JP3908934B2

JP3908934B2 - 粘着型光学部材及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP3908934B2
Application number: JP2001325005A
Authority: JP
Inventors: 孝文櫻本; 宮武　　稔
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: JP2003131032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置に用いられる光学部材の粘着層としては、明るさの向上や視野角の向上のため、屈折率が相違する粒子を含有させて光拡散性を付与し、かつ液晶表示の視野角を拡大しうるようにした光拡散型の粘着層が知られている。
【０００３】
しかしながら、光拡散型の粘着層中には、粒子が分散されているため、液晶セル表面のガラス板との接着性が経時的に低下する傾向があり、特に高温、高湿条件下では発泡が生じたり、液晶セルと光学部材の接着端部の界面で剥離が生じるなどの耐久性に問題があった。
【０００４】
また、光拡散型の粘着層は、信頼性に優れる接着処理性を満足させつつ、光拡散性を高めて視野角の拡大をはかると後方散乱等の増大で透過率が減少し、透過率を高めると拡散性が低下して光の透過率と拡散性のバランスが悪いという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、液晶セル表面のガラス板との耐久性の良好な光拡散性の粘着層を有する粘着型光学部材を提供することを目的とする。また、本発明は、信頼性に優れる接着処理性を満足させつつ、光の透過率と拡散性のバランスに優れ、明るさ、色変化の少ない視認性に優れる液晶表示装置の形成などに好適な光拡散性の粘着層を有する粘着型光学部材を提供することを目的とする。さらには、前記粘着型光学部材が液晶セルに設けられていることを特徴とする液晶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、以下に示す粘着型光学部材により、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち本発明は、光学素子の少なくとも片面に、透明無着色粒子を含有する光透過性の拡散粘着層（ａ）が、光透過性の粘着層（ｂ）を介して設けられている粘着型光学部材において、
前記拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）は０．０５〜１Ｎ／２ｍｍ ² であり、
前記粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）は０．０１〜０．０６Ｎ／２ｍｍ ² であり、
前記引張り弾性率（Ｅａ）と前記引張り弾性率（Ｅｂ）の比（Ｅａ）／（Ｅｂ）が２以上３０以下であることを特徴とする粘着型光学部材、に関する。
【０００８】
上記本発明の粘着型光学部材では、光学素子に、光透過性の粘着層（ｂ）を介して、透明無着色粒子を含有する光透過性の拡散粘着層（ａ）を設け、しかも拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）と前記粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）の比（Ｅａ）／（Ｅｂ）が２以上となるものを用いることで、拡散粘着層（ａ）の耐久性を向上させている。なお、前記比（Ｅａ）／（Ｅｂ）が大きくなると、接着力の低下や耐久性が悪くなる傾向があるため、前記比（Ｅａ）／（Ｅｂ）は３０以下であるのが好ましい。
【０００９】
また、拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）は０．０５〜１Ｎ／２ｍｍ ²であり、また粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）は０．０１〜０．０６Ｎ／２ｍｍ ²である。
【００１０】
前記粘着型光学部材において、拡散粘着層（ａ）が含有する透明無着色粒子が、平均粒子径をＤ（ｎｍ）、入射光の波長λ（ｎｍ）としたとき、式：α＝πＤ／λ（π：円周率）で表される散乱パラメーターαが１〜１００であることが好ましい。
【００１１】
拡散粘着層（ａ）に含有させる透明無着色粒子として、前記散乱パラメーターαを有するものを用いることにより、光の透過率と拡散性のバランスに優れ、明るさ、色変化の少ない視認性に優れる好適な光拡散性の拡散粘着層（ａ）を形成できる。前記散乱パラメーターαは５〜５０であるのがより好ましい。
