JP2003084269A

JP2003084269A - 光学フィルム及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003084269A
Application number: JP2002195724A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Shiraokawa; 美紀白男川; Hironori Motomura; 弘則本村; Ikuro Kawamoto; 育郎川本
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2003-03-19

Abstract

(57)【要約】【課題】光の利用効率に優れ、高輝度を達成しうる光
学フィルム及びこれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】自然光を、透過する光と、反射光に分離
する性質を持つ輝度向上フィルム（Ａ）と、片面に凹凸
形状部を有する集光機能フィルム（Ｂ）とを積層一体化
して光学フィルムとする。輝度向上フィルムと集光機能
フィルムを積層一体化することによって空気界面が消失
するため、迷光が少なくなり、輝度向上フィルムの光の
反射偏光効率が高まることによって、輝度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の利用効率に優
れ、高輝度を達成しうる光学フィルム及びこれを用いた
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、薄型・
軽量・低消費電力の特徴を生かして、高度情報・通信時
代に必須のフラットパネルディスプレイとして多用さ
れ、その用途を年々拡大している。特に２１世紀を間近
に控えて、モニターやテレビなどの大型ＬＣＤの伸びが
顕著となっている。このような状況下で、近年ＬＣＤに
要求される特性は、高輝度化、広視野角化、高速
応答、高精細化などがあげられる。これらの中で、
の高輝度化に関しては特に必然性が高く、２、３年前ま
ではノート型パソコンの輝度は７０〜１００ｃｄ／ｍ^２
程度であったが、最近では１５０ｃｄ／ｍ^２が一般的と
なってきている。

【０００３】ＬＣＤの薄型化を受けて、ランプ１灯タイ
プバックライトの流れは、冷陰極管（ＣＦＬ）の径が細
く（ノートパソコンでは２ｍｍφ以下が一般的）、導光
板が薄くなる（ＣＦＬの薄型化に追随）方向であり、バ
ックライトを含めたＬＣＤモジュールは、現在では厚さ
５〜６ｍｍまで薄くなってきており、軽い・薄いという
コンセプトと、輝度の確保という相反する課題が出てき
ている。ＬＣＤ自体の大型化・高輝度化が進んでいるこ
とから、ＬＣＤに要求される輝度を確保するためには、
導光板やＣＦＬなどのバックライト側の改善だけでは追
いつかない状況となっているのが実情である。

【０００４】バックライトの輝度を高める手法として
は、バックライトの光の進行方向に対して斜め方向に出
射する光を法線方向近傍に集束することで、正面輝度を
上げる方法がある。ここで、上下左右の光を法線方向へ
集束するために、ランプ１灯タイプバックライトを用い
た場合では、集光機能フィルムを通常２枚使用する。こ
の集光機能フィルムの厚みは約１５０μｍであり、２枚
必要とするとＬＣＤ自体かなり厚くなる。

【０００５】ランプ１灯タイプバックライトを用いた場
合、正面輝度をあげるためには、図３の如く、集光機能
フィルム（７）が２枚必要である。集光機能フィルムを
２枚使用した図３の輝度を１とすると、下板の偏光板
（５）の代わりに、図４の如く輝度向上フィルム（４）
を１枚挿入することによって、輝度が１．２〜１．３倍
にあがる。またランプ２灯タイプバックライトを用いた
場合は、図６の如く、正面輝度をあげるために集光機能
フィルム（７）を１枚使用する場合がある。この時の輝
度を１とすると、図７の如く下板の偏光板（５）の代わ
りに輝度向上フィルム（４）を１枚挿入することによっ
て、輝度が１．３〜１．４倍にあがる。また、集光機能
フィルムを使用しない場合、その時の輝度を１とする
と、下板の偏光板の代わりに輝度向上フィルムを１枚挿
入することによって、輝度が１．５〜１．６倍にあが
る。このように、集光機能フィルムの枚数が増えるほど
迷光が生じ、輝度向上フィルムの光の反射偏光効率は悪
くなることがわかっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斜め方
向へ出射する光を減らして正面輝度を向上させる機能を
持つ集光機能フィルムを除くと、高い正面輝度が得られ
ないために、多くの場合、集光機能フィルムを使う必要
が生じている。

