CN102401915A - 防眩薄膜及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防眩薄膜及液晶显示装置,其中,该防眩薄膜包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,其特征在于,内部雾度是1%以下,表面雾度是0.4%以上且10%以下;并且,关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算;在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上且0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。

Description

防眩薄膜及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及防眩性优异的防眩(抗眩光)薄膜(anti-glare film)及具有该防眩薄膜的液晶显示装置。
背景技术
[防眩薄膜]
就液晶显示器及等离子显示面板、布劳恩管(阴极射线显像管:CRT)显示器、有机电致发光(EL)显示器等图像显示装置而言,当在其显示面上映入外光时,目视识别性会显著受损。为了防止这种外光的映入,在重视画质的电视机及个人计算机、在外光强的屋外所使用的摄像机及数码相机、利用反射光进行显示的手机等中,一直以来,都在图像显示装置的表面上为防止外光映入而使用防眩薄膜。
作为这种防眩薄膜,例如,特开2006-53371号公报中记载有按以下方式制作成的防眩薄膜,即,通过对基材进行研磨且实施了喷砂加工以后,实施无电解镀镍,制造在表面具有微细凹凸的辊,边将该辊的凹凸面按压于形成在TAC薄膜上的光固化性树脂层,边进行固化。
[液晶显示装置]
液晶显示装置从轻量、薄型、低电力消耗等特征出发,其在电视机、个人计算机、便携终端等上的利用正在进展。在电视机等以显示映像的目的所使用的液晶显示装置中,目视识别性特别是从正面观察时的对比度比和从斜向观察时的对比度比即视场角特性受到重视。
另外,液晶显示装置当在其显示面上映入外光时目视识别性会显著受损。为了防止这种外光的映入,在重视画质的电视机及个人计算机、在外光强的屋外使用的摄像机及数码相机、利用反射光进行显示的手机等中,一直以来,都在图像显示装置的表面上为了防止外光映入而使用防眩薄膜。
在防眩薄膜上,除要求防眩性以外,还要求以下特性:在配置于图像显示装置的表面时显示良好的对比度;在配置于液晶显示装置的表面时抑制所谓的“褪色”的发生;及在配置于液晶显示装置的表面时抑制所谓的“闪眩(glittering)”现象的发生,在此,所述“褪色”,因散射光而显示面整体发白,显示变成不鲜明的色;所述“闪眩(glittering)”,液晶显示装置的像素和防眩薄膜的表面凹凸形状发生干涉,其结果发生辉度分布而难以观看。
[第一本发明的课题]
在防眩薄膜上,除要求防眩性以外,还要求在配置于图像显示装置的表面时示出良好的对比度、在配置于液晶显示装置的表面时抑制所谓的“褪色(Whitening)”的发生及在配置于液晶显示装置的表面时抑制所谓的“闪眩(glittering)”现象的发生,所述“褪色(Whitening)”是指因散射光而使显示面整体发白、显示变成不鲜明的色;所述“闪眩(glittering)”是指液晶显示装置的像素和防眩薄膜的表面凹凸形状发生干涉,作为结果,发生辉度分布,难以观看。但是,专利文献1记载的防眩薄膜由于使用通过喷砂加工形成了凹凸形状的模具而制作,因此在凹凸形状的精度这点上,不够充分,特别是,有时具有持有50μm以上的周期的比较大的凹凸形状,因此易发生“闪眩”。
[第二本发明的课题]
作为改善了对比度比、视场角特性及防眩性的液晶显示装置,特开2006-039270号公报及特开2007-256766号公报公开了在垂直取向模式的液晶显示装置上配置有偏光板的液晶显示装置,其中,所述偏光板具有规定的相位差薄膜和防眩薄膜。更具体而言,特开2006-039270号公报公开了如下的液晶显示装置,即,通过与垂直取向模式的液晶盒、直线偏光器、单轴性或双轴性的相位差板及完全双轴性的相位差板一同应用被分割为规定的域(domain)面积的防眩层,目视识别性得到了改善。另外,特开2007-256766号公报公开了如下的液晶显示装置,即,在垂直取向模式的液晶盒的上下配置直线偏光器,并且在任一方的盒基板和直线偏光器之间配置正单轴性或双轴性的相位差板,在其相位差板和盒基板之间或另一盒基板和直线偏光器之间配置完全双轴性的相位差板,另外,在其显示面侧即识别侧配置赋予特定的光学特性且具有特定的表面形状的防眩层,由此目视识别性得到了改善。
但是,特开2006-039270号公报及特开2007-256766号公报记载的防眩薄膜由于使用通过喷砂加工形成了凹凸形状的压花模来制作,因此凹凸形状的精度不够充分,特别是,有时具有持有50μm以上的周期的比较大的凹凸形状,因此存在易发生“闪眩”这种问题。
[第三本发明的课题]
作为改善了对比度比、视场角特性及防眩性的液晶显示装置,特开2006-053511号公报及特开2007-256765号公报公开了在扭曲向列型的液晶显示装置上配置有偏光板的液晶显示装置,其中,所述偏光板具有规定的光学各向异性层和防眩薄膜。更具体而言,特开2006-053511号公报公开了如下的液晶显示装置,即,通过与在两块电极基板之间夹持有扭曲向列型液晶而成的液晶盒、直线偏光器、光学性地负或正的单轴性且其光轴从薄膜的法线方向倾斜了5~50°的光学各向异性层一同应用被分割为规定的域面积的防眩层,目视识别性得到了改善。另外,特开2007-256765号公报公开了如下的液晶显示装置,即,通过与在两块电极基板之间夹持有扭曲向列型液晶而成的液晶盒、直线偏光器、光学性地负或正的单轴性且其光轴从薄膜的法线方向倾斜了5~50°的光学各向异性层一同配置赋予特定的光学特性且具有特定的表面形状的防眩层,目视识别性得到了改善。
但是,特开2006-053511号公报及特开2007-256765号公报记载的防眩薄膜由于使用通过喷砂加工形成了凹凸形状的压花模来制作,因此凹凸形状的精度不够充分,特别是,有时具有持有50μm以上的周期的比较大的凹凸形状,因此存在易发生“闪眩”这种问题。
[第四本发明的课题]
作为改善了对比度比、视场角特性及防眩性的液晶显示装置,特开2008-209861号公报公开了在平面开关(IPS)模式的液晶显示装置上配置有偏光板的液晶显示装置,所述偏光板具有规定的相位差薄膜和防眩薄膜。更具体而言,特开2008-209861号公报公开了如下的液晶显示装置,即,在IPS模式的液晶盒的上下配置偏光板,并且在背面侧偏光板和盒基板之间配置至少一块相位差板,将在从构成背面侧偏光板的偏光器的液晶盒侧表面到液晶盒的背面侧基板表面之间所存在的双折射层的相位差值设为规定范围,另外,使从构成前面侧偏光板的偏光器的液晶盒侧表面到液晶盒的前面侧基板表面之间的厚度方向相位差值接近零,而且,在其显示面侧即识别侧配置赋予特定的光学特性且具有特定的表面形状的防眩层,由此对比度等得到了进一步改善。
但是,特开2008-209861号公报记载的防眩薄膜由于使用通过喷砂加工形成了凹凸形状的压花模来制作,因此凹凸形状的精度不够充分,特别是,有时具有持有50μm以上的周期的比较大的凹凸形状,因此存在易发生“闪眩”这种问题。
发明内容
第一本发明的目的在于,提供一种显示优异的防眩性、且体现良好的对比度、并可防止由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性下降的防眩薄膜。
[第一本发明]
第一本发明提供一种防眩薄膜,其包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,其特征为,内部雾度为1%以下,表面雾度为0.4%以上10%以下,并且,关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、且从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅(complex amplitude)从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,在该复数振幅的一维功率谱(power spectrum)作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
在第一本发明的防眩薄膜之一方式中,优选的是,所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数(second order derivative)在空间频率为0.024μm-1时为正。
在第一本发明的防眩薄膜之一方式中,所述微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。
第一本发明的防眩薄膜显示优异的防眩性,并且体现良好的对比度,防止了由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性下降。
第二本发明的目的在于,提供一种液晶显示装置,其显示优异的防眩性,并体现良好的对比度及广视场角特性,且不会发生由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性的下降。
[第二本发明]
第二本发明提供一种液晶显示装置,其具备:液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,该液晶在无电压施加状态下在该盒基板附近在相对于该盒基板大致垂直的方向取向;前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,其配置于其相反侧;至少一块相位差薄膜,其配置于所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及/或所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间;防眩薄膜,其包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,另外,所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式被配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面相反侧,其特征为,所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上10%以下,并且,关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算;在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
