JP2018022153A - 積層体及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
異方性光吸収層は、厚さ方向に吸収軸を有し、
偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが平行または直交であり、
後述する式(I)及び(III)を満たす積層体。
[2] さらに後述する式(II)を満たす、[1]に記載の積層体。
[3] 異方性光吸収層内において、二色性色素が膜面に対して垂直に配向している、[1]又は[2]に記載の積層体。
[4] 異方性光吸収層が棒状二色性色素と棒状液晶性化合物とを含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の積層体。
[5] 異方性光吸収層が後述する式(IV)及び(V)を満たす、[1]〜[4]のいずれかに記載の積層体。
[6] 異方性光吸収層が後述する式(VI)を満たす、[1]〜[5]のいずれかに記載の積層体。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の積層体と、液晶セルと、リア側偏光子と、を含み、
積層体中の偏光子の吸収軸とリア側偏光子の吸収軸とが直交しており、
積層体中の偏光子と液晶セルとの間に、異方性光吸収層及び位相差層を有する、液晶表示装置。
[8] 液晶セルが、電界無印加状態で、液晶性化合物が面内に配向する液晶セルである、[7]に記載の液晶表示装置。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
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。
また、本明細書において偏光板とは、偏光子の少なくとも一方に偏光板保護層、又は機能層が配置されたものを言い、偏光子と偏光板は区別して用いる。
また、本明細書において、平行、直交、及び、垂直とは、それぞれ厳密な意味での平行、直交、及び、垂直を意味するのではなく、平行±5°の範囲、直交±5°の範囲、及び、垂直±5°の範囲を意味する。
本発明において、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及び厚さ方向のレターデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、550nmとする。
本発明において、Re[λ]、Rth[λ]はAxoScan OPMF−1(オプトサイエンス社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((Nx+Ny+Nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
面内遅相軸方向(°)
Re[λ]=R0[λ]
Rth[λ]=((Nx+Ny)/2ーNz)×d
が算出される。
本発明において、屈折率Nx、Ny、Nzは、アッベ屈折計(NAR−4T、アタゴ(株)製)を使用し、光源にナトリウムランプ(λ=589nm)を用いて測定する。また波長依存性を測定する場合は、多波長アッベ屈折計DR−M2(アタゴ(株)製)にて、干渉フィルタとの組合せで測定できる。
また、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もできる。
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)。
本発明において、ko[λ]及びke[λ]は各々、波長λにおける面内方向の吸収係数及び厚さ方向の吸収係数を表す。例えば、ko[550]は、波長550nmにおける面内方向の吸収係数を表す。なお、特に記載がないときは、波長λは、550nmとする。
本発明において、ko[λ]及びke[λ]は下記の方法により算出した値である。
AxoScan OPMF−1(オプトサイエンス社製)において、波長λにおける、異方性光吸収層のミューラーマトリックスを極角を−50°〜50°まで10°毎に計測する。スネルの式及びフレネルの式を考慮した下記理論式にフィッティングすることにより、異方性光吸収層の吸収軸方向(厚さ方向)及び透過軸方向(面内方向)の吸収係数kがそれぞれ算出される。
k=−log(T)×λ/(4πd)
図1に、本発明の積層体の第1実施形態の断面図を示す。
図1に示すように本発明の積層体10は、偏光子1、異方性光吸収層2及び位相差層3を有し、異方性光吸収層2は、厚さ方向に吸収軸を有し、後述する式(I)及び(III)を満たす積層体である。
ここで、図1では偏光子1、異方性光吸収層2、及び、位相差層3をこの順に有するが、偏光子1、位相差層3、及び、異方性光吸収層2の順に有していてもよい。また、位相差層3は複数の層から構成されていてもよく、偏光子1、位相差層3、異方性光吸収層2、及び、位相差層3の順に有していてもよい。
