(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶表示装置、特に垂直配向型の液晶テレビにおいて、輝度の低下、コントラストの低下、ボケ、見る角度によって階調の変化、色変化の抑制ができて色補正が可能であり、ハードコート層の割れや剥がれを防止し、かつ、プラスチック基材フィルムの変形によるハードコートフィルムの硬度低下の抑制が可能な光学素子、偏光素子および液晶表示装置を提供する。【解決手段】プラスチック基材フィルムの少なくとも一方の面に、拡散層を有し、この拡散層上に、ハードコート層を有し、前記拡散層は、粒子径に応じて可視光の中の短波長をより強く散乱Mie散乱するような屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）を有し、前記プラスチック基材フィルム、緩衝層およびハードコート層の各々の鉛筆硬度は、この順序で増大した値を有し、それを液晶セルの観察者側に配置して用いることを特徴する光学素子とし、これを偏光素子および液晶表示装置に適用する。【選択図】図１
2007249038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック基材フィルムの少なくとも一方の面に、拡散層を有し、この拡散層上に、ハードコート層を有し、前記拡散層は、粒子径に応じて可視光の中の短波長をより強く散乱(Mie散乱)するような屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）を有し、前記プラスチック基材フィルム、緩衝層およびハードコート層の各々の鉛筆硬度は、この順序で増大した値を有し、それを液晶セルの観察者側に配置して用いることを特徴する光学素子。
【請求項２】
拡散層の厚みが3〜50μｍであり、ハードコート層の厚みが3〜15μｍである請求項１に記載の光学素子。                                        
【請求項３】
全体として、500ｇ荷重（4.9N）での鉛筆硬度が４H以上である請求項１または２に記載の光学素子。            
【請求項４】
プラスチック基材フィルムの鉛筆硬度が４Ｂ〜ＨＢであり、ハードコート層の鉛筆硬度が３Ｈ〜５Ｈであり、かつ、緩衝層の鉛筆硬度がプラスチック基材フィルムの鉛筆硬度とハードコート層の鉛筆硬度の中間の値を有する請求項１から３のいずれかに記載の光学素子。
【請求項５】
緩衝層の形成用材料が放射線硬化型樹脂からなる請求項１から４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
ハードコート層の形成用材料が放射線硬化型樹脂からなる請求項１から５のいずれかに記載の光学素子。                  
【請求項７】
拡散層の屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）の直径（平均粒子径）が0.1μｍ〜3μｍである請求項１から６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
拡散層の屈折率の異なる領域の屈折率差が、0.05〜0.5である請求項１から７のいずれかに記載の光学素子。
【請求項９】
拡散層が、複数のポリマー、オリゴマー、またはモノマーが相分離している請求項１から８のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１０】
液晶セルが垂直配向型か、ツイストネマチック型のいずれかである請求項１から９のいずれかに記載の光学素子。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載の光学素子が偏光素子にラミネートされていることを特徴とする偏光板。
【請求項１２】
請求項１１に記載の偏光板を液晶セルの観察者側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を拡散することにより、液晶表示装置の輝度の低下を抑制し、見る角度により色の変化の少ない液晶表示装置等を形成しうる光学素子に関し、特に垂直配向された液晶セルとともに用いた場合、液晶表示装置を斜め方向から見た際のガンマ特性の変化による色変化を補償し、短波長側の光をより強く散乱し、平行光線透過率の高く後方散乱の少なく、散乱角度が広い拡散層（Mie散乱）を有する光学素子に関し、さらには、この光学素子を用いた偏光板に関し、そして、これを適用した、ボケが少なく、コントラストが高く、明るく、階調の変化、色変化の少ない液晶表示装置に関するものであり、特に液晶テレビのような手軽に高画質映像を視聴しうる薄型液晶映像表示装置に関するものである。また、同時に、最表面に用いられることを考慮して、防眩性、ハードコート性、防汚、帯電防止等の機能を附加したものである。
【背景技術】
【０００２】
透過型液晶表示装置は、フラットパネルディスプレイに代表される表示素子であり、軽く、薄く、低消費電力であることから液晶テレビ、カーナビゲーション、パソコン用モニター、ノートＰＣ、ＦＡ等に、幅広く使用されてきている。これらの中で、近年テレビ用途として、広く用いられるようになっている。このようなテレビでは、様々な角度から、中間階調を多く有するような映像を鑑賞するため、どの方向から見ても、階調性が崩れず、色変化の少ない透過型液晶表示装置が求められている。
【０００３】
上記条件を充たすために、現在までにTN方式、OCB方式、VA方式、IPS方式等の配向方式の液晶が開発されてきた。
【０００４】
