JP2004220001A - 光学補償板とそれを用いた投射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 投射型液晶表示装置のコントラストを高くし、長期間使用しても黒表示における色ムラが発生しにくく、高い表示品位を実現できる光学補償板を提供し、それを投射型液晶表示装置に適用する。
【解決手段】 ７×１０^-13cm²／dyne以下の光弾性係数を有し、表面に反射防止層２７が形成されている透明フィルム２１と、基材フィルム３１に液晶性化合物層３２を塗布してなる光学補償フィルム３０と、透明なガラス板２３とが、透明フィルムの反射防止層２７を最も外側にして積層された光学補償板２０が提供される。光学補償フィルム３０，４０を２枚積層することもでき、この場合には、それぞれの配向軸がほぼ直交するように、また液晶性化合物が塗布された面と反対側の基材フィルム３１，４１の面が重なるように積層される。この光学補償板２０を、その透明フィルム２１が液晶セル７側となるように配置して、投射型液晶表示装置が構成される。

【選択図】 図７

Description

本発明は、投射型液晶表示装置に適した光学補償板に関するものであり、さらには、それを用いた投射型液晶表示装置にも関係している。

投射型液晶表示装置は、液晶プロジェクターとも呼ばれ、パーソナルコンピュータやテレビなどの画面を拡大してスクリーンに映し出すことができる装置として、広く使用されている。

投射型液晶表示装置には、単板式でカラーフィルターからの分光光を直接拡大する形式のもの、三原色に分光した後それぞれの光に対応する透過型液晶セルを通過させる形式のもの、三原色に分光した後それぞれの光に対応する反射型液晶セルで反射させる形式のものなどがある。ここでは、現在主流を占めている三原色対応の透過型液晶セルを用いる投射型液晶表示装置について、図６を参照しながらその構成の概略を説明する。

このような投射型液晶表示装置は通常、光源系、反射・分光系及び拡大投射系を有している。光源系は、白色光源１１及びＵＶ・ＩＲカットフィルター１３を有しており、白色光源１１からの白色光Ｌは、ＵＶ・ＩＲカットフィルター１３で紫外線及び赤外線がカットされて、第一のダイクロイックミラー１へと送られるようになっている。白色光源１１には通常、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどが用いられる。

反射・分光系は、４種類のダイクロイックミラー１，２，３，４、二つの全反射ミラー５，６、それぞれ赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び青色光Ｂに対応する、液晶セル７Ｒ、７Ｇ及び７Ｂ、光入射側偏光変換素子８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂ、光出射側偏光変換素子９Ｒ、９Ｇ及び９Ｂ、並びに集光レンズ１０Ｒ、１０Ｇ及び１０Ｂを有している。

そして、第一のダイクロイックミラー１は、緑色光Ｇ及び青色光Ｂのみを透過するものであり、ここを透過した緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、第二のダイクロイックミラー２へと送られる。第一のダイクロイックミラー１で反射された赤色光Ｒは、第一の全反射ミラー５へと送られ、ここで反射された後、赤用の集光レンズ１０Ｒ、入射側偏光変換素子８Ｒ、液晶セル７Ｒ及び出射側偏光変換素子９Ｒを通って、第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第二のダイクロイックミラー２は、青色光Ｂのみを透過するものであり、第一のダイクロイックミラー１を透過した緑色光Ｇと青色光Ｂのうち、第二のダイクロイックミラー２を透過した青色光Ｂは、青用の集光レンズ１０Ｂ、入射側偏光変換素子８Ｂ、液晶セル７Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｂを通って、第二の全反射ミラー６へと送られる。第二のダイクロイックミラー２で反射された緑色光Ｇは、緑用の集光レンズ１０Ｇ、入射側偏光変換素子８Ｇ、液晶セル７Ｇ及び出射側偏光変換素子９Ｇを通って、第三のダイクロイックミラー３へと送られる。第三のダイクロイックミラー３は、赤色光Ｒのみを透過するものであり、第一の全反射ミラー５から赤用の集光レンズ１０Ｒ、入射側偏光変換素子８Ｒ、液晶セル７Ｒ及び出射側偏光変換素子９Ｒを通った赤色光Ｒは、第三のダイクロイックミラー３をそのまま透過し、また第二のダイクロイックミラー２から緑用の集光レンズ１０Ｇ、入射側偏光変換素子８Ｇ、液晶セル７Ｇ及び出射側偏光変換素子９Ｇを通った緑色光Ｇは、第三のダイクロイックミラー３で反射され、それぞれ第四のダイクロイックミラー４へと送られる。第四のダイクロイックミラー４は、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇのみを透過するものであり、第三のダイクロイックミラー３からの赤色光Ｒ及び緑色光Ｇはここをそのまま透過し、第二の全反射ミラー６からの青色光Ｂはここで反射されて、それぞれ投射レンズ１６へと送られる。

