JP2002090533A - 輝度向上フィルム及びそれを用いた偏光板と液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】λ／４板や光学補償層を液晶層で形成しても視
認性が低下しない輝度向上フィルム及びそれを用いた偏
光板と液晶表示装置を提供する。 【解決手段】コレステリック液晶層とλ／４板からなる
輝度向上フィルム、又はコレステリック液晶層、λ／４
板及び光学補償層からなる輝度向上フィルムにおいて、
前記λ／４板又は前記光学補償層を液晶層から形成し、
その液晶層に液晶の配向状態が不均一で光が屈折する界
面を存在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置（以
下、ＬＣＤと略称することがある。）に使用される輝度
向上フィルム及びそれを用いた反射型偏光板と液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤは、パソコン等に使用されてお
り、近年、急激にその需要が増加している。ＬＣＤの用
途は広がってきており、近年はモニター用途にも使用さ
れるようになってきている。

【０００３】ＬＣＤに使用する偏光板は、例えば、ポリ
ビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略称することがあ
る。）フィルムを、二色性を有するヨウ素又は二色性染
料で染色する染色工程、ホウ酸やホウ砂等で架橋する架
橋工程、及び一軸延伸する延伸工程の後に乾燥し、トリ
アセチルセルロース（以下、ＴＡＣと略称することがあ
る。）フィルム等の保護層と貼り合わせて製造されてい
る。なお、染色、架橋、延伸の各工程は、別々に行なう
必要はなく同時に行なってもよく、また、各工程の順番
も任意でよい。

【０００４】偏光板は、実用に際して他の光学層と積層
した光学部材として用いられる。その光学層については
特に限定はないが、例えば、位相差板（１／２波長板、
１／４波長板などのλ板も含む）、視角補償フィルムや
輝度向上フィルムなどの、液晶表示装置等の形成に用い
られことのある適宜な光学層の１層又は２層以上を用い
ることができ、特に、偏光子と保護層からなる偏光板
に、更に位相差板が積層されている楕円偏光板または円
偏光板、偏光子と保護層からなる偏光板に、更に視角補
償フィルムが積層されている偏光板、あるいは、偏光子
と保護層からなる偏光板に、更に輝度向上フィルムが積
層されている偏光板が好ましい。

【０００５】偏光子と保護層からなる偏光板に、輝度向
上フィルムを貼り合わせた偏光板は、通常液晶セルの裏
側サイドに設けられて使用される。輝度向上フィルム
は、液晶表示装置などのバックライトや裏側からの反射
などにより自然光が入射す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、輝度向上フィルムを偏光子と保護層とから
なる偏光板と積層した偏光板は、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、前記所定偏光状態以外の光は透過せずに反射され
る。この輝度向上フィルム面で反射した光を更にその後
ろ側に設けられた反射層等を介し反転させて輝度向上板
に再入射させ、その一部又は全部を所定偏光状態の光と
して透過させて輝度向上フイルムを透過する光の増量を
図ると共に、偏光子に吸収されにくい偏光を供給して液
晶画像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。すなわち、輝度向上フ
ィルムを使用せずに、バックライトなどで液晶セルの裏
側から偏光子を通して光を入射した場合には、偏光子の
偏光軸に一致していない偏光方向を有する光はほとんど
偏光子に吸収されてしまい、偏光子を透過してこない。
すなわち、用いた偏光子の特性によっても異なるが、お
よそ５０％の光が偏光子に吸収されてしまい、その分、
液晶画像表示等に利用しうる光量が減少し、画像が暗く
なる。輝度向上フィルムは、偏光子に吸収されるような
偏光方向を有する光を偏光子に入射させずに輝度向上フ
ィルムで一旦反射させ、更にその後ろ側に設けられた反
射層等を介して反転させて輝度向上板に再入射させるこ
とを繰り返し、この両者間で反射、反転している光の偏
光方向が偏光子を通過し得るような偏光方向になった偏
光のみを、輝度向上フィルムは透過させて偏光子に供給
するので、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装
置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることがで
きるのである。

【０００６】前記の輝度向上フィルムとしては、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、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の如
き、左回り又は右回りのいずれか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が
用いられる。

