JP2007155942A - 光学補償フィルム、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも第1光学異方性層及び第2光学異方性層からなり、前記第1光学異方性層が、下記の数式(1)から(3)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有することを特徴とする光学補償フィルム及びこれを用いた偏光板、並びに、前記偏光板を用いた液晶表示装置である。
1≦Re1450(0°)/Re1650(0°)≦1.25 数式(1)
1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.25 数式(2)
1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.25 数式(3)
【選択図】図1
Description
前記液晶セルは、液晶性分子、それを封入するための二枚の基板及び液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。該液晶セルは、該液晶性分子の配向状態の違いで、ON・OFF表示を行い、透過及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)、FFS(Fringe Field Switching)のような表示モードが提案されている。
<1> 少なくとも第1光学異方性層及び第2光学異方性層からなり、前記第1光学異方性層が、下記の数式(1)から(3)の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学補償フィルムである。
1≦Re1450(0°)/Re1650(0°)≦1.25・・・数式(1)
1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.25・・・数式(2)
1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.25・・・数式(3)
ただし、前記数式(1)〜(3)中、波長λ(nm)の光で測定した、第1光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1λ(θ)と定義する(Re1λ(θ)とRe1λ(−θ)の値が異なる場合は、Re1λ(θ)>Re1λ(−θ)となるように大小を決定する)。
<2> 第1光学異方性層が、ディスコティック液晶化合物及び棒状液晶化合物の少なくともいずれかからなる前記<1>に記載の光学補償フィルムである。
<3> 第2光学異方性層が、下記の数式(4)から(6)の少なくともいずれかを満たす前記<1>から<2>のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
0.3≦Re2450(0°)/Re2650(0°)≦1.1・・・数式(4)
0.3≦Re2450(40°)/Re2650(40°)≦1.1・・・数式(5)
0.3≦Re2450(−40°)/Re2650(−40°)≦1.1・・・数式(6)
ただし、前記数式(4)〜(6)中、波長λ(nm)の光で測定した、第2光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe2λ(θ)と定義する(Re2λ(θ)とRe2λ(−θ)の値が異なる場合は、Re2λ(θ)>Re2λ(−θ)となるように大小を決定する)。
<4> 第1光学異方性層及び該第2光学異方性層が、下記の数式(7)から(9)の少なくともいずれかを満たす前記<1>から<3>のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
Re1450(0°)/Re1650(0°)>Re2450(0°)/Re2650(0°)・・・数式(7)
Re1450(40°)/Re1650(40°)>Re2450(40°)/Re2650(40°)・・・数式(8)
Re1450(−40°)/Re1650(−40°)>Re2450(−40°)/Re2650(−40°)・・・数式(9)
<5> 第2光学異方性層がセルロースアシレートフィルムからなる前記<1>から<4>のいずれかに記載の光学補償フィルムである。
<8> 液晶セルの液晶層が、下記の数式(10)から(12)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有する前記<7>に記載の液晶表示装置である。
1≦Re1c450(0°)/Re1c650(0°)≦1.25 数式(10)
1≦Re1c450(40°)/Re1c650(40°)≦1.25 数式(11)
1≦Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°)≦1.25
数式(12)
ただし、波長λ(nm)の光で測定した液晶セルの進相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1cλ(θ)と定義する(Re1cλ(θ)とRe1cλ(−θ)の値が異なる場合は、Re1cλ(θ)>Re1cλ(−θ)となるように大小を決定する)。
<9> 第1光学異方性層と液晶セルの液晶層とが、下記の数式(13)から(15)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有する前記<7>から<8>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
0.9<{(Re1c450(0°)/Re1c650(0°))/(Re1450(0°)/Re1650(0°))}<1.1 数式(13)
0.9<{(Re1c450(40°)/Re1c650(40°))/(Re1450(40°)/Re1650(40°))}<1.1 数式(14)
0.9<{(Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°))/(Re1450(−40°)/Re1650(−40°))}<1.1 数式(15)
<10> 液晶セルが、OCB、TN、ECB、IPS及びFFSのいずれかである前記<7>から<9>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
本発明の光学補償フィルムは、少なくとも第1光学異方性層及び第2光学異方性層を有する光学補償フィルムである。
前記光学補償フィルムは、液晶表示装置における基板の界面近傍の傾斜した液晶性分子の平均配向が観察する角度により変わることにより、即ち、視野角の変化により透過率、明るさが変化してしまうという視野角依存性の問題を、基板界面近傍の液晶層の残留位相差を補償することにより改善する機能がある。本発明の光学補償フィルムを前記液晶表示装置の基板界面に配置することにより、視野角依存性が改善され、完全な黒表示が得られ、正面コントラスト比が向上する。
本発明の光学補償フィルムは、前記第1の光学異方性層及び第2の光学異方性層の相互の光学特性により視野角依存性が改善される。
前記第1光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物の光学特性を補償するように設計し、前記第2光学異方性層の表面に直接形成してもよく、第2光学異方性層上に配向膜を形成し、該配向膜上に形成してもよい。
前記第1の光学異方性層は、ノーマリブラックモードのTN型などの液晶表示装置において、液晶層の屈折率異方性が波長分散特性(波長依存性)を有しているために発生する、黒表示などが色付くという問題を改善する機能がある。
前記機能を有するためには、前記第1光学異方性層が下記の数式(1)〜(3)の少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
1≦Re1450(0°)/Re1650(0°)≦1.25・・・数式(1)
1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.25・・・数式(2)
1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.25・・・数式(3)
ただし、前記数式(1)〜(3)中、波長λ(nm)の光で測定した第1光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1λ(θ)と定義する(Re1λ(θ)とRe1λ(−θ)の値が異なる場合は、Re1λ(θ)>Re1λ(−θ)となるように大小を決定する)。
前記波長分散Re1450(0°)/Re1650(0°)が、1未満又は1.25を超えると、正面の色味や、コントラストが悪化することがある。
前記数式(2)で表されるように、遅相軸を中心に40°に傾斜したときのレタデーションの波長分散は、1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.25であることが好ましく、1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.18であることがより好ましい。
前記波長分散Re1450(40°)/Re1650(40°)が、1未満又は1.25を超えると、斜めの色味や、視野角が悪化することがある。
