JP3336099B2 - 視角補償板、楕円偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、見る角度（視角）によ
る液晶セルの視認性の変化の補償に好適な視角補償板、
並びにそれを用いた楕円偏光板及び液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【発明の背景】液晶表示装置がパーソナルコンピュータ
やワードプロセッサ、データターミナル装置やテレビ等
の種々の表示画面として普及するなか、良好に視認でき
る視角範囲としての視野角の狭さが指摘されている。ち
なみにＴＦＴ型液晶表示装置では、正面から見たときの
表示品位をＣＲＴ以上のものとしえても、上下方向から
の視点では非対称性を示して上下の一方、通常は上側か
らの視角が狭いことが指摘されている。

【０００３】前記視野角の狭さの問題は、特にテレビや
大画面表示装置などのように各人各様の角度から見るも
のにおいては、パーソナルユースのものに比べてより重
大な問題点となることが指摘されており、視野角の拡大
が強く望まれている。

【０００４】

【従来の技術】従来、前記の視野角拡大手段としては、
配向分割方式、容量結合画素分割方式が知られていた。
いずれの方式も、一の画素を異なる二領域に分割するこ
とにより互いの視角の非対称性を補って、面積平均とし
て対称性のある視角特性が得られるようにしたものであ
る。

【０００５】しかしながら、いずれの方式においても画
素を分割した領域の界面でディスクリネーション（配向
の乱れ）が生じることによりコントラスト比が低下する
問題点があった。また液晶セルの内部に対して改良を加
える方式であるため、セル作製工程の繁雑化やセル製造
の歩留の低下などに加えて、新規な製造設備を導入する
必要を伴うなどの問題点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶セルの
外側に配置することにより視角による液晶セルの非対称
な視認性の変化を補償できて視野角を拡大でき、薄くて
軽く視野角に優れるＴＦＴ型等の液晶表示装置を形成し
うる、従って従来のセルをそのまま使用しうる技術の開
発を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、屈折率が楕円
状の異方性を示し、その楕円状屈折率における屈折率の
最大方向が板面に対し交差する状態にある傾斜位相差板
と、板面の垂直方向における位相差の相違が前記傾斜位
相差板に対して５０％以内の位相差板とを、それらの板
面方向の遅相軸が直交するように積層してなることを特
徴とする視角補償板、並びにその視角補償板と偏光板と
の積層体からなることを特徴とする楕円偏光板、及び前
記視角補償板を液晶セルの少なくとも片側に有すること
を特徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【０００８】

【作用】上記の構成により、板面の垂直方向すなわち正
面から見た場合の位相差が少なく、あるいは無く、板面
と交差する方向すなわち斜め方向から見た場合には位相
差が発現し、かつその位相差が視角により変化する非対
称な位相差特性を示す視角補償板を得ることができ、そ
れを用いて液晶セルの視角変化に伴う非対称な視認性の
変化を補償して視野角を向上させることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の視角補償板は、屈折率が楕円状の異
方性を示し、その楕円状屈折率における屈折率の最大方
向が板面に対し交差する状態にある傾斜位相差板と、板
面の垂直方向における位相差の相違が前記傾斜位相差板
に対して５０％以内の位相差板とを、それらの板面方向
の遅相軸が直交するように積層したものからなる。その
例を図１に示した。これは、傾斜位相差板１からなるも
の同士を積層したものである。

【００１０】本発明において用いる傾斜位相差板は、屈
折率が楕円状の異方性を示し、その楕円状屈折率におけ
る屈折率の最大方向が図１の矢印の如く板面に対し交差
する状態にあるものであるが、かかる傾斜位相差板は例
えばネマチック配向した液晶高分子からなるフィルムな
どとして得ることができる。

【００１１】前記液晶高分子としては、ネマチック配向
をとりうるものが用いられ、その種類については特に限
定はない。ちなみに、かかる液晶高分子の例としては、
液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲ
ン）が高分子の主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型
のものなどがあげられる。主鎖型の液晶高分子の具体例
としてはネマチック配向性のポリエステル系液晶高分子
などがあげられる。

【００１２】側鎖型の液晶高分子の具体例としては、ポ
リシロキサン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート
又はポリマロネートを主鎖骨格とし、側鎖としてネマチ
ック配向付与性のパラ置換環状化合物単位からなるメソ
ゲン部を有するものなどがあげられる。

