CN103308959B - 光学膜、偏振片、液晶面板及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题是提供可以将干涉条纹不可视化,使白浊感降低,并且可以实现制造成本的降低的光学膜、偏振片、液晶面板和图像显示装置。根据本发明的一方式,提供了一种光学膜(10),是具备透光性基材(11)和在透光性基材(11)上设置的功能层(12)的光学膜(10),其特征在于,功能层(12)具有构成光学膜(10)的表面的凹凸面(12A),当将沿着光学膜(10)的膜面的法线方向N的截面中的凹凸面(12A)相对于膜面的倾斜角度设为表面角度时,在凹凸面(12A)中,表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上,并且凹凸面(12A)中的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学膜、偏振片、液晶面板和图像显示装置。
背景技术
液晶显示器(LCD)、阴极射线管显示装置(CRT)、等离子体显示器(PDP)、电致发光显示器(ELD)、场致发射显示器(FED)等图像显示装置中的图像显示面上通常设置有用于抑制外光的映入的防反射膜、防眩膜。
防反射膜主要具备透光性基材、在透光性基材上设置的硬涂层、和在硬涂层上设置的低折射率层。防反射膜通过使在低折射率层的表面反射的光与在低折射率层与硬涂层的界面反射的光抵消,从而使反射光本身减少。
然而,这样的防反射膜中,有下述问题:起因于透光性基材与硬涂层的折射率差,在透光性基材与硬涂层的界面反射的光与在低折射率层与硬涂层的界面反射的光发生干涉,发生被称为干涉条纹的彩色状的不均匀图案。
对于这样的问题,开发了下述技术:在透光性基材上形成硬涂层时,使硬涂层用组合物的成分渗透至透光性基材的上部,在透光性基材的与硬涂层的界面附近,形成混存有透光性基材的成分和硬涂层的成分的混存区域,通过混存区域来缓和透光性基材与硬涂层的折射率差,从而可以防止干涉条纹的发生(例如,参照日本特开2003-131007号公报)。
然而,防反射膜中,由于硬涂层的表面变得平坦,因此为了防止干涉条纹的发生,需要形成充分的厚度的混存区域。此外,在形成了充分的厚度的混存区域的情况下,由于混存区域比较柔软,因此如果不增厚混存区域上的硬涂层,则防反射膜中可能会得不到所期望的硬度。因此,需要在透光性基材上厚厚地涂布硬涂层用组合物,有制造成本升高这样的问题。
另一方面,防眩膜具备透光性基材、和在透光性基材上设置的表面具有凹凸的防眩性硬涂层(例如,参照日本特开2011-81118号公报)。根据防眩膜,可以通过防眩性硬涂层的表面的凹凸来使外光漫反射。
防眩膜中,通过防眩性硬涂层的表面的凹凸,可以将干涉条纹不可视化,因此可以使混存区域的厚度、防眩性硬涂层的厚度薄于防反射膜的混存区域、硬涂层。
现在,防反射膜那样的具有表面光泽感的光学膜的需求增加。然而现状是,防反射膜中,如上所述有制造成本高这样的问题。此外,在防眩膜中,在表面形成了可获得防眩性的程度的凹凸,因此有白浊感,由此得不到表面光泽感,不是防反射膜的代替品。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是为了解决上述课题而提出的。即,本发明的目的是提供可以将干涉条纹不可视化,可以降低白浊感,并且可以降低制造成本的光学膜、偏振片、液晶面板和图像显示装置。
用于解决课题的方法
根据本发明的一方式,提供一种光学膜,是具备透光性基材和在上述透光性基材上设置的功能层的光学膜,其特征在于,上述功能层具有构成上述光学膜的表面的凹凸面,当将沿着上述光学膜的膜面的法线方向的截面中的上述凹凸面相对于上述膜面的倾斜角度设为表面角度时,在上述凹凸面中,上述表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上。
根据本发明的其它方式,提供一种偏振片,其特征在于,具备上述光学膜、以及偏振元件,所述偏振元件形成于上述光学膜的上述透光性基材的与形成有上述功能层的面相反侧的面上。
根据本发明的其它方式,提供具备上述光学膜或上述偏振片的液晶显示面板。
根据本发明的其它方式,提供具备上述光学膜或上述偏振片的图像显示装置。
发明的效果
根据本发明的一方式的光学膜、和其它方式的偏振片、液晶面板和图像显示装置,在功能层的凹凸面中,表面角度0.05°以上的区域的比例成为50%以上,并且粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下,因此可以将干涉条纹不可视化,可以降低白浊感,并且可以降低制造成本。
附图说明
图1为第1实施方式涉及的光学膜的概略构成图。
图2为用于说明在凹凸面的表面角度为0.05°的情况下,红色光明线以何种程度的间距发生的图。
图3为第1实施方式涉及的偏振片的概略构成图。
图4为第1实施方式涉及的液晶面板的概略构成图。
图5为作为第1实施方式涉及的图像显示装置的一例的液晶显示器的概略构成图。
图6为第2实施方式涉及的光学膜的概略构成图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下,对于本发明的第1实施方式涉及的光学膜,参照附图进行说明。图1为本实施方式涉及的光学膜的概略构成图,图2为用于说明在凹凸面的表面角度为0.05°的情况下,红色光明线以何种程度的间距发生的图。
《光学膜》
如图1所示,光学膜10至少具备透光性基材11、和在透光性基材11上设置的功能层12。优选在透光性基材11中的功能层12的界面附近,如图1所示形成混存有透光性基材11和功能层12的后述的粘合剂树脂的成分的混存区域11A。另外,本说明书中,“片”、“膜”、“板”等用语,基于仅仅称呼的不同,相互之间没有区别。因此,例如,“片”为还包含也可以被称为膜、板那样的构件的概念。作为一具体例,“光学膜”中还包含被称为“光学片”、“光学板”等的构件。
<透光性基材>
作为透光性基材11,只要具有透光性,就没有特别限定,可举出例如,乙酸纤维素基材、环烯烃聚合物基材、聚碳酸酯基材、丙烯酸酯系聚合物基材、聚酯基材、或玻璃基材。
作为乙酸纤维素基材,可举出例如,三乙酸纤维素基材、二乙酸纤维素基材。作为环烯烃聚合物基材,可举出例如由降冰片烯系单体和单环环烯烃单体等的聚合物形成的基材。
作为聚碳酸酯基材,可举出例如,以双酚类(双酚A等)为基础的芳香族聚碳酸酯基材、二甘醇双烯丙基碳酸酯等脂肪族聚碳酸酯基材等。
作为丙烯酸酯系聚合物基材,可举出例如,聚(甲基)丙烯酸甲酯基材,聚(甲基)丙烯酸乙酯基材,(甲基)丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸丁酯共聚物基材等。
作为聚酯基材,可举出例如,将聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯的至少1种作为构成成分的基材等。
作为玻璃基材,可举出例如,钠钙硅玻璃、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃等玻璃基材。
其中,乙酸纤维素基材由于透光性优异,因此优选,此外乙酸纤维素基材中,优选为三乙酰纤维素基材(TAC基材)。三乙酰纤维素基材为在可见光区域380~780nm中能够使平均透光率为50%以上的透光性基材。三乙酰纤维素基材的平均透光率为70%以上,更优选为85%以上。
另外,作为三乙酰纤维素基材,除了纯粹的三乙酰纤维素以外,还可以为如乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素那样作为与纤维素形成酯的脂肪酸并用了乙酸以外的成分的物质。此外,在这些三乙酰纤维素中,可以根据需要添加二乙酰纤维素等其它纤维素低级脂肪酸酯、或增塑剂、紫外线吸收剂、易滑剂等各种添加剂。
透光性基材11的厚度没有特别限定,通常为20~1000μm左右,如果考虑耐久性、操作性等,则更优选为25~80μm。
<混存区域>
