JPH03109508A - 光学位相差素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光学位相差素子に関し、特にラップトツブパソ
コンや日本語ワードプロセッサーのデスプレイとして使
用されている白黒液晶表示パネルに好適な、光路差の入
射角依存性の小さい光学位相差素子に関する。

［従来の技術］ 光学位相差素子は最近の光学技術の発展に伴いその用途
が拡大しており、例えば白黒５ＴＮ（Ｓ−ｕｐｅｒ　Ｔ
ｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶表示パネルに使
用されている。この表示パネルにおいては、着色の原因
となる液晶固有の複屈折を光学位相差素子により補償す
ることで無彩色化が図られている。この方法の一つに駆
動用液晶セルと同じＳＴＮ型液晶セルを光学位相差素子
として用いる方法があり、商品化されている。またＳＴ
Ｎ型液晶セルと固有複屈折値が同符号、すなわち正であ
るポリカーボネート樹脂やポリビニルアルコール樹脂の
異方性配向フィルムまたはシートを光学位相差素子とす
る方法が検討されている。これにより表示パネルの軽量
化、光線透過率の向上が図られる（ＮＩＫＫＥＩＭＩＣ
ＲＯＤＥＶＩＣＥＳ　１０．ＰＰ、５４〜５７　（１９
８８））　、更に総合的に特性が優れた表示パネルが得
られるものとして２枚以上の固有複屈折値が正であるポ
リカーボネート樹脂やポリビニルアルコール樹脂の異方
性配向フィルムまたはシートを面内の屈折率楕円の長軸
方向が互に交差するように重ね合わせた光学位相差素子
が提案されている。しかしながら、これら従来の光学位
相差素子には光の入射角による光路差の変化が大きいと
いう欠点があり、白黒液晶表示パネルに使用した場合、
斜方向の補償が適正に行なわれなく着色し、視野角が狭
くなる問題がある。

［発明が解決しようとする課ｌａ］ 本発明の目的は上記従来技術の問題点の解決にあり、す
なわち視野角の広い白黒液晶表示パネルが達成できる光
路差の入射角依存性の小さい光学位相差素子の提供にあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、 （Ａ）　　固有複屈折値が正である異方性配向フィルム
またはシートと、 （Ｂ）　　固有複屈折値が負である異方性配向フィルム
またはシートとを、 構成要素とする光学位相差素子であり、（Ａ）の面内の
屈折率楕円の長軸方向と（Ｂ）の面内の屈折率楕円の長
軸方向とが、交差するように重ね合わさたものである光
学位相差素子により達成される。

ここで異方性配向フィルムまたはシートとは、面に垂直
な入射光に対し複屈折性を示すものであり、例えば−軸
延伸またはアンバランス二軸延伸により得られるもので
ある。

固有複屈折値が正である異方性配向フィルムまたはシー
トとは固有複屈折値が正の樹脂の異方性配向フィルムま
たはシートであり、固有複屈折値が負である異方性配向
フィルムまたはシートとは固有複屈折値が負の樹脂の異
方性配向フィルムまたはシートである。固有複屈折値が
正の樹脂としてはポリカーボネート樹脂、セルロースジ
アセテート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリフェ
ニレンオキサイド樹脂、ポリエチレンテレフタレートな
どのポリエステル樹脂等が挙げられ、固有複屈折値が負
樹脂としてはポリ（メタ）アクリル酸エステル樹脂、ポ
リスチレンなどの不飽和芳香族化合物の樹脂等が挙げら
れる。これらの透明なホモポリマー　コポリマーあるい
はこれらを主成分とするブレンド物、ポリマーアロイ等
のフィルムまたはシートが使用できる。

特に透明性に優れたポリカーボネート樹脂、セルロース
ジアセテート樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、メタク
リル酸エステルを主成分とするアクリル樹脂、スチレン
を主成分とするスチレン系樹脂が好ましい。

またアクリル樹脂は、耐光（候）性、耐湿性および硬度
に優れ、保護フィルムまたはシートを兼用させられる長
所がある。

フィルムまたはシート用の樹脂は必要に応じ滑剤、紫外
線吸取剤などの添加剤が添加されていてもよい。

本発明の光学位相差素子は（Ａ）固有複屈折値が正であ
る異方性配向フィルムまたはシートと、ＣＢ）固有複屈
折値が負である異方性配向フィルムまたはシートとから
、構成される必要がある。これに該当しない、例えば従
来のポリカーボネート樹脂やポリビニルアルコール樹脂
の固有複屈折値が正であるフィルムまたはシートのみか
ら構成されたものでは、光路差の入射角依存性が小さい
ものが得られず本発明の目的が達成できない。

