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JP2002031717A - 円偏光板および液晶表示装置 - Google Patents

円偏光板および液晶表示装置

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Publication number
JP2002031717A
JP2002031717A JP2000214556A JP2000214556A JP2002031717A JP 2002031717 A JP2002031717 A JP 2002031717A JP 2000214556 A JP2000214556 A JP 2000214556A JP 2000214556 A JP2000214556 A JP 2000214556A JP 2002031717 A JP2002031717 A JP 2002031717A
Authority
JP
Japan
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liquid crystal
polarizing plate
film
circularly polarizing
display device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000214556A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Kamisaka
哲也 上坂
Eiji Yoda
英二 依田
Takehiro Toyooka
武裕 豊岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Mitsubishi Oil Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Mitsubishi Oil Corp filed Critical Nippon Mitsubishi Oil Corp
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Priority to KR1020037000508A priority patent/KR100849300B1/ko
Priority to AT01947825T priority patent/ATE545057T1/de
Priority to US10/333,323 priority patent/US6977700B2/en
Priority to PCT/JP2001/005815 priority patent/WO2002006863A1/ja
Priority to CNB018142044A priority patent/CN100385270C/zh
Priority to EP01947825A priority patent/EP1312945B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な円偏光特性を有する円偏光板、および
透過モードにおいて表示が明るく、高コントラストであ
り、視野角依存性の少ない半透過型液晶表示装置を提供
する。 【解決手段】 偏光板および可視光域で略４分の１波長
の位相差を有する光学異方素子から少なくとも構成され
る円偏光板であって、前記光学異方素子がネマチックハ
イブリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少な
くとも構成されることを特徴とする円偏光板、および該
円偏光板を有する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、円偏光板およびこ
れを備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置はその薄型軽量な特
徴を大きく活かせることができる携帯型情報端末機器の
ディスプレイとしての市場拡大の期待が高まっている。
携帯型電子機器は通常バッテリー駆動であるがために消
費電力を抑えることが重要な課題となっている。そのた
め、携帯型用途の液晶表示装置等としては、電力消費が
大きいバックライトを使用しない、若しくは、常時使用
しないで済み、低消費電力化、薄型化、軽量化が可能で
ある反射型液晶表示装置が特に注目されている。反射型
液晶表示装置としては、液晶セルを１対の偏光板で挟
み、さらに外側に反射板を配置した偏光板２枚型の反射
型液晶表示装置が、白黒表示用として広く使用されてい
る。さらに最近では、液晶層を偏光板と反射板で挟んだ
偏光板１枚型の反射型液晶表示装置が偏光板２枚型より
も原理的に明るくカラー化も容易なことから、提案、実
用化されている（T.Soneharaら、JAPAN DISPLAY,192(19
89)。しかしながら、これら反射型液晶表示装置は、通
常、外光を利用して表示を行うため、暗い環境下で用い
る場合には表示が見えにくくなるという欠点を有する。
【０００３】この問題を解決する技術として、特開平１
０−２０６８４６号公報記載のように、偏光板１枚型の
反射型液晶表示装置においては、反射板の代わりに入射
光の一部を透過する性質を持つ半透過反射板を使用し、
かつバックライトを備えた半透過反射型液晶表示装置が
提案されている。この場合、バックライト非点灯の状態
