JP5711112B2 - バーティカルアライメント型液晶表示装置 - Google Patents
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Description
(1)20≦Ro1−Ro2≦60
(2)10≦Rth2−Rth1≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro1≦100及び20≦Ro2≦70
(6)70≦Rth1≦120及び100≦Rth2≦180であり
(7)0.71≦DSPRo1≦0.96
(8)0.98≦DSP Ro2 ≦1.06
(9)0.86≦DSP Rth1 ≦0.95
(10)0.99≦DSP Rth2 ≦1.06
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
(1)20≦Ro1−Ro2≦60
(2)10≦Rth2−Rth1≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
また、前記第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(3)〜(10)を満たす。
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro1≦100及び20≦Ro2≦70
(6)70≦Rth1≦120及び100≦Rth2≦180であり
(7)0.71≦DSPRo1≦0.96
(8)0.98≦DSP Ro2 ≦1.06
(9)0.86≦DSP Rth1 ≦0.95
(10)0.99≦DSP Rth2 ≦1.06
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
光学フィルムから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nm(波長分散測定時は450nm、630nm)における垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出する。
(11)DSPRo2−DSPRo1≧0.1
(12)DSPRth2−DSPRth1>0.1
また、第1の光学フィルムの面内方向の位相差Ro1及び厚み方向の位相差Rth1は、複雑な製造工程を経ることなく製造可能である点と、光学補償に必要な位相差の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
40≦Ro1(nm)≦100
70≦Rth1(nm)≦120
一方、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Ro2及び厚み方向の位相差Rth2は、第1の光学フィルムと同様の観点から、具体的には下記式を満足しているのが好ましい。
10≦Ro2(nm)≦70
100≦Rth2(nm)≦180
また、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、下記式(13)(14)を満たしていることが好ましい。
(13)Ro1−Ro2>10
(14)Rth2−Rth1>10
さらに好ましくは、下記式(15)(16)を満たしていることが好ましい。
(15)Ro1−Ro2>20
(16)Rth2−Rth1>20
上述の範囲を満たすことで、第1及び第2の光学フィルムに面内方向の位相差及び厚み方向の位相差が異なるように振り分けることにより、全体の波長分散特性を制御することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
本発明に用いられる第1の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、セルロースエステルを主成分としたセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。セルロースエステルフィルムは、従来偏光板保護フィルムとして広く用いられているものであり、偏光子として一般的に用いられるヨウ素を含浸させたポリビニルアルコールフィルムとの接着性に優れるため、別途接着性を高めるために保護フィルムを設ける必要がなく、偏光板の厚みの増加を防ぐことができる。
式(ii) 0≦Y≦1.5
式中、Xはアセチル基の置換度、Yはプロピオニル基またはブチリル基、もしくはその混合物の置換度である。
カラム: Shodex K806、K805、K803G(昭和電工(株)製を3本接続して使用する)
カラム温度:25℃
試料濃度: 0.1質量%
検出器: RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ: L6000(日立製作所(株)製)
流量: 1.0ml/min
校正曲線: 標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=1000000〜500の13サンプルによる校正曲線を使用する。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
第1の光学フィルムは可塑剤を含有させることができる。可塑剤としては特に限定されないが、好ましくは、多価カルボン酸エステル系可塑剤、グリコレート系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸エステル系可塑剤及び多価アルコールエステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、アクリル系可塑剤等から選択される。そのうち、可塑剤を2種以上用いる場合は、少なくとも1種は多価アルコールエステル系可塑剤であることが好ましい。
但し、R1はn価の有機基、nは2以上の正の整数、OH基はアルコール性、及び/またはフェノール性水酸基を表す。
(但し、R2は(m+n)価の有機基、mは2以上の正の整数、nは0以上の整数、COOH基はカルボキシル基、OH基はアルコール性またはフェノール性水酸基を表す)
