JP6699514B2 - Ipsモード用の偏光板のセット及びそれを用いたipsモード液晶表示装置 - Google Patents
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Description
前記視認側偏光板の吸収軸と前記背面側偏光板の吸収軸とは略直交しており、
前記視認側偏光板は、偏光子とλ/4板とを有し、
前記視認側偏光板の吸収軸と前記λ/4板の遅相軸とのなす角が略45°であり、
前記λ/4板の遅相軸が前記IPSモード液晶セルの初期配向方向に対して略平行の関係に配置される偏光板のセット。
[2]前記視認側偏光板は、前記液晶セルと前記λ/4板との間に配置されるポジティブCプレートを含む[1]に記載の偏光板のセット。
[3]前記視認側偏光板は、前記偏光子と前記λ/4板との間に配置されるポジティブCプレートを含む[1]に記載の偏光板のセット。
[4]前記ポジティブCプレートの厚み方向の位相差値が−50nm〜−150nmである[2]または[3]に記載の偏光板のセット。
[5]面内位相差値が400nm〜500nmのIPSモード液晶セルに、[1]〜[4]のいずれかに記載の偏光板のセットが配置されてなるIPSモード液晶表示装置。
[6]IPSモード液晶表示装置の大きさが、対角15インチ以下である[5]に記載のIPSモード液晶表示装置。
本発明の視認側偏光板及び背面側偏光板は偏光板30及び偏光板50を含む。
[偏光子]
偏光子32および52は、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを一軸延伸する工程、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを二色性色素で染色することにより二色性色素を吸着させる工程、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程、およびホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程を経て製造されるものである。
保護フィルム31aは、偏光子32に貼合される面とは反対側の面に、表面処理層36を有してもよい。この表面処理層36としては、例えば、微細な表面凹凸形状を有するハードコート層が挙げられる。ハードコート層は、鉛筆硬度がHより硬いことが好ましい。その鉛筆硬度がH又はそれより小さいと、表面に傷が付きやすくなり、傷が付くと液晶表示装置の視認性が悪くなる。鉛筆硬度は、JIS K 5600−5−4:1999「塗料一般試験方法−第5部:塗膜の機械的性質−第4節:引っかき硬度(鉛筆法)」に準じて求められ、各硬度の鉛筆を用いて引っかいたときに傷が生じない最も硬い鉛筆の硬度で表される。
保護フィルム31b,51bとしては、レターデーション値の制御が容易で、入手も容易であることから、セルロース系樹脂もしくは環状ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
Rth=〔(nx+ny)/2−nz〕×d (a)
Re=(nx−ny)×d (b)
λ/4板34としては、特に、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れる材料で構成することが好ましい。例えば、鎖状ポリオレフィン系樹脂(ポリプロピレン系樹脂等)、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂等)のようなポリオレフィン系樹脂;セルローストリアセテート、セルロースジアセテートのようなセルロースエステル系樹脂等のセルロース系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;(メタ)アクリル系樹脂;ポリスチレン系樹脂;液晶組成物;又はこれらの混合物、共重合物等を挙げることができる。この中でも、ポリカーボネート系樹脂及び液晶組成物からなるフィルムが正の波長分散性を持つことから好ましく用いられる。
Re(450)>Re(590)>Re(650) (c)
Nz=Re/Rth+0.5 (d)
本発明で用いるポジティブCプレートとは、nxとnyが実質的に等しい正の一軸性でフィルム法線方向に光学軸を有する位相差フィルムをいう。屈折率で表すと、nx≒ny<nzの関係性を持つ位相差フィルムである。
輝度向上フィルム61は、反射型偏光子とも呼ばれるものであり、光源(バックライト)からの出射光を透過偏光と反射偏光又は散乱偏光に分離するような機能を有する偏光変換素子が用いられる。上述のように、輝度向上フィルム61を偏光板50上に配置することにより、反射偏光又は散乱偏光である再帰光を利用して、偏光板50から出射される直線偏光の出射効率を向上させることができる。
