JP2007279411A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に水平方向に配向した液晶分子に横方向の電界を印加することにより表示を行う、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an in-plane switching mode liquid crystal display device that performs display by applying a horizontal electric field to liquid crystal molecules aligned in a horizontal direction.
液晶表示装置としては、二枚の直交した偏光板の間に、ネマチック液晶をツイスト配列させた液晶層を挟み、電界を基板に対して垂直な方向にかける方式、いわゆるTNモードが広く用いられている。この方式では、黒表示時に液晶が基板に対して立ち上がるために、斜めから見ると液晶分子による複屈折が発生し、光漏れが起こる。この問題に対して、液晶性分子がハイブリッド配向したフィルムを用いることで、液晶セルを光学的に補償し、この光漏れを防止する方式が実用化されている。しかし、液晶性分子を用いても液晶セルを問題なく完全に光学的に補償することは非常に難しく、画面下方向での諧調反転が抑えきれないという問題を生じていた。 As a liquid crystal display device, a so-called TN mode is widely used in which a liquid crystal layer in which nematic liquid crystal is twisted is sandwiched between two orthogonal polarizing plates and an electric field is applied in a direction perpendicular to the substrate. In this system, since the liquid crystal rises with respect to the substrate during black display, birefringence occurs due to liquid crystal molecules when viewed from an oblique direction, and light leakage occurs. To solve this problem, a system for optically compensating the liquid crystal cell and preventing this light leakage by using a film in which liquid crystal molecules are hybrid-aligned has been put into practical use. However, even if liquid crystal molecules are used, it is very difficult to completely optically compensate the liquid crystal cell without any problem, resulting in a problem that gradation reversal in the lower direction of the screen cannot be suppressed.
かかる問題を解決するため、横電界を液晶に対して印加する、いわゆるインプレーンスイッチング(IPS)モードによる液晶表示装置や、誘電率異方性が負の液晶を垂直配向してパネル内に形成した突起やスリット電極によって配向分割した垂直配向(VA)モードが提案され、実用化されている。近年、これらのパネルはモニター用途に留まらず、TV用途として開発が進められており、それによって、画面の輝度が大きく向上してきている。一方、これらの動作モードで従来問題とされていなっかった、黒表示時の対角位斜め入射方向での僅かな光漏れが、表示品質の低下の原因として顕在化してきた。 In order to solve such a problem, a liquid crystal display device using a so-called in-plane switching (IPS) mode in which a lateral electric field is applied to the liquid crystal, or a liquid crystal having a negative dielectric anisotropy is vertically aligned in the panel. A vertical alignment (VA) mode in which alignment is divided by protrusions and slit electrodes has been proposed and put into practical use. In recent years, these panels have been developed not only for monitor applications but also for TV applications, and as a result, screen brightness has been greatly improved. On the other hand, a slight light leakage in the diagonally oblique incidence direction during black display, which has not been considered as a problem in these operation modes, has become apparent as a cause of a decrease in display quality.
この色調や黒表示の視野角を改善する手段の一つとして、液晶層と偏光板の間に複屈折特性を有する光学補償材料を配置することがIPSモードにおいても検討されている。例えば、傾斜時の液晶層のレターデーションの増減を補償する作用を有する光軸を互いに直交した複屈折媒体を基板と偏光板との間に配置することで、白表示又は中間調表示を斜め方向から直視した場合の色付きが改善できることが開示されている(特許文献1参照)。また、負の固有複屈折を有するスチレン系ポリマーやディスコチック液晶性化合物からなる光学補償フィルムを使用した方法(特許文献2、3、4参照)や、光学補償フィルムとして複屈折が正で光学軸がフィルムの面内にある膜と複屈折が正で光学軸がフィルムの法線方向にある膜とを組み合わせる方法(特許文献5参照)、レターデーションが二分の一波長の二軸性の光学補償シートを使用する方法(特許文献6参照)、偏光板の保護膜として負のレターデーションを有する膜を使い、この表面に正のレターデーションを有する光学補償層を設ける方式(特許文献7参照)が提案されている。また、所定の光学特性を有する第1及び第2の位相差領域を有するIPSモード液晶表示装置が提案され、さらにその好ましい態様として、前記偏光板保護膜が所定の光学特性を有する液晶表示装置が提案されている(特許文献8)。
As one means for improving the color tone and the viewing angle of black display, the arrangement of an optical compensation material having birefringence characteristics between the liquid crystal layer and the polarizing plate is also studied in the IPS mode. For example, by arranging a birefringent medium having an optical axis orthogonal to each other to compensate for the increase / decrease in retardation of the liquid crystal layer during tilting, a white display or a halftone display is diagonally arranged between the substrate and the polarizing plate. It is disclosed that coloring can be improved when viewing directly from (see Patent Document 1). In addition, a method using an optical compensation film made of a styrenic polymer having a negative intrinsic birefringence or a discotic liquid crystalline compound (see
しかし、提案された方式の多くは、液晶セル中の液晶の複屈折の異方性を打ち消して視野角を改善する方式であるために、直交偏光板を斜めから見た場合の偏光軸交差角度の直交からのズレに基づく光漏れを十分に解決できないという問題がある。また、この光漏れを補償できるとされる方式でも、液晶セルを完全に光学的に補償することは非常に難しい。さらに、延伸複屈折ポリマーフィルムで光学補償を行うIPSモード液晶セル用光学補償シートでは、複数のフィルムを用いる必要があり、その結果、光学補償シートの厚さが増し、表示装置の薄形化に不利である。また、延伸フィルムの積層には粘着層を用いるため、温湿度変化により粘着層が収縮してフィルム間の剥離や反りといった不良が発生することがあった。
また、特許文献8の液晶表示装置は、色味変化は小さく、且つ液晶セルの黒表示時の遅相軸方向を軸としてほぼ線対称のCRマップを示す。しかし、例えば、液晶セルの遅相軸方向が画面に対して上下方向の時、右斜め上から観察すると赤く、右斜め下から観察すると青く色づいてしまい、その違いが目立ってしまっていた。
However, many of the proposed methods are methods that improve the viewing angle by canceling the birefringence anisotropy of the liquid crystal in the liquid crystal cell, so the polarization axis crossing angle when the orthogonal polarizing plate is viewed from an oblique direction. There is a problem that the light leakage based on the deviation from orthogonality cannot be solved sufficiently. In addition, even in a system that can compensate for this light leakage, it is very difficult to completely optically compensate the liquid crystal cell. Furthermore, in the optical compensation sheet for IPS mode liquid crystal cell that performs optical compensation with the stretched birefringent polymer film, it is necessary to use a plurality of films. As a result, the thickness of the optical compensation sheet increases, and the display device becomes thinner. It is disadvantageous. Moreover, since an adhesive layer is used for lamination | stacking of a stretched film, the adhesive layer contracted by the temperature / humidity change, and defects, such as peeling and a curvature between films, may generate | occur | produce.
Further, the liquid crystal display device of
本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、簡易な構成で、表示品位のみならず、視野角に依存した色味変化が軽減されたIPS型液晶表示装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an IPS liquid crystal display device that has a simple configuration and that reduces not only the display quality but also the color change depending on the viewing angle. To do.
前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
[1] 少なくとも、第1偏光膜と、第1位相差層と、第2位相差層と、第3位相差層と、ネマチック液晶材料からなる液晶層を一対の基板で挟んだ液晶セルとを含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して平行に配向する液晶表示装置であって、
第1位相差層の面内レターデーションReが20nm〜150nmであり、且つNz=Rth/Re+0.5で定義される値Nzが1.5〜7であり、
第2位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、且つ厚み方向のレターデーションRthが−80nm〜−400nmであり、
第3位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、且つ厚み方向のレターデーションRthが−100nm〜0nmであり、及び
第1偏光膜の透過軸が黒表示時の液晶分子の遅相軸方向に平行である液晶表示装置。
[2] 前記第1偏光膜、前記第1位相差層、前記第2位相差層、前記液晶セル及び前記第3位相差層が、この順序で配置され、且つ前記第1位相差層の遅相軸が、前記第1偏光膜の透過軸に実質的に平行である[1]の液晶表示装置。
[3] 前記第1偏光膜の透過軸と直交する透過軸を有する第2偏光膜をさらに有し、前記第1及び第2偏光膜が、前記第1位相差層、前記第2位相差層及び前記液晶セルを挟持して配置されている[1]又は[2]の液晶表示装置。
[4] 前記第1偏光膜及び/又は第2偏光膜を挟んで配置された一対の保護膜を有し、該一対の保護膜のうち液晶層に近い側の保護膜の厚み方向の位相差Rthが40nm以下である[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5] 前記第1偏光膜及び/又は第2偏光膜が、前記液晶層と反対側の表面に保護膜を有し、該液晶層に近い側の表面に、第1位相差層、第2位相差層、及び第3位相差層のいずれかが接している[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[6] 前記第1偏光膜及び/又は第2偏光膜を挟んで配置された一対の保護膜を有し、該一対の保護膜のうち液晶層に近い側の保護膜がセルロースアシレートフィルム又はノルボルネン系フィルムである[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[7] 前記第2位相差層が、実質的に垂直配向した棒状液晶化合物を含有する位相差層を有する[1]〜[6]のいずれかの液晶表示装置。
Means for solving the above-mentioned problems are as follows.
[1] At least a first polarizing film, a first retardation layer, a second retardation layer, a third retardation layer, and a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal material is sandwiched between a pair of substrates. A liquid crystal display device in which liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned parallel to the surfaces of the pair of substrates during black display,
The in-plane retardation Re of the first retardation layer is 20 nm to 150 nm, and the value Nz defined by Nz = Rth / Re + 0.5 is 1.5 to 7,
The in-plane refractive indexes nx and ny of the second retardation layer are substantially equal, nx <nz, and the retardation Rth in the thickness direction is −80 nm to −400 nm,
The in-plane refractive indexes nx and ny of the third retardation layer are substantially equal, nx <nz, the retardation Rth in the thickness direction is −100 nm to 0 nm, and the transmission axis of the first polarizing film is A liquid crystal display device parallel to the slow axis direction of liquid crystal molecules during black display.
[2] The first polarizing film, the first retardation layer, the second retardation layer, the liquid crystal cell, and the third retardation layer are arranged in this order, and the first retardation layer is delayed. The liquid crystal display device according to [1], wherein a phase axis is substantially parallel to a transmission axis of the first polarizing film.
[3] A second polarizing film having a transmission axis perpendicular to the transmission axis of the first polarizing film is further included, and the first and second polarizing films are the first retardation layer and the second retardation layer. And the liquid crystal display device according to [1] or [2], wherein the liquid crystal cell is interposed therebetween.
[4] A pair of protective films disposed with the first polarizing film and / or the second polarizing film interposed therebetween, and the thickness direction retardation of the protective film on the side close to the liquid crystal layer of the pair of protective films. The liquid crystal display device according to any one of [1] to [3], wherein Rth is 40 nm or less.
[5] The first polarizing film and / or the second polarizing film has a protective film on the surface opposite to the liquid crystal layer, and the first retardation layer and the second polarizing film are formed on the surface close to the liquid crystal layer. Any one of the retardation layer and the third retardation layer is in contact with the liquid crystal display device according to any one of [1] to [3].
[6] A pair of protective films disposed between the first polarizing film and / or the second polarizing film, wherein the protective film on the side close to the liquid crystal layer of the pair of protective films is a cellulose acylate film or The liquid crystal display device according to any one of [1] to [3], which is a norbornene film.
[7] The liquid crystal display device according to any one of [1] to [6], wherein the second retardation layer has a retardation layer containing a rod-like liquid crystal compound that is substantially vertically aligned.
少なくとも、第1偏光膜と、第1位相差層と、第2位相差層と、第3位相差層と、ネマチック液晶材料からなる液晶層を一対の基板で挟んだ液晶セルとを含み、黒表示時に該ネマチック液晶材料の液晶分子が前記一対の基板の表面に対して平行に配向する液晶表示装置であって、第1位相差層の面内レターデーションReが20nm〜150nmであり、Nz=Rth/Re+0.5で定義される第1位相差層の値Nzが1.5〜7であり、第2位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、第2位相差層の厚み方向のレターデーションRthが−80nm〜−400nmであり、第3位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、第3位相差層の厚み方向のレターデーションRthが−100nm〜0nmであり、且つ第1偏光膜の透過軸が黒表示時の液晶分子の遅相軸方向に平行にすることによって、正面方向の特性を何ら変更させることなく、斜めの方位角方向から見た場合に2枚の偏光板の吸収軸が90度からずれることから生ずるコントラストの低下、特に45度の斜め方向からのコントラストの低下を改善することができる。さらに、観察方位に依存した色味変化が軽減された液晶表示装置を提供することができる。 Including at least a first polarizing film, a first retardation layer, a second retardation layer, a third retardation layer, and a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal material is sandwiched between a pair of substrates, A liquid crystal display device in which liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned in parallel to the surfaces of the pair of substrates at the time of display, the in-plane retardation Re of the first retardation layer is 20 nm to 150 nm, and Nz = The value Nz of the first retardation layer defined by Rth / Re + 0.5 is 1.5 to 7, the in-plane refractive indexes nx and ny are substantially equal, and nx <nz. The retardation Rth in the thickness direction of the second retardation layer is −80 nm to −400 nm, the in-plane refractive indexes nx and ny are substantially equal, nx <nz, Retardation Rth in thickness direction of three retardation layers By making the transmission axis of the first polarizing film parallel to the slow axis direction of the liquid crystal molecules at the time of black display, the azimuth angle direction is oblique without changing any characteristics in the front direction. When viewed from above, it is possible to improve the contrast reduction caused by the deviation of the absorption axes of the two polarizing plates from 90 degrees, particularly the contrast reduction from the oblique direction of 45 degrees. Furthermore, it is possible to provide a liquid crystal display device in which the color change depending on the viewing direction is reduced.
