JP2007079424A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Junichi Hirakata
純一 平方
Tatsuo Uchida
龍男 内田
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Tohoku University NUC
Fujifilm Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device which is improved in viewing angle characteristics, such as tone reversal, in a simple configuration and is suitable for animation image display as well. <P>SOLUTION: The liquid crystal display device has at least a liquid crystal cell composed of a pair of substrates 9 and 10, at least one of which has an electrode, and which are placed opposite to each other, and a liquid crystal layer 11 including a nematic liquid crystal material held between the substrates and aligned approximately parallel to the surfaces of the pair of substrates during the non-application of voltage, and a first polarizing film 3 and second polarizing film 18 placed to interpose the liquid crystal cell. The liquid crystal display device has an optical compensation film 7 (14) between at least one of the first polarizing film 3 and the second polarizing film 18, and the liquid crystal cell. The optical compensation film consists of a composition containing a disk-shaped compound. The molecules of the compound are fixed in the state of approximately perpendicularly aligning the disk face to the substrate faces and the liquid crystal cell has two or more alignment regions in one pixel. The liquid crystal display device is of black display during the non-application of the voltage or during the application of the low voltage. The average angles of inclination with the substrate faces of the nematic liquid crystal molecules, when applied with the high voltage, are different from each other in the alignment regions. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光学補償膜を有するノーマリーブラック型の液晶表示装置、特にECB方式の液晶表示装置に関する。   The present invention relates to a normally black liquid crystal display device having an optical compensation film, and more particularly to an ECB liquid crystal display device.

液晶表示装置は、通常、液晶セル及び偏光板を有する。偏光板は、通常、保護膜と偏光膜とからなり、ポリビニルアルコールフィルムからなる偏光膜をヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面に保護膜を積層して得られる。透過型液晶表示装置では、通常、この偏光板を液晶セルの両側に取り付け、さらには一枚以上の光学補償膜を配置することもある。反射型液晶表示装置では、通常、反射板、液晶セル、一枚以上の光学補償膜、偏光板の順に配置する。液晶セルは、液晶性分子、それを封入するための二枚の基板および液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。液晶セルは、液晶性分子の配向状態の違いで、ON・OFF表示を行い、透過および反射型いずれにも適用できる、TN(Twisted Nematic)、IPS(In-Plane Switching)、OCB(Optically Compensatory Bend)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)のような表示モードが提案されている。   A liquid crystal display device usually has a liquid crystal cell and a polarizing plate. The polarizing plate is usually composed of a protective film and a polarizing film, and is obtained by dyeing a polarizing film made of a polyvinyl alcohol film with iodine, stretching, and laminating protective films on both sides thereof. In a transmissive liquid crystal display device, this polarizing plate is usually attached to both sides of a liquid crystal cell, and one or more optical compensation films may be disposed. In a reflective liquid crystal display device, usually, a reflector, a liquid crystal cell, one or more optical compensation films, and a polarizing plate are arranged in this order. The liquid crystal cell includes a liquid crystal molecule, two substrates for encapsulating the liquid crystal molecule, and an electrode layer for applying a voltage to the liquid crystal molecule. The liquid crystal cell displays ON / OFF depending on the alignment state of liquid crystal molecules, and can be applied to both transmission and reflection types. TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), OCB (Optically Compensatory Bend) ), VA (Vertically Aligned), and ECB (Electrically Controlled Birefringence) have been proposed.

TNモード型液晶表示装置はノートパソコンやデスクトップパソコン用モニタのパネルに採用されている。TNモード液晶表示装置用の光学補償膜は、電圧印加により液晶性分子がねじれ構造が解消しつつ基板面に傾斜した配向状態での光学補償を行い、黒表示時の斜め方向の光漏れ防止によるコントラストの視角特性を向上させる(特許文献1参照)。一方近年、大画面の液晶テレビが商品化され、VAモード型の液晶表示装置が採用されている。またTNモード液晶表示装置製造プロセスと同じプロセスで製造可能で、かつVAモードよりも高速応答である平行配向型のECBモードもテレビ用途に開発されている。(特許文献2参照)。   The TN mode type liquid crystal display device is employed in a monitor panel for a notebook personal computer or a desktop personal computer. The optical compensation film for the TN mode liquid crystal display device performs optical compensation in the orientation state in which the liquid crystalline molecules are tilted to the substrate surface while the twisted structure is eliminated by applying a voltage, thereby preventing light leakage in an oblique direction during black display. The viewing angle characteristic of contrast is improved (see Patent Document 1). On the other hand, in recent years, large-screen liquid crystal televisions have been commercialized, and VA mode type liquid crystal display devices have been adopted. Further, a parallel alignment type ECB mode that can be manufactured by the same process as the manufacturing process of the TN mode liquid crystal display device and has a faster response than the VA mode has been developed for television use. (See Patent Document 2).

特開平6−214116号公報JP-A-6-214116 特開平2001−117099号公報JP-A-2001-117099

しかし、TNモードやECBモード液晶セルでは斜め方向から観察したときに、各階調での透過率が反転する階調反転現象が生じる。また階調反転が生じないVAモードでは、応答速度が不十分であり、動画表示を行った場合に、残像現象が生じる。
本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、簡易な構成で、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、動画表示にも優れた液晶表示装置、特に液晶層にねじれ構造を持たない平行配向型の液晶表示装置、特にECB型液晶表示装置を提供することを課題とする。
However, in a TN mode or ECB mode liquid crystal cell, a gradation inversion phenomenon occurs in which the transmittance at each gradation is inverted when observed from an oblique direction. In the VA mode in which gradation inversion does not occur, the response speed is insufficient, and an afterimage phenomenon occurs when a moving image is displayed.
The present invention has been made in view of the above problems, and has a simple structure, a viewing angle characteristic such as gradation inversion remarkably improved, and a liquid crystal display device excellent in moving image display, particularly a twisted structure in a liquid crystal layer. It is an object of the present invention to provide a parallel alignment type liquid crystal display device that does not have, particularly an ECB type liquid crystal display device.

本発明の課題は、下記手段により達成された。
(1) 少なくとも電極を一方に有する対向配置された一対の基板、及び該基板間に挟持され電圧無印加時に前記一対の基板の表面に対して略平行に配向したネマチック液晶材料を含む液晶層からなる液晶セルと、該液晶セルを挟持して配置された第一の偏光膜と第二の偏光膜とを少なくとも有する液晶表示装置であって、前記第一の偏光膜及び第二の偏光膜の少なくとも一方と、前記液晶セルとの間に光学補償膜を有し、前記光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなり、かつ該化合物の分子が基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定され、前記液晶セルが1画素に2以上の配向領域を有し、電圧無印加あるいは低電圧印加時において黒表示であり、高電圧印加状態では前記ネマチック液晶材料分子の基板面に対する平均傾斜角が前記配向領域で互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。
(2) 前記偏光膜に少なくとも1枚の保護膜が積層され、該保護膜上に前記光学補償膜が形成され、該保護膜の遅相軸と、前記円盤状化合物の配向方向とが概略45°で交差している(1)の液晶表示装置。
(3)前記円盤状化合物の配向方向が,前記液晶セルの配向方向と略直交であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の液晶表示装置。
(4) 前記光学補償膜が、前記液晶セルと前記第一及び第二の偏光膜の双方との間に各々配置されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかの液晶表示装置。
(5) 前記液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをRe(λ)、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(I)〜(II)を満足する(1)〜(4)のいずれかの液晶表示装置:
(I)50≦Δn(λ)×d≦400、
(II)−50≦Re(λ)−Δn(λ)×d≦50。
(6) 450nm、550nm及び650nmのすべての波長において、前記式(I)〜(II)を満足する(5)の液晶表示装置。
The object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) From a liquid crystal layer including a pair of opposed substrates having at least one electrode and a nematic liquid crystal material sandwiched between the substrates and aligned substantially parallel to the surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied A liquid crystal display device, and a liquid crystal display device having at least a first polarizing film and a second polarizing film disposed so as to sandwich the liquid crystal cell, wherein the first polarizing film and the second polarizing film An optical compensation film is provided between at least one and the liquid crystal cell, the optical compensation film is composed of a composition containing a discotic compound, and the molecules of the compound are aligned so as to be substantially perpendicular to the substrate surface. The liquid crystal cell has two or more alignment regions in one pixel, displays black when no voltage is applied or when a low voltage is applied, and the nematic liquid crystal material molecules with respect to the substrate surface when the high voltage is applied Mean inclination A liquid crystal display device characterized in that oblique angles differ from each other in the alignment region.
(2) At least one protective film is laminated on the polarizing film, and the optical compensation film is formed on the protective film. The slow axis of the protective film and the orientation direction of the discotic compound are approximately 45. The liquid crystal display device according to (1), which intersects at an angle.
(3) The liquid crystal display device according to (1) or (2), wherein the alignment direction of the discotic compound is substantially orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal cell.
(4) The liquid crystal display according to any one of (1) to (3), wherein the optical compensation film is disposed between the liquid crystal cell and both the first and second polarizing films. apparatus.
(5) The thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at a wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and the in-plane retardation at the wavelength λ of the optical compensation film. Is Re (λ) and retardation in the thickness direction at wavelength λ is Rth (λ), the following formulas (I) to (II) are satisfied at at least two different wavelengths between 380 nm and 780 nm. The liquid crystal display device according to any one of (1) to (4):
(I) 50 ≦ Δn (λ) × d ≦ 400,
(II) −50 ≦ Re (λ) −Δn (λ) × d ≦ 50.
(6) The liquid crystal display device of (5) satisfying the above formulas (I) to (II) at all wavelengths of 450 nm, 550 nm and 650 nm.

本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。本発明では、Re(λ)は、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて、KOBRA 21ADH(王子計測機器(株)製)を用いて測定される値とする。また、Rth(λ)は、前記Re(λ)、遅相軸(KOBRA 21ADHにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して+40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値、および遅相軸を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−40°傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて測定したレターデーション値の計3つの方向で測定したレターデーション値を基にKOBRA 21ADHによって算出された値とする。ここで平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値および膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHはnx、ny、nzを算出する。
In this specification, Re (λ) and Rth (λ) represent in-plane retardation and retardation in the thickness direction at a wavelength λ, respectively. In the present invention, Re (λ) is a value measured using KOBRA 21ADH (manufactured by Oji Scientific Instruments) with light having a wavelength of λ nm incident in the normal direction of the film. Rth (λ) is a light having a wavelength of λ nm from the direction inclined by + 40 ° with respect to the normal direction of the film, with Re (λ) and the slow axis (determined by KOBRA 21ADH) as the tilt axis (rotation axis). And the retardation value measured by making light of wavelength λ nm incident from a direction inclined −40 ° with respect to the film normal direction with the slow axis as the tilt axis (rotation axis). A value calculated by KOBRA 21ADH based on the retardation values measured in three directions in total. Here, as the assumed value of the average refractive index, the values in the polymer handbook (JOHN WILEY & SONS, INC) and catalogs of various optical films can be used. Those whose average refractive index is not known can be measured with an Abbe refractometer. Examples of the average refractive index values of main optical films are given below:
Cellulose acylate (1.48), cycloolefin polymer (1.52), polycarbonate (1.59), polymethyl methacrylate (1.49), and polystyrene (1.59).
KOBRA 21ADH calculates nx, ny, and nz by inputting the assumed value of the average refractive index and the film thickness.

また、本明細書において、「略45°」、「略平行」,「略垂直」あるいは「略直交」とは、厳密な角度±5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。また、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。また、「可視光領域」とは、380nm〜780nmのことをいう。   In this specification, “substantially 45 °”, “substantially parallel”, “substantially vertical” or “substantially orthogonal” means that the angle is within a range of strictly less than ± 5 °. The error from the exact angle is preferably less than 4 °, more preferably less than 3 °. Regarding the angle, “+” means the clockwise direction, and “−” means the counterclockwise direction. Further, the “slow axis” means a direction in which the refractive index is maximized. The “visible light region” means 380 nm to 780 nm.

また、本明細書では、「光学補償膜」は、光学異方性層又は光学補償フィルムの一般的な意味と同義の用語として用いる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する保護膜を有する積層体のことを意味するものとする。   In the present specification, the “optical compensation film” is used as a term having the same meaning as the general meaning of the optically anisotropic layer or the optical compensation film. Further, in this specification, “polarizing film” and “polarizing plate” are distinguished from each other, and “polarizing plate” is a laminate having a protective film for protecting the polarizing film on at least one surface of the “polarizing film”. Shall mean.

従来、電圧無印加時に基板の表面に対して略平行に配向したノーマリホワイト型のネマチック液晶材料からなるECBモード液晶セルでは、電圧印加時に、液晶セル中の液晶性分子が均一に垂直配向するのではなく、基板界面近傍の液晶性分子は平行配向し、これに起因して残量位相差が生じていた。従来、液晶セルのこの残留位相差を、膜平面に対して概略平行な光軸を有する光学補償膜によって光学補償して、電圧印加時に良好な黒表示が得られ、正面コントラストを改善していた。しかしコントラスト視野角や階調反転といった視野角特性の改善は十分ではなかった。本発明では、円盤状分子をその円盤面が基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定して形成された光学補償フィルムを用いることにより、液晶層の液晶分子の屈折率異方性の波長依存性を概略一致させて、ノーマリブラック型のECBモードの液晶表示装置を高コントラスト化している。さらに電圧印加により液晶性分子が基板法線に対して傾斜配向する傾向がある液晶セル(例えば、ECBモードの液晶セル)であっても、1画素を配向状態が互いに異なる2以上(好ましくは2または4以上)の領域で構成して平均化するマルチドメイン構造を採用することで、視野角に依存して輝度および色調に偏りが生じるのを格段に低減している。その結果、本発明によれば、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、動画表示にも優れた液晶表示装置、特に液晶層にねじれ構造を持たない平行配向型のECB型液晶表示装置を提供することができる。   Conventionally, in an ECB mode liquid crystal cell made of a normally white nematic liquid crystal material aligned substantially parallel to the surface of the substrate when no voltage is applied, the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell are uniformly vertically aligned when a voltage is applied. Instead, the liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate interface were aligned in parallel, resulting in a residual phase difference. Conventionally, this residual phase difference of the liquid crystal cell is optically compensated by an optical compensation film having an optical axis substantially parallel to the film plane, so that a good black display is obtained when a voltage is applied, and the front contrast is improved. . However, the improvement of viewing angle characteristics such as contrast viewing angle and gradation inversion has not been sufficient. In the present invention, the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer is obtained by using an optical compensation film formed by fixing the disc-like molecules in a state in which the disc surface is oriented substantially perpendicular to the substrate surface. The wavelength dependences of these are roughly matched, and the normally black ECB mode liquid crystal display device has a high contrast. Further, even in a liquid crystal cell (for example, an ECB mode liquid crystal cell) in which liquid crystal molecules tend to be inclined with respect to the substrate normal line by applying a voltage, two or more (preferably 2) different alignment states of one pixel. Or, by adopting a multi-domain structure that is composed of four or more regions and averages, the occurrence of bias in luminance and color tone depending on the viewing angle is remarkably reduced. As a result, according to the present invention, a viewing angle characteristic such as gradation inversion is remarkably improved and a liquid crystal display device excellent in moving image display, in particular, a parallel alignment type ECB liquid crystal display device having no twisted structure in the liquid crystal layer. Can be provided.

