JP2009276618A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶セルの視認側に偏光板及び異方性光学素子を備える液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device including a polarizing plate and an anisotropic optical element on the viewing side of a liquid crystal cell.
液晶表示装置は液晶セルの少なくとも一方に偏光板を有する構成が一般的であり、液晶セルへの電圧の印加によって、液晶セル中の液晶分子の配向状態が変化し、それに伴って液晶セルを透過する光の偏光状態が変換することを利用して、ピクセル毎の明暗を調整し、文字や画像を表示している。このような液晶セルによる偏光状態の変換は、液晶分子の複屈折現象や旋光現象を利用するものである。 A liquid crystal display device generally has a configuration in which at least one of the liquid crystal cells has a polarizing plate. By applying a voltage to the liquid crystal cell, the alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell changes, and the liquid crystal cell is transmitted accordingly. Using the conversion of the polarization state of the light, the brightness and darkness of each pixel is adjusted and characters and images are displayed. Such conversion of the polarization state by the liquid crystal cell utilizes a birefringence phenomenon or an optical rotation phenomenon of liquid crystal molecules.
液晶セルにおける液晶の配向方式としては、例えばVA(Vertical Alignment)方式、IPS(In Plane Switching)方式、TN(Twisted Nematic)方式等が広く採用されている。一方、液晶の複屈折現象を用い、電界効果複屈折方式とも称されるECB(Electrically Controlled Birefringence)方式は、液晶セルの形成おいて、特殊な製造な工程を必要としないことから、その製造が容易であり、安価であるという長所を有している。 As a liquid crystal alignment method in the liquid crystal cell, for example, a VA (Vertical Alignment) method, an IPS (In Plane Switching) method, a TN (Twisted Nematic) method and the like are widely adopted. On the other hand, the ECB (Electrically Controlled Birefringence) method, which is also referred to as a field effect birefringence method, uses a birefringence phenomenon of liquid crystal, and does not require a special manufacturing process in forming a liquid crystal cell. It has the advantage of being easy and inexpensive.
特に、バックライト等の光源を利用する透過モードと、外光を利用する反射モードを併用する半透過ECBモードは、屋外等の外光存在下においても表示の視認性が良好であることから、携帯電話等のモバイル用途で広く用いられている。このような、半透過モードの液晶表示装置においては、透過モードと反射モードの視差を小さくする観点から、液晶セルへ入射する光を円偏光とする方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。 In particular, the transflective ECB mode, which uses a transmissive mode that uses a light source such as a backlight and a reflective mode that uses external light, has good display visibility even in the presence of external light such as outdoors. Widely used in mobile applications such as mobile phones. In such a transflective mode liquid crystal display device, a method has been proposed in which light incident on the liquid crystal cell is circularly polarized from the viewpoint of reducing the parallax between the transmissive mode and the reflective mode (see, for example, Patent Document 1). ).
一方、ECBモードにおいては、他のモードの液晶表示装置に比して正面コントラストが低い点や、視野角が小さい(斜め方向からの視認性が低い)という短所がある。かかる短所を克服する観点からは、液晶セルと偏光板の間に光学補償フィルムを有する液晶パネルを用いたものが一般的に採用されている(例えば特許文献2参照)。 On the other hand, the ECB mode has a disadvantage that the front contrast is lower than that of the liquid crystal display device of other modes and that the viewing angle is small (visibility from an oblique direction is low). From the viewpoint of overcoming such disadvantages, those using a liquid crystal panel having an optical compensation film between a liquid crystal cell and a polarizing plate are generally employed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来の補償方式を用いた半透過ECBモードの液晶表示装置においては、依然正面コントラストや視野角特性が十分とはいえなかった。そのため、かかる特性が改善され、正面コントラストが高く、かつ、全方位において良好な視認性を有する液晶表示装置が求められていた。 However, in a transflective ECB mode liquid crystal display device using a conventional compensation method, the front contrast and viewing angle characteristics are still insufficient. Therefore, there has been a demand for a liquid crystal display device with improved characteristics, high front contrast, and good visibility in all directions.
本願発明者らは、鋭意検討の結果、所定の光学補償方式を採用することにより、上記課題を解決し得ることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明は、電極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持した液晶セルと、該液晶セルの視認側に配置された第1の偏光板と、該液晶セルと該第1の偏光板との間に配置された第1の異方性光学素子と、該第1の異方性光学素子と該液晶セルとの間に配置された、第2の異方性光学素子と、を備える液晶表示装置に関する。本発明の液晶表示装置においては、前記第1の異方性光学素子は、その面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、nx1>ny1≧nz1を満足する。また、前記第2の異方性光学素子は、液晶性材料により形成され、かつ当該液晶性材料の配向方向が異方性光学素子の厚み方向で連続的に変化している部分を有する。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by adopting a predetermined optical compensation method, and have reached the present invention. That is, the present invention provides a liquid crystal cell in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of transparent substrates having electrodes, a first polarizing plate disposed on the viewing side of the liquid crystal cell, the liquid crystal cell and the first polarization A first anisotropic optical element disposed between the plate and a second anisotropic optical element disposed between the first anisotropic optical element and the liquid crystal cell. The present invention relates to a liquid crystal display device provided. In the liquid crystal display device of the present invention, the first anisotropic optical element has an in-plane refractive index in the slow axis direction of nx 1 , an in-plane refractive index in the fast axis direction of ny 1 , and a thickness. When the refractive index in the direction is nz 1 , nx 1 > ny 1 ≧ nz 1 is satisfied. The second anisotropic optical element has a portion formed of a liquid crystalline material, and the orientation direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction of the anisotropic optical element.
また、本発明の液晶表示装置の好ましい実施形態においては、前記第1の偏光板、第1の異方性光学素子、第2の異方性光学素子が円偏光板を形成するように積層されている。また、かかる実施形態においては、前記第1の異方性光学素子の正面レターデーションが200〜300nmであり、かつ、前記第2の異方性光学素子の正面レターデーションが50〜200nmであることが好ましい。 In a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, the first polarizing plate, the first anisotropic optical element, and the second anisotropic optical element are laminated so as to form a circular polarizing plate. ing. In this embodiment, the front retardation of the first anisotropic optical element is 200 to 300 nm, and the front retardation of the second anisotropic optical element is 50 to 200 nm. Is preferred.
また、本発明の液晶表示装置の好ましい実施形態においては、前記第2の異方性光学素子が、前記液晶セルの電圧印加状態における液晶セルの透明基板付近の液晶性分子の複屈折を補償するように配置されている。 In a preferred embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, the second anisotropic optical element compensates for birefringence of liquid crystalline molecules in the vicinity of the transparent substrate of the liquid crystal cell in the voltage application state of the liquid crystal cell. Are arranged as follows.
また、本発明の液晶表示装置の一実施形態においては、前記液晶セルの前記第1の偏光板を備えるのと反対側に、円偏光板を有する。 Moreover, in one Embodiment of the liquid crystal display device of this invention, it has a circularly-polarizing plate on the opposite side to providing the said 1st polarizing plate of the said liquid crystal cell.
本発明の液晶表示装置においては、前記第2の異方性光学素子を形成する液晶性材料が、正の屈折率異方性を有する棒状液晶性化合物であることが好ましい。 In the liquid crystal display device of the present invention, it is preferable that the liquid crystalline material forming the second anisotropic optical element is a rod-shaped liquid crystalline compound having positive refractive index anisotropy.
さらに、本発明の液晶表示装置の一実施形態においては、前記液晶セルが、ECBモードの液晶セルである。さらに、本発明の一実施形態として、前記液晶セルの前記第1の偏光板を備えるのと反対側に、半透過反射板を備える半透過型の液晶表示装置が挙げられる。 Furthermore, in one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention, the liquid crystal cell is an ECB mode liquid crystal cell. Furthermore, as an embodiment of the present invention, a transflective liquid crystal display device including a transflective plate on the opposite side of the liquid crystal cell from the first polarizing plate can be cited.
本発明によれば、液晶セルの視認側に、液晶性材料により形成され、かつ当該液晶性材料の配向方向が、厚み方向で連続的に変化している部分を有する異方性光学素子(所謂Oプレート)を有するため、特に液晶セルに電圧が印加された状態における液晶層の液晶分子の複屈折が補償される。そのため、正面及び斜め方向における表示特性が改善され得る。 According to the present invention, an anisotropic optical element (so-called so-called so-called liquid crystal cell) has a portion that is formed of a liquid crystalline material and the orientation direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction. O-plate) compensates for the birefringence of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer, particularly when a voltage is applied to the liquid crystal cell. Therefore, display characteristics in the front and oblique directions can be improved.
[液晶パネルの構成概要]
図1に、本発明の液晶表示装置における液晶パネルの概略断面図を示す。液晶セル10は、電極を備える一対の透明基板(第1の基板11、及び第2の基板12)の間に液晶層13を狭持した構造を有する。液晶表示装置は、液晶セル10の視認側に、第1の偏光板21を備える。液晶セル10と第1の偏光板21との間には、第1の異方性光学素子31を有し、第1の異方性光学素子31と液晶セル10との間には、第2の異方性光学素子41を備える。液晶セル10の第1の偏光板21を備えるのと反対側には、必要に応じて偏光板、異方性光学素子や、光源、若しくは反射板等の液晶パネルに光を供給する手段等(図示せず)を有することができる。
[Configuration overview of LCD panel]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal panel in the liquid crystal display device of the present invention. The liquid crystal cell 10 has a structure in which a liquid crystal layer 13 is sandwiched between a pair of transparent substrates (first substrate 11 and second substrate 12) including electrodes. The liquid crystal display device includes a first polarizing plate 21 on the viewing side of the liquid crystal cell 10. Between the liquid crystal cell 10 and the first polarizing plate 21, there is a first anisotropic optical element 31, and between the first anisotropic optical element 31 and the liquid crystal cell 10, there is a second The anisotropic optical element 41 is provided. On the opposite side of the liquid crystal cell 10 from the first polarizing plate 21, means for supplying light to a polarizing plate, an anisotropic optical element, a light source, a liquid crystal panel such as a reflecting plate, etc. (Not shown).
以下、液晶パネルを構成する、液晶セル、偏光板及び異方性光学素子について順次説明する。 Hereinafter, the liquid crystal cell, the polarizing plate, and the anisotropic optical element constituting the liquid crystal panel will be sequentially described.
[液晶セル]
図1を参照すると、上記液晶セル10は、液晶層13と、液晶層13の視認側に配置された第1の基板11と、反対側に配置された第2の基板12とを有する。一方の基板(アクティブマトリクス基板)には、好ましくは、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線とが設けられる(いずれも図示せず)。他方の基板(カラーフィルター基板)には、カラーフィルター(図示せず)が設けられる。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板に設けてもよい。あるいは、フィールドシーケンシャル方式のように液晶表示装置の照明手段として、RGBの3色光源(さらに、多色の光源を含んでいてもよい)が用いられる場合や、ECBモードの液晶セルの複屈折の波長依存性を利用してカラー表示を行う液晶表示装置、あるいは白黒の液晶表示装置等の場合のカラーフィルターを省略することができる。また、2枚の基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサー等によって制御できる。
[Liquid Crystal Cell]
Referring to FIG. 1, the liquid crystal cell 10 includes a liquid crystal layer 13, a first substrate 11 disposed on the viewing side of the liquid crystal layer 13, and a second substrate 12 disposed on the opposite side. One substrate (active matrix substrate) preferably has a switching element (typically a TFT) for controlling the electro-optical characteristics of the liquid crystal, a scanning line for supplying a gate signal to the switching element, and a signal line for supplying a source signal. Are provided (both not shown). The other substrate (color filter substrate) is provided with a color filter (not shown). Note that the color filter may be provided on the active matrix substrate. Alternatively, as in the field sequential method, an RGB three-color light source (which may further include a multicolor light source) is used as the illumination means of the liquid crystal display device, or the birefringence of an ECB mode liquid crystal cell. A color filter in the case of a liquid crystal display device that performs color display using wavelength dependency, a monochrome liquid crystal display device, or the like can be omitted. Further, the distance (cell gap) between the two substrates can be controlled by a spacer or the like.
上記第1の基板及び上記第2の基板としては、液晶層における液晶分子を所定の配列状態とする観点から、配向処理されたものが好適に用いられる。配向処理の手段は、基板の表面において、液晶分子を一定の配列状態にさせる処理であれば、任意の方法を採用し得るが、第1の基板及び第2の基板のそれぞれの液晶層13側に配向膜が設けられ、かかる配向膜が配向処理されたものであることが好ましい。配向膜としては、ポリイミドやポリビニルアルコール等の配向性の高分子を塗布した膜が好ましい。また、配向手段としては、配向膜をナイロンやポリエステル等の繊維で一方向に擦る「ラビング法」が好適に用いられる。配向処理方向は、例えば、配向処理としてラビング法が用いられる場合は、ラビング方向に略等しい。 As the first substrate and the second substrate, those subjected to alignment treatment are preferably used from the viewpoint of arranging liquid crystal molecules in the liquid crystal layer in a predetermined alignment state. The alignment treatment means may be any method as long as the liquid crystal molecules are arranged in a certain alignment state on the surface of the substrate, but the liquid crystal layer 13 side of each of the first substrate and the second substrate. It is preferable that an alignment film is provided on the substrate, and the alignment film is subjected to an alignment treatment. As the alignment film, a film coated with an alignment polymer such as polyimide or polyvinyl alcohol is preferable. Further, as the alignment means, a “rubbing method” in which the alignment film is rubbed in one direction with a fiber such as nylon or polyester is preferably used. For example, when the rubbing method is used as the alignment treatment, the alignment treatment direction is substantially equal to the rubbing direction.
