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技術 色相補償板及び液晶表示装置

出願人 日東電工株式会社
発明者 本村弘則亀山忠幸
出願日 1998年11月4日 (22年3ヶ月経過) 出願番号 1998-330230
公開日 2000年5月26日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 2000-147250
状態 拒絶査定
技術分野 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 偏光要素
主要キーワード 不連続域 実用温度 密着界面 複層物 次接着 低下予防 重畳方式 重畳体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (2)

課題

視角による色相変化が少ない色相補償板を開発して、色相も含めた良視認視野角輝度に優れる液晶表示装置を得ること。

解決手段

ディスコティック液晶を用いた位相差板(41)、及び自然光偏光透過光と偏光反射光に分離する偏光分離層(44)を少なくとも有する色相補償板(4)、及びその色相補償板を液晶表示素子(3)の片側に有する液晶表示装置。

効果

色相補償板を形成する位相差板と偏光分離層が視角による色相変化を相互に補色して、視角の変化による黒表示での光漏れ白表示での色相の変化が少なく、白黒両表示時における良視認の視野角と輝度に優れる液晶表示装置が得られる。

概要

背景

概要

視角による色相変化が少ない色相補償板を開発して、色相も含めた良視認視野角輝度に優れる液晶表示装置を得ること。

ディスコティック液晶を用いた位相差板(41)、及び自然光偏光透過光と偏光反射光に分離する偏光分離層(44)を少なくとも有する色相補償板(4)、及びその色相補償板を液晶表示素子(3)の片側に有する液晶表示装置。

色相補償板を形成する位相差板と偏光分離層が視角による色相変化を相互に補色して、視角の変化による黒表示での光漏れ白表示での色相の変化が少なく、白黒両表示時における良視認の視野角と輝度に優れる液晶表示装置が得られる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
7件

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請求項1

ディスコティック液晶を用いた位相差板、及び自然光偏光透過光と偏光反射光に分離する偏光分離層を少なくとも有することを特徴とする色相補償板。

請求項2

請求項1において、位相差板と偏光分離層の間に1/4波長板を介して偏光板を有する色相補償板。

請求項3

請求項1又は2において、液晶表示素子に適用した場合に、白表示時の正面方向と斜視方向における色相差が、位相差板又は偏光分離層を単独使用したときの当該色相差の一方よりも小さい特性を示す色相補償板。

請求項4

請求項1〜3に記載の色相補償板を液晶表示素子の片側に有することを特徴とする液晶表示装置

--

0001

本発明は、視角による色相変化が少なくて視野角輝度に優れる液晶表示装置の形成等に好適な色相補償板に関する。

背景技術

0002

液晶表示装置における良視認の視野角の拡大と輝度の向上が課題となっている。従来、かかる視野角の点ではツイストネマチック液晶使用の薄膜トランジスタ型液晶表示素子(TN−TFT型LCD)等にディスコティック液晶を用いた位相差板からなる光漏れ補償板を配置して、黒表示時の斜視方向における光漏れを補償した液晶表示装置が知られていた。

0003

一方、輝度向上の点ではコレステリック液晶ポリマー層等の偏光分離層からなる輝度向上板液晶表示素子に配置し、その輝度向上板を介して自然光からなる照明光偏光特性を示す透過光反射光に分離し、その反射光も反射層を介し反転させて液晶表示素子に入射させ光の利用効率を向上した液晶表示装置が知られていた。

0004

しかしながら、前記の光漏れ補償板を用いた液晶表示装置にあっては、白表示時の場合に視角により色相が変化して、斜視方向からは画面が黄色に着色化する視野角拡大上の問題点が残存しており、またその補償板の付加で輝度も低下する問題点があった。一方、前記した輝度向上板による輝度向上の液晶表示装置にあっても、白表示時に視角により色相が変化して斜視方向での着色化等の視野角拡大上の問題点があった。

0005

本発明は、視角による色相変化が少ない色相補償板を開発して、色相も含めた良視認の視野角と輝度に優れる液晶表示装置を得ることを課題とする。

0006

本発明は、ディスコティック液晶を用いた位相差板、及び自然光を偏光透過光と偏光反射光に分離する偏光分離層を少なくとも有することを特徴とする色相補償板、及びその色相補償板を液晶表示素子の片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。

