CN105629349A - 防眩性膜、防眩性偏振板及图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防眩性膜、以及使用该防眩性膜的防眩性偏振板和图像显示装置,所述防眩性膜具备透明支撑体和在其上层叠的具有凹凸表面的防眩层,凹凸表面的标高的功率谱在空间频率0.01μm-1处为1μm2以上,在0.033μm-1处为0.05μm2以下。
Description
技术领域
本发明涉及防眩性膜、以及使用该防眩性膜的防眩性偏振板及图像显示装置。
背景技术
对于液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、等离子体显示器面板、布劳恩管(阴极线管:CRT)显示器之类的图像显示装置而言,若外来光映入其显示面则会明显地损害其可视性。防眩性膜是为了抑制这样的外部光的映入而使用的光学膜。防眩性膜具备有助于抑制外部光的映入的具有微细的凹凸表面的防眩层,以其凹凸表面朝向可视侧的方式装入图像显示装置。
日本特开2014-119650号公报(专利文献1)中,公开了一种防眩性偏振板,其是在偏振膜上形成了具有微细的凹凸表面的防眩层的防眩性偏振板,该防眩性偏振板的微细凹凸表面的标高的功率谱受到控制。
发明内容
专利文献1中记载的防眩性偏振板中,对于其微细凹凸表面,按照标高的功率谱的常用对数logH2(f)的关于空间频率f的二阶导数d2logH2(f)/df2在空间频率0.01μm-1处小于0、在0.02μm-1处大于0的方式进行控制,由此认为即使是低雾度也能够显示充分的防眩性,且能够抑制眩光(ギラツキ)。眩光是在相对高精细的图像显示装置中产生的现象,是指防眩层的凹凸表面形状与图像显示装置的像素发生干涉,产生亮度分布而使图像显示装置的可视性降低的现象。
然而,对于专利文献1中记载的防眩性偏振板而言,在装入高精细的图像显示装置时,若凹凸表面-滤色器间距离L小于1mm,则存在眩光的抑制变得不充分的可能性。距离L是指,从防眩层所具有的凹凸表面(可视侧表面)到滤色器的RGB图案的可视侧表面的距离,包括形成有RGB图案的滤色器的基板(玻璃基板等)的厚度。
一般而言,若对防眩层赋予内部雾度(内部散射功能),则对抑制眩光起有利的作用,但若使内部雾度增大,则招致亮度的降低而使对比度降低。
因此,本发明的目的在于,提供一种防眩性膜,其在应用于图像显示装置时上述距离L小于1mm的情况下,也具有低雾度且兼具充分的防眩性和优异的眩光抑制性。本发明的另一目的在于,提供使用该防眩性膜的防眩性偏振板和图像显示装置。
本发明提供以下所示防眩性膜、防眩性偏振板和图像显示装置。
[1]一种防眩性膜,其具备透明支撑体、和在上述透明支撑体上层叠的具有凹凸表面的防眩层,
上述凹凸表面的标高的功率谱在空间频率0.01μm-1处为1μm2以上,在0.033μm-1处为0.05μm2以下。
[2]如[1]所述的防眩性膜,其是用于具有滤色器的图像显示装置用的防眩性膜,
在应用于上述图像显示装置时从上述凹凸表面到上述滤色器的距离小于1mm。
[3]如[2]所述的防眩性膜,其中,上述距离小于0.75mm。
[4]一种防眩性偏振板,其具备[1]~[3]中任一项所述的防眩性膜、和偏振膜,
在上述防眩性膜的上述透明支撑体侧配置有上述偏振膜。
[5]一种图像显示装置,其具备[1]~[3]中任一项所述的防眩性膜、和图像显示元件,
在上述防眩性膜的上述透明支撑体侧配置有上述图像显示元件。
[6]如[5]所述的图像显示装置,其中,上述凹凸表面与空气层相接触。
[7]一种图像显示装置,其具备[4]所述的防眩性偏振板、和图像显示元件,
在上述防眩性偏振板的上述偏振膜侧配置有上述图像显示元件。
[8]如[7]所述的图像显示装置,其中,上述凹凸表面与空气层相接触。
根据本发明,可以提供一种防眩性膜、防眩性偏振板和图像显示装置,所述防眩性膜即便在应用于图像显示装置时上述距离L小于1mm的情况下,也具有低雾度且兼具充分的防眩性和眩光抑制性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明涉及的防眩性膜和防眩性偏振板的例子的截面图。
图2是示意性地表示本发明涉及的防眩性膜的表面的立体图。
图3是示出离散地得到表示标高的函数h(x,y)的状态的示意图。
图4是用二维的离散函数h(x,y)表示防眩层的凹凸表面的标高的图。
图5是说明以频率空间中的距原点的距离f将二维功率谱H2(fx,fy)平均化的方法的示意图。
图6是示意性地表示凹凸表面形成用模具的制造方法的前半部分的优选一例的图。
图7是示意性地表示凹凸表面形成用模具的制造方法的后半部分的优选一例的图。
图8是示出曝光图案A的图像数据的一部分的图。
图9是示出曝光图案C的图像数据的一部分的图。
图10是示出曝光图案D的图像数据的一部分的图。
图11是示出曝光图案H的图像数据的一部分的图。
图12是示出曝光图案I的图像数据的一部分的图。
图13是示出曝光图案J的图像数据的一部分的图。
图14是示出曝光图案K的图像数据的一部分的图。
图15是示出对曝光图案A、C、D的图像数据进行离散傅里叶变换而得到的一维功率谱G2(f)的图。
图16是示出对曝光图案H、I、J、K的图像数据进行离散傅里叶变换而得到的一维功率谱G2(f)的图。
图17是示出由防眩性膜A~C的标高计算的一维功率谱H2(f)的图。
图18是示出由防眩性膜D和E的标高计算的一维功率谱H2(f)的图。
图19是示出由防眩性膜H~K的标高计算的一维功率谱H2(f)的图。
具体实施方式
图1是示意性地表示本发明涉及的防眩性膜和防眩性偏振板的例子的截面图,是示出处于装入图像显示装置的状态的防眩性偏振板的图,具体来说,是示出处于隔着粘合剂层200贴合于作为图像显示元件的一部分的基板300的状态下的防眩性偏振板的图。如图1所示的防眩性膜1,本发明涉及的防眩性膜具备透明支撑体102及在其上层叠的具有微细的凹凸表面2的防眩层101。另外,如图1所示的例子,本发明涉及的防眩性偏振板包括防眩性膜1和偏振膜104。以下,对本发明涉及的防眩性膜、防眩性偏振板和使用它们的图像显示装置进行详细说明。
<防眩性膜>
(1)防眩层、及其凹凸表面的标高的功率谱
防眩性膜1具备在透明支撑体102上层叠的防眩层101,防眩层101具有微细的凹凸表面2。首先,对防眩层101所具有的凹凸表面2的标高的功率谱进行说明。
图2是示意性地表示本发明涉及的防眩性膜的表面的立体图。“凹凸表面的标高”是指,防眩性膜1的凹凸表面2上的任意的点P、与凹凸表面2的平均高度处具有该高度的虚拟平面(作为基准标高为0μm)在防眩性膜1的主法线方向5(上述虚拟平面上的法线方向)上的直线距离。图2中,以投影面3表示防眩性膜整体的面。
如图2示意性示出的那样,防眩层101的微细的凹凸表面2为二维平面,因此,如图2所示,以(x,y)表示膜面内的正交坐标时,凹凸表面2的标高可以以坐标(x,y)的二维函数h(x,y)表示。
凹凸表面2的标高可以根据利用共焦点显微镜、干涉显微镜、原子力显微镜(AFM)等装置测定的表面形状的三维信息求出。对测定机所要求的水平分辨率至少为5μm以下、优选为2μm以下,另外,垂直分辨率至少为0.1μm以下、优选为0.01μm以下。作为适于该测定的非接触三维表面形状·粗糙度测定机,可列举NewView5000系列(ZygoCorporation公司制、在日本可以从Zygo(株)购得)、三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司制)等。由于标高的功率谱的分辨率必须为0.005μm-1以下,因此测定面积优选至少设为200μm×200μm以上,更优选为500μm×500μm以上。
接着,对由二维函数h(x,y)求出标高的功率谱的方法进行说明。首先,通过下述式(1)定义的二维傅里叶变换由二维函数h(x,y)求出二维函数H(fx,fy)。
fx和fy分别为x方向和y方向的频率,具有长度的倒数的因次。另外,式(1)中的π为圆周率、i为虚数单位。通过将所得到的二维函数H(fx,fy)平方,可以求出二维功率谱H2(fx,fy)。该二维功率谱H2(fx,fy)表示凹凸表面2的空间频率分布。
