JP2001154021A - 偏光部材及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正面及び斜視の広い視野角で色ムラが生じに
くい高輝度の液晶表示装置を形成しうる偏光部材の開
発。 【解決手段】 グランジャン配向のコレステリック液晶
層（１）の片側又は両側に光拡散層（２）を介して少な
くとも１／４波長板（３）を設けてなり、必要に応じて
偏光板（４）を有する偏光部材及びその偏光部材を用い
てなる液晶表示装置。 【効果】 コレステリック液晶層による円偏光を光拡散
層で平準化して１／４波長板に供給でき、正面方向の輝
度を良好に維持しつつ斜視方向の着色を低減して色ムラ
を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、正面及び斜視の広い視野
角で色ムラが生じにくい高輝度の液晶表示装置を形成し
うる偏光部材に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来、液晶表示装置等の高輝度化を目的
にバックライトを形成するサイドライト型導光板の上に
グランジャン配向のコレステリック液晶層と１／４波長
板からなる偏光部材を配置したものが知られていた。こ
れは、グランジャン配向のコレステリック液晶層が示す
入射自然光を反射光と透過光として左右の円偏光に分離
する性質を利用して、導光板による出射光を円偏光化し
それを１／４波長板を介し直線偏光化して偏光板に供給
することにより、偏光板による吸収ロスを抑制して輝度
の向上を図り得るようにしたものである。

【０００３】しかしながら、従来の偏光部材では斜視し
た場合に色ムラの発生する問題点があった。かかる色ム
ラは、コレステリック液晶層の厚さムラなどが原因であ
るとされるがそれを予防しうる厚さ精度を達成できる技
術は知られていない。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、正面及び斜視の広い視
野角で色ムラが生じにくい高輝度の液晶表示装置を形成
しうる偏光部材の開発を課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、グランジャン配向のコレ
ステリック液晶層の片側又は両側に光拡散層を介して少
なくとも１／４波長板を設けてなり、必要に応じて偏光
板を有することを特徴とする偏光部材、及びその偏光部
材を用いてな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。

【０００６】

【発明の効果】本発明の偏光部材によれば、コレステリ
ック液晶層による円偏光を光拡散層で平準化して１／４
波長板に供給でき、これにより正面方向の輝度を良好に
維持しつつ斜視方向の着色を低減して色ムラを防止で
き、正面及び斜視の広い視野角で色ムラのない高輝度で
表示品位に優れる液晶表示装置を形成することができ
る。

【０００７】

【発明の実施形態】本発明による偏光部材は、グランジ
ャン配向のコレステリック液晶層の片側又は両側に光拡
散層を介して少なくとも１／４波長板を設けたものより
なる。その例を図１に示した。１がグランジャン配向の
コレステリック液晶層、２が光拡散層、３が１／４波長
板である。なお図例は、液晶表示装置としたものを示し
ており、４、４１が偏光板、５が液晶セル、８が光源で
ある。

【０００８】グランジャン配向のコレステリック液晶層
については、特に限定はなく、入射自然光を左右一方の
円偏光を透過し他方を反射する特性を示す適宜なものを
用いうる。かかる反射・透過特性を示すコレステリック
液晶層を用いることにより、バックライト等の光源から
の光を入射させて所定偏光状態の透過光を得、それを偏
光板に吸収されにくい状態で供給して液晶表示等に利用
しうる光量の増大を図って輝度を向上させることができ
る。

【０００９】また前記において、コレステリック液晶層
による反射光を反射層等を介し反転させてコレステリッ
ク液晶層に再入射させると、その一部又は全部が所定偏
光状態の光として透過しうることより、その反射光を利
用してコレステリック液晶層を透過する光を増量させて
液晶表示等の輝度をより向上させることができる。

【００１０】コレステリック液晶層は、グランジャン配
向の螺旋ピッチが相違するもの、従って反射波長が相違
するものの組合せにて２層又は３層以上を重畳した配置
構造を有するものであってもよい。かかる重畳化にて可
視光域等の広い波長範囲で円偏光を反射するものを得る
ことができ、それに基づいて広い波長範囲の透過円偏光
を得ることができる。

