JP2007118486A - 光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リワークの作業効率を改善できるとともに、リワークにおける表示パネルへの負荷を軽減することが可能な光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】表示パネルの外面に配置される光学フィルムであって、自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部１１と、本体部１１を表示パネルの外面に貼り合わせるための粘着層１２と、を備え、粘着層１２の粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置に関する。

液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの平面表示装置において、これらを構成する表示パネルの外面に各種光学フィルムを配置することがある。特に、液晶表示装置においては、光学フィルムとして偏光フィルムは不可欠であり、液晶表示パネルの表示モードに合わせて偏光軸が設定される。

このような光学フィルムは、比較的高い粘着力の粘着層を用いて表示パネルの外面に貼り合わせられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２３１６９号公報

上述した表示装置において、光学フィルムの外観不良などにより貼り替えが必要となった場合（リワーク）、高い粘着力の粘着層を用いていると、光学フィルムの剥離作業が捗らず、作業効率の悪化を招く。また、表示装置の薄型化及び大型化に伴い、表示パネルを構成する支持基板（例えばガラス基板）の厚みも薄型か且つ大型化しており、光学フィルムの剥離作業によって大きな負荷がかかりやすく、表示品位の低下をもたらし、さらには表示パネルの破損を招くおそれもある。

そこで、この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、リワークの作業効率を改善できるとともに、リワークにおける表示パネルへの負荷を軽減することが可能な光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置を提供することにある。

この発明の第１の態様による光学フィルムは、
表示パネルの外面に配置される光学フィルムであって、
自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
前記本体部を表示パネルの外面に貼り合わせるための粘着層と、を備え、
前記粘着層の粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする。

この発明の第２の態様による表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の表示画素を備えた表示パネルと、
前記表示パネルの外面に配置された光学フィルムと、
前記光学フィルムを前記表示パネルの外面に貼り合わせるための粘着層と、を備え、
前記粘着層の粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする。

この発明の第３の態様による光学フィルムは、
表示パネルの外面に配置される光学フィルムであって、
自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
前記本体部において表示パネルに貼り合わせられる面とは反対側の面に積層され、前記本体部を保護する保護フィルムと、を備え、
前記保護フィルムの粘着力が０．１（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする。

この発明の第４の態様による表示装置は、
マトリクス状に配置された複数の表示画素を備えた表示パネルと、
前記表示パネルの外面に配置された光学フィルムと、を備え、
前記光学フィルムは、自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
前記本体部において前記表示パネルに貼り合わせられる面とは反対側の面に積層され、前記本体部を保護する保護フィルムと、を備え、
前記保護フィルムの粘着力が０．１（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする。

この発明によれば、リワークの作業効率を改善できるとともに、リワークにおける表示パネルへの負荷を軽減することが可能な光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る光学フィルム及びこの光学フィルムを備えた表示装置について図面を参照して説明する。この実施の形態においては、表示装置として液晶表示装置を例に挙げて説明するが、他の表示装置であってもよいことは言うまでもない。

図１及び図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶表示パネル２を備えている。この液晶表示パネル２は、一対の基板すなわちアレイ基板３及び対向基板４と、一対の基板間に光変調層として保持された液晶層ＬＱと、によって構成されている。液晶表示パネル２は、画像を表示する有効表示部８を有している。この有効表示部８は、マトリクス状に配置された複数の表示画素ＰＸによって構成されている。

アレイ基板３は、走査線Ｓｃと信号線Ｓｇとの交差部近傍において表示画素ＰＸ毎に配置された薄膜トランジスタなどのスイッチング素子ＳＷ、スイッチング素子ＳＷに接続された画素電極ＰＥなどを備えている。対向基板４は、対向電極ＣＥなどを備えている。透過型の液晶表示パネル２においては、画素電極ＰＥ及び対向電極ＣＥは、ともに光透過性を有する導電材料によって形成されている。なお、反射型の液晶表示パネル２においては、対向電極ＣＥは、光透過性を有する導電材料によって形成され、画素電極ＰＥは、少なくとも一部に光反射性を有する導電部材によって形成された反射電極を含んでいる。これらのアレイ基板３及び対向基板４は、画素電極ＰＥと対向電極ＣＥとを対向させた状態で配設され、これらの間にギャップを形成する。液晶層ＬＱは、アレイ基板３と対向基板４とのギャップに封止された液晶組成物によって形成されている。

カラー表示タイプの液晶表示装置では、液晶表示パネル２は、複数種類の表示画素、例えば赤（Ｒ）を表示する赤色画素、緑（Ｇ）を表示する緑色画素、青（Ｂ）を表示する青色画素を有している。すなわち、赤色画素は、赤色の主波長の光を透過する赤色カラーフィルタを備えている。緑色画素は、緑色の主波長の光を透過する緑色カラーフィルタを備えている。青色画素は、青色の主波長の光を透過する青色カラーフィルタを備えている。これらカラーフィルタは、アレイ基板３または対向基板４の主面に配置される。