また、本発明では、前記光学補償膜が一体的に貼り合わせられた楕円偏光板を用いることもでき、この液晶セルを光学的に補償する機能を併せ持つ楕円偏光板を用いることにより、上記効果を奏するのみならず、より簡易な構成で、且つより薄型の液晶表示装置を提供することができる。また、従来では、液晶表示装置の作製時に、1枚もしくは複数の位相差フィルムと偏光板の角度を厳密に調整しながら積層する工程が必要であったが、前記光学補償膜と一体化された楕円偏光板は、ロールtoロールで製造が可能であり、液晶表示装置の製造工程も簡略化できる。   In the present invention, an elliptically polarizing plate in which the optical compensation film is integrally bonded can also be used. By using an elliptically polarizing plate having a function of optically compensating the liquid crystal cell, the above effect can be obtained. In addition to this, it is possible to provide a thinner liquid crystal display device with a simpler configuration. In addition, conventionally, when a liquid crystal display device was produced, a step of laminating while strictly adjusting the angle of one or a plurality of retardation films and a polarizing plate was required, but it was integrated with the optical compensation film. The elliptically polarizing plate can be manufactured by roll-to-roll, and the manufacturing process of the liquid crystal display device can be simplified.

発明の実施の形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、電圧無印加あるいは低電圧印加状態で黒表示、高電圧印加状態で透過率が高くなり白表示となるノーマリーブラック表示の液晶表示装置に関する。より良好な黒表示は光学補償膜のRe値と黒電圧印加状態の液晶層のレターデーション値が一致した時に得られる。特に可視光領域400nmから800nmの範囲で一致することで高コントラストが得られる。この構成では、高コントラストの広い範囲を得、かつ中間調表示の階調反転が生じない。なお、本発明の液晶表示装置では、偏光膜の吸収軸と前記液晶層の配向処理方向の交差角度は40〜50°の範囲が好ましく、45°がより好ましい。また、光学補償膜の配向制御方向は、前記吸収軸と略45°であることが好ましい。さらに前記液晶層の配向処理方向との交差角は70〜110°の範囲が好ましく,必ずしも直交である必要はないことは言うまでも無い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present invention relates to a normally black display liquid crystal display device in which black is displayed when no voltage is applied or a low voltage is applied, and the transmittance is increased and white is displayed when a high voltage is applied. A better black display is obtained when the Re value of the optical compensation film matches the retardation value of the liquid crystal layer in the black voltage application state. In particular, high contrast can be obtained by matching in the visible light range of 400 nm to 800 nm. With this configuration, a wide range of high contrast is obtained, and gradation inversion of halftone display does not occur. In the liquid crystal display device of the present invention, the crossing angle between the absorption axis of the polarizing film and the alignment treatment direction of the liquid crystal layer is preferably in the range of 40 to 50 °, more preferably 45 °. Further, the orientation control direction of the optical compensation film is preferably about 45 ° with respect to the absorption axis. Furthermore, it is needless to say that the crossing angle with the alignment treatment direction of the liquid crystal layer is preferably in the range of 70 to 110 ° and is not necessarily orthogonal.

本発明には、円盤状化合物を含有する組成物からなり、該化合物の分子がその円盤面を基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定して形成された光学補償膜を用いる。前記光学補償膜は、例えば、高分子フィルムからなる支持体上に形成することができる。支持体は、光学的になんら液晶表示装置の表示特性に影響を与えないものであっても、また、延伸フィルムの様に、光学補償に寄与する特性を有するものであってもよい。前記光学補償膜は、円盤状化合物の分子を、その円盤面が膜面に対して垂直となるように配向させて、その状態に固定して形成するのが好ましい。かかる態様の光学補償膜は、光軸が膜面に対して平行になる。このような光学補償膜は、電圧無印加状態で黒表示となるノーマリーブラック表示の前記液晶セルであって、2以上の画素領域を有し、該画素領域のそれぞれが、前記ネマチック液晶材料の分子の初期配向状態が互いに異なる2以上の領域、又は電圧印加状態において前記ネマチック液晶材料の分子の配向方向が連続的に変化し、且つその変化が互いに異なる2以上の領域を有する液晶セルの、黒表示の斜め方向の漏れ光を減少させる効果もある。
本発明の液晶表示装置には、かかる光学補償膜とともに、他の光学補償膜、例えば、棒状液晶性分子から形成された光学異方性層や、高分子フィルムからなる光学補償フィルムを用いてもよく、又これらの組み合わせ、即ち、これらの積層体を用いてもよい。
The present invention uses an optical compensation film made of a composition containing a discotic compound and formed by fixing the compound molecules in a state in which the disc surface is oriented substantially perpendicular to the substrate surface. The optical compensation film can be formed on a support made of a polymer film, for example. The support may be one that optically does not affect the display characteristics of the liquid crystal display device, or may have characteristics that contribute to optical compensation, such as a stretched film. The optical compensation film is preferably formed by orienting the molecules of the discotic compound so that the disc surface is perpendicular to the film surface and fixing in that state. In the optical compensation film of this aspect, the optical axis is parallel to the film surface. Such an optical compensation film is a normally black display liquid crystal cell that displays black when no voltage is applied, and has two or more pixel regions, each of which is made of the nematic liquid crystal material. Two or more regions having different initial alignment states of molecules, or a liquid crystal cell having two or more regions in which the alignment direction of molecules of the nematic liquid crystal material continuously changes in a voltage applied state and the changes are different from each other. There is also an effect of reducing leakage light in the diagonal direction of black display.
In the liquid crystal display device of the present invention, in addition to such an optical compensation film, another optical compensation film, for example, an optically anisotropic layer formed from a rod-like liquid crystalline molecule or an optical compensation film made of a polymer film may be used. Alternatively, a combination thereof, that is, a laminate of these may be used.

本発明の液晶表示装置の一態様は、電圧印加により液晶性分子が基板法線に対して傾斜するECB型の態様である。かかる態様では、液晶セル中の液晶性分子が一方向に傾斜するため、視野角に依存して輝度および色調に偏りが生じるが、本発明では、1画素を初期配向状態が互いに異なる2以上(好ましくは2または4以上)の液晶領域で構成して平均化することで、低減している。   One embodiment of the liquid crystal display device of the present invention is an ECB type in which liquid crystal molecules are inclined with respect to a substrate normal line by applying a voltage. In such an embodiment, since the liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell are tilted in one direction, the luminance and the color tone are biased depending on the viewing angle. However, in the present invention, one pixel has two or more different initial alignment states ( It is preferably reduced by constituting with 2 or 4 or more liquid crystal regions and averaging.

次に、本発明の液晶表示装置の一実施形態の構成について順次説明する。図1は、本発明をECBモードの液晶表示装置に適用した一実施形態の模式図である。図1において、液晶表示装置は、ECBモードの液晶セル9〜13と、液晶セルの両側に配置された一対の偏光板、上側偏光板1〜6および下側偏光板16〜21とを有する。上側及び下側偏光板と液晶セルとの間には、上側光学補償膜7および下側光学補償膜14が配置されている。   Next, the configuration of one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described sequentially. FIG. 1 is a schematic view of an embodiment in which the present invention is applied to an ECB mode liquid crystal display device. In FIG. 1, the liquid crystal display device includes ECB mode liquid crystal cells 9 to 13 and a pair of polarizing plates, upper polarizing plates 1 to 6 and lower polarizing plates 16 to 21 disposed on both sides of the liquid crystal cell. An upper optical compensation film 7 and a lower optical compensation film 14 are disposed between the upper and lower polarizing plates and the liquid crystal cell.

上側偏光板は、上側偏光膜3と、上側偏光膜3を挟持して保護する一対の保護膜1、5とを有し、下側偏光板は、下側偏光膜18と、下側偏光膜18を挟持して保護する一対の保護膜16、20とを有する。上側光学補償膜7および下側光学補償膜14は、上側偏光板および下側偏光板とそれぞれ一体的に積層された構造体として、液晶表示装置に組み込まれていてもよい。例えば、光学補償膜7および14が、液晶性分子から形成された光学異方性層である場合は、上側偏光板の下側保護膜5は、上側光学補償膜7である光学異方性層の支持体を兼ねていてもよいし、また、下側偏光板の上側保護膜16は、下側光学補償膜14である光学異方性層の支持体を兼ねていてもよい。
なお、本発明では、上側および下側偏光板の少なくとも一方と、液晶セルとの間に、円盤状分子がその円盤面を基板面に対して垂直に配向した状態に固定された光学補償膜が一配置されていればよく、図1のように双方の偏光板と液晶セルとの間に光学補償膜がそれぞれ配置されていなくてもよい。従って、本発明の液晶表示装置の構成は、図1に記載の構成に限定されるものではないことは言うまでもない。
The upper polarizing plate has an upper polarizing film 3 and a pair of protective films 1 and 5 that sandwich and protect the upper polarizing film 3, and the lower polarizing plate includes a lower polarizing film 18 and a lower polarizing film. And a pair of protective films 16 and 20 that sandwich and protect 18. The upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 may be incorporated in a liquid crystal display device as a structure integrally laminated with the upper polarizing plate and the lower polarizing plate. For example, when the optical compensation films 7 and 14 are optical anisotropic layers formed from liquid crystal molecules, the lower protective film 5 of the upper polarizing plate is an optical anisotropic layer that is the upper optical compensation film 7. The upper protective film 16 of the lower polarizing plate may also serve as a support for the optically anisotropic layer that is the lower optical compensation film 14.
In the present invention, an optical compensation film in which discotic molecules are fixed between at least one of the upper and lower polarizing plates and the liquid crystal cell in a state in which the disc surface is oriented perpendicular to the substrate surface. The optical compensation film may not be disposed between both the polarizing plates and the liquid crystal cell as shown in FIG. Accordingly, it goes without saying that the configuration of the liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG.

本発明の液晶表示装置では、上記した様に、上側および下側偏光板の少なくとも一方に、円盤状分子から形成された光学補償膜を配置する。該光学補償膜の支持体を、偏光膜の一方の側の保護膜と兼用して、保護膜、偏光膜、保護膜(透明支持体を兼用)および光学補償膜の順序で積層した一体型偏光板を用いることができる。該偏光板は、偏光機能を有するのみならず、視野角の拡大、表示ムラの軽減に寄与する。さらに、該偏光板は光学補償能を有する光学補償膜を備えているので、簡易な構成で液晶表示装置を正確に光学補償することができる。液晶表示装置内では、装置の外側(液晶セルから遠い側)から、保護膜、偏光膜、透明支持体(保護膜)および光学補償膜の順序で積層することが好ましい。   In the liquid crystal display device of the present invention, as described above, an optical compensation film formed of a disk-like molecule is disposed on at least one of the upper and lower polarizing plates. Integrated polarization in which the support of the optical compensation film is also used as a protective film on one side of the polarizing film, and the protective film, the polarizing film, the protective film (also used as a transparent support) and the optical compensation film are laminated in this order. A plate can be used. The polarizing plate not only has a polarizing function, but also contributes to widening the viewing angle and reducing display unevenness. Furthermore, since the polarizing plate includes an optical compensation film having an optical compensation capability, the liquid crystal display device can be optically compensated accurately with a simple configuration. In the liquid crystal display device, the protective film, the polarizing film, the transparent support (protective film), and the optical compensation film are preferably laminated in this order from the outside of the device (the side far from the liquid crystal cell).

上側偏光膜3および下側偏光膜18の吸収軸4および19、光学補償膜7および14の配向方向、ならびに液晶性分子11の配向方向については、各部材に用いられる材料、表示モード、部材の積層構造等に応じて最適な範囲に調整することができる。高コントラストを得るためには、上側偏光膜3の吸収軸4および下側偏光膜18の吸収軸19とは互いに実質的に直交し、且つ吸収軸4および19のそれぞれと、液晶性分子11の配向軸10および13とが概略45°で交差しているのが好ましい。液晶性分子11の配向軸10および13は、例えば、上側基板9および下側基板12の内面に形成された配向膜(不図示)が有する液晶性分子11を配向制御する配向軸であり、例えば、該配向膜がラビング処理面を有する場合は、ラビング軸と一致する。   Regarding the absorption axes 4 and 19 of the upper polarizing film 3 and the lower polarizing film 18, the alignment directions of the optical compensation films 7 and 14, and the alignment direction of the liquid crystalline molecules 11, The optimum range can be adjusted according to the laminated structure and the like. In order to obtain a high contrast, the absorption axis 4 of the upper polarizing film 3 and the absorption axis 19 of the lower polarizing film 18 are substantially orthogonal to each other, and each of the absorption axes 4 and 19 and the liquid crystal molecules 11 The orientation axes 10 and 13 preferably intersect at approximately 45 °. The alignment axes 10 and 13 of the liquid crystal molecules 11 are alignment axes for controlling the alignment of the liquid crystal molecules 11 included in the alignment films (not shown) formed on the inner surfaces of the upper substrate 9 and the lower substrate 12, for example. When the alignment film has a rubbing surface, it coincides with the rubbing axis.

