JP2003075635A - 光学フィルム、偏光板及び表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】視点が変化しても光軸（遅相軸）の交差関係が
良好に維持されて表示品位の良好な液晶表示装置や１／
４波長板等を形成しうる光学フィルムの開発。 【解決手段】フィルムの面内と厚さ方向及びその屈折率
をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、ｎx、ｎy、ｎz、フィル
ム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎ
y)＝Ｎzとしたとき、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが
０．１〜０．４の複屈折性フィルムＡとＲeが１００〜
１７５nmでＮzが０．３〜０．７の複屈折性フィルムＢ
とをそれらの光軸が交差するように積層してなる光学フ
ィルム、前記の光学フィルムにおける複屈折性フィルム
Ａの側に偏光機能を有するフィルムを積層してなる偏光
板及びその偏光板をその偏光機能を有するフィルムが外
側となるように、液晶セルの少なくとも片側又は最表面
に配置してなる液晶表示装置又は表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、視点の変化で積層体の軸
ズレが生じにくく、表示品位の良好な液晶表示装置や円
偏光板ないし楕円偏光板、反射防止板の形成に好適な光
学フィルムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置の表示品位の向上を
目的に、偏光板と液晶セルの間等に配置される位相差
板、あるいは円偏光板や反射防止板等を形成するための
１／４波長板などにおいて、それを１枚の複屈折性フィ
ルムにて形成したのでは、その素材に固有の分散に基づ
いて複屈折も波長により分散し、概ね短波長側ほど複屈
折が大きくなるなど、波長により位相差が相違し偏光状
態の変化が均一にならないことなどに鑑みて、複屈折の
波長分散特性が異なる２枚の複屈折性フィルムを互いの
遅相軸が直交するように積層してなる光学フィルムが提
案されていた（特開平５−２７１１８号公報、特開平１
０−２３９５１８号公報）。

【０００３】前記は、複屈折性フィルムの当該積層化に
より、複屈折の波長分散特性を制御して短波長側ほど複
屈折が小さくなるようにし、広い波長帯域にわたり均一
な偏光状態の変化を実現できるなど、均一な補償効果が
得られるようにしたものである。一方、単色光において
１／２波長と１／４波長を与える２枚の位相差板を積層
して、広い波長域で所定の位相差を与えるものも知られ
ていた（特開平５−１００１１４号公報）

【０００４】しかしながら、光軸上では直交関係が維持
されて所定の効果が発揮されるものの、光軸からズレた
方位で斜め方向から観察すると、見掛けの軸角度が変化
して直交関係が崩れ、所定の効果が発揮されずに偏光状
態が変化する問題点があった。特開平５−２７１１８号
公報の如く複屈折性フィルムのＮzを制御して偏光板と
の軸ズレを補償したとしても、複屈折フィルムの当該積
層体自体の軸ズレの補償には有効でない。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、視点が変化しても光軸
（遅相軸）の交差関係が良好に維持されて、表示品位の
良好な液晶表示装置や１／４波長板等を形成しうる光学
フィルムの開発を課題とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、フィルムの厚さ方向をＺ
軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最
大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸
及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎ
y、フィルム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)
／(ｎx-ｎy)＝Ｎzとしたとき、Ｒeが２００〜３５０nm
でＮzが０．１〜０．４の複屈折性フィルムＡと、Ｒeが
１００〜１７５nmでＮzが０．３〜０．７の複屈折性フ
ィルムＢとを、それらの光軸が交差するように積層して
なることを特徴とする光学フィルムを提供するものであ
る。

【０００７】また本発明は、前記の光学フィルムにおけ
る複屈折性フィルムＡの側に、偏光機能を有するフィル
ムを積層してなることを特徴とする偏光板、及びその偏
光板をその偏光機能を有するフィルムが外側となるよう
に液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴
とする液晶表示装置、並びに前記の偏光板をその偏光機
能を有するフィルムが外側となるように最表面に配置し
てなることを特徴とする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、複屈折性フィルムのＡ
とＢとの上記した組合せと配置関係により、光軸上及び
視点を変えた各方位において軸角度が変化しにくく、広
い視角範囲で複屈折による位相差が変化しにくい光学フ
ィルムを得ることができる。その結果、それを用いて視
角や波長により偏光特性が変化しにくい円偏光板等や視
角依存性の少ない反射防止板を得ることができる。