図２に示した液晶表示装置１は、透過型の液晶表示パネル２を備えており、液晶表示パネル２の背面に面光源装置ＢＬを備えている。

また、液晶表示パネル２の外面には各種光学フィルムが配置されている。図２に示した例では、透過型の液晶表示パネル２に対応して、その外面すなわちアレイ基板３の外面及び対向基板４の外面に、それぞれ光学フィルムとして偏光フィルムＰＬが配置されている。なお、反射型の液晶表示パネル２に対しては、必ずしもアレイ基板３の外面及び対向基板４の外面にそれぞれ偏光フィルムＰＬを配置する必要はなく、少なくとも対向基板４の外面に配置すればよい。このような偏光フィルムＰＬは、液晶層ＬＱの特性に対応した方位に偏光軸が設定されるように配置されている。

偏光フィルムＰＬは、図３に示すように、本体部１１と、この本体部１１を液晶表示パネル２の外面に貼り合わせるための粘着層１２と、を備えている。さらに、偏光フィルムＰＬは、本体部１１の表面（すなわち液晶表示パネル２に貼り合わせられる面とは反対側の面）に積層されるとともに本体部１１を保護する保護フィルム１３と、粘着層１２を保護する離形フィルム１４と、を備えている。

本体部１１は、光学フィルムにおいて自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する部分に相当し、偏光フィルムＰＬにおいては自身を通過する光のうち１方位の振動成分を他の方位より高い透過率で透過する機能を有している。この本体部１１は、主に偏光子として機能するとともにポリビニルアルコール（ＰＶＡ）によって形成された偏光子層１１Ａ、及び、この偏光子層１１Ａをその両側から挟持するとともにトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）によって形成された一対の支持層１１Ｂによって構成されている。

ところで、液晶表示装置の薄型化及び大型化への要求に伴い、液晶表示パネル２やこれに貼り合わせられる偏光フィルムＰＬへの薄型化及び大型化が要望されている。このような要望に応じるため、偏光フィルムＰＬを液晶表示パネル２に貼り合わせるための粘着層１２の剥離特性の見直しが必須となってきた。例えば、偏光フィルムＰＬの外観不良などにて貼り替えが必要となったとき、従来のように比較的高い粘着力の粘着層を用いていると、液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを通常の剥離速度（３〜６ｍ／分）にて剥離する際、偏光フィルムＰＬを剥離しにくく、剥離作業に手間取るばかりでなく、偏光フィルムＰＬの剥離に伴って液晶表示パネル２に大きな負荷がかかり、表示品位の低下、さらには、液晶表示パネル２の破損を招くことがある。

また、昨今、表示装置を構成する部材自身の特徴を鑑みた設計開発が要求され、特に、外部ストレスに対する品位安定性が注目され始めている。表示装置として露出する表面に配置された光学フィルムは、特に、外部ストレスに曝されやすいため、最も注力すべき部材である。光学フィルムである偏光フィルムＰＬは、特に、高温環境下では影響を受けやすい特徴を有しており、粘着層１２を介して液晶表示パネル２に貼り合せた状態で高温環境下に長時間放置すると、偏光フィルムＰＬ自身が収縮してしまう。このとき、収縮しようとする偏光フィルムＰＬと、この収縮に対して偏光フィルムＰＬを貼り合せた位置に留めようとする粘着層１２との間で応力が発生する。このような応力により、偏光フィルムＰＬが変形し、設定した偏光軸が変位してしまい、偏光フィルムＰＬの端辺付近で表示ムラを生ずることがある。特に、貼り合せた直後の初期粘着力が強い粘着特性を有する粘着層を適用した場合、表示ムラが顕著に視認されていた。

そこで、このような問題を解決すべく、粘着層１２の剥離特性の最適値を見出すこととした。

まず、粘着特性の異なる粘着層１２を介して偏光フィルムＰＬと液晶表示パネル２とを貼り合せた複数のサンプルを用意し、液晶表示パネル２からの剥離作業を行い、そのときに剥離された後の各液晶表示パネル２の状態を確認した。ここで用意したサンプルは４種類であり、サンプルＡは粘着力が１４．０（Ｎ／２５ｍｍ）の粘着層１２を適用し、サンプルＢは粘着力が９．０（Ｎ／２５ｍｍ）の粘着層１２を適用し、サンプルＣは粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）の粘着層１２を適用し、サンプルＤは粘着力が１．２（Ｎ／２５ｍｍ）の粘着層１２を適用した。なお、これらの粘着力は、ＪＩＳ規格のＺ０２３７にて試験された値である。また、各サンプルについて、基板の厚みが０．３ｍｍの薄型液晶表示パネル２及び有効表示部８の対角１０型の大型液晶表示パネル２のそれぞれについて、同様の確認作業を行った。

