JP3849920B2

JP3849920B2 - 光拡散層、光拡散性シート、光学素子および画像表示装置

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Publication number: JP3849920B2
Application number: JP2001269276A
Authority: JP
Inventors: 崇之重松; 浩芝田; 卓也松永; 正之佐竹
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP2003075611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ＥＬ、ＰＤＰなどの各種画像表示装置において、画面の視認性の低下を抑えるために用いられている光拡散層、さらには当該光拡散層を有する光拡散性シート、当該光拡散性シートが設けられている光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＣＤなどの画像表示装置は、表示装置表面に蛍光燈などの室内照明、窓からの太陽光の入射、操作者の影などの写り込みにより、画像の視認性が妨げられる。そのため、ＬＣＤ表面には、画像の視認性を向上するために、表面反射光を拡散し、外光の正反射を抑え、外部環境の写り込みを防ぐことができる（防眩性を有する）微細凹凸構造を形成させた光拡散層が設けられている。光拡散層の形成方法としては、構造の微細化が容易なこと、また生産性がよいことから微粒子を分散した樹脂をコーティングして樹脂皮膜層を形成する方法が主流となっている。
【０００３】
しかし、高精細（たとえば、１００ｐｐｉ以上）なＬＣＤの場合に、これに上記光拡散層を装着すると、光拡散層の表面で突出した粒子により形成される微細凹凸構造の凸形状のレンズ効果により、ＬＣＤ表面に輝度の強弱の部分が発生し視認性を低下させる問題がある。
【０００４】
このギラツキ現象を改善するために、たとえば、大量の微粒子を樹脂皮膜層中に分散し微細凹凸構造を連続的に多く形成する方法が提案されているが、この方法ではギラツキの改善と共に表面散乱が起こり、表示画面が白っぽくなる、いわゆる白ぼけにより、画面表示のコントラストが低下するという問題が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高精細なＬＣＤに適用した場合にも防眩性を維持しつつ、画面のギラツキ現象を抑えることができる光拡散層を提供することを目的とする。また、本発明は、前記光拡散層であって、表面散乱による白ぼけが殆ど認められないものを提供することを目的とする。さらに本発明は、前記当該光拡散層を有する光拡散性シート、当該光拡散性シートが設けられている光学素子、当該光学素子を搭載した画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す光拡散層により前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
すなわち本発明は、微粒子が分散された樹脂皮膜層からなり、かつその樹脂皮膜層の表面に微粒子による凹凸形状が形成されている光拡散層において、
微粒子が、球形シリカ粒子、球形ガラスビーズおよび球形シリコーン粒子から選ばれるいずれか少なくとも１種の無機微粒子を含浸してなり、かつ、前記無機微粒子に屈折率が１．６を超える高屈折率の無機微粒子を含有させ、見かけの屈折率を変化させて屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子からなり、
樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂により形成されていることを特徴とする光拡散層、に関する。
【０００８】
上記本発明は、ＬＣＤの高精細化に伴う、光拡散層表面の突出粒子のレンズ効果によるギラツキ現象を効果的に改善するためには、微粒子を固着する樹脂皮膜層の屈折率よりも、高い屈折率を有する微粒子により凹凸形状を形成すること、特に微粒子の屈折率は１．６を超える場合に於いてギラツキ現象を効果的に制御できること見出したものである。
【０００９】
前記光拡散層において、樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂により形成されていることが好ましい。前記光拡散層は、樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂の紫外線照射による硬化処理にて、簡単な加工操作にて効率よく樹脂皮膜層（光拡散層）を形成することができる。
【００１０】
前記光拡散層において、樹脂皮膜層の屈折率よりも、屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子の屈折率が大きく、かつそれらの屈折率の差が０．０５以上であることが好ましい。微粒子のバインダーとなる樹脂皮膜層と微粒子の屈折率差が０．０５以上の場合にギラツキ現象の制御に良好である。
【００１１】
前記光拡散層において、屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子の平均粒子径が１〜５μｍの範囲であることが好ましい。かかる平均粒子径の微粒子により微細凹凸構造表面を形成した場合が、ギラツキ現象の制御に効果的である。
【００１２】
