JP2000227518A - 偏光部材、光学部材及び液晶表示装置 - Google Patents

偏光部材、光学部材及び液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射型偏光板等を利用して高輝度化を達成し
た液晶表示装置等における輝点等の光学異常の発生を防
止しうる偏光部材及び光学部材の開発。 【解決手段】 吸収型偏光フィルム（４）の片面又は両
面に１層又は２層以上のポリマー素材層（２，２１，
３，３１）を有し、そのポリマー素材層が長さ２０μm
以上の屈折率異常域を有さず、かつ半径５０μmの領域
内に長さ０．５〜２０μmの屈折率異常域を２個以上有
しない偏光部材（６）、及びその偏光部材と反射型偏光
板を少なくとも有する積層体からなる光学部材、並びに
前記の偏光部材又は光学部材を液晶セルの片側又は両側
に有する液晶表示装置。 【効果】 黒表示での輝点等の光学異常の発生を防止で
き、高輝度、高コントラストで視認性に優れる液晶表示
装置を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、高輝度の液晶表示装置に
おける輝点等の光学異常の発生を防止しうる偏光部材及
び光学部材に関する。
【０００２】
【発明の背景】液晶表示装置のモニタや車載用のテレビ
やナビゲーション等への普及による高輝度化に伴い、こ
れまでの高くても１５０ｃｄ／ｍ２程度の正面輝度では
発生しなかった輝点等の光学異常が黒表示で発生する問
題を生じている。ちなみにコレステリック液晶層等から
なる反射型偏光板を利用して吸収型偏光板を透過しうる
光量を増大させて輝度の向上を図る光源システムなどで
は通例１．２〜１．６倍の輝度向上を図りうる。
【０００３】また前記の高輝度化による光学異常の発生
問題は、高コントラスト化の上でも問題となっている。
すなわちこれまでのノート型等のパーソナルコンピュー
タによるＳＴＮモードやＴＮモードでは通例３０：１〜
１００：１程度のコントラスト比であったが、モニタ用
途などでは３００：１〜５００：１程度の高コントラス
ト比が求められており、その場合に前記の黒表示での輝
点問題がその達成を困難としている。
【０００４】
【発明の技術的課題】本発明は、反射型偏光板等を利用
して高輝度化を達成した液晶表示装置等における輝点等
の光学異常の発生を防止しうる偏光部材及び光学部材の
開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】本発明は、吸収型偏光フィルムの片
面又は両面に１層又は２層以上のポリマー素材層を有
し、そのポリマー素材層が長さ２０μm以上の屈折率異
常域を有さず、かつ半径５０μmの領域内に長さ０．５
〜２０μmの屈折率異常域を２個以上有しないことを特
徴とする偏光部材、及びその偏光部材と反射型偏光板を
少なくとも有する積層体からなることを特徴とする光学
部材、並びに前記の偏光部材又は光学部材を液晶セルの
片側又は両側に有することを特徴とする液晶表示装置を
提供するものである。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、必要に応じ反射型偏光
板等を利用して高輝度化を達成した液晶表示装置等にお
ける黒表示での輝点等の光学異常の発生を防止できる偏
光部材や光学部材を得ることができ、それを用いて高輝
度、高コントラストで視認性に優れる液晶表示装置を形
成することができる。これは上記した屈折率異常域の条
件を満足させたことによる。
【０００７】すなわち本発明者らは、上記した輝点等の
光学異常問題を克服するために偏光板等の偏光部材を形
成する各部材について鋭意研究を重ねた結果、かかる輝
点等の発生問題は偏光部材に生じた透明結晶等による屈
折率異常域に起因する光学用途に特有の問題であり、一
般にポリマー素材にはオリゴマー等の低分子量成分が結
晶化してなる屈折率異常域が含まれることを究明した。
【０００８】ちなみに偏光部材は、吸収型偏光フィルム
の片面又は両面に例えば透明保護層や粘着層や光学補償
層等からなるポリマー素材層を１層又は２層以上設けた
ものよりなるが、その透明保護層にはそれを形成する三
酢酸セルロースの未酢化物などが透明結晶として含まれ
る。また粘着層では、それを仮着カバーするセパレータ
中のオリゴマー等の低分子量成分が粘着層に移行して透
明結晶として析出している。本発明は、かかる透明結晶
等による屈折率異常域を可及的に除去することにより上
記の作用効果を達成したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明による偏光部材は、吸収型
偏光フィルムの片面又は両面に１層又は２層以上のポリ
マー素材層を有し、そのポリマー素材層が長さ２０μm
以上の屈折率異常域を有さず、かつ半径５０μmの領域
内に長さ０．５〜２０μmの屈折率異常域を２個以上有
しないものからなる。その例を図１、図２に示した。４
が偏光フィルムである。また２，２１，２２は粘着層、
３，３１は透明保護層、５は光学補償層であり、これら
がポリマー素材層を形成する。なお６が偏光部材であ
り、１はセパレータである。
