CN101639547A - 相位差薄膜、偏振片及使用其的液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种能够有助于减轻液晶显示装置的斜方向上产生的色彩偏差的新型相位差薄膜和偏振片,以及提供减轻了黑显示时依赖于视角方向的色彩偏差的VA模式的液晶显示装置。本发明提供了一种相位差薄膜以及具有该相位差薄膜的偏振片和液晶显示装置,所述相位差薄膜的特征在于,具有聚合物薄膜和在该聚合物薄膜上的厚度为5μm以下的光学各向异性层,波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,该波长的厚度方向的延迟Rth(550)为250~400nm,而且满足1.00≤Rth(450)/Rth(550)≤1.07。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型的相位差薄膜、偏振片及使用其的液晶显示装置。
背景技术
以往,提出了IPS(面内切换)方式、OCB(光学补偿弯曲)方式及VA(垂直取向)方式这样的宽视角液晶方式,并且随着近几年液晶电视的需求增加,扩大了它的份额。各方式均实现了对显示品质的改善,但是仍未解决从斜方向观察时出现的色彩偏差(色差或彩色边纹)问题。
为了解决这样的色彩偏差问题,就VA方式的液晶显示装置来说,公开了主要使用负C板补偿薄膜及正A板补偿薄膜的光学补偿方式。例如,在美国专利第4889412号中公开了一种使用负C板补偿薄膜的普通VA方式的液晶显示装置。
但是,在使用负C板补偿薄膜的普通VA方式的液晶显示装置中,黑显示状态的补偿未完全地进行,因此存在随视角不同而产生漏光的问题。
针对该问题,在美国专利第6141075号公报中公开了含有负C板补偿薄膜和正A板补偿薄膜这两者的普通VA方式的液晶显示装置。因此,进一步改善了黑显示时的漏光。
但是,即使是在含有负C板补偿薄膜和正A板补偿薄膜这两者的普通VA方式的液晶显示装置中,黑显示时斜方向的色泽变化也并不充分。
而且,例如,公开了通过使用光学特性不同的2种相位差薄膜,提供即使在黑显示时从斜方向观察也鲜明且无彩色的VA模式液晶显示装置的方法(例如,参考国际公开第2003/032060号小册子)。
但是,实际上将上述2种相位差薄膜安装在液晶显示装置中时,多与偏振片一体地安装在液晶显示装置中,但是这种情况需要在制作偏振片之后将2张显示预定的光学特性的相位差薄膜粘贴在一起的工序。因此,具有制造工序变得复杂、生产率下降、制造成本高的问题,需要对其进行改良。
针对该问题,例如,在日本特开2000-304931号公报中提出了将具有透明支撑体和由盘状液晶分子形成的光学各向异性层的光学补偿片作为VA模式的液晶显示装置用光学补偿片。通过使用纤维素酰化物薄膜作为透明支撑体,可以利用该纤维素酰化物薄膜作为偏振片的保护薄膜,从而可以解决上述生产率的问题。但是,为了得到VA模式的液晶显示装置的光学补偿所需要的光学特性,必须使厚度方向的延迟(Rth)为300nm左右,为了实现上述条件,必须加厚上述光学各向异性层的厚度。若通过涂布形成该光学各向异性层,则有可能发生涂布不均匀的问题。
但是,由高分子薄膜等构成的相位差板的延迟不是对任何波长均为一样的值,而是依赖于入射光的波长的不同而一定程度地发生变化(以下将该性质称为“波长分散性”)。在高分子薄膜中,存在下述薄膜:若入射光的波长变短则显示延迟增加的波长分散性(以下称为“顺分散性”)的薄膜;和若入射光的波长变短则显示延迟减少的波长分散性(以下称为“逆分散性”)的薄膜。另一方面,液晶单元的双折射性也有波长分散性,为了更理想的液晶单元的光学补偿,有时需要相位差板的延迟的波长分散性也与此类似地进行调整。
例如,虽然提出了在VA模式的液晶单元的黑显示时的光学补偿中使用负C板,但负C板的厚度方向的延迟(Rth)的波长分散性与VA模式的液晶单元的波长分散性不相似时,产生依赖于视角的色泽变化(有时称为“色彩偏移”)。
但是,以往作为VA模式的液晶单元的相位差板使用的聚合物薄膜,难以控制延迟的波长分散性,难以制作显示出与液晶单元的双折射性类似的理想的波长分散性的相位差板。特别是,聚合物薄膜显示出作为绝对值的一定程度大小的Rth,并且该Rth的波长分散性难以表现出作为顺分散性的光学特性,即使想要加入添加剂等进行控制,也存在不能同时控制波长分散和Rth的问题。
如上所述,为了进行VA模式的液晶显示装置的光学补偿,需要使厚度方向的延迟(Rth)为300nm左右,为了实现这个条件,要求光学各向异性层具有200nm以上的厚度方向的延迟(Rth)。这样的体系中,光学各向异性层的波长分散成为主导,在由盘状液晶化合物形成各向异性层时,波长分散性高,难以整体得到所希望的波长分散性。这样的情况下,对于各种模式、特别是VA模式的液晶单元,要求提供具有优良的光学补偿能力的光学补偿薄膜。
日本特开2006-076992号公报中,公开了具有低的波长分散性、折射率各向异性大的盘状液晶化合物,但是,波长分散性Rth(450)/Rth(550)为1.1以上,这种情况下不能得到显示出VA模式的液晶显示装置的光学补偿所必需的波长分散性的相位差薄膜。
VA模式的液晶显示装置的光学补偿的一个方式中,要求提供也可以作为偏振片保护薄膜使用、具有与VA模式的液晶单元相同的波长分散性、且没有不均匀性(或称为光斑)的相位差薄膜。
发明内容
本发明的课题在于,提供一种对液晶显示装置、特别是VA模式的液晶显示装置的光学补偿有用且特别是能够有助于减轻在斜方向产生的色彩偏差的新型相位差薄膜及偏振片。
并且,本发明的课题还在于提供一种改善了对比度并减轻了黑显示时依赖于视角方向的色彩偏差的液晶显示装置、特别是VA模式的液晶显示装置。
用于解决前述课题的手段,具体地说如下所述。
[1]一种相位差薄膜,其特征在于,具有聚合物薄膜和在该聚合物薄膜上的厚度为5μm以下的光学各向异性层,其中波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,该波长的厚度方向的延迟Rth(550)为250~450nm,并且满足下述式(1-1),
(1-1)1.00≤Rth(450)/Rth(550)≤1.07。
[2]一种相位差薄膜,其特征在于,具有聚合物薄膜和在该聚合物薄膜上的厚度为5μm以下的光学各向异性层,其中波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)为200~400nm,并且满足下述式(1-2),
(1-2)1.04≤Rth(450)/Rth(550)≤1.09。
[3]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层的波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,该波长的厚度方向的延迟Rth(550)为200~400nm,并且满足下述式(2),
(2)1.05≤Rth(450)/Rth(550)≤1.15。
[4]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层的波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)除以所述光学各向异性层的膜厚d的值即Rth(550)/d在0.080以上。
[5]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层由聚合性组合物形成。
[6]根据[4]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合性组合物是包含具有聚合性基团的盘状液晶性化合物的组合物,并且在所述光学各向异性层中,所述盘状液晶化合物的盘状结构单元相对于层面水平取向。
[7]根据[5]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述盘状液晶性化合物为下述式(D I)所表示的化合物。
[式中,Y11、Y12及Y13各自独立地表示次甲基或氮原子;
L1、L2及L3各自独立地表示单键或二价连接基团;
H1、H2及H3各自独立地表示下述通式(D I-A)或下述通式(D I-B);
[通式(D I-A)中,YA1及YA2各自独立地表示次甲基或氮原子;“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置;
“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置。]
[通式(D I-B)中,YB1及YB2各自独立地表示次甲基或氮原子;“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置;
“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置。]
R1、R2及R3各自独立地表示下述通式(D I-R)。
[上述通式(D I-R)中,“*”表示与通式(D I)中的H1~H3侧相结合的位置;
L21表示单键或二价连接基团;
Q2表示具有至少1种环状结构的二价基团(环状基团);
n1表示0~4的整数;
L22表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-N(R)-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,“**”表示与Q2侧相结合的位置;
L23表示选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们的组合中的二价连接基团;
Q1表示聚合性基团或氢原子。]
[8]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层含有至少一种含氟代脂肪族基团的聚合物。
[9]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合物薄膜在波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)在30nm以上。
[10]根据[1]或[2]所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合物薄膜为纤维素酰化物系薄膜。
[11]一种偏振片,其特征在于,至少具有偏振膜和[1]或[2]所述的相位差薄膜。
[12]一种液晶显示装置,其特征在于,具有[1]所述的相位差薄膜。
[13]一种液晶显示装置,其特征在于,具有[2]所述的相位差薄膜。
[14]根据[12]或[13]所述的液晶显示装置,其特征在于,具有吸收轴相互正交的一对偏振膜、配置于所述偏振膜之间的一对基板及夹持于所述基板之间的包含液晶性分子的液晶层,所述液晶性分子在没有施加外部电场的非驱动状态下沿与所述基板实质上垂直的方向取向。
[15]根据[14]所述的液晶显示装置,其特征在于,还具有第二相位差薄膜,第二相位差薄膜由高分子拉伸薄膜形成。
[16]根据[15]所述的液晶显示装置,其特征在于,具有[1]所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及该波长的厚度方向的延迟Rth(550)满足下述式(3-1)及下述式(4-1),
(3-1)70nm≤Re(550)≤210nm
(4-1)-0.6≤Rth(550)/Re(550)≤-0.4。
[17]根据[15]所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及该波长的Nz值(Nz=Rth(550)/Re(550)+0.5)满足下述式(3-2)及下述式(4-2),
(3-2)200nm≤Re(550)≤300nm
(4-2)0.3<Nz<0.7。
[18]根据[15]所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及该波长的Nz值(Nz=Rth(550)/Re(550)+0.5)满足下述式(5-2)及下述式(6-2),
(5-2)240nm≤Re(550)≤290nm
(6-2)0.4≤Nz≤0.6。
[19]根据[15]所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,第二相位差薄膜满足下述式(7-2)。
(7-2)0.7≤Re(450)/Re(550)≤1.1
[20]根据[15]~[19]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,所述第二相位差薄膜为纤维素酰化物薄膜、降冰片烯系薄膜、聚碳酸酯系薄膜、聚酯系薄膜及聚砜系薄膜中的任一种。
[21]根据[15]~[19]中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,所述第二相位差薄膜以其面内慢轴和偏振膜的吸收轴相正交的配置方式直接层叠于所述一对偏振膜中的一个。
根据本发明,可以提供一种对VA模式液晶显示装置的光学补偿有用、特别是能够有助于减轻在斜方向上产生的色彩偏差的新型相位差薄膜及偏振片。
并且,根据本发明,可以提供一种改善了对比度并减轻了黑显示时依赖于视角方向的色彩偏差的液晶显示装置、特别是VA模式的液晶显示装置。
附图说明
图1是示出本发明的液晶显示装置的实施方式的构造的示意图;
图2是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图3是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图4是在庞加莱球上示出入射于图1所示实施方式的液晶显示装置中的光的偏振状态的轨迹的一个例子的图;
图5是示出本发明的液晶显示装置的实施方式的构造的示意图;
图6是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图7是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图8是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图9是示出本发明的液晶显示装置的其它实施方式的构造的示意图;
图10是在庞加莱球上示出入射于图8所示实施方式的液晶显示装置中的光的偏振状态的轨迹的一个例子的图。
符号说明
1第一偏振膜保护薄膜(外侧)
2第一偏振膜吸收轴方向
3第一偏振膜
4第一偏振膜保护薄膜(单元侧)
6液晶单元
7第二偏振膜保护薄膜(单元侧)
8第二偏振膜
9第二偏振膜吸收轴方向
10第二偏振膜保护薄膜(外侧)
11第一相位差薄膜(本发明的第一形态的相位差薄膜)
12第二相位差薄膜(负A板)
13第二相位差薄膜(负A板)的慢轴方向
21第一相位差薄膜(本发明的第二形态的相位差薄膜)
22第二相位差薄膜(双轴性薄膜)
23第二相位差薄膜(双轴性薄膜)的慢轴方向
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。另外,在本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指包含以“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值的范围。
另外,在本说明书中,对于表示光学特性等的数值或数值范围,解释为包含对于液晶显示装置或可用于其中的部件来说一般可接受的误差的数值或数值范围。对于角度来说,“45°”、“平行”或“正交”是指在与严密角度的误差低于±5°的范围内。与严密角度的误差优选低于4°,更优选低于3°。而且,对于角度来说,“+”是指顺时针方向,“-”是指逆时针方向。并且,“慢轴”是指折射率为最大的方向。另外,“可见光范围”是指380~780nm。进而,折射率的测定波长只要没有特别描述,则为可见光范围中的λ=550nm下的值。
而且,在本说明书中,只要没有特别说明,“偏振片”可用于表示包含长条状偏振片及被裁剪为能够装入到液晶装置中的大小后的(在本说明书中,“裁剪”包括“冲裁”及“切出”等)偏振片这两者的意思。并且,在本说明书中区别使用“偏振膜”及“偏振片”,“偏振片”是指在“偏振膜”的至少一面上具有保护该偏振膜的透明保护薄膜的层叠体。
在本说明书中,Re(λ)、Rth(λ)各自表示波长λ的面内延迟(nm)及厚度方向的延迟(nm)。Re(λ)可以通过在KOBRA 21ADH或WR(王子计测机器株式会社制造)中,使波长λnm的光沿薄膜法线方向入射来进行测定。在选择测定波长λnm时,可以通过手动交换波长选择过滤器,或利用程序等变换测定值来进行测定。
当被测定的薄膜能够使用单轴或双轴折射率椭球表示时,可以通过以下方法算出Rth(λ)。
在相对于以面内慢轴(可通过KOBRA 21ADH或WR进行判断)作为倾斜轴(旋转轴)(当没有慢轴时,以薄膜面内的任意方向作为旋转轴)的薄膜法线方向,从法线方向开始至单侧50°为止,以10度的梯度分别从其倾斜方向使波长λnm的光入射,共测定6点的Re(λ),并基于该测定的延迟值与平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA 21ADH或WR算出Rth(λ)。
在上述中,在具有从法线方向开始以面内慢轴作为旋转轴、在某倾斜角度下延迟值为零的方向的薄膜的情况下,在将比该倾斜角度大的倾斜角度下的延迟值的符号变为负后,由KOBRA 21ADH或WR进行计算。
另外,也可以以慢轴作为倾斜轴(旋转轴)(当没有慢轴时,以薄膜面内的任意方向为旋转轴),从任意的倾斜的两个方向测定延迟值,并基于该值与平均折射率的假定值及输入的膜厚值,根据以下的数学式(I)及式(II)算出Rth。
数学式(I)
数学式(II)
Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
式中,Re(θ)表示从法线方向开始倾斜角度θ后的方向上的延迟值。
而且,nx表示面内的慢轴方向的折射率,ny表示在面内与nx正交的方向的折射率,nz表示与nx及ny正交的方向的折射率,d表示膜厚。
当被测定的薄膜不能用单轴或双轴折射率椭球表示、或者为所谓的没有光学轴(optic axis)的薄膜时,可根据以下方法算出Rth(λ)。
以面内慢轴(可通过KOBRA 21ADH或WR进行判断)作为倾斜轴(旋转轴),相对于薄膜法线方向从-50度开始直至+50度,以10度梯度分别从其倾斜方向使波长λnm的光入射,测定11点的Re(λ),并基于该测定的延迟值与平均折射率的假定值及输入的膜厚值,由KOBRA 21ADH或WR算出Rth(λ)。
在上述测定中,平均折射率的假定值可以使用聚合物手册(JOHNWILEY&SONS,INC)中各种光学补偿薄膜的目录值。
而且,对于平均折射率值为未知的薄膜,可以利用阿贝折射计进行测定。以下举例示出主要的光学补偿薄膜的平均折射率值:
纤维素酰化物(1.48)、环烯烃聚合物(1.52)、聚碳酸酯(1.59)、聚甲基丙烯酸甲酯(1.49)和聚苯乙烯(1.59)。
通过输入这些平均折射率的假定值与膜厚,KOBRA 21ADH或WR算出nx、ny及nz。根据该算出的nx、ny及nz,进一步算出Nz=(nx-nz)/(nx-ny)。
本发明涉及一种在聚合物薄膜上具有至少一层光学各向异性层的相位差薄膜,其中,面内延迟Re(550)、厚度方向的延迟Rth(550)及厚度方向的延迟的波长分散Rth(450)/Rth(550)在预定的范围内。本发明的相位差薄膜有助于减轻在应用于液晶显示装置时在斜方向产生的色彩偏差。
更具体地说,通过将本发明的相位差薄膜用于光学补偿中,并通过将本发明的第一形态的相位差薄膜与负A板组合用于光学补偿,或通过将本发明的第二形态的相位差薄膜与双轴薄膜组合用于光学补偿,可以减轻特别是VA模式的液晶显示装置的色彩偏差。
以下,对本发明的相位差薄膜的第一形态及第二形态分别进行说明。
1.本发明的相位差薄膜的第一形态
本发明的相位差薄膜的第一形态是在聚合物薄膜上具有至少一层光学各向异性层的相位差薄膜。本形态的相位差薄膜的面内延迟Re为0~10nm,优选为0~5nm,特别优选为0~3nm。厚度方向的延迟Rth为200~450nm,更优选为230~450nm,特别优选为250~400nm。当作为用于VA模式液晶显示装置的相位差薄膜使用时,本形态的相位差薄膜的波长分散性Rth(450)/Rth(550)为1.00~1.07,更优选为1.00~1.06,进一步优选为1.00~1.05,更进一步优选为1.01~1.04。当满足上述波长分散性的条件时,可以在全部可见光范围补偿VA模式的液晶显示元件。优选将本形态的相位差薄膜与负A板组合使用。
2.本发明的相位差薄膜的第二形态
本发明的相位差薄膜的第二形态是在聚合物薄膜上具有至少一层光学各向异性层的相位差薄膜。本形态的相位差薄膜的面内延迟Re为0~10nm,优选为0~5nm,特别优选为0~3nm。厚度方向的延迟Rth为200~400nm,更优选为230~370nm,特别优选为250~350nm。当作为用于VA模式的液晶显示装置的相位差薄膜使用时,本形态的相位差薄膜的波长分散性Rth(450)/Rth(550)优选为1.04~1.09,更优选为1.05~1.08,进一步优选为1.06~1.08。其中,Rth(450)表示对波长450nm的光的Rth值,Rth(550)表示对波长550nm的光的Rth值。当满足上述波长分散性的条件时,可以在全部可见光范围补偿VA模式的液晶显示元件。优选将本形态的相位差薄膜与双轴性薄膜组合使用。
3.本发明的相位差薄膜的详细说明
以下,对可用于本发明的相位差薄膜的聚合物薄膜及光学各向异性层分别进行详细说明。
3.-1聚合物薄膜
前述第一及第二形态的相位差薄膜所具有的聚合物薄膜优选满足下述式(11)~(13)。
30nm≤Rth(550)≤250nm 式(11)
Rth(450)/Rth(550)≤1.06 式(12)
0≤Re(550)≤10nm 式(13)
在式(11)中,Rth(550)优选在30nm以上,更优选在60nm以上,特别优选在80nm以上。当聚合物薄膜的厚度方向的延迟大时,可以将光学各向异性层的膜厚设定得较薄,从而不易产生涂布不均均的问题。虽然对Rth(550)的上限值没有特别限制,但是一般来说,聚合物薄膜的Rth的上限值为约250nm。
在式(12)中,[Rth(450)/Rth(550)]优选在1.05以下,更优选在1.03以下,特别优选在1.00以下。并且,[Rth(450)/Rth(550)]优选在0.70以上。
在式(13)中,Re(590)优选为0~5nm。
聚合物薄膜的基材的厚度可以通过相位差等来适宜确定,从薄型化和偏振片的操作处理性的观点来看,聚合物薄膜的基材的厚度优选为10~150μm,更优选为20~130μm,特别优选为30~100μm.
