JPWO2005050301A1 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この問題を解決するため、液晶セルの設計自体を改良する手法が検討され、その一つに、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置が考案された(例えば、特許文献1)。この方式によると、他のモードの液晶表示装置と比較した場合、視野角は向上する。しかしながら、この方式においては、液晶セル中の液晶分子に起因した視野角の悪化現象は比較的解消されているものの、観察角度によっては偏光板の配置がクロスニコル配置からずれ、これが要因で光漏れが発生して視野角が低下する現象が起きる。加えて、前記液晶セル中の液晶分子に起因した視野角の狭さについても未だ改善の余地がある。このために、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置に光学補償手段を加えて、画面のコントラストの低下を防止する試みがなされている。
例えば、インプレーンスイッチングモードの液晶表示装置に、液晶セルと少なくとも一方の偏光板との間に光学補償シートが配置され、該光学補償シートが光学的に負の一軸性を有し、かつその光軸が該シート面に対して平行である液晶表示装置が提案されている(特許文献2)。
また、別のインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置として、第1偏光板、光学補償フィルム、第1基板、液晶層、第2基板、第2偏光板をこの順序で配置し、偏光板の一方が液晶層の黒表示時に液晶遅相軸に対して平行な透過軸を有し、光学補償フィルムが有するフィルム遅相軸と偏光板の一方が有する透過軸とが形成する角度が0〜2°又は88〜90°である液晶表示装置が提案されている(特許文献3)。
しかし、これらの手段によっても、どの方向から見ても均質で高いコントラストを有する液晶表示装置を得るにはまだ不十分でありさらなる改善が求められている。
すなわち、本発明は、
(1)それぞれの吸収軸がたがいに略垂直の位置関係にある出射側偏光子及び入射測偏光子から構成される一対の偏光子の間に、少なくとも光学異方体(A)、光学異方体(B)及び液晶セルを有するインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、波長550nmの光で測定した前記光学異方体(A)及び光学異方体(B)それぞれの面内の遅相軸方向の屈折率をnxA及びnxB、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をnyA及びnyB、厚さ方向の屈折率をnzA及びnzBとしたとき、nzA>nyA、かつ、nzB>nyBであり、前記光学異方体(A)の面内の遅相軸と光学異方体(B)の面内の遅相軸とが略平行又は略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が近傍に配置されている方の偏光子の吸収軸と略平行又は略垂直の位置関係にあることを特徴とする液晶表示装置、
(2)nxAとnzAの差の絶対値が0.003以下であり、かつ、nxBとnzBの差の絶対値が0.003以下である(1)記載の液晶表示装置、
(3)nxAとnzAの差の絶対値が0.003以下であり、かつ、nxB>nzBである(1)記載の液晶表示装置、
(4)出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある(1)又は(2)記載の液晶表示装置、
(5)光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶セル側に配置されてなる(4)記載の液晶表示装置、
(6)出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと出射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある(1)又は(2)記載の液晶表示装置、
(7)光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(B)が液晶セル側に配置されてなる(6)記載の液晶表示装置、
(8)出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間、及び、液晶セルと出射側偏光子との間に別々に配置されてなる(1)又は(2)記載の液晶表示装置、
(9)光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶セルと出射側偏光子との間に配置されてなる(8)記載の液晶表示装置、
(10)出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)とが、液晶セルと入射側偏光子との間、又は、液晶セルと出射側偏光子との間のいずれかに配置され、かつ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある(1)又は(3)記載の液晶表示装置、
(11)光学異方体(A)が液晶セル側に配置されてなる(10)記載の液晶表示装置、
(12)出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間、及び、液晶セルと出射側偏光子との間に、別々に配置されてなり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある(1)又は(3)記載の液晶表示装置、及び、
(13)光学異方体(A)及び光学異方体(B)が、次の(i)〜(iii)のいずれかの層より選ばれたものからなることを特徴とする(1)〜(12)のいずれか1項に記載の液晶表示装置、
(i)固有複屈折値が負である材料を含む層
(ii)ディスコティック液晶分子又はライオトロピック液晶分子を含む層
(iii)光異性化物質を含む層
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
(14)それぞれの透過軸がたがいに略垂直の位置関係にある一対の偏光子の間に少なくとも光学異方体(A)、光学異方体(B)及び液晶セルを有する液晶表示装置であって、光学異方体(A)及び光学異方体(B)が、固有複屈折値が負である材料層からなり、光学異方体(A)の面内の遅相軸と光学異方体(B)の面内の遅相軸とが略平行又は略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が近傍に配置されている方の偏光子の透過軸とほぼ平行又は略垂直の位置関係にあることを特徴とする液晶表示装置、
(15)それぞれの、透過軸がたがいに略垂直の位置関係にある出射側偏光子及び入射側偏光子から構成される一対の偏光子の間に少なくとも光学異方体(A)、光学異方体(B)及び液晶セルを有する液晶表示装置であって、光学異方体(A)及び光学異方体(B)が、透明ポリマーフィルムに液晶化合物が垂直配向した状態で固定化されたものからなり、波長550nmの光で測定した前記光学異方体(A)及び光学異方体(B)それぞれの面内の遅相軸方向の屈折率をnxA及びnxB、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をnyA及びnyB、厚さ方向の屈折率をnzA及びnzBとしたとき、nzA>nyA、かつ、nzB>nyBであり、前記光学異方体(A)の面内の遅相軸と光学異方体(B)の面内の遅相軸とが略平行又は略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が近傍に配置されている方の偏光子の吸収軸と略平行又は略垂直の位置関係にあることを特徴とする液晶表示装置、及び
(16)それぞれの、透過軸がたがいに略垂直の位置関係にある出射側偏光子及び入射側偏光子から構成される一対の偏光子の間に少なくとも光学異方体(A)、光学異方体(B)及び液晶セルを有する液晶表示装置であって、光学異方体(A)及び光学異方体(B)が、透明ポリマーフィルムに液晶化合物が垂直配向した状態で固定化されたものからなり、光学異方体(B)は、波長550nmの光で測定した面内の遅相軸方向の屈折率をnxB、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をnyB、厚さ方向の屈折率をnzBとしたとき、nxB>nzB>nyBであり、前記光学異方体(A)の面内の遅相軸と光学異方体(B)の面内の遅相軸とが略平行又は略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が近傍に配置されている方の偏光子の透過軸と略平行又は略垂直の位置関係にあることを特徴とする液晶表示装置、
などが挙げられる。
