WO2007135797A1 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents

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WO2007135797A1
WO2007135797A1 PCT/JP2007/054128 JP2007054128W WO2007135797A1 WO 2007135797 A1 WO2007135797 A1 WO 2007135797A1 JP 2007054128 W JP2007054128 W JP 2007054128W WO 2007135797 A1 WO2007135797 A1 WO 2007135797A1
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liquid crystal
anisotropic layer
optically anisotropic
display device
film
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PCT/JP2007/054128
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Satoru Ikeda
Tetsuya Uesaka
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Nippon Oil Corporation
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    • G02F2413/10—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate
    • G02F2413/105—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate with varying inclination in thickness direction, e.g. hybrid oriented discotic LC

Definitions

  • the present invention relates to a transmissive bright liquid crystal display device used for office automation equipment such as a word processor and a personal computer, portable information equipment such as an electronic notebook and a mobile phone, or a camera-integrated type VR provided with a liquid crystal motor.
  • Liquid crystal display devices are usually liquid crystal cells, polarizing plates, and optical compensation sheets (retardation plates).
  • a liquid crystal cell is sandwiched between a pair of polarizing plates — one or more optical compensation sheets are disposed between the liquid crystal cell and the polarizing plate.
  • the liquid crystal cell is composed of a rod-like liquid crystal molecule, two substrates for enclosing it, and an electrode layer for applying a voltage to the rod-like liquid crystal molecule.
  • Liquid crystal cell types include TN (Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic), ECB (Electrically Controlled Birefringence), IPS (In-Plane Switching), VA (Vertical Alignment), OCB (Optically Compensated) Birefringence) method, HAN (Hybrid Aligned Nematic) method, ASM (Axially Symmetric Aligned Microcell) method, halftone gray scale method, domain division method, ferroelectric liquid crystal, display method using antiferroelectric liquid crystal And various other methods.
  • TN Transmission Nematic
  • STN Super Twisted Nematic
  • ECB Electrically Controlled Birefringence
  • IPS In-Plane Switching
  • VA Very Alignment
  • OCB Optically Compensated Birefringence
  • HAN Hybrid Aligned Nematic
  • ASM Analy Symmetric Aligned Microcell
  • the transmissive liquid crystal display device has a problem of viewing angle such as a decrease in display contrast, a change in display color, or a gradation inversion when viewed obliquely due to the refractive index anisotropy of liquid crystal molecules.
  • improvement is desired.
  • the area where the contrast is widened is improved, but the range in which the gradation is reversed is wide, and the viewing angle characteristics are not necessarily sufficient. This is because the liquid crystal layer is twisted 90 degrees, the tilted portion of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell when a voltage is applied spreads to the 90 degree orientation, and the range of gradation inversion is expanded. This is caused by
  • the liquid crystal cell is preferably a display method that uses an ECB method in which the liquid crystal molecule has a twist angle of 0 degree and is homogeneously aligned.
  • ECB method in which the liquid crystal molecule has a twist angle of 0 degree and is homogeneously aligned.
  • Patent Document 4 there has been proposed a configuration in which two optical compensation films and uniaxial retardation films, each of which is nematically aligned on the upper and lower sides of a homogeneous liquid crystal cell, are arranged (Patent Document 4).
  • the viewing angle problem such as a decrease in display contrast, a change in display color, or a gradation inversion when viewed from an oblique direction has not been solved.
  • There are still many problems such as using four films, and there are many variations in display characteristics due to variations in the parameters of each film, 'thickening the total film thickness, decreasing reliability, etc., and these improvements are desired. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 2 6 4 0 8 3
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-1 9 4 3 2 5
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 1 1 1 9 4 3 7 1
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0205-2 0 2 0 1 0 1
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and provides a transmissive liquid crystal display device with little variation in display characteristics, bright display, high contrast, and little viewing angle dependency. .
  • a polarizing plate a second optically anisotropic layer having a retardation value of 80 to 180 nm at a wavelength of 5500 nm, and a wavelength of 5500 nm in order from the pack light side.
  • a transmissive liquid crystal display device comprising at least a polarizing plate, wherein the first optically anisotropic layer comprises at least a liquid crystal film in which a nematic hybrid alignment structure is fixed.
  • the present invention relates to a liquid crystal display device.
  • the second aspect of the present invention is, in order from the pack light side, a polarizing plate, a homogeneously aligned liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, which are opposed to each other, a retardation value at a wavelength of 55 nm
  • a polarizing plate in order from the backlight side, a first optically anisotropic layer having a retardation value of 50 to 1400 nm at a wavelength of 5500 nm, a wavelength of 5500 nm
  • a second optically anisotropic layer having a retardation value of 80 nm to 180 nm, a homogeneous alignment liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sandwiched between an upper substrate and a lower substrate, which are arranged to face each other, and
  • a liquid crystal display device comprising at least a polarizing plate, wherein the first optically anisotropic layer is composed of at least a liquid crystal film in which a nematic hybrid alignment structure is fixed.
  • the fourth aspect of the present invention is, in order from the pack light side, a polarizing plate, a homogeneous alignment liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sandwiched between an upper base plate and a lower substrate, which are arranged to face each other, and a position at a wavelength of 55 nm.
  • a liquid crystal display device comprising at least a polarizing plate, wherein the first optically anisotropic layer comprises at least a liquid crystal film in which a nematic hybrid alignment structure is fixed. Display device.
  • a fifth aspect of the present invention relates to the transmissive liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the second optically anisotropic layer is a polymer stretched film.
  • a sixth aspect of the present invention is that the second optically anisotropic layer is a liquid crystal film formed by fixing a nematic alignment formed in a liquid crystal state by a liquid crystal substance that exhibits optically positive uniaxiality.
  • the seventh aspect of the present invention is that the angle between the tilt direction obtained by projecting the hybrid direction of the liquid crystal film of the first optically anisotropic layer onto the substrate plane and the rubbing direction of the liquid crystal layer is within 30 degrees.
  • the transmissive liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention is that the angle between the tilt direction obtained by projecting the hybrid direction of the liquid crystal film of the first optically anisotropic layer onto the substrate plane and the
  • an angle between a tilt direction obtained by projecting a hybrid direction of the liquid crystal film of the first optical anisotropic layer onto a substrate plane and a slow axis of the second optical anisotropic layer is 70.
  • the present invention relates to the transmissive liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, which is in the range of not less than 100 degrees and not more than 110 degrees.
  • the liquid crystal film of the first optically anisotropic layer is made of a liquid crystal material that exhibits optically positive uniaxiality, and the liquid crystal material fixes the nematic hybrid alignment formed in the liquid crystal state.
  • the transmissive liquid crystal display device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the liquid crystal film is a liquid crystal film having an average tilt angle of 5 to 45 degrees in the nematic hybrid alignment. , Regarding.
  • the transmissive liquid crystal display device of the present invention has any one of the following four configurations (1) to (4), and a light diffusion layer, a light control film, a light guide plate, Members such as prism sheets are further added, but there are no particular restrictions on these. Any of the configurations (1) to (4) may be used in terms of obtaining optical characteristics with little viewing angle dependency.
  • a homogeneous alignment cell is used as the liquid crystal cell system.
  • a homogenous orientation cell is a cell with a twist angle of approximately 0 degrees.
  • the term “substantially 0 degree” here means a twist angle of 0 degree or more and 5 degrees or less.
  • the phase difference ( ⁇ n d) of the liquid crystal cell is 2 0 0 ⁇ ⁇ ! ⁇ 40 00 nm is preferable, and 2300 nm to 35 Oram is more preferable. If it is out of this range, unnecessary coloring and a decrease in brightness are undesirable.
  • the driving method of the liquid crystal cell there is no particular limitation on the driving method of the liquid crystal cell.
  • Any driving method such as a plasma dressing method may be used.
  • a liquid crystal cell is composed of a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between two transparent substrates (hereinafter, the observer side is sometimes referred to as an upper substrate and the pack light side is referred to as a lower substrate).
  • the material exhibiting liquid crystallinity for forming the liquid crystal layer is not particularly limited, and examples thereof include various ordinary low-molecular liquid crystal substances, high-molecular liquid crystal substances, and mixtures thereof that can constitute various liquid crystal cells.
