JP2015045695A - 光学フィルム及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＰＳ液晶表示装置の光学補償等に適用されるＣプレートに関して、表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができるようにする。
【解決手段】少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）７Ａを備えた光学フィルム１１において、Ｃプレート７Ａは、液晶化合物により形成され、Ｃプレート７Ａの下層１２に、１方向に延長するラビング痕跡が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光学フィルム、液晶表示装置に関し、例えばＩＰＳ液晶表示装置（Ｉｎ−ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ；ＩＰＳ−ＬＣＤ）に適用することができる。

ＩＰＳ液晶表示装置は、広い視野角特性を確保できることにより、近年、各種のディスプレイ装置に広く適用されている。このＩＰＳ液晶表示装置に関して、特許文献１等に種々の工夫が提案されている。

しかしながらＩＰＳ液晶表示装置は、黒表示の際に直線偏光板から斜め方向に光漏れが発生し、その結果、充分にコントラスト比を確保できない欠点がある。ＩＰＳ液晶表示装置における光学補償（位相差補償）は、この光漏れを低減する構成である。特許文献２には、＋Ａプレートと＋Ｃプレートとの積層体により光学補償する構成が開示されている。

この種の光学補償に使用されるＣプレートは、液晶化合物により作製することができる。より具体的に、重合性液晶モノマーによる塗工液を塗布した後、相転移点まで昇温し、その後紫外線照射等より重合させて液晶の配向状態を固定することにより作製することができる。

ところでＣプレートにあっては、塗工液に含まれる異物、塗工対象の表面異物等により、表示画面上で白点により認識される欠点が発生する。このような欠点を有効に回避することができれば、一段と画像表示装置の画質を向上することができる。

米国特許第３,８０７,８３１号明細書 特表２００６−５２０００８号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ＩＰＳ液晶表示装置の光学補償等に適用されるＣプレートに関して、表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができる光学フィルム、液晶表示装置を提案することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、塗工対象の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向を直線偏光板の吸収軸又は透過軸と平行となるように設定する、との着想を得、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を備えた光学フィルムにおいて、前記Ｃプレートは、液晶化合物により形成され、前記Ｃプレートの下層に、１方向に延長するラビング痕跡が設けられる。但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。

（１）によれば、異物周辺の液晶材料は、ラビング痕跡の延長方向である１方向に液晶材料が配列するように形成される。これによりこの配列方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向に設定して、表示画面上で白点により認識できないようにすることができ、その結果、欠点を有効に回避することができる。

（２） 液晶セルのバックライト側又は出射面側に配置される光学フィルムにおいて、直線偏光板と、少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を有する光学補償層とを備え、前記Ｃプレートが、液晶化合物により形成され、前記Ｃプレートの下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向が、前記直線偏光板の吸収軸又は透過軸と平行となるように設定される。但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。

（２）によれば、異物周辺の液晶材料は、下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向である１方向に液晶材料が配列するように形成される。これによりこの配列方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向に設定して、表示画面上で白点により認識できないようにすることができ、その結果、欠点を有効に回避することができる。

（３） 吸収軸方向が直交するように配置されたバックライト側及び出射面側の直線偏光板により液晶セルを挟持した液晶表示装置において、前記出射面側又はバックライト側の直線偏光板と前記液晶セルとの間に、少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）が配置され、前記Ｃプレートは、液晶化合物により形成され、前記Ｃプレートの下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向が、前記出射面側の直線偏光板の吸収軸又は透過軸と平行となるように設定された。但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。

（３）によれば、異物周辺の液晶材料は、下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向である１方向に液晶材料が配列するように形成される。これによりこの配列方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向に設定して、表示画面上で白点により認識できないようにすることができ、その結果、欠点を有効に回避することができる。

本発明によれば、ＩＰＳ液晶表示装置の光学補償等に適用されるＣプレートに関して、表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 図１の液晶表示装置に適用される転写フィルムを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置を示す図である。 図３の液晶表示装置に適用される転写フィルムを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶表示装置を示す断面図である。この液晶表示装置１は、ＩＰＳ液晶表示装置であり、バックライト２の前面に液晶表示パネル３を配置して形成される。なおこの図１において、水平方向及び垂直方向を示す矢印による記号、奥行方向を示す二重丸による記号は、直線偏光板の吸収軸方向、液晶セル及び位相差層の遅相軸方向を示す。