混存区域11A的厚度优选为0.01μm以上1μm以下。本实施方式中,由于通过功能层12的后述的凹凸面12A可以将干涉条纹充分地不可视化,因此即使在混存区域11A的厚度这样地薄的情况下,也可以将干涉条纹不可视化。另外,由于以往的防反射膜中形成的混存区域的厚度为3μm以上,因此可以说混存区域11A的厚度与以往的防反射膜中形成的混存区域相比充分地薄。此外,通过形成混存区域11A,从而可以进一步提高透光性基材11与功能层12的密合性。另外,如上所述,由于通过功能层12的凹凸面12A可以将干涉条纹充分地不可视化,因此光学膜10中可以不形成这样的混存区域11A。即使在不这样形成混存区域的情况下,也可以将干涉条纹不可视化,因此即使是例如环烯烃基材、聚酯基材等难以形成混存区域的基材,也可以用作透光性基材。
<功能层>
功能层在光学膜中为意图发挥某种功能的层,具体而言,可举出例如,发挥硬涂性、防反射性、抗静电性、或防污性等功能的层。功能层不仅可以为单层,也可以为2层以上叠层而成的层。本实施方式的功能层12作为硬涂层起作用。这里,所谓“硬涂层”,为用于提高光学膜的耐擦伤性的层,具体而言,在JISK5600-5-4(1999)所规定的铅笔硬度试验(4.9N荷重)中具有“H”以上的硬度。本实施方式的功能层12为单层,并且作为硬涂层起作用,但例如,功能层可以由硬涂层、和在硬涂层与透光性基材之间设置的其它功能层构成。在该情况下,光学膜的表面(功能层的凹凸面)成为硬涂层的表面。此外,功能层可以由表面具有凹凸的第1硬涂层、和设置在第1硬涂层上并且用于调整第1硬涂层的表面的凹凸的第2硬涂层构成,此外如第2实施方式所示,可以由表面具有凹凸的硬涂层、和设置在硬涂层上并且具有比硬涂层折射率低的低折射率的低折射率层构成。该情况下,光学膜的表面(功能层的凹凸面)成为第2硬涂层或低折射率层的表面。
功能层12具有构成光学膜10的表面的凹凸面12A。具体而言,当将沿着光学膜10的膜面的法线方向N的截面中的凹凸面相对于膜面的倾斜角度设为表面角度时,在凹凸面12A中,表面角度为0.05°以上的区域存在50%以上。这里,所谓“膜面”,是指整体并且全局地观察成为对象的光学膜的情况下的与其平面方向一致的面。此外,“表面角度”为绝对值。
表面角度为0.05°以上的区域的比例的下限优选为55%以上,更优选为60%以上。此外,表面角度为0.05°以上的区域的比例的上限优选为95%以下,更优选为90%以下。
以表面角度为0.05°以上的区域的比例规定凹凸面是因为,如果是表面角度为0.05°以上的区域,则从以下的理由考虑,人眼观察不到干涉条纹,即可以将干涉条纹不可视化。然而,本发明不限制于以下的理论。
如图2所示,例如,在透光性基材100上所形成的硬涂层101的表面中的表面角度为0.05°的区域101A中,如果假定在区域101A的表面被反射的红色光102、103与在区域101A与透光性基材101的界面被反射的红色光104、105相长地干涉,红色光的明线R1、R2(以下,将红色光的明线称为“红色明线”。)发生,则相邻的红色明线R1、R2的间隔成为距离A。以下,由图2所示的将距离A设为底边,将距离B设为高的三角形求出距离A。
首先,该三角形中,下述式(1)成立。
B/A=tan0.05°=0.00087…(1)
式(1)中的距离B不是光学距离,而是实际的距离。
此外,如果将红色光104与红色光105的光程差设为b,将硬涂层101的折射率设为n,则距离B可以由下述式(2)表示。
B=b/2n…(2)
这里,由于红色明线R1与红色明线R2相邻,而且红色光104与红色光102相长地干涉,红色光105与红色光103相长地干涉,因此如果将红色光的一波长设为780nm,则光程差b成为红色光的一波长分,即780nm。此外,由于硬涂层的折射率通常为1.5左右,因此如果将折射率n设为1.5,则距离B根据式(2)而成为260nm。
而且,如果将260nm代入式(1)的B,算出距离A,则距离A成为299μm。
因此,如果在表面角度为0.05°的区域中,产生红色明线,则以299μm的间距产生红色明线。此外,由于蓝色光、绿色光的波长比红色光短,因此认为在表面角度为0.05°的区域中,蓝色光、绿色光的明线以比299μm短的间距产生。
另一方面,在明暗变为矩形的情况下,由于视力1的人眼的分辨率为1分,因此在将明视距离设为25cm的情况下,人可以检知约70μm的间距的明暗条纹。然而已知,在明暗不是矩形,而是以层次变化的情况下,人可以检知的灵敏度降低几倍甚至是几十倍。由于干涉条纹以层次变化,因此认为即使干涉条纹(明线)的间距为300μm,干涉条纹也不能被人眼识别。因此,由于人眼不能识别间距最长的红色光的明线,因此也不能识别蓝色光、绿色光的干涉条纹。其结果是,0.05°以上的表面角度可以说为人眼不能识别干涉条纹的角度。
表面角度通过测定功能层的凹凸面的表面形状来获得。作为测定表面形状的装置,可举出接触式表面粗糙度计、非接触式的表面粗糙度计(例如,干涉显微镜、共聚焦显微镜、原子力显微镜等)。其中,从测定的简便性出发,优选为干涉显微镜。作为这样的干涉显微镜,可举出Zygo社制的“NewView”系列等。
使用干涉显微镜,算出表面角度为0.05°以上的区域的比例时,例如,求出遍及凹凸面整面的各点的斜率Δi,将斜率Δi通过下述式(3)换算成表面角度θi,由此,算出表面角度θi的绝对值成为0.05°以上的区域的比例。另外,斜率Δi与由下述式(5)算出的局部斜率dZi/dXi相同,因此可以由下述式(5)求出。
θi=tan-1Δi…(3)
凹凸面的表面形状的测定中,由于需要形成人眼的分辨率以下的范围的凹凸,因此优选由利用300μm的截止值的高通滤光片除去了波动成分的凹凸形状算出表面角度。
已知在求算表面角度时,大大地受到取样间隔的影响。在本发明中,取样间隔优选为1μm以上4μm以下。其原因是,如果取样间隔过小,则可能会拾取噪声上的凹凸的高频成分,表面角度被过大地估计,如果取样间隔过大,则可能不能准确地估计表面角度。测定面积优选大,优选在至少为500μm×500μm以上、更优选为2mm×2mm以上的区域进行测定。
此外,功能层12的凹凸面12A中,粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下。粗糙度曲线的均方根斜率RΔq在JIS-B0601:2001中定义为局部斜率dZi/dXi的均方根,由下述式(4)表示。
式中,n为全部测定点,dZi/dXi为第i个局部斜率。测定面的各点的局部斜率通过例如下述式(5)求出。
式中,将测定面的一个方向设为X方向时,Xi为第i个X方向的位置,Zi为第i个高度,ΔX为取样间隔。
RΔq的下限优选为0.0005以上,更优选为0.001以上。此外,RΔq的上限优选为0.0025以下,更优选为0.002以下。
以RΔq来规定凹凸面12A的理由是,通过使用RΔq,可以评价光学膜10的白浊感。即,RΔq为微小区域中的斜率的平均值,因此如果构成表面的成分包含急剧的倾斜,则表面散射增大,因此白浊感增大,表面光泽感丧失。另外,作为与RΔq类似的表示凹凸面的表面形状的参数,有平均倾斜角θa,但RΔq为将微小区域的斜率均方,因此强调更大的角度成分。因此,可以说对于白浊感,RΔq灵敏度比θa高。
均方根斜率RΔq与表面角度同样地,通过测定凹凸面12A的表面形状来获得。作为测定表面形状的装置,可举出接触式表面粗糙度计、非接触式的表面粗糙度计(例如,干涉显微镜、共聚焦显微镜、原子力显微镜等)。其中,从测定的简便性出发,优选为干涉显微镜。作为这样的干涉显微镜,可举出Zygo社制的“NewView”系列等。
功能层12的凹凸面12A中,构成凹凸面12A的凹凸的平均间隔Sm优选成为0.20mm以上0.60mm以下,更优选成为0.22mm以上0.50mm以下。功能层12的凹凸面12A中,构成凹凸面12A的凹凸的平均倾斜角θa优选成为0.01°以上0.1°以下,更优选成为0.04°以上0.08°以下。
功能层12的凹凸面12A中,构成凹凸面12A的凹凸的算术平均粗糙度Ra优选成为0.02μm以上0.10μm以下,更优选成为0.04μm以上0.08μm以下。功能层12的凹凸面12A中,构成凹凸面12A的凹凸的最大高度粗糙度Ry优选成为0.20μm以上0.60μm以下,更优选成为0.25μm以上0.40μm以下。功能层12的凹凸面12A中,构成凹凸面12A的凹凸的10点平均粗糙度Rz优选成为0.15μm以上0.50μm以下,更优选成为0.18μm以上0.30μm以下。