【０００７】そこで、本発明は、輝度向上フィルムと集
光機能フィルムを積層一体化することにより、すなわ
ち、集光機能フィルムの枚数を減らして、フィルム間の
空間を減らすことにより、光の利用効率に優れ高輝度を
達成しうる光学フィルム、及びこれを用いた液晶表示装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の光学フィルムは、自然光を、透過する光
と、反射光とに分離する性質を有する輝度向上フィルム
（Ａ）と、片面に、凹凸形状部を有する集光機能フィル
ム（Ｂ）と、が積層一体化されていることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の光学フィルムにおいては、輝度向
上フィルム（Ａ）を透過した光が直線偏光であることが
好ましい。前記の輝度向上フィルム（Ａ）は、コレステ
リック液晶層とλ／４板との積層体であることが好まし
い。

【００１０】また、本発明の光学フィルムにおいては、
集光機能フィルム（Ｂ）がプリズム部を有することが好
ましい。

【００１１】前記において好ましくは、自然光を、直線
偏光として透過する光と、再利用可能な円偏光からなる
反射光とに分離する性質を有する輝度向上フィルム
（Ａ）と、片面にプリズム部を有する集光機能フィルム
（Ｂ）と、が積層一体化されてなることである。

【００１２】本発明の光学フィルムにおいて、輝度向上
フィルム（Ａ）は、コレステリック液晶層、λ／４板及
び吸収二色性の偏光板が、順次積層一体化されたもので
あることが好ましい。

【００１３】前記においてコレステリック液晶層は、コ
レステリック液晶ポリマーの配向フィルムあるいはその
配向液晶層をフィルム基材上に支持したものからなるこ
とが好ましく、特に、反射波長が相違する液晶層を組合
せて２層以上重畳した構造を有するものが好ましい。

【００１４】また、本発明の光学フィルムにおいては、
輝度向上フィルム（Ａ）と集光機能フィルム（Ｂ）と
が、接着剤又は粘着剤を介して積層一体化されているこ
とが好ましい。

【００１５】また、本発明の光学フィルムにおいては、
輝度向上フィルムに樹脂を塗工し、その樹脂にプリズム
型を転写することにより、集光機能を付与したものであ
ることが好ましい。

【００１６】また、本発明の光学フィルムにおいては、
集光機能フィルムが、法線に対して３０〜８０度で出射
する光を、法線方向近傍に集束するものであることが好
ましい。

【００１７】また、本発明の光学フィルムにおいては、
集光機能フィルムのプリズム形状が山型であり、その頂
角が２０〜８０度の範囲であることが好ましい。

【００１８】また、本発明の光学フィルムにおいては、
集光機能フィルムのプリズム形状が波型であることが好
ましい。

【００１９】次に、本発明の液晶表示装置は、前記の光
学フィルムを、液晶セルの少なくとも片側に配置したこ
とを特徴とする。

【００２０】また、本発明の液晶表示装置は、さらに、
バックライトを備えていることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の光学フィルムは、自然光
を、透過する光と、反射光とに分離する性質を有する輝
度向上フィルム（Ａ）と、片面に凹凸形状部を有する集
光機能フィルム（Ｂ）と、が積層一体化されたものであ
る。そのなかでも、自然光を、直線偏光として透過する
光と、再利用の可能な円偏光からなる反射光とに分離す
る性質を有する輝度向上フィルム（Ａ）と、片面にプリ
ズム部を有する集光機能フィルム（Ｂ）とを積層一体化
したものが好ましく用いられる。

【００２２】本発明で用いる輝度向上フィルム（Ａ）と
しては、自然光を、透過する光と、反射光とに分離する
性質を有するものであれば、特に制限なく用いることが
できる。例えば、自然光を、直線偏光として透過する光
と、再利用の可能な円偏光からなる反射光とに分離する
性質を有するものや、所定偏光軸の直線偏光を透過して
他の光は反射する性質を有するもの等が挙げられる。

【００２３】前者の例としては、コレステリック液晶
層、特にコレステリック液晶ポリマーの配向フィルムや
その配向液晶層をフィ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等が挙げられる。後
者の例としては、誘電体の多層薄膜や屈折率異方性が相
違する薄膜フィ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が
挙げられる。

【００２４】前記した所定偏光軸の直線偏光を透過する
タイプの輝度向上フィルムでは、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透
過するタイプの輝度向上フィルムでは、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
りその透過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。その位相差板としてλ
／４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。従って、輝度向上フィルムは、コレス
テリック液晶層、λ／４板及び吸収二色性の偏光板を、
この順で順次積層一体化したものであることが好まし
い。

