JP2012008333A - 光拡散性偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光拡散層を備えることにより光拡散機能が付与された偏光板であって、十分な機械的強度を有するとともに、液晶表示装置に組み込まれた際に良好な画質の表示を提供しうる偏光板およびこれを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】保護フィルム109、偏光フィルム101、保護フィルム110、基材フィルム105および光拡散106が積層されてなる光拡散フィルム102の順で積層されてなり、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下であり、保護フィルム109,110および基材フィルム105の内、少なくともいずれかは、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである、光拡散性偏光板100。
【選択図】図2
【解決手段】保護フィルム109、偏光フィルム101、保護フィルム110、基材フィルム105および光拡散106が積層されてなる光拡散フィルム102の順で積層されてなり、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下であり、保護フィルム109,110および基材フィルム105の内、少なくともいずれかは、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである、光拡散性偏光板100。
【選択図】図2
Description
本発明は、光拡散性偏光板、および当該光拡散性偏光板を用いた液晶表示装置に関する。
近年、液晶表示装置は、携帯電話、パソコン用モニター、テレビ、液晶プロジェクタなどへの用途展開が急速に進んでいる。一般に、液晶表示装置は、バックライト装置と、液晶セル、該液晶セルのバックライト側に配置された背面側偏光板および該液晶セルの視認側に配置された前面側偏光板からなる液晶パネルと、を含んで構成される。
従来、液晶表示装置においては、表示画面を斜め方向から見た場合に、高いコントラストが得られない、さらには画像の明暗が逆転する階調反転現象等により良好な表示特性が得られないなどといった問題、すなわち、視野角が狭いという問題が指摘されてきた。
上記問題点を解決するための方法として、液晶表示装置の視認側表面に光拡散フィルムを設ける技術が従来知られている。たとえば、特開2007−94369号公報(特許文献1)および特開2002−107512号公報(特許文献2)には、微粒子(光拡散剤)を含有する塗布液を基材上に塗布することにより形成される高ヘイズの光拡散層を有する光拡散フィルム(光拡散シート)が開示されている。
また、たとえば、特開2009−301014号公報(特許文献3)には、微小なフィラー(光拡散剤)を分散混合させて一定以上の光拡散性を有する防眩層を視認側に備える液晶表示装置が開示されている。このような光拡散フィルムまたは防眩層を液晶表示装置の視認側表面に配置することにより、液晶表示装置の表示画面を斜めから観察した場合における、画像のコントラスト低下や階調反転現象を改善し、視野角を広げることが可能である。
上記のようにフィラーにより光拡散性を付与された光拡散層を備える液晶表示装置において、光拡散層中のフィラーの含有量を多くすることにより、さらなる広視野角を得ることができる。しかしながら、多量のフィラーを含有する光拡散層は、その表面粗度が高くなる。このような光拡散層がディスプレイの表面に配置されると、外光の反射による白ちゃけ等、表示品位を下げるので好ましくない。
多量のフィラーを含有する光拡散層の表面粗度を低くする方法としては、光拡散層の厚みを厚くする方法、光拡散層の外側にフィラーを含まないかまたは微量にしか含まない層を形成する方法が挙げられるが、経済的に有利でない上に、液晶表示装置全体の薄型化の要求に対応するのが困難となる場合がある。また、光拡散層が厚くなると、光拡散層を含む層構成の機械的強度が低下し扱い難くなるという欠点がある。
そこで本発明の目的は、光拡散層を備えることにより光拡散機能が付与された偏光板であって、十分な機械的強度を有するとともに、液晶表示装置に組み込まれた際に良好な画質の表示を提供しうる偏光板およびこれを用いた液晶表示装置を提供することにある。
本発明は、基材フィルムおよび光拡散層が積層されてなる光拡散フィルムと、第1の保護フィルムと、偏光フィルムとを備え、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である、光拡散性偏光板であって、上記第1の保護フィルムおよび上記基材フィルムの内、少なくとも一方は、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである光拡散性偏光板を提供する。
本発明において、上記光拡散剤含有フィルムは、上記光拡散剤と、バインダ樹脂とからなり、好ましくは上記光拡散剤と上記バインダ樹脂との屈折率の差が0.01〜0.2である。
本発明の光拡散性偏光板の好ましい一形態においては、さらに第2の保護フィルムを備え、上記第2の保護フィルム、上記偏光フィルム、上記第1の保護フィルム、上記光拡散フィルムがこの順で積層されてなる。
本発明の光拡散性偏光板の好ましい一形態においては、上記第1の保護フィルムと上記光拡散フィルムとが、粘着剤層または接着剤層を介して貼合されている。
本発明の光拡散性偏光板は、光拡散性偏光板に入射して、上記偏光フィルム、上記光拡散フィルムの順に透過した後に出射する波長543.5nmのレーザ光について、上記光拡散性偏光板の法線方向に入射するレーザ光の強度L1に対して、上記法線方向から40°傾いた方向に出射するレーザ光の強度L2の比L2/L1が0.0002%以上0.01%以下である。
また、本発明は、バックライト装置、光拡散手段、バックライト側偏光板、液晶セル、上記光拡散性偏光板がこの順で配置されてなり、上記光拡散性偏光板は、上記液晶セルに近い側から上記偏光フィルム、上記光拡散フィルムの順に位置するように配置される、液晶表示装置を提供する。
本発明の液晶表示装置において、上記光拡散手段からの出射光は、上記光拡散手段の法線方向から70°の方向の輝度が、上記光拡散手段の法線方向の輝度に対して20%以下であり、かつ、非平行光を含むものであることが好ましい。
上記光拡散手段は、たとえば、上記バックライト装置側から、光拡散板と、光偏向板とをこの順で備えるものである。
上記液晶セルとして、TN(Twisted Nematic)方式液晶セル、IPS(In−Plane Switching)方式液晶セルまたはVA(Vertical Alignment)方式液晶セルなどを用いることができる。
本発明によれば、高い光拡散性を有するとともに、薄型で、取り扱いが容易な光拡散性偏光板を提供できる。当該光拡散性偏光板を適用した本発明の液晶表示装置は、良好な画質の表示が可能である。
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
<光拡散性偏光板>
本発明に係る光拡散性偏光板は、偏光フィルムと、第1の保護フィルムと、基材フィルムおよび光拡散層が積層されてなる光拡散フィルムとを備え、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である。第1の保護フィルムおよび上記基材フィルムの内、少なくとも一方は、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである。
<光拡散性偏光板>
本発明に係る光拡散性偏光板は、偏光フィルムと、第1の保護フィルムと、基材フィルムおよび光拡散層が積層されてなる光拡散フィルムとを備え、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である。第1の保護フィルムおよび上記基材フィルムの内、少なくとも一方は、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである。
[光拡散性偏光板の光学特性]
(1)ヘイズ
本発明の光拡散性偏光板は、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である。ここで、「全ヘイズ」とは、光拡散性偏光板に光を照射して透過した光線の全量を表す全光線透過率(Tt)と、光拡散性偏光板により拡散されて透過した拡散光線透過率(Td)との比から下式(1):
全ヘイズ(%)=(Td/Tt)×100 (1)
により求められる。
(1)ヘイズ
本発明の光拡散性偏光板は、全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である。ここで、「全ヘイズ」とは、光拡散性偏光板に光を照射して透過した光線の全量を表す全光線透過率(Tt)と、光拡散性偏光板により拡散されて透過した拡散光線透過率(Td)との比から下式(1):
全ヘイズ(%)=(Td/Tt)×100 (1)
により求められる。
全光線透過率(Tt)は、入射光と同軸のまま透過した平行光線透過率(Tp)と拡散光線透過率(Td)の和である。全光線透過率(Tt)および拡散光線透過率(Td)は、JIS K 7361に準拠して測定される値である。
また、光拡散性偏光板の「内部ヘイズ」とは、全ヘイズのうち、光拡散性偏光板の表面形状に起因するヘイズ(表面ヘイズ)以外のヘイズである。
全ヘイズおよび/または内部ヘイズが20%未満の場合、光散乱性が不十分であり、視野角が狭くなる場合がある。また、全ヘイズおよび/または内部ヘイズが85%を超える場合は、光散乱が強すぎるため、光拡散性偏光板を液晶表示装置に適用したときに、たとえば黒表示において、液晶表示装置の正面方向に対して斜めに漏れ出してくる光が正面方向へ散乱されてしまう等の原因により正面コントラストが低下し、表示品位が悪くなる。また、全ヘイズおよび/または内部ヘイズが85%を超える場合は、光拡散性偏光板の透明性が損なわれる傾向にある。全ヘイズおよび内部ヘイズはそれぞれ、50%以上85%以下であることがさらに好ましい。
光拡散性偏光板の全ヘイズ、内部ヘイズおよび表面ヘイズは、具体的には次のようにして測定される。全ヘイズは、JIS K 7136に準拠したヘイズ透過率計(たとえば、株式会社村上色彩技術研究所製のヘイズメーター「HM−150」)を用いて、全光線透過率(Tt)および拡散光線透過率(Td)を測定し、上記式(1)によって算出される。
ついで、光拡散性偏光板の出射面に、ヘイズがほぼ0%であるトリアセチルセルロースフィルムを、グリセリンを用いて貼合し、上述の全ヘイズの測定と同様にしてヘイズを測定する。当該ヘイズは、光拡散性偏光板の表面形状に起因する表面ヘイズが貼合されたトリアセチルセルロースフィルムによってほぼ打ち消されていることから、光拡散フィルムの「内部ヘイズ」とみなすことができる。したがって、光拡散性偏光板の「表面ヘイズ」は、下記式(2):
表面ヘイズ(%)=全ヘイズ(%)−内部ヘイズ(%) (2)
より求められる。
表面ヘイズ(%)=全ヘイズ(%)−内部ヘイズ(%) (2)
より求められる。
光拡散性偏光板の表面形状に起因する表面ヘイズは2%以下であることが好ましい。表面ヘイズが2%を超える場合には、表面乱反射により白ちゃけが発生しやすい傾向にある。白ちゃけをより効果的に防止するためには、表面ヘイズは1%以下であることが好ましい。
(2)相対散乱光強度
本発明の光拡散性偏光板は、光拡散性偏光板に入射して、偏光フィルム、光拡散フィルムの順に透過した後に出射する波長543.5nmのレーザ光について、前記光拡散性偏光板の法線方向に入射するレーザ光の強度L1に対して、前記法線方向から40°傾いた方向に出射するレーザ光の強度L2の比L2/L1(相対散乱光強度)が、好ましくは0.0002%以上0.01%以下である。以下、相対散乱光強度について図1を用いて説明する。
(2)相対散乱光強度
本発明の光拡散性偏光板は、光拡散性偏光板に入射して、偏光フィルム、光拡散フィルムの順に透過した後に出射する波長543.5nmのレーザ光について、前記光拡散性偏光板の法線方向に入射するレーザ光の強度L1に対して、前記法線方向から40°傾いた方向に出射するレーザ光の強度L2の比L2/L1(相対散乱光強度)が、好ましくは0.0002%以上0.01%以下である。以下、相対散乱光強度について図1を用いて説明する。
図1は、光拡散性偏光板において、レーザ光の入射方向と透過散乱光強度測定方向とを模式的に示した斜視図である。図1を参照して、光拡散性偏光板10の入射面側から、光拡散性偏光板10の法線A1方向に入射する波長が543.5nmであり強度がL1であるレーザ光(He−Neレーザの平行光)について、偏光フィルム、光拡散フィルムの順に透過した後に法線A2方向から40°傾いた方向A3に透過するレーザ光の透過散乱光強度L2を測定することにより得られる相対散乱光強度L2/L1が、好ましくは0.0002%以上0.01%以下の範囲内である。
相対散乱光強度L2/L1が0.0002%未満の場合、光散乱性が不十分であり、視野角が狭くなる。また、0.01%を超える場合は、光散乱が強すぎるため、光拡散性偏光板を液晶表示装置に適用したときに、たとえば黒表示において、液晶表示装置の正面方向に対して斜めに漏れ出してくる光が光拡散層により正面方向へ散乱されてしまう等の原因により正面コントラストが低下し、表示品位が悪くなる。相対散乱光強度L2/L1は、さらに好ましくは0.0003%以上0.001%以下である。
相対散乱光強度の測定には、オプティカルパワーメーター(たとえば、横河電機株式会社製の「3292 03 オプティカルパワーセンサー」および同社製の「3292 オプティカルパワーメーター」)を用いることができる。
[光拡散剤含有フィルム(保護フィルム、光拡散フィルムの基材フィルム)のヘイズ]
光拡散剤含有フィルムは、保護フィルムおよび/または基材フィルムは、全ヘイズが10%以上80%以下である。本発明に係る光拡散性偏光板は、このような光拡散剤含有フィルムを有するので、光拡散フィルムの光拡散層が高い拡散性を有しない場合であっても、光拡散性偏光板全体として所望のヘイズを達成することができる。したがって、全体として十分な光拡散性を確保することができる。すなわち、光拡散フィルムの薄型化、表面から光拡散剤が突出することにより表示品位が低下することを抑制しつつ、所望のヘイズを有する光拡散性偏光板を提供することができる。光拡散剤含有フィルムの全ヘイズは、光拡散性偏光板の全ヘイズと同様の方法により測定することができる。
光拡散剤含有フィルムは、保護フィルムおよび/または基材フィルムは、全ヘイズが10%以上80%以下である。本発明に係る光拡散性偏光板は、このような光拡散剤含有フィルムを有するので、光拡散フィルムの光拡散層が高い拡散性を有しない場合であっても、光拡散性偏光板全体として所望のヘイズを達成することができる。したがって、全体として十分な光拡散性を確保することができる。すなわち、光拡散フィルムの薄型化、表面から光拡散剤が突出することにより表示品位が低下することを抑制しつつ、所望のヘイズを有する光拡散性偏光板を提供することができる。光拡散剤含有フィルムの全ヘイズは、光拡散性偏光板の全ヘイズと同様の方法により測定することができる。