【００１１】前記の反射・透過特性を示すコレステリッ
ク液晶層は、液晶ポリマーフィルムなどとして得ること
もできるが、一般には透明基材上にラビング処理等によ
る配向膜を介してグランジャン配向させた液晶ポリマー
層などとして得ることができる。

【００１２】前記の透明基材を形成する材料については
特に限定はないが、一般にはポリマーが用いられる。そ
のポリマーの例としては、二酢酸セルロースや三酢酸セ
ルロースの如きセルロース系ポリマー、ポリエチレンテ
レフタレートやポリエチレンナフタレートの如きポリエ
ステル系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーやポリ
メチルメタクリレートの如きアクリル系ポリマー、ポリ
スチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体の如き
スチレン系ポリマー、ポリエチレンやポリプロピレン、
シクロ系ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィ
ンやエチレン・プロピレン共重合体の如きオレフィン系
ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポ
リアミドの如きアミド系ポリマーがあげられる。

【００１３】またイミド系ポリマーやスルホン系ポリマ
ー、ポリエーテルスルホン系ポリマーやポリエーテルエ
ーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系
ポリマーやビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデ
ン系ポリマーやビニルブチラール系ポリマー、アリレー
ト系ポリマーやポリオキシメチレン系ポリマー、エポキ
シ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物、あるいはポ
リエステル系やアクリル系、ウレタン系やアミド系、シ
リコーン系やエポキシ系等の熱や紫外線照射等で硬化す
るポリマーなども前記透明基材の形成に用いうる。セル
ロース系フィルムの如く等方性に優れる透明基材が好ま
しく用いられる。

【００１４】一方、コレステリック液晶層に対して光拡
散層を介し配置する１／４波長板は、コレステリック液
晶層を透過した円偏光を直線偏光化することを目的と
し、これにより偏光板をその透過軸が１／４波長板を透
過した直線偏光の振動面に対して可及的に一致するよう
配置することで吸収ロスを防止してより輝度を高めるこ
とができる。１／４波長板としては、各種ポリマーの延
伸フィルム等からなる複屈折性フィルム、ディスコチッ
ク系やネマチック系の如き液晶ポリマーの配向フィル
ム、その配向液晶層を透明基材上に支持したものなどの
従来に準じた適宜なものを用いうる。

【００１５】なお前記の複屈折性フィルムを形成するポ
リマーは、上記した透明基材で例示したものなどの適宜
なものであってよい。就中、例えばポリエステル系ポリ
マーやポリエーテルエーテルケトンの如く結晶性に優れ
るポリマーが好ましく用いうる。延伸フィルムは、一軸
や二軸等の適宜な方式で処理したものであってよい。ま
た熱収縮性フィルムとの接着下に収縮力又は／及び延伸
力を付与する方式などによりフィルムの厚さ方向の屈折
率を制御した複屈折性フィルムなどであってもよい。

【００１６】１／４波長板は、位相差等の光学特性の制
御を目的に２層以上の位相差層を積層したものであって
もよい。ちなみに波長５５０nmの光等の単色光に対して
１／４波長板として機能する位相差層と他の位相差特性
を示す位相差層、例えば１／２波長板として機能する位
相差層とを重畳する方式などにより可視光域等の広い波
長範囲で１／４波長板として機能するものを得ることが
できる。

【００１７】コレステリック液晶層と１／４波長板の間
に介在させる光拡散層は、コレステリック液晶層による
反射光又は／及び透過光を平準化して１／４波長板に供
給することを目的とする。これにより上記したように斜
視方向の色ムラを抑制することができる。従って光拡散
層を介した１／４波長板の配置は、コレステリック液晶
層の片側又は両側に行うことができる。

【００１８】本発明においては、前記の平準化による正
面方向における光量の低減による正面方向の輝度低下の
抑制と斜視方向の着色化や色ムラの抑制との両立性、ひ
いては正面及び斜視の広い視野角で色ムラのない高輝度
で表示品位に優れる液晶表示装置を得る点などより、平
均ヘイズが６０〜９０％、就中６５〜８５％で、全光線
透過率が８５％以上、就中９０％以上であり、面内にお
けるヘイズのバラツキが最大値と最小値の差に基づいて
６％以内、就中５％以内の光拡散層が好ましく用いう
る。

