JP6585342B2 - 防眩性フィルム、防眩性偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
[1] 透明支持体と、前記透明支持体上に積層される凹凸表面を有する防眩層とを備え、
前記凹凸表面の標高のパワースペクトルが、空間周波数0.01μm−1において1μm2以上であり、0.033μm−1において0.05μm2以下である、防眩性フィルム。
前記画像表示装置に適用したときの前記凹凸表面から前記カラーフィルターまでの距離が1mm未満である、[1]に記載の防眩性フィルム。
[4] [1]〜[3]のいずれかに記載の防眩性フィルムと、偏光フィルムと、を備え、
前記防眩性フィルムの前記透明支持体側に前記偏光フィルムが配置されている、防眩性偏光板。
前記防眩性フィルムの前記透明支持体側又は前記防眩性偏光板の前記偏光フィルム側に前記画像表示素子が配置されている、画像表示装置。
(1)防眩層、及びその凹凸表面の標高のパワースペクトル
防眩性フィルム1は、透明支持体102上に積層される防眩層101を備えており、防眩層101は、微細な凹凸表面2を有している。まず、防眩層101が有する凹凸表面2の標高のパワースペクトルについて説明する。
防眩層101は、所定のパターンに基づいた表面形状(微細凹凸)を金型基材の表面に形成する工程を含む方法によって凹凸表面形成用金型を製造し、この金型の凹凸表面の形状を透明支持体102上に形成された樹脂層(光硬化性樹脂層等)の表面に転写する方法(エンボス法)により作製することができる。「パターン」とは、典型的には、防眩層101の凹凸表面2を形成するために用いられる、計算機によって作成することができる画像データを意味するが、当該画像データへ一義的に変換可能なデータ(行列データ等)も含み得る。画像データへ一義的に変換可能なデータとしては、各画素の座標及び階調のみが保存されたデータ等が挙げられる。
防眩性フィルム1を構成する透明支持体102は、実質的に光学的に透明なフィルムであればよく、例えばトリアセチルセルロースフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン系化合物をモノマーとする非晶性環状ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂の溶剤キャストフィルムや押出フィルム等の樹脂フィルムが挙げられる。
防眩性フィルム1は、ヘイズが0.3〜5%であることが好ましく、0.3〜3%であることがより好ましく、0.3〜1%であることがさらに好ましい。ヘイズがこの範囲を超えるとコントラストの低下を招く。また、ヘイズがこの範囲を下回ると十分な防眩性が得られない可能性がある。ヘイズは、JIS K 7136に準拠して測定される。
次に、防眩層101の表面に微細な凹凸表面2を形成するために用いられる金型を製造する方法について説明する。凹凸表面形成用金型の製造方法は、上述したパターンを用いることにより、所定の凹凸表面2が得られる方法であれば特に制限されないが、凹凸表面2を精度良く、かつ、再現性良く製造するために、〔1〕第1めっき工程と、〔2〕研磨工程と、〔3〕感光性樹脂膜形成工程と、〔4〕露光工程と、〔5〕現像工程と、〔6〕第1エッチング工程と、〔7〕感光性樹脂膜剥離工程と、〔8〕第2エッチング工程と、〔9〕第2めっき工程とを基本的に含むものであることが好ましい。
凹凸表面形成用金型の製造方法ではまず、金型に用いる基材の表面に、銅めっきを施す。このように、金型用基材の表面に銅めっきを施すことにより、後の第2めっき工程におけるクロムめっきの密着性や光沢性を向上させることができる。これは、銅めっきは、被覆性が高く、また平滑化作用が強いことから、金型用基材の微小な凹凸や鬆等を埋めて平坦で光沢のある表面を形成するためである。これらの銅めっきの特性によって、後述する第2めっき工程においてクロムめっきを施したとしても、基材に存在していた微小な凹凸や鬆に起因すると思われるクロムめっき表面の荒れが解消され、また、銅めっきの被覆性の高さから、細かいクラックの発生が低減される。
続く研磨工程では、上述した第1めっき工程にて銅めっきが施された基材表面を研磨する。当該工程において基材表面を鏡面に近い状態に研磨することが好ましい。これは、基材となる金属板や金属ロールは、所望の精度にするために、切削や研削等の機械加工が施されていることが多く、それにより基材表面に加工目が残っており、銅めっきが施された状態でも、それらの加工目が残ることがあるし、また、めっきした状態で、表面が完全に平滑になるとは限らないためである。すなわち、このような深い加工目等が残った表面に後述する工程を施したとしても、各工程を施した後に形成される凹凸よりも加工目等の凹凸の方が深いことがあり、加工目等の影響が残る可能性があり、そのような金型を用いて防眩性フィルムを製造した場合には、光学特性に予期できない影響を及ぼすことがある。図6(a)には、平板状の金型用基材7に対して、第1めっき工程において銅めっきがその表面に施され(当該工程で形成した銅めっきの層については図示せず)、さらに研磨工程によって鏡面研磨された表面8を有するようにされた状態を模式的に示している。