【０００７】従って、前記した所定偏光軸の直線偏光を
透過するタイプの輝度向上フィルムでは、その透過光を
そのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることによ
り、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。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輝度向上フィルムでは、その
まま偏光子に入射させることもできるが、吸収ロスを抑
制する点よりその透過円偏光を位相差板を介し直線偏光
化して偏光板に入射させることが好ましい。なお、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、可視光を選
択反射するコレステリック液晶層とλ／４板とを組み合
わせた輝度向上フィルムは、上述のとおり、光の利用効
率を飛躍的に高め、ＬＣＤの輝度を向上させることがで
きる。従来、この輝度向上フィルムに使用されるλ／４
板は透明な光学フィルムを延伸配向させたものが使用さ
れることが一般的であった。

【０００９】また、輝度向上機能を有するコレステリッ
ク液晶を利用した輝度向上フィルムは、偏光板と組み合
わせて実際のＬＣＤに使用した場合に、正面輝度の向上
は可能であるが、斜め方向に着色が生じてしまうという
問題があった。そのため、斜め方向の着色改善のため
に、例えば一軸配向した位相差板等の光学補償層を偏光
板と同軸あるいは直交軸に配置するなどのことが必要で
あった。しかし、光学補償層を使用すると偏光板全体の
厚みが増加するという問題が生じる。

【００１０】従来、偏光板の厚みを増加させない方法と
して、上記λ／４板や上記光学補償層を透明なＰＶＡフ
ィルムやポリカーボネート等の光学フィルムを延伸配向
して形成させる代わりに、液晶層で形成することが提案
されている。この方法によれば、偏光板の薄型化が可能
となる。

【００１１】例えば、λ／４板として、正面位相差が１
４０ｎｍのものを液晶層で形成しようとすると、液晶の
屈折率の差△ｎが０．１４であれば、１．００μｍ厚の
液晶層を形成すれば良いことになり、延伸配向フィルム
を使用した場合の厚さ５０〜１００μｍに比べてかなり
の薄型化が可能となる。

【００１２】しかし、輝度向上フィルムに用いるλ／４
板や光学補償層を液晶で形成するには、その正面位相差
が１４０ｎｍの場合にその誤差が１０ｎｍ以下、好まし
くは５ｎｍ以下程度の均一なものが要求される。そのた
めには、液晶層の膜厚が１．００μｍの場合にその誤差
を０．０７１μｍ以下、好ましくは０．０３６μｍ以下
にコントロールする必要があるが、現実的には難しく、
λ／４板や光学補償層を液晶層で形成すると均一性が劣
り、膜厚ムラが発生して、視認性が低下するとという問
題がある。

【００１３】そこで、本発明は、λ／４板や光学補償層
を液晶層で形成しても視認性が低下しない輝度向上フィ
ルム及びそれを用いた反射型偏光板と液晶表示装置を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の輝度向上フィルムは、コレステリック液晶層と
λ／４板からなる輝度向上フィルムであって、前記λ／
４板が液晶層から形成され、その液晶層に液晶の配向状
態が不均一で光が屈折する界面が存在することを特徴と
する。

【００１５】また、本発明の輝度向上フィルムは、コレ
ステリック液晶層、λ／４板及び光学補償層からなる輝
度向上フィルムであって、前記λ／４板又は前記光学補
償層の少なくとも１つが液晶層から形成され、その液晶
層に液晶の配向状態が不均一で光が屈折する界面が存在
することを特徴とする。

【００１６】以上のように、λ／４板や光学補償層を液
晶層で形成することにより、偏光板の薄型化が可能とな
るとともに、その液晶層に液晶の配向状態が不均一で光
が屈折する界面、即ち、いわゆる配向マルチドメインを
存在させることにより、多少の膜厚ムラが発生しても、
反射偏光板としての実用上の不都合がなく、かつ斜め方
向の着色も緩和され、ＬＣＤの視認性を向上させること
ができる。適度な配向マルチドメインによって、光の散
乱が生じて、ムラや着色の緩和に効果を発揮したと考え
られる。

【００１７】また、本発明の輝度向上フィルムは、直交
透過率が０．０１％以下、偏光度が９９．９％以上の２
枚の偏光板を直交状態に配置し、その２枚の偏光板の間
に前記λ／４板の液晶層又は前記光学補償層の液晶層を
その液晶層の光軸を前記偏光板の偏光軸と同軸にして配
置した際の透過率が、０．１〜５％であることが好まし
い。