  • pigments, chiral agents, non-liquid crystalline substances, and the like can be added to these as long as liquid crystallinity is not impaired.
  • the liquid crystal cell has various constituent elements necessary for the above-described various types of liquid crystal cells and various constituent members described later. May be.
  • the transparent substrate constituting the liquid crystal cell is not particularly limited as long as the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer is aligned in a specific alignment direction.
  • the substrate itself has the property of aligning the liquid crystal.
  • the substrate itself lacks the alignment ability, but the transparent substrate provided with the alignment film having the property of aligning the liquid crystal. Either can be used.
  • well-known things, such as ITO can be used for the electrode of a liquid crystal cell.
  • the electrode can usually be provided on the surface of the transparent substrate with which the liquid crystal layer is in contact, and when a substrate having an alignment film is used, it can be provided between the substrate and the alignment film.
  • the polarizing plate used in the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, and a normal polarizing plate used in a liquid crystal display device can be appropriately used.
  • a normal polarizing plate used in a liquid crystal display device can be appropriately used.
  • PVA polybulal alcohol
  • partially acetalized PVA Such as a polarizing film in which iodine and / or dichroic dye is adsorbed on a hydrophilic high molecular weight film made of a partially saponified product of PVA-based or ethylene monoacetate butyl copolymer, etc.
  • a polarizing film made of a poly-oriented film can be used.
  • a reflective polarizing film can also be used.
  • the polarizing plate may be used alone, or may be a polarizing film provided with a transparent protective layer or the like on one or both sides of the polarizing film for the purpose of improving strength, improving moisture resistance, improving heat resistance, etc. good.
  • a transparent protective layer a transparent plastic film such as polyester, triacetyl cellulose, cyclic olefinic polymer, etc., laminated directly or via an adhesive layer, transparent resin coating layer, acrylic or epoxy light, etc. Examples thereof include a curable resin layer.
  • transparent protective layers are coated on both sides of the polarizing film, different protective layers may be provided on both sides. '
  • the second optically anisotropic layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is excellent in transparency and uniformity, but a polymer stretched film or an optical film made of liquid crystal can be preferably used.
  • a polymer stretched film a uniaxial or biaxial retardation film made of a cellulose-based, polycarbonate-based, polyarylate-based, polysulfone-based, polyacrylic-based, polyethersulfone-based, or cyclic olefin-based polymer is used. It can be illustrated.
  • the second optically anisotropic layer exemplified here may be composed only of a polymer stretched film, may be composed only of an optical film made of liquid crystal, or may be composed of a polymer stretched film and liquid crystal.
  • optical films can be used together.
  • the cyclic olefin-based polymer is preferable in terms of cost and the uniformity of the film, the birefringence wavelength dispersion property being small, and the color modulation of the image quality can be suppressed.
  • various main chain and / or side chain liquid crystal polymer compounds for example, liquid crystal polyester, liquid crystal polycarbonate, liquid crystal polyacrylate, etc. by post-alignment cross-linking, etc. Examples thereof include an optical film made of a low molecular weight liquid crystal compound having reactivity capable of increasing the molecular weight, and these may be a self-supporting single film or a film formed on a transparent support substrate.
  • the retardation value of the second optically anisotropic layer at a wavelength of 5500 nm is adjusted to 80 to 180 nm.
  • the phase difference value is more preferably 100 to 1600 nm. If the phase difference value is less than 80 nm or exceeds 180 nm, a sufficient compensation effect may not be obtained.
  • the first optically anisotropic layer used in the present invention is a liquid crystalline polymer exhibiting optically positive uniaxiality, specifically, a liquid crystalline polymer compound exhibiting optically positive uniaxiality, or at least An optically positive uniaxial liquid crystalline polymer composition containing one kind of the liquid crystalline polymer compound, and the liquid crystalline polymer compound or the liquid crystalline polymer composition formed in a liquid crystal state.
  • This is a layer including at least a liquid crystal film in which a nematic hybrid alignment structure having an average tilt angle of 5 to 45 degrees is fixed.
  • the nematic hybrid alignment referred to in the present invention refers to an alignment form in which liquid crystal molecules are nematically aligned, and the angle between the director of the liquid crystal molecules and the film plane at this time is different between the upper surface and the lower surface of the film. Therefore, the angle formed by the director and the film plane is different between the vicinity of the upper surface interface and the vicinity of the lower surface interface. ⁇ Since the angle changes continuously between the upper surface and the lower surface of the film. It can be said.
  • the directors of the liquid crystal molecules are oriented at different angles at all positions in the film thickness direction. Therefore, the film no longer has an optical axis when viewed as a film structure.
  • the average tilt angle in the present invention means the average value of the angle between the director of the liquid crystal molecule and the film plane in the film thickness direction of the liquid crystal film.
  • the angle formed by the director and the film plane is usually 20 to 90 degrees as an absolute value in the vicinity of one interface of the film, preferably 4
  • the angle is 0 to 80 degrees, more preferably 50 to 60 degrees, and on the opposite side of the surface, the absolute value is usually 0 to 20 degrees, preferably 0 to 1 degree.
  • the average tilt angle is usually 5 to 45 degrees as an absolute value, preferably 20 to 45 degrees, and more preferably 25 to 35 degrees.
  • the average tilt angle is out of the above range, it is not desirable because it may cause a decrease in contrast when viewed from an oblique direction.
  • the average tilt angle can be obtained by applying a crystal rotation method.
  • the liquid crystal film constituting the first optically anisotropic layer used in the present invention is a nematic hybrid alignment state of the above liquid crystalline polymer compound or liquid crystalline polymer composition.
  • the liquid crystal is fixed and has a specific average tilt angle.
  • any liquid crystal can be used as long as it has nematic hybrid alignment and satisfies the range of the average tilt angle. I do not care.
  • a liquid crystal film obtained by forming a low molecular liquid crystal in a liquid crystal state in a nematic hybrid alignment and then immobilizing it by photocrosslinking or thermal crosslinking can be used.
  • the liquid crystal film as used in the present invention does not ask whether the film itself exhibits liquid crystallinity, but means a film obtained by forming a liquid crystal substance such as a low molecular liquid crystal or a high molecular liquid crystal into a film.
  • the in-plane apparent retardation value when viewed from the normal direction of the liquid crystal film constituting the first optically anisotropic layer is as follows: In a nematic hybrid oriented film, the refractive index in the direction parallel to the director (Hereinafter referred to as ne) and the vertical refractive index (hereinafter referred to as no) are different, and the value obtained by subtracting no from ne (ne—no) is the apparent birefringence.
  • the phase difference value is given by the product of the apparent birefringence and the absolute film thickness. This phase difference value can be easily obtained by polarization optical measurement such as ellipsometry.
  • the retardation value of the liquid crystal film used as the optically anisotropic layer is in the range of 50 nm to 140 nm for monochromatic light having a wavelength of 550 nm. When the phase difference value is less than 50 nm, there is a possibility that a sufficient viewing angle expansion effect cannot be obtained. Also, if it is larger than 140 nm, unnecessary coloration may occur in the liquid crystal display device when viewed from an oblique direction.
  • the liquid crystal constituting the first optically anisotropic layer is required.
  • the film thickness of the film varies depending on the physical properties of the conducting polymer and the liquid crystal compound, but is usually 0.2 to: 10 im, preferably 0.3 ⁇ ! -5 ⁇ m, particularly preferably in the range of 0.5 im ⁇ 2 ⁇ . If the film thickness is less than 0.2 / zm, sufficient compensation effect may not be obtained. In addition, if the film thickness exceeds 10 ⁇ , the display on the display device may be unnecessarily colored.
  • the specific arrangement conditions of the optically anisotropic layer in the liquid crystal display device of the present invention will be described.
  • an optical anisotropic made of a liquid crystal film will be described with reference to FIGS.
  • the upper and lower sides of the conductive layer, the tilt direction of the optically anisotropic layer, and the pretilt direction of the liquid crystal cell layer are defined below.
  • the optically anisotropic layer is formed above and below the optically anisotropic layer made of a liquid crystal film.
  • the angle between the liquid crystal molecule director and the film plane forms an angle of 20 to 90 degrees on the acute angle side.
