JPH1062624A - 広視野角偏光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置における良視認領域を拡大でき
てカールの少ない偏光板の開発。 【解決手段】 偏光フィルム（３）の両側に透明保護層
（１）を有する偏光板からなり、その片側の透明保護層
の片面又は両面に液晶ポリマーよりなる複屈折層（４）
を密着状態で有してその遅相軸が前記偏光フィルムの透
過軸と平行関係又は直交関係にある広視野角偏光板。 【効果】 偏光フィルム面に垂直な正面方向では透明保
護層による位相差の影響を受けずに輝度やコントラスト
の低下を防止でき、かつ斜め方向の視認に対しては液晶
セルの複屈折性による直線偏光の状態変化を補償して、
着色化等の色変化や階調反転がなくてコントラストや明
るさに優れる良視認性の領域を拡大でき、視野角の広い
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、良視認の視野角が広い液
晶表示装置を形成しうる広視野角偏光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】低電圧、低消費電力でＩＣ回路と直結で
き、表示機能が多様で軽量性等に優れるなどの多くの特
長に着目されてワードプロセッサやパーソナルコンピュ
ータ等のＯＡ機器やテレビジョン、カーナビゲーション
モニタや航空機コックピット用モニタなどの種々の表示
手段として液晶表示装置が広く普及しているが、ＣＲＴ
に比べて良視認の視野角の狭さが指摘されて久しい。

【０００３】前記視野角の狭さは、液晶に特有の光学的
異方性が視認性の視野角特性に影響して、偏光板を介し
液晶セルに入射した直線偏光が楕円偏光化したり、方位
角が変化することに原因があると考えられている。すな
わち、液晶セルを透過した当該偏光状態の表示光をその
まま視認側の偏光板に入射させると、視野角（見る角
度）の増大に伴い透過率が低下して表示明度が不足した
り、階調が反転したり、着色化等の色変化を生じるなど
の視認性の低下を招くものと考えられている。

【０００４】従来、液晶表示装置の良視認領域の拡大方
法、すなわち視野角の拡大方法としては、液晶セルに位
相差板を配置する方法が提案されており、その位相差板
としては、プラスチックフィルムにディスコチック液晶
層を付設した複屈折板を両面に透明保護層を設けた偏光
板と積層したものが知られていた（特開平６−２１４１
１６公報）。しかしながら、良視認視野角の拡大性の点
で改善効果に乏しくて満足できるものではなく、またカ
ールが発生しやすい問題点があった。当該カールは液晶
セルとの接着を阻害し、そのカールが液晶セルの歪に及
ぶと表示品位が大きく低下する。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶表示装置における
良視認領域を拡大できてカールの少ない偏光板の開発を
課題とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、偏光フィルムの両側に透
明保護層を有する偏光板からなり、その片側の透明保護
層の片面又は両面に液晶ポリマーよりなる複屈折層を密
着状態で有してその遅相軸が前記偏光フィルムの透過軸
と平行関係又は直交関係にあることを特徴とする広視野
角偏光板を提供するものである。

【０００７】

【発明の効果】複屈折層をその遅相軸が偏光フィルムの
透過軸と平行関係又は直交関係となるように配置するこ
とにより、偏光フィルム面に垂直な正面方向では複屈折
層による位相差の影響を受けずに輝度やコントラストの
低下を防止でき、かつ斜め方向の視認に対しては液晶セ
ルの複屈折性による直線偏光の状態変化を補償して、着
色化等の色変化や階調反転がなくてコントラストや明る
さに優れる良視認性の領域を拡大でき、視野角の広い液
晶表示装置を得ることができる。

【０００８】前記において、偏光状態の維持を目的とし
た複屈折防止タイプのトリアセテートフィルムからなる
透明保護層を設けた一般的な偏光板でも、５〜１０nm程
度の面内位相差がありそれがフィルム面の法線方向に対
し４５度傾斜した方向では１５〜３０nm程度の位相差と
なるため、図３に示した如く偏光フィルム単独の場合に
比べ、かかる透明保護層を設けることで光学特性が低下
する。

