JP2013065041A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに対向して配置された一対の第1及び第2の基板16、26と、一対の基板の少なくとも一方の基板上に絶縁層20を介して形成された異なる電位を印加可能な画素電極22及び共通電極18と、一対の基板間に、液晶材料を含み、且つ電圧無印加状態において液晶分子が基板面に略平行配向する液晶層24と、液晶層を挟持して配置され、且つ吸収軸を互いに直交にして配置された一対の第1及び第2の偏光膜12、30と、を有し、第1の偏光膜12又は30と、一対の基板のうち第1の偏光膜により近い位置に配置された第1の基板16又は26との間に、特定範囲のレターデーション値を有するセルロースアシレートフィルム14又は28を配置する。
【選択図】図1
Description
本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、簡易な構成で、視野角特性が改善された、特に視野角に依存した画像の色味変化が軽減された、FFS型液晶表示装置を提供することを課題とする。
[1] 互いに対向して配置された一対の第1及び第2の基板と;該一対の基板の少なくとも一方の基板上に絶縁層を介して形成された異なる電位を印加可能な画素電極及び共通電極と;前記一対の基板間に配置され、液晶材料を含み、且つ電圧無印加状態において液晶分子が基板面に略平行配向する液晶層と;該液晶層を挟持して配置され、且つ吸収軸を互いに直交にして配置された一対の第1及び第2の偏光膜と;を有し、前記画素電極と共通電極に形成された電界により液晶層の配向を制御するFFS(フリンジフィールドスイッチング)モードの液晶表示装置であって、
前記第1の偏光膜と、前記一対の基板のうち該第1の偏光膜により近い位置に配置された第1の基板との間に、下記式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムを有するFFSモードの液晶表示装置:
(I)0nm ≦ Re ≦ 10nm、且つ|Rth|≦25nm
式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
[3] 前記セルロースアシレートフィルムの面内遅相軸が、前記第1の偏光膜の吸収軸、及び前記第1の基板の対向面が有する配向制御方向の少なくとも一方と交差している[1]又は[2]の液晶表示装置。
[4] 前記第2の偏光膜と、前記一対の基板のうち該第2の偏光膜により近い位置に配置された第2の基板との間に、前記セルロースアシレートフィルムをさらに有する[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
[5] 前記セルロースアシレートフィルムの面内遅相軸が、前記第2の偏光膜の吸収軸、及び前記第2の基板の対向面が有する配向制御方向の少なくとも一方と交差している[4]の液晶表示装置。
[6] 前記第2の偏光膜と液晶層との間に、少なくとも1層の光学異方性層を有する[1]〜[3]のいずれかの液晶表示装置。
(II) −135nm≦Rth≦−35nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(III) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ58.5nm≦Rth≦78.8nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
[8] 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(IV)を満たす第1の光学異方性層及び下記式(V)を満たす第2の光学異方性層が、互いの面内遅相軸を直交又は平行にして配置されている[6]の液晶表示装置:
(IV) 35nm≦Rth≦135nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(V) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ−78.8nm≦Rth≦−58.5nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
(VI) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ|Rth|≦25nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
[10] 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(VII)を満たす第1の光学異方性層及び下記式(VIII)を満たす第2の光学異方性層が、互いの面内遅相軸を直交又は平行にして配置されている[6]の液晶表示装置:
(VII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
(VIII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
(IX) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
[12] 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(X)を満たす光学異方性層が2層、互いの面内遅相軸を直交にして配置されている[6]の液晶表示装置:
(X) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
また、本明細書において、Re(λ)、Rth(λ)は各々、波長λにおける面内のレターデーションおよび厚さ方向のレターデーションを表す。Re(λ)はKOBRA 21ADHまたはWR(王子計測機器(株)製)において波長λnmの光をフィルム法線方向に入射させて測定される。
測定されるフィルムが1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)は算出される。
Rth(λ)は、前記Re(λ)を面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合にはフィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、フィルム法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向をもつフィルムの場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
注記:
上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。式中、nxは面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzはnx及びnyに直交する方向の屈折率を表す。
Rth(λ)は前記Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADHまたはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)としてフィルム法線方向に対して−50度から+50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値及び入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
上記の測定において、平均屈折率の仮定値は 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ができる。平均屈折率の値が既知でないものについてはアッベ屈折計で測定することができる。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。
これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx,ny,nzよりNz=(nx−nz)/(nx−ny)が更に算出される。
さらに、負の誘電率異方性を有する液晶材料からなる液晶層を有する態様では、上記効果、即ち、視野角に依存した画像の色味変化が軽減されているとともに、コントラストが従来よりも改善されたFFSモードの液晶表示装置を提供することができる。
図1は、本発明のFFSモード液晶表示装置の一例の断面模式図である。図1に示す液晶表示装置は、一対の偏光板P1及びP2と、その間に、FFSモード液晶セルLCを有する。偏光板P1の吸収軸と偏光板P2の吸収軸は互いに直交にして配置される。また、液晶セルLCは、一対の基板16及び26の間に、負の誘電率異方性のネマチック液晶を含有する液晶層24を有する。基板16の対向面には、共通電極18と複数の画素電極22とが、絶縁層20を介して配置されている。基板16及び26の対向面は、液晶層24中の液晶分子の配向を制御するためのラビング軸を有し、基板16及び26の対向面が有するラビング軸は互いに平行であり、該ラビング軸及び偏光板P1の吸収軸を同一面に投影した軸は、互いに平行になっている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方位とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、偏光膜30の吸収軸は90°の方向、及び基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向となっている。
また、絶縁層20は、SiO2等の酸化物、SiN等の窒化物の無機系材料からなっていてもよいし、アクリルやエポキシ系等の有機材料系のでものいずれでもよい。
(I)0nm ≦ Re ≦ 10nm、且つ|Rth|≦25nm
式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムからなる保護膜14の面内遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と90°±5°で直交または0°±5で平行配向しており、偏光膜12の吸収軸と基板16の対向面が有する配向制御方向(ラビング軸)と0°±5°の範囲で平行状態にある。式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムからなる保護膜28の面内遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と90°±5°で直交または0°±5で平行配向しており、偏光膜30の吸収軸と基板26の対向面が有する配向制御方向(ラビング軸)と90°±5°の範囲で交差している。
外側に配置される保護膜10及び32は、偏光膜12及び30を保護可能であれば特に制限されず、市販のセルロースアシレートフィルム、富士写真フイルム(株)製フジタック等が用いられる。
液晶層24は負の誘電率異方性のネマチック液晶材料からなる。電圧無印加のOFF状態では、液晶層24中の棒状液晶分子は、基板16及び26の対向面に形成された配向膜(不図示)のラビング方向に対して分子の長軸方向を一致させて水平配向している(図3(a))。ラビング軸は、図2(a)に示す様に、電極に対して概略直交する方位になっている。偏光板P1の吸収軸の方位と基板22のラビング軸の方位は一致しているので、偏光板P1を通過した直線偏光は、液晶層24を通過してもその偏光状態が変化せず、吸収軸が直交する偏光板P2で遮光される。この時、黒表示となる。閾値以上の電圧を印加したON状態では、複数の線状の電極層からなる画素電極22によって、基板12に対して基板面に水平な成分を含む電界が形成され、棒状液晶分子はその長軸方向を電界の方向と直交する方向に配向する(図3(b))。即ち、ラビング軸の方位と略直交する方位に、長軸方向を一致させて配向する。その結果、偏光板P1を通過した直線偏光は、液晶層24のレターデーションによって偏光面が90°回転して、偏光板P2を通過する。この時、白表示となる。図1の液晶表示層は、液晶セル側に配置された偏光板P1及びP2の保護膜14及び28として、式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムを用いているので、視野角に依存した画像の色味変化が軽減されている。式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムの作製に用いられる材料及び方法の詳細については後述する。
