JP2008134629A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 透過軸を互いに直交にして配置された第1及び第2の偏光子(11,12)と、該第1及び第2の偏光子の間に配置された液晶層(13)と、前記第1もしくは第2の偏光子と液晶層との間に第1の光学異方性層(14)とを有する液晶表示装置であって、前記第1の光学異方性層(14)の面内レターデーション(Re)が、可視光域の波長λ1において正となり、可視光域の波長λ2(但しλ1≠λ2)において負となり、及び|Rth(550)|が50nm以上であることを特徴とする液晶表示装置である。
【選択図】 図1
Description
一般に液晶表示装置は液晶セル、光学補償シート、及び偏光子から構成される。光学補償シートは画像着色を解消したり、視野角を拡大するために用いられており、延伸した複屈折フィルムや透明フィルムに液晶を塗布したフィルムが使用されている。例えば、特許文献1ではディスコティック液晶をトリアセチルセルロースフィルム上に塗布し配向させて固定化した光学補償シートをTNモードの液晶セルに適用し、視野角を広げる技術が開示されている。しかしながら、大画面で様々な角度から見ることが想定されるテレビ用途の液晶表示装置は視野角依存性に対する要求が厳しく、前述のような手法をもってしても要求を満足することはできていない。そのため、IPS(In−Plane Switching)モード、OCB(Optically Compensatory Bend)モード、VA(Vertically Aligned)モードなど、TNモードとは異なる液晶表示装置が研究されている。特にVAモードはコントラストが高く、比較的製造の歩留まりが高いことからTV用の液晶表示装置として着目されている。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、広範囲の視野角において高いコントラスト比の画像を表示可能であり、カラーシフト(斜め方向から見た際の色味変化)が軽減された液晶表示装置の提供を目的とする。
[1] 透過軸を互いに直交にして配置された第1及び第2の偏光子と、
該第1及び第2の偏光子の間に配置された液晶層と、
前記第1もしくは第2の偏光子と液晶層との間に第1の光学異方性層とを有する液晶表示装置であって、
前記第1の光学異方性層の面内レターデーション(Re)が、可視光域の波長λ1において正となり、可視光域の波長λ2(但しλ1≠λ2)において負となり、及び|Rth(550)|が50nm以上であることを特徴とする液晶表示装置。
[2] 前記第1の光学異方性層が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とする[1]の液晶表示装置:
Re(450)×Re(650)<0 式(1)
|Rth(550)/Re(550)|>10 式(2)
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり、第1の光学異方性層のReの正負は、液晶セルに対して同じ側に配置された偏光子の吸収軸を基準とし、該吸収軸と平行方向を正とする。
[3] 前記第1もしくは第2の偏光子と液晶層との間に第2の光学異方性層を有し、前記第2の光学異方性層が、下記式(3)及び(4)を満足することを特徴とする[1]又は[2]の液晶表示装置:
30nm<Re(550)<400nm 式(3)
−100nm<Rth(550)<300nm 式(4)
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり;Rth(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した厚み方向のレターデーション値(単位:nm)である。
[4] 前記第1の光学異方性層が、前記液晶層と前記第1の偏光子との間に、及び前記第2の光学異方性層が、前記液晶層と前記第2の偏光子との間に配置されることを特徴とする[3]の液晶表示装置。
[6] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする[5]の液晶表示装置。
[7] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする[5]の液晶表示装置。
[8] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする[5]の液晶表示装置。
[9] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする[5]の液晶表示装置。
[11] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする[10]の液晶表示装置。
[12] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする[10]の液晶表示装置。
[13] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする[10]の液晶表示装置。
[14] 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする[10]の液晶表示装置。
[16] 前記第1の光学異方性層が、Rth発現剤を少なくとも一種類含有することを特徴とする[1]〜[15]のいずれかの液晶表示装置。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション及び厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADH又は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。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又は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を基にKOBRA 21ADH又は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又はWRが算出する。
