WO2011004898A1

WO2011004898A1 - 光拡散フィルムおよびそれを含む液晶表示装置

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Publication number: WO2011004898A1
Application number: PCT/JP2010/061729
Authority: WO
Inventors: 羽場康弘; 山原基裕
Original assignee: 住友化学株式会社
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2011-01-13
Also published as: JP2011034070A; CN102472841A; TW201113560A; TWI507740B; KR20120038445A

Abstract

本発明は、基材フィルムと、透光性樹脂及び透光性樹脂中に分散された透光性微粒子からなり、表面が平坦な光拡散層とを有するシンチレーションが生じることなく正面コントラストが高く、且つ視野角の広い光拡散フィルムであって、上記透光性微粒子の平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ未満であり、上記透光性微粒子の含有量が上記透光性樹脂１００重量部に対して２５重量部以上６０重量部以下であり、上記透光性微粒子の屈折率が上記透光性樹脂の屈折率よりも大きく、上記透光性微粒子の屈折率と上記透光性樹脂の屈折率との差が０．０４以上０．２以下であり、上記光拡散層の厚さは上記透光性微粒子の平均粒径の１倍以上３倍以下である。また、該光拡散フィルムが装着されている液晶表示装置である。

Description

光拡散フィルムおよびそれを含む液晶表示装置

　本発明は光拡散フィルムおよびそれを含む液晶表示装置に関するものである。

　近年、液晶表示装置は、その用途展開が急速に進んでおり、携帯電話、パソコン用モニタ、テレビ、液晶プロジェクタなどに使われている。

　一般に、液晶表示装置は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モードなどの表示モードで液晶を動作させて、該液晶を通過する光を電気的に制御して明暗の違いを画面上に表すことで、文字や画像を表現する液晶表示装置である。

　液晶表示装置は、斜め方向から表示画面を見た場合に、コントラストの低下や階調表示で明るさが逆転する階調反転現象等による表示特性の悪化が生じるという視野角依存性の問題がある。

　上記問題点を解決するため、従来より、光拡散手段、例えば、光拡散層を設けて、視野角依存性の問題を改善する方法が提案されている。

　微粒子を含む樹脂を透明基材に塗工して硬化した高ヘイズの光拡散層を有する光拡散フィルムが視野角を広げるために使用される（例えば、ＪＰ２００７−９４３６９−ＡおよびＪＰ２０００−３５２６０７−Ａ）。しかし、このような光拡散フィルムでは光拡散性が強すぎるため、表示画像のコントラストが低下する。

　樹脂被膜層に微粒子を含有し、かつ樹脂被膜層の表面に微細凹凸を有する光拡散フィルムも知られている（例えば、ＪＰ２００８−１５２２６８−ＡおよびＪＰ２０００−１２１８０９−Ａ）。しかし、このような光拡散フィルムでは光拡散性が弱く、十分に視野角を広げることができない。

　本発明は、シンチレーションが生じることなく正面コントラストが高く、且つ視野角の広い光拡散フィルム、および、当該光拡散フィルムが装着されている表示装置を提供することを目的とする。

　本発明は、以下のものを含む。
［１］　基材フィルムと、透光性樹脂及び透光性樹脂中に分散された透光性微粒子からなり、表面が平坦な光拡散層とを有する光拡散フィルムであって、
　上記透光性微粒子の平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ未満であり、
　上記透光性微粒子の含有量が上記透光性樹脂１００重量部に対して２５重量部以上６０重量部以下であり、
　上記透光性微粒子の屈折率が上記透光性樹脂の屈折率よりも大きく、
　上記透光性微粒子の屈折率と上記透光性樹脂の屈折率との差が０．０４以上０．２以下であり、
　上記光拡散層の厚さは上記透光性微粒子の平均粒径の１倍以上３倍以下である光拡散フィルム。

［２］　全ヘイズが４０％以上７０％以下であり、内部ヘイズが４０％以上７０％以下であり、外部ヘイズが１％未満である［１］に記載の光拡散フィルム。

［３］　前記光拡散層の基材フィルムとは反対側に、さらに反射防止層を有する［１］または［２］に記載の光拡散フィルム。

［４］　バックライト装置と、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板と、光拡散フィルムとがこの順で配置され、第１偏光板と第２偏光板とは、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た液晶表示装置であって、前記光拡散フィルムが、［１］~［３］のいずれかに記載の光拡散フィルムである液晶表示装置。

