JP2008112004A - 光学補償板および液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強い光の照射環境下においても良好な光学補償特性を維持できる光学補償板を提供し、この光学補償板を用いたことにより液晶表示装置におけるコントラストのムラを防止して表示性能の向上を図る。
【解決手段】透明基板２０１上に位相差層２０３を設けてなる複数の位相差板１０４ａ，１０４ｂが積層配置され、接着剤２０４を介して当該複数の位相差板１０４ａ，１０４ｂを貼り合わせてなる光学補償板１０４において、接着剤２０４は、位相差板１０４ａ，１０４ｂの周縁部のみに設けられていることを特徴としている。
【選択図】図３

Description

本発明は光学補償板および液晶表示装置に関し、特には投射型の液晶表示装置に適する光学補償板およびこれを用いた液晶表示装置に関する。

液晶を利用した液晶表示装置の一例として、光源から出力された光を液晶により光変調して画像光を形成し、この画像光をスクリーンなどに投射する液晶プロジェクタ装置が知られている。

このような液晶プロジェクタ装置のライトバルブとして用いられている液晶セルは、一対の基板間に液晶層を充填してなり、各基板の液晶層に向かう面には、液晶層を構成する液層分子の配向を制御するための駆動電極がパターン形成され、これらの駆動電極を覆う状態で配向膜が設けられている。また、駆動電極によって液晶層に電圧を印加した際に、液晶層を構成している液晶分子の倒れる方向を基板の全面において揃えるために、電界を印加していない時に液晶分子の長軸方向が基板の表面に対して所定のプレチルト角を持った同一方向に向くように、配向膜表面が構成されている。例えば、ＴＮモードの液晶セルであれば、表示領域の全面において、液晶分子に２°〜６°のプレチルト角（基板面に対する角度）を持たせるように、配向膜表面が構成されている。

このような構成の液晶セルは、一対の偏光板に狭持された状態で液晶プロジェクタにおける照射光の光路に配置される。例えばＴＮモードの液晶セルであれば、クロスニコルの位置に偏光板を配置することにより、駆動電圧の無印加時に白表示、印加時に黒表示がなされるノーマリーホワイトの表示が行われる。

ここで、上記液晶プロジェクタ装置においては、表示画面の明るさを確保するために、液晶セルに対する照射光の角度成分を５°〜１５°の範囲を主としている。つまり、照射光には液晶セルに対して垂直に入射する成分がほとんど含まれておらず、大部分の照射光が角度を持って液晶セルに入射する構成となっている。

ところが、液晶セル面に角度をもって入射した光は、駆動電極の無印加時における液晶分子のプレチルト角の影響を受けて、その偏光状態に乱れが生じる。これは、液晶分子の有する屈折率の異方性に関するものである。要するに、液晶分子の屈折率の異方性により、液晶分子の長軸方向成分の位相が遅れる。このため、入射側の偏光板を通過して液晶セルに入射した直線偏光の入射光は、液晶分子で遅相軸方向成分と進相軸方向成分との間に位相差が生じて楕円偏光となる。また、液晶セルを通過した後の光の偏光状態は、多数の異なる向きの液晶分子による偏光変化を足し合わせたものとなるため、上述したように種々の方向から入射した直線偏光は、液晶分子によって変化し、入射方向に応じて、上記楕円偏光が変化するのである。

これにより、例えば、上述したＴＮモードの液晶セルにおいては、液晶セルの表示面に対してある方位角方向に傾斜して入射される照射光成分に対しては、駆動電圧の上昇に伴って、光透過率が低下し、特定の電圧値を境界として再び光透過率が上昇し、その後、徐々に低下する、と言った反転現象が生じる。また、液晶セルの表示面に対して、異なる方位角方向に傾斜して入射される照射光成分に対しては、駆動電圧を上昇させても光透過率が下がりきらず、黒が浮いたままになることもある。

この結果、上記構成の液晶セルをライトバルブとして用いた液晶プロジェクタにおいては、液晶セルの出射側にある偏光板で楕円偏光による光漏れが生じて黒表示においての光透過率が上がり、視野角に依存してコントラストが劣化すると言った問題が生じていた。

近年、このような液晶プロジェクタの画像のコントラストを高めるために、位相差フィルムのような光学補償板によって液晶のプレチルト角に起因する複屈折を補償することが知られている（下記特許文献１参照）。また、このような光学補償板の構造として、透明フィルム／光学補償フィルム／ガラス板をこの順で積層し、これらの板材をアクリル系、エポキシ系の接着剤を介して積層する構成、さらには光学補償フィルムを２枚積層させる構成が提案されている（下記特許文献２参照）。

特願２００１−３４３６２３号公報 特開２００４−２２００００号公報

しかしながら、近年、液晶プロジェクタの高輝度化に伴い、液晶セルのサイズも小型化している。これにより、光学補償板に照射される投射光の単位面積あたりの光量は増加する傾向にあり、光学補償板の温度は６０℃にも達する。このような温度上昇により、光学補償板を構成する各部材間には、その線膨張係数の差によって応力が発生し、この応力によって位相差層の光軸が変化する。そして特に黒表示においては、図１３（ａ）と図１３（Ｂ）とに示すように、スクリーンの四隅に明るい部分と暗い部分が発生し、コントラストのムラが顕著に現れる。