【０００９】すなわち図３では、ヨウ素吸着の延伸ポリ
ビニルアルコールフィルムからなる偏光フィルムの両側
にトリアセテートフィルムを設けた一般的な偏光板、及
び偏光フィルム単独物をクロスニコルに配置して、透過
軸から４５度の方位における入射角６０度での直交透過
率の分光スペクトルを示しているが、かかる図から明ら
かなように、偏光フィルム単独物ではその直交透過率が
約２％であるのに対し、透明保護層付の偏光板では約３
％となり、その直交透過率に約１％の差が生じている。

【００１０】偏光板の法線方向である正面方向、すなわ
ち透明保護層の面内位相差が現れる方向での直交透過率
は、いずれの場合も約０．０３％であることから、当該
約１％の差は本来クロスニコルで透過しないはずのもの
が透明保護層に基づく偏光状態の変化で透過した光であ
り、これは斜め方向では透明保護層による位相差の増大
で偏光状態の変化が多くなることを意味する。従って複
屈折層を透明保護層に直接設けて透明保護層の単層化な
いし薄層化を図ることが良視認視野角の拡大に有効であ
り、またカールの抑制にも有効である。さらに液晶セル
への接着精度が向上し、配置不良品や外観不良品が減少
して液晶表示装置の歩留まりが向上すると共に、表示の
信頼性や視認性も向上する。

【００１１】さらに、偏光フィルム単独物の場合でも約
２％の直交透過率（光の抜け）を示して、これは偏光フ
ィルムに基づく偏光回転によるもので透明保護層による
ものではないが、本発明ではかかる偏光フィルムに基づ
く偏光回転による光の抜けも防止することができる。

【００１２】

【発明の実施形態】本発明の広視野角偏光板は、偏光フ
ィルムの両側に透明保護層を有する偏光板からなり、そ
の片側の透明保護層の片面又は両面に液晶ポリマーより
なる複屈折層を密着状態で有してその遅相軸が前記偏光
フィルムの透過軸と平行関係又は直交関係にあるもので
ある。その例を図１、図２に示した。１が透明保護層、
３が偏光フィルム、４が複屈折層であり、矢印が透過
軸、遅相軸の方向を表している。なお２は接着層であ
る。

【００１３】偏光フィルムとしては、所定の偏光状態の
光が得られる適宜なものを用いうる。就中、直線偏光状
態の透過光が得られるものが好ましい。その例として
は、ポリビニルアルコール系系フィルムや部分ホルマー
ル化ポリビニルアルコール系系フィルム、エチレン・酢
酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高
分子フィルムにヨウ素及び／又は二色性染料を吸着させ
て延伸したもの、ポリビニルアルコール系の脱水処理物
やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フ
ィルムなどがあげられる。偏光度の高い直線偏光を得る
点などより特に好ましく用いうる偏光フィルムは、ヨウ
素吸着の延伸ポリビニルアルコール系フィルムである。

【００１４】偏光板は、偏光フィルムの両側に透明保護
層を設けたものであるが、その偏光板は反射層を有する
反射型のものであってもよい。反射型の偏光フィルム
は、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示す
るタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであ
り、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示
装置の薄型化をはかりやすいなどの利点を有している。

【００１５】透明保護層は、プラスチックの塗布層や保
護フィルムの積層物などとして適宜に形成してよく、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
等に優れるプラスチックなどが好ましく用いられる。そ
の例としては、ポリエステル系やセルロース系、ポリエ
ーテルサルホン系やポリカーボネート系、ポリアミド系
やポリイミド系、ポリオレフィン系やアクリル系等のプ
ラスチック、あるいは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。

【００１６】透明保護層は、位相差が可及的に小さいほ
ど好ましく、かかる点よりセルロース系プラスチックフ
ィルム、就中トリアセチルセルロースフィルムが好まし
く用いられる。透明保護層は、微粒子の含有によりその
表面が微細凹凸構造に形成されていてもよい。透明保護
層の厚さは、位相差が複屈折の屈折率差（△ｎ：ｎ_x−
ｎ_y）と層厚（ｄ）の積（△ｎｄ）で決まることより薄
いほど好ましく、偏光フィルムの保護性などより一般に
は５００μm以下、就中５〜３００μm、特に１０〜２０
０μmとされる。