在第二本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述相位差薄膜的面内相位差值R0为50nm以上80nm以下,该相位差薄膜的厚度方向相位差值Rth为120nm以上250nm以下。
在第二本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数在空间频率0.024μm-1时为正。
在第二本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述微细凹凸表面中的倾角5°以上的微小面的比率不足10%。
第二本发明的液晶显示装置显示优异的防眩性,并体现良好的对比度和广视场角特性,且防止了由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性下降。
第三本发明的目的在于,提供一种液晶显示装置,其显示优异的防眩性,并体现良好的对比度及广视场角特性,且不会发生由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性的下降。
[第三本发明]
第三本发明提供一种液晶显示装置,其具备:液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有扭曲向列型液晶(twisted nematic type liquidcrystal);前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,其配置于其相反侧;光学各向异性层(optical anisotropic layer),其配置于所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间中的至少任一之间;防眩薄膜,其包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,另外,所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式被配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面相反侧,其特征为,所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上10%以下,并且,关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、且从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算;在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
在第三本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述光学各向异性层配置在所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间。
在第三本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述光学各向异性层是为光学性地负或正的单轴性、且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜了5~50°的层。
在第三本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数在空间频率0.024μm-1时为正。
在第三本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。
第三本发明的液晶显示装置显示优异的防眩性,并体现良好的对比度和广视场角特性,且防止了由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性下降。
第四本发明的目的在于,提供一种液晶显示装置,其显示优异的防眩性,并体现良好的对比度及广视场角特性,且不会发生由“褪色”及“闪眩”的发生所造成的目视识别性的下降。
[第四本发明]
第四本发明提供一种液晶显示装置,其具备:液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,该液晶在与所述盒基板平行且大致同一方向取向;前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,其配置于其相反侧;防眩薄膜,其包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,另外,所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式被配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面相反侧,其特征为,所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上10%以下,并且,关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、且从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算;在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
在第四本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,在所述前面侧偏光薄膜的液晶盒侧表面不具有透明保护薄膜,该前面侧偏光薄膜直接贴合于所述液晶盒的前面侧表面。
另外,在第四本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,在所述前面侧偏光薄膜的液晶盒侧表面具有透明保护薄膜,该透明保护薄膜的厚度方向相位差值Rth在-10nm~+40nm的范围内。在这种情况下,透明保护薄膜优选由纤维素乙酸酯系树脂或降冰片烯系树脂构成。
在第四本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数在空间频率为0.024μm-1时为正。
在第四本发明的液晶显示装置之一方式中,优选的是,所述微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。
第四本发明的液晶显示装置显示优异的防眩性,并体现良好的对比度和广视场角特性,且防止了由“褪色”及“闪眩”的发生造成的目视识别性下降。
附图说明
图1是示意性地表示第一~第四本发明的防眩薄膜的表面的立体图。
图2是表示微细凹凸表面的标高h(x,y)与标高基准面及最高标高面之间的关系的示意图。
图3是表示离散性地得到表示标高的函数h(x,y)的状态的示意图。
图4是第一~第四本发明的防眩薄膜的微细凹凸表面的标高由二维离散函数h(x,y)表示的图。
图5是对由频率空间的距原点的距离f将二维功率谱Ψ2(fx,fy)平均化的方法进行说明的示意图。
图6是表示通过将从图3所示的二维函数h(x,y)计算出的复数振幅进行离散傅里叶变换所得到的一维功率谱Ψ2(f)的图。
图7是表示对复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)进行线性插补(linearinterpolation)的状态的示意图。
图8是表示通过对图6的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)进行线性插补,作为每隔0.008μm-1的离散函数(discrete function)所得到的一维功率谱Ψ2(f)的图。
图9是表示图8的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2的图。
图10是表示空间频率0.03μm-1的一维功率谱Ψ2(f)的强度和反射鲜明度之间的关系的图。
图11是表示闪眩评价用图案的单元的平面图。
图12是表示闪眩评价的状态的剖面示意图。
图13是表示空间频率0.02μm-1的一维功率谱Ψ2(f)的强度和闪眩的评价结果之间的关系的图。
图14是用于对微细凹凸表面的倾角的测量方法进行说明的示意图。
图15是表示防眩薄膜的微细凹凸表面的微小面的倾角分布的直方图的一个例子的曲线图。
图16是示意性地表示为了制作第一~第四本发明的防眩薄膜所使用的图案即图像数据的图。
图17是表示通过将图16所示的图案进行离散傅里叶变换所得到的功率谱G2(f)的图。
图18是示意性地表示第一~第四本发明的防眩薄膜的制造时优选使用的模具的制造方法的前半部分的优选的一个例子的图。
图19是示意性地表示第一~第四本发明的防眩薄膜的制造时优选使用的模具的制造方法的后半部分的优选的一个例子的图。
图20是表示实施例4的模具制作时使用的图案的图。
图21是表示比较例1的模具制作时使用的图案的图。
图22是表示实施例2的模具制作时使用的图案的图。
图23是表示图20~22所示的图案的功率谱G2(f)的图。
图24是表示从实施例1~4的防眩薄膜的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2的图。
图25是表示从比较例1~3的防眩薄膜的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2的图。
图26是表示从实施例21、比较例21及比较例22使用的防眩薄膜A~C的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2的图。
图27是表示第二本发明的液晶显示装置的一个例子的剖面示意图。
图28是表示第二本发明的液晶显示装置的另一个例子的剖面示意图。
图29是表示第二本发明的液晶显示装置的再另一个例子的剖面示意图。
图30是表示第二本发明的液晶显示装置的再另一个例子的剖面示意图。
图31是表示第二本发明的液晶显示装置的再另一个例子的剖面示意图。
图32是表示第二本发明的液晶显示装置的再另一个例子的剖面示意图。
