(57)【要約】【課題】斜め方向及び法線方向から観察した場合の双方において実用上十分な表示特性を実現し得る液晶表示装置用偏光板及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の液晶表示装置用の偏光板３は、偏光フィルムと、前記偏光フィルムの一主面上に設けられるとともに入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する光学層３２とを備え、前記光学層３２の光の進行方向を変化させる能力は、前記光学層の中央部３２１に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部３２５においてより大きいことを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光フィルムと、前記偏光フィルムの一主面上に設けられるとともに入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する光学層とを備え、前記光学層の光の進行方向を変化させる能力は、前記光学層の中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより大きいことを特徴とする液晶表示装置用の偏光板。
【請求項２】
前記光学層の光の進行方向を変化させる能力は前記光学層の中央部から周縁部に向けて略同心状に大きくなる分布を有していること特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項３】
前記光学層の光の進行方向を変化させる能力は前記光学層の一端部に比べ他端部においてより大きいことを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項４】
前記光学層は矩形状の形状を有し、前記光学層の光の進行方向を変化させる能力は前記光学層の中央部に比べ四隅においてより大きいことを特徴とする請求項１に記載の偏光板。
【請求項５】
前記光学層の一主面には複数の凹部及び／または凸部が設けられており、それら凹部及び／または凸部の密度は、前記光学層の中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の偏光板。
【請求項６】
互いに対向した一対の基板とそれらの間に介在した液晶層とを備えた液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの一主面に貼り付けられた請求項１乃至５の何れか１項に記載の偏光板とを具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び偏光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置に対する光学特性向上の要求が厳しくなってきている。そのため、所望の視野角やコントラスト比等を達成すべく、偏光板に複雑な構造を採用することがある（例えば、以下の特許文献１を参照のこと）。
【０００３】
そのような偏光板の１つとして、入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する光学層と偏光フィルムとを積層したものがある。このような積層構造を有する偏光板を使用すると、視野角の向上や階調反転防止が可能となる。
【０００４】
例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードの透過型液晶表示セルでは、画面を見上げるような位置から観察したときに階調反転が生じ易い。特に大画面の液晶表示セルでは、例えば、画面の中心を通る法線上に観察者の眼が位置している場合、画面の中央部に対する観察角はほぼ０°であるが、通常、画面の周縁部に対する観察角は極めて大きくなる。そのため、大画面の液晶表示セルでは、画面を見上げるような位置から観察した場合は勿論、画面を正面から観察した場合であっても、上記と同様の問題を生じることがある。
【０００５】
このような液晶表示セルの前面に先の積層構造を有する偏光板を貼り付けると、偏光板に対して斜め方向に入射した光を拡散させるとともに、偏光板に対して法線方向に入射した光の一部を斜め方向に向けて出射させることができる。そのため、先の階調反転を防止することができ、視野角を向上させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、この技術では、偏光板に入射した光を、上記の効果が得られるのに十分な程度まで拡散させる必要がある。そのため、この技術を採用すると、正面から観察した場合のコントラスト比や輝度の低下を生じるとともに、表示した文字が滲むなどの表示ボケを生じてしまう。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３２１４２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、斜め方向及び法線方向から観察した場合の双方において実用上十分な表示特性を実現し得る液晶表示装置用偏光板及びそれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、偏光フィルムと、前記偏光フィルムの一主面上に設けられるとともに入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する光学層とを備え、前記光学層の光の進行方向を変化させる能力は、前記光学層の中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより大きいことを特徴とする液晶表示装置用の偏光板が提供される。
【００１０】
本発明の第２の側面によると、互いに対向した一対の基板とそれらの間に介在した液晶層とを備えた液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの一主面に貼り付けられた第１の側面に係る偏光板とを具備したことを特徴とする液晶表示装置が提供される。
【００１１】
光学層の光の進行方向を変化させる能力は、光学層の中央部から周縁部に向けて略同心状に大きくなる分布を有していてもよい。或いは、光学層の光の進行方向を変化させる能力は、光学層の一端部に比べ他端部においてより大きくてもよい。また、光学層が矩形状の形状を有している場合、光学層の光の進行方向を変化させる能力は光学層の中央部に比べ四隅においてより大きくてもよい。
【００１２】
