JP2007102016A - 偏光素子、液晶パネル、および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 全方位でコントラスト比が高く、かつ、斜め方向のカラーシフト量が小さい液晶表示装置を実現し得る偏光素子を提供すること。
【解決手段】 本発明の偏光素子は、偏光子と、下記式(1)および(2)を満足する第1光学素子と、下記式(3)および(4)を満足する第2光学素子と、下記式(5)および(6)を満足する第3光学素子とをこの順に備える:
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
Re[590]>Rth[590] …(2)
70nm≦Re[590]≦210nm …(3)
Re[590]>Rth[590] …(4)
Re[590]>0nm …(5)
Re[590]<Rth[590] …(6)
[ただし、Re[590]、Rth[590]は、それぞれ23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値、厚み方向の位相差値とする。]
【選択図】 図1
Description
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
Re[590]>Rth[590] …(2)
70nm≦Re[590]≦210nm …(3)
Re[590]>Rth[590] …(4)
Re[590]>0nm …(5)
Re[590]<Rth[590] …(6)
[ただし、Re[590]、Rth[590]は、それぞれ23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値、厚み方向の位相差値とする。]
2α+40°<β<2α+50° ・・・(7)。
2(β−α)+40°<γ<2(β−α)+50° ・・・(8)。
図1は、本発明の好ましい実施形態による偏光素子の概略断面図である。図2は、本発明の液晶パネルの好ましい実施形態の代表例において、偏光子の吸収軸、第1光学素子の遅相軸、第2光学素子の遅相軸、および第3光学素子の遅相軸の関係を説明する概略斜視図である。なお、見易くするために、図1および図2における各構成部材の縦、横および厚みの比率は実際とは異なって記載されていることに留意されたい。
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
Re[590]>Rth[590] …(2)
70nm≦Re[590]≦210nm …(3)
Re[590]>Rth[590] …(4)
Re[590]>0nm …(5)
Re[590]<Rth[590] …(6)
[ただし、Re[590]、Rth[590]は、それぞれ23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値、厚み方向の位相差値とする。]
本明細書において「偏光子」とは、自然光や偏光から任意の偏光に変換するフィルムをいう。本発明に用いられる偏光子としては、特に制限はないが、自然光または偏光を直線偏光に変換するものが好ましく用いられる。
本発明に用いられる第1光学素子20は、下記式(1)および(2)を満足する。図1および図2を参照すると、第1光学素子20は、第2光学素子30と偏光子10との間に配置される。
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
Re[590]>Rth[590] …(2)
本明細書において、Re[590]とは、23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値をいう。Re[590]は、波長590nmにおけるフィルムの遅相軸方向、進相軸方向の屈折率をそれぞれ、nx、nyとし、d(nm)をフィルムの厚みとしたとき、式:Re[590]=(nx−ny)×dによって求めることができる。なお、遅相軸とはフィルム面内の屈折率の最大となる方向をいう。
Re=(nx−ny)×d …(i)
R40=(nx−ny’)×d/cos(φ) …(ii)
(nx+ny+nz)/3=n0 …(iii)
Rth=(nx−nz)×d …(iv)
φ =sin−1[sin(40°)/n0] …(v)
ny’=ny×nz[ny2×sin2(φ)+nz2×cos2(φ)]1/2 …(vi)
図2を参照すると、第1光学素子20を偏光子10と第2光学素子30との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、上記第1光学素子30は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、偏光子10および第2光学素子30に接着させる。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷ついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の層間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際にコントラストを高くすることもできる。
第1光学素子の構成(積層構造)は、上記C−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第1光学素子は、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であってもよい。好ましくは、第1光学素子は、単独の位相差フィルムである。偏光子の収縮応力やバックライトの熱による位相差値のズレやムラを低減し、かつ、液晶パネルを薄くすることができるからである。第1光学素子が積層体である場合には、接着剤層や粘着剤層を含んでもよい。積層体が2枚以上の位相差フィルムを含む場合には、これらの位相差フィルムは、同一であっても異なっていてもよい。なお、位相差フィルムの詳細についてはC−4項で後述する。
