JPH10153708A - 広視野偏光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶セルに対して配置する偏光層の薄型化や
軽量化を図りつつ、液晶表示装置における良視認領域を
拡大すること。 【解決手段】 偏光層（１）の少なくとも片側に、偏光
層の透明保護層を兼ねる複屈折層（３）を有してなり、
かつその偏光層の透過軸と複屈折層の遅相軸とが平行関
係にある広視野偏光板。 【効果】 別個の透明保護層とその接着処理を省略でき
て偏光層が大型の場合にも薄型軽量化でき、かつ接着処
理に伴う特性変化等による歩留まりの低下も防止でき
る。また偏光層面に垂直な正面方向では輝度やコントラ
ストの低下を防止でき、かつ液晶セルの複屈折性による
直線偏光の状態変化を補償して、着色化等の色変化や階
調反転がなくてコントラストや明るさに優れる良視認性
の領域を拡大でき、視角範囲の広い液晶表示装置が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、良視認の視角範囲が広い
液晶表示装置を形成しうる薄型軽量で、かつ良歩留まり
の広視野偏光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】低電圧、低消費電力でＩＣ回路と直結で
き、表示機能が多様で軽量性等に優れるなどの多くの特
長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機器やテレビジョン、カーナビゲーション
や航空機コックピット用のモニタなどの種々の表示手段
として液晶表示装置が広く普及しているが、ＣＲＴに比
べて良視認の視角範囲の狭さが指摘されて久しい。

【０００３】前記視角範囲の狭さは、液晶に特有の光学
的異方性が視認性の視野角特性に影響して、偏光層を介
して液晶セルに入射した直線偏光が楕円偏光化したり、
方位角が変化することに原因があると考えられている。
すなわち、液晶セルを透過した当該偏光状態の表示光を
そのまま視認側の偏光層に入射させると、視野角すなわ
ち正面（垂直）方向を基準とした見る角度の増大に伴い
透過率が低下して表示明度が不足したり、階調が反転し
たり、着色化等の色変化を生じるなどの視認性の低下を
招くものと考えられている。

【０００４】従来、液晶表示装置の良視認領域の拡大方
法、すなわち視角範囲の拡大方法としては、位相差板を
用いる方法が知られており、その位相差板として種々の
ものが提案されている（特開平４−２２９８２８号公
報、特開平４−２５８９２３号公報、特開平６−７５１
１６公報、特開平６−１７４９２０公報、特開平６−２
２２２１３公報）。しかしながらいずれの場合にも、良
視認の視角範囲の拡大性の点で改善効果に乏しく満足で
きるものではなかった。また位相差板が偏光板の透明保
護層を介し粘着層等により接着処理されて、透明保護層
を形成する別個のフィルム等を要すると共に、大型化に
伴って厚さと重さが大きくなり、接着による特性変化等
で歩留まりも低下するなどの問題点があった。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶セルに対して配置
する偏光層の薄型化や軽量化を図りつつ、液晶表示装置
における良視認領域を拡大することを課題とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、偏光層の少なくとも片側
に、偏光層の透明保護層を兼ねる複屈折層を有してな
り、かつその偏光層の透過軸と複屈折層の遅相軸とが平
行関係にあることを特徴とする広視野偏光板を提供する
ものである。

【０００７】

【発明の効果】複屈折層に偏光層の透明保護層を兼ねさ
せることにより、別個の透明保護層とその接着処理を省
略できて偏光層が大型の場合にも薄型軽量化でき、かつ
接着処理に伴う特性変化等による歩留まりの低下も防止
することができる。また偏光層の透過軸と複屈折層の遅
相軸を平行関係とすることにより、偏光層面に垂直な正
面方向では複屈折層の位相差の影響を受けずに輝度やコ
ントラストの低下を防止でき、かつ複屈折層を介し液晶
セルの複屈折性による直線偏光の状態変化を補償して、
着色化等の色変化や階調反転がなくてコントラストや明
るさに優れる良視認性の領域を拡大でき、視角範囲の広
い液晶表示装置を得ることができる。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明の広視野偏光板は、偏光層の
少なくとも片側に、偏光層の透明保護層を兼ねる複屈折
層を有してなり、かつその偏光層の透過軸と複屈折層の
遅相軸とが平行関係にあるものである。その例を図１に
示した。１が偏光層、３が複屈折層であり、矢印が透過
軸、遅相軸の方向を表している。なお２は接着剤層であ
る。

【０００９】偏光層としては、所定の偏光状態の光を得
ることができる適宜なものを用いうる。就中、直線偏光
状態の透過光を得ることのできるものが好ましい。その
例としては、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。