また、各層の間には別の層を有していてもよい。
式(III):B−30nm≦Rth位相差[550]≦B+30nm
Rth位相差[550]は、波長550nmにおける位相差層の厚さ方向のレターデーションを表し、
Bは、式(X)より求められる値であり、
式(X):B=[0.8×(Δk[550]×dAC−30nm)2
+0.7×(RthAC[550]+10nm)2]0.5−30nm
Δk[550]は、式(Y−1)より求められる値であり、
式(Y−1):Δk[550]=ke[550]−ko[550]
ko[550]は、波長550nmにおける異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[550]は、波長550nmにおける異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表し、
dACは異方性光吸収層の厚さを表す。
式(III−1):B−20nm≦Rth位相差[550]≦B+20nm
式(III−2):B−10nm≦Rth位相差[550]≦B+10nm
式(II):A−30nm≦Re位相差[550]≦A+30nm
Re位相差[550]は、波長550nmにおける位相差層の面内方向のレターデーションを表し、
Aは、式(Z)より求められる値である。
式(Z):A=−220×(1.39−Acos[(Δk[550]×dAC−95nm)/{(Δk[550]×dAC−95nm)2+(RthAC[550]×1.6−32nm)2}0.5])
ただし、偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが平行である場合、Re位相差[550]は負の値として示し、偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが直交である場合、Re位相差[550]は正の値として示す。例えば、積層体中の偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが平行である場合、上記測定法により算出される波長550nmにおける位相差層の面内方向のレターデーションの値が100nmであった際には、Re位相差[550]は100nm(正の値)として示す。また、例えば、積層体中の偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが直交である場合、上記測定法により算出される波長550nmにおける位相差層の面内方向のレターデーションの値が100nmであった際には、Re位相差[550]は−100nm(負の値)として示す。
偏光子は、いわゆる通常用いられる偏光子であり、面内方向に吸収軸を有する。本発明に用いられる偏光子は、一般的な吸収型偏光子であってもよい。例えば、バインダー、及び、ヨウ素又は二色性色素を含む偏光子が挙げられる。このような偏光子においては、ヨウ素及び二色性色素がバインダー中で配向することで偏光性能を発現する。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、又は、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。
市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素又は二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素又は二色性色素を浸透させることで作製されるのが一般的である。このようにして作製された偏光子を、本発明に用いられる偏光子として利用できる。
本発明に用いられる異方性光吸収層は、厚さ方向に吸収軸を有する層であり、下記式(I)を満たす。
式(I):RthAC[550]≦10nm
ここで、RthAC[550]は、波長550nmにおける異方性光吸収層の厚さ方向のレターデーションを表す。
RthAC[550]は、−300nm≦RthAC[550]≦5nmを満たすことが好ましく、−200nm≦RthAC[550]<0nmを満たすことがより好ましい。
具体的には、0.1〜5.0μmであることが好ましく、0.2〜2.0μmであることがより好ましい。
具体的には、0.0005≦ko[550]≦0.008であることが好ましい。また、0.03≦ke[550]≦0.5であることが好ましい。
式(IV):0.50≦Δk[450]/Δk[550]≦1.20
式(V):0.69≦Δk[630]/Δk[550]≦1.40
なお、Δk[450]は、式(Y−2)より求められる値であり、
式(Y−2):Δk[450]=ke[450]−ko[450]
ko[450]は、波長450nmにおける異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[450]は、波長450nmにおける異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表し、