また、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色毎に液晶セルを配置した３板式液晶プロジェクタ装置では、光源からの白色光をダイクロイックミラーなどにより分解して赤色光、緑色光、青色光を画像情報に応じて出力する。このとき、青色光に含まれる４００ｎｍ以下の紫外線領域光は、エポキシ樹脂系やアクリル樹脂系、フェノール樹脂系などの有機材を劣化させることが知られている。このため、特許文献２ようにエポキシ樹脂系やアクリル樹脂系などの接着剤を介して各板材が積層されている光学補償板においては、４００ｎｍ以下の紫外線領域光に長時間照射されることによって、接着剤が変色し、剥離、透過率の低下、特性の低下、画質の不良を引き起こすという問題が生じる。

そこで本発明は、強い光の照射環境下においても良好な光学補償特性を維持できる光学補償板を提供すること、およびこの光学補償板を用いたことによりコントラストのムラを防止して表示性能の向上を図ることが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、透明基板上に位相差層を設けてなる複数の位相差板が積層配置され、接着剤を介して当該複数の位相差板を貼り合わせてなる光学補償板において、接着剤が位相差板の周縁部のみに設けられていることを特徴としている。

このような構成の光学補償板によれば、接着剤が表示光に晒されることが抑えられ光照射による接着剤の劣化も防止され、また接着剤が劣化した場合であっても表示に影響を与えることが抑えられる。また、接着剤と位相差板との線膨張係数の差によってこれらの間に発生する応力が小さく抑えられ、位相差板を構成する位相差層における光軸の回転を防止することができる。これにより、例えば強い光の照射による加熱条件下においても、複数枚の位相差層間で光軸の関係を安定した状態に保つことができる。

また本発明は、液晶セルの一方の面側に、このような構成の光学補償板を設けたことを特徴とする液晶表示装置でもある。

このような構成の液晶表示装置では、接着剤と位相差板との線膨張係数の差よらずに光学補償板における複数枚の位相差層間で光軸の関係を安定した状態に保つことができ、また接着剤の劣化に表示が影響されない光学補償板を設けたことにより、この位相差層による光学補償特性が安定的に維持される。

以上説明した様に本発明によれば、強い光の照射環境下においても光学補償板において良好な光学補償特性を維持することが可能になり、この光学補償板を用いた液晶表示装置においてコントラストのムラを防止して表示性能の向上を図ることが可能になる。

次に、本発明の実施形態として、本発明の光学補償板が設けられる液晶表示装置の全体構成を説明し、次いでこの液晶表示装置に設けられる光変調部の構成、この光変調部に設けられる光学補償板の構成の順に説明する。

＜液晶表示装置の全体構成＞
図１は、本発明が適用される投射型の液晶表示装置１の全体構成図である。この図に示す投射型の液晶表示装置１は、いわゆる液晶プロジェクタであり、光源２からの光（投射光）ｈを赤色光ｈＲ、青色光ｈＢ、緑色光ｈＧの３原色に分離し、各色光対して液晶セルをライトバルブとして１枚ずつ用いてカラー画像表示を行う、いわゆる３板方式のプロジェクタである。

この液晶表示装置１には、リフレクタ２ａの焦点位置に発光部２ｂを配置してなる光源２が備えられ、光源２からの光ｈの光路上にはマルチレンズアレイ３，４が順次配置されている。これらのマルチレンズアレイ３，４は、後で説明する液晶セルの被照射領域（すなわち、画素形成のための光変調を行う有効開口に相当する）のアスペクト比にほぼ等しい相似型の外形形状を有している。このマルチレンズアレイ３、４で集光された光の光路上には、偏光変換ブロック５が配置され、集光された光を所定の偏光方向の光に偏光する。すなわち、光源２から出射した無偏光（Ｐ偏光波＋Ｓ偏光波）の光は、偏光変換ブロック５を通過することによって、液晶セルに対応した所定の偏光方向（例えば、Ｐ偏光波）の光に変換される。なお、偏光変換ブロック５の説明については省略する。

偏光変換ブロック５によって例えばＰ偏光波に変換された光の光路には、平凸レンズ６が配置され、偏光変化ブロック５からの光を集光して、効率良く液晶セルを備えた光変調部に照射する構成となっている。平凸レンズ６から出射した白色光の光路上には、赤色光ｈＲのみを透過するダイクロイックミラー７が配置されており、これを透過する赤色光ｈＲに対して緑色光ｈＧおよび青色光ｈＢが反射して分光される。

