JP5000729B2 - 液晶表示装置の製造方法、及び、液晶表示装置 - Google Patents
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Description
以下に本発明を詳述する。
本発明に用いられる複屈折層としては、材料やその他の光学的性能について特に限定されず、例えば、無機材料から構成される薄板、ポリマーフィルムを延伸したもの、液晶性分子の配向を固定したもの等、いずれのものも用いることができる。複屈折層の製造方法については後述する。以下、複屈折層の種類別にさらに具体的に説明する。
第一種の複屈折層には、固有複屈折が正のポリマーフィルムを延伸加工したもの等、従来のものを適宜用いることができる。固有複屈折が正のポリマーフィルム材料としては、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ノルボルネン、トリアセチルセルロース、ジアチルセルロース等が挙げられる。
第二種の複屈折層には、固有複屈折が負のポリマーフィルムを延伸加工したもの、固有複屈折が正の樹脂フィルムを熱収縮性フィルムの収縮力の作用下で延伸加工したもの等、従来のものが適宜用いることができるが、製造方法の簡便化の観点からは、固有複屈折が負のポリマーフィルムを延伸加工したものが好ましい。固有複屈折が負のポリマーフィルム材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリビニルナフタレン、ポリビニルビフェニル、ポリビニルピリジン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、N置換マレイミド共重合体、フルオレン骨格を有するポリカーボネート等が挙げられる。
第三種の複屈折層には、固有複屈折が正のポリマーフィルムを延伸加工したもの、カイラルネマチック液晶、ディスコチック液晶等の液晶性化合物を塗布したもの、ポリイミドやポリアミド等を含む非液晶化合物を塗布したもの等、従来のものを適宜用いることができる。
偏光子には、従来のものが適宜用いることができ、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)フィルムに2色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたもの等が挙げられる。
(液晶セル)
液晶セルには、従来のものが適宜用いることができる。このような液晶表示パネルとしては、例えば、TNモード、ECBモード、VAモード、OCBモード、IPSモードの液晶セルが挙げられる。VAモードには、MVAモード、PVAモード、BVAモード、ReverseTNモード等が含まれる。
分光エリプソメータ(商品名:M−220、日本分光社製)を用いて測定した。Rxy(550)は位相差フィルムの法線方向から実測した。Rxz(550)は位相差フィルムの法線方向、法線方向から40°傾斜した斜め方向、−40°傾斜した斜め方向の各方向から位相差を測定し、公知の屈折率楕円体式のカーブフィッティングにより算出した。傾斜方位は面内遅相軸と直交する方位とした。
デュアル・リターダー・ローテート方式のポーラリメータ(Axometrics社製、商品名:Axo−scan)を用いて測定した。nx、ny、nz及びNzは、複屈折層の法線方向、法線方向から−50°〜50°傾斜した各斜め方向から位相差を測定し、公知の屈折率楕円体式のカーブフィッティングにより算出した。傾斜方位は面内遅相軸と直交する方位とした。また、nx、ny、nz及びNzは、カーブフィッティングの計算条件として与える平均屈折率=(nx+ny+nz)/3に依存するが、各複屈折層の平均屈折率を1.5に統一して計算した。実際の平均屈折率が1.5と異なる複屈折層についても平均屈折率1.5を想定して換算した。
視野角測定装置(ELDIM社製、商品名:EZContrast160)を用いて測定した。光源にはシャープ社製液晶テレビ(商品名:LC37−GH1)搭載のバックライトを用いた。方位45°、極60°の斜め方向における白表示と黒表示の輝度を測定し、その比をCR(45、60)とした。
図1は、実施例1の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
本発明に係る実施例1の液晶表示装置は、図1に示すように、TACフィルム10a、第一の偏光子11a、正の固有複屈折を持つ材料で構成された第一種の複屈折層21a、第三種の複屈折層23a、VAモード液晶セル50a、負の固有複屈折を持つ材料で構成された第二種の複屈折層22a、第二の偏光子12a、TACフィルム20aをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置100aである。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表4に示すとおりである。VAモード液晶セル50aは、対向する背面側基板1a及び観察面側基板2aと、両基板1a、2aに狭持され、液晶分子3aを含む液晶層とを有する。液晶分子3aは、電圧無印加時に長軸Lが両基板1a、2aに対して略垂直に向くように配向する。
PMMA:ポリメチルメタクリレート(固有複屈折Δn:負)
NB:ノルボルネン(固有複屈折Δn:正)
TAC:トリアセチルセルロース(固有複屈折Δn:アセチル化度によって異なるが、一般には正)
Z:等方性フィルム(固有複屈折Δn:正)
G:逆分散性樹脂フィルム(固有複屈折Δn:正)
PC:ポリカーボネート(固有複屈折Δn:正)
NM:N置換マレイミド共重合体(固有複屈折Δn:負)
ChLC:コレステリック液晶(複屈折Δn:負)
α=|Rxy(450)|/|Rxy(550)| (1)