【０００９】また前記の広い方位かつ広い波長帯域にわ
たり偏光特性が変化しにくい円偏光板ないし楕円偏光板
を用いて、広い視野角で良好な表示品位を示す液晶表示
装置等を形成することができる。さらに広い方位かつ広
い波長帯域で円偏光特性等が変化しにくい反射防止板を
用いて、表示品位の良好な各種の表示装置を得ることが
できる。

【００１０】

【発明の実施形態】本発明による光学フィルムは、フィ
ルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ
軸に垂直な面内の最大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の
屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その
軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝
Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)＝Ｎzとしたとき（以下
同じ）、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが０．１〜０．４
の複屈折性フィルムＡと、Ｒeが１００〜１７５nmでＮz
が０．３〜０．７の複屈折性フィルムＢとを、それらの
光軸が交差するように積層してなるものである。

【００１１】光学フィルムは、複屈折性フィルムのＡと
Ｂをそれらの光軸を交差させて積層することにより形成
することができる。その場合に複屈折性フィルムＡとし
ては、Ｒeが２００〜３５０nmで、Ｎzが０．１〜０．
４、好ましくは０．２〜０．３のものが用いられる。ま
た複屈折性フィルムＢとしては、Ｒeが１００〜１７５n
mで、Ｎzが０．３〜０．７、好ましくは０．４〜０．６
のものが用いられる。

【００１２】前記の複屈折性フィルムのＡとＢの組合せ
において、ＲeとＮz以外の特性については特に限定はな
い。従って複屈折性フィルムのＡとＢとはその形成材料
が同一であってもよいし、相違していてもよい。複屈折
性フィルムのＡとＢが同一の形成材料からなる場合に
は、屈折率ないし複屈折の波長分散特性が同じとなり、
同じ波長光に対して１／２波長板（Ａ）と１／４波長板
（Ｂ）として機能するものの組合せとすることができ、
この光学フィルムは円偏光板等の形成に好ましく用いう
る。また複屈折性フィルムのＡとＢが異なる形成材料か
らなる場合には屈折率ないし複屈折の波長分散特性が相
違するものの組合せとすることができる。

【００１３】またＡとＢの各複屈折性フィルムは、単層
物であってもよいし、２層又は３層以上の位相差フィル
ムを積層して、前記特性を調節したものであってもよ
い。その場合も積層する位相差フィルムは、その形成材
料が同一種のものであってもよいし、異種のものであっ
てもよい。

【００１４】さらにＡとＢの各複屈折性フィルムは、複
屈折性フィルムＡ等を形成する２層以上の位相差フィル
ムが、例えば他の複屈折性フィルムＢ等又はそれを形成
する２層以上の位相差フィルムと交互に配置する方式な
どで積層されていてもよく、当該２層以上の位相差フィ
ルムが隣接に積層されていなくてもよい。

【００１５】複屈折性フィルムを形成するフィルムにつ
いて特に限定はなく、例えばポリカーボネートやポリプ
ロピレン、ポリエステルやポリビニルアルコール、ポリ
メチルメタクリレートやポリエーテルスルホン、ポリア
リレートやポリイミドの如き高分子からなるフィルム、
等方性又は異方性の基材上に無機材料や液晶性材料等か
らなる屈折率異方性を有する材料をコーティングしたも
のなどの適宜なものを用いうる。

【００１６】就中、透明性（光透過率）に優れる複屈折
性フィルムが好ましい。高分子フィルムからなる複屈折
性フィルムは、例えばフィルムを一軸や二軸等の方式で
延伸処理したフィルムなどの如く、適宜な配向処理を施
したフィルムなどとして得ることができる。

