JP2010164931A - 液晶表示装置および液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バックライトを有する液晶表示装置であって、JIS K 7105に基づく像鮮明度測定装置を用いて2mmの幅を有する光学くしを通して測定される像鮮明度の値が9.5%〜61.5%である光散乱性を有する光学フィルムを、光源と液晶セルの間に有することを特徴とする液晶表示装置。
【選択図】なし
Description
しかし近年、製造コストを軽減することを目的として、液晶表示装置の部材数を削減すること、又は低消費電力化のため光源に利用される蛍光灯数を減少することが試みられている。またLCDの薄型化のため、バックライト光源と拡散シートとの距離が近くなり、そのため、従来の拡散フィルムでは、均一な光拡散を達成することが困難になってきている。そこで可能な限り距離を稼ぐため、拡散シート代替として、バックライト側偏光板の表面に拡散性を有するものが使用されてきている。
本発明は、正面白輝度が高く且つ画面内において均一且つモアレなどの干渉縞抑制が可能であり、しかも薄型化に対応可能な、液晶表示装置および該液晶表示装置の製造方法を提供することを課題とする。
1. バックライトを有する液晶表示装置であって、JIS K 7105に基づく像鮮明度測定装置を用いて2mmの幅を有する光学くしを通して測定される像鮮明度の値が9.5%〜61.5%である光散乱性を有する光学フィルムを、光源と液晶セルの間に有することを特徴とする液晶表示装置。
2. ヘイズが0.1%〜30%である光学フィルムを含む光散乱性を有する構造を光源と液晶セルの間に有することを特徴とする上記1に記載の液晶表示装置。
3. 光源と液晶セルの間に偏光板を有し、該偏光板にヘイズが0.1%〜30%である光散乱性を有する光学フィルムが積層されていることを特徴とする上記1または2記載の液晶表示装置。
4. 前記光学フィルムが光散乱層を有し、該光学フィルムの光散乱層を有する側の表面の中心線平均粗さRaの値が0.004μm〜0.45μmであることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記光学フィルムの、受光角2°のゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの光源に対する出射角4°の散乱強度の値が、0.03〜0.07であることを特徴とする上記1〜4のいずれかにのいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 前記光学フィルムが透光性粒子として平均粒径が2.5μmを超え20μm以下の架橋樹脂粒子を含むことを特徴とする上記1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 前記光学フィルムが、セルロースアシレートを含む光透過性基材と光散乱層とを含み、該光学フィルムの膜厚が20μm〜200μmであることを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 透光性粒子およびマトリックス形成成分を含む組成物を光透過性基材上に塗布して前記光散乱層を形成する工程を含むことを特徴とする上記4〜7のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記光学フィルムが偏光板保護フィルムであることを特徴とする上記1〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。
従来の液晶表示装置の構成の例としては、直下型では、図1(a)に示すように、光源側から、〔光源1/拡散板3/集光シート4(プリズムシートなど)/上拡散シート5/液晶パネル12(偏光膜10/保護フイルム(位相差フイルムなど)9/基板8/液晶セル7/保護フイルム11)〕となっており、主にテレビ等大型LCDに用いられている構成である。一方、サイドライト型の構成は、図1(b)に示すように、光源1が発光光源2及び導光板13で構成されており、主にモニタ、モバイル用途などの小型LCDに用いられている。
下拡散シートは主にバックライトユニット(BLU)6の面内輝度ムラを低減するための光拡散性の強い光学シートであり、集光シートは拡散光を液晶表示装置の正面方向(表示装置平面の法線方向)に集光させるための光学シートであり、上拡散シートは集光シートであるプリズムシートや液晶セル中の画素など周期的構造により発生するモアレを低減するための、および下拡散シートで除去しきれない面内輝度ムラをさらに低減するために用いられる光学シートである。
本発明の液晶表示装置においては、図2(a),(b)に示すように、上拡散シートの代わりに、下偏光板の保護フィルムに光拡散性を付与し(光散乱性フィルム14)、上拡散シートと同様以上の性能を発揮させるものであり、上記構成とすることで、モアレや面内輝度ムラを軽減するだけでなく、上拡散シートを用いる従来技術では弊害となっていた、正面輝度や正面コントラストの低下を抑える効果をもたらす。さらに上拡散シートを除去することで、液晶表示装置全体のコストダウンを実現できる。
本発明における光学フィルムは光拡散能を持つものであり、好ましい態様としては光透過性基材(支持体ともいう)の上に少なくとも1層の光散乱層を有するものである。光散乱層には、該層のマトリックス中に透光性粒子が分散していることが好ましい。光散乱層は1層でもよいし、複数層、例えば2層〜4層で構成されていてもよいし、光散乱層と光透過性基材が積層された構造でもよい。また、光散乱層は光透過性基材とを同種の材料で共流延などにより作製し、光散乱層と光透過性基材とが一体となった態様(光散乱性基材ともいう)でもよい(図6、7参照)。