では外光を利用した反射型（反射モード）として、暗い
環境ではバックライトを点灯させた透過型（透過モー
ド）として使用することができる。この偏光板１枚型の
半透過反射型液晶表示装置では、透過モードにおいては
半透過反射層を通して液晶セルに略円偏光を入射させる
必要があることから、１枚または複数枚のポリカーボネ
ートに代表される高分子延伸フィルムと偏光板からなる
円偏光板を半透過反射層とバックライトの間に配置させ
る必要がある。しかしながら、透過モードのＴＮ−ＬＣ
Ｄにおいては、液晶分子の持つ屈折率異方性のため斜め
から見たときに表示色が変化するあるいは表示コントラ
ストが低下するという視野角の問題が本質的に避けられ
ず、高分子延伸フィルムを用いた円偏光板では、この視
野角拡大は本質的に難しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好な円偏
光特性を有する円偏光板、および透過モードにおいて表
示が明るく、高コントラストであり、視野角依存性の少
ない半透過型液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、偏光
板および可視光域で略４分の１波長の位相差を有する光
学異方素子から少なくとも構成される円偏光板であっ
て、前記光学異方素子がネマチックハイブリッド配向構
造を固定化した液晶フィルムから少なくとも構成される
ことを特徴とする円偏光板に関する。また本発明は、前
記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状態においてネマチ
ックハイブリッド配向させ、その状態から冷却すること
により該配向をガラス固定化した液晶フィルムである前
記円偏光板に関する。また本発明は、前記液晶フィルム
が、液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッ
ド配向させ、光または熱による架橋反応により該配向を
固定化した液晶フィルムである前記円偏光板に関する。
また本発明は、前記光学異方素子が、ネマチックハイブ
リッド配向構造を固定化した液晶フィルムおよび延伸フ
ィルムから少なくとも構成されることを特徴とする前記
円偏光板に関する。
【０００６】また本発明は、前記円偏光板を有すること
を特徴とする液晶表示装置に関する。また本発明は、電
極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持した液晶セル
と、該液晶セルの観察者側に配置された偏光板と、前記
偏光板と前記液晶セルの間に配置される少なくとも１枚
の位相差補償板と、観察者から見て前記液晶層よりも後
方に設置された半透過反射層を少なくとも備える半透過
反射型液晶表示装置であって、観察者から見て前記半透
過反射層よりも後方に少なくとも前記円偏光板を有する
ことを特徴とする半透過型液晶表示装置に関する。また
本発明は、ツイステッドネマチックモードを用いたこと
を特徴とする前記半透過型液晶表示装置に関する。また
本発明は、スーパーツイステッドネマチックモードを用
いたことを特徴とする前記半透過型液晶表示装置に関す
る。さらに本発明は、ＨＡＮモードを用いたことを特徴
とする前記半透過型液晶表示装置に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の円偏光板は、偏光板およ
び可視光域で略４分の１波長の位相差を有する光学異方
素子から少なくとも構成される。前記偏光板は、本発明
の目的が達成し得るものであれば特に制限されず、液晶
表示装置に用いられる通常のものを適宜使用することが
できる。具体的には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
や部分アセタール化ＰＶＡのようなＰＶＡ系やエチレン
−酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物等からなる親水性
高分子フィルムに、ヨウ素および／または２色性色素を
吸着して延伸した偏光フィルム、ＰＶＡの脱水処理物や
ポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物のようなポリエン配向フ
ィルムなどからなる偏光フィルムを使用することができ
る。また、反射型の偏光フィルムも使用することができ
る。
【０００８】前記偏光板は、偏光フィルム単独で使用し
ても良いし、強度向上、耐湿性向上、耐熱性の向上等の
目的で偏光フィルムの片面または両面に透明保護層等を
設けたものであっても良い。透明保護層としては、ポリ
エステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチッ
クフィルムを直接または接着層を介して積層したもの、
樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ系等の光硬化型樹
脂層などが挙げられる。これら透明保護層を偏光フィル
ムの両面に被覆する場合、両側に同じ保護層を設けても
良いし、また異なる保護層を設けても良い。
【０００９】本発明の円偏光板を構成する光学異方素子
は、少なくとも１枚のネマチックハイブリッド配向構造
を固定化した液晶フィルムから構成され、可視光域で略
４分の１波長の位相差を有する素子である。前記液晶フ
ィルムにおいて固定化されているネマチックハイブリッ
ド配向構造としては、液晶フィルムの一方のフィルム界