以下,进一步具体说明求出凹凸表面2的标高的二维功率谱的方法。通过上述的共焦点显微镜、干涉显微镜、原子力显微镜等实际测定的表面形状的三维信息一般以离散的值、即对应于大量测定点的标高的形式得到。图3是表示离散地得到表示标高的函数h(x,y)的状态的示意图。如图3所示,如果用(x,y)表示防眩层101的面内的正交坐标,在投影面3上将于x轴方向每隔Δx分割的线及于y轴方向每隔Δy分割的线用虚线表示,则实际的测定中凹凸表面2的标高以投影面3上的各虚线的每个交点的离散化标高值的形式得到。
所得到的标高值的数量由测定范围和Δx及Δy决定,若如图3所示将x轴方向的测定范围设为X=(M-1)Δx、将y轴方向的测定范围设为Y=(N-1)Δy,则得到的标高值的数量为M×N个。
若如图3所示将投影面3上的着眼点A的坐标设为(jΔx,kΔy)(j为0以上且M-1以下,k为0以上且N-1以下。),则与着眼点A对应的防眩性膜面上的点P的标高可以表示为h(jΔx,kΔy)。
此处,测定间隔Δx和Δy取决于测定设备的水平分辨率,为了高精度地评价凹凸表面,如上所述,优选Δx和Δy均为5μm以下,更优选为2μm以下。另外,测定范围X和Y如上所述,优选均为200μm以上,更优选均为500μm以上。
像这样,在实际的测定中,表示凹凸表面的标高的函数以具有M×N个值的离散函数h(x,y)的形式得到。通过由测定得到的离散函数h(x,y)和由下述式(2)定义的离散傅里叶变换求出离散函数H(fx,fy),通过将离散函数H(fx,fy)平方而求出二维功率谱的离散函数H2(fx,fy)。式(2)中的1是-M/2以上M/2以下的整数,m是-N/2以上N/2以下的整数。另外,Δfx及Δfy分别是x方向及y方向的频率间隔,由下述式(3)及下述式(4)定义。
式(2)
图4是用二维的离散函数h(x,y)表示防眩层101的凹凸表面2的标高的图的一例。图4中标高用白与黑的渐变表示。图4中所示防眩层101的凹凸表面2随机地形成有凹凸,因此频率空间(空间频率区域)中的二维功率谱H2(fx,fy)以原点(fx=0,fy=0)为中心对称。因此,二维函数H2(fx,fy)可以变换为以频率空间中的距原点的距离f(单位:μm-1)作为变量的一维函数H2(f)。本发明涉及的防眩层101的由该一维函数H2(f)表示的一维功率谱具有一定的特征。
具体来说,首先,如图5所示,在频率空间中,计算位于与原点O(fx=0,fy=0)相距(n-1/2)Δf以上且小于(n+1/2)Δf的距离处的所有点(图5中的黑圆点)的个数Nn。图5所示的例子中,Nn=16个。接着,计算位于与原点O相距(n-1/2)Δf以上且小于(n+1/2)Δf的距离处的所有点的H2(fx,fy)的合计值H2n(图5中的黑圆点处的H2(fx,fy)的合计值),如下述式(5)所示,用点的个数Nn除其合计值H2n作为H2(f)的值。
此处,M≥N时,n为0以上N/2以下的整数,M<N时,n为0以上M/2以下的整数。需要说明的是,如图3所示,M和N分别是指x轴方向的测定点的个数和y轴方向的测定点的个数。另外,Δf设为(Δfx+Δfy)/2。
一般而言,由上述的方法求出的一维功率谱可能含有测定时的噪声。通过求出一维功率谱,为了除去噪声的影响,优选测定防眩层101上的多个部位的凹凸表面2的标高,将由各个凹凸表面2的标高求出的一维功率谱的平均值作为一维功率谱H2(f)使用。测定防眩层101上的凹凸表面2的标高的部位的数量优选为3个部位以上,更优选为5个部位以上。
本发明的防眩性膜1中,按照以上方式求出的凹凸表面2的标高的功率谱(一维功率谱)在空间频率0.01μm-1处为1μm2以上,在0.033μm-1处为0.05μm2以下。由此,装入高精细的图像显示装置时凹凸表面-滤色器间距离L小于1mm的情况下,能够兼顾充分的防眩性和优异的眩光抑制性。若距离L小于0.75mm,则可以得到更高的眩光抑制效果。
如上所述,在本说明书中凹凸表面-滤色器间距离L是指,参照图1,从防眩层101所具有的凹凸表面2到滤色器400(更具体来说,滤色器400的RGB图案)的表面的距离。此处所指的凹凸表面2意指可视侧表面,是指其中最突出的凸部的表面。另外,滤色器400的表面是指可视侧的表面、即设有滤色器400的基板300侧的表面。基板300是构成图像显示元件的可视侧的基板,是贴合防眩性膜1或包含该防眩性膜1的防眩性偏振板的基板。
凹凸表面2的标高的一维功率谱H2(f)的常用对数logH2(f)是对由防眩层101上的不同的5个部位处的凹凸表面2的标高求出的一维功率谱的常用对数进行平均而得到的。可以由该一维功率谱的常用对数logH2(f),计算一维功率谱的常用对数logH2(f)的关于空间频率f的二阶导数d2logH2(f)/df2。具体来说,可以通过下述式(6)的差分法计算二阶导数。
式(6)
图4所示的由二维的离散函数h(x,y)按照上述式(5)求出的一维功率谱H2(f)的常用对数logH2(f)的关于空间频率f的二阶导数d2logH2(f)/df2在空间频率0.01μm-1处为-5192,在空间频率0.02μm-1处为36695。因此,将该一维功率谱的常用对数logH2(f)以相对于空间频率的强度的形式表示时的曲线图在空间频率0.01μm-1处具有向上凸的形状,在空间频率0.02μm-1处具有向下凸的形状。
对本发明的防眩性膜1的抑制眩光能力进一步进行具体说明。眩光发生的原因是图像显示装置的像素与防眩性膜1的表面凹凸形状发生干涉而产生的亮度分布,因此眩光的强度取决于图像显示装置的像素的精细度。本发明人建立了如下假说,作为眩光的主要原因,除了像素的精细度,还有凹凸表面2的凹凸的透镜功能干预。即,认为凹凸表面2的凹凸作为透镜发挥作用,在像素存在于透镜焦距的内侧时使观察者看到像素的放大虚像是眩光的原因。此时,可以认为若将微细凹凸所含某一周期的起伏成分看作连续排列的透镜,则在凹凸表面-滤色器间距离L短于该透镜的焦距的情况下,该起伏成分使像素放大,导致眩光发生。若基于该假说,则可以认为发生眩光的起伏成分的周期根据距离L而不同。
本发明人经过深入研究的结果发现,实际上,即使使用相同的防眩性膜,抑制眩光能力根据距离L而不同,另外,发现当距离L小于1mm时,微细凹凸中所含的周期30μm或接近30μm的起伏成分是发生眩光的主要原因。基于上述见解进行研究的结果是,本发明人发现,为了有效地抑制使上述周期的起伏成分减少而距离L小于1mm时的眩光,应将空间频率0.033μm-1处的凹凸表面2的标高的功率谱设为0.05μm2以下。从眩光抑制的观点出发,该功率谱优选为0.04μm2以下,进一步优选为0.030μm2以下。
与此相对,可确认上述引用文献1中记载的防眩性偏振板主要能够抑制微细凹凸中所含的周期接近50μm的起伏成分,具有在距离L为1mm以上时能够有效地抑制眩光的表面凹凸形状,另一方面,在应用于距离L小于1mm的图像显示装置中时,存在眩光的抑制变得不充分的可能性。
空间频率0.033μm-1处的凹凸表面2的标高的功率谱通常为0.005μm2以上。若该功率谱小于0.005μm2,则有时难以将空间频率0.01μm-1处的功率谱设为1μm2以上。
另外,本发明人发现,防眩性膜1的防眩性与微细凹凸中所含100μm附近的周期的起伏成分的强度相关,若100μm附近的周期的起伏成分强,则能够使外部光的映入有效地散射并提高防眩性,进一步,为了得到良好的防眩性,应将空间频率0.01μm-1处的标高的功率谱设为1μm2以上。从防眩性的观点出发,该功率谱优选为2μm2以上,更优选为2.5μm2以上,进一步优选为3μm2以上。
空间频率0.01μm-1处的凹凸表面2的标高的功率谱通常为10μm2以下。若该功率谱超过10μm2,则有时难以将空间频率0.033μm-1处的功率谱设为0.05μm2以下。
(2)防眩层的制作方法
防眩层101可以通过如下方法(压花法)来制作:通过包括在模具基材的表面形成基于规定图案的表面形状(微细凹凸)的工序的方法来制造凹凸表面形成用模具,将该模具的凹凸表面的形状转印至在透明支撑体102上形成的树脂层(光固化性树脂层等)的表面。“图案”典型来说是指,为了形成防眩层101的凹凸表面2而使用的、能够通过计算机制作的图像数据,也可包含能够唯一确定地转换为该图像数据的数据(行列数据等)。作为能够唯一确定地转换为图像数据的数据,可以举出仅保存了各像素的坐标和灰度的数据等。