このうち、TN（ツイストネマチック）型の配向の液晶では、ねじれた配向であるため、リタデーションフィルムにおいて偏光を補正しても、一方向だけコントラストの反転が起こってしまうという欠点があり、様々な方向から見ることが想定されるテレビには、あまり適していない。TN方式では、液晶が９０°ねじれて配向している。
【０００５】
一方、液晶が１８０°ねじれているOCB方式がある。この方式では、視野角も広く、応答性が高く、光学特性は良い。但し、ベント配向が、スプレイ配向の２つの安定状態を持つため、安定した動作のものを作製するのが非常に難しい。
【０００６】
また、視域の問題を解決するため、IPS型の配向の液晶ディスプレイが知られている。しかし、IPSは、応答性が比較的低い、暗部が潰れやすい、製造コストが高いと言われている。
【０００７】
同様に、視域の問題を解決するため、垂直配向型（VA型）の液晶ディスプレイが知られている。このVA型液晶は、TNや、IPSが水平に配向しているのに対して、垂直に配向しているので、コントラストが高く、黒の部分の階調も再現もしやすい。また、応答性、透過率、製造コストの面で、TN型には、劣るが、IPSよりは比較的製造し易いと言われている。しかし、見る角度によって、ガンマが変化してしまい、斜めから見ると、白っちゃけて見えてしまい、見る角度によって、色が変化してしまう欠点がある。
【０００８】
この垂直配向型の液晶に、負の一軸性の屈折率異方性を有するフィルム（リタデーションフィルム）を用いることにより、視域を広げる試みがなされている。しかし、このフィルムでは、液晶が垂直方向に配向している状態の時のみ有効であり、途中の階調に対しては、補正されないため、見る角度によって、階調が変化することに対しては、あまり有効ではない。また、中間階調で、特に短波長（400nm〜500nm）の青色に関して色の変化が大きいという問題点は、解消するのが非常に難しい。
【０００９】
また、拡散フィルムを液晶表示装置の前面に配置することによって、視域を拡大する技術が知られている（特許文献１）。しかし、これらの技術では、視域拡大効果または反転防止効果は有するものの、十分に色の変化を抑制するものではない。
【００１０】
また、斜め方向に抜ける光が正面にくることによるコントラスト低下を抑制するためにバックライトの光を正面方向に強く集めたものが知られている（特許文献２）。しかし、このような技術では、光を正面方向に、より強く集める必要があるため、バックライトの構造が複雑で高価になり易く効率も低下しやすい。しかも、これらは、特に、拡散フィルムの部分を特定するものでもなく、色補正効果への言及がなく、色変化を十分に抑制できると考えられない。
【００１１】
また、汚れ防止手段として、最表面に、指紋等の汚れのふき取り性を向上させるために、シリコーン樹脂等をブリードさせるような材料が用いられている。
こうした場合、従来のハードコートフィルムは、通常、熱硬化型樹脂、あるいは紫外線硬化型樹脂等の電放射線硬化型樹脂をプラスチック基材フィルム上に直接、または１μｍ程度のプライマー層を介して３〜１５μｍ程度の薄い塗膜を形成して製造している。
【００１２】
しかしながら、前記従来のハードコートフィルムは、そのハードコート層の硬度が十分なものであっても、その塗膜厚みが薄いことに起因して、下地のプラスチック基材フィルムが変形した場合に、それに応じてハードコート層も変形し、ハードコートフィルム全体としての硬度が低下してしまい、十分に満足できるものではなかった。例えば、プラスチック基材フィルムとして広く利用されているポリエチレンテレフタレートフィルム上に、紫外線硬化型塗料を上記の厚みで塗工したハードコートフィルムにおいては、鉛筆硬度で３Ｈレベルが一般的であり、ガラスの鉛筆硬度である９Ｈには全く及ばないものである。 
【００１３】
一方、最表面のハードコート等に求められる機能も、年々高まってきており、特に硬度向上に対する要求は高い。しかし、フィルムの硬度は、表面にハードコート処理をしても、下の基材フィルムが鉛筆硬度で、B程度と柔らかいため、いくら表面のハードコート性を上げても硬度を上げることができない。
他方、ハードコート層の厚みを通常の３〜１５μｍよりも単に厚くすれば、得られたハードコートフィルムの硬度は向上するが、ハードコート層の割れや剥がれが生じやすくなり、それと同時に硬化収縮によるハードコートフィルムのカールが大きくなるという問題がある。このため、従来の技術では、実用上使用できる良好な特性を有するハードコートフィルムを得ることは困難であった。 
【特許文献１】特開平10-10513号公報
【特許文献２】特開2004-4763号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
解決しようとする問題点は、液晶表示装置、特に垂直配向型の液晶テレビにおいて、輝度の低下、コントラストの低下、ボケが生じる点であり、また、見る角度によって階調の変化、色変化が生じる点であり、さらには、ハードコート層の割れや剥がれが生じ、プラスチック基材フィルムの変形によるハードコートフィルムの硬度低下が生じる点である。
したがって、本発明は、液晶表示装置、特に垂直配向型の液晶テレビにおいて、輝度の低下、コントラストの低下、ボケの抑制が可能であり、かつ、見る角度によって階調の変化、色変化の抑制ができて色補正可能であり、しかも、ハードコート層の割れや剥がれを効果的に防止し、かつ、プラスチック基材フィルムの変形によるハードコートフィルムの硬度低下の抑制が可能な光学素子を提供することを目的とし、さらには、それを用いた偏光素子および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、