発明の効果

0007

本発明によれば、視角の変化による黒表示での光漏れと白表示での色相の変化が少なく、白黒両表示時における良視認の視野角と輝度に優れる液晶表示装置、従って上記した光漏れ補償板と輝度向上板による黒表示時の視野角拡大と輝度向上の利点を活かすと共に、白表示時の良視認視野角も拡大した液晶表示装置を得ることができる。

0008

前記の作用効果は、上記した本発明による色相補償板の使用に基づくものである。当該色相補償板を形成する光漏れ補償板と輝度向上板は、上記したように視角により色相が変化してそれぞれ本発明の目的に反するものであるが、それらを当該着色を補色する組合せで用いることにより前記作用効果を奏することができる。しかしその色相変化の抑制機構の詳細は不明である。

0009

本発明による色相補償板は、ディスコティック液晶を用いた位相差板及び自然光を偏光透過光と偏光反射光に分離する偏光分離層を少なくとも有するものであり、液晶表示装置は、その色相補償板を液晶表示素子の片側に配置したものである。その液晶表示装置としたものの例を図1に示した。2,41がディスコティック液晶を用いた位相差板、44が偏光分離層であり、4が色相補償板である。また1,42が偏光板、3が液晶表示素子であり、43は1/4波長板、5は光源である。

0010

ディスコティック液晶を用いた位相差板としては、例えばWVフィルム商品名、富士写真フィルム社製)などの、ディスコティック液晶を透明基材上に配向処理してなる適宜なものを用いうる。

0011

また偏光分離層としても、自然光を偏光透過光と偏光反射光に分離する適宜なものを用いうる。ちなみにその例としては、コレステリック液晶を用いてなる円偏光分離層などがあげられる。かかる円偏光分離層は、自然光を反射と透過を介して左右の円偏光に分離するものであり、その形成には適宜なコレステリック液晶を用いることができ、就中コレステリック液晶ポリマーが好ましく用いうる。

0012

コレステリック液晶ポリマーは、液晶層重畳化や薄膜化等の取扱性の点、視角変化に対する光学特性の変化が小さく視野角の広い液晶表示装置を形成しうる点などで優れており、就中、選択反射波長域の広さなどの点より複屈折の大きいものが好ましく用いうる。その場合、円偏光分離層は、コレステリック液晶ポリマーの単独層又は2層以上の重畳層として形成することができる。

0013

なお前記したコレステリック液晶ポリマーとしても適宜なものを用いうる。ちなみにその例としては、液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団メソゲン)がポリマーの主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型のものなどがあげられる。取扱性や実用温度での配向の安定性などの点よりは、ガラス転移温度が30〜150℃のコレステリック液晶ポリマーが好ましく用いうる。

0014

前記主鎖型のコレステリック液晶ポリマーの具体例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲン基を結合した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などのポリマーがあげられる。

0015

また側鎖型コレステリック液晶ポリマーの具体例としては、ポリアクリレートポリメタクリレートポリシロキサンポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として共役性の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなる低分子液晶化合物(メソゲン部)を有するもの、低分子カイラル剤含有のネマチック液晶ポリマーキラル成分導入の液晶ポリマー、ネマチック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどがあげられる。

0016

前記の如く、例えばアゾメチン形やアゾ形、アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニルシクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などからなるネマチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有するものにても、不斉炭素を有する化合物等からなる適宜なキラル成分や低分子カイラル剤等を導入する方式などによりコレステリック配向性のものとすることができる(特開昭55−21479号公報、米国特許明細書第5332522号等)。なおパラ置換環状化合物におけるパラ位における末端置換基は、例えばシアノ基アルキル基アルコキシ基などの適宜なものであってよい。

0017

また前記したスペーサ部としては、屈曲性を示す例えばポリメチレン鎖−(CH2)n−やポリオキシメチレン鎖−(CH2CH2O)m−などがあげられる。スペーサ部を形成する構造単位繰返し数は、メソゲン部の化学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチレン鎖の場合にはnが0〜20、就中2〜12、ポリオキシメチレン鎖の場合にはmが0〜10、就中1〜3である。