为了高精度地形成具有上述那样的功率谱特性的防眩层101的凹凸表面2,将用于制造凹凸表面形成用模具的上述规定图案的一维功率谱以相对于空间频率的强度的形式表示时的曲线图优选在空间频率0.006μm-1以上0.15μm-1以下处具有两个极大值,在空间频率0.006μm-1以上0.012μm-1以下的范围内具有一个极大值,在空间频率0.07μm-1以上0.15μm-1以下的范围内具有另一极大值。在这两个极大值之间存在的极小值优选存在于空间频率0.012μm-1以上0.025μm-1以下的范围内。在此,极大值和极小值是指,整个区域的极大值和极小值,而不是指曲线图的些微振动导致的局部的极大值和极小值。
另外,用于制造凹凸表面形成用模具的图案在空间频率0.006μm-1以上0.012μm-1以下处的第1极大值的强度优选小于在空间频率0.07μm- 1以上0.15μm-1以下处的第2极大值的强度。第1极大值的强度大于第2极大值时有眩光变强的倾向。通过按照使功率谱的第1极大值变大的方式设计图案,能够增大凹凸表面2的空间频率0.01μm-1处的标高的功率谱。另一方面,通过按照减小空间频率0.012μm-1以上0.025μm-1以下处的极小值、并且使第2极大值向更高频率侧移动的方式设计图案,能够减小凹凸表面2的空间频率0.033μm-1处的标高的功率谱。
图案的二维功率谱通过以下方式求出:例如图案是图像数据时,将图像数据转换成2灰度的二值化图像数据后,用二维函数g(x,y)表示图像数据的灰度,对所得到的二维函数g(x,y)进行傅里叶变换来计算二维函数G(fx,fy),将所得到的二维函数G(fx,fy)平方。此处,x和y表示图像数据面内的正交坐标,fx和fy表示x方向的频率和y方向的频率。
与求出防眩层101的凹凸表面2的标高的二维功率谱的情况同样地求出图案的二维功率谱时,灰度的二维函数g(x,y)通常也以离散函数的形式得到。这种情况下,与求出凹凸表面2的标高的二维功率谱的情况同样地通过离散傅里叶变换计算二维功率谱即可。图案的一维功率谱与凹凸表面2的标高的一维功率谱同样地由图案的二维功率谱求出。
为了制作一维功率谱分别在空间频率0.006μm-1以上0.012μm-1以下和0.07μm-1以上0.15μm-1以下具有第1极大值和第2极大值、在空间频率0.012μm-1以上0.025μm-1以下具有极小值的图案,只要通过如下的带通滤波器即可,即,从随机地配置点而制作的图案、利用随机数或由计算机生成的伪随机数决定深浅的具有随机亮度分布的图案中除去特定的空间频率范围的成分的带通滤波器。
如上所述,为了适当控制防眩层101的凹凸表面2的空间频率分布、对凹凸表面2赋予规定的功率谱特性,优选通过压花法制作防眩层101。作为压花法,例示出使用光固化性树脂的UV压花法、使用热塑性树脂的热压花法,其中,从生产率的观点出发,优选UV压花法。
UV压花法是在透明支撑体的表面形成光固化性树脂层,在将该光固化性树脂层按压在模具的凹凸面的同时使其固化,由此将模具的凹凸面转印至光固化性树脂层的方法。具体来说,在透明支撑体上涂布紫外线固化性树脂,在使涂布的紫外线固化性树脂密合于模具的凹凸面的状态下,从透明支撑体侧照射紫外线使紫外线固化性树脂固化,然后从模具剥离形成有固化后的紫外线固化性树脂层(防眩层)的透明支撑体。
使用UV压花法时的紫外线固化性树脂的种类没有特别限定,可以使用市售的适宜的紫外线固化性树脂。另外,将紫外线固化性树脂与适当选择的光引发剂组合,还可以使用即使是与紫外线相比波长更长的可见光也能够固化的树脂。
对于紫外线固化性树脂的具体例而言,例如可以分别单独使用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯,或者混合使用它们的2种以上,也可以适宜地使用将其与IRGACURE907(CibaSpecialtyChemicals公司制)、IRGACURE184(CibaSpecialtyChemicals公司制)、LucirinTPO(BASF公司制)等光聚合引发剂混合后的树脂组合物。
另一方面,热压花法是将用热塑性树脂形成的透明支撑体在加热状态下按压于模具,将模具的表面形状转印至透明支撑体的方法。作为用于热压花法的透明支撑体,只要是实质上透明的支撑体,则可以是任何支撑体,例如,可以使用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、三乙酸纤维素、以降冰片烯系化合物为单体的非晶性环状聚烯烃等热塑性树脂的溶剂流延膜、挤出膜等。这些透明树脂膜也可以适合地用作上面说明的UV压花法中的用于涂布紫外线固化性树脂的透明支撑体。
(3)透明支撑体
构成防眩性膜1的透明支撑体102只要是实质上为光学透明的膜即可,例如可以举出三乙酸纤维素膜、聚对苯二甲酸乙二酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚碳酸酯膜、以降冰片烯系化合物为单体的非晶性环状聚烯烃等热塑性树脂的溶剂流延膜、挤出膜等树脂膜。
透明支撑体102的厚度为例如10~200μm,优选为10~100μm,更优选为10~60μm。若透明支撑体102的厚度为该范围,则有得到具有充分的机械强度的防眩性膜1的倾向,具备该防眩性膜1的图像显示装置更加难以发生眩光。
(4)防眩性膜的雾度
防眩性膜1优选雾度为0.3~5%,更优选为0.3~3%,进一步优选为0.3~1%。若雾度超出该范围,则招致对比度的降低。另外,若雾度低于该范围,则有得不到充分的防眩性的可能性。雾度依据JISK7136进行测定。
(5)凹凸表面形成用模具的制造方法
接着,对制造为了在防眩层101的表面形成微细的凹凸表面2而使用的模具的方法进行说明。凹凸表面形成用模具的制造方法只要是通过使用上述的图案而得到规定的凹凸表面2的方法,就没有特别限制,但为了高精度、且再现性良好地制造凹凸表面2,优选基础上包括:〔1〕第1镀敷工序、〔2〕研磨工序、〔3〕感光性树脂膜形成工序、〔4〕曝光工序、〔5〕显影工序、〔6〕第1蚀刻工序、〔7〕感光性树脂膜剥离工序、〔8〕第2蚀刻工序、和〔9〕第2镀敷工序。
图6是示意性地表示凹凸表面形成用模具的制造方法的前半部分的优选一例的图。图6中示意性地表示各工序中的模具的截面。以下,边参照图6,边对凹凸表面形成用模具的制造方法的各工序进行详细说明。
〔1〕第1镀敷工序
凹凸表面形成用模具的制造方法中,首先,在模具中使用的基材的表面实施镀铜。通过像这样对模具用基材的表面实施镀铜,能够提高之后的第2镀敷工序中的镀铬的密合性、光泽性。其原因在于,镀铜的被覆性高、另外平滑化作用强,因此会将模具用基材的微小的凹凸、气孔等填埋而形成平坦且有光泽的表面。利用这些镀铜的特性,即使在后述的第2镀敷工序中实施镀铬,也可以消除被认为是因存在于基材中的微小的凹凸、气孔而引起的镀铬表面的龟裂,另外,由于镀铜的被覆性高,因此可减少细小的裂纹的产生。
作为第1镀敷工序中使用的铜,除了可以是铜的纯金属,还可以是以铜为主体的合金,因此,本说明书中所说的“铜”的意思是包括铜和铜合金。镀铜既可以利用电镀来进行,也可以利用无电镀来进行,但通常采用电镀。
在实施镀铜时,若镀敷层过薄,则无法完全排除基底表面的影响,因此其厚度优选为50μm以上。镀敷层厚度的上限没有极限,但鉴于成本等,一般优选为到500μm左右。
作为构成基材的金属材料,从成本的观点出发,优选使用铝、铁等。从处置性的观点出发,更优选为轻质的铝。此处所指的铝、铁也可以分别是纯金属,还可以是以铝或铁为主体的合金。
另外,基材的形状可以是本领域中以往采用的适宜的形状,也可以是平板状,还可以是圆柱状或圆筒状的辊。若使用辊状的基材制作模具,则具有能够以连续的辊状制造防眩性膜的优点。
〔2〕研磨工序
在接下来的研磨工序中,对通过上述的第1镀敷工序实施了镀铜的基材表面进行研磨。优选将该工序中基材表面研磨到接近镜面的状态。其原因在于,对于成为基材的金属板、金属辊而言,为了制成所期望的的精度,多实施切削、磨削等机械加工,由此在基材表面残留加工纹路(日文原文:加工目),即使在实施了镀铜的状态下,也有残留这些加工纹路的情况,另外,在进行了镀敷的状态下,表面不一定完全地平滑。即,即使对这样的残留有深加工纹路等的表面实施后述的工序,也会有加工纹路等的凹凸比实施各工序后形成的凹凸更深的情况,有可能残留加工纹路等的影响,在使用这样的模具制造防眩性膜的情况下,有时会对光学特性造成无法预期的影响。图6(a)中,示意性地示出:对于平板状的模具用基材7,在第1镀敷工序中其表面被实施了镀铜(对于该工序中形成的镀铜的层没有图示),继而通过研磨工序而具有被镜面研磨的表面8的状态。