液晶表示パネル３は、ＩＰＳ液晶による液晶セル４が設けられる。ここで液晶セル４は、対向するように保持された二枚のガラス基板の間に正の誘電率異方性（Δε＞０）又は負の誘電率異方性（Δε＞０）を有する液晶で充填されて、液晶分子が水平配向されて形成される。液晶表示パネル３は、この液晶セル４のバックライト側に、例えば感圧性の粘着層（図示せず）により直線偏光板５が設けられる。なおこの図１に示す例では、後述するように、出射面側の直線偏光板８、９に光学補償層を設けるように構成されているものの、この出射面側の直線偏光板８、９に代えてバックライト側の直線偏光板５に光学補償層を設けることも可能ではある。しかしながら黒表示の際の光漏れを充分に低減する観点からは、出射面側の直線偏光板８、９に光学補償層を設けることがより好ましい。なおＩＰＳ液晶には、Ｓｕｐｅｒ−ＩＰＳ（Ｓｕｐｅｒ−Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＦＳ（Ｆｒｉｎｇｅ-Ｆｉｅｌｄ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）等の液晶分子が実質的に水平配向されて形成され、印加電圧により駆動する液晶表示装置に係る全ての液晶が含まれる。

ここで直線偏光板５は、透明フィルムからなる基材５Ａに、直線偏光板として機能を担う光学機能層である偏光子５Ｂが設けられ、さらに保護フィルム５Ｃが設けられる。ここで基材５Ａは、面内位相差が小さな各種のフィルムを適用することができ、例えばＴＡＣ（トリアセチルセルロース（いわゆるＺ−ＴＡＣ（登録商標）である）フィルム、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）系の透明フィルム、アクリル系の透明フィルム等を適用することができる。なお位相差を小さくするために、基材５Ａを省略してもよい。偏光子５Ｂは、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によるフィルム材に、ヨウ素化合物分子を吸着配向させて作製される。保護フィルム５Ｃは、各種の透明フィルムを適用することができる。

液晶表示パネル３は、例えば感圧性の粘着層（図示せず）により液晶セル４の出射面に光学フィルム６が配置される。またこの光学フィルム６は、光学補償に供する光学補償層７、偏光子８、表面材である基材９を備える。ここでこの実施形態において、基材９は、ＴＡＣ等の透明フィルムが適用され、直線偏光板５と同様に直線偏光板としての光学機能層が設けられる。光学フィルム６は、この光学機能層により偏光子８が形成され、これにより基材９及び偏光子８により出射面側の直線偏光板が構成される。

液晶表示パネル３は、この出射面側の直線偏光板８、９とバックライト側の直線偏光板５とによる、液晶セル４を挟持する１対の偏光子８及び５Ｂにおける吸収軸方向が直交するように配置され、また液晶セル４の遅相軸方向が、偏光子５Ｂの吸収軸方向又は偏光子８の吸収軸方向と一致するように構成され、これにより液晶セル４への印加電圧に応じて透過光の光量を制御して所望の画像を表示する。

光学補償層７は、この出射面側の直線偏光板と液晶セル４との間に配置されて、この実施形態では、液晶セル４側から、順次、＋Ｃプレート７Ａ、＋Ａプレート７Ｂが配置される。また＋Ａプレート７Ｂは、遅相軸方向が偏光子８の吸収軸方向と直交するように（ＩＰＳ液晶セル４の遅相軸方向と一致するように）配置される。これによりこの実施形態では、簡易な構成により光漏れを充分に低減する。なお＋Ａプレート７Ｂに代えて、２軸性プレート（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）を設けるようにしてもよい。

なおここで＋Ｃプレート７Ａは、ｎｘ、ｎｙを面内屈折率、ｎｚを厚み方向の屈折率とした場合に、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚにより表される特性を備える。なお−Ｃプレートは、ディスコティック液晶、棒状液晶からなるコレステリック液晶等による作成され、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚにより表される光学特性を備える。これに対して−Ａプレートは、ディスコティック液晶、負の１軸性又は正の２軸性の延伸フィルムによる位相差層等を適用することができ、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの光学特性を備える。