プラスチック基材フィルムの少なくとも一方の面に、拡散層を有し、この拡散層上に、ハードコート層を有し、前記拡散層は、粒子径に応じて可視光の中の短波長をより強く散乱(Mie散乱)するような屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）を有し、前記プラスチック基材フィルム、緩衝層およびハードコート層の各々の鉛筆硬度は、この順序で増大した値を有し、それを液晶セルの観察者側に配置して用いることを特徴する光学素子である。                    
そして、拡散層の厚みは3〜50μｍであり、ハードコート層の厚みは3〜15μｍであることが好ましい。
また、全体として、500ｇ荷重（4.9N）での鉛筆硬度が４H以上であることが好ましく、プラスチック基材フィルムの鉛筆硬度が４Ｂ〜ＨＢであり、ハードコート層の鉛筆硬度が３Ｈ〜５Ｈであり、かつ、緩衝層の鉛筆硬度がプラスチック基材フィルムの鉛筆硬度とハードコート層の鉛筆硬度の中間の値を有することが好ましい。
そして、緩衝層の形成用材料が放射線硬化型樹脂からなり、ハードコート層の形成用材料が放射線硬化型樹脂からなることが好ましい。
また、拡散層の屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）の直径（平均粒子径）が0.1μｍ〜3μｍであることが好ましく、拡散層の屈折率の異なる領域の屈折率差が、0.05〜0.5であることが好ましく、拡散層は、複数のポリマー、オリゴマー、またはモノマーが相分離していることが好ましい。
この場合、液晶セルは、垂直配向型か、ツイストネマチック型のいずれかであることが好ましい。
また、本発明は、前記の光学素子が偏光素子にラミネートされていることを特徴とする偏光板である。
さらに、本発明は、前記の偏光板を液晶セルの観察者側に配置してなることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、可視光のうち短波長の青色の光をより強く散乱し、後方散乱が少なく、広い拡散範囲に光を拡散し、比較的平行光線透過率の高い色補正可能な光学素子体が得られるので、この光学素子を垂直配向型の液晶の観察者側の偏光層のさらに前面に配置することによって、見る角度による色変化が少なく、かつ、コントラスト低下、ボケ、正面での輝度低下が認識できないほど小さくなる。また、プラスチック基材フィルムと拡散層とハードコート層の鉛筆硬度をこの順序で増大させることにより、ハードコート層の割れや剥がれを効果的に防止し、かつ、プラスチック基材フィルムの変形によるハードコートフィルムの硬度低下の抑制が可能になり、最表面に配置した際に、十分な硬度を有する光学素子となる。
したがって、垂直配向型液晶の特徴である、暗部の表現力、低コストなどの特徴を生かしたままの液晶テレビを得ることができる。
【００１７】
なお、前記の本発明の範囲以外の構成では、基材フィルムが非常に傷つきやすいため、高い硬度を実現することが非常に困難であり、かつ、色補正用とするには、前記の本発明の範囲以外では、ほとんど効果が得られないか、輝度の低下、コントラストの低下、ボケ等が許容外となってしまうため、本発明の目的を達成するために、これらの要件は必要不可欠であり、単なる設計事項ではない。また、従来の発明において、ツイスト型液晶等、他の配向の液晶の視域を拡大する目的で液晶パネルの前面に拡散フィルムを配置したものがあるが、本発明では、いわゆる視域の拡大を主目的ではなく、色補正効果を主目的とした発明であり、着想そのものが違うものであり、これら従来技術から容易に想到しうるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の光学素子は、図１に示されるように、プラスチック基材フィルムからなる透明支持体３上に、拡散層２を有し、ハードコート層１で被覆されたものである。
【００１９】
光学フィルムは、液晶表示装置、特に垂直配向型の液晶テレビにおいて、輝度の低下、コントラストの低下、ボケを抑制しつつ、見る角度による色変化を抑制するフィルムとして、最表面の偏光板の保護フィルムを兼ねる形で用いられるものであるため、ハードコート性、防護性等を有するものであることが要求される。このような層を得るために、小さなフィラーを入れた層をディスプレイの最表面に出すと、光の散乱が強すぎ、白っちゃけた印象を与えてしまう。そこで、ビーズの質量比を下げて厚く塗布すれば、この表面の散乱は抑制できるが、硬度の高い組成物を用いるとその硬度によるワレや硬化の反応による収縮が大きくなってしまい、取扱いが非常に難しくなってしまう。そのため、あまり硬度が高くなく、弾性のある組成物を用いることが考えうるが、それでは、十分な表面硬度が得られない。
そこで、本発明では、プラスチック基材フィルムを使用した色補正用の光学フィルムにおいて、前記した問題点を解決し、色補正用の光学フィルムを、ハードコート層の割れや剥がれを効果的に防止し、かつ、プラスチック基材フィルムの変形によるハードコートフィルムの硬度低下を抑制して、ガラスの硬度に近づけた高い鉛筆硬度等をもたせ、これにより、色補正用の光学フィルムにハードコート性、防眩性を兼ね備えさせて、低コストで色補正可能なフィルムを実現したものである。
【００２０】
まず、拡散層について述べる。
散乱は、その散乱体の波長に対する大きさから、通常  大きく、３つに分類される。
波長に対して十分大きい大きさの波が散乱する場合には、ほとんど幾何光学に従い、反射、屈折から、光の散乱分布が決まる。このため、波長、粒子径により、光の散乱はほとんど変化しない。（屈折率の波長分散は影響少ないため無視する。）