【００１２】
前記粘着型光学部材において、拡散粘着層（ａ）の全光線透過率が８５％以上であることが好ましい。
【００１３】
拡散粘着層（ａ）の全光線透過率が８５％未満では後方散乱によるロスが多くなる傾向があり、全光線透過率を８５％以上とするのが明るい表示をするうえで好ましい。全光線透過率は、全光線透過率は８７％以上、さらには９０％以上であるのがより好ましい。なお、拡散粘着層（ａ）の光拡散率（ヘイズ値）は、用途、目的に応じて調整され、２０〜９０％程度であるのが好適である。
【００１４】
前記粘着型光学部材において、光学素子としては、偏光板および位相差板のいずれか少なくとも１つを有するものを用いるのが好ましい。また本発明は、前記粘着型光学部材が液晶セルに設けられていることを特徴とする液晶表示装置、に関する。特に、本発明は、光学素子として、偏光板と位相差板を有する積層体の位相差板側（偏光板を積層していない側）に、前記拡散粘着層（ａ）を形成した粘着型光学部材を用い、この拡散粘着層（ａ）により粘着型光学部材が液晶セルに設けられた反射型液晶表示装置として有用である。かかる反射型液晶表示装置は、拡散粘着層（ａ）が光拡散層を兼ねることで別個の光拡散板を配置する必要がなく、液晶表示装置の部材を省略して薄型軽量化を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の粘着型光学部材を図面を参照しながら説明する。図１は、光学素子１の片面に、透明無着色粒子３を含有する光透過性の拡散粘着層２（ａ）が、光透過性の粘着層２（ｂ）を介して設けられている粘着型光学部材の断面図である。前記拡散粘着層２（ａ）にはセパレータ４が設けられていてもよい。図１では、光学素子１の片面に粘着層を形成した場合を例示したが、粘着層は両面に形成されていてもよい。
【００１６】
拡散粘着層２（ａ）に分散含有させる光透過性の透明無着色粒子３としては、無色透明のものを適宜に選択した用いうる。たとえば、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性を有する無機系粒子、架橋又は未架橋の各種ポリマー等からなる有機系粒子などがあげられる。これら透明無着色粒子３は１種を用いてもよく、２種以上を混合してもよい。
【００１７】
透明無着色粒子３の平均粒子径は、光拡散性の達成性と接着性の制御性などの点から、全光線において、前記散乱パラメーターαが１〜１００となるようなものが好ましい。前記透明無着色粒子３の平均粒子径は０．５〜１０μｍ程度、さらには１〜９μｍ、特に２〜８μｍのものが好ましい。
【００１８】
拡散粘着層２（ａ）の粘着層形成材としては、光透過性を示す粘着性物質を含有するものを特に制限されず、各種のものを適宜に選択して用いることができる。前記粘着性物質としては、たとえば、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリビニルアルキルエーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポリビニルピロリドン系粘着剤、ポリアクリルアミド系粘着剤、セルロース系粘着剤などがあげられる。前記拡散粘着層２（ａ）を形成する粘着層形成材は、光透過性に優れるものが好ましく、また耐候性等も加味した場合、特にアクリル系粘着剤を好ましい。なお、粘着層形成材中には、ベースポリマーの他に、必要に応じて、架橋剤、粘着付与剤、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤等を、また本発明の目的を逸脱しない範囲で各種の添加剤を適宜に使用することもできる。
【００１９】
また、拡散粘着層２（ａ）を形成する粘着層形成材と透明無着色粒子３は、後方散乱を抑制して透過方向に良好な光拡散性をもたせることなどの点から、透明無着色粒子３の屈折率をｎ1 、粘着層形成材の屈折率をｎ２としたとき、式：０．０１＜｜ｎ１−ｎ２｜＜０．１を満足するような組み合わせが好ましい、さらに、｜ｎ１−ｎ２｜＜０．０９であるのが好ましい。特に−０. ０８＜ｎ１−ｎ２＜−０．０１を満足する組合せとしたものが好ましい。
【００２０】
拡散粘着層２（ａ）に分散含有させる透明無着色粒子３の使用量は、前記光拡散率と、接着力を確保できるように適宜に決定されるが、一般には、粘着層形成材（固形分）１００重量部あたり、1 〜２００重量部、さらには５〜１５０重量部、特に８〜1 ００重量部を配合するのが好ましい。
【００２１】
