JP2000249833A - 偏光フィルム、光学部材及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光機能と位相差機能を有して視認性に優れ
る液晶表示装置を形成しうる薄さに優れる偏光フィルム
及び光学部材の開発。 【解決手段】 二色性物質含有のビニルアルコール系ポ
リマーからなる偏光層（１１）と、複屈折性により直線
偏光を変調する位相差層（１２）とが接着剤層の介在な
く密着重畳してなる偏光フィルム、及びその偏光フィル
ムの片面又は両面に透明保護層、粘着層又は光学補償層
の少なくとも一層を積層してなる光学部材、並びに前記
の偏光フィルム又は光学部材を液晶セルの片側又は両側
に有する液晶表示装置。 【効果】 耐久性や補償性等の性能の設計自由度に優れ
る光学部材や、輝度やコントラストや視野角等の表示特
性に優れる良視認性の液晶表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、視認性に優れる液晶表示
装置を形成しうる薄型の偏光フィルム及び光学部材に関
する。

【０００２】

【発明の背景】従来、偏光フィルムに透明保護層を設け
てなる偏光板に、粘着層等の接着剤層を介して位相差フ
ィルムを接着した楕円偏光板が知られていた。これは、
その位相差フィルムを介し液晶の複屈折性による位相差
を補償して、斜視方向の着色防止や良視認の視野角の拡
大、コントラストの向上等の表示特性の改善などを目的
にＴＮモードやＳＴＮモード、垂直配向モードや水平配
向モード等の各種の液晶セルに用いられている。

【０００３】しかしながら、液晶セルに配置する各種光
学フィルムの増大、例えば高度の補償を目的とした位相
差フィルムの複数配置などにより厚さや重さの増加が著
しくて液晶セルと同厚以上となることもあり、そのため
厚さや重さの低減を目的に用いる光学フィルムの薄膜化
が求められている。偏光フィルムに接着する透明保護層
に補償層の機能を兼ねさせる提案もあるが、その両立性
や厚さ等の点などで充分な対策となっていない現状であ
る。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、偏光機能と位相差機能
を有して視認性に優れる液晶表示装置を形成しうる薄さ
に優れる偏光フィルム及び光学部材の開発を課題とす
る。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、二色性物質含有のビニル
アルコール系ポリマーからなる偏光層と、複屈折性によ
り直線偏光を変調する位相差層とが接着剤層の介在なく
密着重畳してなることを特徴とする偏光フィルム、及び
その偏光フィルムの片面又は両面に透明保護層、粘着層
又は光学補償層の少なくとも一層を積層してなることを
特徴とする光学部材、並びに前記の偏光フィルム又は光
学部材を液晶セルの片側又は両側に有することを特徴と
する液晶表示装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、偏光層と位相差層が接
着剤層の介在なく直接に密着した薄さに優れる偏光フィ
ルムを得ることができ、それを用いて耐久性や補償性等
の性能の設計自由度に優れる光学部材や、輝度やコント
ラストや視野角等の表示特性に優れる良視認性の液晶表
示装置を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による偏光フィルムは、二
色性物質含有のビニルアルコール系ポリマーからなる偏
光層と、複屈折性により直線偏光を変調する位相差層と
が接着剤層の介在なく密着重畳したものからなる。その
例を図１に示した。１が偏光フィルムであり、１１がそ
の偏光層、１２がその位相差層である。

【０００８】偏光層と位相差層が接着剤層の介在なく直
接に密着重畳した形態の偏光フィルムの形成は、例えば
ビニルアルコール系ポリマーからなるフィルムの片面に
接着剤層等を介してカバーフィルムを剥離可能に接着
し、それを二色性物質含有の染色延伸浴に浸漬して染色
処理下に延伸処理する方法があげられる。

【０００９】前記の方法によれば、用いたビニルアルコ
ール系ポリマーフィルムの全体が延伸により分子配向す
ると共に、そのフィルムが露出した片面側のみに二色性
物質の吸着による偏光層が形成され、カバーフィルムを
接着した側は二色性物質の吸着なしに分子配向による複
屈折性の位相差層が形成される。

【００１０】従って形成したフィルムよりカバーフィル
ムを剥離除去することで、同体のフィルム内に偏光層と
位相差層が隣接形成されてそれらが接着剤層の介在なく
密着重畳した目的物が得られる。なお前記の方法では、
延伸処理を拘束しない伸縮性の良好なカバーフィルムが
得られるフィルムの偏光や位相差等の特性の制御性など
の点より好ましく用いうる。

【００１１】一方、ビニルアルコール系ポリマーからな
るフィルムを二色性物質含有の染色延伸浴に浸漬して染
色処理下に延伸処理した後、そのフィルムの片面を洗浄
する方式等の適宜な方式にて片面側における二色性物質
を脱色除去する方法にても、偏光層と位相差層が接着剤
層の介在なく直接に密着重畳した形態の偏光フィルムを
形成することができる。