固有複屈折値が負である材料とは、一軸性の秩序をもって分子が配向し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小さくなるものをいう。
また、光学異方体の面内屈折率を制御する観点から、前記延伸した固有複屈折値が負である材料からなる層に他の延伸フィルムをさらに積層する方法も好ましい。固有複屈折値が負である材料からなる層に他の延伸フィルムをさらに積層すると、nz>ny、かつ、nx>nzである光学異方体を効率良く容易に形成させることができる。
さらに、固有複屈折値が負である材料からなる層は、その両側に、接着性樹脂層を介して他の材料からなる層を積層した積層体とする構成が好ましい。これにより、強度が低く単独では延伸が困難な固有複屈折値が負である材料からなる層であっても、複屈折が発現しやすい温度で、延伸が可能となり、破断することなく、生産性よく、層全面に渡って均質な位相差を有する光学異方体(A)及び光学異方体(B)を得ることができる。
ディスコティック液晶分子としては、種々の文献[例えば、C.Desrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,111頁(1981年)に記載されているベンゼン誘導体や、B.Kohneらの研究報告、Angew.Chem.96巻,70頁(1984)に記載されたシクロヘキサン誘導体及びJ.M.Lehnらの研究報告、J.Chem.Commun.,1794頁(1985年)、J.Zhangらの研究報告、J.Am.Chem.Soc.116巻,2655頁(1994年)]に記載されているアザクラウン系やフェニルアセチレン系マクロサイクルなどが挙げられ、一般的にこれらを分子中心の母核として、直鎖のアルキル基やアルコキシ基、置換ベンゾイルオキシ基などがその直鎖として放射状に置換された構造を持っている。このようなディスコティック液晶の具体例を下記式(1)及び(2)に示す。
塗布液の塗布は、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法などの公知の方法により実施できる。
前記垂直配向膜に用いるポリマーの重合度は、200〜5,000であることが好ましく、300〜3,000であることが好ましい。ポリマーの分子量は、9,000〜200,000であることが好ましく、13,000〜130,000であることがさらに好ましい。二種類以上のポリマーを併用してもよい。
垂直配向膜は、前記垂直配向膜に用いるポリマーを基材に塗布することで形成することができる。さらに、垂直配向膜には、ラビング処理を施すことが好ましい。ラビング処理は、上記のポリマーを含む膜の表面を、紙や布で一定方向に、数回こすることにより実施する。
重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応や光重合開始剤を用いる光重合反応が挙げられる。中でも光重合反応が好ましい。
光重合開始剤としては、α−カルボニル化合物(米国特許2367661号、同2367670号の各明細書記載)、アシロインエーテル(米国特許2448828号明細書記載)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許2722512号明細書記載)、多核キノン化合物(米国特許3046127号、同2951758号の各明細書記載)、トリアリールイミダゾールダイマーとp−アミノフェニルケトンとの組合せ(米国特許3549367号明細書記載)、アクリジンおよびフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許4239850号明細書記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許4212970号明細書記載)などが挙げられる。
ライオトロピック液晶分子とは、特定の溶媒に、特定の濃度範囲で溶解した場合に、液晶性を示す分子のことを言う(丸善株式会社、液晶便覧3p等を参照)。具体的には、特開平10−333145号公報、Mol.Cryst.,Liq.Cryst.,1993,Vol.225,293−310などに記載されている、セルロース誘導体、ポリペプチド、核酸など主鎖が棒状骨格を持つ高分子を溶解してなる高分子ライオトロピック液晶分子;両親媒性低分子化合物の濃厚水溶液からなる両親媒性ライオトロピック液晶分子;水溶性が付与された芳香環を有する低分子化合物の溶液からなるクロモニック液晶分子;などが挙げられる。
本発明に用いるライオトロピック液晶分子は、剪断により特定の方向に配向する特徴を有することが好ましい。また、本発明に用いるライオトロピック液晶分子は、可視光領域において実質的に吸収を持たない方が好ましい。このようなライオトロピック液晶分子の具体例を以下の式(3)及び(4)に示す。
前記ライオトロピック液晶分子を含む溶液の濃度としては、(A)層及び(B)層に用いる分子が液晶性を示す限り特に制限はないが、好ましくは、溶媒に対して液晶分子を0.0001〜100重量部の範囲で、さらに好ましくは0.0001〜1重量部の範囲で溶解させる。
光異性化物質とは、光により立体異性化又は構造異性化を起こすものであり、好ましくは、さらに別の波長の光又は熱によってその逆異性化を起こすものである。これらの化合物として一般的には、構造変化と共に可視域での色調変化を伴うものは、フォトクロミック化合物としてよく知られているものが多く、具体的には、アゾベンゼン系化合物、ベンズアルドキシム系化合物、アゾメチン系化合物、スチルベン系化合物、スピロピラン系化合物、スピロオキサジン系化合物、フルギド系化合物、ジアリールエテン系化合物、ケイ皮酸系化合物、レチナール系化合物、ヘミチオインジゴ系化合物等が挙げられる。
揮発性成分は、光学異方体に微量含まれる分子量200以下の物質であり、例えば、残留単量体や溶媒などが挙げられる。揮発性成分の含有量は、光学異方体に含まれる分子量200以下の物質の合計として、光学異方体をガスクロマトグラフィーにより分析することにより定量することができる。
偏光子の保護フィルムとしては、適宜な透明フィルムを用いることができる。中でも、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリマーからなるフィルム等が好ましく用いられる。そのポリマーの例としては、脂環式構造を有する重合体、ポリオレフィン重合体、ポリカーボネート重合体、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル重合体、ポリ塩化ビニル重合体、ポリスチレン重合体、ポリアクリロニトリル重合体、ポリスルフォン重合体、ポリエーテルスルフォン重合体、ポリアリレート重合体、トリアセチルセルロースの如きアセテート重合体、(メタ)アクリル酸エステル−ビニル芳香族化合物共重合体等を挙げることができる。特に、透明性、軽量性の観点から、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、脂環式構造を有する重合体樹脂が好ましく、寸法安定性、膜厚制御性の観点からポリエチレンテレフタレート、脂環式構造を有する重合体樹脂がさらに好ましい。さらに、本発明に用いる光学異方体は、偏光子の保護フィルムを兼ねることができ、液晶表示装置の薄型化が可能である。
接着剤又は粘着剤としては、例えば、アクリル系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリエーテル系、ゴム系等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性や透明性等の観点から、アクリル系のものが好ましい。
積層方法としては、公知の方法が挙げられ、例えば、光学異方体及び偏光子をそれぞれ所望の大きさに切り出して積層する方法;長尺状の光学異方体及び長尺状の偏光子をロールトゥーロール法で積層する方法;が挙げられる。
ノルボルネン系重合体としては、具体的にはノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、及びそれらの水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと共重合可能なその他のモノマーとの付加型共重合体などが挙げられる。これらの中でも、透明性の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環(共)重合体水素添加物が最も好ましい。
上記の脂環式構造を有する重合体樹脂は、例えば特開2002−321302号公報などに開示されている公知の重合体から選ばれる。
