JP2008040064A - 防眩性光拡散部材及び防眩性光拡散部材を有するディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材上に、バインダマトリックス及び粒子を含んでなる防眩性光拡散層を有する防眩性光拡散部材であって、該防眩性光拡散層JIS−B0601−1994で規定される2種の表面粗さ(Ra1、Ra2)が以下の範囲内であることを特徴とする防眩性光拡散部材とする。
Ra1:0.008〜0.015μmの範囲内
Ra2:0.2μm未満
(Ra1:カットオフ波長λc0.008mm、Ra2:カットオフ波長λc0.8mm)
【選択図】図1
Description
・視聴時に外光が写りこむ。
・ディスプレイからの表示光によりディスプレイ表面で面ぎら(シンチレーション)が発生する。
・ディスプレイから拡散されずに直接くる表示光の眩しさ、などにより視認性がよくない。
・輝度むらなどの欠陥によっても視認性が悪化する。
このような視認性の低下、悪化を解決するために、防眩性光拡散部材をディスプレイの前面に設けることが知られている。
・ディスプレイの表面に、エンボス加工を施した防眩性光拡散層を有する防眩性光拡散部材を設ける。
・ディスプレイの表面に、バインダマトリックスに粒子を混入することによって表面に凹凸が形成された防眩性光拡散層を有する防眩性光拡散部材を設ける。
このような防眩性光拡散部材においては、表面の凹凸による光の散乱現象(表面拡散)が利用される。
さらに、バインダマトリックスにバインダマトリックスと屈折率の異なる粒子を混入することによって、バインダマトリックスと粒子の屈折率差による光の内部散乱(内部拡散)を利用する防眩性光拡散部材も知られている。
・耐擦傷性
・コントラストの低下
・ギラツキ発生
外光の写りこみ、シンチレーションなどを防止することによって視認性を高める必要がある。そのため、以下の方法が考えられている。
・表面の凹凸形状を大きくすることによって、光の散乱性能を向上させる。
・添加する粒子の量を増やすことによって、光の散乱性能を向上させる。
しかし、上記方法では透過像鮮明度が低下してしまうという問題がある。
光の散乱性能等を低下させることなく、視認性を向上させる方法として、下記の技術が知られている。
・バインダマトリックス樹脂と球形粒子と不定形粒子を併用する技術(特許文献2)
・バインダマトリックス樹脂と複数の粒径の異なる粒子を用いる技術(特許文献3)
・表面凹凸を有し、凹部の断面積を規定した技術(特許文献4)
防眩性光拡散部材内部の散乱(内部拡散)は、防眩性光拡散部材を樹脂などのバインダマトリックス内部に該バインダマトリックスと屈折率が異なる粒子を分散させることによって生じる。十分な光拡散性能を発揮するためにある程度の表面凹凸を防眩性光拡散部材表面に形成する必要がある。しかし、下記の問題がある。
・コントラストの低下
・表面凹凸のレンズ効果に起因するギラツキの発生
・耐擦傷性の低下
内部の散乱と表面の散乱と併用すると、表面の散乱のみを用いる防眩性光拡散部材に比べ、表面凹凸が小さくて済む。よって、以下の利点がある。
・コントラストの向上
・表面凹凸のレンズ効果に起因するギラツキの低減
・耐擦傷性の向上
例えば、内部の散乱と表面の散乱を併用する技術として、以下の技術が知られている。
・内部ヘイズ(曇度)が1〜15%であり、表面ヘイズ(曇度)が1〜15%である技術(特許文献5、特許文献6)
・バインダー樹脂と粒径0.5〜5μmの粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差が0.02〜0.2である技術(特許文献7)
・バインダー樹脂と粒径1〜5μmの粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差を0.05〜0.15である技術。さらに、用いる溶媒、表面粗さなどを規定した技術(特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11、特許文献12)
・バインダー樹脂と複数の粒子を用い、樹脂と粒子の屈折率差が0.03〜0.2である技術(特許文献13、特許文献14)
また、防眩性光拡散部材は主にディスプレイの前面に設けるため、耐擦傷性が要求される。耐擦傷性を向上させるためには、防眩性光拡散部材の硬度を向上する必要がある。そこで、ディスプレイの表示画質を低下させずに高硬度を有する防眩性光拡散部材を作成するために、電離放射線硬化樹脂バインダーとシリカ粒子、シリコーン粒子を用いる技術が知られている。(特許文献21)
防眩性光拡散部材に求められる性能は、ディスプレイの前面に用いる場合、ディスプレイによって異なる。例えば、ディスプレイの解像度や使用目的などにより最適な防眩性光拡散部材は異なる。目的により多様な防眩性光拡散部材が求められる。
また、高硬度を有する防眩性光拡散部材とすることを目的とする。
該防眩性光拡散層のJIS−B0601−1994で規定される2種の表面粗さ(Ra1、Ra2)が以下の範囲内であることを特徴とする防眩性光拡散部材である。
Ra1:0.008〜0.015μmの範囲内
Ra2:0.2μm未満
(Ra1:カットオフ波長λc0.008mm、Ra2:カットオフ波長λc0.8mm)