本発明における好ましい光散乱層の態様としては、光散乱層がバインダー樹脂と透光性粒子を含んでなり、少なくとも一方の表面に凹凸形状を有するものである。例えば、透光性粒子、マトリックス形成成分(バインダー用モノマー類等)及び有機溶媒を含有する塗布液を塗布・乾燥し硬化してなる層である。
本発明における光散乱層に含まれる透光性粒子の平均一次粒径は2.5μmを超え20μm以下であることが好ましく、該範囲内であれば凸部の形成に加え、内部散乱を付与した場合に広角散乱を抑え、前方散乱しやすい。更には3.5μmを超え15μm以下が好ましく、5μmを超え12μm以下が最も好ましい。2.5μm超であれば凸部が形成しやすく、また適度に広角に光が散乱する。また、必要に応じて更なる粒子を添加しても良い。
また、2種以上の粒子を使用する場合は、粒子同士の屈折率差は0でも良いが、異なっている方が好ましい。
また、例えば平均粒子径よりも16%以上粒子径が小さな粒子を微小粒子と規定した場合、この微小粒子の割合は全粒子数の10%以下であることが好ましく、より好ましくは6%以下であり、さらに好ましくは、4%以下である。このような粒子径分布を持つ粒子は通常の合成反応後に、分級によって得られ、分級の回数を上げることやその程度を強くすることにより、より好ましい分布の粒子を得ることができる。
透光性粒子の屈折率は1.40〜1.65が好ましく、更に好ましくは1.45〜1.60であり、最も好ましくは1.45〜1.55である。
透光性粒子と光透過性基材との屈折率差の絶対値は0.09未満であることが好ましく、0.07以下であることがより好ましく、さらには0.05以下であることが好ましい。0.09未満であれば透光性粒子界面での散乱角が大きくなりすぎず、広角散乱成分が増えない。また、この範囲内であれば内部散乱と表面散乱を組み合わせて適度な前方散乱性の光学特性とすることができる。
光散乱層を形成するマトリックスを形成するバインダーとしては、特に限定されないが、光透過性基材と同種の材料であるか、電離放射線等による硬化後に飽和炭化水素鎖、又はポリエーテル鎖を主鎖として有する透光性ポリマーであることが好ましい。また、硬化後の主たるバインダーポリマーは架橋構造を有することが好ましい。
これらのモノマーは2種以上併用してもよい。2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーはバインダー全量に対して10〜100質量%含有することが好ましい。
開環重合性基を有するモノマー類は層を構成する全バインダーに対して20〜100質量%含有することが硬化収縮低減のために好ましく、35〜100質量%含有することがより好ましく、50〜100質量%含有することがさらに好ましい。
本発明の光散乱層は、高分子化合物を含有してもよい。高分子化合物を添加することで、硬化収縮を小さくしたり、塗布液の粘度調整を行うことができる。
本発明の光散乱層には、前記の透光性粒子に加えて、屈折率の調整、膜強度の調整、硬化収縮減少、さらに低屈折率層を設けた場合の反射率低減の目的に応じて、無機フィラーを使用することもできる。例えば、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、シリコン、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する酸化物からなり、一次粒子の平均粒径が、一般に0.2μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.06μm以下1nm以上である微細な高屈折率無機フィラーを含有することも好ましい。
本発明の光散乱層では、特に塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状均一性を確保するために、フッ素系、シリコーン系の何れかの界面活性剤、あるいはその両者を光散乱層用の塗布組成物中に含有することが好ましい。特に、フッ素系の界面活性剤は、より少ない添加量において、本発明の光学フィルムの塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状故障を改良する効果が現れるため、好ましく用いられる。
面状均一性を高めつつ、高速塗布適性を持たせることにより生産性を高めることが界面活性剤添加の目的である。フッ素系の界面活性剤の好ましい例としては、例えば、特開2007−188070号公報の段落番号0049〜0074に記載の化合物が挙げられる。
本発明の光散乱層は上述の成分を含有する塗布組成物を塗布、乾燥、硬化して形成することができる。この光散乱層を形成する塗布組成物には、有機溶媒を添加することができる。
光散乱層は、光散乱層形成用の塗布液を支持体に塗布後、光照射、電子線ビーム照射、加熱処理などを実施して、架橋又は重合反応させて形成できる。紫外線照射の場合、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等の光線から発する紫外線等が利用できる。紫外線による硬化は、窒素パージ等で酸素濃度が4体積%以下、更に好ましくは2体積%以下、最も好ましくは0.5体積%以下の雰囲気下で硬化することが好ましい。
