JP2019139210A - 位相差フィルムおよび表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[関係式1]
nx≧ny>nz
前記関係式1において、
nxは位相差薄膜の面内屈折率が最も大きい方向(以下、‘遅相軸(slow axis)’という)での屈折率であり、
nyは位相差薄膜の面内屈折率が最も小さい方向(以下、‘進相軸(fast axis)’という)での屈折率であり、
nzは位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率である。
[関係式1a]
nx=ny>nz
前記関係式1aにおいて、nxとnyが完全に同一である場合だけでなく、実質的に同じ場合も含み、例えばnxとnyの差が約10nm以下、前記範囲内で例えば約5nm以下である場合実質的に同じ場合と見られる。関係式1aを満足することによって、実質的に面内等方性を有することができる。
ポリイミドは構造中にイミド構造単位を有することができ、例えば下記の化学式1で表される構造単位を含むことができる。
R50はそれぞれの反復単位で同一または異なり、それぞれ独立して単一結合、置換または非置換のC1〜C30脂肪族有機基、置換または非置換のC3〜C30脂環族有機基、置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基、置換または非置換のC2〜C30のヘテロ環基またはこれらの組み合わせであり、
R51はそれぞれの反復単位で同一または互いに異なり、それぞれ独立して置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基を含み、前記芳香族有機基は単独で存在するか;2つ以上の芳香族有機基が互いに結合して縮合環を形成するか;2つ以上の芳香族有機基が単一結合、置換または非置換のフルオレニル基、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)2、Si(CH3)2、(CH2)p1(ここで、1≦p1≦10)、(CF2)q1(ここで、1≦q1≦10)、C(CH3)2、C(CF3)2またはC(=O)NHによって連結されてもよく、
R52およびR53はそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n57およびn58はそれぞれ独立して0〜3の整数であってもよい。
Lは単一結合、−CONH−、−Ph−CONH−Ph−、または−NHCO−Ph−CONH−であってもよく、ここで、Phは置換または非置換フェニレンであってもよく、
R2は置換または非置換の1または2以上のC6〜C30芳香族環を含む2価の有機基で、2つ以上の芳香族環が互いに結合して融合環を形成するか、2つ以上の芳香族環が単一結合、O、S、S(=O)2、C=O、C(=O)NH、CRa(OH)、SiRbRcまたは(CRdRe)p2(ここで1≦p2≦10)で連結されてもよく、ここでRa〜Reはそれぞれ独立して水素、置換または非置換のC1〜C30アルキル基であってもよく、
R6およびR7はそれぞれ独立して電子求引性基(electron withdrawing group)であってもよく、例えば−CH2F、−CHF2、−CF3、−CH2Cl、−CHCl2、−CCl3、−CH2Br、−CHBr2、−CBr3、−CH2I、−CHI2、−CI3、−NO2、−CN、−COCH3または−CO2C2H5であってもよく、
R8およびR9はそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n3は0〜4の整数であってもよく、n5は0〜3の整数であってもよく、n3+n5は0〜4の整数であってもよく、
n4は0〜4の整数であってもよく、n6は0〜3の整数であってもよく、n4+n6は0〜4の整数であってもよい。
R10はそれぞれの反復単位で同一または異なり、それぞれ独立して単一結合、置換または非置換のC1〜C30脂肪族有機基、置換または非置換のC3〜C30脂環族有機基、置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基、置換または非置換のC2〜C30のヘテロ環基またはこれらの組み合わせであり、
R11はそれぞれの反復単位で同一または互いに異なり、それぞれ独立して置換または非置換のC6〜C30芳香族有機基を含み、前記芳香族有機基は単独で存在するか;2つ以上の芳香族有機基が互いに結合して縮合環を形成するか;2つ以上の芳香族有機基が単一結合、置換または非置換のフルオレニル基、O、S、C(=O)、CH(OH)、S(=O)2、Si(CH3)2、(CH2)p3(ここで、1≦p3≦10)、(CF2)q3(ここで、1≦q3≦10)、C(CH3)2、C(CF3)2またはC(=O)NHによって連結されてもよく、
R12およびR13はそれぞれ独立して置換または非置換のC1〜C30アルキル基、置換または非置換のC3〜C30シクロアルキル基、置換または非置換のC1〜C30アルコキシ基、置換または非置換のC6〜C30アリール基、置換または非置換のC3〜C30ヘテロ環基、ハロゲン、ヒドロキシ基、置換または非置換のシリル基またはこれらの組み合わせであってもよく、
n7およびn8はそれぞれ独立して0〜3の整数であってもよい。
一例として、ポリアミドイミドはジアミン化合物1モルに対してテトラカルボン酸二無水物約0.1〜0.7モルとジカルボン酸誘導体約0.3〜0.9モルの比率で供給して得られる。
位相差フィルム10は観察者側に配置される。
一例として、赤色変換層230Rは赤色蛍光体を含むことができ、例えばY2O2S:Eu、YVO4:Eu、Bi、Y2O2S:Eu、Bi、SrS:Eu、(Ca、Sr)S:Eu、SrY2S4:Eu、CaLa2S4:Ce、(Sr、Ca、Ba)3SiO5:Eu、(Sr、Ca、Ba)2Si5N8:Euおよび(Ca、Sr)2AlSiN3:Euから選択された一つ以上でありうる。一例として、緑色変換層230Gは緑色蛍光体を含むことができ、例えばYBO3:Ce、Tb、BaMgAl10O17:Eu、Mn、(Sr、Ca、Ba)(Al、Ga)2S4:Eu、ZnS:Cu、AlCa8Mg(SiO4)4Cl2:Eu、Mn、Ba2SiO4:Eu、(Ba、Sr)2SiO4:Eu、Ba2(Mg、Zn)Si2O7:Eu、(Ba、Sr)Al2O4:Eu、Sr2Si3O8.2SrCl2:Eu、(Sr、Ca、Ba、Mg)P2O7N8:Eu、Mn、(Sr、Ca、Ba、Mg)3P2O8:Eu、Mn、Ca3Sc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce、b−SiAlON:Eu、Ln2Si3O3N4:Tbおよび(Sr、Ca、Ba)Si2O2N2:Euから選択された一つ以上でありうる。