また、前記光拡散層に含まれる微粒子としては、無機微粒子を用いるのが耐擦傷性が良好である。前記光拡散層をＬＣＤ等の防眩効果として利用した場合、光拡散層の微細構造表面には、耐擦傷性が必要であるが、無機微粒子は有機微粒子に比して、耐擦傷性が良好である。
【００１３】
前記光拡散層において、無機微粒子が、球形シリカ粒子、球形ガラスビーズおよび球形シリコーン粒子から選ばれるいずれか少なくとも１種を含有してなることが好ましい。また、前記光拡散層において、高屈折率の無機微粒子が、さらに酸化チタン粒子を含浸させたものであることが好ましい。
【００１４】
無機微粒子としては、耐擦傷性の点からすれば、球形シリカ粒子、球形ガラスビーズ、球形シリコーン粒子を用いるのが好ましく、また、微粒子が屈折率1 ．6 を超えるものを調製するには、前記球形シリカ粒子、球形ガラスビーズ、球形シリコーン粒子に、酸化チタン等の高屈折率の０．１μｍ以下の粒径を有する超微粒子を含有させたものを用いるのが好ましい。
【００１５】
また、前記光拡散層は、樹脂皮膜層の凹凸形状表面に、樹脂皮膜層の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層が設けられていることが好ましい。低屈折率層により反射防止機能を付与でき、表面散乱により低下した画面表示コントラストの低減を防止及び改善して、ディスプレイ等の画像表面の乱反射による画面の白ぼけを有効に抑えることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記光拡散層が、透明基板の少なくとも一方の面に設けられていることを特徴とする光拡散性シート、に関する。さらに、本発明は、前記光拡散層または光拡散性シートが、光学素子の片面又は両面に設けられていることを特徴とする光学素子、に関する。さらには、前記光学素子を搭載した画像表示装置、に関する。
【００１７】
本発明の光拡散層は、透明基板上に設けた光拡散性シートとして各種の用途に用いることができ、たとえば、光学素子に用いられ、液晶表示装置等の各種画像表示装置に搭載されて使用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、微粒子３が分散されている樹脂皮膜層２からなる光拡散層４が、透明基板１上に形成されている光拡散性シートであり、樹脂皮膜層２中に分散されている微粒子３は、光拡散層４の表面において凹凸形状を形成している。なお、図１では、樹脂皮膜層２が１層の場合を示しているが、樹脂皮膜層２と透明基板１との間には、別途、微粒子を含有する樹脂皮膜層を形成することにより、光拡散層を複数の樹脂皮膜層によって形成することもできる。
【００１９】
透明基板１としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムがあげられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムもあげられる。さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなどもあげられる。特に光学的に複屈折の少ないものが好適に用いられる。
【００２０】
透明基板１の厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より１０〜５００μｍ程度である。特に２０〜３００μｍが好ましく、３０〜２００μｍがより好ましい。
【００２１】
前記樹脂皮膜層２を形成する樹脂としては微粒子３の分散が可能で、樹脂皮膜層形成後の皮膜として十分な強度を持ち、透明性のあるものを使用できる。前記樹脂としては、紫外線照射による硬化処理にて、簡単な加工操作にて効率よく光拡散層を形成することができる紫外線硬化型樹脂が好適である。
【００２２】
紫外線硬化型樹脂としては、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、アミド系、シリコーン系、エポキシ系等の各種のものがあげられ、紫外線硬化型のモノマー、オリゴマー、ポリマー等が含まれる。好ましく用いられる紫外線硬化型樹脂は、例えば紫外線重合性の官能基を有するもの、なかでも当該官能基を２個以上、特に３〜６個有するアクリル系のモノマーやオリゴマー成分を含むものがあげられる。また、紫外線硬化型樹脂には、紫外線重合開始剤が配合されている。
【００２３】
なお、樹脂皮膜層２の形成には、レベリング剤、チクソトロピー剤、帯電防止剤等の添加剤を含有させることができる。樹脂皮膜層の形成に当たり、チクソトロピー剤（０．１μｍ以下のシリカ、マイカ等）を含有させることにより、樹脂皮膜層（光拡散層）の表面において、突出粒子により微細凹凸構造を容易に形成することができる。
【００２４】
微粒子３としては、屈折率が１．６を超えるものを用いる。微粒子としては、無機微粒子が好ましい。無機微粒子としては、球形シリカ粒子、球形ガラスビーズおよび球形シリコーン粒子が好ましい。
【００２５】
通常、前記例示の無機微粒子の屈折率は１．６を超えないため（たとえば、ガラスビーズの屈折率は約１．４５）、本発明では、たとえば、屈折率が約１．４５のガラスビーズに酸化チタン（屈折率約２．３）、酸化ジルコニウム（屈折率約２．１）、インジウム錫酸化物、ＡＴＯ等の屈折率が１．６を超える高屈折率の無機微粒子を含浸させ、見かけの屈折率を変化させて屈折率が１．６を超えるように調製したものを用いることができる。すなわち、本発明でいう屈折率とは、複数種の微粒子を用いた場合には、微粒子全体として示される見かけの平均屈折率をいう。