例えば、有機系シリコーン系、メラミン系、エポキシ系、アクリル系、ウレタンアクリレート系等の有機ハードコート材料;二酸化ケイ素等の無機系ハードコート材料;等が挙げられる。なかでも、接着力が良好であり、生産性に優れる観点から、ウレタンアクリレート系、多官能アクリレート系ハードコート材料の使用が好ましい。
本発明においては、使用するハードコート層の屈折率が、1.5以上であることが好ましく、1.53以上であることがさらに好ましく、1.55以上であることが特に好ましい。前記ハードコート層の屈折率が前記範囲であることにより、広帯域における反射防止性能に優れ、ハードコート層の上に積層する低屈折率層の設計が容易となり、耐擦傷性に優れる光学積層フィルムを得ることができる。
無機酸化物粒子を添加することにより、耐擦傷性に優れ、屈折率が1.55以上のハードコート層を容易に形成することが可能となる。
これらの中でも、五酸化アンチモンは、屈折率が高く、導電性と透明性のバランスに優れるので、屈折率を調節するための成分として適している。
エアロゲルは、マトリックス中に微小な空孔が分散した透明性多孔質体である。気泡の大きさは大部分が200nm以下であり、空孔の含有率は通常10体積%以上60体積%以下、好ましくは20体積%以上40体積%以下である。
微小な空孔が分散したエアロゲルの具体例としては、シリカエアロゲル、中空粒子がマトリックス中に分散された多孔質体が挙げられる。
バインダー樹脂としては中空微粒子の分散性、多孔質体の透明性、多孔質体の強度等の条件に適合する樹脂等から選択して用いることができ、例えば従来から用いられているポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、エマルジョン樹脂、水溶性樹脂、親水性樹脂、これら樹脂の混合物、さらにはこれら樹脂の共重合体や変性体などの塗料用樹脂、又はアルコキシシラン等の加水分解性有機珪素化合物・およびその加水分解物等が挙げられる。
これらの中でも微粒子の分散性、多孔質体の強度からアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アルコキシシラン等の加水分解性有機珪素化合物およびその加水分解物が好ましい。
(a)式(6):SiX4で表される化合物。
(b)前記式(6)で表される化合物の少なくとも1種の部分加水分解生成物。
(c)前記式(6)で表される化合物の少なくとも1種の完全加水分解生成物。
また、入射角20°の波長430nm〜700nmにおける反射率の最大値が好ましくは、1.5%以下であり、さらに好ましくは1.4%以下である。また、入射角20°の波長550nmにおける反射率が、好ましくは、波長550nmで0.9%以下、さらに好ましくは0.8%以下である。
各反射率が上記の範囲にあることにより、外部光の映りこみ及びギラツキがなく、視認性に優れる偏光板とすることができる。
反射率は、分光光度計(紫外可視近赤外分光光度計V−550、日本分光社製)を用い、入射角5°及び20°にて波長550nmでの反射率、波長430nm〜700nmにおける反射率の最大値を求めた。
スチールウール試験前後の反射率の変動は、測定前後の面内の異なる任意の場所5箇所で5回測定し、それらの算術平均値から算出した。
上記スチールウール試験においては、前記視認側の偏光子の保護フィルムの試験前後の反射率の変動が10%以下であることが好ましく、8%以下がより好ましい。反射率の変動が10%を超えると、画面のぼやけ、ギラツキが発生することがある。
スチールウール試験前後の反射率の変動は下記式(1.1)で求めた。Rbはスチールウール試験前の反射率、Raはスチールウール試験後の反射率を表す。
ΔR=(Rb−Ra)/Rb×100 (%) (1.1)
Fig.3は、本発明の液晶表示装置の第一の態様(以下、配置1−Iとする)の説明図である。配置1−Iにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある。さらに、光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶セル側に配置されてなることが特に好ましい。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を30以上とすることができる。
本発明において、面内レターデーションRe、厚さ方向レターデーションRthは以下の式(1.2)、(1.3)で求められる。なお、式中nx、ny及びnzは屈折率(−)、dは厚さ(nm)を表す。
Re=(nx−ny)×d (1.2)
Rth=[(nx+ny)/2−nz]×d (1.3)
Fig.4は、本発明の液晶表示装置の第二の態様(以下、配置1−IIとする)の説明図である。配置1−IIにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと出射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある。さらに、光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(B)が液晶セル側に配置されてなることが特に好ましい。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を20以上とすることができる。
Fig.5は、本発明の液晶表示装置の第三の態様(以下、配置1−IIIとする)の説明図である。配置1−IIIにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間、及び、液晶セルと出射側偏光子との間に別々に配置される。さらに、光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、かつ、光学異方体(A)が、液晶セルと出射側偏光子との間に配置されてなることが特に好ましい。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小直を30以上とすることができる。
Fig.6は、本発明の液晶表示装置の第四の態様(以下、配置2−Iとする)の説明図である。配置2−Iにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)及び光学異方体(B)が液晶表示装置の出射側偏光子と液晶セルの間に配置され、且つ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある。さらに、光学異方体(A)が、液晶セル側に配置されてなることが特に好ましい。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を30以上とすることができる。
Fig.7は、本発明の液晶表示装置の第五の態様(以下、配置2−IIとする)の説明図である。配置2−IIにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)及び光学異方体(B)が液晶表示装置の入射側偏光子と液晶セルの間に配置され、且つ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある。さらに、光学異方体(A)が、液晶セル側に配置されてなることが特に好ましい。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を30以上とすることができる。
Fig.8は、本発明の液晶表示装置の第六の態様(以下、配置2−IIIとする)の説明図である。配置2−IIIにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶表示装置の出射側偏光子と液晶セルの間に配置され、且つ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を30以上とすることができる。
Fig.9は、本発明の液晶表示装置の第七の態様(以下、配置2−VIとする)の説明図である。配置2−VIにおいては、出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶表示装置の入射側偏光子と液晶セルの間に配置され、且つ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある。光学異方体(A)、光学異方体(B)、液晶セル及び2枚の偏光子がこの位置関係をとることにより、極角0〜80°において、コントラストの最小値を30以上とすることができる。
本発明の液晶表示装置においては、バックライトとして、冷陰極管、水銀平面ランプ、発光ダイオード、エレクトロルミネッセンスなどを用いることができる。
なお、実施例及び比較例において、偏光子と偏光子保護フィルムの積層体である偏光板[(株)サンリッツ、HLC2−5618]を用いた。液晶セルとして、厚さ2.74μm、誘電異方性が正、波長550nmの複屈折率Δn=0.09884、プレチルト角0°のインプレーンスイッチングモードの液晶セルを用いた。
