JP6998944B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
IPS(In-Plane Switching)型及びFFS(Fringe Field Switching)型の液晶表示装置は、TN(Twisted Nematic)型及びVA(Vertical Alignment)型のように上下基板間に電界を印加し、液晶性化合物の立ち上がりによって駆動するモードではなく、基板面にほぼ平行な成分を含む電界によって液晶性化合物を基板面内方向に応答させる横電界方式と言われる方式(モード)である。
また、IPS型及びFFS型は、その構造から原理的に視野角への制限が少ない方式であるため、視野角が広い上に色度変移・色調変化が少ないといった特性を持つ駆動方式として知られている。
これらの横電界方式の液晶表示装置に関しては、特許文献1において、黒表示の斜め方向における色味変化を低減するために、偏光板、液晶層、カラーフィルタ、及び、光学補償部材を組み合わせた構成が開示されている。
特開2014-16642号公報
液晶表示装置を製造する際には、各種部材を貼り合わせる方式が取られる場合が多い。その際には、例えば、偏光子との吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とは所定の角度関係になるように、両者が貼り合される。
本発明者らは特許文献1の液晶表示装置について検討を行ったところ、偏光子の吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とのなす角度が所定の範囲を少しでもずれると、黒表示の際の斜め方向における色味変化が大きくなるという問題があることを知見した。上記のような問題があると、液晶表示装置を製造する際に、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度が少しでもずれると所望の効果を奏しなくなるため、歩留まりの低下を招きやすい。
本発明は、上記実情に鑑みて、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度のずれがあった場合でも、黒表示時に斜め方向から視認した際の色味変化が抑制された液晶表示装置を提供することを課題とする。
本発明は、従来技術の問題点について鋭意検討した結果、所定の構造の液晶表示装置であれば、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
(1) 少なくとも一方が電極を有する対向配置された一対の基板と、一対の基板間に配置され、配向制御された液晶性化合物を含む液晶層とを有し、電極により、電極を有する基板に対し平行な成分を持つ電界が形成される液晶セル、及び、
液晶セルを挟持して配置された一対の偏光板、を少なくとも含む、液晶表示装置であって、
液晶性化合物のチルト角が1.0°以下であり、
液晶セルが、第1の画素領域、第2の画素領域、及び、第3の画素領域を少なくとも含み、
一対の偏光板の間に、液晶セルの第1の画素領域上に配置された第1のカラーフィルタと、液晶セルの第2の画素領域上に配置された第2のカラーフィルタと、液晶セルの第3の画素領域上に配置された第3のカラーフィルタとを、液晶セルよりも視認側に含み、
第1のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ1、第2のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ2、及び、第3のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ3としたとき、λ1<λ2<λ3の関係を満たし、
第1のカラーフィルタの波長λ1における厚み方向のレターデーションRth(λ1)、第2のカラーフィルタの波長λ2における厚み方向のレターデーションRth(λ2)、及び、第3のカラーフィルタの波長λ3における厚み方向のレターデーションRth(λ3)が、後述する式(1)~(3)の要件を満たし、
一対の偏光板のうち、視認側に配置される偏光板は、液晶セル側から光学補償層及び偏光子を含み、
光学補償層の面内遅相軸と偏光子の吸収軸とは平行であり、
光学補償層の、波長450nmにおける面内レターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)、及び、波長650nmにおける面内レターデーションRe(650)が、後述する式(5)及び(6)の要件を満たす、液晶表示装置。
(2) 後述する式(1-1)の要件を満たす、(1)に記載の液晶表示装置。
(3) 光学補償層が1層であり、
光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、後述する式(6)及び(7)の要件を満たす、(1)または(2)に記載の液晶表示装置。
(4) 光学補償層が、液晶セル側から順に、第1光学補償層と第2光学補償層とを含み、
第1光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、後述する式(8)及び(9)の要件を満たし、
第2光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe2(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)が、後述する式(10)及び(11)の要件を満たす、(1)または(2)に記載の液晶表示装置。
(5) 第1光学補償層がポジティブAプレートであり、第2光学補償層がポジティブCプレートである、(4)に記載の液晶表示装置。
(6) 第1光学補償層が、λ/4層である、(5)に記載の液晶表示装置。
(7) 第2光学補償層の、波長450nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(450)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)が、後述する式(12)の要件を満たす、(4)~(6)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(8) 第2光学補償層が、液晶性化合物が配向した状態で固定化したフィルムである、(4)~(7)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(9) 第2光学補償層が、棒状液晶性化合物が基板面に対して垂直方向に配向した状態で固定化したフィルムである、(8)に記載の液晶表示装置。
(10) 第1光学補償層が、シクロオレフィン系ポリマーフィルムである、(4)~(9)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(11) 液晶セルよりも非視認側にある偏光子と液晶層との間は屈折率が略等方性である、(1)~(10)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(12) 光学補償層が、ポリビニルアルコール系接着剤を介して偏光子と接着している、(1)~(11)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(13) 光学補償層が、活性エネルギー線の照射または加熱により硬化する硬化性接着剤組成物を介して、偏光子と接着している、(1)~(11)のいずれかに記載の液晶表示装置。
(14) 後述する式(1-2)の要件を満たす、(1)~(13)のいずれかに記載の液晶表示装置。
本発明によれば、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度のずれがあった場合でも、黒表示時に斜め方向から視認した際の色味変化が抑制された液晶表示装置を提供できる。
本発明の実施形態の一例を示す模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に制限されるものではない。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、偏光板とは、偏光子の少なくとも一方の表面に保護層又は機能層が配置されたものをいい、偏光子と偏光板は区別して用いる。
また、本明細書において、平行及び直交とは、厳密な意味での平行及び直交を意味するのではなく、それぞれ、平行又は直交から±5°の範囲を意味する。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートのいずれかを意味する表記であり、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルのいずれかを意味する表記であり、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルのいずれかを意味する表記である。
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及び厚み方向のレターデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、550nmとする。