上記液晶層は、特に制限されないが、本発明においては、液晶セルが電圧無印加状態、すなわち、液晶セルに電界が存在しない状態において、上記基板11及び12と略平行、すなわちホモジニアス配列であるものが好適に用いられる。電界効果複屈折方式とも称されるECB方式の液晶セルにおいては、液晶層を形成する液晶分子として、誘電異方性が正のネマティック液晶が用いられ、電圧無印加状態においては前述の如く液晶分子がホモジニアス配列しており、他方、液晶セルに電圧が印加されると、液晶分子が電界に沿って配列するために、電圧印加の有無によって液晶セルを通過する光の偏光状態が異なり、明暗表示が得られる。 The liquid crystal layer is not particularly limited, but in the present invention, the liquid crystal cell is substantially parallel to the substrates 11 and 12, that is, has a homogeneous alignment when no voltage is applied to the liquid crystal cell, that is, when no electric field is present in the liquid crystal cell. Are preferably used. In an ECB type liquid crystal cell, also called a field effect birefringence type, nematic liquid crystal having positive dielectric anisotropy is used as a liquid crystal molecule forming a liquid crystal layer. When the voltage is applied to the liquid crystal cell, the liquid crystal molecules are aligned along the electric field, so the polarization state of the light passing through the liquid crystal cell differs depending on whether or not the voltage is applied. Is obtained.
第1の基板11の配向処理方向と第2の基板12の配向処理方向とのなす角は制限されず、例えば両者を平行とすることができる。ここで、両者を平行とする場合、基板界面付近の液晶分子のダイレクタが同一の向きとなるようにすることもできるし、向きが反対、すなわち、反平行となるようにすることもできる。ECBモードの液晶セルにおいては、基板の配向方向が反平行のものが広く用いられているが、例えば特開平6−27467号公報等に開示されているように、基板の配向方向を(反)平行以外の角度に配置したものも採用することもできる。 The angle formed by the alignment treatment direction of the first substrate 11 and the alignment treatment direction of the second substrate 12 is not limited, and for example, both can be parallel. Here, when both are made parallel, the directors of the liquid crystal molecules in the vicinity of the substrate interface may be in the same direction, or the directions may be opposite, that is, antiparallel. In an ECB mode liquid crystal cell, one having an alignment direction of the substrate antiparallel is widely used. However, as disclosed in, for example, JP-A-6-27467, the alignment direction of the substrate is (anti). Those arranged at an angle other than parallel can also be adopted.
図2は、電圧無印加時及び電圧印加時における、ECBモードの液晶セルの概略断面を概念的に表す図である。図2(a)は電圧無印加時を表し、図2(b)は電圧印加時を表す。上述のように、液晶層13の液晶分子が正の誘電異方性を有する場合、電極間に電圧が印加されると、図2(b)に示すように、液晶層13の液晶分子は、第1の基板11及び第2の基板12の面と垂直方向に配列する。このような状態で、第2の基板12の面から所定の偏光を入射させると、その偏光は、垂直配向している液晶分子の長軸の方向に沿って進む。液晶分子の長軸方向には複屈折が生じないため、入射光の偏光状態が変換されずに液晶セルの視認側に到達することとなる。例えば、液晶セルの第2の基板側と第1の基板にそれぞれ、偏光板がクロスニコルとなるように配置されている場合、この光は第1の基板側に配置された視認側の偏光板により吸収されることとなるため、黒(暗)表示が得られる。 FIG. 2 is a diagram conceptually showing a schematic cross section of an ECB mode liquid crystal cell when no voltage is applied and when a voltage is applied. FIG. 2A shows the time when no voltage is applied, and FIG. 2B shows the time when a voltage is applied. As described above, when the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 13 have a positive dielectric anisotropy, when a voltage is applied between the electrodes, as shown in FIG. The first substrate 11 and the second substrate 12 are arranged in a direction perpendicular to the surfaces. In this state, when a predetermined polarized light is incident from the surface of the second substrate 12, the polarized light travels along the major axis direction of the vertically aligned liquid crystal molecules. Since birefringence does not occur in the major axis direction of the liquid crystal molecules, the polarization state of incident light reaches the viewing side of the liquid crystal cell without being converted. For example, when the polarizing plates are arranged so as to be crossed Nicols on the second substrate side and the first substrate of the liquid crystal cell, the light is viewed on the viewing side arranged on the first substrate side. Therefore, a black (dark) display can be obtained.
一方、電圧無印加状態においては、図2(a)に示すように、液晶層13の液晶分子は、第1の基板11及び第2の基板12の面と平行(ホモジニアス)に配列する。そのため、第2の基板12の面から所定の偏光を入射させると、その偏光は、液晶分子による複屈折の影響を受け、その偏光状態が変換されるため、透光状態が得られる。また、印加する電圧の強さを変えることによって、液晶の配向を、両者の中間状態として、グレースケール(中間色)を得ることもできる。 On the other hand, when no voltage is applied, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 13 are aligned in parallel (homogeneously) with the surfaces of the first substrate 11 and the second substrate 12 as shown in FIG. Therefore, when a predetermined polarized light is incident from the surface of the second substrate 12, the polarized light is affected by birefringence by the liquid crystal molecules, and the polarized state is converted, so that a translucent state is obtained. Further, by changing the strength of the applied voltage, the gray scale (intermediate color) can be obtained with the orientation of the liquid crystal in the intermediate state between the two.
ところで、図2(b)に示すように、液晶セルに電圧を印加した場合、液晶セルの厚み方向の中央部に存在する液晶分子133、134は電界方向に沿って配列するのに対して、基板11、12の界面付近の液晶分子131、132、135、136は、基板の配向規制力を完全に超えることができないため、その配列は、電界方向に完全に沿うことができない。この影響は、基板界面に近いほど大きいため、結果として、基板の界面方向の液晶分子の配列方向は、液晶セルの厚み方向に沿って漸次変化した状態となる。 By the way, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied to the liquid crystal cell, the liquid crystal molecules 133 and 134 present in the central portion in the thickness direction of the liquid crystal cell are aligned along the electric field direction. Since the liquid crystal molecules 131, 132, 135, and 136 near the interface between the substrates 11 and 12 cannot completely exceed the alignment regulating force of the substrate, their alignment cannot be completely aligned with the electric field direction. Since this influence is greater as it is closer to the substrate interface, as a result, the alignment direction of the liquid crystal molecules in the direction of the interface of the substrate gradually changes along the thickness direction of the liquid crystal cell.
このような、基板界面付近の液晶分子の配列状態のために、液晶セルに電圧が印加された状態であっても、入射光は液晶セルの複屈折よってその偏光状態が変換されることとなり、結果として黒表示における光漏れが生じる。本発明においては、この光漏れを抑制する観点から、後述するように異方性光学素子が用いられる。 Due to the alignment state of the liquid crystal molecules near the substrate interface, the polarization state of incident light is converted by the birefringence of the liquid crystal cell even when a voltage is applied to the liquid crystal cell. As a result, light leakage occurs in black display. In the present invention, from the viewpoint of suppressing this light leakage, an anisotropic optical element is used as described later.
[偏光板]
本願明細書並びに特許請求の範囲において「偏光板」とは、自然光や偏光から任意の偏光に変換し得る素子をいう。本発明に用いられる偏光板は、特に制限はないが、好ましくは、自然光又は偏光を直線偏光に変換するものである。このような偏光板は、入射する光を直交する2つの偏光成分に分けたとき、そのうちの一方の偏光成分を透過させる機能を有し、且つ、他方の偏光成分を、吸収、反射、及び散乱させる機能から選ばれる少なくとも1つの機能を有する。
[Polarizer]
In the present specification and claims, the term “polarizing plate” refers to an element that can convert natural light or polarized light into arbitrary polarized light. The polarizing plate used in the present invention is not particularly limited, but preferably converts natural light or polarized light into linearly polarized light. Such a polarizing plate has a function of transmitting one of the polarized components when incident light is divided into two orthogonal polarized components, and absorbing, reflecting, and scattering the other polarized component. At least one function selected from the functions to be performed.
上記偏光板の波長440nmの透過率(単体透過率ともいう)は、41%以上であることが好ましくは、43%以上であることがより好ましい。なお、単体透過率の理論的な上限は50%である。また、偏光度は、好ましくは99.8〜100%であり、更に好ましくは、99.9〜100%である。上記の範囲であれば、液晶表示装置に用いた際に正面方向のコントラストをより一層高くすることができる。 The transmittance of the polarizing plate at a wavelength of 440 nm (also referred to as single transmittance) is preferably 41% or more, and more preferably 43% or more. Note that the theoretical upper limit of the single transmittance is 50%. Further, the degree of polarization is preferably 99.8 to 100%, and more preferably 99.9 to 100%. If it is said range, the contrast of a front direction can be made still higher when it uses for a liquid crystal display device.
上記単体透過率及び偏光度は、分光光度計を用いて測定することができる。上記偏光度の具体的な測定方法としては、上記偏光板の平行透過率(H0)及び直交透過率(H90)を測定し、式:偏光度(%)=100×{(H0−H90)/(H0+H90)}1/2より求めることができる。上記平行透過率(H0)は、同じ偏光板2枚を互いの吸収軸が平行となるように重ね合わせて作製した平行型積層偏光板の透過率の値である。また、上記直交透過率(H90)は、同じ偏光板2枚を互いの吸収軸が直交するように重ね合わせて作製した直交型積層偏光板の透過率の値である。なお、これらの透過率は、JlSZ8701−1982の2度視野(C光源)により、視感度補正を行ったY値である。 The single transmittance and the degree of polarization can be measured using a spectrophotometer. As a specific method for measuring the degree of polarization, the parallel transmittance (H 0 ) and orthogonal transmittance (H 90 ) of the polarizing plate are measured, and the formula: degree of polarization (%) = 100 × {(H 0 − H 90 ) / (H 0 + H 90 )} 1/2 . The parallel transmittance (H 0 ) is a transmittance value of a parallel laminated polarizing plate produced by superposing two identical polarizing plates so that their absorption axes are parallel to each other. The orthogonal transmittance (H 90 ) is a value of the transmittance of an orthogonal laminated polarizing plate produced by superposing two identical polarizing plates so that their absorption axes are orthogonal to each other. Note that these transmittances are Y values obtained by correcting the visibility using the 2-degree field of view (C light source) of JlSZ8701-1982.
(偏光子)
本発明に用いられる第1の偏光板21としては、目的に応じて任意の適切な偏光板が用いられる。例えば、偏光板を構成する偏光子として、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許5,523,863号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのO型偏光子、米国特許6,049,428号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたE型偏光子等も用いることができる。このような偏光子の中でも、高い偏光度を有するという観点から、ヨウ素を含有するポリビニルアルコール系フィルムによる偏光子が好適に用いられる。
(Polarizer)
As the 1st polarizing plate 21 used for this invention, arbitrary appropriate polarizing plates are used according to the objective. For example, as a polarizer constituting a polarizing plate, a hydrophilic polymer film such as a polyvinyl alcohol film, a partially formalized polyvinyl alcohol film, an ethylene / vinyl acetate copolymer partially saponified film, iodine or a dichroic dye. And uniaxially stretched by adsorbing a dichroic substance such as polyene-based oriented films such as polyvinyl alcohol dehydrated products and polyvinyl chloride dehydrochlorinated products. Further, a guest / host type O-type polarizer in which a liquid crystalline composition containing a dichroic substance and a liquid crystalline compound disclosed in US Pat. No. 5,523,863 is aligned in a certain direction, US Pat. An E-type polarizer or the like in which lyotropic liquid crystals disclosed in US Pat. No. 6,049,428 are aligned in a certain direction can also be used. Among such polarizers, from the viewpoint of having a high degree of polarization, a polarizer made of a polyvinyl alcohol film containing iodine is preferably used.
(保護フィルム)
偏光子は、その傷付きや二色性物質の昇華等による光学特性の低下を防止する観点から、その片面又は両面に保護フィルムとしての透明フィルムを備えることが好ましい。このような透明保護フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性等に優れ、歪によって光学的なムラの生じにくいものが好ましく用いられる。上記フィルムとしては、高分子フィルムが好ましく用いられる。
(Protective film)
The polarizer preferably includes a transparent film as a protective film on one or both sides from the viewpoint of preventing the optical properties from being deteriorated due to scratches or sublimation of the dichroic substance. As such a transparent protective film, a film that is excellent in transparency, mechanical strength, thermal stability, moisture shielding properties, and the like and is less likely to cause optical unevenness due to strain is preferably used. As the film, a polymer film is preferably used.
かかる透明保護フィルムとしては、偏光状態を実質的に変換しないものが好ましく、かかる観点からは光学等方性フィルムが好ましい。このような光学等方性フィルムを構成する材料としては、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、及びこれらの混合物が挙げられる。また、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化性樹脂又は紫外線硬化型樹脂を用いることもできる。光学等方性フィルム中には、任意の適切な添加剤が1種類以上含まれていてもよい。 As such a transparent protective film, those which do not substantially convert the polarization state are preferable, and from this viewpoint, an optical isotropic film is preferable. As a material constituting such an optically isotropic film, polycarbonate resin, polyvinyl alcohol resin, cellulose resin, polyester resin, polyarylate resin, polyimide resin, cyclic polyolefin resin, polysulfone resin, Examples include polyethersulfone resins, polyolefin resins, polystyrene resins, polyvinyl alcohol resins, and mixtures thereof. Further, a thermosetting resin such as urethane, acrylic urethane, epoxy, or silicone, or an ultraviolet curable resin can also be used. One or more kinds of arbitrary appropriate additives may be contained in the optical isotropic film.