【００１８】透過率が０．１％を下回るとムラや着色の
緩和効果がなく、５％を超えると輝度向上効果の低下の
問題がある。

【００１９】また、本発明の輝度向上フィルムは、前記
λ／４板の液晶層又は前記光学補償層の液晶層のヘイズ
が、１．０〜１０％であることが好ましい。

【００２０】なお、ヘイズはフィルムなどが濁っている
度合を数値化したもので、（拡散透過率／全光線透過
率）×１００で現わす。

【００２１】ヘイズが１．０％を下回るとムラや着色の
緩和効果がなくなるという問題があり、１０％を超える
と輝度向上効果の低下の問題がある。

【００２２】また、本発明の輝度向上フィルムは、前記
λ／４板の液晶層又は前記光学補償層の液晶層が、液晶
ポリマーからなることが好ましい。

【００２３】また、本発明の輝度向上フィルムは、前記
λ／４板の液晶層又は前記光学補償層の液晶層が、反応
基を持った液晶の架橋反応によって膜化して形成される
ことが好ましい。これらによってフィルム化が達成で
き、耐久性の良好なものとなりうる。

【００２４】次に、本発明の偏光板は、前記輝度向上フ
ィルムを積層したことを特徴とする。

【００２５】更に、本発明の液晶表示装置は、液晶セル
の片側に前記偏光板を使用したことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明は、コレステリック液晶層
とλ／４板からなる輝度向上フィルム、又はコレステリ
ック液晶層、λ／４板及び光学補償層からなる輝度向上
フィルムにおいて、前記λ／４板又は前記光学補償層を
液晶層から形成し、その液晶層に液晶の配向状態が不均
一で光が屈折する界面、即ち、いわゆる配向マルチドメ
インを存在させることにより、λ／４板や光学補償層を
液晶層で形成しても視認性が低下しない輝度向上フィル
ム及びそれを用いた偏光板と液晶表示装置を提供するこ
とができる。

【００２７】液晶層の配向マルチドメインとは、液晶の
配向状態が不均一で光が屈折する界面を意味し、そのた
め光散乱がわずかに生じ、この液晶層単体でもヘイズが
発生する。

【００２８】この配向マルチドメインの発生は配向処理
が不十分であると発生させることができ、例えば、配向
処理温度を低くしたり、配向時間を短くしたり、配向膜
を不均一にしたり、配向しにくい液晶を用いたりするこ
とで、発生させることができる。また、配向マルチドメ
インの存在は、フィルム断面あるいは表面を顕微鏡で観
察することにより確認できる。

【００２９】本発明で用いる偏光板の基本的な構成は、
二色性物質含有のポリビニルアルコール系偏光フィルム
等からなる偏光子の片側又は両側に、適宜の接着層、例
えばビニルアルコール系ポリマー等からなる接着層を介
して保護層となる透明保護フィルムを接着したものから
なる。

【００３０】偏光子（偏光フイルム）としては、例えば
ポリビニルアルコールや部分ホルマール化ポリビニルア
ルコールなどの従来に準じた適宜なビニルアルコール系
ポリマーよりなるフィルムにヨウ素や二色性染料等より
なる二色性物質による染色処理や延伸処理や架橋処理等
の適宜な処理を適宜な順序や方式で施してなり、自然光
を入射させると直線偏光を透過する適宜なものを用いう
る。特に、光透過率や偏光度に優れるものが好ましい。

【００３１】偏光子（偏光フィルム）の片側又は両側に
設ける透明保護層となる保護フィルム素材としては、適
宜な透明フィルムを用いうる。そのポリマーの例として
トリアセチルセルロースの如きアセテート系樹脂が一般
的に用いられるが、これに限定されるものではない。

【００３２】偏光特性や耐久性などの点より、特に好ま
しく用いうる透明保護フィルムは、表面をアルカリなど
でケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムであ
る。なお、偏光フィルムの両側に透明保護フィルムを設
ける場合、その表裏で異なるポリマー等からなる透明保
護フィルムを用いてもよい。

【００３３】保護層に用いられる透明保護フイルムは、
本発明の目的を損なわない限り、ハードコート処理や反
射防止処理、スティッキングの防止や拡散ないしアンチ
グレア等を目的とした処理などを施したものであっても
よい。ハードコート処理は、偏光板表面の傷付き防止な
どを目的に施されるものであり、例えばシリコーン系な
どの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り性等に優
れる硬化皮膜を透明保護フィルムの表面に付加する方式
などにて形成することができる。

【００３４】偏光子（偏光フィルム）と保護層である透
明保護フィルムとの接着処理は、特に限定されるもので
はないが、例えば、ビニルアルコール系ポリマーからな
る接着剤、あるいは、ホウ酸やホウ砂、グルタルアルデ
ヒドやメラミン、シュウ酸などのビニルアルコール系ポ
リマーの水溶性架橋剤から少なくともなる接着剤などを
介して行なうことができる。かかる接着層は、水溶液の
塗布乾燥層などとして形成しうるが、その水溶液の調製
に際しては必要に応じて、他の添加剤や、酸等の触媒も
配合することができる。

