JP2008064881A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温湿度環境下においても表示特性の変動が小さくかつ生産性に優れた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】偏光板２０、２１は、偏光子層１１、１７と、一対の偏光子保護フィルムＡ１０、Ｂ１２及びＢ１６、Ａ１８とを有する。一対の偏光子保護フィルムのうちの液晶パネル１４側の偏光子保護フィルムＢ１２、１６は、非晶質高分子を主成分とする２成分以上の構成単位の樹脂で形成される。偏光子保護フィルムのうちの他方（偏光子保護フィルムＡ１０、１８）は、偏光子保護フィルムＢ１２、１６よりも比重の高い樹脂で形成される。このような構成の偏光板を用いることで、高温湿環境下での表示特性の変化を抑制できると共に、偏光板の貼り替え工程等での生産性を落とすことなく液晶表示装置を生産することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、更に詳しくは、液晶層と少なくとも１枚の偏光板とを有する液晶表示装置に関する。

近年、液晶表示装置は、薄型化や軽量化が進んでおり、屋内や屋外等の様々な用途で使用される各機器の表示部として広く用いられている。液晶表示装置の用途の多様化にも伴い、液晶表示装置には、高視野角化や広色度化などの表示性能のみならず、多様な環境下での使用に耐えられるだけの信頼性が求められるようになっている。

一般に、液晶表示装置は、液晶層と少なくとも１枚の偏光板とを有している。図９は、一般的な液晶表示装置の断面構造を示している。液晶表示装置２００は、液晶パネル２０５と、これを挟み込む一対の偏光板２１０、２１１を有する。偏光板２１０、２１１は、偏光子２０２、２０８と、これを挟み込む一対の偏光子保護フィルム２０１、２０３、及び、２０７、２０９とを有する。偏光板２１０及び２１１は、それぞれ接着剤２０４、２０６により、液晶パネル２０５に貼りあわされている。

一般に、偏光板の際表面には、用途に応じた表面処理が施されている。また、必要に応じて、偏光子保護フィルム２０３、２０７と、接着剤２０４、２０６との間に、位相差を実現させた光学補償フィルムが積層される。従来、偏光子２０２、２０８には、ヨウ素や二色性染料を吸着した延伸ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」）やポリエチレンテレフタレート（以下、「ＰＥＴ」）などが用いられており、偏光子保護フィルム２０１、２０３、２０７，２０９には、主に、トリアセチルセルロース（以下、「ＴＡＣ」）が使用されてきた。

しかしながら、ＰＶＡ及びＴＡＣによって構成された偏光板は、耐熱性や耐湿性が十分ではなく、高温、多湿の環境下で使用すると、収縮や膨張、編成などを生じやすいという問題を有している。特に、ＴＡＣはわずかに複屈折を有しており、収縮や膨張の際に複屈折の値に変化が生じる。このため、液晶パネル側の偏光子保護フィルム（図９における偏光子保護フィルム２０３、２０７）にＴＡＣを用いた偏光板を有する液晶表示装置では、偏光子保護フィルムが位相差板として働くことで、液晶表示装置の光学特性が変動し、周辺部での光漏れの原因となることがあった。特に、ツイストネマチック（以下、「ＴＮ」）方式の液晶表示装置では、光学補償フィルムにより表示特性を改善させていることが多く、光学補償層の特性変動が表示特性に与える影響が大きい。また、ＴＮ方式よりも元々の表示特性が高い他の方式においても、偏光子保護フィルムの複屈折の変動による表示特性の変動の影響はＴＮ方式に比べれば程度は軽いものの、より多様な環境で使用する際には、同様の問題が発生する。

一方で、液晶表示装置の大型化や高精細化に伴い、使用される偏光板も大型化してきており、表示特性の向上のために光学補償フィルムと組み合わせて使用されることも多くなってきている。これに伴って、偏光板１枚あたりの価格も上昇している。また、偏光板を張り合わせる液晶パネルについても、同様の理由で、部材の大型化や高機能化、セル内部の構造の複雑化による製造コストが増大しており、偏光板貼り付け工程における歩留まり、及び、リペア性に優れていることも、偏光板の特性として要求されている。

