JP2004191734A

JP2004191734A - プラスチック基板およびそれを備える液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004191734A
Application number: JP2002360694A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Hashimoto; 義人橋本; Noriko Watanabe; 典子渡辺
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-08
Also published as: KR20050075407A; KR100794239B1; US7794803B2; US8088456B2; TW200413792A; AU2003289280A1; US20060154041A1; US20100203786A1; CN1726421A; CN100495141C; TWI243943B; WO2004053579A1

Abstract

【課題】表示装置用の基板として用いた場合に高品位の表示を可能とするプラスチック基板を提供する。
【解決手段】光学機器用のプラスチック基板であって、繊維１１が樹脂マトリクス１２中に埋設された複合基板１０を有し、繊維は複合基板の基板面内において少なくとも１つの所定の方向に配列されており、複合基板は、可視光を実質的に透過し、繊維の所定の配列方向に関連付けられた所定のリタデーションを有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック基板に関し、特に光学機器に用いられる透明プラスチック基板およびそれを備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に代表されるフラットパネルディスプレイでは、軽量化、薄型化、および耐衝撃性などの向上が望まれている。
【０００３】
そこで、従来のガラス基板にかわり、プラスチック基板を用いる方法が提案されている。プラスチック基板は、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂やポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂を用いて形成される。
【０００４】
一般に、樹脂はガラスと比較して、特に耐熱性や寸法安定性が劣る。例えば、プラスチック基板の耐熱温度は、樹脂材料にもよるが、概ね２５０℃以下であり、ガラス基板を用いる場合のプロセス温度よりも１００℃以上も低い。プラスチック基板上に回路要素（電極、配線、半導体素子など）を形成するため種々の工程、特に成膜工程では、プロセスの低温化には限界があることから、従来のガラス基板に近い高い耐熱性を有するプラスチック基板の開発が望まれている。さらに、基板の用途によっては、ガラス基板と同程度の無色透明性が求められる。
【０００５】
現在の市場に出まわっているプラスチック基板の多くは、これらの要求性能の全てを満足することができない。例えば、ポリイミド樹脂は一般的に耐熱性に優れるが、着色していることが問題となる。また、無色透明性に優れる樹脂は耐熱性が劣ることが多い。
【０００６】
プラスチック基板の耐熱性を向上する一つの方策として、樹脂から形成された基板（以下「樹脂基板」という。）の表面に保護膜を設けることが提案されている。
【０００７】
また、耐熱性、寸法安定性の向上のために、樹脂中に充填材（フィラー）を混合した材料（複合材料）を用いてプラスチック基板を構成する方法も提案されている。本明細書において、複合材料から形成された基板を「複合基板（コンポジット基板）」ということにする。例えば、特許文献１には、ガラス繊維布に樹脂を含浸させて硬化することによって形成された複合基板を備える反射型導電性基板が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２は、樹脂中に繊維を線状あるいは帯状に繊維同士が互いに接触しないように配置された複合基板を備えるプラスチック基板を開示している。特許文献２によると、特許文献１に開示されている繊維布（織布）を埋設した複合基板を用いると繊維布の繊維の織目や重なり目に起因した微小な凹凸が基板表面に生じ、表示品位の低下の原因となってしまうのに対し、上記構成とすることによって、平坦な表面の複合基板が得られる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−２１８１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３３７６１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者が、樹脂マトリクス中に繊維が埋設された複合基板の光学特性を種々の検討した結果、従来の複合基板を用いて液晶表示装置を構成すると、複合基板の繊維の配列方向（繊維の長軸の向きによって規定される方向）に関連付けられるリタデーションに起因する光漏れが発生し、高品位の表示を実現できないことがわかった。
