JP2007206605A - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を構成することができる液晶パネル、およびそれを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】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、該液晶セルと該第1の偏光子との間に配置された第1の光学素子と、該液晶セルと該第1の光学素子との間に配置された第2の光学素子と、該液晶セルと該第2の偏光子との間に配置された第3の光学素子とを少なくとも備え、該第1の偏光子の吸収軸は該第2の偏光子の吸収軸と直交し、該第1の光学素子はnz>nx=nyの関係を有し、該第2の光学素子はnx>ny=nzの関係を有し且つその遅相軸が該第1の偏光子の吸収軸に対して平行であり、該第3の光学素子は光学的等方性を有する。
【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、液晶セルの両側に特定の光学素子を特定の順に配置させた液晶パネル、および、それを用いた液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、薄型、軽量、低消費電力などの特徴を有する。このため、携帯電話や時計などの携帯機器、パソコンモニターやノートパソコンなどのOA機器、ビデオカメラや液晶テレビなどの家庭用電気製品等に広く普及している。液晶表示装置がこのように広く普及している背景には、画面を見る角度によって表示特性が変化したり、高温や極低温などで作動しなかったりといった欠点が、技術革新によって克服されつつあるからである。ところが、用途が多岐に亘ると、それぞれの用途で要求される特性が変わってきている。例えば、据え置きタイプのテレビ用途では、同時に数人が画面を見ることになる。このため、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくいディスプレイが要求されている。液晶表示装置のコントラストを高くするためには、黒画像を表示した場合に光漏れを小さくすることが重要である。液晶表示装置において鮮明なカラー表示を得るためには、漏れ光の微弱な色つきを小さくすることが重要である。
従来、液晶表示装置には、各種の位相差フィルムが用いられてきた。例えば、インプレーンスイッチング(IPS)方式の液晶セルの片側に、屈折率楕円体がnz>nx=nyの関係を有する位相差フィルム(いわゆる、ポジティブCプレート)と、屈折率楕円体がnx>ny=nzの関係を有する位相差フィルム(いわゆる、ポジティブAプレート)を配置して、カラーシフトを改善する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、従来の技術で得られる液晶表示装置の表示特性は十分でなく、さらなる改善が望まれている。
特開平11−133408号公報
本発明の課題は、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を構成することができる液晶パネル、およびそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
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、該液晶セルと該第1の偏光子との間に配置された第1の光学素子と、該液晶セルと該第1の光学素子との間に配置された第2の光学素子と、該液晶セルと該第2の偏光子との間に配置された第3の光学素子とを少なくとも備え、
該第1の偏光子の吸収軸方向は、該第2の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交であり、
該第1の光学素子は、屈折率楕円体がnz>nx=nyの関係を有し、
該第2の光学素子は、屈折率楕円体がnx>ny=nzの関係を有し、且つ、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向に対して、実質的に平行であり、
該第3の光学素子は、実質的に光学的に等方性を有する:
ここで、nx、nyおよびnzは、遅相軸方向の屈折率、進相軸方向の屈折率、および厚み方向の屈折率である。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルが、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルの初期配向方向と上記第2の偏光子の吸収軸方向とが、実質的に平行である。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルの初期配向方向と上記第2の光学素子の遅相軸方向とが、実質的に直交する。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学素子のRth[590]と、上記第2の光学素子のRe[590]との和(Rth[590]+Re[590])が、−10nm〜120nmである:
ここで、Rth[590]およびRe[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した厚み方向の位相差値および面内の位相差値である。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学素子のRth[590]が−200nm〜−50nmである:
ここで、Rth[590]は、23℃における波長590nmの光で測定した厚み方向の位相差値である。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学素子の波長分散値(D)が0.70〜1.10である:
ここで、Dは、式;R40[480]/R40[590]から算出される値であり、R40[480]およびR40[590]は、それぞれ、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から40度傾斜させて測定した位相差値である。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学素子が、ホメオトロピック配列に配向させた液晶化合物を含有する液晶性組成物の固化層または硬化層を含む。
好ましい実施形態においては、上記第2の光学素子のRe[590]が90nm〜190nmである:
ここで、Re[590]は、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値である。
好ましい実施形態においては、上記第2の光学素子の波長分散値(D)が0.70〜1.10である:
ここで、Dは、式;Re[480]/Re[590]から算出される値であり、Re[480]およびRe[590]は、それぞれ、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から測定した面内の位相差値である。
好ましい実施形態においては、上記第2の光学素子が、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂を主成分とする位相差フィルムを含む。
好ましい実施形態においては、上記第3の光学素子の23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値(C[590](m/N))が、1.0×10−12〜8.0×10−11である。
好ましい実施形態においては、上記第3の光学素子が、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはアクリル系樹脂を主成分とする光学フィルムを含む。
本発明の別の局面によれば、液晶表示装置が提供される。本発明の液晶表示装置は、本発明の液晶パネルを含む。
好ましい実施形態においては、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値が1.5以下である。
好ましい実施形態においては、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値と最小値との差が1.0以下である。
好ましい実施形態においては、液晶テレビに用いられる。
本発明によれば、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を構成することができる液晶パネル、およびそれを用いた液晶表示装置を提供することができる。
このような効果は、
(a)液晶セルの一方の側に、液晶セル側から、少なくとも、第2の光学素子(屈折率楕円体がnx>ny=nzの関係を有する、いわゆるポジティブAプレート)、第1の光学素子(屈折率楕円体がnz>nx=nyの関係を有する、いわゆるポジティブCプレート)、および第1の偏光子を、この順に配置し、
(b)液晶セルの他方の側に、液晶セル側から、少なくとも、第3の光学素子(実質的に光学的に等方性を有する光学素子)および第2の偏光子を、この順に配置し、
(c)第1の偏光子の吸収軸方向と第2の偏光子の吸収軸方向とを実質的に直交させ、
(d)第2の光学素子の遅相軸方向と第1の偏光子の吸収軸方向とを実質的に平行にする、
ことによって容易に発現可能となる。
(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、光学フィルム(位相差フィルム等)の全体的な光学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Re[λ]」は、23℃における波長λnmの光で測定したフィルム(層)面内の位相差値をいう。Re[λ]は、波長λnmにおけるフィルム(層)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)をフィルム(層)の厚みとしたとき、式:Re[λ]=(nx−ny)×dによって求められる。例えば、Re[480]、Re[590]、Re[630]はそれぞれ波長480nm、590nm、630nmにおける面内位相差を表す。
(3)「位相差R40[λ]」は、23℃における波長λnmの光で法線方向から40度傾斜させて測定した位相差値をいう。R40[λ]は、波長λnmにおけるフィルム(層)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)をフィルム(層)の厚みとしたとき、式:R40[λ]=(nx−ny)×dによって求められる。例えば、R40[480]、R40[590]はそれぞれ波長480nm、590nmの光で法線方向から40度傾斜させて測定した位相差値を表す。
(4)「厚み方向位相差Rth[λ]」は、23℃における波長λnmの光で測定した厚み方向の位相差値をいう。Rth[λ]は、波長λnmにおけるフィルム(層)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)をフィルム(層)の厚みとしたとき、式:Rth[λ]=(nx−nz)×dによって求められる。例えば、Rth[590]は波長590nmにおける厚み方向位相差を表す。
(5)Nz係数は、式:Nz=(nx−nz)/(nx−ny)によって求められる。
(6)本明細書において、「実質的に直交」とは、2つの軸(例えば、偏光子の吸収軸と別の偏光子の吸収軸)とのなす角度が、90°±2.0°である場合を包含し、好ましくは90°±1.0°であり、更に好ましくは90°±0.5°である。
(7)本明細書において、「実質的に平行」とは、2つの軸(例えば、位相差フィルムの遅相軸と偏光子の吸収軸)とのなす角度が、0°±2.0°である場合を包含し、好ましくは0°±1.0°であり、更に好ましくは0°±0.5°である。
A.液晶パネル全体の概略
図1は、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。図2は、本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略斜視図である。なお、見やすくするために、図1ならびに図2における各構成部材の縦、横および厚みの比率は実際とは異なって記載されていることに留意されたい。例えば、図2に示すように、液晶パネル100は、液晶セル10と、液晶セル10の一方の側(図2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2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と液晶セル10の間に配置された第1の光学素子(ポジティブCプレート)30および第2の光学素子(ポジティブAプレート)40と、第2の偏光子20’と液晶セル10との間に配置された第3の光学素子(等方性光学素子)50とを備える。第2の光学素子(ポジティブAプレート)40は、液晶セル10と第1の光学素子(ポジティブCプレート)30との間に、その遅相軸方向が第1の偏光子20の吸収軸方向と実質的に平行となるように配置される。偏光子20、20’は、それぞれの吸収軸が互いに直交するように配置される。なお、実用的には、第1の偏光子20と第2の偏光子20’の外側には、任意の適切な保護層(図示せず)が配置され得る。また、別の実施形態においては、図1に示した各構成部材の間に他の構成部材(好ましくは、等方性光学素子)が配置され得る。また、別の実施形態においては、第1の偏光子20と第1の光学素子(ポジティブCプレート)30との間に、他の光学素子(好ましくは、屈折率分布がnx=ny>nzを満足するネガティブCプレート)が配置され得る。
好ましくは、第2の偏光子20’(すなわち、第3の光学素子(等方性光学素子)50が配置される側の偏光子)は、その吸収軸が液晶セル10の初期配向方向と実質的に平行となるように配置される。好ましくは、第1の偏光子20は、その吸収軸が液晶セル10の初期配向方向と実質的に直交するように配置される。好ましくは、第2の光学素子(ポジティブAプレート)40は、その遅相軸が液晶セル10の初期配向方向と実質的に直交するように配置される。
本発明の液晶パネルは、いわゆるOモードであってもよく、いわゆるEモードであってもよい。「Oモードの液晶パネル」とは、液晶セルのバックライト側に配置された偏光子の吸収軸と、液晶セルの初期配向方向が互いに平行であるものをいう。「Eモードの液晶パネル」とは、液晶セルのバックライト側に配置された偏光子の吸収軸と、液晶セルの初期配向方向が互いに直交しているものをいう。本発明においては、図2に示すようなOモードが好ましい。Oモードの配置のほうが、より良好な光学補償が実現されるからである。具体的には、Oモードの配置においては、ポジティブCプレートおよびポジティブAプレートがバックライトから遠い側に配置されるので、バックライトの熱による悪影響を受けにくく、位相差値のズレやムラを低減できるからである。Oモードの液晶パネルの場合、好ましくは図2のように、第1の偏光子20、第1の光学素子(ポジティブCプレート)30および第2の光学素子(ポジティブAプレート)40は液晶セル10の視認側に配置され、第3の光学素子(等方性光学素子)50および第2の偏光子20’は液晶セル10のバックライト側に配置される。
B.液晶セル
図1を参照すると、本発明に用いられる液晶セル10は、一対の基板11、11’と、基板11、11’の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)と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線と、画素電極および対向電極とが設けられている(いずれも図示せず)。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は、好ましくは、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える。このような液晶層(結果として、液晶セル)は、代表的には、nx>ny=nzの屈折率分布を示す(ただし、液晶層の遅相軸方向、進相軸方向および厚さ方向の屈折率をそれぞれnx、ny、nzとする)。また、「液晶セルの初期配向方向」とは、電界が存在しない状態で、液晶層に含まれる液晶分子が配向した結果生じる液晶層の面内屈折率が最大となる方向をいう。このような屈折率分布を示す液晶層を用いる駆動モードの代表例としては、インプレーンスイッチング(IPS)モード、フリンジフィールドスイッチング(FFS)モードおよび強誘電性液晶(FLC)モード等が挙げられる。このような駆動モードに用いられる液晶の具体例としては、ネマチック液晶、スメクチック液晶が挙げられる。例えば、IPSモードおよびFFSモードにはネマチック液晶が用いられ、FLCモードにはスメクチック液晶が用いられる。
