JP2007225862A - 液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

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奏子 伊藤
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Abstract

【課題】斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトが小さい液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】本発明の液晶パネルは、液晶セルと、液晶セルの一方の側に配置された第1の偏光子と、液晶セルの他方の側に配置された第2の偏光子と、液晶セルと第1の偏光子との間に配置された第1の光学素子と、液晶セルと第1の光学素子との間に配置された第2の光学素子と、液晶セルと第2の偏光子との間に配置された第3の光学素子とを備える。第1の光学素子はnx=ny>nzの屈折率分布を有する。第2の光学素子は、nz=nx>nyの屈折率分布を有し、且つ、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムを含み、その遅相軸方向は第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交である。第3の光学素子は実質的に光学的に等方性を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶セルと偏光子と光学素子とを有する液晶パネルに関する。また、本発明は、上記液晶パネル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が注目され、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。これは、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た。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の高くするためには、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り、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いる。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、nx=nz>nyの屈折率分布を有する位相差フィルム(いわゆる、ネガティブAプレート)を配置して、斜め方向の光漏れや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1〜3参照)。しかし、これら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10−54982号公報 特開2004−269842号公報 特開2005−221532号公報
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトが小さい液晶表示装置を提供することである。
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示す液晶パネルにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
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の光学素子とを備え、該第1の光学素子が、nx=ny>nzの屈折率分布を有し、該第2の光学素子が、nz=nx>nyの屈折率分布を有し、且つ、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムを含み、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交であり、該第3の光学素子が、実質的に光学的に等方性を有する。
好ましい実施形態においては、上記液晶セルは、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の光学素子の遅相軸方向とは、実質的に平行である。別の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は、実質的に平行である。
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]は20nm〜200nm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)は、0.70〜1.05である。
好ましい実施形態においては、上記第1の光学素子は、セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムを含む。
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]は50nm〜200nm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Rth[590]は−10nm〜10nm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Re[590]と、上記第1の光学素子のRth[590]との和(Re[590]+Rth[590])は100nm〜300nm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)は、0.70〜1.10である。
好ましい実施形態においては、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、スチレン・無水マレイン酸共重合体、スチレン・(メタ)アクリロニトリル共重合体、スチレン・(メタ)アクリレート共重合体、スチレン・マレイミド共重合体、ビニルエステル・マレイミド共重合体、またはオレフィン・マレイミド共重合体である。
好ましい実施形態においては、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した複屈折率は、0.002〜0.010である。
好ましい実施形態においては、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値は、1×10−12/N〜80×10−12/N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。
好ましい実施形態においては、上記液晶表示装置は、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4.0以下である。
好ましい実施形態においては、上記液晶表示装置は、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3.5以下である。
本発明の別の局面によれば、液晶テレビが提供される。この液晶表示装置は、上記の液晶表示装置を含む。
本発明の液晶パネルによれば、液晶セルの一方の側にnx=ny>nzの屈折率分布を有する第1の光学素子およびnz=nx>nyの屈折率分布を有する第2の光学素子を配し、かつ、液晶セルの他方の側に実質的に光学的に等方性を有する第3の光学素子を配することにより、斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトを小さくし、かつ、その変動幅を小さくすることができる。このような優れた表示特性は、上記の特定の光学素子を特定の位置関係で配置して液晶パネルを実際に作製することによってはじめて得られる知見であり、予期せぬ優れた効果である。理論的には明らかではないが、後述の実施例および比較例から判断すると、このような優れた表示特性の実現には、一方の側に実質的に光学的に等方性を有する第3の光学素子を配することが少なくとも寄与していると推定される。
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(a)は、この液晶パネルが、Oモードを採用する場合の概略斜視図であり、図2(b)は、この液晶パネルがEモードを採用する場合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(a)および(b)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。また、図1では、第1の偏光子が液晶セルの上部に配置された場合を示しているが、これは、天地逆転させた構成のものであってもよい。
この液晶パネル100は、液晶セル10と、該液晶セル10の一方の側に配置された第1の偏光子21と、該液晶セル10の他方の側に配置された第2の偏光子22と、該液晶セル10と該第1の偏光子21との間に配置された第1の光学素子30と、該液晶セル10と該第1の光学素子30との間に配置された第2の光学素子40と、該液晶セル10と該第2の偏光子22との間に配置された第3の光学素子50とを備える。上記第1の光学素子30は、nx=ny>nzの屈折率分布を有する。上記第2の光学素子40は、nz=nx>nyの屈折率分布を有し、且つ、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムを含み、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交である。上記第3の光学素子50は、実質的に光学的に等方性を有する。このような液晶パネルを含む液晶表示装置は、従来の液晶表示装置に比べて、斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトが格段に小さいという特徴を有する。なお、nx、nyおよびnzは、それぞれ、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。遅相軸はフィルム面内で屈折率が最大となる方向であり、進相軸はフィルム面内で遅相軸に直交する方向である。
好ましくは、本発明の液晶パネルは、液晶セル10の初期配向方向が、第2の偏光子22の吸収軸方向と実質的に平行となるように配置される。このように設計することによって、斜め方向の光漏れとカラーシフトが小さい液晶表示装置を得ることができる。したがって、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方向と、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方向と、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。図2(a)を参照すると、Oモードの液晶パネルの場合、好ましくは、第1の偏光子21、第1の光学素子30、および第2の光学素子40は、液晶セル10の視認側に配置され、第2の偏光子22は液晶セル10のバックライト側に配置される。図2(b)を参照すると、Eモードの液晶パネルの場合、好ましくは、第1の偏光子21、第1の光学素子30、および第2の光学素子40は、液晶セル10のバックライト側に配置され、第2の偏光子22は液晶セル10の視認側に配置される。いずれの場合も、液晶セル10の初期配向方向が、第2の偏光子22の吸収軸方向と実質的に平行である。
なお、本発明の液晶パネルは、上記の実施形態に限定されない。例えば、図1に示した各構成部材の間には、他の光学部材が配置され得る。以下、本発明の液晶パネルを構成する各部材および各層の詳細について説明する。
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(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が設けられている(いずれも図示せず)。他方の基板(カラーフィルター基板)11には、カラーフィルターが設けられる。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板11’に設けてもよい。あるいは、例えば、フィールドシーケンシャル方式のように液晶表示装置の照明手段にRGB3色光源が用いられる場合は、上記カラーフィルターは省略され得る。基板11と基板11’との間隔(セルギャップ)は、スペーサー(図示せず)によって制御される。基板11および基板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。
上記液晶セル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の屈折率分布を有する。なお、本明細書において、ny=nzとは、nyとnzとが完全に同一である場合だけでなく、nyとnzとが実質的に同一である場合も包含する。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の屈折率が最大となる方向をいう。