面付近において液晶分子のダイレクターとフィルム平面
との成す角度が絶対値として通常６０゜〜９０゜、好ま
しくは８０゜〜９０゜であり、当該フィルム面の反対の
フィルム界面付近においては当該角度が絶対値として通
常０〜５０゜、好ましくは０〜３０゜であることが望ま
しい。また、当該配向構造における平均チルト角として
は、絶対値として通常５゜〜３５゜、好ましくは７゜〜
３３゜、さらに好ましくは１０゜〜３０゜、最も好まし
くは１３゜〜２７゜である。平均チルト角が、上記範囲
から外れた場合、円偏光板として液晶表示装置に備えた
際にコントラスト低下等の恐れがある。ここで平均チル
ト角とは、液晶フィルムの膜厚方向における液晶分子の
ダイレクターとフィルム平面との成す角度の平均値を意
味するものであり、当該角度は、クリスタルローテーシ
ョン法を応用して求めることができる。なお前記液晶フ
ィルムは、上記の如き液晶分子のダイレクターがフィル
ム膜厚方向のすべての場所において異なる角度を向いた
ネマチックハイブリッド配向構造を固定化したものであ
ることから、フィルムという構造体として見た場合、も
はや光軸は存在しない。
【００１０】また前記液晶フィルムのリターデーション
値としては、円偏光板として備えられる液晶表示装置の
方式や種々の光学パラメーターに依存することから一概
には言えないが、５５０ｎｍの単色光に対して、通常１
０ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜４００ｎ
ｍ、さらに好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲であ
る。リターデーション値が１０ｎｍ未満の場合、円偏光
板として液晶表示装置に備えた際に十分な視野角拡大効
果を得ることができない恐れがある。また６００ｎｍよ
り大きい場合には、円偏光板として液晶表示装置に備え
た際、斜めから見たときに不必要な色付きが生じる恐れ
がある。なお、ここでいうリターデーション値とは、液
晶フィルムの法線方向から見た場合の面内の見かけのリ
ターデーション値である。すなわちネマチックハイブリ
ッド配向構造を固定化した液晶フィルムでは、ダイレク
ターに平行な方向の屈折率（ｎe）と垂直な方向の屈折
率（ｎo）が異なっていることから、ｎeからｎoを引い
た値を見かけ上の複屈折率とし、当該複屈折率とフィル
ム絶対膜厚との積として当該リターデーション値は与え
られる。通常、このリターデーション値は、エリプソメ
トリー等の偏光光学測定によって容易に求めることがで
きる。
【００１１】さらに前記液晶フィルムの膜厚は、円偏光
板として備えられる液晶表示装置の方式や種々の光学パ
ラメーターに依存することから一概には言えないが、通
常０．２μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μ
ｍ、さらに好ましくは０．５μｍ〜２μｍである。膜厚
が０．２μｍより薄い場合、十分な視野角拡大効果を得
ることができない恐れがある。また１０μｍを越える
と、液晶表示装置が不必要に色付く恐れがある。
【００１２】前記液晶フィルムは、ネマチック液晶性を
示す液晶材料を液晶状態においてネマチックハイブリッ
ド配向させた後、その配向構造を、液晶材料の諸物性に
応じて、例えば光架橋、熱架橋または冷却といった方法
で固定化することによって得ることができる。前記の液
晶材料としては、ネマチック液晶性を示す液晶材料であ
れば特に制限されず、各種の低分子液晶物質、高分子液
晶物質、またはこれらの混合物を当該材料とすることが
できる。液晶物質の分子形状は、棒状であるか円盤状で
あるかを問わず、例えば、ディスコチックネマチック液
晶性を示すディスコチック液晶も使用することができ
る。さらにこれらの混合物を液晶材料として使用する際
には、当該材料で最終的に所望するネマチックハイブリ
ッド配向構造を形成することができ、しかも、その配向
構造を固定化できるものであれば、当該材料の組成や組
成比等に何ら制限はない。例えば、単独もしくは複数種
の低分子および／または高分子の液晶物質と、単独もし
くは複数種の低分子および／または高分子の非液晶性物
質や各種添加剤とからなる混合物を液晶材料として使用
することもできる。
【００１３】前記低分子液晶物質としては、シッフ塩基
系、ビフェニル系、ターフェニル系、エステル系、チオ
エステル系、スチルベン系、トラン系、アゾキシ系、ア
ゾ系、フェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、シク
ロヘキシルシクロヘキサン系、トリメシン酸系、トリフ
ェニレン系、トルクセン系、フタロシアニン系、ポルフ
ィリン系分子骨格を有する低分子液晶化合物、またはこ
れら化合物の混合物等が挙げられる。
【００１４】高分子液晶物質としては、各種の主鎖型高
分子液晶物質、側鎖型高分子液晶物質、またはこれらの
混合物等を用いることができる。主鎖型高分子液晶物質
としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリカーボ
ネート系、ポリイミド系、ポリウレタン系、ポリベンズ
イミダゾール系、ポリベンズオキサゾール系、ポリベン
ズチアゾール系、ポリアゾメチン系、ポリエステルアミ
ド系、ポリエステルカーボネート系、ポリエステルイミ
ド系の高分子液晶、またはこれらの混合物等が挙げられ
る。これらの中でも液晶性を与えるメソゲン基とポリメ