また、光学等方性フィルムを用いる代わりに、後述する異方性光学素子を偏光子の保護フィルムとして用いることで、異方性光学素子としての機能を兼ね備えた偏光子保護フィルムとすることができ、液晶表示装置の薄型化やコストダウンに寄与し得る。 Moreover, it can be set as the polarizer protective film which has the function as an anisotropic optical element by using the anisotropic optical element mentioned later as a protective film of a polarizer instead of using an optical isotropic film. This can contribute to thinning and cost reduction of the liquid crystal display device.
(偏光子と等方性光学素子の積層)
偏光子と透明保護フィルムの積層方法は特に限定されないが、接着剤を介して積層することが好ましい。かかる接着剤としては、例えば、アクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル/塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム系、合成ゴム等のゴム系等のポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、偏光子と光学等方性フィルムとの積層には水性接着剤が好ましく用いられる。中でも、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とするものが好適に用いられる。
(Lamination of polarizer and isotropic optical element)
The method for laminating the polarizer and the transparent protective film is not particularly limited, but laminating via an adhesive is preferable. Examples of such adhesives include acrylic polymers, silicone polymers, polyesters, polyurethanes, polyamides, polyvinyl ethers, vinyl acetate / vinyl chloride copolymers, modified polyolefins, epoxy systems, fluorine systems, natural rubber systems, and synthetic rubbers. Those using a rubber-based polymer as a base polymer can be appropriately selected and used. In particular, a water-based adhesive is preferably used for laminating the polarizer and the optically isotropic film. Especially, what has polyvinyl alcohol-type resin as a main component is used suitably.
接着剤の塗布は、乾燥後の接着剤層の厚みが10〜300nm程度になるように行なうのが好ましい。接着剤層の厚みは、均一な面内厚みを得ることと、十分な接着力を得る点から、10〜200nmであることがより好ましく、20〜150nmであることがさらに好ましい。 It is preferable to apply the adhesive so that the thickness of the adhesive layer after drying is about 10 to 300 nm. The thickness of the adhesive layer is more preferably from 10 to 200 nm, and even more preferably from 20 to 150 nm, from the viewpoint of obtaining a uniform in-plane thickness and sufficient adhesive strength.
[第1の異方性光学素子]
図1を参照すると、第1の異方性光学素子31は、液晶セルの視認側に配置された第1の偏光板21と、第2の異方性光学素子41との側に配置される。
[First anisotropic optical element]
Referring to FIG. 1, the first anisotropic optical element 31 is disposed on the first polarizing plate 21 disposed on the viewing side of the liquid crystal cell and the second anisotropic optical element 41. .
本発明の液晶表示装置に用いられる第1の異方性光学素子31は、その面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、nx1≧ny1>nz1を満足する。ここで、異方性光学素子が、nx1>ny1=nz1を満足する場合を「ポジティブAプレート」、nx1>ny1>nz1を満足する場合を「二軸プレート」と称する場合があるが、本発明の液晶表示装置においては、特に、ポジティブAプレートを用いることが好ましい。また、本発明の一実施形態においては、第1の異方性光学素子は、波長の略1/2のレターデーションを有することが好ましい。なお、レターデーションの好ましい範囲や理由等については後に詳述する。 The first anisotropic optical element 31 used in the liquid crystal display device of the present invention has an in-plane refractive index in the slow axis direction of nx 1 , an in-plane refractive index in the fast axis direction of ny 1 , and a thickness. When the refractive index in the direction is nz 1 , nx 1 ≧ ny 1 > nz 1 is satisfied. Here, a case where the anisotropic optical element satisfies nx 1 > ny 1 = nz 1 is referred to as a “positive A plate”, and a case where the anisotropic optical element satisfies nx 1 > ny 1 > nz 1 is referred to as a “biaxial plate”. However, it is particularly preferable to use a positive A plate in the liquid crystal display device of the present invention. In one embodiment of the present invention, it is preferable that the first anisotropic optical element has a retardation of approximately ½ of the wavelength. The preferred range and reason for retardation will be described in detail later.
かかる第1の異方性光学素子の厚みは、通常、0.5μm〜100μmである。第1の異方性光学素子の波長590nmにおける光線透過率は、好ましくは85%以上であり、より好ましくは90%以上である。 The thickness of the first anisotropic optical element is usually 0.5 μm to 100 μm. The light transmittance at a wavelength of 590 nm of the first anisotropic optical element is preferably 85% or more, more preferably 90% or more.
第1の異方性光学素子の材料や製造方法等は、上記の光学特性を満足するものであれば、特に制限されず、高分子フィルムを延伸したものや、液晶性化合物を配向させたもの等、公知のものを用い得る。また、第1の異方性光学素子は、単層のフィルムであってもよく、2層以上の積層体であってもよい。好ましくは、第1の異方性光学素子は、単層のフィルムである。偏光板等の収縮応力や光源からの熱等によるレターデーションのズレやムラを低減し、且つ、液晶表示装置を薄くすることができるからである。第1の異方性光学素子が積層体である場合には、2枚以上の位相差フィルムを貼着するための粘着剤層や接着剤層を含んでも良い。積層体が2枚以上の位相差フィルムを含む場合には、これらの位相差フィルムは、同一であっても異なっていても良い。 The material and manufacturing method of the first anisotropic optical element are not particularly limited as long as the above optical characteristics are satisfied, and a stretched polymer film or a liquid crystal compound is aligned. A publicly known thing can be used. The first anisotropic optical element may be a single layer film or a laminate of two or more layers. Preferably, the first anisotropic optical element is a single layer film. This is because retardation shift and unevenness due to shrinkage stress of a polarizing plate or the like or heat from a light source can be reduced, and the liquid crystal display device can be made thin. When the first anisotropic optical element is a laminate, it may include an adhesive layer or an adhesive layer for attaching two or more retardation films. When the laminate includes two or more retardation films, these retardation films may be the same or different.
[第2の異方性光学素子]
図1を参照すると、第2の異方性光学素子41は、液晶セル10の視認側の第1の基板11と、第1の異方性光学素子31との間に配置される。
[Second anisotropic optical element]
Referring to FIG. 1, the second anisotropic optical element 41 is disposed between the first substrate 11 on the viewing side of the liquid crystal cell 10 and the first anisotropic optical element 31.
本発明の液晶表示装置に用いられる第2の異方性光学素子41は、液晶性材料により形成され、かつ当該液晶性材料の配向方向が、異方性光学素子の厚み方向で連続的に変化している部分を有するものである、このような異方性光学素子は、一般に「Oプレート」と称される。より具体的には、ハイブリッド配列に配向させた液晶性化合物の固化層又は硬化層である。「ハイブリッド配列」とは、液晶性化合物の配向傾斜角度(チルト角)が、厚み方向で連続的又は間欠的に、増加又は減少しているものをいい、図3に模式的に示すように、一方の界面におけるチルト角(θ1)と他方の界面におけるチルト角(θ2)とが異なるものである。ここで、チルト角とは、隣接する層面と棒状液晶性化合物分子とのなす角度を表し、当該分子が面内に平行に配列されている場合を0°とする。 The second anisotropic optical element 41 used in the liquid crystal display device of the present invention is formed of a liquid crystalline material, and the orientation direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction of the anisotropic optical element. Such an anisotropic optical element having a portion that has the same shape is generally referred to as an “O plate”. More specifically, it is a solidified layer or a cured layer of a liquid crystal compound aligned in a hybrid arrangement. “Hybrid alignment” refers to an alignment tilt angle (tilt angle) of a liquid crystal compound that increases or decreases continuously or intermittently in the thickness direction. As schematically shown in FIG. The tilt angle (θ 1 ) at one interface is different from the tilt angle (θ 2 ) at the other interface. Here, the tilt angle represents an angle formed by the adjacent layer surface and the rod-like liquid crystal compound molecules, and the case where the molecules are arranged in parallel in the plane is 0 °.
第2の異方性光学素子を形成する液晶性材料としては、棒状液晶性化合物等に代表される、正の屈折率異方性を有するものと、ディスコティック液晶化合物等に代表される負の複屈折を有する化合物が挙げられる。本発明においては、そのいずれをも用いることができるが、ECBモードの液晶セルの光学補償を適切に行い、正面コントラストや視野角特性を向上する観点からは、正の屈折率異方性を有するものを好適に用いることができる。 Examples of the liquid crystalline material forming the second anisotropic optical element include those having a positive refractive index anisotropy represented by a rod-like liquid crystalline compound and negative negatives represented by a discotic liquid crystal compound. Examples include compounds having birefringence. Any one of them can be used in the present invention, but it has a positive refractive index anisotropy from the viewpoint of appropriately performing optical compensation of an ECB mode liquid crystal cell and improving front contrast and viewing angle characteristics. A thing can be used suitably.
本願明細書並びに特許請求の範囲において「棒状液晶性化合物」とは、分子構造中にメソゲン基を有し、該メソゲン基の長軸方向の屈折率が、短軸方向に比べて大きいものであり、加熱、冷却等の温度変化によるか、又はある量の溶媒の作用により、液晶相を示す化合物をいう。「固化層」は、軟化、溶融又は溶液状態の液晶性組成物を冷却して固まった状態のものをいい、「硬化層」は、液晶性組成物の一部又は全部が、熱、触媒、光及び/又は放射線により架橋されて、不溶不融又は難溶難融の状態となったものをいう。 In the present specification and claims, the “rod-like liquid crystalline compound” has a mesogenic group in the molecular structure, and the refractive index in the major axis direction of the mesogenic group is larger than that in the minor axis direction. A compound that exhibits a liquid crystal phase by temperature change such as heating and cooling or by the action of a certain amount of solvent. The “solidified layer” refers to a softened, melted or solution-state liquid crystalline composition that has been cooled and solidified, and the “cured layer” refers to a part or all of the liquid crystalline composition that is composed of heat, a catalyst, This refers to those that have been crosslinked by light and / or radiation to become insoluble or insoluble or hardly soluble.
上記棒状液晶性化合物としては、任意の適切なものを選択し得るが、室温では結晶又はガラス状態を示し、高温にするとネマティック液晶相を発現するものを好適に用いることができる。上記棒状液晶性化合物は、成膜前は液晶相を示すが、成膜後は、例えば、架橋反応によって網目構造を形成し、液晶相を示さなくなるものであってもよい。上記のような性質の棒状液晶性化合物を用いることで、例えば、液晶相を示す状態で、ハイブリッド配列を形成した後に、冷却ないし架橋することによって、その配列状態を固定することができる。 Any appropriate compound can be selected as the rod-like liquid crystalline compound, and those that exhibit a crystal or glass state at room temperature and develop a nematic liquid crystal phase at high temperatures can be suitably used. The rod-like liquid crystalline compound exhibits a liquid crystal phase before film formation, but after the film formation, for example, a network structure may be formed by a crosslinking reaction and no liquid crystal phase may be exhibited. By using the rod-like liquid crystalline compound having the above properties, for example, the alignment state can be fixed by cooling or crosslinking after forming a hybrid alignment in a state exhibiting a liquid crystal phase.
上記メソゲン基は、液晶相を形成するための構造部分であり、通常、環構造単位を含む。上記メソゲン基の具体例としては、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基、フェニルシクロヘキサン基、アゾキシベンゼン基、アゾメチン基、アゾベンゼン基、フェニルピリミジン基,ジフェニルアセチレン基、ジフェニルベンゾエート基、ビシクロヘキサン基、シクロヘキシルベンゼン基、ターフェニル基等が挙げられる。なお、これらの環構造単位の末端は、例えば、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。中でも、メソゲン基として、ビフェニル基、フェニルベンゾエート基を有するものが好ましく用いられる。 The mesogenic group is a structural part for forming a liquid crystal phase and usually contains a ring structural unit. Specific examples of the mesogenic group include a biphenyl group, a phenylbenzoate group, a phenylcyclohexane group, an azoxybenzene group, an azomethine group, an azobenzene group, a phenylpyrimidine group, a diphenylacetylene group, a diphenylbenzoate group, a bicyclohexane group, and a cyclohexylbenzene group. And terphenyl group. In addition, the terminal of these ring structural units may have substituents, such as a cyano group, an alkyl group, an alkoxy group, a halogen group, for example. Among them, those having a biphenyl group or a phenylbenzoate group as the mesogenic group are preferably used.
上記棒状液晶性化合物は、メソゲン基を主鎖及び/又は側鎖に有する高分子物質(高分子液晶)であっても良いし、分子構造の一部分にメソゲン基を有する低分子物質(低分子液晶)であっても良い。高分子液晶は、液晶状態から冷却することで分子の配向状態を固定化できるため、生産性に優れる。一方、低分子液晶は、配向性が高く、透明性の高い位相差層を容易に得ることができる。 The rod-like liquid crystal compound may be a polymer substance (polymer liquid crystal) having a mesogenic group in the main chain and / or side chain, or a low molecular substance (low molecular liquid crystal) having a mesogen group in a part of the molecular structure. ). The polymer liquid crystal is excellent in productivity because the molecular alignment state can be fixed by cooling from the liquid crystal state. On the other hand, a low molecular liquid crystal has high orientation and can easily obtain a highly transparent retardation layer.