また、実施例及び比較例において、測定及び評価は下記の方法により行った。
(1)厚さ
光学積層体をエポキ樹脂に包埋したのち、ミクロトーム[大和光機工業(株)、RUB−2100]を用いて0.05μm厚にスライスし、透過型電子顕微鏡を用いて断面を観察し、各層ごとに測定する。
(2)ガラス転移温度
JIS K 7121に準拠して、示差走査熱量分析法(DSC)により測定する。
(3)光学異方体(A)及び光学異方体(B)の屈折率(nx、ny、nz)、レターデーション(面内レターデーションRe、厚さ方向のレターデーションRth)、面内レターデーションのバラツキ
光学異方体(A)及び光学異方体(B)の屈折率は、まず、自動複屈折計[王子計測機器(株)、KOBRA−21]を用いて、波長550nmの光での異方体の面内遅相軸の方向を測定する。そして、異方体の該遅相軸方向の屈折率をnx、遅相軸方向に面内で垂直な方向の屈折率をny、異方体の厚さ方向の屈折率をnzとする。さらに、光学異方体が多層体である場合、nx、ny、nzは、各層の屈折率(nxi、nyi、nzi)を測定した後に、以下の式にて算出する。ここで、光学異方体の各層において、光学異方体の該遅相軸と平行な方向の屈折率をnxi、該遅相軸と面内で垂直な方向の屈折率をnyi、厚さ方向の屈折率をnziとする。
nx=[Σ(nxi×di)]/(Σdi);ny=[Σ(nyi×di)]/(Σdi);nz=[Σ(nzi1×di)]/(Σdi)
(但し、Σは総和を表し、異方体の各層をi層(i=1、2、・・)として、各層の厚さをdi1、di2、・・とする。)
レターデーションRe及びRthは、上記自動複屈折計を用いて、波長550nmの光での値を測定する。
面内レターデーションのバラツキは、異方体の全面に渡って面内レターデーションを任意に30点測定して、その測定値の算術平均値を面内レターデーション値とする。そして、前記測定値の内、最大値と最小値との差を面内レターデーションのバラツキとする。
(4)残留揮発成分含有量
光学異方体200mgを、表面に吸着していた水分や有機物を完全に除去した内径4mmのガラスチューブの試料容器に入れる。次に、その容器を温度100℃で60分間加熱し、容器から出てきた気体を連続的に捕集する。そして、捕集した気体を熱脱着ガスクロマトグラフィー質量分析計(TDS−GC−MS)で分析し、その中で分子量200以下の成分の合計量を残留揮発成分含有量として測定する。
(5)ハードコート層及び低屈折率層の屈折率
高速分光エリプソメーター[J.A.Woollam社製、M−2000U]を用いて、測定波長245〜1000nm、入射角55°、60°及び65°で測定し、その測定値を元に算出した値を屈折率とする。
(6)反射率
分光光度計[日本分光社製:「紫外可視近赤外分光光度計 V−570」]を用い、入射角5°にて反射スペクトルを測定し、波長550nmにおける反射率と、波長430〜700nmにおける反射率の最大値を求める。
(7)液晶表示装置の視野角特性
光学異方体(A)及び光学異方体(B)を、インプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置に配置して、目視により正面方向からと極角80°以内の斜め方向からの表示特性を観察する。
(8)輝度ムラ
インプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置に光学異方体(A)及び光学異方体(B)を配置し、ディスプレイの背景を黒表示にし、暗室内で目視により、正面方向、極角40°の上下左右斜め方向からの輝度ムラ(白抜け)がないか確認する。評価は、正面方向、上下左右40度で行う。
(9)傷つき性
偏光板のハードコート層及び低屈折率が積層されている方の面にスチールウール#0000をあて、スチールウールに荷重0.05MPaをかけた状態で10往復させ、10往復させたあとの偏光板の表面状態を目視で観察する。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1020、ガラス転移温度105℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%]からなる[2]層及び変性エチレン−酢酸ビニル共重合体[ビカット軟化点80℃]からなる[3]層を有し、[1]層(8μm)−[3]層(2μm)−[2]層(16μm)−[3]層(2μm)−[1]層(8μm)の構成の未延伸積層体を共押出成形により得た。未延伸積層体を、温度135℃、倍率1.5倍、延伸速度12%/minでテンターにより横一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体;光学異方体(A1)を得た。
得られた光学異方体(A1)は、屈折率nxA1.57329、nyA1.57012、nzA1.57408であり、面内レターデーションRe(A1)は95nm、厚さ方向レターデーションRth(A1)は−70nmであり、残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1020、ガラス転移温度105℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%]からなる[2]層及びマレイン酸変性オレフィン系重合体[ビカット軟化点55℃]からなる[3]層を有し、[1]層(8μm)−[3]層(2μm)−[2]層(16μm)−[3]層(2μm)−[1]層(8μm)の構成の未延伸積層体を共押出成形により得た。未延伸積層体を、温度134℃、倍率1.7倍、延伸速度10%/minでテンターにより横一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体;光学異方体(B1)を得た。
得られた光学異方体(B1)は、屈折率nxB1.57557、nyB1.57007、nzB1.57695であり、面内レターデーションRe(B1)は165nm、厚さ方向レターデーションRth(B1)は−125nmであり、残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1020、ガラス転移温度105℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%]からなる[2]層及びマレイン酸変性オレフィン系重合体[ビカット軟化点55℃]からなる[3]層を有し、[1]層(18μm)−[3]層(7μm)−[2]層(88μm)−[3]層(7μm)−[1]層(18μm)の構成の未延伸積層体を共押出成形により得た。未延伸積層体を、温度133℃、倍率1.9倍、延伸速度23%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム幅方向にあるフィルム長尺体;光学異方体(A2)を得た。
得られた光学異方体(A2)は、屈折率nxA1.57281、nyA1.57011、nzA1.57349であり、面内レターデーションRe(A2)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(A2)は−135nmであり、残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1020、ガラス転移温度105℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%]からなる[2]層及び変性エチレン−酢酸ビニル共重合体[ビカット軟化点80℃]からなる[3]層を有し、[1]層(15μm)−[3]層(5μm)−[2]層(32μm)−[3]層(5μm)−[1]層(15μm)の構成の未延伸積層体を共押出成形により得た。この未延伸積層体を、温度136℃、倍率1.8倍、延伸速度15%/minでテンターにより横一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体(b1)を得た。
また、ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1420R、ガラス転移温度136℃]からなる厚さ60μmの未延伸フィルムを押出成形により得た。この未延伸フィルムを、延伸温度140℃、延伸倍率1.7倍、延伸速度22%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体(b2)を得た。
さらに、フィルム長尺体(b1)と、フィルム長尺体(b2)とを、各々の延伸方向が直交するようにロールトゥーロール法により積層して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体;光学異方体(B2)を得た。
