JPH08304628A - 位相差板、積層偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

位相差板、積層偏光板及び液晶表示装置

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JPH08304628A
JPH08304628A JP7128950A JP12895095A JPH08304628A JP H08304628 A JPH08304628 A JP H08304628A JP 7128950 A JP7128950 A JP 7128950A JP 12895095 A JP12895095 A JP 12895095A JP H08304628 A JPH08304628 A JP H08304628A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
plate
polarizing plate
phase difference
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JP7128950A
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Shinichi Sasaki
伸一 佐々木
Hiroyuki Yoshimi
裕之 吉見
Yasuo Fujimura
保夫 藤村
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶セル、特にTN型やπ型等の液晶セルに
よる複屈折を高度に補償できる薄型の位相差板を得て、
広い視角範囲でコントラストや白黒表示等の視認性に優
れる液晶表示装置を得ること。 【構成】 面内と厚さ方向における主屈折率をそれぞれ
x、ny、nzとし、厚さをdとした場合に、式A:
(nx−ny)d≦500nmと、式B:(nx−nz)/
(nx−ny)≧2とを満足し、かつ面内での光軸のずれ
が±3度以下の複屈折性フィルムの1枚を用いてなる位
相差板(3)、及びそれと偏光板(1)との積層体から
なる積層偏光板、並びに液晶セルの少なくとも片側に前
記位相差板、さらには偏光板を有する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶セルの光学補償に
好適な位相差板、並びにそれを用いた積層偏光板及び液
晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】能動素子を要するTFT型液晶表示装置
が、その応答速度性や階調表示性、特に白黒表示の容易
性や高コントラスト性等に着目されて、単純マトリクス
電極構造にても時分割駆動による大容量表示が可能な、
従って能動素子を必須としないSTN型液晶表示装置に
代替するものとして普及し始めている。
【0003】一般に液晶分子は、その長軸方向と短軸方
向とで屈折率が異なり、そのため液晶層に偏光が入射す
ると液晶分子の配置角度に依存して偏光状態が変化し、
透過光は個々の液晶分子の向きにより逐次偏光して伝播
する。従って液晶層に垂直入射するか、斜め入射するか
により伝播光の偏光状態が異なる。
【0004】上記のTFT型液晶表示装置にはTN型や
π型等の液晶セルが用いられるが、この場合にも前記の
液晶層による複屈折が現れ、表示装置を見る方向により
表示色やコントラスト等の表示特性を変化させ、表示パ
ターンが全く見えないなどの現象を生じさせる。そのた
め、かかる視角特性を改善するために液晶セルに対し位
相差板を配置して複屈折に基づく光学特性を補償する手
段が講じられている。
【0005】従来、前記した光学補償用の位相差板とし
ては、一軸延伸フィルムを延伸軸が直交するように積層
したものが知られていた。しかしながら、積層工程を要
することなどから位相差板の製造効率に劣り、2枚以上
の一軸延伸フィルムを要して積層化により位相差板が、
ひいては液晶表示装置が厚型化する問題点などがあっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、液晶セル、
特にTN型やπ型等の液晶セルによる複屈折を高度に補
償できる薄型の位相差板を得て、広い視角範囲でコント
ラストや白黒表示等の視認性に優れる液晶表示装置を得
ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、面内と厚さ方
向における主屈折率をそれぞれnx、ny、nzとし、厚
さをdとした場合に、式A:(nx−ny)d≦500nm
と、式B:(nx−nz)/(nx−ny)≧2とを満足
し、かつ面内での光軸のずれが±3度以下の複屈折性フ