前記数式(3)で表されるように、遅相軸を中心に−40°に傾斜したときのレタデーションの波長分散は、1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.25であることが好ましく、1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.18であることがより好ましい。
前記波長分散Re1450(−40°)/Re1650(−40°)が、1未満又は1.25を超えると、斜めの色味や、視野角が悪化することがある。
前記第1の光学異方性層は、前記数式(1)、(2)及び(3)のいずれか2つ以上満足することが好ましく、全て満足することがより好ましい。また、液晶セル中の液晶のレタデーションの波長分散により、適宜設定されることが特に好ましい。
前記数式(1)〜(3)の全てを満たすことにより、正面及び斜めの視野角、色味や、コントラストが向上するという効果が顕著に得られる。
前記第1光学異方性層は、液晶表示装置の黒表示における液晶セル中の液晶化合物の光学特性を補償するように設計することが好ましい。液晶セル中の液晶化合物の配向状態に関しては、IDW’00、FMC7−2、P411〜414に記載がある。
前記液晶性化合物は、良好なモノドメイン性を示す液晶相を発現することが好ましい。モノドメイン性を良好なものとすることにより、得られる構造がポリドメインとなりドメイン同士の境界に配向欠陥が生じ、光を散乱するようになるのを効果的に防ぐことができる。更に、良好なモノドメイン性を示すと、位相差板がより高い光透過率を有するため好ましい。
前記ディスコティック液晶性化合物と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー、ポリマー及び低分子化合物などを挙げることができる。長軸の配向方向の変化の程度も、前記と同様に、液晶性化合物と添加剤との選択により調整できる。
前記ポリマー及び前記低分子化合物としては、ディスコティック液晶化合物の傾斜角に変化を与える化合物が好ましい。具体的には、ポリマーとしては、セルロースエステルが好ましい。該セルロースエステルは、特開2000−155216号公報の段落番号[0178]に記載がある。該ポリマーの添加量としては、ディスコティック液晶化合物の配向を阻害しないように、ディスコティック液晶化合物に対して0.1〜10質量%であることが好ましく、0.1〜8質量%であることがより好ましい。
前記塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましい。該有機溶媒としては、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、テトラクロロエタン)、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)などが好適に挙げられる。これらの中でもアルキルハライド及びケトンが好ましい。これらの有機溶媒は、1種単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
前記ディスコティック液晶化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、更に、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
前記ディスコティック液晶化合物から第1光学異方性層を形成した場合、最終的に第1光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。例えば、低分子のディスコティック液晶化合物が熱又は光で反応する基を有しており、熱又は光によって該基が反応して、重合又は架橋し、高分子量化することによって第1光学異方性層が形成される場合などは、第1光学異方性層中に含まれる化合物は、もはや液晶性を失っていてもよい。ディスコティック液晶化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、ディスコティック液晶化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
前記メチンの炭素原子が有していても置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ハロゲン原子及びシアノ基を好ましい例として挙げることができる。これらの置換基の中では、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基が好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12アルコキシカルボニル基、炭素数2〜12アシルオキシ基、ハロゲン原子及びシアノ基がより好ましい。
前記Y11、Y12及びY13は、いずれもメチンであることが好ましく、メチンは無置換であることがより好ましい。
*−(−L21−Q2)n1−L22−L23−Q1
これらの中でも、前記L22としては、**−O−、**−O−CO−、**−CO−O−、**−O−CO−O−、**−CH2−、**−CH=CH−、**−C≡C−が好ましく、**−O−、**−O−CO−、**−O−CO−O−、**−CH2−がより好ましい。
前記重合性エチレン性不飽和基の例としては、下記の式(M−1)〜(M−6)が挙げられる。
前記式(M−1)〜(M−6)の中、(M−1)又は(M−2)が好ましく、(M−1)がより好ましい。
前記開環重合性基は、環状エーテル基が好ましく、エポキシ基又はオキセタニル基がより好ましく、エポキシ基が特に好ましい。
本発明で用いる液晶性化合物としては、下記一般式(DII)で表される液晶性化合物が好ましい。
前記一般式(DII)中、R31、R32及びR33は、それぞれ独立に下記一般式(DII−R)を表す。
前記Q31は、6員環状構造を有する二価の連結基(以下、6員環環状基と呼ぶことがある)を表す。6員環は、縮合環であってもよい。ただし、縮合環よりも単環であることがより好ましい。また、6員環環状基に含まれる環は、芳香族環、脂肪族環、及び複素環のいずれでもよい。該芳香族環としては、ベンゼン環及びナフタレン環が好ましい例として挙げられる。該脂肪族環としては、シクロヘキサン環が好ましい例として挙げられる。複素環としては、ピリジン環及びピリミジン環が好ましい例として挙げられる。
前記n3は、1〜3の整数を表し、1若しくは2が好ましい。
前記L31は、*−O−、*−O−CO−、*−CO−O−、*−O−CO−O−、*−S−、*−N(R)−、*−CH2−、*−CH=CH−及び*−C≡C−(ここで、*はQ31側と結合する位置を表す)のいずれかを表し、具体的には、一般式(DI−R)中のL22と同義であり、好ましい範囲も同義である。
前記L32は、−O−、−S−、−C(=O)−、−NH−、−CH2−、−CH=CH−及びC≡C−、並びに、これらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、具体的には、一般式(DI−R)中のL23と同義であり、好ましい範囲も同義である。
前記一般式(DII−R)中のQ32は、重合性基又は水素原子を表す。
以下に、一般式(DI)で表される液晶性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前記棒状化合物は、直線的な分子構造を有することが好ましい。直線的な分子構造とは、熱力学的に最も安定な構造において棒状化合物の分子構造が直線的であることを意味する。熱力学的に最も安定な構造は、結晶構造解析又は分子軌道計算によって求めることができる。例えば、分子軌道計算ソフト(一例として、WinMOPAC2000、富士通株式会社製)を用いて分子軌道計算を行い、化合物の生成熱が最も小さくなるような分子の構造を求めることができる。分子構造が直線的であるとは、前記のように計算して求められる熱力学的に最も安定な構造において、分子構造の角度が140度以上であることを意味する。
前記化合物としては、特開2004−4550号公報に記載されているが、これに限定されるものではない。溶液の紫外線吸収スペクトルにおいて最大吸収波長(λmax)が250nmより短波長である棒状化合物を、二種類以上併用してもよい。
前記第1光学異方性層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.1〜20μmであることが好ましく、0.3〜10μmであることがより好ましく、0.5〜5μmであることが特に好ましい。
前記第2光学異方性層は、本発明の第1光学異方性層と共に、ノーマリブラックモードのTN型などの液晶表示装置において、液晶層の屈折率異方性が波長分散特性(波長依存性)を有しているために発生する、黒表示などが色付くという問題を改善する機能がある
前記機能を有するためには、前記第2光学異方性層が下記の数式(4)〜(6)の少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
0.3≦Re2450(0°)/Re2650(0°)≦1.1・・・数式(4)
0.3≦Re2450(40°)/Re2650(40°)≦1.1・・・数式(5)
0.3≦Re2450(−40°)/Re2650(−40°)≦1.1・・・数式(6)
ただし、前記数式(4)〜(6)中、波長λ(nm)の光で測定した第2光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe2λ(θ)と定義する(Re2λ(θ)とRe2λ(−θ)の値が異なる場合は、Re2λ(θ)>Re2λ(−θ)となるように大小を決定する)。