图33是表示从实施例31及41使用的防眩薄膜A和比较例31及41使用的防眩薄膜B的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2的图。
图34是表示第三本发明的液晶显示装置的一个例子的剖面示意图。
图35是表示第三本发明的液晶显示装置的另一个例子的剖面示意图。
图36是表示第三本发明的液晶显示装置的再另一个例子的剖面示意图。
图37是表示第四本发明的液晶显示装置的一个例子的剖面示意图。
图38是表示第四本发明的液晶显示装置的另一个例子的剖面示意图。
具体实施方式
[第一本发明之一实施方式]
<防眩薄膜>
下面,对第一本发明的最佳实施方式进行详细说明。
第一本发明的防眩薄膜包括透明支承体和防眩层,所述防眩层在该透明支承体上形成且具备微细凹凸表面,该微细凹凸表面在与该透明支承体相反侧具有微细凹凸,并且,防眩薄膜的内部雾度为1%以下,表面雾度为0.4%以上10%以下。
另外,第一本发明的防眩薄膜具有如下特征,即,关于沿与微细凹凸表面的平均面垂直的主法线方向照射且从上述透明支承体侧入射并从防眩层侧出射的波长550nm的平面波,最高标高面的复数振幅从上述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,并且在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率0.032μm-1以上且0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。在此,微细凹凸表面的平均面是指从在测量了上述微细凹凸表面的标高时的平均值所求出的平面。最高标高面是指与上述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面、且是包含上述微细凹凸表面中标高最高的点的平面。
迄今为止,关于防眩薄膜的微细凹凸表面的周期,通过JISB 0601记载的粗糙度曲线要素的平均长度RSm、截面曲线要素的平均长度PSm及波纹度曲线要素的平均长度WSm等得以了评价,。但是,在这种现有的评价方法中,不能对微细凹凸表面所含的多个周期进行正确地评价。因而,也不能对闪眩和微细凹凸表面之间的关系及防眩性和微细凹凸表面之间的关系进行正确地评价,难以制作兼具闪眩的抑制和充分的防眩性能的防眩薄膜。
本发明者们发现,在包括透明支承体和防眩层(其形成于该透明支承体上且具备在与该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面)的防眩薄膜中,如果上述最高标高面的上述平面波的复数振幅示出特定的空间频率分布,则既体现充分的防眩效果,又充分地防止闪眩。在此,“最高标高面的平面波的复数振幅”是从微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率所计算出的值。即,根据第一本发明,将防眩薄膜的微细凹凸表面的形状形成为如将上述复数振幅的一维功率谱的拐点位于特定范围内的这样的形状。由此,第一本发明能够提供如下的防眩薄膜,即,既显示优异的防眩性能,又防止褪色引起的目视识别性下降,且在配置于高精细的图像显示装置的表面时不发生闪眩地体现高对比度。0045
首先,对防眩薄膜(防眩层)的微细凹凸表面的标高进行说明。图1是示意性地表示第一本发明的防眩薄膜的表面的立体图。如图1所示,第一本发明的防眩薄膜1具备防眩层,所述防眩层具有在其表面上形成有微细凹凸2的微细凹凸表面。
第一本发明所说的“微细凹凸表面的标高”的意思是防眩薄膜1表面的任意点P和标高基准面(标高作为基准为0μm)之间的在主法线方向(垂直于标高基准面的方向)的直线距离。在此,标高基准面是与上述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面、且是在测量微细凹凸表面的标高时包含具有最低标高的点的平面。如图1所示,在微细凹凸表面的平均面内的直角坐标由(x,y)表示的情况下,设坐标(x,y)的微细凹凸表面的标高为h(x,y)。图1中,表示对防眩薄膜1整体的面进行了投影的平面即投影面3。
就微细凹凸表面的标高而言,可从由共聚焦显微镜、干涉显微镜、原子能显微镜(AFM)等装置所测量的表面形状的三维信息得以求出。测量仪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。作为适于该测量的非接触三维表面形状·粗糙度测量仪,可举出New View 5000系列(ZygoCorporation公司研制,在日本,可从ザイゴ(株)购买)、三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司研制)等。就测量面积而言,由于需要复数振幅的二维功率谱的分辨率为0.008μm-1以下,因此优选至少为125μm×125μm以上,更优选为500μm×500μm以上。
图2示意性地表示了微细凹凸表面的标高h(x,y)和标高基准面20(在测量微细凹凸表面的标高时包含具有最低标高的点的且与微细凹凸表面的平均面平行的假想平面)及最高标高面21(包含上述微细凹凸表面中的标高最高的点、且与上述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面)之间的关系。在此,最高标高面21的标高设为hmax(μm)。
在坐标(x,y)下的标高基准面20和最高标高面21之间的光程长d(x,y),可用与标高相关的二维函数h(x,y)并用式(1)来表示。
[数学式1]
d(x,y)=nAGh(x,y)+nair[hmax-h(x,y)]     式(1)
在此,nAG为防眩层的折射率,nair为空气的折射率。在此,当将空气的折射率nair近似为1时,式(1)可用式(2)来表示。
[数学式2]
d(x,y)=(nAG-1)h(x,y)+hmax      式(2)
接着,关于在单一波长λ的平面波沿薄膜的主法线方向5(垂直于微细凹凸表面的平均面的方向)照射且从透明支承体侧(标高基准面20侧)入射而在防眩层侧(最高标高面21侧)出射的情况下的、该平面波的复数振幅进行说明。复数振幅是指在波动振幅以复数形式表示时不包含时间要素的部分。单一波长λ的平面波的振幅通常可由下式(3)以复数形式表示。
[数学式3]
A exp ( 2 &pi;iz &lambda; - &omega;t + &phi; 0 ) = A exp ( 2 &pi;iz &lambda; + &phi; 0 ) exp ( - &omega;t ) 式(3)
在此,A为平面波的最大振幅,π为圆周率,i为虚数单位,z为z轴方向(主法线方向5)的坐标(距原点的光程长),ω为角频率,t为时间,φ0为初始相位。
在式(3)中,不依赖于时间的项为复数振幅。因此,有关由式(3)表示的平面波的在最高标高面21的坐标(x,y)的复数振幅ψ(x,y),可用在式(3)的不依赖于时间的项中将上述光程长d(x,y)代入z而成的下式(4)来表示。
[数学式4]
&phi; ( x , y ) = A exp [ 2 &pi;i &lambda; d ( x , y ) + &phi; 0 ] = A exp ( &phi; 0 ) exp [ 2 &pi;i &lambda; d ( x , y ) ] 式(4)
另外,在式(4)中,平面波的最大振幅A及初始相位φ0,不依赖于坐标(x,y)、且在坐标(x,y)下的微细凹凸表面的形状分布要加以规定的第一本发明中成为常数,因此,以下设A=1及φ0=0。另外,当将上述式(2)代入时,复数振幅ψ(x,y)可用下式(5)来表示。另外,在第一本发明中,以λ=550nm为基准。
[数学式5]
&phi; ( x , y ) = exp [ 2 &pi;i &lambda; { ( n AG - 1 ) h ( x , y ) + h max } ] &OverBar; 式(5)
接着,对求取复数振幅的功率谱的方法进行说明。首先,从用式(5)表示的二维函数φ(x,y),通过用式(6)定义的二维傅里叶变换,求二维函数Ψ(fx,fy)。
[数学式6]
&Psi; = ( f x , f y ) &equiv; &Sigma; - &infin; &infin; &Sigma; - &infin; &infin; &psi; ( x , y ) exp [ - 2 &pi;i ( f x x + f y y ) ] dxdy &OverBar; 式(6)
在此,fx及fy分别为x方向及y方向的空间频率,具有长度的倒数的因次。通过将所得到的二维函数Ψ(fx,fy)平方,能够求出复数振幅的二维功率谱Ψ2(fx,fy)。该二维功率谱Ψ2(fx,fy)表示从防眩薄膜的微细凹凸表面的标高所计算的复数振幅的空间频率分布。
下面,进一步对求取从防眩薄膜的微细凹凸表面的标高所计算的复数振幅的二维功率谱的方法进行具体的说明。由上述的共聚焦显微镜、干涉显微镜、原子能显微镜等所实际测量的表面形状的三维信息,通常作为离散的值、即与许多测量点对应的标高而被得到。图3是表示离散性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,当薄膜面内的直角坐标由(x,y)表示、且在薄膜投影面3上在x轴方向上每隔Δx分割的线及在y轴方向上每隔Δy分割的线由虚线表示时,在实际测量中,微细凹凸表面的标高就作为薄膜投影面3上的按各个虚线的交点的离散标高值而被得到。
所得到的标高值的数量由测量范围和Δx及Δy决定,如图3所示,当x轴方向的测量范围设为X=(M-1)Δx、且y轴方向的测量范围设为Y=(N-1)Δy时,得到的标高值的数量为M×N个。
如图3所示,当薄膜投影面3上的着眼点A的坐标设为(jΔx,kΔy)(在此,j为0以上且M-1以下,k为0以上且N-1以下)时,与着眼点A所对应的薄膜面上的点P的标高可表示为h(jΔx,kΔy)。
在此,测量间隔Δx及Δy依赖于测量仪器的水平分辨率,为了精度良好地评价微细凹凸表面,如上所述,优选Δx及Δy都为5μm以下,更优选为2μm以下。另外,如上所述,测量范围X及Y都优选为125μm以上,更都优选为500μm以上。
这样,在实际的测量中,表示微细凹凸表面的标高的函数就作为具有M×N个值的离散函数h(x,y)而被得到。从由测量得到的离散函数h(x,y),求取式(5)表示的复数振幅ψ(x,y),并且通过该复数振幅ψ(x,y)和由式(7)定义的离散傅里叶变换,求得离散函数Ψ(fx,fy),通过将离散函数Ψ(fx,fy)平方,求得二维功率谱的离散函数Ψ2(fx,fy)。式(7)中的1为-M/2以上M/2以下的整数,m为-N/2以上N/2以下的整数。另外,Δfx及Δfy分别为x方向及y方向的频率间隔,用式(8)及式(9)定义。