上側光学補償膜7および下側光学補償膜14は、膜面に対して略平行な光軸8および15を有する。上側光学補償膜7および下側光学補償膜14は、少なくとも一方が円盤状化合物を含有する組成物から形成されていればよい。円盤状化合物は、液晶性化合物であるのが好ましい。円盤状分子を、その円盤面を膜平面に対して略垂直にして配向させた状態に固定することによって、膜面に対して略平行な光軸を有する光学補償膜を形成することができる。なお光軸は配向制御方向と略直交する。また、上側光学補償膜7および下側光学補償膜14の光軸8および15は、液晶セルの光学補償に寄与する方向にある。上側光学補償膜7および下側光学補償膜14の光軸8および15は、液晶性分子11の配向軸10および13に対して、−20〜+20°であるのが好ましく、−5〜+5°であるのがより好ましい。また、上側光学補償膜7および下側光学補償膜14の光軸8および15と、液晶セルにより近い位置に配置された保護膜の遅相軸とは略45°で交差するのが好ましい。即ち、上側光学補償膜7の光軸8は、保護膜5の遅相軸6と略45°であるのが好ましく、下側光学補償膜14の光軸15は、保護膜16の遅相軸17と略−45°であるのが好ましい。また、上側光学補償膜7および下側光学補償膜14の光軸8および15は、それぞれとより近い位置に配置された偏光膜の吸収軸と、±20〜70°で交差するのが好ましく、±35〜55°で交差するのがより好ましい。
なお、上記した様に、上側光学補償膜および下側光学補償膜のうち少なくとも一方が円盤状化合物を含有する組成物からなる上記光学補償膜であればよく、他方の光学補償膜については、光学補償能を有する限り、材料および構成について特に制限はない。他方の光学補償膜は、例えば、複屈折性の高分子フィルムや、透明支持体と該透明支持体上に形成された液晶性分子からなる光学異方性層との積層体などが挙げられる。但し、上側および下側光学補償膜を配置する態様では、双方が上記した円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜であるのが好ましい。
The upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 have optical axes 8 and 15 substantially parallel to the film surface. At least one of the upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 may be formed from a composition containing a discotic compound. The discotic compound is preferably a liquid crystal compound. An optical compensation film having an optical axis substantially parallel to the film surface can be formed by fixing the disk-like molecules in a state in which the disk surface is oriented substantially perpendicular to the film plane. The optical axis is substantially orthogonal to the orientation control direction. The optical axes 8 and 15 of the upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 are in a direction that contributes to the optical compensation of the liquid crystal cell. The optical axes 8 and 15 of the upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 are preferably −20 to + 20 ° with respect to the alignment axes 10 and 13 of the liquid crystalline molecules 11, and −5 to + 5 °. It is more preferable that Further, it is preferable that the optical axes 8 and 15 of the upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 and the slow axis of the protective film disposed at a position closer to the liquid crystal cell intersect at about 45 °. That is, the optical axis 8 of the upper optical compensation film 7 is preferably approximately 45 ° with the slow axis 6 of the protective film 5, and the optical axis 15 of the lower optical compensation film 14 is the slow axis of the protective film 16. 17 and approximately −45 ° are preferable. Further, it is preferable that the optical axes 8 and 15 of the upper optical compensation film 7 and the lower optical compensation film 14 intersect with the absorption axes of the polarizing films disposed closer to each other at ± 20 to 70 °, It is more preferable to cross at ± 35 to 55 °.
As described above, at least one of the upper optical compensation film and the lower optical compensation film may be the above optical compensation film made of a composition containing a discotic compound. There is no particular limitation on the material and configuration as long as it has compensation ability. Examples of the other optical compensation film include a birefringent polymer film and a laminate of a transparent support and an optically anisotropic layer made of liquid crystalline molecules formed on the transparent support. However, in the embodiment in which the upper and lower optical compensation films are arranged, it is preferable that both are optical compensation films formed from the composition containing the above-described discotic compound.

偏光膜の保護膜のうち、液晶セル側に配置される保護膜5および16が、可視光に対して光学的に屈折率異方性を持ち(保護膜の好ましいRe及びRthの範囲については後述する)、光学補償膜の光軸(分子長軸の平均的配向方向)が、基板面に平行で、且つ液晶層の位相差を打ち消す方向に配置することで、黒表示ならびに中間調表示時の視野角性能がより改善され、より高コントラストの範囲が広がり、且つ階調反転する領域が大幅に減少する。   Among the protective films of the polarizing film, the protective films 5 and 16 disposed on the liquid crystal cell side have optically refractive index anisotropy with respect to visible light (the preferable Re and Rth ranges of the protective film will be described later). The optical axis of the optical compensation film (average orientation direction of the molecular long axis) is arranged in parallel to the substrate surface and in a direction that cancels the phase difference of the liquid crystal layer. The viewing angle performance is further improved, the range of higher contrast is widened, and the area where gradation is inverted is greatly reduced.

液晶セル(9〜13)の上側基板9と下側基板12は、それぞれ内面に、ラビング処理によって形成されたラビング軸(配向軸)10および13を有する配向膜(図示せず)と、電極層(図示せず)とを有する。上側基板9と、下側基板12のラビング方向10および13は平行に設定してあり、液晶層はツイスト構造を持たない平行配向となっている。配向膜は液晶性分子11を配向させる機能を有する。電極層は液晶性分子11に電圧を印加する機能を有する。電極層は通常透明なインヂウムチンオキサイド(ITO)からなる。平行モードでは上下基板間に誘電異方性Δεが正のネマチック液晶性材料が充填される。液晶層の厚さをd、ネマチック液晶性材料の屈折率異方性をΔnとした場合、その積Δn・dの大きさは、白表示時の明るさに影響する。最大の明るさを得るために、Δn・dは、0.2〜0.4μmの範囲になるように液晶セルを設計するのが好ましい。例えば、屈折率異方性、Δn=0.0854(589nm、20°C)、Δε=+8.5程度の液晶(例えば、メルク社製のMLC−9100)を使用した場合は、液晶層の厚さdは3.5μmとするのが好ましい。   The upper substrate 9 and the lower substrate 12 of the liquid crystal cells (9 to 13) are respectively provided with an alignment film (not shown) having rubbing axes (alignment axes) 10 and 13 formed on the inner surface by rubbing treatment, and an electrode layer (Not shown). The rubbing directions 10 and 13 of the upper substrate 9 and the lower substrate 12 are set in parallel, and the liquid crystal layer is in a parallel alignment without a twist structure. The alignment film has a function of aligning the liquid crystalline molecules 11. The electrode layer has a function of applying a voltage to the liquid crystal molecules 11. The electrode layer is usually made of transparent indium tin oxide (ITO). In the parallel mode, a nematic liquid crystalline material having a positive dielectric anisotropy Δε is filled between the upper and lower substrates. When the thickness of the liquid crystal layer is d and the refractive index anisotropy of the nematic liquid crystalline material is Δn, the magnitude of the product Δn · d affects the brightness when displaying white. In order to obtain the maximum brightness, it is preferable to design the liquid crystal cell so that Δn · d is in the range of 0.2 to 0.4 μm. For example, when a liquid crystal having a refractive index anisotropy, Δn = 0.0854 (589 nm, 20 ° C.) and Δε = + 8.5 (for example, MLC-9100 manufactured by Merck) is used, the thickness of the liquid crystal layer The length d is preferably 3.5 μm.

次に、図1の液晶表示装置の動作モードについて説明する。なお、図中、上側を表示面とし、下側を背面とする。光源は背面に配置されているとする。
液晶セル基板9および12のそれぞれの透明電極(不図示)に駆動電圧を印加しない非駆動状態では、液晶層中の液晶性分子11は、基板9および12の面に対して概略平行に配向し、その結果通過する光は液晶性分子11の複屈折効果により偏光状態を変化し、偏光膜1を通過する。この時透過光が最大となるように液晶層のΔn・dの値を上記範囲に設定する。これに対し、透明電極(不図示)に駆動電圧を印加した駆動状態では、印加した電圧の大きさに依存して液晶性分子11は基板9および12の面に垂直に配向すしようとる。しかし、基板間の厚さ方向中央付近では、液晶性分子11は、基板面に対して概略垂直となるが、基板界面近傍では平行な方向に配向し、中央厚さに向かい連続的傾斜配向する。このような状態では完全な黒表示を得ることは難しい。
Next, an operation mode of the liquid crystal display device of FIG. 1 will be described. In the figure, the upper side is the display surface and the lower side is the back surface. It is assumed that the light source is arranged on the back surface.
In a non-driving state in which a driving voltage is not applied to the transparent electrodes (not shown) of the liquid crystal cell substrates 9 and 12, the liquid crystal molecules 11 in the liquid crystal layer are aligned substantially parallel to the surfaces of the substrates 9 and 12. As a result, the light passing therethrough changes its polarization state due to the birefringence effect of the liquid crystalline molecules 11 and passes through the polarizing film 1. At this time, the value of Δn · d of the liquid crystal layer is set within the above range so that the transmitted light is maximized. On the other hand, in a driving state in which a driving voltage is applied to a transparent electrode (not shown), the liquid crystalline molecules 11 tend to be aligned perpendicular to the surfaces of the substrates 9 and 12 depending on the magnitude of the applied voltage. However, near the center in the thickness direction between the substrates, the liquid crystal molecules 11 are substantially perpendicular to the substrate surface, but are aligned in a parallel direction near the substrate interface, and are continuously inclined and aligned toward the center thickness. . In such a state, it is difficult to obtain a complete black display.

そこで、本発明では、基板界面近傍の液晶層の残留位相差を補償するために、光軸が膜平面に略平行である光学補償膜7又は14を配置することで、黒表示時における光漏れを軽減し、正面コントラスト比を向上させている。また、基板界面近傍の傾斜した液晶性分子の平均配向は観察する角度により変わり、視野角により透過率・明るさが変化する視野角依存性が生じる。また、中間調表示時に液晶性分子11が傾斜配向しているため、傾斜方向とその逆方向では、斜めから観察した時の液晶性分子11の複屈折の大きさが異なり、輝度や色調に差が生じる。本発明では、この観察方向に依存した透過率の変化を、一画素を複数の領域に分割するマルチドメインと呼ばれる構造にして、輝度や色調の視野角特性を平均化することで軽減している。その結果、本発明の液晶表示装置は、階調反転などの視野角特性が著しく改善され、優れた表示特性を有する。   Therefore, in the present invention, in order to compensate for the residual phase difference of the liquid crystal layer in the vicinity of the substrate interface, the optical compensation film 7 or 14 whose optical axis is substantially parallel to the film plane is disposed, whereby light leakage during black display is achieved. Reduces the front contrast ratio. In addition, the average orientation of the tilted liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate interface changes depending on the angle to be observed, and a viewing angle dependency occurs in which the transmittance and brightness change depending on the viewing angle. In addition, since the liquid crystal molecules 11 are tilted during halftone display, the magnitude of birefringence of the liquid crystal molecules 11 when viewed from an oblique direction is different between the tilt direction and the opposite direction, and there is a difference in luminance and color tone. Occurs. In the present invention, the change in transmittance depending on the viewing direction is reduced by averaging the viewing angle characteristics of luminance and color tone with a structure called multi-domain that divides one pixel into a plurality of regions. . As a result, the liquid crystal display device of the present invention has significantly improved viewing angle characteristics such as gradation inversion and has excellent display characteristics.

また、本発明の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、円盤状化合物を含有する組成物から形成された前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをRe(λ)、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(I)〜(II)を満足していると、視認性がより改善されるので好ましい。
(I) 50≦Δn(λ)×d≦400、
(II) −50≦Re(λ)−Δn(λ)×d≦50
さらに、下記式(II)’を満足するのがより好ましく、下記式(II)”を満足するのがさらに好ましい。
(II)’ −30≦Re(λ)−Δn(λ)×d≦30
(II)” −5≦Re(λ)−Δn(λ)×d≦5
In the liquid crystal display device of the present invention, the thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and a discotic compound is contained. When the in-plane retardation at the wavelength λ of the optical compensation film formed from the composition is Re (λ) and the retardation in the thickness direction at the wavelength λ is Rth (λ), the wavelength is between 380 nm and 780 nm. If at least two different wavelengths satisfy the following formulas (I) to (II), it is preferable because visibility is further improved.
(I) 50 ≦ Δn (λ) × d ≦ 400,
(II) −50 ≦ Re (λ) −Δn (λ) × d ≦ 50
Furthermore, it is more preferable to satisfy the following formula (II) ′, and it is more preferable to satisfy the following formula (II) ″.
(II) ′ − 30 ≦ Re (λ) −Δn (λ) × d ≦ 30
(II) ”− 5 ≦ Re (λ) −Δn (λ) × d ≦ 5

フルカラーの液晶表示装置では、三原色の波長である450nm、550nm及び650nmのすべてにおいて、前記式(I)〜(II)を満足するのが好ましく、前記式(I)〜(II)’を満足するのがより好ましく、前記式(I)〜(II)”を満足するのがさらに好ましい。   In a full-color liquid crystal display device, it is preferable that the formulas (I) to (II) are satisfied and the formulas (I) to (II) ′ are satisfied in all of the three primary wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm. It is more preferable that the above formulas (I) to (II) "are satisfied.

光学補償膜7及び14のいずれか一方として、又はこれらの光学補償膜とは別に、特開平6−214116号公報(特許文献1)に記載の、連続的傾斜配向した液晶層を補償し得る光学フィルムを配置すると、視野角特性がより改善されるので好ましい。   An optical system capable of compensating a continuously tilted liquid crystal layer described in JP-A-6-214116 (Patent Document 1) as one of the optical compensation films 7 and 14 or separately from these optical compensation films. It is preferable to dispose a film because the viewing angle characteristics are further improved.

本発明では、上記した様に、液晶セルの一画素を、複数の領域に分割するマルチドメインと呼ばれる構造にし、輝度や色調の視野角特性が改善している。具体的には、液晶セルは通常複数の画素領域を有するが、それぞれの画素領域を、電圧無印加状態において、液晶性分子の初期配向状態が互いに異なる2以上(好ましくは4または8)の領域から構成して、平均化することで、視野角に依存した輝度や色調の偏りを低減することができる。また、それぞれの画素領域を、電圧印加状態において、液晶性分子の配向方向が連続的に変化し、該変化が互いに異なる2以上の領域から構成しても同様の効果が得られる。さらに、一画素内が、双方の特徴を有する2以上の領域からなるのがより好ましい。   In the present invention, as described above, one pixel of a liquid crystal cell has a structure called multi-domain in which a pixel is divided into a plurality of regions, and the viewing angle characteristics of luminance and color tone are improved. Specifically, a liquid crystal cell usually has a plurality of pixel regions, and each pixel region is divided into two or more (preferably 4 or 8) regions in which the initial alignment state of liquid crystal molecules is different from each other when no voltage is applied. And averaging, it is possible to reduce the deviation of luminance and color tone depending on the viewing angle. Further, the same effect can be obtained even when each pixel region is composed of two or more regions in which the orientation direction of the liquid crystal molecules continuously changes in a voltage applied state and the change is different from each other. Furthermore, it is more preferable that one pixel consists of two or more regions having both characteristics.