ここで、偏光板に関するリペア性とは、偏光板貼り付けの際や、貼り付け後の検査工程にて、例えば液晶パネルのガラス基板と偏光板との間にごみがあるなどの不良が発見されたときに、その不良に対処するために偏光板を張り替える際の偏光板の剥がしやすさのことを指す。貼り付けた偏光板を剥がす際に、偏光板に破断等が生じると、液晶パネルに対して繰り返し不均一な応力がかかる。応力がパネル面内でばらつくと、液晶パネルのギャップが不均一となって、表示の際の表示むらの発生の原因となり、表示不良が発生しやすい。また、偏光板を剥がす際に偏光板が破断を起こすことで作業効率が低下するという問題もある。これらのことから、偏光板がリペア性に優れていることは重要であり、偏光板の重要な特性の１つとされる。

上記のように、液晶表示装置に用いられる偏光板には、従来重視されていた光学特性に加えて、高耐久で、かつ、リペア性に優れた特性が求められている。偏光板の高耐久化には、いくつかの検討がなされており、例えば、高温湿環境下で、光学特性が変動しにくいフィルムを偏光子保護フィルムとして用いるものが知られている。この点について、特許文献１には、偏光子保護フィルムに、ガラス転移点が高く、光学弾性定数が低いフィルムを用いると、耐熱性に優れた偏光板を得ることができる旨が示されている。ガラス転移点が液晶表示装置の使用環境温度や保管温度よりも十分に高ければ、液晶表示装置の使用や保管に際して、フィルム自身の収縮や膨張が生じにくくなり、弾性率を維持することにより、構造材としての機能を期待できる。また、光学弾性定数の低いフィルムでは、寸法変動に対する光学特性の変動が小さく、複屈折特性の変化を小さくすることができ、液晶表示装置の光漏れ等を抑制できる。

ＴＡＣよりもガラス転移点が高く、また、光学弾性係数が小さい材料としては、非晶性ポリオレフィン樹脂が知られている。非晶性ポリオレフィン樹脂としては、ノルボルネン樹脂や環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。また、ノルボルネンや環状オレフィンをブレンドまたは共重合体の成分として用いた樹脂なども、偏光子保護フィルムの材料として適している。

更に、特許文献２には、偏光子を挟み込む一対の偏光子保護フィルムに、弾性率が異なる材料で構成されるフィルムを用いることで、高温保管後に生じる光漏れの抑制効果が高いことが示されている。これは、弾性率が相互に異なるフィルムを組み合わせることにより、応力集中を分散することができるため、応力に起因して生じると光学特性の変動を抑制できるためであると推測される。また、偏光子保護フィルムに、耐久性に優れたフィルムを使用する手法以外の手法としては、特許文献３に示されるような、偏光子保護フィルムと弾性率の小さな接着剤とを適切に組み合わせ、接着剤での応力緩和効果により、光漏れを抑制する手法も知られている。
特開２００３−１３９９５２号公報 特開２００２−１７４７２９号公報 特開２００２−１２２７４０号公報

上記特性を満たす偏光板を用いることにより、高温湿度下での偏光板の耐久性、すなわち液晶表示装置の信頼性の向上効果は期待できる。しかし、液晶表示装置の生産性やコスト面まで考慮すると、物性の異なる複数のフィルムからなる偏光板で十分な効果を得るためには、更なる適切な組み合わせについて検討する必要がある。非晶性ポリオレフィン樹脂フィルムなどは、応力のかかった状態で高温下に置かれた場合を考えると、光学特性の変動は従来のＴＡＣに比べて小さいものの、変動が全く抑えられるわけではない。また、偏光板を作成する際にかかる応力による光学特性のわずかな変動も、液晶表示装置の光学特性のばらつきをもたらすことがある。これらの特性変動は、要求される光学特性や信頼性の高まりと共に、無視することができない状況になってきている。

