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JP2003075639A - 位相差フィルムとその製造方法、および位相差フィルムを用いた液晶表示装置 - Google Patents

位相差フィルムとその製造方法、および位相差フィルムを用いた液晶表示装置

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Publication number
JP2003075639A
JP2003075639A JP2001271878A JP2001271878A JP2003075639A JP 2003075639 A JP2003075639 A JP 2003075639A JP 2001271878 A JP2001271878 A JP 2001271878A JP 2001271878 A JP2001271878 A JP 2001271878A JP 2003075639 A JP2003075639 A JP 2003075639A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
retardation film
liquid crystal
film
refractive index
index ellipsoid
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
JP2001271878A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeya Sakai
丈也 酒井
Masao Uetsuki
正雄 植月
Yoshihiro Kawatsuki
喜弘 川月
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.)
Hayashi Telempu Corp
Original Assignee
Hayashi Telempu 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 Hayashi Telempu Corp filed Critical Hayashi Telempu Corp
Priority to JP2001271878A priority Critical patent/JP2003075639A/ja
Publication of JP2003075639A publication Critical patent/JP2003075639A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】一枚で液晶表示装置の視野角拡大効果を有する
位相差フィルム、およびその製造方法の実現。 【構成】フィルム面内に屈折率異方性が全く無いもしく
は殆ど存在せず、フィルム中の屈折率楕円体の3つの主
屈折率nx、ny、nzがnx>ny>nzなる関係を
満足する2軸異方性を有しかつnx軸がフィルム面法線
方向に対し傾斜していることを特徴とする位相差フィル
ムにより、1枚でも液晶表示装置の視野角拡大に有効な
位相差フィルムを提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置の表
示コントラスト、表示色の視野角特性を改善する位相差
フィルムおよびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】位相差フィルムは、互いに垂直な主軸方
向に振動する直線偏光成分を透過させ、この二成分間に
必要な位相差を与える複屈折を有するフィルムである。
このような位相差フィルムでは、特定の光学特性を付与
することにより光学補償フィルムとして液晶表示装置の
視野角拡大に役立つ。このような位相差フィルムを製造
する従来技術が幾つか報告されている。例えば、特許登
録2640083号には、ラビング配向膜、SiO斜方
蒸着配向膜によりディスコティック液晶を傾斜配列させ
た位相フィルムが記載されている。また、特開平10−
332933号では、正の複屈折性を有する液晶性高分
子をラビング配向膜、SiO斜方蒸着配向膜上に傾斜配
列させたフィルムと負の屈折率楕円体の層とによって構
成される位相差フィルムが記載されている。更に、特開
2000−121831号では、五酸化タンタルを斜方
蒸着した2軸性の屈折率楕円体を傾斜配列させた位相差
フィルムが記載されている。しかしながら、これらの報
告では液晶表示装置の視野角特性を改善するためには、
傾斜配向させた1軸性の屈折率楕円体または2軸性の屈
折率楕円体を、液晶セルと両側偏光板との間に1枚ずつ
計2枚配置させている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術によ
る、傾斜配向させた1軸性の屈折率楕円体または2軸性
の屈折率楕円体の位相差フィルムでは、液晶表示装置の
視野角拡大効果を得るには2枚の光学異方素子が必要で
ある。本発明では、1枚でも光学補償効果の得られる位
相差フィルムを提供する。
【0004】
【課題を解決する手段】本発明では、3つの主屈折率n
x、ny、nzがnx>ny>nzなる関係を満たす2
軸異方性の屈折率楕円体を内包する位相差フィルムであ
って、前記主屈折率nxの軸方向が位相差フィルムの面
法線方向となす角度は10〜80°、かつ前記屈折率楕
円体の光軸が位相差フィルムの面法線方向となす角度は
ほぼ0°であることを特徴とする位相差フィルムによ
り、1枚でも液晶表示装置の視野角拡大に有効な位相差
フィルムを製造する方法を実現する。
【0005】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の詳細を説明す
る。本発明では、ミューラー法を用いた複屈折を有する
層状媒質に対する光学シミュレーションにより、1枚で