  • the surface that is present is the b-plane, and the surface that forms an angle of 0 to 20 degrees on the acute angle side is the c-plane.
  • the angle formed by the liquid crystal molecule director and the projection component of the director on the c-plane is an acute angle and parallel to the projection component. This direction is defined as the tilt direction of the optical anisotropic element (Figs. 1 and 2).
  • the driving low-molecular liquid crystal is not parallel to the cell interface but tilted at a certain angle, and this angle is generally referred to as a pretilt angle.
  • the direction in which the angle formed by the projection component on the director's interface is an acute angle and the direction parallel to the projection component of the director is defined as the pretilt direction of the liquid crystal cell layer (Fig. 3).
  • the first and second optically anisotropic layers may be prepared by bonding each other through an adhesive layer or a pressure-sensitive adhesive layer.
  • the adhesive that forms the adhesive layer is not particularly limited as long as it has sufficient adhesion to the optically anisotropic layer and does not impair the optical properties of the optically anisotropic layer.
  • thermosetting type and / or photo curing Various reactive types such as molds and electron beam curing types can be mentioned.
  • These adhesives include those having the function of a transparent protective layer for protecting the optically anisotropic layer.
  • the pressure-sensitive adhesive that forms the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly good.
  • acrylic polymers, silicone polymers, polyesters, polyurethanes, polyamides, polyethers, fluorine-based or rubber-based polymers are used as the base polymer. Those can be appropriately selected and used.
  • an acrylic adhesive having excellent optical transparency, easy adjustment of wettability, cohesiveness and adhesive properties, and excellent weather resistance and heat resistance can be preferably used.
  • the formation of the adhesive layer or the pressure-sensitive adhesive layer can be performed by an appropriate method.
  • a 10 to 40% by weight adhesive / adhesive solution in which a base polymer or a composition thereof is dissolved or dispersed in a solvent composed of an appropriate solvent alone or a mixture such as toluene or ethyl acetate is prepared.
  • Is applied directly on the optically anisotropic layer by an appropriate spreading method such as a casting method or a coating method, or an adhesive layer is formed on the separator according to the above and the optically anisotropic layer is formed.
  • a method of transferring onto the anisotropic layer can be mentioned.
  • the viscosity and adhesive layers include, for example, natural and synthetic resins, in particular, tackifier resins, fillers and pigments made of glass fibers, glass beads, metal powders, other inorganic powders, It may contain additives such as colorants and antioxidants. Further, it may be an adhesive layer containing fine particles and exhibiting light diffusibility.
  • the surface of the optically anisotropic layer is surface-treated to improve the adhesion to the adhesive layer or the pressure-sensitive adhesive layer.
  • the surface treatment means is not particularly limited, and surface treatment methods such as corona discharge treatment, sputtering treatment, low-pressure UV irradiation, and plasma treatment that can maintain the transparency of the liquid crystal layer surface can be suitably employed. Among these surface treatment methods, corona discharge treatment is good.
  • Polarizing plate Liquid crystal cell Z Second optical anisotropic layer / first optical anisotropic layer / polarizing plate Back light
  • Polarizing plate First optically anisotropic layer / second optically anisotropic layer Liquid crystal cell / Polarizing plate / Backlight
  • the angle between the pretilt direction of the liquid crystal layer in the liquid crystal cell and the tilt direction of the first optical anisotropic layer made of the liquid crystal film in which the nematic hybrid alignment structure is fixed is preferably in the range of 0 to 30 degrees. Preferably it is in the range of 0 degrees to 20 degrees, Particularly preferred is a range of 0 to 10 degrees. If the angle formed by both exceeds 30 degrees, sufficient viewing angle compensation may not be obtained.
  • the angle formed between the slow axis of the second optically anisotropic layer and the tilt direction of the first optically anisotropic layer is preferably 70 degrees or more and 110 degrees or less. More preferably, it is not less than 80 degrees and not more than 100 degrees. If it is greater than 1 10 degrees or less than 70 degrees, the front contrast may be reduced, which is not preferable.
  • the angle formed by the tilt direction of the first optically anisotropic layer and the absorption axis of the polarizing plate is preferably 30 ° or more and 60 ° or less. More preferably, it is 40 degrees or more and 50 degrees or less. If it is larger than 60 degrees or smaller than 30 degrees, the front contrast may be lowered, which is not preferable.
  • the angle formed by the slow axis of the second optically anisotropic layer and the absorption axis of the polarizing plate is preferably 30 ° or more and 60 ° or less. More preferably, it is 40 degrees or more and 50 degrees or less. If it is larger than 60 degrees or smaller than 30 degrees, the front contrast may be reduced, which is not preferable.
  • the light diffusion layer, pack light, light control film, light guide plate, and prism sheet are not particularly limited, and known materials can be used.
  • the liquid crystal display device of the present invention can be provided with other constituent members in addition to the constituent members described above.
  • a color filter to the liquid crystal display device of the present invention, a powerful liquid crystal display device capable of performing multicolor or full color display with high color purity can be manufactured.
  • the liquid crystal display device of the present invention has features that the display is bright, the front contrast is high, and the viewing angle dependency is small.
  • phase difference value (A n d) in this example is a value at a wavelength of 50 50 nm unless otherwise specified.
  • the film thickness was measured by using SURFACE TEXTURE A NALYS IS SYSTEM Dektak 3030 ST manufactured by S LOAN.
  • an interferometric wave measurement (ultraviolet / visible / near-infrared spectrophotometer V-570 manufactured by JASCO Corporation) and a method for obtaining the film thickness from refractive index data were used in combination.
  • a transparent electrode 3 made of a material having a high transmittance such as ITO is provided on the substrate 1, and a counter electrode 4 made of a material having a high transmittance such as ITO is provided on the substrate 2.
  • a liquid crystal layer 5 made of a liquid crystal material exhibiting positive dielectric anisotropy is sandwiched between 3 and the counter electrode 4.
  • a polarizing plate 7 is provided on the opposite surface of the substrate 2 on the side on which the counter electrode 4 is formed, and the first optically anisotropic layer 9 on the opposite side of the surface on which the transparent electrode 3 is formed on the substrate 1, Two optically anisotropic layers 10 and a polarizing plate 8 are provided. On the back side of the polarizing plate 8, a backlight 11 is provided.
  • the first optical anisotropy comprising a liquid crystal film having a film thickness of 0.52 ⁇ with a fixed nematic hybrid orientation with an average tilt angle of 28 degrees in the film thickness direction Layer 9 (Anc 3 ⁇ 490 nni) was fabricated, and a liquid crystal display device was fabricated with the axial arrangement shown in FIG.
  • liquid crystal cell 6 ZLI-1695 (manufactured by Merck) was used as the liquid crystal material, and the liquid crystal layer thickness was 4.0 ⁇ . 'The pretilt angle at the substrate interface of the liquid crystal layer was 3 °, and the nd of the liquid crystal cell was approximately 260 nm.
  • Polarizer 7 thickness: about 100 ⁇ m; Sumitomo Chemical on the observer side (upper side of the figure) of the liquid crystal cell 6
  • a stretched film 10 ( ⁇ 11 (1 is approximately 1 3 0 11111)) was disposed, and a polarizing plate 8 was disposed on the back surface.
  • the absorption axes of the polarizing plates 7 and 8, the pretilt direction of both interfaces of the liquid crystal cell 6, the tilt direction of the liquid crystal film 9, and the slow axis of the polymer stretched film 10 were arranged under the conditions described in FIG.
  • Figure 6 shows the contrast ratio from all directions when the backlight ratio (transmission mode) is used, and the contrast ratio is the white display 0 V and black display 5 V transmittance ratio (white display) and black (black display). Is shown.
  • Figure 6 shows that it has good viewing angle characteristics.
  • the concentric circles in Fig. 6 are drawn at 20 ° intervals. Therefore, the outermost circle shows 80 ° from the center (the same applies to the following figures).
  • the first optical anisotropic layer 9 ′, the second optical anisotropic layer 10 and the polarization are formed on the opposite surface of the substrate 2 on the side where the counter electrode 4 is formed.
  • a plate 7 is provided, and a polarizing plate 8 is provided on the opposite side of the surface of the substrate 1 on which the transparent electrode 3 is formed.