以下において、本発明の液晶表示装置の一実施形態及びその構成部材について順次説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention and its constituent members will be described in order. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
本明細書において、「平行」、「直交」とは、厳密な角度±10゜未満の範囲内であることを意味する。この範囲は厳密な角度との誤差は、±5゜未満であることが好ましく、±2゜未満であることがより好ましい。また、「実質的に垂直」とは、厳密な垂直の角度よりも±20゜未満の範囲内であることを意味する。この範囲は厳密な角度との誤差は、±15゜未満であることが好ましく、±10゜未満であることがより好ましい。また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味する。さらに屈折率の測定波長は特別な記述がない限り、可視光域のλ=550nmでの値である。 In the present specification, “parallel” and “orthogonal” mean that the angle is within a range of strictly less than ± 10 °. In this range, an error from a strict angle is preferably less than ± 5 °, and more preferably less than ± 2 °. Further, “substantially vertical” means within a range of less than ± 20 ° from a strict vertical angle. In this range, an error from a strict angle is preferably less than ± 15 °, and more preferably less than ± 10 °. Further, the “slow axis” means a direction in which the refractive index is maximized. Further, the measurement wavelength of the refractive index is a value at λ = 550 nm in the visible light region unless otherwise specified.
本明細書において「偏光板」とは、特に断らない限り、長尺の偏光板及び液晶装置に組み込まれる大きさに裁断された(本明細書において、「裁断」には「打ち抜き」及び「切り出し」等も含むものとする)偏光板の両者を含む意味で用いられる。また、本明細書では、「偏光膜」及び「偏光板」を区別して用いるが、「偏光板」は「偏光膜」の少なくとも片面に該偏光膜を保護する透明保護膜を有する積層体を意味するものとする。また、本明細書において、「位相差層」は、単層構造のみならず、複数の層が積層された積層構造についても用いるものとする。 In this specification, “polarizing plate” is cut into a size to be incorporated into a long polarizing plate and a liquid crystal device unless otherwise specified (in this specification, “cutting” includes “punching” and “cutting out”. It is used in the meaning including both of the polarizing plates. In this specification, “polarizing film” and “polarizing plate” are distinguished from each other. “Polarizing plate” means a laminate having a transparent protective film for protecting the polarizing film on at least one side of the “polarizing film”. It shall be. In this specification, the “retardation layer” is used not only for a single layer structure but also for a stacked structure in which a plurality of layers are stacked.
本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のリターデーションおよび厚さ方向のリターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフィルムが1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)のフィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値に基づいて、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
In the present specification, Re (λ) and Rth (λ) respectively represent in-plane retardation and retardation in the thickness direction at a wavelength λ. Re (λ) is measured by making light having a wavelength of λ nm incident in the normal direction of the film in KOBRA 21ADH or WR (manufactured by Oji Scientific Instruments).
When the film to be measured is represented by a uniaxial or biaxial refractive index ellipsoid, Rth (λ) is calculated by the following method.
Rth (λ) is the in-plane slow axis (determined by KOBRA 21ADH or WR) as the tilt axis (rotation axis) (when there is no slow axis, Rth (λ) With respect to the film normal direction (with an arbitrary direction as the rotation axis), the light of wavelength λ nm is incident from each inclined direction in steps of 10 degrees from the normal direction to 50 degrees on one side, and a total of 6 points are measured. KOBRA 21ADH or WR is calculated based on the measured retardation value, the assumed value of the average refractive index, and the input film thickness value.
In the above case, in the case of a film having a direction in which the retardation value is zero at a certain tilt angle with the in-plane slow axis from the normal direction as the rotation axis, retardation at a tilt angle larger than the tilt angle. The value is calculated by KOBRA 21ADH or WR after changing its sign to negative.
尚、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基に、以下の式(1)及び式(2)よりRthを算出することもできる。 In addition, the retardation value is measured from the two inclined directions, with the slow axis as the tilt axis (rotation axis) (in the absence of the slow axis, the arbitrary direction in the film plane is the rotation axis), Based on the value, the assumed value of the average refractive index, and the input film thickness value, Rth can also be calculated from the following equations (1) and (2).
注記: 式中、Re(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。
式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。
Note: In the formula, Re (θ) represents a retardation value in a direction inclined by an angle θ from the normal direction.
In the formula, nx represents the refractive index in the slow axis direction in the plane, ny represents the refractive index in the direction perpendicular to nx in the plane, and nz represents the refractive index in the direction perpendicular to nx and ny.
測定されるフィルムが1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がないフィルムの場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:
セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
In the case where the film to be measured cannot be expressed by a uniaxial or biaxial refractive index ellipsoid, that is, a film having no so-called optical axis, Rth (λ) is calculated by the following method.
Rth (λ) is the above-mentioned Re (λ), and the in-plane slow axis (determined by KOBRA 21ADH or WR) is the tilt axis (rotation axis), and −50 degrees to +50 degrees with respect to the film
In the above measurement, the assumed value of the average refractive index may be a value in a polymer handbook (John Wiley & Sons, Inc.) or a catalog of various optical films. Those whose average refractive index is not known can be measured with an Abbe refractometer. Examples of the average refractive index values of main optical films are given below:
Cellulose acylate (1.48), cycloolefin polymer (1.52), polycarbonate (1.59), polymethyl methacrylate (1.49), and polystyrene (1.59).
By inputting these assumed values of average refractive index and film thickness, KOBRA 21ADH or WR calculates nx, ny, and nz. Nz = (nx−nz) / (nx−ny) is further calculated from the calculated nx, ny, and nz.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1及び図3は、本発明の液晶表示装置の一実施形態の模式図である。図2は、本発明の液晶表示装置の画素領域例を示す模式図である。
[液晶表示装置]
図1に示す液晶表示装置は、偏光膜8及び20と、第1位相差層10と、第2位相差層12と、第3位相差層18と、基板13及び17と、該基板に挟持される液晶層15とを有する。偏光膜8及20は、それぞれ保護膜7aと7b及び19aと19bによって挟持されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 3 are schematic views of an embodiment of the liquid crystal display device of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a pixel region of the liquid crystal display device of the present invention.
[Liquid Crystal Display]
The liquid crystal display device shown in FIG. 1 includes
図1の液晶表示装置では、液晶セルは、基板13及び17と、これらに挟持される液晶層15を含む。液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dは透過モードにおいて、ねじれ構造を持たないIPS型では0.2〜0.4μmの範囲が最適値となる。この範囲では白表示輝度が高く、黒表示輝度が小さいことから、明るくコントラストの高い表示装置が得られる。基板13及び17の液晶層15に接触する表面には、配向膜(不図示)が形成されていて、液晶分子を基板の表面に対して略平行に配向させるとともに配向膜上に施されたラビング処理方向14により、電圧無印加状態もしくは低印加状態における液晶分子配向方向が制御されている。また、基板13又は17の内面には、液晶分子に電圧印加可能な電極(図1中不図示)が形成されている。
In the liquid crystal display device of FIG. 1, the liquid crystal cell includes
図2に、液晶層15の1画素領域中の液晶分子の配向を模式的に示す。図2は、液晶層15の1画素に相当する程度の極めて小さい面積の領域中の液晶分子の配向を、基板13及び17の内面に形成された配向膜のラビング方向4、及び基板13及び17の内面に形成された液晶分子に電圧印加可能な電極2及び3とともに示した模式図である。電界効果型液晶として正の誘電異方性を有するネマチック液晶を用いてアクティブ駆動を行った場合の、電圧無印加状態若しくは低印加状態での液晶分子配向方向は5a及び5bであり、この時に黒表示が得られる。電極2及び3間に印加されると、電圧に応じて液晶分子は6a及び6b方向へとその配向方向を変える。通常、この状態で明表示を行なう。
FIG. 2 schematically shows the orientation of the liquid crystal molecules in one pixel region of the
再び図1において、偏光膜8の吸収軸9と、偏光膜20の吸収軸21は直交して配置されている。第1位相差層10の遅相軸11は、偏光膜8の吸収軸9と直交、及び黒表示時の液晶層15中の液晶分子の遅相軸方向16に平行である。即ち、偏光膜9の透過軸(吸収軸9と直交方向の軸)は、黒表示時の液晶層15中の液晶分子の遅相軸方向16に平行である。図1に示す液晶表示装置では、偏光膜8は二枚の保護膜7a及び7bに挟持され、及び偏光膜20も二枚の保護膜19a及び19bに挟持されている。
In FIG. 1 again, the
所定の光学特性を有する第1位相差層10、所定の光学特性を有する第2位相差層は、液晶層15の位置を基準にして、液晶層15と偏光膜8との間に配置され、所定の光学特性を有する第3位相差層は、液晶層15と偏光膜20との間に配置されている。偏光膜8及び20は、いずれが視認側であっても、背面側であってもよい。但し、いずれの態様においても、第1位相差層10と第2位相差層12との配置関係は、第2位相差層12が液晶層15により近くなるように配置する。
第1位相差層、第2位相差層及び第3位相差層の詳細については、後述する。
The
Details of the first retardation layer, the second retardation layer, and the third retardation layer will be described later.
本発明の他の実施形態を図3に示す。図3の液晶表示装置は、図1における偏光膜8の保護膜7bの代わりに第1位相差層10が、偏光膜20の保護膜19aの代わりに第3位相差層18が偏光板保護膜の役割も果たしている。それ以外の構成は、例えば、液晶層15の黒表示時の遅相軸と、偏光膜8の吸収軸9の配置関係は、図1と同様である。なお、図3の態様においても偏光膜8及び20は、いずれが視認側であっても、背面側であってもよい。但し、いずれの態様においても、第1位相差層10と第2位相差層12との配置関係は、第2位相差層12が液晶層15により近くなるように配置する。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. The liquid crystal display device of FIG. 3 has a
なお、図1及び図3には、上側偏光板及び下側偏光板を備えた透過モードの表示装置の態様を示したが、本発明は一の偏光板のみを備える反射モードの態様であってもよく、かかる場合は、液晶セル内の光路が2倍になることから、最適Δn・dの値は上記の1/2程度の値になる。 1 and 3 show a mode of a transmissive mode display device including an upper polarizing plate and a lower polarizing plate, the present invention is a mode of a reflective mode including only one polarizing plate. In such a case, since the optical path in the liquid crystal cell is doubled, the optimum value of Δn · d is about the above half value.
本発明の液晶表示装置は、図1〜図3に示す構成に限定されず、他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶層と偏光膜との間にカラーフィルターを配置してもよい。また、偏光膜の保護膜の表面に反射防止処理やハードコートを施してもよい。また、構成部材に導電性を付与したものを使用してもよい。また、透過型として使用する場合は、冷陰極あるいは熱陰極蛍光管、あるいは発光ダイオード、フィールドエミッション素子、エレクトロルミネッセント素子を光源とするバックライトを背面に配置することができる。この場合、バックライトの配置は図2及び図3の上側であっても下側であってもよい。また、液晶層とバックライトとの間に、反射型偏光板や拡散板、プリズムシートや導光板を配置することもできる。また、上記した様に、本発明の液晶表示装置は、反射型であってもよく、かかる場合は、偏光板は観察側に1枚配置したのみでよく、液晶セル背面あるいは液晶セルの下側基板の内面に反射膜を配置する。もちろん前記光源を用いたフロントライトを液晶セル観察側に設けることも可能である。 The liquid crystal display device of the present invention is not limited to the configuration shown in FIGS. 1 to 3 and may include other members. For example, a color filter may be disposed between the liquid crystal layer and the polarizing film. Further, an antireflection treatment or a hard coat may be applied to the surface of the protective film of the polarizing film. Moreover, you may use what gave electroconductivity to the structural member. In the case of use as a transmission type, a cold cathode or a hot cathode fluorescent tube, or a backlight having a light emitting diode, a field emission element, or an electroluminescent element as a light source can be disposed on the back surface. In this case, the arrangement of the backlight may be on the upper side or the lower side in FIGS. In addition, a reflective polarizing plate, a diffusion plate, a prism sheet, or a light guide plate can be disposed between the liquid crystal layer and the backlight. In addition, as described above, the liquid crystal display device of the present invention may be of a reflective type. In such a case, only one polarizing plate may be disposed on the observation side, and the back side of the liquid crystal cell or the lower side of the liquid crystal cell. A reflective film is disposed on the inner surface of the substrate. Of course, it is also possible to provide a front light using the light source on the liquid crystal cell observation side.
本発明の液晶表示装置には、画像直視型、画像投影型や光変調型が含まれる。本発明は、TFTやMIMのような3端子又は2端子半導体素子を用いたアクティブマトリックス液晶表示装置に適用した態様が特に有効である。勿論、時分割駆動と呼ばれるパッシブマトリックス液晶表示装置に適用した態様も有効である。 The liquid crystal display device of the present invention includes an image direct view type, an image projection type, and a light modulation type. The present invention is particularly effective when applied to an active matrix liquid crystal display device using a three-terminal or two-terminal semiconductor element such as TFT or MIM. Of course, a mode applied to a passive matrix liquid crystal display device called time-division driving is also effective.
