TW200307162A - Liquid crystal display unit with wide viewing angle - Google Patents

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Kazutaka Hara
Naoki Takahashi
Minoru Miyatake
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Nitto Denko Corp
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Description

200307162 玖、發明說明： I：發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係關於視角擴大的液晶顯示裝置。 5 【先前技術】 發明背景 液晶顯示裝置之擴大視角的系統已知有藉由使背光平 行光化，僅取出正面附近對比·色調良好的光線，並將其 擴散的方式，以獲得無論從那個角度看都有和正面附近相 10 同品質之顯示的方法(例如，參見特開平10-333147號公報、 特開平10-25528號公報）。 但是，在此種液晶顯示裝置中取得平行光的背光技術 有其困難。例如，在前述專利文獻等被提出的系統中，在 背光系統分厚，光利用效率差，成本高等理由下，在實用 15 性上問題甚多。 在未使用一般的視角補償薄膜之TN型液晶顯示裝置 中，可以獲得高對比的區域僅有正面±20°左右。在STN液 晶中則止於這以下的狹窄範圍。就僅取出正面附近之具有 良好顯示品級的光線而言，可以考慮 20 1)將背光射出光線的平行度以半值幅縮小範圍到土20° 左右，讓正面附近的穿透光線穿透液晶胞後再以擴散裝置 使其擴大，藉而擴大視角的方式； 2)從穿透液晶顯示裝置的光線，僅將±20。的正面附近 之光線取出，再以擴散裝置使其擴大的方式。 200307162 然而，2)的方式光損失大而不適用於液晶顯示用途。 而在1)的方式中，背光在使用以3M公司製之BEF為代表的 稜鏡集光片等的情形中，平行度的極限為土40°左右。利用 背光導光體的形狀所造成的平二光化也止於±40。左右，就 5 使用於液晶顯示裝置之視角擴大系統而言，能力有所不足。 平行光化的方法有使用以3M公司製之光控制薄膜等 為代表的遮光板(l〇uver)之方法。但是，在前述方法中因平 行化光的吸收損失大而有明亮度上的問題。亦即，因為設 計上的問題，必需犧牲厚度、明亮度、所獲得之光的平行 1〇 度當中的某一者，故實用上的問題多。尤其，當使用於筆 記型PC和行動電話時，平行光化光學系統所期望的厚度增 加在200μπι以下，更佳者在ΙΟΟμηι以下；即使在平行光化系 統中同時將使用反射偏光元件的輝度提高效果組合到裡面 的情形中，也希望最大厚度增加在5〇〇μπ!以下；但是，在 15 前述方法中其實現是有困難的。 另一方面，已知有利用反射鏡、透鏡、稜鏡和導光體 來形成平行化的方法。但是，在此種方法中，厚度和重量 勺曰加明顯，除了在投影機(pr〇ject〇r)等的特殊用途以外， 無法成為有效的方法。 - 口此，就視角液晶顯示裝置而言，除了以薄膜狀構成 焉施平行光化，同時必需在可以獲得液晶顯示裝置之良 好現角特性的範圍内，將光源縮小範圍至約土20。以内，而 需將吸收損失減少。 匕外，在使用遮光板和微透鏡陣列(1：^^〇】印§ Mray)、 200307162 稜鏡等的平行光化方法中，會在微細構造與液晶顯二裝置 之像素間產生波紋，難以得到良好的顯示。因為光線不會 從稜鏡的接點、透鏡的間隙等射出，所以會規則地在射出 光線發生面内濃淡，這就產生了波紋。為了防止波紋，雖 5 然可以用插入擴散裝置的方式，但是所獲得的平行光之平 行度有劣化的問題，故會產生實用上的問題。 即使改變規則性的周期以緩和液晶像素〜和平行光化 裝置之干涉，也可以看到和配置在液晶顯示裝置顯示面側 之平行光擴散裝置的微細構造產生干涉的情形。當在平行 10 光擴散裝置中使用具有像微透鏡陣列和微稜鏡類一樣的規 則性之構造體時，就會發生與該微細構造的干涉。 因此，平行光擴散裝置為了防止和液晶像素的干涉， 必需有微細構造的尺寸和配置方法的工夫。但是，因為用 以防止和液晶像素之干涉的設計，和平行光化裝置之用以 15 防止和液晶像素的干涉的方法相同，所以避過干涉的構件 相互之間容易產生再度引起干涉的問題。 例如，如果在平行光化裝置中採用不會對液晶像素造 成干涉的構造尺寸，則因為平行光擴散裝置中也同樣採用 不會對液晶像素造成干涉的構造尺寸，所以正好構成干涉 20 的尺寸。角度和配列等的工夫也是相同，所容許的設計範 圍狹窄，可以選擇的光學系統的範圍顯著地變窄。 像這樣，平行光化裝置與平行光擴散裝置所構成的視 角擴大系統，由於其各自之起因於微細構造的光學問題， 故設計的選擇性狹窄，實用化困難。 200307162 除了利用透鏡和反射鏡·稜鏡等，表面構造與折射和 反射必需有大深度與空氣界面的類型，和像遮光板一般伴 隨有大吸收損失的正面集光/平行光化系統以外，從過去以 來也有對使用特殊的光學薄膜以使光源平行光化的檢討持 5 續在進行中。 代表性的方法有利用輝線光減和帶通滤波器的組合來 實施之方法。可舉例如飛利浦公司之特開平6-235900號公 報、特開平2-158289號公報、特表平10-510671號公報、美 國專利第6307604號說明書、德國專利第3836955號說明 1〇 書、德國專利申請公開第422028號說明書、歐洲專利申請 公開第578302號說明書、美國專利申請公開第2002/34009 號說明書、國際公開第02/25687號公報。 另，像美國專利申請公開第2001/521643號說明書、美 國專利申請公開第2001/516066號說明書舉出了將帶通濾 15波器配置在像是CRT和電致發光之輝線發光的光源/顯示裝 置上之方法。 另外，像富士照相軟片工業公司之美國專利申請公開 第2002/36735號說明書，和日東電工公司之特開2〇〇2-9〇535 號公報、特開2002-258048號公報則是舉出對輝線型冷陰極 管配置對應3波長的帶通濾波器之方法等。 但是，此等技術必需光源具有輝線光譜才能發揮功 能。因此，有設計與製造對特定波長選擇性地發揮功能之 薄膜的問題。而帶通渡波器在蒸链干涉膜的情形中，也有 加濕環境下波長特性因薄膜的折射率變化而變化等之信賴 200307162 性問題。 另一方面，使用全息圖（hologram)系材料的平行光化系 統可以舉例如洛克威爾（口 7夕々工…）公司之美國專利第 4984872號說明書等。但是，這種材料是正面穿透率高的材 5 料，並不一定能夠將斜入射光線完全除去反射。雖然如果 使平行光線入射並求出直行穿透率，則因為正面方向過而 不入，所以被計測到的穿透率高，另一方面，斜射入射光 線因散射的關係，被計測到的穿透率低，但是在擴散光源 上則不會發生差異。因此，在配置於實際的擴散背光光源 10 上的情形中，無法充分地獲得集光機能。而且，雷射印刷 系材料多屬軟弱的物性之物，而且在信賴性上的問題多。 本發明之目的在於提供薄型而且可以實現廣視角之液 晶顯示裝置。 【發明内容】 15 發明概要 本發明人等為解決前述課題經過多次銳意檢討的結 果，發現下述視角擴大液晶顯示裝置而終於完成本發明。 亦即，本發明係如下所述。 1. 一種視角擴大之液晶顯示裝置，特徵在於其至少含 20 有使用位相差層（b)係配置在偏光之選擇反射的波長帶域互 相重疊之至少2層反射偏光板(a)之間的偏光元件(A)，以實 行擴散光源之平行光化的背光系統，和 經過平行光化之光線所穿透的液晶胞，和 配置在液晶胞兩側的偏光板，和配置在液晶胞的可視 200307162 側之使穿透的光線擴散之視角擴大層（w)。 2·如上述第1項記載之液晶顯示裝置，特徵在於至少2 層反射偏光板(a)的選擇反射波長在5 5 0nm± 1 〇nm的波長範 圍内互相重疊。 5 3.如上述第1項或第2項記載之液晶顯示裝置，特徵在 於反射偏光板(a)係選擇性地使某圓偏光穿透，而使相反的 圓偏光反射之圓偏光型反射偏光板(al)， 相位差層（b)為正面相位差（法線方向）約為零，而且相 對於對法線方向呈3〇。以上傾斜地入射之入射光具有χ/8以 10 上的相位差之層（bl)。 4·如上述第1項或第2項記載之視角擴大液晶顯示裝 置’特徵在於配置成反射偏光板(&)係選擇性地使直交的直 偏光内之一方穿透，而使另一方反射之直線偏光型反射偏 光板(a2)， 15 相位差層（b)為正面相位差（法線方向）約為零，而且相 對於對法線方向呈3〇。以上傾斜地入射之入射光具有入/4以 上的相位差之層（bl)， 在相位差層（bi)兩側，與直線偏光型反射偏光板(a2)之 間，有正面相位差約為λ/4的層（b2)， 2〇 入射側之層（b2)相對於入射側的直線偏光型反射偏光 板(a2)之偏光軸，角度為45。(-45。)±5。， 出射側之層（b2)相對於出射側的直線偏光型反射偏光 板㈤)之偏光軸，角度為_45。(+45。)土5。， 入射側之層（b2)與出射側之層㈣，相互的相位滞後轴 200307162 所形成的角度是任意的角度。 5·如上述第1項或第2項記載之視角擴大液晶顯示裝 置’特徵在於配置成反射偏光板(a)係選擇性地使直交的直 偏光内之一方穿透，而使另一方反射之直線偏光型反射偏 5 光板(a2)， 相位差層（b)具有2層正面相位差約為λ / 4，且N z係數為2 以上之2軸性相位差層（b3)， 入射側之層（b3)，相位滯後軸相對於入射側的直線偏光 型反射偏光板(a2)之偏光轴，角度為45。(-45。)±5。， 10 出射側之層（b3)，相位滯後軸相對於出射側的直線偏光 型反射偏光板(a2)之偏光軸，角度為_45。(+45。)+5。， 入射側之層（b3)與出射側之層（b3)，相互的相位滞後轴 所形成的角度是任意的角度。 6.如上述第1項或第2項記載之視角擴大液晶顯示裝 15置’特徵在於配置成反射偏光板⑷係選擇性地使直交的直 偏光内之一方穿透，而使另_古6如+古仏从 從乃方反射之直線偏光型反射偏 光板(a2) ^ 相位差層（b)具有1層正面相位差約為边，且Nz係數 1.5以上之2軸性相位差層（b4)， ...... 射側之層的相位⑼後轴相對於入射側的直線偏光型 反射偏光板(a2)之偏光軸，角度為45。(_45。)±5。， 出射側之層的相位滞後轴相對於出射側的直線偏光型 反射偏光板⑹之偏光轴，角度為·45。(+45。)士5。， 前述2個直線扁光型反射偏光板(a2)的偏光軸略呈直 20 200307162 交0 7·如上述第1〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯示 裝置，特徵在於相位差層（Μ)係固定可見光區域·以外具有選 擇反射波長區域之膽固醇型液晶相的平面配向之層。 5 8·如上述第1〜4項之任一項記载的視角擴大液晶顯示 裝置，特徵在於相位差層（bl)係固定棒狀液晶之垂直配向狀 態的層。 9·如上述第1〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯示 裝置，特徵在於相位差層（bl)係固定膽固醇型液晶之向列相 1〇 或管束相（columnar)配向狀態的層。 10·如上述第1〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯 示裝置，特徵在於相位差層（bl)係使聚合物薄膜2軸配向的 層。 11.如上述第1〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯 15 示裝置，特徵在於相位差層（bl)係使具有負的1軸性之無機 層狀化合物在面的法線方向上配向固定成形成光軸的狀態 之層。 12·如上述第6〜11項之任一項記載的視角擴大液晶顯 示裝置，特徵在於使用膽固醇型液晶做為圓偏光型反射偏 20 光板(al)。 13.如上述第6〜12項之任一項記載的視角擴大液晶顯 示裝置，特徵在於將λ/4板配設在圓偏光型反射偏光板(al) 的可視側（液晶胞側），並使藉穿透而取得之直線偏光的轴方 向，與液晶顯示裝置之下面側（光源側)偏光板的穿透軸方向 12 200307162 形成一致而配置構成。 一丨4·如上述第1〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯 不裝置，特徵在於直線偏光型反射偏光板(a2)係使用折射率 ^相位差值互不相同的樹脂材料之多層積層膜材料做延伸 5 物。 15.如上述第丨〜4項之任一項記載的視角擴大液晶顯 不波置’特徵在於使藉直線偏光型反射偏光板(a2)之穿透而 取侍的直線偏光之軸方向，和液晶顯示裝置下面側（光源側) 偏光板的穿透軸方向形成一致而配置成。 10 、、斤 •如上述第1〜15項之任一項記載的視角擴大液晶顯 不衣置，特徵在於視角擴大層係使用實質上沒有後方散 射、偏光解除之擴散板。 i7·如上述第1〜16項之任一項記載的視角擴大液晶顯 示衣置’特徵在於用透光性的接著劑或黏著劑將各層加以 15 積層。 (作用） 如曰本專利第2561483號說明書和特開平10_321025號 公報中所載，如果將垂直入射方向的相位差值和傾斜入射 方向的相位差值被控制成特異地相異之相位差板插入偏光 20板間，則穿透光線的角度分布受到制約；如果使用吸收型 偏光板，則僅在正面附近光線會穿透，周邊光線全部被吸 收。