波長と同程度の散乱体では、Mie 散乱と呼ばれる現象が生じる。この散乱パターンは、後方散乱が小さく、かつ散乱の広がり角度が大きく、短波長の光をより多く散乱する波長依存性があることが知られている。
さらに、波長より、さらに小さい構造では、Rayleigh散乱となる。これは散乱が、小さく、波長の４乗に比例した散乱をする。また、前方散乱、後方散乱ともに同様の散乱を示す。
【００２１】
本発明の拡散層は、粒子径に応じて可視光の中の短波長をより強く散乱し、後方散乱も少なく、広い範囲に散乱(Mie散乱)するような屈折率の異なる微細な領域（内面散乱体）を有する拡散フィルムとして、液晶セルの観察者側に配置することにより、短波長の光を選択的に散乱させることによる、輝度の低下の抑制、ボケの低減、後方散乱によるコントラスト低下の抑制、広い拡散角度による階調特性の良化、色補正の効果を同時に満たすものである。
【００２２】
この際のどの程度の光が散乱され、どの程度の光が散乱されないかは、散乱断面積により、規定されるが、これは、実際の散乱粒子の径と、散乱因子に比例する。
この散乱因子の粒子径、屈折率、波長による依存性を図６、図７、図８、図９に示す。図６に示すように、粒子径が0.1μｍ〜0.2μｍで急激に後方散乱が相対的に増えており、この粒子径より小さい粒子を多く含有するものを用いると、画像のコントラストを下げるため望ましくない。
また、粒子が3μｍより大きいものを用いると、短波長の光だけではなく波長全体の光を散乱させてしまうため、輝度、鮮明度を下げる原因となってしまう（図７）。また、散乱の径が大きいほど、散乱角度が小さくなる（図９）。散乱角度が小さくなると階調、色補正の効果が少なくなってしまうため、散乱粒子は小さいほど良いが、実用上を考えると0.5μｍ程度とするのが、望ましい。
そのため、拡散体の大きさとしては、色補正を行うためのには、短波長側の光がより色のシフトが多いため、波長程度より若干小さく、青い光をより強く散乱するようにすることが可能であるので、本発明では、好ましくは、平均粒子径0.1μｍ〜3μｍ、より好ましくは、粒子径0.1μｍ〜0.5μｍの範囲を選択する。そして、特に好ましくは、粒子径0.2μｍ〜0.4μｍである。
【００２３】
屈折率差も、小さすぎると、十分な散乱が得られず、あまり大きな屈折率差であると、後方散乱が大きくなってしまう（図８）。例えば、屈折率差で、0.05以下のものでは、極端に全散乱因子が小さくなるため、期待した散乱が得にくいと考えられる。また、屈折率差が、0.5〜0.8にかけて、後方散乱が急激に上がっている。
そのため、屈折率差は0.05〜0.5が妥当であると考えられる。
【００２４】
この粒度分布は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察から求めたものであり、具体的には、試料を包埋固定した後、ウルトラミクロトームにより、厚さ100nmの薄片を作製し、その後TEMにて、形態観察を行い、観察により得られた画像の濃淡から、その構造の境界をソフトウェアによるパターンマッチングにより計測することができる。この際、構造体としては、完全な球状体でなくても、球状に近いものであれば、パターンマッチにより求めることができる。内面散乱体の平均粒子径はこのようにして求めたものである。
【００２５】
屈折率は、散乱分布の測定からMieの散乱理論を用いて微小粒子の屈折率を、直接用いても良いが、粒子の形状が完全な球体でない場合等では、誤差が大きくなってくるため、粒子と同じ素材の屈折率を用いても、大きな誤差があるとは考えにくいため、エリプソーターや、アッベの屈折率計のような屈折率測定の値をこのような屈折率として用いても良いと考えられる。
【００２６】
本発明の拡散層は、複数のポリマー、オリゴマー、またはモノマーが相分離しているものであり、このような相分離は、放射線硬化させて得られたものである。
具体的には、放射線硬化型樹脂を得る際の原料モノマーの硬化時に得られるものである。
このような放射線硬化型樹脂としては、好ましくはアクリレート系官能基を持つもの、さらに好ましくは、ポリエステルアクリレート、或いはウレタンアクリレートである。前記ポリエステルアクリレートは、好ましくは、ポリエステル系ポリオールのオリゴマーのアクリレートまたはメタアクリレート（本明細書においては以下アクリレートおよび／またはメタアクリレートを単に（メタ）アクリレートと記載する）あるいはその混合物から構成される。また、前記ウレタンアクリレートは、ポリオール化合物をジイソシアネート化合物からなるオリゴマーをアクリレート化したものから構成される。
【００２７】
アクリレートを構成する単量体としては、好ましくは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレートなどがある。 
【００２８】
また、多官能モノマーを併用することができる。例えば、好ましい多官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどがある。 
【００２９】
ポリエステル系オリゴマーの好ましい例としては、アジピン酸とグリコール（エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリブチレングリコールなど）やトリオール（グリセリン、トリメチロールプロパンなど）、セバシン酸とグリコールやトリオールとの縮合生成物であるポリアジペートポリオールや、ポリセバシエートポリオールなどがある。
【００３０】