防眩性光拡散層の表面の粗さがこの範囲であることにより、十分な外光の写り込み防止性、透過鮮明度を有し、コントラスト、耐擦傷性の低下の少ないものとすることができる。
粒子を複数種類用いることにより、表面形状のコントロールが容易になるとともに、内部拡散、表面拡散のコントロールも容易となる。
これにより、高硬度の防眩性光拡散部材とすることができる。
この範囲であれば、十分な外光の写り込み防止性、コントラスト、耐擦傷性を有し、正面輝度の低下のないものとすることができる。
そして該防眩性光拡散層のJIS−B0601−1994(JIS:Japanese Industrial Standard)で規定される2種の表面粗さ(Ra1、Ra2)が以下の範囲内である。
Ra1:0.008〜0.015μmの範囲内
Ra2:0.2μm未満
Ra1はカットオフ波長λcが0.008mmである粗さ曲線から得られた算術平均粗さである。Ra2はカットオフ波長λcが0.8mmである粗さ曲線から得られた算術平均粗さである。
また、Ra2が0.2μm以上であると、透過鮮明度や耐擦傷性が低下する。
防眩性光拡散層表面の凹凸形状を粗くすると、外光の写り込み防止性は向上する。しかし、画像の鮮明性、耐擦傷性は低下する。また粒子の脱落が発生する。十点平均粗さRzや平均凹凸間隔Smが上記範囲内であれば、防眩性光拡散層は、外光の写り込み防止性、画像の鮮明性、耐擦傷性を両立する。また、粒子の脱落が少ない。
なお、十点平均粗さRz、平均凹凸間隔SmはJIS−B0601−1994(JIS:Japanese Industrial Standard)の規定に従い測定することができる。
また、偏光板を基材としても良い。用いられる偏光板は特に限定されない。例えば、一対のトリアセチルセルロース(TAC)フィルム間に、偏光層としてヨウ素を加えた延伸ポリビニルアルコール(PVA)である偏光層を有する偏光板を用いることができる。TACフィルムとヨウ素を加えた延伸PVAからなる偏光板は偏光度が高いので、液晶ディスプレイなどに好適に用いることができる。この場合、一方のトリアセチルセルロース(TAC)上に防眩性光拡散層を設けることができる。
・バインダマトリックスを用いて膜を作成したときに、膜が適度の透明性、機械強度を有する。
・添加する粒子がバインダマトリックスに分散する。
例えば、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスなどを用いることができる。
光重合開始剤(ラジカル重合開始剤)としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等が用いられる。光増感剤の使用量は、樹脂に対して0.5〜20wt%である。好ましくは1〜5wt%である。
特に、基材と防眩性光拡散層だけからなる防眩性光拡散材の場合、バインダマトリックスの屈折率と基材との屈折率の差が0.01〜0.08であることが好ましい。防眩性光拡散層上に反射防止層を設ける場合は、バインダマトリックスの屈折率と基材の屈折率との差が0.03〜0.12であることが好ましい。
基材として用いることができるトリアセチルセルロース(TAC)フィルムの屈折率は、約1.49である。ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムの屈折率は約1.68である。よって、屈折率が1.5〜1.6あたりの材料が多い。よって、バインダマトリックスの屈折率はおよそ1.46〜1.65であることが好ましい。
また、バインダマトリックスの屈折率は、測定用として後述の粒子を含まないバインダマトリックスの膜を用意し測定した値である。
用いられる粒子としては、前述の表面粗さの範囲に入る粒子を使用できる。
例えば、平均粒径が0.5〜10μm程度である有機粒子および無機粒子を用いることができる。このような有機粒子としては、アクリル粒子、アクリル−スチレン粒子、メラミン粒子、ポリカーボネート粒子などが例示される。また、無機粒子としては、シリカ粒子、タルク粒子、アルミノケイ酸塩粒子、カオリンクレー粒子、MgAlハイドロタルサイト粒子、長石、ベントナイト、ゼオライト等などが例示される。
また、粒径の標準偏差が平均粒径の40%以下である粒子を用いることが好ましい。
標準偏差は前述の粒径分布測定装置を用いて、体積頻度で求めた粒度分布から計算できる。
・外光の写り込みを防止する。
・面ぎら(シンチレーション)を低下させる。
この場合、表面拡散と内部拡散を所望の範囲に設定する必要がある。かつ、表面粗さを前述の範囲に設定する必要がある。しかし、これらの値の制御が困難である。
そのため、粒子を2種類以上用いることが好ましい。
なお、粒径とは、粒子の平均粒径を意味する。光散乱法により計測した値、またはコールターカウンター法により測定した値を粒径として用いることができる。光散乱法を以下に説明する。粒子を含むサンプル溶液を用意する。光散乱式粒径分布測定装置でこのサンプル溶液を測定する。粒子を含むサンプル溶液は、凝集が起きないように作成する。そのために、適宜、粒子の種類等に応じて希釈剤によりサンプル溶液を希釈する。
また、粒径の標準偏差が平均粒径の40%以下である粒子を用いることが好ましい。
標準偏差は前述の粒径分布測定装置を用いて、体積頻度で求めた粒度分布から計算できる。