[数学式7]
&Psi; ( f x , f y ) = &Psi; ( l &Delta;f x , m&Delta; f y ) &equiv; 1 MN &Sigma; j = 0 M - 1 &Sigma; k = 0 N - 1 &psi; ( j&Delta;x , k&Delta;y ) exp [ - 2 &pi;i ( jl&Delta;x&Delta; f x + km&Delta;y&Delta; f y ) ]
式(7)
[数学式8]
&Delta; f x &equiv; 1 M&Delta;x 式(8)
[数学式9]
&Delta; f y &equiv; 1 N&Delta;y 式(9)
在此,如图4所示,第一本发明的防眩薄膜的微细凹凸表面由于凹凸随机地形成,因此在频率空间(空间频率区域)的二维功率谱Ψ2(fx,fy)成为以原点(fx=0,fy=0)为中心地对称。因而,二维函数Ψ2(fx,fy)可变换为以频率空间的距原点的距离f(单位:μm-1)为变量的一维函数Ψ2(f)。第一本发明的防眩薄膜具有以下特征:从该一维函数Ψ2(f)求出的一维功率谱为一定。
具体而言,首先,如图5所示,在频率空间内,对位于距原点O(fx=0,fy=0)为(n-1/2)Δf以上且不足(n+1/2)Δf的距离的全部的点(图5中的黑圆点)的个数Nn进行计算。在图5所示的例子中,Nn=16个。接着,对位于距原点O为(n-1/2)Δf以上且不足(n+1/2)Δf的距离的全部的点的Ψ2(fx,fy)的合计值Ψ2 n(图5中的黑圆点的Ψ2(fx,fy)的合计值)进行计算,如式(10)所示,将其合计值Ψ2 n除以点的个数N所得的值作为Ψ2(f)的值。
[数学式10]
&Psi; 2 ( f ) = &Psi; 2 ( n&Delta;f ) = &Psi; n 2 N n 式(10)
在此,在M≥N的情况下,n为0以上N/2以下的整数;在M<N的情况下,n为0以上M/2以下的整数。另外,如图3所示,M及N的意思分别是x轴方向的测量点的数量及y轴方向的测量点的数量。另外,Δf为(Δfx+Δfy)/2。
图6表示的是这样得到的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)。图6所示的一维功率谱包含噪音,在求一维功率谱的拐点时,为了消除该噪音的影响,通过线性插补,变换为每隔0.008μm-1的离散函数,降低噪音。图7表示的是通过线性插补将一维功率谱Ψ2(f)变换为每隔0.008μm-1的离散函数的状态。在图7的例子中,对空间频率0.016μm-1的值进行了线性插补,从比空间频率0.016μm-1小的空间频率中最大的空间频率即0.0153μm-1的Ψ2(f)的值17.7915和比0.016μm-1大的空间频率中最小的空间频率即0.0164μm-1的Ψ2(f)的值16.1581,计算出空间频率0.016μm-1的值16.8135。图8表示的是将图6的一维功率谱Ψ2(f)变换为每隔空间频率0.008μm- 1的离散函数的结果。可知变换为每隔空间频率0.008μm-1的离散函数之后的一维功率谱Ψ2(f)噪音小。
复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的拐点,可从其变换为每隔空间频率0.008μm-1的离散函数的一维功率谱Ψ2(f)的二阶导函数得以计算。具体而言,可利用式(11)的差分法(difference method)来计算二阶导函数。
[数学式11]
d 2 &Psi; 2 ( &Delta;f ) d f 2 = d 2 &Psi; 2 ( n&Delta;f ) d f 2 = &Psi; 2 ( n&Delta;f + &Delta;f ) - 2 &Psi; 2 ( n&Delta;f ) + &Psi; 2 ( n&Delta;f - &Delta;f ) &Delta;f 2 式(11)
图9表示的是图8的一维功率谱Ψ2(f)的二阶导函数。由图9可知,二阶导函数d2Ψ2(f)/df2在空间频率0.032μm-1以上0、064μm-1以下的范围两次与横轴(d2Ψ2(f)/df2=0)交叉,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内,在空间频率低的一侧具有从正向负的一个拐点、在空间频率高的一侧具有从负向正的一个拐点。另外,在将复数振幅的一维功率谱设为对空间频率的强度而表示时的曲线图的“拐点”,与通常的术语意思相同,是与一维功率谱Ψ2(f)的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2成为0的空间频率所对应的一维功率谱Ψ2(f)的曲线图上的点。
另外,在第一本发明的防眩薄膜中,为了高效地防止闪眩、且得到充分的防眩效果,复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2在空间频率为0.024μm-1时,优选为正。即,复数振幅的一维功率谱在空间频率为0.024μm-1时,优选具有向下凸的(convex downward)形状。
接着,关于从微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率所计算的复数振幅的一维功率谱和防眩薄膜的防眩效果及闪眩之间的关系进行说明。
(防眩效果的评价)
防眩薄膜的防眩效果可通过基于JIS K 7105规定的方法所测量的反射鲜明度来评价。在该规格中,反射鲜明度作为通过使用暗部和明部的宽度比为1∶1且其宽度为0.125mm、0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳并以光的入射角45°所测量的像鲜明度(单位:%)之和而被规定。但是,在使用宽度为0.125mm的光学梳的情况下,在第一本发明规定的防眩薄膜中,其像鲜明度的测量误差大,因此,在第一本发明的反射鲜明度上,不加在使用宽度为0.125mm的光学梳时的像鲜明度,而具有使用宽度为0.5mm、1.0mm及2.0mm这三种光学梳来测量的像鲜明度之和,称为反射鲜明度。因此,这样定义的反射鲜明度的最大值为300%。显示该反射鲜明度越小防眩薄膜的防眩效果越高。
关于具有各种各样的微细凹凸表面的防眩薄膜,对空间频率为0.0024~0.3μm-1的范围内的按各空间频率的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度和反射鲜明度之间的相关关系进行了解析。由其结果可知,通过空间频率为0.03μm-1的Ψ2(f)的强度增加,反射鲜明度高效地减小,防眩效果提高。图10表示的是在空间频率为0.03μm-1的Ψ2(f)的强度和反射鲜明度之间的关系。由该图可知,为了提高防眩薄膜的防眩效果,需要提高在空间频率0.03μm-1的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度。
(闪眩的评价)
另一方面,防眩薄膜的闪眩用下面的方法进行了评价。即,首先准备了具有如图11中平面图所示的单元图案的光掩模(photo mask)。在该图中,单元40在透明基板上形成有线宽为10μm且钥匙形的铬遮光图案41,未形成有其铬遮光图案41的部分为开口部42。在此,单元的尺寸为211μm×70μm(图的纵×横),因此,使用了开口部的尺寸为201μm×60μm(图的纵×横)的图案。许多图示的单元纵横并列,形成光掩模。
然后,如图12中示意性的剖面图所示,将光掩模43的铬遮光图案41以位于上边的方式放置在光盒(light box)45上的扩散板50上,将用粘合剂把防眩薄膜1以其凹凸面成为表面的方式与玻璃板47贴合在一起而成的样品放置在光掩模43上。在光盒45中配置有光源46。在该状态下,通过在距样品约30cm的位置49进行目视观察,用七个等级对闪眩的程度进行了官能评价。一级为完全看不到闪眩的状态,七级相当于观察到强烈闪眩的状态,四级为观察到稍微闪眩的状态。
关于具有各种各样的微细凹凸表面的防眩薄膜,当对空间频率为0.0024~0.3μm-1的范围的各个空间频率的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度和上述的闪眩的评价结果之间的相关关系进行解析时,可知通过在空间频率0.02μm-1的强度增加,闪眩的程度增加。图13表示的是在空间频率为0.02μm-1的Ψ2(f)的强度和反射鲜明度之间的关系。由该图可知,为了防止防眩薄膜的闪眩,需要减小空间频率为0.02μm-1的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度。
如上所述,第一本发明的防眩薄膜的特征为,从微细凹凸表面的标高所计算的复数振幅的一维功率谱,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm- 1以下的范围内具有两个拐点。另外,复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数在空间频率为0.024μm-1时优选为正。表示这种频率分布(一维功率谱)的第一本发明的防眩薄膜,在空间频率为0.02μm-1附近时,复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)具有向下凸的形状;在空间频率为0.03μm-1以后,复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)具有向上凸的形状,且,在空间频率为0.01μm-1附近时,复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)具有向下凸的形状。该结果是,能够减小成为闪眩发生的原因的在空间频率为0.02μm-1的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度,并且能够提高有助于防眩效果的在空间频率为0.03μm-1的复数振幅的一维功率谱Ψ2(f)的强度。另外,也能够降低对防眩性不高效地起作用而通过使入射到微细凹凸表面的光散射成为褪色的原因的在0.1μm-1以上的高空间频率成分。