第1光学素子に用いられる位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられる。上記位相差フィルムは、好ましくは、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムである。なお、本明細書において、「延伸フィルム」とは、適当な温度で未延伸のフィルムに張力を加え、または予め延伸されたフィルムに張力を加えて、特定の方向に分子の配向を高めたフィルムをいう。
本発明に用いられる第2光学素子は、下記式(3)および(4)を満足する。図1および図2を参照すると、第2光学素子30は、第1光学素子20と第3光学素子40との間に配置される。
70nm≦Re[590]≦210nm …(3)
Re[590]>Rth[590] …(4)
本発明に用いられる第2光学素子のRe[590]は、70nm〜210nmであり、好ましくは100nm〜180nmであり、さらに好ましくは120nm〜160nmであり、特に好ましくは130nm〜150nmである。上記Re[590]は、測定波長の約1/4とすることによって、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高めることができる。
図2を参照すると、第2光学素子30を第1光学素子20と第3光学素子40との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、第2光学素子30は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、第1光学素子20と第3光学素子40に接着させる。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷ついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の層間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際にコントラストを高くすることもできる。
第2光学素子の構成(積層構造)は、上記D−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第2光学素子は、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であってもよい。好ましくは、第2光学素子は、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であり、さらに好ましくは3枚の位相差フィルムで構成される積層体である。第2光学素子として積層体を採用することにより、例えば、位相差フィルムを形成する材料が大きな位相差値の波長依存性を有するもの(例えば、ポリカーボネート)であっても、第2光学素子全体として位相差値の波長依存性の小さいもの(すなわち、広い波長領域で一定の位相差値を示すもの)とすることができる。その結果、液晶表示装置の斜め方向のコントラスト比を高くすることができ、かつ、斜め方向のカラーシフトも小さくすることができる。第2光学素子が積層体である場合には、接着剤層や粘着剤層を含んでもよい。積層体が2枚以上の位相差フィルムを含む場合には、これらの位相差フィルムは、同一であっても異なっていてもよい。なお、位相差フィルムの詳細についてはD−4項で後述する。
2α+40°<β<2α+50° ・・・(7)。
角度αと角度βとの関係は、さらに好ましくは2α+42°<β<2α+48°であり、とりわけ好ましくは2α+43°<β<2α+47°であり、最も好ましくはβ=2α+45°である。より具体的には、角度αは、偏光子10の吸収軸に対して時計まわりまたは反時計まわりに、好ましくは15°〜20°または70°〜75°であり、さらに好ましくは16°〜18°または72°〜73°であり、最も好ましくは17.5°または72.5°である。したがって、最も好ましい実施形態(β=2α+45°)においては、角度βは、偏光子10の吸収軸に対して時計まわりまたは反時計まわりに、好ましくは75°〜85°または5°〜15°であり、さらに好ましくは77°〜81°であり、最も好ましくは80°または10°である。
2(β−α)+40°<γ<2(β−α)+50° ・・・(8)。
角度α、βおよびγの関係は、さらに好ましくは2(β−α)+42°<γ<2(β−α)+48°であり、とりわけ好ましくは2(β−α)+43°<γ<2(β−α)+47°であり、最も好ましくはγ=2(β−α)+45°である。より具体的には、角度αは、偏光子10の吸収軸に対して時計まわりまたは反時計まわりに、好ましくは81°〜87°であり、さらに好ましくは82°〜86°であり、特に好ましくは83°〜85°である。また、角度βは、偏光子10の吸収軸に対して時計まわりまたは反時計まわりに、好ましくは52°〜62°であり、さらに好ましくは54°〜60°であり、特に好ましくは56°〜58°である。したがって、最も好ましい実施形態(γ=2(β−α)+45°)においては、角度γは、偏光子10の吸収軸に対して時計まわりまたは反時計まわりに、好ましくは165°〜177°であり、さらに好ましくは167°〜175°であり、特に好ましくは169°〜173°である。
