JP2009223279A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】黒表示時に基板に対して垂直配向する液晶層を有する液晶セル(LC)と、該液晶セルを挟んで、それぞれの吸収軸を互いに直交にして配置される第1及び第2の偏光子(P1、P2)と、前記第1の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜A(10a)と、前記第2の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜B(10b)とを有し、前記位相差膜A及びBのそれぞれの光学的異方性が互いに異なることを特徴とする液晶表示装置である。
【選択図】図1
Description
[1] 黒表示時に基板に対して垂直配向する液晶層を有する液晶セルと、該液晶セルを挟んで、それぞれの吸収軸を互いに直交にして配置される第1及び第2の偏光子と、
前記第1の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜Aと、前記第2の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜Bとを有し、前記位相差膜A及びBのそれぞれの光学的異方性が互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。
[2] 前記位相差膜Aが下記式(I)及び(II)を満たし、かつ前記位相差膜Bが下記式(III)及び(IV)を満たすことを特徴とする[1]の液晶表示装置。
(I)20≦Re(A)(548)≦65
(II)50≦Rth(A)(548)≦−2.5×Re(A)(548)+300
(III)45≦Re(B)(548)≦110
(IV)50≦Rth(B)(548)≦−2.5×Re(B)(548)+325
(ここで、Re(A)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Aのフィルム面内レターデーション[nm]を、Rth(A)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Aのフィルム膜厚方向のレターデーション[nm]を表す。同様にRe(B)(λ)及びRth(B)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Bのフィルム面内レターデーション[nm]及びフィルム膜厚方向のレターデーション[nm]を表す。)
[3] 前記位相差膜A及び前記位相差膜Bが、下記式(V)及び(VI)を満たすことを特徴とする[1]又は[2]の液晶表示装置。
(V)Re(A)(446)−Re(A)(548)>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VI)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>Rth(B)(446)−Rth(B)(548)
[4] 前記位相差膜A及び前記位相差膜Bが、下記式(VII)及び(VIII)を満たすことを特徴とする[3]の液晶表示装置。
(VII)Re(A)(446)−Re(A)(548)>0>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VIII)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>0>Rth(B)(446)−Rth(B)(548)
[5] 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、シクロオレフィン系高分子フィルムであることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかの液晶表示装置。
[6] 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、セルロースアシレートフィルムであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかの液晶表示装置。
[7] 前記セルロースアシレートフィルムが、アセチル、プロピオニル、及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を有するセルロースアシレートを含有することを特徴とする[6]の液晶表示装置。
[8] 前記セルロースアシレートフィルムが、アセチル、プロピオニル、及びブチリル基から選ばれる少なくとも二種のアシル基を有するセルロースアシレートを含有することを特徴とする[6]の液晶表示装置。
[9] 前記セルロースアシレートフィルムが、波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする[6]〜[8]のいずれかの液晶表示装置。
[10] 前記セルロースアシレートフィルムが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有することを特徴とする[6]〜[9]のいずれかの液晶表示装置。
一般式(a):Ar1−L2−X−L3−Ar2
