JPH09318816A - 光学フィルム、その製造方法、積層偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置における視認性の視角変化によ
る低下を広範囲の方位で防止でき、品質に優れる大面積
物も容易に安定して形成できる光学フィルムを得て、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。 【解決手段】 遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上
の法線面（１１）を基準とした傾斜角（θ）４０度に基
づく当該法線面の左右の斜め透過光（１２，１３）にお
ける複屈折による位相差の差が、５０nm以上である光学
フィルム（１）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、液晶セルの表示コントラ
ストや表示色の視角特性等の改善に好適な光学フィルム
及びその製造方法、並びにそれを用いた積層偏光板、液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ツイストネマチック（ＴＮ）型やスーパ
ーツイストネマチック（ＳＴＮ）型の液晶セルを用いた
ＴＦＴ型やＭＩＭ型等の液晶表示装置が、応答速度性や
表示コントラスト性等に着目されてワードプロセッサや
パーソナルコンピュータ等のＯＡ機器などの種々の装置
の表示手段として広く普及しているが、見る角度（視
角）、特に斜めからの視角でのコントラストの低下や画
面の着色化等による視認性の低下が大きく、その視角特
性の改善が強く要望されている。

【０００３】従来、前記の視角特性の改善方法として
は、位相差板を配置する方法が知られていた（特開平４
−２２９８２８号公報、特開平４−２５８９２３号公
報）。しかしながら、全方位での視角特性の改善が困難
で、ある方位での視角特性の改善効果に乏しい問題点が
あった。

【０００４】一方、屈折率楕円体の主屈折率方向を法線
方向に対し傾斜させて液晶分子のチルトに対処しうるよ
うにした位相差板を配置する方法も提案されている（特
開平６−７５１１６公報）。しかしながら、その位相差
板の形成が困難な問題点があった。また、押出し成形の
ロッドを中心軸に沿って斜めに切出した主軸方向の三屈
折率が全て異なる位相差板を配置する方法も提案されて
いる（特開平６−１７４９２０公報）。しかしながら、
液晶表示装置等に必要な面積を有するものが得られにく
い問題点があった。

【０００５】さらに、周速の異なるロールを介した剪断
力で延伸処理してなる光学軸が法線方向に対して傾斜し
た位相差板を配置する方法も提案されている（特開平６
−２２２２１３公報）。しかしながら、付与できる剪断
力や延伸配向温度に乏しくて前記光学軸の傾斜角度が小
さく、かつその角度のバラツキが大きくて視角特性の改
善効果に乏しく、表面にロールとの接触傷が発生しやす
くて表示品位を低下させる問題点などがあった。

【０００６】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶表示装置における
視認性の視角変化による低下を広範囲の方位で防止で
き、品質に優れる大面積物も容易に安定して形成できる
光学フィルムを得て、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】

【課題の解決手段】本発明は、遅相軸又は進相軸の一方
又は両方の軸上の法線面を基準とした傾斜角４０度に基
づく当該法線面の左右の斜め透過光における複屈折によ
る位相差の差が、５０nm以上であることを特徴とする光
学フィルムを提供するものである。

【０００８】

【発明の効果】上記構成の非対称な位相差特性を示す光
学フィルムにより、その作用機構は不明であるが液晶セ
ルの複屈折に基づく視角による視認性の変化を広範囲の
方位にわたり高度に補償できて、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。また品質に優れる大面積の光学フィルムも容易に安
定して形成することができる。

【０００９】

【発明の実施形態】図１に例示の如く本発明の光学フィ
ルム１は、遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上の法
線面１１を基準とした傾斜角（θ）が４０度において、
当該法線面の左右の斜め透過光１２，１３における複屈
折による位相差の差が、５０nm以上であるものである。
その製造は例えば、透光性フィルムの表裏面に平板を密
着させ、その平板を介して加熱下に透光性フィルムの表
裏に異なる剪断応力を付与する方法などにより行うこと
ができる。