本発明の光学フィルムでは、反射率を低減するため、低屈折率層を有することがより好ましい。低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.48であることが好ましく、1.25〜1.46であることがより好ましく、1.30〜1.40であることが特に好ましい。低屈折率層の厚さは、50nm〜200nmであることが好ましく、70nm〜100nmであることがさらに好ましい。低屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましく、2%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが最も好ましい。
(1)架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物を含有する組成物、
(2)含フッ素のオルガノシラン材料の加水分解縮合物を主成分とする組成物、
(3)2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーと中空構造を有する無機微粒子を含有する組成物、
が挙げられる。
架橋性または重合性の官能基を有する含フッ素化合物としては、含フッ素モノマーと架橋性または重合性の官能基を有するモノマーの共重合体を挙げることができる。これらの含フッ素ポリマーの具体例は、特開2003−222702号公報、特開2003−183322号公報等に記載されている。
含フッ素のオルガノシラン化合物の加水分解縮合物を主成分とする組成物も屈折率が低く、塗膜表面の硬度が高く好ましい。フッ素化アルキル基に対して片末端又は両末端に加水分解性のシラノールを含有する化合物とテトラアルコキシシランの縮合物が好ましい。具体的組成物は、特開2002−265866号公報、317152号公報に記載されている。
更に別の好ましい態様として、低屈折率の粒子とバインダーからなる低屈折率層が挙げられる。低屈折率粒子としては、有機でも無機でも良いが、内部に空孔を有する粒子が好ましい。中空粒子の具体例は、特開2002−79616号公報に記載のシリカ系粒子が挙げられる。低屈折率の粒子の屈折率は1.15〜1.40が好ましく、1.20〜1.30が更に好ましい。この組成物におけるバインダーモノマーとしては、上記光散乱層の頁で述べた二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。
本発明の光学フィルムの支持体である光透過性基材としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックフィルムを形成するポリマーとしては、セルロースアシレート(例、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セルロースプロピオネート、代表的には富士フイルム(株)製TAC−TD80U,TD80UFなど)、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル(例、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)、ポリスチレン、ポリオレフィン、ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR(株)製)、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン(株)製)、(メタ)アクリル系樹脂(アクリペットVRL20A:商品名、三菱レイヨン(株)製、特開2004−70296号公報や特開2006−171464号公報記載の環構造含有アクリル系樹脂)などが挙げられる。このうちトリアセチルセルロース、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、が好ましく、特にトリアセチルセルロースが好ましい。
鹸化処理することにより、少なくとも最外層を有する側とは反対側の光透過性基材の表面が親水化される。
鹸化処理は、最外層を有する側とは反対側の光透過性基材の表面の水に対する接触角が40゜以下になるように実施することが好ましい。更に好ましくは30゜以下、特に好ましくは20゜以下である。
数式(7):2.3≦SA’+SB’≦3.0
数式(8):0≦SA’≦3.0
数式(9): 0≦SB”≦1.2
ここで、SB”はセルロースの水酸基の水素原子を置換している炭素原子数3または4のアシル基を表す。
本発明においては、光透過性基材に柔軟性を与え、寸法安定性を向上させ、耐湿性を向上させるために可塑剤を用いてもよい。
これらの好ましい可塑剤は、25℃においてTPP(融点約50℃)以外は液体であり、沸点も250℃以上である。
光透過性基材には、耐光性向上、或いは偏光板、液晶表示装置の液晶化合物等の画像表示部材の劣化防止のために、紫外線吸収剤(紫外線防止剤)を添加することが好ましい。
更に、光透過性基材を形成する組成物(ドープ)には、各調製工程において用途に応じた他の種々の添加剤(例えば、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン等)、光学異方性コントロール剤、剥離剤、帯電防止剤、赤外吸収剤等)を加えることができ、それらは固体でもよく油状物でもよい。すなわち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。さらにまた、赤外吸収剤としては例えば特開2001−194522号公報に記載のものが使用できる。