図2に、液晶セルの一画素内での液晶性分子11の配向状態の一例を模式的に示した。図2(a)は電圧無印加状態(OFF状態)であり、(b)は電圧印加状態(ON状態)である。なお、図2は、説明のために模式的に示したものであり、液晶性分子の形状、分子の数、配向状態等の詳細については、必ずしも実際の液晶セルと一致するものではない。
図2に示す例では、液晶セルは、一画素内に液晶性分子11の配向方向が異なる2つの領域、画素領域A及び画素領域Bを有する。画素領域A及びBでは、液晶性分子11の平均の配向方向と基板面とのなす角度(プレチルト角)の方向及びその大きさが異なる。画素領域Aでは、下側基板12面近傍面でのチルト角が1°で、上側基板9界面では5°である。電圧が印加されるとチルト角が大きい配向の影響を受けて、液晶性分子11の右側端が基板面に垂直な方向に立上る。一方、画素領域Bでは下側基板12面近傍面でのチルト角が5°で、上側基板9界面では1°である。電圧が印加されると、液晶性分子11の左側端が基板面に垂直な方向に立上り、画素領域Aと対称な配向状態となる。一画素を、この様に異なる2つの領域から構成することで、一画素内の液晶性分子の配向が平均化され、広視野角が得られる。なお、液晶性分子がかかる配向状態となるためには、プレチルト角は5°および1°である必要はないが、プレチルト角はいずれの領域においても5°以下であるのが好ましい。
FIG. 2 schematically shows an example of the alignment state of the liquid crystal molecules 11 in one pixel of the liquid crystal cell. 2A shows a voltage non-application state (OFF state), and FIG. 2B shows a voltage application state (ON state). Note that FIG. 2 is schematically shown for explanation, and details such as the shape of the liquid crystalline molecules, the number of molecules, the alignment state, and the like do not necessarily match those of an actual liquid crystal cell.
In the example shown in FIG. 2, the liquid crystal cell has two regions, a pixel region A and a pixel region B, in which the alignment direction of the liquid crystal molecules 11 is different in one pixel. In the pixel regions A and B, the direction and the size of the angle (pretilt angle) formed by the average alignment direction of the liquid crystal molecules 11 and the substrate surface are different. In the pixel region A, the tilt angle near the lower substrate 12 surface is 1 °, and 5 ° at the interface of the upper substrate 9. When a voltage is applied, the right end of the liquid crystalline molecules 11 rises in a direction perpendicular to the substrate surface due to the influence of orientation with a large tilt angle. On the other hand, in the pixel region B, the tilt angle in the vicinity of the lower substrate 12 surface is 5 °, and 1 ° at the interface of the upper substrate 9. When a voltage is applied, the left end of the liquid crystal molecules 11 rises in a direction perpendicular to the substrate surface, and is in an alignment state symmetrical to the pixel region A. By constituting one pixel from two different regions as described above, the orientation of liquid crystal molecules in one pixel is averaged, and a wide viewing angle is obtained. Note that the pretilt angle does not have to be 5 ° and 1 ° for the liquid crystal molecules to be in such an alignment state, but the pretilt angle is preferably 5 ° or less in any region.

<マルチドメインの作製方法>
マルチドメインとは電圧印加時において液晶性分子の配向状態が異なる2以上の領域を一画素内に有する構造である。同構造を形成する方法については、特に制限されず、種々の方法を利用することができる。例えば、電極にスリットを設ける方法、突起を設けて電界方向を変える方法、電界密度に偏りを持たせる方法、配向膜塗布後、紫外線をマスクパターンを用いた選択照射等する方法、マスクラビング等を利用することができる。全方向で均等な視野角を得るには、一画素をより多い数の領域に分割するのが好ましいが、4分割、又は8分割以上とすることで、ほぼ均等な視野角が得られる。特に、8分割し、8個の領域から一画素を形成すると、偏光板吸収軸を任意の角度に設定できるので好ましい。
<Multidomain production method>
The multi-domain is a structure having two or more regions in which the alignment state of liquid crystal molecules is different in one pixel when a voltage is applied. The method for forming the structure is not particularly limited, and various methods can be used. For example, a method of providing slits in the electrode, a method of changing the electric field direction by providing protrusions, a method of imparting bias to the electric field density, a method of selectively irradiating ultraviolet rays using a mask pattern after applying an alignment film, a mask rubbing, etc. Can be used. In order to obtain a uniform viewing angle in all directions, it is preferable to divide one pixel into a larger number of regions, but a substantially uniform viewing angle can be obtained by dividing into four or eight or more regions. In particular, it is preferable to divide into eight and form one pixel from eight regions because the polarizing plate absorption axis can be set to an arbitrary angle.

それぞれの領域の境界では、液晶性分子11が応答し難い傾向がある。ノーマリーブラックモードでは、黒表示が維持されるため、輝度低下が問題となる場合がある。液晶材料にカイラル剤を添加すると、ドメイン間の境界領域を小さくすることが可能となる。   At the boundary of each region, the liquid crystal molecules 11 tend to hardly respond. In the normally black mode, black display is maintained, and thus a decrease in luminance may be a problem. When a chiral agent is added to the liquid crystal material, the boundary region between domains can be reduced.

(電極スリット法)
図3に電極スリット法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に透明電極22、例えばITO(インジウムリンオキサイド)をスパッタ等により薄膜形成する。次にフォトレジスト、露光、エッチング工程により幅2〜10μmのスリット22aを形成する。上下基板に形成されたスリットが重ならないように、基板を貼り合わせる。
液晶分子の配向を変化させるための電界は、基板面に垂直に印加されるが、このスリット22aにより電界の分布に偏りが生じ、基板面に斜め方向の電界成分が発生する。この斜め成分の電界が、一画素内で対称に発生することで、平行配向した液晶分子の平均チルト角(液晶層中の液晶分子の基板面に対する平均の傾斜角)も対称になる。この方法によれば、液晶分子のプレチルト角(基板界面付近の基板と液晶分子のなす角度)を小さくすることが可能であり、広視野角化に有利である。
(Electrode slitting method)
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of a liquid crystal cell having a multi-domain structure manufactured by using the electrode slit method. A transparent electrode 22, for example, ITO (indium phosphine oxide) is formed into a thin film on the upper and lower substrates by sputtering or the like. Next, a slit 22a having a width of 2 to 10 μm is formed by a photoresist, exposure, and etching process. The substrates are bonded so that the slits formed in the upper and lower substrates do not overlap.
An electric field for changing the orientation of the liquid crystal molecules is applied perpendicularly to the substrate surface, but the distribution of the electric field is biased by the slit 22a, and an oblique electric field component is generated on the substrate surface. By generating the oblique component electric field symmetrically within one pixel, the average tilt angle of liquid crystal molecules aligned in parallel (the average tilt angle of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer with respect to the substrate surface) is also symmetric. According to this method, the pretilt angle of the liquid crystal molecules (the angle formed between the substrate near the substrate interface and the liquid crystal molecules) can be reduced, which is advantageous for widening the viewing angle.

(突起法)
図4に突起法を利用して作製されたマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板の透明電極22に、例えばストライプ状の突起22bを形成し、突起の位置が上下基板で重ならないように、基板を貼り合わせる。平行配向した液晶分子は突起の斜面に沿ってプレチルト角が決定され、突起の頂点を境に対称の平均チルト角が発生する。この方法によれば、液晶分子のプレチルト角の発生が突起部のみによることになり、平均のプレチルト角を小さくすることが可能であり、広視野角化に有利である。
(Protrusion method)
FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of a liquid crystal cell having a multi-domain structure manufactured by using the protrusion method. For example, stripe-shaped protrusions 22b are formed on the transparent electrodes 22 of the upper and lower substrates, and the substrates are bonded so that the positions of the protrusions do not overlap with the upper and lower substrates. The pre-tilt angle of the parallel aligned liquid crystal molecules is determined along the slope of the protrusion, and a symmetric average tilt angle is generated with respect to the vertex of the protrusion. According to this method, the pretilt angle of the liquid crystal molecules is generated only by the protrusions, and the average pretilt angle can be reduced, which is advantageous for widening the viewing angle.

(UV照射法)
図2にUV照射法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に配向膜(不図示)形成後、ラビング処理を上下基板でアンチパラ方向に行う。次に一方の基板画素の半分を覆うステンレスやクロム等の金属製マスクで覆い、紫外線を照射する。紫外線照射部のプレチルトチルト角は小さくなる。もう一方の基板も同様のプロセス処理を行い、照射部が重ならないように上下の基板を重ね合わせる。液晶注入後、液晶層の配向はプレチルト角が大きい基板界面に支配され、図2に示す様に、1画素内で液晶分子の配向が分割される。
(UV irradiation method)
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of a liquid crystal cell having a multi-domain structure manufactured by using a UV irradiation method. After forming an alignment film (not shown) on the upper and lower substrates, rubbing is performed in the anti-para direction on the upper and lower substrates. Next, it is covered with a metal mask such as stainless steel or chrome covering half of one substrate pixel and irradiated with ultraviolet rays. The pretilt tilt angle of the ultraviolet irradiation section is reduced. The same process is performed on the other substrate, and the upper and lower substrates are overlapped so that the irradiated portions do not overlap. After liquid crystal injection, the orientation of the liquid crystal layer is governed by the substrate interface having a large pretilt angle, and the orientation of the liquid crystal molecules is divided within one pixel as shown in FIG.

(マスクラビング法)
図5にマスクラビング法を利用して作製したマルチドメイン構造の液晶セルの一態様の断面模式図を示す。上下基板に配向膜(不図示)形成後、画素の半分をステンレスやクロム等の金属製マスクで覆い、覆われていない領域についてラビング処理を行う(図5中ラビング方向は23で示される)。次に、マスクをスライドさせてラビング処理を施した領域を覆う。先ほどとは逆方向にラビングを行う。これにより、1画素を2分割して異なる方向の配向制御が可能となる。1画素を覆うマスクの面積をかえることで、4分割および8分割のマルチドメイン構造の液晶セルを作製することも可能である。
(Mask rubbing method)
FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment of a liquid crystal cell having a multi-domain structure manufactured by using a mask rubbing method. After forming an alignment film (not shown) on the upper and lower substrates, half of the pixels are covered with a metal mask such as stainless steel or chromium, and the uncovered region is rubbed (the rubbing direction is indicated by 23 in FIG. 5). Next, the mask is slid to cover the region subjected to the rubbing process. Rub in the opposite direction. This makes it possible to control the orientation in different directions by dividing one pixel into two. By changing the area of the mask covering one pixel, it is also possible to manufacture a liquid crystal cell having a multi-domain structure with four and eight divisions.

本発明の液晶表示装置の表示モードは特に限定されないが、ECBモードが好適である。本発明では、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dについては特に制限はないが、一般的には、0.2〜1.2μmとするのが好ましい。Δn・dの最適値は表示モードにより異なり、液晶のΔn・dの最適値はECBモードでは0.2〜0.5μmが最適値となる。こられの範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。
なお、これらの最適値は透過モードの値であり、反射モードでは液晶セル内の光路が2倍になることから、最適Δn・dの値は上記の1/2程度の値になる。
本発明で用いられる液晶表示装置は、上記表示モードのみならず、IPSモード、OCBモード、VAモード、TNモード、HANモード、STNモードに適用した態様も有効である。
The display mode of the liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited, but the ECB mode is preferable. In the present invention, the product Δn · d of the thickness d (μm) of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy Δn is not particularly limited, but generally 0.2 to 1.2 μm. preferable. The optimum value of Δn · d varies depending on the display mode, and the optimum value of Δn · d of the liquid crystal is 0.2 to 0.5 μm in the ECB mode. In these ranges, since the white display luminance is high and the black display luminance is small, a bright and high-contrast display device can be obtained.
Note that these optimum values are values in the transmission mode, and in the reflection mode, the optical path in the liquid crystal cell is doubled, so the value of the optimum Δn · d is about the above half value.
The liquid crystal display device used in the present invention is effective not only in the display mode but also in an aspect applied to the IPS mode, OCB mode, VA mode, TN mode, HAN mode, and STN mode.

本発明の液晶表示装置は、図1に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶セルと偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、後述する様に、液晶セルと偏光板との間に、別途光学補償膜を配置することもできる。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。また、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は観察側に1枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を設置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。   The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, and may include other members. For example, a color filter may be disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film. In addition, as will be described later, an optical compensation film can be separately provided between the liquid crystal cell and the polarizing plate. In the case of use as a transmission type, a cold cathode or a hot cathode fluorescent tube, or a backlight having a light emitting diode, a field emission element, or an electroluminescent element as a light source can be disposed on the back surface. In addition, the liquid crystal display device of the present invention may be of a reflective type. In such a case, only one polarizing plate may be disposed on the observation side, and reflected on the back surface of the liquid crystal cell or the inner surface of the lower substrate of the liquid crystal cell. Install the membrane. Of course, it is also possible to provide a front light using the light source on the liquid crystal cell observation side.

本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、TFTやMIMのような3端子または2端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、時分割駆動と呼ばれるSTN型に代表されるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。   The liquid crystal display device of the present invention includes an image direct view type, an image projection type, and a light modulation type. The present invention is particularly effective when applied to an active matrix liquid crystal display device using three-terminal or two-terminal semiconductor elements such as TFT and MIM. Of course, an embodiment applied to a passive matrix liquid crystal display device represented by STN type called time-division driving is also effective.

以下、本発明の液晶表示装置に使用可能な種々の部材に用いられる材料、その製造方法等について、詳細に説明する。
[光学補償膜]
本発明では、円盤状化合物を含有する組成物からなる光学補償膜を少なくとも一用いる。該光学補償膜中、前記円盤状分子はその円盤面を基板面に対して略垂直にして配向した状態に固定されている。すなわち、前記光学補償膜の光軸は、膜面と概略平行である。本発明の液晶表示装置は、2以上の光学補償膜を有していてもよいが、いずれも光軸が膜面と概略平行な光学補償膜であるのが好ましい。光学補償膜は、液晶表示装置において画像着色の解消や、視野角を拡大するために用いられる。前記光学補償膜の面内レターデーション(Re)は、0〜200nmであることが好ましい。また、前記光学補償膜の厚み方向のレターデーション(Rth)は、−50〜500nmであることが好ましい。
Hereinafter, materials used for various members usable in the liquid crystal display device of the present invention, manufacturing methods thereof, and the like will be described in detail.
[Optical compensation film]
In the present invention, at least one optical compensation film made of a composition containing a discotic compound is used. In the optical compensation film, the discotic molecules are fixed in a state of being oriented with the disc surface substantially perpendicular to the substrate surface. That is, the optical axis of the optical compensation film is substantially parallel to the film surface. The liquid crystal display device of the present invention may have two or more optical compensation films, and it is preferable that any of them is an optical compensation film whose optical axis is substantially parallel to the film surface. The optical compensation film is used in a liquid crystal display device to eliminate image coloring and expand a viewing angle. The in-plane retardation (Re) of the optical compensation film is preferably 0 to 200 nm. The retardation (Rth) in the thickness direction of the optical compensation film is preferably -50 to 500 nm.

前記円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜である限り、その他の材料については特に制限されない。また、2以上の光学補償膜を用いる場合は、他方の光学補償膜の材料については特に制限されず、種々の材料からなる光学補償膜を用いることができる。例えば、延伸複屈折ポリマーフィルムからなる光学補償膜、低分子あるいは高分子液晶性化合物から形成された光学異方性層からなる光学補償膜、およびこれらの積層体を用いることができる。また、光学補償膜は、単層構造を有していても、積層構造を有していてもよい。   Other materials are not particularly limited as long as they are optical compensation films formed from a composition containing the discotic compound. When two or more optical compensation films are used, the material of the other optical compensation film is not particularly limited, and optical compensation films made of various materials can be used. For example, an optical compensation film made of a stretched birefringent polymer film, an optical compensation film made of an optically anisotropic layer formed from a low-molecular or high-molecular liquid crystalline compound, and a laminate thereof can be used. The optical compensation film may have a single layer structure or a laminated structure.

