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JPH0427902A - 光学シート及び該シートを用いた液晶表示装置 - Google Patents

光学シート及び該シートを用いた液晶表示装置

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Publication number
JPH0427902A
JPH0427902A JP2180678A JP18067890A JPH0427902A JP H0427902 A JPH0427902 A JP H0427902A JP 2180678 A JP2180678 A JP 2180678A JP 18067890 A JP18067890 A JP 18067890A JP H0427902 A JPH0427902 A JP H0427902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet
optical sheet
refractive index
lcd
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2180678A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Kataoka
片岡 紘
Kaoru Toyouchi
薫 豊内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP2180678A priority Critical patent/JPH0427902A/ja
Publication of JPH0427902A publication Critical patent/JPH0427902A/ja
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分解] 本発明は、特異な屈折特性を有する合成樹脂製の光学シ
ート及び該シートを用いた液晶表示装置(以下rLCD
Jと略称する)に関する。
[従来の技術] 従来、合成樹脂製の光学シートとしては、例えばスーパ
ー ツィステッド ネマチック(STN: 5uper
 Twisted Nematic )液晶を用いたL
CDにおける位相差補償シートが知られている。
上記位相差補償シートについて更に説明すると、STN
液晶のLCDにおいて白黒表示を実現するためには、S
TN液晶の複屈折による着色を除く必要がある。この方
法として、光学補償用の液晶セルを更に重ねて液晶の着
色を消す2層セル方式が実用されているが、光学補償用
セルは高価であり、また装置が厚く重くなるばかりか、
光線の透過率が低下するので、より強い光源を必要とす
る等の欠点を有する。
このような2層セル方式の欠点を解決する方法として、
光学補償用の液晶セルに近い光学特性を有する合成樹脂
製の光学シートで置き換える方法がある。この光学シー
トが位相差補償シートで、これは複屈折特性を持ち、透
明度の高いシートであることが必要である。
表示の色ムラは、シートの厚さ、複屈折特性の均一性で
決まるため、この位相差補償シートの均一性が重要とな
る。
上記位相差補償シートの製造は、ベースとなるシートを
加熱後又は加熱しながら延伸成形することで行われる。
即ち、縦方向と横方向の延伸割合に差を持たせることで
光の複屈折率差(Δn)を持たせ、このΔnにシートの
厚みdを掛けた値、即ちリターデーションR−Δn−d
を補償する液晶セルと同じに合わせることで行われてい
る。
[発明が解決しようとする課題] ところで、上記従来の位相差補償シートとして用いられ
ている光学シートは、液晶セル及び位相差補償シートに
対して垂直に見た場合の位相差を補償するものであるが
、液晶で発生する位相差は、液晶セル及び位相差補償シ
ートに対して垂直に見た場合と、斜めに見た場合とで異
る。即ち、液晶セル及び位相差補償シートに対して垂直
に見ても、斜めに見ても、同様に位相差補償がなされる
ことが好ましいが、現状ではこれに差を生じてしまって
いる問題がある。
本発明は、上記問題点を解消し得る特性を光学シートに
付与すると共に、LCDをより見やすいものとすること
をその解決すべき課題とするものである。
[課題を解決するための手段及び作用]上記課題を解決
するために本発明において請じられた手段を説明すると
、請求項第1項の発明においては、合成樹脂の透明な均
一多軸延伸シートであって、該シートの厚みをd1該シ