次に、光透過性基材を形成する材料を溶解する有機溶媒について記述する。用いる有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒が挙げられ、例えば溶解度パラメーターで17〜22の範囲ものが好ましい。溶解度パラメーターは、例えばJ.Brandrup、E.H等の「PolymerHandbook(4th.edition)」、VII/671〜VII/714に記載の内容のものを表す。低級脂肪族炭化水素の塩化物、低級脂肪族アルコール、炭素原子数3〜12までのケトン、炭素原子数3〜12のエステル、炭素原子数3〜12のエーテル、炭素原子数5〜8の脂肪族炭化水素類、炭素数6〜12の芳香族炭化水素類、フルオロアルコール類(例えば、特開平8−143709号公報 段落番号[0020]、同11−60807号公報 段落番号[0037]等に記載の化合物)等が挙げられる。
有機溶媒は1種でも2種以上用いてもよい。
セルロースアシレート等の光透過性基材を形成する材料の溶液(ドープ)の調製について、その溶解方法は、特に限定されるものではなく、室温溶解法、冷却溶解法または高温溶解方法、さらにはこれらの組合せにより実施することができる。これらに関しては、例えば特開平5−163301号、特開昭61−106628号、特開昭58−127737号、特開平9−95544号、特開平10−95854号、特開平10−45950号、特開2000−53784号、特開平11−322946号、特開平11−322947号、特開平2−276830号、特開2000−273239号、特開平11−71463号、特開平04−259511号、特開2000−273184号、特開平11−323017号、特開平11−302388号などの各公報にセルロースアシレート溶液の調製法が記載されている。これらのセルロースアシレートの有機溶媒への溶解方法は、本発明においても適宜使用できる。これらの詳細、特に非塩素系溶媒系については、公技番号2001−1745号の22〜25頁に詳細に記載されている方法で実施することができる。さらにセルロースアシレートのドープ溶液は、溶液濃縮、濾過が通常実施することができるが、これらについては公技番号2001−1745号の25頁に詳細に記載されている。なお、高温度で溶解する場合は、使用する有機溶媒の沸点以上の場合がほとんどであり、その場合は加圧状態で用いられることができる。
本発明における光学フィルムは、透光性粒子およびマトリックス形成成分を含む組成物を光透過性基材上に塗布して前記光散乱層を形成することにより製造することができる。また、光透過性基材と光散乱層を同種の材料で形成した光散乱性基材は以下のようにして製造することができる。
<光散乱性基材の製造方法>
本発明の光透過性基材と光散乱層を構成する主成分(光透過性基材の固形分の51質量%以上の材料)は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、具体例には、セルロースアシレート(例えばトリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル(例えば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−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリスチレン(例えばシンジオタクチックポリスチレン)、ポリオレフィン(例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロアルカン)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルケトン、ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR(株)製)、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン(株)製)、(メタ)アクリル系樹脂(アクリペットVRL20A:商品名、三菱レイヨン社(株)、特開2004−70296号公報や特開2006−171464号公報記載の環構造含有アクリル系樹脂)等が含まれる。トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートが特に好ましい。
図9及び図10は、流延を行う溶液成膜装置の例を示した図である。図9は支持体に流延ドラムを用いた例であり、特にドラムを冷却することによりドープが支持体に接触している間に冷却ゲル化、或いはゲルに近い状態にさせることができ、早いタイミングで剥ぎ取ることができ生産性が高い。図10は支持体にエンドレスベルトを用いた例であり、ドープがベルトに接触している間に、自己支持性がある程度の濃度まで溶剤を乾燥させた後に剥ぎ取りを行う方法である。
本発明の光学フィルムは前述の共流延や逐次塗布等による方法以外では以下の方法で形成することができるが、この方法に制限されない。まず、各層を形成するための成分を含有した組成物(塗布液)が調製される。次に、諸機能層を形成するための塗布液をディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やダイコート法により光透過性基材上に塗布し、加熱・乾燥するが、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイコート法(米国特許2681294号明細書、特開2006−122889号明細書参照)がより好ましく、ダイコート法が特に好ましい。光透過性基材となるフィルムの長尺ロールを送り出し、塗布、乾燥、必要に応じ硬化処理を順次行うことで、連続的に作製することができる。さらには支持体製膜に引続き塗布以降の処理をすることで、より効率良く生産することもできる。光透過性基材を溶液流延法で作製する場合には、塗布工程を流延工程と同時に行うことも可能であり、例えば支持体流延用ダイと光散乱層塗布用ダイを複合化したダイを使用することもできる。
