JP5000717B2 - 液晶表示装置及び偏光板 - Google Patents
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Description
TACからなる保護フィルム7は、斜め方向から見ると、図13(b)に示すような屈折率差を持つフィルムとなる。そのため、反射・偏光シート4の透過軸T、及び、背面偏光子9bの透過軸tは、TACからなる保護フィルム7の主屈折率の軸(進相軸f及び遅相軸s)のいずれとも平行とならない。したがって、光源1から斜め方向に反射・偏光シート4に入射した光は、反射・偏光シート4によって透過軸Tの軸方向に振動する直線偏光に変換された後、TACからなる保護フィルム7によって楕円偏光に変換され、その後、背面偏光子9bによって一部吸収されることとなる。その結果、液晶表示装置の斜め方向の透過率が低下し、斜め方向の白輝度が低下していることを見いだした。
以下に本発明を詳述する。
上記保護フィルムは、光学的に等方性を示す光学フィルムすなわち等方性フィルムであることが好ましい。等方性フィルムは、TACフィルム等と異なり、厚み方向に位相差を持たない。また、等方性フィルムは、面内方向に無限個の光学軸を持つため、どの方向から見た場合でも、等方性フィルムの面内方向の光学軸は背面偏光子の透過軸と平行となる。そのため、保護フィルムとして等方性フィルムを用いることにより、本発明の作用効果を得ることができる。なお、本明細書で「光学的に等方性を示す」とは、厳密に光学的に等方性を示す状態だけでなく、実質的に光学的に等方性を示すと同視し得る状態、すなわち表示品位に影響を及ぼさない程度において光学的に等方性を示さない状態をも含むものである。具体的には、波長590nmで測定した面内の位相差Re[590]、及び、厚み方向の位相差Rth[590]の両方が、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは8nm以下であり、更に好ましくは5nm以下である。
図1は、実施形態1に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
本実施形態に係る液晶表示装置では、図1に示すように、バックライトシステム5と液晶表示パネル15とから構成される。バックライトシステム5は、冷陰極管(光源)1、拡散板(内部の散乱要因により光線を拡散することができる光学部材)2、拡散シート(表面凹凸により光線を拡散することができる光学部材)3及び反射・偏光シート4が背面側から前面側に向かってこの順に積層されたものである。液晶表示パネル15は、液晶セル12の両側に前面偏光板(観察面側偏光板)19及び背面偏光板(バックライト側偏光板)20が、それぞれ粘着剤10を介して貼り合わされている。前面偏光板19は、第四の保護フィルム18、接着剤8、前面偏光子9a、接着剤8及び第三の保護フィルム17が前面側から背面側に向かってこの順に積層されたものである。背面偏光板20は、第二の保護フィルム21、接着剤8、背面偏光子9b、接着剤8及び第一の保護フィルム(保護フィルム、背面偏光子の背面を保護する保護フィルム)16が前面側から背面側に向かってこの順に積層されたものである。
反射・偏光シート4としては、グリッド型偏光子、屈折率差を有する2種類以上の材料による2層以上の多層薄膜積層体、ビームスプリッター等に用いられる屈折率の異なる蒸着多層薄膜、屈折率を有する2種以上の材料による2層以上の複屈折層多層薄膜積層体、屈折率を有する2種以上の樹脂を用いた2層以上の樹脂積層体を延伸したもの等、直交する軸方向で反射成分と透過成分とを分離して無偏光光(自然光)から直線偏光を得るものが挙げられる。例えば、延伸による位相差発現量の大きい材料(例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂又はアクリル系樹脂)と、延伸による位相差発現量の少ない材料(例えば、ノルボルネン系樹脂)とを交互に積層した多層積層体を一軸延伸して得られるものを用いることができる。このような反射・偏光シート4の代表例としては、輝度上昇フィルム(商品名:DBEF、住友スリーエム社製)が挙げられる。