ダイクロイックミラー７を透過した赤色光ｈＲの光路上にはミラー８が配置され、ミラー８で反射させた赤色光ｈＲの光路上には、凸平レンズ９および光変調部１０がこの順に配置される。一方、ダイクロイックミラー７で反射した緑色光ｈＧおよび青色光ｈＢの光路上には、青色光ｈＢを透過させ緑色光ｈＧを反射するダイクロイックミラー１１が配置される。ダイクロックミラー１１で反射した緑色光ｈＧの光路上には、凸平レンズ１２および光変調部１３がこの順に配置される。そして、ダクロックミラー１１を透過した青色光ｈＢの光路上には、リフーレンズ１４、ミラー１５、リフーレンズ１６、ミラー１７、凸平レンズ１８、および光変調部１９がこの順に配置される。

各色光ｈＲ，ｈＧ，ｈＢの最終段に設けられた光変調部１０，１３，１９は、液晶セルを備えて構成され液晶表示装置１におけるライトバルブとして用いられるものであり、後で説明するように本発明に特徴的な光学補償板を用いて構成されている。

そして、これらの３つの光変調部１０、１３、１９で光変調された各色光ｈＲ，ｈＧ，ｈＢの光路上には、１つのクロスプリズム２０および投射レンズ２２がこの順に配置されている。このクロスプリズム２０は、例えば複数のガラスプリズムを接合して外形が形成され、各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有している干渉フィルタ２１ａ、２１ｂが形成されている。例えば、干渉フィルタ２１ａは赤色光ｈＲを反射して緑色光ｈＧを透過するように構成されている。また、干渉フィルタ２１ｂは、青色光ｈＢを反射して緑色光ｈＧを透過するように構成されている。したがって、赤色光ｈＲは干渉フィルタ２１ａで、また青色光ｈＢは干渉フィルタ２１ｂで投射レンズ２２の方向に反射される。そして、緑色光ｈＧは、干渉フィルタ２１ａ、２１ｂを透過することにより、投射レンズ２２に到達し、ここで各色光が１つの光軸に合成され、スクリーンに向けて投射される。

＜光変調部の構成＞
図２（ａ）は、上記液晶表示装置に設けられた各光変調部１０，１３，１９の構成を説明する図である。これらの光変調部１０，１３，１９は、入射側の偏光板１０１、液晶セル１０２、出射側の偏光板１０３を光路上に順次設置してなり、例えばクロスニコルに配置された２枚の偏光板１０１-１０３間に液晶セル１０２が狭持された構成となっている。そして特に、液晶セル１０２と２枚の偏光板１０２，１０３との間の少なくとも一方に、本発明に特徴的な構成である光学補償板１０４が配置されている。尚、液晶セル１０２の両面は防塵ガラス１０２ａ、１０２ｂで構成されていることが好ましい。

以上のような構成の光変調部１０，１３，１９において、各液晶セル１０２は同一に設計されたものであって良い。ここでは、例えばツイスト角９０°のツイストネマチック（ＴＮ）モードで動作されるものであることとする。また各液晶セル１０２は、マイクロレンズが搭載された構成であっても良い。

これらの各光変調部１０，１３，１９は、入射側の偏光板１０１側から入射して、出射側の偏光板１０３から出射した投射光（ｈを分光した各光ｈＲ，ｈＧ，ｈＢ）が、ここでの図示を省略したクロスプリズム（２０）および投影レンズ２２に入射されるように、液晶表示装置内に配置される。そして、各光変調部１０，１２，１９で変調された光が、クロスプリズム（２０）で合成されて投影レンズ２２を介してスクリーン３０上に拡大投影される構成となっている。

尚、光変調部１０，１３，１９の構成は、液晶セル１０２と２枚の偏光板１０２，１０３との間の少なくとも一方に、光学補償板(位相差層）１０４が狭持されていれば良い。このため、図２（ｂ）に示すように、位相差層を用いた光学補償板１０４を、液晶セル１０２に密着させて一方側のみに設けた構成としても良い。この場合、光学補償板１０４を防塵用として配置しても良く、光学補償板１０４の基材となる基板が液晶セルの基板を兼ねても良い。また。光学補償板１０４が、液晶セル１０２の両側に配置される場合には、一方のみを液晶セル１０２に密着させて設けても良く、両方を液晶セル１０２に密着させても良い。

＜光学補償板の構成＞
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、光学補償板１０４を示す断面構成図である。これらの図に示すように、例えば光学補償板１０４は、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを積層してなる。各位相差板１０４ａ，１０４ｂは、透明基板２０１の一主面上に配向膜２０２を介して位相差層２０３を設けてなる。このような構成の位相差板１０４ａ，１０４ｂは、位相差層２０３，２０３を対向配置した状態で、接着剤２０４によって貼り合わされて一体化されている。

このような光学補償板１０４において、特に本実施形態において特徴的なことは、接着剤２０４が、位相差板１０４ａ，１０４ｂの周縁部のみに設けられているところにある。ここで周縁部とは、光学補償板１０４において、表示に影響を及ぼさない領域であり、好ましくは投射光の透過領域（以下、有効照射エリア）よりも外側であることとする。尚、投射光が照射されるが表示には無関係な領域が存在するばあい、このような表示に無関係な領域にも接着剤２０４が配置されないことが好ましい。