上述“Sm”、“Ra”、“Ry”和“Rz”的定义按照JISB0601-1994。“θa”的定义按照表面粗糙度测定仪:SE-3400/(株)小坂研究所制操作说明书(1995.07.20修订)。具体而言,θa由下述式(6)表示。
θa=tan-1Δa…(6)
式中,Δa为以纵横比率表示斜率的值,是将各凹凸的极小部与极大部的差(相当于各凸部的高度)的总和除以基准长度而得的值。
Sm、θa、Ra、Ry、Rz例如可以使用表面粗糙度测定仪(型号:SE-3400/(株)小坂研究所制),通过下述测定条件进行测定。
1)表面粗糙度检测部的触针((株)小坂研究所制的商品名SE2555N(2μ标准))
·前端曲率半径2μm,顶角90度,材质金刚石
2)表面粗糙度测定仪的测定条件
·基准长度(粗糙度曲线的截止值λc):2.5mm
·评价长度(基准长度(截止值λc)×5):12.5mm
·触针的递送速度:0.5mm/s
·预备长度:(截止值λc)×2
·纵倍率:2000倍
·横倍率:10倍
在如本实施方式那样,在功能层12为硬涂层的情况下,硬涂层的厚度优选为2.0μm以上7.0μm以下。如果硬涂层的厚度为该范围内,则可以获得所期望的硬度。此外,可以实现硬涂层的薄膜化,另一方面可以抑制硬涂层的破裂、卷曲的发生。硬涂层的厚度可以通过截面显微镜观察来测定。硬涂层的厚度的下限更优选为3μm以上,上限更优选为5μm以下。
在本发明中,在功能层的凹凸面中,如果表面角度0.05°以上的区域的比例成为50%以上(要件1),并且粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下(要件2),则在光学膜中,可以将干涉条纹不可视化,可以降低白浊感,并且可以降低制造成本。因此,只要以使功能层的凹凸面满足上述要件1、2的方式适当选择材料,则构成功能层的材料没有特别限定。另外,以下,将满足上述要件1、2的凹凸面称为“特异的凹凸面”。
具有特异的凹凸面12A的功能层12能够通过下述方法来形成:例如,(1)将包含微粒和聚合后成为粘合剂树脂的光聚合性化合物的功能层用树脂组合物涂布于透光性基材的方法;(2)将功能层用组合物涂布于透光性基材,然后对功能层用组合物模压表面具有凹凸面的反形状的槽的模具的方法;或(3)将使表面具有与上述特异的凹凸面对应的凹凸形状的圆盘状粒子分散而成的功能层用树脂组合物涂布于透明基材,将圆盘状粒子排列于功能层的表面的方法等。其中,从制造容易出发,优选为(1)的方法。
上述(1)的方法中,在光聚合性化合物聚合(交联)而成为粘合剂树脂时,在不存在微粒的部分,光聚合性化合物发生固化收缩,因此整体地收缩。与此相对,在存在微粒的部分,微粒不发生固化收缩,因此仅微粒的上下所存在的光聚合性化合物发生固化收缩。由此,存在微粒的部分与不存在微粒的部分相比功能层的膜厚增厚,因此功能层的表面成为凹凸形状。因此,通过适当选择微粒的种类、粒径和光聚合性化合物的种类,调整涂膜形成条件,从而可以形成具有特异的凹凸面12A的功能层12。
以下,对于作为硬涂层的功能层12包含微粒和粘合剂树脂的例子进行说明。例如,这样的包含微粒和粘合剂树脂的功能层12可以采用上述(1)的方法形成。
(微粒)
微粒可以为无机微粒或有机微粒的任一种,其中,优选为例如,二氧化硅(SiO2)微粒、氧化铝微粒、二氧化钛微粒、氧化锡微粒、锑掺杂氧化锡(简称;ATO)微粒、氧化锌微粒等无机氧化物微粒。无机氧化物微粒能够在功能层中形成凝聚体,能够通过该凝聚体的凝聚程度而形成特异的凹凸面12A。
作为有机微粒,可举出例如,塑料珠。作为塑料珠,作为具体例,可举出聚苯乙烯珠、三聚氰胺树脂珠、丙烯酸珠、丙烯酸-苯乙烯珠、有机硅珠、苯胍胺珠、苯胍胺/甲醛缩合珠、聚碳酸酯珠、聚乙烯珠等。
有机微粒优选在上述固化收缩中适度地调整微粒所具有的对固化收缩的抵抗力。调整对该收缩的抵抗力时,优选预先通过制作多个改变三维交联的程度而制成的包含硬度不同的有机微粒的光学膜,评价光学膜的凹凸面,从而选定适于成为特异的凹凸面的交联程度。
在使用无机氧化物粒子作为微粒的情况下,优选无机氧化物粒子实施了表面处理。通过对无机氧化物微粒实施表面处理,从而可以适合地控制微粒在功能层12中的分布,此外也可以实现微粒本身的耐化学性和耐皂化性的提高。
作为表面处理,优选为使微粒的表面成为疏水性的疏水化处理。这样的疏水化处理可以通过在微粒的表面使硅烷类、硅氮烷类等表面处理剂化学反应来获得。作为具体的表面处理剂,可举出例如,二甲基二氯硅烷、硅油、六甲基二硅氮烷、辛基硅烷、十六烷基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯基硅烷、八甲基环四硅氧烷、聚二甲基硅氧烷等。在微粒为无机氧化物微粒的情况下,在无机氧化物微粒的表面存在有羟基,但通过实施上述那样的疏水化处理,从而无机氧化物微粒的表面所存在的羟基减少,无机氧化物微粒的通过BET法测定得到的比表面积减小,并且可以抑制无机氧化物微粒过度地凝聚,可以形成具有特异的凹凸面的功能层。
在使用无机氧化物粒子作为微粒的情况下,无机氧化物微粒优选为非晶质。这是因为,在无机氧化物粒子为结晶性的情况下,由于其晶体结构中所包含的晶格缺陷,因此无机氧化物微粒的路易斯酸盐增强,可能不能控制无机氧化物微粒的过度的凝聚。
在使用无机氧化物粒子作为微粒的情况下,无机氧化物微粒优选在功能层12中形成凝聚体。该无机氧化物微粒的凝聚体在功能层12中优选具有无机氧化物微粒三维地连接而成的结构。作为无机氧化物微粒三维地连接而成的结构,可举出例如笼状、螺旋状。具有无机氧化物微粒三维地连接而成的结构的凝聚体,在固化后成为粘合剂树脂的光聚合性化合物的固化收缩时,容易并且具有均匀性地压坏。由此,由于可以使凹凸面成为非常光滑的面,因此结果不形成具有急剧的斜面的凹凸面,能够形成具有特异的凹凸面的功能层。另外,如上所述即使在使用有机微粒的情况下,如果适度地调整交联度,则也可以形成具有特异的凹凸面的功能层。
微粒相对于功能层12的含量没有特别限定,优选为0.1质量%以上5.0质量%以下。由于微粒的含量成为0.1质量%以上,因此可以更确实地形成特异的凹凸面,此外由于微粒的含量成为5.0质量%以下,因此凝聚体不会过度地产生,可以抑制内部漫射和/或在功能层的表面产生大的凹凸,由此可以抑制白浊感。微粒的含量的下限更优选为0.5质量%以上,微粒的含量的上限更优选为3.0质量%以下。
关于微粒,单粒子状态下的形状优选为球状。通过使微粒的单粒子为这样的球状,从而在将光学膜配置于图像显示装置的图像显示面时,可以获得对比度优异的图像。这里,所谓“球状”,为包含例如圆球状、椭圆球状等,但不含所谓不定形的形状的含义。
在使用无机氧化物微粒作为微粒的情况下,无机氧化物微粒的平均一次粒径优选为1nm以上100nm以下。由于微粒的平均一次粒径成为1nm以上,因此可以更容易地形成具有特异的凹凸面的功能层,此外由于平均一次粒径成为100nm以下,因此可以抑制由微粒引起的光的漫射,可以获得优异的暗室对比度。微粒的平均一次粒径的下限更优选为5nm以上,微粒的平均一次粒径的上限更优选为50nm以下。另外,微粒的平均一次粒径为由截面电子显微镜(优选为TEM、STEM等透射型且倍率为5万倍以上的显微镜)的图像,使用图像处理软件测定得到的值。
在使用有机微粒作为微粒的情况下,有机微粒通过改变折射率不同的树脂的共聚比率来减小与粘合剂树脂的折射率差,例如,可以容易地成为低于0.01,因此可以抑制由微粒引起的光的漫射。因此,平均一次粒径只要低于8.0μm,优选为5.0μm以下即可。
在使用无机氧化物微粒作为微粒的情况下,无机氧化物微粒的凝聚体的平均粒径优选为100nm以上2.0μm以下。如果为100nm以上,则可以容易地形成特异的凹凸面,此外如果为2.0μm以下,则可以抑制由微粒的凝聚体引起的光的漫射,可以获得暗室对比度优异的光学膜的图像像显示装置。微粒的凝聚体的平均粒径的下限优选为200nm以上,上限优选为1.5μm以下。
无机氧化物微粒的凝聚体的平均粒径是,根据截面电子显微镜的观察(1万~2万倍左右)选择大量包含无机氧化物微粒的凝聚体的5μm见方的区域,测定该区域中的无机氧化物微粒的凝聚体的粒径,上位10个无机氧化物微粒的凝聚体的粒径平均而得的粒径。另外,上述“无机氧化物微粒的凝聚体的粒径”,作为在将无机氧化物微粒的凝聚体的截面用任意的平行的2条直线夹着时,这2条直线间距离成为最大那样的2条直线的组合中的直线间距离来测定。此外,无机氧化物微粒的凝聚体的粒径可以使用图像解析软件来算出。