本発明の偏光板を構成する各部材間には、任意の適切な粘着剤層または接着剤層が設けられることが好ましい。例えば、液晶セルに偏光板を貼合するために偏光板の表面には粘着剤層が設けられることが好ましい。本実施形態においては、例えばλ/4板34の外側に粘着剤層を設け、保護フィルム51bの外側に粘着剤層を設けることができる。
液晶セルは、一対の基板と、基板の間に挟持された表示媒体としての液晶層とを有する。一方の基板(カラーフィルター基板)には、カラーフィルターおよびブラックマトリクスが設けられている。他方の基板(アクティブマトリクス基板)には、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子(代表的にはTFT)と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線と、画素電極とが設けられている。なお、カラーフィルターは、アクティブマトリクス基板側に設けてもよい。上記基板の間隔(セルギャップ)は、スペーサーによって制御されている。上記基板間の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜が設けられている。
本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板のセット及び上記液晶セルを備える。本発明の液晶表示装置は、特に、外光が強い屋外でも視認性に優れることから中小型用の液晶表示装置に好適に用いられる。例えば、液晶表示装置の大きさが対角15インチ以下の場合に好適である。
株式会社ニコン製のデジタルマイクロメーター“MH-15M”を用いて測定した。
王子計測機器株式会社製の平行ニコル回転法を原理とする位相差計“KOBRA(登録商標)-WPR”を用い、23℃の温度において、各波長での面内レターデーション及び厚み方向レターデーションを測定した。
積分球付き分光光度計〔日本分光株式会社製の「V7100」、2度視野;C光源〕を用いて測定した。
偏光子に対し、収縮力を測定する方向(偏光子の吸収軸方向)が長辺となるように幅2mm、長さ50mmにスーパーカッター(株式会社荻野精機製作所製)でカットした。得られた短冊状のチップを試験片とした。試験片の収縮力を熱機械分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、型式TMA/6100)を用いて測定した。この測定は、寸法一定モードにおいて実施し、チャック間距離を10mmとした。試験片を23℃55%の室内に24時間以上放置した後、サンプル室内の温度設定を23℃から80℃まで1分間で昇温させ、昇温後はサンプル室内の温度を80℃で維持するように設定した。昇温後さらに4時間放置した後、80℃の環境下で試験片の長辺方向の収縮力を測定した。この測定において静荷重は0mNとし、治具にはSUS製のプローブを使用した。
厚み30μmのポリビニルアルコールフィルム(平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上)を、乾式延伸により約4倍に一軸延伸し、さらに緊張状態を保ったまま、40℃の純水に40秒間浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.052/5.7/100の水溶液に28℃で30秒間浸漬して染色処理を行った。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が11.0/6.2/100の水溶液に70℃で120秒間浸漬した。引き続き、8℃の純水で15秒間洗浄した後、300Nの張力で保持した状態で、60℃で50秒間、次いで75℃で20秒間乾燥して、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向している厚み12μmの吸収型偏光子を得た。得られた偏光子の収縮力を測定したところ、2.0N/2mmであった。
水100重量部に対し、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール〔株式会社クラレから入手した商品名「KL−318」〕を3重量部溶解し、その水溶液に水溶性エポキシ樹脂であるポリアミドエポキシ系添加剤〔田岡化学工業株式会社から入手した商品名「スミレーズレジン(登録商標) 650(30)」、固形分濃度30重量%の水溶液〕を1.5重量部添加して、水系接着剤を調製した。
以下の2種類の粘着剤を用意した。
粘着剤A:厚み25μmのシート状粘着剤〔リンテック株式会社製の「P−3132」〕
粘着剤B:厚み5μmのシート状粘着剤〔リンテック株式会社製の「NCF #L2」〕
以下の3種類の保護フィルムを用意した。
保護フィルムA:コニカミノルタ株式会社製のハードコート付きトリアセチルセルロースフィルム;25KCHCN−TC(厚み32μm)
保護フィルムB:コニカミノルタ株式会社製のトリアセチルセルロースフィルム;KC2UA(厚み25μm)