[第1の実施形態]
図2は、第1の実施形態の光拡散性偏光板を示す概略断面図である。図2において、光拡散性偏光板100は、偏光フィルム101を有し、偏光フィルム101の一方の面に、上側保護フィルム110、光拡散フィルム102がこの順に積層され、偏光フィルム101の他方の面には、下側保護フィルム109が積層されている。光拡散フィルム102は、基材フィルム105と基材フィルム105の上に積層された光拡散層106とからなる。上側保護フィルム110、下側保護フィルム109および基材フィルム105の内、少なくとも一つは、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである。好ましくは、上側保護フィルム110および基材フィルム105の内、少なくとも一方が上記光拡散剤含有フィルムである。さらに好ましくは、上側保護フィルム110および基材フィルム105がともに上記光拡散剤含有フィルムである。
図2は、第1の実施形態の光拡散性偏光板を示す概略断面図である。図2において、光拡散性偏光板100は、偏光フィルム101を有し、偏光フィルム101の一方の面に、上側保護フィルム110、光拡散フィルム102がこの順に積層され、偏光フィルム101の他方の面には、下側保護フィルム109が積層されている。光拡散フィルム102は、基材フィルム105と基材フィルム105の上に積層された光拡散層106とからなる。上側保護フィルム110、下側保護フィルム109および基材フィルム105の内、少なくとも一つは、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである。好ましくは、上側保護フィルム110および基材フィルム105の内、少なくとも一方が上記光拡散剤含有フィルムである。さらに好ましくは、上側保護フィルム110および基材フィルム105がともに上記光拡散剤含有フィルムである。
(偏光フィルム)
偏光フィルム101としては、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン/酢酸ビニル(EVA)樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂等からなるフィルムに二色性色素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物(ポリビニレン)の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール/ポリビニレンコポリマー等が挙げられる。特に、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂層に二色性色素を吸着配向させたものが好適に用いられる。
偏光フィルム101としては、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、エチレン/酢酸ビニル(EVA)樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂等からなるフィルムに二色性色素を吸着配向させたもの、分子的に配向したポリビニルアルコールフィルム中に、ポリビニルアルコールの二色性脱水生成物(ポリビニレン)の配向した分子鎖を含有するポリビニルアルコール/ポリビニレンコポリマー等が挙げられる。特に、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂層に二色性色素を吸着配向させたものが好適に用いられる。
ポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化したものを用いることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体との共重合体などが例示される。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類などが挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、好ましくは、98.0モル%以上である。ケン化度が98.0モル%未満では、十分な光学性能が得られない場合がある。
ここでいうケン化度とは、ポリビニルアルコール系樹脂の原料であるポリ酢酸ビニル系樹脂に含まれる酢酸基がケン化工程により水酸基に変化した割合をユニット比(モル%)で表したものであり、下記式で定義される数値である。JIS K 6726(1994)で規定されている方法で求めることができる。
ケン化度(モル%)=(水酸基の数)÷(水酸基の数+酢酸基の数)×100
ケン化度が高いほど、水酸基の割合が高いことを示しており、すなわち結晶化を阻害する酢酸基の割合が低いことを示している。また、本発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂は、一部が変性されている変性ポリビニルアルコールでもよい。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで数%ほど変性したものなどが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の平均重合度も特に限定されるものではないが、100〜10000が好ましく、1500〜10000がより好ましい。
ケン化度が高いほど、水酸基の割合が高いことを示しており、すなわち結晶化を阻害する酢酸基の割合が低いことを示している。また、本発明に用いるポリビニルアルコール系樹脂は、一部が変性されている変性ポリビニルアルコールでもよい。例えば、ポリビニルアルコール系樹脂をエチレン、プロピレン等のオレフィン、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸のアルキルエステル、アクリルアミドなどで数%ほど変性したものなどが挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂の平均重合度も特に限定されるものではないが、100〜10000が好ましく、1500〜10000がより好ましい。
このような特性を有するポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば(株)クラレ製のPVA124H(ケン化度:99.9モル%以上)、PVA124(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、PVA117H(ケン化度:99.3モル%以上)、PVA117(ケン化度:98.0〜99.0モル%);例えば日本合成化学工業(株)製のNH−18(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、N−300(ケン化度:98.0〜99.0モル%);例えば日本酢ビ・ポバール(株)製のJF−17(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、JF−17L(ケン化度:98.0〜99.0モル%)、JF−20(ケン化度:98.0〜99.0モル%)などが挙げられ、本発明において好適に用いることができる。
かかるポリビニルアルコール系樹脂を製膜したものが本発明にかかる偏光フィルム101を構成する。ポリビニルアルコール系樹脂を製膜する方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法で製膜することができる。偏光フィルム101は、好ましくは5倍超、さらに好ましくは5倍超でかつ17倍以下の延伸倍率で一軸延伸されている。
偏光フィルム101の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等の観点から、100μm以下が好ましく、より好ましくは10〜50μmの範囲、さらに好ましくは25〜35μmの範囲である。
(光拡散剤含有フィルム)
図2に示す上側保護フィルム110、下側保護フィルム109、基材フィルム105の内、少なくとも一つは光拡散剤含有フィルムである。
図2に示す上側保護フィルム110、下側保護フィルム109、基材フィルム105の内、少なくとも一つは光拡散剤含有フィルムである。
図3は、光拡散剤含有フィルムの好ましい一例を示す断面模式図である。図3に示す光拡散剤含有フィルム200は、2つの透明樹脂層203によって光拡散層204が挟持された3層構造である。3層構造の場合、光拡散層204の表面凹凸の影響を受けることなく、表面が平滑な透明樹脂層203を備える光拡散剤含有フィルム200を製造しやすい。光拡散層204は、バインダ樹脂204bとバインダ樹脂204中に分散された光拡散剤204aとからなる。
光拡散剤含有フィルムを構成する透明樹脂層203に用いられる透明樹脂および光拡散層204に用いられるバインダ樹脂204bには、実質的に光学的に透明な樹脂を用いる。そのような樹脂の例として、トリアセチルセルロース;ポリエチレンテレフタレート;ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂;ノルボルネン系化合物をモノマーとする非晶性環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂などを挙げることができる。透明樹脂層203を構成する透明樹脂と光拡散層204に用いられるバインダ樹脂204bとは、同じであってもよいし、異なる材料であってもよい。上記樹脂の中でも、透明樹脂およびバインダ樹脂としては、透湿性が低く、透明性や耐候性に優れ、表面硬度も高いアクリル系樹脂を用いることが好ましい。透明樹脂およびバインダ樹脂204bとしてアクリル系樹脂を用いることにより、耐湿熱性に優れた拡散フィルムを得ることができ、過酷な環境下においても高い耐久性を有する偏光板を得ることができる。ここで、本発明においてアクリル系樹脂とは、メタクリル樹脂および必要に応じて添加される添加剤等を混合し、溶融混練して得られた材料のことを意味する。
上記メタクリル樹脂とは、メタクリル酸エステルを主体とする重合体である。メタクリル樹脂は、1種類のメタクリル酸エステルの単独重合体であってもよいし、メタクリル酸エステルと他のメタクリル酸エステルやアクリル酸エステル等との共重合体であってもよい。メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸アルキルが挙げられる。メタクリル酸アルキルのアルキル基の炭素数は、通常1〜4程度である。また、メタクリル酸エステルと共重合し得るアクリル酸エステルとしては、アクリル酸アルキルが好ましく、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルへキシル等が挙げられる。アクリル酸アルキルのアルキル基の炭素数は、通常1〜8程度である。
メタクリル酸エステルを主体とする共重合体は、スチレン等の芳香族ビニル化合物およびアクリロニトリル等のビニルシアン化合物などの分子内に重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも1個有する化合物を共重合体成分として含んでいてもよい。
アクリル系樹脂は、フィルムの耐衝撃性や製膜性を向上させるために、アクリルゴム粒子を含有することが好ましい。アクリル系樹脂に含まれ得るアクリルゴム粒子の量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上である。アクリルゴム粒子の量の上限は臨界的ではないが、アクリルゴム粒子の量があまり多いと、フィルムの表面硬度が低下し、またフィルムに表面処理を施す場合、表面処理剤中の有機溶剤に対する耐溶剤性が低下する。したがって、アクリル系樹脂に含まれ得るアクリルゴム粒子の量は、80重量%以下であることが好ましく、より好ましくは60重量%以下である。
上記アクリルゴム粒子は、アクリル酸エステルを主体とする弾性重合体を必須成分とする粒子であり、実質的にこの弾性重合体のみからなる単層構造のものであってもよいし、この弾性重合体を1つの層とする多層構造のものであってもよい。この弾性重合体として、具体的には、アクリル酸アルキル50〜99.9重量%と、これと共重合可能な他のビニル系単量体を少なくとも1種類0〜49.9重量%と、共重合性の架橋性単量体0.1〜10重量%とからなる単量体混合物の重合により得られる架橋弾性共重合体が、好ましく用いられる。
上記アクリル酸アルキルとしては、たとえば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルへキシル等が挙げられる。アクリル酸アルキルのアルキル基の炭素数は、通常1〜8程度である。また、上記アクリル酸アルキルと共重合可能な他のビニル系単量体としては、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を1個有する
化合物を挙げることができ、より具体的には、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル;スチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル等のビニルシアン化合物等が挙げられる。また、上記共重合性の架橋性単量体としては、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも2個有する架橋性の化合物を挙げることができ、より具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートおよびブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸アリルおよび(メタ)アクリル酸メタリル等の(メタ)アクリル酸のアルケニルエステル;ジビニルベンゼンなどが挙げられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとはメタクリレートまたはアクリレートをいい、(メタ)アクリル酸とはメタクリル酸またはアクリル酸をいう。
化合物を挙げることができ、より具体的には、メタクリル酸メチル等のメタクリル酸エステル;スチレン等の芳香族ビニル化合物;アクリロニトリル等のビニルシアン化合物等が挙げられる。また、上記共重合性の架橋性単量体としては、分子内に重合性炭素−炭素二重結合を少なくとも2個有する架橋性の化合物を挙げることができ、より具体的には、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートおよびブタンジオールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリレート;(メタ)アクリル酸アリルおよび(メタ)アクリル酸メタリル等の(メタ)アクリル酸のアルケニルエステル;ジビニルベンゼンなどが挙げられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとはメタクリレートまたはアクリレートをいい、(メタ)アクリル酸とはメタクリル酸またはアクリル酸をいう。