【００１１】
すなわち、従来は、繊維埋設型の上記複合基板は、繊維の配列方向に関連付けられるリタデーションを有し、このリタデーションが所定の値に調整されていないため、例えば、液晶表示装置を構成した場合、表示品位が低下するという問題があることを見出した。すなわち、特許文献２に記載されているように、繊維の織目や重なり目に起因した凹凸の発生を防止しても、リタデーションが所定の値に制御されていなければ、表示品位の低下が起こる。特許文献２は、屈折率の分布には言及しているものの、リタデーション（位相差）およびその分布には言及しておらず、繊維埋設型複合基板が繊維の配列方向に関連付けられるリタデーションを有していることを認識していなかったと思われる。
【００１２】
ここでは、プラスチック基板を液晶表示装置に用いた場合の問題点を説明したが、プラスチック基板が制御されていないリタデーションを有することによる問題は、液晶表示装置に限られず、他の表示装置や、その他の光学機器、特に偏光を利用する光学機器に共通の問題である。
【００１３】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、例えば表示装置用の基板として用いた場合に高品位の表示を可能とするプラスチック基板を提供することにある。
【００１４】
また、本発明の他の目的は、プラスチック基板を有する液晶表示装置の表示品位を向上することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラスチック基板は、光学機器用のプラスチック基板であって、繊維が樹脂マトリクス中に埋設された複合基板を有し、前記繊維は前記複合基板の基板面内において少なくとも１つの所定の方向に配列されており、前記複合基板は、可視光を実質的に透過し、前記繊維の前記所定の配列方向に関連付けられた所定のリタデーションを有することを特徴とする。
【００１６】
ある実施形態において、前記繊維の前記少なくとも１つの所定の配列方向は２以上ある。
【００１７】
ある実施形態において、前記少なくとも１つの所定の配列方向は互いに略直交する２つの方向を含む。
【００１８】
ある実施形態において、前記複合基板の面内のリタデーション（ｎｘ−ｎｙ）が実質的に零である。
【００１９】
ある実施形態において、前記複合基板は負の一軸異方性を有する。
【００２０】
ある実施形態において、前記複合基板は４分の１波長板として機能する。
【００２１】
前記繊維は、繊維束、織布または不織布の形態で前記樹脂マトリクス中に埋設されている構成としてもよい。
【００２２】
本発明によるプラスチック基板は、前記複合基板の少なくとも一方の主面に形成された保護膜をさらに有してもよい。
【００２３】
本発明による液晶表示装置は、上記のいずれかのプラスチック基板と液晶層とを備えることを特徴とする。
【００２４】
ある実施形態において、偏光板をさらに有し、前記偏光板の吸収軸は、前記繊維の前記少なくとも１つの所定の配列方向と略平行または略直交するように配置されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施形態のプラスチック基板およびそれを用いた液晶表示装置を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限られず、プラスチック基板のリタデーションが特性に影響を与える種々の用途に好適に用いられる。
【００２６】
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のプラスチック基板１０の構成を示す模式図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図をそれぞれ示している。
【００２７】
プラスチック基板１０は、繊維１１が樹脂マトリクス１２中に埋設された複合基板から構成されている。ここでは、プラスチック基板１０が複合基板のみで構成されている例を説明するが（以下、「複合基板」も参照符号１０で示す。）、必要に応じて、複合基板１０の主面上に保護膜（不図示）が形成されることもある。保護膜は、有機材料で形成されても良いし、無機材料で形成されてもよい。典型的には、耐熱性やバリア性（水分や酸素ガスなどを遮蔽する性能）に優れた無機材料（例えば二酸化ケイ素膜）を用いて形成される。なお、本発明のプラスチック基板１０は、可視光を透過する用途に好適に用いられるものであるので、保護膜としても当然に可視光透過性を有するものが用いられる。また、複合基板１０と保護膜との界面における反射を抑制するために、複合基板１０の樹脂マトリクス１２と屈折率が概ね一致する材料を用いることが好ましい。