また、非晶質ポリオレフィンフィルムなどは、脆いフィルムであることが多いため、偏光板に対して曲げ応力等がかかると、クラックや割れが発生しやすく、製造工程での取り扱いに慎重さが要求されるという問題がある。また、リペアの際に、液晶パネルから偏光板を剥がす工程で、偏光板が破断し作業効率が低下するという問題もある。更に、偏光板を剥がす際には、液晶パネルにかかる応力を均等にしないとセルギャップが液晶パネル内で不均一になり、表示むらの発生原因となるが、脆い偏光板を用いると、偏光板が破断し、作業の再開の際に液晶パネルに不均一な応力がかかりかりやすく、それらを繰り返すと、液晶パネル面内で異なる応力が繰り返しかかることでセルギャプが不均一となり、表示むらが生じることになる。以上から、光学特性及び信頼性に加えて、偏光板に用いられる各フィルムの脆さを考慮して構成された偏光板を液晶表示装置に用いる必要がある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、信頼性と生産性の双方を向上できる偏光板を用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、液晶パネルと、該液晶パネルを挟み込む一対の偏光板とを備え、前記一対の偏光板のうちの少なくとも一方が、偏光子、及び、該偏光子を挟み込む一対の保護層を有し、前記一対の保護層のうちの液晶パネル側の保護層の樹脂が非晶質高分子を主成分とする２成分以上の構成単位で形成され、前記液晶パネルとは反対側の保護層の比重が、前記液晶パネル側の保護層の比重よりも高い偏光板で構成されることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置では、偏光板の偏光子層を挟み込む一対の偏光子保護層のうちの液晶パネル側の保護層に、光学特性の変化が少ない、非晶質高分子を主成分とする２成分以上の構成単位で形成された樹脂を用いる。また、偏光子保護層のうちの他方に、比重が、液晶パネル側の偏光子保護層の比重より高い保護層を用いる。一対の偏光子保護層のうちの液晶パネル側の偏光子保護層を光学特性の変化の低い樹脂で形成することで、高温、高湿環境下における表示特性の低下を抑えることができ、偏光子保護層の他方の比重を、液晶パネル側の偏光子保護層の比重よりも高くすることで、偏光板全体の脆性を抑制することができる。このため、本発明の液晶表示装置では、リペア性を向上して液晶表示装置の生産性を向上できると共に、リペア工程を経た際の表示特性のばらつきを抑制することができる。
ここで、偏光板の脆性の抑制は、比重が高いフィルムでは、フィルム中の分子密度が高く、折り曲げられたときなどにフィルムが破壊されることなく復元力が強いことによる。また、比重が高いフィルムでは極性基が含まれていることが多く、分子間の物理的な結合が復元力を増して脆性を抑制していることもある。更には、一対の偏光子保護層に、比重の異なるフィルムを組み合わせることで、応力集中を避けることができ、これらの相乗効果によりさらに脆性が抑制される。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶パネル側の保護層が、非晶質性を示す成分と、主鎖方向に対して負の屈折率異方性を示す成分との２成分以上で構成される構成を採用できる。この場合、主成分が非晶質高分子のため微小な結晶構造による光学的な異方性を生じにくく、また、偏光板作成時や熱応力により主鎖方向にわずかに生じる光学的な異方性を、主鎖方向に負の屈折率異方性を持つ構成のモノマーによって補償することで、寸法変動が生じた際にも、液晶表示装置の光学特性の変動を低く抑えることができる。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶パネル側の保護層は、非晶質性を示す成分が、負の屈折率異方性を示す成分よりも多い構成を採用できる。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶パネル側の保護層の非晶質部分と、負の屈折率異方性を持つユニットとは各々でつながっており、その両者が、共有結合にて化学的につながった多元共重合体からなる構成を採用することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶パネル側の保護層に位相差値を持たせることにより、光学補償効果を得る構成を採用できる。或いは、前記液晶パネル側の保護層と、前記液晶パネルのガラス基板との間に光学補償層を有する構成を採用できる。この場合、液晶パネル側の保護層、又は、光学補償層で、所望の光学補償を行うことにより、表示特性を向上できる。

本発明の液晶表示装置では、前記保護層と前記光学補償層との間に用いられる粘着剤の弾性率が、前記光学補償層と前記液晶パネルのガラス基板とを貼合する粘着剤の弾性率よりも小さい構成を採用できる。この場合、偏光子層で生じる変動を、液晶パネル側の偏光子保護層と、偏光子保護層と光学補償層との間の接着剤とで吸収することにより、表示特性の低下を抑制できる。

本発明の液晶表示装置では、前記光学補償層が、トリアセチルセルロース層、及び、該トリアセチルセルロース層上に液晶分子が所定の配向となるように形成された層を含む構成を採用することができる。