好ましい多価カルボン酸の例としては、例えば以下のようなものを挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではない。トリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸のような3価以上の芳香族多価カルボン酸またはその誘導体、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸のような脂肪族多価カルボン酸、酒石酸、タルトロン酸、リンゴ酸、クエン酸のようなオキシ多価カルボン酸などを好ましく用いることができる。特にオキシ多価カルボン酸を用いることが、保留性向上などの点で好ましい。
酸価とは、試料1g中に含まれる酸(試料中に存在するカルボキシル基)を中和するために必要な水酸化カリウムのミリグラム数をいう。酸価はJIS K0070に準拠して測定したものである。
(式中、Bはベンゼンモノカルボン酸残基、Gは炭素数2〜12のアルキレングリコール残基または炭素数6〜12のアリールグリコール残基または炭素数が4〜12のオキシアルキレングリコール残基、Aは炭素数4〜12のアルキレンジカルボン酸残基または炭素数6〜12のアリールジカルボン酸残基を表し、またnは1以上の整数を表す。)
一般式(c)中、Bで示されるベンゼンモノカルボン酸残基とGで示されるアルキレングリコール残基またはオキシアルキレングリコール残基またはアリールグリコール残基、Aで示されるアルキレンジカルボン酸残基またはアリールジカルボン酸残基とから構成されるものであり、通常のポリエステル系可塑剤と同様の反応により得られる。
反応容器にフタル酸410部、安息香酸610部、ジプロピレングリコール737部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.40部を一括して仕込み窒素気流中で攪拌下、還流凝縮器を付して過剰の1価アルコールを還流させながら、酸価が2以下になるまで130〜250℃で加熱を続け生成する水を連続的に除去した。次いで200〜230℃で1.33×104Pa〜最終的に4×102Pa以下の減圧下、留出分を除去し、この後濾過して次の性状を有する芳香族末端エステル系可塑剤を得た。
酸価 ;0.2
〈サンプルNo.2(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、エチレングリコール341部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.1
〈サンプルNo.3(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,2−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.05
〈サンプルNo.4(芳香族末端エステルサンプル)〉
反応容器に、フタル酸410部、安息香酸610部、1,3−プロパンジオール418部、及び触媒としてテトライソプロピルチタネート0.35部を用いる以外はサンプルNo.1と全く同様にして次の性状を有する芳香族末端エステルを得た。
酸価 ;0.05
(アクリル系重合体)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤として(メタ)アクリル系重合体を含有することもできる。
−[CH2−C(−R1)(−CO2R2)]m−[CH2−C(−R3)(−CO2R4−OH)−]n−[Xc]p−
一般式(Y)
Ry−[CH2−C(−R5)(−CO2R6−OH)−]k−[Yb]q−
(式中、R1、R3、R5は、HまたはCH3を表す。R2は炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基を表す。R4、R6は−CH2−、−C2H4−または−C3H6−を表す。RyはOH、Hまたは炭素数3以内のアルキル基を表す。Xcは、Xa、Xbに重合可能なモノマー単位を表す。Ybは、Yaに共重合可能なモノマー単位を表す。m、n、k、p及びqは、モル組成比を表す。ただしm≠0、n≠0、k≠0、m+n+p=100、k+q=100である。)
(フラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物)
本発明に係る第1の光学フィルムは、可塑剤としてフラノース構造もしくはピラノース構造を有する化合物を含有することもできる。
上述のように、本発明に用いられる第2の光学フィルムは、光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの面内方向の位相差(Ro値)及び厚み方向の位相差(Rth値)を、第1の光学フィルムの面内方向の位相差が第2の光学フィルムの面内方向の位相差よりも大きくなるように構成されており、更に、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差が第1の光学フィルムの厚み方向の位相差よりも大きくなるように構成されている。
本発明に用いられる第2の光学フィルムの材料は、上述の関係を満たす限り特に限定されないが、第1の光学フィルムと同様の理由でセルロースエステルを主成分とするセルロースエステルフィルムを好ましく用いることができる。用いられるセルロースエステルは特に限定されないが、第1の光学フィルムに記載したセルロースエステルと同様のものを使用することができる。
本発明に用いられる第2の光学フィルムは、第1の光学フィルムよりも面内方向の位相差Ro値が小さく、厚み方向の位相差Rth値が大きい特性を示す必要がある。
次に、本発明に用いられる光学フィルムの製造方法について説明する。
