JP2008250237A - 液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温での湿度変化においても視野角の変化が少なく、高輝度、高コントラスト、階調反転が起こらない範囲が広い液晶表示装置の提供。
【解決手段】液晶セルと、該液晶セルの外側に設置され、偏光子と、透明支持体、及び光学異方性層を有する光学補償フィルムとを少なくとも含む偏光板とを有し、下記(1)〜(2)の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
(1)前記液晶セルのΔnd値が、500以上800以下である。
(2)前記光学補償フィルムの下記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて25nm以上65nm以下である。
Re=(nx−ny)×d・・・・・・・・・・・・・・・・・・・数式(I)
但し、下記数式(I)中、nx、及びnyはそれぞれフィルムの面内の遅相軸方向、及び進相軸方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示装置、特に、ベンド配向モードの液晶表示装置に関する。
液晶表示装置(LCD)は、CRT(Cathode Ray Tube)と比較して、薄型、軽量、低消費電力等の大きな利点を有する。液晶表示装置は、液晶セル、及び該液晶セルの両側に配置された一対の偏光板を有する。液晶セルは、液晶性分子、及びそれを封入する二枚の基板、及び液晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。
また、封入した液晶性分子を配向させるため、通常、二枚の基板には配向膜が設けられる。
また、液晶セルに表示される画像の着色を除去するため、液晶セルと、偏光板との間に光学補償フィルム(位相差板)を設けることが多い。
偏光板(偏光膜)と、光学補償フィルムとの積層体は、楕円偏光板として機能する。また、光学補償フィルムに、液晶セルの視野角を拡大する機能を付与する場合もある。光学補償フィルムとしては、延伸複屈折フィルムが従来から使用されている。
延伸複屈折フィルムに代えて、ディスコティック化合物を含む光学異方性層を有する光学補償フィルムを使用することも提案されている(特許文献1〜4参照)。
光学異方性層は、ディスコティック化合物を配向させ、その配向状態を固定することにより形成する。このディスコティック化合物は、一般に大きな複屈折率を有する。また、ディスコティック化合物には、多様な配向形態がある。
したがって、ディスコティック化合物を用いることで、従来の延伸複屈折フィルムでは得ることができない光学的性質を有する光学補償フィルムを製造することができる。
例えば、液晶セルの上部と下部とで、実質的に逆の方向に(対称的に)棒状液晶性分子を配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置が提案されている(特許文献5〜6参照)。
このような液晶表示装置では、棒状液晶性分子が、液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。
そして、ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
ベンド配向モードには、一般的な液晶モード(TNモード、STNモード)と比較すると、視野角が広く、応答速度が速いとの特徴がある。
しかし、CRTと比較すると、更に改良が必要である。ベンド配向モードの液晶表示装置を更に改良するために、一般的な液晶モードと同様に光学補償フィルムを用いることが考えられる。
しかし、従来の延伸複屈折フィルムからなる光学補償フィルムは、ベンド配向モードの液晶表示装置では、光学補償機能が不十分であった。
前述したように、延伸複屈折フィルムに代えて、ディスコティック化合物を含む光学的異方性層と透明支持体とを有する光学補償フィルムを使用することが提案されている。
更に、ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用したベンド配向モードの液晶表示装置も提案されている(特許文献7〜8参照)。
ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用することで、ベンド配向モードの液晶表示装置の視野角は著しく改善される。
ベンド配向モードの液晶表示装置に、ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用すると、特定の波長の光が漏れて、表示画像に着色を生じる問題が指摘されている(特許文献9参照)。
この着色の原因は、楕円偏光板(偏光膜と光学補償フィルムとの積層体)の透過率の波長依存性にある旨が記載されている。
そして、ディスコティック化合物の円盤面の法線の光学異方性層への正射影の平均方向と、偏光膜の面内透過軸との角度が実質的に45°になるように、光学異方性層と偏光膜とを配置することで、ベンド配向モードの液晶セルに対する最大の光学補償効果が得られることが報告されている。
また、ディスコティック化合物を含む光学補償フィルムを使用したベンド配向液晶装置について、色味変化を低減し、階調反転を防止するために、様々な方法が提案されている(特許文献10〜12参照)。
ところで、近年では、液晶表示装置の用途が拡大し、様々な環境で用いられており、使用環境の温度変化や湿度変化に耐え得る液晶表示装置が求められている。
例えば、カーナビゲーションシステム、インストゥルメンタルパネル、後部座席の遊戯用途、及びヘッドアップディスプレイなどの用途では、液晶表示装置が自動車の車内に搭載されるときには、車内のどこに設置されても、どの位置から見ても、例えば真夏の快晴の車内におけるエンジン駆動時のような、過酷な環境下においても、視認性を維持するために温度変化や湿度変化に耐え得る液晶表示装置が求められている。
特に、OCBモードなどのベンド配向モードの液晶表示装置は、低温での応答速度が速い特性を有しているため、更に広い温度範囲において、高温下での湿度変化に対しても、安定な点灯状態が維持可能で、且つ高品位の液晶表示装置の提供が特に望まれている。
このような要望に応えるべく、特許文献13では、支持体のRe値、及びRth値と、光学異方性層の光弾性係数とを規定することによって、高温環境下などにおける表示品質の向上を実現する液晶表示装置を提案している。
また、特許文献14〜17では、光学補償機能を備えた支持体の光弾性係数を規定した液晶表示装置が提案されている。
しかしながら、このように光弾性係数を規定した特許文献13〜17に記載の液晶表示装置では、支持体の光弾性係数には光学異方性層が敷設されていないことや、支持体の敷設による効果を十分に発揮するための液晶セルが使用されていないことが挙げられ、これらの発明には、使用環境が苛酷な条件下での液晶表示装置として改善の余地があった。
特開平6−214116号公報 米国特許第5583679号明細書 米国特許第5646703号明細書 独国特許出願公開第3911620号明細書 米国特許第4583825号明細書 米国特許第5410422号明細書 特開平9−197397号公報 国際公開WO96/37804号パンフレット 特開平11−316378号公報 特許第3056997号公報 特開2002−40429号公報 特開2006−243179号公報 国際公開WO2003/76985号パンフレット 特開2006−268065号公報 特開2006−30982号公報 特開2005−17435号公報 特開2006−307234号公報
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、高温での湿度変化においても視野角の変化が少なく、高輝度、高コントラストを実現し、階調反転が起こらない範囲が広い液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、液晶セルのΔnd値、光学補償フィルムのレターデーション値Re、更には、透明支持体の光弾性係数を調整することにより、前記課題が解決されることを知見した。
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。即ち、
<1> 一対の透明基板に液晶分子を含む液晶層が挟持された液晶セルと、
前記透明基板の各外側に設置され、偏光子と、透明支持体、及び光学異方性層を有する光学補償フィルムとを少なくとも含む偏光板とを有し、下記(1)〜(2)の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置である。
(1)前記液晶セルのΔnd値が、無電圧印加状態で500以上800以下である。
(2)前記光学補償フィルムの下記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて25nm以上65nm以下である。
Re=(nx−ny)×d・・・・・・・・・・・・・・・・・・・数式(I)
但し、上記数式(I)中、nx、及びnyはそれぞれフィルムの面内の遅相軸方向、及び進相軸方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
<2> 光学補償フィルムの上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて40nm以上65nm以下である前記<1>に記載の液晶表示装置である。
<3> 光学補償フィルムの上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて30nm以上65nm以下であり、透明支持体の製膜方向、及び該製膜方向に直交する方向の光弾性係数の絶対値が、共に10×10−12/N以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<4> 透明支持体の上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて0nm以上60nm以下であって、且つ、前記透明支持体の下記数式(II)で定義されるレターデーション値Rthが、波長550nmにおいて100nm以上350nm以下である<1>から<3>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・・数式(II)
但し、上記数式(II)中、nzはフィルムの厚み方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
<5> 下記(3)の条件を満たす前記<1>から<4>に記載の液晶表示装置である。
(3)光学補償フィルムの遅相軸をあおり軸として、あおり角を±40°として測定した光学補償フィルムのRe(40°)、及びRe(−40°)が下記数式(III)を満たす。但し、Re(40°)>Re(−40°)である。
1.5≦Re(40°)/Re(−40°)≦10・・・・・・・数式(III)
<6> 透明支持体が、環状ポリオレフィン系樹脂、及びノルボルネン系樹脂の少なくともいずれかを含む前記<1>から<5>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<7> 光学異方性層を配向させるための配向膜が透明支持体上に形成された前記<1>から<6>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<8> 光学異方性層が、棒状液晶性化合物、及びディスコティック液晶性化合物のいずれかから選択される液晶性化合物を含む前記<1>から<7>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<9> (1)透明支持体上に配向膜を形成する配向膜形成工程;
(2)前記配向膜上に、ラビング処理を施すラビング工程;
(3)液晶性化合物を含む光学異方性層塗布液を、前記ラビング処理された支持体、又は配向膜上に塗布する塗布工程;
(4)前記光学異方性層塗布液を乾燥するのと同時、又は乾燥した後に、液晶転移温度以上の温度で前記液晶性化合物を配向させ、その配向を固定して光学異方性層を形成する光学異方性層形成工程
を少なくとも含む光学補償フィルムの製造方法によって製造された光学補償フィルムを有する前記<1>から<8>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<10> コロナ放電、グロー放電、火炎処理、酸処理、アルカリ鹸化処理、紫外線照射処理の少なくともいずれかによって透明支持体に密着性を付与する密着性付与工程を含む前記<1>から<9>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<11> ラビング工程において、光学異方性層のラビング方向が、透明支持体の透過軸に対して略45°をなす前記<1>から<10>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<12> 透明基板と、粘着剤層と、光学補償フィルムと、偏光子とが、少なくともこの順に配設され、前記光学補償フィルムに設けられた透明支持体が、前記偏光子側に配設された前記<1>から<11>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<13> バックライトユニットを有する前記<1>から<12>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<14> 液晶セルが、ベンド配向モードで駆動する前記<1>から<13>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
<15> 車両、及び航空機の少なくともいずれかに搭載される前記<1>から<14>のいずれかに記載の液晶表示装置である。
