JP2002214436A - 偏光板及びこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶パネルの白表示と黒表示の色の再現性に
優れた偏光板、およびこれを備えた液晶表示装置を提供
する。 【解決手段】 平行透過光の色度（ｘ_p、ｙ_p）と直交透
過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）とが下記式（Ｉ）を満足する偏
光板とする。また、平行透過光の色相（ａ_p、ｂ_p）と、
直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）とが下記式（II）を満足
する偏光板とする。偏光板は、ポリビニルアルコール系
フィルムにヨウ素を吸着させ、配向した偏光子の少なく
とも片面に保護フィルムを積層した構造であることが好
ましい。 【数１】 【数２】

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。）に使用される偏光
板及びそれを用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）は、卓上電子計
算機、電子時計、パーソナルコンピューター、ワードプ
ロセッサ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の用途も広がってきており、モニタ
ー用途にも使用されるようになってきている。また、携
帯電話やＰＤＡ等、屋外で使用されるＬＣＤも急激に増
加している。

【０００３】ＬＣＤに使用する偏光板は、例えば、ポリ
ビニルアルコールフィルムを、二色性を有するヨウ素ま
た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フィルム等の保護フィ
ルム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、別々に行う必要はなく同時に行っ
てもよく、また、各工程の順番も任意でよい。

【０００４】偏光板によっては、液晶表示装置における
表示のコントラストや視認性を低下させるため、カラー
表示を阻害する原因となっており、モニター用途等の高
性能機器に用いられるに伴い、偏光板の色相が液晶表示
装置の色相に大きく影響することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の偏光
板は、平行透過光（２枚の偏光板を吸収軸が平行になる
ように重ね合わせたときの透過光）のスペクトルと、直
交透過光（２枚の偏光板を吸収軸が直交になるように重
ね合わせたときの透過光）のスペクトルの形が大きく異
なるため、液晶表示装置で白表示を行ったときは若干黄
色くなり、黒表示を行ったときには青くなり、明るさを
変えたい場合に色を再現することが困難であった。

【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、鋭意検討した結果、偏光板の平行透過光と直交透過
光の色度、および偏光板の平行透過光と直交透過光の色
相が一定の関係を有する偏光板が、上記課題を解決でき
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の偏光板は２枚の偏光板の平行透過光の色度
（ｘ_p、ｙ_p）と直交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）とが下記
式（Ｉ）を満足することを特徴とする。

【０００８】

【数３】

【０００９】本発明の偏光板を、液晶セルの少なくとも
片側に配置して液晶表示装置を形成することにより、液
晶パネルの白表示と黒表示の色の再現性が良好で、カラ
ー表示特性に優れた液晶表示装置を得ることができる。

【００１０】次に、本発明の偏光板は、２枚の偏光板の
平行透過光の色相（ａ_p、ｂ_p）と、直交透過光の色相
（ａ_c、ｂ_c）とが下記式（II）を満足することを特徴と
する。

【００１１】

【数４】

【００１２】本発明の偏光板を、液晶セルの少なくとも
片側に配置して液晶表示装置を形成することにより、液
晶パネルの白表示と黒表示の色の再現性が良好で、カラ
ー表示特性に優れた液晶表示装置を得ることができる。

【００１３】また、本発明の偏光板においては、ポリビ
ニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させ、配向し
た偏光子の少なくとも片面に保護フィルムを積層した構
造であることが好ましい。

【００１４】さらに、本発明の液晶表示装置は、液晶セ
ルの少なくとも片側に上記偏光板を配置したことを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、第１に、透過光の性質
を色度座標で表したときに、平行透過光の色度（ｘ_p、
ｙ_p）に対する直交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）の変化
が、一定範囲内にある偏光板を用いることにより、液晶
パネルの白表示と黒表示の色の再現性に優れた偏光板及
びこれを備えた液晶表示装置を提供するものである。

【００１６】即ち、平行透過光の色度（ｘ_p、ｙ_p）と、
直交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）とが下記式(I)を満足す
る偏光板を用いると、液晶パネルの白表示と黒表示の色
の再現性に優れた偏光板が得られることを確認した。

【００１７】

【数５】

【００１８】ここで、平行透過光の色度（ｘ_p、ｙ_p）と
直交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）は、２枚の偏光板を吸収
軸が平行または直交になるように重ね合わせたときの透
過光のＣＩＥ １９３１色度図の色度座標ｘ、ｙに相当
する。なお、２枚の偏光板は、同じものでも異なるもの
でもよい。

【００１９】本発明は、第２に、透過光の性質を色相で
表したときに、平行透過光の色相（ａ_p、ｂ_p）に対する
直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）の変化が、一定の範囲内
にある偏光板を用いることにより、液晶パネルの白表示
と黒表示の色の再現性に優れた偏光板及びこれを備えた
液晶表示装置を提供するものである。