【００２６】
酸化チタン等の高屈折率の無機微粒子としては、外形が０．１μｍ以下の粒径を有する超微粒子、さらには１０〜５０ｎｍ程度、特に１０〜２０ｎｍ程度の超微粒子が好ましく、かかる超微粒子をガラスビーズ等に含浸させて用いるのが好ましい。ガラスビーズ等に含浸させる酸化チタン等の高屈折率の超微粒子の割合は、無機微粒子の見かけの屈折率が１．６を超えるように調整されるものであればその割合は特に制限されないが、通常、ガラスビーズ等の無機微粒子１００重量部に対して、酸化チタン等の超微粒子を２０〜１００重量部程度とするのが好適である。
【００２７】
これら無機微粒子３は、１種または２種以上を適宜に選択して用いることができる。無機微粒子３の平均粒子径（含浸させた酸化チタン等の超微粒子の粒子径は含まない）は１〜５μｍである。
【００２８】
前記光拡散性シートの製造方法は特に制限されず、適宜な方式を採用することができる。たとえば、前記透明基板１上に、微粒子３を含有する樹脂（たとえば、紫外線硬化型樹脂：塗工液）を塗工し、乾燥後、硬化処理して表面に凹凸形状を呈するような樹脂皮膜層２により光拡散層４を形成することにより行う。なお、塗工液は、ファンテン、ダイコーター、キャスティング、スピンコート、ファンテンメタリング、グラビア等の適宜な方式で塗工される。
【００２９】
前記塗工液に含まれる微粒子３の割合は特に制限されないが、樹脂１００重量部に対して、１〜２０重量部とするのが、ギラツキ、写り込みといった光拡散層の特性を得るうえで好ましい。また、樹脂皮膜層２の厚さは特に制限されないが、１〜１０μｍ程度、特に３〜５μｍとするのが好ましい。
【００３０】
前記光拡散層４を形成する樹脂皮膜層２の凹凸形状表面には、反射防止機能を有する低屈折率層を設けることができる。低屈折率層の材料は樹脂皮膜層２よりも屈折率の低いものであれば特に制限されないが、たとえば、フッ素含有ポリシロキサンなどの低屈折率材料を用いることができる。低屈折率層の厚さは特に制限されないが、０．０５〜０．１５μｍとするのが好ましい。
【００３１】
また、前記図１の光拡散性シートの透明基板１には、光学素子を接着することができる（図示せず）。
【００３２】
光学素子としては、偏光子があげられる。偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用できる。偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコール系フイルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フイルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フイルム等の親水性高分子フイルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フイルム等があげられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フイルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適である。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、５〜８０μｍ程度である。
【００３３】
ポリビニルアルコール系フイルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、たとえば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フイルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フイルムを水洗することでポリビニルアルコール系フイルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フイルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【００３４】
前記偏光子は、通常、片側または両側に透明保護フイルムが設けられ偏光板として用いられる。透明保護フイルムは透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。透明保護フイルムとしては前記例示の透明基板と同様の材料のものが用いられる。前記透明保護フイルムは、表裏で同じポリマー材料からなる透明保護フイルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる透明保護フイルムを用いてもよい。前記光拡散性シートを、偏光子 (偏光板）の片側または両側に設ける場合、光拡散性シートの透明基板は、偏光子の透明保護フイルムを兼ねることができる。
【００３５】
その他、透明保護フイルムの偏光子を接着させない面は、ハードコート層やスティッキング防止や目的とした処理を施したものであってもよい。ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護フイルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。なお、前記ハードコート層、スティッキング防止層等は、透明保護フイルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護フイルムとは別体のものとして設けることもできる。