上記IPSモードは、電圧制御複屈折(ECB:Electrically Controlled Birefringnence)効果を利用し、電界が存在しない状態でホモジニアス配向させた液晶分子を、例えば、金属で形成された対向電極と画素電極とで発生させた基板に平行な電界(横電界ともいう)で応答させる。より具体的には、例えば、テクノタイムズ社出版「月刊ディスプレイ7月号」p.83〜p.88(1997年版)や、日本液晶学会出版「液晶vol.2 No.4」p.303〜p.316(1998年版)に記載されているように、ノーマリブラック方式では、液晶セルの電界無印加時の配向方向と一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光板を直交配置させると、電界のない状態で完全に黒表示になる。電界があるときは、液晶分子が基板に平行を保ちながら回転動作することによって、回転角に応じた透過率を得ることができる。なお、上記のIPSモードは、V字型電極またはジグザグ電極等を採用した、スーパー・インプレーンスイッチング(S−IPS)モードや、アドバンスド・スーパー・インプレーンスイッチング(AS−IPS)モードを包含する。上記のようなIPSモードを採用した市販の液晶表示装置としては、例えば、日立製作所(株)20V型ワイド液晶テレビ 商品名「Wooo」、イーヤマ(株)19型液晶ディスプレイ 商品名「ProLite E481S−1」、(株)ナナオ製 17型TFT液晶ディスプレイ 商品名「FlexScan L565」等が挙げられる。
上記FFSモードは、電圧制御複屈折効果を利用し、電界が存在しない状態でホモジニアス分子配列に配向させた液晶分子を、例えば、透明導電体で形成された対向電極と画素電極とで発生させた基板に平行な電界(横電界ともいう)で応答させるものをいう。なお、FFSモードにおける横電界は、フリンジ電界ともいう。このフリンジ電界は、透明導電体で形成された対向電極と画素電極との間隔を、セルギャップより狭く設定することによって発生させることができる。より具体的には、SID(Society for Information Display)2001 Digest,p.484−p.487や、特開2002−031812号公報に記載されているように、ノーマリーブラック方式では、液晶セルの電界無印加時の配向方向と、一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光板を直交配置させると、電界のない状態で完全に黒表示になる。電界があるときは、液晶分子が基板に平行を保ちながら回転動作することによって、回転角に応じた透過率を得ることができる。なお、上記のFFSモードは、V字型電極またはジグザグ電極等を採用した、アドバンスド・フリンジフィールドスイッチング(A−FFS)モードや、ウルトラ・フリンジフィールドスイッチング(U−FFS)モードを包含する。上記のようなFFSモードを採用した市販の液晶表示装置としては、例えば、Motion Computing社 タブレットPC 商品名「M1400」が挙げられる。
上記FLCモードは、例えば、強誘電性のカイラルスメクチック液晶を、厚さ1μm〜2μm程度の電極基板間に封入した場合に、2つの安定な分子配向状態を示すという性質を利用する。より具体的には、印加電圧によって、上記強誘電性カイラルスメクチック液晶分子を基板に平行な面内で回転させて応答させる。このFLCモードは、上記IPSモードや上記FFSモードと同様の原理で、黒白表示を得ることができる。さらに、上記FLCモードは、他の駆動モードと比較して、応答速度が速いという特徴を有する。なお、本明細書において、上記FLCモードは、表面安定化(SS−FLC)モード、反強誘電性(AFLC)モード、高分子安定化(PS−FLC)モード、およびV字特性(V−FLC)モードを包含する。
上記ホモジニアス配列に配向させた液晶分子とは、配向処理された基板と液晶分子の相互作用の結果として、上記液晶分子の配向ベクトルが基板平面に対し、平行かつ一様に配向した状態のものをいう。なお、本明細書においては、上記配向ベクトルが基板平面に対し、わずかに傾いている場合、すなわち上記液晶分子がプレチルトをもつ場合も、ホモジニアス配列の配向に包含される。液晶分子がプレチルトをもつ場合は、そのプレチルト角は、20°以下であるほうが、コントラスト比を高く保ち、良好な表示特性が得られる点で好ましい。
上記ネマチック液晶としては、目的に応じて任意の適切なネマチック液晶が採用され得る。例えば、ネマチック液晶は、誘電率異方性が正のものであっても、負のものであっても良い。誘電率異方性が正のネマチック液晶の具体例としては、メルク社製 商品名「ZLI−4535」が挙げられる。誘電率異方性が負のネマチック液晶の具体例としては、メルク社製 商品名「ZLI−2806」が挙げられる。また、上記ネマチック液晶の常光屈折率(no)と異常光屈折率(ne)との差、すなわち複屈折率(ΔnLC)は、上記液晶の応答速度や透過率等によって任意に設定できるが、通常0.05〜0.30であることが好ましい。
上記スメクチック液晶としては、目的に応じて任意の適切なスメクチック液晶が採用され得る。好ましくは、スメクチック液晶は、分子構造の一部に不斉炭素原子を有し、強誘電性を示すもの(強誘電液晶ともいう)が用いられる。強誘電性を示すスメクチック液晶の具体例としては、p-デシロキシベンジリデン−p’−アミノ−2−メチルブチルシンナメート、p-ヘキシルオキシベンジリデン−p’−アミノ−2−クロロプロピルシンナメート、4−o−(2−メチル)ブチルレゾルシリデン−4’−オクチルアニリンが挙げられる。また、市販の強誘電性液晶としては、メルク社製 商品名ZLI−5014−000(電気容量2.88nF、自発分極−2.8C/cm)、メルク社製 商品名ZLI−5014−100(電気容量3.19nF、自発分極−20.0C/cm)、ヘキスト社製商品名FELIX−008(電気容量2.26nF、自発分極−9.6C/cm)等が挙げられる。
上記液晶セルのセルギャップ(基板間隔)としては、目的に応じて任意の適切なセルギャップが採用され得る。セルギャップは、好ましくは1.0〜7.0μmである。上記の範囲内であれば、応答時間を短くすることができ、良好な表示特性を得ることができる。
C.偏光子
本明細書においては、偏光子とは、自然光や偏光から任意の偏光に変換し得るフィルムをいう。本発明に用いられる偏光子としては、任意の適切な偏光子が採用され得るが、自然光又は偏光を直線偏光に変換するものが好ましく用いられる。
上記偏光子の厚みとしては、任意の適切な厚みが採用され得る。偏光子の厚みは、代表的には5〜80μmであり、好ましくは10〜50μmであり、さらに好ましくは20〜40μmである。上記の範囲であれば、光学特性や機械的強度に優れる。
上記偏光子の23℃で測定した波長440nmの透過率(単体透過率ともいう)は、好ましくは41%以上、さらに好ましくは43%以上である。なお、単体透過率の理論的な上限は50%である。また、偏光度は、好ましくは99.8〜100%であり、更に好ましくは、99.9〜100%である。上記の範囲であれば、液晶表示装置に用いた際に正面方向のコントラスト比をより一層高くすることができる。
上記単体透過率および偏光度は、分光光度計[村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT−3」]を用いて測定することができる。上記偏光度の具体的な測定方法としては、上記偏光子の平行透過率(H)および直交透過率(H90)を測定し、式:偏光度(%)={(H−H90)/(H+H90)}1/2×100より求めることができる。上記平行透過率(H)は、同じ偏光子2枚を互いの吸収軸が平行となるように重ね合わせて作製した平行型積層偏光子の透過率の値である。また、上記直交透過率(H90)は、同じ偏光子2枚を互いの吸収軸が直交するように重ね合わせて作製した直交型積層偏光子の透過率の値である。なお、これらの透過率は、JlSZ8701−1982の2度視野(C光源)により、視感度補正を行ったY値である。
本発明に用いられる偏光子としては、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。
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。
また、本発明に用いられる偏光子としては、上述した偏光子の他に、例えば、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を含む高分子フィルムの延伸フィルム、二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのO型偏光子(米国特許5,523,863号)、およびリオトロピック液晶を一定方向に配向させたE型偏光子(米国特許6,049,428号)等も用いることができる。
なお、本発明の液晶パネルにおいて、液晶セルの両側に配置される偏光子は、同一であってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
図2を参照すると、第1の偏光子20および第2の偏光子20’を配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記第1の偏光子20、および第2の偏光子20’は、液晶セルに対向する側の表面に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、第1の偏光子20は第1の光学素子(ポジティブCプレート)30の表面に、第2の偏光子20’は、第3の光学素子(等方性光学素子)50の表面に接着させられる。このようにすることによって、液晶表示装置に用いた際に、コントラストを高くすることができる。
上記接着剤または粘着剤の厚みは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、接着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、0.1〜50μmであり、好ましくは0.1〜20μmであり、特に好ましくは0.1〜10μmである。粘着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、1〜100μmであり、好ましくは5〜80μmであり、特に好ましくは10〜50μmである。
上記接着剤または粘着剤層を形成する接着剤または粘着剤としては、被着体の種類に応じて、任意の適切な接着剤または粘着剤が採用され得る。接着剤としては、特に偏光子にポリビニルアルコール系フィルムが使用された場合には、水性接着剤が好ましく用いられる。特に好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とするものが用いられる。具体例としては、アセトアセチル基を有する変性ポリビニルアルコールを主成分とする接着剤(日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」など)が挙げられる。粘着剤としては、特に光学的透明性に優れ、適度なぬれ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるという点で、アクリル系重合体をベースポリマーとするアクリル系粘着剤が好ましく用いられる。具体例としては、アクリル系粘着剤を粘着剤層として備える光学用両面テープ(綜研化学(株)製 商品名「SK−2057」など)が挙げられる。
上記第1の偏光子20は、その吸収軸が、対向する第2の偏光子20’の吸収軸と実質的に直交するように配置される。上記の「実質的に直交」の角度関係から外れる程度が大きくなるほど、液晶表示装置に用いた際に、コントラストが低下する傾向がある。
D.第1の光学素子(ポジティブCプレート)
本明細書において、ポジティブCプレートとは、面内の主屈折率をnx(遅相軸方向)、ny(進相軸方向)とし、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、屈折率楕円体がnz>nx=nyを満足する正の一軸性光学素子をいう。屈折率楕円体がnz>nx=nyを満足する正の一軸性光学素子は、理想的には、法線方向に光学軸を有する。ここで、前述の通り、nx=nyにはnxとnyとが実質的に同一である場合も包含するが、「nxとnyとが実質的に同一である場合」とは、面内の位相差値(Re[590])が、10nm以下であるものを包含する。
図1および図2を参照すると、ポジティブCプレート30は、第1の偏光子20と第2の光学素子(ポジティブAプレート)40との間に配置される。
D−1.ポジティブCプレートの光学特性
本発明に用いられるポジティブCプレートのRe[590]は、好ましくは0〜5nmであり、更に好ましくは0〜2nmである。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
本発明に用いられるポジティブCプレートのRth[590]は、好ましくは−200〜−50nmであり、更に好ましくは−180〜−50nmであり、特に好ましくは−160〜−50nmであり、最も好ましくは−130〜−70nmである。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
Re[590]およびRth[590]は、王子計測機器(株)製 商品名「KOBRA21−ADH」〕を用いても求めることができる。
23℃における波長590nmの面内の位相差値(Re)、遅相軸を傾斜軸として40度傾斜させて測定した位相差値(R40)、位相差フィルムの厚み(d)及び位相差フィルムの平均屈折率(n0)を用いて、以下の式(i)〜(iv)からコンピュータ数値計算によりnx、ny及びnzを求め、次いで式(iv)によりRthを計算できる。ここで、φ及びny’はそれぞれ以下の式(v)及び(vi)で示される。
Re=(nx−ny)×d …(i)
R40=(nx−ny’)×d/cos(φ) …(ii)
(nx+ny+nz)/3=n0 …(iii)
Rth=(nx−nz)×d …(iv)
φ =sin−1[sin(40°)/n0] …(v)
ny’=ny×nz[ny×sin(φ)+nz×cos(φ)]1/2 …(vi)
一般的に、位相差フィルムの位相差値は、波長に依存して変化する場合がある。これを位相差フィルムの波長分散特性という。本明細書において、上記波長分散特性は、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から40度傾斜させて測定した位相差値の比:R40[480]/R40[590]によって求めることができる。本発明に用いられるポジティブCプレートにおける、波長分散特性を表す上記比(R40[480]/R40[590])を、「波長分散値(D)」と称する。すなわち、D=R40[480]/R40[590]である。
上記ポジティブCプレートのD=R40[480]/R40[590]は、好ましくは0.70〜1.15であり、更に好ましくは0.75〜1.10であり、特に好ましくは0.80〜1.05である。上記の範囲内で値が小さいほど、可視光の広い領域で位相差値が一定になるため、液晶表示装置に用いた場合に、特定波長の光漏れが生じ難く、液晶表示装置の黒表示における斜め方向のカラーシフトをより一層改善することができる。
D−2.ポジティブCプレートの配置手段
図1ならびに図2を参照すると、ポジティブCプレート30は、第1の偏光子20と第2の光学素子(ポジティブAプレート)40との間に配置される。上記ポジティブCプレート30を第1の偏光子20と第2の光学素子(ポジティブAプレート)40との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記ポジティブCプレート30は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、第1の偏光子20と第2の光学素子(ポジティブAプレート)40に接着させられる。このようにすることによって、液晶表示装置に用いた際に、コントラストを高くすることができる。
上記接着剤または粘着剤の厚みは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、接着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、0.1〜50μmである。粘着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、1〜100μmである。
上記接着剤または粘着剤層を形成する接着剤または粘着剤としては、任意の適切な接着剤または粘着剤が採用され得る。例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム系、合成ゴム等のゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。好ましくは、C項に記載したものと同様の水性接着剤、アクリル系粘着剤が用いられる。
上記ポジティブCプレート30は、nxとnyが完全に同一である場合は、面内に複屈折を生じないため、遅相軸は検出されず、第1の偏光子20の吸収軸、ポジティブAプレート40の遅相軸および液晶セル10内の液晶分子の初期配向方向とは無関係に配置され得る。nxとnyとが実質的に同一であっても、nxとnyが僅かに異なる場合は、遅相軸が検出される場合がある。この場合、好ましくは、上記ポジティブCプレート30は、その遅相軸が、第1の偏光子20の吸収軸と実質的に平行または直交するように配置される。上記の「実質的に平行」または「実質的に直交」の角度関係から外れる程度が大きくなるほど、液晶表示装置に用いた際に、コントラストが低下する傾向がある。
D−3.ポジティブCプレートの構成
