JP4827255B2 - 液晶パネル及び液晶表示装置 - Google Patents
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本明細書における用語及び記号の定義は下記の通りである。
(1)偏光板の透過率
偏光板の透過率(T)は、JlS Z 8701−1982の2度視野(C光源)により、視感度補正を行ったY値である。
(2)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大となる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(3)面内の位相差値
面内の位相差値(Re[λ])は、23℃で波長λ(nm)におけるフィルムの面内の位相差値をいう。Re[λ]は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、Re[λ]=(nx−ny)×dによって求められる。
(4)厚み方向の位相差値
厚み方向の位相差値(Rth[λ])は、23℃で波長λ(nm)におけるフィルムの厚み方向の位相差値をいう。Re[λ]は、フィルムの厚みをd(nm)としたとき、Rth[λ]=(nx−nz)×dによって求められる。
本発明の液晶パネルは、液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された第1の偏光板と、該液晶セルの視認側とは反対側に配置された第2の偏光板とを備える。上記第2の偏光板の透過率(T2)は、上記第1の偏光板の透過率(T1)よりも大きい。このような液晶パネルは、従来の液晶パネル(代表的には、液晶セルの両側に配置した2枚の偏光板の透過率が同一であるもの)に比べて、正面方向のコントラスト比が格段に高いという特徴を有する。このように、液晶セルの両側に透過率の調整された2枚の偏光板を用いて、正面方向のコントラスト比が大きく向上することは、本発明者らによって初めて見出された知見であり、予期せぬ優れた効果である。
本発明に用いられる液晶セルとしては、任意の適切なものが採用され得る。上記液晶セルとしては、例えば、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス型のもの、スーパーツイストネマチック液晶表示装置に代表される単純マトリクス型のもの等が挙げられる。
本発明に用いられる偏光板(第1の偏光板及び第2の偏光板)は、透過率が上記の関係を満足するものであれば、任意の適切なものが採用され得る。本明細書において、「偏光板」は、自然光又は偏光を直線偏光に変換するものをいう。好ましくは、上記偏光板は、入射する光を直交する2つの偏光成分に分離し、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を、吸収、反射及び/又は散乱させる機能を有する。
本発明に用いられる偏光子は、任意の適切なものが採用され得る。好ましくは、上記第1の偏光板は第1の偏光子を含み、上記第2の偏光板は第2の偏光子を含み、該第1の偏光子及び該第2の偏光子は、それぞれヨウ素を含有するポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする。上記偏光子は、通常、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルムを延伸して得ることができる。このような偏光子を含む偏光板は、光学特性に優れる。
本発明に用いられる偏光板は、好ましくは、偏光子と、該偏光子の両側に配置された保護層とを備える。上記保護層は、例えば、偏光子が収縮や膨張することを防いだり、紫外線による劣化を防いだりすることができ、耐久性の高い偏光板を得ることができる。
第1の保護層は、第1の偏光子の液晶セル側に配置される。上記第1の保護層の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値が選択され得る。上記保護層の厚みは、好ましくは、20μm〜100μmである。第1の保護層の厚みを上記の範囲とすることによって、機械的強度や耐久性に優れた偏光板が得られ得る。
第2の保護層は、第1の偏光子の液晶セル側とは反対側に配置される。上記第2の保護層としては、任意の適切なものが採用され得る。好ましくは、前項に記載した範囲の、厚み、透過率、および光弾性係数の絶対値を有するものが用いられる。
必要に応じて、上記第2の保護層の第1の偏光子を備える側とは反対側に、表面処理層を設けてもよい。上記表面処理層は、目的に応じて、任意の適切なものを採用し得る。例えば、拡散処理(アンチグレア処理)層、反射防止処理(アンチリフレクション処理)層、ハードコート処理層、帯電防止処理層等が挙げられる。これらの表面処理層は、画面の汚れや傷つきを防止したり、室内の蛍光灯や太陽光線が画面に写り込むことによって、表示画像が見え難くなることを防止したりする目的で使用される。表面処理層は、一般的には、ベースフィルムの表面に上記の処理層を形成する処理剤を固着させたものが用いられる。上記ベースフィルムは、上記第2の保護層を兼ねていてもよい。さらに、表面処理層は、例えば、帯電防止処理層の上にハードコート処理層を積層したような多層構造を有してもよい。反射防止処理が施された市販の表面処理層としては、例えば、日本油脂(株)製 ReaLookシリーズが挙げられる。