本発明によると、高温での湿度変化においても視野角の変化が少なく、高輝度、高コントラストを実現し、階調反転が起こらない範囲が広い液晶表示装置を提供することができる。
以下に、本発明に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
なお、本実施形態の説明において、「45°」、「平行」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との誤差は、4°未満であることが好ましく、3°未満であることがより好ましい。
また、角度について、「+」は時計周り方向を意味し、「−」は反時計周り方向を意味するものとする。
また、「遅相軸」は、屈折率が最大となる方向を意味し、「可視光領域」とは、380〜780nmのことをいう。
更に、屈折率の測定波長は、特別な記述がない限り、可視光域(λ=550nm)での値である。
また、本実施形態の説明において「偏光板」とは、特別な記述がない限り、長尺の偏光板、及び液晶表示装置に組み込まれる大きさに裁断された偏光板の両者を含む意味で用いている。なお、ここでいう「裁断」には「打ち抜き」及び「切り出し」等も含むものとする。
また、本実施形態の説明では、「偏光膜」と「偏光板」と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のことを意味するものとする。
また、本実施形態の説明において「分子対称軸」とは、分子が回転対称軸を有する場合は、当該対称軸を指すが、厳密な意味で、分子が回転対称性であることを要求するものではない。
一般的に、円盤状液晶性化合物において、分子対称軸は、円盤面の中心を貫く円盤面に対して垂直な軸と一致し、棒状液晶性化合物において、分子対称軸は、分子の長軸と一致する。
(光学補償フィルム)
<光学補償フィルムの特性>
本発明の光学補償フィルムは、液晶表示装置、特にOCB方式の液晶表示装置の視野角を改良するために、エリプソメータで測定したRe(0°)、Re(40°)、Re(−40°)の値がそれぞれ34±3nm、50±3nm、115±3nmの範囲にあることが好ましい。
ここで、Re(0°)、Re(40°)、Re(−40°)は、該光学補償フィルムの長手方向に対して、面内屈折率が小さくなる方向に45°となる方向と法線を含む平面内で、法線方向、法線から該45°の方向に40°傾いた方向、法線から逆に40°傾いた方向から測定した該光学異方性層の550nmの光で測定したレターデーション値を表す。
OCB方式に代表される複屈折モードの液晶表示装置は、液晶セル内部での液晶分子の配列が非常に複雑であり、視野角の補償に最適な光学補償フィルムを、従来のような屈折率楕円体では表せない。
本発明者は、鋭意研究の末、光学補償フィルムの様々な視角においてのレターデーション値と、液晶表示装置のコントラスト視野角に相関のあることを見出した。
更には、該光学補償フィルムを偏光板と一体型の態様にする場合には、ロール状の長尺光学補償フィルムにおいて、その長手方向に対して、面内屈折率が小さくなる方向に45°となる方向と法線を含む平面内で、法線方向、法線から該45°の方向に40°傾いた方向、法線から逆に40°傾いた方向から測定した該光学補償フィルムのレターデーション値と液晶表示装置の視野角と非常によく相関することをつきとめた。
また、コントラスト、及び視野角を維持したまま、液晶表示装置の高透過率を実現するには、Re(0°)とRe(40°)、及びRe(−40°)の関係と密接な関係にあることがわかった。
また、本発明の光学補償フィルムは、どの方向からレターデーション値を測定しても、「0」になる方向は存在せず、光軸を持たないことが好ましい。
<光学補償フィルムの構成>
本発明の光学補償フィルムは、少なくとも2層以上の積層構造をなし、支持体と、その支持体上に設けられた光学異方性層とを少なくとも有してなる。
<<支持体>>
本発明に用いる支持体は、透明であるのが好ましく、具体的には、光透過率が80%以上である透明なポリマーフィルムが好ましい。支持体として使用可能なポリマーフィルムとしては、セルロースエステル(例:セルロースアセテート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート)、環状ポリオレフィン系ポリマー、環状ポリオレフィン系コポリマー、ノルボルネン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等からなるポリマーフィルムが挙げられる。市販のポリマー(ノルボルネン系ポリマーでは、ア−トン(登録商標)、及びゼオネックス(登録商標)、アペル(登録商標)など)を用いてもよい。また、セルロースエステルからなるフィルムが好ましく、セルロースの低級脂肪酸エステルからなるフィルムが更に好ましい。低級脂肪酸とは、炭素原子数が6以下の脂肪酸を意味する。特に、炭素原子数が2(セルロースアセテート)、3(セルロースプロピオネート)又は4(セルロースブチレート)が好ましい。そして、これらセルロースエステルの中でも、セルロースアセテートからなるフィルムが特に好ましい。また、セルロースアセテートプロピオネートやセルロースアセテートブチレートのような混合脂肪酸エステルを用いることもできる。
なお、従来知られているポリカーボネートやポリスルホンのような複屈折の発現しやすいポリマーであっても、国際公開WO00/26705号パンフレットに記載のように、分子を修飾することで複屈折の発現性を制御すれば、本発明において、支持体として用いることもできる。
本発明の光学補償フィルムを、偏光板の保護フィルム又は位相差フィルムとして使用する場合は、ポリマーフィルムとしては、酢化度が55.0〜62.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。酢化度は、57.0〜62.0%であることが更に好ましい。ここで、酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。
酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定及び計算によって求められる。
セルロースアセテートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることが更に好ましい。また、セルロースアセテートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の分子量分布が狭いことが好ましい。
具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜40であることが好ましく、1.0〜1.65であることが更に好ましく、1.0〜1.6であることが特に好ましい。
セルロースアセテートでは、セルロースの2位、3位及び6位のヒドロキシルが均等に置換されるのではなく、6位の置換度が小さくなる傾向がある。
支持体として用いるポリマーフィルムでは、セルロースの6位置換度が、2位、3位に比べて同程度又は多い方が好ましい。
2位、3位及び6位の置換度の合計に対する6位の置換度の割合は、30〜40%であることが好ましく、31〜40%であることがより好ましく、32〜40%であることが特に好ましい。また、6位の置換度は0.88以上であることが好ましい。なお、各位置の置換度は、NMRによって測定することできる。
6位置換度が高いセルロースアセテートは、特開平11−5851号公報の段落番号[0043]〜「0044」に記載の合成例1、段落番号[0048]〜[0049]に記載の合成例2、及び段落番号[0051]〜[0052]に記載の合成例3の方法を参照して合成することができる。
支持体のReレターデーション値、及びRthレターデーション値は、それぞれ、下記式(I)及び(II)で定義される。なお、下記式(I)、及び(II)において、nxはフィルム面内の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率を指し、nyは、フィルム面内の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率を指し、nzは、フィルムの厚み方向の屈折率を指し、dは単位をnmとするフィルムの厚さを指す。
Re=(nx−ny)×d・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・式(I)
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d・・・・・・・・・・・・式(II)
本発明の面内に遅相軸を有する支持体の場合、Reレターデーション値は、0〜60nmが好ましい。
一方、液晶表示装置の色ずれを改良するには、Rthを制御することも重要である。
可視光領域での波長450nmにおけるReとRthの比Re(450nm)/Rth(450nm)が、波長550nmにおけるRe(550nm)/Rth(550nm)の0.10〜0.95倍であり、0.4〜0.8倍が好ましく、0.5〜0.7倍がより好ましい。
また、波長650nmにおけるRe(650nm)/Rth(650nm)が、Re(550nm)/Rth(550nm)の1.01〜1.9倍であり、1.1〜1.7倍が好ましく、1.3〜1.6倍がより好ましい。
なお、R、G、BそれぞれにおけるRe/Rthは、いずれも0.1〜0.8の範囲であることが好ましい。
また、該光学補償フィルム全体の厚み方向のレターデーション(Rth)は、黒表示時における厚さ方向の液晶層のレターデーションをキャンセルさせるための機能を持っているので、各液晶層の態様によって好ましい範囲も異なる。
例えば、ベンド配向液晶セル(例えば、厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δndが0.2〜1.5μmである液晶層を有するOCBモードの液晶セル)の光学補償に用いられる場合、該光学補償フィルム全体の厚み方向のレターデーション(Rth)は100nm以上350nm以下であるのが好ましい。
このRthを制御する方法としては、後述の液晶層を塗設する方法、もしくは添加剤を使用する方法等が好ましく使用される。
支持体にセルロースアセテートフィルムを用いる場合は、レターデーション上昇剤をフィルム中に含有させるのが好ましく、好ましい化合物例、及びその製造方法に関しては、特開2000−154261号公報、及び特開2000−111914号公報に記載されている。
なお、セルロースアセテートフィルムの複屈折率(Δn:nx−ny)は、0.00025〜0.00088であることが好ましい。また、セルロースアセテートフィルムの厚み方向の複屈折率{(nx+ny)/2−nz}は、0.00088〜0.005であることが好ましい。
一方、一般的に光学フィルムは、外力を加えて内部に応力を起こさせると、一時的に光学的異方性を呈し、複屈折を示すようになる。これを光弾性効果という。その指標として用いられる光弾性係数は、絶対値が小さいほうが、光学均一性に優れ、歪による位相差ムラなどが生じにくいため好ましい。本発明の光学補償フィルムの支持体としては、このような光学フィルムを用いることが好ましい。上記光弾性係数の絶対値は、例えば、日本分光株式会社製の製品名 分光エリプソメーター「M−220」を用いて、2cm×10cmの試験片に23℃で応力をかけながら、フィルム面内の位相差値を測定し、位相差値と応力の関数の傾きから算出することができる。
本発明の前記支持体は、製膜方向及び該製膜方向に直交する方向の光弾性係数の絶対値が前記光弾性係数の絶対値は、波長590nmで測定した値の絶対値(m2/N)が、10.0×10-12以下であるものが好ましい。より好ましくは、8.0×10-12以下、更に好ましくは、6.0×10-12以下である。上記の範囲であれば、例えば、高温度高湿度の環境下における光学補償フィルムそのものの収縮、偏光子の収縮応力や、バックライトの熱によって生じる位相差値のズレやムラが小さく、更には環境に左右されずに安定した光学補償が可能な行われる光学補償フィルムが得られる。その結果として、耐環境性に優れた液晶表示装置を提供することができる。
光弾性係数が前記範囲となるポリマーの好ましい具体例としては、アクリル系樹脂(例えばポリメチルメタクリレート)、環状ポリオレフィン(例えばJSRから市販されているアートンG、アートンF、日本ゼオンから市販されているゼオノア1020R、1060R、1420R、1600R、ゼオネックス480、480R、280R、490R、E48R、E28R、RS820)等が挙げられる。中でも環状ポリオレフィンが好ましい。環状ポリオレフィンの中でも、特にテトラシクロドデセン類の開環重合体またはテトラシクロドデセン類とノルボルネン類の開環共重合体を水素添加させて得られた重合体を構成成分とするポリマーが特に好ましい。即ち、特公平2−9619号および特開平9−263627号の各公報に詳細が記載されている、テトラシクロドデセン(別称ジメタノ―1,4,5,8―オクタヒドロ―1,2,3,4,4a,5,8,8a―ナフタレン)類の開環重合体またはテトラシクロドデセン類とノルボルネン(別称ビシクロ―〔2・2・1〕―ヘプテン―2)類の開環共重合体を水素添加させて得られた重合体は、吸湿性が極めて小さく、透明性、成形加工性、耐水性に優れていることから、特に好ましい。この重合体におけるテトラシクロドデセン骨格の割合は、耐熱性の点で通常は50モル%以上、好ましくは80モル%以上、特に好ましくは90モル%以上であり、重合体の分子量は、開環重合時にオレフインあるいはシクロオレフイン等を添加して調節することができるが、一般に1000〜50万、好ましくは1万〜10万である。
本発明の支持体は、溶液流延法、または溶融製膜法を利用して作製することができる。フィルムの面状からすると溶液流延法によるのが好ましいが、溶媒を用いない溶融製膜法は、生産性およびコストの点で優れている。