［５］　前記光拡散フィルムにおける光拡散層が、基材フィルムよりも光出射側となるように配置されている［４］に記載の液晶表示装置。

［６］　前記光偏向手段は、光出射側に稜線を有する線状プリズム部を光出射面側に所定間隔で複数備えたプリズムフィルムを２枚有し、一方のプリズムフィルムは、その線状プリズム部の稜線の方向が第１偏光板の透過軸に対して実質的に平行となるように配置され、他方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第２偏光板の透過軸に対して実質的に平行となるように配置されている［４］または［５］に記載の液晶表示装置。

［７］　前記線状プリズム部の稜線に直交する垂直断面において、稜線に相当する頂点の頂角が９０~１１０°である［４］~［６］のいずれかに記載の液晶表示装置。

［８］　前記バックライト装置と前記光偏向手段との間に、さらに光拡散手段を有する［４］~［７］のいずれかに記載の液晶表示装置。

　なお、本発明において、透光性微粒子の平均粒径は、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）でもとめることができる重量平均粒径である。また、「光出射側」とは、光拡散フィルム等が液晶表示装置に設置された際に、バックライト等の光源から入射した光が出射される側（光源の反対側）であり、視認者に近い側である。反対に、バックライト等の光源から光が入射する側を「光入射側」ということがある。

　また、「第１偏光板の透過軸に対して実質的に平行」とは、第１偏光板の透過軸に平行である場合および本発明の効果を損なわない範囲で該透過軸に対して角度（例えば、１５°以下）を有している場合を包含する意味であり、平行である場合が最も好ましい。同様に、「第２偏光板の透過軸に対して実質的に平行」とは、第２偏光板の透過軸に平行である場合および本発明の効果を損なわない範囲で該透過軸に対して角度（例えば、１５°以下）を有している場合を包含する意味であり、平行である場合が最も好ましい。

本発明に係る光拡散フィルムの一例を示す概略図である。本発明に係る光拡散フィルムの他の例を示す概略図である。本発明の光拡散フィルムを用いた偏光板の一例を示す概略図である。本発明に係る液晶表示装置の一例を示す概略図である。プリズムフィルムと偏光板との配置例を示す概略図である。本発明に係る液晶表示装置の他の例を示す概略図である。

　以下、本発明に係る光拡散フィルムおよび液晶表示装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

　本発明に係る光拡散フィルムの一実施形態を、図１を用いて説明する。図１の光拡散フィルム７は、基材フィルム７１の一方面側に、透光性樹脂７２１及び透光性樹脂中に分散された透光性微粒子７２２からなり、表面が平坦な光拡散層７２が積層されてなる。

　ここで使用する透光性微粒子７２２は、平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ未満であり、透光性樹脂７２１への配合量が透光性樹脂１００重量部に対して２５重量部以上６０重量部以下である。透光性樹脂７２１の平均粒径および配合量を上記範囲とすることによって、正面コントラストの低下を招くことなく、優れた光拡散性が得られる。また高い透過画像鮮明度も得られる。透光性微粒子７２２の好ましい平均粒径は４~８μｍであり、好ましい配合量は３０~４０重量部である。

　本発明で使用する透光性微粒子７２２としては、上記の平均粒径と透光性を有するものであれば特に限定はなく従来公知のものが使用できる。その例は、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の有機微粒子、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、ガラス等の無機微粒子等を含む。これらの１種それぞれを単独で使用してもよく、他の１種類以上と混合して使用してもよい。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも使用できる。透光性微粒子の形状は、球状、偏平状、板状、針状等いずれであってもよいが、特に球状が望ましい。

　また、透光性微粒子７２２の屈折率は、透光性樹脂７２１の屈折率よりも大きく設定され、その差は０．０４以上０．２以下であり、０．０４~０．１５の範囲が好ましい。透光性微粒子７２２と透光性樹脂７２１との屈折率の差を上記範囲とすることによって、光拡散層７２に入射した光に対して、透光性微粒子７２２と透光性樹脂７２１との屈折率差による内部散乱を発現させることができ、シンチレーションの発生を抑制できる。