前記第2の光学異方性層は、(4)、(5)及び(6)のいずれか2つ以上満足することが好ましく、全て満足することがより好ましい。
前記第2光学異方性層の厚み方向レタデーションは、100≦Rth2550(0°)≦300であることが好ましく、120≦100≦Rth2550(0°)≦250であることがより好ましい。
前記第2光学異方性層の正面レタデーション、厚み方向レタデーションは、セルの液晶のΔnやセルギャップdによって適宜最適化されることが好ましい。セル液晶のΔn及びセルギャップdの少なくともいずれかが大きくなるにつれて、第2光学異方性層の正面レタデーションは小さく、厚み方向レタデーションは大きくなる方向が好ましい。
以下セルロースアシレートフィルムについて具体的に説明する。
前記セルロースアシレートフィルムは、その置換度(アシレート比率に比例)によりRe、若しくはRthの波長依存性が異なることが知られている。置換度が高くなったほうが、短波長側でRe(Rth)が低下し、長波長側でRe(Rth)が増加する傾向にある。本発明では、フィルムの厚み方向においてセルロースアシレートの置換度を2.00〜3.00の範囲内で0.05以上変動させる。変動幅は、0.07以上が好ましく、0.08以上がより好ましく、0.09以上が更に好ましく、0.10以上が特に好ましい。
Re(λ)は、KOBRA 21ADH(王子計測機器株式会社製)において、波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)、面内の遅相軸(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デーション値、及び面内の遅相軸を傾斜軸(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デーション値の計3つの方向で測定したレタデーション値を基にKOBRA 21ADHが算出する。
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と膜厚を入力することにより、KOBRA 21ADHは、nx、ny、nzを算出することができる。
前記セルロースアシレートの材料となる原料綿としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の原料を用いることができる(例えば、発明協会公開技法2001−1745参照)。また、セルロースアシレートの合成も公知の方法で行なうことができる(例えば、右田他、木材化学180〜190頁(共立出版、1968年)参照)。セルロースアシレートの粘度平均重合度は200〜700が好ましく、250〜500がより好ましく、250〜350が特に好ましい。また、本発明に使用するセルロースエステルは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.5〜5.0であることが好ましく、2.0〜4.5であることがより好ましく、3.0〜4.0であることが特に好ましい。
前記共流延法は、本発明の厚み方向でアシル化率の異なるセルロースアシレートフィルムの作製に好適である。
前記共流延法では、得られたセルロースアシレート溶液を、金属支持体としての平滑なバンド上或いはドラム上に、2層以上の複数のセルロースアシレート液を流延することが好ましい。
更に、本発明のセルロースアシレート溶液は、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)を同時に流延することも実施しうる。
本発明のセルロースアシレートフィルムは、延伸することにより機能を発現する。本発明のセルロースアシレートフィルムは、偏光板に適用する上で、幅方向に延伸することが好ましい。例えば、特開昭62−115035号公報、特開平4−152125号公報、特開平4−284211号公報、特開平4−298310号公報、特開平11−48271号公報の各公報などに記載されている。フィルムの延伸は、常温又は加熱条件下で実施する。加熱温度は、フィルムのガラス転移温度以下であることが好ましい。フィルムの延伸は、一軸延伸でもよく2軸延伸でもよい。フィルムは、乾燥中の処理で延伸することができ、特に溶媒が残存する場合は有効である。例えば、フィルムの搬送ローラーの速度を調節して、フィルムの剥ぎ取り速度よりもフィルムの巻き取り速度の方を速くするとフィルムは延伸される。フィルムの幅をテンターで保持しながら搬送して、テンターの幅を徐々に広げることによってもフィルムを延伸できる。フィルムの乾燥後に、延伸機を用いて延伸すること(好ましくはロング延伸機を用いる一軸延伸)もできる。フィルムの延伸倍率(元の長さに対する延伸による増加分の比率)は、0.5〜300%であることが好ましく、1〜200%の延伸がより好ましく、1〜100%の延伸が特に好ましい。本発明のセルロースアシレートフィルムはソルベントキャスト法による製膜工程及び製膜したフィルムを延伸する工程を逐次、若しくは連続して行うことで製造することが好ましく、延伸倍率は1.2〜1.8倍であることが好ましい。また、延伸は1段で行っても良く、多段で行ってもよい。多段で行なう場合は各延伸倍率の積がこの範囲にはいるようにすればよい。
前記延伸前に予熱工程を設けることが好ましい。延伸後に熱処理を行ってもよい。熱処理温度はセルロースアシレートフィルムのガラス転移温度より20℃低い値から10℃高い温度で行うことが好ましく、熱処理時間は1秒間〜3分間であることがより好ましい。また、加熱方法はゾーン加熱であっても、赤外線ヒータを用いた部分加熱であってもよい。工程の途中又は最後にフィルムの両端をスリットしてもよい。これらのスリット屑は回収し原料として再利用することが好ましい。更にテンターに関しては、特開平11−077718号公報ではテンターで幅保持しながらウェブを乾燥させる際に、乾燥ガス吹き出し方法、吹き出し角度、風速分布、風速、風量、温度差、風量差、上下吹き出し風量比、高比熱乾燥ガスの使用等を適度にコントロールすることで、溶液流延法による速度を上げたり、ウェブ幅を広げたりする時の平面性等の品質低下防止を確保するものである。
前記レタデーション上昇剤は、フィルムなどの材料に添加することにより、各波長におけるレタデーション値を調整することができる。
本明細書において『レタデーション上昇剤』とは、ある添加剤を含むセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレタデーション値が、その添加剤を含まない以外は全く同様に作製したセルロースアシレートフィルムの波長550nmで測定したReレタデーション値(未延伸状態)よりも、20nm以上高い値となる『添加剤』を意味する。レタデーション値の上昇は、30nm以上であることが好ましく、40nm以上であることがより好ましく、60nm以上であることが特に好ましい。
前記レタデーション上昇剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
芳香族炭化水素環は、6員環(即ち、ベンゼン環)であることが特に好ましい。
芳香族性ヘテロ環は一般に、不飽和ヘテロ環である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環又は7員環であることが好ましく、5員環又は6員環であることがより好ましい。芳香族性ヘテロ環は一般に、最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子及び硫黄原子が好ましく、窒素原子が特に好ましい。芳香族性ヘテロ環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、フラザン環、トリアゾール環、ピラン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環及び1,3,5−トリアジン環が含まれる。
前記芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環及び1,3,5−トリアジン環が好ましく、特に1,3,5−トリアジン環が好ましく用いられる。具体的には、例えば特開2001−166144号公報に開示の化合物が好ましく用いられる。
二つの芳香族環の結合関係は、(a)縮合環を形成する場合、(b)単結合で直結する場合及び(c)連結基を介して結合する場合に分類できる(芳香族環のため、スピロ結合は形成できない)。結合関係は、(a)〜(c)のいずれでもよい。
c1:−CO−O−
c2:−CO−NH−
c3:−アルキレン−O−
c4:−NH−CO−NH−
c5:−NH−CO−O−
c6:−O−CO−O−
c7:−O−アルキレン−O−
c8:−CO−アルケニレン−
c9:−CO−アルケニレン−NH−
c10:−CO−アルケニレン−O−
c11:−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−
c12:−O−アルキレン−CO−O−アルキレン−O−CO−アルキレン−O−
c13:−O−CO−アルキレン−CO−O−
c14:−NH−CO−アルケニレン−
c15:−O−CO−アルケニレン−