本発明の液晶表示装置では、偏光板の偏光子層を挟み込む一対の偏光子保護層のうちの液晶パネル側の保護層に、光学特性の変化が少ない、非晶質高分子を主成分とする２成分以上の構成単位で形成された樹脂を用いる。また、偏光子保護層のうちの他方に、比重が、液晶パネル側の偏光子保護層の比重より高い保護層を用いる。一対の偏光子保護層のうちの液晶パネル側の偏光子保護層を光学特性の変化の低い樹脂で形成することで、高温、高湿環境下における表示特性の低下を抑えることができ、偏光子保護層の他方の比重を、液晶パネル側の偏光子保護層の比重よりも高くすることで、偏光板全体の脆性を抑制することができる。このため、本発明の液晶表示装置では、リペア性を向上して液晶表示装置の生産性を向上できると共に、リペア工程を経た際の表示特性のばらつきを抑制することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の断面構造を示している。液晶表示装置１００は、液晶パネル１４と、それを挟む込み一対の偏光板２０、２１と、図示しないバックライト光源とを有する。液晶パネル１４には、内部に薄膜トランジスタが形成されたアクティブマトリクス型の液晶パネルとして構成される。液晶パネル１４における液晶駆動方式には、Twist Nematic（ＴＮ）方式、In-plane switching(ＩＰＳ)方式、Fringe-Field Switching（ＦＦＳ）方式、Vertical alignment （ＶＡ）方式、Optically Compensated Bend （ＯＣＢ）方式などが用いられる。

第１の偏光板２０は、ＰＶＡにヨウ素を含浸し延伸することにより作成された偏光子層１１と、偏光子層１１を挟みこむ偏光子保護フィルムＡ１０及び偏光子保護フィルムＢ１２とを有する。液晶パネル１４とは反対側の偏光子保護フィルムＡ１０の表面には、ハードコート層が形成される。液晶パネル１４側の偏光子保護フィルムＢ１２は、偏光子層１１とは反対側の面に接着剤１３が塗布され、液晶パネル１４に接着されている。偏光子保護フィルムＢ１２には、２成分以上のモノマーを含む高分子樹脂から成る。偏光子保護フィルムＢ１２は、単独では非晶質性を示すモノマーを主成分とし、主鎖方向を正としたときに負の屈折率異方性を持つモノマーを含む。

第２の偏光板２１は、第１の偏光板２０と同様な構成であり、偏光子層１７と、偏光子層１７を挟み込む偏光子保護フィルムＡ１８及び偏光子保護フィルムＢ１６とを有する。液晶パネル１４とは反対側の偏光子保護フィルムＡ１８は、表面に施される表面処理層が異なる点を除いて、第１の偏光板２０を構成する偏光子保護フィルムＡ１０と同様な構成である。また、液晶パネル１４側の偏光子保護フィルムＢ１６は、第１の偏光板２０を構成する偏光子保護フィルムＢ１２と同様な構成であり、接着剤１５により、液晶パネル１４に接着されている。第１の偏光板２０と第２の偏光板２１とでは、偏光板を構成する各フィルムや接着剤の種類、物性は異なっていてもよい。

偏光子保護フィルムＡ１０、１８には、ＴＡＣを用い、偏光子保護フィルムＢ１２、１６には、変性非晶質オレフィン樹脂を用いた。変性の非晶質オレフィン樹脂は、非晶質のオレフィンモノマーと負の屈折率異方性を持つ２元共重合体（ジブロック共重合体）から成る。負の屈折率異方性を示す成分は、例えばモノマー比で３ｗｔ％とする。この組成は、フィルム成形を行う前のポリマーを溶液に溶かし核磁気共鳴法（ＮＭＲ）による測定、及び、フィルム状態にした後のフーリエ変換型赤外吸収スペクトル測定法（ＦＴ−ＩＲ）によって求めた。偏光板２０、２１の光吸収軸は、液晶パネル１４に対して水平方向であり、偏光板２０、２１は、双方の光吸収軸が、パネル面内で互いに９０度ずれて配置されるように、液晶パネルに貼り付けられている。

上記では、非晶質のオレフィンモノマーとして、ビニル結合を有する脂環式化合物を用い、負の複屈折異方性を持つ成分としてはアクリルモノマーを用いたジブロック共重合体を用いたが、ランダム共重合体やマルチブロック共重合体を用いてもよい。ブロック共重合体を用いる場合、各々の構成成分が分子スケールで凝集しミクロ相分離構造を生じ、構成比の少ない負の屈折率異方性を示す成分が応力がかかった際の緩衝成分として働き、応力に対する耐性が向上する。また、非晶性を示す主成分及び負の屈折率異方性をもつ構成成分は、２種以上のモノマーを含んでも良い。また、非晶質又は負の屈折率異方性を示すポリマー又は両者の共重合体を、マクロな相分離を生じさせない範囲でブレンドさせた構成としてもよい。

上記構成の液晶表示装置を試作し、試作した液晶表示装置の高温耐性を調べるために、恒温保管試験を行い、高温度保管時の光漏れ不良を調べる試験を行った。試作した液晶表示装置における表示モードは、ＩＰＳモードとした。光漏れ不良とは、熱による偏光板の収縮、各構成フィルムの変性等により各フィルムの複屈折が変化することで黒階調表示、及び、黒階調に近い中間階調での透過率が上昇し、特にパネル中心部よりも強い熱応力がかかるパネル周辺で明るく見える現象である。

