JP2007286388A - 光学補償膜を備えた薄型偏光板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光学補償作用を有する薄型偏光板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】偏光板は、偏光フィルム223、233、透明基板221、231、232、第一光学補償膜241、第二光学補償膜242より構成され、偏光フィルムは、偏光作用を有して上表面及び下表面を具え、透明基板221は、偏光フィルム223の上表面に貼合される共に第一光学補償膜241は、偏光フィルム223の下表面に貼合され、第二光学補償膜242は、第一光学補償膜の偏光フィルム223の反対側に結合されることによって光学補償膜が偏光板に本来備えられている一枚の透明基板に置き換えると共に、液晶表示装置の斜め方向の角度において発生するコントラスト及び色相を向上する。
【選択図】図4
【解決手段】偏光板は、偏光フィルム223、233、透明基板221、231、232、第一光学補償膜241、第二光学補償膜242より構成され、偏光フィルムは、偏光作用を有して上表面及び下表面を具え、透明基板221は、偏光フィルム223の上表面に貼合される共に第一光学補償膜241は、偏光フィルム223の下表面に貼合され、第二光学補償膜242は、第一光学補償膜の偏光フィルム223の反対側に結合されることによって光学補償膜が偏光板に本来備えられている一枚の透明基板に置き換えると共に、液晶表示装置の斜め方向の角度において発生するコントラスト及び色相を向上する。
【選択図】図4
Description
本発明は、光学補償膜を備えた薄型偏光板及びその製造方法に関し、特に、内平面式LCD液晶表示装置に適用する偏光板上の光学補償膜であり、視角と偏色の二重補償を提供可能な光学補償膜とその製造方法に関する。
液晶表示器(Liquid Crystal Display;LCD)は様々な電子情報装置上で広く使用されてなり、例えばテレビ、パソコン、携帯電話、PDA等に使用されている。その内TFT−LCDは、高速応答性及び正面ハイコントラストの特性を備えてなり、近年の液晶表示器の主流技術となっている。
図1に示すように、公知の液晶表示器10は、液晶部材11、及び液晶部材11の上下両側の表面にそれぞれ設置される二つの偏光板12,13(Polarizer)より構成される。液晶部材11は、ガラス基板及びガラス基板の上下表面に付着する多数の液晶分子等の部材により構成される。偏光板12(或いは13)は二つの透明基板121、122(或いは131、132)により偏光フィルム123(或いは133)をコーティングして構成され、色相補償を実行することができる。
IPS技術を採用した液晶表示装置10(LCD)では、光学補償膜(Optical Compensatory Sheet)を必ずしも必要とせずに斜め角度方向において広視野角の機能を具有し、45度と135度の方向で相対してハイコントラストを提供可能である。但し、実際に傾斜角度で観察した場合に、公知のIPS(In−Plane Switching)技術を使用した液晶表示装置10は画面が全て黒色表示の状態で、傾斜角度の方向に黄色或いは赤色の偏色が発生し完全な黒の色彩にならず、対比度も理想的な状態を達成することができないのである。例えば、図2に示すように、45度と135度の傾斜角度の方向における色彩分布は、偏色現象が顕著である。このように、公知のIPS(In−Plane Switching)技術を使用した液晶表示装置10は傾斜角度方向において偏色が発生し、更に理想的なコントラストが得られず、表示装置の品質を低下させている。
後に液晶表示装置10上に光学補償板14を増設することが研究発表され、傾斜角度における可視効果は向上され、色相も改善され、図3に示すように、液晶部材11とその上方の偏光板12との間には、光学補償板14を設けてなる。光学補償板14は、透明基板141、及び単層或いは多層の光線位相差フィルム142、143(Phase Retarder)により構成される。光線位相差フィルム142、143は特定波長の光に対して予め定められた角度と方向の位相差を発生することができ、液晶表示装置10の傾斜角度上の表示品質を改善する。液晶部材11の上下両側の偏光板12、13は透明基板121、122、131、132により挟まれた偏光フィルム123、133から構される。例えば、中華民国特許公開第451071号、562955号、528882号、558643号、及びアメリカ合衆国特許US6717642号等の従来技術は、いずれも液晶表示装置上に光学補償板を増設して視野角範囲と表示品質を向上させている。
前述の公知技術は、図3に示すように、偏光板12,13と光学補償板14がそれぞれ単独で製造された後、接着剤により結合される。偏光板12,13と光学補償板14はそれぞれ生産する必要があり、十分な構造の強度と硬度を提供する為に、それぞれ少なくとも一つの透明基板122、132、141が必要であり、更に偏光板12、13は上下両側に透明基板121,122,131,132により偏光フィルム123、133を保護する必要がある。透明基板とPSA層の数が多くなると、液晶表示装置10の厚さが厚くなるだけではなく、更に光透過率と光学特性も低下する為、更に改善する必要がある。
