JP2021193451A - 偏光板および液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記光散乱層(DL)は、
1)内部ヘイズが50〜95%であり、
2)表面凹凸形状が、JIS B0601に基づく算術平均粗さRaが0〜0.30μm
であることを特徴とする偏光板。
本発明のポリビニルアルコール(以降PVAとも称す)系樹脂層にヨウ素を吸着配向させてなる偏光素子は、周知の偏光素子を用いることができる。このような偏光素子は、一般にPVA系樹脂フィルムを用い、このPVA系樹脂フィルムをヨウ素で染色し、一軸延伸することによって形成される。
次に本発明の光散乱フィルムについて説明する。本発明の拡散フィルムの基材はポリエステル樹脂系延伸フィルムである。
本発明に用いられるポリエステル樹脂は特に構造の限定はない。芳香族系ジカルボン酸と、脂肪族系グリコールを縮合して得られる構造を有する樹脂を主成分とするものが好ましく、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートであることがより好ましく、ポリエチレンテレフタレートであることが特に好ましい。本発明の効果を阻害しない範囲で他の共重合成分を含んでも構わない。他のポリマーがブレンドされていても構わない。
本発明のポリエステルには必要に応じて酸化防止剤や紫外線吸収剤などの添加剤が含有させることもできる。
このようにして得られるポリエステルフィルムの面内レターデーションReは通常500〜3000nmである。
光散乱層は上記ポリエステル延伸フィルムの上に積層されている。光散乱層は光散乱剤とバインダーを有する。光散乱層は光散乱剤を分散含有することでポリエステルフィルムを通過した光を散乱させることで斜め虹ムラを防止する。
本発明では上記の化合物の中でも多官能イソシアネートが特に好ましい。また、基材ポリマーとの組み合わせとしては、(メタ)アクリルポリオールと多官能イソシアネートの組み合わせが特に好ましい。
ポリオールの水酸基と反応するような官能基を2個以上有する化合物の具体例、及び好ましい態様などは、特開2013−117695号公報段落[0071]〜[0078]に記載されており、本発明においても同様に好適に用いることができる。
光重合開始剤の具体例、好ましい態様、市販品などは特開2014−170130号公報段落[0064]〜[0067]の記載を参考にすることができる。
本発明における光散乱層の内部に起因するヘイズ値(内部ヘイズ値)は50〜95%であり、60〜92%が好ましく、70〜90%が特に好ましい。この範囲であれば斜め虹ムラを防止することができる。
本発明における光散乱層の表面形状はJIS−B0601による粗さパラメーター(算術平均粗さRa)は0〜0.30μmであり、0〜0.25μmであることが好ましく、0.05〜0.22μmであることが特に好ましい。この範囲に制御することで偏光素子と良好な接着性をえることができる。
本発明における光散乱層の厚みは3〜30μmが好ましく、5〜20μmがより好ましく、6〜15μmが特に好ましい。この範囲に制御することで下記の光散乱層の光学特性と表面形状を適切に制御することができる。
光散乱フィルムの裏面(基材の上記光散乱層が積層されていない面)は、スティッキング防止層または、表面凹凸を有し、ヘイズが10%以上の光拡散層が積層されるのも好ましい態様である。
背面側偏光板の下に集光を目的としてプリズムシートがしばしば設置される。このプリズムシートは画素と干渉してモアレを発生させることがある。上記のように光散乱フィルムの裏面に光拡散層を積層することで、モアレ防止効果を付与することができ好ましい。また、プリズムシート起因のモアレを防止するために拡散シートが設置される場合があるが、光散乱フィルムの裏面に光拡散層を積層することで拡散シートが省略でき、画像表示装置の薄型化やコスト削減の観点で好ましい。
