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JP6556598B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、液晶表示装置に関する。
液晶表示装置には、バックライトユニットと液晶パネルが含まれる。バックライトユニットの構成部材としては、拡散板、拡散シート等と呼ばれる、光拡散性を有する部材(拡散部材)が広く用いられている(特許文献1参照)。
特開平6−34972号公報
液晶表示装置の構成は、より詳しくは、次の通りである。液晶パネルは液晶セルおよび偏光板を含む。偏光板は、少なくとも偏光子を含み、通常、偏光子の一方または両方の面に、偏光子に傷が付くことを防ぐために保護フィルム(偏光板保護フィルム)が積層されている。液晶表示装置では、通常、液晶セルおよび偏光板が組み込まれた液晶パネルが、光源および各種部材(例えば上記の拡散部材等)を含むバックライトユニットと、クリアランス(clearance;隙間、空気層とも呼ばれる。)を介して配置されている。
特許文献1には、バックライトユニットの液晶パネル(特許文献1には液晶表示素子と記載されている。)の最も近くに配置される部材が、拡散部材(拡散板)である液晶表示装置が記載されている。このようにバックライトユニットにおいて最も液晶パネル側に位置する部材を拡散部材とすることは、液晶表示装置の表示面において、輝度を向上するために有効であると、本発明者らは考えている。しかし本発明者らが、バックライトユニットの最も液晶パネル側に位置する部材が拡散部材であって、かつ液晶パネルの最もバックライトユニット側に位置する部材が偏光板の保護フィルムである液晶表示装置について検討したところ、輝度向上と良好な表示性能とを両立することは容易ではないことが明らかとなった。
そこで本発明の目的は、液晶表示装置において輝度の向上と表示性能の向上をともに達成することにある。
本発明の一態様は、
少なくとも液晶セルおよび偏光板を含む液晶パネルと、少なくとも光源を含むバックライトユニットと、を有し、
上記液晶パネルのバックライトユニット側最表面は、上記偏光板に含まれる保護フィルム(以下において、「偏光板保護フィルム」とも記載する。)表面であり、
上記バックライトユニットの液晶パネル側最表面は、上記バックライトユニットに含まれる拡散部材表面であり、
上記液晶パネルの上記バックライト側最表面において測定される算術平均粗さをRa1とし、かつ鉛筆硬度をP1とし、上記バックライトユニットの上記液晶パネル側最表面において測定される算術平均粗さをRa2とし、かつ鉛筆硬度をP2として、下記式1〜3:
式1:33nm<Ra1<135nm
式2:Ra2<15nm
式3:P1<P2
を満たす液晶表示装置、
に関する。
本発明および本明細書において、拡散部材とは、ヘイズが50〜100%の範囲である部材をいう。ヘイズとは、温度25℃、相対湿度60%の環境下で、ヘイズメーターを用いて、JIS K 7136(2000) にしたがい測定される値とする。ヘイズメーターとしては、例えば、スガ試験機HGM−2DPを用いることができる。拡散部材は、好ましくはシート状部材(拡散シート)である。なお本発明および本明細書において、シートとの語は、フィルムと同義で用いるものとする。
本発明および本明細書において、算術平均粗さRaとは、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;AFM)により、測定対象表面の100μm×100μmの測定領域において、JIS B 0601:2013にしたがい測定される値とする。以下において、算術平均粗さを、表面粗さともいう。
本発明および本明細書において、鉛筆硬度とは、以下の方法により測定されるものとする。
測定対象表面を有する部材ないし物品を、温度25℃、相対湿度60%の条件で2時間調湿する。調湿した後、JIS−S6006が規定する試験用鉛筆を用いて、JIS K 5400が規定する鉛筆硬度評価法にしたがい、500gのおもりを用いて各硬度の試験用鉛筆で測定対象表面を引っ掻くことを、測定対象表面の異なる位置の10箇所で行う(引っ掻き試験)。10箇所中、引っ掻いたことにより傷が発生したことが目視で確認された箇所が5箇所以下であった引っ掻き試験において用いた試験用鉛筆の中で、最も高硬度の試験用鉛筆の硬度を、評価対象表面の鉛筆硬度とする。JIS K 5400には、傷は、塗膜の破れ、塗膜のすり傷であり、塗膜のへこみは対象としないと記載されているが、本測定では、測定対象の表面のへこみも含めて傷と判断する。なお公知の通り、鉛筆硬度は、例えば、B<HB<H<2H<3H...の順に高硬度であることを意味する。例えば、ある表面において測定された鉛筆硬度がHであり、他の表面において測定された鉛筆硬度がHBの場合、鉛筆硬度Hの表面は、鉛筆硬度HBの表面より高硬度である。以下において、特記しない限り、硬度とは、鉛筆硬度をいうものとする。
また、液晶パネルのバックライト側最表面である保護フィルム表面の鉛筆硬度は、保護フィルム単体の形態で測定してもよく、保護フィルムが組み込まれた偏光板において測定してもよく、偏光板が組み込まれた液晶パネルにおいて測定してもよい。バックライトユニットの液晶パネル側最表面である拡散部材表面の鉛筆硬度も、拡散部材単体の形態で測定してもよく、拡散部材がバックライトユニットの他の部材の1つ以上と積層された形態で測定してもよい。以上の点は、本発明および本明細書における、算術平均粗さの測定等の、各種フィルムや部材に関する測定についても同様である。
一態様では、上記バックライトユニットは、上記拡散部材と光源との間に、集光部材を含む。集光部材とは、光源側表面から入射した光を、他方の表面側に集光する集光機能を有する部材である。集光部材は、好ましくはシート状部材(集光シート)である。一方、上記拡散部材は、集光機能を有してもよく、有さなくてもよい。拡散部材が集光機能を有する場合、集光部材の集光機能が拡散部材の集光機能より高いことが好ましい。
一態様では、上記拡散部材の光源側表面において測定される算術平均粗さRa3は、500nm超10000nm以下である。上記拡散部材の光源側表面とは、バックライトユニットの最表面である拡散部材表面とは反対側の表面である。
一態様では、上記保護フィルムは、平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子を含む樹脂フィルムである。
本発明および本明細書において、粒子の平均粒径とは、平均一次粒径であって、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope;TEM)により、フィルムや部材の断面TEM写真を取得し、断面TEM写真に含まれる各粒子の粒径を測定して平均値を算出する他、粒子を溶媒分散ゾルとし、このゾルにおける50%平均粒径として求めることができる。上記50%平均粒径は、例えば、日機装社製Nanotrac粒度分析計を用いて求めることができる。上記粒子の形状は、球状であっても、非球状(異形)であってもよい。異形の粒子の粒径とは、粒子の長軸長と短軸長の平均値を指す。
本発明および本明細書において、「樹脂フィルム」とは、樹脂を構成成分として含むフィルムをいう。「樹脂」とは、同一または異なる構造の2つ以上の重合性化合物の重合体をいい、単一重合体(ホモポリマー)であっても共重合体(コポリマー)であってもよい。
一態様では、上記保護フィルムは、アクリル樹脂フィルムである。
一態様では、上記保護フィルムは、平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲のアクリル樹脂粒子を含むアクリル樹脂フィルムである。
本発明および本明細書において、「アクリル樹脂粒子」とは、アクリル樹脂を構成成分として含む粒子をいう。「アクリル樹脂」とは、メタクリル酸の誘導体および/またはアクリル酸の誘導体の重合体をいう。以下において、メタクリル酸の誘導体および/またはアクリル酸の誘導体を、(メタ)アクリル酸誘導体とも記載する。上記誘導体は、例えばエステルである。
一態様では、上記保護フィルムは、セルロースアシレートフィルムである。
本発明の液晶表示装置は、高輝度かつ良好な表示性能を示すことができる。
以下の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本発明および本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の液晶表示装置は、少なくとも液晶セルおよび偏光板を含む液晶パネルと、少なくとも光源を含むバックライトユニットと、を有し、上記液晶パネルのバックライトユニット側最表面は、上記偏光板に含まれる保護フィルム表面であり、上記バックライトユニットの液晶パネル側最表面は、上記バックライトユニットに含まれる拡散部材表面であり、上記液晶パネルの上記バックライト側最表面において測定される算術平均粗さをRa1とし、かつ鉛筆硬度をP1とし、上記バックライトユニットの上記液晶パネル側最表面において測定される算術平均粗さをRa2とし、かつ鉛筆硬度をP2として、下記式1〜3:
式1:33nm<Ra1<135nm
式2:Ra2<15nm
式3:P1<P2
を満たす液晶表示装置である。
本発明者らは、上記液晶表示装置について、以下のように推察している。ただし、以下は推察であって、本発明を何ら限定するものではない。