上記液晶セルの初期配向方向は、好ましくは、上記第2の偏光子の吸収軸方向と実質的に平行である。なお、本明細書において、「実質的に平行」とは、2つの方向のなす角度(ここでは、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、さらに好ましくは0°±0.5°である。また、上記液晶セルの初期配向方向は、好ましくは、上記第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交である。なお、本明細書において、「実質的に直交」とは、2つの方向のなす角度(ここでは、上記液晶セルの初期配向方向と上記第1の偏光子の吸収軸方向とのなす角度)が、90°±2.0°である場合を包含し、好ましくは90°±1.0°であり、さらに好ましくは90°±0.5°である。
上記液晶セルの駆動モードは、好ましくは、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、または強誘電性液晶(FLC)モードである。上記の駆動モードは、nx>ny=nzの屈折率分布を有する液晶層を用いる代表例である。このような液晶層に用いられる液晶分子の具体例としては、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FSS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 Birefringence)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ネマチック液晶を、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、ノーマリーブラック方式では、液晶セルの初期配向方向と、一方の側の偏光子の吸収軸方向とを一致させて、上下の偏光子を直交配置させると、電界のない状態で透過率が小さくなり、黒表示が得られる。一方、電界がある状態では、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、回転角に応じて透過率が大きくなり、白表示が得られる。なお、本明細書において、IPSモードは、V字型電極やジグザグ型電極等を採用した、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配向させたネマチック液晶を、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と放物線型電界で応答させる。なお、FFSモードにおける、このような電界を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、上下部基板間の間隔(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、例えば、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、液晶セルの初期配向方向と、一方の側の偏光子の吸収軸とを一致させて、上下の偏光子を直交配置させると、電界のない状態で透過率が小さくなり、黒表示が得られる。一方、電界がある状態では、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、回転角に応じて透過率が大きくなり、白表示が得られる。なお、本明細書において、FFSモードは、V字型電極やジグザグ型電極等を採用した、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し、印加電圧によって、液晶分子を基板に平行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、「ホモジニアス分子配向」は、上記液晶分子の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有する場合も包含される。上記液晶分子がプレチルトを有する場合、そのプレチルト角は、好ましくは10°以下であり、さらに好ましくは0°を超え5°以下である。上記範囲のプレチルト角であれば、コントラスト比が高い液晶表示装置が得られ得る。
上記ネマチック液晶は、目的に応じて、任意の適切なものが採用され得る。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としては、例えば、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としては、例えば、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23℃における波長589nmの光で測定した複屈折率は、通常、0.05〜0.30である。なお、上記複屈折率は、液晶分子を一様に均一に配向させ、異常光屈折率(ne)と常光屈折率(no)とを測定し、その差(ne−no)から求めることができる。
上記スメクチック液晶は、目的に応じて、任意の適切なものが採用され得る。好ましくは、上記スメクチック液晶は、分子構造の一部分に不斉炭素原子を有し、強誘電性を示す化合物(強誘電性液晶ともいう)である。強誘電性を示すスメクチック液晶としては、例えば、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’−オクチルアニリン等が挙げられる。あるいは、上記強誘電性液晶は、市販のものをそのまま用いることもできる。市販の強誘電性液晶としては、例えば、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)は、目的に応じて適切に選択され得る。上記セルギャップは、好ましくは1μm〜7μmである。上記範囲のセルギャップを有する液晶セルであれば、応答時間の短い液晶表示装置が得られ得る。
C.偏光子
本明細書において、偏光子とは、自然光や偏光から任意の偏光に変換し得る素子をいう。本発明に用いられる偏光子は、任意の適切なものが採用され得る。好ましくは、上記偏光子は、自然光又は偏光を直線偏光に変換するものである。このような偏光子としては、通常、入射する光を直交する2つの偏光成分に分けたとき、そのうちの一方の偏光成分を通過させる機能を有し、且つ、他方の偏光成分を吸収、反射、および/または散乱させる機能を有する。本発明の液晶パネルにおいて、第1の偏光子および第2の偏光子は、それぞれ同一であってもよく、それぞれ異なっていてもよい。
図1の実施形態においては、第1の偏光子21は、液晶セル10の一方の側に配置され、第2の偏光子22は、液晶セル10の他方の側に配置される。第1の偏光子21の吸収軸方向は、第2の偏光子22の吸収軸方向と実質的に直交である。
上記偏光子の厚みは、目的に応じて適切に選択され得る。上記偏光子の厚みは、好ましくは5μm〜50μmであり、さらに好ましくは10μm〜30μmである。
1つの実施形態においては、好ましくは、上記偏光子は、その片側または両側に保護層を備える。このような素子を偏光板ともいう。上記保護層を形成する材料は、任意の適切なものが採用され得る。上記保護層は、好ましくは、実質的に光学的に等方性を有する。上記保護層としては、例えば、セルロース系樹脂またはノルボルネン系樹脂を含有する高分子フィルムが用いられる。これらの樹脂は、透明性、機械的強度、耐薬品性、低複屈折性に優れるからである。上記保護層の厚みは、代表的には10μm〜100μmである。
本発明に用いられる偏光子は、市販の偏光板をそのまま用いてもよい。市販の偏光板としては、例えば、日東電工(株)製 NPFシリーズ(商品名「SIG1224DU、SEG1425DU等」)が挙げられる。このような偏光板は、偏光子の両側に保護層を備える。上記保護層がnx=ny>nzの屈折率分布を有する場合、該保護層が、本発明の液晶パネルにおける第1の光学素子の一部または全部を兼ねていてもよい。
C−1.偏光子の光学特性
上記偏光子の23℃における波長550nmの光で測定した透過率(単体透過率ともいう)は、好ましくは40%以上、さらに好ましくは42%以上である。なお、単体透過率の理論上の上限は50%であり、実用的な上限は46%である。
上記偏光子の23℃における波長550nmの光で測定した偏光度は、好ましくは99.8%以上であり、さらに好ましくは99.9%以上である。なお、偏光度の理論上の上限は100%である。上記範囲の偏光度を有する偏光子を用いることによって、正面方向のコントラスト比が高い液晶表示装置が得られ得る。
上記偏光子のナショナルビューローオブスタンダーズ(NBS)による色相;a値(単体a値)は、好ましくは−2.0以上であり、さらに好ましくは−1.8以上である。なお、上記a値の理想的な値は0である。また、上記偏光子のナショナルビューローオブスタンダーズ(NBS)による色相;b値(単体b値)は、好ましくは4.2以下であり、さらに好ましくは4.0以下である。なお、上記b値の理想的な値は0である。偏光子のa値およびb値を0に近づけることによって、表示画像の色彩の鮮やかな液晶表示装置が得られ得る。
上記単体透過率、偏光度および色相は、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、JlS Z 8701−1982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。
C−2.偏光子の配置手段
図1を参照すると、第1の偏光子21および第2の偏光子22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。上記第1の偏光子21は、好ましくは、液晶セル10に対向する側に接着層(図示せず)を設け、第1の光学素子30の表面に貼着される。上記第2の偏光子22は、好ましくは、液晶セル10に対向する側に接着層(図示せず)を設け、第3の光学素子50の表面に貼着される。
本明細書において「接着層」とは、隣り合う光学部材の面と面とを接合し、実用上十分な接着力と接着時間で一体化させるものをいう。上記接着層としては、例えば、接着剤層、粘着剤層、および/またはアンカーコート層が挙げられる。
上記接着層は、被着体の表面にアンカーコート層が形成され、その上に接着剤層または粘着剤層が形成されたような多層構造であってもよいし、肉眼的に認知できないような薄い層(ヘアーラインともいう)であってもよい。接着層を用いて偏光子を光学素子に貼着することによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、かかる偏光子の吸収軸方向が所定の位置からずれることを防止したり、偏光子と隣接する各光学素子とが擦れて傷ついたりすることを防止することができる。さらに、偏光子と隣接する各光学素子との層間の界面で生じる反射や屈折の悪影響を少なくすることができるため、鮮明な画像が表示できる液晶表示装置が得られ得る。
上記接着層の厚みは、目的に応じて適切に選択され得る。上記接着層の厚みは、好ましくは0.01μm〜50μmである。上記範囲の厚みの接着層であれば、接合される偏光子に浮きや剥れが生じず、実用上十分な接着力と接着時間が得られ得る。
上記接着層を形成する材料は、被着体の種類や目的に応じて、適切な材料が選択され得る。上記接着層を形成する材料は、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水溶性接着剤である。偏光子との接着性に優れ、且つ、作業性、生産性、経済性に優れるからである。上記ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤は、市販の接着剤をそのまま用いることもできる。あるいは、市販の接着剤に溶剤や添加剤を混合して用いることもできる。市販のポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤としては、例えば、日本合成化学工業(株)製 ゴーセノールシリーズ(商品名「NH−18S,GH−18S,T−330等」)、同社製 ゴーセファイマーシリーズ(商品名「Z−100,Z−200,Z−210等」)等が挙げられる。
上記接着層は、上記の水溶性接着剤にさらに架橋剤を配合して得られる組成物を、架橋させたものであってもよい。上記架橋剤は、目的に応じて適切なものが採用され得る。上記架橋剤としては、例えば、アミン化合物、アルデヒド化合物、メチロール化合物、エポキシ化合物、イソシアネート化合物、および多価金属塩等が挙げられる。上記架橋剤は、市販のものをそのまま用いることもできる。市販の架橋剤としては、三菱ガス化学(株)製 アミン化合物 商品名「メタシキレンジアミン」、日本合成化学工業(株)製 アルデヒド化合物 商品名「グリオキザール」、大日本インキ(株)製 メチロール化合物 商品名「ウォーターゾール」等が挙げられる。
C−3.偏光子に用いられる光学フィルム