も90°捩じれネマチック型液晶セル(以後、TN液晶
セルとする)に対する視野角拡大効果を得るために必要
な位相差フィルムの屈折率楕円体を算出した。結果、図
1に示すように位相差フィルム11中の屈折率楕円体1
3は、3つの主屈折率nx、ny、nz(それぞれ1
a、1b、1cの軸方向を有する)がnx>ny>nz
なる関係を満足する2軸異方性を有し、nx(1a軸)
はフィルム面法線方向から10〜80°傾斜しており、
かつ屈折率楕円体の光軸12はほぼフィルム面法線方向
を向いていることが判明した。特には、前記屈折率楕円
体がベンド配向しているか、またはベンド配向している
場合と同等の複屈折性を有することが好ましく、屈折率
楕円体層と2軸延伸フィルム、1軸延伸フィルムを直交
させ貼り合わせた積層フィルムやTACフィルムなどの
負の屈折率楕円体を有する層を組み合わせることによ
り、TN液晶セルの視野角拡大効果が得られることを確
認した。2軸異方性を有する屈折率楕円体が傾斜配向し
た場合、nx軸方向とフィルム面法線方向の成す角度
は、液晶セルの特性にもよるが、通常、10〜80°で
も視野角拡大効果が得られ、中でも傾斜角度が20〜5
0°であることが好ましいことを確認した。傾斜角度が
80°以上の場合でも視野角拡大効果は得られるが、位
相差フィルムのフィルム厚が必要となり実用性に欠け
る。一方、10°以下になると十分な視野角拡大効果が
得られなくなる。更には、液晶セルの特性にもよるが、
通常、位相差フィルム中の屈折率楕円体のny軸を回転
軸としてフィルム面法線方向から±40°傾いた方向の
位相差の差が30nmから200nmの間であれば視野
角拡大効果が得られ、より実用的には60nmから10
0nmの間であることが好ましい。
【0006】本発明の位相差フィルムの製造には、本発
明者が、特開平11−189665号特許公報、特願2
000−400356号で記載したような、光の照射と
加熱冷却により複屈折を生じる材料を用い、後述する本
発明の実施例に示すような互いに電界振動面が直交した
直線偏光性の光をフィルムに対して斜め方向と法線方向
から照射することによって製造することができる。ま
た、五酸化タンタルのような3つの主屈折率がそれぞれ
nx=1.665、ny=1.632、nz=1.50
3であるような2軸性の屈折率楕円体を有する無機化合
物をnx軸の傾きがフィルム面法線方向に対し75°と
なるように斜方蒸着しても製造することができる。ま
た、屈折率楕円体がベンド配向した場合の例として、3
つの主屈折率がそれぞれnx=1.555、ny=1.
55、nz=1.5であるような2軸性の屈折率楕円体
が、nx軸がフィルム面法線方向に対し60〜90°ま
でベンド配向した場合、3つの主屈折率がそれぞれnx
=1.6、ny=1.549、nz=1.5であるよう
な2軸性の屈折率楕円体が、nx軸がフィルム面法線方
向に対し0〜90°までベンド配向した場合が挙げられ
る。更には、従来から提案されている配向膜上で一軸性
の液晶性材料をベンド配向、傾斜配向させた層や一軸性
または2軸性の誘電体を斜方蒸着させ傾斜配向させた層
と一軸性フィルムとを組み合わせてフィルム面内に屈折
率異方性が殆ど無くなるようにしても製造することがで
きる。例えば、3つの主屈折率がそれぞれnx=1.
6、ny=1.5、nz=1.5でありnx軸がフィル
ム面法線方向に対し35°である正の一軸性屈折率楕円
体層と面内の位相差が30nmである一軸性フィルムを
直交させて貼り合わせたものなどが挙げられる。
【0007】図2には、電圧を印加したときのTN液晶
セルのセル面の法線方向から傾いた方向における360
度方位の位相差を示す。この図より、TN液晶セルでは
方位角により位相差の変化していることが分かり、この
ことが液晶表示装置の視野角依存性の原因となってい
る。これに対し、図3には、電圧を印加したときのTN
液晶セルと本発明の位相差フィルムおよび適当な厚さの
負の複屈折層を積層したときの、法線方向から傾いた方
向における360度方位の位相差のシミュレーション結
果を示す。この図より、方位角による位相差の変化が抑
えられ、本発明の位相差フィルムにより液晶表示装置の
視野角依存性を改善できることが分かる。このような位
相差フィルムの光学特性は、該位相差フィルムが装着さ
れる液晶表示装置の光学特性によって設計されるもので
ある。また、液晶表示装置の光学補償には、偏光板を含
め該装置を構成する全ての光学系の位相差を考慮し光学
異方素子の位相差を調整する必要があり、場合によって
は、前述したTACフィルムなどの負の屈折率楕円体を
有する層を組み合わせることにより視野角拡大効果を向
上できる。
【0008】以下の実施例は、本発明により位相差フィ
ルムを作製した実施例である。 (実施例)3.75重量%のポリ(4−メタクリロイル
オキシヘキシルオキシ−4’−シンナモイルオキシエチ
ルオキシビフェニル)および1.25重量%の4,4’
−ビス(メタクリロイルオキシヘキシルオキシ)ビフェ
ニルをオルトジクロロベンゼンに溶解し、フィルム面法
線方向に対し40°傾いた方向おける位相差が40nm
であるTACフィルム上に約1.5μmの厚さで塗布し
た。該フィルムを水平面に対して55度傾くように配置
し、グランテーラープリズムを用いて直線偏光に変換し
た紫外線を、塗布した膜表面側から水平面に対し垂直方
向から100mJ/cm2照射し、続いて、フィルム面
側から100mJ/cm2照射した。次いで、照射光の
電界振動面を90度回転させ、塗布した膜表面側から1
00mJ/cm2照射し、フィルム面側から100mJ
/cm2照射した。次に、100℃に加熱した後、室温
まで冷却した。このように作製された位相差フィルム
は、フィルム面内の位相差が略0nmであり、主屈折率
の比がnx=1.6、ny=1.53、nz=1.5で
あり、nx方向軸とフィルム面法線方向のなす角度が2
5°である2軸性の屈折率楕円体であった。このように
