JP2006267555A - 粘着剤付き偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶ディスプレイに装着した場合に従来よりも白抜けが低減できる粘着剤付き偏光板を提供し、さらにそれを用いて、白抜けが抑制された液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 液晶セル４０に貼り合わせて用いられ、偏光板１０と感圧接着剤層２０とを備える粘着層付き偏光板であって、少なくとも液晶セル４０に面する感圧接着剤層２０は、その厚みを１０μｍ以上２０μｍ未満とした、粘着剤付き偏光板３０が提供される。このように、厚みが１０μｍ以上２０μｍ未満の感圧接着剤層２０を介して、偏光板１０を液晶セル４０に貼り合わせることで、偏光板などのを構成する高分子フィルムの伸縮を抑え込み、液晶表示装置に実装した際の白抜けを有効に低減することができる。対角寸法１５インチ（約３８cm）以上、とりわけ１９インチ（約４８cm）以上の大型液晶セルに対して、有効である。

【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶ディスプレイに貼り合わせて用いられる粘着剤付き偏光板及びそれを用いた液晶表示装置に関するものである。本発明はまた、偏光板を液晶ディスプレイに装着したときの白抜けを抑制する方法にも関係している。

近年、消費電力が低く、低電圧で動作し、軽量でかつ薄型の液晶ディスプレイが、携帯電話、携帯情報端末、コンピュータ用のモニター、テレビなど、情報用表示デバイスとして急速に普及してきている。液晶技術の発展に伴い、さまざまなモードの液晶ディスプレイが提案されて、応答速度やコントラスト、狭視野角といった液晶ディスプレイの問題点が解消されつつある。しかしながら、かかる液晶ディスプレイには、従来から、周囲の環境やバックライト等の熱源の影響により、黒表示状態において「白抜け」と呼ばれる局所的な光漏れが生じてしまう問題があり、未だ解決されていない。

このような白抜けは、偏光板や位相差板など、液晶セルに貼り付けられている高分子延伸フィルムが、周囲の環境や局所的な熱によって伸縮することで引き起こされる。通常の液晶ディスプレイには、偏光板や位相差板といった高分子フィルムの延伸品が貼り合わされており、環境変化などによるフィルムの伸縮は少なからず起こってしまう。

このような白抜けを改善するために、種々の感圧接着剤（粘着剤とも呼ばれる）が用いられており、その考え方として２種類が挙げられる。

一つは、いわゆる弾性率の小さい（柔らかい）タイプの感圧接着剤であり、偏光板の収縮力に抵抗しないよう、自在に変形して応力の発生を防ぐタイプのものである。例えば、特開平 9-87593号公報（特許文献１）には、柔らかい感圧接着剤を使用することで偏光板の白抜けを軽減することが記載されている。このような柔らかいタイプの感圧接着剤は、偏光板などの収縮によって引きずられる過程で剥がれてしまうことがあるなど、耐久性に課題を抱えるものが多い。特に大型の液晶ディスプレイにおいては、偏光板の収縮量も大きくなることから、剥がれに対しては課題が多いと言える。

もう一つは、いわゆる弾性率の大きい（硬い）タイプの感圧接着剤であり、偏光板の収縮そのものを抑え込んで動けなくすることで、応力が発生する領域を最小限に押しとどめるタイプのものである。例えば、特開 2003-207637号公報（特許文献２）には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムからなる偏光フィルムの厚みを小さくし、その両面に保護フィルムを貼合して偏光板とすることで、比較的硬い感圧接着剤の使用が可能になることが記載されている。硬いタイプの感圧接着剤は、ガラスに対する剥離力が非常に強いものとなるため、液晶セルへのフィルム貼合後のリワーク作業、すなわち、液晶セルにフィルムを貼り付けた後、何らかの都合でそれを剥がす必要が生じた場合に、そのフィルムを剥がし、別のフィルムを貼り合わせる作業が困難になることが多い。

感圧接着剤以外の面からも、白抜け防止のために各種の提案がなされており、例えば、特開 2002-174729号公報（特許文献３）には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムからなる偏光フィルムの一方の面に非晶性ポリオレフィン系樹脂からなる保護フィルムを貼合し、他方の面に上記非晶性ポリオレフィン系樹脂とは異なる樹脂からなる保護フィルムを貼合することで、白抜けの抑制を図ることが記載されている。