Δk[630]は、式(Y−3)より求められる値であり、
式(Y−3):Δk[630]=ke[630]−ko[630]
ko[630]は、波長630nmにおける異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[630]は、波長630nmにおける異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表す。
式(IV−1):0.60≦Δk[450]/Δk[550]≦1.05
式(V−1):0.92≦Δk[630]/Δk[550]≦1.39
さらに、異方性光吸収層は下記式(IV−2)及び(V−2)の少なくとも一方を満たすことがより好ましい。
式(IV−2):0.71≦Δk[450]/Δk[550]≦0.92
式(V−2):1.05≦Δk[630]/Δk[550]≦1.25
式(VI):ko[550]×dAC≦8nm
異方性光吸収層の作製方法の一例としては、可視光域の光に対する吸収能に異方性のある色素、例えば二色性色素、を利用して作製する方法が挙げられる。この方法では、二色性色素の分子を配向させて、厚さ方向の吸収係数異方性を大きくして、厚さ方向に吸収軸を持つ異方性光吸収層を作製する。
二色性色素を所望の配向とする技術は、二色性色素を利用した偏光子の作製技術、及び、ゲスト−ホスト液晶セルの作製技術などを参考にできる。例えば、特開2002−90526号公報に記載の二色性偏光素子の作製方法、及び、特開2002−99388号公報に記載のゲストホスト型液晶表示装置の作製方法で利用されている技術を、本発明に用いられる異方性光吸収層の作製にも利用できる。
分子が棒状の二色性色素の例には、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、又は、メリシアニン色素が好ましい。例えば、アゾ色素としては、特開平11−172252号公報に記載の例、アントラキノン色素としては、特開平8−67822号公報に記載の例、ペリレン色素としては、特開昭62−129380号公報等に記載の例、メリシアニン色素としては特開2002−241758号公報に記載の例が挙げられる。
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
具体的には、二色性色素の溶液をポリマーフィルムの表面に塗布して、フィルム中に浸透させて、異方性光吸収層を作製できる。二色性色素の配向は、ポリマーフィルム中のポリマー鎖の配向、その性質(ポリマー鎖又はそれが有する官能基等の化学的及び物理的性質)、及び、塗布方法などによって調整できる。この方法の詳細については、特開2002−90526号公報に記載されている。
位相差層は、上記式(III)を満たす位相差層である。
位相差層は複数層から構成されていてもよく、その場合は各層の値の総和が上記式(III)を満たす。
また、位相差層のRth位相差[550]は−100〜250nmが好ましく、−50〜150nmがより好ましい。
例えば、積層体は、液晶性化合物の配向方向を規定する機能を有する配向膜を含んでいてもよい。
また、積層体は、各層間を接着するための接着層または粘着層を含んでいてもよい。
さらに、積層体は、偏光子を保護するための偏光子保護フィルムを含んでいてもよい。
図2に示すように、本発明の液晶表示装置100は、偏光子1、異方性光吸収層2、及び、位相差層3を有する積層体10と、液晶セル4と、リア側偏光子5を有する。偏光子1は、いわゆるフロント側偏光子として機能する。
また、偏光子1と液晶セル4との間に、異方性光吸収層2及び位相差層3を有する。図2では、偏光子1、異方性光吸収層2、位相差層3、及び、液晶セル4の順に配置されているが、偏光子1、位相差層3、異方性光吸収層2、及び、液晶セル4の順に配置されていてもよい。
また、偏光子1の吸収軸と、リア側偏光子5の吸収軸は直交している。
本発明の液晶表示装置に利用される液晶セルは、VA(Virtical Alignment)モード、OCB(Optically Compensated Bend)モード、IPS(In−Plane−Switching)モード、又はTN(Twisted Nematic)であることが好ましいが、これらに限定されるものではない。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、さらに60〜120゜にねじれ配向している。TNモードの液晶セルは、カラーTFT(Thin Film Transistor)液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び(4)SURVIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。また、PVA(Patterned Vertical Alignment)型、光配向型(Optical Alignment)、及びPSA(Polymer−Sustained Alignment)のいずれであってもよい。これらのモードの詳細については、特開2006−215326号公報、及び特表2008−538819号公報に詳細な記載がある。