以下、光学異方性層を配置した好ましい例について説明する。
図1中、保護膜28として、下記式(VI)を満足する光学異方性層を、その遅相軸を偏光膜30の吸収軸に対して直交又は平行にして配置してもよい。
(VI) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ|Rth|≦25nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
また、保護膜14として上記式(VI)を満足する光学異方性層を、その遅相軸を偏光膜12の吸収軸と直交又は平行にして配置しても、同様の効果が得られる。但し、保護膜14として上記式(VI)を満足する光学異方性層を配置した場合は、基板16及び26の対向面が有する液晶配向制御方向(一般的にはラビング軸)を、光源側偏光板P1の偏光膜12の吸収軸と直交した方位とする。
上記式(VI)を満足する光学異方性層については特に制限されず、種々の材料から作製することができる。例えば、式(VI)を満足する光学異方性層として、レターデーションを発現又は上昇させる作用を有する成分を添加したセルロースアシレート組成物を、フィルムとして成形した後、一軸延伸又は2軸延伸することによって作製したセルロースアシレートフィルムを用いることができる。その他、ポリカーボネイトフィルム(商品名;日東電工NRZフィルム)やノルボルネン系フィルム(商品名:ゼオノア、アートン)を用いることができる。
図5の液晶表示装置では、図1中の表示面側の偏光板P2に代えて、第1光学異方性層27及び第2光学異方性層28’と一体化された楕円偏光板P2’が配置されている以外は、図1と同一の構成の液晶表示装置である。第2光学異方性層28’は、偏光膜30を保護する保護膜としても機能している。第1光学異方性層27及び第2光学異方性層28’は、所定の光学特性を満足するとともに、互いの遅相軸を直交又は平行にして配置されている。下記条件を満足する光学異方性層を、所定の軸関係で配置した図5の液晶表示装置は、図1に示す構成の液晶表示装置と同様の効果を奏するとともに、さらに、視野角に依存した色味変化をより抑制できるとともに、より高いコントラス比の画像を表示可能な液晶表示装置となる。
・第1の例
第2光学異方性層28’は、下記式(III)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。及び第1光学異方性層27は、下記式(II)を満足するとともに、その遅相軸は、第2光学異方性層28’の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は0°又は90°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は0°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
(II) −135nm≦Rth≦−35nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(III) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ58.5nm≦Rth≦78.8nm
・第2の例
第1光学異方性層27は、上記式(III)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交である。及び第2光学異方性層28’は、上記式(II)を満足するとともに、その遅相軸は、第1光学異方性層27の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は90°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は0°又は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
第2光学異方性層28’は、下記式(V)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交である。及び第1光学異方性層27は、下記式(IV)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、第2光学異方性層28’の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は0°又は90°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
(IV) 35nm≦Rth≦135nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(V) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ−78.8nm≦Rth≦−58.5nm
・第4の例
第1光学異方性層27は、上記式(V)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。及び第2光学異方性層28’は上記式(IV)を満足するとともに、その遅相軸は、第1光学異方性層27の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は0°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は0°又は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
第2光学異方性層28’は、下記式(VII)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。及び第1光学異方性層27は、下記式(VIII)を満足するとともに、その遅相軸は、第2光学異方性層28’の遅相軸に対して平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は0°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は0°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
(VII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
(VIII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
・第6の例
第2光学異方性層28’は、上記式(VIII)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交である。及び第1光学異方性層27は、上記式(VII)を満足するとともに、その遅相軸は、第2光学異方性層28’の遅相軸に対して平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は90°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
第2光学異方性層28’及び第1光学異方性層27の双方が、上記式(VIII)を満足する光学特性を示すとともに、互いの遅相軸を直交にして積層されている。さらに、第2光学異方性層28’のその遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は0°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第8の例
第2光学異方性層28’及び第1光学異方性層27の双方が、上記式(VII)を満足する光学特性を示すとともに、互いの遅相軸を直交にして積層されている。さらに、第2光学異方性層28’のその遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は0°の方向、第1光学異方性層27の遅相軸は90°の方向、第2光学異方性層28’の遅相軸は0°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第9の例
第3光学異方性層15は、上記式(III)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と平行であり、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交である。及び第4光学異方性層14’は、上記式(II)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、第3光学異方性層15の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は0°又は90°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第10の例
第4光学異方性層14’は、上記式(III)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と直交であり、且つ基板26の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。及び第3光学異方性層15は、上記式(II)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、第4光学異方性層14’の遅相軸に対して直交又は平行である。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は90°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は0°又は90°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
なお、上記式(II)を満足する光学異方性層、及び上記式(III)を満足する光学異方性層の材料等については、図5の液晶表示装置の光学異方性層についての上記説明の通りである。
第1光学異方性層15は、上記式(V)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と直交であり、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行である。第2光学異方性層14’は上記式(IV)を満足するとともに、その遅相軸を、第1光学異方性層15の遅相軸に対して直交又は平行にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は0°又は90°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は90°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第12の例
第2光学異方性層14’が、上記式(V)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸を、偏光膜12の吸収軸と平行にして、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交にして配置される。第1光学異方性層15は上記式(IV)を満足するとともに、その遅相軸を、第2光学異方性層14’の遅相軸に対して直交又は平行にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は0°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は0°又は90°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