続く感光性樹脂膜形成工程では、上述した研磨工程によって鏡面研磨を施した金型用基材7の表面8に、感光性樹脂を溶媒に溶解した溶液として塗布し、加熱・乾燥することにより、感光性樹脂膜を形成する。図6(b)には、金型用基材7の表面8に感光性樹脂膜9が形成された状態を模式的に示している。
続く露光工程では、上記した一次元パワースペクトルを空間周波数に対する強度として表したときのグラフが、空間周波数0.006μm−1以上0.012μm−1以下と0.07μm−1以上0.15μm−1以下にそれぞれ第1の極大値と第2の極大値を有し、空間周波数0.012μm−1以上0.025μm−1以下に極小値を有するパターンを、上述した感光性樹脂膜形成工程で形成された感光性樹脂膜9上に露光する。露光工程に用いる光源は、塗布された感光性樹脂の感光波長や感度等に合わせて適宜選択すればよく、例えば、高圧水銀灯のg線(波長:436nm)、高圧水銀灯のh線(波長:405nm)、高圧水銀灯のi線(波長:365nm)、半導体レーザ(波長:830nm、532nm、488nm、405nm等)、YAGレーザ(波長:1064nm)、KrFエキシマーレーザ(波長:248nm)、ArFエキシマーレーザ(波長:193nm)、F2エキシマーレーザ(波長:157nm)等を用いることができる。
続く現像工程においては、感光性樹脂膜9にネガ型の感光性樹脂を用いた場合には、露光されていない領域11は現像液によって溶解され、露光された領域10のみ金型用基材上に残存し、続く第1エッチング工程においてマスクとして作用する。一方、感光性樹脂膜9にポジ型の感光性樹脂を用いた場合には、露光された領域10のみ現像液によって溶解され、露光されていない領域11が金型用基材上に残存して、続く第1エッチング工程におけるマスクとして作用する。
続く第1エッチング工程では、上述した現像工程後に金型用基材表面上に残存した感光性樹脂膜をマスクとして用いて、主にマスクの無い箇所の金型用基材のめっきが施された表面をエッチングする。
続く感光性樹脂膜剥離工程では、第1エッチング工程でマスクとして使用した残存する感光性樹脂膜を溶解し除去する。本工程では剥離液を用いて感光性樹脂膜を溶解する。剥離液としては、上述した現像液と同様のものを用いることができる。剥離液のpH、温度、濃度又は浸漬時間等を変化させることによって、ネガ型の感光性樹脂膜を用いた場合には露光部の、ポジ型の感光性樹脂膜を用いた場合には非露光部の感光性樹脂膜を溶解して除去する。具体的な剥離方法は特に制限されず、浸漬剥離、スプレー剥離、ブラシ剥離、超音波剥離等の方法を用いることができる。
第2エッチング工程では、感光性樹脂膜をマスクとして用いた第1エッチング工程によって形成された第1の表面凹凸形状15を、エッチング処理によって鈍らせる。この第2エッチング処理によって、第1エッチング処理によって形成された第1の表面凹凸形状15における表面傾斜が急峻な部分がなくなり、得られた金型を用いて作製された防眩性フィルムの光学特性が好ましい方向へと変化する。図7(c)には、第2エッチング処理によって、金型用基材7の第1の表面凹凸形状15が鈍化し、表面傾斜が急峻な部分が鈍らされ、緩やかな表面傾斜を有する第2の表面凹凸形状16が形成された状態が示されている。
続いて、クロムめっきを施すことによって、第2の表面凹凸形状16を鈍らせるとともに、金型表面を保護する。図7(d)には、上述したように第2エッチング工程のエッチング処理によって形成された第2の表面凹凸形状16にクロムめっき層17を形成し、クロムめっき層の表面18を鈍らせた状態が示されている。
図1を参照して、本発明に係る防眩性偏光板は、防眩性フィルム1と偏光フィルム104とを含む。偏光フィルム104は、防眩性フィルム1の透明支持体102側に配置される。図1に示される例において偏光フィルム104は、第1の接着剤層103aを介して、透明支持体102における防眩層101とは反対側の面に積層されている。本発明に係る防眩性偏光板は、図1に示される例のように、偏光フィルム104における防眩性フィルム1とは反対側の面に、第2の接着剤層103bを介して積層される透明樹脂層105をさらに備えることができる。
偏光フィルム104としては、一軸延伸されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムに二色性色素が吸着配向されたフィルムが好ましく用いられる。偏光フィルム104を構成するポリビニルアルコール系樹脂は、ポリ酢酸ビニル系樹脂をケン化することにより得られる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルのほか、酢酸ビニル及びこれと共重合可能な他の単量体の共重合体等が例示される。酢酸ビニルに共重合される他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類等が挙げられる。ポリビニルアルコール系樹脂のケン化度は、通常85〜100モル%、好ましくは98〜100モル%の範囲である。このポリビニルアルコール系樹脂は、さらに変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマールやポリビニルアセタール等も使用し得る。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は、通常1000〜10000、好ましくは1500〜10000の範囲である。