特開平９−８７５９３号公報 特開２００３−２０７６３７号公報 特開２００２−１７４７２９号公報

本発明者は、液晶ディスプレイにおける前記した白抜けの発生を低減するために、鋭意研究を行ってきた。その結果、液晶セルに偏光板を貼り合わせるための感圧接着剤を所定の厚みに設定することで、液晶ディスプレイに実装した場合に、環境変化やバックライト等の熱源に影響されて発生しやすい白抜けが抑えられることを見出し、本発明に至った。

そこで、本発明の目的は、液晶ディスプレイに装着した場合に従来よりも白抜けが低減できる粘着剤付き偏光板を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、この粘着剤付き偏光板を用いて、白抜けが抑制された液晶表示装置を提供することにある。さらに本発明のもう一つの目的は、偏光板を液晶ディスプレイに装着したときの白抜けを抑制する方法を提供することにある。

本発明によれば、液晶ディスプレイを構成する液晶セルに貼り合わせて用いられ、偏光板と感圧接着剤層とを備える粘着剤付き偏光板であって、少なくとも液晶セルに面する感圧接着剤層は、その厚みが１０μｍ以上２０μｍ未満である、粘着剤付き偏光板が提供される。

また本発明によれば、上記の粘着剤付き偏光板が、厚み１０μｍ以上２０μｍ未満の感圧接着剤層側で液晶セルに貼り合わされている、液晶表示装置も提供される。

さらに本発明によれば、高分子フィルムで構成される偏光板を液晶セルに貼り合わせるにあたり、両者を接着する感圧接着剤層の膜厚を１０μｍ以上２０μｍ未満に設定し、高分子フィルムの伸縮を抑え込むことで、偏光板を液晶ディスプレイに装着したときの白抜けを抑制する方法も提供される。

本発明の粘着剤付き偏光板は、液晶セル側に面する感圧接着剤層を、１０μｍ以上２０μｍ未満とすることで、それを液晶ディスプレイに装着したときに、周囲の環境やバックライト等の熱源に影響されて生じやすい白抜けを効果的に低減することができ、良好な表示状態が得られる。また、感圧接着剤層が２０μｍ以上のものに比べて、液晶セルから剥離する際の剥離力が小さく、簡単に剥がすことができるため、これまで用いることが困難であった強固な（硬い）タイプの粘着剤を使用することが可能になるなどの利点がある。

以下、添付の図面も適宜参照しながら、本発明の実施の形態を詳しく説明する。

本発明では、図１に示すように、偏光板１０と感圧接着剤層２０とを配置して、粘着剤付き偏光板３０とされる。感圧接着剤層は、他の部材と貼り合わせる関係上、偏光板１０の両面に設けられることもあるが、本発明では、少なくとも液晶セルに面する側の感圧接着剤層２０の厚みを１０μｍ以上２０μｍ未満とする。

液晶セルに面する側の感圧接着剤層２０の膜厚を２０μｍ未満にする理由は、膜厚が小さいほど粘着剤の変形量が少なくなるので、偏光板などの高分子フィルムの収縮を押さえ込むことができるためである。現在市場に流通している粘着剤付き偏光板では、その感圧接着剤層の膜厚が２０μｍ以上、具体的には２５μｍとか３０μｍとかになっているが、その膜厚を２０μｍ未満とすることで、ガラスに対する剥離力が小さくなるため、これまでリワークが困難であった強固なタイプの粘着剤を用いた場合でも、リワークが可能となる利点がある。

しかし、膜厚をあまりに小さくしすぎると、粘着剤塗工時に発生する欠陥や混入する異物を隠せなくなるなど、表示不良の原因となる。また、一般にある閾値を超えて膜厚が小さくなると、膜厚のブレによりガラスに対する剥離力の変動が大きくなるため、目的とする剥離力を有する製品を安定的に得ることが難しくなる。さらに、膜厚を小さくしすぎると、ガラスに対する剥離力が小さくなりすぎて、耐久性に問題が生じる。これらの理由から、感圧接着剤層２０の厚みは１０μｍ以上とする。

偏光板１０は、通常用いられている、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムにヨウ素又は二色性有機染料からなる二色性色素が吸着配向した偏光子の片面又は両面に、トリアセチルセルロースやノルボルネン系樹脂のフィルムからなる保護層を配置したものであることもできるし、片面の保護層が位相差板で代用されているものであることもでき、また、これらのいずれかに感圧接着剤や水系の接着剤を介して位相差板がさらに貼り合わせてあるような、いわゆる複合偏光板であっても構わない。