上記一般式(a)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基であり、L2及びL3は、それぞれ独立に、−O−CO−又はCO−O−基より選ばれる二価の連結基であり、Xは、1,4−シクロへキシレン基、ビニレン基又はエチニレン基である。
[13] 前記位相差膜A及びBの膜厚が、いずれも30〜100μmであることを特徴とする[1]〜[12]のいずれかの液晶表示装置。
[14] 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、延伸フィルムであることを特徴とする[1]〜[13]のいずれかの液晶表示装置。
[15] 前記位相差膜Aがシクロオレフィン系高分子フィルムであり、及び前記位相差膜Bがセルロースアシレートフィルムであり、該セルロースアシレートフィルムが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有することを特徴とする[1]〜[14]のいずれかの液晶表示装置。
[16] 前記位相差膜Aが、波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の少なくとも一種を含有するセルロースアシレートフィルムであり、及び前記位相差膜Bが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有するセルロースアシレートフィルムであることを特徴とする[1]〜[14]のいずれかの液晶表示装置。
[17] 前記第1の偏光子が表示面側に配置され、前記第2の偏光子がバックライト側に配置されることを特徴とする[2]〜[16]のいずれかの液晶表示装置。
まず、本明細書で用いられる用語について、説明する。
(レターデーション、Re及びRth)
本明細書において、Re(λ)及びRth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーション(nm)及び厚さ方向のレターデーション(nm)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。
測定されるフィルムが1軸又は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(X)及び式(XI)よりRthを算出することもできる。
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す。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)が更に算出される。
また、本明細書において、位相差膜及び液晶層等の各部材の光学特性を示す数値、数値範囲、及び定性的な表現(例えば、「同等」、「等しい」等の表現)については、液晶表示装置やそれに用いられる部材について一般的に許容される誤差を含む数値、数値範囲及び性質を示していると解釈されるものとする。
図1のVAモード液晶表示装置は、液晶セルLC(上側基板1、下側基板3、及び液晶層5、からなる)と、液晶セルLCを挟持して配置される一対の上側偏光板P1及び下側偏光板P2とを有する。なお、偏光膜は、双方の表面に保護フィルムを有する偏光板として液晶表示装置に組み込まれるのが一般的であるが、図1では、偏光膜の外側保護フィルムは省略した。偏光板P1及びP2は、それぞれ偏光膜8a及び8bを有し、その吸収軸9a及び9bを互いに直交方向にして配置されている。液晶セルLCはVAモードの液晶セルであり、黒表示時には、図1に示す通り、液晶層5はホメオトロピック配向になる。上側基板1と下側基板3は、それぞれ内面に、配向膜(図示せず)と電極層(図示せず)を有し、さらに観察者側の基板1の内面には、カラーフィルタ層(図示せず)を有する。
(I)20≦Re(A)(548)≦65
(II)50≦Rth(A)(548)≦−2.5×Re(A)(548)+300
(III)45≦Re(B)(548)≦110
(IV)50≦Rth(B)(548)≦−2.5×Re(B)(548)+325
より好ましくは、位相差膜10aが下記式(I)’及び(II)’を満たし、位相差膜10bが下記式(III)’及び(IV)’を満たす態様である。
(I)’20≦Re(A)(548)≦60
(II)’50≦Rth(A)(548)≦−2.5×Re(A)(548)+275
(III)’50≦Re(B)(548)≦100
(IV)’50≦Rth(B)(548)≦−2.5×Re(B)(548)+300
さらに好ましくは、位相差膜10aが下記式(I)”及び(II)”を満たし、位相差膜10bが下記式(III)”及び(IV)”を満たす態様である。
(I)” 20≦Re(A)(548)≦55
(II)” 50≦Rth(A)(548)≦−2.5×Re(A)(548)+250
(III)” 55≦Re(B)(548)≦90
(IV)” 50≦Rth(B)(548)≦−2.5×Re(B)(548)+275
上記式を満足する、即ち、表示面側に配置される位相差膜10aと比較して、バックライト側に配置さる位相差膜10bのほうがReが大きく且つRthが小さいと、一般に大きなReを持つほどReの波長分散を大きくすることができるため、後述するように、カラーシフト低減の点で好ましい。