本発明において光学補償膜として使用可能な高分子フィルムは、延伸された高分子フィルムであっても、また塗布型の高分子層と高分子フィルムとの併用でもよい。高分子フィルムの材料は、一般に合成ポリマー(例、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ノルボルネン樹脂、トリアセチルセルロース)が用いられる。なおこの時,高分子フィルムの延伸方向と前記円盤状化合物の光軸の方向は略直交する関係となる。   In the present invention, the polymer film that can be used as the optical compensation film may be a stretched polymer film or a combination of a coating-type polymer layer and a polymer film. As a material for the polymer film, a synthetic polymer (eg, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate, polymethacrylate, norbornene resin, triacetylcellulose) is generally used. At this time, the stretching direction of the polymer film and the direction of the optical axis of the discotic compound are substantially orthogonal to each other.

次に、液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜について詳細に説明する。
[液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜]
液晶性化合物には多様な配向形態があるため、液晶性化合物を含有する組成物からなる光学補償膜は、単層でまたは複数層の積層体により、所望の光学的性質を発現する。光学補償膜は1層のみからなっていても、2層以上の積層体であってもよい。かかる態様の光学補償膜全体のレターデーションは、各層の光学異方性によって調整することができる。液晶性化合物にはその形状から、棒状液晶化合物と円盤状液晶化合物に分類できる。さらにそれぞれ低分子と高分子タイプがあり、いずれも使用することができる。本発明に使用可能な光学補償膜の作製に用いられる液晶性化合物は、棒状液晶化合物または円盤状液晶性化合物であるのが好ましく、重合性基を有する棒状液晶化合物または重合性基を有する円盤状液晶性化合物であるのがより好ましい。
Next, an optical compensation film made of a composition containing a liquid crystal compound will be described in detail.
[Optical Compensation Film Consisting of Composition Containing Liquid Crystalline Compound]
Since liquid crystal compounds have various alignment forms, an optical compensation film made of a composition containing a liquid crystal compound exhibits desired optical properties by a single layer or a multilayered structure. The optical compensation film may be composed of only one layer or a laminate of two or more layers. The retardation of the entire optical compensation film of this aspect can be adjusted by the optical anisotropy of each layer. Liquid crystal compounds can be classified into rod-like liquid crystal compounds and discotic liquid crystal compounds based on their shapes. Furthermore, there are low molecular weight and high molecular weight types, respectively, and both can be used. The liquid crystalline compound used in the production of the optical compensation film that can be used in the present invention is preferably a rod-like liquid crystal compound or a discotic liquid crystalline compound, and a rod-like liquid crystal compound having a polymerizable group or a disc-like shape having a polymerizable group. More preferably, it is a liquid crystal compound.

(棒状液晶性化合物)
棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章および第11章、および液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
(Bar-shaped liquid crystalline compound)
As rod-like liquid crystalline molecules, azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used.
The rod-like liquid crystalline molecule includes a metal complex. In addition, a liquid crystal polymer containing a rod-like liquid crystalline molecule in a repeating unit can also be used as the rod-like liquid crystalline molecule. In other words, the rod-like liquid crystal molecule may be bonded to a (liquid crystal) polymer.
For rod-like liquid crystalline molecules, see Chapter 4, Chapter 7 and Chapter 11 of the Chemical Chemistry of the Quarterly Chemical Review Vol. 22, Liquid Crystal Chemistry (1994), and the 142nd Committee of the Japan Society for the Promotion of Science. Described in Chapter 3.

棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。棒状液晶性分子は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、ラジカル重合性不飽基或はカチオン重合性基が好ましく、具体的には、例えば特開2002−62427号公報明細書中の段落番号[0064]〜[0086]記載の重合性基、重合性液晶化合物が挙げられる。   The birefringence of the rod-like liquid crystal molecule is preferably in the range of 0.001 to 0.7. The rod-like liquid crystalline molecule preferably has a polymerizable group in order to fix its alignment state. The polymerizable group is preferably a radically polymerizable unsaturated group or a cationically polymerizable group. Specifically, for example, the polymerizable groups described in paragraphs [0064] to [0086] of JP-A-2002-62427 are described. Group and a polymerizable liquid crystal compound.

(円盤状液晶性化合物)
本発明では、円盤状化合物を含有する組成物から形成された光学補償膜を少なくとも一用いる。円盤状化合物は、液晶性化合物であるのが好ましい。円盤状液晶性化合物は、ポリマーフィルム面に対して実質的に垂直(50〜90度の範囲の平均傾斜角)に配向させることが好ましい。円盤状液晶性化合物は、様々な文献(C.Destrade et al.、Mol.Crysr.Liq.Cryst.、vol.71、page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.、Angew.Chem.Soc.Chem.Comm.、page 1794(1985);J.Zhang et al.、J.Am.Chem.Soc.、vol.116、page 2655(1994))に記載されている。円盤状液晶性化合物の重合については、特開平8−27284公報に記載がある。
(Discotic liquid crystalline compounds)
In the present invention, at least one optical compensation film formed from a composition containing a discotic compound is used. The discotic compound is preferably a liquid crystal compound. The discotic liquid crystalline compound is preferably oriented substantially perpendicularly to the polymer film surface (average inclination angle in the range of 50 to 90 degrees). The discotic liquid crystalline compounds are disclosed in various documents (C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., Vol. 71, page 111 (1981); edited by The Chemical Society of Japan, Quarterly Chemical Review, No. 22, Liquid Crystal Chemistry, Chapter 5, Chapter 10 Section 2 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm., Page 1794 (1985); J. Zhang et al., J Am.Chem.Soc., Vol.116, page 2655 (1994)). The polymerization of the discotic liquid crystalline compound is described in JP-A-8-27284.

円盤状液晶性化合物は、重合により固定可能なように、重合性基を有するのが好ましい。例えば、円盤状液晶性化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させた構造が考えられるが、但し、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に連結基を有する構造が好ましい。即ち、重合性基を有する円盤状液晶性化合物は、下記式(III)で表わされる化合物であることが好ましい。
式(III) D(−L−P)n
式中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
The discotic liquid crystalline compound preferably has a polymerizable group so that it can be fixed by polymerization. For example, a structure in which a polymerizable group is bonded as a substituent to a disk-shaped core of a disk-shaped liquid crystalline compound can be considered. However, when a polymerizable group is directly bonded to the disk-shaped core, the alignment state is maintained in the polymerization reaction. It becomes difficult. Therefore, a structure having a linking group between the discotic core and the polymerizable group is preferable. That is, the discotic liquid crystalline compound having a polymerizable group is preferably a compound represented by the following formula (III).
Formula (III) D (-LP) n
In the formula, D is a discotic core, L is a divalent linking group, P is a polymerizable group, and n is an integer of 4 to 12.

前記式(III)中の円盤状コア(D)、二価の連結基(L)および重合性基(P)の好ましい具体例は、それぞれ、特開2001−4837号公報に記載の(D1)〜(D15)、(L1)〜(L25)、(P1)〜(P18)であり、同公報に記載の内容を好ましく用いることができる。   Preferred specific examples of the discotic core (D), the divalent linking group (L), and the polymerizable group (P) in the formula (III) are (D1) described in JP-A No. 2001-4837, respectively. To (D15), (L1) to (L25), and (P1) to (P18), and the contents described in the publication can be preferably used.

(液晶性化合物の配向)
これらの液晶性化合物は、光学補償膜中では、実質的に均一に配向していることが好ましく、実質的に均一に配向している状態で固定されていることがさらに好ましく、重合反応により液晶性化合物が固定されていることが最も好ましい。重合性基を有する棒状液晶性化合物の場合は、実質的に水平(ホモジニアス)配向に固定化することが好ましい。実質的に水平とは、棒状液晶性化合物の長軸方向と光学補償膜の面との平均角度(平均傾斜角)が0°〜40°の範囲内であることを意味する。重合性基を有する円盤状液晶性化合物の場合は、実質的に垂直配向させることが好ましい。実質的に垂直とは、円盤状液晶性化合物の円盤面と光学補償膜の面との平均角度(平均傾斜角)が50°〜90°の範囲内であることを意味する。
(Alignment of liquid crystalline compounds)
These liquid crystalline compounds are preferably substantially uniformly oriented in the optical compensation film, more preferably fixed in a substantially uniformly oriented state, and liquid crystals are obtained by a polymerization reaction. Most preferably, the active compound is immobilized. In the case of a rod-like liquid crystal compound having a polymerizable group, it is preferably fixed in a substantially horizontal (homogeneous) orientation. Substantially horizontal means that the average angle (average tilt angle) between the major axis direction of the rod-like liquid crystal compound and the surface of the optical compensation film is in the range of 0 ° to 40 °. In the case of a discotic liquid crystalline compound having a polymerizable group, it is preferable to substantially align vertically. Substantially perpendicular means that the average angle (average tilt angle) between the disc surface of the discotic liquid crystalline compound and the surface of the optical compensation film is in the range of 50 ° to 90 °.

光学補償膜は、液晶性化合物および下記の重合開始剤や他の添加剤を含む塗布液を、配向膜の上に塗布することで形成することが好ましい。塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N、N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1、2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。   The optical compensation film is preferably formed by applying a coating liquid containing a liquid crystalline compound and the following polymerization initiator and other additives on the alignment film. As the solvent used for preparing the coating solution, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination. The coating liquid can be applied by a known method (eg, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).

(液晶性化合物の配向状態の固定化)
配向させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定することが好ましい。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)が含まれる。
(Fixation of alignment state of liquid crystalline compounds)
The aligned liquid crystalline compound is preferably fixed while maintaining the alignment state. The immobilization is preferably carried out by a polymerization reaction of a polymerizable group introduced into the liquid crystal compound. The polymerization reaction includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator, and a photopolymerization reaction is more preferable. Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatic acyloin. Compound (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compound (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), a combination of triarylimidazole dimer and p-aminophenyl ketone (US Pat. No. 3,549,367) Acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (U.S. Pat. No. 4,212,970).

光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。
光学補償膜の厚さは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましい。
It is preferable that the usage-amount of a photoinitiator is 0.01-20 mass% of solid content of a coating liquid, and it is more preferable that it is 0.5-5 mass%. Light irradiation for the polymerization of the liquid crystalline compound is preferably performed using ultraviolet rays. The irradiation energy is preferably 20mJ / cm 2 ~50J / cm 2 , further preferably 100 to 800 mJ / cm 2. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions.
The thickness of the optical compensation film is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably 0.5 to 5 μm.

(配向膜)
光学補償膜の形成に際して液晶性化合物を配向させるためには、配向膜を用いることが好ましい。配向膜は、有機化合物(好ましくはポリマー)のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログループを有する層の形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法(LB膜)による有機化合物(例えば、ω−トリコ酸、ジオクタデシルジメチルアンモニウムクロリド、ステアリル酸メチルなど)の累積のような手段で設けることができる。さらに電場の付与、磁場の付与あるいは光照射により配向機能が生じる配向膜も知られている。ポリマーのラビング処理により形成する配向膜が特に好ましい。ラビング処理はポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施する。配向膜に使用するポリマーの種類は、液晶性化合物の配向(特に平均傾斜角)に応じて決定することができる。例えば、液晶性化合物を水平に配向させるためには配向膜の表面エネルギーを低下させないポリマー(通常の配向用ポリマー)を用いる。具体的なポリマーの種類については液晶セルまたは光学補償シートについて種々の文献に記載がある。いずれの配向膜においても、液晶化合物と透明支持体の密着性を改善する目的で、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、側鎖に重合性基を有する繰り返し単位を導入するか、あるいは、環状基の置換基として導入することができる。界面で液晶性化合物と化学結合を形成する配向膜を用いることがより好ましく、かかる配向膜としては特開平9−152509号に記載されている。配向膜の厚さは0.01〜5μmであることが好ましく、0.05〜1μmであることがさらに好ましい。なお、配向膜を用いて液晶性化合物を配向させてから、その配向状態のまま液晶性化合物を固定して光学異方性層を形成し、光学異方性層のみを光学補償膜としてポリマーフィルム(透明支持体や偏光膜用保護膜)上に転写してもよい。
(Alignment film)
In order to align the liquid crystalline compound during the formation of the optical compensation film, it is preferable to use an alignment film. The alignment film may be an organic compound (preferably polymer) rubbing treatment, oblique deposition of an inorganic compound, formation of a layer having a microgroup, or an organic compound (eg, ω-triconic acid) by the Langmuir-Blodgett method (LB film). , Dioctadecyldimethylammonium chloride, methyl stearylate, etc.). Furthermore, an alignment film in which an alignment function is generated by application of an electric field, application of a magnetic field, or light irradiation is also known. An alignment film formed by a polymer rubbing treatment is particularly preferable. The rubbing process is carried out by rubbing the surface of the polymer layer several times in a certain direction with paper or cloth. The type of polymer used for the alignment film can be determined according to the alignment (particularly the average tilt angle) of the liquid crystal compound. For example, in order to align the liquid crystalline compound horizontally, a polymer (ordinary alignment polymer) that does not decrease the surface energy of the alignment film is used. Specific types of polymers are described in various documents about liquid crystal cells or optical compensation sheets. Any of the alignment films preferably has a polymerizable group for the purpose of improving the adhesion between the liquid crystal compound and the transparent support. The polymerizable group can be introduced by introducing a repeating unit having a polymerizable group in the side chain or as a substituent of a cyclic group. More preferably, an alignment film that forms a chemical bond with the liquid crystal compound at the interface is used, and such an alignment film is described in JP-A-9-152509. The thickness of the alignment film is preferably 0.01 to 5 μm, and more preferably 0.05 to 1 μm. In addition, after aligning a liquid crystalline compound using an alignment film, the liquid crystalline compound is fixed in the aligned state to form an optically anisotropic layer, and only the optically anisotropic layer is used as an optical compensation film. You may transfer on (a transparent support body or a protective film for polarizing films).

光学補償膜は支持体上に形成してもよい。光学補償膜を支持する支持体については、特に制限されず、種々の高分子フィルム等を用いることができる。例えば、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂等が挙げられる。また、上述した様に、偏光板の保護膜が光学補償膜の支持体を兼ねていてもよい。かかる態様における支持体の材料の具体例については、偏光板の保護膜の材料の具体例と同一であり、後述する。   The optical compensation film may be formed on the support. The support for supporting the optical compensation film is not particularly limited, and various polymer films can be used. For example, a triacetyl cellulose, norbornene resin, etc. are mentioned. Further, as described above, the protective film of the polarizing plate may also serve as the support for the optical compensation film. The specific example of the material of the support in this embodiment is the same as the specific example of the material of the protective film of the polarizing plate, and will be described later.

