JP2007178984A - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画面コントラストに優れ、カラーシフトが小さく、かつ、表示ムラが小さい液晶パネルを提供すること。
【解決手段】本発明の液晶パネルは、液晶セルと、第1の偏光子と、第2の偏光子と、保護層と、第1の光学補償層および第2の光学補償層とを備え、
該保護層が、0nm≦Δnd(550)≦10nm及び0nm≦Rth(550)≦20nmの関係を有し、該第1の光学補償層が、光弾性係数の絶対値が40×10−12(m/N)以下であり、かつ、Δnd(380)<Δnd(550)<Δnd(780)、nx>ny≧nz及び90nm≦Δnd(550)≦200nmの関係を有し、該第2の光学補償層が、Rth(380)>Rth(550)>Rth(780)及びnx=ny>nzの関係を有する。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶パネルおよび液晶表示装置に関する。より詳細には、本発明は、第1の偏光子と第2の偏光子との間に少なくとも2つの光学補償層を有する液晶パネルおよび液晶表示装置に関する。
VAモードまたはOCBモードの液晶セルは、電圧無印加時に液晶分子が垂直方向に配向している。そのため、液晶パネルを斜め方向から見た場合には、見かけ上、液晶分子が斜め方向に配向した状態になり、当該斜め方向からの光の偏光状態が、液晶の複屈折により変化して、偏光板からの光モレが発生する。また、偏光板は、その吸収軸が直交するように積層配置することで光を遮断するが、そのような積層状態の偏光板を斜め方向から見た場合には、見かけ上、偏光板の吸収軸が非直交状態になり、偏光板からの光モレが発生する。
上記のような問題を解決するために、nx>ny>nz(nxは遅相軸方向の屈折率、nyは進相軸方向の屈折率、nzは厚み方向の屈折率を示す)の関係を有する2軸光学補償板を用いて、液晶の複屈折と偏光板の軸ズレによる光モレへの影響を補償する技術が開示されている(例えば、特許文献1〜5参照)。しかし、これらの技術は、画面コントラストの向上、カラーシフトの低減および表示ムラの抑制がいずれも不十分である。
特願2003−926号公報 特願2003−27488号公報 特願2003−38734号公報 特願2002−63796号公報 特願2002−222830号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、複雑な手段を加えることなく、画面コントラストに優れ、カラーシフトが小さく、かつ、表示ムラが小さい液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することである。
本発明の液晶パネルは、液晶セルと;該液晶セルの一方の側に配置された第1の偏光子と;該液晶セルの他方の側に配置された第2の偏光子と;該第1の偏光子または該第2の偏光子の該液晶セル側に配置された保護層と;該第1の偏光子と該第2の偏光子との間に配置された、第1の光学補償層および第2の光学補償層とを備える。該保護層は、下記式(1)および(2)の関係を有し、該第1の光学補償層は、該保護層の液晶セル側に配置され、光弾性係数の絶対値が40×10−12(m/N)以下であり、かつ、下記式(3)、(4)および(5)の関係を有し、該第2の光学補償層が、下記式(6)および(7)の関係を有する。
0nm≦Δnd(550)≦10nm ・・・(1)
0nm≦Rth(550)≦20nm ・・・(2)
Δnd(380)<Δnd(550)<Δnd(780)・・・(3)
nx>ny≧nz ・・・(4)
90nm≦Δnd(550)≦200nm ・・・(5)
Rth(380)>Rth(550)>Rth(780)・・・(6)
nx=ny>nz ・・・(7)
ここで、Δnd(380)、Δnd(550)およびΔnd(780)は、それぞれ、23℃における波長380nm、550nmおよび780nmで測定した面内の位相差を表し、Rth(380)、Rth(550)およびRth(780)は、それぞれ、23℃における波長380nm、550nmおよび780nmで測定した厚み方向の位相差を表し、nx、nyおよびnzは、それぞれ、遅相軸方向、進相軸方向および厚み方向の屈折率を表す。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学補償層および上記第2の光学補償層は、上記液晶セルを基準にしてそれぞれ別の側に配置されている。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学補償層は、Δnd(780)/Δnd(550)>1.10の関係を有する。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学補償層はセルロース系材料を含む。
好ましい実施形態においては、上記セルロース系材料のアセチル置換度(DSac)およびプロピオニル置換度(DSpr)が、2.0≦DSac+DSpr≦3.0であり、1.0≦DSpr≦3.0である。
好ましい実施形態においては、上記第2の光学補償層は、Rth(780)/Rth(550)<0.95の関係を有する。
好ましい実施形態においては、上記第2の光学補償層を構成する材料が、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、およびポリエステルイミドからなる群から選択される少なくとも1種の非液晶性ポリマーである。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルはVAモードまたはOCBモードである。
本発明の別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。この液晶表示装置は、上記の液晶パネルを含む。
以上のように、本発明によれば、第1の偏光子と第2の偏光子との間に、上記の光学特性を有する第1の光学補償層および第2の光学補償層を配置させることにより、画面コントラストを向上させ、かつ、カラーシフトを低減し得る。さらに、光弾性係数の絶対値が40×10−12(m/N)以下の第1の光学補償層を設けることにより、偏光子の収縮応力やバックライトの熱に起因する位相差ムラを防止して表示ムラを抑制し得る。その結果、複雑な手段を加えることなく、画面コントラストに優れ、カラーシフトが小さく、かつ、表示ムラが小さい液晶パネルおよび液晶表示装置を提供できる。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
(用語および記号の定義)
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである:
(1)「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸に垂直な方向(すなわち、進相軸方向)の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。また、例えば「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。本明細書において「実質的に等しい」とは、光学補償層付偏光板の全体的な偏光特性に実用上の影響を与えない範囲でnxとnyが異なる場合も包含する趣旨である。
(2)「面内位相差Δnd(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した層(フィルム)面内の位相差値をいう。Δnd(550)は、波長550nmにおける層(フィルム)の遅相軸方向、進相軸方向の屈折率をそれぞれ、nx、nyとし、d(nm)を層(フィルム)の厚みとしたとき、式:Δnd=(nx−ny)×dによって求められる。なお、「面内位相差Δnd(380)」は、23℃における波長380nmの光で測定した層(フィルム)面内の位相差値をいい、「面内位相差Δnd(780)」は、23℃における波長780nmの光で測定した層(フィルム)面内の位相差値をいう。
(3)「厚み方向の位相差Rth(550)」は、23℃における波長550nmの光で測定した厚み方向の位相差値をいう。Rth(550)は、波長550nmにおける層(フィルム)の遅相軸方向、厚み方向の屈折率をそれぞれ、nx、nzとし、d(nm)を層(フィルム)の厚みとしたとき、式:Rth=(nx−nz)×dによって求められる。なお、「厚み方向の位相差Rth(380)」は、23℃における波長380nmの光で測定した厚み方向の位相差値をいい、「厚み方向の位相差Rth(780)」は、23℃における波長780nmの光で測定した厚み方向の位相差値をいう。
A.液晶パネルの全体構成
図1は、本発明の1つの実施形態による液晶パネルの概略断面図である。この液晶パネル100は、液晶セル10と;液晶セル10の一方の側(図示例では視認側)に配置された第1の偏光子20と;液晶セル10の他方の側(図示例ではバックライト側)に配置された第2の偏光子20’と;第1の偏光子20の液晶セル10側に隣接して配置された保護層50と;第1の偏光子20と第2の偏光子20’との間に配置された、少なくとも2つの光学補償層とを備える。当該少なくとも2つの光学補償層は、第1の光学補償層30および第2の光学補償層40を含む。第1の光学補償層30は、保護層50の液晶セル10側に隣接して配置されている。第2の光学補償層40は、第2の偏光子20’と液晶セル10との間に配置されている。保護層50を設けることにより偏光子の劣化が顕著に防止され、耐久性に優れた液晶パネルが得られ得る。なお、保護層50が第2の偏光子20’の液晶セル10側に隣接して配置され、第1の光学補償層30がバックライト側に配置され、第2の光学補償層40が視認側に配置されてもよいが、好ましくは第1の光学補償層30は図示するように視認側に配置される。バックライトの熱による影響を低減させて、本発明の効果をより発揮し得るからである。