本発明の偏光板は偏光素子の一方の面にのみ保護フィルムを有する偏光板であっても、偏光素子の両方の面に保護フィルムを有する偏光板であっても構わない。
本発明において、好ましい偏光板の層構成を以下に示す。
スティッキング防止層/ポリエステルフィルム/光散乱層/接着剤層/偏光素子
光拡散層/ポリエステルフィルム/光散乱層/接着剤層/偏光素子
ポリエステルフィルム/光散乱層/接着剤層/偏光素子/接着剤層/保護フィルム
スティッキング防止層/ポリエステルフィルム/光散乱層/接着剤層/偏光素子/保護フィルム
光拡散層/ポリエステルフィルム/光散乱層/接着剤層/偏光素子/保護フィルム
本発明の偏光板が両方の面に保護フィルムを有する構成の場合、もう一方の保護フィルムは、セルロースアシレート系フィルム、ポリカーボネート系樹脂からなるフィルム、ノルボルネンなどシクロオレフィン系樹脂からなるフィルム、(メタ)アクリル系重合体フィルムなどのフィルムを用いることができるが、PVA接着剤などの水系接着剤を用いて貼合する場合は透湿度の点でセルロースアシレート系フィルムまたは(メタ)アクリル系重合体フィルムの何れかであることが好ましく、中でもセルロースアシレートフィルムが好ましい。
次に本発明の偏光板の作成方法について説明する。
本発明の偏光板は偏光素子(P)の一方の面と光散乱フィルム(DF)の光散乱層(DL)面とを接着剤層(AL1)を介して貼合することで作製できる。本発明で用いられる接着剤は、任意の適切な接着剤を用いることができる。具体的には、接着剤としては、水系接着剤、溶剤系接着剤、活性エネルギー線硬化型などを用いることができる。
また、偏光素子(P)の他方の面と保護フィルム層(PF2)との接着にも、光散乱フィルム(DF)の接着に用いる上記接着剤を同様に使用することができる。
上記活性エネルギー線硬化型接着剤およびその硬化方法の具体例は、例えば、特開2012−144690号公報に記載されている。
上記接着剤の塗布時の厚みは、任意の適切な値に設定され得る。例えば、硬化後または加熱(乾燥)後に、所望の厚みを有する接着剤層が得られるように設定する。接着剤層の厚みは、好ましくは0.01μm〜7μmであり、より好ましくは0.01μm〜5μmであり、さらに好ましくは0.01μm〜2μmであり、最も好ましくは0.01μm〜1μmである。
偏光素子と光散乱フィルムとの接着の際には、偏光素子と接着剤、光拡散層と接着剤との接着性を向上させるために、偏光素子と光散乱層の一方または両方に、あらかじめコロナ処理、プラズマ処理、紫外線照射、プライマー塗布処理などの表面処理を施してもよい。
本発明の液晶表示装置は、液晶セルと、該液晶セルのバックライト側に配置された本発明の偏光板(背面側偏光板)と視認側に配置された偏光板(視認側偏光板)を含むことを特徴とする。本発明の液晶表示装置は認側偏光板に特に制約はないが、視認側偏光板の視認側保護フィルムのヘイズは0〜10%であることが好ましく0〜8%であることがより好ましく、0〜5%であることが特に好ましい。視認側保護フィルムのヘイズをこの範囲に制御することで、斜め虹ムラ防止と黒しまりを両立することができる。
液晶表示装置は、二枚の電極基板の間に液晶を担持してなる液晶セル、その両側に配置された二枚の偏光板、及び必要に応じて該液晶セルと該偏光板との間に少なくとも一枚の光学補償フィルムを配置した構成を有している。本発明の偏光板は二枚の偏光板のうち背面側偏光板として用いることができる。
液晶セルの液晶層は、通常は、二枚の基板の間にスペーサーを挟み込んで形成した空間に液晶を封入して形成する。透明電極層は、導電性物質を含む透明な膜として基板上に形成する。液晶セルには、更にガスバリアー層、ハードコート層あるいは(透明電極層の接着に用いる)アンダーコート層(下塗り層)を設けてもよい。これらの層は、通常、基板上に設けられる。液晶セルの基板は、一般に50μm〜2mmの厚さを有する。
