JP2010085627A - 偏光板、ならびにそれを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】液晶表示装置の画面正面での輝度が高い、すなわち明るい映像を得ることができる偏光板、特には液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板、ならびに当該偏光板を用いた液晶パネルおよび液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ヨウ素または二色性染料が吸着配向された一軸延伸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と、該偏光フィルムの少なくとも一方の面に積層される光拡散性を有する拡散フィルムとを備え、該拡散フィルムは、その法線方向から４０°〜６０°傾斜した角度で拡散フィルムに入射する光の透過光における、直線透過方向から１０°法線寄り方向（１０４）の光強度Ａと、直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向（１０５）の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、１より大きい偏光板、ならびにこれを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏光フィルムの片面または両面に積層された光拡散性を有する拡散フィルムを備える偏光板、ならびにそれを用いた液晶パネルおよび液晶表示装置に関する。
液晶表示装置は、液晶テレビ、液晶モニタ、パーソナルコンピュータなど、薄型の表示装置として、用途が急拡大している。特に、液晶テレビの市場拡大は著しく、また、低コスト化の要求も非常に高い。
通常の液晶表示装置は、冷陰極管やＬＥＤからなるバックライト、光拡散板、１つまたは複数の光拡散シート、背面側偏光板、液晶セルおよび視認側偏光板から構成されている。大画面液晶テレビ用途においては、薄型化して壁掛けテレビとしてのニーズが顕在化しているが、この場合、液晶テレビの薄型化に対応して使用する部材の薄肉化、部材点数削減が必要となる。このような要請に対し、液晶セルとバックライトの間に配置される背面側偏光板自体に光拡散性を付与することで、１つまたは複数の光拡散シートを省略し、部品点数を削減する技術が知られている（たとえば、特許文献１〜６）。
しかしながら、従来の背面側偏光板を用いた液晶表示装置においては、液晶表示装置の画面正面での輝度が低いという問題があった。
特開平１１−１８３７１２号公報 特開２０００−７５１３３号公報 特開２０００−７５１３４号公報 特開２０００−７５１３５号公報 特開２０００−７５１３６号公報 特開２０００−７５１３７号公報
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、液晶表示装置の画面正面での輝度が高い、すなわち明るい映像を得ることができる偏光板、特には液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板を提供することである。また、本発明の他の目的は、当該偏光板を用いた液晶パネルおよび液晶表示装置を提供することである。
本発明によれば、ヨウ素または二色性染料が吸着配向された一軸延伸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と、該偏光フィルムの少なくとも一方の面に積層される光拡散性を有する拡散フィルムとを備え、該拡散フィルムは、その法線方向から４０°〜６０°傾斜した角度で拡散フィルムに入射する光の透過光における、直線透過方向から１０°法線寄り方向の光強度Ａと、直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、１より大きい偏光板が提供される。
本発明の偏光板に用いる拡散フィルムは、その法線方向から２０°〜６０°傾斜した角度で拡散フィルムに入射する光の透過光における、直線透過方向から１０°法線寄り方向の光強度Ａと、直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、１より大きいことが好ましい。
本発明の偏光板は、偏光フィルムにおける拡散フィルムが積層される面とは反対側の面に積層される光学補償フィルムまたは保護フィルムを備えることが好ましい。
本発明の偏光板は、液晶表示装置が備える液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板として好適に用いることができる。
また、本発明によれば、液晶セルと該液晶セル上に積層される上記本発明の偏光板とを備える液晶パネルであって、該偏光板が、偏光フィルムにおける拡散フィルムが積層される面とは反対側の面が液晶セルに対向するように配置される液晶パネルが提供される。
さらに、本発明によれば、バックライト、光拡散板および上記本発明の液晶パネルをこの順で備える液晶表示装置であって、該液晶パネルが、偏光板の拡散フィルムが光拡散板と対向するように配置される液晶表示装置、および、バックライト、光拡散板、光拡散シートおよび上記本発明の液晶パネルをこの順で備える液晶表示装置であって、該液晶パネルが、偏光板の拡散フィルムが光拡散シートと対向するように配置される液晶表示装置が提供される。
本発明の偏光板および液晶パネルによれば、それが適用される液晶表示装置の画面正面での輝度を高くすることができ、画質に優れる液晶表示装置を提供することが可能となる。また、本発明によれば、液晶表示装置の薄肉化および部材点数の削減を図ることが可能となる。このような本発明の液晶表示装置は、大画面液晶テレビ用液晶表示装置、特には壁掛け可能な液晶テレビ用液晶表示装置に好適に適用することができる。
＜偏光板＞
（偏光フィルム）
