位相差フィルム及び液晶表示素子
【目的】 視角の広い液晶表示素子を提供する。
【構成】 位相差フィルムの屈折率楕円体の３つの主軸、即ち光学弾性軸は、通常の一軸延伸法ではフィルム面と平行あるいは垂直な方向にある。この光学弾性軸をフィルム面に対して傾斜させることによって、ＳＴＮ液晶が電圧により立ち上がった状態を正しく補償することが出来、従来よりも上下左右の均衡が取れた広い視角特性を得ることができる。
【構成】 位相差フィルムの屈折率楕円体の３つの主軸、即ち光学弾性軸は、通常の一軸延伸法ではフィルム面と平行あるいは垂直な方向にある。この光学弾性軸をフィルム面に対して傾斜させることによって、ＳＴＮ液晶が電圧により立ち上がった状態を正しく補償することが出来、従来よりも上下左右の均衡が取れた広い視角特性を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相差フィルム及びそれを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の位相差フィルムは、その光学弾性軸がフィルム面と平行あるいは垂直な方向にあった。図２R>２に従来の位相差フィルムの屈折率楕円体３１を示す。光学弾性軸とは、森北出版発行の「結晶光学（第１版）」６８ページに定義されているように、屈折率楕円体の３つの主軸の方向であって、図２中のｘ、ｙ、ｚを指す。３つの光学弾性軸ｘ、ｙ、ｚは、フィルム面３２に対していずれも平行あるいは垂直な方向にある。
【０００３】また従来の位相差フィルムを用いた液晶表示素子は、特公平３−５０２４９号に開示されているように、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）セルの表示の着色を補償するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の位相差フィルムは、ＳＴＮセルの着色解消には大きな効果があったが、逆にコントラストの視角依存性を大きくするという課題があった。これを改良するため特開平２−２８５３０３号では、前述の３つの光学弾性軸ｘ、ｙ、ｚ方向の屈折率ｎx、ｎy、ｎzが、ｎx＞ｎz＞ｎyの関係を満たすようにする方法が提案されているが、それでも充分な視角特性は得られない。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するもので、その目的とするところは、視角の広い液晶表示素子を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の位相差フィルムは、その光学弾性軸がフィルム面に対して傾いた方向にあることを特徴とする。
【０００７】また本発明の液晶表示素子は、対向する２枚の基板間にツイスト配向をした液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも１枚の請求項１記載の位相差フィルムと、これらを挟むように配置された１対の偏光板とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）図３は、本発明の実施例１における液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏光板、３は液晶セル、４は位相差フィルム、５は下側偏光板である。また、６は液晶セルの上基板、７は下基板、８は透明電極、９は液晶である。
【０００９】液晶セル３にはメルク社製の液晶ＺＬＩ−４５０６（Δｎ＝０．１４３８）を用い、セルギャップｄが６．０μｍのセルにねじれ配向させた。
【００１０】また位相差フィルム４にはポリカーボネートの厚み１００μｍの延伸フィルムを用いた。その屈折率楕円体を図１に示す。光学弾性軸ｙはフィルム面３２と平行であるが、ｘとｚはフィルム面に対して傾いている。そこでｘとフィルム面とのなす角度をθと定義すると、実施例１ではθが約１０度である。また各光学弾性軸方向の屈折率は、ｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。以上のような位相差フィルムは、通常の一軸延伸フィルムの製造行程において、フイルムの上面と下面とで異なるテンションをかけて延伸する行程をふくむことにより実現する。
【００１１】図４は、実施例１における液晶表示素子の各軸の関係図である。なお以下では位相差フィルムの軸方向を、フィルム面内で最も屈折率の大きい方向と定義する。図４において、上側偏光板の偏光軸方向１１が上基板のラビング方向１３となす角度２０を左４５度、１３と下基板のラビング方向１４により決まる液晶のツイスト角２３を左２４０度、位相差フィルムの軸方向１５が１４となす角度２４を左９０度、下側偏光板の偏光軸方向１６が１５となす角度２５を左４５度とした。なお前述の位相差フィルムの屈折率楕円体のｘ軸が傾く方向は、図４の軸方向１５の右下が手前となる方向である。
【００１２】図７は、実施例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。図の中央がパネル正面方向、それをとりまく６つの同心円は内から順に、正面からの傾き角１０゜、２０゜、３０゜、４０゜、５０゜、６０゜の方向を示している。また４１、４２、４３はそれぞれコントラスト比１：１、１：３、１：１０の等コントラスト曲線である。正面からの傾き角４７゜の方向まで表示の反転（コントラスト比が１：１以下になること）がなく、上下左右の均衡が取れた優れた視角特性を示している。
【００１３】（実施例２）図５は、本発明の実施例２における液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏光板、２は第一の位相差フィルム、３は液晶セル、４は第二の位相差フィルム、５は下側偏光板である。また、６は液晶セルの上基板、７は下基板、８は透明電極、９は液晶である。