0018

上記したコレステリック液晶ポリマーからなる円偏光分離層は、当該ポリマーを配向処理することにより形成されるものであるが、その配向処理は、従来の低分子液晶に準じた方法にて行うことができる。ちなみにその例としては、透明基材上に設けたポリイミドポリビニルアルコール等の膜をレーヨン布等でラビング処理したものやSiO2の斜方蒸着層等からなる適宜な配向膜の上に、あるいは延伸等による配向フィルムの上に液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱し、コレステリック液晶ポリマー分子がグラジャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を形成する方法などがあげられる。なおかかる固化層を透明基材より剥離してコレステリック液晶ポリマーのフィルムからなる円偏光分離層を得ることもできる。

0019

前記において液晶ポリマーの展開は、加熱溶融方式によってもよいし、溶剤による溶液として展開することもできる。その溶剤としては、例えば塩化メチレンシクロヘキサノントリクロロエチレンテトラクロロエタン、N−メチルピロリドンテトラヒドロフランなどの適宜なものを用いうる。

0020

また展開処理は、スピンコート法ロールコート法フローコート法やプリント法ディップコート法流延成膜法バーコート法グラビア印刷法等の適宜な方法で行うことができる。展開に際しては、必要に応じ配向膜を介したコレステリック液晶ポリマー層の重畳方式なども採ることができる。

0021

コレステリック液晶ポリマー層の厚さは、配向の乱れ透過率低下の防止、選択反射性円偏光二色性を示す波長範囲)などの点より、0.5〜100μm、就中1〜50μm、特に3〜20μmが好ましい。なおコレステリック液晶ポリマー層の形成に際しては、安定剤や可塑剤金属類などからなる種々の添加剤を必要に応じて配合することができる。

0022

円偏光分離層は、上記したように2層又は3層以上のコレステリック液晶ポリマー層の重畳層として形成することもできる。重畳化は、分離機能広波長域化や斜め入射光波長シフト対処する点等より有利であり、その場合には反射光の中心波長が異なる組合せで重畳することが好ましい。

0023

すなわち、単層のコレステリック液晶ポリマー層では通例、選択反射性を示す波長域に限界があり、その限界は約100nmの波長域に及ぶ広い範囲の場合もあるが、その波長範囲でも液晶表示装置等に適用する場合に望まれる可視光全域には及ばないから、そのような場合に選択反射性の異なるコレステリック液晶ポリマー層を重畳させて円偏光二色性を示す波長域を拡大させることができる。

0024

ちなみに選択反射の中心波長が300〜900nmのコレステリック液晶ポリマー層を同じ偏光方向の円偏光を反射する組合せで、かつ選択反射の中心波長が異なる組合せで用いて、その2〜6種類を重畳することで可視光域カバーできる円偏光分離層を効率的に形成することができる。

0025

前記した同じ偏光方向の円偏光を反射するものの組合せとする点は、各層で反射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態となることを防止し、利用できる状態の偏光の増量を目的とする。なお上記した如く、コレステリック液晶ポリマーとしては適宜なものを用いてよいが、複屈折率差の大きい液晶ポリマーほど選択反射の波長域が広くなり、層数の軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕などの点より好ましく用いうる。

0026

前記したコレステリック液晶ポリマーにおける選択反射の中心波長の相違は、クランジャン配向の螺旋ピッチの相違に基づく。本発明にては厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円偏光分離層や、螺旋ピッチ相違の2層以上のコレステリック液晶ポリマー層が例えば反射光の中心波長に基づいて長短順序通りに重畳して厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円偏光分離層などの適宜な形態の円偏光分離層であってよい。

0027

前記の螺旋ピッチが厚さ方向に変化する構造も選択反射の波長域の拡大などに有効である。その場合、同じ螺旋ピッチのコレステリック液晶ポリマー層間に、螺旋ピッチの異なるコレステリック液晶ポリマー層が前記中心波長の長短の順序通りに1層又は2層以上介在した形態のものの如く、同じ螺旋ピッチのコレステリック液晶ポリマー層を2層以上含む層構造なども許容される。

