JP2001042128A - 複合位相差板、光学補償偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶の複屈折による位相差を高度に補償でき
て視野角やコントラスト、その均一性に優れる液晶表示
装置を形成できる位相差板の開発。 【解決手段】 面内の主屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の
屈折率をｎzとしてｎx≧ｎyとしたとき、それら屈折率
の少なくとも一が他とは相違する位相差フィルム（１）
の１枚又は２枚以上と、前記屈折率の全てが相違する複
屈折フィルム（２）の１枚又は２枚以上とを、複屈折の
波長依存性と式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義さ
れるＮｚとが相違する組合せで用いてなり、かつそれら
の位相差フィルムと複屈折フィルムとが非液晶性の高分
子が配向したフィルムからなる複合位相差板、それを吸
収型偏光板（３）の片側に設けてなる光学補償偏光板及
びその光学補償偏光板を液晶セルの少なくとも片側に有
する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、液晶による複屈折を高度
に補償して視野角やコントラストに優れる液晶表示装置
を形成しうる複合位相差板及び光学補償偏光板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置（ＬＣＤ）のテレビやパソ
コンモニタ等への普及に伴い視野角の拡大や高コントラ
スト化が望まれる中、例えばＴＮ−ＬＣＤにおける良視
認の視野角の拡大やＳＴＮ−ＬＣＤにおける着色補償に
よる白黒表示の達成の如く、液晶の複屈折による位相差
を位相差板で補償して視認特性を改善する提案がなされ
ている。しかしながら従来の補償板では液晶の位相差特
性に充分に対処できず、その視認特性の改善に満足でき
ない問題点があった。

【０００３】ちなみに前記のＴＮ−ＬＣＤでは、ワイド
ビューフィルム（商品名、富士写真フイルム社製）やＮ
Ｈフィルム（商品名、日本石油化学社製）が視野角拡大
用の補償板として知られているが、階調の反転や視野角
６０度以上でのコントラストの著しい低下、黒／白レベ
ルでの着色発生などの問題点があった。

【０００４】前記に鑑みて垂直配向（ＶＡ）モードや水
平配向モード、ＡＳＭモード等としてそれにｎx＞ｎy＞
ｎz等の位相差特性を示す二軸性位相差フィルムからな
る補償板を適用したＴＦＴ−ＬＣＤも提案されている。
しかしながら例えば（ｎx−ｎz）ｄ（厚さ）が２００nm
以上であるなど位相差が大きくてその精度に優れる二軸
性位相差フィルムを得ることが素材上の制約等で困難で
あり、高精度の補償が達成されていない現状である。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶の複屈折による位
相差を高度に補償できて視野角やコントラスト、その均
一性に優れる液晶表示装置を形成できる位相差板の開発
を目的とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、面内の主屈折率をｎx、
ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとしてｎx≧ｎyとしたと
き、それら屈折率の少なくとも一が他とは相違する位相
差フィルムの１枚又は２枚以上と、前記屈折率の全てが
相違する複屈折フィルムの１枚又は２枚以上とを、複屈
折の波長依存性と式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定
義されるＮｚとが相違する組合せで用いてなり、かつそ
れらの位相差フィルムと複屈折フィルムとが非液晶性の
高分子が配向したフィルムからなることを特徴とする複
合位相差板を提供するものである。

【０００７】また本発明は、前記の複合位相差板を吸収
型偏光板の片側に設けてなることを特徴とする光学補償
偏光板、及びその光学補償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を提供す
るものである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、面内及び厚さ方向の屈
折率の一部又は全部が相違し、かつ複屈折の波長依存性
（波長分散）とＮｚとが相違する位相差フィルムと複屈
折フィルムの組合せによる位相差層の複合化にて波長依
存性をその加成性により制御して、液晶の複屈折による
位相差を高度に補償できる位相差板を得ることができ、
特に視野角による着色を高精度に補償できて視野角やコ
ントラスト、その均一性に優れる液晶表示装置を形成す
ることができる。