ポジティブCプレートの構成(積層構造)は、上記D−1項に記載の光学的特性を満足するものであれば、特に制限はない。上記ポジティブCプレートは、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムの積層体であってもよい。好ましくは、ポジティブCプレートは、単独の位相差フィルムである。偏光子の収縮応力やバックライトの熱による位相差値のズレやムラを低減し、液晶パネルを薄くすることができるからである。ポジティブCプレートが積層体である場合には、2枚以上の位相差フィルムを貼着するための粘着剤層や接着剤層を含んでも良い。積層体が2枚以上の位相差フィルムを含む場合には、これらの位相差フィルムは、同一であっても異なっていても良い。なお、位相差フィルムの詳細については後述する。
ポジティブCプレートに用いられる位相差フィルムのRth[590]は、用いられる位相差フィルムの枚数によって、適宜選択することができる。例えば、ポジティブCプレートが位相差フィルム単独で構成される場合には、位相差フィルムのRth[590]は、ポジティブCプレートのRth[590]と等しくすることが好ましい。従って、ポジティブAプレートや偏光子に上記ポジティブCプレートを積層する際に用いられる粘着剤層や接着剤層等の位相差は、できる限り小さいことが好ましい。また、例えば、ポジティブCプレートが2枚以上の位相差フィルムを含む積層体である場合には、それぞれの位相差フィルムのRth[590]の合計が、ポジティブCプレートのRth[590]と等しくなるように設計することが好ましい。更に具体的には、例えば、Rth[590]が−100nmであるポジティブCプレートは、Rth[590]が−50nmである位相差フィルムを2枚積層して得ることができる。また、Rth[590]が+50nmである位相差フィルムと、Rth[590]が−150nmである位相差フィルムとを積層しても得ることもできる。このとき、2枚の位相差フィルムの遅相軸は、それぞれ直交するように積層されることが好ましい。面内の位相差値を小さくすることができるからである。なお、簡単のため、位相差フィルムが2枚以下の場合についてのみ例示したが、3枚以上の位相差フィルムを含む積層体についても本発明が適用可能であることはいうまでもない。
上記ポジティブCプレートの全体厚みは、ポジティブCプレートが位相差フィルム単独で構成される場合は、好ましい厚みの範囲としては0.1〜3μmであり、更に好ましくは0.3〜2μmである。ポジティブCプレートが2枚以上の位相差フィルムで構成される場合、好ましい厚みの範囲としては10〜200μmであり、更に好ましくは20〜150μmである。
D−4.ポジティブCプレートに用いられる位相差フィルム
ポジティブCプレートに用いられる位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが好ましく用いられる。上記位相差フィルムとして好ましくは、ホメオトロピック配列に配向させた液晶性組成物の固化層または硬化層である。
なお、本明細書において、「ホメオトロピック配列」とは、液晶性組成物に含まれる液晶化合物がフィルム法線方向に対し、平行かつ一様に配向した状態をいう。また、「固化層」とは、軟化、溶融または溶液状態の液晶性組成物が冷却されて、固まった状態のものをいう。「硬化層」とは、上記液晶性組成物が、熱、触媒、光および/または放射線により架橋されて、不溶不融または難溶難融の安定した状態となったものをいう。なお、上記「硬化層」には、液晶性組成物の固化層を経由して、硬化層となったものも包含する。
本明細書において、「液晶性組成物」とは、液晶相を呈し液晶性を示すものをいう。上記液晶相としては、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、コレステリック液晶相などが挙げられる。本発明に用いられる液晶性組成物として好ましくは、ネマチック液晶相を呈するものである。透明性の高い位相差フィルムが得られるからである。上記液晶相は、通常、分子構造中に環状単位等からなるメソゲン基を有する液晶化合物によって発現される。
上記液晶性組成物中の液晶化合物の含有量は、全固形分100に対して、好ましくは、40〜100(重量比)であり、更に好ましくは50〜99(重量比)であり、特に好ましくは、70〜98(重量比)である。上記液晶性組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、レベリング剤、重合開始剤、配向剤、熱安定剤、滑剤、潤滑剤、可塑剤、帯電防止剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
上記液晶化合物の環状単位等からなるメソゲン基としては、例えば、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基、フェニルシクロヘキサン基、アゾキシベンゼン基、アゾメチン基、アゾベンゼン基、フェニルピリミジン基、ジフェニルアセチレン基、ジフェニルベンゾエート基、ビシクロヘキサン基、シクロヘキシルベンゼン基、ターフェニル基等が挙げられる。なお、これらの環状単位の末端は、例えば、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。なかでも、環状単位等からなるメソゲン基としては、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基を有するものが好ましく用いられる。
上記液晶化合物としては、分子の一部分に少なくとも1つ以上の重合性官能基を有するものが好ましく用いられる。上記重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。なかでも、アクリロイル基、メタクリロイル基が好ましく用いられる。また、上記液晶化合物は、重合性官能基を分子の一部分に2つ以上有するものが好ましい。重合反応によって生じる架橋構造によって、耐久性を向上させることができるからである。重合性官能基を分子の一部分に2つ有する液晶化合物の具体例としては、BASF社製 商品名「PaliocolorLC242」が挙げられる。
また、ポジティブCプレートに用いられる位相差フィルムとして更に好ましくは、特開2002−174725号公報に記載の液晶化合物を含む液晶性組成物であって、該液晶性組成物をホメオトロピック配列に配向させた固化層又は硬化層である。特に好ましくは、下記一般式(1)で表される液晶ポリマーを含む液晶性組成物であって、該液晶性組成物をホメオトロピック配列に配向させた固化層又は硬化層である。最も好ましくは、下記一般式(1)で表される液晶ポリマーと、分子の一部分に少なくとも1つ以上の重合性官能基を有する液晶化合物とを含む液晶性組成物であって、該液晶性組成物をホメオトロピック配列に配向させた硬化層である。このような液晶性組成物であれば、光学的均一性に優れ、透明性の高い位相差フィルムを得ることができる。
式中、hは14〜20の整数であり、mとnとの和を100とした場合に、mは50〜70であり、nは30〜50である。
ホメオトロピック配列に配向させた液晶性組成物を得る方法としては、例えば、液晶性組成物の溶融物または溶液を、配向処理された基材上に塗工する方法が挙げられる。好ましくは、液晶性組成物を溶剤に溶解した溶液(塗工溶液ともいう)を、配向処理された基材上に塗工する方法である。上記の方法であれば、液晶性組成物の配向欠陥(ディスクリネーションともいう)が少ない位相差フィルムを得ることができる。
上記塗工溶液を調製する方法としては、市販の液晶性組成物の溶液を用いても良く、市販の液晶性組成物を含む溶液にさらに溶剤を添加して用いてもよい。また、液晶性組成物の固形分を各種溶剤に溶解して用いてもよく、液晶化合物に必要に応じて各種添加剤を加え、さらに溶剤を添加し、溶解して用いてもよい。
上記塗工溶液の全固形分濃度は、溶解性、塗工粘度、基材上へのぬれ性、塗工後の厚みなどによって異なるが、通常、溶剤100に対して固形分を2〜100(重量比)、更に好ましくは10〜50(重量比)、特に好ましくは20〜40(重量比)である。上記の範囲であれば、表面均一性の高い位相差フィルムを得ることができる。
上記溶剤としては、液晶性組成物を均一に溶解して溶液とする液体物質が好ましく用いられる。上記溶剤は、ベンゼンやヘキサンなどの非極性溶媒であってもよいし、水やアルコールなどの極性溶媒であってもよい。また、上記溶剤は、水などの無機溶剤であってもよいし、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、脂肪族および芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アミド類、セロソルブ類などの有機溶剤であってもよい。好ましくは、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、トルエン、酢酸エチルおよびテトラヒドロフランから選ばれる少なくとも1種の溶剤である。これらの溶剤は、基材に対して実用上悪影響を及ぼすような侵食をせず、上記組成物を十分に溶解することができるため好ましい。
上記基材としては、特に制限はなく、ガラス板や石英基板などのガラス基材、フィルムやプラスチックス基板などの高分子基材の他、アルミや鉄などの金属基材、セラミックス基板などの無機基材、シリコンウエハーなどの半導体基材なども用いられる。特に好ましくは、高分子基材である。基材表面の平滑性や、液晶性組成物のぬれ性に優れるほか、ロールによる連続生産が可能で、生産性を大幅に向上させ得るからである。
上記高分子基材を形成する材料としては、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、生分解性プラスチック等が挙げられる。なかでも、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。上記熱可塑性樹脂は、非晶性ポリマーであっても、結晶性ポリマーであってもよい。非晶性ポリマーは、透明性に優れるため、位相差フィルム(ポジティブCプレート)を基材から剥離せずに、そのまま液晶パネル等に用いることができるという利点を有する。一方、結晶性ポリマーは、剛性、強度、耐薬品性に優れるため、位相差フィルム(ポジティブCプレート)を製造する際の生産安定性に優れるという利点を有する。上記高分子基材として最も好ましくは、ポリエチレンテレフタレートである。表面均一性、強度、耐薬品性、生産安定性等に優れるからである。上記ポリエチレンテレフタレートは、通常、ホメオトロピック配列させた液晶性組成物を固化または硬化させた後に剥離される。
上記配向処理は、液晶化合物の種類や基材の材質等によって、適宜、適切なものが選択され得る。具体例としては、(A)基材面直接配向処理法、(B)基材面間接配向処理法、および(C)基材面変形配向処理法などが挙げられる。なお、本明細書において、(A)「基材面直接配向処理法」とは、配向剤を溶液塗工(湿式処理)またはプラズマ重合もしくはスパッタリング(乾式処理)などの方法により、基材表面に配向剤を薄層状に形成させ、配向剤と液晶化合物との相互作用を利用して、液晶化合物の配列方位を一定に揃える方法をいう。(B)「基材面間接配向処理法」とは、予め配向剤を溶解した液晶性組成物を基材表面に塗工し、液晶性組成物から浸みだした配向剤が基材表面に吸着する現象を利用して、配向剤と液晶化合物との相互作用を利用して、液晶化合物の配列方位を一定に揃える方法をいう。(C)「基材面変形配向処理法」とは、基材表面を形状的に変形して非平滑面化し、この非平滑面と液晶化合物との相互作用を利用して、液晶化合物の配列方位を一定に揃える方法をいう。本発明には、これらのなかでも、(A)基材面直接配向処理法が好ましく用いられる。液晶化合物の配向性に優れるため、結果として、光学的均一性に優れ、透明性の高い位相差フィルムが得られるからである。
上記配向剤として、基材表面に溶液塗工されるものの具体例としては、レシチン、ステアリン酸、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、オクタデシルアミンハイドロクロライド、一塩基性カルボン酸クロム錯体(例:ミリスチン酸クロム錯体、パーフルオロノナン酸クロム錯体等)、有機シラン(例:シランカップリング剤、シロキサン等)等が挙げられる。また、基材表面にプラズマ重合されるものの具体例としては、パーフルオロジメチルシクロヘキサン、テトラフルオロエチレン等が挙げられる。また、基材表面にスパッタリングされるものの具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。上記配向剤として特に好ましくは、有機シランである。作業性、製品の品質、液晶化合物の配向能に優れるからである。有機シランの配向剤の具体例としては、テトラエトキシシランを主成分とする配向剤(コルコート(株) 商品名「エチルシリケート」など)が挙げられる。
上記配向剤を調整する方法としては、上記のほかにも、市販の配向剤または配向剤を含む市販の溶液もしくは分散液を用いても良く、市販の配向剤または配向剤を含む市販の溶液もしくは分散液にさらに溶剤を添加して用いてもよく、固形分を各種溶剤に溶解または分散して用いてもよい。
上記塗工溶液の基材への塗工方法については、特に限定はなく、任意の適切なコータを用いた塗工方式を用いることができる。上記コータの具体例としては、リバースロールコータ、正回転ロールコータ、グラビアコータ、ナイフコータ、ロッドコータ、スロットオリフィスコータ、カーテンコータ、ファウンテンコータ、エアドクタコータ、キスコータ、ディップコータ、ビードコータ、ブレードコータ、キャストコータ、スプレイコータ、スピンコータ、押出コータ、ホットメルトコータ等が挙げられる。これらのなかでも、本発明にはリバースロールコータ、正回転ロールコータ、グラビアコータ、ロッドコータ、スロットオリフィスコータ、カーテンコータ、ファウンテンコータ、スピンコータが好ましく用いられる。上記のコータを用いた塗工方式であれば、非常に薄く、かつ、表面均一性、光学的均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
ホメオトロピック配列に配向させた液晶性組成物を固定化する方法としては、用いる液晶化合物の種類に応じて、固化および/または硬化のいずれかの方法が採用され得る。例えば、液晶性組成物中に液晶化合物として、液晶ポリマーを含む場合には、液晶ポリマーを含む溶融物または溶液を固化することにより実用上十分な機械的強度を得ることができる。一方、液晶性組成物中に液晶化合物として、液晶モノマーを含む場合には、液晶ポリマーの溶液を固化では機械的強度を十分に得ることができない場合がある。このような場合は、分子の一部分に少なくとも1つ以上の重合性官能基を有する重合性液晶モノマーを用い、紫外線を照射して硬化させることによって、実用上十分な機械的強度を得ることができる。
上記紫外線を照射するために、用いられる光源としては、超高圧水銀ランプ、フラッシュUVランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、ディープUVランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ及びメタルハライドランプ等が挙げられる。上記光源から出射された紫外線は非偏光でも偏光であってもよい。
上記紫外線照射に用いられる光源の波長は、本発明に用いられる液晶化合物の重合性官能基が光学吸収を有する波長領域に応じて決定できるが、通常、210〜380nmであるものが用いられる。更に好ましくは、250〜380nmである。また、上記光源の波長は、液晶化合物の光分解反応を抑えるために、100〜200nmの真空紫外線領域をフィルター等でカットして用いることが好ましい。上記の範囲であれば、液晶性組成物が架橋反応によって十分に硬化し、液晶性組成物の配列を固定化することができる。
上記紫外線の照射光量は、100〜1500mJ/cm であることが好ましい。更に好ましくは、100〜800mJ/cmである。上記範囲の照射光量であれば、液晶性組成物が、架橋反応によって十分に硬化し、基材上で得られた上記液晶性組成物の配向を固定化することができる。
上記紫外線の照射光量時における照射装置内の温度(照射温度ともいう)は、特に制限はないが、本発明に用いられる液晶性組成物の液晶相−等方相転移温度(Ti)以下に保持しながら、放射線照射を行うことが好ましい。前記照射温度の範囲として好ましくは、Ti−5℃以下の範囲であり、更に好ましくは、Ti−10℃以下の範囲である。上記照射温度としては、15〜90℃の範囲が好ましく、更に好ましくは、15〜60℃である。上記の温度範囲であれば、均一性の高い位相差フィルムを作製することができる。
上記液晶相−等方相転移温度(Ti)は、本発明に用いられる液晶性組成物を2枚のスライドガラスで挟持し、温度コントローラー(例えばジャパンハイテック(株)製 製品名「LK−600PM」)上に配して、2枚の偏光子をクロスニコル配置にした偏光顕微鏡にて、昇温しながら観察したときに、明視野から暗視野が得られたときの温度を測定することによって求めることができる。
上記照射温度を一定に保持する具体的な方法については、特に制限はなく、熱風又は冷風が循環する空気循環式恒温オーブン、マイクロ波もしくは遠赤外線などを利用したヒーター、温度調節用に加熱されたロール、ヒートパイプロール又は金属ベルトなどの加熱方法や温度制御方法から、適宜、適切なものが選択される。
本発明において、塗工溶液を塗工した基材は、紫外線照射を行う前および/または後に乾燥処理を行ってもよい。上記乾燥処理における温度(乾燥温度)としては、特に制限はないが、前記液晶性組成物の液晶相を示す温度範囲で行うことが好ましい。また、基材のガラス転移温度(Tg)以下であることが好ましい。乾燥温度の好ましい範囲としては、50〜130℃である。更に好ましくは、80〜100℃である。上記の温度範囲であれば、均一性の高い位相差フィルムを作製することができる。