一例として、内部偏光層240はワイヤーグリッド偏光子(wire grid polarizer)であってもよい。ワイヤーグリッド偏光子は、複数の金属ワイヤーが一方向に配列されている構造で、入射光がワイヤーグリッド偏光子を通過すれば金属ワイヤーに平行な成分は吸収または反射し、垂直な成分だけが透過して線偏光をなす。この時、光の波長が金属ワイヤー間の間隔より大きい場合に効率的な線偏光をなす。ワイヤーグリッド偏光子は内部偏光層に適用可能であり、薄い厚さによって液晶表示装置500の薄型化を実現するに有利である。
内部位相差薄膜250は上述のように溶液工程によってコーティングされたコーティング型位相差薄膜であってもよいし、コーティング型位相差薄膜は非延伸薄膜であってもよい。一例として、内部位相差薄膜250は後述する少なくとも2種の非液晶性高分子の混合物を溶液として準備してコーティングおよび乾燥し、乾燥段階で非液晶性高分子の線配向または面配向を誘導することによって、所定の位相差を付与できる。
合成例1:ポリイミドの合成
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1600グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)174グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)32グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)194グラムを投入し、25℃で48時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液に酢酸無水物167グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、これにピリジン129グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1600グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)223グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)30グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)46グラムを投入し、25℃で3時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液が入っている反応器の温度を10℃に下げ、テレフタロイルクロリド(p−Terephthaloyl chloride、TPCl)99グラムを入れて24時間攪拌して、ポリ(アミック酸−アミド)ブロックコポリマーを得る。前記ポリ(アミック酸−イミド)溶液に酢酸無水物213グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、ピリジン165グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
温度調節器が付いた反応器内に窒素を流しながら、温度を25℃に維持させる。ジメチルアセチルアミド(DMAc)1280グラムと、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(2,2’−bis(trifluoromethyl)benzidine:TFDB)185グラムを入れて1時間攪拌してジアミン溶液を準備する。前記ジアミン溶液にビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)26グラムと、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物(6FDA)40グラムおよびEnd−capping agentの無水フタル酸(Phthalic anhydride)4.6グラムを投入し、25℃で3時間攪拌してポリアミック酸溶液を得る。前記ポリアミック酸溶液にテレフタロイルクロリド(p−Terephthaloyl chloride、TPCl)80グラムを入れて24時間攪拌して、ポリ(アミック酸−アミド)ブロックコポリマーを得る。前記ポリ(アミック酸−イミド)溶液に酢酸無水物170グラムを付加し30分間攪拌する。次いで、ピリジン130グラムを付加し24時間攪拌してイミド化されたポリマーを含む組成物を得る。
合成例1で得られたポリイミド(PI)をメチルイソブチルケトン(methyl isobutyl ketone、MIBK)に溶かしてポリイミド溶液を準備し、合成例2または3で得られたポリアミドイミド(PAI)をジメチルアセトアミド(dimethylacetamide、DMAc)に溶かしてポリアミドイミド溶液を準備する。次いで、ポリイミド溶液とポリアミドイミド溶液を表1の比率になるように混合して高分子溶液を準備する。高分子溶液の粘度は、表1の通りである。
製造例と比較製造例による位相差フィルムの屈折率特性、単位厚さ当たりの厚さ方向位相差、光透過率、黄色度およびヘイズを評価する。
光透過度はUV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社製、cm−3600d)を用いて360nm〜740nm領域での平均透過率を測定する。
黄色度(YI)はUV分光計(Spectrophotometer、コニカミノルタ社製、cm−3600d)を用いてASTM D1925規格で測定する。
下記のような液晶表示装置の構造を設定し液晶表示装置の平均ブラック輝度値を比較するために光学シミュレーションを行う。
観察者側から、上部基板(ガラス)、上部偏光層、上部位相差層(製造例および比較製造例による位相差フィルム)、垂直配向液晶層、下部基板(ガラス)、下部位相差層、下部偏光層、青色光源の順に配置された液晶表示装置を設定し光学シミュレーションを実施する。
−上部および下部基板(ガラス)の厚さ:500μm、
−上部および下部偏光層の透過度:42.45%、
−上部および下部偏光層の偏光度:99.99%、
−青色光源:450nm短波長光源、
−垂直配向液晶層:Rth、cell=−567nm
−上部位相差層:nx1=ny1>nz1、navg=1.6