【００１０】光学フィルムの形成に用いる透光性フィル
ムとしては、光透過性の適宜な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７０％以上、就中８
０％以上、特に８５％以上の透光性に優れるフィルムが
好ましく用いうる。就中、ポリカーボネートやポリアリ
レート、ポリスルホンやポリエチレンテレフタレート、
ポリエーテルスルホンやポリビニルアルコール、ポリエ
チレンないしポリプロピレンの如きポリオレフィンやセ
ルロース系ポリマー、ポリスチレンやポリメチルメタク
リレート、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデン、ポリ
アミドなどからなる透光性フィルムが好ましく用いう
る。

【００１１】光学フィルムの形成に用いる透光性フィル
ムは、キャスティング法の如き溶液製膜法や押出法等の
適宜な方式で形成したものであってよく、さらに自由端
又は固定端による一軸延伸処理物や二軸延伸処理物、厚
さ方向に配向したフィルム等の如く延伸処理等による配
向フィルムなどであってもよい。

【００１２】透光性フィルムへの剪断応力の付与に際し
て、そのフィルムの表裏面に密着配置する平板は、透光
性フィルム表面の傷付き防止や透光性フィルム全面への
可及的に均一な力の伝達等を目的とする。従ってその平
板としては、例えばガラス板や金属板ないし表面処理金
属板、プラスチック板などの難変形性の適宜なものを用
いうる。平板の厚さは、剛性等に基づいて適宜に決定で
き、力を均一に伝達して均一な配向を付与する点などよ
り、加える力で塑性変形しない厚さを有するものが好ま
しい。

【００１３】なお前記した、透光性フィルムの表裏面へ
の平板の密着配置に際しては、その平板を介し付与する
剪断力の良好な伝達等を目的に、必要に応じて感圧接着
剤等の分離可能な接着手段を介して透光性フィルムと平
板を接着処理することもできる。

【００１４】平板を介した透光性フィルムへの剪断応力
を付与は、透光性フィルムの表裏でその剪断応力が異な
る値となるように、かつ透光性フィルムを配向処理でき
る加熱下に行う。これにより、遅相軸又は進相軸の一方
又は両方の軸上の法線面を基準とした斜め透過光におけ
る複屈折による位相差が、当該法線面の左右で相違する
ものとすることができる。

【００１５】前記において、透光性フィルムの表裏に異
なる剪断応力を付与する手段については、例えばフィル
ムの表裏に配置した平板の一方に平板と平行な力を付与
する方式や、周速の異なるロール間を通過させる方式な
どの適宜な方式を採ることができる。また透光性フィル
ムを配向処理できる加熱温度は、透光性フィルムのガラ
ス転移温度以上、溶融温度未満であり、その温度範囲の
適宜な温度に加熱処理することができる。

【００１６】なお前記した剪断応力付与後のフィルム
に、一軸や二軸等による適宜な方式で延伸処理を施して
本発明の光学フィルムとすることもできる。

【００１７】用いる透光性フィルムの厚さは、目的とす
る光学フィルムの位相差特性などにより適宜に決定する
ことができる。位相差は、複屈折の屈折率差（△ｎ）と
フィルム厚（ｄ）の積（△ｎ×ｄ）として求めることが
できる。透光性フィルムないし光学フィルムの一般的な
厚さは、５〜５００μm、就中１０〜３５０μm、特に２
０〜２００μmである。

【００１８】本発明において、遅相軸又は進相軸の一方
又は両方の軸上の法線面を基準とした傾斜角４０度に基
づく当該法線面の左右の斜め透過光における複屈折によ
る位相差の好ましい差は、視角特性の改善方位の広さな
どの点より、５０nm以上である。かかる位相差の差が５
０nm未満では、視角特性の改善効果、特に改善方位の拡
大効果に乏しい。

【００１９】また本発明において、表示ムラの発生防止
やコントラストの低下防止などの点より好ましい光学フ
ィルムは、フィルム面に垂直な（正面方向の）透過光の
位相差の最大値と最小値の差が１０nm以下、就中７nm以
下、特に５nm以下のものである。

【００２０】本発明の光学フィルムは、単層物や同種又
は異種の積層物などとして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。その実用に際しては、
偏光板との積層物や位相差板との積層物、等方性の透明
な樹脂層やガラス層等からなる保護層との積層物などの
適宜な形態で用いることができる。偏光板等との積層
は、光学フィルムや偏光板等を液晶表示装置の製造過程
で順次別個に積層することによっても形成しうるが、前
記の如く予め積層することにより、品質の安定性や積層
作業性等に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させう
る利点等がある。