【００１４】液晶セル３には実施例１同様メルク社製の液晶ＺＬＩ−４５０６を用い、セルギャップｄが６．０μｍのセルにねじれ配向させた。一方位相差フィルム２と４には屈折率楕円体の傾き角θ＝２０度のポリカーボネートフィルムを用いた。いずれのフィルムも屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２であり、厚みは８０μｍである。
【００１５】図６は、実施例２における液晶表示素子の各軸の関係図である。図中、上側偏光板の偏光軸方向１１が第一の位相差フィルムの軸方向１２となす角度２１を右６０度、１２が上基板のラビング方向１３となす角度２２を左１００度、１３と下基板のラビング方向１４により決まる液晶のツイスト角２３を左２４０度、第二の位相差フィルムの軸方向１５が１４となす角度２４を左８０度、下側偏光板の偏光軸方向１６が１５となす角度２５を右３０度とした。なお前述の位相差フィルムの屈折率楕円体のｘ軸が傾く方向は、図６の軸方向１２の左下および軸方向１５の右下が手前となる方向である。
【００１６】図８は、実施例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。図中４１、４２、４３、４４はそれぞれコントラスト比１：１、１：３、１：１０、１：３０の等コントラスト曲線である。正面からの傾き角４２゜の方向まで表示の反転がなく、上下左右の均衡が取れた優れた視角特性を示している。
【００１７】（比較例１）比較例１におけるセル構成、軸関係は図３、図４に示した実施例１と同様である。但し位相差フィルム４には、通常の一軸延伸法により作製したθ＝０度のポリカーボネートフィルムを用いた。屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。
【００１８】図９は、比較例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。上方向に３５゜傾いた方向で表示が反転し、上方向に極端に狭い視角特性を示している。
（比較例２）比較例２におけるセル構成、軸関係は図５R>５、図６に示した実施例２と同様である。但し位相差フィルム２と４には、通常の一軸延伸法により作製したθ＝０度のポリカーボネートフィルムを用いた。屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。
【００１９】図１０は、比較例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。上方向に３０゜傾いた方向で表示が反転し、上方向に極端に狭い視角特性を示している。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、位相差フィルムの光学弾性軸をフィルム面に対して傾斜させることによって、視角の広い液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の位相差フィルムの屈折率楕円体を示す図である。
【図２】 従来の位相差フィルムの屈折率楕円体を示す図である。
【図３】 本発明の実施例１及び比較例１における液晶表示素子の断面図である。
【図４】 本発明の実施例１及び比較例１における液晶表示素子の各軸の関係図である。
【図５】 本発明の実施例２及び比較例２における液晶表示素子の断面図である。
【図６】 本発明の実施例２及び比較例２における液晶表示素子の各軸の関係図である。
【図７】 本発明の実施例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図８】 本発明の実施例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図９】 比較例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図１０】 比較例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 上側偏光板
２ 第一の位相差フィルム
３ 液晶セル
４ （第二の）位相差フィルム
５ 下側偏光板
６ 液晶セル３の上基板
７ 液晶セル３の下基板
８ 透明電極
９ 液晶
１１ 上側偏光板１の偏光軸方向
１２ 第一の位相差フィルム２の軸方向
１３ 液晶セルの上基板６のラビング方向
１４ 液晶セルの下基板７のラビング方向
１５ （第二の）位相差フィルム４の軸方向
１６ 下側偏光板５の偏光軸方向
２０ １１が１３となす角度
２１ １１が１２となす角度
２２ １２が１３となす角度
２３ 液晶９のツイスト角
２４ １５が１４となす角度
２５ １６が１５となす角度
３１ 位相差フィルムの屈折率楕円体
３２ 位相差フィルムのフィルム面
４１ コントラスト比１：１の等コントラスト曲線
４２ コントラスト比１：３の等コントラスト曲線
４３ コントラスト比１：１０の等コントラスト曲線
４４ コントラスト比１：３０の等コントラスト曲線
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相差フィルム及びそれを用いた液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の位相差フィルムは、その光学弾性軸がフィルム面と平行あるいは垂直な方向にあった。図２R>２に従来の位相差フィルムの屈折率楕円体３１を示す。光学弾性軸とは、森北出版発行の「結晶光学（第１版）」６８ページに定義されているように、屈折率楕円体の３つの主軸の方向であって、図２中のｘ、ｙ、ｚを指す。３つの光学弾性軸ｘ、ｙ、ｚは、フィルム面３２に対していずれも平行あるいは垂直な方向にある。
