JP2733371B2 - New optical sheet and liquid crystal display device having the sheet - Google Patents

New optical sheet and liquid crystal display device having the sheet

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    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3083Birefringent or phase retarding elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2413/00Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates
    • G02F2413/10Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with refractive index ellipsoid inclined, or tilted, relative to the LC-layer surface O plate

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位相差補償シートとして良好に使用できる
特異な複屈折特性を有する光学シート及びこれを用いた
液晶表示装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sheet having a unique birefringence characteristic which can be favorably used as a retardation compensation sheet, and a liquid crystal display device using the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

STN(Super Twisted Nematic)液晶ディスプレイにお
いて白黒表示を実現するためには、STN液晶の複屈折性
による着色を除く必要性がある。この方法として、光学
補償用の液晶セルをさらに重ねて液晶の着色を消す2層
セル方式が実用化されているが、光学補償用液晶セルは
高価であり、また装置が厚く重くなり、光線の透過率が
低下し、より強い光源を必要とするなどの欠点を有す
る。
In order to realize black and white display in an STN (Super Twisted Nematic) liquid crystal display, it is necessary to remove coloring due to the birefringence of the STN liquid crystal. As this method, a two-layer cell system in which a liquid crystal cell for optical compensation is further stacked to eliminate the coloring of the liquid crystal has been put to practical use. It has disadvantages such as a decrease in transmittance and a need for a stronger light source.

この様な2層セル方式の欠点を解決する方法として、
光学補償用の液晶セルと同等の光学的特性をもった高分
子シートで置き換える方法があるが、この様な光学特性
をもった高分子シート(以後、位相差補償シートと呼
ぶ)は、液晶に合せた複屈折特性を持ち透明度の高いシ
ートであることが必要である。
As a method of solving such a disadvantage of the two-layer cell system,
There is a method in which a polymer sheet having the same optical characteristics as a liquid crystal cell for optical compensation is replaced. However, a polymer sheet having such optical characteristics (hereinafter referred to as a retardation compensation sheet) is used for a liquid crystal. It is necessary that the sheet has high birefringence and combined birefringence characteristics.

更に、最近、液晶表示(以後LCDと略称)を斜めから
見た場合の見易さ、すなわち、斜めから見た時の表示の
着色、コントラスト比が問題になっており、視野角が広
いことが要求されている。
Furthermore, recently, the visibility of a liquid crystal display (hereinafter abbreviated as LCD) when viewed obliquely, that is, the coloring of the display and the contrast ratio when viewed obliquely have become a problem. Has been requested.

STN液晶に1枚の位相差補償シートを用いた場合、視
野角依存性を含めてその位相差補償シートに要求される
好ましいレターデーション値(以後R値、あるいはΔn
・dと略称)について、1990年、春季、第37回応用物理
学会、30a-D-10で報告された。
When one phase difference compensation sheet is used for the STN liquid crystal, a preferable retardation value (hereinafter referred to as R value or Δn) required for the phase difference compensation sheet including the viewing angle dependency.
・ Abbreviated as d) was reported in the spring, 1990, at the 37th JSAP, 30a-D-10.

すなわち、該報告によれば第3図に示す様に、同一場
所を視角を変えて見た場合、各視角に要求されるR値は
対称では無い。第3図(3-1)に於て、位相差補償シー
ト1のある点2を、視角を傾き角度θ、周方向角度φと
変えて見た場合(1-1)、該シート1に要求されるR値
をnm単位で○印の中に示されている(3-2)。
That is, according to the report, as shown in FIG. 3, when viewing the same place at different viewing angles, the R value required for each viewing angle is not symmetric. In FIG. 3 (3-1), when a certain point 2 of the phase difference compensating sheet 1 is viewed by changing the viewing angle to the inclination angle θ and the circumferential angle φ (1-1), a request for the sheet 1 is given. The R value to be obtained is shown in a circle in nm units (3-2).

