JP5202490B2 - Va型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
従来、このような視野角コントラストの改善のために利用されている位相差フィルム(位相差膜)の光学特性と、正面CRとの関係についてはなんら検討されていない。
[1] フロント側偏光子、リア側偏光子、前記フロント側偏光子とリア側偏光子との間に配置されるVA型液晶セル、及び前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に1層又は2層以上の位相差層からなる第1の位相差領域を有し、該第1の位相差領域が下記式:
0nm≦Re(590)≦10nm、かつ|Rth(590)|≦25nm
を満足することを特徴とするVA型液晶表示装置:
但し、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)を、Rth(λ)は波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)を意味する。
[2] 前記VA型液晶セルが、フロント側基板及びリア側基板を有し、前記リア側基板の部材コントラスト(CRr)に対する前記フロント側基板の部材コントラスト(CRf)の比(CRf/CRr)が、3以上であることを特徴とする[1]のVA型液晶表示装置。[3] 前記フロント側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に、1層又は2層以上の位相差層からなる第2の位相差領域を有し、該第2の位相差領域が、下記式:
30nm≦Re(590)≦90nm、且つ
170nm≦Rth(590)≦300nm
を満足することを特徴とする[1]又は[2]のVA型液晶表示装置。
[4] 前記第1および前記第2の位相差領域が、下記式:
Δnd(590)−70≦Rth1(590)+Rth2(590)≦Δnd(590)−10
を満足することを特徴とする[3]のVA型液晶表示装置:
但し、dは前記VA型液晶セルの液晶層の厚さ(nm)、Δn(λ)は前記VA型液晶セルの液晶層の波長λにおける屈折率異方性であり、Δnd(λ)はΔn(λ)とdの積を意味し;Rth1(λ)は波長λにおける前記第1の位相差領域の厚み方向のレターデーション(nm)、及びRth2(λ)は波長λにおける前記第2の位相差領域の厚み方向のレターデーション(nm)を意味する。
[5] 前記第1の位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる、またはセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする[1]〜[4]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[6] 前記セルロースアシレート系フィルムが、厚み方向のレターデーションRthを低下させる化合物を、下記式(I)及び(II):
(I)(Rth[A]−Rth[0])/A≦−1.0
(II)0.01≦A≦30
(Rth[A]:Rthを低下させる化合物をA%含有するフィルムのRth(nm)、Rth[0]:Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)、及びA:フィルム原料ポリマーの質量を100としたときの化合物の質量(%)である。)を満たす範囲で少なくとも1種含有することを特徴とする[5]のVA型液晶表示装置。
[7] 前記セルロースアシレート系フィルムが、アシル置換度が2.85〜3.00のセルロースアシレートに、面内レターデーションRe及び厚み方向レターデーションRthを低下させる化合物を少なくとも1種、セルロースアシレート固形分に対して0.01〜30質量%含むことを特徴とする[5]又は[6]のVA型液晶表示装置。
[8] 前記セルロースアシレート系フィルムが、フィルムの|Re(400)−Re(700)|及び|Rth(400)−Rth(700)|を低下させる化合物を少なくとも1種、セルロースアシレート固形分に対して0.01〜30質量%含むことを特徴とする[5]〜[7]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[9] 前記第1の位相差領域が、アクリル系ポリマーフィルムからなる又はアクリル系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする[1]〜[8]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[10] 前記第1の位相差領域が、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーを含有するアクリル系ポリマーフィルムからなる又は当該アクリル系ポリマーフィルムを有する[9]のVA型液晶表示装置。
[11] 前記第2の位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる、又はセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする[3]〜[10]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[12] 前記第2の位相差領域が、環状オレフィン系ポリマーフィルムからなる、又は環状オレフィン系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする[3]〜[10]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[13] 正面コントラストが、1500以上であることを特徴とする[1]〜[12]のいずれかのVA型液晶表示装置。
[14] 独立した3原色光が順次発光するバックライトユニットを含み、フィールドシーケンシャル駆動方式で駆動されることを特徴とする[1]〜[13]のいずれかのVA型液晶表示装置。
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。KOBRAの標準波長は590nmである。
測定されるフィルム等のサンプルが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、位相差領域、位相差フィルム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。
また、本明細書では、「フロント側」とは表示面側を意味し、「リア側」とはバックライト側を意味する。また、本明細書で「正面」とは、表示面に対する法線方向を意味し、「正面コントラスト(CR)」は、表示面の法線方向において測定される白輝度及び黒輝度から算出されるコントラストをいうものとする。
0nm≦Re(590)≦10nm、かつ|Rth(590)|≦25nm
を満足する第1の位相差領域を有することを特徴とするVA型液晶表示装置に関する。
従来、液晶表示装置の光源であって、リア側に配置されるバックライトとして、指向性をもった光を照射するバックライトが使用されている。当該バックライトから液晶表示装置に斜め入射した光は、液晶セル中の液晶層及びカラーフィルタで散乱され、正面方向に散乱された成分が、正面CRを低下させる一因になる。本発明者が検討した結果、バックライトからリア側偏光子に入射した光が、液晶セルに入射するまでに、位相差領域を通過すると、正面CRの低下が顕著になるとの知見を得た。この理由は以下の通りである。
(i) バックライトから斜め入射してリア側偏光子を通過した直線偏光は、液晶セルに入射する前に、位相差領域を通過すると、位相差領域のRe及び/又はRthによって楕円偏光化され、その後、液晶セル中の液晶層及びカラーフィルタ層等で正面に散乱される。正面に散乱された光のうち、フロント側偏光子の吸収軸方向の成分(以下、「A成分」という場合がある)は偏光子に吸収されるが、フロント側偏光子の透過軸方向の成分(以下、「B成分」という場合がある)は、偏光子を透過してしまう。このB成分が、正面CRの低下の原因になる。B成分を少なくすれば、正面コントラストを向上させることができる。この観点で、リア側偏光子と液晶セルとの間に配置する位相差領域のRthは、小さいほど好ましい。
また、
(ii) 位相差領域を構成する位相差フィルムには、製造上、光軸の分布があり、これが偏光子と貼り合せる際の軸ズレを生じさせる。軸ズレは、バックライトからの光の楕円偏光化を促進するため、軸ズレを軽減すれば、正面コントラストを向上させることができる。この観点では、リア側偏光子と液晶セルとの間に配置する位相差領域のReは、小さいほど好ましい。
0nm≦Re(590)≦10nm、かつ|Rth(590)|≦25nm