アクリル系樹脂には、上記アクリルゴム粒子以外に、通常の添加剤、たとえば、紫外線吸収剤、有機系染料、顔料、無機系色素、酸化防止剤、帯電防止剤、界面活性剤等を含有させてもよい。中でも紫外線吸収剤は、耐候性を高めるうえで好ましく用いられる。紫外線吸収剤の例としては、2,2’−メチレンビス〔4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール〕、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル〕−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−2−ヒドロキシフェニル)−5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール、2−(3,5−ジ−tert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)−2H−ベンゾトリアゾールおよび2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−4’−クロロベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノンおよび2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン等の2−ヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤;p−tert−ブチルフェニルサリチル酸エステルおよびp−オクチルフェニルサリチル酸エステル等のサリチル酸フェニルエステル系紫外線吸収剤等が挙げられる。紫外線吸収剤は、必要に応じてそれらの2種以上を用いてもよい。アクリル系樹脂に紫外線吸収剤が含まれる場合、その量は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.3重量%以上であり、また好ましくは2重量%以下である。
光拡散層204に分散される光拡散剤204aの屈折率は、光拡散剤含有フィルムに光拡散機能を付与するために、バインダ樹脂204bの屈折率とは異なる値を有していることが必要であり、両者の屈折率差は、0.01〜0.2であることが好ましく、0.05〜0.1であることが特に好ましい。屈折率差が0.2より大きいと、光拡散剤204aの含有量が少量である場合でも強い散乱が起こりやすく、散乱の制御が難しくなる。光拡散剤204aの屈折率は、用いられるバインダ樹脂204bの種類等を考慮して適宜選択されるが、上記したようなバインダ樹脂204bを用いる場合、光拡散剤204aの屈折率は、1.4以上1.6以下の範囲から選択することが好ましい。バインダ樹脂204bに上記アクリル系樹脂を用いる場合には、アクリル系樹脂の屈折率が一般的に1.49程度であることから、光拡散剤204aの屈折率は、1.29〜1.69程度の範囲から、上記の条件を満たすように選択することが好ましい。
光拡散剤204aは、散乱の等方性、均一性を考慮すると、球形またはほぼ球形であることが好ましい。また、表面に微細な凹凸があるような形状および無定形である粒子は、粒径より小さい表面の微細凹凸などの構造に起因して予期せぬ散乱が発生する可能性があるため好ましくない。光拡散剤204aの重量平均粒子径は、1μm以上20μm以下であることが好ましく、より好ましくは2μm以上15μm以下である。光拡散剤204aの重量平均粒子径が1μmを下回る場合には、広角側の散乱光強度が上昇し、光拡散性偏光板を液晶表示装置に適用したときにコントラストを低下させる傾向にある。また、その重量平均粒子径が20μmを上回る場合には、要求する散乱効果が得られない場合があり、あるいは要求する散乱効果を得るためには光拡散剤含有フィルムを厚くする必要が生じ得る。
光拡散剤204aとしては、無色または白色の有機微粒子および無機微粒子が使用できる。有機微粒子としては、たとえば、メラミンビーズ(屈折率1.57);ポリメタクリル酸メチルビーズ(屈折率1.49)等の(メタ)アクリル系樹脂ビーズ;メタクリル酸メチル/スチレン共重合体樹脂ビーズ(屈折率1.50〜1.59);ポリカーボネートビーズ(屈折率1.59);ポリエチレンビーズ(屈折率1.53)およびポリプロピレンビーズ等のポリオレフィン系樹脂ビーズ;ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.46);シリコーン樹脂ビーズ(屈折率1.46);ポリスチレンビーズなどを挙げることができる。また、エチレン、プロピレン、スチレン、メタクリル酸メチル、ベンゾグアナミン、ホルムアルデヒド、メラミン、ブタジエン等から選ばれる2種以上のモノマーが共重合されてなる共重合体からなる樹脂ビーズを使用することもできる。
無機微粒子としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラス、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等の無機微粒子、およびこれら無機粒子に脂肪酸等で表面処理を施したものなどを代表的なものとして挙げることができる。
光拡散層204において光拡散剤204aは、バインダ樹脂100重量部に対して、0.5〜40重量部含有されることが好ましく、特には1〜20重量部含有されることが好ましい。光拡散剤204aの含有量が0.5重量部未満であると、十分な光拡散性が得られない傾向にある。また、光拡散剤204aの含有量が40重量部を超えると、光拡散剤含有フィルムへの成形が難しくなったり、光拡散剤含有フィルムの機械的強度が低くなる傾向にある。
光拡散層204を形成するために用いられる樹脂組成物は、上記バインダ樹脂204b(たとえばメタクリル樹脂、アクリルゴム粒子およびその他添加剤など)と光拡散剤204aとを混合し、溶融混練することにより得ることができる。
透明樹脂層203を構成する透明樹脂および光拡散層204を構成する光拡散剤204aを含有する樹脂組成物から、本発明に用いる光拡散剤含有フィルムを得るための方法としては、たとえば、フィードブロックを用いる方法、マルチマニホールドダイを用いる方法等、一般に知られる種々の方法を用いることができる。中でも、たとえばフィードブロックを介して積層し、Tダイから多層溶融押出成形し、得られる積層フィルム状物の少なくとも片面を、ロールまたはベルトに接触させて製膜する方法は、表面性状の良好な、すなわち、透明樹脂層表面が平滑な拡散フィルムが得られる点で好ましい。とりわけ、光拡散剤含有フィルムの表面平滑性および表面光沢性を向上させる観点からは、上記多層溶融押出成形して得られる積層フィルム状物の両面をロール表面またはベルト表面に接触させてフィルム化する方法が好ましい。この際に用いるロールまたはベルトにおいて、透明樹脂層203を構成する透明樹脂と接するロール表面またはベルト表面は、透明樹脂層203表面への平滑性付与のために、鏡面となっていることが好ましい。多層溶融押出成形(共押出成形)法によれば、たとえば光拡散剤204aを含有する樹脂液を基材フィルム上にコーティングする方法として比較して、生産性良く光拡散剤含有フィルムを製造できるとともに、透明樹脂層203表面が平滑な光拡散剤含有フィルムを容易に得ることができる。
光拡散剤含有フィルムの少なくとも一方の透明樹脂層203表面を平滑な面にすることにより、当該透明樹脂層203表面と、他の層とを接着剤層または粘着剤層を介して貼合する際、接着剤層または粘着剤層と透明樹脂層203との界面に貼合気泡が生じるなどの不具合を防止することができ、外観の良好な光拡散性偏光板を得ることができる。
光拡散剤含有フィルム200の全ヘイズは、上述のように10%以上80%以下である。
図4は、光拡散剤含有フィルムの他の好ましい一例を示す断面模式図である。図4に示す光拡散含有フィルム210は、光拡散層204と、光拡散層204の一方の面に積層された透明樹脂層203とを備える。一層のみの透明樹脂層203を備え全体として二層構造である点を除いては、光拡散層204の構成および透明樹脂層203の構成は、図3を用いて上述した光拡散剤含有フィルム200と同様であるので説明を省略する。
図5は、光拡散剤含有フィルムの他の好ましい一例を示す断面模式図である。図5に示す光拡散含有フィルム220は、光拡散層204のみからなる。光拡散層204の構成は、図3を用いて上述した光拡散剤含有フィルム200と同様であるので説明を省略する。
(光拡散フィルム)
図2に戻り、光拡散フィルム102は、基材フィルム105と基材フィルム105の上に積層された光拡散層106とを備える。光拡散層106は、透光性樹脂106bを基材とする層であって、透光性樹脂106b中に光拡散剤106aが分散されてなる。光拡散フィルム106は、図2に示されるように、光拡散層702の表面が凹凸面から構成されていてもよく、あるいは平坦面から構成されていてもよい。なお、基材フィルム105と光拡散層106との間に他の層(接着剤層を含む)を有していてもよい。
図2に戻り、光拡散フィルム102は、基材フィルム105と基材フィルム105の上に積層された光拡散層106とを備える。光拡散層106は、透光性樹脂106bを基材とする層であって、透光性樹脂106b中に光拡散剤106aが分散されてなる。光拡散フィルム106は、図2に示されるように、光拡散層702の表面が凹凸面から構成されていてもよく、あるいは平坦面から構成されていてもよい。なお、基材フィルム105と光拡散層106との間に他の層(接着剤層を含む)を有していてもよい。
(1)基材フィルム
光拡散フィルム102の基材フィルム105としては透光性のものであればよく、たとえばガラスやプラスチックフィルムなどを用いることができる。プラスチックフィルムとしては適度の透明性、機械強度を有していればよい。具体的には、たとえば、TAC(トリアセチルセルロース)等のセルロースアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリエチエンテレフタレート等のポリエステル系樹脂などが挙げられる。基材フィルム105は、上述のような光拡散剤含有フィルムであってもよい。基材フィルム105の層厚は、たとえば10〜500μmであり、好ましくは20〜300μmである。
光拡散フィルム102の基材フィルム105としては透光性のものであればよく、たとえばガラスやプラスチックフィルムなどを用いることができる。プラスチックフィルムとしては適度の透明性、機械強度を有していればよい。具体的には、たとえば、TAC(トリアセチルセルロース)等のセルロースアセテート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびポリエチエンテレフタレート等のポリエステル系樹脂などが挙げられる。基材フィルム105は、上述のような光拡散剤含有フィルムであってもよい。基材フィルム105の層厚は、たとえば10〜500μmであり、好ましくは20〜300μmである。
(2)光拡散層
光拡散層106は、透光性樹脂106bを基材とする層であって、透光性樹脂106b中に光拡散剤106aが分散されてなる。
光拡散層106は、透光性樹脂106bを基材とする層であって、透光性樹脂106b中に光拡散剤106aが分散されてなる。
透光性樹脂106bとしては、透光性を有するものであれば特に限定はなく、たとえば、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂などの電離放射線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の硬化物、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドの硬化物などを用いることができる。この中でも、高い硬度を有し、液晶表示装置表面に設ける光拡散フィルムとして高い耐擦傷性を付与できることから、電離放射線硬化型樹脂が好適である。電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂または金属アルコキシドを用いる場合は、電離放射線の照射または加熱により当該樹脂を硬化させることにより透光性樹脂106bが形成される。
電離放射線硬化型樹脂としては、多価アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性のアクリレート;ジイソシアネートと多価アルコールおよびアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシエステル等とから合成されるような多官能のウレタンアクリレートなどが挙げられる。また、これらの他にも、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も使用することができる。
熱硬化型樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化型ウレタン樹脂のほか、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。
和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体;酢酸ビニルおよびその共重合体、塩化ビニルおよびその共重合体、塩化ビニリデンおよびその共重合体等のビニル系樹脂;ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール系樹脂;アクリル樹脂およびその共重合体、メタクリル樹脂およびその共重合体等のアクリル系樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリアミド系樹脂;ポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。
金属アルコキシドとしては、珪素アルコキシド系の材料を原料とする酸化珪素系マトリックス等を使用することができる。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等であり、加水分解や脱水縮合により無機系または有機無機複合系マトリックス(透光性樹脂)とすることができる。
また、光拡散層106中の光拡散剤106aとしては、透光性を有する有機微粒子または無機微粒子を用いることができる。たとえば、アクリル樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体等からなる有機微粒子や、炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラス等からなる無機微粒子等が挙げられる。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。光拡散剤106aは、1種類の微粒子から構成されていてもよいし、2種類以上の微粒子を含んでいてもよい。光拡散剤106aの形状は、球状、扁平状、板状、針状、不定形状等いずれであってもよいが、球状または略球状が好ましい。