この様な複雑なR値を持つ位相シートは、これまで一
般に使用されている位相シートでは困難であり、単なる
1軸延伸シート、あるいは2軸延伸シートでは困難であ
り、より改良された位相差補償シートが要求されてい
る。
A phase sheet having such a complicated R value is difficult with a phase sheet generally used up to now, and is difficult with a simple uniaxially stretched sheet or a biaxially stretched sheet, and has a more improved phase difference compensation. A sheet is required.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は、従来の1軸延伸シートあるいは2軸延伸シ
ートの様に、シート面の垂直線に対してある角度を持っ
て位相シートを見た時のR値が垂直線を中心として対称
な値ではなく、非対称となったR値を有し、STN-LC等に
最も好ましい位相シート等の光学シートを提供するもの
である。
According to the present invention, when the phase sheet is viewed at a certain angle with respect to the vertical line of the sheet surface as in a conventional uniaxially stretched sheet or biaxially stretched sheet, the R value is a value symmetrical about the vertical line Instead, the present invention provides an optical sheet such as a phase sheet which is most preferable for STN-LC and the like, having an asymmetrical R value.

〔課題を解決するための手段及び作用〕[Means and actions for solving the problem]

本発明は上記課題を解決するものである。 The present invention solves the above problems.

すなわち、本発明は以下のとおりである。 That is, the present invention is as follows.

(1)ポリフッ化ビニリデンシートを加熱状態で高電磁
場内に、シート面の垂直方向と電磁場方向が1度から89
度の角度をもって置いて分極させてなる光学シート。
(1) When the polyvinylidene fluoride sheet is heated and placed in a high electromagnetic field, the direction perpendicular to the sheet surface and the direction of the electromagnetic field are from 1 degree to 89 degrees.
An optical sheet that is polarized at a degree angle.

(2)シート面の垂直方向と電磁場方向が10度から80度
の角度をもって置いてある上記(1)の光学シート。
(2) The optical sheet according to (1), wherein the direction perpendicular to the sheet surface and the direction of the electromagnetic field are set at an angle of 10 to 80 degrees.

(3)上記(1)又は(2)の光学シートを有する液晶
表示装置。
(3) A liquid crystal display device having the optical sheet of (1) or (2).

本発明のシートを第1図で説明する。第1図に於て、
シート3を構成する高分子鎖の平均分極方向は4で示す
方向を向いている。(シート面方向とα度傾いてい
る)。該シート3を垂直方向5からのR値、垂直方向5
からθ度斜め方向の、6と7からのR値は、全て異った
値を示す。
The sheet of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG.
The average polarization direction of the polymer chains constituting the sheet 3 is in the direction indicated by 4. (Slanted by α degrees with the seat surface direction). When the sheet 3 has an R value from the vertical direction 5,
The R values from 6 and 7 in the diagonal direction from θ show different values.

これに対し、第2図に示す、従来一般に位相差補償シ
ートとして使用されてきた合成樹脂延伸シート8は、高
分子鎖の平均配向方向はシート面と平行方向9であり、
該シートの垂直方向10からのR値、垂直方向10からθ度
傾いた11と12からのR値は、11と12が等しい値となる。
On the other hand, as shown in FIG. 2, in the stretched synthetic resin sheet 8 conventionally generally used as a retardation compensation sheet, the average orientation direction of the polymer chains is in a direction 9 parallel to the sheet surface,
The R value of the sheet from the vertical direction 10 and the R value from 11 and 12 inclined from the vertical direction 10 by θ degrees are equal to 11 and 12.

従来シートの各角度によるR値の変化は該シートの樹
脂の種類、1軸延伸又は2軸延伸、延伸倍率等により異
るが、垂直方向10を中心として対称のR値になる。
The change of the R value at each angle of the conventional sheet varies depending on the kind of resin of the sheet, uniaxial stretching or biaxial stretching, stretching ratio, etc., but becomes a symmetrical R value around the vertical direction 10.

これに対して第1図に示す本発明シートでは、各角度
によるR値の変化は垂直方向5を中心として対称のR値
にならない。本発明シートの各方向からのR値は、樹脂
の種類、分極の程度、分極方向の傾き角度α等により異
なる。これ等R値を左右する要因を適度に選択すること
により、第(3-2)図、に示すR値に近いR値分布を有
する位相シートを得ることができる。
On the other hand, in the sheet of the present invention shown in FIG. 1, the change of the R value according to each angle does not become a symmetric R value about the vertical direction 5. The R value from each direction of the sheet of the present invention differs depending on the type of the resin, the degree of polarization, the inclination angle α of the polarization direction, and the like. By appropriately selecting the factors that influence the R value, a phase sheet having an R value distribution close to the R value shown in FIG. 3-2 can be obtained.