在使用二氧化硅粒子作为微粒的情况下,在二氧化硅粒子中,从可以容易形成具有特异的凹凸面的功能层的观点出发,优选为火成二氧化硅微粒。所谓火成二氧化硅,为以干式法制作的具有200nm以下的粒径的非晶质的二氧化硅,可以通过使包含硅的挥发性化合物在气相中反应来获得。具体而言,可举出例如,将四氯化硅(SiCl4)等硅化合物在氧和氢的火焰中水解而生成的产物等。作为火成二氧化硅微粒的市售品,可举出日本アエロジル株式会社制的AEROSILR805等。
火成二氧化硅微粒有显示亲水性的火成二氧化硅微粒和显示疏水性的火成二氧化硅微粒,其中,从水分吸收量少,在功能层用组合物中易于分散的观点出发,优选为显示疏水性的火成二氧化硅微粒。疏水性的火成二氧化硅可以通过使火成二氧化硅微粒的表面所存在的硅烷醇基与上述那样的表面处理剂进行化学反应来获得。从容易获得上述那样的凝聚体的观点出发,火成二氧化硅最优选为经辛基硅烷处理。
虽然火成二氧化硅微粒形成凝聚体,但火成二氧化硅微粒的凝聚体在功能层用组合物中不形成稠密的凝聚体,而形成笼状或螺旋状那样的充分稀疏的凝聚体。因此,火成二氧化硅微粒的凝聚体,在固化后成为粘合剂树脂的光聚合性化合物的固化收缩时,容易并且具有均匀性地压坏。由此,可以形成具有特异的凹凸面的功能层。
(粘合剂树脂)
粘合剂树脂是通过光照射使光聚合性化合物聚合(交联)来获得的。光聚合性化合物具有至少1个光聚合性官能团。本说明书中的所谓“光聚合性官能团”,为可以通过光照射来进行聚合反应的官能团。作为光聚合性官能团,可举出例如,(甲基)丙烯酰基、乙烯基、烯丙基等烯属双键。另外,所谓“(甲基)丙烯酰基”,为包含“丙烯酰基”和“甲基丙烯酰基”两者的含义。此外,作为将光聚合性化合物聚合时所照射的光,可举出可见光线、以及紫外线、X射线、电子射线、α射线、β射线和γ射线那样的电离放射线。
作为光聚合性化合物,可举出光聚合性单体、光聚合性寡聚物、或光聚合性聚合物,可以将它们适当调整来使用。作为光聚合性化合物,优选为光聚合性单体与光聚合性寡聚物或光聚合性聚合物的组合。
光聚合性单体
光聚合性单体的重均分子量低于1000。作为光聚合性单体,优选为具有2个(即,2官能)以上光聚合性官能团的多官能单体。
作为2官能以上的单体,可举出例如,三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、双丙甘醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双酚二(甲基)丙烯酸酯、二甘油四(甲基)丙烯酸酯、金刚烷基二(甲基)丙烯酸酯、异冰片基二(甲基)丙烯酸酯、二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、将它们用PO、EO等改性了的改性物。
其中,从获得硬度高的功能层的观点出发,优选为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA)等。
光聚合性寡聚物
光聚合性寡聚物的重均分子量为1000以上且低于10000。作为光聚合性寡聚物,优选为2官能以上的多官能寡聚物。作为多官能寡聚物,可举出聚酯(甲基)丙烯酸酯、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯-氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、多元醇(甲基)丙烯酸酯、三聚氰胺(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等。
光聚合性聚合物
光聚合性聚合物的重均分子量为10000以上,作为重均分子量,优选为10000以上80000以下,更优选为10000以上40000以下。在重均分子量超过80000的情况下,由于粘度高,因此涂覆适应性降低,所得的光学叠层体的外观可能会恶化。作为上述多官能聚合物,可举出氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚酯-氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯等。
(其它成分)
功能层12中,另外,可以根据需要添加溶剂干燥型树脂(热塑性树脂等,涂覆时仅通过使为了调整固体成分而添加的溶剂干燥,而成为被膜那样的树脂)、热固性树脂。
在添加溶剂干燥型树脂的情况下,在形成功能层12时,可以有效地防止涂液的涂布面的被膜缺陷。作为溶剂干燥型树脂,没有特别限定,一般而言,可以使用热塑性树脂。作为热塑性树脂,可举出例如,苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯系树脂、乙烯基醚系树脂、含有卤素的树脂、脂环式烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、纤维素衍生物、有机硅系树脂和橡胶或弹性体等。
热塑性树脂优选为非结晶性并且可溶于有机溶剂(特别是能够溶解多个聚合物、固化性化合物的通用溶剂)。特别是,从透明性、耐气候性这样的观点出发,优选为苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、脂环式烯烃系树脂、聚酯系树脂、纤维素衍生物(纤维素酯类等)等。
作为功能层12中添加的热固性树脂,没有特别限定,可举出例如,酚树脂、尿素树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、胍胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基醇酸树脂、三聚氰胺-尿素共缩合树脂、硅树脂、聚硅氧烷树脂等。
《光学膜的制造方法》
更详细地说明上述那样的光学膜10的制造方法。另外,以下的说明是,通过上述(1)的方法来形成功能层12。
首先,在透光性基材11的表面涂布功能层用组合物。作为涂布功能层用组合物的方法,可举出旋转涂布、浸渍法、喷射法、坡流涂布(slidecoating)法、棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、模涂法等公知的涂布方法。
<功能层用组合物>
功能层用组合物至少包含微粒、光聚合性化合物。另外,可以根据需要,在功能层用组合物中添加上述热塑性树脂、上述热固性树脂、溶剂、聚合引发剂。此外,功能层用组合物中,根据提高功能层的硬度、抑制固化收缩、控制折射率等目的,可以添加以往公知的分散剂、表面活性剂、抗静电剂、硅烷偶联剂、增稠剂、着色防止剂、着色剂(颜料、染料)、消泡剂、流平剂、阻燃剂、紫外线吸收剂、增粘剂、阻聚剂、抗氧化剂、表面改性剂、易滑剂等。
(溶剂)
作为溶剂,可以例示例如,醇(例如,甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、苄醇、PGME、乙二醇)、酮类(丙酮、甲基乙基酮(MEK)、环己酮、甲基异丁基酮、双丙酮醇、环庚酮、二乙基酮等)、醚类(1,4-二烷、二氧戊环、四氢呋喃等)、脂肪族烃类(己烷等)、脂环式烃类(环己烷等)、芳香族烃类(甲苯、二甲苯等)、卤化碳类(二氯甲烷、二氯乙烷等)、酯类(甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯等)、溶纤剂类(甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等)、溶纤剂乙酸酯类、亚砜类(二甲亚砜等)、酰胺类(二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)等,可以为它们的混合物。
如图1所示,在透光性基材11的与功能层12的界面附近形成混存区域11A的情况下,作为溶剂,使用包含相对于透光性基材11渗透性高,使透光性基材11溶解或膨润的渗透性溶剂的溶剂。通过使用渗透性溶剂,从而可以在透光性基材11中不仅使渗透性溶剂渗透而且也使光聚合性化合物渗透,由此可以在透光性基材11的与功能层12的界面附近形成混存有透光性基材11和粘合剂树脂的成分的混存区域11A。
