(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)＝Ｎzとしたとき、Ｎzが０．４〜０．６で屈折率の波長分散を示す複屈折性フィルムＡと、それよりも大きい当該波長分散を示してＲeが当該Ａよりも小さく、かつＮzが０．４〜０．６の複屈折性フィルムＢと、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが０．６超〜０．９の複屈折性フィルムＣとの積層体からなり、当該Ａと当該Ｂの遅相軸が直交関係にあると共に、当該Ｃが外側に位置する光学フィルムにおける当該Ｃの側に、その遅相軸に対し吸収軸が平行関係となるように吸収型偏光フィルムを積層してなることを特徴とする偏光板。
【請求項２】
請求項１において、複屈折性フィルムのＡとＢの積層物による光軸が複屈折性フィルムＣの遅相軸に対して１０〜８０度の交差角度内にある偏光板。
【請求項３】
請求項２において、複屈折性フィルムのＡとＢの積層物による面内位相差が８０〜４００nmである偏光板。
【請求項４】
請求項１〜３の一に記載の偏光板をその吸収型偏光フィルムが外側となるように液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項３に記載の偏光板をその吸収型偏光フィルムが外側となるように最表面に配置してなることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、視点の変化で積層体の軸ズレが生じにくく、表示品位の良好な液晶表示装置や円偏光板、反射防止板の形成に好適な光学フィルム積層型の偏光板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶表示装置の表示品位の向上を目的に偏光板と液晶セルの間等に配置される位相差板、あるいは円偏光板や反射防止板等を形成するための１／４波長板などにおいて、それを１枚の複屈折性フィルムにて形成したのではその素材に固有の分散に基づいて複屈折も波長により分散し、概ね短波長側ほど複屈折が大きくなるなど波長により位相差が相違し偏光状態の変化が均一にならないことなどに鑑みて、複屈折の波長分散特性が異なる２枚の複屈折性フィルムを互いの遅相軸が直交するように積層してなる光学フィルムが提案されていた（特開平５−２７１１８号公報、特開平１０−２３９５１８号公報）。
【０００３】
前記は複屈折性フィルムの当該積層化により複屈折の波長分散特性を制御して短波長側ほど複屈折が小さくなるようにし、広い波長帯域にわたり均一な偏光状態の変化を実現できるなど均一な補償効果が得られるようにしたものである。しかしながら光軸上では直交関係が維持されて所定の効果が発揮されるものの光軸からズレた方位で斜め方向から観察すると、見掛けの軸角度が変化して直交関係が崩れ所定の効果が発揮されずに偏光状態が変化する問題点があった。特開平５−２７１１８号公報の如く複屈折性フィルムのＮzを制御して偏光板との軸ズレを補償したとしても複屈折フィルムの当該積層体自体の軸ズレの補償には有効でない。
【０００４】
【発明の技術的課題】
本発明は、視点が変化しても遅相軸の直交関係が良好に維持されて表示品位の良好な液晶表示装置等を形成しうる光学フィルム積層型の偏光板の開発を課題とする。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は、フィルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)＝Ｎzとしたとき、Ｎzが０．４〜０．６で屈折率の波長分散を示す複屈折性フィルムＡと、それよりも大きい当該波長分散を示してＲeが当該Ａよりも小さく、かつＮzが０．４〜０．６の複屈折性フィルムＢと、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが０．６超〜０．９の複屈折性フィルムＣとの積層体からなり、当該Ａと当該Ｂの遅相軸が直交関係にあると共に、当該Ｃが外側に位置する光学フィルムにおける当該Ｃの側に、その遅相軸に対し吸収軸が平行関係となるように吸収型偏光フィルムを積層してなることを特徴とする偏光板を提供するものである。
