JP5835230B2 - 垂直配向型液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)前記バックライト側の透明基板は、薄膜トランジスタとカラーフィルタを有している。
(b)前記偏光板は、ポリビニルアルコールを用いた偏光子を挟持する二枚の位相差フィルムを有しており、当該偏光板の液晶セル側の位相差フィルムの面内遅相軸が当該偏光子の吸収軸と直交している。
(c)前記位相差フィルムのうち、前記バックライト側の偏光板のカラーフィルタ側の位相差フィルムを位相差フィルムA、前記表示面側の偏光板の液晶セル側の位相差フィルムを位相差フィルムBとしたときに、23℃・55%RHにおいて測定波長590nmで測定した、当該位相差フィルムA及びBの、厚さ方向の位相差値Rtを、それぞれ、Rt(A)、Rt(B)とし、かつ面内の位相差値Roに対する当該厚さ方向の位相差値Rtの比の値を、それぞれ、Rt/Ro(A)、Rt/Ro(B)としたとき、下記(式1)〜(式5)で表される関係が満たされている。
(式1):Rt(A)<Rt(B)
(式2):70nm<Rt(A)<130nm
(式3):130nm<Rt(B)<200nm
(式4):20nm<Rt(B)−Rt(A)<130nm
(式5):Rt/Ro(A)<Rt/Ro(B)
〔ただし、Ro及びRtは、下記式で定義される。
式(I):Ro=(nx−ny)×d(nm)
式(II):Rt={(nx+ny)/2−nz}×d(nm)
上記式中、Roは位相差フィルム内の面内位相差値を表し、Rtはフィルム内の厚さ方向の位相差値を表す。また、dは位相差フィルムの厚さを表し、nxは位相差フィルムの面内の最大(遅相軸方向)の屈折率を表す。nyは位相差フィルム面内で遅相軸に直角な方向(進相軸方向)の屈折率を表し、nzは厚さ方向における位相差フィルムの屈折率を表す。なお、測定条件は、上記と同じである。〕
2.前記位相差フィルムA及びBの面内の位相差値Roを、それぞれ、Ro(A)、Ro(B)としたとき、下記(式6)〜(式8)で表される関係が満たされていることを特徴とする前記第1項に記載の垂直配向型液晶表示装置。
(式6):Ro(A)<Ro(B)
(式7):40nm<Ro(A)<90nm
(式8):45nm<Ro(B)<100nm
3.前記位相差フィルムA又は位相差フィルムBがセルロースエステル系樹脂を含有していることを特徴とする前記第1項又は第2項に記載の垂直配向型液晶表示装置。
本発明の液晶表示装置においては、偏光板は、ポリビニルアルコール(PVA)を用いた偏光子を挟持する二枚の位相差フィルムを有しており、当該偏光板の液晶セル側の位相差フィルムの面内遅相軸が当該偏光子の吸収軸と直交していることを特徴とする。
(式1):Rt(A)<Rt(B)
(式2):70nm<Rt(A)<130nm
(式3):130nm<Rt(B)<200nm
(式4):20nm<Rt(B)−Rt(A)<130nm
(式5):Rt/Ro(A)<Rt/Ro(B)
ただし、Ro及びRtは、下記式で定義される。
式(I):Ro=(nx−ny)×d(nm)
式(II):Rt={(nx+ny)/2−nz}×d(nm)
上記式中、Roは位相差フィルム内の面内位相差値を表し、Rtはフィルム内の厚さ方向の位相差値を表す。また、dは位相差フィルムの厚さを表し、nxは位相差フィルムの面内の最大(遅相軸方向)の屈折率を表す。nyは位相差フィルム面内で遅相軸に直角な方向(進相軸方向)の屈折率を表し、nzは厚さ方向における位相差フィルムの屈折率を表す。なお、測定条件は、上記と同じである。
また、本発明においては、前記位相差フィルムA及びBの面内の位相差値Roを、それぞれ、Ro(A)、Ro(B)としたとき、下記(式6)〜(式8)で表される関係が満たされていることが好ましい。
(式6):Ro(A)<Ro(B)
(式7):40nm<Ro(A)<90nm
(式8):45nm<Ro(B)<100nm
本発明の液晶表示装置は、カラーフィルタ・オン・アレイ(COA)方式を採用した垂直配向型液晶セルを用いるものである。