【００１３】前記のパラ置換環状化合物単位としては、
例えばパラ置換芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環
単位等からなるネマチック液晶性を示す低分子液晶化合
物などがあげられる。より具体的には例えば、アゾメチ
ン形、アゾ形、アゾキシ形、エステル形、ビフェニル
形、フェニルシクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の
ものなどがあげられる。パラ置換環状化合物単位におけ
るパラ位における末端置換基としては、低分子液晶性化
合物における通例の置換基であってよく、シアノ基、ア
ルキル基、アルコキシ基などが一般的である。

【００１４】好ましく用いうる液晶高分子は、その重量
平均分子量がゲルパーミェションクロマトグラフ法によ
るポリスチレン換算に基づき、０．２万〜２０万のもの
である。その分子量が０．２万未満では強度に優れる傾
斜位相差板を得にくく、２０万を超えると粘度の増加で
配向性が低下し、配向処理に多時間を要する。

【００１５】また好ましく用いうる液晶高分子は、固定
化した配向の安定性の点よりそのガラス転移点が使用温
度よりも高いものである。ちなみに常温付近で使用する
場合、ガラス転移点が３０℃未満の液晶高分子では固定
化した液晶構造が変化して機能低下を誘発する場合があ
る。

【００１６】液晶高分子からなる傾斜位相差板の形成
は、例えば配向処理面上に液晶高分子の溶液を展開して
熱処理し、液晶高分子を斜め配向させた後、それを冷却
して必要に応じ配向処理面より剥離する方法などにより
行うことができる。

【００１７】前記の配向処理面としては、液晶高分子を
チルト角を有する状態に斜め配向させうるものであれば
よく、例えば低分子液晶化合物の配向処理に公知のもの
を用いることができる。その例としては、ガラス板や高
分子フィルム等からなる適宜な基板上にポリイミドやポ
リビニルアルコール等の薄膜を形成してその表面をラビ
ング処理したもの、酸化珪素を斜方蒸着したものなどが
あげられる。

【００１８】液晶高分子の展開は例えば、液晶高分子を
適宜な溶媒に溶解させて溶液とし、それをスピンコート
法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、デ
ィップコート法、流延成膜法等の適宜な方法で薄層展開
し、それを乾燥処理して溶媒を除去する方法などにより
行うことができる。また液晶高分子を等方相を呈する状
態に加熱溶融させ、その温度を維持しつつ薄層に展開す
る方法等の溶媒を使用しない方法などによっても行うこ
とができる。

【００１９】展開した液晶高分子を配向させるための熱
処理は、液晶高分子のガラス転移点から等方相を呈する
溶融状態までの温度範囲に加熱することにより行うこと
ができる。なお配向状態を固定化するための冷却条件に
ついては特に限定はなく、通例前記の熱処理を２００℃
以下の温度で行いうることから、自然冷却方式が一般に
採られる。

【００２０】ちなみに液晶高分子をポリイミド系ラビン
グ膜上に展開して熱処理するとそのラビング方向に配向
させることができるが、その場合にポリイミドを８０〜
２００℃、就中１００〜２００℃のキュア温度で処理す
ることにより液晶高分子のチルト角を約４０度以下の範
囲で制御することができる。液晶高分子のチルト角は補
償対象の液晶セルにおける視角特性に応じて適宜に決定
される。

【００２１】冷却により固定化処理を終えて形成され
た、所定のチルト角でネマチック配向した液晶高分子系
の傾斜位相差板は、必要に応じて配向処理面より剥離回
収されるが、その回収については例えば、長鎖アルキル
基等からなる離型性側鎖を有するラビング膜形成材を用
いる方式や、炭素数８〜１８のアルキル鎖を有するシラ
ン化合物を表面に結合修飾させたガラス板に配向処理面
を形成する方式などの適宜な方式を必要に応じて適用す
ることができる。

【００２２】傾斜位相差板の厚さは、補償対象の液晶セ
ルにおける視角特性や傾斜位相差板の位相差特性などに
応じて適宜に決定される。液晶高分子系のものの場合に
は柔軟性等の点より５００μm以下、就中１〜１００μm
とされる。なお柔軟な傾斜位相差板は、湾曲面や大面積
面等への適用が容易な視角補償板が得られやすい利点を
有している。