【００２８】
プラスチック基板１０において、繊維１１は複合基板１０の基板面内において１つの所定の方向に配列されている。以下の図面では、繊維１１を１本の繊維（ファイバ）として図示するが、１本の繊維に限られず、繊維の束、あるいは、複数の繊維を拠った線（拠り線）であってもよい。図１（ａ）および（ｂ）では、繊維１１が図面の水平方向に配列されている例を示しており、繊維１１に代えて繊維束または拠り線等が用いられる場合、繊維束または拠り線を構成する個々の繊維（または繊維の一部分）は、所定の配列方向と異なる方向に長軸を向けることもあるが、後に詳述するように、本発明のプラスチック基板においては、リタデーション（屈折率の異方性）に影響を与える繊維の配列方向が技術的意味を有しているので、繊維束または拠り線の全体の配列方向を繊維の配列方向とする。また、繊維１１は、複合基板１０を貫く長い繊維である必要はなく、短繊維を配列させてもよい。言い換えると、図１は複合基板１０の一部分を表した図とみなしても良い。
【００２９】
複合基板１０は、可視光を実質的に透過する特性を有しており、典型的には、繊維機１１および樹脂マトリクス１２のいずれも光透過性を有している。なお、プラスチック基板１０の用途によっては、プラスチック基板１０の全領域に亘って光透過性を有する必要がない場合があり、光透過性が要求されない領域には、例えば、光透過性を有しない繊維や他の充填材を混合してもよい。なお、本発明のプラスチック基板１０の特徴は所定のリタデーションを有する点にあるので、簡単のために、プラスチック基板１０の全体が透過する特性を有する場合を説明するが、その一部に光透過性が要求されない場合には、その部分の構成は以下で説明する構成を有しなくてもよい。
【００３０】
複合基板１０の繊維１１としては、透明な有機繊維または無機繊維が用いられる。繊維１１は複合基板の機械特性（強度、剛性、耐衝撃性など）および耐熱性を改善するために用いられる、公知の繊維を用いることができる。例えば、Ｅガラス、ＤガラスやＳガラスなどのガラス繊維や、芳香族ポリアミドなどの高分子から形成された高強度／高剛性繊維を用いることができる。もちろん、これらの短繊維を用いることもできる。さらに、複数の種類の繊維を混ぜても良し、長繊維と短繊維とを混合して用いても良い。また、後述するように、繊維１１を複数の所定の方向に配列させる場合には、予めシート状に加工された繊維１１の集合体（織布、不織布など）を用いることもできる。
【００３１】
繊維１１は、機械強度などの要求特性を満足するように、および、後述するリタデーションを所定の値となるように、配置される。繊維１１の密度（例えば、複合基板の単位堆積当たりの本数で表される。）は、ここの繊維１１の材料等に応じて適宜設定される。リタデーションの面内分布を均一にするためには、細い繊維１１を数多く均一な密度でマトリクス樹脂１２中に配置することが好ましく、一般的に、繊維１１の直径は、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍであることが更に好ましい。
【００３２】
繊維１１の密度は繊維１１の直径などを考慮して適宜設定されるが、複合基板１０の基板面内に一定のピッチで配置されることが好ましく、また、厚さ方向に複数の層状に配置される場合は、厚さ方向においても一定のピッチで均一に配置されることが好ましい。複合基板１０の製造を容易にするためには、繊維１１が所定の方向に配列され、且つ、所定のピッチで配置されたシート状繊維集合体として準備しておくことが好ましい。繊維１１の代わりに繊維束を用いる場合も同様である。
【００３３】
樹脂マトリクス１２の材料としては、一般的な透明樹脂（熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂）を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノール樹脂−エポキシ樹脂混合系、ビスマレイミド−トリアジン樹脂混合系、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミドを使用することができる。
【００３４】
一般に、複合基板１０の透明性は高い方が好ましいので、繊維１１と樹脂マトリクス１２との界面における拡散反射や繊維１１による散乱を抑制するために、繊維１１の屈折率と樹脂マトリクス１２の屈折率はできるだけ一致するように選択することが好ましい。一般に、繊維１１の材料よりも、樹脂マトリクス１２の材料の方が選択の範囲が広く、また、樹脂骨格に置換基（例えばフッ素原子を導入すると低屈折率化、臭素原子を導入すると高屈折率化できる）などの方法で上記の樹脂を改質することによって屈折率を調整することが好ましい。