本発明に用いられるリア側偏光子は、液晶表示装置の視認側とは反対側に配置される偏光子である。具体的な作製方法等は、上述した偏光子と同様である。
(1) 異方性光吸収層1の準備
<配向膜の形成>
ガラス基材(セントラル硝子社製、青板ガラス、サイズ200mm×200mm、厚さ1.1mm)をアルカリ洗剤で洗浄し、次いで純水を注いだ後、ガラス基材を乾燥させた。
乾燥後のガラス基材上に、下記の配向膜形成用組成物1を#12のバーを用いて塗布し、110℃にて2分間乾燥し、ガラス基材上に配向膜1を形成した。
・下記変性ポリビニルアルコール 2.00質量部
・水 74.08質量部
・メタノール 23.76質量部
・光重合開始剤
(イルガキュア2959、BASF社製) 0.06質量部
得られた配向膜1上に、下記の着色組成物1を1000回転でスピンコートして、塗布膜を形成した。塗布膜を室温で30秒間乾燥させた後、80℃まで加熱して30秒間保持し、さらに140℃まで加熱して30秒間保持し、塗布膜を室温になるまで冷却した。次いで、塗布膜を80℃まで再加熱して30秒間保持して後に室温まで冷却し、異方性光吸収層1を作製した。作製した異方性光吸収層1の吸収軸は、膜面に対して垂直方向であった。
・下記2色性色素化合物D1 4.22質量部
・下記2色性色素化合物D2 3.48質量部
・下記高分子化合物P1 21.1質量部
・下記界面改良剤F1 0.57質量部
・下記界面改良剤F2 0.57質量部
・下記界面改良剤F3 0.09質量部
・クロロホルム 970.0質量部
ガラス基材上に異方性光吸収層1の作製と同様に配向膜1を作製した。得られた配向膜1上に、下記の着色組成物2を1000回転でスピンコートして、塗布膜を形成した。塗布膜を室温で30秒間乾燥させた後、80℃まで加熱して30秒間保持し、さらに140℃まで加熱して30秒間保持し、塗布膜を室温になるまで冷却した。次いで、塗布膜を80℃まで再加熱して30秒間保持して後に室温まで冷却した塗布膜を窒素雰囲気下(酸素濃度100ppm)で紫外線照射(500mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)によって配向を固定化し、異方性光吸収層2を作製した。作製した異方性光吸収層2の吸収軸は膜面に対して垂直方向であった。
・上記2色性色素化合物D1 2.49質量部
・上記2色性色素化合物D2 3.16質量部
・下記2色性色素化合物D3 4.67質量部
・上記高分子化合物P1 17.8質量部
・上記界面改良剤F1 0.36質量部
・上記界面改良剤F2 0.36質量部
・上記界面改良剤F3 0.11質量部
・重合開始剤(IRGACURE 819、BASF社製) 1.07質量部
・クロロホルム 970.00質量部
着色組成物において、2色性色素化合物D1、D2、D3、高分子化合物P1及びクロロホルムの添加量を変更した以外は、異方性光吸収層2と同様の方法を用いて、異方性光吸収層3〜17を作製した。作製した各異方性光吸収層の吸収軸は、それぞれ膜面に対して垂直方向であった。
作製した異方性光吸収層1〜17の特性を、下記表1にまとめる。RthAC[550]、Δk[550]×dAC、ko[550]×dAC、Δk[450]/Δk[550]、及びΔk[630]/Δk[550]は、上述した方法により測定した。吸収係数kについては、上述した方法に沿って、具体的には、Δk[550]×dAC、Δk[450]/Δk[550]、及びΔk[630]/Δk[550]は、極角を−50°〜50°まで10°毎にミューラーマトリックスを計測し、偏光特性の極角方向依存性から吸収異方性の程度Δk×dACをフィッティングすることで求めた。
(1)位相差層1の準備
特開2013−235232号公報記載の支持体7の作製において、膜厚を調整した以外は支持体7と同様の方法で、位相差層1を作製した。
特許第5529512号公報記載のフィルム12の作製において、横延伸倍率を調整した以外はフィルム12と同様の方法で、位相差層2を作製した。
特許第5529512号公報記載のフィルム11を、位相差層3として使用した。
市販のセルロースアシレート系フィルム、商品名 「フジタック TD80UL」(富士フイルム社製)を準備し、位相差層4として使用した。
特許第5529512号公報記載のフィルム5の作製において、膜厚を調整した以外はフィルム5と同様の方法で、位相差層5を作製した。
<光配向膜の形成>