本発明の偏光板に用いられる偏光フィルムは、具体的には、一軸延伸したポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素を吸着配向させたものである。ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを構成す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他、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、たとえばエチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。酢酸ビニルと共重合可能な他の単量体としては、たと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、通常、８５〜１００モル％程度であり、９８モル％以上が好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂は変性されていてもよく、たとえば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、およびポリビニルブチラール等も用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常、１０００〜１００００程度であり、１５００〜５０００程度が好ましい。
このようなポリビニルアルコール系樹脂を製膜したものが、偏光フィルムの原反フィルムとして用いられる。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、従来公知の適宜の方法で製膜することができる。ポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルムの膜厚は特に限定されるものではないが、たとえば１０〜１５０μｍ程度である。
偏光フィルムは、通常、上記したようなポリビニルアルコール系樹脂からなる原反フィルムを二色性色素で染色してその二色性色素を吸着させる工程（染色処理工程）、二色性色素が吸着されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸水溶液で処理する工程（ホウ酸処理工程）、ならびに、このホウ酸水溶液による処理後に水洗する工程（水洗処理工程）を経て、製造される。
また、偏光フィルムの製造に際し、通常、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは一軸延伸されるが、この一軸延伸は、染色処理工程の前に行なってもよいし、染色処理工程中に行なってもよいし、染色処理工程の後に行なってもよい。一軸延伸を染色処理工程の後に行なう場合において、この一軸延伸は、ホウ酸処理工程の前に行なってもよいし、ホウ酸処理工程中に行なってもよい。勿論、これらの複数の段階で一軸延伸を行なうことも可能である。一軸延伸は、周速の異なるロール間で一軸に延伸するようにしてもよいし、熱ロールを用いて一軸に延伸するようにしてもよい。また、大気中で延伸を行なう乾式延伸であってもよいし、溶剤にて膨潤させた状態で延伸を行なう湿式延伸であってもよい。延伸倍率は、通常３〜８倍程度である。
染色処理工程におけるポリビニルアルコール系樹脂フィルムの二色性色素による染色は、たとえば、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、二色性色素を含有する水溶液に浸漬することによって行なわれる。二色性色素としては、たとえばヨウ素、二色性染料などが用いられる。二色性染料には、たとえば、Ｃ．Ｉ．ＤＩＲＥＣＴ ＲＥＤ ３９などのジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ化合物などからなる二色性直接染料が包含される。なお、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、染色処理の前に水への浸漬処理を施しておくことが好ましい。
二色性色素としてヨウ素を用いる場合は、通常、ヨウ素およびヨウ化カリウムを含有する水溶液に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液におけるヨウ素の含有量は、通常、水１００重量部あたり０．０１〜１重量部であり、ヨウ化カリウムの含有量は、通常、水１００重量部あたり０．５〜２０重量部である。二色性色素としてヨウ素を用いる場合、染色に用いる水溶液の温度は、通常２０〜４０℃であり、また、この水溶液への浸漬時間（染色時間）は、通常２０〜１８００秒である。
一方、二色性色素として二色性染料を用いる場合は、通常、水溶性二色性染料を含む水溶液に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬して染色する方法が採用される。この水溶液における二色性染料の含有量は、通常、水１００重量部あたり１×１０-4〜１０重量部、好ましくは１×１０-3〜１重量部であり、特に好ましくは１×１０-3〜１×１０-2重量部である。この水溶液は、硫酸ナトリウムなどの無機塩を染色助剤として含有していてもよい。二色性色素として二色性染料を用いる場合、染色に用いる染料水溶液の温度は、通常２０〜８０℃であり、また、この水溶液への浸漬時間（染色時間）は、通常１０〜１８００秒である。
