JPH04120512A - 新規なる光学シート及び該シートを有する液晶表示装置 - 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、位相差補償シートとして良好に使用できる特
異な複屈折特性を有する光学シート及びこれを用いた液
晶表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

Ｓ　ＴＮ　（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔ
ｉｃ）液晶デイスプレィにおいて白黒表示を実現するた
めには、ＳＴＮ液晶の複屈折性による着色を除く必要性
がある。

この方法として、光学補償用の液晶セルをさらに重ねて
液晶の着色を消す２層セル方式が実用化されているが、
光学補償用液晶セルは高価であり、また装置が厚く重く
なり、光線の透過率が低下し、より強い光源を必要とす
るなどの欠点を有する。

この様な２層セル方式の欠点を解決する方法として、光
学補償用の液晶セルと同等の光学的特性をもった高分子
シートで置き換える方法があるが、この様な光学特性を
もった高分子シート（以後、位相差補償シートと呼ぶ）
は、液晶に合せた複屈折特性を持ち透明度の高いシート
であることが必要である。

更に、最近、液晶表示（以後ＬＣＤと略称）を斜めから
見た場合の見易さ、すなわち、斜めから見た時の表示の
着色、コントラスト比が問題になっており、視野角が広
いことが要求されている。

ＳＴＮ液晶に１枚の位相差補償シートを用いた場合、視
野角依存性を含めてその位相差補償シートに要求される
好ましいレターデーション値（以後Ｒ値、あるいはΔｎ
−ｄと略称）について、１９９０年、春季、第３７回応
用物理学会、３０ａ−Ｄ−１０で報告された。

すなわち、該報告によれば第３図に示す様に、同一場所
を視角を変えて見た場合、各視角に要求されるＲ値は対
称では無い。第３図（３−１）に於て、位相差補償シー
ト１のある点２を、視角を傾き角度θ、周方向角度φと
変えて見た場合（１１）、該シート１に要求されるＲ値
をｎｍ単位でＱ印の中に示されている（３−２）。

この様な複雑なＲ値を持つ位相シートは、これまで一般
に使用されている位相シートでは困難であり、単なる１
軸延伸シート、あるいは２軸延伸シートでは困難であり
、より改良された位相差補償シートが要求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の１軸延伸シートあるいは２軸延伸シー
トの様に、シート面の垂直線に対しである角度を持って
位相シートを見た時のＲ値が垂直線を中心として対称な
値ではなく、非対称となったＲ値を有し、５ＴＮ−ＬＣ
等に最も好ましい位相シート等の光学シートを提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段及び作用］本発明は上記課
題を解決するものである。

すなわち本発明は透明な合成樹脂シートからなり、該合
成樹脂が該シート面に、平行ではない、かつ、垂直では
ない、ある角度方向に分極されている新規なる光学シー
トであり、更に本発明は該光学シートを有する液晶表示
装置である。

本発明で用いる合成樹脂とは、加熱状態で電磁場内に置
かれた時に分極され得る合成樹脂が良好に使用され、例
えばポリフッ化ビニリデン（以後ＰＶｄＦと略称）、各
種液晶ポリマー等である。

液晶ポリマーは大きく分類すると、メソゲン基の入り方
により主鎖型、側鎖型及び複合型がある。

液晶ポリマーのメソゲン基の構造要素はＧｒａｙらが提
唱した低分子液晶のそれと基本的に類似したものである
。

・細長い棒状あるいは平板状の分子であること。

・液晶状態を保持するために適当な大きさの分子間力を
与える永久双極子を分子内にもつこと。

つまり分子の剛直性、直線性およびその分子の長さや幅
が液晶相発現のために重要な因子であると考えられる。

液晶ポリマーは液体のように流動性を示すが、異方性を
もっているのが特徴である。低分子液晶と同じように液
晶ポリマーも外部の作用（磁場・電場など）によって液
晶分子配列が変化する。その配向に応して光学的、電気
的あるいは磁気的な性質が異なる。