図2は、本発明の別の実施形態による液晶パネルの概略断面図である。この実施形態においては、第1の光学補償層30および第2の光学補償層40は、第1の偏光子20と液晶セル10との間に配置されている。図1に示すように、第1の光学補償層30および第2の光学補償層40が、液晶セル10を基準にしてそれぞれ別の側に配置されるのが好ましい。第1の光学補償層30と第2の光学補償層40との積層方法を考慮することなく製品設計を行うことができ、かつ、生産性に優れるからである。なお、図1および図2に示す各構成部材および各層の詳細については、後述のB−1項〜B−4項で説明する。
本発明においては、必要に応じて、第1の偏光子20または第2の偏光子20’と第2の光学補償層40との間に、任意の適切な保護フィルム(図示せず)が設けられる。さらに、必要に応じて、第1の偏光子20および/または第2の偏光子20’の光学補償層が形成されない側にも、任意の適切な保護フィルムが設けられる。保護フィルムを設けることにより、偏光子の劣化が防止され得る。本発明においては、さらに別の光学補償層(図示せず)を設けてもよい。このような光学補償層の種類、数、配置位置等は、目的に応じて適切に選択され得る。
液晶セル10は、一対の基板11、11’と、基板11、11’間に挟持された表示媒体としての液晶層12とを有する。一方の基板(カラーフィルター基板)11には、カラーフィルターおよびブラックマトリクス(いずれも図示せず)が設けられている。他方の基板(アクティブマトリクス基板)11’には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)(図示せず)と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線(図示せず)およびソース信号を与える信号線(図示せず)と、画素電極(図示せず)とが設けられている。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板11’側に設けてもよい。上記基板11、11’の間隔(セルギャップ)は、スペーサー(図示せず)によって制御されている。上記基板11、11’の液晶層12と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜(図示せず)が設けられている。
液晶セル10の駆動モードとしては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な駆動モードが採用され得る。駆動モードの具体例としては、STN(Super Twisted Nematic)モード、TN(Twisted Nematic)モード、IPS(In−Plane Switching)モード、VA(Vertical Aligned)モード、OCB(Optically Aligned Birefringence)モード、HAN(Hybrid Aligned Nematic)モードおよびASM(Axially Symmetric Aligned Microcell)モードが挙げられる。VAモードおよびOCBモードが好ましい。
図3は、VAモードにおける液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。図3(a)に示すように、電圧無印加時には、液晶分子は基板11、11’面に垂直に配向する。このような垂直配向は、垂直配向膜(図示せず)を形成した基板間に負の誘電率異方性を有するネマチック液晶を配することにより実現され得る。このような状態で一方の基板11の面から光を入射させると、第1の偏光子20を通過して液晶層12に入射した直線偏光の光は、垂直配向している液晶分子の長軸の方向に沿って進む。液晶分子の長軸方向には複屈折が生じないため入射光は偏光方位を変えずに進み、第1の偏光子20と直交する偏光軸を有する第2の偏光子20’で吸収される。これにより電圧無印加時において暗状態の表示が得られる(ノーマリブラックモード)。図3(b)に示すように、電極間に電圧が印加されると、液晶分子の長軸が基板面に平行に配向する。この状態の液晶層12に入射した直線偏光の光に対して液晶分子は複屈折性を示し、入射光の偏光状態は液晶分子の傾きに応じて変化する。所定の最大電圧印加時において液晶層を通過する光は、例えばその偏光方位が90°回転させられた直線偏光となるので、第2の偏光子20’を透過して明状態の表示が得られる。再び電圧無印加状態にすると配向規制力により暗状態の表示に戻すことができる。また、印加電圧を変化させて液晶分子の傾きを制御して第2の偏光子20’からの透過光強度を変化させることにより階調表示が可能となる。
図4は、OCBモードにおける液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。OCBモードは、液晶層12をいわゆるベンド配向といわれる配向によって構成する駆動モードである。ベンド配向とは、図4(c)に示すように、ネマチック液晶分子の配向が基板近傍においては、ほぼ平行の角度(配向角)を有し、配向角は液晶層の中心に向かうに従って基板平面に対して垂直な角度を呈し、液晶層の中心から離れるに従って対向する基板表面と配向になるように漸次連続的に変化し、かつ、液晶層全体にわたってねじれ構造を有しない配向状態をいう。このようなベンド配向は、以下のようにして形成される。図4(a)に示すように、何ら電界等を付与していない状態(初期状態)では、液晶分子は実質的にホモジニアス配向をとっている。ただし、液晶分子は、プレチルト角を有し、かつ、基板近傍のプレチルト角とそれに対向する基板近傍のプレチルト角とが異なっている。ここに所定のバイアス電圧(代表的には、1.5V〜1.9V)を印加すると(低電圧印加時)、図4(b)に示すようなスプレイ配向を経て、図4(c)に示すようなベンド配向への転移が実現され得る。ベンド配向状態からさらに表示電圧(代表的には、5V〜7V)を印加すると(高電圧印加時)、液晶分子は図4(d)に示すように基板表面に対してほぼ垂直に立ち上がる。ノーマリーホワイトの表示モードにおいては、第1の偏光子20を通過して、高電圧印加時に図4(d)の状態にある液晶層に入射した光は、偏光方位を変えずに進み、第2の偏光子20’で吸収される。したがって、暗状態の表示となる。表示電圧を下げると、ラビング処理の配向規制力により、ベンド配向に戻り、明状態の表示に戻すことができる。また、表示電圧を変化させて液晶分子の傾きを制御して偏光子からの透過光強度を変化させることにより、階調表示が可能となる。なお、OCBモードの液晶セルを備えた液晶表示装置は、スプレイ配向状態からベンド配向状態への相転移を非常に高速でスイッチングできるため、TNモードやIPSモード等の他駆動モードの液晶表示装置に比べ、動画表示特性に優れるという特徴を有する。
B−1.第1の光学補償層
第1の光学補償層の光弾性係数の絶対値は、40×10−12/N以下であり、より好ましくは0.2×10−12〜35×10−12、さらに好ましくは0.2×10−12〜30×10−12である。光弾性係数の絶対値がこのような範囲であれば、表示ムラを効果的に抑制し得る。
第1の光学補償層は、nx>ny≧nzの屈折率分布を有する。さらに、第1の光学補償層は、いわゆる逆分散の波長依存性を有する。具体的には、その面内位相差は、Δnd(380)<Δnd(550)<Δnd(780)の関係を有する。好ましくは、面内位相差は、Δnd(780)/Δnd(550)>1.10の関係を有する。このような関係を有することにより、可視光の広い範囲にわたって良好な光学補償が実現され得る。上記のような低光弾性係数と逆分散の波長依存性とを両立する光学補償層を有する液晶パネルを実現したことが、本発明の特徴の1つである。
第1の光学補償層の面内位相差Δnd(550)の下限は、90nm以上であり、好ましくは120nm以上、さらに好ましくは130nm以上である。一方、Δnd(550)の上限は、200nm以下であり、好ましくは170nm以下、さらに好ましくは160nm以下である。
第1の光学補償層の厚み方向の位相差Rth(550)の下限は、好ましくは90nm以上、より好ましくは120nm以上、さらに好ましくは130nm以上である。一方、Rth(550)の上限は、好ましくは200nm以下、より好ましくは170nm以下、さらに好ましくは160nm以下である。
第1の光学補償層の厚みは、本発明の効果を奏する限りにおいて任意の適切な厚みが採用され得る。具体的には、厚みは、5〜200μmであることが好ましく、より好ましくは40〜170μm、さらに好ましくは60〜140μmである。
第1の光学補償層は、代表的には、ポリマーフィルムを延伸処理することにより形成され得る。例えば、ポリマーの種類、延伸条件、延伸方法等を適切に選択することにより、上記のような光学特性(屈折率分布、面内位相差、光弾性係数)を有する第1の光学補償層が得られ得る。