  • a backlight 11 is provided on the back side of the polarizing plate 8.
  • the polarizing plates 7 and 8, the first optical anisotropy layer 9 and the second optical anisotropic layer 10 were the same as in Example 1.
  • the absorption axes of the polarizing plates 7 and 8, the pretilt direction of both interfaces of the liquid crystal cell 6, the tilt direction of the liquid crystal film 9, and the slow axis of the polymer stretched film 10 were arranged under the conditions described in FIG.
  • Figure 9 shows the contrast ratio of the transmittance ratio (white display) / (black display) for white display 0 V and black display 5 V when the knock light is lit (transmission mode). The contrast ratio is shown.
  • Figure 9 shows that it has good viewing angle characteristics.
  • Example 3 The conceptual diagram of the liquid crystal display device of Example 3 will be described with reference to FIG. 10, and the shaft configuration will be described with reference to FIG. Manufactured in the same manner as in Example 1 except that the position of the second optically anisotropic layer 10 is replaced with the position of the first optically anisotropic layer 9 in the liquid crystal display device used in Example 1. did.
  • Fig. 12 shows the contrast ratio from all directions, with the ratio of the transmittance of white display 0 V and black display 5 V (white display) (black display) when the backlight is lit (transmission mode). Is shown.
  • Example 2 In the liquid crystal display device used in Example 2, in the same manner as in Example 2 except that the position of the second optically anisotropic layer 10 ′ was replaced with the position of the first optically anisotropic layer 9. Made.
  • Figure 15 shows the contrast from all directions, with the contrast ratio of the transmittance ratio of white display 0 V and black display 5 V (white display) Z (black display) when the backlight is lit (transmission mode). The ratio is shown.
  • Example 1 An outline of the liquid crystal display device of Comparative Example 1 will be described with reference to FIG. In Example 1, except that the second optically anisotropic layer 10 was moved from the backlight side of the liquid crystal cell (lower side of the figure) to the observer side of the liquid crystal cell (upper side of the figure). It was produced in the same manner as in Example 1.
  • Figure 17 shows contrast from all directions, with the contrast ratio of the transmittance ratio of white display 0 V and black display 5 V (white display) / (black display) when the backlight is lit (transmission mode). The ratio is shown.
  • Example 1 and Comparative Example 1 are compared for viewing angle characteristics.
  • the experiment was performed without a color filter.
  • a color filter is provided in the liquid crystal cell, a good multi-color or full-color display can be achieved.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the tilt angle and the twist angle of liquid crystal molecules.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of the alignment structure of the liquid crystalline film constituting the second optical anisotropic element.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the pretilt direction of the liquid crystal cell.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of Example 1.
  • FIG. 5 is a plan view showing an angular relationship among the absorption axis of the polarizing plate, the pretilt direction of the liquid crystal cell, the slow axis of the polymer stretched film, and the tilt direction of the liquid crystal film in Example 1.
  • FIG. 6 is a graph showing the contrast ratio when the liquid crystal display device in Example 1 is viewed from all directions.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of Example 2.
  • FIG. 8 is a plan view showing the angular relationship among the absorption axis of the polarizing plate, the pretilt direction of the liquid crystal cell, the slow axis of the polymer stretched film, and the tilt direction of the liquid crystal film in Example 2.
  • FIG. 9 is a diagram showing the contrast ratio when the liquid crystal display device in Example 2 is viewed from all directions.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of Example 3.
  • FIG. 11 is a plan view showing the angular relationship between the absorption axis of the polarizing plate, the pretilt direction of the liquid crystal cell, the slow axis of the polymer stretched film, and the tilt direction of the liquid crystal film in Example 3.
  • FIG. 12 is a diagram showing the contrast ratio when the liquid crystal display device in Example 3 is viewed from all directions.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of Example 4.