光拡散剤106aの重量平均粒径は、0.1μm以上15μm以下であることが好ましく、1μm以上10μm以下であることがより好ましい。光拡散剤106aの重量平均粒径が0.1μm未満であると、波長領域が380nmから800nmの可視光を十分に散乱できず、光拡散フィルム701の光拡散性が不十分となり、相対散乱光強度L2/L1を0.0002%以上とすることが困難となる場合があり、その結果、広視野角が得られない場合がある。また、重量平均粒径が15μmを超える場合、十分な光散乱性が得られない場合があり、同様に相対散乱光強度L2/L1が0.0002%以上とならない場合がある。
光拡散剤106aは、その粒径の標準偏差と重量平均粒径の比(標準偏差/重量平均粒径)が0.5以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましい。当該比が0.5を超える場合、光拡散剤としてその粒径が極端に大きいものが含まれるようになり、光拡散層の表面に突起状欠陥が多発することがあり、液晶表示装置に適用した場合に表示品位の低下の原因となる。なお、光拡散剤106aの重量平均粒径および粒径の標準偏差は、コールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき、コールターマルチサイザー(ベックマンコールター社製)を用いて測定される。
光拡散層106における光拡散剤106aの含有量は、透光性樹脂106bの100重量部に対して5重量部以上100重量部以下であることが好ましく、10重量部以上40重量部以下であることがより好ましい。
光拡散剤106aと透光性樹脂106bとの屈折率差は0.01から0.2の範囲が好ましく、さらには0.05〜0.15が好ましい。光拡散剤106aと透光性樹脂106bとの屈折率差を上記範囲内とすることによって、光拡散剤106aと透光性樹脂106bとの屈折率差による適度な内部散乱が生じ、光拡散性偏光板の全ヘイズおよび内部ヘイズを上記所定の範囲内に制御することが容易になる。
また、光拡散層106の表面(基材フィルム105とは反対側の表面)は、透光性樹脂106bのみによって形成されていることが好ましい。すなわち、光拡散剤106aは、光拡散層106表面から突出しておらず、完全に光拡散層106内に埋没していることが好ましい。このために、光拡散層106の層厚は、光拡散剤106aの重量平均粒径に対して1倍以上3倍以下であることが好ましい。光拡散層106の層厚が、光拡散剤106aの重量平均粒径の1倍未満である場合、光拡散剤106aが光拡散層106の表面から突出しやすくなる。また、光拡散層106の層厚が光拡散剤106aの重量平均粒径の3倍を超える場合、光拡散層106の層厚が厚くなり過ぎ好ましくない。
光拡散層106の層厚は、1〜30μmの範囲が好ましい。光拡散層106の層厚が1μm未満の場合、光拡散性偏光板が液晶表示装置の視認側表面に配置される場合に十分な耐擦傷性を発揮できない場合がある。また、層厚が30μmを超える場合、作製した光拡散フィルムに発生するカールの量が大きくなり、他の層への貼合における取り扱い性が悪くなる。
(3)製造方法
基材フィルム105上への光拡散剤106aと透光性樹脂106bとを含む樹脂液の塗布は、たとえば、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ロッドコート法、ナイフコート法、エアーナイフコート法、キスコート法、ダイコート法などによって行なうことができる。樹脂液の塗布にあたっては、上述のように、光拡散層106の厚さが、透光性微粒子106bの重量平均粒径に対して1倍以上3倍以下となるように、塗布膜厚を調整することが好ましい。
基材フィルム105上への光拡散剤106aと透光性樹脂106bとを含む樹脂液の塗布は、たとえば、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ロッドコート法、ナイフコート法、エアーナイフコート法、キスコート法、ダイコート法などによって行なうことができる。樹脂液の塗布にあたっては、上述のように、光拡散層106の厚さが、透光性微粒子106bの重量平均粒径に対して1倍以上3倍以下となるように、塗布膜厚を調整することが好ましい。
樹脂液の塗布性の改良または光拡散層106との接着性の改良を目的として、基材フィルム105の表面(光拡散層側表面)には、各種表面処理を施してもよい。表面処理としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、酸表面処理、アルカリ表面処理、紫外線照射処理などが挙げられる。また、基材フィルム105上に、たとえばプライマー層(易接着層)等の他の層を形成し、この他の層の上に、樹脂液を塗布するようにしてもよい。
光拡散フィルム102は、基材フィルム105上に、光拡散剤106aが分散された樹脂液を塗布した後、樹脂液からなる層の表面に、金型の鏡面または凹凸面を転写する方法によっても形成することができる。たとえば、平坦な表面を有する光拡散層は、上記樹脂液からなる層の表面に、鏡面を有する金型(鏡面金型)の当該鏡面を密着させて鏡面を転写することにより形成することができる。また、図2に示されるような凹凸表面形状を有する光拡散層は、上記樹脂液からなる層の表面に、凹凸面を有する金型(エンボス加工用金型)の当該凹凸面を密着させて凹凸面を転写する形成することができる。鏡面金型は鏡面金属製ロールでもよく、また、エンボス加工用金型はエンボス加工用金属製ロールでもよい。
透光性樹脂106bを形成する樹脂として電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂または金属アルコキシドを用いる場合は、上記樹脂液からなる層を形成し、必要により乾燥(溶媒の除去)を行ない、必要に応じてその樹脂液からなる層の表面に金型の鏡面または凹凸面を密着させた状態でまたは密着させた後、電離放射線の照射(電離放射線硬化型樹脂を用いる場合)または加熱(熱硬化型樹脂または金属アルコキシドを用いる場合)により樹脂液からなる層を硬化させる。電離放射線としては、樹脂液に含まれる樹脂の種類に応じて紫外線、電子線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線、X線などから適宜選択することができるが、これらの中で紫外線、電子線が好ましく、特に取り扱いが簡便で高エネルギーが得られることから紫外線が好ましい。
紫外線の光源としては、たとえば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。また、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、エキシマランプまたはシンクロトロン放射光等も用いることができる。これらの中でも、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、キセノンアーク、メタルハライドランプが好ましく用いられる。
また、電子線としては、コックロフトワルトン型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される50〜1000keV、好ましくは100〜300keVのエネルギーを有する電子線を挙げることができる。
次に、光拡散フィルム102を製造するための好ましい実施形態について説明する。当該好ましい実施形態に係る製造方法は、光拡散フィルム102を連続的に製造するために、ロール状に巻き付けられた基材フィルム105を連続的に送り出す工程、光拡散剤106aが分散された樹脂液を塗布し、必要に応じて乾燥させる工程、樹脂液からなる層を硬化させる工程、および、得られた光拡散フィルム102を巻き取る工程を含む。
図6は、このような製造方法を実施するための製造装置の構成を示す模式図である。まず、巻き出し装置301により基材フィルム105が連続的に巻き出される。ついで、巻き出された基材フィルム105上に、塗工装置302およびこれに対向するバックアップロール303を使用して、光拡散剤106aが分散された樹脂液が塗工される。次に、樹脂液に溶媒が含まれる場合には、乾燥機304を通過させることにより乾燥される。次に、樹脂液からなる層が設けられた基材フィルム105は、鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305とニップロール306との間へ、その樹脂液からなる層が鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305と密着するように巻き掛けられる。これにより、樹脂液からなる層の表面に鏡面金属製ロールの鏡面またはエンボス加工用金属製ロールの凹凸面が転写される。
ついで、基材フィルム105が鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305に巻き掛けられた状態で、基材フィルム105を通して、紫外線照射装置308から紫外線を照射することにより、樹脂液からなる層を硬化させる。紫外線照射により照射面が高温になることから、鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305は、その表面温度を室温〜80℃程度に調整するための冷却装置をその内部に備えることが好ましい。また、紫外線照射装置308は、1機、もしくは複数機を使用することができる。光拡散層106が形成された基材フィルム105(光拡散フィルム102)は、剥離ロール307によって、鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305から剥離される。
以上のようにして作製された光拡散フィルム102は、巻き取り装置309へ巻き取られる。この際、光拡散層106を保護する目的で、再剥離性を有した粘着剤層を介して、光拡散層106表面にポリエチレンテレフタレートやポリエチレン等からなる表面保護フィルムを貼着しながら巻き取ってもよい。
なお、剥離ロール307によって鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305から剥離された後に、追加の紫外線照射を行なってもよい。また、鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305に巻き掛けられた状態で紫外線照射を行なう代わりに、未硬化の樹脂液からなる層が形成された基材フィルム105を鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール305から剥離した後に、紫外線を照射して硬化させてもよい。
(保護フィルム)
上側保護フィルム110および下側保護フィルム109は、上述の光拡散剤含有フィルムで構成することができる。以下、上述の光拡散剤含有保護フィルム以外である場合について説明する。
上側保護フィルム110および下側保護フィルム109は、上述の光拡散剤含有フィルムで構成することができる。以下、上述の光拡散剤含有保護フィルム以外である場合について説明する。
保護フィルム109,110としては、光学機能を有さない単なる保護フィルムであってもよいし、位相差フィルムや輝度向上フィルムといった光学機能を併せ持つ保護フィルムであってもよい。保護フィルム109,110の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、環状ポリオレフィン系樹脂フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロースのような樹脂からなる酢酸セルロース系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートのような樹脂からなるポリエステル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリプロピレン系樹脂フィルムなど、当分野において従来より広く用いられてきているフィルムを挙げることができる。
環状ポリオレフィン系樹脂としては、適宜の市販品、例えば、Topas(登録商標)(Ticona社製)、アートン(登録商標)(JSR(株)製)、ゼオノア(ZEONOR)(登録商標)(日本ゼオン(株)製)、ゼオネックス(登録商標)(ZEONEX)(日本ゼオン(株)製)、アペル(登録商標)(三井化学(株)製)を好適に用いることができる。このような環状ポリオレフィン系樹脂を製膜してフィルムとする際には、溶剤キャスト法、溶融押出法などの公知の方法が適宜用いられる。また、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、SCA40(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などの予め製膜された環状ポリオレフィン系樹脂製のフィルムの市販品を用いてもよい。
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一軸延伸又は二軸延伸されたものであってもよい。延伸することで、環状ポリオレフィン系樹脂フィルムに任意の位相差値を付与することができる。延伸は、通常、フィルムロールを巻き出しながら連続的に行われ、加熱炉にて、ロールの進行方向、その進行方向と垂直の方向、またはその両方へ延伸される。加熱炉の温度は、通常、環状ポリオレフィン系樹脂のガラス転移温度近傍からガラス転移温度+100℃までの範囲である。延伸の倍率は、一つの方向につき通常1.1〜6倍、好ましくは1.1〜3.5倍である。
環状ポリオレフィン系樹脂フィルムは、一般に表面活性が劣るため、偏光フィルムと接着させる表面には、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を行うのが好ましい。中でも、比較的容易に実施可能なプラズマ処理、コロナ処理が好適である。
酢酸セルロース系樹脂フィルムとしては、適宜の市販品、たとえば、フジタック(登録商標)TD80(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UF(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD80UZ(富士フィルム(株)製)、フジタック(登録商標)TD40UZ(富士フィルム(株)製)、KC8UX2M(コニカミノルタオプト(株)製)、KC4UY(コニカミノルタオプト(株)製)を好適に用いることができる。
酢酸セルロース系樹脂フィルムの表面には、視野角特性を改良するために液晶層などを形成してもよい。また、位相差を付与するため酢酸セルロース系樹脂フィルムを延伸させたものでもよい。酢酸セルロース系樹脂フィルムは、偏光フィルムとの接着性を高めるため、通常はケン化処理が施される。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が採用できる。
上述したような保護フィルム109,110の表面には、ハードコート層、防眩層、反射防止層などの光学層を形成することもできる。保護フィルム表面にこれらの光学層を形成する方法はとくに限定されず、公知の方法を用いることができる。
保護フィルム109,110の厚みは薄型化の要求から、できるだけ薄いものが好ましく、88μm以下が好ましく、48μm以下がより好ましい。逆に薄すぎると強度が低下して加工性に劣るため、5μm以上であることが好ましい。