光透過性の粘着層２（ｂ）の粘着層形成材としては、拡散粘着層２（ａ）に用いられるものと同様のものを使用できる。好ましくは拡散粘着層２（ａ）に用いられたものと同じ物である。たとえば拡散粘着層２（ａ）にアクリル系粘着剤を用いた場合には、層間の粘着層（ｂ）にもアクリル系粘着剤を用いるのが好ましい。
【００２２】
本発明の粘着型光学部材の作製は、たとえば、光学素子１に、直接、粘着層２（ｂ）を形成し、さらに拡散粘着層２（ａ）を形成する方法、また、別途、セパレータ４に拡散粘着層２（ａ）と粘着層２（ｂ）をそれぞれ形成した後、それらを光学素子１に図１になるように貼り合せ移着する方法、セパレータ４上に拡散粘着層２（ａ）、粘着層２（ｂ）の順で多層形成したものを光学素子１に図１になるように貼り合せ移着する方法等を採用することができる。拡散粘着層２（ａ）と粘着層２（ｂ）の形成は、例えば各粘着層の形成材をカレンダーロール法等による圧延方式、ドクターブレード法やグラビアロールコーター法等による塗工方式などの適宜な方式で光学素子等またはセパレータに行う。
【００２３】
拡散粘着層２（ａ）の厚さは、目的とする光拡散率や接着力などに応じて決定しうるが一般には３００μｍ以下、さらには１〜２００μｍ、特に５〜１００μｍとするのが好適である。粘着層２（ｂ）の厚さは、目的とする耐久性などの点から、１００μｍ以下、さらには１〜５０μｍ、特に２〜２０μｍとするのが好適である。
【００２４】
セパレータ４は、必要に応じて設けられる。セパレータ４の構成材料としては、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルム等があげられる。セパレータ４の表面には、拡散粘着層２（ａ）からの剥離性を高めるため、必要に応じてシリコーン処理、長鎖アルキル処理、フッ素処理等の離型処理が施されていても良い。セパレータ４の厚みは、通常１０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１００μｍ程度である。
【００２５】
粘着型光学部材に用いる光学素子１は特に制限されず、例えば液晶表示装置等の最終目的物を形成する各光学素子を適宜に選択して用いることができる。拡散粘着層２（ａ）等は、光学素子１の片面又は両面に設けられるが、光学素子１は複数の光学素子の２層以上の積層体であってもよい。光学素子を２層以上組合せる場合その組み合わせについて特に制限はなく、また拡散粘着層２（ａ）を設けた光学素子１に、さらに当該拡散粘着層２（ａ）等を介して光学素子を積層することもできる。
【００２６】
前記光学素子１としては、たとえば、偏光板、位相差板、偏光板と位相差板との積層体からなる楕円偏光板などがあげられる。光学素子１としては、偏光板、位相差板等を好ましく用いられる。
【００２７】
偏光板としては従来より液晶表示装置に使用されているものを特に制限なく用いることができる。たとえば、ポリビニルアルコール系、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化物の如き親水性高分子のフィルムに、ヨウ素及び／又は二色性染料を吸着させて延伸処理したもの、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の如きポリエン配向フィルム等からなる偏光フィルムなどがあげられる。偏光フィルムの厚さは通例５〜８０μｍであるが、これに限定されない。偏光板は、偏光フィルムの片面又は両面を透明保護層等で被覆したものであってもよい。かかる透明保護層等は、偏光フィルムの補強や耐熱性の向上、偏光フィルムを湿度等より保護することなどの種々の目的を有するものであってよい。透明保護層は、樹脂の塗布層や樹脂フィルムのラミネート層などとして形成することができる。
【００２８】
位相差板も従来より液晶表示装置に使用されているものを特に制限なく用いることができ、１／４波長板や１／２波長板、あるいはその他の位相差特性を示す補償用位相差板などの位相差を示すものがあげられる。なお前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依存性などを補償して液晶表示装置の視認性の向上化などを目的とするものである。また位相差板は、単層物や２層以上の位相差層を重畳してなる複層物などの適宜な層形態を有するものであってよい。
【００２９】