ホウ酸処理工程は、二色性色素により染色されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムをホウ酸含有水溶液に浸漬することにより行なわれる。ホウ酸含有水溶液におけるホウ酸の量は、水１００重量部あたり、通常２〜１５重量部、好ましくは５〜１２重量部である。上述した染色処理工程における二色性色素としてヨウ素を用いた場合には、このホウ酸処理工程に用いるホウ酸含有水溶液はヨウ化カリウムを含有することが好ましい。この場合、ホウ酸含有水溶液におけるヨウ化カリウムの量は、水１００重量部あたり、通常０．１〜１５重量部、好ましくは５〜１２重量部である。ホウ酸含有水溶液への浸漬時間は、通常、６０〜１２００秒、好ましくは１５０〜６００秒、さらに好ましくは２００〜４００秒である。ホウ酸含有水溶液の温度は、通常５０℃以上であり、好ましくは５０〜８５℃、より好ましくは６０〜８０℃である。
続く水洗処理工程では、上述したホウ酸処理後のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、たとえば水に浸漬することによって水洗処理する。水洗処理における水の温度は、通常５〜４０℃であり、浸漬時間は、通常１〜１２０秒である。水洗処理後は、通常、乾燥処理が施されて、偏光フィルムが得られる。乾燥処理は、たとえば熱風乾燥機、遠赤外線ヒータなどを好適に用いて行なうことができる。乾燥処理の温度は、通常、３０〜１００℃、好ましくは５０〜８０℃である。乾燥処理の時間は、通常６０〜６００秒、好ましくは１２０〜６００秒である。
こうして、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムに、一軸延伸、二色性色素による染色、ホウ酸処理および水洗処理を施して、偏光フィルムが得られる。この偏光フィルムの厚みは、通常、５〜４０μｍの範囲内である。本発明の偏光板は、このような偏光フィルムの一方の面に接着剤層を介して拡散フィルムが積層された構造を備える。
（拡散フィルム）
本発明の偏光板に用いられる光拡散性を有する拡散フィルムは、後述する特定の光拡散性を示すフィルムであり、偏光板に光拡散機能を付与するためのフィルムである。ここで、フィルムが「光拡散性を有する」とは、該フィルムの一方の面側から入射光（典型的には、バックライトからの光）を入射し、該フィルム内を通過させたとき、該フィルムの他方の面側における直線透過方向（入射光の直進方向）とは異なる複数の方向にも透過光が観測されることを意味する。
上記拡散フィルムの基材は特に限定されず、各種材料を用いることができる。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート等の合成高分子；二酢酸セルロース、三酢酸セルロース等の天然高分子などの透明高分子材料が使用できる。またこれらの高分子材料は、必要に応じて、紫外線吸収剤や酸化防止剤、可塑剤等の添加剤を含有することができる。
これらの透明高分子材料を基材として拡散フィルムを製造する方法としては、たとえば、基材フィルム中に拡散剤を含有させる方法；基材フィルム表面の片側または両側に拡散剤を含有する層を付与する方法；基材フィルム表面の片側または両側を粗面化する（表面凹凸を付与する）方法；および、単独重合して得られる単独重合体の屈折率に差がある少なくとも２種類の光重合可能なモノマーまたはオリゴマーを含有する光硬化性樹脂組成物からなる層を光硬化させる方法などを挙げることができる。これらの方法は、それぞれ単独で使用してもよいし、あるいは２種以上の方法を組み合わせて使用してもよい。
基材フィルム中に拡散剤を含有させる方法を採用する場合には、基材となる透明高分子材料中にあらかじめ拡散剤を混練しておき、それをキャスト法または押出し法によりフィルム状に成形すればよい。基材フィルム表面の片側または両側に拡散剤を含有する層を付与する方法を採用する場合には、まず透明高分子材料をキャスト法または押出し法によりフィルム状に成形し、次いで、拡散剤が分散された樹脂液を基材フィルム上に塗工し、該樹脂液を乾燥または硬化させることにより、拡散フィルムを製造することができる。あるいは、基材フィルムとなる透明高分子材料と、あらかじめ拡散剤を混練した透明高分子材料とを用いた共押出法により、基材フィルム上に拡散剤を含有する層が積層された多層構造からなる拡散フィルムを製造することもできる。また、基材フィルムの表面を粗面化する方法を採用する場合には、まず、透明高分子材料をキャスト法または押出し法によりシート状に成形し、次いで、エンボス加工ロールによる型押し法やサンドブラスト法により表面を粗面化して拡散フィルムを製造することができる。
上記拡散剤としては、無色または白色の粒子であれば特に限定されず、有機粒子、無機粒子のいずれも使用できる。有機粒子としては、たとえば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂等の高分子化合物からなる粒子が挙げられ、架橋された高分子であってもよい。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を使用することもできる。無機粒子としては、たとえば、シリカ、シリコーン、酸化チタン等からなる粒子が挙げられ、またガラスビーズであってもよい。
上記拡散剤が分散された樹脂液を基材フィルム上に塗工する方法において用いられる樹脂液としては、溶剤揮発型または水揮発型の樹脂液や、熱硬化型または光硬化型の樹脂液が使用できる。溶剤揮発型または水揮発型の樹脂液としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、セルロース、合成ゴムなどの高分子を、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類；トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤；酢酸エチル、塩化メチレン；などの有機溶剤もしくは水に、溶解または分散させたものが使用できる。これらの溶剤揮発型または水揮発型の樹脂液を基材フィルム上に塗工した場合には、乾燥により有機溶剤または水を揮発させて被膜を形成させる。熱硬化型の樹脂液としては、エポキシ基を有する化合物からなる液と、アミンをはじめとするエポキシ基と縮合する化合物とを混合した樹脂液などが使用できる。光硬化型の樹脂液としては、アクリレート基やメタクリレート基、アリール基などを有する化合物に公知の光ラジカル重合開始剤を添加した樹脂液や、ビニルエーテル基やエポキシ基を有する化合物に公知の光カチオン重合開始剤を添加した樹脂液が使用できる。これらの樹脂液には、必要に応じて、紫外線吸収剤や酸化防止剤等の添加剤を添加することができる。