　本発明で使用する透光性樹脂７２１としては、透光性を有するものであれば特に限定はなく、例えば、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、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドなどが使用できる。このうち、可塑性樹脂についてはそのまま使用され、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等の硬化型樹脂については、硬化型樹脂を電離放射線、熱等により、金属アルコキシドについては、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合等により、それぞれ硬化物に変換後使用される。この中でも、高い硬度を有し、ディスプレイ表面に設ける光拡散フィルムに十分な耐傷性を付与する観点からは、電離放射線硬化型樹脂が好適に使用される。

　電離放射線硬化性樹脂の例は、多価アルコールのアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル等の多官能性のアクリレート、及び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から合成される多官能のウレタンアクリレートを含む。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。

　電離放射線硬化型樹脂のうち、紫外線硬化型樹脂を用いる場合、光重合開始剤を加える。光重合開始剤は、用いる樹脂にあったものを用いることが好ましい。光重合開始剤（ラジカル重合開始剤）としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等が用いられる。光重合開始剤の使用量は、樹脂１００質量部に対して、通常０．５~２０質量部である。好ましくは１~５質量部である。

　また、熱硬化型樹脂の例は、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、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及びシリコーン樹脂を含む。

　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、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が使用できる。

　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を例示することができ、加水分解、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が形成された硬化物とすることができる。

　透光性樹脂７２１として電離放射線硬化型樹脂を用いる場合は、例えば基材フィルム７１に、塗布、乾燥した後に紫外線や電子線等の電離放射線照射する必要がある。また、透光性樹脂７２１として熱硬化型樹脂、金属アルコキシド等を用いる場合は、例えば基材フィルム７１に、塗布、乾燥した後に加熱を要することがある。

　また、光拡散層７２の層厚は、透光性微粒子７２２の平均粒径に対して１倍以上３倍以下である。光拡散層７２の層厚が、透光性微粒子７２２の平均粒径の１倍より薄い場合、得られる光拡散フィルム７の質感が粗くなると共に、シンチレーションが生じやすくなり表示面の視認性が低下する。また、光拡散層７２の層厚が、透光性微粒子７２２の平均粒径の３倍より厚い場合、光拡散が強くなりすぎ、コントラストが低下するため、表示品位が低下する。

　光拡散層７２の層厚としては、通常、５~２５μｍが好ましい。光拡散層７２の層厚が５μｍより薄いと、ディスプレイ表面に設けられるだけの十分な耐擦傷性が得られないことがある一方、光拡散層７２の層厚が２５μｍより厚いと、作製された光拡散フィルム７のカールの度合いが大きくなってしまい、取り扱い性が悪くなることがある。

　本発明で使用する基材フィルム７１としては透光性のものであればよく、例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。その例は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂及びポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂を含む。

　本発明の光拡散フィルム７は例えば次のようにして作製できる。
　透光性微粒子７２２を分散させた、電離放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドなどの溶媒液（以下、樹脂液と記す場合がある。）を、基材フィルム７１上に塗布し、塗布膜厚を調整して透光性微粒子７２２が塗布膜表面に現れないようにして、平坦な表面を有する光拡散層７２を基材フィルム７１の表面に形成する。この場合、樹脂液中の透光性微粒子７２２の分散は等方分散であることが好ましい。尚、電離放射線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂が流動性を有する液状で、透光性微粒子７２２を等方分散可能である場合には、溶媒を添加することなく、樹脂をそのまま使用することもできる。また、平坦な表面を有する光拡散層７２を形成するためには、光拡散層７２の作製工程において、鏡面金型面を有するロールを用いて光拡散層７２に表面処理行う方法等を用いることができる。光拡散層７２の平坦の程度は外部ヘイズで表すことができ、好ましくは１％以下、より好ましくは０．５％以下である。
　前記樹脂液に用いられる溶媒の例は、エタノールなどのアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、メチルエチルケトンなどのケトン類、トルエンなどの炭化水素類及び塩化メチレンなどのアルキルハライド類を含む。

　基材フィルム７１については、塗工性の改良や光拡散層との接着性の改良などのために、樹脂液の塗布前に表面処理を施してもよい。表面処理の具体的方法としては、コロナ放電処理やグロー放電処理、酸処理、アルカリ処理、紫外線照射処理などが挙げられる。

