JP4328205B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
現在主流であるTNモードTFT液晶表示装置においては、光学補償フイルムを偏光フイルムと液晶セルの間に挿入し、表示品位の高い液晶表示装置が実現されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
ところが、上記液晶表示装置は、パネルの下方向の階調反転が生じるという問題が残っていた。さらには、外光の写り込みによる表示品位の問題やさらに、視角による色味変化という問題が解決されていなかった。
本発明の第2の目的は、特に下方向の階調反転が改良された液晶表示装置を提供することにある。
本発明の第3の目的は、特に外光の写り込みが防止された液晶表示装置を提供することにある。
本発明の第4の目的は、特に視角による色味変化が著しく改善された液晶表示装置を提供することにある。
光拡散フイルムは、450乃至650nmの波長領域において、2.5%以下の積分球平均反射率を示すことが好ましい。
(I) Re=(nx−ny)×d
(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
[式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;そして、dは、フイルムの厚さである]。
液晶セルは、TNモードまたはOCBモードの液晶セルであることが好ましい。
液晶セルは、一般に、ギャップを介して対向配置され内面側に透明導電膜電極が形成された一対のガラス基板と前記ギャップ内に注入された液晶とを備える液晶パネルである。
光学補償シートは、液晶セルと光源側偏光フイルムとの間および液晶セルと表示側偏光フイルムとの間の双方に配置することもできる。
円盤状構造を有する化合物は、一般にディスコティック液晶化合物またはそれを重合して得られる化合物である。
該角度は、5〜85度の範囲で変化することが好ましい。
該角度の最小値は、0〜85度の範囲が好ましく、5〜40度の範囲がさらに好ましい。その最大値は、5〜90度の範囲が好ましく、30〜85度の範囲がさらに好ましい。
光学異方層と透明支持体との間に、配向膜が配置されていることが好ましい。
一対の基板の一方は、(透明)画素電極を有し、そしてもう一方の基板は、対向透明電極とカラーフィルタを有することが好ましい。(透明)画素電極は、非線形能動素子としてTFT(thin-film-transistor)またはMIM(metal-insulator-metal) を有することが好ましい。
一対の偏光フイルムの二個の吸収軸が互いに平行の関係にある、液晶セルがノーマリーブラックモードで機能することも好ましい。
光学異方層は、光学補償シートの法線方向から傾いた方向に、0以外のレターデーションの絶対値の最小値を有することが好ましい。液晶セルの基板は、一方向にラビング処理された配向表面を有し、かつ光学補償シートが、そのレターデーションの最小値の方向を液晶セル上に正投影した時の方向と、該光学補償シートに近い液晶セルの基板表面のラビング方向とのなす角が90〜270度となるように液晶セル上に配置されていることが好ましい。
色味は、変化量を視角的に表現するために、Luv座標に基づき行うことが好ましい。上記Cuv値は、下記のように定義することで、感覚的な色味変化量を示すことができる。
Cuv={u*2+v*2}1/2
u*=u−u0
v*=v−v0
(u、v): 正面での色味
(u0、v0):左右視角60度での色味
色味変化量Cuvは、0.04以下が好ましく、0.03以下がさらに好ましく、0.02以下が最も好ましい。Cuvが0.04以下であれば、実用上問題ない。Cuvが0.02以下であれば、目視で全く変化を感じない。
液晶表示装置は、光拡散手段を有することが好ましい。光拡散手段は、表示面側に設けられる光拡散フイルムであることが好ましい。光を屈折、散乱させるフイルムを、光拡散フイルムとして用いることができる。
光拡散フイルムの例は、微細なレンズを形成させたマイクロレンズフイルム、レンチキュラーフイルム、微粒子を混入させたフイルム、表面をランダムな凹凸に処理した拡散フイルム、内部屈折率分布型フイルム、回折格子層を含む。光拡散フイルムは、特許第2822983号、特開2001−33783号、特開2001−56461号、特開平6−18706号、特開平10−20103号、特開平11−160505号、特開平11−305010号、特開平11−326608号、特開2000−121809号、特開2000−180611号および特開2000−338310号の各公報に記載がある。特に、安価、かつ大量生産可能な微粒子を混入させたフイルムを用いることが好ましい。
図1は、本発明に用いる光拡散フイルム(10)を示す。光拡散フイルム(10)は、透明基材フイルム(20)と、透光性樹脂(31)中に、例えば第1の透光性微粒子(41)と第2の透光性微粒子(42)とを含む光拡散層(30)とを積層してなる。ここでは2種類の異なる屈折率を有する透光性微粒子にて説明を行なうが、2種類以上の透光性微粒子を用いてもよい。
透光性微粒子の屈折率は、透光性樹脂の屈折率とは異なることが好ましい。
前記透光性微粒子(第1の透光性微粒子(41)及び第2の透光性微粒子(42))と前記透光性樹脂(31)との屈折率の差は、0.02以上、0.15以下である。屈折率差が0.02未満の場合は、両者の屈折率の差が小さすぎて、光拡散効果を得られず、又屈折率差が0.15よりも大きい場合は、光拡散性が高すぎて、フイルム全体が白化してしまうからである。なお、前記屈折率差は、0.03以上、0.13以下が好ましく、0.04以上、0.10以下が最も好ましい。
表示品位を上げる(下方向視野角改善)ために、ある程度入射した光を拡散させることが必要である。拡散効果が大きければ大きい程、視角特性は向上する。一方、表示品位の点で正面の明るさを維持するためには、出来る限り透過率を高めることが必要である。
前記粒子径を0.5μm以下とした場合、散乱の効果が大きく、視角特性は飛躍的に向上するが、後方散乱が大きくなり明るさの減少が激しい。一方、2.0μm以上とした場合は、散乱効果が小さくなり、視角特性の向上は小さくなる。従って、第1の透光性微粒子(41)の粒子径は、0.6乃至1.8μmが好ましく、0.7乃至1.6μmが最も好ましい。
表示品位を改善するためには、外光のディスプレイ表面(スクリーン)への写り込みを防止することも必要である。
表面のヘイズ値は、低いほど表示のボケを小さくして明瞭なディスプレイ表示を得ることができるが、ヘイズ値が低すぎると映り込み及び面ギラ(シンチレーション)と呼ばれるキラキラ光る輝きが発生する。逆に、高すぎると白っぽくなり(白化;黒濃度低下)、表面ヘイズ値hsは、0.5<hs<30が好ましく、7≦hs≦20が更に好ましく、7≦hs≦15が最も好ましい。
この表面ヘイズ値を制御するには、微粒子により樹脂層表面に適度な凹凸を設けることが好ましい。ヘイズ値(曇価)は、JIS−K−7105に従い、測定器(村上色彩技術研究所製、HR−100)を用いて測定できる。
本発明者の研究の結果、光拡散フイルムのヘイズ値、特に透過光の拡散に寄与が大きい内部散乱ヘイズと視野角改良効果に相関にあることが判明した。
すなわち、バックライトから出射された光が視認側の偏光フイルム表面に設置された光拡散フイルムで拡散されればされるほど、視野角特性が良くなる。しかし、あまり拡散されすぎると、後方散乱が大きくなり、正面輝度が減少する、あるいは、散乱が大きすぎて画像鮮明性が劣化する等の問題が生じる。従って、内部散乱ヘイズとして、30%乃至80%が好ましく、35%乃至70%が更に好ましく、40%乃至60%が最も好ましい。