特開2013−250571号公報の比較例1に記載のジアゾ染料SD1を用意し、下記組成の光配向膜形成用塗布液2を調製した。商品名「フジタック TD80UL」(富士フイルム社製)を準備し、アルカリ鹸化処理を施した。この上に光配向膜形成用塗布液2をスリットコーターで連続的に塗布し、光配向膜を形成した。得られた光配向膜に対して偏光紫外線を照射(50mJ/cm2、750W超高圧水銀ランプ使用し、搬送方向が透過軸方向となるように配置したワイヤーグリッド偏光板を介して偏光を照射)することで、光配向膜2を形成した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・ジアゾ染料SD1 1.2質量部
・ブトシキエタノール 49.9質量部
・ジプロピレングリコールモノメチルエーテル 49.9質量部
・水 19.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記組成の光学異方性層用塗布液1を調製した。得られた光配向膜2上に、下記組成の光学異方性層用塗布液1をスリットコーターで連続的に塗布した。塗布液の溶媒の乾燥及び液晶性化合物の配向熟成のために、100℃まで加熱した後、60℃まで冷却し、窒素雰囲気下(酸素濃度100ppm)で紫外線照射(500mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)によって配向を固定化し、厚さ1.1μmの位相差層6を作製した。位相差層6を偏光顕微鏡で観察した結果、スメクチックA相で配向が安定していることを確認した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記液晶性化合物L−3 43.75質量部
・下記液晶性化合物L−4 43.75質量部
・下記重合性化合物A−1 12.50質量部
・下記重合開始剤S−1(オキシム型) 3.00質量部
・レベリング剤(下記化合物G−1) 0.20質量部
・ハイソルブMTEM(東邦化学工業社製) 2.00質量部
・NKエステルA−200(新中村化学工業社製) 1.00質量部
・メチルエチルケトン 247.8質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
なお、下記液晶性化合物L−3及びL−4のアクリロイルオキシ基に隣接する基は、プロピレン基(メチル基がエチレン基に置換した基)を表し、下記液晶性化合物L−3及びL−4は、メチル基の位置が異なる位置異性体の混合物を表す。
位相差層6の作製において、光学異方性層用塗布液1の塗布量を調整した以外は位相差層6と同様の方法で、厚さ1.6μmの位相差層7を作製した。
<光学異方性層の形成>
下記組成の光学異方性層用塗布液2を調製した。異方性光吸収層1の作製に用いた配向膜1を準備し、配向膜1上に光学異方性層用塗布液2をスリットコーターで連続的に塗布した。塗布液の溶媒の乾燥及び液晶性化合物の配向熟成のために、70℃まで加熱した後、60℃まで冷却し、窒素雰囲気下(酸素濃度100ppm)で紫外線照射(500mJ/cm2、超高圧水銀ランプ使用)によって配向を固定化し、厚さ0.6μmの位相差層8を作製した。
なお、位相差層7と位相差層8とが積層された形態については、配向膜1の代わりに、位相差層7を用いた以外は同様の方法で、位相差層7と位相差層8との積層体を作製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・上記液晶性化合物L−3 36.14質量部
・上記液晶性化合物L−4 18.86質量部
・下記液晶性化合物L−1 45.00質量部
・下記重合性化合物A−2 0.50質量部
・上記重合開始剤S−1(オキシム型) 1.50質量部
・レベリング剤(下記化合物G−2) 0.20質量部
・レベリング剤(下記化合物G−3) 0.40質量部
・V#360(大阪有機化学社製) 16.00質量部
・メチルエチルケトン 252.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
特許第5529512号公報記載のフィルム12の作製において、膜厚と横延伸倍率とを調整した以外はフィルム12と同様の方法で、位相差層9を作製した。
特開2013−235232号公報記載の支持体5の作製において、延伸温度、倍率及び膜厚を調整した以外は支持体5と同様の方法で、位相差層11を作製した。
特許第5863624号公報記載の実施例9に記載の光学フィルムを準備し、位相差層12として使用した。
特開2013−235232号公報記載の支持体6の作製において、膜厚を調整した以外は支持体6と同様の方法で、位相差層13を作製した。
作製した位相差層1〜9、11〜13の特性を、下記表2に示す。なお、各位相差層のRe位相差[550]及びRth位相差[550]は、各位相差層を25℃及び60%RHの環境下で2時間調湿した後、上述した測定方法により測定した値である。また、位相差層の面内遅相軸の方向については、位相差層の長手方向の場合は「MD」、位相差層の長手方向と直交方向の場合は「TD」、面内遅相軸が検出出来なかった場合は「−」として下記表2に記載した。