上記偏光子に用いられる光学フィルムとしては、任意の適切な偏光フィルムが選択される。上記偏光子は、好ましくは、ヨウ素または二色性染料を含有するポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする延伸フィルムである。なお、本明細書において「延伸フィルム」とは、適切な温度で未延伸のフィルムに張力を加え、引張方向にそって分子の配向を高めた高分子フィルムをいう。
上記偏光子に用いられる光学フィルムの厚みは、目的に応じて適切に選択され得る。上記光学フィルムの厚みは、好ましくは5μm〜50μmであり、さらに好ましくは10μm〜30μmである。
上記ポリビニルアルコール系樹脂は、ビニルエステル系モノマーを重合して得られるビニルエステル系重合体をケン化することによって得ることができる。上記ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等が挙げられる。
上記ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、好ましくは95.0モル%〜99.9モル%である。上記ケン化度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。ケン化度が上記の範囲であるポリビニルアルコール系樹脂を用いることによって、耐久性に優れた偏光子が得られ得る。
上記ポリビニルアルコール系樹脂の平均重合度は、目的に応じて適切に選択され得る。上記平均重合度は、好ましくは1200〜3600である。なお、平均重合度は、JIS K 6726−1994に準じて求めることができる。
上記ポリビニルアルコール系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採用され得る。上記成形加工法としては、例えば、特開2000−315144号公報[実施例1]に記載の方法が挙げられる。
上記ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムは、好ましくは、可塑剤として多価アルコールを含有する。上記多価アルコールは、偏光子の染色性や延伸性をより一層向上させる目的で使用される。上記多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン等が挙げられる。これらは、単独で、または2種以上を組み合わせて使用され得る。上記多価アルコールの含有量は、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂の全固形分100重量部に対して、0を超え30重量部以下である。
上記ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムは、界面活性剤をさらに含有し得る。界面活性剤は、偏光子の染色性や延伸性をより一層向上させる目的で使用される。上記界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および非イオン界面活性剤が挙げられる。上記界面活性剤は、好ましくは、非イオン界面活性剤である。上記非イオン界面活性剤としては、例えば、ラウリン酸ジエタノールアミド、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ヤシ油脂肪酸モノアタノールアミド、ラウリン酸モノイソプロパノールアミド、オレイン酸モノイソプロパノールアミド等が挙げられる。上記界面活性剤の含有量は、好ましくは、ポリビニルアルコール系樹脂100重量部に対して、0を超え5重量部以下である。
上記二色性染料は、任意の適切なものが採用され得る。本明細書において「二色性」とは、光学軸方向とそれに直交する方向との2方向で光の吸収が異なる光学的異方性をいう。上記二色性染料としては、例えば、レッドBR、レッドLR、レッドR、ピンクLB、ルビンBL、ボルドーGS、スカイブルーLG、レモンエロー、ブルーBR、ブルー2R、ネイビーRY、グリーンLG、バイオレットLB、バイオレットB、ブラックH、ブラックB、ブラックGSP、エロー3G、エローR、オレンジLR、オレンジ3R、スカーレットGL、スカーレットKGL、コンゴーレッド、ブリリアントバイオレットBK、スプラブルーG、スプラブルーGL、スプラオレンジGL、ダイレクトスカイブルー、ダイレクトファーストオレンジS、ファーストブラック等が挙げられる。
本発明に用いられるポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムは、市販のフィルムをそのまま用いることもできる。市販のポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムとしては、例えば、(株)クラレ製 商品名「クラレビニロンフィルム」、東セロ(株)製 商品名「トーセロビニロンフィルム」、日本合成化学工業(株)製 商品名「日合ビニロンフィルム」等が挙げられる。
偏光子の製造方法の一例について、図3を参照して説明する。図3は、本発明に用いられる偏光子の代表的な製造工程の概念を示す模式図である。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム301は、繰り出し部300から繰り出され、ヨウ素水溶液浴310中に浸漬され、速比の異なるロール311及び312でフィルム長手方向に張力を付与されながら、膨潤および染色工程に供される。次に、ホウ酸とヨウ化カリウムとを含む水溶液の浴320中に浸漬され、速比の異なるロール321及び322でフィルムの長手方向に張力を付与されながら、架橋処理に供される。架橋処理されたフィルムは、ロール331および332によって、ヨウ化カリウムを含む水溶液浴330中に浸漬され、水洗処理に供される。水洗処理されたフィルムは、乾燥手段340で乾燥されることにより水分率が、例えば10%〜30%に調製され、巻き取り部360にて巻き取られる。偏光子350は、これらの工程を経て、上記ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムを元長の5倍〜7倍に延伸することで得ることができる。
D.第1の光学素子
本発明に用いられる第1の光学素子は、nx=ny>nzの屈折率分布を有する。このような屈折率分布を有する光学素子は、ネガティブCプレートともいう。理想的には、上記第1の光学素子は、法線方向に光学軸を有する。本明細書においてnx=nyとは、nxとnyが完全に同一である場合だけでなく、nxとnyが実質的に同一である場合も包含する。ここで、「nxとny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未満であるものを包む。より具体的には、上記第1の光学素子は、下記式(1)および(2)を満足する。
Re[590]<10nm …(1)
10nm≦Rth[590] …(2)
ここで、Re[590]およびRth[590]は、それぞれ、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値および厚み方向の位相差値である。第1の光学素子の光学特性の詳細については、後述のD−1項で説明する。なお、本明細書において、例えば、添え字の「1」は第1の光学素子を表し、「2」は第2の光学素子を表す。
図1を参照すると、第1の光学素子30は、第1の偏光子21と第2の光学素子40との間に配置される。上記第1の光学素子30は、nxとnyが完全に同一である場合は、面内に位相差値を生じないため、遅相軸は検出されず、第1の偏光子21の吸収軸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と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、第1の光学素子30は、その遅相軸方向が第1の偏光子21の吸収軸方向と、実質的に平行、または実質的に直交するように配置される。
本発明においては、上記第1の光学素子と後述する第2の光学素子とを併用することによって、液晶表示装置の斜め方向の光漏れを低減し、斜め方向のコントラスト比を高くする効果が特に大きくなる。特に、本発明の液晶パネルを含む液晶表示装置によれば、斜め方向の45°方位および135°方位(液晶パネルの長辺を0°とする)において、光漏れの低減効果が顕著である。
上記第1の光学素子の全体厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。
D−1.第1の光学素子の光学特性
本明細書において、Re[590]とは、23℃における波長590nmの光で測定した面内の位相差値をいう。ここで「面内の位相差値」とは、光学素子が単独の位相差フィルムで構成される場合には当該フィルム面内の位相差値を意味し、光学素子が位相差フィルムを含む積層体で構成される場合には、積層体全体の面内の位相差値を意味する。Re[590]は、式:Re[590]=(nx−ny)×dによって求めることができる。nxおよびnyは上記のとおりであり、d(nm)は光学素子の厚みである。
上記第1の光学素子のRe[590]は、10nm未満であり、好ましくは5nm以下であり、さらに好ましくは3nm以下である。Re[590]を上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れが小さい液晶表示装置を得ることができる。
本明細書において、Rth[590]とは、23℃における波長590nmの光で測定した厚み方向の位相差値をいう。ここで「厚み方向の位相差値」とは、光学素子が単独の位相差フィルムで構成される場合には当該フィルムの厚み方向の位相差値を意味し、光学素子が位相差フィルムを含む積層体で構成される場合には、積層体全体の厚み方向の位相差値を意味する。Rth[590]は、式:Rth[590]=(nx−nz)×dによって求めることができる。nx、nzおよびdは上記のとおりである。
上記第1の光学素子のRth[590]は、好ましくは20nm〜200nmであり、さらに好ましくは20nm〜150nmであり、特に好ましくは30nm〜140nmであり、最も好ましくは40nm〜120nmである。上記Rthは、用いる位相差フィルムの厚みや、該位相差フィルムの枚数によって、増加または減少させることが可能である。Rth[590]を上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れが小さい液晶表示装置を得ることができる。
上記第1の光学素子の波長分散値(D)は、好ましくは0.70〜1.05であり、さらに好ましくは0.75〜1.00であり、特に好ましくは0.80〜0.95である。ここで、上記波長分散値(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および波長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。上記波長分散値は、位相差フィルムに用いる樹脂の種類および/または含有量、該樹脂に導入する置換基の種類および/または含有量を調整することにより、増加または減少させることが可能である。例えば、WO00/26705号公報や日本液晶学会発行「液晶 第9巻 第4号」(2005年)p.214 図8に記載されているように、共重合体の組成によって、位相差フィルムの波長分散値は、制御可能である。上記範囲の波長分散値を有する位相差フィルムを用いることによって、斜め方向のカラーシフトのより一層小さい液晶表示装置を得ることができる。
各波長の面内の位相差値および厚み方向の位相差値は、王子計測機器(株)製 製品名「KOBRA21−ADH」を用いて測定することができる。23℃における各波長の面内の位相差値(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)、光学素子の厚み(d)及び光学素子の平均屈折率(n0)を用いてコンピュータ数値計算によりnx、ny及びnzを求め、Rthを計算できる。
D−2.第1の光学素子の配置手段
上記第1の光学素子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、第1の光学素子と第1の偏光子との間には、接着層(図示せず)が設けられ、それぞれの光学部材同士が貼着される。このように、各光学部材の隙間を接着層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学部材の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学部材同士が擦れて傷ついたりすることを防止することができる。さらに、各光学部材の層間の界面で生じる反射や屈折の悪影響を少なくすることができるため、鮮明な画像が表示できる液晶表示装置が得られ得る。
上記接着層の厚みは、目的に応じて適切に選択され得る。上記接着層の厚みは、代表的には0.1μm〜50μmである。接着層の厚みを上記の範囲とすることによって、接合される光学素子や偏光子に浮きや剥れが生じず、実用上十分な接着力と接着時間が得られ得る。