通常、光学補償板１０４の基板端部より１０ｍｍ以内の周縁部は、有効照射エリアの外側に位置する。このため、光学補償板１０４の基板端部より１０ｍｍ以内の有効照射エリアの外側に位置する周縁部に、接着剤２０４を設けることとする。

特に、液晶プロジェクタに設けられる光学補償板２０４に照射される光の面積は、液晶プロジェクタの光学設計上、例えば光学補償板２０４の面積をＲａとした場合、光学補償板に照射される照射エリア面積Ｂは、光学補償板の面積Ｒａ／有効照射エリア面積Ｒｂ＝０．５５となる。このため例えば、光学補償板１０４のサイズが対角０．９インチである場合、有効照射エリアは対角０．５インチとなり、光学補償板１０４の基板端部より１０ｍｍ以内の周縁領域には光が直接照射されることはない。尚、後述の≪実施例−１≫において示すが、このような有効照射エリアの内側に接着剤２０４を設けた場合、透過率の低下、特性の低下、画質の不良などの不良が多発することが確認されている。

また接着剤２０３を設ける高さ位置は、図３（ａ）に示すように、一方の位相差板１０４ａの位相差層２０３上と、他方の位相差板１０４ｂにおいて位相差層２０３が除去された配向膜２０３上であっても良く、さらに配向膜２０３が除去された透明基板２０１上であっても良い。また、図３（ｂ）に示すように、両方の位相差板１０４ａ，１０４ｂにおいて、位相差層２０３が除去された配向膜２０３上であっても良く、さらに少なくとも一方の配向膜２０３が除去された透明基板２０１上であっても良い。また、図３（ｃ）に示すように、両方の位相差板１０４ａ，１０４ｂにおける位相差層２０３上であっても良い。この場合、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂ間には、ある程度の大きさの空間部Ａが形成されることになる。

図４（ａ），図４（ｂ）には、光学補償板１０４を一方の位相差板１０４ａ（または１０４ｂ）側から見た場合の外形形状と接着剤２０３の配置状態とを示す。これらの図に示すように、接着層２０４は、光学補償板１０４の周縁部である有効照射エリアＢの外側に、連続的に設けられていても良いし、不連続に設けられていても良い。

図４（ａ）に示すように、接着剤２０４が連続的に設けられている場合には、２枚の位相差板１０４ａ−１０４ｂ間は封止された状態となる。この場合、これらの位相差板１０４ａ−１０４ｂ間の空間部Ａは、空間部Ａと位相差層２０３との界面での光反射が抑えられる物質で満たされることが好ましい。このため、この空間部Ａには、位相差層（２０３）の材質にもよるが、屈折率がおよそ１．５以下の物質を満たすこととする。このような物質として、例えば、水：Ｈ₂Ｏ（屈折率ｎ＝１．３３）、空気（屈折率ｎ＝１．０００２９２）、二酸化炭素：ＣＯ₂（屈折率ｎ＝１．０００４５）など適宜選択することができる。尚、後述の≪実施例−２≫において示すが、空間部Ａの屈折率が１．５以上である場合、コントラスト改善率が大きく上昇する効果が得られる。

また、接着剤２０４を不連続に設ける場合には、図４（ｂ）に示すように、光学補償板１０４の四隅であっても良い、これ以外のパターンで接着剤２０４を不連続に設けても良い。この場合、図３に示した透明基板２０１および配向膜２０２と位相差層２０３との線膨張係数の差によって生じる位相差層２０３の光軸（例えば遅相軸の方向）の回転を、面内において防止する位置に接着剤２０４を設けることが好ましい。

例えば、光学補償板１０４が設けられる液晶セルが、例えばツイスト角９０°のツイストネマチック（ＴＮ）モードで動作されるものを想定する。この場合、光学補償板１０４を構成する２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂは、例えば図５に示すように、それぞれの位相差層２０３における光軸φａ，φｂが互いに略９０°の角度をなすように配置される。

ところが、各位相差板１０４ａ，１０４ｂを構成する透明基板２０１、配向膜２０２、および位相差層２０３は、それぞれ異なる材質からなるため、異なる線膨張係数を備えている。このため、投射光の照射によって光学補償板１０４の温度が４０℃〜６０℃程度にまで上昇すると、このような線膨張係数の差により位相差層２０３に応力が加わる。これにより、図６（ａ），図６（ｂ）に示すように各位相差層（２０３）の光軸φａ、φｂが回転する。このような光軸φａ、φｂの回転は、各位相差層（２０３）の中心から離れた４隅に向かって大きくなる。

つまり、図３を参照し、位相差層２０３の線膨張係数が、透明基板２０１および配向膜２０２の線膨張係数よりも小さい場合、加熱による透明基板２０１および配向膜２０２の大きな膨張に引っ張られる方向に、位相差層２０３に対して応力が印加される。この応力は、位相差層２０３の中心から離れた四隅に向かって大きくなる。このため、図６（ａ）に示すように、位相差層２０３の四隅において、光軸φａ，φｂが外側に向かって引っ張られる様に回転する。