位相差板は、例えばカーボネート系、エステル系、イミド系、エーテルスルホン系、スルホン系、スチレン系、ビニルアルコール系、アリレート系、塩化ビニル系、塩化ビニリデン系、アクリル系、アミド系、エポキシ系、セルロース系、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィン系等のプラスチックの延伸フィルム、液晶ポリマーの配向フィルムなどの材質のものがあげられる。
【００３０】
位相差板等の厚さは、目的とする位相差などに応じて適宜に決定しうるが、一般には柔軟性や薄型化などの点より１〜５００μｍ、さらには５〜４００μｍ、特に１０〜３００μｍとされる。また位相差板は、例えば熱収縮性フィルムとの接着下に高分子フィルムを延伸又は／及び収縮処理したフィルムの如く、厚さ方向の屈折率を制御したものなどであってもよい。
【００３１】
なお、図２に示すように光学素子１が偏光板１３と位相差板１１との積層体からなる楕円偏光板である場合には、透過光の光学特性のバラツキを防止する点などより拡散粘着層２（ａ）および粘着層２（ｂ）は、位相差板１１側の外表面に設けることが好ましく、偏光板１３と位相差板１１の積層は拡散性を示さない接着層１２により行うことが好ましい。当該接着層１２の形成には、粘着層２（ｂ）の形成材と同様のものが好適に用いられる。
【００３２】
また前記偏光板には反射層を設けることができる。たとえば、金属箔、金属粉末をバインダで保持した塗工層、その塗工層を支持基材上に設けてなる反射板、金属の蒸着層やその蒸着層を支持基材上に設けてなる反射層などがあげられる。かかる反射層は、上記した偏光板と一体化されて反射型偏光板などとして形成されていてもよい。
【００３３】
前記偏光板には、偏光分離板を用いることもできる。偏光分離板は、たとえば、誘電体の薄膜を重畳した多層膜を介してブリュースター角により自然光を直線偏光からなる反射光と透過光に分離するようにしたものや、複屈折性誘電体の薄膜を重畳した多層膜を介して自然光を直線偏光からなる反射光と透過光に分離するようにしたもの、あるいはコレステリック液晶層やそれを反射特性の異なる組合せで重畳して自然光を左右の円偏光からなる反射光と透過光に分離するようにしたものなどがあげられる。
【００３４】
上記粘着型光学部材は、液晶セルに設けられて液晶表示装置を形成する。液晶セルは、従来より知られているものを特に制限なく用いることできる。たとえば、ツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いた液晶セル、非ツイスト系の液晶や二色性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶、あるいは強誘電性液晶を用いた液晶セルなどがあげられ、その駆動方式も適宜なものであってよい。
【００３５】
液晶表示装置は、反射型や透過型、あるいは反射・透過両用型の液晶表示装置などの各種装置の形成に好ましく用いうる。液晶装置等の形成に際しては本発明による拡散粘着層以外の拡散層を配置することもできる。また、液晶表示装置の形成に際しては、導光板、バックライト、アンチグレア板、プリズムシート、レンズシート等の光路制御板を適宜に配置することもできる。これらは光学素子に設けられていてもよい。
【００３６】
反射型液晶表示装置を形成する場合、本発明の粘着型光学部材は、液晶セルの視認側に配置することが好ましく、特に本発明による拡散粘着層２（ａ）が液晶セルと偏光板の間に位置して隣接する光学層（位相差板）を接着した構造として配置されていることが好ましい。
【００３７】
【実施例】
以下に、実施例等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。なお、各例の物性は下記方法により測定した値である。
【００３８】
（引張り弾性率）
各粘着層について、サンプル（断面積２ｍｍ² ）をチャック間距離１０ｍｍ、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、２３℃の測定温度により測定して得られたＳ−Ｓ曲線の初期の立ち上がりに接線を引き、その傾きから算出したものである。
【００３９】
（散乱パラメーターα）
透明無着色粒子の平均粒子径をＤ（ｎｍ）、入射光の波長λ（ｎｍ）としたとき、α＝πＤ／λ（π：円周率）で定義される値である。
【００４０】
（全光線透過率，ヘイズ）
ＪＩＳＫ７１０５によりヘイズメータを用いて測定した値である。
【００４１】
実施例１