【００２１】図２に、光学フィルム１と偏光板３とを感
圧接着剤２を介し接着積層してなる積層偏光板を例示し
た。偏光板としては、例えばポリビニルアルコール系フ
ィルムや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
ルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素及び／又は二
色性染料を吸着させて延伸したもの、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の如
きポリエン配向フィルム等からなる偏光フィルムなどが
あげられる。

【００２２】偏光板、就中、偏光フィルムは、その片側
又は両側に透明保護層を有するものであってもよい。ま
た偏光板は、反射層を有する反射型のものであってもよ
い。反射型の偏光板は、視認側（表示側）からの入射光
を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成
するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を
省略できて液晶表示装置の薄型化をはかりやすいなどの
利点を有する。

【００２３】前記の透明保護層は、プラスチックの塗布
層や保護フィルムの積層物などとして適宜に形成してよ
く、その形成には、透明性や機械的強度、熱安定性や水
分遮蔽性等に優れるプラスチックなどが好ましく用いら
れる。その例としては、ポリエステル系樹脂やアセテー
ト系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂やポリカーボネ
ート系樹脂、ポリアミド系樹脂やポリイミド系樹脂、ポ
リオレフィン系樹脂やアクリル系樹脂、あるいはアクリ
ル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系や
シリコーン系等の熱硬化型、ないし紫外線硬化型の樹脂
などがあげられる。透明保護層は、微粒子の含有により
その表面が微細凹凸構造に形成されていてもよい。

【００２４】反射型偏光板の形成は、必要に応じ透明樹
脂層等を介して偏光板の片面に金属等からなる反射層を
付設する方式などの適宜な方式で行うことができる。そ
の具体例としては、必要に応じマット処理した保護フィ
ルム等の透明樹脂層の片面に、アルミニウム等の反射性
金属からなる箔や蒸着膜を付設したものや、前記透明樹
脂層の微粒子含有による表面微細凹凸構造の上に蒸着方
式やメッキ方式などの適宜な方式で金属反射層を付設し
たものなどがあげられる。

【００２５】上記した光学フィルムと積層されることの
ある位相差板としては、ポリカーボネートやポリビニル
アルコール、ポリスチレンやポリメチルメタクリレー
ト、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリア
リレートやポリアミドの如き適宜なプラスチックからな
るフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムなどが
あげられる。

【００２６】位相差板は、一軸延伸フィルムや厚さ方向
に配向したフィルム、また遅相軸方向の屈折率をｎ_x、
進相軸方向のそれをｎ_y、厚さ方向のそれをｎ_zとしたと
きに例えばｎ_x＞ｎ_y＞ｎ_z等の特性を示す二軸延伸フィ
ルムや、ｎ_x＝ｎ_y＞ｎ_zやｎ_x＝ｎ_y＜ｎ_z等の特性を示す
一軸延伸光学楕円体などの適宜な位相差特性を示すもの
であってよい。

【００２７】上記において、光学フィルムと偏光板等と
の積層には、例えばアクリル系やシリコーン系、ポリエ
ステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やゴム系等
の透明な感圧接着剤などの適宜な接着剤を用いることが
でき、その種類については特に限定はない。光学フィル
ム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。また
加熱や加湿条件下に剥離等を生じないものが好ましく用
いうる。

【００２８】かかる点より、（メタ）アクリル酸ブチル
や（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ルや（メタ）アクリル酸の如きモノマーを成分とする重
量平均分子量が１０万以上で、ガラス転移温度が０℃以
下のアクリル系ポリマーからなるアクリル系感圧接着剤
が特に好ましく用いうる。またアクリル系感圧接着剤
は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる点よりも好ま
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。

【００２９】接着剤には、必要に応じて例えば天然物や
合成物の樹脂類、ガラス繊維やガラスビーズ、金属粉や
その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤や酸
化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。
また微粒子を含有させて光拡散性を示す接着剤層とする
こともできる。

【００３０】なお上記した光学フィルムや偏光板、位相
差板や透明保護層や接着剤層などの各層は、例えばサリ
チル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、
ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化
合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理す
る方式などにより紫外線吸収能をもたせることもでき
る。