なお、ここでは、最初に赤色光Ｒを分光し、次に緑色光Ｇと青色光Ｂを分光する形式を示したが、ダイクロイックミラーの組合せにより、分光の順番は任意に変更できる。

拡大投射系は、投射レンズ１６を有しており、ここでそれぞれの光に対応する画像が拡大されて、スクリーン１７へ拡大像を投影することになる。なお、各色に対応する液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂの入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに貼合して用いられることもあるが、通常は液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと間隔を置いて配置され、この間隔は、冷却用の通風路となる。また、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、集光レンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂとも間隔が保たれている。このように、偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ，９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ及び集光レンズ１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂから離間して配置する場合は、直線偏光板をガラスなどの補強材に貼合した形で用いられる。

このような投射型液晶表示装置においては、各液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれ２枚の偏光変換素子、すなわち入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの間に配置されている。これらの偏光変換素子８，９は、画像をスクリーンに拡大して投射するのに必要な光量の光が透過するため、発熱が大きい。また、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ及び／又は青色光Ｂが偏光光である場合、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射するときに偏光面を回転させる必要が生じることが多い。さらに、液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂから出射された偏光光は、再び偏光面を回転させる場合もある。

偏光面を回転させるためには、位相差板を用いればよく、位相差板は通常、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの光源１１側や、出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの投射レンズ１６側に配置される。位相差板としては、入手の容易さや価格などの点から、通常は樹脂製のものが用いられる。この位相差板は、入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ又は出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにおいて、直線偏光板に貼り合わされた形で用いられる。

このような投射型液晶表示装置は、液晶セルの複屈折性の影響で、スクリーンに投影される画像のコントラストが高くないという問題を有していた。

そこで、特開 2000-137202号公報（特許文献１）には、投射型液晶表示装置において、画像成分における画像面内分布のコントラストや明るさの偏りを、光学補償層によって緩和させることが提案されている。また、特開 2000-352615号公報（特許文献２）には、平均線膨張係数の絶対値が小さいガラスに偏光板を貼り付け、それを投射型液晶表示装置の入射側又は出射側偏光変換素子に用いることが提案され、そして入射側偏光変換素子と出射側偏光変換素子の間であって、いずれの偏光板からも離れた位置に、液晶セル以外の光学的異方体を配置することも提案されている。これらの光学補償層ないし光学的異方体として、ディスコチック液晶をハイブリッド配向させたもの、例えば、特開平 8-50206号公報（特許文献３）に開示されるようなものが挙げられている。これら特許文献１及び特許文献２に具体的に開示される構成は、液晶セルの表裏両側に光学補償層又は光学的異方体をそれぞれ１枚ずつ配置し、さらにそれぞれの外側に偏光板を１枚ずつ配置したものである。一方、特開 2002-14345 号公報（特許文献４）には、液晶セルの光出射側に光学補償層を設けて、液晶層における光の入射側領域に存在する液晶分子に対する光学補償を行うことが提案され、その光学補償層を２枚又は３枚重ねることも提案されている。しかしながら、これら特許文献１、特許文献２及び特許文献４に開示される光学補償層又は光学的異方体を用いた投射型液晶表示装置は、黒表示における色ムラが目立つという問題を有していた。