【００２０】即ち、平行透過光の色相（ａ_p、ｂ_p）と、
直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）とが下記式(II)を満足す
ることにより、液晶パネルの白表示と黒表示の色の再現
性に優れた偏光板が得られることを確認した。

【００２１】

【数６】

【００２２】ここで、平行透過光の色相（ａ_p、ｂ_p）と
直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）は、２枚の偏光板を吸収
軸が平行または直交になるように重ね合わせたときの透
過光のハンターＬab 表色系の色相ａ値、ｂ値に相当す
る。なお、２枚の偏光板は、同じものでも異なるもので
もよい。

【００２３】本発明の偏光板は、上記式(Ｉ)と上記式
（II）のいずれかを満足するものであれば良く、同時に
満足するものであれば、より好ましい。

【００２４】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
からなる偏光子の片側または両側に、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。

【００２５】偏光子（偏光フィルム）は、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等の
ポリビニルアルコール系ポリマーからなる厚さが７５μ
ｍ以下のフィルムに、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、ホウ酸やホウ砂等による架橋
処理、延伸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
宜なものを用いることができる。特に、光透過率や偏光
度に優れるものが好ましい。染色、架橋、延伸の各処理
工程は、別々に行う必要はなく同時に行ってもよく、ま
た、各工程の順番も任意でよい。なかでも、ポリビニル
アルコール系フィルムにヨウ素を吸着させ、延伸倍率３
倍〜７倍に一軸延伸して配向させたものが好ましい。

【００２６】ポリビニルアルコール系ポリマーとして
は、酢酸ビニルを重合した後にケン化したものや、酢酸
ビニルに少量の不飽和カルボン酸、不飽和スルホン酸、
カチオン性モノマー等の共重合可能なモノマーを共重合
したもの等が挙げられる。ポリビニルアルコール系ポリ
マーの重合度は、特に制限されず任意のものを使用する
ことができるが、フィルムの水への溶解度の点から、平
均重合度５００〜１万が好ましく、より好ましくは１０
００〜６０００である。また、ケン化度は７５モル％以
上が好ましく、より好ましくは９８〜１００モル％であ
る。

【００２７】前記の染色処理、架橋処理、延伸処理等を
施したポリビニルアルコール系フィルムを、適宜水洗し
た後、温度１０〜５０℃、好ましくは２０〜４５℃で乾
燥して偏光子を得る。偏光子の厚さは、５〜８０μｍが
一般的であるが、特に、１０〜４０μｍが好ましい。偏
光子の厚さが５μｍ以下の場合は、延伸時に切れやすく
なり、８０μｍを越える場合は膨潤ムラが発生して均一
に延伸できなくなる。偏光子の厚さを調整する方法に関
しても、特に限定するものではなく、テンター、ロール
延伸や圧延等の通常の方法を用いることができる。

【００２８】偏光子と保護層である透明保護フィルムと
の接着処理は、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なる接着剤等を介して行
うことができる。これにより、湿度や熱の影響で剥がれ
にくく、光透過率や偏光度に優れるものとすることがで
きる。接着剤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。偏光
子と保護層を貼り合わせた後に、温度４０〜１００℃、
好ましくは５０〜８０℃で、１分〜１０分間加熱処理を
行う。加熱処理により、偏光子と保護層を貼り合わせる
ために使用された接着剤をキュアリングし、接着性を高
めることができ、また、偏光板のアニール処理を行うこ
ともできる。

【００２９】偏光子（偏光フィルム）の片側又は両側に
設ける保護フィルムには、適宜な透明フィルムを用いる
ことができる。中でも、低複屈折性であり、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か
らなるフィルムが好ましく用いられる。そのポリマーと
しては、トリアセチルセルロースの如きアセテート系樹
脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート、ポリエ
チレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイ
ミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホ
ン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコ
ール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリノルボルネン
系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、液晶ポリマ
ー等が挙げられる。フィルムは、キャスティング法、カ
レンダー法、押出し法のいずれで製造したものでもよ
い。偏光特性などの点よりトリアセチルセルロースフィ
ルムが好ましく、表面をアルカリ等でケン化処理したト
リアセチルセルロースフィルム等が用いられる。保護フ
ィルムの厚さは、任意であるが、一般には偏光板の薄型
化等を目的に、５００μｍ以下、好ましくは５〜３００
μｍ、特に好ましくは５〜１５０μｍとされる。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
とすることもできる。

【００３０】透明保護フィルムは、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、アクリル系などの適
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。

【００３１】一方、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
た反射防止膜など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は隣接層との密着防止を目的
に、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などを目的に
施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエン
ボス加工方式等による粗面化方式や透明微粒子の配合方
式などの適宜な方式により、透明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。