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(21)及び式(22)よりRthを算出することもできる。
式中、上記の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あらわす。
また式中、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し、dは膜厚を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH又は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又は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又は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)がさらに算出される。
Re(450)×Re(650)<0 式(1)
Rth(550)/Re(550)>10 式(2)
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり、第1の光学異方性層のReの正負は、液晶セルに対して同じ側に配置された偏光子の吸収軸を基準とし、該吸収軸と平行方向を正とする。
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり、第1の光学異方性層のReの正負は、液晶セルに対して同じ側に配置された偏光子の吸収軸を基準とし、該吸収軸と平行方向を正とする。
前記第1の光学異方性層は、単独でもしくは他の光学異方性層と組合せされて、種々のモードの液晶表示装置の表示特性の改善に寄与する。前記第1の光学異方性層は、少なくとも1つの光軸を有する光学異方性層と組み合わせられてもよい。
本発明の液晶表示装置の一態様を図1に示す。本発明は液晶表示装置の駆動方式には依存せず、いずれの液晶モードにも有効であろうが、例として、図1では、VAモードの液晶表示装置の構成を示す。図1の液晶表示装置は、液晶セル13と、液晶セル13を挟んで配置された一対の偏光子11と偏光子12とを有する。偏光子11と液晶セル13との間には、上記式(1)及び式(2)を満足する第1の光学異方性層14、及び偏光子12と液晶セル13との間には、少なくとも一つの光軸を有する第2の光学異方性層15を有する。偏光子11及び12は、それぞれの透過軸を互いに直交にして配置されている。また、第2の光学異方性層15は、その面内遅相軸を偏光子12の吸収軸に対して直交にして配置されているのが好ましい。
ここで、本明細書においては、R、G、Bの波長として、Rは波長650nm、Gは波長550nm、Bは波長450nmを用いた。R、G、Bの波長は必ずしもこの波長で代表されるものではないが、本発明の効果を奏する光学特性を規定するのに適当な波長であると考えられる。
Re(450)×Re(650)<0 式(1)
Rth(550)/Re(550)>10 式(2)
図2に示すポアンカレ球を用いて、図1の構成の本発明の液晶表示装置の補償機構の一例について説明する。斜め方向に入射した光は偏光子12を通過して、図2に示す点(i)の偏光状態の直線偏光となる。次に、第2の光学異方性層15を通過すると、第2の光学異方性層の光学特性によって偏光状態が変換される。かかる偏光状態の変換は、ポアンカレ球上では、図2中「15」を付した矢印で示した通り、第2の光学異方性層15の光学特性によって決定される所定の軸を回転軸として、斜め方向からの実効的なレターデーションΔn’d’を光の波長λで割った値Δn’d’/λに比例する大きさの角度だけの回転として表される。上記した通り、通常、実効的レターデーションは、波長に依存して変化すること、及び波長λの逆数も波長の大きさに依存して変化することから、図2に示す通り、回転後におけるR、G、Bの偏光状態、すなわち(S1、S2、S3)座標はそれぞれ異なる。
図4に、第2の光学異方性層のRe及びRthの波長依存性と、第1の光学異方性層のRe及びRthの波長依存性との好ましい組み合わせを、分類A〜Hとして示した。なお、図4中のグラフは、理解を容易にするために模式的に記述したものであり、実際の光学特性を測定して作成したグラフではない。後述する図6中のグラフについても同様である。
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たす態様である。Re及びRthの双方が順分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。本態様において、第1の光学異方性層は、さらにRe(450)>5nm、Re(650)<−5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、0.70<Rth(450)/Rth(550)<1.15を満足するのがより好ましく、0.90<Rth(450)/Rth(550)<1.10を満足するのがさらに好ましい。
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たす態様である。Reが逆分散性を示し、且つRthが順分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。本態様において、第1の光学異方性層は、さらにRe(450)>5nm、Re(650)<−5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、Rth(450)/Rth(550)≧1.15かつRth(550)/Rth(650)≧1.15を満たすことが好ましく、Rth(450)/Rth(550)≧1.10を満たすことがさらに好ましい。