光漏れの程度は、液晶パネルを恒温槽から取り出し、図２に示すように表示画面を９分割して、パネル中心部、及び、パネル周辺部における黒階調表示での輝度をトプコン製ＢＭ−５にて測定し、下記の式で求めた。
光漏れ度＝（領域１、３、７、９の輝度の平均値）÷（領域２、４、５、６、８の輝度の平均値）
パネルの長辺方向を横方向に一致させ、偏光板の光吸収軸を、パネル長辺方向及び短辺方向に一致させて配置させたＩＰＳ方式の液晶表示装置では、パネルの４隅で光漏れが顕著に出るため、上記光漏れ度の式にて、光漏れの程度を比較可能である。光漏れの判断基準としては、上記光漏れ度が２を超えると、光漏れ不良が発生しているものとみなすこととした。

恒温保管試験における試験条件は、温度については１００℃大気雰囲気下で、時間については２５０時間とした。途中、２４時間、４８時間、９６時間、１６８時間経過後に、恒温槽から液晶表示装置を取り出して、光漏れ度を測定した。試験では、比較例として、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方に、ＴＡＣを用いた液晶表示装置についても試験を行った。また、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの何れか一方が変性シクロオレフィン樹脂の場合と、双方が変性シクロオレフィン樹脂の場合とについて、試験を行った。更に、偏光子保護フィルムＢと液晶パネルとを接着する接着剤に、弾性率の異なる２種類の接着剤（接着剤Ａ、接着剤Ｂ）を用い、各組み合わせについて、試験を行った。接着剤の弾性率は、接着剤Ａが０．１２ＭＰａであり、接着剤Ｂは０．０６Ｍｐａである。

図３に、試験結果を示す。同図に示すように、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方にＴＡＣを用いた場合には、開始後４８時間の時点で光漏れ度が２．３まで悪化し、２５０時間後では、５．０となった。一方、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの何れか一方又は双方に変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合には、光漏れ度が２．０を超えることがなく、双方にＴＡＣを用いた構造に比して、光漏れを大幅に改善できた。なお、接着剤の違いによる光漏れの程度の差はわずかであった。

偏光板の剥れに関しては、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方にＴＡＣを用いた場合、接着剤Ａにて液晶パネルに接着した構成では、９６時間後に液晶パネル周辺部で剥れが発生し、接着剤Ｂにて液晶パネルに接着した構成では、１６８時間後に剥れが発生している。これに対し、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの何れか一方又は双方に変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合には、接着剤Ａ及び接着剤Ｂの何れを用いた場合でも、偏光板の剥れが発生していない。

上記と同じ実験水準の液晶表示装置を用意し、別の試験条件にて恒温高湿試験を行った。試験条件は、７０℃、９０％とし、試験時間は２５０時間とした。結果を、図４に示す。この実験では、２５０時間後においても、いずれのケースについても、偏光板の剥れは発生しなかった。光漏れ度については、図３に示す試験結果と同じ傾向となり、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方にＴＡＣを用いた場合には、２５０時間後に４．５（接着剤Ａ）であったのに対し、何れか一方又は双方に変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合には、光漏れ度が２を超えることはなかった。この実験では、先の恒温試験に比べて、同じ経過時間での光漏れ度は小さくなっているが、これは、試験温度が違うため、偏光子等の収縮が出にくいためであると考えられる。

次いで、偏光板のリペア性について実験を行った。実験に用いた液晶表示装置は、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方にＴＡＣを用いたもの、偏光子保護フィルムＡにＴＡＣを用い、偏光子保護フィルムＢに非晶質シクロオレフィン樹脂を用いたもの、偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの何れか一方、及び、双方に変性シクロオレフィン樹脂を用いたもの、及び、偏光子保護フィルムＡにＴＡＣを用い、偏光子保護フィルムＢにポリメチルメタクリレート樹脂（以下「ＰＭＭＡ」）を用いたものを使用した。