本発明に述べる光学シートの厚みは一般に使用される
シートあるいはフィルムの厚みであり、好ましくは10μ
mから1000μm、更に好ましくは50μmから500μmで
ある。
The thickness of the optical sheet described in the present invention is the thickness of a commonly used sheet or film, preferably 10μ
m to 1000 μm, more preferably 50 μm to 500 μm.

本発明に述べるある角度とは、シート面の垂直方向と
分極方向がある角度をもって、本発明シート内で検知し
得る角度で存在することであり、好ましくは1度から89
度、更に好ましくは2度から88度、最も好ましくは10度
から80度の範囲から選択される。
The certain angle described in the present invention means that the perpendicular direction of the sheet surface and the polarization direction exist at an angle that can be detected in the sheet of the present invention, and preferably 1 degree to 89 degrees.
Degrees, more preferably from 2 to 88 degrees, most preferably from 10 to 80 degrees.

本発明の光学シートは、分極され得るポリフッ化ビニ
リデン(以後、PVdFと略称する。)シートを、加熱状態
で高電磁場内に斜めにおくことにより成形できる。
The optical sheet of the present invention can be formed by placing a polarizable polyvinylidene fluoride (hereinafter, abbreviated as PVdF) sheet obliquely in a high electromagnetic field in a heated state.

PVdFは成形条件により種々の結晶形を示し、II型(又
はα型)、I型(又はβ型)等がある。
PVdF shows various crystal forms depending on molding conditions, and includes II type (or α type), I type (or β type) and the like.

I型(β型)結晶ではCF2の双極子モーメントは分子
鎖に直角に同じ方向を向いており自発分極を生じる。β
型結晶を含むシートを高温で直流高電圧を印加すると分
極がおこり、そのまゝ室温まで冷却する。直流高電圧を
印加する時、PVdFシート面と垂直方向から一定角度の方
向に斜めに印加すると、該印加方向に分極された本発明
の光学シートが得られる。
In an I-type (β-type) crystal, the dipole moment of CF 2 is oriented in the same direction at right angles to the molecular chain, causing spontaneous polarization. β
When a DC high voltage is applied to the sheet containing the type crystal at a high temperature, polarization occurs, and then the sheet is cooled to room temperature. When a high DC voltage is applied, if the voltage is applied obliquely at a fixed angle from the direction perpendicular to the PVdF sheet surface, the optical sheet of the present invention polarized in the applied direction can be obtained.

PVdFの結晶形、直流高電圧印加による分極等について
は、機能性含ふっ素高分子、(日刊工業新聞社、昭和57
年発行)、第172〜第175頁、Polymer,26,June 853(198
5)、Applied Physics Letter,24,No.10,15(1974)等
に詳しく述べられており、これ等の方法が使用できる。
Regarding the crystal form of PVdF, polarization by applying high DC voltage, etc., refer to the functional fluorine-containing polymer, (Nikkan Kogyo Shimbun, Showa 57
Years), pp. 172 to 175, Polymer, 26 , June 853 (198
5), Applied Physics Letter, 24 , No. 10, 15 (1974), etc., and these methods can be used.

これまでPVdFシートの該印加はシート面に垂直方向に
なされており、当然のことながら、分極方向もシート面
に垂直方向に行われていた。
Heretofore, the application of the PVdF sheet has been performed in a direction perpendicular to the sheet surface, and, of course, the polarization direction has also been performed in a direction perpendicular to the sheet surface.

シートの分極方向が斜め方向にある本発明シートは第
1図に説明した様に視角によりR値が異り、R値はシー
ト面の垂直線に対して対称値を示さない。
The sheet of the present invention in which the polarization direction of the sheet is oblique is different in R value depending on the viewing angle as described in FIG. 1, and the R value does not show a symmetric value with respect to a vertical line of the sheet surface.

本発明の光学シートは、LCD装置の位相差補償フィル
ムとして良好に使用される。特にSTN-LCDには良好に使
用できる。これを第4図を用いて説明する。
The optical sheet of the present invention is favorably used as a retardation compensation film for an LCD device. Especially, it can be used well for STN-LCD. This will be described with reference to FIG.