第3の保護層は、第2の偏光子の液晶セル側に配置される。上記第3の保護層としては、上述した第1の保護層に記載した材料、特性、条件等から任意の適切なものが採用され得る。上記第1の保護層と上記第3の保護層とは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましくは、上記第3の保護層は、実質的に光学的に等方性を示す。
第4の保護層は、第2の偏光子の液晶セル側とは反対側に配置される。上記第4の保護層としては、上述した第2の保護層に記載した材料、特性、条件等から任意の適切なものが採用され得る。上記第2の保護層と上記第4の保護層とは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
好ましい実施形態においては、上記偏光板(第1の偏光板及び第2の偏光板)は、接着層を介して、液晶パネルに貼着される。上記接着層を形成する材料としては、被着体の種類や用途に応じて、適切な接着剤及び/又はアンカーコート剤が選択され得る。接着剤の具体例としては、形状による分類によれば、溶剤形接着剤、エマルジョン形接着剤、感圧性接着剤、再湿性接着剤、重縮合形接着剤、無溶剤形接着剤、フィルム状接着剤、ホットメルト形接着剤などが挙げられる。化学構造による分類によれば、合成樹脂接着剤、ゴム系接着剤、および天然物接着剤が挙げられる。なお、上記接着剤は、加圧接触で感知しうる接着力を常温で示す粘弾性物質(粘着剤ともいう)を包含する。
図1(b)を参照すると、液晶パネル100は、第2の偏光板22の液晶セル10側とは反対側に、輝度向上フィルム30をさらに備える。実用的には、第2の偏光板22と輝度向上フィルム30との間には、両者を貼着するための、接着層が配置され得る。本明細書において、「輝度向上フィルム」は、入射する光を直交する2つの偏光成分に分離し、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を反射させる機能を有する。
本発明の液晶表示装置は、上記液晶パネルを含む。図3は、本発明の好ましい実施形態による液晶表示装置の概略断面図である。なお、見やすくするために、図3の各構成部材の縦、横および厚みの比率は、実際とは異なっていることに留意されたい。この液晶表示装置200は、液晶パネル100と、液晶パネル100の一方の側に配置されたバックライトユニット80とを少なくとも備える。なお、図示例では、バックライトユニットとして、直下方式が採用された場合を示しているが、これは例えば、サイドライト方式のものであってもよい。
(1)偏光板の透過率:
透過率(T)は、JlS Z 8701−1982の2度視野(C光源)により、視感度補正を行ったY値である。
(2)各元素(I、K)含有量の測定方法:
直径10mmの円形サンプルを蛍光X線分析で下記条件により測定したX線強度から、あらかじめ標準試料を用いて作成した検量線により各元素含量を求めた。
・分析装置:理学電機工業製 蛍光X線分析装置(XRF) 製品名「ZSX100e」
・対陰極:ロジウム
・分光結晶:フッ化リチウム
・励起光エネルギー:40kV−90mA
・ヨウ素測定線:I−LA
・カリウム測定線:K−KA
・定量法:FP法
・2θ角ピーク:103.078deg(ヨウ素)、136.847deg(カリウム)
・測定時間:40秒
(3)屈折率(n[550])の測定方法:
アタゴ(株)製 アッベ屈折率計 製品名「DR−M4」を用いて、23℃における波長589nmの光で測定した屈折率より求めた。
(4)面内及び厚みの位相差値(Re[λ]、Rth[λ])の測定方法:
王子計測機器(株)製 商品名「KOBRA21−ADH」を用いて、23℃で測定した。
(5)分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリスチレンを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および測定条件により測定した。
・測定サンプル:試料をテトラヒドフランに溶解して0.1重量%の溶液とし、一晩静置した後、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過したろ液を用いた。
・分析装置:TOSOH製「HLC−8120GPC」
・カラム:TSKgel SuperHM−H/H4000/H3000/H2000
・カラムサイズ:各6.0mmI.D.×150mm
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流量:0.6ml/min.