内部散乱ヘイズを上昇させる方法としては、粒径が0.5乃至2.0μmである粒子濃度を上げる、もしくは膜厚を厚くする、さらには該粒子の屈折率を上げるなどの方法がある。
表示画像の視認性を改善するため、フイルムが表面凹凸を有し、適切な表面ヘイズを与えることが好ましい。全ヘイズ値(内部散乱ヘイズと表面ヘイズの合計)で、40%乃至90%が好ましく、45%乃至80%がさらに好ましく、50%乃至70%が最も好ましい。
前記透光性微粒子としては、プラスチックビーズが好適であり、特に透明度が高く、透光性樹脂との屈折率差が前述のような数値になるものが好ましい。
プラスチックビーズの例は、ポリメチルメタクリレートビーズ(1.49)、アクリル−スチレン共重合体ビーズ(屈折率1.55)、メラミンビーズ(屈折率1.57)、ポリカーボネートビーズ(屈折率1.57)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率1.61)、ポリスチレンビーズ(屈折率1.60)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.60)を含む。
透光性樹脂は、電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、または熱硬化型樹脂が使用される。透光性樹脂の厚さは、0.5μm乃至50μmが好ましく、1μm〜20μmがより好ましく、2μm〜10μmがさらに好ましく、3μm乃至7μmが最も好ましい。
高屈折率モノマーの例は、ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド、ビニルナフタレン、ビニルフェニルスルフィド、4−メタクリロキシフェニル−4‘−メトキシフェニルチオエーテルを含む。
高屈折率を有する金属酸化物超微粒子は、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも一つの酸化物からなる微粒子が好ましい。微粒子の粒径は、100nm以下が好ましく、50nm以下がさらに好ましい。金属酸化物の例は、ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3 、ITOを含む。これらの中でも、特にZrO2が好ましく用いられる。金属酸化物超微粒子の添加量は、透光性樹脂の全質量の10〜90質量%が好ましく、20〜80質量%がさらに好ましい。
これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらは1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
低屈折率層は、光拡散フイルムに反射防止能を付与する目的で、支持体上にハードコート層を設けた側の最外層に反射防止層として設けられる。
低屈折率層の屈折率は、好ましくは1.35〜1.45である。
低屈折率層の屈折率は、下記数式(I)を満すことが好ましい。
(mλ/4)×0.7<n1d1<(mλ/4)×1.3:数式(I)
式中、mは正の奇数(一般に1)であり、n1は低屈折率層の屈折率であり、そして、d1は低屈折率層の膜厚(nm)である。また、λは可視光線の波長であり、450〜650(nm)の範囲の値である。
なお、上記数式(I)を満たすとは、上記波長の範囲において数式(I)を満たすm(正の奇数、通常1である)が存在することを意味している。
架橋性含フッ素化合物は、パーフルオロアルキル基含有シラン化合物(例えば(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラデシル)トリエトキシシラン)、および含フッ素モノマーと架橋性基付与のためのモノマーを構成単位とする含フッ素共重合体を含む。
含フッ素モノマー単位の例は、フルオロオレフィン類(例、フルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例、ビスコート6FM(大阪有機化学製)、M−2020(ダイキン製))、および完全または部分フッ素化ビニルエーテル類を含む。
架橋性基付与のためのモノマーの例は、グリシジルメタクリレートのように分子内にあらかじめ架橋性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマー、カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基を有する(メタ)アクリレートモノマー(例、(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート)を含む。カルボキシル基、ヒドロキシル基、アミノ基、スルホン酸基を有する(メタ)アクリレートモノマーは共重合の後、架橋構造を導入できる(特開平10−25388号、同10−147739号の各公報記載)。
共重合してもよいその他のモノマーの例は、オレフィン類(例、エチレン、プロピレン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン)、アクリル酸エステル類(例、アクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸2−エチルヘキシル)、メタクリル酸エステル類(メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、エチレングリコールジメタクリレート)、スチレン、スチレン誘導体(例、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン)、ビニルエーテル類(例、メチルビニルエーテル)、ビニルエステル類(例、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル)、アクリルアミド類(例、N−tert−ブチルアクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド)、メタクリルアミド類、アクリロニトリル誘導体を含む。
Siの酸化物超微粒子としては、市販の有機溶剤に分散されたシリカゾルをそのまま塗布液に添加することができる。また、市販の各種シリカ紛体を有機溶剤に分散して使用してもよい。
透明基材フイルムは、透明樹脂または透明ガラスから形成できる。透明樹脂は、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ジアセチレンセルロース、アセテートブチレートセルロース、ポリエーテルスルホン、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトンおよび(メタ)アクリルニトリルを含む。基材フイルムの厚さは、通常25μm〜1000μmである。
透明基材フイルムは偏光フイルムの最表面に用いるため、偏光フイルムの保護フイルムとして一般に用いられているセルロースアセテートフイルムを、透明基材フイルムとして使用することが好ましい。透明性が高く、表面が平滑なセルロースアセテートフイルムが、光散乱フイルムの透明基材フイルムに特に好ましく使用できる。
セルロースアセテートは、酢化度が59.0乃至61.5%であることが好ましい。
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および計算に従う。
セルロースエステルの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。