特開２０００−１３７２０２号公報 特開２０００−３５２６１５号公報 特開平８−５０２０６号公報 特開２００２−１４３４５号公報

本発明者は、投射型液晶表示装置のコントラストをより高くし、長期間使用しても黒表示における色ムラが発生しにくく、したがって高い表示品位を長期間にわたって実現できる光学補償板を開発すべく、研究を行ってきた。その結果、光弾性係数が小さく、空気と接する面に反射防止層を有する透明フィルムと、基材フィルムに液晶性化合物を塗布してなる光学補償フィルムと、透明なガラス板とを積層した構成とすることで、スクリーンに投影される画像の黒表示における色ムラが発生せず、長期間にわたり高品位の画像表示が維持できることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明の光学補償板は、７×１０^-13cm²／dyne以下の光弾性係数を有し、表面に反射防止層が形成されている透明フィルムと、基材フィルムに液晶性化合物を塗布してなる光学補償フィルムと、透明なガラス板とが、透明フィルムの反射防止層が最も外側となるように積層されたものである。

この光学補償板は、投射型液晶表示装置に組み込まれて用いられる。したがって本発明はまた、上記の光学補償板が、液晶セルの少なくとも一方の面側に配置されてなる投射型液晶表示装置をも提供する。この投射型液晶表示装置は、より具体的には、白色光源と、白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックコート層を有する光学系と、液晶セルと、偏光変換素子と、上記の光学補償板とを有する。この場合の光学系は、例えば、白色光源からの白色光を赤色光、緑色光及び青色光の三原色の光に分光するためのダイクロイックミラー、全反射ミラー及び集光レンズを有している。

本発明の光学補償板は、反射防止層を有する特定の透明フィルムと光学補償フィルムを特定の順序で配置したものであって、投射型液晶表示装置に有効に用いられる。この光学補償板を配置した投射型液晶表示装置は、投射される画像のコントラストが高くなり、かつ、黒表示の画面ムラがなく、表示品位に優れたものとなる。

発明を実施するための形態

以下、本発明を詳細に説明する。本発明では、表面に反射防止層を有し、かつ光弾性係数の小さい透明フィルムを用いる。この透明フィルムは、光弾性係数が７×１０^-13cm²／dyne以下の樹脂からなる。透明樹脂フィルムの光弾性係数は、好ましくは６×１０^-13cm²／dyne以下である。このような光弾性係数の小さい樹脂からなる透明フィルムを用いることにより、フィルムの熱変形及び歪による位相差の発生を防止することができる。この樹脂フィルムの光弾性係数が７×１０^-13cm²／dyneより大きくなると、熱により生じた歪に起因して新たな位相差が発生し、偏光が乱れるため、画像に色ムラが発生しやすい。光弾性係数の下限には特別な制限がなく、例えば、光弾性係数が０.１×１０^-13cm²／dyne 程度の樹脂であってもよい。

光弾性とは、等方性、すなわち複屈折が０である物質に外力を加えて内部に応力を起こさせると、光学的異方性を呈し、複屈折を示すようになる現象をいう。物質に作用する応力（単位面積あたりに作用する力）をσとし、複屈折をΔｎとした場合に、応力σと複屈折Δｎは理論的には比例関係にあって、下式（１）
Δｎ＝Ｃσ （１）
で表すことができ、このＣが光弾性係数である。換言すれば、物質に作用する応力σを横軸にとり、その応力が作用したときの複屈折Δｎを縦軸にとると、理論的には両者の関係は直線となり、この直線の勾配が光弾性係数である。

透明フィルムを構成する樹脂のガラス転移温度は、１３０℃以上であるのが好ましく、さらに好ましくは１４０℃以上である。透明樹脂フィルムのガラス転移温度が１３０℃を下回る場合は、熱変形が顕著になる。透明樹脂フィルムのガラス転移温度の上限に特別な制限はなく、例えば、ガラス転移温度が３００℃程度の樹脂であってもよい。

