JP2002139623A - 光学シート、偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロスニコルに配置した偏光板間における光
軸からズレた方位で斜視しても光漏れを抑制しうる部材
を開発して広範囲な視野角でコントラストに優れ表示品
位の良好な垂直配向型の液晶表示装置を得ること。 【解決手段】 厚さ方向の屈折率をｎz、面内の屈折率
をｎx、ｎyとしたとき、│ｎx−ｎy│、│ｎx−ｎz│及
び│ｎz−ｎy│の各屈折率差が６／１０^４以下である透
明フィルム（１１、１３）の片面に、ｎx≒ｎy＞ｎzの
屈折率異方性を示し厚さが１０μm以下の透明層（１
２、１４）を有する光学シート、その光学シート（１）
と偏光フィルム（２）の積層体からなる偏光板及び垂直
配向型液晶セル（３）の両側に前記偏光板をその透明層
をセル側としてクロスニコルに配置してなる液晶表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、クロスニコルに配置した
偏光板間の光遮断を広範囲な方位角で達成できて、視野
角やコントラストに優れる良表示品位の垂直配向型液晶
表示装置を形成しうる光学シートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、クロスニコルに配置した偏光板間
において法線（正面）方向では透過軸と吸収軸が正常に
機能して光が遮断される場合においても、光軸に交差す
るズレ方位で視認すると光漏れが生じその視認の斜視角
度を大きくするほど漏れ光が徐々に強くなる問題点があ
った。かかる問題は、偏光板を液晶セルの両側に偏光子
と検光子の関係で機能するように配置して液晶表示装置
を形成した場合に、光軸からズレた方位で斜視すると光
漏れにより表示が低コントラスト化して表示品位が低下
する難点として表出する。

【０００３】従って、液晶分子がセル基板に対し水平配
向し透過時の複屈折で光漏れを生じて表示品位が低下し
やすいＴＮ型液晶セル等に対し、液晶分子がセル基板に
対し略垂直に配向して光が偏光面の変化を殆ど生じずに
透過するため、セルの両側に偏光板をクロスニコルに配
置することで外部電圧無印加の非駆動時にセル基板に垂
直な表示パネルの正面（法線）方向において光遮断が達
成され良好な黒表示が形成されやすい垂直配向型（Ｖ
Ａ）の液晶セルにあって、仮に特開昭６２−２１０４２
３号公報が教示するｎx＝ｎy＞ｎzの屈折率異方性を示
す位相差板で斜視による液晶セルの複屈折を補償したと
しても、前記した偏光板に基づく問題のため偏光板の光
軸からズレた方位で斜視すると光漏れを生じてコントラ
ストが低下する問題点があった。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、クロスニコルに配置し
た偏光板間における光軸からズレた方位で斜視しても光
漏れを抑制しうる部材を開発して、広範囲な視野角でコ
ントラストに優れ表示品位の良好な垂直配向型の液晶表
示装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、厚さ方向をＺ軸としてそ
の軸方向における屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の一
方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎx、Ｚ
軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における
屈折率をｎyとし、Ｘ軸が面内の最大屈折率方向とした
とき、│ｎx−ｎy│、│ｎx−ｎz│及び│ｎz−ｎy│の
各屈折率差が６／１０^４以下である透明フィルムの片面
に、ｎx≒ｎy＞ｎzの屈折率異方性を示し厚さが１０μm
以下の透明層を有することを特徴とする光学シートを提
供するものである。

【０００６】また本発明は、前記の光学シートと偏光フ
ィルムの積層体からなることを特徴とする偏光板、及び
垂直配向型液晶セルの両側に前記偏光板をその透明層を
セル側として有し、かつセル両側の前記偏光板がクロス
ニコルに配置され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。

【０００７】

【発明の効果】本発明の光学シートによれば、それを透
明保護層等に用いて偏光板を形成し、その偏光板を垂直
配向型の液晶セルの両側にクロスニコルに配置すること
で斜視による液晶セルの複屈折を補償しつつ、偏光板の
光軸方向では従来と同様に光を遮断し、光軸からズレた
方位でも光漏れを抑制して広範囲な視野角でコントラス
トに優れ表示品位の良好な垂直配向型の液晶表示装置を
形成することができる。また光学シートは、偏光フィル
ムの透明保護層として用いることができて偏光板や液晶
表示装置の薄型化を図ることができる。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明による光学シートは、厚さ方
向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎz、Ｚ軸
に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における
屈折率をｎx、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてそ
の軸方向における屈折率をｎyとし、Ｘ軸が面内の最大
屈折率方向としたとき、│ｎx−ｎy│、│ｎx−ｎz│及
び│ｎz−ｎy│の各屈折率差が６／１０^４以下である透
明フィルムの片面に、ｎx≒ｎy＞ｎzの屈折率異方性を
示し厚さが１０μm以下の透明層を有するものからな
る。その例を図１に示した。１が光学シートであり、１
１、１３が透明フィルム、１２、１４が透明層である。
なお図は、液晶表示装置としたものを示しており、２が
偏光フィルムで２１はその透明保護層、３が垂直配向型
の液晶セルである。