【０００３】また従来の位相差フィルムを用いた液晶表示素子は、特公平３−５０２４９号に開示されているように、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）セルの表示の着色を補償するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の位相差フィルムは、ＳＴＮセルの着色解消には大きな効果があったが、逆にコントラストの視角依存性を大きくするという課題があった。これを改良するため特開平２−２８５３０３号では、前述の３つの光学弾性軸ｘ、ｙ、ｚ方向の屈折率ｎx、ｎy、ｎzが、ｎx＞ｎz＞ｎyの関係を満たすようにする方法が提案されているが、それでも充分な視角特性は得られない。
【０００５】本発明はこのような課題を解決するもので、その目的とするところは、視角の広い液晶表示素子を提供するところにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の位相差フィルムは、その光学弾性軸がフィルム面に対して傾いた方向にあることを特徴とする。
【０００７】また本発明の液晶表示素子は、対向する２枚の基板間にツイスト配向をした液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも１枚の請求項１記載の位相差フィルムと、これらを挟むように配置された１対の偏光板とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）図３は、本発明の実施例１における液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏光板、３は液晶セル、４は位相差フィルム、５は下側偏光板である。また、６は液晶セルの上基板、７は下基板、８は透明電極、９は液晶である。
【０００９】液晶セル３にはメルク社製の液晶ＺＬＩ−４５０６（Δｎ＝０．１４３８）を用い、セルギャップｄが６．０μｍのセルにねじれ配向させた。
【００１０】また位相差フィルム４にはポリカーボネートの厚み１００μｍの延伸フィルムを用いた。その屈折率楕円体を図１に示す。光学弾性軸ｙはフィルム面３２と平行であるが、ｘとｚはフィルム面に対して傾いている。そこでｘとフィルム面とのなす角度をθと定義すると、実施例１ではθが約１０度である。また各光学弾性軸方向の屈折率は、ｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。以上のような位相差フィルムは、通常の一軸延伸フィルムの製造行程において、フイルムの上面と下面とで異なるテンションをかけて延伸する行程をふくむことにより実現する。
【００１１】図４は、実施例１における液晶表示素子の各軸の関係図である。なお以下では位相差フィルムの軸方向を、フィルム面内で最も屈折率の大きい方向と定義する。図４において、上側偏光板の偏光軸方向１１が上基板のラビング方向１３となす角度２０を左４５度、１３と下基板のラビング方向１４により決まる液晶のツイスト角２３を左２４０度、位相差フィルムの軸方向１５が１４となす角度２４を左９０度、下側偏光板の偏光軸方向１６が１５となす角度２５を左４５度とした。なお前述の位相差フィルムの屈折率楕円体のｘ軸が傾く方向は、図４の軸方向１５の右下が手前となる方向である。
【００１２】図７は、実施例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。図の中央がパネル正面方向、それをとりまく６つの同心円は内から順に、正面からの傾き角１０゜、２０゜、３０゜、４０゜、５０゜、６０゜の方向を示している。また４１、４２、４３はそれぞれコントラスト比１：１、１：３、１：１０の等コントラスト曲線である。正面からの傾き角４７゜の方向まで表示の反転（コントラスト比が１：１以下になること）がなく、上下左右の均衡が取れた優れた視角特性を示している。
【００１３】（実施例２）図５は、本発明の実施例２における液晶表示素子の断面図である。図中、１は上側偏光板、２は第一の位相差フィルム、３は液晶セル、４は第二の位相差フィルム、５は下側偏光板である。また、６は液晶セルの上基板、７は下基板、８は透明電極、９は液晶である。
【００１４】液晶セル３には実施例１同様メルク社製の液晶ＺＬＩ−４５０６を用い、セルギャップｄが６．０μｍのセルにねじれ配向させた。一方位相差フィルム２と４には屈折率楕円体の傾き角θ＝２０度のポリカーボネートフィルムを用いた。いずれのフィルムも屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２であり、厚みは８０μｍである。
【００１５】図６は、実施例２における液晶表示素子の各軸の関係図である。図中、上側偏光板の偏光軸方向１１が第一の位相差フィルムの軸方向１２となす角度２１を右６０度、１２が上基板のラビング方向１３となす角度２２を左１００度、１３と下基板のラビング方向１４により決まる液晶のツイスト角２３を左２４０度、第二の位相差フィルムの軸方向１５が１４となす角度２４を左８０度、下側偏光板の偏光軸方向１６が１５となす角度２５を右３０度とした。なお前述の位相差フィルムの屈折率楕円体のｘ軸が傾く方向は、図６の軸方向１２の左下および軸方向１５の右下が手前となる方向である。
【００１６】図８は、実施例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。図中４１、４２、４３、４４はそれぞれコントラスト比１：１、１：３、１：１０、１：３０の等コントラスト曲線である。正面からの傾き角４２゜の方向まで表示の反転がなく、上下左右の均衡が取れた優れた視角特性を示している。