  • FIG. 5 is a plan view showing an angular relationship between a slow axis of a molecular stretched film and a tilt direction of a liquid crystal film.
  • FIG. 15 is a graph showing the contrast ratio when the liquid crystal display device in Example 4 is viewed from all directions.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal display device of Comparative Example 1.
  • FIG. 17 is a diagram showing the contrast ratio when the liquid crystal display device in Comparative Example 1 is viewed from all directions.

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Abstract

表示特性のばらつきが少なくて、表示が明るく、高コントラストであり、視野角依存性の少ない透過型液晶表示装置として、少なくともネマチックハイブリッド配向構造を固定化した特定の第１の光学異方性層および特定の第２の光学異方性層を積層して配置した透過型液晶表示装置が提供される。

Description

透過型液晶表示装置
[技術分野]
本発明は、 ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどの O A機器や、 電 子手帳、 携帯電話等の携帯情報機器、 あるいは、 液晶モュターを備えたカメラ一 体型 V T R等に用いられる透過型明液晶表示装置に関する。
['背景技術]
液晶表示装置は、 通常、 液晶セル、 偏光板および光学補償シート （位相差板） 食
から構成される。 透過型液晶表示装置では、 一対の偏光板の間に液晶セルを挟持 し —枚または複数枚の光学補償シートを液晶セルと偏光板との間に配置する。 液晶セルは、 棒状液晶性分子、 それを封入するための二枚の基板および棒状液 晶性分子に電圧を加えるための電極層からなる。 液晶セルの方式としては、 T N (Twisted Nematic) 方式、 S T N (Super Twisted Nematic) 方式、 E C B (Electrically Controlled Birefringence) 方式、 I P S (In-Plane Switching) 方式、 V A ( Vertical Alignment) 方式、 O C B ( Optically Compensated Birefringence ) 方式、 H A N ( Hybrid Aligned Nematic ) 方式、 A S M (Axially Symmetric Aligned Microcell) 方式、 ハーフトーングレイスケール方 式、 ドメイン分割方式、 あ いは強誘電性液晶、 反強誘電性液晶を利用した表示 方式等の各種の方式が挙げられる。
ところで、 透過型液晶表示装置は、 液晶分子の持つ屈折率異方性のために斜め から見た時に表示コントラストが低下する、 表示色が変化する、 あるいは階調が 反転するなどの視野角の問題が避けられずその改善が望まれている。
この問題を解決させる方法として、 従来、 T N方式 （液晶のねじれ角 9 0度） を用いた透過型液晶表示装置では、 光学補償フィルムを液晶セルと上下偏光板の '間に配置する提案がなされ、 実用化されている。
例えば、 ディスコチック液晶をハイプリッド配向させた光学補償フィルムを液 晶セルと上下偏光板の間に配置した構成、 また液晶性高分子をネマチックハイブ リッド配向させた光学補償フィルムを液晶セルと上下偏光板の間に配置した構成 などが知られている （特許文献 1〜3)。
しかしながら、 TN方式の場合、 コントラストが広がる領域は改善されるが、 階調が反転する範囲が広く、 必ずしも視野角特性は十分とは言えない。 これは、 液晶層が 9 0度ねじれている分、 電圧を印加した時の液晶セル内の液晶分子の傾 斜している部分が 9 0度方位まで広がる分、 階調反転する範囲が広がるととに起 因する。
上記理由から、 階調が反転する範囲を狭めるという意味では、 前記液晶セルの 方式としては、 液晶分子のおじれ角が 0度でかつホモジユアス配向した E C B方 式を利甩した表示方式が好ましい。 ECB方式の視野角改善として、 ホモジニァ ス液晶セルの上下にネマチックハイプリッド配向させた光学補償フィルムと 1軸 性位相差フィルムをそれぞれ 2枚配置した構成が提案されている （特許文献 4)。
しかしながら、 この方法を用いても、 斜めから見た時に表示コントラス トが低 下する、 表示色が変化する、 あるいは階調が反転するなどの視野角の問題は解決 しておらず、 更に上下合計 4枚のフィルムを使う分、 各フィルムのパラメータの ばらつきによる表示特性のばらつきが多い、'総膜厚が厚くなる、 信頼性が落ちる 等、 課題が残っており、 これらの改良が望まれている。
( 1 ) 特許文献 1 ：特許第 2 6 4 0 0 8 3号公報
' (2) 特許文献 2 ：特開平 1 1— 1 9 4 3 2 5号公報
( 3 ) 特許文献 3 :特開平 1 1一 1 9 4 3 7 1号公報
( 4 ) 特許文献 4 ：特開 2 0 0 5— 2 0 2 0 1 0 1号公報
[発明の開示]
本発明は上述の問題点を解決するものであり、 表示特性のばらつきが少なくて、 表示が明るく、 高コントラス トであり、 視野角依存性の少ない透過型液晶表示装 置を提供するものである。
本発明の第 1は、 パックライ ト側から順に、 偏光板、 波長 5 5 0 nmにおける 位相差値が 8 0乃至 1 8 0 nmである第 2の光学異方性層、 波長 5 5 0 nmにお ける位相差値が 5 0乃至 1 4 0 nmである第 1の光学異方性層、 互いに対向配置 された上基板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジ-ァス配向液晶セルお よび偏光板から少なくとも構成される液晶表示装置で って、 第 1の光学異方性 層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくと も構成されることを特徴とする透過型液晶表示装置、 に関する。
本発明の第 2は、 パックライト側から順に、 偏光板、 互いに対向配置された上 基板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジニァス配向液晶セル、 波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層お よび偏光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性 層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくと も構成ざれることを特徴とする透過型液晶表示装置、 に関する。
本発明の第 3は、 バックライト側から順に、 偏光板、 波長 5 5 0 n mにおける 位相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにお ける位相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層、 互いに対向配置 された上基板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジユアス配向液晶セルお よび偏光板から少なくとも構成きれる液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性 層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくと も構成されることを特徴とする透過型液晶表示装置、 に関する。
本発明の第 4は、 パックライト側から順に、 偏光板、 互いに対向配置された上 基'板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジニァス配向液晶セル、 波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層お よび偏光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性 層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくと も構成されることを特徴とする透過型液晶表示装置、 に関する。
本発明の第 5は、 第 2の光学異方性層が、 高分子延伸フィルムであることを特 徴とする本発明の第 1〜4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置、 に関する。 本発明の第 6は、 第 2の光学異方性層が、 光学的に正の一軸性を示す液晶物質 'が液晶状態において形成したネマチック配向を固定化してなる液晶フィルムであ ることを特徴とする本発明の第 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置、 に関する。 本発明の第 7は、 第 1の光学異方性層の液晶フィルムのハイプリッド方向を基 板平面に投影したチルト方向と液晶層のラビング方向との角度が 3 0度以内の範 囲にあることを特徴とする本発明の第 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示 装置、 に関する。
本発明の第 8は、 第 1の光学異方性層の液晶フィルムのハイプリッド方向を基 板平面に投影したチルト方向と前記第 2の光学異方性層の遅相軸との角度が 7 0 度以上 1 1 0度以下の範囲にあることを特徴とする本発明の第 1〜4のいずれか に記載の透過型液晶表示装置、 に関する。
本発明の第 9は、 前記第 1の光学異方性層の液晶フィルムが、 光学的に正の一 軸性を示す液晶物質からなり、 当該液晶物質が液晶状態において形成したネマチ ックハイプリッド配向を固定化した液晶フィルムであり、 当該ネマチックハイブ リッド配向における平均チルト角が 5〜4 5度の液晶フィルムであることを特徴 とする本発明の第 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置、 に関する。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、 本発明を詳細に説明する。