・検出器:RI
・カラム温度:40℃
・注入量:20μl
(6)厚みの測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、アンリツ製デジタルマイクロメーター「KC−351C型」を使用して測定した。
(7)ガラス転移温度の測定方法:
示差走査熱量計[セイコー(株)製 製品名「DSC−6200」]を用いて、JIS K 7121(1987)(プラスチックの転移温度の測定方法)に準じた方法により求めた。具体的には、3mgの粉末サンプルを、窒素雰囲気下(ガスの流量;80ml/分)で昇温(加熱速度;10℃/分)させて2回測定し、2回目のデータを採用した。熱量計は、標準物質(インジウム)を用いて温度補正を行なった。
(8)光弾性係数の絶対値(C[590])の測定方法:
分光エリプソメーター[日本分光(株)製 製品名「M−220」]を用いて、サンプル(サイズ2cm×10cm)の両端を挟持して応力(5〜15N)をかけながら、サンプル中央の位相差値(23℃/波長590nm)を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから算出した。
(9)液晶表示装置のコントラスト比の測定方法:
23℃の暗室でバックライトを点灯させてから30分経過した後、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、白画像および黒画像を表示した場合の、正面方向のXYZ表示系のY値を測定した。白画像におけるY値(YW:白輝度)と、黒画像におけるY値(YB:黒輝度)とから、正面方向のコントラスト比「YW/YB」を算出した。
[参考例1]
厚み75μmのポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム(クラレ(株)製 商品名「VF−PS#7500」)を下記(1)〜(5)条件の5浴に、フィルム長手方向に張力を付与しながら浸漬し、最終的な延伸倍率がフィルム元長に対して、6.2倍となるように延伸した。この延伸フィルムを40℃の空気循環式乾燥オーブン内で1分間乾燥させて、偏光子Aを作製した。この偏光子Aの両側に、厚み80μmのセルロース系樹脂を含有する高分子フィルム(富士写真フィルム(株)製 商品名「ZRF80S」;Re[590]=0.1nm、Rth[590]=1nm)を、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤(日本合成化学工業(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」)を介して、貼着し、偏光板Aを作製した。上記偏光板Aの特性を、下記表1に示す。
<条件>
(1)膨潤浴:30℃の純水。
(2)染色浴:水100重量部に対し、0.035重量部のヨウ素と、水100重量部に対し、0.2重量部のヨウ化カリウムとを含む、30℃の水溶液。
(3)第1の架橋浴:3重量%のヨウ化カリウムと、3重量%のホウ酸とを含む、40℃の水溶液。
(4)第2の架橋浴:5重量%のヨウ化カリウムと、4重量%のホウ酸とを含む、60℃の水溶液。
(5)水洗浴:3重量%のヨウ化カリウムを含む、25℃の水溶液。
染色浴において、条件(2)のヨウ素の添加量を、水100重量部に対し、0.032重量部とした以外は、参考例1と同様の条件及び方法で、偏光板Bを作製した。上記偏光板Bの特性を、下記表1に示す。
染色浴において、条件(2)のヨウ素の添加量を、水100重量部に対し、0.030重量部とした以外は、参考例1と同様の条件及び方法で、偏光板Cを作製した。上記偏光板Cの特性を、下記表1に示す。
染色浴において、条件(2)のヨウ素の添加量を、水100重量部に対し、0.028重量部とした以外は、参考例1と同様の条件及び方法で、偏光板Dを作製した。上記偏光板Dの特性を、下記表1に示す。
染色浴において、条件(2)のヨウ素の添加量を、水100重量部に対し、0.025重量部とした以外は、参考例1と同様の条件及び方法で、偏光板Eを作製した。上記偏光板Eの特性を、下記表1に示す。
偏光板Fとして、市販の偏光板(日東電工(株)製 商品名「NPF SIG1423DU」をそのまま用いた。この偏光板Fの透過率は41.8%であり、偏光度は99.9%である。
偏光板Gとして、市販の偏光板(日東電工(株)製 商品名「NPF SIG1224DU」をそのまま用いた。この偏光板Gの透過率は42.6%であり、偏光度は99.9%である。
[参考例8]
IPSモードの液晶セルを含む液晶表示装置[パナソニック製 液晶テレビ 商品名「VIERA」(型番:TH32−LX60、画面サイズ:698mm×392mm)]から、液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた光学フィルムを全て取り除いて、上記液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。このようにして作製した液晶セルを液晶セルAとした。
IPSモードの液晶セルを含む液晶表示装置[日立製作所(株)製 液晶テレビ 商品名「Wooo」(型番:W32−H8000、画面サイズ:698mm×392mm)]から、液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた光学フィルムを全て取り除いて、上記液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。このようにして作製した液晶セルを液晶セルBとした。
