JP6009413B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
液晶モードは、TNモード、IPSモード、VAモード等が知られているが、TV用途ではVAモードが多くを占めており、現在VAモードは8ドメイン(8D)と呼ばれる画素分割方式が主流である。
しかし、画素構造が複雑なため、高精細化に向いておらず、また高精細化すると、バックライト光の利用効率が下がる欠点がある。そこで、構造がシンプルでバックライト光利用効率を下げないために、ドメイン数(4ドメイン(4D)、2ドメイン(2D))を下げた画素分割方式を使用することが考えられる。
しかし、ドメイン数を下げると、横方向からの観察時に、画像が白っぽくなる「白とび」という問題が発生する。これは「γカーブ」などの名前で知られている「階調特性」(横軸をGRAY LEVEL、縦軸を透過率にしたときの特性)が、正面と斜めで異なってしまうためである。これに対し、セルやフィルムで改善することが検討されている(非特許文献1および非特許文献2)。
本発明はかかる問題点を解決することを目的とするものであって、4ドメイン以下のVAモードの液晶表示装置において、白とびを抑制し、かつ、色味付きを抑制した液晶表示装置を提供することを目的とする。
<1>少なくとも、第1の偏光膜、第1の位相差層、第2の位相差層、液晶層、第3の位相差層および第2の偏光膜を該順に有し、
液晶層は4ドメイン以下の電圧無印加時垂直配向モード(VAモード)であり、
第1の偏光膜と第2の偏光膜の吸収軸が直交しており、
第1の位相差層の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が190〜260nmであり、第1の位相差層の波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が80〜130nmであり、
第1の位相差層の遅相軸と第1の偏光膜の吸収軸とのなす角度が45°であり、
第1の位相差層の遅相軸が電圧印加時の液晶層の面内遅相軸と平行であり、
第2の位相差層のRe(550)の絶対値が10nm以下であり、第2の位相差層のRth(550)が150〜350nmであり、
第3の位相差層のRe(550)が190〜260nmであり、第3の位相差層のRth(550)が−80〜−130nmであり、
第3の位相差層の遅相軸と第1の位相差層の遅相軸が、直交しており、
液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dが250〜450nmである、液晶表示装置。
<2>第1の位相差層のRe(550)と第3の位相差層のRe(550)の差の絶対値が10nm以下であり、第1の位相差層のRth(550)の絶対値と第3の位相差層のRthの絶対値との差が10nm以下である、<1>に記載の液晶表示装置。
<3>第1の位相差層、第2の位相差層および第3の位相差層の少なくとも1層が、液晶化合物を含む光学異方性層である、<1>または<2>に記載の液晶表示装置。
<4>第1の偏光膜と第1の位相差層の間、または、第2の偏光膜と第3の位相差層の間に、第4の位相差層を有する、<1>〜<3>のいずれかに記載の液晶表示装置。
また、本明細書において、特に述べない限り、例えば、「45°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」とは、厳密な角度±5度未満の範囲内であることを意味する。すなわち、略45°、略平行、略垂直の意である。厳密な角度との誤差は、±4度未満であることが好ましく、±3度未満であることがより好ましい。また、角度について、「+」は反時計周り方向を意味し、「−」は時計周り方向を意味するものとする。
図1は本発明の液晶表示装置の構成の一例を示す概略図であって、上側から順に、第1の偏光膜1、第1の位相差層2、第2の位相差層3、液晶層4、第3の位相差層5、第2の偏光板6の順に積層している。これに対し、非特許文献2(Optics Letters Vol. 38, No. 5)では、図2に示す構成となっている。図1と対比させると、上側から順に、第1の偏光膜11、第1の位相差層12、第4の位相差層13、液晶層14、第2の位相差層15、第3の位相差層16、第2の偏光板17の構成となっている。ここで、図1および図2の構成の各位相差層の波長550nmにおけるレターデーションの値としては、以下の値が例示される(単位はnm)。
白とび改善のためには、第2の偏光膜通過後の偏光(S1=1)を、各位相差層通過後に目標の偏光状態の位置となるようにする必要がある。
図3(図2の層構成)では、本願の第2の位相差層に相当する位相差層15が、第2の偏光膜17と液晶層14の間に配置されており、これによる偏光変化も補償する必要がある。そのため、第3の位相差層16と第1の位相差層12のReはλ/2を越える必要があった。
一方、図1の層構成のように、第2の位相差層3の位置を、第1の位相差層2と液晶層4の間に配置させることで、第3の位相差層3と第1の位相差層2のRe図2の構成より小さい値でも、目標の偏光状態とすることができる。
本発明の液晶表示装置は、第1の偏光膜、第1の位相差層、第2の位相差層、液晶層、第3の位相差層および第2の偏光膜を該順に有する。図1における上側(第1の偏光膜側)が視認側であってもよいし、図1における下側(第2の偏光膜側)が視認側であってもよい。第1の位相差層、第2の位相差層、第3の位相差層およびその他の位相差層は、それぞれ、1層から構成されていてもよいし、2層以上からなっていてもよい。
第1の位相差層のRe(550)は、200〜250nmが好ましく、210〜230nmがより好ましい。第1の位相差層のRth(550)は、90〜125nmが好ましく、100〜120nmがより好ましい。このようなフィルムの一例として、いわゆる正のA−プレートが挙げられる。