図1に示すVAモード液晶表示装置と同様の光学補償原理を利用した態様、即ち、液晶セル(図1中では、LC)を中心として対称的な位置に配置された光学異方性が同等の2つの位相差膜(図1中では、10a及び10b)のRe及びRthによって、液晶セルLCの黒表示時の斜め方向に生じる複屈折性を補償する態様、では、その偏光状態の動きを、ポアンカレ球上の動きとして示すと、例えば、図2のようになる。なお、ポアンカレ球は偏光状態を記述する三次元マップで、球の赤道上は楕円率が0の直線偏光の偏光状態を表している。図2は、ポアンカレ球を、S2軸の正の方向から見た図である。図2中の点(i)は、黒表示時に斜め方向から入射した光が表示面側偏光膜を通過して直線偏光となった、その偏光状態を示していて、偏光状態点(i)が、S1軸上の消光点である偏光状態点(ii)に変換されれば、液晶表示装置に斜め入射した際のコントラストの低下はなくなる。RLは液晶セルの上下に対照的に配置された位相差膜を通過する際の光の偏光状態の軌跡を示し、及びLCは液晶セルを通過する際の光の偏光状態の軌跡を示している。従来、図1に示すような同等な光学異方性の位相差膜を上下対照的に配置したVAモード液晶表示装置では、図2に示すように、点対照の軌跡によって、入射光の偏光状態を変換して、黒表示時の斜め方向の光漏れを軽減していた。本発明のように薄型化が可能なように液晶層の厚みを薄くすると、液晶層のΔndが小さくなり、液晶層を通過する光の偏光状態の変換の軌跡を示すLCの矢印の長さが短くなる。例えば、図3に示す通り、薄型化された液晶層(LC’)を、従来の位相差膜をそのまま用いて同一の構成で光学補償を試みても、矢印LC’が矢印LCより短いため、点(i)から点(ii)へ、図2に示すような対照的な軌跡で変換するのは困難である。
(i) Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(ii) Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが逆分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(iii) Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Bとの組合せ、
(iv) Re及びRthが逆分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(v) Re及びRthが逆分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが逆分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(vi) Re及びRthが逆分散性を示す位相差膜Aと、Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Bとの組合せ、
(vii) Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Aと、Re及びRthが順分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(viii) Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Aと、Re及びRthが逆順分散性を示す位相差膜Bとの組合せ、
(ix) Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Aと、Re及びRthが波長によらず一定の位相差膜Bとの組合せ、
のいずれであってもよい。
(V)Re(A)(446)−Re(A)(548)>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VI)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>Rth(B)(446)−Rth(B)(548)
下記式(VII)及び(VIII)を満たすのがより好ましい。
(VII)Re(A)(446)−Re(A)(548)>0>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VIII)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>0>Rth(B)(446)−Rth(B)(548)
なお、位相差膜A及び位相差膜Bは、位相差膜Aをフロント側に、及び位相差膜Bをリア側に用いる態様でも、逆に位相差膜Aをリア側に、位相差膜Bをフロント側に用いる態様のいずれであってもよい。
斜め方向の黒輝度の改善及び黒色味シフトの低減のためには、例えば、リア側偏光板、リア側位相差膜B、液晶セル、及びフロント側位相差膜Aを通過した後の各波長の偏光が、斜め方向から観察したフロント側偏光板の吸収軸と平行になっていることが求められる。このことについて、ポアンカレ球を用いて説明すると、斜め方向から観察したフロント側偏光板吸収軸の示すS1上の点(消光点)に、青色、緑色、及び赤色の光(B、G、R)が最終的に到達するということで、簡易的に説明することができる。図6を用いて、この作用を説明する。
リア側偏光板により直線偏光となった光は、リア側位相差膜Bに入射すると、図6(a)に示す通り、そのReにより、ポアンカレ球面上で回転がおこる。位相差膜BのReが逆分散であることで、BGRの偏光状態を示す点は互いに位置になる(BGRの偏光状態が似たものとなる)。
次に、VAモード液晶セルに光が入射すると、図6(b)に示す通り、VA液晶セルの順分散複屈折性(負のRthに相当)により、BGRの偏光状態を示す点は互いに遠くなる(BGRの偏光状態が異なるものとなる)。