チレン、ポリエチレンオキサイド、ポリシロキサン等の
屈曲鎖とが交互に結合した半芳香族系ポリエステル系高
分子液晶や、屈曲鎖のない全芳香族系ポリエステル系高
分子液晶が本発明では望ましい。
【００１５】また、側鎖型高分子液晶物質としては、ポ
リアクリレート系、ポリメタクリレート系、ポリビニル
系、ポリシロキサン系、ポリエーテル系、ポリマロネー
ト系、ポリエステル系等の直鎖状又は環状構造の骨格鎖
を有する物質に側鎖としてメソゲン基が結合した高分子
液晶、またはこれらの混合物等が挙げられる。これらの
中でも、骨格鎖に屈曲鎖からなるスペーサーを介して液
晶性を与えるメソゲン基が結合した側鎖型高分子液晶
や、主鎖および側鎖の両方にメソゲンを有する分子構造
の当該高分子液晶が本発明では望ましい。
【００１６】前記液晶フィルムを調製するに際し、液晶
状態において形成した配向構造を熱架橋や光架橋で固定
化する場合には、液晶材料中に熱・光架橋反応等によっ
て反応しうる官能基または部位を有している各種液晶物
質を当該材料とすることが望ましい。架橋反応しうる官
能基としては、例えば、アクリル基、メタクリル基、ビ
ニル基、ビニルエーテル基、アリル基、アリロキシ基、
グリシジル基等のエポキシ基、イソシアネート基、イソ
チオシアネート基、アゾ基、ジアゾ基、アジド基、ヒド
ロキシル基、カルボキシル基、低級エステル基などが挙
げられ、特にアクリル基、メタクリル基が望ましい。ま
た架橋反応しうる部位としては、マレイミド、マレイン
酸無水物、ケイ皮酸およびケイ皮酸エステル、アルケ
ン、ジエン、アレン、アルキン、アゾ、アゾキシ、ジス
ルフィド、ポリスルフィドなどの分子構造を含む部位が
挙げられる。これら架橋基および架橋反応部位は、液晶
材料を構成する各種液晶物質自身に含まれていてもよい
が、架橋性基または部位をもつ非液晶性物質を別途液晶
材料に添加しても良い。
【００１７】本発明の円偏光板を構成する光学異方素子
は、上記の如きネマチックハイブリッド配向構造を固定
化した液晶フィルムから少なくとも構成される。ここで
当該液晶フィルム単独を当該素子として使用することも
可能であるが、液晶フィルムの強度や耐性向上のために
液晶フィルムの片面または両面を透明保護層で被覆した
形態で円偏光板を構成することもできる。透明保護層と
しては、ポリエステルやトリアセチルセルロース等の透
明プラスチックフィルムを直接または粘接着剤を介して
積層したもの、樹脂の塗布層、アクリル系やエポキシ系
等の光硬化型樹脂層等が挙げられる。これら透明保護層
を液晶フィルムの両面に被覆する場合、両側に同じ保護
層を設けても良いし、また異なる保護層を設けても良
い。また、偏光板に直接液晶フィルムを形成し、そのま
ま本発明の円偏光板とすることもできる。例えばポリエ
ステルやトリアセチルセルロース等の透明プラスチック
フィルムに液晶フィルムを積層した後、偏光フィルムと
一体化することにより、偏光フィルム／透明プラスチッ
クフィルム／光学異方素子（液晶フィルム）や偏光フィ
ルム／光学異方素子（液晶フィルム）／透明プラスチッ
クフィルムといった構成の円偏光板とすることができ
る。
【００１８】また本発明の円偏光板を構成する光学異方
素子は、ネマチックハイブリッド配向構造を固定化した
液晶フィルムと延伸フィルムとから構成してもよい。延
伸フィルムとしては、一軸性または二軸性を示すような
媒質で、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタク
リレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶ
Ａ）等の各種高分子延伸フィルムを挙げることができ
る。これら延伸フィルムと液晶フィルムとから構成され
る光学異方素子を偏光板と組み合わせることにより本発
明の円偏光板とすることもできる。なお光学異方素子を
構成する液晶フィルム、延伸フィルムは、それぞれ一枚
または複数枚用いて当該素子を構成することができる。
【００１９】本発明の円偏光板は、以上説明した偏光板
と光学異方素子とから少なくとも構成される。円偏光板
の厚みとしては、当該円偏光板が備えられる液晶表示装
置の各種光学パラメーターや、要求される表示品位によ
って液晶フィルム単独または液晶フィルムと延伸フィル
ムとの積層体を光学異方素子として構成するために一概
には言えないが、通常６００μｍ以下、好ましくは５０
０μｍ以下、より好ましくは４００μｍ以下、さらに好
ましくは３００μｍ以下である。また本発明の円偏光板
は、偏光板と光学異方素子の他に、保護層、反射防止
層、防眩処理層、ハードコート層、粘接着剤層、光拡散
層、光拡散性粘接着剤層等を１層または複数層含んでい
てもよい。
【００２０】なお本発明の円偏光板の光学異方素子を構
成する液晶フィルムは、ネマチックハイブリッド配向構
造を固定化したフィルムであることから、当該フィルム
の上下は光学的に等価ではない。したがって円偏光板と
して、液晶フィルムのどちらのフィルム面を偏光板側に
するのかによって、その円偏光板としての光学特性が異
なる。本発明は液晶フィルムのどちらのフィルム面を偏
光板側にするのか限定しないが、円偏光板に要求される
光学特性、また当該円偏光板を備える液晶表示装置に要
求される表示特性等を考慮して、本発明の円偏光板を製
造することが望ましい。
【００２１】本発明の液晶表示装置は、前記円偏光板を
少なくとも有する。液晶表示装置は一般的に、偏光板、
液晶セル、および必要に応じて位相差補償板、反射層、