本発明の透過型液晶表示装置は、 以下のような （1 ) 〜 （4 ) の 4通りのいず れかの構成からなり、 必要に応じて'光拡散層、 光制御フィルム、 導光板、 プリズ ムシート等の部材が更に追加されるが、 これらに特に制限は無い。 視野角依存性 の少ない光学特性を得ると言う点では、 （1 ) 〜 （4 ) のいずれの構成を用いて も構わない。
( 1 ) 偏光板ノ液晶セル/第 1の光学異方性層ノ第 2の光学異方性層 偏光板 パックライト
( 2 ) 偏光板/第 2の光学異方性層/第 1の光学異方性層 液晶セルノ偏光板 Z バックライト
( 3 ) 偏光板/液晶セル Z第 2の光学異方性層 第 1の光学異方性層 Z偏光板/ ノ ックライ 卜
( 4 ) 偏光板ノ第 1の光学異方性層/第 2の光学異方性層 Z液晶セル Z偏光板 ノ ックライ卜 以下、 本発明に用いられる液晶セルについて説明する。
本発明において液晶セルの方式としては、 ホモジユアス配向セルを用いる。 ホ モジニァス配向セルとは、 そのツイスト角度は略 0度のセルである。 ここでいう 略 0度とは、 0度以上、 5度以下のツイスト角度をいう。 液晶セルの位相差 （厶 n d ) は 2 0 0 η π！〜 4 0 0 n mが好ましく、 さらに好ましくは 2 3 0 n m〜 3 5 O ra mである。 この範囲を外れた場合、 不必要な着色や明るさの低下 招き好 ましくない。
また、 液晶セルの駆動方式も特に制限はなく、 S T N— L C D等に用いられる パッシブマトリクス方式、 並びに T F T (Thin Film Transistor)電極、 T F D (Thin Film Diode)電極等の能動電極を用いるアクティブマトリタス方式、 プラ ズマァドレス方式等のいずれの駆動方式であっても良い。
液晶セルは、 互いに対向配置された 2つの透明基板 （以下、 観察者側を上基板、 パックライ ト側を下基板ということがある。） との間に液晶層が挟持された構成 力 ら成る。
前記液晶層を形成する液晶性を示す材料としては、 特に制限されず、 各種の液 晶セルを構成し得る通常の各種低分子液晶物質、 高分子液晶物質およびこれらの 混合物が挙げられる。 また、 これらに液晶性を損なわない範囲で色素やカイラル 剤、 非液晶性物質等を添加することもできる。 前記液晶セルは、 前記電極基板お よ'び液晶層の他に、 前述の各種の方式の液晶セルとするのに必要な各種の構成要 素や、 後述する各種の構成部材を ί蓆えていても良い。
液晶セルを構成する透明基板としては、 液晶層を構成する液晶性を示す材料を 特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はない。 具体的には、 基板自 体が液晶を配向させる性質を有してい δ透明基板、 基板自体は配向能に欠けるが、 液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた透明基板等がいずれも使 用できる。 また、 液晶セルの電極は、 I T O等の公知のものが使用できる。 電極 は通常、 液晶層が接する透明基板の面上に設けることができ、 配向膜を有する基 板を使用する場合は、 基板と配向膜との間に設けることができる。
本発明に用いられる偏光板は、 本発明の目的が達成し得るものであれば特に制 限されず、 液晶表示装置に用いられる通常のものを適宜使用することができる。 具体的には、 ポリビュルアルコール （P V A) や部分ァセタール化 P V Aのよう な P V A系やエチレン一酢酸ビュル共重合体の部分ケン化物等からなる親水性高 分子フィルムに、 ヨウ素および/または 2色性色素を吸着した偏光フィルム、 ポ リ塩化ビュルの脱塩酸処理物のようなポリェン配向フィルムなどからなる偏光フ イルムを使用することができる。 また、 反射型の偏光フィルムも使用することが できる。
該偏光板は、 偏光フィルム単独で使用しても良いし、 強度向上、 耐湿性向上、 耐熱性の向上等の目的で偏光フィルムの片面または両面に透明保護層等を設けた ものであっても良い。 透明保護層としては、 'ポリエステル、 トリァセチルセル口 ース、 環状ォレフィン系高分子等の透明プラスチックフィルムを直接または接着 層を介して積層したもの、 透明樹脂の塗布層、 アクリル系やエポキシ系等の光硬 化型樹脂層などが挙げられる。 これら透明保護層を偏光フィルムの両面に被覆す る場合、 両側に異なる保護層を設けても良い。 '
本発明に用いられる第 2の光学異方性層としては、 透明性と均一性に優れたも のであれば特に制限されないが、 高分子延伸フィルムや、 液晶からなる光学フィ ルムが好ましく使用できる。 高分子延伸フィルムと しては、 セルロース系、 ポリ カーボネート系、 ポリアリレート系、 ポリスルフォン系、 ポリアク リル系、 ポリ エーテルスルフォン系、 環状ォレフィン系高分子等からなる 1軸又は 2軸位相差 フィルムを例示することができる。 ここに例示した第 2の光学異方性層は、 高分 子延伸フィルムのみで構成されても良いし、 液晶からなる光学フィルムのみで構 成されても良いし、 高分子延伸フィルムと液晶からなる光学フィルムの両方を併 用することもできる。 中でも環状ォレフィン系高分子がコスト面およびフィルム の均一性ゃ複屈折波長分散特性が小さいことにより画質の色変調が抑えられる点 等で好ましい。 また、 液晶からなる光学フィルムとしては、 主鎖型および/また は側鎖型の各種液晶性高分子化合物、 例えば、 液晶性ポリエステル、 液晶性ポリ カーボネート、 液晶性ポリアクリレート等ゃ配向後架橋等により高分子量化でき る反応性を有する低分子量の液晶化合物等からなる光学フィルムを挙げることが でき、 これらは自立性のある単独フィルムでも透明支持基板上に形成されたもの でもよい。
第 2の光学異方性層の波長 5 5 0 n mにおける位相差値は、 8 0〜1 8 0 n m に調整する。 前記位相差値は、 1 0 0〜1 6 0 n mであることがより好ましい。 位相差値が 8 0 n m未満や、 1 8 0 n mを越えると十分な補償効果が得られない 恐れがあるため好ましくない。
本発明に用いられる第 1の光学異方性層は、 光学的に正の一軸性を示す液晶性 高分子、 具体的には光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子化合物または少なく とも 1種の該液晶性高分子化合物を含有する光学的に正の一軸性を示す液晶性高 分子組成物から成り、 該液晶性高分子化合物または該液晶性高分子組成物が液晶 状態において形成した平均チルト角が 5〜4 5度のネマチックハイプリッド配向 構造を固定化した液晶フィルムを少なくとも含む層である。
本発明で言うネマチックハイプリッド配向とは、 液晶分子がネマチック配向し ており、 このときの液晶分子のダイレクターとフィルム平面のなす角がフィルム 上面と下面とで異なった配向形態を言う。 したがって、 上面界面近傍と下面界面 近傍とで該ダイレクターとフィルム平面との成す角度が異なつてい δことから、 該フィルムの上面と下面との間では該角度が連続的に変化しているものといえる。 またネマチックハイプリッド配向状態を固定化したフィルムは、 液晶分子のダ ィレクターがフィルムの膜厚方向のすべての場所において異なる角度を向いてい る。 したがって当該フィルムは、 フィルムという構造体として見た場合、 もはや 光軸は存在しない。
また本発明でいう平均チルト角とは、 液晶フィルムの膜厚方向における液晶分 子のダイレクターとフィルム平面との球す角度の平均値を意味するものである。 本発明に供される液晶フィルムは； フィルムの一方の界面付近ではダイレクター とフィルム平面との成す角度が、 絶対値として通常 2 0〜9 0度、 好ましくは 4
0〜8 0度、 さらに好ましくは 5 0〜6 0度の角度をなしており、 当該面の反対 においては、 絶対値として通常 0〜 2 0 '度、 好ましくは 0〜 1◦度の角度を成し ており、 その平均チルト角は、 絶対値として通常 5〜4 5度、 好ましくは 2 0〜 4 5虔、 さらに好ましくは 2 5〜 3 5度である。
平均チルト角が上記範囲から外れた場合、 斜め方向から見た場合のコントラス トの低下等の恐れがあり望ましくない。 なお平均チルト角は、 ク リスタルローテ ーシヨン法を応用して求めることができる。
本発明に用いられる第 1の光学異方性層を構成する液晶フィルムは、 上記のよ うな液晶性高分子化合物や液晶性高分子組成物のネマチックハイプリッド配向状 態が固定化され、 かつ特定の平均チルト角を有するものからなるが、 ネマチック ハイブリッド配向し、 かつ平均チルト角の範囲を満たすものであれば、 如何様な 液晶から形成されたものであっても構わない。 例えば低分子液晶を液晶状態にお いてネマチックハイプリッド配向に形成後、 光架橋や熱架橋によって固定化して 得られる液晶フィルムを用いることもできる。 なお本発明でいう液晶フィルムと は、 フィルム自体が液晶性を呈するか否かを問うものではなく、 低分子液晶、 高 分子液晶などの液晶物質をフィルム化することによって得られるものを意味する。 また第 1の光学異方性層を構成する液晶フィルムの法線方向から見た場合の面 内の見かけの位相差値としては、 ネマチックハイブリッド配向したフィルムでは、 ダイレクターに平行な方向の屈折率 （以下 n eと呼ぶ） と垂直な方向の屈折率 (以下 n oと呼ぶ） が異なっており、 n eから n oを引いた値 （n e— n o) を 見かけ上の複屈折率とした場合、 見かけ上の位相差値は見かけ上の複屈折率と絶 対膜厚との積で与えられるとする。 この位相差値は、 エリプソメ トリー等の偏光 光学測定により容易に求めることができる。 光学異方性層として用いられる液晶 フィルムの位相差値は、 波長 5 50 nmにの単色光に対して、 50 nm〜140 nmの範囲である。 位相差値が 50 nm未満の時は、 十分な視野角拡大効果が得 られない恐れがある。 また、 1 40 nmより大きい場合は、 斜めから見たときに 液晶表示装置に不必要な色付きが生じる恐れがある。
'また第 1の光学異方性層を構成する液晶フィルムの平均チルト角および位相差 値は、 上述の範囲にあることが必要であるが、 第 1の光学異方性層を構成する液 晶性高分子や液晶性化合物の物性等より該フィルムの膜厚は変化するが、 通常 0. 2 〜： 1 0 i m、 好ましくは 0. 3 μ π！〜 5 μ m、 特に好ましくは 0. 5 i m 〜2 μηιの範囲である。 膜厚が 0. 2 /zm未満の時は、 十分な補償効果が得られ ない恐れがある。 また膜厚が 1 0 μ πιを越えると表示装置の表示が不必要に色づ く恐れがある。