特開2005−301248号公報
特開2005−301235号公報
本発明は、偏光板上に内蔵した二枚の光学補償膜により、偏光板の一枚の透明基板に置き換え、偏光板を相対的に薄くすることができるだけでなく、更に液晶表示装置が傾斜角度において発生するコントラスト及び偏色の問題を改善する光学補償の薄型偏光板及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は更に、光学補償作用を有する薄型偏光板を具有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成する為、本発明の光学補償作用を有する薄型偏光板は、偏光フィルム、透明基板、第一光学補償膜、及び第二光学補償膜より構成される。偏光フィルムは偏光効果を提供可能であり、偏光フィルムは上表面と下表面を具えてなる。透明基板は偏光薄膜の上表面に貼合されてなる。第一光学補償膜は偏光フィルムの下表面に貼合されてなる。第二光学補償膜は第一光学補償膜から離れる側の偏光フィルムに結合してなる。第一光学補償膜はnx>ny=nzを満たしてなり、第二光学補償膜は、nx=ny<nzを満たしてなり、第一光学補償膜と第二光学補償膜の組み合わせは更に、
0.1nm<Ro(a)+Ro(b)<220nm;
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
の光学条件を満たしてなる。
0.1nm<Ro(a)+Ro(b)<220nm;
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
の光学条件を満たしてなる。
nxは光学補償膜表面上のx軸方向の屈折率、nyは光学補償膜表面上のy軸方向の屈折率、nzは光学補償膜表面上のz軸方向の屈折率であり、Ro(a)及びRth(a)はそれぞれ第二光学補償膜のRo及びRth値であり、Ro(b)及びRth(b)はそれぞれ第一光学補償膜のRo及びRth値であり、
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表してなる。
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表してなる。
本発明が提供する薄型偏光板は、偏光板上に内蔵した二枚の光学補償膜により、偏光板を一枚の透明基板に置き換え、偏光板を相対的に薄くすることができるだけでなく、更に液晶表示装置が傾斜角度において発生するコントラスト及び偏色の問題を改善することを可能とする。
本発明の光学補償作用を有する偏光板の主な原理は、液晶表示装置の上偏光板上に二枚に光学補償膜を内蔵し、光学補償膜により元の偏光板の一枚の透明基板に置き換えることができるだけではなく、偏光板を相対的に薄くし、IPS-LCDに対して傾斜角度において発生するコントラスト及び偏色の問題を改善することを可能とする。
図4,5に示すように、液晶表示装置20は、液晶部材21、上偏光板22、及び下偏光板23より構成される。上偏光板22には第一光学補償膜241及び第二光学保障膜242が内蔵されてなる。
本考案の第一実施例において、液晶部材21はIPS方式の液晶部材21にてなることが好ましく、その為、傾斜角度(45度と135度)方向においては赤色偏色が発生する。但し、液晶部材21はTN(Twisted Nematic)型或いはMVA(M-Virtical Alignment)型の液晶部材にてなることも可能である。液晶部材21は一般にガラス基板及びガラス基板上に多数分布する液晶分子により構成され、液晶部材21は液晶粒子配列の方向性に従い液晶配列方向211が定義されてなる。本第一実施例において、液晶配列方向211は図4に示すように左右水平方向にてなる。液晶部材21は公知の技術であり本発明の特徴ではない為、その詳細な構成と功能については記述を省略する。
下偏光板23は、液晶部材21の下側面上に設置されてなる。第一実施例において、下偏光板23は、二枚の透明基板231、232及び二枚の透明基板231,232の間に挟まれた偏光薄膜233より構成される。透明基板231,232の材質は公知の熱可塑性樹脂を使用してなることが可能であるが、機械強度、浸透性、高度透明性、熱安定性及び光学的等方性等が優れる他のものにてなることも可能である。透明基板231、232の具体例は、TAC(Tracetyl Celulose)、プロピオニールセルロース、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリエステル、ポリスチレン、ポリアクリレイト、ノルボネンポリマー等の透明樹脂にて形成することができる。その内、偏光板の光学特性及び耐熱、耐湿等の耐候性を考慮し、表面にアルカリ処理により鹸化反応をさせた後のTAC(Tracetyl Celulose)が最も好ましい。一般的に、市場でよく見られるTACのRo値は0〜5nmの間であり、Rth値は35〜55nmの間である。偏光フィルム233はポリビニルアルコールを含むPVAフィルムにてなる。ヨウ素或いは二色物質(二色染料等)がPVAフィルムに吸収された後引き伸ばされ、特定の偏光効果を具有する偏光フィルム233になる。下偏光板23は偏光フィルム233が製造工程で引き伸ばされる方向に従い延伸方向234を定義することができる。本第一実施例では、下偏光板23の延伸方向234は図4に示すように左右矢印の方向になる。このように、下偏光板23の延伸方向234は液晶部材21の液晶配列方向211と同等である。透明基板231、232及び偏光フィルム233等の技術は公知の技術であり、構成及び効能の詳細な記述を省略する。