第四の保護フィルム18は、特に限定されるものではないが、前面偏光子9aの耐久性向上の観点からは、耐熱性、透湿性及び機械強度に優れているものが好ましく、前面偏光子9aとの密着性向上の観点からは、表面平滑性、及び、接着剤との密着性に優れているものが好ましい。例えば、TACフィルム、ノルボルネン系樹脂からなる高分子フィルム等が挙げられる。また、フィルムにはアンチグレア(AG:Anti Glare)処理、反射防止(AR:Anti Reflection、LR:Low Reflection)処理等の処理が施されていてもよく、施されていなくてもよい。
第三の保護フィルム17及び第二の保護フィルム21は、光学的に透明性が高いものが好ましく、前面偏光子9a及び背面偏光子9bの耐久性向上の観点から、耐熱性、透湿性及び機械強度に優れているものが好ましく、前面偏光子9a及び背面偏光子9bとの密着性向上の観点から、表面平滑性、及び、接着剤との密着性に優れているものが好ましく、液晶セル12との密着性向上の観点から、粘着剤10との密着性に優れているものが好ましい。例えば、ノルボルネン系樹脂からなる高分子フィルム、TACフィルムが挙げられる。更に、温度ムラ等で黒表示時の光漏れにムラが生じることを抑えるためには、ノルボルネン系樹脂からなる高分子フィルムを用いることが最も好ましい。また同時に、第三の保護フィルム17及び第二の保護フィルム21は、偏光板の部材点数削減及び高耐久性の観点から、少なくともどちらか一方が、光学補償のための位相差フィルムの機能を兼ね備えていることが好ましい。
第一の保護フィルム16には、光学的に等方性を示す等方性フィルム、又は、面内に位相差を持ち光学的に正若しくは負の一軸性を示す光学フィルム(いわゆるAプレート)等を用いることができる。このとき、正のAプレートは、遅相軸が偏光子の吸収軸に対し平行となるように配置され、負のAプレートは、進相軸が偏光子の吸収軸に対して平行となるように配置される。この場合、「平行」とは、厳密に平行である状態だけでなく、実質的に平行であると同視し得る状態、すなわち表示品位に影響を及ぼさない程度において軸ずれしている状態をも含むものである。具体的には、背面偏光子9bの吸収軸と、正又は負のAプレートの光学軸とのなす角は、好ましくは1°以下であり、より好ましくは0.3°以下である。これにより、楕円偏光になる割合が減り、白輝度の低下を抑制することができる。
図2は、等方性フィルムの屈折率分布を示す模式図である。
等方性フィルムとは、図2に示すように、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定したとき、屈折率分布がnx=ny=nzの条件を満たすフィルムのことをいう。等方性フィルムは、負の位相差を持つ樹脂(スチレン系樹脂等)と正の位相差を持つ樹脂(ポリカーボネート系樹脂等)とを組み合わせること等により、作製することができる。等方性フィルムの屈折率分布は、厳密には、nx=ny=nzに限定されるものではなく、液晶表示装置の表示特性に実用上悪影響を及ぼさない程度に屈折率差が小さいものであればよい。具体的には、波長590nmで測定した面内の位相差Re[590]、及び、厚み方向の位相差Rth[590]の両方が好ましくは10nm以下であり、より好ましくは8nm以下であり、更に好ましくは5nm以下である。
Re=(nx−ny)×d (1)
Rth={(nx+ny)/2−nz}×d (2)
図4は、正のAプレートの屈折率分布を示す模式図である。
正のAプレートとは、図4に示すように、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定したとき、屈折率分布がnx>ny=nzの条件を満たすフィルムのことをいう。正のAプレートは、延伸により延伸方向の屈折率が大きくなり位相差の発現する材料(例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ノルボルネン系樹脂)を用いて、キャスティング法、溶融押し出し法等で作製することができる。この場合、延伸方向が遅相軸となる。
Ryz=(ny−nz)×d (3)
図7は、負のAプレートの屈折率分布を示す模式図である。
負のAプレートとは、図7に示すように、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定したとき、屈折率分布がnx<ny=nzの条件を満たすフィルムのことをいう。負のAプレートは、延伸により延伸方向に対して垂直な方向の屈折率が大きくなり位相差が発現する材料(例えば、スチレン系樹脂、N−フェニル置換マレイミド系樹脂)を用いて、キャスティング法、溶融押し出し法等で作製することができる。このようなフィルムの場合、延伸方向が進相軸となる。また、負のAプレートの延伸方法は、正のAプレートと同様の理由で縦一軸延伸が最も好ましい。