关于对实施了镀铜的基材表面进行研磨的方法没有特别限制,可以使用机械研磨法、电解研磨法、化学研磨法的任一种。作为机械研磨法,可例示出超精加工法、抛光法、流体研磨法、磨光研磨法等。另外,也可以通过在研磨工序中使用切削工具进行镜面切削,而将模具用基材7的表面制成镜面。此时的切削工具的材质、形状等没有特别限制,可以使用超硬刀具、CBN刀具、陶瓷刀具、金刚石刀具等,但从加工精度的观点出发优选使用金刚石刀具。
对于研磨后的表面粗度,依照JISB0601的规定的中心线平均粗糙度Ra优选为0.1μm以下,更优选为0.05μm以下。若研磨后的中心线平均粗糙度Ra大于0.1μm,则研磨后的表面粗度的影响有可能残留于最终的模具表面的凹凸形状。对于中心线平均粗糙度Ra的下限没有特别限制,考虑加工时间、加工成本等来适当决定。
〔3〕感光性树脂膜形成工序
在接下来的感光性树脂膜形成工序中,将感光性树脂制成溶于溶剂的溶液而涂布在通过上述的研磨工序实施了镜面研磨的模具用基材7的表面8,进行加热、干燥,由此形成感光性树脂膜。在图6(b)中,示意性地示出在模具用基材7的表面8形成了感光性树脂膜9的状态。
作为感光性树脂可以使用以往公知的感光性树脂。作为具有感光部分发生固化的性质的负型的感光性树脂,例如,可以使用在分子中具有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸酯的单体或预聚物、双叠氮化合物与二烯橡胶的混合物、聚肉桂酸乙烯酯系化合物等。另外,作为具有通过显影而感光部分溶出、仅未感光部分残留的性质的正型的感光性树脂,例如,可以使用酚醛树脂系、酚醛清漆树脂系等。另外,也可以在感光性树脂中根据需要混配敏化剂、显影促进剂、密合性改性剂、涂布性改良剂等各种添加剂。需要说明的是,本说明书中,“(甲基)丙烯酸系”是指丙烯酸系和/或甲基丙烯酸系。
在将感光性树脂涂布于模具用基材7的表面8时,为了形成良好的涂膜,优选稀释于适当的溶剂中进行涂布。作为溶剂,可以使用溶纤剂系溶剂、丙二醇系溶剂、酯系溶剂、醇系溶剂、酮系溶剂、高极性溶剂等。
作为涂布感光性树脂溶液的方法,可以使用弯月面涂布、喷注涂布、浸涂、旋涂、辊涂、拉丝棒涂布、气刀涂布、刮板涂布、帘式涂布、环式涂布等公知的方法。涂布膜的厚度优选设为干燥后1~10μm的范围。
〔4〕曝光工序
在接下来的曝光工序中,在上述的感光性树脂膜形成工序中形成的感光性树脂膜9上对将上述的一维功率谱以相对于空间频率的强度的形式表示时的曲线图在空间频率0.006μm-1以上0.012μm-1以下和0.07μm-1以上0.15μm-1以下分别具有第1极大值和第2极大值、在空间频率0.012μm-1以上0.025μm-1以下具有极小值的图案进行曝光。用于曝光工序的光源只要与所涂布的感光性树脂的感光波长、灵敏度等匹配地适当选择即可,例如,可以使用高压汞灯的g线(波长:436nm)、高压汞灯的h线(波长:405nm)、高压汞灯的i线(波长:365nm)、半导体激光(波长:830nm、532nm、488nm、405nm等)、YAG激光(波长:1064nm)、KrF准分子激光(波长:248nm)、ArF准分子激光(波长:193nm)、F2准分子激光(波长:157nm)等。
为了高精度地形成模具的凹凸表面形状、进而防眩层101的凹凸表面2的形状,在曝光工序中,优选在精密地控制的状态下使上述图案在感光性树脂膜上曝光。具体来说,优选在计算机上以图像数据的形式制成图案,利用从计算机控制的激光头发出的激光描绘基于该图像数据的图案。进行激光描绘时可以使用印刷版制作用的激光描绘装置。作为这样的激光描绘装置,例如可以举出LaserStreamFX((株)ThinkLaboratory制)等。
图6(c)中,示意性地示出在感光性树脂膜9上曝光了图案的状态。在用负型的感光性树脂形成感光性树脂膜的情况下,被曝光了的区域10因曝光而进行树脂的交联反应,在后述的显影液中的溶解性降低。因此,在显影工序中未被曝光的区域11被显影液溶解,仅曝光的区域10残留在基材表面上而成为掩模。另一方面,在用正型的感光性树脂形成感光性树脂膜的情况下,被曝光的区域10因曝光而切断树脂的键合,在后述的显影液中的溶解性增加。因此,在显影工序中被曝光的区域10被显影液溶解,仅未被曝光的区域11残留于基材表面上而成为掩模。
〔5〕显影工序
在接下来的显影工序中,在感光性树脂膜9中使用了负型的感光性树脂的情况下,未被曝光的区域11被显影液溶解,仅被曝光的区域10残留在模具用基材上,在接下来的第1蚀刻工序中作为掩模起作用。另一方面,在感光性树脂膜9中使用正型的感光性树脂的情况下,仅被曝光的区域10被显影液溶解,未被曝光的区域11残留在模具用基材上,作为接下来的第1蚀刻工序中的掩模起作用。
对于显影工序中所用的显影液可以使用以往公知的显影液。例如,可以举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水等无机碱类、乙胺、正丙基胺等伯胺类、二乙胺、二正丁基胺等仲胺类、三乙胺、甲基二乙胺等叔胺类、二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺类、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、三甲基羟乙基氢氧化铵等季铵盐、吡咯、哌啶等环状胺类等的碱性水溶液、二甲苯、甲苯等有机溶剂。
对于显影工序中的显影方法没有特别限制,可以使用浸渍显影、喷涂显影、毛刷显影、超声波显影等方法。
图6(d)中,示意性地示出在感光性树脂膜9中使用负型的感光性树脂,进行显影处理的状态。图6(c)中未被曝光的区域11被显影液溶解,仅被曝光的区域10残留在基材表面上而成为掩模12。图6(e)中,示意性地示出在感光性树脂膜9中使用正型的感光性树脂,进行显影处理的状态。图6(c)中被曝光的区域10被显影液溶解,仅未被曝光的区域11残留在基材表面上而成为掩模12。
〔6〕第1蚀刻工序
在接下来的第1蚀刻工序中,将上述显影工序后残留在模具用基材表面上的感光性树脂膜作为掩模使用,主要对无掩模部位的模具用基材的实施了镀敷的表面进行蚀刻。
图7是示意性地表示凹凸表面形成用模具的制造方法的后半部分的优选一例的图。图7(a)中示意性地示出通过第1蚀刻工序主要蚀刻无掩模的区域13的模具用基材7的状态。掩模12的下部的模具用基材7没有从模具用基材表面起被蚀刻,但随着蚀刻的进行,进行来自无掩模的区域13的蚀刻。因此,在掩模12与无掩模的区域13的交界附近,掩模12的下部的模具用基材7也被蚀刻。将这样的在掩模12与无掩模的区域13的交界附近,掩模12的下部的模具用基材7也被蚀刻的情况称作侧蚀。
第1蚀刻工序中的蚀刻处理通常是通过使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等腐蚀金属表面来进行的,但也可以使用盐酸、硫酸等强酸,还可以使用通过施加与电镀时相反的电势来进行的反向电解蚀刻。实施蚀刻处理时的形成于模具用基材的凹形状根据基底金属的种类、感光性树脂膜的种类及蚀刻方法等而不同,因此不能一概而论,但在蚀刻量为10μm以下时,被从与蚀刻液接触的金属表面起大致各向同性地蚀刻。此处所指的蚀刻量是因蚀刻而被削去的基材的厚度。
第1蚀刻工序中的蚀刻量优选为1~50μm,更优选为2~10μm。蚀刻量小于1μm时,在金属表面基本不形成凹凸形状,成为大致平坦的模具,因而不会显示出防眩性。另外,蚀刻量超过50μm时,形成于金属表面的凹凸形状的高低差变大,在应用了使用所得到的模具制作的防眩性膜的图像显示装置中有可能发生泛白。泛白是指,由于散射光而显示面整体变得发白,显示变成污浊的颜色的现象。
第1蚀刻工序中的蚀刻处理可以通过1次蚀刻处理进行,也可以分2次以上进行。分2次以上进行蚀刻处理的情况下,2次以上的蚀刻处理中的蚀刻量的合计优选设为上述范围内。
〔7〕感光性树脂膜剥离工序