なお、上記式(IV)を満足する光学異方性層、及び上記式(V)を満足する光学異方性層の材料等については、図5の液晶表示装置の光学異方性層についての上記説明の通りである。
第1光学異方性層15が、上記式(VII)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸を、偏光膜12の吸収軸と平行にして、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交にして配置される。第2光学異方性層14’は上記式(VIII)を満足するとともに、その遅相軸を、第1光学異方性層15の遅相軸に対して平行にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は0°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第14の例
第2光学異方性層14’が、上記式(VIII)を満足する光学特性を示すとともに、その遅相軸を、偏光膜12の吸収軸と直交にして、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行にして配置される。第1光学異方性層15は上記式(VII)を満足するとともに、その遅相軸を、第2光学異方性層14’の遅相軸に対して平行にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は90°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は90°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
第2光学異方性層14’及び第1光学異方性層15の双方が、上記式(VIII)を満足する光学特性を示すとともに、第2光学異方性層14’は、その遅相軸を、偏光膜12の吸収軸と平行にして、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して直交にして配置され、及び第1光学異方性層15は、その遅相軸を、第2光学異方性層14’の遅相軸に対して直交にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は0°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は90°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
・第16の例
第2光学異方性層14’及び第1光学異方性層15の双方が、上記式(VII)を満足する光学特性を示すとともに、第2光学異方性層14’は、その遅相軸を、偏光膜12の吸収軸と直交にして、且つ基板16の対向面の配向制御方向(ラビング軸)に対して平行にして配置され、及び第1光学異方性層15は、その遅相軸を、第2光学異方性層14’の遅相軸に対して直交にして配置されている。即ち、画面左右方向を0°、上下方向を90°の方向とした場合、偏光膜12の吸収軸は0°の方向、第4光学異方性層14’の遅相軸は90°の方向、第3光学異方性層15の遅相軸は0°の方向、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸は90°の方向、及び偏光膜30の吸収軸は90°の方向に配置されている。
なお、上記式(VII)を満足する光学特性を示す光学異方性層、及び上記式(VIII)を満足する光学特性を示す光学異方性層の材料等については、図5の液晶表示装置の光学異方性層についての上記説明の通りである。
[液晶層]
本発明では、液晶層に用いる液晶材料は、負の誘電率異方性を示すネマチック液晶材料であるのが好ましい。通常、FFSモードの液晶表示装置では、液晶材料として、誘電率異方性Δεが正のネマチック液晶が用いられている。誘電率異方性△εはその値が大きいほうが駆動電圧が低減でき、屈折率異方性△nは小さいほうが液晶層の厚み(ギャップ)を厚くでき、液晶の封入時間が短縮され、かつギャップばらつきを少なくすることができる。本発明の液晶表示装置に、負の誘電率異方性ネマチック液晶材料を用いると、γ特性、輝度特性がより改善される。より具体的には、負の誘電率異方性を示す液晶材料を用いたほうが、白表示時の透過率が高い画像が得られ、よりコントラストの高い画像を表示可能となる。
本発明では、下記式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムを、一対の偏光膜の少なくとも一方と、液晶セルとの間に配置する。該セルロースアシレートフィルムは、偏光膜の保護膜として偏光膜の表面に貼り合わせられ、偏光板の一部材として液晶表示装置に組み込まれていてもよい。、
(I)0nm ≦ Re ≦ 10nm、且つ|Rth|≦25nm
式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
本発明の液晶表示装置は、黒表示時に液晶材料が略平行に配向するFFSモードの液晶表示装置であり、電圧無印加状態で液晶分子を基板面に対して平行配向させて、黒表示する。上記特性を満足するセルロースアシレートフィルムを用いる(好ましくは液晶セル側に配置される偏光膜の保護膜として用いる)ことにより、視野角に依存した画像の色味変化を軽減することができ、視野角拡大、コントラストの良化に寄与する。本発明の液晶表示装置では、液晶セルの上下の前記偏光板の保護膜のうち、液晶セルと偏光膜との間に配置された保護膜(セル側の保護膜)が、前記セルロースアシレートフィルムである偏光板を、少なくとも片側一方に用いることが好ましい。本発明のFFS型液晶表示装置では、下側偏光膜の保護膜と液晶層との間、及び上側偏光膜と液晶層との間に、それぞれ前記セルロースアシレートフィルムからなる保護フィルムを1枚ずつ配置することで、黒表示時の漏れ光及び視角に依存した画像の色味変化が軽減されて好ましい。
(1)下記式(1−a)及び(1−b)を満たすセルロースアシレートフィルム
(1−a) 0≦Re(630)≦10、かつ、|Rth(630)|≦25
(1−b) |Re(400)−Re(700)|≦10、かつ、|Rth(400)−Rth(700)|≦35。
(2)膜厚方向のRthが下記式(2−a)及び(2−b)を満たすようなRthを低下させる化合物を含有するセルロースアシレートフィルム
(2−a) (Rth(A)−Rth(0))/A≦−1.0
(2−b) 0.01≦A≦30。
上記式(2−a)及び(2−b)中、Rth(A)は、Rthを低下させる化合物を含有したセルロースアシレートフィルムのRth(nm)を表し、Rth(0)は、該セルロースアシレートフィルムであって、Rthを低下させる化合物を含有しないフィルムのRth(nm)を表し、フィルム原料ポリマーの重量に対するRhtを低下させる化合物の重量(%)を表す。ここで、フィルム原料のポリマーとは、フィルムを構成する主要成分の原料ポリマーをいい、セルロースアシレートである。
また、本発明で好ましく用いられるセルロースアシレートの分子量分布はゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって評価され、その多分散性指数Mw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)が小さく、分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜3.0であることが好ましく、1.0〜2.0であることがさらに好ましく、1.0〜1.6であることが最も好ましい。
本発明で用いることができるセルロースアシレートフィルムは、上記条件(2)を満足するように、膜厚方向のRthが上記式(2−a)及び(2−b)を満たすようなRthを低下させる化合物を含有することが好ましい。
上記式(2−a)及び(2−b)は
(2−a)’ (Rth(A)−Rth(0))/A≦−2.0
(2−b)’ 0.1≦A≦20
であることがさらに好ましい。
オクタノール−水分配係数(logP値)の測定は、JIS日本工業規格Z7260−107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、オクタノール−水分配係数(logP値)は実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。計算方法としては、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987).)、Viswanadhan’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,163(1989).)、Broto’s fragmentation法(Eur.J.Med.Chem.− Chim.Theor.,19,71(1984).)などが好ましく用いられるが、Crippen’s fragmentation法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,21(1987).)がより好ましい。ある化合物のlogPの値が測定方法あるいは計算方法により異なる場合に、該化合物が所定の範囲内であるかどうかは、Crippen’s fragmentation法により判断することが好ましい。
光学異方性を低下させる化合物は、好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜250℃の固体であり、さらに好ましくは、25℃で液体であるか、融点が25〜200℃の固体である。また光学異方性を低下させる化合物は、セルロースアシレートフィルム作製のドープ流延、乾燥の過程で揮散しないことが好ましい。
光学異方性を低下させる化合物の添加量は、セルロースアシレートの0.01〜30質量%であることが好ましく、1〜25質量%であることがより好ましく、5〜20質量%であることが特に好ましい。
光学異方性を低下させる化合物は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。
光学異方性を低下させる化合物を添加する時期はドープ作製工程中の何れであってもよく、ドープ調製工程の最後に行ってもよい。
前記光学異方性を低下させる化合物の例は、下記一般式(13)で表される化合物である。
以下に、一般式(13)で表される化合物の好ましい例を下記に示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。尚、化合物中、Priはイソプロピル基を意味する(以下、同じ)。
R14は、フェニル基又は、環状アルキル基が好ましい。R15及びR16は、それぞれ、フェニル基又はアルキル基が好ましい。アルキル基としては、環状アルキル基及び直鎖のアルキル基のいずれも好ましい。
これらの基は、置換基を有していてもよく、置換基としてはフッ素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、スルホン基及びスルホンアミド基が好ましく、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、スルホン基及びスルホンアミド基が特に好ましい。
以下に、一般式(18)(及び一般式(19))で表される化合物の好ましい例を下記に示すが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。尚、化合物中、Buiはイソブチル基を意味する。
(3) ΔRth=|Rth(400)−Rth(700)|
(3−a) (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−2.0
(3−b) 0.01≦B≦30
上記式(3−a)及び(3−b)は
(3−a)’ (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−3.0