上記棒状液晶性化合物は、分子構造の一部分に少なくとも1つ以上の架橋性官能基を有するものが好ましい。架橋反応によって、機械的強度が増し、耐久性に優れた位相差層が得られるからである。上記架橋性官能基としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等が挙げられる。上記棒状液晶性化合物は、市販のものをそのまま用いることもできる。あるいは、市販又は合成された棒状液晶性化合物に、他の液晶性化合物や、重合開始剤やレベリング剤等の任意の添加剤を加えて、液晶性組成物として用いることもできる。 The rod-like liquid crystalline compound preferably has at least one crosslinkable functional group in a part of the molecular structure. This is because the cross-linking reaction increases the mechanical strength and provides a retardation layer having excellent durability. Examples of the crosslinkable functional group include an acryloyl group, a methacryloyl group, an epoxy group, and a vinyl ether group. A commercially available rod-like liquid crystalline compound can also be used as it is. Alternatively, other additives such as a liquid crystal compound, a polymerization initiator, and a leveling agent may be added to a commercially available or synthesized rod-like liquid crystal compound and used as a liquid crystal composition.
第2の異方性光学素子の製造方法は特に限定されず、公知の方法を適用し得るが、基材上に液晶性化合物を固化層、あるいは硬化層として配向させる方法を好適に用い得る。固化層、あるいは硬化層を形成するための基材は特に限定されないが、液晶性化合物を溶剤に溶解、あるいは分散させた塗布液として基材上に塗布する場合においては、基材として塗布液の溶媒に侵食されないものを好適に用いることができる。なお、前記第1の異方性光学素子や、偏光板の偏光子保護フィルム等が、液晶性化合物の固化層、あるいは硬化層を形成するための基材を兼ねていてもよい。このような場合、前記第1の異方性光学素子や、偏光板の偏光子保護フィルムには、液晶性化合物を配向させるために、配向処理を施したり、あるいは配向膜を有することもできる。 The manufacturing method of the second anisotropic optical element is not particularly limited, and a known method can be applied, but a method of aligning the liquid crystalline compound as a solidified layer or a cured layer on the substrate can be suitably used. The substrate for forming the solidified layer or the cured layer is not particularly limited. However, in the case where the liquid crystal compound is applied on the substrate as a coating solution in which the liquid crystalline compound is dissolved or dispersed, Those not eroded by the solvent can be suitably used. The first anisotropic optical element, the polarizer protective film of the polarizing plate, and the like may also serve as a base material for forming a solidified layer or a cured layer of the liquid crystalline compound. In such a case, the first anisotropic optical element or the polarizer protective film of the polarizing plate may be subjected to an alignment treatment or may have an alignment film in order to align the liquid crystalline compound.
液晶性化合物の固化層あるいは硬化層を形成するための基材として、第1の異方性光学素子や、偏光板の偏光子保護フィルムを用いる際には、かかる基材はそのまま液晶表示装置に用いることができる。基材としてその他のフィルム等を用いる場合、かかる基材は液晶表示装置の形成の際にそのまま用いることもできるし、基材を除去して、液晶性化合物の固化層あるいは硬化層のみを第2の異方性光学素子として液晶表示装置に用いてもよい。基材を除去せずに液晶表示装置に用いる場合、かかる基材は透明性に優れるものが好ましい。この場合、適切に光学補償を行う観点から、基材は光学等方性であるものが好ましい。 When the first anisotropic optical element or the polarizer protective film for the polarizing plate is used as a substrate for forming a solidified layer or a cured layer of the liquid crystal compound, the substrate is used as it is in a liquid crystal display device. Can be used. When other films are used as the substrate, the substrate can be used as it is in the formation of the liquid crystal display device, or the substrate is removed and only the solidified layer or the cured layer of the liquid crystalline compound is used as the second layer. The anisotropic optical element may be used in a liquid crystal display device. When using for a liquid crystal display device, without removing a base material, what is excellent in this base material is preferable. In this case, the substrate is preferably optically isotropic from the viewpoint of appropriately performing optical compensation.
本発明において、第2の異方性光学素子のチルト角は、用いる液晶セルの種類等に応じて適宜設計することができる。一方の界面におけるチルト角(θ1)と他方の界面におけるチルト角(θ2)とが異なっているが、両者の差(△θ=θ2−θ1)は、好ましくは20°〜90°であり、より好ましくは40°〜85°であり、さらに好ましくは60°〜80°である。 In the present invention, the tilt angle of the second anisotropic optical element can be appropriately designed according to the type of liquid crystal cell used. The tilt angle (θ 1 ) at one interface is different from the tilt angle (θ 2 ) at the other interface, but the difference between them (Δθ = θ 2 −θ 1 ) is preferably 20 ° to 90 °. More preferably, it is 40 ° to 85 °, and further preferably 60 ° to 80 °.
また、界面における液晶性分子のチルト角のうちの小さい方(θ1)は、好ましくは0°〜10°であり、より好ましくは0°〜5°である。一方、界面における液晶性分子のチルト角のうちの大きい方(θ2)は、好ましくは20°〜90°であり、より好ましくは40°〜85°であり、さらに好ましくは60°〜80°である。両界面におけるチルト角の平均として表される平均チルト角(θave=(θ1+θ2)/2)は、好ましくは10°〜45°であり、より好ましくは15°〜42°であり、さらに好ましくは20°〜40°である。平均傾斜角度を上記の範囲とすることによって、液晶セルの光学補償をより適切に行うことができる。 Further, the smaller one (θ 1 ) of the tilt angles of the liquid crystal molecules at the interface is preferably 0 ° to 10 °, more preferably 0 ° to 5 °. On the other hand, the larger one of the tilt angles of liquid crystalline molecules at the interface (θ 2 ) is preferably 20 ° to 90 °, more preferably 40 ° to 85 °, and further preferably 60 ° to 80 °. It is. The average tilt angle (θ ave = (θ 1 + θ 2 ) / 2) expressed as the average of the tilt angles at both interfaces is preferably 10 ° to 45 °, more preferably 15 ° to 42 °, More preferably, the angle is 20 ° to 40 °. By making the average tilt angle in the above range, the optical compensation of the liquid crystal cell can be performed more appropriately.
なお、第2の異方性光学素子における液晶性化合物のチルト角は、下記式(I)及び(II)に示すように、Journal of Applied Phisics Vol.38(1999年)P.748に記載のWitteの式に、予め測定した液晶性化合物のne、no、及びレターデーション(遅相軸と平行方向に、極角−40°〜十40°(法線方向を0°とする)に5°刻みで測定したそれぞれの値)を代入して求めることができる。ここで、θairは、異方性光学素子の一方の界面(例えば、空気界面)における液晶性化合物のチルト角を表し、θALは他方の界面(例えば、基材又は配向膜)におけるチルト角を表す。dはハイブリッド配列に配向させた液晶性化合物の固化層又は硬化層の厚みを表す。neは棒状液晶性化合物の異常光屈折率を表し、noは棒状液晶性化合物の常光屈折率を表す。 Note that the tilt angle of the liquid crystal compound in the second anisotropic optical element can be measured using Journal of Applied Phisics Vol. 2 as shown in the following formulas (I) and (II). 38 (1999) p. The expression of Witte according to 748, n e of the liquid crystal compounds was measured in advance, n o, and the direction parallel to the retardation (slow axis, a polar angle of -40 ° ~ ten 40 ° (the normal direction 0 ° And each value measured in 5 ° increments). Here, θ air represents the tilt angle of the liquid crystal compound at one interface (for example, air interface) of the anisotropic optical element, and θ AL represents the tilt angle at the other interface (for example, a substrate or alignment film). Represents. d represents the thickness of the solidified layer or cured layer of the liquid crystal compound aligned in a hybrid arrangement. n e represents an extraordinary refractive index of the rod-shaped liquid crystalline compounds, n o represents an ordinary refractive index of the rod-shaped liquid crystalline compound.
第2の異方性光学素子としての液晶層の、波長590nmにおける透過率は、好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上である。また、厚みは、通常、0.1μm〜10μmであり、好ましくは0.5μm〜5μmである。 The transmittance at a wavelength of 590 nm of the liquid crystal layer as the second anisotropic optical element is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more. Moreover, thickness is 0.1 micrometer-10 micrometers normally, Preferably it is 0.5 micrometer-5 micrometers.
[異方性光学素子のレターデーション値及び配置]
上記第1の異方性光学素子31及び第2の異方性光学素子41は、液晶セル10と第1の偏光板21との間に設けられる。第1の異方性光学素子及び第2の異方性光学素子のレターデーションや、配置角度は特に制限されないが、バックライト等の光源を利用する透過モードと、外光を利用する反射モードを併用する半透過モードの液晶表示装置においては、第1の偏光板、第1の異方性光学素子、第2の異方性光学素子が円偏光板を形成するように積層されていることが好ましい。
[Retardation value and arrangement of anisotropic optical element]
The first anisotropic optical element 31 and the second anisotropic optical element 41 are provided between the liquid crystal cell 10 and the first polarizing plate 21. The retardation and arrangement angle of the first anisotropic optical element and the second anisotropic optical element are not particularly limited, but a transmission mode using a light source such as a backlight and a reflection mode using external light are used. In the transflective mode liquid crystal display device used in combination, the first polarizing plate, the first anisotropic optical element, and the second anisotropic optical element may be laminated so as to form a circularly polarizing plate. preferable.
偏光板と異方性光学素子が円偏光板を形成するとは、偏光板と異方性光学素子の積層体に対して偏光板側から任意の偏光を入射させた場合に、異方性光学素子側から円偏光として射出されることを意味する。ここで、「円偏光」とは完全な円偏光のみならず、円偏光に近い、すなわち楕円率が1に近い楕円偏光も含み得る。また、円偏光及び楕円偏光は、右回りであるか左回りであるかを問わない。さらに、偏光状態としては、必ずしも完全偏光であることを要さず、一部偏光していない状態を含む部分偏光であってもよい。 A polarizing plate and an anisotropic optical element form a circular polarizing plate when an arbitrary polarized light is incident on the laminate of the polarizing plate and the anisotropic optical element from the polarizing plate side. It means that it is emitted as circularly polarized light from the side. Here, “circularly polarized light” may include not only perfect circularly polarized light but also elliptically polarized light that is close to circularly polarized light, that is, whose ellipticity is close to 1. Further, it does not matter whether circularly polarized light and elliptically polarized light are clockwise or counterclockwise. Furthermore, the polarization state does not necessarily need to be completely polarized, and may be partially polarized including a state where it is not partially polarized.
一般に、このような偏光板と異方性光学素子の組合せとしては、異方性光学素子が波長の略1/4に相当する正面レターデーションを有しており、かつ、異方性光学素子の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向が45°の角度をなすように形成されているものが挙げられる。このような実施形態としては、例えば、第1の異方性光学素子と第2の異方性光学素子の遅相軸方向が平行となるように配置されており、両者の正面レターデーションの合計が波長の略1/4(あるいは、1/4の奇数倍)であり、かつ、第1の異方性光学素子及び第2の異方性光学素子の遅相軸方向と、偏光板の吸収軸方向が45°となるように積層されたものが挙げられる。 Generally, as a combination of such a polarizing plate and an anisotropic optical element, the anisotropic optical element has a front retardation corresponding to about ¼ of the wavelength, and the anisotropic optical element Examples include those in which the slow axis direction and the absorption axis direction of the polarizing plate form an angle of 45 °. As such an embodiment, for example, the first anisotropic optical element and the second anisotropic optical element are arranged so that the slow axis directions thereof are parallel to each other, and the sum of the front retardations of both is arranged. Is approximately ¼ of the wavelength (or an odd multiple of ¼), the slow axis direction of the first anisotropic optical element and the second anisotropic optical element, and the absorption of the polarizing plate Examples are those laminated so that the axial direction is 45 °.
一方、本発明においては、第1の異方性光学素子の遅相軸方向と、第2の異方性光学素子の遅相軸方向と、第1の偏光板の吸収軸方向がいずれも平行とならないように積層して、これらが広帯域円偏光板を形成するように配置されていることが好ましい。前述のように、異方性光学素子の遅相軸方向と偏光板の吸収軸方向が45°の角度をなすように積層された円偏光板においては、異方性光学素子の複屈折の波長分散の影響により、可視光のある波長領域においては、円偏光が得られるものの、他の波長領域においては、レターデーションが波長の1/4から乖離するために、このような波長では円偏光が得られ難いという問題がある。それに対して、広帯域円偏光板とすることによって、可視光の全領域において略円偏光が得られるために、良好な表示特性を得ることができる。 On the other hand, in the present invention, the slow axis direction of the first anisotropic optical element, the slow axis direction of the second anisotropic optical element, and the absorption axis direction of the first polarizing plate are all parallel. It is preferable that these layers are stacked so that they do not become so as to form a broadband circularly polarizing plate. As described above, in the circularly polarizing plate laminated so that the slow axis direction of the anisotropic optical element and the absorption axis direction of the polarizing plate form an angle of 45 °, the birefringence wavelength of the anisotropic optical element Due to the influence of dispersion, circularly polarized light is obtained in a wavelength region where visible light is present, but in other wavelength regions, retardation deviates from ¼ of the wavelength. There is a problem that it is difficult to obtain. On the other hand, when a broadband circularly polarizing plate is used, substantially circularly polarized light can be obtained in the entire visible light region, so that good display characteristics can be obtained.