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たす態様である。Re及びRthの双方が逆分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。本態様においては、第1の光学異方性層は、さらにRe(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、Re(450)/Re(550)<0.70を満たすことがより好ましい。
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たす態様である。第2の光学異方性層として、Re及びRthの双方が逆分散性を示す光学異方性層と、Reが可視光域のいずれの波長においても略0で且つRthが順分散性を示す光学異方性層との積層体を用いるのが好ましい。本態様において、第1の光学異方性層は、さらに、Re(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、Re(450)/Re(550)<0.80を満たす光学異方性層と、Rth(450)/Rth(550)>1.25を満たす光学異方性層との積層体を用いるのがより好ましく;Re(450)/Re(550)<0.75を満たす光学異方性層と、Rth(450)/Rth(550)>1.30を満たす光学異方性層との積層体を用いるのがさらに好ましい。
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たす態様である。Re及びRthの双方が順分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。本態様では、第1の光学異方性層は、Re(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのがより好ましい。また、第2の光学異方性層は、0.70<Rth(450)/Rth(550)<1.15を満たすことがより好ましく、0.90<Rth(450)/Rth(550)<1.10を満たすことがさらに好ましい。
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たす態様である。本態様では、Reが逆分散性を示し、Rthが順分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。第1の光学異方性層は、さらに、Re(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのがより好ましい。また、第2の光学異方性層は、Rth(450)/Rth(550)≧1.15かつRth(550)/Rth(650)≧1.15を満たすことがより好ましく、Rth(450)/Rth(550)≧1.10を満たすことがさらに好ましい。
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たす態様である。Re及びRthの双方が逆分散性を示す第2の光学異方性層と組み合わせるのが好ましい。本態様においては、第1の光学異方性層は、さらにRe(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、Re(450)/Re(550)<0.70を満たすことがより好ましい。
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たす態様である。第2の光学異方性層として、Re及びRthの双方が逆分散性を示す光学異方性層と、Reが可視光域のいずれの波長においても略0で且つRthが順分散性を示す光学異方性層との積層体を用いるのが好ましい。本態様において、第1の光学異方性層は、さらに、Re(450)<−5nm、Re(650)>5nmを満足するのが好ましい。また、第2の光学異方性層は、Re(450)/Re(550)<0.80を満たす光学異方性層と、Rth(450)/Rth(550)>1.25を満たす光学異方性層との積層体を用いるのがより好ましく;Re(450)/Re(550)<0.75を満たす光学異方性層と、Rth(450)/Rth(550)>1.30を満たす光学異方性層との積層体を用いるのがさらに好ましい。
また、上記では垂直配向モードの液晶表示装置の態様について説明したが、本発明は、かかる態様に限定されるものではなく、IPSモード等の水平配向モードであってもよい。
なお、図5中では、偏光子22と液晶セル23との間には、なんら層が配置されていないが、偏光子22の保護フィルムが配置されるのが一般的である。図5に示す態様では、液晶セル23との間に配置される偏光子22の保護フィルムは、レターデーションがほぼ0のフィルムが好ましく、例えば、特開2005−138375号公報に記載のセルロースアシレートフィルムが好ましい。
図5中、偏光子22に入射した偏光状態は、(i)に位置する。液晶セル23を通過すると、偏光状態は液晶セル23の複屈折性によって変化するが、上記した通り、液晶セル23は、入射光に対して、偏光子22の吸収軸と平行な方向に遅相軸を有するA−plate様の作用をするので、その変化は(i)を中心とする回転として表現される。そのため、液晶セル23を通過した光の偏光状態は、(i)のまま動かない。その後、第2の光学異方性層25を通過する際に、その複屈折性によって偏光状態が変換され、且つ、図6に示す通り、Re・Rth波長依存性に応じて、R,G,Bの各波長で異なった偏光状態となる。図6に示す分類に従って、所定のRe・Rth波長依存性を示す第1の光学異方性層を選択することによって、第2の光学異方性層25を通過することによって分離してしまったR,G,Bのそれぞれ異なる偏光状態を、偏光子21の消光点(ii)に変換することができる。
本発明では、第1の光学異方性層として、下記式(1)及び(2)を満足する光学異方性層を用いる。
Re(450)×Re(650)<0 式(1)
Rth(550)/Re(550)>10 式(2)