【００３１】本発明の光学フィルム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光学フィル
ム、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、本発明においては本発明の光学フィルム
を光学補償用に用いて、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。

【００３２】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、光学補償用の光学フィルムは液晶セルと偏光
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。

【００３３】図３、図４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３のものは両側に光学補償用の光学フィルムが配置し
てある照明システムがバックライト型のものであり、図
４のものは片側にのみ光学補償用の光学フィルムが配置
してある照明システムが反射型のものである。

【００３４】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。

【００３５】本発明の光学フィルムは、ＴＮ型やＳＴＮ
型等の複屈折を示す液晶セルを用いたＴＦＴ型やＭＩＭ
型等の種々の表示装置に好ましく用いうる。その場合、
光学フィルムや偏光板、さらには位相差板の吸収軸や遅
相軸等の光学軸の配置関係については、例えば平行関係
や直交関係、その他の交差関係などに任意に設定するこ
とができる。

【００３６】

【実施例】

実施例１ 厚さ１００μmの透明ポリカーボネートフィルムを厚さ
１．１mmのガラス板間に挾み、下側のガラス板を固定し
て１５５℃の雰囲気下、上側のガラス板に３０ｋｇｆの
力をガラス面に平行に負荷した後、ガラス板より分離し
て光学フィルムを得た。

【００３７】比較例１ 厚さ１００μmの透明ポリカーボネートフィルムを１６
０℃の雰囲気下、周速の異なるロール間を通過させて
１．１５倍に延伸処理して光学フィルムを得た。

【００３８】比較例２ 厚さ１００μmの透明ポリカーボネートフィルムを駆動
系を有するロール間に供給して剪断処理した。なおロー
ルの一方は、表面温度１５０℃、周速２．８ｍ／分、他
方は表面温度１５０℃、周速１．９ｍ／分の条件とし
た。

【００３９】評価試験 実施例、比較例で得た光学フィルムについて下記の特性
を調べた。 位相差 正面方向及び遅相軸方向に±４０度傾斜させたときの位
相差を調べた（オーク社製、ＡＤＲ−１００ＸＹ）。

【００４０】バラツキ １００mm角内の正面方向の位相差を１０mm間隔で１００
点測定し、その最大値と最小値の差を求めた。

【００４１】傷 光学フィルムの外観を目視観察して傷の有無を調べた。

【００４２】前記の結果を次表に示した。

【００４３】表より、実施例１では法線面を基準とした
左右の斜め透過光の位相差の差が大きくて非対称性に優
れると共に、面内での位相差のバラツキが小さく、品質
も良好であるのに対し、比較例１では左右の斜め透過光
の位相差に差がなくて通常の一軸延伸物の特性を示し、
比較例２では左右の斜め透過光の位相差の差が小さい上
に、面内での位相差のバラツキが大きく、ロールとの接
触による傷付きがあることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学フィルム例の断面図

【図２】積層偏光板例の断面図

【図３】液晶表示装置例の断面図

【図４】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：光学フィルム ２：接着剤層 ３：偏光板 ４：液晶セル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遅相軸又は進相軸の一方又は両方の軸上
   の法線面を基準とした傾斜角４０度に基づく当該法線面
   の左右の斜め透過光における複屈折による位相差の差
   が、５０nm以上であることを特徴とする光学フィルム。
2. 【請求項２】 請求項１において、フィルム面に垂直な
   透過光の位相差の最大値と最小値の差が１０nm以下であ
   る光学フィルム。
3. 【請求項３】 透光性フィルムの表裏面に平板を密着さ
   せ、その平板を介して加熱下に透光性フィルムの表裏に
   異なる剪断応力を付与することを特徴とする光学フィル
   ムの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の光学フィルムの
   １枚又は２枚以上と偏光板との感圧接着剤を介した積層
   体からなることを特徴とする積層偏光板。
5. 【請求項５】 請求項４において、感圧接着剤のガラス
   転移温度が０℃以下である積層偏光板。
6. 【請求項６】 請求項４又は５に記載の積層偏光板を液
   晶セルの少なくとも片側に有することを特徴とする液晶
   表示装置。