【００１７】上記した反射型偏光板の形成は、偏光板の
片側、特に液晶ポリマーからなる複屈折層を設けない側
の透明保護層に金属等からなる反射層を付設する方式な
どの適宜な方式で行うことができる。その具体例として
は、必要に応じマット処理した保護フィルム等の透明保
護層の片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔
や蒸着膜を付設したものや、前記透明保護層の微粒子含
有による表面微細凹凸構造の上に蒸着方式やメッキ方式
などの適宜な方式で金属反射層を付設したものなどがあ
げられる。

【００１８】本発明の偏光板は、前記において偏光フィ
ルムの両側に設ける透明保護層における液晶セル側に配
置される一方の片面又は両面に必要に応じ配向膜等を介
して液晶ポリマーからなる複屈折層を密着状態に直接設
けたものである。これにより液晶セルと偏光板の間に介
在する透明保護層を薄型化できて、視角の変化に対する
複屈折層の補償効果の有効性を向上させることができ良
視認性の視野角を拡大することができる。また透明保護
層の薄型化でカールも抑制することができる。

【００１９】前記の複屈折層を形成する液晶ポリマーと
しては、視認性の改良効果等の点より、すなわち液晶セ
ルの垂直方向からの視角の変化に応じて遅相軸方向を変
化し、それにより偏光板の透過軸との間における遅相軸
の平行関係又は直交関係にズレを生じさせて、そのズレ
量に基づく光学異方性の発現性（補償に対応した位相差
の発現性）などの点より、ディスコチック液晶層を形成
するものが好ましく用いられる。

【００２０】ちなみに前記のディスコチック液晶層を形
成する液晶ポリマーの例としては、下記の化学式で表さ
れるものなどがあげられる。 （ただし、Ｒは、ｎ-Ｃ₇Ｈ₁₅ＣＯＯ−である。）

【００２１】透明保護層の片面又は両面への液晶ポリマ
ーによるディスコチック液晶層の形成は、例えば必要に
応じ配向処理した透明保護層上に液晶ポリマーを展開し
て所定のディスコチック液晶層に配向した層とする方法
などの従来に準じた方法で行うことができる。従って液
晶ポリマーの展開に際しては、必要に応じて溶剤による
溶液や、加熱による溶融液などとすることができる。ま
た、液晶ポリマーの固化層をディスコチック液晶層に配
向させるに際しては必要に応じてガラス転移温度以上等
に加熱処理することもできる。

【００２２】なお前記した透明保護層に対する配向処理
としては、例えばポリイミドやポリビニルアルコール、
ポリエステルやポリアリレート、ポリアミドイミドやポ
リエーテルイミド等の付設膜をレーヨン布等でラビング
処理した配向膜、ＳｉＯ等の斜方蒸着層等からなる適宜
な配向膜を設ける方式、イオンビーム等により斜めエッ
チングする方式などがあげられる。

【００２３】液晶ポリマーからなる複屈折層は、偏光板
形成時における遅相軸方向の制御性などの点より予め透
明保護層に設けてそれを偏光板の形成に供する方式が一
般的である。設ける複屈折層の厚さは、位相差特性など
に応じて適宜に決定でき、その位相差は液晶ポリマーの
厚さ方向や面内方向における配向状態や厚さ方向におけ
る主屈折率方向の液晶層法線方向に対する傾斜角や層厚
などで制御することができる。

【００２４】複屈折層の一般的な厚さは、視角変化に対
する補償効果や複屈折率差の波長分散による着色化防止
等による良視認性視野角の拡大効果などの点より、厚さ
方向の位相差（面内位相差）に基づいて５０〜２００n
m、就中１００〜１５０nmの複屈折性を示すものとされ
る。