作为渗透性溶剂,可举出例如,酮类(丙酮、甲基乙基酮(MEK)、环己酮、甲基异丁基酮、双丙酮醇、环庚酮、二乙基酮)、酯类(甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯等)、醚类(1,4-二烷、二氧戊环、四氢呋喃等)、溶纤剂类(甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等)、溶纤剂乙酸酯类、亚砜类(二甲亚砜等)、酚类(苯酚、邻氯苯酚)等。此外,可以为它们的混合物。在使用三乙酰纤维素基材作为透光性基材的情况下,其中,作为渗透性溶剂,优选为例如选自甲基异丁基酮、甲基乙基酮、环己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯中的至少1种,此外在使用聚酯基材作为透光性基材的情况下,优选为邻氯苯酚。
(聚合引发剂)
聚合引发剂为通过光照射而分解,产生自由基而使光聚合性化合物的聚合(交联)开始或进行的成分。
聚合引发剂只要能够通过光照射而放出使自由基聚合开始的物质即可,没有特别限定。作为聚合引发剂,没有特别限定,可以使用公知的聚合引发剂,具体例可举出例如,苯乙酮类、二苯甲酮类、米蚩苯甲酰苯甲酸酯、α-amyloxim酯、噻吨酮类、苯丙酮类、苯偶酰类、苯偶姻类、酰基膦氧化物类。此外,优选混合使用光敏化剂,作为其具体例,可举出例如,正丁胺、三乙胺、聚正丁基膦等。
作为上述聚合引发剂,在上述粘合剂树脂为具有自由基聚合性不饱和基团的树脂系的情况下,优选将苯乙酮类、二苯甲酮类、噻吨酮类、苯偶姻、苯偶姻甲基醚等单独使用或混合使用。
功能层用组合物中的聚合引发剂的含量相对于光聚合性化合物100质量份,优选为0.5质量份以上10.0质量份以下。通过使聚合引发剂的含量在该范围内,从而可以充分地保持硬涂性能,并且可以抑制固化阻碍。
作为功能层用组合物中的原料的含有比例(固体成分),没有特别限定,通常优选为5质量%以上70质量%以下,更优选为25质量%以上60质量%以下。
(流平剂)
作为流平剂,例如,硅油、氟系表面活性剂等可避免功能层形成贝纳胞(Benardcell)结构,因此优选。在涂覆包含溶剂的树脂组合物,进行干燥的情况下,在涂膜内涂膜表面与内面产生表面张力差等,由此在涂膜内引起大量的对流。通过该对流而产生的结构被称为贝纳胞结构,成为所形成的功能层发生桔皮皱纹、涂覆缺陷这样的问题的原因。
贝纳胞结构中,功能层的表面的凹凸可能会过大。如果使用上述那样的流平剂,则可以防止该对流,因此不仅获得没有缺陷、没有不均匀的功能层,而且功能层的表面的凹凸形状的调整也变容易。
作为功能层用组合物的调制方法,只要可以使各成分均匀地混合即可,没有特别限定,例如,可以使用油漆搅拌器、珠磨机、捏合机、混合器等公知的装置来进行。
在透光性基材11的表面涂布功能层用组合物后,为了使涂膜状的功能层用组合物干燥而输送至被加热了的区域,采用各种公知的方法来使功能层用组合物干燥而使溶剂蒸发。这里,通过选定溶剂相对蒸发速度、固体成分浓度、涂布液温度、干燥温度、干燥风的风速、干燥时间、干燥区域的溶剂气氛浓度等,可以调整微粒的凝聚体的分布状态。
特别是,通过干燥条件的选定来调整微粒的凝聚体的分布状态的方法简便,因此优选。作为具体的干燥温度,为30~120℃,对于干燥风速,优选为0.2~50m/s,通过将在该范围内适当调整的干燥处理进行1次或多次,从而可以将微粒的凝聚体的分布状态调整为所期望的状态。
此外,如果使功能层用组合物干燥,则渗透至透光性基材的渗透性溶剂蒸发,但光聚合性化合物残存在透光性基材中。
然后,通过对涂膜状的功能层用组合物照射紫外线等光,使光聚合性化合物聚合(交联),从而使功能层用组合物固化,形成功能层12,并且形成混存区域11A。
作为使功能层用组合物固化时的光,在使用紫外线的情况下,可以利用由超高压水银灯、高压水银灯、低压水银灯、碳弧、氙弧、金属卤化物灯等发出的紫外线等。此外,作为紫外线的波长,可以使用190~380nm的波长区域。作为电子射线源的具体例,可举出科克罗夫特沃尔顿(Cockcroft-Walton)型、范迪格拉夫(VandeGraaff)型、共振变压器型、绝缘芯变压器型、或直线型、地那米(Dynamitron)型、高频型等各种电子射线加速器。
光学膜10的全光线透射率优选为85%以上。如果全光线透射率为85%以上,则在将光学膜10安装于图像显示装置的表面的情况下,可以使色彩再现性、视认性进一步提高。全光线透射率更优选为90%以上。全光线透射率可以使用雾度计(村上色彩技术研究所制,制品编号;HM-150),通过按照JISK-7361的方法来进行测定。
光学膜10的雾度优选低于1%。如果雾度低于1%,则可以获得所期望的光学特性,使将光学膜10设置于图像显示表面时的视认性进一步提高。雾度更优选为0.5%以下,进一步优选为0.3%以下。雾度可以使用雾度计(村上色彩技术研究所制,制品编号;HM-150),通过按照JISK-7136的方法来进行测定。
光学膜10在透射图像鲜明度为0.125mm光梳中为75%以上95%以下,并且,在2.0mm光梳中优选为95%以上。如果0.125mm光梳中的透射图像鲜明度为75%以上,则可以使显示图像时的图像的鲜明性进一步提高,可以获得更优异的画质。此外,如果为95%以下,则可以更适合地防止干涉条纹。0.125mm光梳中的透射图像鲜明度更优选为80%以上90%以下。此外,如果2.0mm光梳中的透射图像鲜明度为95%以上,则可以使图像的鲜明性进一步提高,此外,可以抑制由外光的漫反射引起的白浊感。透射图像鲜明度可以使用映像性测定仪(スガ试验机制,制品编号;ICM-1T),通过按照JISK-7105的像鲜明度的透射法的方法来进行测定。
光学膜10的对比度比优选为80%以上,更优选为90%以上。如果为80%以上,则在将光学膜10安装于图像显示装置的表面的情况下,暗室对比度优异,可以使视认性进一步提高。
本说明书中的上述对比度比为通过以下的方法测定得到的值。首先,使用在冷阴极管光源中设置有漫射板的单元作为背光源单元,使用2块偏振片(サムスン社制AMN-3244TP),将这些偏振片设置于平行尼科尔棱镜时通过的光的亮度的Lmax除以设置于正交尼科尔棱镜时通过的光的亮度的Lmin而得的值(Lmax/Lmin)设为对比度,将光学膜(透光性基材+功能层等)的对比度(L1)除以透光性基材的对比度(L2)而得的值(L1/L2)×100(%)设为对比度比。另外,亮度的测定在暗室下进行。上述亮度的测定使用色彩亮度计(トプコン社制BM-5A),色彩亮度计的测定角设定为1°,在样品上的视场φ5mm进行测定。此外,背光源的光量以在不设置样品的状态下使2块偏振片设置于平行尼科尔棱镜时的亮度为3600cd/m2的方式进行设置。
根据本实施方式,功能层12的凹凸面12A中,由于表面角度0.05°以上的区域的比例成为50%以上,并且粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下,因此可以将干涉条纹不可视化,可以降低白浊感,并且可以降低制造成本。即,功能层12的凹凸面12A中,可以将干涉条纹不可视化的表面角度0.05°以上的区域(可以将干涉条纹不可视化的区域)的比例成为50%以上,因此可以将干涉条纹不可视化。此外,由于通过功能层12的凹凸面12A可以将干涉条纹不可视化,因此可以使混存区域的厚度变薄。由此,可以使功能层的厚度变薄,可以实现制造成本的降低。此外,功能层12的凹凸面12A中,粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下,因此可以使白浊感降低,可以获得具有表面光泽性的光学膜。
