JPH11326610A - 光拡散板、光学素子及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的異方性を示す微小領域を簡単な作業に
て形成できてその均等分布性にも優れ、画像のにじみや
ボケの防止を目的に液晶セルと偏光板の間に配置しても
コントラストの低下や黒表示の白ボケを生じにくい光学
素子や液晶表示装置を形成できる光拡散板を得ること。 【解決手段】 透明な高分子フィルム（１）中に同じ高
分子からなる微小結晶領域（ｅ）が分散分布してなり、
その微小結晶領域と他部分との屈折率が相違して光散乱
性を示す光拡散板（１）、及びその光拡散板と偏光板を
有する積層体からなる光学素子、並びに前記の光拡散板
又は光学素子を液晶セルの片側又は両側に有する液晶表
示装置。 【効果】 従来に準じたフィルム成形方法にて量産で
き、偏光板透過の直線偏光を光拡散板を介し偏光状態の
維持性よく、又は散乱解消させて透過させうる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、直線偏光の散乱拡散性に
優れて液晶表示装置等の視認性の向上などに好適な光拡
散板及び光学素子に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来、光拡散板としては高分子フィルム
中に異種材料を分散含有させて光学的異方性を付与した
ものが知られていた（特開平９−２７４１０８号公
報）。これは、それまでの高分子フィルム中に透明微粒
子を分散含有させたものや高分子フィルムの表面を粗面
化したものを反射型や透過型の液晶表示装置等に適用し
た場合における、入射時と出射時の拡散光の干渉による
画像のにじみやボケの顕著化、正面方向の輝度低下等の
防止を目的としたものである。

【０００３】しかしながら、良好な散乱特性を発揮させ
るためには、高分子と異種材料を混合しその異種材料を
微小領域として高分子フィルム中に均等に分散させる必
要があり、その混合作業に高度な技術を要すると共に、
分散の均等化をはかることが困難な問題点があった。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、光学的異方性を示す微
小領域を簡単な作業にて形成できてその均等分布性にも
優れ、画像のにじみやボケの防止を目的に液晶セルと偏
光板の間に配置してもコントラストの低下や黒表示の白
ボケを生じにくい光学素子や液晶表示装置を形成できる
光拡散板を得ることを課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、透明な高分子フィルム中
に同じ高分子からなる微小結晶領域が分散分布してな
り、その微小結晶領域と他部分との屈折率が相違して光
散乱性を示すことを特徴とする光拡散板、及びその光拡
散板と偏光板を有する積層体からなることを特徴とする
光学素子、並びに前記の光拡散板又は光学素子を液晶セ
ルの片側又は両側に有することを特徴とする液晶表示装
置を提供するものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明による光拡散板は、微小結晶領域
と他部分が同じ高分子からなることより、光学的異方性
を示す微小結晶領域を簡単な作業にて均等分布性よく形
成でき、従来に準じたフィルム成形方法にて量産でき
て、その微小結晶領域と他部分の屈折率差に基づいて光
散乱性を示す。特に高分子フィルムの当該他部分が面内
の直交方向で屈折率を相違する場合、その屈折率差が小
さい軸方向では直線偏光がその偏光状態を良好に維持
し、それに直交する屈折率差が大きい軸方向では直線偏
光が散乱されてその偏光状態が緩和ないし解消する特性
を示し、高分子フィルムの重畳により当該散乱効果が相
乗的に増幅される。

【０００７】前記の結果、偏光板を透過した直線偏光を
光拡散板を介し偏光状態の維持性よく、又は散乱解消さ
せて透過させることができ、入射時の反射光が表示光に
影響することを抑制して反射型の液晶表示装置等におけ
る画像のにじみやボケの防止を目的に液晶セルと偏光板
の間に光拡散板を配置してもコントラストの低下や黒表
示の白ボケの発生を抑制することができ、視認性を向上
させることができる。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明による光拡散板は、透明な高
分子フィルム中に同じ高分子からなる微小結晶領域が分
散分布してなり、その微小結晶領域と他部分との屈折率
が相違して光散乱性を示すものである。その例を図１、
図２に示した。１が光拡散板（高分子フィルム）であ
り、ｅが微小結晶領域である。なお２は、必要に応じて
の接着層である。

