JP3811395B2

JP3811395B2 - 意匠性の高い半透過反射板、半透過反射板付き偏光板、およびそれを用いた半透過反射液晶表示装置

Info

Publication number: JP3811395B2
Application number: JP2001379050A
Authority: JP
Inventors: 和孝原; 洋恵前田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP2003177399A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置（以下、「ＬＣＤ」と略称することがある。）に使用される意匠性の高い半透過反射板、半透過反射板付き偏光板、およびそれを用いた半透過反射液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤは、卓上電子計算機、電子時計、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサ等に使用され、近年急激にその需要が増加しており、携帯電話や個人携帯情報端末などの半透過反射ディスプレイの伸びが著しい。
【０００３】
従来、ＬＣＤの表示特性を向上させるために、偏光板に半透過反射板を積層してなる半透過反射型偏光板を、通常液晶セルの裏側に設け、液晶表示装置を比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側（表示側）からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気で使用する場合には、半透過反射型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示する方法が採用されている。即ち、半透過反射型偏光板は、明るい雰囲気下ではバックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的暗い雰囲気下では内蔵光源を用いて使用できるため、液晶表示装置の形成に有用である。
【０００４】
ところで、時計や家電機器への組み込み表示装置用の半透過反射液晶表示装置において、偏光板、反射板、半透過反射板を着色し、特有の色を呈示せしめることにより、視認性・意匠性の向上を図る場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、染料や顔料による着色は、基本的に吸収による着色であり、明るい表示を得るためには好ましくなかった。また、金属蒸着半透過反射膜では、反射色／透過色ともに金属種と成膜厚みによって色調が一義的に決定されるため、反射板として実用可能な金属種が、銀、金、白金、クロム、チタン、銅とそれらの合金程度と限られ、色調の自由度は狭かった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記従来の問題を解決するため、特定の波長の光線を反射／透過する干渉フィルターを用いることにより表示を着色することができ、また干渉フィルターは基本的に透過しない光線は反射し吸収は行わないため吸収損失の少ない明るい表示が実現できる、意匠性の高い半透過反射板、半透過反射板付き偏光板を提供することを目的とする。また、それを用いた半透過反射液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明の半透過反射板は、液晶表示装置に用いる半透過反射板であって、可視光波長帯域内の特定波長域を透過あるいは反射する干渉型半透過反射板を用いてなり、前記干渉型半透過反射板が、屈折率の異なる樹脂材料が多層積層されたものであり、光の吸収損失を生じることなく反射色と透過色を変化させ、意匠性を高めたことを特徴とする。
【０００８】
したがって、本発明の半透過反射板は、従来の着色半透過反射板とは着色原理が全く異なるものであり、干渉フィルターの構造を所望の色の光を吸収あるいは反射するように設計することにより所望の色表示を実現することができるため、色調の選択の自由度を著しく拡大することができる。また、干渉フィルターは基本的に透過しない光線は反射し吸収は行わないため、吸収損失の少ない明るい表示が実現でき、染料や顔料による着色と比べて、明るい表示を実現できる。また、干渉フィルターを用いて色を発現しているため、染料や顔料による着色と比べて、経時劣化がなく、長期に亘って安定した色調が得られるなど、種々の長所を有している。
【０００９】