【００３５】次に、本発明で用いる光学補償層について
説明する。光学補償層としては位相差板、視角補償フィ
ルムなどがある。

【００３６】先ず、前述した偏光子と保護層からなる偏
光板に、更に位相差板が積層されている楕円偏光板また
は円偏光板について説明する。

【００３７】直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えた
り、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変えたり、ある
いは直線偏光の偏光方向を変える場合に、位相差板など
が用いられ、特に、直線偏光を楕円偏光または円偏光に
変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変える位
相差板としては、いわゆる１／４波長板（λ／４板とも
言う）が用いられる。１／２波長板（λ／２板とも言
う）は、通常、直線偏光の偏光方向を変える場合に用い
られる。

【００３８】楕円偏光板は、スーパーツイストネマチッ
ク（ＳＴＮ）型液晶表示装置の液晶層の複屈折によって
生じた着色（青又は黄）を補償（防止）して、前記着色
のない白黒表示にする場合などに有効に用いられる。更
に、３次元の屈折率を制御したものは、液晶表示装置の
画面を斜め方向 から見た際に生じる着色も補償（防
止）することができ好ましい。円偏光板は、例えば画像
がカラー表示になる反射型液晶表示装置の画像の色調を
整える場合などに有効に用いられ、また、反射防止の機
能も有する。

【００３９】前記位相差板の具体例としては、ポリカー
ボネートやポリビニルアルコール、ポリスチレンやポリ
メチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリ
オレフィン、ポリアリレートやポリアミドの如き適宜な
ポリマーからなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性
フィルムや液晶ポリマーの配向フィルム、液晶ポリマー
の配向層をフィルムにて支持したものなどが挙げられ
る。また、傾斜配向フィルムとしては、例えばポリマー
フィルムに熱収縮性フィルムを接着して加熱によるその
収縮力の作用下にポリマーフィルムを延伸処理又は／及
び収縮処理したものや液晶ポリマーを斜め配向させたも
のなどが挙げられる。

【００４０】次に、前述した偏光子と保護層からなる偏
光板に、更に視角補償フィルムが積層されている偏光板
について説明する。

【００４１】視角補償フィルムは、液晶表示装置の画面
を、画面に垂直でなくやや斜めの方向から見た場合で
も、画像が比較的鮮明に見えるように視角を広げるため
のフィルムである。

【００４２】このような視角補償フィルムとしては、ト
リアセチルセルロースフィルムなどにディスコティック
液晶を塗工したものや、位相差板が用いられる。通常の
位相差板には、その面方向に一軸に延伸された複屈折を
有するポリマーフィルムが用いられるのに対し、視角補
償フィルムとして用いられる位相差板には、面方向に二
軸に延伸された複屈折を有するポリマーフィルムとか、
面方向に一軸に延伸され厚さ方向にも延伸された厚さ方
向の屈折率を制御した傾斜配向ポリマーフィルムのよう
な２方向延伸フィルムなどが用いられる。傾斜配向フィ
ルムとしては、前述したように、例えばポリマーフィル
ムに熱収縮性フィルムを接着して加熱によるその収縮力
の作用下にポリマーフイルムを延伸処理又は／及び収縮
処理したものや、液晶ポリマーを斜め配向させたものな
どが挙げられる。位相差板の素材原料ポリマーは、先の
位相差板で説明したポリマーと同様のものが用いられ
る。

【００４３】

【実施例】以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更
に具体的に説明する。

【００４４】（実施例１）厚さ５０μｍのＴＡＣフィル
ム上に厚さ０．１μｍのＰＶＡの配向膜を形成し、この
配向膜の表面を一定方向に擦るラビング処理をした後、
液晶温度範囲９０〜２１０℃のネマティック液晶ポリマ
ーを厚さ約０．５μｍ、正面位相差１３０ｎｍでグラビ
アコーターを用いて塗布し、１５０℃で１分間配向させ
てλ／４板を作製した。別の厚さ５０μｍのＴＡＣフィ
ルム上に厚さ０．１μｍのＰＶＡの配向膜を形成し、ラ
ビング処理後、コレステリック液晶ポリマーを選択反射
中心波長が４００ｎｍ、５５０ｎｍ、７００ｎｍの３層
を順次、配向膜上に形成配向させた。各層の厚みは全て
３μｍであった。次に、このコレステリック液晶層の上
に厚さ２５μｍのアクリル系粘着剤で先のネマテイック
液晶層からなるλ／４板（正面位相差１３０ｎｍ）を貼
り合わせて、輝度向上フィルムとした。