主鎖型液晶ポリマーには次のエステル系のサーモトロピ
ック液晶ポリマーが広く使用されており、本発明にも良
好に使用できる。

Ｎ鎧型液晶ポリマーで用いられる骨格鎖はビニル型のポ
リマー、ポリシロキサン、ポリペプチド、ポリホスファ
ゼンやポリエチルイミンなどである。

骨格鎖がメタクリル酸、アクリル酸及びポリシロキサン
である液晶ポリマーの代表例を次に示す。

側鎖型液晶ポリマーはポリマーの骨格類にスペーサーを
介してメソゲン基を付けであるので、低分子液晶と同じ
ように外場の作用によって分子の配列を制御し易く、本
発明に最も好ましい。

外部刺激に対する応答は粘性に抗して分子の凝集状態の
変化を伴うので、一般に液晶ポリマーでは低分子液晶に
比べて応答時間が非常に長くなる。

従って、本発明では液晶ポリマーを加熱し、分子運動を
起しやすくした状態で一定角度方向に分極させることが
良好に使用できる。

本発明のシートを第１図で説明する。第１図に於て、シ
ート３を構成する高分子鎖の平均分極方向は４で示す方
向を向いている。（シート面方向とα度傾いている）。

該シート３を垂直方向５からのＲ値、垂直方向５からθ
度斜め方向の、６と７からのＲ値は、全て異った値を示
す。

これに対し、第２図に示す、従来一般に位相差補償シー
トとして使用されてきた合成樹脂延伸シート８は、高分
子鎖の平均配向方向はシート面と平行方向９であり、該
シートの垂直方向１０からのＲ値、垂直方向１０からθ
度傾いた１１と１２からのＲ値は、１１と１２が等しい
値となる。

従来シートの各角度によるＲ値の変化は該シートの樹脂
の種類、１軸延伸又は２軸延伸、延伸倍率等により異る
が、垂直方向１０を中心として対称のＲ値になる。

これに対して第１図に示す本発明シートでは、各角度に
よるＲ値の変化は垂直方向５を中心として対称のＲ値に
ならない。本発明シートの各方向からのＲ値は、樹脂の
種類、分極の程度、分極方向の傾き角度α等により異る
。これ等Ｒ値を左右する要因を適度に選択することによ
り、第（３２）図、に示すＲ値に近いＲ値分布を有する
位相シートを得ることができる。

本発明に述べる光学シートの厚みは一般に使用されるシ
ートあるいはフィルムの厚みであり、好ましくは１０μ
ｍから１０００μｍ、更に好ましくは５０μｍから５０
０μ蒙である。

本発明に述べるある角度とは、シート面の垂直方向と分
極方向がある角度をもって、本発明シート内で検知し得
る角度で存在することであり、好ましくは１度から８９
度、更に好ましくは２度から８８度、最も好ましくは１
０度から８０度の範囲から選択される。

本発明の光学シートは種々の方法で成形できるが、最も
好ましい方法は、分極され得る樹脂シートを、加熱状態
で高電磁場内に斜めに置くことにより成形できる。しか
し、本発明の光学シートは上記成形法に限定されるもの
ではない。

ＰＶｄＦは成形条件により種々の結晶形を示し、■型（
又はα型）、Ｉ型（又はβ型）等がある。

■型（β型）結晶ではＣｈの双極子モーメントは分子鎖
に直角に同じ方向を向いており自発分極を生じる。β型
結晶を含むシートを高温で直流高電圧を印加すると分極
がおこり、そのま＼室温まで冷却する。直流高電圧を印
加する時、ＰＶｄＦシート面と垂直方向から一定角度の
方向に斜めに印加すると、該印加方向に分極された本発
明の光学シートが得られる。

ＰＶｄＦの結晶形、直流高電圧印加による分極等につい
ては、機能性台ふっ素高分子、（日刊工業新聞社、昭和
５７年発行）、第１７２〜１７５頁、Ｐｏｌｙｍｅｒ、
　　２６　、　Ｊｕｎｅ　８５３　（１９８５）、Ａｐ
ｐ　Ｉ　１ｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ、　２４
．　ＮＬｌｌ　０　、１５　（１９７４）等に詳しく述
べられており、これ等の方法が使用できる。