本発明において、Re(λ)及びRth(λ)は、AxoScan OPMF-1(オプトサイエンス社製)において、波長λで測定した値である。AxoScanにて平均屈折率((nx+ny+nz)/3)と膜厚(d(μm))を入力することにより、
面内遅相軸方向(°)
Re(λ)=R0(λ)
Rth(λ)=((nx+ny)/2-nz)×dが算出される。
また、本発明においてNzは、位相差層の波長550nmの面内レターデーションRe(550)及び厚み方向のレターデーションRth(550)により、Nzファクター=Rth(550)/Re(550)+0.5と定義される。
本発明において、屈折率nx、ny及びnzは、アッベ屈折計(NAR-4T、アタゴ(株)製)を使用し、光源にナトリウムランプ(λ=589nm)を用いて測定する。
また、波長依存性を測定する場合は、多波長アッベ屈折計DR-M2(アタゴ(株)製)にて、干渉フィルタとの組合せで測定できる。
また、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もできる。
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。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1に示す液晶表示装置は、液晶セル(7~9)、液晶セルを挟持して配置された上側偏光板16(1~6)と下側偏光板17(10~13)、及び、下側偏光板17のさらに外側に、バックライトユニット14を含む。液晶セル(7~9)は、液晶セル上側基板7と液晶セル下側基板9と、これらに挟持される液晶層8とを含む。下側基板9は、その対向面に、電極層(図1中、不図示)を有し、電極層は、基板9の表面に対して平行な電界を液晶層に供与可能に構成されている。電極層は、通常、透明なインジウムチンオキサイド(ITO)からなる。基板9の電極層上及び基板7の対向面には、液晶性化合物8の配向を制御する配向層(図1中不図示)が形成され、液晶性化合物8の配向方向が制御されている。配向層は表示の対称性を保持するために、UV(ultra violet)配向層であることが好ましい。
図1において、液晶セルは、上側偏光板16と下側偏光板17との間に配置される。上側偏光板16は、保護フィルム1と、偏光子2と、光学補償層15(4~5)とを含む。下側偏光板17は、偏光子11と、その両面に配置された保護フィルム10及び13を含む。
上側偏光板16と下側偏光板17とは、上側偏光板16中の偏光子2の吸収軸3及び下側偏光板17中の偏光子11の吸収軸12が直交するように、配置される。上側偏光板16を視認側の偏光板とした場合、上側偏光板16中の偏光子2の吸収軸3は、電圧無印加時(OFF状態)における、液晶セル内の液晶性化合物8の異常光屈折率方向と直交するように積層するのが好ましい。
なお、図1には示さないが、液晶セル上側基板7上(液晶セル上側基板7の視認側(上側偏光子側)の表面上)には、青色カラーフィルタ(以後、「BCF」ともいう。)、緑色カラーフィルタ(以後、「GCF」ともいう。)、及び、赤色カラーフィルタ(以後、「RCF」ともいう。)が配置されている。
また、液晶セルは、上述したBCF、GCF及びRCFがそれぞれ配置される3つの画素領域を含む。
上記BCF、GCF及びRCFは、本発明の液晶表示装置の第1カラーフィルタ、第2カラーフィルタ、及び、第3カラーフィルタにそれぞれ相当する。また、液晶セル中の3つの画素領域は、本発明の液晶表示装置中の液晶セルに含まれる第1の画素領域、第2の画素領域、及び、第3の画素領域にそれぞれ相当する。
図1において、下側偏光板22の外側に配置されたバックライトユニット14から光が入射する場合を考える。電極(図1中不図示)に駆動電圧を印加しない非駆動状態(OFF状態)では、液晶層中の液晶性化合物8は、液晶セル上側基板7及び液晶セル下側基板9の面に対して略平行に、且つ、その長軸を偏光子11の吸収軸12に対して略平行にして配向している。この状態では、偏光子11によって所定の偏光状態となった光は、液晶性化合物8の複屈折効果を受けず、その結果、偏光子2の吸収軸3によって吸収される。この時、黒表示となる。これに対して、電極(図1中不図示)に駆動電圧を印加した駆動状態(ON状態)では、基板に対して平行な成分を含む電界が形成され、液晶性化合物8はその長軸を電界の向きに一致させて配向する。その結果、偏光子11によって所定の偏光状態となった光は、液晶性化合物8の複屈折効果によって偏光状態が変化し、その結果、偏光子2を通過する。この時、白表示となる。
本発明の液晶表示装置においては、BCF、GCF及びRCFの厚み方向のレターデーションRthを画素領域ごとに制御し、かつ、光学補償層の位相差及び波長分散性を所定の範囲にすることで、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度のずれがあった場合でも、黒表示時に斜め方向から視認した際の色味変化が抑制されている。
なお、本発明の液晶表示装置においては、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度のずれが略無い場合においても、黒表示時に斜め方向から視認した際の色味変化が抑制され、黒表示時に発生する斜め視野の光漏れも抑制される。
以下、上記液晶表示装置に含まれる各部材について詳述する。
<液晶セル>
図1に示す液晶表示装置中の液晶セルは、少なくとも一方が電極を有する対向配置された一対の基板と、基板間に配置され、配向制御された液晶性化合物を含む液晶層とを有する。
基板(液晶セル上側基板及び液晶セル下側基板に該当)の内側の対向面の双方に、液晶性化合物を配向させる配向層を配置するのが好ましい。また、2枚の基板間の距離(セルギャップ)を保持するための柱状又は球状のスペーサを、液晶層内に配置するのが一般的である。
その他、反射板、集光レンズ、輝度向上フィルム、発光層、蛍光層、燐光層、反射防止膜、防汚膜、及び、ハードコート膜等を液晶セル内に配置してもよい。
基板としては、透明ガラス基板が好ましい。なお、液晶セル用基板としては、より硬く高温に耐えるシリコンガラス基板、又は、プラスチック基板を用いてもよい。
液晶層を構成する液晶性化合物の種類は、特に制限されない。例えば、液晶性化合物として、ネマチック液晶性化合物(例えば、誘電率異方性Δεが正のネマチック液晶性化合物)を用いてもよい。なお、ネマチック液晶性化合物の誘電率異方性Δεは、その値が大きいほうが、駆動電圧が低減でき、屈折率異方性Δnは小さいほうが液晶層の厚み(ギャップ)を厚くでき、液晶性化合物の封入時間が短縮され、かつギャップばらつきを少なくできる。
液晶層の厚み(ギャップ)は、2.8μm超4.5μm未満が好ましい。
液晶層のレターデーション(Δn・d)を0.25μm超0.40μm未満とすると、可視光の範囲内で波長依存性が殆どない透過率特性がより容易に得られる。
また、液晶性化合物がもとの配向方向から水平方向に45°回転したとき、最大透過率が得られる。
なお、液晶層の厚み(ギャップ)は、通常、ポリマービーズで制御できる。ポリマービーズ以外にも、ガラスビーズ、ファイバー、及び、樹脂製の柱状スペーサを用いてもよい。
一般的に、IPS方式においては、従来のTN方式に代表される縦電界方式と異なり基板面との界面チルトが原理的に必要なく、界面チルト角が小さいほど視野角特性がよいことが知られている。
本発明の液晶表示装置中の液晶層においては、液晶性化合物のチルト角は1.0°以下である。下限値は特に制限されないが、0°が挙げられる。なお、上記チルト角とは、液晶性化合物の長軸と、基板表面とのなす角度を意図する。
上記チルト角を実現するためには、上述したように、配向層を用いる態様が挙げられる。従来の量産技術においては、ポリイミド等の高分子膜からなる配向制御層上をラビング処理し、液晶配向能(初期配向)を付与し、配向層を形成する。一方で、ラビング用の布は、太さが10~30μm程度の細い繊維を束ねて構成されており、実質的にはこの細い繊維一本一本が、配向層の局所的な部分に一定方向の剪断力を与えることで液晶配向能を付与する処理がなされる。IPS方式での電極間隔も上記繊維の径と同程度の10~30μm程度であるため、段差近傍のラビングは十分になされず、配向が乱れやすい。この配向の乱れはコントラスト比の低下、及び、輝度や色味の不均一性といった画質の低下を引き起こす。これらのラビング配向処理の問題を解決する方法として、偏光した紫外線等を高分子膜の表面に照射し、ラビング処理をすることなく液晶性化合物を配向させる光配向法が提案されている。例えば、特開2005-351924号公報において、光配向法を用いて液晶性化合物のチルト角を1.0°以下にすることが記載されており、本発明においても光配向法を用いることが好ましい。
液晶セルは、上述したように、BCF、GCF、及び、RCFがその表面上に配置されて、それぞれのカラーフィルタに対応した画素領域を含む。言い換えれば、液晶セルは、複数の画素領域を含み、各画素領域に対応するように液晶セル上にBCF、GCF、及び、RCFが配置されている。
なお、通常、カラー表示を行う液晶表示装置では、光の3原色(赤、緑、及び、青)のサブピクセル(画素領域)が1組となり、1画素を形成する。また、3色以上のサブピクセルで1画素を形成する場合もある。
<カラーフィルタ>