【００３５】
複合基板１０は、上記の繊維１１および樹脂マトリクス１２の材料を用いて、種々の公知の方法で製造される。熱硬化性樹脂を用いる場合には、圧縮成形法、圧延成形法、注型法やトランスファー成形法などで製造することができ、熱可塑性樹脂を用いる場合は、圧縮法、射出成形法、押出し法などを用いて成形することができる。
【００３６】
上述したように、繊維１１が複合基板１０の基板面内において１つの所定の方向に配列されているため、プラスチック基板１０は、図１（ｃ）に示すような光学異方性を有している。
【００３７】
図１（ｃ）は、複合基板１０の屈折率楕円体を模式的に示しており、直交座標系ｘ−ｙ−ｚは、複合基板１０に対して、図１（ａ）に示した方向に定義されている。ここでは、複合基板１０の主面と平行にｘｙ面が定義され、繊維１１の配列方向をｘとしている。ｚ軸は複合基板１０の基板法線方向である。
【００３８】
図１（ｃ）に示したように、複合基板１０は、繊維１１の配列方向であるｘ軸の主屈折率ｎ_xが、ｙ軸の主屈折率ｎ_yおよびｚ軸の主屈折率ｎ_zよりも大きい。ｙ軸の主屈折率ｎ_yとｚ軸の主屈折率ｎ_zとは互いに略等しい。複合基板１０の主屈折率は、ｎ_y＞ｎ_x≒ｎ_zの関係を有している。従って、複合基板１０の主面に垂直入射する光は、ｘ軸に平行な偏光成分（直線偏光）とｙ軸に平行な偏光成分（直線偏光）と間に面内リタデーションＲｐを有する。面内リタデーションＲｐの大きさは、複合基板１０の厚さをｄとすると、Ｒｐ＝ｄ・（ｎ_y−ｎ_x）で表される。なお、一般に複合基板１０のリタデーションＲは、面内リタデーションＲｐの他に厚さ方向リタデーションＲｔｈを含む。
【００３９】
一般に、屈折率は波長分散を有するので、ここでいう屈折率は、それぞれのプラスチック基板１０が透過する光の波長に対する屈折率であり、表示装置のように、可視光（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の全領域を透過する用途の場合には、例えば、視感度の最も高い５４５ｎｍ付近の波長に対する屈折率を代表値をとして用いることができる。
【００４０】
上述したように、複合基板１０の散乱や拡散反射を抑制するためには、繊維１１と樹脂マトリクス１２とは、いずれも透明で、屈折率が互いに略等しいものが選択されることが好ましく、繊維１１として屈折率異方性を有しない繊維、例えば、ガラス繊維を用いることが好ましい。樹脂マトリクス１２としても一般的に屈折率異方性を有しない材料が好適に用いられる。
【００４１】
複合基板１０の屈折率異方性は、主に、繊維１１と樹脂マトリクス１２との熱膨張係数の不一致による熱応力に光弾性によって生じると考えられる。すなわち、複合基板１０の製造過程において、繊維１１と樹脂マトリクス１２との間に応力が発生し、光弾性効果によって屈折率異方性が生じると考えられる。
【００４２】
屈折率異方性の大きさ（複屈折率）は応力の大きさとともに、繊維１１および樹脂マトリクス１２のそれぞれの材料の光弾性定数に依存する。繊維１１は樹脂マトリクス１２よりも弾性率の高い材料が用いられるので、一定の応力によって生じる歪は樹脂マトリクス１２の方が大きい。従って、複合基板１０に生じる光学的異方性は主に樹脂マトリクス１２によるものである。
【００４３】
上述したように、複合基板１０に生じる屈折率異方性の大きさは、主に、樹脂マトリクス１２に生じる応力およびその材料の光弾性定数に依存する。また、樹脂マトリクス１２に生じる応力は、繊維１１と樹脂マトリクス１２との熱膨張係数の差および複合基板１０の製造工程における温度履歴等の依存する。樹脂マトリクス１２が製造工程において温度変化に起因する体積変化（熱膨張）以外に、構造の変化に伴う体積変化（例えば、熱硬化樹脂を用いた場合の硬化収縮）を伴う場合には、このような体積変化の影響も受ける。勿論、樹脂マトリクス１２に生じる応力は、樹脂マトリクス１２中に配置する繊維１１の密度（繊維１１の直径、単位体積当たりの繊維１１の本数）にも依存する。最終的に所定の範囲に調整されるリタデーションＲは、複合基板１０の厚さｄにも依存する。
【００４４】
複合基板１０の屈折率異方性は、上述したように、繊維１１および樹脂マトリクス１２の材料（繊維１１の体積密度を含む）および製造工程に依存する。製造工程による影響を理論的に予測することは一般に難しいので、予備的な実験で、実際に複合基板１０を製造し、その複合基板１０の屈折率異方性を測定し、各材料の物性値との関係に基づいて、目的とする屈折率異方性を有する複合基板１０の材料および製造工程を決定することが好ましい。また、複合基板１０の厚さｄを調整することによって、リタデーションＲを制御することができる。
【００４５】
