JP2003015134A

JP2003015134A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003015134A
Application number: JP2001197104A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Nishikoji; 祐一西小路; Hiroyuki Yoshimi; 裕之吉見
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】広範囲にわたり高いコントラストを有し、カ
ラーシフトの少ない表示を実現可能なＶＡモードの液晶
表示装置を提供する。【解決手段】二枚の直交する偏光板の間に、液晶層が
外部電界が印可されていない非駆動状態において基板に
対して略垂直な方向に配向する液晶分子からなる液晶セ
ルと、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光に対し
て略１／２以上３／４以下の位相差を有する層（Ｉ）
と、光学的に負の屈折率異方性を持ち、可視光に対して
略０の位相差を有する層（ＩＩ）を、それぞれ少なくと
も１層含む液晶表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広範囲にわたり高
いコントラスト比を有し、カラーシフトの少ない表示を
実現可能なＶＡモードの広視野角液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置としては、正の誘電
率異方性を有する液晶を、相互に対向する基板間に水平
配向した、いわゆるＴＮモードが主として使われてい
る。しかし、このようなＴＮモードでは、その駆動特性
上、黒表示をしようとしても基板近傍の液晶分子により
複屈折が生じる結果、光漏れが生じ完全な黒表示を行う
ことが困難であった。これに対し、ＶＡモードは非駆動
状態において液晶分子が基板面に対して略垂直な配向を
有するため、光は液晶層をその偏光面をほとんど変化さ
せること無く通過し、その結果基板の上下に偏光板を配
置することにより、非駆動状態でほぼ完全な黒色表示が
可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＶＡモ
ードでは、パネル法線方向においてはほぼ完全な黒色表
示ができるものの、法線方向からズレた方向からパネル
を観察する場合、液晶の有する複屈折の影響を受け光漏
れが発生する結果、視野角が狭くなるという問題があっ
た。この問題を解決するため、斜め方向から観察する場
合に生じる液晶層の複屈折を補償する目的で、ｎｙ＝ｎ
ｘ＞ｎｚとなる屈折率異方性を有する位相差板を、液晶
層と偏光板の間の少なくとも一方に配置することが特開
昭６２−２１０４２３号公報に開示されている。

【０００４】しかし、このように液晶層の複屈折を補償
しても、クロスニコル状態の偏光板が有する特性によ
り、偏光板の光軸からズレた方位においては偏光板によ
る光漏れが生じ、コントラストの低下が生じてしまうと
いう問題がある。基本的に、ＰＶＡ系フィルムにヨウ素
等の二色性物質等を吸着させた偏光子同士でクロスニコ
ル状態を得ても、その光軸からずれた方位において法線
方向から視角を傾けていくと光漏れは必然的に生じる。

【０００５】さらに、偏光板の光軸からずれた方位にお
ける光漏れを大きくしている要因として、偏光子の保護
層に用いられる高分子フィルムが持つ複屈折が挙げられ
る。一般的に、高分子フィルムは未延伸状態においても
ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚという屈折率異方性を持つことが知ら
れている。特に、厚み方向位相差（ｎｘ−ｎｚ）ｄは４
０〜６０ｎｍ程度もあるため、フィルム法線から傾いた
方向に伝播する光は大きな影響を受ける。

【０００６】また、ＶＡモードでは、セル内の液晶分子
の光軸が基板に対して略垂直な状態にて配向しているた
め、基板の法線方向から視角を変えた場合の位相差は非
常に大きい。そのため、セル内を斜め方向に伝播する偏
光は、各波長でその状態が大きく異なることとなり、正
面から視角を倒していった場合には、各波長の透過率が
変わってしまいカラーシフトという現象が生じてしま
う。

【０００７】そこで、本発明は、前記従来の問題を解決
するため、広範囲にわたり高いコントラストを有し、カ
ラーシフトの少ない表示を実現可能なＶＡモードの液晶
表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、偏光板のクロ
スニコル状態での光軸からズレた方向における大きな光
漏れや、ＶＡモードの液晶層の斜め方向における複屈折
による光漏れを解消した、コントラストが非常に広く、
またカラーシフトも少ないＶＡモードの広視野角液晶表
示装置を提供するものである。この目的を達成するた
め、本発明の液晶表示装置は、二枚の直交する偏光板の
間に、液晶層が外部電界が印可されていない非駆動状態
において基板に対して略垂直な方向に配向する液晶分子
からなる液晶セルと、光学的に正の屈折率異方性を持
ち、可視光に対して略１／２以上３／４以下の位相差を
有する層（Ｉ）と、光学的に負の屈折率異方性を持ち、
可視光に対して略０の位相差を有する層（ＩＩ）を、そ
れぞれ少なくとも１層含むことを特徴とする。