このような、2枚の異方性光学素子を用いて広帯域円偏光板を形成する方法としては、例えば、特開平5−100114号公報、特開平10−68816号公報、特開平11−149015号公報、特開2006−171713号公報等に開示されているように、遅相軸が平行でも直交でもない角をなすように2枚の異方性光学素子を積層する手法を好適に用いることができる。 Examples of a method for forming a broadband circularly polarizing plate using two anisotropic optical elements as described above include, for example, JP-A-5-100114, JP-A-10-68816, and JP-A-11-149015. As disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2006-171713 and the like, a technique of laminating two anisotropic optical elements so that the slow axis forms an angle that is neither parallel nor orthogonal is preferably used. it can.
このような広帯域円偏光板を得るために、第1の偏光板の吸収軸方向と第1の異方性光学素子、第2の異方性光学素子の遅相軸のなす角は、各々の異方性光学素子のレターデーション値等に応じて適宜決定し得る。一例を挙げると、特開平5−100114号公報に開示されているように、第1の偏光板の透過軸方向を基準(0°)にして、略1/2の正面レターデーションを有する第1の異方性光学素子の遅相軸方向の角度を(ψ1)、略1/4の正面レターデーションを有する第2の異方性光学素子の遅相軸方向の角度を(ψ2)とした場合に、ψ2=2ψ1±45°となるように配置することが好ましい。より具体的な例として、第1の偏光板の吸収軸方向と第1の異方性光学素子の遅相軸のなす角が時計回りに15°となるように配置されている場合、第2の異方性光学素子は、その遅相軸方向が、第1の偏光板の吸収軸方向に対して、時計回りに75°となるように配置することで、第1の偏光板から射出した直線偏光を、2枚の異方性光学素子によって、可視光の広帯域において円偏光に変換することができる。 In order to obtain such a broadband circularly polarizing plate, the angle formed between the absorption axis direction of the first polarizing plate and the slow axis of the first anisotropic optical element and the second anisotropic optical element is It can be appropriately determined according to the retardation value of the anisotropic optical element. As an example, as disclosed in JP-A-5-100114, the first polarizing plate having a front retardation of approximately ½ with respect to the transmission axis direction of the first polarizing plate as a reference (0 °). The angle in the slow axis direction of the anisotropic optical element is (ψ 1 ), and the angle in the slow axis direction of the second anisotropic optical element having a front retardation of approximately ¼ is (ψ 2 ). In this case, it is preferable to arrange so that ψ 2 = 2ψ 1 ± 45 °. As a more specific example, when the angle formed by the absorption axis direction of the first polarizing plate and the slow axis of the first anisotropic optical element is 15 ° clockwise, the second The anisotropic optical element was emitted from the first polarizing plate by arranging the slow axis direction to be 75 ° clockwise with respect to the absorption axis direction of the first polarizing plate. Linearly polarized light can be converted into circularly polarized light in a wide band of visible light by two anisotropic optical elements.
かかる観点から、第1の異方性光学素子の正面レターデーションは波長の略1/2であることが好ましく、第2の異方性光学素子の正面レターデーションは波長の略1/4であることが好ましい。具体的には、第1の異方性光学素子の波長590nmにおける正面レターデーションは200〜300nmであることが好ましく、250〜300nmであることがより好ましい。また、第2の異方性光学素子の波長590nmにおける正面レターデーションは50〜200nmであることが好ましく、70〜160nmであることがより好ましい。 From this viewpoint, the front retardation of the first anisotropic optical element is preferably approximately ½ of the wavelength, and the front retardation of the second anisotropic optical element is approximately ¼ of the wavelength. It is preferable. Specifically, the front retardation at a wavelength of 590 nm of the first anisotropic optical element is preferably 200 to 300 nm, and more preferably 250 to 300 nm. Further, the front retardation of the second anisotropic optical element at a wavelength of 590 nm is preferably 50 to 200 nm, and more preferably 70 to 160 nm.
なお、上記第2の異方性光学素子のレターデーション値は、上述の如く広帯域円偏光板を形成する観点から略1/4波長であると同時に、前記液晶セルの電圧印加状態における液晶セルの透明基板付近の液晶性分子の複屈折を補償するように選択することが好ましい。例えば、図2(b)に示したように、ECBモードの液晶セルに電圧を印加した場合、基板11、12の界面付近の液晶分子は、符号131、132、135、136で示したように傾斜配向しており、正面及び斜め方向において、光漏れの少ない黒表示を得るためには、これらの複屈折を光学的に補償するように、第2の異方性光学素子のレターデーション値を選択することが好ましい。 The retardation value of the second anisotropic optical element is approximately ¼ wavelength from the viewpoint of forming the broadband circularly polarizing plate as described above, and at the same time, the liquid crystal cell in the voltage application state of the liquid crystal cell. It is preferable to select so as to compensate for the birefringence of liquid crystalline molecules in the vicinity of the transparent substrate. For example, as shown in FIG. 2B, when a voltage is applied to the ECB mode liquid crystal cell, the liquid crystal molecules near the interface between the substrates 11 and 12 are denoted by reference numerals 131, 132, 135, and 136. In order to obtain a black display with tilted orientation and less light leakage in the front and oblique directions, the retardation value of the second anisotropic optical element is set so as to optically compensate for these birefringence. It is preferable to select.
なお、前述の如く、第2の異方性光学素子は、一方の界面におけるチルト角(θ1)が、他方の界面におけるチルト角(θ2)より小さく、その表裏は光学的に等価ではない。本発明の液晶表示装置においては、第2の異方性光学素子21のチルト角が小さい(θ1)側が、液晶セル10側、第1の異方性光学素子31側のいずれとなるように配置してもよいが、前述の如く、液晶セルの電圧印加状態における液晶セルの透明基板付近の液晶性分子の複屈折を補償するように配置することが好ましい。このような配置は液晶セルの種類等により適宜選択することができるが、液晶セルがECBモードである場合には、チルト角が小さい(θ1)側が液晶セル側、チルト角が大きい(θ2)側が第1の異方性光学素子側と対向するように配置することが好ましい。 As described above, in the second anisotropic optical element, the tilt angle (θ 1 ) at one interface is smaller than the tilt angle (θ 2 ) at the other interface, and the front and back are not optically equivalent. . In the liquid crystal display device of the present invention, the side with the small tilt angle (θ 1 ) of the second anisotropic optical element 21 is either the liquid crystal cell 10 side or the first anisotropic optical element 31 side. However, as described above, the liquid crystal cell is preferably arranged so as to compensate for the birefringence of the liquid crystal molecules in the vicinity of the transparent substrate in the voltage application state. Such an arrangement can be appropriately selected depending on the type of the liquid crystal cell or the like, but when the liquid crystal cell is in the ECB mode, the side with the smaller tilt angle (θ 1 ) is the liquid crystal cell side and the angle with the larger tilt angle (θ 2 ) Side is preferably arranged so as to face the first anisotropic optical element side.
本発明は、液晶性材料の配向方向が厚み方向で連続的に変化している部分を有する第2の異方性光学素子を液晶セルの視認側に配置することによって、半透過型の液晶表示装置の光学補償を適切に行い得るものである。すなわち、透過モードの場合は、液晶セルの視認側(第1の偏光板21が配置されている側)の反対側に配置された光源からの光は、液晶セル10と第2の異方性光学素子41(及び第1の異方性光学素子31、並びに第1の偏光板21)を、それぞれ1回ずつ通過することとなる。一方、外光を利用する反射モードの場合は、外光は、液晶セル10と第2の異方性光学素子41(及び第1の異方性光学素子31、並びに第1の偏光板21)を、それぞれ2回ずつ通過することとなる。このように、本願の構成においては、透過モード、反射モードのいずれにおいても、液晶セルを通過する回数と第2の異方性光学素子を透過する回数が同一となるために、電圧印加時の液晶セルのレターデーション値と第2の異方性光学素子のレターデーションが実質的に等しくなるようにすることで、液晶セルの光学補償を好適に行うことができる。 The present invention provides a transflective liquid crystal display by disposing a second anisotropic optical element having a portion in which the alignment direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction on the viewing side of the liquid crystal cell. The optical compensation of the apparatus can be appropriately performed. That is, in the transmissive mode, the light from the light source disposed on the opposite side of the liquid crystal cell on the viewing side (the side on which the first polarizing plate 21 is disposed) is transmitted between the liquid crystal cell 10 and the second anisotropy. Each passes through the optical element 41 (and the first anisotropic optical element 31 and the first polarizing plate 21) once. On the other hand, in the reflection mode using external light, the external light is transmitted from the liquid crystal cell 10 and the second anisotropic optical element 41 (and the first anisotropic optical element 31 and the first polarizing plate 21). Will be passed twice each. Thus, in the configuration of the present application, the number of times of passing through the liquid crystal cell and the number of times of passing through the second anisotropic optical element are the same in both the transmission mode and the reflection mode. By making the retardation value of the liquid crystal cell and the retardation of the second anisotropic optical element substantially equal, the optical compensation of the liquid crystal cell can be suitably performed.
なお、Oプレートは、厚み方向によって、液晶性分子の配向方向が異なるため、第2の異方性光学素子は全体として光軸を有さないが、液晶性化合物が正の屈折率異方性を有する場合は、液晶性化合物のダイレクタ方向を液晶セル面に投影した方向が、見かけ上の遅相軸方向と平行となり、液晶性化合物が負の屈折率異方性を有する場合は、液晶性化合物のダイレクタ方向を液晶セル面に投影した方向が、見かけ上の遅相軸方向と垂直となる。また、第2の異方性光学素子のレターデーション値は、厳密には厚み方向の各々の座標における面内屈折率を算出し、これを厚み方向に積分した値となるが、本発明においては、後述する実施例に示すように、市販の自動複屈折計等により得られた測定値を第2の異方性光学素子のレターデーション値として採用する。 In addition, since the orientation direction of liquid crystal molecules differs depending on the thickness direction of the O plate, the second anisotropic optical element does not have an optical axis as a whole, but the liquid crystal compound has a positive refractive index anisotropy. When the direction of the director direction of the liquid crystal compound projected onto the liquid crystal cell surface is parallel to the apparent slow axis direction and the liquid crystal compound has negative refractive index anisotropy, The direction in which the director direction of the compound is projected onto the liquid crystal cell surface is perpendicular to the apparent slow axis direction. In addition, the retardation value of the second anisotropic optical element is strictly a value obtained by calculating an in-plane refractive index at each coordinate in the thickness direction and integrating this in the thickness direction. As shown in Examples described later, a measurement value obtained by a commercially available automatic birefringence meter or the like is adopted as the retardation value of the second anisotropic optical element.
第1の異方性光学素子の正面レターデーションは、面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1、厚みをdとした場合に、(nx1−ny1)×dで表される。また、厚み方向レターデーションは、(nx1−nz1)×dで表される。第1の異方性光学素子がポジティブAプレートである場合、厳密にはny=nzであるが、本発明においては、nyとnzが厳密に同一である場合のみならず、実質的に同一である場合もny=nzに包含されるものとする。なお、両者が実質的に同一であるとは、一般には、Nz=(nx1−nz1)/(nx1−ny1)で表されるNz係数が1.2以下であるものを指し、Nz係数は好ましくは1.1以下、より好ましくは1.05以下である。また、第1の異方性光学素子が二軸プレートである場合、Nz係数は、好ましくは1.1〜6.0であり、より好ましくは1.1〜4.0であり、さらに好ましくは1.2〜2.0である。 In the front retardation of the first anisotropic optical element, the in-plane slow axis direction refractive index is nx 1 , the in-plane fast axis direction refractive index is ny 1 , and the thickness direction refractive index is nz 1. When the thickness is d, (nx 1 −ny 1 ) × d. The thickness direction retardation is represented by (nx 1 −nz 1 ) × d. When the first anisotropic optical element is a positive A plate, strictly ny = nz, but in the present invention, not only when ny and nz are exactly the same, but also substantially the same. In some cases, ny = nz is included. Note that the both are substantially identical, generally refers to those Nz coefficient expressed by Nz = (nx 1 -nz 1) / (nx 1 -ny 1) is 1.2 or less, The Nz coefficient is preferably 1.1 or less, more preferably 1.05 or less. Further, when the first anisotropic optical element is a biaxial plate, the Nz coefficient is preferably 1.1 to 6.0, more preferably 1.1 to 4.0, and still more preferably. 1.2-2.0.
[液晶表示装置の形成]
液晶表示装置は、上記の液晶セル10、第1の偏光板21、第1の異方性光学素子31、第2の異方性光学素子41を用いて、任意の適切な方法で形成し得る。就中、液晶セル10、第1の偏光板21、第1の異方性光学素子31、第2の異方性光学素子41は、それぞれ接着剤層や粘着剤層等を介して積層することが好ましい。これらの積層に際しては、液晶セル上にその他の各層を順次積層する方法を採用することもできるが、ハンドリング性の観点からは、偏光板と、第1の異方性光学素子と、第2の異方性光学素子をこの順に積層した光学補償偏光板(円偏光板)を形成しておき、これを粘着剤等を介して液晶セルと積層する方法を好適に採用し得る。
[Formation of liquid crystal display device]
The liquid crystal display device can be formed by any appropriate method using the liquid crystal cell 10, the first polarizing plate 21, the first anisotropic optical element 31, and the second anisotropic optical element 41. . In particular, the liquid crystal cell 10, the first polarizing plate 21, the first anisotropic optical element 31, and the second anisotropic optical element 41 are laminated via an adhesive layer, an adhesive layer, and the like, respectively. Is preferred. In laminating these, a method of sequentially laminating other layers on the liquid crystal cell can be adopted. From the viewpoint of handling properties, however, the polarizing plate, the first anisotropic optical element, and the second An optical compensation polarizing plate (circular polarizing plate) in which anisotropic optical elements are laminated in this order is formed, and a method of laminating this with a liquid crystal cell via an adhesive or the like can be suitably employed.