(1)比較例1〜4、6〜8、及び、実施例1〜19の偏光板の作製
国際公開特許WO2015/166991号公報記載の片面保護膜付偏光板02と同様の方法で、偏光子の厚さが8μmで、偏光子の片面がむき出しの偏光板1を作製した。偏光板1の偏光子がむき出しの面に、接着剤及び粘着剤を用いて異方性光吸収層1〜17、及び、位相差層1〜9、11〜13を下記表3〜5の組み合わせで貼り合わせることで偏光板を作製した。なお、位相差層の長手方向(MD)が、偏光子の吸収軸方向と平行になるように貼り合わせた。位相差層のうち、位相差層1〜5、9、11〜13については、アルカリ鹸化処理したものを偏光板との貼り合わせに使用した。位相差層6〜8については、光配向膜ならびにTD80ULから位相差層6〜8のみを、粘着剤を用いて転写することで下記表3〜5の偏光板を作製した。異方性光吸収層1〜17については、ガラス基材から異方性光吸収層を、粘着剤を用いて転写することで下記表3〜5の偏光板を作製した。
国際公開特許WO2015/166991号公報記載の片面保護膜付偏光板02と同様の方法で、偏光子の厚さが8μmで、偏光子の両面がむき出しの偏光板2を作製した。偏光子の片面に、アルカリ鹸化処理した位相差層1を接着剤で貼り合わせた。次いで、ガラス基材から異方性光吸収層1を、位相差層1上に粘着剤を用いて転写することで、比較例5の偏光板を作製した。
(1)液晶表示装置への実装
IPSモードの液晶表示装置であるiPad(登録商標)(APPLE社製)を分解し、液晶セルからフロント偏光板を剥離し、下記表3〜5記載の実施例1〜19及び比較例1〜8の偏光板を液晶セルのフロント側に貼合し、液晶表示装置を作製した。なお、実施例1〜19及び比較例1〜8の偏光板中の偏光子の吸収軸が、リア側偏光子の吸収軸と直交するように実装した。
作製した液晶表示装置について、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、方位角0°(水平方向)から反時計方向に359°まで1°刻み、及び、極角0゜(正面方向)から88゜までの1゜刻みの白表示における輝度(Yw)及び黒表示における輝度(Yb)を測定した。視野角CRとして、方位角45°、極角60°におけるコントラスト比(Yw/Yb)を算出した。
作製した液晶表示装置について、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、白表示における正面輝度(Yw)を測定した。次いで、比較例1の液晶表示装置の白表示における正面輝度(Yw1)を基準にして、下記式を用いて正面白輝度比を算出した。
正面白輝度比=Yw/Yw1×100
作製した液晶表示装置に映像ソースを表示し、極角45°において方位角0°から360°までの色味変化を観察し、下記の基準で評価した。
A:色味付きは全く視認されない。(許容)
B:高輝度領域で色味付きがわずかに視認されるが、実際の映像ソースでは全く気にならない。(許容)
C:実際の映像ソースでの色づきはわずかであり、許容できる。
D:実際の映像ソースでの色づきが大きく、許容できない場合がある。
E:視野角光漏れが多く、映像ソースが全体的に白くぼやけるため、評価できない。
表3〜5中、「A」は該当する式を満たしていることを意味し、「B」は満たさないことを意味する。
なお、表3に示すように、実施例1〜3、5〜17、19、および、比較例2、5〜8においては、偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが直交であり、実施例4および18においては、偏光子の吸収軸と位相差層の面内遅相軸とが平行であった。
また、比較例8、実施例3及び実施例7の比較から、異方性光吸収層のRthAC[550]が同じでも、吸収係数に基づくΔk[550]×dACが異なると、組み合わせる位相差層の位相差特性を変更しないと、視野角CRを改善できないことがわかる。すなわち、実施例3で高い視野角CRを得られた位相差層3を、比較例8に適用しても視野角コントラストは改善しない。このことから、異方性光吸収層のRthAC[550]だけでなく、Δk[550]×dACも考慮して、位相差層の位相差特性を選択する必要があることが理解できる。本発明の視野角コントラスト改善効果は、異方性光吸収層と位相差層とを有し、かつ、上記式(I)及び式(III)をともに満足することによってはじめて得られることは明らかである。
さらに、上記式(IV)及び式(V)のいずれかを満たさない実施例12〜14の液晶表示装置では、実際の映像ソースでの色づきが大きく視認される場合があることが理解できる。
上記式(VI)を満たさない実施例9の液晶表示装置では、異方性光吸収層の光吸収によって、正面輝度がやや低下することがわかる。