本発明に係る上記位相差フィルムを偏光子保護フィルムとして用いる場合、偏光板は一般的な方法で作製することができる。本発明に係る位相差フィルムの裏面側に粘着層を設け、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光子の少なくとも一方の面に、貼り合わせることが好ましい。
本発明の液晶表示装置は、垂直配向型液晶セルを有することを特徴とするが、本発明に係る液晶セルとしては、従来公知の種々の液晶セルを用いることができる。
本発明に係る偏光板等に用いる樹脂フィルム基材としては、熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。ここで、「熱可塑性樹脂」とは、ガラス転移温度又は融点まで加熱することによって軟らかくなり、目的の形に成形できる樹脂のことをいう。
本発明に記載の位相差フィルムに用いることができるセルロースエステル樹脂は、セルロース(ジ、トリ)アセテート、セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、及びセルロースフタレートから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
式(ii) 0≦X≦2.5
さらに、本発明で用いられるセルロースエステルは、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn比が1.5〜5.5のものが好ましく用いられ、特に好ましくは2.0〜5.0であり、さらに好ましくは2.5〜5.0であり、さらに好ましくは3.0〜5.0のセルロースエステルが好ましく用いられる。
本発明においては、セルロースエステル樹脂と、ピラノース構造又はフラノース構造の少なくとも一種を1個以上12個以下有しその構造のOH基の全て若しくは一部をエステル化したエステル化合物を含むことも好ましい。
本発明の位相差フィルムや偏光板等に用いる樹脂フィルム基材に用いることができるアクリル樹脂には、メタクリル樹脂も含まれる。樹脂としては特に制限されるものではないが、メチルメタクリレート単位50〜99質量%、及びこれと共重合可能な他の単量体単位1〜50質量%からなるものが好ましい。
本発明においては、環状オレフィン樹脂を用いることも好ましい。環状オレフィン樹脂としては、ノルボルネン系樹脂、単環の環状オレフィン系樹脂、環状共役ジエン系樹脂、ビニル脂環式炭化水素系樹脂、及び、これらの水素化物等を挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系樹脂は、透明性と成形性が良好なため、好適に用いることができる。
本発明では、種々の公知のポリカーボネート樹脂も使用することができる。本発明においては、特に芳香族ポリカーボネートを用いることが好ましい。当該芳香族ポリカーボネートについて特に制約はなく、所望するフィルムの諸特性が得られる芳香族ポリカーボネートであれば特に制約はない。
本発明において用いることができるポリエステル樹脂は、ジカルボン酸とジオールを重合することにより得られ、ジカルボン酸構成単位(ジカルボン酸に由来する構成単位)の70%以上が芳香族ジカルボン酸に由来し、かつジオール構成単位(ジオールに由来する構成単位)の70%以上が脂肪族ジオールに由来する。
本発明に係る熱可塑性樹脂基材には、目的に応じて種々の化合物等を添加剤として含有させることができる。例えば、位相差(リターデーション)上昇剤、可塑剤、酸化防止剤、酸捕捉剤、光安定剤、紫外線吸収剤、光学異方性制御剤、マット剤、帯電防止剤、剥離剤、等を含有させることができる。
本発明に係る熱可塑性樹脂基材には、作製されたフィルムがハンドリングされる際に、傷が付いたり、搬送性が悪化することを防止するために、マット剤として、微粒子を添加することも好ましい。
本発明に係る樹脂フィルム基材をフィルムとして製造する方法としては、通常のインフレーション法、T−ダイ法、カレンダー法、切削法、流延法、エマルジョン法、ホットプレス法等の製造法が使用できるが、着色抑制、異物欠点の抑制、ダイラインなどの光学欠点の抑制などの観点から流延法による溶液流延法、及び溶融流延法が好ましい。