−上部位相差層の厚さ(d):5μm
−下部位相差層:nx2>ny2=nz2、Rin2=120nm
上部位相差層として製造例1による位相差フィルムの代わりに製造例2〜5による位相差フィルムを用いた液晶表示装置を設定したことを除いては、実施例1と同様の方法で光学シミュレーションを実施する。
上部位相差層として製造例1による位相差フィルムの代わりに比較製造例1〜4および6による位相差フィルムを用いた液晶表示装置を設定したことを除いては、実施例1と同様の方法で光学シミュレーションを実施する。
実施例と比較例による液晶表示装置の平均ブラック輝度値を評価する。
その結果は表3の通りである。
11、21:配向膜
30:液晶
40:光源
100:下部表示板
110:下部基板
180:保護膜
185:接触孔
191:画素電極
200:上部表示板
210:上部基板
220:遮光部材
230:色変換層
240:上部偏光層
250:上部位相差層
270:共通電極
Claims (23)
- 少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜を含み、
前記位相差薄膜はnx≧ny>nzの屈折率および80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、
ここで、nxは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nyは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nzは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、
360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率が88%以上である、位相差フィルム。 - 前記少なくとも2種の非液晶性高分子はそれぞれ150℃以上のガラス転移温度を有する、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドである、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドである、請求項3に記載の位相差フィルム。
- 前記ポリアミドイミドは前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれている、請求項4に記載の位相差フィルム。
- 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して50〜75重量%で含まれる、請求項4に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差薄膜の屈折率はnx=ny>nzを満足する、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は80nm/μm〜120nm/μmである、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差薄膜の厚さは5μm以下である、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 前記位相差フィルムは前記位相差薄膜からなり、
前記位相差薄膜は非延伸薄膜である、請求項1に記載の位相差フィルム。 - 黄色度(YI)が1.0以下であり、ヘイズが0.3以下である、請求項1に記載の位相差フィルム。
- 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の位相差フィルムを含む、表示装置。
- 光源および液晶表示パネルを含み、
前記液晶表示パネルは、
前記光源側に位置する第1基板と、
前記第1基板と向き合う第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板の間に位置する液晶層と、
前記第2基板と前記液晶層の間に位置し少なくとも2種の非液晶性高分子を含む位相差薄膜と、
を含み、
前記位相差薄膜は、nx≧ny>nzの屈折率および約80nm/μm以上の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差を満足し、ここで、nxは前記位相差薄膜の遅相軸での屈折率であり、nyは前記位相差薄膜の進相軸での屈折率であり、nzは前記位相差薄膜の遅相軸および進相軸に対する垂直方向の屈折率であり、
前記位相差薄膜の約360nm〜740nmの波長領域の平均光透過率は88%以上である、液晶表示装置。 - 前記少なくとも2種の非液晶性高分子はそれぞれ150℃以上のガラス転移温度を有する、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記非液晶性高分子のうちの一つはポリアミドイミドである、請求項14に記載の液晶表示装置。
- 前記非液晶性高分子のうちの他の一つはポリイミドである、請求項15に記載の液晶表示装置。
- 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと同一またはそれより多く含まれている、請求項16に記載の液晶表示装置。
- 前記ポリアミドイミドは、前記ポリイミドと前記ポリアミドイミドの総含有量に対して50〜75重量%で含まれる、請求項16に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差薄膜の屈折率はnx=ny>nzを満足する、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差薄膜の単位厚さ当たりの厚さ方向位相差は80nm/μm〜120nm/μmである、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差薄膜の厚さは5μm以下である、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記第2基板と前記液晶層の間で前記位相差薄膜のいずれか一側に位置する偏光層をさらに含む、請求項13に記載の液晶表示装置。
- 前記位相差薄膜の上部に位置する色変換層をさらに含み、
前記色変換層は、前記光源から第1可視光の供給を受けて前記第1可視光と同一または前記第1可視光より長い波長の光である第2可視光を放出する発光体を含む、請求項13に記載の液晶表示装置。
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