図４に示すように、サンプルＡ及びＢについては、通常の剥離速度（３〜６ｍ／分）における剥離特性は思わしくなく、特にサンプルＡについては、薄型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に液晶表示パネル２が破損し、また、大型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に加わった負荷に起因して液晶表示パネル２に表示ムラが確認された。サンプルＢについては、薄型及び大型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に加わった負荷に起因してそれぞれの液晶表示パネル２に表示ムラが確認された。

一方、サンプルＣについては、薄型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に液晶表示パネル２への影響はなく、表示品位に特に問題はなかった。また、サンプルＣについて、大型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に液晶表示パネル２に若干の表示ムラが確認されたが、その影響はサンプルＡ及びＢほどではなかった。

サンプルＤについては、薄型及び大型の液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離した際に、液晶表示パネル２への影響は全くなく、液晶表示パネル２の表示品位に異常はなかった。

また、サンプルＡ乃至Ｄについて、剥離速度を変えて同様の試験を行った。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、全体的に剥離速度が大きくなると、偏光フィルムＰＬを液晶表示パネル２から剥離するのに必要な剥離力が大きくなり、サンプルＡ及びＢのように粘着力が大きい設定ほど、剥離困難となり、液晶表示パネル２のみならず偏光フィルムＰＬ自身にも損傷を与えるなどの影響を与えてしまった。これに対して、サンプルＣ及びＤについては、通常の剥離速度はもちろんのこと、それ以上の剥離速度であっても１０．０ｍ／分までの剥離速度においては、剥離力を剥離速度にかかわらず１０．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することが可能となり、良好な剥離特性が得られることが確認できた。

さらに、サンプルＡ乃至Ｄについて、粘着層１２を介して大型の液晶表示パネル２に偏光フィルムＰＬを貼り合せた状態で高温（５０℃）環境下に１００時間放置した後に、常温環境下にて画面の表示品位を確認する試験を行った。図６に示すように、サンプルＡ及びＢについては、画面の周辺（つまり、偏光フィルムＰＬの端辺付近）において表示ムラが視認された。これに対して、サンプルＣ及びＤについては、画面にほとんど表示ムラは確認されず、特にサンプルＤについては、画面に全く表示ムラは現れず、良好な表示品位であることが確認された。

以上の結果から、粘着層１２の粘着力としては、２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することにより、リワークが必要となったときに液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬを剥離する際の剥離特性を改善することができ、特に、液晶表示パネル２を薄型化及び大型化した場合であっても、剥離作業での液晶表示パネル２の破損や剥離後の表示品位の低下を防止できることが確認された。

また、粘着層１２の粘着力を上述したように最適化することにより、偏光フィルムＰＬを液晶表示パネル２から剥離するのに必要な剥離力を剥離速度にかかわらず１０．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することが可能となり、剥離作業の作業効率を改善することが可能となるとともに、リワークにおける液晶表示パネル２への負荷を軽減することが可能となる。

さらに、高温環境下に長時間曝されるような条件であっても、粘着層１２の粘着力を上述したように最適化することにより、温度ストレスによる表示品位の劣化を防止することができる。

以上の説明では、リワーク時に液晶表示パネル２から偏光フィルムＰＬの全体を剥離する場合にそれらを貼り合せている粘着層１２の剥離特性について検討したが、外観不良などで保護フィルム１３のみを本体部１１から剥離する場合もあり、以下では、保護フィルム１３の剥離特性の最適値について検討する。

まず、粘着特性の異なる保護フィルム１３を本体部１１に貼り合せて構成した偏光フィルムＰＬを液晶表示パネル２に貼り合せた複数のサンプルを用意し、本体部１１からの剥離作業を行い、そのときに剥離された後の各液晶表示パネル２の状態を確認した。ここで用意したサンプルは４種類であり、サンプルＡは粘着力が０．１８（Ｎ／２５ｍｍ）の保護フィルム１３を適用し、サンプルＢは粘着力が０．１２（Ｎ／２５ｍｍ）の保護フィルム１３を適用し、サンプルＣは粘着力が０．０８（Ｎ／２５ｍｍ）の保護フィルム１３を適用し、サンプルＤは粘着力が０．０６（Ｎ／２５ｍｍ）の保護フィルム１３を適用した。なお、これらの粘着力は、ＪＩＳ規格のＺ０２３７にて試験された値である。