なお、本発明には、第1の光学異方性層のReが、Re(550)=0を満足する態様も含まれるものとする。Rth(550)/Re(550)>15を満足しているのが好ましい。前記第1の光学異方性層は、Rth(550)の値によらず色味変化低減に寄与し得るが、|Rth(550)|の値が大きい方が、色味補償の効果が大きく、|Rth(550)|≧50nmである。また、一般的には、|Rth(550)|は、200nm以下であるのが好ましく、140nm以下であるのがより好ましく、80nm以下であるのがさらに好ましい。一方、|Re(550)|は、小さいのが好ましく、|Re(550)|<20nmであるのが好ましい。
例えば、セルロースアシレートは、セルロース単位中の水酸基の水素原子がアシル基によって置換されていて、それらのアシル基の存在が、主鎖に直交する方向に分極率異方性を生じさせる。したがって、セルロースアシレートを利用して、第1の光学異方性に要求される特性を満足するポリマーフィルムを作製することができる。また、セルロースアシレート以外にも、側鎖に分極率異方性を持つ置換基を導入した種々のポリマーを選択し、第1の光学異方性に要求される特性を満足するポリマーフィルムを作製することができる。
また作製方法の一例を挙げると、ポリマーフィルムをクリップなどで保持する際又は少なくとも一方向に延伸する際の温度、及び/またはその処理時間によって、高分子の側鎖の結晶化の程度を調整することができ、それにより所望のRe波長分散特性が得られる。
本発明の液晶表示装置は、少なくとも一つの光軸を有する第2の光学異方性層を有していてもよい。前記第2の光学異方性層は、少なくとも一つの光軸を有する限り、光学特性については特に制限されない。例えば、一般的にAプレートといわれている位相差板を用いることができる。一般的には、前記第2の光学異方性層は、下記式(3)及び(4)を満足しているのが好ましい。
30nm<Re(550)<400nm 式(3)
−100nm<Rth(550)<300nm 式(4)
さらに、下記式(3)’を満足するのが好ましく、又はさらに下記式(4)’を満足するのが好ましい。
40nm<Re(550)<300nm 式(3)’
−50nm<Rth(550)<250nm 式(4)’
芳香族アシル基の置換度はセルロース脂肪酸モノエステルの場合、残存する水酸基に対して、好ましくは2.0以下、さらに好ましくは0.1〜2.0である。また、セルロース脂肪酸ジエステル(二酢酸セルロース)の場合、残存する水酸基に対して、好ましくは1.0以下、さらに好ましくは0.1〜1.0である。
R11、R13で表されるアルキル基としては、直鎖、分岐、又は環状であって、置換もしくは無置換のアルキル基を表し、好ましくは置換もしくは無置換の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数3〜30の置換もしくは無置換のシクロアルキル基、炭素数5〜30の置換もしくは無置換のビシクロアルキル基(つまり、炭素数5〜30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基。)、更に環構造が多いトリシクロ構造などが挙げられる。
R13として特に好ましくは、炭素原子2個以上を含むアルキル基であり、より好ましくは炭素原子3個以上を含むアルキル基である。分岐又は環状構造をもったものは特に好ましく用いられる。
一般式(III)中、Ar1で表されるアリーレン基として好ましくは炭素数6〜30のアリーレン基であり、単環であってもよいし、さらに他の環と縮合環を形成してもよい。また、可能な場合には置換基を有してもよく、置換基としては後述の置換基Tが適用できる。Ar1で表されるアリーレン基としてより好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニレン基、p−メチルフェニレン基、ナフチレン基などが挙げられる。
一般式(III)中、Ar2で表されるアリール基として好ましくは炭素数6〜30のアリール基であり、単環であってもよいし、さらに他の環と縮合環を形成してもよい。また、可能な場合には置換基を有してもよく、置換基としては後述の置換基Tが適用できる。Ar2で表されるアリール基としてより好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル基、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
前記二価の連結基として好ましいものは、−O−、−NR―(Rは水素原子又は置換基を有してもよいアルキル基又はアリール基をあらわす)、−CO−、−SO2−、−S−、アルキレン基、置換アルキレン基、アルケニレン基、置換アルケニレン基、アルキニレン基及びこれらの二価の基を2つ以上組み合わせて得られる基であり、その内より好ましいものは−O−、−NR−、−CO−、−SO2NR−、−NRSO2−、−CONR−、−NRCO−、−COO−、及びOCO−、アルキニレン基である。Rは好ましくは水素原子を表す。
一般式(V)において、R14は水素原子又はアルキル基を表し、アルキル基としてはR11、R13の好ましい例として示したアルキル基が好ましく用いられる。前記R14として好ましくは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、より好ましくは水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基である。R11とR14とは同一であってもよいし異なっていてもよいが、ともにメチル基であることが特に好ましい。