尚、Mはウェブまたはフィルムを製造中または製造後の任意の時点で採取した試料の質量で、NはMを115℃で1時間の加熱後の質量である。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを製造する工程において、延伸操作により屈折率制御、即ち位相差の制御を行うことが好ましい。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムの透湿度は、40℃、90%RHで10〜1200g/m2・24hが好ましい。透湿度はJIS Z 0208に記載の方法に従い測定することができる。
本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムを、偏光板保護フィルムとした偏光板、それを用いた本発明の液晶表示装置に使用することができる。本発明に用いられる第1の光学フィルム及び第2の光学フィルムは、偏光板保護フィルムの機能を兼ねたフィルムとされることが好ましく、その場合偏光板保護フィルムと別に位相差を有する光学フィルムを別途用意する必要がないため、液晶表示装置の厚みを薄く製造プロセスを簡略化することができる。
本発明に用いられる光学フィルムをVA(MVA,PVA)型液晶表示装置に用いることによって、種々の視認性に優れた本発明のVA型液晶表示装置を作製することができる。
〈微粒子分散液1〉
微粒子(アエロジル R972V 日本アエロジル(株)製)
11質量部
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散を行った。
メチレンクロライド 99質量部
微粒子分散液1 5質量部
下記組成の主ドープ液1を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルAを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら完全に溶解した。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA 100質量部
ポリエステル系化合物14 6.5質量部
糖エステル化合物3 6.0質量部
微粒子添加液1 1質量部
以上を密閉容器に投入し、攪拌しながら溶解してドープ液1を調製した。次いで、無端ベルト流延装置を用い、ドープ液を温度33℃、1500mm幅でステンレスベルト支持体上に均一に流延した。ステンレスベルトの温度は30℃に制御した。
下に記載の各成分を混合して主ドープ液2を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚60μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら185℃でMD方向に25%延伸することによって、乾燥膜厚50μmのセルロースエステルフィルム105を作製した。また、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして得た乾燥膜厚30μmのセルロースエステルフィルムを幅保持しないで190℃でMD方向に30%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム106を作製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度0.9、アセチル置換度1.56のセルロースエステルA 100質量部
ポリメチルアクリレート 6.5質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム107の作製>
下に記載の各成分を混合して主ドープ液3を調整し、セルロースエステルフィルム101とほぼ同様にして乾燥膜厚35μmのセルロースエステルフィルムを得た。得られたフィルムを、幅保持しながら145℃でMD方向に16%延伸することによって、乾燥膜厚29μmのセルロースエステルフィルム107を作製した。
メチレンクロライド 340質量部
エタノール 64質量部
プロピオニル置換度1.06、アセチル置換度1.12のセルロースエステルB 100質量部
トリメチロールプロパントリベンゾエート 7.1質量部
微粒子添加液1 1質量部
<セルロースエステルフィルム108〜111の作製>
下に記載の各成分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、主ドープ液4を調製した。
酢化度60.9%のセルローストリアセテート 100質量部
メチレンクロライド 318質量部
メタノール 47質量部
別のミキシングタンクに、下に記載の各成分を加熱しながら攪拌して、リタデーション制御剤溶液を調製し、セルロースアセテート溶液474質量部に、リタデーション制御剤溶液36質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物222 3質量部
(セルロースアシレート100質量部に対する質量部)
メチレンクロライド 87質量部
メタノール 13質量部
円盤状化合物295 3質量部
ノルボルネン系フィルム(日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア」)を180℃でX軸方向に1.41倍、Y軸方向に1.15倍に延伸することで乾燥膜厚60μmのポリマーフィルム112を得た。また、ノルボルネン系フィルムを155℃で幅保持しながらMD方向に27%延伸し、その後テンターでTD方向に35%延伸することで乾燥膜厚40μmのポリマーフィルム113を得た。また、ノルボルネン系フィルムを179℃でX軸方向に1.39倍、Y軸方向に1.14倍に延伸することで乾燥膜厚62μmのポリマーフィルム114を得た。
得られた各々のサンプルから試料35mm×35mmを切り出し、25℃,55%RHで2時間調湿し、自動複屈折計(KOBRA21ADH、王子計測(株))で、590nmにおける垂直方向から測定した値とフィルム面を傾けながら同様に測定したリタデーション値の外挿値より算出した。
厚さ、120μmのポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。