得られた光学異方体(B2)は、屈折率nxA1.58270、nyA1.58000、nzA1.58135であり、面内レターデーションRe(B2)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(B2)は0nmであり、残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
5酸化アンチモンの変性アルコールゾル[固形分濃度30%、触媒化成社製]100重量部に、紫外線硬化型ウレタンアクリレート[商品名:紫光UV7000B、日本合成化学社製]10重量部、光重合開始剤[商品名:イルガキュアー184、チバガイギー社製]0.4重量部を混合し、紫外線硬化型のハードコート剤を得た。
テトラエトキシシラン208重量部にメタノール356重量部を加え、さらに水18重量部および、0.01Nの塩酸18重量部を混合し、これを、ディスパーを用いてよく混合した。この混合液を25℃恒温漕中で2時間攪拌して、重量平均分子量を850の4官能シリコーンレジンを得た。次にこの4官能シリコーンレジンに、中空シリカ微粒子成分として中空シリカイソプロパノール(IPA)分散ゾル(固形分20質量%、平均1次粒子径約35nm、外殻厚み約8nm、触媒化成工業製)を用い、中空シリカ微粒子/4官能シリコーンレジン(縮合化合物換算)が固形分基準で質量比が85/25となるように添加し、その後、全固形分が10質量%になるようにメタノールで希釈して、低屈折率層用塗布液を得た。
長尺の偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm]の片面に、高周波発振機[コロナジェネレーターHV05−2、Tamtec社製]を用いて、3秒間コロナ放電処理を行い、表面張力が0.072N/mになるように表面改質した。この表面改質面に、製造例1で得られたハードコート剤を硬化後のハードコート層の膜厚が5μmになるように、ダイコーターを用いて連続的に塗布した。次いで、これを80℃で5分間乾燥させた後、紫外線照射(積算光量300mJ/cm2)を行うことにより、ハードコート剤を硬化させ、長尺のハードコート層積層偏光板(C’)を得た。硬化後のハードコート層の膜厚は5μm、屈折率は1.62、表面粗さは0.2μmであった。
長尺のハードコート層積層偏光板(C’)の上に低屈折率層を構成する材料として製造例IIで得られた低屈折率層用塗布液をワイヤーバーコーターにより塗工し、空気中で120℃、5分間熱処理を行うことにより、厚さ100nmの低屈折率層が形成された長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)を得た。この低屈折率層の屈折率は1.34であった。
製造例1で得られた長尺の光学異方体(A1)と製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子を得た。このとき、光学異方体(A1)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は0°であった。そして、この光学素子から適当な大きさに切り出したものを出射側偏光板(A’1)とした。
また、製造例2で得られた長尺の光学異方体(B1)と長尺の偏光板(サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子を得た。このとき、光学異方体(B1)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は0°であった。そして、この光学素子から適当な大きさに切り出したものを入射側偏光板(B’1)とした。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の出射側及び入射側偏光板を、それぞれ出射側偏光板(A’1)及び入射側偏光板(B’1)に置き換えた。この際、出射側偏光板(A’1)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板(B’1)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.5に示す構成を有する液晶表示装置LCD−1を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、製造例1で得られた光学異方体(A1)フィルム、液晶セル、製造例2で得られた光学異方体(B1)フィルム、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−1の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.51%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.1%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
製造例4で得られた長尺の光学異方体(B2)と製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子(b’2)を得た。このとき、光学異方体(B2)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は0°であった。
また、製造例3で得られた長尺の光学異方体(A2)と上記光学素子(b’2)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子(a’2)を得た。このとき、光学異方体(A2)の遅相軸と上記光学素子(a’2)の吸収軸とのなす角は90°であった。そして、この光学素子(a’2)から適当な大きさに切り出したものを出射側偏光板(A’2)とした。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の出射側偏光板を、出射側偏光板(A’2)に置き換えた。この際、出射側偏光板(A’1)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.6に示す構成を有する液晶表示装置LCD−2を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、製造例4で得られた光学異方体(B2)フィルム、製造例3で得られた光学異方体(A2)フィルム、液晶セル、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−2の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.51%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.0%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
下記式(7)で表されるポリビニルアルコールをメタノールとアセトンの混合溶媒(容量比は50:50)に溶解して、5%溶液を調製した。この溶液をバーコーターを用いて縦40cm/横30cmの光学等方性透明ガラス基板上に1μmの厚さに塗布し、60℃の温風で2分間乾燥し、その表面をラビング処理して、垂直配向膜を形成した。
得られた光学異方体(A3)は、屈折率nxA1.6440、nyA1.5600、nzA1.6440であり、面内レターデーションRe(A3)は420nm、厚さ方向レターデーションRth(A3)は−210nmであった
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1420R、ガラス転移温度136℃]からなる厚さ100μmの長尺の未延伸フィルム(b3)を押出成形により得た。得られた未延伸フィルム(b3)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
製造例5において、光学等方性透明ガラス基板の代わりに、上記未延伸フィルム(b3)を用いて、塗布液の濃度をディスコティック液晶22.3%、メチルエチルケトン72.3%とした他は、製造例5と同様にして垂直配向膜を形成し、次いで液晶性化合物を含む塗布液を塗布して長尺の光学異方体(B3)フィルムを得た。ディスコティック液晶分子は、光学異方体(B3)の長手方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(B3)は、屈折率nxA1.56677、nyA1.56617、nzA1.56677であり、面内レターデーションRe(B3)は60nm、厚さ方向レターデーションRth(B3)は−30nmであった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1600、ガラス転移温度163℃]からなる厚さ100μmの長尺の未延伸フィルム(a4)を押出成形により得た。得られた未延伸フィルム(a4)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