【０００９】本発明による光拡散板１は、図１に例示の
如く微小結晶領域ｅを分散分布させてなる高分子フィル
ムの１枚からなっていてもよいし、図２に例示の如くか
かる高分子フィルム１１，１３，１５の２層又は３層以
上の重畳体からなっていてもよい。なお図２において、
１２，１４は高分子フィルムを接着する接着層であり、
２は光拡散板１を他部材に接着するための接着層であ
る。

【００１０】透明な高分子フィルムを形成するポリマー
については特に限定はなく、適宜なものを用いうる。ち
なみにその例としては、ポリエチレンテレフタレートや
ポリエチレンナフタレートの如きポリエステル系ポリマ
ー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合
体（ＡＳ樹脂）の如きスチレン系ポリマーがあげられ
る。

【００１１】また、ポリエチレンやポリプロピレン、シ
クロ系ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン
やエチレン・プロピレン共重合体の如きオレフィン系ポ
リマー、カーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリ
レートの如きアクリル系ポリマー、塩化ビニル系ポリマ
ー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースの如きセルロ
ース系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドの如きア
ミド系ポリマーもあげられる。

【００１２】さらに、イミド系ポリマーやスルホン系ポ
リマー、ポリエーテルスルホン系ポリマーやポリエーテ
ルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィ
ド系ポリマーやビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニ
リデン系ポリマーやビニルブチラール系ポリマー、アリ
レート系ポリマーやポリオキシメチレン系ポリマー、あ
るいはネマチック系やスメクチック系等の液晶ポリマー
などもあげられる。

【００１３】同じ高分子からなる微小結晶領域が分散分
布してなる透明な高分子フィルムの製造は、例えば溶剤
よる高分子のドープ中で分子が配向した微小結晶を生長
させてそれをフィルムに成形する方式、高分子フィルム
を延伸処理して分子が配向した微小結晶領域を形成する
方式、高分子フィルムを熱処理して分子が配向した微小
結晶を生長させ方式などの、高分子が分子配向した微小
結晶を生成させうる適宜な方法にて行うことができる。

【００１４】従って前記の高分子フィルムは、例えばキ
ャスティング法や押出成形法、射出成形法やロール成形
法、流延成形法などの従来に準じた適宜な方法にて形成
することができる。就中、微小結晶領域の均等分布性に
優れる高分子フィルムを得る点などよりは、高分子のド
ープ中で微小結晶を生長させた液をキャスティング法や
流延成形法等にて製膜する方法が好ましい。

【００１５】前記の場合、ドープのベース（ポリマー濃
度）、結晶を生長させるための保存の時間や温度などの
条件により微小結晶領域の大きさなどを制御することが
できる。また延伸処理や熱処理による場合には、延伸倍
率や加熱温度などにより微小結晶領域の大きさなどを制
御することができる。

【００１６】高分子フィルムないし光拡散板の厚さは、
目的とする光散乱強度などにより適宜に決定しうる。一
般には、光透過率などの点より１μm〜３mm、就中５μm
〜１mm、特に１０〜５００μmとされる。なおフィルム
の形成に際しては、例えば分散剤や界面活性剤、紫外線
吸収剤や色調調節剤、難燃剤や離型剤、酸化防止剤など
の適宜な添加剤を配合することができる。

【００１７】光散乱特性などの点より好ましい高分子フ
ィルムないし光拡散板は、大きさが０．０５〜５００μ
m²、就中０．１〜２５０μm²、特に１〜１００μm²の微
小結晶領域を、容積に基づいて１〜９５％、就中５〜８
０％、特に１０〜７０％分散含有するものであり、可及
的に均等な大きさの微小結晶領域が可及的に均等に分散
分布したものである。