上記ポリマーフィルムに含まれる材料としては、任意の適切な材料が採用され得るが、セルロース系材料を含むことが好ましい。
上記セルロース系材料としては、アセチル基およびプロピオニル基で置換されていることが好ましい。このセルロース系材料の置換度、「DSac(アセチル置換度)+DSpr(プロピオニル置換度)」(セルロースの繰り返し単位中に存在する3個の水酸基が、アセチル基またはプロピオニル基で平均してどれだけ置換されているかを示す)の下限は、好ましくは2以上、より好ましくは2.3以上、さらに好ましくは2.6以上である。「DSac+DSpr」の上限は、好ましくは3以下、より好ましくは2.9以下、さらに好ましくは2.8以下である。セルロース系材料の置換度を上記範囲とすることにより、上記のような所望の屈折率分布を有する光学補償層が得られ得る。
上記DSpr(プロピオニル置換度)の下限は、好ましくは1以上、より好ましくは2以上、さらに好ましくは2.5以上である。DSprの上限は、好ましくは3以下、より好ましくは2.9以下、さらに好ましくは2.8以下である。DSprを上記範囲とすることにより、セルロース系材料の溶剤に対する溶解性が向上し、得られる第1の光学補償層の厚みの制御が容易となる。さらに、「DSac+DSpr」を上記の範囲とし、かつ、DSprを上記の範囲とすることにより、上記の光学特性を有し、かつ、逆分散の波長依存性を有する光学補償層が得られ得る。
上記DSac(アセチル置換度)およびDSpr(プロピオニル置換度)は、特開2003−315538号公報[0016]〜[0019]に記載の方法により求めることができる。
上記セルロース系材料は、アセチル基およびプロピオニル基以外のその他の置換基を有し得る。その他の置換基としては、例えば、ブチレート等のエステル基;アルキルエーテル基、アラアルキレンエーテル基等のエーテル基等が挙げられる。
上記セルロース系材料の数平均分子量は、好ましくは5千〜10万、より好ましくは1万〜7万である。上記範囲とすることにより、生産性に優れ、かつ、良好な機械的強度が得られ得る。
アセチル基およびプロピオニル基への置換方法としては、適宜任意の方法が採用される。例えば、セルロースを強苛性ソーダ溶液で処理してアルカリセルロースとし、これを所定量の無水酢酸とプロピオン酸無水物との混合物によりアシル化する。アシル基を部分的に加水分解することにより、置換度「DSac+DSpr」を調整する。
上記ポリマーフィルムは、適宜任意の高分子材料を含み得る。このような高分子材料としては、例えば、セルロースブチレート等のセルロースエステル;メチルセルロース、エチルセルロース等のセルロースエーテル等が挙げられる。ポリマーフィルムは、必要に応じて、可塑剤、熱安定剤、紫外線安定剤等の添加剤を含み得る。
B−2.第2の光学補償層
第2の光学補償層は、nx=ny>nzの屈折率分布を有する。さらに、第2の光学補償層の厚み方向の位相差は、Rth(380)>Rth(550)>Rth(780)の関係を有する。好ましくは、厚み方向の位相差は、Rth(780)/Rth(550)<0.95の関係を有する。
第2の光学補償層の厚み方向の位相差Rth(550)の下限は、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、さらに好ましくは50nm以上である。一方、Rth(550)の上限は、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下、さらに好ましくは250nm以下である。
第2の光学補償層の面内位相差Δnd(550)の上限は、10nm以下であり、好ましくは5nm以下、さらに好ましくは3nm以下である。
第2の光学補償層は、単層であってもよく、2層以上の積層体であってもよい。積層体の場合には、積層体全体として上記のような光学特性を有する限り、各層を構成する材料および各層の厚みは適宜設定され得る。
第2の光学補償層の厚みは、本発明の効果を奏する限りにおいて任意の適切な厚みが採用され得る。具体的には、厚みは、0.1〜50μmであることが好ましく、より好ましくは0.5〜30μm、さらに好ましくは1〜10μmである。
第2の光学補償層を構成する材料としては、上記のような光学特性が得られる限りにおいて任意の適切な材料が採用され得る。例えば、このような材料としては、非液晶性材料が挙げられる。特に好ましくは、非液晶性ポリマーである。このような非液晶性材料は、液晶性材料とは異なり、基板の配向性に関係なく、それ自身の性質によりnx=ny>nzという光学的一軸性を示す膜を形成し得る。その結果、配向基板のみならず未配向基板も使用され得る。さらに、未配向基板を用いる場合であっても、その表面に配向膜を塗布する工程や配向膜を積層する工程等を省略することができる。
上記非液晶性材料としては、例えば、耐熱性、耐薬品性、透明性に優れ、剛性にも富むことから、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド等のポリマーが好ましい。これらのポリマーは、いずれか一種類を単独で使用してもよいし、例えば、ポリアリールエーテルケトンとポリアミドとの混合物のように、異なる官能基を持つ2種以上の混合物として使用してもよい。このようなポリマーの中でも、高透明性、高配向性、高延伸性であることから、ポリイミドが特に好ましい。
上記ポリマーの分子量は、特に制限されないが、例えば、重量平均分子量(Mw)が1,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは2,000〜500,000の範囲である。
上記ポリイミドとしては、例えば、面内配向性が高く、有機溶剤に可溶なポリイミドが好ましい。具体的には、例えば、特表2000−511296号公報に開示された、9,9−ビス(アミノアリール)フルオレンと芳香族テトラカルボン酸二無水物との縮合重合生成物を含み、下記式(1)に示す繰り返し単位を1つ以上含むポリマーが使用できる。
上記式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC10アルキル基で置換されたフェニル基、およびC10アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基である。好ましくは、R〜Rは、それぞれ独立して、ハロゲン、フェニル基、1〜4個のハロゲン原子またはC10アルキル基で置換されたフェニル基、およびC10アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基である。
上記式(1)中、Zは、例えば、C20の4価芳香族基であり、好ましくは、ピロメリット基、多環式芳香族基、多環式芳香族基の誘導体、または、下記式(2)で表される基である。
上記式(2)中、Z’は、例えば、共有結合、C(R基、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(C基、または、NR基であり、複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。また、wは、1から10までの整数を表す。Rは、それぞれ独立して、水素またはC(Rである。Rは、水素、炭素原子数1〜約20のアルキル基、またはC20アリール基であり、複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。Rは、それぞれ独立して、水素、フッ素、または塩素である。
上記多環式芳香族基としては、例えば、ナフタレン、フルオレン、ベンゾフルオレンまたはアントラセンから誘導される4価の基が挙げられる。また、上記多環式芳香族基の置換誘導体としては、例えば、C10のアルキル基、そのフッ素化誘導体、およびFやCl等のハロゲンからなる群から選択される少なくとも一つの基で置換された上記多環式芳香族基が挙げられる。
この他にも、例えば、特表平8−511812号公報に記載された、繰り返し単位が下記一般式(3)または(4)で示されるホモポリマーや、繰り返し単位が下記一般式(5)で示されるポリイミド等が挙げられる。なお、下記式(5)のポリイミドは、下記式(3)のホモポリマーの好ましい形態である。
上記一般式(3)〜(5)中、GおよびG’は、それぞれ独立して、例えば、共有結合、CH基、C(CH基、C(CF基、C(CX基(ここで、Xは、ハロゲンである。)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(CHCH基、および、N(CH)基からなる群から選択される基であり、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。
上記式(3)および式(5)中、Lは、置換基であり、dおよびeは、その置換数を表す。Lは、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、C1−3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基であり、複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。上記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、およびC1−3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基が挙げられる。また、上記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素が挙げられる。dは、0から2までの整数であり、eは、0から3までの整数である。