上記接着層は、任意の接着剤層、粘着剤層および/またはアンカーコート層が採用され得る。好ましくは、上記接着層は、粘着剤層である。応力緩和性に優れ、液晶セルに反りが発生したり、収縮または膨張したりした際に、歪が光学素子に伝播するのを防ぐことができるからである。上記接着層には、上記C−2項に記載したものの他にも、市販の光学用両面テープをそのまま用いることもできる。市販の光学用両面テープとしては、例えば、総研化学(株)製 商品名「SK−2057」が挙げられる。
D−3.第1の光学素子の構成
上記第1の光学素子の構成(積層構造)は、上記D−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第1の光学素子は、単独の位相差フィルムであってもよく、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であってもよい。好ましくは、上記第1の光学素子は、単独の位相差フィルムで構成される。上記第1の光学素子が積層体である場合には、層間に接着層を含んでいてもよい。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よい。なお、位相差フィルムの詳細については、D−4項で後述する。
上記第1の光学素子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、適切に選択することができる。例えば、第1の光学素子が単独の位相差フィルムで構成される場合には、位相差フィルムのRth[590]は、第1の光学素子のRth[590]と等しくすることが好ましい。従って、例えば第1の光学素子を偏光子に積層する際に用いられる接着層の位相差値は、できる限り小さいことが好ましい。また、例えば、第1の光学素子が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、第1の光学素子のRth[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、Rth[590]が100nmである第1の光学素子は、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。2枚の位相差フィルムが積層される場合、好ましくは、各位相差フィルムは、それぞれの遅相軸が直交するように配置される。このような形態によれば、位相差フィルムがRe[590]を有するものであっても、第1の光学素子のRe[590]を小さくすることができる。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。
D−4.第1の光学素子に用いられる位相差フィルム
上記第1の光学素子に用いられる位相差フィルムは、適切なものが採用され得る。好ましくは、上記位相差フィルムは、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、且つ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが選択される。
上記位相差フィルムの厚みは、目的とする位相差値に応じて適切に選択され得る。上記位相差フィルムの厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。
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は、通常、80%以上であり、好ましくは90%以上である。なお、第1の光学素子も同様の光透過率を有することが好ましい。上記透過率の理論上の上限は100%であり、実用的な上限は96%である。
上記位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値(C[590](m/N))は、好ましくは1×10−12〜80×10−12であり、さらに好ましくは1×10−12〜50×10−12である。上記位相差フィルムの光弾性係数の絶対値は、該位相差フィルムに用いる樹脂の種類および/または含有量や、該樹脂に導入する置換基の種類および/または含有量を変化させることによって、増加または減少させることが可能である。例えば、樹脂分子中に、シクロオレフィン骨格(ノルボルナン環等)を導入することにより、あるいは該シクロオレフィン骨格の含有量を増大させることにより、位相差フィルムの光弾性係数の絶対値を小さくすることができる。上記範囲の光弾性係数の絶対値を有する位相差フィルムを用いることによって、表示均一性に優れる液晶表示装置が得られ得る。
好ましくは、上記第1の光学素子は、セルロース系樹脂を含有する位相差フィルムを含む。上記位相差フィルムは、延伸フィルムであっても良いし、未延伸フィルムであっても良い。上記セルロース系樹脂は、任意の適切なセルロース系樹脂が採用され得る。上記セルロース系樹脂は、好ましくは、セルロースの水酸基の一部または全部がアセチル基、プロピオニル基またはブチロイル基のうちの1つで置換された、セルロース有機酸エステルである。あるいは、上記セルロース系樹脂は、セルロースの水酸基の一部がアセチル基、プロピオニル基またはブチロイル基のうちの1つで置換され、他の一部がアセチル基、プロピオニル基またはブチロイル基のうちの他の1つまたは2つで置換された、セルロース混合有機酸エステルであってもよい。上記セルロース有機酸エステルとしては、例えば、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート等が挙げられる。上記セルロース混合有機酸エステルとしては、例えば、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等が挙げられる。上記セルロース系樹脂は、例えば、特開2001−188128号公報[0040]〜[0041]に記載の方法により得ることができる。
上記セルロース系樹脂がアセチル基を含む場合、そのアセチル置換度は、好ましくは1.5〜3.0であり、さらに好ましくは2.0〜2.9であり、特に好ましくは2.4〜2.9である。上記セルロース系樹脂がプロピオニル基を含む場合、そのプロピオニル置換度は、好ましくは0.5〜3.0であり、さらに好ましくは1.0〜2.9であり、特に好ましくは2.3〜2.8である。上記セルロース系樹脂が、セルロースの水酸基の一部がアセチル基で置換され一部がプロピオニル基で置換された混合有機酸エステルである場合、アセチル置換度とプロピオニル置換度の合計は、好ましくは1.5〜3.0であり、さらに好ましくは2.0〜3.0であり、特に好ましくは2.4〜2.9である。この場合、アセチル置換度は好ましくは0.1〜1.5であり、プロピオニル置換度は好ましくは1.5〜2.9である。上記のようなセルロース系樹脂を用いることによって、所定の厚み方向の位相差値を有するフィルムを薄く作製することができる。
本明細書において、アセチル置換度、またはプロピオニル置換度とは、セルロース骨格における2、3、6位の炭素についた水酸基をアセチル基(又はプロピオニル基)で置換した数を示す。セルロース骨格における2、3、6位の炭素のどれかにアセチル基(又はプロピオニル基)が偏っても良く、また平均的に存在しても良い。上記アセチル置換度は、ASTM−D817−91(セルロースアセテート等の試験法)によって求めることができる。また、上記プロピオニル置換度は、ASTM−D817−96(セルロースアセテート等の試験法)によって求めることができる。このことは、ブチロイル基についても同様に適用され得る。
上記セルロース系樹脂は、市販のものをそのまま用いることができる。あるいは、市販の樹脂に任意の適切なポリマー変性を施したものを用いることができる。上記ポリマー変性の例としては、共重合、架橋、分子末端、立体規則性等の変性が挙げられる。市販のセルロース系樹脂としては、例えば、ダイセルファインケミカル(株)製 セルロースアセテートプロピオネート樹脂(商品名;307E−09,360A−09,360E−16)、EASTMAN社製 セルロースアセテート(商品名;CA−398−30,CA−398−30L,CA−320S,CA−394−60S,CA−398−10,CA−398−3,CA−398−30,CA−398−6)、EASTMAN社製 セルロースブチレート(商品名;CAB−381−0.1,CAB−381−20,CAB−500−5,CAB−531−1,CAB−551−0.2,CAB−553−0.4)、EASTMAN社製 セルロースアセテートプロピオネート(商品名;CAP−482−0.5,CAP−482−20,CAP−504−0.2)等が挙げられる。
上記セルロース系樹脂の重量平均分子量(Mw)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)法で測定した値が、好ましくは20,000〜1,000,000であり、さらに好ましくは25,000〜800,000であり、特に好ましくは30,000〜600,000である。上記範囲の重量平均分子量であれば、機械的強度に優れ、溶解性、成形性、流延の操作性が良い樹脂を得ることができる。
上記セルロース系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは110℃〜185℃であり、さらに好ましくは120℃〜170℃であり、特に好ましくは125℃〜150℃である。Tgが110℃以上あれば、熱安定性の良好なフィルムが得られやすくなり、185℃以下であれば、成形加工性に優れる。なお、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。
上記セルロース系樹脂を含有する位相差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採用され得る。成形加工法としては、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が挙げられる。好ましくは、上記成形加工法は、ソルベントキャスティング法である。平滑性、光学均一性に優れた高分子フィルムを得ることができるからである。
上記ソルベントキャスティング法は、具体的には、主成分となる樹脂、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)を脱泡し、エンドレスステンレスベルトまたは回転ドラムの表面に、シート状に均一に流延し、溶剤を蒸発させてフィルムを成形する方法である。フィルム形成時に採用される条件は、目的に応じて適切な条件が選択され得る。
上記セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムは、任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。上記添加剤としては、例えば、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。上記添加剤の含有量は、目的に応じて適切に設定され得る。好ましくは、上記添加剤の含有量は、上記セルロース系樹脂100重量部に対し、0を超え20重量部以下である。
上記高分子フィルムの厚みは、機械的強度や設計しようとする位相差値等に応じて、適切な値が選択され得る。上記高分子フィルムの厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。上記範囲の厚みであれば、機械的強度に優れる高分子フィルムを得ることができる。
上記セルロース系樹脂を含有する位相差フィルムは、市販のフィルムをそのまま用いることができる。あるいは、市販のフィルムに延伸処理および/または収縮処理などの2次的加工を施したものを用いることができる。市販のセルロース系樹脂を含有する高分子フィルムとしては、例えば、富士写真フィルム(株)製 フジタックシリーズ(商品名;ZRF80S,TD80UF)、コニカミノルタオプト(株)製 商品名「KC8UX2M」等が挙げられる。
E.第2の光学素子
本発明に用いられる第2の光学素子は、nz=nx>nyの屈折率分布を有する。本明細書においてnz=nxとは、nzとnxが完全に同一である場合だけでなく、nzとnxが実質的に同一である場合も包含する。より具体的には、上記第2の光学素子は、下記式(3)および(4)を満足する。
10nm<Re[590] …(3)
|Rth[590]|<10nm …(4)
さらに、上記第2の光学素子は、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムを含み、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交である。本明細書において、「負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂」とは、当該樹脂を主成分とする高分子フィルムを延伸配向させた場合に、面内の屈折率が大きくなる方向(遅相軸方向)が、延伸方向に対して、実質的に直交する方向に発現する熱可塑性樹脂をいう。