前記乾燥処理する時間(乾燥時間)は、特に制限されるものではないが、良好な光学的均一性を有する位相差フィルムを得るためには、例えば1〜20分であり、好ましくは1〜15分、更に好ましくは、2〜10分である。
上記ポジティブCプレートに用いられる位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した透過率としては、好ましくは80%以上であり、更に好ましくは85%以上であり、特に好ましくは90%以上である。なお、ポジティブCプレートも同様の透過率を有することが好ましい。
上記位相差フィルムの23℃における波長589nmの光で測定した厚み方向の複屈折率(nx−nz)は、−0.20〜−0.03であることが好ましい。更に好ましくは、−0.15〜−0.05であり、特に好ましくは、−0.12〜−0.05である。上記の範囲であれば、面内で位相差値のバラツキが小さい薄型の位相差フィルムを得ることができる。
上記位相差フィルムの厚みは、目的に応じて適宜選択され得る。好ましくは0.1〜3μmであり、更に好ましくは0.3〜2μmである。上記の範囲であれば、機械的強度や表示均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
E.第2の光学素子(ポジティブAプレート)
本明細書において、ポジティブAプレートとは、面内の主屈折率をnx(遅相軸方向)、ny(進相軸方向)とし、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、屈折率楕円体がnx>ny=nzを満足する正の一軸性光学素子をいう。ここで、前述の通り、ny=nzにはnyとnzとが実質的に同一である場合も包含するが、「nyとnzとが実質的に同一である場合」とは、例えば、面内の位相差値(Re[590])と、厚み方向の位相差値(Rth[590])との差の絶対値:|Rth[590]−Re[590]|が10nm以下であるものを包含する。なお、Re[590]およびRth[590]については、後述する。
上記図1および図2を参照すると、ポジティブAプレート40は、液晶セル10とポジティブCプレート30との間に配置される。
E−1.ポジティブAプレートの光学特性
本発明に用いられるポジティブAプレートのRe[590]は、好ましくは90〜190nmであり、更に好ましくは100〜180nmであり、特に好ましくは120〜170nmであり、最も好ましくは130〜150nmである。上記Re[590]は、上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
本発明においては、第1の光学素子(ポジティブCプレート)のRth[590]と第2の光学素子(ポジティブAプレート)のRe[590]との和(Rth[590]+Re[590])が、好ましくは−10〜120nm、より好ましくは0〜100nm、さらに好ましくは10〜90nmである。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
本発明に用いられるポジティブAプレートのRe[590]とRth[590]との差の絶対値:|Rth[590]−Re[590]|は、好ましくは0〜5nmであり、更に好ましくは0〜2nmである。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
一般的に、位相差フィルムの位相差値は、波長に依存して変化する場合がある。これを位相差フィルムの波長分散特性という。本明細書において、上記波長分散特性は、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から測定した面内の位相差値の比:Re[480]/Re[590]によって求めることができる。本発明に用いられるポジティブAプレートにおける、波長分散特性を表す上記比(Re[480]/Re[590])を、「波長分散値(D)」と称する。すなわち、D=Re[480]/Re[590]である。
上記ポジティブAプレートのD=Re[480]/Re[590]は、好ましくは0.70〜1.15であり、更に好ましくは0.75〜1.10であり、特に好ましくは0.80〜1.05である。上記の範囲内で値が小さいほど、可視光の広い領域で位相差値が一定になるため、液晶表示装置に用いた場合に、特定波長の光漏れが生じ難く、液晶表示装置の黒表示における斜め方向のカラーシフトをより一層改善することができる。
E−2.ポジティブAプレートの配置手段
図1ならびに図2を参照すると、ポジティブAプレート40は、液晶セル10とポジティブCプレート30との間に配置される。上記ポジティブAプレート40を液晶セル10とポジティブCプレート30との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記ポジティブAプレート40は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、液晶セル10およびポジティブCプレート30に接着させられる。このようにすることによって、液晶表示装置に用いた際に、コントラストを高くすることができる。
上記接着剤または粘着剤の厚みは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、接着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、0.1〜50μmである。粘着剤の好適な厚みの範囲は、一般には、1〜100μmである。
上記接着剤または粘着剤層を形成する接着剤または粘着剤としては、任意の適切な接着剤または粘着剤が採用され得る。好ましくは、D−2項に記載したものと同様の具体例、特に好ましくは、D−2項に記載したものと同様の水性接着剤、アクリル系粘着剤が用いられる。
上記ポジティブAプレート40は、その遅相軸方向が、第1の偏光子20の吸収軸方向に対して、実質的に平行であるように配置される。上記の「実質的に平行」の角度関係から外れる程度が大きくなるほど、液晶表示装置に用いた際に、コントラストが低下する傾向がある。
E−3.ポジティブAプレートの構成
ポジティブAプレートの構成(積層構造)は、上記E−1項に記載の光学的特性を満足するものであれば、特に制限はない。上記ポジティブAプレートは、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムの積層体であってもよい。好ましくは、ポジティブAプレートは、単独の位相差フィルムである。偏光子の収縮応力やバックライトの熱による位相差値のズレやムラを低減し、且つ、液晶パネルを薄くすることができるからである。ポジティブAプレートが積層体である場合には、2枚以上の位相差フィルムを貼着するための粘着剤層や接着剤層を含んでも良い。積層体が2枚以上の位相差フィルムを含む場合には、これらの位相差フィルムは、同一であっても異なっていても良い。なお、位相差フィルムの詳細については後述する。
ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムのRe[590]は、用いられる位相差フィルムの枚数によって、適宜選択することができる。例えば、ポジティブAプレートが位相差フィルム単独で構成される場合には、位相差フィルムのRe[590]は、ポジティブAプレートのRe[590]と等しくすることが好ましい。従って、液晶セルやポジティブCプレートに上記ポジティブAプレートを積層する際に用いられる粘着剤層や接着剤層等の位相差は、できる限り小さいことが好ましい。また、例えば、ポジティブAプレートが2枚以上の位相差フィルムを含む積層体である場合には、それぞれの位相差フィルムのRe[590]の合計が、ポジティブAプレートのRe[590]と等しくなるように設計することが好ましい。具体的には、Re[590]が140nmであるポジティブAプレートは、Re[590]が70nmである位相差フィルムを、それぞれの遅相軸が互いに平行となるように積層して得ることができる。なお、簡単のため、位相差フィルムが2枚以下の場合についてのみ例示したが、3枚以上の位相差フィルムを含む積層体についても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。
上記ポジティブAプレートの全体厚みは、好ましくは10〜500μm、更に好ましくは20〜400μmである。ポジティブAプレートがこのような範囲の厚みを有することにより、光学的均一性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
E−4.ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルム
ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが好ましく用いられる。上記位相差フィルムとしては、熱可塑性樹脂を主成分とする位相差フィルムが好ましく、より具体的には、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムがより好ましく用いられる。本明細書において、「延伸フィルム」とは適当な温度で未延伸のフィルムに張力を加え、または予め延伸されたフィルムに更に張力を加え、特定の方向に分子の配向を高めたプラスチックフィルムをいう。
上記位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した透過率としては、好ましくは80%以上であり、更に好ましくは85%以上であり、特に好ましくは90%以上である。光透過率の理論的な上限は100%であり、実現可能な上限は94%である。なお、ポジティブAプレートも同様の透過率を有することが好ましい。
上記位相差フィルムの光弾性係数の絶対値:C[590](m/N)は、好ましくは2.0×10−13〜1.0×10−10であり、更に好ましくは1.0×10−12〜1.0×10−10であり、特に好ましくは1.0×10−12〜3.0×10−11である。上記の範囲とすることによって、光学的均一性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
上記位相差フィルムの厚みは、目的に応じて適宜選択され得る。好ましくは10〜250μmであり、更に好ましくは20〜200μmである。上記の範囲であれば、機械的強度や表示均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
上記熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムを得る方法としては、任意の適切な成形加工法が用いられ、例えば、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、粉末成形法、FRP成形法、およびソルベントキャスティング法等から適宜、適切なものが選択され得る。これらの製法の中でも好ましくは、押出成形法またはソルベントキャスティング法が用いられる。得られる位相差フィルムの平滑性を高め、良好な光学的均一性を得ることができるからである。更に詳細に、上記押出成形法は、主成分となる熱可塑性樹脂、可塑剤、添加剤等を含む樹脂組成物を加熱して液状にし、これをTダイ等によりキャスティングロールの表面に薄膜状に押出して、冷却させてフィルムを製造する方法である。また、上記ソルベントキャスティング法は、主成分となる熱可塑性樹脂、可塑剤、添加剤等を含む樹脂組成物を溶剤に溶解した濃厚溶液(ドープ)を脱法し、エンドレスステンレススチールベルト又は回転ドラム表面に均一に薄膜状に流延し、溶剤を蒸発させてフィルムを製造する方法である。なお、成形条件は、用いる樹脂の組成や種類、成形加工法等によって、適宜選択され得る。
上記高分子フィルムのガラス転移温度(Tg)としては、特に制限はないが、好ましくは110〜185℃であり、更に好ましくは120〜180℃であり、特に好ましくは125〜175℃である。Tgが110℃以上であれば、熱安定性の良好なフィルムが得やすくなり、185℃以下の温度であれば延伸によって面内及び厚み方向の位相差値を制御しやすい。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121に準じたDSC法により求めることができる。
上記熱可塑性樹脂を形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ノルボルネン系樹脂、ポリ塩化ビニル、セルロース系樹脂(セルロースエステルなど)、ポリスチレン、ABS樹脂、AS樹脂、アクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の汎用プラスチック;ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等の汎用エンジニアリングプラスチック;ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン等のスーパーエンジニアリングプラスチック等が挙げられる。好ましくは、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂(セルロースエステルなど)、ポリカーボネート系樹脂である。
また、上記の熱可塑性樹脂は、任意の適切なポリマー変性を行ってから用いることもできる。上記のポリマー変性の例としては、共重合、分岐、架橋、分子末端、および立体規則性等の変性が挙げられる。また、上記の熱可塑性樹脂を2種類以上混合して用いても良い。
上記熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムは、必要に応じて任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。
添加剤の具体例としては、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、および増粘剤等が挙げられる。使用される添加剤の種類および量は、目的に応じて適宜設定され得る。添加剤の使用量は、代表的には、当該高分子フィルムの全固形分100に対して、0.1〜10(重量比)以下である。
本発明のポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムとして好ましくは、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂を主成分とする位相差フィルムである。より具体的には、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムである。透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れるほか、位相差値の発現性、位相差値の制御のし易さ、偏光子との接着性等に優れるからである。
上記ノルボルネン系樹脂とは、出発原料(モノマー)の一部または全部に、ノルボルネン環を有するノルボルネン系モノマーを用いて得られる(共)重合体をいう。なお、上記ノルボルネン系樹脂は、出発原料としてノルボルネン環(ノルボルナン環に二重結合を有するもの)を有するものが用いられるが、(共)重合体の状態では、構成単位にノルボルナン環を有していても、有していなくてもよい。
(共)重合体の状態で構成単位にノルボルナン環を有さないノルボルネン系樹脂としては、例えば、開裂により5員環となるモノマー、代表的には、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、5−フェニルノルボルネン等やそれらの誘導体等が挙げられる。
上記ノルボルネン系樹脂が共重合体である場合、その繰り返し単位の配列状態は、特に制限はなく、ランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいし、グラフト共重合体であってもよい。
上記ノルボルネン系樹脂としては、例えば、(A)ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を水素添加した樹脂、(B)ノルボルネン系モノマーを付加(共)重合させた樹脂などが挙げられる。なお、上記ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体には、1種以上のノルボルネン系モノマーと、α−オレフィン類、シクロアルケン類、および/または非共役ジエン類との開環共重合体を水素添加した樹脂を包含する。また、上記ノルボルネン系モノマーを付加(共)重合させた樹脂には、1種以上のノルボルネン系モノマーと、α−オレフィン類、シクロアルケン類、および/または非共役ジエン類との付加型共重合させた樹脂を包含する。好ましくは、ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムは、ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を水素添加した樹脂を含有する。成形加工性に優れ、均一性が高く、大きな位相差値を有する位相差フィルムを得ることができるからである。