このような光弾性係数の小さい樹脂として具体的には、ノルボルネンのような環状オレフィンをモノマーとする環状ポリオレフィン系樹脂フィルムや、ノルボルネンのような環状オレフィンとスチレンとの共重合体からなる樹脂フィルムなどが挙げられる。環状ポリオレフィン系樹脂フィルムとしては、例えば、ジェイエスアール（株）から販売されている“アートン”（ガラス転移温度約１７０℃、光弾性係数約４×１０^-13cm²／dyne）、積水化学工業（株）から販売されている“エスシーナ”（ガラス転移温度約１４０℃、光弾性係数約６×１０^-13cm²／dyne）、（株）オプテスから販売されている“ゼオノア”（ガラス転移温度約１３６℃、光弾性係数約６×１０^-13cm²／dyne）などがある。透明フィルムの厚みは、通常２０μm〜１mm程度であり、好ましくは４０〜１５０μm程度である。

透明フィルムは、その面内のレタデーション値が小さいほど好ましく、例えば、２０nm以下であり、さらには１０nm以下、とりわけ５nm以下であるのが一層好ましい。面内のレタデーション値が２０nmを超えると、画像の表示品位を低下させる場合がある。また、厚み方向のレタデーション値も小さいほど好ましく、例えば、５０nm以下であり、さらには３０nm以下、とりわけ１０nm以下であるのが一層好ましい。厚み方向のレタデーション値が５０nmを超えると、画像の表示品位を低下させる場合がある。ここで、面内のレタデーション値Ｒ及び厚み方向のレタデーション値Ｒt とは、面内で屈折率が最大の方向の屈折率をｎ_x、面内でそれと直交する方向の屈折率をｎ_y、厚み方向の屈折率をｎ_z 、フィルムの厚みをｄとしたときに、それぞれ下式（２）及び（３）で定義される値である。
Ｒ＝（ｎ_x−ｎ_y）×ｄ （２）
Ｒt＝〔（ｎ_x＋ｎ_y）／２−ｎ_z〕×ｄ （３）

この透明フィルムはまた、紫外線吸収剤を含有するのが好ましい。

本発明では、以上説明したような光弾性係数の小さい透明フィルムの外面、すなわち空気と接する面に、反射防止層を形成したものを用いる。反射防止層は、空気との界面における反射光を低減する層であって、かかる反射光に起因する迷光の発生を防止する。この面における波長５５０nmの反射率が２％以下、とりわけ１％以下となるような反射防止層を設けるのが好ましい。反射防止層としては、通常使用されているもの、例えば、金属、金属酸化物及び金属フッ化物より選ばれる化合物からなる単層又は多層のものが挙げられる。金属としては、例えば、銀などが挙げられ、金属酸化物としては、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、また金属フッ化物としては、例えば、弗化マグネシウムなどが挙げられる。この反射防止層は、単層であってもよいし、多層、例えば、２層、３層又は４層以上の層からなるものであってもよい。反射防止層の厚みや、それが多層である場合の各層の厚みは、その層数、各層に用いる物質の屈折率などによって、適宜選択される。反射防止層と透明フィルムとの密着性を上げるため、それらの間にアクリルコート層やハードコート層などを設けてもよい。

反射防止層を有する表面における接触角度は、８０°以上、さらには１００°以上であるのが好ましい。ここでいう接触角度は、液体として水を用いた場合の値である。空気と接する面における接触角度が８０°未満であると、微粒子が付着しやすいので、そのような表面を有する光学補償板を用いた投射型液晶表示装置は、長期にわたって使用した場合に、コントラストが低下しやすくなる傾向にある。接触角度の上限は１８０°である。

反射防止層の表面がここで規定する接触角度を満足する場合には、かかる反射防止層を有する透明フィルムを、そのまま本発明に用いることができる。ただ、通常の反射防止層は多くの場合、ここで規定する接触角度を有していないので、この場合には、反射防止層の上面にフッ素化合物からなる層を設けることによって、上記の接触角度を達成することができる。フッ素化合物からなる層は、その化合物を含む塗布液を表面にコーティングすることによって、設けることができる。このために用いるフッ素化合物は、表面の接触角度を８０°以上にし得るものであれば特に限定されず、表面の汚染を防止するために通常用いられるもの、例えば、含フッ素シラン化合物などを用いることができる。このようなフッ素化合物は、表面に指紋などの汚れが付着するのを防止するために、従来からコーティングなどの分野で一般に用いられているものである。