(3−b)’ 0.05≦B≦25
であることがより好ましく、
(3−a)” (ΔRth(B)−ΔRth(0))/B≦−4.0
(3−b)” 0.1≦B≦20
であることがさらに好ましい。
またこれら波長分散調整剤は、単独で用いても、2種以上化合物を任意の比で混合して用いてもよい。
また、これら波長分散調整剤を添加する時期はドープ作製工程中の何れであってもよく、ドープ調製工程の最後に行ってもよい。
一般式(101)
Q11−Q12−OH
(一般式(101)中、Q11は含窒素芳香族ヘテロ環を表し、Q12は芳香族環を表す。)
芳香族炭化水素環は、好ましくは炭素数6〜30の単環又は2環の芳香族炭化水素環であり、より好ましくは炭素数6〜20の単環又は2環の芳香族炭化水素環であり、さらに好ましくは炭素数6〜12の単環又は2環の芳香族炭化水素環であり、最も好ましくはベンゼン環である。
芳香族ヘテロ環は、好ましくは窒素原子又は硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環である。ヘテロ環の具体例としては、例えば、チオフェン環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアゾール環、トリアジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、チアゾリン環、チアゾール環、チアジアゾール環、オキサゾリン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンゾトリアゾール環、テトラザインデン環などが挙げられる。芳香族ヘテロ環として好ましくは、ピリジン環、トリアジン環、キノリン環である。
Q12で表される芳香族環は、好ましくは芳香族炭化水素環であり、より好ましくはナフタレン環、ベンゼン環であり、特に好ましくはベンゼン環である。Q12は置換基を有してもよく、置換基としては、後述の置換基Tが好ましい。
置換基Tとしては、例えばアルキル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばビニル基、アリル基、2−ブテニル基、3−ペンテニル基などが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜12、特に好ましくは炭素数2〜8であり、例えばプロパルギル基、3−ペンチニル基などが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル基、p−メチルフェニル基、ナフチル基などが挙げられる。)、置換又は未置換のアミノ基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜10、特に好ましくは炭素数0〜6であり、例えばアミノ基、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジベンジルアミノ基などが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜12、特に好ましくは炭素数1〜8であり、例えばメトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ基、2−ナフチルオキシ基などが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基などが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10であり、例えばフェニルオキシカルボニル基などが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ基、ベンゾイルオキシ基などが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基などが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノ基などが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノ基などが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基などが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基などが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基などが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ基、エチルチオ基などが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオ基などが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル基、トシル基などが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基などが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基などが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル基、ピリジル基、キノリル基、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基、ベンゾオキサゾリル基、ベンズイミダゾリル基、ベンズチアゾリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは、炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは、炭素数3〜24であり、例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基などが挙げられる)などが挙げられる。これらの置換基はさらに置換されてもよい。また、置換基が二つ以上ある場合は、同じでも異なってもよい。また、可能な場合には互いに連結して環を形成してもよい。
一般式(101−A)
R1及びR3は、それぞれ、好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子であり、さらに好ましくは水素原子、炭素1〜12アルキル基であり、特に好ましくは炭素数1〜12のアルキル基(好ましくは炭素数4〜12)である。
一般式(102)
Q1及びQ2で表される芳香族炭化水素環として好ましくは(好ましくは炭素数6〜30の単環又は二環の芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環、ナフタレン環などが挙げられる。)であり、より好ましくは炭素数6〜20の芳香族炭化水素環、さらに好ましくは炭素数6〜12の芳香族炭化水素環である。)さらに好ましくはベンゼン環である。
Q1及びQ2で表される芳香族ヘテロ環として好ましくは酸素原子、窒素原子あるいは硫黄原子のどれかひとつを少なくとも1つ含む芳香族ヘテロ環である。ヘテロ環の具体例としては、例えば、フラン環、ピロール環、チオフェン環、イミダゾール環、ピラゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアゾール環、トリアジン環、インドール環、インダゾール環、プリン環、チアゾリン環、チアゾール環、チアジアゾール環、オキサゾリン環、オキサゾール環、オキサジアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、プテリジン環、アクリジン環、フェナントロリン環、フェナジン環、テトラゾール環、ベンズイミダゾール環、ベンズオキサゾール環、ベンズチアゾール環、ベンゾトリアゾール環、テトラザインデン環などが挙げられる。芳香族ヘテロ環として好ましくは、ピリジン環、トリアジン環、キノリン環である。
Q1又はQ2で表される芳香族環は、好ましくは芳香族炭化水素環であり、より好ましくは炭素数6〜10の芳香族炭化水素環であり、さらに好ましくは置換又は無置換のベンゼン環である。
Q1又はQ2は、さらに置換基を有してもよく、後述の置換基Tが好ましいが、置換基にカルボン酸やスルホン酸、4級アンモニウム塩を含むことはない。また、可能な場合には置換基同士が連結して環構造を形成してもよい。
一般式(102−A)
一般式(102−B)
R10として好ましくは、アルキル基であり、より好ましくは炭素数5〜20のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数5〜12のアルキル基(n−ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、ベンジル基などが挙げられる。)であり、特に好ましくは、炭素数6〜12の置換又は無置換のアルキル基(2−エチルヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ドデシル基、ベンジル基)である。
以下に一般式(102)で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明は下記具体例に何ら限定されるものではない。
一般式(103)
Q31及びQ32で表される芳香族環は芳香族炭化水素環でも芳香族ヘテロ環でもよい。また、これらは単環であってもよいし、さらに他の環と縮合環を形成してもよい。
Q31及びQ32はさらに置換基を有してもよく、上述の置換基Tが好ましい。
一般式(103−A)
一般式(103−B)
一般式(103−C)
また、セルロースアシレートフィルムの厚さは10〜120μmが好ましく、20〜100μmがより好ましく、30〜90μmがさらに好ましい。
また、80℃240時間処理したセルロースアシレートフィルムのRe及びRthの変化量が15nm以下であることが好ましい。より好ましくは12nm以下であり、10nm以下であることがさらに好ましい。
本発明で用いるセルロースアシレートフィルムでは、Rthを低下させる化合物と、ΔRthを低下させる化合物は、80℃240時間処理したセルロースアシレートフィルムからの化合物の揮散量が30%以下であることが好ましい。より好ましくは25%以下であり、20%以下であることがさらに好ましい。
なお、セルロースアシレートフィルムからの揮散量は、80℃、240時間処理したフィルム及び未処理のセルロースアシレートフィルムをそれぞれ溶媒に溶かし出し、液体高速クロマトグラフィーにて化合物を検出し、化合物のピーク面積をフィルム中に残存した化合物量として、下記式により算出した。
揮散量(%)= {(未処理品中の残存化合物量)−(処理品中の残存化合物量)}/(未処理品中の残存化合物量)×100
含水率は、セルロースアシレートフィルム試料7mm×35mmを水分測定器、試料乾燥装置(CA−03、VA−05、共に三菱化学(株))にてカールフィッシャー法で測定し、水分量(g)を試料重量(g)で除して算出することができる。
セルロースアシレートフィルムの膜厚が厚ければ透湿度は小さくなり、膜厚が薄ければ透湿度は大きくなる。そこでどのような膜厚のサンプルでも基準を80μmに設け換算するとよい。本発明では、膜厚は、80μm換算の透湿度=実測の透湿度×実測の膜厚μm/80μm、として求めた。
透湿度の測定法は、「高分子の物性II」(高分子実験講座4 共立出版)の285頁〜294頁:蒸気透過量の測定(質量法、温度計法、蒸気圧法、吸着量法)に記載の方法を適用することができ、本発明で用いることができるセルロースアシレートフィルム試料70mmφを25℃、90%RH及び60℃、95%RHでそれぞれ24時間調湿し、透湿試験装置(KK−709007、東洋精機(株))にて、JIS Z−0208に従って、単位面積あたりの水分量を算出(g/m2)し、透湿度=調湿後重量−調湿前重量で求めた。