第2光学素子に用いられる位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられる。上記位相差フィルムとして好ましくは、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムである。
本発明に用いられる第3光学素子は、下記式(5)および(6)を満足する。図1および図2を参照すると、第3光学素子40は、第2光学素子30の表面(第1光学素子が積層されない側)に配置される。
Re[590]>0nm …(5)
Re[590]<Rth[590] …(6)
上記第3光学素子のRe[590]は、液晶セルのRe[590]をキャンセルするために、0nmを超えるものが用いられる。好ましくは10nm〜300nmである。本発明の偏光素子がOCBモードの液晶セルを備えた液晶表示装置に用いられる場合、上記第3光学素子のRe[590]の好ましい範囲は、採用される表示モードにより異なる。なお、OCBモードの液晶セルについての詳細は、後述する。
図2を参照すると、第3光学素子40を第2光学素子30と液晶セル60との間に配置する方法としては、目的に応じて任意の適切な方法が採用され得る。好ましくは、第3光学素子40は、その両側に接着剤層または粘着剤層(図示せず)を設け、第2光学素子30と液晶セル60に接着させる。各光学素子の隙間をこのように接着剤層または粘着剤層で満たすことによって、液晶表示装置に組み込んだ際に、各光学素子の光学軸の関係がずれることを防止したり、各光学素子同士が擦れて傷ついたりすることを防ぐことができる。また、各光学素子の層間の界面反射を少なくし、液晶表示装置に用いた際にコントラストを高くすることもできる。
第3光学素子の構成(積層構造)は、上記E−1項に記載の光学特性を満足するものであれば、特に制限はない。具体的には、第3光学素子は、位相差フィルム単独であってもよく、2枚以上の位相差フィルムで構成される積層体であってもよい。好ましくは、第3光学素子は、位相差フィルム単独で構成されることが好ましい。このようにすることによって、光学均一性の良好な液晶表示装置を得ることができる。
第3光学素子に用いられる位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられる。上記位相差フィルムとして好ましくは、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムである。
本発明の偏光素子の第1光学素子、第2光学素子および第3光学素子を接着させない面(すなわち、図1および図2の偏光子10の外側)には、偏光子の保護膜として透明フィルムを配置することができる。
本発明の偏光素子は、好ましくは液晶セルの片側または両側に配置して液晶パネルとして用いられる。さらに好ましくは、本発明の偏光素子は液晶セル両側に配置して用いられる。当該液晶セルの種類には特に制限はなく、透過型、反射型、反射半透過型いずれの形でも使用することができる。上記液晶セルの駆動モードとしては、例えばツイステッドネマチック(TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(STN)モードや、水平配向(ECB)モード、垂直配向(VA)モード、インプレーンスイッチング(IPS)モード、ベンドネマチック(OCB)モード、強誘電性液晶(SSFLC)モード、反強誘電液晶(AFLC)モード等が挙げられる。このうち、本発明の偏光素子は、特にベンドネマチック(OCB)モードの液晶セルに用いることが好ましい。
(1)偏光子の水分率の測定方法:
カールフィッシャー水分計[京都電子工業(株)製 製品名「MKA−610」]を用いて、150℃±1℃の加熱炉にサイズ10mm×30mmに切り出したサンプルを入れ、窒素ガス(200ml/分)を滴定セル溶液中にバブリングさせて測定した。
(2)偏光子の単体透過率、偏光度、Δab値の測定方法:
分光光度計[村上色彩技術研究所(株)製 製品名「DOT−3」]を用いて23℃の室内において測定した。
(3)フィルムの屈折率の測定方法:
アッべ屈折率計[アタゴ(株)製 製品名「DR−4」]を用いて、23℃の室内において波長589nmの光で測定した。
(4)位相差値の測定方法:
平行ニコル回転法を原理とする位相差計[王子計測機器(株)製 製品名「KOBRA21−ADH」]を用いて、23℃の室内において波長590nmの光で測定した。
(5)光透過率の測定方法:
紫外可視分光光度計[日本分光(株)製 製品名「V−560」]を用いて、23℃の室内において波長590nmの光で測定した。
(6)光弾性係数の測定方法:
分光エリプソメーター[日本分光(株)製 製品名「M−220」]を用いて、23℃の室内において波長590nmの光で、サイズ2cm×10cmのサンプルに応力(5N〜10N)をかけながら位相差値を測定し、応力と位相差値の関数の傾きから求めた。
(7)ポリカーボネートの分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリスチレンを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および条件にて測定した。
・サンプル:試料を溶離液に溶解して0.1重量%の溶液を調整した
・前処理:8時間静置し、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過した
・分析装置:東ソー製「HLC−8120GPC」
・カラム:TSKgel SuperHM−H/H4000/H3000/H2000
・溶離液:テトラヒドロフラン
・流量:0.6ml/min.