以下、本発明の液晶表示装置に使用可能な種々の部材の好ましい光学特性や部材に用いられる材料、その製造方法等について、詳細に説明する。 Hereinafter, preferred optical characteristics of various members usable in the liquid crystal display device of the present invention, materials used for the members, manufacturing methods thereof, and the like will be described in detail.
[第1位相差層]
本発明に含まれる第1位相差層は、面内レターデーションReが20nm〜150nmであって、斜め方向の光漏れを効果的に低減するためには、第1位相差層のReは、40nm〜115nmであるのがより好ましく、60nm〜95nmであるのがさらに好ましい。また、Nz=Rth/Re+0.5で定義されるNzが1.5〜7であって、斜め方向の光漏れを効果的に低減するためには、第1位相差層のNzは、2.0〜5.5であるのがより好ましく、2.5〜4.5であるのがさらに好ましい。
[First retardation layer]
The first retardation layer included in the present invention has an in-plane retardation Re of 20 nm to 150 nm, and in order to effectively reduce light leakage in an oblique direction, the Re of the first retardation layer is 40 nm. It is more preferably ˜115 nm, and further preferably 60 nm to 95 nm. Further, Nz defined by Nz = Rth / Re + 0.5 is 1.5 to 7, and in order to effectively reduce light leakage in an oblique direction, Nz of the first retardation layer is 2. It is more preferably 0 to 5.5, and further preferably 2.5 to 4.5.
基本的には前記第1位相差層は、前記光学特性を有する限り、その材料及び形態については特に制限されない。例えば、複屈折ポリマーフィルムからなる位相差膜、透明支持体上に高分子化合物を塗布後に加熱塩した膜、及び透明支持体上に低分子あるいは高分子液晶性化合物を塗布もしくは転写することによって形成された位相差層を有する位相差膜など、いずれも使用することができる。また、それぞれを積層した積層体を第1位相差層として使用することもできる。 Basically, the material and form of the first retardation layer are not particularly limited as long as it has the optical characteristics. For example, a retardation film made of a birefringent polymer film, a film obtained by applying a high molecular compound on a transparent support and then heated and salted, and a low molecular weight or high molecular liquid crystalline compound applied or transferred onto the transparent support Any of the retardation films having the retardation layer formed can be used. Moreover, the laminated body which laminated | stacked each can also be used as a 1st phase difference layer.
複屈折ポリマーフィルムとしては、複屈折特性の制御性や透明性、耐熱性に優れるものが好ましい。この場合、用いる高分子材料としては均一な二軸配向が達成できる高分子であれば特に制限はないが、従来公知のもので溶液流延法や押出し成形方式で製膜できるもの好ましく、ノルボルネン系高分子、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリエステル系高分子、ポリサルフォン等の芳香族系高分子、セルロースアシレート、又は、それらポリマーの2種又は3種以上を混合したポリマーなどがあげられる。 The birefringent polymer film is preferably a film having excellent controllability of birefringence characteristics, transparency and heat resistance. In this case, the polymer material to be used is not particularly limited as long as it is a polymer capable of achieving uniform biaxial orientation, but is preferably a conventionally known material that can be formed by a solution casting method or an extrusion method, and is preferably a norbornene-based material. Polymers, polycarbonate polymers, polyarylate polymers, polyester polymers, aromatic polymers such as polysulfone, cellulose acylate, or polymers in which two or more of these polymers are mixed It is done.
フィルムの二軸配向は、押出し成形方式や流延製膜方式等の適宜な方式で製造した当該熱可塑性樹脂からなるフィルムを、例えばロールによる縦延伸方式、テンターによる横延伸方式や二軸延伸方式などにより、延伸処理することにより達成することができる。前記のロールによる縦延伸方式では加熱ロールを用いる方法や雰囲気を加熱する方法、それらを併用する方法等の適宜な加熱方法を採ることができる。またテンターによる二軸延伸方式では全テンター方式による同時二軸延伸方法や、ロール・テンター法による逐次二軸延伸方法などの適宜な方法を採ることができる。
また、配向ムラや位相差ムラの少ないものが好ましい。その厚さは、位相差等により適宜に決定しうるが、一般には薄型化の点より1〜300μmが好ましく、10〜200μmがより好ましく、20〜150μmがさらに好ましい。
The biaxial orientation of the film is a film made of the thermoplastic resin produced by an appropriate method such as an extrusion molding method or a casting film forming method, for example, a longitudinal stretching method using a roll, a transverse stretching method using a tenter, or a biaxial stretching method. For example, it can be achieved by performing a stretching treatment. In the longitudinal stretching method using the roll, an appropriate heating method such as a method using a heating roll, a method of heating an atmosphere, or a method of using them together can be employed. In the biaxial stretching method using a tenter, an appropriate method such as a simultaneous biaxial stretching method using an all tenter method or a sequential biaxial stretching method using a roll tenter method can be employed.
Moreover, a thing with little orientation nonuniformity and phase difference nonuniformity is preferable. Although the thickness can be appropriately determined depending on the phase difference or the like, generally 1 to 300 μm is preferable, 10 to 200 μm is more preferable, and 20 to 150 μm is more preferable from the viewpoint of thinning.
ノルボルネン系高分子としては、ノルボルネン及びその誘導体、テトラシクロドデセン及びその誘導体、ジシクロペンタジエン及びその誘導体、メタノテトラヒドロフルオレン及びその誘導体などのノルボルネン系モノマーの主成分とするモノマーの重合体であり、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーとこれと共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体、及びの水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性、機械的強度等の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素化物が最も好ましい。ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィンの重合体又は環状共役ジエンの重合体の分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロヘキサン溶液(重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン溶液)のゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレン又はポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常5,000〜500,000、好ましくは8,000〜200,000、より好ましくは10,000〜100,000の範囲であるときに、フィルム(A)の機械的強度、及び成形加工性とが高度にバランスされて好適である。 As the norbornene-based polymer, norbornene and its derivatives, tetracyclododecene and its derivatives, dicyclopentadiene and its derivatives, methanotetrahydrofluorene and its monomers as a main component of a monomer polymer, Ring-opening polymer of norbornene monomer, ring-opening copolymer of norbornene monomer and other monomer capable of ring-opening copolymerization, addition polymer of norbornene monomer, copolymerizable with norbornene monomer Examples include addition copolymers with other monomers and hydrogenated products thereof. Among these, from the viewpoints of heat resistance, mechanical strength, and the like, a ring-opening polymer hydride of a norbornene monomer is most preferable. The molecular weight of the norbornene-based polymer, the polymer of the monocyclic olefin or the polymer of the cyclic conjugated diene is appropriately selected according to the purpose of use, but the cyclohexane solution (toluene solution if the polymer resin does not dissolve) The polyisoprene or polystyrene-converted weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography is usually 5,000 to 500,000, preferably 8,000 to 200,000, more preferably 10,000 to 100,000. When the thickness is in the range, the mechanical strength of the film (A) and the moldability are highly balanced, which is preferable.
セルロースアシレートのアシル基としては、脂肪族基でもアリル基でもよく特に限定されない。それらは、例えばセルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステルあるいは芳香族カルボニルエステル、芳香族アルキルカルボニルエステルなどであり、それぞれさらに置換された基を有していてもよく、総炭素数が22以下のエステル基が好ましい。これらの好ましいセルロースアシレートとしては、エステル部の総炭素数が22以下のアシル基(例えば、アセチル、プロピオニル、ブチロイル、バレル、ヘプタノイル、オクタノイル、デカノイル、ドデカノイル、トリデカノイル、ヘキサデカノイル、オクタデカノイルなど)、アリールカルボニル基(アクリル、メタクリルなど)、アリルカルボニルキ(ベンゾイル、ナフタロイルなど)、シンナモイル基を挙げることができる。これらの中でも、セルロースアセテート、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、セルロースアセテートステアレート、セルロースアセテートベンゾエートなどであり、混合エステルの場合はその比率は特に限定されないが、好ましくはアセテートが総エステルの30モル%以上であることが好ましい。 The acyl group of cellulose acylate may be an aliphatic group or an allyl group, and is not particularly limited. They are, for example, alkyl carbonyl esters, alkenyl carbonyl esters, aromatic carbonyl esters, aromatic alkyl carbonyl esters, etc. of cellulose, each of which may further have a substituted group, and an ester having a total carbon number of 22 or less. Groups are preferred. These preferred cellulose acylates include acyl groups having a total carbon number of 22 or less in the ester moiety (for example, acetyl, propionyl, butyroyl, barrel, heptanoyl, octanoyl, decanoyl, dodecanoyl, tridecanoyl, hexadecanoyl, octadecanoyl, etc. ), Arylcarbonyl groups (such as acrylic and methacrylic), allylcarbonyloxy (such as benzoyl and naphthaloyl), and cinnamoyl groups. Among these, cellulose acetate, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate stearate, cellulose acetate benzoate, etc. are not particularly limited in the case of mixed esters, but preferably acetate is the total ester. It is preferable that it is 30 mol% or more.
これらの中でも、セルロースアシレートが好ましく、特に写真用グレードのものが好ましく、市販の写真用グレードのものは粘度平均重合度、置換度等の品質を満足して入手することができる。写真用グレードのセルローストリアセテートのメーカーとしては、ダイセル化学工業(株)(例えばLT−20,30,40,50,70,35,55,105など)、イーストマンコダック社(例えば、CAB−551−0.01、CAB−551−0.02、CAB−500−5、CAB−381−0.5、CAB−381−02、CAB−381−20、CAB−321−0.2、CAP−504−0.2、CAP−482−20、CA−398−3など)、コートルズ社、ヘキスト社等があり、何れも写真用グレードのセルロースアシレートを使用できる。また、フィルムの機械的特性や光学的な特性を制御する目的で、可塑剤、界面活性剤、レターデーション調節剤、UV吸収剤などを今後することができる(参考資料:特開2002−277632号公報、特開2002−182215号公報)。 Among these, cellulose acylate is preferred, and photographic grades are particularly preferred, and commercially available photographic grades can be obtained with satisfactory quality such as viscosity average degree of polymerization and substitution degree. As manufacturers of photographic grade cellulose triacetate, Daicel Chemical Industries, Ltd. (for example, LT-20, 30, 40, 50, 70, 35, 55, 105, etc.), Eastman Kodak Company (for example, CAB-551) 0.01, CAB-551-0.02, CAB-500-5, CAB-381-0.5, CAB-381-02, CAB-381-20, CAB-321-0.2, CAP-504 0.2, CAP-482-20, CA-398-3, etc.), Coatles, Hoechst, etc., any of which can use photographic grade cellulose acylate. Further, for the purpose of controlling the mechanical properties and optical properties of the film, plasticizers, surfactants, retardation modifiers, UV absorbers, and the like can be used in the future (reference material: JP-A No. 2002-277632). Publication, Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-182215).
透明樹脂をシート又はフィルム状に成形する方法は、例えば、加熱溶融成形法、溶液流延法のいずれも用いることができる。加熱溶融成形法は、さらに詳細に、押出成形法、プレス成形法、インフレーション成形法、射出成形法、ブロー成形法、延伸成形法などに分類できるが、これらの方法の中でも、機械的強度、表面精度等に優れたフィルムを得るためには、押出成形法、インフレーション成形法、及びプレス成形法が好ましく、押出成形法が最も好ましい。成形条件は、使用目的や成形方法により適宜選択されるが、加熱溶融成形法による場合は、シリンダー温度が、好ましくは100〜400℃、より好ましくは150〜350℃の範囲で適宜設定される。上記シート又はフィルムの厚みは、好ましくは10〜300μm、より好ましくは30〜200μmである。
上記シート又はフィルムの延伸は、該透明樹脂のガラス転移温度をTgとするとき、好ましくはTg−30℃からTg+60℃の温度範囲、より好ましくはTg−10℃からTg+50℃の温度範囲にて、少なくとも一方向に好ましくは1.01〜2倍の延伸倍率で行う。延伸方向は少なくとも一方向であればよいが、その方向は、シートが押出成形で得られたものである場合には、樹脂の機械的流れ方向(押出方向)であることが好ましく、延伸方法は自由収縮一軸延伸法、幅固定一軸延伸法、二軸延伸法などが好ましい。光学特性の制御はこの延伸倍率と加熱温度を制御することによって行なうことができる。
As a method for forming the transparent resin into a sheet or film, for example, either a hot melt molding method or a solution casting method can be used. The heat-melt molding method can be further classified into an extrusion molding method, a press molding method, an inflation molding method, an injection molding method, a blow molding method, a stretch molding method, etc. Among these methods, mechanical strength, surface In order to obtain a film excellent in accuracy and the like, the extrusion molding method, the inflation molding method, and the press molding method are preferable, and the extrusion molding method is most preferable. The molding conditions are appropriately selected depending on the purpose of use and the molding method. In the case of the heat-melt molding method, the cylinder temperature is preferably set in the range of preferably 100 to 400 ° C, more preferably 150 to 350 ° C. The thickness of the sheet or film is preferably 10 to 300 μm, more preferably 30 to 200 μm.
