JP3004782B2 - 偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

偏光板及び液晶表示装置

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JP3004782B2
JP3004782B2 JP3228859A JP22885991A JP3004782B2 JP 3004782 B2 JP3004782 B2 JP 3004782B2 JP 3228859 A JP3228859 A JP 3228859A JP 22885991 A JP22885991 A JP 22885991A JP 3004782 B2 JP3004782 B2 JP 3004782B2
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秀作 中野
清司 梅本
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    • 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
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133637Birefringent elements, e.g. for optical compensation characterised by the wavelength dispersion

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、視野角による偏光性能
の変化が少ない偏光板、及びそれを用いた視野角の広さ
に優れる液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画面の大型化や表示の高密度化など性能
アップが著しい液晶ディスプレイにあって、視野角の狭
さが依然として懸案のままであり、視野角の広い液晶表
示装置を実現する偏光板が求められて久しい。従来、偏
光板としては、二軸延伸トリアセチルセルロースフィル
ム等からなる等方性の、すなわち複屈折性を殆ど示さな
い封止フィルムを偏光子に接着したものが知られてい
た。封止フィルムは、水分の侵入等を防止して偏光子の
耐久性を向上させるためのものである。しかしながら前
記したとおり、得られる液晶表示装置の視野角が狭い問
題点があつた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、視野角の広
い液晶表示装置を得ることができる偏光板の開発を課題
とする。前記に鑑みて本発明者らは鋭意研究する中、偏
光板の透過軸が視野角により変化し、これが液晶表示装
置の視野角を狭くする原因であることを究明し、かかる
問題を克服すべく更に研究を重ねて本発明をなすに至っ
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、偏光子の少な
くとも片側に、複屈折の波長分散特性が相違する複屈折
性フィルムの積層体からなる積層型封止フィルムを接着
してなり、その積層型封止フィルムにおける400〜7
00nmの波長範囲での複屈折の波長分散の小さい複屈折
フィルムの遅相軸が、当該複屈折の波長分散の大きい
複屈折性フィルムの遅相軸と直交すると共に、偏光子の
吸収軸と直交する状態にあることを特徴とする偏光板、
及びその偏光板を液晶セルの少なくとも片側に配置して
なることを特徴とする液晶表示装置を提供するものであ
る。
【0005】
【作用】上記の構成により、複屈折性フィルムの進相軸
が傾斜角度により変化することを利用して、傾斜(方位
角)による偏光子の透過軸の変化が複屈折性フィルムの
位相差に基づいて補償され、その際生じる位相差の波長
分散による直線偏光からのズレが複屈折の波長分散特性
が相違する他の複屈折性フィルムに基づいて補償され
る。
【0006】
【実施例】本発明の偏光板は、偏光子に積層型封止フィ
ルムを接着したものである。図1、図3にその例を示し
た。1が積層型封止フィルム、2が接着剤層、3が偏光
子である。図1と図3より明らかな如く、積層型封止フ
ィルム1は少なくとも偏光子3の片側に設けられ、必要
に応じて両側に設けられる。
【0007】本発明において用いられる積層型封止フィ
ルムは、複屈折の波長分散特性が相違する複屈折性フィ
ルムを、その複屈折の波長分散の小さいフィルムと大き
いフィルムの遅相軸が直交するように積層したものであ
り、その波長分散の大小は、400〜700nmの波長範
囲に基づく。複屈折性フィルムの積層数は任意である
が、反射損の抑制等による透明性の点より少ないほど好
ましく、一般には2枚ないし3枚程度の積層体とされ
る。図2に、複屈折の波長分散特性が相違する2枚の複
屈折性フィルム11,12を接着剤層2を介し積層して
なる積層型封止フィルム1を例示した。
【0008】本発明においては偏光子側の複屈折性フィ
ルムとして、ポリビニルアルコール系フィルムの如き封
止能力に乏しいポリマーからなるものも用いることがで
き、複屈折性フィルムを形成する高分子の種類について
は特に限定はない。透明性に優れる高分子が好ましく用
いられる。複屈折性フィルムは、例えば高分子フィルム
を一軸、ないし二軸等で延伸処理する方法などにより得
ることができる。
【0009】封止能力に優れる複屈折性フィルムを形成
する一般的な高分子としては、例えばポリカーボネー
ト、トリアセチルセルロース、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリエーテルサルホン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリアリレート、ポリイミドなどがあげられる。
【0010】複屈折性フィルムの積層は、例えば透明な
接着剤、ないし粘着剤を用いて行うことができる。その
接着剤等の種類については特に限定はない。複屈折性フ
ィルムの光学特性の変化防止の点より、硬化や乾燥の際
に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の
硬化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。なおか
かる接着剤、ないし粘着剤は積層型封止フィルムと偏光
子の接着にも好ましく用いられる。
【0011】本発明において好ましく用いられる積層型
封止フィルムは、複屈折性フィルムの遅相軸方向、進相
軸方向、及び厚さ方向の屈折率をそれぞれnx、ny、n
zとした場合に、式:Q=(nx−nz)/(nx−ny
で算出されるQ値(以下同じ)が0.5〜0.9である複
屈折の波長分散の小さいフィルムと、Q値が0.1〜0.
