JP3752013B2 - 拡散板、積層偏光板、楕円偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、液晶セルの視野角拡大に好適な拡散板、並びにそれを用いた積層偏光板、楕円偏光板及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＴＮ型やＳＴＮ型やＴＦＴ型などの種々のタイプの液晶表示装置が、その軽量薄型性や低消費電力性等に着目されてパソコンやワープロなどの種々のディスプレイ装置に多用されているが、視野角の狭いことが指摘され、ルミスティによる屈折方式（第５回ファインプロセステクノロジー・ジャパン'９５、セミナー要録 Ｐ２）からなる視野角拡大技術が提案されている。しかしながら、この方式では、カラーフィルター等との干渉でモアレ縞が発生して視認性を低下させる問題点があった。
【０００３】
一方、ブラックマトリクススクリーンによる拡散方式（ＳＩＤ'９５ ＤＩＧＥＳＴ Ｐ７９３）からなる視野角拡大技術も提案されている。しかしながら、この方式では、その形成に高度な微細加工技術を要して製造効率に乏しく、また開口率の制約で透過光効率に乏しい問題点があった。
【０００４】
前記の拡散方式では、バックライト等の上に配置するマット処理などによる拡散板の使用が考えられるが、かかる拡散板を液晶表示装置の表面に適用すると視野角は拡大するものの、表面での反射光が散乱光となって磨ガラスの如く表面が白濁し、表示の文字や像が呆けて、正面輝度の低下も著しい問題を惹起する。
【０００５】
【発明の技術的課題】
本発明は、カラーフィルター等との干渉によるモアレ縞を発生せず、かつ開口率の制約が少なくて透過光効率に優れると共に、表面での白濁や表示呆けや正面輝度の低下を伴わずに液晶表示装置の視野角を拡大することができて、製造も容易な拡散板を得ることを課題とする。
【０００６】
【課題の解決手段】
本発明は、複屈折性を示すプラスチックフィルムの１枚からなり、そのフィルムが片面又は両面に微細な凹凸からなる拡散面を有すると共に、板面内における最大屈折率をｎx、その最大屈折率方向に直交する方向の屈折率をｎy、フィルム厚方向の屈折率をｎzとしたとき、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で表されるＮzの絶対値が、０＜Ｎz≦１．１を満足し、複屈折に基づいて光を拡散することを特徴とする拡散板を提供するものである。
【０００７】
【発明の効果】
上記構成の拡散板は、複屈折に基づいて光の拡散効果を示すと共に、微細凹凸の拡散面に基づいて全方位に光を拡散する。またカラーフィルター等との干渉によるモアレ縞を発生せず、かつ開口率の制約が少なくて透過光効率に優れると共に、拡散面上に偏光板等を配置した被覆構造にて表面での白濁や表示呆けや正面輝度の低下を抑制しつつ液晶表示装置の視野角を拡大でき、その製造も容易である。さらに０＜Ｎ_z≦１．１の条件を満足することで拡散面上に偏光板を配置した場合の偏光干渉による着色現象を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施形態】
本発明の拡散板は、複屈折性を示すプラスチックフィルムの１枚からなり、そのフィルムが片面又は両面に微細な凹凸からなる拡散面を有すると共に、板面内における最大屈折率をｎx、その最大屈折率方向に直交する方向の屈折率をｎy、フィルム厚方向の屈折率をｎzとしたとき、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で表されるＮzの絶対値が、０＜Ｎz≦１．１を満足し、複屈折に基づいて光を拡散するものである。その例を図１に示した。１が拡散板で、１１がプラスチックフィルム、１２が拡散面、１３が接着層である。
【０００９】
プラスチックフィルムとしては、前記のＮz範囲を満足するものが用いられ、その１枚にて本発明の拡散板は形成される。従ってプラスチックフィルムとしては、例えばｎx＞ｎy≧ｎzやｎx＞ｎz＞ｎyやｎz＞ｎx＞ｎy等の種々の複屈折特性を示すものを用いうる。
【００１０】
（削除）
【００１１】
上記のＮ_z範囲は、複屈折による拡散効果を発揮させつつ、拡散面上に偏光板を配置した場合に偏光干渉による着色現象が生じることを防止するための条件である。すなわち液晶セル上に複屈折板を介して偏光板を配置した場合に偏光干渉により着色現象が生じやすく、上記のＮ_z範囲はそれを防止するための条件であり、その場合には通例、拡散板のｎ_x方向と偏光板の吸収軸とが平行又は直交関係となるように配置される。
【００１２】
また上記のＮ_z範囲は、ＳＴＮ型液晶セルの複屈折による彩色を補償して無彩色化しつつ、拡散効果を発揮させる条件でもある。その場合には、拡散板のｎ_x方向と偏光板の吸収軸とは任意な配置状態にあってよい。さらに上記のＮ_z範囲は、ＴＦＴ型液晶セルにおいて複屈折による視野角拡大と拡散による視野角拡大の効果を発揮させるための条件でもある。