【０００９】前記液晶表示装置においては、負の屈折率
異方性を持つ層（ＩＩ）が、液晶化合物のコレステリッ
ク液晶相を固定化したものであること、又は、少なくと
も一つ以上の反応性基を有する重合性液晶と光学活性化
合物との混合物とからなり、該液晶のコレステリック液
晶相を光重合により固定化したものであることが好まし
い。これにより、高分子フィルムを面内のＸＹ方向にバ
ランスよく延伸することにより、面内の異方性をゼロに
制御する場合に比較し、精度良く簡便に負の光学異方性
を得ることができる。

【００１０】また、前記液晶表示装置においては、層
（I）及び層（II）がともに液晶層を固定化したもので
あってもよい。これにより、薄型化が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置は、二枚の
直交する偏光板の間に、液晶層が外部電界が印可されて
いない非駆動状態において基板に対して略垂直な方向に
配向する液晶分子からなる液晶セルと、光学的に正の屈
折率異方性を持ち、可視光に対して略１／２以上３／４
以下の位相差を有する位相差層（Ｉ）と、光学的に負の
屈折率異方性を持ち、可視光に対して略０の位相差を有
する位相差層（ＩＩ）を、それぞれ少なくとも１層含む
ものである。

【００１２】位相差層（Ｉ）としては、光学的に透明で
あり、正の固有複屈折を持つフィルムであれば特に限定
されるものではなく、ポリカーボネートやポリプロピレ
ン、ポリエステルなどの高分子フィルムを用いることが
できる。位相差を生じさせる手法としては、特に限定さ
れるものではなく、通常の延伸処理などを適用すること
ができる。この処理により、厚み方向をＺ軸、Ｚ軸に垂
直な面内の延伸方向をＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向
をＹ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ，ｎｙ，
ｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係、すなわち正
の屈折率異方性を得ることができる。

【００１３】また、その他にも、液晶化合物のネマチッ
ク液晶相を固定化したものを利用することも可能であ
る。一般的にネマチック液晶はｎｅ＞ｎｏ（ｎｅは異常
光屈折率、ｎｏは常光屈折率）であり、正の屈折率異方
性を持つ材料である。液晶がポリマーの場合であれば、
該ガラス転移温度以上にてネマチック状態に配向させた
後、ガラス転移温度以下に急冷することにより固定化で
きる。反応基を持った低分子の重合性液晶の場合には、
該ガラス転移温度以上にてネマチック状態に配向させた
後、光もしくは熱による架橋反応により膜化させること
ができる。

【００１４】この層（Ｉ）は、可視光、すなわち４００
ｎｍ〜８００ｎｍの波長の光に対して、その１／２以上
３／４以下の位相差を有することが好ましい。なお、位
相差とは、（ｎｘ−ｎｙ）ｄ（ｄ：フィルム厚）にて表
される値である。これにより、偏光板の光軸からずれた
方位における、斜め方向での光漏れを大幅に低減するこ
とができ、かつ僅かな漏れ光の透過率の波長分布を自由
に変える事ができる。

【００１５】層（II）としては、光学的に負の屈折率異
方性を持ち、可視光に対して略０の位相差を有するもの
であれば、特に限定されるものではないが、コレステリ
ック液晶性を示す液晶化合物であることが望ましい。液
晶化合物としては、液晶ポリマーや、反応性基を有する
低分子液晶が挙げられる。これらの固定化の手法は、前
述の通りである。ただし、コレステリック液晶の平均屈
折率をｎｃ、螺旋ピッチをＰとした場合、螺旋軸に平行
に光が入射すると、ｎｃ・Ｐの値に等しい光波長を中心
として選択反射が生じる。本発明においては、可視光域
でこのような選択反射が生じないようにｎｃ・Ｐの値を
可視光域から外れるように、材料もしくはピッチを選定
する必要がある。ピッチの制御は、主成分のネマチック
液晶性を示す液晶化合物に添加あるいは共重合されてい
る光学活性化合物の量をコントロールすることにより容
易に行うことができる。なお、ここに示す光学的に負で
あるということは、略ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの屈折率の関係
を有し、層の厚みをｄとした場合に|ｎｘ−ｎｙ|・ｄが
１０ｎｍ以下の関係にある場合のことである。