寸法変化率は、以下に述べる方法で求めたものである。すなわち、セルロースアシレートフィルム試料30mm×120mmを2枚用意し、25℃、60%RHで24時間調湿し、自動ピンゲージ(新東科学(株))にて、両端に6mmφの穴を100mmの間隔で開け、パンチ間隔の原寸(L0)とした。1枚の試料を60℃、90%RHにて24時間処理した後のパンチ間隔の寸法(L1)を測定し、もう1枚の試料を90℃、5%RHにて24時間処理した後のパンチ間隔の寸法(L2)を測定した。すべての間隔の測定において最小目盛り1/1000mmまで測定した。60℃、90%RH(高湿)の寸度変化率={|L0−L1|/L0}×100、90℃、5%RH(高温)の寸度変化率={|L0−L2|/L0}×100、として寸度変化率を求めた。
本発明では、偏光膜(「偏光フィルム」という場合もある)と該偏光フィルムを挟持する一対の保護膜(「保護フィルム」という場合もある)又は該偏光板の少なくとも片面に設けられた保護フィルムとを有する偏光板を用いてもよい。例えば、ポリビニルアルコールフィルム等からなる偏光フィルムをヨウ素にて染色し、延伸を行い、その両面を保護フィルムにて積層して得られる偏光板を用いることができる。偏光板は液晶セルの外側に配置される。偏光フィルムと該偏光フィルムを挟持する一対の保護フィルムとからなる一対の偏光板を、液晶セルを挟持して配置させるのが好ましい。
なお、上記した通り、保護膜のうち液晶セル側に配置される保護膜は、上記セルロースアシレートフィルムであるのが好ましい。
偏光フィルムには、ヨウ素系偏光フィルム、二色性染料を用いる染料系偏光フィルムやポリエン系偏光フィルムがある。ヨウ素系偏光フィルム及び染料系偏光フィルムは、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
偏光フィルムと保護フィルムとの接着剤は特に限定されないが、PVA系樹脂(アセトアセチル基、スルホン酸基、カルボキシル基、オキシアルキレン基等の変性PVAを含む)やホウ素化合物水溶液等が挙げられ、中でもPVA系樹脂が好ましい。接着剤層の厚みは、乾燥後の厚さが、0.01〜10μmであることが好ましく、0.05〜5μmであることが特に好ましい。
本発明で用いられる偏光板は、通常、偏光フィルム用フィルムを延伸後、収縮させ揮発分率を低下させる乾燥工程を有するが、乾燥後もしくは乾燥中に少なくとも片面に保護フィルムを貼り合わせた後、加熱工程を有することが好ましい。前記保護フィルムが、光学異方性層の支持体を兼ねている態様では、片面に保護フィルム、反対側に光学異方性層を有する透明支持体を貼り合わせた後、加熱するのが好ましい。具体的な貼り付け方法として、フィルムの乾燥工程中、両端を保持した状態で接着剤を用いて偏光フィルムに保護フィルムを貼り付け、その後両端を耳きりする、もしくは乾燥後、両端保持部から偏光フィルム用フィルムを解除し、フィルム両端を耳きりした後、保護フィルムを貼り付けるなどの方法がある。耳きりの方法としては、刃物などのカッターで切る方法、レーザーを用いる方法など、一般的な技術を用いることができる。貼り合わせた後に、接着剤を乾燥させるため、及び偏光性能を良化させるために、加熱することが好ましい。加熱の条件としては、接着剤により異なるが、水系の場合は、30℃以上が好ましく、さらに好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは50〜90℃である。これらの工程は一貫のラインで製造されることが、性能上及び生産効率上更に好ましい。
本発明における偏光板の光学的性質及び耐久性(短期、長期での保存性)は、市販のスーパーハイコントラスト品(例えば、株式会社サンリッツ社製HLC2−5618等)と同等以上の性能を有することが好ましい。具体的には、可視光透過率が42.5%以上で、偏光度{(Tp−Tc)/(Tp+Tc)}1/2 ≧0.9995(但し、Tpは平行透過率、Tcは直交透過率)であり、60℃、湿度90%RH雰囲気下に500時間及び80℃、ドライ雰囲気下に500時間放置した場合のその前後における光透過率の変化率が絶対値に基づいて3%以下、更には1%以下、偏光度の変化率は絶対値に基づいて1%以下、更には0.1%以下であることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、光学異方性層を有していてもよい。光学異方性層は、液晶表示装置において画像着色を解消したり、視野角を拡大するために用いられる。本発明では、前述した様に、所定の光学特性を有するセルロースアシレートを、所定の軸関係で配置することを必須とし、光学異方性層は必須の部材ではない。また、例えば、偏光板の一対の保護フィルムの一方又は双方に複屈折性を付加させて、光学異方性層として機能させる態様等では、別途光学異方性層を設けることは不要である。
光学異方性層の作製に棒状液晶性化合物を用いた場合は、棒状液晶性分子の長軸の配向方向は、層面に対して垂直、平行、ハイブリット配向のいずれでもよく、所望の光学特性に応じて決定される。垂直又は平行に配向させる場合は、その長軸を層面へ投影した軸の平均方向が、配向軸に対して平行であるのが好ましい。また、光学異方性層の作製に円盤状液晶性化合物を用いた場合も同様であり、円盤状液晶性分子の円盤面の配向方向は、層面に対して垂直、平行、ハイブリッド配向のいずれでもよく、所望の光学特性に応じて決定される。前記光学異方性層の一例として、円盤状液晶性化合物を含有する組成物から形成され、層中において円盤状液晶性分子が、その短軸を支持体面へ投影した軸の平均方向が配向軸(例えば、ラビング軸)に対して平行である光学異方性層、及び該組成物から形成され、層中において、円盤状液晶性分子が、円盤面と層平面とのなす角(傾斜角)が深さ方向に変化する、ハイブリッド配向状態に固定された光学異方性層が挙げられる。
なお、液晶性分子の配向は、形成の際に利用する配向膜の性質、配向膜の表面に施されるラビング軸の方位、形成に用いられる液晶性組成物に含有される各材料の性質等によって調整することができる。
棒状液晶性分子としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
なお、棒状液晶性分子には、金属錯体も含まれる。また、棒状液晶性分子を繰り返し単位中に含む液晶ポリマーも、棒状液晶性分子として用いることができる。言い換えると、棒状液晶性分子は、(液晶)ポリマーと結合していてもよい。
棒状液晶性分子については、季刊化学総説第22巻液晶の化学(1994)日本化学会編の第4章、第7章及び第11章、及び液晶デバイスハンドブック日本学術振興会第142委員会編の第3章に記載がある。棒状液晶性分子の複屈折率は、0.001〜0.7の範囲にあることが好ましい。
ディスコティック液晶性化合物は、様々な文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会編、季刊化学総説、No.22、液晶の化学、第5章、第10章第2節(1994);B.Kohne et al.,Angew. Chem.Soc.Chem.Comm.,page 1794(1985);J.Zhang et al.,J.Am.Chem.Soc.,vol.116,page 2655(1994))等の文献に記載されているものを広く採用することができる。
式(III) D(−L−P)n
式(III)中、Dはディスコティックコアであり、Lは二価の連結基であり、Pは重合性基であり、nは4〜12の整数である。
配向させた液晶性化合物の分子を、配向状態を維持して固定することが好ましい。固定化は、液晶性化合物に導入した重合性基の重合反応により実施することが好ましい。重合反応には、熱重合開始剤を用いる熱重合反応と光重合開始剤を用いる光重合反応とが含まれるが、光重合反応がより好ましい。光重合開始剤の例には、α−カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号号公報に記載のもの)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号公報に記載のもの)、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号公報に記載のもの)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号公報に記載のもの)、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み合わせ(米国特許第3549367号公報に記載のもの)、アクリジン及びフェナジン化合物(特開昭60−105667号公報、米国特許第4239850号公報に記載のもの)及びオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号公報に記載のもの)が含まれる。
液晶性化合物を配向膜側で垂直に配向させて光学異方性層を形成する場合は、配向膜の表面エネルギーを低下させることが重要である。具体的には、ポリマーの官能基により配向膜の表面エネルギーを低下させ、これにより液晶性化合物を立てた状態にする。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子及び炭素原子数が10以上の炭化水素基が有効である。フッ素原子又は炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子又は炭化水素基を導入することが好ましい。含フッ素ポリマーは、フッ素原子を0.05〜80重量%の割合で含むことが好ましく、0.1〜70重量%の割合で含むことがより好ましく、0.5〜65重量%の割合で含むことがさらに好ましく、1〜60重量%の割合で含むことが最も好ましい。炭化水素基は、脂肪族基、芳香族基又はそれらの組み合わせである。脂肪族基は、環状、分岐状あるいは直鎖状のいずれでもよい。脂肪族基は、アルキル基(シクロアルキル基であってもよい)又はアルケニル基(シクロアルケニル基であってもよい)であることが好ましい。炭化水素基は、ハロゲン原子のような強い親水性を示さない置換基を有していてもよい。炭化水素基の炭素原子数は、10〜100であることが好ましく、10〜60であることがさらに好ましく、10〜40であることが最も好ましい。ポリマーの主鎖は、ポリイミド構造又はポリビニルアルコール構造を有することが好ましい。
通常の液晶性化合物は空気界面側では傾斜して配向する性質を有するので、均一に垂直配向した状態を得るために、空気界面側においても液晶性化合物を垂直に配向制御することが必要である。この目的のために、空気界面側に偏在して、その排除体積効果や静電気的な効果によって液晶性化合物を垂直に配向させる作用を及ぼす化合物を液晶塗布液に配合させる。液晶性化合物を垂直に配向させる作用は、ディスコティック液晶性化合物においてはそのダイレクターの傾斜角度、すなわちダイレクターと塗布液晶空気側表面とがなす角度を減少させる作用に相当する。ディスコティック液晶性分子のダイレクターの傾斜角度を減少させる化合物としては、次に示すような、空気界面側に偏在させるためにF原子を複数結合したものや、スルホニル基やカルボキシル基を結合したものに、さらに液晶性分子に垂直に配向するような排除体積効果を与える剛直性の構造単位を結合した化合物が好ましく用いられる。
また、上記した通り、前記光学異方性層は、所望の光学特性を満足するために、レターデーションを発現させる又は上昇させる成分を含有するセルロースアシレートフィルムであってもよい。
<FFSモード液晶セルの作製>
図1に示す構成と同様の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。
具体的には、ガラス基板(16)の表面に、共通電極ITO(18)を形成し、その上にSIN等無機系絶縁膜(20)をスパッタ等により真空成膜して形成した。その上に、スリットを設けた、画素電極(22)(ライン幅5μm、電極間隙5μm)を形成した。さらに、その上にポリイミド膜を配向膜(図1中不図示)として設け、ラビング処理を行なった。別に用意した一枚のガラス基板(26)の一方の表面にポリイミド膜(図1中不図示)を設け、ラビング処理を行なって配向膜とした。二枚のガラス基板(16、26)を、配向膜同士を対向させて、基板の間隔(ギャップ;d)を4.1μmとし、二枚のガラス基板のラビング方向が平行となるようにして重ねて貼り合わせ、次いで屈折率異方性(Δn)が0.098及び誘電率異方性(Δε)が負の4.5であるネマチック液晶組成物を封入し、液晶層24を形成した。液晶層24のd・Δnの値は400nmであった。