5である複屈折の波長分散の大きいフィルムの積層体か
らなるものである。これにより、傾斜による偏光子の透
過軸のズレを精度よく補償することができる。
【0012】前記のQ値を示す複屈折性フィルムの形成
は例えば、ポリカーボネートの如く分子の配向方向に遅
相軸が表れて正の複屈折性を示す高分子を厚さ方向に電
界を印加して配向を制御しつつ硬化させ、そのフィルム
を延伸処理する方法などにより行うことができる。
【0013】ちなみに、正の複屈折性を示す高分子から
なるフィルムでは、完全一軸配向の場合にはnyとnz
等しくなってQ値が1となり、二軸配向の場合にはQ値
が1より大きくなる。一方、ポリスチレンの如く分子の
配向方向に進相軸が表れて負の複屈折性を示す高分子か
らなるフィルムでは、完全一軸配向の場合にはnxとnz
が等しくなってQ値が0となり、二軸配向の場合にはQ
値が負となる。そのためいずれの場合にも単層のフィル
ムでは補償効果を発現させにくい。
【0014】すなわち前記において、クロスニコルに配
置した偏光子においてはその透過軸が傾斜軸(回転軸)
に対して垂直な方向に変化するが、前記した正の複屈折
系の完全一軸配向フィルムではその進相軸の変化が偏光
子の透過軸の変化と同じ方向となって複屈折による補償
効果が現れない。また、正の複屈折系の二軸配向フィル
ムではその進相軸の変化が偏光子の透過軸の変化よりも
速くて複屈折は逆効果となる。他方、負の複屈折系の完
全一軸配向フィルムや二軸配向フィルムでは、その遅相
軸が偏光子の透過軸と逆方向に変化して、波長分散等を
含む位相差の影響を受けて視認性を低下させやすい。な
お、Q値が0.5のフィルムの場合には遅相軸と進相軸
が傾斜によって殆ど変化せず、かかる場合も充分な補償
効果が得られない。
【0015】本発明において更に好ましく用いられる積
層型封止フィルムは、複屈折が長波長側ほど大きいもの
である。これにより、複屈折の波長分散に対する補償に
優れる積層型封止フィルムを得ることができる。かかる
特性を示す積層型封止フィルムの形成は例えば、複屈折
の波長分散が小さくて位相差が大きいフィルムと、複屈
折の波長分散が大きくて位相差が小さいフィルムとを組
合せることにより有利に行うことができる。
【0016】すなわち、最適な補償は全ての波長におい
て位相差がその波長の1/2の場合に達成されるが、通
常の複屈折性フィルムでは短波長側ほど複屈折の波長分
散が大きく前記とは逆の関係にある。そのため、1枚の
複屈折性フィルムで複屈折の波長分散に対して補償する
ことは困難である。上記の如く、複屈折の波長分散が小
さくて位相差が大きいフィルムと、複屈折の波長分散が
大きくて位相差が小さいフィルムをその遅相軸を直交さ
せて積層することにより、複屈折が長波長側ほど大きい
ものとすることができ、それを用いて波長分散の影響を
小さくすることができる。なお可視光域に対処する点よ
りは面内の位相差が180〜370nmの積層型封止フィ
ルムとすることが好ましい。
【0017】前記において、位相差は、複屈折性フィル
ムにおける遅相軸方向と進相軸方向との屈折率の差(△
n)と、複屈折性フィルムの厚さ(d)との積(△n・
d)で定義される。また面内の位相差は、積層型封止フ
ィルムを形成する各複屈折性フィルムにおける位相差の
重畳、ないし加減で定義される。
【0018】本発明においては適宜な偏光子を用いるこ
とができ、特に限定はない。一般には、ポリビニルアル
コールの如き親水性高分子からなるフィルムをヨウ素の
如き二色性染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビ
ニルの如きプラスチックフィルムを処理してポリエンを
配向させたものなどからなる偏光フィルムが用いられ
る。
【0019】本発明の偏光板は、積層型封止フィルムに
おける複屈折の波長分散の小さいフィルムの遅相軸が、
偏光子の吸収軸に対して直交するように接着したもので
ある。前記の遅相軸と吸収軸の直交状態は、積層型封止
フィルムにおける複屈折性フィルムの遅相軸間の直交状
態と同様に、作業精度等の点より完全な直交状態を意味
するものではないが、補償効果の点よりは90度に近い
ほど好ましい。なおその場合の複屈折性フィルムの遅相
軸、ないし偏光子の吸収軸は正面(方位角:0)に基づ
く。
【0020】本発明の液晶表示装置は、上記の偏光板を
液晶セルの片側、又は両側に配置したものである。かか
る液晶表示装置を図4に例示した。4が偏光板、5が液
晶セルである。用いる液晶セルは任意である。例えば、
薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス
駆動型のもの、ツイストネマチック型やスーパーツイス
トネマチック型に代表される単純マトリクス駆動型のも
のなどがあげられる。
【0021】実施例1 15kvの電界を印加しながら硬化させた後、120℃で
100%延伸させた一軸延伸ポリビニルアルコールフィ
ルム(nx:1.494、ny:1.487、nz:1.48
9、Q値:0.76、位相差:982nm)と、20kvの
電界を印加しながら硬化させた後、155℃で10%延
伸させた一軸延伸ポリカーボネートフィルム(nx:1.