【００４５】得られたλ／４板のヘイズは２．５％であ
った。また、このλ／４板について、直交透過率が０．
００４％以下で偏光度が９９．９９％の２枚の偏光板の
直交状態の間にこのλ／４板の光軸を偏光軸と同軸にし
て配置したところ、透過率が０．５％になった。更に、
このλ／４板の断面を顕微鏡により観察したところ、配
向マルチドメインの存在を確認できた。

【００４６】（比較例１）ネマティック液晶ポリマーの
配向処理を１６０℃で５分間行なった以外は実施例１と
同条件で輝度向上フィルムを作製した。なお、得られた
λ／４板の断面を顕微鏡で観察したところ、配向マルチ
ドメインは存在しなかった。

【００４７】（評価）実施例１と比較例１の輝度向上フ
ィルムを液晶表示装置の下板の偏光板に貼り合わせ、そ
の輝度向上率及び斜め４５度の右方位から見た色度差
（△ｘｙ：正面との色相差）を測定した。ここで、色度
差は、正面色度（ｘ₀，ｙ₀）及び斜め４５度方向色度
（ｘ₄₅，ｙ₄₅）に対して下記式から求めた。

【００４８】

【数１】

【００４９】その結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】表１から明らかなように、実施例１の輝度
向上フィルムを使用した液晶表示装置は、比較例１に比
べて輝度向上率に差はないものの、色度差が小さく、色
ムラがなく、視認性が改善されていることが分かる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、コレス
テリック液晶層とλ／４板からなる輝度向上フィルム、
又はコレステリック液晶層、λ／４板及び光学補償層か
らなる輝度向上フィルムにおいて、前記λ／４板又は前
記光学補償層を液晶層から形成し、その液晶層に液晶の
配向状態が不均一で光が屈折する界面、即ち、いわゆる
配向マルチドメインを存在させることにより、λ／４板
や光学補償層を液晶層で形成しても視認性が低下しない
輝度向上フィルム及びそれを用いた偏光板と液晶表示装
置を提供でき、その工業的価値は大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白男川 美紀 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA03 BA04 BA05 BA07 BA26 BA27 BA42 BA43 BB03 BB33 BB43 BB44 BB49 BB65 BC04 BC22 2H088 GA03 HA15 HA18 HA28 JA13 MA06 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA41Z FC07 LA16 5G435 AA03 BB12 BB15 EE25 FF05 HH01 KK07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コレステリック液晶層とλ／４板からな
   る輝度向上フィルムであって、前記λ／４板が液晶層か
   ら形成され、その液晶層に液晶の配向状態が不均一で光
   が屈折する界面が存在することを特徴とする輝度向上フ
   ィルム。
2. 【請求項２】 コレステリック液晶層、λ／４板及び光
   学補償層からなる輝度向上フィルムであって、前記λ／
   ４板又は前記光学補償層の少なくとも１つが液晶層から
   形成され、その液晶層に液晶の配向状態が不均一で光が
   屈折する界面が存在することを特徴とする輝度向上フィ
   ルム。
3. 【請求項３】 直交透過率が０．０１％以下、偏光度が
   ９９．９％以上の２枚の偏光板を直交状態に配置し、そ
   の２枚の偏光板の間に請求項１に記載のλ／４板の液晶
   層又は請求項２に記載のλ／４板又は光学補償層の液晶
   層をその液晶層の光軸を前記偏光板の偏光軸と同軸にし
   て配置した際の透過率が、０．１〜５％である請求項１
   又は２に記載の輝度向上フィルム。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のλ／４板の液晶層又は
   請求項２に記載のλ／４板又は光学補償層の液晶層のヘ
   イズが、１．０〜１０％である請求項１又は２に記載の
   輝度向上フィルム。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のλ／４板の液晶層又は
   請求項２に記載のλ／４板又は光学補償層の液晶層が、
   液晶ポリマーからなる請求項１又は２に記載の輝度向上
   フィルム。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のλ／４板の液晶層又は
   請求項２に記載のλ／４板又は光学補償層の液晶層が、
   反応基を持った液晶の架橋反応によって膜化して形成さ
   れた請求項１又は２に記載の輝度向上フィルム。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の輝度向
   上フィルムを積層したことを特徴とする偏光板。
8. 【請求項８】 液晶セルの片側に、請求項７に記載の偏
   光板を使用したことを特徴とする液晶表示装置。