上偏光板22は、液晶部材21の上側の面上に設置してなる。第一実施例において、上偏光板22は透明基板221、第一光学補償膜241、第二光学補償膜242、及び偏光薄膜223より構成される。透明基板221は偏光フィルム223の上表面に貼合され、第一光学補償膜241は偏光フィルム223の下表面に貼合されてなり、第二光学補償膜242は第一光学補償膜241から離れる側の偏光フィルム223に結合してなる。このように、偏光フィルム223は透明基板221と第一光学補償膜241との間に挟まれて上偏光板22を構成する。上偏光板22の透明基板221と偏光フィルム223の両部材は、前述の下偏光板23と類似してなる為、部材の詳細な内容については記載を省略する。異なる点は、上偏光板22の偏光フィルム223の延伸方向224は図4に示すように図面を貫通する方向になる。このように、上偏光板22の偏光フィルム223の延伸方向224は液晶部材21の液晶配列方向211と相互に垂直をなす。したがって、下偏光板23の偏光フィルム233の延伸方向234も上偏光板22の偏光フィルム223の延伸方向224と相互に垂直をなす。
図4に示すように、第一実施例において、第一光学補償膜241と第二光学補償膜242は、上偏光板22に内蔵され、上偏光板22の偏光フィルム223と液晶部材21の上側面との間に挟まれてなる。二枚の光学補償膜241,242はそれぞれ特定波長の光に対し予め定められた角度と方向の位相差を発生し、例えば、45度と135度の傾斜角度方向における色合い或いはコントラストに対し調整、補償を提供し、IPS液晶表示装置20が傾斜角度において発生する赤色偏色及びコントラストの問題を改善する。第一実施例において、第一光学補償膜241は透明高分子フィルムを染料に浸透させた後特定方向に引き伸ばしてなり、第一光学補償膜241は下記の光学条件式を満たしてなる:nx>ny=nz。nxは光学補償膜表面上のx軸方向の屈折率、nyは光学補償膜表面上のy軸方向の屈折率、nzは光学補償膜表面上のz軸方向の屈折率を表してなる。光学条件式nx>ny=nzを満たす第一光学補償膜241は、通常A−Plateと称される。第一光学補償膜241は製造工程において引き伸ばされる方向により最大屈折率方向244を定義することができる。図4に示すように、第一光学補償膜241の最大屈折率方向244は液晶部材21の液晶配列方向211と同等である。
第二光学補償膜242は透明高分子フィルム上に配向層と液晶材料を塗布して液晶材料を特定方向にそって配列し製成することにより、第二光学補償242は光学条件式:nx=ny<nzを満足することができる。光学条件式:nx=ny<nzを満足する第二光学補償膜242は通常C+Plateと称される。図4に示すように、第二光学補償膜242の製造工程における液晶材料の配列方向は図4の上下垂直方向である。したがって、第二光学補償膜242の液晶材料配列方向は液晶部材21の液晶配列方向211及び上偏光板22の偏光フィルム223の延伸方向224の両者と相互に垂直をなす。
第一実施例において、第一光学補償膜241と第二光学補償膜242の組み合わせは下記の光学条件式を満たしてなる。
0.1nm<Ro(a)+Ro(b)<220nm;
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
Ro(a)及びRth(a)はそれぞれ第二光学補償膜のRo及びRth値であり、Ro(b)及びRth(b)はそれぞれ第一光学補償膜のRo及びRth値であり、
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表す。
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
Ro(a)及びRth(a)はそれぞれ第二光学補償膜のRo及びRth値であり、Ro(b)及びRth(b)はそれぞれ第一光学補償膜のRo及びRth値であり、
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表す。
上偏光板22に前述の第一光学補償膜241と第二光学補償膜242を内蔵することにより、IPS-LCDが傾斜角度において発生するコントラスト及び偏色の問題を改善する。第一光学補償膜241と第二光学補償膜242は上偏光板22の偏光フィルム223下表面に塗布してなり、本来必要とされた透明基板に置き換えることができる。このように、本発明は、公知の技術構造において単独で光学補償膜を製造し、偏光板上に貼合してなる偏光板に比べて更に薄く構成することが可能となる。