最後に、フロント側位相差膜Aに光が入射すると、図6(c)に示す通り、フロント側位相差膜Aの順分散Rthにより、VAモード液晶セルを通過することで遠くなった距離が補償され、BGRは消光点に集結する。
この作用は、これはフロント側及びリア側の位相差膜を入れ替えた態様についても同様に説明できる。
しかし、ホモ方式において消光点にBGRを集めるために要求される波長分散は、図11からわかるように、Reについては逆分散であり、且つRthについては順分散という組合せであるが、このような性質を示すフィルムの作製は非常に困難であり、且つ製造適正も低く、生産コストも高くなるであろう。そのため、Re及びRthについて波長分散性が同一の傾向を示すものを使用しているのが現状である。
また、Cプレート+Aプレート方式においても、消光点にBGRを集めるために要求される波長分散は、図12からわかるように、Cプレートについてはその波長分散が順分散であることが要求されるが、かかる特性のCプレートを作製することは非常に困難であり、且つ製造適正も低く、生産コストが高くなるであろう。そのため、Cプレートとして、順分散性の程度が弱いものを使用しているのが現状である。
この様に、本態様のヘテロ方式組合せによる光学補償作用は、簡易的にカラーシフトを小さくするという課題の解決手段として、ホモ方式及びCプレート+Aプレート方式と比較して、好ましい。
[位相差膜A及びB]
本発明に用いられる位相差膜A及びBは、上記条件を満足する限り、材料について特に制限はない。前記位相差膜A及びBのそれぞれが、ポリマーフィルムであると、偏光子と貼り合わせることができる。また、単独の部材として、例えば、光学補償フィルムとして液晶表示装置に組み込むことができる。前記ポリマーフィルムの材料としては、光学性能、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるポリマーが好ましいが、上述の条件を満たす範囲であればどのような材料を用いてもよい。例えば、ポリカーボネート系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体(AS樹脂)等のスチレン系ポリマー等が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、または前記ポリマーを混合したポリマーも例として挙げられる。
前記位相差膜の作製に用いるセルロースアシレートの代表例としては、トリアセチルセルロースが挙げられる。セルロースアシレート原料のセルロースとしては、綿花リンタや木材パルプ(広葉樹パルプ,針葉樹パルプ)などがあり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。これらの原料セルロースについての詳細な記載は、例えば、丸澤、宇田著、「プラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂」日刊工業新聞社(1970年発行)や発明協会公開技報公技番号2001−1745号(7頁〜8頁)に記載のセルロースを用いることができ、前記セルロースアシレートフィルムに対しては特に限定されるものではない。
前記位相差膜の作製に用いるセルロースアシレートは、アセチル置換度が2.50〜3.00であるセルロースアセテートが好ましい。前記アセチル置換度は2.70〜2.97がさらに好ましい。また、前記セルロースアシレートは、アセチル基に代えて、又はアセチル基とともに、アセチル基以外のアシル基で置換されていてもよい。中でも、アセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を有するセルロースアシレートが好ましく、及びアセチル、プロピオニル及びブチリル基から選ばれる少なくとも二種のアシル基を有するセルロースアシレートがより好ましい。
なお、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で作製する場合は、下記の液晶化合物等の添加剤は、セルロースアシレート組成物の溶液中に添加される。例えば、下記の液晶化合物等を有機溶媒に溶解した溶液を、セルロースアシレート組成物の溶液に添加してもよい。
・円盤状化合物:
また、前記位相差膜として用いるセルロースアシレートフィルム中には、波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の少なくとも一種を添加するのも好ましい。前記円盤状化合物は液晶性であっても非液晶性であってもよい。前記円盤状化合物とともに前記液晶化合物(好ましくは、一般式(A)で表される液晶化合物及び/又は一般式(a)で表される液晶化合物)を用いると、レターデーション(Re及びRth)の発現性を調整するこができ、また前記の他の液晶化合物をフィルム中へ溶解しやすくなる効果も期待できるため好ましい。
フィルム中の波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の含有量は、主成分であるセルロースアシレートフィルムに対して、0.1〜30質量%であるのが好ましく、1〜20質量%であるのがより好ましい。この範囲であると、ブリードアウトなどを起こすことなく、添加効果が得られる。
