JP4974218B2 - 積層光学フィルム、積層光学フィルムを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Description
(2α+30°)<β<(2α+60°)・・・(1)
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
(1)屈折率(nx、ny、nz)
「nx」は面内の屈折率が最大になる方向(すなわち、遅相軸方向)の屈折率であり、「ny」は面内で遅相軸と直交する方向の屈折率であり、「nz」は厚み方向の屈折率である。
(2)面内位相差(Re)
面内位相差(Re)は、23℃、特に明記しなければ波長590nmにおける層(フィルム)の面内位相差値をいう。Reは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Re=(nx−ny)×dによって求められる。なお、本明細書において、Re(550)と示したときは、波長550nmにおける層(フィルム)の面内位相差をいう。また、本明細書に記載される用語や記号に付される添え字の「1」は第1の光学補償層を表し、添え字の「2」は第2の光学補償層を表し、添え字の「3」は第3の光学補償層を表す。例えば、第1の光学補償層の面内位相差をRe1と示す。
(3)厚み方向の位相差(Rth)
厚み方向の位相差(Rth)は、23℃、特に明記しなければ波長590nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差値をいう。Rthは、層(フィルム)の厚みをd(nm)としたとき、Rth=(nx−nz)×dによって求められる。なお、本明細書において、Rth(550)と示したときは、波長550nmにおける層(フィルム)の厚み方向の位相差をいう。また、本明細書においては、例えば、第1の光学補償層の厚み方向の位相差をRth1と示す。
(4)Nz係数
Nz係数は、Nz=Rth/Reによって求められる。
A−1.積層光学フィルムの全体構成
図1(a)は、本発明の好ましい実施形態による積層光学フィルムの概略断面図である。この積層光学フィルム10は、偏光子11と第1の光学補償層12と第2の光学補償層13と第3の光学補償層14とをこの順に備える。図示しないが、必要に応じて、偏光子11と第1の光学補償層12との間に第1の保護層が設けられ、偏光子11の第1の光学補償層12の反対側に第2の保護層が設けられる。図1(b)は、本発明の別の好ましい実施形態による積層光学フィルムの概略断面図である。この積層光学フィルム10’は、偏光子11と第1の光学補償層12と第2の光学補償層13と第3の光学補償層14とをこの順に備える。この積層光学フィルム10’は、偏光子11と第1の光学補償層12との間に、他の光学補償層15をさらに備える。他の光学補償層15は、単層であっても積層体であってもよい。図示しないが、必要に応じて、偏光子11と他の光学補償層15との間に第1の保護層が設けられ、偏光子11の他の光学補償層15の反対側に第2の保護層が設けられる。
(2α+30°)<β<(2α+60°) ・・・(1)。
角度αと角度βとの関係は、好ましくは(2α+35°)<β<(2α+55°)、さらに好ましくは(2α+40°)<β<(2α+50°)、特に好ましくはβ=2α+45°である。
上述のように、第1の光学補償層12は、いわゆるλ/2板として機能し得る。第1の光学補償層がλ/2板として機能することにより、λ/4板として機能する第2の光学補償層の波長分散特性(特に、位相差がλ/4を外れる波長範囲)について、位相差が適切に調節され得る。上記第1の光学補償層は、nx>ny=nzの屈折率楕円体を有する。上記第1の光学補償層の面内位相差Re1は、200〜300nmであり、好ましくは230〜290nm、さらに好ましくは260〜280nmである。ここで、「ny=nz」は、nyとnzが厳密に等しい場合のみならず、nyとnzが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、Nz係数(Rth1/Re1)が、0.9を超え1.1未満であることをいう。
上述のように、第2の光学補償層13は、いわゆるλ/4板として機能し得る。本発明によれば、λ/4板として機能する第2の光学補償層の波長分散特性を、上記λ/2板として機能する第1の光学補償層の光学特性によって補正することによって、広い波長範囲での円偏光機能を発揮することができる。上記第2の光学補償層は、nx>nz>nyの屈折率楕円体を有する。上記第2の光学補償層の面内位相差Re2は、90〜160nmであり、好ましくは110〜155nm、さらに好ましくは130〜150nmである。Nz係数(Rth2/Re2)は、好ましくは0.1〜0.9、さらに好ましくは0.2〜0.8、特に好ましくは0.3〜0.7である。
上記第3の光学補償層14は、nx=ny>nzの屈折率楕円体を有する。ここで、「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、Re3が10nm未満であることをいう。上記第3の光学補償層の厚み方向の位相差Rth3は、適用される液晶パネルの構成に応じて、任意の適切な値に設定され得る。詳細については、後述のB項でも説明するが、第3の光学補償層が液晶セルの一方の側にのみ配置される場合、厚み方向の位相差Rth3は、好ましくは50〜600nm、さらに好ましくは100〜540nm、特に好ましくは150〜500nmである。一方、第3の光学補償層が液晶セルの両側に配置される場合、厚み方向の位相差Rth3は、好ましくは25〜300nm、さらに好ましくは50〜270nm、特に好ましくは75〜250nmである。