製造例5において、光学等方性透明ガラス基板の代わりに、上記未延伸フィルム(a4)を用いて、塗布液の濃度をディスコティック液晶27.9%、メチルエチルケトン66.7%とした他は、製造例5と同様にして垂直配向膜を形成し、次いで液晶性化合物を含む塗布液を塗布して長尺の光学異方体(A4)フィルムを得た。ディスコティック液晶分子は、光学異方体(A4)の幅方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(A4)は、屈折率nxA1.57275、nyA1.57005、nzA1.57275であり、面内レターデーションRe(A4)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(A4)は−135nmであった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1600、ガラス転移温度163℃]からなる厚さ100μmの未延伸フィルムを押出成形により得た。この未延伸フィルムを、延伸温度165℃、延伸倍率1.3倍、延伸速度18%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体(b4)を得た。得られたフィルム長尺体(b4)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
製造例5において、光学等方性透明ガラス基板の代わりに、上記フィルム長尺体(b4)を用いた他は、製造例5と同様にして垂直配向膜を形成し、次いで液晶性化合物を含む塗布液を塗布して光学異方体(B4)フィルムを得た。ディスコティック液晶性分子は、透明ポリマーフィルムの長手方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(B4)は、屈折率nxA1.56775、nyA1.56505、nzA1.56640であり、面内レターデーションRe(B4)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(B4)は0nmであった。
光学異方体(B3)から切り出した縦40cm/横30cmの小版フィルム(光学異方性層B3の長手方向が小版フィルムの縦方向と一致するようにした)の縦方向と長尺の偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm]の長手方向とを平行にして、光学異方体(B3)のディスコティック液晶層側を該偏光板に向けて積層して光学素子(b’3)を得た。このとき、光学異方体(B3)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は0°であった。
また、製造例5で得られた光学異方体(A3)の縦方向と光学素子(b’3)の吸収軸方向とを平行にして、光学異方体(A3)のディスコティック液晶層側を光学素子(b’3)に向けて積層して入射側偏光板(A’3)を得た。このとき、光学異方体(A3)の遅相軸と光学素子(b’3)の吸収軸とのなす角は90°であった。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の入射側偏光板を、入射側偏光板(A’3)に置き換えた。加えて、その液晶表示装置の出射側偏光板を、製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)に置き換えた。この際、出射側偏光板の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板(A’3)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.3に示す構成を有する液晶表示装置LCD−3を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、液晶セル、製造例5で得られた光学異方体(A3)フィルム、製造例6で得られた光学異方体(B3)フィルム、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−3の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.54%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.2%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
製造例7で得られた長尺の光学異方体(A4)と製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)とを、光学異方体(A4)のディスコティック液晶層側を該偏光板に向けてロールトゥーロール法により積層して光学素子を得た。このとき、光学異方体(A4)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は90°であった。そして、この光学素子から適当な大きさに切り出したものを出射側偏光板(A’4)とした。
また、製造例8で得られた長尺の光学異方体(B4)と長尺の偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm]とを、光学異方体(A4)のディスコティック液晶層側を該偏光板に向けてロールトゥーロール法により積層して光学素子を得た。このとき、光学異方体(B4)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は90°であった。そして、この光学素子から適当な大きさに切り出したものを入射側偏光板(B’4)とした。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の出射側及び入射側偏光板を、それぞれ出射側偏光板(A’4)及び入射側偏光板(B’4)に置き換えた。この際、出射側偏光板(A’4)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板(B’4)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.8に示す構成を有する液晶表示装置LCD−4を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、製造例7で得られた光学異方体(A4)フィルム、液晶セル、製造例8で得られた光学異方体(B4)フィルム、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−4の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.55%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.1%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1420R、ガラス転移温度136℃]からなる厚さ100μmの長尺の未延伸フィルム(a5)を共押出成形により得た。
上記未延伸フィルム(a5)上に、前記式(3)に示すライオトロピック液晶分子8%と水92%の溶液を、配向膜を使用せずに、その幅方向に並行してダイコーターによって剪断塗布した。これを118℃の熱雰囲気(アルゴン置換させたもの)下に静置して、水を除去して、光学異方体(A5)フィルムを得た。ライオトロピック液晶分子は、透明ポリマーフィルムの長手方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(A5)は、屈折率nxA1.54362、nyA1.54263、nzA1.54362であり、面内レターデーションRe(A5)は100nm、厚さ方向レターデーションRth(A5)は−50nmであった。
脂環式溝造を有する重合体の一例であるビニル芳香族炭化水素系単量体の共重合体の芳香環を含む不飽和結合部分の水素添加物(スチレン由来の繰り返し単位を含有するブロック(以降、「St」と略記。)、及び、スチレンとイソプレン由来の繰り返し単位を含有するブロック(以降、「St/Ip」と略記。)、及びStとからなる3元ブロック共重合体、それぞれのブロックのモル比は、St:St/Ip:St=34.5:31(St:Ip=10/21):34.5、Tgは127.1℃)からなる厚さ100μmの未延伸フィルムを押出成形により得た。この未延伸フィルムを、延伸温度165℃、延伸倍率1.3倍、延伸速度18%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム幅方向にあるフィルム長尺体(b5)を得た。得られたフィルム長尺体(b5)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