对前述聚合物薄膜的材料没有特别限制,可以使用满足上述光学特性的由各种材料形成的聚合物薄膜。其中,从原材料廉价及偏振片加工适合性的方面出发,优选为纤维素酰化物系薄膜。另外,在本说明书中,“纤维素酰化物系薄膜”是指在构成薄膜的聚合物组合物中含有的主要成分、具体地说是纤维素酰化物相对于薄膜总质量的含量例如在70质量%以上,优选在80质量%以上。在本说明书中,以下所述的“主要含有”、“主要成分”表示相同的意思。
纤维素酰化物是纤维素的部分或全部羟基被酰基取代后的化合物。纤维素酰化物的取代度是指存在于纤维素的构成单元((β)1,4-糖苷键合的糖)上的3个羟基被酰化的比例。取代度(酰化度)可以通过测定每个纤维素的构成单元质量的结合脂肪酸量来算出。测定方法根据“ASTM D817-91”来实施。
用于前述聚合物薄膜原料的纤维素酰化物优选为酰基取代度为2.90~3.00的纤维素酰化物。前述酰基取代度进一步优选为2.93~2.97.
用于前述聚合物薄膜原料的其它优选的纤维素酰化物是总酰基取代度为2.70~3.00的混合脂肪酸酯。进一步优选为总酰基取代度为2.80~3.00、且具有碳原子数为3~4的酰基的混合脂肪酸酯。前述混合脂肪酸酯的酰基取代度进一步优选为2.85~2.97。并且,碳原子数为3~4的酰基的取代度优选为0.1~2.0,进一步优选为0.3~1.5。
前述纤维素酰化物优选具有350~800的重均聚合度,进一步优选具有370~600的重均聚合度。而且,前述纤维素酰化物优选具有70000~230000的数均分子量,进一步优选具有75000~230000的数均分子量,最优选具有78000~120000的数均分子量。
前述纤维素酰化物可以使用酸酐或酰基氯作为酰化剂来进行合成。当前述酰化剂为酸酐时,可以使用有机酸(例如乙酸)或二氯甲烷作为反应溶剂。并且,可以使用如硫酸那样的质子性催化剂来作为催化剂。当酰化剂为酰基氯时,可以使用碱性化合物作为催化剂。通过工业上最普通的合成方法,使用含有对应于乙酰基及其它酰基的有机酸(乙酸、丙酸、丁酸)或它们的酸酐(乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐)的混合有机酸成分将纤维素进行酯化,从而合成纤维素酯。
在该方法中,如棉绒和木浆那样的纤维素大多在通过诸如乙酸的有机酸进行活化处理后,在硫酸催化剂的存在下,使用如上所述的有机酸成分的混合液进行酯化。一般相对于纤维素中存在的羟基的量过量地使用有机酸酐成分。在该酯化处理中,除了酯化反应以外,还进行了纤维素主链((β)1,4-糖苷键)的水解反应(解聚反应)。当主链的水解反应进行时,纤维素酯的聚合度降低,并且制造的纤维素酯薄膜的物性降低。因此,诸如反应温度的反应条件优选通过考虑所得纤维素酯的聚合度和分子量来决定。
可以通过市售的纤维素酰化物薄膜(例如,TD80UF富士胶片株式会社制造)本身或将其加热拉伸来制造满足上述式(11)~(13)的纤维素酰化物薄膜。并且,也可以向乙酰化度为约55.0~约62.5%的纤维素酰化物的溶液中添加1,3,5-三嗪环化物等延迟提高剂来制备胶浆浓液(dope),并将该胶浆浓液在滚筒等上进行流延来制备满足上述式(11)~(13)的纤维素酰化物薄膜。在日本特开2001-166144号公报等中,对可用于后述方法的溶液流延方法的各条件、延迟提高剂、纤维素酰化物原料进行了详细记述,可以用于前述聚合物薄膜的制备。
3.-2光学各向异性层
表示第一及第二形态的相位差薄膜所具有的光学各向异性层的波长分散性的Rth(450)/Rth(550)优选为1.05~1.15,更优选为1.06~1.14,特别优选为1.07~1.13。当具有这样的波长分散性时,与聚合物薄膜的波长分散性合起来,可以得到作为相位差薄膜而优选的波长分散性,并且在全部可见光范围中,可以补偿液晶显示元件。前述光学各向异性层的面内延迟Re优选为0~10nm,更优选为0~5nm。
此外,光学各向异性层的厚度方向的延迟Rth除以光学各向异性层的膜厚d而得到的值即Rth/d优选在0.080以上,进一步优选在0.090以上,更优选在0.10以上。将这种光学各向异性层连续涂布于长支持体时具有不易出现不均匀性的优点。通过利用Rth表现性优良的液晶化合物、特别是后述的由通式(D I)表示的液晶化合物,可以容易地形成Rth/d在0.080以上的光学各向异性层。对于Rth/d的上限值没有特别的限制,但一般在0.20以下。
3.-2-1由聚合性组合物形成的光学各向异性层
前述光学各向异性层优选由聚合性组合物形成,特别优选由包含具有光学上呈负折射率各向异性、且具有聚合性基团的液晶化合物的组合物形成。作为这种光学各向异性层,可以列举出由含有手性向列相(胆甾醇型相)液晶性化合物的聚合性组合物形成的层、由含有盘状液晶性化合物的组合物形成并且来源于该盘状液晶化合物的盘状结构单元相对于层面水平取向的层。
手性向列相(胆甾醇型相)液晶性化合物是指将含有该化合物的组合物涂布于聚合物基材上时,形成手性向列相(胆甾醇型相)液晶相的化合物,作为这种化合物,可以列举出棒状液晶性化合物或高分子液晶性化合物。
为了使棒状液晶性化合物呈手性向列相(胆甾醇型相)取向,使用光学活性棒状液晶性化合物或使用棒状液晶性化合物与光学活性化合物的混合物。棒状液晶化合物优选为甲亚胺类、氧化偶氮类、氰基联苯类、氰基苯酯类、苯甲酸酯类、环己烷羧酸苯酯类、氰基苯环己烷类、氰基取代苯基嘧啶类、烷氧基取代苯基嘧啶类、苯基二噁烷类、二苯乙炔类及链烯基环己基苯甲腈类。
将含有该化合物的组合物涂布于聚合物薄膜基材上,可以与后述由盘状液晶性化合物形成的光学各向异性层的制备方法相同,维持取向状态并进行固化。
而且,光学各向异性层也可以使用在涂布时具有负折射率各向异性并在薄膜面的法线方向具有光轴的高分子材料来形成。作为这样的高分子材料,诸如在日本特开2000-190385号公报中提出的那样、具有至少1种以上的芳香族环的成膜材料(聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酸、聚酯或聚酯酰胺等各种聚合物或可以提供这些聚合物的可聚合的低分子化合物等),在涂布时具有负折射率各向异性,并在面的法线方向具有光轴,通常具有正波长分散性的延迟。
3.2-2由盘状液晶性组合物形成的光学各向异性层
在本发明中,前述光学各向异性层优选由含有盘状液晶性化合物的组合物形成。
盘状液晶性化合物可以广泛采用各种文献(C.Destrade et al.,Mol.Crysr.Liq.Cryst.,vol.71,page 111(1981);日本化学会编,季刊化学综说,No.22,液晶化学,第5章,第10章第2节(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))中所记载的化合物。对于盘状液晶性化合物的聚合,例如可以采用日本特开平8-27284号公报中所述的方法。
盘状液晶性化合物优选具有聚合性基团,以使其可通过聚合而固定。例如,在盘状液晶性化合物的圆盘状芯上,可考虑结合了聚合性基团作为取代基的结构。并且,更优选在圆盘状芯和聚合性基团之间具有连接基团的结构。当采用具有连接基团的结构时,在聚合反应中更易于保持取向状态。具有聚合性基团的盘状液晶性化合物优选为由下述通式(VI)所示的化合物。
通式(VI)D(-L-P)n
(通式(VI)中,D为圆盘状芯,L为二价连接基团,P为聚合性基团,n为2~12的整数。)
前述式(VI)中的圆盘状芯(D)、二价连接基团(L)及聚合性基团(P)例如可以各自使用在日本特开2001-4837号公报中所述的(D1)~(D15)、(L1)~(L25)、(P1)~(P18)。
在具有聚合性基团的盘状液晶性化合物的情况下,也使其与上述相同,实质上水平地取向。作为该情况下的盘状液晶性化合物的具体例,也可以优选列举出在国际公开WO01/88574A1号公报的58页6行~65页8行中所述的化合物。
在本发明中,盘状液晶性化合物优选为由下述通式(D I)所示的化合物。
通式(D I)
上述通式(D I)中,Y11、Y12及Y13各自独立地表示次甲基或氮原子。
当Y11、Y12及Y13表示次甲基时,次甲基的氢原子也可以被取代基取代。其中,次甲基是指从甲烷除去3个氢原子而得到的原子团。
作为次甲基的碳原子可以具有的取代基,可以列举出烷基、烷氧基、芳氧基、酰基、烷氧羰基、酰氧基、酰胺基、烷氧羰基氨基、烷硫基、芳硫基、卤原子及氰基作为优选例子。
在这些取代基中,更优选为烷基、烷氧基、烷氧羰基、酰氧基、卤原子及氰基,进一步优选为碳原子数1~12的烷基、碳原子数1~12的烷氧基、碳原子数2~12的烷氧羰基、碳原子数2~12的酰氧基、卤原子及氰基。
更优选Y11、Y12及Y13均为次甲基,进一步优选为次甲基无取代。
在上述通式(D I)中,L1、L2及L3各自独立地表示单键或二价连接基团。当L1、L2及L3为二价连接基团时,优选各自独立地选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-、-C≡C-、二价环状基团及它们的组合中的二价连接基团。
上述R7为碳原子数1~7的烷基或氢原子,优选为碳原子数1~4的烷基或氢原子,更优选为甲基、乙基或氢原子,特别优选为氢原子。
L1、L2及L3中的二价环状基团是指具有至少1种环状结构的二价连接基团(以下,有时称为环状基团)。环状基团优选具有五元环、六元环或七元环,更优选具有五元环或六元环,进一步优选具有六元环。环状基团中含有的环也可以是稠合环。其中,比起稠合环,优选为单环。
并且,环状基团中含有的环可以是芳香族环、脂肪族环及杂环中的任意一种。作为芳香族环,可以列举出苯环及萘环作为优选例子。
作为脂肪族环,可以列举出环己烷环作为优选例子。
作为杂环,可以列举出吡啶环、嘧啶环作为优选例子。
环状基团更优选为芳香族环或杂环。另外,环状基团更优选为仅由环状结构(其中,含有取代基)形成的二价连接基团。
在由L1、L2及L3所示的二价连接基团中,具有苯环的环状基团优选为1,4-亚苯基。
作为具有萘环的环状基团,优选为萘-1,5-二基及萘-2,6-二基(亚萘基)。
作为具有环己烷环的环状基团,优选为1,4-亚环己基。
作为具有吡啶环的环状基团,优选为吡啶-2,5-二基。
作为具有嘧啶环的环状基团,优选为嘧啶-2,5-二基。
由L1、L2及L3所示的二价环状基团也可以具有取代基。作为该取代基,包括卤原子、氰基、硝基、碳原子数1~16的烷基、碳原子数2~16的烯基、碳原子数2~16的炔基、碳原子数1~16的卤素取代烷基、碳原子数1~16的烷氧基、碳原子数2~16的酰基、碳原子数1~16的烷硫基、碳原子数2~16的酰氧基、碳原子数2~16的烷氧羰基、氨基甲酰基、被碳原子数2~16的烷基取代的氨基甲酰基以及碳原子数2~16的酰胺基。
作为L1、L2及L3,优选为单键、*-O-CO-、*-CO-O-、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-二价环状基团-、*-O-CO-二价环状基团-、*-CO-O-二价环状基团-、*-CH=CH-二价环状基团-、*-CH=CH-二价环状基团-、*-C≡C-二价环状基团-、*-二价环状基团-O-CO-、*-二价环状基团-CO-O-、*-二价环状基团-CH=CH-及*-二价环状基团-C≡C-。
其中,更优选为单键、*-CH=CH-、*-C≡C-、*-二价环状基团-O-CO-、*-CH=CH-二价环状基团-及*-C≡C-二价环状基团-,进一步优选为单键。
其中,上述“*”表示与通式(D I)中的含Y11、Y12及Y13的六元环侧相结合的位置。
H1、H2及H3各自独立地表示下述通式(D I-A)或下述通式(D I-B)。
通式(D I-A)
通式(D I-A)中,YA1及YA2各自独立地表示次甲基或氮原子。优选YA1及YA2中的至少之一为氮原子,更优选两者均为氮原子。XA表示氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,优选为氧原子。
其中,在上述通式(D I-A)中,“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置,“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置。并且,前述亚氨基是指由-NH-所表示的基团(包括H被取代基取代的基团)。
通式(D I-B)
上述通式(D I-B)中,YB1及YB2各自独立地表示次甲基或氮原子。优选YB1及YB2中的至少之一为氮原子,更优选两者均为氮原子。
XB表示氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,优选为氧原子。
其中,上述通式(D I-B)中,“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置,“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置。
R1、R2及R3各自独立地表示下述通式(D I-R)。
通式(D I-R)
上述通式(D I-R)中,“*”表示与通式(D I)中的H1~H3侧相结合的位置。
并且,上述通式(D I-R)中,L21表示单键或二价连接基团。当L21为二价连接基团时,优选选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NR7-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们的组合中的二价连接基团。上述R7为碳原子数1~7的烷基或氢原子,优选为碳原子数1~4的烷基或氢原子,更优选为甲基、乙基或氢原子,特别优选为氢原子。
而且,上述通式(D I-R)中,L21优选为单键、***-O-CO-、***-CO-O-、***-CH=CH-及***-C≡C-(其中,“***”表示通式(D I-R)中的“*”侧)中的任意一种,更优选为单键。
并且,在上述通式(D I-R)中,Q2表示具有至少1种环状结构的二价基团(环状基团)。作为这样的环状基团,优选为具有五元环、六元环或七元环的环状基团,更优选为具有五元环或六元环的环状基团,特别优选为具有六元环的环状基团。上述环状基团中含有的环状结构也可以是稠合环。其中,比起稠合环,更优选为单环。
并且,环状基团中含有的环可以是芳香族环、脂肪族环及杂环中的任意一种。作为芳香族环,可以列举出苯环及萘环作为优选例子。
作为脂肪族环,可以列举出环己烷环作为优选例子。
作为杂环,可以列举出吡啶环及嘧啶环作为优选例子。
环状基团更优选为芳香族环或杂环。另外,环状基团更优选为仅由环状结构(其中,也可以具有取代基)形成的二价连接基团。
并且,在上述通式(D I-R)中,在Q2中,作为具有苯环的环状基团,优选为1,4-亚苯基。
另外,作为具有萘环的环状基团,优选为萘-1,5-二基及萘-2,6-二基(亚萘基)。
另外,作为具有环己烷环的环状基团,优选为1,4-亚环己基。
另外,作为具有吡啶环的环状基团,优选为吡啶-2,5-二基。
另外,作为具有嘧啶环的环状基团,优选为嘧啶-2,5-二基。其中,特别优选为1,4-亚苯基及1,4-亚环己基。
并且,在上述通式(D I-R)中,Q2可以具有取代基。取代基的例子包括卤原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、碳原子数1~16的烷基、碳原子数2~16的烯基、碳原子数2~16的炔基、碳原子数1~16的被卤素取代的烷基、碳原子数1~16的烷氧基、碳原子数2~16的酰基、碳原子数1~16的烷硫基、碳原子数2~16的酰氧基、碳原子数2~16的烷氧羰基、氨基甲酰基、被碳原子数2~16的烷基取代的氨基甲酰基以及碳原子数2~16的酰胺基。