When the glass transition temperature of the transparent resin is Tg, the stretching of the sheet or film is preferably in a temperature range of Tg-30 ° C to Tg + 60 ° C, more preferably in a temperature range of Tg-10 ° C to Tg + 50 ° C. In at least one direction, the stretching ratio is preferably 1.01 to 2 times. The stretching direction may be at least one direction, but when the sheet is obtained by extrusion, the direction is preferably the mechanical flow direction (extrusion direction) of the resin. A free shrink uniaxial stretching method, a fixed width uniaxial stretching method, a biaxial stretching method, and the like are preferable. The optical characteristics can be controlled by controlling the draw ratio and the heating temperature.
[第2位相差層]
本発明の液晶表示装置が有する第2位相差層は、その面内屈折率nxとnyが実質的に等しく、厚さ方向の屈折率nzは、nx<nyを満足する。第2位相差層の厚み方向のレターデーションRthは、−80nm〜−400nmである。前記第2位相差層のRthのより好ましい範囲は、液晶表示装置内の他の光学部材の光学特性に応じて変動し、特に、より近くに位置する偏光膜の保護膜(例えば、トリアセチルセルロースフィルム)のRthに応じて、大きく変動する。斜め方向の光漏れを効果的に低減するためには、第2位相差層のRthは、−100nm〜−340nmであるのが好ましく、−120nm〜−270nmであるのがさらに好ましい。一方、第2位相差層のnxとnyは、上記した様に、実質的に同一であり、Reは0近傍の値になる。具体的には、面内レターデーションReは、0〜50nmであるのが好ましく、0〜20nmであるのがより好ましい。
[Second retardation layer]
The in-plane refractive indexes nx and ny of the second retardation layer included in the liquid crystal display device of the present invention are substantially equal, and the refractive index nz in the thickness direction satisfies nx <ny. The retardation Rth in the thickness direction of the second retardation layer is −80 nm to −400 nm. A more preferable range of Rth of the second retardation layer varies depending on the optical characteristics of other optical members in the liquid crystal display device, and in particular, a protective film (for example, triacetylcellulose) of a polarizing film located closer to the second retardation layer. It varies greatly depending on the Rth of the film. In order to effectively reduce the light leakage in the oblique direction, Rth of the second retardation layer is preferably −100 nm to −340 nm, and more preferably −120 nm to −270 nm. On the other hand, nx and ny of the second retardation layer are substantially the same as described above, and Re has a value near 0. Specifically, the in-plane retardation Re is preferably 0 to 50 nm, and more preferably 0 to 20 nm.
前記第2位相差層は、前記光学特性を有する限り、その材料及び形態については特に制限されない。例えば、複屈折ポリマーフィルムからなる位相差膜、及び透明支持体上に低分子あるいは高分子液晶性化合物を塗布もしくは転写することによって形成された位相差層を有する位相差膜など、いずれも使用することができる。また、それぞれを積層して使用することもできる。 The material and form of the second retardation layer are not particularly limited as long as it has the optical characteristics. For example, a retardation film made of a birefringent polymer film and a retardation film having a retardation layer formed by applying or transferring a low molecular weight or high molecular liquid crystalline compound onto a transparent support are used. be able to. Moreover, each can also be laminated | stacked and used.
上記光学特性を有する複屈折ポリマーフィルムからなる位相差膜は、高分子フィルムを膜の厚さ方向に延伸する方法や、ビニルカルバゾール系高分子を塗布して乾燥させる方法(特開2001−091746号公報)で容易に形成できる。また、上記光学特性を有する液晶性化合物から形成された位相差層としては、キラル構造単位を含んだコレステリックディスコチック液晶化合物や組成物を、その螺旋軸を基板に略垂直に配向させたのち固定化して形成した層、屈折率異方性が正の棒状液晶化合物や組成物を基板に略垂直に配向させたのち固定化して形成した層などを例示することができる(例えば、特開平6−331826号公報や特許第2853064号等参照)。棒状液晶化合物は低分子化合物であってもよく、高分子化合物であってもよい。さらに、一の位相差層のみならず複数の位相差層を積層して、上記光学特性を示す第2位相差層を構成することもできる。また、支持体と位相差層との積層体全体で上記光学特性を満たすようにして、第2位相差層を構成してもよい。用いる棒状液晶化合物としては、配向固定させる温度範囲で、ネマチック液晶相、スメクチック液晶相、リオトロピック液晶相状態をとるものが好適に用いられる。揺らぎの無い均一な垂直配向が得られるスメクチックA相、B相を示す液晶が好ましい。特にまた、添加剤の存在下において、適切な配向温度範囲で、上記液晶状態となる棒状液晶性化合物については、該添加剤と棒状液晶性化合物を含有する組成物を用いて層を形成するのも好ましい。 The retardation film made of a birefringent polymer film having the above optical characteristics is obtained by stretching a polymer film in the thickness direction of the film, or applying and drying a vinylcarbazole polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-091746). Publication). In addition, as a retardation layer formed from a liquid crystalline compound having the above optical characteristics, a cholesteric discotic liquid crystal compound or composition containing a chiral structural unit is fixed after its helical axis is aligned substantially perpendicular to the substrate. Examples thereof include a layer formed by forming a rod-like liquid crystal compound or composition having a positive refractive index anisotropy and a composition formed by orienting the substrate substantially perpendicularly to the substrate and then immobilizing it (for example, JP-A-6-6 331826 and Japanese Patent No. 2853064). The rod-like liquid crystal compound may be a low molecular compound or a high molecular compound. Furthermore, not only one retardation layer but also a plurality of retardation layers can be laminated to form a second retardation layer exhibiting the above optical characteristics. Further, the second retardation layer may be configured so that the entire laminated body of the support and the retardation layer satisfies the optical characteristics. As the rod-like liquid crystal compound to be used, those that take a nematic liquid crystal phase, a smectic liquid crystal phase, and a lyotropic liquid crystal phase in a temperature range in which the orientation is fixed are preferably used. A liquid crystal exhibiting a smectic A phase and a B phase capable of obtaining uniform vertical alignment without fluctuation is preferable. In particular, in the presence of an additive, a rod-like liquid crystalline compound that becomes a liquid crystal state in an appropriate orientation temperature range is formed by using a composition containing the additive and the rod-like liquid crystalline compound. Is also preferable.
《棒状液晶性化合物》
本発明において、前記第2位相差層を、棒状液晶性化合物を含む組成物から形成してもよい。前記棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。液晶分子には活性光線や電子線、熱などによって重合や架橋反応を起こしうる部分構造を有するものが好適に用いられる。その部分構造の個数は1〜6個、好ましくは1〜3個である。
《Bar-shaped liquid crystalline compound》
In the present invention, the second retardation layer may be formed from a composition containing a rod-like liquid crystalline compound. Examples of the rod-like liquid crystalline compounds include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines. , Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. In addition to the above low-molecular liquid crystalline molecules, high-molecular liquid crystalline molecules can also be used. As the liquid crystal molecules, those having a partial structure capable of causing polymerization or crosslinking reaction by actinic rays, electron beams, heat, or the like are preferably used. The number of the partial structures is 1 to 6, preferably 1 to 3.
第2位相差層が、棒状液晶性化合物を配向状態に固定して形成された位相差層を含む場合は、棒状液晶性化合物を実質的に垂直配向させて、その状態に固定して形成した位相差層を用いるのが好ましい。実質的に垂直とは、フィルム面と棒状液晶性化合物のダイレクターとのなす角度が70°〜90°の範囲内であることを意味する。これらの液晶性化合物は斜め配向させてもよいし、傾斜角が徐々に変化するように(ハイブリッド配向)させてもよい。斜め配向又はハイブリッド配向の場合でも、平均傾斜角は70°〜90°であることが好ましく、80°〜90°がより好ましく、85°〜90°が最も好ましい。 When the second retardation layer includes a retardation layer formed by fixing the rod-like liquid crystalline compound in the aligned state, the rod-like liquid crystalline compound is substantially vertically aligned and fixed in that state. It is preferable to use a retardation layer. The term “substantially perpendicular” means that the angle formed between the film surface and the director of the rod-like liquid crystal compound is in the range of 70 ° to 90 °. These liquid crystalline compounds may be aligned obliquely or may be changed so that the inclination angle gradually changes (hybrid alignment). Even in the case of oblique orientation or hybrid orientation, the average inclination angle is preferably 70 ° to 90 °, more preferably 80 ° to 90 °, and most preferably 85 ° to 90 °.
棒状液晶性化合物を含有する組成物から形成された位相差層は、棒状液晶性化合物、所望により、下記の重合性開始剤や空気界面垂直配向剤や他の添加剤を含む塗布液を、支持体の上に形成された垂直配向膜の上に塗布して、垂直配向させ、該配向状態を固定することで形成することができる。仮支持体上に形成した場合は、該位相差層を支持体上に転写することで作製することもできる。さらに、1層の位相差層のみならず複数の位相差層を積層して、上記光学特性を示す第2位相差層を構成することもできる。また、支持体と位相差層との積層体全体で上記光学特性を満たすようにして、第2位相差層として利用してもよい。 A retardation layer formed from a composition containing a rod-like liquid crystalline compound supports a coating liquid containing a rod-like liquid crystalline compound, and optionally, the following polymerizable initiator, air interface vertical alignment agent and other additives. It can be formed by applying on the vertical alignment film formed on the body, vertically aligning, and fixing the alignment state. When it is formed on a temporary support, it can also be produced by transferring the retardation layer onto the support. Furthermore, not only one retardation layer but also a plurality of retardation layers may be laminated to form a second retardation layer exhibiting the above optical characteristics. Moreover, you may utilize as a 2nd phase difference layer by satisfy | filling the said optical characteristic with the whole laminated body of a support body and a phase difference layer.
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N,N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライド及びケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。塗布液の塗布は、公知の方法(例、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法)により実施できる。 As a solvent used for preparing the coating solution, an organic solvent is preferably used. Examples of organic solvents include amides (eg, N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg, dimethyl sulfoxide), heterocyclic compounds (eg, pyridine), hydrocarbons (eg, benzene, hexane), alkyl halides (eg, , Chloroform, dichloromethane), esters (eg, methyl acetate, butyl acetate), ketones (eg, acetone, methyl ethyl ketone), ethers (eg, tetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane). Alkyl halides and ketones are preferred. Two or more organic solvents may be used in combination. The coating liquid can be applied by a known method (eg, extrusion coating method, direct gravure coating method, reverse gravure coating method, die coating method).
垂直配向させた液晶性化合物は、配向状態を維持して固定するのが好ましい。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基(P)の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれる。光重合反応が好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組み合わせ(米国特許第3549367号明細書記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号明細書記載)及びオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書記載)が含まれる。 The vertically aligned liquid crystal compound is preferably fixed while maintaining the alignment state. The immobilization is preferably performed by a polymerization reaction of the polymerizable group (P) introduced into the liquid crystal compound. The polymerization reaction includes a thermal polymerization reaction using a thermal polymerization initiator and a photopolymerization reaction using a photopolymerization initiator. A photopolymerization reaction is preferred. Examples of the photopolymerization initiator include α-carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ether (described in US Pat. No. 2,448,828), α-hydrocarbon substituted aromatics. Group acyloin compounds (described in US Pat. No. 2,722,512), polynuclear quinone compounds (described in US Pat. Nos. 3,046,127 and 2,951,758), combinations of triarylimidazole dimers and p-aminophenyl ketone (US patents) No. 3549367), acridine and phenazine compounds (JP-A-60-105667, U.S. Pat. No. 4,239,850) and oxadiazole compounds (described in U.S. Pat. No. 4,221,970).
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%であることが好ましく、0.5〜5質量%であることがさらに好ましい。棒状液晶性分子の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20mJ/cm2〜50J/cm2であることが好ましく、100〜800mJ/cm2であることがさらに好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下で光照射を実施してもよい。前記光学違法性層を含む第1位相差層の厚さは、0.1〜10μmであることが好ましく、0.5〜5μmであることがさらに好ましく、1〜5μmであることが最も好ましい。 It is preferable that the usage-amount of a photoinitiator is 0.01-20 mass% of solid content of a coating liquid, and it is more preferable that it is 0.5-5 mass%. The light irradiation for polymerizing the rod-like liquid crystalline molecules preferably uses ultraviolet rays. The irradiation energy is preferably 20mJ / cm 2 ~50J / cm 2 , further preferably 100 to 800 mJ / cm 2. In order to accelerate the photopolymerization reaction, light irradiation may be performed under heating conditions. The thickness of the first retardation layer including the optically illegal layer is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm, and most preferably 1 to 5 μm.