視野角測定を行う液晶パネルを以下のようにして作製し、液晶表示装置としての特性を評価した。
23℃55%RHの環境で、各々の液晶表示装置のバックライトを1週間連続点灯した後、測定を行った。測定にはELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いて、液晶表示装置で白表示と黒表示の表示画面の法線方向から60度傾けた方向の輝度を測定し、その比(60°コントラスト)を視野角とした。
◎ 60°コントラストが100以上
○ 60°コントラストが90以上100未満
△ 60°コントラストが80以上90未満
× 60°コントラストが80未満
《カラーシフトの評価》
上記作製した各液晶表示装置について、測定機(EZ−Contrast160D、ELDIM社製)を用いて色味変動について測定した。CIE1931、xy色度図において、ニュートラルな色味がD65光源と仮定した時のニュートラルな色味(x,y)=(0.313,0.34)と、倒れ角θ=60°、方位角φ=45°における色味の、上下方向での最大色味変動幅Δxyを比較した。
◎ Δxyが0.05未満
○ Δxyが0.05以上0.07未満
△ Δxyが0.07以上0.09未満
× Δxyが0.09以上
《黒表示時の透過率、輝度の評価》
各々の液晶表示装置301〜312において、偏光板をクロスニコルに貼合し、(株)日立製作所製の分光光度計U3100を用いてCIE1976、L*a*b*表色形における黒表示時の透過率、輝度について測定した。
各々の液晶表示装置301〜312において、偏光板をクロスニコルに貼合し、(株)日立製作所製の分光光度計U3100を用いてCIE1976、L*a*b*表色形における黒表示時の透過率、輝度について測定した。
〔透過率の評価基準〕
○ L*が0.005cd/m2未満
△ L*が0.005cd/m2以上0.010cd/m2未満
× L*が0.010cd/m2以上
液晶表示装置301(実施例1)では、第1の光学フィルムとしてRo優先で逆波長分散特性のフィルムが液晶セルの視認側(T2)、第2の光学フィルムとしてRth優先で順波長分散特性のフィルムが液晶セルのバックライト側(T3)に設置されており、視野角、カラーシフト、黒輝度ともに非常に優れていることがわかる。
2a、2b 偏光板
3a、3b 偏光子
4a、4b 偏光板保護フィルム
5 第1の光学フィルム
6 第2の光学フィルム
Claims (3)
- 液晶セルと、前記液晶セルを挟み込むように配置した第1及び第2の偏光子と、前記第1の偏光子と前記液晶セルの間に配置した第1の光学フィルムと、前記液晶セルと前記第2の偏光子の間に配置した第2の光学フィルムとを有するバーティカルアライメント型液晶表示装置において、
前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、それぞれ光学的に二軸性を有する樹脂フィルムであり、前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、下記式(1)〜(10)を満たすことで、光漏れによって黒表示に生じる着色を抑え、正面コントラスト、カラーシフト及び視野角特性に優れていることを特徴とするバーティカルアライメント型液晶表示装置。
(1)20≦Ro1−Ro2≦60
(2)10≦Rth2−Rth1≦70
(ここでRo1、Ro2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(I)で表される面内方向の位相差Ro(nm)を表し、Rth1、Rth2はそれぞれ波長590nmの光を用いて測定される第1、第2の光学フィルムの下記の式(II)で表される厚み方向の位相差Rth(nm)を表す。
式(I) Ro=(nx−ny)×d
式(II) Rth={(nx+ny)/2−nz}×d
但し、nxは、光学フィルムの面内方向において屈折率が最大になる方向xにおける屈折率を表し、nyは光学フィルムの面内方向において、前記方向xと直交する方向yにおける屈折率を表し、nzは、光学フィルムの厚み方向zにおける屈折率を表し、d(nm)は光学フィルムの厚みを表す。)
(3)DSPRo1<DSPRo2
(4)DSPRth1<DSPRth2
(5)40≦Ro1≦100及び20≦Ro2≦70
(6)70≦Rth1≦120及び100≦Rth2≦180であり
(7)0.71≦DSPRo1≦0.96
(8)0.98≦DSP Ro2 ≦1.06
(9)0.86≦DSP Rth1 ≦0.95
(10)0.99≦DSP Rth2 ≦1.06
(ここでDSPRo1、DSPRo2は第1、第2の光学フィルムの面内方向の位相差Roの波長分散特性を表し、Ro1(450)/Ro1(630)、Ro2(450)/Ro2(630)と表され、DSPRth1、DSPRth2はそれぞれ第1、第2の光学フィルムの厚み方向の位相差Rthの波長分散特性を表し、Rth1(450)/Rth1(630)、Rth2(450)/Rth2(630)で表される。
また、Ro(450)及びRo(630)はそれぞれ波長450nm、波長630nmにおける前記式(I)で表される位相差Roを表し、Rth(450)、Rth(630)は、それぞれ波長450nm及び630nmにおける前記式(II)で表される光学フィルムの方向の厚み方向位相差Rthを表す。) - 前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムが、セルロースエステルを主成分としていることを特徴とする請求項1に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
- 前記第1の光学フィルム及び前記第2の光学フィルムは、鹸化処理により前記偏光子に接着していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバーティカルアライメント型液晶表示装置。
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