上記未延伸フィルム(b5)上に、前記式(3)に示すライオトロピック液晶分子6%と水94%の溶液を、配向膜を使用せずに、その長手方向に並行してダイコーターによって剪断塗布した。これを108℃の熱雰囲気(アルゴン置換させたもの)下に静置して、水を除去して、光学異方体(B5)フィルムを得た。ライオトロピック液晶分子は、透明ポリマーフィルムの幅方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(B5)は、屈折率nxA1.54590、nyA1.54368、nzA1.54590であり、面内レターデーションRe(B5)は180nm、厚さ方向レターデーションRth(B5)は−90nmであった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1060、ガラス転移温度100℃]からなる[1]層、スチレン−無水マレイン酸共重合体[ガラス転移温度130℃、オリゴマー成分含有量3重量%]からなる[2]層及び変性エチレン−酢酸ビニル共重合体[ビカット軟化点55℃]からなる[3]層を有し、[1]層(25μm)−[3]層(5μm)−[2]層(56μm)−[3]層(5μm)−[1]層(25μm)の構成の未延伸積層体を共押出成形により得た。未延伸積層体を、温度134℃、倍率2.1倍、延伸速度13%/minでテンターにより横一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にある)フィルム長尺体;光学異方体(A6)を得た。
得られた光学異方体(A6)は、屈折率nxA1.57748、nyA1.57410、nzA1.57760であり、面内レターデーションRe(A6)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(A6)は−184nmあり、残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1600、ガラス転移温度163℃]からなる厚さ100μmの未延伸フィルムを押出成形により得た。この未延伸フィルムを、延伸温度168℃、延伸倍率1.1倍、延伸速度8%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体(b6)を得た。得られたフィルム長尺体(b6)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
上記未延伸フィルム(b6)上に、前記式(4)に示すライオトロピック液晶分子9重量%と水91重量%の溶液を、配向膜を使用せずに、その長手方向に並行してダイコーターによって剪断塗布した。これを113℃の熱雰囲気(アルゴン置換させたもの)下に静置して、水を除去して、光学異方体(B6)フィルムを得た。ライオトロピック液晶分子は、透明ポリマーフィルムの幅方向に遅相軸を有するようにホモジニアス配向をしていた。
得られた光学異方体(B6)は、屈折率nxA1.54347、nyA1.54080、nzA1.54206であり、面内レターデーションRe(B6)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(B6)は8nmであった。
製造例9で得られた長尺の光学異方体(A5)と製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)とを、光学異方体(A5)のライオトロピック液晶層側を該偏光板に向けてロールトゥーロール法により積層して光学素子(a’5)を得た。このとき、光学異方体(A5)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は0°であった。
また、製造例10で得られた長尺の光学異方体(B5)と上記光学素子(a’5)とを、光学異方体(B5)のライオトロピック液晶層側を光学素子(a’5)に向けてロールトゥーロール法により積層して光学素子(a’5’)を得た。このとき、光学異方体(B5)の遅相軸と上記光学素子(a’5’)の吸収軸とのなす角は90°であった。そして、この光学素子(a’5’)から適当な大きさに切り出したものを出射側偏光板(A’5)とした。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の出射側偏光板を、出射側偏光板(A’5)に置き換えた。この際、出射側偏光板(A’5)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行となるように、Fig.4に示す構成を有する液晶表示装置LCD−5を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、製造例9で得られた光学異方体(A5)フィルム、製造例10で得られた光学異方体(B5)フィルム、液晶セル、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−5の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.53%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.1%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
製造例12で得られた長尺の光学異方体(B6)と長尺の偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm]とを、光学異方体(B6)のライオトロピック液晶層側を該偏光板に向けてロールトゥーロール法により積層して光学素子(b’6)を得た。このとき、光学異方体(B6)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は90°であった。
また、製造例11で得られた長尺の光学異方体(A6)と上記光学素子(b’6)とをロールトゥーロール法により積層して光学素子(a’6)を得た。このとき、光学異方体(A6)の遅相軸と上記光学素子(a’6)の吸収軸とのなす角は0°であった。そして、この光学素子(a’6)から適当な大きさに切り出したものを入射側偏光板(A’6)とした。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の入射側偏光板を、入射側偏光板(A’6)に置き換えた。加えて、その液晶表示装置の出射側偏光板を、製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)と置き換えた。この際、入射側偏光板(A’6)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.7に示す構成を有する液晶表示装置LCD−6を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、液晶セル、製造例11で得られた光学異方体(A6)フィルム、製造例12で得られた光学異方体(B6)フィルム、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−6の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.54%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.0%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
Makromal.Chem.,Rapid Commun.10,477−483(1989)に開示されている方法に従って、前記式(5)で表される樹脂を合成し、該樹脂8gを100gのメタノール:メチレンクロライド=1:9(重量比)の溶媒に溶解し、アゾベンゼン樹脂溶液を作製した。この溶液をバーコーターを用いて縦40cm/横30cmの光学等方性透明ガラス基板上に1μmの厚さに塗布し、該基板を40℃に加熱しながら、該基抜の垂直方向からハロゲンランプにより照度10000ルクスの直線偏光(該基板の横方向に平行な偏光)を、ヨウ素系偏光板を用いて照射し、遅相軸が縦方向にある光学異方体(A7)を得た。
得られた光学異方体(A7)は、屈折率nxA1.57392、nyA1.57122、nzA1.57392であり、面内レターデーションRe(A7)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(A7)は−135nmであった。