其中,优选为卤原子、氰基、碳原子数1~16的烷基、碳原子数1~16的被卤素取代的烷基,更优选为卤原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的被卤素取代的烷基,特别优选为卤原子、碳原子数1~3的烷基、三氟甲基。
n1表示0~4的整数。n1优选为1~3的整数,进一步优选为1或2。
L22表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-N(R)-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,“**”表示与Q2侧相结合的位置。
L22优选为**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-CH2-、**-CH=CH-、**-C≡C-,更优选为**-O-、**-O-CO-、**-O-CO-O-、**-CH2-。
L23表示选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们的组合中的二价连接基团。
其中,-NH-、-CH2-、-CH=CH-的氢原子可以被取代基取代。
作为这样的取代基,可以列举出卤原子、氰基、硝基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的被卤素取代的烷基、碳原子数1~6的烷氧基、碳原子数2~6的酰基、碳原子数1~6的烷硫基、碳原子数2~6的酰氧基、碳原子数2~6的烷氧羰基、氨基甲酰基、被碳原子数2~6的烷基取代的氨基甲酰基以及碳原子数2~6的酰胺基作为优选例子,更优选为卤原子、碳原子数1~6的烷基。
L23优选选自-O-、-C(=O)-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们组合中的基团。
L23优选含有1~20个碳原子,更优选含有2~14个碳原子。进而,L23优选含有1~16个-CH2-,更优选含有2~12个-CH2-。
Q1表示聚合性基团或氢原子。在本发明中使用的液晶性化合物用于优选相位差不会随着受热而发生变化的光学补偿薄膜等的情况下,Q1优选为聚合性基团。
聚合反应优选为加聚(包括开环聚合)或缩聚。即,聚合性基团优选为可以发生加聚反应或缩聚反应的官能团。该聚合性基团的例子如下所示。
进而,聚合性基团特别优选为可以发生加聚反应的官能团。作为那样的聚合性基团,优选为聚合性烯键式不饱和基团或开环聚合性基团。
作为聚合性烯键式不饱和基团,可以列举出下述式(M-1)~(M-6)。
式(M-3)、(M-4)中,R表示氢原子或烷基,其中,优选为氢原子或甲基。
本发明的聚合性烯键式不饱和基团在上述式(M-1)~(M-6)中,优选为(M-1)或(M-2),更优选为(M-1)。
开环聚合性基团优选为环状醚基,更优选为环氧基或氧杂环丁基,特别优选为环氧基。
作为本发明中使用的液晶性化合物,特别优选为由下述通式(DII)所示的液晶性化合物。
通式(D II)中,Y31、Y32及Y33各自独立地表示次甲基或氮原子,与通式(D I)中的Y11、Y12及Y13的含义相同,优选范围也相同。
通式(D II)中,R31、R32及R33各自独立地表示下述通式(D II-R)。
通式(D II-R)
通式(D II-R)中,A31及A32各自独立地表示次甲基或氮原子,优选至少之一为氮原子,进一步优选两者均为氮原子。X3表示氧原子、硫原子、亚甲基或亚氨基,其中优选为氧原子。
Q31表示具有六元环结构的二价连接基团(以下,有时称为六元环环状基团)。
另外,该六元环也可以是稠合环。但是,比起稠合环来,更优选为单环。
而且,六元环环状基团所含有的环可以是芳香族环、脂肪族环及杂环中的任何一种。作为芳香族环,可以列举出苯环及萘环作为优选例子。
作为脂肪族环,可以列举出环己烷环作为优选例子。
作为杂环,可以列举出吡啶环及嘧啶环作为优选例子。
Q31优选为仅由六元环结构形成的二价连接基团(其中,也可以具有取代基)。
在Q31中,作为具有苯环的六元环环状基团,优选为1,4-亚苯基及1,3-亚苯基。
作为具有萘环的环状结构,优选为萘-1,5-二基及萘-2,6-二基(亚萘基)。
作为具有环己烷环的环状结构,优选为1,4-亚环己基。
作为具有吡啶环的环状结构,优选为吡啶-2,5-二基。
作为具有嘧啶环的环状结构,优选为嘧啶-2,5-二基。其中,特别优选为1,4-亚苯基及1,3-亚苯基。
Q31的环状结构也可以具有取代基。取代基的例子包括含有卤原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、硝基、碳原子数1~16的烷基、碳原子数2~16的烯基、碳原子数2~16的炔基、碳原子数1~16的被卤素取代的烷基、碳原子数1~16的烷氧基、碳原子数2~16的酰基、碳原子数1~16的烷硫基、碳原子数2~16的酰氧基、碳原子数2~16的烷氧羰基、氨基甲酰基、被碳原子数2~16的烷基取代的氨基甲酰基以及碳原子数2~16的酰胺基。
作为六元环环状基团的取代基,优选为卤原子、氰基、碳原子数1~6的烷基、碳原子数1~6的被卤素取代的烷基,更优选为卤原子、碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的被卤素取代的烷基,进一步优选为卤原子、碳原子数1~3的烷基、三氟甲基。
n3表示1~3的整数,优选为1或2。
L31表示*-O-、*-O-CO-、*-CO-O-、*-O-CO-O-、*-S-、*-N(R)-、*-CH2-、*-CH=CH-或*-C≡C-。
另外,“*”表示与Q31侧相结合的位置,具体地说与通式(D I-R)中的L22的含义相同,优选范围也相同。
L32表示选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们的组合中的二价连接基团,具体地说与通式(D I-R)中的L23的含义相同,优选范围也相同。
另外,通式(D II-R)中的Q32表示聚合性基团或氢原子,具体地说与通式(D I-R)中的Q1含义相同,优选范围也相同。
以下示出了由通式(D I)所表示的液晶性化合物的具体例子,但本发明并不限于此。
本发明中使用的液晶性化合物优选呈现显示出良好单畴(monodomain)性的液晶相。通过将单畴性设定为良好,可以有效防止所得结构变为多畴(polydomain),在畴之间的边界产生取向缺陷,使光散射的情况。进而,当显示出良好的单畴性时,相位差板具有更高的光透射率,因而优选。
作为本发明中使用的液晶性化合物所呈现出的液晶相,可以列举出柱状相及盘状向列相(ND相)。在这些液晶相中,尤其优选显示出良好的单畴性、且可以混合取向的盘状向列相(ND相)。
本发明中使用的液晶性化合物的各向异性的波长分散性越小越好。具体地说,将液晶性化合物呈现出的相位差(在波长λ下的液晶层的面内延迟值(nm))作为Re(λ)时,Re(450)/Re(650)优选低于1.25,更优选在1.20以下,特别优选在1.15以下。并且,前述光学各向异性层的厚度在5μm以下。为了制成进一步减轻不均匀性且平面平滑性更高的层,前述光学各向异性层的厚度优选为0.5~4.0μm。式(D I)所表示的液晶性化合物为Rth的表现性尤其优良的化合物,即使在以上述薄的膜厚形成前述光学各向异性层的情况下,也充分显示出了高Rth,因而优选。
为了使本发明中使用的液晶化合物在聚合物薄膜(或在其上设置有的取向膜)上取向,优选各向同性转变温度Tiso为100~180℃,更优选为100~160℃,特别优选为100~150℃。
前述光学各向异性层优选按照如下的方法形成:在聚合物薄膜的表面、或在形成于该聚合物薄膜上的由聚乙烯醇衍生物等形成的取向膜的表面上,涂布含有前述液晶性化合物的固化性液晶组合物,并使其在表面上取向后,通过照射紫外线等进行固化反应,固定其取向状态而形成。在前述固化性组合物中,以优化涂布性为目的、和/或以促进液晶性化合物的取向为目的,可以添加各种添加剂。其中,当添加含氟代脂肪族基团的聚合物时,可以得到两种效果,因而优选。作为可以利用的含氟代脂肪族基团的聚合物,可以列举出在日本特开2006-267183号公报等中所述的聚合物。
4.偏振片
本发明还涉及一种具有偏振膜和本发明的相位差薄膜(第一或第二形态的相位差薄膜)的偏振片。
在本发明的偏振片中,上述相位差薄膜优选通过粘合剂粘贴于偏振膜的表面上。更具体地说,优选通过粘合剂将相位差薄膜的聚合物薄膜的背面(没有设置光学各向异性层侧的表面)粘贴于偏振膜的表面上。在偏振膜和相位差薄膜之间配置有其它的聚合物薄膜等的情况下,该薄膜优选为光学各向同性。
粘贴优选通过使用粘合剂来进行。对于粘合剂没有特别限制,可以使用PVA系树脂(包括乙酰乙酰基、磺酸基、羧基、氧化烯基等的改性PVA)和硼化合物水溶液等,其中优选为PVA系树脂。
粘合剂厚度在干燥后优选为0.01~10μm,更优选为0.05~5μm。
粘贴可以在干燥本发明的相位差薄膜的工序中、在保持两端的状态下进行,也可以在干燥后将两端保持部解除后来进行。粘贴后,优选进行切边,若是前者,优选在与偏振膜粘贴后进行两端的切边,若是后者,则优选在与偏振膜粘贴前进行两端的切边。作为切边的方法,可以采用使用刀具等切割机切割的方法、使用激光的方法等一般的技术。
粘贴后,为使粘合剂干燥及使偏振性能优化,优选进行加热。加热的条件根据粘合剂不同而不同,在使用水系粘合剂的情况下,优选为30℃以上,更优选为40~100℃。进一步优选为50~90℃。从性能方面及生产效率方面来看,更优选这些工序以一个连续的流水线进行制造。
也可以对上述相位差薄膜的聚合物薄膜的背面进行表面处理,使粘合性提高。
作为表面处理,例如,可以使用辉光放电处理、紫外线照射处理、电晕处理、火焰处理、酸或碱处理的方法。
这里所说的辉光放电处理是指,可以是10-3~20Torr的低压气体下的低温等离子体,进而也优选为大气压下的等离子体处理。
等离子体激发气体是指在如上所述的条件下可激发等离子体的气体,可以列举出氩、氦、氖、氪、氙、氮、二氧化碳、诸如四氟甲烷的氟氯烃及它们的混合物等。
在发明协会公开技报公技编号2001-1745号(2001年3月15日发行,发明协会)p.30-32中对它们进行了详细记述。
另外,近年来受到关注的大气压下的等离子体处理,例如可以在10~1000keV下使用20~500kGy的辐照能量,更优选在30~500keV下使用20~300kGy的辐照能量。
作为上述偏振膜,例如,可以使用将由聚乙烯醇薄膜等构成的偏振膜用碘进行着色并进行拉伸而得到的膜。拉伸后,可以实施使挥发成分含量降低的干燥工序。干燥优选在将相位差薄膜或者其它的保护薄膜粘贴后,实施加热工序来进行。
当在偏振膜和本发明的相位差薄膜之间存在其它的聚合物薄膜作为偏振膜保护薄膜时,该薄膜优选为实质上各向同性,具体地说,面内延迟Re优选为0~10nm,更优选为0~7nm、进一步优选为0~5nm。并且,厚度方向的延迟Rth优选为-25~25nm、更优选为-15~15nm、特别优选为-10~10nm。
另外,将本发明的相位差薄膜粘贴于各向同性薄膜上时,优选使用各向同性粘合剂。上述各向同性的薄膜优选为纤维素酰化物薄膜。
优选的是,本发明的偏振片在偏振膜的一个表面上具有本发明的相位差薄膜(第一或第二形态的相位差薄膜),在其它的表面上也具有保护薄膜。该保护薄膜优选为纤维素酰化物薄膜。
本发明的偏振片的一形态为:依次具有偏振膜、本发明的相位差薄膜(兼作偏振膜用保护薄膜)及后述的第二相位差薄膜(负A板或双轴性薄膜)。
本发明的偏振片的光学性质及耐久性(短期、长期的保存性)优选具有与市售的超高对比度产品(例如:株式会社Sanritz公司制HLC2-5618等)同等以上的性能。
具体地说,可见光透射率在42.5%以上,偏振度{(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2≥0.9995(其中,Tp为平行透射率,Tc为正交透射率),60℃、湿度90%RH气氛下放置500小时及80℃、干燥的气氛下放置500小时的情况下,其前后的光透射率的变化率基于绝对值优选在3%以下,更优选在1%以下。并且,偏振度的变化率基于绝对值优选在1%以下,更优选在0.1%以下。
优选的是,本发明的偏振片在偏振片的至少一侧的保护薄膜的表面(作为可见侧的表面)上,设置有硬涂层、防眩层或防反射层中的至少一层。
即,在将偏振片使用于液晶显示装置时,在与液晶单元相反的一侧配置的保护薄膜上,优选设有防反射层等功能性膜,作为该功能性层,优选设有硬涂层、防眩层或防反射层中的至少一层。
另外,各层没有必要分别作为单个的层而设置,例如,通过使防反射层或硬涂层具有防眩性的功能,从而可以使其作为防眩性防反射层发挥功能,以代替设置防反射层及防眩层这二层。
·防反射层
本发明中,优选在偏振片的保护薄膜上设有至少依次层叠了光散射层和低折射率层而成的防反射层、或在保护薄膜上依次层叠了中折射率层、高折射率层、低折射率层而成的防反射层。以下记载了它们的优选例子。另外,当为前者的结构时,一般来说镜面反射率在1%以上,称为低反射(LR)薄膜。当为后者的结构时,可以实现镜面反射率在0.5%以下,称作防反射(AR)薄膜。
·LR薄膜
对在偏振片的保护薄膜上设置有光散射层和低折射率层的防反射层(LR薄膜)的优选例子进行说明。
在光散射层中,优选分散有消光粒子,光散射层的消光粒子以外的部分的材料的折射率优选在1.50~2.00的范围内,低折射率层的折射率优选在1.20~1.49的范围内。
在本发明中,光散射层兼有防眩性和硬涂层性,其可以由一层、多层,例如二层~四层构成。
通过对防反射层进行设计,以使得其表面凹凸形状是:中心线平均粗度Ra为0.08~0.40μm,10点平均粗度Rz为Ra的10倍以下,平均凹凸间的距离Sm为1~100μm,从凹凸最深部起的凸部高度的标准偏差在0.5μm以下,以中心线作为基准的平均凹凸间距离Sm的标准偏差在20μm以下,倾斜角为0~5°的面为10%以上,从而达到充分的防眩性和目视均一的消光感,因而优选。
并且,由于C光源下的反射光的色泽a*值为-2~2,b*值为-3~3,380~780nm的范围内的反射率的最小值和最大值之比为0.5~0.99,反射光的色泽变为中性,因而优选。
进而通过使C光源下的透射光的b*值为0~3,当应用于显示装置时的白显示的黄色泽被减小,因而优选。
进而,将120μm×40μm的晶格插入面光源上与防反射层之间,当在薄膜上测定亮度分布时的亮度分布的标准偏差在20以下时,将本发明的偏振片应用于高清晰面板时闪耀降低,故而优选。
对于在本发明中可使用的防反射层来说,作为其光学特性,通过使镜面反射率在2.5%以下,透射率在90%以上,60°光泽度在70%以下,可以抑制外部光的反射,提高可见性,故而优选。特别是镜面反射率更优选在1%以下,进一步优选在0.5%以下。
并且,通过使雾度为20~50%、内部雾度/总雾度值之比为0.3~1、至光散射层的雾度开始到形成折射率后的雾度值的降低在15%以内、梳齿宽度的0.5mm的透射像鲜明度为20~50%、垂直透射光/从垂直至2°倾斜方向的透射率之比为1.5~5.0,能够实现防止高清晰LCD面板上的闪耀、减少文字等的模糊,故而优选。
·低折射率层
可在本发明中使用的低折射率层的折射率优选为1.20~1.49,更优选为1.30~1.44。进而,从低反射率化方面考虑,优选低折射率层满足下述数学式(C)。
(m/4)λ×0.7<nLdL<(m/4)λ×1.3数学式(C)
上述数学式(C)中,m为正的奇数,nL为低折射率层的折射率,dL为低折射率层的膜厚(nm)。并且,λ为波长,为500~550nm的范围内的值。
5.第二相位差薄膜
5.-1可与第一形态的相位差薄膜一同使用的第二相位差薄膜的例子
本发明的第一形态的相位差薄膜优选与第二相位差薄膜一同用于液晶显示装置的光学补偿。更优选它与作为第二相位差薄膜的负A板组合用于VA模式液晶显示装置的光学补偿。
与本发明的第一形态的相位差薄膜组合使用的负A板优选满足下述式(3-1)及(4-1),