非晶質シクロオレフィン樹脂は、変性非晶質シクロオレフィン樹脂の負の屈折率異方性を示す成分を除いた非晶性成分のみで作られている。ＰＭＭＡは、負の複屈折率異方性を示すが光学特性の変動が大きいため、光学特性の観点では偏光子保護フィルムＢには向いていないが、比較のために用いた。試験は、偏光板をＩＰＳ方式の液晶パネルの両側に貼り、実験水準ごとに２０パネルについて偏光板剥離装置を用いて偏光板を剥がす作業を行い、作業中に偏光板に破断が生じた枚数を記録した。液晶パネルの大きさについては、６．５型、１０．４型、１５型、２１．３型の４つを用意し、そのそれぞれについて実験を行った。液晶パネルの両側には同じ偏光板を使用し、何れか一方でも破断した場合には、破断したパネル数に含めた。

偏光板のサイズは、６．５型液晶パネルのＴＦＴアレイ側が長辺１３７ｍｍ、短辺１０４ｍｍの長方形であり、対向基板側が長辺１３８ｍｍ、短辺１０５ｍｍの長方形である。１０．４型では、液晶パネルのＴＦＴアレイ側が長辺２１５ｍｍ、短辺１６２ｍｍの長方形で、対向基板側が長辺２１６ｍｍ、短辺１６４ｍｍの長方形である。また、１５型では、液晶パネルのＴＦＴアレイ側が長辺３０６ｍｍ、短辺２３０ｍｍの長方形で、対向基板側が長辺３０８ｍｍ、短辺２３３ｍｍの長方形であり、２１．３型では、液晶パネルはＴＦＴアレイ側が長辺４４１ｍｍ、短辺３３２ｍｍの長方形で、対向基板側が長辺４４２ｍｍ、短辺３３３ｍｍの長方形である。実験に用いた各フィルムの比重は、ＴＡＣが１．２８で、非晶質シクロオレフィンが１．０１、変性非晶質シクロオレフィンが１．０５、ＰＭＭＡが１．２１である。

実験結果を図５に示す。偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方に変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合には、偏光板を剥がす作業中に偏光板に破断が生じることが多く、特に、２１．３型のパネルでは、全数で破断が生じた。これに対し、何れか一方をＴＡＣとし、他方を変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いる場合には、双方を変性非晶質シクロオレフィン樹脂とする場合に比して、破断数が少なくなる。なお、双方にＴＡＣを用いた場合、及び、ＴＡＣとＰＭＭＡとの組み合わせにおいては、破断は生じなかった。

偏光子保護フィルムＡ及び偏光子保護フィルムＢの双方に変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合について、実験結果を詳しく見ると、液晶パネルが６．５型では、破断枚数が少ないが、１０．４型以上では、破断枚数が増大している。これは、パネルサイズが小さい場合には、剥離面が小さく、加える応力が小さくて済み、脆いフイルムを用いた際にも一定のリペア性を示すからであると考えられる。これに対して、ＴＡＣと変性非晶質シクロオレフィン樹脂との組み合わせでは、液晶パネルが１０．４型以上となっても、破断枚数は増大しない。このことから、ＴＡＣと変性非晶質シクロオレフイン樹脂とを組み合わせた場合の偏光板破断の低減効果は、１０．４型以上の液晶パネルで顕著であるといえる。

本実施形態では、液晶パネル１４（図１）側の偏光子保護フィルムＢ１２、１６に、高い温度や湿度環境下での光学特性の変化が少ないフィルムを用いる。これにより、寸法変動が生じた際にも、液晶表示装置の光学特性の変動を低く抑えることができる。偏光子保護フィルムＢ１２、１６の光学特性の変動の小ささは、主成分が非晶質高分子のため微小な結晶構造による光学的な異方性を生じにくく、また、偏光板作成時や熱応力により主鎖方向にわずかに生じる光学的な異方性を主鎖方向に負の屈折率異方性を持つ構成のモノマーによって補償することで得られる。このような保護フィルムを有する偏光板を、液晶表示装置に用いることで、高温、高湿環境下においても、液晶表示装置の信頼性を維持できる。

また、本実施形態では、液晶表示装置の光学特性に与える影響が低い偏光子保護フィルムＡ１０、１８に、偏光子保護フィルムＢ１２、１６よりも密度（比重）が高く、脆性の低いフィルムを用いる。このようにすることで、偏光子保護フィルムＢ１２、１６に脆性の高いフィルムを使用しても、偏光板全体としての脆性を抑制できる。偏光板全体の脆性を抑制することで、偏光板張替えの際の破断を防ぐことができ、液晶表示装置の生産性を向上できると共に、リペア工程を経た際の表示特性のばらつきを抑制することができる。