溶液流延法では、ポリマーを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフィルムを製造する。溶液流延法での乾燥は、ドラム(またはバンド)面での乾燥と、フィルム搬送時の乾燥に大きく分かれる。ドラム(またはバンド)面での乾燥時には、使用している溶媒の沸点を越えない温度(沸点を越えると泡となる)でゆっくりと乾燥させることが好ましい。また、フィルム搬送時の乾燥は、ポリマーのガラス転移点±30℃で行うことが好ましく、±20℃で行うことが更に好ましい。
本発明の光学補償フィルムで使用される透明支持体は1枚であることが好ましい。
また、透明支持体を複数に積層することもできる。異なる厚みの支持体を選択してもよいし、異なるポリマーから成る支持体を選択してもよい。積層する手段としては、シート同士を貼り付けてもよい。また、異なるポリマーが溶解した異なる溶液や溶融液を用いてそれぞれが複数の層に積層されるように製膜してもよいし、異なるポリマーを混合した溶液や溶融液を用いて製膜し、結果的に分離して積層体となるような方法を用いてもよい。また、偏光板で一般的に使用されるロールトゥロール方式により、例えば、一方に粘着剤の敷設された透明支持体、他方に異なる種類のロール状の透明支持体を互いに搬送しながら粘着するような工程により、積層してもよい。積層する透明支持体には、本発明で述べるような光学異方性層がすでに敷設された透明支持体を用いてもよい。あるいは、透明支持体を積層してから、光学異方性層を敷設してもよい。
<<光学異方性層>>
本発明の光学補償フィルムは、液晶化合物から形成された光学異方性層を少なくとも一層有する。前記光学異方性層は、支持体の表面に直接形成してもよいし、支持体上に配向膜を形成し、該配向膜上に形成してもよい。また、別の基材に形成した液晶化合物層を、粘着剤等を用いて、支持体上に転写することで、本発明の光学補償フィルムを作製することも可能である。
光学異方性層の形成に用いる液晶化合物としては、棒状液晶化合物及びディスコティック液晶化合物が挙げられる。棒状液晶化合物及びディスコティック液晶化合物は、高分子液晶でも低分子液晶でもよく、更に、低分子液晶が架橋され液晶性を示さなくなったものも含まれる。
[棒状液晶化合物]
本発明に使用可能な棒状液晶化合物としては、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。
なお、棒状液晶化合物には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶化合物を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも用いることができる。言い換えると、棒状液晶化合物は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶化合物については、季刊化学総説第22巻「液晶の化学(1994)日本化学会編」の第4章、第7章、及び第11章、及び液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。
本発明に用いる棒状液晶化合物の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
棒状液晶化合物は、その配向状態を固定するために、重合性基を有することが好ましい。重合性基は、不飽和重合性基又はエポキシ基が好ましく、不飽和重合性基が更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。
[ディスコティック液晶化合物]
ディスコティック液晶化合物には、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.71巻、111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体、C.Destradeらの研究報告、Mol.Cryst.122巻、141頁(1985年)、Physics lett,A,78巻、82頁(1990)に記載されているトルキセン誘導体、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻、70頁(1984年)に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻、2655頁(1994年)に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルが含まれる。
前記ディスコティック液晶化合物には、分子中心の母核に対して、直鎖のアルキル基、アルコキシ基、又は置換ベンゾイルオキシ基が母核の側鎖として放射線状に置換した構造の、液晶性を示す化合物も含まれる。分子又は分子の集合体が、回転対称性を有し、一定の配向を付与できる化合物であることが好ましい。
ディスコティック液晶化合物から光学異方性層を形成した場合、最終的に光学異方性層に含まれる化合物は、もはや液晶性を示す必要はない。
例えば、低分子のディスコティック液晶化合物が熱、又は光で反応する基を有しており、熱又は光によって該基が反応して、重合又は架橋し、高分子量化することによって光学異方性層が形成される場合などは、光学異方性層中に含まれる化合物は、もはや液晶性を失っていてもよい。
ディスコティック液晶化合物の好ましい例は、特開平8−50206号公報に記載されている。また、ディスコティック液晶化合物の重合については、特開平8−27284号公報に記載がある。
ディスコティック液晶化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶化合物の円盤状コアに、置換基として重合性基を結合させる必要がある。ただし、円盤状コアに重合性基を直結させると、重合反応において配向状態を保つことが困難になる。そこで、円盤状コアと重合性基との間に、連結基を導入する。
従って、重合性基を有するディスコティック液晶化合物は、下記一般式(I)で表わされる化合物であることが好ましい。
上記一般式(I)中、Dは円盤状コアであり、Lは二価の連結基であり、Qは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
円盤状コア(D)の例として、(D1)〜(D15)を以下に示す。以下の各例において、LQ(又はQL)は、二価の連結基(L)と重合性基(Q)との組み合わせを意味する。
また、上記一般式(I)において、二価の連結基(L)は、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−CO−、−NH−、−O−、−S−及びそれらの組み合わせからなる群より選ばれる二価の連結基であることが好ましい。
二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリ−レン基、−CO−、−NH−、−O−及び−S−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが更に好ましい。
二価の連結基(L)は、アルキレン基、アリーレン基、−CO−及び−O−からなる群より選ばれる二価の基を少なくとも二つ組み合わせた二価の連結基であることが特に好ましい。
前記アルキレン基の炭素原子数は、1〜12であることが好ましい。前記アルケニレン基の炭素原子数は、2〜12であることが好ましい。前記アリ−レン基の炭素原子数は、6〜10であることが好ましい。
二価の連結基(L)の例として、(L1〜L24)を以下に示す。左側が円盤状コア(D)に結合し、右側が重合性基(Q)に結合する。ALはアルキレン基又はアルケニレン基、ARはアリーレン基を意味する。なお、アルキレン基、アルケニレン基及びアリ−レン基は、置換基(例、アルキル基)を有していてもよい。
L1:−AL−CO−O−AL−
L2:−AL−CO−O−AL−O−
L3:−AL−CO−O−AL−O−AL−
L4:−AL−CO−O−AL−O−CO−
L5:−CO−AR−O−AL−
L6:−CO−AR−O−AL−O−
L7:−CO−AR−O−AL−O−CO−
L8:−CO−NH−AL−
L9:−NH−AL−O−
L10:−NH−AL−O−CO−
L11:−O−AL−
L12:−O−AL−O−
L13:−O−AL−O−CO−
L14:−O−AL−O−CO−NH−AL−
L15:−O−AL−S−AL−
L16:−O−CO−AR−O−AL−CO−
L17:−O−CO−AR−O−AL−O−CO−
L18:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−CO−
L19:−O−CO−AR−O−AL−O−AL−O−AL−O−CO−
L20:−S−AL−
L21:−S−AL−O−
L22:−S−AL−O−CO−
L23:−S−AL−S−AL−
L24:−S−AR−AL−
上記一般式(I)の重合性基(Q)は、重合反応の種類に応じて決定する。重合性基(Q)は、不飽和重合性基又はエポキシ基であることが好ましく、不飽和重合性基であることが更に好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることが特に好ましい。
また、上記一般式(I)において、nは4〜12の整数である。具体的な数字は、円盤状コア(D)の種類に応じて決定される。なお、複数のLとQの組み合わせは、異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
前記光学異方性層中に液晶化合物の配向については、光学異方性層の分子対称軸の平均方向が、長手方向に対して43°〜47°であることが好ましい。
ハイブリッド配向では、液晶化合物の分子対称軸と支持体の面との角度が、光学異方性層の深さ方向でかつ支持体の面からの距離の増加と共に増加又は減少している。
角度は、距離の増加と共に増加することが好ましい。更に、角度の変化としては、連続的増加、連続的減少、間欠的増加、間欠的減少、連続的増加と連続的減少を含む変化、あるいは、増加及び減少を含む間欠的変化が可能である。間欠的変化は、厚さ方向の途中で傾斜角が変化しない領域を含んでいる。
角度は、角度が変化しない領域を含んでいても、全体として増加又は減少していればよい。更に、角度は連続的に変化することが好ましい。
液晶化合物の分子対称軸の平均方向は、一般に液晶化合物もしくは配向膜の材料を選択することにより、又はラビング処理方法の選択することにより、調整することができる。
本発明の好ましい実施態様として、支持体と液晶化合物層の遅相軸が互いに直交でも平行でもない光学補償フィルムの場合、支持体の遅相軸と異なる方向にラビング処理をすることで、液晶化合物層の遅相軸は、いかようにも簡便に調整することができる。
また、表面側(空気側)の液晶化合物の分子対称軸方向は、一般に、液晶化合物又は液晶化合物と共に使用する添加剤の種類を選択することにより調整することができる。
液晶化合物と共に使用する添加剤の例としては、可塑剤、界面活性剤、重合性モノマー及びポリマーなどを挙げることができる。分子対称軸の配向方向の変化の程度も、上記と同様に、液晶化合物と添加剤との選択により調整できる。特に界面活性剤に関しては、上述の塗布液の表面張力制御と両立することが好ましい。
液晶化合物と共に使用する可塑剤、界面活性剤及び重合性モノマーは、ディスコティック液晶化合物と相溶性を有し、液晶化合物の傾斜角の変化を与えられるか、あるいは配向を阻害しないことが好ましい。前記重合性モノマーとしては、ビニル基、ビニルオキシ基、アクリロイル基、及びメタクリロイル基を有する化合物が好ましい。
また、上記化合物の添加量は、液晶化合物に対して一般に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。なお、重合性の反応性官能基数が4以上のモノマーを混合して用いると、配向膜と光学異方性層間の密着性を高めることができる。
液晶化合物としてディスコティック液晶化合物を用いる場合は、ディスコティック液晶化合物とある程度の相溶性を有し、ディスコティック液晶化合物に傾斜角の変化を与えられるポリマーを用いるのが好ましい。
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、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、ヒドロキシプロピルセルロース、及びセルロースアセテートブチレートを挙げることができる。
ディスコティック液晶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、ディスコティック液晶化合物に対して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く、0.1〜5質量%の範囲にあることが更に好ましい。
ディスコティック液晶化合物のディスコティックネマティック液晶相−固相転移温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃がより好ましい。
本発明において、光学異方性層の厚さは、0.1〜20μmであることが好ましく、0.5〜15μmであることが更に好ましく、1〜10μmであることが特に好ましい。
<<配向膜>>
本発明の光学補償フィルムは、支持体と光学異方性層との間に配向膜を有しているのが好ましい。
本発明において、前記配向膜は、架橋されたポリマーからなる層であるのが好ましい。
配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーであっても、架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。