(3-1)70nm≤Re(550)≤210nm
(4-1)-0.6≤Rth(550)/Re(550)≤-0.4
进一步优选满足下述式(3-1)’及(4-1)’。
(3-1)’100nm≤Re(550)≤180nm
(4-1)’-0.57≤Rth(550)/Re(550)≤-0.43
进一步优选满足下述式(3-1)”及(4-1)”。
(3-1)”120nm≤Re(550)≤160nm
(4-1)”-0.55≤Rth(550)/Re(550)≤-0.45
5.-1-1负A板(第二相位差薄膜的例子)
以下对与本发明的第一形态的相位差薄膜组合使用的负A板进行详细说明。
负A板一般是指具有面内慢轴并具有波长550nm的Rth/Re为约-0.5的性质的相位差薄膜。在本发明中,对于“负A板”,不必要求Rth/Re为-0.5,而是包含满足上述式(3-1)及(4-1)的所有相位差薄膜。
作为负A板,可以使用聚合物薄膜,例如,可以使用纤维素酰化物薄膜、降冰片烯系薄膜、聚碳酸酯系薄膜、聚酯系薄膜及聚砜系薄膜中的任何一种。
作为负A板,例如可以通过拉伸包含一层或二层以上含有固有双折射值为负的材料的薄膜来进行制备。
作为前述负A板,可以利用通过实质上不含溶剂的熔融制膜法及含有溶剂的溶液流延法等任意一种制膜法制造的聚合物薄膜。当前述薄膜为多层薄膜时,可以利用熔融共挤出法或共流延法等进行制造。在前述薄膜的成型工序后,可连续实施前述拉伸/收缩处理。例如,使用通过溶液流延法制膜后的薄膜时,可以在溶液流延法的干燥工序的中途实施上述拉伸/收缩处理以作为湿式拉伸的替代处理。并且,也可以对通过熔融挤出法制膜后的薄膜或通过溶液制膜法制备的干燥后的薄膜,连续地实施上述拉伸/收缩处理。当然,一旦卷为辊状后,也可以另外实施上述拉伸/收缩处理。
作为前述负A板的一个例子,可以列举出具有由一层或二层以上含有固有双折射值为负的材料组成的层的薄膜。
材料的固有双折射值Δn0为根据式[1]算出的值。
Δn0=(2π/9)(Nd/M){(na+2)2/na}(α1-α2)[1]
其中,π为圆周率,N为阿伏伽德罗常数,d为密度,M为分子量,na为平均折射率,α1为高分子的分子链轴方向的极化率,α2为与高分子的分子链轴垂直的方向的极化率。
作为固有双折射值为负的材料,优选聚合物材料,前述薄膜优选由一层或二层以上含有负的固有双折射的聚合物材料作为主要成分(是指固体成分在50质量%以上)而组成。
前述固有双折射值为负的聚合物的例子包括乙烯基芳香族系聚合物。作为乙烯基芳香族系聚合物,例如可以列举出聚苯乙烯、苯乙烯、或α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、对氯苯乙烯、对硝基苯乙烯、对氨基苯乙烯、对羧基苯乙烯、对苯基苯乙烯等乙烯基芳香族单体与乙烯、丙烯、丁二烯、异戊二烯、(甲基)丙烯腈、α-氯丙烯腈、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸、马来酸酐、乙酸乙烯酯等其它的单体形成的共聚物等。其中,优选聚苯乙烯或苯乙烯与马来酸酐的共聚物。另外,也可以在不影响负的固有双折射性的程度下,与其它单体进行共聚合,通过控制玻璃化转变温度或光弹性等物性而带来其它的机能。
另外,前述固有双折射值为负的聚合物的其它例子包括具有芴骨架的聚碳酸酯。通过拉伸操作等,芴骨架相对于高分子主链垂直取向,因此显示出大的负极化率。
作为具有芴骨架的聚碳酸酯的优选例子,可以列举出具有由下述式(I)所示的重复单元的聚合物。
其中,R1~R8分别独立地为选自氢原子、卤原子、碳原子数1~6的烃基及碳原子数1~6的烃-O-基中的基团,X为下述式(1)-1所示的基团,R30及R31分别独立地为卤原子或碳原子数为1~3的烷基,n及m分别独立地为0~4的整数。
优选含有占全部重复单元的50~95摩尔%的上述式(I)所示的重复单元,更优选为60~95摩尔%,进一步优选为70~90摩尔%。
具有这些芴骨架的聚碳酸酯显示出了高的玻璃化转变温度,在操作处理和拉伸成型性等方面具有优良的物性。
更优选的聚碳酸酯的例子为含有上述式(I)所示的重复单元与下述式(II)所示的重复单元的聚合物。
上述式(II)中,R9~R16各自独立地为选自氢原子、卤原子及碳原子数1~22的烃基中的至少1种基团,Y为选自由下述式子群中各个所示的基团中的至少1种基团。
其中,Y中的R17~R19、R21及R22各自独立地为氢原子、卤素原子或诸如烷基、芳基的碳原子数为1~22的烃基,R20及R23为诸如烷基、芳基的碳原子数为1~20的烃基,并且,Ar1~Ar3各自独立地为诸如苯基的碳原子数为6~10的芳基。
5.-2可与第二形态的相位差薄膜一同使用的第二相位差薄膜的例子
本发明的第二形态的相位差薄膜更优选与Nz值为约0.5的双轴薄膜相组合用于VA模式液晶显示装置的光学补偿。
对能够与本发明的第二薄膜的相位差薄膜优选组合使用的Nz值为约0.5的双轴薄膜进行说明。
前述双轴薄膜优选为具有nx>nz>ny的关系、并且满足下述式(3-2)及(4-2)的相位差薄膜。
(3-2)200nm≤Re(550)≤300nm
(4-2)0.3<Nz<0.7
更优选为满足下述式(5-2)及(6-2)的双轴薄膜。
(5-2)240nm≤Re(550)≤290nm
(6-2)0.4≤Nz≤0.6
更详细来说,从提高补偿机能的方面出发,前述双轴薄膜的面内延迟优选在240nm以上,进一步优选在260nm以上。并且,优选在290nm以下,进一步优选在280nm以下。
从提高补偿机能的方面出发,Nz值优选在0.4以上,进一步优选在0.45以上。并且,优选在0.6以下,进一步优选在0.55以下。
作为具有这样的光学特性的前述双轴薄膜,例如可以列举出高分子聚合物薄膜的双折射薄膜,液晶聚合物的取向薄膜等。
作为高分子聚合物薄膜,例如可以列举出聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚降冰片烯等脂环式聚烯烃、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基乙烯醚、聚丙烯酸羟乙酯、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚苯醚、聚芳砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚氯乙烯、纤维素系聚合物或它们的二元系、三元系各种共聚物、接枝共聚物、共混物等。相位差薄膜可以通过沿面方向双轴拉伸高分子聚合物薄膜的方法、沿面方向单轴或双轴拉伸并且沿厚度方向也拉伸的方法等来控制厚度方向的折射率而得到。还可以通过将热收缩薄膜粘合于高分子聚合物薄膜,并在由加热产生的收缩力的作用下,对聚合物薄膜进行拉伸处理或/和收缩处理,从而使其倾斜取向的方法等而得到。
作为液晶性聚合物,例如可以列举出将赋予液晶取向性的共轭性直线状原子团(介晶)导入聚合物的主链或侧链后的主链型或侧链型的各种液晶性聚合物。作为主链型液晶性聚合物的具体例子,可以列举出在赋予弯曲性的间隔部结合有介晶基团的结构的例如向列相取向性的聚酯系液晶性聚合物、盘状聚合物或胆甾醇型相聚合物等。作为侧链型的液晶性聚合物的具体例子,可以列举出以聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯或聚丙二酸酯作为主链骨架,以隔着由共轭性原子团构成的间隔部具有由向列相赋予性的对位取代环状化合物单元构成的介晶部作为侧链的聚合物等。这些液晶性聚合物的取向薄膜优选为:例如通过在形成于玻璃板上的聚酰亚胺或聚乙烯醇等薄膜的表面进行摩擦处理后的薄膜、进行斜向蒸镀氧化硅后的薄膜等的取向处理面上展开液晶性聚合物的溶液并进行热处理,使液晶聚合物取向的薄膜,特别是使其倾斜取向的薄膜。
其中,前述双轴性薄膜优选为纤维素酰化物薄膜、降冰片烯系薄膜、聚碳酸酯系薄膜、聚酯系薄膜及聚砜系薄膜中的任何一种。
前述双轴性薄膜与偏振片的层叠、进而对液晶面板的层叠可以仅简单配置,也可以通过粘合剂层等来进行。形成粘合层的粘合剂没有特别限制,可以适当地选择使用例如丙烯酸系聚合物、硅氧烷系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚醚、含氟系或橡胶系等聚合物作为原料聚合物。特别是可以优选使用如丙烯酸系粘合剂那样的光学透明性优良、并显示出适度的浸润性、凝聚性和粘合性的粘合特性、而且耐候性和耐热性等优良的化合物。
双轴性薄膜和粘合剂层等各层也可以是通过利用例如水杨酸酯系化合物或二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物或氰基丙烯酸酯系化合物、镍络合盐系化合物等紫外线吸收剂进行处理等方式而具有紫外线吸收能力等等。
6.液晶显示装置
本发明还涉及具有本发明的相位差薄膜(第一或者第二形态的相位差薄膜)和/或本发明的偏振片的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置可以是反射型、半透射型、透射型液晶显示装置等的任意一种。液晶显示装置一般由偏振片、液晶单元、以及根据需要的相位差薄膜、反射层、光扩散层、背光、正面光、光控制薄膜、导光板、棱镜片、滤色器等部件构成,在本发明中除了必须使用本发明的偏振片外,没有特别的限制。作为液晶单元,没有特别的限制,可以使用液晶层被具有电极的一对透明基板夹持的液晶单元等一般的液晶单元。作为构成液晶单元的上述透明基板,只要是使构成液晶层的显示液晶性的材料向特定的取向方向取向的基板就行,没有特别的限制。具体地说,可以使用基板本身具有使液晶取向的性质的透明基板,或者基板本身没有取向能力,但在其上设置有具有使液晶取向的性质的取向膜等的透明基板等中的任意一种。并且,液晶单元的电极可以使用公知的电极。通常,可以设置在与液晶层接触的透明基板的表面上,在使用具有取向膜的基板时,可以设置在基板与取向膜之间。作为形成上述液晶层的显示液晶性的材料,其没有特别的限制,可以列举出:可以构成各种液晶单元的普通的各种低分子液晶性化合物、高分子液晶性化合物及它们的混合物。并且,在不损害液晶性的范围内,也可以向其中添加色素或手性剂、非液晶性化合物等。
除上述电极基板及液晶层之外,上述液晶单元也可以具有对作为后述各种方式的液晶单元来说必需的各种构成要素。作为上述液晶单元的方式,可以列举出TN(扭曲向列)方式、STN(超扭曲向列)方式、ECB(电控双折射)方式、IPS(面内切换)方式、VA(垂直取向)方式、MVA(多畴垂直取向)方式、PVA(垂直取向构型)方式、OCB(光学补偿双折射)方式、HAN(混合取向向列)、ASM(轴对称排列微胞)方式、半色调灰阶方式、畴分割方式、或利用铁电液晶、反铁电液晶的显示方式等各种方式。并且,液晶单元的驱动方式也没有特别的限制,可以是STN-LCD等所采用的无源矩阵方式、以及使用TFT(薄膜晶体管)电极、TFD(薄膜二极管)电极等能动电极的有源矩阵方式、等离子体定位方式等中的任意一种驱动方式。也可以是没有使用滤色器的场序方式。
液晶单元的模式虽没有特别的限定,但优选为VA模式。
6.-1具有第一形态的相位差薄膜的液晶显示装置的实施方式
使用附图,对具有本发明的第一形态的相位差薄膜的液晶显示装置的优选的一个实施方式进行说明。并且,图1~图3中,同一部件使用同一符号。
图1是表示具有本发明的第一形态的相位差薄膜的VA模式的液晶显示装置的一个实施方式的结构的示意图,而且同时搭载了本发明的第一形态的相位差薄膜和负A板。
图1的液晶显示装置具有使吸收轴9与2正交地配置的成对的第一偏振膜3及第二偏振膜8、和在该成对的偏振膜3及8之间配置的液晶单元6。液晶单元6在图中省略,其具有成对的基板和在该成对的基板间配置的液晶层,其是该液晶层中的液晶分子在黑显示时相对于基板实质上正交地取向、即垂直取向模式的液晶单元。第一及第二偏振膜3及8的外侧表面上,分别配置有保护薄膜。
图1的液晶显示装置还具有配置于第一偏振膜3与液晶单元6之间的第一相位差薄膜(本发明的第一形态的相位差薄膜)11、及配置于第二偏振膜8与液晶单元6之间的第二相位差薄膜12。第一及第二相位差薄膜11及12也分别作为第一及第二偏振膜3及8的液晶单元侧的保护薄膜发挥作用。
图1中,第二相位差薄膜12的面内慢轴平行于第二偏振膜8的吸收轴,并且具有满足上述式(3-1)及(4-1)的光学特性。图1中,第一及第二偏振膜3及8的任意一个可以是背光侧偏振膜,也可以是可见侧偏振膜,但第一偏振膜3优选在背光侧。
另外,图1中,由第一相位差薄膜11、第一偏振膜3和保护薄膜1形成的层叠体为本发明的偏振片,其优选用作背光侧偏振片。
VA模式的液晶单元6可以是(1)在无外加电压时,使棒状液晶性分子实质上垂直地取向,而在外加电压时,使棒状液晶性分子实质上水平地取向的狭义的VA模式的液晶单元(日本特开平2-176625号公报记载),也可以是(2)为了扩大视角,将VA模式多畴化(MVA模式的)液晶单元(SID97、Digest of tech.Papers(会刊)28(1997)845记载)、(3)在无外加电压时,使棒状液晶分子实质上垂直取向,而在外加电压时,使棒状液晶分子扭曲多畴取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(日本液晶讨论会的会刊58~59(1998)记载)、以及(4)SURVAIVAL模式的液晶单元(LCD International 98发表)中的任意一个。
图2是表示同时搭载了本发明的第一形态的相位差薄膜和负A板的VA模式的液晶显示装置的其它实施方式的结构的示意图。与图1所示的结构相对,第二偏振片保护薄膜7插入第二相位差薄膜12与第二偏振膜8之间。
本方式中,第二偏振片保护薄膜7优选为实质上光学各向同性的薄膜。作为实质上各向同性的薄膜,面内的延迟(Re)优选为0~20nm,更优选为0~10nm,最优选为0~5nm。并且,厚度方向的延迟(Rth)优选为-60nm~60nm,更优选-40~40nm,进一步优选-20~20nm。波长色散优选Re400/Re700之比小于1.2。
偏振片保护薄膜7只要能够满足上述光学特性即可,对材质没有特别限制,但从偏振片加工的容易性的观点考虑,优选纤维素酯薄膜。
另外,本方式中,第一相位差薄膜11及第二相位差薄膜12的光学特性的优选范围与图1所示结构的液晶显示装置相同。
图3是表示VA模式的液晶显示装置的其它实施方式的结构的示意图。
图3的液晶显示装置中,第一及第二相位差薄膜11及12被层叠并配置于第二偏振膜8与液晶单元6之间。
图3中,第一相位差薄膜11为本发明的第一形态的相位差薄膜。
并且,图3中,第二相位差薄膜12的面内慢轴13与第二偏振膜8的吸收轴9平行,并且具有满足上述式(3-1)及(4-1)的光学特性。
图3中,第一及第二偏振膜3及8的任意一个可以是背光侧偏振膜,也可以是可见侧偏振膜,但优选第一偏振膜3在背光侧。
在搭载本发明的第一形态的相位差薄膜和负A板的VA模式液晶显示装置的实施方式中,优选图1~图3的结构的任意一个,其中,更优选图1的结构。
图4中,将图1所示结构的VA模式液晶显示装置的光学补偿机构的一个例子显示在庞加莱球上。图4是将从图1的第一偏振膜3入射的光的偏振状态I通过第一相位差薄膜(本发明的第一形态的相位差薄膜)11、液晶单元6、及第二相位差薄膜12到达斜方向(45°)的消光点II的轨迹显示在庞加莱球上的图。因为使用本发明的第一形态的相位差薄膜作为第一相位差薄膜11,因此液晶单元6的双折射性的波长相关性由于通过第一相位差薄膜11而被抵消,之后,由于第二相位差薄膜12,R、G及B的任意一个的光均可以使偏振状态接近消光点II。结果,没有斜方向上的漏光,而且可以减少色彩偏差。
6.-2具有第二形态的相位差薄膜的液晶显示装置的实施方式
使用附图,对具有第二形态的相位差薄膜的液晶显示装置的优选实施方式进行说明。并且,图5~图9中,同一部件使用同一符号。