本発明の積層光学フィルムは、任意の適切な光学特性を示す光学補償層をさらに備え得る。例えば、上述のように、偏光子と第1の光学補償層との間に他の光学補償層15を備え得る。他の光学補償層15は、単層であっても積層体であってもよい。以下、代表例について説明する。
上記他の光学補償層15は、1つの実施形態においては、nz>nx=nyの屈折率楕円体を示し得る。このような光学補償層(位相差フィルム)をポジティブCプレート(以下、便宜上PCと略称することがある)という。この場合、厚み方向の位相差Rthは、好ましくは−50〜−300nm、さらに好ましくは−70〜−250nm、特に好ましくは−90〜−200nm、最も好ましくは−100〜−180nmである。ここで、「nx=ny」は、nxとnyが厳密に等しい場合のみならず、nxとnyが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、Reが10nm未満であることをいう。
上記他の光学補償層15は、別の実施形態においては、nx>ny>nzの屈折率楕円体を示し得る。この場合、面内位相差Reは、好ましくは80〜300nmである。Nz係数は、好ましくは1<Nz<2の関係を示し、さらに好ましくは1<Nz<1.5である。
上記他の光学補償層15は、さらに別の実施形態においては、nx>ny=nzの屈折率楕円体を示し得る。このような光学補償層(位相差フィルム)をポジティブAプレート(以下、便宜上PAと略称することがある)という。この場合、面内位相差Reは、好ましくは80〜300nmである。ここで、「ny=nz」は、nyとnzが厳密に等しい場合のみならず、nyとnzが実質的に等しい場合も包含する。すなわち、Nz係数(Rth/Re)が、0.9を超え1.1未満であることをいう。
上記他の光学補償層15は、さらに別の実施形態においては、nx>nz>nyの屈折率楕円体を示し得る。このような二軸性の光学補償層(位相差フィルム)を特にZフィルムという。この場合、面内位相差Reは、好ましくは80〜300nmである。Nz係数(Rth/Re)は、好ましくは0.1〜0.9、さらに好ましくは0.2〜0.8、特に好ましくは0.3〜0.7である。
上記他の光学補償層15は、さらに別の実施形態においては、nz>nx=nyの屈折率楕円体を示す層(ポジティブCプレート)と、nx>ny>nzの屈折率楕円体を示し、面内位相差Reが80〜300nmである層との積層体であり得る。当該ポジティブCプレートについては、A−5−1で説明したとおりである。当該nx>ny>nzの屈折率楕円体を示す層については、A−5−2で説明したとおりである。
上記他の光学補償層15は、さらに別の実施形態においては、nz>nx=nyの屈折率楕円体を示す層(ポジティブCプレート)と、nx>ny=nzの屈折率楕円体を示し、面内位相差Reが80〜300nmである層(ポジティブAプレート)との積層体であり得る。当該ポジティブCプレートの詳細については、A−5−1で説明したとおりである。当該ポジティブAプレートの詳細については、A−5−3で説明したとおりである。
上記偏光子11としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。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等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、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等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。これらのなかでも、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素などの二色性物質を吸着させて一軸延伸した偏光子が、偏光二色比が高く特に好ましい。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、1〜80μm程度である。
上記第1の保護層および上記第2の保護層は、偏光板の保護フィルムとして使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース(TAC)等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、(メタ)アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、(メタ)アクリル系、ウレタン系、(メタ)アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開2001−343529号公報(WO01/37007)に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとN−メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