・検出器:RI(示差屈折計)
・カラム温度:40℃
・流入量:20μl
(8)ポリイミドの分子量の測定方法:
ゲル・パーミエーション・クロマトグラフ(GPC)法よりポリエチレンオキサイドを標準試料として算出した。具体的には、以下の装置、器具および条件にて測定した。
・サンプル:試料を溶離液に溶解して0.1重量%の溶液を調整した
・前処理:8時間静置し、0.45μmのメンブレンフィルターでろ過した
・分析装置:東ソー製「HLC−8020GPC」
・カラム:GMHXL+GMHXL+G2500HXL
・カラムサイズ:各7.8mmΦ×30cm(計90cm)
・溶離液:
ジメチルホルムアミド溶液(10mMの臭化リチウムと10mMの燐酸に、ジメチルホルムアミドを加えメスアップして1Lとしたもの)
・流量:0.8ml/min.
・検出器:RI(示差屈折計)
・カラム温度:40℃
・流入量:100μl
(9)イミド化率の測定方法:
1H−NMR装置[日本電子(株)製 製品名「LA400」]を用い、11ppm付近のポリアミック酸NH由来のピーク積分強度をXとし、7.0〜8.5ppmのポリアミック酸およびポリイミドの芳香族由来のピーク積分強度をYとして、式:A(%)=((Y−6X)/Y)×100により求めた。
(10)厚み測定方法:
厚みが10μm未満の場合、薄膜用分光光度計[大塚電子(株)製 製品名「瞬間マルチ測光システム MCPD−2000」]を用いて測定した。厚みが10μm以上の場合、デジタルマイクロメーター[アンリツ(株)製 製品名「K−351C型」]を用いて測定した。
(11)収縮フィルムの収縮率の測定方法:
JIS Z 1712−1997の加熱収縮率A法に準じて求めた(ただし、加熱温度は120℃に代えて140℃とし、試験片に加重3gを加えたことが異なる)。具体的には、幅20mm、長さ150mmの試験片を縦(MD)、横(TD)方向から各5枚採り、それぞれの中央部に約100mmの距離において標点をつけた試験片を作製した。該試験片を、温度140℃±3℃に保持された空気循環式恒温槽に、加重3gをかけた状態で垂直につるし、15分間加熱した後、取り出し、標準状態(室温)に30分間放置してから、JIS B 7507に規定するノギスを用いて、標準間距離を測定して、5個の測定値の平均値を求め、S(%)=[(加熱前の標準間距離(mm)−加熱後の標準間距離(mm))/加熱前の標準間距離(mm)]×100より、S(MD)およびS(TD)を算出した。
(12)液晶表示装置のコントラスト比の測定方法:
液晶表示装置に、白画像および黒画像を表示させ、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、表示画面の方位角45°方向、極角60°方向におけるXYZ表示系のY値を測定した。そして、白画像におけるY値(YW)と、黒画像におけるY値(YB)とから、斜め方向のコントラスト比「YW/YB」を算出した。なお、方位角45°とは、パネルの長辺を0°としたときに反時計回りに45°回転させた方位を表す。また、極角60°とは、パネルに対し鉛直方向を0°としたときに60°斜めから見た方位を表す。
(13)液晶表示装置のカラーシフト量の測定方法:
液晶表示装置に、黒画像を表示させ、ELDIM社製 製品名「EZ Contrast160D」を用いて、極角60°方向における全方位(360°)の色相、a値およびb値を測定した。極角60°方向における全方位のa値、b値の平均値をそれぞれ、aave.値、bave.値とし、また、極角60°方位角45°におけるa値、b値をそれぞれa45°値、b45°値とした。斜め方向のカラーシフト量(Δab値)は、次式:{(a45°−aave.)2+(b45°−bave.)2}1/2から算出した。なお、方位角45°とは、パネルの長辺を0°としたときに反時計回りに45°回転させた方位を表す。また、極角60°とは、パネルに対し鉛直方向を0°としたときに60°斜めから見た方位を表す。
偏光子の作製
厚み75μmのポリビニルアルコールフィルムを主成分とする高分子フィルム(平均重合度2400、けん化度99.9モル%)[クラレ(株)製 商品名「9P75R」]をヨウ素とヨウ化カリウム配合の染色浴(30℃±3℃)中で、ロール延伸機を用いて、染色しながら2.5倍に一軸延伸した。次いで、ホウ酸とヨウ化カリウム配合の水溶液中で、架橋反応を行いながら、ポリビニルアルコールの元長の6倍となるように一軸延伸した。得られたフィルムを50℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内で30分間乾燥させて、水分率26%、厚み28μmの偏光子(巾1300mm)を得た。上記偏光子Aの偏光度は99.91%、透過率は44.0%(23℃/波長440nm)であった。