本発明では、かかる反射防止層を有する透明フィルムを特定の光学補償フィルムと組み合わせて用いる。この光学補償フィルムは、基材フィルム面に液晶性化合物を塗布し、配向させたものであり、投射型液晶表示装置に組み込んだ際に、液晶セル中の液晶分子によって生じる光学的な位相差を補償するものである。

光学補償フィルムの基材フィルムとしては、例えば、フルオレン骨格を有する変性ポリカーボネートやビスフェノールＡから得られる一般のポリカーボネートのようなポリカーボネート系樹脂、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロースのようなセルロース系樹脂、ノルボルネン系モノマーの重合体である環状ポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂などが挙げられる。この基材フィルムの厚みは、通常１０〜１,０００μm程度である。その上に塗布される液晶性化合物は、例えば、トリフェニレン骨格を有するディスコチック液晶化合物や高分子液晶化合物などであり得る。液晶性化合物を配向させる方法は通常の方法でよく、例えば、基材フィルム表面を予め配向処理しておき、そこに液晶性化合物を塗布し、乾燥させた後、熱処理によって液晶性化合物の配向を固定させる方法などが採用できる。このような、液晶性化合物が塗布配向された光学補償フィルムは、例えば、前記特許文献３に記載されている。液晶性化合物が塗布配向された市販の光学補償フィルムとしては、例えば、富士写真フィルム（株）から販売されている“ワイドビューフィルム”（“ＷＶフィルム”と表現されることもあり、また、“WV A 03B”、“WV A 12B”、“WV A 038”、“WV A 128”などの品種がある）や、新日本石油（株）から販売されている“日石ＬＣフィルム”、“日石ＮＨフィルム”及び“日石ＮＲフィルム”などが挙げられる。

本発明においては、上で説明した反射防止層を有する透明フィルムと光学補償フィルムとを、透明なガラス板に貼り合わせて、光学補償板とされる。透明なガラス板としては、青板ガラスや白板ガラスと呼ばれる通常のシリカ系ガラス板、石英ガラス板などが使用し得る。また、熱伝導率の高いサファイアガラスや水晶ガラスを使用することも、好適である。サファイアガラスは、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）の単結晶体であって、例えば、ＥＦＧ法（Edge-defined Film-fed Growth法）により板状に形成されたものなどが用いられる。水晶ガラスは、ＳｉＯ₂ の単結晶であって、合成水晶でも天然水晶でもよい。透明なガラス板の一方の面、すなわち露出面には、反射防止層を有するのが好ましい。透明ガラス板の厚みは、通常０.１〜２mm 程度であり、好ましくは０.３mm以上、また好ましくは０.８mm以下である。透明ガラス板の面積は、目的とする投射型液晶表示装置のサイズによって適宜選択される。代表的な寸法の例を示せば、一辺が１０〜１００mmの長方形又は正方形、直径が５〜１００mmの円形や楕円形などがある。

かかる透明ガラス板に、透明フィルム及び光学補償フィルムが積層される。この際、透明フィルムが一方の外面となるようにし、通常は、透明ガラス板／光学補償フィルム／透明フィルムの順番で積層される。透明フィルム及び光学補償フィルムの面積は通常、透明ガラス板の面積とほぼ同じか、又はそれよりもやや小さい。面積がやや小さめの方がガラス面に貼着しやすいこともあり、透明ガラス板の縁から０.５〜５mm 程度内側に貼れるように、透明フィルム及び光学補償フィルムの面積を小さくするのが好ましい。

透明フィルムと光学補償フィルム、及びガラス板と光学補償フィルムは、通常、接着剤層を介して積層される。接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系感圧型接着剤、ウレタン系感圧型接着剤などの感圧型接着剤が使用される。感圧型接着剤は一般に、透明で光学的に等方性の接着剤層を与える。なお、感圧型接着剤は、粘着剤とも呼ばれるものである。接着剤層の厚みは、通常１０〜６０μm 程度である。