(1)上記液晶表示装置のバックライトユニットは、最も液晶パネル側に位置する部材が拡散部材であり、この拡散部材表面がバックライトユニットの液晶パネル側最表面である。先に記載したように、液晶表示装置において、バックライトユニットにおいて最も液晶パネル側に位置する部材を拡散部材とすることは、液晶表示装置の表示面において、輝度を向上するために有効であると本発明者らは考えている。このような構成を有するバックライトユニットを、バックライトユニット側最表面が偏光板の保護フィルム表面である液晶パネルとともに組み込んだ液晶表示装置において、表示性能が低下する理由としては、表示面において光漏れが発生することが挙げられる。本発明者らは、この光漏れは、バックライトユニットと液晶パネルとの接触によりバックライトユニットの液晶パネル側最表面(拡散部材表面)および/または液晶パネルのバックライト側最表面(保護フィルム表面)に発生した傷に起因するものと考えている。傷に関しては、近年、液晶表示装置の薄型化のために、液晶パネルとバックライトユニットとの間のクリアランスが狭小化する傾向にあることや、液晶パネルが大型化し撓みやすくなることにより、バックライトユニットの液晶パネル側最表面と液晶パネルのバックライト側最表面とが接触しやすくなっていることに起因して、傷が発生しやすくなっていると本発明者らは推察している。
(2)これに対し本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、液晶パネルのバックライト側最表面およびバックライトユニットの液晶パネル側最表面の表面粗さ(算術平均粗さ)と硬さ(鉛筆硬度)とが、上記の式1〜式3を満たす液晶表示装置は、表示性能が良好であり、しかも表示面における輝度が高いことを新たに見出した。詳しくは、次の通りである。
(3)式1および式2を満たすと、液晶パネルのバックライトユニット側最表面である保護フィルム表面が、バックライトユニットの液晶パネル側最表面である拡散部材表面より粗い状態となる。この状態で式3を満たすこと、即ち拡散部材表面が保護フィルム表面より高硬度であることにより、より粗い表面である保護フィルム表面との接触によって、より平滑な表面である拡散部材表面が傷付くことを防ぐことができると、本発明者らは考えている。
(4)また、表示性能低下の理由としては、上記の傷の発生が考えられるが、本発明者らの検討の中で、傷の発生を抑制するために上記の両表面をいずれも平滑にすると、これら表面の接触に起因すると考えられる表示ムラが発生することが確認された。確認された表示ムラは、ニュートンリングと呼ばれる同心円状の干渉縞であった。これに対し、保護フィルム表面を、式1を満たす状態、詳しくはRa1が33nm超の状態とすることにより、液晶パネルのバックライト側最表面において表示面側から入射した光が反射したときの鏡面成分を小さくすることができ、これにより表示ムラ(ニュートンリング)の発生を抑制することができると、本発明者らは推察している。
(5)更に、輝度向上に関しては、液晶パネルのバックライトユニット側最表面である保護フィルム表面が、式1を満たす状態、詳しくはRa1が135nm未満であることが、輝度向上に寄与していると、本発明者らは考えている。より詳しくは、バックライトユニットから出射された光が保護フィルム表面で拡散されて輝度が低下することを、Ra1を135nm未満とすることによって抑制することができると、本発明者らは考えている。
以上が、上記液晶表示装置に関する本発明者らによる推察である。ただし推察に過ぎず、先に記載したように、本発明を何ら限定するものではない。
以下、上記液晶表示装置について、更に詳細に説明する。
[液晶パネル]
<偏光板>
液晶パネルは、少なくとも液晶セルと偏光板を含む。好ましくは、液晶パネルには、フロント偏光板、液晶セル、およびリア偏光板が含まれる。液晶パネルにおいて、「フロント偏光板」とは、上記液晶パネルがバックライトユニットとともに液晶表示装置に組み込まれた際、上記2つの偏光板の中で視認側に位置する偏光板であり、「リア偏光板」とはバックライトユニット側に位置する偏光板である。また、偏光板としては、2枚の偏光板保護フィルムの間に偏光子が位置する構成の偏光板が、現在広く用いられている。上記液晶表示装置に含まれる偏光板も、かかる構成の偏光板であることができる。偏光板に含まれる2枚の偏光板保護フィルムのうち、液晶表示装置に組み込まれた際に液晶セル側に位置する偏光板保護フィルムがインナー側保護フィルムであり、他方の偏光板保護フィルムがアウター側保護フィルムである。液晶パネルがフロント偏光板、液晶セル、およびリア偏光板を含み、リア偏光板が液晶パネルの中で最もバックライトユニット側に位置し、かつリア偏光板が2枚の偏光板保護フィルムの間に偏光子が位置する構成の偏光板の場合、リア偏光板のアウター側保護フィルム表面が、液晶パネルのバックライトユニット側最表面となる。
<<保護フィルム>>
(算術平均粗さRa1、鉛筆硬度P1)
上記液晶表示装置において、液晶パネルのバックライトユニット側最表面である偏光板保護フィルム表面は、式1(33nm<Ra1<135nm)を満たす算術平均粗さRa1を有し、かつ式3(P1<P2)を満たす鉛筆硬度P1を有する。
算術平均粗さRa1は、33nm超であり、好ましくは40nm以上であり、より好ましくは47nm以上であり、更に好ましくは53nm以上であり、一層好ましくは60nm以上であり、より一層好ましくは67nm以上である。また、算術平均粗さRa1は、135nm未満であり、好ましくは120nm以下であり、より好ましくは107nm以下である。算術平均粗さRa1は、例えば、保護フィルムに含まれる成分のサイズおよび/または含有量によって調整することができる。例えば、保護フィルムが粒子を含む場合には、粒子の平均粒径および/または含有量によって、Ra1を調整することができる。例えば、平均粒径が大きな粒子を用いるほど、算術平均粗さRa1は大きくなる傾向がある。また、一態様では、粒子の含有量を多くするほど、算術平均粗さRa1が大きくなる傾向がある。Ra1制御の観点から好ましい粒子について、詳細は後述する。
また、上記鉛筆硬度P1は、バックライトユニットの液晶パネル側最表面である拡散部材表面のP2との関係において、P2より小さければよく、具体的に鉛筆硬度としていくつであるかは限定されるものではない。P1とP2との硬度差は、鉛筆硬度として一段階以上あればよく、二段階以上でもよく、例えば一段階〜五段階程度であることができるが、これに限定されるものではない。なお、硬度差に関して、例えばHBに対しては、Hは一段階高硬度であり2Hは二段階高硬度である。一例として、鉛筆硬度P1は、B、HBまたはHであることができるが、上記の通り、これに限定されるものではない。鉛筆硬度P1は、保護フィルムに含まれる成分の種類によって調整することができる。例えば、保護フィルムが粒子を含む場合には、粒子の種類等によって調整することができる。P1制御の観点から好ましい粒子について、詳細は後述する。また、保護フィルムは好ましくは樹脂フィルムであるが、樹脂フィルムに含まれる樹脂の種類によって、鉛筆硬度P1を調整することもできる。
なお上記保護フィルムの、液晶パネルにおいてバックライトユニット側最表面となる表面とは反対の表面、即ち液晶セル側表面は、この表面で測定される算術平均粗さおよび鉛筆硬度は特に限定されるものではない。Ra1およびP1について上述した範囲にあってもよく、範囲外でもよい。
次に、上記保護フィルムを構成し得る各種成分について説明する。
(樹脂)
上記保護フィルムは、好ましくは樹脂フィルムであって、構成成分として樹脂を含むことができる。樹脂フィルムに含まれる樹脂としては、偏光板保護フィルム等の各種光学フィルムに通常用いられる樹脂を何ら制限なく用いることができる。そのような樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、セルロースアシレート、ポリエステルを挙げることができる。以下に、これら樹脂について更に説明する。
−アクリル樹脂−
上記保護フィルムがアクリル樹脂フィルムである場合、アクリル樹脂フィルムはフィルム構成成分としてアクリル樹脂を含む。アクリル樹脂は、繰り返し構造単位として(メタ)アクリル酸エステル単量体由来の繰り返し構造単位を有することが好ましい。「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸および/またはメタクリル酸を意味する。
アクリル樹脂は、繰り返し構造単位として、更に、水酸基含有単量体、不飽和カルボン酸および下記一般式(10)で表される単量体から選ばれる少なくとも1種を重合して得られる繰り返し構造単位を含んでいてもよい。
一般式(10)
CH2=C(X)R201
一般式(10)中、R201は水素原子またはメチル基を表し、Xは水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アリール基、−CN基、−CO−R202基、またはO−CO−R203基を表し、R202およびR203は、それぞれ独立に水素原子または炭素数1〜20の有機残基を表す。
(メタ)アクリル酸エステル単量体は、特に限定されない。詳細については、特開2013−099875号公報段落0034を参照できる。
水酸基含有単量体も、特に限定されない。詳細については、特開2013−099875号公報段落0035を参照できる。