【００１２】すなわち前記の方法によれば、従来に準じ
たビニルアルコール系ポリマーフィルムの染色延伸処理
にて全体が偏光層からなるフィルムが先ず形成された
後、そのフィルムの片面側における二色性物質の除去で
偏光機能を喪失して複屈折性の位相差層が形成される。
従ってこの方法においても、同体のフィルム内に偏光層
と位相差層が隣接形成された目的物が得られる。なおこ
の方法によれば、既存の従来偏光フィルムから本発明に
よる偏光フィルムを得ることも可能である。

【００１３】他方、前記の方法とは反対に、ビニルアル
コール系ポリマーからなるフィルムをホウ酸水溶液中で
延伸処理した後、そのフィルムの片面側のみに印刷方式
やコーティング方式等の適宜な方式にて二色性物質を染
色処理する方法にても、偏光層と位相差層が接着剤層の
介在なく直接に密着重畳した形態の偏光フィルムを形成
することができる。

【００１４】すなわち前記の方法によれば、ビニルアル
コール系ポリマーフィルムの延伸処理にて全体が複屈折
性の位相差層からなるフィルムが先ず形成された後、そ
のフィルムの片面側に二色性物質を染色することで偏光
機能が付与されて偏光層が形成される。従ってこの方法
においても、同体のフィルム内に偏光層と位相差層が隣
接形成された目的物が得られる。

【００１５】また偏光層と位相差層が接着剤層の介在な
く直接に密着重畳した形態の偏光フィルムの形成方法と
しては、ビニルアルコール系ポリマーからなるフィルム
の片面に延伸処理に追従して分子配向する疎水性の樹脂
コート層を設けて、それを二色性物質含有の染色延伸浴
に浸漬して染色処理下に延伸処理する方法などによって
も行うことができる。

【００１６】前記の方法によれば、ビニルアルコール系
ポリマーフィルムの露出側に二色性物質の吸着による偏
光層が形成され、樹脂コート層は疎水性のため二色性物
質で染色されずに延伸による分子配向で複屈折性により
位相差を示す層となり、これにより偏光層と位相差層が
接着剤層の介在なく密着重畳した目的物が得られる。

【００１７】従って前記の方法では、ビニルアルコール
系ポリマーフィルムとの密着性に優れる樹脂が好ましく
用いられる。前記の方法は、コートする樹脂の種類によ
る分子配向性やコート層の厚さなどにて、形成される位
相差層の位相差特性を容易に制御できることなどの利点
を有している。

【００１８】前記において偏光層を形成するビニルアル
コール系ポリマーとしては、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の部分ケン化物などの、従来の吸
収型偏光フィルムを形成する適宜なポリマーを用いるこ
とができる。

【００１９】また偏光層の形成は、上記に例示した方法
の如く従来の吸収型偏光フィルムに準じて、ビニルアル
コール系ポリマーからなるフィルム等の層にヨウ素及び
／又は二色性染料からなる二色性物質を吸着ないし染色
方式等により含有させてそれを延伸処理により分子配向
させる方法や、延伸処理を先に施してその後に染色処理
する方法などの適宜な方法にて行うことができる。

【００２０】一方、上記した位相差層となる樹脂コート
層を形成する樹脂としては、延伸処理で分子配向する適
宜なものを用いることができ、特に限定はない。ちなみ
にその例としては、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樹脂、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樹
脂、ポリエチレンやポリプロピレン、ノルボルネン構造
を有するポリオレフィンの如きオレフィン系樹脂があげ
られる。

【００２１】またポリエーテルスルホンやポリカーボネ
ート、ポリエーテルエーテルケトンやポリフェニレンス
ルフィド、ビニルアルコール系樹脂や塩化ビニル系樹
脂、アミド系樹脂やイミド系樹脂、アクリル系樹脂やポ
リアリレート、ポリビニルブチレートやポリオキシメチ
レン、スルホン系樹脂やスチレン系樹脂なども前記樹脂
コート層形成用の樹脂の例としてあげられる。

【００２２】偏光フィルムの厚さは、目的とする位相差
特性などに応じて適宜に決定することができる。一般に
は薄型化や延伸処理性などの点より、５〜８００μm、
就中１０〜５００μm、特に２０〜３００μmとされる。
また偏光層の厚さは、通例５〜８０μmとされるが、こ
れに限定されない。なお上記したカバーフィルムは、例
えば前記樹脂コート層で例示の樹脂やゴム系ポリマーな
どの適宜な材料にて形成することができる。