【００２５】特に好ましい複屈折層は、面内における主
屈折率をｎ_xとｎ_y、厚さ方向の屈折率をｎ_zとしたとき
に、ｎ_x＞ｎ_yの条件下、式：（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−
ｎ_y）で定義されるＮ_zが−１〜３、就中０．２〜２．５
の範囲にあるものである。これにより、上記した視角が
正面方向よりズレた場合における複屈折層の遅相軸と偏
光フィルムの透過軸とのズレによる複屈折性の発現量を
良視認の視野角拡大に有利な状態で調節することができ
る。Ｎ_zが前記範囲外では視角による遅相軸の変化が大
きくなって補償できる視野角の範囲が狭くなり、広視野
角化が困難となる。なお前記の式における各屈折率は、
ナトリウムＤ線に基づく。

【００２６】液晶ポリマーからなる複屈折層は、上記し
たように透明保護層の片面又は両面に設けうるが、その
場合、各複屈折層は同種又は異種の液晶ポリマー層を重
畳させた層とすることもできる。なお複屈折層の表面に
は、必要に応じて保護層を設けてもよい。

【００２７】本発明の広視野角偏光板は、液晶セルの複
屈折による視角特性の補償に好ましく用いうるが、その
形成は液晶表示装置の製造過程で透明保護層と偏光フィ
ルムを順次別個に積層する方式や、予め積層物としてそ
れを用いる方式などの適宜な方式で行うことができる。
後者の事前積層化方式が、品質の安定性や積層作業性等
に優れて液晶表示装置の製造効率を向上させうる利点な
どがある。

【００２８】偏光フィルムへの透明保護層の積層配置等
に際しては、その偏光フィルムの透過軸と複屈折層の遅
相軸とが平行関係又は直交関係となるように行われる
が、その平行関係又は直交関係は厳密な意味での平行又
は直交状態に限定されず、作業上の配置誤差などは許容
される。また透過軸や遅相軸の方向にバラツキがある場
合などには、全体としての平均方向に基づいて平行関係
又は直交関係に配置される。

【００２９】偏光フィルムと透明保護層の積層に際して
は、必要に応じ接着層等を介して固定することができ
る。軸関係のズレ防止等の点よりは接着固定することが
好ましい。接着には、例えばアクリル系やシリコーン
系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系
やゴム系等からなる透明な感圧接着剤などの適宜な接着
剤を用いることができ、その種類については特に限定は
ない。光学特性の変化を防止する点などよりは、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。また加熱や加湿条件下に剥離等を生じないものが好
ましい。

【００３０】かかる点より、（メタ）アクリル酸ブチル
や（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチ
ルや（メタ）アクリル酸の如きモノマーを成分とする重
量平均分子量が１０万以上で、ガラス転移温度が０℃以
下のアクリル系ポリマーをベースポリマーとするアクリ
ル系感圧接着剤が特に好ましく用いうる。またアクリル
系感圧接着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる
点よりも好ましい。なお屈折率が異なるものを積層する
場合には、反射損の抑制などの点より中間の屈折率を有
する接着剤等が好ましく用いられる。

【００３１】接着剤には、必要に応じて例えば天然物や
合成物の樹脂類、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配合することもできる。
また微粒子を含有させて光拡散性を示す接着層とするこ
ともできる。

【００３２】なお上記した偏光フィルムや透明保護層や
接着層などの各層は、例えばサリチル酸エステル系化合
物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系
化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系
化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外
線吸収能をもたせることもできる。

【００３３】広視野角偏光板を用いての液晶表示装置の
形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置
は一般に、液晶セルと偏光板、及び必要に応じての照明
システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込
むことなどにより形成されるが、本発明においては当該
広視野角偏光板を液晶セルの少なくとも片側に設ける点
を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。

【００３４】従って、液晶セルの片側又は両側に広視野
角偏光板を配置した液晶表示装置や、照明システムにバ
ックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液
晶表示装置を形成することができる。その場合、広視野
角偏光板は複屈折層を設けた透明保護層が液晶セルと偏
光フィルムとの間、特に視認側の偏光フィルムとの間に
位置するように配置することが補償効果の点などより好
ましい。なお広視野角偏光板の実用に際しては、液晶表
示装置を形成するための他の光学素子等との積層物など
の適宜な形態で用いることができる。