本発明では、前記位相差膜としての条件を満足するセルロースアシレートフィルムを作製するために、セルロースアシレートフィルム中に、Re発現剤として、液晶化合物の少なくとも一種を添加するのが好ましい。ここで、「Re発現剤」とはフィルム面内の複屈折を発現する性質を有する化合物である。
液晶化合物を秤量した後にサンプル瓶に取り分け、有機溶媒(例えばメチレンクロライドなど)で均一な溶液系としてから溶媒をドライアップすることで行なう。
上記の方法で準備した液晶性評価用の化合物をスライドガラスとカバーガラスに挟み込み、該ホットステージで10℃/分の速度で加熱しながら該偏光顕微鏡で経時変化を観察する。
その結果、上記液晶化合物が均一な液晶相を形成する場合は液晶性を示すと判断し、均一な液晶相を示さずに等方相である場合や不均一である場合には液晶性がないと判断できる。
なお、ハメットの置換基定数のσp、σmに関しては、例えば、稲本直樹著「ハメット則−構造と反応性−」(丸善)、日本化学会編「新実験化学講座14 有機化合物の合成と反応V」2605頁(丸善)、仲谷忠雄著「理論有機化学解説」217頁(東京化学同人)、ケミカル レビュー,91巻,165〜195頁(1991年)等の成書に詳しく解説されている。
nは0〜2の整数を表し、好ましくは0、1である。
さらに、前記スキームに示したように、化合物(1−E)のテトラヒドロフラン溶液に、メタンスルホン酸クロライドを加え、N,N−ジイソプロピルエチルアミンを滴下し攪拌した後、N,N−ジイソプロピルエチルアミンを加え、化合物(1−D)のテトラヒドロフラン溶液を滴下し、その後、N,N−ジメチルアミノピリジン(DMAP)のテトラヒドロフラン溶液を滴下することで、例示化合物(1)を得ることができる。
前記位相差膜とし用いるセルロースアシレートフィルムには、液晶化合物(好ましくは、前記一般式(A)で表される液晶化合物)に代えて、又はそれとともに、下記一般式(a)で表される棒状化合物が添加されているのが好ましい。該棒状化合物は液晶性であっても非液晶性であってもよいが、液晶化合物であるのが好ましい。前記棒状化合物を用いると、液晶化合物がセルロースアシレートフィルム内で配向する際、互いに配向してレターデーションの発現に寄与するため、また前記液晶化合物をフィルム中へ溶解しやすくなる効果も期待できるため好ましい。
一般式(a):Ar1−L12−X−L13−Ar2
上記一般式(a)において、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、芳香族基であり;L12及びL13はそれぞれ独立に、−O−CO−又は−CO−O−基であり;Xは、1,4−シクロへキシレン基、ビニレン基又はエチニレン基である。
上記一般式(a)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基であり、L2及びL3は、それぞれ独立に、−O−CO−又はCO−O−基より選ばれる二価の連結基であり、Xは、1,4−シクロへキシレン基、ビニレン基又はエチニレン基である。
本明細書において、芳香族基は、アリール基(芳香族性炭化水素基)、置換アリール基、芳香族性ヘテロ環基及び置換芳香族性ヘテロ環基を含む。
アリール基及び置換アリール基の方が、芳香族性ヘテロ環基及び置換芳香族性ヘテロ環基よりも好ましい。芳香族性へテロ環基のヘテロ環は、一般には不飽和である。芳香族性ヘテロ環は、5員環、6員環又は7員環であることが好ましく、5員環又は6員環であることがさらに好ましい。芳香族性へテロ環は一般に最多の二重結合を有する。ヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子が好ましく、窒素原子又は硫黄原子がさらに好ましい。
芳香族基の芳香族環としては、ベンゼン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、チアゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、ピリジン環、ピリミジン環及びピラジン環が好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。
アルキルアミノ基、アルコキシカルボニル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基のアルキル部分とアルキル基とは、さらに置換基を有していてもよい。アルキル部分及びアルキル基の置換基の例には、ハロゲン原子、ヒドロキシル、カルボキシル、シアノ、アミノ、アルキルアミノ基、ニトロ、スルホ、カルバモイル、アルキルカルバモイル基、スルファモイル、アルキルスルファモイル基、ウレイド、アルキルウレイド基、アルケニル基、アルキニル基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルコキシカルボニルアミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルスルホニル基、アミド基及び非芳香族性複素環基が含まれる。アルキル部分及びアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル、アミノ、アルキルアミノ基、アシル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニル基及びアルコキシ基が好ましい。
以下に、一般式(a)で表される化合物の具体例を示す。