光拡散層、バックライト、フロントライト、光制御フィ
ルム、導光板、プリズムシート等の部材から構成される
が、本発明においては前記円偏光板を使用することを必
須とする点を除いて特に制限は無い。また前記円偏光板
の使用位置は特に制限はなく、また、１カ所でも複数カ
所でも良い。液晶セルとしては特に制限されず、電極を
備える一対の透明基板で液晶層を狭持したもの等の一般
的な液晶セルが使用できる。液晶セルを構成する前記透
明基板としては、液晶層を構成する液晶性を示す材料を
特定の配向方向に配向させるものであれば特に制限はな
い。具体的には、基板自体が液晶を配向させる性質を有
していている透明基板、基板自体は配向能に欠けるが、
液晶を配向させる性質を有する配向膜等をこれに設けた
透明基板等がいずれも使用できる。また、液晶セルの電
極は、公知のものが使用できる。通常、液晶層が接する
透明基板の面上に設けることができ、配向膜を有する基
板を使用する場合は、基板と配向膜との間に設けること
ができる。前記液晶層を形成する液晶性を示す材料とし
ては、特に制限されず、各種の液晶セルを構成し得る通
常の各種低分子液晶物質、高分子液晶物質およびこれら
の混合物が挙げられる。また、これらに液晶性を損なわ
ない範囲で色素やカイラル剤、非液晶性物質等を添加す
ることもできる。
【００２２】前記液晶セルは、前記電極基板および液晶
層の他に、後述する各種の方式の液晶セルとするのに必
要な各種の構成要素を備えていても良い。前記液晶セル
の方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＳＴ
Ｎ（SuperTwisted Nematic）方式、ＥＣＢ（Electrical
ly Controlled Birefringence）方式、ＩＰＳ（In-Plan
e Switching）方式、ＶＡ（Vertical Alignment）方
式、ＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）
方式、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）方式、ＡＳＭ
（Axially Symmetric Aligned Microcell）方式、ハー
フトーングレイスケール方式、ドメイン分割方式、ある
いは強誘電性液晶、反強誘電性液晶を利用した表示方式
等の各種の方式が挙げられる。また、液晶セルの駆動方
式も特に制限はなく、ＳＴＮ−ＬＣＤ等に用いられるパ
ッシブマトリクス方式、並びにＴＦＴ(Thin Film Trans
istor)電極、ＴＦＤ(Thin Film Diode)電極等の能動電
極を用いるアクティブマトリクス方式、プラズマアドレ
ス方式等のいずれの駆動方式であっても良い。
【００２３】前記液晶表示装置に用いる位相差補償板と
しては、透明性と均一性に優れたものであれば特に制限
されないが、高分子延伸フィルムや、液晶からなる光学
補償フィルムが好ましく使用できる。高分子延伸フィル
ムとしては、セルロース系、ポリカーボネート系、ポリ
アリレート系、ポリスルフォン系、ポリアクリル系、ポ
リエーテルスルフォン系、環状オレフィン系高分子等か
らなる１軸又は２軸位相差フィルムを例示することがで
きる。中でもポリカーボネート系がコスト面およびフィ
ルムの均一性から好ましい。また、ここで言う液晶から
なる光学補償フィルムとは、液晶を配向させてその配向
状態から生じる光学異方性を利用できるフィルムであれ
ば特に制限されるものではない。例えばネマチック液晶
やディスコチック液晶、スメクチック液晶等を利用した
各種光学機能性フィルム等、公知のものを使用すること
ができる。ここに例示した位相差補償板は、液晶表示装
置を構成するにあたり、１枚のみの使用でも良いし、複
数枚使用しても良い。また、高分子延伸フィルムと、液
晶からなる光学補償フィルムの両方を使用することもで
きる。
【００２４】前記反射層としては、特に制限されず、ア
ルミニウム、銀、金、クロム、白金等の金属やそれらを
含む合金、酸化マグネシウム等の酸化物、誘電体の多層
膜、選択反射を示す液晶又は、これらの組み合わせ等を
例示することができる。これら反射層は平面であっても
良く、また曲面であっても良い。さらに反射層は、凹凸
形状など表面形状に加工を施して拡散反射性を持たせた
もの、液晶セルの観察者側と反対側の前記電極基板上の
電極を兼備させたもの、反射層の厚みを薄くしたり、穴
をあける等の加工を施すことで光を一部透過させるよう
にした半透過反射層であっても良く、またそれらを組み
合わせたものであっても良い。
【００２５】前記光拡散層は、入射光を等方的あるいは
異方的に拡散させる性質を有するものであれば、特に制
限はない。例えば２種以上の領域からなり、その領域間
に屈折率差をもつものや、表面形状に凹凸を付けたもの
が挙げられる。前記２種以上の領域からなり、その領域
間に屈折率差をもつものとしては、マトリックス中にマ
トリックスとは異なる屈折率を有する粒子を分散させた
ものが例示される。前記拡散層はそれ自身が粘接着性を
有するものであっても良い。前記光拡散層の膜厚は、特
に制限されるものではないが、通常１０μｍ以上５００
μｍ以下であることが望ましい。また光拡散層の全光線
透過率は、５０％以上であることが好ましく、特に７０
％以上であることが好ましい。さらに当該光拡散層のヘ
イズ値は、通常１０〜９５％であり、好ましくは４０〜
９０％であり、さらに好ましくは６０〜９０％であるこ