《有機溶媒》
本発明に係る位相差フィルム(光学フィルム)を溶液流延法で製造する場合、ドープを形成するのに有用な有機溶媒は、セルロースエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を溶解するものであれば制限なく用いることができる。
熱可塑性樹脂に対する良溶媒を主とする有機溶媒に、溶解釜中で熱可塑性樹脂、その他の添加剤を攪拌しながら溶解しドープを形成する工程である。
ドープを、送液ポンプ(例えば、加圧型定量ギヤポンプ)を通して加圧ダイに送液し、無限に移送する無端の金属ベルト、例えばステンレスベルト、あるいは回転する金属ドラム等の金属支持体上の流延位置に、加圧ダイスリットからドープを流延する工程である。
ウェブ(流延用支持体上にドープを流延し、形成されたドープ膜をウェブと呼ぶ)を流延用支持体上で加熱し、溶媒を蒸発させる工程である。
金属支持体上で溶媒が蒸発したウェブを、剥離位置で剥離する工程である。剥離されたウェブは次工程に送られる。
なお、残留溶媒量を測定する際の加熱処理とは、115℃で1時間の加熱処理を行うことを表す。
剥離後、ウェブを乾燥装置内に複数配置したロールに交互に通して搬送する乾燥装置、及び/又はクリップでウェブの両端をクリップして搬送するテンター延伸装置を用いて、ウェブを乾燥する。
・幅手方向に延伸−幅手方向に延伸−流延方向に延伸−流延方向に延伸
また、同時二軸延伸には、一方向に延伸し、もう一方を、張力を緩和して収縮させる場合も含まれる。同時二軸延伸の好ましい延伸倍率は幅手方向、長手方向ともに×1.01倍〜×1.5倍の範囲でとることができる。
ウェブ中の残留溶媒量が2質量%以下となってからフィルムとして巻き取り機により巻き取る工程であり、残留溶媒量を0.4質量%以下にすることにより寸法安定性の良好なフィルムを得ることができる。特に0.00〜0.10質量%で巻き取ることが好ましい。
本発明に係る樹脂フィルム基材を、位相差フィルムとして、溶融流延製膜法により製造する場合の方法について説明する。
溶融押出に用いる熱可塑性樹脂フィルムを構成する組成物は、通常あらかじめ混錬してペレット化しておくことが好ましい。
まず、作製したペレットを一軸や二軸タイプの押出機を用いて、押し出す際の溶融温度Tmを200〜300℃程度とし、リーフディスクタイプのフィルターなどでろ過し異物を除去した後、Tダイからフィルム状に共押出し、冷却ロール上で固化し、弾性タッチロールと押圧しながら流延する。
本発明では、上記のようにして得られたフィルムは冷却ロールに接する工程を通過後、さらに少なくとも1方向に1.01〜3.0倍延伸することもできる。
本発明に係る位相差フィルムは、ロールtoパネル製法で製造される液晶表示装置に特により好ましく用いられる。
<微粒子分散液の作製>
微粒子(アエロジルR972V(日本アエロジル株式会社製))
11質量部
(1次粒子の平均径16nm、見掛け比重90g/リットル)
エタノール 89質量部
以上をディゾルバーで50分間攪拌混合した後、マントンゴーリンで分散し、微粒子分散液を得た。
メチレンクロライドを入れた溶解タンクにセルロースアセテート(アセチル基置換度2.10、Mn=140000を添加し、加熱して完全に溶解させた後、これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過した。濾過後のセルロースアセテート溶液を充分に攪拌しながら、ここに上記微粒子分散液をゆっくりと添加した。さらに、2次粒子の粒径が所定の大きさとなるようにアトライターにて分散を行った。これを日本精線(株)製のファインメットNFで濾過し、微粒子添加液を調製した。
メチレンクロライド 99質量部
セルロースアセテート(上記) 4質量部
微粒子分散液 11質量部
下記組成の主ドープ液を調製した。まず加圧溶解タンクにメチレンクロライドとエタノールを添加した。溶剤の入った加圧溶解タンクにセルロースエステルを攪拌しながら投入した。これを加熱し、攪拌しながら、完全に溶解し、更に可塑剤及び紫外線吸収剤を添加、溶解させた。これを安積濾紙(株)製の安積濾紙No.244を使用して濾過し、主ドープ液を調製した。