本発明のフィルムは、様々な表示モードの液晶セルに用いることができる。TN(Twisted Nematic)、IPS(In−Plane Switching)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal)、AFLC(Anti−ferroelectric Liquid Crystal)、OCB(Optically Compensatory Bend)、STN(Super Twisted Nematic)、VA(Vertically Aligned)、ECB(Electrically Controlled Birefringence)、及びHAN(Hybrid Aligned Nematic)のような様々な表示モードが提案されている。また、上記表示モードを配向分割した表示モードも提案されている。本発明の偏光板は、いずれの表示モードの液晶表示装置においても有効である。また、透過型、反射型、半透過型のいずれの液晶表示装置でも使用することができる。
(ポリエステル樹脂系延伸フィルム基材の作製)
WO2011/162198[0076](比較例1)と同様の方法でフィルム厚み約38μmの易接着層付き二軸延伸PETフィルムを得た。このフィルムの面内レターデーションReは1178nmで、ヘイズは0.2%であった。
光散乱剤とバインダーを含む光散乱用ポリマー組成物として、アクリルポリオール(基材ポリマー)43部、平均粒径2μmのPMMA粒子21部、イソシアネート系硬化剤6部及び溶剤からなるポリマー組成物を用いた。各組成の配合量を示す部数は固形分換算の質量比である。この基材層表面に光散乱層用ポリマー組成物をグラビアコート法により10g/m2(固形分換算)積層することで光散乱フィルム1を得た。
(1−1)ヘイズ
[1]JIS−K7136に準じて、得られた光拡散フィルムの全ヘイズ値(H)を測定する:日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH2000を用いた。
[2]光散乱フィルム表面に上記光散乱用ポリマー組成物をバーコーターで約2g/m2(固形分換算)で表面を平滑にし、表面ヘイズを除去したフィルムを作製した。このフィルムを上記と同様の方法で測定し内部ヘイズ値(Hin)を得た。
JIS−B0601(1994、2001)に準じ、小坂研究所(株)製、サーフコーダーMODEL SE−3500を用いて測定した。
次に上記で作製した光拡散フィルム1〜11と光散乱層を積層していない二軸延伸PETフィルムを用いて偏光板を作製する。
平均重合度2400、鹸化度99.9モル%の膜厚40μmのPVAフィルムを、25℃の温水中に120秒間浸漬し膨潤させた。次いで、ヨウ素/ヨウ化カリウム(重量比=2/3)の濃度0.6重量%の水溶液に浸漬し、2.1倍に延伸させながらPVAフィルムを染色した。その後、60℃のホウ酸とヨウ化カリウム含有の酸性浴中で延伸を行い、水洗、乾燥を施し、膜厚15μmの偏光素子を作製した。
アセトアセチル基を含有する変性PVA系樹脂(日本合成化学社製:ゴーセネックスZ−410)を水に溶解し、固形分濃度3%に調整した水溶液Aを調製した。次いで、前記水溶液Aに対して0.5重量%となるようにマレイン酸を添加し、その後、架橋剤としてグリオキサールを添加した。グリオキサールの添加量は、Z−410の重量を100とした場合に、重量で5となるようにした。この水溶液に水酸化ナトリウムを加えてpHを2.5に調整して、偏光板用接着剤を得た。
市販のセルロースアシレートフィルム(フジタックZRD40、富士フイルム(株)製:膜厚40μm)、を、55℃に保った1.5mol/LのNaOH水溶液(鹸化液)に2分間浸漬した後、フィルムを水洗し、その後、25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に水洗浴を30秒流水下に通して、フィルムを中性の状態にした。そして、エアナイフによる水切りを3回繰り返し、水を落とした後に70℃の乾燥ゾーンに15秒間滞留させて乾燥し、鹸化処理したフィルムを作製した。