を満足することで、高い正面CRのVA型液晶表示装置が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によれば、上記構成とすることで、高い正面コントラストを達成するVA型液晶表示装置を提供することができる。また、本発明では、リア側偏光子と液晶セルとの間の位相差領域には低Re及び低Rthの位相差フィルムのみが配置されているので、偏光子がバックライトからの熱によって変形等して当該位相差フィルムに応力がかかっても、元々低Re及び低Rthである位相差フィルムの光学的異方性の変化は極わずかである。その結果、従来VA型液晶表示装置において観察されていた、画面の四隅部において生じる光もれ、いわゆるコーナームラと呼ばれる、表示品位を低下させる故障も軽減することができる。
さらに、フロント側偏光子と液晶セルとの間の第2の位相差領域が所定の光学特性を示す態様では、斜め方向のCRの向上及び黒表示時のカラーシフトの低減も達成した液晶表示装置を提供することができる。
図1に示すVA型液晶表示装置は、VA型液晶セルLC、ならびにそれを挟んで、リア側偏光板PL1及びフロント側偏光板PL2を有する。リア側偏光板PL1のさらに外側には、バックライト10が配置され、バックライト10からの光は、リア側偏光板PL1、液晶セルLC、及びフロント側偏光板PL2の順に入射するように構成されている。液晶セルLCはVAモードの液晶セルであり、黒表示時には、ホメオトロピック配向になる。液晶セルLCは、ガラス等からなる上側基板26と下側基板24を対向させることで構成されており、前記基板上には配向膜(図示せず)と電極層(図示せず)を有し、さらにフロント側の基板上には、カラーフィルタ層(図示せず)を有する。
リア側基板の部材コントラスト(CRr)に対するフロント側基板の部材コントラストC
Rfの比(CRf/CRr)が3以上、即ち、3≦CRf/CRrの態様で、本発明の効果が
顕著になることがわかった。ここで、VA型液晶セル(図1中のLC)を2枚の基板(図1中の基板24および26)に分解したときに、フロント側の基板(図1中基板26)とその基板上に形成されていた部材の総称をフロント側基板といい、リア側の基板(図1中基板24)とその基板上に形成されていた部材の総称をリア側基板というものとする。当該部材の例には、カラーフィルタ、ブラックマトリックス、アレイ部材(TFTアレイ等)、基板上の突起部、共通電極、スリット等、種々の部材が含まれる。即ち、液晶セルのリア側基板及びフロント側基板の部材コントラストとは、各基板と各基板上に形成されている種々の部材のトータルのコントラストをいうものとする。測定方法の詳細については、後述する実施例に記載がある。
一般的には、VA型液晶表示装置では、黒表示時には液晶層は垂直配向状態になるので、リア側偏光子を通過し、法線方向に進む直線偏光は、その後、液晶層を通過してもその偏光状態は変化せず、原則として全てフロント側偏光子の吸収軸で吸収される。即ち、原則として、黒表示時には法線方向には光漏れはないといえる。しかし、VA型液晶表示装置の黒表示時の正面透過率はゼロではない。この理由の1つは、液晶層中の液晶分子が揺らいでいるためであり、液晶層に入射した光がある程度その揺らぎによって散乱されるためであることが知られている。液晶層に入射した光が、完全に、フロント側偏光子の吸収軸で吸収される直線偏光成分しか含んでいないほど、その影響が大きくなり、正面の光漏れが多くなる傾向がある。即ち、リア側に配置される位相差領域の位相差が大きく、高い楕円偏光率の楕円偏光に変換されているほど、この揺らぎによる正面の光漏れを軽減できる。
光が液晶層に入射する前に通過する部材(例えばアレイ部材)では、入射光の楕円偏光率は、その前に通過するリア側位相差領域(第1の位相差領域)の位相差によって決まる。一方で、液晶層に入射した後に通過する部材(例えばカラーフィルタ)では、リア側位相差領域の位相差に加えて、液晶層の位相差によって決まる。ここで、VA用液晶表示装置の場合、通常、液晶層のΔnd(590) (dは液晶層の厚さ(nm)、Δn(λ)は液晶層の波長λにおける屈折率異方性であり、Δnd(λ)はΔn(λ)とdの積のことである。)は280〜350nm程度に設定される。アレイ部材の光漏れが少なくなるようにリア側位相差領域の位相差を設定しても、液晶を通過すると楕円率は逆に大きくなる。リア側位相差領域の位相差が大きいほど入射偏光の楕円率が小さくなるので、液晶層を通過する前に光が入射する部材であるか、液晶層を通過した後に光が入射する部材であるかによって、リア側位相差領域の位相差を低く設定した結果、当該部材が正面方向の光漏れに影響する作用が逆転する。
リア側位相差領域の位相差の高低、各部材を通過することによる正面方向光漏れに与える影響の傾向、及びその影響の強弱を、図2(b)にまとめた。なお、図2(b)中、「↑」はリア側位相差領域が高レターデーションの場合に比べて正面CRを高める作用を示し、「↓」は正面CRを低下させる作用を示す。矢印の本数はその作用の強弱の目安であって、本数が多いほど作用が強いことを示す。
(i)顔料粒子をサンドミルやロールミル、ボールミルといった分散機を用いて機械的により細かく粉砕する方法であって、例えば、特開2009−144126号公報等に称さない記載があり、参照することができる。
(ii)顔料を溶剤に溶解させた後に再析出させることで微細な顔料粒子を調整する方法であって、例えば、特開2009−134178号公報に詳細な記載がある。
また、顔料以外に、染料を利用して高コントラストのカラーフィルタを作製する方法も提案されている。特開2005−173532号公報に詳細な記載があり、参照することができる。
これらの高コントラスト化されたカラーフィルタを利用することにより、通常の構成であっても、3≦CRf/CRrを満足する液晶セルとなる。
第2の位相差領域の光学特性の好ましい範囲については、後述する。
また、リア側偏光子12は、そのバックライト10側の表面に、保護フィルム20を有するが、さらにその表面に、防汚性フィルム、アンチリフレクションフィルム、アンチグレアフィルム、アンチスタチックフィルム等の機能性フィルムを有していてもよく、また、同様に、フロント側偏光子14は、その表示面側表面に、保護フィルム22を有するが、さらにその表面に、防汚性フィルム、アンチリフレクションフィルム、アンチグレアフィルム、アンチスタチックフィルム等の機能性フィルムを有していてもよい。
大きな位相差のフィルムは、製造時に多くの添加剤等を添加したり、高倍率で延伸する工程が必要であるため、フィルムに多くの添加剤を加えなくとも製造可能な安価フィルムいわゆるプレーンTAC=Reが0〜10nm、Rthが30〜80nmであるトリアセチルセルロースフィルム等)や小さな位相差のフィルムに比べて広幅化が困難である。通常の液晶表示装置には、横長の液晶セルが使用され、フロント側偏光子の吸収軸は水平方向(左右方向)に、リア側偏光子の吸収軸は鉛直方向(上下方向)に配置されるのが一般的である。さらに、工業的生産では、偏光子と位相差フィルムとをロール トゥ ロールで貼合するが一般的である。この製法で作製した偏光板を液晶セルに貼合することを考えると、フロント側に大きな位相差のフィルムを配置した方が、偏光板の幅方向を高い効率で使用することができ、即ち、得率が高くなる。本発明のように、リア側に位相差の小さな位相差のフィルムを配置する場合は、かかるフィルムは、広幅フィルムとしての作製が容易であり、広幅偏光子と組み合わせることで、さらに得率を高くできる。その結果、廃棄する偏光板の量を少なくすることができる。
1.第1の位相差領域
本発明では、前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に配置する1層又は2層以上の位相差層からなる第1の位相差領域は、下記式:
0nm≦Re(590)≦10nm、かつ|Rth(590)|≦25nm
を満足する。第1の位相差領域は、下記式:
0nm≦Re(590)≦5nm、且つ|Rth(590)|≦10nm
を満足するのが好ましく、下記式:
0nm≦Re(590)≦3nm、且つ|Rth(590)|≦5nm
を満足するのがより好ましい。
なお、本明細書において、フィルムのヘイズの測定方法は以下の通りである。フィルム試料40mm×80mmを準備し、25℃,60%RHの環境下、ヘイズメーター(NDH−2000、日本電色工業(株)製)により、JIS K−6714に従って測定する。
セルロースアシレート系フィルム:
本明細書では、「セルロースアシレート系フィルム」とは、セルロースアシレートを主成分(全成分の50質量%以上)として含有するフィルムをいう。当該フィルムの作製に用いられるセルロースアシレートは、セルロースの水酸基の水素原子を、アシル基に置換したものである。前記セルロースアシレートはセルロースの水酸基がアシル化されたもので、その置換基はアシル基の炭素原子数が2のアセチル基から炭素原子数が22のものまでいずれも用いることができる。本発明において使用されるセルロースアシレートにおいて、セルロースの水酸基への置換度については特に限定されないが、セルロースの水酸基に置換する酢酸および/または炭素原子数3〜22の脂肪酸の結合度を測定し、計算によって置換度を得ることができる。測定方法としては、ASTMのD−817−91に準じて実施することができる。
なお、本発明の第1の位相差位相差領域を構成する位相差フィルムの材料として利用可能なセルロースアシレートの例には、特開2006−184640号公報の[0019]〜[0025]に詳細な記載があるセルロースアシレートが含まれる。
また、上述のセルロースアシレートのアシル置換基のうちで、実質的にアセチル基/プロピオニル基/ブタノイル基の少なくとも2種類からなる場合においては、その全置換度が2.30〜3.00の場合にセルロースアシレート系フィルムの光学異方性を効果的に低下させることができることがわかった。より好ましいアシル置換度は2.35〜3.00であり、さらにのぞましくは2.40〜3.00である。
藤秀夫、繊維学会誌、第18巻第1号、105〜120頁、1962年)により測定できる。特開平9−95538に詳細に記載されている。
光学異方性を低下させる化合物は、好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜250℃の固体であり、さらに好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜200℃の固体である。また光学異方性を低下させる化合物は、セルロースアシレート系フィルム作製のドープ流延、乾燥の過程で揮散しないことが好ましい。
なお、光学異方性を低下させる化合物は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。また、光学異方性を低下させる化合物を添加する時期は、溶液製膜法においては、ドープ調製工程中のいずれのタイミングであってもよく、ドープ調製工程の最後に添加してもよい。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。
塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、表層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつまたは両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
アクリル系ポリマーフィルムは、(メタ)アクリル酸エステルの少なくとも1種から誘導される繰り返し単位を有するアクリル系ポリマーを主成分とするフィルムである。当該アクリル系ポリマーフィルムの好ましい例は、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される繰り返し単位とともに、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーである。このアクリル系ポリマーについては、特開2008−9378号公報に詳細な記載があり、参照することができる。
フロント側偏光子と液晶セルとの間に配置される第2の位相差領域は、その光学特性が、斜め方向のコントラストの向上、及び黒表示時のカラーシフトの軽減に寄与し得るように調整されているのが好ましい。好ましい第2の位相差領域の一例は、30nm≦Re(590)≦90nm、且つ170nm≦Rth(590)≦300nm
を満足する位相差領域である。この範囲であると、一般的なVA型液晶セル(Δnd(590)は180〜350nm程度)の黒表示時の斜め方向の光漏れを軽減できる。
さらに、前述したように、第2の位相差領域のレターデーション、特にRth、の好ましい範囲は、液晶層のΔnd(λ)の値に応じて変動する。ここで、波長λにおける第1の位相差領域のRthをRth1(λ)、第2の位相差領域のRthをRth2(λ)とすると、液晶層のΔnd(λ)および第1の位相差領域のRth(λ)に対する、さらに好ましい第2の位相差領域の一例は、
Δnd(590)−70≦Rth1(590)+Rth2(590)≦Δnd(590)−10
を満足する位相差領域であり、より好ましくは、
Δnd(590)−60≦Rth1(590)+Rth2(590)≦Δnd(590)−20
を満足する位相差領域である。この範囲であると、VA型液晶セルの黒表示時の斜め方向の光漏れをより軽減できる。
また、上記した通り、白表示時の透過率を高くする(=正面CRを高くする)ためには、液晶層のΔnd(590)が280nm以上340nm以下であることが好ましい。この場合、フロント側に配置される第2の位相差領域は、
220nm≦Rth(590)≦280nm
であることが好ましく、
230nm≦Rth(590)≦280nm
であることがより好ましい。
一方で、製造適性を考慮すると、第2の位相差領域として、Rth(590)≦230nmの位相差フィルムを利用する構成が好ましい場合がある。一般的に、高い位相差の位相差フィルムを得るためには、延伸倍率の高い延伸処理を行ったり、または位相差の発現に寄与する添加剤の添加量を増やしたりする必要があるが、延伸倍率が高くなるとフィルムの切断が起こり易くなり、また、添加剤の添加量が多くなるとフィルムから添加剤が染み出す場合があるためである。
Rth(590)≦230nmの位相差フィルムを利用するためには、液晶セルのΔnd(590)は、Δnd(590)≦290nmであることが好ましく、Δnd(590)≦280nmであることがより好ましい。
また、前記セルロースアシレートは、セルロースアセテートであることが好ましいが、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。さらに、アセチル基と、プロピオニル及び/又はブチリル基とを有するセルロースアシレートが好ましく、アセチル基の置換度が1.0〜2.97で、プロピオニル及び/又はブチリル基の置換度が0.2〜2.5のセルロースアシレートがより好ましい。
前記円盤状化合物はRthレターデーション発現性において前記棒状化合物よりも優れているため、特に大きなRthレターデーションを必要とする場合には好ましく使用される。2種類以上のレターデーション発現剤を併用してもよい。
前記レターデーション発現剤は、250〜400nmの波長領域に最大吸収を有することが好ましく、可視領域に実質的に吸収を有していないことが好ましい。
前記円盤状化合物について説明する。円盤状化合物としては少なくとも二つの芳香族環を有する化合物を用いることができる。
本明細書において、「芳香族環」は、芳香族炭化水素環に加えて、芳香族性ヘテロ環を含む。本発明に用いることができる前記円盤状化合物としては、例えば、特開2008−181105号公報の[0038]〜[0046]に記載される化合物を挙げることができる。
本発明では前述の円盤状化合物の他に直線的な分子構造を有する棒状化合物も好ましく用いることができる。本発明に用いることができる前記棒状化合物としては、例えば、特開2007−268898号公報の[0053]〜[0095]に記載される化合物を挙げることができる。
正の複屈折性化合物とは、分子が一軸性の配向をとって形成された層に光が入射したとき、前記配向方向の光の屈折率が前記配向方向に直交する方向の光の屈折率より大きくなるポリマーをいう。
このような正の複屈折性化合物としては、特に制限ないが、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミドイミドおよびポリエステルイミド等の固有複屈折値が正のポリマーを挙げることができ、ポリエーテルケトンおよびポリエステル系ポリマー等が好ましく、ポリエステル系ポリマーがより好ましい。
また炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸としては、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、1,8−ナフタレンジカルボン酸、2,8−ナフタレンジカルボン酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸等がある。
前記正の複屈折性化合物の両末端がカルボン酸やOH基とならないように、モノアルコール残基やモノカルボン酸残基で保護することが好ましい。