メチレンクロライド 390質量部
エタノール 80質量部
セルロースアセテート(総置換度2.48、アセチル基置換度1.58、
プロピオニル基置換度0.90、Mn=160000) 100質量部
スクロースベンゾエート(平均置換度5.5) 10.0質量部
ドープ組成の、セルロースアセテート(総置換度2.41、アセチル置換度2.41、Mn=180000を使用した以外は同様にしてフィルム123〜149を、148を1000m、残りを500mずつ作製した。なお、当該フィルム123〜149の製法を「処方B」とする。
作製した位相差フィルムを、23℃55%RHで調湿後、王子計測機器製KOBRA31WPRを用いて測定波長590nmで位相差値を測定した。Rt算出のために、平均屈折率はアッベ屈折計で3方向の屈折率を測定して平均し、Roと、遅相軸を傾斜軸に40°傾斜させた時の位相差値を用いてRtを算出した。
作製した位相差フィルムと、コニカミノルタオプト製KC6UA−SWを50℃2NのKOH水溶液を用いて60秒間ケン化処理を行い、水洗、乾燥させ、以下のように偏光板加工を行った。
SONY社製BRAVIA KDL52W5の偏光板を剥離し、上記において作製した偏光板を表5、表6及び表7に記載した組合せでパネルに貼合し、液晶表示装置(1001〜1072)を作製し、下記評価を行った。この液晶表示装置の液晶セルは、カラーフィルタと薄膜トランジスタがバックライト側の透明基板に配置されており(図1参照)、本発明の液晶表示装置のセルであり、表5、表6及び表7にはWと記載してある。続いて、SONY社製BRAVIA KDL52V1の偏光板を剥離し、表5、表6及び表7の組合せでパネルに貼合し、液晶表示装置(3001〜3004)を作製し、下記評価を行った。この液晶表示装置の液晶セルは、カラーフィルタと薄膜トランジスタが異なる透明基板に配置されており、本発明の液晶表示装置の液晶セルに対する比較例であり(図2参照)、表7にはVと記載してある。
〈正面コントラスト〉
バックライトを点灯させた状態で白表示と黒表示を画面で表示させ、コニカミノルタセンシング製CS2000を用いて正面輝度を測定し、これを用いて正面コントラストを算出した。また、算出した値の10の位を25未満は切捨て、25以上50以下は50とし、それ以上は切り上げた数値を表に載せている。
◎:3000以上
○:2500超3000未満
×:2500以下
〈視野角〉
ELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いて、正面コントラスト測定と同様に白と黒を表示させて測定し、斜め20〜70°の範囲でコントラスト50の最小角度を視野角とした。また、全方位で視野角が80°を超えている場合も80°と表記した。
◎:70°以上
○:60°以上、70°未満
×:60°未満
〈カラーシフト〉
ELDIM社製EZ−Contrast160Dを用いて黒表示におけるカラーシフトを測定し、CIE1976UCS色度図の座標(u1’,v1’)で表し、液晶表示装置の法線から傾斜角60°で360°の測定座標の中で正面方向(u2’,v2’)と最も座標の距離が遠い値をカラーシフトとした。カラーシフト(ΔCS)=((u1’−u2’)2+(v1’−v2’)2)1/2
カラーシフト(ΔCS)を下記基準に従って評価した。
◎:0.040未満
○:0.040以上0.060以下
×:0.060超
上記評価結果を表5〜表9にまとめて示す。
偏光板218を1151mm幅、偏光板248を647mm幅にレーザースリッターを用いてスリットし、それぞれ1151mm幅の偏光板ロール218A1、647mm幅の偏光板ロール248B1を作製し、偏光板ロールセット218A1−248B1とした。
該当する液晶表示装置を50℃・90%RH24時間湿熱処理し、バックライト点灯2時間後の黒表示での輝度ムラ(強弱)と、画像表示した時の影響を、下記基準に従って、目視で評価した。
◎:輝度ムラが見えない
○:弱い輝度ムラが見えるが画像表示で気にならない
△:輝度ムラが強いが、画像表示でほとんど気にならない
×:輝度ムラが強く、画像表示でも気になる