ここで、本発明の偏光板に用いられる拡散フィルムは、その法線方向から傾斜した方向より入射する光に対して特定の光拡散特性を有することを特徴とする。すなわち、図１を参照して、拡散フィルム１００（拡散フィルム１００における偏光フィルムが積層されている側とは反対側の面）に、拡散フィルム１００の法線１０１方向から４０°〜６０°の範囲内で傾斜した角度（図１における角度α＝４０°〜６０°）で入射する光１０２の透過光における、直線透過方向（光１０２の直進方向）１０３から１０°法線寄り方向１０４の光強度Ａと、直線透過方向１０３から１０°拡散フィルム１００寄り方向１０５の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ＞１を満たす。光強度比Ａ／Ｂは、好ましくは１．１以上、より好ましくは１．５以上である。なお、光１０２の入射角度αは、拡散フィルムの法線１０１と平行である場合、０°であり、拡散フィルム１００の光入射面（拡散フィルム１００における偏光フィルムが積層されている側とは反対側の面）と平行である場合、９０°である。また、光強度Ａおよび光強度Ｂは、入射される光１０２および拡散フィルムの法線１０１を含む平面上の透過光について測定される。
拡散フィルムがこのような光拡散性を有すると、偏光板を背面側偏光板として液晶表示装置に適用した際、バックライトの光が偏光板に対して傾いた方向に入射した場合であっても、偏光板の法線方向、すなわち、液晶表示装置の画面正面方向により多くの光が出射するため、画面正面方向の輝度がより高くなり、明るい画像を得ることができる。特に、偏光板に斜めに入射する光のうち、上記角度αが４０°〜６０°の範囲内である入射光について上記光拡散性を有していると、液晶表示装置の画面正面方向の輝度を向上させる効果が大きい。したがって、本発明の偏光板に用いられる拡散フィルムは、少なくとも、上記角度αが４０°〜６０°である入射光について上記光拡散性を有していることが必要であるが、さらに広範囲の角度αを有する入射光について上記光拡散性を有していることが好ましい。具体的には、入射光の入射角度αが２０°〜６０°の範囲内である場合において上記光拡散性を有していることが好ましい。
このような特定の光拡散性を示す拡散フィルムとしては、たとえば、光の入射面（拡散フィルムにおける偏光フィルムが積層されている側とは反対側の面）が平滑に近いものが好ましく用いられる。このような拡散フィルムの例として、熱可塑性樹脂に、その樹脂とは屈折率の異なる樹脂からなる拡散剤（樹脂ビーズ）を混練し溶融押出成形して得られる表面の平坦なフィルムを挙げることができる。また、他の例として、それぞれ分子内に重合性炭素−炭素結合を有し、かつ、単独重合して得られる単独重合体の屈折率に差がある少なくとも２種類の光重合可能なモノマーまたはオリゴマーを含有する光硬化性樹脂組成物に光を照射して得られる、内部に屈折率分布を有し、表面の平坦な拡散フィルムを用いることもできる。
拡散フィルムのヘイズ値は、５％以上であることが好ましく、１５％以上９０％以下であることがより好ましい。さらに好ましくは４５％以上９０％以下である。また、拡散フィルムは、その全光線透過率が高いものほど好ましい。具体的には、拡散フィルムの全光線透過率は７０％以上が好ましく、さらには８０％以上、とりわけ８５％以上であることが一層好ましい。
拡散フィルムの厚みは特に限定されないが、偏光板の薄型軽量化の観点から、２０μｍ以上２００μｍ以下程度であることが好ましく、さらには３０μｍ以上１００μｍ以下であることが一層好ましい。
偏光フィルムにおける上記拡散フィルムが貼合される面とは反対側の面には、液晶セルと偏光板とを貼合するための、接着剤あるいは粘着剤の層が形成されてもよい。また、偏光フィルムにおける上記拡散フィルムが貼合される面とは反対側の面に、保護フィルムや光学補償フィルムなどの透明フィルムを積層し、該透明フィルム上に接着剤あるいは粘着剤の層を形成してもよい。透明フィルムとしては、トリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）などのセルロース系樹脂フィルム、オレフィン系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂フィルムなどが挙げられる。さらに、上記透明フィルム上に、後述する光学機能性フィルムを積層し、該光学機能性フィルム上に接着剤あるいは粘着剤の層を形成することもできる。
上記セルロース系樹脂フィルムを構成するセルロース系樹脂とは、セルロースの部分エステル化物または完全エステル化物を意味し、たとえば、セルロースの酢酸エステル、プロピオン酸エステル、酪酸エステル、および、それらの混合エステルなどを挙げることができる。より具体的には、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどが挙げられる。このようなセルロース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。セルロース系樹脂フィルムは、市販品を入手することができ、たとえば「フジタックＴＤ８０」（富士フィルム（株）製）、「フジタックＴＤ８０ＵＦ」（富士フィルム（株）製）、「フジタックＴＤ８０ＵＺ」（富士フィルム（株）製）、「ＫＣ８ＵＸ２Ｍ」（コニカミノルタオプト（株）製）、「ＫＣ８ＵＹ」（コニカミノルタオプト（株）製）などが挙げられる。