【００１０】吸収型偏光フィルムとしては、所定偏光軸
の直線偏光を透過して他の光は吸収する適宜なものを用
いることができ、その種類について特に限定はない。ち
なみにその例としては、ポリビニルアルコール系フィル
ムや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
ムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素及び／又は二色
性染料を吸着させて延伸したもの、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の如き
ポリエン配向フィルムなどがあげられる。偏光フィルム
の厚さは通例５〜８０μmであるが、これに限定されな
い。
【００１１】ポリマー素材層を形成する素材としても、
例えば透明保護層や粘着層や光学補償層などの、液晶表
示装置等の形成に用いられる適宜なものを用いうる。偏
光部材は、同種又は異種のポリマー素材層を吸収型偏光
フィルムの片面又は両面にそれぞれ１層又は２層以上有
するものであってよい。
【００１２】前記の透明保護層は、耐水性の向上や補強
等の保護目的などにより必要に応じ偏光フィルムの片面
又は両面に設けられるものであり、その形成には透明性
や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリマ
ーが好ましく用いられる。ちなみにそのポリマーの例と
しては、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースの如きセ
ルロース系ポリマー、ポリエチレンテレフタレートやポ
リエチレンナフタレートの如きポリエステル系ポリマ
ー、ポリエーテルスルホンやポリカーボネート、ポリア
ミドやポリイミド、ポリオレフィンやアクリル系樹脂、
あるいはアクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系
やエポキシ系やシリコーン系等の熱硬化型、ないし紫外
線硬化型の樹脂などがあげられる。
【００１３】透明保護層は、ポリマー液の塗布方式やフ
ィルムとしたものの接着積層方式などの適宜な方式で形
成することができる。その厚さは、適宜に決定でき、一
般には５００μm以下、就中１〜３００μm、特に５〜２
００μmとされる。
【００１４】粘着層は、ポリマー素材の接着処理などを
目的に必要に応じて設けられるものであり、その形成に
は例えばアクリル系重合体やシリコーン系ポリマー、ポ
リエステルやポリウレタン、ポリエーテルや合成ゴムな
どの適宜なポリマーをベースポリマーとする粘着性物質
や粘着剤などが用いられる。就中、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
性等の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れ、
加熱や加湿の条件下に浮きや剥がれ等の剥離問題を生じ
ないものが好ましく用いうる。
【００１５】ちなみに前記アクリル系粘着剤の例として
は、メチル基やエチル基やブチル基等の炭素数が２０以
下のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸のアルキル
エステルと、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸
ヒドロキシエチル等の改良成分からなるアクリル系モノ
マーを、ガラス転移温度が０℃以下となる組合せにて共
重合してなる、重量平均分子量が１０万以上のアクリル
系重合体をベースポリマーとするものなどがあげられる
が、これに限定されない。
【００１６】粘着層は、ポリマー素材の片面又は両面に
設けて接着処理に供することができる。設ける粘着層
は、異なる組成又は種類等のものの重畳層であってもよ
い。また両面に粘着層を設ける場合、ポリマー素材の表
裏において異なる組成又は種類等の粘着層であってもよ
い。
【００１７】ポリマー素材への粘着層の付設は、適宜な
方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや酢
酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶
媒に粘着性物質ないしその組成物を溶解又は分散させて
１０〜４０重量％程度の粘着剤液を調製し、それを流延
方式や塗工方式等の適宜な展開方式でポリマー素材上に
直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に
粘着層を形成してそれをポリマー素材上に移着する方式
などがあげられる。
【００１８】粘着層の厚さは、接着力等に応じて適宜に
決定でき、一般には１〜５００μmとされる。粘着層
は、図例の如く液晶セル等の被着体への接着を目的とし
て、必要に応じ偏光部材の外表面に設けることもでき
る。粘着層２，２１が表面に露出する場合には、実用に
供するまでの間その表面を図例の如くセパレータ１など
で仮着カバーしておくことが好ましい。
【００１９】なお粘着層は、必要に応じて例えば天然物