図1に示す液晶表示装置は、一対の偏光板の間に、液晶セルの各画素領域上に配置されたカラーフィルタを含む。より具体的には、液晶セル中の液晶セル上側基板上に、BCF、GCF、及び、RCFが配置されている。なお、BCF、GCF、及び、RCFは、いずれも視認側(上側偏光板側)に配置される。
なお、BCFは青色領域(波長420~490nm)に最大透過率を示すカラーフィルタであり、GCFは緑色領域(波長495~570nm)に最大透過率を示すカラーフィルタであり、RCFは青色領域(波長580~700nm)に最大透過率を示すカラーフィルタである。
なお、本明細書において「最大透過率」とは、可視光領域(400~700nm)における最大の透過率を意味する。
BCFの最大透過率を示す波長をλ1(nm)、GCFの最大透過率を示す波長をλ2(nm)、RCFの最大透過率を示す波長をλ3(nm)とすると、λ1<λ2<λ3の関係を満たしている。
また、BCFの波長λ1における厚み方向のレターデーションRth(λ1)、GCFの波長λ2における厚み方向のレターデーションRth(λ2)、及び、RCFの波長λ3における厚み方向のレターデーションRth(λ3)は、式(1)~(3)の要件を満たす。
式(1) (Rth(λ1)-5nm)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3
式(2) -5nm≦Rth(λ2)≦25nm
式(3) -10nm≦Rth(λ1)≦25nm
なかでも、式(1-1)の要件を満たすことが好ましく、式(1-2)の要件を満たすことがより好ましい。
式(1-1) Rth(λ1)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3
式(1-2) Rth(λ1)<Rth(λ2)<Rth(λ3
また、式(2-1)の要件を満たすことが好ましく、式(2-2)の要件を満たすことが好ましい。
式(2-1) -5nm≦Rth(λ2)≦20nm
式(2-2) 0nm≦Rth(λ2)≦15nm
さらに、式(3-1)の要件を満たすことが好ましく、式(3-2)の要件を満たすことが好ましい。
式(3-1) -10nm≦Rth(λ1)≦15nm
式(3-2) -5nm≦Rth(λ1)≦10nm
Rth(λ3)は、上記式(1)の要件を満たしていれば特に制限されないが、0~35nmであることが好ましく、10~25nmであることがより好ましい。
上記要件を達成する方法は特に制限されないが、例えば、式(1)の要件を満たす方法としては、カラーフィルタの厚みを変化させて、各カラーフィルタのRthを調整する方法が挙げられる。
また、カラーフィルタのRthは、カラーフィルタ内にレターデーション上昇剤又は低下剤を添加することにより調整してもよい。
レターデーション上昇剤としては、一般式(X)で表される化合物及びこれに類似する化合物が挙げられる。
Figure 0006998944000001
レターデーション低下剤としては、一般式(XI)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0006998944000002
上記一般式(XI)中、R11はアルキル基又はアリール基を表し、R12及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はアリール基を表す。また、R11、R12及びR13の炭素数の総和は、10以上が好ましい。R11、R12及びR13は置換基を有していてもよく、置換基としてはフッ素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、スルホン基又はスルホンアミド基が好ましく、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、スルホン基又はスルホンアミド基がより好ましい。
また、アルキル基は直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であってもよい。アルキル基の炭素数は、1~25が好ましく、6~25がより好ましく、6~20がさらに好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、アミル基、イソアミル基、t-アミル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ビシクロオクチル基、ノニル基、アダマンチル基、デシル基、t-オクチル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、及び、ジデシル基が挙げられる。
アリール基の炭素数は、6~30が好ましく、6~24がより好ましい。アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、テルフェニル基、ナフチル基、ビナフチル基、又は、トリフェニルフェニル基が好ましい。
カラーフィルタ(BCF、GCF、RCF)の作製方法は特に制限されず、例えば、着色感光性樹脂組成物をスピンコーター等で塗布後、フォトリソ工程でパターニングする着色レジスト法、及び、ラミネート法等が挙げられる。着色レジスト法のような塗布工程を含む形成方法では、塗布量を調整することで、厚みの異なるカラーフィルタを形成できる。また、ラミネート法では、厚みが異なる転写材料を用いることで、厚みの異なるカラーフィルタを形成できる。
なお、各カラーフィルタ間には、必要に応じて、ブラックマトリックスを配置してもよい。ブラックマトリックスを作製する方法は特に制限されず、公知の方法が挙げられる。
なお、上記では図1に示す液晶表示装置中に含まれるBCF、GCF及びRCFについて主に詳述したが、この態様には制限されず、BCF、GCF及びRCFは他の色のカラーフィルタであってもよい。つまり、本発明の液晶表示装置においては、液晶セルの各画素領域(第1の画素領域~第3の画素領域)上に配置された第1のカラーフィルタと、第2のカラーフィルタと、第3のカラーフィルタとが少なくとも含まれており、第1のカラーフィルタの波長λ1における厚み方向のレターデーションRth(λ1)、第2のカラーフィルタの波長λ2における厚み方向のレターデーションRth(λ2)、及び、第3のカラーフィルタの波長λ3における厚み方向のレターデーションRth(λ3)が、式(1)~(3)の要件を満たしていれば、BCF、GCF及びRCF以外の他の色のカラーフィルタであってもよい。
式(1) (Rth(λ1)-5nm)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3
式(2) -5nm≦Rth(λ2)≦25nm
式(3) -10nm≦Rth(λ1)≦25nm
<偏光板>
図1に示す液晶表示装置は、一対の偏光板を含む。
一対の偏光板のうち、視認側に配置される偏光板(上側偏光板)は、液晶セル側から光学補償層及び偏光子を含む。なお、偏光子の吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とは、平行になるように配置される。
また、上述したように、図1中の上側偏光板は、偏光子の光学補償層と逆側の表面に保護フィルムを含む。なお、保護フィルムの代わりに硬化樹脂層を配置してもよい。
一対の偏光板のうち、視認側とは反対側に配置される偏光板(下側偏光板)は、偏光子と、その両面に配置された保護フィルムとを含む。
なお、上記保護フィルムは、任意の部材であり、液晶表示装置に含まれていなくてもよい。
以下、各部材について詳述する。
(光学補償層)
光学補償層は、1層または2層以上で構成され、後述する式(4)および式(5)で表されるように、略フラットなRe波長分散性を持つ。光学補償層は、互いの吸収軸を直交にして配置されている一対の偏光子のG光(550nm)に対する視野角依存性を解消することで、斜めから見たときの光漏れを軽減する作用を持っている。光学補償層は光漏れを軽減する作用を持っていれば、任意の位相差の構成を取ることができる。
光学補償層の、波長450nmにおける面内レターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)、及び、波長650nmにおける面内レターデーションRe(650)が、式(5)及び(6)の要件を満たす。
式(4) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.10
式(5) 0.95≦Re(550)/Re(650)≦1.10
光学補償層は、上述したように、1層から構成されていてもよいし、2層以上で構成されていてもよい。本発明では1層又は2層の光学補償層で構成されていることが好ましい。
1層構成の場合には第1光学補償層のみ、2層構成の場合には第1光学補償層と第2光学補償層とからなる。なお、いずれの層構成の場合でも、光学補償層全体として上記式(4)及び(5)を満足し、光学補償層の面内遅相軸は液晶セルに対して同じ側に配置される偏光子の吸収軸(視認側偏光板中の偏光子の吸収軸)と平行である。
光学補償層としては、製造のしやすさ等の観点から、ポリマーフィルム、又は、液晶性組成物を用いて形成されるフィルムが好ましい。