【００１８】また本発明において液晶表示装置等に適用
する場合に特に好ましく用いうる光拡散板は、高分子フ
ィルムにおける微小結晶領域以外の部分が複屈折に準じ
た光学的異方性を示すものである。すなわち前記微小結
晶領域以外の部分における、面内の最大屈折率をｎ₁、
そのｎ₁方向に直交する方向の屈折率をｎ₂、微小結晶領
域の平均屈折率をｎ₀としたとき、当該部分が式：（ｎ₁
−ｎ₀＝△ｎ¹）≠（ｎ₂−ｎ₀＝△ｎ²）を満足するもの
である。

【００１９】前記により、上記したように△ｎ¹と△ｎ²
の内、屈折率差が小さい軸方向では直線偏光がその偏光
状態を良好に維持して透過し、それに直交する屈折率差
が大きい軸方向では直線偏光が散乱されその偏光状態が
緩和ないし解消された状態で透過する特性を示す光拡散
板を得ることができる。

【００２０】前記した直線偏光をその振動面により透過
特性を相違させる点、すなわち偏光状態の維持性とそれ
に直交する方向の偏光散乱性の点などより好ましい光拡
散板は、前記△ｎ¹と△ｎ²の一方が０．０３以上、就中
０．０５以上、特に０．０８以上と可及的に大きく、他
方がその８０％以下、就中０．０２以下、特に０．０１
以下と可及的に小さいものである。

【００２１】上記した△ｎ¹≠△ｎ²、すなわちｎ₁≠ｎ₂
を満足する高分子フィルムは、その微小結晶領域以外の
部分に光学的異方性をもたせることにより得ることがで
き、その光学的異方性は、例えば分子を配向させる方式
などによりもたせることができる。

【００２２】ちなみに前記の分子配向処理は、例えば自
由端や固定端等による一軸延伸処理方式、同時式や逐次
式等による二軸延伸処理方式、Ｚ軸等のその他の延伸処
理方式、圧延方式、電磁場等を介した配向方式、製膜時
の流動配向方式などの１種又は２種以上の適宜な方式を
用いて行うことができる。従ってかかる高分子フィルム
は、非延伸のフィルムとしても得ることができる。

【００２３】量産性等の点より前記の光学的異方性をも
たせる好ましい分子配向処理方式は、微小結晶領域を分
散含有する高分子フィルムを延伸処理する方式である。
その場合、脆性ポリマーも用いうるが、延び性に優れる
ポリマーが特に好ましく用いうる。なお熱収縮性フィル
ムとの接着下に延伸処理する方式などにより、フィルム
の厚さ方向に光学的異方性をもたせることもできる。

【００２４】本発明による光拡散板は、図２に例示した
如く高分子フィルムの重畳体としても形成しうるがその
重畳化は、厚さ増加以上の相乗的な散乱効果を発揮させ
ることができて有利である。重畳する高分子フィルム
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。

【００２５】なお上記した△ｎ¹≠△ｎ²を満足する高分
子フィルムを重畳する場合には、散乱効果の拡大などの
点より屈折率差の大きい（又は小さい）軸方向が上下の
層で平行関係となるように行うことが好ましい。軸方向
の上下層での平行関係は、可及的に平行であることが好
ましいが、作業誤差によるズレなどは許容される。また
△ｎ¹方向等の軸方向にバラツキがある場合には、その
平均方向に基づく。重畳する高分子フィルムは、△ｎ¹
又は△ｎ²が同じものであってもよいし、異なるもので
あってもよい。

【００２６】重畳体における高分子フィルムは、単に重
ね置いた状態にあってもよいが、軸方向等のズレ防止や
各界面への異物等の侵入防止などの点よりは、図２に例
示の如く接着層１２，１４等を介して接着されているこ
とが好ましい。その接着には、例えばホットメルト系や
粘着系などの適宜な接着剤を用いうる。反射損を抑制す
る点よりは、高分子フィルムとの屈折率差が可及的に小
さい接着層が好ましく、高分子フィルムを形成するポリ
マーにて接着することもできる。