図5に示すように、本発明の光学補償作用を有する薄型偏光板の製造方法は、以下のステップより構成される。
ステップ31:第一光学補償膜241を準備する。
ステップ32:第一光学補償膜241上に配向層2421及び液晶材料層2422を塗布し、配向層2421と液晶材料層2422の組み合わせにより、第一光学補償膜241上に第二光学補償膜242を形成する。第一実施例において、第二光学補償膜242は第一光学補償膜241上に形成する為、両者の間にはその他の媒体が存在しない状態となる。
ステップ33:第二光学補償膜242が形成された第一光学補償膜241と偏光フィルム223及び透明基板221が相互に結合し、偏光フィルム223が透明基板221と第一光学補償膜241との間に挟まれてなり、光学補償作用を有する偏光板を構成する。この偏光板が図4に示す第一実施例の上偏光板22のようになる。
図6,7に示すように、液晶表示装置40は、液晶部材41、上偏光板42、及び下偏光板43より構成される。上偏光板42には第一光学補償膜441及び第二光学補償膜442が内蔵されている。第二実施例において、上偏光板42は透明基板421、第一光学補償膜441、第二光学補償膜442、及び第一光学補償膜441と第二光学補償膜442との間に挟まれてなる偏光フィルム423を具有する。同様に、下偏光板43も二枚の透明基板及び二枚の透明基板431、432の間に挟まれた偏光フィルム433を具有する。この液晶部材41、第一光学補償膜441、第二光学補償膜442、透明基板421、431、432、及び偏光フィルム423、433、その他の材料と光学条件式は図4に示す第一実施例と同等である為、詳細な記述を省略する。図6に示すように第二実施例の異なる点は、第一光学補償膜441と第二光学補償膜442との間に更に感圧接着剤443(PSA;Pressure Sensitive Adhesive)を設けてなる点である。第二実施例においては、一層の感圧接着剤443を追加する為、製造工程が異なり、薄型偏光板の第二実施例の製造工程は図7に示すように、以下のステップにより構成される。
ステップ51:基材445、第一光学補償膜441、偏光フィルム423、及び透明基板421を提供する。
ステップ52:基材445上に順に配向層4421及び液晶材料4422を塗布する。配向層4421と液晶材料4422の組み合わせにより、基材445上に第二光学補償膜442を形成し、偏光フィルム423を透明基板421と第一光学補償膜441との間に挟んで偏光板構造を構成する。この時、第二光学補償膜442を具有する基材445、及び透明基板421、偏光フィルム423、第一光学補償膜441を具有する偏光板は、単独で輸送、保存、販売するなどの取り扱いが可能となる。
ステップ53:第一光学補償膜441、偏光フィルム423、及び透明基板421によって構成される偏光板の構造を、感圧接着剤(PSA)443により第二光学補償膜442と相互に貼合し、第二光学補償膜442が感圧接着剤443を介して第一光学補償膜441と相互に隣接するようにしてなり、基材445を最も外側の層に露出させる。
ステップ54:基材445を除去し、第二光学補償膜442を感圧接着剤443により偏光板構造上に貼合させる。
本発明の前述の製造方法により光学補償膜内の光線位相差フィルム層を直接偏光板に内蔵することを可能とし、偏光板は光学補償効果を達成し良好な視角範囲と表示品質を具有するだけではなく、厚さも公知の技術に対して薄くなり、光透過率及び光学特性も相対して向上させることができる。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
10 公知の液晶表示器
111 液晶部材
12,13 偏光板
121、122、131、132、141 透明基板
123、133 偏光膜
14 光学補償板
142、143 光線位相差フィルム
20、40 液晶表示装置
21、41 液晶部材
211、411 液晶配列方向
22、42 上偏光板
221、231、232、441、431、432 透明基板
223、233、423、433 偏光フィルム
224、234 延伸方向
23、43 下偏光板
241、441 第一光学補償膜
242、442 第二光学補償膜
244 最大屈折率方向
443 感圧接着剤
31〜33、51〜54 ステップ
111 液晶部材
12,13 偏光板
121、122、131、132、141 透明基板
123、133 偏光膜
14 光学補償板
142、143 光線位相差フィルム
20、40 液晶表示装置
21、41 液晶部材
211、411 液晶配列方向
22、42 上偏光板
221、231、232、441、431、432 透明基板
223、233、423、433 偏光フィルム
224、234 延伸方向
23、43 下偏光板
241、441 第一光学補償膜
242、442 第二光学補償膜
244 最大屈折率方向
443 感圧接着剤
31〜33、51〜54 ステップ
Claims (5)
- 偏光フィルム、透明基板、第一光学補償膜、第二光学補償膜より構成され、