ノルボルネン系重合体[日本ゼオン社製、ZEONOR1420R、ガラス転移温度136℃]からなる厚さ100μmの未延伸フィルムを押出成形により得た。この未延伸フィルムを、延伸温度143℃、延伸倍率1.5倍、延伸速度16%/minでニップロールにより縦一軸延伸して、遅相軸がフィルム長手方向にあるフィルム長尺体(b7)を得た。得られたフィルム長尺体(b7)の残留揮発成分含有量は0.01%以下であった。
上記未延伸フィルム(b7)上に、製造例13で用いたアゾベンゼン溶液をバーコーターを用いて1μmに塗布し、フィルム(b7)を40℃に加熱しながら、フィルム(b7)の垂直方向からハロゲンランプにより照度10000ルクスの直線偏光(フィルム(b7)の幅方向に平行な偏光)を、ヨウ素系偏光板を用いて照射し、遅相軸が縦方向にある光学異方体(B7)を得た。
得られた光学異方体(B7)は、屈折率nxA1.58687、nyA1.58362、nzA1.58525であり、面内レターデーションRe(B7)は270nm、厚さ方向レターデーションRth(B7)は0nmであった。
光学異方体(B7)から切り出した縦40cm/横30cmの小版フィルム(光学異方性層B7の幅方向が小版フィルムの縦方向と一致するようにした)を、光学異方体(B7)のアゾベンゼン樹脂層側にして、その縦方向と長尺の偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618S、厚さ180μm]の長手方向とを平行にして積層して光学素子(b’7)を得た。このとき、光学異方体(B7)の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角は90°であった。
また、製造例13で得られた光学異方体(A7)の縦方向と光学素子(b’7)の吸収軸方向とを平行にして積層して入射側偏光板(A’7)を得た。このとき、光学異方体(A7)の遅相軸と光学素子(b’7)の吸収軸とのなす角は0°であった。
さらに、市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の入射側偏光板を、入射側偏光板(A’7)に置き換えた。加えて、その液晶表示装置の出射側偏光板を、製造例IVで得られた長尺の低屈折率層−ハードコート層積層偏光板(C)に置き換えた。この際、出射側偏光板の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板(A’7)の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、Fig.7に示す構成を有する液晶表示装置LCD−7を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、低屈折率層−ハードコート層、偏光板、液晶セル、製造例13で得られた光学異方体(A7)フィルム、製造例14で得られた光学異方体(B7)フィルム、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−7の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合も、全方位から極角80°以内の斜め方向から見た場合も、表示は良好かつ均質であった。また、輝度ムラは、正面方向から見ても、上下左右40°以内の斜め方向から見ても見られなかった。さらに、外景の映り込みも見られなかった。波長550nmにおける反射率は0.53%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は1.0%であった。傷つき性評価では傷は全く見られなかった。
市販のインプレーンスイッチング(IPS)モードの液晶表示装置の偏光板を、偏光板[サンリッツ社製、HLC2−5618]に置き換えた。この際、出射側偏光板の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが平行、入射側偏光板の吸収軸と液晶セルの電圧無印加時の面内の遅相軸とが垂直となるように、液晶表示装置LCD−8を組み立てた。この時の配置構成は、液晶表示装置の視認側から見て、偏光板、液晶セル、偏光板の順序であった。
得られた液晶表示装置LCD−8の表示特性を目視で評価すると、画面を正面から見た場合は表示は良好であったが、方位角45°の斜め方向から見た場合は、コントラストが低く、不良であった。さらに、外景の映り込みが見られた。波長550nmにおける反射率は3.51%、波長430〜700nmにおける反射率の最大値は3.55%であった。傷つき性評価では明らかに傷が認められた。
2 液晶セル
3 光学異方体(A)
4 光学異方体(B)
5 出射側偏光子
Claims (13)
- それぞれの吸収軸がたがいに略垂直の位置関係にある出射側偏光子及び入射側偏光子から構成される一対の偏光子の間に、少なくとも光学異方体(A)、光学異方体(B)及び液晶セルを有するインプレーンスイッチングモードの液晶表示装置であって、波長550nmの光で測定した前記光学異方体(A)及び光学異方体(B)それぞれの面内の遅相軸方向の屈折率をnxA及びnxB、面内の遅相軸と面内で直交する方向の屈折率をnyA及びnyB、厚さ方向の屈折率をnzA及びnzBとしたとき、nzA>nyA、かつ、nzB>nyBであり、前記光学異方体(A)の面内の遅相軸と光学異方体(B)の面内の遅相軸とが略平行又は略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が近傍に配置されている方の偏光子の吸収軸と略平行又は略垂直の位置関係にあることを待徴とする液晶表示装置。
- nxAとnzAの差の絶対値が0.003以下であり、かつ、nxBとnzBの差の絶対値が0.003以下である請求項1記載の液晶表示装置。
- nxAとnzAの差の絶対値が0.003以下であり、かつ、nxB>nzBである請求項1記載の液晶表示装置。
- 出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある請求項1又は2記載の液晶表示装置。
- 光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶セル側に配置されてなる請求項4記載の液晶表示装置。
- 出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと出射側偏光子との間に配置され、かつ、光学異方体(A)と光学異方体(B)の面内の遅相軸が略垂直の位置関係にある請求項1又は2記載の液晶表示装置。
- 光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(B)が液晶セル側に配置されてなる請求項6記載の液晶表示装置。
- 出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間、及び、液晶セルと出射側偏光子との間に別々に配置されてなる請求項1又は2記載の液晶表示装置。
- 光学異方体(B)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にあり、光学異方体(A)が液晶セルと出射側偏光子との間に配置されてなる請求項8記載の液晶表示装置。
- 出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)とが、液晶セルと入射側偏光子との間、又は、液晶セルと出射側偏光子との間のいずれかに配置され、かつ、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある請求項1又は3記載の液晶表示装置。
- 光学異方体(A)が液晶セル側に配置されてなる請求項10記載の液晶表示装置。
- 出射側偏光子の吸収軸が電圧無印加状態の液晶セルの、液晶の面内の遅相軸と平行の位置関係にあり、光学異方体(A)と光学異方体(B)が、液晶セルと入射側偏光子との間、及び、液晶セルと出射側偏光子との間に、別々に配置されてなり、光学異方体(A)の面内の遅相軸が、電圧無印加状態の液晶セルの面内の遅相軸と略垂直の位置関係にある請求項1又は3記載の液晶表示装置。
- 光学異方体(A)及び光学異方体(B)が、次の(i)〜(iii)のいずれかの層より選ばれたものからなることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
(i)固有複屈折値が負である材料を含む層
(ii)ディスコティック液晶分子又はライオトロピック液晶分子を含む層
(iii)光異性化物質を含む層
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