【００３２】前記の透明微粒子には、例えば平均粒径が
０．５〜２０μｍのシリカやアルミナ、チタニアやジル
コニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸
化アンチモン等が挙げられ、導電性を有する無機系微粒
子を用いてもよく、また、架橋又は未架橋のポリマー粒
状物等からなる有機系微粒子などを用いることができ
る。透明微粒子の使用量は、透明樹脂１００質量部あた
り２〜７０質量部、特に５〜５０質量部が一般的であ
る。

【００３３】さらに、透明微粒子配合のアンチグレア層
は、透明保護層そのものとして、あるいは透明保護層表
面への塗工層などとして設けることができる。アンチグ
レア層は、偏光板透過光を拡散して視角を拡大するため
の拡散層（視角補償機能など）を兼ねるものであっても
よい。なお、上記した反射防止層やスティッキング防止
層、拡散層やアンチグレア層等は、それらの層を設けた
シートなどからなる光学層として透明保護層とは別体の
ものとして設けることもできる。

【００３４】本発明の偏光板は、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ることができる。その
光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半
透過反射板、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ることのあ
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
る。特に、前述した本発明の偏光子と保護層からなる偏
光板に、更に反射板または、半透過反射板が積層されて
なる反射型偏光板または半透過反射板型偏光板、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、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、あるいは、前述した偏光子と保
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。

【００３５】また、偏光板は、偏光分離型偏光板の如
く、偏光板と２層又は３層以上の光学層とを積層したも
のからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板
や半透過型偏光板と位相差板を組合せた反射型楕円偏光
板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。２層又は
３層以上の光学層を積層した光学部材は、液晶表示装置
等の製造過程で順次別個に積層する方式にても形成する
ことができるものであるが、予め積層して光学部材とし
たものは、品質の安定性や組立作業性等に優れて液晶表
示装置などの製造効率を向上させることができる利点が
ある。なお、積層には、粘着層等の適宜な接着手段を用
いることができる。

【００３６】前述した偏光板や光学部材には、液晶セル
等の他部材と接着するための粘着層を設けることもでき
る。その粘着層は、アクリル系等の従来に準じた適宜な
粘着剤にて形成することができる。特に、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などの点より、吸湿率が
低くて耐熱性に優れる粘着層であることが好ましい。ま
た、微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層等とするこ
ともできる。粘着層は必要に応じて必要な面に設ければ
よく、例えば、偏光子と保護層からなる偏光板の保護層
について言及するならば、必要に応じて、保護層の片面
又は両面に粘着層を設ければよい。

【００３７】偏光板や光学部材に設けた粘着層が表面に
露出する場合には、その粘着層を実用に供するまでの
間、汚染防止等を目的にセパレータにて仮着カバーする
ことが好ましい。セパレータは、上記の透明保護フィル
ム等に準じた適宜な薄葉体に、必要に応じシリコーン系
や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜
な剥離剤による剥離コートを設ける方式などにより形成
することができる。

【００３８】なお、上記の偏光板や光学部材を形成する
偏光フィルムや透明保護フィルム、光学層や粘着層等の
各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフ
ェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノ
アクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外
線吸収剤で処理する方式等の適宜な方式により紫外線吸
収能を持たせたもの等であってもよい。

【００３９】本発明の偏光板は、液晶表示装置等の各種
装置の形成などに用いることができ、特に、偏光板を液
晶セルの片側又は両側に配置してなる反射型や半透過型
の液晶表示装置に好ましく用いることができる。液晶表
示装置を形成す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用いたものであってよい。

【００４０】また、液晶セルの両側に偏光板や光学部材
を設ける場合、それら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。さらに、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。
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。

【００４１】

【実施例】（実施例１）厚さ７５μｍのポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）フィルム（株式会社クラレ製）を、ヨ
ウ素水溶液中で染色した後、ホウ酸およびヨウ化カリウ
ムを含有する水溶液中で架橋し、延伸倍率５．５倍まで
延伸した。これを、４０℃で４分間乾燥させて偏光子を
作製した。偏光子の厚みは３０μｍであった。偏光子の
両側に、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィル
ムを、ポリビニルアルコール系接着剤で貼りあわせ、６
０℃で４分間乾燥させて偏光板を作製した。偏光板の単
体透過率は４３．１％、偏光度は９９．９８％であっ
た。

【００４２】偏光板２枚を吸収軸が平行になるように重
ねたときの透過光（平行透過光）の色度（ｘ_p、ｙ_p）
と、偏光板２枚を吸収軸が直交になるように重ねたとき
の透過光（直交透過光）の色度（ｘ_c、ｙ_c）の測定結
果、及びΔｘｙ値を表１に示した。また、平行透過光の
色相（ａ_p、ｂ_p）と、直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）の
測定結果、及びΔａｂ値を表２に示した。