[偏光板]
本発明では、前記光学補償膜を貼り合わせた、光学補償能を有する偏光板を用いるのが好ましい。例えば、光学補償膜(複数の光学異方性層から光学補償膜がなる場合、最も偏光膜側の光学異方性層)を、偏光膜の表面上に直接形成してもよいし、もしくは偏光膜の表面に配向膜を形成し、その表面に形成してもよい。具体的には、上記のような光学補償膜形成用塗布液を偏光膜の表面に塗布することにより形成する。その結果、偏光膜と光学補償膜との間にポリマーフィルムを使用することなく、偏光膜の寸度変化にともなう応力(歪み×断面積×弾性率)が小さい薄い偏光板が作製できる。本発明に従う偏光板を大型の液晶表示装置に取り付けると、光漏れなどの問題を生じることなく、表示品位の高い画像を表示する。また、上記した様に、偏光膜の一方の表面の保護膜を、光学補償膜の支持体として兼用してもよい。
[Polarizer]
In the present invention, it is preferable to use a polarizing plate having an optical compensation capability obtained by bonding the optical compensation film. For example, an optical compensation film (when the optical compensation film is composed of a plurality of optically anisotropic layers, the optically anisotropic layer closest to the polarizing film) may be formed directly on the surface of the polarizing film, or An alignment film may be formed on the surface of the film and formed on the surface. Specifically, it is formed by applying a coating liquid for forming an optical compensation film as described above to the surface of the polarizing film. As a result, without using a polymer film between the polarizing film and the optical compensation film, it is possible to produce a thin polarizing plate having a small stress (strain × cross-sectional area × elastic modulus) associated with the dimensional change of the polarizing film. When the polarizing plate according to the present invention is attached to a large liquid crystal display device, an image with high display quality is displayed without causing problems such as light leakage. Further, as described above, the protective film on one surface of the polarizing film may also be used as a support for the optical compensation film.

(偏光膜)
本発明に使用可能な偏光膜については特に制限されない。塗布型偏光膜、及びバインダーとヨウ素または二色性色素とからなる偏光膜を用いるのが好ましい。偏光膜の作製に用いられるヨウ素および二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素および二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
市販の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
上記のように、バインダー厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、液晶表示装置の光漏れの観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下がさらに好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置で観察されなくなる。
(Polarizing film)
The polarizing film that can be used in the present invention is not particularly limited. It is preferable to use a coating type polarizing film and a polarizing film comprising a binder and iodine or a dichroic dye. The iodine and dichroic dye used for the production of the polarizing film exhibit a deflection performance by being oriented in the binder. It is preferable that the iodine and the dichroic dye are aligned along the binder molecule, or the dichroic dye is aligned in one direction by self-assembly such as liquid crystal. Currently, commercially available polarizers are made by immersing a stretched polymer in a solution of iodine or dichroic dye in a bath and allowing iodine or dichroic dye to penetrate into the binder. Is common.
The commercially available polarizing film has iodine or dichroic dye distributed about 4 μm (about 8 μm on both sides) from the polymer surface, and a thickness of at least 10 μm is necessary to obtain sufficient polarizing performance. The penetrability can be controlled by the solution concentration of iodine or dichroic dye, the temperature of the bath, and the immersion time.
As described above, the lower limit of the binder thickness is preferably 10 μm. The upper limit of the thickness is preferably as thin as possible from the viewpoint of light leakage of the liquid crystal display device. It is preferably not more than a commercially available polarizing plate (about 30 μm), preferably 25 μm or less, and more preferably 20 μm or less. When the thickness is 20 μm or less, the light leakage phenomenon is not observed on a 17-inch liquid crystal display device.

偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。
架橋しているバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーを用いることができる。官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入して得られるバインダーを、光、熱あるいはpH変化により、バインダー間で反応させて偏光膜を形成することができる。
また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。架橋は一般に、ポリマーまたはポリマーと架橋剤の混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布したのち、加熱を行なうことにより実施される。最終商品の段階で耐久性が確保できれば良いため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なっても良い。
The binder of the polarizing film may be cross-linked.
As the crosslinked binder, a polymer that can be crosslinked per se can be used. A polarizing film can be formed by reacting a polymer having a functional group or a binder obtained by introducing a functional group into a polymer between the binders by light, heat, or pH change.
Moreover, you may introduce | transduce a crosslinked structure into a polymer with a crosslinking agent. Crosslinking is generally carried out by applying a coating solution containing a polymer or a mixture of a polymer and a crosslinking agent on a transparent support and then heating. Since it is only necessary to ensure durability at the stage of the final product, the crosslinking treatment may be performed at any stage until the final polarizing plate is obtained.

偏光膜のバインダーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。ポリマーの例としては、前記の配向膜で記載のポリマーと同様のものが挙げられる。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号、同9−152509号および同9−316127号の各公報に記載がある。ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。   As the binder for the polarizing film, either a polymer that can be crosslinked by itself or a polymer that is crosslinked by a crosslinking agent can be used. Examples of the polymer include the same polymers as those described in the alignment film. Most preferred are polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol. The modified polyvinyl alcohol is described in JP-A-8-338913, JP-A-9-152509 and JP-A-9-316127. Two or more kinds of polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol may be used in combination.

バインダーの架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましい。偏光素子の配向性、偏光膜の耐湿熱性が良好となる。偏光膜は、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。但し、残存する架橋剤の量は、配向膜中に1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このようにすることで、偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、或は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、偏光度の低下を生じない。
架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載がある。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。
The addition amount of the crosslinking agent in the binder is preferably 0.1 to 20% by mass with respect to the binder. The orientation of the polarizing element and the moisture and heat resistance of the polarizing film are improved. The polarizing film contains some crosslinking agent that has not reacted even after the crosslinking reaction has been completed. However, the amount of the remaining crosslinking agent is preferably 1.0% by mass or less and more preferably 0.5% by mass or less in the alignment film. In this way, even if the polarizing film is incorporated in a liquid crystal display device and used for a long time or left in a high temperature and high humidity atmosphere for a long time, the degree of polarization does not decrease.
The crosslinking agent is described in US Reissue Patent 23297. Boron compounds (eg, boric acid, borax) can also be used as a crosslinking agent.

二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。二色性色素の例としては、例えば、発明協会公開技法、公技番号2001−1745号、58頁(発行日2001年3月15日)に記載の化合物が挙げられる。   As the dichroic dye, an azo dye, stilbene dye, pyrazolone dye, triphenylmethane dye, quinoline dye, oxazine dye, thiazine dye or anthraquinone dye is used. The dichroic dye is preferably water-soluble. The dichroic dye preferably has a hydrophilic substituent (eg, sulfo, amino, hydroxyl). Examples of the dichroic dye include compounds described in, for example, the Japan Society for Invention and Innovation, Japanese Patent No. 2001-1745, page 58 (issued on March 15, 2001).

液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光板の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。偏光板の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることがさらに好ましく、40〜50%の範囲にあることが最も好ましい。偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることがさらに好ましく、99〜100%の範囲にあることが最も好ましい。   In order to increase the contrast ratio of the liquid crystal display device, the transmittance of the polarizing plate is preferably higher and the degree of polarization is preferably higher. The transmittance of the polarizing plate is preferably in the range of 30 to 50%, more preferably in the range of 35 to 50%, and most preferably in the range of 40 to 50% in light having a wavelength of 550 nm. . The degree of polarization is preferably in the range of 90 to 100%, more preferably in the range of 95 to 100%, and most preferably in the range of 99 to 100% in light having a wavelength of 550 nm.

偏光膜と光学補償膜、偏光膜と配向膜、又は偏光膜と光学補償膜の支持体を接着剤により貼合してもよい。接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む)やホウ素化合物水溶液を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01〜10μmの範囲にあることが好ましく、0.05〜5μmの範囲にあることが特に好ましい。   The polarizing film and the optical compensation film, the polarizing film and the alignment film, or the support of the polarizing film and the optical compensation film may be bonded with an adhesive. As the adhesive, a polyvinyl alcohol resin (including a modified polyvinyl alcohol with an acetoacetyl group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, or an oxyalkylene group) or an aqueous boron compound solution can be used. A polyvinyl alcohol resin is preferred. The thickness of the adhesive layer is preferably in the range of 0.01 to 10 μm after drying, and particularly preferably in the range of 0.05 to 5 μm.

(保護膜)
本発明に関わる偏光板は、偏光膜の両面に一対の保護膜(保護フィルムともいう)を積層したものである。保護膜の種類は特に限定されず、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート等のセルロースエステル類、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリエステル等を用いることができる。
(Protective film)
The polarizing plate according to the present invention is obtained by laminating a pair of protective films (also referred to as protective films) on both sides of a polarizing film. The kind of protective film is not particularly limited, and cellulose esters such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, and cellulose propionate, polycarbonate, polyolefin, polystyrene, polyester, and the like can be used.

保護膜は、通常、ロール形態で供給され、長尺の偏光膜に対して、長手方向が一致するようにして連続して貼り合わされることが好ましい。ここで、保護膜の配向軸(遅相軸)は何れの方向であってもよく、操作上の簡便性から、保護膜の配向軸は、長手方向に平行であることが好ましい。   The protective film is usually supplied in a roll form, and it is preferable that the protective film is continuously bonded to the long polarizing film so that the longitudinal directions thereof coincide. Here, the orientation axis (slow axis) of the protective film may be any direction, and the orientation axis of the protective film is preferably parallel to the longitudinal direction for ease of operation.

本発明では、偏光膜を挟持する一対の保護膜の少なくとも一方については、膜面の平均屈折率が最大となる方向と実質的に一致する遅相軸を有するものを用いるのが好ましい。即ち、少なくとも一方の保護膜は、それぞれ互いに直交するx、yおよびz軸方向に3つの平均屈折率nx、nyおよびnzを有し、面内の平均屈折率をnxおよびny、厚さ方向平均屈折率をnzとしたとき、nx、ny=nz、nx>nyの関係が成立するフィルム;nx=ny、nz、nx>nzが成立するフィルムを用いるのが好ましい。保護膜は、光学補償能に寄与する光学特性を有していてもよい。かかる態様では、可視光領域の任意の波長λにおいて、−5nm≦{(nx−ny)×d1}≦50nmであり、且つ50nm≦[{(nx+ny)/2−nz}×2]≦300nmを満足しているのが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use at least one of the pair of protective films sandwiching the polarizing film having a slow axis substantially coincident with the direction in which the average refractive index of the film surface is maximized. That is, at least one protective film has three average refractive indexes nx, ny and nz in the x, y and z axis directions orthogonal to each other, and the in-plane average refractive index is nx and ny, and the thickness direction average A film satisfying the relationship of nx, ny = nz, nx> ny where the refractive index is nz; preferably a film satisfying nx = ny, nz, nx> nz. The protective film may have optical characteristics that contribute to the optical compensation ability. In this embodiment, at an arbitrary wavelength λ in the visible light region, −5 nm ≦ {(nx−ny) × d 1 } ≦ 50 nm and 50 nm ≦ [{(nx + ny) / 2−nz} × 2] ≦ 300 nm. Is preferably satisfied.

一方、保護膜を、光学補償層として機能させない態様では、透明保護膜のレターデーションは低いことが好ましく、偏光膜の吸収軸と透明保護膜の配向軸が平行でない態様では、特に透明保護膜のレターデーション値が一定値以上であると、偏光軸と透明保護膜の配向軸(遅相軸)が斜めにずれているため、直線偏光が楕円偏光に変化し、好ましくないとされている。従って、透明保護膜のレターデーションは、例えば632.8nmにおいて10nm以下が好ましく、5nm以下がさらに好ましい。レターデーションの低い高分子フィルムとしては、セルローストリアセテート、ゼオネックス、ゼオノア(共に日本ゼオン(株)製)、ARTON(JSR(株)製)のようなポリオレフィン類が好ましく用いられる。その他、例えば特開平8−110402号又は特開平11−293116号に記載されているような非複屈折性光学樹脂材料が挙げられる。   On the other hand, in a mode in which the protective film does not function as an optical compensation layer, the retardation of the transparent protective film is preferably low, and in a mode in which the absorption axis of the polarizing film and the orientation axis of the transparent protective film are not parallel, If the retardation value is a certain value or more, the polarization axis and the orientation axis (slow axis) of the transparent protective film are obliquely shifted, so that linearly polarized light changes to elliptically polarized light, which is not preferable. Accordingly, the retardation of the transparent protective film is, for example, preferably 10 nm or less at 632.8 nm, and more preferably 5 nm or less. As the polymer film having a low retardation, polyolefins such as cellulose triacetate, ZEONEX, ZEONOR (both manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) and ARTON (manufactured by JSR Co., Ltd.) are preferably used. Other examples include non-birefringent optical resin materials as described in JP-A-8-110402 or JP-A-11-293116.

保護膜と偏光膜とを貼り合す際には、少なくとも一方の保護膜(液晶表示装置に組み込まれる際に液晶セルに近い側に配置される保護膜)の遅相軸(配向軸)と、前記偏光膜の吸収軸(延伸軸)とが平行または交差する様に、保護膜と偏光膜とを積層する。具体的には、偏光膜の吸収軸と前記保護膜の遅相軸との角度は、略平行あるいは直交であるが,他方の保護膜の遅相軸と偏光膜の吸収軸の角度については、特に限定されず、偏光板の目的に応じて適宜設定できる。   When laminating the protective film and the polarizing film, at least one protective film (protective film disposed on the side close to the liquid crystal cell when incorporated in a liquid crystal display device), the slow axis (alignment axis), The protective film and the polarizing film are laminated so that the absorption axis (stretching axis) of the polarizing film is parallel or intersects. Specifically, the angle between the absorption axis of the polarizing film and the slow axis of the protective film is substantially parallel or orthogonal, but the angle of the slow axis of the other protective film and the absorption axis of the polarizing film is It is not specifically limited, It can set suitably according to the objective of a polarizing plate.