【００２５】図１は、本発明の輝度向上フィルム４の構
成例を示す概略図である。コレステリック液晶層
（３）、λ／４板（２）及び吸収二色性偏光板（１）
が、順次積層一体化されている。

【００２６】一方、集光機能フィルム（Ｂ）は、片面に
凹凸形状部を有するものであれば、特に制限されない。
片面に凹凸形状部を有する集光機能フィルム（Ｂ）は、
片面が凹凸形状のフィルムであって、凹凸面を視認側と
反対側に面するように配置したときに、正面輝度が高く
なるものであれば、特に限定なく用いることができる。
例えば、プリズム部を有するものが挙げられるほかに、
プリズム形状以外の凹凸形状として三角錐、四角錐など
のような多角錐のもの、三角柱、四角柱などの多角柱の
もの、あるいは球状、半球状、楕円球状のものなど各種
形状のものが、凸型になったもの、あるいは逆に凹型に
なったものを用いることができる。これらの凹凸形状は
粒子を直接利用することによって構成することができ、
また粒子を用いて構成した凹凸形状を転写することによ
り間接的に利用して凹凸形状を構成することもできる。

【００２７】さらには、その凹凸形状のものが、屈折率
が変化していてもよく、屈折率差も利用して効率よく集
光させることも好ましい態様である。屈折率変化によっ
て光の光路を変化させることが可能になり、それによっ
て集光させることも可能になる。

【００２８】屈折率変化したものを得る方法としては、
例えば、二段階共重合法と呼ばれるもので、高屈折率ポ
リマーを作る架橋性モノマーを部分的に重合して得られ
るゲルに、低屈折率ポリマーを作るモノマーを液相また
は気相で拡散させてポリマーにする方法などがある。こ
のような方法によって得られた球状、円筒状などの形状
とした屈折率変化したポリマーを、平面状に並べたり、
フィルム上に形成したりすることでも、集光機能フィル
ムとすることが可能である。

【００２９】また、前記のプリズム部を有する集光機能
フィルムの場合、集光能力を向上させるためには、法線
に対して３０〜８０度で出射する光を法線方向近傍に集
束するものであることが好ましい。プリズム形状は、特
に限定されず、波型、山型形状のものを適宜使用するこ
とができるが、山型形状のものにあっては、プリズム部
の２つの斜面のなす角度（頂角）が２０〜８０度、好ま
しくは３０〜７０度の範囲であるのがよい。２０度未満
ではプリズム部の形成が困難であり、８０度を越えると
集光能力が低下するおそれがあるからである。

【００３０】本発明で用いる吸収二色性の偏光板、すな
わち、二色性物質を吸着配向させた偏光板の基本的な構
成は、親水性合成樹脂フィルムを、常法により、染色、
架橋、延伸、乾燥して形成した、二色性物質含有のポリ
ビニルアルコール系偏光フィルム等からなる偏光子の片
側又は両側に、適宜の接着層、例えばビニルアルコール
系ポリマー等からなる接着層を介して、保護層となる透
明保護フィルムを接着したものからなる。

【００３１】偏光子（偏光フィルム）としては、親水性
合成樹脂フィルムに、ヨウ素や二色性染料等よりなる二
色性物質による染色処理や、延伸処理、架橋処理等の適
宜な処理を適宜な順序や方式で施してなり、自然光を入
射させると直線偏光を透過する適宜なものを用いること
ができる。特に、光透過率や偏光度に優れるものが好ま
しい。偏光子の厚さは、特に限定されるものではない
が、１〜８０μｍが一般的であり、特に２〜４０μｍが
好ましい。合成樹脂フィルムは、染色させる前に水浴等
で膨潤処理されていてもよい。

【００３２】親水性合成樹脂フィルムとしては、例えば
ポリビニルアルコールや部分ホルマール化ポリビニルア
ルコールなどの高分子フィルムが好ましく、特にヨウ素
による染色性に優れる点から、ポリビニルアルコール系
フィルムが好ましい。ポリビニルアルコール系フィルム
は、ポリビニルアルコール系樹脂を、水又は有機溶媒に
溶解した原液を流延成膜する流延法、キャスト法、押出
法等、任意の方法で成膜されたものを適宜使用すること
ができる。