本発明の液晶表示装置においては、前述の如く、第2の異方性光学素子が液晶セルの電圧印加状態における液晶セルの透明基板付近の液晶性分子の複屈折を補償するように選択することが好ましく、液晶セルと第2の異方性光学素子の配置角度が上記目的を達成するように選択されることが好ましい。このような目的を達成し得る角度関係は、用いる液晶セルの種類等によって異なるが、例えば、液晶セル10の第1の基板11と第2の基板12の配向処理方向(ラビング方向)が平行、又は反平行である液晶セルを用いる場合は、液晶セルの配向処理方向と、第2の異方性光学素子のダイレクタ方向の液晶セル面への投影とが平行又は反平行となるように配置することが好ましい。ここで、平行とは完全に平行である場合のみならず、実質的に平行である場合も包含する。その角度は一般に0°±10°の範囲であり、好ましくは0°±5°、より好ましくは0°±2°、さらに好ましくは0°±1°である。 In the liquid crystal display device of the present invention, as described above, the second anisotropic optical element is selected so as to compensate for the birefringence of the liquid crystal molecules in the vicinity of the transparent substrate of the liquid crystal cell in the voltage application state of the liquid crystal cell. It is preferable that the arrangement angle between the liquid crystal cell and the second anisotropic optical element is selected so as to achieve the above object. The angular relationship that can achieve such an object varies depending on the type of the liquid crystal cell to be used. For example, the alignment treatment direction (rubbing direction) of the first substrate 11 and the second substrate 12 of the liquid crystal cell 10 is parallel. Alternatively, when an antiparallel liquid crystal cell is used, the liquid crystal cell is arranged so that the alignment treatment direction of the liquid crystal cell and the projection of the second anisotropic optical element on the liquid crystal cell surface are parallel or antiparallel. It is preferable. Here, “parallel” includes not only the case of being completely parallel but also the case of being substantially parallel. The angle is generally in the range of 0 ° ± 10 °, preferably 0 ° ± 5 °, more preferably 0 ° ± 2 °, and even more preferably 0 ° ± 1 °.
一方、液晶セル10の第1の基板11と第2の基板12の配向処理方向(ラビング方向)が所定の角度をなす場合は、いずれか一方の基板の配向処理方向と、第2の異方性光学素子のダイレクタ方向の液晶セル面への投影とが平行又は反平行となるように配置することが好ましい。また、液晶層13の平均ダイレクタ方向の液晶セル面への投影方向と、第2の異方性光学素子のダイレクタ方向の液晶セル面への投影とが平行又は反平行となるように配置することも好ましい。 On the other hand, when the alignment process direction (rubbing direction) of the first substrate 11 and the second substrate 12 of the liquid crystal cell 10 forms a predetermined angle, the alignment process direction of one of the substrates and the second anisotropic direction It is preferable to arrange so that the projection on the liquid crystal cell surface in the director direction of the diffractive optical element is parallel or antiparallel. In addition, the projection direction of the liquid crystal layer 13 on the liquid crystal cell surface in the average director direction and the projection on the liquid crystal cell surface in the director direction of the second anisotropic optical element are arranged in parallel or antiparallel. Is also preferable.
(粘着剤)
なお、各層を粘着剤を用いて積層する場合、かかる粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性等に優れるものが好ましく用いうる。
(Adhesive)
In addition, when laminating each layer using a pressure-sensitive adhesive, the pressure-sensitive adhesive is not particularly limited. For example, an acrylic polymer, a silicone-based polymer, a polyester, a polyurethane, a polyamide, a polyether, a fluorine-based or rubber-based polymer, etc. A base polymer can be appropriately selected and used. In particular, those having excellent optical transparency, such as an acrylic pressure-sensitive adhesive, exhibiting appropriate wettability, cohesiveness, and adhesive pressure-sensitive adhesive properties, and having excellent weather resistance, heat resistance and the like can be preferably used.
また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性等の点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。 In addition to the above, from the viewpoints of prevention of foaming and peeling phenomenon due to moisture absorption, deterioration of optical characteristics due to thermal expansion difference and the like, prevention of warpage of liquid crystal cells, and formation of liquid crystal display devices with high quality and excellent durability. An adhesive layer having a low moisture absorption rate and excellent heat resistance is preferred.
粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤等の粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層等であってもよい。粘着層の厚さは、使用目的や接着力等に応じて適宜に決定できるが、一般には1〜500μmであり、5〜200μmが好ましく、10〜100μmがより好ましい。 The adhesive layer is, for example, natural or synthetic resins, in particular, tackifier resins, fillers or pigments made of glass fibers, glass beads, metal powders, other inorganic powders, colorants, antioxidants, etc. It may contain an additive to be added to the adhesive layer. Moreover, the adhesion layer etc. which contain microparticles | fine-particles and show light diffusibility may be sufficient. The thickness of the pressure-sensitive adhesive layer can be appropriately determined according to the purpose of use and adhesive force, but is generally 1 to 500 μm, preferably 5 to 200 μm, and more preferably 10 to 100 μm.
[その他の部材]
(楕円偏光板)
本発明の液晶表示装置においては、上記の液晶セル10、第1の偏光板21、第1の異方性光学素子31、第2の異方性光学素子41以外の光学層やその他の部材を含むこともできる。就中、図4に示すように、液晶セル10の第1の偏光板21を備えるのと反対側に、第2の偏光板22を有することが好ましい。また、液晶層の光学補償等を行う観点からは、第2の偏光板22と液晶セル10との間に異方性光学素子を有することが好ましい。特に、半透過モードの液晶表示装置とする場合には、前記第2の偏光板と異方性光学素子を、これらの組合せが楕円偏光板として作用するように配置することが好ましい。
[Other parts]
(Ellipse polarizing plate)
In the liquid crystal display device of the present invention, the optical layer and other members other than the liquid crystal cell 10, the first polarizing plate 21, the first anisotropic optical element 31, and the second anisotropic optical element 41 are provided. It can also be included. In particular, as shown in FIG. 4, it is preferable to have a second polarizing plate 22 on the side opposite to the first polarizing plate 21 of the liquid crystal cell 10. Further, from the viewpoint of performing optical compensation of the liquid crystal layer, it is preferable to have an anisotropic optical element between the second polarizing plate 22 and the liquid crystal cell 10. In particular, in the case of a transflective mode liquid crystal display device, it is preferable to dispose the second polarizing plate and the anisotropic optical element so that the combination acts as an elliptically polarizing plate.
かかる楕円偏光板102としては、前記第1の偏光板、第1の異方性光学素子、第2の異方性光学素子の積層体としての視認側に配置された円偏光板101と同様のものを用いることもできる。また、液晶性材料の配向方向が厚み方向で連続的に変化している異方性光学素子を用いずに、ポリマーの延伸フィルム等からなる異方性光学素子(例えばAプレートや二軸プレート)のみを用いた円偏光板を用いることも好ましい。特に前述の如く第2の異方性光学素子のレターデーションを、電圧印加時の液晶セルのレターデーション値と実質的に等しくなるように設定した場合においては、液晶層の光学補償を適切に行う観点から、液晶セルの視認側と反対側に配置される楕円偏光板102は、液晶性材料の配向方向が厚み方向で連続的に変化している異方性光学素子を含まないことが好ましい。 The elliptically polarizing plate 102 is the same as the circularly polarizing plate 101 disposed on the viewing side as a laminate of the first polarizing plate, the first anisotropic optical element, and the second anisotropic optical element. Things can also be used. In addition, an anisotropic optical element (for example, an A plate or a biaxial plate) made of a stretched polymer film or the like without using an anisotropic optical element in which the orientation direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction. It is also preferable to use a circularly polarizing plate using only the same. In particular, as described above, when the retardation of the second anisotropic optical element is set to be substantially equal to the retardation value of the liquid crystal cell when a voltage is applied, the optical compensation of the liquid crystal layer is appropriately performed. From the viewpoint, it is preferable that the elliptically polarizing plate 102 disposed on the side opposite to the viewing side of the liquid crystal cell does not include an anisotropic optical element in which the alignment direction of the liquid crystalline material continuously changes in the thickness direction.
前記楕円偏光板102は広帯域円偏光板であることが好ましい。このような広帯域円偏光板としては、異方性光学素子として、特開2001−137116号公報や、WO00/26705号国際公開パンフレットに開示されているような、長波長ほど高いレターデーションを有る1/4波長板をその遅相軸方向が偏光板の吸収軸方向と45°の角度をなすように配置したものや、特開平5−100114号公報、特開平10−68816号公報、特開平11−149015号公報、特開2006−171713号公報等に開示されているように、遅相軸が平行でも直交でもない角をなすように2枚の異方性光学素子を偏光板と積層したものを好適に用いることができる。 The elliptically polarizing plate 102 is preferably a broadband circular polarizing plate. As such a broadband circularly polarizing plate, as an anisotropic optical element, a longer wavelength has a higher retardation as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-137116 and WO00 / 26705. / 4 wavelength plate arranged such that the slow axis direction forms an angle of 45 ° with the absorption axis direction of the polarizing plate, Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-100114, 10-68816, and 11 -189015, JP-A 2006-171713, etc., wherein two anisotropic optical elements are laminated with a polarizing plate so that the slow axis forms an angle that is neither parallel nor orthogonal Can be suitably used.
なお、透過モードにおける正面方向の黒輝度を小さくして正面コントラストを高める観点からは、かかる楕円偏光板102は、楕円率が1に近い理想的な円偏光板であることが好ましいが、白輝度、すなわち液晶表示装置の明るさを高める観点においては、楕円率が1であることが必ずしも最適であるとはいえず、液晶セルの種類等により適宜変更し得る。その場合の楕円偏光板による波長590nmにおける偏光の楕円率は、好ましくは0.5以上であり、より好ましくは0.7以上であり、さらに好ましくは0.8以上である。 From the viewpoint of reducing the black luminance in the front direction in the transmission mode and increasing the front contrast, the elliptically polarizing plate 102 is preferably an ideal circularly polarizing plate having an ellipticity close to 1, but the white luminance That is, from the viewpoint of increasing the brightness of the liquid crystal display device, it is not necessarily optimal that the ellipticity is 1, and may be appropriately changed depending on the type of the liquid crystal cell. In this case, the ellipticity of polarized light at a wavelength of 590 nm by the elliptically polarizing plate is preferably 0.5 or more, more preferably 0.7 or more, and further preferably 0.8 or more.
(半透過反射板)
半透過型の液晶表示装置を形成するに際しては、図4に示すように、液晶表示装置の液晶セル10の視認側とは反対側に半透過反射板60を有することが好ましい。半透過反射板60は、光源からの光を液晶セル側へ透過しつつ、視認側からの外光を視認側(液晶セル側)へ反射する目的で設けられる。なお、図4においては、半透過反射板を、液晶セル10の直下に配置しているが、半透過反射板の配置場所は、図4に示した実施形態に限定されず、例えば、第2の偏光板22と、光源ユニット200との間に配置することもできる。また、液晶セル10の第2の基板12中に一体として設けることもできる。
(Semi-transmissive reflector)
When forming a transflective liquid crystal display device, as shown in FIG. 4, it is preferable to have a transflective plate 60 on the side opposite to the viewing side of the liquid crystal cell 10 of the liquid crystal display device. The transflective plate 60 is provided for the purpose of reflecting external light from the viewing side to the viewing side (liquid crystal cell side) while transmitting light from the light source to the liquid crystal cell side. In FIG. 4, the transflective plate is disposed immediately below the liquid crystal cell 10. However, the location of the transflective plate is not limited to the embodiment illustrated in FIG. 4. The polarizing plate 22 and the light source unit 200 can also be disposed. Further, the liquid crystal cell 10 can be provided integrally in the second substrate 12.