另外,本发明者们发现,在防眩薄膜中,如果构成微细凹凸表面的各微小面示出特定的倾角分布,则示出优异的防眩性能,且在高效地防止褪色上更有效。即,第一本发明的防眩薄膜优选微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。当微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率大于10%时,凹凸表面的倾角陡的微小面就会增多,就会使来自周围的光聚光,显示面易整体地发生变白的褪色。为了抑制这种聚光效果、且防止褪色,微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率越小越好,优选为不足5%,更优选为不足2%。
在此,第一本发明所说的“微细凹凸表面的微小面的倾角”的意思是指,在图1所示的防眩薄膜1表面的任意点P上,将如后所述的包含点P的微小面的凹凸考虑进去的局部区位的法线6和薄膜的主法线方向5所成的角度θ。关于微细凹凸表面的倾角,也与标高同样,可从由共聚焦显微镜、干涉显微镜、原子能显微镜(AFM)等装置所测量的表面形状的三维信息求出。
图14是用于对微细凹凸表面的微小面的倾角的测量方法进行说明的示意图。当对具体的倾角的确定方法进行说明时,如图14所示,确定由虚线所示的假想平面FGHI上的着眼点A,在穿过着眼点A的x轴上的着眼点A附近,相对于点A大致对称地取得点B及D;并且,在穿过着眼点A的y轴上的着眼点A附近,相对于点A大致对称地取得点C及E,由此确定与这四个点B、C、D、E对应的薄膜面上的点Q、R、S、T。另外,在图14中,薄膜面内的直角坐标由(x,y)表示,薄膜厚度方向的坐标由z表示。平面FGHI是由穿过y轴上的点C且平行于x轴的直线及穿过同一y轴上的点E且平行于x轴的直线和穿过x轴上的点B且平行于y轴的直线及穿过同一x轴上的点D且平行于y轴的直线之各自的交点F、G、H、I所形成的面。另外,在图14中,相对于平面FGHI,以实际的薄膜面的位置位于上方的方式描绘而成,当然,通过着眼点A的取得的位置,实际的薄膜面的位置有时也位于平面FGHI的上方,有时也位于下方。
而且,所得到的表面形状数据的倾角可通过求局部性的法线(向量)6的极角(polar angle)(图1中,与薄膜的主法线方向5所成的角度θ)而得到,所述局部性的法线(向量)6是将由与着眼点A对应的实际的薄膜面上的点P和与在其附近取得的4点B、C、D、E对应的实际的薄膜面上的点Q、R、S、T的合计五个点所撑开的多面体(polygon)四平面(即,四个三角形PQR、PRS、PST、PTQ)的各法线向量6a、6b、6c、6d加以平均而得到的。关于各测量点(微小面),在求得倾角以后,再计算直方图。
图15是表示防眩薄膜的微细凹凸表面的微小面的倾角分布的直方图的一个例子的曲线图。在图15所示的曲线图中,横轴为倾角,以0.50的刻度来分割。例如,最左边的纵棒表示倾角位于0~0.5°的范围内的集合的分布,以下,从左向右,按角度增大0.5°地使刻度增大。在图中,横轴的每两个刻度都表示值的上限值,例如,在横轴上为“1”的部分表示倾角位于0.5~1°的范围的微小面的集合的分布。另外,纵轴表示相对于其集合整体的比率,是如果合计就变成1的值。在该例子中,倾角为5°以上的微小面的比率大致为0。
另外,第一本发明的防眩薄膜的表面雾度优选为0.4%以上10%以下,内部雾度优选为1%以下。在此,防眩薄膜的表面雾度及内部雾度如下所述进行测量。即,首先,在将防眩层形成于透明支承体上以后,以透明支承体的未形成有防眩层的一侧成为接合面的方式,用透明粘合剂将该防眩薄膜和玻璃基板贴合,然后从玻璃基板侧使光入射,基于JIS K 7136测量雾度。这样测量的雾度相当于防眩薄膜的全雾度。接着,用甘油将雾度大致为0的三乙酰纤维素薄膜与防眩层的微细凹凸形状的表面贴合,再次基于JIS K 7136测量雾度。就该雾度而言,由于该微细的凹凸形状引起的表面雾度通过贴合在该表面凹凸上的三乙酰纤维素薄膜而大致消除,因此可看作防眩薄膜的“内部雾度”。因此,防眩薄膜的“表面雾度”从下述式(12)求出。
表面雾度=全雾度-内部雾度      式(12)
防眩薄膜的表面雾度从抑制褪色的观点出发,设为10%以下,为了更高效地抑制褪色,优选为5%以下。通过同样的理由,表面雾度更优选为4.3%以下。另一方面,为了得到充分的防眩性,表面雾度优选为0.4%以上,更优选为10%以上。通过同样的理由,表面雾度更优选为2.7%以上。另外,就内部雾度而言,在将第一本发明的防眩薄膜配置于图像显示装置的表面时,从可高效地体现高对比度的观点出发,需要为1%以下。另外,通过同样的理由,内部雾度优选为0.1%以下。
现有的防眩薄膜通过如下方法等来制造,即,将分散有微粒子的树脂溶液涂布在透明支承体上,调节涂布膜厚而使微粒子露出于涂布膜表面,由此将随机的凹凸形成在片上。这种通过使微粒子分散所制造出的防眩薄膜中,为了消除闪眩,大多在粘合树脂和微粒子之间设置折射率差而使光散射,有意地赋予内部雾度。在将这种防眩薄膜配置于图像显示装置的表面时,通过微粒子和粘合树脂界面的光的散射,对比度下降。与此相对,在第一本发明的防眩薄膜中,如上所述,由于对从微细凹凸表面的标高所计算的复数振幅的频率分布(一维功率谱)进行了适当的设计,因此不需要使光散射而消除闪眩。因此,成为对比度下降的原因的内部雾度优选越小越好。
<防眩薄膜的制造方法>
第一本发明的防眩薄膜中,为了精度良好地得到上述的复数振幅的频率分布(一维功率谱),优选使用一维功率谱在空间频率为大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值、且在空间频率为大于0.04μm-1且0.08μm-1以下的范围内具有极大值的图案来制作。在此,“图案”的意思是用于形成第一本发明的防眩薄膜的微细凹凸表面的图像数据及具有透光部和遮光部的掩模等。
图案的二维功率谱通过如下计算来求出,即,在例如图案为图像数据的情况下,在将图像数据变换为二色阶(階調)的二值化图像数据以后,用二维函数g(x,y)表示图像数据的色阶,对所得到的二维函数g(x,y)进行傅里叶变换,计算二维函数G(fx,fy),然后将所得到的二维函数G(fx,fy)平方。在此,x及y表示图像数据面内的直角坐标,fx及fy表示x方向的频率及y方向的频率。
与求防眩层的微细凹凸表面的复数振幅的二维功率谱的情况同样,关于求图案的二维功率谱的情况也如此,色阶的二维函数g(x,y)设为离散函数来得到的情况是通常的情况。在其情况下,与求复数振幅的二维功率谱的情况同样,只要通过离散傅里叶变换来计算二维功率谱即可。与复数振幅的一维功率谱同样,图案的一维功率谱从图案的二维功率谱得以求出。
图16是表示为了制作第一本发明的防眩薄膜所使用的图案即图像数据的一部分的图。图16所示的图案即图像数据为33mm×33mm的大小,且以12800dpi作成。
图17是将通过对图16所示的色阶的二维离散函数g(x,y)进行离散傅里叶变换所得到的二维功率谱G(fx,fy)与复数振幅的一维功率谱同样地设为距原点的距离f的函数而表示的图。由该图可知,图16所示的图案在空间频率为0.063μm-1时具有极大值,但在空间频率为大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值。
在用于制作防眩薄膜(防眩层)的图案的一维功率谱在大于0μm-1且0.04μm-1以下时具有极大值的情况下,作为结果,所得到的防眩薄膜的复数振幅的一维功率谱在空间频率为0.02μm-1附近时不具有向下凸的形状之虞存在。另外,在图案的一维功率谱在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时不具有极大值的情况下,作为结果,所得到的防眩薄膜的复数振幅的一维功率谱在空间频率为0.03μm-1以后不具有向上凸的形状之虞存在。因而,不能兼具闪眩的消除和充分的防眩性。
为了作成一维功率谱在大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值、且在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值的图案,只要将具有10μm以上且不足20μm的直径的点随机且均匀地配置即可。随机配置的点的直径既可以为一种,也可以为多种。另外,为了从这样随机地配置点而作成的图案中更有效地除去空间频率为0.04μm-1以下的成分,也可以用穿过将0.04μm-1以下即特定的空间频率以下的成分除去的高通滤波器而得到的图案,作为防眩薄膜制作用的图案。另外,为了作成从随机地配置点而成的图案中更有效地除去空间频率为0.04μm-1以下的成分、且在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值的图案,也可以用穿过将大于0.04μm-1的特定的空间频率以下的成分和0.08μm-1以下即特定的空间频率以上的成分除去的带通滤波器而得到的图案,作为防眩薄膜制作用的图案。在用穿过高通滤波器及带通滤波器等的方法作成图案的情况下,作为穿过滤波器之前的图案,也可使用具有由随机数或由计算机生成的模拟随机数确定了浓淡的随机亮度分布的图案。
在第一本发明的防眩薄膜中,如上所述,优选适当地形成防眩层的微细凹凸表面的空间频率分布。因而,第一本发明的防眩薄膜优选通过具有如下特征的压花法(エンボス法)来制造,即,用上述的图案,制造具有微细凹凸表面的模具,将所制造成的模具的凹凸面转印于透明支承体上的光固化性树脂层等,接下来,通过将转印有凹凸面的防眩层和透明支承体从模具剥离,制造防眩薄膜。
在此,作为压花法,例示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压花法是通过在透明支承体的表面上形成光固化性树脂层,且边将其光固化性树脂层按压于模具的凹凸面边使其固化,而使模具的凹凸面被转印于光固化性树脂层的方法。具体而言,在透明支承体上涂敷紫外线固化型树脂,在使涂敷后的紫外线固化型树脂与模具的凹凸面密接的状态下,从透明支承体侧照射紫外线,而使紫外线固化型树脂固化,其后,从模具上将形成有固化后的紫外线固化型树脂层的透明支承体剥离,由此将模具的形状转印于紫外线固化型树脂。
在用UV压花法的情况下,作为透明支承体,只要是实质上光学透明的薄膜即可,举出例如:三乙酰纤维素薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、聚碳酸酯薄膜、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浇铸薄膜及挤压薄膜等树脂薄膜。