この場合、モノアルコールとしては炭素数1〜30の置換、無置換のモノアルコールが好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、ペンタノール、イソペンタノール、ヘキサノール、イソヘキサノール、シクロヘキシルアルコール、オクタノール、イソオクタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ノニルアルコール、イソノニルアルコール、tert−ノニルアルコール、デカノール、ドデカノール、ドデカヘキサノール、ドデカオクタノール、アリルアルコール、オレイルアルコールなどの脂肪族アルコール、ベンジルアルコール、3−フェニルプロパノールなどの置換アルコールなどが挙げられる。
以下に、前記正の複屈折性化合物の具体例を記すが、本発明で用いることができる正の複屈折性化合物はこれらに限定されるものではない。
逐次流延法は、流延用支持体の上に先ず第1層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して、流延し、乾燥あるいは乾燥することなく、その上に第2層用の流延用ドープを流延用ギーサから押出して流延する要領で、必要なら第3層以上まで逐次ドープを流延・積層して、適当な時期に支持体から剥ぎ取って、乾燥しフィルムを成形する流延法である。塗布法は、一般的には、コア層のフィルムを溶液製膜法によりフィルムに成形し、表層に塗布する塗布液を調製し、適当な塗布機を用いて、片面ずつまたは両面同時にフィルムに塗布液を塗布・乾燥して積層構造のフィルムを成形する方法である。
製造適性の観点で好ましい。
フロント側及びリア側に配置される偏光子については特に制限はない。通常用いられている直線偏光膜を利用することができる。直線偏光膜は、Optiva Inc.に代表される塗布型偏光膜、もしくはバインダーと、ヨウ素又は二色性色素からなる偏光膜が好ましい。直線偏光膜におけるヨウ素及び二色性色素は、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、もしく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。現在、市販の偏光子は、延伸したポリマーを、浴槽中のヨウ素もしくは二色性色素の溶液に浸漬し、バインダー中にヨウ素、もしくは二色性色素をバインダー中に浸透させることで作製されるのが一般的である。
フロント側偏光子及びリア側偏光子のそれぞれの両面には、保護フィルムが貼合されているのが好ましい。但し、図1に示す通り、第1及び第2の位相差領域が1枚のフィルムからなり、当該フィルムが保護フィルムとしても機能する態様では、液晶セル側の偏光子表面の保護フィルムは省略することができる。リア側偏光子と液晶セルとの間に、保護フィルム及び1枚以上の位相差フィルムが配置されている態様では、当該保護フィルムと1枚以上の位相差フィルムは、積層体全体として、第1の位相差領域に要求される光学特性を満足する。当該保護フィルムの好ましい材料等については、第1の位相差領域を構成する位相フィルムの好ましい材料等と同様である。
1. フィルム1〜6の作製
下記表に記載のアシル基の種類、置換度の異なるセルロースアシレートを調製した。これは、触媒として硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)を添加し、アシル置換基の原料となるカルボン酸を添加し40℃でアシル化反応を行った。この時、カルボン酸の種類、量を調整することでアシル基の種類、置換度を調整した。またアシル化後の40℃で熟成を行った。さらにこのセルロースアシレートの低分子量成分をアセトンで洗浄し除去した。なお、表中のAcとはアセチル基であり、CTAとは、セルローストリアセテート(アシル基がアセテート基のみからなるセルロースエステル誘導体)を意味する。
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、更に90℃に約10分間加熱した後、平均孔径34μmのろ紙および平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過した。
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セルロースアシレート溶液
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セルロースアシレート 100.0質量部
トリフェニルホスフェート(TPP) 7.8質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP) 3.9質量部
メチレンクロライド 403.0質量部
メタノール 60.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で調製したセルロースアシレート溶液を含む下記組成物を分散機に投入し、マット剤分散液を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤分散液
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平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 2.0質量部
メチレンクロライド 72.4質量部
メタノール 10.8質量部
セルロースアシレート溶液 10.3質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
次に上記方法で調製したセルロースアシレート溶液を含む下記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溶解し、添加剤溶液を調製した。
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添加剤溶液
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レターデーション発現剤(1) 20.0質量部
メチレンクロライド 58.3質量部
メタノール 8.7質量部
セルロースアシレート溶液 12.8質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記表に記載の通り綿、添加剤を変更して、上記の溶液および分散液を調製した。
ここで、下記表中に記載の添加剤および可塑剤の略称は下記の通りである。
CTA:トリアセチルセルロース
TPP:トリフェニルホスフェート
BDP:ビフェニルジフェニルホスフェート
特開2003−315556号公報の実施例2に記載の光学補償A層と同様の方法にて、Re(590)77nm、及びRth(590)47nmの位相差フィルム7を得た。
Z−TACフィルム(富士フイルム社製、Re(590)=1nm、Rth(590)=−1nm)を準備した。別途、特開2003−315556号公報の実施例2に記載の光学補償B層と同様の方法にて、Re(590)1.5nm、Rth(590)207nmの位相差フィルム8aを得た。この位相差フィルム8aを、Z−TACの表面に貼合して、積層フィルムを作製し、フィルム8として用いた。
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、セルロースアシレート溶液Cを調製した。
<セルロースアシレート溶液C組成>
置換度2.86のセルロースアセテート 100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 11質量部
<添加剤溶液D組成>
メチレンクロライド 80質量部
メタノール 20質量部
下記の光学的異方性低下剤A−7 40質量部
このドープを支持体上に流延して、厚み80μmのセルロースアシレート系フィルムを作製した。これをフィルム9として使用した。
特開2007−127893号公報の[0223]〜[0226]の記載に従って、延伸フィルム(保護フィルムA)を作製した。この保護フィルムAの表面に、同公報の[0232]の記載に従って、易接着層コーティング組成物P−2を調製し、当該組成物を、同公報の[0246]に記載の方法に従って、前記延伸フィルムの表面に塗布して、易接着層を形成した。このフィルムをフィルム10として用いた。
フィルム11として、市販のトリアセチルセルロースフィルム「TF80UL」(富士フイルム製)を準備した。
(ポリマー溶液の調製)
1)セルロースアシレート
下記のセルロースアシレートA及びBの中から、下記表4に記載される通り選択して使用した。各セルロースアシレートは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用した。
・セルロースアシレートA:
置換度が2.93のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートAの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.94であった。
・セルロースアシレートB:
置換度が2.86のセルロースアセテートの粉体を用いた。セルロースアシレートBの粘度平均重合度は300、6位のアセチル基置換度は0.89、アセトン抽出分は7質量%、質量平均分子量/数平均分子量比は2.3、含水率は0.2質量%、6質量%ジクロロメタン溶液中の粘度は305mPa・s、残存酢酸量は0.1質量%以下、Ca含有量は65ppm、Mg含有量は26ppm、鉄含有量は0.8ppm、硫酸イオン含有量は18ppm、イエローインデックスは1.9、遊離酢酸量は47ppmであった。粉体の平均粒子サイズは1.5mm、標準偏差は0.5mmであった。
下記の溶媒Aを使用した。各溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
・溶媒A
ジクロロメタン/メタノール=90/10質量部
下記の添加剤A及びBの中から、下記表4に記載されるものを選択して使用した。
・添加剤A
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
・添加剤B
トリフェニルホスフェート(1.6質量部)
ビフェニルジフェニルホスフェート(0.8質量部)
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
下記の溶解工程Aを使用して膨潤、溶解を行った。
・溶解工程A
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒および添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記セルロースアシレートを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌し、3時間膨潤させた後に再度撹拌を実施し、セルロースアシレート膨潤溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/m/sec2〔4.9×105N/m/sec2〕)の周速で攪拌するディゾルバータイプの偏芯攪拌軸および中心軸にアンカー翼を有して周速1m/sec(剪断応力1×104kgf/m/sec2〔9.8×104N/m/sec2〕)で攪拌する攪拌軸を用いた。膨潤は、高速攪拌軸を停止し、アンカー翼を有する攪拌軸の周速を0.5m/secとして実施した。
膨潤した溶液をタンクから、ジャケット付配管で50℃まで加熱し、さらに2MPaの加圧化で90℃まで加熱し、完全溶解した。加熱時間は15分であった。この際、高温にさらされるフィルター、ハウジング、および配管はハステロイ合金製で耐食性の優れたものを利用し保温加熱用の熱媒を流通させるジャケットを有する物を使用した。
次に36℃まで温度を下げ、セルロースアシレート溶液を得た。
得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
下記の製膜工程Aにより製膜した。
・製膜工程A
前記セルロースアシレート溶液を30℃に加温し、流延ギーサー(特開平11−314233号公報に記載)を通して15℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピードは50m/分、塗布幅は200cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたセルロースアシレート系フィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートの透明フィルムを得た。
下記表4に示す通り、下記の延伸工程AまたはBのいずれかにより延伸工程を実施した。
・延伸工程A
得られたフィルムを、2つのニップロール間に加熱ゾーンを有する装置を用いて延伸した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は0.1となるようにニップロール間の距離を調整し、加熱ゾーンに入る前のベース温度は25℃とし、加熱ゾーンは下記表4に記載の温度とした。また、送り出しのニップロールの速度と引取りのニップロールの速度との速度比をつけることによって、下記表4に記載の延伸倍率となるように調整した。
得られたフィルムの両端をテンタークリップで把持した後、加熱ゾーン内で搬送方向と直交する方向に延伸した。加熱ゾーンは下記表4に記載の温度に設定し、およびテンターの拡縮率から算出した延伸倍率は下記表4に記載の倍率とした。
以上の通り、フィルム12〜16を作製した。作製条件を下記表4にまとめる。
フィルム4の作製において、レターデーション発現剤(1)の添加量を12質量部に変更し、縦延伸倍率を20%に、及び横延伸倍率を35%に変更した以外は、同様にして作製した。
フィルム5の作製において、レターデーション発現剤(1)の添加量を7.2質量部に変更し、縦延伸倍率を35%に、及び横延伸倍率を75%に変更した以外は、同様にして作製した。
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14−060」((株)オプテス製)の表面に、ソリッドステートコロナ処理機6KVA(ピラー(株)製)によりコロナ放電処理を行った。このフィルムをフィルム19として使用した。このフィルムの厚みは、60μmであった。
市販のシクロオレフィン系ポリマーフィルム「ARTON FLZR50」(JSR(株)製)の表面に、フィルム18と同様の方法でコロナ放電処理を行った。このフィルムをフィルム20として使用した。このフィルムの厚みは、50μmであった。
市販のノルボルネン系ポリマーフィルム「ZEONOR ZF14−100」((株)オプテス製)を、温度142℃にてMD方向に1.55倍、TD方向に1.8倍で固定端二軸延伸を行った後、表面に、ソリッドステートコロナ処理機6KVA(ピラー(株)製)によりコロナ放電処理を行った。このフィルムを、フィルム21として使用した。このフィルムの厚みは、38μmであった。
セルロースアシレートプロピオネート(「CAP482−20」(イーストマンケミカル社製);アセチル置換度0.2、プロピオニル基置換度2.4)を用意した。これに、可塑剤として、1、4−フェニレン−テトラフェニルリン酸エステルを8質量%、劣化防止剤(酸化防止剤)として、IRGANOX−1010(チバスペシャルティケミカルズ社製)を0.5質量%加え、タンブラー型混合機で30分間混合した。得られた混合物を、除湿熱風式乾燥機((株)松井製作所DMZ2)により熱風温度150℃、露点−36℃で乾燥した。次いで、この混合物をテクノベル(株)製二軸押出し機に供給し、押出し機中間部に設けてある添加剤ホッパーの開口部から、マット剤として、アエロジル(AEROSIL)200V(0.016μmのシリカ微粒子、日本アエロジル社製)を押出し量の0.05%となるように連続式フィーダーにより添加し、紫外線吸収剤として、チヌビン(TINUVIN)360(チバスペシャルティケミカルズ社製)を同開口部から押出し量の0.5%となるように添加して、溶融押出した。溶融押出したフィルムの膜厚は220μmだった。
さらにこのフィルムを、温度142℃にてMD方向に1.3倍、TD方向に2.4倍で固定端二軸延伸を行ってフィルムを作製した。このフィルムを、フィルム22として使用した。なお、このフィルムの膜厚は70μmであった。
フィルム1の作製において、原料として、下記表に示すセルロースアシレートを使用し、及び製造条件を下記表に示す通りに代えた以外は、フィルム1の作製と同様にしてフィルムを作製し、フィルム23として使用した。なお、下記の添加剤および可塑剤の略称は、上記と同義である。
(ポリマー溶液の調製)
1)ポリマー
ビスフェノールAと9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレンをビスフェノール成分とするポリカーボネート共重合体を使用した。ポリマーは120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、20質量部を使用した。
下記の溶媒Aを使用した。各溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
・溶媒A
ジクロロメタン=100質量部
下記の添加剤Aを使用した。
・添加剤A
二酸化ケイ素微粒子(粒子サイズ20nm、モース硬度約7)(0.08質量部)
下記の溶解工程Aにより、膨潤、溶解を行った。
・溶解工程A
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環する400リットルのステンレス製溶解タンクに、前記溶媒および添加剤を投入して撹拌、分散させながら、前記ポリマーを徐々に添加した。投入完了後、室温にて2時間撹拌して、ポリマー溶液を得た。