本発明の光学位相差素子の構成は２枚以上の固有複屈折
値が正であるポリカーボネート樹脂やポリビニルアルコ
ール樹脂の異方性配向フィルムまたはシートを面内の屈
折率楕円の長軸方向が交差するように重ね合わせた従来
の光学位相差素子と類似しているが、上記のように重ね
合わせるものが従来にない組合せであることに特徴があ
り、これにより光路差の入射角依存性が小さいものとな
る。

本発明の光学位相差素子における（Ａ）と（Ｂ）の光路
差および重ね合わせる方向は駆動用ＳＴＮ液晶セルの特
性を基として、例えばこの分野で知られている最適化計
算により求められる（テレビジョン学会技術報告　ＩＴ
ＥＪ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｖｏｌ。

１２、Ｎｏ３２．ＰＰ、２９〜３４．ＩＤ　’８８８−
７５（Ａｕ、１９８８））。

本発明の光学位相差素子は上記の条件を満足する種々の
（Ａ）と（Ｂ）の組合せにより達成されるが、特に入射
角による光路差の変動の絶対値が近い（Ａ）と（Ｂ）の
組合せが入射角依存性が特に小さくなり好ましい。

本発明の光学位相差素子においては（Ａ）と（Ｂ）は、
面が平行になるように配置され、これらは離れていても
、単に重ねられていてもよいし、貼着されていてもよく
、また本発明の効果を妨げない板状物が介在してもよい
。２枚以上の（Ａ）、（Ｂ）を使用したり、保護フィル
ムまたはシートを両端あるいは片端に配したものが可能
である。

また（Ａ）または（Ｂ）が他の素子の一部、例えば偏光
板の保護フィルムまたはシートであってもよく、この場
合全体の構成材料が少なくなる長所がある。

本発明において使用される異方性配向フィルムまたはシ
ートは、例えば原料樹脂を押出し成形により、フィルム
またはシート状に成形した後、樹脂のガラス転移温度よ
り１０〜４０’Ｃ高い温度で一軸延伸、あるいは異方性
を持つような条件で二軸延伸することにより得られる。

異方性配向フィルムまたはシートの厚みは、本発明の効
果に直接関係ないが、生産性、取扱性から１０〜１００
０μが好ましい。

なお、２５４μ以上をシート、これ以下をフィルムと区
別した。

以下に、発明の説明において用いた物性値の測定方法お
よび入射角依存性の評価方法を示す。

・光路差測定法：偏光顕微鏡（日本光学工業（株）製、
ＬＡＢＯＰＨＯＴ−ＰＯＬ）を使用し、常法に従い測定
した。入射角依存性は試料台の上に試料を所定の角度に
傾けて固定し測定した。

・原料フィルムあるいはシートの入射角依存性：光線が
試料面に垂直に入射した場合を基準とし、長軸および短
軸方向に入射光線を傾けたときの光路差の変化の絶対量
を百分率で算出し、両者の平均値をで評価した。入射角
は傾けた角度を示す。

・光学位相差素子の入射角依存性：液晶表示素子に組み
込み、液晶表示素子の視角特性を観察することで評価し
た。

［実施例コ 本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１ 固有複屈折値が正であるポリカーボネート樹脂（出光石
油化学（株）製、Ａ−２５００）の未延伸シートを１８
０’Ｃの延伸温度で２．１倍の延伸倍率で一定幅一軸延
伸し光路差が２２５ｎｍの第１表に示した特性の異方性
配向フィルムを得た。

固有複屈折値が負であるアクリル樹脂（協和ガス化学工
業（株）製、パラペットＳＨ）の未延伸シートから１３
０℃の延伸温度で縦１．１倍、横２．５倍の延伸倍率で
逐次二軸延伸し、光路差が１６１ｎｍの第１表に示した
特性の異方性配向シートを得た。

ポリカーボネート樹脂のフィルムの上にアクリル樹脂の
シートを、ポリカーボネート樹脂のフィルムの面内の屈
折率楕円の長軸方向に対しアクリル樹脂のシートの面内
の屈折率楕円の長軸方向が右方向に２６°ずれるように
貼着し、光学位相差素子を作製した。偏向板、光路差が
８００ｎｍでツイスト角が光学位相差素子の構成要素の
屈折率楕円の長軸方向を連ねた線のねじりと逆ねじりで
２４０″である液晶セル、アクリル樹脂のシートを液晶
セルに向けた配置で光学位相差素子、最後に検光板をク
ロスニコルにして組み立て液晶表示素子を作製し、オフ
状態で暗くなるようにした。液晶表示素子のオフ状態で
の暗さの視角による変化を２．５＠間隔で観察し視角特
性を評価した。視負特性は第１表に示したように３０″
′まで暗さの変化が認められず良好であった。

比較例１ 実施例１と同様の条件で光路差が１５８ｎｍの第１表に
示した特性のポリカーボネート樹脂の異方性配向フィル
ムを得た。

これをアクリル樹脂のシートに替えた以外、実施例１と
同様にして光学位相差素子、液晶表示素子を作製し、視
角特性を評価した。第１表に示したように２０°で暗さ
の変化が認められ視角特性に劣っていた。