透明樹脂層105は、偏光フィルム104の表面を保護する保護フィルムであることができる。保護フィルムは、光学補償フィルムであってもよい。保護フィルムの具体例としては、トリアセチルセルロースフィルム、非晶性ポリオレフィン系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、アクリル系樹脂フィルム、ポリカーボネート系樹脂フィルム、ポリサルホン系樹脂フィルム、脂環式ポリイミド系樹脂フィルム等が挙げられる。これらの中では、トリアセチルセルロース又は非晶性ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムが好ましく用いられる。
防眩性フィルム1は、第1の接着剤層103aを介して偏光フィルム104の一方の面に積層することができる。また透明樹脂層105を積層する場合、透明樹脂層105は第2の接着剤層103bを介して偏光フィルム104の他方の面に積層することができる。
本発明に係る防眩性偏光板は、これを画像表示素子に貼合するための粘着剤層を有していてもよい。粘着剤層を構成する粘着剤としては、アクリル系重合体、シリコーン系重合体、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテル等をベースポリマーとする粘着剤組成物を用いることができる。中でもアクリル系粘着剤のように、光学的な透明性に優れ、適度な濡れ性や凝集力を保持し、基材との接着性にも優れ、さらには耐候性や耐熱性等を有し、加熱や加湿の条件下で浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものを選択して用いることが好ましい。アクリル系粘着剤のベースポリマーとしては、メチル基、エチル基、ブチル基等の炭素数が20以下のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸のアルキルエステルと、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル等の官能基含有アクリル系モノマーとのアクリル系共重合体であって、ガラス転移温度が25℃以下(好ましくは0℃以下)、重量平均分子量が10万以上のアクリル系共重合体が好ましく用いられる。
本発明はさらに、上述した本発明に係る防眩性フィルム1又は防眩性偏光板と、画像表示素子とを備える画像表示装置を提供する。画像表示装置は、カラーフィルターを有する画像表示素子を備えるものである限り特に制限されないが、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL)表示装置、プラズマディスプレイパネル等を挙げることができる。画像表示装置が液晶表示装置である場合、画像表示素子は、上下基板間に液晶が封入され、電圧印加により液晶の配向状態を変化させて画像の表示を行う液晶セルである。
(表面の標高の測定)
三次元顕微鏡PLμ2300(Sensofar社製)を用いて、防眩性フィルムの表面の標高を測定した。サンプルの反りを防止するため、光学的に透明な粘着剤を用いて凹凸表面が外側になるようにガラス基板に貼合してから、測定に供した。測定の際、対物レンズの倍率は10倍とした。水平分解能Δx及びΔyはともに1.66μmであり、測定面積は1270μm×950μmであった。
上で得られた測定データの中央部から512個×512個(測定面積で850μm×850μm)のデータをサンプリングし、防眩性フィルムの凹凸表面の標高を二次元関数h(x,y)として求めた。二次元関数h(x,y)を離散フーリエ変換して二次元関数H(fx,fy)を求めた。二次元関数H(fx,fy)を二乗して二次元パワースペクトルの二次元関数H2(fx,fy)を計算し、原点からの距離fの関数である一次元パワースペクトルの一次元関数H2(f)を計算した。各サンプルにつき5箇所の表面の標高を測定し、それらのデータから計算される一次元パワースペクトルの一次元関数H2(f)の平均値を各サンプルの一次元パワースペクトルの一次元関数H2(f)とした。また、上記5箇所の表面の標高から求めた一次元パワースペクトルの一次元関数H2(f)の常用対数の平均をとってlogH2(f)を算出し、上記式(6)に基づいて空間周波数f=0.01μm−1及び0.02μm−1における二次導関数d2logH2(f)/df2を求めた。