置換基Tとして好ましくはハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜30のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基)、シクロアルキル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシクロアルキル基、例えば、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、4−n−ドデシルシクロヘキシル基)、ビシクロアルキル基(好ましくは、炭素数5〜30の置換又は無置換のビシクロアルキル基、つまり、炭素数5〜30のビシクロアルカンから水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[1,2,2]ヘプタン−2−イル、ビシクロ[2,2,2]オクタン−3−イル)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30の置換又は無置換のアルケニル基、例えば、ビニル基、アリル基)、シクロアルケニル基(好ましくは、炭素数3〜30の置換又は無置換のシクロアルケニル基、つまり、炭素数3〜30のシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、2−シクロペンテン−1−イル、2−シクロヘキセン−1−イル)、ビシクロアルケニル基(置換又は無置換のビシクロアルケニル基、好ましくは、炭素数5〜30の置換又は無置換のビシクロアルケニル基、つまり二重結合を一個持つビシクロアルケンの水素原子を一個取り去った一価の基である。例えば、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−1−イル、ビシクロ[2,2,2]オクト−2−エン−4−イル)、アルキニル基(好ましくは、炭素数2〜30の置換又は無置換のアルキニル基、例えば、エチニル基、プロパルギル基)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30の置換又は無置換のアリール基、例えばフェニル基、p−トリル基、ナフチル基)、ヘテロ環基(好ましくは5又は6員の置換又は無置換の、芳香族又は非芳香族のヘテロ環化合物から一個の水素原子を取り除いた一価の基であり、さらに好ましくは、炭素数3〜30の5又は6員の芳香族のヘテロ環基である。例えば、2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリミジニル基、2−ベンゾチアゾリル基)、
一般式(III)で表される化合物の製造方法としては、製造プロセス等を考慮すると置換安息香酸を酸ハロゲン化物に官能基変換した後、フェノール誘導体もしくはアニリン誘導体と縮合する方法が好ましい。
また、本反応には塩基を用いないのが好ましい。塩基を用いる場合には有機塩基、無機塩基のどちらでもよく、好ましくは有機塩基であり、ピリジン、3級アルキルアミン(好ましくはトリエチルアミン、エチルジイソプルピルアミンなどが挙げられる)である。
前記セルロースアシレートフィルムをソルベントキャスト法により製造する場合は、前記Rth発現剤をドープ中に添加してもよい。前記Rth発現剤を添加するタイミングについて特に制限はなく、アルコール、メチレンクロライド、ジオキソラン等の有機溶媒にRth発現剤を溶解してから、セルロースアシレート溶液(ドープ)に添加するか、又は直接ドープ組成中に添加してもよい。
[第1の光学異方性層用位相差フィルムの作製]
(セルロースアシレート溶液CA−1の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアシレートの溶液CA−1調製した。
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(セルロースアシレート溶液CA−1組成)
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セルロースアセテート 100.0質量部
(Ac置換度2.92)
下記Rth低下剤119 12.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
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平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分間以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液MT−1を調製した。
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(マット剤溶液MT−1組成)
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平均粒径16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアシレート溶液CA−1 10.3質量部
─────────────────────────────────────
下記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、添加剤溶液AD−1を調製した。
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(添加剤溶液AD−1組成)
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下記波長分散調整剤 UV−265 18.1質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアシレート溶液CA−1 12.8質量部
─────────────────────────────────────
上記セルロースアシレート溶液CA−1を94.0質量部、マット剤溶液MT−1を1.5質量部、添加剤溶液AD−1を4.5質量部それぞれ濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成でRth低下剤および波長分散調整剤のセルロースアシレートに対する質量比はそれぞれ12.0%、5.0%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、135℃で20分間乾燥させセルロースアシレートフィルムを製造した。流延したフィルムを、160℃の条件でテンターを用いて5%の延伸倍率で横延伸し、膜厚80μmの位相差フィルム101を得た。