前記半透過反射板は、真空中での多層積層法によって形成することができる。樹脂材料の多層積層構造は、樹脂材料の精密塗工、または屈折率の異なる樹脂の多層押出しフィルムの精密延伸によって形成することができ、樹脂材料としては液晶ポリマー樹脂材料が好ましく用いられる。また、前記半透過反射板において、前記屈折率の異なる樹脂材料が、屈折率の異なる１／４から１／２波長の厚みを有する薄膜層であり、前記多層が、２層以上であってもよい。
【００１０】
また前記半透過反射板においては、その表面に光拡散性を有する凹凸構造が形成されていてもよい。
【００１１】
次に、本発明の半透過反射板付き偏光板は、前記半透過反射板と、偏光板を貼り合わせたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の半透過反射液晶表示装置は、前記半透過反射板または前記半透過反射板付き偏光板を備えていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の半透過反射板,半透過反射板付き偏光板および半透過反射液晶表示装置には、偏光を実質的に保存する光拡散板を組合せることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の半透過反射板は、可視光波長帯域内の特定波長域を透過あるいは反射する干渉型半透過反射板を用いてなり、光の吸収損失を生じることなく反射色と透過色を変化させることにより、意匠性を高めたものである。
【００１５】
本発明において、特定波長は所望する色調に合せて適宜選択すればよい。この特定の波長帯域の光を透過し他の波長帯域の光を反射する干渉フィルターを用いて半透過反射板を形成することにより、上記機能を付与することができる。例えば、屈折率の異なる１／４〜１／２波長の厚みを有する薄膜層を、２層以上多層積層することによって、可視領域（波長400-700nm）において特定の波長帯域の光を透過あるいは反射させることにより、吸収損失の無い明るい着色を実現することが出来る。
【００１６】
本発明の半透過反射板を、偏光板を上下２枚用いる液晶表示装置に配置する場合は、基材上に干渉半透過反射層を形成した後、これを下板側（バックライト側）偏光板に貼り合わせて用いる。
【００１７】
前記基材としては、光透過性基材が好ましく、プラスチックフィルム等の高分子基材やガラス板等の無機基材を用いることができる。高分子基材としては、例えば、ポリエチレンテルフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の樹脂を使用することができる。また、基材として液晶基板（液晶セル基板ともいう）を使用してもよく、ガラス基板、プラスチック基板等従来公知のものを、それぞれ用途に応じて適宜使用することもできる。さらに反射偏光子と組み合わせ、光利用効率を上げる場合には、位相差を有さない無延伸ＰＥＴ、無延伸ＰＣ、ＪＳＲ製の「ＡＲＴＯＮ」等が好適である。
【００１８】
また、偏光板を上板（視認側）一枚しか使わない円偏光モードの液晶表示装置に配置する場合は、液晶セルに別途作製した干渉型半透過反射板を貼り合わせることができる。また、液晶表示装置のセルそのものの表面に干渉半透過反射層を形成することもでき、これにより半透過反射液晶基板が形成される。この場合、干渉半透過反射層は、液晶表示装置の液晶面側／外側面側のどちら側に形成されていてもよい。
【００１９】
本発明の干渉型半透過反射板は、例えば、真空中で金属酸化物、無機酸化物又は誘電体を多層積層する方法によって形成することができ、光透過性を有する金属酸化物、無機酸化物又は誘電体の蒸着膜とするのがよい。具体的には、一般的な干渉フィルター作成方法である真空蒸着、スパッタリング、ＥＢ等を用いて、屈折率の異なる薄層を厚み制御しながら上記基材上に多層薄膜を形成することにより、多層積層体を得ることができる。多層薄膜を形成しうる材料としては、例えば、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ、ＺｒＯ₂−ＴｉＯ₂等を挙げることができる。
【００２０】
また、多層積層体は、屈折率の異なる樹脂材料を、上記基材や液晶セル基板等に精密薄層塗工して多層薄膜を形成する方法にて得ることもできる。この場合、樹脂材料として液晶ポリマーを用い、自発的な屈折率差を有する内部構造の発現によって得られる干渉型半透過反射板とすることもできる。
【００２１】
また、屈折率の異なる樹脂の押出し積層品を準備し、これを精密延伸して厚みを制御する方法にても干渉型半透過反射板を得ることができる。
【００２２】