【０００９】透明フィルムとしては、厚さ方向をＺ軸と
してその軸方向における屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面
内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎ
x、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向に
おける屈折率をｎyとし、Ｘ軸を面内の最大屈折率方向
としたとき、│ｎx−ｎy│、│ｎx−ｎz│及び│ｎz−
ｎy│の各屈折率差が６／１０^４（０．０００６）以
下、好ましくは３／１０^４以下、特に１／１０^４以下の
ものが用いられる。

【００１０】前記の如く各軸方向の屈折率差が可及的に
小さくて等方性に優れ、複屈折による位相差の生じにく
い透明フィルムを用いることにより、クロスニコルに配
置した偏光板間の光軸方向とその光軸からズレた方位で
の光漏れを抑制して高度な光遮断を達成することができ
る。フィルム厚は、適宜に決定することができ、偏光フ
ィルムの透明保護層として用いる場合にはその保護効果
や薄型化等の点より通例、１０〜３００μm、就中２０
〜２００μm、特に３０〜１００μmの厚さとされる。

【００１１】透明フィルムを形成する高分子は、適宜な
ものであってよく、特に限定はない。ちなみにその例と
してはシクロオレフィン系ポリマーやノルボルネン系ポ
リマー、脂環式オレフィン系ポリマーやカーボネート系
ポリマー、アリレート系ポリマーやイミド系ポリマー、
エステル系ポリマーやアクリル系ポリマー、スルホン系
ポリマーやそれらポリマーの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。

【００１２】透明フィルムは、例えば押出し方式やキャ
スティング方式等の従来に準じた適宜な方式にて形成す
ることができる。その形成フィルムが前記した屈折率特
性を有しない場合には例えばフィルムを再溶融後徐冷し
て内部歪みを除去したフィルムとする方式などにより屈
折率を調節することができる。また厚さ方向の屈折率の
調節が必要な場合には、例えば前記の徐冷の際に電圧を
印可して分子の配向状態を制御する方式などにより行う
ことができる。

【００１３】透明フィルムの片面に設ける透明層は、厚
さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎz、
Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向にお
ける屈折率をｎx、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸とし
てその軸方向における屈折率をｎyとしたとき、ｎx≒ｎ
y＞ｎzの屈折率異方性を示し厚さが１０μm以下のもの
である。ｎx≒ｎyは、透明層の｜ｎx−ｎy｜と厚さの積
による位相差に基づいて１０nm以下の範囲でのバラツキ
を許容することを意味し、従ってｎx＝ｎyの場合も含ま
れる。

【００１４】透明層の厚さを１０μm以下とすることよ
り、光学シートの薄型化を達成でき偏光フィルムの透明
保護層として用いうるものとすることができる。透明層
は、前記の屈折率異方性を示す適宜な材料かつ方式にて
形成することができる。柔軟な薄層を容易に形成する点
などよりは有機材料を用いたコーティング方式が好まし
い。そのコーティングにはグラビア方式やダイ方式、デ
ィッピング方式などの適宜な方式を採ることができ、別
のフィルムに設けたコーティング液層又はコーティング
膜を転写する方式なども採りうる。

【００１５】また前記の薄膜性を満足させつつ、ｎx≒
ｎy＞ｎzの屈折率異方性を容易に達成する点より透明層
の形成に好ましく用いうる材料は、例えばコレステリッ
ク液晶ポリマーやカイラル剤配合のネマチック液晶ポリ
マー、光や熱等による重合処理で斯かる液晶ポリマーを
形成する化合物などからなるコレステリック液晶層を形
成しうるものである。就中、明るい表示を実現する点よ
り好ましく用いうるコレステリック液晶層を形成しうる
材料は、可視光域で選択反射特性を示さないものであ
る。