前記置換基の例には、ハロゲン原子(F、Cl、Br、I)、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、ニトロ、スルホ、カルバモイル、スルファモイル、ウレイド、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、脂肪族アシル基、脂肪族アシルオキシ基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アルキルスルホニル基、脂肪族アミド基、脂肪族スルホンアミド基、脂肪族置換アミノ基、脂肪族置換カルバモイル基、脂肪族置換スルファモイル基、脂肪族置換ウレイド基及び非芳香族性複素環基が含まれる。
前記アルケニル基の炭素原子数は、2〜8であることが好ましい。環状アルケニル基よりも鎖状アルケニル基の方が好ましく、直鎖状アルケニル基がより好ましい。アルケニル基は、更に置換基を有していてもよい。アルケニル基の例には、ビニル、アリル及び1−ヘキセニルが含まれる。
前記アルキニル基の炭素原子数は、2〜8であることが好ましい。環状アルキケニル基よりも鎖状アルキニル基の方が好ましく、直鎖状アルキニル基がより好ましい。アルキニル基は、更に置換基を有していてもよい。アルキニル基の例には、エチニル、1−ブチニル及び1−ヘキシニルが含まれる。
前記脂肪族アシルオキシ基の炭素原子数は、1〜10であることが好ましい。脂肪族アシルオキシ基の例には、アセトキシが含まれる。
前記アルコキシ基の炭素原子数は、1〜8であることが好ましい。アルコキシ基は、更に置換基(例、アルコキシ基)を有していてもよい。アルコキシ基の(置換アルコキシ基を含む)例には、メトキシ、エトキシ、ブトキシ及びメトキシエトキシが含まれる。
前記アルコキシカルボニル基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましい。アルコキシカルボニル基の例には、メトキシカルボニル及びエトキシカルボニルが含まれる。
前記アルコキシカルボニルアミノ基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましい。アルコキシカルボニルアミノ基の例には、メトキシカルボニルアミノ及びエトキシカルボニルアミノが含まれる。
前記アルキルスルホニル基の炭素原子数は、1〜8であることが好ましい。アルキルスルホニル基の例には、メタンスルホニル及びエタンスルホニルが含まれる。
前記脂肪族アミド基の炭素原子数は、1〜10であることが好ましい。脂肪族アミド基の例には、アセトアミドが含まれる。
前記脂肪族スルホンアミド基の炭素原子数は、1〜8であることが好ましい。脂肪族スルホンアミド基の例には、メタンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド及びn−オクタンスルホンアミドが含まれる。
前記脂肪族置換アミノ基の炭素原子数は、1〜10であることが好ましい。脂肪族置換アミノ基の例には、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ及び2−カルボキシエチルアミノが含まれる。
前記脂肪族置換カルバモイル基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましい。脂肪族置換カルバモイル基の例には、メチルカルバモイル及びジエチルカルバモイルが含まれる。
前記脂肪族置換スルファモイル基の炭素原子数は、1〜8であることが好ましい。脂肪族置換スルファモイル基の例には、メチルスルファモイル及びジエチルスルファモイルが含まれる。
前記脂肪族置換ウレイド基の炭素原子数は、2〜10であることが好ましい。脂肪族置換ウレイド基の例には、メチルウレイドが含まれる。
前記非芳香族性複素環基の例には、ピペリジノ及びモルホリノが含まれる。
前記レタデーション上昇剤の分子量は、300〜800であることが好ましい。
一般式(1):Ar1−L1−Ar2
ただし、前記一般式(1)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。
前記アリール基及び置換アリール基の方が、芳香族性ヘテロ環基及び置換芳香族性ヘテロ環基よりも好ましい。芳香族性へテロ環基のヘテロ環は、一般には不飽和である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環又は7員環であることが好ましく、5員環又は6員環であることがより好ましい。芳香族性へテロ環は一般に最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましく、窒素原子又は硫黄原子がより好ましい。芳香族基の芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環及びピラジン環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。
前記アルキレン基は、環状構造を有していてもよい。環状アルキレン基としては、シクロヘキシレンが好ましく、1,4−シクロへキシレンがより好ましい。鎖状アルキレン基としては、直鎖状アルキレン基の方が分岐を有するアルキレン基よりも好ましい。
前記アルキレン基の炭素原子数は、1〜20であることが好ましく、1〜15がより好ましく、1〜10が特に好ましく、1〜8が更に好ましく、1〜6が最も好ましい。
前記アルケニレン基及びアルキニレン基の炭素原子数は、2〜10であり、2〜8が好ましく、2〜6がより好ましく、2〜4が特に好ましく、2(ビニレン又はエチニレン)が最も好ましい。
前記アリーレン基は、炭素原子数は6〜20であることが好ましく、6〜16がより好ましく、6〜12が特に好ましい。
前記棒状化合物としては、下記式一般式(2)で表される化合物が更に好ましい。
一般式(2):Ar1−L2−X−L3−Ar2
前記一般式(2)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基である。芳香族基の定義及び例は、前記一般式(1)のAr1及びAr2と同様である。
前記アルキレン基は、環状構造よりも鎖状構造を有することが好ましく、分岐を有する鎖状構造よりも直鎖状構造を有することがより好ましい。
前記アルキレン基の炭素原子数は、1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、1〜6が特に好ましく、1〜4が更に好ましく、1又は2(メチレン又はエチレン)であることが最も好ましい。
前記L2及びL3は、−O−CO−又はCO−O−であることが特に好ましい。
以下に、前記一般式(2)で表される化合物の具体例を示す。
具体例(2)及び(3)は、幾何異性体に加えて光学異性体(合計4種の異性体)を有する。幾何異性体については、同様にトランス型の方がシス型よりも好ましい。光学異性体については、特に優劣はなく、D、Lあるいはラセミ体のいずれでもよい。
具体例(43)〜(45)では、中心のビニレン結合にトランス型とシス型とがある。前記と同様の理由で、トランス型の方がシス型よりも好ましい。
その他、好ましい化合物を以下に示す。
前記レタデーション上昇剤は、溶液の紫外線吸収スペクトルにおいて最大吸収波長(λmax)が250nmより短波長である棒状化合物を、二種類以上併用してもよい。
前記レタデーション上昇剤の添加量は、ポリマーの量の0.1〜30質量%であることが好ましく、0.5〜20質量%であることがより好ましい。
前記配向膜は、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、マイクログルーブを有する層の形成、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、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチル)の累積のような手段で設けることができる。更に、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。
向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維を用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る。一般には、長さ及び太さが均一な繊維を平均的に植毛した布を用いて、数回程度ラビングを行う。
本発明の偏光板は、偏光膜の少なくとも片側に、本発明の第2光学異方性層及び本発明の第1光学異方性層とを貼り合せた積層体からなり、少なくとも本発明の光学補償フィルムが有する光学特性を有する。
前記偏光膜は、配向型偏光膜又は塗布型偏光膜(Optiva Inc.製)を含む。 前記配向型偏光膜は、バインダーとヨウ素若しくは二色性色素とからなる。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー中で配向することで偏光性能を発現する。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、若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。市販の配向型偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素若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、若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ている。また、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)にヨウ素若しくは二色性色素が分布しており、充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、ヨウ素若しくは二色性色素の溶液濃度、浴槽温度及び浸漬時間により制御することができる。偏光膜の厚みは、現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下がより好ましく、20μm以下が特に好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象が、17インチの液晶表示装置では観察されなくなる。