保護フィルムC:日本ゼオン株式会社製の環状ポリオレフィン系樹脂フィルム;ZF14−013(厚み13μm、波長590nmでの面内位相差値=0.8nm、波長590nmでの厚み方向位相差=3.4nm)
保護フィルムD:株式会社トッパンTOMOEGAWAオプティカルプロダクツ製のトリアセチルセルロース系樹脂からなる反射防止フィルム;40KSPLR(厚み44μm、JIS−Z8701−1982準拠によるY値1.1%)
以下の輝度向上フィルムを用意した。
輝度向上フィルムA:26μm厚の輝度向上フィルム(3M製の商品名”Advanced Polarized Film, Version 3)
基材フィルム(トリアセチルセルロースフィルム、厚み80μm)の表面にポリビニルアルコール膜(厚み0.1μm)を形成した後、ラビング布を用いて、基板の長手方向に対して―45°の方向にポリビニルアルコール膜表面をラビング処理して配向膜を備えた基材フィルムを作製した。
ノルボルネン系モノマーの開環重合体に水素添加された樹脂フィルム〔日本ゼオン株式会社製の“ゼオノアフィルム(登録商標)”〕を縦一軸延伸した。得られた位相差フィルムの厚みは18μm であり、面内位相差値は波長590nmにおいて137.2nmであった。
基材フィルム(トリアセチルセルロースフィルム、厚み80μm)の表面に市販の垂直配向膜(JALS−204R、日本合成ゴム株式会社製)をメチルエチルケトンで1 : 1 に希釈したのち、ワイヤーバーコーターで塗布した(塗布量2.4ml/m2)。直ちに、120 ℃の温風で120秒乾燥した。
ポジティブCプレート1と同様にポジティブCプレート2〜3を作製した。位相差値は、厚みを調整することで所望の位相差値とした。
ポジティブCプレート2の厚み方向の位相差値Rth(590)=−91.2nm、
ポジティブCプレート3の厚み方向の位相差値Rth(590)=−69.1nm、
保護フィルムAにケン化処理を行い、保護フィルムCの偏光子との貼合面にコロナ処理を行った。保護フィルムAのトリアセチルセルロース面及び保護フィルムCのコロナ処理をした面が偏光子との貼合面となるように、保護フィルムAと偏光子及び保護フィルムCを水系接着剤で接着し偏光板Aを得た。
保護フィルムBにケン化処理を行い、保護フィルムCの偏光子との貼合面にコロナ処理を行った。保護フィルムB及び保護フィルムCのコロナ処理をした面が偏光子との貼合面となるように、保護フィルムBと偏光子及び保護フィルムCを水系接着剤で接着し偏光板を得た。偏光板Bの保護フィルムB側に粘着剤Bを貼合した。この際、保護フィルムBおよび粘着剤Bの貼合面にコロナ処理を行った。最後に、偏光板の粘着剤B面に輝度向上フィルムAを貼合し偏光板Bを得た。
コーニング社製の無アルカリガラス:イーグルXG(厚み0.7mm、縦157mm×横98mmの大きさ)に粘着剤Bを貼合したものを2枚準備した。この際、ガラス及び粘着剤の貼合面にコロナ処理を行った。次いで、2枚のガラスの粘着剤B面に、先に作製したλ/4板1を貼合した、この際λ/4板1及び粘着剤B面にコロナ処理を行った。さらに、2枚のガラスのλ/4板1面に粘着剤Bを貼合した。この際にもλ/4板1及び粘着剤B面にコロナ処理を行った。1枚のガラスには、さらにλ/4板1を粘着剤B面に貼合した。この際にもλ/4板1及び粘着剤B面にコロナ処理を行った。
最後に、1枚のガラスのλ/4板1面ともう1枚のガラスの粘着剤B面を貼合して疑似液晶セルを作製した。この際、λ/4板1面及び粘着剤Bの貼合面にコロナ処理を行った。すべてのλ/4板1の遅相軸方向は、ガラスの長辺方向を0°としたときに45°となるように作製を行った。
Google Inc.製のNexus7(登録商標)から液晶パネルを取り出し、バックライトのみ点灯することでバックライトを得た。
(視認側偏光板1の作製)
偏光板Aの保護フィルムC面に粘着剤Bを貼合した。この際、保護フィルムC面および粘着剤Bの貼合面にコロナ処理を行った。次いで、作製した偏光板Aの粘着剤B面にλ/4板1を積層した。この際、粘着剤B及びλ/4板1の貼合面にコロナ処理を行った。
偏光板の吸収軸とλ/4板1のなす角は−45°(保護フィルムAから保護フィルムCを見た時に、偏光板の吸収軸に対して時計回りに45°となるようにλ/4板1の遅相軸を配置した。)となるように貼合した。
さらに偏光板Aのλ/4板1面に粘着剤Bを貼合した。この際にも、偏光板Aのλ/4板1面及び粘着剤Bの貼合面にはコロナ処理を行った。次に、偏光板Aの粘着剤B面にポジティブCプレート1を貼合した。この際にも、粘着剤B面およびポジティブCプレート1の貼合面にコロナ処理を実施した。
最後に、偏光板AのポジティブCプレート1面に粘着剤Aを貼合した。この際にも、ポジティブCプレート1面及び粘着剤Aの貼合面にコロナ処理を行った。こうして、視認側偏光板1を作製した。