本発明においては、前述したとおり、上記第2の光学素子と上記第1の光学素子とを併用することによって、液晶表示装置の斜め方向の光漏れを低減し、斜め方向のコントラスト比を高くする効果が特に大きくなる。さらに、第2の光学素子に用いる位相差フィルムは、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有することによって、縦一軸延伸法によって、遅相軸を延伸方向に対して直交方向に発生させることができる。これは、上記第1の偏光子、上記第1の光学素子、および上記第2の光学素子の長尺フィルムによる連続貼り合わせを可能にする。結果として、液晶パネルの生産性を大幅に向上させることができる。
上記第2の光学素子の全体厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。
E−1.第2の光学素子の光学特性
上記第2の光学素子のRe[590]は、好ましくは50nm〜200nmであり、さらに好ましくは80nm〜190nmであり、特に好ましくは100nm〜180nmであり、最も好ましくは120nm〜170nmである。上記Re[590]は、用いる位相差フィルムの厚みや、該位相差フィルム製造時の延伸倍率によって、増加または減少させることが可能である。Re[590]を上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れが、より一層小さい液晶表示装置を得ることができる。
好ましくは、上記第2の光学素子のRe[590]は、上記第1の光学素子のRth[590]との和(ΔR=Re[590]+Rth[590])が100nm〜300nmとなるように調整される。上記ΔRは、さらに好ましくは130nm〜290nmであり、特に好ましくは160nm〜280nmである。ΔRを上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れがより一層小さい液晶表示装置を得ることができる。
上記第2の光学素子の23℃における波長分散値(D)は、好ましくは0.70〜1.10であり、さらに好ましくは0.85〜1.09であり、特に好ましくは1.00〜1.08である。波長分散値Dを上記範囲とすることによって、斜め方向のカラーシフトが、より一層小さい液晶表示装置を得ることができる。ここで、上記波長分散値(D)は、式;R[480]/R[590]から算出される値であり、R[480]およびR[590]は、それぞれ、23℃における波長480nmおよび波長590nmの光で法線方向から測定した位相差値である。
上記第2の光学素子は、nxとnzが厳密に等しくない場合には、厚み方向の位相差Rth[590]が存在し得る。この場合、Rth[590]は、好ましくは−10nm〜10nmであり、さらに好ましくは−8nm〜2nmであり、特に好ましくは−6nm〜2nmであり、最も好ましくは−6nm〜−1nmである。Rth[590]を上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れが、より一層小さい液晶表示装置を得ることができる。
上記第2の光学素子のNz係数は、目的に応じて適切な値が選択され得る。上記Nz係数は、好ましくは−0.25〜0.2であり、さらに好ましくは−0.2〜0.2であり、特に好ましくは−0.1〜0.1である。ここで、Nz係数は、式;Rth[590]/Re[590]から算出される値である。上記Nz係数は、延伸手段や延伸方法を適切に選択することにより、増加または減少させることが可能である。例えば、Nz係数が略0(ゼロ)である位相差フィルムは、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを一方向に延伸することによって得ることができる。また例えば、Nz係数が0より小さい位相差フィルムは、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを一方向に延伸した後、その延伸方向に対して、直交する方向にさらに延伸することによって得ることができる。Nz係数を上記範囲とすることによって、斜め方向の光漏れが、より一層小さい液晶表示装置を得ることができる。
E−2.第2の光学素子の配置手段
上記第2の光学素子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、第2の光学素子と液晶セル、および第2の光学素子と第1の光学素子との間には、接着層(図示せず)が設けられ、それぞれの光学部材同士が貼着される。上記接着層の厚みや種類は、例えば、上記D−2項に記載したものと同様である。
E−3.第2の光学素子の構成
上記第2の光学素子の構成(積層構造)は、上記E−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第2の光学素子は、単独の位相差フィルムであってもよく、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であってもよい。好ましくは、上記第2の光学素子は、単独の位相差フィルムで構成される。上記第2の光学素子が積層体である場合には、層間に接着層を含んでいてもよい。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よい。なお、位相差フィルムの詳細については、E−4項で後述する。
上記第2の光学素子に用いられる位相差フィルムのRe[590]およびRth[590]は、用いられる位相差フィルムの枚数によって、適切に選択することができる。例えば、第2の光学素子が単独の位相差フィルムで構成される場合には、位相差フィルムのRe[590]およびRth[590]はそれぞれ、第2の光学素子のRe[590]およびRth[590]と等しくすることが好ましい。また例えば、第1の光学素子が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]およびRth[590]の合計がそれぞれ、第2の光学素子のRe[590]およびRth[590]と等しくなるように設計することが好ましい。
E−4.第2の光学素子に用いられる位相差フィルム
上記第2の光学素子に用いられる位相差フィルムは、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを延伸して得られ得る。好ましくは、上記位相差フィルムは、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、且つ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが選択される。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、例えば、スチレン系モノマー、マレイミド系モノマー等を付加重合させて得ることができる。上記樹脂は、1種類のモノマーから得られる単独重合体であってもよいし、2種類以上のモノマーから得られる共重合体であってもよい。なお、上記樹脂は、重合度が20以上であり、重量平均分子量が大きい重合体(いわゆる高重合体)を包含し、さらに、重合度が2以上20未満であり、重量平均分子量が数千程度の低重合体(いわゆるオリゴマー)を包含する。
上記スチレン系モノマーは、任意の適切なものが選択され得る。上記スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、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−カルボキシルスチレン、p−フェニルスチレン、2,5−ジクロロスチレン、p−t−ブチルスチレン等が挙げられる。
上記マレイミド系モノマーは、任意の適切なものが選択され得る。上記マレイミド系モノマーとしては、例えば、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(2−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−n−プロピルフェニル)マレイミド、N−(2−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジ−イソプロピルフェニル)マレイミド、N−(2−メチル−6−エチルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジブロモフェニル)マレイミド、N−(2−ビフェニル)マレイミド、N−(2−シアノフェニル)マレイミド等が挙げられる。上記のマレイミド系モノマーは、例えば、東京化成工業(株)から入手することができる。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、脆性や成形加工性を改善するために、他のモノマーを共重合させることができる。上記他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブテン、1,3−ブタジエン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1−ペンテン、2−メチル−2−ペンテン、1−ヘキセン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、無水マレイン酸、酢酸ビニル等が挙げられる。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂が、スチレン系モノマーと他のモノマーとの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%〜95モル%であり、特に好ましくは70モル%〜90モル%である。上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂が、マレイミド系モノマーと他のモノマーとの共重合体である場合、マレイミド系モノマーの含有率は、好ましくは2モル%以上100モル%未満であり、さらに好ましくは5モル%〜70モル%であり、特に好ましくは5モル%〜50モル%である。含有率が上記範囲であれば、脆性や成形加工性に優れたフィルムを得ることができる。
好ましくは、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、スチレン・無水マレイン酸共重合体、スチレン・(メタ)アクリロニトリル共重合体、スチレン・(メタ)アクリレート共重合体、スチレン・マレイミド共重合体、ビニルエステル・マレイミド共重合体、またはオレフィン・マレイミド共重合体である。これらの樹脂は、高い負の複屈折性を示し、耐熱性に優れる。なお、これらの樹脂は、例えば、NOVA Chemicals Japan Ltd.や、荒川化学工業(株)から入手することができる。
さらに好ましくは、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、下記一般式(I)で表される繰り返し単位を少なくとも有する。このような樹脂は、出発原料のマレイミド系モノマーのN位の置換基として、少なくともオルト位に置換基を有するフェニル基を導入したN−フェニル置換マレイミドを用いることにより得ることができる。このような樹脂は、より一層、高い負の複屈折性を示し、耐熱性、機械的強度に優れる。