また、上下偏光板の保護膜のレターデーションの値を非対称とすると、斜め方向から見た場合の漏れ光防止に大きく寄与する。特に上下偏光板の液晶セルと偏光膜の間に配置される保護膜のレターデーション値を非対称にすると、上下偏光板の吸収軸が直交している態様における斜め方向漏れ光の低減に有効である。レターデーションを非対称にするためには、上偏光板の一対の保護膜の少なくとも一方および下偏光板の一対の保護膜の少なくとも一方に、{(nx−ny)×d1}もしくは{(nx+ny)/2−nz}×d1の値が異なるものをそれぞれ用いる。一方、液晶セルの上下偏光板に同一の構成の偏光板を配置する態様、即ち上下偏光板の一対の保護膜のレターデーションが同一の場合、それらの保護膜によって、または別途組み込まれる光学補償シートによって、液晶セルを光学補償することができる。 Further, when the retardation value of the protective film of the upper and lower polarizing plates is asymmetric, it greatly contributes to prevention of light leakage when viewed from an oblique direction. In particular, when the retardation value of the protective film disposed between the liquid crystal cell and the polarizing film of the upper and lower polarizing plates is made asymmetric, it is effective for reducing oblique leakage light in an aspect in which the absorption axes of the upper and lower polarizing plates are orthogonal to each other. . In order to make the retardation asymmetrical, {(nx−ny) × d 1 } or {(nx + ny) is applied to at least one of the pair of protective films of the upper polarizing plate and at least one of the pair of protective films of the lower polarizing plate. / 2-nz} × d 1 having different values is used. On the other hand, an aspect in which polarizing plates having the same configuration are arranged on the upper and lower polarizing plates of the liquid crystal cell, that is, when the retardation of a pair of protective films of the upper and lower polarizing plates is the same, an optical compensation sheet that is incorporated by these protective films or separately Thus, the liquid crystal cell can be optically compensated.

(接着剤)
偏光膜と保護膜との接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層厚みは乾燥後に0.01〜10μmが好ましく、0.05〜5μmが特に好ましい。
(adhesive)
The adhesive between the polarizing film and the protective film is not particularly limited, and examples thereof include PVA resins (including modified PVA such as acetoacetyl group, sulfonic acid group, carboxyl group, oxyalkylene group) and boron compound aqueous solution. PVA resin is preferable. The thickness of the adhesive layer is preferably 0.01 to 10 μm after drying, and particularly preferably 0.05 to 5 μm.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, amounts and ratios of substances, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.

(比較例1)
図1に示す構成の液晶表示装置(但し、下側光学補償膜14はない)を作製した。即ち、観察方向(上)から上側偏光板1〜6、上側光学補償膜7、液晶セル(上基板9、液晶層に含まれる液晶性分子11、下基板12)、下側偏光板16〜21を積層し、さらに下側偏光板の下側には冷陰極蛍光灯を用いたバックライト(不図示)を配置した。
(Comparative Example 1)
A liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1 (however, the lower optical compensation film 14 is not provided) was produced. That is, from the observation direction (top), the upper polarizing plates 1 to 6, the upper optical compensation film 7, the liquid crystal cell (upper substrate 9, liquid crystal molecules 11 included in the liquid crystal layer, lower substrate 12), lower polarizing plates 16 to 21. And a backlight (not shown) using a cold cathode fluorescent lamp was disposed below the lower polarizing plate.

以下に、用いた部材それぞれの作製方法を説明する。
(ECBモード液晶セルの作製)
液晶セルは、セルギャップ3.5μmとし、正の誘電率異方層を持つネマチック液晶材料を基板間に滴下注入で封入し、液晶層のΔn・dを300nmとした。液晶材料は誘電異方性が正で、屈折率異方性、Δn=0.0854(589nm、20°C)、Δε=+8.5程度のネマチック液晶(例えばメルク社製のMLC−9100)を使用した。また、上側基板9及び下側基板12のそれぞれの配向軸(ラビング軸)10及び13の交差角は0°であり、後に、上下偏光板と貼り合わせる際に、液晶セルの上下基板9および12のラビング方向(配向制御方向)10および13が、光学異方性層(光学補償膜7)の支持体(保護膜5)の遅相軸6(流延方向と平行方向)と45°で交差するようにした。また、偏光膜3および18の吸収軸4および19がそれぞれ、液晶セルの配向方向(ラビング方向)10および13と概略45°交差し、且つ上下偏光膜3および18の吸収軸4および19の交差角を概略90°の直交ニコルとした。
Below, the manufacturing method of each used member is demonstrated.
(Production of ECB mode liquid crystal cell)
In the liquid crystal cell, a nematic liquid crystal material having a cell gap of 3.5 μm and a positive dielectric constant anisotropic layer was sealed between the substrates by drop injection, and Δn · d of the liquid crystal layer was 300 nm. The liquid crystal material is a nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy, refractive index anisotropy, Δn = 0.0854 (589 nm, 20 ° C.), Δε = + 8.5 (for example, MLC-9100 manufactured by Merck). used. Further, the crossing angles of the orientation axes (rubbing axes) 10 and 13 of the upper substrate 9 and the lower substrate 12 are 0 °, and the upper and lower substrates 9 and 12 of the liquid crystal cell are later bonded to the upper and lower polarizing plates. Rubbing directions (orientation control directions) 10 and 13 intersect at 45 ° with the slow axis 6 (parallel to the casting direction) of the support (protective film 5) of the optically anisotropic layer (optical compensation film 7). I tried to do it. Further, the absorption axes 4 and 19 of the polarizing films 3 and 18 intersect with the alignment directions (rubbing directions) 10 and 13 of the liquid crystal cell at approximately 45 °, respectively, and the absorption axes 4 and 19 of the upper and lower polarizing films 3 and 18 intersect. The angle was approximately 90 ° crossed Nicol.

(セルロースアセテートフィルムの作製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
(セルロースアセテート溶液組成)
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 336質量部
メタノール(第2溶媒) 29質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
(Production of cellulose acetate film)
The following composition was put into a mixing tank and stirred while heating to dissolve each component to prepare a cellulose acetate solution.
(Cellulose acetate solution composition)
Cellulose acetate having an acetylation degree of 60.7 to 61.1% 100 parts by weight Triphenyl phosphate (plasticizer) 7.8 parts by weight Biphenyl diphenyl phosphate (plasticizer) 3.9 parts by weight Methylene chloride (first solvent) 336 parts by weight Methanol (second solvent) 29 parts by mass 1-butanol (third solvent) 11 parts by mass

得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、70℃の温風で1分乾燥し、バンドからフィルムを140℃の乾燥風で10分乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフィルム(厚さ:80μm)を作製した。作製したセルロースアセテートフィルム(透明支持体、保護膜)について、エリプソメーター(M-150、日本分光(株)製)を用いて、波長546nmにおけるRe値およびRth値を測定した。Reは3nm、Rthは8nmであった。
作製したセルロースアセテートフィルムを2.0Nの水酸化カリウム溶液(25℃)に2分間浸漬した後、硫酸で中和し、純水で水洗し、その後乾燥させた。このセルロースアセテートフィルムの表面エネルギーを接触法により求めたところ、63mN/mであった。このようにして、保護膜用セルロースアセテートフィルムを作製した。
The obtained dope was cast using a band stretching machine. After the film surface temperature on the band reaches 40 ° C., the film is dried with warm air of 70 ° C. for 1 minute, and the film is dried from the band with 140 ° C. of drying air for 10 minutes. A cellulose acetate film (thickness: 80 μm) was prepared. About the produced cellulose acetate film (transparent support body, protective film), Re value and Rth value in wavelength 546nm were measured using the ellipsometer (M-150, JASCO Corporation make). Re was 3 nm and Rth was 8 nm.
The produced cellulose acetate film was immersed in a 2.0N potassium hydroxide solution (25 ° C.) for 2 minutes, neutralized with sulfuric acid, washed with pure water, and then dried. The surface energy of the cellulose acetate film was determined by a contact method and found to be 63 mN / m. Thus, the cellulose acetate film for protective films was produced.

(楕円偏光板の作製)
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。この偏光膜の片面に、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、上記で作製したセルロースアセテートフィルムを、偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の吸収軸とフィルムの遅相軸(流延方向と平行方向)とが平行になるように貼り合わせた。また、ケン化処理された、厚さ80μmのセルローストリアセテートフィルム(TD-80U、富士写真フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の他方の表面に貼り付けた。このセルローストリアセテートフィルムが、液晶セルからより遠い側に配置される保護膜となる。この様にして、光学補償膜付き偏光板を作製した。
(Production of elliptically polarizing plate)
A polarizing film was prepared by adsorbing iodine to a stretched polyvinyl alcohol film. The cellulose acetate film produced above was attached to one side of the polarizing film using a polyvinyl alcohol adhesive on one side of the polarizing film. The polarizing film was bonded so that the absorption axis of the polarizing film and the slow axis of the film (parallel to the casting direction) were parallel. Further, a saponified cellulose triacetate film (TD-80U, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a thickness of 80 μm was attached to the other surface of the polarizing film using a polyvinyl alcohol adhesive. This cellulose triacetate film becomes a protective film disposed on the side farther from the liquid crystal cell. In this way, a polarizing plate with an optical compensation film was produced.

作製した偏光板を上側偏光板とした。また、偏光膜の双方の表面に、厚さ80μmのセルローストリアセテートフィルム(TD-80U、富士写真フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けて作製した下側偏光板として用いた。作製した上側偏光板および下側偏光板を上記で作製したECBモードの液晶セルを挟持して配置し、液晶表示装置を作製した。なお、表示装置の水平方向を基準にして、上側偏光板の偏光膜3の吸収軸4の軸角度を45°、上側光学補償膜7の配向制御方向(ラビング方向、光軸方向と直交する)を0°、液晶セル上基板9の配向制御方向(ラビング方向)10を90°とし、同様に下側偏光膜18の偏光軸19を135°、液晶セル下基板12の配向制御方向13(ラビング方向)を270°とした。   The produced polarizing plate was used as the upper polarizing plate. Moreover, as a lower polarizing plate produced by attaching a cellulose triacetate film (TD-80U, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a thickness of 80 μm to both surfaces of the polarizing film using a polyvinyl alcohol adhesive. Using. The prepared upper polarizing plate and lower polarizing plate were disposed with the ECB mode liquid crystal cell prepared above interposed therebetween, and a liquid crystal display device was manufactured. Note that the axis angle of the absorption axis 4 of the polarizing film 3 of the upper polarizing plate is 45 ° with respect to the horizontal direction of the display device, and the orientation control direction of the upper optical compensation film 7 (rubbing direction, orthogonal to the optical axis direction). Is 0 °, the alignment control direction (rubbing direction) 10 of the liquid crystal cell upper substrate 9 is 90 °, and similarly the polarization axis 19 of the lower polarizing film 18 is 135 °, and the alignment control direction 13 (rubbing of the lower substrate 12 of the liquid crystal cell) Direction) was set to 270 °.

(比較例2)
比較例1で作製したセルロースアセテートフィルムを支持体として、その上に以下の方法で光学補償膜を作製した。
(光学補償膜用の配向膜の作製)
比較例1と同じ方法で作製したセルロースアセテートフィルムの表面をケン化し、その上に下記の組成の配向膜塗布液をワイヤーバーコーターで20ml/m2となるように塗布した。その後、60℃の温風で60秒間、さらに100℃の温風で120秒間、乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜にフィルムの遅相軸方向と平行の方向にラビング処理を施し、配向膜とした。
(配向膜塗布液組成)
下記の変性ポリビニルアルコール 15質量部
水 334質量部
メタノール 100質量部
グルタルアルデヒド 1質量部
パラトルエンスルホン酸 0.3質量部
(Comparative Example 2)
Using the cellulose acetate film produced in Comparative Example 1 as a support, an optical compensation film was produced thereon by the following method.
(Preparation of alignment film for optical compensation film)
The surface of the cellulose acetate film prepared in the same manner as in Comparative Example 1 was saponified, was coated an alignment film coating solution having the following composition thereon so that 20 ml / m 2 with a wire bar coater. Then, it dried with 60 degreeC warm air for 60 seconds, and also with 100 degreeC warm air for 120 seconds, and formed the film | membrane. Next, the formed film was rubbed in a direction parallel to the slow axis direction of the film to obtain an alignment film.
(Orientation film coating solution composition)
The following modified polyvinyl alcohol 15 parts by mass Water 334 parts by mass Methanol 100 parts by mass Glutaraldehyde 1 part by mass Paratoluenesulfonic acid 0.3 parts by mass

Figure 2007079424
Figure 2007079424

(光学補償膜の作製)
上記の配向膜上に、下記のディスコティック液晶性化合物91.0g、エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート(V#360、大阪有機化学(株)製)9.0g、セルロースアセテートブチレート(CAB551-0.2、イーストマンケミカル社製)2.0g、セルロースアセテートブチレート(CAB531-1、イーストマンケミカル社製)0.5g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)3.0g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.0gを、414gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#3.6のワイヤーバーで6.2ml/m2(6.2cc/m2)塗布した。これを130℃の恒温ゾーンで2分間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。次に、60℃の雰囲気下で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射しディスコティック液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷して、光学補償膜を形成した。
(Preparation of optical compensation film)
On the above alignment film, 91.0 g of the following discotic liquid crystalline compound, 9.0 g of ethylene oxide modified trimethylolpropane triacrylate (V # 360, manufactured by Osaka Organic Chemical Co., Ltd.), cellulose acetate butyrate (CAB551- 0.2, manufactured by Eastman Chemical Co., Ltd.) 2.0 g, cellulose acetate butyrate (CAB531-1, manufactured by Eastman Chemical Co., Ltd.) 0.5 g, photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Geigy Co., Ltd.) 3.0 g, A coating solution prepared by dissolving 1.0 g of a sensitizer (Kayacure DETX, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) in 414 g of methyl ethyl ketone was applied to 6.2 ml / m 2 (6.2 cc / m) using a # 3.6 wire bar. 2) was applied. This was heated in a constant temperature zone of 130 ° C. for 2 minutes to align the discotic liquid crystalline compound. Next, UV irradiation was performed for 1 minute using a 120 W / cm high pressure mercury lamp in an atmosphere of 60 ° C. to polymerize the discotic liquid crystalline compound. Thereafter, it was allowed to cool to room temperature to form an optical compensation film.

Figure 2007079424
Figure 2007079424

自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、光学補償膜のReの光入射角度依存性を測定し、予め測定したセルロースアセテートフィルムの寄与分を差し引くことによって、ディスコティック化合物層のみの光学特性を算出したところ、Reが50nm、Rthが−25nm、液晶の平均傾斜角は89.9度であり、ディスコティック化合物がフィルム面に対して垂直に配向していることが確認できた。即ち、光学補償膜の光軸は、膜面に対して概略平行であった。また、光軸は、配向膜のラビング方向(配向制御方向)と直交であった。   Using an automatic birefringence meter (KOBRA-21ADH, manufactured by Oji Scientific Instruments), measure the light incident angle dependency of Re of the optical compensation film, and subtract the contribution of the cellulose acetate film measured in advance. As a result, the optical characteristics of only the discotic compound layer were calculated. As a result, Re was 50 nm, Rth was −25 nm, the average tilt angle of the liquid crystal was 89.9 degrees, and the discotic compound was aligned perpendicular to the film surface. It was confirmed that That is, the optical axis of the optical compensation film was substantially parallel to the film surface. The optical axis was perpendicular to the rubbing direction (alignment control direction) of the alignment film.