ートの平面(X−Y平面)上の各方向の最大の屈折率を
nllllX%最小の屈折率をn5aln、該シートの
厚み方向(Z方向)の屈折率をn2とすると、Cnma
x  −nmin  )  ・ d<20nmn wa
a*  +  n win I n、 −l ・d<50rv を満たす光学シートとするという手段を講じているもの
である。好ましくは、 n wax + n m1n n、>□であり、更に 1nx−二wax + n+mln  l値が (n 
IIIIIX −n mln)値の10倍以上、更に好
ましくは15倍以上である光学シートを使用するもので
ある。
また、請求項第4項の発明においては、上記光学シート
を含むLCDとするという手段を請じているものである
本発明で用いる合成樹脂は、透明性に優れた合成樹脂で
、非結晶性樹脂では、例えばメタクリル樹脂、ポリスチ
レン、スチレン−アクリロニトリル共重合体(以下rA
sJという)、ポリカーボネイト等が使用できる。ポリ
カーボネイトとしては、ビスフェノールAから合成され
る芳香族ポリカーボネイトが通している。また、結晶性
樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート等の
ポリエステル、ポリプロピレン等のポリオレフィン等が
使用でき、特にポリプロピレンが適している。
上記合成樹脂の中でも、本発明の (nmax  ns+In ) ・d <20nmI 
nt  ”ax””’   、d>50nmを満たす均
一多軸延伸シートを良好に成形できる合成樹脂としては
、屈折率の延伸倍率による変化が適度な合成樹脂である
ことが好ましい。即ち延伸しても屈折率が変化しにくい
合成樹脂を用いると、 may  +  n m1n nニー□I−d値 を大きくするのが困難であり、延伸により屈折率が変化
しやすい合成樹脂を用いると、 (n wax −n mln ) ”値を小さくするの
が困難である。このことから、合成樹脂シートをX軸方
向に1軸延伸した時の屈折率n8と、X軸方向と直角方
向(Y軸方向)の屈折率n、の変化率(I n、−ny
l/延伸倍率)が5 X 10−’ 〜5 X 10−
”/3倍延伸となる合成樹脂が好ましい。この屈折率の
変化率の値は、シートを1軸延伸してその△n−d(I
 n、−ny  l)を測定し、その値をdで割ること
で算出することができる。この値は合成樹脂の種類、1
軸延伸部度等の延伸条件により異る。
延伸温度は、一般に、各合成樹脂に最も適した範囲があ
り、その範囲で行われる。後述するメチルメタクリレー
ト(以下rMMAJという)系樹脂については、120
〜170℃の範囲が好ましく、更に好ましくは130〜
160℃の範囲である。
上記観点及び透明性、硬さ、剛性等から、本発明ではM
MA系樹脂が好ましく、特にMMAが50重量%以上の
ものが好ましく、更に好ましくはMMAが50〜95重
量%のものである。
上記MMA系の樹脂としては、例えばポリメチルメタク
リレート(以下rPMMAJという)、MMAとアルキ
ルアクリレートの共重合体(以下rCo (MMA−A
A)J という)、MMAとスチレンの共重合体、MM
A−無水マレイン酸−スチレン系三元系共重合体、MM
A−アクリルアミド共重合体及びこれらの重合体のブレ
ンド体が挙げられる。
上記ブレンド体の例としては、PMMA−AS系、Co
 (MMA−AA) −AS系、CO(MMA−AA)
−ポリフッ化ビニリデン系等が挙げられる。
また、PMMA、Co (MMA−AA)等のMMA系
樹脂は光弾性係数が比較的小さく、ポリカーボネイト、
ポリスチレン、AS等は光弾性係数が比較的大きいので
、この両者の中間の合成樹脂が最も好ましい。例えば、
PMMA−ASブレンド体、Co (MMA−AA)−
ASブレンド体、Co (MMA−3t)、MMA−S
 t−アクリロニトリル三元共重合体等は良好に使用す
ることができる。この場合、MMA成分が50〜95重
量%、特に60〜90重量%含まれていることが好まし
い。
本発明の光学シートの厚みは、1.0mm以下が好まし
く、更に好ましくは10μm〜1.0mm。
最も好ましくは50μm〜200μmである。また、本
発明では、平面状の光学シートの他に、必要に応じて曲
面状の光学シートとすることもできる。
本発明における多軸配向の均一性は、測定するシートを
2枚の偏光板に挟んで光を通して見た時の虹模様、明る
さ等で判断できるが、定量的には偏光蛍光光度計による
測定や、複屈折のりタープ−ジョン(nmax −n+
++In )  ’ dを測定することで行うことがで
きる。