偏光子に、又は偏光板の保護層に、位相差板が貼り合わされている、いわゆる複合偏光板を対象とする場合の形態を図２に示す。この図に示す如く、偏光板１０と位相差板１２が貼り合わされた状態の複合偏光板１５に、感圧接着剤層２０を形成し、粘着剤付き偏光板３０とすることもできる。この場合は、位相差板１２の外側に、液晶セルへ貼り合わせるための感圧接着剤層２０を設ける、換言すれば、感圧接着剤層２０と偏光板１０との間に位相差板１２が存在するようにするのが一般的である。位相差板と偏光子又は保護層との間が感圧接着剤を介して貼り合わされることもあるが、この場合、偏光板の液晶セルに面する側には、位相差板との間、及び位相差板の外側の少なくとも２個所に感圧接着剤層が存在することになる。このように、偏光板の液晶セルに面する側に複数の感圧接着剤層がある場合には、液晶セルに直接貼合される感圧接着剤層が、本発明で規定する１０μｍ以上２０μｍ未満の膜厚になっていればよい。

位相差板１２には、例えば、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セルロース系樹脂、ノルボルネンなどをモノマーとする環状ポリオレフィン系樹脂などの延伸フィルムが用いられる。なかでも、変性セルロース系樹脂や環状ポリオレフィン系樹脂など、光弾性係数の絶対値が５０×１０^-13cm²／dyne以下である樹脂の延伸フィルムが好ましい。また、セルロース系樹脂などの透明樹脂基板に、液晶性物質などからなる塗布層を設け、位相差を発現させたものでもよい。

感圧接着剤層２０を構成する感圧接着剤は、粘着剤とも呼ばれるもので、アクリル系ポリマーや、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルなどをベースポリマーとするものを用いることができる。なかでも、アクリル系感圧接着剤のように、光学的な透明性に優れ、適度の濡れ性や凝集力を保持し、基材との接着性にも優れ、さらには対候性や耐熱性などを有し、加熱や加湿の条件下で浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものを選択して用いることが好ましい。アクリル系感圧接着剤においては、メチル基やエチル基やブチル基等の炭素数が２０以下のアルキル基を有するアクリル酸のアルキルエステルと、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルなどからなる官能基含有アクリル系モノマーとを、ガラス転位温度が好ましくは２５℃以下、さらに好ましくは０℃以下となるように配合した、重量平均分子量が１０万以上のアクリル系共重合体が、ベースポリマーとして有用である。

偏光板への感圧接着剤層の形成は、例えば、トルエンや酢酸エチルなどの有機溶媒に感圧接着剤組成物を溶解又は分散させて１０〜４０重量％程度の濃度の塗液を調製し、これを偏光板又は複合偏光板上に直接塗工して感圧接着剤層を形成する方式や、予めプロテクトフィルム上に感圧接着剤層を形成しておき、それを偏光板又は複合偏光板上に貼着することで感圧接着剤層を形成する方式などにより、行うことができる。

本発明の粘着剤付き偏光板は、液晶ディスプレイに有利に適用される。液晶ディスプレイに本発明の粘着剤付き偏光板を装着するときの形態を図３に断面模式図で示す。この図に示すように、粘着剤付き偏光板３０における感圧接着剤層２０を液晶セル４０に貼り合わせて、液晶表示装置とされる。図３には、図１に示した形態の粘着剤付き偏光板を液晶セルに貼り合わせる状態を示しているが、もちろん、図２に示した複合偏光板に感圧接着剤層が形成された形態の粘着剤付き偏光板を液晶セルに貼り合わせることもでき、この場合も、図２における感圧接着剤層２０側で液晶セルに貼り合わされる。偏光板１０の一方の面側にある感圧接着剤層が１層だけの場合は、その層が、本発明に従って膜厚１０μｍ以上２０μｍ未満とされ、その感圧接着剤層で液晶セル４０に貼合される。一方、偏光板１０の液晶セル４０に貼り合わされる側に感圧接着剤層が複数層存在する場合は、先にも述べたとおり、それら複数の感圧接着剤層のうち、少なくとも液晶セルに直接貼合される感圧接着剤層が、１０μｍ以上２０μｍ未満の膜厚とされる。