(セルロースアセテート溶液の調製)
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌して各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液Dを調製した。
セルロースアセテート溶液D組成
酢化度2.86のセルロースアセテート 100.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 402.0質量部
メタノール(第2溶媒) 60.0質量部
平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子(AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製)を20質量部、及びメタノール80質量部を、30分間充分に攪拌混合してシリカ粒子分散液とした。この分散液を下記の組成物とともに分散機に投入し、さらに30分以上攪拌して各成分を溶解し、マット剤溶液を調製した。
マット剤溶液組成
平均粒子サイズ16nmのシリカ粒子分散液 10.0質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 76.3質量部
メタノール(第2溶媒) 3.4質量部
セルロースアセテート溶液D 10.3質量部
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。光学異方性を低下させる化合物(光学異方性低下剤)及び波長分散調整剤については前記化合物を用いた。
添加剤溶液組成
光学異方性を低下させる化合物 49.3質量部
波長分散調整剤 7.6質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 58.4質量部
メタノール(第2溶媒) 8.7質量部
セルロースアセテート溶液D 12.8質量部
上記セルロースアセテート溶液Dを94.6質量部、マット剤溶液を1.3質量部、添加剤溶液4.1質量部を、それぞれを濾過後に混合し、バンド流延機を用いて流延した。上記組成で光学異方性を低下させる化合物及び波長分散調整剤のセルロースアセテートに対する質量比はそれぞれ12%、1.8%であった。残留溶剤量30%でフィルムをバンドから剥離し、140℃で40分間乾燥させセルロースアセテートフィルムR1を製造した。得られたセルロースアセテートフィルムの残留溶剤量は0.2%であり、膜厚は40μmであった。また、セルロースアシレートフィルムR1の光学特性を測定したところ、波長550nmにおける、Reが0.5nm及びRthが0.2nmであり、上記式(I)を満足していた。
偏光板は、アクリル系接着剤を用いて偏光フィルムの両側に保護フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸が平行状態となるように接着して作製した。具体的には、アクリル系接着剤を用いて偏光フィルムの光源側(又は表示面)となる表面に、フジTAC(TD80U)保護フィルム(Re=5nm、Rth=40nm)を、液晶セル側となる表面に、上記作製した低レターデーションセルロースアシレートフィルムR1(Re=0.5nm、Rth=0.2nm)を積層して作製した。
図1中の偏光板P1及びP2として、上記で作製した偏光板をそれぞれ配置した。液晶セルLC側に配置される保護膜14及び28を、上記セルロースアシレートフィルムR1にし、偏光膜の外側の偏光板保護膜10及び32をフジTAC(TD80U)保護フィルム(Re=5nm、Rth=40nm)として、配置した。このとき、光源側の偏光膜12の吸収軸と、液晶層24の配向方位(即ち、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸)とを平行の方位にし、且つ光源側の偏光膜12の吸収軸と、表示面側の偏光膜30の吸収軸とを直交する方位にして配置した。
作製した液晶表示装置について、偏光板P1及びP2の直交する吸収軸に対する方位方向45°において、法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は10であった。また、表示面に対して法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させても、表示面の色変化は全く認識されず、色度の視野角依存がなく、どの方位でみても色着きのない画像が得られることがわかった。
なお、比較のため、偏光板P1及びP2として、市販の偏光板を用いて同様に評価したところ、実施例1と同様のコントラスト特性が得られるが、表示面に対して法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させた際の色変化が非常に大きく、色度の視野角依存が大きく表示品位が悪いことがわかった。
上記結果より、実施例1の液晶表示装置は、従来の液晶表示装置と比較して、視野角に依存した画像の色味変化が軽減されていて、且つ負の誘電率異方性のネマチック液晶材料を用いているので、高コントラストの画像表示が可能であり、表示品位の優れた液晶表示装置であることがわかった。
図5に示す、上記第1の例の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが137 nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが70nmである、即ち下記式(III)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが1nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−85 nmである、即ち下記式(II)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
(II) −135nm≦Rth≦−35nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(III) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ58.5nm≦Rth≦78.8nm
保護膜28’の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に平行な方位とし、光学異方性層27の遅相軸は、保護膜28’の遅相軸の方位に平行とした。
作製した液晶表示装置を、実施例1同様に評価した。具体的には、偏光板P1及びP2’の直交する吸収軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は500であった。また、表示面の法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させても、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
偏光板P2’の保護膜28’及び光学異方性層27として用いたセルロースアシレートフィルムは、レターデーション発現成分を添加したセルロースアセテートフィルムを一軸延伸又は2軸延伸して作製した延伸フィルムであった。
図6に示す、上記第9の例のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが 0.5 nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−85nmである、即ち上記式(II)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが138nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが 68nmである、即ち上記式(III)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)が、光源側の偏光板P1’の吸収軸、光学異方性層15の遅相軸及び保護膜14’の遅相軸と、直交する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例2の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第2の例の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが 132nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが70nmである、即ち上記式(III)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが2nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが −80nmである、即ち上記式(II)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
光学異方性層27の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に直交する方位とし、保護膜28’の遅相軸は、光学異方性層27の遅相軸の方位に平行とした。
実施例1と同様に評価したところ、実施例2の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図6に示す、上記第10の例の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが 140nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが 67
nmである、即ち上記式(III)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが0.5nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが −85nmである、即ち上記式(II)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)が、光源側の偏光板P1’の吸収軸と直交し、且つ光学異方性層15の遅相軸及び保護膜14’の遅相軸と平行する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例2の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第3の例の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが135nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−68nmである、即ち下記式(V)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが5nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが80nmである、即ち下記式(IV)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
(IV) 35nm≦Rth≦135nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(V) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ−78.8nm≦Rth≦−58.5nm
保護膜28’の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行の方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に直交の方位とし、光学異方性層27の遅相軸は、保護膜28’の遅相軸の方位に平行とした。