【００３６】
光学素子としては、実用に際して、前記偏光板に、他の光学素子（光学層）を積層した光学フイルムを用いることができる。その光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板、位相差板（１／2 や１／4 等の波長板を含む）、視角補償フイルムなどの液晶表示装置等の形成に用いられることのある光学層を１層または２層以上用いることができる。特に、偏光板に更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過型偏光板、偏光板に更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板または円偏光板、偏光板に更に視角補償フイルムが積層されてなる広視野角偏光板、あるいは偏光板に更に輝度向上フイルムが積層されてなる偏光板が好ましい。
【００３７】
反射型偏光板は、偏光板に反射層を設けたもので、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化を図りやすいなどの利点を有する。反射型偏光板の形成は、必要に応じ、前記透明保護フイルム等を介して偏光板の片面に金属等からなる反射層を付設する方式などの適宜な方式にて行うことができる。
【００３８】
反射型偏光板の具体例としては、必要に応じマット処理した透明保護フイルムの片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔や蒸着膜を付設して反射層を形成したものなどがあげられる。
【００３９】
反射板は前記偏光板の透明保護フイルムに直接付与する方式に代えて、その透明フイルムに準じた適宜なフイルムに反射層を設けてなる反射シートなどとして用いることもできる。なお反射層は、通常、金属からなるので、その反射面が透明保護フイルムや偏光板等で被覆された状態の使用形態が、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続の点や、保護層の別途付設の回避の点などより好ましい。
【００４０】
なお、半透過型偏光板は、上記において反射層で光を反射し、かつ透過するハーフミラー等の半透過型の反射層とすることにより得ることができる。半透過型偏光板は、通常液晶セルの裏側に設けられ、液晶表示装置などを比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側（表示側）からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置などを形成できる。すなわち、半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的明るい雰囲気下においても内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置などの形成に有用である。
【００４１】
偏光板に更に位相差板が積層されてなる楕円偏光板または円偏光板について説明する。直線偏光を楕円偏光または円偏光に変えたり、楕円偏光または円偏光を直線偏光に変えたり、あるいは直線偏光の偏光方向を変える場合に、位相差板などが用いられる。特に、直線偏光を円偏光に変えたり、円偏光を直線偏光に変える位相差板としては、いわゆる１／4 波長板（λ／4 板とも言う）が用いられる。１／2 波長板（λ／2 板とも言う）は、通常、直線偏光の偏光方向を変える場合に用いられる。
【００４２】
楕円偏光板はスパーツイストネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置の液晶層の複屈折により生じた着色（青又は黄）を補償（防止）して、前記着色のない白黒表示する場合などに有効に用いられる。更に、三次元の屈折率を制御したものは、液晶表示装置の画面を斜め方向から見た際に生じる着色も補償（防止）することができて好ましい。円偏光板は、例えば画像がカラー表示になる反射型液晶表示装置の画像の色調を整える場合などに有効に用いられ、また、反射防止の機能も有する。上記した位相差板の具体例としては、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き適宜なポリマーからなるフイルムを延伸処理してなる複屈折性フイルムや液晶ポリマーの配向フイルム、液晶ポリマーの配向層をフイルムにて支持したものなどがあげられる。位相差板は、例えば各種波長板や液晶層の複屈折による着色や視角等の補償を目的としたものなどの使用目的に応じた適宜な位相差を有するものであってよく、２種以上の位相差板を積層して位相差等の光学特性を制御したものなどであってもよい。
【００４３】
また上記の楕円偏光板や反射型楕円偏光板は、偏光板又は反射型偏光板と位相差板を適宜な組合せで積層したものである。かかる楕円偏光板等は、（反射型）偏光板と位相差板の組合せとなるようにそれらを液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することによっても形成しうるが、前記の如く予め楕円偏光板等の光学フイルムとしたものは、品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置などの製造効率を向上させうる利点がある。
【００４４】