上記式(3)〜(5)中、Qは置換基であり、fはその置換数を表す。Qとしては、例えば、水素、ハロゲン、アルキル基、置換アルキル基、ニトロ基、シアノ基、チオアルキル基、アルコキシ基、アリール基、置換アリール基、アルキルエステル基、および置換アルキルエステル基からなる群から選択される原子または基であって、Qが複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。上記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。上記置換アルキル基としては、例えば、ハロゲン化アルキル基が挙げられる。また上記置換アリール基としては、例えば、ハロゲン化アリール基が挙げられる。fは、0から4までの整数であり、gは、0から3までの整数であり、hは、1から3までの整数である。また、gおよびhは、1より大きいことが好ましい。
上記式(4)中、R10およびR11は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、フェニル基、置換フェニル基、アルキル基、および置換アルキル基からなる群から選択される基である。その中でも、R10およびR11は、それぞれ独立に、ハロゲン化アルキル基であることが好ましい。
上記式(5)中、MおよびMは、それぞれ独立して、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、C1−3ハロゲン化アルキル基、フェニル基、または、置換フェニル基である。上記ハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。また、上記置換フェニル基としては、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、およびC1−3ハロゲン化アルキル基からなる群から選択される少なくとも一種類の置換基を有する置換フェニル基が挙げられる。
上記式(3)に示すポリイミドの具体例としては、例えば、下記式(6)で表されるもの等が挙げられる。
さらに、上記ポリイミドとしては、例えば、前述のような骨格(繰り返し単位)以外の酸二無水物やジアミンを、適宜共重合させたコポリマーが挙げられる。
上記酸二無水物としては、例えば、芳香族テトラカルボン酸二無水物が挙げられる。上記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物、2,2’−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
上記ピロメリット酸二無水物としては、例えば、ピロメリット酸二無水物、3,6−ジフェニルピロメリット酸二無水物、3,6−ビス(トリフルオロメチル)ピロメリット酸二無水物、3,6−ジブロモピロメリット酸二無水物、3,6−ジクロロピロメリット酸二無水物等が挙げられる。上記ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。上記ナフタレンテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,3,6,7−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレン−テトラカルボン酸二無水物、2,6−ジクロロ−ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。上記複素環式芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、例えば、チオフェン−2,3,4,5−テトラカルボン酸二無水物、ピラジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ピリジン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。上記2,2’−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、2,2’−ジブロモ−4,4’,5,5’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ジクロロ−4,4’,5,5’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’,5,5’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
また、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物のその他の例としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(2,5,6−トリフルオロ−3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−2,2−ジフェニルプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−[4,4’−イソプロピリデン−ジ(p−フェニレンオキシ)]ビス(フタル酸無水物)、N,N−(3,4−ジカルボキシフェニル)−N−メチルアミン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ジエチルシラン二無水物等が挙げられる。
これらの中でも、上記芳香族テトラカルボン酸二無水物としては、2,2’−置換ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が好ましく、より好ましくは、2,2’−ビス(トリハロメチル)−4,4’,5,5’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物であり、さらに好ましくは、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’,5,5’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物である。
上記ジアミンとしては、例えば、芳香族ジアミンが挙げられ、具体例としては、ベンゼンジアミン、ジアミノベンゾフェノン、ナフタレンジアミン、複素環式芳香族ジアミン、およびその他の芳香族ジアミンが挙げられる。
上記ベンゼンジアミンとしては、例えば、o−、m−およびp−フェニレンジアミン、2,4−ジアミノトルエン、1,4−ジアミノ−2−メトキシベンゼン、1,4−ジアミノ−2−フェニルベンゼンおよび1,3−ジアミノ−4−クロロベンゼンのようなベンゼンジアミンからなる群から選択されるジアミン等が挙げられる。上記ジアミノベンゾフェノンの例としては、2,2’−ジアミノベンゾフェノン、および3,3’−ジアミノベンゾフェノン等が挙げられる。上記ナフタレンジアミンとしては、例えば、1,8−ジアミノナフタレン、および1,5−ジアミノナフタレン等が挙げられる。上記複素環式芳香族ジアミンの例としては、2,6−ジアミノピリジン、2,4−ジアミノピリジン、および2,4−ジアミノ−S−トリアジン等が挙げられる。
また、芳香族ジアミンとしては、上記の他に、4,4’−ジアミノビフェニル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−(9−フルオレニリデン)−ジアニリン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,5,5’−テトラクロロベンジジン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、4,4’−ジアミノジフェニルチオエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン等が挙げられる。
上記ポリエーテルケトンとしては、例えば、特開2001−49110号公報に記載された、下記一般式(7)で表されるポリアリールエーテルケトンが挙げられる。
上記式(7)中、Xは、置換基を表し、qは、その置換数を表す。Xは、例えば、ハロゲン原子、低級アルキル基、ハロゲン化アルキル基、低級アルコキシ基、または、ハロゲン化アルコキシ基であり、Xが複数の場合、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
上記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、臭素原子、塩素原子およびヨウ素原子が挙げられ、これらの中でも、フッ素原子が好ましい。上記低級アルキル基としては、例えば、Cの直鎖または分岐鎖を有するアルキル基が好ましく、より好ましくはCの直鎖または分岐鎖のアルキル基である。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、および、tert−ブチル基が好ましく、特に好ましくは、メチル基およびエチル基である。上記ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基等の上記低級アルキル基のハロゲン化物が挙げられる。上記低級アルコキシ基としては、例えば、Cの直鎖または分岐鎖のアルコキシ基が好ましく、より好ましくはCの直鎖または分岐鎖のアルコキシ基である。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、sec−ブトキシ基、および、tert−ブトキシ基が、さらに好ましく、特に好ましくはメトキシ基およびエトキシ基である。上記ハロゲン化アルコキシ基としては、例えば、トリフルオロメトキシ基等の上記低級アルコキシ基のハロゲン化物が挙げられる。