【００１７】複屈折性フィルムのＡとＢとの光軸（進相
軸又は遅相軸）の交差角度については特に限定はない。
直交関係又は４５度の交差角、あるいはそれら以外の交
差角として任意に決定することができる。なお複屈折性
フィルムのＡとＢとの光軸の交差角を所定値、例えば直
交関係等とする場合、作業誤差による軸ズレなどは許容
される。複屈折性フィルムにおける光軸の方向にバラツ
キがある場合にはその平均方向に基づいて遅相軸等は決
定される。

【００１８】なお上記したＮzの制御は、例えばポリカ
ーボネートの如く分子の配向方向に遅相軸が表れて正の
複屈折性を示す高分子を、厚さ方向に電界を印加して配
向状態を調節しつつ硬化させ、そのフィルムを延伸処理
する方法の如く、フィルム厚方向の屈折率を変化させる
方法などにより行うことができる。またＲeの制御は、
例えば形成材料やフィルムの延伸条件、フィルム厚を変
える方法などにより行うことができる。

【００１９】光学フィルムにおける複屈折性フィルムの
ＡとＢは、単に載置した状態にあってもよいが、光軸の
ズレ防止等の点より接着固定状態に積層されていること
が好ましい。その積層法については特に限定はなく、例
えば透明性に優れる接着剤ないし粘着剤等による接着方
式などの適宜な方式を採ることができ、その接着剤等の
種類についても特に限定はない。複屈折性フィルムの光
学特性の変化防止の点よりは、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。

【００２０】上記のように複屈折性フィルムは、屈折率
異方性を有する材料のコーティング膜としても形成しう
るものであるが、その場合に支持基材となりうる複屈折
性フィルムのＡ又はＢに、他方のＢ又はＡとなる層を当
該コーティング膜として設けて、複屈折性フィルムのＡ
とＢからなる光学フィルムを形成することもできる。

【００２１】前記の場合、コーティング膜を形成する屈
折率異方性を有する材料としてリオトロピック性液晶を
用いることにより、その剪断配向性に基づいて塗布方向
により配向方向を制御でき、所定の光軸の交差角を有す
る光学フィルムを簡単な作業で形成できて製造効率に優
れている。また塗工方式で接着積層した場合には別個の
接着剤等を省略でき薄型化にも有利である。なおリオト
ロピック性液晶には前記した剪断配向性を示す適宜なも
のを用いうる。

【００２２】光学フィルムは、その位相差特性などに応
じ従来の位相差板ないし波長板等に準じて、例えば円偏
光板ないし楕円偏光板等の偏光板や反射防止板の形成、
直線偏光の方位（振動面）の回転、液晶表示の視野角や
表示品位の改善などの各種の目的に用いうる。

【００２３】前記の場合、光学フィルムは、偏光機能を
有するフィルムと積層してなる偏光板として実用に供す
ることもできる。斯かる偏光板は、視角や波長による偏
光特性の変化を低減でき、全方位等の広い視野角で良好
な表示品位を示す液晶表示装置の形成や、波長による特
性変化の少ない反射防止板などとして好ましく用いう
る。

【００２４】前記偏光板の形成に際して偏光機能を有す
るフィルムは、光学フィルムにおける複屈折性フィルム
Ｂの側に積層してもよいが、視角や波長による偏光特性
の変化を低減する点より、複屈折性フィルムＡの側に積
層することが好ましい。その場合に、偏光機能を有する
フィルムとして吸収型のものを用いて、その吸収軸が複
屈折性フィルムＡの遅相軸と直交関係となるように積層
することにより、視角による偏光特性の変化が特に少な
い円偏光板ないし楕円偏光板を得ることができる。

【００２５】さらに前記において、偏光板を円偏光板等
の特定目的で使用する場合には、偏光特性の変化防止の
点より、光学フィルムを形成する複屈折性フィルムのＡ
とＢは、その光軸の交差角が４０〜５０度の範囲、就中
４５度にあることが好ましく、同じ波長光に対して１／
２波長板（Ａ）と１／４波長板（Ｂ）として機能するも
のの組合せであることが好ましい。