して得られた位相差フィルムを、カシオ製液晶カラーテ
レビEV−510の偏光シートを剥がし、液晶セルの上
面もしくは下面に1枚貼り合わせ、次いで、偏光シート
(日東電工製 HEG1425DU)を上下1枚ずつ貼
り合わせた。各光学素子の軸配置は、図4に示すように
した。図4において、41は本発明の位相差フィルムで
あり、aはX軸の傾斜方向を示し、42は液晶セルであ
り、b、b’がプレチルト方向を示し、43、43’は
偏光シートであり、c、c’がそれぞれの光吸収軸方向
を示している。このような構成で液晶カラーテレビを駆
動し、白表示および黒表示した場合のコントラスト比が
5になるところを視野角と定義し、上下左右方向の視野
角を測定した。コントラスト比の測定には、トプコン製
BM−5Aを用いた。表1に、本発明の位相差フィルム
を用いた場合と用いなかった場合(偏光シートのみ装
着)の視野角の測定結果を併せて表1に示す。表1のと
おり、本発明の実施例で視野角が拡大することが確認さ
れた。
【表1】
【0009】この実施例から、本発明の位相差フィルム
により、1枚で液晶表示装置の視野角拡大が可能である
ことが立証された。
【0010】
【発明の効果】本発明の位相差フィルムにより、1枚で
も液晶表示装置の視野角拡大に有効な位相差フィルムを
提供でき、視野角を拡大した液晶表示装置の製造工程を
簡素化できる。
【0011】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位相差フィルムの屈折率楕円体
【図2】電圧を印加時のTN液晶セルの法線方向から傾
いた方向における360度方位の位相差のシミュレーシ
ョン結果
【図3】電圧を印加時のTN液晶セルと本発明の位相差
フィルムおよび複屈折層を積層したときの、法線方向か
ら傾いた方向における360度方位の位相差のシミュレ
ーション結果
【図4】視野角特性評価時の光学系
【符号の説明】
nx(1a)、ny(1b)、nz(1c)・・・主屈折率(方向
軸) 11・・・位相差フィルム 12・・・光軸 13・・・屈折率楕円体
フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA02 BA06 BA42 BA43 BC02 BC05 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB02 FC10 FC22 FD06 HA07 LA19 4F100 AJ06A AJ06B AK01A AK01B BA02 EH462 EH66A EH662 EJ37B EJ423 EJ503 EJ543 GB41 JG05A JN18A

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3つの主屈折率nx、ny、nzがnx>
    ny>nzなる関係を満たす2軸異方性の屈折率楕円体
    を内包する位相差フィルムであって、前記主屈折率nx
    の軸方向が位相差フィルムの面法線方向となす角度は1
    0〜80°、かつ前記屈折率楕円体の光軸が位相差フィ
    ルムの面法線方向となす角度はほぼ0°であることを特
    徴とする、位相差フィルム。
  2. 【請求項2】前記屈折率楕円体が、位相差フィルム内に
    おいて、ベンド配向相当の配向配置をとっており、フィ
    ルムの面法線方向における位相差がほぼ0であることを
    特徴とする、請求項1に記載の位相差フィルム。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載の位相差フ
    ィルムに、一軸性屈折率楕円体層または/および二軸性
    屈折率楕円体層を積層してなることを特徴とする位相差
    フィルム。
  4. 【請求項4】請求項1または請求項2に記載の位相差フ
    ィルムが、光照射または光照射と加熱冷却により複屈折
    を誘起する材料に、光照射または光照射と加熱冷却する
    操作を含む工程によって製造されることを特徴とする位
    相差フィルムの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1または請求項2に記載の位相差フ
    ィルムが、誘電体を蒸着する操作を含む工程によって製
    造されることを特徴とする位相差フィルムの製造方法。
  6. 【請求項6】請求項1または請求項2に記載の位相差フ
    ィルムが、配向膜上で液晶材料を配向させる操作を含む
    工程によって製造されることを特徴とする位相差フィル
    ムの製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1または請求項2または請求項3に
    記載の位相差フィルムを、捩じれネマチック型液晶セル
    と捩じれネマチック型液晶セルの表裏両側の偏光板との
    間のいずれか一方に配置したことを特徴とする液晶表示
    装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007500866A (ja) * 2003-07-31 2007-01-18 イーストマン コダック カンパニー 光学的補償子、その製造方法、および液晶ディスプレイ
JP2010054782A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Fujifilm Corp 液晶表示装置
KR100978323B1 (ko) * 2003-10-15 2010-08-26 하야시 텔렘프 가부시끼가이샤 위상차 필름 및 그 제조 방법
WO2010100993A1 (ja) * 2009-03-05 2010-09-10 コニカミノルタオプト株式会社 位相差フィルム

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