また、セルロース系樹脂フィルムからなる光学補償フィルムとしては、たとえば、上記セルロース系樹脂フィルムに位相差調整機能を有する化合物を含有させたフィルム；セルロース系樹脂フィルム表面に位相差調整機能を有する化合物を塗布したフィルム；セルロース系樹脂フィルムを一軸延伸または二軸延伸して得られるフィルムなどが挙げられる。市販のセルロース系樹脂フィルムからなる光学補償フィルムとしては、たとえば、富士フイルム（株）製の「ＷＶフィルム Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗ Ｆｉｌｍ ”ＷＶ ＢＺ ４３８”」、「ＷＶフィルム Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗ Ｆｉｌｍ ”ＷＶ ＥＡ”」、コニカミノルタオプト（株）製の「ＫＣ４ＦＲ−１」、「ＫＣ４ＨＲ−１」などが挙げられる。
セルロース系樹脂フィルムからなる保護フィルムまたは光学補償フィルムの厚みは特に制限されないが、２０〜９０μｍの範囲内であることが好ましく、３０〜９０μｍの範囲内であることがより好ましい。厚みが２０μｍ未満である場合には、フィルムの取扱いが難しく、一方、厚みが９０μｍを超える場合には、加工性に劣るものとなり、また、得られる偏光板の薄型軽量化において不利である。
上記オレフィン系樹脂フィルムからなる光学補償フィルムとしては、たとえば一軸延伸または二軸延伸されたシクロオレフィン系樹脂フィルムを挙げることができる。大型液晶テレビ用液晶パネル、特に垂直配向（ＶＡ）モードの液晶セルを備える液晶パネルに本発明の偏光板を用いる場合には、上記光学補償フィルムとしては、シクロオレフィン系樹脂フィルムの延伸品が、光学特性および耐久性の点からも好適である。ここで、シクロオレフィン系樹脂フィルムとは、たとえば、ノルボルネンや多環ノルボルネン系モノマーなどの環状オレフィン（シクロオレフィン）からなるモノマーのユニットを有する熱可塑性の樹脂からなるフィルムである。シクロオレフィン系フィルムは、単一のシクロオレフィンを用いた開環重合体や２種以上のシクロオレフィンを用いた開環共重合体の水素添加物であってもよく、シクロオレフィンと鎖状オレフィンおよび／またはビニル基を有する芳香族化合物などとの付加共重合体であってもよい。また、主鎖あるいは側鎖に極性基が導入されているものも有効である。
市販の熱可塑性シクロオレフィン系樹脂としては、ドイツのＴｉｃｏｎａ社から販売されている「Ｔｏｐａｓ」、ＪＳＲ（株）から販売されている「アートン」、日本ゼオン（株）から販売されている「ゼオノア（ＺＥＯＮＯＲ）」および「ゼオネックス（ＺＥＯＮＥＸ）」、三井化学（株）から販売されている「アペル」（いずれも商品名）などがあり、これらを好適に用いることができる。このようなシクロオレフィン系樹脂を製膜して、シクロオレフィン系樹脂フィルムを得ることができる。製膜方法としては、溶剤キャスト法、溶融押出法など、公知の方法が適宜用いられる。また、たとえば、積水化学工業（株）から販売されている「エスシーナ」および「ＳＣＡ４０」、（株）オプテスから販売されている「ゼオノアフィルム」、ＪＳＲ（株）から販売されている「アートンフィルム」（いずれも商品名）などの製膜されたシクロオレフィン系樹脂フィルムも市販されており、これらも好適に使用することができる。
延伸されたシクロオレフィン系樹脂フィルムからなる光学補償フィルムの厚みは、厚すぎると、加工性に劣るものとなり、また、透明性が低下したり、偏光板の薄型軽量化において不利であることなどから、２０〜８０μｍ程度であるのが好ましい。
上記偏光フィルムと拡散フィルムとの貼合、および必要に応じて積層される保護フィルムまたは光学補償フィルムと偏光フィルムとの貼合には、接着剤が用いられる。偏光フィルムに保護フィルムまたは光学補償フィルムが貼合される場合、拡散フィルムの貼合に用いられる接着剤と保護フィルムまたは光学補償フィルムの貼合に用いられる接着剤とは、同種の接着剤であってもよく、異種の接着剤であってもよい。これらのフィルムの貼合に用いられる接着剤としては、水系のもの、すなわち、接着剤成分を水に溶解したものまたは水に分散させたものが挙げられる。たとえば、接着剤成分としてポリビニルアルコール系樹脂またはウレタン樹脂を用いた樹脂組成物が、好ましい接着剤として挙げられる。
接着剤成分としてポリビニルアルコール系樹脂を用いる場合、当該ポリビニルアルコール系樹脂は、部分ケン化ポリビニルアルコール、完全ケン化ポリビニルアルコールのほか、カルボキシル基変性ポリビニルアルコール、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール、メチロール基変性ポリビニルアルコール、アミノ基変性ポリビニルアルコーなどの変性されたポリビニルアルコール系樹脂であってもよい。通常、ポリビニルアルコール系樹脂を接着剤成分とする接着剤は、ポリビニルアルコール系樹脂の水溶液として調製される。接着剤中のポリビニルアルコール系樹脂の濃度は、水１００重量部に対して、通常１〜１０重量部、好ましくは１〜５重量部である。
ポリビニルアルコール系樹脂を接着剤成分とする接着剤には、接着性を向上させるために、グリオキザール、水溶性エポキシ樹脂などの硬化性成分、架橋剤を添加することが好ましい。水溶性エポキシ樹脂としては、たとえばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアルキレンポリアミンと、アジピン酸などのジカルボン酸との反応で得られるポリアミドアミンに、エピクロロヒドリンを反応させて得られるポリアミドポリアミンエポキシ樹脂を好適に用いることができる。かかるポリアミドポリアミンエポキシ樹脂の市販品としては、「スミレーズレジン６５０」（住化ケムテックス（株）製）、「スミレーズレジン６７５」（住化ケムテックス（株）製）、「ＷＳ−５２５」（日本ＰＭＣ（株）製）などが挙げられる。これら硬化性成分、架橋剤の添加量（共に添加する場合にはその合計量）は、ポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して、通常１〜１００重量部、好ましくは１〜５０重量部である。上記硬化性成分、架橋剤の添加量がポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して１重量部未満である場合には、接着性向上の効果が小さくなる傾向にあり、また、上記硬化性成分、架橋剤の添加量がポリビニルアルコール系樹脂１００重量部に対して１００重量部を超える場合には、接着剤層が脆くなる傾向にある。