　また、本発明の光拡散フィルム７を、後述する偏光板の支持フィルムとして使用する場合には（図３に図示）、基材フィルム７１と偏光子６１（図３に図示）とを効果的に接着させる観点から、基材フィルム７１を酸処理またはアルカリ処理によって親水化処理しておくのが好ましい。

　基材フィルム７１上に樹脂液を塗布する方法に限定はなく、例えば、グラビアコート法、マイクログラビアコート法、ロールコート法、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、ダイコート法などを用いることができる。

　基材フィルム７１上に直接または他の層を介して樹脂液を塗布した後、必要により加熱して溶媒を乾燥する。電離放射線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂、金属アルコキシド等を用いる場合には、さらに電離放射線および／または熱により塗膜を硬化させる。
　電離放射線種は、透光性樹脂７２１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、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容易に得られるという点で紫外線が好ましい。

　紫外線硬化型樹脂を光重合させる紫外線の光源としては、紫外線を発生する光源であれば何れも使用できる。例えば、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。このうち、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプを好ましく利用できる。

　また、電子線も同様に使用できる。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、絶縁コア変圧器型、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通常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。

　なお、本発明において電離放射線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などの硬化型樹脂を用いて光拡散フィルム７を連続的に製造するためには、ロール状に巻付けられた基材フィルム７１上を連続的に送り出す工程、透光性微粒子７２２を分散させた樹脂溶液を塗布・乾燥する工程、塗膜を硬化する工程、および、硬化した光拡散層７２が形成された光拡散フィルム７を巻き取る工程を有する製造方法を用いることが好ましい。

　本発明の光拡散フィルムの他の実施形態を図２に示す。図２に示す光拡散フィルム７は、透光性樹脂７２１中に透光性微粒子７２２を分散混合した光拡散層７２に、さらに透光性樹脂層７３を積層したものである。

　本発明の光拡散フィルムは、光拡散層の基材フィルムとは反対側面に、さらに反射防止層を有することが好ましい。反射防止層とは、ハードコート層を高屈折率化し、その上に低屈折率薄膜を設ける等、各層の屈折率や層厚を制御することで機能を付与される層であり、反射率を限りなく低くすることで、表示画面への外部の物の映りこみを防止することができる。

　次に、本発明の光拡散フィルムを用いた偏光板の一例を図３に示す。一般的な偏光板は、偏光子６１の両面に支持フィルム６２が貼り合わされた構造をしているが、図３に示す偏光板は、一方の支持フィルムとして本発明の光拡散フィルム７を用いたものであって、偏光機能と防眩（光拡散）機能とを有する多機能フィルムである。すなわち、偏光子６１の一方の面に支持フィルム６２が貼着され、他方の面に、光拡散層７２を基材フィルム７１上に形成した光拡散フィルム７が貼着されている。このような構成の偏光板を液晶表示装置に取り付ける場合、光拡散フィルム７が光出射側となるように液晶表示パネルのガラス基板等に貼着する。なお、基材フィルム７１と偏光子６１との接合は、接着剤層を介して貼り合わせてもよいが、接着剤層を介さずに直接接合するのが好ましい。

　次に、本発明に係る液晶表示装置について説明する。図４は、本発明に係る液晶表示装置の一例を示す概略図である。図４の液晶表示装置は、ノーマリホワイトモードのＴＮ方式の液晶表示装置であって、バックライト装置２、光拡散板３、光偏向手段としての２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂ、第１偏光板５、一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶層１２が設けられてなる液晶セル１、第２偏光板６、および、光拡散フィルム７がこの順で配置されてなる。

　図５に示すように、第１偏光板５と第２偏光板６とは、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ている。また、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂはそれぞれ、光入射側の面が平坦面であり、光出射側の面に線状プリズム部４１ａ，４１ｂが平行に複数形成されており、線状プリズム部４１ａ，４１ｂは光出射側に稜線４２ａ，４２ｂを有している。そして、プリズムフィルム４ａは、その線状プリズム部４１ａの稜線が第１偏光板５の透過軸方向と実質的に平行となるように配置され、プリズムフィルム４ｂは、その線状プリズム部４１ｂの稜線が第２偏光板６の透過軸方向と実質的に平行となるように配置されている。