視角補償フイルムは、液晶表示装置の画面を、画面に垂直でなくやや斜めの方向から見た場合でも、画像が比較的鮮明にみえるように視野角を広げるためのフイルムである。このような視角補償位相差板としては、例えば位相差フイルム、液晶ポリマー等の配向フイルムや透明基材上に液晶ポリマー等の配向層を支持したものなどからなる。通常の位相差板は、その面方向に一軸に延伸された複屈折を有するポリマーフイルムが用いられるのに対し、視角補償フイルムとして用いられる位相差板には、面方向に二軸に延伸された複屈折を有するポリマーフイルムとか、面方向に一軸に延伸され厚さ方向にも延伸された厚さ方向の屈折率を制御した複屈折を有するポリマーや傾斜配向フイルムのような二方向延伸フイルムなどが用いられる。傾斜配向フイルムとしては、例えばポリマーフイルムに熱収縮フイルムを接着して加熱によるその収縮力の作用下にポリマーフイルムを延伸処理又は／及び収縮処理したものや、液晶ポリマーを斜め配向させたものなどが挙げられる。位相差板の素材原料ポリマーは、先の位相差板で説明したポリマーと同様のものが用いられ、液晶セルによる位相差に基づく視認角の変化による着色等の防止や良視認の視野角の拡大などを目的とした適宜なものを用いうる。
【００４５】
また、良視認の広い視野角を達成する点などより、液晶ポリマーの配向層、特にディスコティック液晶ポリマーの傾斜配向層からなる光学的異方性層をトリアセチルセルロースフイルムにて支持した光学補償位相差板が好ましく用いうる。
【００４６】
偏光板と輝度向上フイルムを貼り合わせた偏光板は、通常液晶セルの裏側サイドに設けられて使用される。輝度向上フイルムは、液晶表示装置などのバックライトや裏側からの反射などにより自然光が入射すると所定偏光軸の直線偏光または所定方向の円偏光を反射し、他の光は透過する特性を示すもので、輝度向上フイルムを偏光板と積層した偏光板は、バックライト等の光源からの光を入射させて所定偏光状態の透過光を得ると共に、前記所定偏光状態以外の光は透過せずに反射される。この輝度向上フイルム面で反射した光を更にその後ろ側に設けられた反射層等を介し反転させて輝度向上フイルムに再入射させ、その一部又は全部を所定偏光状態の光として透過させて輝度向上フイルムを透過する光の増量を図ると共に、偏光子に吸収させにくい偏光を供給して液晶表示画像表示等に利用しうる光量の増大を図ることにより輝度を向上させうるものである。すなわち、輝度向上フイルムを使用せずに、バックライトなどで液晶セルの裏側から偏光子を通して光を入射した場合には、偏光子の偏光軸に一致していない偏光方向を有する光は、ほとんど偏光子に吸収されてしまい、偏光子を透過してこない。すなわち、用いた偏光子の特性によっても異なるが、およそ５０％の光が偏光子に吸収されてしまい、その分、液晶画像表示等に利用しうる光量が減少し、画像が暗くなる。輝度向上フイルムは、偏光子に吸収されるような偏光方向を有する光を偏光子に入射させずに輝度向上フイルムで一旦反射させ、更にその後ろ側に設けられた反射層等を介して反転させて輝度向上フイルムに再入射させることを繰り返し、この両者間で反射、反転している光の偏光方向が偏光子を通過し得るような偏光方向になった偏光のみを、輝度向上フイルムは透過させて偏光子に供給するので、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることができる。
【００４７】
前記の輝度向上フイルムとしては、例えば誘電体の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フイルムの多層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過して他の光は反射する特性を示すもの、コレステリック液晶ポリマーの配向フイルムやその配向液晶層をフイルム基材上に支持したものの如き、左回り又は右回りのいずれか一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性を示すものなどの適宜なものを用いうる。
【００４８】
従って、前記した所定偏光軸の直線偏光を透過させるタイプの輝度向上フイルムでは、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収ロスを抑制しつつ効率よく透過させることができる。一方、コレステリック液晶層の如く円偏光を投下するタイプの輝度向上フイルムでは、そのまま偏光子に入射させることもできるが、吸収ロスを抑制する点よりその円偏光を位相差板を介し直線偏光化して偏光板に入射させることが好ましい。なお、その位相差板として１／４波長板を用いることにより、円偏光を直線偏光に変換することができる。
【００４９】
可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板として機能する位相差板は、例えば波長５５０ｎｍの淡色光に対して１／４波長板として機能する位相差層と他の位相差特性を示す位相差層、例えば１／２波長板として機能する位相差層とを重畳する方式などにより得ることができる。従って、偏光板と輝度向上フイルムの間に配置する位相差板は、１層又は２層以上の位相差層からなるものであってよい。
【００５０】
なお、コレステリック液晶層についても、反射波長が相違するものの組み合わせにして２層又は３層以上重畳した配置構造とすることにより、可視光領域等の広い波長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それに基づいて広い波長範囲の透過円偏光を得ることができる。
【００５１】