このような粒子としては前述の粒子が使用できる。特にシリカ凝集体が好ましい。沈降法やゲル法などの湿式プロセスで合成したシリカ凝集体が市販品として入手可能である。
なお、粒径とは、粒子の平均粒径を意味する。光散乱法により計測した値、またはコールターカウンター法により測定した値を粒径として用いることができる。光散乱法を以下に説明する。粒子を含むサンプル溶液を用意する。光散乱式粒径分布測定装置でこのサンプル溶液を測定する。粒子を含むサンプル溶液は、凝集が起きないように作成する。そのために、適宜、粒子の種類等に応じて希釈剤によりサンプル溶液を希釈する。
なお、球状粒子は、完全な球状粒子や楕円球体などを含む。また、球面で連続して形成されている粒子も含む。
具体的には粒径の標準偏差が平均粒径の15%以下である粒子を用いることが好ましい。
標準偏差は前述の粒径分布測定装置を用いて、体積頻度で求めた粒度分布から計算できる。
表面ヘイズ値、内部ヘイズ値が上記の値となるように、表面散乱、内部散乱を制御する。すると、高精細ディスプレイや、室内、自動車内で用いるディスプレイ等、に本発明の防眩性光拡散層を使用できる。また、本発明の防眩性光拡散層をさまざまな用途に使用できる。
機能性添加剤としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤などを使用できる。
溶剤は、前記バインダマトリックスの原料と前記粒子A、粒子Bを分散できなくてはならない。また、溶剤は、塗工適性を備えている必要がある。例えば、トルエン、シクロヘキサノン、エチルセロソルブ、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、イソプロパノールなどを使用できる。
また溶剤の量はとくに限定されない。
紫外線硬化の場合は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク等の光源が利用できる。
また、電子線硬化の場合はコックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される電子線が利用できる。電子線は、50〜1000KeVのエネルギーを有するのが好ましい。100〜300KeVのエネルギーを有する電子線がより好ましい。
乾燥手段としては加熱、送風、熱風などが例示される。
なお、硬化工程の前後に乾燥工程を設けてもよい。また、硬化と乾燥を同時に行ってもよい。
乾燥手段としては加熱、送風、熱風などが例示される。
まず、第1の偏光層支持体上に、上記の方法と同様の方法で防眩性光拡散層を設ける。
次に、第1の偏光層支持体の防眩性光拡散層を設けた側とは反対の側に、偏光層を設ける。偏光板がTACフィルムとヨウ素を加えた延伸PVAからなる場合、偏光層支持体上に、ヨウ素を加えたPVAを延伸しながら張り合わせることによって、偏光層を設ける。
次に偏光層上に第2の偏光層支持体を設ける。
また、他の防眩性光拡散部材の作成方法を下記する。
最初に、一対の偏光層の支持体間に偏光層を有する偏光板を作成する。その後、一方の偏光層の支持体上に防眩性光拡散層を設ける。
実施例、比較例で用いたバインダマトリックスの屈折率の測定方法を下記する。上記の塗液と同様の塗液を用意した。但し、塗液に粒子は含まれていない。上記の方法と同様の方法によって塗液を塗工、乾燥、硬化させた。こうして得られた層の屈折率を測定した。デジタル屈折計RX2000(株アタゴ製)を用い、光屈折臨界角検出方式により屈折率を測定した。
また、粒子の屈折率の測定は、ベッケ線検出法(液浸法)で測定した。
また、シリカ粒子の一次粒径はTEMで測定した。シリカ粒子の平均粒子径はコールターカウンター法で測定した。その他の粒子の平均粒径の測定は、光散乱式粒径分布測定装置(SALD−7000 島津製作所製)を用いて測定した。
基材としてトリアセチルセルロースフィルム(富士写真フィルム(株)製 TD−80U、屈折率1.49膜厚80μm)を用いた。この基材上に表1に示す組成の防眩性光散乱性塗液をスロットダイコータで塗工した。その後、塗液に含まれる溶剤を蒸発させた。その後、高圧水銀灯を用いて酸素濃度が0.03%以下の雰囲気下で400mJの紫外線照射により防眩性光散乱層を硬化させた。乾燥した防眩性光散乱層の厚さは5.0μmであった。こうして、サンプルを作成した。
表1に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用いた。防眩性光散乱性塗液の種類以外は実施例1と同様に防眩性光散乱層を作成した。
バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例1と同様に測定した。
表1に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用いた。防眩性光散乱性塗液の種類以外は実施例1と同様に防眩性光散乱層を作成した。
バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例1と同様に測定した。
表1に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用いた。防眩性光散乱性塗液の種類以外は実施例1と同様に防眩性光散乱層を作成した。
バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例1と同様に測定した。
表1に示した組成の防眩性光散乱性塗液を用いた。防眩性光散乱性塗液の種類以外は実施例1と同様に防眩性光散乱層を作成した。
バインダマトリックスの屈折率、粒子の屈折率、粒子の平均粒径は実施例1と同様に測定した。
実施例および比較例において得られたサンプルの表面粗さ、内部ヘイズ、表面ヘイズ、鉛筆硬度を測定した。結果を、表2に示した。また、外光の写り込み性、コントラスト、透過像鮮明度の評価を表2に示した。
高精度微細形状測定器(サーフコーダーET4000A、小坂研究所)を用い、JIS−B0601−1994に基づきRa(λc0.008mm)およびRa(λc0.8mm)を測定した(評価長さ=0.8mm、走査速度=0.005mm/sec)。
各サンプルを黒色のプラスチック板に貼りつけた状態で蛍光灯の映り込みを目視で評価した。判定基準を以下に示す。
○:映り込みが目立たない。
×:映り込みが顕著に認められる。
写像性測定器(ICM−1DP、スガ試験機)を用い、JIS K7105に準じ各試料の透過鮮明度を測定した。測定値は4種類の光学櫛(0.125mm、0.5mm、1.0mm、2.0mm)の測定値を合計したものとした。透過鮮明度の判定基準を以下に示す。
○:150以上
×:150未満
ヘイズメータ(NDH2000、日本電色)を用いJIS K7105に準じてヘイズを測定した。防眩性光散乱層の表面に透明粘着剤を塗布することによって防眩性光散乱層を平坦化した。表面拡散の寄与を除去したこの試料のヘイズを内部ヘイズとした。表面ヘイズは総ヘイズから内部ヘイズを引いた値とした。
JIS K5400に準じて鉛筆硬度を測定した。
2・・・防眩性光拡散層
3・・・バインダマトリックス
4・・・粒子A
5・・・粒子B
Claims (15)
- 透明基材上に、バインダマトリックス及び粒子を含んでなる防眩性光拡散層を有する防眩性光拡散部材であって、
該防眩性光拡散層のJIS−B0601−1994で規定される2種の表面粗さ(Ra1、Ra2)が以下の範囲内であることを特徴とする防眩性光拡散部材。
Ra1:0.008〜0.015μmの範囲内
Ra2:0.2μm未満
(Ra1:カットオフ波長λc0.008mm、Ra2:カットオフ波長λc0.8mm) - 前記粒子が複数の種類であることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記防眩性光拡散層の膜厚が5〜20μmであることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記防眩性光拡散層の表面ヘイズが1〜15%であり、かつ内部ヘイズが15〜50%であることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記基材がトリアセチルセルロースフィルムであることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記基材が偏光板であることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記防眩性光拡散層表面における十点平均粗さRzは0.5〜1.5μmの範囲内、平均凹凸間隔Smは0.1〜0.3μmの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Aの平均粒径が0.5〜10μmであり、かつ粒径の標準偏差が平均粒径の40%以下であることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Aの防眩性光拡散層に対する含有量は5〜30wtであることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Aが、一次粒径が0.003〜0.1μmであり、二次粒径が0.5〜2.0μmである不定形粒子からなることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Bの平均粒径は2〜10μmであり、かつ粒径の標準偏差が平均粒径の15%以下であることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Bの防眩性光拡散層に対する含有量は2〜15wt%であることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記複数の種類の粒子が粒子Aと粒子Bを含み、
該粒子Aの屈折率と該バインダマトリックスの屈折率との差が0.07未満であり、
該粒子Bの屈折率と該バインダマトリックスの屈折率との差が0.02〜0.15の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の防眩性光拡散部材。 - 前記基材が偏光板であることを特徴とする請求項1に記載の防眩性光拡散部材。
- 請求項1に記載の防眩性光拡散部材を最表面に有することを特徴とするディスプレイ。
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