位相差フィルム試料101の作製において、セルロースアシレート溶液CA−1中の、Rth低下剤119の代わりに、トリフェニルホスフェート7.0質量部、ビフェニルホスフェート5.0質量部を添加し、及び添加剤溶液AD−1中の波長分散調製剤UV−265の量を10.5質量部に代えた(波長分散調整剤UV−265のセルロース溶液中のセルロースアシレートに対する質量比を3.0%に代えた)以外は、試料101と同様にして、膜厚80μmであり、且つ表1に示す光学特性である位相差フィルム102を得た。
位相差フィルム試料101の作製において、添加剤溶AD−1中の波長分散調整剤UV−265の量を21.5質量部に代えた(波長分散調整剤UV−265のセルロース溶液中のセルロースアシレートに対する質量比を6.0%に代えた)以外は、試料101と同様にして流延してフィルムを作製した。上記横延伸に代えて、このフィルムを、フィルム温度180℃に設定しテンタークリップで3分間保持、搬送し、膜厚87μmであり、且つ表1に示す光学特性である位相差フィルム103を得た。
位相差フィルム試料104の作製において、セルロースアシレート溶液CA−1中に用いたセルロースアシレートを、置換度を2.86のセルロースアシレートに代え、Rth低下剤119の代わりにトリフェニルホスフェート7.0質量部、ビフェニルホスフェート5.0質量部を添加し、及び添加剤溶液AD−1中の波長分散調整剤UV−265の量を1.8質量部に代えた(波長分散調整剤UV−265のセルロース溶液中のセルロースアシレートに対する質量比を0.5%に代えた)以外は、試料101と同様に流延してフィルムを作製した。上記横延伸に代えて、このフィルムを、フィルム温度180℃に設定し、テンタークリップで3分間保持、搬送し、膜厚87μmであり、且つ表1に示す光学特性である位相差フィルム104を得た。
位相差フィルム試料101の作製において、添加剤溶液AD−1中の波長分散調整剤UV−265の量を21.5質量部に代えた(波長分散調整剤UV−265のセルロース溶液中のセルロースアシレートに対する質量比を6.0%に代えた)以外は、試料101と同様に流延し、膜厚85μmであり、且つ表1に示す光学特性である位相差フィルム105を得た。延伸は行っていない。
上記で作製した位相差フィルム101の表面をアルカリ鹸化処理した。1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に55℃で2分間浸漬し、室温の水洗浴槽中で洗浄し、30℃で0.1規定の硫酸を用いて中和した。再度、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥した。続いて、厚さ80μmのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して5倍に延伸し、乾燥して厚さ20μmの偏光膜を得た。ポリビニルアルコール(クラレ製PVA−117H)3%水溶液を接着剤として、前記のアルカリ鹸化処理した位相差フィルム試料101と、同様のアルカリ鹸化処理したフジタックTD80UL(富士写真フィルム社製)を用意し、これらの鹸化した面が偏光膜側となるようにして偏光膜を間に挟んで貼り合わせ、位相差フィルム101とTD80ULが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板101を得た。この際、位相差フィルム試料101のMD方向およびTD80ULの遅相軸が偏光膜の吸収軸と平行になるように貼り付けた。
同様にして上記で作製した位相差フィルム試料102〜104、比較例の位相差フィルム試料105を用いて、偏光板を作製した。以下これら偏光板を、偏光板102〜104、及び105という。これら偏光板はいずれも十分な偏光性能を示した。
(位相差フィルム試料201の作製)
(セルロースアシレート溶液CA−2の作製)
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(セルロースアシレート溶液CA−2組成)
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Ac置換度2.81のセルロースアセテート 100.0質量部
TPP(トリフェニルホスフェート) 7.8質量部
BDP(ビフェニルジフェニルフォスフェート) 3.9質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
─────────────────────────────────────
平均粒径16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、メタノール80質量部を30分間よく攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液MT−2を調製した。
─────────────────────────────────────
(マット剤溶液MT−2組成)
─────────────────────────────────────
平均粒径16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアシレート溶液CA−2 10.3質量部
─────────────────────────────────────
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、添加剤溶液AD−2を調製した。
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(添加剤溶液AD−2組成)
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下記のレターデーション発現剤X 21.7質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアシレート溶液CA−2 12.8質量部
─────────────────────────────────────