β=|Rxy(650)|/|Rxy(550)| (2)
α’=(α1+α2)/2 (3)
β’=(β1+β2)/2 (4)
なお、α1、α2はそれぞれ、第一種の複屈折層、第二種の複屈折層のαのことであり、β1、β2はそれぞれ、第一種の複屈折層、第二種の複屈折層のβのことである。
(1)ロール状部材の製造
まず、ロール状のTACフィルム10a、20a、ロール状の第一種の複屈折層21a、ロール状の第二種の複屈折層22a、及び、ロール状の第三種の複屈折層23aを製造する。
具体的には、ロール状のTACフィルム10a、20a、及び、ロール状の第三種の複屈折層23aは、溶融流延法(キャスト法)等を用いて製造される。
ロール状の第一種の複屈折層21aは、図2(a)に示すように、位相差機能付加部71において、正の固有複屈折を持つ材料で構成される第一種の複屈折層用の原反フィルム71aを横延伸(ロール幅方向に延伸)し、ロール状に巻き取ることで製造される。
ロール状の第二種の複屈折層22aは、図2(d)に示すように、位相差機能付加部72において、負の固有複屈折を持つ材料で構成される第二種の複屈折層用の原反フィルム72aを横延伸(ロール幅方向に延伸)し、ロール状に巻き取ることで製造される。
図2(b)に示すように、偏光機能付加部73において第一の偏光子用の原反フィルム73aを縦延伸(ロール流れ方向に延伸)することで、第一の偏光子11aを製造し、接着剤塗布部74においてTACフィルム10aに接着剤を塗布し、貼り合わせ処理部75aにおいて第一の偏光子11aとTACフィルム10aとを接着剤を介してロール・ツー・ロールで連続的に貼り合わせ、ロール状に巻き取る(ロール状部材90を製造する)。次に、図2(c)に示すように、接着剤塗布部76において第一種の複屈折層21aに接着剤を塗布し、貼り合わせ処理部75bにおいてTACフィルムが貼り合わされた第一の偏光子90と第一種の複屈折層21aとを接着剤を介してロール・ツー・ロールで連続的に貼り合わせ、ロール状に巻き取る(ロール状部材91を製造する)。同様に、第一の偏光子11a等に貼り合わされた第一種の複屈折層21aと第三種の複屈折層23aとを接着剤を介してロール・ツー・ロールで連続的に貼り合わせる。これにより得られた第一の偏光板80aは、乾燥した後、ロール状に巻き取られる。
第一及び第二の偏光板80a、81aからそれぞれ離型フィルム(PETフィルム等)を剥がし、その中にある粘着剤を介してVAモード液晶セル50aに貼り付ける。
これにより、実施例1の液晶表示装置は完成する。
本発明に係る実施例2〜5の液晶表示装置は、ΔNz1及びΔNz2の値(同値)を0.1、0.2、0.6、1.0に変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表4に示すとおりである。
本発明に係る実施例6の液晶表示装置は、第二種の複屈折層の材料を変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表5に示すとおりである。
本発明に係る実施例7の液晶表示装置は、第一種の複屈折層の材料を逆波長分散性を示す材料に変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表6に示すとおりである。
本発明に係る実施例8の液晶表示装置は、ΔNz1<ΔNz2(ΔNz1=0.1、ΔNz2=0.3)に変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表7に示すとおりである。
本発明に係る実施例9の液晶表示装置は、ΔNz1>ΔNz2(ΔNz1=0.3、ΔNz2=0.1)に変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表8に示すとおりである。
本発明に係る実施例10の液晶表示装置は、第一種の複屈折層のΔNz1を実施例9よりも大きくしたものである。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表9に示すとおりである。
本発明に係る実施例11の液晶表示装置は、第一種の複屈折層の材料を逆波長分散性を示す材料に変更したことを除いては、実施例10とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表10に示すとおりである。
本発明に係る実施例12の液晶表示装置は、第二種の複屈折層の材料を正の固有複屈折を持つ材料に変更したことを除いては、実施例1とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表11に示すとおりである。
本発明に係る実施例13の液晶表示装置は、第一種の複屈折層の材料を逆波長分散性を示す材料に変更したことを除いては、実施例12とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表12に示すとおりである。
本発明に係る実施例14の液晶表示装置は、第二種の複屈折層の材料を逆波長分散性を示す材料に変更したことを除いては、実施例12とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表13に示すとおりである。
本発明に係る実施例15の液晶表示装置は、第一種及び第二種の複屈折層の材料を逆波長分散性を示す材料に変更したことを除いては、実施例12とほとんど同様の液晶表示装置である。本実施例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表14に示すとおりである。