【００１３】
本発明において用いうるプラスチックフィルムは、例えば樹脂フィルムの一軸や二軸等による延伸フィルムなどとして得ることができる。ちなみにＮ_z＝１の延伸フィルムは、理想的な一軸延伸処理にて得ることができる。
【００１４】
樹脂フィルムとしては、適宜な透明フィルムを用いることができ、特に限定はない。光透過率が８０％以上の透明性に優れる樹脂フィルムが好ましく用いうる。就中、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリアリレート、ポリアミドなどからなる樹脂フィルムが好ましい。
【００１５】
樹脂フィルムは、例えばキャスティング法や押出法等の適宜な方式で形成したものであってよい。キャスティング法等の溶液製膜法が厚さムラや配向歪ムラ等の少ない樹脂フィルムを得る点より好ましい。樹脂フィルムの厚さは、目的とする位相差などにより適宜に決定しうるが、一般には１０〜５００μm、就中２０〜２００μmとされる。樹脂フィルムの延伸処理は、適宜な方式で行いうる。
【００１６】
本発明においては、片面又は両面に微細な凹凸からなる拡散面を有するプラスチックフィルムの１枚が用いられる。微細な凹凸からなる拡散面は、全方位への光拡散を目的とし、これによりプラスチックフィルムが指向性を示す場合にもその指向性を緩和して拡散方向を拡大することができる。従って、複屈折による拡散に指向性をもたせて正面輝度を向上させつつ、拡散面による正面輝度の低下を抑制し、かつ前記の指向性により全方位への拡散性に乏しい点を拡散面にて補償でき、視野角を拡大することができる。
【００１７】
プラスチックフィルムにおける微細凹凸の拡散面の形成は、例えば微粒子含有の樹脂コートを設ける方式、エンボスロール等によるマット処理方式、ガラス転移温度以下で過剰応力により延伸処理する方式、ナイフエッジや櫛等を撫付処理する方式などの適宜な方式で行うことができる。その場合、凹凸を回折格子状に一方向のみに有する拡散面とする方式などにより透過光に指向性を持たせてもよい。
【００１８】
形成する拡散面の凹凸の程度は、拡散による視野角拡大効果や輝度低下抑制のバランスなどの点より、曇り度（ヘイズ）に基づいて１０〜９０％、就中１５〜７０％が好ましい。なお前記した拡散面を形成する樹脂コート層に含有させる微粒子には、例えば平均粒径が０．５〜５μmのシリカやアルミナ、チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウムや酸化アンチモン等の無機系微粒子、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系微粒子などの透明樹脂層中で透明性を示す適宜なものを用いうる。
【００１９】
またコート用の樹脂としては、透明性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性などに優れるものが好ましく用いられる。その例としては、ポリエステル系樹脂やポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂やポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂やポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂やアセテート系樹脂、あるいはアクリル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外線硬化型樹脂などがあげられる。
【００２０】
本発明の拡散板は、上記したように液晶表示装置等に好ましく用いうるが、その際、液晶表示装置が偏光板を伴う場合には偏光板との積層体として用いることもできる。その積層偏光板の例を図２に示した。１が拡散板、２が接着層、３が偏光板である。図例では、拡散板１の外側に液晶セル等に接着するための接着層２１も有している。
【００２１】
偏光板としては、偏光機能を有する適宜なものを用いうるが一般には偏光フィルムからなるものが用いられる。その偏光フィルムについては特に限定はなく、その例としては、ポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムやセルロース系フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ素及び／又は二色性染料を吸着させて延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フィルムなどがあげられる。偏光フィルムの厚さは通例５〜８０μmであるが、これに限定されない。
【００２２】