なお、放射線硬化型樹脂はプラスチック基材フィルムへの膜形成が容易で鉛筆硬度を所望の値に容易に高めることができるので好ましい。 
【００３１】
この場合、放射線硬化型樹脂の溶液に原料モノマーを混合させて、放射線硬化させ、相分離させることによって得ることが好ましい。
放射線硬化型樹脂としては、酢酸ビニル系樹脂、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレート、スチレン系樹脂、セルロース誘導体、脂環式オレフィン系樹脂、等が好ましく、溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、酢酸メチル、酢酸エチル、トルエン、等の有機溶剤を用いることができ、適時、ポリマーに適した有機溶剤を選択して用いることができる。
また、原料モノマーとしては、アクリル系モノマーが好ましく、好ましくは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレートなどがある。
放射線硬化型樹脂と原料モノマーと溶剤は、それぞれ、1種用いても、複数種用いてもよい。
樹脂と原料モノマーとの比は、通常、質量比で、10：90〜90：10であることが好ましく、さらには、30：70〜70：30であることが望ましい。
通常は、混合溶液（塗液）から塗膜を形成し、紫外線等の放射線を照射し、硬化させる。紫外線が好ましく用いられるが、100mJ/cm2  〜3000mJ/cm2の照射条件とすればよい。  
さらに、加熱してもよく、そのときの加熱条件は  100℃〜150℃とする。
このようにして、相分離した拡散層が得られる。
【００３２】
本発明の拡散層は、このように、塗膜として得られるものであるため、このような塗膜からなる拡散層は、プラスチック基材フィルムの少なくとも一方の面に形成することが好ましく、その厚みは3〜50μｍであることが好ましい。さらに好ましくは3〜30μｍである。
このような相分離によって得られた層は、一般的に、軟らかいため、直接硬度を出せるものではないが、上にハードコート層を用いることによって、この層を緩衝層と兼用することができる。
拡散層は、１層であっても、多層からなるものであってもよく、多層構成のときは、合計膜厚であってよい。拡散層が薄くなりすぎると、プラスチック基材フィルムの変形に応じたハードコート層の変形を緩衝する作用が十分でなく、しかも鉛筆硬度が向上せず、また、厚すぎると鉛筆硬度は向上するが割れや剥がれが生じ好ましくない。拡散層の厚みをハードコート層の厚みよりも厚くすることが、プラスチック基材フィルムの変形の影響を抑制し、かつハードコートフィルムの硬度を高める上で好ましいと言える。
【００３３】
拡散層の鉛筆硬度はプラスチック基材フィルムの鉛筆硬度（４Ｂ〜ＨＢ）とハードコート層の鉛筆硬度（３Ｈ〜５Ｈ）の中間の鉛筆硬度範囲とすることが、基材フィルムの変形による影響を緩衝し、ハードコート層の鉛筆硬度の低下を抑制し、またひび割れや剥離を抑制するために好ましい。
【００３４】
拡散層の屈折率は、ハードコート層とプラスチック基材フィルムの屈折率の中間にすることが好ましく、こうすると、ハードコート層とプラスチック基材フィルムの屈折率差で生じる干渉縞が防止できるので、このようなハードコートフィルムをディスプレイ表面に用いた場合、外観品質が向上するので好ましい。
【００３５】
拡散層における内面散乱体の含有量は、質量で、3％〜50％であることが好ましい。
また、内面散乱体は、層中に一様に存在していてもよいが、通常は、放射線照射側に偏在することが多い。
このような層は、可視光の内、短波長の青色の光をより多く散乱することにより、液晶パネルの色変化および黒浮きを低減させ、ギラツキを抑制する層となる。
【００３６】
プラスチック基材フィルムとしては、どのようなプラスチックフィルムでも用いることができ、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが好適に用いられる。ハードコートフィルムが貼付されるような態様で用いられるときは、被貼付対象物の表面の視認性が要求される場合には、透明プラスチック基材フィルムが使用される。このようなプラスチック基材フィルムは、通常４Ｂ〜ＨＢの範囲の鉛筆硬度を有するが、これに限ったわけでなく、どのような鉛筆硬度のものでも使用することができる。
【００３７】
本発明におけるハードコート層は、プラスチック基材フィルム上の弾性を有する拡散層上に設けられるものであり、拡散層のほかに、ハードコート層を設けることによって、防護性、防眩性等を付与することができるので、拡散層のみで同機能をもたせる場合に比べて、取扱いに優れたものとなり、高い硬度を付与することが可能になる。
また、弾性を有する拡散層であれば、厚く塗工しても、ワレが発生することがなく、ハードコート層側からの圧力が基材に直接伝わることを抑制できる。ハードコート層の圧力を適切に逃がし、例えば、流伸法等により作製されたトリアセチルセルロースからなる基材フィルムに対する圧力を分散し、その基材が傷つくことによる硬度の低下を防ぐことができる。
また、低コスト化、収率向上のため、ハードコート層等と兼用するのが望ましい。
【００３８】
ハードコート層の厚みは、３〜１５μｍとすることが好ましく、さらに好ましくは３〜１０μｍが望ましい。ハードコート層が薄すぎるとハードコートフィルムとして鉛筆硬度が十分なものとならず、また、厚すぎると、鉛筆硬度は向上するが、割れや剥がれが生じ好ましくない。ハードコートフィルムに対して高い鉛筆硬度を付与するためには、ハードコート層の鉛筆硬度は３Ｈ〜５Ｈとすることが望ましい。 
【００３９】