【０００９】すなわち液晶による複屈折特性は、同じ液
晶にても配向状態で変化しその補償には、特に視野角に
よる着色現象の補償には位相差やその視角による変化に
加えて、それら特性の波長依存性にも対処することが必
要であり、前記した波長分散相違の組合せによる構成、
特に視角変化に対する影響の大きい（ｎx−ｎy）及び
（ｎx−ｎz）で定義される△ｎxy及び△ｎxzの波長分散
に対するＮｚ相違の組合せにより、△ｎxzｄ：２００nm
以上等の大きい位相差も精度よく創出できるなど豊富な
位相差特性を有する位相差板を得ることができ、液晶の
複屈折による位相差、その視角による変化及びそれら特
性の波長依存性に高度に対処できて視野角による着色の
補償精度を大きく向上させることができる。従って従来
の補償板による補償不足は、位相差やその視角変化にお
ける波長依存性に充分に対処できないことによるものと
考えられる。

【００１０】

【発明の実施形態】本発明による複合位相差板は、面内
の主屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとして
ｎx≧ｎyとしたとき、それら屈折率の少なくとも一が他
とは相違する位相差フィルムの１枚又は２枚以上と、前
記屈折率の全てが相違する複屈折フィルムの１枚又は２
枚以上とを、複屈折の波長依存性と式：（ｎx−ｎz）／
（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚとが相違する組合せで用
いてなり、かつそれらの位相差フィルムと複屈折フィル
ムとが非液晶性の高分子が配向したフィルムからなるも
のである。その例を図１に示した。１が位相差フィル
ム、２が複屈折フィルムである。なお図例は、光学補償
偏光板としたものを示しており、３が吸収型偏光板であ
る。

【００１１】位相差フィルム及び複屈折フィルムとして
は、前記の屈折率特性を示す非液晶性の適宜な高分子が
配向してなるフィルムを用いることができ、特に限定は
ない。ちなみにその例としては、各種の非液晶性ポリマ
ーからなるフィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸
処理してなる延伸フィルムなどがあげられる。就中、光
透過率に優れて配向ムラや位相差ムラの少ないものが好
ましく用いうる。

【００１２】なお前記の非液晶性ポリマーの例として
は、ポリカーボネートやポリアリレート、ポリエチレン
テレフタレート、ポリエチレンナフタレートの如きポリ
エステルやポリスルホン、オレフィン系ポリマーやノル
ボルネン系ポリマー、アクリル系ポリマーやスチレン系
ポリマー、トリアセチルセルロースの如きセルロース系
ポリマーやポリビニルアルコール、それらポリマーの２
種又は３種以上を混合したポリマーなどがあげられる。

【００１３】非液晶性のポリマーを用いることにより光
弾性係数も容易にコントロールでき温度変化や湿度、光
や接着処理等で発生する応力による複屈折特性（位相差
特性）の変化を抑制する点よりは、光弾性係数が絶対値
にて５０×１０^−１２ｍ^２／Ｎ以下、就中３０×１０
^−１２ｍ^２／Ｎ以下、特に２０×１０^−１２ｍ^２／Ｎ以
下の高分子フィルムからなる位相差フィルムや複屈折フ
ィルムが好ましい。

【００１４】さらに光学補償偏光板における偏光フィル
ムの透明保護層として配置する複屈折フィルムである場
合には、前記の点より光弾性係数が絶対値にて１５×１
０^{− １２}ｍ^２／Ｎ以下、就中１０×１０^−１２ｍ^２／Ｎ
以下の高分子フィルムからなることが好ましい。

【００１５】用いる位相差フィルムは、面内の主屈折率
をｎx、ｎy、厚さ方向の屈折率をｎzとし、かつｎx≧ｎ
yとしたとき（以下同じ）、それら屈折率の少なくとも
一が他とは相違するものである。従ってその屈折率特性
は、ｎx＝ｎy＞ｎz、ｎx＞ｎy＞ｎz、ｎx＞ｎy＝ｎz、
ｎx＞ｎz＞ｎy、ｎx＝ｎz＞ｎy、ｎz＞ｎx＞ｎy又はｎz
＞ｎx＝ｎyにて表すことができる。また複屈折フィルム
としては、前記屈折率の全てが相違するものが用いら
れ、従ってその屈折率特性は、ｎx＞ｎy＞ｎz、ｎx＞ｎ
z＞ｎy又はｎz＞ｎx＞ｎyにて表すことができる。

【００１６】複合位相差板の形成は、位相差フィルムの
１枚又は２枚以上と複屈折フィルムの１枚又は２枚以上
を用いて積層体とする方式などにより行うことができる
が、その場合に本発明においては位相差フィルムと複屈
折フィルムとで複屈折の波長依存性、及び式：（ｎx−
ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚが相違する組合
せで用いられる。