上記ノルボルネン系モノマーとしては、任意の適切なモノマーが選択され得る。例えば、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン(慣用名:ノルボルネン)、およびその誘導体が用いられ得る。具体例としては、5−メチル−2−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−エチル−2−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−ジメチル−2−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−メチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5,5−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−エチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−プロピル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−ブチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−メチリデン−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−エチリデン−2−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−エチリデン−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−プロペニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−メトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−エトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−メチル−5−メトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−メチル−5−エトキシカルボニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−シクロペンチル−ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン、5−シクロヘキシル−ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン、5−ベンゾイルオキシ−5−メチルビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン、5−トリフルオロメチル−ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン、5,6−ビス(トリフルオロメチル)−ビシクロ[2.2.1]へプト−2−エン、5−ベンジル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−トリル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−(エチルフェニル)−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−(イソプロピルフェニル)−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、5−シアノ−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−2−エン、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−5−エニル−2−プロピオネイト、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−5−エニル−2−メチルオクタネイト、ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−5−エン−5,6−ジカルボン酸二無水物、5−ヒドロキシメチル−ビシクロ[2.2.1]−ヘプト−5−エン、およびこれらの極性基(例えば、ハロゲン)置換体が挙げられる。
また、トリシクロ[4.3.12,5.01,6]−デカ−3,7−ジエン(慣用名:ジシクロペンタジエン)、およびその誘導体も用いられ得る。具体例としては、2,3−ジヒドロ−トリシクロ[4.3.12,5.01,6]−デカ−3,7−ジエン、トリシクロ[4.3.12,5.01,6]−デカ−3−エン、2−メチル−トリシクロ[4.3.12,5.01,6]−デカ−3−エン、5−メチル−トリシクロ[4.3.12,5.01,6]−デカ−3−エン、およびこれらの極性基(例えば、ハロゲン)置換体が挙げられる。
また、トリシクロ[4.4.12,5.01,6]−ウンデカ−3,7−ジエン、トリシクロ[4.4.12,5.01,6]−ウンデカ−3,8−ジエン、トリシクロ[4.4.12,5.01,6]−ウンデカ−3−エン、およびこれらの誘導体(例えば、ハロゲン等の極性基置換体)も用いられ得る。
また、テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン(慣用名:テトラシクロドデセン)、およびその誘導体も用いられ得る。具体例としては、8−メチル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−エチル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチリデン−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−エチリデン−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−ビニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−プロペニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−エトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−n−プロポキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−ブトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−フェノキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−トリフルオロメチル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−トリフルオロメチル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−メトキシカルボニル−テトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−エトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−n−プロポキシカルボニルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−ブトキシカルボニルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン、8−メチル−8−フェノキシカルボニルテトラシクロ[4.4.12,5.17,10.0]−ドデカ−3−エン等、およびこれらの極性基(例えば、ハロゲン)置換体が挙げられる。上記ノルボルネン系モノマーは、単独で、または2種類以上を組み合わせて用いられ得る。さらに、上記ノルボルネン系モノマーは、任意の適切な変性を行ってから用いることもできる。
また、1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8a−オクタヒドロナフタレン、6−メチル−1,4:5,8−ジメタノ−1,4,4a,5,6,7,8a−オクタヒドロナフタレン等のオクタヒドロナフタレン誘導体等が挙げられる。
上記α−オレフィン類は、好ましくは2〜20の炭素原子、さらに好ましくは2〜10の炭素原子を有する。α−オレフィン類の具体例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−エイコセンなどが挙げられる。これらのなかでも、特にエチレンが好ましい。これらのα−オレフィン類は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、他のビニル系モノマーを共重合させることもできる。
上記シクロアルケン類としては、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、3−メチル−シクロヘキセン、3,4−ジメチル−シクロヘキセン、2−(2−メチルブチル)−1−シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、6−ブロモ−3−クロロ−4−メチルシクロヘキセン、3a,5,6,7a−テトラヒドロ−4,7−メタノ−1H−インデン、5,6−ジヒドロジシクロペンタジエンが挙げられる。これらのシクロアルケン類は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、他のビニル系モノマーを共重合させることもできる。
非共役ジエン類としては、例えば、1,4−ヘキサジエン4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエンが挙げられる。これらの非共役ジエン類は、単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。必要に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、他のビニル系モノマーを共重合させることもできる。
上記ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を水素添加した樹脂は、ノルボルネン系モノマー等をメタセシス反応させて、開環(共)重合体を得、さらに、当該開環(共)重合体を水素添加して得ることができる。例えば、(株)エヌ・ティー・エス出版「オプティカルポリマー材料の開発・応用技術」p.103〜p.111(2003年版)に記載の方法や、特開平11−116780号公報の段落[0059]〜[0060]に記載の方法、特開2001−350017号公報の段落[0035]〜[0037]に記載の方法、特開2005−008698号公報の段落[0053]に記載の方法等により製造される。
上記ノルボルネン系モノマーを付加(共)重合させた樹脂は、例えば、特開昭61−292601号公報の実施例1に記載の方法により得ることができる。
本発明に用いることができるノルボルネン系樹脂の重量平均分子量(Mw)は、トルエン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法で測定した値が、好ましくは20,000〜400,000、さらに好ましくは30,000〜300,000、特に好ましくは40,000〜200,000、最も好ましくは40,000〜80,000である。重量平均分子量が上記の範囲であれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性が良いものができる。
上記ノルボルネン系樹脂が、ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体を水素添加して得られるものである場合、水素添加率は、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、最も好ましくは99%以上である。このような範囲であれば、耐熱性および耐光性に優れる。上記水素添加率は、当該樹脂のH−NMR(500MHz)を測定し、パラフィン系水素とオレフィン系水素の、それぞれの積分強度比から求めることができる。
ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムが上記ノルボルネン系樹脂を含む場合、上記ノルボルネン系樹脂を2種類以上含有していてもよい。また、上記ノルボルネン系樹脂以外に他の熱可塑性樹脂を含有していてもよい。他の熱可塑性樹脂の含有量(重量比)としては、該位相差フィルムの全固形分100に対して、好ましくは0を超え50以下であり、さらに好ましくは0を超え40以下である。上記の範囲とすることによって、光弾性係数が小さく、良好な波長分散特性を示し、且つ、耐久性や機械的強度、透明性に優れる位相差フィルムを得ることができる。
上記他の熱可塑性樹脂としては、目的に応じて任意の適切なものが選択される。好ましくは、E−4項に記載したものと同様の熱可塑性樹脂が用いられる。
他の熱可塑性樹脂は、好ましくはスチレン系樹脂である。上記スチレン系樹脂は、該位相差フィルムの波長分散特性や光弾性係数を調整する目的で使用される。なお、本明細書において、「スチレン系樹脂」とは、スチレン系モノマーを重合させることによって得られる重合体をいう。上記スチレン系モノマーとしては、スチレン、およびα−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−クロロスチレン、p−ニトロスチレン、p−アミノスチレン、p−カルボキシスチレン、p−フェニルスチレン、2,5−ジクロロスチレンなどが挙げられる。
上記スチレン系樹脂は、上記スチレン系モノマーと他のモノマーとを反応させて得られる共重合体であってもよい。その具体例としては、スチレン・マレイミド共重合体、スチレン・無水マレイン酸共重合体、スチレン・メチルメタクリレート共重合体などが挙げられる。上記スチレン系樹脂が、上記スチレン系モノマーと他のモノマーとを反応させて得られる共重合体である場合、スチレン系モノマーの含有率は、好ましくは50モル%以上100モル%未満であり、さらに好ましくは60モル%以上100モル%未満であり、最も好ましくは70モル%以上100モル%未満である。上記の範囲であれば、光弾性係数が小さく、波長分散特性に優れる位相差フィルムを得ることができる。
上記スチレン系樹脂は、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法で測定した重量平均分子量(Mw)が好ましくは1,000〜400,000、さらに好ましくは2,000〜300,000である。重量平均分子量が上記の範囲であれば、溶解性、成形性が良いものが得られ得る。
本発明に用いることができるポリカーボネート系樹脂としては、芳香族2価フェノール成分とカーボネート成分とからなる芳香族ポリカーボネートが好ましく用いられる。芳香族ポリカーボネートは、通常、芳香族2価フェノール化合物とカーボネート前駆物質との反応によって得ることができる。すなわち、芳香族2価フェノール化合物を苛性アルカリおよび溶剤の存在下でホスゲンを吹き込むホスゲン法、あるいは芳香族2価フェノール化合物とビスアリールカーボネートとを触媒の存在下でエステル交換させるエステル交換法により得ることができる。
上記芳香族2価フェノール化合物の具体例としては、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、4,4’−ビフェノール、4,4’−ジヒドロキシビフェニルエーテル、2,2−ビス(3−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−ブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジプロピルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン等が挙げられる。なお、これらは単独で用いてもよく、2種以上のものを併用してもよい。
上記カーボネート前駆物質としては、ホスゲン、上記2価フェノール類のビスクロロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジ−p−トリルカーボネート、フェニル−p−トリルカーボネート、ジ−p−クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネート等が挙げられ、なかでもホスゲン、ジフェニルカーボネートが好ましい。
上記ポリカーボネート系樹脂は、テトラヒドロフラン溶媒によるゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法で測定した重量平均分子量(Mw)が好ましくは25,000〜250,000、更に好ましくは、30,000〜200,000、特に好ましくは40,000〜100,000の範囲のものである。重量平均分子量が上記の範囲であれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性が良いものができる。
これらのなかでも、ポジティブAプレートに用いられるポリカーボネート系樹脂として好ましくは、下記式(2)で表される繰り返し単位(C)と、フルオレン構造を含む下記一般式(3)で表される繰り返し単位(D)とを含むものが、波長分散特性に優れ、位相差値が発現しやすい点で、好ましく用いられる。