本発明の光散乱性フィルムにおいて、ヘイズ値は0.1%〜30%が好ましく、10%〜30%がより好ましく、15%〜30%がさらに好ましい。
表面粗さ、ヘイズ値を上記範囲とすることで、モアレ抑制と正面白輝度の維持に加え、黒表示時における液晶セル内部での迷光を軽減することができ、正面コントラスト低下を防ぐことができる。この効果は光散乱性フィルムによる散乱光のうち広角側への不必要な散乱光を抑制できるためであると考えられる。
これに対して、従来の光散乱性フィルムは、図8(a),(b)に示すように、最表層に硬化性樹脂などを硬化した硬化層を塗設して表面形状を変化させているが、レベリングし易い低粘度の塗布液を用いることが一般的であり、Ra値など高さ方向の調整はできるものの、モアレ解消に効果のある数°付近の低傾斜各成分の頻度を上げづらく、モアレ解消と正面輝度との両立は困難である。また、特別な装置を用いない限り、硬化層の塗布を行う工数が増え、生産上のコストアップは避けられない。
偏光板は、偏光膜の表側および裏側の両面を保護する2枚の保護フィルムで主に構成される。本発明の光学フィルムは、偏光膜を両面から挟む2枚の保護フィルムのうち少なくとも1枚に用いることが好ましい。本発明の光学フィルムが保護フィルムを兼ねることで、偏光板の製造コストを低減できる。また、本発明の光学フィルムは画像表示装置の最表層に使用することも可能であり、この場合、外光の映り込み等が防止され、外光のある環境下(明室)でのコントラストを改善できる偏光板とすることができる。
本発明における光学フィルムは、液晶表示装置(LCD)に適用する。本発明の光学フィルムは前述の様に偏光板と組み合わせて用いることができ、偏光板と組み合わせた際に光散乱性を有する面を光源側に配置し、他方の面を液晶セル側となる様に配置する。このとき、他方の面の保護フィルムとして光学補償機能があるものを用いることにより、さらに薄型化が可能となるため好ましい。また、液晶セルの基板と偏光板を貼り合わせて用いても良い。
本発明の光散乱性フィルムは、一様な輝度を要する面光源装置の構成要素として用いることができるが、液晶テレビ、PC用モニター、携帯電話など、液晶表示装置の光源であるバックライトユニット(BLU)に好適に用いることができる。
バックライトユニットは、一般的に、発光光源と、導光板、反射板、集光・拡散の機能をもつシートなどで構成される。例えば、図2(b)において、バックライトユニット6は、発光光源2、導光板13、下拡散シート3、および集光シート4を含む。各構成要素について以下に説明する。
また、視認側へ向かわない光を有効利用するために反射板等を用いて光を視認側方向へ反射する構造も用いられる。
また、本発明において発光光源としては面光源を含めて複数種の光源を組合わせてもよい。
光源に用いられる発光光源(発光体)としては、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp、冷陰極管)、HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp、熱陰極管)、LED(Light Emitting Diode、発光ダイオード)、OLED(Organic light−emitting diode、有機発光ダイオード[有機EL])、無機ELなどが使用される。
これらの部材構成のうち、偏光板の保護フィルムとして配置される前述の光散乱性フィルムを除いた構成の一例を図3および図4として示す。図3および図4においては、構造の下側が光源側でありその下に光源が配置され、一方で上側が視認側でありその上には下側偏光板と液晶セルが配置され、光源からの光は下側から上側へと視認側へ通る光路を取る。なお、画面サイズや光源の配置などでも必要とされる光の散乱特性などが異なる上に、高品質画像用途として、より均一な輝度を求めるためにレンズシートや拡散シートを多用する形態がある一方で、製造コストを抑制するためにより少ない部品点数で構成される形態もあるため、図3および図4に示した態様に限定されることは無い。
レンズシートは、面光源とするために前方(面に垂直方向)への集光効果を持たせたシート(フィルムあるいは板)のことである。レンズシートは断面が鋸歯状やカマボコ状(半楕円柱状)などがあり、四角錐状の突起を面状に配置したいわゆるプリズムシートもこれに含まれる。例えば、BEF(住友3M社製)が代表的なものとして知られている。
拡散シートは光を散乱・拡散させるための半透明なシート(フィルムあるいは板)で、拡散フィルムや拡散板ともいわれる。主に、大きく光を拡散させることで広い面全体を均一な明るさにするために使用する。
さらに、レンズシートと拡散シートの両機能を併せ持った多機能シート(フィルム)や、偏光選択層を有する偏光分離フィルム(例えば、DBEF(住友3M社製))などの機能性シート(フィルム)が、薄型化や高機能化のために用いられることがある。
PET−30 65.0g
イルガキュア127 3.0g
8μm架橋アクリル・スチレン粒子(30%) 15.0g
SP−13 0.2g
CAB 1.0g
MIBK 72.6g
MEK 32.5g
PET−30 40.0g
イルガキュア127 3.0g
8μm架橋アクリル粒子(30%) 6.0g
12μm架橋アクリル・スチレン粒子(30%) 18.0g
SP−13 0.2g
CAB 25.0g
MIBK 72.6g
MEK 32.5g
PET−30 65.0g
イルガキュア127 3.0g