【００３３】偏光子（偏光フィルム）の片側又は両側に
設ける透明保護層となる保護フィルム素材としては、適
宜な透明フィルムを用いることができる。中でも、透明
性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリ
マーからなるフィルム等が好ましく用いられる。そのポ
リマーの例としては、トリアセチルセルロースの如きア
セテート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルス
ルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系
樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂及びア
クリル系樹脂等があげられるが、これに限定されるもの
ではない。

【００３４】偏光特性や耐久性などの点より、特に好ま
しく用いることができる透明保護フィルムは、表面をア
ルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフ
ィルムである。透明保護フィルムの厚さは任意である
が、一般には偏光板の薄型化などを目的に５００μｍ以
下、好ましくは５〜３００μｍ、特に好ましくは５〜１
５０μｍとされる。なお、偏光フィルムの両側に透明保
護フィルムを設ける場合、その表裏で異なるポリマー等
からなる透明保護フィルムを用いてもよい。

【００３５】保護層に用いられる透明保護フィルムは、
本発明の目的を損なわない限り、ハードコート処理、反
射防止処理、スティッキングの防止や拡散ないしアンチ
グレア等を目的とした処理など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性等に優
れる硬化被膜を、透明保護フィ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。

【００３６】一方、反射防止処理は偏光板表面での外光
の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた
反射防止膜などの形成により達成することができる。ま
た、スティッキング防止は隣接層との密着防止を目的
に、アンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して
偏光板透過光の視認を阻害することの防止などを目的に
施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエン
ボス加工方式等による粗面化方式や透明微粒子の配合方
式などの適宜な方式にて、透明保護フィルムの表面に微
細凹凸構造を付与することにより形成することができ
る。

【００３７】前記偏光子（偏光フィルム）と保護層であ
る透明保護フィルムとの接着処理は、特に限定されるも
のではないが、例えば、ビニルアルコール系ポリマーか
らなる接着剤、或いは、ホウ酸やホウ砂、グルタルアル
デヒドやメラミン、シュウ酸などのビニルアルコール系
ポリマーの水溶性架橋剤から少なくともなる接着剤など
を介して行うことができる。かかる接着層は、水溶液の
塗布乾燥層などとして形成しうるが、その水溶液の調製
に際しては、必要に応じて、他の添加剤や、酸等の触媒
も配合することができる。

【００３８】また、本発明で用いる位相差板（λ／４
板）としては、例えば、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、ポリアミド等の適宜なポリマーからなるフィ
ルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムや、液晶ポリ
マーの配向フィルム、液晶ポリマーの配向層をフィルム
にて支持したものなどが挙げられる。フィルムを延伸処
理してなる位相差板（λ／４板）の厚みは、特に限定さ
れないが、一般に１０〜２００μｍであり、特に２０〜
１００μｍの範囲が好ましい。液晶ポリマーからなる位
相差板（λ／４板）の厚みは、特に限定されないが、一
般に０．１〜５μｍであり、特に０．５〜２μｍの範囲
が好ましい。

【００３９】また、本発明の輝度向上フィルムにおい
て、液晶層を形成する液晶類の例としては、シアノビフ
ェニル系、シアノフェニルシクロヘキサン系、シアノフ
ェニルエステル系、安息香酸フェニルエステル系、フェ
ニルピリミジン系及びそれらの混合物の如き、室温又は
高温でネマチック相やスメクチック相を呈する低分子液
晶や架橋性液晶モノマー、あるいは室温又は高温でネマ
チック相やスメクチック相を呈する液晶ポリマーなどが
挙げられる。前記の架橋性液晶モノマーは通例、配向処
理した後、熱や光等による適宜な方式で架橋処理されて
ポリマーとされる。なかでも、コレステリック液晶層、
特にコレステリック液晶ポリマーの配向フィルムやその
配向液晶層をフィ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が好ましい。

【００４０】なお、コレステリック液晶層は、反射波長
が相違するものの組合せにして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。

【００４１】ここで、コレステリック液晶ポリマー層の
形成は、従来の低分子液晶の配向処理に準じた方法で行
うことができる。例えば、厚み１０〜１００μｍの支持
基材上に、厚み０．１〜５．０μｍのポリイミドやポリ
ビニルアルコール、ポリエステルやポリアリレート、ポ
リアミドイミドやポリエーテルイミド等の膜を形成し
て、レーヨン布等でラビング処理した配向膜等からなる
適宜な配向膜の上に液晶ポリマーを展開し、ガラス転移
温度以上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー
分子がグランジャン配向した状態でガラス転移温度未満
に冷却してガラス状態とし、当該配向が固定化された固
化層を形成する方法等が挙げられる。