第1の位相差層の製造方法は特に定めるものではなく、上記のレターデーションを満たすように公知の技術を用いて製造される。一例としては、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法(特に、棒状液晶化合物を水平配向させて形成する方法)や、レターデーション調整剤を配合する方法および/または延伸する方法によって製造できる。これらの詳細は、特許4825934号公報の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
第1の位相差層は、液晶表示装置の薄型化の観点からは、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法が好ましい。液晶化合物を含む光学異方性層を用いて第1の位相差層を形成することにより、第1の位相差層の厚さを1.0μm〜3.0μm程度とすることができる。
液晶層が4ドメインの場合、対角線方向に位置する2つのドメインは面内遅相軸が45°、残りの2つのドメインは面内遅相軸が135°であることから、第1の位相差層は、パターン位相差層となる。この場合、あるパターン位相差層と隣り合うパターン位相差層の遅相軸のなす角度は90度異なっている。パターン位相差層の形成方法としては、特開2013−011800号公報、特開2013−068924号公報、特表2012−517024号公報等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
尚、第1の位相差層は、インセル構造であってもよい。インセル構造とすることにより、より白とびが抑制される傾向にある。第1の位相差層がインセル構造の場合、第2の位相差層および/または第3の位相差層もインセル構造であることが好ましい。インセル構造の形成方法としては、特開2008−281989号公報等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
第2の位相差層のRth(550)は、200〜350nmがより好ましく、250〜320nmがさらに好ましい。
第2の位相差層のRe(550)の絶対値は5nm以下が好ましく、実質的に0nmがより好ましい。このようなフィルムとして、負のC−プレートが例示される。
第2の位相差層の製造方法は特に定めるものではなく、上記のレターデーションを満たすように公知の技術を用いて製造される。一例としては、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法(特に、円盤状液晶化合物を水平配向させて形成する方法)が例示される。これらの詳細は、特開2008−40309号公報の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
第2の位相差層は、液晶表示装置の薄型化の観点からは、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法が好ましい。液晶化合物を含む光学異方性層を用いて第2の位相差層を形成することにより、第2の位相差層の厚さを2.0μm〜4.0μm程度とすることができる。
VAモードの液晶層のレターデーション(即ち、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)は250〜450nmであり、275〜425nmが好ましく、300〜400nmがより好ましい。尚、後述する本願実施例では、液晶層のレターデーションをRthで表しているが、これらはRth=−Δn・dの関係にある。
これは液晶セルに電圧が印加されていないとき、つまり、黒表示のとき、液晶セル中の液晶は、基板に対し屈折率最大の方向が実質的に垂直になっており、正のCプレートと考えられるためである。
VAモードの液晶セルおよび液晶層の詳細は、特開2013−076749号公報の記載、特に、段落番号0185〜0187の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
第3の位相差層のRe(550)は、200〜250nmが好ましく、210〜230nmがより好ましい。第3の位相差層のRth(550)は、−90〜−125nmが好ましく、−100〜−120nmがより好ましい。このようなフィルムの一例として、いわゆる負のA−プレートが挙げられる。
上述のとおり、第1の位相差層と第3の位相差層は、協働して白とびを抑制する。従って、本発明の液晶表示装置では、第1の位相差層のRe(550)と第3の位相差層のRe(550)の差の絶対値が10nm以下であり、第1の位相差層のRth(550)の絶対値と第3の位相差層のRthの絶対値との差が10nm以下であることが好ましい。このように、第1の位相差層のRe(550)と第3の位相差層のRe(550)の差を小さくすることにより、白とびがより効果的に抑制される。第1の位相差層のRth(550)の絶対値と第3の位相差層のRthの絶対値との差は5nm以下であることが好ましく、実質的に0nmであることがより好ましい。このような構成とすることにより、正面コントラストをより効果的に向上させることができる。
第3の位相差層の製造方法は特には特に定めるものではなく、上記のレターデーションを満たすように公知の技術を用いて製造される。一例としては、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法(特に、円盤状液晶化合物を垂直配向させて形成する方法)や、レターデーション調整剤を配合する方法および/または延伸する方法によって製造できる。装置の薄型化の観点からは、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法が好ましい。これらの詳細は、特開2012−18396号公報の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