不飽和カルボン酸も、特に限定されない。詳細については、特開2013−099875号公報段落0036を参照できる。
一般式(10)で表される単量体の詳細については、特開2013−099875号公報段落0037を参照できる。
アクリル樹脂は、1つ以上のラクトン環構造を含んでいてもよい。ラクトン環構造の一態様としては、下記一般式(11)で示されるラクトン環構造を挙げることができる。
一般式(11)中、R401、R402およびR403は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜20の有機残基を表し、有機残基は酸素原子を含有していてもよい。ここで、炭素原子数1〜20の有機残基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基などが好ましい。
ラクトン環含有アクリル樹脂の構造中における上記一般式(11)で示されるラクトン環構造の含有割合は、好ましくは5〜90質量%、より好ましくは10〜70質量%、更に好ましくは10〜60質量%、特に好ましくは10〜50質量%である。
ラクトン環含有アクリル樹脂の製造方法については、特に制限はない。例えば、重合工程によって分子鎖中に水酸基とエステル基とを有する重合体(p)を得た後に、得られた重合体(p)を加熱処理することによりラクトン環構造を重合体に導入すること(ラクトン環化縮合工程)により、ラクトン環含有アクリル樹脂を得ることができる。ラクトン環含有アクリル樹脂の好ましい物性等の詳細については、特開2012−250535号公報段落0040〜0047を参照できる。
アクリル樹脂については、特開2012−8248号公報段落0015〜0093も参照できる。
また、アクリル樹脂としては、グルタルイミド構造を有するアクリル樹脂を挙げることもできる。かかるアクリル樹脂については、特開2013−37057号公報段落0021〜0037を参照できる。
更に、アクリル樹脂としては、グルタル酸無水物単位を有するアクリル樹脂を挙げることもできる。かかるアクリル樹脂については、特開2009−139720号公報段落0026〜0050を参照できる。
アクリル樹脂としては、市販品または公知の合成方法により合成されたものを使用することができる。
上記アクリル樹脂フィルムは、アクリル樹脂を、フィルム総質量に対して、例えば30〜98質量%の含有率で含むことができ、50〜95質量%の含有率で含むことが好ましい。アクリル樹脂フィルムは、単層フィルムであっても二層以上の積層構造のフィルムであってもよい。二層以上の積層構造のフィルムについては、各層のアクリル樹脂含有率が上記範囲であることができる。ただし、アクリル樹脂フィルムにおけるアクリル樹脂の含有率の算出にあたっては、アクリル樹脂フィルムが後述するアクリル樹脂粒子を含む場合には、アクリル樹脂粒子に含まれるアクリル樹脂は除いて算出するものとする。なお上記アクリル樹脂フィルムには、二種以上のアクリル樹脂が含まれていてもよい。二種以上のアクリル樹脂が含まれる場合、フィルム総質量に対するアクリル樹脂の含有率は、二種以上のアクリル樹脂の合計量について規定されるものとする。この点は、本発明および本明細書における各種成分についても同様である。即ち、ある成分は、一種のみ用いてもよく二種以上を用いてもよい。二種以上用いる場合、かかる成分の含有量や含有率は、二種以上の合計量について規定される。
−セルロースアシレート−
上記保護フィルムがセルロースアシレートフィルムである場合、セルロースアシレートフィルムはフィルム構成成分としてセルロースアシレートを含む。
セルロースアシレートとしては、セルロースアシレート化合物、および、セルロースを原料として生物的または化学的に官能基を導入して得られるアシル置換セルロース骨格を有する化合物が挙げられる。ここで、「主成分」とは、原料として単一のポリマーを含む場合には、そのポリマーのことを意味し、原料として二種以上のポリマーを含む場合には、最も質量分率の高いポリマーのことを意味する。
セルロースアシレートは、セルロースと酸とのエステルである。上記酸としては、有機酸が好ましく、カルボン酸がより好ましく、炭素原子数が2〜22の脂肪酸が更に好ましく、炭素原子数が2〜4の低級脂肪酸であることが最も好ましい。
セルロースアシレートの原料セルロースとしては、綿花リンタや木材パルプ(広葉樹パルプ、針葉樹パルプ)などがあり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでもよく、場合により混合して使用してもよい。これらの原料セルロースについての詳細については、例えば「プラスチック材料講座(17)繊維素系樹脂」(丸澤、宇田著、日刊工業新聞社、1970年発行)や発明協会公開技報2001−1745(7頁〜8頁)の記載を参照できる。
セルロースアシレートは、セルロースの水酸基の水素原子が、アシル基によって置換されたものである。アシル基の炭素原子数は、2〜22であることが好ましい。アシル基は、脂肪族アシル基であっても芳香族アシル基であってもよく、単一でも2種類以上のアシル基によって置換されていてもよい。具体的には、セルロースアシレートの例としては、セルロースのアルキルカルボニルエステル、アルケニルカルボニルエステル、芳香族カルボニルエステル、および芳香族アルキルカルボニルエステルが挙げられる。これらの中に含まれるアルキル部位、アルケニル部位、芳香族部位、および芳香族アルキル部位のそれぞれは、更に置換基を有していてもよい。好ましいアシル基の例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、へプタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、デカノイル基、ドデカノイル基、トリデカノイル基、テトラデカノイル基、ヘキサデカノイル基、オクタデカノイル基、i−ブタノイル基、t−ブタノイル基、シクロヘキサンカルボニル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、およびシンナモイル基等が挙げられる。これらの中でも、アセチル基、プロピオニル基、ブタノイル基、ドデカノイル基、オクタデカノイル基、t−ブタノイル基、オレオイル基、ベンゾイル基、ナフチルカルボニル基、およびシンナモイル等が好ましく、アセチル基、プロピオニル基、およびブタノイル基がより好ましく、アセチル基が最も好ましい。
セルロースアシレートのアシル置換度は、特に限定されない。アシル置換度が2.00〜2.95のセルロースアシレートを使用すると、製膜性、および製造されるフィルムの種々の特性の観点で好ましい。なお、アシル置換度は、酢酸等の脂肪酸の結合度を測定し、計算によって置換度を得ることができる。測定は、ASTM D−817−91に準じて実施することができる。
アセチル基/プロピオニル基/ブタノイル基の少なくとも2種類のアシル基を有するセルロースアシレートについては、アシル置換度が2.50〜2.95であることが好ましく、より好ましいアシル置換度は2.60〜2.95であり、さらに好ましくは2.65〜2.95である。
アセチル基のみを有するセルロースアシレート、即ちセルロースアセテートについては、そのアシル置換度が2.00〜2.95であることが好ましい。さらにはアシル置換度が2.40〜2.95であることがより好ましく、2.80〜2.95であることが更に好ましい。
セルロースアシレートの重合度は、特に限定されないが、好ましくは粘度平均重合度で180〜700であり、セルロースアセテートにおいては、180〜550がより好ましく、180〜400が更に好ましく、180〜350が特に好ましい。重合度がこの上限値以下であれば、セルロースアシレートのドープ溶液の粘度が高くなりすぎることがなく流延によるフィルム作製が容易にできるので好ましい。重合度がこの下限値以上であれば、高強度のフィルム作製が可能である点等で好ましい。粘度平均重合度は、宇田らの極限粘度法{宇田和夫、斉藤秀夫、「繊維学会誌」、第18巻第1号、105〜120頁(1962年)}により測定できる。この方法は特開平9−95538号公報にも詳細に記載されている。
また、セルロースアシレートの分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって評価され、その多分散性指数Mw/Mn(Mwは重量平均分子量、Mnは数平均分子量)が小さく、分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜4.0であることが好ましく、2.0〜4.0であることが更に好ましく、2.3〜3.4であることが一層好ましい。
セルロースアシレートフィルムは、セルロースアシレートを、フィルム総質量に対して、例えば75〜99質量%の範囲の含有率で含むことができ、80〜98質量%の範囲の含有率で含むことが好ましい。セルロースアシレートフィルムは、単層フィルムであっても二層以上の積層構造のフィルムであってもよい。二層以上の積層構造のフィルムについては、各層のセルロースアシレート含有率が上記範囲であることができる。
−ポリエステル−
上記保護フィルムがポリエステルフィルムである場合、ポリエステルフィルムはフィルム構成成分としてポリエステルを含む。
ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレン2,6−ナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレートが挙げられ、必要に応じてそれらの2種以上を用いてもよい。中でも、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。その他、ポリエステルについては、特開2015−106067号公報段落0066を参照できる。
ポリエステルフィルムは、ポリエステルを、フィルム総質量に対して、例えば50〜99質量%の範囲の含有率で含むことができ、70〜98質量%の範囲の含有率で含むことが好ましく、90〜98質量%の含有率で含むことがより好ましい。ポリエステルフィルムは、単層フィルムであっても二層以上の積層構造のフィルムであってもよい。二層以上の積層構造のフィルムについては、各層のポリエステル含有率が上記範囲であることができる。
(平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子)
上記保護フィルムは、算術平均粗さRa1の調整を容易にする観点から、平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子を含むことが好ましい。上記粒子の平均粒径は、好ましくは0.5〜5.0μmの範囲であり、より好ましくは1.0〜3.0μmの範囲である。平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子の中で、平均粒径が大きい粒子を用いるほど、および/または、この粒子の含有量を多くするほど、算術平均粗さRa1は大きくなる傾向がある。かかる粒子は、無機粒子であっても有機粒子であっても、有機成分と無機成分を含む有機無機複合粒子であってもよい。例えば、有機粒子としては、各種樹脂粒子を挙げることができる。無機粒子としては、シリカ粒子、ジルコニア粒子 等を挙げることができる。
好ましい樹脂粒子の一種としては、アクリル樹脂粒子を挙げることができる。アクリル樹脂粒子は、中でも、アクリル樹脂フィルムに含有させることが好ましい。アクリル樹脂粒子とアクリル樹脂との親和性が高いことにより、フィルム耐久性が向上する傾向があるためである。
アクリル樹脂粒子の構成成分として含まれるアクリル樹脂は、単一重合体(ホモポリマー)であっても共重合体(コポリマー)であってもよい。例えば、アクリル樹脂粒子は、アクリル樹脂として、アクリル−スチレン共重合体を含むものであってもよい。
アクリル樹脂粒子としては、架橋アクリル樹脂粒子を用いることもできる。「架橋アクリル樹脂粒子」とは、粒子の構成成分として含まれるアクリル樹脂の少なくとも一部が架橋アクリル樹脂である粒子をいう。また、「架橋アクリル樹脂」とは、(メタ)アクリル酸誘導体と架橋基を有する化合物との重合体である。架橋アクリル樹脂粒子は、公知の方法で調製することができ、市販品として入手することもできる。架橋アクリル樹脂粒子については、例えば、特開2015−127416号公報段落0051〜0068を参照できる。市販品としては、例えば、積水化成社製テクポリマーSSXシリーズ、SMXシリーズ、MBXシリーズ、綜研化学社製MXシリーズ、MRシリーズ、SXシリーズ等を挙げることができる。
上記保護フィルムにおける平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子の含有量は、フィルムに含まれる樹脂100質量部に対して5〜150質量部であることが好ましく、5〜100質量部であることがより好ましく、20〜80質量部であることが更に好ましい。ここで上記の樹脂100質量部には、平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子に含まれる樹脂や後述の脆性改良剤として使用される粒子に含まれる樹脂の含有量は含まれないものとする。なお、上記の架橋アクリル樹脂粒子は、通常、各種粒子の中でも表面硬度の高い粒子であるため、架橋アクリル樹脂粒子の含有率を高めるほどフィルム硬度は高まる傾向がある。したがって、一態様では、架橋アクリル樹脂粒子を含む保護フィルムについて、架橋アクリル樹脂粒子の含有率を調整することにより、鉛筆硬度P1を調整することができる。
(その他の任意成分)
上記保護フィルムは、上記以外の任意成分を任意に任意の量で含むことができる。かかる任意成分しては、例えば、公知の可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、脆性改良剤、光学発現剤等が具体例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記保護フィルムに含まれ得る任意成分としては、通常、偏光板保護フィルム等の各種光学フィルムに含まれ得る各種添加剤を挙げることができる。例えば、添加剤の一例としては、平均粒径が10〜300nmの範囲(好ましくは50〜250nmの範囲)のゴム弾性体粒子を挙げることができる。上記ゴム弾性体粒子は、上記保護フィルムにおいて、脆性改良剤として作用することができる。ゴム弾性体粒子とは、ゴム弾性体(ゴム弾性を示す成分)を含有する粒子であって、ゴム弾性体からなる粒子であってもよく、ゴム弾性体の層を有する多層構造の粒子であってもよい。中でも、上記保護フィルムがアクリル樹脂フィルムである場合、上記アクリル樹脂フィルムに含まれるアクリル樹脂との親和性が高い点で好ましいゴム弾性体粒子としては、アクリルゴム弾性体粒子を挙げることができる。ここで、「アクリルゴム弾性体粒子」とは、この粒子に含まれるゴム弾性体および/またはゴム弾性体以外の成分が、アクリル樹脂であるゴム弾性体粒子をいう。なおゴム弾性体粒子の平均粒径は、先に記載したアクリル樹脂粒子の平均粒径と同様、平均一次粒径であって、測定方法は、先に粒子の平均粒径の測定方法として記載した通りである。ゴム弾性体粒子は、例えば、保護フィルムが樹脂フィルムである場合、フィルムに含まれる樹脂(ただし平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子が樹脂を含む粒子である場合、この粒子に含まれる樹脂を除く)とゴム弾性体粒子との合計100質量部に対して、1〜30質量部程度の量で、上記保護フィルムに含有させることができる。ゴム弾性体粒子の詳細については、例えば特開2012−180422号公報段落0037〜0041を参照できる。
また、任意成分については、特開2015−106067号公報段落0072〜0085も参照できる。
(フィルムの構成、厚み)
上記保護フィルムは、単層フィルムであってもよく、二層以上の積層構造を有する積層フィルムであってもよい。二層以上の積層構造を有する積層フィルムにおいて、隣り合う層は接着層を介さずに直接接していることが好ましい。かかる積層フィルムは、好ましくは、後述する溶液製膜法や溶融製膜法によって製造することができる。なお本発明および本明細書において、接着剤との語は、接着剤および粘着剤を含む意味で用いるものとする。
上記保護フィルムが積層フィルムである場合、保護フィルムとしてカール(反り)の少ないフィルムを得る観点からは、積層フィルムに含まれる層は、基材フィルム表面に硬化性組成物を塗布した後に、この硬化性組成物を硬化した硬化層ではないことが好ましい。硬化層を含む積層フィルムは、硬化層の硬化収縮によりカールが発生しやすい傾向があるからである。なお硬化性組成物とは、少なくとも一種の硬化性化合物を含む組成物をいい、硬化性化合物とは1分子中に1つ以上の重合性基を含む化合物をいう。重合性基とは、重合反応し得る基をいう。
上記保護フィルムの厚み(積層フィルムについては総厚)は、例えば10〜100μmの範囲であり、好ましくは12〜80μmの範囲であり、より好ましくは15〜60μmの範囲である。上記厚みは、上記保護フィルム製造時の製造条件によって調整することができる。保護フィルムの厚みは、製造条件から求めることもでき、公知の膜厚測定法、例えば触針式膜厚計による膜厚測定法により求めることもできる。複数箇所で測定する場合の保護フィルムの厚みは、複数箇所での測定値の算術平均とする。
(製造方法)
上記保護フィルムは、公知の製膜方法によって製造することができる。例えば、溶液製膜法により、上記保護フィルムを製造することができる。溶液製膜法は、製膜用組成物(ドープ、ドープ組成物とも呼ばれる。)を調製し、この製膜用組成物を支持体上に流延し乾燥させてフィルムを形成し、このフィルムを支持体からははぎ取るフィルム形成工程を少なくとも含む。形成されたフィルムには、必要に応じて延伸処理を施すこともできる。ここで単層流延することにより、単層フィルムとして上記保護フィルムを製造することができ、二層以上の多層の共流延を行うことにより、積層フィルムとして上記保護フィルムを製造することができる。溶液製膜法によるフィルム製造の詳細については、例えば、WO2015/064732A1の段落0034〜0068等の公知技術を何ら制限なく適用できる。
他の一態様では、上記保護フィルムは、押出成形法等の溶融製膜法によって製造することもできる。溶融製膜法によるフィルム製造の詳細については、例えば、特開2012−180422号公報段落0057〜0063等の公知技術を何ら制限なく適用できる。例えば、押出成形において用いる一対のロール(接地ロール)の弾性率によって、製造されるフィルムの表面粗さを制御することができる。また、多層押出成形することにより、上記保護フィルムを製造することもできる。