や合成物の樹脂類、就中、粘着性付与樹脂、ガラス繊維
やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる
充填剤や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤
を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性
を示す粘着層であってもよい。
【００２０】一方、上記した光学補償層は、液晶セルに
よる位相差の補償等の目的で必要に応じ用いられるもの
である。光学補償層の例としては、各種ポリマーの延伸
フィルム等からなる複屈折性フィルム、ディスコチック
系やネマチック系の如き液晶ポリマーの配向フィルム、
その配向液晶層をフィルム基材上に支持したものなどが
あげられる。その場合、配向液晶層を支持するフィルム
基材としては、セルロース系フィルムの如く等方性に優
れるものが好ましく用いうる。
【００２１】前記の複屈折性フィルムを形成するポリマ
ーは、例えばポリエチレンやポリプロピレン、ノルボル
ネン構造を有するポリオレフィンの如きオレフィン系ポ
リマー、ポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリ
レートの如きアクリル系ポリマーやセルロース系ポリマ
ー、ポリアミドやポリイミド、ポリスルホンやポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリフェ
ニレンスルフィド、ポリビニルアルコールやポリ塩化ビ
ニル、ポリビニルブチレートやポリカーボネート、ポリ
スチレンやポリアリレート、ポリオキシメチレンなどの
適宜なものであってよい。
【００２２】就中、例えばポリエステル系ポリマーやポ
リエーテルエーテルケトンの如く結晶性に優れるポリマ
ーが好ましく用いうる。延伸フィルムは、一軸や二軸等
の適宜な方式で処理したものであってよい。また熱収縮
性フィルムとの接着下に収縮力又は／及び延伸力を付与
する方式などによりフィルムの厚さ方向の屈折率を制御
した複屈折性フィルムなどであってもよい。光学補償層
は、位相差等の光学特性の制御を目的に２層以上の位相
差層を積層したものであってもよい。
【００２３】本発明におけるポリマー素材層は、長さ２
０μm以上の屈折率異常域を有さず、かつ半径５０μmの
領域内に長さ０．５〜２０μmの屈折率異常域を２個以
上有しないものとして吸収型偏光フィルムと積層したも
のである。これにより、必要に応じ反射型偏光板を利用
して高輝度化を達成した液晶表示装置等に適用しても黒
表示で輝点等の光学異常を発生することを防止すること
ができる。
【００２４】長さ２０μm以上の屈折率異常域を有する
ポリマー素材層、半径５０μmの領域内に長さ０．５〜
２０μmの屈折率異常域を２個以上有するポリマー素材
層では、高輝度下、例えば５０００ｃｄ／ｍ２を超える
輝度下における輝点等の光学異常の発生を防止すること
ができない。
【００２５】前記において従来の１５０ｃｄ／ｍ２以下
程度の輝度下では、７０〜１００μm程度の大きさの屈
折率異常域を有していても輝点等は現れないが、それを
２００ｃｄ／ｍ２程度の輝度下におくと輝点が現れる。
またその２００ｃｄ／ｍ２では輝点が発生しない場合で
も、５００ｃｄ／ｍ２等のそれ以上の輝度下におくと輝
点が現れるときがあり、その場合にはより小さい屈折率
異常域の存在が原因となっている。
【００２６】前記した輝度が高くなるほど輝点発生の原
因となる屈折率異常域の大きさが小さくなることなどよ
り、かかる輝点等の発生現象は、屈折率異常域を介した
光散乱であり、高輝度化による散乱光強度の増大で発光
域が大きくなって小さい屈折率異常域にても輝点等の光
学異常を発生するものと考えられる。
【００２７】上記のように本発明におけるポリマー素材
は、輝点等の原因となる屈折率異常域を除去したもので
あるが、かかるポリマー素材は、例えばそれを形成する
ポリマーを溶液化し濾過膜による濾過処理等を介して精
製し、未酢化物やオリゴマー等の低分子量体を除去した
ポリマーにて素材を製膜する方式などにより得ることが
できる。
【００２８】ちなみに三酢酸セルロースでは、その市販
物を塩化メチレン等で溶液化しそれを親水化処理したポ
リテトラフルオロエチレンからなる１０μmの濾過膜を
介し常圧等で濾過し、その精製ポリマーを用いて製膜す
ることにより得られたフィルムを用いて上記の屈折率異
常域条件を満足する透明保護層などを形成することがで
きる。
【００２９】また上記の光学補償層も前記に準じ精製処
理したポリマーを用いて得ることができるが、延伸フィ
ルムとする場合には例えば０．５〜１０μmの濾過膜を
用いる方式などにより濾過精度の向上を図ることが好ま
しい。これは、延伸処理により屈折率異常域も拡大され
るため、その拡大後の屈折率異常域を想定することに基
づく。従って例えば２倍の延伸処理を施す場合には、５
μm（１０／２）以下の濾過膜にて精製処理することが
好ましい。
【００３０】一方、粘着層の場合には上記したようにセ
パレータよりの移行を防止することが上記した屈折率異