【００１９】光拡散層としては、例えばサンドブラスト
方式やエンボス加工方式等の粗面化方式、透明粒子含有
の樹脂コート方式などの適宜な方式にて透明基材の表面
に微細凹凸構造を付与したものの如き光拡散シートなど
の従来に準じた適宜な方式で形成したものも用いうる
が、好ましく用いうるものは感圧接着性を示すものであ
る。これによればその光拡散層を介しコレステリック液
晶層と１／４波長板を接着して積層一体化でき、別個の
接着層の付設を省略できて薄型化を図りうる利点があ
る。

【００２０】前記の感圧接着性を示す光拡散層は、例え
ば粘着層に透明粒子を含有させる方式などにより形成す
ることができる。その粘着層の形成には、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
マーをベースポリマーとする粘着剤などの適宜な粘着性
物質を用いうる。

【００２１】就中アクリル系粘着剤の如く光学的透明性
や耐候性、耐熱性等に優れて熱や湿度の影響で浮きや剥
がれ等を生じにくいものが好ましく用いうる。そのアク
リル系粘着剤の例としては、メチル基やエチル基やブチ
ル基等の炭素数が２０以下のアルキル基を有する（メ
タ）アクリル酸のアルキルエステルと、（メタ）アクリ
ル酸や（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等の改良成
分からなるアクリル系モノマーを、ガラス転移温度が０
℃以下となる組合せにて共重合してなる、重量平均分子
量が１０万以上のアクリル系重合体をベースポリマーと
するものなどがあげられるが、これに限定されない。

【００２２】また粘着層に含有させる透明粒子として
は、例えば平均粒径が０．５〜２０μmのシリカやアル
ミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウ
ム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等からなる、導電
性のこともある無機系粒子、架橋又は未架橋のポリマー
等からなる有機系粒子などの１種又は２種以上が用いう
る。透明粒子の使用量は、粘着剤（固形分）１００重量
部あたり２〜５０重量部、就中５〜２５重量部が一般的
であるが、これに限定されない。

【００２３】光拡散性の粘着層による接着積層は、コレ
ステリック液晶層ないしその透明基材又は／及び１／４
波長板における接着面の必要な箇所に粘着層を付設する
ことにより行いうるが、その付設は例えば透明粒子含有
の粘着剤の液を流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式
で直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上
に粘着層を形成してそれを移着する方式などの適宜な方
式にて行うことができる。

【００２４】粘着層の厚さは、接着力や光拡散特性など
に応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μm、就
中５〜１００μm、特に１０〜５０μmとされる。粘着層
は透明粒子含有層の片面又は両面に透明粒子を含有しな
い層を設けたものなどの如く異種粘着剤の重畳層として
形成することもできる。

【００２５】偏光部材には、必要に応じ図例の如く偏光
板４を設けることもできる。偏光板を設ける場合には通
常、図例の如くコレステリック液晶層１の片側のみに光
拡散層２を介して１／４波長板３を設け、その１／４波
長板を介して偏光板４が設けられる。かかる偏光板は、
液晶表示等を達成するための直線偏光を得ることを目的
とし、その偏光板には所定偏光軸の直線偏光を透過して
他の光は吸収する適宜なものを用いることができその種
類について特に限定はない。

【００２６】一般には偏光フィルムやその片面又は両面
を透明保護層で保護したものなどが用いられる。ちなみ
にその偏光フィルムの例としては、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処理したもの、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のフィルムなどがあげられ
る。

【００２７】また偏光フィルムの片面又は両面に必要に
応じて設ける透明保護層は、上記の透明基材で例示した
ポリマーなどにて形成することができる。就中、透明性
や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリマ
ーからなる透明保護層が好ましい。透明保護層は、ポリ
マー液の塗布方式やフィルムとしたものの接着積層方式
などの適宜な方式で形成することができる。