0028

上記した螺旋ピッチが厚さ方向に変化する円偏光分離層の製造は、例えば配向処理したコレステリック液晶ポリマー層同士の2枚又は3枚以上の所定数熱圧着等により接着する操作などにて行うことができる。熱圧着処理には、ロールラミネータ等の適宜な加熱押圧手段を介してコレステリック液晶ポリマー層をガラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して圧着処理する方式などの適宜な方式を採ることができる。透明基材との一体物からなる液晶ポリマーの固化層の場合には、その固化層同士が密接するように前記に準じて重畳処理することにより厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円偏光分離層を得ることができる。

0029

なお前記の厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円偏光分離層は、連続した反射光の波長域を示すものであってもよいし、不連続な反射光の波長域を示すものであってもよい。視角による色相変化の防止等の点より好ましい円偏光分離層は、連続した反射光の波長域を示すものである。

0030

前記の連続した反射光の波長域を示す円偏光分離層の製造は、例えば上記した熱圧着操作等で形成したコレステリック液晶ポリマー層の重畳体をガラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して、その密着界面に上下の層を形成するコレステリック液晶ポリマーが混合した配向層を形成する方法などにより行うことができる。

0031

前記において、上下層のコレステリック液晶ポリマーが混合して形成されたコレステリック液晶ポリマー層は、螺旋ピッチが上下の層とも異なって厚さ方向に螺旋ピッチが多段階に変化した円偏光分離層を形成し、通例その螺旋ピッチは上下の層を形成するコレステリック液晶ポリマー層の中間値をとって、上下の層と共に連続した反射光の波長域を示す領域を形成する。

0032

従って上下層で反射光の波長域が重複しないコレステリック液晶ポリマー層の組合せ、すなわち反射光の波長域に不連続による欠落域が存在する組合せで用いた場合に、上下の層の混合により形成されたコレステリック液晶ポリマー層が前記欠落域を埋めて反射光の波長域を連続化することができる。

0033

よって例えば、反射波長域が500nm以下のものと600nm以上のものの2種のコレステリック液晶ポリマー層を用いて、反射波長域の不連続域である500〜600nmの波長域の光についても反射する円偏光分離層を得ることができ、これは少ないコレステリック液晶ポリマー層の重畳で、広い帯域の反射波長域を示す円偏光分離層を形成しうることを意味する。

0034

なお上記において偏光分離層を透明基材にて支持する場合、その基材については特に限定はなく、適宜なものを用いうる。一般には透明性に優れるポリマーからなるフィルムなどが用いられる。ちなみにそのポリマーの例としては、ポリエチレンポリプロピレンの如きポリオレフィン系、ノルボルネン系、ポリエステル系、ポリイミド系、ポリカーボネート系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、セルロース系、ポリアリレート系、ポリスチレン系、ポリビニルアルコール系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリアクリル系、ポリアミド系、エポキシ系、液晶ポリマー系のものなどがあげられる。

0035

透明基材は、単層物であってもよいし、例えば強度や耐熱性、液晶ポリマーの密着性の向上等の種々の目的で異種ポリマーラミネートしたフィルムなどの如く複層物であってもよい。また複屈折による位相差を生じないものであってもよいし、偏光分離層で反射された光の偏光状態の解消を目的に複屈折による位相差を生じるものであってもよい。その偏光状態の解消は、光利用効率の向上や光源光との同質化により視角による色相変化の抑制に有効な場合がある。

0036

複屈折による位相差を生じる透明基材は、例えば延伸フィルムなどとして得ることができ、厚さ方向の屈折率が制御されたものなどであってもよい。その制御は、例えばポリマーフィルム熱収縮性フィルムとの接着下に加熱延伸する方式などにより行うことができる。

0037

透明基材の厚さは、使用目的等に応じて適宜に決定しうるが一般には、強度や薄膜化などの点より、5〜500μm、就中10〜200μm、特に15〜150μmとされる。なお偏光分離層は、透明基材の片面又は両面に1層又は2層以上設けることができる。