另一方面，如果使用反射偏光板做為偏光板，則僅在 正面附近光線會穿透，周邊光線全部被反射。若採用這樣 的理論，就可能在不伴隨吸收損失的情形下使背光的出射 13 200307162 光線集光化·平行光化。 關於同時發現集光性與輝度提高的機制，如果用以下 之理想模型說明本發明，即如下述。 第1圖所示為使用圓偏光型反射偏光板(al)做為反射偏 5光板(a)時的原理說明圖。在第i圖中，偏光元件(A)從背光 側（下側）起，圓偏光型反射偏光板(al)、相位差層（bl)、圓 偏光型反射偏光板(al)依此順序配置著。 作動原理係如1)〜3)。 1) 藉利用反射使偏光分離之圓偏光型反射偏光板 10 al)，使入射光線依偏光的朝向分成穿透光和反射光。因 此，沒有吸收損失。 2) 使用正面相位差約為零，斜方向具有相位差之特殊 相位差板(bl) ’使正面的入射光線過而不入。 3) 使斜方向的入射光線不被吸收而回復成為反射光。 15反射光重複被反射直到變成穿透光線為止。 在此所使用的相位差板(M)—般稱為負C板(negative C plate ’負的相位差板)或正C板(positive C plate，正的相位差 板）。此等相位差板(bl)垂直方向（法線方向）相位差接近〇， 如果使之傾斜則會具有生成相位差的性質。代表的負c板具 2〇 脰而吕可舉例如，2軸延伸之聚醋（polycarbonate)薄膜和聚 對苯一曱酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)薄膜，戍將 膽固醇型液晶設定成選擇反射波長帶域比可見光短的膜和 使膽固醇型液晶平行於面地配向之膜，或使具有負的位相 差之無機結晶化合物形成面内配向而獲得者。代表性的正c 14 200307162 板具體而言可舉例如垂直配向之液晶膜。 圓偏光型反射偏光板(al)主要可以採用固定住使膽固 醇型液晶配向’並將扭轉間距(piteh)調整成選擇反射波長帶 域含蓋可見光域/光源發光波長帶域的狀態之物(例如，選^ 5反射中心波長互異的複數個膜之積層物，或在單層中，間 距在厚度方向有變化的膜）而形成者。第i圖之配^在妹 差板(bl)兩側的圓偏光型反射偏光板(al)以使用穿透的圓 偏光之方向為相同方向者為合適。 圓偏光型反射偏光板(al)和位相差層（bl)因為各自在 10面内方向上幾乎沒有軸的存在，故可不指定貼合方向地使 用。因此，平行光化之縮小範圍的角度範圍具有等方的/對 稱的特性。 再者，此後以圖式做說明，符號(r)係如第2圖所示，⑴ 表不自然光，（11)表不圓偏光，（iii)表示直線偏光。（ii)圓偏 15光在(11)-1和-2中箭頭相反。這意味著旋轉方向相反。（iii)」 和-2分別意味偏光軸直交。 依照第1圖所示說明使用圓偏光型反射偏光板(al)做為 反射偏光板(a)時，平行光化的各光線之變化。 ① 在由背光所供給之自然光(rl)中，垂直入射到圓偏光 20型反射偏光板(al)者，被偏光分離成穿透光(r3)和反射光 0*2) °穿透光和反射光各別的圓偏光旋轉方向是相反的。 ② 穿透光(r3)對相位差層（bl)過而不入。 ③ 穿透光(r4)進一步對圓偏光型反射偏光板(ai)過而不 入0 15 200307162 ④ 使用穿透光(r5)被使用於被配置在其上之液晶顯示 裝置。 ⑤ 另一方面，在由背光所供給的自然光(r6)當中，傾斜 入射到圓偏光型反射偏光板(al)者，被分別偏光分離成穿透 5 光(r8)和反射光(r7)。穿透光和反射光各自的圓偏光旋轉方 向相反。 ⑥ 穿透光（r8)通過位相差層（M)時受到位相差的影 響。如果相位差值被給為1/2波長，圓偏光朝向轉為相反而 變成反方向。因此，穿透光〇8)穿透相位差層（bl)後，旋轉 · 10 會反轉。 ⑦ 穿透光(r9)在相位差的影響下回轉為反轉而被射出。 ⑧ 反方向旋轉的穿透光(r9)在圓偏光型反射偏光板(al) 被反射。已知圓偏光通常在反射時旋轉方向是逆轉的。（「偏 光板及其應用」W· A.謝克里夫著WA Surcliff，Ploarized 15 Light: Production and Use，（Harvard University Press,
Cambridge，Mass.，1996))。但是，已知在膽固醇型液晶層之 反射的情形中，旋轉方向不會改變是個例外。此處因為反 鲁 射是在膽固醇型液晶面進行，所以穿透光(r9)和反射光(rl〇) 的圓偏光之旋轉方向未發生變化。 - 20 ⑨反射光（rl〇)通過相位差層（M)時受到相位差的影 · 響。 ⑩穿透光(rll)在相位差的影響下旋轉會反轉。 ⑪逆向旋轉，回到和穿透光(r8)同方向的穿透光(rll) 對圓偏光型反射偏光板(al)過而不入。 16 200307162 ⑫反射光(r25r7，rl2)回到背光側，被再循環。此等返 回光線因配置在背光的擴散板等，使得行進方向和偏光的 朝向邊任意地變化，同時再度重複反射直到成為可以穿透 偏光元件(A)的法線方向附近之光線為止，對輝度提昇做出 5貢獻。 ⑬因為穿透的圓偏光〇5)可以藉配置λ/4板的方式而變 換成直線偏光，所以可以不產生吸收損失地利用在液晶顯 示裝置。 使用膽固醇型液晶的圓偏光型反射偏光板(al)之穿透 1〇率和反射率，相對於斜方向的入射光線，穿透光線的波長 4寸性會偏移到短波長側。因此，對以深角度入射之光線為 使之充分發揮機能，必需在可見光域外長波長側有足夠的 偏光特性/相位差特性。在本系統中理想性的·理論性的使 用之相位差層（bl)雖然如果在斜方向上正確地具有1/2波長 5的相位差應該比較好，但是現實中所使用的圓偏光型反射 偏光板(al·膽固醇型液晶層）係某種程度的具有做為負的相 位差板之性質。因此，在獲得本發明之功能時，只要相位 差層在斜方向上具有1/8波長左右以上的相位差，就可以發 現光學機能。 反射偏光板(a)為直線偏光型反射偏光板(&2)時，在單 獨使用例如C板(相位差層(bl))做為相位差層的情形中，相 —從斜方向入射到C板的光線之光軸經常會與光線方向 直人因此未發現相位差就不會被偏光變換。而在使用直 線偏光型反射偏光板(a2)的情形中，在C板兩側上，相對於 200307162 直線偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸，在45。或-45。的角度 配置具有相位滯後軸方向的λ/4板(b2)。藉此，可以在將直 線偏光以λ/4板(b2)變換成圓偏光後，利用C板的相位差變換 成逆圓偏光，再度將圓偏光以λ/4板(b2)變換成直線偏光。 5 第3圖為自然光被以直線偏光型反射偏光板(a2)偏光分 離成直線偏光，再用λ/4板(b2)變換成偏光的概念圖。 第4圖為使用直線偏光型反射偏光板(a2)做為反射偏光 板的情形之概念圖。在第4圖中，偏光元件(A)從背光側（下 側)起，直線偏光型反偏光板(a2)、λ/4板(b2)、相位差層（bl)、 1〇 λ/4板(b2)、直線偏光型反射偏光板(a2)依此順序 而配置。 第5圖為示於第4圖之平行光化系統中之各個薄膜的貼 合角度之一例。直線偏光型反射偏光板(a2)上所示之兩個箭 碩為偏光軸；λ/4板(b2)上所示之兩個箭頭為相位滯後軸。 在c板：相位差層（bl)的兩側，直線偏光型反射偏光板(a2) 15的偏光軸與λ/4板（b2)的相位滯後軸係被配置在 45°(-45。)±5°。此等組合分別以setl、set2表示。再者，入射 側和出射側的λ/4板(b2)之轴所形成的角度是任意的。 如果將直線偏光型反射偏光板（a2)的偏光軸與λ/4板 (b2)的相位滯後軸所形成之角度維持在45°(·45。），則使 20 setl、set2旋轉亦可。因為C板：相位差層（bl)在面内並無軸 方向’所以可以不指定角度地配置。 緊接著說明示於第4圖、第5之平行光化的各光線之變 化。 ①由背光所供給之自然光(rl4)的一部分垂直入射到直 200307162 線偏光型反射偏光板(a2)。 ② 直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光(rl5)穿透，其 直交方向之直線偏光(rl6)則反射。 ③ 直線偏光(rl5)穿透λ/4板(b2)，被變換成圓偏光(rl7)。 5 ④圓偏光〇17)對相位差層（bl)過而不入。 ⑤ 圓偏光(Π8)穿透λ/4板(b2)，被變換成直線偏光(rl9)。 ⑥ 直線偏光⑴9)對於直線偏光型反射偏光板⑽過而 不入。
⑦ 直線偏光(r2〇)入射到被配置於其上之液晶顯示裝 1〇 置，無損失地被傳送。 ⑧ 另-方面’由背光所供給之自然光的—部分傾斜入 射到直線偏光型反射偏光板(a2)。 ⑨ 直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光(r22)穿透，其 直交方向的直線偏光(r23)則反射。 ⑩ 直線偏光㈤2)穿透λΜ板⑽)，被變換成圓偏光㈤句。 、，⑪通過相位差層⑽時’圓偏光(r24)接受1/2波長的相
位差，旋轉會逆轉。 Ο逆轉的圓偏光(r25)穿透λ/4板(b2)，被變換成圓偏光 (r26)。 2〇 ⑬直線偏光(r26)在直線偏光型反射偏光板㈣被反 射，變成直線偏光(r27)。 ⑭直線偏光㈣穿透λ/4板(b2)，被變換成圓偏光(r28)。 "⑮圓偏光(r28)在通過相位差層（bl)時接收1/2波長的相 位差，旋轉會逆轉。 19 200307162 ⑯逆轉的圓偏光(r29)穿透λ/4板(b2)，被變換成直線偏 光(r30)。 ⑰直線偏光(r30)對直線偏光型反射偏光板(a2)過而不 入0 5 ⑱反射光(r16、r23、r31)回到背光側重新循環。 就理想的系統之理論而言，本來在這邊所記載的λ/4板 (b2)之相位滯後軸與直線偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸 所形成的角度為45。，但是現實的直線偏光型反射偏光板 和λ/4板(b2)的特性並不完全在可見光域，各波長有其微妙 10的變化。如果無視於此而以45。積層，則會有看到著色的情 形。 因此，如果搖動若干角度以補償色調，則合理地使系 統全體隶適化即是可能的。另一方面，如果偏離大角度， 就會產生穿透率低等之其他問題。因此，現實中希望調整 15 止於土 5度左右的範圍。 直線偏光型反射偏光板(a2)的穿透率與反射率，就相對 於斜方向的入射光線’穿透光線之波長向短波長側偏移的 點而言，和使用膽固醇型液晶之圓偏光型反射偏光板(al) 是相同的。因此，相對於在深的角度入射之光線，為使其 2〇充分發揮功能，必需在可見光域外長波長側具有足夠的偏 光特性/相位差特性。 直線偏光型反射偏光板(a 2)和膽固醇型液晶相比，其本 身所具有之負的相位差特性小。因此，夾在直線偏光型反 射偏光板(a2)之間而使用的相位差層（M)，其斜方向（3〇。傾 20 200307162 斜）的相位差，比使用膽固醇型液晶之圓偏光型反射偏光板 (al)的情形大一些，以1/4波長以上為宜。 除上述之外，當反射偏光板(a)為直線偏光型反射偏光 板(a2)時，用配置正面相位差約為λ/4，厚度方向相位差約 5為入/2以上之2片2軸性相位差層（b2)的方式來取代使用λ/4 板(b2)將C板：相位差層夾在裡面的構造物，也可以獲 得同樣的效果。像這樣的2軸性相位差層（b3)只要Nz係數在 2以上就可以滿足上述要件。 第6圖係用直線偏光型反射偏光板(a2)做為反射偏光板 10 (a)，並使用2軸性相位差層（b3)的情形之概念圖。在第6圖 中，偏光元件(A)係從背光側（下側）起，依序配置直線偏光 型反射偏光板(a2)、2軸性相位差層（b3)、2軸性相位差層 (b3)、直線偏光型反射偏光板(a2)而成。 第7圖係示於第6圖之平行光化系統中的各膜貼合角度 I5之-例。直線偏光型反射偏光板⑽）中所示的兩個箭頭為偏 光軸，相位差層（bl)中所示的兩個箭頭為相位滯後軸。直線 偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸與2軸性相位差層作3)的相 位滞後軸係以45。(-45。)土5。的角度配置。此等組合分別以 setl、set2表示。 2〇 & 了使光路的說明容易些，以上下的直線偏光型反射 偏光板(a2)之偏光軸呈平行，2軸性相位差層（b3)之相位滯 後轴呈直交的情形為例來表示。再者，上下的2軸性相位差 層（b3)之相位滯後軸所形成的角度是任意的。直線偏光型反 射偏光板(a2)之偏光軸與2軸性相位差層（b3)之相位滯後軸 21 200307162 所構成的角度如果維持45。(_45。)的角度，則使setl、set2旋 轉亦佳。 進一步說明示於第6圖、第7圖所示之上述例的平行光 化之各光線變化。 5 ①由背光所供給之自然光(r32)的一部分垂直入射到直 線偏光型反射偏光板(a2)。 ② 直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光(r33)穿透，其 直交方向之直線偏光(r34)則反射。 ③ 直線偏光(r33)穿透2層正面相位差約1/4波長的二軸 10性相位差層（b3)。此處，因為上下2層二軸性相位差層作3) 各自的相位滯後軸成9〇。直交，所以正面相位差為〇。因此， 直線偏光(r35)過而不入。 ④ 直線偏光(r35)對直線偏光型反射偏光板(a2)過而不 入。 15 ⑤直線偏光(r36)入射到液晶顯示裝置，無損失地被傳 送。 ⑥另一方面，由背光所供給之自然光(r37)的一部分傾 斜地朝直線偏光型反射偏光板(a2)入射。 上⑦直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光㈣）穿透，其 20直交方向的直線偏光(r39)則反射。 ⑧直線偏光㈣)傾斜地人射到2層的二軸性相位差層 (b3)。二轴性相位差層（b3)因為正面相位差1/4波長，Nz係 數幻以上’所以穿細的二軸性相位差鄉取直線偏光 ㈣)叉到厚度方向的相位差變化，偏光輪方向變化如。。 22 200307162 ⑨ 直線偏光(r 4 0)入射到直線偏光型反射偏光板(a 2)。 ⑩ 上下的直線偏光型反射偏光板(a2)因為偏光軸的方 向相同，所以直線偏光(r40)變成反射光(r41)。 ⑪當反射光(r41)通過2層的二軸性相位差層（b3)時，和 5⑧同樣地受到相位差的影響，變成偏光軸方向旋轉90。的直 線偏光(r42)。 ⑫直線偏光(r42)對直線偏光型反射偏光板(a2)過而不 ⑬反射光(r34、r39、r43)返回背光側重新循環。 1〇 在第6圖、第7圖所示之偏光元件(A)係將2片具有正面 相位差約1/4波長的相位差，Nz係數2以上之二軸性相位差 層（b3)積層而成者。這可以產生和使用如第4圖、第5圖所示 之以2片λ/4板(b2)將C板：相位差層（bl)夾在裡面的構造之3 層積層物時幾乎相同的特性。因此，和前述偏光元件(A)相 15 比，積層數少，而且生產性有若干的優勢。 在理想的糸統中’理論上本來這邊所記載之相位差層 (b3)的相位滯後軸與直線偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸 所形成的角度為45。，但是現實的直線偏光型反射偏光板(a2) 和相位差層（b3)的特性並不完全在可見光域，而且每個波長 20 有微妙的變化。如果無視於此而以45。積層，就會有看到著 色的情形。 因此，如果搖動若干角度以補償色調，則合理地使系 統全體最適化即是可此的。另一方面，如果偏離大角度， 就會產生穿透率低寺之其他問題。因此，現實中調整以止 23 200307162 於士5度左右的範圍為宜。 :直線偏光型反射偏絲㈣之穿料與反射率相對於 1方向方人射光線，在穿透光線的波長特性向短波長側偏 私的』上’和使用膽固醇型液晶的圓偏光型反射偏光板㈣ 5 ::同。，，對以深角度入射之光線為了使之充分發揮機 舄在可見光域外長波長側有足夠的偏光特性/相位差 特性。 而，當反射偏光板⑷為直線偏光型反射偏光板（以) 日守，配置正面相位差約λ/2，厚度方向相位差λ/2以上的2軸 10丨生相位差層〇4)做為相位差層（b)，也可以獲得同樣的效 果。像這樣的2軸性相位差層（b4)只要Nz係數在15以上即滿 足上述要件。 第8圖為使用直線偏光型反射偏光板(a2)，使用2軸性相 位差層（b4)的情形之概念圖。第8圖中，係從背光側（下側） 15起，依序配置直線偏光型反射偏光板(a2)、二軸性相位差層 (b4)、直線偏光型反射偏光板&2)而成。 第9圖為示於第8圖之平行光化系統中之各薄膜的貼合 角度之一例。直線偏光型反射偏光板(a2)中所示的兩個箭頭 為偏光轴，相位差層（b4)中所示的兩個箭頭為相位滯後軸。 2〇 使上下的直線偏光型反射偏光板(a2)之偏光抽略呈直交而 配置。二軸性相位差層（b4)的相位滯後軸與直線偏光型反射 偏光板(a2)之偏光軸以45。(-45。)的角度配置。 依照第8圖、第9圖所示，說明上述例之平行光化的各 光線之變化。 24 200307162 ① 由背光所供給之自然光(r47)的一部分垂直入射到直 線偏光型反射偏光板(a2)。 ② 直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光(r48)穿透，其 直交方向之直線偏光(r49)則反射。 ③ 直線偏光(r48)穿透正面相位差約1/2波長的二軸性 相位差層（b 4)，被變換成直線偏光(r 5 0)，偏光軸的方向旋轉 90° 〇 ④直線偏光(r5 〇)對直線偏光型反射偏光板(a2)過而不 入。 10 ⑤穿透的直線偏光(r51)入射到液晶顯示裝置，無損失 地被傳送。 ⑥ 另一方面，由背光所供給之自然光(r52)的一部分傾 斜地朝直線偏光型反射偏光板(a2)入射。 ⑦ 直線偏光型反射偏光板(a2)使直線偏光(r53)穿透，其 15直交方向的直線偏光(r54)則反射。 ⑧ 直線偏光(r53)傾斜地入射到二軸性相位差層（b4)。 二軸性相位差層（b 4 )因為正面相位差約丨/ 2波長，N z係數在2 以上，叉到厚度方向的相位差影響，偏光軸的方向以和直 線偏光(r53)相同狀態之直線偏光(r55)穿透。 20 ⑨穿透的直線偏光(r55)在直線偏光型反射偏光板(a2) 被反射，變成反射光(r56)。 ⑩反射光(r56)入射到相位差層作4)。其亦是在軸方向 未改變下就那樣穿透。 ⑪牙处的直線偏光(C 7)對直線偏光型反射偏光板㈣ 25 200307162 過而不入’變成直線偏光(r58)。 ⑫反射光(r49、r54、r58)返回背光側重新循環。 在第8圖、第9圖所示之偏光元件片具有正面相 位差約1/2波長的相位差’Νζ係數1.5以上之二軸性相位差層 5 (b4)配置而成者。其可以產生和使用如第4圖、第5圖所示之 以2片λ/4板(b2)將C板：相位差層（bl)夾在裡面的構造之3層 積層物時幾乎相同的特性。因此，和前述偏光元件(A)相 比，積層數少，而且生產性略為優良。此外，也比如第6圖、 第7圖所示之使用2層的積層物在生產生上較優良。 1〇 在理想的系統中，理論上本來這邊所記載之相位差層 (b4)的相位滯後軸與直線偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸 所形成的角度為45。，但是現實的直線偏光型反射偏光板(a2) 和相位差層（b4)的特性並不完全在可見光域，而且每個波長 有微妙的變化。如果無視於此而以45。積層，就會有看到著 15 色的情形。 因此，如果振動若干角度以補償色調，則合理地使系 統全體最適化即是可能的。另一方面，如果偏離大角度， 就會產生牙透率低寺之其他問題。因此，現實中調整以止 於土5度左右的範圍為宜。 20 直線偏光型反射偏光板(a2)之穿透率與反射率相對於 斜方向方入射光線，在穿透光線的波長特性向短波長側偏 移的點上，和使用膽固醇型液晶的圓偏光型反射偏光板(al) 相同。因此，對以深角度入射之光線為了使之充分發揮機 能，必需在可見光域外長波長側有足夠的偏光特性/相位差 26 200307162 特性。 如上述第1圖〜第9圖所示，偏光元件(A)具有，將從法 線方向起3〇。的入射角入射之光射，變換成被2片反射偏光 板(a)反射之軸方向的偏光之相位差層（b)，該偏光元件(A) 5在入射角3〇。有全反射功能，光線在入射角30。附近不穿 透。貫質上，該偏光元件⑺^在從法線方向起±15〜2〇。左右 的範圍内具有高穿透率，在這以上的入射角之光線則反射 回去再利用。因此，從光源來的穿透光線係集中在上述範 圍内，被施以集光和平行光化。 10 如此處理而獲得之平行光化背光和習知技術相比，具 有薄型’且容易獲得平行度高的光源之特徵。而且因為本 質上是由沒有吸收損失的偏光反射造成的平行光化，所以 被反射的非平行光成分會返回背光側，發生散射反射，重 覆進行僅其中之平行光成分被取出的再循環，可以實質地 15 獲得高穿透率和高光利用效率。 平行光擴散裝置合適者係使用後方散射少之如見於特 開2003-347006號公報和特開2003-347007號公報中的擴散 板。此情形中’視角等方性地被擴大，在上下左右的視角 特性沒有不同。具有此種特性的液晶顯示裝置改變了液晶 20 顯示裝置的趨向，適合用於常有改變縱橫方向的情形之 DTP用途，或者數位相機和數位攝影機等。 如果使用在全息圖（hologram)材料中所見之光擴散性 中具有異方性的擴散板，和控制形狀異方性的微透鏡陣 列，因為可以選擇性地改善左右方向和下方向的視角特 27 200307162 性，故適合於應用在橫長晝面的電視用途等。 本發明所使用之相仅差異方性控制型不行光化裝置具 有，以光學觀察從面的方向看，並無面内微細構造可見， 且具有被應用在液晶像素和黑色矩陣、平光化裝置中之微 細構造的賴，完全沒有和液晶顯㈣置糾面的閃光處 理面等之干涉，不會成為波紋的主要原因之特徵。 波紋係如第ίο圖所示’形成於不同廣的格子具有角 度，當疊合時即為具有比可見格子更低的頻率之濃淡模樣。 波紋縱橫條紋的間距以下式丨表示。
2cosa Sb<S2 10 式1中，si :第一格子間距；S2 :第二格子；S3 :波紋縱橫 條紋間距；a:第一格子與第二格子所形成的角度。 像這樣使不同的格子重合而獲得之波紋縱橫條紋的強 度I之最大值為Imax，最小值為11^11，妒果計算波紋縱橫條 15 紋的可見度（V : visibility)，則以數式：V=(Imax-Imin)/ (Imax+Imin)表示。為了降低此對比，希望格子互相間所形 成的角度十分大’以接近直交為佳。俱是’當具有格子的 層在：> 層以上日^ ’滿足要件變得有困難。因此’在控制波紋 現象上，削減具有袼子構造的層是有妹的，可知沒有袼子 20 構造之本發明的偏光元件在視角擴大系统的製作上是有相 當大的效果的。 此外，和稜鏡陣列和微透鏡片材類相比，發生平行光 的薄膜層即使包含反射偏光板也是在數十〜數百μτη的水 28 200307162 平’可以容易地做極薄型化的設計。另，因為不需要有空 氣界面，故可貼合使用，可以獲得操控面大的優勢。例如， 在反射偏光板中使用膽固醇型液晶聚合物（約1〇叫^時，互 相組合的相位差板也用液晶聚合物的塗佈薄膜(約恥叫，如 5果用接著劑予以積層（約5_，可以薄膜化至總計5〇_以 下為止。如果直接塗佈各層製作成無界面則可以進一步地 薄層化。 (發明的效果） 本^明之視角擴大液晶顯示裝置僅將出射光線集束到 10對比最高而且色彩再現性良好的視角各區域。其結果，從 液曰a頒示裝置所獲得的影像可以僅讓顯示品級良好的區域 增亮。 發生平行光化的機能膜為200μηι以下，如果除去製作 時之支撐豸基材的厚度，也可以獲得厚度數十,左右，而 15且十分具有實用上的性能之光學膜。這是在習知的透鏡和 棱鏡等之幾何光學材料中所無法實現的厚度。亦即，和過 去以來破提出的視角擴大系統相比，有相當大的優勢。 使用此系統’因使正面附近區域之顯示特性良好的光 線平均化’角度擴大，故可獲得朝漸層反轉和色調變化的 20财性南’視角特性良好之液晶顯示裝置。在此系統中，液 晶减不褒置之晶胞，即使不使用過去以來即存在之對一般 的ΤΝ液晶做補償的薄膜，也可以獲得十分高的特性，並不 需要南成本的液晶配行控制和特殊的相位差板。 如此’若依據本發明之視角擴大液晶顯示裝置，即可 29 200307162 以容易且低成本地貫現過去所不可能有的薄型視角擴大糸 統。 圖式簡單說明 第1圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之一 5 例的概念圖。 第2圖係用以說明第1圖、第3圖、第4圖、第6圖、第8 圖之各光線的狀態之圖式。 第3圖所示為直線偏光之圓偏光化概念圖。 第4圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之一 10 例的概念圖。 第5圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 行光化之各層的配置角度之一例。 第6圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之一 例的概念圖。 15 第7圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 行光化之各層的配置角度之一例。 第8圖圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之 一例的概念圖。 第9圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 20 行光化之各層的配置角度之一例。 第10圖所示為波紋的直接分解概念圖。 第11圖為實施例1之視角擴大液晶顯示裝置的概念圖。 第12圖為實施例2之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 30 200307162 第13圖為實施例3之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第14圖為實施例4之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 5 第15圖為實施例5之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第16圖為實施例6之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第17圖所示為實施例7中之二層異軸的寬帶域λ / 4相 10 位差板(b2)之積層軸關係的概念圖 第18圖為實施例7之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 L實施方式3 實施發明之最佳態樣 15 以下，本發明之視角擴大液晶顯示裝置的概念圖之較 佳態樣的例示係如第11〜16圖、第18圖所示。 