ポリマーフィルムとしては、セルロースアシレート系フィルム、シクロオレフィン系ポリマーフィルム(シクロオレフィン系ポリマーを用いたポリマーフィルム)、又は、アクリル系ポリマーフィルムが好ましい。アクリル系ポリマーフィルムとしては、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むことが好ましい。
ポリマーフィルムの厚みは、液晶表示装置の薄型化の点で、光学特性、機械物性、及び、製造適性を損ねない限りは薄いことが好ましく、具体的には、1~150μmが好ましく、1~70μmがより好ましく、1~30μmがさらに好ましい。
液晶性組成物を用いて形成されるフィルムとは、液晶性化合物を含む組成物を用いて形成されるフィルムであり、液晶性化合物が配向した状態で固定化したフィルムが好ましい。なかでも、重合性基を有する液晶性化合物を含む組成物を塗布して塗膜を形成し、塗膜中の液晶性化合物を配向させて、硬化処理を施して液晶性化合物の配向を固定化してなるフィルムがより好ましい。
液晶性化合物としては、棒状液晶性化合物及び円盤状液晶性化合物が挙げられ、配向状態を固定化するために重合性基を有していることが好ましい。
以下、光学補償層の具体的な態様について詳述する。
(光学補償層が1層からなる場合)
光学補償層が1層からなる場合、第1光学補償層のみから形成され、第1光学補償層においては、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、式(6)及び(7)の要件を満たすことが好ましい。
式(6) 200nm≦Re1(550)≦320nm
式(7) -40nm≦Rth1(550)≦40nm
第1光学補償層は、例えば、nz>nxとなる特徴を持つポリマーのフィルムを、大きく延伸することで得られる。
製造方法としては、例えば、芳香族アシル基で置換されたセルロースアシレートであるセルロースアセテートベンゾエートを用いたフィルムの場合、セルロースアセテートベンゾエートを溶媒に溶解させたドープを成膜用の金属支持体上に流延し、溶媒を乾燥してフィルムを得て、得られたフィルムを1.3~1.9倍程度の大きな延伸倍率で延伸してセルロース分子鎖を配向させる方法が挙げられる。
また、例えば、特開平5-157911号公報、及び、特開2006-72309号公報に記載のように、高分子フィルムの片面又は両面に収縮性フィルムを貼り合わせて、加熱延伸することにより作製することも可能である。
第1光学補償層の厚みは、1~150μmが好ましく、1~70μmがより好ましく、1~30μmがさらに好ましい。
(光学補償層が2層からなる構成)
光学補償層が2層からなる場合、第1光学補償層がnx>ny≧nzの2軸フィルム(B-プレート又は正のAプレート)、第2光学補償層がnx≒ny<nzの[準]一軸性フィルム(正の[準]Cプレート)の2層からなることが好ましい。具体的には、第1光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、式(8)及び(9)の要件を満たし、
式(8) 80nm≦Re1(550)≦200nm
式(9) 20nm≦Rth1(550)≦150nm
第2光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe2(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)が、式(10)及び(11)の要件を満たすことが好ましい。
式(10) 0nm≦Re2(550)≦40nm
式(11) -160nm≦Rth2(550)≦-40nm
本態様において、第1光学補償層が液晶セル側、第2光学補償層が偏光子側に配置される。
第1光学補償層は、下記を満たすことがより好ましい。
100nm≦Re1(550)≦150nm
50nm≦Rth1(550)≦120nm
第1光学補償層は、溶融成膜方式及び溶液成膜方式等の適宜な方式で製造したポリマーフィルム(例えば、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、及び、ポリカーボネートフィルム)を、例えば、ロールの周速制御による縦延伸方式、テンターによる横延伸方式、及び、二軸延伸方式等により、延伸処理することにより得られる。より具体的には、特開2005-338767号公報の記載を参照することができる。また、配向により2軸性を示す重合性基を有する液晶性化合物を含む液晶性組成物から形成されるポリマーを用いることもできる。
光学補償層が2層からなる場合、第1光学補償層の厚みは、1~80μmが好ましく、1~40μmがより好ましく、1~25μmが特に好ましい。
光学補償層が2層からなる場合、第1光学補償層は、ポジティブAプレートであることが好ましい。
ポジティブAプレートの製造方法は、例えば、特開2008-225281号公報、及び、特開2008-026730号公報の記載を参酌できる。
なお、本明細書において、ポジティブAプレートは以下のように定義する。ポジティブAプレート(正のAプレート)は、フィルムの面内遅相軸方向(面内での屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、面内遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、式(A1)の関係を満たすものである。なお、ポジティブAプレートはRthが正の値を示す。
式(A1) nx>ny≒nz
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。「実質的に同一」とは、例えば、(ny-nz)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、-10~10nm、好ましくは-5~5nmの場合も「ny≒nz」に含まれる。
また、上記の定義より、ポジティブAプレートはNz=Rth(550)/Re(550)+0.5≒1.0を満たす。
上記ポジティブAプレートは、λ/4層であることが好ましい。
λ/4層は、特定の波長λnmにおける面内レターデーションRe(λ)がRe(λ)≒λ/4を満たす板(位相差フィルム)のことをいう。
この式は、可視光域のいずれかの波長(例えば、550nm)において達成されていればよいが、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)が、110nm≦Re(550)≦160nmの関係を満たすことが好ましく、110nm≦Re(550)≦150nmを満たすことがより好ましい。
第2光学補償層は、下記を満たすことがより好ましい。
0nm≦Re2(550)≦20nm
-140nm≦Rth2(550)≦-80nm
第2光学補償層の、波長450nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(450)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)は、式(12)の要件を満たすことが好ましい。
式(12) Rth2(450)/Rth2(550)≦1.00
Rth2(450)/Rth2(550)は0.95未満であることがより好ましく、0.90以下であることがさらに好ましい。下限は特に制限されないが、0.75以上の場合が多い。
第2光学補償層は、ポリマーフィルム(例えば、セルロースアシレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、及び、ポリカーボネートフィルム)の面内レターデーションを発現させない様に成膜し、熱収縮フィルム等を用いて厚み(nz)方向に延伸する方法で得ることができる。
また、液晶性化合物の配向状態を固定して所望の位相差を有する層を形成することも可能である。つまり、第2光学補償層は、液晶性化合物が配向した状態で固定化したフィルムであることが好ましく、棒状液晶性化合物が基板面に対して垂直方向に配向した状態で固定化したフィルムであることがより好ましい。
液晶性化合物としては、逆分散の波長分散性を示す液晶性化合物を用いることも好ましい。例えば、WO2017/043438号パンフレットに記載される逆分散の波長分散性を示す液晶性化合物が挙げられる。
第2光学補償層の厚みは、1~80μmが好ましく、1~40μmがより好ましく、1~25μmがさらに好ましい。
第2光学補償層は、ポジティブCプレートであることが好ましい。
ポジティブCプレートの製造方法は、例えば、特開2017-187732号公報、特開2016-53709号公報、及び、特開2015-200861号公報の記載を参酌できる。
なお、本明細書において、ポジティブCプレートは以下のように定義する。ポジティブCプレート(正のCプレート)は、フィルムの面内遅相軸方向(面内での屈折率が最大となる方向)の屈折率をnx、面内遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をny、厚み方向の屈折率をnzとしたとき、式(A2)の関係を満たすものである。なお、ポジティブCプレートはRthが負の値を示す。
式(A2) nx≒ny<nz
なお、上記「≒」とは、両者が完全に同一である場合だけでなく、両者が実質的に同一である場合も包含する。「実質的に同一」とは、例えば、(nx-ny)×d(ただし、dはフィルムの厚みである)が、-10~10nm、好ましくは-5~5nmの場合も「nx≒ny」に含まれる。