以上のように、偏光膜のMD方向に対して10〜80°斜め延伸されたバインダーフィルムが製造される。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルを有し、かつ本発明の偏光板を有する。
前記光学補償フィルムと偏光膜とを貼り合わせて得られた本発明の偏光板は、特に透過型液晶表示装置に有利に用いられる。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルの液晶層が、下記の数式(10)から(12)の少なくともいずれかを満たすことが好ましい。
1≦Re1c450(0°)/Re1c650(0°)≦1.25・・・数式(10)
1≦Re1c450(40°)/Re1c650(40°)≦1.25・・・式(11)
1≦Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°)≦1.25・・・数式(12)
ただし、波長λ(nm)の光で測定した液晶セルの進相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1cλ(θ)と定義する(Re1cλ(θ)とRe1cλ(−θ)の値が異なる場合は、Re1cλ(θ)>Re1cλ(−θ)となるように大小を決定する)。
また、第1光学異方性層と液晶セルの液晶層とが、下記の数式(13)から(15)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有することが好ましい。
0.9<{(Re1c450(0°)/Re1c650(0°))/(Re1450(0°)/Re1650(0°))}<1.1・・・数式(13)
0.9<{(Re1c450(40°)/Re1c650(40°))/(Re1450(40°)/Re1650(40°))}<1.1・・・数式(14)
0.9<{(Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°))/(Re1450(−40°)/Re1650(−40°))}<1.1・・・数式(15)
以下図面を用いて本発明の液晶表示装置について説明する。ただし、本発明の液晶表示装置は、この構成に限定されるものではない。
前記透過型液晶表示装置は、液晶セル及びその両側に配置された二枚の偏光板からなる。
前記偏光板は、偏光膜及びその両側に配置された二枚の透明保護膜からなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。
本発明の光学補償フィルムは、液晶セルと一方の偏光板との間に一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置する。
本発明の偏光板は、液晶セルの両側に配置された二枚の偏光板のうちの少なくとも一方として用いればよい。この際には、光学補償フィルムが液晶セル側となるように本発明の偏光板を配置する。
前記液晶セルは、OCB、ECB、IPS、FFS及びTNのいずれかであることが好ましい。
前記OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルである。ベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置は、米国特許4583825号公報、同5410422号公報の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
前記OCBモード、ECBモード、TNモードの液晶セルのΔn×dの値は、50〜1,000nmであることが好ましく、300〜1,000nmであることがより好ましい。反射型又は透過型液晶セルであることが好ましい。RGBの画素で色表現することが好ましく、RGBの画素のセルギャップが画素ごとに異なってもよい。また、画素ごとに印加する電圧が異なってもよい。
これらの中でも、前記液晶セルは、ベンド配向液晶セルであることが好ましい。
前記ベンド配向液晶セルは、電圧印加時に、液晶セル中央部に捻れを含むベンド配向が形成される液晶セルである。
図1は、ベンド配向液晶セル内の液晶性化合物の配向を模式的に示す断面図である。図1に示すように、ベンド配向液晶セルは、上側基板14aと下側基板14bの間に液晶性化合物11を封入した構造を有する。ベンド配向液晶セルに使用する液晶性化合物11は、一般に正の誘電率異方性を有しており、棒状液晶性分子11a〜11jが好ましい。液晶セルの上側基板14aと下側基板14bは、それぞれ、配向膜12a、12bと電極層13a、13bを有する。配向膜は棒状液晶性分子11a〜11jを配向させる機能を有する。RDは配向膜のラビング方向である。電極層は棒状液晶性分子11a〜11jに電圧を印加する機能を有する。
図2は、偏光板を示す模式図である。図2に示す偏光板は、少なくとも第1光学異方性層31、第2光学異方性層33及び偏光膜34の積層体からなる。第1光学異方性層31はディスコティック液晶化合物31a〜31eからなることが好ましく、第2光学異方性層33はセルロースアシレートフィルムからなることが好ましい。図2に示す偏光板は、第1光学異方性層31と第2光学異方性層33との間に配向膜32を有する。第1光学異方性層31のディスコティック液晶化合物31a〜31eは、平面分子である。ディスコティック液晶化合物31a〜31eは、分子中にはただ一個の平面、即ち円盤面を持つ。円盤面は、第2光学異方性層33の面に対して傾斜している。円盤面と第2光学異方性層面との間の角度(傾斜角)は、ディスコティック液晶化合物状化合物と配向膜からの距離が増加するに伴って増加している。平均傾斜角は、15〜50°の範囲であることが好ましい。図2に示すように傾斜角を変化させると、偏光板の視野角拡大機能が著しく向上する。また、傾斜角を変化させた偏光板には、表示画像の反転、階調変化あるいは着色の発生を防止する機能もある。ディスコティック液晶化合物31a〜31eの円盤面の法線NLを第2光学異方性層33へ正射影した方向PLの平均は、配向膜32のラビング方向RDと反平行の関係になる。
前記光拡散又は防眩性フィルムは、前記液晶表示装置に好適に用いられ、光拡散機能が発揮される。図3は、光拡散フィルムの代表的な形態を示す断面模式図である。
図3に示す光拡散フィルム1は、透明基材フィルム2と、透光性樹脂40中に、例えば、第1の透光性微粒子41及び第2の透光性微粒子42とを含む光拡散層3とを積層してなる。ここでは2種類の(屈折率が異なり)二つの粒径分布のピークを有する透光性微粒子にて説明を行なうが、同じ種類で(屈折率が同じで)二つの粒径分布線のピークを有する透光性微粒子を用いてもよいし、一種類の透光性微粒子を用いてもよい。
図4は、本発明に従うベンド配向型液晶表示装置を示す断面模式図である。図4に示す液晶表示装置は、ベンド配向液晶セル10、液晶セルの両側に配置された一対の偏光板31A〜34A、31B〜34B及びバックライトBLからなる。ベンド配向液晶セル10は、図1に示した液晶セルに相当する。ベンド配向液晶セル10の上下のラビング方向RD2、RD3は、同一方向(平行)である。偏光板は、ベンド配向液晶セル10側から、第1光学異方性層31A(31B)、第2光学異方性層33A(33B)及び偏光膜34A(34B)がこの順に積層されてなる。第1光学異方性層31A、31Bのディスコティック液晶化合物のラビング方向RD1、RD4は、対面する液晶セルのラビング方向RD2、RD3とは反平行の関係にある。前述したように、ディスコティック液晶化合物のラビング方向RD1、RD4は、円盤面の法線を第2光学異方性層へ正射影した平均方向と反平行になる。第2光学異方性層33A、33Bの面内遅相軸SA1、SA2及び偏光膜34A、34Bの面内透過軸TA1、TA2は、ディスコティック液晶化合物のラビング方向RD1、RD4と同一平面では実質的に45°の角度になる。そして、二枚の偏光膜34A、34Bは、面内透過軸TA1、TA2が互いに直交するよう(クロスニコル)に配置されている。
[ECBモード型液晶表示装置]
図5は、本発明のECBモード型液晶表示装置を示す断面模式図である。図5に示すECBモード型液晶表示装置は、液晶性化合物51を含む液晶層とそれを挟む基板52A及び52Bからなる液晶セルを有する。上側基板52Aと下側基板52Bは、それぞれ、配向膜(図示せず)と電極層(図示せず)を有する。液晶セルを挟持して偏光膜56A及び56Bがそれぞれ配置されている。偏光膜56A及び56Bと液晶セルとの間には、第1光学異方性層53A及び53B、第2光学異方性層54A及び54Bがそれぞれ配置されている。なお、第1及び第2光学異方性層に加えて、更に第3の光学異方性層55A、55Bを設けてもよい。第1及び第2光学異方性層と偏光膜とを一体化し、楕円偏光板として用いることが好ましい。