上記一般式(I)中、R1〜R5は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、ニトロ基、または炭素数1〜8の直鎖もしくは分枝のアルキル基を表し(ただし、R1およびR5は同時に水素原子ではない)、R6およびR7は、水素または炭素数1〜8の直鎖若しくは分枝のアルキル基を表し、nは2以上の整数を表す。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂の重量平均分子量(Mw)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)法で測定した値が、好ましくは20,000〜500,000であり、さらに好ましくは30,000〜400,000であり、特に好ましくは40,000〜300,000である。上記範囲の重量平均分子量を有する樹脂であれば、機械的強度に優れ、成形加工性の良いフィルムを得ることができる。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは110℃〜185℃であり、さらに好ましくは120℃〜170℃であり、特に好ましくは125℃〜150℃である。Tgが110℃以上あれば、熱安定性の良好なフィルムが得られやすくなり、185℃以下であれば、成形加工性に優れる。なお、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。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを得る方法としては、上記D−4項に記載した成形加工法と、同様の方法が採用され得る。これらの製法の中でも、ソルベントキャスティング法が好ましい。平滑性、光学均一性に優れた位相差フィルムを得ることができるからである。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムの成形時に採用される条件は、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。ソルベントキャスティング法が用いられる場合、用いられる溶剤の種類としては、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、トルエン、酢酸エチル、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。上記の溶剤を乾燥させる方法は、空気循環式乾燥オーブン等を用いて、低温から高温に徐々に昇温しながら行うことが好ましい。また、上記の溶剤を乾燥させる温度範囲は、好ましくは50℃〜200℃であり、さらに好ましくは80℃〜150℃である。上記の条件を選択することによって、平滑性、光学均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムは、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。例えば、上記添加剤の使用量は、熱可塑性樹脂100重量部に対して、好ましくは0を超え20重量部以下であり、さらに好ましくは0を超え10重量部以下であり、最も好ましくは0を超え5重量部以下である。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを延伸する方法としては、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、および二軸延伸機等の任意の適切な延伸機が用いられ得る。好ましくは、工業的な製造に有利な縦一軸延伸法である。
上記加熱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く、延伸と収縮(緩和)を組み合わせてもよい。延伸方向は、フィルム長手方向(MD方向)であってもよく、幅方向(TD方向)であってもよい。また、特開2003−262721号公報の図1に記載の延伸法を用いて、斜め方向に延伸(斜め延伸)してもよい。第2の光学素子に用いられる位相差フィルムのRe[590]およびRth[590]は、延伸前の位相差値および厚み、延伸倍率、延伸温度等に応じて適切に調整され得る。上記の延伸条件であれば、上記E−1項に記載の光学特性を満足し得るのみならず、光学均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを延伸する際の温度制御手段内の温度(延伸温度ともいう)は、目的とする位相差値、用いる高分子フィルムの種類や厚み等に応じて適宜選択され得る。好ましくは、上記高分子フィルムのガラス転移点(Tg)に対し、Tg+1℃〜Tg+30℃の範囲で行う。位相差値が均一になり易く、かつ、フィルムが結晶化(白濁)しにくいからである。具体的には、上記延伸温度は、好ましく は100℃〜180℃であり、さらに好ましくは110℃〜150℃である。ガラス転移温度(Tg)は、JIS K 7121−1987に準じたDSC法により求めることができる。
また、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムを延伸する際の延伸倍率は、目的とする位相差値、用いる高分子フィルムの種類や厚み等に応じて適宜選択され得る。上記延伸倍率は、元長に対し、通常、1倍を超え3.5倍以下であり、好ましくは1.2倍〜3.0倍であり、さらに好ましくは1.5倍〜2.5倍である。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1m/分〜20m/分である。上記の延伸条件であれば、上記E−1項に記載の光学特性を満足し得るのみならず、光学均一性に優れた位相差フィルムを得ることができる。
好ましくは、上記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する高分子フィルムは、任意の適切な熱可塑性樹脂基材(例えば、ノルボルネンフィルム、ポリカーボネートフィルム)の表面に、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含む組成物を塗工および乾燥して積層体を形成し、該積層体を少なくとも一方向に延伸する方法によって得ることができる。このような方法によれば、負の複屈折性を示し、かつ、Δnが大きい位相差フィルムを安定して得ることができる。負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂は、他の樹脂に比べて延伸によって位相差値が生じにくく、また、フィルム自体が脆いため延伸が困難であった。例えば、IPSモードやFFSモードの液晶セルの光学補償に必要な位相差値を得るためには、フィルムに大きな応力を加えなければならないので、所望の位相差フィルムを得ることは実質的に不可能であった。上記のような方法を採用することにより、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を用いて所望の位相差フィルムを得ることが可能となった。なお、基材は、必要に応じて積層体から剥離され得る。
上記位相差フィルムの厚みは、目的とする位相差値に応じて適切に選択され得る。上記位相差フィルムの厚みは、好ましくは20μm〜200μmであり、さらに好ましくは20μm〜100μmであり、特に好ましくは20μm〜60μmである。
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は、通常、80%以上であり、好ましくは90%以上である。なお、第2の光学素子も同様の光透過率を有することが好ましい。上記透過率の理論上の上限は100%であり、実現可能な上限は96%である。
上記位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した面内の複屈折率(Δn)は、好ましくは0.002〜0.010であり、さらに好ましくは0.003〜0.008であり、特に好ましくは0.004〜0.006である。従来、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムで、Δnが0.002以上であるものは得られていなかった。負の複屈折性を示し、かつ、上記のようなΔnを有する位相差フィルムを実際に作製したことは、本発明の大きな成果の1つである。Δnが大きい位相差フィルムは、所望の位相差値を有する位相差フィルムを薄く作製することができるため、液晶パネルの薄型化に大きく貢献できる。
上記位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値(C[590](m/N))は、好ましくは1×10−12〜80×10−12であり、さらに好ましくは1×10−12〜60×10−12であり、特に好ましくは1×10−12〜40×10−12であり、最も好ましくは1×10−12〜20×10−12である。上記範囲の光弾性係数の絶対値を有する位相差フィルムを用いることによって、表示均一性に優れる液晶表示装置が得られ得る。
上記位相差フィルムの遅相軸の角度(配向角ともいう)のバラツキは、好ましくは±2°以下、さらに好ましくは±1°以下である。配向角のバラツキは、フィルム幅方向で等間隔に設けた5点の測定箇所におけるバラツキ範囲で表される。上記配向角は、フィルムの延伸手段、延伸方法、延伸温度および延伸倍率を調整することによって、減少させることができる。上記範囲の配向角バラツキの位相差フィルムであれば、表示均一性に優れ、鮮明な画像が表示できる液晶表示装置を得ることができる。
F.第3の光学素子
本発明に用いられる第3の光学素子は、実質的に光学的に等方性を有する。すなわち、上記第3の光学素子は、nx=ny=nzの屈折率分布を有する。本明細書においてnx=ny=nzとは、nx、ny、およびnzが、それぞれ完全に同一である場合だけでなく、nx、nyおよびnzが、それぞれ実質的に同一である場合も包含する。ここで、「nx、nyおよびnz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未満であり、厚み方向の位相差値の絶対値(|Rth[590]|)が10nm未満であるものを含む。
図1を参照すると、第3の光学素子50は、液晶セル10と第2の偏光子22との間に配置される。上記第3の光学素子50は、nxとnyが完全に同一である場合は、面内に位相差値を生じないため、遅相軸は検出されず、第2の偏光子22の吸収軸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と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、第3の光学素子50は、その遅相軸方向が第2の偏光子22の吸収軸方向と、実質的に平行、または実質的に直交するように配置される。
本発明において、液晶パネルは、第1の光学素子および第2の光学素子を用いて行う光学補償が、他の光学部材によって阻害されないように、設計されることが重要である。例えば、図2(a)に示す構成の液晶パネルの場合、バックライトから第2の偏光子を通過した光は、その状態を変化させずにそそまま第2の光学素子に入射させることが好ましい。また、図2(b)に示す構成の液晶パネルの場合、バックライトから第1の偏光子、第1の光学素子、および第2の光学素子を通過した光は、その状態を変化させずにそそまま液晶セルに入射させることが好ましい。これを実現する手段として、第2の偏光子と液晶セルとの間には、実質的に光学的に等方性を有する第3の光学素子が配置される。
上記第3の光学素子の全体厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。
F−1.第3の光学素子の光学特性
上記第3の光学素子の各波長における面内および厚み方向の位相差値は、上記のように、できる限り小さいほうが好ましい。上記第3の光学素子のRe[590]は、実用的には10nm未満、好ましくは8nm以下、さらに好ましくは5nm以下、特に好ましくは3nm以下である。また、上記第3の光学素子のRth[590]の絶対値(|Rth[590]|)は、実用的には10nm未満、好ましくは8nm以下、さらに好ましくは5nm以下、特に好ましくは3nm以下である。
F−2.第3の光学素子の配置手段
上記第3の光学素子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、液晶セルと第2の偏光子との間には、接着層(図示せず)が設けられ、それぞれの光学部材同士が貼着される。上記接着層の厚みや種類は、例えば、上記D−2項に記載したものと同様である。
F−3.第3の光学素子の構成
上記第3の光学素子の構成(積層構造)は、上記F−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第3の光学素子は、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で構成される積層体であってもよい。上記第2の光学素子が積層体である場合には、層間に接着層を含んでいてもよい。
上記第3の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、実質的に光学的に等方性であってもよく、位相差を有していてもよい。例えば、位相差を有する2枚の光学フィルムを積層する場合、各光学フィルムは、好ましくは、それぞれの遅相軸方向が互いに直交するように配置される。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。積層体が2枚以上の光学フィルムを含む場合には、これらの光学フィルムは同一であっても異なっていてもよい。好ましくは、位相差を有する2枚の光学フィルムを積層する場合、一方の光学フィルムが正の厚み方向の位相差値を有する場合は、他方の光学フィルムは負の厚み方向の位相差値を有するものが用いられる。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。なお、光学フィルムの詳細については、E−4項で後述する。
F−4.第3の光学素子に用いられる光学フィルム
上記第3の光学素子に用いられる光学フィルムは、任意の適切なものが採用され得る。好ましくは、上記光学フィルムは、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、且つ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが選択される。好ましくは、上記光学フィルムは、実質的に光学的に等方性を有する。