《垂直配向膜》
液晶性化合物を配向膜側で垂直に配向させるためには、配向膜の表面エネルギーを低下させることが重要である。具体的には、ポリマーの官能基により配向膜の表面エネルギーを低下させ、これにより液晶性化合物の分子を立てた状態にする。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子及び炭素原子数が10以上の炭化水素基が有効である。フッ素原子又は炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子又は炭化水素基を導入することが好ましい。含フッ素ポリマーは、フッ素原子を0.05〜80質量%の割合で含むことが好ましく、0.1〜70質量%の割合で含むことがより好ましく、0.5〜65質量%の割合で含むことがさらに好ましく、1〜60質量%の割合で含むことが最も好ましい。炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基又はそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基(シクロアルキル基であってもよい)又はアルケニル基(シクロアルケニル基であってもよい)であることが好ましい。炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、10〜100であることが好ましく、10〜60であることがさらに好ましく、10〜40であることが最も好ましい。ポリマーの主鎖は、ポリイミド構造又はポリビニルアルコール構造を有することが好ましい。
<< Vertical alignment film >>
In order to align the liquid crystalline compound vertically on the alignment film side, it is important to reduce the surface energy of the alignment film. Specifically, the surface energy of the alignment film is lowered by the functional group of the polymer, thereby bringing the molecules of the liquid crystal compound into an upright state. As the functional group for reducing the surface energy of the alignment film, a hydrocarbon group having 10 or more fluorine atoms and carbon atoms is effective. In order to allow a fluorine atom or a hydrocarbon group to exist on the surface of the alignment film, it is preferable to introduce a fluorine atom or a hydrocarbon group into the side chain rather than the main chain of the polymer. The fluoropolymer preferably contains fluorine atoms in a proportion of 0.05 to 80% by mass, more preferably in a proportion of 0.1 to 70% by mass, and in a proportion of 0.5 to 65% by mass. More preferably, it is most preferable to contain in the ratio of 1-60 mass%. The hydrocarbon group is an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear. The aliphatic group is preferably an alkyl group (may be a cycloalkyl group) or an alkenyl group (may be a cycloalkenyl group). The hydrocarbon group may have a substituent that does not exhibit strong hydrophilicity, such as a halogen atom. The hydrocarbon group has preferably 10 to 100 carbon atoms, more preferably 10 to 60, and most preferably 10 to 40 carbon atoms. The main chain of the polymer preferably has a polyimide structure or a polyvinyl alcohol structure.
ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成する。二種類以上のテトラカルボン酸あるいは二種類以上のジアミンを用いて、コポリマーに相当するポリイミドを合成してもよい。フッ素原子又は炭化水素基は、テトラカルボン酸起源の繰り返し単位に存在していても、ジアミン起源の繰り返し単位に存在していても、両方の繰り返し単位に存在していてもよい。ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖又は側鎖にステロイド構造を形成することが特に好ましい。側鎖に存在するステロイド構造は、炭素原子数が10以上の炭化水素基に相当し、液晶性化合物を垂直に配向させる機能を有する。本明細書においてステロイド構造とは、シクロペンタノヒドロフェナントレン環構造又はその環の結合の一部が脂肪族環の範囲(芳香族環を形成しない範囲)で二重結合となっている環構造を意味する。 Polyimide is generally synthesized by a condensation reaction of tetracarboxylic acid and diamine. A polyimide corresponding to a copolymer may be synthesized using two or more kinds of tetracarboxylic acids or two or more kinds of diamines. The fluorine atom or hydrocarbon group may be present in the repeating unit derived from tetracarboxylic acid, may be present in the repeating unit derived from diamine, or may be present in both repeating units. When introducing a hydrocarbon group into polyimide, it is particularly preferable to form a steroid structure in the main chain or side chain of the polyimide. The steroid structure present in the side chain corresponds to a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, and has a function of vertically aligning the liquid crystalline compound. In this specification, the steroid structure is a cyclopentanohydrophenanthrene ring structure or a ring structure in which a part of the ring bond is a double bond in the range of an aliphatic ring (a range that does not form an aromatic ring). means.
さらに液晶性化合物を垂直に配向させる手段として、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、又はポリイミドの高分子に有機酸を混合する方法を好適に用いることができる。混合する酸としてはカルボン酸やスルホン酸、アミノ酸が好適に用いられる。後述の空気界面配向剤の内、酸性を示すものを使用してもよい。また、4級アンモニウム塩類も好適に用いることができる。その混合量は高分子に対して、0.1質量%〜20質量%であることが好ましく、0.5質量%〜10質量%であることがさらに好ましい。 Further, as a means for vertically aligning the liquid crystalline compound, a method of mixing an organic acid with a polymer of polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, or polyimide can be suitably used. As the acid to be mixed, carboxylic acid, sulfonic acid and amino acid are preferably used. You may use what shows the acidity among the below-mentioned air interface aligning agent. Moreover, quaternary ammonium salts can also be used suitably. The mixing amount is preferably 0.1% by mass to 20% by mass and more preferably 0.5% by mass to 10% by mass with respect to the polymer.
上記ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%がさらに好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は100〜5000であることが好ましい。 The saponification degree of the polyvinyl alcohol is preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%. The polymerization degree of polyvinyl alcohol is preferably 100 to 5000.
棒状液晶性化合物の分子を配向させるのに用いる配向膜は、側鎖に疎水性基を官能基として有するポリマーからなるのが好ましい。具体的な官能基の種類は、液晶性分子の種類及び必要とする配向状態に応じて決定する。例えば、変性ポリビニルアルコールの変性基は、共重合変性、連鎖移動変性又はブロック重合変性により導入できる。変性基の例には、親水性基(カルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、アミノ基、アンモニウム基、アミド基、チオール基等)、炭素数10〜100個の炭化水素基、フッ素原子置換の炭化水素基、チオエーテル基、重合性基(不飽和重合性基、エポキシ基、アジリニジル基等)、アルコキシシリル基(トリアルコキシ、ジアルコキシ、モノアルコキシ)等が挙げられる。これらの変性ポリビニルアルコール化合物の具体例として、例えば、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0022]〜[0145]、同2002−62426号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0022]に記載のもの等が挙げられる。 The alignment film used for aligning the molecules of the rod-like liquid crystalline compound is preferably made of a polymer having a hydrophobic group as a functional group in the side chain. The specific type of functional group is determined according to the type of liquid crystal molecule and the required alignment state. For example, the modifying group of the modified polyvinyl alcohol can be introduced by copolymerization modification, chain transfer modification or block polymerization modification. Examples of modifying groups include hydrophilic groups (carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, amino groups, ammonium groups, amide groups, thiol groups, etc.), hydrocarbon groups having 10 to 100 carbon atoms, fluorine atoms Substituted hydrocarbon groups, thioether groups, polymerizable groups (unsaturated polymerizable groups, epoxy groups, azirinidyl groups, etc.), alkoxysilyl groups (trialkoxy, dialkoxy, monoalkoxy) and the like can be mentioned. Specific examples of these modified polyvinyl alcohol compounds include, for example, paragraph numbers [0022] to [0145] in JP-A No. 2000-155216 and paragraph numbers [0018] to [0018] in JP-A No. 2002-62426. And the like described in [0022].
配向膜を、主鎖に結合した架橋性官能基を有する側鎖を有するポリマー又は液晶性分子を配向させる機能を有する側鎖に架橋性官能基を有するポリマーを用いて形成し、その上に位相差膜を、多官能モノマーを含む組成物を用いて形成すると、配向膜中のポリマーと、その上に形成される位相差膜中の多官能モノマーとを共重合させることができる。その結果、多官能モノマー間だけではなく、配向膜ポリマー間及び多官能モノマーと配向膜ポリマーとの間にも共有結合が形成され、配向膜と位相差膜とが強固に結合される。従って、架橋性官能基を有するポリマーを用いて配向膜を形成することで、光学補償シートの強度を著しく改善することができる。配向膜ポリマーの架橋性官能基は、多官能モノマーと同様に、重合性基を含むことが好ましい。具体的には、例えば特開2000−155216号公報明細書中段落番号[0080]〜[0100]記載のもの等が挙げられる。 The alignment film is formed by using a polymer having a side chain having a crosslinkable functional group bonded to the main chain or a polymer having a crosslinkable functional group on a side chain having a function of aligning liquid crystal molecules. When the retardation film is formed using a composition containing a polyfunctional monomer, the polymer in the alignment film and the polyfunctional monomer in the retardation film formed thereon can be copolymerized. As a result, a covalent bond is formed not only between the polyfunctional monomers but also between the alignment film polymers and between the polyfunctional monomer and the alignment film polymer, and the alignment film and the retardation film are firmly bonded. Therefore, the strength of the optical compensation sheet can be remarkably improved by forming the alignment film using a polymer having a crosslinkable functional group. The crosslinkable functional group of the alignment film polymer preferably contains a polymerizable group in the same manner as the polyfunctional monomer. Specific examples include those described in paragraphs [0080] to [0100] in JP-A-2000-155216.
配向膜ポリマーは、上記の架橋性官能基とは別に、架橋剤を用いて架橋させることもできる。架橋剤としては、アルデヒド、N−メチロール化合物、ジオキサン誘導体、カルボキシル基を活性化することにより作用する化合物、活性ビニル化合物、活性ハロゲン化合物、イソオキサゾール及びジアルデヒド澱粉が含まれる。二種類以上の架橋剤を併用してもよい。具体的には、例えば特開2002−62426号公報明細書中の段落番号[0023]〜[024]記載の化合物等が挙げられる。反応活性の高いアルデヒド、特にグルタルアルデヒドが好ましい。 Apart from the crosslinkable functional group, the alignment film polymer can also be crosslinked using a crosslinking agent. Examples of the crosslinking agent include aldehydes, N-methylol compounds, dioxane derivatives, compounds that act by activating carboxyl groups, active vinyl compounds, active halogen compounds, isoxazole and dialdehyde starch. Two or more kinds of crosslinking agents may be used in combination. Specific examples include compounds described in paragraphs [0023] to [024] in JP-A No. 2002-62426. Aldehydes having high reaction activity, particularly glutaraldehyde are preferred.
架橋剤の添加量は、ポリマーに対して0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%がさらに好ましい。配向膜に残存する未反応の架橋剤の量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがさらに好ましい。このように調節することで、配向膜を液晶表示装置に長期使用、又は高温高湿の雰囲気下に長期間放置しても、レチキュレーション発生のない充分な耐久性が得られる。 0.1-20 mass% is preferable with respect to a polymer, and, as for the addition amount of a crosslinking agent, 0.5-15 mass% is more preferable. The amount of the unreacted crosslinking agent remaining in the alignment film is preferably 1.0% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less. By adjusting in this way, even if the alignment film is used for a long time in a liquid crystal display device or left in a high-temperature and high-humidity atmosphere for a long time, sufficient durability without occurrence of reticulation can be obtained.
配向膜は、基本的に、配向膜形成材料である上記ポリマー及び架橋剤を含む組成物を透明支持体上に塗布した後、加熱乾燥(架橋させ)し、ラビング処理することにより形成することができる。架橋反応は、前記のように、透明支持体上に塗布した後、任意の時期に行なってよい。ポリビニルアルコールのような水溶性ポリマーを配向膜形成材料として用いる場合には、塗布液は消泡作用のある有機溶媒(例、メタノール)と水の混合溶媒とすることが好ましい。その比率は質量比で水:メタノールが0:100〜99:1が好ましく、0:100〜91:9であることがさらに好ましい。これにより、泡の発生が抑えられ、配向膜、更には位相差層表面の欠陥が著しく減少する。 The alignment film can be basically formed by applying a composition containing the polymer and the crosslinking agent, which are alignment film forming materials, onto a transparent support, followed by drying by heating (crosslinking) and rubbing treatment. it can. As described above, the crosslinking reaction may be performed at an arbitrary time after coating on the transparent support. When a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol is used as the alignment film forming material, the coating solution is preferably a mixed solvent of an organic solvent (eg, methanol) having a defoaming action and water. The ratio of water: methanol is preferably 0: 100 to 99: 1, and more preferably 0: 100 to 91: 9. Thereby, generation | occurrence | production of a bubble is suppressed and the defect of the alignment film and also the phase difference layer surface reduces remarkably.
配向膜の形成時に利用する塗布方法は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、カーテンコーティング法、エクストルージョンコーティング法、ロッドコーティング法又はロールコーティング法が好ましい。特にロッドコーティング法が好ましい。また、乾燥後の膜厚は0.1〜10μmが好ましい。加熱乾燥は、20℃〜110℃で行なうことができる。充分な架橋を形成するためには60℃〜100℃が好ましく、特に80℃〜100℃が好ましい。乾燥時間は1分〜36時間で行なうことができるが、好ましくは1分〜30分である。pHも、使用する架橋剤に最適な値に設定することが好ましく、グルタルアルデヒドを使用した場合は、pH4.5〜5.5で、特に5が好ましい。 The coating method used when forming the alignment film is preferably a spin coating method, a dip coating method, a curtain coating method, an extrusion coating method, a rod coating method or a roll coating method. A rod coating method is particularly preferable. The film thickness after drying is preferably 0.1 to 10 μm. Heating and drying can be performed at 20 ° C to 110 ° C. In order to form sufficient cross-linking, 60 ° C to 100 ° C is preferable, and 80 ° C to 100 ° C is particularly preferable. The drying time can be 1 minute to 36 hours, preferably 1 minute to 30 minutes. The pH is also preferably set to an optimum value for the crosslinking agent to be used. When glutaraldehyde is used, the pH is 4.5 to 5.5, and 5 is particularly preferable.
配向膜は、支持体上に設けてもよい。配向膜は、上記のようにポリマー層を架橋して使用する。棒状液晶性化合物の垂直配向にはラビング処理は行なわないことが好ましい。なお、配向膜を用いて液晶性化合物を配向させてから、その配向状態のまま液晶性化合物を固定して位相差層を形成し、位相差層のみをポリマーフィルム(又は透明支持体)上に転写してもよい。 The alignment film may be provided on the support. The alignment film is used by crosslinking the polymer layer as described above. The rubbing treatment is preferably not performed for the vertical alignment of the rod-like liquid crystalline compound. In addition, after aligning a liquid crystalline compound using an alignment film, the liquid crystalline compound is fixed in the aligned state to form a retardation layer, and only the retardation layer is formed on the polymer film (or transparent support). You may transcribe.