上記液晶表示装置を構成する液晶パネルの最もバックライトユニット側に位置する偏光板において、最もバックライトユニット側に位置する保護フィルムは、バックライト側最表面となる表面が、先に記載した算術平均粗さRa1および鉛筆硬度P1を有する。この保護フィルムを有する偏光板は、偏光子の保護の観点からは、この保護フィルムとは反対側にも、保護フィルム(他方の保護フィルム)を含むことが好ましい。他方の保護フィルムとしては、一般に偏光板保護フィルムとして用いられる各種フィルムを何ら制限なく用いることができる。
また、他方の保護フィルムとして用いられるフィルムとしては、光学異方層を含む光学補償層を有する光学補償フィルムを挙げることもできる。光学補償フィルム(位相差フィルムとも呼ばれる。)によれば、液晶表示装置において、画面の視野角特性を改良することができる。光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができる、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号公報に記載されている光学補償フィルムが好ましい。
なお上記液晶表示装置は、好ましくは2つの偏光板(フロント偏光板、リア偏光板)を含むことができる。この場合、上記保護フィルムを有する偏光板はリア偏光板であるが、フロント偏光板は特に限定されるものではない。フロント偏光板については、偏光板に関する公知技術を、何ら制限なく適用することができる。
<偏光子>
上記保護フィルムを含む偏光板は、この保護フィルムとともに偏光子を含む。偏光子は、自然光を特定の直線偏光に変換する機能を有するいわゆる直線偏光子であればよい。偏光子としては、特に限定されないが、吸収型偏光子を利用することができる。吸収型偏光子としては、通常用いられている偏光子を利用することができ、例えば、ヨウ素系偏光子、二色性染料を利用した染料系偏光子、およびポリエン系偏光子、ワイヤーグリッドを用いた偏光子のいずれも用いることができる。ヨウ素系偏光子および染料系偏光子は、一般に、ポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸することにより作製することができる。偏光子の好ましい一態様としては、ヨウ素染色ポリビニルアルコール系フィルムを挙げることができる。偏光子の厚みは、特に限定されないが、例えば0.1μm以上50μm以下であることができる。偏光板の薄型化の観点からは、偏光子の厚みは、30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましい。
また、偏光子は、いわゆる塗布型偏光子であってもよい。塗布型偏光子については、特開2014−170202号公報段落0052〜0053を参照できる。
偏光子と保護フィルムとは、公知の手法、例えば接着剤の使用により貼り合わせることができる。なお本発明および本明細書において、接着剤には、上記の通り、粘着剤も包含されるものとする。接着剤および保護フィルムと偏光子との貼り合わせについては、例えば、特開2012−180422号公報段落0126〜0135等の公知技術を何ら制限なく適用することができる。
<液晶セル>
上記液晶表示装置に含まれる液晶パネルは、以上説明した偏光板とともに液晶セルを含む。なお液晶セルは、液晶表示素子と呼ばれることもある。液晶セルとしては、TN(Twisted Nematic)型、STN(Super−Twisted Nematic)型、TSTN(Triple Super Twisted Nematic)型、マルチドメイン型、VA(Vertical Alignment)型、IPS(In Plane Switching)型、OCB(Optically Compensated Bend)型等が挙げられる。液晶セルは、一般に、2枚のガラス基板の間に液晶層が配置された構成を有する。
また、液晶セルとしては、上記のいずれかの型の液晶セルにタッチパネル機能を組み込んだインセルタッチパネル液晶セル、オンセルタッチパネル液晶セルを挙げることもできる。また、フィルム型のタッチセンサーが液晶セルと貼着された形態も挙げられる。
インセルタッチパネル液晶セルは、例えば、2枚のガラス基板に液晶層を挟んだ液晶セルの内部に、抵抗膜式、静電容量式、光学式等のタッチパネル機能を組み込んだインセルタッチパネル液晶セルであることができる。インセルタッチパネル液晶セルについては、例えば、特開2011−76602号公報、特開2011−222009号公報等の公知技術を、何ら制限なく適用することができる。
オンセルタッチパネル液晶セルは、好ましくは、液晶層を挟み込んだガラス基板と偏光板の間に、抵抗膜式、静電容量式、光学式等のタッチパネル機能を組み込んだオンセルタッチパネル液晶セルであることができる。オンセルタッチパネル液晶セルは、例えば、特開2012−88683号公報に記載されている。
上記液晶表示装置に含まれる液晶パネルは、以上説明した構成部材(偏光板、液晶セル)を少なくとも含み、任意に1つ以上の他の構成部材を含むことができる。かかる構成部材としては、一般に液晶パネルに含まれる各種部材の1つ以上を用いることができる。
[バックライトユニット]
上記液晶表示装置に含まれるバックライトユニットは、エッジライト型バックライトユニットであってもよく、直下型バックライトユニットであってもよい。バックライトユニットには、少なくとも、光源、および最も液晶パネル側に位置する拡散部材が含まれる。
<拡散部材>
バックライトユニットの最も液晶パネル側に位置する拡散部材は、バックライトユニットの液晶パネル側最表面となる表面が、式2(Ra2<15nm)を満たす算術平均粗さRa2を有し、かつ式3(P1<P2)を満たす鉛筆硬度P2を有する。
算術平均粗さRa2は、15nm未満であり、好ましくは14nm以下であり、より好ましくは12nm以下であり、更に好ましくは10nm以下であり、一層好ましくは8nm以下であり、より一層好ましくは5nm以下であり、更に一層好ましくは3nm以下である。また、算術平均粗さRa2は、好ましくは0.5nm以上であり、より好ましくは1nm以上である。算術平均粗さRa2は、例えば、拡散部材に含まれる成分のサイズおよび/または含有量によって調整することができる。例えば、拡散部材が粒子を含む場合には、粒子の平均粒径および/または含有量によって、Ra2を調整することができる。例えば、平均粒径が大きな粒子を用いるほど、算術平均粗さRa2は大きくなる傾向がある。また、一態様では、粒子の含有量を多くするほど、算術平均粗さRa2が大きくなる傾向がある。
また、上記鉛筆硬度P2は、液晶パネルのバックライトユニット側最表面である保護フィルム表面のP1との関係において、P1より大きければよく、具体的に鉛筆硬度としていくつであるかは限定されるものではない。P1とP2との硬度差は、鉛筆硬度として一段階以上あればよく、二段階以上でもよく、例えば一段階〜五段階程度であることができるが、これに限定されるものではない。一例として、鉛筆硬度P2は、H、2H、3H、または4Hであることができるが、上記の通り、これに限定されるものではない。鉛筆硬度P2は、拡散部材に含まれる成分の種類によって調整することができる。
なお上記拡散部材の、バックライトユニットにおいて液晶パネル側最表面となる表面とは反対の表面、即ち光源側表面は、この表面で測定される算術平均粗さおよび鉛筆硬度は特に限定されるものではない。Ra2およびP2について上述した範囲にあってもよく、範囲外でもよい。上記拡散部材の光源側表面で測定される鉛筆硬度をP3とすると、P2とP3との大小関係は、P2<P3であっても、P2=P3であっても、P2>P3であってもよい。
拡散部材の光拡散性は、好ましくは、拡散部材の一方または両方の表面に粗さを付与することによってもたらされる。この点からは、上記拡散部材の光源側表面は、Ra2およびP2を有する表面より粗い表面であることが好ましい。光源側表面の粗さに関しては、算術平均粗さRa(以下、「Ra3」とも記載する。)として、500nm超以上10000nm以下が好ましく、1000〜5000nmの範囲がより好ましい。
また、拡散部材とは、先に記載したように、ヘイズが50〜100%の範囲の部材である。ヘイズは、好ましくは75〜98%の範囲であり、より好ましくは80〜95%の範囲である。ヘイズは、拡散部材の表面粗さ、拡散部材に含まれる成分の種類、サイズや含有量等によって調整することができる。
上記拡散部材は、単層構成の部材であってもよく、積層構造の部材であってもよい。好ましくは、上記拡散部材は、積層構造のシート状部材であることができる。以下に、一例として、積層構造のシート状部材である上記拡散部材の具体的態様を説明する。ただし、バックライトユニットの最も液晶パネル側に位置する上記拡散部材は、液晶パネル側最表面が上記のRa2およびP2を有するものであればよく、下記具体的態様に限定されるものではない。
(上記拡散部材の具体的態様)
積層構造のシート状部材である拡散部材は、好ましくは、支持体の少なくとも一方の側に光を拡散することに寄与し得る粒子(光拡散性粒子)を含む層(拡散層)を形成することにより、作製することができる。拡散層は、液晶表示装置に組み込まれた状態で、支持体に対して液晶パネル側に位置してもよく光源側に位置してもよく、光源側に位置することが好ましい。