図3は、比較例1の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例1の液晶表示装置は、図3に示すように、TACフィルム10b、第一の偏光子11b、TACフィルム20b、VAモード液晶セル50b、TACフィルム30b、第二の偏光子12b、TACフィルム40bをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200bである。本比較例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表15に示すとおりである。
図4は、比較例2の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例2の液晶表示装置は、図4に示すように、TACフィルム10c、第一の偏光子11c、2軸性位相差フィルム60c、VAモード液晶セル50c、TACフィルム20c、第二の偏光子12c、TACフィルム30cをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200cである。本比較例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表15に示すとおりである。
図5は、比較例3の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
比較例3の液晶表示装置は、図5に示すように、TACフィルム10d、第一の偏光子11d、第一の2軸性位相差フィルム60d、VAモード液晶セル50d、第二の2軸性位相差フィルム61d、第二の偏光子12d、TACフィルム20dをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200dである。本比較例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表15に示すとおりである。
図6は、参考例1の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
参考例1の液晶表示装置は、図6に示すように、TACフィルム10e、第一の偏光子11e、ネガティブCプレート23e、VAモード液晶セル50e、ポジティブAプレート21e、第二の偏光子12e、TACフィルム20eをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200eである。本参考例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表16に示すとおりである
図7は、参考例2の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
参考例2の液晶表示装置は、図7に示すように、TACフィルム10f、第一の偏光子11f、ネガティブCプレート23f、VAモード液晶セル50f、ポジティブCプレート25f、ポジティブAプレート21f、第二の偏光子12f、TACフィルム20fをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200fである。本参考例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表16に示すとおりである。
図8は、参考例3の液晶表示装置の構成を模式的に示す斜視図である。
参考例3の液晶表示装置は、図8に示すように、TACフィルム10g、第一の偏光子11g、ネガティブCプレート23g、VAモード液晶セル50g、3枚の2軸性位相差フィルム60g〜62g、第二の偏光子12g、TACフィルム20gをこの順に積層して得られたVAモードの液晶表示装置200gである。本参考例の各種複屈折フィルム、偏光子、液晶セルの光学特性及び軸設定については表16に示すとおりである。
各例の液晶表示装置のコントラスト視野角及び色度視野角を測定し、CR(45、60)及びΔE(45、60)を表4〜16に整理した。
本発明の実施例1〜15の液晶表示装置のCR(45、60)は、比較例1〜3のそれと同等以上であり、目視評価においても比較例1〜3と同等以上のコントラスト視野角を有していた。また、本発明の実施例1の液晶表示装置のΔE(45、60)は、CR(45、60)が同程度の比較例2及び3のそれよりも小さく、目視評価においても視角を変化させたときの色度変化感が小さく、比較例1〜3よりも良好な色度視野角を有していた。
2a〜2g:観察面側基板
3a〜3g:液晶分子
5:接着剤
7:粘着剤
8:偏光子
9:複屈折層
10、10a〜10g、20a〜20g、30b、30c、40b:TACフィルム(保護フィルム)
11、11a〜11g:第一の偏光子
12、12a〜12g:第二の偏光子
21、21a〜21f:第一種の複屈折層
22、22a:第二種の複屈折層
23a〜23g:第三種の複屈折層
24:等方性フィルム(ゼロ位相差保護フィルム)
25f:ポジティブCプレート
50a〜50g:VAモード液晶セル
60c〜60g、61d、61g、62g:2軸性位相差フィルム
71、72:位相差機能付加部
71a:第一種の複屈折層用の原反フィルム
72a:第二種の複屈折層用の原反フィルム
73、77:偏光機能付加部
73a:第一の偏光子用の原反フィルム
74、76、78、79:接着剤塗布部
75a〜75d:貼り合わせ処理部
77a:第二の偏光子用の原反フィルム
80a:第一の偏光板
81a:第二の偏光板
90:TACフィルムが貼り合わされた第一の偏光子
91:TACフィルム及び第一種の複屈折層が貼り合わされた第一の偏光子
92:TACフィルムが貼り合わされた第二の偏光子
100a、200b〜200g:VAモード液晶表示装置
a:偏光子の吸収軸
a(o):偏光子の吸収軸(偏光子の光学軸)
e1(o):固有モード(複屈折層の光学軸)
e2:固有モード