上記で作製した光散乱フィルムの光散乱層表面をコロナ処理した後に、上記の接着剤を乾燥後の接着剤層の厚みが150nmとなるように塗布した。鹸化処理したセルロースアシレートフィルムの片面に、上記の接着剤を乾燥後の接着剤層の厚みが150nmとなるように塗布した。
次いで、偏光素子の両面に上述の接着剤が塗布された光散乱フィルムとセルロースアシレートフィルムをロール機で貼り合せた後、60℃で10分間乾燥して本発明に係る偏光板1を得た。
(2−1)斜め虹ムラ
白色LEDを光源にしたバックライトを用意しその上に、上記で作製した偏光板をZRD40側がバックライト側になるように置いて、斜め方向、極角60度と45度で全方向観察し、虹ムラを以下の基準に従って6段階で評価した。
◎:極角60度でも極角45度でも虹ムラが全く見えない。
○:極角60度で虹ムラが何とか認識できるが殆ど見えない。極角45度で虹ムラが全く見えない。
△:極角60度で虹ムラが認識できるが気にならない。極角45度で虹ムラが全く見えない。
×:極角60度で虹ムラが薄く見える。極角が45度では虹ムラが見えない。
××:虹ムラがはっきり見える。極角が45度で虹ムラが認識できる。
×××:虹ムラがはっきり見える。極角が45度でもはっきり見える。
以下の基準に従って手剥離による接着性を評価した。
◎:全く剥離しない。
○:剥離するが強い力が必要。
×:簡単に剥離する。
1.偏光板保護フィルムに汎用の延伸PETフィルムを用いると斜め虹ムラが発生する。
2.延伸PETと偏光素子の間に内部ヘイズが50〜95%の光散乱層を設けることで斜め虹ムラを防止することができる。
3、内側保護フィルムの有無に関わらず同様の斜め虹ムラ防止効果が得られる。
4.光散乱層を偏光板の外側に設けたものは虹ムラ防止効果がない。
5.光散乱層表面のRaが0.30μm以下のものは偏光素子との接着性が良好であるが、0.30μmを越えると十分な接着性が得られないことがある。
6.平均粒径が5μmより大きい粒子を用いるとRaが0.30を越え、十分な接着性がえられないことがある。
7.基本ポリマーとしてアクリルポリオール以外のポリオールを用いたり、架橋剤を多官能イソシアネート以外のポリオールの水酸基と反応するような官能基を2個以上有する化合物を用いると接着力が低下することがある。
LG Display社製モニター(32MP58HQ:白色LEDサイドライト型バックライト搭載)を分解し、液晶セルに貼られたバックライト側偏光板を剥がして、代わりに偏光板1〜13を、光散乱フィルム積層していない側を、粘着剤を介して液晶セルに貼合し、再度組み立て、画像表示装置1〜13を作製した。以下の評価法に従って評価した。結果を表3に示す。
尚、画像表示装置9は偏光板を粘着剤で貼合する時に剥離したため、斜め虹ムラが評価できなかった。
(3−1)斜め虹ムラ
モニターを白表示にし、画面を斜め方向、極角60度と45度で全方向観察し、虹ムラを以下の基準に従って6段階で評価した。
◎:極角60度でも極角45度でも虹ムラが全く見えない。
○:極角60度で虹ムラが何とか認識できるが殆ど見えない。極角45度で虹ムラが全く見えない。
△:極角60度で虹ムラが認識できるが気にならない。極角45度で虹ムラが全く見えない。
×:極角60度で虹ムラが薄く見える。極角が45度では虹ムラが見えない。
××:虹ムラがはっきり見える。極角が45度で虹ムラが認識できる。
×××:虹ムラがはっきり見える。極角が45度でもはっきり見える。
1.偏光板保護フィルムに汎用の延伸PETフィルムを用いると斜め虹ムラが発生する。
2.延伸PETと偏光素子の間に内部ヘイズが50〜95%の光散乱層を設けることで斜め虹ムラを防止することができる。
3、内側保護フィルムの有無に関わらず同様の斜め虹ムラ防止効果が得られる。
4.光散乱層を偏光板の外側に設けたものは虹ムラ防止効果がない。
特開2013−228720号公報段落[0120]〜[0141]および[0156]に記載の実施例1に準じて、低ヘイズ防眩フィルムを得た。低ヘイズ防眩フィルムのヘイズは3%だった。