なお偏光板は、偏光フィルムそのものであってもよいし、偏光フィルムの片側又は両側に透明保護層を設けたものであってもよい。透明保護層の形成には、例えば上記の拡散面形成用の樹脂コート層で例示した樹脂などの適宜なものを用いうる。
【００２３】
本発明の拡散板は、例えばＳＴＮ型液晶表示装置におけるが如き位相差フィルムからなる光学補償板との積層体として液晶表示装置の形成に用いることもできる。その場合にも視野角を拡大することができる。かかる積層体は、拡散板と光学補償板とを積層したものであってもよいし、図３に例示の如く上記した積層偏光板と光学補償板とを積層した楕円偏光板であってもよい。４がその位相差フィルムからなる光学補償板である。なお楕円偏光板では、偏光板と拡散板の間に光学補償板が位置してもよい。
【００２４】
光学補償板用の位相差フィルムとしては、上記した拡散板形成用のプラスチックからなるフィルムの一軸や二軸等による延伸処理物などがあげられる。光学補償板は、位相差フィルムの単層物や重畳物などとして形成することができる。
【００２５】
上記において、プラスチックフィルムの重畳や拡散板と偏光板又は光学補償板の積層、液晶セルと拡散板等の接着など、本発明の構成部品の接着には適宜な接着剤を用いうるが、就中、光学特性の維持性などの点より応力緩和性に優れる、特に緩和弾性率が２×１０⁵〜１×１０⁷dyne／cm²の粘着層を介した接着方式が好ましい。かかる緩和弾性率の粘着層によれば、加熱や加湿条件下での剥離を防止しつつ、各構成部品の線膨張係数の相違により発生する応力を緩和して、光弾性変形等による光学特性の変化を抑制することができる。
【００２６】
前記の粘着層の形成には、例えばアクリル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やゴム系などの適宜な粘着剤を用いることができる。就中、光学的透明性や粘着特性、耐候性などの点よりアクリル系粘着剤が好ましい。前記の緩和弾性率は、粘弾性スペクトロメータ（１０Ｈｚ）による２３℃での測定値に基づく。
【００２７】
なお上記した拡散板や偏光板、光学補償板や接着層などには、必要に応じて例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより紫外線吸収能をもたせることもできる。
【００２８】
本発明の拡散板を用いての液晶表示装置の形成は、拡散板の拡散面が最表面に位置しない構造とする点を除いて従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルや偏光板、光学補償板や照明システム等の必要な構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、その場合に本発明においては、当該拡散面が最表面に位置しないように液晶セルの少なくとも片側に拡散板を設ける点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。
【００２９】
従って、液晶セルの片側又は両側に偏光板を配置したものや、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどからなる、ＴＮ型やＳＴＮ型やＴＦＴ型などの種々のタイプの適宜な液晶表示装置を形成することができる。
【００３０】
前記した拡散板の拡散面を液晶表示装置の最表面に位置させない構造は、反射面による表面の白濁や画像呆け等の防止を目的とする。かかる構造は例えば、図２等に例示の如く反射面１２の上に偏光板３等の他の光学素子を接着するなどして反射面を被覆する方式などにより達成することができる。なお反射面による正面輝度の低下の抑制は、例えば拡散板に正面方向への透過が優位となる指向性をもたせる方式などにより行うことができる。
【００３１】
偏光板を用いる液晶表示装置の場合における本発明の拡散板の好ましい配置位置は、図４や図５に例示した如く液晶セル５と偏光板３、特に視認側の偏光板との間である。これにより、拡散面での表面反射による白濁や表示呆けを抑制し、かつ視野角を拡大させて視認性に優れるものとすることができる。なお図４において、６はバックライトシステムである。図４や図５に例示の如き偏光板３や光学補償板４を配置する場合には、図２や図３に例示した積層偏光板や楕円偏光板などとしたものを用いることもできる。
【００３２】
一方、図６に例示の如く、拡散板の拡散面が表面に位置する場合には、拡散板１の上面に防眩層７又は反射防止層を設けることが好ましい。防眩層や反射防止層は、上記した拡散板の形成方式に準じてより微細な表面凹凸構造を形成する方式や反射防止膜を形成する方式などの適宜な方式で形成することができる。防眩層と反射防止層は、それらを併設した防眩反射防止層として設けることもできる。また防眩層や反射防止層は、それを別体のプラスチックフィルムに付設したシートなどとして拡散板の上面に施与することもできるし、拡散板の上面に直接施与することもできる。