【００２７】本発明による光学素子は、図３に例示した
如く上記した光拡散板１と偏光板３を有する積層体から
なるが、その実用に際しては例えば位相差板などの適宜
な光学部品を必要に応じて付加した積層体とすることも
できる。かかる積層体は、単に重ね置いたものであって
もよいし、図例の如く接着層２等を介して接着したもの
であってもよい。その接着層としては、上記した高分子
フィルムの重畳の場合に準じることができる。

【００２８】前記積層対象の光学部品については、特に
限定はなく、例えば位相差板や導光板等のバックライ
ト、反射板や多層膜等からなる偏光分離板、液晶セルな
どの適宜なものであってよい。また積層する偏光板や位
相差板等の光学部品は、各種のタイプのものであってよ
い。

【００２９】すなわち偏光板では吸収型タイプや反射型
タイプや散乱型タイプ、位相差板では１／４波長板や１
／２波長板、一軸や二軸等による延伸フィルムタイプや
さらに厚さ方向にも分子配向させた傾斜配向フィルムタ
イプ、液晶ポリマータイプ、視野角や複屈折による位相
差を補償するタイプ、それらを積層したタイプのものな
どの各種のものがあるが、本発明においてはそのいずれ
のタイプも用いうる。

【００３０】ちなみに前記した偏光板の具体例として
は、ポリビニルアルコール系フィルムや部分ホルマール
化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビ
ニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子
フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着
させて延伸した吸収型偏光板、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
エン配向フィルムなどがあげられる。

【００３１】また前記偏光フィルムの片面又は両面に耐
水性等の保護目的で、プラスチックの塗布層やフィルム
のラミネート層等からなる透明保護層を設けた偏光板な
どもあげられる。さらにその透明保護層に、例えば平均
粒径が０．５〜５μmのシリカやアルミナ、チタニアや
ジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化カドミウム
や酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系微粒
子、架橋又は未架橋ポリマー等の有機系微粒子等の透明
微粒子を含有させて表面に微細凹凸構造を付与したもの
などもあげられる。

【００３２】なお偏光板としては、輝度やコントラスト
の向上を図る点などより、上記した二色性物質含有の吸
収型偏光板などの如く偏光度の高いもの就中、光透過率
が４０％以上で、偏光度が９５．０％以上、特に９９％
以上のものが好ましく用いられる。

【００３３】一方、位相差板の具体例としては、上記の
高分子フィルムで例示したポリマーからなる延伸フィル
ムや液晶ポリマー、就中、捩じれ配向の液晶ポリマーな
どからなるものがあげられる。

【００３４】さらに導光板の具体例としては、透明な樹
脂板の側面に（冷，熱）陰極管等の線状光源や発光ダイ
オード、ＥＬ等の光源を配置し、その樹脂板に板内を伝
送される光を拡散や反射、回折や干渉等により板の片面
側に出射するようにしたものなどがあげられる。

【００３５】導光板を含む光学素子の形成に際しては、
光の出射方向を制御するためのプリズムシート等からな
るプリズムアレイ層、均一な発光を得るための拡散板、
線状光源からの出射光を導光板の側面に導くための光源
ホルダなどの補助手段を導光板の上下面や側面などの所
定位置に必要に応じ１層又は２層以上を配置して適宜な
組合せ体とすることができる。

【００３６】本発明の光学素子を形成する積層体は、上
記の如く光拡散板と偏光板を用いたものであってもよい
し、偏光板以外の光学部品を１種又は２種以上用いたも
のであってもよい。また例えば位相差板等の同種の光学
部品を２層以上積層したものであってもよく、その場
合、光学部品の位相差板等の特性は同じであってもよい
し、相違していてもよい。光学素子における光拡散板
は、積層体の片外面や両外面、積層体を形成する光学部
品の片面や両面などの積層体の外部や内部の適宜な位置
に１層又は２層以上が配置されていてよい。