特開2009−109993号公報段落[0074]〜[0079]に記載の防眩性保護フィルム(C)に準じて高ヘイズ防眩フィルムを得た。高ヘイズ防眩フィルムのヘイズは44%だった。
前記(セルロースアシレートフィルムの鹸化)に準じて低ヘイズ防眩フィルムと高ヘイズ防眩フィルムを鹸化処理した。次に偏光板1に対し、光散乱フィルムを鹸化処理済みの低ヘイズ防眩フィルムに代えて偏光板21を、高ヘイズ防眩フィルムに代えて偏光板22を作製した。何れの偏光板も、防眩フィルムの偏光素子との貼合面は防眩層を積層していない面である。
LG Display社製モニター(32MP58HQ:白色LEDサイドライト型バックライト搭載)を分解し、液晶セルに貼られたバックライト側偏光板を剥がして、代わりに表4に従って、偏光板1または偏光板13を、内側保護フィルム側を、粘着剤を介して液晶セルに貼合し、視認側偏光板を剥がして、代わりに偏光板21または偏光板22を、防眩層フィルムを積層していない側を貼合し、再度組み立て、画像表示装置21〜23を作製した。以下の評価法に黒しまり感を、画像表示装置1〜15と同様の方法に従って斜め虹ムラを評価した。結果を表4に示す。
一般的にTVを用いる一般家庭環境下(約200Lx)にてパネルを黒表示にて駆動させて、漆黒感を目視にて以下の判定基準にて確認した。
A:黒の程度が非常に良好である。
B:黒の程度が良好である。
C:若干白っぽさを感じるが許容範囲内である。
D:白っぽさが目立つ。
1.汎用の延伸PETフィルムを保護フィルムに用いた背面側偏光板と視認側に高ヘイズ防眩フィルムを組み合わせると斜め虹ムラは低減できるものの十分ではない、また、新たに黒表示が白っぽくなる問題が生じる。
2.本発明の偏光板を用いることで虹ムラと黒しまりを両立することができ好ましい。
Claims (9)
- ポリビニルアルコール系樹脂層にヨウ素を吸着配向させてなる偏光素子(P)及び
該偏光素子(P)の一方の面に、ポリエステル樹脂系延伸フィルムを基材とし、光散乱層(DL)を偏光素子側に有する光散乱フィルム層(DF)が接着剤層(AL1)を介して積層された偏光板であって、
前記光散乱層(DL)は、
1)内部ヘイズが50〜95%であり、
2)表面凹凸形状が、JIS B0601に基づく算術平均粗さRaが0〜0.30μmであることを特徴とする偏光板。 - 保護フィルム層(PF2)が、接着剤層(AL2)を介して前記偏光素子(P)の他方の面にさらに積層されていることを特徴とする請求項1に記載の偏光板。
- 前記延伸フィルムの面内レターデーションReが、500〜3000nmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の偏光板。
- 前記光散乱層(DL)が、平均粒径が0.5〜6μm粒子がバインダー内に分散した層であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の偏光板。
- 前記バインダーが、(メタ)アクリルポリオールと多官能イソシアネートを含む硬化型バインダーであることを特徴とする請求項4に記載の偏光板。
- 前記バインダーが、活性エネルギー線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の偏光板。
- 前記接着剤層(AL1又はAL2)が、PVA系接着剤層又は活性エネルギー線硬化型接着剤層であることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の偏光板。
- 前記保護フィルム(PF2)が、厚みが5〜100μmのセルロースアシレート系フィルムであることを特徴とする請求項2〜7の何れかに記載の偏光板。
- 請求項1〜8の何れかに記載の偏光板を搭載した液晶表示装置。
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