《空気界面垂直配向剤》
通常、液晶性化合物は、空気界面側では傾斜して配向する性質を有するので、均一に垂直配向した状態を得るために、空気界面側において液晶性化合物を垂直に配向制御することが必要である。この目的のために、空気界面側に偏在して、その排除体積効果や静電気的な効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を液晶塗布液に含有させて、位相差膜を形成するのが好ましい。
《Air interface vertical alignment agent》
Usually, since the liquid crystalline compound has a property of being inclined and aligned on the air interface side, it is necessary to control the alignment of the liquid crystalline compound vertically on the air interface side in order to obtain a uniformly vertically aligned state. . For this purpose, a phase difference film is formed by adding a compound that is unevenly distributed on the air interface side and that has the effect of vertically aligning the liquid crystalline compound by its excluded volume effect or electrostatic effect to the liquid crystal coating liquid. It is preferable to do this.
空気界面配向剤としては、特開2002−20363号公報、特開2002−129162号公報に記載されている化合物を用いることができる。また、特願2002−212100号明細書の段落番号[0072]〜[0075]、特願2002−262239号明細書の段落番号[0037]〜[0039]、特願2003−91752号明細書の段落番号[0071]〜[0078]、特願2003−119959号明細書の段落番号[0052]〜[0054]、[0065]〜[0066]、[0092]〜[0094]、特願2003−330303号明細書の段落番号[0028]〜[0030]、特願2004−003804号明細書の段落番号[0087]〜[0090]に記載される事項も本発明に適宜適用することができる。また、これらの化合物を配合することによって塗布性が改善され、ムラ又はハジキの発生が抑制される。 As the air interface alignment agent, compounds described in JP-A Nos. 2002-20363 and 2002-129162 can be used. Also, paragraph numbers [0072] to [0075] of Japanese Patent Application No. 2002-212100, paragraph numbers [0037] to [0039] of Japanese Patent Application No. 2002-262239, and paragraphs of Japanese Patent Application No. 2003-91752. Nos. [0071] to [0078], paragraph numbers [0052] to [0054], [0065] to [0066], [0092] to [0094] of Japanese Patent Application No. 2003-119959, Japanese Patent Application No. 2003-330303 The matters described in paragraph numbers [0028] to [0030] of the specification and paragraph numbers [0087] to [0090] of Japanese Patent Application No. 2004-003804 can also be appropriately applied to the present invention. Moreover, by mix | blending these compounds, applicability | paintability is improved and generation | occurrence | production of a nonuniformity or a repellency is suppressed.
液晶塗布液への空気界面配向剤の使用量は、0.05質量%〜5質量%であることが好ましい。また、フッ素系空気界面配向剤を用いる場合は、1質量%以下であることが好ましい。 The amount of the air interface alignment agent used in the liquid crystal coating liquid is preferably 0.05% by mass to 5% by mass. Moreover, when using a fluorine-type air interface aligning agent, it is preferable that it is 1 mass% or less.
《位相差層中の他の材料》
上記の液晶性化合物と共に、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー等を併用して、塗工膜の均一性、膜の強度、液晶性化合物の配向性等を向上させることができる。これらの素材は液晶性化合物と相溶性を有し、配向を阻害しないことが好ましい。
<Other materials in retardation layer>
Along with the liquid crystal compound, a plasticizer, a surfactant, a polymerizable monomer, and the like can be used in combination to improve the uniformity of the coating film, the strength of the film, the orientation of the liquid crystal compound, and the like. These materials are preferably compatible with the liquid crystal compound and do not inhibit the alignment.
重合性モノマーとしては、ラジカル重合性もしくはカチオン重合性の化合物が挙げられる。好ましくは、多官能性ラジカル重合性モノマーであり、上記の重合性基含有の液晶化合物と共重合性のものが好ましい。例えば、特開2002−296423号公報明細書中の段落番号[0018]〜[0020]記載のものが挙げられる。上記化合物の添加量は、円盤状液晶性分子に対して一般に1〜50質量%の範囲にあり、5〜30質量%の範囲にあることが好ましい。 Examples of the polymerizable monomer include radically polymerizable or cationically polymerizable compounds. Preferably, it is a polyfunctional radically polymerizable monomer and is preferably copolymerizable with the above-described polymerizable group-containing liquid crystal compound. Examples thereof include those described in paragraph numbers [0018] to [0020] in JP-A No. 2002-296423. The amount of the compound added is generally in the range of 1 to 50% by mass and preferably in the range of 5 to 30% by mass with respect to the discotic liquid crystalline molecules.
界面活性剤としては、従来公知の化合物が挙げられるが、特にフッ素系化合物が好ましい。具体的には、例えば特開2001−330725号公報明細書中の段落番号[0028]〜[0056]記載の化合物、特願2003−295212号明細書中の段落番号[0069]〜[0126]記載の化合物が挙げられる。 Examples of the surfactant include conventionally known compounds, and fluorine compounds are particularly preferable. Specifically, for example, compounds described in JP-A-2001-330725, paragraphs [0028] to [0056], and paragraphs [0069] to [0126] described in Japanese Patent Application No. 2003-295212. The compound of this is mentioned.
液晶性化合物とともに使用するポリマーは、塗布液を増粘できることが好ましい。ポリマーの例としては、セルロースエステルを挙げることができる。セルロースエステルの好ましい例としては、特開2000−155216号公報明細書中の段落番号[0178]記載のものが挙げられる。液晶性化合物の配向を阻害しないように、上記ポリマーの添加量は、液晶性分子に対して0.1〜10質量%の範囲にあることが好ましく、0.1〜8質量%の範囲にあることがより好ましい。 The polymer used together with the liquid crystal compound is preferably capable of thickening the coating solution. A cellulose ester can be mentioned as an example of a polymer. Preferable examples of the cellulose ester include those described in paragraph [0178] of JP-A No. 2000-155216. The addition amount of the polymer is preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, and in the range of 0.1 to 8% by mass with respect to the liquid crystal molecules so as not to inhibit the alignment of the liquid crystal compound. It is more preferable.
[支持体]
本発明では、液晶性化合物から形成された位相差層を、支持体上に形成してもよい。支持体は透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上であるのが好ましい。支持体は、波長分散が小さいのが好ましく、具体的には、Re400/Re700の比が1.2未満であることが好ましい。中でも、ポリマーフィルムが好ましい。透明支持体は第1位相差層、第2位相差層又は偏光板保護膜を兼ねることもできる。また、透明支持体と位相差層全体で、第1位相差層又は第2位相差層を構成していてもよい。支持体の光学異方性は小さいのが好ましく、面内レターデーション(Re)が20nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがさらに好ましく、5nm以下であることが最も好ましい。また、第1位相差層を兼ねる場合は、レターデーションReが20nm〜150nmであって、40nm〜115nmであるのがより好ましく、60nm〜95nmであるのがさらに好ましい。また、Nzが1.5〜7であって、2.0〜5.5であるのがより好ましく、2.5〜4.5であるのがさらに好ましい。
[Support]
In the present invention, a retardation layer formed from a liquid crystal compound may be formed on a support. The support is preferably transparent, and specifically, the light transmittance is preferably 80% or more. The support preferably has a small wavelength dispersion. Specifically, the Re400 / Re700 ratio is preferably less than 1.2. Among these, a polymer film is preferable. The transparent support can also serve as the first retardation layer, the second retardation layer, or the polarizing plate protective film. The transparent support and the whole retardation layer may constitute the first retardation layer or the second retardation layer. The optical anisotropy of the support is preferably small, and the in-plane retardation (Re) is preferably 20 nm or less, more preferably 10 nm or less, and most preferably 5 nm or less. Moreover, when it serves also as a 1st phase difference layer, retardation Re is 20 nm-150 nm, It is more preferable that it is 40 nm-115 nm, It is more preferable that it is 60 nm-95 nm. Moreover, Nz is 1.5-7, it is more preferable that it is 2.0-5.5, and it is further more preferable that it is 2.5-4.5.
支持体となるポリマーフィルムの例には、セルロースエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリレート及びポリメタクリレートのフィルムが含まれる。セルロースエステルフィルムが好ましく、アセチルセルロースフィルムがさらに好ましく、トリアセチルセルロースフィルムが最も好ましい。ポリマーフィルムは、ソルベントキャスト法により形成することが好ましい。透明支持体の厚さは、20〜500μmであることが好ましく、40〜200μmであることがさらに好ましい。透明支持体とその上に設けられる層(接着層、垂直配向膜あるいは位相差層)との接着を改善するため、透明支持体に表面処理(例、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線(UV)処理、火炎処理)を実施してもよい。透明支持体の上に、接着層(下塗り層)を設けてもよい。また、透明支持体や長尺の透明支持体には、搬送工程でのすべり性を付与したり、巻き取った後の裏面と表面の貼り付きを防止するために、平均粒径が10〜100nm程度の無機粒子を固形分重量比で5%〜40%混合したポリマー層を支持体の片側に塗布や支持体との共流延によって形成したものを用いることが好ましい。 Examples of the polymer film as the support include cellulose ester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylate and polymethacrylate films. A cellulose ester film is preferred, an acetyl cellulose film is more preferred, and a triacetyl cellulose film is most preferred. The polymer film is preferably formed by a solvent cast method. The thickness of the transparent support is preferably 20 to 500 μm, and more preferably 40 to 200 μm. In order to improve adhesion between the transparent support and the layer (adhesive layer, vertical alignment film or retardation layer) provided thereon, surface treatment (eg, glow discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet light (UV) ) Treatment, flame treatment). An adhesive layer (undercoat layer) may be provided on the transparent support. Moreover, the average particle diameter is 10 to 100 nm in order to provide the transparent support or the long transparent support with slipperiness in the conveying process or to prevent the back surface and the surface from sticking after winding. It is preferable to use what formed the polymer layer which mixed the inorganic particle of about 5%-40% by solid content weight ratio by the application | coating or co-casting with the support body on the one side of the support body.
[偏光膜用保護膜]
第1及び第2偏光膜用保護膜としては、可視光領域に吸収が無く、光透過率が80%以上であり、複屈折性に基づくレターデーションが小さいものが好ましい。具体的には、面内のReが0〜30nmが好ましく、0〜15nmがより好ましく、0〜5nmが最も好ましい。さらに、厚み方向のレターデーションRthは0〜40nmであることが好ましく、0〜20nmがより好ましく、0〜10nmであることが最も好ましい。この特性を有するフィルムであれば好適に用いることができるが、偏光膜の耐久性の観点からはセルロースアシレートやノルボルネン系のフィルムがより好ましい。セルロースアシレートフィルムのRthを小さくする方法として、特開平11−246704号公報、特開2001−247717号公報、特願2003−379975号明細書に記載の方法などが挙げられる。また、セルロースアシレートフィルムの厚みを小さくすることによっても、Rthを小さくすることができる。第1及び第2偏光膜用保護膜としてのセルロースシレートフィルムの厚みは10〜100μmであることが好ましく、10〜60μmであるのがより好ましく、20〜45μmであることがさらに好ましい。
[Protective film for polarizing film]
As the first and second protective films for the polarizing film, those having no absorption in the visible light region, a light transmittance of 80% or more, and a retardation based on birefringence are preferable. Specifically, the in-plane Re is preferably 0 to 30 nm, more preferably 0 to 15 nm, and most preferably 0 to 5 nm. Further, the retardation Rth in the thickness direction is preferably 0 to 40 nm, more preferably 0 to 20 nm, and most preferably 0 to 10 nm. Any film having this property can be preferably used, but from the viewpoint of durability of the polarizing film, a cellulose acylate or norbornene film is more preferable. Examples of a method for reducing Rth of the cellulose acylate film include methods described in JP-A Nos. 11-246704, 2001-247717, and Japanese Patent Application No. 2003-379975. Rth can also be reduced by reducing the thickness of the cellulose acylate film. The thickness of the cellulose sylate film as the protective film for the first and second polarizing films is preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 60 μm, and still more preferably 20 to 45 μm.
[第3位相差層]
本発明に用いる第3位相差層は、面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、且つ厚み方向のレターデーションRthが−100nm〜0nmである。第3の位相差層は、可視光領域に吸収が無く、光透過率が80%以上であり、複屈折性に基づくレターデーションが小さいものが好ましい。具体的には、面内のReが0〜30nmが好ましく、0〜15nmがより好ましく、0〜5nmがよりさらに好ましい。厚み方向のレターデーションRthは、−80〜0nmであるのが好ましく、−60〜0nmであるのがさらに好ましい。この特性を有するフィルムであれば好適に用いることができるが、偏光膜の耐久性の観点からはセルロースアシレートやノルボルネン系のフィルムがより好ましい。セルロースアシレートフィルムのRthを小さくする方法として、特開平11−246704号公報、特開2001−247717号公報、特願2003−379975号明細書に記載の方法などが挙げられる。また、セルロースアシレートフィルムの厚みを小さくすることによっても、Rthを小さくすることができる。
[Third retardation layer]
In the third retardation layer used in the present invention, the in-plane refractive indexes nx and ny are substantially equal, nx <nz, and the retardation Rth in the thickness direction is −100 nm to 0 nm. The third retardation layer preferably has no absorption in the visible light region, has a light transmittance of 80% or more, and has a small retardation based on birefringence. Specifically, the in-plane Re is preferably 0 to 30 nm, more preferably 0 to 15 nm, and even more preferably 0 to 5 nm. The retardation Rth in the thickness direction is preferably -80 to 0 nm, and more preferably -60 to 0 nm. Any film having this property can be preferably used, but from the viewpoint of durability of the polarizing film, a cellulose acylate or norbornene film is more preferable. Examples of a method for reducing Rth of the cellulose acylate film include methods described in JP-A Nos. 11-246704, 2001-247717, and Japanese Patent Application No. 2003-379975. Rth can also be reduced by reducing the thickness of the cellulose acylate film.