具体例(2)及び(3)は、幾何異性体に加えて光学異性体(合計4種の異性体)を有する。幾何異性体については、同様にトランス型の方がシス型よりも好ましい。光学異性体については、特に優劣はなく、D、Lあるいはラセミ体のいずれでもよい。
具体例(43)〜(45)では、中心のビニレン結合にトランス型とシス型とがある。上記と同様の理由で、トランス型の方がシス型よりも好ましい。
この場合、上記の重合性の液晶化合物に併用して、光重合開始剤などの低分子化合物を用いることができる。
また、前記液晶化合物とともに、前記円盤状化合物をセルロースアシレート組成物中に添加する態様では、前記円盤状化合物の添加量はセルロースアシレート組成物の全質量に対して、0.1〜30質量%であるのが好ましく、0.5〜20質量%がさらに好ましく、1〜10質量%がよりさらに好ましい。
本発明に用いる位相差膜としての条件を満足するセルロースアシレートフィルムを作製するために、セルロースアシレートフィルム中に、Rth発現剤を添加することができる。ここで、「Rth発現剤」とはフィルムの厚み方向に複屈折を発現する性質を有する化合物である。
前記Rth発現剤としては、250nm〜380nmの波長範囲に吸収極大を有する分極率異方性の大きい化合物が好ましい。前記Rth発現剤としては、下記一般式(I)で表される化合物を特に好ましく使用できる。
可塑剤の添加量は、セルロースアシレートの量の0.1〜25質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがさらに好ましく、3〜15質量%であることがよりさらに好ましい。
表面処理としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理又は紫外線照射処理を実施する。酸処理又はアルカリ処理を実施することが好ましく、アルカリ処理を実施することがさらに好ましい。
本発明の液晶表示装置には、前記位相差膜として用いられるセルロースアシレートフィルムを、直線偏光膜(偏光膜フィルム)と一体化させた偏光板を用いることができる。前記偏光板は、前記位相差膜と直線偏光膜(以下、単に「偏光膜」、「偏光フィルム」という場合は「直線偏光膜」をいうものとする)とを積層することによって作製することができる。前記位相差膜として用いるセルロースアシレートフィルムは、直線偏光膜の保護膜を兼ねていてもよい。
ポリマーフィルムは、その最表面が防汚性及び耐擦傷性を有する反射防止膜を設けてなることも好ましい。反射防止膜は、従来公知のいずれのものも用いることができる。
(セルロースアシレート系フィルム101〜103の作製)
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下、TD方向(流延方向に直交する幅方向)に20%延伸した後、乾燥して、厚さ60μmのセルロースアシレートフィルムを作製した。これをフィルム101として用いた。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル基置換度2.81のセルロースアシレート
100質量部
下記の化合物 F−1 5質量部
トリフェニルホスフェート 7質量部
ジフェニルホスフェート 4質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下、TD方向に20%延伸した後、乾燥して、厚さ60μmのセルロースアシレートフィルムを作製した。これをフィルム201として用いた。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル基置換度2.81のセルロースアシレート
100質量部
上記化合物 F−1 3質量部
下記化合物 F−2 2質量部
下記化合物 F−3 2質量部
トリフェニルホスフェート 7質量部
ジフェニルホスフェート 4質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後170℃の条件下、TD方向に20%延伸した後、乾燥して、厚さ60μmのセルロースアシレートフィルムを作製した。これをフィルム207として用いた。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル基置換度2.94のセルロースアシレート
100質量部
下記化合物 F−2 6質量部
下記化合物 F−3 5質量部
トリフェニルホスフェート 3.5質量部
ジフェニルホスフェート 2質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下、TD方向に20%延伸した後、乾燥して、厚さ40μmのセルロースアシレートフィルムを作製した。これをフィルム301として用いた。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル基置換度1.54、プロピオニル置換度0.84のセルロースアシレート
100質量部
上記化合物 F−1 2質量部
上記化合物 F−2 1質量部
上記化合物 F−3 2質量部
トリフェニルホスフェート 4質量部
ジフェニルホスフェート 3質量部
メチレンクロライド 418質量部
メタノール 62質量部
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。各セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下TD方向に25%延伸した。延伸後乾燥して、40μmのセルロースアシレート系フィルム401を得た。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル置換度が1.54及びプロピオニル置換度が0.84のセルロースアシレート