在接下来的感光性树脂膜剥离工序中,将在第1蚀刻工序中作为掩模使用的残留的感光性树脂膜溶解并除去。在本工序中使用剥离液将感光性树脂膜溶解。作为剥离液,可以使用与上述的显影液同样的剥离液。通过改变剥离液的pH、温度、浓度或浸渍时间等,在使用负型的感光性树脂膜的情况下将曝光部的感光性树脂膜溶解并除去,在使用正型的感光性树脂膜的情况下将非曝光部的感光性树脂膜溶解并除去。具体的剥离方法没有特别限制,可以采用浸渍剥离、喷涂剥离、毛刷剥离、超声波剥离等方法。
图7(b)示意性地示出通过感光性树脂膜剥离工序,将第1蚀刻工序中作为掩模使用的感光性树脂膜溶解并除去后的状态。通过利用包含感光性树脂膜的掩模12的蚀刻,第1表面凹凸形状15在模具用基材表面形成。
〔8〕第2蚀刻工序
在第2蚀刻工序中,使通过将感光性树脂膜用作掩模的第1蚀刻工序而形成的第1表面凹凸形状15通过蚀刻处理而钝化。通过该第2蚀刻处理,由第1蚀刻处理而形成的第1表面凹凸形状15中的表面倾斜陡峭的部分消失,使用所得到的模具制作的防眩性膜的光学特性向理想方向变化。图7(c)中示出如下的状态:通过第2蚀刻处理,模具用基材7的第1表面凹凸形状15钝化,表面倾斜陡峭的部分被钝化,形成具有平缓的表面倾斜的第2表面凹凸形状16。
第2蚀刻工序的蚀刻处理也与第1蚀刻工序同样,通常通过使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等,使表面腐蚀来进行,也可以使用盐酸、硫酸等强酸,还可以采用通过施加与电镀时相反的电势而进行的反向电解蚀刻。实施蚀刻处理后的凹凸的钝化程度根据基底金属的种类、蚀刻方法、和通过第1蚀刻工序得到的凹凸的尺寸和深度等而不同,因此不能一概而论,但在控制钝化程度上最大的因素是蚀刻量。此处所指的蚀刻量也与第1蚀刻工序同样,是通过蚀刻被削去的基材的厚度。若蚀刻量小,则使通过第1蚀刻工序得到的凹凸的表面形状钝化的效果不充分,将该凹凸形状转印至透明膜而得到的防眩性膜的光学特性不太好。另一方面,若蚀刻量过大,则凹凸形状基本上消失,变成基本平坦的模具,因而变得不显示防眩性。因此,蚀刻量优选为1~50μm的范围内,更优选为4~20μm的范围内。
对于第2蚀刻工序中的蚀刻处理,也与第1蚀刻工序同样,可以进行1次蚀刻处理,也可以分2次以上进行。分2次以上进行蚀刻处理的情况下,2次以上的蚀刻处理中的蚀刻量的合计优选设为上述范围内。
〔9〕第2镀敷工序
接下来,通过实施镀铬,使第2表面凹凸形状16钝化,同时保护模具表面。图7(d)中示出,如上述那样在通过第2蚀刻工序的蚀刻处理而形成的第2表面凹凸形状16上形成镀铬层17,并使镀铬层的表面18钝化的状态。
作为镀铬,在平板、辊等的表面,采用具有光泽、硬度高、摩擦系数小、可以赋予良好的脱模性能的镀铬。作为这样的镀铬没有特别限制,但优选使用被称作所谓的光泽镀铬、装饰用镀铬等的、体现良好的光泽的镀铬。镀铬通常通过电解来进行,作为其镀浴,使用包含无水铬酸(CrO3)与少量的硫酸的水溶液。通过调节电流密度和电解时间,可以控制镀铬的厚度。
需要说明的是,在第2镀敷工序中,不优选实施镀铬以外的镀敷。其原因在于,对于铬以外的镀敷而言,硬度、耐磨性变低,因而作为模具的耐久性降低,在使用中发生凹凸磨薄、或模具损伤。对于使用那样的模具制作的防眩性膜而言,难以得到充分的防眩功能的可能性高,另外,在防眩性膜上产生缺陷的可能性也变高。
像这样,优选将实施了镀铬的面用作模具的凹凸面。通过在形成了微细表面凹凸形状的表面实施镀铬,能够得到使凹凸形状钝化、并且提高了其表面硬度的模具。此时的凹凸的钝化程度根据基底金属的种类、通过第1蚀刻工序而得到的凹凸的尺寸和深度、以及镀敷的种类、厚度等而不同,因此不能一概而论,但在控制钝化程度上最大的因素仍然是镀敷厚度。若镀铬的厚度薄,则使镀铬加工前得到的凹凸的表面形状钝化的效果不充分,转印该凹凸形状而得到的防眩性膜的光学特性不太好。另一方面,若镀敷厚度过厚,则生产率变差,而且还会产生被称为结节的突起状的镀敷缺陷。因此,镀铬的厚度优选为1~10μm的范围内,更优选为3~6μm的范围内。
第2镀敷工序中形成的镀铬层优选按照维氏硬度成为800以上的方式形成,更优选按照成为1000以上的方式形成。镀铬层的维氏硬度小于800的情况下,不仅模具使用时的耐久性降低,而且因镀铬而硬度降低,其原因在于,在镀敷处理时镀浴组成、电解条件等发生异常的可能性高,对缺陷的发生状况造成并不理想的影响的可能性也高。
<防眩性偏振板>
参照图1,本发明涉及的防眩性偏振板包括防眩性膜1和偏振膜104。偏振膜104配置于防眩性膜1的透明支撑体102侧。图1所示例子中偏振膜104隔着第1粘接剂层103a,层叠于透明支撑体102中的与防眩层101相反侧的面上。如图1所示例子,本发明涉及的防眩性偏振板可以在偏振膜104的与防眩性膜1相反侧的面上进一步具备隔着第2粘接剂层103b层叠的透明树脂层105。
(1)偏振膜
作为偏振膜104,优选使用在单轴拉伸的聚乙烯醇系树脂膜中吸附取向有二色性色素的膜。构成偏振膜104的聚乙烯醇系树脂可以通过将聚乙酸乙烯酯系树脂皂化而得到。作为聚乙酸乙烯酯系树脂,除作为乙酸乙烯酯的均聚物的聚乙酸乙烯酯之外,可例示出乙酸乙烯酯和能够与其共聚的其它单体的共聚物等。作为与乙酸乙烯酯共聚的其它单体,例如,可以举出不饱和羧酸类、烯烃类、乙烯基醚类、不饱和磺酸类等。聚乙烯醇系树脂的皂化度通常为85~100摩尔%、优选为98~100摩尔%的范围。该聚乙烯醇系树脂可以进一步被改性,例如,还可以使用用醛类改性成的聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩醛等。聚乙烯醇系树脂的聚合度通常为1000~10000、优选为1500~10000的范围。
偏振膜104可以经过如下工序进行制造:将这样的聚乙烯醇系树脂膜单轴拉伸的工序;将聚乙烯醇系树脂膜用二色性色素染色,使该二色性色素吸附的工序;用硼酸水溶液处理吸附有二色性色素的聚乙烯醇系树脂膜的工序;在利用硼酸水溶液的处理后进行水洗的工序。
单轴拉伸可以在利用二色性色素的染色之前进行,也可以与利用二色性色素的染色同时进行,还可以在利用二色性色素的染色之后进行。在利用二色性色素的染色后进行单轴拉伸的情况下,该单轴拉伸可以在硼酸处理之前进行,也可以在硼酸处理中进行。当然,也可以在这些多个阶段进行单轴拉伸。进行单轴拉伸可以在圆周速度不同的辊间沿单轴拉伸,也可以使用热辊沿单轴拉伸。另外,可以是在大气中进行拉伸的干式拉伸,也可以是在溶剂的作用下溶胀的状态下进行拉伸的湿式拉伸。拉伸倍率通常为4~8倍左右。
将聚乙烯醇系树脂膜用二色性色素染色时,例如,将聚乙烯醇系树脂膜浸渍于含有二色性色素的水溶液即可。作为二色性色素,具体来说使用碘或二色性染料。
作为二色性色素使用碘的情况下,通常采用在含有碘和碘化钾的水溶液中浸渍聚乙烯醇系树脂膜进行染色的方法。该水溶液中的碘的含量通常为每100重量份水中0.01~0.5重量份左右,碘化钾的含量通常为每100重量份水中0.5~10重量份左右。该水溶液的温度通常为20~40℃左右,另外,在该水溶液中的浸渍时间通常为30~300秒左右。
另一方面,在作为二色性色素使用二色性染料的情况下,通常采用在包含水溶性二色性染料的水溶液中浸渍聚乙烯醇系树脂膜进行染色的方法。该水溶液中的二色性染料的含量通常为每100重量份水中0.001~0.01重量份左右。该水溶液可以含有硫酸钠之类的无机盐。该水溶液的温度通常为20~80℃左右,另外,向该水溶液中的浸渍时间通常为30~300秒左右。
利用二色性色素染色后的硼酸处理通过将染色的聚乙烯醇系树脂膜浸渍于硼酸水溶液来进行。硼酸水溶液中的硼酸的含量通常为每100重量份水中2~15重量份左右,优选为5~12重量份左右。作为二色性色素使用碘的情况下,优选该硼酸水溶液含有碘化钾。硼酸水溶液中的碘化钾的含量为每100重量份水中2~20重量份左右,优选为5~15重量份。在硼酸水溶液中的浸渍时间通常为100~1200秒左右,优选为150~600秒左右,进一步优选为200~400秒左右。硼酸水溶液的温度通常为50℃以上,优选为50~85℃。