また、セルロースエステルは、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は重量平均分子量、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乃至1.7であることが好ましく、1.3乃至1.65であることがさらに好ましく、1.4乃至1.6であることが最も好ましい。
全体の置換度に対して6位の水酸基が、32%以上アシル基で置換されていることが好ましく、更には33%以上、特に34%以上であることが好ましい。さらにセルロースアシレートの6位アシル基の置換度が0.88以上であることが好ましい。
6位水酸基は、アセチル基以外に炭素数3以上のアシル基であるプロピオニル基、ブチロイル基、バレロイル基、ベンゾイル基、アクリロイル基などで置換されていてもよい。各位置の置換度の測定は、NMRによって求めることができる。
セルロースアシレートの合成方法、特開平11−5851号公報に記載がある。
ソルベントキャスト法によりセルロースアセテートフイルムを製造することが好ましい。ソルベントキャスト法では、セルロースアセテートを有機溶媒に溶解した溶液(ドープ)を用いてフイルムを製造する。
有機溶媒は、炭素原子数が3乃至12のエーテル、炭素原子数が3乃至12のケトン、炭素原子数が3乃至12のエステルおよび炭素原子数が1乃至6のハロゲン化炭化水素から選ばれる溶媒を含むことが好ましい。
エーテル、ケトンおよびエステルは、環状構造を有していてもよい。エーテル、ケトンおよびエステルの官能基(すなわち、−O−、−CO−および−COO−)のいずれかを二つ以上有する化合物も、有機溶媒として用いることができる。有機溶媒は、アルコール性水酸基のような他の官能基を有していてもよい。二種類以上の官能基を有する有機溶媒の場合、その炭素原子数は、いずれかの官能基を有する化合物の規定範囲内であればよい。
炭素原子数が3乃至12のケトンの例には、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびメチルシクロヘキサノンが含まれる。
炭素原子数が3乃至12のエステルの例には、エチルホルメート、プロピルホルメート、ペンチルホルメート、メチルアセテート、エチルアセテートおよびペンチルアセテートが含まれる。
二種類以上の官能基を有する有機溶媒の例には、2−エトキシエチルアセテート、2−メトキシエタノールおよび2−ブトキシエタノールが含まれる。
ハロゲン化炭化水素の炭素原子数は、1または2であることが好ましく、1であることが最も好ましい。ハロゲン化炭化水素のハロゲンは、塩素であることが好ましい。ハロゲン化炭化水素の水素原子が、ハロゲンに置換されている割合は、25乃至75モル%であることが好ましく、30乃至70モル%であることがより好ましく、35乃至65モル%であることがさらに好ましく、40乃至60モル%であることが最も好ましい。メチレンクロリドが、代表的なハロゲン化炭化水素である。
二種類以上の有機溶媒を混合して用いてもよい。
セルロースアセテートの量は、得られる溶液中に10乃至40質量%含まれるように調整する。セルロースアセテートの量は、10乃至30質量%であることがさらに好ましい。有機溶媒(主溶媒)中には、後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
溶液は、常温(0乃至40℃)でセルロースアセテートと有機溶媒とを攪拌することにより調製することができる。高濃度の溶液は、加圧および加熱条件下で攪拌してもよい。具体的には、セルロースアセテートと有機溶媒とを加圧容器に入れて密閉し、加圧下で溶媒の常温における沸点以上、かつ溶媒が沸騰しない範囲の温度に加熱しながら攪拌する。加熱温度は、通常は40℃以上であり、好ましくは60乃至200℃であり、さらに好ましくは80乃至110℃である。
加熱する場合、容器の外部より加熱することが好ましい。例えば、ジャケットタイプの加熱装置を用いることができる。また、容器の外部にプレートヒーターを設け、配管して液体を循環させることにより容器全体を加熱することもできる。
容器内部に攪拌翼を設けて、これを用いて攪拌することが好ましい。攪拌翼は、容器の壁付近に達する長さのものが好ましい。攪拌翼の末端には、容器の壁の液膜を更新するため、掻取翼を設けることが好ましい。
容器には、圧力計、温度計等の計器類を設置してもよい。容器内で各成分を溶剤中に溶解する。調製したドープは冷却後容器から取り出すか、あるいは、取り出した後、熱交換器等を用いて冷却する。
冷却溶解法では最初に、室温で有機溶媒中にセルロースアセテートを撹拌しながら徐々に添加する。
セルロースアセテートの量は、この混合物中に10乃至40質量%含まれるように調整することが好ましい。セルロースアセテートの量は、10乃至30質量%であることがさらに好ましい。さらに、混合物中には後述する任意の添加剤を添加しておいてもよい。
冷却速度は、4℃/分以上であることが好ましく、8℃/分以上であることがさらに好ましく、12℃/分以上であることが最も好ましい。冷却速度は、速いほど好ましいが、10000℃/秒が理論的な上限であり、1000℃/秒が技術的な上限であり、そして100℃/秒が実用的な上限である。なお、冷却速度は、冷却を開始する時の温度と最終的な冷却温度との差を冷却を開始してから最終的な冷却温度に達するまでの時間で割った値である。
加温速度は、4℃/分以上であることが好ましく、8℃/分以上であることがさらに好ましく、12℃/分以上であることが最も好ましい。加温速度は、速いほど好ましいが、10000℃/秒が理論的な上限であり、1000℃/秒が技術的な上限であり、そして100℃/秒が実用的な上限である。なお、加温速度は、加温を開始する時の温度と最終的な加温温度との差を加温を開始してから最終的な加温温度に達するまでの時間で割った値である。
以上のようにして、均一な溶液が得られる。なお、溶解が不充分である場合は冷却、加温の操作を繰り返してもよい。溶解が充分であるかどうかは、目視により溶液の外観を観察するだけで判断することができる。
なお、セルロースアセテート(酢化度:60.9%、粘度平均重合度:299)を冷却溶解法によりメチルアセテート中に溶解した20質量%の溶液は、示差走査熱量測定(DSC)によると、33℃近傍にゾル状態とゲル状態との疑似相転移点が存在し、この温度以下では均一なゲル状態となる。従って、この溶液は疑似相転移温度以上、好ましくはゲル相転移温度プラス10℃程度の温度で保する必要がある。ただし、この疑似相転移温度は、セルロースアセテートの酢化度、粘度平均重合度、溶液濃度や使用する有機溶媒により異なる。
ドープは、ドラムまたはバンド上に流延し、溶媒を蒸発させてフイルムを形成する。流延前のドープは、固形分量が18乃至35%となるように濃度を調整することが好ましい。ドラムまたはバンドの表面は、鏡面状態に仕上げておくことが好ましい。ソルベントキャスト法における流延および乾燥方法については、米国特許2336310号、同2367603号、同2492078号、同2492977号、同2492978号、同2607704号、同2739069号、同2739070号、英国特許640731号、同736892号の各明細書、特公昭45−4554号、同49−5614号、特開昭60−176834号、同60−203430号、および同62−115035号の各公報に記載がある。
流延するセルロースアシレート溶液は同一の溶液でもよいし、異なるセルロースアシレート溶液でもよく特に限定されない。複数のセルロースアシレート層に機能を持たせるために、その機能に応じたセルロースアシレート溶液を、それぞれの流延口から押出せばよい。