0038

本発明による色相補償板は、ディスコティック液晶を用いた位相差板と偏光分離層を少なくとも用いたものであり、それらを必要に応じ接着層を介してラミネートしたものである。かかる色相補償板は、例えばTN液晶を用いたTFT型LCDなどの各種液晶表示装置の形成などに好ましく用いうるが、その適用に際しては各種の光学層を付加することもできる。

0039

ちなみに図例の色相補償板4では、ディスコティック液晶を用いた位相差板41と偏光分離層44の間に1/4波長板43を配置してあり、またその1/4波長板43と位相差板41の間に偏光板42を配置してある。この配置は、偏光分離層44が上記した円偏光分離層よりなることからそれを透過した円偏光を1/4波長板43を介し直線偏光化することが光利用効率の向上の点より好ましいこと、及び補償効果の点より位相差板41が偏光板42よりも液晶表示素子3側に位置することが好ましいことによる。

0040

前記の如く1/4波長板は、円偏光分離層を透過した円偏光を直線偏光化するためのものであり、1層又は2層以上の位相差層にて形成される。1/4波長板は、視角による色変化角度依存性の低減などの点より円偏光分離層における反射光の中心波長の長波長側に配置することが通例好ましいが、これに限定されない。

0041

1/4波長板(位相差層)としては、可視光域の場合、直線偏光化効果や斜め透過光による色変化の補償などの点より正面位相差が100〜180nmのものが好ましく用いられる。すなわち面内の最大屈折率をnx、それに直交する方向の屈折率をny、厚さ方向の屈折率をnz、厚さをdとした場合に式:(nx−ny)d=△nd=100〜180nmを満足する1/4波長板が好ましく用いられる。

0042

また用いる1/4波長板は、前記の1/4波長板機能を示す位相差層に加えて例えば、その1/4波長板機能を示す波長域の拡大を目的としたものや、視角による色相の変化の抑制を目的としたものなどの適宜な目的の位相差層を1層又は2層以上重畳したものであってもよい。

0043

ちなみに、前記した1/4波長板機能を示す波長域の拡大には、1/2波長板として機能する位相差層の重畳が有効である。また視角による色相の変化を抑制する点、すなわち1/4波長板機能を示す位相差層を垂直透過した光(正面)と斜め透過した光(斜視)の色バランスを可及的に一致させて、偏光板を介した視認をより色付きの少ない中間色とする点では、正面位相差(△nd)が100〜720nmの位相差層を重畳することが有効であり、特に厚さ方向の屈折率が面内方向の一方又は両方のそれよりも大きいもの、又は式:(nx−nz)/(nx−ny)で定義されるNzが5以下、就中2以下、特に1.5以下(いずれもマイナス値を許容する)の位相差層を重畳することが有効である。

0044

前記の1/4波長板等を形成する位相差層は、任意な材質で形成してよく透明性に優れ、就中80%以上の光透過率を示して均一な位相差を与えるものが好ましい。一般には上記の透明基材で例示したポリマーからなる延伸フィルムや液晶ポリマー、就中、捩じれ配向の液晶ポリマーなどが用いられる。

0045

位相差層の一般的な厚さは、単層物に基づき5〜500μm、就中10〜300μm、特に20〜200μmであるが、これに限定されない。なお1/4波長板等の位相差層を液晶ポリマーにて形成する場合には、上記した円偏光分離層の場合に準じて、液晶ポリマーの配向フィルムや透明基材で支持した液晶ポリマーの配向層などの適宜な形態を有するものとして得ることができる。液晶ポリマーを用いた場合には、延伸処理なしに目的の位相差層を形成することもできる。

0046

図例の如くディスコティック液晶を用いた位相差板41と偏光分離層44の間に配置する偏光板42は、液晶表示素子3に配置する必要のあるものを予め色相補償板に組込んで光軸等の配置精度を向上することや、1/4波長板43を介し直線偏光化した光の偏光度をさらに高めて視認特性を向上させることなどを目的とする。

0047

前記の偏光板としては、二色性物質を含有させた吸収型偏光板ポリエン配向フィルム、あるいは当該フィルムに透明保護層を設けたものなどの適宜なものを用いうる。ちなみに吸収型偏光板の例としては、ポリビニルアルコール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、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて延伸したフィルムなどがあげられる。また、ポリエン配向フィルムの例としては、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などがあげられる。