第1光学素子に用いるλ/2板(Nz係数0.25)の作製
芳香族2価フェノール成分としてビスフェノールA、カーボネート前駆物質としてホスゲンを用いて、常法に従って得られるポリカーボネートを主成分とする高分子フィルム[(株)カネカ製 商品名「エルメックRフィルム」(厚み74μm、巾1300mm)]の両側に、二軸延伸ポリプロピレンフィルム[東レ(株)製 商品名「トレファン」(厚み60μm)]をアクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して貼り合せた。その後、ロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、150℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で1.041倍に延伸し、位相差フィルムAを作製した。得られた位相差フィルムAの特性を、後述の参考例3〜8のフィルム特性と併せて下記表1に示す。
第1光学素子に用いるλ/2板(Nz係数0.75)の作製
高分子フィルムとして延伸前の厚みが69μmのものを用い、延伸倍率を1.041倍に代えて1.056倍とした以外は、参考例2と同様の方法で位相差フィルムBを作製した。得られた位相差フィルムBの特性は上記表1の通りである。
第2光学素子に用いるλ/2板(Nz係数0.5)の作製
スチレン系樹脂(重量平均分子量1,300)とポリカーボネート系樹脂(重量平均分子量60,000)とを含む高分子フィルム[(株)カネカ製 商品名「エルメックPFフィルム」(厚み55μm、巾1300mm)]の両側に、二軸延伸ポリプロピレンフィルムをアクリル系粘着剤層(厚み15μm)を介して貼り合せた。その後、ロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、147℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で1.29倍に延伸し、位相差フィルムCを作製した。得られた位相差フィルムCの特性は上記表1の通りである。なお、上記二軸延伸ポリプロピレンフィルムとアクリル系粘着剤は、参考例2と同じものを用いた。
第2光学素子に用いるλ/4板(Nz係数0.5)の作製
延伸温度を147℃に代えて141℃とし、延伸倍率を1.29倍に代えて1.10倍とした以外は参考例4と同様の方法で位相差フィルムDを作製した。得られた位相差フィルムDの特性は上記表1の通りである。
λ/4板(Nz係数1.0)の作製
ノルボルネン系樹脂を主成分とする高分子フィルム[JSR(株)製 商品名「アートン」(厚み100μm、巾1300mm)]をロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、170℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で1.35倍に一軸延伸し、位相差フィルムEを作製した。得られた位相差フィルムEの特性は上記表1の通りである。
第3光学素子に用いるポリイミドフィルムの作製
テトラカルボン酸二無水物として、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物[クラリアント(株)製]を用い、ジアミンとして2,2−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニルを用いて、常法に従って下記式(1)の繰り返し構造を有するポリイミドを得た。上記ポリイミドの重合平均分子量(Mw)は124,000、イミド化率は99.9%であった。上記ポリイミド17.7重量部をメチルイソブチルケトン100重量部に溶解し、15重量%のポリイミド溶液を調整した。このポリイミド溶液をトリアセチルセルロースフィルム[富士写真フィルム(株)製 商品名「フジタックUZ」(厚み80μm、巾1300mm)]上に一方向に塗工し(塗工巾1240mm)、135℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で5分間乾燥させた。続いて、テンター延伸機を用いて、150℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内で加熱しながら、ポリイミドフィルムとトリアセチルセルロースフィルムの積層体を、長手方向を固定して幅方向に1.09倍で一軸延伸し、その後、幅方向に0.97倍で緩和処理を施した。トリアセチルセルロースフィルムを剥離して、ポリイミドからなる位相差フィルムFを作製した。得られた位相差フィルムFの特性は上記表1の通りである。