本発明の光学補償板において、基材フィルム上に液晶性化合物が塗布された光学補償フィルム２枚を、互いに隣り合うように積層するのが、より好ましい。すなわち、ガラス板の一方の面側に２枚の光学補償フィルムが位置し、透明フィルムの反射防止層が最も外側となるように、反射防止層を有する透明フィルム／第一の光学補償フィルム／第二の光学補償フィルムの順で配置すると、コントラストの向上効果がさらに高くなる。この場合、２枚の光学補償フィルムは、それぞれの配向軸がほぼ直交するように配置することが好ましい。なお、ここでいう「ほぼ直交」とは、直交（９０°）が好ましいが、±５°以内程度でずらしてもよいことを意味する。本明細書の他の部分において角度配置を表すときに使う「ほぼ」も同様の意味である。さらに２枚の光学補償フィルムのうち、透明フィルムに近い第一の光学補償フィルムは、投射型液晶表示装置に組み込んだ際にその配向軸が、隣接して配置される偏光変換素子における直線偏光板の吸収軸とほぼ直交するか、又はほぼ平行となるように配置するのが好ましい。また、これら２枚の光学補償フィルムは、液晶性化合物が塗布された面とは反対側の面、すなわち基材フィルム側が重なり合うように配置するのが好ましい。

図１及び図２には、本発明に係る光学補償板の例が断面模式図で示されている。図１に示す例は、透明フィルム２１と光学補償フィルム３０とを積層し、その光学補償フィルム３０側でガラス板２３に貼合して光学補償板２０を形成している。ここで、光学補償フィルム３０は、基材フィルム３１に液晶性化合物層３２が塗布配向されたものであり、その液晶性化合物層３２側で透明フィルム２１に、また基材フィルム３１側でガラス板２３に貼合されている。透明フィルム２１の空気と接する面側には、反射防止層２７が設けられている。また、ガラス板２３の光学補償フィルム３０への貼り合わせ面と反対側の外面にも、反射防止層２８が設けられている。ガラス板２３が光学的異方性を有する場合は、その結晶軸と透過する偏光光の偏光軸を平行又は直交させる必要があり、例えば、ガラス板２３がサファイアガラスの場合には、サファイアガラスのＣ軸と、透過する偏光光の偏光軸とが、ほぼ平行になるか、又はほぼ直交するように配置される。

図２に示す例は、図１の層構成に加え、光学補償フィルム３０とガラス板２３の間に第二の光学補償フィルム４０を配置して、光学補償板２０としたものである。そこで、透明フィルム２１側に配置された光学補償フィルム３０を第一の光学補償フィルムとする。第二の光学補償フィルム４０も、基材フィルム４１に液晶性化合物層４２が塗布配向されたものである。図２に示す例では、２枚の光学補償フィルム３０，４０は、それぞれの配向軸がほぼ直交するように配置される。これら２枚の光学補償フィルムは、液晶性化合物層３２，４２が塗布された面とは反対側の面、すなわち基材フィルム３１，４１側が重なり合うように配置されている。

図３〜図５には、図２に示す如く光学補償フィルム３０，４０を２枚積層する場合について、２枚の光学補償フィルム３０，４０の軸角度の関係が示されている。いずれも、透明フィルム２１の一方の側に、２枚の光学補償フィルム、すなわち第一の光学補償フィルム３０と第二の光学補償フィルム４０とを、この順に積層する場合の軸角度の関係を示すものである。いずれの図においても、第一の光学補償フィルム３０の配向軸と第二の光学補償フィルム４０の配向軸がほぼ直交するように配置されている。すなわち、それぞれの光学補償フィルム３０，４０の長辺右向き方向を０°として、図３では、第一の光学補償フィルム３０の配向軸を１３５°方向、第二の光学補償フィルム４０の配向軸を２２５°方向としており、図４及び図５では、第一の光学補償フィルム３０の配向軸を２７０°方向とし、第二の光学補償フィルム４０の配向軸を１８０°方向又は０°方向としている。なお、図４と図５とでは、第二の光学補償フィルム４０の配向軸を表す矢印の向きが逆になっているが、この矢印の向きは、配向のためのラビングの方向を意味する。