図１（ａ）および（ｂ）に示した複合基板１０は、図１（ｃ）に示したようにｘ軸方向の主屈折率ｎ_xが他の主屈折率ｎ_yおよびｎ_zよりも大きい、屈折率異方性を有している。これは、繊維１１がｘ方向に配列されているため、繊維１１の長軸方向に沿った応力が樹脂マトリクス１２に発生し、ｘ軸方向の主屈折率ｎ_xが増大する。なお、この繊維１１の配列方向に沿った屈折率の増大は、樹脂マトリクス１２を構成する高分子の主鎖が応力の方向に配向するためであり、側鎖の配向が屈折率異方性に大きく寄与する場合は、側鎖の配向方向（例えばｙ軸方向）の屈折率（例えばｎ_y）が増大する場合もある。
【００４６】
本発明によると、繊維の配列方向を種々設定することによって、種々の屈折率異方性を有する複合基板を得ることができる。
【００４７】
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本発明の実施形態による他のプラスチック基板２０の構成および機能を説明する。
【００４８】
プラスチック基板２０は、複合基板２０のみからなるが、図１に示したプラスチック基板１０と同様、必要に応じて、その主面の少なくとも一方に保護層を設けても良い。
【００４９】
複合基板２０は繊維２１と樹脂マトリクス２２とを有している。繊維２１は、基板面内の互いに直交する２つの方向（ここではｘ軸方向およびｙ軸方向）に沿って配列されている。ここでは、図１（ｂ）に示すように、ｘ軸方向に配列された繊維２１とｙ軸方向に配列された繊維２１とが互いに接しないように、別の層を構成するように配置されている例を示しているが、これに限られず、ｘ軸方向に配列された繊維２１とｙ軸方向に配列された繊維２１とが互いに接触してもよい。すなわち、繊維２１を繊維布（例えば織布）とし準備してもよい。繊維２１を織布として準備する場合、平織り、朱子織り、および綾織り等の種々の織り方を採用することができる。
【００５０】
複合基板２０においては、ｘ軸方向とｙ軸方向とのそれぞれに配列された繊維２１は同じ繊維２１であり、そのピッチも同じに設定してある。従って、複合基板２０の屈折率楕円体は、図２（ｃ）に示したように、複合基板２０の基板面内（ｘｙ面内）の屈折率ｎ_x、ｎ_yが厚さ方向（ｚ軸方向）の屈折率ｎ_zよりも大きく、ｘ軸の主屈折率ｎ_xとｙ軸の主屈折率ｎ_yとは互いに略等しい。複合基板２０の主屈折率は、ｎ_z＜ｎ_x≒ｎ_yの関係を有している。すなわち、複合基板２０は、面内リタデーションＲｐは実質的に零で、厚さ方向のリタデーションＲｔｈ（＝ｄ・（ｎ_z−ｎ_x））が負であり、負の一軸性異方性を有している。
【００５１】
上記の図１および図２に例示したプラスチック基板１０および２０は、プラスチック基板１０および２０の全体に亘って均一な屈折率異方性（リタデーション）を有しているが、本発明によるプラスチック基板はこれに限られず、プラスチック基板の位置（基板面内の領域）によって異なる屈折率異方性を有してもよい。
【００５２】
図３（ａ）および（ｂ）に示すプラスチック基板３０は、繊維束３１と樹脂マトリクス３２とを有する複合基板３０から構成されている。必要に応じて、複合基板３０の主面に保護膜を設けることができる。
【００５３】
繊維束３１は、基板面内の互いに直交する２つの方向（ここではｘ軸方向およびｙ軸方向）に沿って配列されており、織布の形態を有している。繊維束３１を構成する繊維はいずれも同じで、それぞれの密度も互いに等しい、実質的に同じ繊維束３１を織った布である。
【００５４】
複合基板３０は、基板面内の領域によって異なる屈折率異方性を有する。すなわち、ｘ軸方向またはｙ軸方向の一方向に繊維束３１が配列されている領域３３は、図１（ｃ）に示したように繊維束３１の配列方向の屈折率ｎ_x（またはｎ_y）が他よりも大きい屈折率異方性を有しており、ｘ軸方向およびｙ軸方向の互いに直交する方向に配列された繊維束３１が存在する領域３４は、図２（ｃ）に示したように負の一軸性の屈折率異方性を有する。さらに、複合基板３０において繊維束３１が存在しない領域３５は、等方的な光学特性（ｎ_x≒ｎ_y≒ｎ_z）を有している。
【００５５】
複合基板３０のように、屈折率異方性が領域によって異なる複合基板は、用途に応じて、それぞれの領域の屈折率異方性を利用すればよい。例えば、液晶表示装置の基板として用いる場合には、液晶表示モードに応じて、例えば、領域３３を画素に対応して配置し４分の１波長板として機能させても良いし、領域３４を画素に対応して配置し負の一軸位相差板として機能させてもよい。さらには、領域３５を画素に対応して配置し光学的に等方性の高い透明な基板として用いることもできる。この場合、プラスチック基板３０は、繊維３１を有していているので、樹脂マトリクス３２のみからなる基板よりも機械特性や耐熱性に優れ、且つ、従来の複合基板よりも光学的等方性に優れ表示品位の低下の少ない基板として利用できる。
【００５６】