100質量部
下記の添加剤 K−1 5質量部
下記の添加剤 K−2 4質量部
メチレンクロライド 416質量部
エタノール 79質量部
下記に記載の割合になるように各成分を混合してセルロースアシレート溶液を調製した。各セルロースアシレート溶液を、バンド流延機を用いて流延し、得られたウェブをバンドから剥離し、その後140℃の条件下、TD方向に35%延伸した。なおTD方向とは搬送方向と垂直な方向を意味する。延伸後、乾燥して、40μmのセルロースアシレート系フィルム402を得た。
(セルロースアシレート溶液)
アセチル置換度が1.54及びプロピオニル置換度が0.84のセルロースアシレート
100 質量部
上記の添加剤 K−1 5 質量部
上記の添加剤 K−2 4 質量部
上記の添加剤 F−2 1.4 質量部
トリフェニルホスフェート 3.5 質量部
ジフェニルホスフェート 2 質量部
メチレンクロライド 416 質量部
エタノール 79 質量部
セルロースアシレート系フィルム402の作製において、TD方向への延伸の延伸倍率を25%に変更した以外は、同一の方法で、セルロースアシレート系フィルム403を作製した。このフィルムの厚みは40μmであった。
シクロオレフィン系ポリマーフィルム“ZEONOR ZF−14”(日本ゼオン製)を、145℃の条件下、TD方向に20%延伸して、フィルム501を作製した。このフィルムの厚みは、83μmであった。
上記作製したフィルム101〜106、201〜206、301、401の表面をそれぞれ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各フィルム101〜106、201〜206、301、401と、同様のアルカリ鹸化処理したフジタックTD80UL(富士フイルム社製)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、各フィルムとTD80ULが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板101〜106、201〜206、301、401をそれぞれ作製した。
上記作製したシクロオレフィン系ポリマーフィルム501〜503の表面をそれぞれコロナ処理により親水化した。その後は上述の偏光板101〜106、201〜206、301、401と同様にして、アルカリ鹸化処理したフジタックTD80UL(富士フイルム社製)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、各フィルムとTD80ULが偏光膜の保護フィルムとなっている偏光板501〜503をそれぞれ作製した。
上記作製した各偏光板101〜106、201〜206、301、401、501〜503を用いて、図1と同様の構成の液晶表示装置No.1〜16をそれぞれ作製した。具体的には、液晶セルとして、VAモード液晶セル(Δnd=300nm)を用い、各偏光板を図1中の表示面側及びバックライト側の偏光板(図1中P1及びP2)として、下記表に示す組合せでそれぞれ組み込んで、液晶表示装置を作製した。なお、それぞれの位相差膜の遅相軸を、図1に示す通り、互いに直交させて配置した。
・黒表示時、白表示時の透過率
上記で作製した液晶表示装置No.1〜16について、黒表示時及び白表示の、正面方向及び斜め方向(極角45度・方位角60度方向)の透過率を測定することにより正面コントラスト及び斜め方向のコントラストを求めた。斜めコントラストの結果を下記表に示す。
・黒表示時のカラーシフト
上記で作製した液晶表示装置No.1〜7について、黒表示時の色味変化Δu’v’(=√(u’max−u’min)2+(v’max−v’min)2)をそれぞれ測定した。ここで、u’max(v’max)は0〜360度のうち最大のu’(v’)、u’min(v’min)は0〜360度のうち最小のu’(v’)である。結果を下記表に示す。
なお、液晶表示装置No.1〜14、及び17〜20について、VAモード液晶セルのΔndを290nmに変更したところ、各液晶表示装置中の表示面側に配置された位相差膜を、Re及びRthが異なる他の位相差膜に変更することで、バックライト側の位相差膜を変更することなく、上記表に示すと同等の表示特性の液晶表示装置を作製できたことを確認した。
3 液晶セル下側基板
5 液晶層(液晶分子)
8a、8b 偏光フィルム
9a、9b 偏光フィルム吸収軸
10a、10b 位相差膜(本発明の位相差膜)
P1、P2 偏光板
LC 液晶セル
Claims (17)
- 黒表示時に基板に対して垂直配向する液晶層を有する液晶セルと、該液晶セルを挟んで、それぞれの吸収軸を互いに直交にして配置される第1及び第2の偏光子と、
前記第1の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜Aと、前記第2の偏光子と前記液晶セルとの間に配置される光学的に2軸性の位相差膜Bとを有し、前記位相差膜A及びBのそれぞれの光学的異方性が互いに異なることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記位相差膜Aが下記式(I)及び(II)を満たし、かつ前記位相差膜Bが下記式(III)及び(IV)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。