硼酸处理后的聚乙烯醇系树脂膜通常进行水洗处理。水洗处理通过例如将硼酸处理的聚乙烯醇系树脂膜浸渍于水中来进行。水洗后实施干燥处理,得到偏振膜104。水洗处理时的水的温度通常为5~40℃左右,浸渍时间通常为2~120秒左右。其后进行的干燥处理可以使用热风干燥机、远红外线加热器来进行。干燥温度通常为40~100℃。干燥处理时的处理时间通常120~600秒左右。
由此,得到包含吸附取向有碘或二色性染料的聚乙烯醇系树脂膜的偏振膜104。偏振膜104的厚度优选为5~100μm的范围内,更优选5~30μm的范围内。偏振膜104的厚度低于5μm时,有不能体现充分的光学特性的风险,而且还有机械强度不足的可能性。另一方面,偏振膜104的厚度超过100μm时,防眩性偏振板变厚,结果有发生眩光的可能性。
(2)透明树脂层
透明树脂层105可以是保护偏振膜104的表面的保护膜。保护膜可以是光学补偿膜。作为保护膜的具体例,可以举出三乙酸纤维素膜、非晶性聚烯烃系树脂膜、聚酯系树脂膜、(甲基)丙烯酸系树脂膜、聚碳酸酯系树脂膜、聚砜系树脂膜、脂环式聚酰亚胺系树脂膜等。其中,优选使用包含三乙酸纤维素或非晶性聚烯烃系树脂的膜。
非晶性聚烯烃系树脂通常具有降冰片烯、多环降冰片烯系单体之类的环状烯烃的聚合单元,可以是环状烯烃与链状烯烃的共聚物。其中,热塑性饱和降冰片烯系树脂是有代表性的。另外,导入极性基也是有效的。作为市售的非晶性聚烯烃系树脂,可以举出Arton(JSR(株)制)、ZEONOR(日本ZEON(株)制)、ZEONEX(日本ZEON(株)制)、APO(三井化学(株)制)、APEL(三井化学(株)制)等。在使用这样的市售品的非晶性聚烯烃系树脂的情况下,可以将该非晶性聚烯烃系树脂通过溶剂流延、熔融挤出法等公知的方法进行制膜而制成膜。
透明树脂层105可以是光学补偿层(或光学补偿膜,以下同样)。另外,透明树脂层105可以是保护膜与光学补偿层的层叠体。光学补偿层以相位差的补偿等为目的,可以举出:由透明树脂的拉伸膜等构成的双折射性膜;取向固定有碟型液晶或向列液晶的膜;在膜基材上形成有上述液晶层的光学补偿层等。层叠于偏振膜104的光学补偿层可以仅为一层,也可以是多层。设置多个光学补偿层的情况下,可以层叠同种的光学补偿层,也可以层叠不同种类的光学补偿层。例如,可以在由透明树脂的拉伸膜构成的双折射性膜上,进一步隔着粘合剂层层叠由其他透明树脂的拉伸膜构成的双折射性膜,也可以在由透明树脂的拉伸膜构成的双折射性膜上取向固定碟型液晶或向列液晶。
作为构成双折射性膜的透明树脂,例如,可以举出聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯之类的聚烯烃、聚芳酯、聚酰胺、非晶性聚烯烃系树脂等。拉伸膜可以是以单轴、双轴等适宜的方式处理后的拉伸膜。另外,还可以将如下双折射性膜用作光学补偿膜:在包含上述透明树脂的膜上贴合有热收缩性膜的状态下施加收缩力和/或拉伸力从而对膜的厚度方向的折射率进行了控制的双折射性膜。
光学补偿层的贴合可以使用后述的粘接剂进行,从粘接操作的简便性、防止光学应变的发生等观点出发,可以使用后述的粘合剂(也称压敏粘接剂)来进行。
例如将防眩性偏振板应用于液晶显示装置中的情况下,光学补偿层与液晶盒的各驱动模式相匹配地适当选择。作为液晶的驱动模式,可以举出垂直取向(VerticalAlignment:VA)模式、横向电场(In-PlaneSwitching:IPS)模式、扭曲向列相(TwistedNematic:TN)模式等。
如果是垂直取向模式的液晶盒,则可以将如下膜用作光学补偿层:对由以三乙酸纤维素之类的酰化纤维素为代表的纤维素系树脂、环状烯烃系树脂、聚碳酸酯等具有正的折射率各向异性的透明树脂构成的膜进行了单轴或双轴拉伸的具有nx>ny≥nz的关系的膜。在此,nx表示膜的面内慢轴方向的折射率,ny表示膜的面内快轴方向的折射率,nz表示膜的厚度方向的折射率。这些透明树脂中,从光弹性系数小、使用条件下的热应变所致的面内特性不均的发生等少出发,优选使用三乙酸纤维素、环状烯烃系树脂。另外,也可以使用在基板上涂布碟型液晶的膜、在短螺距下在基板上涂布胆甾醇液晶的膜、在基板上形成云母等无机层状化合物的层的膜、树脂的逐次或同时双轴拉伸膜、未拉伸的溶剂流延膜等具有nx≈ny>nz的关系的光学补偿层。
另外,若为TN模式的液晶盒,则优选使用如下得到的模等作为光学补偿层:将有机化合物、尤其显示液晶性且具有圆盘状的分子结构的化合物、或不显示液晶性但会因电场或磁场而显示出负的折射率各向异性的化合物涂布在由三乙酸纤维素等构成的透明树脂膜上,按照光学轴由膜法线方向倾斜5~50°之间的方式取向的膜等。取向不仅可以是单个方向,例如也可以是从膜的一面向另一面斜率依次变大的所谓混合取向。作为显示液晶性的具有圆盘状的分子结构的有机化合物,可以例示出低分子或高分子的碟型液晶,例如,在苯并菲、三聚茚、苯等具有平面结构的母核上,以放射状键合了烷基、烷氧基、烷基取代苯甲酰氧基、烷氧基取代苯甲酰氧基等直链状的取代基的有机化合物。其中,优选在可见光区域不显示吸收的有机化合物。这些具有圆盘状的分子结构的有机化合物可以单独使用1种,也可以为了获得必要的取向,而根据需要混合使用2种以上,或与高分子基质等其它有机化合物混合使用。作为混合使用的有机化合物,只要是与具有圆盘状的分子结构的有机化合物具有相容性、或可以将具有圆盘状的分子结构的有机化合物以不会使光散射的程度的粒径分散的有机化合物,就没有特别限定。作为在包含纤维素系树脂透明基材膜上设有由包含液晶性化合物的层、光学轴相对于膜法线倾斜的膜,例如,可以适宜地使用WV膜(富士胶片(株)制)。另外,还优选使用如下得到的膜:将具有细长的棒状结构的有机化合物、尤其是显示出向列液晶性且具有提供正的光学各向异性的分子结构的化合物、或不显示液晶性但会因电场或磁场而体现正的折射率各向异性的化合物,在包含纤维素系树脂等的透明基材膜上制膜,以使光学轴从膜法线方向倾斜5~50°之间的方式取向而得到的膜。该取向不仅可以是单个方向,例如,也可以是从膜的一面向另一面斜率依次变大的所谓混合取向。作为在透明基材膜上设有由向列液晶化合物构成的层且光学轴相对于膜法线倾斜的膜,例如,可以适宜地使用NH膜(新日本石油(株)制)。
透明树脂层105的厚度通常为5~200μm左右的范围,优选为10~120μm、进一步优选为10~85μm。
(3)粘接剂层
防眩性膜1可以隔着第1粘接剂层103a在偏振膜104的一面上层叠。另外,层叠透明树脂层105时,透明树脂层105可以隔着第2粘接剂层103b在偏振膜104的另一面上层叠。
作为细长第1粘接剂层103a、第2粘接剂层103b的粘接剂,可以使用以往公知的粘合剂。例如可以使用利用了聚乙烯醇系树脂的水溶性粘接剂、利用了环氧系树脂的阳离子聚合的粘接剂、利用了(甲基)丙烯酸系树脂的自由基聚合的粘接剂、利用了基于环氧系树脂与(甲基)丙烯酸系树脂的混合物的阳离子聚合和自由基聚合的粘接剂等。粘接剂的厚度根据粘接剂的种类而不同,因此不能一概而论,但优选为0.1μm~5μm的范围内。粘接剂层的厚度小于0.1μm的情况下有可能得不到充分的粘接强度。另一方面,粘接剂层的厚度超过5μm的情况下防眩性偏振板变厚,其结果是,有可能发生眩光。
防眩性膜1和透明树脂层105在贴合于偏振膜104之前,可以对贴合面实施皂化处理、电晕处理、底涂剂处理、锚固涂布处理等易粘接处理。
(4)粘合剂层
本发明涉及的防眩性偏振板可以具有将其贴合于图像显示元件的粘合剂层。作为构成粘合剂层的粘合剂,可以使用以(甲基)丙烯酸系聚合物、有机硅系聚合物、聚酯、聚氨酯、聚醚等为基础的聚合物的粘合剂组合物。其中,优选选择使用像(甲基)丙烯酸系粘合剂那样,光学的透明性优异,保持适度的润湿性,凝集力、与基材的粘接性也优异,而且具有耐候性、耐热性等,在加热、加湿的条件下不会产生翘起或剥离等剥离问题的粘合剂。作为(甲基)丙烯酸系粘合剂的基础聚合物,优选使用具有甲基、乙基、丁基等碳数为20以下的烷基的(甲基)丙烯酸的烷基酯、与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟基乙酯等的含有官能团的(甲基)丙烯酸系单体的(甲基)丙烯酸系共聚物,所述(甲基)丙烯酸系共聚物的玻璃化转变温度优选为25℃以下(优选为0℃以下),重均分子量优选为10万以上。