本發明之偏光元件（A)可以在偏光的選擇反射之波長 帶域互相重疊的至少2片反射偏光板(a)之間，配置正面相位 差和相對於傾斜入射光相位差顯示前述特異數值的相位差 20 層（b)而重疊形成。 據此，可以使傾斜穿透入射側之反射偏光板的光，一 部分藉出射側之反射偏光板而全反射。利用這個效果，配 置在被集光·平行光化的背光光源上之液晶顯示裝置可以 僅利用正面附近顯示品位高的區域的光線，使用配置在可 31 200307162 見側之用以擴大視角的光擴散裝置將顯示品位良好的光線 加寬，而可以形成視角擴大系統。 ’ (反射偏光板(a)) 從輝度提高的觀點，對於視感度高之55〇贿附近的波 5長之光，希望可以達成其全反射，而且希望至少在55〇nm+ 1〇腿的波長區域，反射偏光板⑷之選擇反射波長重疊。— 例如，在經常被應用於液晶顯示裝置中之使用樓形導 光板的背光中，從導光板來的出射光之角度係距法線方向 6〇°左右的角度。在該角度之藍位移(blue shift)甚至可達到 10約l_m。g]此，當在背光中使用3波長冷陰極管時，因為 紅色的輝線光譜為610nm，可知選擇反射波長必需達到至少 比710nm更長的波長側。因為在此長波長側必要的選擇反射 波長帶域寬度係如上所述，大大地受來自光源的入射光線 之角度和波長所影響，故對應所要求的方法而任意地設長 15 波長端。 當背光光源除了特定的波長以外不發光時，例如在像 是有色彩的冷陰極管的情形中，只要可以僅遮蔽所獲得的 輝線即可。 另，來自背光的出射光線藉加工到動向體表面上之微 20透鏡陣列F點（dot)、稜鏡等設計，在正面方向從一開始即 某種程度地縮小範圍的情形中，因為可以無視於在大入射 角的穿透光，所以即使不將選擇反射波長大幅延伸到長波 長側亦可。結合至組合部件·光源種即可以適當地做設計。 從相關觀點，反射偏光板⑷為全部相同的組合亦可， 32 200307162 一邊在可見光全波長都有反射，另一邊僅部分反射亦佳。 (圓偏光型反射偏光板(al)) 圓偏光型反射偏光板(al)可以採用例如，膽固醇型液晶 材料。在圓偏光型反射偏光板(al)中，選擇反射的中心波長 以λ = ηρ來決定(η為膽固醇型材料的折射率，p為旋光間距 (chiral pitch))。對於傾斜入射光，因為選擇反射波長會發生 藍位移，故前述重疊的波長區域以更廣為宜。 10 15 圓偏光型反射偏光板(al)為膽固醇型材料時，不同型 (右扭轉或左扭轉）的組合也是用相同的思考方式，如果以正 面相位差為λ/2傾斜，雖然只要相位差為零或λ就可以得到 同‘的偏光板，但是因為有發生因傾斜的軸之方位角造成 的異方性和著色關題，並不合適。從相關觀點，雖然以 相同類型彼此組合(右扭轉彼此’左扭轉彼此組合)為佳，但 是因為用上下的膽固醇型液晶分子，或者C板的波長分散特 性互異之物的組合予以抵消的方式’也可以抑制著色。 ▲就構成圓偏光型反射偏光板(al)的膽固醇型液晶而 3，使用適當的材料即可，並無特殊限定。可舉例如，利 線和紫外線等之《放射線照射和熱使在高溫顯示 膽固鳴晶性的液晶聚合物’或液晶單體，和❹需要 之不對稱試劑(chiral agent)及配向助劑聚合而成之〒：性 液晶’或其等之混合物等。液晶性雖 ：： (y tropic)或熱向性（therm〇tr〇pic)之 a 簡债柯菸口。 白且惟從控制的 古，tv办人， 0谷勿性的觀點而 ° 以熱向性液晶為佳。 20 200307162 膽固醇型液晶層之形成可以依照習知的配向處理方法 來實施。可舉例如，三乙酸纖維素(triacetyl cellulose)和非 晶型聚烴(amorphous poly olefine)等之複折射相位差儘可能 在小支撐基材上，形成聚醯亞胺(polyimide)、聚乙烯醇 5 (polyvinyl alcohol)、聚酯(polyester)、聚芳酯（p〇lyarylate)、 聚醯胺酸亞胺（polyamidoimide)、聚鱗醯亞胺（p〇lyether imide)等之膜，並以縲縈布等磨擦處理過之配向膜，或Si〇2 之斜方蒸鍍層，或利用聚對苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephtha-late)和 PEN (polyethylene naphthalate，聚萘二甲酸 馨 10乙二醇酯）等之延伸基材表面性狀做配向膜的基材，或將上 述基材表面以磨擦布，或以鐵丹卬如糾⑷為代表之微細的 研磨劑加以處理，形成在表面上具有微細的配向限制力之 微細凹凸的基材，或者在上述基材膜上形成利用光照射使 偶氮苯（aZ〇benzene)化合物等發生液晶限制力的配向膜之 15基等所形成之適當的配向膜上，使液晶聚合物展開，再加 熱到玻璃轉移溫度以上，不滿等方性轉移溫度，液晶聚合 物分子在平坦(planar}配向的狀態下冷卻至不滿玻璃轉移溫 參 ，而成為玻璃狀態，形成該配向被固定化之固化層的方法 等。 2〇 另外，在形成配向狀態的階段以紫外線和離子束特 量照射將構造加_定亦可。在上述基材巾轉折射小^ 心仏為液M層切體而就那樣使用亦可 料，或者對偏光元件⑷之厚产要m 士 大的材 )度要求厫袼時，也可以從配向 &材將液晶層剝離以適當地使用。 34 200307162 液晶聚合物之製膜可以用例如，利用液晶聚合物的溶 劑之溶液旋塗法(spin coat)、親塗法(roll coat)、流塗法(fl〇w coat)、印刷法、浸塗法(dip caot)、流延成膜、棒塗法(bar coat)、照相凹版(gravure)印刷法等展開薄層，然後，將其 5 按照需要以乾燥處理等方法來實施。前述溶劑可以適當地 使用例如，二氣曱烷、三氯乙烯、四氣乙烷等之類的氯系 溶劑；丙酉同（acetone)、甲乙酮(methylethyl ketone)、環己酉同 (cyclo-hexanone)之類的酮系溶劑；甲苯之類的芳香族溶 劑；環庚烷之類的環狀烷烴；或N-甲基吡略燒_ 10 (N-methylpyrroli-done)和四氫咬喃等。 另外，可以採用將液晶聚合物之加熱熔融物，較佳者 為呈等方相狀態之加熱溶融物’依據前述加以展開，並才安 照需要邊維持其熔融溫度，邊進一步展開成薄層並使其固 化的方法。該方法為不使用溶劑的方法，因此利用作業環 15 境的衛生性等良好之方法也可以使液晶聚合物展開。再 者，於展開液晶聚合物時，因應以薄型化等為目的之需要， 也可以採用透過配向膜之膽固醇型液晶層的重疊方式。 此外依照需要，也可以將此等光學層從成膜時所使用 的支撐基材/配向基材剝離，並轉寫到其他光學材料而 <吏 20 用。 (直線偏光型反射偏光板(a2)) 直線偏光型反射偏光板(a2)可以舉例如，梅(grid)型偏 光板；由具有折射率差之2種以上的材料所構成之2層以上 的多層薄膜積層體；使用於分光器（beam splitter)等之折射 200307162 率互異的蒸鑛多層薄膜；由具有複折射之2種以上的材料所 構成之2層以上的複折射層多層薄膜積層體；將使用具有複 折射之2種以上的樹脂之2層以上的樹脂積層體予以延伸而 成的材料，在使直線偏光直交的軸方向以反射/穿透的方式 5 予以分離而成者等。 例如可以使用將以聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對笨二甲 酸乙二醇酯、聚酯為代表之利用延伸而產生相位差的材 料’和以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)為代表 之丙烯酸系樹脂，以JSR公司製之阿酮（了一卜 >)為代表之 10 二環庚烯（norbornene)系樹脂等之位相差發現量少的樹 脂，交互做成多層積層體再施以一軸延伸而獲得的材料。 (相位差層（b)) 配置在圓偏光型反射偏光板(al)或直線偏光型反射偏 光板(a2)之間的相位差層（M)，正面方向之相位差約為零， 15 且相對於距法線方向30。的角度之入射光具有λ/8以上的相 位差。正面相位差因為目的在於保持被垂直入射的偏光， 故以λ/10以下為宜。 對於來自斜方向的入射光應有效率地被偏光變換，而 依使其全反射的角度等適當地做決定。例如，在距法線所 20 形成的角度為60。左右使完全地全反射時，在60。測定時之 相位差如果決定為λ/2左右即可。但是，因為圓偏光型反射 偏光板(al)而造成之穿透光，受到圓偏光型反射偏光板(al) 本身的C板之複折射性所影響，偏光狀態也會變化，所以在 通常所插入的C板之該角度測定時，相位差以比λ/2更小的 200307162 數值為宜。c板的相位差因為入射光越傾斜越單調地增加， 故於傾斜30。以上的角度時有效地使全反射發生之大致的 標準，以相對於30。之角度的入射光具有λ/8以上為佳。 · 在以本發明之偏光元件(Α)，對從正面具有3〇。的入射 5 角之光線實施有效的遮蔽而完成之設計中，實質上在入射 角20。左右的區域穿透光充分地降低。當限定於此區域的光 統線時’僅有一般的ΤΝ液晶顯示裝置之顯示良好的顯示之 區域的光線會穿透。雖然會依所使用iTN液晶顯示裝置的 晶胞内液晶晶種和配向狀態、預傾角（pre_tilt)等條件而有變 · 10動，但是因為不會發生漸層反轉和對比急遽劣化的情形， 所以成了本發明中之為了擴大視角時所採用的水準。為了 僅將正面光更為縮少範圍，相位差層的相位差要取得更 大，在使補償相位差板組合於TN液晶的前提下，縮小相位 差值’溫合地使範圍縮小而使用亦可。 15 相位差層（b 1)的材質只要是如上所述之具有光學特性 的材，並無特殊限制。可舉例如，在可見光區域(380nm〜 780nm)以外固定具有選擇反射波長之膽固醇型液晶的平面 鲁 配向狀態的材料，和固定棒狀液晶之垂直(h〇me〇tr〇pic)配 向狀態的材料，利周膽固醇型液晶之管束相（c〇l_ar)配向 20和向列相（nematic)配向的材料，使負的1軸性結晶配向在面 内的材料，2軸性配向之聚合物膜等。 C板，例如，將在可見光區域以外具有選擇反射波長之 膽固醇型液晶的平面配向狀態固定住之C板係，以膽固醇型 液晶之選擇反射波長在可見光區域不會有著色等情形者為 37 200307162 佳。因此，可見區域中沒有選擇反射光是必要的。選擇反 射係依膽固醇型之旋光間距(chiral pitch)和液晶的折射率 為要件而決定。選擇反射的中心波長，其數值雖然亦可接 近紅外區域，惟因受到旋光性的影響等，因為會發生稍微 5 複雜的現象，故以在350nm以下的紫外部較佳。關於膽固醇 $ /夜晶層的形成係以和前述之反射偏光板中的膽固醇型液 曰曰層之形成同樣地進行。 固定同向（homeotropic)配向狀態的C板係，將在高溫表 現向列液晶性之液晶性熱可塑性樹脂或液晶單體與因應需 寒 1〇 要之配向助劑利用電子線和紫外線等電離放射線照射，或 利用熱使之聚合而成之聚合性液晶，或者使用其等之混合 物。鄉晶性無論是液向性或熱向性之任一者皆宜，但是從 控制之簡便性和單域(m〇n〇d〇main)形成之容易性的觀點而 以熱向性液晶為佳。同向（homeotropic)配向係藉例如， 15在形成垂直配向膜（長鏈烷基矽烷等）的膜上塗設前述複折 射材料，使表現液晶狀態並固定之而獲得者。 使用膽固醇型液晶之C板係以具有分子在面内廣佈之 · 如狄菁（phthalocyanine)類和三苯并笨(triphenylene)類化合 物，具有負的1軸性之膽固醇型液晶材料做為其液晶材料， 使其表現向列相和管束相再固定之而形成者。負的丨軸性無 機層狀化合物詳見例如特開平6_82777號公報等。 利用+合物膜之2軸性配向的C板可以利用，將具有正 勺折射率異方性之尚分子膜平衡良好地予以2轴延伸的方 α，將熱可塑性樹脂熱壓的方法，從平行配向的結晶體切 38 200307162 出的方法等而獲得。 在使用直線偏光型反射偏光板(a2)的情形中，相位差層 (bl)可以使用正面方向的相位差約為零，，相對於距法方向 3〇°的角度之入射光具有λ/4以上的相位差的構成。在前述相 5位差層作1)兩側，可以使用正面相位差約λ/4的λ/4板(b2)， 並於-度將直線偏光變換成 圓偏光後，再以和前述之圓偏 光板同樣的方法使之平行光化 。此情形之構成斷面與各層 之配置係如第3圖、第4圖、第5圖所示。此時，λ/4板(b2) 的相位滯後輛與直線偏光型反射偏光板(a2)的偏光軸所形 10成的角度係如前述，λ/4板(b2)彼此的轴角度可以任意地設 定0 15 A iC相位差層（b2)具體而言係使用χ/4板。人/4板係使用 符口使用目的之合適的相位差板。λ/4板可以將2種以上的 才差板積層以控制相位差等之光學特性。相位差板可以 舉例如’將由聚醋'二環庚烯系樹脂、聚乙稀醇、聚苯乙 細(polystyrene)、聚曱基丙烯酸甲醋、聚丙稀和其他聚稀 烴、聚芳醋、聚醯胺之類的合適聚合物所形成的薄膜施以 延伸處理而形成之複折射性膜，和液晶聚合物等之液晶材 料所形成的配向膜、將液晶材料之配向層以薄膜支持而形 20 成的物件等。 見^域等廣波長範圍發揮λ/4板的功能之㈣ 產板可错，例如將對波長550_之淡色光 相位差層和齡其他她差特 &力』 差層，例如與發揮 ]/2波長板功能的相位差層， 丁更$的方式而製得。