上記式(7)中、qは、0から4までの整数である。上記式(7)においては、q=0であり、かつ、ベンゼン環の両端に結合したカルボニル基とエーテルの酸素原子とが互いにパラ位に存在することが好ましい。
また、上記式(7)中、Rは、下記式(8)で表される基であり、mは、0または1の整数である。
上記式(8)中、X’は置換基を表し、例えば、上記式(7)におけるXと同様である。上記式(8)において、X’が複数の場合、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。q’は、上記X’の置換数を表し、0から4までの整数であって、q’=0が好ましい。また、pは、0または1の整数である。
上記式(8)中、Rは、2価の芳香族基を表す。この2価の芳香族基としては、例えば、o−、m−もしくはp−フェニレン基、または、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、o−、m−もしくはp−テルフェニル、フェナントレン、ジベンゾフラン、ビフェニルエーテル、もしくは、ビフェニルスルホンから誘導される2価の基等が挙げられる。これらの2価の芳香族基において、芳香族に直接結合している水素が、ハロゲン原子、低級アルキル基または低級アルコキシ基で置換されてもよい。これらの中でも、上記Rとしては、下記式(9)〜(15)からなる群から選択される芳香族基が好ましい。
上記式(7)中、Rとしては、下記式(16)で表される基が好ましく、下記式(16)において、Rおよびpは上記式(8)と同義である。
さらに、上記式(7)中、nは重合度を表し、例えば、2〜5000の範囲であり、好ましくは、5〜500の範囲である。また、その重合は、同じ構造の繰り返し単位からなるものであってもよく、異なる構造の繰り返し単位からなるものであってもよい。後者の場合には、繰り返し単位の重合形態は、ブロック重合であってもよいし、ランダム重合であってもよい。
さらに、上記式(7)で示されるポリアリールエーテルケトンの末端は、p−テトラフルオロベンゾイレン基側がフッ素であり、オキシアルキレン基側が水素原子であることが好ましく、このようなポリアリールエーテルケトンは、例えば、下記一般式(17)で表すことができる。なお、下記式において、nは上記式(7)と同様の重合度を表す。
上記式(7)で示されるポリアリールエーテルケトンの具体例としては、下記式(18)〜(21)で表されるもの等が挙げられ、下記各式において、nは、上記式(7)と同様の重合度を表す。
また、これらの他に、上記ポリアミドまたはポリエステルとしては、例えば、特表平10−508048号公報に記載されるポリアミドやポリエステルが挙げられ、それらの繰り返し単位は、例えば、下記一般式(22)で表すことができる。
上記式(22)中、Yは、OまたはNHである。また、Eは、例えば、共有結合、Cアルキレン基、ハロゲン化Cアルキレン基、CH基、C(CX基(ここで、Xはハロゲンまたは水素である。)、CO基、O原子、S原子、SO基、Si(R)基、および、N(R)基からなる群から選ばれる少なくとも一種類の基であり、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。上記Eにおいて、Rは、C1−3アルキル基およびC1−3ハロゲン化アルキル基の少なくとも一種類であり、カルボニル官能基またはY基に対してメタ位またはパラ位にある。
また、上記式(22)中、AおよびA’は、置換基であり、tおよびzは、それぞれの置換数を表す。また、pは、0から3までの整数であり、qは、1から3までの整数であり、rは、0から3までの整数である。
上記Aは、例えば、水素、ハロゲン、C1−3アルキル基、C1−3ハロゲン化アルキル基、OR(ここで、Rは、上記で定義したとおりである。)で表されるアルコキシ基、アリール基、ハロゲン化等による置換アリール基、C1−9アルコキシカルボニル基、C1−9アルキルカルボニルオキシ基、C1−12アリールオキシカルボニル基、C1−12アリールカルボニルオキシ基およびその置換誘導体、C1−12アリールカルバモイル基、ならびに、C1−12アリールカルボニルアミノ基およびその置換誘導体からなる群から選択され、複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。上記A’は、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、C1−3ハロゲン化アルキル基、フェニル基および置換フェニル基からなる群から選択され、複数の場合、それぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。上記置換フェニル基のフェニル環上の置換基としては、例えば、ハロゲン、C1−3アルキル基、C1−3ハロゲン化アルキル基およびこれらの組み合わせが挙げられる。上記tは、0から4までの整数であり、上記zは、0から3までの整数である。
上記式(22)で表されるポリアミドまたはポリエステルの繰り返し単位の中でも、下記一般式(23)で表されるものが好ましい。
上記式(23)中、A、A’およびYは、上記式(22)で定義したとおりであり、vは0から3の整数、好ましくは、0から2の整数である。xおよびyは、それぞれ0または1であるが、共に0であることはない。
次に、上記第2の光学補償層の代表的な製造方法について説明する。第2の光学補償層の製造方法としては、本発明の効果が得られる限りにおいて任意の適切な方法が採用され得る。
第2の光学補償層は、好ましくは、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、およびポリエステルイミドからなる群より選択される少なくとも1種のポリマーの溶液を、透明高分子フィルムに塗布後、乾燥して、透明高分子フィルム上に該ポリマー層を形成し、該透明高分子フィルムと該ポリマー層とを一体で延伸または収縮することにより形成される。
上記塗工溶液(透明高分子フィルムに塗布するポリマー溶液)の溶媒は、特に制限されず、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、オルソジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;フェノール、バラクロロフェノール等のフェノール類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、1,2-ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;t−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、2-メチル-2,4-ペンタンジオールのようなアルコール系溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドのようなアミド系溶媒;アセトニトリル、ブチロニトリルのようなニトリル系溶媒;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフランのようなエーテル系溶媒;あるいは二硫化炭素、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等が挙げられる。中でも、メチルイソブチルケトンが好ましい。非液晶材料に対して高い溶解性を示し、かつ、基板を侵食しないからである。これらの溶媒は、単独で、または、2種以上を組み合わせて用いられ得る。
上記塗工溶液における上記非液晶性ポリマーの濃度は、上記のような光学補償層が得られ、かつ塗工可能であれば、任意の適切な濃度が採用され得る。例えば、当該溶液は、溶媒100重量部に対して、非液晶性ポリマーを好ましくは5〜50重量部、さらに好ましくは10〜40重量部含む。このような濃度範囲の溶液は、塗工容易な粘度を有する。
上記塗工溶液は、必要に応じて、安定剤、可塑剤、金属類等の種々の添加剤をさらに含有し得る。
上記塗工溶液は、必要に応じて、異なる他の樹脂をさらに含有し得る。このような他の樹脂としては、例えば、各種汎用樹脂、エンジニアリングプラスチック、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。このような樹脂を併用することにより、目的に応じて適切な機械的強度や耐久性を有する光学補償層を形成することが可能となる。