第3の位相差層は、液晶表示装置の薄型化の観点からは、液晶化合物を含む光学異方性層を形成する方法が好ましい。液晶化合物を含む光学異方性層を用いて第3の位相差層を形成することにより、第1の位相差層の厚さを1.0μm〜3.0μm程度とすることができる。
液晶層が4ドメインの場合、第3の位相差層は、パターン位相差層となる。パターン位相差層の形成方法としては、特開2013−011800号公報、特開2013−068924号公報、特表2012−517024号公報等の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
また、液晶層が4ドメインの場合、液晶層は、横ストライプパターンであってもよい。横ストライプパターンとしては、Y. Tanaka, Y. Taniguchi, T. Sasaki, A. Takeda, Y. Koibe, and K. Okamoto, "A New Design to Improve Performance and Simply the manufacturing Process of High-Quality MVA TFT-LCD Panels", SID Symposium Digest, p. 206, 1999、K. H. Kim, K. H. Lee, S. B. Park, J. K. Song, S. N. Kim, and J. H. Souk, Asia Display' 98, p. 383, 1998 等の記載の参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
図5は、第1の偏光膜と第1の位相差層の間にさらに、第4の位相差層7を有する液晶表示装置の構成の一例を示す概略図であって、符号は、図1と共通である。第4の位相差層の遅相軸(図5の第4の位相差層7中の矢印)は、第1の偏光膜の吸収軸(図5の第1の偏光膜1中の矢印)は直交であることが好ましい。このように第4の位相差層7を設けることにより、偏光膜の補償を行うことができ、斜め方向からのコントラスト(視野角CR)をより向上させることができる。
単層の場合はRe(550)は250〜305nmが好ましく、260〜290nmがより好ましい。Rth(550)は−30〜30nmが好ましく、−15〜15nmがより好ましい。ただし、単層の場合は波長分散制御が難しく、斜め方向での黒色味付きが発生する可能性が高い。
黒色味付き低減のために、積層にすることがより好ましい。(様々な組合せが考えるが、)その中でも、2軸フィルムと正のCplateの積層構成が好ましい。2軸フィルムは、Re(550)は70〜140nmが好ましく、90〜120nmがさらに好ましい。Rth(550)は40〜110nmが好ましく、60〜90nmがさらに好ましい。また、正のCplateは、Re(550)は10nm以下が好ましく、Rth(550)は−180〜−90nmが好ましく、−160〜−110nmがさらに好ましい。
これらは公知の偏光膜の補償に用いられる位相差フィルムを広く採用できる。これらの詳細は、単層構成においては特開2009−235374号公報を、積層構成においては特開2012−8548号公報の記載を参酌でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたは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および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたは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および入力された膜厚値を基に、以下の数式(21)および数式(22)よりRthを算出することもできる。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたは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および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
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または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)がさらに算出される。
<<セルロースアシレートの調製>>
全置換度2.97(内訳:アセチル置換度0.45、プロピオニル置換度2.52)のセルロースアシレートを調製した。触媒としての硫酸(セルロース100質量部に対し7.8質量部)とカルボン酸無水物との混合物を−20℃に冷却してからパルプ由来のセルロースに添加し、40℃でアシル化を行った。この時、カルボン酸無水物の種類及びその量を調整することで、アシル基の種類及びその置換比を調整した。またアシル化後に40℃で熟成を行って全置換度を調整した。
1)セルロースアシレート
調製したセルロースアシレートを120℃に加熱して乾燥し、含水率を0.5質量%以下とした後、30質量部を溶媒と混合させた。
2)溶媒
ジクロロメタン/メタノール/ブタノール(81/15/4質量部)を溶媒として用いた。なお、これらの溶媒の含水率は、いずれも0.2質量%以下であった。
3)添加剤