式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、ハロゲン化アルキル基、1〜5個の炭素原子を有するアルキル基、1〜5個の炭素原子を有するアルコキシ基、1〜5個の炭素原子を有するアルコキシカルボニル基、1〜5個の炭素原子を有するアルキルカルボニルオキシ基およびそれらの置換誘導体から選ばれる基であり、nおよびmは1以上の整数である。更に好ましくは、R1およびR2はいずれも1〜5個の炭素原子を有するアルキル基であり、特に好ましくは、R1およびR2はいずれもメチル基である。
上記一般式(2)で表される繰り返し単位(C)と、上記一般式(3)で表される繰り返し単位(D)とを含むポリカーボネートにおいて、繰り返し単位(C)と繰り返し単位(D)との比(C:D)は、好ましくは2:8〜4:6である。上記の範囲とすることで、位相差フィルムに成形した場合に、可視光の広い領域で位相差値が一定になるため、液晶表示装置の黒表示における斜め方向のカラーシフトを改善することができる。なお、これらの比率は、各モノマー(芳香族2価フェノール成分)の仕込み比率によって、適宜調整できる。
ポジティブAプレートに用いられる位相差フィルムには、上述した他にも、市販の光学フィルムをそのまま用いることもできる。また、市販の光学フィルムに延伸処理および/または緩和処理などの2次加工を施してから用いても良い。市販のノルボルネン系樹脂フィルムとしては、具体的には、日本ゼオン(株)製 商品名「ゼオネックスシリーズ」(480、480R等)、同社製 商品名「ゼオノアシリーズ」(ZF14、ZF16等)、JSR(株)製 商品名「アートンシリーズ」(ARTON G、ARTON F等)等が挙げられる。また、市販のポリカーボネート系樹脂フィルムとしては、具体的には、帝人化成(株)製 商品名「ピュアエースシリーズ」、(株)カネカ製 商品名「エルメックシリーズ」(R140,R435等)、日本GEプラスチックス製 商品名「イルミネックスシリーズ」等が挙げられる。
上記熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムを形成する方法としては、任意の適切な延伸方法が採用され得る。具体例としては、縦一軸延伸法、横一軸延伸法、縦横同時二軸延伸法、縦横逐次二軸延伸法等が挙げられる。延伸手段としては、ロール延伸機、テンター延伸機や二軸延伸機等の任意の適切な延伸機が用いられ得る。加熱しながら延伸を行う場合には、温度を連続的に変化させてもよく、段階的に変化させてもよい。また、延伸工程を2回以上に分割してもよい。好ましくは、縦一軸延伸法または横一軸延伸法が用いられる。縦一軸延伸法または横一軸延伸法は、フィルム幅方向で遅相軸のバラツキが小さい位相差フィルムが得られ得るからである。更に、縦一軸延伸法は、分子の一軸性を高めるのに適すため(分子の配向方向を一方向に揃え易い)、位相差値が生じにくい材料を用いても、大きな位相差値が得られるという特徴を有する。
上記高分子フィルムを延伸する際の延伸オーブン内の温度(延伸温度ともいう)は、当該高分子フィルムのガラス転移温度(Tg)以上であることが、位相差値が幅方向で均一になり易く、また、フィルムが結晶化(白濁)しにくいなどの点より好ましい。上記延伸温度として好ましくは、Tg+1℃〜Tg+30℃である。好ましくは110〜200℃であり、さらに好ましくは120〜180℃である。
上記延伸オーブン内の温度を一定に保持する具体的な方法については、特に制限はなく、熱風又は冷風が循環する空気循環式恒温オーブン、マイクロ波もしくは遠赤外線などを利用したヒーター、温度調節用に加熱されたロール、ヒートパイプロール又は金属ベルトなどの加熱方法や温度制御方法から、適宜、適切なものが選択される。
上記高分子フィルムを延伸する際の延伸倍率は、当該高分子フィルムの組成、揮発性成分等の種類、揮発性成分等の残留量、設計する位相差値等から決められるものであって、特に限定されるものではないが、例えば、1.05〜2.00倍が好ましく用いられる。また、延伸時の送り速度は、特に制限はないが、延伸装置の機械精度、安定性等から好ましくは0.5〜20m/分である。
F.第3の光学素子(等方性光学素子)
図1ならびに図2を参照すると、等方性光学素子50は、液晶セル10と第2の偏光子20’との間に配置される。このような形態によれば、等方性光学素子50が、偏光子のセル側の保護層として機能することとなり、偏光子の劣化を防ぎ、結果として、液晶表示装置の表示特性を長時間、高く維持することができる。
本明細書において、「等方性光学素子」とは、面内の主屈折率をnx、nyとし、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、屈折率分布がnx=ny=nzを満足するものをいう。ここで、前述の通り、nx=ny=nzにはnx、nyおよびnzが実質的に同一である場合も包含するが、「nx、nyおよびnzが実質的に同一である場合」とは、例えば、面内の位相差値(Re[590])が10nm以下であり、厚み方向の位相差値(Rth[590])が10nm以下であるものを包含する。
F−1.等方性光学素子の光学特性
本発明に用いられる等方性光学素子のRe[590]は、できる限り小さいほうが好ましい。液晶表示装置の正面および斜め方向のコントラスト比を高くすることができるからである。Re[590]は、好ましくは5nm以下であり、最も好ましくは3nm以下である。
上記等方性光学素子のRth[590]もまた、できる限り小さいほうが好ましい。液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高くすることができるからである。Rth[590]は、好ましくは7nm以下であり、最も好ましくは5nm以下である。上記の範囲とすることによって、液晶表示装置の表示特性に及ぼすRthに起因する悪影響を排除することができる。
F−2.等方性光学素子の配置手段
図2を参照すると、上記等方性光学素子50を液晶セル10と第2の偏光子20’の間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記等方性光学素子50は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、液晶セル10および第2の偏光子20’に接着させられる。このようにすることによって、液晶表示装置に用いた際に、コントラストを高くすることができる。
上記接着剤または粘着剤の厚みは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には1〜500μmである。
上記接着剤または粘着剤層を形成する接着剤または粘着剤としては、任意の適切な接着剤または粘着剤が採用され得る。好ましくは、D−2項に記載したものと同様の具体例、特に好ましくは、D−2項に記載したものと同様の水性接着剤、アクリル系粘着剤が用いられる。
上記等方性光学素子50は、nxとnyが完全に同一である場合は、面内に複屈折を生じないため、遅相軸は検出されず、第2の偏光子20’の吸収軸とは無関係に配置され得る。nxとnyとが実質的に同一であっても、nxとnyが僅かに異なる場合は、遅相軸が検出される場合がある。この場合、好ましくは、上記等方性光学素子50は、その遅相軸が、第2の偏光子20’の吸収軸と実質的に平行または直交するように配置される。上記の「実質的に平行」または「実質的に直交」の角度関係から外れる程度が大きくなるほど、液晶表示装置に用いた際に、コントラストが低下する傾向がある。
F−3.等方性光学素子の構成
等方性光学素子の構成(積層構造)は、上記F−1項に記載の光学的特性を満足するものであれば、特に制限はない。上記等方性光学素子は、単独の光学フィルムであってもよく、2枚以上の光学フィルムの積層体であってもよい。等方性光学素子が積層体である場合には、上記光学フィルムを貼着するための接着剤層や粘着剤層を含んでもよい。等方性光学素子が実質的に光学的に等方性を有する限りにおいて、上記光学フィルムは、等方性フィルムであってもよく、位相差フィルムであってもよい。例えば、2枚の位相差フィルムを積層する場合、各位相差フィルムは、それぞれの遅相軸が互いに直交するように配置することが好ましい。このように配置することによって、面内の位相差値を小さくすることができる。また、各位相差フィルムは、厚み方向の位相差値の正負が互いに逆であるフィルムを積層することが好ましい。このように積層することで、厚み方向の位相差値を小さくすることができる。
上記等方性光学素子の全体厚みとしては、好ましくは10〜200μmであり、更に好ましくは15〜150μmであり、特に好ましくは20〜100μmである。上記の厚みの範囲とすることによって、光学的均一性に優れた等方性光学素子を得ることができる。
F−4.等方性光学素子に用いられる光学フィルム
等方性光学素子に用いられる光学フィルムとして好ましくは、等方性フィルムである。本明細書においては、「等方性フィルム」とは、3次元的に方向によって光学的に差が小さく、複屈折などの異方的な光学的性質を実質的に示さないフィルムをいう。なお、「異方的な光学的性質を実質的に示さない」とは、複屈折が僅かにある場合であっても液晶表示装置の表示特性に実用上悪影響を及ぼさない場合は等方性に包含する。
上記等方性フィルムを得る方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、押出し法、ソルベントキャスティング法、インフレーション法等が挙げられる。等方性フィルムの成形には、押出し法が好ましく用いられる。
上記等方性フィルムを構成する材料として好ましくは、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れるほか、光弾性係数の絶対値が小さく、偏光子との接着性に優れるという点で、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂(セルロースエステルなど)、またはアクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)を主成分とする光学フィルムが用いられる。
上記等方性光学素子に用いられる等方性フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した透過率としては、好ましくは80%以上であり、更に好ましくは85%以上であり、特に好ましくは90%以上である。なお、等方性光学素子も同様の透過率を有することが好ましい。
上記等方性フィルムの光弾性係数の絶対値:C[590](m/N)は、好ましくは1.0×10−12〜8.0×10−11であり、更に好ましくは1.0×10−12〜5.0×10−11であり、特に好ましくは1.0×10−12〜2.0×10−11である。上記の範囲とすることによって、光学的均一性に優れた液晶表示装置を得ることができる。
上記等方性フィルムの厚みは、目的に応じて適宜選択され得る。好ましくは10〜100μmであり、更に好ましくは10〜80μmであり、特に好ましくは、10〜50μmである。上記の範囲であれば、機械的強度や表示均一性に優れた等方性フィルムを得ることができる。
G.液晶表示装置
図3は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。この液晶表示装置200は、本発明の液晶パネル100と、液晶パネル100の両側に配置された保護層60、60’と、保護層60、60’の更に外側に配置された表面処理層70、70’と、表面処理層70’の外側(バックライト側)に配置された、輝度向上フィルム80、プリズムシート110、導光板120およびランプ130とを備える。上記表面処理層70、70’としては、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、拡散処理(アンチグレア処理ともいう)などを施した処理層が用いられる。また、上記輝度向上フィルム80としては、偏光選択層を有する偏光分離フィルム(例:住友3M(株)製 商品名「D−BEFシリーズ」)などが用いられる。これらの光学部材を用いることによって、更に表示特性の高い表示装置を得ることができる。また、別の実施形態においては、図3に例示した光学部材は、本発明を満足する限りにおいて、用いられる液晶セルの駆動モードや用途に応じて、その一部が省略されるか、若しくは他の光学部材に代替され得る。
本発明の液晶表示装置は、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値が、好ましくは1.5以下、より好ましくは1.3以下、さらに好ましくは1.2以下、特に好ましくは1.1以下である。上記三刺激値Yの最大値が上記範囲にあることにより、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を十分に構成し得る。
本発明の液晶表示装置は、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値と最小値との差が、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.9以下、さらに好ましくは0.8以下、特に好ましくは0.7以下である。上記三刺激値Yの最大値と最小値との差が上記範囲にあることにより、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を十分に構成し得る。
本発明の液晶表示装置は、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1976L色空間で定義される輝度Lならびに色座標aおよびbから算出される斜め方向のカラーシフト量ΔEの最大値が、好ましくは35以下、より好ましくは33以下、さらに好ましくは31以下、特に好ましくは30以下である。上記カラーシフト量ΔEの最大値が上記範囲にあることにより、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を十分に構成し得る。
本発明の液晶表示装置は、黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1976L色空間で定義される輝度Lならびに色座標aおよびbから算出される斜め方向のカラーシフト量ΔEの最大値と最小値との差が、好ましくは30以下、より好ましくは27以下、さらに好ましくは26以下、特に好ましくは25以下である。上記カラーシフト量ΔEの最大値と最小値との差が上記範囲にあることにより、見る角度や方位によってコントラストや表示色が変化しにくい液晶表示装置を十分に構成し得る。
本発明の液晶表示装置は、斜め方向のどの方位(方位角0°〜360°)から見ても、光漏れが小さく、画面が白っぽくならず、また、カラーシフトが小さい。
H.本発明の液晶パネルの用途
本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置が用いられる用途は、特に制限はないが、パソコンモニター,ノートパソコン,コピー機などのOA機器、携帯電話,時計,デジタルカメラ,携帯情報端末(PDA),携帯ゲーム機などの携帯機器、ビデオカメラ,液晶テレビ,電子レンジなどの家庭用電気機器、バックモニター,カーナビゲーションシステム用モニター,カーオーディオなどの車載用機器、商業店舗用インフォメーション用モニターなどの展示機器、監視用モニターなどの警備機器、介護用モニター,医療用モニターなどの介護・医療機器などの各種用途に用いることができる。
特に好ましくは、本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置は大型の液晶テレビに用いられる。本発明の液晶パネルおよび液晶表示装置が用いられる液晶テレビの画面サイズとしては、好ましくはワイド17型(373mm×224mm)以上であり、さらに好ましくはワイド23型(499mm×300mm)以上であり、特に好ましくはワイド26型(566mm×339mm)以上であり、最も好ましくはワイド32型(687mm×412mm)以上である。
本発明について、実施例および比較例を用いて更に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例で用いた各分析方法は、以下の通りである。
(1)偏光子の単体透過率、偏光度、色相a値、色相b値の測定方法:
分光光度計(村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT−3」)を用いて、23℃で測定した。
(2)分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリスチレンを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および測定条件により測定した。
・測定サンプル:試料をテトラヒドフランに溶解して0.1重量%の溶液とし、一晩静置した後、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過したろ液を用いた。
・分析装置:TOSOH製「HLC−8120GPC」
・カラム:TSKgel SuperHM−H/H4000/H3000/H2000
・カラムサイズ:各6.0mmI.D.×150mm
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流量:0.6ml/min.