上記光学フィルムの厚みは、目的、所望の機械的強度や位相差値等に応じて適切に選択され得る。上記光学フィルムの厚みは、好ましくは20μm〜200μmである。上記の範囲であれば、機械的強度に優れ、上記F−1項に記載した光学特性を有するフィルムを得ることができる。
上記光学フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した透過率は、通常、80%以上であり、好ましくは90%以上である。なお、第3の光学素子も同様の光透過率を有することが好ましい。上記透過率の理論上の上限は100%であり、実用的な上限は96%である。
上記光学フィルムの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))は、好ましくは1×10−12〜80×10−12であり、さらに好ましくは1×10−12〜50×10−12である。上記範囲の光弾性係数の絶対値を有する位相差フィルムを用いることによって、表示均一性に優れる液晶表示装置が得られ得る。
好ましくは、上記光学フィルムは、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂およびノルボルネン系樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1つの樹脂を主成分とする光学フィルムを含む。上記光学フィルムは、延伸フィルムであっても良いし、未延伸フィルムであっても良い。
上記アクリル系樹脂としては、好ましくは、分子構造中にグルタル酸無水物単位またはノルボルナン単位を少なくとも有するアクリル系樹脂が用いられる。分子構造中にグルタル酸無水物単位を少なくとも有するアクリル系樹脂は、例えば、特開2004−70296号公報 実施例7に記載された方法によって得ることができる。また、分子構造中にノルボルナン単位を少なくとも有するアクリル系樹脂は、特開2004−198952号公報の実施例1に記載の方法によって得ることができる。上記セルロース系樹脂としては、任意の適切なものが選択され得る。好ましくは、セルロース系樹脂を主成分とする光学フィルムは、リタデーション低下剤を含む。上記リタデーション低下剤は、例えば、特開2005−154764号公報に記載されている化合物が挙げられる。上記ノルボルネン系樹脂としては、例えば、特開2001−350017号公報に記載の方法によって得ることができる。
上記アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、またはノルボルネン系樹脂の重量平均分子量(Mw)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)法で測定した値が、好ましくは20,000〜1000,000であり、さらに好ましくは25,000〜800,000であり、特に好ましくは30,000〜600,000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。
上記アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、またはノルボルネン系樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは110℃〜185℃であり、さらに好ましくは120℃〜170℃であり、特に好ましくは125℃〜150℃である。Tgが110℃以上あれば、熱安定性の良好なフィルムが得られやすくなり、185℃以下であれば、成形加工性に優れる。なお、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。
上記光学フィルムを得る方法としては、上記D−4項に記載した成形加工法と、同様の方法が採用され得る。これらの製法の中でも、ソルベントキャスティング法が好ましい。平滑性、光学均一性に優れた位相差フィルムを得ることができるからである。
上記光学フィルムは、任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。上記添加剤としては、例えば、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。上記添加剤の含有量(重量比)は、目的に応じて、適宜、適切な値が設定され得る。好ましくは、上記添加剤の含有量は、上記セルロース系樹脂100重量部に対し、0を超え20重量部以下である。
上記光学フィルムは、市販のフィルムをそのまま用いることができる。あるいは、市販のフィルムに延伸処理および/または収縮処理などの2次的加工を施したものを用いることができる。
G.液晶表示装置
図4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。なお、見やすくするために、図4の各構成部材の縦、横および厚みの比率は、実際とは異なっていることに留意されたい。この液晶表示装置200は、液晶パネル100と、該液晶パネル100の一方の側に配置されたバックライトユニット80とを少なくとも備える。
上記バックライトユニットは、任意の適切な構造のものが採用され得る。上記バックライトユニットの構造としては、代表的には、液晶パネルの真下から光を照射する「直下方式」、液晶パネルの横端から光を照射する「エッジライト方式」が挙げられる。好ましくは、直下方式である。直下方式によれば、高い輝度が得られるからである。図示例では、バックライトユニットとして、直下方式が採用された場合を示している。直下方式が採用される場合、バックライトユニット80は、好ましくは、光源81と、反射フィルム82と、拡散板83と、プリズムシート84と、輝度向上フィルム85とを備える。なお、バックライトユニットとしてサイドライト方式が採用される場合、バックライトユニットは、好ましくは、導光板(図示せず)と、ライトリフレクター(図示せず)とをさらに備え得る。
上記光源としては、目的に応じて適切なものが採用され得る。上記光源としては、例えば、冷陰極蛍光管(CCFL)、発光ダイオード(LED)、有機EL(OLED)、電界放出型素子(FED)等が挙げられる。光源に発光ダイオードが採用される場合、その光源の色は、白色でも良いし、RGB3色でも良い。上記発光ダイオードにRGB3色光源を用いる場合、カラーフィルターを用いずにカラー表示が可能な、フィールドシーケンシャル方式の液晶表示装置が得られ得る。
上記反射フィルムは、液晶パネルの視認側とは反対側に光が抜けるのを防ぎ、さらに、バックライトの光を効率的に導光板に入射させるために用いられる。上記反射フィルムとしては、例えば、銀を蒸着させたポリエチレンテレフタレートフィルムや、ポリエステル系樹脂を多層に積層した積層フィルムが用いられる。上記反射フィルムの反射率は、好ましくは波長410nm〜800nmの全域で90%以上である。上記反射フィルムは、市販の反射フィルムをそのまま用いることもできる。市販の反射フィルムとしては、例えば、(株)きもと製 レフホワイトシリーズや、住友スリーエム(株)製 ビキュイティESRシリーズ等が挙げられる。
上記導光板は、バックライトからの光を画面全体に行き渡らせるために使用される。上記導光板としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等を、光源から離れるほど厚さが薄くなるようにテーパ形状に成形したものが用いられる。
上記拡散板は、導光板から出た光を広角に導き、画面を均一な明るさにするために使用される。上記拡散板としては、例えば、凹凸処理が施された高分子フィルムや、拡散剤を含有した高分子フィルムが用いられる。上記拡散板のヘーズは、好ましくは85%〜92%である。上記拡散板は、市販の拡散板をそのまま用いることもできる。市販の拡散板としては、例えば、恵和(株)製 OPLUSシリーズや、(株)きもと製 ライトアップシリーズ等が挙げられる。
上記プリズムシートは、導光板により広角にされた光を特定の方向に集め、液晶表示装置の正面方向の輝度を向上させるために使用される。上記プリズムシートとしては、例えば、ポリエステル系樹脂からなるベースフィルムの表面に、アクリル系樹脂または感光性樹脂からなるプリズム層を積層したものが用いられる。上記プリズムシートは、市販のプリズムシートをそのまま用いることもできる。市販のプリズムシートとしては、例えば、三菱レイヨン(株)ダイヤアートシリーズが挙げられる。
上記輝度向上フィルムは、液晶表示装置の正面および斜め方向の輝度を向上させるために使用される。上記輝度向上フィルムは、市販のものをそのまま用いることができる。市販の輝度向上フィルムとしては、例えば、日東電工(株)製 NIPOCS PCFシリーズや住友スリーエム(株)製 ビキュイティDBEFシリーズ等が挙げられる。
上記液晶表示装置は、本発明の効果が得られる限りにおいて、液晶表示装置の照明方式や液晶セルの駆動モードなど用途に応じて、例えば、図4に示した光学部材の一部は省略され得るか、または、他の光学部材に代替され得る。
G−1.液晶表示装置の表示特性
本発明の液晶パネルを備える液晶表示装置は、画面に黒画像を表示させた場合の極角60°、方位角0°〜360°におけるY値(光漏れ量)の平均値が、好ましくは1.3以下であり、さらに好ましくは1.28以下であり、特に好ましくは1.26以下である。さらに、上記液晶表示装置は、画面に黒画像を表示させた場合の極角60°、方位角0°〜360°におけるY値の最大値が、好ましくは4.0以下であり、さらに好ましくは3.5以下であり、特に好ましくは3.0以下である。さらに、上記液晶表示装置は、画面に黒画像を表示させた場合の極角60°、方位角0°〜360°におけるY値の最大値と最小値の差が、好ましくは3.5以下であり、さらに好ましくは3.0以下であり、特に好ましくは2.8以下である。なお、上記Y値は、CIE1931XYZ表示系で定義される三刺激値Yである。
上記液晶表示装置は、画面に黒画像を表示させた場合の極角60°、方位角0°〜360°におけるΔE(カラーシフト量)の最大値が、好ましくは30以下であり、さらに好ましくは25以下であり、特に好ましくは23以下である。さらに、上記液晶表示装置の黒画像を表示させた場合の極角60°、方位角0°〜360°におけるΔEの最大値と最小値の差が、好ましくは20以下であり、さらに好ましくは19以下であり、特に好ましくは18.5以下である。ここで、ΔEは、式;{(L+(a+(b1/2から算出される値であり、Lは、CIE1976L色空間で定義される輝度であり、a,bは色座標である。このΔEの理論上の下限値は0である。ΔEは小さければ小さいほど、黒画像を表示させた液晶表示装置の斜め方向のカラーシフトが小さいことを示す。
G−2.本発明の液晶表示装置の用途
本発明の液晶表示装置は、任意の適切な用途に使用される。具体例としては、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,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・医療機器等が挙げられる。
好ましくは、本発明の液晶表示装置の用途は、液晶テレビである。特に、大型の液晶テレビに好ましく使用される。上記液晶テレビの画面サイズは、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、以下の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)偏光板の単体透過率、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]、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。
《偏光子の作製》
[参考例1]
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。
《第1の光学素子の作製》
[参考例2]
厚み80μmの、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 UZ」]を、位相差フィルム1−Aとして、そのまま用いた。上記位相差フィルム1−Aの光学特性は、表2の通りである。
[参考例3]
厚み40μmの、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 UZ」]を、位相差フィルム1−Bとして、そのまま用いた。上記位相差フィルム1−Bの光学特性は、表2の通りである。
《第2の光学素子の作製》
[参考例4]
(樹脂の合成)
1リットルオートクレーブ中に、重合溶剤としてトルエン400ml、重合開始剤としてパーブチルネオデカノエート0.001モル、N−(2−メチルフェニル)マレイミド0.42モル、イソブテン4.05モルを仕込み、60℃で5時間反応させて、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を得た。得られた樹脂は、重量平均分子量(標準ポリスチレン換算値)160,000であった。