さらの本発明のセルロースアシレート溶液は、他の機能層(例えば、接着層、染料層、帯電防止層、アンチハレーション層、UV吸収層、偏光層など)を同時に流延することも実施しうる。
可塑剤の添加量は、セルロースエステルの量の0.1乃至25質量%であることが好ましく、1乃至20質量%であることがさらに好ましく、3乃至15質量%であることが最も好ましい。
セルロースアセテートフイルムは、表面処理を施すことが好ましい。具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましく利用される。
フイルムの平面性を保持する観点から、これら処理においてセルロースアセテートフイルムの温度をTg以下、具体的には150℃以下とすることが好ましい。
表面エネルギーは55mN/m以上であることが好ましく、60mN/m以上75mN/m以下であることが更に好ましい。
以下、アルカリ鹸化処理を例に、具体的に説明する。
アルカリ溶液としては、水酸化カリウム溶液、水酸化ナトリウム溶液が挙げられ、水酸化イオンの規定濃度は0.1N乃至3.0Nであることが好ましく、0.5N乃至2.0Nであることがさらに好ましい。アルカリ溶液温度は、室温乃至90℃の範囲が好ましく、40℃乃至70℃がさらに好ましい。
生産性の観点から、アルカリ液を塗布し、鹸化処理後に水洗によりフイルム表面よりアルカリ除去することが好ましい。濡れ性の観点から、塗布溶媒としてはアルコール類(例、IPA、n−ブタノール、メタノール、エタノール)が好ましい。アルカリ溶解の助剤として水、プロピレングリコールまたはエチレングリコールを加えることが好ましい。
具体的には、表面エネルギーが既知である2種の溶液をセルロースアセテートフイルムに滴下し、液滴の表面とフイルム表面との交点において、液滴に引いた接線とフイルム表面のなす角で、液滴を含む方の角を接触角と定義し、計算によりフイルムの表面エネルギーを算出できる。
ディスコティック液晶の例としては、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などを挙げることができる。
本発明の光学補償シートは、セルロースアセテートフイルム、その上に設けられた配向膜及び配向膜上に形成されたディスコティック液晶からなる光学補償シートであって、配向膜が架橋されたポリマーからなるラビング処理された膜である。
本発明の配向膜は、架橋された2種のポリマーからなることが好ましい。少なくとも1種のポリマーが、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、PH変化等により、ポリマー間で反応させて形成するか;あるいは、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。
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乃至95%のものである。重合度としては、100〜3000のも範囲が好ましい。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)3、N(CH3)3・Cl、C9H19COO、SO3、Na、C12H25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、C12H25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、CONH2、COOR、C6H5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。これらの中で、鹸化度80〜100%の未変性乃至変性ポリビニルアルコールであり、より好ましくは鹸化度85乃至95%の未変性ないしアルキルチオ変性ポリビニルアルコールである。
これら変性ポリマーの合成方法、可視吸収スペクトル測定、および導入率yの決定方法等は、特開平8−338913号公報に詳しく記載がある。
透明支持体は、高透過率なプラスティックで形成することが好ましい。好ましい材料は、セルロースアセテートである。セルロースアセテートは、偏光フイルムの保護フイルムとしても用いられる。
光学異方性層を塗設する透明支持体は、それ自身が光学的に重要な役割を果たすため、透明支持体のReレターデーション値は0乃至200nmに、そして、Rthレターデーション値は70乃至400nmに調節することが好ましい。
(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
[式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;そして、dは、フイルムの厚さである]。
液晶表示装置に一枚の光学的異方性セルロースアセテートフイルムを使用する場合、フイルムのRthレターデーション値は150乃至400nmであることが好ましい。
なお、セルロースアセテートフイルムの複屈折率(Δn:nx−ny)は、0.00乃至0.002であることが好ましい。また、セルロースアセテートフイルムの厚み方向の複屈折率{(nx+ny)/2−nz}は、0.001乃至0.04であることが好ましい。
レターデーション値(Re)=(nx−ny)×d
式中、nxは、位相差板の面内の遅相軸方向の屈折率(面内の最大屈折率)であり;nyは、位相差板の面内の遅相軸に垂直な方向の屈折率である。
レターデーション値(Rth)は、下記式に従って算出する。
レターデーション値(Rth)={(nx+ny)/2−nz}×d
式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;dは、単位をnmとするフイルムの厚さである。
偏光フイルムは、偏光膜およびその両側に配置された二枚の透明保護膜からなる。一方の保護膜として、上記のセルロースアセテートフイルムを用いることができる。他方の保護膜は、通常のセルロースアセテートフイルムを用いてもよい。
一方の保護膜は、光学補償シートの透明支持体と兼ねてもよい。また、他方の保護膜は、光拡散フイルムの透明支持体と兼ねてもよい。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。
セルロースアセテートフイルムの遅相軸と偏光膜の透過軸とは、実質的に平行になるように配置する。
光学補償シートの透湿性は、ポリマーフイルム(および重合性液晶化合物)の厚み、自由体積、親疎水性、等により決定される。
偏光フイルムの保護フイルムとして用いる場合、透湿性は100乃至1000g/m2 ・24hrsであることが好ましく、300乃至700g/m2 ・24hrsであることが更に好ましい。
光学補償フイルムの厚みは、製膜の場合、リップ流量とラインスピード、あるいは、延伸、圧縮により調整することができる。使用する主素材により透湿性が異なるので、厚み調整により好ましい範囲にすることが可能である。
光学補償フイルムの自由体積は、製膜の場合、乾燥温度と時間により調整することができる。この場合もまた、使用する主素材により透湿性が異なるので、自由体積調整により好ましい範囲にすることが可能である。
光学補償フイルムの親疎水性は、添加剤により調整することができる。上記自由体積中に親水的添加剤を添加することで透湿性は高くなり、逆に疎水性添加剤を添加することで透湿性を低くすることができる。
上記透湿性を独立に制御することにより、光学補償能を有する偏光フイルムを安価に高い生産性で製造することが可能となる。
上記のポリマーフイルムからなる光学補償シート、または上記のポリマーフイルムを用いた偏光フイルムは、液晶表示装置に有利に用いられる。