得られたポリマー溶液を、絶対濾過精度10μmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、さらに絶対濾過精度2.5μmの金属焼結フィルター(FH025、ポール社製)にて濾過してポリマー溶液を得た。
下記の製膜工程Aにより製膜を行った。
・製膜工程A
前記ポリマー溶液を30℃に加温し、流延ギーサー(特開平11−314233号公報に記載)を通して15℃に設定したバンド長60mの鏡面ステンレス支持体上に流延した。流延スピードは10m/分、塗布幅は150cmとした。流延部全体の空間温度は、15℃に設定した。そして、流延部の終点部から50cm手前で、流延して回転してきたポリマーフィルムをバンドから剥ぎ取り、45℃の乾燥風を送風した。次に110℃で5分、さらに140℃で10分乾燥して、透明ポリマーフィルムを得た。
下記の延伸工程Aを実施した。
・延伸工程A
得られたフィルムを、2つのニップロール間に加熱ゾーンを有する装置を用いて延伸した。縦横比(ニップロール間の距離/ベース入口幅)は8となるようにニップロール間の距離を調整し、加熱ゾーンに入る前のベース温度は25℃とし、加熱ゾーンは210℃とした。送り出しのニップロールの速度と引取りのニップロールの速度との速度比をつけることによってフィルムの延伸を行い、Re/Rth=140/72nmの透明ポリマーフィルムを得た。
2,2'−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパンと、2,2'−ビス(トリフルオロメチル)−4,4'−ジアミノビフェニルから合成されたポリイミドをシクロヘキサノン中に溶解させ、15質量%の溶液を調製した。このポリイミド溶液を、二軸延伸ポリエステルフィルム(基材)上に塗布し、120℃で10分間乾燥させて、厚さ5μmの非液晶性ポリマー層(光学補償B層)を形成し、積層体を得た。
この積層体を、上記で作製したフィルム9と、粘着剤を用いて貼り合せた。光学補償B層の表面をフィルム9の表面と接触させて貼り合せた。その後、基材を除去し、フィルム25を作製した。
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、過熱しながら攪拌して各成分を溶解した後、平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでろ過し、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)
置換度2.81のセルロースアセテート 100質量部
レターデーション発現剤(1) 8.5質量部
レターデーション発現剤(3) 7.0質量部
メチレンクロライド 428.4質量部
メタノール 64.0質量部
これは、フィルム26の作製に、レターデーション発現剤として使用したレターデーション発現剤(3)が可塑剤として機能するため、フィルム1の作製に使用したTPPおよびBDPといった従来の低分子可塑剤を使用しなかったためである。
このように、レターデーション発現剤(3)のような前記正の複屈折性化合物を使用することで、前述の問題を解決することができることから、前記正の複屈折性化合物はフィルム製造の観点から好ましいレターデーション発現剤であるといえる。
(低置換度層用セルロースアシレート溶液)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、過熱しながら攪拌して各成分を溶解し、低置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.43のセルロースアセテート 100質量部
レターデーション発現剤(1) 4.0質量部
レターデーション発現剤(4) 10.0質量部
メチレンクロライド 351.5質量部
メタノール 52.5質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、高置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.79のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(4) 11.0質量部
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 0.15質量部
メチレンクロライド 395.0質量部
メタノール 59.0質量部
前記低置換度層用セルロースアシレート溶液から膜厚82μmのコア層を、前記高置換度層用セルロースアシレート溶液から膜厚2μmのスキンA層及びスキンB層を、形成するために、それぞれ流延した。得られたフィルムをバンドから剥離し、クリップに挟み、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が20%の状態のときに延伸温度180℃で幅方向に18%、テンターを用いて横延伸した。その後にフィルムからクリップを外して130℃で20分間乾燥させ、フィルム27を作製した。
フィルム27の作製において、コア層の膜厚を75μmに、延伸倍率を20%に変更した以外は、同様にして作製した。
(低置換度層用セルロースアシレート溶液)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、過熱しながら攪拌して各成分を溶解し、低置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.43のセルロースアセテート 100質量部
レターデーション発現剤(4) 18.5質量部
メチレンクロライド 365.5質量部
メタノール 54.6質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、撹拌して、各成分を溶解し、高置換度層用セルロースアシレート溶液を調製した。
置換度2.79のセルロースアセテート 100.0質量部
レターデーション発現剤(4) 11.0質量部
平均粒径16nmのシリカ粒子
(aerosil R972 日本アエロジル(株)製) 0.15質量部
メチレンクロライド 395.0質量部
メタノール 59.0質量部
前記低置換度層用セルロースアシレート溶液から膜厚37μmのコア層を、前記高置換度層用セルロースアシレート溶液から膜厚2μmのスキンA層及びスキンB層を、形成するために、それぞれ流延した。得られたフィルムをバンドから剥離し、フィルム全体の質量に対する残留溶媒量が20%の状態のときに、温度200℃で30分間乾燥した後、130℃で20分間乾燥させ、フィルム29を作製した。
上記フィルム1〜29の特性を以下の表にまとめた。なお、各フィルムのRe(590)及びRth(590)は、試料30mm×40mmを、25℃、60%RHで2時間調湿し、KOBRA21ADH(王子計測機器(株)製)において波長590nmで測定し、フィルム1〜6、9、11〜18、22、23、26〜29については、平均屈折率の仮定値1.48および膜厚を入力し算出した。また、それ以外のフィルムの場合は平均屈折率の仮定値として、フィルム7及び20については1.52を、フィルム8については1.60を、フィルム10については1.50を、フィルム19、21については1.53を、フィルム24については1.59を、フィルム25については1.58を用いた。
厚さ80μmのポリビニルアルコール(PVA)フィルムを、ヨウ素濃度0.05質量%のヨウ素水溶液中に30℃で60秒浸漬して染色し、次いでホウ酸濃度4質量%濃度のホウ酸水溶液中に60秒浸漬している間に元の長さの5倍に縦延伸した後、50℃で4分間乾燥させて、厚さ20μmの偏光膜を得た。
上記表に示すフィルム1〜29のうち、セルロースアシレート系フィルムについては、以下の通り、鹸化処理を行った。各フィルムを、1.5モル/リットルで55℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬した後、水で十分に水酸化ナトリウムを洗い流した。その後、0.005モル/リットルで35℃の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
フィルム1〜29のいずれか2枚で、偏光膜を挟んで、貼り合せ偏光板を作製した。組合せについては下記表に示す。
なお、セルロースアシレート系フィルムである、フィルム1〜9、11〜18、及び22〜29については、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼合し;フィルム10については、易接着層を偏光子の表面側にして貼合し;並びにフィルム19〜21については、アクリル系粘着剤を利用して貼合した。