上記拡散層は、光散乱性粒子および樹脂を含む層であることが好ましい。散乱層は、好ましくは、支持体との密着性向上等の観点からは、光散乱性粒子および樹脂に加えて架橋基を含む化合物(以下、「架橋剤」と記載する。)を含む硬化性組成物を硬化した硬化層であることが好ましい。
架橋剤としては、イソシアネート化合物が好ましく、1分子中に2つ以上のイソシアネート基を含む多官能イソシアネート化合物がより好ましい。多官能イソシアネート化合物については、特開2008−33310号公報段落0017を参照できる。
拡散層形成に用いる樹脂は特に限定されるものではない。具体例としては、特開2008−33310号公報段落0020に記載されている各種の樹脂を挙げることができる。架橋剤としてイソシアネート化合物を含む硬化性組成物には、樹脂として、イソシアネート基と反応し得る官能基を含む樹脂が含まれることが好ましい。かかる樹脂については、特開2008−33310号公報段落0018〜0022を参照できる。また、拡散層形成に用いる樹脂については、特開2008−33310号公報段落0023も参照できる。
拡散層形成に用いる光拡散性粒子は、平均粒径が、好ましくは100.0μm以下、より好ましくは25.0μm以下の粒子である。また、拡散層形成に用いる光散乱性粒子の平均粒径は、例えば1.0μm以上であることができる。なおここに記載の平均粒径の測定方法は、先に記載した通りである。光拡散性粒子については、特開2008−33310号公報段落0024を参照できる。例えば、上記拡散部材において拡散層に含まれる光散乱性粒子の平均粒径および/または含有量を調整することにより、拡散層を有する側の表面において測定される算術平均粗さを調整することができる。
拡散層を形成するための硬化性組成物の調製方法、この硬化性組成物または拡散層における各種成分の含有量については、特開2008−33310号公報段落0024〜0028を参照できる。上記硬化性組成物を用いて拡散層を形成する方法および任意に設けられる下塗り層、バック層の詳細については、特開2008−33310号公報段落0031〜0038を参照できる。
また、上記硬化性組成物は特開2008−33310号公報段落0029に記載の散乱剤、同公報段落0030に記載の溶媒を含むこともできる。
支持体については、特開2008−33310号公報段落0039を参照することができる。また、支持体については、特開2009−199002号公報段落0013〜0015も参照できる。
シート状部材である拡散部材は、例えば、支持体の一方または両方の表面に、必要に応じて一層以上の易接着層を形成した後、少なくとも一方の表面側に拡散層を形成することによって得ることができる。拡散層については、上記の通りである。易接着層については、特開2009−199002号公報段落0016〜0030を参照できる。
一態様では、上記拡散部材は、液晶表示装置に組み込まれた状態で、支持体の一方の側、好ましくは光源側に拡散層を有し、他方の側、好ましくは液晶パネル側に硬化性組成物を硬化した硬化層を有することが好ましい。この硬化層が、好ましくは、一般にハードコート層と呼ばれる硬化層であることは、式3を満たす鉛筆硬度P2を有する拡散部材を得るうえで好ましい。
好ましくは液晶パネル側に形成する硬化層を形成するための硬化性組成物については、特開2014−167659号公報段落0087〜0112のハードコート層形成用組成物に関する記載を参照できる。例えば、かかる硬化性組成物から形成された硬化層に含まれる粒子の平均粒径および/または含有量によって、上記拡散部材の液晶パネル側表面の算術平均粗さRa2を制御することができる。上記硬化層に含まれる粒子の先に記載した方法により測定される平均粒径は、例えば0.1〜10.0μmの範囲であることができ、0.2〜3.0μmの範囲であることが好ましい。また、上記硬化性組成物に含まれる硬化性化合物の全量100質量部に対して、0〜50質量部の粒子が含まれることが好ましい。なお上記硬化層は、架橋アクリル樹脂粒子を含むこともできる。また、上記硬化性組成物に含まれる硬化性化合物の種類や混合比等によって、硬化層の硬度を調整することができる。一態様では、これにより、上記拡散部材の液晶パネル側表面の鉛筆硬度P2を制御することができる。
一態様では、支持体の厚みは、10〜500μmの範囲であることができ、拡散層の厚みは、3〜50μmの範囲であることができ、上記硬化層の厚みは、1〜20μmの範囲であることができる。
以上、上記液晶表示装置のバックライトユニットにおいて、最も液晶パネル側に位置する拡散部材の具体的態様を説明した。ただし、本発明は、かかる具体的態様に限定されるものではない。
<光源>
上記液晶表示装置のバックライトユニットに含まれる光源としては、白色光源をはじめとする通常のバックライトユニットに含まれる各種光源を、何ら制限なく用いることができる。
<バックライトユニットに含まれ得る部材>
(集光部材)
上記液晶表示装置のバックライトユニットは、光源および先に記載した拡散部材に加えて、1つ以上の部材を任意に含むことができ、含むことが好ましい。そのような部材として好ましくは、集光部材を挙げることができる。輝度のより一層の向上の観点からは、上記液晶表示装置のバックライトユニットには、光源側から液晶パネル側に向かって、集光部材と上記拡散部材がこの順に配置されていることが、より好ましい。
集光部材としては、プリズムシート、レンズシート等の一般に集光シートとして用いられる各種部材を用いることができる。一態様では、集光部材は、液晶表示装置に組み込まれた状態で液晶パネル側、即ち出射側の表面に、複数の凸部を有することができる。そのような出射側の表面の表面形状の具体例としては、多角錐様形状、円錐様形状、部分回転楕円体様形状、および部分球様形状からなる群から選択される形状が、二次元的に配置されることにより形成されている凹凸形状を挙げることができる。また他の一態様では、部分円柱様形状、部分楕円柱様形状および角柱様形状からなる群から選択される形状が、一次元的に配置されることにより形成されている凹凸形状を挙げることができる。
ここで、「多角錐様形状」とは、完全な多角錐形状のみならず、多角錐に近似する形状も含む意味で用いるものとする。上記のその他の形状についても同様である。
また、一次元的に配置されているとは、上記形状が集光部材の出射側表面の一方向のみに、即ち平行に配置されていることをいう。このような凹凸形状は、ラインアンドスペースパターンと呼ばれることもある。一次元的に配置された凹凸形状を有する集光部材は、2つの集光b剤を、両集光部材のラインアンドスペースパターンが直交するように積層することが好ましい。これにより集光効果を高めることができる。
これに対し、二次元的に配置されているとは、上記形状が集光部材の出射側表面の二方向以上に配置されていることをいう。例えば、ある方向と、この方向に直交する方向との二方向に形成されていることや、規則的に形成されている態様に限らず、不規則に(ランダムに)形成されている態様も包含される。
なお、本発明および本明細書において、角度およびその関係(例えば「直交」、「平行」等)については、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、厳密な角度±10°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な角度との誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
(他の拡散部材)
上記液晶表示装置のバックライトユニットは、最も液晶パネル側に位置する拡散部材に加えて、他の拡散部材を含むこともでき、含むことが好ましい。他の拡散部材としては、市販の拡散シートや公知の方法で製造される拡散シート等を、何ら制限なく用いることができる。上記液晶表示装置のバックライトユニットには、光源側から液晶パネル側に向かって、他の拡散部材、集光部材、および最も液晶パネル側に位置する上記拡散部材が、この順に配置されていることがより好ましい。
上記液晶表示装置のバックライトユニットには、その他、バックライトユニットに通常含まれ得る反射板、導光板等の1つ以上の部材が含まれていてもよい。
本発明の液晶表示装置は、以上説明した液晶パネルとバックライトユニットとを有することにより、輝度の向上および表示性能の向上を達成することができる。詳しくは、本発明の液晶表示装置は、輝度の向上、表示面における光漏れ発生の抑制、および表示ムラ(ニュートンリング)発生の抑制を、可能にすることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の趣旨から逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。以下に記載の%は、質量基準である。また、固形分とは、溶媒を除く成分をいう。
[ドープ組成物の調製に用いた粒子]
実施例、比較例で保護フィルム(アクリル樹脂フィルム)の製造のために調製したドープ組成物に添加した粒子は、下記表1に示す粒子である。平均粒径は、粒子を溶媒分散ゾルとし、日機装社製Nanotrac粒度分析計を用いて、このゾルにおける50%平均粒径として求めた。
粒子1〜3は、ポリメタクリル酸メチル樹脂(Polymethyl methacrylate);PMMA)を粒子を構成するアクリル樹脂として含む架橋アクリル樹脂粒子である。
[ドープ組成物の調製に用いたアクリル樹脂]
実施例、比較例で保護フィルム(アクリル樹脂フィルム)の製造のために調製したドープ組成物に添加したアクリル樹脂1〜4の詳細は、以下の通りである。