(製膜)
上記の方法にて得られたN−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を、メチルエチルケトンに溶解し、固形分濃度が30重量%の溶液を調製した。この溶液を、厚み60μm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」]の表面に、アプリケーターを用いて塗工し、80℃の空気循環式乾燥オーブンで10分間乾燥させた後、さらに155℃で15分間乾燥させて、積層体を得た。
(延伸)
上記積層体を切り出し、サイズ;12cm×12cmのサンプルを作製した。このサンプルを、同時二軸延伸機(柴山科学機械製)を用いて、135℃で2.05倍に縦一軸延伸した。ノルボルネン系樹脂を主成分とする高分子フィルムは剥離して、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体からなる位相差フィルム2−Aを作製した。上記位相差フィルム2−Aの光学特性は、表3の通りである。また、この位相差フィルムの光弾性係数の絶対値は、6.0×10−12/Nであった。
[参考例5]
製膜工程において、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を含む溶液の塗工厚みを変更したことと、延伸工程において、延伸倍率を2.15倍にしたこと以外は、参考例4と同様の方法で位相差フィルム2−Bを作製した。上記位相差フィルム2−Bの光学特性は、表3の通りである。
[参考例6]
製膜工程において、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を含む溶液の塗工厚みを変更したことと、延伸工程において、延伸倍率を2.2倍にしたこと以外は、参考例4と同様の方法で位相差フィルム2−Cを作製した。上記位相差フィルム2−Cの光学特性は、表3の通りである。
[参考例7]
製膜工程において、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を含む溶液の塗工厚みを変更したことと、延伸工程において、延伸倍率を2.3倍にしたこと以外は、参考例4と同様の方法で位相差フィルム2−Dを作製した。上記位相差フィルム2−Dの光学特性は、表3の通りである。
[参考例8]
製膜工程において、N−(2−メチルフェニル)マレイミド−イソブテン交互共重合体を含む溶液の塗工厚みを変更したことと、延伸工程において、延伸倍率を2.4倍にしたこと以外は、参考例4と同様の方法で位相差フィルム2−Eを作製した。上記位相差フィルム2−Eの光学特性は、表3の通りである。
《第3の光学素子の作製》
[参考例9]
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」:厚み80μm]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。
《液晶セルの作製》
[参考例10]
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。
《液晶パネルおよび液晶表示装置の作製》
[実施例1]
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6で得られた位相差フィルム2−C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直交(90°±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−C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2で得られた位相差フィルム1−Aを貼着した。次に、上記位相差フィルム1−A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、上記位相差フィルム2−C(第2の光学素子)の遅相軸方向と上記液晶セルAの初期配向方向とは実質的に平行であり、上記位相差フィルム2−C(第2の光学素子)の遅相軸方向と偏光子P1の吸収軸方向とは実質的に直交であった。
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2(a)に示す構成(Oモード)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、下記表4に示す。さらに、斜め方向から見たときの光漏れ量の方位角依存性を図5に、斜め方向から見たときのカラーシフト量の方位角依存性を図6にそれぞれ示す。
[実施例2]
第2の光学素子として参考例5で得られた位相差フィルム2−Bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[実施例3]
第2の光学素子として参考例4で得られた位相差フィルム2−Aを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[実施例4]
第2の光学素子として参考例7で得られた位相差フィルム2−Dを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[実施例5]
第1の光学素子として2枚の位相差フィルム1−Aの積層体を用いたこと、および第2の光学素子として位相差フィルム2−Dを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[実施例6]
第1の光学素子として位相差フィルム1−Bを用い、第2の光学素子として位相差フィルム2−Dを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[比較例1]
第3の光学素子として光学フィルム(等方性フィルム)3−Aの代わりに位相差フィルム1−Aを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。さらに、斜め方向から見たときの光漏れ量の方位角依存性を図5に、斜め方向から見たときのカラーシフト量の方位角依存性を図6にそれぞれ示す。
[比較例2]
第1の光学素子を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。さらに、斜め方向から見たときの光漏れ量の方位角依存性を図5に、斜め方向から見たときのカラーシフト量の方位角依存性を図6にそれぞれ示す。
[比較例3]
第2の光学素子を用いなかったこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
[比較例4]
位相差フィルム1−A(第1の光学素子)および位相差フィルム2−C(第2の光学素子)の代わりに、光学フィルム(等方性フィルム)3−Aを用いたこと以外は実施例1と同様にして、液晶パネルおよび液晶表示装置を作製した。得られた液晶表示装置の特性を表4に示す。
表4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、斜め方向の光漏れおよびカラーシフトがいずれも顕著に優れていることがわかる。さらに、図5および図6から明らかなように、本発明の実施例1の液晶表示装置は、比較例1および2の液晶表示装置に比べて、斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトが小さく、かつ、その変動幅も小さい。したがって、本発明の液晶パネル(結果として、液晶表示装置)は、視認者にとって違和感のない、かつ、鮮明なカラー表示を提供できる。
以上のように、本発明の液晶パネルによれば、斜め方向から画面を見た場合に、360°どの方位から見ても、光漏れとカラーシフトを小さくすることができるので、液晶表示装置の表示特性向上に、極めて有用であると言える。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特に好適に用いられる。
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。 (a)は本発明の液晶パネルがOモードを採用する場合の概略斜視図であり、(b)は本発明の液晶パネルがEモードを採用する場合の概略斜視図である。 本発明に用いられる偏光子の代表的な製造工程の概念を示す模式図である。 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、ならびに比較例1および2の液晶表示装置についての斜め方向の光漏れ量(Y)の方位角依存性を示すグラフである。 実施例1、ならびに比較例1および2の液晶表示装置についての斜め方向のカラーシフト量(ΔE)の方位角依存性を示すグラフである。
符号の説明
10 液晶セル
11、11’ 基板
12 液晶層
21 第1の偏光子
22 第2の偏光子
30 第1の光学素子
40 第2の光学素子
50 第3の光学素子
80 バックライトユニット
100 液晶パネル
200 液晶表示装置

Claims (18)

  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の光学素子とを備え、
    該第1の光学素子が、nx=ny>nzの屈折率分布を有し、
    該第2の光学素子が、nz=nx>nyの屈折率分布を有し、且つ、負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムを含み、その遅相軸方向が、該第1の偏光子の吸収軸方向と実質的に直交であり、
    該第3の光学素子が、実質的に光学的に等方性を有する、液晶パネル。
  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の光学素子の遅相軸方向とが、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の偏光子の吸収軸方向とが、実質的に平行である、請求項1から3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]が20nm〜200nmである、請求項1から4のいずれかに記載の液晶パネル。
  6. 前記第1の光学素子の波長分散値(D)が、0.70〜1.05である、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1の光学素子が、セルロース系樹脂を含有する高分子フィルムを含む、請求項1から6のいずれかに記載の液晶パネル。
  8. 前記第2の光学素子のRe[590]が50nm〜200nm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. 前記第2の光学素子のRth[590]が−10nm〜10nmである、請求項1から8のいずれかに記載の液晶パネル。
  10. 前記第2の光学素子のRe[590]と、前記第1の光学素子のRth[590]との和(Re[590]+Rth[590])が100nm〜300nmである、請求項1から9のいずれかに記載の液晶パネル。
  11. 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10のいずれかに記載の液晶パネル。
  12. 前記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂が、スチレン・無水マレイン酸共重合体、スチレン・(メタ)アクリロニトリル共重合体、スチレン・(メタ)アクリレート共重合体、スチレン・マレイミド共重合体、ビニルエステル・マレイミド共重合体、またはオレフィン・マレイミド共重合体である、請求項1から11のいずれかに記載の液晶パネル。
  13. 前記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した複屈折率が、0.002〜0.010である、請求項1から12のいずれかに記載の液晶パネル。
  14. 前記負の複屈折性を示す熱可塑性樹脂を含有する位相差フィルムの23℃における波長590nmの光で測定した光弾性係数の絶対値が、1×10−12/N〜80×10−12/Nである、請求項1から13のいずれかに記載の液晶パネル。
  15. 請求項1から14のいずれかに記載の液晶パネルを含む、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の最大値が4.0以下である、請求項15に記載の液晶表示装置。
  17. 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3.5以下である、請求項15または16に記載の液晶表示装置。
  18. 請求項15から17のいずれかに記載の液晶表示装置を含む、液晶テレビ。
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