【００２６】前記した偏光機能を有するフィルムとして
は適宜なものを用いることができ、特に限定はない。一
般には例えばポリビニルアルコールの如き親水性高分子
からなるフィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質
を吸着させて延伸処理したものや、ポリ塩化ビニルの如
きポリマーからなるフィルムを処理してポリエンを配向
させたものの如く、振動面が直交する一方の直線偏光成
分を吸収して他方の直線偏光成分を透過する吸収型偏光
フィルムなどが用いられる。吸収型偏光フィルムは、そ
の片面又は両面にトリアセチルセルロースフィルム等か
らなる透明保護層を有するものであってもよい。

【００２７】光学フィルムと偏光機能を有するフィルム
の積層には適宜な方法を適用でき、その方法について特
に限定はない。上記した複屈折性フィルムＡ、Ｂの積層
に準じ接着剤等による各種の方法を適用することができ
る。なお光学フィルムは、前記した吸収型偏光フィルム
における透明保護層を兼ねるものとして設けることもで
きる。

【００２８】また偏光板の片面又は両面には、耐水性な
どの保護目的にて、樹脂の塗布層や反射防止層、防眩層
などを必要に応じて設けることもできる。さらに上記し
た複屈折性フィルムの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸の
直交関係は、作業誤差による軸ズレなどは許容される
が、可及的に平行であることが好ましい。当該遅相軸や
吸収軸の方向にバラツキがある場合には、その平均方向
に基づいて遅相軸又は吸収軸が決定される。

【００２９】偏光板は、その光学フィルムの位相差特性
等に基づく円偏光等の偏光特性に応じて、液晶表示装置
の形成などの各種の目的に用いうる。ちなみに反射型の
ＴＮ液晶による表示装置では、表示品位の向上を目的
に、液晶セルに円偏光を入射させる場合がある。そのと
きに円偏光板とした本発明による偏光板を配置すること
により、黒表示の時に色付きの少ない良好な表示品位を
達成することができる。また液晶セルによる位相差を補
償して視野角の拡大等の表示品位を向上させる目的に用
いることもできる。

【００３０】液晶表示装置の形成は、光学フィルム又は
偏光板を液晶セルの片側又は両側に配置することにより
行うことができる。その場合、光学フィルムが、偏光機
能を有するフィルムないし偏光板と液晶セルの間に位置
するように配置することが良表示品位の視野角が広い液
晶表示装置を得る点より好ましい。

【００３１】用いる液晶セルは任意であり、例えばＴＮ
型やＳＴＮ型、ＶＡ型のものなどの適宜なものを用いう
る。また液晶表示装置としても例えば透過型や反射型、
外光・照明両用型等の各種タイプのものを形成すること
ができる。液晶表示装置の形成に際しては、その形成に
用いられることのある例えば、位相差板や光拡散板等の
適宜な光学部品と積層してなる光学フィルムや偏光板と
して用いることもできる。

【００３２】また円偏光板とした偏光板は、反射防止板
として使用しうるがその場合には、広い波長帯域にわた
り反射防止特性を示すことより、反射光の着色の少ない
良好な特性を得ることができる。また従来の円偏光板の
ように斜め方向の反射防止効率が低下することも抑制す
ることができる。

【００３３】前記の反射防止特性は、偏光板をその偏光
機能を有するフィルムが外側となるように最表面に配置
することにより発揮させることができ、これにより各種
の表示装置を形成することができる。その表示装置につ
いては特に限定はなく、従来の反射防止膜を設けてなる
表示装置に準じた各種の装置とすることができる。

【００３４】

【実施例】実施例１ ポリカーボネートの延伸フィルムからなりＲeが２７０n
mでＮzが０．２５の複屈折性フィルムＡ１と、ポリカー
ボネートの延伸フィルムからなりＲeが１３５nmでＮzが
０．５の複屈折性フィルムＢ１をそれらの遅相軸が４５
度となるように粘着剤を介し接着積層して、光学フィル
ムを得た。