【００４３】（実施例２）ＰＶＡフィルムを、延伸倍率
６．０倍まで延伸し、厚さが２８μｍの偏光子を作製し
た以外は、実施例１と同様にして偏光板を作製した。偏
光板の単体透過率は４３．９％、偏光度は９９．９８％
であった。実施例１と同様にして、色度を測定した結果
及びΔｘｙ値を表１に、色相を測定した結果及びΔａｂ
値を表２に示した。

【００４４】（比較例１）偏光子の両側に、厚さ８０μ
ｍのトリアセチルセルロースフィルムを、ポリビニルア
ルコール系接着剤で貼りあわせ、９０℃で４分間乾燥さ
せた以外は、実施例１と同様にして偏光板を作製した。
偏光板の単体透過率は４３．２％、偏光度は９９．９８
％であった。実施例１と同様にして、色度を測定した結
果及びΔｘｙ値を表１に、色相を測定した結果及びΔａ
ｂ値を表２に示した。

【００４５】（比較例２）偏光子の両側に、厚さ８０μ
ｍのトリアセチルセルロースフィルムを、ポリビニルア
ルコール系接着剤で貼りあわせ、９０℃で４分間乾燥さ
せた以外は、実施例２と同様にして偏光板を作製した。
偏光板の単体透過率は４４．２％、偏光度は９９．９６
％であった。実施例１と同様にして、色度を測定した結
果及びΔｘｙ値を表１に、色相を測定した結果及びΔａ
ｂ値を表２に示した。

【００４６】［評価方法］上記の実施例及び比較例の測
定は、以下の方法により行った。

【００４７】（単体透過率）偏光板１枚を、分光光度計
（株式会社村上色彩技術研究所製、Ｄｏｔ−３）を用い
て測定し、ＪｌＳ Ｚ ８７０１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。

【００４８】（偏光度）２枚の同じ偏光板を偏光軸が平
行になるように重ね合わせた場合の透過率（平行透過
率：Ｈ₀）と直交に重ね合わせた場合の透過率（直交透
過率：Ｈ₉₀）を、単体透過率の測定方法に準じて測定
し、下記式から求めた。

【００４９】

【数７】

【００５０】（色度）分光光度計を用いて、３８０ｎｍ
〜７８０ｎｍの５ｎｍごとの平行透過率と直交透過率を
測定し、ＣＩＥ １９３１表色系の色度座標（ｘ_p、
ｙ_p）、（ｘ_c、ｙ_c）を求めた。光源はＣ光源を用い
た。

【００５１】（色相）分光光度計を用いて、ハンター表
色系におけるａ値、ｂ値を求めた。光源はＣ光源を用い
た。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】実施例１〜２、比較例１〜２で作製した偏
光板を、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin-film-transi
stor）型液晶表示装置に実装し、株式会社トプコン製の
輝度計ＢＭ−５Ａを用いて、液晶表示パネルの白表示と
黒表示のＣＩＥ １９３１表色系の色度座標を測定し
た。その結果を表３に示した。

【００５５】

【表３】

【００５６】表１〜３から明らかなように、Δｘｙ値が
０．２未満の場合、またはΔａｂ値が７未満の場合は、
液晶表示装置の白表示と黒表示の色度の距離が０．２以
下となり、液晶表示装置の色再現性が良いことがわか
る。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の偏光板
は、２枚の偏光板の平行透過光の色度（ｘ _p、ｙ_p）と直
交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）が一定の範囲内にあり、お
よび／または、２枚の偏光板の平行透過光の色相
（ａ_p、ｂ_p）と直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）が一定の
範囲内にあるため、偏光板の偏光特性が良好であり、こ
れを液晶表示装置に使用した場合、液晶表示装置の色再
現性が良好となる。したがって、液晶モニター等におい
て優れたカラー表示を再現することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉野 洋一郎 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 BA27 BB03 BB33 BB43 BC03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FB02 GA16 LA12 LA16

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２枚の偏光板の平行透過光の色度
   （ｘ_p、ｙ_p）と直交透過光の色度（ｘ_c、ｙ_c）とが下記
   式（Ｉ）を満足することを特徴とする偏光板。 【数１】
2. 【請求項２】 ２枚の偏光板の平行透過光の色相
   （ａ_p、ｂ_p）と、直交透過光の色相（ａ_c、ｂ_c）とが下
   記式（II）を満足することを特徴とする偏光板。 【数２】
3. 【請求項３】 前記偏光板は、ポリビニルアルコール系
   フィルムにヨウ素を吸着させ、配向した偏光子の少なく
   とも片面に保護フィルムを積層した構造である請求項１
   または２に記載の偏光板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板
   を液晶セルの少なくとも片側に配置したことを特徴とす
   る液晶表示装置。