因 39 200307162 此，配置在偏光板與輝度提高的薄膜間之相位差板由丨層或 2層以上的相位差層所構成皆宜。 另外，配置2片正面相位差約人/4,厚度方向相位差在λ/2 以上之2軸性相位差層（b3)，也可以獲得同樣的效果。2軸性 5相位差層（b3)只要NzS數約在2以上就滿足上述要件。此情 形之構成斷面與各層的配置係如第6圖、第7圖所示。此時， 2軸性相位差層（b3)的相位滯後軸與直線偏光型反射偏光板 (a2)的偏光軸係如前述，2軸性相位差層〇3)彼此間的軸角 度可以任意地設定。 1〇 再者，關於正面相位差約λ/4的情形係，以對550nm波 長之光在λ/4±40ηπι左右為宜，在土unm的範圍内者更佳。 另外，使用1片正面相位差約為λ/2，厚度方向相位差 在λ/2以上的2軸性相位差層㈣，也可以獲得同樣的效果。 2軸f生相位差層（b4)只要^^係數約為ι.5以上就滿足上述要 此h形之構成斷面與各層的配置係如第8圖、第9圖 所示此日可’上下的直線偏光型反射偏光板(a2)與中央的2 車由f生相位差層（b4)之轴角度的關係以成為指定角度為要件 而決定。 再者’關於正面相位差約λ/2的情形係，以對550nm波 〇長之光在人/2土4〇11111左右為宜，在土 15nm的範圍内者更佳。 具心而s ’前述2轴性相位差層（b3)、（b4)可以採用使 :有xkS曰和聚對笨二甲酸乙二醇酯等之複折射性的塑膠材 料2軸延伸而成的材料，或者使液晶材料在平面方向上一轴 I向’在厚度方向上進一步配向著呈混合型（hybrid)配向而 200307162 成的材料。也可以是使液晶材料冰性地呈同向配 料’並與前述將膽固醇型液晶加以製膜的方法同樣地: 施但疋，必需使用的材料是向列型液晶材料而 : 型液晶。 _固醇 5 (擴散反射板(F)之配置） 在光源充足的導光板(E)下側（液晶胞的配置面 側)配置擴散反射板(F)為佳。被平行光化膜反射的光線，复 主成分為傾斜入射成分，被平行光化膜正反射而朝背光^ 向回返。此處，背面側的反射板在正反射性高時，反 1〇度被保存，無法從正面方向出射而成為損失光。因此，為 了不保存回復反射的光線之反射角度，並使朝正面方向散 射反射的成分增大，以配置擴散反射板(F)為佳。 月 (擴散板(D)之配置） 在本發明中之平行光化膜與背光光源之間設置適當的 15擴散板亦佳。利用傾斜入射，使被反射的光線在背光 體附近散射，並使其-部分朝垂直入射方向散射的做法， 是為了提高光的再利用效率。 所使用的擴散板(D)除了利用表面凹凸形狀而得之物 以外，可以利用將折射率互異的微粒子包埋於樹脂中等的 2〇方法而製得。該擴散板⑼被爽入平行光化膜與背光之間亦 t，貼合於平行光化膜亦可。 使貼合平行光化膜而成之液晶胞與背光鄰近而配置 %，在膜表面與背光的間隙有產生牛頓環(New_，s η·η§) 之虞，但是藉由配置本發明中之在平行光化膜的導光板侧 41 200307162 表面上具有表面凹凸的搪耑彳 、政板(D)，即可以抑制牛頓環的發 生。另外，本發明中之平各 十订先化膜的表面形成兼具凹凸構 造與光擴散構造之層亦佳。 (視角擴大層（W)之配置） 5 本發明之液晶顯示裝置中的視角擴大係，透過讓從被 ' 平行光化的背光與所組合的液晶顯示裝置所得到之在正面 附近有良好的顯示特性之光線擴散，在全視角内得到均勻 且良好的顯示特性而獲得。 此處所使用之視角擴大層（W)係採用實質上沒有後方 · 10散射的擴散板。擴散板可藉擴散黏著材而設置。配置場所 可以是液晶顯示裝置的可見側，也可以使用偏光板(PL)的 上下任側。但是，為了防止像素之滲出等的影響，和些 微殘存的後方散射所造成之對比降低，偏光板(pL)〜液晶 胞(LC)間等’應設置儘可能地接近晶胞之層。而在此情形 15中，以戶、貝上不將偏光解除的膜為佳。例如特開 2000-347006號公報、特開2〇〇〇-347〇〇7號公報中所揭示之微 粒子分散型擴散板可以被適當地應用。 修 在比液晶胞(LC)的可見側之偏光板(PL)更外側配置視 角擴大層（W)時，因為液晶胞(LC)-偏光板(PL)為止被平行光 20化的光線會穿透，特別是在TN液晶胞的情形，即使不用視 * 角補償相位差板亦佳。在STN液晶胞的情形中，僅只要使 用僅對正面4寸性良好地加以補償之相位差板即可。此情形 中’因為視角擴大層具有空氣表面，所以也可以採用藉表 面形狀而造成折射效果的類型。 42 200307162 另一方面’在偏光板(PL)與液晶胞(LC)之間插入視角 擴大層（w)時’在穿透偏光板(PL)的階段即變成了擴散光 線。TN液晶的情形中，偏光板本身的視角特性需要補償。 此時，將補償偏光板(PL)之視角特性的相位差板(c)插入偏 5光板(PL)與視角擴大層（W)之間為佳。在STN液晶的情形 中，除了 STN液晶之正面相位差補償以外，再插入補償偏 光板(PL)的視角特性之相位差板(C)為佳。 如同過去以來所存在之微透鏡陣列和全息圖膜 (hologram film)，在内部具有規則性構造體之視角擴大膜的 10情形，液晶顯示裝置之黑色矩陣和習知之背光的平行光化 系統所具有之微透鏡陣列/稜鏡陣列/遮光板/微反射鏡陣列 等之微細構造發生干涉，容易產生波紋。但是本發明中之 平行光化膜因為在面内看不出規則性構造，對出射光線沒 有規則性變調，所以毋須考慮和視角擴大層（W)之相性與配 15置順序。因此，視角擴大層（W)只要不會與液晶顯示裝置的 像素黑色矩陣發生干涉/波紋即無特殊限，選擇性廣。 本發明中，視角擴大層（W)合適者可以採用如同特開 2000-347006號公報、特開2000-347007號公報中所記載之實 質上沒有後方擴散，未解除偏光之光散亂板，且Haize為80% 20 〜90%者。其他如全息圖片材(hologram sheet)、微稜鏡陣 列、微透鏡陣列等，即使用部有規則性構造，只要不會與 液晶顯示裝置的像素黑色矩陣形成干涉/波紋就可以使用。 (各層之積層） 前述各層之積層，雖然僅僅只是重疊置放亦可，惟從 43 200307162
’從表面反射的Φ：卩制线點而錄為所欲。 •射率儘可能接 。從相關觀點， 5以使用例如，丙稀酸系黏著劑為佳。各層可以分別以另」 種配向膜狀等形成單，再以轉寫到透光性 基材等的方法依序積層而成之方法，或，雖不設置接著屛 等，但適當形成配向膜等以供配向，依序直接形成各層的 方式亦可。 10 在各層及(黏）接著層中，可以按照需要而進一步添加粒 子以供調整擴散度用，藉而賦與等方的散射性；也可以適 當地添加紫外線吸收劑、氧化防止劑、以賦與製膜時之水 平性(leveling)為目的而添加界面活性劑等。 本發明中之偏光元件（A)所使用的反射偏光板(a)與相 15 位差層（b)只要滿足前述要件，波長依存性就少且僅正面穿 透，斜方向則可藉反射而遮斷。和習知技術，例如美國專 利申請公開第2002/36735號說明書中所記載之利用干涉膜 與輝線發光光源的組合所獲致之平行光化·集光系統相 比，具有對光源特性之依存性少的特徵。 20 (其他材料） 再者，關於液晶顯示裝置，係按照常法’適當地使用 各種光學層等加以製作。 偏光板(PL)配置在液晶胞兩側。液晶胞兩側所配置的 偏光板(PL)以偏光轴互相略呈直交的狀態配置。而，入射 44 200307162 例的偏光板(PL)係配置成其偏光軸方向和從光源側之因穿 透而獲得的直線偏光之轴方向成為一致。 偏光板(PL)通常使用偏光板的單側或兩側有保護膜 者。 、 5 10 15 20 偏光板並無特殊限制，各種料都可以使用。做為偏光 板：可舉例如，聚乙烯醇系薄膜，部分甲縮醛化聚乙烯醇 系薄膜’在乙烯·魏乙烯共聚合體系部分碱化薄膜等之 親水性高分子薄膜上，㈣或雙色性㈣等之雙色性物質 吸附再—軸延伸而成者，聚乙稀醇之脫水處理物和聚氯化 =稀之脫鹽酸處理物等多稀(p〇lyene)系配尚膜等。其中以 來=稀％系膜和峨等雙色性物質所構成的偏光板為合適。 此寺偏光板的厚度並無特殊限制，惟通常在5〜8()帅左右。 Μ硬將聚乙烯醇系膜 ^ …"、小一平田甲啲风的1倚无板可 y用例如將來乙烯醇浸潰於峨的水溶液中藉而染色， 伸成原來長度的3〜7倍的方式製作。依照需要亦可 7於含有喊和_鋅、氯化鋅等之祕鉀㈣水溶液 卜亦可安?、"^要於染色前將聚⑽醇系膜浸潰於 * K洗藉水洗聚乙稀醇系膜的處理，除可以洗淨聚乙 =醇系膜表面的污染和阻斷防止劑之外，亦有因為使聚乙 知糸Μ潤而得以防止染色斑料之不均勻現象的效 伸既可在Μ糾色後實施，亦可邊染色邊延伸，或 ^後再以峨染色。色可以在石朋酸和蛾化钟等的水溶液中 貫施延伸。 形成前述設在偏光板的單㈣雙面之透明減膜的材 45 200307162 料以具有優良的透明性、機械強度、熱安定性、水分遮蔽 性、等方性等的材料為宜。可舉例如，聚對苯二甲酸乙二 醇酯和聚萘二甲酸乙二醇酯等之聚酯系聚合物；二乙醯基 纖維素和二乙酸基纖維素寺之纖維素系聚合物；聚甲基丙 5 烯酸曱酯等之丙烯系聚合物；聚苯乙烯和丙烯腈·苯乙稀 共聚物(AS樹脂）等之苯乙細糸聚合物；聚碳酸g旨系聚合物 等。另外如聚乙烯、聚丙烯、具有環系乃至二環庚烯構造 之聚稀煙，乙稀·丙烯共聚物之類的聚烯烴系聚合物，氯 化乙烯系聚合物，尼龍和芳香族聚醯胺等之醯胺系聚合 10 物，醯亞胺系聚合物，颯（sulfone)系聚合物，聚醚颯 (pllyethersulfone)系聚合物，聚醚醚酮（polyetheretherketone) 系聚合物，聚苯硫醚(polyphenylenesulfide)系聚合物，乙烯 醇系聚合物，偏氯乙烯(vinylidene chloride)系聚合物，聚乙 稀醇縮丁 (vinyl butyral)系聚合物，芳g旨系聚合物，聚甲 15 酸(polyoxymethyl-ene)系聚合物，環氧系聚合物，或前述聚 合物之摻合物等，也可以做為形成前述透明保護膜之聚合 物例。也可以形成丙烯酸系、氨基甲酸酯系、丙烯酸氨酯 系、環氧系、硅系等之熱硬化型、紫外線硬化型樹脂的硬 化層來做為透明保護膜。 20 另外，可舉例如特開2001-343529號公報(WO 01/37007) 中記載之聚合物膜，例如（A)側鏈具有取代及/或未取代之醯 亞胺基的熱可塑性樹脂，和(B)含有側鏈具有取代及/或未取 代之苯基及腈基的熱可塑性樹脂之樹脂組成物。具體而 言，可舉例如，含有由異丁烯與N-甲基馬來酸酐醯亞胺所 46 200307162 形成之交互共聚物，和丙烯腈·苯乙烯共聚物之樹脂組成 物薄。薄膜可以採用由樹脂組成物之混合壓出製品所形成 的薄膜。 保護膜的厚度可適當地做決定，惟從強度和操作性等 之作業性，薄層性等觀點而言，通常在丨〜刈叫㈤左右。尤 其以1〜300μηι為佳，5〜2500μηι更佳。 10 15 20 另外’保護膜以儘可能不帶顏色為宜。因此，以使用 Rth=[(nx+ny)/2-nz] · d(但是，nx、ny為膜平面内之主折射 率，nz為膜厚方向的折射率，d為膜厚）表示之膜厚方向的 相位差值為-90nm〜+75nm之保護膜為佳。藉使用厚度方向 的相位差值(Rth)為-90nm〜+75nm的保護膜，可以大致消解 起因於保護膜的偏光板著色（光學的帶色）問題。厚度方向相 位差值(Rth)以-8〇nm〜+60nm為佳，更佳為_7〇腿〜+45議。 保護膜從偏光特性和耐久性等之觀點，以三乙酸基纖 :素等纖維素系聚合物為佳。特別以三㈣基纖維素膜為 合適。再者，將保護膜設於偏光板兩側時，在其表裏使用 =目同的聚合物材料所形成的保護膜亦可，制由不同的 、a物材料等所形成的保護膜亦佳。前述偏光板與保護膜 系X Jc系‘著劑等予以密接。水系黏著劑可舉例如異 狀酉曰（1S0-cya崎）系接著劑、聚乙稀醇系接著劑、明膠 (flatme)系接著劑、乙稀系乳劑、水系聚錢、水系㈣ 等。 、在未使前述透明保護膜的偏光板接著之面上，施以硬 塗(hard，層和防止反射處理，防止黏黏㈣擴散乃致抗 47 200307162 閃光(anti-glare)為目的之處理亦佳。 硬塗處理係以防止偏光板表面受傷等為目的而實施 者，可以採用將例如丙烯酸系、硅系等之適當的紫外線硬 化型樹脂所形成之硬度和滑動特性等優良的硬化皮膜附加 5到透明保護膜表面的方式而形成。防止反射處理係以防止 在偏光板表面的外光反射為目的而實施者，可以藉形成按 照習知的反射防止膜等而達成。另，防止黏黏處理係以防 止和鄰接層的密接為目的而實施者。 而，抗閃光處理係以防止外光在偏光板表面反射而阻 1〇吾偏光板牙透光之視認等為目的而實施者，可以透過例如 採用喷砂(sandblast)方式和壓紋(emb〇ssment)加工方式以造 成粗面化的方式，和用透明微粒子之配合方式等適當的方 式將微細凹凸構造賦與透明保護膜的表面的方式而形成。 在前述表面微細凹凸構造的形成中所含有的微粒子可以使 15用例如，由平均粒徑〇.5〜50μιη的氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、 氧化锆、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等所形成之甚 至具有導電性的無機系微粒子，交聯或未交聯之聚合物等 所形成的有機系微粒子等之透明微粒子。形成表面微細凹 凸構造時，相對於100重量分之形成表面微細凹凸構造的透 20明樹脂，微粒子的使用量通常為2〜50重量分左右，而以5 〜25重ϊ分為佳。閃光層如果是兼有用以使偏光板穿透光 擴散而擴大視角等之擴散層（視角擴大機能等）的材料亦可。 