ポリカーボネートフィルムの作製
ポリカーボネート系樹脂を主成分とする高分子フィルム[帝人(株)製 商品名「ポカロン」(厚み112μm、巾1300mm)]をロール延伸機でフィルムの長手方向を保持して、160℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で1.14倍に延伸した。その後、テンター延伸機でフィルムの長手方向を固定して、169℃±1℃の空気循環式恒温オーブン内(フィルム裏面から3cmの距離の温度を測定)で幅方向に1.20倍で一軸延伸し、その後、幅方向に0.97倍で緩和処理を施し、位相差フィルムGを得た。得られた位相差フィルムGの特性は上記表1の通りである。
OCBモードの液晶セルの作製
ガラス基板上にポリシリコンTFTと走査線、信号線、画素電極を形成し、画素数が縦480、横640×3画素のアクティブマトリクス基板を作製した。次に、別のガラス基板上に、上記アクティブマトリクス基板の各画素電極に対応した三原色(R(赤)、G(緑)、B(青))からなるカラーフィルターと、これら各色のカラーフィルターを区画するように形成されたブラックマトリクスとを形成し、この上にITO電極を形成してカラーフィルター基板を作製した。この2枚の基板上に配向膜としてポリイミド膜[日産化学(株)製 商品名「SE−5211」(プレチルト角9.5°)]を80nmの厚さに塗工、乾燥して形成した。次いで、このポリイミド膜の表面をレーヨン素材のラビング布で、走査線に平行に一方向に擦った。
参考例1で作製した偏光子の片面に、ポリビニルアルコールを主成分とする硬化型接着剤[日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」を塗工して、第1光学素子として参考例6で作製した位相差フィルムEを、その遅相軸が該偏光子の吸収軸と45°の角度をなすように積層し、乾燥させて接着した(接着剤層の厚み0.05μm)。次に、位相差フィルムEの表面に、参考例8で作製した位相差フィルムGを、その遅相軸が偏光子の吸収軸と平行となるように、アクリル系粘着剤(20μm)を介して貼着した。このようにして、図11に示すような偏光素子Xを作製した。
参考例1で作製した偏光子の片面に、ポリビニルアルコールを主成分とする硬化型接着剤[日本合成化学(株)製 商品名「ゴーセファイマーZ200」を塗工して、第1光学素子として参考例6で作製した位相差フィルムE’(位相差フィルムEと同様の特性を有する)を、その遅相軸が該偏光子の吸収軸と135°の角度をなすように積層し、乾燥させて接着した(接着剤層の厚み0.05μm)。このようにして、図11に示すような偏光素子Yを作製した。
参考例9で作製したOCBモードの液晶セルの視認側に、比較例1で作製した偏光素子Xを、位相差フィルムGの遅相軸が該液晶セルのラビング方向と直交するようにして、アクリル系粘着剤(20μm)を介して貼着した。また、該液晶セルのバックライト側に、比較例2で作製した偏光素子Yを、位相差フィルムEおよびE’の遅相軸が互いに直交するように、かつ、該液晶セルの上下に配した偏光子の吸収軸が互いに直交するようにして、アクリル系粘着剤(20μm)を介して貼着し、図11に示すような液晶パネルXを作製した。この液晶パネルXをバックライトユニットと結合し、液晶表示装置Xを作製した。該液晶表示装置Xの全方位のコントラスト比、斜め方向のカラーシフト量を、23℃の暗室にて測定した。その結果を上記表2に示す。
実施例3に示すように、OCBモードの液晶セルの両面に、本発明の偏光素子(実施例1および実施例2)をそれぞれ積層した液晶表示装置Aは、比較例1で示す従来の技術で作製した液晶表示装置Xよりも、コントラスト比を全方位で大幅に高くすることができた。さらに、斜め方向のカラーシフト量を、格段に小さくすることができた。本発明の効果は、桁違いに優れたものであった。このような素晴らしい効果が得られた要因としては、(1)ベンド配向状態の液晶分子の旋光性に起因する悪影響を、角度に依存せず、正面方向からも斜め方向からも直線偏光を円偏光に変換できるような円偏光板を用いることによって排除できたこと、(2)偏光子の偏光度が斜め方向で低下することを、所定のλ/2板を用いて防止できたこと、および(3)ベンド配向状態の液晶セルを補償するための位相差フィルムに厚み方向の複屈折が大きな材料を用いて、当該フィルムを薄くすることによって、位相差値や遅相軸の角度のバラツキを小さくすることができたこと、などが考えられる。
10 偏光子
20 第1光学素子
30 第2光学素子
40 第3光学素子
50 偏光素子