また、ポジティブCプレートでは、上記の定義より、Re≒0となる。
光学補償層は、シクロオレフィンポリマーフィルムと、ポリマーフィルムに隣接して設けられる液晶性化合物を含む組成物を用いて形成されるフィルムとからなる2層構成であることも好ましい。
(偏光子)
偏光子の種類は特に制限されず、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有するいわゆる直線偏光子であればよい。
偏光子としては、例えば、吸収型偏光子が挙げられ、より具体的には、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、及びポリエン系偏光子が挙げられる。
偏光子の厚みは、3~60μmが好ましく、5~30μmがより好ましく、5~15μmがさらに好ましい。
(保護フィルム)
保護フィルムは特に制限されず、例えば、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、ポリエチレン及びポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム、シクロオレフィン系ポリマーフィルム(ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製)、並びに、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製))が挙げられる。なかでも、セルロースアシレートフィルムが好ましい。
保護フィルムの光学特性は、下記式を満たすことが好ましい。
0nm≦Re3(550)≦10nm
-40nm≦Rth3(550)≦40nm
また、図1の保護フィルム10のように、偏光子と液晶セルの間に保護フィルムを配置する場合には、屈折率の略等方性な保護フィルムを用いることが好ましく、具体的には下記式を満たすことがより好ましい。
0nm≦Re3(550)≦5nm
-10nm≦Rth3(550)≦10nm
偏光子と光学補償層との積層、及び、偏光子と保護フィルムとの積層には、接着剤を用いることができる。接着剤層の厚みは、0.01~30μmが好ましく、0.01~10μmがより好ましく、0.05~5μmがさらに好ましい。
接着剤として、水系接着剤、すなわち、接着剤成分が水に溶解又は分散している接着剤が挙げられ、ポリビニルアルコール系接着剤が好ましい。ポリビニルアルコール系接着剤としては、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液からなる接着剤が好ましい。
ポリビニルアルコール系接着剤中のポリビニルアルコール系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体が挙げられる。
ポリビニルアルコール系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物、及び、グリオキシル酸塩等が架橋剤として添加されていてもよい。
ポリビニルアルコール系接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層の厚みは通常、1μm以下である。
接着剤として、活性エネルギー線の照射又は加熱により硬化する硬化性接着剤組成物が挙げられる。より具体的には、活性エネルギー線の照射又は加熱により硬化する、カチオン重合性化合物を含む硬化性接着剤組成物、及び、ラジカル重合性化合物を含む硬化性接着剤組成物等が挙げられる。カチオン重合性化合物としては、エポキシ基又はオキセタニル基を有する化合物が挙げられる。エポキシ化合物は、分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有するものであれば特に制限されず、例えば、特開2004-245925号公報に詳細に説明されている化合物が挙げられる。
ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリロイル基又はビニル基等の不飽和二重結合を有するラジカル重合性化合物であれば特に制限されず、単官能ラジカル重合性化合物、分子内に2個以上の重合性基を有する多官能ラジカル重合性化合物、水酸基を有する(メタ)アクリレート、アクリルアミド、及び、アクリロイルモルフォリン等が挙げられ、これらの化合物を単独で用いても、組み合わせて用いてもよい。例えば、特開2015-11094号公報に詳細に説明されている化合物を用いることができる。また、ラジカル重合性化合物とカチオン重合性化合物とを組み合わせて用いることもできる。
硬化性接着剤組成物を用いる場合には、貼合ロールを用いてフィルムを貼合した後、必要に応じて乾燥を行ない、活性エネルギー線を照射するか又は加熱することにより硬化性接着剤組成物を硬化させる。活性エネルギー線の光源は特に制限されないが、波長400nm以下に発光分布を有する活性エネルギー線が好ましく、具体的には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、又は、メタルハライドランプがより好ましい。
また、偏光子と光学補償層又は保護フィルムとを接着剤で貼合するにあたり、接着強度向上、及び、接着剤の濡れ性を改善する目的で、光学補償層又は保護フィルムの、偏光子と対向する面に表面処理(例えばグロー放電処理、コロナ放電処理、UV処理)を施してもよいし、易接着層を形成してもよい。
易接着層及びその製造方法としては、特開2007-127893号公報、及び、特開2007-127893号公報の記載を参酌できる。
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、及び、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
<IPSモード液晶セルの作製>
まず、2枚のガラス基板の間に液晶層を有し、基板の間隔(ギャップ;d)が4.0μmのIPSモード液晶セルを作製した。液晶層中の液晶性化合物のΔnは0.08625であり、Δn・dの値は345nmであった。なお、液晶セルを形成する際に、ガラス基板に対して特開2005-351924号公報の実施例11を参考にして光配向処理を実施して配向層を形成して、液晶セル内の液晶性化合物を配向させた。液晶性化合物の基板面とのチルト角は、0.1°であった。液晶セルの視認側の基板上に、Rthの値が異なる青色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ、及び、赤色カラーフィルタを形成し、表1に示す液晶セル1~12を形成した。青色カラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ1、緑色カラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ2、及び、赤色カラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ3としたところ、各液晶セルにおいて、各波長はλ1<λ2<λ3の関係を満たした。また、形成した液晶セル上に配置した各カラーフィルタの各波長におけるRthを表1にまとめて示す。
なお、各カラーフィルタのRthの値の調整は、カラーフィルタの厚みを調整したり、カラーフィルタ層の形成材料に、レターデーション上昇剤(例えば上記一般式(X)の化合物)又は低下剤(例えば、上記一般式(XI)の化合物)を添加したり、その添加量を調整することで行なった。
なお、液晶セル12においては、光配向処理の代わりにラビング配向処理を実施したところ、液晶性化合物の基板面とのチルト角が2.0°であった。
Figure 0006998944000003
<光学補償層1(2層構成)の作製>
未延伸シクロレオレフィンポリマーフィルム(JSR(株)製 商品名:アートンフィルム)の一軸延伸を行い、Re1(550)=110nm、Rth1(550)=55nm、及び、膜厚24μmのシクロオレフィンポリマーフィルム(第1光学補償層)を作製した。
このポリマーフィルムの片面に対して放電量125W・min/m2でコロナ処理を行い、コロナ処理を行った面に下記の組成物Aをバー塗布して、塗膜を形成した。次いで、組成物中の溶媒の乾燥及び液晶性化合物の配向熟成のために、塗膜を70℃の温風で90秒間加熱した。窒素パージ下、酸素濃度0.1%の条件にして、塗膜に対して、40℃にて紫外線照射(300mJ/cm2)を行い、液晶性化合物の配向を固定化して、光学補償層1を作製した。なお、光学補償層1は、上記シクロオレフィンポリマーフィルム(第1光学補償層)と、組成物Aを用いて形成された層(第2光学補償層)との2層構成であった。
(組成物Aの調製)
下記成分を混合して混合液を調製し、得られた混合液を25℃において1時間加熱溶解し、0.45μmフィルターでろ過して、組成物Aを調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物A
―――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶性化合物R1 70.0質量部
液晶性化合物R2 20.0質量部