ィルムの1枚を用いてなることを特徴とする位相差板、
及びそれと偏光板との積層体からなることを特徴とする
積層偏光板、並びに液晶セルの少なくとも片側に前記位
相差板、さらには偏光板を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】上記構成の位相差板により、液晶セルの複屈折
に基づく視角による変化を高度に補償できて、コントラ
ストや白黒表示等の視認性に優れる液晶表示装置を得る
ことができる。かかる位相差板の液晶セルに対する光学
補償板としての優れた性能は、式A,Bの満足と、小さ
い光軸のずれに基づくものと考えられる。なお以下、式
Aにおける(nx−ny)を△nで、式Bにおける(nx
−nz)/(nx−ny)をNzで表わす場合もある。
【0009】すなわち、式A:△nd≦500nmと、式
B:Nz≧2は、液晶セルに基づく大きい複屈折に対処
するための条件である。この式A,Bを満足するもの
は、市販の二軸延伸フィルム、例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテ
レフタレート、ナイロン6等からなる二軸延伸フィルム
にあるが、これらの場合、それを液晶セルに適用すると
コントラストに乏しいものとなる。一軸延伸フィルム
(Nz=1)の如く△ndの小さいことがコントラスト
の向上に有効であるとの教示(特公平7−13683号
公報)に従い、一軸性の高い二軸延伸フィルムとした場
合、1<Nz<2となって式Bが満足されない。
【0010】本発明者らは、液晶セルに対する光学補償
性能に優れる位相差板を開発するために鋭意研究を重ね
るなかで前記の事実に基づき、△nd≦500nm、Nz
≧2を満足する位相差板では、光軸のずれの程度が光学
補償性能に大きく影響することを究明した。すなわち、
二軸性の高い二軸延伸フィルムの如く、△nd≦500
nm、Nz≧2を満足する位相差板では、コントラスト等
の光学補償性能に△ndよりも光軸のずれがより大きく
影響し、面内での光軸のずれを±3度以下、就中±2度
以下とすることで光学補償性能が大きく改善される。
【0011】
【実施例】本発明の位相差板は、面内と厚さ方向におけ
る主屈折率をそれぞれnx、ny、nzとし、厚さをdと
した場合に、式A:(nx−ny)d≦500nmと、式
B:(nx−nz)/(nx−ny)≧2とを満足し、かつ
面内での光軸のずれが±3度以下の複屈折性フィルムの
1枚を用いてなるものである。
【0012】前記の複屈折性フィルムは、例えば樹脂フ
ィルムの二軸延伸処理物などとして得ることができる。
樹脂フィルムとしては、適宜な透明フィルムを用いるこ
とができ、特に限定はない。光透過率が80%以上の透
明性に優れる樹脂フィルムが好ましく用いうる。就中、
ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポ
リエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィン、ポ
リメチルメタクリレートなどからなる樹脂フィルムが好
ましい。
【0013】延伸処理に用いる樹脂フィルムは、例えば
キャスティング法や、押出法等の適宜な方式で形成した
ものであってよい。キャスティング法等の溶液製膜法が
厚さムラや配向歪ムラ等の少ない樹脂フィルムを得る点
より好ましい。樹脂フィルムの厚さは、目的とする△n
d等により適宜に決定しうるが、一般には10〜500
μm、就中20〜200μmとされる。
【0014】樹脂フィルムの延伸処理には、例えば熱収
縮性フィルムとの接着下に加熱延伸する方式などの適宜
な方式を採りうる。目的とする複屈折性フィルムの形成
効率等の点よりは、同時方式や逐次方式等の適宜な二軸
延伸方式で短軸方向の延伸倍率が50%以下となるよう
に処理することが好ましい。また樹脂フィルムのガラス
転移点の近傍ないしガラス転移点以上の温度で延伸処理
することが好ましい。複屈折性フィルムにおけるNz
の特性は、フィルムの種類や厚さ、延伸倍率や延伸温度
等の条件を変えることにより制御することができる。
【0015】本発明の位相差板は、薄型化等の点より式
A,Bと光軸のずれを満足する複屈折性フィルムの単層
物として形成されていることが好ましいが、同種又は異
種のフィルムとの積層体として形成されていてもよい
し、等方性の透明な樹脂層やガラス層等で保護ないし補
強されていてもよい。
【0016】本発明の位相差板は、液晶セル、特にTF
T型液晶表示装置形成用の液晶セルの複屈折による視角
特性の補償に好ましく用いうる。ちなみにTN型液晶セ
ルでは、正面方向でのコントラストを低下させずに、斜
め方向から見た場合の位相差を打ち消す補償が望まれ