ハードコート層形成用材料には、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂等の放射線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂、エンジニアプラスチック等を挙げることができる。放射線硬化型樹脂はプラスチック基材フィルムへの膜形成が容易で鉛筆硬度を所望の値に容易に高めることができるので好ましい。 
【００４０】
ハードコート層に用いることのできる放射線硬化型樹脂には次のものが挙げられる。
好ましくはアクリレート系官能基を持つもの、さらに好ましくは、ポリエステルアクリレート、あるいいはウレタンアクリレートである。前記ポリエステルアクリレートは、好ましくは、ポリエステル系ポリオールのオリゴマーのアクリレートまたはメタアクリレート（本明細書においては以下アクリレートおよび／またはメタアクリレートを単に（メタ）アクリレートと記載する）あるいはその混合物から構成される。また、前記ウレタンアクリレートは、ポリオール化合物をジイソシアネート化合物からなるオリゴマーをアクリレート化したものから構成される。
【００４１】
アクリレートを構成する単量体としては、好ましくは、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２エチルヘキシル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレートなどがある。 
【００４２】
また、塗膜にさらに硬度を付与するときは多官能モノマーを併用することができる。例えば、好ましい多官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６-ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどがある。 
【００４３】
ポリエステル系オリゴマーの好ましい例としては、アジピン酸とグリコール（エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリブチレングリコールなど）やトリオール（グリセリン、トリメチロールプロパンなど）、セバシン酸とグリコールやトリオールとの縮合生成物であるポリアジペートポリオールや、ポリセバシエートポリオールなどがある。
【００４４】
また、本発明では、ハードコート層に、フィラーを含有させて、強度を向上させることも考えられるが、このようなフィラーは質量比として計算しても多く入れる必要があるため、薄いハードコート層にフィラーを混ぜると、非常にマットな状態になってしまい、白っぽくなってしまう。
そこで、ハードコート層を厚くするとワレや、カールが強くでてしまうため、それにも限界がある。そこで、さらに、この上に、厚みが3〜15μｍで、0.5〜10μｍのサイズのビーズを含有した放射線硬化型樹脂組成物から構成される層を設けることが好ましい。この層は画面の傷つきを防止し、かつ表面をアンチグレア状とすることにより、うつり込みを防止するものである。このような層については、後においても記す。
【００４５】
プラスチック基材フィルムにコーティングする方法としては、スロットダイ、リップ、グラビア、マイクログラビア、ファウンテンリバースコート等により、コーティングすることができる。
【００４６】
このなかで，特に拡散層のように厚い層を塗工するにあたっては、スロットダイコートや、リップコートが望ましく、拡散層と拡散層を被覆するハードコート層とをヘッドを２つ並べることによって、効率的に塗工を行うことができる。
【００４７】
本発明の光学素子は、硬度を保つために、プラスチック基材フィルム、拡散層およびハードコート層の各々の鉛筆硬度は、この順序で増大した値を有することがより望ましい。
このような構成とすることにより鉛筆硬度試験で、４H以上であることが望ましい。ここでは、４H以上の鉛筆で試験を行い、そのうち、一つでも、傷が見られないものがあれば、その硬度を有するとする。なお、このときの上限値に特に制限はないが、通常、9H程度である。
【００４８】
本発明における鉛筆硬度試験は、JIS K5600-5-4に基づくものであり、500ｇ荷重（4.9N）下での測定値である。
【００４９】
本発明の光学素子は、フィルム状であり、好ましくは、透過型の垂直配向型の液晶パネルの前側偏光板の偏光層の前面に光学フィルムとして配置されることが好ましい。
【００５０】
図２には、このような光学フィルムを用いた偏光板が例示されている。図示の偏光板は、透明支持体３とその上に設層された拡散層２およびハードコート層３から構成される光学フィルムが透明支持体５上の偏光層４上に光学フィルムの透明支持体３側から配置されたものである。
【００５１】
図３には、このような光学フィルムを用いた液晶パネルが例示されている。図示の液晶パネルは、両面に偏光板７を配置した垂直配向型液晶セル６の一方の偏光板７に光学フィルムが配設されたものである。偏光板は偏光層４が透明支持体５上に設けられたものであり、偏光層４側に、透明支持体３とその上に設層された拡散層２およびハードコート層３から構成される光学フィルムが配置されており、偏光層４と光学フィルムの透明支持体３とが接している。このように、拡散層２を上側の偏光板の偏光層４上に置くことにより偏光を乱すことなく液晶の視野角を拡大することが可能である。
【００５２】
また、本発明の光学素子は、垂直配向型の液晶セルのみならず、ツイストネマチック型の液晶セルにも好ましく適用することができる。ツイストネマチック型の液晶セルにおいても、ハードコート性、防眩性を備えるとともに、色補正効果が得られる。