【００４２】前記の支持基材としては、例えば、トリア
セチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミ
ド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネー
ト、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファ
スポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、エポキシ
系樹脂等の合成樹脂フィルムからなる単層又は積層フィ
ルム、ガラス板等が挙げられる。薄型化等の点より合成
樹脂フィルムが好ましい。

【００４３】支持基材上に形成する液晶ポリマーの固化
層の厚さは、配向の乱れや透過率低下の防止、選択反射
の波長域の広さなどの点より、一般に０．５〜５０μ
ｍ、好ましくは１〜３０μｍ、特に好ましくは２〜１０
μｍである。支持基材上の液晶ポリマー固化層は、支持
基材との一体物として用いてもよいし、支持基材から粘
着剤や接着剤を用いて別の基材に剥離転写して用いても
よい。特に、液晶層の剥離強度を高めるためには、後者
の方法によることが好ましい。

【００４４】次に、本発明で用いる集光機能フィルム
（Ｂ）について説明する。本発明の光学フィルムは、図
４に示す形態の集光機能フィルムの１枚を抜き、輝度向
上フィルムの下側に集光機能を付加し、両者が積層一体
化されたものである。これにより、フィルム全体の厚み
を薄くすることができ、かつ、空気界面が消失するため
迷光がなくなり、その結果輝度向上フィルムの光の反射
偏光効率が良好となり、輝度が向上する利点がある。集
光機能フィルムと輝度向上フィルムとを積層一体化さ
せ、輝度向上フィルムに集光機能を付加させる方法とし
ては、例えば、以下に挙げる２通りの方法が挙げられ
る。

【００４５】第１の方法としては、プリズムの金型を作
成し、熱プレスにより透明樹脂に熱転写したものを、接
着剤又は粘着剤を介して、輝度向上フィルムと一体化さ
せる方法である。第２の方法としては、輝度向上フィル
ムの下面に、直接透明樹脂を塗工し、プリズムの型をと
る方法である。ここで、透明樹脂としては、アクリル樹
脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂などを用い
ることができ、特に、可視光透過率の高いアクリル樹脂
が好ましい。

【００４６】本発明の光学フィルム（集光機能付き輝度
向上フィルム）は、その厚みが、３００〜６００μｍ、
好ましくは３００〜４００μｍである。一般に、集光機
能フィルムの厚みは、１枚が約１５０μｍであるのに対
して、輝度向上フィルムヘ集光機能を付与するアクリル
樹脂の厚みは５〜５０μｍである。従って、本発明のよ
うに、輝度向上フィルムと集光機能フィルムとを積層一
体化することにより、１００μｍ以上の薄型化が可能と
なる。また、フィルムを重ねる際には、スティッキング
しては問題になるため、フィルムとフィルムの間に空間
が必要となるが、集光機能フィルムを１枚を省略できる
ことで、更なる薄型化が可能となる。

【００４７】本発明において、輝度向上フィルムの積
層、又は輝度向上フィルムと集光機能フィルムとの積層
に用いられる粘着剤あるいは接着剤としては、例えば、
アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエス
テル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、ポリアミド
系ポリマー、ポリエーテル系ポリマーなど、適宜なポリ
マーをべースポリマーとしたものを用いることができ
る。

【００４８】前述した本発明の光学フィルムには、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。その粘着層は、アクリル系やウレタン系等の従
来に準じた適宜な粘着剤にて形成することができる。特
に、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であるこ
とが好ましい。また、微粒子を含有して光拡散性を示す
粘着層などとすることもできる。粘着層は必要に応じて
必要な面に設ければよい。

【００４９】光学フィルムに設けた粘着層が表面に露出
する場合には、その粘着層を実用に供するまでの間、汚
染防止等を目的にセパレータにて仮着カバーすることが
好ましい。セパレータは、上記の透明保護フィルム等に
準じた適宜な薄葉体に、必要に応じシリコーン系や長鎖
アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離
剤による剥離コートを設ける方式などにより形成するこ
とができる。

【００５０】なお、上記の偏光板や光学部材を形成する
偏光フィルムや透明保護フィルム、光学層や粘着層など
の各層は、例えばサリチル酸エステル系化合物、ベンゾ
フェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、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適宜な方式により紫外
線吸収能を持たせたものなどであってもよい。