　図５において、線状プリズム部４１ａ，４１ｂの稜線に直交する垂直断面での断面形状は三角形であり、その三角形の頂点のうち稜線に相当する頂点の頂角θは、９０°~１１０°の範囲であることが好ましい。また、この三角形は、各辺が等辺、不等辺のいずれのものであってもよく、正面方向（液晶表示装置の表示面の法線方向）に集光しようとする場合は、光出射側の二辺が等しい二等辺三角形であることが好ましい。

　上記プリズムフィルム４ａ，４ｂは、かかる二等辺三角形の断面を有する複数の線状プリズム部４１ａ，４２ａが、三角形の頂角θ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部４１ａ，４２ａの稜線４２ａ，４２ｂが互いにほぼ平行になるように配列された構造を有することが好ましい。この場合、集光能力が著しく減退しない限り、線状プリズム部４１ａ，４２ａの断面形状の三角形は、その各頂点が曲線形状等となっていてもよい。各頂点間の距離は、通常、１０μｍ~５００μｍの範囲であり、好ましくは、３０μｍ~２００μｍの範囲である。

　このような構成の液晶表示装置において、図４に示すように、バックライト装置２から放射された光は、光拡散板３によって拡散された後、プリズムフィルム４ａへ入射する。
第１偏光板５の透過軸方向に直交する垂直断面において、プリズムフィルム４ａの下面に対して斜めに入射した光は、正面方向に進路が変えられて出射する。次に、プリズムフィルム４ｂにおいて、第２偏光板６の透過軸方向に直交する垂直断面において、プリズムフィルム４ｂの下面に対して斜めに入射した光は、上記と同様に、正面方向に進路が変えられて出射する。したがって、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂを通過した光は、いずれの垂直断面においても正面方向に集光されたものとなり、正面方向の輝度が向上する。

　そして、正面方向に指向性が付与された光は、第１偏光板５によって円偏光から直線偏光とされて液晶セル１に入射する。液晶セル１に入射した光は、電場によって制御された液晶層１２の配向によって画素ごとに偏光面が制御されて液晶セル１から出射する。そして、液晶セル１から出射した光は第２偏光板６によって画像化され、光拡散フィルム７を通って表示面側に出射する。光拡散フィルムは、光拡散層が基材フィルムよりも光出射側になるように配置されている。

　このように、本発明の液晶表示装置では、２枚のプリズムフィルム４ａ，４ｂによって、液晶セル１に入射する光の正面方向への指向性が従来よりも高くなる。これによって、従来の装置に比べて正面方向の輝度が向上するようになる。また、前述の光拡散フィルム７を使用しているので、正面コントラストの低下を招くことなく、優れた光拡散性と高い透過画像鮮明度が得られる。

　以下、本発明の液晶表示装置の各部材について説明する。まず、本発明で使用する液晶セル１は、不図示のスペーサ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１１ａ，１１ｂと、この一対の透明基板１１ａ，１１ｂの間に液晶を封入されてなる液晶層１２とを備える。この図では図示していないが、一対の透明基板１１ａ，１１ｂ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１の表示方式はここではＴＮ方式であるが、ＩＰＳ方式、ＶＡ方式などの表示方式を採用しても構わない。

　バックライト装置２は、上面開口の直方体形状のケース２１と、ケース２１内に複数本並列配置された、線状光源としての冷陰極管２２とを備える。ケース２１は、樹脂材料や金属材料から成形されてなり、冷陰極管２２から放射された光をケース内周面で反射させる観点から、少なくともケース内周面は白色または銀色であるのが望ましい。光源としては、冷陰極管の他、熱陰極管、線状に配置されたＬＥＤなども使用できる。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１５~１５０ｍｍの範囲となるようにするのが好ましい。なお、本発明で使用するバックライト装置２は、図４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ド型、あるいは光源自体が平面状の平面光源型など従来公知のものを使用できる。

　光拡散板３は、基材に拡散剤が分散混合されてなり、その基材としては、ポリカーボネート、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、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、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリイミド等が使用できる。また、基材に混合分散させる拡散剤としては、基材となる材料と屈折率が異なる物質からなる微粒子であって、具体例には、基材の材料とは異なる種類のアクリル樹脂、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の有機微粒子、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、ガラス等の無機微粒子等が挙げられ、これらの中の１種をそれぞれ単独で、または他の１種類以上と混合して使用する。また、有機重合体のバルーンやガラス中空ビーズも拡散剤として使用できる。拡散剤の平均粒径は０．５~３０μｍの範囲が好適である。また、拡散剤の形状としては、球状のみならず偏平状、板状、針状等であってもよい。