本発明の光学補償板は、投射型液晶表示装置に好適に用いることができる。例えば、投射型液晶表示装置において、白色光源からの白色光の光路中や、白色光を分光した後の赤色光、緑色光又は青色光である各原色光の光路中に挿入して用いることができる。

具体的には、図６に示したような投射型液晶表示装置において、各三原色に対応する液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂと入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂとの間、又は出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとの間に配置して、用いることができる。入射側偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとの間のすべてに、あるいは出射側偏光変換素子９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂとの間のすべてに、本発明の光学補償板を配置することは一層有効である。この光学補償板は通常、図１及び図２に示されるガラス板２３が、偏光変換素子８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ又は９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ側となるように、換言すれば、透明フィルム２１が、ガラス板２３よりも液晶セル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに近い側となるように配置される。

このような投射型液晶表示装置における配置の例が図７に断面模式図で示されている。図７の（Ａ）は、図１に示す光学補償板２０を液晶セル７と入射側又は出射側の偏光変換素子８又は９の間に配置した例であり、また図７の（Ｂ）は、図２に示す光学補償板２０を液晶セル７と入射側又は出射側の偏光変換素子８又は９の間に配置した例である。いずれの場合も、光学補償板２０を構成する透明フィルム２１が液晶セル７側に、そしてガラス板２３が偏光変換素子８又は９側にくるように配置されている。また、図示は省略するが、光学補償板の光学補償フィルム３０又は４０が貼付されている面とは反対側のガラス面に、偏光変換素子８又は９を貼り付けてもよい。さらに、光学補償板の光学補償フィルム３０又は４０が貼付されている面とは反対側のガラス面に、偏光板を直接貼り付けて偏光変換素子としてもよく、この場合には、部品点数が減り、コストメリットがあるだけでなく、送風しやすくなり、冷却効率も向上する。さらにまた、特に出射側の偏光変換素子については、そこに配置される偏光板を保護する目的で、透過率の高い偏光板（プレ偏光板）を、光学補償板の光学補償フィルム３０又は４０が貼付されている面とは反対側のガラス面に貼り付け、その外側に通常の偏光板（主偏光板）を、その透過軸が先のプレ偏光板の透過軸と平行になるように貼り付けて、偏光変換素子とすることもできる。この場合には、透過率の高い偏光板（プレ偏光板）で光がある程度吸収されるので、その後に配置される主偏光板での光の吸収を和らげることができる。このような目的で使用される透過率の高い偏光板としては、住友化学工業（株）から販売されている“STX8C2A-HC-AR ”、“STX8B2A-HC-AR ”、“STX8A2A-HC-AR-OB”などがある。

一方、単板形式でカラーフィルターからの分光光を直接拡大する形式の投射型液晶表示装置もあるが、この場合には、白色光の光路中で、カラーフィルターを含む液晶セルの前又は後に、本発明の光学補償板が配置されることになる。

次に、具体的な例を示して、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

実施例１
環状ポリオレフィン系の透明樹脂フィルムであって、ジェイエスアール（株）から販売されている“アートン”（光弾性係数約４×１０^-13cm²／dyne）の片面に反射防止処理及び含フッ素シラン化合物による処理をこの順で施し、これを透明フィルムとした。このフィルムは、面内のレタデーション値が４nm、厚み方向のレタデーション値が４６nmであった。この透明フィルムの反射防止処理面とは反対側の面に、基材フィルムに液晶性化合物が塗布配向された光学補償フィルムであって、富士写真フィルム（株）から販売されている“ワイドビューフィルム WV A 03B ”２枚を、それぞれ粘着剤を介して積層した。この際、２枚の光学補償フィルムは、図５に示すのと同じ軸角度で配置し、かつ各々の液晶性化合物層が形成された面と反対側の基材フィルム面が向き合うように貼合した。さらに、京セラ（株）から販売されている対角寸法 ０.９インチ（約２３mm）のサファイアガラス板の片面に反射防止処理を施し、それと反対側の面に、上記の透明フィルム／第一の光学補償フィルム／第二の光学補償フィルムの積層体を、第二の光学補償フィルムの液晶性化合物層側で貼合して、図２に示す構成の光学補償板を作製した。この際、第二の光学補償フィルムの配向軸とサファイアガラスのＣ軸が一致するように貼合した。