上記配向膜は、官能基を有するポリマーあるいはポリマーに官能基を導入したものを、光、熱又はPH変化等により、ポリマー間で反応させて形成するか、又は、反応活性の高い化合物である架橋剤を用いてポリマー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、ポリマー間を架橋することにより形成することができる。
架橋されたポリマーからなる配向膜は、通常、上記ポリマー又はポリマーと架橋剤との混合物を含む塗布液を、支持体上に塗布した後、加熱等を行なうことにより形成することができる。
後述のラビング工程において、配向膜の発塵を抑制するために、架橋度を上げておくことが好ましい。前記塗布液中に添加する架橋剤の量(Mb)に対して、架橋後に残存している架橋剤の量(Ma)の比率(Ma/Mb)を1から引いた値(1−(Ma/Mb))を架橋度と定義した場合、架橋度は50〜100%が好ましく、65〜100%がより好ましく、75〜100%が特に好ましい。
本発明において、前記配向膜に使用されるポリマーは、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。なお、双方の機能を有するポリマーを使用することもできる。
上記ポリマーの例としては、ポリメチルメタクリレート、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、ポリビニルアルコール、及び変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、スチレン/ビニルトルエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリカーボネート等のポリマー及びシランカップリング剤等の化合物を挙げることができる。
好ましいポリマーの例としては、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール等の水溶性ポリマーであり、更にゼラチン、ポリビルアルコール、及び変性ポリビニルアルコールが好ましく、特にポリビルアルコール及び変性ポリビニルアルコールを挙げることができる。
上記ポリマーの中で、ポリビニルアルコール、又は変性ポリビニルアルコールが好ましい。ポリビニルアルコールとしては、例えば鹸化度70〜100%のものであり、一般に鹸化度80〜100%のものであり、より好ましくは鹸化度85〜95%のものである。
重合度としては、100〜3,000の範囲が好ましい。変性ポリビニルアルコールとしては、共重合変性したもの(変性基として、例えば、COONa、Si(OX)、N(CH・Cl、C19COO、SO、Na、C1225等が導入される)、連鎖移動により変性したもの(変性基として、例えば、COONa、SH、C1225等が導入されている)、ブロック重合による変性をしたもの(変性基として、例えば、COOH、CONH、COOR、C等が導入される)等のポリビニルアルコールの変性物を挙げることができる。
重合度としては、100〜3,000のも範囲が好ましい。これらの中で、鹸化度80〜100%の未変性〜変性ポリビニルアルコールが好ましく、より好ましくは鹸化度85〜95%の未変性、又はアルキルチオ変性ポリビニルアルコールである。
配向膜に用いる変性ポリビニルアルコールとして、下記一般式(2)で表わされる化合物とポリビニルアルコールとの反応物が好ましい。なお、下記一般式(2)において、Rは無置換のアルキル基、又はアクリロリル基、メタクリロイル基もしくはエポキシ基で置換されたアルキル基を表わし、Wはハロゲン原子、アルキル基、又はアルコキシ基を表わし、Xは活性エステル、酸無水物又は酸ハロゲン化物を形成するために必要な原子群を表わし、lは0又は1を表わし、nは0〜4の整数を表わす。
また、配向膜に用いる変性ポリビニルアルコールとして、下記一般式(3)で表わされる化合物とポリビニルアルコールとの反応物も好ましい。なお、下記一般式(3)において、Xは活性エステル、酸無水物又は酸ハロゲン化物を形成するために必要な原子群を表わし、mは2〜24の整数を表わす。
前記一般式(2)、及び一般式(3)により表される化合物と反応させるために用いられるポリビニルアルコールとしては、上記変性されていないポリビニルアルコール、及び上記共重合変性したもの、即ち連鎖移動により変性したもの、ブロック重合による変性をしたもの等のポリビニルアルコールの変性物、を挙げることができる。
上記特定の変性ポリビニルアルコールの好ましい例としては、特開平8−338913号公報に詳しく記載されている。
配向膜にポリビニルアルコール等の親水性ポリマーを使用する場合、硬膜度の観点から、含水率を制御することが好ましく、制御される含水率としては、0.4〜2.5%であることが好ましく、0.6〜1.6%であることがより好ましい。含水率は、市販のカールフィッシャー法の水分率測定器で測定することができる。
なお、配向膜は、10μm以下の膜厚であるのが好ましい。
<光学補償フィルムの製造方法>
次に、本発明の好ましい光学補償フィルムを連続的に製造する方法について説明する。
<<ロール状光学補償フィルムの製造方法>>
本発明のロール状光学補償フィルムの製造方法は、下記工程(1)〜(4)を連続して行う。
工程(1):長手方向に搬送される長尺状の支持体の表面又は該支持体上に形成された配向膜の表面に、ラビングロールによりラビング処理を施す工程。
工程(2):液晶性化合物を含む塗布液を前記ラビング処理面に塗布する工程。
工程(3):塗布された塗布液を乾燥するのと同時に又は乾燥した後に、液晶転移温度以上の温度で前記液晶化合物を配向させ、その配向を固定して光学異方性層を作製する工程。
工程(4):前記光学異方性層が形成された長尺状の積層体を巻き取る工程。
ここで、工程(3)における液晶転移温度以上の温度で前記液晶化合物を配向させる間に、前記ラビング処理された方向以外の方向に吹く液晶化合物表面の膜面風速が、下記数式(3)を満たすことが好ましく、下記式(3)において、Vが0〜2.5×10−3×ηであることがより好ましい。なお、下記式(3)中、Vは液晶化合物表面の膜面風速(m/sec)、ηは液晶化合物の配向温度での液晶化合物層の粘度(cp)である。
0<V<5.0×10−3×η・・・・・・・・・・・・・・・・・式(3)
本発明の光学補償フィルムの製造方法によれば、液晶化合物の分子対称軸の支持体面への正射影の平均方向、即ち、前記光学異方性層の分子対称軸の平均方向と、支持体の面内遅相軸、即ち、支持体の長手方向とが異なり、更に該分子対称軸の平均方向とラビング方向の間の角度が、実質的に0°、好ましくは−2〜2°、更に好ましくは−1〜1°である光学補償フィルムを連続的に安定に製造することができ、大量生産に適する。
OCBモードの液晶表示装置に本発明の光学補償フィルムを適用する場合は、該光学補償フィルムと、偏光膜とを、ロールtoロールで貼合することが好ましく、該分子対称軸の平均方向と支持体の面内の遅相軸、即ち、支持体の長手方向との角度が、実質的に45°であることが好ましい。
更に、本発明の光学補償フィルムの製造方法においては、以下の(a)〜(d)のいずれかの要件を含むことが望ましい。なお、これらの各工程の詳細は、特開平9−73081号公報に記載されている。
(a)上記工程(2)において、液晶化合物として架橋性官能基を有する重合性液晶化合物を用い、上記工程(3)において、連続的に塗布層を光照射して重合性液晶化合物を重合により硬化させて配向状態に固定し、その後、連続的に上記工程(4)を行なう。
(b)上記工程(1)において、前記支持体又は配向膜の表面を除塵しながら、ラビングロールでラビング処理する。
(c)上記工程(2)の前に、ラビング処理した前記支持体又は前記配向膜の表面を除塵する工程を行う。
(d)上記工程(4)の前に、形成した光学異方性層の光学特性を連続的に測定することにより検査する検査工程。
ここで、上記工程(1)〜(4)の詳細について、以下に説明する。
[工程(1)]
前記工程(1)では、長手方向に搬送される長尺状の支持体の表面又は該支持体上に形成された配向膜の表面に、ラビングロールによりラビング処理を施す。
前記工程(1)に用いるラビングロールの直径は、ハンドリング適性、及び布寿命の観点から、100〜500mmであることが好ましく、200〜400mmであることが更に好ましい。
ラビングロールの幅は、搬送するフィルムの幅よりも広いことが必要であり、フィルム幅×21/2以上であることが好ましい。
また、ラビングロールの回転数は、発塵の観点から低く設定することが好ましく、液晶化合物の配向性にもよるが、100〜1,000rpmであることが好ましく、250〜850rpmであることが更に好ましい。
ラビングロールの回転数を低くしても液晶化合物の配向性を維持するには、ラビング時の支持体又は配向膜を加熱することが好ましい。加熱温度は、支持体又は配向膜表面の膜面温度で、(素材のTg−50℃)〜(素材のTg+50℃)であることが好ましい。ポリビニルアルコールからなる配向膜を使用する場合は、ラビングの環境湿度を制御することが好ましく、25℃の相対湿度として25〜70%RHであることが好ましく、30〜60%RHであることが更に好ましく、35〜55%RHであることが特に好ましい。
支持体の搬送速度は、生産性の観点と液晶の配向性の観点から、10〜100m/分であることが好ましく、15〜80m/分であることが更に好ましい。搬送は、従来、フィルムの搬送に用いられる種々の装置を用いて行うことができ、特に搬送方式については制限されない。
なお、配向膜は、前述のポリビニルアルコール等の素材を、水及び/又は有機溶媒等に溶解した塗布液を、支持体の表面に塗布して、乾燥することによって作製することができる。配向膜の作製は、上記一連の工程の前に行うことができ、搬送される長尺状の支持体の表面に配向膜を連続的に作製してもよい。
[工程(2)]
上記工程(2)では、液晶性化合物を含む塗布液を前記ラビング処理面に塗布する。光学異方性層形成用の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、テトラクロロエタン)、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。
均一性の高い光学異方性層を作製するためには、塗布液の表面張力は、25mN/m以下であることが好ましく、22mN/m以下であるのが更に好ましい。
この低表面張力を実現するには、該光学異方性層を形成する塗布液に、界面活性剤、又はフッ素化合物、特に、下記(i)のモノマーに相当する繰り返し単位及び下記(ii)のモノマーに相当する繰り返し単位を含むフルオロ脂肪族基含有共重合体等のフッ素系ポリマーを含有することが好ましい。
(i)下記一般式(4)で表されるフルオロ脂肪族基含有モノマー
(ii)ポリ(オキシアルキレン)アクリレート及び/又はポリ(オキシアルキレン)メタクリレート
上記一般式(4)において、Rは水素原子又はメチル基を表し、Xは酸素原子、硫黄原子、又は−N(R)−を表し、mは、1以上6以下の整数、nは、2〜4の整数を表す。また、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。
光学異方性層形成用塗布液中に添加する前記フッ素系ポリマーの重量平均分子量は、3,000〜100,000が好ましく、6,000〜80,000がより好ましい。
更に、前記フッ素系ポリマーの添加量は、液晶化合物を主とする塗布組成物(溶媒を除いた塗布成分)に対して0.005〜8質量%が好ましく、0.01〜1質量%がより好ましく、0.05〜0.5質量%が更に好ましい。
前記フッ素系ポリマーの添加量が、0.005質量%未満では効果が不十分であり、また8質量%より多くなると、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、光学補償フィルムとしての性能(例えばレターデーションの均一性、等)に悪影響を及ぼす。
前記塗布液のラビング処理面への塗布は、公知の方法(例、ワイヤーバーコーティング法、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)により実施することができる。塗布量は、光学異方性層の所望の厚みに基づいて適宜決定することができる。
[工程(3)]
上記工程(3)では、塗布された塗布液を乾燥するのと同時、又は乾燥した後に、液晶転移温度以上の温度で前記液晶化合物を配向させ、その配向を固定して光学異方性層を作製する。液晶化合物は、乾燥時の加熱によってもしくは乾燥後の加熱によって、所望の配向となる。
乾燥温度は、塗布液に用いた溶媒の沸点、ならびに支持体及び配向膜の素材を考慮して決定することができる。液晶化合物の配向温度は、用いる液晶化合物の液晶相−固相転移温度に応じて決定することができる。
液晶化合物として、ディスコティック液晶化合物を用いる場合は、配向温度は、70〜300℃が好ましく、70〜170℃が更に好ましい。
また、液晶状態の粘度は、10〜10,000cpであることが好ましく、100〜1,000cpであることが更に好ましい。
粘度が低すぎると、配向時の風の影響を受けやすく、連続生産のために、非常に高精度の風速/風向制御が必要となる。一方、粘度が高いと風の影響は受けにくいが、液晶の配向が遅くなり、生産性が非常に悪化することとなる。
液晶層の粘度は、液晶化合物の分子構造によって適宜制御できる。また、上述の添加剤(特にセルロース系のポリマー、等)、及びゲル化剤等を適量使用することで所望の粘度に調整する方法が好ましく用いられる。
加熱は、所定の温度の温風を送風することによって、又は所定の温度に維持された加熱室内を搬送することによって実施できる。
このときの温風は、下記式(3)に示すように、液晶化合物層に当たるラビング方向以外の風速を制御されることが好ましい。なお、下記式(3)中、Vは液晶化合物表面の膜面風速(m/sec)、ηは液晶化合物の配向温度での液晶化合物層の粘度(cp)である。