【００１７】前記において複屈折の波長依存性及びＮｚ
（視野角特性の指標）を相違させた位相差フィルムと複
屈折フィルムとの組合せは任意である。複屈折の波長依
存性が相違する組合せとすることにより、用いた位相差
フィルム等の各部材における波長依存特性とは相違した
別個の波長依存特性を示す複合位相差板を得ることがで
きる。

【００１８】またＮｚが相違する組合せとすることによ
り、用いた各部材のＮzとは相違した別個の特性を発揮
する複合位相差板を得ることができ、そのＮzについて
も前記の波長依存性が発現することより、総じて各部材
の単品では得られない位相差特性を示す複合位相差板を
得ることができ、液晶の配向状態による複屈折特性の相
違にも対処して補償することができる複合位相差板を得
ることができる。

【００１９】前記の複合位相差板における波長依存性や
Ｎz等の位相差特性の制御は、位相差フィルムと複屈折
フィルムの組合せやその組合せ数を変えることにより行
うことができる。その場合、位相差フィルムと複屈折フ
ィルムにおけるｎx軸等の配置角度は任意であり、例え
ばそれらの遅相軸（ｎx軸）を交差配置することで（疑
似）旋光性を付与できるなど、その配置角度を制御する
ことによっても位相差特性を調節することができる。な
おｎx軸の交差配置による（疑似）旋光性についても波
長依存性が発現する。

【００２０】前記において同じ波長依存性のものの組合
せでは、得られる複合位相差板における波長依存性は各
部材の波長依存性と同じで、異なる波長依存性は発現し
ない。またＮzにおいても波長依存性は発生せず、各部
材と同様に一定のＮz値を維持して波長に依存しない。
従って位相差フィルム又は複屈折フィルムを２枚以上用
いる場合には、複屈折の波長依存性やＮｚが相違する組
合せで用いることが位相差特性を変換する点より好まし
い。

【００２１】上記の如く波長依存性やＮｚを相違させた
組合せによる複合化にて新たな位相差特性を付与でき
て、液晶の複屈折による位相差やその視角による変化、
それら特性の波長依存性等についても補償しうる各種の
位相差特性を示す豊富な位相差板を得ることができ、液
晶の配向状態等の違いによる複屈折特性の相違に対して
も高精度に補償することができる。

【００２２】なお上記の位相差フィルムや複屈折フィル
ムにおける屈折率特性は、ポリマー種や延伸条件ないし
配向条件などにより制御することができ、厚さ方向の屈
折率ｎzは、例えば処理対象の高分子フィルムの片面又
は両面にそれぞれ１層又は２層以上の熱収縮性フィルム
を接着して、加熱によるその熱収縮性フィルムの収縮力
の作用下にフィルムを延伸又は収縮処理する方式などに
より制御することができる。前記処理対象の高分子フィ
ルムは、流延法や押出し成形法等の従来に準じた適宜な
方式で形成したものであってよい。

【００２３】なお位相差フィルムや複屈折フィルムの厚
さは、目的とする位相差特性などに応じて適宜に決定す
ることができる。一般には１〜５００μm、就中３〜３
５０μm、特に５〜２５０μmの厚さのものが用いられる
が、これに限定されない。

【００２４】本発明による複合位相差板は、そのまま実
用に供することもできるし、図例の如く吸収型偏光板３
の片側に設けて光学補償偏光板として実用に供すること
もできる。その光学補償偏光板の形成には、所定振動面
の直線偏光を透過し、他の光は吸収する特性を示す適宜
な吸収型偏光板を用いることができ、その種類について
特に限定はない。

【００２５】一般には、例えばポリビニルアルコール系
や部分ホルマール化ポリビニルアルコール系、エチレン
・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化物の如き親水性高分
子のフィルムにヨウ素及び／又は二色性染料等の二色性
物質を吸着させて延伸配向処理した偏光フィルムなどが
用いられる。

【００２６】また吸収型偏光板は、図例の如く偏光フィ
ルム３２の片面又は両面に透明保護層２，３１を設けた
ものなどであってもよい。透明保護層は、偏光フィルム
の補強、耐熱性や耐湿性の向上などの種々の目的で設け
られる。透明保護層は、樹脂の塗布層や樹脂フィルムの
ラミネート層などとして形成でき、拡散化や粗面化用等
の微粒子を含有していてもよい。