液晶性化合物R3 10.0質量部
配向助剤A1 2.0質量部
化合物B1 4.5質量部
単量体K1 4.0質量部
重合開始剤P1 5.0質量部
重合開始剤P2 2.0質量部
界面活性剤S1 0.4質量部
界面活性剤S2 0.5質量部
アセトン 386.4質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 71.0質量部
メタノール 14.2質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・液晶性化合物R1
下記液晶性化合物(RA)、(RB)及び(RC)の83:15:2(質量比)の混合物
Figure 0006998944000004
・液晶性化合物R2
Figure 0006998944000005
・液晶性化合物R3
Figure 0006998944000006
・配向助剤A1
Figure 0006998944000007
・化合物B1
Figure 0006998944000008
・単量体K1:A-TMMT(新中村化学工業株式会社)
・重合開始剤P1
Figure 0006998944000009
・重合開始剤P2
Figure 0006998944000010
・界面活性剤S1(重量平均分子量15000、構造式中の各繰り返し単位中の数値は、質量%を表す。)
Figure 0006998944000011
・界面活性剤S2(重量平均分子量:11,200)
構造式中の各繰り返し単位中の数値は、質量%を表す。
Figure 0006998944000012
光学補償層1の位相差をAxoScanで測定した結果、Re(450)/Re(550)=1.00、Re(550)/Re(650)=1.00であった。
次に、未延伸シクロレオレフィンポリマーフィルム(JSR(株)製 商品名:アートンフィルム、Re(550)=0nm、Rth(550)=1nm)上に同様の手順で第2光学補償層を作製し、AxoScanで測定することにより、上記作製した第2光学補償層の位相差を見積もった結果、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nmであり、第2光学補償層がポジティブCプレートであることを確認した。また、Rth2(450)/Rth2(550)=1.04であった。
<光学補償層2A~2G(2層構成)の作製>
組成物Aの代わりに組成物Bを用いた以外は、<光学補償層1(2層構成)の作製>と同様の手順に従って、光学補償層2Aを作製した。なお、光学補償層2Aは、上記シクロオレフィンポリマーフィルム(第1光学補償層)と、組成物Bを用いて形成された層(第2光学補償層)との2層構成であった。
(組成物Bの調製)
下記成分を混合して混合液を調製し、得られた混合液を25℃において1時間加熱溶解し、0.45μmフィルターでろ過して、組成物Bを調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
組成物B
―――――――――――――――――――――――――――――――――
液晶性化合物R1 50.0質量部
液晶性化合物R2 33.3質量部
液晶性化合物R3 16.7質量部
化合物B1 1.5質量部
単量体K1 4.0質量部
重合開始剤P1 5.0質量部
重合開始剤P2 2.0質量部
界面活性剤S1 0.4質量部
界面活性剤S2 0.5質量部
アセトン 200.0質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 50.0質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
(光学補償層2Aの評価)
光学補償層2Aの位相差を、AxoScanで測定した結果、Re(450)/Re(550)=1.00、Re(550)/Re(650)=1.00であることを確認した。
次に、上記記載の方法で第2光学補償層の位相差を見積もった結果、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nmであり、第2光学補償層がポジティブCプレートであることを確認した。また、Rth2(450)/Rth2(550)=0.90であった。
第1光学補償層の厚み、第2光学補償層の厚み、及び、組成物B中の液晶性化合物の組成比を適宜調整して、上述した光学補償層2Aと同様の手順に従って、光学補償層2B~2Gを製造した。
光学補償層2B~2GのRe(450)/Re(550)及びRe(550)/Re(650)は、いずれも1.00であった。
光学補償層2B中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=120nm、Rth1(550)=60nmであった。光学補償層2B中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.90であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
光学補償層2C中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=130nm、Rth1(550)=65nmであった。光学補償層2C中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.90であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
光学補償層2D中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=120nm、Rth1(550)=60nmであった。光学補償層2D中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.80であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
光学補償層2E中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=110nm、Rth1(550)=55nmであった。光学補償層2E中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.80であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
光学補償層2F中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=110nm、Rth1(550)=55nmであった。光学補償層2F中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-90nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.80であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
光学補償層2G中の第1光学補償層の位相差は、Re1(550)=100nm、Rth1(550)=50nmであった。光学補償層2G中の第2光学補償層の位相差は、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nm、及び、Rth2(450)/Rth2(550)=0.90であり、第2光学補償層はポジティブCプレートであった。
<光学補償層3(1層構成)の作製>
特開2006-72309号公報の実施例1に示されるサンプルに対して、膜厚調整を行い、光学補償層3を作製した。
光学補償層3の位相差をAxoScanで測定した結果、Re1(550)=230nm、Rth1(550)=0nm、Re(450)/Re(550)=1.00、Re(550)/Re(650)=1.00であった。
<光学補償層4(2層構成)の作製>
特開2010-79288号公報の実施例4のセルロースアシレートフィルム(h)を参考に膜厚調整等を行い、セルロースアシレートフィルム(第1光学補償層)を作製した。第1光学補償層の位相差を、AxoScanで測定した結果、Re1(550)=110nm、Rth1(550)=55nmであり、ポジティブAプレートになっていることを確認した。
このポリマーフィルムの片面を放電量125W・min/m2でコロナ処理を行い、コロナ処理を行った面に前述の組成物Aをバー塗布して、塗膜を形成した。続いて、組成物の溶媒の乾燥及び液晶性化合物の配向熟成のために、塗膜を70℃の温風で90秒間加熱した。窒素パージ下、酸素濃度0.1%の条件にして、塗膜に対して、40℃にて紫外線照射(300mJ/cm2)を行い、液晶性化合物の配向を固定化して、光学補償層4を作製した。なお、光学補償層4は、上記セルロースアシレートフィルム(第1光学補償層)と、組成物Aを用いて形成された層(第2光学補償層)との2層構成であった。
(光学補償層4の評価)
光学補償層4の位相差を、AxoScanで測定した結果、Re(450)/Re(550)=1.20、Re(550)/Re(650)=1.05であることを確認した。
次に、上記記載の方法で第2光学補償層の位相差を見積もった結果、Re2(550)=0nm、Rth2(550)=-100nmであり、ポジティブCプレートになっていることを確認した。また、Rth2(450)/Rth2(550)=1.04であった。