TN、MVA、およびOCBモードの液晶表示装置は、液晶セルおよびその両側に配置された二枚の偏光フイルムからなる。液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。
光学補償シートは、液晶セルと一方の偏光フイルムとの間に、一枚配置するか、あるいは液晶セルと双方の偏光フイルムとの間に二枚配置する。
OCBモードの液晶表示装置の場合、本発明の光学補償シートは、ポリマーフイルム上に円盤状化合物、もしくは棒状液晶化合物を含む光学異方性層を有していても良い。光学異方性層は、円盤状化合物(もしくは棒状液晶化合物)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。
円盤状化合物は、一般に大きな複屈折率を有する。また、円盤状化合物には、多様な配向形態がある。従って、円盤状化合物を用いることで、従来の延伸複屈折フイ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シートを製造することができる。円盤状化合物を用いた光学補償シートについては、特開平6−214116号公報、米国特許5583679号、同5646703号、西独特許公報3911620A1号の各明細書に記載がある。
偏光フイルムでは、液晶セルと偏光膜との間に配置される透明保護膜として、上記のポリマーフイルムを用いる。一方の偏光フイルムの(液晶セルと偏光膜との間の)透明保護膜のみ上記のポリマーフイルムを用いるか、あるいは双方の偏光フイルムの(液晶セルと偏光膜との間の)二枚の透明保護膜に、上記のポリマーフイルムを用いる。
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)および(4)SURVAIVAL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。
TNモードの液晶セルは、カラーTFT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。
(ディスコティック液晶からなる光学補償シート:KH−01の作製)
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を調製した。
セルロースアセテート溶液組成
────────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100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
────────────────────────────────────────
得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、剥ぎ取った後、140℃の乾燥風で、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフイルム(厚さ:80μm)を製造した。
作製したセルロースアセテートフイルム(CAF−01)について、光学特性を測定した結果、Reは5nm、Rthは83nmであった。
Reレターデーション値およびRthレターデーション値は、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、波長633nmで測定した。
このセルロースアセテートフイルム上に、下記の組成の塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28ml/m2 塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。
次に、セルロースアセテートフイルムの長手方向と平行な方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
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
────────────────────────────────────────
配向膜を形成した透明支持体を速度20m/分で搬送し、長手方向に対して45°にラビング処理されるようにラビングロール(300mm直径)を設定し、650rpmで回転させて、透明支持体の配向膜設置表面にラビング処理を施した。ラビングロールと透明支持体の接触長は、18mmとなるように設定した。
配向膜上に、下記の円盤状(液晶性)化合物41.01g、エチレンオキサイド変性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)4.06g、セルロースアセテートブチレート(CAB551−0.2、イーストマンケミカル社製)0.90g、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)0.23g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)1.35g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.45gを、102gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#3.6のワイヤーバーで塗布した。これを130℃の恒温ゾーンで2分間加熱し、円盤状化合物を配向させた。次に、60℃の雰囲気下で120W/cm高圧水銀灯を用いて、5秒間UV照射し円盤状化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層を形成し、光学補償シート(KH−01)を作製した。
波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は43nmであった。また、円盤面と第1透明支持体面との間の角度(傾斜角)は平均で42゜であった。
光散乱層を構成する透光性樹脂は、紫外線硬化型樹脂(デソライトZ7526 JSR(株)製、屈折率1.51)を100重量部に透光性微粒子として、架橋スチレンビーズ(総研化学製 SX130H、粒径1.3μm、屈折率1.61)を33重量部、架橋スチレンビーズ(総研化学製 SX350H、粒径3.5μm、屈折率1.61)を11重量部、これらを混合してメチルエチルケトン/メチルイソブチルケトン(20/80重量比)により固形分50%になるように調整したものを、トリアセチルセルロースフイルム(富士写真フイルム(株)製、TD−80U)上に、乾燥膜厚4.0μmになるように塗工、溶剤乾燥後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ光拡散フイルム(HKF−01)を作製した。
表面粗さは、0.16μmであり、表面凹凸の表面からの角度分布をSurface Explore SX―520を用いて測定したところ、同分布の平均角度は4.0°であり、同分布の最大ピーク角度は1.0°であった。
フイルム断面をミクロトーム(CM1510、ライカ(株)製)で切削し、電子顕微鏡(S3500N/H)で観察し、溶剤の透明基材へのしみ込み深さを測定したところ、0.03μmであった。
光散乱層を構成する透光性樹脂は、酸化ジルコニウム分散物含有ハードコート塗布液(デソライトKZ−7114A、JSR(株)製)を100部、透光性樹脂(日本化薬製 DPHA )を43重量部、および硬化開始剤(チバガイギー社製、イルガキュアー184)を5重量部、これらをエアディスパで攪拌しながら混合してメチルエチルケトン/メチルイソブチルケトン(20/80重量比)溶液に溶解した後、塗布、紫外線硬化して得られた塗膜の屈折率は1.64であった。