[実施例1]
参考例8で作製した液晶セルAの視認側に、第1の偏光板として参考例2で作製した偏光板Bを、上記偏光板Bの吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に平行となるように、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して、貼着した。次いで、液晶セルAの視認側とは反対側(バックライト側)に、第2の偏光板として、参考例5で作製した偏光板Eを、上記偏光板Eの吸収軸方向が、上記液晶セルAの長辺方向と実質的に直交するように、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して、貼着した。このようにして作製した液晶パネルAは、Oモードの構成である。この液晶パネルAをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Aを作製した。バックライトを点灯し続けて30分経過後に、液晶表示装置Aの正面方向の白輝度と黒輝度とを測定し、コントラスト比を求めた。得られた液晶表示装置Aの特性を、下記表2に示す。
第2の偏光板として、参考例4で作製した偏光板Dを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルB及び液晶表示装置Bを作製した。得られた液晶表示装置Bの特性を、下記表2に示す。
第2の偏光板として、参考例3で作製した偏光板Cを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルC及び液晶表示装置Cを作製した。得られた液晶表示装置Cの特性を、下記表2に示す。
第2の偏光板として、参考例2で作製した偏光板Bを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルM及び液晶表示装置Mを作製した。得られた液晶表示装置Mの特性を、下記表2に示す。
第2の偏光板として、参考例1で作製した偏光板Aを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルN及び液晶表示装置Nを作製した。得られた液晶表示装置Nの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板として、参考例3で作製した偏光板Cを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルD及び液晶表示装置Dを作製した。得られた液晶表示装置Dの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板として、参考例3で作製した偏光板Cを用い、第2の偏光板として、参考例4で作製した偏光板Dを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルE及び液晶表示装置Eを作製した。得られた液晶表示装置Eの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板及び第2の偏光板として、参考例3で作製した偏光板Cを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルO及び液晶表示装置Oを作製した。得られた液晶表示装置Oの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板として、参考例3で作製した偏光板Cを用い、第2の偏光板として、参考例2で作製した偏光板Bを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルP及び液晶表示装置Pを作製した。得られた液晶表示装置Pの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板として、参考例1で作製した偏光板Aを用い、第2の偏光板として、参考例4で作製した偏光板Dを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルF及び液晶表示装置Fを作製した。得られた液晶表示装置Fの特性を、下記表2に示す。
第1の偏光板として、参考例4で作製した偏光板Dを用い、第2の偏光板として、参考例1で作製した偏光板Aを用いた以外は、実施例1と同様の方法で、液晶パネルQ及び液晶表示装置Qを作製した。得られた液晶表示装置Qの特性を、下記表2に示す。
参考例9で作製した液晶セルBの視認側に、第1の偏光板として参考例6の偏光板Fを、上記偏光板Fの吸収軸方向が、上記液晶セルBの長辺方向と実質的に平行となるように、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して、貼着した。次いで、液晶セルBの視認側とは反対側(バックライト側)に、第2の偏光板として、参考例7の偏光板Gを、上記偏光板Gの吸収軸方向が、上記液晶セルBの長辺方向と実質的に直交するように、アクリル系粘着剤(厚み20μm)を介して、貼着した。このようにして作製した液晶パネルGは、Eモードの構成である。この液晶パネルGをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Gを作製した。バックライトを点灯し続けて30分経過後に、液晶表示装置Gの正面方向の白輝度と黒輝度とを測定し、コントラスト比を求めた。得られた液晶表示装置Gの特性を、下記表3に示す。