【００１６】すなわちコレステリック液晶層は、その螺
旋配向状態に基づいて平均屈折率をｎc、螺旋ピッチを
Ｐとしたとき、螺旋軸に平行に入射した波長ｎcＰの光
を中心波長としてその近傍の波長光の一部を左右一方の
円偏光として選択的に反射する特性を示す。従ってその
選択反射光域が可視光域に現れると表示に利用できる光
が減少して不利となる。コレステリック液晶層の形成に
際してはラビング処理等による配向膜、電場や磁場等の
印加による配向処理などの適宜な配向処理方式を適用す
ることができる。

【００１７】なお透明層の厚さは、０．１μm以上、就
中０．５μm以上、特に１μm以上が一般的である。また
透明層のｎx≒ｎy＞ｎzによる屈折率異方性は、ｎzがｎ
xとｎyよりも小さいことを意味するが、その屈折率差に
ついては特に限定はなく補償対象の垂直配向型液晶セル
による複屈折特性などに応じて適宜に決定することがで
きる。

【００１８】本発明による光学シートは、従来の偏光板
と積層しても上記した光漏れ防止の効果を奏しうるが、
薄型化や柔軟性による取扱性などの点より好ましい偏光
板は図例の如く、斯かる光学シート１を透明保護層とし
て偏光フィルム２の片面に積層したものである。特に垂
直配向型液晶セルの補償効果の高度化の点より図例の如
く、光学シート１の透明層１２、１４を有しない側にそ
の透明フィルム１１、１３のＸ軸方向（面内の最大屈折
率方向）と吸収軸が可及的に直交するように偏光フィル
ムを積層したものである。

【００１９】偏光フィルムとしては、例えばポリビニル
アルコールや部分ホルマール化ポリビニルアルコール、
エチレン・酢酸ビニル共重合体部分ケン化物の如き親水
性ポリマーからなるフィルムにヨウ素及び／又はアゾ系
やアントラキノン系、テトラジン系等の二色性染料など
からなる二色性物質を吸着させて延伸配向処理したもの
などの従来に準じた適宜なものを用いることができ、特
に限定はない。

【００２０】光学シートと偏光フィルムは、分離状態に
あってもよいが光学軸のズレ防止やゴミ等の異物の侵入
防止などの点より固着処理されていることが好ましい。
その固着積層には例えば透明接着層を介した接着方式な
どの適宜な方式を適用することができる。その接着剤等
の種類について特に限定はなく、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。斯かる点よ
りは親水性ポリマー系接着剤や粘着層が好ましく用いう
る。

【００２１】ちなみに前記粘着層の形成には、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。なお粘着層は、液晶セ
ル等の被着体への接着を目的に偏光板の片面又は両面に
必要に応じて設けることもできる。その場合、粘着層が
表面に露出するときにはそれを実用に供するまでの間、
セパレータ等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。

【００２２】前記の偏光板において偏光フィルムの光学
シートを有しない側が露出する場合には、補強、耐熱性
や耐湿性の向上等を目的にその面に透明保護層を設ける
こともできる。その透明保護層は、トリアセチルセルロ
ース等の適宜な樹脂の塗布層や樹脂フィルムのラミネー
ト層などとして従来に準じて形成することができるが、
偏光板の反り防止等の点よりは反対側の光学シートの形
成に用いた透明フィルムと同じものを用いることが好ま
しい。また透明保護層は、拡散化や粗面化用等の微粒子
を含有していてもよい。

【００２３】偏光板は、その片側又は両側に上記の透明
保護層に準じた耐水性等の各種目的の保護層や表面反射
の防止等を目的とした反射防止層又は／及び防眩処理層
などの適宜な機能層を有するものとして形成することも
できる。その反射防止層は、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。また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
な方式で形成することができる。

【００２４】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。

【００２５】本発明による光学シートや偏光板は、例え
ば液晶表示装置の形成などの適宜な目的に好ましく用い
うる。特に光学シートの透明層を有しない側に偏光フィ
ルムを積層した偏光板は、垂直配向型液晶セルの光学補
償に好ましく用いうる。斯かる液晶表示装置は図例の如
く、垂直配向型液晶セル３の両側に当該偏光板をその透
明層１２、１４をセル側としてクロスニコルに配置する
ことにより形成することができる。

【００２６】前記において高度な補償による広視野角を
達成する点より好ましい偏光板は、液晶セルの両側に配
置した偏光板における透明層の厚さ方向位相差の絶対値
の和が液晶セルの厚さ方向位相差の絶対値の０．５〜
１．３倍、就中０．７〜１．０倍となるものである。な
お透明層の厚さ方向位相差は、透明層の｛（ｎx＋ｎy）
／２−ｎz｝と層厚の積で定義される。