光学層の一主面には複数の凹部及び／または凸部が設けられていてもよい。この場合、それら凹部及び／または凸部の密度は光学層の面内で不均一であってもよい。
【００１３】
光学層の一主面には複数の凹部及び／または凸部が設けられていてもよい。この場合、それら凹部及び／または凸部の密度は、光学層の中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより高くてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様または類似の機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図である。また、図２は、図１に示す偏光板のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１及び図２に示す偏光板３は、偏光フィルム３１と、光学層３２と、接着層３３とを含んでいる。これら偏光フィルム３１と光学層３２と接着層３３とは積層構造を形成している。
【００１６】
図３は、図１及び図２に示す偏光板を用いた液晶表示装置の一例を概略的に示す断面図である。図３に示す液晶表示装置１は、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の前面（観察者側）に設けられた偏光板３と、液晶表示パネル２の裏面に設けられた偏光板４とを含んでいる。
【００１７】
液晶表示パネル２は、対向して配置された一対の基板２１ａ及び２１ｂと、それらの対向面周縁部に設けられた接着剤層２３と、それらによって囲まれた空間を満たした液晶材料からなる液晶層２２とを含んでいる。ここでは、一例として、液晶表示パネル２はＴＮモードの液晶表示パネルであることとする。
【００１８】
偏光板３は、接着層３３により液晶パネル２の前面に貼り付けられている。ここでは、図１に示す状態における偏光板３の上側が液晶パネル２の画面の上側と一致するように偏光板３を配置している。
【００１９】
偏光板４は、偏光フィルム４１と接着層４３とを含んでいる。偏光板４は、接着層４３により液晶表示パネル２の裏面に貼り付けられている。
【００２０】
さて、本実施形態に係る偏光板３において、光学層３２は、入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する。この光学層３２の光の進行方向を変化させる能力は、光学層３２の中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより大きい。
【００２１】
具体的には、光学層３２の光の進行方向を変化させる能力は、光学層３２の中央部から周縁部に向けて略同心状に大きくなる分布を有している。例えば、図１に示すように、光学層３２を、二点鎖線１００ａに囲まれた領域３２１、二点差線１００ａと一点鎖線１００ｂとの間の領域３２２、一点鎖線１００ｂと点線１００ｃとの間であって破線１００ｄよりも下方の領域３２３、一点鎖線１００ｂと点線１００ｃとの間であって破線１００ｄよりも上方の領域３２４、及び点線１００ｃの外側の領域３２５へと分割するとともに、この順に先の能力が大きくなるように光学層３２を設計する。
【００２２】
階調反転は、観察角が小さい場合には生じず、観察角が大きい場合にのみ生じる。また、画面の周縁部に対する観察角の最大値は、画面の中央部に対する観察角よりも大きい。そのため、図１に示すように、光学層３２が光の進行方向を変化させる能力を画面の周縁部に対応した領域３２５において最も大きくすると、階調反転を十分に防止することができ、広い視野角を実現することができる。すなわち、本実施形態によると、斜め方向から観察した場合に実用上十分な表示特性を実現することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、光学層３２が光の進行方向を変化させる能力を、画面の周縁部に対応した領域３２５と比較して、それよりも内側に位置した領域３２１乃至３２４において、より小さくしている。そのため、正面から観察した場合に、画面中央部におけるコントラスト比や輝度の低下は少なく、表示した文字が滲むなどの表示ボケを十分に防止することができる。多くの場合、重要度の低い情報や画像は画面の周縁部に表示され、より重要度の高い情報や画像は画面の中央に表示されるので、本実施形態によると、法線方向から観察した場合にも実用上十分な表示特性を実現することができる。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、光学層３２は、その光の進行方向を変化させる能力が中央部から周縁部に向けて略同心状に大きくなる分布を有するように設計した。これに対し、第２の実施形態では、光学層３２は、その光の進行方向を変化させる能力が、一端部に比べ、他端部においてより大きくなるように設計する。第２の実施形態は、光学層３２に先の構造を採用すること以外は第１の実施形態と同様である。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図である。なお、この偏光板３は、図４における上側が液晶パネル２の画面の上側と一致するように配置する。
【００２６】
上記の通り、本実施形態では、光学層３２の光の進行方向を変化させる能力を、一端部に比べ、他端部においてより大きくする。例えば、図４に示すように、光学層３２を、破線１００ｅよりも下方の領域３２１、及び、破線１００ｅよりも上方の領域３２５へと分割するとともに、この順に先の能力が大きくなるように光学層３２を設計する。
【００２７】
液晶表示装置１が多数の観察者により同時に利用される場合などでは、通常、液晶表示装置１は観察者の眼の位置よりも上方に配置される。このような使用形態では、観察者は画面を見上げることとなるため、階調反転は、画面の下部や中央部に比べ、上部においてより生じ易い。
【００２８】
したがって、例えば、図４に示すような構造を採用すると、画面の中央部や下部における表示特性の低下を伴うことなく、画面の上部における階調反転を十分に防止することができる。すなわち、第１の実施形態と同様、斜め方向及び法線方向から観察した場合の双方において実用上十分な表示特性を実現することができる。
【００２９】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態では、光学層３２を矩形状とするとともに、その光の進行方向を変化させる能力が、中央部に比べ、四隅においてより大きくなるように光学層３２を設計する。第３の実施形態は、光学層３２に先の構造を採用すること以外は第１の実施形態と同様である。