この溶液に透光性微粒子として、ポリメチルメタクリレート系ビーズ(綜研化学製 MX150、粒径1.5μm、屈折率1.53)を21重量部、およびポリメチルメタクリレート系ビーズ(総研化学製、MX300 粒径3.0μm、屈折率1.53)を8.5重量部、これらを混合してメチルエチルケトン/メチルイソブチルケトン(20/80重量比)により固形分53%になるように調整したものを、トリアセチルセルロースフイルム(富士写真フイルム(株)製、TD−80U)上に、乾燥膜厚2.7μmになるように塗工、溶剤乾燥後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ光拡散フイルム(HKF−02)を作製した。
表面粗さは、0.15μmであり、表面凹凸の表面からの角度分布をSurface Explore SX―520を用いて測定したところ、同分布の平均角度は3.5°であり、同分布の最大ピーク角度は1.0°であった。
フイルム断面をミクロトーム(CM1510、ライカ(株)製)で切削し、電子顕微鏡(S3500N/H)で観察し、溶剤の透明基材へのしみ込み深さを測定したところ、0.02μmであった。
光拡散層を構成する透光性樹脂は、紫外線硬化型樹脂(日本化薬製、DPHA、屈折率1.51)を100部、硬化開始剤(チバガイギー社製、イルガキュアー907)を3質量部、透光性微粒子は、架橋スチレンビーズ(総研化学製、粒径1.3μm、屈折率1.61)を11質量部、これらを混合してメチルエチルケトン/シクロヘキサノン(6/4質量比)により固形分11%になるように調整したものを、トリアセチルセルロースフイルム(富士写真フイルム(株)製、TD−80U)上に、乾燥膜厚2.0μmになるように塗工、溶剤乾燥後、紫外線を140mJ照射し、第1層を形成した。
さらに、紫外線硬化型樹脂(日本化薬製、DPHA、屈折率1.51)を100部、硬化開始剤(チバガイギー社製、イルガキュアー907)を3質量部、透光性微粒子は、架橋スチレンビーズ(総研化学製、粒径3.5μm、屈折率1.61)を6質量部、架橋スチレンビーズ(総研化学製、粒径1.3μm、屈折率1.61)を16質量部、これらを混合してメチルエチルケトン/シクロヘキサノン(6/4質量比)により固形分22%になるように調整したものを、この第1層上に、乾燥膜厚3.0μmになるように塗工、溶剤乾燥後、160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2 、照射量300mJ/cm2 の紫外線を照射して塗布層を硬化させ光拡散フイルム(HKF−P3)を作製した。
このHKF−P3の光拡散層上に、下記低屈折率層用塗布液をバーコーターを用いて塗布し、80℃で乾燥の後、さらに120℃で8分間熱架橋し、厚さ0.096μmの低屈折率層を形成し、防眩性付き光拡散フイルム(HKF−03)を作製した。
屈折率1.42の熱架橋性含フッ素ポリマー(JN−7228、JSR(株)製、固形分濃度6質量%、メチルエチルケトン溶液)2240gに、MEK−ST(平均粒径10〜20nm、固形分濃度30質量%のSiO2ゾルのメチルエチルケトン分散物、日産化学(株)製)192g、およびメチルエチルケトン2224g、シクロヘキサノン144gを添加、攪拌の後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルター(PPE−01)でろ過して、低屈折率層用塗布液を調製した。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。HKF−01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、HKF−01の透明基材フイルム(トリアセチルセルロース)が偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付け、また、KH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−01のセルロースアセテートフイルム(CAF−01)が偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして視認側偏光フイルム(SHB−01)を作製した。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。HKF−02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、HKF−01の透明基材フイルム(トリアセチルセルロース)が偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付け、また、KH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−01のセルロースアセテートフイルム(CAF−01)が偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして視認側偏光フイルム(SHB−02)を作製した。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。HKF−03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、HKF−02の透明基材フイルム(トリアセチルセルロース)が偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付け、また、KH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−01のセルロースアセテートフイルム(CAF−01)が偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして視認側偏光フイルム(SHB−03)を作製した。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。市販のトリアセチルセルロースフイルム(富士写真フイルム(株)製:フジタックTD80)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、偏光膜の片側に貼り付け、また、KH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、KH−01のセルロースアセテートフイルム(CAF−01)が偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして視認側偏光フイルム(SHB−H1)を作製した。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光フイルムを剥がし、代わりに偏光フイルム(SHB−01)を、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側に貼り付けた。またバックライト側には、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して下記偏光フイルム(SHB−H1)を貼り付けた。観察者側の偏光フイルムの透過軸と、バックライト側の偏光フイルムの透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角、および中間調(L3)での色味変化を測定した。結果を第1表に示す。