また、偏光板は、上記の偏光分離型偏光板の如く、偏光板と２層又は３層以上の光学層とを積層したものからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板や半透過型偏光板と位相差板を組み合わせた反射型楕円偏光板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。
【００５２】
前記光学素子への光拡散性シートの積層、さらには偏光板への各種光学層の積層は、液晶表示装置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても行うことができるが、これらを予め積層したものは、品質の安定性や組立作業等に優れていて液晶表示装置などの製造工程を向上させうる利点がある。積層には粘着層等の適宜な接着手段を用いうる。前記の偏光板やその他の光学フィルムの接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。
【００５３】
前述した偏光板や、偏光板を少なくとも１層積層されている光学フイルム等の光学素子の少なくとも片面には、前記光拡散性シートが設けられているが、光拡散性シートが設けられていない面には、液晶セル等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。
【００５４】
また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。
【００５５】
粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などであってもよい。
【００５６】
偏光板、光学フィルム等の光学素子への粘着層の付設は、適宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒にベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた１０〜４０重量％程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で光学素子上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを光学素子上に移着する方式などがあげられる。粘着層は、各層で異なる組成又は種類等のものの重畳層として設けることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μｍであり、５〜２００μｍが好ましく、特に１０〜１００μｍが好ましい。
【００５７】
粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフイルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鏡アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。
【００５８】
なお本発明において、上記した光学素子を形成する偏光子や透明保護フイルムや光学層等、また粘着層などの各層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やべンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。
【００５９】
本発明の光拡散シートを設けた光学素子は液晶表示装置等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。液晶表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルと光学素子、及び必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明においては本発明による光学素子を用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。液晶セルについても、例えばＴＮ型やＳＴＮ型、π型などの任意なタイプのものを用いうる。
【００６０】
液晶セルの片側又は両側に前記光学素子を配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装置を形成することができる。その場合、本発明による光学素子は液晶セルの片側又は両側に設置することができる。両側に光学素子を設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに、液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護板、プリズムアレイ、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【００６１】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何等限定されるものではない。本発明の微粒子の屈折率の測定は、屈折率測定用標準液により行った。
【００６２】
実施例１
平均粒子径３．０μｍ、屈折率１．６２の無機微粒子（ガラスビーズ：酸化チタン（粒子径約２０ｎｍ）＝１００：２５（重量比）を含浸）3 重量部、ウレタンアクリル型紫外線硬化モノマー（硬化後の樹脂の屈折率は１．５３）１００重量部、ベンゾフェノン系光重合開始剤５重量部及びその固形分が４０重量％となるように計量された溶剤（トルエン）とを混合した溶液をトリアセチルセルロース上に塗布し、１２０℃で５分乾燥した後、紫外線照射により硬化処理して、厚さ約３〜５μｍの微細凹凸構造表面の樹脂皮膜層を有する光拡散性シートを作製した。続いて、表面微細凹凸構造上に屈折率１．３８のフッ素変性アルコキシシラン溶液をワイヤーバーにて１層塗工し、乾燥・硬化処理を行い反射防止層を形成した光拡散性シートを作製した。