このようにして得られた干渉型半透過反射板は、干渉層を形成するために用いた基材（例えば、ガラス板、ＰＥＴフィルム等）が平滑鏡面状であった場合には鏡面反射的な性質が強く、正反射方向は明るいが斜め方向は全く表示が見えないという、液晶表示装置用途としては使用用途が限定される物となる。そこで、組み合わせる偏光板との貼り合わせ面側、あるいは液晶表示装置との貼り合わせ面側、あるいは液晶表示装置の表面側の偏光板に、光散乱板を組み合わせることにより、光の入射方向によらず明るい均一な表示を得ることができる。組み合わせる光散乱板の拡散度は、望ましくはヘイズ３０％以上、さらに望ましくは４０％以上であるのがよい。また、光散乱板がもたらす偏光度低下は５％以下に抑えるのが望ましく、より望ましくは２％以下、さらに望ましくは１％以下である。
【００２３】
上記の光散乱板は、等方性の樹脂中に屈折率の異なる等方性粒子を包埋することにより得ることができる。包埋する等方性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などを挙げることができる。包埋される等方性粒子としては、例えば、ガラス球のような無機質微粒子の他、エポキシ樹脂微粒子、アクリル樹脂微粒子のような有機微粒子を挙げることができ、また、包埋樹脂中に分散した油滴などを用いることもできる。
【００２４】
光拡散板を用いない場合には、干渉半透過反射層を形成するために用いる基材フィルムとして、表面に凹凸を有するフィルムを使用することができる。表面凹凸形成方法としては、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式等を挙げることができる。また、干渉半透過反射層形成後に、金型プレスや刻印ロールによるエンボス加工等を施し、表面に凹凸形状を作製する手段を用いて拡散反射特性を付与することもできる。
【００２５】
また、本発明の干渉型半透過反射板、およびこれに偏光板を貼り合わせた半透過反射板付き偏光板には、液晶セル等の部材と接着するための粘着層を設けることもできる。粘着層の形成に用いる粘着剤は、特に限定はなく、例えば、アクリル系、シリコーン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリエーテル系、ゴム系等の適宜なものを用いることができる。粘着層は必要に応じて必要な面に設ければよい。粘着層の厚さについても、特に限定はなく、通常１０〜３０μｍである。
【００２６】
なお、設けた粘着層が表面に露出する場合には、その粘着層を実用に供するまでの間、汚染防止等を目的に、セパレータ（離型フィルム）にてカバーすることが好ましい。セパレータは、適宜な薄葉体に、必要に応じシリコーン系、長鎖アルキル系、フッ素系、硫化モリブデン等の剥離剤をコートする方式などにより形成することができる。
【００２７】
また、本発明の干渉型半透過反射板および半透過反射板付き偏光板は、液晶セルのバックライト側に配置し、従来に準じた適宜な構造を有するものとして半透過反射液晶表示装置を形成することができる。また、半透過反射液晶基板を用いる場合も、従来に準じて、半透過反射液晶表示装置を形成することができる。したがって、液晶表示装置を形成する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を用いたものであってよい。
【００２８】
また、半透過反射液晶表示装置の形成に際しては、例えば位相差板（１／２波長板、１／４波長板）や、プリズムアレイシート、レンズアレイシート等の適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに制限されるものではない。
【００３０】
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）／ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の１／４λ、厚２０層積層膜の薄膜延伸フィルムからなる、反射色が緑色を示す干渉フィルター機能を有する半透過反射板に、ヘイズ８８％相当の拡散粘着材（光散乱板）を貼り合わせた。この光学特性を評価するために、色差計（スガ試験器製、カラーテスター）を用いて、Ｌ、a、ｂ値を測定した。その結果を表１に示す。
【００３１】
また、半透過反射板のスペクトル特性を、分光光度計ＵＶ−２４００（島津製作所製）を用いて測定したところ（図１）、反射は彩度の高い緑色を示し、透過は彩度の高い紫色を示した。
【００３２】