常域条件の達成に重要である。その移行防止は、例えば
前記に準じて精製処理したポリマーからなるセパレータ
を用いる方式にても達成し得るし、またセパレータを形
成するポリマー基材にシリカ膜や金属酸化物蒸着膜等か
らなる移行防止層を設け、その上にシリコーン系等の剥
離剤からなる表面コートを設けてポリマー基材成分の移
行を遮る方式などにても達成することができる。
【００３１】本発明による偏光部材は、必要に応じ反射
型偏光板等の適宜な光学層の１層又は２層以上と積層し
た光学部材として実用に供することができる。その光学
部材の例を図３に示した。この光学部材９は、偏光部材
６に設けた粘着層２１を介し位相差板７を接着し、その
外側に粘着層２３を介して反射型偏光板８を接着したも
のからなる。
【００３２】前記の反射型偏光板は、自然光を入射させ
ると所定偏光軸の直線偏光又は所定方向の円偏光を反射
し、他の光は透過する特性を示すものであり、偏光分離
板などと称呼されることもある。かかる反射型偏光板
は、バックライト等の光源からの光を入射させて所定偏
光状態の透過光を得ると共に、反射光を反射層等を介し
反転させて反射型偏光板に再入射させ、その一部又は全
部を所定偏光状態の光として透過させて反射型偏光板を
透過する光の増量を図ると共に、吸収型偏光板に吸収さ
れにくい偏光を供給して液晶表示等に利用しうる光量の
増大を図ることにより輝度を向上させうるものである。
【００３３】従って反射型偏光板としては、例えば誘電
体の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの
多層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過して他
の光は反射する特性を示すもの、コレステリック液晶
層、就中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の如
き、左右一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性
を示すものなどの適宜なものを用いうる。
【００３４】従って前記した所定偏光軸の直線偏光を透
過するタイプの反射型偏光板では、その透過光をそのま
ま吸収型偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより
吸収型偏光板による吸収ロスを抑制しつつ効率よく透過
させることができる。
【００３５】一方、コレステリック液晶層の如く円偏光
を透過するタイプの反射型偏光板では、そのまま吸収型
偏光板に入射させることもできるが、吸収ロスを抑制す
る点よりは図３に例示した如くその透過円偏光を位相差
板７を介し直線偏光化して吸収型偏光板に入射させるこ
とが好ましい。ちなみにその位相差板として１／４波長
板を用いることにより、円偏光を直線偏光に変換するこ
とができる。
【００３６】可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板
として機能する位相差板は、例えば波長５５０nmの光等
の単色光に対して１／４波長板として機能する位相差層
と他の位相差特性を示す位相差層、例えば１／２波長板
として機能する位相差層とを重畳する方式などにより得
ることができる。従って偏光部材と反射型偏光板の間に
配置する位相差板は、１層又は２層以上の位相差層から
なるものであってよい。
【００３７】なおコレステリック液晶層についても、反
射波長が相違するものの組合せにて２層又は３層以上重
畳した配置構造とすることにより、可視光域等の広い波
長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それ
に基づいて広い波長範囲の透過円偏光を得ることができ
る。
【００３８】本発明による偏光部材や光学部材は、液晶
表示装置等の各種の用途に用いることができる。特に高
輝度特性に優れることより、光源等の照明光が高輝度の
ものや、高コントラスト比の達成を目的とするものなど
に好ましく用いることができる。
【００３９】偏光部材は、液晶セルの片側又は両側に配
置しうるが、反射型偏光板を有する光学部材は通例、液
晶セルのバックライト等の照明光を入射させる側に配置
される。用いる液晶セルは任意であり、例えば薄膜トラ
ンジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型の
もの、ツイストネマチック型やスーパーツイストネマチ
ック型に代表される単純マトリクス駆動型のものなどの
適宜なタイプの液晶セルを使用して種々の液晶表示装置
を形成することができる。液晶セルの両側に設ける偏光
部材は、同じものであってもよいし、異なるものであっ
てもよい。
【００４０】液晶表示装置は、本発明による偏光部材や
光学部材を用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準
じて形成することができる。従って液晶表示装置の形成
に際しては、例えばプリズムアレイシートやレンズアレ
イシート、光拡散板やバックライトなどの適宜な部品を