粘合剂层在防眩性偏振板上形成例如可以如下进行:在甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂中溶解或分散粘合剂组合物而制备10~40重量%的溶液,利用将其直接涂布在防眩性偏振板(透明树脂层105)上而形成粘合剂层的方式、或者预先在保护膜上形成粘合剂层,将其转移到防眩性偏振板上从而形成粘合剂层的方式等来进行。粘合剂层的厚度根据其粘接力等来决定,1~25μm左右的范围是适当的。
<图像显示装置>
本发明进一步提供具备上述的本发明涉及的防眩性膜1或防眩性偏振板、和图像显示元件的图像显示装置。图像显示装置只要具备具有滤色器的图像显示元件就没有特别限制,例如,可以列举出液晶显示装置、有机电致发光(EL)显示装置、等离子体显示器面板等。图像显示装置为液晶显示装置时,图像显示元件是在上下基板间封入液晶,通过施加电压改变液晶的取向状态进行图像的显示的液晶盒。
在本发明涉及的图像显示装置中,防眩性膜1或防眩性偏振板参照图1,按照在透明支撑体102侧或防眩性偏振板的偏振膜104侧配置图像显示元件的方式将其防眩层101侧作为外侧配置于图像显示元件(更具体来说,构成图像显示元件的玻璃基板等基板300)的可视侧(与滤色器400相反侧)。即,本发明涉及的防眩性膜1或防眩性偏振板适宜用作前面侧偏振板,按照该防眩性膜1的凹凸表面2、即防眩层101成为外侧(可视侧)的方式,配置于图像显示元件的可视侧。防眩性偏振板与图像显示元件的贴合可以使用粘合剂层200来进行。
图像显示装置中,防眩层101的凹凸表面2可以与空气层相接触,也可以与其它层相接触。例如、图像显示装置可以进一步包含在防眩层101的外面上(可视侧)配置的透光性部件,此情况下透光性部件可以隔着粘接剂层、树脂层贴合在防眩层101上,也可以隔着空气层在防眩层101的可视侧配置。透光性部件除了可以是例如玻璃板等,还可以是触控面板输入元件。
凹凸表面-滤色器间距离L小于1mm,优选为小于0.75mm。由此,即使防眩性膜1的雾度低,也显示出良好的防眩性,并且能够有效地抑制眩光。另外,从图像显示装置的强度的观点出发,距离L优选为100μm以上。
实施例
以下举实施例,进一步具体说明本发明,但本发明不限于这些实施例。在以下的例子中,关于防眩性膜和防眩性偏振板的物性测定或评价按照以下方式进行。
〔1〕防眩性膜的表面形状的测定
(表面的标高的测定)
使用三维显微镜PLμ2300(Sensofar社制),测定防眩性膜的表面的标高。为了防止样品的翘曲,使用光学透明的粘合剂按照凹凸表面成为外侧的方式贴合于玻璃基板后,供于测定。测定时,物镜的倍率为10倍。水平分辨率Δx和Δy均为1.66μm,测定面积为1270μm×950μm。
(凹凸表面的标高的功率谱)
从上面得到的测定数据的中央部取样512个×512个(以测定面积计为850μm×850μm)数据,将防眩性膜的凹凸表面的标高作为二维函数h(x,y)求出。对二维函数h(x,y)进行离散傅里叶变换而求出二维函数H(fx,fy)。将二维函数H(fx,fy)平方而计算二维功率谱的二维函数H2(fx,fy),计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数H2(f)。对各样品测定5个部位的表面的标高,将由这些数据计算的一维功率谱的一维函数H2(f)的平均值作为各样品的一维功率谱的一维函数H2(f)。另外,取由上述5个部位的表面的标高求出的一维功率谱的一维函数H2(f)的常用对数的平均来算出logH2(f),基于上述式(6)求出空间频率f=0.01μm-1和0.02μm-1处的二阶导数d2logH2(f)/df2。
〔2〕防眩性膜的雾度的测定
防眩性膜的雾度如下测定:将防眩性膜用光学透明的粘合剂以与防眩层形成面相反侧的面与玻璃基板贴合,对贴合于该玻璃基板的防眩性膜,从玻璃基板侧射入光,使用依照JISK7136的(株)村上色彩技术研究所制的雾度计“HM-150”型进行测定。
〔3〕防眩性偏振板的可视性的评价
将在前面(可视侧)贴着防眩性偏振板而制作的液晶显示装置在明亮房间内设为黑显示状态,目视观察了映入状态、泛白。接着,在明亮房间内设为白显示状态,对眩光也进行了目视观察。对于映入状态、泛白、眩光的评价基准如下所示。
(映入)
1:未观察到映入。
2:略微观察到映入。
3:清楚地观察到映入。
(泛白)
1:未观察到泛白。
2:略微观察到泛白。
3:清楚地观察到泛白。
(眩光)
1:观察不到眩光。
2:极微少地观察到眩光。
3:显著地观察到眩光。
<实施例1>
(A)偏振膜的制作
将厚度75μm、聚合度2400、皂化度99.9%以上的聚乙烯醇膜以干式单轴拉伸到5倍的拉伸倍率,保持紧张状态,在每100重量份水中分别含有碘0.05重量份和碘化钾5重量份的水溶液中,在温度28℃下浸渍60秒钟。接着,保持紧张状态,在每100重量份水中分别含有硼酸7.5重量份和碘化钾6重量份的硼酸水溶液中,在温度73℃下浸渍300秒钟。谈后,用15℃的纯水清洗10秒钟。将水洗的膜保持紧张状态,在70℃下干燥300秒钟,得到偏振膜。
(B)微细凹凸形成用模具的制作
准备了对直径200mm的铝辊(基于JIS的A5056)的表面实施了巴拉德镀铜的器具。巴拉德镀铜包含镀铜层/薄的银镀敷层/表面镀铜层,整个镀敷层的厚度设为约200μm。对该镀铜表面进行镜面研磨,在被研磨了的镀铜表面涂布感光性树脂,进行干燥而形成感光性树脂膜。然后,在感光性树脂膜上将图8所示图案〔曝光图案A〕(使之通过从具有随机的亮度分布的图案中除去特定的空间频率范围的成分的带通滤波器而制成)反复排列的图案通过激光进行曝光、显影。借助激光的曝光、及显影使用LaserStreamFX((株)ThinkLaboratory制)进行。在感光性树脂膜中使用了正型的感光性树脂。
其后,用氯化铜液进行了第1蚀刻处理。此时的蚀刻量设定为4μm。从第1蚀刻处理后的辊上除去感光性树脂膜,再次用氯化铜液进行第2蚀刻处理。此时的蚀刻量设定为13μm。其后,进行镀铬加工,制作出模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
需要说明的是,图8是表示本实施例中使用的曝光图案A的图像数据的一部分(1mm×1mm)的图。图8所示曝光图案A的图像数据是33mm×33mm的尺寸,以12800dpi制成。对于图9~14也同样。
(C)防眩性膜的形成
以下的各成分以固体成分含量浓度60重量%溶解在乙酸乙酯中,固化后获得显示出1.53的折射率的紫外线固化性树脂组合物A。
季戊四醇三丙烯酸酯60重量份
多官能氨基甲酸酯化丙烯酸酯(六亚甲基二异氰酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯的反应产物)40重量份
二苯基(2,4,6-三甲氧基苯甲酰基)氧化膦5重量份。
将该紫外线固化性树脂组合物A以干燥后的涂布厚度成为4μm的方式涂布在厚度60μm的三乙酸纤维素(TAC)膜上,在设定为60℃的干燥机中干燥3分钟。以使光固化性树脂组合物层为模具侧的方式,将干燥后的薄膜用橡胶辊按压于先前所得的模具A的凹凸面而使之密合。在该状态下从TAC薄膜侧按照以h线换算光量计为200mJ/cm2的方式照射来自强度20mW/cm2的高压汞灯的光,使光固化性树脂组合物层固化。其后,将TAC薄膜与固化树脂一起从模具剥离,制作出由表面具有凹凸的固化树脂与TAC薄膜的层叠体构成的、透明的防眩膜A。
(D)防眩性偏振板的制作
相对于水100重量份,溶解由(株)Kuraray销售的羧基改性聚乙烯醇“KurarayPOVALKL318”(改性度2摩尔%)1.8重量份,再向其中加入作为水溶性聚酰胺环氧树脂的田冈化学工业(株)销售的“SumirezResin650”(固体成分30重量%的水溶液)1.5重量份并溶解,制作出聚乙烯醇系粘接剂。
在对防眩膜A的与形成有防眩层一侧相反的一侧进行皂化处理后,用10μm棒涂机涂布如上所述地制备的聚乙烯醇系胶粘剂,在其上贴合先前得到的偏振膜。另外,在偏振膜的与贴合了防眩性膜A的面相反侧的面上,用10μm棒涂机涂布上面制备的聚乙烯醇系粘接剂后,贴合实施了皂化处理的厚度40μm的包含三乙酸纤维素的透明保护膜(KonicaMinoltaOpto(株)制的KC4UE、面内相位差值R0=0.7nm、厚度方向相位差值Rth=-0.1nm)。其后,在80℃干燥5分钟,再在常温养护1天。其后,在偏振膜的与贴合有防眩膜一侧相反的一侧转移形成于保护膜上的(甲基)丙烯酸系粘合剂层,由此形成粘合剂层,得到防眩性偏振板A。