全ての溶液調製に際し、トリメチロールプロパントリアセテート0.9質量部を添加した。また、全ての溶液調製に際し、二酸化ケイ素微粒子(粒径20nm、約0.25質量部)を添加した。
また、下記UV吸収剤Aを前記セルロースアシレート100質量部に対し、1.2質量%添加し、下記Rth低減Bを前記セルロースアシレート100質量部に対し、11質量%入れた。
得られたセルロースアシレートフィルム001のRe(550)は−1nm、Rth(550)は−1nmであり、光学的に等方的なフィルムが得られた。
攪拌羽根を有し外周を冷却水が循環するステンレス製溶解タンクに、上記溶媒、添加剤を投入して撹拌、分散させながら、上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溶液を得た。
なお、攪拌には、15m/sec(剪断応力5×104kgf/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及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)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。
上記で得られたセルロースアシレート溶液を、絶対濾過精度0.01mmの濾紙(#63、東洋濾紙(株)製)で濾過し、更に絶対濾過精度2.5μmの濾紙(FH025、ポール社製)にて濾過してセルロースアシレート溶液を得た。
上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15m/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、更に140℃で10分乾燥して、セルロースアシレートフィルム001を得た(膜厚81μm)。
以下の方法に従って、実施例2、4、6、8、10〜16、比較例5、7、9、11の液晶表示装置に用いた第3の位相差層用フィルムを作製した。
<<アルカリ鹸化処理>>
セルロースアシレートフィルム001を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、ワイヤーバーを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくワイヤーバーを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアシレートフィルムを作製した。
───────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
───────────────────────────────────
上記のように鹸化処理した長尺状のセルロースアセテートフィルムに、下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。
配向膜塗布液の組成
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
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 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、BASF製) 0.3質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム搬送方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45°の方向とした。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶化合物 100質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、BASF製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
下記のピリジニウム塩 1質量部
下記のフッ素系ポリマー(FP1) 0.4質量部
メチルエチルケトン 252質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
以下の方法に従って、本願実施例および比較例で用いた第2の位相差層用のフィルムを作製した。
上記で得られたセルロースアシレートフィルム001について、上記第3の位相差層の作製と同様にアルカリ鹸化処理を行った。
特開2008−40309号公報の実施例記載の方法を参考に、セルロースアシレートフィルム001上に光学異方性層の膜厚を調整して、第2の位相差層用のフィルムを作製した。
上記作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに0°の方向とした。
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記のディスコティック液晶性化合物 91質量部
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) 9質量部
光重合開始剤(イルガキュアー907、BASF社製) 3質量部
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 1質量部
メチルエチルケトン 195質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
以下の方法に従って、実施例2、4、6、8、10〜16、比較例5、7、9、11の液晶表示装置に用いた第1の位相差層用フィルムを作製した。