另外,用UV压花法时的紫外线固化型树脂的种类不作特别限定,可使用市售的适当的树脂。另外,也可使用将适当选择的光引发剂与紫外线固化型树脂组合且在波长比紫外线长的可见光也可固化的树脂。具体而言,分别单独地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度丙烯酸酯,或将它们两种以上混合来使用,可优选将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等多官能度丙烯酸酯和艳佳固(IRGACURE)907(チバ·スペシヤルテイ一·ケミカルズ公司研制〕、艳佳固184(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ公司研制)、2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(Lucirin)TPO(BASF公司研制)等光聚合引发剂混合在一起而使用。
另一方面,热压花法是将由热塑性树脂形成的透明支承体在加热状态下按压于模具且将模具的表面形状转印于透明支承体的方法。作为热压花法所使用的透明支承体,如果是实质上透明的支承体,则什么样的支承体都可以,可使用例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、三乙酰纤维素、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浇铸薄膜及挤压薄膜等。这些透明树脂薄膜还可优选作为上述的UV压花法的用于涂敷紫外线固化型树脂的透明支承体来使用。
<防眩薄膜制造用的模具的制造方法>
下面,对制造第一本发明的防眩薄膜的制造所使用的模具的方法进行说明。关于第一本发明的防眩薄膜的制造所使用的模具的制造方法,如果是得到使用上述的图案的规定的表面形状的方法,就不作特别限制,为了精度良好且再现性良好地制造微细凹凸表面,优选基本上包含〔1〕第一电镀工序、〔2〕研磨工序、〔3〕感光性树脂膜涂布工序、〔4〕曝光工序、〔5〕显影工序、〔6〕第一蚀刻工序、〔7〕感光性树脂膜剥离工序、〔8〕第二蚀刻工序、〔9〕第二电镀工序。图18是示意性地表示第一本发明的防眩薄膜的制造所使用的模具的制造方法的前半部分的优选的一个例子的图。图18对各工序的模具的截面进行了示意性地表示。下面,参照图18对第一本发明的防眩薄膜的制造所使用的模具的制造方法的各工序进行详细说明。
〔1〕第一电镀工序
在第一本发明的防眩薄膜的制造所使用的模具的制造方法中,首先,对模具所使用的基材的表面实施镀铜或镀镍。这样,通过对模具用基材的表面实施镀铜或镀镍,能够提高后面的第二电镀工序的镀铬的密接性及光泽性。这是因为,镀铜或镀镍由于包覆性高,还有平滑化作用强,因此会对模具用基材的微小凹凸及气孔(pore)等进行填埋,从而形成平坦且具有光泽的表面。通过这些镀铜或镀镍的特性,即使在后述的第二电镀工序中实施了镀铬,认为是存在于基材的微小凹凸及气孔引起的镀铬表面的粗糙也得到消除,另外,由于镀铜或镀镍的包覆性高,因此细裂纹的发生得到降低。
作为第一电镀工序中所使用的铜或镍,除可使用各自的纯金属以外,还可以使用以铜为主体的合金或以镍为主体的合金,因此,本说明书所说的“铜”是包含铜及铜合金的意思,另外,“镍”是包含镍及镍合金的意思。镀铜及镀镍分别既可以通过电解电镀来进行,也可以通过无电解电镀来进行,通常采用电解电镀。
在实施镀铜或镀镍时,当电镀层太薄时,不会彻底排除基底表面的影响,因此其厚度优选为50μm以上。电镀层厚度的上限不是临界值,但从与成本等的关系出发,通常到500μm程度即为充分。
另外,在第一本发明的模具的制造方法中,作为优选用于基材形成的金属材料,从成本的观点出发,举出铝、铁等。另外,从使用的便利性出发,更优选轻量的铝。在此所说的铝及铁也如此,除可分别使用纯金属以外,也可以使用以铝或铁为主体的合金。
另外,基材的形状如果是在本领域一直以来都在采用的适当的形状,则不作特别限制,既可以是平板状,也可以是圆柱状或圆筒状的辊。如果使用辊状的基材制作模具,则具有能够将防眩薄膜制造成连续的辊状这种优点。
〔2〕研磨工序
在接下来的研磨工序中,对在上述的第一电镀工序中实施了镀铜或镀镍的基材表面进行研磨。在第一本发明的模具的制造方法中,优选经过该工序将基材表面研磨成近似镜面的状态。这是因为,成为基材的金属板及金属辊为了制成所希望的精度,大多实施切削及磨削等机械加工,由此,在基材表面上留有加工痕迹,即使在实施了镀铜或镀镍的状态下,也往往留下那些加工痕迹,另外,在进行了电镀的状态下,表面不见得完全平滑。即,即使对留下这种深的加工痕迹等的表面实施了后述的工序,加工痕迹等凹凸也往往比实施了各工序以后所形成的凹凸深,有可能留下加工痕迹等影响,在使用那种模具制造防眩薄膜的情况下,往往会给光学特性带来不能预期的影响。另外,“加工痕迹”是指为了将成为金属板及金属辊的材料的金属制成规定的形状和所希望的精度而实施了切削加工及磨削加工等时发生的微细的刀痕。图18(a)示意性地表示平板状的模具用基材7具有在第一电镀工序中对其表面实施了镀铜或镀镍(关于该工序中形成的镀铜或镀镍层,未图示)且还通过研磨工序进行了镜面研磨的表面8的状态。
关于对实施了镀铜或镀镍的基材表面进行研磨的方法,不作特别限制,可使用机械研磨法、电解研磨法、化学研磨法中的任一种方法。作为机械研磨法,例示超精加工法、抛光、流体研磨法、抛光研磨法等。
另外,在研磨工序中,也可以通过使用切削工具进行镜面切削,将模具用基材表面7制成镜面。其时的切削工具的材质及形状等不作特别限制,可使用超硬刀具、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。研磨后的表面粗度优选基于JIS B 0601的规定的中心线平均粗糙度Ra为0.1μm以下,更优选为0.05μm以下。当研磨后的中心线平均粗糙度Ra大于0.1μm时,有可能在最终的模具表面的凹凸形状上留下研磨后的表面粗度的影响,因此不优选。另外,关于中心线平均粗糙度Ra的下限,不作特别限制,从加工时间及加工成本的观点出发,自然而然地就具有极限,因此不需要特别指定。
〔3〕感光性树脂膜涂布工序
在接下来的感光性树脂膜涂布工序中,在由上述的研磨工序实施了镜面研磨的基材7的表面8上,将感光性树脂制成溶解于溶剂的溶液进行涂布,然后进行加热、干燥,由此形成感光性树脂膜。图18(b)示意性地表示在基材7的表面8上形成有感光性树脂膜9的状态。
作为感光性树脂,可使用现有公知的感光性树脂。例如,作为具有感光部分进行固化的性质的负片型感光性树脂,可使用分子中具有丙烯基或甲基丙烯基的丙烯酸酯的单体及预聚物、二叠氮化物和二烯橡胶的混合物、聚乙烯肉桂酸酯(ポリビニルシンナマ一ト)系化合物等。另外,作为通过显影而感光部分洗脱仅未感光部分留下的性质的正片型感光性树脂,可使用苯酚树脂系及酚醛树脂系等。另外,也可以根据需要,在感光性树脂中混合增感剂、显影促进剂、密接性改质剂、涂布性改善剂等各种添加剂。
在将这些感光性树脂涂布于基材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而进行涂布,可使用赛璐索芙系溶剂、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,可使用弯月面涂布、喷泉式刮刀涂布、浸渍涂布、旋转涂布、辊涂布、螺杆挤出涂布、气刀涂布、刮刀涂布、幕帘式涂布、环绕涂布等公知的方法。涂布膜的厚度优选在干燥后设为1~6μm的范围。
〔4〕曝光工序
在接下来的曝光工序中,将上述的一维功率谱在大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值、且在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值的图案,在由上述的感光性树脂膜涂布工序形成的感光性树脂膜9上进行曝光。曝光工序所使用的光源只要按照涂布后的感光性树脂的感光波长及感光度等适当选择即可,例如,可使用高压水银灯的g线(波长:436nm)、高压水银灯的h线(波长:405nm)、高压水银灯的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。
在第一本发明的模具的制造方法中,为了精度良好地形成表面凹凸形状,在曝光工序中,优选在将上述的图案精密地控制在感光性树脂膜上的状态下进行曝光。在第一本发明的模具的制造方法中,为了将上述的图案在感光性树脂膜上精度良好地曝光,优选在计算机上将图案作成图像数据,由从计算机控制的激光头发出的激光来描绘基于其图像数据的图案。在进行激光描绘时,可使用印刷版作成用的激光描绘装置。作为这种激光描绘装置,举出例如Laser Stream FX((株)シンク·ラボラトリ一研制)等。
图18(c)示意性地表示在感光性树脂膜9上图案已曝光的状态。在由负片型感光性树脂形成感光性树脂膜的情况下,已曝光的区域10通过曝光进行树脂的交联反应,相对于后述的显影液的溶解性下降。因而,在显影工序中,未曝光的区域11被显影液溶解,仅已曝光的区域10留在基材表面上,成为掩模。另一方面,在由正片型感光性树脂形成感光性树脂膜的情况下,已曝光的区域10通过曝光,树脂的键被切断,相对于后述的显影液的溶解性增加。因而,在显影工序中,已曝光的区域10被显影液溶解,仅未曝光的区域11留在基材表面上,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使用负片型感光性树脂的情况下,未曝光的区域11被显影液溶解,仅已曝光的区域10留在模具用基材上,在接下来的第一蚀刻工序中作为掩模发挥作用。另一方面,在感光性树脂膜9使用正片型感光性树脂的情况下,仅已曝光的区域10被显影液溶解,未曝光的区域11留在模具用基材上,作为接下来的第一蚀刻工序的掩模发挥作用。
关于显影工序所使用的显影液,可使用现有公知的显影液。可举出例如:氢氧化钠、氢氧化钾、炭酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水等无机碱类;乙胺、n-丙胺等第一胺类、二乙胺、n-二丁胺等第二胺类;三乙胺、甲基二乙胺等第三胺类;二甲基乙醇胺、三乙醇胺等醇胺类;四甲基羟铵、四乙基羟铵、三甲基羟乙基羟铵等第四级铵盐;吡咯、哌啶等环状胺类等碱性水溶液;二甲苯、甲苯等有机溶剂等。
关于显影工序的显影方法,不作特别限制,可使用浸渍显影、喷雾显影、磁刷显影、超声波显影等方法。
图18(d)示意性地表示感光性树脂膜9使用负片型感光性树脂并进行了显影处理的状态。在图18(c)中,未曝光的区域11被显影液溶解,仅已曝光的区域10留在基材表面上,成为掩模12。图18(e)示意性地表示感光性树脂膜9使用正片型感光性树脂并进行了显影处理的状态。在图18(c)中,已曝光的区域10被显影液溶解,仅未曝光的区域11留在基材表面上,成为掩模12。
〔6〕第一蚀刻工序