【００１０】偏光層は、反射層を有する反射型のもので
あってもよい。反射型の偏光層は、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。

【００１１】反射型偏光層の形成は、必要に応じ透明樹
脂層等を介して偏光層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。

【００１２】本発明による広視野偏光板は、偏光層、就
中、偏光フィルムの片側又は両側に透明保護層として、
複屈折層を配置したものである。従って偏光層の少なく
とも片側に、透明保護層を兼ねる複屈折層を有して、そ
の複屈折層以外の透明保護層を有しないものである。

【００１３】複屈折層としては、複屈折による位相差を
示す適宜なものを用いうる。就中、光透過性の各種フィ
ルムを延伸処理等により複屈折性を付与したものや、液
晶ポリマーの配向膜、あるいは基材の配向膜上等に液晶
ポリマー等の異方性材料を配向させたものなどが好まし
く用いうる。特に、光透過率が７０％以上、好ましくは
８０％以上、より好ましくは８５％以上の透光性に優れ
るフィルムに複屈折性を付与した単層物であるものが好
ましい。

【００１４】前記の透光性フィルムとしては、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（ジ，トリ）アセチルセルロースの如
き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、
ポリアミドやポリイミドなどからなるフィルムが特に好
ましい。

【００１５】透光性フィルムに複屈折性を付与する配向
処理は、例えば自由端又は固定端による一軸や二軸によ
る延伸処理などの適宜な方式で行うことができる。本発
明にては、厚さ方向に配向したフィルムや、その厚さ方
向の主屈折率の方向がフィルムの法線方向に対して傾斜
したものなども複屈折層の形成に用いうる。位相差特性
は、延伸方式や延伸条件等の配向処理条件の制御、形成
材料の変更などにより調節することができる。

【００１６】好ましく用いうる複屈折層は、偏光層の透
過軸と複屈折層の遅相軸が平行関係となるように配置し
た状態において、視角が正面方向よりズレた場合に複屈
折層の遅相軸方向が変化して当該平行関係にズレが生
じ、そのズレ量に応じて複屈折層の光学異方性が発現す
ることから、複屈折層の面内位相差とＮ_zに基づいてそ
の遅相軸の変化量を制御し、複屈折層における光学異方
性の発現量を調節したものである。

【００１７】なお前記において、面内位相差（△ｎｄ）
は、遅相軸方向の屈折率をｎ_s、進相軸方向の屈折率を
ｎ_f（ｎ_s＞ｎ_f）、厚さ方向の屈折率をｎ_z、層厚をｄと
したとき、式：（ｎ_s−ｎ_f）ｄで定義される。またＮ_z
は、式：（ｎ_s−ｎ_z）／（ｎ_s−ｎ_f）で定義される。各
屈折率は、ナトリウムＤ線に基づく。

【００１８】すなわち前記は、複屈折層の面内位相差と
Ｎ_zを最適化することが、偏光層透過軸と複屈折層遅相
軸の平行配置による、正面方向における複屈折層の位相
差の影響を防止した輝度やコントラストの低下回避と、
正面以外の方向における良視認の視角範囲の拡大に有利
であることを意味する。

【００１９】本発明における前記複屈折層の最適値は、
面内位相差が０〜２００nm、就中３０〜１７０nm、特に
６０〜１４０nmであり、Ｎ_zが１以上、就中１．２〜
４、特に１．５〜３．５のものである。面内位相差が２
００nmを超える複屈折層、又はＮ_zが１未満の複屈折層
では階調反転が発生しやすくて良視認の視角範囲の拡大
力に乏しくなる。

【００２０】複屈折層の厚さは、上記の如く面内位相差
と関係することから目的とする位相差特性などにより適
宜に決定できるが、一般には５〜５００μm、就中１０
〜３５０μm、特に２０〜２００μmとされる。

【００２１】本発明の広視野偏光板は、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が、その形
成は液晶表示装置の製造過程で複屈折層と偏光層を順次
別個に積層する方式や、予め複屈折層と偏光層の積層物
としてそれを用いる方式などの適宜な方式で行うことが
できる。後者の事前積層化方式が、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
る利点などがある。

【００２２】偏光層への複屈折層の積層配置等に際して
は、その偏光層の透過軸と複屈折層の遅相軸とが平行関
係となるように行われるが、その平行関係は厳密な意味
での平行状態に限定されず、作業上の配置誤差などは許
容される。また透過軸や遅相軸の方向にバラツキがある
場合などには全体としての平均方向に基づいて平行関係
に配置される。

【００２３】上記において、偏光層と複屈折層の積層に
際しては、必要に応じ接着剤等を介して固定することが
できる。軸関係のズレ防止等の点よりは接着固定するこ
とが好ましい。接着には、例えばポリビニルアルコール
系接着剤、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。光学特性の変化を防止
する点などよりは、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い。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】なお上記した偏光層や複屈折層や接着剤層
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。