本発明の液晶表示装置における光学異方性層の具体的な配置条件について説明 するが、 より具体的な配置条件を説明するにあたり、 図 1〜図 3を用いて液晶フ イルムからなる光学異方性層の上下、 該光学異方性層のチルト方向および液晶セ ル層のプレチルト方向をそれぞれ以下に定義する。
まず液晶フィルムからなる光学異方性層の上下を、 該光学異方性層を構成する 液晶フィルムのフィルム界面近傍における液晶分子ダイレクターとフィルム平面 との成す角度によってそれぞれ定義すると、 液晶分子のダイレクターとフィルム 平面との成す角度が鋭角側で 2 0〜 9 0度の角度を成している面を b面とし、 該 角度が鋭角側で 0〜 2 0度の角度を成している面を c面とする。
この光学異方素子の b面から液晶フィルム層を通して c面を見た場合、 液晶分 子ダイレクターとダイレクターの c面への投影成分が成す角度が鋭角と る方向 で、 かつ投影成分と平行な方向を光学異方素子のチルト方向と定義する （図 1及 び図 2 )。
次いで通常、 液晶セル層のセル界面では、 駆動用低分子液晶はセル界面に対し て平行ではなくある角度もって傾いており一般にこの角度をプレチルト角と言う が、 セル界面の液晶分子のダイレクターとダイレクタ^ "の界面への投影成分とが なす角度が鋭角である方向で、 かつダイレクターの投影成分と平行な方向を液晶 セル層のプレチルト方向と定義する （図 3 )。
前記第 1、 第 2の光学異方性層は、 それぞれ接着剤層あるいは粘着剤層を介し て互いに貼り合わせることにより作製してもよい。
接着剤層を形成する接着剤としては、 光学異方性層に対して十分な接着力を有 し、 かつ光学異方性層の光学的特性を損なわないものであれば、 特に制限はなく、 例えば、 アク リル樹脂系、 メタクリル樹脂系、 エポキシ樹脂系、 エチレン一酢酸 ビニル共重合体系、 ゴム系、 ウレタン系、 ポリビュルエーテル系およびこれらの 混合物系や、 熱硬化型および/ま こは光硬化型、 電子線硬化型等の各種反応性の ものを挙げることができる。 これらの接着剤は、 光学異方性質層を保護する透明 保護層の機能を兼ね備えたものも含まれる。
粘着剤層を形成する粘着剤は特に制良されないが、 例えば、 アク リル系重合体、 シリコーン系ポリマー、 ポリエステル、 ポリウレタン、 ポリアミ ド、 ポリエーテ ル、 フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択 して用いることができる。 特に、 アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、 濡れ性、 凝集性や粘着特性の調整が容易で、 耐候性や耐熱性などに優れるものが 好ましく用いうる。
接着剤層または粘着剤層 （以下、 接着剤と粘着剤を総称して 「粘 '接着剤」 と いうことがある） の形成は、 適宜な方式で行うことができる。 その例としては、 例えばトルェンゃ酢酸ェチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒に ベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた 1 0〜4 0重量％程度の 粘 ·接着剤溶液を調製し、 それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で前記 光学異方性層上に直接付設する方式、 あるいは前記に準じセパレータ上に粘 ·接 着剤層を形成してそれを前記光学異方性層上に移着する方式などが挙げられる。 また、 粘，接着剤層には、 例えば天然物や合成物の樹脂類、 特に、 粘着性付与樹 脂や、 ガラス繊維、 ガラスビーズ、 金属粉、 その他の無機粉末等からなる充填剤 や顔料、 着色剤、 酸化防止剤などの添加剤を含有していてもよい。 また微粒子を 含有して光拡散性を示す粘 ·接着剤層などであってもよい。
なお、 光学異方性層間を接着剤層あるいは粘着剤層を介して、 互いに貼り合せ る際には、 光学異方性層表面を表面処理して接着剤層あるいは粘着剤層との密着 性を向上することができる。 表面処理の手段は、 特に制限されないが、 前記液晶 層表面の透明性を維持できるコロナ放電処理、 スパッタ処理、 低圧 U V照射、 プ ラズマ処理などの表面処理法を好適に採用できる。 これら表面処理法のなかでも コロナ放電処理が良好である。 次に、 上記部材から構成される本発明の液晶表示装置の構成ついて説明する。 本発明の液晶表示装置の構成は、 '図 4、 図 7、 図 1 0、 図 1 3に示すような以 下'の 4通りから選ばれることを必須とする。
( 1 ) 偏光板ノ液晶セル 第 1の光学異方性層 Z第 2の光学異方性層 Z偏光板 バックライ ト
( 2 ) 偏光板/第 2の光学異方性層/第 1の光学異方性層/液晶セル 偏光板/ バックライ 卜
( 3 ) 偏光板 液晶セル Z第 2の光学異方性層/第 1の光学異方性層/偏光板 バックライ ト
( ) 偏光板 第 1の光学異方性層/第 2の光学異方性層 液晶セル/偏光板/ バックライ ト
液晶セル内の液晶層のプレチルト方向とネマチックハイブリッド配向構造を固 定化した液晶フィルムからなる第 1の光学異方性層のチルト方向のなす角度は 0 度から 3 0度の範囲が好ましく、 より好ましくは 0度から 2 0度の範囲であり、 特に好ましくは 0度から 1 0度の範囲である。 両者のなす角度が 3 0度を超える と十分な視野角補償効果が得られない恐れがある。
また、 第 2の光学異方性層の遅相軸と第 1の光学異方性層のチルト方向のなす 角度は 7 0度以上 1 1 0度以下であることが好ましい。 さらに好ましくは 8 0度 以上 1 0 0度以下である。 1 1 0度より大きい場合、 または 7 0度より小さい場 合には、 正面コントラス トの低下を招く可能性があり好ましくない。 ' また、 第 1の光学異方性層のチルト方向と偏光板の吸収軸のなす角度は 3 0度 以上 6 0度以下であることが好ましい。 さらに好ましくは 4 0度以上 5 0度以下 である。 6 0度より大きい場合、 または 3 0度より小さい場合には、 正面コント ラストの低下を招く可能性があり好ましくない。
また、 第 2の光学異方性層の遅相軸と偏光板の吸収軸のなす角度は 3 0度以上 6 0度以下であることが好ましい。 さらに好ましくは 4 0度以上 5 0'度以下であ る。 6 0度より大きい場合、 または 3 0度より小さい場合には、 正面コントラス トの低下を招く可能性があり好ましくない。
前記光拡散層、 パックライ ト、'光制御フィルム、 導光板、 プリズムシートとし ては、 特に制限されず公知のものを使用することができる。
本発明の液晶表示装置は、 前記した構成部材以外にも他の構成部材を付設する ことができる。 例えば、 カラ フィ'ルターを本発明の液晶表示装置に付設するこ どにより、 色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表示を行うことができる力 ラー液晶表示装置を作製することができる。
[産業上の利用可能性]
本発明の液晶表示装置は、 表示が明るく、 正面コントラス トが高く、 視野角依 存性の少ない特徴を有している。
[実施例]
以下、 本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、 本発明 はこれらに限定されるものではない。 なお、 本実施例における位相差値 （A n d ) は特に断りのない限り波長 5 5 0 n mにおける値とする。
( 1 ) フィルム膜厚測定法 フィルム膜厚の測定は、 S LOAN社製 SURFACE TEXTURE A NALYS I S SYSTEM D e k t a k 3030 S Tを用いた。 また、 干渉波測定 （日本分光 (株)製 紫外 ·可視 ·近赤外分光光度計 V— 570) と屈 折率のデータから膜厚を求める方法も併用した。
(2) 液晶フィルムのパラメータ測定
王子計測機器 （株） 製自動複屈折計 KOBRA21 ADHを用いた。 <実施例 1 >
実施例 1の液晶表示装置の概念図については図 4を、 その軸構成については図 5を用いて説明する。
基板 1に I TO等の透過率の高い材料で形成された透明電極 3が設けられ、 基 板 2に I TO等の透過率の高い材料で形成された対向電極 4が設けられ、 透明電 極 3と対向電極 4との間に正の誘電率異方性を示す液晶材料からなる液晶層 5が 挟持されている。 基板 2の対向電極 4が形成された側の反対面に偏光板 7が設け られており、 基板 1の透明電極 3が形成された面の反対側に第 1の光学異方性層 9、 第 2の光学異方性層 10及び偏光板 8が設けられている。 偏光板 8の背面側 にはバックライ ト 1 1が設けられている。
特開平 6— 3-47742号公報に従って、 膜厚方向の平均チルト角が 28度の ネマチックハイプリッド配向が固定化された膜厚 0. 52 μηιの液晶フィルムか らなる第 1の光学異方性層 9 (A n c ¾90 nni) を作製し、 図 5に示したよう な軸配置で液晶表示装置を作製した。
使用した液晶セル 6は、 液晶材料として Z L I— 1695 (Me r c k社製） を用い、 液晶層厚は 4. 0 μπιとした。'液晶層の基板両界面のプレチルト角は 3 度であり、 液晶セルの厶 n dは略 260 nmであった。
液晶セル 6の観察者側 （図の上側） に偏光板 7 (厚み約 100 μ m；住友化学
(株） 製 SQW— 062) を配置した。
また、 観察者から見て液晶セル 6の後方に、 第 1の光学異方性層 9として、 液 晶フィルム 9、 第 2の光学異方性層 10として、 一軸延伸したポリカーボネート フィルムからなる高分子延伸フィルム 10 (厶11 (1は略1 3 0 11111) を配置し、 更に背面に偏光板 8を配置した。 偏光板 7及び 8の吸収軸、 液晶セル 6の両界面のプレチルト方向、 液晶フィル ム 9のチルト方向、 髙分子延伸フィルム 1 0の遅相軸は図 5に記載した条件で配 置した。
図 6は、 バックライ ト点灯時 （透過モード） での、 白表示 0 V、 黒表示 5 Vの 透過率の比 （白表示） ノ （黒表示） をコントラスト比として、 全方位からのコン トラスト比を示している。
図 6から良好な視野角特性を持っていることが分かった。 なお、 図 6の同心円 は 2 0 ° 間隔で描かれている。 したがって最外円は中心から 8 0 ° を示す （以下 の図も同様）。