上側保護フィルム110と、下側保護フィルム109とは、同一のものであっても異なるものであってもよい。保護フィルム109,110と偏光フィルム101は、たとえば、不図示の接着剤層または粘着剤層を介して貼合される。保護フィルム109、110の貼合面には、接着剤または粘着剤による貼合に先立って、コロナ放電処理、プライマー処理(プライマー層の形成)などの易接着処理が施されてもよい。
(1)接着剤層
保護フィルム109,110と偏光フィルム101との貼合に用いられる接着剤は、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などを用いた水系接着剤が挙げられる。保護フィルム109,110としてケン化処理などで親水化処理された酢酸セルロース系フィルムを用いる場合、偏光フィルム101との貼合用の水系接着剤として、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が好適に用いられる。接着剤として用いるポリビニルアルコール系樹脂には、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにはそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体などがある。水系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物などが添加剤として添加されてもよい。このような水系の接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層は、通常1μm以下である。
保護フィルム109,110と偏光フィルム101との貼合に用いられる接着剤は、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液、水系二液型ウレタン系エマルジョン接着剤などを用いた水系接着剤が挙げられる。保護フィルム109,110としてケン化処理などで親水化処理された酢酸セルロース系フィルムを用いる場合、偏光フィルム101との貼合用の水系接着剤として、ポリビニルアルコール系樹脂水溶液が好適に用いられる。接着剤として用いるポリビニルアルコール系樹脂には、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルをケン化処理して得られるビニルアルコールホモポリマーのほか、酢酸ビニルとこれに共重合可能な他の単量体との共重合体をケン化処理して得られるビニルアルコール系共重合体、さらにはそれらの水酸基を部分的に変性した変性ポリビニルアルコール系重合体などがある。水系接着剤には、多価アルデヒド、水溶性エポキシ化合物、メラミン系化合物、ジルコニア化合物、亜鉛化合物などが添加剤として添加されてもよい。このような水系の接着剤を用いた場合、それから得られる接着剤層は、通常1μm以下である。
水系接着剤を用いて偏光フィルム101と保護フィルム109,110とを貼合する方法は特に限定されるものではなく、たとえば偏光フィルム101および/または保護フィルム109,110の表面に接着剤を均一に塗布し、塗布面にもう一方のフィルムを重ねてロールなどにより貼合し、乾燥する方法などが挙げられる。通常、接着剤は、その調製後、15〜40℃の温度下で塗布され、貼合温度は、通常15〜30℃の範囲である。
水系接着剤を使用する場合は、偏光フィルム101と保護フィルム109,110とを貼合した後、水系接着剤中に含まれる水を除去するため、乾燥させる。乾燥炉の温度は、30℃〜90℃が好ましい。30℃未満であると偏光フィルム101と保護フィルム109,110との接着面が剥離しやすくなる傾向がある。90℃以上であると熱によって光学性能が劣化するおそれがある。乾燥時間は10〜1000秒とすることができ、特に生産性の観点からは、好ましくは60〜750秒、更に好ましくは150〜600秒である。
乾燥後はさらに、室温またはそれよりやや高い温度、たとえば、20〜45℃程度の温度で12〜600時間程度養生しても良い。養生のときの温度は、乾燥時に採用した温度よりも低く設定されるのが一般的である。
また偏光フィルム101と保護フィルム109,110を貼合する際の接着剤として、光硬化性接着剤を用いることもできる。光硬化性接着剤としては、たとえば、光硬化性エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤との混合物などを挙げることができる。
偏光フィルム101または保護フィルム109,110に接着剤を塗布する方法としては、従来公知の方法を用いることができる。たとえば、流延法、マイヤーバーコート法、グラビアコート法、カンマコーター法、ドクタープレート法、ダイコート法、ディップコート法、噴霧法などが挙げられる。流延法とは、被塗布物である偏光フィルム101または保護フィルム109,110を、概ね垂直方向、概ね水平方向、または両者の間の斜め方向に移動させながら、その表面に接着剤を流下して拡布させる方法である。
偏光フィルム101または保護フィルム109,110の表面に接着剤を塗布した後、偏光フィルム101および保護フィルム109,110を接着剤塗布面を介してニップロールなどで挟んで貼り合わせることにより接着される。また、偏光フィルム601と保護フィルム109,110とを重ね合わせた状態で偏光フィルム101と保護フィルム109,110との間に接着剤を滴下した後、この積層体をロール等で加圧して均一に押し広げる方法も好適に使用することができる。この場合、ロールの材質としては金属やゴム等を用いることが可能である。さらに、偏光フィルム101と保護フィルム109,110の間に接着剤を滴下した後、この積層体をロールとロールとの間に通し、加圧して押し広げる方法も好ましく採用される。この場合、これらロールは同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。上記ニップロール等を用いて貼り合わされた後の接着剤層の、乾燥または硬化前の厚さは、5μm以下かつ0.01μm以上であることが好ましい。
偏光フィルム101および/または保護フィルム109,110の接着表面には、接着性を向上させるために、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線照射処理、フレーム(火炎)処理、ケン化処理などの表面処理を適宜施してもよい。ケン化処理としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムのようなアルカリの水溶液に浸漬する方法が挙げられる。
接着剤として光硬化性樹脂を用いた場合は、偏光フィルム101と保護フィルム109,110とを接合後、活性エネルギー線を照射することによって光硬化性接着剤を硬化させる。活性エネルギー線の光源は特に限定されないが、波長400nm以下に発光分布を有する活性エネルギー線が好ましく、具体的には、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプなどが好ましく用いられる。
光硬化性接着剤への光照射強度は、光硬化性接着剤の組成によって適宜決定され、特に限定されないが、重合開始剤の活性化に有効な波長領域の照射強度が0.1〜6000mW/cm2であることが好ましい。照射強度が0.1mW/cm2以上である場合、反応時間が長くなりすぎず、6000mW/cm2以下である場合、光源から輻射される熱および光硬化性接着剤の硬化時の発熱によるエポキシ樹脂の黄変や偏光フィルムの劣化を生じるおそれが少ない。光硬化性接着剤への光照射時間は、硬化させる光硬化性接着剤に応じて適用されるものであって特に限定されないが、上記の照射強度と照射時間との積として表される積算光量が10〜10000mJ/cm2となるように設定されることが好ましい。光硬化性接着剤への積算光量が10mJ/cm2以上である場合、重合開始剤由来の活性種を十分量発生させて硬化反応をより確実に進行させることができ、10000mJ/cm2以下である場合、照射時間が長くなりすぎず、良好な生産性を維持できる。なお、活性エネルギー線照射後の接着剤層の厚みは、通常0.001〜5μm程度であり、好ましくは0.01μm以上でかつ2μm以下、さらに好ましくは0.01μm以上でかつ1μm以下である。
活性エネルギー線の照射によって光硬化性接着剤を硬化させる場合、偏光フィルム101の偏光度、透過率および色相、ならびに保護フィルム109,110の透明性など、偏光板の諸機能が低下しない条件で硬化を行うことが好ましい。
(2)粘着剤層
保護フィルム109,110と偏光フィルム101との貼合に用いられる粘着剤は、通常、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などをベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などの架橋剤を加えた組成物からなる。
保護フィルム109,110と偏光フィルム101との貼合に用いられる粘着剤は、通常、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、シリコーン系樹脂などをベースポリマーとし、そこに、イソシアネート化合物、エポキシ化合物、アジリジン化合物などの架橋剤を加えた組成物からなる。
粘着剤層の厚みは1〜40μmであることが好ましいが、加工性、耐久性の特性を損なわない範囲で、薄く塗るのが好ましく、より好ましくは3〜25μmである。3〜25μmであると良好な加工性を有し、かつ偏光フィルムの寸法変化を押さえる上でも好適な厚みである。粘着剤層が1μm未満であると粘着性が低下し、40μmを超えると粘着剤がはみ出すなどの不具合を生じ易くなる。
粘着剤により保護フィルム109,110を偏光フィルム101に貼合する方法においては、保護フィルム109,110面に粘着剤層を設けた後、偏光フィルム101に貼合してもよいし、偏光フィルム101の表面に粘着剤層を設けた後、ここに保護フィルム109,110を貼合してもよい。
粘着剤層を形成する方法は特に限定されるものではなく、保護フィルム109,110面、もしくは偏光フィルム101面に、上記したベースポリマーをはじめとする各成分を含む溶液を塗布し、乾燥して粘着剤層を形成した後、保護フィルム109,110と偏光フィルム101とを貼り合わせてもよいし、セパレータ上に粘着剤層を形成した後、保護フィルム109,110面もしくは偏光フィルム101面に転写して積層してもよい。また、粘着剤層を保護フィルム109,110もしくは偏光フィルム101面に形成する際には必要に応じて保護フィルム109,110もしくは偏光フィルム101面、または粘着剤層の片方若しくは両方に密着処理、たとえば、コロナ処理等を施してもよい。
(他の光学層)
以上のような構成の本実施形態の光拡散性偏光板は、実用に際して他の光学層を積層して用いることができる。また、上記保護フィルム109,110がこれらの光学層の機能を有していてもよい。他の光学層の例としては、ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルム、表面に凹凸形状を有する防眩機能付きフィルム、表面反射防止機能付きフィルム、表面に反射機能を有する反射フィルム、反射機能と透過機能とを併せ持つ半透過反射フィルム、視野角補償フィルムが挙げられる。
以上のような構成の本実施形態の光拡散性偏光板は、実用に際して他の光学層を積層して用いることができる。また、上記保護フィルム109,110がこれらの光学層の機能を有していてもよい。他の光学層の例としては、ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルム、表面に凹凸形状を有する防眩機能付きフィルム、表面反射防止機能付きフィルム、表面に反射機能を有する反射フィルム、反射機能と透過機能とを併せ持つ半透過反射フィルム、視野角補償フィルムが挙げられる。
ある種の偏光光を透過し、それと逆の性質を示す偏光光を反射する反射型偏光フィルムに相当する市販品としては、例えばDBEF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)、APF(3M社製、住友スリーエム(株)から入手可能)が挙げられる。視野角補償フィルムとしては基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルム、ポリカーボネート系樹脂からなる位相差フィルム、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムが挙げられる。基材表面に液晶性化合物が塗布され、配向されている光学補償フィルムに相当する市販品としては、WVフィルム(富士フィルム(株)製)、NHフィルム(新日本石油(株)製)、NRフィルム(新日本石油(株)製)などが挙げられる。また、環状ポリオレフィン系樹脂からなる位相差フィルムに相当する市販品としては、アートン(登録商標)フィルム(JSR(株)製)、エスシーナ(登録商標)(積水化学工業(株)製)、ゼオノア(登録商標)フィルム((株)オプテス製)などが挙げられる。これらの光学層は、好ましくは光拡散フィルム102の表面に配置される。拡散フィルム102の光拡散層106とこれら光学層とは、上述の保護フィルム109,110と偏光フィルム101の貼合において説明したのと同様の接着剤層または粘着剤層を介して、同様の方法により貼合することができる。
[第2の実施形態]
図7は、第2の実施形態の光拡散性偏光板を示す概略断面図である。図7において、光拡散性偏光板300は、偏光フィルム101を有し、偏光フィルム101の一方の面に、光拡散フィルム102が積層され、偏光フィルム101の他方の面には、下側保護フィルム109が積層されている。光拡散フィルム102は、基材フィルム105と、光拡散層106とからなり、基材フィルム105は、偏光フィルム101の直上に積層されるので、上側保護フィルムの機能も兼ねる。本実施形態において、基材フィルム105および下側保護フィルム109の少なくとも一方は、光拡散剤含有フィルムであり、基材フィルム105は好ましくは光拡散剤含有フィルムである。
図7は、第2の実施形態の光拡散性偏光板を示す概略断面図である。図7において、光拡散性偏光板300は、偏光フィルム101を有し、偏光フィルム101の一方の面に、光拡散フィルム102が積層され、偏光フィルム101の他方の面には、下側保護フィルム109が積層されている。光拡散フィルム102は、基材フィルム105と、光拡散層106とからなり、基材フィルム105は、偏光フィルム101の直上に積層されるので、上側保護フィルムの機能も兼ねる。本実施形態において、基材フィルム105および下側保護フィルム109の少なくとも一方は、光拡散剤含有フィルムであり、基材フィルム105は好ましくは光拡散剤含有フィルムである。
本実施形態の光拡散性偏光板300は、第1の実施形態の光拡散性偏光板100とは光拡散フィルム102の基材フィルム105が上側保護フィルムの役割を兼ねる点が異なるのみで、偏光フィルム101、下側保護フィルム109、光拡散フィルム102の詳細な構成は第1の実施形態で説明した通りであるので、同一の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
