JP6998944B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
式(1) (Rth(λ1)-5nm)≦Rth(λ2)≦Rth(λ3)
式(2) -5nm≦Rth(λ2)≦25nm
式(3) -10nm≦Rth(λ1)≦25nm
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。
式(4) 0.95≦Re(450)/Re(550)≦1.10
式(5) 0.95≦Re(550)/Re(650)≦1.10
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。
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、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
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。
100nm≦Re1(550)≦150nm
50nm≦Rth1(550)≦120nm
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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
―――――――――――――――――――――――――――――――――
下記液晶性化合物(RA)、(RB)及び(RC)の83:15:2(質量比)の混合物
構造式中の各繰り返し単位中の数値は、質量%を表す。
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。
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。
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。
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。
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
――――――――――――――――――――――――――――――
――――――――――――――――――――――――――――――
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
――――――――――――――――――――――――――――――
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
――――――――――――――――――――――――――――――――
―――――――――――――――――――――――――――――――
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
―――――――――――――――――――――――――――――――
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。
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。
(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。
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。
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。
(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。
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
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。
(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
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)
- 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 - 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) - 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。 - 前記第1光学補償層が、λ/4層である、請求項3に記載の液晶表示装置。
- 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 - 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。 - 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6に記載の液晶表示装置。
- 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。 - 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1~8のいずれか1項に記載の液晶表示装置。 - 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1~9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 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1~9のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 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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