偏光フィルムは、偏光作用を有すると共に上表面及び下表面を有し、
透明基板は、該偏光フィルムの上表面に貼合され、
第一光学補償膜は、偏光フィルムの下表面に貼合され、
第二光学補償膜は、第一光学補償膜の偏光フィルムの反対側に結合されてなることを特徴とした、光学補償作用を有する薄型偏光板。 - 前記第一光学補償膜は、光学条件式;nx>ny=nzを満たし、第二光学補償膜は光学条件式;nx=ny<nzを満たし、
ここで、nxは光学補償膜表面上のx軸方向の屈折率、nyは光学補償膜表面上のy軸方向の屈折率、nzは光学補償膜表面上のz軸方向の屈折率を表し、
第一光学補償膜と第二光学補償膜は、更に下記の光学条件式;
0.1nm<Ro(a)+Ro(b)<220nm;
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
を満たし、ここで
Ro(a)及びRth(a)はそれぞれ第二光学補償膜のRo及びRth値であり、Ro(b)及びRth(b)はそれぞれ第一光学補償膜のRo及びRth値であり、
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表すものであることを特徴とした、請求項1に記載の光学補償作用を有する薄型偏光板。 - 第一光学補償膜を準備し、
第一光学補償膜上に順に配向層及び液晶材料層を塗布し、配向層と液晶材料の組み合わせが第一光学補償膜上に第二光学補償膜を形成し、
第二光学補償膜を形成した第一光学補償膜を、偏光フィルム及び透明基板に相互に結合して、偏光フィルムを透明基板と第一光学補償膜との間に挟ませ、光学補償作用を有する偏光板を構成することを特徴とした、光学補償作用を有する薄型偏光板の製造方法。 - 第一光学補償膜は光学条件式;nx>ny=nzを満たし、第二光学補償膜は光学条件式;nx=ny<nzを満たし、
ここで、nxは光学補償膜表面上のx軸方向の屈折率、nyは光学補償膜表面上のy軸方向の屈折率、nzは光学補償膜表面上のz軸方向の屈折率を表し、
第一光学補償膜と第二光学補償膜は更に下記の光学条件式;
0.1nm<Ro(a)+Ro(b)<220nm;
−270nm<Rth(a)+Rth(b)<110nm;
−300nm<Rth(a)<−10nm;
を満たし、ここで、
Ro(a)及びRth(a)はそれぞれ第二光学補償膜のRo及びRth値であり、Ro(b)及びRth(b)はそれぞれ第一光学補償膜のRo及びRth値であり、
Ro=(nx−ny)*d;
Rth={(nx+ny)/2−nz}*d;
dは光学補償膜の厚さを表すことを特徴とした、請求項3に記載の光学補償作用を有する薄型偏光板の製造方法。 - 基材を準備し、基材上に順に配向層及び液晶材料層を塗布し、配向層と液晶材料の組み合わせにより基材上に第二光学補償膜を形成し、更に、第一光学補償膜、偏光フィルム及び透明基板を準備し、偏光フィルムを透明基板と第一光学補償膜との間に挟んで偏光板構造を構成し、
第一光学補償膜、偏光フィルム及び透明基板により構成される偏光板構造は、接着剤により第二光学補償膜と相互に貼合し、第二光学補償膜と第一光学補償膜を相互に隣接して基材は最も外側の層に露出せしめ、
基材を除去して、第二光学補償膜を偏光板構造上に貼合することを特徴とした、光学補償作用を有する薄型偏光板の製造方法。
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JP2006114101A Pending JP2007286388A (ja) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | 光学補償膜を備えた薄型偏光板及びその製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2007286388A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107561620A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-09 | 江西胜宝莱光电科技有限公司 | 一种双轴补偿膜及其生产方法 |
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2006
- 2006-04-18 JP JP2006114101A patent/JP2007286388A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107561620A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-09 | 江西胜宝莱光电科技有限公司 | 一种双轴补偿膜及其生产方法 |
CN107561620B (zh) * | 2017-10-12 | 2023-11-21 | 江西胜宝莱光电科技有限公司 | 一种双轴补偿膜及其生产方法 |
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