上述したように、本発明の実施形態によると種々の屈折率異方性を有するプラスチック基板を得ることができる。さらに、上述した複合基板１０、２０および３０の任意の複合基板を組み合わせて用いることもできる。さらに、本発明の実施形態の任意の複合基板に公知の位相差板（位相差フィルム）を貼りあわせたものをプラスチック基板として用いることもできる。複合基板が有する位相差（リタデーション）と位相差板の位相差（リタデーション）とを併せて、所望のリタデーションを得れば良いので、位相差板の設計の自由度が広がるという利点を得ることができる。さらに、複合基板に偏光板を貼り合わせたものをプラスチック基板として用いることもできる。
【００５７】
次に、本発明の実施形態による液晶表示装置を説明する。
【００５８】
図４に本発明の実施形態による反射型液晶表示装置４０の模式的な断面図を示す。反射型液晶表示装置４０が有する基板４１および４２は、それぞれ上述した実施形態によるプラスチック基板を用いて構成されている。なお、基板４２は光透過性を有する必要がないので、従来のプラスチック基板または他の基板を用いて構成しても良いが、液晶層４５を介して互いに貼り合わされる基板４１と４２とが同じ機械特性および熱膨張特性を有していることが好ましいので、ここでは、いずれにも同じプラスチック基板を用いる。
【００５９】
基板４１は本発明の実施形態によるプラスチック基板の一方の主面（液晶層４５側）上に対向電極が形成されている対向基板である。基板４２は、本発明の実施形態によるプラスチック基板の一方の主面（液晶層４５側）上に、反射画素電極やＴＦＴなどの回路要素（いずれも不図示）が形成されたアクティブマトリクス基板である。基板４１および４２の液晶層４５側の表面には、必要に応じて、所定の方向にラビング処理が施された配向膜が形成されている。ここでは、液晶層４５として、ＴＮ型液晶層を用いた場合を説明する。
【００６０】
液晶表示装置４０は、基板４１の観察者側に位相差板４３と偏光板４４とをこの順で有している。液晶層への入射光は円偏光であれば良く、例えば、位相差板４３は、４分の１波長板であり、偏光板４４の透過軸（偏光軸とも言う。吸収軸と直交する。）は４分の１波長板（４分のλ板）の遅相軸と４５°をなすように配置されている。
【００６１】
ここで、基板４１および４２を構成するプラスチック基板としては、例えば、図２や図３に示したように、面内リタデーションＲｐが実質的に零のプラスチック基板２０または３０を好適に用いることができる。なお、図３に示したプラスチック基板３０を用いる場合は、領域３４または領域３５を画素の対応させて配置させる。このようなプラスチック基板を用いると、従来のプラスチック基板で見られた、零でない面内リタデーションによる光漏れによる表示品位の低下が起こらない。
【００６２】
また、図５に示す液晶表示装置５０のように、位相差板を省略することもできる。
【００６３】
反射型液晶表示装置５０は、一対の基板５２および５１の液晶層５４を有し、基板５１の観察者側に偏光板５３が配置されている。基板５１および５２を構成するプラスチック基板は、図１（ｃ）に示した屈折率異方性を有し、その面内リタデーションＲｐが４分の１波長に対応するように設定されている。なお、基板５１の繊維配列方向は、偏光板５３の吸収軸と４５°をなすように配置されている。また、基板５１として、図３に示したプラスチック基板３０の領域３３を画素に対応させて配置して用いることもできる。
【００６４】
液晶表示装置５０は、図４に示した液晶表示装置４０が有する利点に加えて、位相差板４３を省略できるという利点を有している。すなわち、構成要素および製造工程を簡略化できると共に、さらに薄型で軽量の液晶表示装置を得ることができる。
【００６５】
本発明の実施形態によるプラスチック基板は、反射型液晶表示装置に限らず、透過型、あるいは半透過型液晶表示装置などにも適用することができる。
【００６６】
図６は本発明の実施形態によるプラスチック基板を用いた透過型液晶表示装置６０を模式的に示した斜視図であり、図７は、液晶表示装置６０の光学軸の配置を模式的に示した図である。
【００６７】
透過型液晶表示装置６０は、一対の基板６１および６２と、一対の基板６１および６２の間に配置された液晶層６３と、一対の基板６１および６２を挟持するように配置された偏光板６４および６５を有している。
【００６８】
基板６１および６２を構成するプラスチック基板は、図２または図３に示したプラスチック基板２０または３０と同様に互いに直交する２つの方向６６に配列された繊維を有している。例えば、基板６１は、その液晶層６３側の主面に対向電極が形成された対向基板であり、基板６２は、その液晶層６３側の主面には透明画素電極やＴＦＴなどの回路要素（いずれも不図示）が形成されたアクティブマトリクス基板である。
【００６９】