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光フイルムを剥がし、代わりに偏光フイルム(SHB−02)を、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側に貼り付けた。またバックライト側には、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して下記偏光フイルム(SHB−H1)を貼り付けた。観察者側の偏光フイルムの透過軸と、バックライト側の偏光フイルムの透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角、および中間調(L3)での色味変化を測定した。結果を第1表に示す。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光フイルムを剥がし、代わりに偏光フイルム(SHB−03)を、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側に貼り付けた。またバックライト側には、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して下記偏光フイルム(SHB−H1)を貼り付けた。観察者側の偏光フイルムの透過軸と、バックライト側の偏光フイルムの透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角、および中間調(L3)での色味変化を測定した。結果を第1表に示す。
TN型液晶セルを使用した液晶表示装置(6E−A3、シャープ(株)製)に設けられている一対の偏光フイルムを剥がし、代わりに偏光フイルム(SHB−H1)を、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して、観察者側に貼り付けた。またバックライト側には、KH−01が液晶セル側となるように粘着剤を介して下記偏光フイルム(SHB−H1)を貼り付けた。観察者側の偏光フイルムの透過軸と、バックライト側の偏光フイルムの透過軸とは、Oモードとなるように配置した。
作製した液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角、および中間調(L3)での色味変化を測定した。結果を第1表に示す。
(光拡散フイルム:HKF−04の作製)
光拡散層を構成する透光性樹脂は、紫外線硬化型樹脂(デソライトZ7114C、日本化薬(株)製)47.6質量部、紫外線硬化型樹脂(DPHA、日本化薬(株)製)14.4質量部、シランカップリング剤(KBM5103)4.8質量部を用いた。透光性微粒子は、シリカ粒子(シーホスターKE−P150、日本触媒(株)製、平均粒径1.5μm、屈折率1.45)のメチルイソブチルケトン分散液(固形分30%)14.8質量部、ポリメチルメタクリレート粒子(MX300、綜研化学(株)製、平均粒径3.0μm、屈折率1.51)のメチルイソブチルケトン分散液(固形分25%)を用いた。これらを混合して、メチルエチルケトン/MEK(75/25質量比)により固形分52質量%となるように調整し、トリアセチルセルロースフイルム(TD−80U、富士写真フイルム(株)製)上に、乾燥膜厚が4.0μmとなるように塗工し、溶剤を乾燥後、紫外線を140mJ照射して、塗布層を硬化させ、光拡散フイルム(HKF−P4)を作製した。
HKF−P4の光拡散層上に、下記の低屈折率層用塗布液をバーコーターを用いて塗布し、80℃で乾燥後、さらに120℃で8分間熱架橋し、厚さ0.096μmの低屈折率層を形成し、防眩性光拡散フイルム(HKF−04)を作製した。
屈折率1.42の熱架橋性含フッ素ポリマー(JN−7228、JSR(株)製、固形分濃度6質量%、メチルエチルケトン溶液)2240gに、MEK−ST(平均粒径10〜20nm、固形分濃度30質量%のSiO2ゾルのメチルエチルケトン分散物、日産化学(株)製)192g、およびメチルエチルケトン2224g、シクロヘキサノン144gを添加、攪拌の後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルター(PPE−01)でろ過して、低屈折率層用塗布液を調製した。
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を調製した。
セルロースアセテート溶液組成
────────────────────────────────────────
酢化度60.9%のセルロースアセテート 100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
平均粒径10nmのシリカ粒子(マット剤) 0.15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
────────────────────────────────────────
得られたドープを、バンド流延機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が40℃となってから、1分乾燥し、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。さらに135℃の乾燥風で20分間乾燥し、残留溶剤量が0.3質量%のセルロースアセテートフイルム支持体(PK−1、厚さ:92μm)を製造した。
作製したセルロースアセテートフイルム(PK−1)について、光学特性を測定した結果、Reは43nm、Rthは175nmであった。
Reレターデーション値およびRthレターデーション値は、エリプソメーター(M−150、日本分光(株)製)を用いて、波長590nmで測定した。
このセルロースアセテートフイルム(PK−1)上に、下記の組成の塗布液を#16のワイヤーバーコーターで28ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、さらに90℃の温風で150秒乾燥した。
次に、セルロースアセテートフイルムの遅相軸(波長632.8nmで測定)と45°の方向に、形成した膜にラビング処理を実施した。
配向膜塗布液組成
────────────────────────────────────────
予備実験で用いた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
────────────────────────────────────────
配向膜上に、予備実験で用いた円盤状(液晶性)化合物41.01g、エチレンオキサイド変性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)4.06g、セルロースアセテートブチレート(CAB531−1、イーストマンケミカル社製)0.35g、光重合開始剤(イルガキュアー907、チバガイギー社製)1.35g、増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)0.45gを、102gのメチルエチルケトンに溶解した塗布液を、#4のワイヤーバーで塗布した。これを金属の枠に貼り付けて、130℃の恒温槽中で2分間加熱し、円盤状液晶性化合物を配向させた。次に、130℃で120W/cm高圧水銀灯を用いて、1分間UV照射し円盤状液晶性化合物を重合させた。その後、室温まで放冷した。このようにして、光学異方性層を形成し、光学補償シート(KH−H1)を作製した。