作製した液晶表示装置を実施例1と同様に評価したと。具体的には、偏光板P1及びP2’の直交する吸収軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は500であった。また、表示面法線方向から傾斜方向へ観察方位を変えた場合にも、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
偏光板P2’の保護膜28’及び光学異方性層27として用いたセルロースアシレートフィルムは、レターデーション発現成分を添加したセルロースアセテートフィルムを一軸延伸又は2軸延伸して作製した延伸フィルムであった。
図6に示す、上記第11の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが0nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが90nmである、即ち上記式(IV)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが140nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが68nmである、即ち上記式(V)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)及び光学異方性層15の遅相軸が、光源側の偏光板P1’の吸収軸と直交する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例6の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第4の例の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが0.5nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが87nmである、即ち上記式(IV)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが134nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−67nmである、即ち上記式(V)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
光学異方性層27の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に平行する方位とし、保護膜28’の遅相軸は、光学異方性層27の遅相軸の方位に平行とした。
実施例1と同様に評価したところ、実施例6の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図6に示す、上記第12の例のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが 133nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−68nmである、即ち上記式(V)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが5nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが80nmである、即ち上記式(IV)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)及び光学異方性層15の遅相軸が互いに平行の方位にあり、且つそれらが保護膜14’の遅相軸及び光源側の偏光板P1’の吸収軸と直交する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例6の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
偏光板P2として、セルロースアシレートフィルムR1に代えて、波長550nmにおけるReが270nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが0.5nmである、即ち下記式(VI)を満足する、セルロースアシレートフィルムを、保護膜28として配置した偏光板P2を用いた以外は、図1に示す、実施例1と同一の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。
(VI) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ|Rth|≦25nm
光源側偏光板P1の偏光膜12の吸収軸と、液晶層24中の液晶の配向方向(基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に一致する)とを平行にして配置した。
作製した液晶表示装置を実施例1と同様に評価した。具体的には、偏光板P1及びP2の直交する吸収軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は800であった。また、表示面の法線方向から傾斜方向へ観察方位を変えた場合に、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
偏光板P2の保護膜28として用いたセルロースアシレートフィルムは、レターデーション発現成分を添加したセルロースアセテートフィルムを一軸延伸、又は2軸延伸して作製した延伸フィルムであった。
偏光板P1として、セルロースアシレートフィルムR1に代えて、波長550nmにおけるReが277nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが0nmである、即ち上記式(VI)を満足する、セルロースアシレートフィルムを、保護膜14として配置した偏光板P1を用いて、図1に示す、実施例1と同様の構成のFFSモードの液晶表示装置を作製した。但し、偏光板P1の偏光膜12の吸収軸と、液晶層中の液晶分子長軸の配向方向(基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)の方位に一致する)とを、直交する方位に配置した。また、保護膜14の遅相軸を、偏光板P1の偏光膜12の吸収軸の方位と一致させて配置した。
作製した液晶表示装置を、実施例1と同様に評価したところ、実施例10の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第5の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが278nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−68nmである、即ち下記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが278nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが68nmである、即ち下記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
(VII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
(VIII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
保護膜28’の遅相軸及び光学異方性層27の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に平行する方位とし、光学異方性層27の遅相軸は、保護膜28’の遅相軸の方位に平行とした。
作製した液晶表示装置を実施例1同様に評価した。具体的には、偏光板P1及びP2’の直交する吸収軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は1000であった。また、表示面の法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させた場合に、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
偏光板P2’の保護膜28’及び光学異方性層27として用いたセルロースアシレートフィルムは、レターデーション発現成分を添加したセルロースアセテートフィルムを一軸延伸、又は2軸延伸して作製した延伸フィルムであった。
図6に示す、上記第13の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが275nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが70nmである、即ち上記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが278nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−70nmである、即ち上記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)が、光学異方性層15の遅相軸、保護膜14’の遅相軸、及び光源側の偏光板P1’の吸収軸と直交する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例12の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第6の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、偏光膜30側から、波長550nmにおけるReが280nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが 68nmである、即ち上記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜28’、及び波長550nmにおけるReが275nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが−70nmである、即ち上記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層27の積層体に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
光学異方性層27の遅相軸及び保護膜28’の遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に直交する方位とした。
実施例1と同様に評価したところ、実施例12の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図6に示す、上記第14の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、偏光膜12側から、波長550nmにおけるReが 275nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが −68nmである、即ち上記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる保護膜14’、及び波長550nmにおけるReが 275nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが 70nmである、即ち上記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムからなる光学異方性層15の積層体に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。また、液晶層24’中の液晶分子の配向方向(液晶分子長軸、基板16及び26の対向面に形成されたラビング軸方位と一致する)が、光学異方性層15の遅相軸及び保護膜14’の遅相軸と平行する方位であり、且つ光源側の偏光板P1’の吸収軸と直交する方位に配置した。