【００５３】
＜後方散乱＞
テレビの視聴には、明室下が推奨されていることから、コントラストを語る場合に、明室下の条件下で考えた場合、光を拡散させ液晶表示装置の明室下でのコントラストを十分確保するには、明室では、暗室下と比較し、ディスプレイの暗部に対する感度が鈍くなる事を考慮し、コントラストとしては、100:1  以上のコントラストは、ほとんど知覚できない。そのため、コントラストとして、100:1あれば十分である。
ところで、現在の液晶テレビは白色の輝度が400cd/m2以上ある。このとき、コントラスト１００を得るためには、黒の輝度を4 cd/m2以下に抑えれば良い。ここで、外光による黒輝度の上昇を考える。通常の室内環境においては、100〜300lux/m2であり、明るい部屋の場合を考え、ディスプレイからの反射が、理想拡散板である場合には、300/3.14 =95cd/m2  となる。一方、液晶ディスプレイに黒を表示した場合それ自体の輝度として、白輝度の１/400程度の輝度を有しており、約1cd/m2の輝度となる。
ここで、液晶ディスプレイの反射率が、理想拡散板の3%である場合、輝度は、2.9cd/m2となるので、この場合、通常のリビングのような明室下でも、十分なコントラストが得られる。
また、通常のリビング等では、部屋の中心付近に照明光源があり、部屋の壁際にテレビをおくのが一般的である。
このことから、想定されるディプレイに入射する照明光の入射角度をとしては、約45度照明が妥当と考える。上記条件と合わせると、45度照明、０度測定の反射率が、標準白色板に対して3％以下であれば、明室下でも十分なコントラストが得られることになる。
【００５４】
垂直配向型の液晶は、正面から見た場合と、斜めから見た場合では、配向が違って見えるため、斜めから見た場合には、ガンマが小さくなるため、色が淡く見える。また正面では、青く、横から見ると黄色く見える傾向がある。
【００５５】
これを補正するために、負の一軸異方性を有するリタデーションフィルムを用いたりしているが、これは特定の配向、特に黒の部分にのみ効果があるため、中間階調での補正には十分でない。
【００５６】
＜色変化＞
本発明の光学フィルムを垂直配向型の液晶の前側偏光板に配置することによって、それぞれの向きでの光が十分に混ぜ合わせられ、拡散の波長依存性の効果により色の補正が可能であり、正面と周辺との色差が、ΔU’V’で、0.04以下となるようにすることにより、実質的に、色変化を知覚しないディプレイを得ることができる。さらに、厳しい品質を求められるものには、ΔU’V’で、0.03以下の方が望ましい。このとき、試験色としては、例えば、CIE1974で規定されている8試験色近傍の色を用いることができる。また、JIS Z 8726の15試験色の近傍の色を用いても良い。この色変化を測定するときには、すべての色を測定することは実質的に不可能であるため、このように代表的な色を測定し、色変化を測定することで、ディスプレイを評価するのは、妥当であると考えられる。
また、本発明の光学フィルムを付加することにより一般的には、正面の輝度の低下が起こる。これを、バックライトで補正することは可能であるが、極度に低下すると補正しきれなくなるため、本発明の光学フィルムを付加する前と比較して元の輝度の40％以内に抑えるのが妥当であると考えられる。さらに望ましくは、20%以内に抑えるのがよい。
【００５７】
また、この保護フィルムを兼ねた本発明の光学フィルムの拡散層と反対面には、ハードコート処理や反射防止処理、スティッキング防止、防汚、帯電防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。また、屈折率異方性を有するようなリタデーションフィルムとともに用いることも可能である。
【００５８】
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。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処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
【００５９】
また、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等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による粗面化方式や透明微粒子の配合方式、相分離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施すことができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば、平均粒径が０．５〜５０μｍのシリカ、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、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋または未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂１００質量部に対して一般的に２〜５０質量部程度であり、５〜２５質量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。
【００６０】
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、透明保護フィ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ィルムとは別体のものとして設けることもできる。