尚、用いた拡散粘着材（光散乱板）は、屈折率１．４４で粒度分布中心直径４μｍのシリカ系中実真球微粒子を、屈折率１．４８のアクリル系粘着材中に２５ｗｔ％混合し、２８μｍ厚に製膜して得た。得られた充填物含有粘着材は、ヘイズ８８％で後方散乱が２％以下、偏光度低下は１％以下で、良好な拡散体であった。
【００３３】
（実施例２）
ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂の多層蒸着膜からなる、反射色が赤色を示す干渉フィルター機能を有する半透過反射板（図１にスペクトル特性を示す）に、実施例１で用いたものと同じヘイズ８８％相当の拡散粘着材（光散乱板）を貼り合わせた。この光学特性を、実施例１と同様にして測定した。その結果を表１に示す。これに、偏光板（日東電工製、「ＥＧＷ１２２６ＤＵ」）を積層し液晶表示装置に貼り合わせたところ、反射は彩度の高い赤色を示し、透過は彩度の高い青色を示し、意匠性の高い外観が得られた。
【００３４】
（比較例１）
オリエント化学工業製赤色染料バリオゾールレッド３３０４Ｚを、アクリル系粘着材中に２ｗｔ％分散して得られた着色粘着材を、２５μｍ厚に成膜した後、これに半透過反射板付き偏光板（日東電工製、「Ｆ４２０５Ｐ１」）に貼り合わせることで着色半透過反射偏光板を得た。この場合、表１に示すように、着色は得られるが吸収損失が大きく、反射／透過共に明るさが低下した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明の半透過反射板によれば、可視光波長帯域内の特定波長域を透過あるいは反射する干渉型半透過反射板を用いてなり、前記干渉型半透過反射板が、屈折率の異なる樹脂材料が多層積層されたものであり、光の吸収損失を生じることなく反射色と透過色を変化させているため、この半透過反射板またはこの半透過反射板付き偏光板を半透過液晶表示装置に用いることにより、可視領域（波長400-700nm）において特定の波長帯域の光を透過あるいは反射させることで、パネル表示の意匠性を高めることができるとともに、吸収損失のない明るい着色を実現することができる。
【００３７】
また、本発明の半透過反射板によれば、干渉フィルターの構造を所望の色の光を吸収あるいは反射するように設計することにより、所望の色表示を実現することができるため、色調の選択の自由度を著しく拡大することができる。また、干渉フィルターは基本的に透過しない光線は反射し吸収は行わないため、吸収損失の少ない明るい表示が実現でき、染料や顔料による着色と比べて、明るい表示を実現できる。また、干渉フィルターを用いて色を発現しているため、染料や顔料による着色と比べて、経時劣化がなく、長期に亘って安定した色調が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半透過反射板（干渉フィルター）の透過特性を示す図である。

Claims

液晶表示装置に用いる半透過反射板であって、可視光波長帯域内の特定波長域を透過あるいは反射する干渉型半透過反射板を用いてなり、前記干渉型半透過反射板が、屈折率の異なる樹脂材料が多層積層されたものであり、光の吸収損失を生じることなく反射色と透過色を変化させ、意匠性を高めたことを特徴とする半透過反射板。
干渉型半透過反射板が、真空中での多層積層法によって形成されたものである請求項１に記載の半透過反射板。
多層積層が、樹脂材料の精密塗工によって形成されたものである請求項１または２に記載の半透過反射板。
樹脂材料が、液晶ポリマー樹脂材料である請求項１〜３のいずれかに記載の半透過反射板。
前記屈折率の異なる樹脂材料が、屈折率の異なる１／４から１／２波長の厚みを有する薄膜層であり、前記多層が、２層以上である請求項１〜４のいずれかに記載の半透過反射板。
多層積層が、屈折率の異なる樹脂の多層押出しフィルムの精密延伸によって形成されたものである請求項１に記載の半透過反射板。
半透過反射板表面に光拡散性を有する凹凸構造が形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の半透過反射板。
請求項１〜６のいずれかに記載の半透過反射板と、偏光板を貼り合わせたことを特徴とする半透過反射板付き偏光板。
請求項１〜６のいずれかに記載の半透過反射板または請求項７に記載の半透過反射板付き偏光板を備えていることを特徴とする半透過反射液晶表示装置。
さらに、偏光を実質的に保存する光拡散板を組み合わせた請求項１〜７のいずれかに記載の半透過反射板。
さらに、偏光を実質的に保存する光拡散板を組み合わせた請求項８に記載の半透過反射板付き偏光板。
さらに、偏光を実質的に保存する光拡散板を組み合わせた請求項９に記載の半透過反射液晶表示装置。