また、第1及び第2光学異方性層は、一体化した部材として液晶表示装置に組み込んでもよいし、それぞれ個別の部材として組み込むこともできる。また、第1及び第2光学異方性層は、液晶セルと表示面側の偏光膜との間に配置されていても、液晶セルとバックライド側の偏光膜との間に配置されていてもよい。
用いる液晶材料については特に制限されないが、誘電率異方性が正の液晶材料を使用するのが好ましい。
図6は、本発明のIPSモード型液晶表示装置を示す断面模式図である。図6に示すIPSモード型液晶表示装置は、液晶性化合物61を含む液晶層とそれを挟む基板62A及び62Bからなる液晶セルを有する。上側基板62Aと下側基板62Bは、それぞれ、配向膜(図示せず)と電極層(図示せず)を有する。液晶セルを挟持して偏光膜64A及び64Bがそれぞれ配置されている。偏光膜64A及び64Bと液晶セルとの間には、第1光学異方性層63A及び63B、第2光学異方性層(図示せず)がそれぞれ配置されている。なお、第1及び第2光学異方性層と偏光膜とを一体化し、楕円偏光板として用いることが好ましい。
また、第1及び第2光学異方性層は、一体化した部材として液晶表示装置に組み込んでもよいし、それぞれ個別の部材として組み込むこともできる。また、第1及び第2光学異方性層は、液晶セルと表示面側の偏光膜との間に配置されていても、液晶セルとバックライド側の偏光膜との間に配置されていてもよい。
本発明の光学補償フィルムは、FFSモードの液晶セルを有するFFS型液晶表示装置にも用いることができる。
図8は、FFSモード液晶セル内の液晶化合物の配向を模式的に示す断面図である。下側基板72Bと、線状電極74との間に、絶縁層75、及び電極16を有する以外は、図7に示すIPSモード液晶セルと同様の構成である。
前記FFSモード液晶表示装置は、四角形状の電極16と、棒状のパターンが相互に離隔するように複数形成される構造に相当するスリット形態の線状電極74とが、絶縁層75が介在された状態で重なるように配置された構造であり、IPSモードと比べて、数Å(オングストローム)間隔を置いて横電界が構成されるので、横電界の強度は高く、該横電界によって電極の上部の液晶分子まで配列できる長所がある。
本発明の光学補償フィルムは、TNモードの液晶セルを有するTN型液晶表示装置にも用いることができる。TNモードの液晶セルとTN型液晶表示装置については、古くからよく知られている。TN型液晶表示装置に用いる光学補償フィルムについては、特開平3−9325号公報、特開平6−148429号公報、特開平8−50206号公報、特開平9−26572号公報の各公報に記載がある。また、モリ(Mori)他の論文(Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p143や、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.36(1997)p1068)に記載がある。
(実施例1)
−第2光学異方性層Aの作製−
−−セルロースアセテート溶液の調製−−
表1に記載の各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、各組成物を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
作製した第2光学異方性層Aについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
作製した第2光学異方性層Aの一方の面に、1.5mol/L水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/m2塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。このようにして、第2光学異方性層Aの一方の表面のみをケン化処理した。
下記記載の組成物からなる配向膜塗布液を調製した。
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・下記構造式からなる変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 371質量部
・メタノール 119質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
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前記第2光学異方性層Aのケン化処理した面に、得られた配向膜塗布液を#14のワイヤーバーコーターで24ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、更に、90℃の温風で150秒乾燥した。次に、第2光学異方性層Aの延伸方向(遅相軸とほぼ一致)と45゜の方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
−−塗布液の調製−−
下記メチルエチルケトンに各組成物を溶解して、塗布液を調製した。
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・メチルエチルケトン 400質量部
・下記構造式(D−89)に示すディスコティック液晶化合物 100質量部
・下記に示す空気界面配向制御剤V−(1) 0.4質量部
・光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
・増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬株式会社製) 1質量部
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前述の配向膜の形成方法及び第1光学異方性層Aの作製方法と同様の手法でガラス上に配向膜を形成し、その配向膜上に第1光学異方性層Aを作製し、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用いて各波長でレタデーションReを測定した。
Re1450(0)/Re1650(0),
Re1450(40)/Re1650(40),
Re1450(−40)/Re1650(−40)を表2に示した。
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。
次に、作製した光学補償フィルムAの第2光学異方性層A側を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜の片側に貼り付けた。第2光学異方性層Aの遅相軸と偏光膜の透過軸とが平行になるように配置した。市販のセルローストリアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム株式会社製)を前記と同様にケン化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の反対側(光学補償フィルムAを貼り付けなかった側)に貼り付けた。このようにして、楕円偏光板Aを作製した。
−ベンド配向液晶セルAの作製−
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、セルギャップを4.1μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルAを作製した。
前記ベンド配向液晶セルAについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用いてレタデーションReを測定した。
Relc450(0)/Relc650(0),
Relc450(40)/Relc650(40),
Relc450(−40)/Relc650(−40)を表3に示した。
前記ベンド配向液晶セルAと得られた楕円偏光板A二枚を組み合わせて図4のように液晶表示装置Aを作製した。作製した液晶表示装置Aをバックライト上に配置し、ベンド配向液晶セルAについては55Hz矩形波で電圧を印加した。電圧を調整しながら輝度計(TOPCON製BM−5)を用い、黒輝度(正面輝度)が最も小さくなる電圧を判定した。パネル正面方向の電圧(正面V)、及び方位角0度極角60度(u’)と、方位角180度極角60度(v’)との色ずれΔC(u’,v’)を求めた。結果を表3に示す。
更に、本発明の液晶表示装置Aについて、色味変化の程度について、輝度、色味測定装置を用いて測定し、下記の基準で判定した。結果を表3に示す。
○:色味変化が全くなく極めて良好であった。
△:色味変化が部分的にやや発生するものがあった。
×:色味変化が顕著に現れた。
−第2光学異方性層Bの作製−
酢化度60.7〜61.1%のセルロースアセテート100質量部、下記のレタデーション上昇剤2.35質量部、リン酸トリフェニル2.75質量部及びリン酸ビフェニルジフェニル2.20質量部を、塩化メチレン232.75質量部、メタノール42.57質量部及びn−ブタノール8.50質量部に溶解した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
得られた第2光学異方性層B上に実施例1と同様に第1光学異方性層Bを作製し、光学補償フィルムBを作製した。
実施例1と同様な方法で、得られた光学補償フィルムBを含む楕円偏光板Bを作製した。
−ベンド配向液晶セルBの作製−
実施例1Aと同様にベンド配向液晶セルBに、得られた楕円偏光板Bを貼り、液晶表示装置Bを作製し、実施例1Aと同様にベンド配向液晶セルBのレタデーションReを評価した。結果を表3に示す。