<保護フィルム1の作製>
下記の各成分をミキシングタンクに投入し、攪拌して、コア層セルロースアシレートドープ1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ1
――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
下記エステルオリゴマーA 10質量部
下記偏光子耐久性改良剤 4質量部
下記紫外線吸収剤 2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
メタノール(第2溶剤) 64質量部
――――――――――――――――――――――――――――――
・エステルオリゴマーA(重量平均分子量750)
Figure 0006998944000013
・偏光子耐久性改良剤
Figure 0006998944000014
・紫外線吸収剤
Figure 0006998944000015
上記のコア層セルロースアシレートドープ1の90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープ1を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
メタノール(第2溶剤) 11質量部
コア層セルロースアシレートドープ1 1質量部
――――――――――――――――――――――――――――――
上記コア層セルロースアシレートドープ1とその両側に外層セルロースアシレートドープ1とを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した。ドラム上のフィルムの溶剤含有率が略20質量%の状態で、ドラム上からフィルムを剥ぎ取り、得られたフィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、フィルム中の残留溶剤が3~15%の状態で、フィルムを横方向に1.1倍延伸しつつ、乾燥した。その後、得られたフィルムを熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み40μmのセルロースアシレートフィルム1を作製し、保護フィルム1とした。保護フィルム1の位相差を測定した結果、Re(550)=2nm、Rth(550)=7nmであった。
<保護フィルム2の作製>
下記の各成分をミキシングタンクに投入し、攪拌して、コア層セルロースアシレートドープ2を調製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
コア層セルロースアシレートドープ2
――――――――――――――――――――――――――――――――
アセチル置換度2.88のセルロースアセテート 100質量部
下記ポリエステル 12質量部
上記偏光子耐久性改良剤 4質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 430質量部
メタノール(第2溶剤) 64質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
・ポリエステル(数平均分子量800)
Figure 0006998944000016
上記のコア層セルロースアシレートドープ2の90質量部に下記のマット剤溶液を10質量部加え、外層セルロースアシレートドープ2を調製した。
―――――――――――――――――――――――――――――――
マット剤溶液
―――――――――――――――――――――――――――――――
平均粒子サイズ20nmのシリカ粒子
(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)
2質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76質量部
メタノール(第2溶剤) 11質量部
コア層セルロースアシレートドープ 1質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――
上記コア層セルロースアシレートドープ2と上記外層セルロースアシレートドープ2を平均孔径34μmのろ紙及び平均孔径10μmの焼結金属フィルターでそれぞれろ過した後、コア層セルロースアシレートドープ2とその両側に外層セルロースアシレートドープ2とを3層同時に流延口から20℃のドラム上に流延した(バンド流延機)。
次いで、ドラム上のフィルムの溶剤含有率が略20質量%の状態でドラム上からフィルムを剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定し、フィルムを横方向に延伸倍率1.1倍で延伸しつつ乾燥した。その後、得られたフィルムを熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、厚み40μmのセルロースアシレートフィルム2を作製し、保護フィルム2とした。保護フィルム2の位相差を測定した結果、Re(550)=1nm、Rth(550)=-5nmであった。
<保護フィルムのけん化処理>
上記作製した保護フィルム1及び2を、2.3mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液に、55℃で3分間浸漬した。浸漬した保護フィルム1及び2を取り出して、室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに、30℃で0.05mol/Lの硫酸を用いて中和した。再度、得られた保護フィルム1及び2を室温の水洗浴槽中で洗浄し、さらに100℃の温風で乾燥し、保護フィルム1及び2の表面のけん化処理を行った。
<実施例1>
(偏光板の作製)
上記作製したけん化処理した保護フィルム1、ポリビニルアルコール系偏光子、光学補償層1を、偏光子の吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とが平行な方向(0°)になるように、接着剤を用いて貼り合わせ、上側偏光板Aを作製した。接着剤としては、ポリビニルアルコール(PVA)((株)クラレ製、PVA-117H)3質量%水溶液を用いた。なお、光学補償層1中の第2光学補償層が偏光子側となるように、上側偏光板Aを作製した。つまり、上側偏光板Aにおいては、保護フィルム1、偏光子、第2光学補償層、及び、第1光学補償層の順に配置されている。
また、けん化処理した保護フィルム1、ポリビニルアルコール系偏光子、及び、けん化処理した保護フィルム2をこの順で上記接着剤を用いて貼り合わせて、下側偏光板を作製した。
また、このとき偏光子の吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とが平行な方向(0°)に対して0.5°ずれた上側偏光板Bも作製した。つまり、上側偏光板Bにおいては、偏光子の吸収軸と光学補償層の面内遅相軸とのなす角度は、0.5°である。
(液晶表示装置の作製)
上記作製した液晶セル1に、上記上側偏光板A及び下側偏光板を、それぞれ光学補償層1、保護フィルム2が液晶セル側になるように総研科学社製SK2057を用いて貼り合わせ、液晶表示装置Aを作製した。このとき、液晶セル内の液晶層の遅相軸と上側偏光板A中の偏光子の吸収軸とが直交な方向、液晶セル内の液晶層の遅相軸と下側偏光板中の偏光子の吸収軸とが平行な方向になるように貼り合わせた。
また、上側偏光板Aの代わりに上側偏光板Bを用いて、同様に液晶表示装置Bを作製した。
<実施例2~18、比較例1~9>
光学補償層及び液晶セルの種類を表2のように変更した以外は、実施例1と同様の手順に従って、液晶表示装置を作製した。
なお、光学補償層が2層構造である場合、実施例1と同様に、光学補償層1中の第2光学補償層が偏光子側となるように、上側偏光板Aを作製した。
<評価>
(黒表示の色味変化及び光漏れの測定)
作製した液晶表示装置A及びBを下偏光板が拡散光源側になるように、拡散光源の上に配置し、測定機“EZ-Contrast XL88”(ELDIM社製)を用いて、極角60°で固定して、方位角0°(水平方向)から反時計方向に359°まで1°刻みの黒表示における色味変化及び光漏れを測定した。
液晶表示装置A及びBを用いた際の黒色味の変化を下記の評価基準で評価した。
A:色味変化が非常に少なく、特に優れている
B:色味変化が少なく、優れている
C:色味変化がやや多いが、実用上問題ない
D:色味変化が多く、許容できない
液晶表示装置Bを用いた評価が、偏光子と光学補償層との貼り合せ角度をずらした際、黒表示時に斜め方向から視認した際の色味変化評価(軸ずれ色味変化)に該当する。
また、液晶表示装置Aを用いた際の極角60°における光漏れを下記の評価基準で評価した。
A:光漏れが非常に少なく、特に優れている
B:光漏れが少なく、優れている
C:光漏れがやや多いが、実用上問題ない
D:光漏れが多く、許容できない
表2中、「軸ずれ色味変化」は、液晶表示装置Bを用いた際の色味変化の評価結果を表す。「色味変化」は、液晶表示装置Aを用いた場合の色味変化の評価結果を表す。
Figure 0006998944000017