上記汎用樹脂としては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ABS樹脂、およびAS樹脂等が挙げられる。上記エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリアセテート(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド(PA:ナイロン)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリブチレンテレフタレート(PBT)等が挙げられる。上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリケトン(PK)、ポリイミド(PI)、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート(PCT)、ポリアリレート(PAR)、および液晶ポリマー(LCP)等が挙げられる。上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノールノボラック樹脂等が挙げられる。
上記塗工溶液に添加される上記異なる樹脂の種類および量は、目的に応じて適宜設定され得る。例えば、このような樹脂は、上記非液晶性ポリマーに対して、好ましくは0〜50質量%、さらに好ましくは0〜30質量%の割合で添加され得る。
上記溶液の塗工方法としては、例えば、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等が挙げられる。また、塗工に際しては、必要に応じて、ポリマー層の重畳方式も採用され得る。
塗工後、例えば、自然乾燥、風乾、加熱乾燥(例えば、60〜250℃)などの乾燥により、上記溶液中の溶媒を蒸発除去させ、フィルム状の光学補償層を形成する。
上記透明高分子フィルムとしては、後述する保護層(B−4項にて説明)と同様のフィルムを用いることができる。
第2の光学補償層は、上記で得られた積層体(透明高分子フィルム上に第1の光学補償層が形成された積層体)から、第1の光学補償層を剥離して用いても良いし、積層体のまま用いてもよい。積層体のまま用いて偏光子とさらに積層する場合は、積層体中の透明高分子フィルムは、後述する偏光子の保護フィルムとして機能してもよい。
B−3.偏光子
上記第1の偏光子および第2の偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、5〜80μm程度である。
ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて一軸延伸した偏光子は、例えば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の3〜7倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいても良いし、ヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗しても良い。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸しても良いし、また延伸してからヨウ素で染色しても良い。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
B−4.保護層
保護層50は、透明であり、色付が無いことが好ましい。保護層50の面内位相差Δnd(550)は、0nm以上10nm以下であり、好ましくは0nm以上6nm以下、さらに好ましくは0nm以上3nm以下である。保護層50の厚み方向の位相差Rth(550)は、0nm以上20nm以下であり、好ましくは0nm以上10nm以下、より好ましくは0nm以上6nm以下、さらに好ましくは0nm以上3nm以下である。
上記保護層50の厚みは、目的に応じて適宜設定され得る。具体的には、厚みは、20〜200μmであることが好ましく、より好ましくは30〜100μm、さらに好ましくは35〜95μmである。
保護層50としては、代表的には、セルロース系フィルムが用いられる。一般的に保護フィルムとして用いられているセルロース系フィルムは、例えば、トリアセチルセルロースフィルムの場合、厚さ40μmにおいて厚み方向位相差(Rth)は40nm程度である。したがって、本発明における保護層50として、このような厚み方向位相差(Rth)の大きいセルロース系フィルムを、そのまま採用することができない。本発明では、厚み方向位相差(Rth)の大きいセルロース系フィルムについて、厚み方向位相差(Rth)を小さくするための適当な処理を施すことにより、本発明における保護層50を好ましく得ることができる。
厚み方向位相差(Rth)を小さくするための上記処理としては、任意の適切な処理方法を採用できる。例えば、シクロペンタノン、メチルエチルケトン等の溶剤を塗布したポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ステンレス等の基材を、一般的なセルロース系フィルムに貼り合わせ、加熱乾燥(例えば、80〜150℃程度で3〜10分程度)した後、基材フィルムを剥離する方法;ノルボルネン系樹脂、アクリル系樹脂等をシクロペンタノン、メチルエチルケトン等の溶剤に溶解した溶液を、一般的なセルロース系フィルムに塗布し、加熱乾燥(例えば、80〜150℃程度で3〜10分程度)した後、塗布フィルムを剥離する方法などが挙げられる。
セルロース系フィルムを構成する材料としては、好ましくは、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等の脂肪酸置換セルロース系ポリマーが挙げられる。一般的に用いられているトリアセチルセルロースでは、酢酸置換度が2.8程度であるが、好ましくは酢酸置換度を1.8〜2.7、より好ましくはプロピオン酸置換度を0.1〜1に制御することによって、厚み方向位相差(Rth)を小さく制御することができる。
上記脂肪酸置換セルロース系ポリマーに、ジブチルフタレート、p−トルエンスルホンアニリド、クエン酸アセチルトリエチル等の可塑剤を添加することにより、厚み方向位相差(Rth)を小さく制御することができる。可塑剤の添加量は、脂肪酸置換セルロース系ポリマー100重量部に対して、好ましくは40重量部以下、より好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは1〜15重量部である。
上述したような厚み方向位相差(Rth)を小さく制御するための技術は、適宜組み合わせて用いてもよい。
上記のような光学特性(面内位相差Δnd(550)、厚み方向の位相差Rth(550))を満足し得る別の好ましい具体例として、アクリル樹脂フィルムも挙げられる。アクリル樹脂フィルムとして好ましくは、特開2005−314534号公報に記載の、下記構造式(24)で表されるグルタル酸無水物単位を含有するアクリル樹脂(A)を主成分として含むアクリル樹脂フィルムである。下記構造式(24)で表されるグルタル酸無水物単位を含有することにより、耐熱性が向上し得る。下記構造式(24)中、R、Rは、同一または相異なる水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を表し、好ましくは水素原子またはメチル基であり、より好ましくはメチル基である。
上記アクリル樹脂(A)中、上記構造式(24)で表されるグルタル酸無水物単位の含有割合は、好ましくは20〜40重量%、より好ましくは25〜35重量%である。
上記アクリル樹脂(A)は、上記構造式(24)で表されるグルタル酸無水物単位の他に、任意の適切なモノマー単位を1種または2種以上含んでいても良い。このようなモノマー単位として、好ましくは、ビニルカルボン酸アルキルエステル単位が挙げられる。上記アクリル樹脂(A)中、ビニルカルボン酸アルキルエステル単位の含有割合は、好ましくは60〜80重量%、より好ましくは65〜75重量%である。
上記ビニルカルボン酸アルキルエステル単位としては、例えば、下記一般式(25)で表される単位が挙げられる。下記一般式(25)中、Rは水素原子または炭素数1〜5の脂肪族もしくは脂環式炭化水素、Rは炭素数1〜5の脂肪族炭化水素を表す。
上記アクリル樹脂(A)の重量平均分子量は、好ましくは80000〜150000である。
上記アクリル樹脂フィルム中の上記アクリル樹脂(A)の含有割合は、好ましくは60〜90重量%である。
上記アクリル樹脂フィルム中には、上記アクリル樹脂(A)の他に、任意の適切な成分が1種または2種以上含まれていても良い。このような成分としては、本発明の目的を損なわない範囲で任意の適切な成分を採用し得る。例えば、上記アクリル樹脂(A)以外の樹脂、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、可塑剤、離型剤、着色防止剤、難燃剤、核剤、帯電防止剤、顔料、着色剤などが挙げられる。
上述したように、本発明の液晶パネルは、上記保護層以外にも保護フィルムを有し得る。保護フィルムとしては、保護層と同様のフィルムを用いることができる。
上記各層(フィルム)の積層は、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層される。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における各特性の測定方法は以下の通りである。
(1)位相差の測定
面内位相差Δndおよび厚み方向位相差Rthを、分光エリプソメーター(日本分光株式会社製、M−220)で算出した。測定温度は23℃、測定波長は380nm、550nmおよび780nmであった。
(2)光弾性係数の測定
試料フィルムの光弾性係数を、分光エリプソメーター(日本分光株式会社製、M−220)により測定した。
(3)カラーシフトの測定