对于以往的防反射膜,正反射、正透射以外的光可视为使画质劣化的光,防反射膜中存在漫射光本身被否定了。例如,即使为了硬涂性的提高等而需要添加微粒,也会仅以防止由于上述微粒凝聚成为大粒径而产生漫射光作为着眼点来选定材料和制造条件等。即,防反射膜中,为了防止漫射光产生,获得没有浑浊的清晰的图像而制成平坦面是必须要件,由于使表面成为凹凸面会使漫射光产生,因此无论如何也不会考虑。然而,本发明人发现,来自本发明中的特异的凹凸面的反射光、透射光即使为漫射光,从人眼的检知能力出发,也属于识别为与正反射、正透射同等的范围,因此为了将干涉条纹不可视化,在表面敢于设置特异的凹凸。另一方面,以往的防眩膜中,防止外部影像的映入为防眩膜的作用本身,因此对于存在于防眩膜的表面的凹凸,映入观察者的外部影像确实地发生漫射为必须要件。因此,防眩膜的表面所存在的凹凸与本发明的功能层的特异的面所存在的凹凸相比,需要极其大。因此,通过在功能层12的凹凸面12A中,使表面角度0.05°以上的区域的比例成为50%以上,并且粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下而实现的上述效果对照以往的防反射膜、防眩膜的技术水平,可以说是超过可以预测的范围的显著效果。
《偏振片》
光学膜10可以例如装入至偏振片来使用。图3为装入有本实施方式涉及的光学膜的偏振片的概略构成图。如图3所示,偏振片20具备光学膜10、偏振元件21和保护膜22。偏振元件21形成于透光性基材11的与形成有功能层12的面相反侧的面上。保护膜22设置于偏振元件21的与设置有光学膜10的面相反侧的面上。保护膜22可以为相位差膜。
作为偏振元件21,可举出例如,通过碘等染色,并拉伸了的聚乙烯醇膜、聚乙烯醇缩甲醛膜、聚乙烯醇缩乙醛膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系皂化膜等。在将光学膜10与偏振元件21进行叠层时,优选预先对透光性基材11实施皂化处理。通过实施皂化处理,从而粘接性变良好,也可以获得抗静电效果。
《液晶面板》
光学膜10、偏振片20可以装入至液晶面板来使用。图4为装入有本实施方式涉及的光学膜的液晶面板的概略构成图。
图4所示的液晶面板具有从光源侧(背光源单元侧)向观察者侧依次叠层有三乙酰纤维素膜(TAC膜)等保护膜31、偏振元件32、相位差膜33、粘接剂层34、液晶单元35、粘接剂层36、相位差膜37、偏振元件21、光学膜10的结构。液晶单元35在2块玻璃基材间配置有液晶层、取向膜、电极层、滤色器等。
作为相位差膜33、37,可举出三乙酰纤维素膜、环烯烃聚合物膜。相位差膜37可以与保护膜22相同。作为构成粘接剂层34、36的粘接剂,可举出压敏粘接剂(PSA)。
《图像显示装置》
光学膜10、偏振片20、液晶面板30可以装入至图像显示装置来使用。作为图像显示装置,可举出例如液晶显示器(LCD)、阴极射线管显示装置(CRT)、等离子体显示器(PDP)、电致发光显示器(ELD)、场致发射显示器(FED)、触摸面板、平板PC、电子纸等。图5为作为装入有本实施方式涉及的光学膜的图像显示装置的一例的液晶显示器的概略构成图。
图5所示的图像显示装置40为液晶显示器。图像显示装置30由背光源单元41、以及在与背光源单元41相比靠观察者侧配置的具备光学膜10的液晶面板30构成。作为背光源单元41,可以使用公知的背光源单元。
(第2实施方式)
以下,对于本发明的第2实施方式涉及的光学膜,参照附图进行说明。图6为本实施方式涉及的光学膜的概略构成图。
《光学膜》
如图6所示,光学膜50至少具备透光性基材51、和在透光性基材51上设置的功能层52。由于透光性基材51为与第1实施方式中说明的透光性基材11同样的物质,因此在本实施方式中省略说明。另外,在透光性基材51的与功能层52的界面附近(与后述的硬涂层53的界面附近),优选如图5所示形成混存有透光性基材52和硬涂层53的粘合剂树脂的成分的混存区域51A。
(功能层)
本实施方式中,功能层52由硬涂层53、和在硬涂层53上设置的低折射率层54构成。功能层52具有构成光学膜50的表面的凹凸面52A,该功能层52的凹凸面52A成为低折射率层54的表面。
与功能层12的凹凸面12A同样地,在功能层52的凹凸面52A(折射率层54的表面)中,当将沿着光学膜50的膜面的法线方向N的截面中的凹凸面相对于膜面的倾斜角度设为表面角度时,表面角度为0.05°以上的区域成为50%以上。
功能层52的凹凸面52A中的表面角度为0.05°以上的区域的比例的下限优选为55%以上,更优选为60%以上。此外,表面角度为0.05°以上的区域的比例的上限优选为95%以下,更优选为90%以下。
与功能层12的凹凸面12A同样地,功能层52的凹凸面52A中,粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下。RΔq的下限优选为0.0005以上,更优选为0.001以上。此外,RΔq的上限优选为0.0025%以下,更优选为0.002%以下。
(硬涂层)
由于硬涂层53与第1实施方式中说明的功能层12同样,因此在本实施方式中省略说明。然而,硬涂层53的表面与功能层12不同,表面角度为0.05°以上的区域可以不成为50%以上,此外粗糙度曲线的均方根斜率RΔq可以不成为0.003以下。
(低折射率层)
低折射率层54为在来自外部的光(例如荧光灯、自然光等)在光学膜50的表面进行反射时,用于使其反射率降低的层。低折射率层54具有低于硬涂层53的折射率。具体而言,例如,低折射率优选具有1.45以下的折射率,更优选具有1.42以下的折射率。
低折射率层54的厚度没有限定,通常只要从30nm~1μm左右的范围内适当设定即可。低折射率层54的厚度dA(nm)优选满足下述式(7)。
dA=mλ/(4nA)…(7)
上述式中,nA表示低折射率层的折射率,m表示正的奇数,优选为1,λ为波长,优选为480nm以上580nm以下的范围的值。
关于低折射率层54,从低反射率化的观点出发,优选满足下述式(8)。
120<nAdA<145…(8)
低折射率层为单层即可获得效果,但以调整更低的最低反射率、或更高的最低反射率为目的,设置2层以上低折射率层也适当。在设置2层以上低折射率层的情况下,优选对各自的低折射率层的折射率和厚度设置差异。
作为低折射率层54,优选能够由1)含有二氧化硅、氟化镁等低折射率粒子的树脂,2)作为低折射率树脂的氟系树脂,3)含有二氧化硅或氟化镁的氟系树脂,4)二氧化硅、氟化镁等低折射率物质的薄膜等的任一者构成。关于氟系树脂以外的树脂,可以使用与构成上述功能层的粘合剂树脂同样的树脂。
此外,二氧化硅优选为中空二氧化硅微粒,这样的中空二氧化硅微粒可以通过例如日本特开2005-099778号公报的实施例所记载的制造方法来制作。
作为氟系树脂,可以使用分子中至少包含氟原子的聚合性化合物或其聚合物。作为聚合性化合物,没有特别限定,优选为例如具有光聚合性官能团、进行热固化的极性基团等固化反应性的基团的聚合性化合物。此外,可以为同时兼备这些反应性基团的化合物。相对于该聚合性化合物,所谓聚合物,为完全不具有上述那样的反应性基团等的化合物。
作为光聚合性化合物,可以广泛使用具有烯属不饱和键的含有氟的单体。更具体而言,可以例示氟烯烃类(例如氟乙烯、1,1-二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、全氟丁二烯、全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧杂环戊烯等)。作为具有(甲基)丙烯酰氧基的光聚合性化合物,还有2,2,2-三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基(甲基)丙烯酸酯、2-(全氟丁基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(全氟己基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(全氟辛基)乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基(甲基)丙烯酸酯、α-三氟甲基丙烯酸甲酯、α-三氟甲基丙烯酸乙酯那样的、分子中具有氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物;分子中具有带有至少3个氟原子的碳原子数1~14的氟烷基、氟环烷基或氟亚烷基、和至少2个(甲基)丙烯酰氧基的含氟多官能(甲基)丙烯酸酯化合物等。