(E)液晶显示装置的制作
从搭载有IPS模式的液晶盒的市售的笔记本个人电脑(ZENBOOKUX21A、ASUS制、11.6型、FHD)的液晶盒的前面(观看侧)剥离偏振板,在液晶盒的前面,以使偏振板的吸收轴与原来贴合于液晶盒的偏振板的吸收轴方向一致的方式贴合上述防眩性偏振板A,制作出液晶面板。然后,将该液晶面板放回原来的位置,制作出液晶显示装置A。凹凸表面-滤色器间距离L为521μm。
<实施例2>
将模具制作时的第1蚀刻量设为5μm,将第2蚀刻量设为13μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具B。另外,除了使用模具B以外,与实施例1同样地制作防眩性膜B、防眩性偏振板B和液晶显示装置B。凹凸表面-滤色器间距离L为523μm。
<实施例3>
模具制作时使用图9所示图案〔曝光图案C〕,将第1蚀刻量设为4.5μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具C。除了使用模具C以外,与实施例1同样地制作防眩性膜C、防眩性偏振板C和液晶显示装置C。凹凸表面-滤色器间距离L为520μm。
<实施例4>
模具制作时使用图10所示图案〔曝光图案D〕,将第1蚀刻量设为4.5μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具D。除了使用模具D以外,与实施例1同样地制作防眩性膜D、防眩性偏振板D和液晶显示装置D。凹凸表面-滤色器间距离L为521μm。
<实施例5>
将模具制作时的第1蚀刻量设为4μm,将第2蚀刻量设为12μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具E。另外,除了使用模具E以外,与实施例1同样地制作防眩性膜E、防眩性偏振板E和液晶显示装置E。凹凸表面-滤色器间距离L为520μm。
<实施例6>
从上述笔记本个人电脑(ZENBOOKUX21A、ASUS制)的液晶盒的前面剥离偏振板,为了增大凹凸表面-滤色器间距离L,在液晶盒的前面上述(甲基)丙烯酸系粘合剂层与上述透明保护膜(KonicaMinoltaOpto(株)制的KC4UE)交替地层叠6层,从其上以使其吸收轴与原来贴合于液晶盒的偏振板的吸收轴方向一致的方式贴合上述防眩性偏振板A,制作液晶面板。接着,将该液晶面板放回原来的位置,制作液晶显示装置G。凹凸表面-滤色器间距离L为708μm。
<比较例1>
模具制作时使用图11所示图案〔曝光图案H〕,将第2蚀刻量设为12μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具H。除了使用模具H以外,与实施例1同样地制作防眩性膜H、防眩性偏振板H和液晶显示装置H。凹凸表面-滤色器间距离L为521μm。
<比较例2>
模具制作时使用图12所示图案〔曝光图案I〕,将第2蚀刻量设为12μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具I。除了使用模具I以外,与实施例1同样地制作防眩性膜I、防眩性偏振板I和液晶显示装置I。凹凸表面-滤色器间距离L为522μm。
<比较例3>
模具制作时使用图13所示图案〔曝光图案J〕,将第2蚀刻量设为12μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具J。除了使用模具J以外,与实施例1同样地制作防眩性膜J、防眩性偏振板J和液晶显示装置J。凹凸表面-滤色器间距离L为520μm。
<比较例4>
模具制作时使用图14所示图案〔曝光图案K〕,将第1蚀刻量设为3μm、将第2蚀刻量设为10μm,除此以外,与实施例1同样地制作模具K。除了使用模具K以外,与实施例1同样地制作防眩性膜K、防眩性偏振板K和液晶显示装置K。凹凸表面-滤色器间距离L为524μm。
将对防眩性膜A~E的制作中使用的曝光图案A、C、D的图像数据进行离散傅里叶变换而得到的功率谱G2(f)示于图15。另外,将对防眩性膜H~K的制作中使用的曝光图案H、I、J、K的图像数据进行离散傅里叶变换而得到的功率谱G2(f)示于图16。
由图15可知,将防眩性膜A~E的制作中使用的曝光图案A、C、D的一维功率谱以相对于空间频率的强度的形式表示时的曲线图在空间频率0.006μm-1以上0.012μm-1以下和0.07μm-1以上0.15μm-1以下分别具有第1极大值和第2极大值,在空间频率0.012μm-1以上0.025μm-1以下具有极小值。另一方面,由图16可知,防眩性膜H~I的制作中使用的曝光图案H~I的一维功率谱在前述范围内具有第1、第2极大值和极小值,但在防眩性膜H的制作中使用的曝光图案H中与曝光图案A、C、D相比,第1极大值小,极小值大。另外,防眩性膜I的制作中使用的曝光图案I中与曝光图案A、C、D相比,第1极大值小。防眩性膜J的制作中使用的曝光图案J的一维功率谱中,第1极大值非常小,另外,第2极大值在前述范围外存在。防眩性膜K的制作中使用的曝光图案K的一维功率谱中,与曝光图案A、C、D相比极小值大,另外,第2极大值在前述范围外存在。
将对于实施例和比较例中得到的防眩性膜和防眩性偏振板的物性测定和评价的结果示于表1。另外,在图17、图18和图19中分别示出由防眩性膜A~C、防眩性膜D及E、防眩性膜H~K的标高计算的一维功率谱H2(f)。
满足本发明的要件的防眩性膜A~E(实施例1~6)的雾度低但显示充分的防眩性,也没有泛白的发生。其中,凹凸表面的空间频率0.01μm-1处的功率谱为2μm2以上的防眩性膜A~D显示出优异的防眩性。另外,防眩性膜A~E即使应用于凹凸表面-滤色器间距离L小于1mm的高精细液晶面板也有效地抑制了眩光。
另一方面,防眩性膜H(比较例1)和防眩性膜K(比较例4)在凹凸表面的空间频率0.01μm-1处的功率谱为2μm2以上,因此显示出优异的防眩性,但在空间频率0.033μm-1处的功率谱超过0.05μm2,因此观察到强烈眩光。防眩性膜I(比较例2)在凹凸表面的空间频率0.033μm-1处的功率谱为0.05μm2以下,因而显示出优异的眩光抑制效果,但在空间频率0.01μm-1处的功率谱小于1μm2,因此防眩性变得不充分。防眩性膜J(比较例3)在凹凸表面的空间频率0.01μm-1处的功率谱不是1μm2以上、空间频率0.033μm-1处的功率谱也不是0.05μm2以下,因此防眩性、眩光抑制都不充分。
实施例1和6使用相同的防眩性膜A,但凹凸表面-滤色器间距离L不同。防眩性膜A的空间频率0.033μm-1处的功率谱为0.05μm2以下,因此凹凸表面-滤色器间距离L分别为521μm和708μm的实施例1和实施例6显示出优异的眩光抑制效果。
【表1】
Claims (8)
1.一种防眩性膜,其具备透明支撑体、和在所述透明支撑体上层叠的具有凹凸表面的防眩层,
所述凹凸表面的标高的功率谱在空间频率0.01μm-1处为1μm2以上,在0.033μm-1处为0.05μm2以下。
2.如权利要求1所述的防眩性膜,其是用于具有滤色器的图像显示装置的防眩性膜,
在应用于所述图像显示装置时从所述凹凸表面到所述滤色器的距离小于1mm。
3.如权利要求2所述的防眩性膜,其中,所述距离小于0.75mm。
4.一种防眩性偏振板,其具备权利要求1~3中任一项所述的防眩性膜、和偏振膜,
在所述防眩性膜的所述透明支撑体侧配置有所述偏振膜。
5.一种图像显示装置,其具备权利要求1~3中任一项所述的防眩性膜、和图像显示元件,
在所述防眩性膜的所述透明支撑体侧配置有所述图像显示元件。
6.如权利要求5所述的图像显示装置,其中,所述凹凸表面与空气层相接触。
7.一种图像显示装置,其具备权利要求4所述的防眩性偏振板、和图像显示元件,
在所述防眩性偏振板的所述偏振膜侧配置有所述图像显示元件。
8.如权利要求7所述的图像显示装置,其中,所述凹凸表面与空气层相接触。
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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