【００５１】本発明の光学フィルムは、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、特
に、バックライトを備えた透過型の液晶表示装置に好ま
しく用いることができる。液晶表示装置を形成する液晶
セルは任意であり、例えば薄膜トランジスタ型に代表さ
れるアクティブマトリクス駆動型のもの、ツイストネマ
チック型やスーパーツイストネマチック型に代表される
単純マトリクス駆動型のものなどの適宜なタイプの液晶
セルを用いたものであってよい。

【００５２】本発明の光学フィルムは、通常液晶セルの
裏側サイドに設けられて使用される。本発明の光学フィ
ルムを液晶表示装置に実装する場合は、通常、輝度向上
フィルムを構成する吸収二色性偏光板を液晶セル側に配
置し、集光機能フィルムがバックライト側となるように
配置される。また、液晶セルの両側に偏光板や他の光学
部材を設ける場合、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。更に、液晶表示装置の
形成に際しては、例えばプリズムアレイシートやレンズ
アレイシート、反射板、光拡散板、導光板、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。

【００５３】

【実施例】以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更
に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限
定されるものではない。

【００５４】また、本実施例において、輝度向上フィル
ムは、コレステリック液晶層、λ／４板及び吸収二色性
の偏光板を順次に重ね合わせ、以下の方法により作製し
た。

【００５５】（輝度向上フィルム製造例）厚さ５０μｍ
のトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム上に、厚
さ０．１μｍのポリビニルアルコールの配向膜を形成
し、ラビング処理した後、コレステリック液晶ポリマー
を、選択反射中心波長が７００ｎｍ、５５０ｎｍ、４０
０ｎｍのものを３層順次に配向膜上に形成させた。各層
の厚みは全て約３μｍであった。このコレステリック液
晶層に、アクリル系粘着剤を介して厚さ６０μｍのポリ
カーボネート製のλ／４板を貼り合わせ、その上に、ヨ
ウ素系偏光板（表裏の両面にアクリル系粘着剤を形成し
たもの）を、透過軸を合わせて貼り合せ、輝度向上フィ
ルムを作製した。

【００５６】なお、本実施例では特に言及していない
が、集光機能フィルムのプリズム形状は、バックライト
の出射光分布によって最適化するのが好ましい。また、
集光機能フィルムを２枚使用するときに、集光機能フィ
ルムのプリズムのプリズム軸を、バックライトの入射光
に対して水平又は直交に設置する２通りの方法がある
が、２枚が互いに直交するように配置されていれば、そ
の積層順はいずれが水平又は直交であっても構わない。

【００５７】以下に図を参照しながら各例を説明する
が、各図例中、５は偏光板、６は液晶セル、１０は反射
板、１１は光源（ランプ）であり、これらについては各
例中で特に言及しない。

【００５８】＜ランプ１灯タイプバックライト＞

【００５９】実施例１プリズムの先端角４５度のプリズムパターンで、かつピ
ッチ５０μｍの金型を作製した。別に、コレステリック
液晶ポリマーの多層膜が形成されたトリアセチルセルロ
ース（ＴＡＣ）からなる上記の方法で作製した輝度向上
フィルムの、多層膜とは反対側の面に、厚さ８μｍのア
クリル樹脂を塗工し、前記金型を用いて熱プレスにより
熱転写して、集光機能付き輝度向上フィルムを作製し
た。

【００６０】ポリメチルメタクリレートからなる導光板
（９）の上に、アクリル系樹脂からなる拡散板（８）を
載せ、その上に、アクリル樹脂からなる集光機能フィル
ム（７）を１枚載せ、その上に本発明の集光機能付き輝
度向上フィルム（１２）を重ね合わせ、図２に示す構成
の液晶ディスプレイを作製した。なお、集光機能付き輝
度向上フィルム（１２）のプリズムのプリズム軸は、バ
ックライトの入射光と直交するように設計した。

【００６１】実施例２プリズムの先端角４５度のプリズムパターンをもつ、ア
クリル系フィルムからなる集光機能フィルムと、上記の
方法で作製した輝度向上フィルムとを、アクリル系粘着
剤で貼り合せ、乾燥させて、集光機能付き輝度向上フィ
ルムを作製した。以下、実施例１と同様にして、図２に
示す構成の液晶ディスプレイを作製した。なお、集光機
能付き輝度向上フィルム（１２）のプリズムのプリズム
軸は、バックライトの入射光と直交するように設計し
た。