投射型液晶表示装置の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各液晶パネルと、各出射側偏光変換素子の間に、上で得られた光学補償板を、そのガラス板が出射側偏光変換素子の側となるようにセットして観察したところ、スクリーン上のコントラストが上がり、かつ、黒表示の画面ムラも小さく、表示品位が向上した。

比較例１
透明フィルムとして、富士写真フィルム（株）から販売されているトリアセチルセルロースフィルム（光弾性係数約１０×１０^-13cm²／dyne、面内のレタデーション値７nm、厚み方向のレタデーション値５６nm）の片面に反射防止処理を施したものを使用したこと以外は、実施例１と同様にして光学補償板を作製した。この光学補償板を実施例１と同様に投射型液晶表示装置にセットして観察したところ、スクリーン上のコントラストは上がったが、黒表示の画面ムラが発生し、表示品位は低かった。

本発明に係る光学補償板の一例を示す断面模式図である。 本発明に係る光学補償板の別の例を示す断面模式図である。 本発明に係る光学補償板において、透明フィルムと２枚の光学補償フィルムを積層する場合の、軸角度の関係の一例を示す配置図である。 本発明に係る光学補償板において、透明フィルムと２枚の光学補償フィルムを積層する場合の、軸角度の関係の別の例を示す配置図である。 本発明に係る光学補償板において、透明フィルムと２枚の光学補償フィルムを配置する場合の、軸角度の関係のさらに別の例を示す配置図である。 投射型液晶表示装置の構成例を概略的に示す説明図である。 本発明の光学補償板を液晶セルと組み合わせて投射型液晶表示装置とする場合の配置例を示す断面模式図である。

符号の説明

１，２，３，４……ダイクロイックミラー、
５，６……全反射ミラー、
７，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ……液晶セル、
８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ……入射側偏光変換素子、
９，９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ……出射側偏光変換素子、
１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ……集光レンズ、
Ｌ……白色光（光源光）、
Ｒ……赤色光、
Ｇ……緑色光、
Ｂ……青色光、
１１……白色光源、
１３……ＵＶ・ＩＲカットフィルター、
１６……投射レンズ、
１７……スクリーン、
２０……光学補償板、
２１……透明フィルム、
２３……ガラス板、
２７……透明フィルムに設けられた反射防止層、
２８……ガラス板側の反射防止層、
３０，４０……光学補償フィルム、
３１，４１……光学補償フィルムの基材フィルム、
３２，４２……光学補償フィルムの液晶性化合物層。

Claims (7)

1. ７×１０^-13cm²／dyne以下の光弾性係数を有し、表面に反射防止層が形成されている透明フィルムと、基材フィルムに液晶性化合物を塗布してなる光学補償フィルムと、透明なガラス板とが、透明フィルムの反射防止層が最も外側となるように積層されてなることを特徴とする光学補償板。
2. 基材フィルムに液晶性化合物を塗布してなる光学補償フィルムが２枚積層されている、請求項１に記載の光学補償板。
3. ２枚の光学補償フィルムは、それぞれの配向軸がほぼ直交するように配置されている、請求項２に記載の光学補償板。
4. ２枚の光学補償フィルムは、液晶性化合物が塗布された面と反対側の基材フィルム面が重なり合うように積層されている、請求項２又は３に記載の光学補償板。
5. 透明フィルムは、面内のレタデーション値が２０nm以下、厚み方向のレタデーション値が５０nm以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の光学補償板。
6. 透明なガラス板がサファイアガラスである、請求項１〜５のいずれかに記載の光学補償板。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の光学補償板が、液晶セルの一方の面側に配置されてなることを特徴とする投射型液晶表示装置。
   

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