以上のような構成の光拡散性偏光板は、液晶表示装置の視認側の偏光板として好適に用いられ、典型的には光拡散フィルム102が偏光シート101より視認側に位置するように液晶表示装置に組み込まれる。
<液晶表示装置>
次に、本発明に係る液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、バックライト装置と、光拡散手段と、バックライト側偏光板と、液晶セルと、上記本発明の光拡散性偏光板とをこの順で備えるものである。図8は、本発明の液晶表示装置の好ましい一例を示す概略断面図である。図8の液晶表示装置400は、ノーマリーホワイトモードのTN方式の液晶表示装置であって、バックライト装置402、光拡散手段403、バックライト側偏光板404、一対の透明基板411a、411bの間に液晶層412が設けられてなる液晶セル401、および、視認側偏光板である本発明に係る光拡散性偏光板405がこの順で配置されてなる。バックライト側偏光板404と光拡散性偏光板405は、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置される。
次に、本発明に係る液晶表示装置について説明する。本発明の液晶表示装置は、バックライト装置と、光拡散手段と、バックライト側偏光板と、液晶セルと、上記本発明の光拡散性偏光板とをこの順で備えるものである。図8は、本発明の液晶表示装置の好ましい一例を示す概略断面図である。図8の液晶表示装置400は、ノーマリーホワイトモードのTN方式の液晶表示装置であって、バックライト装置402、光拡散手段403、バックライト側偏光板404、一対の透明基板411a、411bの間に液晶層412が設けられてなる液晶セル401、および、視認側偏光板である本発明に係る光拡散性偏光板405がこの順で配置されてなる。バックライト側偏光板404と光拡散性偏光板405は、それらの透過軸が直交ニコルの関係となるように配置される。
液晶表示装置を構成する際に、各部材を接着剤層または粘着剤層を用いて貼合する場合、粘着剤層または接着剤層は、上記において保護フィルム109,110面および偏光フィルム101を貼合するために用いられる粘着剤層または接着剤層として説明したものと同様のものを用いてることもできるし、上記のような粘着剤層にさらに光拡散剤を配合して光拡散性を有する粘着剤層を用いることもできる。たとえば、光拡散性偏光板405と液晶セル401とを貼合するに際して、光拡散性を有する粘着剤層を用いることができる。
バックライト装置402は、上面開口の直方体形状のケース421と、ケース421内に複数本並列配置された、線状光源としての冷陰極管422とを備える直下型のバックライト装置である。また、光拡散手段403は、バックライト装置402上に配置された光拡散板403aと、光拡散板403aの前面側(光拡散板403aとバックライト側偏光板404との間)に設けられた光偏向板(プリズムシート)403bとから構成される。
このような構成の液晶表示装置400において、バックライト装置402から放射された光は、光拡散手段403の光拡散板403aによって拡散された後、光偏向板403bによって液晶セル401の光入射面の法線方向に対する所定の指向性が付与される。この法線方向に対する指向性は従来の装置よりも高く設定される。そして、所定の指向性が付与された光は、バックライト側偏光板404によって偏光とされて液晶セル401に入射する。液晶セル401に入射した光は、液晶層412によって偏光状態が制御された後、液晶セル401から出射する。そして、液晶セル401から出射した光は、光拡散性偏光板405によって拡散される。
このように、本発明の液晶表示装置では、光拡散手段403における、液晶セル401に入射する光の法線方向への指向性を従来よりも高くする、すなわち液晶セル401への入射光を従来よりも集光されたものとし、これを光拡散性偏光板405によってさらに拡散させる。これによって、従来の装置に比べて色再現性など優れた画像品位が得られるようになる。
以下、本発明の液晶表示装置を構成する構成部材についてより詳細に説明する。
(液晶セル)
液晶セル401は、スペーサーにより所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板411a、411bと、この一対の透明基板411a、411bの間に液晶を封入してなる液晶層412を備える。一対の透明基板411a、411bには、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル401の表示方式は、上記の例ではTN方式であるが、IPS方式、VA方式などの表示方式も採用してもよい。
(液晶セル)
液晶セル401は、スペーサーにより所定距離を隔てて対向配置された一対の透明基板411a、411bと、この一対の透明基板411a、411bの間に液晶を封入してなる液晶層412を備える。一対の透明基板411a、411bには、それぞれ透明電極や配向膜が積層形成されており、透明電極間に表示データに基づいた電圧が印加されることによって液晶が配向する。液晶セル401の表示方式は、上記の例ではTN方式であるが、IPS方式、VA方式などの表示方式も採用してもよい。
(バックライト装置)
バックライト装置402は、上面開口の直方体形状のケース421と、ケース421内に複数本並列配置された、線状光源としての冷陰極管422とを備える。ケース421は、樹脂材料や金属材料から成形されてなり、冷陰極管422から放射された光をケース421内周面で反射させる観点から、少なくともケース421内周面は白色または銀色であることが望ましい。光源としては、冷陰極管の他、線状形状等の各種形状のLED等も使用できる。線状光源を用いる場合、配置する線状光源の本数に特に限定はないが、発光面の輝度ムラの抑制等の観点から、隣接する線状光源の中心間距離が15mmから150mmの範囲であることが好ましい。なお、本発明で使用するバックライト装置402は、図5に示す直下型のものに限定されるものではなく、導光板の側面に線状光源または点状光源を配置したサイドライト型、あるいは平面状光源型などの各種のものが使用できる。
バックライト装置402は、上面開口の直方体形状のケース421と、ケース421内に複数本並列配置された、線状光源としての冷陰極管422とを備える。ケース421は、樹脂材料や金属材料から成形されてなり、冷陰極管422から放射された光をケース421内周面で反射させる観点から、少なくともケース421内周面は白色または銀色であることが望ましい。光源としては、冷陰極管の他、線状形状等の各種形状のLED等も使用できる。線状光源を用いる場合、配置する線状光源の本数に特に限定はないが、発光面の輝度ムラの抑制等の観点から、隣接する線状光源の中心間距離が15mmから150mmの範囲であることが好ましい。なお、本発明で使用するバックライト装置402は、図5に示す直下型のものに限定されるものではなく、導光板の側面に線状光源または点状光源を配置したサイドライト型、あるいは平面状光源型などの各種のものが使用できる。
(光拡散手段)
図9および図10は、光拡散手段の好ましい一例を示す断面図である。光拡散手段403は、図8に示されるように、バックライト装置402上に配置された光拡散板403aと、光拡散板403aの前面側(光拡散板403aとバックライト側偏光板404との間)に設けられた光偏向板(プリズムシート)403bとから構成されることが好ましい。光拡散板403aは、たとえば、図9に示されるように、基材430に光拡散剤440が分散混合されてなるフィルムまたはシートであることができる。基材430としては、ポリカーボネート系樹脂、メタクリル系樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレンやポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用できる。
図9および図10は、光拡散手段の好ましい一例を示す断面図である。光拡散手段403は、図8に示されるように、バックライト装置402上に配置された光拡散板403aと、光拡散板403aの前面側(光拡散板403aとバックライト側偏光板404との間)に設けられた光偏向板(プリズムシート)403bとから構成されることが好ましい。光拡散板403aは、たとえば、図9に示されるように、基材430に光拡散剤440が分散混合されてなるフィルムまたはシートであることができる。基材430としては、ポリカーボネート系樹脂、メタクリル系樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、メタクリル酸−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレンやポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用できる。
また、基材430に混合分散させる光拡散剤440は、基材430となる材料とは屈折率が異なる材料からなる微粒子である限り特に制限されないが、たとえば、基材430となる材料とは異なる種類のアクリル系樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、有機シリコーン樹脂、アクリル−スチレン共重合体樹脂などからなる有機微粒子、および炭酸カルシウム、シリカ、酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、ガラスなどからなる無機微粒子が挙げられる。使用する光拡散剤440は、1種のみであってもよく、2種以上を併用してもよい。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも光拡散剤440として使用できる。光拡散剤440の重量平均粒径は0.5〜30μmの範囲が好ましい。また、光拡散剤440の形状は球形、偏平、板状、針状等であってよいが、好ましくは球形である。
一方、光偏向板(プリズムシート)403bは、光入射面側(バックライト装置402側)が平坦面で、光出射側の面(バックライト側偏光板404に対向する表面)に、断面が先細の多角形状、好ましくは三角形状の線状プリズム450が平行に複数形成されたものである。光偏向板403bの材料としては、たとえば、ポリカーボネート系樹脂、ABS樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。光偏向板403bの作製方法としては、通常の熱可塑性樹脂の成形法を用いることができ、たとえば、金型を用いた熱プレス成形や、押出成形などが挙げられる。光偏向板403bの厚さは、通常、0.1〜15mmであり、好ましくは0.5〜10mmである。
光拡散板403aと光偏向板403bとは一体に成形してもよいし、別々に作製した後接合してもよい。また、別々に作製し接合する場合、光拡散板403aと光偏向板403bとの間に空気層を介して接触させてもよい。また、光拡散板403aと光偏向板403bとは、離間して配置してもよい。
光拡散手段403は、図10に示すように、光偏向機能を奏する光偏向板403bに光拡散剤440を分散混合させて、光拡散機能を付与したものであってもよい。
図11は、光拡散手段に他の一例を示すものである。光拡散手段403は、図11に示すように、光拡散板403aの前面側に配置された2枚の光偏向板(プリズムシート)を有するものであってもよい。この場合、図10を参照して、光拡散板403aに近い側に配置される光偏向板403bは、その線状プリズム450の稜線451の方向がバックライト側偏光板404の透過軸方向と実質的に平行となるよう配置され、光偏向板403bの前面側に配置される光偏向板403b’は、その線状プリズム450’の稜線451’の方向が光拡散性偏光板405の透過軸方向と実質的に平行となるように配置されることが好ましい。このような構成により、液晶表示装置における正面方向の輝度をより向上させることができる。ただし、光偏向板403b’の線状プリズム450’の稜線451’の方向がバックライト側偏光板404の透過軸方向と実質的に平行となるよう配置し、光偏向板403bの線状プリズム450の稜線451の方向が光拡散性偏光板405の透過軸方向と実質的に平行となるように配置することも可能である。
図12は、光拡散手段について、液晶セルの光入射面の法線に対して70°方向の輝度値を測定する方法の一例である。光拡散手段403を通過した光の配光特性は、液晶セル401の光入射面の法線方向から70°傾いた方向の輝度値が、正面輝度値、すなわち、液晶セル401の光入射面の法線方向の輝度値に対して20%以下であり、かつ、光拡散手段403からの出射光は非平行光を含むものであることが好ましい。より好ましい配光特性は、液晶セル401の光入射面の法線に対して60°を超える光がないようにすることである。通常、図7に示すように、光拡散手段403の背面と、液晶セル401の光入射面とは平行に配置されるので、液晶セル401の光入射面の法線に対して70°方向の輝度値とは、たとえば、図11に示すように、光拡散手段403の長手方向をx方向とし、光拡散手段403の背面に平行な面をxy面としたときに、このxy面に対する法線であるz軸に対して70°方向の輝度値となり、好ましくは、xz面上においてz軸となす角が70°となる方向の輝度値である。このような配光特性とするには、たとえば、光偏向板403bの断面三角形状の線状プリズム450(および/または線状プリズム450’)の形状を調整すればよい。
線状プリズム450,450’の頂角θ(図9および図10参照)は、60〜120°の範囲が好ましく、より好ましくは90〜110°である。この三角形の形状は、等辺、不等辺は任意であるが、液晶セル401の法線方向(液晶表示装置の正面方向)に集光しようとする場合には二等辺三角形が好ましい。また、線状プリズムから構成されるプリズム面は、三角形の頂角に相対した底辺が互いに隣接するように順次配置され、複数の線状プリズムが互いにほぼ平行になるように配列した構造とするのが好ましい。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、線状プリズムの頂点および隣接する線状プリズムによって形成されるV字状溝は、曲線形状となっていてもよい。線状プリズムの稜線間の距離(図9および図10に示される距離d)は、通常、10μm〜500μmの範囲であり、好ましくは、30μm〜200μmの範囲である。
図12は、非平行光の定義を説明する図である。非平行光とは、図13に示すように、光拡散手段403の出射面における直径1cmの円内から出射された光を、該出射面の法線方向に1m離れた、該出射面に平行な観察面における投影像として観察したとき、その投影像の面内輝度分布の最小半値幅が30cm以上であるような出射特性を有する光である。
(バックライト側偏光板)
バックライト側偏光板404としては、通常は、偏光フィルムの片面または両面に保護フィルムを貼合したものを使用することができる。偏光フィルムおよび保護フィルムとしては、光拡散性偏光板について上述したものを用いることができる。
バックライト側偏光板404としては、通常は、偏光フィルムの片面または両面に保護フィルムを貼合したものを使用することができる。偏光フィルムおよび保護フィルムとしては、光拡散性偏光板について上述したものを用いることができる。