半透過反射板は、ある反射率で反射し、残部を透過させるものであり、例えば、金属の蒸着膜や、ごく狭いスリット、あるいは穴を有する金属膜等を用いることができる。かかる金属膜は特に制限されず、アルミニウム、銀、金、クロム、白金等の金属やそれらを含む合金、酸化マグネシウム等の酸化物を用いることができる。また、半透過反射板として、所定の偏光を選択的に反射・透過する、所謂「輝度向上フィルム」を用いることができる。かかる輝度向上フィルムとしては、独国特許3836955号明細書に記載されているような蒸着多層膜や3M社製の商品名「D-BEF」に代表されるような光学異方性層と等方性層の交互積層体等が挙げられる。また、また、コレステリック液晶層、特にコレステリック液晶ポリマーの配向フィルムや、その配向液晶層をフィルム基材上に支持したもの等が使用できる。かかるコレステリック液晶を用いた輝度向上フィルムは、左右一方の円偏光を反射して、他の光は透過する特性を示すものであり、例えば、日東電工社製の商品名「PCF350」、Merck社製の商品名「Transmax」等が挙げられる。 The transflective plate reflects at a certain reflectance and transmits the remaining part. For example, a metal vapor-deposited film, a very narrow slit, or a metal film having a hole can be used. Such a metal film is not particularly limited, and a metal such as aluminum, silver, gold, chromium, or platinum, an alloy containing them, or an oxide such as magnesium oxide can be used. Further, as the transflective plate, a so-called “brightness enhancement film” that selectively reflects and transmits predetermined polarized light can be used. As such a brightness enhancement film, an isotropic multilayered film such as described in German Patent No. 3836955 and an optically anisotropic layer typified by a trade name “D-BEF” manufactured by 3M Corporation are isotropic. An alternating layered structure of a conductive layer is exemplified. In addition, a cholesteric liquid crystal layer, particularly an oriented film of a cholesteric liquid crystal polymer, or a film in which the oriented liquid crystal layer is supported on a film substrate can be used. The brightness enhancement film using such a cholesteric liquid crystal exhibits a characteristic of reflecting one of the left and right circularly polarized light and transmitting the other light. For example, the product name “PCF350” manufactured by Nitto Denko Corporation, manufactured by Merck For example, “Transmax”.
(光源)
液晶表示装置が、透過型又は半透過型の液晶表示装置である場合には、図4に示すように、液晶セルの視認側とは反対側に光源としての光源ユニット200を備えることが好ましい。なお、図4では、光源ユニットとして、直下方式が採用された場合を示しているが、これは例えば、サイドライト方式のものであってもよい。
(light source)
When the liquid crystal display device is a transmissive or transflective liquid crystal display device, it is preferable to provide a light source unit 200 as a light source on the side opposite to the viewing side of the liquid crystal cell, as shown in FIG. Note that FIG. 4 shows a case where the direct light system is adopted as the light source unit, but this may be a side light system, for example.
光源ユニットとして直下方式が採用される場合、上記光源ユニット200は、好ましくは、光源81と、反射フィルム82と、拡散板83と、プリズムシート84とを備える。また、図示していないが、輝度向上フィルムを有することも好ましい。サイドライト方式が採用される場合、好ましくは、光源ユニットは、上記の構成に加え、さらに導光板と、ライトリフレクターとを備えることが好ましい。なお、図4に例示した光学部材は、本発明の効果が得られる限りにおいて、液晶表示装置の照明方式等の設計に応じてその一部が省略され得るか、又は、他の光学部材に代替され得る。 When the direct light system is adopted as the light source unit, the light source unit 200 preferably includes a light source 81, a reflection film 82, a diffusion plate 83, and a prism sheet 84. Although not shown, it is also preferable to have a brightness enhancement film. When the sidelight method is adopted, it is preferable that the light source unit further includes a light guide plate and a light reflector in addition to the above configuration. In addition, as long as the effect of this invention is acquired, the optical member illustrated in FIG. 4 may be partly omitted depending on the design of the illumination method or the like of the liquid crystal display device, or may be replaced with another optical member. Can be done.
(表面処理層)
また、液晶表示装置の視認側の表面、例えば、第1の偏光板21の第1の異方性光学素子が配置されるのと反対側の面、あるいは、第2の偏光板の異方性光学素子配置されるのと反対側の面は、反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等の表面処理層を設けることができる。表面処理層は、偏光板(実質的には偏光板の最表面の偏光子保護フィルム)を表面処理して設けることもできるし、偏光板とは別体のものとして設けることもできる。
(Surface treatment layer)
Further, the surface on the viewing side of the liquid crystal display device, for example, the surface on the opposite side of the first polarizing plate 21 where the first anisotropic optical element is disposed, or the anisotropy of the second polarizing plate. A surface treatment layer such as an antireflection layer, an antisticking layer, a diffusion layer or an antiglare layer can be provided on the surface opposite to the side where the optical element is disposed. The surface treatment layer can be provided by subjecting a polarizing plate (substantially the outermost polarizer protective film of the polarizing plate) to surface treatment, or can be provided separately from the polarizing plate.
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止等を目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系等の適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を保護フィルムの表面に付加する方式等にて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜等の形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。 The hard coat treatment is performed for the purpose of preventing scratches on the surface of the polarizing plate. For example, a hard film with an appropriate UV curable resin such as an acrylic type or a silicone type is applied to a protective film with excellent hardness and sliding properties. It can be formed by a method of adding to the surface. The antireflection treatment is performed for the purpose of preventing the reflection of external light on the surface of the polarizing plate, and can be achieved by forming an antireflection film or the like according to the prior art. Further, the anti-sticking treatment is performed for the purpose of preventing adhesion with an adjacent layer.
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式等の適宜な方式にて保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が0.5〜50μmのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子等の透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂100重量部に対して一般的に2〜50重量部程度であり、5〜25重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角等を拡大するための拡散層(視角拡大機能等)を兼ねるものであってもよい。 The anti-glare treatment is applied for the purpose of preventing the outside light from being reflected on the surface of the polarizing plate and obstructing the visibility of the light transmitted through the polarizing plate. For example, the surface is roughened by a sandblasting method or an embossing method. Or by applying a fine concavo-convex structure to the surface of the protective film by an appropriate method such as a blending method of transparent fine particles. The fine particles to be included in the formation of the surface fine concavo-convex structure are, for example, conductive materials made of silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide, indium oxide, cadmium oxide, antimony oxide or the like having an average particle size of 0.5 to 50 μm. In some cases, transparent fine particles such as inorganic fine particles, organic fine particles composed of a crosslinked or uncrosslinked polymer, and the like are used. When forming a surface fine uneven structure, the amount of fine particles used is generally about 2 to 50 parts by weight, preferably 5 to 25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the transparent resin forming the surface fine uneven structure. The antiglare layer may also serve as a diffusion layer (viewing angle expanding function or the like) for diffusing the light transmitted through the polarizing plate to expand the viewing angle or the like.
本発明の液晶表示装置は、前記したように、液晶セルの視認側に第1の偏光板と第1の光学異方性層と第2の異方性層を備えることで、液晶セルの複屈折が光学的に補償さるため、正面コントラストや視野角特性を高めることができる。本発明の液晶表示装置は、種々の用途に用い得るが、特に半透過ECBモードの液晶表示装置として、携帯電話、時計、デジタルカメラ、携帯情報端末(PDA)、携帯ゲーム機等の携帯機器、バックモニタ、カーナビゲーションシステム用モニタ、カーオーディオ等の車載用機器等、屋外で使用され得る中小型の液晶表示装置として好適に用いることができる。 As described above, the liquid crystal display device of the present invention includes a first polarizing plate, a first optically anisotropic layer, and a second anisotropic layer on the viewing side of the liquid crystal cell, so Since refraction is optically compensated, front contrast and viewing angle characteristics can be enhanced. The liquid crystal display device of the present invention can be used for various applications. In particular, as a transflective ECB mode liquid crystal display device, mobile devices such as mobile phones, watches, digital cameras, personal digital assistants (PDAs), and portable game machines, It can be suitably used as a small and medium-sized liquid crystal display device that can be used outdoors, such as a back monitor, a car navigation system monitor, and an in-vehicle device such as a car audio.
本発明について、実施例及び比較例を用いて更に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた測定値等は、以下の方法によって得られたものである。 The present invention will be further described using examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. In addition, the measured value etc. which were used in the Example were obtained by the following methods.
[測定方法]
(厚み)
液晶硬化層の厚みは、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。
[Measuring method]
(Thickness)
The thickness of the liquid crystal cured layer was measured using a thin-film spectrophotometer [manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., “instant multiphotometry system MCPD-2000”].
(レターデーション)
Axiometric社製の製品名「Axioscan」により、波長590nmのレターデーションを測定した。なお、測定に際しては、基材による複屈折の影響を排除するために、液晶硬化層を基材から剥離して、粘着剤を用いてガラス板上に転写した上で測定を行った。
(Retardation)
Retardation at a wavelength of 590 nm was measured using a product name “Axioscan” manufactured by Axiometric. In the measurement, in order to eliminate the influence of birefringence due to the base material, the liquid crystal cured layer was peeled off from the base material and transferred onto a glass plate using an adhesive, and then the measurement was performed.
(棒状液晶性化合物の、界面のチルト角)
Journal of Applied Phisics、 vol.38(1999年)、P.748に記載のWitteの式に、ne、no、及びレターデーション(遅相軸と平行に、極角−40°〜十40°(法線方向を0°とする)に5°刻みで測定したそれぞれの値)を代入して求めた。
(Tilt angle at the interface of rod-like liquid crystalline compounds)
Journal of Applied Phisics, vol. 38 (1999), p. The expression of Witte according to 748, n e, n o, and parallel to the retardation (slow axis, the polar angle -40 ° ~ ten 40 ° (the normal direction to 0 °) at 5 ° increments Each measured value) was substituted and determined.
(コントラスト)
23℃の暗室でバックライトを点灯させてから30分経過した後、AUTRONIC−MELCHERS GmbH社製の商品名「コノスコープ」を用いて測定した。なお、液晶表示装置の画面左右方向の右側(右方位)を方位角0°、反時計回りを正とし、画面の法線方向を極角0°とした。
(contrast)
After 30 minutes had passed since the backlight was turned on in a dark room at 23 ° C., measurement was performed using a trade name “Conoscope” manufactured by AUTRONIC-MELCHERS GmbH. Note that the right side (right azimuth) of the liquid crystal display device in the left-right direction of the screen is azimuth angle 0 °, the counterclockwise direction is positive, and the normal direction of the screen is polar angle 0 °.
[製造例1]
(Oプレートの形成)
下記式(II)で表される高分子液晶(重量平均分子量:5,000)20重量部と、重合性液晶性化合物[BSAF社製、商品名「Paliocolor LC242」(ne=1.654、no=1.523)]80重量部とを、233重量部のシクロペンタノンに溶解して固形分濃度30重量%の溶液を調製した。この溶液に、0.3重量部の表面調製剤[ビック・ケミー社製 商品名「BYK375」]を加え、さらに7重量部の重合開始剤[チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製 商品名「イルガキュア907」]を加えた。この溶液に、196重量部のシクロペンタノンを加え、固形分濃度20重量%の液晶性組成物溶液を調製した。
なお、下記式(II)における「65」及び「35」の数値は、共重合比が65:35であることを表している。
[Production Example 1]
(Formation of O plate)
Formula (II) polymer represented by a liquid crystal (weight average molecular weight: 5,000) and 20 parts by weight, the polymerizable liquid crystal compound [BSAF's trade name "Paliocolor LC242" (n e = 1.654, and n o = 1.523)] 80 parts by weight, to prepare a cyclopentanone dissolved solids concentration of 30 wt% solution of 233 parts by weight. To this solution, 0.3 part by weight of a surface preparation agent [trade name “BYK375” manufactured by Big Chemie Co., Ltd.] is added, and further 7 parts by weight of a polymerization initiator [trade name “Irgacure 907” manufactured by Ciba Specialty Chemicals]. ] Was added. To this solution, 196 parts by weight of cyclopentanone was added to prepare a liquid crystal composition solution having a solid concentration of 20% by weight.
The numerical values “65” and “35” in the following formula (II) indicate that the copolymerization ratio is 65:35.
ポリエチレンテレフタレートフィルム[東レ社製 商品名「RC06」、厚み75μm]を、レーヨンのラビング布[吉川加工社製 商品名「YA181R」]を用いてラビング処理して配向基材とした。該配向基材のラビング処理表面に、ワイヤーバーを用いて前記液晶性組成物溶液を均一に塗布し、塗布層を形成した。 A polyethylene terephthalate film [trade name “RC06” manufactured by Toray Industries, Inc., thickness 75 μm] was rubbed with a rayon rubbing cloth [trade name “YA181R” manufactured by Yoshikawa Processing Co., Ltd.] to obtain an alignment substrate. The liquid crystalline composition solution was uniformly applied to the rubbing treated surface of the alignment substrate using a wire bar to form a coating layer.
このようにして基材上に形成された前記塗布層を、配向基材とともに80℃の空気循環式恒温オーブンで2分間乾燥させ、傾斜配向した固化層を形成した。得られた固化層の表面に、コンベア式紫外線照射装置を用いて、室温(25℃)にて波長365nmにおける照射光量が500mJ/cm2となるように空気雰囲気下で紫外線を照射し、傾斜配向した液晶硬化層を形成した。 Thus, the said coating layer formed on the base material was dried with the orientation base material for 2 minutes with an 80 degreeC air circulation type thermostat oven, and the solidified layer by which the inclination orientation was carried out was formed. The surface of the obtained solidified layer is irradiated with ultraviolet rays in an air atmosphere at a room temperature (25 ° C.) so that the amount of irradiation light at a wavelength of 365 nm is 500 mJ / cm 2 using a conveyor type ultraviolet irradiation device, and tilted orientation is performed. A cured liquid crystal layer was formed.
このようにして、基材と液晶硬化層とを備えるOプレートを作製した。液晶硬化層を基材から剥離して物性を測定したところ、平均チルト角は38°、正面レターデーションは90nmであった。また、Oプレートのチルト角は、空気界面側のチルト角が基材界面側のチルト角よりも大きく、厚み方向に連続的に変化していた。 In this way, an O plate provided with a base material and a liquid crystal cured layer was produced. When the cured liquid crystal layer was peeled from the substrate and measured for physical properties, the average tilt angle was 38 ° and the front retardation was 90 nm. Further, the tilt angle of the O plate was continuously changed in the thickness direction because the tilt angle on the air interface side was larger than the tilt angle on the substrate interface side.