とが望ましい。
【００２６】前記バックライト、フロントライト、光制
御フィルム、導光板、プリズムシートとしては、特に制
限されず公知のものを使用することができる。本発明の
液晶表示装置は、前記した構成部材以外にも他の構成部
材を付設することができる。例えば、カラーフィルター
を本発明の液晶表示装置に付設することにより、色純度
の高いマルチカラー又はフルカラー表示を行うことがで
きるカラー液晶表示装置を作製することができる。
【００２７】本発明における液晶表示装置としては、電
極を備える一対の透明基板で液晶層を狭持した液晶セル
と、該液晶セルの観察者側に配置された偏光板と、前記
偏光板と前記液晶セルの間に配置される少なくとも１枚
の位相差補償板と、観察者から見て前記液晶層よりも後
方に設置された半透過反射層を少なくとも備える半透過
反射型液晶表示装置であって、観察者から見て前記半透
過反射層よりも後方に前記円偏光板を有するものが特に
好ましい。このタイプの液晶表示装置では、円偏光板後
方にバックライトを設置することで反射モードと透過モ
ード両方の使用が可能となる。例えば液晶セルとしてＴ
Ｎ−ＬＣＤ方式のものを使用した場合、前記位相差補償
板として前記高分子延伸フィルムを２枚および／または
前記液晶からなる光学補償フィルムを１枚用いたもの
が、良好な表示を得ることができることから望ましい。
また前記液晶表示装置は、前記偏光板と液晶セルの間に
拡散層を設けるか、拡散反射性の半透過反射層を液晶セ
ルの電極に用いたものが良好な表示特性を与えることか
ら望ましいと言える。
【００２８】ＴＮ−ＬＣＤ方式の液晶セルのねじれ角と
しては、通常３０度以上８５度以下、好ましくは４５度
以上８０度以下、さらに好ましくは５５度以上７０度以
下のものが、本発明の円偏光板と組み合わせた際に良好
な表示特性を与えることから望ましいと言える。本発明
の円偏光板を各種液晶表示装置に備える際、その円偏光
板を構成する光学異方素子として用いられる液晶フィル
ムは、ネマチックハイブリッド配向構造を固定化したも
のであることから、当該フィルムの上下は光学的に等価
ではない。したがって液晶フィルムの上下どちらのフィ
ルム面を液晶セル側に配置するかによって、また液晶セ
ル等の光学パラメーターとの組合せによって表示性能が
異なる。本発明の半透過型液晶表示装置においては、円
偏光板を構成する液晶フィルムのどちらのフィルム面を
液晶セルに近接させるかを限定しないが、当該液晶セル
の光学パラメーターや要求される表示性能等を考慮し
て、本発明の円偏光板の構成ならびに液晶表示装置への
配置条件等を決定することが望ましい。
【００２９】さらに、本発明の円偏光板としての特性を
より発現させた半透過型液晶表示装置を得る為には、円
偏光板を構成する液晶フィルムのチルト方向（軸）と、
液晶セルのプレチルト方向（配向軸）との関係を考慮し
て配置することが望ましい。ここで液晶フィルムのチル
ト方向（軸）とは、図２に示すようにｂ面側から液晶フ
ィルムを通してｃ面を見た際に、液晶分子ダイレクター
とダイレクターのｃ面への投影成分が成す角度が鋭角と
なる方向で、かつ投影成分と平行な方向を意味する。ま
た通常、液晶セル層のセル界面では、駆動用低分子液晶
はセル界面に対して平行ではなく、ある角度をもって傾
いており、これを一般にプレチルト角と言うが、セル界
面の液晶分子のダイレクターとダイレクターの界面への
投影成分とが成す角度が鋭角である方向で、かつダイレ
クターの投影成分と平行な方向を本発明では液晶セルの
プレチルト方向（配向軸）と定義する。本発明の半透過
型液晶表示装置は、円偏光板を構成する液晶フィルムの
チルト方向（軸）と液晶セルのプレチルト方向（配向
軸）との成す角度を限定するものではないが、液晶セル
の光学パラメーターや要求される表示性能等を考慮し
て、本発明の円偏光板と液晶セルの軸配置を決定するこ
とが望ましい。
【００３０】
【発明の効果】本発明の円偏光板は広い視野角特性を有
しており、本発明の円偏光板を用いた半透過型液晶表示
装置は透過モードにおいて表示が明るく、高コントラス
トである。
【００３１】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。なお、本実施例におけるリターデーション
Δｎｄは特に断りのない限り波長５５０ｎｍにおける値
とする。
【００３２】実施例１ 膜厚方向の平均チルト角が１５度のネマチックハイブリ
ッド配向が固定化された膜厚１．３２μｍの液晶フィル
ム７を用いて円偏光板を作製し、図３に示したような配
置でＴＮ型の半透過反射型液晶表示装置を作製した。使
用した液晶セル４は、液晶材料としてＺＬＩ−１６９５
（メルク社製）を用い、セルパラメータはセルギャップ
３．５μｍ、ねじれ角６３度（左ねじれ）、プレチルト
角２度である。液晶セル４の表示面側（図の上側）に偏
光板１（厚み約１８０μｍ；住友化学（株）製ＳＱＷ−
８６２）を配置し、上側偏光板１と液晶セル４との間に
一軸延伸したポリカーボネートフィルムからなる位相差
補償板２及び３を配置し、偏光板とは反対側に半透過反
射板５を配置した。位相差補償板２の△ｎｄは略２８０
ｎｍ、位相差補償板３の△ｎｄは略１４０ｎｍであっ
た。この時、液晶セル４の配向軸４１から位相差補償板
２の遅相軸への角度θ２＝＋５８度、液晶セル４の配向
軸４１から位相差補償板３の遅相軸への角度θ３への角
度θ３＝＋１１８度とした。液晶セル４の配向軸４１か
ら上側偏光板１の吸収軸１１への角度θ１＝＋１３３度