また、接着剤成分としてウレタン樹脂を用いる場合、適当な接着剤組成物の例として、ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とグリシジルオキシ基を有する化合物との混合物を挙げることができる。ここで、ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とは、ポリエステル骨格を有するウレタン樹脂であって、その骨格内に少量のイオン性成分（親水成分）が導入されたものである。かかるアイオノマー型ウレタン樹脂は、乳化剤を使用せずに直接、水中で乳化してエマルジョンとなるため、水系の接着剤として好適である。ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂それ自体は公知であり、たとえば特開平７−９７５０４号公報には、フェノール系樹脂を水性媒体中に分散させるための高分子分散剤の例として記載されており、また特開２００５−７０１４０号公報および特開２００５−２０８４５６号公報には、ポリエステル系アイオノマー型ウレタン樹脂とグリシジルオキシ基を有する化合物との混合物を接着剤として、ポリビニルアルコール系樹脂からなる偏光フィルムにシクロオレフィン系樹脂フィルムを貼合する形態が示されている。
偏光フィルムおよび／またはこれに貼合されるフィルム（拡散フィルムや保護フィルムまたは光学補償フィルム）に接着剤を塗布する方法としては、一般に知られている方法でよく、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、ドクターブレード法、ダイコート法、ディップコート法、噴霧法などを挙げることができる。流延法とは、被塗布物であるフィルムを、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。接着剤を塗布した後、偏光フィルムおよびこれに貼合されるフィルムを重ね合わせ、ニップロールなどにより挟んでフィルムの貼合を行なう。ニップロールを用いたフィルムの貼合は、たとえば、接着剤を塗布した後、ロールなどで加圧して均一に押し広げる方法、接着剤を塗布した後、ロールとロールとの間に通し、加圧して押し広げる方法などを採用することができる。前者の場合において、ロールの材質としては金属やゴムなどを用いることが可能である。また、後者の場合、複数の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。
なお、接着剤層の表面には、接着性向上のため、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。
上記貼合後、乾燥して接着剤層を硬化させることにより偏光板を得ることができる。この乾燥処理は、たとえば熱風を吹き付けることにより行なわれ、その温度は、通常４０〜１００℃の範囲内であり、好ましくは６０〜１００℃の範囲内である。また、乾燥時間は通常、２０〜１２００秒である。
乾燥後の接着剤層の厚みは、通常０．００１〜５μｍであり、好ましくは０．０１〜２μｍ、さらに好ましくは０．０１〜１μｍである。接着剤層の厚みが０．００１μｍ未満である場合には、接着が不十分である虞があり、また、接着剤層の厚みが５μｍを超えると、偏光板の外観不良が生じる虞がある。
また、上記乾燥後、室温以上の温度で少なくとも半日、好ましくは数日間以上の養生を施して十分な接着強度を得てもよい。好ましい養生温度は３０〜５０℃の範囲であり、さらに好ましくは３５〜４５℃である。養生温度が５０℃を超えると、ロール巻き状態において、いわゆる「巻き締まり」が起こりやすくなる。なお、養生時の湿度は特に制限されず、相対湿度が０〜７０％ＲＨの範囲にあればよい。養生時間は、通常１〜１０日、好ましくは２〜７日である。
また、上記接着剤として、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などの混合物が挙げられる。光硬化性接着剤を用いる場合には、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い。
光硬化性接着剤への光照射強度は、該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。該照射強度が０．１ｍＷ／ｃｍ2以上であることで、反応時間が長くなりすぎず、６０００ｍＷ／ｃｍ2以下であることで、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虞が少ない。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ごとに制御されるものであって特に制限されないが、上記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／ｍ2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／ｍ2以上であることで、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、また、１００００ｍＪ／ｍ2以下であることで、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、偏光フィルムの偏光度、透過率および色相、ならびに拡散フィルム、保護フィルムおよび光学補償フィルムの透明性といった偏光板の諸機能が低下しない条件で硬化を行なうことが好ましい。