液晶表示装置を構成する液晶セルは、特に限定されず、公知の各種方式のものを用いることができる。例えば、非電圧印加状態においては、セル中の液晶が基板に平行で約９０度捩れており、電圧印加によって液晶がセル基板にほぼ垂直な方向を向くようになり、その液晶層を通過する偏光を遮断又は透過して表示するもの（Twisted nematic mode：ＴＮモード）や、非電圧印加状態においては、セル中の液晶が基板に対して垂直に配向しており、電圧印加によって液晶の配向状態に変化を起こさせ、その液晶層を通過する光の偏光状態を変化させて表示するもの（Vertical alignment mode： ＶＡモード）、非電圧印加状態においては、セル中の液晶が基板に対して水平に配向しており、横方向の電圧印加によって液晶の配向方向に変化を起こさせ、その液晶層を通過する光の偏光状態を変化させて表示するもの（In-plane switching mode： ＩＰＳモード）などであることができる。

本発明では、液晶セルに貼り合わされる感圧接着剤層の膜厚を小さめに設定することにより、その感圧接着剤層の液晶セルへの接着力を比較的小さくしている。そのため、使用環境における温度変化やバックライト等の熱源により、偏光板をはじめとする高分子フィルムに伸縮が起こっても、それに伴う応力をある程度緩和することができ、したがって、かかる応力によりディスプレイ周辺に発生しやすい白抜けを効果的に防ぐことができる。特に大型の液晶ディスプレイにおいては、それを構成する高分子フィルムの伸縮量も大きくなることから、本発明は、大型の、例えば、対角寸法が１５インチ（約３８cm）以上、さらには１７インチ（約４３cm）以上、とりわけ１９インチ（約４８cm）以上の液晶ディスプレイに対して、特に有効である。

本発明に従い、液晶セルの一方の面に膜厚が１０μｍ以上２０μｍ未満の感圧接着剤層を介して偏光板を貼り合わせた場合、液晶セルのもう一方の面に配置する偏光板は、特に限定されないが、液晶セルの両面に、本発明に従って膜厚が１０μｍ以上２０μｍ未満の感圧接着剤層を介して偏光板を貼り合わせるのが、白抜けの抑制には一層効果的である。

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

実施例１
ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の片面にトリアセチルセルロース保護フィルムが貼合され、他面に変性セルロース系位相差板が貼合されている偏光板〔住友化学（株）製の“SR-N442A”〕の位相差板側に、アクリル系感圧接着剤〔リンテック（株）製の“P-0082”〕を１５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を、対角寸法が１７インチ（約４３cm）である市販のＶＡモード液晶セル（SAMSUNG 社製）のサイズに合わせてチップカットし、この液晶セルの上下に貼り合わせた。得られた液晶ディスプレイを８０℃の乾燥雰囲気下に８９時間晒した後、黒表示させた写真を図４に示す。

比較例１
実施例１で用いたのと同じ偏光板“SR-N442A”の位相差板側に、実施例１と同じアクリル系感圧接着剤“P-0082”を２５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を、実施例１で用いたのと同じＶＡモード液晶セルの上下に貼り合わせた。得られた液晶ディスプレイを８０℃の乾燥雰囲気下に８９時間晒した後、黒表示させた写真を図５に示す。

実施例１及び比較例１で用いた感圧接着剤“P-0082”は、白抜けが比較的起こりにくいものであるが、感圧接着剤層の厚みを２５μｍとした比較例１（図５）では、高温環境下に長時間晒された後、四隅にくっきりとした白抜けが現れた。これに対して、同じ種類の感圧接着剤であるが、その厚みを１５μｍとした実施例１（図４）では、高温環境下に長時間晒された後でも、比較例１に比べ、白抜けの程度が抑えられており、良好な表示状態を保っていた。

実施例２
実施例１で用いたのと同じ偏光板“SR-N442A”の位相差板側に、別のアクリル系感圧接着剤（リンテック（株）製の“P-3132”）を１５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を、実施例１で用いたのと同じＶＡモード液晶セルの上下に貼り合わせた。この液晶ディスプレイを８０℃の乾燥雰囲気下に８９時間晒した後、黒表示させた写真を図６に示す。

比較例２
実施例１で用いたのと同じ偏光板“SR-N442A”の位相差板側に、実施例２と同じアクリル系感圧接着剤“P-3132”を２５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を、実施例１で用いたのと同じＶＡモード液晶セルの上下に貼り合わせた。この液晶ディスプレイを８０℃の乾燥雰囲気下に８９時間晒した後、黒表示させた写真を図７に示す。