　プリズムフィルム４ａ，４ｂは、光入射面側が平坦面で、光出射面側に、断面三角形状の線状プリズムが平行に複数形成されている。プリズムフィルム４ａ，４ｂの材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂や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・ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、あるいは、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などが挙げられる。プリズムフィルムの作製方法としては、異形押出法、プレス成形法、射出成形法、ロール転写法、レーザーアブレーション法、機械切削法、機械研削法、フォトポリマープロセス法などの公知の方法で製造することができる。これらの方法は、それぞれ単独で使用されてもよいし、あるいは２種以上の方法を組み合わせてもよい。また、これらプリズムシートに光拡散剤を分散してもよい。プリズムフィルム４ａ，４ｂの厚みとしては、通常は０．１~１５ｍｍであり、好ましくは０．５~１０ｍｍである。

　本発明で使用する第１偏光板５および第２偏光板６としては、通常は、偏光子の両面に支持フィルムを貼り合わせたものが使用される。偏光子の例は、ポリビニルアルコール系の樹脂、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、ポリエステル樹脂等の偏光子基板に、二色性染料またはヨウ素を吸着配向させたもの及び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を含む。特に、ポリビニルアルコール系樹脂の偏光子基板に二色性染料またはヨウ素を吸着配向させたものが偏光子として好適に使用される。
　偏光子の厚さに特に限定はないが、一般には偏光板の薄型化等を目的に、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０~５０μｍ、さらに好ましくは２５~３５μｍである。

　偏光子を支持・保護する支持フィルムとしては、低複屈折性で、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ポリマーからなるフィルムが好ましい。このようなフィルムの例は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などのセルロースアセテート系樹脂やアクリル系樹脂、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン系共重合体等のフッ素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド系樹脂等の樹脂をフィルム状に成形加工したものを含む。これらの中でも、偏光特性や耐久性などの点から、表面をアルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムやノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムが好ましく使用できる。ノルボルネン系熱可塑性樹脂フィルムは、フィルムが熱や湿熱からの良好なバリアーとなるので偏光板の耐久性が大幅に向上するとともに、吸湿率が少ないため寸法安定性が大幅に向上し、特に好適に使用できる。フィルム状への成形加工は、キャスティング法、カレンダー法、押出し法の従来公知の方法を用いることができる。支持フィルムの厚さに限定はないが、偏光板の薄型化等の観点から、通常は、５００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５~３００μｍ、さらに好ましくは５~１５０μｍである。

　図６に、本発明の液晶表示装置の他の実施形態を示す。図６の液晶表示装置が、図４の液晶表示装置と異なる点は、第１偏光板５と液晶セル１との間に位相差板８を配置した点である。この位相差板８は、液晶セル１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１で生じる位相差を補償しようというものである。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８は、第１偏光板５と液晶セル１との間および第２偏光板６と液晶セル１との間の一方または両方に配置することができる。

　位相差板８の例は、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、このフィルムを更に二軸延伸したものや、液晶性モノマーを光重合反応で分子配列を固定化したものを含む。位相差板８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モードの液晶表示セルには、例えば「ＷＶフィルム」（富士フィルム株式会社製）、ＳＴＮモードの液晶表示セルには、例えば「ＬＣフィルム」（新日本石油株式会社製）、ＩＰＳモードの液晶セルには、例えば二軸性位相差フィルム、ＶＡモードの液晶セルには、例えばＡプレートおよびＣ−プレートを組み合わせた位相差板、二軸性位相差フィルム、πセルモードの液晶セルには例えば「ＯＣＢ用ＷＶフィルム」（富士フィルム株式会社製）など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、本発明はこれらに限定されるものではない。

　実施例１
　（１）鏡面金型の作製
　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い、次いで金型の表面をこの鉄ロールを用いて鏡面研磨して鏡面金型を作製した。得られた金型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（以下の例においてもビッカース硬度の測定法は同じ）。