上記各層(フィルム)の積層方法は、任意の適切な方法を採用し得る。具体的には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層される。当該粘着剤層としては、代表的には、アクリル系粘着剤層が挙げられる。アクリル系粘着剤層の厚みは、好ましくは1〜20μm、さらに好ましくは5〜12μmである。
B−1.液晶パネルの全体構成
図3(a)は、本発明の1つの実施形態による液晶パネルの概略断面図である。この液晶パネル100は、液晶セル20と;液晶セル20の一方の側(図示例ではバックライト側)に配置された本発明の積層光学フィルム10と;液晶セル20の一方の側(図示例では視認側)に配置された積層フィルム30とを備える。積層フィルム30は、上述の、偏光子11と第1の光学補償層12と第2の光学補償層13とをこの順に備える。図示しないが、積層フィルム30は、例えば、偏光子11と第1の光学補償層12との間に任意の適切な他の光学補償層をさらに備え得る。また、積層フィルム30は、必要に応じて、偏光子11と第1の光学補償層12との間に第1の保護層が設けられ、偏光子11の第1の光学補償層12の反対側に第2の保護層が設けられる。図示するように、積層光学フィルム10および積層フィルム30は、光学補償層が設けられている側が液晶セル20側となるように配置されている。なお、図示例とは異なり、積層光学フィルム10が視認側に配置され、積層フィルム30がバックライト側に配置されていてもよい。
(2α+30°)<β<(2α+60°)・・・(1)。
角度αと角度βとの関係は、好ましくは(2α+35°)<β<(2α+55°)、さらに好ましくは(2α+40°)<β<(2α+50°)、特に好ましくはβ=2α+45°である。
上記液晶セル20は、一対の基板21、21’と、基板21、21’間に挟持された表示媒体としての液晶層22とを有する。一方の基板(カラーフィルター基板)21には、カラーフィルターおよびブラックマトリクス(いずれも図示せず)が設けられている。他方の基板(アクティブマトリクス基板)21’には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)(図示せず)と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線(図示せず)およびソース信号を与える信号線(図示せず)と、画素電極(図示せず)とが設けられている。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板21’側に設けてもよい。上記基板21、21’の間隔(セルギャップ)は、スペーサー(図示せず)によって制御されている。上記基板21、21’の液晶層22と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜(図示せず)が設けられている。
図3(a)および(b)に示すように、第3の光学補償層14が液晶セル20の一方の側にのみ配置されている場合、当該第3の光学補償層の厚み方向の位相差Rth3は、好ましくは50〜600nm、さらに好ましくは100〜540nm、特に好ましくは150〜500nmである。一方、図3(c)に示すように、第3の光学補償層14が液晶セル20の両側に配置されている場合、それぞれの第3の光学補償層の厚み方向の位相差Rth3は、好ましくは、一方に配置されている場合の厚み方向の位相差の略半分である。すなわち、好ましくは25〜300nm、さらに好ましくは50〜270nm、特に好ましくは75〜250nmである。
上記各層(フィルム)の積層方法は、任意の適切な方法を採用し得る。具体的には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層を介して積層される。
10’ 積層光学フィルム
11 偏光子
12 第1の光学補償層
13 第2の光学補償層
14 第3の光学補償層
15 他の光学補償層
20 液晶セル
100 液晶パネル
100’ 液晶パネル
100” 液晶パネル
Claims (4)
- 偏光子と、
屈折率楕円体がnx>ny=nzの関係を示し、面内位相差Re1が200〜300nmである第1の光学補償層と、
屈折率楕円体がnx>nz>nyの関係を示し、面内位相差Re2が90〜160nmである第2の光学補償層と、
屈折率楕円体がnx=ny>nzの関係を示す第3の光学補償層とを少なくともこの順で備え、
該偏光子の吸収軸と該第1の光学補償層の遅相軸とがなす角度αと、該偏光子の吸収軸と該第2の光学補償層の遅相軸とがなす角度βとが、下記式(1)を満足し、
該角度αが8〜22°である、積層光学フィルム:
(2α+30°)<β<(2α+60°)・・・(1)
ここで、角度αおよび角度βは、偏光子の吸収軸に対して反時計回りに規定した値である。 - 液晶セルと、請求項1に記載の積層光学フィルムとを有する、液晶パネル。
- 前記液晶セルがVAモードである、請求項2に記載の液晶パネル。
- 請求項2または3に記載の液晶パネルを有する、液晶表示装置。
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