60 液晶セル
65 液晶層
70 液晶パネル
Claims (15)
- 偏光子と、下記式(1)および(2)を満足する第1光学素子と、下記式(3)および(4)を満足する第2光学素子と、下記式(5)および(6)を満足する第3光学素子とをこの順に備える、偏光素子:
200nm≦Re[590]≦350nm …(1)
Re[590]>Rth[590] …(2)
70nm≦Re[590]≦210nm …(3)
Re[590]>Rth[590] …(4)
Re[590]>0nm …(5)
Re[590]<Rth[590] …(6)
[ただし、Re[590]、Rth[590]は、それぞれ23℃における波長590nmの光で測定したフィルム面内の位相差値、厚み方向の位相差値とする。] - 前記第1光学素子のフィルム面内の位相差値と厚み方向の位相差値の比(Rth[590]/Re[590])が0.20〜0.80である、請求項1に記載の偏光素子。
- 前記第1光学素子の遅相軸と前記偏光子の吸収軸とが、実質的に平行または直交になるように配置されてなる、請求項1または2に記載の偏光素子。
- 前記第1光学素子が1枚の位相差フィルムで構成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の偏光素子。
- 前記第2光学素子のフィルム面内の位相差値と厚み方向の位相差値の比(Rth[590]/Re[590])が0.20〜0.80である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の偏光素子。
- 前記第2光学素子が1枚の位相差フィルムで構成され、該位相差フィルムの遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度が、45±2.0°になるように配置されてなる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の偏光素子。
- 前記第2光学素子が、第1の位相差フィルムと第2の位相差フィルムとの積層体で構成され、該第1の位相差フィルムの遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度をα、該第2の位相差フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度をβとしたとき、αとβが下記式(7)の関係を満足する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の偏光素子:
2α+40°<β<2α+50° ・・・(7)。 - 前記角度αが、前記吸収軸に対して時計回りまたは反時計回りに15°〜20°または70°〜75°である、請求項7に記載の偏光素子。
- 前記第2光学素子が、第3の位相差フィルムと第4の位相差フィルムと第5の位相差フィルムとの積層体で構成され、該第3の位相差フィルムの遅相軸と前記偏光子の吸収軸とのなす角度をα、該第4の位相差フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度をβ、該第5の位相差フィルムの遅相軸と該偏光子の吸収軸とのなす角度をγとしたとき、α、βおよびγが下記式(8)の関係を満足する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の偏光素子:
2(β−α)+40°<γ<2(β−α)+50° ・・・(8)。 - 前記角度αが、前記吸収軸に対して時計回りまたは反時計回りに81°〜87°であり、前記角度βが、該吸収軸に対して時計回りまたは反時計回りに52°〜62°である、請求項9に記載の偏光素子。
- 前記第3光学素子のフィルム面内の位相差値と厚み方向の位相差値の比(Rth[590]/Re[590])が2〜10である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の偏光素子。
- 前記第3光学素子が、ポリイミドを主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムからなる、請求項1〜11のいずれか一項に記載の偏光素子。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の偏光素子と液晶セルとを備える、液晶パネル。
- 前記液晶セルがOCBモードである、請求項13に記載の液晶パネル。
- 請求項13または14に記載の液晶パネルを含む、液晶表示装置。
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