一方、位相差層２０３の線膨張係数が、透明基板２０１および配向膜２０２の線膨張係数よりも大きい場合、加熱による位相差層２０３の大きな膨張が透明基板２０１および配向膜２０２によって阻止される方向に応力が印加される。この応力は、位相差層２０３の中心から離れた四隅に向かって大きくなる。このため、図６（ｂ）に示すように、位相差層２０３の四隅において、光軸φａ，φｂが内側に向かって引っ張られる様に回転する。

そして、以上のような光軸φａ，φｂの回転により、隣接する四隅において、光軸φａ，φｂのなす角度が９０°に対して異なる方向（９０°よりも大きい方向、および９０°よりも狭い方向）に変動する。

このため、上述したような温度変化による光軸φａ，φｂの回転を効果的に防止できるように、光学補償板１０４の周縁部においての接着剤２０４の配置状態が設計されていることが好ましい。

また、このよう光学補償板１０４においては、所望の光学補償特性が得られるように各位相差層２０３のリタデーションが設定されている。例えば、光学補償板１０４が設けられる液晶セルが、例えばツイスト角９０°のツイストネマチック（ＴＮ）モードで動作されるものを想定する。この場合、位相差層２０３は、光学補償板１０４の法線方向に対する面内のリタデーションが８０ｎｍ以下であることが好ましい。尚、後述の≪実施例−３≫において示すが、リタデーションを８０ｎｍ以下とすることで、コントラスト改善率が大幅に上昇する効果が見られた。

ここで、各位相差層２０３のリタデーションＲｔｈは、下記式（１）で表される。
ただし、上記式（１）において、ｎ_x、ｎ_yおよびｎ_zは、光学補償板１０４の法線方向をＺ軸とした時に、位相差層２０３中における互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の屈折率をそれぞれ表し、ｄは位相差層２０３の膜厚を表す。

以上のように、リタデーションＲｔｈは、位相差層２０３の複屈折率と膜厚ｄによって制御されるが、特に膜厚ｄによる制御が容易であり、実際の液晶パネルのリタデーションＲｔｈから考えて膜厚ｄ＝５０〜５００ｎｍが好ましい。

尚、各位相差層２０３のリタデーションＲｔｈは、各位相差層２０３が設けられた光変調部（１０，１３，１９）に入射される光の波長範囲毎に、視野角特性が得られるように個別に設計されていても良い。

＜光学補償板の作製方法＞

図７は光学補償板１０４の製造手順を示すローチャートであり、図８は断面工程図である。以下に図７のフローチャートに基づき、図８の断面工程図を参照しながら作製手順を説明すると、

＜工程１および工程１’＞
図８（１）を参照し、先ず２枚の透明基板２０１を用意する。この透明基板２０１は、面の平滑性の観点から、各種無機材料よりなるガラスを好適に用いることができ、例えば、白板ガラス、青板ガラス、石英ガラス、アルカリフリーガラス、サファイアガラスなどから適宜選択して用いられる。透明基板２０１の厚みに特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．１μｍ以上が好ましく、組込みのハンドリング性や機械的強度の観点から０．２ｍｍ〜２ｍｍが好ましい。尚、これらの透明基板２０１は、透明絶縁性基板でも良いし、液晶セルの基板を兼ねる場合には、ＴＦＴ素子などのスイッチング素子や透明電極が形成されていても良い。

＜工程２および工程２’＞
次に、透明基板２０１上に配向膜２０２を形成する。これらの配向膜２０２は、ポリイミドなどの光硬化型配向膜を用いて光配向処理されたものでも良く、ラビング処理によって形成されたものでも良く、スピンコート法、印刷法、またはインクジェット法などによって塗布した膜に対して光配向処理またはラビング処理を行うことで形成する。また、尚、透明基板２０１が液晶セルの基板を兼ねる場合には、ＴＦＴ素子や透明電極の形成面と反対側に配向膜２０２を塗布する。

＜工程３および工程３’＞
その後、それぞれの透明基板２０１上に配向膜２０２を介して位相差層２０３を形成する。この際、配向膜２０２上に位相差層２０３の前駆体材料を塗布し、これを硬化させることにより位相差層２０３を形成する。位相差層２０３の構成材料としては、例えば熱硬化型の液晶ポリマーや光硬化型液晶ポリマーが用いられる。また、必要に応じて塗布時の膜厚を制御することにより、形成される各光学補償層２０３の膜厚を調整する。この塗布は、スピンコート法、印刷法、またはインクジェット法などによって行われる。

尚、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明したように、位相差層２０３や配向膜２０２を除去した部分に接着剤２０４を設ける場合には、図８（１）に示すように、少なくとも一方の透明基板２０１上において、配向膜２０２または位相差層２０３の形成工程においてこれらの形成部を制限するか、または形成後に配向膜２０２や位相差層２０３を部分的に除去する工程を行うこととする。