<アクリル樹脂1>
アクリル樹脂1の調製のための脆性改良剤として、最内層が、メタクリル酸メチルに少量のメタクリル酸アリルを用いて重合させた硬質の重合体、中間層が、アクリル酸ブチルを主成分とし、さらにスチレンおよび少量のメタクリル酸アリルを用いて重合させた軟質のゴム弾性体、最外層が、メタクリル酸メチルに少量のアクリル酸エチルを用いて重合させた硬質の重合体からなる3層構造のアクリルゴム弾性体粒子を、公知の方法で合成して得た。得られたアクリルゴム弾性体粒子の平均粒径を、粒子を溶媒分散ゾルとし、日機装社製Nanotrac粒度分析計を用いて、このゾルにおける50%平均粒径として求めたところ、240nmであった。
メタクリル酸メチル/アクリル酸メチルの質量比96/4の共重合体のペレット70質量部を上記脆性改良剤30質量部と混合機により混合した後、2軸押出機で溶融混練し、アクリル樹脂1を得た。
<アクリル樹脂2>
特開2012−008248号段落0154に記載の方法により、ラクトン環構造を含有するアクリル樹脂2を得た。
<アクリル樹脂3>
特開2010−284840号公報の製造例1に記載のイミド化MS(メチルメタクリレート−スチレン)樹脂100質量部およびトリアジン系紫外線吸収剤(アデカ社製T−712)0.62質量部を、2軸混練機にて220℃にて混合して、グルタルイミド構造を有するアクリル樹脂3を得た。
<アクリル樹脂4>
特開2009−139720号公報段落0177に記載の方法により、グルタル酸無水物単位を有するアクリル樹脂4を得た。
[保護フィルム(アクリル樹脂フィルム)の作製]
下記に記載の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、ドープ組成物を調製した。
(ドープ組成物)
表2記載のアクリル樹脂 100質量部
ジクロロメタン 534質量部
メタノール 46質量部
表2記載の粒子 表2参照
WO2015/064732A1の図1に示されている構成のバンド流延装置を用い、上記のドープ組成物を2000mm幅でステンレス製のエンドレスバンド(流延支持体)に流延ダイから均一に流延した。ドープ組成物中の残留溶媒量が20質量%になった時点で流延支持体からフィルムを剥離した。
剥離されたフィルムを、乾燥ゾーン(雰囲気温度140℃)において30分間乾燥させて、表2に記載のアクリル樹脂フィルム(保護フィルム)を得た。アクリル樹脂フィルムの厚みは、製造条件から求めた値であり、製膜に用いるドープ組成物量により40μmとなるように調整した。
[拡散シートの作製]
<支持体>
ゲルマニウム(Ge)化合物を触媒として重縮合した固有粘度0.66のポリエチレンテレフタレート(以下「PET」という)樹脂を含水率50ppm以下に乾燥させ、ヒーターの設定温度を280〜300℃とした押し出し機内で溶融させた。溶融させたPET樹脂をダイ部より静電印加されたチルロール(冷却ロール)上に吐出させてフィルムを得た。得られたフィルムを長手方向(押出し機内で押出し方向であった方向)に3.1倍に延伸後、幅方向に3.8倍に延伸し、厚さ188μmのPET支持体を得た。
<易接着層>
上記PET支持体の両方の面にコロナ放電処理を施し、それぞれの面に下記組成の易接着層用第一層塗布液Xをバーコート法によりPET支持体上に塗布した。塗布量を7.1cm/mとし、雰囲気温度185℃の環境下で1分間乾燥させた。これにより、易接着層の第一層を形成した。
(易接着層用第一層塗布液X)
ポリエステル樹脂 45.1質量部
(互応化学社製プラスコートZ−687、固形分25%)
カルボジイミド構造を複数個有する化合物 15.8質量部
(日清紡社製カルボジライトV−02−L2、固形分40%)
オキサゾリン化合物 7.0質量部
(日本触媒社製エポクロスK2020E、固形分40%)
アニオン性界面活性剤A 12.7質量部
(日本油脂社製ラピゾールB−90の1%水溶液)
ノニオン性界面活性剤B 15.5質量部
(三洋化成工業社製ナロアクティーCL−95の1%水溶液)
蒸留水 全体が1000質量部になるよう添加
形成した易接着層の第一層表面にコロナ放電処理を施した後、下記組成の易接着層用第二層塗布液Yをバーコート法により塗布した。塗布量を7.1cm/mとし、雰囲気温度165℃の環境下で1分間乾燥させた。これにより、支持体の両面に易接着層の第二層を形成した。
(易接着層用第二層塗布液Y)
ポリウレタン樹脂 22.8質量部
(三井化学社製オレスターUD−350、固形分38%)
アクリル樹脂 2.6質量部
(ダイセル化学工業社製EM48D、固形分27.5%)
カルボジイミド構造を複数個有する化合物 4.7質量部
(日清紡社製カルボジライトV−02−L2、固形分40%)
アニオン性界面活性剤A 12.7質量部
(日本油脂社製ラピゾールB−90の1%水溶液)
ノニオン性界面活性剤B 15.5質量部
(三洋化成工業社製ナロアクティーCL−95の1%水溶液)
シリカ粒子分散液 1.6質量部
(日本アエロジル社製アエロジルOX−50の水分散物、固形分10%)
コロイダルシリカ 3.5質量部
(日産化学工業社製スノーテックスXL、固形分40.5%)
すべり剤 1.6質量部
(中京油脂社製カルナバワックス分散物セロゾール524、固形分30%)
蒸留水 全体が1000質量部になるよう添加
<硬化層(液晶表示装置において液晶パネル側となる側に形成)>
PET支持体の両方の面に上記のように易接着層を形成した後、その一方の面(以下、「面A」と記載する。下記硬化性組成物1を塗布し、その後、雰囲気温度100℃の環境下で60秒間乾燥させ、窒素0.1%以下の条件で紫外線を照射して硬化させ(照射条件:1.5kW、300mJ)、厚み5μmの硬化層を形成した。なお、厚みの調整は、スロットダイを用い、ダイコート法において塗布量を調整することにより行った。
(硬化性組成物1の調製)
下記成分を混合して得た混合物を孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、硬化性組成物1を調製した。商品名を示した成分の詳細は後述する。
硬化性化合物1(PET−30、固形分100%) 表3参照
硬化性組成物2(ビスコート360(固形分100%)) 表3参照
イルガキュア127(固形分100%) 3.2質量部
CABポリマー(固形分20%) 7.0質量部
レベリング剤(SP−13(固形分5%)) 2.3質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK) 60.0質量部
メチルエチルケトン(MEK) 26.0質量部
(硬化性組成物2、3、6の調製)
硬化性組成物2、3、6は、硬化性化合物1と硬化性化合物2の含有量を表2に示す値とした以外は、硬化性組成物1と同様の方法で調製した。硬化性化合物1は、いわゆる高硬度架橋材料であり、硬化性化合物2は、架橋点と架橋点との間にエチレン結合が含まれる架橋材料であって、硬化性化合物1と比べて分子鎖長が長い化合物である。これら2種類の硬化性化合物の混合比を変えることにより、形成される硬化層の硬度を調整することができる。
(硬化性組成物4、5、7の調製)
下記成分を混合して得た混合物を孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、硬化性組成物4、5、7を調製した。商品名を示した成分の詳細は後述する。
硬化性化合物1(PET−30(固形分100%)) 表3参照
硬化性組成物2(ビスコート360(固形分100%) 表3参照
イルガキュア127(固形分100%) 3.2質量部
架橋アクリル樹脂粒子(表1中の「粒子1」) 表3参照
CABポリマー(固形分20%) 7.0質量部
レベリング剤(SP−13(固形分5%) 2.3質量部
MIBK 60.0質量部
MEK 26.0質量部
上記硬化性組成物の調製に使用した成分の詳細を、以下に示す。
・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(日本化薬社製)
・ビスコート360:エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリアクリレート(大阪有機化学社製)
・CABポリマー:セルロースアセテートブチレート(固形分20%)(イーストマン・ケミカル社製531−1のMIBK溶液)
・イルガキュア127:重合開始剤(BASF社製)
・SP−13:下記フッ素ポリマーの5%MEK溶液、下記Mwは、重量平均分子量
<拡散層(液晶表示装置において光源側となる側に形成>
次にPET支持体の面Aとは反対側の面(以下、「面B」と記載する。)に、以下の方法により拡散層を形成した。
下記組成の塗工液および架橋剤液をポンプにより送液した。その際、塗工液の流量を100gと、架橋剤液の流量を9.98gとなるように送液しながら、両者をスタティックミキサー(ノリタケカンパニーリミテッド社製φ3.4−N60S−523−F)にて混合した。得られた混合液を、混合してから3分後に、易接着層の第二層の上に、塗布量が64.4cm/mとなるように塗布した後、雰囲気温度120℃の環境下で2分間乾燥させることで拡散層を形成した。
(塗工液)
メチルエチルケトン 1,130質量部
アクリル樹脂 501.6質量部
(アクリディックA811BE、大日本インキ化学工業(株)製、50質量%溶液、水酸基価17、酸価3)
ジュリマーMB−20X 421.3質量部