0<V<5.0×10−3×η・・・・・・・・・・式(3)
更に、配向させた液晶化合物を、配向状態を維持して固定し、光学異方性層を形成する。液晶化合物の固定は、固相転移温度まで冷却することによって、又は重合反応により実施することができるが、重合反応により行うのが好ましい。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2367661号、及び米国特許2367670号の各明細書に記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書に記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書に記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、及び米国特許2951758号の各明細書に記載)、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3549367号明細書に記載)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、及び米国特許4239850号明細書に記載)、及びオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書に記載)が含まれる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の0.01〜20質量%の範囲にあることが好ましく、0.5〜5質量%の範囲にあることが更に好ましい。
液晶化合物の重合を進行させて固定するための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、20〜50J/cmの範囲にあることが好ましく、20〜5,000mJ/cmの範囲にあることがより好ましく、100〜800mJ/cmの範囲にあることが更に好ましい。
また、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。光照射は、光学異方性層形成用塗布液を塗布した支持体を、1以上の光源が上下及び左右のいずれかの位置に配置された搬送路を通過させることによって実施することができる。
上記工程(4)に移行する前に、上記工程(3)で作製した光学異方性層の上に、保護層を設けることもできる。例えば、あらかじめ作製した保護層用フィルムを、長尺状に作製された光学異方性層の表面に連続的にラミネートしてもよい。
上記工程(4)では、前記光学異方性層が形成された長尺状の積層体を巻き取る。巻き取りは、例えば、連続的に搬送される光学異方性層を有する支持体を、円筒状の芯に巻きつけることによって行ってもよい。
上記工程(4)により得られる光学補償フィルムは、ロール形態であるので、大量に製造した場合にもその取り扱いが容易である。そのままの形態で保管・搬送できる。
本発明の製造方法の各工程の諸条件、使用可能な装置等の詳細については、特開平9−73081号公報に記載の諸条件、装置を適用することができる。
[光学補償フィルムの光学特性]
本発明の液晶表示装置に用いられる偏光板を構成する光学補償フィルムは、その光学特性として、上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて25nm以上65nm以下であることが好ましく、35以上65以下であることがより好ましく、40nm以上65nm以下であることが特に好ましい。
ここで、前記光学補償フィルムの遅相軸をあおり軸として、あおり角を±40°として測定したRe(40°)、及びRe(−40°)がRe(40°)>Re(−40°)であり、1.5以上20以下を満たすことが好ましい。1.6以上10以下であることが更に好ましく、1.8以上3以下であることが特に好ましい。
(偏光板)
本発明の偏光板は、偏光膜と該偏光膜を挟持する一対の光学補償フィルムとから構成され、このように構成されることが偏光能、及び透過率の観点から好ましい。例えば、矩形状等の所望の形状に切断した後、上述の光学補償フィルムを偏光膜と貼り合せてもよいし、長尺状の偏光膜と貼り合せた後、所望の形状に切断することもできる。
本発明の偏光板は、偏光機能のみならず、優れた光学補償機能をも有し、しかも容易に液晶表示装置に組み込むことができる。また、前記光学補償フィルムを偏光膜の保護膜とした態様は、液晶表示装置の薄型化にも寄与する。
<偏光膜>
本発明の偏光板に用いる偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、又はバインダーとヨウ素、もしくは二色性色素とからなる偏光膜が好ましい。
前記ヨウ素及び二色性色素は、バインダー中で配向することで偏向性能を発現する。ヨウ素及び二色性色素は、バインダー分子に沿って配向するか、もしくは二色性色素が液晶のような自己組織化により一方向に配向することが好ましい。
現在市販の偏光膜は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
また、市販の偏光膜は、ポリマー表面から4μm程度(両側合わせて8μm程度)にヨウ素もしくは二色性色素が分布しており、十分な偏光性能を得るためには、少なくとも10μmの厚みが必要である。浸透度は、ヨウ素もしくは二色性色素の溶液濃度、同浴槽の温度、同浸漬時間により制御することができる。
したがって、上記のように、バインダーの厚みの下限は、10μmであることが好ましい。厚みの上限は、偏光板を液晶表示装置に使用した場合に発生する光漏れ現象の観点からは、薄ければ薄い程よい。現在市販の偏光板(約30μm)以下であることが好ましく、25μm以下が好ましく、20μm以下が更に好ましい。20μm以下であると、光漏れ現象は、17インチの液晶表示装置で観察されなくなる。
偏光膜のバインダーは架橋していてもよい。偏光膜のバインダーとして、それ自体架橋可能なポリマーを用いてもよい。官能基を有するポリマー、又はポリマーに官能基を導入して得られたポリマーに、光、熱あるいはpH変化を与えて、官能基を反応させてポリマー間を架橋させ、偏光膜を形成することができる。
また、架橋剤によりポリマーに架橋構造を導入してもよい。反応活性の高い化合物である架橋剤を用いてバインダー間に架橋剤に由来する結合基を導入して、バインダー間を架橋することにより形成することができる。
架橋は一般に、架橋可能なポリマー、又はポリマーと架橋剤との混合物を含む塗布液を、透明支持体上に塗布した後、加熱することにより実施できる。最終商品の段階で耐久性が確保できればよいため、架橋させる処理は、最終の偏光板を得るまでのいずれの段階で行なってもよい。
上記した様に、偏光膜のバインダーとしては、それ自体架橋可能なポリマーあるいは架橋剤により架橋されるポリマーのいずれも使用することができる。
ポリマーの例には、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、ポリビニルトルエン、クロロスルホン化ポリエチレン、ニトロセルロース、塩素化ポリオレフィン(例、ポリ塩化ビニル)、ポリエステル、ポリイミド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリカーボネート及びそれらのコポリマー(例、アクリル酸/メタクリル酸共重合体、スチレン/マレインイミド共重合体、スチレン/ビニルトルエン共重合体、酢酸ビニル/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体)が含まれる。シランカップリング剤をポリマーとして用いてもよい。
水溶性ポリマー(例、ポリ(N−メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。
ポリビニルアルコール及び変性ポリビニルアルコールの鹸化度は、70〜100%が好ましく、80〜100%が更に好ましく、95〜100%が特に好ましい。ポリビニルアルコールの重合度は、100〜5,000が好ましい。
変性ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールに対して、共重合変性、連鎖移動変性あるいはブロック重合変性により変性基を導入して得られる。共重合変性では、変性基として、COONa、Si(OH)、N(CH・Cl、C19COO、SO3Na、C1225を導入することができる。連鎖移動変性では、変性基として、COONa、SH、SC1225を導入することができる。
変性ポリビニルアルコールの重合度は、100〜3,000が好ましい。変性ポリビニルアルコールについては、特開平8−338913号公報、特開平9−152509号公報、及び特開平9−316127号公報に記載がある。
また、鹸化度が85〜95%の未変性ポリビニルアルコール、及びアルキルチオ変性ポリビニルアルコールが特に好ましい。
更に、ポリビニルアルコール、及び変性ポリビニルアルコールは、二種以上を併用してもよい。
架橋剤については、米国再発行特許23297号明細書に記載があり、本発明に用いることができる。また、ホウ素化合物(例、ホウ酸、硼砂)も、架橋剤として用いることができる。
バインダーの架橋剤は、多く添加すると、偏光膜の耐湿熱性を向上させることができる。ただし、バインダーに対して架橋剤を50質量%以上添加すると、ヨウ素、もしくは二色性色素の配向性が低下する。架橋剤の添加量は、バインダーに対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜15質量%が更に好ましい。
バインダーは、架橋反応が終了した後でも、反応しなかった架橋剤をある程度含んでいる。ただし、残存する架橋剤の量は、バインダー中に1.0質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることが更に好ましい。
バインダー中に1.0質量%を超える量で架橋剤が含まれていると、耐久性に問題が生じる場合がある。すなわち、架橋剤の残留量が多い偏光膜を液晶表示装置に組み込み、長期使用、あるいは高温高湿の雰囲気下に長期間放置した場合に、偏光度の低下が生じることがある。
前記二色性色素としては、アゾ系色素、スチルベン系色素、ピラゾロン系色素、トリフェニルメタン系色素、キノリン系色素、オキサジン系色素、チアジン系色素あるいはアントラキノン系色素が用いられる。二色性色素は、水溶性であることが好ましい。二色性色素は、親水性置換基(例、スルホ、アミノ、ヒドロキシル)を有することが好ましい。
二色性色素の例には、C.I.ダイレクト・イエロー12、C.I.ダイレクト・オレンジ39、C.I.ダイレクト・オレンジ72、C.I.ダイレクト・レッド39、C.I.ダイレクト・レッド79、C.I.ダイレクト・レッド81、C.I.ダイレクト・レッド83、C.I.ダイレクト・レッド89、C.I.ダイレクト・バイオレット48、C.I.ダイレクト・ブルー67、C.I.ダイレクト・ブルー90、C.I.ダイレクト・グリ−ン59、C.I.アシッド・レッド37が含まれる。
二色性色素については、特開平1−161202号公報、特開平1−172906号公報、特開平1−172907号公報、特開平1−183602号公報、特開平1−248105号公報、特開平1−265205号公報、特開平7−261024号公報に記載がある。
二色性色素は、遊離酸、又はアルカリ金属塩、アンモニウム塩、もしくはアミン塩等の塩として用いられる。二種類以上の二色性色素を配合することにより、各種の色相を有する偏光膜を製造することができる。偏光軸を直交させた時に黒色を呈する化合物(色素)を用いた偏光膜、あるいは黒色を呈するように各種の二色性分子を配合した偏光膜又は偏光板が、単板透過率及び偏光率とも優れており、好ましい。
<<偏光膜の製造方法>>
偏光膜は、バインダーを偏光膜の長手方向(MD方向)に延伸した後に、ヨウ素、二色性染料で染色することが好ましい。
延伸法の場合、延伸倍率は、2.5〜30.0倍が好ましく、3.0〜10.0倍が更に好ましい。延伸は、空気中でのドライ延伸で実施できる。
また、水に浸漬した状態でのウェット延伸を実施してもよい。ドライ延伸の延伸倍率は、2.5〜5.0倍が好ましく、ウェット延伸の延伸倍率は、3.0〜10.0倍が好ましい。
延伸工程は、数回に分けて行ってもよい。数回に分けることによって、高倍率延伸でもより均一に延伸することができる。
延伸前に、横あるいは縦に若干の延伸(幅方向の収縮を防止する程度)を行ってもよい。延伸は、二軸延伸におけるテンター延伸を左右異なる工程で行うことによって実施できる。上記二軸延伸は、通常のフィルム製膜において行われている延伸方法と同様である。
偏光膜の両面には、保護フィルムを配置するのが好ましく、一方の面の保護フィルムとして、本発明のロール状光学補償フィルムの一部を用いるのが好ましい。
例えば、保護フィルム/偏光膜/支持体/光学異方性層、保護フィルム/偏光膜/支持体/配向膜/光学異方性層の順に積層された積層体が好ましい。
但し、この構成に限定されず、偏光膜と光学異方性層の表面側とを貼りあわせてもよい。貼り合せには接着剤を用いてもよく、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基による変性ポリビニルアルコールを含む)やホウ素化合物水溶液を接着剤として用いることができる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系樹脂が好ましい。
接着剤層の厚みは、乾燥後に0.01〜10μmの範囲にあることが好ましく、0.05〜5μmの範囲にあることが特に好ましい。
また、本発明の偏光板を液晶表示装置に用いる場合、視認側表面に反射防止層を設置するのが好ましく、該反射防止層を偏光膜の視認側の保護層と兼用してもよい。