特にリターデーションは、これが小さいほど均一な多軸
延伸であることを示し、本発明ではこのリターデーショ
ンが小さいことが1つの要件となフているので、本発明
においては、多軸延伸の均一性をリターデーションによ
って判断すると便利である。
また、偏光蛍光光度計で分子配向を測定する方法は、J
、 Po1y、 Sci、、 c−15,237(19
86)やJasco Report、 6.1[i6 
(196!l)等に示される方法であり、シート中に固
定された蛍光性分子が発する蛍光の偏光特性の角度分布
から、蛍光性分子配向の状態を求める方法である。この
方法の特徴は、蛍光性分子力上光の吸収時と蛍光の発光
時に示す二重の光学的異方性を応用していることで、所
謂配向度として平均化した形でのみ記述されてきた分子
配向が、配向形式を求めて、配向の状態を示す配向パタ
ーンとして直接測定されることである。
本発明の光学シートは、シートの厚みをd、シートの平
面(X−Y平面)上の各経方向の最大の屈折率を0□8
、最小の屈折率をnll1in、該シートの厚み方向(
X軸方向)の屈折率を01とすると、 (n+++ix  nm1n ) ’ d < 20n
m  −−= (A )max十n m1n n、−1・d>50nm= (B) を満す光学シートである。上記(A)式の(n5ax 
 nm1n )  ’ dは、これが小さい程均−多軸
配向されていることを示している。本発明ではこの(n
maw −nm1n )・d値が小さいほど好ましく、
好ましくは15rv以下、更に好ましくは10nm以下
である。
上記(B ) 式ノi n 、−一址二立工畦二1・d
は本光学シートの平面に垂直方向から光が入った場合と
、斜め方向から光が入った場合の複屈折の差を示す係数
であり、この値が大きいほど、発生する複屈折差は大き
くなり、好ましくは70nm以上であり、更に好ましく
は80〜800 nm。
特に好ましくは100〜500 nmである。更に、本
発明のシートは、 、〉maX二+nm1n−が好まし
く、更に1n2−−シコー1」と1セー1値が、(nw
*ax  nm1n)値の10倍以上のシートが好まし
く、更に好ましくは20倍以上である。
上記ng+mx + nm1n及びn2の測定は、種々
の方法で測定で鮒る。測定温度は室温(23℃)、測定
波長は可視光であり、400〜700 r++nの範囲
で測定される。測定器は適度に選択できるが、例えば■
オーク製作新製の顕微偏光分光光度計等は良好に使用で
きる。
本発明の光学シートをLCDに利用した場合、LCDを
真正面から見た場合と、斜め方向から見た場合の位相差
を合せることに使用できる。
即ち、LCDを正面から見た場合にΔn−dが小さく、
斜めから見た場合に位相差が大きくなる時に使用される
。LCDを斜めから見た場合の位相差を低下させるため
には、 ln、−−シ2−ニゴとL肋−1・d(aの大きな一7
−トを用いる。
、 −+nax + n m1n−・dの値が正値のシ
ートと、負値のシートを必要に応じて使用する。合成樹
脂としてPMMA、AS、ポリスチレン等を均多軸延伸
したシートは、上記値が正値のシートとなり、本発明に
は特に好ましいポリプロピレン、ポリカーボネート、ポ
リビニルアルコール等を均一多軸延伸したシートは、上
記値が負値となる。
次に、本発明の光学シートとなる均一な多軸配向シート
の形成方法の一例を説明すると、例えば合成樹脂の素地
を圧縮ダイ内で圧縮してシートを成形する方法によって
成形することができる。
第1図に示される圧縮成形法は、厚肉の多軸配向シート
3を得るに適した方法で、ガラス1穆温度以上融点以下
の温度の素地2を、この素地2の表面と圧縮ダイ1の内
表面の界面を潤滑状態にして、圧縮ダイ1で圧縮し、素
地2をプラグフローさせて多軸配向させ、そのまま冷却
して多軸配向シート3とする方法である。
また、第2図に示される方法は、薄肉の多軸配向シート
3を得るのに適した方法である。即ち、第2図(a)〜
(d)に示されるように、1)圧縮ダイ1内に2層以上
の素地2を互いに非接着状態にして重ねて置き、 2)圧縮ダイ1内表面と素地2表面の界面を潤滑状態に
し、 3)素地2のガラス転移温度以上で圧縮して素地2を配
向させ、 4)冷却後圧縮ダイ1内より取り出し、各素地2より配
向されて成形された多軸配向シート3を互いに動部して
2枚以上の多軸配向シート3を得る、 という圧縮成形法である。
第1図及び第2図の圧縮成形法において、圧縮ダイ1内
表面と素地2表面の界面を潤滑状態にするには、圧縮ダ
イ1内表面に潤滑剤を塗布するか、あるいは圧縮ダイ1