【００１６】前記の層（I）および層（II）の二つの層
を組合せることにより、偏光板の光軸からずれた方位に
おける光漏れ、セル内の液晶分子の複屈折による光漏れ
を低減することが可能である。また、わずかに残る漏れ
光の大きさが各波長により異なった場合にも、層（Ｉ）
の位相差を可視光の１／２から３／４の間で調節するこ
とにより、光漏れの波長依存性を無くし、カラーシフト
を抑えることができる。

【００１７】このような位相差層（I）および（II）同
士を積層して用いる場合には、光漏れをできる限りなく
すため、密着状態で配置されていることが好ましい。積
層方法としては、特に限定はなく、各々を光学的に透明
な接着剤や粘着剤により貼り合わせる方法（転写）、と
もに液晶化合物を利用する場合には、層（Ｉ）もしくは
層（ＩＩ）を配向用基材上に配向処理を施した後に形成
し、その空気界面側の配向状態を利用して、直接その上
に他方を塗工して位相差層を形成する方法などが挙げら
れる。配向基材としては、例えば、トリアセチルセルロ
ース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレ
ート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィ
ン、変性アクリル系ポリマー、エポキシ系樹脂等の合成
樹脂フィルムからなる単層又は積層フィルム等が挙げら
れる。

【００１８】このような位相差層と積層する偏光板とし
ては、一軸に延伸したＰＶＡフィルムにヨウ素などの二
色性物質を吸着させた偏光フィルムの両側に、それを保
護するための高分子フィルムを配置したものなどを適宜
使用することができる。保護層の高分子フィルムとして
は光学的に透明な高分子フィルムであれば特に限定はな
い。

【００１９】偏光板と位相差層を積層する方法としても
特に限定されるものではなく、透明性の高いものであれ
ば、接着剤、粘着剤等を適宜使用することができる。そ
の他の方法としては、偏光板の保護層として用いられる
高分子フィルム上に配向膜を形成し、その上に位相差層
（Ｉ）もしくは（ＩＩ）を形成した後、他方の位相差層
を直接その上にコーティングしたり、接着剤や粘着剤に
よる貼り合わせにて積層することも可能である。その
後、高分子フィルムを偏光子と接着し、他方には高分子
フィルムのみを接着すれば良い。

【００２０】さらに、偏光板の片面または両面に耐水性
などの保護目的での樹脂の塗布層や反射防止層、防眩層
などを必要に応じて適宜形成しても良い。

【００２１】これらの層（Ｉ）および層（ＩＩ）の二つ
の位相差層を、ＶＡモードの液晶セルと偏光板の間に、
それぞれ少なくとも１層配置することにより、広視野角
な液晶表示装置を得ることができる。

【００２２】本発明による光学フィルムを用いた偏光板
を使用することにより、ＶＡモードの液晶表示装置にお
いて従来生じていた、液晶セルの複屈折による光り漏れ
やクロスニコル偏光板に生じる光漏れ、さらにカラーシ
フトを低減し、全方位に渡って広い視野角を有する液晶
表示装置を得ることが可能となる。

【００２３】本発明においては、液晶表示装置の種類は
特に限定されず、例えば薄膜トランジスタ型等のアクテ
ィブマトリクス駆動式のものや、単純マトリクス駆動式
のものなど任意がタイプのものに形成することができ
る。方式等が挙げられる。また、液晶表示装置の実用に
際しては、液晶セルに他の光学部材を積層して用いるこ
とができ、その光学部材は特に限定されないが、例えば
反射板、半透過反射板、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部
材の１層又は２層以上を用いることができる。

【００２４】

【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。

【００２５】（実施例１）ポリカーボネートフィルムを
延伸することにより、位相差値（（ｎｘ−ｎｙ）ｄ）が
３４０ｎｍのフィルム（Ａ）を得た。この位相差値は２
８５ｎｍと５８５ｎｍの間にあることから、可視光の３
／４の位相差を持つフィルムである。また、この位相差
フィルム（Ａ）の片面に、ポリビニルアルコールからな
る配向膜を塗布し、ラビングにより配向処理した後、コ
レステリック液晶（ＣＢ−１５、大目本インキ(株)製）
を塗布、硬化することにより、４μｍ厚の薄層を形成
し、光学フィルム（Ｂ）を得た。このフィルム（Ｂ）の
位相差値（（ｎｘ−ｎｙ）ｄ）は１ｎｍであり、光学的
に負の屈折率異方性を有する。