图5是表示VA模式的液晶显示装置的一个实施方式的结构的示意图。
图5的液晶显示装置具有使吸收轴9及2正交地配置的成对的第一偏振膜3及第二偏振膜8、和在该成对的偏振膜3及8之间配置的液晶单元6。液晶单元6在图中省略,其具有成对的基板和在该成对的基板间配置的液晶层,其是该液晶层中的液晶分子在黑显示时相对于基板实质上正交地取向、即垂直取向模式的液晶单元。第一及第二偏振膜3及8的外侧表面上,分别配置有保护薄膜。
图5的液晶显示装置还具有配置于第一偏振膜3与液晶单元6之间的第一相位差薄膜(本发明的第二形态的相位差薄膜)21。第一相位差薄膜21也作为第一偏振膜3的液晶单元侧的保护薄膜发挥作用。
图5的结构中,作为本发明的第二形态的相位差薄膜的第一相位差薄膜在厚度方向的延迟(Rth)为200~400nm,优选为230nm~370nm,更优选为250~400nm,特别优选为270~330nm。
Rth(450)/Rth(550)为1.04~1.09,优选为1.05~1.09,特别优选为1.06~1.08。
并且,优选本结构的第一相位差薄膜的波长色散Rth(450)/Rth(550)与液晶单元的Rth(450)/Rth(550)实质上相等,具体地说两者的差的绝对值优选为0.03以下,更优选为0.02以下,特别优选为0.01以下。
另外,图5中,第一及第二偏振膜3及8的任意一个可以为背光侧偏振膜,也可以是可见侧偏振膜,但第一偏振膜3优选在背光侧。
VA模式的液晶单元6可以是(1)在无外加电压时,使棒状液晶性分子实质上垂直地取向,而在外加电压时,使棒状液晶性分子实质上水平地取向的狭义的VA模式的液晶单元(日本特开平2-176625号公报记载),也可以是(2)为了扩大视角,将VA模式多畴化(MVA模式)的液晶单元(SID97、Digest of tech.Papers(会刊)28(1997)845记载)、(3)在无外加电压时,使棒状液晶分子实质上垂直取向,而在外加电压时,使棒状液晶分子扭曲多畴取向的模式(n-ASM模式)的液晶单元(日本液晶讨论会的会刊58~59(1998)记载)、以及(4)SURVAIVAL模式的液晶单元(LCD International 98发表)中的任意一个。
图6和图7是表示同时搭载了本发明的第一形态的相位差薄膜和作为双轴性薄膜的第二相位差薄膜的本发明的VA模式液晶显示装置的实施方式的结构的示意图。
图6和图7的结构仅第二相位差薄膜的轴配置(慢轴的方向)不同。
图6的液晶显示装置具有使吸收轴9及2正交地配置的成对的第一偏振膜3及第二偏振膜8、和在该成对的偏振膜3及8之间配置的液晶单元6。液晶单元6在图中省略,其具有成对的基板和在该成对的基板间配置的液晶层,其是该液晶层中的液晶分子在黑显示时相对于基板实质上正交地取向、即垂直取向模式的液晶单元。第一及第二偏振膜3及8的外侧表面上,分别配置有保护薄膜。
图6的液晶显示装置还具有配置于第一偏振膜3与液晶单元6之间的第一相位差薄膜(本发明的第二形态的相位差单元)21、及配置于第二偏振膜8与液晶单元6之间的作为双轴性薄膜的第二相位差薄膜22。第一及第二相位差薄膜21及22也可以分别作为第一及第二偏振膜3及8的液晶单元侧的保护薄膜而发挥作用。
图6或图7的结构中,作为本发明的第二形态的相位差薄膜的第一相位差薄膜,厚度方向的延迟(Rth)为200~400nm,优选为230~370nm,更优选为250~400nm,特别优选为270~350nm。
并且,Rth(450)/Rth(550)为1.04~1.09,优选为1.05~1.09,更优选为1.06~1.09,特别优选为1.06~1.08。
图6中,第二相位差薄膜22的面内慢轴与第二偏振膜8的吸收轴正交,并且具有满足上述式(3-2)及(4-2)的光学特性。第二位相位差薄膜22为双轴性薄膜,面内延迟Re(550)为200~300nm,优选为240~290nm,特别优选为260~280nm。并且,Nz值约为0.5,具体地说为0.3<Nz<0.7,优选为0.4~0.6。
图6中,第一及第二偏振膜3及8的任意一个可以是背光侧偏振膜,也可以是可见侧偏振膜,但第一偏振膜3优选在背光侧。
而且,图6中,由第一相位差薄膜21、第一偏振膜3和保护薄膜1形成的层叠体是本发明的偏振片,优选用作背光侧偏振片。
图8和图9是表示同时搭载了本发明的第二形态的相位差薄膜和作为双轴性薄膜的第二相位差薄膜的本发明的VA模式的液晶显示装置的其它实施方式的结构的示意图。图8所示的结构是,相对于图6所示的结构相对,第二偏振片保护薄膜(单元侧)插入在第二相位差薄膜与第二偏振膜之间。同样,图9所示的结构是,相对于图7所示的结构,第二偏振片保护薄膜(单元侧)插入在第二相位差薄膜与第二偏振膜之间。图8和图9所示的结构的第二相位差薄膜的轴配置(慢轴的朝向)不同。
图8和图9所示的结构中,第二偏振片保护薄膜优选为实质上光学各向同性的薄膜。
作为实质上各向同性的薄膜,面内的延迟(Re)优选为0~20nm,更优选为0~10nm,最优选为0~5nm。并且,厚度方向的延迟(Rth)优选为-60nm~60nm,更优选为-40nm~40nm,进一步优选为-20nm~20nm。波长分散优选Re400/Re700之比小于1.2。
偏振片保护薄膜只要能满足上述光学特性就行,对材质没有特别限制,但从偏振片加工的容易性的观点出发,优选为纤维素酯薄膜。
而且,图8或图9的结构中,第一相位差薄膜和第二相位差薄膜的光学特性的优选范围与图6或图7所示结构的液晶显示装置相同。
搭载了第二相位差薄膜和本发明的第二形态的相位差薄膜的本发明的VA模式的实施方式可以是图6~图9的任意一种结构,但从可以更正确地进行光学补偿的观点考虑,更优选图6或图8的结构,从可以使液晶面板较薄的观点考虑,特别优选图6的结构。
图10中是将图8所示结构的VA模式液晶显示装置的光学补偿机构的一个例子显示在庞加莱球上。图10是将从图8的第一偏振膜3入射的光的偏振状态I通过第一相位差薄膜(本发明的第二形态的相位差薄膜)21、液晶单元6以及第二相位差薄膜22到达斜方向(45°)的消光点II的轨迹显示在庞加莱球上的图。因为使用本发明的第二形态的相位差薄膜作为第一相位差薄膜21,因此由于液晶单元6的双折射性的波长相关性由于通过第一相位差薄膜21而被抵消,之后,由于第二相位差薄膜22,R、G及B的任意一个的光均可以使偏振状态接近消光点II。结果,没有斜方向上的漏光,而且可以减少色彩偏差。
实施例
下面,对本发明的实施例进行说明,但本发明并不限于下述实施例。
首先,对本发明的第一形态的相位差薄膜及使用其的偏振片进行说明,然后,对搭载了本发明的第一形态的相位差薄膜和负A板的VA模式的液晶显示装置的实施例进行说明。
接着,对本发明的第二形态的相位差薄膜及使用其的偏振片进行说明,然后,对搭载了本发明的第二形态的相位差薄膜和双轴性薄膜的VA模式的液晶显示装置的实施例进行说明。
1.本发明的第一形态的实施例
[实施例1-1]
<醋酸纤维素薄膜的制作>
(醋酸纤维素薄膜(CAF1)的制作)
将下述组合物投入混合槽中,边加热边搅拌,使各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液。
醋酸纤维素溶液组成 | 内层(质量份) | 外层(质量份) |
乙酰化度为60.9%的醋酸纤维素 | 100 | 100 |
磷酸三苯酯(增塑剂) | 7.8 | 7.8 |
联苯基磷酸二苯酯(增塑剂) | 3.9 | 3.9 |
二氯甲烷(第一溶剂) | 293 | 314 |
甲醇(第二溶剂) | 71 | 76 |
1-丁醇(第三溶剂) | 1.5 | 1.6 |
二氧化硅微粒(AEROSIL R972,日本Aerosil株式会社制) | 0 | 0.8 |
下述通式(A)所示的延迟提高剂 | 1.7 | 0 |
通式(A)
延迟提高剂
使用三层共挤流延机,将得到的内层用胶浆浓液和外层用胶浆浓液在冷却至0℃的滚筒上流延。将残留溶剂量为70质量%的薄膜从滚筒上剥离,两端用针板拉幅机固定,以搬送方向的拉伸比为110%进行搬送,同时在80℃下进行干燥,当残留溶剂量变为10%时,进一步在110℃下进行干燥。之后,在140℃的温度下干燥30分钟,制造残留溶剂为0.3质量%的醋酸纤维素(CAF1)(外层:3μm、内层:74μm、外层:3μm)。对制作的醋酸纤维素薄膜进行光学特性测定。
得到的醋酸纤维素薄膜的宽为1340mm、厚为80μm。使用KOBRA21ADH在波长550nm下测定延迟值(Re)时为2nm。并且,在波长550nm下测定延迟值(Rth)时为90nm。
(醋酸纤维素薄膜(CAF2)~(CAF4)的制作)
对于上述制作的醋酸纤维素薄膜(CAF1),如下表所示改变内层的膜厚,制作醋酸纤维素薄膜(CAF2)~(CAF4)。
CAF1 | CAF2 | CAF3 | CAF4 | |
外层膜厚 | 3μm | 3μm | 3μm | 3μm |
内层膜厚 | 74μm | 94μm | 134μm | 184μm |
总膜厚 | 80μm | 100μm | 140μm | 190μm |
Re(550)(nm) | 2 | 2 | 2 | 2 |
Rth(450)(nm) | 83 | 104 | 145 | 197 |
Rth(550)(nm) | 90 | 113 | 158 | 214 |
Rth(450)/Rth(550) | 0.92 | 0.92 | 0.92 | 0.92 |
<相位差薄膜(F1-1)的制作>
使市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)通过温度为60℃的感应式加热辊,将薄膜表面温度升温至40℃后,利用棒涂机以14ml/m2涂布下述组成的碱性溶液A,在加热至110℃的蒸汽式远红外线加热器(株式会社Noritake Company制)下停留10秒后,同样使用棒涂机以3ml/m2涂布纯水。此时的薄膜温度为40℃。接着,重复进行3次利用喷泉式刮刀涂布机进行的水洗和利用气刀进行的除水,然后在70℃的干燥区域停留2秒使其干燥。
-------------------------------------------------
<碱性溶液A的组成>
-------------------------------------------------
氢氧化钾 4.7质量份
水 15.7质量份
异丙醇 64.8质量份
丙二醇 14.9质量份
C16H33O(CH2CH2O)10H(表面活性剂) 1.0质量份
-------------------------------------------------
使用#14的绕线棒,将下述组成的取向膜涂布液连续地涂布于上述制作的长条状醋酸纤维素薄膜的实施了皂化处理的表面上。使用60℃的热风干燥60秒,再使用100℃的热风干燥120秒,形成取向膜。
-------------------------------------------------
取向膜涂布液的组成
-------------------------------------------------
下述的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
-------------------------------------------------
改性聚乙烯醇
制备下述组成的含有盘状液晶性化合物的涂布液(S1-1),使用绕线棒将其连续地涂布于上述制作的取向膜上。薄膜的搬送速度为20m/分钟。通过从室温连续加热至80℃的工序使溶剂干燥,之后,在120℃的干燥区域加热90秒,使盘状液晶性化合物取向。接着,将薄膜温度保持在90℃,使用高压水银灯以500mJ/cm2照射UV光,使液晶化合物的取向固定化,形成光学各向异性层,制作相位差薄膜(F1-1)。
涂布液(S1-1)的组成
----------------------------------------------------------------
含有盘状液晶化合物的涂布液(S1-1)的组成
----------------------------------------------------------------
下述的盘状液晶性化合物(I) 91质量份
环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,大阪有机化学株式会社制)
9质量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy公司制) 3质量份
增感剂(Kayacure DETX,日本化药株式会社制) 1质量份
下述的含氟聚合物A 0.4质量份
甲乙酮 212质量份
-----------------------------------------------------------------
盘状液晶性化合物(I)
含氟聚合物A
MW=33000
使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定制作的相位差薄膜(F1-1)的光学特性。在波长550nm下测定的Re为2nm、Rth为370nm。
<相位差薄膜(F2-1)和(F3-1)的制作>
将相位差薄膜(F1-1)的制作中所使用的市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)分别变为上述制作的醋酸纤维素薄膜(CAF3)和(CAF4),并且改变光学各向异性层的膜厚以使延迟值成为下表的值,除此之外,按照与相位差薄膜(F1-1)同样的方法分别制作相位差薄膜(F2-1)和(F3-1)。
对于制作的相位差薄膜(F2-1)和(F3-1),使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定光学特性。
<相位差薄膜(F4-1)的制作>
以与上述制作的相位差薄膜(F1-1)的制作相同的方法在市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)上形成取向膜。
制备下述组成的含有盘状液晶性化合物的涂布液(S2-1),使用绕线棒将其连续地涂布于上述制作的取向膜上。薄膜的搬送速度为20m/分钟。通过从室温连续加热至80℃的工序使溶剂干燥,之后,在110℃的干燥区域加热90秒,使盘状液晶性化合物取向。接着,将薄膜温度保持在70℃,使用高压水银灯以500mJ/cm2照射UV光,使液晶化合物的取向固定化,形成光学各向异性层,制作相位差薄膜(F4-1)。
涂布液(S2-1)的组成
-----------------------------------------------------------
含有盘状液晶化合物的涂布液(S2-1)的组成
-----------------------------------------------------------
前述的盘状液晶性化合物D-524 100质量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy公司制) 3质量份
增感剂(Kayacure DETX,日本化药株式会社制) 1质量份
上述含氟聚合物A 0.4质量份
甲乙酮 212质量份
-----------------------------------------------------------
对于制作的相位差薄膜(F4-1),使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定光学特性。
<相位差薄膜(F5-1)和(F6-1)的制作>
将相位差薄膜(F4-1)的制作中所使用的市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)分别变为上述制作的醋酸纤维素薄膜(CAF3)和(CAF4),并且改变光学各向异性层的膜厚以使延迟值成为下表所示的值,除此之外,按照与相位差薄膜(F4-1)同样的方法分别制作相位差薄膜(F5-1)和(F6-1)。