　（２）光拡散層と基材フィルムとからなる光拡散フィルムの調製
　ペンタエリスリトールトリアクリレート（６０質量部）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質量部）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質量％となるように調整して紫外線硬化性樹脂組成物を得た。尚、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質量部に対して、透光性微粒子として重量平均粒径が１２．０μｍのポリスチレン系粒子（積水化成品工業株式会社製　ＳＢＸ−１２）を３０質量部、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質量部添加し、固形分率が６０質量％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、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム（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（１）で作製した金型の鏡面に、紫外線硬化性樹脂組成物層が金型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／ｃｍ^２の高圧水銀灯からの光をｈ線換算光量で３００ｍＪ／ｃｍ^２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、図１に示す構造の光拡散フィルムを作製した。

　実施例２
　透光性微粒子として重量平均粒径が６．０μｍのポリスチレン系粒子（積水化成品工業株式会社製　ＳＢＸ−６）を３５質量部使用した以外は上記実施例１と同様にして光拡散フィルムを作製した。

　比較例１
　透光性微粒子として重量平均粒径が６．０μｍのポリスチレン系粒子（積水化成品工業株式会社製ＳＢＸ−６）を１０質量部使用した以外は上記実施例１と同様にして光拡散フィルムを作製した。

　比較例２
　透光性微粒子として重量平均粒径が６．０μｍのポリスチレン系粒子（積水化成品工業株式会社製ＳＢＸ−６）を８０質量部使用した以外は上記実施例１と同様にして光拡散フィルムを作製した。

　比較例３
　透光性微粒子として重量平均粒径が６．０μｍのスチレン−メタクリル酸メチル共重合系粒子（積水化成品工業株式会社製）を４０質量部使用した以外は上記実施例１と同様にして光拡散フィルムを作製した。

　［透光性微粒子の重量平均粒径］
　実施例１、２および比較例１~３で使用した透光性微粒子の重量平均粒径は、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）を用いて測定した。

　［光拡散層の膜厚］
　実施例１、２および比較例１~３で得られた光拡散フィルムの層厚を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、この層厚から基材厚み８０μｍを差し引くことによって光拡散層の膜厚を求めた。

　［ヘイズ値の測定］
　実施例１、２および比較例１~３で得られた光拡散フィルムについて、ヘイズ値を測定した。測定結果を表１に示す。なお、フィルム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、フィルムにより拡散されて透過した拡散光線透過率（Ｔｄ）との比から下記式（１）：
　ヘイズ（％）＝（Ｔｄ／Ｔｔ）×１００　　　　　（１）
によりヘイズ値を求める。ここで、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）との和である。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、ヘイズ透過率計（株式会社村上色彩技術研究所製　ＨＭ−１５０）を用いて測定した。

　サンプルの反りを防止するため、光学的に透明な粘着剤を用いて第２光拡散層が表面となるようにガラス基板に貼合し、その状態で全ヘイズを測定した。

　内部ヘイズの測定は、フィルム表面にヘイズがほぼ０のトリアセチルセルロースフィルムをグリセリンで貼り付けて、フィルム外側の影響を消去することにより、全ヘイズの測定と同様にして行った。

　外部ヘイズは、上記全ヘイズおよび内部ヘイズの測定値から下式により求めた。
　外部ヘイズ（％）＝全ヘイズ（％）−内部ヘイズ（％）

　［液晶表示装置での評価］
　ＩＰＳモードの３２型液晶テレビ「ＶＩＥＲＡ　ＴＨ−３２ＬＺ８５」（パナソニック株式会社製）のバックライト装置に、正面方向（表示面の法線方向）に対して７０°方向の輝度値が１０％である光拡散板と、稜線に直交する垂直断面における稜線に相当する頂点の頂角が９５°である線状プリズム部を有するプリズムフィルムを２枚使用し、一方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第１偏光板の透過軸に略平行となるように配置され、他方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第２偏光板の透過軸に略平行となるように配置した。そして、液晶セルの光出射面側の偏光板を剥がして、沃素系通常偏光板「ＴＲＷ８４２ＡＰ７」（住友化学株式会社製）をクロスニコルとなるように貼合し、その上に、実施例１、２および比較例１~３で作製した光拡散フィルムを貼合して、液晶表示装置を作製した。