在接下来的第一蚀刻工序中,在上述的显影工序后,将留在模具用基材表面上的感光性树脂膜作为掩模来使用,主要对无掩模的部位的模具用基材进行蚀刻。
图19是示意性地表示第一本发明的模具的制造方法的后半部分的优选的一个例子的图。图19(a)示意性地表示由第一蚀刻工序主要将无掩模的区域13的模具用基材7蚀刻的状态。掩模12的下部的模具用基材7从模具用基材表面未被蚀刻,但随着蚀刻的进行,进行来自无掩模的区域13的蚀刻。因而,在掩模12和无掩模的区域13的边界附近,掩模12的下部的模具用基材7也被蚀刻。以下将在这种掩模12和无掩模的区域13的边界附近,掩模12的下部的模具用基材7也被蚀刻的情况称为侧向蚀刻。
第一蚀刻工序的蚀刻处理通常使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱性蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等,通过使金属表面腐蚀来进行,但也可使用盐酸及硫酸等强酸,也可采用施加与电解电镀时相反的电位实现的反向电解蚀刻。在实施了蚀刻处理时的模具用基材所形成的凹形状,随着基底金属的种类、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以下的情况下,从接触到蚀刻液的金属表面,大致各向同性地蚀刻。在此所说的蚀刻量是通过蚀刻所削减的基材的厚度。
第一蚀刻工序的蚀刻量优选为1~50μm,更优选为2~10μm。在蚀刻量不足1μm的情况下,在金属表面上几乎不形成凹凸形状,而成为大致平坦的模具,因此不会显示防眩性。另外,当蚀刻量超过50μm的情况下,金属表面所形成的凹凸形状的高低差增大,使用所得到的模具制作成的防眩薄膜会褪色,因此不优选。第一蚀刻工序的蚀刻处理既可以通过一次蚀刻处理来进行,也可以将蚀刻处理分为二次以上来进行。在此,在将蚀刻处理分为二次以上来进行的情况下,二次以上的蚀刻处理的蚀刻量的合计优选为1~50μm。
〔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,将在第一蚀刻工序中作为掩模而使用的留下来的感光性树脂膜完全溶解除去。在感光性树脂膜剥离工序中,使用剥离液将感光性树脂膜溶解。作为剥离液,可使用与上述的显影液同样的液体,通过使pH值、温度、浓度及浸渍时间等变化,将在使用负片型感光性树脂膜的情况下曝光部的、在使用正片型感光性树脂膜情况下非曝光部的感光性树脂膜完全溶解而除去。关于感光性树脂膜剥离工序的剥离方法,也不作特别限制,可使用浸渍显影、喷雾显影、磁刷显影、超声波显影等方法。
图19(b)示意性地表示由感光性树脂膜剥离工序将在第一蚀刻工序中作为掩模而使用的感光性树脂膜完全溶解除去了的状态。通过感光性树脂膜的掩模12和蚀刻,第一表面凹凸形状15形成于模具用基材表面。
〔8〕第二蚀刻工序
在第二蚀刻工序中,通过蚀刻处理,使将感光性树脂膜作为掩模而使用且由第一蚀刻工序形成的第一表面凹凸形状15钝化。通过该第二蚀刻处理,由第一蚀刻处理形成的第一表面凹凸形状15的表面倾斜陡的部分消失,用所得到的模具制造成的防眩薄膜的光学特性会向优选的方向变化。图19(c)表示通过第二蚀刻处理而模具用基材7的第一表面凹凸形状15钝化且表面倾斜陡的部分被钝化且形成了具有平缓的表面倾斜的第二表面凹凸形状16的状态。
第二蚀刻工序的蚀刻处理也与第一蚀刻工序同样,通常使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱性蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等,通过使表面腐蚀来进行,但也可使用盐酸及硫酸等强酸,也可采用施加与电解电镀时相反的电位实现的反向电解蚀刻。实施了蚀刻处理后的凹凸的钝化状况,随着基底金属的种类、蚀刻方法及由第一蚀刻工序得到的凹凸的大小和深度等而不同,因此不能一概而论,但在控制钝化状况上,最大的因素是蚀刻量。在此所说的蚀刻量也与第一蚀刻工序同样,是通过蚀刻而消减的基材的厚度。当蚀刻量小时,使由第一蚀刻工序得到的凹凸的表面形状钝化的效果不充分,将其凹凸形状转印于透明薄膜而得到的防眩薄膜的光学特性不太好。另一方面,当蚀刻量大时,导致凹凸形状几乎消失,会成为大致平坦的模具,因此不会显示防眩性。因此,蚀刻量优选在1~50μm的范围内,更优选在4~20μm的范围内。关于第二蚀刻工序的蚀刻处理,也与第一蚀刻工序同样,既可以通过一次蚀刻处理来进行,也可以将蚀刻处理分为二次以上来进行。在此,在将蚀刻处理分为二次以上来进行的情况下,二次以上的蚀刻处理的蚀刻量的合计优选为1~50μm。
〔9〕第二电镀工序
接下来,通过实施镀铬,使第二表面凹凸形状16钝化,并且保护模具表面。图19(d)表示在如上所述通过第二蚀刻工序的蚀刻处理而形成的第二表面凹凸形状16上形成镀铬层17且使镀铬层的表面18已钝化的状态。
在第一本发明中,对平板及辊等表面采用具有光泽、硬度高、摩擦系数小、可赋予良好的离模性的镀铬。镀铬的种类不作特别限制,但优选采用称为所谓的光泽镀铬及装饰用镀铬等的体现良好光泽的镀铬。镀铬通常通过电解来进行,作为其电镀液,使用含三氧化铬(CrO3)和少量硫酸的水溶液。通过调节电流密度和电解时间,能够控制镀铬的厚度。
另外,在第二电镀工序中,不优选实施镀铬以外的电镀。原因是,在铬以外的电镀中,硬度及耐磨性低,作为模具的耐久性下降,在使用中,凹凸磨损,或模具损伤。在从那种模具得到的防眩薄膜中,难以得到充分的防眩功能的可能性高,另外,在薄膜上发生缺陷的可能性也高。
另外,对电镀后的表面进行研磨也仍然在第一本发明中不优选。理由如下:通过研磨,最表面上会产生平坦部分,因此有可能招致光学特性变差,另外,由于形状的控制因素增加,因此再现性良好的形状控制较困难等。
这样,在第一本发明中,优选在实施了镀铬以后,不研磨表面,直接将镀铬面作为模具的凹凸面来使用。理由是,通过对形成有微细表面凹凸形状的表面实施镀铬,得到凹凸形状被钝化并且提高了其表面硬度的模具。这时的凹凸的钝化状况,随着基底金属的种类、从第一蚀刻工序得到的凹凸的大小和深度、还有电镀的种类及厚度等而不同,因此不能一概而论,但在控制钝化状况上,最大的因素仍然是电镀厚度。当镀铬的厚度薄时,使在镀铬加工前得到的凹凸的表面形状钝化的效果就不充分,将其凹凸形状转印于透明薄膜而得到的防眩薄膜的光学特性就不太好。另一方面,当电镀厚度过厚时,生产率变差,而且还会发生称为瘤(nodule)的突起状的电镀缺陷,因此不优选。因此,镀铬的厚度优选在1~10μm的范围内,更优选在3~6μm的范围内。
该第二电镀工序中形成的镀铬层,优选形成为维氏硬度为800以上,更优选形成为1000以上。在镀铬层的维氏硬度不足800的情况下,模具使用时的耐久性就会下降,而且,因镀铬而硬度下降是因为,在电镀处理时,在电镀液组成、电解条件等上发生异常的可能性高,给缺陷的发生状况带来不良影响的可能性也高。
[实施例]
下面,举实施例进一步对第一本发明进行详细说明,但第一本发明不局限于这些实施例。例子中,表示含有量或使用量的%及份只要不是特别记述就是重量基准。另外,下述例子的模具或防眩薄膜的评价方法如下所述。
〔1〕防眩薄膜的表面形状的测量
(表面的标高的测量)
用三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司研制),测量防眩薄膜的表面的标高。为了防止样品趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在测量时,物镜的倍率设为10倍进行测量。水平分辨率Δx及Δy都为1.66μm,测量面积为1270μm×950μm。
(复数振幅的功率谱)
从上述得到的测量数据的中央部,抽取512个×512个(以测量面积计,850μm×850μm)数据,将防眩薄膜的微细凹凸表面的标高设为二维函数h(x,y)来求出。从得到的二维函数h(x,y),将复数振幅设为二维函数ψ(x,y)来计算。计算复数振幅时的波长λ设为550nm。对该二维函数ψ(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数Ψ(fx,fy)。将二维函数Ψ(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数Ψ2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数Ψ2(f)。通过对该一维函数Ψ2(f)进行线性插补,得到每隔0.008μm-1的离散函数。从该每隔0.008μm-1的离散函数即Ψ2(f)的二阶导函数,计算出复数振幅的一维功率谱的拐点。
(微细凹凸表面的倾角)
以上述得到的测量数据为基础,基于上述的算法进行计算,作成凹凸面的倾角的直方图,从该直方图求出每一倾角的分布,计算出倾角为5°以上的面的比率。
(微细凹凸表面的表面粗糙度参数)
使用基于JIS B 0601的(株)ミツトヨ研制的表面粗糙度测量仪サ一フテスト(Surftest)SJ-301,测量防眩薄膜的表面粗糙度参数。为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。
〔2〕防眩薄膜的光学特性的测量
(雾度)
防眩薄膜的全雾度的测量如下所述,关于通过使用光学透明的粘合剂以防眩层形成面相反侧的面将防眩薄膜贴合于玻璃基板、所得到的与该玻璃基板贴合在一起的防眩薄膜,从玻璃基板侧使光入射,使用基于JIS K7136的(株)村上色彩技术研究所研制的雾度测量仪(hazemeter)“HM-150”型进行测量。另外,内部雾度的测量如下所述,用甘油将雾度大致为0的三乙酰纤维素薄膜贴合于防眩层的凹凸表面,再次基于JIS K7136进行测量。表面雾度基于上述式(12)进行计算。
(透过鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-IDP”,测量防眩薄膜的透过鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在该状态下,从玻璃侧使光入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.125mm、0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳所测量得到的值的合计值。此时的透过鲜明度的最大值为400%。