第2の偏光板として、参考例6の偏光板Fを用いた以外は、実施例7と同様の方法で、液晶パネルR及び液晶表示装置Rを作製した。得られた液晶表示装置Rの特性を、下記表3に示す。
第1の偏光板として、参考例7の偏光板Gを用い、第2の偏光板として、参考例6の偏光板Fを用いた以外は、実施例7と同様の方法で、液晶パネルS及び液晶表示装置Sを作製した。得られた液晶表示装置Sの特性を、下記表3に示す。
第2の偏光板の液晶セル側とは反対側に、輝度向上フィルム[日東電工(株)製 商品名「NIPOCS APCF」]を配置した以外は、実施例7と同様の方法で、液晶パネルH及び液晶表示装置Hを作製した。得られた液晶表示装置Hの特性を、下記表3に示す。
第2の偏光板の液晶セル側とは反対側に、輝度向上フィルム[日東電工(株)製 商品名「NIPOCS APCF」]を配置した以外は、比較例6と同様の方法で、液晶パネルT及び液晶表示装置Tを作製した。得られた液晶表示装置Tの特性を、下記表3に示す。
第2の偏光板の液晶セル側とは反対側に、輝度向上フィルム[日東電工(株)製 商品名「NIPOCS APCF」]を配置した以外は、比較例7と同様の方法で、液晶パネルU及び液晶表示装置Uを作製した。得られた液晶表示装置Uの特性を、下記表3に示す。
実施例1から8に示すように、本発明の液晶パネルを備える液晶表示装置は、第2の偏光板の透過率(T2)を第1の偏光板の透過率(T1)よりも大きくすることによって、従来の液晶パネルを用いたものと比べて、格段に、正面方向のコントラスト比が高いものが得られた。一方、比較例1〜9の液晶表示装置は、第2の偏光板の透過率(T2)と第1の偏光板の透過率(T1)とが等しいものであるか、又は第2の偏光板の透過率(T2)が、第1の偏光板の透過率(T1)よりも小さいものであるが、これらは正面方向のコントラスト比が低いものしか得られなかった。
21 第1の偏光板
22 第2の偏光板
30 輝度向上フィルム
80 バックライトユニット
81 光源
82 反射フィルム
83 拡散板
84 プリズムシート
100 液晶パネル
301 ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする高分子フィルム
300 繰り出し部
310 膨潤浴
320 染色浴
311、312、321、322、331、332、341、342 ロール
330 第1の架橋浴
340 第2の架橋浴
350 水洗浴
360 乾燥手段
370 偏光子
380 巻き取り部
Claims (8)
- 液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された第1の偏光板と、該液晶セルの視認側とは反対側に配置された第2の偏光板とを備え、
該液晶セルが、電界が存在しない状態で、ホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層を備え、
該第2の偏光板の透過率(T2)が、該第1の偏光板の透過率(T1)よりも大きく、
該記第2の偏光板の透過率(T 2 )と、該記第1の偏光板の透過率(T 1 )との差(ΔT=T 2 −T 1 )が、0.1%〜3.0%であり、
該第1の偏光板の透過率が38.3%〜42.9%であり、
該第2の偏光板の透過率が41.1%〜44.3%であり、
該第1の偏光板及び該第2の偏光板の偏光度が、99.8%以上である、
液晶パネル。 - 前記第1の偏光板が第1の偏光子を含み、前記第2の偏光板が第2の偏光子を含み、該第1の偏光子及び該第2の偏光子が、それぞれヨウ素を含有するポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする、請求項1に記載の液晶パネル。
- 前記第1の偏光子のヨウ素含有量(I1)と、前記第2の偏光板のヨウ素含有量(I2)との差(ΔI=I1−I2)が、0.1重量%〜1.9重量%である、請求項2に記載の液晶パネル。
- 前記第1の偏光子及び/又は前記第2の偏光子のヨウ素含有量が、2.0重量%〜5.0重量%である、請求項2又は3に記載の液晶パネル。
- 前記第1の偏光子及び/又は前記第2の偏光子が、カリウムをさらに含有し、該カリウム含有量が0.2重量%〜1.0重量%である、請求項2から4のいずれかに記載の液晶パネル。
- 前記第2の偏光板の前記液晶セル側とは反対側に、輝度向上フィルムをさらに備える、請求項1から5のいずれかに記載の液晶パネル。
- 前記輝度向上フィルムが、熱可塑性樹脂層(A)と熱可塑性樹脂層(B)とを含む積層体であり、該熱可塑性樹脂(A)の面内の複屈折率が0.05以上である、請求項6に記載の液晶パネル。
- 請求項1から7に記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
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