偏光板６４の吸収軸６７と偏光板６５の吸収軸６８は、互いに直交するように（クロスニコル状態に）配置されている。また、吸収軸６７および６８は、観察者から見て斜め４５°方向に傾斜する方向に配置されている。基板６１および６２を構成するプラスチック基板の繊維配列方向６６と吸収軸６７および６８は、互いに４５°の角度をなすように配置されている。
【００７０】
なお、液晶層６３はＴＮ型液晶層であり、配向膜（不図示）のラビング方向６９は、液晶層６３に対して同じ側に設けられた偏光板の吸収軸と平行になるように配置されている。すなわち、基板６１に設けられた配向膜のラビング方向が吸収軸６７と平行であり、基板６２に設けられた配向膜のラビング方向が吸収軸６８と平行である。
【００７１】
基板６１を図２に示したプラスチック基板２０を用いて構成すると、プラスチック基板２０は面内リタデーションＲｐが実質的に零なので、光漏れが発生せず、面内リタデーションが制御されていない従来のプラスチック基板を用いた場合よりも高品位の表示を実現することができる。
【００７２】
また、基板６１を図３に示したプラスチック基板３０を用いて構成する場合には、面内リタデーションＲｐが実質的に零となる領域３４または３５を画素の対応して配置することによって、面内リタデーションが制御されていない従来のプラスチック基板を用いた場合よりも高品位の表示を実現することができる。
【００７３】
また、本発明による実施形態のプラスチック基板を用いて、図８および図９に示す透過型液晶表示装置８０を構成することもできる。
【００７４】
図８は本発明の実施形態によるプラスチック基板を用いた透過型液晶表示装置８０を模式的に示した斜視図であり、図９は、液晶表示装置８０の光学軸の配置を模式的に示した図である。
【００７５】
透過型液晶表示装置８０は、一対の基板８１および８２と、一対の基板８１および８２の間に配置された液晶層８３と、一対の基板８１および８２を挟持するように配置された偏光板８４および８５を有している。
【００７６】
基板８１および８２を構成するプラスチック基板は、図２または図３に示したプラスチック基板２０または３０と同様に互いに直交する２つの方向８６に配列された繊維を有している。基板８１は、その液晶層８３側の主面に対向電極が形成された対向基板であり、基板８２は、その液晶層６３側の主面には透明画素電極やＴＦＴなどの回路要素（いずれも不図示）が形成されたアクティブマトリクス基板である。
【００７７】
偏光板８４の吸収軸８７と偏光板８５の吸収軸８８は、互いに直交するように（クロスニコル状態に）配置されている。また、吸収軸８７および８８は、観察者から見て斜め４５°方向に傾斜する方向に配置されている。基板８１および８２を構成するプラスチック基板の繊維配列方向８６は、吸収軸８７および８８と平行（または直交）するように配置されている点において、図６に示した液晶表示装置６０と異なっている。
【００７８】
液晶層８３はＴＮ型液晶層であり、配向膜（不図示）のラビング方向８９は、液晶層８３に対して同じ側に設けられた偏光板の吸収軸と平行になるように配置されている。すなわち、基板８１に設けられた配向膜のラビング方向が吸収軸８７と平行であり、基板８２に設けられた配向膜のラビング方向が吸収軸８８と平行である。
【００７９】
繊維の配列方向８６が上述のように設定された液晶表示装置８０は、図６に示した液晶表示装置６０が有する利点に加えて、さらに以下に説明する利点を有している。
【００８０】
液晶表示装置６０において、基板６１または６２を構成するプラスチック基板２０または３０のリタデーションがばらつきを有しており、画素に対応する領域において面内リタデーションＲｐが実質的に零でない領域が存在すると、その部分で光漏れが生じることになる。
【００８１】
一方、液晶表示装置８０においては、上記面内リタデーションＲｐが実質的に零でない領域が存在しても、光漏れの発生を抑制し、高品位の表示を実現することができる。これは、零でない面内リタデーションＲｐが主に繊維の配列方向に平行なリタデーションに起因して発生するのに対し、吸収軸８７および８８のいずれか一方は、そのリタデーションの発生の原因となった繊維の配列方向と直交するので、光漏れの原因となる光は偏光板８４または８５によって吸収され、表示に寄与することがないためである。
【００８２】
上記の実施形態では、反射型および透過型の液晶表示装置を例示したが、画素ごとに反射領域と透過領域とを有する両用型（「半透過型」と呼ばれることもある）液晶表示装置に適用することができる。
【００８３】
また、ＴＮ型液晶層を有する液晶表示装置を例示したが、ＴＮ型と同様に、正の誘電異方性を有する液晶分子を基板面に略平行に配向規制するタイプの表示モード（例えば、ホモジニアス配向を利用するＥＣＢモードや、ＩＰＳモード）にも適用できる。
【００８４】