防眩性フィルムのヘイズは、防眩性フィルムを光学的に透明な粘着剤を用いて防眩層形成面とは反対側の面でガラス基板に貼合し、該ガラス基板に貼合された防眩性フィルムについて、ガラス基板側から光を入射させ、JIS K 7136に準拠した(株)村上色彩技術研究所製のヘイズメーター「HM−150」型を用いて測定した。
防眩性偏光板を前面(視認側)に貼着して作製した液晶表示装置を明室内にて黒表示状態として、映り込み状態、白ちゃけを目視観察した。次に、明室内で白表示状態とし、ギラツキに関しても目視観察した。映り込み状態、白ちゃけ、ギラツキに関しての評価基準は以下のとおりである。
1:映り込みが観察されない。
2:映り込みが少し観察される。
3:映り込みが明瞭に観察される。
1:白ちゃけが観察されない。
2:白ちゃけが少し観察される。
3:白ちゃけが明瞭に観察される。
1:ギラツキが認められない。
2:ごくわずかにギラツキが観察される。
3:ひどくギラツキが観察される。
(A)偏光フィルムの作製
厚み75μm、重合度2400、ケン化度99.9%以上のポリビニルアルコールフィルムを、乾式で延伸倍率5倍に一軸延伸し、緊張状態を保ったまま、水100重量部あたりヨウ素を0.05重量部及びヨウ化カリウムを5重量部それぞれ含有する水溶液に、温度28℃で60秒間浸漬した。次いで、緊張状態に保ったまま、水100重量部あたりホウ酸を7.5重量部及びヨウ化カリウムを6重量部それぞれ含有するホウ酸水溶液に、温度73℃で300秒間浸漬した。その後、15℃の純水で10秒間洗浄した。水洗したフィルムを緊張状態に保ったまま、70℃で300秒間乾燥し、偏光フィルムを得た。
直径200mmのアルミロール(JISによるA5056)の表面に銅バラードめっきが施されたものを用意した。銅バラードめっきは、銅めっき層/薄い銀めっき層/表面銅めっき層からなるものであり、めっき層全体の厚みは、約200μmとなるように設定した。その銅めっき表面を鏡面研磨し、研磨された銅めっき表面に感光性樹脂を塗布、乾燥して感光性樹脂膜を形成した。ついで、図8に示すパターン〔露光パターンA〕(ランダムな明度分布を有するパターンから、特定の空間周波数範囲の成分を除去するバンドパスフィルターを通過させて作成した)を繰り返し並べたパターンを感光性樹脂膜上にレーザ光によって露光し、現像した。レーザ光による露光、及び現像はLaser Stream FX((株)シンク・ラボラトリー製)を用いて行った。感光性樹脂膜にはポジ型の感光性樹脂を使用した。
以下の各成分が酢酸エチルに固形分濃度60重量%で溶解されており、硬化後に1.53の屈折率を示す紫外線硬化性樹脂組成物Aを入手した。
多官能ウレタン化アクリレート(ヘキサメチレンジイソシアネートとペンタエリスリトールトリアクリレートの反応生成物) 40重量部
ジフェニル(2,4,6−トリメトキシベンゾイル)ホスフィンオキシド 5重量部。
水100重量部に対して、(株)クラレから販売されているカルボキシル基変性ポリビニルアルコール「クラレポバール KL318」(変性度2モル%)1.8重量部を溶解し、さらにそこに、水溶性ポリアミドエポキシ樹脂である田岡化学工業(株)から販売されている「スミレーズレジン 650」(固形分30重量%の水溶液)を1.5重量部加えて溶解し、ポリビニルアルコール系接着剤を作製した。
IPSモードの液晶セルが搭載された市販のノートパソコン(ZENBOOK UX21A、ASUS製、11.6型、FHD)の液晶セルの前面(視認側)から偏光板を剥離し、液晶セルの前面に上記防眩性偏光板Aを、その吸収軸が元々液晶セルに貼合されていた偏光板の吸収軸方向と一致するように貼り合わせて、液晶パネルを作製した。次に、この液晶パネルを元の位置に戻し、液晶表示装置Aを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは521μmであった。
金型作製時の第1のエッチング量を5μm、第2のエッチング量を13μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Bを作製した。また、金型Bを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムB、防眩性偏光板B及び液晶表示装置Bを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは523μmであった。
金型作製時に図9に示すパターン〔露光パターンC〕を用い、第1のエッチング量を4.5μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Cを作製した。金型Cを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムC、防眩性偏光板C及び液晶表示装置Cを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは520μmであった。