【００２３】本発明による偏光フィルムは、そのまま実
用に供することもできるし、必要に応じその片面又は両
面に透明保護層や粘着層や光学補償層などからなる適宜
な光学層の１層又は２層以上を積層してなる光学部材と
して実用に供することもできる。その光学部材の例を図
２、図３に示した。２が透明保護層、３，３２が粘着
層、４が光学補償層である。なお３１はセパレータであ
る。

【００２４】前記の透明保護層は、耐水性の向上や補強
等の保護目的などにより必要に応じ偏光フィルムの片面
又は両面に設けられるものであり、その形成には透明性
や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリマ
ーが好ましく用いられる。ちなみにその例としては、上
記した樹脂コート層で例示の樹脂、アクリル系やウレタ
ン系、アクリルウレタン系やエポキシ系やシリコーン系
等の熱硬化型、ないし紫外線硬化型の樹脂などがあげら
れる。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。その厚さは、適宜に決定でき、一般には
５００μm以下、就中１〜３００μm、特に５〜２００μ
mとされる。

【００２５】粘着層は、偏光フィルムや光学部材の接着
処理などを目的に必要に応じて設けられるものであり、
そ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
粘着性物質や粘着剤などが用いられる。就中、アクリル
系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝
集性と接着性等の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性な
どに優れ、加熱や加湿の条件下に浮きや剥がれ等の剥離
問題を生じないものが好ましく用いうる。

【００２６】ちなみに前記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。

【００２７】粘着層は、偏光フィルム、光学部材やその
光学層の片面又は両面に設けて接着処理に供することが
できる。設ける粘着層は、異なる組成又は種類等のもの
の重畳層であってもよい。また両面に粘着層を設ける場
合、その表裏において異なる組成又は種類等の粘着層で
あってもよい。

【００２８】偏光フィルム等への粘着層の付設は、適宜
な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや
酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる
溶媒に粘着性物質ないしその組成物を溶解又は分散させ
て１０〜４０重量％程度の粘着剤液を調製し、それを流
延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で偏光フィルム等
の上に直接付設する方式、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偏光フィルム等の上に移
着する方式などがあげられる。

【００２９】粘着層の厚さは、接着力等に応じて適宜に
決定でき、一般には１〜５００μmとされる。粘着層
は、図例の如く液晶セル等の被着体への接着を目的とし
て、必要に応じ偏光フィルム又は光学部材の外表面に設
けることもできる。粘着層３が表面に露出する場合に
は、実用に供するまでの間その表面を図例の如くセパレ
ータ３１などで仮着カバーしておくことが好ましい。

【００３０】なお粘着層は、必要に応じて例えば天然物
や合成物の樹脂類、就中、粘着性付与樹脂、ガラス繊維
やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる
充填剤や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤
を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性
を示す粘着層であってもよい。

【００３１】一方、上記した光学補償層は、液晶セルに
よる位相差のより高度な補償等の目的で必要に応じ用い
られるものである。光学補償層は、偏光フィルムの位相
差層側に通例積層されるが、これに限定されない。光学
補償層の例としては、上記した樹脂コート層で例示の樹
脂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、その配向液晶層をフィルム基材上に支持したも
のや含浸させたものなどがあげられる。

【００３２】前記の延伸フィルムは、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。光学補償層は、
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。光学補償層は、偏光フ
ィルムの偏光層の透過軸に対して任意な光学軸の配置角
度で積層しうるが、通例ツイストネマチック型液晶に適
用する場合には平行又は直交関係に、スーパーツイスト
ネマチック型液晶に適用する場合には交叉関係に配置さ
れる。

【００３３】光学部材の形成に必要に応じて用いられる
その他の光学層としては、例えば反射層や偏光分離板、
１／４波長板やアンチグレア層、反射防止膜やプリズム
アレイシート、レンズアレイシートや光拡散板、バック
ライトなどがあげられる。前記の偏光分離板は、自然光
を入射させると所定偏光軸の直線偏光又は所定方向の円
偏光を反射し、他の光は透過する特性を示すものであ
る。

【００３４】かかる偏光分離板は、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ると
共に、反射光を反射層等を介し反転させて偏光分離板に
再入射させ、その一部又は全部を所定偏光状態の光とし
て透過させて偏光分離板を透過する光の増量を図ると共
に、偏光フィルムに吸収されにくい偏光を供給して液晶
表示等に利用しうる光量の増大を図ることにより輝度を
向上させうるものである。

【００３５】従って偏光分離板としては、例えば誘電体
の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フィルムの多
層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過して他の
光は反射する特性を示すもの、コレステリック液晶層、
就中コレステリック液晶ポリマーの配向フィルムやその
配向液晶層をフィルム基材上に支持したものの如き、左
右一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性を示す
ものなどの適宜なものを用いうる。なおコレステリック
液晶層の如く円偏光を透過するタイプの偏光分離板で
は、その円偏光を１／４波長板にて直線偏光に変換する
こともできる。