【０００６】
また本発明は、前記の偏光板をその吸収型偏光フィルムが外側となるように液晶セルの少なくとも片側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置、及び当該複屈折性フィルムのＡとＢの積層物による面内位相差が８０〜４００nmである前記偏光板をその吸収型偏光フィルムが外側となるように最表面に配置してなることを特徴とする表示装置を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、複屈折性フィルムのＡとＢとの上記した組合せと配置関係により光軸上で複屈折による位相差が変化しにくい特性に加えて視点を３６０度変化させても光軸の直交関係が高度に維持され、どの方位から観察しても均質な補償効果を発揮すると共に、複屈折性フィルムＣを介し斜視方向における偏光フィルムとの軸ズレを補償して光軸が変化しない光学フィルムを得ることができ、その１／４波長板として機能するものと吸収型偏光フィルムを用いて広い波長帯域にわたり、かつどの方位から観察しても均一な偏光状態の変化を達成して均一な補償効果が得られる円偏光板や反射防止板を得ることができ、それを用いて表示品位の良好な液晶表示装置等の各種の表示装置を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明による偏光板は、フィルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚をｄ、(ｎx-ｎy)ｄ＝Ｒe、及び(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)＝Ｎzとしたとき、Ｎzが０．４〜０．６で屈折率の波長分散を示す複屈折性フィルムＡと、それよりも大きい当該波長分散を示してＲeが当該Ａよりも小さく、かつＮzが０．４〜０．６の複屈折性フィルムＢと、Ｒeが２００〜３５０nmでＮzが０．６超〜０．９の複屈折性フィルムＣとの積層体からなり、当該Ａと当該Ｂの遅相軸が直交関係にあると共に、当該Ｃが外側に位置する光学フィルムにおける当該Ｃの側に、その遅相軸に対し吸収軸が平行関係となるように吸収型偏光フィルムを積層してなるものである。
【０００９】
光学フィルムは、複屈折性フィルムのＡとＢとＣの積層にて形成でき、その場合に複屈折性フィルムＡとしては、Ｎzが０．４〜０．６で屈折率の波長分散を示すものが用いられる。また複屈折性フィルムＢとしては、屈折率の波長分散が当該Ａよりも大きくて、かつＲeが当該Ａよりも小さく、しかもＮzが０．４〜０．６のものが用いられる。さらに複屈折性フィルムＣとしては、Ｒeが２００〜３５０nmであり、かつＮzが０．６超〜０．９のものが用いられる。
【００１０】
なお前記においてＮzとＲeは、フィルムの厚さ方向をＺ軸、その軸方向の屈折率をｎz、Ｚ軸に垂直な面内の最大屈折率方向をＸ軸、その軸方向の屈折率をｎx、Ｘ軸及びＺ軸に垂直な方向をＹ軸、その軸方向の屈折率をｎy、フィルム厚をｄとしたとき、Ｎz＝(ｎx-ｎz)／(ｎx-ｎy)、及びＲe＝(ｎx-ｎy)ｄにて定義される（以下同じ）。
【００１１】
従って複屈折性フィルムのＡとＢとＣとは屈折率の波長分散、Ｒe又はＮzなどの特性の１又は２以上が相違する組合せにて用いられる。その場合、形成材料、屈折率、複屈折の波長分散、Ｒe又はＮzの少なくとも一が相違するのものは別種のものとして取扱うことができる。従って複屈折性フィルムのＡ又はＢとＣとは同一の材料からなるフィルムであってもよい。またＡとＢとＣの各複屈折性フィルムは、単層物であってもよいし、２層又は３層以上の位相差フィルムを積層して前記特性を調節したものであってもよい。その場合、積層する位相差フィルムは同一種のものであってもよいし、異種のものであってもよい。また各複屈折性フィルム、特にそのＡとＢは、複屈折性フィルムＡ等を形成する２層以上の位相差フィルムが例えば他の複屈折性フィルム又はそれを形成する２層以上の位相差フィルムと交互に配置する方式などで積層されていてもよく、当該２層以上の位相差フィルムが隣接に積層されていなくてもよい。