【００３５】図４、図５に広視野角偏光板を用いた液晶
表示装置の構成例を示した。５が液晶セル、６がバック
ライトシステム、８が反射層である。なお７は光拡散板
である。図４のものは両側に広視野角偏光板を配置した
バックライト型照明システムのものであり、図５のもの
は片側にのみ広視野角偏光板を配置した反射型照明シス
テムのものである。

【００３６】前記において液晶表示装置の形成部品は、
積層一体化されていてもよいし、分離状態にあってもよ
い。また液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板
やアンチグレア層、反射防止膜、保護層や保護板などの
適宜な光学素子を適宜に配置することができる。本発明
の広視野角偏光板は、ＴＮ型やＳＴＮ型等の複屈折を示
す液晶セルを用いたＴＦＴ型やＭＩＭ型等の種々の表示
装置に好ましく用いうる。

【００３７】

【実施例】

実施例１ △ｎｄ：５nm、４５度△ｎｄ（遅相軸方向に４５度傾斜
した入射光の平均値）：１５nm、厚さ８０μmのトリア
セチルセルロースフィルムの片面に液晶ポリマーのディ
スコチック液晶層を密着付設した透明保護層を、厚さ８
０μmのポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液
中で５倍に延伸処理したのち乾燥させてなる偏光フィル
ムの片面に、アクリル系感圧接着層を介して接着し、偏
光フィルムの他面にアクリル系感圧接着層を介して前記
と同じ位相差特性を示す厚さ８０μmのトリアセチルセ
ルロースフィルムからなる透明保護層を接着して総厚さ
が２１０μmの広視野角偏光板を得た。なお透明保護層
の接着処理は、複屈折層の遅相軸が偏光フィルムの透過
軸と平行関係となるように行った。

【００３８】比較例 偏光フィルムの両面に同じ位相差特性を示す厚さ８０μ
mのトリアセチルセルロースフィルムからなる透明保護
層を接着して偏光板としたのち、その片面にディスコチ
ック液晶層付設の透明保護層を接着したほかは実施例１
に準じて総厚さが３１５μmの偏光板得た。

【００３９】評価試験 実施例、比較例で得た（広視野角）偏光板を実施例同
士、比較例同士の組合せでＴＦＴ型液晶セルの両側（フ
ロント／リア）に配置して、上下及び左右における良視
認の視野角を調べた。なお視認不良は、表示の黒色化で
コントラストが低下する黒つぶれ、表示の白色化でコン
トラストが低下する白呆け、又は階調の反転が現れた状
態で判定した。

【００４０】前記の結果を次表に示した。なお表には、
偏光板の長辺方向におけるカール度も示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】広視野角偏光板例の部分断面斜視図

【図２】他の広視野角偏光板例の部分断面斜視図

【図３】従来例の光学特性を示したグラフ

【図４】液晶表示装置例の断面図

【図５】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：透明保護層 ２：接着層 ３：偏光フィルム ４：複屈折層 ５：液晶セル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光フィルムの両側に透明保護層を有す
   る偏光板からなり、その片側の透明保護層が片面又は両
   面に液晶ポリマーよりなる複屈折層を密着状態で有して
   その遅相軸が前記偏光フィルムの透過軸と平行関係又は
   直交関係にあることを特徴とする広視野角偏光板。
2. 【請求項２】 請求項１において、偏光フィルムがヨウ
   素吸着の延伸ポリビニルアルコール系フィルム、透明保
   護層がセルロース系プラスチックフィルム、複屈折層が
   ディスコチック液晶ポリマー層からなり、少なくとも片
   側の表面に感圧接着層を有する広視野角偏光板。
3. 【請求項３】 請求項２において、感圧接着層がガラス
   転移温度０℃以下のアクリル系ポリマーをベースポリマ
   ーとするものである広視野角偏光板。
4. 【請求項４】 液晶セルの少なくとも片側に、請求項１
   〜３に記載の広視野角偏光板をその液晶ポリマーよりな
   る複屈折層側を介して有することを特徴とする液晶表示
   装置。