【００３５】ついで前記Ａ１の上にヨウ素吸着のポリビ
ニルアルコール系一軸延伸フィルムの片側にトリアセチ
ルセルロース系フィルムからなる透明保護層を設けてな
る吸収型偏光フィルムの透明保護層を有しない側をその
吸収軸が当該Ａ１の遅相軸と直交するように粘着剤を介
し接着積層して、円偏光板を得た。

【００３６】比較例 ポリカーボネートの延伸フィルムからなりＲeが２７０n
mでＮzが１．０の複屈折性フィルムＸと、ポリカーボネ
ートの延伸フィルムからなりＲeが１３５nmでＮzが１．
０の複屈折性フィルムをそれらの遅相軸が６０度となる
ように粘着剤を介し接着積層して光学フィルムを得、そ
の複屈折性フィルムＸ上に実施例１に準じて吸収型偏光
フィルムを介し接着積層して円偏光板を得た。ただし吸
収型偏光フィルムの吸収軸と当該Ｘの遅相軸との交差角
を１５度に設定した。

【００３７】評価試験 実施例１、比較例で得た円偏光板について吸収型偏光フ
ィルムより透過した波長５４０nmの光の偏光状態を測定
し、その測定値よりＳ０成分を１で規格化したストーク
スパラメータを求めた。その結果、実施例１におけるＳ
３成分の絶対値は、法線方向及び斜視方向（吸収型偏光
フィルムの吸収軸から４５度の方位で法線方向から６０
度の方向）の両方向においていずれの場合も０．９９以
上であった。

【００３８】しかし比較例１におけるＳ３成分の絶対値
は、法線方向では０．９９以上であったが斜視方向では
０．９４となり、可視光域において楕円偏光成分の多い
ものであった。また比較例の場合に、吸収型偏光フィル
ムの吸収軸と当該Ｘの遅相軸を直交状態に設定した場合
には、より性能に劣るものとなった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA03 BA04 BA06 BA07 BA25 BA42 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA37X FA37Z FB02 KA01 KA10 LA16 LA19 4F100 AT00A AT00B BA02 BA22 GB41 JN10 JN18A JN18B YY00A YY00B 5G435 AA02 BB12 FF02 FF05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向
   の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最大屈折率方向を
   Ｘ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直
   な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚
   をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)＝
   Ｎzとしたとき、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが０．１
   〜０．４の複屈折性フィルムＡと、Ｒeが１００〜１７
   ５nmでＮzが０．３〜０．７の複屈折性フィルムＢと
   を、それらの光軸が交差するように積層してなることを
   特徴とする光学フィルム。
2. 【請求項２】 請求項１において、複屈折性フィルムＡ
   と複屈折性フィルムＢとが同波長の光に対して１／２波
   長板と１／４波長板として機能するものの組合せからな
   る光学フィルム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光学フィルムに
   おける複屈折性フィルムＡの側に、偏光機能を有するフ
   ィルムを積層してなることを特徴とする偏光板。
4. 【請求項４】 請求項３において、偏光機能を有するフ
   ィルムが吸収型偏光フィルムからなり、その吸収軸が複
   屈折性フィルムＡの遅相軸と直交関係にある偏光板。
5. 【請求項５】 請求項３又は４において、光学フィルム
   を形成する複屈折性フィルムのＡとＢとの光軸の交差角
   が４０〜５０度の範囲にあって円偏光板又は楕円偏光板
   として機能する偏光板。
6. 【請求項６】 請求項３〜５に記載の偏光板をその偏光
   機能を有するフィルムが外側となるように液晶セルの少
   なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示
   装置。
7. 【請求項７】 請求項３〜５に記載の偏光板をその偏光
   機能を有するフィルムが外側となるように最表面に配置
   してなることを特徴とする表示装置。