実施例1Aと同様に、液晶表示装置Bを作製し、実施例1Aと同様に評価した。結果を表3に示す。
−第2光学異方性層Cの作製−
実施例1において、前記第2光学異方性層Aに代えて、第2光学異方性層Cとして、特開2000−284124号公報に記載の実施例1で使用されている透明保護膜を使用した。
作製した第2光学異方性層Cについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
実施例1において、ワイヤーバーを#3.4にした以外は、実施例1と同様に第1光学異方性層Cを作製し、光学補償フィルムCを作製した。
実施例1と同様な方法で、得られた光学補償フィルムCを含む楕円偏光板Cを作製した。
−ECB液晶セルCの作製−
前記ECB液晶セルCは、セルギャップ3.5μmとし、正の誘電率異方層を持つ液晶材料を基板間に滴下注入で封入し、液晶層7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程度の液晶(メルク社製のMLC−9100)を使用し、ECB液晶セルCを作製した。
得られたECB液晶セルCについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re1c450(0)/Re1c650(0),
Re1c450(40)/Re1c650(40),
Re1c450(−40)/Re1c650(−40)を表3に示した。
実施例1Aと同様に、液晶表示装置Cを作製し、実施例1Aと同様に評価した。結果を表3に示す。
−第2光学異方性層Dの作製及び評価−
実施例1と同様に、第2光学異方性層Dを作製し、実施例1と同様にレタデーションReについて評価した。結果を表2に示す。
実施例1において、第1光学異方性層Aのラビングする方向をロールの長手方向と平行にした点以外は実施例1と同じように実施例4の第1光学異方性層Dを作製し、光学補償フィルムDを作製し、第1光学異方性層Dについて、レタデーションReを評価した。結果を表2に示す。
実施例1において、第2光学異方性層における遅相軸と偏光子の透過軸を直交させて貼り合せた点以外は実施例1と同様にして、得られた光学補償フィルムDを含む実施例4の楕円偏光板Dを作製した。
−TN配向液晶セルDの作製−
前記TN配向液晶セルDは、セルギャップ(d)5μmとし、正の誘電率異方層を持つ液晶材料を基板間に滴下注入で封入し、Δndを420nmとした(Δnは液晶材料の屈折率異方性)。また、液晶セル液晶層のねじれ角は90°とし、図2に示したようにセルの上下に、実施例4で得られた楕円偏光板Dの吸収軸が液晶セルの上下基板ラビング方向と一致するように、楕円偏光板Dを粘着剤を介して貼り合わせ、TN配向液晶セルDを作製した。
作製したTN配向液晶セルDについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re1c450(0)/Re1c650(0),
Re1c450(40)/Re1c650(40),
Re1c450(−40)/Re1c650(−40)を表2に示した。
実施例1Aと同様に、液晶表示装置Dを作製し、実施例1Aと同様に評価した。結果を表3に示す。
−第2光学異方性層E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。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
・酢化度60.9%のセルロースアセテート
(重合度300、Mn/Mw=1.5) 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) 300質量部
・メタノール(第2溶媒) 54質量部
・1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
作製した第2光学異方性層Eについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
作製した第2光学異方性層Eの一方の面に、実施例1と同様にして配向膜を形成した。次いで、下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液を調製し、#5.0のワイヤーバーを391回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、20m/分で搬送されている光学補償フィルムの配向膜面に該塗布液を連続的に塗布した。
室温から90℃に連続的に加温する工程で溶媒を乾燥させ、その後、90℃の乾燥ゾーンで光学異方性層の膜面風速が、2.5m/secとなるように、約90秒間加熱し、棒状液晶性化合物を配向させた。次に、80℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約80℃の状態で、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm2、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させて、棒状液晶性化合物をその配向に固定した。その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、第1光学異方性層Eを作製し、光学補償フィルムEを作製した。
下記のメチルエチルケトンに下記各組成物を溶解して、棒状液晶化合物を含む塗布液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記の棒状液晶性化合物 100質量部
・光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
・増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬株式会社製) 1質量部
・下記のフッ素系ポリマー 0.2質量部
・下記のピリジニム塩 2質量部
・メチルエチルケトン 198質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――
作製した第1光学異方性層Eについて、KOBRA−ADH(王子計測機器株式会社製)を用い、各波長でレタデーションReを測定した。
Re1450(40)/Re1650(40),
Re1450(−40)/Re1650(−40)を表2に示した。
また、Re1450(0)及びRe1650(0)はいずれも0nmであった。
実施例1と同様な方法で、得られた光学補償フィルムEを含む楕円偏光板Eを作製した。
−IPSモード液晶セルEの作製及び評価−
一枚のガラス基板上に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように電極を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。別に用意した一枚のガラス基板の一方の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。セルの上下に、実施例5で作製した楕円偏光板Eの吸収軸を液晶セルの上下基板ラビング方向と一致するように、楕円偏光板Eを粘着剤を介して貼り合わせた。二枚のガラス基板を、配向膜同士を対向させて、セルギャップ(d)を3.9μmとし、二枚のガラス基板のラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせた。次いで、屈折率異方性(Δn)が0.0769及び誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマチック液晶組成物を封入して水平配向のIPSモード液晶セルEを作製した。液晶層のΔn・dの値は300nmであった。実施例1と同様に、IPSモード液晶セルEについて、レタデーションReを評価した。結果を表3に示す。
実施例1と同様に、液晶表示装置Eを作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
−第2光学異方性層Fの作製及び評価−
実施例1と同様に、第2光学異方性層Fを作製し、実施例1と同様にレタデーションReについて評価した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
−−塗布液の調製−−
下記メチルエチルケトンに下記記載の組成物を溶解して、塗布液を調製した。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
・メチルエチルケトン 204質量部
・上記構造式(D−89)に示すディスコティック液晶化合物 91質量部
・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、大阪有機化学株式会社製) 9質量部
・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) 1質量部
・光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製) 3質量部
・増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬株式会社製) 1質量部
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