・検出器:RI
・カラム温度:40℃
・注入量:20μl
(3)厚みの測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計(大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」)を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、アンリツ製デジタルマイクロメーター「KC−351C型」を使用して測定した。
(4)フィルムの平均屈折率の測定方法:
アッベ屈折率計(アタゴ(株)製 製品名「DR−M4」)を用いて、23℃における波長589nmの光で測定した屈折率より求めた。
(5)位相差値(Re[480]、Re[590]、R40[480]、R40[590]、R40[630]、Rth[590])の測定方法:
王子計測機器(株)製 商品名「KOBRA21−ADH」を用いて、23℃における波長480nmおよび590nmの光で測定した。
(6)透過率(T[590])の測定方法:
紫外可視分光光度計[日本分光(株)製 製品名「V−560」]を用いて、23℃における波長590nmの光で測定した。
(7)光弾性係数の絶対値(C[590])の測定方法:
分光エリプソメーター(日本分光(株)製 製品名「M−220」)を用いて、サンプル(サイズ2cm×10cm)の両端を挟持して応力(5〜15N)をかけながら、サンプル中央の位相差値(23℃/波長590nm)を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから算出した。
(8)液晶表示装置の光漏れ量(Y)の測定方法:
23℃の暗室でライトを点灯させてから30分経過した後、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、黒画像を表示した画面の方位角0°〜360°、極角60°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Y値を測定した。なお、液晶パネルの長辺方向を方位角0°とし、法線方向を極角0°とした。
(9)液晶表示装置のカラーシフト量(ΔE)の測定方法:
23℃の暗室でライトを点灯させてから30分経過した後、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、黒画像を表示した画面の方位角0°〜360°、極角60°におけるCIE1976L色空間で定義される、輝度Lならびに、色座標aおよびbを測定した。斜め方向のカラーシフト量(ΔE)は、式:{(L+(a+(b1/2から算出した。
〔参考例1〕
(偏光子の作製)
ポリビニルアルコールを主成分とする高分子フィルム(クラレ(株)製 商品名「9P75R(厚み:75μm、平均重合度:2,400、ケン化度:99.9モル%)」)を30℃±3℃に保持したヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴にて、ロール延伸機を用いて、染色しながら2.5倍に一軸延伸した。次いで、60±3℃に保持したホウ酸とヨウ化カリウム配合の水溶液中で、架橋反応を行いながら、上記高分子フィルムの元長の6倍となるように一軸延伸した。得られたフィルムを50℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内で30分間乾燥させて、偏光子P1およびP2を得た。上記偏光子P1およびP2の光学特性は、表1の通りである。
〔参考例2〕
(第1の光学素子の作製:位相差フィルム1−A)
下記式(4)で表される高分子液晶(重量平均分子量:5,000)を5重量部、分子構造の一部分に2つの重合性官能基を有するカラミチック液晶化合物(BASF社製、商品名「PaliocolorLC242」(ne=1.654、no=1.523))20重量部、および光重合開始剤(チバスペシャリティケミカルズ(株)製、商品名「イルガキュア907」)1.25重量部を、シクロヘキサノン75重量部に溶解して、液晶性組成物の溶液を調製した。この溶液を、市販のノルボルネン系樹脂を主成分とする高分子フィルム((株)オプテス製 商品名「ゼオノアZF−14」(厚み:100μm))の表面にダイコータを用いて塗工し、80℃±1℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥させた後、室温(23℃)にまで徐々に冷却させて、上記高分子フィルムの表面に、ホメオトロピック分子配列に配向させた液晶性組成物の固化層を形成した。次いで、この固化層に、400mJ/cmの照射光量の紫外線を照射(空気雰囲気下)して、上記カラミチック液晶化合物を重合反応により硬化させた。上記高分子フィルムを剥離して、ホメオトロピック分子配列に配向させたカラミチック液晶化合物を含む液晶性組成物の硬化層が得られた。上記硬化層を位相差フィルム1−Aとした。位相差フィルム1−Aの特性を表2に示す。
〔参考例3〕
(第1の光学素子の作製:位相差フィルム1−B)
液晶性組成物の溶液の塗工厚みを変化させた以外は、参考例2と同様の方法で、位相差フィルム1−Bを作製した。位相差フィルム1−Bの特性を表2に示す。
〔参考例4〕
(第1の光学素子の作製:位相差フィルム1−C)
液晶性組成物の溶液の塗工厚みを変化させた以外は、参考例2と同様の方法で、位相差フィルム1−Cを作製した。位相差フィルム1−Cの特性を表2に示す。
〔参考例5〕
(第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体の作製:位相差フィルム1−D)
参考例3で作製した位相差フィルム1−Bを、厚み方向の位相差値(Rth[590])が40nmである市販のトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム(ネガティブCプレート)(富士写真フィルム(株)製、商品名「フジタックUZ」)の表面に接着剤層を介して積層し、位相差フィルム(積層体)1−Dを作製した。位相差フィルム(積層体)1−Dの特性を表2に示す。
〔参考例6〕
(第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体の作製:位相差フィルム1−E)
参考例4で作製した位相差フィルム1−Cを、厚み方向の位相差値(Rth[590])が40nmである市販のトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム(ネガティブCプレート)(富士写真フィルム(株)製、商品名「フジタックUZ」)の表面に接着剤層を介して積層し、位相差フィルム(積層体)1−Eを作製した。位相差フィルム(積層体)1−Eの特性を表2に示す。
〔参考例7〕
(第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体の作製:位相差フィルム1−F)
液晶性組成物の溶液の塗工厚みを変化させた以外は、参考例2と同様の方法で作製した、厚み方向の位相差値(Rth[590])が−140nmである位相差フィルムを、厚み方向の位相差値(Rth[590])が40nmである市販のトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム(ネガティブCプレート)(富士写真フィルム(株)製、商品名「フジタックUZ」)の表面に接着剤層を介して積層し、位相差フィルム(積層体)1−Fを作製した。位相差フィルム(積層体)1−Fの特性を表2に示す。
〔参考例8〕
(第2の光学素子の作製:位相差フィルム2−A)
ノルボルネン系モノマーの開環重合体を水素添加した樹脂[(株)オプテス製 ゼオノア ZF14(100μm、Tg=136℃)]を、ロール延伸機にて、135℃の空気循環式オーブン内で、長手方向に1.25倍延伸して、位相差フィルム2−Aを作製した。位相差フィルム2−Aの特性を表3に示す。
〔参考例9〕
(第3の光学素子の作製:光学フィルム3−A)
市販のセルロース系樹脂を主成分とする高分子フィルム[富士写真フィルム(株)製 商品名「フジタック ZRF80S」]を、光学フィルム3−Aとして、そのまま用いた。上記光学フィルム3−Aは、Re[590]=0nm、Rth[590]=2nmであり、実質的に光学的に等方性を有する。
〔参考例10〕
(液晶セルの作製)
IPSモードの液晶セルを含む液晶表示装置((株)東芝製 32V型ワイド液晶テレビ 商品名「FACE(型番:32LC100)」、画面サイズ:697mm×392mm))から、液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた光学フィルムを全て取り除いて、上記液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。このようにして作製した液晶セルを液晶セルAとした。
(液晶パネルAおよび液晶表示装置Aの作製)
参考例10で得られた液晶セルAの視認側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第2の光学素子として、参考例8で得られた位相差フィルム2−Aを、その遅相軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。続いて、上記位相差フィルム2−Aの表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第1の光学素子として、参考例3で得られた位相差フィルム1−Bを貼着した。次に、上記位相差フィルム1−Bの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第1の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P1を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。このとき、上記液晶セルAの初期配向方向と、上記位相差フィルム2−A(第2の光学素子)の遅相軸方向および上記偏光子P1(第1の偏光子)の吸収軸方向とは、実質的に直交である。
次に、上記液晶セルAのバックライト側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第3の光学素子として、参考例9で得られた光学フィルム3−Aを貼着した。続いて、上記光学フィルム3−Aの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第2の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P2を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に直交(90°±0.5°)するように貼着した。このとき、上記偏光子P1の吸収軸方向と上記偏光子P2の吸収軸方向は、実質的に直交である。また、上記液晶セルAの初期配向方向と偏光子P2(第2の偏光子)の吸収軸方向とは実質的に平行である。上記偏光子P1およびP2の外側(液晶セルとは反対の側)には、接着剤層(厚み1μm)を介して、保護層として、トリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム(株)製 フジタックUZ(厚み80μm))をそれぞれ貼着した。
このようにして作製した液晶パネルAは、図4に示す構成である。この液晶パネルAをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Aを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Aは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Aの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Aの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Aにおける、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を図10に示し、方位角0°〜360°、極角60°におけるカラーシフト量ΔEの変化を図11に示す。さらに、液晶表示装置Aにおける輝度等高線図を図12に示す。
(液晶パネルBおよび液晶表示装置Bの作製)
第1の光学素子として位相差フィルム1−Cを用いた以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルBを作製した。このようにして作製した液晶パネルBは、図4に示す構成である。この液晶パネルBをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Bを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Bは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Bの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Bの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Bにおける輝度等高線図を図13に示す。
(液晶パネルCおよび液晶表示装置Cの作製)
第1の光学素子として位相差フィルム1−Aを用いた以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルCを作製した。このようにして作製した液晶パネルCは、図4に示す構成である。この液晶パネルCをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Cを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Cは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Cの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Cの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Cにおける輝度等高線図を図14に示す。
(液晶パネルDおよび液晶表示装置Dの作製)
参考例10で得られた液晶セルAの視認側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第2の光学素子として、参考例8で得られた位相差フィルム2−Aを、その遅相軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。続いて、上記位相差フィルム2−Aの表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体として、参考例7で得られた位相差フィルム1−Fの第1の光学素子側を貼着した。
次に、上記ネガティブCプレートの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第1の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P1を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。このとき、上記液晶セルAの初期配向方向と、上記位相差フィルム2−A(第2の光学素子)の遅相軸方向および上記偏光子P1(第1の偏光子)の吸収軸方向とは、実質的に直交である。
次に、上記液晶セルAのバックライト側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第3の光学素子として、参考例9で得られた光学フィルム3−Aを貼着した。続いて、上記光学フィルム3−Aの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第2の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P2を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に直交(90°±0.5°)するように貼着した。このとき、上記偏光子P1の吸収軸方向と上記偏光子P2の吸収軸方向は、実質的に直交である。また、上記液晶セルAの初期配向方向と偏光子P2(第2の偏光子)の吸収軸方向とは実質的に平行である。上記偏光子P1およびP2の外側(液晶セルとは反対の側)には、接着剤層(厚み1μm)を介して、保護層として、トリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム(株)製 フジタックUZ(厚み80μm))をそれぞれ貼着した。
このようにして作製した液晶パネルDは、図5に示す構成である。この液晶パネルDをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Dを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Dは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Dの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Dの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Dにおける輝度等高線図を図15に示す。
(液晶パネルEおよび液晶表示装置Eの作製)
第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体として位相差フィルム1−Eを用いた以外は実施例4と同様に行い、液晶パネルEを作製した。このようにして作製した液晶パネルEは、図5に示す構成である。この液晶パネルEをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Eを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Eは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Eの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Eの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Eにおける輝度等高線図を図16に示す。
(液晶パネルFおよび液晶表示装置Fの作製)
第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体として位相差フィルム1−Dを用いた以外は実施例4と同様に行い、液晶パネルFを作製した。このようにして作製した液晶パネルFは、図5に示す構成である。この液晶パネルFをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Fを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Fは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Fの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Fの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Fにおける輝度等高線図を図17に示す。
〔比較例1〕
(液晶パネルGおよび液晶表示装置Gの作製)
第1の偏光子の吸収軸方向と第2の光学素子の遅相軸方向とが実質的に直交(90°±0.5°)するように配置した以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルGを作製した。このようにして作製した液晶パネルGは、図4に示す構成である。この液晶パネルGをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Gを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Gは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Gの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Gの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Gにおける、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を図10に示し、方位角0°〜360°、極角60°におけるカラーシフト量ΔEの変化を図11に示す。さらに、液晶表示装置Gにおける輝度等高線図を図18に示す。
〔比較例2〕
(液晶パネルHおよび液晶表示装置Hの作製)
第2の光学素子としての位相差フィルム2−Aの表面に、第1の光学素子を設けず、上記位相差フィルム2−Aの表面に、直接、接着剤層(厚み1μm)を介して、第1の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P1を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルHを作製した。このようにして作製した液晶パネルHは、図6に示す構成である。この液晶パネルHをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Hを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Hは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Hの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Hの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Hにおける、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を図10に示す。さらに、液晶表示装置Hにおける輝度等高線図を図19に示す。
〔比較例3〕
(液晶パネルIおよび液晶表示装置Iの作製)
液晶セルAの視認側の表面に第2の光学素子を設けず、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第1の光学素子として、参考例3で得られた位相差フィルム1−Bを貼着した以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルIを作製した。このようにして作製した液晶パネルIは、図7に示す構成である。この液晶パネルIをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Iを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Iは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Iの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Iの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Iにおける、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を図10に示し、方位角0°〜360°、極角60°におけるカラーシフト量ΔEの変化を図11に示す。さらに、液晶表示装置Iにおける輝度等高線図を図20に示す。
〔比較例4〕
(液晶パネルJおよび液晶表示装置Jの作製)
液晶セルAのバックライト側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み20μm)を介して、第3の光学素子として、ネガティブCプレート(Rth[590]=40nm)を貼着した以外は実施例1と同様に行い、液晶パネルJを作製した。
ここで、上記ネガティブCプレートとしては、厚み方向の位相差値(Rth[590])が40nmである市販のトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム(富士写真フィルム(株)製、商品名「フジタックUZ」)を用いた。