0048

図例の如く1/4波長板上に偏光板を設けたものを用いて液晶表示装置を形成する場合には、明るい表示の達成性、すなわち1/4波長板を介し高度に直線偏光化された光を可及的に吸収ロスを防止しつつ偏光板を透過させて、液晶表示素子への高度な直線偏光の入射による良好なコントラスト比の表示を得る点などより、二色性物質含有の吸収型偏光板などの如く偏光度の高いものが好ましく用いられる。就中、光透過率が40%以上で、偏光度が95.0%以上、特に99%以上の二色性物質含有の吸収型偏光板が好ましく用いられる。

0049

前記した偏光フィルムの片面又は両面に必要に応じて設ける透明保護層は、偏光板の耐水性や耐熱性の向上、あるいは外力からの保護などを目的とし、ポリマーの塗布方式やフィルムとしたものの積層方式などの適宜な方式で形成することができる。フィルム等の分離物で形成する場合には、接着層で積層一体化することが反射ロスの防止等の点より好ましい。なお前記のポリマーとしては、適宜なものを用いてよく、上記の透明基材等で例示したものなどがあげられる。

0050

なお透明樹脂層は、微粒子を含有させる方式などにて表面微細凹凸構造の形態に形成することもできる。その微粒子には、例えばシリカアルミナチタニアジルコニア酸化錫酸化インジウム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、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系微粒子などの透明樹脂層中で透明性を示すものが用いられる。

0051

また前記において偏光板を1/4波長板上に配置するに際して、1/4波長板に対する偏光板の配置角度は、1/4波長板の位相差特性やそれに入射する円偏光の特性などに応じて適宜に決定しうるが、光利用効率の向上の点より1/4波長板を介し直線偏光化された光の偏光方向(振動方向)に対し偏光板の透過軸を可及的に平行に配置することが好ましい。

0052

すなわち上記の円偏光分離層を用いた色相補償板は、自然光等の光源からの光を円偏光分離層を介し反射光と透過光として左右の円偏光に分離し、その透過光の円偏光や楕円偏光を1/4波長板にて直線偏光化して偏光板に供給するものであることより、1/4波長板を介し直線偏光化された光の偏光方向(振動方向)と偏光板の透過軸とが可及的に一致するように配置することが偏光板透過率、ひいては光利用効率の向上の点より好ましい。

0053

本発明による液晶表示装置は、図例の如く液晶表示素子3の片側に色相補償板4をその位相差板41を素子側として配置したものである。これにより偏光分離層による輝度向上とディスコティック系位相差板による黒表示時の斜視での光漏れ防止を達成しつつ、白表示での視角による色相の変化を抑制でき、白黒両表示時における良視認の視野角と輝度に優れる液晶表示装置を得ることができる。

0054

補色関係による前記色相変化の抑制の点より液晶表示装置の形成に好ましく用いうる色相補償板は、それを形成するディスコティック系位相差板又は偏光分離層をそれぞれ単独で液晶表示素子に適用した場合における白表示時の正面方向と斜視方向における色相差のどらか一方よりも小さい当該色相差特性を示すもの、すなわち当該色相差がディスコティック系位相差板と偏光分離層をそれぞれ単独で使用した場合における当該色相差の中間値となるものである。

0055

液晶表示装置は一般に、偏光板や補償用位相差板、液晶セル等の液晶表示素子や偏光分離層、バックライト等の光源などからなる構成部品を適宜に組立てて駆動回路組込むこと等により形成されるが、本発明においては上記した如く、補償用位相差板としてのディスコティック系位相差板と偏光分離層を有し、必要に応じ偏光板や1/4波長板等を有する色相補償板を液晶表示素子の光源側にディスコティック系位相差板を素子側として配置す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。

0056

従って用いる液晶表示素子や光源については、特に限定はなく、適宜なものを用いうる。ちなみにその液晶表示素子としては、例えばTN液晶やSTN液晶、非ツイスト系液晶やゲストホスト系液晶、強誘電性液晶等を用いた液晶セルなどがあげられ、パイセルなどもあげられる。就中、TN液晶を用いたTFT型LCDなどが好ましく用いうる。