【００３７】本発明による光学素子において光拡散板と
偏光板の配置関係は、任意であるが、上記した△ｎ¹≠
△ｎ²を満足する場合の光拡散板の透過・散乱特性を有
効に活用する点などよりは、光拡散板の面内最大屈折率
方向と、偏光板の透過軸方向とが平行関係又は直交関係
となるように配置されていることが好ましい。これによ
り、偏光板を透過した直線偏光を光拡散板を介し散乱さ
せて又は偏光状態の維持性よく透過させることができ
る。なお前記の平行又は直交関係は、上記した高分子フ
ィルムを重畳する場合に準じうる。

【００３８】本発明による光学素子は、前記の特長に基
づいて液晶表示装置の形成に好ましく用いうる。液晶表
示装置の例を図４に示した。１が光拡散板、３，３１が
偏光板、４が液晶セル、５が鏡面反射板である。図４
は、反射型の液晶表示装置としたものを例示している。

【００３９】光拡散板１には、△ｎ¹≠△ｎ²のものが視
認側の偏光板３と液晶セル４の間にその面内最大屈折率
方向が偏光板の透過軸に対して平行関係となるように配
置されている。これによれば、光拡散板を介し白表示を
散乱させ、黒表示を透過させることができてコントラス
トの向上や画像の鮮明化をはかることができる。また偏
光板を透過した直線偏光が光拡散板に入射した際に散乱
されて良好に拡散し、入射時の反射光が表示光に影響す
ることを抑制できて、反射型の液晶表示装置等における
画像のにじみやボケの防止を目的に液晶セルと偏光板の
間に光拡散板を配置してもコントラストの低下や黒表示
の白ボケの発生を抑制でき、視認性を向上させることが
できる。

【００４０】液晶表示装置は一般に、偏光板、液晶セ
ル、反射板又はバックライト、及び必要に応じての光学
部品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。本発明においては、上記した
光拡散板又は光学素子を用いる点を除いて特に限定はな
く、従来に準じ反射型や透過型、反射・透過両用型など
の液晶表示装置として形成することができる。

【００４１】従って液晶表示装置の形成に際しては、例
えば視認側の偏光板の上に設ける本発明による又はそれ
以外の光拡散板やアンチグレア層、反射防止膜や保護層
や保護板、あるいは液晶セルと視認側等の偏光板の間に
設ける補償用位相差板などの適宜な光学部品を適宜に配
置することができる。なお液晶表示装置についてもそれ
を形成する各部品は、上記した本発明による重畳型の光
拡散板等に準じて接着層を介し接着一体化されているこ
とが好ましい。

【００４２】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視認性を向上させることなどを目的
とするものであり、視認側又は／及びバックライト側の
偏光板と液晶セルの間等に配置される。なお補償用位相
差板としては、波長域などに応じて上記した位相差板な
どの適宜なものを用いうる。また補償用位相差板は、２
層以上の位相差層からなっていてもよい。

【００４３】本発明による光拡散板又は光学素子は、液
晶セルの片側又は両側の適宜な位置に１層又は２層以上
を配置することができる。ちなみにその配置形態として
は、光拡散板が例えば偏光板、特に視認側のそれの光入
射側や光透過側、偏光板と補償用位相差板の間、補償用
位相差板と液晶セルの間、液晶セルと反射板の間などの
適宜な位置に１層又は２層以上を配置したものなどがあ
げられる。

【００４４】前記において、偏光板透過性の直線偏光を
拡散することが望まれる場合には、△ｎ¹≠△ｎ²の光拡
散板をその面内最大屈折率方向が偏光板の透過軸方向と
平行関係となるように配置することが好ましく、偏光板
透過性の直線偏光を偏光状態の維持性よく透過させるこ
とが望まれる場合には、△ｎ¹≠△ｎ²の光拡散板をその
面内最大屈折率方向が偏光板の透過軸方向と直交関係と
なるように配置することが好ましい。