【００１７】（比較例１）比較例１におけるセル構成、軸関係は図３、図４に示した実施例１と同様である。但し位相差フィルム４には、通常の一軸延伸法により作製したθ＝０度のポリカーボネートフィルムを用いた。屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。
【００１８】図９は、比較例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。上方向に３５゜傾いた方向で表示が反転し、上方向に極端に狭い視角特性を示している。
（比較例２）比較例２におけるセル構成、軸関係は図５R>５、図６に示した実施例２と同様である。但し位相差フィルム２と４には、通常の一軸延伸法により作製したθ＝０度のポリカーボネートフィルムを用いた。屈折率はｎx＝１．５８５、ｎy＝１．５７９、ｎz＝１．５８２である。
【００１９】図１０は、比較例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。上方向に３０゜傾いた方向で表示が反転し、上方向に極端に狭い視角特性を示している。
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、位相差フィルムの光学弾性軸をフィルム面に対して傾斜させることによって、視角の広い液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の位相差フィルムの屈折率楕円体を示す図である。
【図２】 従来の位相差フィルムの屈折率楕円体を示す図である。
【図３】 本発明の実施例１及び比較例１における液晶表示素子の断面図である。
【図４】 本発明の実施例１及び比較例１における液晶表示素子の各軸の関係図である。
【図５】 本発明の実施例２及び比較例２における液晶表示素子の断面図である。
【図６】 本発明の実施例２及び比較例２における液晶表示素子の各軸の関係図である。
【図７】 本発明の実施例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図８】 本発明の実施例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図９】 比較例１における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【図１０】 比較例２における液晶表示素子の視角特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 上側偏光板
２ 第一の位相差フィルム
３ 液晶セル
４ （第二の）位相差フィルム
５ 下側偏光板
６ 液晶セル３の上基板
７ 液晶セル３の下基板
８ 透明電極
９ 液晶
１１ 上側偏光板１の偏光軸方向
１２ 第一の位相差フィルム２の軸方向
１３ 液晶セルの上基板６のラビング方向
１４ 液晶セルの下基板７のラビング方向
１５ （第二の）位相差フィルム４の軸方向
１６ 下側偏光板５の偏光軸方向
２０ １１が１３となす角度
２１ １１が１２となす角度
２２ １２が１３となす角度
２３ 液晶９のツイスト角
２４ １５が１４となす角度
２５ １６が１５となす角度
３１ 位相差フィルムの屈折率楕円体
３２ 位相差フィルムのフィルム面
４１ コントラスト比１：１の等コントラスト曲線
４２ コントラスト比１：３の等コントラスト曲線
４３ コントラスト比１：１０の等コントラスト曲線
４４ コントラスト比１：３０の等コントラスト曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】 光学弾性軸がフィルム面に対して傾いた方向にあることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項２】 対向する２枚の基板間にねじれ配向をした液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも１枚の請求項１記載の位相差フィルムと、これらを挟むように配置された１対の偏光板とを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項１】 光学弾性軸がフィルム面に対して傾いた方向にあることを特徴とする位相差フィルム。
【請求項２】 対向する２枚の基板間にねじれ配向をした液晶を挟持してなる液晶セルと、少なくとも１枚の請求項１記載の位相差フィルムと、これらを挟むように配置された１対の偏光板とを備えたことを特徴とする液晶表示素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開平５−１５７９１３
【公開日】平成５年（１９９３）６月２５日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３２５９９２
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１０日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【公開日】平成５年（１９９３）６月２５日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１２月１０日
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
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