内表面と素地2の界面に潤滑剤を練り込んだシートを介
在させることの一方又は両者により行うことができる。
素地2のガラス転移温度以上で圧縮して配向させるには
、重ね合せた素地2が圧縮ダイ1内で圧縮力により均一
にプラグフローすれば良い。圧縮ダイ1内表面と素地2
表面の界面を良い潤滑状態とすることにより、均一なプ
ラグフロー成形ができる。
特に均一性の高い多軸配向シート3を得る上では、素地
2を円形の板状とし、これを円形の圧縮ダイ1で圧縮す
ることが好ましい。また、延伸倍率は、素地2の厚さに
もよるが、必要に応じ、面積比で1.5〜50倍の範囲
により選択できる。
ここで述べる非接着状態とは、2層以上の素地2を重ね
合わせて圧縮成形後、各素地2から形成された多軸配向
シート3が互いに容易に剥離できる程度の状態をいう。
第2図の圧縮成形法における非接着状態は、素地2と非
接着性のフィルム又はシートの剥離シート4として、各
素地2の界面に置くことで得ることができる。この場合
、成形時において、剥離シート4の粘度は、素地2の粘
度と近く、1/30〜30倍であることが好ましい。素
地2と剥離シート4の粘度差が小さいと、圧縮により素
地2が延伸される時に、剥離シート4も一緒に安定に延
伸され、均一な多軸配向シート3が得られる。特に、剥
離シート4の粘度が成形時に素地2の粘度の1〜20倍
であり、かつ表面平滑性を有するものが好ましい。この
場合、剥離シート4の表面が多軸配向シート3の表面に
転写され、平滑表面の多軸配向シート3が得られる。
素地2間の非接着状態は、上述の剥離シート4によらず
とも、第3図(a)に示されるように、各素地2間の界
面に潤滑剤や離型剤を塗布することや、同(b)に示さ
れるように、相互に非接着性の素地2と2°が隣り合う
ようにして重ね合わせることでも得ることかできる。
また、第3図(C)に示されるように、重ね合わせた素
地2全体を、素地2と非接着性の樹脂フィルム又はシー
トを密封シート5として真空包装してから成形を行うこ
とが好ましい。このようにすると、重ね合わせた素地2
間の界面に空気が残留して、得られる多軸配向シート3
の表面状態が悪くなるのを防止することができる。
本光学シートは、例えば5TN−LCDに使用されるも
のである。
一般のSTN液晶−LCDは、第4図に示される、光源
ユニット6、偏光フィルム7.5TNLCDユニツト8
及び偏光フィルム9から基本的に構成されている。
上記5TN−LCDではSTN液晶が光りの波長により
屈折率が異るため、直線偏光がSTN液晶で楕円偏光に
なる。この楕円偏光を直!S偏光にすべく、従来位相差
補償シート10が使用されている。
しかし、位相差補償シート1oだけでは完全に戻すのは
困難であり、このために本光学シート11が用いられる
。即ち、STN液晶と位相差補償シート10では、LC
Dの画像を斜めから見た場合の不服屈折性が異るため、
本光学シート11を用いることにより、斜めから見た場
合でも直線偏光に近づけるごとにかできる。
この場合、本光学シート11と位相差補償シート10は
、どちらを前後にして置いてもよい。また、本光学シー
ト11を、必要に応じて、光源ユニット6側の偏光フィ
ルム7と5TN−LCDユニット8の間に置くこともで
きる。
本光学シート11は、一般には第4図に示されるように
通常の位相差補償シート10と組み合わせて使用される
ことが多い・。通常の位相差補償シート10としてはΔ
n−dが可視光の範囲(400〜700nIn)のλ板
、その1/2の1/2λ板、1/4の1/4λ板、があ
り、適度なnmのものが選ばれる。
尚、第4図において12は反射層13を有する導光板、
14は拡散シート、15はガラス板、16はSTN液晶
、17は前面板、18は光源である。
本光学シート11の各方向の屈折率の関係を説明する。
第5図に示されるように、本光学シート11のX方向と
、X方向と直角方向(Y方向)のそれぞれの屈折率をn
X+  y、x−y平面の各方向の屈折率の最大、最小
をn□X +  n win 1 シート面と垂直方向
の面X゛方向Z°力方向同じくシート面と垂直方向の他
の面のY°方向、Z方向のそれぞれの屈折率をnXZn
z°+  n)”+  nl とし、更に本光学シート
11の厚みをd (mm)とする。
本発明の光学シート11では、 nxゴny (I nmax  nm1n I ・d<20nm) 
++ (1)n X −n y           
  ・・・・・・(2)n z 1nよ       
     0.000.(3)n X < n x’ 
< n !’  又はn 、 > n 、’> i !