(等方性フィルムの作製)
乾燥し、窒素で置換された耐圧反応器に、溶媒としてテトラヒドロフラン500mlと、重合触媒としてsec−ブチルリチウム0.58mmolとを添加した後、2−ビニルナフタレン30gを添加して30℃で2時間重合反応を行った。重合反応終了後、重合液を1mlサンプリングし、大量のメタノール中に注ぎポリ(2−ビニルナフタレン)を得た。
(正のAプレートの作製)
非晶性熱可塑性樹脂であるノルボルネン系樹脂(商品名:ゼオノア、日本ゼオン社製)をTダイ付き押出機に供給し、溶融温度230℃、引取速度20m/分で冷却ロール上に溶融押出しを行い、ゼオノアフィルムを作製した。作製したフィルムを、ロール間縦一軸延伸装置を用いて、予熱温度100℃、延伸温度161℃、冷却温度100℃のゾーン構成で一軸延伸し、Aプレートを作製した。得られたフィルムの位相差は、Re=100nmであり、Rth=50nmであった。作製したAプレートを、参考例1と同様に作製した片TAC偏光板(背面偏光子の背面)に、フィルムの遅相軸が背面偏光子の吸収軸に対して平行になるように、第一の保護フィルムとして、粘着剤を介して貼り合せた。
参考例1と同様に作製した片TAC偏光板(背面偏光子の背面)に、TACフィルム(商品名:フジタック、富士フィルム社製)を第一の保護フィルム(保護フィルム)として、粘着剤を介して貼りあわせた。TACフィルムを自動複屈折計(商品名:KOBRA−21ADH、王子計測機器社製)で測定したところ、Re=2nmであり、Rth=60nmであった。
参考例1、2及び比較例1で作製した液晶表示装置の白輝度を、視野角測定装置(商品名:EZContrast160R、ELDIM社製)を用いて測定した。測定方法は、液晶TV(商品名:LC−32AD5、シャープ社製)のバックライトシステムを用い、内蔵されていた反射・偏光シート(商品名:DBEF−D、住友スリーエム社製)を配置した場合と配置していない場合との白輝度の向上率の違いを、拡散シートが1枚の場合と2枚の場合とで比較した。拡散シートは、表面凹凸のレンズ効果で集光しているため、枚数を調整することで、正面方向に出射する光線を増やすことができる。白輝度の向上率は、下記式(3)で表わされる。上記参考例1、参考例2において、拡散シートが1枚の場合の結果をそれぞれ参考例1、参考例2として下記表1に示し、拡散シートが2枚の場合の結果をそれぞれ参考例1、実施例2として下記表2に示す。表中のΘ及びΦはそれぞれ、極角及び方位角を表わす。なお、極角は、観察面と観察方向とのなす角であり、方位角は、液晶表示装置の表示面を正面視したときに、3時の方向を0°、12時の方向を90°、9時の方向を180°、6時の方向を270°として規定された方位である。
(白輝度の向上率)=(「DBEF−D」を配置した時の白輝度)/(「DBEF−D」を配置しなかった時の白輝度) (3)
2:拡散板
3:拡散シート
4、24a、24b:反射・偏光シート
5:バックライトシステム
6、15:液晶表示パネル
7:負のCプレート(TACフィルム)
8:接着層
9:偏光子
9a:前面偏光子
9b:背面偏光子
10:粘着層
11、20:背面偏光板
12:液晶セル
13:位相差フィルム
14、19:前面偏光板
15:液晶表示パネル
16:第一の保護フィルム(保護フィルム、背面偏光子の背面を保護する保護フィルム)
16a:等方性フィルム
16b:正のAプレート
16c:負のAプレート
17:第三の保護フィルム(前面偏光子の背面を保護する保護フィルム)
18:第四の保護フィルム(前面偏光子の前面を保護する保護フィルム)
21:第二の保護フィルム(背面偏光子の前面を保護する保護フィルム)
22:反射・偏光シート24aを透過する直線偏光成分
23:反射・偏光シート24aによって反射される直線偏光成分
25:4分の1波長板
26:反射・偏光シート24bを透過する右回り円偏光成分
27:反射・偏光シート24bによって反射される左回り円偏光成分
28:直線偏光
a:背面偏光子の吸収軸
t:背面偏光子の透過軸
s:保護フィルムの遅相軸
f:保護フィルムの進相軸
p:保護フィルムの主屈折率の軸