またＣプレート、＋Ａプレートに適用可能な棒状液晶化合物には、例えば下記の液晶化合物を適用することができる。

〔光学フィルム用転写体〕
図２は、光学フィルム６の生産に使用する光学フィルム用転写体である転写フィルムを示す断面図である。この実施形態では、光学フィルム６の生産に転写法が適用され、＋Ｃプレート７Ａ、＋Ａプレート７Ｂ又は２軸性プレートによる積層体が、転写に供する転写層に設定される。ここで転写法は、例えば基材の上に所望の層を形成する場合に、この層を直接当該基材上に形成するのでは無く、一旦、離型性の支持体上に剥離可能に該層を積層形成して転写体を作成した後、工程、需要等に応じて、該支持体上に形成した層を、最終的に該層を積層すべき基材（被転写基材）上に接着、積層し、その後、該支持体を剥離除去することにより、該基材上に所望の層を形成する方法である。この光学フィルムの例では、被転写基材を基材９、偏光子８の積層体に設定し、＋Ｃプレート７Ａ、＋Ａプレート７Ｂの積層体を被転写基材に転写する。

ここで支持体１２は、各種のフィルム材を適用することができるものの、＋Ｃプレート７Ｂ、＋Ａプレート７Ｂの光学特性を検査する観点からは、位相差の小さな透明フィルム、もしくは面内の光軸に著しい変化がないことが望ましく、例えばシクロオレフィンポリマー、アクリルフィルム、面内光軸均一性の高いＰＥＴフィルムを適用することができる。転写フィルム１１は、この支持体１２の上に、＋Ｃプレート７Ａ、＋Ａプレート７Ｂの積層体を配置した後、例えば紫外線硬化性樹脂等による接着剤により基材９、偏光子８の積層体に、＋Ｃプレート７Ａ、＋Ａプレート７Ｂの積層体による転写層が貼り付けられた後、転写層から支持体１３を剥離して光学フィルム６が作製される。

このため転写フィルム１１は、支持体１２上に、＋Ｃプレート７Ａの作成に供する塗工液が塗工された後、乾燥硬化により＋Ｃプレート７Ａが作製される。また続いて＋Ａプレート７Ｂの作成に供する塗工液が塗工された後、乾燥硬化により＋Ｃプレート７Ａが作製される。

ところでこのようにして作成される＋Ｃプレート７Ａにあっては、支持体１２上の異物、塗工液の異物等により、液表示画面上で白点により認識される欠点が発生する恐れがある。そこでこの実施形態では、支持体１２の表面を事前にラビング処理し、支持体１２の表面に、１方向に延長するライン状の微細凹凸形状であるラビング痕跡を形成する。またこのラビング痕跡の延長方向が、直線偏光板９、８の透過軸方向又は吸収軸方向となるように設定する。なおラビング痕跡の延長方向は、直線偏光板９、８の吸収軸方向と一致させることがより好ましい。

しかして何らラビング痕跡を作製しない場合、異物により、異物の周囲で異物を中心して放射状に配列する液晶材料が配置され、その結果、欠点が認識される。しかしながらこの実施形態において、異物の周囲の液晶材料は、下層のラビング痕跡により、直線偏光板９、８の透過軸の方向又は吸収軸方向に配列するように設定されることになる。その結果、当該異物の部位の透過光にあっては、黒色画面を表示する際に、直線偏光板８、９で遮光される方向の直線偏光により出射され、これにより表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができる。

以上の構成によれば、＋Ｃプレートの下層にラビング痕跡を設けるようにして、このラビング痕跡の延長方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向とすることにより、表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができる。

〔第２実施形態〕
この実施形態は、＋Ｃプレートの下層のラビング痕跡に代えて、＋Ｃプレートの下層に設けられる基材に、面内位相差の大きな例えばポリカーボネートからなる延伸フィルムを適用して、この基材の延伸軸方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向に設定する。この実施形態では、この下層の構成が異なる点を除いて第１実施形態と同一に構成される。