【００２８】上記においてコレステリック液晶層１や光
拡散層２、１／４波長板３や必要に応じての偏光板４
は、単に重ね置いたものであってもよいが好ましくは光
軸のズレ防止による品質の安定化や液晶表示装置の組立
効率の向上などを目的に粘着層等の接着層を介して積層
一体化したものである。なお偏光部材の外表面には必要
に応じ液晶セル等の他部材との接着を目的とした粘着層
を設けることもでき、その粘着層が表面に露出する場合
には実用に供するまでの間、汚染防止等の保護を目的に
その表面をセパレータなどで仮着カバーしておくことも
できる。

【００２９】本発明による偏光部材は、従来に準じた各
種の用途に用いうる。特に輝度の向上等を目的とした液
晶表示装置の形成に好ましく用いうる。その液晶表示装
置は、例えば図例の如く偏光部材をその１／４波長板３
ないし偏光板４の側を介して液晶セル５の一方に配置す
ると共に液晶セルの他方に偏光板４１を配置して、それ
を面光源８（バックライト）の上に偏光部材（コレステ
リック液晶層１）が面光源８の側となるように配置する
方式などにより形成することができる。なお図例では面
光源８の上に光拡散シート７と集光シート６を介して液
晶表示装置が配置されている。

【００３０】前記図例の面光源８は、ホルダ８３で包囲
した光源８２を側面に配置した導光板８１の底面に反射
層９を設けてなるサイドライト型のものよりなり、その
上方の集光シート６は、プリズムシートからなる。図例
の液晶表示装置によれば、面光源８による出射光が光拡
散シート７で拡散され集光シート６で光路制御されて偏
光部材のコレステリック液晶層１に入射し、反射光と透
過光に分離されてその透過円偏光が光拡散層２を介し拡
散されて１／４波長板３に入射し、それを介し直線偏光
化されて偏光板４を吸収ロスの少ない状態で通過し液晶
セル５に入射して、視認側の偏光板４１を介して表示光
が出射される。

【００３１】前記においては偏光板４による吸収ロスが
少ないこと、及びコレステリック液晶層１による反射光
が導光板下面側の反射層９で反転しコレステリック液晶
層に再入射して透過し、その反射光の利用で光の利用効
率が向上することなどにより液晶表示装置の輝度を向上
させることができる。

【００３２】液晶表示装置の形成に際しては、任意な液
晶セルを用いることができ、例えば薄膜トランジスタ型
に代表されるアクティブマトリクス駆動型のもの、ＴＮ
型やＳＴＮ型に代表される単純マトリクス駆動型のも
の、カラーフィルタを付設したものなどの適宜なタイプ
の液晶セルを使用して種々の液晶表示装置を形成するこ
とができる。

【００３３】また液晶表示装置の形成に際しては図例の
如く、視認側の偏光板４１や光拡散シート７、プリズム
シートやレンズシート等の集光シート６、バックライト
８などの、液晶表示装置の形成に用いられる適宜な部品
の１種又は２種以上を適宜な位置に配置でき、補償用位
相差板の如き他の光学シートなども配置することができ
る。

【００３４】前記した視認側の偏光板４１には、上記の
偏光部材で例示したものなどの適宜なものを用いること
ができ、必要に応じその視認側表面に防眩層や反射防止
層などを設けることができる。防眩層は、表面で反射す
る外光を散乱させて、また反射防止層は外光の表面反射
を抑制して、表面反射光がギラツキ等として表示装置透
過光の視認を害することの防止などを目的に施されるも
のである。従って防眩層と反射防止層は、その両方を設
けて表面反射光による視認阻害防止のより向上を図るこ
ともできる。

【００３５】防眩層や反射防止層については、特に限定
はなく前記の機能を示す適宜なものとして形成すること
ができる。ちなみに防眩層は、上記の光拡散層に準じて
光散乱反射性の微細凹凸構造を付与することにより形成
することができる。また反射防止層は、真空蒸着方式や
イオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸
着方式やメッキ方式、ゾルゲル方式などの適宜なコート
方式による例えば屈折率の異なる無機酸化物の多層コー
ト膜やフッ素系化合物等の低屈折材料のコート膜等から
なる干渉膜などにより形成することができる。