また、上述した式(IV−1)及び式(V−1)の関係を満たす場合、さらには式(IV−2)及び式(V−2)の関係を満たす場合、斜め色味がより改善されることがわかる。
さらに、実施例11と他の実施例との比較より式(IV)を満たす場合、正面白輝度比がより向上することがわかる。
2 異方性光吸収層
3 位相差層
4 液晶セル
5 リア側偏光子
10 積層体
100 液晶表示装置
Claims (8)
- 偏光子、異方性光吸収層及び位相差層を有し、
前記異方性光吸収層は、厚さ方向に吸収軸を有し、
前記偏光子の吸収軸と前記位相差層の面内遅相軸とが平行または直交であり、
下記式(I)及び(III)を満たす積層体。
式(I):RthAC[550]≦10nm
RthAC[550]は、波長550nmにおける前記異方性光吸収層の厚さ方向のレターデーションを表し、
式(III):B−30nm≦Rth位相差[550]≦B+30nm
Rth位相差[550]は、波長550nmにおける前記位相差層の厚さ方向のレターデーションを表し、
Bは、式(X)より求められる値であり、
式(X):B=[0.8×(Δk[550]×dAC−30nm)2
+0.7×(RthAC[550]+10nm)2]0.5−30nm
Δk[550]は、式(Y−1)より求められる値であり、
式(Y−1):Δk[550]=ke[550]−ko[550]
ko[550]は、波長550nmにおける前記異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[550]は、波長550nmにおける前記異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表し、
dACは前記異方性光吸収層の厚さを表す。 - さらに下記式(II)を満たす、請求項1に記載の積層体。
式(II):A−30nm≦Re位相差[550]≦A+30nm
Re位相差[550]は、波長550nmにおける前記位相差層の面内方向のレターデーションを表し、
Aは、式(Z)より求められる値である。
式(Z):A=−220×(1.39−Acos[(Δk[550]×dAC−95nm)/{(Δk[550]×dAC−95nm)2+(RthAC[550]×1.6−32nm)2}0.5])
ただし、前記偏光子の吸収軸と前記位相差層の面内遅相軸とが平行である場合、Re位相差[550]は負の値として示し、前記偏光子の吸収軸と前記位相差層の面内遅相軸とが直交である場合、Re位相差[550]は正の値として示す。 - 前記異方性光吸収層内において、二色性色素が膜面に対して垂直に配向している、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記異方性光吸収層が棒状二色性色素と棒状液晶性化合物とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の積層体。
- 前記異方性光吸収層が下記式(IV)及び(V)を満たす、請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層体。
式(IV):0.50≦Δk[450]/Δk[550]≦1.20
式(V):0.69≦Δk[630]/Δk[550]≦1.40
Δk[450]は、式(Y−2)より求められる値であり、
式(Y−2):Δk[450]=ke[450]−ko[450]
ko[450]は、波長450nmにおける前記異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[450]は、波長450nmにおける前記異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表し、
Δk[630]は、式(Y−3)より求められる値であり、
式(Y−3):Δk[630]=ke[630]−ko[630]
ko[630]は、波長630nmにおける前記異方性光吸収層の面内方向の吸収係数を表し、
ke[630]は、波長630nmにおける前記異方性光吸収層の厚さ方向の吸収係数を表す。 - 前記異方性光吸収層が下記式(VI)を満たす、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層体。
式(VI):ko[550]×dAC≦8nm - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層体と、液晶セルと、リア側偏光子と、を含み、
前記積層体中の前記偏光子の吸収軸と前記リア側偏光子の吸収軸とが直交しており、
前記積層体中の前記偏光子と前記液晶セルとの間に、前記異方性光吸収層及び前記位相差層を有する、液晶表示装置。 - 前記液晶セルが、電界無印加状態で、液晶性化合物が面内に配向する液晶セルである、請求項7に記載の液晶表示装置。
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