上記で作製したセルロースアシレートフィルム001の表面をアルカリ溶液でケン化後、このフィルム上に下記の組成の配向膜塗布液を#14のワイヤーバーで20ml/m2塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥し、膜を形成した。次に、形成した膜にセルロースアシレートフィルム001の長手方向に対して、45°方向にラビング処理を施して配向膜を形成した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
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 0.5質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
下記の棒状液晶性化合物 1.8g
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) 0.2g
光重合開始剤(イルガキュアー907、BASF社製) 0.06g
増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製) 0.02g
メチルエチルケトン 3.9g
―――――――――――――――――――――――――――――――――――
以下の方法に従って、実施例1、3、5、7、9、比較例4、6、8、10の液晶表示装置に用いた第3の位相差層用フィルムを作製した。
<<アルカリ鹸化処理>>
セルロースアシレートフィルム001を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、ワイヤーバーを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくワイヤーバーを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したセルロースアセテート透明支持体を作製した。
・水酸化カリウム 4.7質量部
・水 15.8質量部
・イソプロパノール 63.7質量部
・界面活性剤 SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
・プロピレングリコール 14.8質量部
上記作製した支持体の、鹸化処理を施した面に、下記の組成のラビング配向膜塗布液を#8のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥し、配向膜を形成した。次に、透過部の横ストライプ幅100μm、遮蔽部の横ストライプ幅300μmのストライプマスクをラビング配向膜上に配置し、室温空気下にて、UV−C領域における照度2.5mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を4秒間照射して、光酸発生剤を分解し酸性化合物を発生させることにより第1の位相差領域用配向層を形成した。その後に、500rpmで一方向に1往復、ラビング処理を行い、ラビング配向膜付透明支持体を作製した。なお、配向膜の膜厚は、0.5μmであった。
・配向膜用ポリマー材料(ポリビニルアルコールPVA103、クラレ社製)
3.9質量部
・光酸発生剤S−2 0.1質量部
・メタノール 36質量部
・水 60質量部
下記の光学異方性層用組成物を調製後、孔径0.2μmのポリプロピレン製フィルタでろ過して、光学異方性層用塗布液とし、ワイヤーバーを用いて塗布量8ml/m2で塗布した。次いで、膜面温度110℃で2分間乾燥して液晶相状態とし均一配向させた後、100℃まで冷却し空気下にて20mW/cm2の空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて紫外線を20秒間照射して、その配向状態を固定化することによりパターン光学異方性層を形成した。マスク露光部分(第1の位相差領域)は、ラビング方向に対し遅相軸方向が平行にディスコティック液晶(DLC)が垂直配向しており、未露光部分(第2の位相差領域)は直交に垂直配向していた。なお、光学異方性層の膜厚は、1.6μmであった。
・ディスコティック液晶E−1 100質量部
・配向膜界面配向剤(II−1) 3.0質量部
・空気界面配向剤(P−1) 0.4質量部
・光重合開始剤(イルガキュア907、BASF社製)3.0質量部
・増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬社製) 1.0質量部
・メチルエチルケトン 400質量部
また、Re(550)およびRth(550)が下記表の値となるように光学異方性層の膜厚を調整して、それぞれの第3の位相差層用フィルムを作製した。
以下の方法に従って、実施例1、3、5、7、9、比較例4、6、8、10の液晶表示装置に用いた第1の位相差層用フィルムを作製した。
上記第3位相差層(パターンリターダー)の作製と同様に行って形成した配向膜の表面に、光学異方性層を特表2012−517024号公報の実施例に記載された方法を利用し、棒状液晶(RLC)としてBASF社製のLC242を用いて第1及び第2位相差領域を有すように形成した。
また、Re(550)およびRth(550)が下記表の値となるように光学異方性層の膜厚を調整して、それぞれの第1の位相差層用フィルムを作製した。
特開2012−8548号公報の実施例に記載された方法を利用し、表記載の第4の位相差層を作製した。
<<偏光膜>>
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて厚み20μmの偏光子を作製した。
基板間のセルギャップを3.6μmとし、負の誘電率異方性を有する液晶材料(「MLC6608」、メルク社製)を基板間に滴下注入して封入し、基板間に液晶層を形成して作製した。液晶層のレターデーション(即ち、液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・d)を液晶層の厚さdを調整して下記表に示す値とした。なお、液晶材料は垂直配向するように配向させた。この様にしてVAモード液晶セルを作製した。