図６は、本発明の第２実施形態の液晶表示装置の断面構造を示している。本実施形態の液晶表示装置１０１は、図１に示す構成に加えて、偏光板２０、２１と液晶パネル１４との間に光学補償フィルム３０、３１を有する。光学補償フィルム３０、３１には、１軸又は２軸延伸によって位相差を実現させたフィルムを主に用いる。図６では、液晶パネル１４の両側の光学補償フィルム３０、３１を配置しているが、図７に示すように、液晶パネル１４の片側（第１の偏光板２０側）のみに光学補償フィルム３０を配置する構成とすることもある。また、第２の偏光板２１側にのみ光学補償フィルムを配置する構成としてもよい。

光学補償フィルム３０、３１の材料としては、非晶質シクロオレフィン樹脂、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などや、これらの樹脂と他の樹脂や添加剤とのブレンド系、或いは、これらの樹脂の基本モノマーとの他のモノマーとの共重合体等が用いられる。また、ＴＡＣ上にディスコティック液晶を配向させてその配向を固定して作成された光学補償フィルムを用いることもある。光学補償フィルムの代表例としては富士フイルム社製のＷＶフィルムが挙げられる。

光学補償フィルム３０、３１は、偏光板２０、２１側の面に接着剤３２、３３が塗布され、その接着剤により、偏光板２０、２１に接着される。また、液晶パネル１４側の面に接着剤１３、１５が塗布され、その接着剤により、液晶パネル１４に接着される。偏光板との接着に用いられる接着剤３２、３３（接着剤ａ）と、液晶パネルとの接着に用いられる接着剤１３、１５（接着剤ｂ）の弾性率は、接着剤ａの弾性率≦接着剤ｂの弾性率の関係を満たすと、信頼性の向上効果が高い。

液晶パネル１４にＴＮ型の液晶パネルを用い、光学補償フィルム３０、３１にＷＶフィルムを用いた例を説明する。ＰＶＡにヨウ素を含浸し延伸することにより作成された偏光子の層に、偏光子保護フィルムＡ、Ｂが接着され、偏光子保護フィルムＢに光学補償フィルムが粘着剤によって貼り付けられ、液晶パネルとの貼り付け用に別の粘着剤が塗布された偏光板を用いたＴＮ型液晶表示装置を作成した。偏光子保護フィルムＡは、全ての実験水準においてＴＡＣを用いた。偏光子保護フィルムＢには、ＴＡＣ又は非晶質ポリオレフィン樹脂を用いた。光学補償フィルムは、ＴＡＣ及びディスコティック液晶の積層により形成されている。また、比較のため、偏光子保護フィルムＢを貼らずにＴＡＣ及びディスコティック液晶からなる光学補償層が偏光子層に接着された偏光板を用いたパネルについても評価を行った。このような、１枚のＴＡＣにて偏光子の保護層と光学補償層としての役割とを兼用する形は、ＴＮ型液晶表示装置用の偏光板として広く用いられているものである。

作成したパネルを用いて、８０℃で５００時間の恒温保管試験を行い、パネルの外観の目視観察、及び、白階調と黒階調とにおける輝度測定を行った。恒温保管試験は、液晶表示装置のバックライトは消灯状態とし、電圧無印加の非動作状態にて行った。測定は、液晶パネル中央をＥＬＤＩＭ社製EZ contrastにて測定することによって行った。白階調及び黒階調表示の輝度からコントラスト比を求め、コントラスト比が１０以上となる液晶パネルの上下方向及び左右方向の角度を、それぞれ方向の視野角領域とした。

８０℃での恒温保管試験の終了後、常温保管を行い、白階調及び黒階調測定からコントラスト比と、視野角領域とを求め、恒温保管試験、恒温・恒湿保管試験で変動した光学特性の回復性についても調べた。なお、本実験に用いたＴＮ方式の液晶表示装置は、視野角反転がもっとも生じやすい方向が下方向になるように設計されており、電圧無印加時に透過率が最大となるノーマリーホワイトで表示を行う。

図８に実験結果を示す。同図を参照すると、偏光子保護フィルムの何れかに変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた偏光板を用いた液晶表示装置では、偏光子層の両側の偏光子保護フィルムにＴＡＣを使用した偏光板に比べて、熱による視野角領域の劣化が小さいことがわかる。また、試験終了後の常温保管での回復性については、何れかに変性非晶質シクロオレフィン樹脂を用いた場合の回復性が、双方の偏光子保護フィルムにＴＡＣを用いた場合の回復性に比して、回復性が高いことがわかる。偏光子保護フィルムと光学補償フィルムの一部とを同一のフィルムで兼用した場合と、別のフィルムで積層した場合とを比較すると、別のフィルムで積層した場合の視野角領域の低下は、偏光子保護フィルムと光学補償フィルムの一部とを同一のフィルムで兼用した場合の視野角領域の低下に比して低下の度合いは小さくなった。