偏光板Bの保護フィルムC面に粘着剤Aを貼合し、背面側偏光板1を作製した。この際、保護フィルムC面及び粘着剤Aの貼合面にコロナ処理を行った。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート2に変更した以外は、実施例1と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート3に変更した以外は、実施例1と同様に疑似液晶パネルを作製した。
視認側偏光板1の保護フィルムAを保護フィルムDに変更した以外は、実施例1と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート2に変更した以外は、実施例4と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート3に変更した以外は、実施例4と同様に疑似液晶パネルを作製した。
(視認側偏光板2の作製)
偏光板Aの保護フィルムC面に粘着剤Bを貼合した。この際、保護フィルムC面および粘着剤Bの貼合面にコロナ処理を行った。次いで、作製した偏光板Aの粘着剤B面にポジティブCプレート1を積層した。この際、粘着剤B及びポジティブCプレート1の貼合面にコロナ処理を行った。さらに偏光板AのポジティブCプレート1面に粘着剤Bを貼合した。この際にも、偏光板AのポジティブCプレート1面及び粘着剤Bの貼合面にはコロナ処理を行った。次に、偏光板Aの粘着剤B面にλ/4板1を貼合した。この際にも、粘着剤B面およびλ/4板1の貼合面にコロナ処理を実施した。偏光板の吸収軸とλ/4板1のなす角は−45°(保護フィルムAから保護フィルムCを見た時に、偏光板の吸収軸に対して時計回りに45°となるようにλ/4板1の遅相軸を配置した。)となるように貼合した。最後に、偏光板Aのλ/4板1面に粘着剤Aを貼合した。この際にも、λ/4板1面及び粘着剤Aの貼合面にコロナ処理を行った。こうして、視認側偏光板2を作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート2に変更した以外は、実施例7と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート3に変更した以外は、実施例7と同様に疑似液晶パネルを作製した。
視認側偏光板2の保護フィルムAを保護フィルムDに変更した以外は、実施例7と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート2に変更した以外は、実施例10と同様に疑似液晶パネルを作製した。
ポジティブCプレート1をポジティブCプレート3に変更した以外は、実施例10と同様に疑似液晶パネルを作製した。
実施例1〜12においてλ/4板1をλ/4板2に変更した以外は同様にそれぞれ疑似液晶パネルを作製した。各実施例の番号の対応関係は以下の表に示すとおりである。
Google Inc.製のNexus7(登録商標)の液晶パネルから上下の偏光板を剥離し液晶セルの面内位相差値を波長590nmにおいて測定したところ355nmであった。次いで、取り出した液晶セルの視認側に、粘着剤Aを介して偏光板Aを貼合し、粘着剤Aを介して背面側に偏光板Bを貼合し液晶パネルを作製した。こうして作製した液晶パネルをNexus7に実装し、画面にドラえもんの画像を表示させ外光下で視認できるか確認した。結果は、5000Luxで視認性が著しく低下し画像の識別が困難となった。
20 背面側偏光板
30、50 偏光板
31a、31b、51a、51b 保護フィルム
36 表面処理層
32、52 偏光子
34 λ/4板
35 ポジティブCプレート
61 輝度向上フィルム
60 液晶セル
1 偏光板の吸収軸
2 λ/4板の遅相軸
3 液晶セルの初期配向方向
5 偏光板の吸収軸
Claims (5)
- 面内位相差値が400nm〜500nmであるIPSモード液晶セルの両面に、視認側偏光板及び背面側偏光板がそれぞれ貼合されているIPSモード液晶表示装置であって、
前記視認側偏光板の吸収軸と前記背面側偏光板の吸収軸とは略直交しており、
前記視認側偏光板は、偏光子とλ/4板とを有し、
前記λ/4板及び前記偏光子は、前記液晶セルからこの順に積層され、
前記視認側偏光板の吸収軸と前記λ/4板の遅相軸とのなす角が略45°であ、
前記λ/4板の遅相軸が前記IPSモード液晶セルの初期配向方向に対して略直交の関係に配置されるIPSモード液晶表示装置。 - 前記視認側偏光板は、前記液晶セルと前記λ/4板との間に配置されるポジティブCプレートを含む請求項1に記載のIPSモード液晶表示装置。
- 前記視認側偏光板は、前記視認側偏光板の偏光子と前記λ/4板との間に配置されるポ
ジティブCプレートを含む請求項1に記載のIPSモード液晶表示装置。 - 前記ポジティブCプレートの厚み方向の位相差値が−50nm〜−150nmである請求項2または3に記載のIPSモード液晶表示装置。
- IPSモード液晶表示装置の大きさが、対角15インチ以下である請求項1〜4のいずれかに記載のIPSモード液晶表示装置。
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