この実施形態のようにラビング痕跡に代えて、下層の基材等の部材の延伸軸方向を直線偏光板の吸収軸方向又は透過軸方向に設定するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔第２実施形態〕
図３及び図４は、図１及び図２との対比により本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置及び転写フィルムを示す断面図である。この液晶表示装置２１は、＋Ａプレート７Ｂが省略されて＋Ｃプレート７Ａのみにより光学補償層７が作製される。またこれにより転写フィルム３１は、＋Ｃプレート７Ａのみにより転写層が構成される。この実施形態では、この光学補償層７、転写層に係る構成が異なる点を除いて、第１実施形態と同一に構成される。

この実施形態によれば、＋Ｃプレート７Ａのみにより光学補償する場合でも、第１実施形態と同様に表示画面上で白点により認識される欠点を有効に回避することができる。

〔第３実施形態〕
この実施形態においては、図１に示す光学フィルム６が、図４に示す＋Ｃプレート７Ａのみによる転写フィルムを使用して作成される。より具体的に、この実施形態では、直線偏光板９、８に転写法により＋Ａプレート７Ｂが配置された後、さらに転写法により＋Ｃプレート７Ａが配置される。なおこれに代えて、＋Ａプレート７Ｂを配置した透明フィルムを光学機能層８に配置した後、転写法により＋Ｃプレート７Ａを配置しても良い。またこれらに代えて、＋Ａプレート７Ｂを配置した透明フィルムに、転写法により＋Ｃプレート７Ａを配置して＋Ａプレート７Ｂ及び＋Ｃプレート７Ａの積層体を作製し、この積層体を転写法により直線偏光板に貼り合せるようにしてもよい。

この実施形態によれば、＋Ｃプレートのみの転写フィルムを使用して、＋Ａプレート７Ｂとの積層体により光学補償する場合でも、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、＋Ｃプレートを使用して光学補償する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、−Ｃプレートを使用して光学補償する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、＋Ｃプレートと＋Ａプレートとの積層体により光学補償層を作製する場合、＋Ｃプレートのみにより光学補償層を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これら以外の積層体により光学補償層を作製する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、転写法により光学フィルムを作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、直接、Ｃプレート等を積層して光学フィルムを作製する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、Ｃプレートを使用して光学補償する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、Ｃプレートを使用した種々の光学フィルムに広く適用することができる。

１、２１ 液晶表示装置
２ バックライト
３ 液晶表示パネル
４ 液晶セル
５ 直線偏光板
５Ａ 基材
５Ｂ 偏光子
５Ｃ 保護フィルム
６ 光学フィルム
７ 光学補償層
７Ａ ＋Ｃプレート
７Ｂ ＋Ａプレート
１１、３１ 転写フィルム
１２ 支持体

Claims (3)

1. 少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を備えた光学フィルムにおいて、
   前記Ｃプレートは、液晶化合物により形成され、
   前記Ｃプレートの下層に、１方向に延長するラビング痕跡が設けられた
   光学フィルム。
   但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。
2. 液晶セルのバックライト側又は出射面側に配置される光学フィルムにおいて、
   直線偏光板と、
   少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）を有する光学補償層とを備え、
   前記Ｃプレートが、液晶化合物により形成され、
   前記Ｃプレートの下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向が、前記直線偏光板の吸収軸又は透過軸と平行となるように設定された
   光学フィルム。
   但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。
3. 吸収軸方向が直交するように配置されたバックライト側及び出射面側の直線偏光板により液晶セルを挟持した液晶表示装置において、
   前記出射面側又はバックライト側の直線偏光板と前記液晶セルとの間に、少なくともＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚ又はｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ）が配置され、
   前記Ｃプレートは、液晶化合物により形成され、
   前記Ｃプレートの下層の延伸軸方向又はラビング痕跡の延長方向が、前記出射面側の直線偏光板の吸収軸又は透過軸と平行となるように設定された
   液晶表示装置。
   但し、ｎｘ、ｎｙ（ｎｘ≧ｎｙ）は面内方向の屈折率であり、ｎｚは厚さ方向の屈折率である。

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