図７Ａ及び７Ｂに示すように、サンプルＡ及びＢについては、通常の剥離速度（３〜６ｍ／分）において、液晶表示パネル２に悪影響を与えることはなかったが、非常に剥離特性は悪く、剥離速度が１０ｍ／分以上となると、液晶表示パネル２に不具合をもたらす結果となった。特にサンプルＡについては、剥離速度が３０ｍ／分で剥離作業を行った際、液晶表示パネル２の破損のおそれがあったため、途中で剥離作業を中止した。

一方、サンプルＣ及びＤについては、剥離速度が１ｍ／分辺りから剥離特性に差異が感じられたが、通常の剥離速度の範囲内においては、液晶表示パネル２に悪影響を与えることはなく、剥離特性は良好であった。特に、サンプルＤについては、通常の剥離速度はもちろんのこと、それ以上の剥離速度であっても、剥離力を剥離速度にかかわらず４．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することが可能となり、良好な剥離特性が得られることが確認できた。

以上の結果から、保護フィルム１３の粘着力としては、０．１（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することにより、リワークが必要となったときに偏光フィルムＰＬを構成する本体部１１から保護フィルム１３を剥離する際の剥離特性を改善することができ、剥離作業での液晶表示パネル２の破損や剥離後の表示品位の低下を防止できることが確認された。

また、保護フィルム１３の粘着力を上述したように最適化することにより、保護フィルム１３を本体部１１から剥離するのに必要な剥離力を剥離速度にかかわらず４．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下に設定することが可能となり、剥離作業の作業効率を改善することが可能となるとともに、リワークにおける液晶表示パネル２への負荷を軽減することが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

例えば、上述した実施の形態において、表示装置は、液晶表示装置に限らず、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置などの自己発光型表示装置でも良い。

また、光学フィルムは、偏光フィルムに限らず、粘着層を介して表示パネルに貼り合せられるフィルムであれば位相差フィルムや複数の機能を兼ね備えたフィルムなどであっても良い。

図１は、この発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構造を概略的に示す斜視図である。 図２は、透過型の液晶表示パネルを備えた液晶表示装置の構成を概略的に示す図である。 図３は、図２に示した液晶表示装置に適用される偏光フィルムの構造を概略的に示す断面図である。 図４は、偏光フィルムを液晶表示パネルに貼り付けるための粘着層の粘着力に応じた剥離特性を検証した結果を示す図である。 図５Ａは、剥離速度に対する剥離力の関係を検証した結果を示す図である。 図５Ｂは、剥離速度に対する剥離力の関係を検証した結果をグラフ化した図である。 図６は、高温環境下に曝された際の表示品位への影響を検証した結果を示す図である。 図７Ａは、偏光フィルムを構成する保護フィルムの粘着力に応じた本体部からの剥離特性を検証した結果を示す図である。 図７Ｂは、剥離速度に対する剥離力の関係を検証した結果をグラフ化した図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、２…液晶表示パネル、３…アレイ基板、４…対向基板、ＰＬ…偏光フィルム、１１…本体部、１２…粘着層、１３…保護フィルム、１４…離形フィルム、ＬＱ…液晶層、ＰＸ…表示画素

Claims (8)

1. 表示パネルの外面に配置される光学フィルムであって、
   自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
   前記本体部を表示パネルの外面に貼り合わせるための粘着層と、を備え、
   前記粘着層の粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする光学フィルム。
2. マトリクス状に配置された複数の表示画素を備えた表示パネルと、
   前記表示パネルの外面に配置された光学フィルムと、
   前記光学フィルムを前記表示パネルの外面に貼り合わせるための粘着層と、を備え、
   前記粘着層の粘着力が２．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする表示装置。
3. 前記粘着層は、前記光学フィルムを前記表示パネルから剥離するのに必要な剥離力が１０．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 表示パネルの外面に配置される光学フィルムであって、
   自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
   前記本体部において表示パネルに貼り合わせられる面とは反対側の面に積層され、前記本体部を保護する保護フィルムと、を備え、
   前記保護フィルムの粘着力が０．１（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする光学フィルム。
5. マトリクス状に配置された複数の表示画素を備えた表示パネルと、
   前記表示パネルの外面に配置された光学フィルムと、を備え、
   前記光学フィルムは、自身を通過する光に対して所定の光学特性を付与する本体部と、
   前記本体部において前記表示パネルに貼り合わせられる面とは反対側の面に積層され、前記本体部を保護する保護フィルムと、を備え、
   前記保護フィルムの粘着力が０．１（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする表示装置。
6. 前記保護フィルムは、前記本体部から剥離するのに必要な剥離力が４．０（Ｎ／２５ｍｍ）以下であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記本体部は、偏光子層をその両側から支持層で挟持した構成であることを特徴とする請求項１または３に記載の光学フィルム。
8. 前記表示パネルは、一対の基板間に液晶層を保持した構成の液晶表示パネルであることを特徴とする請求項２または５に記載の表示装置。

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