T:反射・偏光シートの透過軸
R:反射・偏光シートの反射軸
Claims (5)
- 反射・偏光シートを有するバックライトシステム、背面偏光子、液晶セル及び前面偏光子がこの順に積層された液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、背面偏光子の背面を保護する保護フィルムを有し、
該保護フィルムは、Ryz[590]が10nm以下であり、面内方向に位相差を持ち、
該Ryz[590]は、波長590nmで測定された位相差Ryzであり、該位相差Ryzは、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定し、保護フィルムの厚みをdと規定したときに、Ryz=(ny−nz)×dと定義され、
該保護フィルムは、光学的に正の一軸性を示す光学フィルムであり、平面視したときに、その面内方向の遅相軸が背面偏光子の吸収軸と平行であり、
該バックライトシステムは、該反射・偏光シートの背面に、集光し、正面方向に出射する光線を増やす複数枚のシートを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 反射・偏光シートを有するバックライトシステム、背面偏光子、液晶セル及び前面偏光子がこの順に積層された液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、背面偏光子の背面を保護する保護フィルムを有し、
該保護フィルムは、Ryz[590]が10nm以下であり、面内方向に位相差を持ち、
該Ryz[590]は、波長590nmで測定された位相差Ryzであり、該位相差Ryzは、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定し、保護フィルムの厚みをdと規定したときに、Ryz=(ny−nz)×dと定義され、
該保護フィルムは、光学的に負の一軸性を示す光学フィルムであり、平面視したときに、その面内方向の進相軸が背面偏光子の吸収軸と平行であり、
該バックライトシステムは、該反射・偏光シートの背面に、集光し、正面方向に出射する光線を増やす複数枚のシートを有することを特徴とする液晶表示装置。 - 反射・偏光シート、第一の保護フィルム、偏光子及び第二の保護フィルムがこの順に積層された偏光板であって、
該第一の保護フィルムは、位相差Ryz[590]が10nm以下であり、面内方向に位相差を持ち、
該Ryz[590]は、波長590nmで測定された位相差Ryzであり、該位相差Ryzは、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定し、第一の保護フィルムの厚みをdと規定したときに、Ryz=(ny−nz)×dと定義され、
該第一の保護フィルムは、光学的に正の一軸性を示す光学フィルムであり、平面視したときに、その面内方向の遅相軸が偏光子の吸収軸と平行であり、
該偏光板は、該反射・偏光シートの背面に、集光し、正面方向に出射する光線を増やす複数枚のシートを有することを特徴とする偏光板。 - 反射・偏光シート、第一の保護フィルム、偏光子及び第二の保護フィルムがこの順に積層された偏光板であって、
該第一の保護フィルムは、位相差Ryz[590]が10nm以下であり、面内方向に位相差を持ち、
該Ryz[590]は、波長590nmで測定された位相差Ryzであり、該位相差Ryzは、屈折率楕円体の3つの主屈折率のうち、面内の2つの主屈折率をnx、nyと規定し、法線方向の1つの主屈折率をnzと規定し、第一の保護フィルムの厚みをdと規定したときに、Ryz=(ny−nz)×dと定義され、
該第一の保護フィルムは、光学的に負の一軸性を示す光学フィルムであり、平面視したときに、その面内方向の進相軸が偏光子の吸収軸と平行であり、
該偏光板は、該反射・偏光シートの背面に、集光し、正面方向に出射する光線を増やす複数枚のシートを有することを特徴とする偏光板。 - バックライトシステム、請求項3又は4に記載の偏光板、液晶セル及び前面偏光板がこの順に積層された液晶表示装置であって、
該偏光板は、反射・偏光シートをバックライトシステム側とし、第二の保護フィルムを液晶セル側として配置されることを特徴とする液晶表示装置。
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