【００３０】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図である。
【００３１】
上記の通り、本実施形態では、光学層３２の光の進行方向を変化させる能力を、中央部に比べ、四隅においてより大きくする。例えば、図５に示すように、光学層３２を、破線１００ｅよりも中央側の領域３２１、及び、破線１００ｅよりも外側の領域３２５へと分割するとともに、この順に先の能力が大きくなるように光学層３２を設計する。
【００３２】
先に説明したように、階調反転は観察角が大きいほど生じ易い。また、最も典型的な観察位置、具体的には、矩形状の画面の中心を通る法線上に観察者の眼が位置している場合、画面の四隅についての観察角が最も大きくなる。
【００３３】
したがって、例えば、図５に示すような構造を採用すると、画面の中央部などにおける表示特性の低下を伴うことなく、画面の四隅における階調反転を十分に防止することができる。すなわち、第１の実施形態と同様、斜め方向及び法線方向から観察した場合の双方において実用上十分な表示特性を実現することができる。
【００３４】
次に、上記実施形態において使用可能な材料などについて説明する。
偏光フィルム３１は、例えば、ポリビニルアルコールフィルムなどの樹脂フィルムにヨウ素や染料などの二色性色素を吸着或いは染色させ、一軸延伸して配向させたものである。そのような偏光フィルム３１は、機械的強度が低く、吸水性も高い。そのため、上記の偏光フィルム３１を使用する場合、通常、偏光フィルム３１の機械的強度を高めるとともに偏光フィルム３１への水分の浸入を防ぐ目的で、その少なくとも一方の主面に図示しない保護層を設ける。そのような保護層の材料としては、例えば、三酢酸セルロースなどの透明樹脂を使用することができる。
【００３５】
光学層３２は、上記の通り、入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する。このような光学特性は、例えば、光の散乱、屈折、回折、及びそれらの組み合わせなどを利用することにより実現することができる。例えば、先の光学特性を有する光学層３２として、熱硬化型または紫外線硬化型樹脂などの透明樹脂中に微粒子，典型的にはシリカなどの透明微粒子，を分散させることや透明樹脂層にエンボス或いはサンドブラスト処理を行うことなどにより少なくとも一方の主面に微細な凹部及び／または凸部を生じさせた層を使用することができる。
【００３６】
また、光学層３２が入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する能力は、中央部に比べ、それを取り囲んだ周縁部の少なくとも一部においてより大きい。このような光学特性の分布は、その光学特性を誘起する構造の密度を面内で分布させることにより生じさせることができる。例えば、表面に凹部及び／または凸部を形成することにより先の光学特性を誘起する場合、凹部及び／または凸部の密度を光学層３２の面内で分布させることにより、上述した光学特性の分布を生じさせることができる。
【００３７】
なお、光学層３２は、偏光フィルム３１上に形成された層であってもよく、或いは、独立して取り扱うことが可能なフィルムであってもよい。後者の場合、偏光フィルム３１と光学層３２とは、例えば、接着剤層を介して貼り合せることができる。
【００３８】
接着層３３は、例えば、接着剤を含有した接着剤層である。偏光板３を液晶表示パネル２に貼り付ける前の段階では、接着層３３への異物の付着や接着層３３の劣化を防止するために、接着層３３の露出面に剥離紙などを貼り付けておいてもよい。
【００３９】
上述した実施形態では、光学層３２の光学特性を面内で不連続的に変化させたが、連続的に変化させてもよい。
【００４０】
領域３２２のような光学層３２の中央部は、入射した光の少なくとも一部をその進行方向を変化させて出射する能力を有していてもよい。或いは、光学層３２の中央部は、先の能力を有していなくてもよい。
【００４１】
先の実施形態では、液晶表示セル２の表示モードがＴＮモードである場合について説明したが、液晶表示セル２の表示モードがＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ−Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）やＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ  Ａｌｉｇｎｅｄ）やＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）などの他の複屈折モードである場合にも上述したのと同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記実施形態では、液晶表示装置１が透過型の液晶表示パネル２を備えている場合を例に説明したが、液晶表示装置１が半透過型や反射型の液晶表示パネル２を備えている場合も先と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、斜め方向及び法線方向から観察した場合の双方において実用上十分な表示特性を実現し得る液晶表示装置用偏光板及びそれを用いた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図。
【図２】図１に示す偏光板のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】図１及び図２に示す偏光板を用いた液晶表示装置の一例を概略的に示す断面図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置用の偏光板を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、３…偏光板、４…偏光板、２１ａ…基板、２１ｂ…基板、２２…液晶層、２３…接着剤層、３１…偏光フィルム、３２…光学層、３３…接着層、４１…偏光フィルム、４３…接着層、１００ａ…二点鎖線、１００ｂ…一点鎖線、１００ｃ…点線、１００ｄ…破線、１００ｅ…破線、３２１…領域、３２２…領域、３２３…領域、３２４…領域、３２５…領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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