ELDIM社製 商品名 「EZ Contrast160D」を用いて、方位角45°方向で、極角を0°〜80°に変化させて液晶表示装置の色調を測定し、XY色度図上にプロットした。さらに、極角60°方向で、方位角0°〜360°に変化させて液晶表示装置の色調を測定した。
(4)コントラストの測定
液晶表示装置に白画像および黒画像を表示させ、ELDIM社製 商品名 「EZ Contrast160D」により測定した。
(第1の光学補償層の形成)
厚み110μmのセルロースエステルのフィルム〔カネカ製、商品名:KA、DSac(アセチル置換度)=0.04、DSpr(プロピオニル置換度)=2.76〕を、145℃で1.5倍に自由端延伸して厚み108μmの第1の光学補償層を得た。得られた第1の光学補償層の光弾性係数は、25×10−12(m/N)であった。得られた第1の光学補償層の面内位相差は、Δnd(380)=102nm、Δnd(550)=140nm、Δnd(780)=163nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=105nm、Rth(550)=145nm、Rth(780)=169nmであった。550nmの屈折率分布は、nx>ny≒nzであった。
(第1の光学補償層付偏光板の作製)
ポリビニルアルコールフィルムを、ヨウ素を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で速比の異なるロール間にて6倍に一軸延伸して偏光子を得た。こうして得られた偏光子の片側に、保護層としてトリアセチルセルロースフィルム(厚み80μm)〔富士写真フィルム製、商品名:ZRF80S〕を、ポリビニルアルコール系接着剤(厚み0.1μm)を介して貼り付けた。当該保護層の面内位相差は、Δnd(550)=0.9nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(550)=1.2nmであった。偏光子のもう片側に、TAC保護フィルム(厚み80μm)〔富士写真フィルム製、商品名:TF80UL〕を、ポリビニルアルコール系接着剤(厚み0.1μm)を介して貼り付けた。当該保護フィルムの面内位相差は、Δnd(550)=1nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(550)=60nmであった。次いで、上記で得られた第1の光学補償層を、保護層にアクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けた。このとき、第1の光学補償層の遅相軸と偏光子の延伸軸(吸収軸)とが互いに実質的に直交するように積層し、第1の光学補償層付偏光板を得た。
(第2の光学補償層の形成)
2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)と、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(TFMB)とから合成されたポリイミドを、シクロヘキサノンに溶解して、15質量%のポリイミド溶液を調製した。この溶液をトリアセチルセルロース基材(透明高分子フィルム)に30μmの厚みで塗布した。その後、100℃で10min乾燥処理することで、厚みが約4μmの第2の光学補償層を得た。得られた第2の光学補償層の面内位相差は、Δnd(380)=0.3nm、Δnd(550)=0.2nm、Δnd(780)=0.2nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=193nm、Rth(550)=130nm、Rth(780)=119nmであった。550nmの屈折率分布は、nx≒ny>nzであった。
(第2の光学補償層付偏光板の作製)
上記で得られた第2の光学補償層を、TAC保護フィルム(富士写真フィルム製、商品名:TF80UL)/偏光子/TAC保護フィルム(商品名:TF80UL)の構成を有する偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕に粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けて、第2の光学補償層付偏光板を得た。
(液晶パネルの作製)
ソニー製ハッピーベガ32インチ液晶テレビ(VAモード液晶セル搭載)から液晶セルを取り外し、当該液晶セルの視認側に上記第1の光学補償層付偏光板を、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けた。その際、第1の光学補償層が液晶セル側になるように貼り付けた。液晶セルのバックライト側には、上記第2の光学補償層付偏光板を、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けた。その際、第2の光学補償層が液晶セル側になるように貼り付けた。また、第1の光学補償層付偏光板の偏光子の延伸(吸収)軸と第2の光学補償層付偏光板の偏光子の延伸(吸収)軸とが互いに実質的に直交するように積層して、液晶パネルを得た。得られた液晶パネルを用いて作製した液晶表示装置の、方位角45°方向で極角を0°〜80°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図5(a)に示し、極角60°方向で方位角0°〜360°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図5(b)に示す。また、コントラストの視野角依存性を図5(c)のレーダーチャートに示す。
(比較例1)
第2の光学補償層の形成において、トリアセチルセルロース基材にポリイミド溶液を塗布後、100℃で10min乾燥処理し、155℃で1.2倍延伸して第2の光学補償層を形成したこと、および、第1の光学補償層を用いずに液晶セルの視認側に偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕を貼り付けたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルを得た。なお、得られた第2の光学補償層の550nmの屈折率分布は、nx>ny>nzであった。得られた液晶パネルを用いて作製した液晶表示装置の、方位角45°方向で極角を0°〜80°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図6(a)に示し、極角60°方向で方位角0°〜360°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図6(b)に示す。また、コントラストの視野角依存性を図6(c)のレーダーチャートに示す。
(比較例2)
ノルボルネン系樹脂フィルム〔日本ゼオン製、商品名:ゼオノアZF14−100〕を、135℃でX軸方向に1.25倍、Y軸方向に1.03倍に延伸して第2の光学補償層として用いた。得られた第2の光学補償層の面内位相差は、Δnd(380)=75nm、Δnd(550)=68nm、Δnd(780)=67nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=188nm、Rth(550)=170nm、Rth(780)=168nmであった。550nmの屈折率分布は、nx>ny>nzであった。得られた第2の光学補償層を、偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕に粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けて、第2の光学補償層付偏光板を得た。
実施例1で用いた液晶セルと同様の液晶セルの視認側に偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕を、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けた。液晶セルのバックライト側には、上記で得られた第2の光学補償層付偏光板を、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けた。その際、第2の光学補償層が液晶セル側になるように貼り付けた。また、液晶セルを挟む偏光子のそれぞれの延伸(吸収)軸が互いに実質的に直交するように積層して、液晶パネルを得た。得られた液晶パネルを用いて作製した液晶表示装置の、方位角45°方向で極角を0°〜80°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図7(a)に示し、極角60°方向で方位角0°〜360°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図7(b)に示す。また、コントラストの視野角依存性を図7(c)のレーダーチャートに示す。
(比較例3)
セルロース系樹脂フィルム〔コニカミノルタ製、商品名:KC8NYACS〕を第1の光学補償層および第2の光学補償層として用いた。当該セルロース系樹脂フィルムの面内位相差は、Δnd(380)=37nm、Δnd(550)=45nm、Δnd(780)=49nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=120nm、Rth(550)=145nm、Rth(780)=157nmであった。550nmの屈折率分布は、nx>ny>nzであった。