上記の基材と液晶硬化層とを備えるOプレートの配向基材を除去しながら、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルム[コニカミノルタ社製 商品名「KC4UYW」]上に、アクリル系粘着剤(厚み:20μm)を介して転写をおこなった。このようにして、トリアセチルセルロースフィルム上に、液晶硬化層が形成されたOプレートを「Oプレート1」とする。 While removing the orientation base material of the O plate comprising the base material and the liquid crystal cured layer, an acrylic pressure-sensitive adhesive (thickness: on a 40 μm thick triacetylcellulose film [trade name “KC4UYW” manufactured by Konica Minolta, Inc.] 20 μm). In this way, the O plate in which the liquid crystal cured layer is formed on the triacetyl cellulose film is referred to as “O plate 1”.
(偏光板)
偏光子の両面に正面レターデーションを実質的に有さないアクリル系の透明フィルムが積層された偏光板[日東電工社製 商品名「NPF−L−CAT1465CU」]をそのまま用いた。
(Polarizer)
A polarizing plate (trade name “NPF-L-CAT1465CU” manufactured by Nitto Denko Corporation) in which an acrylic transparent film having substantially no front retardation was laminated on both surfaces of the polarizer was used as it was.
(Aプレート)
一軸延伸されてなり、波長590nmにおける位相差が260nmであり、Nz係数が1であるノルボルネン系樹脂フィルム[オプテス社製 商品名「ゼオノアフィルム」]を、「Aプレート1」としてそのまま用いた。
(A plate)
A norbornene-based resin film [trade name “Zeonor Film” manufactured by Optes Co., Ltd.] having a retardation of 260 nm and a Nz coefficient of 1 was used as “A plate 1” as it was.
(円偏光板の作成)
上記の偏光板と、Aプレート1と、Oプレート1とを、この順で、各層間にアクリル系の粘着剤(厚み:20μm)を介して、下記の表1に示す角度配置となるように積層して円偏光板とした。なお、Oプレート1の積層に関しては、トリアセチルセルロース側がAプレートと対向するように、すなわち、Aプレート側のチルト角が大きくなるように積層をおこなった。
(Creation of circular polarizer)
The polarizing plate, the A plate 1 and the O plate 1 are arranged in this order so as to have the angular arrangement shown in Table 1 below via an acrylic adhesive (thickness: 20 μm) between the respective layers. It laminated | stacked and it was set as the circularly-polarizing plate. In addition, regarding the lamination | stacking of O plate 1, it laminated | stacked so that the triacetyl cellulose side might oppose A plate, ie, the tilt angle on the A plate side might become large.
上記表1における角度は、後述する液晶表示装置を形成する際の画面の長辺方向を角度の基準(0°)として、偏光板側から見た際の角度(反時計周りを角度の正とする)を表している。また、Oプレート1の遅相軸方向は、液晶のダイレクタの投影を表している。なお、後述する表2〜4においても、同様の角度基準を用いた。 The angle in Table 1 above is the angle when viewed from the polarizing plate side (the counterclockwise direction is a positive angle with respect to the long side direction of the screen when forming a liquid crystal display device to be described later). Represents). The slow axis direction of the O plate 1 represents the projection of the liquid crystal director. The same angle reference was used in Tables 2 to 4 described later.
[製造例2]
上記製造例1において、表2に示す角度配置となるように、偏光板と、Aプレート1と、Oプレート1とをこの順で積層した以外は製造例1と同様にして、円偏光板を作成した。
[Production Example 2]
In the above Production Example 1, a circularly polarizing plate was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that the polarizing plate, the A plate 1 and the O plate 1 were laminated in this order so as to have the angular arrangement shown in Table 2. Created.
[製造例3]
(Aプレート)
一軸延伸されてなり、波長590nmにおける位相差が110nmであり、Nz係数が1であるノルボルネン系樹脂フィルム[オプテス社製 商品名「ゼオノアフィルム」]を、「Aプレート2」としてそのまま用いた。
[Production Example 3]
(A plate)
A norbornene-based resin film [trade name “Zeonor Film” manufactured by Optes Co., Ltd.] having a retardation of 110 nm and a Nz coefficient of 1 was used as “A plate 2” as it was.
(円偏光板の作成)
上記製造例1において、Oプレート1に代えて、上記のAプレート2を用いた以外は製造例1と同様にして、表3に示す角度配置となるように積層して円偏光板とした。
(Creation of circular polarizer)
In Production Example 1, a circularly polarizing plate was obtained by laminating to have the angular arrangement shown in Table 3 in the same manner as in Production Example 1 except that the A plate 2 was used instead of the O plate 1.
上記製造例3において、表4に示す角度配置となるように、偏光板と、Aプレート1と、Aプレート2とをこの順で積層した以外は製造例3と同様にして、円偏光板を作成した。 In the above Production Example 3, the circularly polarizing plate was formed in the same manner as in Production Example 3 except that the polarizing plate, the A plate 1 and the A plate 2 were laminated in this order so as to have the angular arrangement shown in Table 4. Created.
[実施例1]
(液晶セル)
半透過ECBモードの液晶パネルを備える液晶表示装置[Apple社製 商品名「iPod Classic」]から、液晶パネルを取り出し、液晶セルの上下に配置されていた光学フィルムを全て取り除いて、上記液晶セルのガラス面(表裏)を洗浄した。
[Example 1]
(Liquid crystal cell)
From the liquid crystal display device [trade name “iPod Classic” manufactured by Apple Inc.] having a transflective ECB mode liquid crystal panel, the liquid crystal panel is taken out, and all the optical films disposed above and below the liquid crystal cell are removed. The glass surface (front and back) was washed.
(液晶パネルの形成)
上記液晶セルの視認側の面に製造例1で作製した円偏光板を、液晶セルの他方の面に製造例4で作製した偏光板を、それぞれアクリル系の粘着剤(厚み:20μm)を用いて積層した。この液晶パネルにおける各層の積層構造及び配置角度は表5に示す通りである。
(Formation of liquid crystal panel)
The acrylic polarizing plate (thickness: 20 μm) was used for the circularly polarizing plate produced in Production Example 1 on the surface on the viewing side of the liquid crystal cell and the polarizing plate produced in Production Example 4 on the other surface of the liquid crystal cell. And laminated. The laminated structure and the arrangement angle of each layer in this liquid crystal panel are as shown in Table 5.
上記表5における角度は、液晶パネルを視認側から観察した際の、画面の長辺方向(右方向)を角度の基準(0°)とした角度(反時計周りを角度の正とする)を表している。また、Oプレート1の遅相軸方向は、液晶のダイレクタの投影を表しており、液晶セル基板のラビング方向は、該基板界面付近の液晶分子のダイレクタ方向に等しい。なお、後述する表6及び7においても、同様の角度基準を用いた。 The angle in Table 5 is an angle with the long side direction (right direction) of the screen as the reference of the angle (0 °) when the liquid crystal panel is observed from the viewing side (counterclockwise is the positive angle). Represents. The slow axis direction of the O plate 1 represents the projection of the director of the liquid crystal, and the rubbing direction of the liquid crystal cell substrate is equal to the director direction of the liquid crystal molecules near the substrate interface. The same angle reference was used in Tables 6 and 7 described later.
(液晶表示装置の形成)
上記で形成した液晶パネルを元の液晶表示装置のバックライトシステムに再度組み込むことで、液晶表示装置を形成した。
(Formation of liquid crystal display device)
A liquid crystal display device was formed by incorporating the liquid crystal panel formed above into the backlight system of the original liquid crystal display device again.
[比較例1]
上記実施例1において、視認側の偏光板として、製造例1で作製したOプレートを有する円偏光板を用いる代わりに、製造例3で作製した円偏光板を用いた以外は実施例1と同様にして液晶パネル及び液晶表示装置を形成した。比較例1の液パネルにおける各層の積層構造及び配置角度は表6に示す通りである。
[Comparative Example 1]
Example 1 is the same as Example 1 except that the circularly polarizing plate produced in Production Example 3 was used instead of the circularly polarizing plate having the O plate produced in Production Example 1 as the polarizing plate on the viewing side. Thus, a liquid crystal panel and a liquid crystal display device were formed. The laminated structure and the arrangement angle of each layer in the liquid panel of Comparative Example 1 are as shown in Table 6.
[比較例2]
上記実施例1において、視認側の偏光板として、製造例1で作製したOプレートを有する円偏光板を用いる代わりに、製造例3で作製したOプレートを有さない円偏光板を用いた以外は実施例1と同様にして、液晶パネル及び液晶表示装置を形成した。比較例2の液パネルにおける各層の積層構造及び配置角度は表7に示す通りである。
[Comparative Example 2]
In Example 1 above, instead of using the circularly polarizing plate having the O plate prepared in Production Example 1 as the viewing side polarizing plate, the circularly polarizing plate having no O plate produced in Production Example 3 was used. In the same manner as in Example 1, a liquid crystal panel and a liquid crystal display device were formed. The laminated structure and the arrangement angle of each layer in the liquid panel of Comparative Example 2 are as shown in Table 7.
[評価結果]
実施例及び比較例で得られた液晶表示装置の正面コントラストは、実施例1が319、比較例1が172、比較例2が124であった。また、コントラストの角度依存性を表す等コントラスト線図を、図5〜7に示す。さらに、方位角0−180°方向(画面の左右方向)で極角を変化させた場合のコントラストを図8に、方位角90−270°方向(画面の上下方向)で極角を変化させた場合のコントラストを図9にそれぞれ示す。
[Evaluation results]
The front contrast of the liquid crystal display devices obtained in Examples and Comparative Examples was 319 in Example 1, 172 in Comparative Example 1, and 124 in Comparative Example 2. Moreover, the isocontrast diagram showing the angle dependence of contrast is shown in FIGS. Further, FIG. 8 shows the contrast when the polar angle is changed in the azimuth angle 0-180 ° direction (left-right direction of the screen), and the polar angle is changed in the azimuth angle 90-270 ° direction (up-down direction of the screen). The contrast in each case is shown in FIG.
また、コントラストが30以上となる領域を、図8、9の結果に基づいて画面の上下左右において求めた視野角を表8に示す。 In addition, Table 8 shows the viewing angles obtained in the upper, lower, left, and right sides of the screen based on the results of FIGS.
以上の結果からわかるように、Oプレートを有さない比較例1の液晶表示装置に比して、視認側と反対側(光源ユニット側)にOプレートを有する比較例2の液晶表示装置は、正面コントラスト及び視野角特性が改善されているものの、十分とはいえなかった。それに対して、本発明の実施例による液晶表示装置によれば、正面コントラストが高く、しかも全方位において、視野角特性が改善されていることがわかる。 As can be seen from the above results, the liquid crystal display device of Comparative Example 2 having the O plate on the opposite side (light source unit side) to the viewing side compared to the liquid crystal display device of Comparative Example 1 having no O plate is Although the front contrast and viewing angle characteristics were improved, it was not sufficient. On the other hand, according to the liquid crystal display device according to the embodiment of the present invention, it can be seen that the front contrast is high and the viewing angle characteristics are improved in all directions.
10 液晶セル
11、12 基板
13 液晶層
21、22 偏光板
31、32 異方性光学素子
41、42 異方性光学素子
60 半透過反射板
81 光源
82 反射フィルム
83 拡散板
84 プリズムシート
100 液晶表示装置
101 円偏光板
102 楕円偏光板(円偏光板)
200 光源ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid crystal cell 11, 12 Substrate 13 Liquid crystal layer 21, 22 Polarizing plate 31, 32 Anisotropic optical element 41, 42 Anisotropic optical element 60 Transflective reflector 81 Light source 82 Reflective film 83 Diffuser plate 84 Prism sheet 100 Liquid crystal display Equipment 101 Circular polarizing plate 102 Elliptical polarizing plate (circular polarizing plate)
200 Light source unit
Claims (8)
該液晶セルの視認側に配置された第1の偏光板と、
該液晶セルと該第1の偏光板との間に配置された第1の異方性光学素子と、
該第1の異方性光学素子と該液晶セルとの間に配置された、第2の異方性光学素子と、を備え、
該第1の異方性光学素子は、その面内の遅相軸方向の屈折率をnx1、面内の進相軸方向の屈折率をny1、厚み方向の屈折率をnz1とした場合に、nx1>ny1≧nz1を満足し、該第2の異方性光学素子は、液晶性材料により形成され、かつ当該液晶性材料の配向方向が異方性光学素子の厚み方向で連続的に変化している部分を有する、液晶表示装置。 A liquid crystal cell having a liquid crystal layer sandwiched between a pair of transparent substrates provided with electrodes;
A first polarizing plate disposed on the viewing side of the liquid crystal cell;
A first anisotropic optical element disposed between the liquid crystal cell and the first polarizing plate;
A second anisotropic optical element disposed between the first anisotropic optical element and the liquid crystal cell,
The first anisotropic optical element has an in-plane slow axis direction refractive index of nx 1 , an in-plane fast axis direction refractive index of ny 1 , and a thickness direction refractive index of nz 1 . In this case, nx 1 > ny 1 ≧ nz 1 is satisfied, the second anisotropic optical element is formed of a liquid crystalline material, and the orientation direction of the liquid crystalline material is the thickness direction of the anisotropic optical element. A liquid crystal display device having a continuously changing portion.
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