このようにして作製した液晶パネルJは、図8に示す構成である。この液晶パネルJをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Jを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Jは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Jの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Jの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Jにおける、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を図10に示す。さらに、液晶表示装置Jにおける輝度等高線図を図21に示す。
〔比較例5〕
(液晶パネルKおよび液晶表示装置Kの作製)
参考例10で得られた液晶セルAの視認側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第2の光学素子として、参考例8で得られた位相差フィルム2−Aを、その遅相軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。続いて、上記位相差フィルム2−Aの表面に、アクリル系粘着剤層(厚み23μm)を介して、第1の光学素子とネガティブCプレートとの積層体として、参考例5で得られた位相差フィルム1−Dの第1の光学素子側を貼着した。
次に、上記ネガティブCプレートの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第1の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P1を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行(0°±0.5°)となるように貼着した。このとき、上記液晶セルAの初期配向方向と、上記位相差フィルム2−A(第2の光学素子)の遅相軸方向および上記偏光子P1(第1の偏光子)の吸収軸方向とは、実質的直交である。
次に、上記液晶セルAのバックライト側の表面に、アクリル系粘着剤層(厚み20μm)を介して、第3の光学素子として、ネガティブCプレート(Rth[590]=40nm)を貼着した。
ここで、上記ネガティブCプレートとしては、厚み方向の位相差値(Rth[590])が40nmである市販のトリアセチルセルロースを主成分とする高分子フィルム(富士写真フィルム(株)製、商品名「フジタックUZ」)を用いた。
続いて、上記ネガティブCプレートの表面に、接着剤層(厚み1μm)を介して、第2の偏光子として、参考例1で得られた偏光子P2を、その吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に直交(90°±0.5°)するように貼着した。このとき、上記偏光子P1の吸収軸方向と上記偏光子P2の吸収軸方向は、実質的に直交である。また、上記液晶セルAの初期配向方向と偏光子P2(第2の偏光子)の吸収軸方向とは実質的に平行である。上記偏光子P1およびP2の外側(液晶セルとは反対の側)には、接着剤層(厚み1μm)を介して、保護層として、トリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム(株)製 フジタックUZ(厚み80μm))をそれぞれ貼着した。
このようにして作製した液晶パネルKは、図9に示す構成である。この液晶パネルKをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Kを作製した。バックライトを点灯させた直後の液晶表示装置Kは、全面で良好な表示均一性を有するものであった。バックライトを点灯して30分経過した後、液晶表示装置Kの斜め方向のコントラスト比を測定した。得られた液晶表示装置Kの特性を表4に示す。また、液晶表示装置Kにおける輝度等高線図を図22に示す。
本発明における液晶パネルは、パーソナルコンピューターや液晶テレビ等の種々の液晶表示装置に好適に使用され得る。
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。 本発明の好ましい実施形態による液晶パネルの概略斜視図である。 本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。 実施例1、実施例2、実施例3、比較例1で得られる液晶パネルの概略断面図である。 実施例4、実施例5、実施例6で得られる液晶パネルの概略断面図である。 比較例2で得られる液晶パネルの概略断面図である。 比較例3で得られる液晶パネルの概略断面図である。 比較例4で得られる液晶パネルの概略断面図である。 比較例5で得られる液晶パネルの概略断面図である。 液晶表示装置における、方位角0°〜360°、極角60°における三刺激値Y値の変化を示す図である。 液晶表示装置における、方位角0°〜360°、極角60°におけるカラーシフト量ΔEの変化を示す図である。 液晶表示装置Aにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Bにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Cにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Dにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Eにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Fにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Gにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Hにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Iにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Jにおける輝度等高線図である。 液晶表示装置Kにおける輝度等高線図である。
符号の説明
10 液晶セル
11 基板
11’ 基板
12 液晶層
13 スペーサー
20 第1の偏光子
20’ 第2の偏光子
25 保護層
25’ 保護層
30 第1の光学素子(ポジティブCプレート)
40 第2の光学素子(ポジティブAプレート)
50 第3の光学素子(等方性光学素子)
55 ネガティブCプレート
60 保護層
60’ 保護層
70 表面処理層
70’ 表面処理層
80 輝度向上フィルム
110 プリズムシート
120 導光板
130 ランプ
80 リフレクター
100 液晶パネル
200 液晶表示装置

Claims (17)

  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、該液晶セルと該第1の偏光子との間に配置された第1の光学素子と、該液晶セルと該第1の光学素子との間に配置された第2の光学素子と、該液晶セルと該第2の偏光子との間に配置された第3の光学素子とを少なくとも備え、
    該第1の偏光子の吸収軸方向は、該第2の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交であり、
    該第1の光学素子は、屈折率楕円体がnz>nx=nyの関係を有し、
    該第2の光学素子は、屈折率楕円体がnx>ny=nzの関係を有し、且つ、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向に対して、実質的に平行であり、
    該第3の光学素子は、実質的に光学的に等方性を有する、液晶パネル:
    ここで、nx、nyおよびnzは、遅相軸方向の屈折率、進相軸方向の屈折率、および厚み方向の屈折率である。
  2. 前記液晶セルが、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備える、請求項1に記載の液晶パネル。
  3. 前記液晶セルの初期配向方向と前記第2の偏光子の吸収軸方向とが、実質的に平行である、請求項1または2に記載の液晶パネル。
  4. 前記液晶セルの初期配向方向と前記第2の光学素子の遅相軸方向とが、実質的に直交する、請求項1から3までのいずれかに記載の液晶パネル。
  5. 前記第1の光学素子のRth[590]と、前記第2の光学素子のRe[590]との和(Rth[590]+Re[590])が、−10nm〜120nmである、請求項1から4までのいずれかに記載の液晶パネル:
    ここで、Rth[590]およびRe[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した厚み方向の位相差値および面内の位相差値である。
  6. 前記第1の光学素子のRth[590]が−200nm〜−50nmである、請求項1から5までのいずれかに記載の液晶パネル:
    ここで、Rth[590]は、23℃における波長590nmの光で測定した厚み方向の位相差値である。
  7. 前記第1の光学素子の波長分散値(D)が0.70〜1.10である、請求項1から6までのいずれかに記載の液晶パネル:
    ここで、Dは、式;R40[480]/R40[590]から算出される値であり、R40[480]およびR40[590]は、それぞれ、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から40度傾斜させて測定した位相差値である。
  8. 前記第1の光学素子が、ホメオトロピック配列に配向させた液晶化合物を含有する液晶性組成物の固化層または硬化層を含む、請求項1から7までのいずれかに記載の液晶パネル。
  9. 前記第2の光学素子のRe[590]が90nm〜190nmである、請求項1から8までのいずれかに記載の液晶パネル:
    ここで、Re[590]は、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値である。
  10. 前記第2の光学素子の波長分散値(D)が0.70〜1.10である、請求項1から9までのいずれかに記載の液晶パネル:
    ここで、Dは、式;Re[480]/Re[590]から算出される値であり、Re[480]およびRe[590]は、それぞれ、23℃における波長480nmおよび590nmの光で法線方向から測定した面内の位相差値である。
  11. 前記第2の光学素子が、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂を主成分とする位相差フィルムを含む、請求項1から10までのいずれかに記載の液晶パネル。
  12. 前記第3の光学素子の23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値(C[590](m/N))が、1.0×10−12〜8.0×10−11である、請求項1から11までのいずれかに記載の液晶パネル。
  13. 前記第3の光学素子が、ノルボルネン系樹脂、セルロース系樹脂、またはアクリル系樹脂を主成分とする光学フィルムを含む、請求項1から12までのいずれかに記載の液晶パネル。
  14. 請求項1から13までのいずれかに記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
  15. 黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値が1.5以下である、請求項14に記載の液晶表示装置。
  16. 黒画像を表示させた場合の、極角60°、方位角0°〜360°におけるCIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yの最大値と最小値との差が1.0以下である、請求項14または15に記載の液晶表示装置。
  17. 液晶テレビに用いられる請求項14から16までのいずれかに記載の液晶表示装置。

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015163940A (ja) * 2013-08-09 2015-09-10 住友化学株式会社 楕円偏光板
KR20160117176A (ko) 2015-03-31 2016-10-10 닛토덴코 가부시키가이샤 액정 패널 및 액정 표시 장치
JPWO2016125801A1 (ja) * 2015-02-04 2017-11-24 富士フイルム株式会社 画像表示装置
JP6363252B1 (ja) * 2017-04-24 2018-07-25 日東電工株式会社 ホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法
JP2018189724A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 日東電工株式会社 液晶配向フィルムおよびその製造方法
WO2019124439A1 (ja) * 2017-12-19 2019-06-27 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
WO2019168131A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 日東電工株式会社 動力走行車両用の偏光フィルム積層体、及び、該偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル
JP2020020996A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 住友化学株式会社 偏光板、及び、液晶表示装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006267625A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Nitto Denko Corp 液晶パネル、液晶テレビおよび液晶表示装置
US9011992B2 (en) * 2007-03-29 2015-04-21 Akron Polymer Systems Optical compensation films based on stretched polymer films
US9096719B2 (en) * 2007-03-29 2015-08-04 Akron Polymer Systems Optical compensation films with mesogen groups for liquid crystal display
US8226860B2 (en) * 2007-03-29 2012-07-24 Akron Polymer Systems Optical compensation films having positive birefringence for liquid crystal display
US8304079B2 (en) * 2007-03-29 2012-11-06 Akron Polymer Systems Optical compensation films with birefringence enhancing substituents for liquid crystal display
US8821994B2 (en) 2007-03-29 2014-09-02 Akron Polymer Systems Liquid crystal display having improved wavelength dispersion characteristics
WO2011117946A1 (ja) * 2010-03-26 2011-09-29 シャープ株式会社 紫外線照射装置
WO2012128581A2 (ko) * 2011-03-23 2012-09-27 주식회사 엘지화학 입체 영상 표시 장치
KR101556817B1 (ko) 2011-03-23 2015-10-01 주식회사 엘지화학 입체 영상 표시 장치
JP2013101420A (ja) * 2011-11-07 2013-05-23 Japan Display West Co Ltd 表示装置及び電子機器
CN104570459B (zh) * 2014-12-31 2017-12-08 深圳市华星光电技术有限公司 液晶面板
JP6437854B2 (ja) * 2015-03-17 2018-12-12 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
KR101953370B1 (ko) * 2016-10-17 2019-02-28 주식회사 엘지화학 반사 방지용 광학 필터 및 유기 발광 장치
US20220235269A1 (en) * 2019-05-31 2022-07-28 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Mechanotropic elastomers
JP7382801B2 (ja) * 2019-11-12 2023-11-17 日東電工株式会社 位相差層付偏光板および画像表示装置
CN115210635B (zh) 2020-12-28 2024-04-09 京东方科技集团股份有限公司 液晶显示面板及其制作方法、显示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004090627A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-21 Merck Patent Gmbh Compensated lcd of the ips mode
JP2005049792A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Nitto Denko Corp 液晶パネルおよびそれを用いた液晶表示装置
JP2005189632A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Teijin Ltd 広視野角偏光フィルム
WO2006001448A1 (ja) * 2004-06-29 2006-01-05 Sharp Kabushiki Kaisha 位相差フィルム、偏光フィルム、液晶表示装置、及び、位相差フィルムの設計方法
JP2006018245A (ja) * 2004-05-31 2006-01-19 Fuji Photo Film Co Ltd 光学用透明フィルム、およびこれを用いた光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3204182B2 (ja) * 1997-10-24 2001-09-04 日本電気株式会社 横電界方式の液晶表示装置
JP4998941B2 (ja) * 2006-11-20 2012-08-15 日東電工株式会社 積層光学フィルム、積層光学フィルムを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置
JP2009015279A (ja) * 2006-11-27 2009-01-22 Nitto Denko Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP5588626B2 (ja) * 2008-08-04 2014-09-10 富士フイルム株式会社 光学フィルム、偏光板、光学補償フィルム、反射防止フィルムおよび液晶表示装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004090627A1 (en) * 2003-04-08 2004-10-21 Merck Patent Gmbh Compensated lcd of the ips mode
JP2005049792A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Nitto Denko Corp 液晶パネルおよびそれを用いた液晶表示装置
JP2005189632A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Teijin Ltd 広視野角偏光フィルム
JP2006018245A (ja) * 2004-05-31 2006-01-19 Fuji Photo Film Co Ltd 光学用透明フィルム、およびこれを用いた光学補償フィルム、偏光板、液晶表示装置
WO2006001448A1 (ja) * 2004-06-29 2006-01-05 Sharp Kabushiki Kaisha 位相差フィルム、偏光フィルム、液晶表示装置、及び、位相差フィルムの設計方法

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9383492B2 (en) 2013-08-09 2016-07-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Elliptical polarization plate
JP2015163940A (ja) * 2013-08-09 2015-09-10 住友化学株式会社 楕円偏光板
US10573816B2 (en) 2015-02-04 2020-02-25 Fujifilm Corporation Image display device
JPWO2016125801A1 (ja) * 2015-02-04 2017-11-24 富士フイルム株式会社 画像表示装置
KR20160117176A (ko) 2015-03-31 2016-10-10 닛토덴코 가부시키가이샤 액정 패널 및 액정 표시 장치
JP2016191900A (ja) * 2015-03-31 2016-11-10 日東電工株式会社 液晶パネルおよび液晶表示装置
JP6363252B1 (ja) * 2017-04-24 2018-07-25 日東電工株式会社 ホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法
WO2018198425A1 (ja) * 2017-04-24 2018-11-01 日東電工株式会社 ホメオトロピック配向液晶フィルムおよびその製造方法
JP2018185375A (ja) * 2017-04-24 2018-11-22 日東電工株式会社 ホメオトロピック配向液晶フィルムの製造方法
TWI645020B (zh) * 2017-04-24 2018-12-21 日商日東電工股份有限公司 垂直配向液晶膜之製造方法
JP2018189724A (ja) * 2017-04-28 2018-11-29 日東電工株式会社 液晶配向フィルムおよびその製造方法
WO2019124439A1 (ja) * 2017-12-19 2019-06-27 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
JPWO2019124439A1 (ja) * 2017-12-19 2020-12-10 富士フイルム株式会社 液晶表示装置
WO2019168131A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 日東電工株式会社 動力走行車両用の偏光フィルム積層体、及び、該偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル
JP2019152863A (ja) * 2018-02-28 2019-09-12 日東電工株式会社 動力走行車両用の偏光フィルム積層体、及び、該偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル
JP2021073499A (ja) * 2018-02-28 2021-05-13 日東電工株式会社 動力走行車両用の偏光フィルム積層体、及び、該偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル
JP7413289B2 (ja) 2018-02-28 2024-01-15 日東電工株式会社 動力走行車両用の偏光フィルム積層体、及び、該偏光フィルム積層体が使用される光学表示パネル
JP2020020996A (ja) * 2018-08-02 2020-02-06 住友化学株式会社 偏光板、及び、液晶表示装置

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