上下偏光板の液晶セルに接する側の保護膜に、上記で作製した光学補償膜と支持体との積層体を、支持体の裏面(光学異方性層が形成されていない側の面)で偏光膜の片側に貼り付けた。偏光膜の吸収軸と光学補償膜の支持体の遅相軸(流延方向と平行方向)とが平行になるように貼り合わせた。また、ケン化処理された、厚さ80μmのセルローストリアセテートフィルム(TD-80U、富士写真フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の他方の表面に貼り付けた。このセルローストリアセテートフィルムが、液晶セルからより遠い側に配置される保護膜となる。この様にして、光学補償膜付き偏光板を作製した。
上下偏光板として、作製した光学補償膜付き偏光板を用いた以外は、比較例1と同様にして、ECBモードの液晶表示装置を作製した。
On the protective film on the side of the upper and lower polarizing plates in contact with the liquid crystal cell, the laminated body of the optical compensation film prepared above and the support is placed on the back surface of the support (the surface on which the optically anisotropic layer is not formed). Affixed to one side of the polarizing film. The polarizing film was bonded so that the absorption axis of the polarizing film and the slow axis (parallel to the casting direction) of the support of the optical compensation film were parallel. Further, a saponified cellulose triacetate film (TD-80U, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a thickness of 80 μm was attached to the other surface of the polarizing film using a polyvinyl alcohol adhesive. This cellulose triacetate film becomes a protective film disposed on the side farther from the liquid crystal cell. In this way, a polarizing plate with an optical compensation film was produced.
An ECB mode liquid crystal display device was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the produced polarizing plate with an optical compensation film was used as the upper and lower polarizing plates.

(実施例1)
(液晶表示装置の作製)
比較例2で作製した液晶表示装置において、上基板の電極を2分割して、液晶性分子11が、図2に示す2つの画素領域AおよびBの配向状態になるように、印加される実効値電圧を変えた。図2に示す画素領域Aでは、周波数30Hzの交流矩形で白表示時に実効値電圧1.2ボルト、黒表示時に3.5ボルトとし、画素領域Bでは、白表示時に1.4ボルト、黒表示時に3.7ボルトを印加した。中間調は2つの領域とも白表示と黒表示の間の輝度レベルを均等に分割するような電圧に設定した。
Example 1
(Production of liquid crystal display device)
In the liquid crystal display device manufactured in Comparative Example 2, the electrode of the upper substrate is divided into two, and the liquid crystal molecules 11 are applied so that the liquid crystal molecules 11 are aligned in the two pixel regions A and B shown in FIG. The value voltage was changed. In the pixel region A shown in FIG. 2, the effective voltage is 1.2 volts when white is displayed in an AC rectangle having a frequency of 30 Hz, and 3.5 volts when black is displayed. In the pixel region B, 1.4 volts and black is displayed when white is displayed. Sometimes 3.7 volts were applied. The halftone is set to a voltage that equally divides the luminance level between white display and black display in both areas.

(作製した液晶表示装置の光学測定)
このようにして作製した比較例1及び2、ならびに実施例1の液晶表示装置に、60Hzの矩形波電圧を印加した。測定機は(EZ-Contrast160D、ELDIM社製)を用い、透過率の比(白表示/黒表示)であるコントラスト比と、黒表示(L1)と白表示(L8)の透過率を等間隔に切った8階調での透過率視野角を測定した。正面コントラスト比、下方向で隣り合う階調の透過率が反転のない範囲、コントラスト比が10:1以上の範囲を表1に示す。
(Optical measurement of the manufactured liquid crystal display device)
A rectangular wave voltage of 60 Hz was applied to the liquid crystal display devices of Comparative Examples 1 and 2 and Example 1 manufactured as described above. The measuring instrument (EZ-Contrast 160D, manufactured by ELDIM) is used, and the contrast ratio, which is the transmittance ratio (white display / black display), and the black display (L1) and white display (L8) transmittances are equally spaced. The transmittance viewing angle at 8 cut gradations was measured. Table 1 shows the front contrast ratio, the range in which the transmittance of gradations adjacent in the downward direction is not inverted, and the range in which the contrast ratio is 10: 1 or more.

Figure 2007079424
Figure 2007079424

(実施例2)
実施例1に示した構成と同様の構成の液晶表示装置を仮定し、観察方向(上)から上側偏光板(保護膜1、偏光膜3、保護膜5)、光学異方性層7、液晶セル(上基板9、液晶層11、下基板12)、光学異方性層14、下偏光板(保護膜16、偏光膜18、保護膜20)を積層し、さらにバックライト光源(不図示)を配置した構成の液晶表示装置について、光学シミュレーションを実施し、効果の確認を行った。光学計算には、シンテック社製のLCD Master Ver6.08を用いた。液晶セルや電極、基板、偏光板等は、液晶ディスプレイ用に従来から用いられている材料の値をそのまま使用した。液晶材料には正の誘電率異方性を有する液晶材料でΔε=4.2を用いた。液晶セルの配向はプレチルト角0.5度でほぼ平行配向とし、基板のセルギャップを3.5ミクロンとし、液晶のレターデーション(即ち、記液晶層の厚さd(ミクロン)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)は、波長550nmで300nmとした。円盤状化合物が円盤面が基板に垂直配向した光学補償膜7及び14を配置した。LCD Masterの拡張機能を使い2分割のマルチドメインで計算を行った。光学補償膜の平均のRe及びRthの値は、表2にそれぞれ示した値に設定した。光源にはLCD Masterに付属のC光源を用いた。基板12と9はシミュレーションでは省略した。よって、光学補償層の配置場所は偏光膜と液晶層のあいだであれば、特定されるものではない。なお、図1の構成の液晶表示装置では、バックライトと観測者との関係が上下入れ替わっても全く同様の結果が得られる。
表2に液晶セルのΔndと光学補償層の波長分散変えた時の正面コントラスト比の計算結果を示す。
(Example 2)
Assuming a liquid crystal display device having the same configuration as that shown in Example 1, the upper polarizing plate (protective film 1, polarizing film 3, protective film 5), optically anisotropic layer 7, liquid crystal from the observation direction (top) A cell (upper substrate 9, liquid crystal layer 11, lower substrate 12), optically anisotropic layer 14, and lower polarizing plate (protective film 16, polarizing film 18, protective film 20) are stacked, and a backlight light source (not shown) With respect to the liquid crystal display device having a configuration in which the above is arranged, an optical simulation was performed to confirm the effect. For the optical calculation, LCD Master Ver 6.08 manufactured by Shintech Co., Ltd. was used. For liquid crystal cells, electrodes, substrates, polarizing plates, etc., the values of materials conventionally used for liquid crystal displays were used as they were. As the liquid crystal material, a liquid crystal material having positive dielectric anisotropy and Δε = 4.2 was used. The orientation of the liquid crystal cell is approximately parallel with a pretilt angle of 0.5 degree, the cell gap of the substrate is 3.5 microns, and the retardation of the liquid crystal (ie, the thickness d (micron) of the liquid crystal layer and the refractive index is anisotropic). The product Δn · d) with the property Δn was 300 nm at a wavelength of 550 nm. Optical compensation films 7 and 14 in which a discotic compound has a disc surface oriented perpendicularly to the substrate are arranged. Using the extended function of LCD Master, the calculation was performed in a multi-domain divided into two. The average Re and Rth values of the optical compensation film were set to the values shown in Table 2, respectively. The C light source attached to the LCD Master was used as the light source. The substrates 12 and 9 are omitted in the simulation. Therefore, the arrangement position of the optical compensation layer is not specified as long as it is between the polarizing film and the liquid crystal layer. In the liquid crystal display device having the configuration shown in FIG. 1, the same result can be obtained even if the relationship between the backlight and the observer is changed up and down.
Table 2 shows the calculation result of the front contrast ratio when Δnd of the liquid crystal cell and the wavelength dispersion of the optical compensation layer are changed.

Figure 2007079424
Figure 2007079424

同表において、試料No.1は、波長450と650nmで|Re(λ)−Δn(λ)×d|の値が50nmを超え、正面コントラスト比が100になり視認性が低くなることがわかる。試料No.2は実施例1と同じ物性値をシミュレーションしたものであり、|Re(λ)−Δn(λ)×d|の値が最大30nmでコントラスト比450を得た。No.3は全ての波長で0nmであり理想コントラスト比3000が得られる。この値は偏光板の直交透過率に相当する。No.4の試料は5nmでコントラスト比1500であった。No.5と6の試料は50nmでコントラスト比200であり、良好な視認性を得るにはこの範囲が好ましい。   In the table, sample No. 1 has a value of | Re (λ) −Δn (λ) × d | exceeding 50 nm at wavelengths of 450 and 650 nm, and the front contrast ratio becomes 100, so that the visibility is lowered. . Sample No. 2 was obtained by simulating the same physical property values as in Example 1. A contrast ratio of 450 was obtained with a maximum value of | Re (λ) −Δn (λ) × d | of 30 nm. No. 3 is 0 nm at all wavelengths, and an ideal contrast ratio of 3000 is obtained. This value corresponds to the orthogonal transmittance of the polarizing plate. The No. 4 sample had a contrast ratio of 1500 at 5 nm. The samples No. 5 and 6 have a contrast ratio of 200 at 50 nm, and this range is preferable for obtaining good visibility.

本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pixel area | region in the liquid crystal cell of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pixel area | region in the liquid crystal cell of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pixel area | region in the liquid crystal cell of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の液晶セル中の画素領域の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the pixel area | region in the liquid crystal cell of the liquid crystal display device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 上側偏光板上側保護膜
2 上側保護膜遅相軸
3 上側偏光膜
4 上側偏光膜吸収軸
5 上側偏光板下側保護膜
6 下側保護膜遅相軸
7 上側光学補償膜
8 上側光学補償膜の光軸
9 液晶セル上側基板
10 上側基板液晶配向用ラビング方向
11 液晶性分子
12 液晶セル下側基板
13 下側基板液晶配向用ラビング方向
14 下側光学補償膜
15 下側光学補償膜の光軸
16 下側偏光板上側保護膜
17 上側保護膜遅相軸
18 下側偏光膜
19 下側偏光板の吸収軸
20 下側偏光板下側保護膜
21 下側保護膜遅相軸
22 透明電極
23 液晶セルラビング方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper polarizing plate upper protective film 2 Upper protective film slow axis 3 Upper polarizing film 4 Upper polarizing film absorption axis 5 Upper polarizing plate lower protective film 6 Lower protective film slow axis 7 Upper optical compensation film 8 Upper optical compensation film Optical axis 9 of liquid crystal cell Upper substrate 10 Upper substrate Liquid crystal alignment rubbing direction 11 Liquid crystalline molecule 12 Liquid crystal cell lower substrate 13 Lower substrate Liquid crystal alignment rubbing direction 14 Lower optical compensation film 15 Optical axis of lower optical compensation film 16 Lower polarizing plate upper protective film 17 Upper protective film slow axis 18 Lower polarizing film 19 Lower polarizing film absorption axis 20 Lower polarizing plate lower protective film 21 Lower protective film slow axis 22 Transparent electrode 23 Liquid crystal Cell rubbing direction

Claims (6)

少なくとも電極を一方に有する対向配置された一対の基板、及び該基板間に挟持され電圧無印加時に前記一対の基板の表面に対して略平行に配向したネマチック液晶材料を含む液晶層からなる液晶セルと、該液晶セルを挟持して配置された第一の偏光膜と第二の偏光膜とを少なくとも有する液晶表示装置であって、前記第一の偏光膜及び第二の偏光膜の少なくとも一方と、前記液晶セルとの間に光学補償膜を有し、前記光学補償膜が円盤状化合物を含有する組成物からなり、かつ該化合物の分子が基板面に対して円盤面を略垂直にして配向した状態に固定され、前記液晶セルが1画素に2以上の配向領域を有し、電圧無印加あるいは低電圧印加時において黒表示であり、高電圧印加状態では前記ネマチック液晶材料分子の基板面に対する平均傾斜角が前記配向領域で互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal cell comprising a pair of opposed substrates having at least one electrode, and a liquid crystal layer including a nematic liquid crystal material sandwiched between the substrates and aligned substantially parallel to the surfaces of the pair of substrates when no voltage is applied A liquid crystal display device having at least a first polarizing film and a second polarizing film arranged with the liquid crystal cell interposed therebetween, and at least one of the first polarizing film and the second polarizing film; And an optical compensation film between the liquid crystal cell, the optical compensation film is made of a composition containing a discotic compound, and molecules of the compound are oriented with the disc surface substantially perpendicular to the substrate surface. The liquid crystal cell has two or more alignment regions in one pixel, displays black when no voltage is applied or when a low voltage is applied, and the nematic liquid crystal material molecules with respect to the substrate surface when the high voltage is applied average LCD oblique angle are different from each other to each other in the alignment region. 前記偏光膜に少なくとも1枚の保護膜が積層され、該保護膜上に前記光学補償膜が形成され、該保護膜の遅相軸と、前記円盤状化合物の配向方向とが略45°で交差している請求項1に記載の液晶表示装置。 At least one protective film is laminated on the polarizing film, the optical compensation film is formed on the protective film, and the slow axis of the protective film and the orientation direction of the discotic compound intersect at about 45 °. The liquid crystal display device according to claim 1. 前記円盤状化合物の配向方向が,前記液晶セルの配向方向と略直交であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein an alignment direction of the discotic compound is substantially orthogonal to an alignment direction of the liquid crystal cell. 前記光学補償膜が、前記液晶セルと前記第一及び第二の偏光膜の双方との間に各々配置されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the optical compensation film is disposed between the liquid crystal cell and both the first and second polarizing films. . 前記液晶層の厚さをd(単位:nm)、波長λ(単位:nm)における屈折率異方性をΔn(λ)とし、前記光学補償膜の波長λにおける面内のレターデーションをRe(λ)、波長λにおける厚さ方向のレターデーションをRth(λ)とする場合、波長380nm〜780nmの間の少なくとも2つの異なる波長において、下記式(I)〜(II)を満足する請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置:
(I)50≦Δn(λ)×d≦400、
(II)−50≦Re(λ)−Δn(λ)×d≦50。
The thickness of the liquid crystal layer is d (unit: nm), the refractive index anisotropy at wavelength λ (unit: nm) is Δn (λ), and the in-plane retardation of the optical compensation film at wavelength λ is Re ( When the retardation in the thickness direction at λ) and the wavelength λ is Rth (λ), the following formulas (I) to (II) are satisfied at at least two different wavelengths between 380 nm and 780 nm. The liquid crystal display device of any one of -4:
(I) 50 ≦ Δn (λ) × d ≦ 400,
(II) −50 ≦ Re (λ) −Δn (λ) × d ≦ 50.
450nm、550nm及び650nmのすべての波長において、前記式(I)〜(II)を満足する請求項5に記載の液晶表示装置。 The liquid crystal display device according to claim 5, wherein the formulas (I) to (II) are satisfied at all wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
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