再者’前述防止反射層、防止黏黏層、擴散層和抗閃 光層等，除了可以設於透明保護膜本身之外，也可以設成 48 200307162 和透明保護膜屬不同層的另一種光學層。 另外，相位差财㈣㈣姆_層於偏光板而做 為廣視角偏光板使用。視角補償膜係即使在不從垂直於書 面而是從略略傾斜的方向看液晶顯示1置的畫_，= 可以看到比較鮮明的影像，用以擴大視角的膜。 ίο 15 像這樣的視角補償相位差板可以另外使用具有被施以 二軸延伸處理和在直交的二方向延伸處理等之複折射的 膜，傾斜配向膜之類的二方向延伸膜等。傾斜配向膜可譽 例如，在聚合物膜上黏著熱收縮膜並在加熱而導致之收擁 力的作用下《合物膜施以延伸處理或/及收縮處理而成 者，和使液晶聚合物傾斜配向而成者等。視角補償膜之目 的在於防止基於液晶胞所導致之相位差的可視肖變化所造 成之著色，和擴大良好可視的視角等，可以適當的做組合。 另，從達成良好可視之廣視角的點出發，以使用將液 曰曰來合物之配向層，特別是由膽固醇型液晶聚合物之傾斜 配向層所形成的光學異方性層，用三乙醯基纖維素膜支撐 而形成之光學補償相位差板為佳。 前述以外於實用上所積層之光學層並無特殊限制，例 如在有時在反射板和半穿透板等之液晶顯示裝置等之形成 20上使用到的光學層，可以用1層或2層以上。尤其，關於橢 圓偏光板或圓偏光板，可進一步舉例如，由反射板或半穿 透反射板積層而成之反射型偏光板或半穿透型偏光板。 反射型偏光板由於是在偏光板上設置反射層而成者， k用以形成使來自可見側（頒不側）的入射光反射而顯示之 49 200307162 類型的液晶顯示裝置等，故具有可以省略内藏的背光等光 源’易於達成液晶顯示裝置之薄型化等的優點。反射型偏 光板的形成按照需要可以利用透過透明保護層等而在偏光 板的單面上附設由金屬等所形成的反射層之方式等適當方 - 5 式而貫施。 w 反射型偏光板之具體例可舉例如’依照需要在經過霧 面（matt)處理的保護膜的單面上，附設由鋁等的反射性金屬 所形成之箔和蒸鑛膜以形成反射層所獲得之偏光板等。戋 者可舉例如，使前述保護膜中含有微粒子而成為表面微細 春 10凹凸構造，於其上具有微細凹凸構造之反射層的偏光板 等。前述之微細凹凸構造的反射層具有利用亂反射使入射 光擴散而防止指向性和閃燦的外觀，抑制明暗的斑點等優 點。而含有微粒子的保護膜也具有使入射光及其反射光分 別在牙透该膜時被擴散而更為抑制明暗斑點的優點等。使 15保遵膜的表面微細凹凸構造反射的微細凹凸構造反射層之 形成可藉例如真繁蒸鍵方式、離子電鏡方式、錢鍵方式等 蒸鍍方式和電鍍方式等合適的方式，使金屬直接附設於透 鲁 明保護層的表面的方法等而實施。 反射板可以採用在以該透明膜為標準的適當薄膜上裝 20設反射層而形成之反射片材等，取代直接賦與偏光板的保 護膜的方式。再者，反射層因為通常是由金屬構成，故其 使用形態在反射面被覆有保護膜和偏光板等的狀態下，在 防止因氧化所導致之反射率降低，進而長期維持初期反射 率的點’和回避以他法附設保護層的點等等上，更為合適。 50 200307162 再者，半穿透型偏光板在上述中藉反射層使光反射， 而且可藉使用所穿透的半透鏡等之半穿透型反射層而獲 得。半穿透型偏光板通常設在液晶胞的内側，可以形成在 比較明焭的環境下使用液晶顯示裝置時，使來自可見側（顯 5 示側）的入射光反射而顯示影像，在比較暗的環境中，則使 用内藏在半穿透型偏光板的背面（back side)之背光等内藏 光源以顯示影像的類型液晶顯示環置等。亦即，半穿透型 偏光板對於在明亮的環境下可以節約使用背光等光源的能 源，而即使在比較暗的環境下也可以使用内藏光源的類型 10之液晶顯示裝置等的形成上是有用的。 另外，偏光板係如上述偏光分離型偏光板，由偏光板 與2層或3層以上的光學層積層而成亦佳。因此，使上述反 射型偏光板和半穿透型偏光板與相位差板組合之反射型糖 圓偏光板和半穿透型橢圓偏光板等亦可。 15 20 前述偏光板與相位差板等，雖可在液晶顯示裳置的製 造過程中依序個別地積層而形成，但是預先積層以做為橢 囫偏光板等之光學膜者，具有品f錢性和積層作業性等 優良，且可使液晶顯示裝置等之製造效率提高的優點。 也可以在本發明的光學元件設置黏著層或接著層。黏 著層除可應用於貼著到液晶胞的操作之外，也可應㈣光 學層的積層。於前述光學膜的接著時，可以依照其等之光 學轴的目標相位差特性等而配置在適當的角度。 接著劑和黏著劑並無特殊限制。 利T以將例如丙烯酸系 來a體、石圭糸聚合物、％妒 取& 曰聚虱、聚醯胺、聚乙烯醚、 51 200307162 醋酸乙烯/氣乙烯共聚物、變性聚烯烴、環氧系… 然橡膠、合成橡膠等之橡膠系等的聚合物當做夷=丄天 而適當地選擇使用。尤其，以使用光學透明物 5 10 15 20 適度的濕雜和凝集性和接著性的黏著特性不 耐熱性等優良者為佳。 而’候性和 月，j述接者劑和黏著劑中可以視基礎聚合物而人 劑。另外，接著射也相含㈣如天_合成物= 脂類，特別是賦與黏著性的樹脂，和由玻璃纖維、玻， 金屬粉，和其他的無機粉末等所形成之填充劑和顏料、 ，劑、氧:防止劑等之添加劑。而含有微粒子而顯示光擴 月文性的接著劑層等亦佳。 ^ 、、…接著劑和黏著劑通常係使用將基礎聚合物或其組成物 〆谷解或分散於溶劑而成為固形分濃度在10〜5〇重量％左右 白=妾著劑財文。溶劑可以依照甲苯和乙酸乙®旨等有機溶劑 和水等接著劑的種類，做適當的選擇供使用。 田黏著層和接著層也可以用不同組成或種類等材料的重 豐層裝設於偏光板和光學膜的單面或兩面上。黏著層的厚 度可依使用目的和接著力等而適當地決定通常為1〜 5〇〇μηΐ ’以5〜200μΐΉ為佳，尤以10〜ι〇〇μιη更佳。 對於Ιέ著層之露出面，直到供做實用為止的期間，為 了防止雙到污染而暫時地黏著隔板 以為遮蔽。藉此，在一 身又的操作狀態下可以防止接觸到黏著層。隔板除上述厚度 條件之外，可以採用將例如塑膠膜、橡膠片、紙、布、不 織布、網子、發泡片材和金屬箔、其等之積層體等合適的 52 200307162 薄片’依,¾需要以石圭糸和長鏈烧系、敦系和硫化翻等合適 的剝離劑做塗佈處理而成之，根據習知的合適材料。 再者，本發明中上述光學元件等，或黏著層等之各層 上係以例如’用水楊酸酯系化合物和苯并苯酚(benz〇phen〇1) 5系化合物、苯并三嗤(benzotriazole)系化合物和氰基丙烯酸 酉旨系化合物、鎳配鹽系化合物等之紫外線吸收劑處理的方 式等各種方式，使其成為具有紫外線吸收能者亦佳。 實施例 以下雖舉實施例以說明本發明，惟本發明並不限於以 · ίο 下所示之實施例。 再者，正面相位差係，以面内折射率變得最大的方向 為X轴，垂直於X軸的方向為Y軸，膜厚度方向為2軸，各個 軸方向的折射率為似、町、112，而從利用自動複折射測定 裝置（王子計測機器株式会社製，自動複折射計&06&八21 15 ADH)計測在550nm的折射率nx、ny、nz之值，和相位差層 的厚度d(nm)，算出正面相位差(nx-ny)xd，厚度方向的相位 差：（nx-nz)xd。使其傾斜再測定時的相位差可以用上述自 · 動複折射測定裝置測定。傾斜相位差為：傾斜時之 (nx-ny)xd ° 20 Nz係數以 Nz=(nx_ny)/(nx-nz)定義之。 再者，反射波長帶域即，用分光光度計(大緣電子株式 会社製，瞬間多測光系統MCPD-2000)測定反射光譜，具有 最大反射率的一半反射率之反射波長帶域。 實驗中所使用的其他計測器如下。 53 200307162
Haize測定係採用村上色彩公司製之Haizemeter hm 150。 穿透反射之分光特性採用日立製作所製之分光光度計 U4100 。 5 偏光板的特性採用村上色彩製之DOT3。 輝度計測採用多普肯（卜7。:？ >)公司製之輝度計BM7。 紫外線照射採用伍西歐（々シ才）電機公司製之 UVC321AM1。
實施例1 10 (圓偏光型反射偏光板(al)之製作) 使用市售之聚合性向列液晶單體與不對稱試劑（chiral agent)進行製作。所使用之膽固醇型液晶係由液晶原 (meSOgen)化合物與聚合性不對稱試劑的混合物所形成，聚 合性液晶原化合物係使用BASF公司製之LC242，聚合性不 15對稱試劑則使用BASF公司製LC756。 聚合性液晶原化合物與聚合性不對稱試劑使所獲得之 膽固醇型液晶的選擇反射中心波長約成為550nm，聚合性液 晶原化合物/聚合性不對稱試劑之混合比（重量比)=5/95。所 獲得之膽固醇型液晶的選擇反射中心波長：545nm、選擇反 20射波長帶域寬：約60nm。 具體的製法如下。將聚合性不對稱試劑與聚合性液晶 原化合物用環戊烧(cyclopentane)溶解(20重量°/〇)，調製成添 加了反應起始劑（Ciba Specialty Chemicals公司製之彳瓜力、 丰^ 7907 ’相對於前述混合物1重量％)的溶液。配向基板採 54 200307162 用將東麗（東k)製之聚對苯二甲酸乙二醇酯膜：小彡今一 (厚度75μιη)用磨擦布做配向處理而成者。 將前述溶液用線狀棒（7十八一)乾燥時，以塗布厚度為7 μιη厚塗布，在90。(3乾燥2分鐘後，一旦加熱到等方性轉移 5 溫度130°C為止後，缓缓放冷。保持均句的配向狀態，在80 °C的環境用紫外線照射（10mW/平方cmxl分鐘)使之硬化而 獲得圓偏光型反射偏光板(al)。用透光性丙烯酸系黏著劑 (曰本電工公司製，NO· 7, 25μπι厚），將所獲得之圓偏光型 反射偏光板(al)轉寫到玻璃板上。所得到之圓偏光型反射偏 10 光子〇1)的選擇反射波長帶域約為520〜580nm。 (負C板之製作） 接著，用聚合性液晶製作正面相位約為〇，在斜方向發 生相位差的相位差層(M :負⑶）。聚合性液晶原化合物使 用BASF公司製之W聚合性不對稱試劑使用basf公司 15 製之 LC756。 聚合性液晶原化合物與聚合性不對稱試劑為，所獲得 之膽固醇型液晶的選擇反射中錢長約成為35〇nm ，聚合性 液晶原化合物/聚合性不對稱試劑的混合比（重量比户 麵。所獲得之膽固醇型液晶的選擇反射中心波長為： 20 350nm 〇 具體的製法如下。用環庚烧溶解聚合性不對稱試劑盘 聚合性液晶原化合物(30重量％)，調製成添加了反應起始劑 _ SPe吻Chemicals公司製之心咖^術相對於 前述混合物1重量％)的料。配向基板採祕東麗(東^製 55 200307162 之聚對苯二甲酸乙二醇酯膜：儿$今一（厚度75μιη)用磨擦 布做配向處理而成者。 將前述溶液用線狀棒十一一)乾燥時，以塗布厚度為7 μηι厚塗布，在90°C乾燥2分鐘後，一旦加熱到等方性轉移 5 溫度130°C為止後，緩緩放冷。保持均勻的配向狀態，在80 °C的環境用紫外線照射（10mW/平方cmxl分鐘）使之硬化而 獲得負C板(bl)。測定該負C板(bl)之相位差時，對55〇11111波 長的光，在正面方向為2nm ’使呈30。傾斜時之相位差約為 190ηιη(>λ/8)。 1〇 (偏光元件(A)及利用該偏光元件之背光系統的製作） 用透光性丙烯酸系黏著劑（日本電工公司製，NO. 7, 25μηι厚），將負C板接著於上述所獲得之圓偏光型反射偏光 板(a 1)的上部後’將基材剝離除去。進一步將圓偏光型反射 偏光板(al)積層轉寫於其上，得到本發明之偏光元件(A)。 15本樣品因為是狹帶域，並未含蓋可見光全域，故可在單色 光源上確認平行光化效果。 將在544nm有輝線之綠色擴散光源配置於所獲得之偏 光元件(A)。關於此光源係將工b八a製G〇型冷陰極管配置 於茶谷工業製點狀印刷側光型背光裝置内⑹，與偏光元件 2〇 (A)之間配置光散射板(D : $毛七製，以上），做 為擴散光源使用。在背光下面，配置對霧面卜， PET實施銀蒸鍍之擴散反射板(F)。 配置在該擴散光源上的偏光元件（A)可以確認於法線 方向上光線被射出，從傾斜2〇。左右穿透光線開始急速地減 56 200307162 少，在傾斜30°左右減半，在傾斜45。左右幾乎沒有出射光 線。 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 接著，在使用該偏光元件(A)的單色光源背光上配置市 5售的TN液晶胞(LC)。TN液晶係使用沒有供補正視角的相位 差膜之東芝製TFT液晶胞(對角ι〇·4吋）。但是，上下的偏光 板(PL)係重新貼到日本電工公司製之SEG 1425 而使用。 在先製作完成的集光背光上，配置λ/4板（日東電工公司 製之NRF膜，正面相位差140nm)做為相位差層（Β)。相對於 1〇該相位差層（Β)之相位滯後軸角度，液晶胞下面的偏光板 (PL)之偏光軸方向係配置成形成45。的角度，在正面穿透光 i k成敢大的位置用透光性丙稀酸系黏著劑（日東電工公 司製’ NO· 7, 25μιη)，將液晶胞(l〇背面〜偏光板(pl)〜入/4 板(Β)〜偏光元件(a)分別貼合。 15 進一步將二氧化秒(silica)真球狀粒子(粒徑4μιη，調配 比例30wt% ’折射率ι·44)分散於透光性丙烯酸系黏著劑（日 東笔工公司製NO. 7 ’折射率= ι·47)中，製作Haize 92%的光 擴散黏著層做為視角擴大層。厚度約為3〇μπι。將其貼合於 液晶顯示裝置表面側的偏光板(PL)和液晶胞(LC)之間。 20 所獲得之視角擴大的液晶顯示裝置係如第11圖所示。 該視角擴大之液晶顯示裝置在相對於法線方向傾斜角土6〇。 以内不發生漸層反轉’在利用灰階(grays(：ale)顯示的視角特 性中維持良好的顯示特性。因為視角擴大層被插入偏光板 (PL)與液晶胞(l〇間，所以垂直穿透液晶胞(LC)的光線雖然 57 200307162 不受液晶之視角特性所影響，惟略受偏光板(PL)的視角特 性之影響。但是，不使用本發明中之平行光化光源與視角 擴大層（W)的組合，如果和習知型之液晶顯示裝置相比，特 性還是提高。 5 實施例2 (正C板的製作） 用聚合性液晶製作正面相位差〇,在斜方向發生相位差 的相位差層（M :正c板）。聚合性液晶化合物可以使用以下 列化1 : CH2== CHC〇2CH2CH2〇