とした。
【００３３】また、円偏光板９を観察者から見て液晶セ
ルの後方に配置した。円偏光板９は、下側偏光板８と一
軸延伸したポリカーボネートフィルム６（△ｎｄ＝略１
４０ｎｍ）とハイブリッドネマチック配向構造を固定化
した液晶フィルム７（△ｎｄ＝略２８０ｎｍ）からなる
が、液晶セル４の配向軸４１からポリカーボネートフィ
ルム６の遅相軸への角度θ６＝＋１５３度、液晶セル４
の配向軸４１から液晶フィルム７のチルト方向７１への
角度θ７＝＋３２度とした。液晶セル４の配向軸４１か
ら下側偏光板の吸収軸８１への角度θ８＝＋４７度とし
た。さらに、位相差補償板３と液晶セル４の間は光拡散
特性を有する粘着層（全光線透過率９０％、ヘイズ値８
０％）を配置した。
【００３４】上記ＴＮ型半透過反射型液晶表示装置の各
構成部材における角度θ１〜θ８の関係を図４と図５に
示す。図４において、液晶セル層４の、偏光板１側の面
上における配向方向４１と、円偏光板側の面上における
配向方向４２とは、角度θ４をなしている。位相差補償
板２の遅相軸の方向２１と、液晶セルの配向軸４１と
は、角度θ２をなしている。位相差補償板３の遅相軸の
方向３１と、液晶セル側の面上における配向軸の向き４
１とは、角度θ３をなしている。また、偏光板１の吸収
軸１１と、液晶セルの配向軸４１とは、角度θ１をなし
ている。図５において、円偏光板９中の液晶フィルム７
のチルト方向７１は、液晶セルの配向軸４１と角度θ７
をなし、ポリカーボネートフィルム６の光学軸６１と、
液晶セルの配向軸４１とは、角度θ６をなしている。偏
光板８の吸収軸８１は液晶セルの配向軸４１と角度θ８
をなしている。
【００３５】図６は、実施例１で得られた半透過型液晶
表示素子のバックライト点灯時（透過モード）の印加電
圧に対する透過率を示している。図７は、バックライト
点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの
透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比と
して、全方位からのコントラスト比を示している。図８
は、バックライト点灯時（透過モード）での、白表示０
Ｖから黒表示６Ｖまで８階調表示した時の左右方向での
透過率の視野角特性を示している。図９は、バックライ
ト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６
Ｖまで８階調表示した時の上下方向での透過率の視野角
特性を示している。図６の結果から、透過モードにおい
て明るく高コントラストの表示ができた。特に透過モー
ドにおいて良好な視野角特性を持っていることが分かっ
た。
【００３６】本実施例では、カラーフィルターの無い形
態で実験を行ったが、液晶セル中にカラーフィルターを
設ければ、良好なマルチカラー、またはフルカラー表示
ができることは言うまでもない。さらに本発明の円偏光
板を備えたＳＴＮモード方式、ＨＡＮモード方式の半透
過型液晶表示装置を作製したところ、それぞれのモード
方式において、良好な表示特性を有する液晶表示装置を
得ることができた。
【００３７】比較例１ 図３に示した配置において、液晶セル４のΔｎｄを略２
１０ｎｍ、位相差補償板２のΔｎｄを略２８０ｎｍ、位
相差補償板３のΔｎｄを略１４０ｎｍとし、ポリカーボ
ネート６は実施例１のもの（Δｎｄが略１４０ｎｍ）、
液晶フィルム７の代わりにポリカーボネート７（Δｎｄ
が略２８０ｎｍ）を用い、θ１＝＋１３３度、θ２＝＋
５８度、θ３＝＋１１８度、θ４＝＋６３度、θ６＝＋
１５３度、θ７＝＋３２度、θ８＝＋４７度とした以外
は、実施例１と同様の液晶表示装置を作製した。図１０
は、比較例１で得られた半透過型液晶表示素子のバック
ライト点灯時（透過モード）の印加電圧に対する透過率
を示している。図１１は、バックライト点灯時（透過モ
ード）での、白表示０Ｖ、黒表示６Ｖの透過率の比（白
表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位か
らのコントラスト比を示している。図１２は、バックラ
イト点灯時（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示
６Ｖまで８階調表示した時の左右方向での透過率の視野
角特性を示している。図１３は、バックライト点灯時
（透過モード）での、白表示０Ｖから黒表示６Ｖまで８
階調表示した時の左右方向での透過率の視野角特性を示
している。図１０の結果から、透過モードにおいて正面
特性では同様に明るく高コントラストの表示ができた。
【００３８】視野角特性について、実施例１と比較例１
を比較する。全方位の等コントラスト曲線を図７と図１
１で比較すると、円偏光板にハイブリッドネマチック構
造を持つ液晶フィルムを用いることにより、広い視野角
特性が得られていることが分かる。また、透過モードで
の欠点となる左右、上下方向の階調特性を図８、９と図
１２，１３で比較すると、円偏光板にハイブリッドネマ
チック構造を持つ液晶フィルムを用いることにより、反
転特性が改善されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶分子のチルト角及びツイスト角を説明する
ための概念図である。
【図２】補償素子を構成する液晶フィルムの配向構造の
概念図である。
【図３】実施例１を模式的に表した断面図である。
【図４】実施例における偏光板の吸収軸、液晶セルの配