さらに、負の誘電異方性を有する液晶分子を基板面に略垂直に配向させるタイプの表示モード（垂直配向モード、例えばＭＶＡモード）にも適用することができる。特に、この垂直配向モードでは、液晶層に残存するリタデーションは、正の一軸性の屈折率異方性を有するので、図２および図３に示したような、負の一軸異方性を有するプラスチック基板を用いること、従来用いていた位相差板を省略する、あるいは、位相差板の構成の自由度を広げるなどの利点を得ることができる。
【００８５】
上述したように、本発明の実施形態によるプラスチック基板は、基板面内の少なくとも一方向に配列された繊維を樹脂マトリクス中に有し、繊維の配列方向に関連付けられたリタデーションが所定の値を有するので、光漏れによる表示品位の低下のない表示装置を実現することができる。
【００８６】
また、本発明によるプラスチック基板は、液晶表示装置に限られず、他の表示装置（例えば電気泳動型表示装置や有機ＥＬ表示装置）用の基板としても好適に用いられる。さらに、表示装置に限られず他の光学機器に用いることもできる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によると、軽量で、機械特性および耐熱性に優れつつ、リタデーションが所定の値に設定されたプラスチック基板が提供される。すなわち、本発明によれば、例えば表示装置用の基板として用いた場合に高品位の表示を可能とするプラスチック基板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のプラスチック基板１０の構成を模式的に示す図であり、（ｃ）はその屈折率楕円体を模式的に示す図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のプラスチック基板２０の構成を模式的に示す図であり、（ｃ）はその屈折率楕円体を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明による実施形態のプラスチック基板３０の構成を模式的に示す図である。
【図４】実施形態の液晶表示装置４０の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】実施形態の液晶表示装置５０の構成を模式的に示す断面図である。
【図６】実施形態の液晶表示装置６０の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】液晶表示装置６０における繊維配列方向と偏光板の吸収軸との配置関係を模式的に示す図である。
【図８】実施形態の液晶表示装置８０の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】液晶表示装置８０における繊維配列方向と偏光板の吸収軸との配置関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０、２０、２０プラスチック基板
１２、２２、３２樹脂
１１繊維
２１、３１繊維（繊維束）
３３基板面内に繊維が一方向にのみ存在する領域
３４基板中の繊維が交差する領域
４０、５０、６０、８０液晶表示装置
４１、４２、５２基板
４３位相差板
４４、５３、６４、６５、８４、８５偏光板
４５、５４、６３、８３液晶層
５１基板
６１、６２、８１、８２基板
６７、８７上側偏光板の吸収軸方向
６８、８８下側偏光板の吸収軸方向
６６、８６プラスチック基板中の繊維束方向
６９、８９配向（ラビング）方向

Claims

光学機器用のプラスチック基板であって、
繊維が樹脂マトリクス中に埋設された複合基板を有し、前記繊維は前記複合基板の基板面内において少なくとも１つの所定の方向に配列されており、
前記複合基板は、可視光を実質的に透過し、前記繊維の前記所定の配列方向に関連付けられた所定のリタデーションを有する、プラスチック基板。
前記繊維の前記少なくとも１つの所定の配列方向が２以上ある、請求項１に記載のプラスチック基板。
前記少なくとも１つの所定の配列方向は互いに略直交する２つの方向を含む、請求項２に記載にプラスチック基板。
前記複合基板の面内のリタデーションは実質的に零である、請求項３に記載のプラスチック基板。
前記複合基板は負の一軸異方性を有する、請求項３または４に記載のプラスチック基板。
前記複合基板は４分の１波長板として機能する、請求項１または２に記載のプラスチック基板。
前記繊維は、繊維束、織布または不織布の形態で前記樹脂マトリクス中に埋設されている、請求項１から６のいずれかに記載のプラスチック基板。
前記複合基板の少なくとも一方の主面に形成された保護膜をさらに有する、請求項１から７のいずれかに記載のプラスチック基板。
請求項１から８のいずれかに記載のプラスチック基板と液晶層とを備える、液晶表示装置。
偏光板をさらに有し、前記偏光板の吸収軸は、前記繊維の前記少なくとも１つの所定の配列方向と略平行または略直交するように配置されている、請求項９に記載の液晶表示装置。