上記評価結果を表10に示す。
2 位相差フィルムB
3、7 透明基板
4 誘電率異方性が負の液晶
5 カラーフィルタ
6 薄膜トランジスタ
8 位相差フィルムA
10 バックライト
11、13 偏光板
12 液晶セル
20 ロール状偏光板
21 貼合ロール
D 貼合ライン進行方向
Claims (5)
- バックライトと、誘電率異方性が負の液晶が二枚の透明基板で挟持されている構成の垂直配向型液晶セルと、当該垂直配向型液晶セルの表示面側及びバックライト側に一枚ずつ偏光板を有する垂直配向型液晶表示装置であって、下記要件(a)〜(c)を満たしていることを特徴とする垂直配向型液晶表示装置。
(a)前記バックライト側の透明基板は、薄膜トランジスタとカラーフィルタを有している。
(b)前記偏光板は、ポリビニルアルコールを用いた偏光子を挟持する二枚の位相差フィルムを有しており、当該偏光板の液晶セル側の位相差フィルムの面内遅相軸が当該偏光子の吸収軸と直交している。
(c)前記位相差フィルムのうち、前記バックライト側の偏光板のカラーフィルタ側の位相差フィルムを位相差フィルムA、前記表示面側の偏光板の液晶セル側の位相差フィルムを位相差フィルムBとしたときに、23℃・55%RHにおいて測定波長590nmで測定した、当該位相差フィルムA及びBの、厚さ方向の位相差値Rtを、それぞれ、Rt(A)、Rt(B)とし、かつ面内の位相差値Roに対する当該厚さ方向の位相差値Rtの比の値を、それぞれ、Rt/Ro(A)、Rt/Ro(B)としたとき、下記(式1)〜(式5)で表される関係が満たされている。
(式1):Rt(A)<Rt(B)
(式2):70nm<Rt(A)<130nm
(式3):130nm<Rt(B)<200nm
(式4):20nm<Rt(B)−Rt(A)<130nm
(式5):Rt/Ro(A)<Rt/Ro(B)
〔ただし、Ro及びRtは、下記式で定義される。
式(I):Ro=(nx−ny)×d(nm)
式(II):Rt={(nx+ny)/2−nz}×d(nm)
上記式中、Roは位相差フィルム内の面内位相差値を表し、Rtはフィルム内の厚さ方向の位相差値を表す。また、dは位相差フィルムの厚さを表し、nxは位相差フィルムの面内の最大(遅相軸方向)の屈折率を表す。nyは位相差フィルム面内で遅相軸に直角な方向(進相軸方向)の屈折率を表し、nzは厚さ方向における位相差フィルムの屈折率を表す。なお、測定条件は、上記と同じである。〕 - 前記位相差フィルムA及びBの面内の位相差値Roを、それぞれ、Ro(A)、Ro(B)としたとき、下記(式6)〜(式8)で表される関係が満たされていることを特徴とする請求項1に記載の垂直配向型液晶表示装置。
(式6):Ro(A)<Ro(B)
(式7):40nm<Ro(A)<90nm
(式8):45nm<Ro(B)<100nm - 前記位相差フィルムA又は位相差フィルムBがセルロースエステル系樹脂を含有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の垂直配向型液晶表示装置。
- 前記位相差フィルムAの面内位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtは、位相差フィルムAの製膜の際に延伸倍率による制御により調整され、かつ前記位相差フィルムBの面内位相差値Ro及び厚さ方向の位相差値Rtは、延伸温度と膜厚の制御により調整されたことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の垂直配向型液晶表示装置。
- 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の垂直配向型液晶表示装置を製造する垂直配向型液晶表示装置の製造方法であって、前記位相差フィルムA及び位相差フィルムBのうち少なくとも一方の位相差フィルムを有する長尺ロール状偏光板を準備し、前記液晶セルに対してロールtoパネル製法で貼合することを特徴とする垂直配向型液晶表示装置の製造方法。
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