向方向および液晶フィルムの遅相軸方向との角度関係を
示した平面図である。
【図５】実施例における偏光板の吸収軸、液晶セルの配
向方向および液晶フィルムの遅相軸方向との角度関係を
示した平面図である。
【図６】実施例１の電圧変化に対する透過率を示す図で
ある。
【図７】実施例１における半透過型液晶表示装置を全方
位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図８】実施例１における半透過型液晶表示装置を０Ｖ
から６Ｖまで８階調表示した時の左右方位の透過率の視
野角特性を示す図である。
【図９】実施例１における半透過型液晶表示装置を０Ｖ
から６Ｖまで８階調表示した時の上下方位の透過率の視
野角特性を示す図である。
【図１０】比較例１の電圧変化に対する色度の変化を示
す図である。
【図１１】比較例１における半透過型液晶表示装置を全
方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１２】比較例１における半透過型液晶表示装置を０
Ｖから６Ｖまで８階調表示した時の左右方位の透過率の
視野角特性を示す図である。
【図１３】比較例１における半透過型液晶表示装置を０
Ｖから６Ｖまで８階調表示した時の上下方位の透過率の
視野角特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 上側偏光板 ２、３ 位相差補償板 ４ 液晶セル ５ 半透過板 ６ 延伸フィルム ７ 液晶フィルム（または延伸フィルム） ８ 下側偏光板 ９ 円偏光板 １１ 上側偏光板１の吸収軸 ２１ 位相差補償板２の遅相軸 ３１ 位相差補償板３の遅相軸 ４１ 液晶セル４の上側の液晶分子配向方向 ４２ 液晶セル４の下側の液晶分子配向方向 ６１ 延伸フィルム６の光学軸 ７１ 液晶フィルム７のチルト方向（軸）または延伸フ
ィルム７の光学軸 ８１ 下側偏光板８の吸収軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 武裕 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日石三 菱株式会社中央技術研究所内 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA03 BA06 BA07 BA25 BA42 BB03 BB44 BB63 BB65 BC02 BC05 BC22 2H091 FA08Z FA11X FA11Z FA15Z FB02 FC22 FC23 HA07 HA10 LA19 LA20 5G435 AA02 BB12 BB15 BB16 CC12 FF03 FF05

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 偏光板および可視光域で略４分の１波長
    の位相差を有する光学異方素子から少なくとも構成され
    る円偏光板であって、前記光学異方素子がネマチックハ
    イブリッド配向構造を固定化した液晶フィルムから少な
    くとも構成されることを特徴とする円偏光板。
  2. 【請求項２】 前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状
    態においてネマチックハイブリッド配向させ、その状態
    から冷却することにより該配向をガラス固定化した液晶
    フィルムである請求項１記載の円偏光板。
  3. 【請求項３】 前記液晶フィルムが、液晶材料を液晶状
    態においてネマチックハイブリッド配向させ、光または
    熱による架橋反応により該配向を固定化した液晶フィル
    ムである請求項１記載の円偏光板。
  4. 【請求項４】 前記光学異方素子が、ネマチックハイブ
    リッド配向構造を固定化した液晶フィルムおよび延伸フ
    ィルムから少なくとも構成されることを特徴とする請求
    項１記載の円偏光板。
  5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項記載の円
    偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 電極を備える一対の透明基板で液晶層を
    狭持した液晶セルと、該液晶セルの観察者側に配置され
    た偏光板と、前記偏光板と前記液晶セルの間に配置され
    る少なくとも１枚の位相差補償板と、観察者から見て前
    記液晶層よりも後方に設置された半透過反射層を少なく
    とも備える半透過反射型液晶表示装置であって、観察者
    から見て前記半透過反射層よりも後方に少なくとも請求
    項１乃至４のいずれか１項記載の円偏光板を有すること
    を特徴とする半透過型液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 ツイステッドネマチックモードを用いた
    ことを特徴とする請求項６記載の半透過型液晶表示装
    置。
  8. 【請求項８】 スーパーツイステッドネマチックモード
    を用いたことを特徴とする請求項６記載の半透過型液晶
    表示装置。
  9. 【請求項９】 ＨＡＮモードを用いたことを特徴とする
    請求項６記載の半透過型液晶表示装置。
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