(位相差板)
図14は、本発明の液晶表示装置の他の好ましい一例を示す概略断面図である。本発明の液晶表示装置は、図14に示されるように、位相差板406を備えることができる。図14に示される液晶表示装置400’おいて位相差板406は、バックライト側偏光板404と液晶セル401との間に配置されている。この位相差板406は、液晶セル401の表面に対して垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル401で生じる位相差を補償するものである。これによって、より広い視野角が得られ、より優れた表示品位および色再現性が得られるようになる。位相差板406は、バックライト側偏光板404と液晶セル401の間、もしくは、光拡散性偏光板405と液晶セル401の間の一方、または、その両方に配置することができる。位相差板406は、バックライト側偏光板404の保護フィルム上に積層することもできるし、あるいは保護フィルムの機能を兼ねて、偏光フィルム上に直接積層することもできる。光拡散性偏光板405についても同様である。
図14は、本発明の液晶表示装置の他の好ましい一例を示す概略断面図である。本発明の液晶表示装置は、図14に示されるように、位相差板406を備えることができる。図14に示される液晶表示装置400’おいて位相差板406は、バックライト側偏光板404と液晶セル401との間に配置されている。この位相差板406は、液晶セル401の表面に対して垂直な方向に位相差がほぼゼロのものであり、真正面からは何ら光学的な作用を及ぼさず、斜めから見たときに位相差が発現し、液晶セル401で生じる位相差を補償するものである。これによって、より広い視野角が得られ、より優れた表示品位および色再現性が得られるようになる。位相差板406は、バックライト側偏光板404と液晶セル401の間、もしくは、光拡散性偏光板405と液晶セル401の間の一方、または、その両方に配置することができる。位相差板406は、バックライト側偏光板404の保護フィルム上に積層することもできるし、あるいは保護フィルムの機能を兼ねて、偏光フィルム上に直接積層することもできる。光拡散性偏光板405についても同様である。
位相差板406としては、たとえば、ポリカーボネート樹脂や環状オレフィン系重合体樹脂をフィルムにし、このフィルムをさらに二軸延伸したものや、液晶性モノマーをフィルムに塗布し、光重合反応によってその分子配列を固定化したもの等が挙げられる。位相差板406は、液晶の配列を光学的に補償するものであるから、液晶配列と逆の屈折率特性のものを用いる。具体的にはTNモードの液晶セルには、たとえば、「WVフィルム」(富士フイルム株式会社製)、STNモードの液晶表示セルには、たとえば、「LCフィルム」(新日本石油株式会社製)、IPSモードの液晶表示セルには、たとえば、二軸性位相差フィルム、VAモードの液晶表示セルには、たとえば、AプレートおよびCプレートを組み合わせた位相差板や二軸性位相差フィルム、πセルモードの液晶表示セルには、たとえば、「OCB用WVフィルム」(富士フイルム株式会社製)等が好適に使用できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の例における光拡散性偏光板の相対散乱光強度、ヘイズ、光拡散フィルムの光拡散層の厚さ、光拡散フィルムの曲げ強さ、光拡散剤含有フィルムのヘイズ、ならびに用いた光拡散剤の重量平均粒径の測定方法は次のとおりである。
(a)相対散乱光強度
光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散性偏光板を、光拡散フィルムとは反対側の面でガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて測定を行なった。測定用サンプルのガラス基板面側から、光拡散性偏光板の法線方向にHe−Neレーザの平行光(波長543.5nm)を入射し、光拡散層側の法線方向から40°傾いた方向A3に透過するレーザ光の強度L2を測定し、透過散乱光の強度L2を光源の光強度L1で除した値として相対散乱光強度L2/L1を算出した。測定には、横河電機株式会社製の「3292 03 オプティカルパワーセンサー」および同社製の「3292 オプティカルパワーメーター」を用いた。この測定を行なうに当たり、He−Neレーザを照射する光源は、上記ガラス基板から430mmの位置に配置した。受光器である上記パワーセンサーは、上記サンプルの光拡散層側の法線方向から40°傾いた方向A3に、レーザ光の出射点から280mmの位置に配置した。なお、上記光源の光強度L1の測定は、上記光源から710mm(=430mm+280mm)の位置に上記パワーセンサーを配置して行なった。
光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散性偏光板を、光拡散フィルムとは反対側の面でガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて測定を行なった。測定用サンプルのガラス基板面側から、光拡散性偏光板の法線方向にHe−Neレーザの平行光(波長543.5nm)を入射し、光拡散層側の法線方向から40°傾いた方向A3に透過するレーザ光の強度L2を測定し、透過散乱光の強度L2を光源の光強度L1で除した値として相対散乱光強度L2/L1を算出した。測定には、横河電機株式会社製の「3292 03 オプティカルパワーセンサー」および同社製の「3292 オプティカルパワーメーター」を用いた。この測定を行なうに当たり、He−Neレーザを照射する光源は、上記ガラス基板から430mmの位置に配置した。受光器である上記パワーセンサーは、上記サンプルの光拡散層側の法線方向から40°傾いた方向A3に、レーザ光の出射点から280mmの位置に配置した。なお、上記光源の光強度L1の測定は、上記光源から710mm(=430mm+280mm)の位置に上記パワーセンサーを配置して行なった。
(b)ヘイズ
光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散性偏光板を、光拡散フィルムとは反対側の面でガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて測定を行なった。全ヘイズおよび内部ヘイズの測定には、JIS K 7136に準拠したヘイズ透過率計(株式会社村上色彩技術研究所製のヘイズメーター「HM−150」)を用いた。光拡散剤含有フィルムについては、光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散剤含有フィルムをガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて上述した光拡散性偏光板と同様の方法により測定を行なった。
光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散性偏光板を、光拡散フィルムとは反対側の面でガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて測定を行なった。全ヘイズおよび内部ヘイズの測定には、JIS K 7136に準拠したヘイズ透過率計(株式会社村上色彩技術研究所製のヘイズメーター「HM−150」)を用いた。光拡散剤含有フィルムについては、光学的に透明な粘着剤を用いて、光拡散剤含有フィルムをガラス基板に貼合した測定用サンプルを用いて上述した光拡散性偏光板と同様の方法により測定を行なった。
(c)光拡散層の厚さ
光拡散フィルムの厚さをNIKON社製 DIGIMICRO MH−15(本体)およびZC−101(カウンター)を用いて測定し、基材シートの厚みを測定層厚から差し引くことにより光拡散層の厚さを測定した。
光拡散フィルムの厚さをNIKON社製 DIGIMICRO MH−15(本体)およびZC−101(カウンター)を用いて測定し、基材シートの厚みを測定層厚から差し引くことにより光拡散層の厚さを測定した。
(d)光拡散フィルムの曲げ強さ
光拡散フィルムの曲げ強さについて、JIS K5600に準拠したマンドレル試験機を用い、8mm径の金属棒を用いてマンドレル試験を実施した。このとき、塗膜(光拡散層)に割れや白化などの異常が見られたものを×評価、異常が見られなかったものを○評価とした。
光拡散フィルムの曲げ強さについて、JIS K5600に準拠したマンドレル試験機を用い、8mm径の金属棒を用いてマンドレル試験を実施した。このとき、塗膜(光拡散層)に割れや白化などの異常が見られたものを×評価、異常が見られなかったものを○評価とした。
(e)光拡散剤の重量平均粒径および粒径の標準偏差
コールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき、コールターマルチサイザー(ベックマンコールター社製)を用いて測定した。
コールター原理(細孔電気抵抗法)に基づき、コールターマルチサイザー(ベックマンコールター社製)を用いて測定した。
<光拡散フィルム>
[基材フィルムの作製]
(1)製造例1
メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル=96/4(重量比)の共重合体(屈折率1.49)70重量部にアクリルゴム粒子を30重量部含有させたアクリル系樹脂組成物、ならびにポリスチレンビーズ(屈折率1.59、重量平均粒子径6μm、標準偏差2.19μm)を、該アクリル系樹脂組成物100重量部に対してビーズが2.5重量部となるようにヘンシェルミキサーで混合した後、第1の押出機(スクリュー径65mm、一軸、ベント付き(東芝機械(株)製))にて溶融混練させ、フィードブロックに供給した。また、メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル=96/4(重量比)の共重合体(屈折率1.49)70重量部にアクリルゴム粒子を30重量部含有させたアクリル系樹脂組成物を第2の押出機(スクリュー径45mm、一軸、ベント付き(日立造船(株)製))にて溶融混練し、フィードブロックに供給した。第1の押出機からフィードブロックに供給される樹脂が光拡散層(中間層)となり、第2の押出機からフィードブロックに供給される樹脂が透明樹脂層(表層:両面)となるように、265℃で共押出成形を行ない、85℃に設定したロールユニットを介して、厚さ78μm(中間層28μm、表層15μm×2)の3層構造を持つ基材フィルムを作製した。得られた基材フィルムのヘイズは45%であった。
[基材フィルムの作製]
(1)製造例1
メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル=96/4(重量比)の共重合体(屈折率1.49)70重量部にアクリルゴム粒子を30重量部含有させたアクリル系樹脂組成物、ならびにポリスチレンビーズ(屈折率1.59、重量平均粒子径6μm、標準偏差2.19μm)を、該アクリル系樹脂組成物100重量部に対してビーズが2.5重量部となるようにヘンシェルミキサーで混合した後、第1の押出機(スクリュー径65mm、一軸、ベント付き(東芝機械(株)製))にて溶融混練させ、フィードブロックに供給した。また、メタクリル酸メチル/アクリル酸メチル=96/4(重量比)の共重合体(屈折率1.49)70重量部にアクリルゴム粒子を30重量部含有させたアクリル系樹脂組成物を第2の押出機(スクリュー径45mm、一軸、ベント付き(日立造船(株)製))にて溶融混練し、フィードブロックに供給した。第1の押出機からフィードブロックに供給される樹脂が光拡散層(中間層)となり、第2の押出機からフィードブロックに供給される樹脂が透明樹脂層(表層:両面)となるように、265℃で共押出成形を行ない、85℃に設定したロールユニットを介して、厚さ78μm(中間層28μm、表層15μm×2)の3層構造を持つ基材フィルムを作製した。得られた基材フィルムのヘイズは45%であった。
(2)製造例2
ポリスチレンビーズを含有しなかった点以外は、製造例1と同様にして厚さ78μm(中間層28μm、表層15μm×2)の3層構造を持つ基材フィルムを作製した。得られた基材フィルムのヘイズは0%であった。
ポリスチレンビーズを含有しなかった点以外は、製造例1と同様にして厚さ78μm(中間層28μm、表層15μm×2)の3層構造を持つ基材フィルムを作製した。得られた基材フィルムのヘイズは0%であった。
[鏡面金属製ロールの作製]
直径200mmの鉄ロール(JISによるSTKM13A)の表面に工業用クロムめっき加工を行ない、ついで表面を鏡面研磨して鏡面金属製ロールを作製した。得られた鏡面金属製ロールのクロムめっき面のビッカース硬度は1000であった。なお、ビッカース硬度は、超音波硬度計MIC10(Krautkramer社製)を用い、JIS Z 2244に準拠して測定した。
直径200mmの鉄ロール(JISによるSTKM13A)の表面に工業用クロムめっき加工を行ない、ついで表面を鏡面研磨して鏡面金属製ロールを作製した。得られた鏡面金属製ロールのクロムめっき面のビッカース硬度は1000であった。なお、ビッカース硬度は、超音波硬度計MIC10(Krautkramer社製)を用い、JIS Z 2244に準拠して測定した。
[光拡散フィルムの作製]
(1)製造例a
ペンタエリスリトールトリアクリレート60重量部、および多官能ウレタン化アクリレート(ヘキサメチレンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの反応生成物)40重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液に混合し、固形分濃度60重量%となるように調整して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。なお、該組成物からプロピレングリコールモノメチルエーテルを除去して紫外線硬化した後の硬化物の屈折率は1.53であった。
(1)製造例a
ペンタエリスリトールトリアクリレート60重量部、および多官能ウレタン化アクリレート(ヘキサメチレンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの反応生成物)40重量部をプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液に混合し、固形分濃度60重量%となるように調整して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。なお、該組成物からプロピレングリコールモノメチルエーテルを除去して紫外線硬化した後の硬化物の屈折率は1.53であった。
次に、上記紫外線硬化性樹脂組成物の固形分100重量部に対して、光拡散剤として重量平均粒径が7.2μm、標準偏差が0.52μm、屈折率1.59のポリスチレン系粒子を10重量部、および光重合開始剤である「ルシリン TPO」(BASF社製、化学名:2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド)を5重量部添加し、固形分率が60重量%になるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈して塗布液を調製した。