【００３６】一方、前記の補償用位相差板は、液晶セル
による位相差の補償による視認特性の向上等を目的に必
要に応じて用いられ通例、光入射側又は／及び視認側の
偏光板と液晶セルの間に配置される。その配置に際して
は、偏光部材や視認側の偏光板と予め積層一体化して用
いることもできる。補償用位相差板としては、適宜な位
相差を有する上記の１／４波長板に準じた複屈折性フィ
ルムや配向液晶層などを用いることができ、位相差等の
光学特性の制御を目的に２層以上の位相差層を積層した
ものであってもよい。

【００３７】

【実施例】例１ 厚さ４０μmの三酢酸セルロースフィルムの上にラビン
グ配向膜を介しコレステリック液晶ポリマーを重畳塗布
し配向処理してなる反射中心波長が７６０nm、６５０n
m、５５０nm又は４３０nmの４層構造からかるコレステ
リック液晶層の上にシリコーン樹脂微粒子含有のアクリ
ル系粘着層を介し、面内及び厚さ方向の主屈折率をそれ
ぞれｎx、ｎy、ｎzとしたとき、式：（ｎx−ｎz）／
（ｎx−ｎy）で定義されるＮｚが−１．５の１／４波長
板を接着し、更にその１／４波長板の上にアクリル系粘
着層を介し偏光板を接着積層して偏光部材を得た。前記
のシリコーン樹脂微粒子含有のアクリル系粘着層は、ヘ
イズの最大値が８２％、最小値が７８％、平均が８０％
であり、全光線透過率が９４％のものである。

【００３８】次に市販のＴＦＴ液晶セルの光入射側に、
前記の偏光部材をその偏光板側を介しアクリル系粘着層
にて接着し、セルの他面にアクリル系粘着層を介し視認
側の偏光板を接着して液晶表示ユニットを形成し、それ
を下面に反射層を有するサイドライト型導光板からなる
バックライト上に偏光部材側がライト側となるように配
置して液晶表示装置を得た。

【００３９】例２ 偏光部材に代えて偏光板のみを用いたほかは例１に準じ
て液晶表示装置を得た。

【００４０】例３ シリカ含有のアクリル系粘着層に代えて、シリコーン樹
脂微粒子を含有しないアクリル系粘着層を用いたほかは
例１に準じて液晶表示装置を得た。

【００４１】例４ 平均ヘイズが９２％で全光線透過率も９２％のシリコー
ン樹脂微粒子含有アクリル系粘着層としたほかは例１に
準じて液晶表示装置を得た。

【００４２】例５ ヘイズの最大値が８４％、最小値が７６％、平均が８０
％で全光線透過率が９４％のシリコーン樹脂微粒子含有
アクリル系粘着層としたほかは例１に準じて液晶表示装
置を得た。

【００４３】評価試験 例１〜５で得た液晶表示装置の輝度と斜視方向の色ムラ
を調べた。その例２を基準とした場合の比較結果を次表
に示した。 例１ 例２ 例３ 例４ 例５ 輝度向上率（％） １５２ １００ １５３ １３５ １５２ 斜視色ムラ なし なし あり なし あり

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置（偏光部材）例の断面図

【符号の説明】

１：コレステリック液晶層 ２：光拡散層 ３：１
／４波長板 ４，４１：偏光板 ５：液晶セル ８：面
光源

フロントページの続き (72)発明者 川本 育郎 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 BA42 BB03 BB44 BB49 BB52 BB63 BC04 BC22 2H091 FA07X FA07Z FA11X FA11Z FA31X FA31Z FD06 GA17 JA10 LA16 LA19 LA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グランジャン配向のコレステリック液晶
   層の片側又は両側に光拡散層を介して少なくとも１／４
   波長板を設けてなることを特徴とする偏光部材。
2. 【請求項２】 請求項１において、コレステリック液晶
   層の片側のみに設けた１／４波長板を介して偏光板を有
   する偏光部材。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、光拡散層が平
   均ヘイズ６０〜９０％、全光線透過率８５％以上のもの
   である偏光部材。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、光拡散層が感圧
   接着性を示すものである偏光部材。
5. 【請求項５】 請求項１〜４において、光拡散層が面内
   におけるヘイズの最大値と最小値の差が６％以内のもの
   である偏光部材。
6. 【請求項６】 請求項１〜５に記載の偏光部材を用いて
   なることを特徴とする液晶表示装置。