液晶表示装置の視角による色味変化抑制の観点から、反射防止層の内部ヘイズを50%以上にすることが好ましい。これら好ましい具体例としては、特開2001−33783号公報、特開2001−343646号公報、及び特開2002−328228号公報に記載がある。
液晶表示装置のコントラスト比を高めるためには、偏光子(偏光膜)の透過率は高い方が好ましく、偏光度も高い方が好ましい。
本発明の偏光子の透過率は、波長550nmの光において、30〜50%の範囲にあることが好ましく、35〜50%の範囲にあることが更に好ましく、40〜50%の範囲にあることが特に好ましい。
偏光度は、波長550nmの光において、90〜100%の範囲にあることが好ましく、95〜100%の範囲にあることが更に好ましく、99〜100%の範囲にあることが特に好ましい。
(液晶表示装置)
本発明の光学補償フィルム、又は該光学補償フィルムを用いた偏光板は、複屈折モードの液晶表示装置、特にOCB方式の液晶表示装置、及びECB型反射型液晶表示装置、等、光学補償フィルムが装着されないと黒/白表示が困難な液晶表示装置に有利に用いられる。
透過型液晶表示装置は、液晶セル及びその両側に配置された二枚の偏光板からなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。
光学補償フィルムは、液晶セルと一方の偏光板との間に、一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置する。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルを用いた液晶表示装置であり、米国特許4583825号明細書、及び米国特許5410422号明細書に開示されている。棒状液晶分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。
そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードとも呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
また、OCB方式は、高速応答駆動が可能なため、フィールドシーケンシャル駆動方式と組み合わせることが好ましい。
本発明の液晶表示装置に用いられる液晶セル、特にOCB方式の液晶セルは、液晶セルの厚さd(μm)と液晶分子の屈折率異方性Δnとの積として表されるΔndが500nm以上800nm未満であることが好ましい。特に液晶セルの厚さは、液晶分子の屈折率異方性Δnの値によって、適宜変更することができる。特に低温での応答速度を考慮した場合、屈折率異方性Δnが小さい液晶分子使用することが好ましい。尚、本明細書では、液晶分子の屈折率異方性Δnが既知であれば、液晶セルの厚みdを作製時に調整することができ、このΔnと厚みdの積で表される計算値を、液晶セルのΔnd値とする。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
<透明支持体、及び光学異方性層の光学特性>
透明支持体、及び光学異方性層のRe値は、自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用い、波長550nmの光で測定した。
また、面内の遅相軸をあおり軸とし、あおり角を40°、及び−40°としてRe(40°)、及びRe(−40°)を測定した。
更に、膜厚、及び遅相軸方向の屈折率nxをパラメータとし、これらの測定値Re(550nm)、Re(40°)、Re(−40°)にフィッティングするように進相軸方向の屈折率ny、及び厚み方向の屈折率nzを計算で求め、Rth値を決定した。
(実施例1)
<光学補償フィルムの作製>
透明支持体101として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(JSR社製、商品名アートン)を用い、一方の面にコロナ放電処理を施した。
<<透明支持体の光学特性>>
自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用い、波長550nmの光で透明支持体101の光学特性を測定したところ、Re(550nm)は50nmであり、Rth(550)は、110nmであった。この結果を表2に示す。
<光弾性係数の測定方法>
透明支持体101を試料として、10mm×100mmの長軸方向に対して引っ張り応力をかけ、その際のレターデーションRe値をエリプソメーター(M150、日本分光(株)製)で測定し、応力に対するレターデーションReの変化量から光弾性係数を算出した。なお、透明支持体101の製膜方向をMD方向、前記製膜方向に直交する方向をTD方向とする。
その結果、透明支持体101のMD方向及びTD方向の光弾性係数は6.0×10−12/Nであった。
<<配向膜の形成>>
透明支持体101の一方の面(コロナ放電処理された面)上に、下記の組成の配向膜塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28mL/mの塗布量で塗布した。60℃の温風で60秒、更に90℃の温風で150秒乾燥した。
[配向膜塗布液組成]
・下記の変性ポリビニルアルコール 10質量部
・水 371質量部
・メタノール 119質量部
・グルタルアルデヒド(架橋剤) 0.5質量部
次に、透明支持体101の遅相軸(波長632.8nmで測定)に対して45゜の方向になるように、配向膜にラビング処理を実施した。
<<光学異方性層の形成>>
[光学異方性層用塗布液の調製]
合計で265kgの塗布液になるよう、下記のディスコティック液晶性化合物91質量部、エチレンオキサイド変成トリメチロールプロパントリアクリレート“V#360”{大阪有機化学(株)製}9質量部、セルロースアセテートブチレート(CAB−531−1、イーストマンケミカル社製)0.5質量部、及びセルロースアセテートブチレート(CAB−551−0.2、イーストマンケミカル社製)0.5質量部、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)3質量部、及び増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1質量部を、メチルエチルケトン54質量部に溶解し、この溶液に更にフッ素系ポリマー(メガファックF780、大日本インキ化学工業(株)製)1質量部を加えて、更にメチルエチルケトンで27℃における比重が0.914になるように調整し、光学異方性層用塗布液とした。
上記で作製した光学異方性層用塗布液を、#3.2のワイヤーバーを780回転でフィルムの搬送方向と同じ方向に回転させて、20m/分で搬送されている透明支持体101の配向膜形成面上に連続的に塗布した。
室温から100℃に連続的に加温する工程で、溶媒を乾燥させ、その後、130℃の乾燥ゾーンで、ディスコティック液晶性化合物層の膜面風速がフィルムの搬送方向に平行に2.5m/秒となるようにし、約90秒間加熱し、ディスコティック液晶性化合物を配向させた。
次に、60℃の乾燥ゾーンに搬送させて、フィルムの表面温度が約80℃の状態で、紫外線照射装置(紫外線ランプ:出力160W/cm、発光長1.6m)により、照度600mWの紫外線を4秒間照射し、架橋反応を進行させて、ディスコティック液晶性化合物をその配向のままで固定して光学異方性層を形成した。
その後、室温まで放冷し、円筒状に巻き取ってロール状の形態にした。このようにして、ロール状をなす光学補償フィルム1101を作製した。この130℃の乾燥ゾーンでのディスコティック液晶性化合物層の膜面温度は、127℃であった。
<<光学異方性層の光学特性測定>>
自動複屈折率計(KOBRA−21ADH、王子計測機器(株)社製)を用い、波長550nmの光で、光学異方性層のRe値を測定した。その結果、光学補償フィルム1101のRe値は45nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.65であった。
(偏光板の作製)
<偏光膜の作製>
平均重合度1,700、鹸化度99.5モル%のPVAフィルム(厚さ80μm、幅2500mm)を40℃の温水中で8倍に縦一軸延伸し、そのままヨウ素0.2g/L、ヨウ化カリウム60g/Lの水溶液中に30℃にて5分間浸漬し、次いでホウ酸100g/L、ヨウ化カリウム30g/Lの水溶液中に浸漬した。
このとき、フィルム幅は1,300mm、厚さは17μmであった。
更に、このフィルムを水洗槽にて20℃、10秒間浸漬した後、ヨウ素0.1g/L、ヨウ化カリウム20g/Lの水溶液中に30℃にて15秒間浸漬し、このフィルムを室温にて24時間乾燥してヨウ素系偏光膜(HF−1)を得た。
ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、作製した光学補償フィルム1101を、支持体面を偏光膜側にして偏光膜(HF−1)の一方の側に貼り付けた。
また、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD−80U、富士フイルム(株)製)に鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜(HF−1)の他方の側に貼り付けた。その際、偏光膜(HF−1)の長手方向と、透明支持体101の長手方向、更には、上記トリアセチルセルロースフィルム(TD−80U、富士フイルム(株)製)の長手方向とが全て平行になるように配置した。このようにして偏光板1101Rを作製した。
また、上記と同様にして、光学補償フィルム1101を偏光膜(HF−1)の一方の側に貼り付け、偏光膜(HF−1)の他方の側には、同様に鹸化処理を行った反射防止機能付きフィルム(富士フイルム CV クリアビューUA、富士フイルム(株)製)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り付けた。その際、偏光膜(HF−1)の長手方向と、透明支持体101の長手方向、更には、市販のトリアセチルセルロースフィルム(CV クリアビューUA、富士フイルム(株)製)の長手方向とが全て平行になるように配置した。このようにして偏光板1101Fを作製した。
(ベンド配向液晶セルの作製)
ITO電極付きのガラス基板に、ポリイミド膜を配向膜として設け、配向膜にラビング処理を行った。得られた二枚のガラス基板をラビング方向が平行となる配置で向かい合わせ、液晶セルの厚さを3,900nmに設定した。液晶セルの間隙にΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、液晶セルとの積であらわされるΔnd値が544nmとなるようなベンド配向の液晶セルAを作製した。該液晶セルAの大きさは20インチであった。
(液晶表示装置の作製)
ベンド配向液晶セルAと、偏光板1101R、及び偏光板1101Fとを組み合わせて液晶表示装置を作製した。
なお、液晶セルAと、偏光板1101R、及び偏光板1101Fとの配置は、偏光板が光学異方性層、及び液晶セルAの基板が対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対向する光学異方性層のラビング方向とが反平行になるようにした。
作製した液晶セルAを挟むように、それぞれ別の透明基板に、偏光板1101Fを視認側に、偏光板1101Rをバックライト側にそれぞれ貼り付けた。
偏光板の光学異方性層が前記透明基板に対向し、液晶セルAのラビング方向とそれに対向する光学異方性層のラビング方向とが反平行となるように配置し、液晶セルAの大きさが20インチである液晶表示装置を作製した。該実施例1の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
<<温湿度変化におけるコントラスト視野角の評価>>
25℃60%の環境下において、作製した液晶表示装置をバックライト上に配置し、ベンド配向液晶セルに55Hz矩形波で電圧を印加した。
電圧を調整しながら輝度計(BM−5、TOPCON製)を用い、黒輝度(正面輝度)が最も小さくなる電圧を判定した。
次に、同様に前記輝度計を用い、画面中央での黒輝度と白輝度(正面輝度)を測定し、コントラスト視野角を算出し、更に黒輝度及び白輝度の比較を行った。
更に、高温高湿下である90℃65%、高温乾燥下である90℃3%において、画面中央での黒輝度と白輝度(正面輝度)を測定し、コントラスト視野角を算出し、90℃での湿度変化によるコントラスト視野角の変化の有無を下記評価基準に基づき評価した。結果を表2に示す。
[100度(角度)まで低下する視野角変化の評価基準]
あり:視野角が100度より小さくなるまで低下
なし:視野角が一定、もしくは視野角が100度よりは低下しない
[白表示時の輝度の評価基準]
◎:最も明るい
○:明るい
△:普通
×:暗い
[黒表示時の輝度の評価基準]
◎:最も暗い
○:暗い
△:普通
×:白味、青味、赤味、緑味のいずれかを帯びる
<<温湿度変化における階調反転評価>>
電圧を変えて画面の上下左右方向の輝度を前記輝度計で測定し、階調反転の発生の有無を判定した。
また、測定機(EZ−CONTRAST 160D、ELDIM社製)を用い、視野角測定を行い、上下左右の100°以下での階調反転の発生の有無を判定した。
更に、高温高湿下である90℃50%、高温乾燥下である90℃3%において、電圧を変えて画面の上下左右方向の輝度を前記輝度計で測定し、上下左右の100°以下での階調反転の発生の有無を判定した。
[階調反転の評価基準]
あり:100℃以下で階調反転が生じる
なし:100℃以下で階調反転が生じない
(実施例2)
<光学補償フィルムの作製>