+         ……(4)の関係がある。即ち、
本発明の光学シート11は、均一多軸延伸されているた
め、(1)〜(3)の式が成立するものである。そして
本発明におイテは、前述のように、I n IIIIX
  n +m1ndは小さいほど好ましく、15nm以
下が好ましく、10nm以下が更に好ましいものである
。また、上記(5)式に示される flffi以上、更に好ましくは80〜800 nmで
ある。
本光学シート11は、必ず通常の位相差補償シート10
と組み合わせて使用しなければならないものではなく、
第6図に示されるように通常の位相差補償シート10を
用いずに本光学シート11のみを配置することで視野角
を調整することもできる。この場合、本光学シート11
を、必要に応じて、光源ユニット6側の偏光フィルム7
と5TN−LCDユニット8の間に置くこともで診る。
[実施例] 実施例I AS(スチレン/アクリロニトリル重量比=80/20
 )をMMA千ツマ−/AS重量比=85/15で溶解
混合し、これをセルキャスト重合法により重合し、PM
MAの重量平均分子量約180万の1 mm厚みの表面
平滑なPMMA/AS=85/15(重量比)のシート
を得た。
該シートを素地として、第2図に示した圧縮成形法によ
り、面積比で5倍に均一延伸し、0.2111m厚のシ
ートを得た。該シートの屈折率は下記の値であった。尚
、下記のn maX + n 1ain + nXは、
■オーク製作所製顕微偏光分光光度計120AFTJを
用いて23℃で測定した。
nmax =1.48939 nl、=1.48931 nX =1.49140 (nmax      sin  )   ・ d  
=  1 6nm n  TMF− 上記シートは全光線透過率も高く(92%)、光学シー
トとして優れたものであった。
実施例2 0.1mm厚のポリプロピレンシート(無配向の透明シ
ート)を10枚重ねて!■厚とし、この1mmmm−ト
を素地として、第2図に示した圧縮成形法により面積比
で5倍に均一多軸延伸し、0.2mm厚の一体に接着し
た均一多軸延伸シートを得た。該シートの屈折率を実施
例1と同様にして測定したところ、下記の通りであった
n 、、X=  1  、 4 9 0 7 9n+m
ln  =1. 49075 n、    =1. 48846 (nmax   rl+++In  )  ・ d=8
. 6nm(n、−”” ””’ ) ・d=456r
+m上記シートは、光学シートとして優れたものであフ
た。
[発明の効果コ 本発明は、以上説明した通りのものであり、本発明の光
学シートを、例えばSTN液晶を用いたLCDに用いる
ことにより、LCDを真正面から見た場合と、斜めから
見た場合の差が少なくなり、表示の着色の減少、コント
ラスト比の向上等が得られ、よりLCDが見やすくなる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)、(b)は本発明の光学シートとなる均一
な多軸延伸シートの製造方法の一例を示す説明図、第2
図(a)〜(d)はその他の例を示す説明図、第3図(
a)〜(c)は各々素地の重ね合せ状態の説明図、第4
図は本光学シートを用いたLCDの説明図、第5図は本
光学シートの各方向の屈折率の関係の説明図、第6図は
本光学シートを用いたLCDの他の例を示す説明図であ
る。 1;圧縮ダイ、2:素地、3:多軸配向シート、4:剥
離シート、5:密封シート、6:光源ユニット、7:偏
光フィルム、8 : LCDユニット、9:偏光フィル
ム、10:位相差補償シート、11:本光学シート、1
2:導光板、13:反射層、14:拡散シート、15ニ
ガラス板、16 : STN液晶、17:前面板、18
:光源。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)合成樹脂の透明な均一多軸延伸シートであって、
    該シートの厚みをd、該シートの平面(X−Y平面)上
    の各方向の最大の屈折率をn_m_a_x、最小の屈折
    率をn_m_i_n、該シートの厚み方向(Z軸方向)
    の屈折率をn_zとすると、 (n_m_a_x−n_m_i_n)・d<20nm|
    n_x−(n_m_a_x+n_m_i_n)/2|・
    d>50nmを満すことを特徴とする光学シート。
  2. (2)n_z>(n_m_a_x+n_m_i_n)/
    2であることを特徴とする請求項第1項の光学シート。
  3. (3)|n_z−(n_m_a_x+n_m_i_n)
    /2|値が(n_m_a_x−n_m_i_n)値の1
    0倍以上であることを特徴とする請求項第1項又は第2
    項の光学シート。
  4. (4)請求項第1〜3項のいずれかの光学シートを含む
    ことを特徴とする液晶表示装置。
JP2180678A 1990-04-20 1990-07-10 光学シート及び該シートを用いた液晶表示装置 Pending JPH0427902A (ja)

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