一般のSTN液晶−LCDは、第4図に示される、光源ユニ
ット13、偏光フィルム14、STN-LCDユニット13及び偏光
フィルム16から基本的に構成されている。
A general STN liquid crystal-LCD basically includes a light source unit 13, a polarizing film 14, an STN-LCD unit 13 and a polarizing film 16 shown in FIG.

上記STN-LCDではSTN液晶が光りの波長により屈折率が
異るため、直線偏光がSTN液晶で楕円偏光17になる。こ
の楕円偏光を直線偏光にすべく、従来位相差補償シート
18が使用されている。
In the above STN-LCD, since the refractive index of the STN liquid crystal varies depending on the wavelength of light, linearly polarized light becomes elliptically polarized light 17 with the STN liquid crystal. In order to convert this elliptically polarized light into linearly polarized light, a conventional phase difference compensation sheet
18 are used.

従来の位相差補償シートは第2図に示した様な構造を
持っており、既に述べた様に問題をかゝえている。
The conventional phase difference compensating sheet has a structure as shown in FIG. 2, and has a problem as described above.

本発明の液晶表示装置は、本発明の光学シートをこの
位相差補償シート18に使用するものである。位相差補償
シート18は1枚の場合と、2枚〜3枚重ねて使用する場
合がある。本発明の光学シートを1枚で使用する場合も
あるが、従来の位相差補償シートと重ねて使用し、最も
好ましいR値を得ることが最も好ましく、これより視野
角の広い液晶表示装置を得ることができる。
The liquid crystal display device of the present invention uses the optical sheet of the present invention for the retardation compensation sheet 18. The phase difference compensation sheet 18 may be one sheet or two or three sheets. Although the optical sheet of the present invention may be used as a single sheet, it is most preferable to obtain the most preferable R value by using the optical sheet in combination with a conventional retardation compensation sheet, thereby obtaining a liquid crystal display device having a wider viewing angle. be able to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、以上説明した通りのものであり、本発明の
光学シートを、例えばSTN液晶を用いたLCDに用いること
により、LCDを真正面から見た場合と、斜めから見た場
合の差が少なくなり、表示の着色の減少、コントラスト
比の向上等が得られ、よりLCDが見やすくなるものであ
る。更に本発明はSTN-LCDのみならず他のタイプのLCDに
も使用される。
The present invention is as described above.By using the optical sheet of the present invention, for example, for an LCD using STN liquid crystal, the difference between when the LCD is viewed directly from the front and when it is viewed obliquely is small. As a result, a reduction in the coloring of the display, an improvement in the contrast ratio, and the like can be obtained, and the LCD can be more easily viewed. Furthermore, the present invention is used not only for STN-LCD but also for other types of LCD.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図及び第2図はそれぞれ本発明の光学シートと従来
の位相差補償シートのR値が、視野角により異ることを
示す。第3図はSTN-LCの位相差補償シートに要求される
好ましいR値を示す。第4図は本発明の光学シートの使
用例を示す。
1 and 2 show that the R value of the optical sheet of the present invention and the R value of the conventional phase difference compensating sheet are different depending on the viewing angle. FIG. 3 shows preferable R values required for the phase difference compensation sheet of STN-LC. FIG. 4 shows an example of use of the optical sheet of the present invention.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ポリフッ化ビニリデンシートを加熱状態で
高電磁場内に、シート面の垂直方向と電磁場方向が1度
から89度の角度をもって置いて分極させてなる光学シー
ト。
1. An optical sheet obtained by polarizing a polyvinylidene fluoride sheet in a high electromagnetic field in a heated state with a perpendicular direction of the sheet surface and an electromagnetic field direction at an angle of 1 to 89 degrees.
【請求項2】シート面の垂直方向と電磁場方向が10度か
ら80度の角度をもって置いてある請求項1記載の光学シ
ート。
2. The optical sheet according to claim 1, wherein the direction perpendicular to the sheet surface and the direction of the electromagnetic field are set at an angle of 10 to 80 degrees.
【請求項3】請求項1又は2記載の光学シートを有する
液晶表示装置。
3. A liquid crystal display device having the optical sheet according to claim 1.
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