透明支持体102として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(日本ゼオン(株)製、商品名ゼオノア)を用い、実施例1と同様に、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体102のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は47nmであり、Rth値は111nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は6.0×10−12/Nであった。
(偏光板の作製)
透明支持体102の一方の面(コロナ放電処理された面)上に、実施例1と同様の方法で配向膜を形成した。更にその上に実施例1と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1102を作製した。
なお、光学補償フィルム1102のRe値は46nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.66であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1102R、及び偏光板1102Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、実施例1と同様にして、ベンド配向液晶セルAと、偏光板1102R、及び偏光板1102Fとを組み合わせて実施例2の液晶表示装置を作製した。該実施例2の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例3)
<光学補償フィルムの作製>
透明支持体103として、幅1,340mmのロール状をなす環状オレフィンコポリマー系フィルム(三井化学社製、商品名アペル)を用い、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、透明支持体103のRe値は46nmであり、Rth値は113nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は5.0×10−12/Nであった。結果を表1に示す。
(液晶表示装置の作製)
透明支持体103の一方の面(コロナ放電処理された面)上に、実施例1と同様の方法で配向膜を形成した。更にその上に、実施例1と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1103を作製した。光学補償フィルム1103のRe値は44nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.67であった。
更には、実施例1と同様の方法で、偏光板1103R、及び偏光板1103Fを作製した。
加えて、ベンド配向液晶セルAと、偏光板1103R、及び偏光板1103Fとを組み合わせて実施例3の液晶表示装置を作製した。該実施例3の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例4)
<透明支持体104の作製>
<<セルロースアセテート溶液の調製>>
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(CA−1)を調製した。
[セルロースアセテート原液(CA−1)組成]
・セルロースアセテート(酢化度60.9%)(リンター) 80質量部
・セルロースアセテート(酢化度60.8%)(リンター) 20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
<<レターデーション上昇剤溶液(RC−1)の調製>>
別のミキシングタンクに、酢化度60.9%のセルロースアセテート(リンター)4質量部、下記のレターデーション上昇剤16質量部、シリカ微粒子(粒径20nm、モース硬度約7)0.5質量部、メチレンクロライド87質量部、及びメタノール13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(RC−1)を調製した。
セルロースアセテート溶液464質量部に、レターデーション上昇剤溶液36質量部を混合し、充分に攪拌してドープ(D−104)を調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート100質量部に対して、5.0質量部であった。
得られたドープ(D−104)を、バンド流延機を用いて流延した。該バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、残留溶媒量が43質量%のフィルムを剥ぎ取った後、140℃の乾燥風で、テンターを用いて幅方向に28%延伸した。
この後、135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶媒量が0.3質量%の透明支持体103を製造した。得られた透明支持体104の幅は1,340mmであり、厚さは62μmであった。
また、透明支持体104のRe値は45nmであり、Rth値は112nmであった。また、MD方向及びTD方向の光弾性係数は、15.0×10−12/Nであった。
作製した透明支持体104のバンド面側に、1.0mol/Lの水酸化カリウム溶液(溶媒:水/イソプロピルアルコール/プロピレングリコール=69.2質量部/15質量部/15.8質量部)を10mL/m塗布し、約40℃の状態で30秒間保持した後、アルカリ液を掻き取り、純水で水洗し、エアーナイフで水滴を削除した。その後、100℃で15秒間乾燥した。この透明支持体104の純水に対する接触角を求めたところ、42°であった。
<偏光板の作製>
この透明支持体104のアルカリ処理面上に、実施例1と同様の方法で配向膜塗布液を塗布し、配向膜を作製した。更に、この配向膜上に実施例1と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1104を作製した。光学補償フィルム1104のReは46nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.6であった。
更には、実施例1と同様の方法で、偏光板1104R、及び偏光板1104Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルAと、偏光板1104R、及び偏光板1104Fとを組み合わせて液晶表示装置を作製した。該実施例4の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例5)
<透明支持体105の作製>
実施例4における透明支持体104の作製において、透明支持体の厚みが170μmとなるようにした以外は、実施例4と同様にして透明支持体105を作製した。
なお、透明支持体105のRe値は40nmであり、Rth値は331nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は14×10−12/Nであった。
(偏光板の作製)
次に、実施例4と同様の方法で透明支持体105上に配向膜を形成した。
更にその上に実施例1と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1105を作製した。光学補償フィルム1105のReは45nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.66であった。
更には、実施例1と同様の方法で、偏光板1105R、及び偏光板1105Fを作製した。
<液晶セルの作製>
液晶セルdの厚みを4,940nmとし、Δnd値が690nmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして、ベンド配向液晶セルCを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルCと、偏光板1105R、及び偏光板1105Fとを組み合わせて液晶表示装置を作製した。該実施例5の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例6)
透明支持体106として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(JSR社製、商品名アートン)を用い、実施例1と同様に、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体106のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は38nmであり、Rth値は330nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は6.0×10−12/Nであった。
このコロナ放電処理された透明支持体106上に、実施例1と同様の方法で光学補償フィルム1106を作製した。
光学補償フィルム1106のRe=46nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.65であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1106R、及び偏光板1106Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルCと、偏光板1106R、及び偏光板1106Fとを組み合わせて液晶表示装置を作製した。該実施例6の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例7)
透明支持体108として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(JSR社製、商品名アートン)を用い、実施例1と同様に、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体108のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は40nmであり、Rth値は209nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は6×10−12/Nであった。
(偏光板の作製)
透明支持体108の一方の面(コロナ放電処理された面)上に、特開2006−243179号公報の実施例4と同様の方法で配向膜を形成した。更にその上に実施例1と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1110を作製した。光学補償フィルム1110のRe値は38nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.45であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1110R、及び偏光板1110Fを作製した。
<液晶セルの作製>
液晶セルdの厚みを5,300nmとし、Δnd値が740nmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして、ベンド配向液晶セルCを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルEと、偏光板1110R、及び偏光板1110Fとを組み合わせて液晶表示装置を作製した。該実施例7の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例8)
特開2006−243179号公報の実施例4と同様の方法によって、トリアセチルセルロースの透明支持体107を作製した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体107のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は41nmであり、Rth値は210nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は 14×10−12/Nであった。
作製した透明支持体107の一方の面に、1.5規定の水酸化カリウムのイソプロピルアルコール溶液を25ml/mとなるように塗布し、25℃で5秒間放置した後、流水で10秒洗浄し、25℃の空気を吹き付けることでフィルムの表面を乾燥した。
このようにして、透明支持体107の一方の面のみを鹸化した。
<<配向膜、及び光学異方性層の形成>>
鹸化処理した透明支持体107の一方の面に、実施例1と同様にして配向膜を形成し、ラビング処理を行った。
ラビング処理を行った配向膜上に、ワイヤーバーを#4.3にした以外は特開2006−243179号公報と同様の方法で光学異方性層を形成した。
このようにして光学補償フィルム1111を作製した。
光学補償フィルム1111のReは45nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.48であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1111R、及び偏光板1111Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルEと、偏光板1111R、及び偏光板1111Fとを組み合わせて実施例8の液晶表示装置を作製した。該実施例8の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(実施例9)
<偏光板の作製>
実施例7において、特開2006−243179号公報の実施例4と同様の方法で透明支持体108の一方の面(コロナ放電処理された面)上に配向膜を形成した。更にその上にワイヤーバーを#4.0から#4.3にした以外は、特開2006−243179号公報と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1112を作製した。