また、フィルム1〜24、及び26〜28については、その面内遅相軸を、偏光子の透過軸と平行にして貼り合せ;及びフィルム25、29については、その面内遅相軸を、偏光子の透過軸と直交にして貼り合せた。
(1)液晶セル1の準備
VA型液晶表示セルとして、LC−42RX1W(シャープ(株)社製)を準備した。これを液晶セル1として使用した。液晶セル1のΔnd(590)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定したところ、Δnd(590)は300nmであった。
(2)−1 赤色画素部の形成
<硬化性組成物層(塗膜)の形成>
一方の面にブラックマトリクス(BM)が形成されたガラス基板(550mm×650mm)のBM形成面側に、特開2009−144126号公報の実施例17の着色感光性組成物を更に0.05mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ウルトラアペックスミル(寿工業社製)にて30分間分散処理を行なったものを、スリット間隔100μm、塗布有効幅500mmのスリットヘッドを備えたスリット塗布装置を用いてスリット塗布することにより、硬化性組成物層(塗膜)を形成した。
スリット塗布は、ポストベーク後の膜厚が、2.0μmとなるようにスリットとガラス基板との間隔、塗布液の吐出量を調節して、塗布速度100mm/秒で行った。
次いで、得られた硬化性組成物層に対し、ホットプレートを用いて、80℃で120秒間乾燥(プリベーク)を行なった後、HITACHI露光機LE5565を用いて、プロキシミテイーギャップを180μmとして、90mJ/cm2で露光した(照度:20mW/cm2)。
露光後の基板を、水酸化カリウム系現像液CDK−1(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ(株)製)の1.0%現像液(25℃)で60秒間シャワー現像し、純水で洗浄した。
以上により、ガラス基板上に赤色画素部を形成した。この基板をオーブンにて220℃30分のポストベークを行い、赤色画素部が形成されたガラス基板を得た。
赤色画素部が形成されたガラス基板に、特開2009−144126号公報の実施例18の着色感光性組成物を更に0.05mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ウルトラアペックスミル(寿工業社製)にて30分間分散処理を行なったものを用いた以外は、赤色画素部の形成と同様にして緑色画素部を形成した。この基板をオーブンにて220℃で30分間のポストベークを行い、赤色画素部及び緑色画素部が形成されたガラス基板を得た。
赤色画素部及び緑色画素部が形成されたガラス基板に、特開2009−144126号公報の実施例19の着色感光性組成物を更に0.05mmφジルコニアビーズを用いたビーズ分散機ウルトラアペックスミル(寿工業社製)にて30分間分散処理を行なったものを用いた以外は、赤色画素部の形成と同様にして青色画素部を形成した。この基板をオーブンにて230℃で30分間のポストベークを行い、カラーフィルタ基板を得た。
上記作製したカラーフィルタ基板の上に、ITO(Indium Tin Oxide)の透明電極をスパッタリングにより形成した。次いで、特開2006−64921号公報の実施例1に従い、このITO膜上の隔壁(ブラックマトリックス)上部に相当する部分にスペーサを形成した。これをフロント側基板とした。
別途、対向基板としてITOの透明電極を形成したガラス基板を用意し、カラーフィルタ基板及び対向基板の透明電極にそれぞれPVAモード用にパターニングを施し、その上に更に垂直ポリイミドよりなる配向膜を設けた。
SHARP社製の液晶パネル「LC−37GX1W」から取り出した液晶セルを分解して、光源側に配置されていたアレイ基板を取り出し、エタノールで表面を洗浄した後、前記対向基板のガラス側にガラス用マッチングオイルを用いて前記製品アレイ基板を貼り付けた。これをリア側基板とした。
その後、フロント側基板のカラーフィルタのRGB画素群を取り囲むように周囲に設けられたブラックマトリクス外枠に相当する位置に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、VAモード用液晶を滴下し、リア側基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして液晶セル2を作製した。
続いて、作製した液晶セル2のΔnd(590)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用したところ、Δnd(590)は300nmであった。
カラーフィルタ基板の作製法において、赤色画素部の形成に特開2009−144126号公報の実施例17の着色感光性組成物を、緑色画素部の形成に特開2009−144126号公報の実施例18の着色感光性組成物を、青色画素部の形成に特開2009−144126号公報の実施例19の着色感光性組成物を、それぞれ用いた以外は、液晶セル2と同様の方法で液晶セル3を作製した。
続いて、作製した液晶セル3のΔnd(590)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用したところ、Δnd(590)は300nmであった。
カラーフィルタ基板上のITO膜上の隔壁上部に相当する部分に形成した柱上スペーサーパターンに、直径16μm、平均高さ3.0μmのものを使用した以外は、液晶セル2と同様の方法で液晶セル4を作製した。
作製した液晶セル4のΔnd(590)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定したところ、Δnd(590)は240nmであった。
ITOの透明電極を形成したガラス基板を用意し、ガラス基板上のITO膜の上に直径16μm、平均高さ3.7μmの透明な柱状スペーサーパターンを形成し、透明電極にPVAモード用にパターニングを施し、その上に更に垂直ポリイミドよりなる配向膜を設け、フロント基板とした。
液晶セル2と同様の方法でリア側基板を作製した。
その後、フロント側基板の柱上スペーサの上に紫外線硬化樹脂のシール剤をディスペンサ方式により塗布し、VAモード用液晶を滴下し、リア側基板と貼り合わせた後、貼り合わされた基板をUV照射した後、熱処理してシール剤を硬化させた。このようにして液晶セル5を作製した。
続いて、作製した液晶セル5のΔnd(590)をAXOMETRICS社製のAXOSCANと付属のソフトを使用して測定したところ、Δnd(590)は300nmであった。
カラーフィルタ基板の作製法において、赤色画素部の形成に特開2009−144126号公報の比較例12の着色感光性組成物を、緑色画素部の形成に特開2009−144126号公報の比較例13の着色感光性組成物を、青色画素部の形成に特開2009−144126号公報の比較例14の着色感光性組成物を、それぞれ用いた以外は、液晶セル2と同様の方法で液晶セル6を作製した。
液晶セル1を分解して、視認側に配置されていた基板をフロント側基板、光源側に配置されていたアレイ基板をリア側基板とし、エタノールで表面を洗浄した後、フロント側基板およびリア側基板の部材CRの算出に使用した。
SHARP社製の液晶パネル「LC−32GH5」のバックライト上に、偏光板(HLC2−2518、サンリッツ社製)を配置し、その上に、前述の液晶セル1〜5のフロント側基板、又はリア側基板を、回転ステージ(SGSP−120YAW、シグマ光機製)に取り付けて光源上の偏光板と2mm間隔で平行に配置した。このとき、リア側基板にあるアレイの配線およびフロント基板のブラックマトリックスが偏光板の偏光軸と一致するように配置した。さらにその上に、回転ステージに取り付けた偏光板(HLC2−2518、サンリッツ社製)を、偏光板間の距離が52mmになるように配置し、測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストA(白輝度/黒輝度)を算出した。ここで、偏光板を回転させたときに、最も輝度値が低くなるときを黒表示の輝度値とし、さらに偏光板を90度回転させた場合の輝度値を白表示の輝度値とした。
次に、前述の形態において、カラーフィルタ基板またはアレイ基板を取り外した形態で、偏光板のみの黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラストBを算出した。
正面コントラストAにおける、偏光板の正面コントラストBの影響を排除するため、次の式で部材コントラストを算出した。
部材コントラスト=1/(1/正面コントラストA−1/正面コントラストB)