【００２３】傾斜位相差板との積層に用いられる位相差
板は、板面の垂直方向における位相差の相違が積層する
傾斜位相差板に対して５０％以内、好ましくは可及的に
少ないものである。これにより板面の垂直方向における
傾斜位相差板の位相差を相殺低減できて視角補償板の当
該方向における位相差を低減、ないし無くすことができ
る。

【００２４】前記積層用の位相差板としては、本発明に
おいては１枚の傾斜位相差板にても斜めからの視角によ
る位相差に相違をもたせうることから、例えばポリメチ
ルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリビニルアル
コール、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポ
リアリレート、ポリスチレンの如き適宜なプラスチック
からなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルム
などからなるものも用いうるが、好ましく用いうるもの
は傾斜位相差板である。

【００２５】すなわち視角補償板を形成する積層用の位
相差板の好ましい組合せは、上記図例の実施例の如く傾
斜位相差板同士の組合せである。傾斜位相差板同士の組
合せとすることにより、各傾斜位相差板に基づく斜めか
らの視角による位相差の相違を複合させることができ、
かつ遅相軸直交の積層方式と連関して上下方向と左右方
向との前記位相差の相違を複合させた状態で当該位相差
に効率よく相違をもたせることができる。

【００２６】なお前記において積層する傾斜位相差板な
いし位相差板は、位相差の制御等を目的に板形成単位を
２層又は３層以上重畳させたものとして形成されていて
もよい。また傾斜位相差板との積層に用いる複屈折性フ
ィルムの厚さは、補償すべき位相差等に応じて適宜に決
定することができ、一般には柔軟性等の点より単層フィ
ルムに基づき５００μm以下、就中１００μm以下であ
る。

【００２７】本発明の視角補償板の形成は、傾斜位相差
板と所定の位相差板とを、それらの板面方向の遅相軸が
図１の矢印の如く直交するように積層することにより行
うことができる。積層に際しては、必要に応じて例えば
アクリル系、ゴム系、シリコーン系等の粘着剤やホット
メルト系接着剤などの適宜な接着剤を用いうる。なお作
業精度等に伴う直交状態の従来程度の誤差は許容され
る。

【００２８】用いる接着剤は、透明性や耐候性等に優れ
るものが好ましく、また各機能フィルムの光学特性の変
化防止等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い。さらに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。接着剤層の付設は、塗
工方式やセパレータ上に設けたものの移着方式など適宜
な方式で行ってよい。

【００２９】本発明の視角補償板は、視角による液晶セ
ルの視認性の変化を補償して液晶表示装置の視野角の拡
大などに好ましく用いうるが、その場合、視角補償板は
単体で用いることもできるし、偏光板との積層体などと
して適宜な形態で用いることができる。

【００３０】本発明の視角補償板を偏光板と積層するこ
とで楕円偏光板を得ることができる。その楕円偏光板の
例を図２に示した。２が偏光板、４が視角補償板であ
る。なお３は接着剤層である。

【００３１】偏光板としては、偏光機能を有する適宜な
ものを用いうるが一般には偏光フィルムからなるものが
用いられる。その偏光フィルムについては特に限定はな
く、例えばポリビニルアルコール系フィルム、部分ホル
マール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・
酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性
高分子フィルムにヨウ素及び／又は二色性染料を吸着さ
せて延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物
やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フ
ィルムなどがあげられる。偏光フィルムの厚さは通例５
〜８０μmであるが、これに限定されない。

【００３２】偏光板は、偏光フィルムそのものであって
もよいし、偏光フィルムの片側又は両側に透明保護層を
設けたものであってもよい。透明保護層の形成には、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、その例としてはポリエステル
系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネー
ト系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ
オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、アセテート系樹脂
の如きポリマーなどがあげられ、ポリエステルやトリア
セチルセルロースの如く光透過率や強度に優れるものが
好ましい。

【００３３】なお前記の偏光板や視角補償板は、例えば
サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノール系化合
物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート
系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処
理する方式などにより紫外線吸収能をもたせたものであ
ってもよい。接着剤としては上記のものなどが例示でき
る。なお接着剤層が粘着層の場合には、実用に供するま
での間その表面をセパレータ等で保護しておくことが好
ましい。