る。またπ型液晶セルでは、正面方向の複屈折による位
相差と、斜め方向から見た場合の位相差を打ち消す補償
が望まれる。
【0017】すなわち前記において、TN型液晶セルで
はON状態において、セルの面内と厚さ方向における主
屈折率をそれぞれn1、n2、n3とした場合に、n1=n
2<n3であることより斜め方向から見たときに位相差が
生じて、表示色やコントラストの低下を招く。かかる位
相差は、nx=ny>nz(△nd=0nm、Nz=+∞)の
特性を示す位相差板により好ましく打ち消し補償するこ
とができる。
【0018】一方、π型液晶セルでは、正面方向に複屈
折による位相差が現れ、ON状態においては厚さ方向の
屈折率n3が最大となって斜め方向から見たときにも位
相差が生じる。かかる位相差の打ち消し補償に好ましく
用いうる位相差板は、nx>ny>nzであり、△nd≦
500nmと、Nz≧2の特性を示すものである。
【0019】前記のnx>nyの条件は、正面方向の複屈
折による位相差を打ち消すための条件である。またny
>nzの条件、すなわちnzが小さいことの条件は、π型
液晶セルの厚さ方向の屈折率が最大であることによる、
斜め方向から見たときに生じる位相差を打ち消すための
条件である。
【0020】本発明の位相差板は、上記したように液晶
セルの光学補償等に好ましく用いうるが、その液晶セル
からなる表示装置が偏光板を伴う場合には、偏光板との
積層体として用いることもできる。その積層偏光板を図
1に例示した。1が偏光板、2が接着層、3が位相差板
である。図例では、液晶セル等に接着するために粘着剤
からなる接着層2が位相差板3の外側に付設してある。
【0021】前記の偏光板には適宜なものを用いること
ができ、特に限定はない。一般には、ポリビニルアルコ
ールの如き親水性高分子からなるフィルムをヨウ素の如
き二色性染料で処理して延伸したものや、ポリ塩化ビニ
ルの如きプラスチックフィルムを処理してポリエンを配
向させたものなどからなる偏光フィルム、ないしそれに
保護層を設けたものなどが用いられる。
【0022】位相差板と偏光板との積層等には、例えば
アクリル系等の透明な接着剤、ないし粘着剤などを用い
ることができる。その接着剤等の種類については特に限
定はない。位相差板等の光学特性の変化を防止する点よ
り、硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要しないものが
好ましく、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。なお屈折率が異なるものを積層する場合に
は、反射損の抑制などの点より中間の屈折率を有する接
着剤等が好ましく用いられる。
【0023】本発明の位相差板を用いての液晶表示装置
の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装
置は一般に、液晶セルと光学補償用の位相差板、及び必
要に応じての偏光板や照明システム等の構成部品を適宜
に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成される
が、本発明においては上記の如く、本発明の位相差板を
光学補償用のものに用いて、それを液晶セルの少なくと
も片側に設ける点を除いて特に限定はなく、従来に準じ
うる。
【0024】従って、液晶セルの片側又は両側に偏光板
を配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライ
トあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装
置を形成することができる。偏光板を用いた液晶表示装
置の場合、光学補償用の位相差板は液晶セルと偏光板、
特に視認側の偏光板との間に配置することが補償効果の
点などより好ましい。その配置に際しては、上記の積層
偏光板としたものを用いることもできる。
【0025】図2、図3に偏光板を用いた液晶表示装置
の構成例を示した。4が液晶セル、5がバックライトシ
ステム、6が反射層である。なお7は光拡散板である。
図4のものは両側に光学補償用の位相差板が配置してあ
る照明システムがバックライト型のものであり、図5の
ものは片側にのみ光学補償用の位相差板が配置してある
照明システムが反射型のものである。
【0026】前記において液晶表示装置の形成部品は、
積層一体化されていてもよいし、分離状態にあってもよ
い。また液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板
やアンチグレア層、反射防止膜、保護層や保護板などの
適宜な光学素子を適宜に配置することができる。