作为上述进行热固化的极性基团优选为例如羟基、羧基、氨基、环氧基等氢键形成基团。它们不仅与涂膜的密合性优异,而且与二氧化硅等无机超微粒的亲和性也优异。作为具有热固性极性基团的聚合性化合物,可举出例如,4-氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物;氟乙烯-烃系乙烯基醚共聚物;环氧、聚氨酯、纤维素、苯酚、聚酰亚胺等各树脂的氟改性品等。
作为兼备上述光聚合性官能团和进行热固化的极性基团的聚合性化合物,可以例示丙烯酸或甲基丙烯酸的部分氟化烷基和完全氟化烷基、链烯基、芳基酯类、完全或部分氟化乙烯基醚类、完全或部分氟化乙烯基酯类、完全或部分氟化乙烯基酮类等。
作为氟系树脂,例如,可举出如下树脂。包含至少1种具有上述电离放射线固化性基团的聚合性化合物的含氟(甲基)丙烯酸酯化合物的单体或单体混合物的聚合物;上述含氟(甲基)丙烯酸酯化合物的至少1种与(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯那样的分子中不含氟原子的(甲基)丙烯酸酯化合物的共聚物;氟乙烯、1,1-二氟乙烯、三氟乙烯、氯三氟乙烯、3,3,3-三氟丙烯、1,1,2-三氯-3,3,3-三氟丙烯、六氟丙烯那样的含氟单体的均聚物或共聚物等。还可以使用在这些共聚物中含有有机硅成分的含有有机硅的1,1-二氟乙烯共聚物。作为该情况下的有机硅成分,可例示(聚)二甲基硅氧烷、(聚)二乙基硅氧烷、(聚)二苯基硅氧烷、(聚)甲基苯基硅氧烷、烷基改性(聚)二甲基硅氧烷、含有偶氮基的(聚)二甲基硅氧烷、二甲基有机硅、苯基甲基有机硅、烷基/芳烷基改性有机硅、氟有机硅、聚醚改性有机硅、脂肪酸酯改性有机硅、甲基氢有机硅、含有硅烷醇基的有机硅、含有烷氧基的有机硅、含有苯酚基的有机硅、甲基丙烯酸基改性有机硅、丙烯酸基改性有机硅、氨基改性有机硅、羧酸改性有机硅、甲醇改性有机硅、环氧改性有机硅、巯基改性有机硅、氟改性有机硅、聚醚改性有机硅等。其中,优选为具有二甲基硅氧烷结构的化合物。
此外,由以下那样的化合物形成的非聚合物或聚合物也可以用作氟系树脂。即,可以使用:使分子中具有至少1个异氰酸酯基的含氟化合物与分子中具有至少1个氨基、羟基、羧基那样的可与异氰酸酯基反应的官能团的化合物进行反应而得的化合物;使含有氟的聚醚多元醇、含有氟的烷基多元醇、含有氟的聚酯多元醇、含有氟的ε-己内酯改性多元醇那样的含有氟的多元醇与具有异氰酸酯基的化合物反应而得的化合物等。
此外,可以与上述具有氟原子的聚合性化合物、聚合物一起,混合使用上述功能层12中所记载那样的各粘合剂树脂。此外,可以适当使用用于使反应性基团等固化的固化剂、用于使涂覆性提高或赋予防污性的各种添加剂、溶剂。
低折射率层54的形成中,优选使添加了上述材料的低折射率层用组合物的粘度为可获得优选的涂布性的0.5~5mPa·s(25℃)、优选为0.7~3mPa·s(25℃)的范围。可以实现对于可见光线优异的防反射层,并且可以形成均匀且没有涂布不均匀的薄膜,并且可以形成密合性特别优异的低折射率层。
低折射率层用组合物的固化方法可以与上述功能层12中说明的方法同样。在为了固化处理而利用加热方法的情况下,优选将通过加热从而例如产生自由基而使聚合性化合物的聚合开始的热聚合引发剂添加至氟系树脂组合物中。
根据本实施方式,功能层52的凹凸面52A(低折射率层54的表面)中,表面角度0.05°以上的区域的比例成为50%以上,并且粗糙度曲线的均方根斜率RΔq成为0.003以下,因此如第1实施方式所说明地那样,可以将干涉条纹不可视化,可以降低白浊感,并且可以降低制造成本。
实施例
为了详细地说明本发明,以下举出实施例来进行说明,但本发明不限定于这些记载。
<硬涂层用组合物的调制>
首先,以成为下述所示的组成的方式配合各成分,从而获得硬涂层用组合物。
(硬涂层用组合物1)
·火成二氧化硅(辛基硅烷处理,平均粒径12nm,日本アエロジル社制):1质量份
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(制品名:TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
另外,上述火成二氧化硅经辛基硅烷处理(通过辛基硅烷,用辛基甲硅烷基取代火成二氧化硅的表面的硅烷醇基而疏水化的处理)。
(硬涂层用组合物2)
·火成二氧化硅(辛基硅烷处理,平均粒径12nm,日本アエロジル社制)1.5质量份
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
(硬涂层用组合物3)
·火成二氧化硅(辛基硅烷处理,平均粒径12nm,日本アエロジル社制):0.5质量份
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(制品名:TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
(硬涂层用组合物4)
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
(硬涂层用组合物5)
·有机微粒(亲水化处理丙烯酸-苯乙烯共聚物粒子,平均粒径2.0μm,折射率1.515,积水化成品工业社制):3质量份
·火成二氧化硅(甲基硅烷处理,平均粒径12nm,日本アエロジル社制):1质量份
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
(硬涂层用组合物6)
·有机微粒(亲水化处理丙烯酸-苯乙烯共聚物粒子,平均粒径2.0μm,折射率1.55,积水化成品工业社制):3质量份
·火成二氧化硅(甲基硅烷处理,平均粒径12nm,日本アエロジル社制):1质量份
·季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)(制品名:PETA,ダイセル·サイテック社制):60质量份
·氨基甲酸酯丙烯酸酯(制品名:UV1700B,日本合成化学社制,重均分子量2000,官能团数10):40质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:105质量份
·异丙醇:30质量份
·环己酮:15质量份
(硬涂层用组合物7)
·有机微粒(亲水化处理丙烯酸-苯乙烯共聚物粒子,平均粒径3.5μm,折射率1.55,积水化成品工业社制):8质量份
·季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)(制品名:PETIA,ダイセル·サイテック社制):80质量份
·异氰脲酸EO改性三丙烯酸酯(制品名:M-315,东亚合成社制):20质量份
·聚合引发剂(イルガキュア184,BASFジャパン社制):5质量份
·聚醚改性有机硅(TSF4460,モメンティブ·パフォーマンス·マテリアルズ社制):0.025质量份
·甲苯:120质量份
·环己酮:30质量份
<低折射率层用组合物的调制>
以成为下述所示的组成的方式配合各成分,从而获得低折射率层用组合物。
(低折射率层用组合物)
·中空二氧化硅微粒(中空二氧化硅微粒的固体成分:20质量%,溶液:甲基异丁基酮,平均粒径:50nm):40质量份
·季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)(制品名:PETIA,ダイセル·サイテック社制):10质量份
·聚合引发剂(イルガキュア127;BASFジャパン社制):0.35质量份
·改性硅油(X22164E;信越化学工业社制):0.5质量份
·甲基异丁基酮(MIBK):320质量份
·丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA):161质量份
<实施例1>
准备作为透光性基材的厚度60μm的三乙酰纤维素树脂膜(富士フィルム社制,TD60UL),在三乙酰纤维素树脂膜的一面涂布硬涂层用组合物1,从而形成涂膜。接着,相对于形成的涂膜,以0.2m/s的流速使70℃的干燥空气流通15秒后,进一步以10m/s的流速使70℃的干燥空气流通30秒进行干燥,从而使涂膜中的溶剂蒸发,在氮气气氛(氧浓度200ppm以下)下以使累计光量成为100mJ/cm2的方式照射紫外线来使涂膜固化,从而形成4μm厚度(固化时)的硬涂层,制作出实施例1涉及的光学膜。