【００２７】また透明保護層は、上記したセルロース系
ポリマーの延伸フィルムなどからなる複屈折フィルムと
して設けられていてもよい。この場合には、図例の如く
本発明による複合位相差板を形成する複屈折フィルム２
が吸収型偏光板３における偏光フィルム３２の透明保護
層を兼ねることとなり、光学補償偏光板の薄型化に有効
である。また液晶表示装置の組立効率の向上や液晶によ
る複屈折に対する補償精度の向上にも有利である。

【００２８】さらに吸収型偏光板は、表面反射の防止な
どを目的に反射防止層や防眩処理層が設けられたもので
あってもよい。反射防止層は、例えばフッ素系ポリマー
のコート層や多層金属蒸着膜等の光干渉性の膜などとし
て適宜に形成することができる。一方、防眩処理層も、
例えば微粒子含有の樹脂塗工層やエンボス加工、サンド
ブラスト加工やエッチング加工等の適宜な方式で表面に
微細凹凸構造を付与するなどにより表面反射光が拡散す
る適宜な方式で形成したものであってよい。

【００２９】なお前記の微粒子には、例えば平均粒径が
０．５〜２０μmのシリカや酸化カルシウム、アルミナ
やチタニア、ジルコニアや酸化錫、酸化インジウムや酸
化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある
無機系微粒子や、ポリメチルメタクリレートやポリウレ
タの如き適宜なポリマーからなる架橋又は未架橋の有機
系微粒子などの適宜なものを１種又は２種以上用いう
る。

【００３０】本発明による複合位相差板や光学補償偏光
板を形成する位相差フィルムや複屈折フィルム、吸収型
偏光板等の各層は、分離状態にあってもよいが、層間の
屈折率差調節による反射の抑制や光学系のズレ防止、ゴ
ミ等の異物の侵入防止などの点よりその一部、就中、全
部が固着処理されていることが好ましい。

【００３１】前記の固着処理には、例えば透明な接着剤
などの適宜なものを用いることができ、接着剤等の種類
について特に限定はない。構成部材の光学特性の変化防
止などの点より、接着処理時の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。かかる点よりは
粘着層が好ましく用いうる。

【００３２】粘着層の形成には、例えばアクリル系重合
体やシリコーン系ポリマー、ポリエステルやポリウレタ
ン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリマーを用
いてなる透明粘着剤を用いることができる。就中、光学
的透明性や粘着特性、耐候性などの点よりアクリル系粘
着剤が好ましい。

【００３３】なお粘着層は、液晶セル等の被着体への接
着を目的に複合位相差板や光学補償偏光板等の片面又は
両面に必要に応じて設けることもできる。粘着層が表面
に露出する場合には、それを実用に供するまでの間、セ
パレータなどを仮着して粘着層表面の汚染等を防止する
ことが好ましい。

【００３４】なお光学補償偏光板における複合位相差板
の進相軸等と偏光板の透過軸等との配置関係については
特に限定はなく、適宜に決定することができる。一般に
は複合位相差板のｎx軸と偏光板の透過軸を平行関係又
は直交関係に配置することで正面（垂直）方向の特性に
は影響を与えずに視角が変化する斜め方向の特性を制御
して視野角の拡大等を達成できることより、ＳＴＮ−Ｌ
ＣＤに適用する場合には複合位相差板の進相軸と偏光板
の透過軸とが交差した状態の配置、ＴＮ−ＬＣＤに適用
する場合には複合位相差板の進相軸と偏光板の透過軸と
が平行又は直交関係にある配置とされることが多い。

【００３５】本発明による複合位相差板や光学補償偏光
板は、液晶による複屈折に対する補償板などとして液晶
表示装置の形成に好ましく用いうる。液晶表示装置は一
般に、偏光板や液晶セルや補償板、必要に応じてのバッ
クライトや反射板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
ては上記した複合位相差板や光学補償偏光板を用いる点
を除いて特に限定はなく、従来に準じて液晶表示装置を
形成することができる。

【００３６】従って液晶表示装置の形成に際しては、例
えば視認側の偏光板の上に設ける光拡散板やアンチグレ
ア層やプリズムシート、反射防止膜や保護層や保護板、
バックライトに設けるプリズムシート等の光路制御板な
どの適宜な光学素子を適宜に配置することができる。な
お補償板は通例、液晶セルと視認側又は／及びバックラ
イト側の偏光板の間に配置される。従って本発明による
複合位相差板又は光学補償偏光板は、液晶セルの少なく
とも片側に配置されていればよい。