屈折率（ｎ１）が１．４３、平均粒子径が４μｍのシリカ系の透明無着色粒子３３重量部を、屈折率（ｎ２）が１．４７のアクリル系粘着剤（ブチルアクリレート／アクリル酸＝１００／５（重量比）の共重合体をベースポリマーとするもの）１００重量部（固形分）に混合して拡散粘着層（ａ）の形成材を調製した。これを、セパレータ上に塗工することにより、厚さ２５μｍの拡散粘着層（ａ）を形成した。この透明無着色粒子の散乱パラメーター（λ：５６０ｎｍ）は約２２であった。この拡散粘着層（ａ）を、上記アクリル系粘着剤により、２０μｍの粘着層（ｂ）を形成した位相差板（ポリカーボネートフィルム，厚さ８０μｍ）に、当該粘着層（ｂ）を介して積層して、粘着型光学部材を作製した。
【００４２】
拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）は０．５Ｎ／２ｍｍ² 、前記粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）０．０４Ｎ／２ｍｍ² 、比（Ｅａ）／（Ｅｂ）＝１２．５であった。拡散粘着層（ａ）の全光線透過率は９１．０％、光拡散率（ヘイズ）は８２．３％であった。
【００４３】
実施例２
屈折率（ｎ１）が１．６３、平均粒子径が３μｍのＡｌ₂ Ｏ₃ の透明無着色粒子１０重量部を、屈折率（ｎ２）が１．４７のアクリル系粘着剤（ブチルアクリレート／アクリル酸＝１００／５（重量比）の共重合体をベースポリマーとするもの）１００重量部（固形分）に混合して拡散粘着層（ａ）の形成材を調製した。これを、セパレータ上に塗工することにより、厚さ２５μｍの拡散粘着層（ａ）を形成した。この透明無着色粒子の散乱パラメーター（λ：５６０ｎｍ）は約１７であった。この拡散粘着層（ａ）を、上記アクリル系粘着剤により、２０μｍの粘着層（ｂ）を形成した位相差板（ポリカーボネートフィルム，厚さ８０μｍ）に、当該粘着層（ｂ）を介して積層して、粘着型光学部材を作製した。
【００４４】
拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）は０．６Ｎ／２ｍｍ² 、前記粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）は０．０４Ｎ／２ｍｍ² 、比（Ｅａ）／（Ｅｂ）＝１５であった。拡散粘着層（ａ）の全光線透過率は８５％、光拡散率（ヘイズ）は８４％であった。
【００４５】
比較例１
実施例１において、粘着層（ｂ）を形成していない位相差板に拡散粘着層（ａ）を積層したこと以外は、実施例１と同様にして粘着型光学部材を作製した。
【００４６】
（耐久性）
実施例及び比較例で得た粘着型光学部材（位相差板）の拡散粘着層（ａ）および粘着層（ｂ）を設けていない面に、図２に示すように、上記アクリル系粘着剤により粘着層を形成したヨウ素系偏光板（厚さ２１０μｍ）を積層して粘着型光学部材（楕円偏光板）を作製した。これらについて、それぞれを清浄なガラス板に、拡散粘着層（ａ）を介して接着した後、５０℃、５気圧の条件にてオートクレーブ処理を３０分間行った。さらに、それぞれのサンプルを８０℃−６５％ＲＨと６０℃−９０％ＲＨの条件のオーブンに２４時間入れた後の状態を観察した。結果を表１に示す。なお、実施例２では後方散乱が大きく光学特性は不十分であった。
【００４７】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粘着型光学部材の断面図の一例である。
【図２】本発明の粘着型光学部材の断面図の一例である。
【符号の説明】
１光学素子
２（ａ）拡散粘着層（ａ）
２（ｂ）粘着層（ｂ）
３透明無着色粒子
４セパレータ

Claims

光学素子の少なくとも片面に、透明無着色粒子を含有する光透過性の拡散粘着層（ａ）が、光透過性の粘着層（ｂ）を介して設けられている粘着型光学部材において、
前記拡散粘着層（ａ）の引張り弾性率（Ｅａ）は０．０５〜１Ｎ／２ｍｍ ² であり、
前記粘着層（ｂ）の引張り弾性率（Ｅｂ）は０．０１〜０．０６Ｎ／２ｍｍ ² であり、
前記引張り弾性率（Ｅａ）と前記引張り弾性率（Ｅｂ）の比（Ｅａ）／（Ｅｂ）が２以上３０以下であることを特徴とする粘着型光学部材。
拡散粘着層（ａ）が含有する透明無着色粒子が、平均粒子径をＤ（ｎｍ）、入射光の波長λ（ｎｍ）としたとき、式：α＝πＤ／λ（π：円周率）で表される散乱パラメーターαが１〜１００であることを特徴とする請求項１記載の粘着型光学部材。
拡散粘着層（ａ）の全光線透過率が８５％以上であることを特徴とする請求項１または２記載の粘着型光学部材。
光学素子が、偏光板および位相差板のいずれか少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粘着型光学部材。
請求項１〜４のいずれかに記載の粘着型光学部材が液晶セルに設けられていることを特徴とする液晶表示装置。