上記のセルロース系樹脂フィルムを、偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕に粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けて、第1の光学補償層付偏光板および第2の光学補償層付偏光板を得た。
上記の第1の光学補償層付偏光板および第2の光学補償層付偏光板を用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルを得た。得られた液晶パネルを用いて作製した液晶表示装置の、方位角45°方向で極角を0°〜80°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図8(a)に示し、極角60°方向で方位角0°〜360°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図8(b)に示す。また、コントラストの視野角依存性を図8(c)のレーダーチャートに示す。
(比較例4)
ポリカーボネート系樹脂フィルム〔帝人製、商品名:ピュアエース〕を第1の光学補償層として用いた。当該ポリカーボネート系樹脂フィルムの光弾性係数は、61×10−12(m/N)であり、面内位相差は、Δnd(380)=101nm、Δnd(550)=145nm、Δnd(780)=153nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=99nm、Rth(550)=141nm、Rth(780)=149nmであった。550nmの屈折率分布は、nx>ny≒nzであった。
上記の第1の光学補償層を、偏光板〔日東電工株式会社製、商品名:SEG1224〕に粘着剤(厚み20μm)を介して貼り付けて、第1の光学補償層付偏光板を得た。このとき、第1の光学補償層の遅相軸と偏光子の延伸軸(吸収軸)とが互いに実質的に直交するようにして積層した。
ノルボルネン系樹脂フィルム〔JSR製、商品名:ARTON〕を、175℃で縦横に1.3倍に二軸延伸して第2の光学補償層として用いた。当該第2の光学補償層の面内位相差は、Δnd(380)=2nm、Δnd(550)=2nm、Δnd(780)=2nmであり、厚み方向の位相差は、Rth(380)=244nm、Rth(550)=220nm、Rth(780)=218nmであった。550nmの屈折率分布は、nx≒ny>nzであった。
上記第1の光学補償層付偏光板および上記第2の光学補償層を用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルを得た。得られた液晶パネルを用いて作製した液晶表示装置の、方位角45°方向で極角を0°〜80°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図9(a)に示し、極角60°方向で方位角0°〜360°に変化させたときのカラーシフトの測定結果を図9(b)に示す。また、コントラストの視野角依存性を図9(c)のレーダーチャートに示す。
図5〜9から明らかなように、実施例1で得られた液晶パネルは、比較例1〜4で得られた液晶パネルに比べて、カラーシフトが優れていることがわかる。
図5〜9から明らかなように、本発明の実施例の液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置に比べて、正面コントラストおよび斜め方向のコントラストの両方が優れていることがわかる。
実施例1および比較例4の液晶パネルを用いて液晶表示装置を作製し、黒画像表示時に表示ムラが発生しているか観察した。その観察写真を図10に示す。図10(a)に示すように、実施例1の液晶表示装置は、表示ムラが良好に抑制されていた。一方、図10(b)に示すように、比較例4の液晶表示装置は、画面全体でムラ(ところどころに光抜け)が発生した。なお、図10の写真から明らかなように、本発明の液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置に比べて青みが格段に小さかった。
本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は、液晶テレビ、携帯電話等に好適に適用され得る。
本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。 本発明の別の好ましい実施形態による液晶パネルの概略断面図である。 本発明の液晶表示装置がVAモードの液晶セルを採用する場合に、液晶層の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。 本発明の液晶表示装置がOCBモードの液晶セルを採用する場合に、液晶層の液晶分子の配向状態を説明する概略断面図である。 (a)および(b)は本発明の実施例1の液晶パネルのカラーシフトの測定結果であり、(c)は本発明の実施例1の液晶パネルのコントラストの視野角依存性を示すレーダーチャートである。 (a)および(b)は比較例1の液晶パネルのカラーシフトの測定結果であり、(c)は比較例1の液晶パネルのコントラストの視野角依存性を示すレーダーチャートである。 (a)および(b)は比較例2の液晶パネルのカラーシフトの測定結果であり、(c)は比較例2の液晶パネルのコントラストの視野角依存性を示すレーダーチャートである。 (a)および(b)は比較例3の液晶パネルのカラーシフトの測定結果であり、(c)は比較例3の液晶パネルのコントラストの視野角依存性を示すレーダーチャートである。 (a)および(b)は比較例4の液晶パネルのカラーシフトの測定結果であり、(c)は比較例4の液晶パネルのコントラストの視野角依存性を示すレーダーチャートである。 (a)は本発明の実施例1の液晶表示装置の黒画像表示時の観察写真であり、(b)は比較例4の液晶表示装置の黒画像表示時の観察写真である。
符号の説明
10 液晶セル
20 第1の偏光子
20’ 第2の偏光子
30 第1の光学補償層
40 第2の光学補償層
50 保護層
11、11’ 基板
12 液晶層
100 液晶パネル

Claims (9)

  1. 液晶セルと;該液晶セルの一方の側に配置された第1の偏光子と;該液晶セルの他方の側に配置された第2の偏光子と;該第1の偏光子または該第2の偏光子の該液晶セル側に配置された保護層と;該第1の偏光子と該第2の偏光子との間に配置された、第1の光学補償層および第2の光学補償層とを備え、
    該保護層が、下記式(1)および(2)の関係を有し、
    該第1の光学補償層が、該保護層の液晶セル側に配置され、光弾性係数の絶対値が40×10−12(m/N)以下であり、かつ、下記式(3)、(4)および(5)の関係を有し、
    該第2の光学補償層が、下記式(6)および(7)の関係を有する、液晶パネル:
    0nm≦Δnd(550)≦10nm ・・・(1)
    0nm≦Rth(550)≦20nm ・・・(2)
    Δnd(380)<Δnd(550)<Δnd(780)・・・(3)
    nx>ny≧nz ・・・(4)
    90nm≦Δnd(550)≦200nm ・・・(5)
    Rth(380)>Rth(550)>Rth(780)・・・(6)
    nx=ny>nz ・・・(7)
    ここで、Δnd(380)、Δnd(550)およびΔnd(780)は、それぞれ、23℃における波長380nm、550nmおよび780nmで測定した面内の位相差を表し、Rth(380)、Rth(550)およびRth(780)は、それぞれ、23℃における波長380nm、550nmおよび780nmで測定した厚み方向の位相差を表し、nx、nyおよびnzは、それぞれ、遅相軸方向、進相軸方向および厚み方向の屈折率を表す。
  2. 前記第1の光学補償層および前記第2の光学補償層が、前記液晶セルを基準にしてそれぞれ別の側に配置されている、請求項1に記載の液晶パネル。
  3. 前記第1の光学補償層が、Δnd(780)/Δnd(550)>1.10の関係を有する、請求項1または2に記載の液晶パネル。
  4. 前記第1の光学補償層がセルロース系材料を含む、請求項1から3のいずれかに記載の液晶パネル。
  5. 前記セルロース系材料のアセチル置換度(DSac)およびプロピオニル置換度(DSpr)が、2.0≦DSac+DSpr≦3.0であり、1.0≦DSpr≦3.0である、請求項4に記載の液晶パネル。
  6. 前記第2の光学補償層が、Rth(780)/Rth(550)<0.95の関係を有する、請求項1から5のいずれかに記載の液晶パネル。
  7. 前記第2の光学補償層を構成する材料が、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミド、およびポリエステルイミドからなる群から選択される少なくとも1種の非液晶性ポリマーである、請求項1から6のいずれかに記載の液晶パネル。
  8. 前記液晶セルがVAモードまたはOCBモードである、請求項1から7のいずれかに記載の液晶パネル。
  9. 請求項1から8のいずれかに記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
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