(I)20≦Re(A)(548)≦65
(II)50≦Rth(A)(548)≦−2.5×Re(A)(548)+300
(III)45≦Re(B)(548)≦110
(IV)50≦Rth(B)(548)≦−2.5×Re(B)(548)+325
(ここで、Re(A)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Aのフィルム面内レターデーション[nm]を、Rth(A)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Aのフィルム膜厚方向のレターデーション[nm]を表す。同様にRe(B)(λ)及びRth(B)(λ)は波長λ[nm]で測定した位相差膜Bのフィルム面内レターデーション[nm]及びフィルム膜厚方向のレターデーション[nm]を表す。) - 前記位相差膜A及び前記位相差膜Bが、下記式(V)及び(VI)を満たす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。
(V)Re(A)(446)−Re(A)(548)>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VI)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>Rth(B)(446)−Rth(B)(548) - 前記位相差膜A及び前記位相差膜Bが、下記式(VII)及び(VIII)を満たすことを特徴とする請求項3に記載の液晶表示装置。
(VII)Re(A)(446)−Re(A)(548)>0>Re(B)(446)−Re(B)(548)
(VIII)Rth(A)(446)−Rth(A)(548)>0>Rth(B)(446)−Rth(B)(548) - 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、シクロオレフィン系高分子フィルム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。
- 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、セルロースアシレートフィルムであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムが、アセチル、プロピオニル、及びブチリル基から選ばれる少なくとも一種のアシル基を有するセルロースアシレートを含有することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムが、アセチル、プロピオニル、及びブチリル基から選ばれる少なくとも二種のアシル基を有するセルロースアシレートを含有することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムが、波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有することを特徴とする請求項6〜9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記少なくとも一種の液晶性化合物が、下記式(a)で表される化合物であることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
一般式(a):Ar1−L2−X−L3−Ar2
上記一般式(a)において、Ar1及びAr2は、それぞれ独立に、芳香族基であり、L2及びL3は、それぞれ独立に、−O−CO−又はCO−O−基より選ばれる二価の連結基であり、Xは、1,4−シクロへキシレン基、ビニレン基又はエチニレン基である。 - 前記位相差膜A及びBの膜厚が、いずれも30〜100μmであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差膜A及びBのうち少なくとも一方が、延伸フィルムであることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差膜Aがシクロオレフィン系高分子フィルムであり、及び前記位相差膜Bがセルロースアシレートフィルムであり、該セルロースアシレートフィルムが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有す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。
- 前記位相差膜Aが、波長250nm〜380nmに吸収極大がある円盤状化合物の少なくとも一種を含有するセルロースアシレートフィルムであり、及び前記位相差膜Bが、少なくとも一種の液晶性化合物を含有するセルロースアシレートフィルムであ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の偏光子が表示面側に配置され、前記第2の偏光子がバックライト側に配置されることを特徴とする請求項2〜16のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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