実施例２及び比較例２で用いた感圧接着剤“P-3132”は、白抜けが発生しやすいものであって、感圧接着剤の厚みを２５μｍとした比較例２（図７）では、高温環境下に長時間晒された後に、広い範囲に渡って白抜けが観察された。これに対して、同じ種類の感圧接着剤であるが、その厚みを１５μｍとした実施例２（図６）では、高温環境下に長時間晒された後でも、比較例２に比べ、白抜けの程度が抑えられていた。

実施例３
ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の片面にトリアセチルセルロース保護フィルムが貼合され、他面に変性セルロース系位相差板が貼合され、全体の厚みが１９６μｍの偏光板〔住友化学（株）製の“SR-N542A-SL6”〕の位相差板側に、アクリル系感圧接着剤
〔リンテック（株）製の“P-0082”〕を１５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を幅２５mmの短冊状にカットし、ソーダガラス板に貼り付け、５気圧、５０℃で２０分間の加圧熱処理を施し、次いで１日静置してから、オートグラフを用いて、 JIS K 6854-2（ISO 8510-2 に対応）に準ずる１８０度剥離試験（つかみ移動速度３００mm／分）を行った。このときの剥離力は１６.３Ｎ であり、後述する比較例３に示す同じ種類の感圧接着剤を２５μｍの厚みで設けた場合に比べ、剥離力が小さく、リワーク性がよいことが分かった。実際に、対角寸法１７インチ（約４３cm）のサンプルを、市販のＶＡモード液晶セル（SAMSUNG 社製）に貼合して、５気圧、５０℃で２０分間の加圧熱処理を施し、次いで１４日間静置してから、リワーク試験を行ったところ、簡単に剥離することができた。

比較例３
ポリビニルアルコール−ヨウ素系偏光子の両面にトリアセチルセルロース保護フィルムが貼合され、全体の厚みが１９６μｍの偏光板〔住友化学（株）製の“SR-W842A-SL6”〕の片面に、実施例３で用いたのと同じアクリル系感圧接着剤“P-0082”を２５μｍ厚で塗工し、粘着剤付き偏光板を得た。この粘着剤付き偏光板を幅２５mmの短冊状にカットし、ソーダガラス板に貼り付け、５気圧、５０℃で２０分間の加圧熱処理を施し、次いで１日静置してから、オートグラフを用いて実施例３と同様の１８０度剥離試験を行った。このときの剥離力は３１.１Ｎ と非常に大きく、リワーク性が悪いことが分かった。実際に、対角寸法１７インチ（約４３cm）のサンプルを、実施例３で用いたのと同じ市販のＶＡモード液晶セルに貼合して、５気圧、５０℃で２０分間の加圧熱処理を施し、次いで１４日間静置してから、リワーク試験を行ったところ、剥離するのが困難であった。

粘着剤付き偏光板の一構成例を示す断面模式図である。 粘着剤付き偏光板の別の構成例を示す断面模式図である。 粘着剤付き偏光板を液晶セルに装着する状態を示す断面模式図である。 実施例１で作製した液晶ディスプレイの白抜けを示す写真である。 比較例１で作製した液晶ディスプレイの白抜けを示す写真である。 実施例２で作製した液晶ディスプレイの白抜けを示す写真である。 比較例２で作製した液晶ディスプレイの白抜けを示す写真である。

符号の説明

１０……偏光板、
１２……位相差板、
１５……複合偏光板、
２０……感圧接着剤層、
３０……粘着剤付き偏光板、
４０……液晶セル。

Claims (5)

1. 液晶ディスプレイを構成する液晶セルに貼り合わせて用いられ、偏光板と感圧接着剤層とを備える粘着剤付き偏光板であって、少なくとも液晶セルに面する感圧接着剤層は、その厚みが１０μｍ以上２０μｍ未満であることを特徴とする、粘着剤付き偏光板。
2. 厚みが１０μｍ以上２０μｍ未満である感圧接着剤層と偏光板との間に位相差板が存在する、請求項１に記載の粘着剤付き偏光板。
3. 請求項１又は２に記載の粘着剤付き偏光板が、厚み１０μｍ以上２０μｍ未満の感圧接着剤層側で液晶セルに貼り合わされていることを特徴とする、液晶表示装置。
4. 液晶セルは、その対角寸法が１５インチ以上である、請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 高分子フィルムで構成される偏光板を液晶セルに貼り合わせるにあたり、両者を接着する感圧接着剤層の膜厚を１０μｍ以上２０μｍ未満に設定し、高分子フィルムの伸縮を抑え込むことを特徴とする、偏光板を液晶ディスプレイに装着したときの白抜けを抑制する方法。