【００１２】
複屈折性フィルムを形成するフィルムについて特に限定はなく、例えばポリカーボネートやポリプロピレン、ポリエステルやポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートやポリエーテルスルホン、ポリアリレートやポリイミドの如き高分子からなるフィルム、等方性基材上に無機材料や液晶性材料をコーティングしたものなどの適宜なものを用いうる。就中、透明性（光透過率）に優れるものが好ましい。高分子のフィルムからなる複屈折性フィルムは、例えばフィルムを一軸や二軸等の適宜な延伸方式で処理した延伸フィルムなどとして得ることができる。
【００１３】
上記した波長分散等の条件を満足する複屈折性フィルムのＡとＢは、それらの遅相軸が直交関係となるように積層される。これにより、どの方位から観察しても光学軸が所定の方向から変化することがなく観察方向によらず常にそれらフィルムの光学軸が直交状態にあり、所定の角度からの軸方向の変化も生じない光学フィルムを得ることができる。その場合にＲeがＡよりも小さいＢを用いたことにより屈折率の波長分散を抑制した光学フィルムとすることができる。
【００１４】
前記した特性を高度に達成する点より好ましく用いうる複屈折性フィルムのＡとＢは、そのいずれもが０．４５〜０．５５のＮzを満足するものである。また複屈折性フィルムのＡとＢとによる面内位相差（ＡとＢの両方に基づく当該Ｒe）については特に限定はないが、一般には前記特性等の点より８０〜４００nm、就中１００〜３５０nm、特に１２０〜３００nmの範囲にあるものが好ましい。なお複屈折性フィルムのＡとＢとの遅相軸の直交関係は、作業誤差による軸ズレなどは許容されるが可及的に直角であることが好ましい。当該フィルムにおける遅相軸の方向にバラツキがある場合にはその平均方向に基づいて遅相軸は決定される。
【００１５】
一方、偏光板とした場合に斜視方向における偏光フィルムとの軸ズレを補償して光軸が変化しない光学フィルムを得ることを目的に用いる複屈折性フィルムＣにおいて、斯かる補償の高度化等の点より好ましく用いうるものは、Ｒeが２２０〜３３０nm、就中２５０〜３００nmであり、かつＮzが０．７〜０．８のものである。複屈折性フィルムのＡとＢとＣの積層順序については、上記した補償効果の安定性等の点より複屈折性フィルムＣを外側に位置させた積層構造の光学フィルムとされる。その場合、複屈折性フィルムＣは、複屈折性フィルムＡの側にあってもよいし、複屈折性フィルムＢの側にあってもよい。
【００１６】
なお上記したＮzの制御は、例えばポリカーボネートの如く分子の配向方向に遅相軸が表れて正の複屈折性を示す高分子を厚さ方向に電界を印加して配向状態を調節しつつ硬化させ、そのフィルムを延伸処理する方法の如くフィルム厚方向の屈折率を変化させる方法などにより行うことができる。またＲeの制御は、例えば形成材料やフィルムの延伸条件、フィルム厚を変える方法などにより行うことができる。
【００１７】
光学フィルムにおける複屈折性フィルムのＡとＢとＣは、単に載置した状態にあってもよいが、光軸のズレ防止等の点より接着固定状態に積層されていることが好ましい。その積層法については特に限定はなく、例えば透明性に優れる接着剤ないし粘着剤等による接着方式などの適宜な方式を採ることができ、その接着剤等の種類についても特に限定はない。複屈折性フィルムの光学特性の変化防止の点よりは硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要しないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を要しないものが望ましい。
【００１８】