8μm架橋アクリル粒子(30%) 4.5g
12μm架橋アクリル・スチレン粒子(30%) 22.5g
SP−13 0.2g
CAB 1.0g
MIBK 72.6g
MEK 32.5g
8μm架橋アクリル粒子 1.500
8μm架橋アクリル・スチレン粒子 1.515
12μm架橋アクリル・スチレン粒子 1.555
エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリマー(A−1) 3.9g
シリカ分散液A(22%) 25.0g
イルガキュア127 0.2g
DPHA 0.4g
MEK 100.0g
MIBK 45.5g
上記塗布液を塗布硬化してなる低屈折率層の硬化後の屈折率は1.360であった。
PET−30:ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物[日本化薬(株)製];
DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物[日本化薬(株)製];
8μm架橋アクリル粒子(30%):平均粒径8.0μm[綜研化学(株)製]をポリトロン分散機にて10000rpmで20分間分散した粒子の固形分濃度30%のMIBK分散液)
8μm架橋アクリル・スチレン粒子(30%):平均粒径8.0μm[積水化成品工業(株)製]をポリトロン分散機にて10000rpmで20分間分散した粒子の固形分濃度30%のMIBK分散液)
12μm架橋アクリル・スチレン粒子(30%):平均粒径12.0μm[積水化成品工業(株)製]をポリトロン分散機にて10000rpmで20分間分散した粒子の固形分濃度30%のMIBK分散液)
イルガキュア127:重合開始剤[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製];
CAB:セルロースアセテートブチレート[イーストマン・ケミカル社製];
MEK:メチルエチルケトン;
MIBK:メチルイソブチルケトン;
エチレン性不飽和基含有含フッ素ポリマー(A−1):特開2005−89536号公報製造例3に記載のフッ素ポリマー(A−1);
中空シリカ微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径60nm、シェル厚み10nm、シリカ濃度20質量%、シリカ粒子の屈折率1.31、特開2002−79616号公報の調製例4に準じサイズを変更して作成)500gに、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製)10g、およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.0g加え混合した後に、イオン交換水を3gを加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.0gを添加した。この分散液500gにほぼシリカの含量一定となるようにシクロヘキサノンを添加しながら、減圧蒸留による溶媒置換を行った。分散液に異物の発生はなく、固形分濃度をシクロヘキサノンで調整し22質量%にしたときの粘度は25℃で5mPa・sであった。得られたシリカ分散液Aのイソプロピルアルコールの残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ、1.0%であった。
<光学フィルム試料1〜8の作製>
80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)をロール形態で巻き出して、光散乱層用塗布液A−1を、特開2006−122889号公報実施例1記載のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で塗布し、60℃で150秒乾燥の後、さらに窒素パージ下酸素濃度約0.1%で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量100mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ巻き取った。各光散乱層の膜厚は表1の値になるように塗布量を調整した。
上記光散乱層を塗設したトリアセチルセルロースフィルムを再び巻き出して、上記低屈折率層用塗布液L−1を前記のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で塗布し、90℃で75秒乾燥の後、窒素パージ下酸素濃度0.01〜0.1%で240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量240mJ/cm2の紫外線を照射し、厚さ100nmの低屈折率層を形成し、巻き取り、光学フィルムを作製した。
<光学フィルム試料9の作製>
光散乱層の塗布液として光散乱層用塗布液A−2を用い、光散乱層の塗設の際に搬送速度を5m/分とした以外は、光学フィルム試料1〜8と同様の方法で光学フィルム試料9を作製した。光散乱層の膜厚は表1の値になるように塗布量を調整した。
<光学フィルム試料10の作製>
光散乱層の塗布液として光散乱層用塗布液A−3を用いたこと以外は、光学フィルム試料1〜8と同様の方法で光学フィルム試料10を作製した。各光散乱層の膜厚は表1の値になるように塗布量を調整した。
<光学フィルム試料11の作製>
低屈折率層の塗設をしなかったこと以外は、光学フィルム試料10と同様の方法で光学フィルム試料11を作製した。光散乱層の膜厚は表1の値になるように塗布量を調整した。