【００３７】

【実施例】実施例１ 厚さ７５μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素
を含む水溶液中で染色した後、ホウ酸を含む水溶液中で
周速の異なるロール間にて６倍に一軸延伸して得た偏光
フィルムの片面にポリビニルアルコール系接着剤を介し
厚さ８０μmのトリアセチルセルロースフィルム（位相
差ほぼ０）を接着し、偏光フィルムの他面にポリビニル
アルコール系接着剤を介し複屈折フィルムを接着し、そ
の上にアクリル系粘着層を介し位相差フィルムを接着し
て光学補償偏光板を得た。

【００３８】なお前記の複屈折フィルムは、厚さ１００
μmのトリアセチルセルロースフィルムをテンター延伸
機にて２００℃で延伸処理して、ｎx＞ｎy＞ｎzの屈折
率特性を有して、△ｎxy・ｄが１０nm、△ｎxz・ｄが６
０nmであり、Ｎzが６のものである。

【００３９】また前記の位相差フィルムは、厚さ１００
μmのノルボルネン系樹脂フィルム（ＪＳＲ社製、アー
トン）をテンター延伸機にて１７５℃で延伸処理して、
ｎx＞ｎy＞ｎzの屈折率特性を有して、△ｎxy・ｄが４
０nm、△ｎxz・ｄが５０nmであり、Ｎzが１．２５のも
のである。

【００４０】比較例 複屈折フィルムに代えて厚さ８０μmのトリアセチルセ
ルロースフィルム（位相差ほぼ０）を用いるとともに、
その上に接着する位相差フィルムとして、厚さ１００μ
mのノルボルネン系樹脂フィルムをテンター延伸機にて
１７５℃で延伸処理して得たｎx＞ｎy＞ｎzで、△ｎxy
・ｄが３０nm、△ｎxz・ｄが１１０nmであり、Ｎzが
３．７のものを用いたほかは実施例１に準じて（光学補
償）偏光板を得た。

【００４１】評価試験 実施例１及び比較例で得た（光学補償）偏光板をＶＡ型
液晶セルの両面に偏光板が外側となるように接着して液
晶表示装置を得た。その結果、実施例１では視野角によ
るコントラストの低下及び色度変化が少なく、コントラ
ストの均一性に優れる液晶表示装置を得ることができ
た。一方、比較例では視角により白表示が黄色に着色す
る現象が発生し、７０度以上の視野角でコントラストが
著しく低下すると共に、表示画面の中央部と周辺部とで
コントラストが相違してバラツキがあり、その均一性に
乏しかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】光学補償偏光板例の断面図

【符号の説明】

１：位相差フィルム ２：複屈折フィルム（透明保護層兼用） ３：吸収型偏光板 ３１：透明保護層 ３２：偏光フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 尚志 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 (72)発明者 西小路 祐一 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 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB42 BB44 BB46 BB47 BB48 BB49 BC22 2H091 FA11X FA11Z FB02 FC08 FC09 HA07 KA01 LA17 LA19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 面内の主屈折率をｎx、ｎy、厚さ方向の
   屈折率をｎzとしてｎx≧ｎyとしたとき、それら屈折率
   の少なくとも一が他とは相違する位相差フィルムの１枚
   又は２枚以上と、前記屈折率の全てが相違する複屈折フ
   ィルムの１枚又は２枚以上とを、複屈折の波長依存性と
   式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚとが
   相違する組合せで用いてなり、かつそれらの位相差フィ
   ルムと複屈折フィルムとが非液晶性の高分子が配向した
   フィルムからなることを特徴とする複合位相差板。
2. 【請求項２】 請求項１において、位相差フィルムを形
   成する高分子フィルムの光弾性係数が絶対値に基づいて
   ５０×１０^−１２ｍ^２／Ｎ以下、又は複屈折フィルムを
   形成する高分子フィルムの光弾性係数が絶対値に基づい
   て２０×１０ ^−１２ｍ^２／Ｎ以下である複合位相差板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の複合位相差板を
   吸収型偏光板の片側に設けてなることを特徴とする光学
   補償偏光板。
4. 【請求項４】 請求項３において、複合位相差板におけ
   る複屈折フィルムが吸収型偏光板における偏光フィルム
   の透明保護層として配置されてなる光学補償偏光板。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の光学補償偏光板
   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。