【００２６】別に、ポリビニルアルコール系フィルムに
ヨウ素を吸着させて延伸した偏光フィルムの両側に、三
酢酸セルロースフィルムを貼り合わせた偏光板を作製し
た。この偏光板と光学フィルム（Ｂ）のポリカーボネー
ト面とを、位相差フィルムの屈折率最大方向と、偏光フ
ィルムの吸収軸方向とが直交状態となるように貼り合
せ、重畳型偏光板を作製した。

【００２７】この重畳型偏光板を、図１に示すように、
ＶＡモードの液晶セルの片側（上側基板）に、光学フィ
ルム側が液晶セルの基板側となるように貼り合わせ、ま
たセルの逆側（下側基板）には偏光板のみを、互いの吸
収軸が直交するように貼り合せることにより液晶表示装
置を得た。

【００２８】（比較例１）ポリカーボネートフィルムを
延伸することにより、位相差値がｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚであ
り、その厚み方向位相差の絶対値が、実施例１で用いた
液晶セルの厚み方向位相差の絶対値に対して０．８倍と
なるフィルムを作製し、このフィルムを実施例１と同じ
液晶表示装置において、片側（上側基板）の偏光板と液
晶セルの間に配置することにより液晶の複屈折を補償し
た液晶表示装置を得た。

【００２９】（比較例２）ＶＡモードの液晶セルの両側
に、偏光板のみを互いの吸収軸が直交するように貼り合
せ、液晶表示装置を得た。

【００３０】（評価）それぞれの液晶表示パネルの視野
角特性を、Ｅｌｄｉｍ社製ＥＺＣｏｎｔｒａｓｔにより
評価した。パネルの法線方向（正面方向）を基準とし、
上下左右方向、及び各方向から４５°ずれた方位におい
て、法線からの傾斜方向におけるコントラスト１０以上
の視野角特性、及びカラーシフトの様子を調べた。

【００３１】その結果、上下左右方向は偏光板の光軸方
向となるため、実施例および比較例のいずれにおいても
８０°以上を達成できたが、斜め方位における視野角特
性は、表１に示す結果となった。表１より、特に斜め方
位において、本実施例ではコントラスト及びカラーシフ
トの点から、視認性が大きく拡大されていることがわか
る。

【００３２】

【表１】コントラスト１０以上の視野角特性右上方向右下方向左上方向左下方向カラーシフト実施例１６５度７２度７２度６５度 ○ 比較例１５８度５８度５７度５６度 ×比較例２４０度４０度４０度４０度 ×

【００３３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
クロスニコル状態での光軸からズレた方向における大き
な光漏れや、ＶＡモードの液晶層の斜め方向における複
屈折による光漏れが解消される。そのため、コントラス
トが極めて高く、またカラーシフトも少ないＶＡモード
の広視野角液晶表示装置を実現できる。よって、その工
業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の構成例を示す模式断面
図である。

【符号の説明】

１位相差層（I）２位相差層（II）３偏光板４接（粘）着剤５基板６液晶７液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA06 BA25 BA27 BA42 BA46 BB03 BB33 BB43 BB44 BB51 BB62 BC03 BC14 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FC07 HA06 KA01 LA03 LA17 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二枚の直交する偏光板の間に、液晶層が外部電界が印可されていない非駆動状態におい
て基板に対して略垂直な方向に配向する液晶分子からな
る液晶セルと、光学的に正の屈折率異方性を持ち、可視光に対して略１
／２以上３／４以下の位相差を有する層（Ｉ）と、光学
的に負の屈折率異方性を持ち、可視光に対して略０の位
相差を有する層（ＩＩ）を、それぞれ少なくとも１層含
むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】負の屈折率異方性を持つ層（ＩＩ）が、
液晶化合物のコレステリック液晶相を固定化したもので
ある請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】負の屈折率異方性を持つ層（ＩＩ）が、
少なくとも一つ以上の反応性基を有する重合性液晶と光
学活性化合物との混合物とからなり、該液晶のコレステ
リック液晶相を光重合により固定化したものである請求
項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】層（I）及び層（II）がともに液晶層を
固定化したものである請求項１又は２に記載の液晶表示
装置。