0057

また光源としては、例えばサイドライト型導光板ELランプなどの適宜な面光源があげられる。面光源は、偏光分離層による反射光を効率よく反転させて偏光分離層に再入射させることを目的に裏面に反射層を有することが好ましい。輝度向上の点などより好ましく用いうる面光源は、サイドライト型導光板からなるものである。図例の面光源5は、その例を示したものであり、裏面に反射層54を有する導光板52の側面に光源53を配置したものからなる。

0058

図例において、面光源は色相補償板4の偏光分離層44の側に配置されている。この液晶表示装置によれば、光源53よりの光が導光板52の側面に入射し裏面等での反射を介して導光板の表面より出射し、その出射光は、導光板の表面側に配置した色相補償板4の円偏光分離層44を所定の円偏光(垂直)や楕円偏光(斜め)として透過し、1/4波長板43を介し直線偏光化されて偏光板42に入射する。

0059

一方、所定外の円偏光として円偏光分離層44で反射された光は、導光板52に再入射し裏面の反射層54を介して反射され、戻り光として再び円偏光分離層に入射する。その場合、戻り光は反射層を介した反射時等の反転現象によりその一部又は全部が円偏光分離層を透過しうる光となっており、円偏光分離層を透過する。なお円偏光分離層で再反射された光は、円偏光分離層を透過するまでそれと導光板との間に閉じ込められて、それらの間で反射を繰り返す。

0060

前記の如くサイドライト型導光板では、偏光分離層による反射光が偏光分離層と導光板の反射層の間に閉じ込められ、その間で反射を繰り返す内に偏光分離層を透過しうる光となり、光源からの入射光初期透過光と共に出射されて、これにより反射ロスによる光の未利用分が低減される。

0061

一方、図例において円偏光分離層より出射した光は1/4波長板を介して直線偏光や直線偏光成分の多い楕円偏光に変換され、この変換光はその直線偏光方向が偏光板の透過軸と合致したとき、殆ど吸収されずに偏光板を透過する。これにより、吸収ロスによる光の未利用分も低減される。その結果、従来では反射ロスや吸収ロスとなっていた光も有効利用でき、光の利用効率を向上させることができる。

0062

前記の導光板としては、(冷,熱)陰極管等の線状光源発光ダイオード等の光源を介した側面からの入射光を、拡散や反射、回折干渉等により表裏面の一方より出射する適宜なものを用いることができ、光を吸収なく効率的に出射するものが好ましく用いうる。かかる導光板は、例えば透明又は半透明樹脂板光出射面又はその裏面にドット状やストライプ状に拡散体を設けたものや、樹脂板の裏面に凹凸構造、就中、微細プリズムアレイ状の凹凸構造を付与したものなどとして得ることができる。

0063

なお導光板の裏面に設ける反射層は、偏光分離層を介した戻り光の反射と共に、光源からの入射光が裏面より漏れることを防止して反射ロスをほぼ完全に防止する点などよりも有効である。反射層は、凹凸面等で代表される拡散反射層アルミニウムや銀等の蒸着層、それを設けた樹脂板、金属箔などからなる金属面で代表される鏡面反射層などの適宜な反射面にて形成することができる。

0064

面光源の形成に際しては、図例の如く、光の出射方向を制御するためのプリズムシート等からなる光路制御層51、均一な発光を得るための拡散板、線状光源からの出射光を導光板の側面に導くための光源ホルダなどの補助手段を導光板52の上下面や側面などの所定位置に必要に応じ1層又は2層以上を配置して適宜な組合せ体とされる。

0065

液晶表示装置の形成に際しては、必要に応じ例えば図例の如く液晶表示素子3の視認側への偏光板1やディスコティック系位相差板2の配置、その偏光板上に設ける光拡散板アンチグレア層反射防止膜や保護層や保護板などの適宜な光学層を適宜な位置に配置することができる。液晶表示素子の両側へのディスコティック系位相差板の配置は、画面左右の視認特性をバランスさせる点などより好ましい。