i-CN 10 表示之聚合性向列液晶單體A。 具體的製法如下。用環戊烷溶解聚合性向列液晶單體A (30重量％)，調製成添加了反應起始劑（Ciba Specialty Chemicals公司製之 <儿力、丰二7907，相對於前述混合物！重 15量°/〇)的溶液。配向基板採用將東麗（東k)製之聚對苯二甲 酸乙二醇酯膜：小$今一（厚度75μπι)以離型處理劑（十八烧 基三曱氧基矽燒，octadecyl trimethoxy silane)的環己烧溶液 (0.1重量。/〇)塗布，乾燥後形成之膜做為垂韓配向膜。 將前述聚合性向列液晶單體A溶液用線狀棒（7十八一) 20乾燥時，以塗布厚度為2·5μηι厚塗布，在90X：乾燥2分鐘後， 一旦加熱到等方性轉移溫度I3〇t為止後，緩緩放冷。保持 均勻的配向狀態，在80°C的環境用紫外線照射（i〇mW/平方 cmxl分鐘）使之硬化而獲得正C板(bl)。測定該正c板(Μ)之 58 200307162 相位差時，對550nm波長的光，在正面方向為2nm，使呈3〇。 傾斜時之相位差約為20〇ηΓη(>λ/8)。 (偏光元件(Α)之製作） 除將實施例1中之負C板(bl)以上述正C板(bl)取代之 5 外，依照實施例製得偏光元件(A)。 (視角擴大之液晶顯示裳置的製作） 用所獲得之偏光元件(A)，使用和實施例1相同的液晶 顯示裝置·光源裝置，組裝成視角擴大系統。但是，視角 擴大層（W)，即擴散黏著層，貼合在液晶顯示裝置的上板偏 10 光板(PL)之上，再將抗閃光(anti_glare)處理過之三乙醯基纖 維素膜(AG:日東電工公司製，附AGS1 80μιηΤΑ(3)貼合於 其上。所獲得之視角擴大的液晶顯示裝置如第12圖所示。 其特性大體上和實施例1有同等的性能。在實施例2，因為 視角擴大層被配置在偏光板(PL)上，故和實施例1相比，雖 15 不受偏光板(PL)之視角特性的影響，但是會產生外光（日光 和照明等之入射光）的後方散射，對比稍稍降低。但是，視 角特性還是比習知之液晶顯示裝置優良。 貫施例3 (直線偏光型反射偏光板(a 2)的製作） 2〇 在聚萘二曱酸乙二醇酯（PEN)/萘二甲酸一對苯二甲酸 共聚醋（co-PEN)交互積層之狀態下，用分流(feed block)法 交互地控制薄膜厚，獲得積層20層之多層膜。將該多層膜 加以一軸延伸。延伸溫度約140°C，延伸倍率在TD方向約 成為3倍。所獲得之延伸膜中之各薄層的厚度約為0.1 μηι左 200307162 右。將所獲得之20層積層膜延伸品再積層5片，形成共計1〇〇 片的積層品而獲得直線偏光型反射偏光板(a2)。直線偏光型 反射偏光板(a2)在5 OOnm以上600nm以下的波長帶域對直線 偏光具有反射機能。 5 (偏光元件(A)之製作） 在以實施例1所製得之負C板(bl)兩側，配置由聚碳酸 酯（polycarbonate)製之一軸延伸膜所形成的λ/4板（日東電工 公司製’ NRF膜，正面相位差135nm)做為相位差層（μ)。此 外，在其外側如同第5圖之軸配置一般配置直線偏光型反射 10偏光板〇2)而獲得偏光元件(A)。亦即，將在上述過程中所 獲付之直線偏光型反射偏光板(a2)配置成，入射側之直線偏 光型反射偏光板(a2)的穿透偏光軸設為〇。時，人/4板作2): 45。，C板(bl :沒有軸方位），λ/4板(b2) : -45。，出射側之直 線偏光型反射偏光板(a2)的穿透軸則為9〇。。各該層係以透 15光性的丙烯酸系黏著材（曰東電工公司製No· 7, 25μηι厚)積 層。和實施例1同樣地，除去負C板(bl)的基材後使用。 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 用所獲得之偏光元件(Α)，使用和實施例丨相同的液晶 顯示裝置·光源裝置’組裝成視角擴大系統。進一步在偏 20光板(PL)和視角擴大層（W)間插入偏光板視角補償相位差 板（富士軟片製，80μιηΤΑ(：之2軸延伸相位差板)做為相位差 層（c)。此係用以抑制，因為在垂直近傍穿透液晶胞(LC)的 光線，在視角擴大層（W)擴散後入射至偏光板(PL)，雖然液 晶胞(LC)的視角特性未顯現，但是偏光板所具有之視 200307162 角特性反而顯現出來的情形之結構。再者，偏光板(PL)和 偏光元件(A)之間未配置λ/4板(B)。 所獲得之視角擴大液晶顯示裝置如第13圖所示。特性 大體上和實施例1為同等性能，而且在偏光板的軸方向（從 畫面正面看傾斜±45。方向）上之偏光板本身的視角不足區 域上的特性提高。 實施例4 (偏光元件(Α)之製作) 在穿透偏光軸互相直交配置的2層以實施例3所製得之 10直線偏光型反射偏光板(a2)之間，依據第9圖貼合將聚碳酸 酉旨製膜施以2軸延伸而獲得之相位差膜（正面相位差 27〇nm，Nz係數= 1.5)做為相位差層（b4)，而製作成偏光元 件(A)。該相位差膜係將鐘淵化學工業公司製之無延伸聚碳 酸酯膜用2軸延伸機延伸配向而製作成。各層的貼合係採用 15透光性丙烯酸黏著材（日東電工公司製No· 7, 25μπι厚）。 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 用所獲得之偏光元件(Α)，和實施例1同樣地處理以製 作背光系統。 接著，在使用該偏光元件(Α)的單色光源背光上配置彩 20色STN液晶（10·4吋)做為液晶胞(LC)。上下的偏光板(PL)係 重貼於日東電工公司製之SEG 1425DU而使用。另，在液晶 胞(LC)和偏光板(PL)之間，插入STN補償相位差板（日東電 工公司製之NRF膜，正面相位差430nm，聚碳酸酯製，厚度 5〇μηι，黏著劑層厚度25μΐΏ)做為相位差層（C)。視角擴大層 61 200307162 (w)係將利用表面形狀形成的微透鏡陣列片材（相當於 Haize 90%，透鏡間距約20pm)g己置於偏光板(PL)表面側而 成者。其等係以透光性丙烯酸系黏著劑（日東電工公司製， NO· 7, 25μιη厚）分別貼合而成。 所獲得之視角擴大的液晶顯示裝置係如第14圖所示。 該視角擴大之液晶顯示裝置基本上為液晶顯示裝置之正面 最大對比約低至20左右，和實施例1同樣看不到漸層反轉， 貫用的視角範圍廣之產品。 實施例5 # 10 (圓偏光型反射偏光板(al)之製作) 將含有選擇反射中心波長互異的4層膽固醇型液晶聚 合物和溶劑的塗布液，塗布於預設了聚醯亞胺配向膜並經 磨擦處理之三乙醯基纖維素膜的磨擦處理面上，得到廣帶 域之圓偏光型反射偏光板(al)。所使用的液晶材料係依據歐 15 洲專利申請公開第0834754號說明書，製作選擇反射中心波 長為460nm、510nm、580nm、660nm四種膽固醇型液晶聚 合物。 鲁 膽固醇型液晶聚合物係將下列化2 : ch2=chco2ch2ch2o α
CO
20 表示之聚合性向列液晶單體A，和以下列化3 : CH2=CHC02CH2CH2〇'
62 200307162 表不之聚合性不對㈣劑B，以下述第味所示之比例(動量 比)配合而液晶混合物進行聚合而製作成。前雜晶混合物 分別溶解於四氫*Ή成為33重量％的溶液後，在6(TC環境 下以氮氣純化(purge)，#添加反應起始劑（偶氣二異丁骑 (az〇biSiS〇butyronitrile) ’相對於前述混合物為〇 5重量％)進 行聚合處理。所獲得之料物用二㈣(diethyl ether)再沈 殿分離進行精製。選擇反射波長帶域示於第i表。 第1表 選擇反射中心波長 (nm) 留μ ▲(配合比） 早體Α/不對稱試劑β 選擇反射波長帶^ (nm) 460nm 9.2/1 ---_____.___— 430〜490nm 510nm 10.7/1 ---—~^—— 480〜550nm 580nm ----——. ~ —--- 12.8/1 540〜620nm 660nm —---_____ — -—--- 14.9/1 ~—--二___ 620〜710nm 10 15 旦Γί、"4膽固醇型液晶聚合物溶解於二氯甲賴製成10 :里。:^夜料狀棒將該溶液塗布於配向基材，使乾燥 7勺旱度、勺成為1·5_。配向基材係使用⑽，厚的三乙酸 基纖維素膜（富士教Μ 片工業製，TD-TAC)，於其表面布約〇·ι μπι之聚醯亞胺屌，、， 。 3亚以嫘縈製擦布磨擦處理過。塗布後， 在14〇°C乾燥15分鐘。 ' 忒加熱處理完成後，在室溫冷卻固定 液晶而獲得薄膜。 制 I°膽固醇型液晶聚合物，經過和上述同樣的 步驟製作成各色的液晶薄膜後，用透明異氰酸ι系接著材 細4(特殊色料卫業製）貼合。使r色和g色液晶薄膜面彼 此貼合，將G彻I沾一 、、一乙酸基纖維素基材剝離。同樣地處理， 63 200307162 使B色貼合於G色液晶薄膜面之後’將R側的三乙酸纖維素 基材剝離。藉此，獲得將各液晶層從短波長側依序積層4層 而成之約ΙΟμηι厚的膽固醇型液晶複合層。由所獲得之膽固 醇型液晶複合層所形成的圓偏光型反射偏光子（al)在 5 430nm〜710nm具有選擇反射機能。 (偏光元件(A)及利用該偏光元件之背光系統的製作） 將上述所獲得之圓偏光型反射偏光板(a 1)以透光性黏 著材（日東電工公司製，No· 7, 25μπι厚）貼合於以實施例1製 作成之負C板(bl)兩側。上下的圓偏光型反射偏光板(al)圓 10 偏光的方向使用相同材料。 將所獲得之偏光元件（A)配置在使用，於3波長具有輝 線之冷陰極管(435nm、545nm、610nm)的多摩電氣工業製 的直下型背光(D)。此種情形光線雖然也會在法線方向被射 出，但是在傾斜20。以上時穿透光線就急遽減少，在30。附 15近減半，在45。附近降低至相對於正面輝度為10%左右為 止。偏光元件(A)為對應可見光全域，在可見光全域僅正面 穿透，在斜方向上則不穿透而發揮集光元件的功能。 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 用所獲得之背光系統，和實施例2相同地，使液晶胞(LC) 20和視角擴大層（W)的積層品與同等的構成品重疊，製得視角 擴大的液晶顯示裝置。所獲得之視角擴大的液晶顯示裝置 係如第15圖所示。 實施例6 (偏光元件(A)及利用該偏光元件之背光系統的製作） 200307162 用3M公司製之DBEF做為直線偏光型反射偏光板 (a2)。對該直線偏光型反射偏光板(a2)，依照第6圖、第7圖 貼合將聚碳酸酯製膜施以2轴延伸而獲得之相位差膜(正面 相位差140nm，Nz係數=2)做為相位差層（b3)，製作成偏光 5元件(A)。該相位差膜係將鐘淵化學工業公司製之無延伸聚 碳酸ί旨膜用延伸機加以延伸配向而製作成。各層的貼合係 採用透光性丙烯酸黏著材（日東電工公司製，NO. 7, 25μηι)。 用在3波長具有輝線之冷陰極管(435nm、545nm、61〇nm) 之側光(side light)型背光(E:史坦利（只夕>旳電氣製)上配 1〇置光擴散板(D : $毛七製，Haize約90〇/〇)做為光源裳置，其 上再配置偏光元件(A)。在背光下面配置對霧面（matte) PET 貫施銀蒸鍍之擴散反射板(F)。 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 用所獲得之背光系統，製作示於第16圖之視角擴大液 15晶顯示裝置。用東芝製的彩色TFT液晶（10.4吋）做為液晶 胞。視角擴大層（W)係使用透過表面形狀而造成之微透鏡陣 列片。偏光板(PL)使用曰東電工公司製之SEG 1425 DU。 上述微透鏡陣列片Haize相當於90。透鏡間距約2〇μιη， 係由真鍮製模具研削品轉寫形成所製得者。基材膜為富士 敕片工業公司製之50μηι透明TAC。形狀轉寫樹脂係使用紫 外線聚合環氧樹脂(旭電化工業公司製，KR410)，在模具表 面以硅樹脂離型處理後，將環氧樹脂滴下。用玻璃棒將環 氣樹脂全面一樣地擴展開後，貼合基材膜，將利用紫外線 聚合（10mW，30秒)所形成的形狀轉寫到膜上。使其相對於 200307162 弟6圖之上側偏光板(PL)的表面，朝偏光板㈣側將基材膜 配置於使凹凸轉寫面面向空氣之側而貼合。所獲得之視角 擴大液晶顯示裝置從正面在±60。看不到漸層反轉。 在本系統中，視角擴大微透鏡陣列與液晶顯示裝置之 5黑色矩陣發生干涉，波紋雖然產生，但是透過使微透鏡陣 列的貼合角度呈45。傾斜的方式，可以緩和波紋。而此時並 未發生和偏光反射板所構成的偏光元件間之干涉。 實施例7 (偏光元件(A)之製作） 1〇 使用3 M公司製之D B E G做為直線偏光型反射偏光板 (a2)，在以貝靶例j所獲得之負(：板作1)兩側，配置將聚碳酸 酯製之一軸延伸膜以2層異軸積層而成之廣帶域λ/4相位差 板（日東電工公司製之NRF膜，正面相位差M〇nm，和同nrz 膜，正面相位差270nm，Nz係數=〇·5之積層物）做為相位差 15層（b2)。