591、ny:1.577、nz:1.587、Q値:0.
24、位相差:708nm)をそれらの遅相軸(延伸軸)
を直交させてアクリル系粘着剤を介し積層して積層型封
止フィルム(面内位相差:274nm)を形成した。次
に、ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素で染色した
のち延伸処理してなる偏光子の両側にアクリル系粘着剤
を介して、前記の積層型封止フィルムを接着して偏光板
を得た。なお、一軸延伸ポリビニルアルコールフィルム
の遅相軸が偏光子の吸収軸と直交するように配置した。
【0022】比較例1 積層型封止フィルムに代えて、二軸延伸トリアセチルセ
ルロースフィルム(nx:1.503、ny:1.502、
z:1.501、Q値:8.00、位相差:10nm)を
封止フィルムに用いたほかは、実施例1に準じて偏光板
を得た。
【0023】比較例2 積層型封止フィルムに代えて、10kvの電界を印加しな
がら硬化させた後、155℃で15%延伸させた一軸延
伸ポリカーボネートフィルム(nx:1.588、ny
1.583、nz:1.584、Q値:0.74、位相差:
278nm)を封止フィルムに用いたほかは、実施例1に
準じて偏光板を得た。
【0024】評価試験 位相差の波長分散 実施例1、比較例で用いた封止フィルムの位相差の波長
分散特性を図5に示した。
【0025】透過率の波長分散 実施例1、比較例で得た偏光板の吸収軸を傾斜軸に対し
て45度傾けて置いた場合について、水平面に対して偏
光板を60度傾斜させた場合、初期(傾斜しないとき)
の偏光板に対してクロスニコルに配置した、すなわち1
35度に置いた検光子に対する透過率を波長ごとに測定
し、その結果を図6に示した。なお、値が小さいほど偏
光板の透過軸の変化に対する補償効果の大きいことを意
味する。
【0026】視野角 ツイストネマチック型液晶セルの両側に、実施例1又は
比較例で得た偏光板を接着して表示装置を形成し、水平
方向と垂直方向についてコントラスト比が10:1以上
である範囲を調べた。前記の結果を表1に示した。
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、傾斜による偏光子の透
過軸の変化を補償でき、傾斜によって偏光性能が変化し
にくい偏光板を得ることができる。その結果、かかる偏
光板を液晶セルに適用して良好なコントラストを示す視
野角の広さに優れる液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】偏光板の実施例の断面図。
【図2】積層型封止フィルムを例示した断面図。
【図3】偏光板の他の実施例の断面図。
【図4】液晶表示装置の実施例の断面図。
【図5】位相差の波長分散を示したグラフ。
【図6】透過率の波長分散を示したグラフ。
【符号の説明】
1:積層型封止フィルム 11,12:複屈折性フィルム 3:偏光子 4:偏光板 5:液晶セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/30 G02F 1/1335 510

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏光子の少なくとも片側に、複屈折の波
    長分散特性が相違する複屈折性フィルムの積層体からな
    る積層型封止フィルムを接着してなり、その積層型封止
    フィルムにおける400〜700nmの波長範囲での複屈
    折の波長分散の小さい複屈折性フィルムの遅相軸が、
    複屈折の波長分散の大きい複屈折性フィルムの遅相軸
    と直交すると共に、偏光子の吸収軸と直交する状態にあ
    ることを特徴とする偏光板。
  2. 【請求項2】 複屈折性フィルムの遅相軸方向、進相軸
    方向、及び厚さ方向の屈折率をそれぞれnx、ny、nz
    とした場合に、式:Q=(nx−nz)/(nx−ny)で
    算出されるQ値が0.5〜0.9である複屈折の波長分散
    の小さいフィルムと、前記Q値が0.1〜0.5である複
    屈折の波長分散の大きいフィルムの積層体からなる積層
    型封止フィルムを用いてなる請求項1に記載の偏光板。
  3. 【請求項3】 複屈折が長波長側ほど大きい積層型封止
    フィルムを用いてなる請求項1に記載の偏光板。
  4. 【請求項4】 面内の位相差が180〜370nmである
    積層型封止フィルムを用いてなる請求項1に記載の偏光
    板。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の偏光板を液晶セルの少
    なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示
    装置。
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