これまでＰＶｄＦシートの該印加はシート面に垂直方向
になされており、当然のことながら、分極方向もシート
面に垂直方向に行われていた。

液晶ポリマシートについても同様に高電圧の印加を適度
に加えることにより、斜め方向に分極された本発明の光
学シートが得られる。

側鎖型液晶ポリマーはポリマーの骨格類にスペーサーを
介してメソゲン基を付けであるので、低分子液晶と同じ
ように外場の作用によって分子の配列を制御し易い、外
部刺激に対する応答は粘性に抗して分子の凝集状態の変
化を伴うので、−ｉに液晶ポリマーでは低分子液晶に比
べて応答時間が非常に長いのが特徴である。しかし液晶
ポリマーの熱光学効果あるいは電気光学効果を利用する
分子の配向技術は液晶ポリマーにも応用が可能である。

この観点から本発明の光学シートへの応用も可能である
。液晶ポリマーを電極基板にはさみ、電圧をかけ電気光
学効果を検討した結果を若干報告されている（例えば、
Ｍｏ１．　Ｃｒｙｓｔ、　Ｌｉｇ、　Ｃｒｙｓｔ、＋９
４、３４３　（１９８３）　）、それによれば、液晶ポ
リマーと低分子液晶のしきい値電圧の温度特性は両者と
も同じ傾向になる。高温ではしきい値電圧が著しく低く
なり、しかもメソゲン基末端の極性が大きいほどしきい
値電圧は低くなる。

液晶ポリマーのスペーサーの長さとしきい値電圧の関係
は、スペーサーが短くなるにつれてしきい値電圧が急激
に上昇する。一般にスペーサが短くなると、メソゲン基
はポリマーの骨格鎖の運動の影響を受は易くなり、メソ
ゲン基の運動性が制限されるために配向に要する時間が
長くなると考えられる。

したがって、適度な液晶ポリマーを選択することにより
、本発明の光学シートが得られる。

すなわち、側鎖型液晶ポリマー等の液晶ポリマーシート
に直流高電圧の印加をシート面に垂直では無く、斜め方
向に行うこと等により、斜め方向に分極された本発明の
光学シートが得られる。

シートの分極方向が斜め方向にある本発明シートは第１
図に説明した様に視角によりＲ値が異り、Ｒ値はシート
面の垂直線に対して対称値を示さない。

本発明の光学シートは、ＬＣＤ装置の位相差補償フィル
ムとして良好に使用される。特に５ＴＮ−ＬＣＤには良
好に使用できる。これを第４図を用いて説明する。

一般のＳＴＮ液晶−ＬＣＤは、第４図に示される、光源
ユニット１３、偏光フィルム１４．５ＴＮ−ＬＣＤユニ
ット１３及び偏光フィルム１６から基本的に構成されて
いる。

上記５ＴＮ−ＬＣＤではＳＴＮ液晶が光りの波長により
屈折率が異るため、直線偏光がＳＴＮ液晶で楕円偏光１
７になる。この楕円偏光を直線偏光にすべく、従来位相
差補償シート１８が使用されている。

従来の位相差補償シートは第２図に示した様な構造を持
っており、既に述べた様に問題をか＼えている。

本発明の液晶表示装置は、本発明の光学シートをこの位
相差補償シート１８に使用するものである。位相差補償
シート１８は１枚の場合と、２枚〜３枚重ねて使用する
場合がある。本発明の光学シートを１枚で使用する場合
もあるが、従来の位相差補償シートと重ねて使用し、最
も好ましいＲ値を得ることが最も好ましく、これより視
野角の広い液晶表示装置を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明した通りのものであり、本発明の光
学シートを、例えばＳＴＮ液晶を用いたＬＣＤに用いる
ことにより、ＬＣＤを真正面から見た場合と、斜めから
見た場合の差が少なくなり、表示の着色の減少、コント
ラスト比の向上等が得られ、よりＬＣＤが見やすくなる
ものである。更に本発明は５ＴＮ−ＬＣＤのみならず他
のタイプのＬＣＤにも使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の光学シートと従来
の位相差補償シートのＲ値が、視野角により異ることを
示す。第３図は５ＴＮ−ＬＣの位相差補償シートに要求
される好ましいＲ値を示す。第４図は本発明の光学シー
トの使用例を示す。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、透明な合成樹脂シートからなり、該合成樹脂が該シ
   ート面に平行ではない、かつ、垂直ではない、ある角度
   方向に分極された光学シート。 ２、請求項１に記載の光学シートを有する液晶表示装置
   。