【００３４】本発明の視角補償板は、上記したように液
晶表示装置の視野角拡大等に好ましく用いうるものであ
るが、その場合、液晶表示装置の形成にはかかる視角補
償板を液晶セルの片側又は両側に配置することができ
る。なお視角補償板は、楕円偏光板としたものとして配
置することもできる。視角補償板の配置位置は、液晶セ
ルと偏光板の間が一般的であるが、これに限定されな
い。液晶セルにおける視角特性の非対称性を補償する視
角補償板を配置することで、広い視野角を達成すること
ができる。

【００３５】図３に、視認側となる液晶セルの片側に視
角補償板を配置したタイプの液晶表示装置を例示した。
５が液晶セルであり、その他の符号は上記に準じる。な
お視角補償板等は接着剤層等を介して装置本体に固定す
ることもできる。視角補償板を適用する対象の液晶セル
は任意であり、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の適宜なタイプの液晶セル
に適用することができる。

【００３６】実施例１ 上式で表されるアクリル系モノマー単位からなるポリマ
ーをクロロホルムに溶解させ、その溶液をフローコート
法にてガラス板上に形成したポリイミド系ラビング膜の
上にスピンコート方式で展開し、加熱乾燥させたのちそ
れを１２０℃で３０分間熱処理したのち冷却させ、形成
されたチルト角が約２０度のネマチック構造の厚さ約２
μmの液晶高分子フィルムからなる、楕円状屈折率にお
ける屈折率の最大方向が板面に対し前記チルト角にて交
差する傾斜位相差板を形成し、その２枚をそれらの板面
方向の遅相軸が直交するように厚さ２０μmのアクリル
系粘着剤層を介し積層して視角補償板を得た。

【００３７】なお前記において、積層した傾斜位相差板
における板面の垂直方向における位相差はほぼ同じであ
った。またポリイミド系ラビング膜は、ｎ−メチルピロ
リドン／ジメチルホルムアミド混合溶媒にピロメリット
酸二無水物とジアミノジフェニルエーテルを溶解させた
溶液をスピンコートし、それを１００℃で１時間キュア
させたのちラビング処理したものである。

【００３８】比較例 ポリカーボネートフィルムを１６０℃で一軸延伸してな
る、板面の垂直方向における位相差がほぼ同じの位相差
板の２枚をそれらの板面方向の遅相軸が直交するように
厚さ２０μmのアクリル系粘着剤層を介し積層して視角
補償板を得た。

【００３９】評価 実施例、比較例で得た視角補償板について、その一方の
位相差板の遅相軸方向における視角による位相差の変化
を調べた。その結果を図４に示した。なおグラフの縦軸
は、リターデーション値（△ｎｄ：複屈折率の差と厚さ
の積）を示す。

【００４０】

【発明の効果】本発明の視角補償板によれば、液晶セル
の外側に配置することで視角の変化による液晶セルの非
対称な位相差変化等による視認性の変化を補償すること
ができ、従来の液晶セルに変更を加える必要なく視野角
が広く、軽量性、薄型性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】視角補償板の実施例の説明斜視図

【図２】楕円偏光板の実施例の断面図

【図３】液晶表示装置の実施例の断面図

【図４】視角による位相差の変化を示したグラフ

【符号の説明】 １：傾斜位相差板 ２：偏光板 ３：接着剤層 ４：視角補償板 ５：液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−204402（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−157913（ＪＰ，Ａ) (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】 屈折率が楕円状の異方性を示し、その楕
   円状屈折率における屈折率の最大方向が板面に対し交差
   する状態にある傾斜位相差板と、板面の垂直方向におけ
   る位相差の相違が前記傾斜位相差板に対して５０％以内
   の位相差板とを、それらの板面方向の遅相軸が直交する
   ように積層してなることを特徴とする視角補償板。
2. 【請求項２】 傾斜位相差板に積層する位相差板も傾斜
   位相差板である請求項１に記載の視角補償板。
3. 【請求項３】 傾斜位相差板がネマチック配向した液晶
   高分子からなる請求項１又は２に記載の視角補償板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の視角補償板と偏光
   板との積層体からなることを特徴とする楕円偏光板。
5. 【請求項５】 請求項１〜３に記載の視角補償板を液晶
   セルの少なくとも片側に有することを特徴とする液晶表
   示装置。