<相位差薄膜(F7-1)~(F9-1)的制作>
相对于上述制作的相位差薄膜(F4-1)中使用的涂布液(S2-1),将盘状化合物由D-524变为D-521,制备涂布液(S3-1)。
相对于上述制作的相位差薄膜(F4-1)~(F6-1),除了使用涂布液(S3-1)之外,以同样的方法制作相位差薄膜(F7-1)~(F9-1)。
<相位差薄膜(F10-1)~(F12-1)的制作>
相对于上述制作的相位差薄膜(F3-1)中使用的涂布液(S2-1),将盘状化合物由D-524变为D-10,制备涂布液(S4-1)。
相对于上述制作的相位差薄膜(F4-1)~(F6-1),除了使用涂布液(S4-1)以外,以同样的方法制作相位差薄膜(F10-1)~(F12-1)。
<相位差薄膜(F13-1)的制作>
在安装有机械式搅拌装置、迪安-斯达克装置、氮导入管、温度计和冷凝管的反应容器(500mL)内,加入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐(Clariant Japan株式会社制)17.77g(40mmol)和2,2-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯(和歌山精化工业株式会社制)12.81g(40mmol)。接着,加入将异喹啉2.58g(20mmol)溶解在间甲酚275.21g中而得到的溶液,在23℃下搅拌1小时(600rpm),得到均匀的溶液。然后,使用油浴加热反应容器以使反应容器内的温度达到180±3℃,在保持温度的同时搅拌5小时,得到黄色溶液。进一步搅拌3小时后,停止加热和搅拌,放冷而回到室温,聚合物以凝胶状析出。
在上述反应容器内的黄色溶液中加入丙酮,使上述凝胶完全溶解,制备稀释溶液(7质量%)。将该稀释溶液边持续搅拌边一点一点地加入到2L的异丙醇中,析出白色粉末。滤取该粉末,投入1.5L的异丙醇中进行洗涤。进一步再次重复同样的操作,洗涤后再次滤取上述粉末。将其在60℃的空气循环式恒温箱中干燥48小时后,在温度150℃下干燥7小时,得到聚酰亚胺粉末(收率85%)。上述聚酰亚胺的重均分子量(Mw)为124000、亚胺化率为99.9%。
将上述聚酰亚胺粉末溶解于甲基异丁基酮中,制备15质量%的聚酰亚胺溶液(涂布液S5-1)。利用棒式涂布机,将该聚酰亚胺溶液单方向地涂布在含有三乙酰纤维素的高分子薄膜[富士胶片株式会社制,商品名“ZRF80S(Re[550]=0.5nm,Rth[550]=1.0nm)”]的表面。然后,在温度为135±1℃的空气循环式恒温箱内干燥5分钟,再在温度为150±1℃的空气循环式恒温箱内干燥10分钟,使溶剂蒸发,制作具有聚酰亚胺层(厚9.3μm)的相位差薄膜(F13-1)。其特性如下表所示。
对于上述制作的相位差薄膜(F1-1)~(F13-1),将光学特性等总结于下表中。
相位差薄膜(F1-1)~(F13-1)中,(F2-1)~(F12-1)是本发明的第一形态的相位差薄膜的实施例,(F1-1)和(F13-1)是其比较例。
而且,通过以下方法评价下表中相位差薄膜的不均匀性。
(不均匀性的评价)
在设于暗室内的显示壳(schaukasten)上,放置2张偏振片,使其吸收轴相互正交,在2张偏振片之间放置上述制作的相位差薄膜,从沿与法线方向成60度的方向离开1m处观察,根据以下标准评价不均匀性(光斑)。
◎:认为没有发生不均匀性
○:稍微发生不均匀性
△:一部分发生不均匀性
×:全部发生不均匀性
(偏振片(P1-1)的制作)
对相位差薄膜(F1-1)进行皂化处理,制作使碘吸附在拉伸的聚乙烯醇薄膜上的偏振膜,使用聚乙烯醇系粘合剂,将进行了皂化处理的相位差薄膜(F1-1)以辊对辊(roll to roll)的方式粘贴在偏振膜的一个面上。
另外,对市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)进行皂化处理,使用聚乙烯醇系粘合剂,以辊对辊的方式粘贴在上述偏振膜的另一面上,在温度70℃下干燥10分钟以上,制作偏振片(P1-1)。
(偏振片(P2-1)~(P13-1)的制作)
对于上述制作的偏振片(P1-1),将相位差薄膜(F1-1)替换成相位差薄膜(F2-1)~(F13-1),除此之外,与偏振片(P1-1)同样地制作偏振片(P2-1)~(P13-1)。
(相位差薄膜F111(负A板(A1))的制作)
通过共挤出成型得到:具有由降冰片烯系聚合物(日本Zeon株式会社、Zeonoa 1020,玻璃化转变温度为105℃)形成的[1]层、由苯乙烯-马来酸酐共聚物(Nova Chemical Japan株式会社、Dylark D332,玻璃化转变温度为130℃、低聚物含量为3质量%)形成的[2]层、以及由改性乙烯-乙酸乙酯共聚物(三菱化学株式会社、Modic APA543,维卡软化温度为80℃)形成的[3]层,并且构成为[1]层(15μm)-[3]层(5μm)-[2]层(10μm)-[3]层(5μm)-[1]层(15μm)的未拉伸层叠体薄膜101。
接着,使用拉幅机夹具的长度方向的间隔在把持、搬送连续的长条状薄膜期间变窄的结构的拉幅机,将上述得到的长条状未拉伸层叠体薄膜101送至具有沿宽度方向拉伸的功能的拉伸装置(市金工业公司制,商品名“FITZ”),将薄膜温度设定为140℃并在30秒后通过加热区,然后开始拉伸,使薄膜长度方向松弛收缩到0.82倍(收缩率18%),利用拉幅机夹具将宽度方向拉伸1.50倍(拉伸率50%),得到拉伸后的膜厚为114μm的相位差薄膜F111。
根据上述的方法,用KOBRA 21ADH(王子计测机器株式会社制)测定得到的相位差薄膜F111在波长550nm下的Re和Rth。面内延迟Re(550)为150nm,厚度方向延迟Rth(550)为-75nm,面内慢轴与长度方向平行,其偏差为±0.05°,残留挥发成分含量为0.01质量%以下。即,相位差薄膜F111是面内慢轴与长度方向平行的负A板。
《偏振片的制作》
制作使碘吸附在拉伸的聚乙烯醇薄膜上的偏振膜,使用粘合剂,将相位差薄膜F111以辊对辊的方式粘贴在该偏振膜的一个面上。
另外,对市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)进行皂化处理,使用聚乙烯醇系粘合剂,以辊对辊的方式粘贴在上述偏振膜的另一面上,在温度70℃下干燥10分钟以上,制作偏振片(P20-1)。
此时,以上述偏振膜的吸收轴与相位差薄膜F111的慢轴平行的方式进行配置。
(相位差薄膜F113(负A板(A2))的制作)
作为固有双折射为负的材料,使用具有芴骨架的共聚合聚碳酸酯。
聚碳酸酯的聚合可以通过公知的使用光气(碳酰氯)的表面缩聚法进行。在具有搅拌机、温度计和回流冷凝器的反应槽中加入氢氧化钠水溶液和离子交换水,在其中使具有下述结构的单体[A]和[B]以86∶14的摩尔比溶解,在温度20℃下用约60分钟吹入光气。然后,加入对叔丁基苯酚使其乳化后,加入三乙胺,在温度30℃下搅拌约3小时,使反应结束。反应结束后,将有机层分离取出,使二氯甲烷蒸发,得到聚碳酸酯共聚物。得到的共聚物的组成比与投料比几乎相同。而且,玻璃化转变温度为235℃。该共聚物的用乌氏粘度管在温度20℃下求得的二氯甲烷中的极限粘度为0.8。
将该共聚物溶解于二氯甲烷中,制备固体成分浓度为18质量%的胶浆浓液。由该胶浆浓液制作流延薄膜,得到厚度为75μm的长条状的未拉伸薄膜103。该未拉伸薄膜中的残留溶剂量为0.9质量%。
使用拉幅机夹具的长度方向的间隔在把持、搬送连续的长条状薄膜期间变窄的结构的拉幅机,将上述得到的长条状的未拉伸薄膜103送至具有沿宽度方向拉伸的功能的拉伸装置(市金工业公司制,商品名“FITZ”),将薄膜温度设定为245℃并在30秒后通过加热区,然后开始拉伸,使薄膜长度方向松弛收缩到0.85倍(收缩率为15%),利用拉幅机夹具将宽度方向拉伸1.45倍(拉伸率为45%),得到拉伸后的膜厚为62μm的相位差薄膜F113。
根据上述的方法,用KOBRA 21ADH(王子计测机器株式会社制)测定得到的相位差薄膜F113在波长550nm下的Re和Rth。面内延迟Re(550)为136nm,厚度方向延迟Rth(550)为-68nm,面内慢轴与长度方向平行,其偏差为±0.05°,残留挥发成分含量为0.01质量%以下。即,相位差薄膜F113是面内慢轴与长度方向平行的负A板。
《偏振片的制作》
制作使碘吸附在拉伸的聚乙烯醇薄膜上的偏振膜,使用粘合剂,将相位差薄膜F113以辊对辊的方式粘贴在该偏振膜的一个面上。
另外,对市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)进行皂化处理,使用聚乙烯醇系粘合剂,以辊对辊的方式粘贴在上述偏振膜的另一面上,在温度70℃下干燥10分钟以上,制作偏振片(P30-1)。
此时,以上述偏振膜的吸收轴与相位差薄膜F113的慢轴平行的方式进行配置。
制作使碘吸附在拉伸的聚乙烯醇薄膜上的偏振膜,对市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)进行皂化处理,使用聚乙烯醇系粘合剂,以辊对辊的方式粘贴在该偏振膜的两面上,在温度70℃下干燥10分钟以上,制作比较例偏振片(P10-1)。
(液晶显示装置的制作)
《垂直取向液晶单元的制作》
在聚乙烯醇为3质量%的水溶液中,加入十八烷基二甲基氯化铵(偶联剂)1质量%。将其旋涂在带ITO电极的玻璃基板上,在温度160℃下进行热处理后,实施摩擦处理,形成垂直取向膜。摩擦处理是对2张玻璃基板以相反方向实施。将2张玻璃基板相向地合在一起,使单元间隙(d)为约5.0μm。在单元间隙中注入以酯系和乙烷系为主要成分的液晶性化合物(Δn:0.06),制作垂直取向液晶单元A。Δn与d的积为300nm。
在上述垂直取向液晶单元的上下玻璃基板上,用粘合剂粘贴上述制作的偏振片(P1-1)和偏振片(P20-1)。此时,配置偏振片(P1-1)作为背光侧的偏振片,配置偏振片(P20-1)作为可见侧偏振片,以偏振片(P1-1)中所含的相位差薄膜(F1-1)在背光侧与玻璃基板接触,且偏振片(P20-1)中所含的相位差薄膜F111与可见侧的玻璃基板接触的方式粘合在一起。
而且,以偏振片(P1-1)的吸收轴与偏振片(P20-1)的吸收轴正交的方式进行配置。
液晶显示装置(L1-1)为图1所示的结构,第一偏振膜3为背光侧偏振片,第一相位差薄膜F11为相位差薄膜(F1-1),兼为第一偏振膜3的保护薄膜。而且,第二相位差薄膜12为相位差薄膜F111,兼为第二偏振膜8的保护薄膜。
相对于液晶显示装置(L1-1),将背光侧和可见侧偏振片分别变为P0-1,制作液晶显示装置(L0-1)。
另外,相对于液晶显示装置(L1-1),如下表所示改变背光侧偏振片,制作液晶显示装置(L2-1)~(L7-1)。
相对于上述制作的液晶显示装置(L0-1)~(L7-1),用下述的方法评价正面和斜方向漏光、以及从正面和斜方向观察时的色彩偏移,并总结如下。
而且,液晶显示装置(L7-1)从斜方向观察时的不均匀性非常强,不能评价斜方向漏光和斜方向色彩偏移。
(1)漏光(正面)
在设于暗室内的显示壳上,放置未粘贴偏振片的状态的液晶单元,以在沿法线方向离开1m处设置的亮度计(分光放射亮度计CS-1000:Minolta株式会社制)测定亮度1。
接着,在与上述相同的显示壳上放置粘贴了偏振片的各液晶显示装置,与上述同样地测定亮度2,将其与亮度1的比率所表示的值作为正面漏光。
(2)漏光(斜方向)
在设于暗室内的显示壳上,放置未粘贴偏振片的状态的液晶单元,以在以液晶单元的摩擦方向为基准向左偏45度的方位、并且沿与液晶单元的法线方向成60度的方向离开1m处设置的亮度计(分光放射亮度计CS-1000:Minolta株式会社制)测定亮度1。
接着,在与上述相同的显示壳上放置粘贴了偏振片的各液晶显示装置,与上述同样地测定亮度2,将其与亮度1的百分比所表示的值作为斜方向漏光。
(3)黑显示时的色彩偏移(正面)
在设于暗室内的显示壳上,放置粘贴了偏振片的状态的液晶单元,从在沿法线方向离开1m处设置的位置处观察液晶单元,按照下述的方式评价色泽和其强度。色彩偏移的强度根据下述标准评价。
○:看不到特定的色泽
○△:稍微看到特定的色泽
△:看到少量特定的色泽
×:明显看到特定的色泽
(4)黑显示时的色彩偏移(斜方向)
在设于暗室内的显示壳上,放置粘贴了偏振片的状态的液晶单元,从以液晶单元的摩擦方向为基准向左偏45度的方位、并且沿与液晶单元的法线方向成60度的方向离开1m处,以与上述(3)同样的标准评价黑显示时的色彩偏移。
表1-1
比较例 | 比较例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 比较例 | 实施例 | |
显示装置 | L0-1 | L1-1 | L2-1 | L3-1 | L4-1 | L5-1 | L6-1 | L7-1 | L8-1 |
背光侧偏振片 | P10-1 | P1-1 | P2-1 | P3-1 | P4-1 | P5-1 | P6-1 | P13-1 | P6-1 |
保护薄膜 | TD80UL | 相位差薄膜F1-1 | 相位差薄膜F2-1 | 相位差薄膜F3-1 | 相位差薄膜F4-1 | 相位差薄膜F5-1 | 相位差薄膜F6-1 | 相位差薄膜F13-1 | 相位差薄膜F6-1 |
Re(550)(nm) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
Rth(550)(nm) | 44 | 370 | 370 | 370 | 370 | 370 | 370 | 370 | 370 |
Rth(450)/Rth(550) | 0.840 | 1.123 | 1.058 | 1.021 | 1.070 | 1.056 | 1.023 | 1.065 | 1.023 |
可见侧偏振片 | P10-1 | P20-1 | P20-1 | P20-1 | P20-1 | P20-1 | P20-1 | P20-1 | P30-1 |
保护薄膜 | TD80UL | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F111 | 相位差薄膜F113 |
Re(550)(nm) | 2 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 150 | 136 |
Rth(550)(nm) | 44 | -75 | -75 | -75 | -75 | -75 | -75 | -75 | -68 |
Rth(550)/Re(550) | 22.00 | -0.50 | -0.50 | -0.50 | -0.50 | -0.50 | -0.50 | -0.50 | -0.50 |
慢轴 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 | 长度方向 |
漏光(正面) | >0.05 | 0.023 | 0.018 | 0.006 | 0.020 | 0.018 | 0.006 | 0.006 | 0.006 |
漏光(斜方向) | >0.05 | 0.028 | 0.022 | 0.011 | 0.025 | 0.022 | 0.012 | -- | 0.011 |
色彩偏移(正面) | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
色彩偏移(斜方向) | × | △ | ○△ | ○ | ○△ | ○△ | ○ | -- | ○ |
不均匀性(斜方向) | ◎ | △ | ○ | ◎ | ○ | ◎ | ◎ | × | ◎ |