【００２７】本発明においては上記した偏光板を垂直配
向型液晶セルの両側にクロスニコルに配置する点を除い
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。従って液晶セルの駆動方式等について
は特に限定はない。また液晶表示装置の形成に際しては
必要に応じ、位相差板や光拡散板、バックライトや集光
シート、反射板等などの適宜な光学素子を適宜に配置す
ることができる。

【００２８】

【実施例】実施例１ アクリプレン（商品名、三菱レーヨン社製）の３０％ト
ルエン溶液を用いてキャスト法にて厚さ８０μmの透明
フィルムを得た。これはその│ｎx−ｎy│、│ｎx−ｎz
│及び│ｎz−ｎy│の各屈折率差が１／１０^４のもので
あった。次にその透明フィルムの片面にポリビニルアル
コールのラビング配向膜を形成し、その上にコレステリ
ック液晶（大日本インキ社製、ＣＢ−１５）を塗布し乾
燥させてｎx≒ｎy＞ｎzの屈折率異方性を示す厚さ５μm
のコーティング膜からなる透明層を形成して光学シート
を得た。

【００２９】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前記光学シートの透明フィルム露出
側を接着し、偏光フィルムの他面に前記アクリプレンに
よる透明フィルムをポリビニルアルコール系接着剤を介
し接着して偏光板を得た。

【００３０】前記の偏光板を垂直配向型液晶セルの両側
に光学シート側をセル側としてクロスニコルに配置して
液晶表示装置を形成した。得られた液晶表示装置につい
て、クロスニコルに配置の偏光板の光軸に対し４５度ズ
レた方位において法線に対し７０度の傾斜角により斜視
した場合のコントラスト比を測定したところ（以下同
じ）、１０であった。

【００３１】比較例１ 偏光フィルムの両面におけるアクリプレンによる透明フ
ィルムに代えて、当該各屈折率差が０．００１のトリア
セチルセルロースフィルム（富士写真フイルム社製）を
用いたほかは実施例１に準じ偏光板を得、それを用いて
液晶表示装置を形成した。その所定斜視方向のコントラ
スト比は６であった。

【００３２】比較例２ コレステリック液晶のコーティング膜を設けずに偏光フ
ィルム両側の透明保護層を当該各屈折率差が０．００１
のトリアセチルセルロースフィルムにて形成し、その偏
光板を用いて実施例１に準じ液晶表示装置を形成した。
その所定斜視方向のコントラスト比は２であった。

【００３３】比較例３ 光学シートに代えて、コレステリック液晶のコーティン
グ膜を有しないアクリプレンによる透明フィルムの単層
体を用いたほかは実施例１に準じて偏光板を形成し、そ
れを用いて液晶表示装置を形成した。その所定斜視方向
のコントラスト比は４であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の断面図

【符号の説明】

１：光学シート １１、１３：透明フィルム １２、１４：透明層 ２：偏光フィルム ２１：透明保護層 ３：液晶セル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA25 BA27 BA46 BB03 BB33 BB43 BB62 BB65 BC09 BC10 BC14 BC22 2H090 LA06 LA09 MA01 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB02 FD08 HA06 LA17 LA19

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さ方向をＺ軸としてその軸方向におけ
   る屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸とし
   てその軸方向における屈折率をｎx、Ｚ軸とＸ軸に垂直
   な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎyと
   し、Ｘ軸が面内の最大屈折率方向としたとき、│ｎx−
   ｎy│、│ｎx−ｎz│及び│ｎz−ｎy│の各屈折率差が
   ６／１０^４以下である透明フィルムの片面に、ｎx≒ｎy
   ＞ｎzの屈折率異方性を示し厚さが１０μm以下の透明層
   を有することを特徴とする光学シート。
2. 【請求項２】 請求項１において、透明層が有機材料の
   コーティング膜からなる光学シート。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、透明層がコレ
   ステリック液晶層からなる光学シート。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の光学シートと偏光
   フィルムの積層体からなることを特徴とする偏光板。
5. 【請求項５】 垂直配向型液晶セルの両側に請求項４に
   記載の偏光板をその透明層をセル側として有し、かつセ
   ル両側の前記偏光板がクロスニコルに配置されてなるこ
   とを特徴とする液晶表示装置。