【００３３】
上記において液晶表示装置の形成部品は、接着層を介し積層一体化されていてもよいし、接着層なしに重置き状態にあってもよい。また液晶表示装置の形成に際しては、保護層等の適宜な光学層を適宜な位置に配置することができる。なお図５に例示の如く光学補償用の位相差フィルム４の配置は、液晶セル５の少なくとも片側、特に視認側の偏光板３よりも液晶セル側が好ましい。その場合、拡散板と位相差フィルムのいずれが偏光板側にあってもよい。
【００３４】
【実施例】
実施例１
厚さ１００μmのポリカーボネートフィルムを周速の異なる２本のロール間（１６０℃）に導入して１．３倍に一軸延伸し、ｎ_x：１．５８７６、ｎ_y：１．５８３７、ｎ_z：１．５８３７、Ｎ_z：１．０の延伸フィルムを得、その表面にアクリル樹脂１００重量部と平均粒径５μmのシリカ１５重量部との含有液を塗工して拡散面を形成し、拡散板を得た。
【００３５】
前記の拡散板と偏光フィルム（日東電工社製、ＮＰＦ−ＥＧ１２２５ＤＵ、以下同じ）と位相差フィルム（日東電工社製、ＮＲＦ−Ｒ４３０）を用いてそれらをアクリル系粘着層を介しＳＴＮ型液晶セルの片側に接着して視認側を図５に示した構造とし、セルの背面にもアクリル系粘着層を用いて位相差フィルムを介し偏光フィルムを接着して液晶表示装置を得た。
【００３６】
実施例２
両面に熱収縮性フィルムを接着した厚さ１００μmのポリカーボネートフィルムを周速の異なる２本のロール間（１５５℃）に導入して１．１倍に一軸延伸したのち熱収縮性フィルムを剥離して、ｎ_x：１．５８７０、ｎ_y：１．５８３７、ｎ_z：１．５８５０、Ｎ_z：０．５の延伸フィルムを得、その表面に実施例１に準じ拡散面を形成して拡散板を得た。
【００３７】
前記の拡散板と偏光フィルムを用いてそれらをアクリル系粘着層を介しＳＴＮ型液晶セルの片側に接着して視認側を図４に示した構造とし、セルの背面にもアクリル系粘着層を用いて拡散板を介し偏光フィルムを接着して液晶表示装置を得た。
【００３８】
比較例１
ｎ_x：１．６７２３、ｎ_y：１．６４７２、ｎ_z：１．４９９０、Ｎ_z：６．９の二軸延伸ポリエステルフィルム（厚さ１００μm）に実施例１に準じ拡散面を設けて拡散板を得、それを用いて液晶表示装置を得た。
【００３９】
比較例２
図７に示した如く比較例１の拡散板８と、実施例１の偏光フィルム３と位相差フィルム４をアクリル系粘着層を介しＳＴＮ型液晶セルの片側に接着して液晶表示装置を得た。
【００４０】
評価試験
実施例、比較例で得た液晶表示装置について、視野角の拡大効果と表示品位を調べた。なお視野角については、比較例２の場合を基準（３）として５を最高に５段階評価した。
【００４１】
前記の結果を次表に示した。

【図面の簡単な説明】
【図１】 拡散板例の断面図
【図２】 積層偏光板例の断面図
【図３】 楕円偏光板例の断面図
【図４】 液晶表示装置例の断面図
【図５】 他の液晶表示装置例の断面図
【図６】 さらに他の液晶表示装置例の断面図
【図７】 比較例２で形成した液晶表示装置の断面図
【符号の説明】
１：拡散板
１１：プラスチックフィルム
１２：拡散面
２，１３，２１：接着層
３：偏光板
４：光学補償板（位相差フィルム）
５：液晶セル
７：防眩層

Claims (8)

1. 複屈折性を示すプラスチックフィルムの１枚からなり、そのフィルムが片面又は両面に微細な凹凸からなる拡散面を有すると共に、板面内における最大屈折率をｎx、その最大屈折率方向に直交する方向の屈折率をｎy、フィルム厚方向の屈折率をｎzとしたとき、式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で表されるＮzの絶対値が、０＜Ｎz≦１．１を満足し、複屈折に基づいて光を拡散することを特徴とする拡散板。
2. 請求項１において、拡散面に基づく曇り度が１５〜７０％であり、防眩層又は反射防止層の一方又は双方を有する拡散板。
3. 請求項１又は２に記載の拡散板と偏光板との粘着層を介した積層体からなることを特徴とする積層偏光板。
4. 請求項３において粘着層が２×１０⁵〜１×１０⁷dyne／cm²の緩和弾性率を有するものである積層偏光板。
5. 請求項１又は２に記載の拡散板と偏光板と位相差フィルムとの粘着層を介した積層体からなることを特徴とする楕円偏光板。
6. 液晶セルの少なくとも片側に、請求項１又は２に記載の拡散板を有することを特徴とする液晶表示装置。
7. 液晶セルの少なくとも片側に、請求項１又は２に記載の拡散板を介して偏光板を有することを特徴とする液晶表示装置。
8. 液晶セルの少なくとも片側に、請求項１又は２に記載の拡散板と偏光板と位相差フィルムを有することを特徴とする液晶表示装置。

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