以上までの工程により、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを作製する。

＜工程４＞
図８（２）を参照し、位相差板１０４ａ，１０４ｂの少なくとも一方の周縁において、図４〜図５を用いて説明したように設定された位置に、接着剤２０４を塗布する。ここでは、ディスペンサーを用いて接着剤２０４を所定パターンに塗布しても良いし、スクリーン印刷法を適用してもよい。

この際、位相差層２０３の高さを越えるように、有る程度の粘度を有する接着剤２０４を塗布形成することが重要である。接着剤２０４は、紫外線硬化型アクリル樹脂を主成分とするもの、紫外線硬化型のエポキシ樹脂を主成分とするもの、フェノール樹脂系を主成分とするもの、熱硬化型のアミン系材料、カルボン酸系材料、さらには酸無水物系材料が用いられる。また、位相差層２０１の材料がアクリル系であるならば、接着剤２０４の材料もアクリル系を選定することが好ましい。尚、接着剤２０４の形成は、上述した周縁部であれば位相差板１０４ａ，１０４ｂの両方に形成しても良い。

また、図４（ａ）に示すように、光学補償板１０４の周縁部に接着剤２０４を連続的に設けて位相差板１０４ａ−１０４ｂ間を封止状態とし、この空間部Ａに空気以外の物質を封入した状態とする場合、本工程４においては、物質の注入口となる部分を除いた全周に接着剤２０４をパターン形成しておく。

＜工程５＞
図８（３）を参照し、位相差層２０３を対向させると共にそれぞれの配向膜２０２の配向方向が所定状態（例えば略直交）となるように、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを配置する。そして、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを互いに押し圧し、必要に応じて光照射や加熱を行うことによって接着剤２０４を硬化させる。これにより、２枚の位相差板１０４ａ−１０４ｂ間を接着剤２０４で貼り合わせる。

尚、図４（ａ）に示すように、光学補償板１０４の周縁部に接着剤２０４を連続的に設けて位相差板１０４ａ−１０４ｂ間を封止状態とし、この空間部Ａに空気以外の物質を封入した状態とする場合、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを貼り合わせた後、接着剤２０４の注入口から水（Ｈ₂Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ₂）などの物質を注入し、次いで注入口を紫外線硬化樹脂により封止する手順を行うこととする。

以上により、図３を用いて説明した構成の光学補償板１０４を完成させる。

以上実施形態で説明した構成の光学補償板１０４によれば、２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂを貼り合わせるための接着剤２０４を、光学補償板１０４の周縁部のみとした構成である。

このため、接着剤２０４が表示光（投射光）に晒されることが抑えられ、光照射による接着剤２０４の劣化も防止され、また接着剤２０４が劣化した場合であっても表示に影響を与えることが抑えられる。

また上記光学補償板１０４の構成により、位相差板１０４ａ，１０４ｂと接着剤２０４との線膨張係数の差、より詳細には位相差板１０４ａ，１０４ｂを構成する各位相差層２０３と接着剤２０４との間の線膨張係数の差による応力の発生自体を抑えることができる。これにより、この応力による位相差層２０３における光軸の回転を防止することができる。

さらに、このような構成の光学補償板１０４においては、各位相差層２０３が、周縁部の接着剤２０４によって対向する位相差板１０４ａ，１０４ｂに固定された構成である。このため、各位相差板１０４ａ，１０４ｂにおいては、透明基板２０１と位相差層２０３との線膨張係数の差によって発生した応力が抑え込まれる。これにより、この応力による位相差層２０３における光軸の回転を防止することができる。

そして、以上のように応力による位相差層２０３における光軸の回転を防止することが可能になったことから、例えば強い光の照射による加熱条件下においても、複数枚の位相差層２０３間で光軸の関係を安定した状態に保つことができる。

したがって、２枚の位相差層２０３を備えた光学補償板１０４において、強い光の照射環境下での良好な光学補償特性を維持することが可能になる。また接着剤２０４の劣化を抑えて光学補償板１０４の超寿命化を図ることもできる。

また、液晶セル１０２における光学特性を補償するために、上記構成の光学補償板１０４を設けた液晶表示装置においては、使用環境によらずに液晶セル１０２の光学特性を安定的に補償することができ、コントラストのムラを防止して表示性能の向上を図ることが可能になる。特に、図１を用いて説明した液晶プロジェクタにおいては、さらなる高輝度化により、液晶セルおよび光学補償板に照射される投射光の光量が増大することが予想される。このため、光照射による加熱環境下においても、接着剤の劣化や位相差層の光軸の回転による光学補償特性の劣化が防止される本発明技術は、液晶プロジェクタの高コントラスト化、高品質化、さらには超寿命化に対して特に有効である。