得られたこれらの光学フィルム試料について、以下の項目の評価を行った。結果を表1に示した。
光学フィルムの像鮮明度(%)の測定には、JIS K7105(1999年版)に準拠し、スガ試験機社製 ICM−1Tを使用した。本発明における像鮮明度の光学くしは2.0mmで測定した場合の値と規定した。
JIS−K7136に準じて、得られた光学フィルムの全ヘイズ値(H)を測定した。
JIS−B0601(1982)に準じて、小坂研究所(株)製、サーフコーダー MODEL SE−3Fを用いて中心線平均粗さ(Ra)(μm)の測定を行なった。
測定条件は、評価長さ2.5mm、カットオフ0.25mm、速度0.5mm/s、探針径2μm、加重30μNで行った。
フォトゴニオメータ(GP−5(株)村上色彩技術研究所製)を用い測定した(図11参照)。光源は角度1.5°の収斂光、検出器の受光角は2°の条件とした。得られた光学フィルムの法線方向から光を入射し、フィルム法線を含む平面内で角度を連続的に変えながら透過散乱光量を測定し、光散乱プロファイルを得た。透過散乱光量は、フィルムがない状態での光源の光量を1とし、光源の光量に対する相対値として表した。
上記で得られた光学フィルム試料1〜11について、以下の処理を行った。
1.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を調製し、55℃に保温した。0.01mol/Lの希硫酸水溶液を調製し、35℃に保温した。作製した光学フィルムを上記の水酸化ナトリウム水溶液に2分間浸漬した後、水に浸漬し水酸化ナトリウム水溶液を十分に洗い流した。次いで、上記の希硫酸水溶液に1分間浸漬した後、水に浸漬し希硫酸水溶液を十分に洗い流した。最後に試料を120℃で十分に乾燥させた。
このようにして、鹸化処理済み光学フィルムを作製した。
1.5mol/L、55℃のNaOH水溶液中に2分間浸漬したあと中和、水洗した、80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム(TAC−TD80U、富士フイルム(株)製)と、作製した光学フィルム試料(鹸化処理済み)の各々のフィルムに、ポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させ、延伸して作製した偏光膜の両面を接着、保護して偏光板試料1〜11を作製した。
LG Display社製ノートPC(R700−XP50K)は液晶パネルのバックライト側偏光板にAG(アンチグレア)処理を施した製品であり、これを用いて各試料の性能を評価した。前記ノートPCを分解して調べた結果、図1(b)記載の構成(詳細にはバックライトユニットは導光板の上に、下拡散シート、プリズムシート2枚、上拡散シートの順で積層された構造)であった。このバックライトユニットの上拡散シートを取り外して評価に使用した。評価はバックライト側の偏光板を剥がして、そこに上記偏光板試料1〜11を、保護フィルム(TAC−TD80U)側が液晶セル側となるように各々粘着材で貼り付けた。なお、光散乱性フィルムの無い偏光板(TAC−TD80Uをバックライト側保護フィルムとして使用)を貼り付けた場合を[比較例1]とした。また、前記ノートPC製品に具備されていたAG処理偏光板を用いた場合を[参考例1]とした。
<輝度むら>
作製した液晶表示装置にビデオ信号ジェネレーター(VG−848;アストロデザイン(株)製)より信号を入力し、全面ベタ表示で128/256階調の灰色表示とし、暗室下で様々な方向から画面を目視観察し、輝度むら(モアレ発生等を含む表示むらを官能評価)の有無を評価した。
○:輝度むらが観察されない
△:輝度むらが弱く観察される
×:輝度むらが明瞭に観察される
また、実施例については上述の環境下で面内の輝度ムラを観察したが、ムラなく均一であった。一方で比較例では面内で明らかに不自然な輝度ムラが現れたものがあった。
輝度むら評価と同様の方法で液晶表示装置を全面ベタ表示で256/256階調の白色表示とし、暗室下において液晶表示装置平面の法線(正面)方向から輝度計(BM5−A;(株)トプコン製)にて輝度を測定した。尚、バックライト側偏光板の表面に光散乱性フィルムを使用しない場合を基準とする。
○:全く低下していない(基準値の99%以上)
△:やや低下している(基準値の95%以上99%未満)
×:低下している(基準値の95%未満)
結果を下記表1に示す。
表2に示したドープ処方にて、各ドープを作製し、基層ドープと表層ドープを表3に示した構成になるように同時に流延し、光散乱性基材試料21〜35を作製した。該試料21〜33、35は、図9に示した流延装置を使い、表層1用のドープが鏡面仕上げし−10℃に冷却したドラム側になるように流延し、溶剤を揮発させながら冷却でゲル化させ、ウェブを剥ぎ取った。100℃の熱風にて残留溶剤量が10質量%になるまで乾燥し、その後140℃の熱風にて10分間乾燥させた。光散乱性基材試料34は図10に示した流延装置を使い、鏡面仕上げした18℃のバンド上に流延し、同様の乾燥を行った。得られた光散乱性基材試料の屈折率はいずれも1.48だった。
セルローストリアセテート:アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310
紫外線吸収剤:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(TINUVIN326/TINUVIN328の20/80質量%の混合物、それぞれチバ・ジャパン(株)製)
R972:一次粒径約16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製