前記配向膜上に得られた塗布液を、#3.4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、130℃の恒温槽中で2分間加し、ディスコティック液晶化合物を配向させた。次に、110℃で120W/cm2高圧水銀灯を用いて、1分間紫外線照射しディスコティック液晶化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、第1光学異方性層Fを作製し、光学補償フィルムFを作製した。
Re1450(0)/Re1650(0),
Re1450(40)/Re1650(40),
Re1450(−40)/Re1650(−40)を表2に示した。
実施例1と同様の方法で得られた光学補償フィルムFを含む楕円偏光板Fを作製した。
−ベンド配向液晶セルFの作製−
実施例1Aと同様にベンド配向液晶セルFに、比較例1で得られた楕円偏光板Fを貼り、液晶表示装置Fを作製し、実施例1Aと同様に評価した。結果を表3に示す。
−第2光学異方性層Gの作製及び評価−
実施例2と同様にして、比較例2の第2光学異方性層Gを作製し、実施例2と同様に、レタデーションReを評価した。
Re2450(0)/Re2650(0),
Re2450(40)/Re2650(40),
Re2450(−40)/Re2650(−40)を表2に示した。
比較例1と同様にして、比較例2の第1光学異方性層G及び光学補償フィルムGを作製し、比較例1と同様に、レタデーションReを評価した。
Re1450(0)/Re1650(0),
Re1450(40)/Re1650(40),
Re1450(−40)/Re1650(−40)を表2に示した。
比較例2の第2光学異方性層Gと比較例1の第1光学異方性層Fの光学補償フィルムF含む楕円偏光板Gを作製した。
−液晶表示装置Gの作製と評価−
実施例1と同様にベンド配向液晶セルAに比較例2の楕円偏光板Gを貼り、液晶表示装置Gを作製し、実施例1と同様に評価した。結果を表3に示す。
1(a)は、数式(1)に記載のRe1450(0)/Re1650(0)を表し、
1(b)は、数式(2)に記載のRe1450(40)/Re1650(40)を表し、
1(c)は、数式(3)に記載のRe1450(−40)及びRe1650(−40)を表し、
2(a)は、数式(4)に記載のRe2450(0)/Re2650(0)を表し、
2(b)は、数式(5)に記載のRe2450(40)/Re2650(40)を表し、
2(c)は、数式(6)に記載のRe2450(−40)/Re2650(−40)を表す。
3(a)は、数式(10)に記載のRe1c450(0)/Re1c650(0)を表し、
3(b)は、数式(11)に記載のRe1c450(40)/Re1c650(40)を表し、
3(c)は、数式(12)に記載のRe1c450(−40)/Re1c650(−40)を表し、
4(a)は、数式(13)に記載の{(Re1c450(0°)/Re1c650(0°))/(Re1450(0°)/Re1650(0°))}即ち、3(a)/1(a)を表し、
4(b)は、数式(14)に記載の{(Re1c450(40°)/Re1c650(40°))/(Re1450(40°)/Re1650(40°))}即ち、3(b)/1(b)を表し、
4(c)は、数式(15)に記載の{(Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°))/(Re1450(−40°)/Re1650(−40°))}即ち、3(c)/1(c)を表す。
また、実施例1A〜実施例5Aの液晶表示装置は、比較例1A及び比較例2Aの液晶表示装置に対して、液晶セルの液晶層のレタデーションReの3(a)〜(c)の値及び液晶セルの液晶層のレタデーションReの4(a)〜(c)の値が数式から導かれる好ましい範囲に含まれているものを用いており、その結果、正面V及び色ずれは、極めて良好であり、視野角依存性、波長依存性の改善が図られていることが認められた。
2 透明基材フィルム
3 光拡散層
10 ベンド配向液晶セル
11、51、73 液晶性化合物
11a〜11j 棒状液晶性分子
12a、12b 配向膜
13a、13b 電極層
14a、52A、72A 上側基板
14b、52B、72B 下側基板
31、31A、31B、53A、53B 第1光学異方性層
31a〜31e ディスコティック液晶化合物
32 配向膜
33、33A、33B、54A、54B 第2光学異方性層
34、34A、34B、56A、56B 偏光膜
40 透光性樹脂
41 第1の透光性微粒子
42 第2の透光性微粒子
55A、55B 第3の光学異方性層
71A 上側偏光板
71B 下側偏光板
74 線状電極
75 絶縁層
76 電極
77 電界方向
NL 円盤状化合物の円盤面の法線
PL 円盤面の法線を第2光学異方性層面へ正射影した方向
RD、RD1〜RD10 ラビング方向
SA、SA1〜SA8 面内遅相軸
TA、TA1〜TA6 面内透過軸
BL バックライト
Claims (10)
- 少なくとも第1光学異方性層及び第2光学異方性層からなり、前記第1光学異方性層が、下記の数式(1)から(3)の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする光学補償フィルム。
1≦Re1450(0°)/Re1650(0°)≦1.25・・・数式(1)
1≦Re1450(40°)/Re1650(40°)≦1.25・・・数式(2)
1≦Re1450(−40°)/Re1650(−40°)≦1.25・・・数式(3)
ただし、前記数式(1)〜(3)中、波長λ(nm)の光で測定した、第1光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1λ(θ)と定義する(Re1λ(θ)とRe1λ(−θ)の値が異なる場合は、Re1λ(θ)>Re1λ(−θ)となるように大小を決定する)。 - 第1光学異方性層が、ディスコティック液晶化合物及び棒状液晶化合物の少なくともいずれかからなる請求項1に記載の光学補償フィルム。
- 第2光学異方性層が、下記の数式(4)から(6)の少なくともいずれかを満たす請求項1から2のいずれかに記載の光学補償フィルム。
0.3≦Re2450(0°)/Re2650(0°)≦1.1・・・数式(4)
0.3≦Re2450(40°)/Re2650(40°)≦1.1・・・数式(5)
0.3≦Re2450(−40°)/Re2650(−40°)≦1.1・・・数式(6)
ただし、前記数式(4)〜(6)中、波長λ(nm)の光で測定した、第2光学異方性層の遅相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe2λ(θ)と定義する(Re2λ(θ)とRe2λ(−θ)の値が異なる場合は、Re2λ(θ)>Re2λ(−θ)となるように大小を決定する)。 - 第1光学異方性層及び該第2光学異方性層が、下記の数式(7)から(9)の少なくともいずれかを満たす請求項1から3のいずれかに記載の光学補償フィルム。
Re1450(0°)/Re1650(0°)>Re2450(0°)/Re2650(0°)・・・数式(7)
Re1450(40°)/Re1650(40°)>Re2450(40°)/Re2650(40°)・・・数式(8)
Re1450(−40°)/Re1650(−40°)>Re2450(−40°)/Re2650(−40°)・・・数式(9) - 第2光学異方性層が、セルロースアシレートフィルムからなる請求項1から4のいずれかに記載の光学補償フィルム。
- 偏光膜と、該偏光膜の少なくとも片側に、請求項1から5のいずれかに記載の光学補償フィルムを有することを特徴とする偏光板。
- 液晶セル及び請求項6に記載の偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
- 液晶セルの液晶層が、下記の数式(10)から(12)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有する請求項7に記載の液晶表示装置。
1≦Re1c450(0°)/Re1c650(0°)≦1.25・・・数式(10)
1≦Re1c450(40°)/Re1c650(40°)≦1.25・・・式(11)
1≦Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°)≦1.25・・・数式(12)
ただし、波長λ(nm)の光で測定した液晶セルの進相軸を回転軸として法線方向を基準にθ°傾斜させた状態でのReレタデーション値をRe1cλ(θ)と定義する(Re1cλ(θ)とRe1cλ(−θ)の値が異なる場合は、Re1cλ(θ)>Re1cλ(−θ)となるように大小を決定する)。 - 第1光学異方性層と液晶セルの液晶層とが、下記の数式(13)から(15)の少なくともいずれかを満たす光学特性を有する請求項7から8のいずれかに記載の液晶表示装置。
0.9<{(Re1c450(0°)/Re1c650(0°))/(Re1450(0°)/Re1650(0°))}<1.1・・・数式(13)
0.9<{(Re1c450(40°)/Re1c650(40°))/(Re1450(40°)/Re1650(40°))}<1.1・・・数式(14)
0.9<{(Re1c450(−40°)/Re1c650(−40°))/(Re1450(−40°)/Re1650(−40°))}<1.1・・・数式(15) - 液晶セルが、OCB、TN、ECB、IPS及びFFSのいずれかである請求項7から9のいずれかに記載の液晶表示装置。
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