実施例２ アクリル樹脂のシートに替えて、ポリスチレン樹脂（三
菱モノサント（株）′ＩＡ、ダイヤレックスＨＦ−７７
）の未延伸シートから１２０℃の延伸温度で１．５倍の
延伸倍率で一定幅一軸延伸して得られた第１表に示した
特性の異方性配向フィルムを用いた以外、実施例１と同
様にして光学位相差素子、液晶表示素子を作製し、視角
特性を評価した。第１表に示したように２７．５＠まで
暗さの変化が認められず視角特性は良好であった。

実施例３ アクリル樹脂のシートに替えて、第１表に示した特性の
ＭＳ樹脂（新日鉄化学（株）製、エスチレン　ＭＳ−６
００）の異方性配向フィルムを用いた以外、実施例１と
同様にして光学位相差素子、液晶表示素子を作製し、視
角特性を評価した。第１表に示したように３０″まで暗
さの変化が認められず視角特性は良好であった。

実施例４ ポリカーボネート樹脂の異方注記向フィルムの替りに第
１表に示した特性のポリビニルアルコール樹脂の異方性
配向フィルムを用いた以外、実施例３と同様にして光学
位相差素子、液晶表示素子を作製し、視角特性を評価し
た。第１表に示したように２５″まで暗さの変化が認め
られず視角特性は良好であった。

実施例５ 第１表に示した特性のセルロースジアセテート樹脂の異
方性配向フィルムと第１表に示した特性のアクリル樹脂
の異方性配向フィルムを、下のフィルムの面内の屈折率
楕円の長軸方向に対し上のフィルムの面内の屈折率楕円
の長軸方向が右方向に３０’ずれるように交互に貼着し
、各４枚より構成される光学位相差素子を作製した。偏
向板、光路差が８００ｎｍでツイスト角が光学位相差素
子の構成要素の屈折率楕円の長軸方向を連ねた線のねじ
りと逆ねじりで２４０’である液晶セル、アクリル樹脂
のシートを液晶セルに向けた配置で光学位相差素子、最
後に検光板をクロスニフルにして組み立て液晶表示素子
を作製し、オフ状態で暗くなるようにした。液晶表示素
子のオフ状態での暗さの視角による変化を観察し視角特
性を評価した。第１表に示したように３０”まで暗さの
変化が認められず視角特性は良好であった。

実施例６ アクリル樹脂のフィルム２枚をセルロースジアセテート
樹脂のフィルムに替えて６枚目と８枚目だけアクリル樹
脂のフィルムである光学位相差素子を作製した以外、実
施例３と同様にして液晶表示素子を作製し、視角特性を
評価した。第１表に示したように２５＠まで暗さの変化
が認められず視角特性は良好であった。

比較例２ アクリル樹脂のフィルムすべてをセルロースジアセテー
ト樹脂のフィルムに替えた以外、実施例５と同様にして
光学位相差素子、液晶表示素子を作製し、視角特性を評
価した。第１５表に示したように２０’　で暗さの変化
が認められ視角特性に劣っていた。

［発明の効果］ （Ａ）　　固有複屈折値が正である異方性配向フィルム
またはシートと、（Ｂ）　　固有複屈折値が負である異
方性配向フィルムまたはシートとから、構成される光学
位相差素子により従来不可能であった光路差の入射角依
存性が小さい複屈折特性を持った光学位相差素子が可能
となった。本発明物は、白黒液晶デスプレイの補償層光
学位相差素子等として好適に使用される。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）固有複屈折値が正である異方性配向フィル
   ムまたはシートと、 （Ｂ）固有複屈折値が負である異方性配向フィルムまた
   はシートとを、 構成要素とする光学位相差素子であり、 （Ａ）の面内の屈折率楕円の長軸方向と （Ｂ）の面内の屈折率楕円の長軸方向とが、交差するよ
   うに重ね合わさたものである光学位相差素子。
2. （２）異方性配向フィルムまたはシートが一軸延伸また
   はアンバランス二軸延伸により作製されたフィルムまた
   はシートであることを特徴とする請求項１に記載の光学
   位相差素子。
3. （３）固有複屈折値が正である異方性配向フィルムまた
   はシートがポリカーボネート樹脂、ポリビニルアルコー
   ル樹脂またはセルロースジアセテート樹脂のフィルムま
   たはシートであることを特徴とする請求項１または２記
   載の光学位相差素子。
4. （４）固有複屈折値が負である異方性配向フィルムまた
   はシートがアクリル樹脂またはスチレン系樹脂のフィル
   ムまたはシートであることを特徴とする請求項１乃至３
   記載の光学位相差素子。