【００６３】
実施例２
実施例１において、無機微粒子として屈折率１．６５の無機微粒子（ガラスビーズ：酸化チタン（粒子径約２０ｎｍ）＝１００：３０（重量比）を含浸）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光拡散性シートを作製した。また、実施例１と同様にして反射防止層を形成した光拡散性シートを作製した。
【００６４】
比較例１
実施例１において、無機微粒子として屈折率１．４６の無機微粒子（ガラスビーズ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光拡散性シートを作製した。また、実施例１と同様にして反射防止層を形成した光拡散性シートを作製した。
【００６５】
比較例２
実施例１において、無機微粒子を、スチレン粒子（屈折率１．５９）に変更したこと以外は実施例１と同様にして、光拡散性シートを作製した。また、実施例１と同様にして反射防止層を形成した光拡散性シートを作製した。
【００６６】
前記実施例および比較例で得られた反射防止層を形成した光拡散性シートに偏光板（１８５μｍ）を接着したものを、ガラス基板に接着し、ライトテーブル上に固定されたマスクパターン（開口率２５％）上でギラツキ度合い（ギラツキ）を目視により以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
【００６７】
（ギラツキ）
○…ギラツキがない。
△…ギラツキが殆どない。
×…ギラツキがある。
【００６８】
またガラス基板の偏光板接着面と反対側の面に黒テープを貼りつけて、白ぼけ（防白ぼけ）を評価した。また、前記光拡散性シートを接着した偏光板の、蛍光灯下における写り込み（防眩性）を評価した。いずれの例でも白ぼけはなく写り込みもなく防眩性も良好であった。
【００６９】
（耐擦傷性）
前記実施例および比較例で得られた反射防止層を形成した光拡散性シートの微細構造表面をスチールウールで擦った際の、表面状態を以下の基準で評価した。結果を表１に示す。
【００７０】
○…表面状態に変化なし。
×…スチールウール擦りキズが生じている。
【００７１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光拡散性シートの断面図の一例である。
【符号の説明】
１：透明基板
２：樹脂皮膜層
３：微粒子
４：光拡散層

Claims

微粒子が分散された樹脂皮膜層からなり、かつその樹脂皮膜層の表面に微粒子による凹凸形状が形成されている光拡散層において、
微粒子が、球形シリカ粒子、球形ガラスビーズおよび球形シリコーン粒子から選ばれるいずれか少なくとも１種の無機微粒子を含有してなり、かつ、前記無機微粒子に屈折率が１．６を超える高屈折率の無機微粒子を含浸させ、見かけの屈折率を変化させて屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子からなり、
樹脂皮膜層が紫外線硬化型樹脂により形成されていることを特徴とする光拡散層。
樹脂皮膜層の屈折率よりも、屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子の屈折率が大きく、かつそれらの屈折率の差が０．０５以上であることを特徴とする請求項１記載の光拡散層。
屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子の平均粒子径が１〜５μｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の光拡散層。
高屈折率の無機微粒子が、外形が０．１μｍ以下の粒径を有する超微粒子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光拡散層。
球形シリカ粒子、球形ガラスビーズおよび球形シリコーン粒子から選ばれるいずれか少なくとも１種の無機微粒子１００重量部に対して、高屈折率の無機微粒子を２０〜１００重量部を含有させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光拡散層。
高屈折率の無機微粒子が、酸化チタン粒子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光拡散層。
屈折率が１．６を超えるように調製した無機微粒子の割合が、樹脂皮膜層を形成する樹脂１００重量部に対して、１〜２０重量部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光拡散層。
樹脂皮膜層の凹凸形状表面に、樹脂皮膜層の屈折率よりも低い屈折率の低屈性率層が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光拡散層。
請求項１〜８のいずれかに記載の光拡散層が、透明基板の少なくとも一方の面に設けられていることを特徴とする光拡散性シート。
請求項１〜８のいずれかに記載の光拡散層または請求項９記載の光拡散性シートが、光学素子の片面又は両面に設けられていることを特徴とする光学素子。
請求項１０記載の光学素子を搭載した画像表示装置。