波長546nmで測定した光学異方性層のReレターデーション値は38nmであった。また、円盤面と第1透明支持体面との間の角度(傾斜角)は平均で40゜であった。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。HKF−04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、HKF−04の透明基材フイルム(トリアセチルセルロース)が偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付けた。また、DKH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、DKH−01のセルロースアセテートフイルムが偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにして視認側偏光フイルム(SHB−04)を作製した。偏光フイルムの透過軸と、DKH−01の支持体であるセルロースアセテートフイルムの遅相軸とが一致するように配置した。
延伸したポリビニルアルコールフイルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。市販のトリアセチルセルロースフイルム(フジタックTD80、富士写真フイルム(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、偏光膜の片側に貼り付けた。また、DKH−01にケン化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、DKH−01のセルロースアセテートフイルムが偏光膜側となるように偏光膜の反対側に貼り付けた。このようにしてバック側偏光フイルム(SHB−B4)を作製した。偏光フイルムの透過軸と、DKH−01の支持体であるセルロースアセテートフイルムの遅相軸とが一致するように配置した。
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、セルギャップを6μmに設定した。セルギャップにΔnが0.1396の液晶性化合物(ZLI1132、メルク社製)を注入し、ベンド配向液晶セルを作製した。液晶セルの大きさは、20インチであった。
作製したベンド配向セルを挟むように、作製した偏光フイルム(SHB−04)および(SHB−B4)をそれぞれ貼り付けた。楕円偏光板の光学異方性層がセル基板に対面し、液晶セルのラビング方向とそれに対面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た。
液晶セルに55Hzの矩形波電圧を印加した。白表示2V、黒表示5Vのノーマリーホワイトモードとした。透過率の比(白表示/黒表示)をコントラスト比として、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製を用いて、黒表示(L1)から白表示(L8)までの8段階で視野角を測定した。
結果を第1表に示す。
作製したベンド配向セルを挟むように、2枚の偏光フイルム(SHB−B4)を貼り付けた以外は、実施例4と同様に液晶表示装置を作製して評価した。
結果を第1表に示す。
────────────────────────────────────────
液晶 視野角1) 外光の写り込み2) Cuv
表示装置 上 下 左右
────────────────────────────────────────
実施例1 70゜ 65゜ 160゜ 良好 0.038
実施例2 75゜ 60゜ 160゜ 良好 0.042
実施例3 75゜ 60゜ 160゜ 非常に良好 0.033
実施例4 80° 80° 160° 不良3) 0.018
比較例1 60゜ 35° 150゜ 不良 0.063
比較例2 70° 70° 160° 不良 0.052
────────────────────────────────────────
註:
1)コントラスト比が10以上で、階調反転のない視野角(上、下、左右)
2)画像への外光の写り込みを防ぐ程度
3)外光の写り込みは不良であったが、偏光フイルムの表面粗さは認められなかった。
Claims (13)
- 光源、偏光フイルム、液晶セルおよび別の偏光フイルムがこの順に配置されており、液晶セルと光源側偏光フイルムとの間または液晶セルと表示側偏光フイルムとの間に光学補償シートが配置されており、光学補償シートが透明支持体と光学異方層からなり、光学異方層が円盤状構造を有する化合物を含み、円盤状構造の円盤面が透明支持体の面に対して傾いており、円盤面と透明支持体面とのなす角度が、光学異方層の深さ方向において変化している透過型液晶表示装置であって、表示側偏光フイルムの表示面側に、光拡散手段として透光性樹脂中に透光性微粒子が分散している光拡散層を有する光拡散フイルムが設けられており、透光性微粒子の屈折率と透光性樹脂の屈折率とが異なり、透光性微粒子が0.6乃至1.8μmの平均粒径を有する第1の透光性微粒子と2.2乃至4.7μmの平均粒径を有する第2の透光性微粒子とからなり、さらに透光性樹脂が粒径0.5μm以下の無機フィラーを含み、正面から見た画像と左右視角60度で見た画像での色味変化が0.05以下であることを特徴とする透過型液晶表示装置。
- 透光性微粒子がプラスチックビーズからなる請求項1に記載の液晶表示装置。
- 第2の透光性微粒子が2.4乃至4.5μmの平均粒径を有する請求項1に記載の液晶表示装置。
- 透光性微粒子と透光性樹脂との屈折率の差が0.02乃至0.15である請求項1に記載の液晶表示装置。
- 第1の透光性微粒子が0.7乃至1.6μmの平均粒径を有する請求項1に記載の液晶表示装置。
- 光拡散フイルムが40%以上のヘイズ値を有する請求項1に記載の液晶表示装置。
- 光拡散層上に反射防止層として屈折率1.35乃至1.45の低屈折率層が設けられている請求項1に記載の液晶表示装置。
- 低屈折率層が熱または電離放射線により架橋する含フッ素化合物および無機微粒子を含有する組成物の硬化物からなる請求項7に記載の液晶表示装置。
- 光拡散フイルムが、450乃至650nmの波長領域において、2.5%以下の積分球平均反射率を示す請求項1に記載の液晶表示装置。
- 光学補償シートの透明支持体が、酢化度が59.0乃至61.5%であるセルロースアセテートおよびセルロースアセテート100質量部に対して、少なくとも二つの芳香族環を有する芳香族化合物を0.01乃至20質量部含み、下記式(I)で定義されるReレターデーション値が0乃至200nmであり、そして、下記式(II)で定義されるRthレターデーション値が70乃至400nmであるセルロースアセテートフイルムである請求項1に記載の液晶表示装置:
(I) Re=(nx−ny)×d
(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
[式中、nxは、フイルム面内の遅相軸方向の屈折率であり;nyは、フイルム面内の進相軸方向の屈折率であり;nzは、フイルムの厚み方向の屈折率であり;そして、dは、フイルムの厚さである]。 - セルロースアセテートフイルムが、炭素数3乃至12のエーテル、炭素数3乃至12のケトンおよび炭素数3乃至12のエステルからなる群より選ばれる溶媒を含む溶液から製膜された請求項10に記載の液晶表示装置。
- セルロースアセテートフイルムが、共流延法により製膜された2以上の層からなる請求項10に記載の液晶表示装置。
- 液晶セルがTNモードまたはOCBモードの液晶セルである請求項1に記載の液晶表示装置。
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