偏光子保護フィルムと光学補償フィルムの一部とを兼用せずに別のフィルムで積層する場合について、接着剤ａと接着剤ｂとに同じ接着剤を用いた場合（水準３）における視野角領域と、偏光子保護フィルムと光学補償フィルムとの間の接着剤ａの弾性率が、光学補償フィルムと液晶パネルとの間の接着剤ｂの弾性率よりも低い場合（水準４）における視野角領域とを比較すると、水準４では、水準３に比して、視野角領域の低下は小さくなった。つまり、ＴＡＣとディスコティック液晶とを用いた光学補償フィルムを用いる際には、偏光子保護フィルムに変性非晶質シクロオレフィン樹脂等を用い、その偏光子保護フィルム（変性非晶質シクロオレフィン樹脂）に弾性率の低い粘着剤を使用して光学補償フィルムを積層することで、視野角領域の低下を抑えられることがわかった。これは、ＰＶＡで作成された偏光子層が最も熱の影響を受けて収縮等を生じやすく、その変動の大きな層に隣接した層に非晶質シクロオレフィン樹脂のような、ガラス転移点が高く、かつ、光学弾性定数の小さいフィルム、つまり光学特性変動が小さいフィルムを用いることにより、ＰＶＡ層から受ける影響を少なくし、更に光学補償フィルムを弾性率の低い接着剤で貼合することによって、その影響を小さくしているからである。ＰＶＡ層と偏光子保護フィルムは、ＰＶＡの収縮を抑制するために接着力が強く高弾性率の接着剤を使用する必要があるため、この構造が有効である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の液晶表示装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置の断面構造を示す断面図。 輝度測定のための表示画面の画面分割を示す平面図。 恒温保管試験の結果を示す表。 恒温保管試験の結果を示す表。 リペア性試験の結果を示す表。 本発明の第２実施形態の液晶表示装置の断面構造を示す断面図。 本発明の第２実施形態の変形例の液晶表示装置の断面構造を示す断面図。 恒温保管試験の結果を示す表。 従来の液晶表示装置の断面構造を示す断面図。

符号の説明

１００、１０１、２００：液晶表示装置
１０、１２、１６、１８、２０１、２０３、２０７、２０９：偏光子保護フィルム
１１、１７、２０２、２０８：偏光子層
１３、１５、３２、３３、２０４、２０６：接着剤
１４、２０５：液晶パネル
２０、２１、２１０、２１１：偏光板
３０、３１：光学補償フィルム

Claims (8)

1. 液晶パネルと、該液晶パネルを挟み込む一対の偏光板とを備え、
   前記一対の偏光板のうちの少なくとも一方が、
   偏光子、及び、該偏光子を挟み込む一対の保護層を有し、前記一対の保護層のうちの液晶パネル側の保護層の樹脂が非晶質高分子を主成分とする２成分以上の構成単位で形成され、前記液晶パネルとは反対側の保護層の比重が、前記液晶パネル側の保護層の比重よりも高い偏光板で構成されることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記液晶パネル側の保護層は、非晶質性を示す成分と、主鎖方向に対して負の屈折率異方性を示す成分との２成分以上からなることを特徴とする、請求項１の液晶表示装置。
3. 前記液晶パネル側の保護層は、非晶質性を示す成分が、前記負の屈折率異方性を示す成分よりも多いことを特徴とする、請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶パネル側の保護層の非晶質部分と、負の屈折率異方性を持つユニットとは各々でつながっており、その両者が、共有結合にて化学的につながった多元共重合体からなることを特徴とする、請求項２又は３に記載の液晶表示装置。
5. 前記液晶パネル側の保護層に位相差値を持たせることにより、光学補償効果を得ることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶パネル側の保護層と、前記液晶パネルのガラス基板との間に光学補償層を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一に記載の液晶表示装置。
7. 前記保護層と前記光学補償層との間に用いられる粘着剤の弾性率が、前記光学補償層と前記液晶パネルのガラス基板とを貼合する粘着剤の弾性率よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記光学補償層が、トリアセチルセルロース層、及び、該トリアセチルセルロース層上に液晶分子が所定の配向となるように形成された層を含む、請求項６又は７に記載の液晶表示装置。

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