表1に示す層構成となるように、また、遅相軸および吸収軸が下記表に示す関係となるように、各フィルムを貼りあわせて、VAモードの液晶表示装置を作製した。但し、実施例16は下記の通り行った。
<<偏光膜>>
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて厚み20μmの偏光子を作製した。
上記偏光子の一方の表面に、鹸化処理を行った市販のセルロースアセテートフィルム(富士フイルム製、TD80)を、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、鹸化処理貼りあわせた後、70℃で10分以上乾燥し、積層体を得た。
貼合した方と表面とは逆側にラビング処理を行った以外は、実施例14と同様に、第1の位相差膜を第1の偏光膜上に、第3の位相差膜を第2の偏光膜上に、それぞれ直接形成した。
また、遅相軸および吸収軸は、第1の偏光膜を0°とし、視認側から見たときに、反時計回りを正の方向とした角度である。
得られた液晶表示装置について、測定機“EZ−Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、以下の通り評価した。
正面のγカーブを2.2に設定(100×(各信号値/信号値の最大値)の2.2乗が、各信号値の規格化輝度(白を100としたときの値)となるように設定する。)し、信号値128での輝度と白表示での輝度を測定した。次に、正面と上下左右方向(方位角0°、90°、180°、270°)4方位の極角60°における、これらの比(信号値128輝度/白輝度)を算出した。さらに、正面の比と上下左右方向の比の平均値との差を算出し、以下の区分に従って評価した。
A:差が0以上、0.05未満
B:差が0.05以上、0.10未満
C:差が0.10以上、0.15未満
D:差が0.15以上
白輝度の色味において、正面と右方向(方位角0°)の極角60°における差をΔu'v'を下記式を用いて算出し、以下の区分に従って評価した。
(Δu'v' = √(u'_右 - u'_正面)^2 + (v'_右 - v'_正面)^2)
A:Δu'v'が0.005未満
B:Δu'v'が0.005以上、0.01未満
C:Δu'v'が0.01以上
白表示での輝度及び黒表示での輝度を測定し、斜め方向(方位角45°、135°、225°、315°)4方位の極角60°におけるコントラスト比(白輝度/黒輝度)の平均値を算出し、以下の区分に従って評価した。
A:コントラスト比の平均値が10以上
B:コントラスト比の平均値が5以上、10未満
C:コントラスト比の平均値が5未満
白表示での輝度およびバックライトのみ輝度を測定し、その比(白輝度/バックライト輝度)を算出した。次に、比較例1との比(実施例もしくは比較例の比/比較例1の比)算出し、以下の区分に従って評価した。
A:比が105以上
B:比が102.5以上、105未満
C:比が100以上、102.5未満
白表示での輝度及び黒表示での輝度を測定し、正面におけるコントラスト比(白輝度/黒輝度)を算出した。次に、比較例1の正面コントラストとの比(実施例もしくは比較例の正面コントラスト/比較例1の正面コントラスト)を算出し、以下の区分に従って評価した。
A:比が98以上
B:比が90以上、98未満
C:比が90未満
2、12 第1の位相差層
3、15 第2の位相差層
4、14 液晶層
5、16 第3の位相差層
6、17 第2の偏光板
7、13 第4の位相差層
Claims (4)
- 少なくとも、第1の偏光膜、第1の位相差層、第2の位相差層、液晶層、第3の位相差層および第2の偏光膜を該順に有し、
液晶層は4ドメイン以下の電圧無印加時垂直配向モード(VAモード)であり、
第1の偏光膜と第2の偏光膜の吸収軸が直交しており、
第1の位相差層の波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が190〜260nmであり、第1の位相差層の波長550nmにおける厚さ方向のレターデーションRth(550)が80〜130nmであり、
第1の位相差層の遅相軸と第1の偏光膜の吸収軸とのなす角度が45°であり、
第1の位相差層の遅相軸が電圧印加時の液晶層の面内遅相軸と平行であり、
第2の位相差層のRe(550)の絶対値が10nm以下であり、第2の位相差層のRth(550)が150〜350nmであり、
第3の位相差層のRe(550)が190〜260nmであり、第3の位相差層のRth(550)が−80〜−130nmであり、
第3の位相差層の遅相軸と第1の位相差層の遅相軸が、直交しており、
液晶層の厚さd(μm)と屈折率異方性Δnとの積Δn・dが250〜450nmである、液晶表示装置。 - 第1の位相差層のRe(550)と第3の位相差層のRe(550)の差の絶対値が10nm以下であり、第1の位相差層のRth(550)の絶対値と第3の位相差層のRthの絶対値との差が10nm以下である、請求項1に記載の液晶表示装置。
- 第1の位相差層、第2の位相差層および第3の位相差層の少なくとも1層が、液晶化合物を含む光学異方性層である、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
- 第1の偏光膜と第1の位相差層の間、または、第2の偏光膜と第3の位相差層の間に、第4の位相差層を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
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