金型作製時に図10に示すパターン〔露光パターンD〕を用い、第1のエッチング量を4.5μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Dを作製した。金型Dを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムD、防眩性偏光板D及び液晶表示装置Dを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは521μmであった。
金型作製時の第1のエッチング量を4μm、第2のエッチング量を12μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Eを作製した。また、金型Eを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムE、防眩性偏光板E及び液晶表示装置Eを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは520μmであった。
上記ノートパソコン(ZENBOOK UX21A、ASUS製)の液晶セルの前面から偏光板を剥離し、凹凸表面−カラーフィルター間距離Lを増すため、液晶セルの前面に上記アクリル系粘着剤層と上記透明保護フィルム(コニカミノルタオプト(株)製のKC4UE)を交互に6重に積層し、その上から上記防眩性偏光板Aを、その吸収軸が元々液晶セルに貼合されていた偏光板の吸収軸方向と一致するように貼り合わせて、液晶パネルを作製した。次に、この液晶パネルを元の位置に戻し、液晶表示装置Gを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは708μmであった。
金型作製時に図11に示すパターン〔露光パターンH〕を用い、第2のエッチング量を12μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Hを作製した。金型Hを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムH、防眩性偏光板H及び液晶表示装置Hを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは521μmであった。
金型作製時に図12に示すパターン〔露光パターンI〕を用い、第2のエッチング量を12μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Iを作製した。金型Iを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムI、防眩性偏光板I及び液晶表示装置Iを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは522μmであった。
金型作製時に図13に示すパターン〔露光パターンJ〕を用い、第2のエッチング量を12μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Jを作製した。金型Jを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムJ、防眩性偏光板J及び液晶表示装置Jを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは520μmであった。
金型作製時に図14に示すパターン〔露光パターンK〕を用い、第1のエッチング量を3μmとし、第2のエッチング量を10μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして金型Kを作製した。金型Kを用いたこと以外は、実施例1と同様にして防眩性フィルムK、防眩性偏光板K及び液晶表示装置Kを作製した。凹凸表面−カラーフィルター間距離Lは524μmであった。
Claims (6)
- 透明支持体と、前記透明支持体上に積層される凹凸表面を有する防眩層とを備え、
前記凹凸表面の標高のパワースペクトルが、空間周波数0.01μm−1において2μm2以上であり、0.033μm−1において0.04μm2以下である、防眩性フィルム。 - 請求項1に記載の防眩性フィルムと、偏光フィルムと、を備え、
前記防眩性フィルムの前記透明支持体側に前記偏光フィルムが配置されている、防眩性偏光板。 - 請求項1に記載の防眩性フィルム又は請求項2に記載の防眩性偏光板と、画像表示素子と、を備え、
前記防眩性フィルムの前記透明支持体側又は前記防眩性偏光板の前記偏光フィルム側に前記画像表示素子が配置されている、画像表示装置。 - 前記凹凸表面が空気層と接している、請求項3に記載の画像表示装置。
- カラーフィルターを有し、前記凹凸表面から前記カラーフィルターまでの距離が1mm未満である、請求項3又は4に記載の画像表示装置。
- 前記距離が0.75mm未満である、請求項5に記載の画像表示装置。
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