上記した通り、本発明において、第3位相差層は、第1及び第2偏光膜用保護膜として利用されていてもよい。かかる態様では、第3位相差層として、セルロースアシレートフィルムを用いるのが好ましい。偏光膜保護膜として利用されるセルロースアシレートフィルムの厚みは10〜100μmであることが好ましく、10〜60μmであるのがより好ましく、20〜45μmであることがさらに好ましい。
また、第2位相差層と同様にして、棒状液晶性化合物を垂直配向することによって第3位相差層を作製することも可能である。
As described above, in the present invention, the third retardation layer may be used as a protective film for the first and second polarizing films. In such an embodiment, it is preferable to use a cellulose acylate film as the third retardation layer. The thickness of the cellulose acylate film used as the polarizing film protective film is preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 60 μm, and still more preferably 20 to 45 μm.
Moreover, it is also possible to produce the third retardation layer by vertically aligning the rod-like liquid crystalline compound in the same manner as the second retardation layer.
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
<IPSモード液晶セル1の作製>
一枚のガラス基板上に、図2に示す様に、隣接する電極間の距離が20μmとなるように電極(図1中2及び3)を配設し、その上にポリイミド膜を配向膜として設け、ラビング処理を行なった。図2中に示す方向4に、ラビング処理を行なった。別に用意した一枚のガラス基板の一方の表面にポリイミド膜を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。二枚のガラス基板を、配向膜同士を対向させて、基板の間隔(ギャップ;d)を3.9μmとし、二枚のガラス基板のラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性(Δn)が0.0769及び誘電率異方性(Δε)が正の4.5であるネマチック液晶組成物を封入した。液晶層のd・Δnの値は300nmであった。
<Preparation of IPS mode
As shown in FIG. 2, electrodes (2 and 3 in FIG. 1) are arranged on a glass substrate so that the distance between adjacent electrodes is 20 μm, and a polyimide film is used as an alignment film on the electrodes. A rubbing process was performed. The rubbing process was performed in the direction 4 shown in FIG. A polyimide film was provided on one surface of a separately prepared glass substrate, and a rubbing treatment was performed to obtain an alignment film. The two glass substrates are stacked and bonded so that the alignment films face each other, the distance between the substrates (gap; d) is 3.9 μm, and the rubbing directions of the two glass substrates are parallel. A nematic liquid crystal composition having a refractive index anisotropy (Δn) of 0.0769 and a dielectric anisotropy (Δε) of 4.5 was enclosed. The value of d · Δn of the liquid crystal layer was 300 nm.
<第1位相差層1、第1位相差層2、第1位相差層3の作製>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。該溶液を保留粒子径4μm、濾水時間35秒の濾紙(No.63、アドバンテック製)を5kg/cm2以下で用いてろ過した。
<Production of
The following composition was put into a mixing tank and stirred while heating to dissolve each component to prepare a cellulose acetate solution. The solution was filtered using a filter paper (No. 63, manufactured by Advantech) having a retained particle diameter of 4 μm and a drainage time of 35 seconds at 5 kg / cm 2 or less.
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セルロースアセテート溶液組成
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酢化度60.9%のセルロースアセテート
(重合度300、Mn/Mw=1.5) 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 54質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 11質量部
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Cellulose acetate solution composition ────────────────────────────────────
Cellulose acetate having an acetylation degree of 60.9% (degree of polymerization: 300, Mn / Mw = 1.5) 100 parts by weight Triphenyl phosphate (plasticizer) 7.8 parts by weight Biphenyl diphenyl phosphate (plasticizer) 3.9 parts by weight Methylene chloride (first solvent) 300 parts by weight Methanol (second solvent) 54 parts by weight 1-butanol (third solvent) 11 parts by weight ──────────────────── ────────────────
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤Aを8質量部、レターデーション上昇剤Bを10質量部、二酸化珪素微粒子(平均粒径:0.1μm)0.28質量部、メチレンクロライド80質量部及びメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液(かつ微粒子分散液)を調製した。セルロースアセテート溶液474質量部に該レターデーション上昇剤溶液40質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。 In another mixing tank, 8 parts by mass of the following retardation increasing agent A, 10 parts by mass of retardation increasing agent B, 0.28 parts by mass of silicon dioxide fine particles (average particle size: 0.1 μm), 80 parts by mass of methylene chloride And 20 parts by mass of methanol were added and stirred while heating to prepare a retardation increasing agent solution (and a fine particle dispersion). The dope was prepared by mixing 474 parts by mass of the cellulose acetate solution with 40 parts by mass of the retardation increasing agent solution and stirring sufficiently.
レターデーション上昇剤A
レターデーション上昇剤B
得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。残留溶剤量が15質量%のフィルムを、130℃の条件で、テンターを用いて20%の延伸倍率で横延伸し、延伸後の幅のまま50℃で30秒間保持した後クリップを外してセルロースアセテートフィルムを作製した。延伸終了時の残留溶媒量は5質量%であり、さらに乾燥して残留溶媒量を0.1質量%未満としてフィルムを作製した。 The obtained dope was cast using a band casting machine. A film having a residual solvent amount of 15% by mass was stretched transversely at a stretch ratio of 20% using a tenter under the conditions of 130 ° C., held at 50 ° C. for 30 seconds with the stretched width, and then clipped to remove cellulose. An acetate film was prepared. The residual solvent amount at the end of stretching was 5% by mass, and further dried to prepare a film with the residual solvent amount being less than 0.1% by mass.
このようにして得られたフィルム(第1位相差層1)の厚さは80μmであった。作製した第1位相差層1について、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性を測定することによって、Reが70nm、Rthが175nmであり、これからNzが3.0であることが分かった。
The film thus obtained (first retardation layer 1) had a thickness of 80 μm. About the produced 1st
別のミキシングタンクに、前記のレターデーション上昇剤Aを16質量部、レターデーション上昇剤Bを8質量部、二酸化珪素微粒子(平均粒径:0.1μm)0.28質量部、メチレンクロライド80質量部及びメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液(かつ微粒子分散液)を調製した。セルロースアセテート溶液474質量部に該レターデーション上昇剤溶液45質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製し、前述の第1位相差層1同様に製膜した。このようにして得られたフィルム(第1位相差層2)の厚さは80μmであった。作製した第1位相差層2について、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性を測定することによって、Reが60nm、Rthが210nmであり、これからNzが4.0であることが分かった。
In another mixing tank, 16 parts by mass of the above-mentioned retardation increasing agent A, 8 parts by mass of retardation increasing agent B, 0.28 parts by mass of silicon dioxide fine particles (average particle size: 0.1 μm), 80 parts by mass of methylene chloride And 20 parts by mass of methanol were added and stirred while heating to prepare a retardation increasing agent solution (and a fine particle dispersion). 45 parts by mass of the retardation increasing agent solution was mixed with 474 parts by mass of the cellulose acetate solution, and the dope was prepared by sufficiently stirring to form a film in the same manner as in the
別のミキシングタンクに、前記のレターデーション上昇剤Aを18質量部、二酸化珪素微粒子(平均粒径:0.1μm)0.28質量部、メチレンクロライド80質量部及びメタノール20質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液(かつ微粒子分散液)を調製した。セルロースアセテート溶液474質量部に該レターデーション上昇剤溶液25質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製し、延伸倍率を23%にした以外は前述の第1位相差層1同様に製膜した。このようにして得られたフィルム(第1位相差層3)の厚さは80μmであった。作製した第1位相差層3について、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性を測定することによって、Reが35nm、Rthが135nmであり、これからNzが4.4であることが分かった。
Into another mixing tank, 18 parts by mass of the retardation increasing agent A, 0.28 parts by mass of silicon dioxide fine particles (average particle size: 0.1 μm), 80 parts by mass of methylene chloride and 20 parts by mass of methanol were charged. Stirring while heating, a retardation increasing agent solution (and a fine particle dispersion) was prepared. The same as the
<第2位相差層1、第2位相差層2、第2位相差層3、第2位相差層4、第2位相差層5の作製>
製作した第1位相差層1、第1位相差層2、及び第1位相差層3の表面のケン化処理を行い、このフィルム上に市販の垂直配向膜(JALS−204R、日本合成ゴム(株)製)をメチルエチルケトンで1:1に希釈したのち、ワイヤーバーコーターで2.4ml/m2塗布した。直ちに、120℃の温風で120秒乾燥した。
<Preparation of
The surfaces of the manufactured
次に、下記の棒状液晶化合物3.8g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)0.06g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.02g、下記の空気界面側垂直配向剤0.002gを9.2gのメチルエチルケトンに溶解した溶液を調製した。この溶液を前記配向膜を形成したフィルムの配向膜側に、下記表中に示す番手のワイヤーバーでそれぞれ塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、100℃の恒温槽中で2分間加熱し、棒状液晶化合物を配向させた。次に、80℃で120W/cm高圧水銀灯により、20秒間UV照射し棒状液晶化合物を架橋して、その後、室温まで放冷して位相差層を作製した。 Next, 3.8 g of the following rod-shaped liquid crystal compound, 0.06 g of photopolymerization initiator (Irgacure 907, manufactured by Ciba Geigy), 0.02 g of sensitizer (Kayacure DETX, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), A solution in which 0.002 g of the air interface side vertical alignment agent was dissolved in 9.2 g of methyl ethyl ketone was prepared. This solution was respectively applied to the alignment film side of the film on which the alignment film was formed with a wire bar having the count shown in the table below. This was affixed to a metal frame and heated in a constant temperature bath at 100 ° C. for 2 minutes to align the rod-like liquid crystal compound. Next, the rod-shaped liquid crystal compound was crosslinked by UV irradiation for 20 seconds with a 120 W / cm high-pressure mercury lamp at 80 ° C., and then allowed to cool to room temperature to prepare a retardation layer.
棒状液晶化合物
空気界面側垂直配向剤:
同様にして、市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製、Re=3nm、Rth=45nm)上に第2位相差層1を作製し、位相差フィルム6とした。
Similarly, a
<偏光板保護膜1の作製>
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液Aを調製した。
<セルロースアセテート溶液A組成>
置換度2.86のセルロースアセテート 100質量部
トリフェニルホスフェート(可塑剤) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(可塑剤) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 300質量部
メタノール(第2溶媒) 54質量部
1−ブタノール 11質量部
<Production of Polarizing
The following composition was put into a mixing tank, stirred while heating to dissolve each component, and a cellulose acetate solution A was prepared.
<Composition of cellulose acetate solution A>
Cellulose acetate having a substitution degree of 2.86 100 parts by weight Triphenyl phosphate (plasticizer) 7.8 parts by weight Biphenyl diphenyl phosphate (plasticizer) 3.9 parts by weight Methylene chloride (first solvent) 300 parts by weight Methanol (second solvent) ) 54 parts by mass 1-
別のミキシングタンクに、下記の組成物を投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、添加剤溶液B−1を調製した。
<添加剤溶液B−1組成>
メチレンクロライド 80質量部
メタノール 20質量部
光学的異方性低下剤 40質量部
The following composition was charged into another mixing tank, stirred while heating to dissolve each component, and an additive solution B-1 was prepared.
<Additive solution B-1 composition>
Methylene chloride 80 parts by
セルロースアセテート溶液Aを477質量部に、添加剤溶液B−1の35質量部を添加し、充分に攪拌して、ドープを調製した。ドープを流延口から0℃に冷却したドラム上に流延した。溶媒含有率70質量%の場外で剥ぎ取り、フィルムの巾方向の両端をピンテンター(特開平4−1009号公報の図3に記載のピンテンター)で固定し、溶媒含有率が3〜5質量%の状態で、横方向(機械方向に垂直な方向)の延伸率が3%となる間隔を保ちつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み80μmの偏光板保護膜1を作製した。
自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用いて、Reの光入射角度依存性を測定し、光学特性を算出したところ、Reが1nm、Rthが6nmであることが確認できた。
A dope was prepared by adding 35 parts by mass of the additive solution B-1 to 477 parts by mass of the cellulose acetate solution A and stirring sufficiently. The dope was cast from a casting port onto a drum cooled to 0 ° C. The film is peeled off at a solvent content of 70% by mass, and both ends in the width direction of the film are fixed with a pin tenter (the pin tenter described in FIG. 3 of JP-A-4-1009), and the solvent content is 3-5% by mass. In this state, the film was dried while maintaining an interval at which the stretching ratio in the transverse direction (direction perpendicular to the machine direction) was 3%. Then, it further dried by conveying between the rolls of the heat processing apparatus, and produced the polarizing plate
Using an automatic birefringence meter (KOBRA-21ADH, manufactured by Oji Scientific Instruments Co., Ltd.), the light incident angle dependence of Re was measured, and the optical characteristics were calculated. Re was 1 nm and Rth was 6 nm. I was able to confirm.