<実施例 2 >
実施例 2の液晶表示装置の概念図については図 7を、 その軸構成については図 8を用いて説明する。
実施例 1で用いた液晶セル 6において、 基板 2の対向電極 4が形成された側の 反対面に、 第 1の光学異方性層 9'、 第 2の光学異方性層 1 0及び偏光板 7が設け られており、 基板 1の透明電極 3が形成された面の反対側に偏光板 8が設けられ ている。 偏光板 8の背面側にはバックライト 1 1が設けられている。
偏光板 7、 8、 第 1の光学異方性'層 9、 第 2の光学異方性層 1 0は、 実施例 1 と同様のものを用いた。
偏光板 7及ぴ 8の吸収軸、 液晶セル 6の両界面のプレチルト方向、 液晶フィル ム 9のチルト方向、 高分子延伸フィルム 1 0の遅相軸は図 8に記載した条件で配 置した。
図 9は、 ノ ックライ ト点灯時 （透過モ'ード） での、 白表示 0 V、 黒表示 5 Vの 透過率の比 （白表示） / (黒表示） をコントラスト比として、 全方位からのコン トラスト比を示している。
図 9から良好な視野角特性を持っていることが分かった。
'ぐ実施例 3 >
実施例 3の液晶表示装置の概念図については図 1 0、 その軸構成については図 1 1を用いて説明する。 実施例 1で用いた液晶表示装置において、 第 2の光学異方性層 1 0の位置を、 第 1の光学異方性層 9の位置と入れ替えた以外は、 実施例 1と同様にして作製し た。
図 1 2は、 バックライ ト点灯時 （透過モード） での、 白表示 0 V、 黒表示 5 V の透過率の比 （白表示） （黒表示） をコントラスト比として、 全方位からのコ ントラスト比を示している。
図 1 2から良好な視野角特性を持っていることが分かった。
<実施例 4 >
実施例 4の液晶表示装置の概念図については図 1 3を、 そ'の軸構成については 図 1 4を用いて説明する。
実施例 2で用いた液晶表示装置において、 第 2の光学異方性層 1 0'の位置を、 第 1の光学異方性層 9の位置と入れ替えた以外は、 実施例 2と同様にして作製し た。
図 1 5は、 バックライ ト点灯時 （透過モード） での、 白表示 0 V、 黒表示 5 V の透過率の比 （白表示） Z (黒表示） をコントラスト比として、 全方位からのコ ントラスト比を示している。
図 1 5から良好な視野角特性を持っていることが分かった。 く比較例 1 >
比較例 1の液晶表示装置の概略については図 1 6を用いて説明する。 実施例 1 において、 第 2の光学異方性層 1 0を、 液晶セルのバックライ ト側 （図の下側） から、 液晶セルの観察者側 （図の上側） 'に移動した以外は、 実施例 1と同様にし て作製した。
図 1 7は、 バックライ ト点灯時 （透過モード） での、 白表示 0 V、 黒表示 5 V の透過率の比 （白表示） / (黒表示） をコントラスト比として、 全方位からのコ ントラスト比を示している。
視野角特性について、 実施例 1と比較例 1を比較する。
全方位の等コントラスト曲線を図 6と図 1 7で比較すると、 第 2の光学異方性 層 1 0を液晶セルのバックライ ト側 （図の下側） とした場合に、 大幅に視野角特 性が改善されていることが分かる。
本実施例では、 カラーフィルターの無い形態で実験を行ったが、 液晶セル中に カラーフィルターを設ければ、 良好なマルチカラー、 またはフルカラー表示がで きることは言うまでもない。
[図面の簡単な説明]
図 1は、 液晶分子のチルト角及ぴッイスト角を説明するための概念図である。 図 2は、 第 2の光学異方素子を構成する液晶性フィルムの配向構造の概念図で ある。
図 3は、 液晶セルのプレチルト方向を説明する概念図である。
図 4は、 実施例 1の液晶表示装置を模式的に表した断面図である。
図 5は、 実施例 1における偏光板の吸収軸、 液晶セルのプレチル卜方向、 高分 子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した平 面図である。
図 6は、 実施例 1における液晶表示装置を全方位から見た時のコントラス ト比 を示す図である。
図 7は、 実施例 2の液晶表示装置を模式的に表した断面図である。
図 8は、 実施例 2における偏光板の吸収軸、 液晶セルのプレチルト方向、 高分 子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した平 面図である。
図 9は、 実施例 2における液晶表示装置を全方位から見た時のコントラス ト比 を示す図である。
図 1 0は、 実施例 3の液晶表示装置を^ I式的に表した断面図である。
図 1 1は、 実施例 3における偏光板の吸収軸、 液晶セルのプレチルト方向、 高 分子延伸フィルムの遅相軸およぴ液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した 平面図である。
図 1 2は、 実施例 3における液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト 比を示す図である。
図 1 3は、 実施例 4の液晶表示装置を模式的に表した断面図である。
図 1 4は、 実施例 4における偏光板の吸収軸、 液晶セルのプレチルト方向、 高 分子延伸フィルムの遅相軸および液晶フィルムのチルト方向の角度関係を示した 平面図である。
図 1 5は、 実施例 4における液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト 比を示す図である。
図 1 6は、 比較例 1の液晶表示装置を模式的に表した断面図である。
図 1 7は、 比較例 1における液晶表示装置を全方位から見た時のコン'トラスト 比を示す図である。
(符号の説明）
1、 2 ：基板
3 ：透明電極
4 ：対向電極
5 ：液晶層
6 ：液晶セル
7、 8 ：偏光板
9 ：第 1の光学異方性層
1 0 ：第 2の光学異方性層
1 1 ： / ックライ ト

Claims

請 求 の 範 囲
1 . パックライ ト側から順に、 偏光板、 波長 5 5 0 n mにおける位相差 値が 8 0乃至 1 8 0 ii mである第 2の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにおける位 相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層、 互いに対向配置された 上基板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジニァス配向液晶セルおよび偏 光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくとも構成 されることを特徴とする透過型液晶表示装置。
2 . バックライ ト側から順に、 偏光板、 互いに対向配置された上基板と 下基板との間に液晶層が挟持されたホモジニァス配向液晶セル、 '波長 5 5 0 n m における位相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層、'波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層および偏 光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくとも構成 されることを特徴とする透過型液晶表示装置。
3 . パックライ ト側から順に、 偏光板、 波長 5 5 0 n mにおける位相差 値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1 'の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにおける位 相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層、 互いに対向配置された 上基板と下基板との間に液晶層が挟持されたホモジニァス配向液晶セルおよび偏 光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくとも構成 されることを特徴とする透過型液晶表示装置。
4 . バックライ ト側から順に、 偏光板、 互いに対向配置された上基板と 下基板との間に液晶層が挟持されたホモジユアス配向液晶セル、 波長 5 5 0 n m における位相差値が 8 0乃至 1 8 0 n mである第 2の光学異方性層、 波長 5 5 0 n mにおける位相差値が 5 0乃至 1 4 0 n mである第 1の光学異方性層おょぴ偏 光板から少なくとも構成される液晶表示装置であって、 第 1の光学異方性層が、 ネマチックハイプリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少なくとも構成 されることを特徴とする透過型液晶表示装置。
5 . 第 2の光学異方性層が、 高分子延伸フィルムであることを特徴とす る請求項 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置。
6 . 第 2の光学異方性層が、 光学的に正の一軸性を示す液晶物質が液晶 状態において形成したネマチック配向を固定化してなる液晶フィルムであること を特徴とする請求項 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置。
7 . 第 1の光学異方性層の液晶フィルムのハイプリッド方向を基板平面 に投影したチルト方向と液晶層のラビング方向との角度が 3 0度以内の範囲にあ ることを特徴とする請求項 1〜4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置。
8 . 第 1の光学異方性層の液晶フィルムのハイプリッド方向を基板平面に投影 したチルト方向と第 2の光学異方性層の遅相軸との角度が 7 0度以上 1 1 0度以 下の範囲にあることを特徴とする請求項 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表 示装置。
9 . 第 1の光学異方性層の液晶フィルムが、 光学的に正の一軸性を示す 液晶物質からなり、 当該液晶物質が液晶状態において形成したネマチックハイブ リッド配向を固定化した液晶フィルムであり、 当該ネマチックハイプリッド配向 における平均チルト角が 5〜4 5度の液晶フィルムであることを特徴とする請求 項 1〜 4のいずれかに記載の透過型液晶表示装置。
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