【００３６】本発明による偏光フィルムや光学部材は、
液晶表示装置等の各種の用途に用いることができる。液
晶表示装置を形成する場合、偏光フィルムや光学部材
は、液晶セルの片側又は両側に配置しうる。その場合、
偏光フィルムの位相差層が偏光層と液晶セルの間に位置
するように通例配置されるが、これに限定されない。な
お光学部材が偏光分離板を有する場合には通例、液晶セ
ルのバックライト等の照明光を入射させる側に配置され
る。

【００３７】用いる液晶セルは任意であり、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、ツイストネマチック型やスーパーツイストネ
マチック型に代表される単純マトリクス駆動型のものな
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。液晶セルの両側に設ける
偏光フィルムや光学部材は、同じものであってもよい
し、異なるものであってもよい。

【００３８】液晶表示装置は、本発明による偏光フィル
ムや光学部材を用いる点を除いて特に限定はなく、従来
に準じて形成することができる。従って液晶表示装置の
形成に際しては、例えばプリズムアレイシートやレンズ
アレイシート、光拡散板やバックライトなどの適宜な部
品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができ
る。

【００３９】

【実施例】実施例１ 重合度１７００、厚さ７５μmのポリビニルアルコール
フィルムをホウ酸水溶液中で自由端一軸方式にて４倍に
延伸処理した後、その片面にバーコータにてヨウ素水溶
液を塗布含浸させ、それを更にホウ酸水溶液中で自由端
一軸方式にて１．２５倍に延伸処理して偏光層と位相差
層とが隣接した偏光フィルムを得た。

【００４０】比較例 重合度１７００、厚さ７５μmのポリビニルアルコール
フィルムをヨウ素とホウ酸を含む水溶液中で自由端一軸
方式にて５倍に延伸処理して全体が偏光層からなる偏光
フィルムを得た。

【００４１】評価試験 光学特性 実施例１、比較例で得た偏光フィルムの正面方向におけ
る光学特性を調べ、その結果を次表に示した。なお直交
透過率、平行透過率は、偏光フィルムの２枚をクロスニ
コル又は透過軸を平行に配置した場合の透過率である。 透過率 偏光度 色相ａ 色相ｂ 直交透過率 平行透過率 （％） （％） （％） （％） 実施例１ ４３.２ 99.95 −１.４ ３.４ ０．０２ ３８．３ 比 較 例 ４３.３ 99.95 −１.５ ３.２ ０．０２ ３８．２

【００４２】視野角特性 偏光フィルムの２枚をクロスニコルに配置し、吸収軸か
ら４５度の方位における視野角６０度での透過率を調べ
た。その結果を図４に示した。前記の表及び図４より、
比較例の偏光フィルムは視角の変化で透過率が大きく変
化しているのに対し（クロスニコルの光漏れ）、実施例
１の偏光フィルムは正面方向の偏光特性の点では比較例
とほぼ同じ特性を示しつつ、視角の変化に対しては位相
差層の付加によりその特性の変化が少ないことがわか
る。

【００４３】特に波長５５０nm近傍の光では透過率が約
０．５％で、比較例の約３．３％に対して大きく改善さ
れており、位相差層の働きで広い視野角で偏光特性が変
化しにくくなっていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏光フィルム例の断面図

【図２】光学部材例の断面図

【図３】他の光学部材例の断面図

【図４】視野角特性を示したグラフ

【符号の説明】

１：偏光フィルム １１：偏光層 １２：位相差層 ２：透明保護層 ３，３２：粘着層 ４：光学補償層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA06 BA07 BA25 BA27 BA42 BB03 BB22 BB43 BB44 BB49 BB51 BB63 BC03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FB02 FB12 FB13 FC05 FC07 FD06 FD15 GA13 GA16 GA17 HA07 HA10 LA11 LA16 LA17 LA19 4F100 AK21A AR00A AR00B AR00C AR00D BA03 BA04 BA07 BA10A BA10C BA13 EH46 EJ37 GB90 JL13C JL13D JN01C JN01D JN10A JN10B JN18B

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二色性物質含有のビニルアルコール系ポ
   リマーからなる偏光層と、複屈折性により直線偏光を変
   調する位相差層とが接着剤層の介在なく密着重畳してな
   ることを特徴とする偏光フィルム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の偏光フィルムの片面又
   は両面に透明保護層、粘着層又は光学補償層の少なくと
   も一層を積層してなることを特徴とする光学部材。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の偏光フィルム、又は請
   求項２に記載の光学部材を液晶セルの片側又は両側に有
   することを特徴とする液晶表示装置。