上記セルロースアシレート溶液CA−2を94.0質量部、マット剤溶液MT−2を1.5質量部、添加剤溶液AD−2を4.5質量部それぞれを濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成でレターデーション発現剤のセルロースアシレートに対する質量比は6.0%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、140℃で40分間乾燥させセルロースアシレートフィルム試料01を製造した。作製されたセルロースアシレートフィルム試料01の残留溶剤量は0.2%であり、膜厚は120μmであった。
上記で得たセルロースアシレートフィルム試料01を、連続した長尺フィルムをテンタークリップの長手方向の間隔が把持、搬送している間に狭くなる構造のテンターを用いて幅方向に延伸する工程を持っている延伸装置に送りだし、フィルムの温度を160℃に設定してフィルム幅方向に1.25倍延伸し、延伸後の膜厚104μmの位相差フィルム試料201を得た。位相差フィルム試料201の光学特性を下記表2に示す。
上記で得たセルロースアシレートフィルム試料01を用いて、フィルム温度を180℃に設定して30秒後加熱ゾーンを通過したあとに延伸を開始、フィルム幅手方向には1.35倍に延伸、フィルム長手方向は0.65倍に収縮し、延伸後膜厚140μmの位相差フィルム試料202を得た。位相差フィルム試料202の光学特性を下記表2に示す。
上記セルロースアシレートフィルム試料01の作製方法において、セルロースアシレート溶液CA−2組成中、Ac置換度2.81のセルロースアセテートをAc置換度2.92のセルロースアセテートに代え、添加剤溶液AD−2組成中、レターデーション発現剤Xを10.0質量部に代えた以外は、同様の操作を行い、セルロースアシレートフィルム試料03を得た。これを用いて、フィルム温度を180℃に設定して30秒後加熱ゾーンを通過した後に延伸を開始、フィルム幅手方向には1.25倍、フィルム長手方向には0.75倍収縮し、延伸後膜厚135μmの位相差フィルム試料203を得た。位相差フィルム試料203の光学特性を下記表2に示す。
上記セルロースアシレートフィルム試料01の作製方法において、セルロースアシレート溶液CA−2組成中、Ac置換度2.81のセルロースアセテート、Ac置換度2.86のセルロースアセテートに代え、添加剤溶液AD−2組成中、レターデーション発現剤Xを添加しなかった以外は、同様の操作を行い、セルロースアシレートフィルム試料04を得た。これを用いて、フィルム温度を200℃、フィルム長手方向に1.3倍、フィルム幅方向には0.7倍収縮し、延伸後膜厚125μmの位相差フィルム試料204’を得た。位相差フィルム試料204’の光学特性を下記表2に示す。
上記セルロースアシレートフィルム試料01の作製方法において、セルロースアシレート溶液CA−2組成中、Ac置換度2.81のセルロースアセテート、Ac置換度2.92のセルロースアセテートに代え、添加剤溶液AD−2組成中、レターデーション発現剤X21.7質量部を波長分散調整剤UV−265 25.0質量部に代えた以外は、同様の操作を行い、セルロースアシレートフィルム試料05を得た。これを用いて、フィルム温度を160℃に設定して固定に軸延伸を開始、フィルム幅手方向に1.1倍、フィルム長手方向に1.1倍延伸し、延伸後の膜厚100μmの位相差フィルム試料204”を得た。位相差フィルム試料204”の光学特性を下記表2に示す。
上記位相差フィルム試料204’と204”とを積層して、位相差フィルム試料204を作製した。
上記と同様にして、偏光膜を作製した。この偏光膜の一方の面に、表面を鹸化処理した位相差フィルム試料201を、他方の面に、表面を鹸化処理したセルローストリアセテートフィルム(フジタック TD80UL、富士写真フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り合わせ、偏光板201を作製した。
上記で作製した位相差フィルム試料202〜204を用いて、同様にして偏光板を作製した。以下これら偏光板を、偏光板202〜204という。これら偏光板はいずれも十分な偏光性能を示した。
(液晶表示装置の作製)
液晶表示装置に用いる光学補償フィルムの光学特性の種類により、以下のA〜Dの4系統にてVAパネルへの実装評価を行なった。
(液晶表示装置001及び005)
VAモードの液晶TV(LC37−GE2、シャープ(株)製)の表裏の偏光板および位相差板を剥して実装溶の液晶セルとして用いた。図1の構成で、偏光子11及び第1の光学異方性層14として偏光板101を、液晶セル13として上記のVA液晶セル、偏光子12及び第2の光学異方性層15として偏光板201を用い、それぞれを粘着剤を用いて貼り合わせた。この際、偏光板201の位相差フィルム試料201が液晶セル13側になるように、かつ、偏光板101の位相差フィルム試料101が液晶セル13側になるように貼り合わせた。また、位相差フィルム試料201の遅相軸は、偏光板201の吸収軸と直交するように貼り合わせた。液晶表示装置001を作製した。この液晶表示装置001は前記分類Aに属するものである。
また、液晶表示装置001の作製方法において、偏光板101に代えて、偏光板105を用いた以外は、同様にして、液晶表示装置005を作製した。
上記液晶表示装置001(分類A)と同様の構成にて、偏光板101の代わりに偏光板102及び105をそれぞれ用い、さらに偏光板201の代わりに偏光板202を用いて、液晶表示装置002及び006をそれぞれ作製した。このうち液晶表示装置002は前記分類Bに属するものである。
上記液晶表示装置001(分類A)と同様の構成にて、偏光板101の代わりに偏光板103及び105をそれぞれ用い、さらに偏光板201の代わりに偏光板203を用いて、液晶表示装置003及び007をそれぞれ作製した。このうち液晶表示装置003は前記分類Cに属するものである。
上記液晶表示装置001(分類A)と同様の構成にて、偏光板101の代わりに偏光板104及び105をそれぞれ用い、さらに偏光板201の代わりに偏光板204を用いて、液晶表示装置004及び008をそれぞれ作製した。このうち液晶表示装置004は前記分類Dに属するものである。