実施例1と同様に評価したところ、実施例12の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第7の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、波長550nmにおけるReが278nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが 70nmである、即ち上記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムを2枚の積層体(図5中、保護膜28’及び光学異方性層27に相当する)に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
上記2枚のセルロースアシレートフィルムは、遅相軸を互いに直交の方位にして積層した。また、保護膜28’の位置に配置されたセルロースアシレートフィルムの遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と平行の方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に直交する方位とした。
作製した液晶表示装置を実施例1と同様に評価した。具体的には、偏光板P1及びP2’の直交する吸収軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は1000であった。また、表示面の法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させた場合に、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
図6に示す、上記第15の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、波長550nmにおけるReが280
nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが65nmである、即ち上記式(VIII)を満足する、セルロースアシレートフィルムを2枚の積層体(図6中、保護膜14’及び光学異方性層15に相当する)に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。
上記2枚のセルロースアシレートフィルムは、遅相軸を互いに直交の方位にして積層した。また、保護膜14’の位置に配置されたセルロースアシレートフィルムの遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と平行の方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に直交する方位とした。
実施例1と同様に評価したところ、実施例16の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
図5に示す、上記第8の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた、偏光板P2を、偏光板P2’に代えた以外は、実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P2’として、偏光板P2の液晶セル側に配置される保護膜28を、波長550nmにおけるReが275nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが70nmである、即ち上記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムを2枚の積層体(図5中、保護膜28’及び光学異方性層27に相当する)に代えた以外は、偏光板P2と同一の構成の偏光板を用いた。
上記2枚のセルロースアシレートフィルムは、遅相軸を互いに直交の方位にして積層した。また、保護膜28’の位置に配置されたセルロースアシレートフィルムの遅相軸は、偏光膜30の吸収軸と直交する方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に平行する方位とした。
作製した液晶表示装置を実施例1と同様に評価した。具体的には、偏光板P1及びP2’の直交する吸収光軸に対する方位方向45°において法線方向からの傾き70°の方向のコントラスト比を測定したところ、コントラスト比は1000であった。また、表示面の法線方向から傾斜方向へ観察方位を変化させた場合に、表示面の色変化は全く認識されず、全方位で黒の表示が実現できた。
図6に示す、上記第16の例の構成のFFSモード液晶表示装置を作製した。具体的には、実施例1において用いた偏光板P1を偏光板P1’に代えた以外は、実施例1と実施例1と同一の構成の液晶表示装置を作製した。偏光板P1’として、偏光板P1の液晶セル側に配置される保護膜14を、波長550nmにおけるReが280nmであり、且つ波長550nmにおけるRthが65nmである、即ち上記式(VII)を満足する、セルロースアシレートフィルムを2枚の積層体(図6中、保護膜14’及び光学異方性層15に相当する)に代えた以外は、偏光板P1と同一の構成の偏光板を用いた。
上記2枚のセルロースアシレートフィルムは、遅相軸を互いに直交の方位にして積層した。また、保護膜14’の位置に配置されたセルロースアシレートフィルムの遅相軸は、偏光膜12の吸収軸と直交の方位で、且つ基板16及び26の対向面に形成された配向制御方向(ラビング軸)に平行する方位とした。
実施例1と同様に評価したところ、実施例18の液晶表示装置と同様の表示特性が得られることがわかった。
12 光源側偏光膜
14 光源側偏光膜の保護膜(セルロースアシレートフィルム)
14’ 光源側偏光膜の保護膜兼第4光学異方性層
15 第3光学異方性層
16,16’ 液晶セル用基板
18 共通電極
20 絶縁層
22 画素電極
24、24’ 液晶層
26、26’ 液晶セル用基板
27 第1光学異方性層
28 表示面側偏光膜の保護膜(セルロースアシレートフィルム)
28’ 表示面側偏光膜の保護膜兼第2光学異方性層
30 表示面側偏光膜
32 表示面側偏光膜の保護膜
P1、P1’ 光源側偏光板
P2、P2’ 表示面側偏光板
LC、LC’ 液晶セル
Claims (12)
- 互いに対向して配置された一対の第1及び第2の基板と;該一対の基板の少なくとも一方の基板上に絶縁層を介して形成された異なる電位を印加可能な画素電極及び共通電極と;前記一対の基板間に配置され、液晶材料を含み、且つ電圧無印加状態において液晶分子が基板面に略平行配向する液晶層と;該液晶層を挟持して配置され、且つ吸収軸を互いに直交にして配置された一対の第1及び第2の偏光膜と;を有し、前記画素電極と共通電極に形成された電界により液晶層の配向を制御するFFS(フリンジフィールドスイッチング)モードの液晶表示装置であって、
前記第1の偏光膜と、前記一対の基板のうち該第1の偏光膜により近い位置に配置された第1の基板との間に、下記式(I)を満足するセルロースアシレートフィルムを有するFFSモードの液晶表示装置:
(I)0nm ≦ Re ≦ 10nm、且つ|Rth| ≦ 25nm
式中、Reは、波長550nmにおける遅相軸の正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記液晶材料が、負の誘電率異方性の液晶材料である請求項1に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムの面内遅相軸が、前記第1の偏光膜の吸収軸、及び前記第1の基板の対向面が有する配向制御方向の少なくとも一方と交差している請求項1又は2に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の偏光膜と、前記一対の基板のうち該第2の偏光膜により近い位置に配置された第2の基板との間に、前記セルロースアシレートフィルムをさらに有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記セルロースアシレートフィルムの面内遅相軸が、前記第2の偏光膜の吸収軸、及び前記第2の基板の対向面が有する配向制御方向の少なくとも一方と交差している請求項4に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の偏光膜と液晶層との間に、少なくとも1層の光学異方性層を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(II)を満たす第1の光学異方性層及び下記式(III)を満たす第2の光学異方性層が、互いの面内遅相軸を直交又は平行にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(II) −135nm≦Rth≦−35nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(III) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ58.5nm≦Rth≦78.8nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(IV)を満たす第1の光学異方性層及び下記式(V)を満たす第2の光学異方性層が、互いの面内遅相軸を直交又は平行にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(IV) 35nm≦Rth≦135nm、且つ0nm≦Re≦10nm
(V) 117nm≦Re≦157.5nm、且つ−78.8nm≦Rth≦−58.5nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(VI)を満たす光学異方性層が、その面内遅相軸を前記第2の偏光膜の吸収軸と直交又は平行にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(VI) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ|Rth|≦25nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(VII)を満たす第1の光学異方性層及び下記式(VIII)を満たす第2の光学異方性層が、互いの面内遅相軸を直交又は平行にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(VII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
(VIII) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(IX)を満たす光学異方性層が2層、互いの面内遅相軸を直交にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(IX) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ−118.1nm≦Rth≦−18.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。 - 前記第2の偏光膜と前記液晶層との間に、下記式(X)を満たす光学異方性層が2層、互いの面内遅相軸を直交にして配置されている請求項6に記載の液晶表示装置:
(X) 252.5nm≦Re≦292.5nm、且つ18.1nm≦Rth≦118.1nm
上記式中、Reは、波長550nmにおける正面レターデーション値(nm)を表し、Rthは、波長550nmにおける膜厚方向のレターデーション値(nm)を表す。
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