この塗布液を、上記製造例1で作製した基材フィルム上に塗布し、80℃に設定した乾燥機中で1分間乾燥させた。乾燥後の基材フィルムを、上記で作製した鏡面金属製ロールの鏡面に、紫外線硬化性樹脂組成物層がロール側となるようにゴムロールで押し付けて密着させた。この状態で基材フィルム側より、強度20mW/cm2の高圧水銀灯からの光をh線換算光量で300mJ/cm2となるように照射して、紫外線硬化性樹脂組成物層を硬化させ、平坦な表面を有する光拡散層と基材フィルムとからなる、光拡散フィルムを得た。硬化後の光拡散層の厚みは8μmであった。また、得られた光拡散フィルムについて上述の曲げ強さ試験を行なった。評価は○であった。
(2)製造例b
基材フィルムとして上記製造例2で作製した基材フィルムを用いた点以外は、製造例aと同様の材料、同様の方法で光拡散フィルムを得た。硬化後の光拡散層の厚みは8μmであった。また、得られた光拡散フィルムについて上述の曲げ強さ試験を行なった。評価は○であった。
基材フィルムとして上記製造例2で作製した基材フィルムを用いた点以外は、製造例aと同様の材料、同様の方法で光拡散フィルムを得た。硬化後の光拡散層の厚みは8μmであった。また、得られた光拡散フィルムについて上述の曲げ強さ試験を行なった。評価は○であった。
(3)製造例c
光拡散剤の配合量を紫外線硬化性樹脂組成物の固形分100重量部に対して35重量部とした点、基材フィルムとして上記製造例2で作製した基材フィルムを用いた点以外は、製造例aと同様の材料、同様の方法で光拡散フィルムを得た。硬化後の光拡散層の厚みは13μmであった。また、得られた光拡散フィルムについて上述の曲げ強さ試験を行なった。評価は×であった。
光拡散剤の配合量を紫外線硬化性樹脂組成物の固形分100重量部に対して35重量部とした点、基材フィルムとして上記製造例2で作製した基材フィルムを用いた点以外は、製造例aと同様の材料、同様の方法で光拡散フィルムを得た。硬化後の光拡散層の厚みは13μmであった。また、得られた光拡散フィルムについて上述の曲げ強さ試験を行なった。評価は×であった。
<偏光フィルム>
[作製]
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上のポリビニルアルコールからなる厚み75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が12/5/100の水溶液に56.5℃で浸漬した。引き続き、8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された偏光フィルムを得た。延伸は、主に、ヨウ素染色およびホウ酸処理の工程で行ない、トータル延伸倍率は5.3倍であった。
[作製]
平均重合度約2400、ケン化度99.9モル%以上のポリビニルアルコールからなる厚み75μmのポリビニルアルコールフィルムを、30℃の純水に浸漬した後、ヨウ素/ヨウ化カリウム/水の重量比が0.02/2/100の水溶液に30℃で浸漬した。その後、ヨウ化カリウム/ホウ酸/水の重量比が12/5/100の水溶液に56.5℃で浸漬した。引き続き、8℃の純水で洗浄した後、65℃で乾燥して、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着配向された偏光フィルムを得た。延伸は、主に、ヨウ素染色およびホウ酸処理の工程で行ない、トータル延伸倍率は5.3倍であった。
<光拡散性偏光板>
[作製]
(1)実施例1
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例aで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例aの光拡散フィルムがこの順で積層された実施例1の光拡散性偏光板を得た。
[作製]
(1)実施例1
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例aで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例aの光拡散フィルムがこの順で積層された実施例1の光拡散性偏光板を得た。
(2)実施例2
上記で得られた偏光フィルムの一方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに他方の面に製造例aで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、製造例aの光拡散フィルムがこの順で積層された実施例2の光拡散性偏光板を得た。
上記で得られた偏光フィルムの一方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに他方の面に製造例aで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、製造例aの光拡散フィルムがこの順で積層された実施例2の光拡散性偏光板を得た。
(3)比較例1
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例bで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例bの光拡散フィルムがこの順で積層された比較例1の光拡散性偏光板を得た。
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例bで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例bの光拡散フィルムがこの順で積層された比較例1の光拡散性偏光板を得た。
(4)比較例2
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例cで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例cの光拡散フィルムがこの順で積層された比較例1の光拡散性偏光板を得た。
上記で得られた偏光フィルムの両方の面に保護フィルムとしてノルボルネン系樹脂フィルム(日本ゼオン(株)の「ゼオノアフィルム」)を紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、さらに一方の保護フィルムの表面に製造例cで作製した光拡散フィルムの基材フィルム側を接着面として紫外線硬化型エポキシ系接着剤を介して貼合し、保護フィルム、偏光フィルム、保護フィルム、製造例cの光拡散フィルムがこの順で積層された比較例1の光拡散性偏光板を得た。
[光学特性の測定]
得られた光拡散性偏光板について、上述の方法により全ヘイズ、相対散乱光強度を測定した。表1に結果を示す。なお、得られた光拡散性偏光板の表面ヘイズは、いずれも実質的に0%であるため、その内部ヘイズは、実質的にその全ヘイズと同じ値になっている。
得られた光拡散性偏光板について、上述の方法により全ヘイズ、相対散乱光強度を測定した。表1に結果を示す。なお、得られた光拡散性偏光板の表面ヘイズは、いずれも実質的に0%であるため、その内部ヘイズは、実質的にその全ヘイズと同じ値になっている。
<液晶表示装置>
[作製]
得られた光拡散性偏光板を用いて液晶表示装置を作製し、正面コントラスト、視野角、モアレの程度および白ちゃけの程度に基づき画質を総合的に評価した。まず、IPSモードのPanasonic製32型液晶テレビ「VIERA TH−32LZ85」のバックライト装置上に、光拡散板を配置するとともに、頂角が95°である複数の線状プリズムが平行に配列されたプリズムフィルムを2枚使用し、これらを光拡散板とバックライト側偏光板との間に配置した。この際、一方のプリズムフィルム(バックライト装置寄りのプリズムフィルム)は、その線状プリズムの稜線の方向がバックライト側偏光板の透過軸に略平行となるように配置し、他方のプリズムフィルム(バックライト側偏光板寄りのプリズムフィルム)は、その線状プリズムの稜線の方向が後述する視認側偏光板(光拡散性偏光板)の透過軸に略平行となるように配置した。プリズムフィルムからの出射光は、法線方向に対して70°方向の輝度値が法線方向の輝度値の10%であった。また、視認側偏光板を剥がして、実施例1,2、比較例1,2の光拡散性偏光板を、バックライト側偏光板に対してクロスニコルとなるように貼合し、液晶表示装置を得た。
[作製]
得られた光拡散性偏光板を用いて液晶表示装置を作製し、正面コントラスト、視野角、モアレの程度および白ちゃけの程度に基づき画質を総合的に評価した。まず、IPSモードのPanasonic製32型液晶テレビ「VIERA TH−32LZ85」のバックライト装置上に、光拡散板を配置するとともに、頂角が95°である複数の線状プリズムが平行に配列されたプリズムフィルムを2枚使用し、これらを光拡散板とバックライト側偏光板との間に配置した。この際、一方のプリズムフィルム(バックライト装置寄りのプリズムフィルム)は、その線状プリズムの稜線の方向がバックライト側偏光板の透過軸に略平行となるように配置し、他方のプリズムフィルム(バックライト側偏光板寄りのプリズムフィルム)は、その線状プリズムの稜線の方向が後述する視認側偏光板(光拡散性偏光板)の透過軸に略平行となるように配置した。プリズムフィルムからの出射光は、法線方向に対して70°方向の輝度値が法線方向の輝度値の10%であった。また、視認側偏光板を剥がして、実施例1,2、比較例1,2の光拡散性偏光板を、バックライト側偏光板に対してクロスニコルとなるように貼合し、液晶表示装置を得た。
[評価]
上記のようにして得られた液晶表示装置の画質について、視野角、モアレの程度および白ちゃけの程度に基づき目視評価した。評価基準は次の通りである。評価結果を表1に示す。
◎:表示品位に異常が全く認められない。
○:表示品位に異常がほとんど認められない。
×:階調潰れ、反転、コントラスト低下、モアレ発生等表示品位に異常が認められる。
上記のようにして得られた液晶表示装置の画質について、視野角、モアレの程度および白ちゃけの程度に基づき目視評価した。評価基準は次の通りである。評価結果を表1に示す。
◎:表示品位に異常が全く認められない。
○:表示品位に異常がほとんど認められない。
×:階調潰れ、反転、コントラスト低下、モアレ発生等表示品位に異常が認められる。
実施例1,2で用いた光拡散フィルム(製造例a)は、比較例2で用いた光拡散フィルム(製造例c)と比較すると薄い。そして、表1に示されるように、実施例1,2に係る光拡散性偏光板を用いた液晶表示装置によると、良好な画質が得られる。光拡散性フィルムを厚くして光拡散性を強くした比較例2の光拡散性偏光板を用いた液晶表示装置においても同等の画質が得られるが、この場合光拡散フィルムが曲げに対して弱くなり、取り扱いが困難となる。したがって、本発明によると、良好な表示特性を示しつつ、偏光フィルムを薄くすることで、液晶表示装置の薄型化に寄与することができ、さらに機械的強度が強く取り扱いが容易となる。
100,300 光拡散性偏光板、101 偏光フィルム、102 光拡散フィルム、104a 光拡散剤、104b 透光性粘着剤、105 基材フィルム、106 光拡散層、106a 光拡散剤、106b 透光性樹脂、107 表面処理フィルム、108 透光性粘着剤層、109,110 保護フィルム、200,210,220 光拡散剤含有フィルム、203 透明樹脂層、204 光拡散層、204a 光拡散剤、204b バインダ樹脂、301 巻き出し装置、302 塗工装置、303 バックアップロール、304 乾燥機、305 鏡面金属製ロールまたはエンボス加工用金属製ロール、306 ニップロール、307 剥離ロール、308 紫外線照射装置、309 巻き取り装置、400,400’ 液晶表示装置、401 液晶セル、402 バックライト装置、403 光拡散手段、403a 光拡散板、403b,403b’ 光偏向板、404 バックライト側偏光板、406 位相差板、411a,411b 透明基板、412 液晶層、421 ケース、422 冷陰極管、430 基材、440 光拡散剤、450,450’ 線状プリズム、451,451’ 線状プリズムの稜線。
Claims (9)
- 基材フィルムおよび光拡散層が積層されてなる光拡散フィルムと、第1の保護フィルムと、偏光フィルムとを備え、
全ヘイズが20%以上85%以下であり、内部ヘイズが20%以上85%以下である、光拡散性偏光板であって、
前記第1の保護フィルムおよび前記基材フィルムの内、少なくとも一方は、光拡散剤を含みかつ全ヘイズが10%以上80%以下の光拡散剤含有フィルムである、光拡散性偏光板。 - 前記光拡散剤含有フィルムは、前記光拡散剤と、バインダ樹脂とからなり、前記光拡散剤と前記バインダ樹脂との屈折率の差が0.01〜0.2である、請求項1に記載の光拡散性偏光板。
- さらに第2の保護フィルムを備え、
前記第2の保護フィルム、前記偏光フィルム、前記第1の保護フィルム、前記光拡散フィルムがこの順で積層されてなる、請求項1または2に記載の光拡散性偏光板。 - 前記第1の保護フィルムと前記光拡散フィルムとが、粘着剤層または接着剤層を介して貼合されている、請求項1〜3のいずれかに記載の光拡散性偏光板。
- 前記光拡散性偏光板に入射して、前記偏光フィルム、前記光拡散フィルムの順に透過した後に出射する波長543.5nmのレーザ光について、前記光拡散性偏光板の法線方向に入射するレーザ光の強度L1に対して、前記法線方向から40°傾いた方向に出射するレーザ光の強度L2の比L2/L1が0.0002%以上0.01%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の光拡散性偏光板。
- バックライト装置、光拡散手段、バックライト側偏光板、液晶セル、請求項1〜5のいずれかに記載の光拡散性偏光板がこの順で配置されてなり、
前記光拡散性偏光板は、前記液晶セルに近い側から前記偏光フィルム、前記光拡散フィルムの順に位置するように配置される、液晶表示装置。 - 前記光拡散手段からの出射光は、前記光拡散手段の法線方向から70°の方向の輝度が、前記光拡散手段の法線方向の輝度に対して20%以下であり、かつ、非平行光を含む、請求項6に記載の液晶表示装置。
- 前記光拡散手段は、前記バックライト装置側から、光拡散板と、光偏向板とをこの順で備える、請求項6または7に記載の液晶表示装置。
- 前記液晶セルは、TN方式液晶セル、IPS方式液晶セルまたはVA方式液晶セルである、請求項6〜8のいずれかに記載の液晶表示装置。
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- 2010-06-24 JP JP2010144053A patent/JP2012008333A/ja active Pending
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- 2011-06-17 WO PCT/JP2011/063977 patent/WO2011162188A1/ja active Application Filing
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