<实施例2>
实施例2中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物2,除此以外,与实施例1同样地操作,制作出光学膜。
<实施例3>
实施例3中,使紫外线的累计光量为50mJ/cm2,除此以外,与实施例1同样地操作,在三乙酰纤维素树脂膜上形成硬涂层。接着,在硬涂层的表面以使干燥后(40℃×1分钟)的膜厚成为0.1μm的方式涂布低折射率层用组合物,在氮气气氛(氧浓度200ppm以下)下以累计光量100mJ/cm2进行紫外线照射并固化,从而形成低折射率层,制作出实施例3涉及的光学膜。
<实施例4>
实施例4中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物2,除此以外,与实施例3同样地操作,制作出光学膜。
<实施例5>
实施例5中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物3,除此以外,与实施例1同样地操作,制作出光学膜。
<比较例1>
比较例1中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物4,除此以外,与实施例1同样地操作,制作出光学膜。
<比较例2>
比较例2中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物5,除此以外,与实施例3同样地操作,制作出光学膜体。
<比较例3>
比较例3中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物6,除此以外,与实施例1同样地操作,制作出光学膜。
<比较例4>
比较例4中,代替硬涂层用组合物1而使用硬涂层用组合物7,使固化时的硬涂层的膜厚为5μm,除此以外,与实施例1同样地操作,制作出光学膜。
<表面角度、均方根斜率RΔq的测定>
在由实施例和比较例获得的各光学膜的与形成有硬涂层的面相反侧的面,介由透明粘着剂,粘贴于玻璃板而作为样品,使用白色干涉显微镜(NewView6300,Zygo社制),在以下的条件下进行光学膜的表面形状的测定、解析。另外,解析软件使用MetroProver8.3.2的MicroscopeApplication。
[测定条件]
物镜:2.5倍
变焦(Zoom):2倍
数据点数:992×992点
析像度(每1点的间隔):2.2μm
[解析条件]
Removed:None
Filter:HighPass
FilterType:GaussSpline
Lowwavelength:300μm
采用以上的条件,可获得利用截止值300μm的高通滤光片除去了波动成分的凹凸形状。
Removespikes:on
SpikeHeight(xRMS):2.5
采用以上的条件,可以除去尖峰状的噪声。
接下来,利用上述解析软件(MetroProver8.3.2-MicroscopeApplication)来表示SlopeXMAP画面(x方向斜率的表示),表示rms。该rms相当于均方根斜率RΔq。
此外,求出遍及整面的各点的斜率Δi,通过上述式(3)将斜率Δi换算成表面角度θi,由此算出表面角度θi的绝对值成为0.05°以上的区域的比例。
<干涉条纹观察评价>
在由实施例和比较例获得的各光学膜的三乙酰纤维素树脂膜的与形成有硬涂层的面相反侧的面上,介由透明粘着剂,粘贴用于防止背面反射的黑丙烯酸板,从硬涂层或低折射率层侧向各光学膜照射光,以目视观察。作为光源,使用フナテック社制的干涉条纹检查灯(钠灯)。将干涉条纹的发生通过以下的基准来评价。
◎:不能确认干涉条纹。
○:略微确认到干涉条纹,但为没有问题的水平。
×:清晰地确认到干涉条纹。
<白浊感观察评价>
在由实施例和比较例获得的各光学膜的三乙酰纤维素树脂膜的与形成有硬涂层的面相反侧的面上,介由透明粘着剂,粘贴黑丙烯酸板,在暗室在台式灯(3波长荧光灯管)下观察白浊感,通过以下基准进行评价。
○:观察不到白色。
×:观察到白色。
以下,将结果示于表1中。
[表1]
如表1所示,比较例1~4中,由于不满足光学膜的表面中的表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上,并且光学膜的表面中的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下这样的两个要件,因此确认了干涉条纹,并且观察到白浊感。与此相对,实施例1~5中,由于满足光学膜的表面中的表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上,并且光学膜的表面中的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下这样的两个要件,因此不能确认干涉条纹,或略微确认到干涉条纹,但为没有问题的水平,并且观察不到白浊感。
符号的说明
10、50…光学膜
11、51…透光性基材
11A、51A…混存区域
12、52…功能层
12A、52A…凹凸面
53…硬涂层
54…低折射率层
20…偏振片
21…偏振元件
30…液晶面板
40…图像显示装置。
Claims (14)
1.一种光学膜,是具备透光性基材和在所述透光性基材上设置的功能层的光学膜,其特征在于,
所述功能层具有构成所述光学膜的表面的凹凸面,
当将沿着所述光学膜的膜面的法线方向的截面中的所述凹凸面相对于所述膜面的倾斜角度设为表面角度时,在所述凹凸面中,所述表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上,并且
所述凹凸面中的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下。
2.根据权利要求1所述的光学膜,所述功能层具备硬涂层,所述硬涂层的表面为所述凹凸面。
3.根据权利要求1所述的光学膜,所述功能层具备硬涂层和设置于所述硬涂层上并且具有比所述硬涂层低的折射率的低折射率层,所述低折射率层的表面为所述凹凸面。
4.根据权利要求2或3所述的光学膜,所述硬涂层包含微粒和粘合剂树脂。
5.根据权利要求4所述的光学膜,所述微粒为无机氧化物微粒。
6.根据权利要求5所述的光学膜,所述无机氧化物微粒为表面经疏水化处理的无机氧化物微粒。
7.根据权利要求5所述的光学膜,所述无机氧化物微粒在所述硬涂层内形成凝聚体,所述凝聚体的平均粒径为100nm以上2.0μm以下。
8.权利要求1所述的光学膜的制造方法,其包括下述工序:
在透光性基材上涂布包含微粒、光聚合性化合物和溶剂的功能层用组合物的工序;
在涂布所述功能层用组合物后,在干燥温度30~120℃和干燥风速0.2~50m/s的条件下使所述功能层用组合物干燥的工序;和
在使所述功能层用组合物干燥后,对所述功能层用组合物照射光,使所述功能层用组合物固化的工序。
9.根据权利要求8所述的光学膜的制造方法,所述微粒为无机氧化物微粒。
10.根据权利要求9所述的光学膜的制造方法,所述无机氧化物微粒的平均一次粒径为1nm以上100nm以下。
11.一种偏振片,其特征在于,具备:
权利要求1所述的光学膜;以及
偏振元件,所述偏振元件形成于所述光学膜的所述透光性基材的与形成有所述功能层的面相反侧的面上。
12.一种液晶显示面板,其具备权利要求1所述的光学膜或权利要求11所述的偏振片。
13.一种图像显示装置,其具备权利要求1所述的光学膜或权利要求11所述的偏振片。
14.一种光学膜的干涉条纹和白浊感的改善方法,所述光学膜具备透光性基材和设置在所述透光性基材上且具有凹凸面的功能层,所述改善方法的特征在于,
使所述功能层的所述凹凸面为所述光学膜的表面,
当将沿着所述光学膜的膜面的法线方向的截面中的所述凹凸面相对于所述膜面的倾斜角度设为表面角度时,在所述凹凸面中,使所述表面角度为0.05°以上的区域的比例为50%以上,并且
使所述凹凸面中的粗糙度曲线的均方根斜率RΔq为0.003以下。
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