由表1-1的结果可知如下事项。
将本发明的第一形态的相位差薄膜与负A板组合使用的VA模式的液晶显示装置没有不均匀性,斜方向的漏光和斜方向的色彩偏移都极良好。
特别是,搭载了具有使用含有盘状化合物D-524(通式(D I)的液晶化合物)的涂布液S2-1而形成的光学各向异性层的本发明的实施例的相位差薄膜(F4-1~F6-1)的VA模式的液晶显示装置的偏振片的厚度薄、没有不均匀性、斜方向的漏光少、斜方向的色彩偏移也少,特别优良。
2.本发明的第二形态的实施例
[实施例1-2]
<相位差薄膜(F1-2)的制作>
使市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制,膜厚为80μm)通过温度为60℃的感应式加热辊,将薄膜表面温度升温至40℃后,利用棒涂机以14ml/m2涂布下述组成的碱性溶液A,在加热到110℃的蒸汽式远红外线加热器(株式会社Noritake Company制)下停留10秒,同样地使用棒涂机以3ml/m2涂布纯水。此时的薄膜温度为40℃。接着,重复进行3次利用喷泉式刮刀涂布机进行的水洗和气刀进行的除水,然后在70℃的干燥区域停留2秒使其干燥。
---------------------------------------------------------
<碱性溶液A的组成>
---------------------------------------------------------
氢氧化钾 4.7质量份
水 15.7质量份
异丙醇 64.8质量份
丙二醇 14.9质量份
C16H33O(CH2CH2O)10H(表面活性剂) 1.0质量份
---------------------------------------------------------
使用#14的绕线棒,将下述组成的取向膜涂布液连续地涂布于上述制作的长条状醋酸纤维素薄膜的实施了皂化处理的表面上。使用60℃的热风干燥60秒,再使用100℃的热风干燥120秒,形成取向膜。
-----------------------------------------------------
取向膜涂布液的组成
-----------------------------------------------------
下述的改性聚乙烯醇 10质量份
水 371质量份
甲醇 119质量份
戊二醛 0.5质量份
-----------------------------------------------------
改性聚乙烯醇
制备下述组成的含有盘状液晶性化合物的涂布液(S1-2),使用绕线棒将其连续地涂布于上述制作的取向膜上。薄膜的搬送速度为20m/分钟。通过从室温连续加热至80℃的工序使溶剂干燥,之后,在120℃的干燥区域加热90秒,使盘状液晶性化合物取向。接着,将薄膜温度保持在90℃,使用高压水银灯以500mJ/cm2照射UV光,使液晶化合物的取向固定化,形成光学各向异性层,制作相位差薄膜(F1-2)。
涂布液(S1-2)的组成
----------------------------------------------------------------
含有盘状液晶化合物的涂布液(S1-2)的组成
----------------------------------------------------------------
下述的盘状液晶性化合物(I) 91质量份
环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,大阪有机化学株式会社制)
9质量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy公司制) 3质量份
增感剂(Kayacure DETX,日本化药株式会社制) 1质量份
下述含氟聚合物A 0.4质量份
甲乙酮 212质量份
------------------------------------------------------------------
盘状液晶性化合物(I)
含氟聚合物A
MW=33000
使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定制作的相位差薄膜(F1-2)的光学特性。在波长550nm下测定的Re为2nm、Rth为300nm。
<相位差薄膜(F2-2)的制作>
(醋酸纤维素薄膜(CAF1-2)的制作)
将下述组合物投入混合槽中,边加热边搅拌,使各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液。
延迟提高剂
使用三层共挤流延机,将得到的内层用胶浆浓液和外层用胶浆浓液在冷却至0℃的滚筒上流延。将残留溶剂量为70质量%的薄膜从滚筒上剥离,两端用针板拉幅机固定,以搬送方向的拉伸比为110%进行搬送,同时在80℃下进行干燥,当残留溶剂量变为10%时,进一步在110℃下进行干燥。之后,在140℃的温度下干燥30分钟,制造残留溶剂为0.3质量%的醋酸纤维素(CAF1-2)(外层:3μm、内层:74μm、外层:3μm)。对制作的醋酸纤维素薄膜进行光学特性测定。
得到的醋酸纤维素薄膜(CAF1-2)的宽为1340mm、厚为80μm。使用KOBRA 21ADH在波长550nm下测定延迟值(Re)时为2nm。并且,在波长550nm下测定延迟值(Rth)时为80nm。
将相位差薄膜(F1-2)的制作中所使用的市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)变为上述制作的醋酸纤维素薄膜(CAF1-2),并且改变光学各向异性层的膜厚以使延迟值成为下表的值,除此之外,与相位差薄膜(F1-2)同样地制作相位差薄膜(F2-2)。
对于制作的相位差薄膜(F2-2),使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定光学特性。在波长550nm下测定的Re为2nm、Rth为300nm。
<相位差薄膜(F3-2)的制作>
以与上述制作的相位差薄膜(F1-2)的制作相同的方法在市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)上形成取向膜。
制备下述组成的含有盘状液晶性化合物的涂布液(S2-2),使用绕线棒将其连续地涂布于上述制作的取向膜上。薄膜的搬送速度为20m/分钟。通过从室温连续加热至80℃的工序使溶剂干燥,之后,在110℃的干燥区域加热90秒,使盘状液晶性化合物取向。接着,将薄膜温度保持在70℃,使用高压水银灯以500mJ/cm2照射UV光,使液晶化合物的取向固定化,形成光学各向异性层,制作相位差薄膜(F3-2)。
涂布液(S2-2)的组成
----------------------------------------------------------------
含有盘状液晶化合物的涂布液(S2-1)的组成
----------------------------------------------------------------
前述的盘状液晶性化合物D-524 91质量份
环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(V#360,大阪有机化学株式会社制)
9质量份
光聚合引发剂(Irgacure 907,Ciba-Geigy公司制) 3质量份
增感剂(Kayacure DETX,日本化药株式会社制) 1质量份
上述含氟聚合物A 0.4质量份
甲乙酮 212质量份
-----------------------------------------------------------------
对于制作的相位差薄膜(F3-2),使用自动双折射率计(KOBRA-21ADH,王子计测机器株式会社公司制)测定光学特性。在波长550nm下测定的Re为2nm、Rth为300nm。
<相位差薄膜(F4-2)的制作>
将相位差薄膜(F3-2)的制作中所使用的市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)变为上述制作的醋酸纤维素薄膜(CAF1-2),并且改变光学各向异性层的膜厚以使延迟值成为下表所示的值,除此之外,与相位差薄膜(F3-2)同样地制作相位差薄膜(F4-2)。
<相位差薄膜(F5-2)和(F6-2)的制作>
相对于上述制作的相位差薄膜(F3-2)中使用的涂布液(S2-2),将盘状化合物由D-524变为D-521,制备涂布液(S3-2)。
相对于上述制作的相位差薄膜(F3-2)和(F4-2),除了使用涂布液(S3-2)之外,以同样的方法制作相位差薄膜(F5-2)和(F6-2)。
<相位差薄膜(F7-2)~(F8-2)的制作>
相对于上述制作的相位差薄膜(F3-2)中使用的涂布液(S2-2),将盘状化合物由D-524变为D-10,制备涂布液(S4-2)。
相对于上述制作的相位差薄膜(F3-2)和(F4-2),除了使用涂布液(S4-2)之外,以同样的方法制作相位差薄膜(F7-2)和(F8-2)。
<相位差薄膜(F9-2)的制作>
在安装有机械式搅拌装置、迪安-斯达克装置、氮导入管、温度计和冷凝管的反应容器(500mL)内,加入2,2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙酸二酐(Clariant Japan株式会社制)17.77g(40mmol)和2,2-双(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯(和歌山精化工业株式会社制)12.81g(40mmol)。接着,加入将异喹啉2.58g(20mmol)溶解在间甲酚275.21g中而得到的溶液,在23℃下搅拌1小时(600rpm),得到均匀的溶液。然后,使用油浴加热反应容器以使反应容器内的温度达到180±3℃,在保持温度的同时搅拌5小时,得到黄色溶液。进一步搅拌3小时后,停止加热和搅拌,放冷而回到室温,聚合物以凝胶状析出。
在上述反应容器内的黄色溶液中加入丙酮,使上述凝胶完全溶解,制备稀释溶液(7质量%)。将该稀释溶液边持续搅拌边一点一点地加入到2L的异丙醇中,析出白色粉末。滤取该粉末,投入1.5L的异丙醇中进行洗涤。进一步再次重复同样的操作,洗涤后再次滤取上述粉末。将其在60℃的空气循环式恒温箱中干燥48小时后,在温度150℃下干燥7小时,得到聚酰亚胺粉末(收率85%)。上述聚酰亚胺的重均分子量(Mw)为124000、亚胺化率为99.9%。
将上述聚酰亚胺粉末溶解于甲基异丁基酮中,制备15质量%的聚酰亚胺溶液(涂布液S5-2)。利用棒式涂布机,将该聚酰亚胺溶液单方向地涂布在含有三乙酰纤维素的高分子薄膜[富士胶片株式会社制,商品名“ZRF80S(Re[550]=0.5nm,Rth[550]=1.0nm)”]的表面上。然后,在135±1℃的空气循环式恒温箱内干燥5分钟,再在温度为150±1℃的空气循环式恒温箱内干燥10分钟,使溶剂蒸发,制作具有聚酰亚胺层(厚7.5μm)的相位差薄膜(F9-2)。其特性如下表所示。
将上述制作的相位差薄膜(F1-2)~(F9-2)的结果总结于下表中。
而且,在下表中通过以下方法评价相位差薄膜的不均匀性。
(不均匀性的评价)
在设于暗室内的显示壳上,放置2张偏振片,使其吸收轴相互正交,在2张偏振片之间放置上述制作的相位差薄膜,从沿与法线方向成60度的方向离开1m处观察,根据以下标准评价不均匀性(光斑)。
◎:认为没有发生不均匀性
○:稍微发生不均匀性
△:一部分发生不均匀性
×:全部发生不均匀性
(偏振片(P1-2)的制作)
对相位差薄膜(F1-2)进行皂化处理,制作使碘吸附在拉伸的聚乙烯醇薄膜上的偏振膜,使用聚乙烯醇系粘合剂,将进行了皂化处理的相位差薄膜(F1-2)以辊对辊的方式粘贴在偏振膜的一个面上。
另外,对市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制)进行皂化处理,使用聚乙烯醇系粘合剂,以辊对辊的方式粘贴在上述偏振膜的另一面上,在温度70℃下干燥10分钟以上,制作偏振片(P1-2)。
(偏振片(P2-2)~(P9-2)的制作)
相对于上述制作的偏振片(P1-2),将相位差薄膜(F1-2)替换成相位差薄膜(F2-2)~(F9-2),除此之外,按照与偏振片(P1-2)同样的方法制作偏振片(P2-2)~(P9-2)。
<醋酸纤维素薄膜(T0-2)的制作>
(醋酸纤维素溶液的制备)
将下述组合物投入混合槽中,进行搅拌,使各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液A。
醋酸纤维素溶液A的组成
-----------------------------------------------------------
乙酰基取代度2.94的醋酸纤维素 100.0质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 402.0质量份
甲醇(第二溶剂) 60.0质量份
------------------------------------------------------------
(消光剂(matte agent)溶液的制备)
将平均粒径为16nm的二氧化硅粒子(AEROSIL R972,日本Aerosil株式会社制)20质量份、甲醇80质量份充分搅拌混合30分钟,制成二氧化硅粒子分散液。将该分散液与下述组合物一起投入分散机,再搅拌30分钟以上,使各成分溶解,制备消光剂溶液。
消光剂溶液的组成
-----------------------------------------------------
平均粒径16nm的二氧化硅粒子分散液 10.0质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 76.3质量份
甲醇(第二溶剂) 3.4质量份
醋酸纤维素溶液A 10.3质量份
------------------------------------------------------------
(添加剂溶液的制备)
将下述组合物投入混合槽中,边加热边搅拌,使各成分溶解,制备醋酸纤维素溶液。
添加剂溶液的组成
-----------------------------------------------------------
下述光学各向异性下降剂 49.3质量份
下述的波长分散调节剂 4.9质量份
二氯甲烷(第一溶剂) 58.4质量份
甲醇(第二溶剂) 8.7质量份
醋酸纤维素溶液A 12.8质量份
-----------------------------------------------------------
光学各向异性降低剂
波长分散调节剂
(醋酸纤维素薄膜的制作)
将94.6质量份上述醋酸纤维素溶液A、1.3质量份消光剂溶液、4.1质量份添加剂溶液分别过滤后混合,用带流延机进行流延。以上述组成使将光学各向异性降低的化合物和波长分散调节剂相对于醋酸纤维素的质量比分别为12%、1.2%。当残留溶剂量为30%时将薄膜从带上剥离,在140℃下干燥40分钟,制造厚度为80μm的长条状醋酸纤维素薄膜T0。所得薄膜的面内延迟(Re)为1nm(慢轴为与薄膜长度方向垂直的方向)、厚度方向的延迟(Rth)为-1nm。
(偏振片(P0-2)的制作)
对于上述制作的偏振片(P1-2),将相位差薄膜(F1-2)变为醋酸纤维素薄膜(T0-2),制作偏振片(P0-2)。
(偏振片(P10-2)的制作)
对于上述制作的偏振片(P1-2),将相位差薄膜(F1-2)变为市售的醋酸纤维素薄膜(FUJITAC TD80UF,富士胶片株式会社制),制作偏振片(P10-2)。
(液晶显示装置的制作)
《垂直取向液晶单元的制作》