【００２７】本発明の広視野偏光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、液晶セルと偏光層と光学補償を目的と
した複屈折層、及び必要に応じての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、本発明においては当該広視野偏光板を
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。

【００２８】従って、液晶セルの片側又は両側に広視野
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。その場合、複屈折層
は液晶セルと偏光層との間、特に視認側の偏光層との間
に配置することが補償効果の点などより好ましい。なお
広視野偏光板の実用に際しては、液晶表示装置を形成す
るための他の光学素子等との積層物などの適宜な形態で
用いることができる。

【００２９】図２、図３に広視野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２のものは両側に広視野偏光板を配置したバッ
クライト型照明システムのものであり、図３のものは片
側にのみ広視野偏光板を配置した反射型照明システムの
ものである。

【００３０】前記において液晶表示装置の形成部品は、
積層一体化状態又は適宜な分離状態にあってよい。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。本発明の広視野
偏光板は、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。

【００３１】

【実施例】

実施例１ 厚さ８０μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素
水溶液中で５倍に延伸処理したのち乾燥させて得た偏光
フィルムの片面に、厚さ２０μmのアクリル系粘着層を
介して、△ｎｄ：１００nm、Ｎ_z：２の複屈折フィルム
を接着して広視野偏光板を得た。なお複屈折フィルム
は、厚さ６０μmのポリカーボネートフィルムを１６０
℃の雰囲気下、二軸延伸処理して得た。また接着処理
は、偏光フィルムの透過軸と複屈折フィルムの遅相軸が
平行関係となるように行った。

【００３２】実施例２ 複屈折フィルムとして、△ｎｄ：１４０nm、Ｎ_z：３の
ジアセチルセルロースフィルムを用いたほかは、実施例
１に準じて広視野偏光板を得た。

【００３３】比較例１ 実施例１に準じて得た偏光フィルムのみを用いた。

【００３４】比較例２ 複屈折フィルムとして、△ｎｄ：３００nm、Ｎ_z：２の
ポリカーボネートフィルムを用いたほかは、実施例１に
準じて偏光板を得た。

【００３５】比較例３ 複屈折フィルムとして、△ｎｄ：１２０nm、Ｎ_z：０．
３のポリカーボネートフィルムを用いたほかは、実施例
１に準じて偏光板を得た。

【００３６】比較例４ 偏光フィルムの透過軸と複屈折フィルムの遅相軸が直交
関係となるように接着したほかは、実施例１に準じて偏
光板を得た。

【００３７】評価試験 実施例、比較例で得た（広視野）偏光板をＴＦＴ型液晶
セルの両側（フロント／リア）に配置し、８階調表示で
の視角特性に基づき階調反転を生じない左右方向及び上
下方向の視角範囲を調べた。

【００３８】前記の結果を次表に示した。

【００３９】表より、実施例と偏光フィルムのみの比較
例１との対比より、左右の視角範囲が格段に改善されて
おり、上下方向の視角範囲も若干改善されていることが
わかる。また比較例２〜４との対比より、所定の面内位
相差とＮ_zを満足する複屈折層の使用が視角範囲の拡大
に有利であり、かつ偏光層の透過軸と複屈折層の遅相軸
は平行配置が視角範囲の拡大に有利であることがわか
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】広視野偏光板例の部分断面斜視図

【図２】液晶表示装置例の断面図

【図３】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：偏光層 ２：接着剤層 ３：複屈折層 ４：液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉見 裕之 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光層の少なくとも片側に、偏光層の透
   明保護層を兼ねる複屈折層を有してなり、かつその偏光
   層の透過軸と複屈折層の遅相軸とが平行関係にあること
   を特徴とする広視野偏光板。
2. 【請求項２】 請求項１において、複屈折層がその遅相
   軸方向の屈折率をｎ_s、進相軸方向の屈折率をｎ_f、厚さ
   方向の屈折率をｎ_z、層厚をｄとして、式：（ｎ_s−
   ｎ_f）ｄで定義される面内位相差が０〜２００nmで、か
   つ式：（ｎ_s−ｎ_z）／（ｎ_s−ｎ_f）で定義されるＮ_zが
   １以上のものである広視野偏光板。
3. 【請求項３】 請求項２において、複屈折層が面内位相
   差６０〜１４０nm、Ｎ_z１．５〜３．５の単層物からな
   るものである広視野偏光板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、複屈折層と偏光
   層の一方又は双方が高分子フィルムからなる広視野偏光
   板。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載の広視野偏光板を液
   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。