尚、上述した実施形態においては、液晶セルがＴＮモードである場合を説明した。しかしながら、液晶セルの動作モードは、ＴＮモードに限定されることはなく、ＶＡモードを含むＥＣＢモードであっても良く、また反射型の液晶セルを用いた構成にも適用可能であり、同様の効果を得ることができる。また、本発明は、異なる波長範囲の光を、液晶セルを備えた複数の光変調部によって変調して合成する構成であれば、投射型液晶プロジェクタだけでなく、直視型の液晶表示パネルにも同様に適用することが可能であり、同様の効果を得ることが可能である。

≪実施例−１≫
以下のようにして、接着剤の形成幅を因子とした各光学補償板を作製した（図７，８参照）。

＜工程１および工程１’＞
位相差板に用いる透明基板２０１として、対角０．９インチの石英基板を用意し、純水にて洗浄後１２０℃で２０分間乾燥させた。

＜工程２および工程２’＞
各透明基板２０１上に配向膜２０２を形成した。ここでは、ポリイミドからなる配向膜をスピンコート法により約５０nmの厚さに塗布後、１００℃で１分間乾燥させた。ポリイミドは、可溶性ポリイミド（JSR製）を用いた。その後、１８０℃で１時間ポストベークをおこない、溶媒を乾燥させた。次に、塗布した配向膜に対してビング処理をおこなった。ラビングはレーヨンバフを用いてラビング角度９０°、ラビング数２回の条件でおこなった。ラビング後には、ラビングで使用した布のごみやポリイミドのカスなどを水により洗浄した。

＜工程３および工程３’＞
配向膜２０２上に位相差層２０３を形成した。ここでは、配向膜２０２上にスピンコート法により光硬化型液晶ポリマーを約５００ｎｍの厚さに塗布後、７０℃で６０秒乾燥させた。その後、４００ｎｍ以下の紫外線領域光を強度１０ｍｗで５０秒露光し、次いで１５０℃で１時間ポストベークをおこない溶媒を乾燥させた。これにより、膜厚５００ｎｍの位相差層２０３を形成した。また、位相差板２０３の法線方向に対するリタデーションは５０ｎｍとなった。尚、位相差層２０３の膜厚は、電子顕微鏡を用い、５０枚の抜き取り測定で確認を行った。

＜工程４＞
以上のようにして作製した２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂのうちの一方における位相差層２０３上に、紫外線硬化型アクリル樹脂を主成分とする接着剤２０４のパターンを形成した。ここでは、ディスペンサーを用いて位相差板１０４aの周辺部に接着剤２０４をパターン形成した。接着剤２０４の幅は基板端部より５０ｍｍ、３０ｍｍ、１０ｍｍ、５ｍｍとした。また、接着剤２０４の層厚は１０μｍとした。

尚、端部からの接着剤２０４の幅および膜厚は、電子顕微鏡を用い、５０枚の抜き取り測定で確認を行った。

＜工程５＞
接着剤２０４を介して位相差板１０４a，１０４ｂの貼り合せを行った。ここでは位相差層２０３の光軸が直交する直交配向となるように各位相差板１０４ａ，１０４ｂを重ねて配置し、位相差板１０４a，１０４ｂを互いに押し圧した。その後、位相差板１０４a，１０４ｂ間の周縁部に狭持された接着剤２０４に対して４００ｎｍ以下の紫外線領域光を強度１０ｍｗで５０秒露光し乾燥させた。また、このような作業を空気中にて行うことにより、位相差層２０３間の空間部を空気層とした。尚、接着剤２０４を介しての位相差板１０４a，１０４ｂの押し圧によっても、接着剤２０４の幅はほとんど変化しなかった。

以上のようにして、接着剤２０４の幅を因子とした対角０．９インチの各光学補償板１０４を作製した。

尚、従来構成として、上記手順において、２枚の位相差板の全面に接着剤を塗布してこれらを貼り合わせた光学補償板も作製した。

＜評価結果＞
実施例−１の各光学補償板１０４および従来構成の光学補償板について、環境試験機を用いて、光量２０００万ｌｘ、温度９０℃、ＵＶＣＦ４１４ｎｍにて加速試験を行った。この結果を図１０に示す。図１０においては、従来構成においての耐光性寿命時間を１とした場合の寿命改善率を、基板端部からの接着剤２０４の幅に対して示した。

図１０に示すように、接着剤の幅が基板端部より２５ｍｍ以内であれば、寿命改善率が１．１以上となり、従来構成との比較において耐光性寿命の改善が見られた。また、接着剤の幅が基板端部より幅１０ｍｍ以内であれば、対角０．９インチの光学補償板の基板端部より１０ｍｍ以内の周縁領域には光が直接照射されることはなく、従来構成と比較して約１．５倍の高い寿命改善率が得られることが確認された。

≪実施例−２≫
以下のようにして、２枚の位相差板間の屈折率を因子とした各光学補償板を作製した。

実施例−１で説明した作製手順の＜工程４＞において、接着剤２０４をパターン形成する際、物質の注入口となる部分を除いた全周に接着剤２０４をパターン形成した。また、＜工程５＞において注入口から、各屈折率の下記材料を２枚の位相差板１０４ａ，１０４ｂ間に注入し、次いで注入口を紫外線硬化樹脂により封止した。ただし、基板端部からの接着剤２０４の幅は、１ｍｍとした。尚、これらの工程以外は、実施例−１と同様に行った。
屈折率１.０…空気、Ｎ２
屈折率１.３…Ｈ２Ｏ
屈折率１.５…ガラス
屈折率２.０…酸化タンタル、酸化ジルコニウム