廣帶域λ/4相位差板(b2)之積層軸關係示於第17圖。 此係，因為直線偏光型反射偏光板(a2)係含蓋可見光全域的 廣V域構成，故用以使集光·平行光化的波長特性一致， 於反射在斜方向的入射光時，抑制因波長所造成之反射率 的差。藉此，在斜方向當出射光線減光時，因色彩所造成 20之減光率的差變小，色調的變動少且將光線範圍縮小。 此外，於其外側，如第5圖之軸配置般地配置直線偏光 型反射偏光板(a2)，獲得偏光元件(A)。亦即，在入射側之 直線偏光型反射偏光板的穿透偏光軸設成〇。時，將直線偏 光型反射偏光板(a2)配置成λ/4板(b2) : 45。，C板(M ··沒有 66 200307162 軸方位），λ/4板(b2) : -45。，出射側之直線偏光型反射偏光 板(a2)的穿透軸成為90。。各該層係以透光性之丙烯酸系黏 著材（日東電工公司製之No. 7, 25μηι厚)積層。和實施例1同 樣地，除去負C板(bl)的基材而使用。 5 (視角擴大之液晶顯示裝置的製作） 用所獲得之偏光元件(A)，組裝成和實施例1同樣的視 角擴大系統。所獲得之視角擴大的液晶顯示裝置如第18圖 所示。但是，配置全息圖（h〇1〇gram)擴散板做為視角擴大層 (W)。另’背光係採用使用3波長型（435nm、545nm、61〇rim) 10的冷陰極管之史擔利電氣製側光型背光(E)。使用組合擴散 板(Haize約90)所成之物。而液晶胞（l〇係使用SHARP製 TFT液晶胞（ιι·3忖）。 特性大體上和實施例1為同等性能。在偏光板的軸方向 (從畫面正面看傾斜±45。方向）之偏光板本身的視角不足區 15 域，特性提升。 比較例1 從實施例1〜7的視角擴大液晶顯示裝置刪除由反射偏 光板(a)與相位差板(B)所構成的偏光元件。任一個液晶 喊不裝置皆因視角擴大層的擴散效果而形成視角特性被平 2〇均化，但是因為連漸層反轉區域的光線也包含在内而被平 均化，故黑色#員示的輝度提高，對比下降。 此外，在漸層反轉區域，即從法線方向傾斜角±45。以 上的區域，即使經過平均化也只能得到漸層反轉的影像之 平均。因此，看不到視角擴大層（W)的效果，漸層反轉產生， 67 200307162 在灰階(grayscale)顯示可以發現不自然的明暗變化。 比較例2 在實施例6中，用3M公司製之光控制膜（light control film)代替偏光元件(A)以獲得平行光源。但是，微透鏡陣列 5 與液晶顯示裝置的像素之黑色矩陣產生干涉，可以看見波 紋。因此，雖然讓微透鏡陣列旋轉試圖減輕，但是如果讓 微透鏡陣列旋轉，就會在與光控制膜的間距之間產生波 紋，無法將兩者消除。 比較例3 10 在實施例3中，除了用市售的碘系吸收2色性偏光板（日 東電工公司製，NPF-EG1425DU)取代直線偏光型反射偏光 板(a2)以外’以和貫;例3同樣的組合製作偏光元件。使用 δ亥偏光元件製作和貫加例1同樣的視角擴大之液晶顯示裝 置。但是，雖然可以獲得因正面方向的穿透特性和斜方向 15的吸收特性所造成之視角限制效果，吸收損失卻變得顯 著，正面的明亮度未提高，只能得到明顯灰暗的顯示。 產業上之利用可能性 本發明之視角擴大液晶顯示裝置可以實現薄型而且廣 視角。 20 【圖式簡單説明】 第1圖所示為偏光元件(Α)之平行光化的基本原理之一 例的概念圖。 第2圖係用以說明第1圖、第3圖、第4圖、第6圖、第^ 圖之各光線的狀態之圖式。 200307162 第3圖所示為直線偏光之圓偏光化概念圖。 第4圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之一 例的概念圖。 第5圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 5 行光化之各層的配置角度之一例。 第6圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之一 例的概念圖。 第7圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 行光化之各層的配置角度之一例。 10 第8圖圖所示為偏光元件(A)之平行光化的基本原理之 一例的概念圖。 第9圖所示為使用直線偏光型反射偏光元件（a2)的平 行光化之各層的配置角度之一例。 第10圖所示為波紋的直接分解概念圖。 15 第11圖為實施例1之視角擴大液晶顯示裝置的概念圖。 第12圖為實施例2之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第13圖為實施例3之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 20 第14圖為實施例4之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第15圖為實施例5之視角擴大液晶顯示裝置的概念 圖。 第16圖為實施例6之視角擴大液晶顯示裝置的概念 69 200307162 圖。 第17圖所示為實施例7中之二層異軸的寬帶域λ / 4相 位差板(b2)之積層軸關係的概念圖 第18圖為實施例7之視角擴大液晶顯示裝置的概念 5 圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 a...反射偏光板 rll...穿透光 al...圓偏光型反射偏光板 rl2...反射光 a2...直線偏光型反射偏光板 rl4...自然光 b...相位差層 rl5...直線偏光 M...相位差層 rl6...直線偏光 b2···層 rl7...圓偏光 b3...2軸性相位差層 rl8...圓偏光 b4.. .2軸性相位差層 rl9...直線偏光 rl...自然光 r20...直線偏光 r2...反射光 r22...直線偏光 r3...穿透光 r23...直線偏光 r4...穿透光 r24...圓偏光 r5...穿透光 r25...圓偏光 r6...自然光 r26...直線偏光 r7...反射光 r27...直線偏光 r8...穿透光 r28...圓偏光 r9...穿透光 r29...圓偏光 rlO...反射光 r30...直線偏光
70 200307162 r31...反射光 r32...自然光 r33...直線偏光 1*34...直線偏光 r3 5...直線偏光 r36...直線偏光 r37...自然光 r3 8...直線偏光 r39...直線偏光 r40...直線偏光 r41...反射光 r42...直線偏光 r43...反射光 r47...自然光 r48...直線偏光 r49...直線偏光 r50...直線偏光 r51...直線偏光 r52...自然光 r53...直線偏光 r54...直線偏光 r55...直線偏光 r56...反射光 r57...直線偏光 r58...直線偏光 A. ..偏光元件 B. ..相位差層 C. ..相位差板 D. ..擴散板 E. ..導光板 F. ..擴散反射板 W...視角擴大層 PL...偏光板 LC...液晶胞
71

Claims (1)

  1. 200307162 拾、申請專利範圍： 1. 一種視角擴大的液晶顯示裝置，特徵在於其至少含有使 用位相差層（b)係配置在偏光之選擇反射的波長帶域互 相重疊之至少2層反射偏光板(a)之間的偏光元件(A )，以 5 實行擴散光源之平行光化的背光系統，和 被平行光化之光線所穿透的液晶胞’和 配置在液晶胞兩側的偏光板，和 配置在液晶胞的可視側之使穿透的光線擴散之視 角擴大層（W)。 10 2.如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於至少2層反射偏光板(a)的選擇反射波長在550nm ±10nm的波長範圍内互相重疊。 3. 如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於反射偏光板(a)係選擇性地使某圓偏光穿透，而使 15 相反的圓偏光反射之圓偏光型反射偏光板(al)，且 相位差層（b)為正面相位差（法線方向）約為零，而且 相對於對法線方向呈30°以上傾斜地入射之入射光具有 λ/8以上的相位差之層（bl)。 4. 如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 20 徵在於其係配置成， 反射偏光板(a)係選擇性地使直交的直偏光内之一 方穿透，而使另一方反射之直線偏光型反射偏光板 (a2)，而且 相位差層（b)為正面相位差（法線方向）約為零，而且 72 200307162 相對於對法線方向呈30。以上傾斜地入射之入射光有入/4 以上的相位差之層（bl)， 在相位差層（bl)兩側，與直線偏光型反射偏光板(a2) 之間，有正面相位差約為λ/4的層（b2)， 5 入射側之層（b2)相對於入射側的直線偏光型反射偏 光板(a2)之偏光軸，角度為45。(-45。)±5。， 出射側之層（b2)相對於出射側的直線偏光型反射偏 光板(a2)之偏光軸，角度為-45。(+45。)±5。， 入射側之層（b2)與出射側之層（b2)，相互的相位滞 10 後軸所形成的角度是任意的角度。 5.如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於其係配置成， 反射偏光板(a)係選擇性地使直交的直偏光内之一 方穿透，而使另一方反射之直線偏光型反射偏光板 15 (a2)，而且 相位差層（b)具有2層正面相位差約為λ/4，且Nz係數 為2以上之2軸性相位差層（b3)， 入射側之層（b3)，相位滯後轴相對於入射側的直線 偏光型反射偏光板(a2)之偏光軸，角度為45。(-45。)+5。， 2〇 麵之層㈣，相位嶋相姆於出射刪 偏光型反射偏光板(a2)之偏光軸，角度為_45。(+45。片5。， 入射側之層（b3)與出射側之層⑽），相互的相位滯 後軸所形成的角度是任意的角度。 & 料㈣液晶顯示裝置，特 73 200307162 徵在於其係配置成， 反射偏光板(a)係選擇性地使直交的直偏光内之一 方穿透，而使另一方反射之直線偏光型反射偏光板 (a2)，而且 5 相位差層具有1層正面相位差約為λ/2,且Nz係數 為1.5以上之2轴性相位差層（b4)， 入射側之層的相位滯後軸相對於入射側的直線偏 光型反射偏光板(a2)之偏光轴，角度為45。(_45。)土5。， 出射側之層的相位滯後軸相對於出射側的直線偏 1〇 光型反射偏光板(a^)之偏光軸，角度為-45。(+45。)±5°， 前述2個直線扁光型反射偏光板(a2)的偏光軸略呈 直交。 7·如申明專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於相位差層（M)係固定可見光區域以外具有選擇反 15 射波長區域之膽固醇型液晶相的平坦配向之層。 8·如申凊專利範圍第旧之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於相位差層㈣制定棒狀液晶之垂直配向狀態的 層。 9·如申請專利範圍第！項之視角擴大的液晶顯示裝置H 2〇 徵在於相位差層（bl)係固定翻醇型液晶之向列相或^ 束相配向狀態的層。 S 1〇.如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於相位差層（bl)係使聚合物薄膜2軸配向的層。寸 11·如申％專利範圍第W之視角擴大的液晶顯示裳置，特 74 200307162 徵在於相位差層（bl)係使具有負的1軸性之無機層狀化 合物在面的法線方向上配向固定成形成光轴的狀怨之 層。 12.如申請專利範圍第3項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於使用膽固醇型液晶做為圓偏光型反射偏光板 (al)〇 13·如申請專利範圍第3項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於將λ/4板配設在圓偏光型反射偏光板(al)的可視 側（液晶胞側），並使藉穿透而取得之直線偏光的軸方 10 向’與液晶顯示裝置之下面側（光源側）偏光板的穿透軸 方向形成一致而配置構成。 14.如申請專利範圍第4項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於直線偏光型反射偏光板(a2)係使用折射率與相位 差值互不相同的樹脂材料之多層積層膜材料做延伸物。 15·如申晴專利範圍第4項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 徵在於其係使藉直線偏光型反射偏光板(a2)之穿透而取 知的直線偏光之軸方向，和液晶顯示裝置下面側（光源 側)偏光板的穿透輛方向形成一致而配置構成。 20 •如申請專利範圍第1項之視角擴大的液晶顯示裝置，特 |政在於其係使用實質上沒有後方散射、偏光解除之擴散 7·如申睛專利範圍第1至第16項之任-項的視角挤 〜不衣置，特徵在於其係使用透光性的接著 劑將各層予以積層。 …者 75
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