【0027】光学補償用の位相差板としては、液晶セル
の複屈折による位相差を広い視角範囲にわたり補償する
ものが好ましく用いられる。これにより、広い視角範囲
にわたり着色防止等が達成される。適用する液晶セルは
任意であるが、TFT型液晶表示装置等を形成するため
のTN型やπ型などの液晶セルに好ましく適用すること
ができる。
【0028】実施例1 ホスゲンとビスフェノールAの重縮合物からなる分子量
約8万のポリカーボネートの二塩化メチレンによる20
重量%溶液を、スチールドラム上に流延し、それを連続
的に剥取って乾燥させ、厚さ60μmで位相差がほぼ0
のポリカーボネートフィルムを得た。
【0029】次に、前記のフィルムをロール延伸機にて
160℃で25%の縦一軸延伸を施した後、それをテン
ター延伸機にて15%の横一軸延伸を施す逐次二軸延伸
方式で処理して、複屈折性フィルム(位相差板)を得
た。
【0030】実施例2 ロール延伸機による40%の縦一軸延伸後、テンター延
伸機による25%の横一軸延伸を施す逐次二軸延伸方式
としたほかは実施例1に準じて複屈折性フィルム(位相
差板)を得た。
【0031】実施例3 二軸延伸機による縦56%、横15%の逐次二軸延伸方
式にて160℃で処理したほかは実施例1に準じて複屈
折性フィルム(位相差板)を得た。
【0032】実施例4 二軸延伸機による縦42%、横8%の逐次二軸延伸方式
にて164℃で処理したほかは実施例1に準じて複屈折
性フィルム(位相差板)を得た。
【0033】実施例5 二軸延伸機による縦15%、横15%の同時二軸延伸方
式にて170℃で処理したほかは実施例1に準じて複屈
折性フィルム(位相差板)を得た。
【0034】比較例1 二軸延伸機による縦82%、横55%の逐次二軸延伸方
式にて160℃で処理したほかは実施例1に準じて複屈
折性フィルム(位相差板)を得た。
【0035】比較例2 市販の二軸延伸ポリプロピレンフィルム(位相差板)を
用いた。
【0036】評価試験 光学特性 実施例、比較例で得た複屈折性フィルムについて、波長
632.8nmのHe−Neレーザを用いたセナルモン法
により正面方向の位相差(△nd)を調べた。またナト
リウムD線を光源に用いたアッベ屈折計(アタゴ社製、
4形)により、フィルム面内と厚さ方向の主屈折率
x、ny、nzを調べ、その値よりNzを算出した。さら
にオーク製作所製ADR−100XYにて光軸のずれを
調べた。
【0037】コントラスト π型液晶セルの両側に、実施例1〜4、比較例1,2で
得た複屈折性フィルムを介して偏光板を配置し、正面方
向のコントラストを調べた。
【0038】コントラスト TN型液晶セルの両側に、実施例5で得た複屈折性フィ
ルムを介して偏光板を配置し、正面方向のコントラスト
を調べた。
【0039】前記の結果を表1に示した。
【表1】
【0040】
【発明の効果】本発明によれば、TN型やπ型等の液晶
セルの場合にもその複屈折に基づく視角による変化を高
度に補償できて視角変化による位相差の変化を抑制でき
る薄型の位相差板を得ることができ、広い視角範囲でコ
ントラストや白黒表示等の視認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】積層偏光板を例示した断面図
【図2】液晶表示装置を例示した断面図
【図3】他の液晶表示装置を例示した断面図
【符号の説明】
1:偏光板 2:接着層 3:位相差板 4:液晶セル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 面内と厚さ方向における主屈折率をそれ
    ぞれnx、ny、nzとし、厚さをdとした場合に、式
    A:(nx−ny)d≦500nmと、式B:(nx−nz
    /(nx−ny)≧2とを満足し、かつ面内での光軸のず
    れが±3度以下の複屈折性フィルムの1枚を用いてなる
    ことを特徴とする位相差板。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の位相差板と偏光板との
    積層体からなることを特徴とする積層偏光板。
  3. 【請求項3】 液晶セルの少なくとも片側に、請求項1
    に記載の位相差板を有することを特徴とする液晶表示装
    置。
  4. 【請求項4】 液晶セルの少なくとも片側に、請求項1
    に記載の位相差板を介して偏光板を有することを特徴と
    する液晶表示装置。
JP7128950A 1995-04-27 1995-04-27 位相差板、積層偏光板及び液晶表示装置 Pending JPH08304628A (ja)

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