S431:平均粒径約2.5μm、サイリシア431、富士シリシア化学(株)製
2000M:メラミン樹脂真球状粒子、平均粒径2.0μm、オプトビーズ2000M、日産化学(株)製
KEP−150:シリカ真球状粒子、平均粒径2.5μm、シーホスタKEP−150、日本触媒(株)製
MX−350:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径3.5μm、綜研化学(株)製
XX−82S:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径6μm、積水化成品工業(株)製
XX−76S:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径8μm、積水化成品工業(株)製
XX−147S:架橋ポリメチルメタクリレート−スチレン共重合真球状粒子、平均粒径8μm、積水化成品工業(株)製
MX−1500:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径20μm、綜研化学(株)製
尚、基層ドープの固形分濃度は23質量%、表層ドープの固形分濃度は18質量%になるように、メチレンクロライド:メタノールの90:10質量比の混合溶剤で調整した。
また、粒子の屈折率は、屈折率の異なる2種類の溶媒の混合比を変化させて屈折率を変化させた溶媒中に粒子を等量分散して濁度を測定し、濁度が極小になった時の溶媒の屈折率をアッベ屈折計で測定することで測定した。
フィルム試料21〜35について、前記実施例1〜8と同様に偏光板および液晶表示装置を作製した。なお、光散乱性基材の表層1側が偏光膜側となるように偏光板を作製し、偏光板のTAC−TD80U側が液晶セル側となるように液晶表示装置を作製した。
前記実施例1〜8と同様に光散乱性基材および液晶表示装置を評価した。結果は下記表4に示した。
2 発光光源
3 下拡散シート(又は拡散板)
4 集光シート(プリズムシート、レンズシート)
5 上拡散シート
6 バックライトユニット
7 液晶セル
8 透明基板(ガラス、プラスチック)
9 保護フイルム(または位相差フイルム)
10 偏光膜
11 保護フイルム
12 液晶パネル
13 導光板
14 散乱性を有する光学フイルム(保護フイルムを兼ねる)
15 光散乱性を有する構造
21 拡散シート
22 レンズシート
23 拡散板
24 多機能シート
30 流延ダイ
32 マニホールド
33 フィードブロック
41 光透過性基材
42 基層
43 表層
44 表層
44a 表層
44b 表層
45 硬化層
46 透光性粒子
47 第2の硬化層
51 攪拌機
52 移送ポンプ
53 濾過器
54 ストックタンク
55a バック層用流延送液ポンプ
55b 基層用流延送液ポンプ
55c 表層用流延送液ポンプ
55d 最表層用流延送液ポンプ
56a 添加剤注入ポンプ(溶剤、マット剤、他)
56c 添加剤注入ポンプ(溶剤、透光性粒子、他)
56d 添加剤注入ポンプ(溶剤、透光性粒子、他)
57 流延ダイ
58 流延バンド
59 減圧チャンバー
60 流延ドラム
Claims (9)
- バックライトを有する液晶表示装置であって、JIS K 7105に基づく像鮮明度測定装置を用いて2mmの幅を有する光学くしを通して測定される像鮮明度の値が9.5%〜61.5%である光散乱性を有する光学フィルムを、光源と液晶セルの間に有することを特徴とする液晶表示装置。
- ヘイズが0.1%〜30%である光学フィルムを含む光散乱性を有する構造を光源と液晶セルの間に有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 光源と液晶セルの間に偏光板を有し、該偏光板にヘイズが0.1%〜30%である光散乱性を有する光学フィルムが積層されていることを特徴とする請求項1または2記載の液晶表示装置。
- 前記光学フィルムが光散乱層を有し、該光学フィルムの光散乱層を有する側の表面の中心線平均粗さRaの値が0.004μm〜0.45μmであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記光学フィルムの、受光角2°のゴニオフォトメーターで測定される散乱光プロファイルの光源に対する出射角4°の散乱強度の値が、0.03〜0.07であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかにのいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記光学フィルムが透光性粒子として平均粒径が2.5μmを超え20μm以下の架橋樹脂粒子を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記光学フィルムが、セルロースアシレートを含む光透過性基材と光散乱層とを含み、該光学フィルムの膜厚が20μm〜200μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 透光性粒子およびマトリックス形成成分を含む組成物を光透過性基材上に塗布して前記光散乱層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記光学フィルムが偏光板保護フィルムであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の液晶表示装置。
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