＜評価結果＞
実施例−２の各光学補償板１０４を液晶セルに対向配置した光変調部を形成し、また液晶セルのみを用いた光変調部とを形成し、これらの光変調部についてコントラストを測定した。この結果を図１１に示す。図１１においては、液晶セルのみを用いた光変調部におけるコントラストを１とした場合のコントラスト改善率を、屈折率に対して示した。

図１１に示すように、２枚の位相差板間の屈折率が１〜２の範囲において、光学補償板を設けたことによるコントラスト改善の効果が得られている。また、屈折率１．５以下であれば、コントラスト改善率が１．５倍以上の大きな効果が得られることが確認された。

≪実施例−３≫
以下のようにして、位相差層のリタデーションを因子とした各光学補償板を作製した。

実施例−１で説明した作製手順の＜工程３および工程３’＞において、位相差層２０３の膜厚を調整することにより、リタデーションＲｔｈ４０nｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍの位相差層を形成した。尚、リタデーションＲｔｈは、大塚電子製ＲＥＴＳ１２００ＲＦを用いて確認を行った。また、基板端部からの接着剤２０４の幅は、１ｍｍとした。

実施例−３の各光学補償板１０４を液晶セルに対向配置した光変調部を形成し、液晶セルのみを用いた光変調部とを形成し、これらの光変調部についてコントラストを測定した。この結果を図１２に示す。図１２においては、液晶セルのみを用いた光変調部におけるコントラストを１とした場合のコントラスト改善率を、屈折率に対して示した。

図１２に示すように、位相差層におけるリタデーションＲｔｈが、３０〜８０ｎｍの範囲において、コントラスト改善率が１．５倍以上の大きな効果が得られることが確認された。

本発明が適用される液晶表示装置の一例を示す全体構成図である。 実施形態の液晶表示装置に設けられる各光変調部の構成例を示す図である。 実施形態の光学補償板の構成例を示す断面構成図である。 実施形態の光学補償板の構成例を示す平面図である。 ２枚の位相差層における光軸の設定を示す図である。 ２枚の位相差層における光軸の回転を示す図である。 実施形態の光学補償板の製造手順を示すフローチャートである。 実施形態の光学補償板の製造手順を示す断面工程図である。 実施形態の液晶表示装置による黒表示状態を示す図である。 実施例−１の光学補償板における寿命改善率を基板端部からの接着剤の幅に対して示した図である。 実施例−２の光学補償板を用いた光変調部におけるコントラスト改善率を屈折率に対して示した図である。 実施例−３の光学補償板を用いた光変調部におけるコントラスト改善率を屈折率に対して示した図である。 従来の液晶表示装置による黒表示状態を示す図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…光源、１０２…液晶セル、１０４…光学補償板、１０４ａ，１０４ｂ…位相差板、２０１…透明基板、２０３…位相差層、２０４…接着剤、Ｂ…有効透過エリア（透過領域）、ｈ…投射光、φａ，φｂ…光軸

Claims (7)

1. 透明基板上に位相差層を設けてなる複数の位相差板が積層配置され、接着剤を介して当該複数の位相差板を貼り合わせてなる光学補償板において、
   前記接着剤は、前記位相差板の周縁部のみに設けられている
   ことを特徴とする光学補償板。
2. 請求項1記載の光学補償板において、
   前記接着剤は、当該光学補償板における表示光の透過領域よりも外側に設けられている
   ことを特徴とする光学補償板。
3. 請求項１記載の光学補償板において、
   前記接着剤は、当該光学補償板の周縁部に不連続に設けられている
   ことを特徴とする光学補償板。
4. 請求項３記載の光学補償板において、
   前記複数の位相差板は、当該位相差板を構成する位相差層の光軸が互いに所定の角度をなすように配置され、
   前記接着剤は、前記透明基板と前記位相差層との線膨張係数の差によって生じる前記光軸の回転を面内において防止する位置に設けられている
   ことを特徴とする光学補償板。
5. 請求項３記載の光学補償板において、
   前記接着剤は、前記光学補償板の四隅に設けられている
   ことを特徴とする光学補償板。
6. 液晶セルの一方の面側に光学補償板が設けられた液晶表示装置において、
   前記光学補償板は、透明基板上に位相差層を設けてなる複数の位相差板が積層配置され、接着剤を介して当該複数の位相差板を貼り合わせてなるもので、当該接着剤が前記位相差板の周縁部のみに設けられている
   ことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項６記載の液晶表示装置において、
   前記液晶セルおよび光学補償板に対して光を照射する光源を備え、
   前記液晶セルおよび光学補償板を通過した光を表示する
   ことを特徴とする液晶表示装置。