0066

なお液晶表示素子の両側に偏光板とディスコティック系位相差板を配置する場合、その配置位置は補償効果による良視認の視野角の拡大等の点より図例の如く、偏光板1,42をディスコティック系位相差板1,41の外側にクロスニコルの状態に配置することが好ましい。またディスコティック系位相差板の光軸を最寄り偏光板の吸収軸に対して略直角とした配置関係が視野角拡大等の点より好ましい。

0067

本発明において、色相補償板や液晶表示装置を形成するディスコティック系位相差板や偏光分離層、1/4波長板や偏光板や導光板等の各層は、必要に応じ接着層を介して積層一体化することができる。形成層の積層一体化は、各界面での反射ロスの抑制や各界面への異物等の侵入防止による表示品位等の低下予防光学系のズレによる補償効率や偏光変換効率等の低下防止などに有効である。その接着処理には、粘着剤等の適宜な接着剤を用いることができる。

0068

実施例1
円偏光分離板の上にポリカーボネートの延伸フィルムからなる正面位相差が125nmでNzが−1.0の1/4波長板と、WVフィルムと、ポリビニルアルコール系偏光板を厚さ20μmのアクリル系粘着層を介して順次接着し、色相補償板を得た。その場合、WVフィルムの光軸と偏光板の吸収軸は略直角にクロスさせた。

0069

また前記の円偏光分離板は、厚さ50μmの三酢酸セルロースフィルム上に設けたポリビニルアルコールラビング処理面(約0.1μm厚)に、メソゲンの比率が相違する2種のアクリルサーモトロピックコレステリック液晶ポリマーを用いて、その20重量%テトラヒドロフラン溶液をワイヤバーにて塗工し、160℃で5分間加熱配向処理したのち室温で放冷する方式にて、厚さ3μm、選択反射の波長域400〜610nm又は630〜750nmの右円偏光を反射する円偏光分離層を形成し、それらの円偏光分離層を液晶ポリマー層同士を重ねあわせて130℃のラミネートロールに導入し、液晶ポリマー層が密着した重畳体からなる選択反射の波長域が400〜750nmの円偏光分離層を形成することにより得たものである。

0070

次に、前記色相補償板のWVフィルムをTN液晶セルの片面に厚さ20μmのアクリル系粘着層を介して接着し、そのセルの他面に前記に準じて形成したWVフィルムと偏光板の積層体をセルの表裏で偏光板がクロスニコルとなるように接着して、液晶表示装置を得た。

0071

比較例1
実施例1において、円偏光分離層板と1/4波長板を有しない構造の液晶表示装置を得た。

0072

比較例2
実施例1において、セル両側のWVフィルムを有しない構造の液晶表示装置を得た。

0073

評価試験
実施例、比較例で得た液晶表示装置を面光源の上に配置し、液晶表示装置を白表示させてその正面方向(x0,y0)と斜め40度方向(x40,y40)におけるCIE色度座標値を求め、その値より次式により色相差(△xy)を求めた。
△xy=√{(x0−x40)2+(y0−y40)2}
なお前記の(x40,y40)は、左右の斜め40度方向における座標値平均値である。また面光源には、裏面に微細プリズムアレイ構造を形成した楔形のアクリル系導光板における厚さ4mmの側面に直径3mmの冷陰極管を配置してアルミニウム蒸着フィルムにて包囲し、前記裏面にもその蒸着フィルムを延設して反射シートとしたものを用いた。

0074

前記の結果を次表に示した。
ID=000003HE=025 WI=095 LX=0575 LY=0350

0075

表より、実施例1では白表示での視角による色相の変化が抑制されていることがわかる。なお実施例1での黒表示特性(光漏れ防止)は比較例1に匹敵し、輝度特性は比較例2に匹敵するものであった。

図面の簡単な説明

0076

図1液晶表示装置例の断面図

--

0077

1:偏光板
2:ディスコティック液晶を用いた位相差板
3:液晶表示素子
4:色相補償板
41:ディスコティック液晶を用いた位相差板 42:偏光板
43:1/4波長板44:偏光分離層
5:面光源

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