在聚乙烯醇为3质量%的水溶液中,加入十八烷基二甲基氯化铵(偶联剂)1质量%。将其旋涂在带ITO电极的玻璃基板上,在160℃下进行热处理后,实施摩擦处理,形成垂直取向膜。摩擦处理是对2张玻璃基板以相反方向实施。将2张玻璃基板相向地合在一起,使单元间隙(d)为约5.0μm。在单元间隙中注入以酯系和乙烷系为主要成分的液晶性化合物(Δn:0.06),制作垂直取向液晶单元A。Δn与d的积为300nm。
而且,上述液晶单元在不存在电场的状态下厚度方向的延迟Rth的波长分散性Rth(450)/Rth(550)为1.07。此时,Rth(450)和Rth(550)分别为电场不存在的状态下在450nm和550nm下液晶单元的厚度方向的延迟Rth。
在上述垂直取向液晶单元的上下玻璃基板上,用粘合剂粘贴上述制作的偏振片(P1-2)和偏振片(P0-2)。此时,配置偏振片(P1-2)作为背光侧的偏振片,配置偏振片(P0-2)作为可见侧偏振片,以偏振片(P1-2)中所含的相位差薄膜(F1-2)在背光侧与玻璃基板接触、且偏振片(P0-2)中所含的相位差薄膜(T0-2)与可见侧的玻璃基板接触的方式粘合在一起。
而且,以偏振片(P1-2)的吸收轴与偏振片(P0-2)的吸收轴正交的方式进行配置。
液晶显示装置(L1-2)为图5所示的结构,第一偏振膜3为背光侧偏振片,第一相位差薄膜21为相位差薄膜(F1-2),兼为第一偏振膜3的保护薄膜。
对于液晶显示装置(L1-2),如表1-2所示改变背光侧偏振片,制作液晶显示装置(L0-2)、(L2-2)~(L5-2)。
对于上述制作的液晶显示装置(L0-2)~(L5-2),用下述的方法评价正面和斜方向漏光、以及从正面和斜方向观察时的色彩偏移,总结在下表1-2中。
(1)漏光(正面)
在设于暗室内的显示壳上,放置未粘贴偏振片的状态的液晶单元,以在沿法线方向离开1m处设置的亮度计(分光放射亮度计CS-1000:Minolta株式会社制)测定亮度1。
接着,在与上述相同的显示壳上放置粘贴了偏振片的各液晶显示装置,按照与上述同样的方法测定亮度2,将其与亮度1的比率所表示的值作为正面漏光。
(2)漏光(斜方向)
在设于暗室内的显示壳上,放置未粘贴偏振片的状态的液晶单元,以在以液晶单元的摩擦方向为基准向左偏45度的方位、并且沿与液晶单元的法线方向成60度的方向离开1m处设置的亮度计(分光放射亮度计CS-1000:Minolta株式会社制)测定亮度1。
接着,在与上述相同的显示壳上放置粘贴了偏振片的各液晶显示装置,与上述同样地测定亮度2,将其与亮度1的百分比所表示的值作为斜方向漏光。
(3)黑显示时的色彩偏移(正面)
在设于暗室内的显示壳上,放置粘贴了偏振片的状态的液晶单元,从在沿法线方向离开1m处设置的位置处观察液晶单元,如下评价色泽和其强度。色彩偏移的强度根据下述标准评价。
○:看不到特定的色泽
○△:稍微看到特定的色泽
△:看到少量特定的色泽
×:明显看到特定的色泽
(4)黑显示时的色彩偏移(斜方向)
在设于暗室内的显示壳上,放置粘贴了偏振片的状态的液晶单元,从以液晶单元的摩擦方向为基准向左偏45度的方位、并且沿与液晶单元的法线方向成60度的方向离开1m处,以与上述(3)同样的标准评价黑显示时的色彩偏移。
(5)不均匀性(光斑)
在设于暗室内的显示壳上,放置未粘贴偏振片的状态的液晶单元,使配置了电极的基板成为显示壳侧,从在以液晶单元的摩擦方向为基准向左偏45度的方位、并且沿与液晶单元的法线方向成60度的方向离开1m处观察,根据以下标准评价不均匀性。
◎:认为没有发生不均匀性
○:稍微发生不均匀性
△:一部分发生不均匀性
×:全部发生不均匀性
表1-2
比较例 | 比较例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | |
显示装置 | L0-2 | L1-2 | L2-2 | L3-2 | L4-2 | L5-2 |
背光侧偏振片 | P10-2 | P1-2 | P2-2 | P3-2 | P4-2 | P9-2 |
保护薄膜 | TD80UL | 相位差薄膜F1-2 | 相位差薄膜F2-2 | 相位差薄膜F3-2 | 相位差薄膜F4-2 | 相位差薄膜F9-2 |
Re(550)(nm) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 1 |
Rth(550)(nm) | 44 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Rth(450)/Rth(550) | 0.840 | 1.114 | 1.096 | 1.063 | 1.052 | 1.065 |
可见侧偏振片 | P0-2 | P0-2 | P0-2 | P0-2 | P0-2 | P0-2 |
保护薄膜 | T0-2 | T0-2 | T0-2 | T0-2 | T0-2 | T0-2 |
Re(550)(nm) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Rth(550)(nm) | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 | -1 |
漏光(正面) | >0.05 | 0.026 | 0.023 | 0.019 | 0.021 | 0.019 |
漏光(斜方向) | >0.05 | 0.041 | 0.035 | 0.029 | 0.031 | --- |
色彩偏移(正面) | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
色彩偏移(斜方向) | × | △ | ○△ | ○△ | ○△ | --- |
不均匀性(斜方向) | ◎ | ○ | ○ | ◎ | ◎ | × |
由表1-2的结果可知如下事项。
对于使用通常的醋酸纤维素薄膜作为偏振片保护薄膜的薄膜,为了消除液晶单元的延迟,可以通过将厚度方向的延迟Rth的相位差薄膜作为偏振片保护薄膜插入液晶单元与起偏器之间而改善斜方向漏光和色彩偏移,但使用本发明的1.04≤Rth(450)/Rth(550)≤1.09的相位差薄膜的VA模式的液晶显示装置没有不均匀性,漏光、色彩偏移都良好。
特别是,搭载了具有使用含有盘状化合物D-524(通式(D I)的液晶化合物)的涂布液S2-2而形成的光学各向异性层的本发明的相位差薄膜的VA模式的液晶显示装置没有不均匀性,斜方向的漏光少,斜方向的色彩偏移也少,特别优良。
接着,对搭载了第二相位差薄膜(双轴性薄膜)和本发明的第二形态的相位差薄膜(相位差薄膜)的VA模式的液晶显示装置进行说明。
(第二相位差薄膜用相位差薄膜B的制作)
通过粘合层将热收缩性薄膜粘合在聚碳酸酯薄膜的两面上后,在152℃下单轴拉伸到1.3倍,得到拉伸薄膜。所得拉伸薄膜的面内相位差(Re)为270nm,Nz值=0.50。
以与上述同样的方法制作垂直取向液晶单元,使用粘合剂将上述制作的偏振片(P3-2)和上述制作的相位差薄膜B粘贴在垂直取向液晶单元的上下玻璃基板上。此时,配置偏振片(P3-2)作为背光侧的偏振片,以偏振片(P3-2)中所含的相位差薄膜(F3-2)与背光侧的玻璃基板接触的方式粘合在一起。而且,在相位差薄膜B上,将上述制作的偏振片(P0-2)以与醋酸纤维素薄膜(T0)接触的方式粘贴,制作液晶显示装置(L8-2)。
另外,液晶显示装置(L8-2)为如图8所示的结构,以偏振片(P0-2)的吸收轴与相位差薄膜B的面内慢轴正交、且偏振片(P3-2)的吸收轴与偏振片(P0-2)的吸收轴正交的方式进行配置。
对于上述制作的液晶显示装置(L8-2),以与上述液晶显示(L1-2)同样的方法进行评价,总结在下表2-2中。
表2-2
实施例 | |
液晶显示装置 | L8-2 |
背光侧偏振片 | P3-2 |
保护薄膜 | 相位差薄膜F3-2 |
Re(550)(nm) | 2 |
Rth(550)(nm) | 300 |
Rth(450)/Rth(550) | 1.063 |
可见侧偏振片 | P0-2 |
保护薄膜 | T0-2 |
相位差薄膜 | 相位差薄膜B |
Re(550)(nm) | 270 |
Rth(550)(nm) | 0 |
Nz | 0.50 |
漏光(正面) | 0.005 |
漏光(斜方向) | 0.010 |
色彩偏移(正面) | ○ |
色彩偏移(斜方向) | ○ |
由表2-2的结果可知如下事项。
通过将本发明的第二形态的相位差薄膜(第一相位差薄膜)与Nz值为0.5的双轴性相位差薄膜(第二相位差薄膜)组合使用,可以得到斜方向的漏光少、色彩偏移少的液晶显示装置。
Claims (21)
1、一种相位差薄膜,其特征在于,具有聚合物薄膜和在该聚合物薄膜上的厚度为5μm以下的光学各向异性层,其中波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)为250~450nm,并且满足下述式(1-1),
(1-1) 1.00≤Rth(450)/Rth(550)≤1.07。
2、一种相位差薄膜,其特征在于,具有聚合物薄膜和在该聚合物薄膜上的厚度为5μm以下的光学各向异性层,其中波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)为200~400nm,并且满足下述式(1-2),
(1-2) 1.04≤Rth(450)/Rth(550)≤1.09。
3、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层的波长550nm的面内延迟Re(550)为0~10nm,波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)为200~400nm,并且满足下述式(2),
(2) 1.05≤Rth(450)/Rth(550)≤1.15。
4、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层的波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)除以所述光学各向异性层的膜厚d的值即Rth(550)/d在0.080以上。
5、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层由聚合性组合物形成。
6、如权利要求5所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合性组合物是包含具有聚合性基团的盘状液晶性化合物的组合物,并且在所述光学各向异性层中,所述盘状液晶化合物的盘状结构单元相对于层面水平取向。
7、如权利要求6所述的相位差薄膜,其特征在于,所述盘状液晶性化合物为下述式(D I)所表示的化合物,
式中,Y11、Y12及Y13各自独立地表示次甲基或氮原子;
L1、L2及L3各自独立地表示单键或二价连接基团;
H1、H2及H3各自独立地表示下述通式(D I-A)或下述通式(D I-B);
通式(D I-A)中,YA1及YA2各自独立地表示次甲基或氮原子;“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置;
“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置;
通式(D I-B)中,YB1及YB2各自独立地表示次甲基或氮原子;“*”表示与上述通式(D I)中的L1~L3侧相结合的位置;
“**”表示与上述通式(D I)中的R1~R3侧相结合的位置;
R1、R2及R3各自独立地表示下述通式(D I-R),
上述通式(D I-R)中,“*”表示与通式(D I)中的H1~H3侧相结合的位置;
L21表示单键或二价连接基团;
Q2表示具有至少1种环状结构的二价基团即环状基团;
n1表示0~4的整数;
L22表示**-O-、**-O-CO-、**-CO-O-、**-O-CO-O-、**-S-、**-N(R)-、**-CH2-、**-CH=CH-或**-C≡C-,“**”表示与Q2侧相结合的位置;
L23表示选自-O-、-S-、-C(=O)-、-NH-、-CH2-、-CH=CH-及-C≡C-、以及它们的组合中的二价连接基团;
Q1表示聚合性基团或氢原子。
8、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述光学各向异性层含有至少一种含氟代脂肪族基团的聚合物。
9、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合物薄膜在波长550nm下的厚度方向的延迟Rth(550)在30nm以上。
10、如权利要求1或2所述的相位差薄膜,其特征在于,所述聚合物薄膜为纤维素酰化物系薄膜。
11、一种偏振片,其特征在于,至少具有偏振膜和权利要求1或2所述的相位差薄膜。
12、一种液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求1所述的相位差薄膜。
13、一种液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜。
14、如权利要求12或13所述的液晶显示装置,其特征在于,具有吸收轴相互正交的一对偏振膜、配置于所述偏振膜之间的一对基板及夹持于所述基板之间的包含液晶性分子的液晶层,所述液晶性分子在没有施加外部电场的非驱动状态下沿与所述基板实质上垂直的方向取向。
15、如权利要求14所述的液晶显示装置,其特征在于,还具有第二相位差薄膜,第二相位差薄膜由高分子拉伸薄膜形成。
16、如权利要求15所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求1所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及波长550nm的厚度方向的延迟Rth(550)满足下述式(3-1)及下述式(4-1),
(3-1) 70nm≤Re(550)≤210nm
(4-1) -0.6≤Rth(550)/Re(550)≤-0.4。
17、如权利要求15所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及波长550nm的Nz值满足下述式(3-2)及下述式(4-2),其中Nz=Rth(550)/Re(550)+0.5,
(3-2) 200nm≤Re(550)≤300nm
(4-2) 0.3<Nz<0.7。
18、如权利要求15所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,所述第二相位差薄膜的波长550nm的面内延迟Re(550)及波长550nm的Nz值满足下述式(5-2)及下述式(6-2),其中Nz=Rth(550)/Re(550)+0.5,
(5-2) 240nm≤Re(550)≤290nm
(6-2) 0.4≤Nz≤0.6。
19、如权利要求15所述的液晶显示装置,其特征在于,具有权利要求2所述的相位差薄膜,第二相位差薄膜满足下述式(7-2),
(7-2) 0.7≤Re(450)/Re(550)≤1.1。
20、如权利要求15~19中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,所述第二相位差薄膜为纤维素酰化物薄膜、降冰片烯系薄膜、聚碳酸酯系薄膜、聚酯系薄膜及聚砜系薄膜中的任一种。
21、如权利要求15~19中任一项所述的液晶显示装置,其特征在于,所述第二相位差薄膜以其面内慢轴和偏振膜的吸收轴相正交的配置方式直接层叠于所述一对偏振膜中的一个。
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