算出した部材コントラストをもとに、フロント側基板の部材コントラスト/リア側基板の部材コントラスト を算出し、下表にまとめた。
上記液晶セルのいずれかの両基板の外側表面に、下記表に示す組合せで偏光板を貼合して、VA型液晶表示装置を作製した。偏光板の吸収軸は互いに直交にして貼合した。
作製した各液晶表示装置の光源として、液晶セル1〜4および6には、LC−42RX1W(シャープ(株)社製)のバックライトを、液晶セル5には、BGR3色のLEDを180Hzで交互に発光させたものを使用し、以下の評価を行った。
VA型液晶セルとして、上記液晶セル1を使用して、下記表に示すとおり偏光板とそれぞれ組合せ、実施例及び比較例の液晶表示装置をそれぞれ作製した。
(1) 正面コントラストの測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出した。(2)正面コントラスト比の測定
測定器(BM5A、TOPCON社製)を用いて、暗室において、パネル法線方向の黒表示および白表示の輝度値を測定し、正面コントラスト(白輝度/黒輝度)を算出した。このとき、測定器とパネル間の距離は700mmに設定した。
続いて、正面コントラスト比を、基準形態での正面コントラスト比を基に、次の式で算出した。
正面コントラスト比=実施形態での正面コントラスト/基準形態での正面コントラスト
なお、基準形態は、
液晶セル1の場合は比較例10で正面コントラストは3060、
であった。
装置正面からの方位角方向45度、極角方向60度における黒表示時の光漏れ率を測定した。この値が小さいほど斜め45度方向での光漏れが少なく、表示装置のコントラストが良いことを示し、液晶表示装置の視野角特性を評価できる。
下記指標における許容不可は、明室でも光漏れが認識される程度の光漏れを意味する。
◎:光漏れが認識できない
○:光漏れが軽度
△:光漏れが中程度
△×:大きな光漏れがある(許容不可)
×:激しい光漏れがある(許容不可)
極角60度における全方位角方向の変化(Δuv)を測定した。
下記指標における許容不可は、明室でも認識できる程の色味変化であることを意味する。◎:色味変化が極めて小さい
○:色味変化が軽度
△:色味変化が中程度
△×:色味変化がある(許容不可)
×:激しい色味変化がある(許容不可)
(5)コーナームラ
コーナームラは、液晶表示装置を50℃95%RHで120時間サーモ処理して、25℃60%RHに20時間調湿後、バックライトを点灯させ、黒表示での光漏れの評価を行った。
◎:4隅の光漏れがない
○:4隅のうち、どこかにうっすらと光漏れがある
△:4隅のうち、2〜3箇所に光漏れがある(許容不可)
△×:4隅に光漏れがある(許容不可)
×:4隅にはっきりとした光漏れがある(許容不可)
一方、リア側偏光板の内側保護フィルムとして、フィルム7を用いた比較例2では、フィルム7には、第1の位相差フィルムとして要求される特性を満足するフィルムが含まれるものの、それ以外に、当該特性を満足しない位相差フィルム(位相差フィルム7a)も存在するため、正面コントラストが低下していることが理解できる。
また、比較例1及び比較例6は、それぞれ実施例2及び5のリア側偏光板とフロント側偏光板を入れ替えた以外は同一の構成であるが、リア側偏光子と液晶セルとの間に、第1の位相差フィルムに要求される特性を満足しない、フィルム2が存在するため、正面コントラストが低下していることが理解できる。
次に、実施例2の液晶表示装置の作製において、液晶セル1に代えて、液晶セル2〜5を使用した以外は、実施例2と同様にしてVA型液晶表示装置を作製し、上記と同様に評価した。評価結果を下記表に示す。
但し、以下の式から算出される正面コントラスト比に関しては、基準形態を以下の通りとした。
正面コントラスト比=実施形態での正面コントラスト/基準形態での正面コントラスト
液晶セル1の場合は比較例10で正面コントラストは3060、
液晶セル2の場合は比較例11で正面コントラストは3080
液晶セル3の場合は比較例12で正面コントラストは2820、
液晶セル4の場合は比較例13で正面コントラストは2480、及び
液晶セル5の場合は比較例14で正面コントラストは3950
であった。
参考例として、液晶セル1の代わりに、液晶セル6を用いた以外は、実施例2と同様にして作製したVA型液晶表示装置についても同様に評価した。このVA型液晶表示装置では、正面コントラスト比の改善効果があまりえられず、実施例2、実施例19〜22と比較して、正面コントラスト比が小さかった。この理由は、液晶セル6は、フロント側基板の部材コントラスト/リア側基板の部材コントラストが、1.7であるため、本発明の効果が、軽減されてしまったためと推測される。
12、14 偏光子
16 第1の位相差フィルム(第1の位相差領域)
18 第2の位相差フィルム(第2の位相差領域)
20、22 外側保護フィルム
LC VA型液晶セル
PL1 リア側偏光板
PL2 フロント側偏光板
Claims (10)
- フロント側偏光子、リア側偏光子、前記フロント側偏光子とリア側偏光子との間に配置されるVA型液晶セル、及び前記リア側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に1層又は2層以上の位相差層からなる第1の位相差領域を有し、該第1の位相差領域が下記式:
0nm≦Re(590)≦10nm、かつ|Rth(590)|≦25nm
を満足し、前記VA型液晶セルが、フロント側基板及びリア側基板を有し、前記リア側基板の部材コントラスト(CR r )に対する前記フロント側基板の部材コントラスト(CR f )の比(CR f /CR r )が、3以上であることを特徴とするVA型液晶表示装置;
但し、Re(λ)は、波長λnmにおける面内レターデーション(nm)を、Rth(λ)は波長λnmにおける厚み方向のレターデーション(nm)を意味する。 - 前記フロント側偏光子と前記VA型液晶セルとの間に、1層又は2層以上の位相差層からなる第2の位相差領域を有し、該第2の位相差領域が、下記式:
30nm≦Re(590)≦90nm、且つ
170nm≦Rth(590)≦300nm
を満足することを特徴とする請求項1に記載のVA型液晶表示装置。 - 前記第1および前記第2の位相差領域が、下記式:
Δnd(590)−70≦Rth1(590)+Rth2(590)≦Δnd(590)−10
を満足することを特徴とする請求項2に記載のVA型液晶表示装置:
但し、dは前記VA型液晶セルの液晶層の厚さ(nm)、Δn(λ)は前記VA型液晶セルの液晶層の波長λにおける屈折率異方性であり、Δnd(λ)はΔn(λ)とdの積を意味し;Rth1(λ)は波長λにおける前記第1の位相差領域の厚み方向のレターデーション(nm)、及びRth2(λ)は波長λにおける前記第2の位相差領域の厚み方向のレターデーション(nm)を意味する。 - 前記第1の位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる、またはセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記第1の位相差領域が、アクリル系ポリマーフィルムからなる又はアクリル系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記第1の位相差領域が、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、及びグルタル酸無水物単位から選ばれる少なくとも1種の単位を含むアクリル系ポリマーを含有するアクリル系ポリマーフィルムからなる又は当該アクリル系ポリマーフィルムを有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記第2の位相差領域が、セルロースアシレート系フィルムからなる、又はセルロースアシレート系フィルムを含むことを特徴とする請求項2〜6のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 前記第2の位相差領域が、環状オレフィン系ポリマーフィルムからなる、又は環状オレフィン系ポリマーフィルムを含むことを特徴とする請求項2〜7のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 正面コントラストが、1500以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
- 独立した3原色光が順次発光するバックライトユニットを含み、フィールドシーケンシャル駆動方式で駆動されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のVA型液晶表示装置。
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