【００６２】比較例１導光板（９）の上に、拡散板（８）を載せ、その上に実
施例１と同様の集光機能フィルム（７）を２枚、順次に
重ね合わせ、実施例１と同様にして、図３に示す構成の
液晶ディスプレイを作製した。

【００６３】比較例２導光板（９）の上に、拡散板（８）を載せ、その上に実
施例１と同様の集光機能フィルム（７）を２枚、順次に
重ね合わせ、さらに上記の方法で作製した輝度向上フィ
ルム（４）を１枚重ね合せ、実施例１と同様にして、図
４に示す構成の液晶ディスプレイを作製した。

【００６４】＜ランプ２灯タイプバックライト＞

【００６５】実施例３ポリメチルメタクリレートからなる導光板（９）の上
に、アクリル系樹脂からなる拡散板（８）を載せ、その
上に実施例１と同様の集光機能付き輝度向上フィルム
（１２）を重ね合わせ、図５に示す構成の液晶ディスプ
レイを作製した。なお、集光機能付き輝度向上フィルム
のプリズムのプリズム軸は、バックライトの入射光と直
交するように設計した。

【００６６】実施例４ポリメチルメタクリレートからなる導光板（９）の上
に、アクリル系樹脂からなる拡散板（８）を載せ、その
上に実施例２と同様の集光機能付き輝度向上フィルム
（１２）を重ね合わせ、図５に示す構成の液晶ディスプ
レイを作製した。なお、集光機能付き輝度向上フィルム
のプリズムのプリズム軸は、バックライトの入射光と直
交するように設計した。

【００６７】比較例３導光板（９）の上に、拡散板（８）を載せ、その上に実
施例１と同様の集光機能フィルム（７）を１枚重ね合わ
せ、実施例１と同様にして、図６に示す構成の液晶ディ
スプレイを作製した。

【００６８】比較例４導光板（９）の上に、拡散板（８）を載せ、その上に実
施例１と同様の集光機能フィルム（７）を１枚重ね合わ
せ、さらに上記の方法で作製した輝度向上フィルム
（４）を１枚重ね合せ、実施例１と同様にして、図７に
示す構成の液晶ディスプレイを作製した。

【００６９】（評価）実施例１〜４、及び比較例１〜４
で作製した液晶ディスプレイ（図２から図７）につき、
液晶セル６よりも下の構成（すなわち、偏光板５と液晶
セル６を除いた構成）について、輝度計（ＴＯＰＣＯＭ
製、ＢＭ−７）により、輝度を評価した。その結果を表
１に示す。

【００７０】

【表１】バックライト輝度(cd/cm²) 実施の形態実施例１ランプ１灯タイプ１４０図２実施例２ランプ１灯タイプ１３９図２比較例１ランプ１灯タイプ１００図３比較例２ランプ１灯タイプ１２５図４実施例３ランプ２灯タイプ２７０図５実施例４ランプ２灯タイプ２６７図５比較例３ランプ２灯タイプ１８０図６比較例４ランプ２灯タイプ２４５図７

【００７１】表１の結果より、ランプ１灯タイプバック
ライトを用いた場合、集光機能フィルムを２枚使用した
図３の構成の輝度を１とすると、下板の偏光板と集光機
能フィルム１枚をはずし、本発明の集光機能付き輝度向
上フィルムを１枚挿入することで（図２）、輝度が１．
４倍にあがることがわかる。

【００７２】また、ランプ２灯タイプバックライトを用
いた場合、図６の構成の輝度を１とすると、下板の偏光
板と集光機能フィルム１枚の代わりに本発明の集光機能
付き輝度向上フィルムを１枚挿入することで（図５）、
輝度が１．５倍にあがることがわかる。