上記した複屈折性フィルムのＡとＢを遅相軸が直交関係となるように積層する場合において好ましい方式は、リオトロピック性液晶を用いる方式、特にそれを複屈折性フィルムＢの形成に用いる方式である。ちなみに延伸フィルム等からなる複屈折性フィルムのＡとＢを当該直交状態に積層する場合、延伸フィルム等をカットしそれを精度よく位置合せして積層する必要がありバッチ処理による作業の煩雑さもあるが、剪断配向性を示すリオトロピック性液晶ではその塗布方向に対して垂直方向に遅相軸が発現する特性を有していることより、例えば複屈折性フィルムＡの延伸軸方向に沿ってリオトロピック液晶を塗布して容易に遅相軸が直交した状態のものを形成でき、作業を簡易化できて製造効率に優れている。また塗工方式で接着積層した場合には別個の接着剤等を省略でき薄型化にも有利である。なおリオトロピック性液晶には前記した剪断配向性を示す適宜なものを用いうる。
【００１９】
光学フィルムは、その位相差特性などに応じ従来の位相差板ないし波長板等に準じて、例えば液晶の複屈折性による位相差の補償、円偏光板や反射防止板の形成、直線偏光の方位（振動面）の回転などの各種の目的のために、吸収型偏光フィルムと積層してなる偏光板として実用に供される。斯かる偏光板は、視角や波長による偏光特性の変化を低減でき、全方位にわたる広い視野角で良好な表示品位を示す液晶表示装置の形成や、波長による特性変化の少ない反射防止板などとして好ましく用いうる。
【００２０】
前記の偏光板は、複屈折性フィルムＣを外側に位置させた光学フィルムにおける当該Ｃの側に、そのＣの遅相軸に対し吸収軸が平行関係となるように吸収型偏光フィルムを積層することにより得ることができる。その吸収型偏光フィルムには適宜なものを用いることができ、特に限定はない。一般にはポリビニルアルコールの如き親水性高分子からなるフィルムにヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて延伸処理したものや、ポリ塩化ビニルの如きポリマーからなるフィルムを処理してポリエンを配向させたものなどが用いられる。また吸収型偏光フィルムは、その片面又は両面にトリアセチルセルロースフィルム等からなる透明保護層を有するものであってもよい。
【００２１】
光学フィルムと吸収型偏光フィルムの積層には適宜な方法を適用できその方法について特に限定はない。上記した複屈折性フィルムＡ、Ｂ、Ｃの積層に準じ接着剤等による各種の方法を適用することができる。なお光学フィルムは、前記した吸収型偏光フィルムにおける透明保護層を兼ねるものとして設けることもできる。また偏光板の片面又は両面には耐水性などの保護目的にて樹脂の塗布層や反射防止層、防眩層などを必要に応じて設けることもできる。さらに複屈折性フィルムＣの遅相軸と偏光フィルムの吸収軸の平行関係は、作業誤差による軸ズレなどは許容されるが可及的に平行であることが好ましい。当該遅相軸や吸収軸の方向にバラツキがある場合にはその平均方向に基づいて遅相軸又は吸収軸が決定される。
【００２２】
光学フィルムと吸収型偏光フィルムを積層した偏光板は、その光学フィルムの位相差特性等に応じて液晶表示装置の形成などの各種の目的に用いうる。ちなみに反射型のＴＮ液晶による表示装置では表示品位の向上を目的に液晶セルに円偏光を入射させる場合がある。そのときに円偏光板とした本発明による偏光板を配置することにより黒表示の時に色付きの少ない良好な表示品位を達成することができる。また液晶セルによる位相差を補償して視野角の拡大等の表示品位を向上させる目的に用いることもできる。
【００２３】
円偏光板等の形成に好ましく用いうる光学フィルムは、その複屈折性フィルムのＡとＢの積層物による面内位相差が９０〜３５０nm、就中１００〜３００nmのものである。また偏光板を透過した後の偏光状態を制御する点より好ましく用いうる光学フィルムは、その複屈折性フィルムのＡとＢの積層物による光軸が複屈折性フィルムＣの遅相軸に対して１０〜８０度、就中３０〜６０度、特に４０〜５０度の交差角度内にあるものである。
【００２４】
液晶表示装置の形成は、光学フィルム積層型の偏光板を液晶セルの片側又は両側に配置することにより行うことができる。その場合、光学フィルムが偏光板と液晶セルの間に位置するように配置することが良表示品位の視野角が広い液晶表示装置を得る点より好ましい。従って偏光板の吸収型偏光フィルムが外側となるように配置することが好ましい。用いる液晶セルは任意であり、例えばＴＮ型やＳＴＮ型、ＶＡ型のものなどの適宜なものを用いうる。また液晶表示装置としても例えば透過型や反射型、外光・照明両用型等の各種タイプのものを形成することができる。液晶表示装置の形成に際してはその形成に用いられることのある例えば位相差板や光拡散板等の適宜な光学部品と積層してなる偏光板として用いることもできる。