【００４５】

【実施例】実施例１ ポリスルホンの３０重量％塩化メチレンドープを三日間
室温で放置して微結晶を生長させたのち、それをキャス
ト法にて製膜して厚さ２０μmの高分子フィルムを得
た。そのフィルムは、平均粒径１．０μmの微結晶を均
等分布性よく含有するものであった。次に、前記の高分
子フィルムを１９０℃で延伸処理して、屈折率差△ｎ¹
が０．０８で、△ｎ²が０．０２の延伸フィルムからな
る光拡散板を得た。

【００４６】実施例２ 非晶質のＰＥＴフィルムを９０℃で２倍に延伸処理した
後、１７０℃で１０分間加熱処理して微結晶を生長さ
せ、平均粒径２．０μmの微結晶を均等分布性よく含有
し、屈折率差△ｎ¹が０．１２で、△ｎ²が０．０３のフ
ィルムからなる光拡散板を得た。

【００４７】比較例１ ポリメタクリル酸メチル３００部（重量部、以下同じ）
を含有する１８重量％ジクロロメタン溶液とシアノ系ネ
マチック液晶（チッソ社製、ＧＲ−４１）１００部を混
合し、キャスト法にて厚さ２０μmのフィルムを得たの
ち、それを室温で１．２倍に延伸処理して、シアノ系ネ
マチック液晶が不定形なドメイン状態で分散分布した
（△¹方向長約１μm）、屈折率差△ｎ¹が０．２０で、
△ｎ²が０．００７の高分子フィルムからなる光拡散板
を得た。

【００４８】比較例 透明な高分子フィルム中にシリカ微粒子が分散分布した
市販の光拡散板を用いた。

【００４９】評価試験 実施例、比較例で得た光拡散板を、市販の全光線透過率
が４１％で透過光の偏光度が９９％の偏光板と鏡面反射
板の間に光拡散板の最大屈折率方向と偏光板の透過軸方
向が一致するように配置し、鏡面反射板の表面に記入し
た模様及び文字の視認性を評価した。その結果を次表に
示した。なお表には、光拡散板を用いない場合（偏光板
と鏡面反射板のみ）の視認性を参考例として示すと共
に、光拡散板の製造容易性の評価も示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】光拡散板例の断面図

【図２】他の光拡散板例の断面図

【図３】光学素子例の断面図

【図４】液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：光拡散板（高分子フィルム） １１，１３，１５：高分子フィルム ｅ：微小結晶領域 １２，１４，２：接着層 ３，３１：偏光板 ４：液晶セル ５：鏡面反射板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な高分子フィルム中に同じ高分子か
   らなる微小結晶領域が分散分布してなり、その微小結晶
   領域と他部分との屈折率が相違して光散乱性を示すこと
   を特徴とする光拡散板。
2. 【請求項２】 請求項１において、高分子フィルムが延
   伸フィルムからなり、面内の最大屈折率をｎ₁、そのｎ₁
   方向に直交する方向の屈折率をｎ₂、微小結晶領域の平
   均屈折率をｎ₀としたとき、当該他部分が式：（ｎ₁−ｎ
   ₀＝△ｎ¹）≠（ｎ₂−ｎ₀＝△ｎ²）を満足し、その△ｎ¹
   と△ｎ²の一方が０．０３以上で、他方がその８０％以
   下である光拡散板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光拡散板と偏光
   板を有する積層体からなることを特徴とする光学素子。
4. 【請求項４】 請求項３において、光拡散板の面内最大
   屈折率方向と、偏光板の透過軸方向とが平行関係又は直
   交関係にある光学素子。
5. 【請求項５】 請求項１若しくは２に記載の光拡散板又
   は請求項３若しくは４に記載の光学素子を、液晶セルの
   片側又は両側に有することを特徴とする液晶表示装置。