本発明の偏光板において、偏光フィルムにおける拡散フィルムが積層される側とは反対側の面（保護フィルムまたは光学補償フィルムが積層される場合には、そのフィルム上）には、粘着剤層を有することが好ましい。このような粘着剤層に用いられる粘着剤としては、従来公知の適宜の粘着剤を特に制限なく用いることができ、たとえばアクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、シリコーン系粘着剤などが挙げられる。中でも、透明性、粘着力、信頼性、リワーク性などの観点から、アクリル系粘着剤が好ましく用いられる。粘着剤層は、このような粘着剤を、たとえば有機溶剤溶液とし、それを基材フィルム（たとえば偏光フィルム等）上にダイコータやグラビアコータなどによって塗布し、乾燥させる方法によって設けることができる他、離型処理が施されたプラスチックフィルム（セパレートフィルムと呼ばれる）上に形成されたシート状粘着剤を基材フィルムに転写する方法によっても設けることができる。粘着剤層の厚みについても特に制限はないが、一般に２〜４０μｍの範囲内であることが好ましい。
偏光板の粘着剤層が形成された面に、当該粘着剤層を介して光学機能性フィルムが貼着されていてもよい。光学機能性フィルムとしては、たとえば、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；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；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、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；および反射機能と透過機能とを併せ持つ半透過反射フィルムなどが挙げられる。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。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、たとえば「ＤＢＥＦ」（３Ｍ社製、日本では住友スリーエム（株）から入手できる）、「ＡＰＦ」（３Ｍ社製、日本では住友スリーエム（株）から入手できる）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、たとえば「アートンフィルム」（ＪＳＲ（株）製）、「エスシーナ」（積水化学工業（株）製）、「ゼオノアフィルム」（（株）オプテス製）などが挙げられる。
本発明の偏光板は、液晶表示装置が備える液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板として好適に用いることができる。
＜液晶パネルおよび液晶表示装置＞
本発明の液晶パネルは、液晶セルと該液晶セル上に積層される上記本発明の偏光板とを備えるものであり、液晶セルと偏光板とは、偏光フィルムにおける拡散フィルムが積層される面とは反対側の面が液晶セルに対向するように（すなわち、拡散フィルムが液晶パネルの外面を形成するように）、粘着剤層を介して貼合される。このような本発明の液晶パネルは、その拡散フィルムがバックライト側となるように（本発明の偏光板が液晶セルとバックライトとの間に配置されるように）液晶表示装置に適用される。本発明の液晶パネルにおいて、液晶セルの前面側（液晶表示装置に適用した際の視認側であり、本発明の偏光板が積層される側とは反対側）にも偏光板を設けるが、この液晶セルの前面側に設ける偏光板については特に制限されず、従来公知の適宜の偏光板を用いることができる。たとえば、防眩処理、ハードコート処理、反射防止処理が施された偏光板などが挙げられる。また、偏光フィルムの片面にポリエチレンテレフタレートフィルム、アクリルフィルム、ポリプロピレンフィルムが積層された偏光板でもよい。
本発明の液晶表示装置は、拡散フィルムがバックライト側となるように配置された液晶パネルを備えるものである。このような本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光板が液晶セルの背面側に貼合された液晶パネルを備えることにより、画面正面での輝度を高く、画質に優れるとともに、薄肉化に対応しつつ十分な機械的強度を有し、さらには、液晶パネルの背面側に本発明の偏光板の拡散フィルムを配置させることで、液晶パネルとバックライトシステムとの密着を防止でき、更に視認性が改善されている。
本発明の液晶表示装置において、上記液晶パネル以外の構成については、従来公知の液晶表示装置の適宜の構成を採用することができ、たとえば、バックライト、光拡散板および上記本発明の液晶パネルをこの順で備える構成、および、バックライト、光拡散板、光拡散シートおよび上記本発明の液晶パネルをこの順で備える構成を挙げることができる。前者の場合、液晶パネルは、偏光板の拡散フィルムが光拡散板と対向するように配置され、後者の場合、液晶パネルは、偏光板の拡散フィルムが光拡散シートと対向するように配置される。本発明の液晶表示装置においては、背面側偏光板として用いられる本発明の偏光板自体に光拡散性が付与されているため、従来、光拡散板上に設けられている光拡散シートの一部または全部を省略することが可能であり、これにより、液晶表示装置の薄型軽量化を図ることが可能である。
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、例中、含有量ないし使用量を表す％および部は、特記ない限り、重量基準である。