表2に示すように、本発明の液晶表示装置であれば、所望の効果が得られることが確認された。
なかでも、実施例1と3との比較より、式(12)の要件を満たす場合、より効果が優れることが確認された。
また、実施例2と5との比較より、Rth2(450)/Rth2(550)が0.90未満の場合、より効果が優れることが確認された。
また、実施例4と11~13との比較より、式(1-1)の要件を満たす場合、より効果が優れることが確認された。
なお、上記実施例1~18の態様において、下記に記載の方法で偏光子と光学補償層を接着した場合も、良好な接着性が得られ、前述のPVA3%水溶液で接着した場合と同様の表示性能が得られた。
(接着剤液Aの調製)
下記化合物を記載の比率で混合し、接着剤液Aを調製した。
アロニックスM-220(東亜合成株式会社製):20質量部
4-ヒドロキシブチルアクリレート(日本化成株式会社製):40質量部
アクリル酸-2-エチルヘキシル(三菱化学株式会社製):40質量部
Irgacure907(BASF製):1.5質量部
KAYACURE DETX-S(日本化薬株式会社製):0.5質量部
光学補償層の偏光子貼合面を放電量125W・min/mでコロナ処理してから、接着剤液Aを、厚み0.5μmになるように塗設した。その後、接着剤塗布面を偏光子と貼り合わせ、大気雰囲気下40℃にて光学補償層側から紫外線を300mJ/cm照射した。その後、60℃で3分間乾燥した。なお、第2光学補償層が液晶層である場合には、第2光学補償層を窒素パージ下ではなく大気雰囲気下で硬化し、その後、上記の方法で偏光子と接着した。
1 上側保護フィルム
2 偏光子
3 偏光子の吸収軸
4 第2光学補償層
5 第1光学補償層
6 第1光学補償層の面内遅相軸
7 液晶セル上側基板
8 液晶性化合物(液晶層)
9 液晶セル下側基板
10 保護フィルム
11 偏光子
12 偏光子の吸収軸
13 保護フィルム
14 バックライトユニット
15 光学補償層
16 上側偏光板
17 下側偏光板

Claims (12)

  1. 少なくとも一方が電極を有する対向配置された一対の基板と、前記一対の基板間に配置され、配向制御された液晶性化合物を含む液晶層とを有し、前記電極により、前記電極を有する基板に対し平行な成分を持つ電界が形成される液晶セル、及び、
    前記液晶セルを挟持して配置された一対の偏光板、を少なくとも含む、液晶表示装置であって、
    前記液晶性化合物のチルト角が1.0°以下であり、
    前記液晶セルが、第1の画素領域、第2の画素領域、及び、第3の画素領域を少なくとも含み、
    前記一対の偏光板の間に、前記液晶セルの前記第1の画素領域上に配置された第1のカラーフィルタと、前記液晶セルの前記第2の画素領域上に配置された第2のカラーフィルタと、前記液晶セルの前記第3の画素領域上に配置された第3のカラーフィルタとを、前記液晶セルよりも視認側に含み、
    前記第1のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ1、前記第2のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ2、及び、前記第3のカラーフィルタの最大透過率を示す波長をλ3としたとき、λ1<λ2<λ3の関係を満たし、
    前記第1のカラーフィルタの波長λ1における厚み方向のレターデーションRth(λ1)、前記第2のカラーフィルタの波長λ2における厚み方向のレターデーションRth(λ2)、及び、前記第3のカラーフィルタの波長λ3における厚み方向のレターデーションRth(λ3)が、式(1)~(3)の要件を満たし、
    式(1) (Rth(λ1)-5nm)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3
    式(2) -5nm≦Rth(λ2)≦25nm
    式(3) -10nm≦Rth(λ1)≦25nm
    前記一対の偏光板のうち、視認側に配置される偏光板は、前記液晶セル側から光学補償層及び偏光子を含み、
    前記光学補償層の面内遅相軸と前記偏光子の吸収軸とは平行であり、
    前記光学補償層の、波長450nmにおける面内レターデーションRe(450)、波長550nmにおける面内レターデーションRe(550)、及び、波長650nmにおける面内レターデーションRe(650)が、式(5)及び(6)の要件を満たし、
    式(4) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.10
    式(5) 0.95≦Re(550)/Re(650)≦1.10
    前記液晶層のレターデーション(Δn・d)が0.25μm超0.40μm未満であり、
    要件Aおよび要件Bのいずれか一方を満たす、液晶表示装置。
    要件A:前記光学補償層が1層であり、
    前記光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、式(6)及び(7)の要件を満たす。
    式(6) 200nm≦Re1(550)≦320nm
    式(7) -40nm≦Rth1(550)≦40nm
    要件B:前記光学補償層が、前記液晶セル側から順に、第1光学補償層と第2光学補償層とを含み、
    前記第1光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe1(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth1(550)が、式(8)及び(9)の要件を満たし、
    式(8) 80nm≦Re1(550)≦200nm
    式(9) 20nm≦Rth1(550)≦150nm
    前記第2光学補償層の、波長550nmにおける面内レターデーションRe2(550)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)が、式(10)及び(11)の要件を満たす。
    式(10) 0nm≦Re2(550)≦40nm
    式(11) -160nm≦Rth2(550)≦-40nm
  2. 式(1-1)の要件を満たす、請求項1に記載の液晶表示装置。
    式(1-1) Rth(λ1)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3
  3. 前記要件Bを満たし、
    前記第1光学補償層がポジティブAプレートであり、前記第2光学補償層がポジティブCプレートである、請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記第1光学補償層が、λ/4層である、請求項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記要件Bを満たし、
    前記第2光学補償層の、波長450nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(450)、及び、波長550nmにおける厚み方向のレターデーションRth2(550)が、式(12)の要件を満たす、請求項1~4のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
    式(12) Rth2(450)/Rth2(550)≦1.00
  6. 前記要件Bを満たし、
    前記第2光学補償層が、液晶性化合物が配向した状態で固定化したフィルムである、請求項1~5のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  7. 前記第2光学補償層が、棒状液晶性化合物が基板面に対して垂直方向に配向した状態で固定化したフィルムである、請求項に記載の液晶表示装置。
  8. 前記要件Bを満たし、
    前記第1光学補償層が、シクロオレフィン系ポリマーフィルムである、請求項1~7のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  9. 前記液晶セルよりも非視認側にある前記偏光板が偏光子を含み、
    前記偏光子と前記液晶層との間は屈折率が略等方性である、請求項1~のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  10. 前記光学補償層が、ポリビニルアルコール系接着剤を介して前記偏光子と接着している、請求項1~のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  11. 前記光学補償層が、活性エネルギー線の照射または加熱により硬化する硬化性接着剤組成物を介して、前記偏光子と接着している、請求項1~のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  12. 式(1-2)の要件を満たす、請求項1~11のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
    式(1-2) Rth(λ1)<Rth(λ2)<Rth(λ3
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