適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【００４１】
【実施例】例１ 精製処理しない三酢酸セルロース（富士写真フィルム社
製、ＴＤ−８０Ｕ、以下同じ）からかる厚さ５０μmの
ＴＡＣフィルムを偏光フィルム（日東電工社製、ＨＥＧ
１４２５ＤＵ、以下同じ）の両面にポリビニルアルコー
ル系接着層を介し接着してなる偏光板の片面に、厚さ２
０μmのアクリル系粘着層を介し１／４波長板を接着
し、その外側に厚さ２０μmのアクリル系粘着層を介し
てコレステリック液晶ポリマーからなる反射型偏光板を
接着すると共に、ポリエステルフィルムをシリコーン系
剥離剤で表面処理したセパレータの上に設けた厚さ２５
μmのアクリル系粘着層をセパレータと共に前記偏光板
の他面に接着して光学部材を得た（日東電工社製、ＰＣ
Ｆ３５０・ＨＥＧ）。
【００４２】例２ 偏光板におけるセパレータ仮着側のＴＡＣフィルムとし
て、三酢酸セルロースを塩化メチレンに溶解させてその
溶液を親水化処理したポリテトラフルオロエチレンから
なる１０μmの濾過膜を介し常圧で濾過して精製し、そ
の精製ポリマーを製膜して得たものを用いると共に、セ
パレータとしてポリエステルフィルムにＩＴＯ蒸着膜を
設けその上をシリコーン系剥離剤で表面処理したものを
用いたほかは例１に準じて光学部材を得た。
【００４３】例３ 反射型偏光板としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を用いて１／
４波長板とその粘着層を省略したほかは例１に準じて光
学部材を得た。
【００４４】例４ 反射型偏光板としてＤＢＥＦ（３Ｍ社製）を用いて１／
４波長板とその粘着層を省略したほかは例２に準じて光
学部材を得た。
【００４５】評価試験 上記の例で得た光学部材を市販のノーマリーホワイトＴ
ＦＴ型液晶表示装置における光源側の偏光板等として適
用し、その反射型偏光板の裏面に輝度が１５００ｃｄ／
ｍ２又は５０００ｃｄ／ｍ２のサイドライト型バックラ
イトを配置して、黒表示時に輝点として観察される屈折
率異常域の最小の大きさ（長さ）を調べた。なお液晶表
示装置としては、光学部材をその偏光板の偏光軸が１３
５度又は４５度となるように配置してノーマリーホワイ
トタイプのものと、ノーマリーブラックタイプのものを
形成した。
【００４６】前記の結果を次表に示した。 モ ー ド ノーマリーホワイト ノーマリーブラック コントラスト １２０：１ ２７０：１ 輝度(cd/m２) １５００ ５０００ １５００ ５０００ 例１（μm) ８０ ５０ ５０ ２０ 例２（μm) 輝点なし 輝点なし 輝点なし 輝点なし 例３（μm) ８０ ５０ ５０ ２０ 例４（μm) 輝点なし 輝点なし 輝点なし 輝点なし
【図面の簡単な説明】
【図１】偏光部材例の断面図
【図２】他の偏光部材例の断面図
【図３】光学部材例の断面図
【符号の説明】
９：光学部材 ６：偏光部材 １：セパレータ ２，２１，２２：粘着層 ３，３１：透明保護層 ４：吸収型偏光フィルム ５：光学補償層 ７：１／４波長板 ８：反射偏光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA07 BA42 BB03 BB33 BB43 BB44 BB48 BB51 BB54 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FB02 FD06 GA16 GA17 KA01 LA12 LA16 LA17 LA18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸収型偏光フィルムの片面又は両面に１
    層又は２層以上のポリマー素材層を有し、そのポリマー
    素材層が長さ２０μm以上の屈折率異常域を有さず、か
    つ半径５０μmの領域内に長さ０．５〜２０μmの屈折率
    異常域を２個以上有しないことを特徴とする偏光部材。
  2. 【請求項２】 請求項１において、ポリマー素材層が透
    明保護層、粘着層又は光学補償層である偏光部材。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の偏光部材と反射
    型偏光板を少なくとも有する積層体からなることを特徴
    とする光学部材。
  4. 【請求項４】 請求項３において、反射型偏光板が所定
    偏光軸の直線偏光を透過して、他の光は反射するもので
    ある光学部材。
  5. 【請求項５】 請求項３において、偏光部材と反射型偏
    光板の間に１層又は２層以上の位相差層からなる位相差
    板を有する光学部材。
  6. 【請求項６】 請求項３又は５において、反射型偏光板
    がコレステリック液晶層からなる、又は位相差板が１／
    ４波長板からなる光学部材。
  7. 【請求項７】 請求項１若しくは２に記載の偏光部材、
    又は請求項３〜６に記載の光学部材を液晶セルの片側又
    は両側に有することを特徴とする液晶表示装置。
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