【００７３】このように、集光機能フィルム１枚を除
き、輝度向上フィルムに集光機能を付加することによ
り、フィルム間の空間を少なくできるので、その結果、
光の集光機能は同等のまま、輝度向上フィルムの光の反
射偏光効率を高めて輝度を上げることができる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の光学フィ
ルムは、輝度向上フィルムと集光機能フィルムを積層一
体化することにより、特に、接着剤又は粘着剤を介して
一体化することにより空気界面が消失するため、迷光が
少なく輝度向上フィルムの光の反射偏光効率が高まり輝
度が向上する。すなわち、輝度向上フィルムと集光機能
をもつフィルムとを、下向きにして貼り合わせずに設置
しただけの場合は、空気界面が生じるために迷光が生じ
てしまうが、接着剤又は粘着剤を介して、輝度向上フィ
ルムと集光機能をもつフィルムを一体化することで、空
気界面が消失し迷光が減少する。その結果、本発明の光
学フィルムを液晶表示装置に使用した場合は、光の利用
効率に優れた、明るい表示の液晶表示装置を提供でき
る。よって、その工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の輝度向上フィルムの構成例を示す模式
図である。

【図２】本発明のランプ１灯タイプ液晶表示装置の構成
例を示す模式図である。

【図３】従来のランプ１灯タイプ液晶表示装置の構成例
を示す模式図である。

【図４】従来のランプ１灯タイプ液晶表示装置の構成例
を示す模式図である。

【図５】本発明のランプ２灯タイプ液晶表示装置の構成
例を示す模式図である。

【図６】従来のランプ２灯タイプ液晶表示装置の構成例
を示す模式図である。

【図７】従来のランプ２灯タイプ液晶表示装置の構成例
を示す模式図である。

【符号の説明】

１吸収二色性偏光板２ λ／４板３コレステリック液晶層４輝度向上フィルム５偏光板６液晶セル７集光機能フィルム８拡散板９導光板１０反射板１１光源（ランプ）１２集光機能付き輝度向上フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/13363 Ｇ０２Ｆ 1/13363 (72)発明者川本育郎大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 2H042 BA04 BA12 BA14 BA20 2H049 BA02 BA03 BA05 BA07 BA42 BB03 BB62 BB63 BC22 2H091 FA10Z FA11Z FA21Z FA28Z FA41Z FB02 FC01 FD14 LA16 LA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自然光を、透過する光と、反射光とに分
離する性質を有する輝度向上フィルム（Ａ）と、片面
に、凹凸形状部を有する集光機能フィルム（Ｂ）と、が
積層一体化されていることを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】輝度向上フィルム（Ａ）を透過した光が
直線偏光である請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】輝度向上フィルム（Ａ）が、コレステリ
ック液晶層とλ／４板との積層体である請求項２に記載
の光学フィルム。
【請求項４】集光機能フィルム（Ｂ）がプリズム部を
有する請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】自然光を、直線偏光として透過する光
と、再利用可能な円偏光からなる反射光とに分離する性
質を有する輝度向上フィルム（Ａ）と、片面にプリズム
部を有する集光機能フィルム（Ｂ）と、が積層一体化さ
れてなる請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】輝度向上フィルム（Ａ）が、コレステリ
ック液晶層、λ／４板及び吸収二色性の偏光板が順次積
層一体化されたものである請求項１〜５のいずれかに記
載の光学フィルム。
【請求項７】コレステリック液晶層が、コレステリッ
ク液晶ポリマーの配向フィルムあるいはその配向液晶層
をフィルム基材上に支持したものからなる請求項６に記
載の光学フィルム。
【請求項８】コレステリック液晶層が、反射波長が相
違する液晶層を組合せて２層以上重畳した構造を有する
請求項６又は７に記載の光学フィルム。
【請求項９】輝度向上フィルム（Ａ）と集光機能フィ
ルム（Ｂ）とが、接着剤又は粘着剤を介して積層一体化
されている請求項１〜８のいずれかに記載の光学フィル
ム。
【請求項１０】輝度向上フィルムに樹脂を塗工し、そ
の樹脂にプリズム型を転写することにより集光機能を付
与したものである請求項１〜９のいずれかに記載の光学
フィルム。
【請求項１１】集光機能フィルムが、法線に対して３
０〜８０度で出射する光を法線方向近傍に集束するもの
である請求項１〜１０のいずれかに記載の光学フィル
ム。
【請求項１２】集光機能フィルムのプリズム形状が、
山型であり、その頂角が２０〜８０度の範囲である請求
項１〜１１のいずれかに記載の光学フィルム。
【請求項１３】集光機能フィルムのプリズム形状が、
波型である請求項１〜１２のいずれかに記載の光学フィ
ルム。
【請求項１４】請求項１〜１２のいずれかに記載の光
学フィルムを、液晶セルの少なくとも片側に配置したこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】さらに、バックライトを備えた請求項
１４に記載の液晶表示装置。