【００２５】
また円偏光板とした偏光板は、反射防止板として使用しうるがその場合には、広い波長帯域にわたり反射防止特性を示すことより反射光の着色の少ない良好な特性を得ることができる。斯かる反射防止特性は、偏光板をその吸収型偏光フィルムが外側となるように最表面に配置することにより発揮させることができ、これにより各種の表示装置を形成することができる。その表示装置については特に限定はなく、従来の反射防止膜を設けてなる表示装置に準じた各種の装置とすることができる。
【００２６】
【実施例】
実施例１
ポリノルボルネンの延伸フィルムからなり屈折率の波長分散を示してＲeが３００nmでありＮzが０．５の複屈折性フィルムＡ１と、ポリカーボネートの延伸フィルムからなり屈折率の波長分散が前記Ａ１よりも大きくてＲeが１６０nmでありＮzが０．５の複屈折性フィルムＢ１をそれらの遅相軸が９０度となるように粘着剤を介し接着積層して面内位相差が１４０nmの積層物を得、そのＢ１の上に粘着剤を介しポリカーボネートの延伸フィルムからなり屈折率の波長分散を示してＲeが２６０nmでありＮzが０．７５の複屈折性フィルムＣ１をその遅相軸が前記積層物の遅相軸に対し４５度となるように接着積層して、光学フィルムを得た。
【００２７】
ついで前記のＣ１の上にヨウ素吸着のポリビニルアルコール系一軸延伸フィルムの片側にトリアセチルセルロース系フィルムからなる透明保護層を設けてなる吸収型偏光フィルムの透明保護層を有しない側をその吸収軸が当該Ｃ１の遅相軸と平行となるように粘着剤を介し接着積層して、円偏光板を得た。
【００２８】
比較例１
複屈折性フィルムＡ１と複屈折性フィルムＢ１との積層物、従って複屈折性フィルムＣ１を有しないものを光学フィルムに用いて実施例１に準じて円偏光板を得た。
【００２９】
評価試験１
実施例１、比較例１で得た円偏光板について吸収型偏光フィルムより透過した可視域の光の偏光状態を測定し、その測定値よりＳ０成分を１で規格化したストークスパラメータを求めた。その結果、実施例１におけるＳ３成分の絶対値は、法線方向及び斜視方向（吸収型偏光フィルムの吸収軸から４５度の方位で法線方向から７０度の方向）の両方向においていずれの場合も０．９４〜１．０の範囲であった。しかし比較例１におけるＳ３成分の絶対値は、法線方向では０．９４〜１．０の範囲であったが斜視方向では０．８８〜０．９７の範囲となり楕円偏光成分の多いものであった。
【００３０】
実施例２
ポリノルボルネンの延伸フィルムからなり屈折率の波長分散を示してＲeが４００nmでありＮzが０．５の複屈折性フィルムＡ２と、ポリカーボネートの延伸フィルムからなり屈折率の波長分散が前記Ａ２よりも大きくてＲeが１２５nmでありＮzが０．５の複屈折性フィルムＢ２をそれらの遅相軸が９０度となるように粘着剤を介し接着積層して面内位相差が２７５nmの積層物を得、そのＢ２の上に実施例１に準じ複屈折性フィルムＣ１を接着積層して、偏光回転フィルムとして機能する光学フィルムを得た。
【００３１】
比較例２
複屈折性フィルムＡ２と複屈折性フィルムＢ２との積層物、従って複屈折性フィルムＣ１を有しないものからなる偏光回転フィルムとして機能する光学フィルムを実施例２に準じて得た。
【００３２】
評価試験２
実施例２、比較例２で得た光学フィルムを回転させたい直線偏光に対して、実施例２では当該Ｃ１の遅相軸と直線偏光が平行となるように、比較例２ではその偏光方向と光学フィルムの光軸が４５度をなすように配置し、光学フィルム出射後の偏光状態を観察した。その結果、実施例２では、どの方向から観察しても振動面がほぼ９０度回転した直線偏光が得られていた。しかし比較例２では観察方向によって振動面の回転角度が相違し、入射直線偏光から４５度の方位で法線方向から７０度の斜視方向では目的とした振動面の回転角度から約１５度のズレが生じていた。