以下の例において、拡散フィルムの透過光の光強度は、変角光度計ＧＣ５０００Ｌ（日本電色工業（株）製）を用いて測定した値を指す。また、拡散フィルムのヘイズは、ＪＩＳ Ｋ ７１３６に準拠したヘイズメータＨＭ−１５０型（（株）村上色彩技術研究所製）を用いて測定した値を指す。
（製造例：偏光フィルムの作製）
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。
＜実施例１＞
ポリカーボネート樹脂ペレットに、ポリメタクリル酸メチル−スチレン樹脂粒子からなる拡散剤を溶融混練した後、押出成形することにより、厚み８０μｍ、ヘイズ１５％の両面が平坦な拡散フィルムＩを得た。ついで、拡散フィルムＩの一方の面にコロナ処理を施した。次に、上記製造例で得られた偏光フィルムの一方の面に、拡散フィルムＩを、コロナ処理面が貼合面となるように、光硬化型接着剤を用いて貼合するとともに、偏光フィルムの他方の面には、トリアセチルセルロースフィルム（厚さ８０μｍ、コニカミノルタオプト社製）を、同じ光硬化型接着剤を用いて貼合し、紫外線の照射により接着剤を硬化させて偏光板を得た。この偏光板のトリアセチルセルロースフィルムの外面に、厚み２５μｍのアクリル系粘着剤の層を設けた。
上記偏光板を上記粘着剤層を介して液晶セルの背面に配置し、液晶セルの前面には市販の偏光板を配置して液晶パネルを組み立て、これを市販の光拡散板、バックライトと組み合わせて液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の表示を目視にて観察したところ、正面から見て明るい画像が得られ、視認性は良好であった。
＜実施例２＞
拡散フィルムＩに代えて、拡散フィルムＩＩ（住友化学（株）製の「ルミスティー ＬＣＺ−２０７０」）を用いる他は実施例１と同様にして背面側用偏光板を得、これを用いて実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の表示を目視にて観察したところ、正面から見て明るい画像が得られ、視認性は良好であった。
＜比較例１＞
拡散フィルムＩに代えて、厚み１００μｍ、ヘイズ８３％の拡散フィルムＩＩＩ（ポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に、シリカ粒子を含有する硬化性樹脂液を塗工し、硬化させたもの）を用いる他は実施例１と同様にして背面側用偏光板を得、これを用いて実施例１と同様にして液晶表示装置を作製した。液晶表示装置の表示を目視にて観察したところ、正面から見て暗い画像しか得られず、視認性は不良であった。
実施例１、２および比較例１で用いた拡散フィルムＩ〜ＩＩＩの、透過光の光強度を表１に示した。なお、表１における光強度Ａ、光強度Ｂおよび入射角αは、上記したとおりであり、表１における光強度Ａは、各々の光強度Ｂを１としたときの相対値で表している。また、表１における「−」は、その入射角の光に対し、光拡散性を示さない（光強度ＡおよびＢがゼロである）ことを意味する。
Figure 2010085627
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の偏光板に用いられる拡散フィルムの光拡散性を説明するための模式図である。
符号の説明
１００ 拡散フィルム、１０１ 拡散フィルムの法線、１０２ 拡散フィルムの法線方向からα°傾斜した角度で入射する光、１０３ 直線透過方向、１０４ 直線透過方向から１０°法線寄り方向、１０５ 直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向。

Claims (7)

  1. ヨウ素または二色性染料が吸着配向された一軸延伸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と、前記偏光フィルムの少なくとも一方の面に積層される光拡散性を有する拡散フィルムとを備え、
    前記拡散フィルムは、その法線方向から４０°〜６０°傾斜した角度で前記拡散フィルムに入射する光の透過光における、直線透過方向から１０°法線寄り方向の光強度Ａと、直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、１より大きい、偏光板。
  2. 前記拡散フィルムは、その法線方向から２０°〜６０°傾斜した角度で前記拡散フィルムに入射する光の透過光における、直線透過方向から１０°法線寄り方向の光強度Ａと、直線透過方向から１０°拡散フィルム寄り方向の光強度Ｂとの比Ａ／Ｂが、１より大きい、請求項１に記載の偏光板。
  3. 前記偏光フィルムにおける前記拡散フィルムが積層される面とは反対側の面に積層される光学補償フィルムまたは保護フィルムを備える請求項１または２に記載の偏光板。
  4. 液晶表示装置が備える液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板である請求項１〜３のいずれかに記載の偏光板。
  5. 液晶セルと前記液晶セル上に積層される請求項１〜４のいずれかに記載の偏光板とを備える液晶パネルであって、
    前記偏光板は、前記偏光フィルムにおける前記拡散フィルムが積層される面とは反対側の面が、前記液晶セルに対向するように配置される液晶パネル。
  6. バックライト、光拡散板および請求項５に記載の液晶パネルをこの順で備える液晶表示装置であって、
    前記液晶パネルは、前記偏光板の前記拡散フィルムが前記光拡散板と対向するように配置される液晶表示装置。
  7. バックライト、光拡散板、光拡散シートおよび請求項５に記載の液晶パネルをこの順で備える液晶表示装置であって、
    前記液晶パネルは、前記偏光板の前記拡散フィルムが前記光拡散シートと対向するように配置される液晶表示装置。
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