光学補償フィルム1112のRe値は46nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.47であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1112R、及び偏光板1112Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルEと、偏光板1112R、及び偏光板1112Fとを組み合わせて実施例9の液晶表示装置を作製した。該実施例9の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例1)
<液晶セルの作製>
液晶セルdの厚みを5,800nmとし、Δnd値が810nmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして、ベンド配向液晶セルBを作製した。
<液晶表示装置の作製>
ベンド配向液晶セルBと、偏光板1101R、及び偏光板1101Fとを組み合わせて比較例1の液晶表示装置を作製した。該比較例1の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例2)
<液晶セルの作製>
液晶セルdの厚みを3,500nmとし、Δnd値が489nmとなるようにした以外は、実施例6と同様にして、ベンド配向液晶セルDを作製した。
<液晶表示装置の作製>
ベンド配向液晶セルDと、偏光板1106R、及び偏光板1106Fとを組み合わせて比較例2の液晶表示装置を作製した。該比較例2の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例3)
<偏光板の作製>
実施例6の光学異方性層の形成において、ワイヤーバーを#2.6とした。それ以外は、実施例6と同様、透明支持体106の光学異方性層塗布面上にコロナ放電処理し、更にその上に実施例6と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1107を作製した。光学補償フィルム1107のReは24nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.3であった。
更には、実施例6と同様の方法で、偏光板1107R、及び偏光板1107Fを作製した。
<液晶表示装置の評価>
その後、ベンド配向液晶セルCと、偏光板1107R、及び偏光板1107Fとを組み合わせて比較例3の液晶表示装置を作製した。該比較例3の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例4)
<偏光板の作製>
実施例6の光学異方性層の形成において、ワイヤーバーを#4.3とし、更にワイヤーバーの回転数を400rpmとした。それ以外は、実施例6と同様の方法で透明支持体106の光学異方性層塗布面上にコロナ放電処理し、更にその上に実施例6と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1108を作製した。
光学補償フィルム1108のRe=68nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は3.3であった。
更に、実施例6と同様の方法で、偏光板1108R、及び偏光板1108Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルCと、偏光板1108R、及び偏光板1108Fとを組み合わせて比較例4の液晶表示装置を作製した。該比較例4の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例5)
透明支持体109として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(JSR社製、商品名アートン)を用い、実施例1と同様に、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体109のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は39nmであり、Rth値は90nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は6×10−12/Nであった。
(偏光板の作製)
透明支持体109の一方の面(コロナ放電処理された面)上に、実施例1と同様の方法で配向膜を形成した。更にその上に実施例3と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1113を作製した。
なお、光学補償フィルム1113のRe値は46nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.22であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1113R、及び偏光板1113Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルAと偏光板1113R、及び偏光板1113Fとを組み合わせて比較例5の液晶表示装置を作製した。該比較例5の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例6)
透明支持体110として、幅1,340mmのロール状をなすノルボルネン系透明支持体(JSR社製、商品名アートン)を用い、実施例1と同様に、一方の面にコロナ放電処理を施した。
なお、実施例1と同様にして、透明支持体110のRe値、及びRth値を測定したところ、Re値は38nmであり、Rth値は360nmであり、MD方向及びTD方向の光弾性係数は6×10−12/Nであった。
その後、実施例1と同様にして、前記一方の面(コロナ放電処理された面)上に配向膜を形成した。更にその上に実施例6と同様の方法で光学異方性層を形成し、光学補償フィルム1114を作製した。
なお、光学補償フィルム1114のRe値は45nm、Re(40°)/Re(−40°)の値は2.85であった。
更に、実施例1と同様の方法で、偏光板1114R、及び偏光板1114Fを作製した。
(液晶表示装置の作製)
その後、ベンド配向液晶セルCと、偏光板1114R、及び偏光板1114Fとを組み合わせて比較例7の液晶表示装置を作製した。該比較例7の液晶表示装置の構成を表1に示す。
<液晶表示装置の評価>
作製された液晶表示装置について、実施例1と同様にして、通常のコントラスト視野角、高温高湿下、及び高温乾燥下におけるコントラスト視野角、白表示時の輝度、黒表示時の輝度、並びに階調反転を評価した。評価結果を表2に示す。
(比較例7)
実施例9において、透明支持体108の光学異方性層の塗布面にコロナ放電処理を行わずに、実施例9と同様にして、配向膜を塗布し、更に光学異方性層を塗布しようとした。
しかし、前記配向膜が塗布されたロール状透明支持体108を送り出して搬送しようとしたとき、前記配向膜が剥離してしまい、塗布を行うことは可能であったが、光学異方性層を具備した光学補償フィルムを得ることができなかった。
表2に示すように、実施例4の液晶表示装置は、高温高湿下、及び実施例5では、高温乾燥下においてコントラスト視野角が変化してしまったが、液晶セルのΔnd及び光学補償フィルムのRe値が適切に選択されているため、高品位の液晶表示装置として提供することができた。
また、実施例1〜3、及び実施例6の液晶表示装置では、透明支持体の素材の光弾性係数が適切に選択されているため、高温での湿度によらずコントラスト視野角を保つことができ、点灯状態を安定に維持可能で、更に高品位の液晶表示装置として提供することができた。
また、実施例7の液晶表示装置では、透明支持体の素材の光弾性係数が適切に選択されているため、高温での湿度変化によらず、コントラスト視野角が変化しない。よって、安定して点灯状態が維持可能な液晶表示装置として提供することができた。
更に、実施例8の液晶表示装置では、光学補償フィルムのRe値が適切であるため、白輝度が高い。更に高温での湿度変化があっても、コントラスト視野角の低下を軽減することが出来た。よって、安定に点灯状態が維持可能な高品位の液晶表示装置として提供することができた。
加えて、実施例9の液晶表示装置において、透明支持体のRthが最適に選択されること、光学補償フィルムのRe値を適切にすることと、透明支持体の光弾性係数を適切に選択することを組み合わせることにより、安定な点灯状態が維持可能で、且つ高品位の液晶表示装置を提供することができた。
ここで、実施例7〜8の液晶表示装置については、透明支持体のRthが最も適切に選択されているため、高温での環境下におけるコントラスト視野角の変化が最も安定していたが、透明支持体の光弾性係数を適切に選択した実施例9の液晶表示装置の態様は、本発明において特に好ましい態様であり、特に優れた液晶表示装置を提供することができた。
一方、比較例1〜2の液晶表示装置では、液晶セルのΔndが適切ではなく、通常の環境においてコントラスト視野角が大幅に狭くなってしまった。
また、比較例3〜4の液晶表示装置では、光学補償フィルムのRe値が、液晶セルのΔndに対して適切ではなく、特に液晶セルの点灯時に適切な光学補償ができていないため、白輝度及び黒輝度が最適ではなく、コントラスト視野角が狭くなってしまった。
また、比較例5〜6の液晶表示装置では、透明支持体のRth値を極端に高くしたり、低くしたりすると、通常の環境において極端にコントラスト視野角が減少し、且つ階調反転も生じてしまった。したがって、透明支持体のRth値には適切な範囲があることがわかった。
更に、比較例7の液晶表示装置では、透明支持体にコロナ放電処理、を施すことにより、初めて光学異方性層を形成することができたことがわかった。本発明の実施例においては、コロナ放電処理及びアルカリ鹸化処理によって、透明支持体と配向膜との密着性を付与したが、密着性を付与することができる手段であれば、本発明の思想を逸脱しない限り、あらゆる手段を選択することが可能である。
本発明の液晶表示装置は、高温での湿度変化においても視野角の変化が少なく、高輝度、高コントラストを実現し、階調反転が起こらない範囲が広いので、特に外的環境の変化が大きい車載用テレビ(ディスプレイ)、携帯電話などに最も大きな効果を発揮できることが期待される。また、大画面の液晶テレビ、パソコン用モニタ、液晶プロジェクタなどに好適に使用することができる。また、本明細書においては、特に低温での応答速度にも優れたOCBモードのようなベンド配向モードにおける実施例のみ示したが、例えば、VAモードのような液晶セルが垂直配向モードに本発明の思想を適用しても、本発明の効果が絶大に得られることが考えられる。

Claims (8)

  1. 一対の透明基板に液晶分子を含む液晶層が挟持された液晶セルと、
    前記透明基板の各外側に設置され、偏光子と、透明支持体、及び光学異方性層を有する光学補償フィルムとを少なくとも含む偏光板とを有し、下記(1)〜(2)の条件を満たすことを特徴とする液晶表示装置。
    (1)前記液晶セルのΔnd値が、無電圧印加状態で500以上800以下である。
    (2)前記光学補償フィルムの下記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて25nm以上65nm以下である。
    Re=(nx−ny)×d・・・・・・・・・・・・・・・・・・・数式(I)
    但し、上記数式(I)中、nx、及びnyはそれぞれフィルムの面内の遅相軸方向、及び進相軸方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
  2. 光学補償フィルムの上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて30nm以上65nm以下であり、透明支持体の製膜方向、及び該製膜方向に直交する方向の光弾性係数の絶対値が、共に10×10−12/N以下である請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 透明支持体の上記数式(I)で定義されるレターデーション値Reが、波長550nmにおいて0nm以上60nm以下であって、且つ、前記透明支持体の下記数式(II)で定義されるレターデーション値Rthが、波長550nmにおいて100nm以上350nm以下である請求項1から2のいずれかに記載の液晶表示装置。
    Rth=((nx+ny)/2−nz)×d・・・・・・・・・・・・数式(II)
    但し、上記数式(II)中、nzはフィルムの厚み方向の屈折率であり、dはフィルムの厚さである。
  4. 透明支持体が、環状ポリオレフィン系樹脂、及びノルボルネン系樹脂の少なくともいずれかを含む請求項1から3のいずれかに記載の液晶表示装置。
  5. 光学異方性層を配向させるための配向膜が透明支持体上に形成された請求項1から4のいずれかに記載の液晶表示装置。
  6. 光学異方性層が、棒状液晶性化合物、及びディスコティック液晶性化合物のいずれかから選択される液晶性化合物を含む請求項1から5のいずれかに記載の液晶表示装置。
  7. 透明基板と、粘着剤層と、光学補償フィルムと、偏光子とが、少なくともこの順に配設され、前記光学補償フィルムに設けられた透明支持体が、前記偏光子側に配設された請求項1から6のいずれかに記載の液晶表示装置。
  8. 液晶セルが、ベンド配向モードで駆動する請求項1から7のいずれかに記載の液晶表示装置。
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