上記作製したVAモードの液晶表示装置001〜008について、図1中の偏光子2側(即ち、偏光板201〜204側)にバックライトを設置し、各々について測定機(EZ−Contrast XL88、ELDIM社製)を用いて、暗室内で黒表示および白表示の輝度および色度を測定し、黒表示におけるカラーシフトおよびコントラスト比を算出した。
黒表示において、液晶セルの法線方向から一対の偏光板の透過軸の中心線方向(方位角45度)に視角を倒した場合の色度の変化Δxθ、Δyθは、極角0〜80度の間で、常に下記数式(II)および(III)を満たすことが好ましい。
数式(II): 0≦Δxθ≦0.1
数式(III): 0≦Δyθ≦0.1
[式中、Δxθ=xθ−xθ0、Δyθ=yθ−yθ0であり、(xθ0、yθ0)は黒表示における液晶セル法線方向で測定した色度、(xθ、yθ)は黒表示における液晶セル法線方向から一対の偏光板の透過軸の中心線方向に極角θ度まで視角を倒した方向で測定した色度]
また、液晶セルの法線方向から視認側偏光板の吸収軸方向に60度まで視角を倒し、さらに前記方向を基点とし該法線を中心として360度回転させて色度を測定した場合における色度変化Δxφ、が、Δyφは方位角0から360度の間で常に下記数式(IV)および(V)を満たすことが好ましい。
数式(IV): −0.02≦Δxφ≦0.1
数式(V): −0.02≦Δyφ≦0.1
[式中、Δxφ=xφ−xφ0、Δyφ=yφ−yφ0であり、(xφ0、yφ0)は黒表示における液晶セルの法線方向から視認側偏光板の吸収軸方向に60度まで視角を倒して測定した色度、(xφ、yφ)は黒表示における液晶セルの法線方向から視認側偏光板の吸収軸方向に60度まで視角を倒し、該法線方向を中心として方位角φの方向から測定した色度]
方位角45度・極角60度におけるコントラスト比(CR@φ=45/Θ=60)が大きいほど視野角が広いことを意味する。
結果を下記表3に示す。
12、22、52 偏光子
13、23、53 液晶セル
14、24 第1の光学異方性層
15、25 第2の光学異方性層
54 光学補償フィルム(Cプレート)
55 光学補償フィルム(Aプレート)
Claims (16)
- 透過軸を互いに直交にして配置された第1及び第2の偏光子と、
該第1及び第2の偏光子の間に配置された液晶層と、
前記第1もしくは第2の偏光子と液晶層との間に第1の光学異方性層とを有する液晶表示装置であって、
前記第1の光学異方性層の面内レターデーション(Re)が、可視光域の波長λ1において正となり、可視光域の波長λ2(但しλ1≠λ2)において負となり、及び|Rth(550)|が50nm以上であることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が下記式(1)及び(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置:
Re(450)×Re(650)<0 式(1)
|Rth(550)/Re(550)|>10 式(2)
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり、第1の光学異方性層のReの正負は、液晶セルに対して同じ側に配置された偏光子の吸収軸を基準とし、該吸収軸と平行方向を正とする。 - 前記第1もしくは第2の偏光子と液晶層との間に第2の光学異方性層を有し、前記第2の光学異方性層が、下記式(3)及び(4)を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶表示装置:
30nm<Re(550)<400nm 式(3)
−100nm<Rth(550)<300nm 式(4)
式中、Re(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した面内レターデーション(単位:nm)であり;Rth(λ)は、波長λnmの光を入射させて測定した厚み方向のレターデーション値(単位:nm)である。 - 前記第1の光学異方性層が、前記液晶層と前記第1の偏光子との間に、及び前記第2の光学異方性層が、前記液晶層と前記第2の偏光子との間に配置されることを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
- VAモードであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)>0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項5に記載の液晶表示装置。 - 水平配向モードであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)<0 、
Re(650)>0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0 、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|<1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、下記式
Re(450)>0 、
Re(650)<0 、
Rth(550)<0、及び
|Rth(450)|/|Rth(650)|≧1.0
を全て満たすことを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。 - 前記第1の光学異方性層が、セルロースアシレートフィルムからなることを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の光学異方性層が、Rth発現剤を少なくとも一種類含有することを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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