　作製した液晶表示装置について、（株）トプコン製の輝度計”ＢＭ５Ａ”型を用いて正面コントラストの測定を行った。また、視野角（液晶表示装置の正面方向とのなす角度）が４０°、５０°および６０°である方向から見た表示品位の評価を行った。実施例１、２、比較例１~３のそれぞれの光拡散フィルムを用いた液晶表示装置についての正面コントラストの測定結果を表２に、視野角の評価結果を表３に示す。

　表２、３に示されるように、実施例１および実施例２の光拡散フィルムを用いた液晶表示装置の正面コントラストは、比較例１および比較例３と比べてもあまり低下せず、ほぼ同等と言えるレベルを維持しつつ、いずれも６０°以上の広い視野角を有していた。

　これに対して、比較例１では、光拡散層中の透光性粒子の配合量が少ないため、光拡散性が弱く、正面コントラストは高いものの、視野角が狭い。また、比較例２では、光拡散層中の透光性粒子の配合量が多すぎるため、光拡散性が強すぎて、視野角は広いものの、正面コントラストが大きく低下している。比較例３では、光拡散層に用いた透光性樹脂と透光性粒子の屈折率差が小さいため、光拡散性が弱く、正面コントラストは高いものの、視野角が狭くなっている。

　本発明の光拡散フィルムを含む液晶表示装置は、シンチレーションをほとんど生じることなく、正面コントラストが高く視野角も広い。

　１：液晶セル、１１ａ，１１ｂ　透明基板、
　１２：液晶層、
　２：バックライト装置、
　２１：ケース、
　２２：冷陰極管、
　３：光拡散板（光拡散手段）、
　４ａ，４ｂ：プリズムフィルム（光偏向手段）、
　４１ａ，４１ｂ：線状プリズム部、
　４２ａ，４２ｂ：稜線、
　５：第１偏光板、
　６：第２偏光板、
　７：光拡散フィルム、
　７１：基材フィルム、
　７２：光拡散層、
　７２１：透光性樹脂、
　７２２：透光性微粒子、
　７３：透光性樹脂層、
　８：位相差板

Claims

　基材フィルムと、透光性樹脂及び透光性樹脂中に分散された透光性微粒子からなり、表面が平坦な光拡散層とを有する光拡散フィルムであって、
　前記透光性微粒子の平均粒径が０．５μｍ以上２０μｍ未満であり、
　前記透光性微粒子の含有量が前記透光性樹脂１００重量部に対して２５重量部以上６０重量部以下であり、
　前記透光性微粒子の屈折率が前記透光性樹脂の屈折率よりも大きく、
　前記透光性微粒子の屈折率と前記透光性樹脂の屈折率との差が０．０４以上０．２以下であり、
　前記光拡散層の厚さは前記透光性微粒子の平均粒径の１倍以上３倍以下である光拡散フィルム。
　全ヘイズが４０％以上７０％以下であり、内部ヘイズが４０％以上７０％以下であり、外部ヘイズが１％未満である請求の範囲１に記載の光拡散フィルム。
　前記光拡散層の基材フィルムとは反対側に、さらに反射防止層を有する請求の範囲１または２に記載の光拡散フィルム。
　バックライト装置と、光偏向手段と、第１偏光板と、一対の基板の間に液晶層が設けられてなる液晶セルと、第２偏光板と、光拡散フィルムとがこの順で配置され、第１偏光板と第２偏光板とは、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た液晶表示装置であって、
　前記光拡散フィルムが、請求の範囲１~３のいずれかに記載の光拡散フィルムである液晶表示装置。
　前記光拡散フィルムにおける光拡散層が、基材フィルムよりも光出射側となるように配置されている請求の範囲４に記載の液晶表示装置。
　前記光偏向手段は、光出射側に稜線を有する線状プリズム部を光出射側に所定間隔で複数備えたプリズムフィルムを２枚有し、
　一方のプリズムフィルムは、その線状プリズム部の稜線の方向が前記第１偏光板の透過軸に対して実質的に平行となるように配置され、他方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第２偏光板の透過軸に対して実質的に平行となるように配置されている請求の範囲４または５に記載の液晶表示装置。
　前記線状プリズム部の稜線に直交する垂直断面において、稜線に相当する頂点の頂角が９０~１１０°である請求の範囲４~６のいずれかに記載の液晶表示装置。
　前記バックライト装置と前記光偏向手段との間に、さらに光拡散手段を有する請求の範囲４~７のいずれかに記載の液晶表示装置。