L:液晶分子の長軸
s:遅相軸
t:偏光子の透過軸
Claims (15)
- 第一の偏光子、第一種の複屈折層、液晶セル、第二種の複屈折層、及び、該第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有する液晶表示装置を製造する方法であって、
該第一種の複屈折層は、正の固有複屈折を持つ材料で構成され、
該第二種の複屈折層は、負の固有複屈折を持つ材料で構成され、
該製造方法は、該第一の偏光子用の原反フィルムを縦延伸することで該第一の偏光子を製造し、該第一種の複屈折層用の原反フィルムを横延伸することで該第一種の複屈折層を製造し、該第一の偏光子と該第一種の複屈折層とをロール・ツー・ロールで貼り合わせる第一の工程、及び、
該第二の偏光子用の原反フィルムを縦延伸することで該第二の偏光子を製造し、該第二種の複屈折層用の原反フィルムを横延伸することで該第二種の複屈折層を製造し、該第二の偏光子と該第二種の複屈折層とをロール・ツー・ロールで貼り合わせる第二の工程の少なくとも一方を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 前記第一種の複屈折層は、1.1≦Nz(550)≦2を満たし、面内遅相軸が前記第一の偏光子の吸収軸に対して90°の角度をなし、
前記第二種の複屈折層は、−1≦Nz(550)≦−0.1を満たし、面内遅相軸が前記第二の偏光子の吸収軸に対して0°の角度をなすことを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置の製造方法。 - 第一の偏光子、第一種の複屈折層、液晶セル、第二種の複屈折層、及び、該第一の偏光子の吸収軸に対して吸収軸が直交する第二の偏光子をこの順に有する液晶表示装置であって、
該第一種の複屈折層は、1.1≦Nz(550)≦2を満たし、面内遅相軸が該第一の偏光子の吸収軸に直交し、
該第二種の複屈折層は、−1≦Nz(550)≦−0.1を満たし、面内遅相軸が該第二の偏光子の吸収軸と平行であることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記第一種の複屈折層は、正の固有複屈折を持つ材料で構成されることを特徴とする請求項3記載の液晶表示装置。
- 前記第二種の複屈折層は、負の固有複屈折を持つ材料で構成されることを特徴とする請求項3又は4記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記第一種の複屈折層のNz(550)と前記第二種の複屈折層のNz(550)との相加平均をNz’(550)と定義するとき、0≦Nz’(550)≦1を満たすことを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、0.3≦Nz’(550)≦0.7を満たすことを特徴とする請求項6記載の液晶表示装置。
- 前記第一種の複屈折層及び前記第二種の複屈折層の少なくとも一方は、|Rxy(550)|≦130nmを満たすことを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz1を|Nz(550)−1|と定義し、前記第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz2を|Nz(550)|と定義するとき、ΔNz1=ΔNz2を満たすことを特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz1を|Nz(550)−1|と定義し、前記第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz2を|Nz(550)|と定義するとき、ΔNz1<ΔNz2を満たすことを特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記第一種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz1を|Nz(550)−1|と定義し、前記第二種の複屈折層の二軸性パラメータΔNz2を|Nz(550)|と定義するとき、ΔNz1>ΔNz2を満たすことを特徴とする請求項8記載の液晶表示装置。
- 前記第一種の複屈折層及び前記第二種の複屈折層の少なくとも一方は、|Rxy(450)|≦|Rxy(550)|≦|Rxy(650)|を満たすことを特徴とする請求項3〜11のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記第一種の複屈折層の波長分散性α=Rxy(450)/Rxy(550)と前記第二種の複屈折層の波長分散性α=Rxy(450)/Rxy(550)との相加平均をα’と定義し、前記第一種の複屈折層の波長分散性β=Rxy(650)/Rxy(550)と前記第二種の複屈折層の波長分散性β=Rxy(650)/Rxy(550)との相加平均をβ’と定義するとき、α’≦1かつ1≦β’を満たすことを特徴とする請求項3〜12のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、前記液晶セル中の液晶分子を基板面に垂直に配向させることで黒表示を行うものであり、前記第一の偏光子と前記第二の偏光子との間に、Rxy≦10nmかつRxz≧100nmを満たす第三種の複屈折層を有することを特徴とする請求項3〜13のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記第三種の複屈折層は、前記液晶セルと隣接配置されていることを特徴とする請求項14記載の液晶表示装置。
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