<第3位相差層1、2、3、4の作製>
偏光板保護膜1と同様にして第3位相差層1を作製し、光学特性を算出したところ、Reが1nm、Rthが6nmであることが確認できた。
さらに、セルロースアセテート溶液Aと、添加剤溶液B−1の混合比を変化させる以外は同じ手順によって、第3位相差層2、3、4を作製し、光学特性はそれぞれ、第3位相差層2はReが0.5nm、Rthが−5nm、第3位相差層3はReが0.7nm、Rthが−20nm、第3位相差層4はReが2nm、Rthが−40nmであることが確認できた。
<Preparation of third retardation layers 1, 2, 3, 4>
When the
Further, the third retardation layers 2, 3, and 4 were prepared by the same procedure except that the mixing ratio of the cellulose acetate solution A and the additive solution B-1 was changed. 2, Re is 0.5 nm, Rth is −5 nm, the third retardation layer 3 is Re is 0.7 nm, Rth is −20 nm, and the third retardation layer 4 is Re is 2 nm and Rth is −40 nm. It could be confirmed.
<偏光板Aの作製>
次に延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を製作し、市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製、Re=3nm、Rth=45nm)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の片面に貼り付け偏光板Aを形成した。
<Preparation of polarizing plate A>
Next, iodine is adsorbed on the stretched polyvinyl alcohol film to produce a polarizing film, and a commercially available cellulose acetate film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd., Re = 3 nm, Rth = 45 nm) is subjected to saponification treatment. A polarizing plate A was formed on one surface of the polarizing film using a polyvinyl alcohol adhesive.
<偏光板Bの作製>
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を製作し、市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の両面に貼り付け偏光板Bを形成した。
<Preparation of polarizing plate B>
A polarizing film is produced by adsorbing iodine to a stretched polyvinyl alcohol film, and a commercially available cellulose acetate film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) is subjected to saponification treatment, using a polyvinyl alcohol adhesive, A polarizing plate B was formed on both sides of the polarizing film.
<偏光板Cの作製>
同様にして偏光膜を製作し、市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして前記製作の偏光板保護膜1を偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Cを形成した。
<Preparation of polarizing plate C>
A polarizing film was produced in the same manner, and a commercially available cellulose acetate film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) was subjected to saponification treatment and attached to one side of the polarizing film using a polyvinyl alcohol-based adhesive. . In the same manner, the polarizing plate
<偏光板Dの作製>
同様にして偏光膜を製作し、市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックTD80UF、富士写真フイルム(株)製)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の片面に貼り付けた。さらに同様にして市販のセルロースアセテートフィルム(フジタックT40UZ、富士写真フイルム(株)製、Re=1nm、Rth=35nm)にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて偏光膜のもう片面に貼り付け偏光板Dを形成した。
<Preparation of polarizing plate D>
A polarizing film was produced in the same manner, and a commercially available cellulose acetate film (Fujitac TD80UF, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) was subjected to saponification treatment and attached to one side of the polarizing film using a polyvinyl alcohol-based adhesive. . In the same manner, a commercially available cellulose acetate film (Fujitac T40UZ, manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd., Re = 1 nm, Rth = 35 nm) was saponified, and the other side of the polarizing film was coated with a polyvinyl alcohol adhesive. A pasting polarizing plate D was formed.
これらの偏光板を用いて、下記に示す方法で液晶表示装置を作製し、色味変化を評価を行った。
<色味変化と漏れ光の評価>
色味の測定は、市販の液晶視野角、色度特性測定装置Ezcom(ELDIM社製)を使用し、バックライトは市販の液晶表示装置32Z1000(東芝社製)を使用した。
黒表示の液晶セルについて、極角60度で方位角全方位にわたって色度を測定し、色度座標u’の最大値と最小値の差U、色度座標v’の最大値と最小値の差Vから、U+Vを計算し、その数字が大きいほど色味変化が大きいとした。
また、漏れ光については、極角60度で方位角全方位にわたって輝度を測定し、その中の最大輝度L60が5cd/m2以内であれば十分視野角が補償されているとした。
評価の基準を下記にまとめる。
色味について
◎:U+V≦0.20
△:0.20<U+V≦0.22
×:0.22<U+V
Using these polarizing plates, a liquid crystal display device was produced by the method described below, and the color change was evaluated.
<Evaluation of color change and light leakage>
For the color measurement, a commercially available liquid crystal viewing angle and chromaticity characteristic measuring device Ezcom (manufactured by ELDIM) was used, and a commercially available liquid crystal display device 32Z1000 (manufactured by Toshiba) was used as the backlight.
For a black display liquid crystal cell, the chromaticity is measured over all azimuth angles at a polar angle of 60 degrees, the difference U between the maximum value and the minimum value of the chromaticity coordinates u ′, and the maximum value and the minimum value of the chromaticity coordinates v ′. From the difference V, U + V was calculated, and the larger the number, the greater the color change.
As for leakage light, the luminance was measured over all azimuth angles at a polar angle of 60 degrees, and the viewing angle was sufficiently compensated if the maximum luminance L60 therein was within 5 cd / m 2 .
The evaluation criteria are summarized below.
About color ◎: U + V ≦ 0.20
Δ: 0.20 <U + V ≦ 0.22
X: 0.22 <U + V
[実施例1]
偏光板Aにポリビニルアルコール系接着剤を用いて、作製した位相差フィルム1を、第1位相差層1側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層1の遅相軸が平行になるように偏光膜のセルロースアセテートフィルムを貼合していない側に貼り付け偏光板1を作製した。
[Example 1]
Using the polyvinyl alcohol-based adhesive for the polarizing plate A, the produced
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層1の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように(即ち、第1位相差層1の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と平行になるように)、且つ第2位相差層1面側が液晶セル側になるように偏光板1を貼り付けた。
続いて、偏光板Cの偏光板保護膜1側に第3位相差層4を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層4が液晶セル側になるように、且つ偏光板1とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このように作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.19であった。また、この時の漏れ光は1.5cd/m2であり、十分視野角補償されていた。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the third retardation layer 4 is bonded to the polarizing plate
[実施例2]
偏光板Aにポリビニルアルコール系接着剤を用いて、作製した位相差フィルム3を、第1位相差層2側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層1の遅相軸が平行になるように偏光膜のセルロースアセテートフィルムを貼合していない側に貼り付け偏光板2を作製した。
[Example 2]
Using the polyvinyl alcohol-based adhesive for the polarizing plate A, the produced retardation film 3 is formed so that the
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層1の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように(即ち、第1位相差層1の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と平行になるように)、且つ第2位相差層3側が液晶セル側になるように偏光板2を貼り付けた。
続いて、偏光板Aの偏光膜に第3位相差層3を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層3側が液晶セル側となるように、且つ偏光板2とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このように作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.15であった。また、このときの漏れ光は1.2cd/m2であり、視野角は十分補償されていた。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the third retardation layer 3 is bonded to the polarizing film of the polarizing plate A using an adhesive, and the third retardation layer 3 side is the liquid crystal cell side, and the
[実施例3]
偏光板Cに位相差フィルム3を、第1位相差層2側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層2の遅相軸が平行になるようにアクリル樹脂系接着剤を用いて、貼り付け偏光板3を作製した。
[Example 3]
The retardation film 3 is applied to the polarizing plate C, an acrylic resin so that the
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層2の遅相軸が液晶セルのラビング方向と直交になるように(即ち、第1位相差層2の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と直交になるように)、且つ第2位相差層3側が液晶セル側になるように偏光板3を貼り付けた。
続いて、偏光板Cの偏光板保護膜1側に第3位相差層2を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層2が液晶セル側になるように、且つ偏光板1とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このように作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.17であった。また、このときの漏れ光は0.8cd/m2であり、視野角は十分補償されていた、。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the
[実施例4]
偏光板Bに位相差フィルム3を、第1位相差層2側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層2の遅相軸が平行になるようにアクリル樹脂系接着剤を用いて、貼り付け偏光板3を作製した。
[Example 4]
The retardation film 3 is applied to the polarizing plate B, and an acrylic resin is used so that the
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層2の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように(即ち、第1位相差層2の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と平行になるように)、且つ第2位相差層3側が液晶セル側になるように偏光板3を貼り付けた。
続いて、偏光板Bの偏光板保護膜1側に第3位相差層2を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層2が液晶セル側になるように、且つ偏光板1とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このように作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.25であった。また、このときの漏れ光は1.6cd/m2であり、視野角は十分補償されていた。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the
[比較例1]
偏光板Aにポリビニルアルコール系接着剤を用いて、作製した位相差フィルム3を、第1位相差層2側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層1の遅相軸が平行になるように偏光膜のセルロースアセテートフィルムを貼合していない側に貼り付け偏光板2を作製した。
[Comparative Example 1]
Using the polyvinyl alcohol-based adhesive for the polarizing plate A, the produced retardation film 3 is formed so that the
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層1の遅相軸が液晶セルのラビング方向と平行になるように(即ち、第1位相差層1の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と平行になるように)、且つ第2位相差層3側が液晶セル側になるように偏光板2を貼り付けた。
続いて、偏光板Bに第3位相差層1を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層1側が液晶セル側となるように、且つ偏光板2とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このようにして作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.22であった。また、このときの漏れ光は2.3cd/m2であり、視野角補償は十分だった。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the
[比較例2]
偏光板Bに位相差フィルム6を、TD80側が偏光膜側となるように、且つ偏光膜の透過軸と第1位相差層2の遅相軸が直交になるようにアクリル樹脂系接着剤を用いて、貼り付け偏光板3を作製した。
[Comparative Example 2]
The retardation film 6 is used for the polarizing plate B, and an acrylic resin adhesive is used so that the transmission axis of the polarizing film and the slow axis of the
これを、前記で作製したIPSモード液晶セル1の一方に、第1位相差層2の遅相軸が液晶セルのラビング方向と直交になるように(即ち、第1位相差層2の遅相軸が、黒表示時の液晶セルの液晶分子の遅相軸と直交になるように)、且つ第2位相差層3側が液晶セル側になるように偏光板3を貼り付けた。
続いて、偏光板Bの偏光板保護膜1側に第3位相差層2を粘着材を使用して貼りあわせ、第3位相差層2が液晶セル側になるように、且つ偏光板1とはクロスニコルの配置になるように貼り付け、液晶表示装置を作製した。このように作製した液晶表示装置の黒表示時における色味変化U+Vを測定したところ0.23であった。また、この時の漏れ光は5.2cd/m2であり、視野角補償が不十分であった。
This is applied to one of the IPS mode
Subsequently, the
色味と漏れ光の結果を表1にまとめる。
また、図4に実施例4の液晶表示装置について、及び図5に比較例1の液晶表示装置について、極角60度における方位角全方位におけるu’−v’グラフをそれぞれ示す。
The results of color and leakage light are summarized in Table 1.
Further, FIG. 4 shows a u′-v ′ graph in all azimuth angles at a polar angle of 60 degrees for the liquid crystal display device of Example 4 and for the liquid crystal display device of Comparative Example 1 in FIG.
1 液晶素子画素領域
2 画素電極
3 表示電極
4 ラビング方向
5a、5b 黒表示時の液晶化合物のダイレクター
6a、6b 白表示時の液晶化合物のダイレクター
7a,7b、19a,19b 偏光膜用保護膜
8、20 偏光膜
9、21 偏光膜の吸収軸
10 第1位相差層
11 第1位相差層の遅相軸
12 第2位相差層
13、17 セル基板
14 セル基板ラビング方向
15 液晶層
16 液晶層の遅相軸方向
18 第3位相差層
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1位相差層の面内レターデーションReが20nm〜150nmであり、且つNz=Rth/Re+0.5で定義される値Nzが1.5〜7であり、
第2位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、且つ厚み方向のレターデーションRthが−80nm〜−400nmであり、
第3位相差層の面内の屈折率nxとnyが実質的に等しく、nx<nzであり、且つ厚み方向のレターデーションRthが−100nm〜0nmであり、及び、
第1偏光膜の透過軸が、液晶セルの黒表示時の液晶分子の遅相軸方向に平行である液晶表示装置。 Including at least a first polarizing film, a first retardation layer, a second retardation layer, a third retardation layer, and a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer made of a nematic liquid crystal material is sandwiched between a pair of substrates, A liquid crystal display device in which liquid crystal molecules of the nematic liquid crystal material are aligned parallel to the surfaces of the pair of substrates when displaying black in a cell,
The in-plane retardation Re of the first retardation layer is 20 nm to 150 nm, and the value Nz defined by Nz = Rth / Re + 0.5 is 1.5 to 7,
The in-plane refractive indexes nx and ny of the second retardation layer are substantially equal, nx <nz, and the retardation Rth in the thickness direction is −80 nm to −400 nm,
The in-plane refractive indices nx and ny of the third retardation layer are substantially equal, nx <nz, and the retardation Rth in the thickness direction is −100 nm to 0 nm, and
A liquid crystal display device in which a transmission axis of a first polarizing film is parallel to a slow axis direction of liquid crystal molecules during black display of a liquid crystal cell.
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