(ポリメチルメタクリレート架橋タイプの有機粒子、日本純薬社製、平均粒径18μmの球状粒子)
F780F 0.97質量部
(大日本インキ化学工業社製、メチルエチルケトンの30%溶液)
(架橋剤液)
メチルエチルケトン 1039質量部
イソシアネート化合物 352質量部
(三井武田ケミカル社製タケネートD110N)
以上により、拡散シート1〜7を作製した。拡散シート8は、拡散シート1において面A上に形成した層を面B上に形成し、拡散シート1において面B上に形成した層を面A上に形成して作製した。各拡散シートの面A上、面B上に形成した層を、表4に示す。
作製した拡散シートから測定用試料(サイズ:40mm×80mm)を切り出し、この測定用試料のヘイズを、ヘイズメーターとしてスガ試験機HGM−2DPを用いて先に記載した方法により測定した。測定結果を表4に示す。
各実施例、比較例について、上記方法により、各種評価用の保護フィルムおよび偏光板を製造して液晶表示装置に用いるための保護フィルムを作製した。また、各実施例、比較例について、各種評価用の拡散シートおよび液晶表示装置に用いるための拡散シートを作製した。
[実施例、比較例の偏光板]
<偏光子の作製>
特開2001−141926号公報の実施例1に従い、延伸したポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を吸着させて、厚み7μmの偏光子(ヨウ素染色ポリビニルアルコール系フィルム)を作製した。
<偏光板の作製(偏光子と保護フィルムとの貼り合わせ)>
上記で作製した偏光子を、一方の保護フィルムとして各実施例、比較例のアクリル樹脂フィルムを用いて、このフィルムの一方の表面を貼り合わせ面として接着剤を介して貼り合わせた。他方の保護フィルムとしては、市販のセルロースアシレートフィルム(富士フイルム社製フジタック(登録商標)ZRD40)に鹸化処理を施し、鹸化処理を施した面を貼り合わせ面として接着剤を介して貼り合わせた。鹸化処理は、以下のように実施した。上記セルロースアシレートフィルムを、液温を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、液温25℃の0.05mol/Lの硫酸水溶液に30秒浸漬した後、更に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、水を落とした後にフィルムを雰囲気温度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得た。
各実施例、比較例について、上記方法により、各種評価用の偏光板および液晶表示装置製造用の偏光板を作製した。
[実施例、比較例の液晶表示装置]
市販の液晶テレビ(IPSモードのスリム型42型液晶テレビ)から、液晶セルを挟んでいる2枚の偏光板のうちバックライト側偏光板(リア偏光板)を剥がし取り、各実施例、比較例の偏光板を、アクリル樹脂フィルムがバックライト側に配置されるように、接着剤を介して液晶セルに再貼合した。また上記市販の液晶テレビに搭載されているバックライトユニットの中の最も液晶パネル側に位置していたシート状部材を取り外し、上記で作製した拡散シートを、面A上に形成した層が液晶パネル側、面B上に形成した層が光源側に位置するように配置した。このときの液晶テレビの構成は、光源側から表順に、(1)光源を側面に配置した導光板/(2)拡散板/(3)集光シート(プリズムシート)/(4)上記で作製した拡散シート/(5)上記で作製した偏光板(アクリル樹脂フィルムがバックライト側に配置されるように貼合したリア偏光板/(6)液晶セル/(7)フロント偏光板、となった。したがって、リア偏光板のアウター側保護フィルムが、上記で作製した保護フィルム(アクリル樹脂フィルム)である。上記で作製した各種部材以外は、上記市販の液晶テレビに組み込まれていた部材である。
こうして、実施例、比較例の液晶表示装置を作製した。
[保護フィルム(アクリル樹脂フィルム)および拡散シートの評価方法]
<算術平均粗さRa>
各実施例、比較例で保護フィルムとして用いたアクリル樹脂フィルムの液晶表示装置において最もバックライトユニット側に位置する面となる表面において、算術平均粗さRa1を測定した。測定されたRa1を表5に示す。Raの測定は、先に記載した方法により、AFMとして走査型プローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製SPA400)をAFMモードで用いて行った。
各実施例、比較例で用いた拡散シートについては、面A上に形成した層の表面および面B上に形成した層の表面において、それぞれ上記と同様に算術平均表面粗さRaを測定した。面A上に形成した層の表面において測定されたRaをRa2として表5に示し、面B上に形成した層の表面において測定されたRaをRa3として表6に示す。
<鉛筆硬度>
各実施例、比較例で保護フィルムとして用いたアクリル樹脂フィルムの液晶表示装置において最もバックライトユニット側に位置する面となる表面において、先に記載した方法により、鉛筆硬度P1を測定した。測定されたP1を表5に示す。
各実施例、比較例で用いた拡散シートについては、面A上に形成した層の表面および面B上に形成した層の表面において、先に記載した方法により鉛筆硬度を測定した。面A上に形成した層の表面において測定された鉛筆硬度をP2として表5に示し、面B上に形成した層の表面において測定された鉛筆硬度をP3として表6に示す。
[液晶表示装置の評価方法]
<表示性能の評価1(光漏れの評価)>
各実施例、比較例の液晶表示装置を振動を加えた後に点灯試験を行い、表示面で光漏れが確認されるか否かを目視で評価した。具体的には、試験機として梱包包装試験機(アイメックス社製BF−50UT)を使用し、重力加速度1.5G(1.0Gは、9.80665m/s)、振幅0.8mm、周波数10〜40Hzで周期的に変化する振動をx方向、y方向、z方向に20分間加えた。振動を加えた後に点灯試験を行った。
以上の評価を、各実施例、比較例について実施し、光漏れの有無を確認した。確認後に新しい偏光板に変更し、合計30回同様の評価を行った。下記基準により表示性能を評価した。A〜Cは実用上好ましい。
A:30回中、30回とも光漏れが視認されない。
B:30回中、1回、光漏れが視認される。
C:30回中、2回、光漏れが視認される。
D:30回中、3回以上、光漏れが視認される。
<表示性能の評価2(表示ムラの評価)>
各実施例、比較例の液晶表示装置について点灯試験を行い、表示ムラの有無を確認した。下記基準により表示性能を評価した。A〜Cは実用上好ましい。
A:表示面からの距離30cm、60cmおよび90cmのいずれでもニュートンリングが視認されない。
B:表示面からの距離30cmでニュートンリングが視認されるが、60cmおよび90cmでは視認されない。
C:表示面からの距離30cmおよび60cmでニュートンリングが視認されるが、90cmでは視認されない。
D:表示面からの距離30cm、60cmおよび90cmでニュートンリングが視認される。
<輝度の評価>
各実施例、比較例の液晶表示装置について点灯試験を行い、表示面の正面から輝度の評価を行い、下記基準により輝度を評価した。A〜Cは実用上好ましい。
A:輝度300cd/m以上
B:輝度290cd/m以上300cd/m未満
C:輝度280cd/m以上290cd/m未満
D:280cd/m未満
以上の評価結果を、表5に示す。表5に示す結果から、実施例の液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置と比べて、輝度の向上、表示性能の向上(光漏れおよび表示ムラの抑制)が達成されていることが確認できる。
本発明は、液晶表示装置の技術分野において有用である。

Claims (5)

  1. 少なくとも液晶セルおよび偏光板を含む液晶パネルと、少なくとも光源を含むバックライトユニットと、を有し、
    前記液晶パネルのバックライトユニット側最表面は、前記偏光板に含まれる保護フィルム表面であり、
    前記保護フィルムは、アクリル樹脂フィルムであり、
    前記バックライトユニットの液晶パネル側最表面は、前記バックライトユニットに含まれる拡散部材表面であり、
    前記液晶パネルの前記バックライト側最表面において測定される算術平均粗さをRa1とし、かつ鉛筆硬度をP1とし、前記バックライトユニットの前記液晶パネル側最表面において測定される算術平均粗さをRa2とし、かつ鉛筆硬度をP2として、下記式1〜3:
    式1:33nm<Ra1<135nm
    式2:Ra2<15nm
    式3:P1<P2
    を満たす液晶表示装置。
  2. 前記バックライトユニットは、前記拡散部材と前記光源との間に、集光部材を含む請求項1に記載の液晶表示装置。
  3. 前記拡散部材の光源側表面において測定される算術平均粗さRa3は、500nm超10000nm以下である請求項1または2に記載の液晶表示装置。
  4. 前記保護フィルムは、平均粒径が0.1〜6.0μmの範囲の粒子を含む樹脂フィルムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
  5. 前記粒子は、アクリル樹脂粒子である請求項に記載の液晶表示装置。
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