【００６１】
このようにして作製されたフィルムの曇度としては、概ね 40％から90%程度のものがよく、フィルムの全光線透過率透過率は高いほどよいが、実質的には、85％以上であれば、特に問題はない。
【００６２】
ここで、垂直配向型の液晶は、偏光板をクロスニコルにし、ノーマーリブラックでマルチドメン化されること等により多方向に液晶が倒れることによって液晶を透過する偏光が乱れ、光を透過するような液晶パネルに用いることができる。
【００６３】
保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、水系粘着剤等を介して密着している。水系接着剤としては、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。これらの接着剤中に、球状体を分散させることにより散乱特性を持たせても良い。  このようにすれば、接着層と、拡散層を兼用するができるため、工程を省くことにより、コストダウンが図れる。
【実施例１】
【００６４】
ＭＥＫで溶かした酢酸ビニルのSN-12Ｔ（ポリマーの商品名：ポバール  大阪有機社製）に、アクリルモノマーであるＭ-110（商品名：アロニックス  東亜合成社製）を、質量比で、5：1の割合で混合し、富士写真フイルム（株）製TACのフジタック（８０μｍ厚）に塗工し、加熱により、溶剤を揮発させ、18μmの膜厚となるようにポリマー層を塗布し、紫外線を約５００ｍＪ/cm２で照射後、120℃で10分間加熱し、相分離した光拡散層が得られた。
さらに、紫外線硬化型樹脂のクリア樹脂液（大日精化工業（株）製，セイカビームＥＸＦ３７Ｔ）１００質量部に対し、フィラー分散濃縮液（大日精化工業（株）製，セイカビームＥＸＦ３７Ｍ-ＦＣ）２００質量部を加え、固形分濃度が質量比率で５０％となるように溶媒であるトルエンで希釈してハードコート剤を調製した。次に、上記拡散層の上に、前記ハードコート剤を硬化膜厚が５μｍになるように塗工し、７０℃で１分間乾燥処理した。この乾燥塗膜に、紫外線照射装置（フュージョンＵＶシステムズ・ジャパン（株）製，フュージョンランプ）を用いて紫外線を光量約１０００ｍＪ／ｃｍ２で照射し、硬化させてハードコートフィルムを作成した。
【００６５】
このようにして得られた光学フィルムの断面の光学顕微鏡写真を図４に示す。図４は、光学フィルムの両側が樹脂層で包埋されている様子を表す。
また、図５は、ポリマー層の断面のＴＥＭ像である。この像から、内面散乱体の平均粒子径は、０．４μｍであることがわかった。
拡散層用の全体の塗工液の固形分の質量比率から、内面散乱体の含有量は、約３０％である。
JISK5600-5-4  による鉛筆硬度試験によれば、500ｇ荷重（4.9Ｎ）下で、光学フィルムの鉛筆硬度は、４Hであり、プラスチック基材フィルム（TAC）、拡散層、およびハードコート層の鉛筆硬度は、この順に、Ｂ、H、4Hであった。
【００６６】
この光学フィルムを15画型液晶テレビのKLV-15AP（商品名：ベガ  ソニー社製）の表面に貼合したところ、十分な散乱性が得られた。また、このような光学フィルムを液晶テレビの最表面に配置することにより、ΔU’V’で、0.04程度に色変化を抑制することができた。
また、JISK5600-5-6の付着性（クロスカット法）により評価を行ったところ、ハードコート層の割れや剥がれもなく、基材フィルムの変形もなく、ハードコートフィルムとして、ハードコート性、防護性、防眩性が十分であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
このような光学フィルムを上側偏光板に用いた垂直配向型の液晶に適応することによって、どこからみてもきれいな映像が楽しめ、設置場所をとらない薄型テレビとして利用が可能であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の光学フィルムの一形態を示す説明図である。
【図２】本発明の光学フィルムを用いた偏光板の一形態を示す説明図である。
【図３】本発明の光学フィルムを用いた液晶パネルの一形態を示す説明図である。
【図４】図面代用写真であり、本発明の光学フィルムの断面の光学顕微鏡写真である。
【図５】図面代用写真であり、本発明の光学フィルムのポリマー層の断面のＴＥＭ像である。
【図６】Mieの散乱理論による全散乱因子と、後方散乱因子の粒子径との関係を示す図である。
【図７】Mieの散乱理論による波長ごとの散乱の粒子径による依存性を示す図である。
【図８】Mieの散乱理論による散乱の屈折率差による依存性を示す図である。
【図９】Mieの散乱理論による粒子径ごとの散乱の散乱角度による依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…ハードコート層
２…拡散層
３…透明支持体
４…偏光層
５…透明支持体
６…垂直配向液晶セル
７…偏光板
【図１】
2007249038.tif 000003
【図２】
2007249038.tif 000004
【図３】
2007249038.tif 000005
【図４】
2007249038.tif 000006
【図５】
2007249038.tif 000007
【図６】
2007249038.tif 000008
【図７】
2007249038.tif 000009
【図８】
2007249038.tif 000010
【図９】
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