(反射鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-1DP”,测量防眩薄膜的反射鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于黑色丙烯酸基板以后,供测量用。在该状态下,从凹凸形状面侧使光以45°入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳所测量得到的值的合计值。此时的反射鲜明度的最大值为300%。
〔3〕防眩薄膜的机械特性的测量
(铅笔硬度)
防眩薄膜的铅笔硬度用JIS K5600-5-4规定的方法进行测量。具体而言,使用基于该规格的电动铅笔划痕硬度试验机((株)安田精密仪器制作所研制),以载荷500g进行测量。
〔4〕防眩薄膜的防眩性能的评价
(映入、褪色的目视评价)
为了防止来自防眩薄膜的背面的反射,以凹凸面成为表面的方式将防眩薄膜贴合于黑色丙烯酸树脂板,在带有荧光灯的明亮的室内,从凹凸面侧进行目视观察,对荧光灯的映入的有无、褪色的程度进行目视评价。映入及褪色分别用1~3这三级,并通过如下的基准进行评价。
映入
1:未观察到映入。
2:稍微观察到映入。
3:清晰地观察到映入。
褪色
1:未观察到褪色。
2:稍微观察到褪色。
3:清晰地观察到褪色。
(闪眩的评价)
闪眩按如下的顺序进行评价。即,首先,准备具有图11中平面图所示的单元图案的光掩模。在该图中,单元40中,在透明的基板上形成有线宽10μm且钥匙形的铬遮光图案41,未形成有其铬遮光图案41的部分为开口部42。在此,单元的尺寸为211μm×70μm(图的纵×横),因此,使用开口部的尺寸为201μm×60μm(图的纵×横)的图案。许多图示的单元纵横并列,形成光掩模。
然后,如图12示意性的剖面图所示,将光掩模43的铬遮光图案41以位于上边的方式放置在光盒45上,将由粘合剂使防眩薄膜1以其凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃板47的样品,放置在光掩模43上。在光盒45中配置有光源46。在该状态下,在距样品约30cm的位置49进行目视观察,由此用七个等级对闪眩的程度进行官能评价。一级为完全看不到闪眩的状态,七级相当于观察到强烈闪眩的状态,四级为观察到稍微闪眩的状态。
〔5〕防眩薄膜制造用的图案的评价
将作成的图案数据设为二色阶的二值化图像数据,用二维离散函数g(x,y)表示色阶。离散函数g(x,y)的水平分辨率Δx及Δy都设为2μm。对所得到的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数G(fx,fy)。将二维函数G(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数G2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数G2(f)。
<实施例1>
(防眩薄膜制造用的模具的制作)
准备对直径200mm的铝辊(JIS的A5056)的表面实施了巴拉德镀铜的辊。巴拉德镀铜由镀铜层/薄的镀银层/表面镀铜层构成,电镀层整体的厚度设定为200μm。对其镀铜表面进行镜面研磨,在研磨后的镀铜表面涂布感光性树脂,进行干燥,形成感光性树脂膜。接下来,通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光、显影,所述图案是将图16所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.035μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的。激光的曝光及显影用Laser Stream FX((株)シンク·ラボラトリ一研制)来进行。感光性树脂膜使用正片型感光性树脂。
其后,用氯化铜液进行第一蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为3μm。从第一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二蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为6μm。其后,进行镀铬加工,制作成模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
(防眩薄膜的形成)
以下的各成分以固体成分浓度60%溶解于醋酸乙酯,购入在固化后示出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份
多官能度聚氨酯丙烯酸酯40份
(六甲撑二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的反应性生成物)二苯基(2,4,6一三甲氧基苯甲酰基)氧化膦5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7μm的方式涂布在厚度80μm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜上,在设定为60℃的干燥机中,干燥三分钟。用橡胶辊,将干燥后的薄膜以光固化性树脂组合物层成为模具侧的方式按压于事先得到的模具A的凹凸面,并使其密接。在该状态下,从TAC薄膜侧,以h线换算光量计成为200mJ/cm2的方式,照射来自强度20mW/cm2的高压水银灯的光,使光固化性树脂组合物层固化。之后,将TAC薄膜连同固化树脂一同从模具剥离,制作成由表面上具有凹凸的固化树脂和TAC薄膜的层叠体构成的透明的防眩薄膜A。
<实施例2>
除将第二蚀刻处理的蚀刻量设定为8μm以外,其余与实施例1同样,制作成模具B,除使用模具B以外,其余与实施例1同样,制作成防眩薄膜B。
<实施例3>
除将第二蚀刻处理的蚀刻量设定为10μm以外,其余与实施例1同样,制作成模具C,除使用模具C以外,其余与实施例1同样,制作成防眩薄膜C。
<实施例4>
通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光,所述图案是将图20所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.033μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的,除第一蚀刻处理的蚀刻量设定为4μm、第二蚀刻处理的蚀刻量设定为8μm以外,其余与实施例1同样,制作成模具D,除使用模具D以外,其余与实施例1同样,制作成防眩薄膜D。
<比较列1>
通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光,所述图案是将图21所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.023μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的,除第一蚀刻处理的蚀刻量设定为4μm、第二蚀刻处理的蚀刻量设定为10μm以外,其余与实施例4同样,制作成模具E,除使用模具E以外,其余与实施例1同样,制作成防眩薄膜E。
<比较例2>
通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光,所述图案是将图22所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.043μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的,除此以外,与实施例3同样,制作成模具F,除使用模具F以外,其余与实施例1同样,制作成防眩薄膜F。
<比较例3>
对直径300mm的铝辊(JIS的A5056)的表面进行镜面研磨,使用喷砂装置((株)不二制作所研制),向研磨后的铝面,以喷砂压力0.1MPa(表压,以下相同)、珠使用量8g/cm2(辊的表面积平均每1cm2的使用量,以下相同),喷氧化锆珠TZ-SX-17(東ソ一(株)研制,平均粒径:20μm),由此在表面带上了凹凸。对所得到的带凹凸的铝辊进行无电解镀镍加工,制作成模具G。此时,无电解镀镍厚度设定为15μm。除使用所得到的模具G以外,与实施例1同样,制作成防眩薄膜G。
将结果表示在表1中。另外,图17表示从防眩薄膜A~C的制作时使用的图案得到的一维功率谱;图23表示从防眩薄膜D~F的制作时使用的图案得到的一维功率谱G2(f)。由图17及图23可知,防眩薄膜A~D的制作时使用的图案的一维功率谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值,在大于0.04μm-1且0.08Pμm-1以下时具有极大值。另一方面,可知防眩薄膜E的制作时使用的图案在大于0μm-1且0.04μm-1以下时具有极大值,防眩薄膜F的制作时使用的图案在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时不具有极大值。图24表示从防眩薄膜A~D的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2,图25表示从防眩薄膜E~G的标高所计算出的复数振幅的一维功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2
由图24及图25可知,从防眩薄膜A~D及F的标高所计算的复数振幅的功率谱在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点,但从防眩薄膜E及G的标高所计算的复数振幅的一维功率谱不是在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点的功率谱。
[表1]
Figure BDA0000091059880000381
由表1所示的结果可知,全部满足第一本发明的必要条件的防眩薄膜A~D大致不发生闪眩,显示充分的防眩性,也大致不发生褪色。另外,在配置于图像显示装置时,也不会引起对比度下降。另一方面,如图25所示,防眩薄膜E及G不是从标高所计算的复数振幅的一维功率谱在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点的防眩薄膜,因此示出发生闪眩的倾向。防眩薄膜F虽然复数振幅的一维功率谱满足第一本发明的必要条件,但表面雾度不满足第一本发明的必要条件,因此会观察到映入。
[符号说明]
1防眩薄膜
2形成于薄膜表面的凹凸
3薄膜的投影面
5薄膜的主法线方向
6局部区位的法线
6a~6d    多面体面的法线向量
7模具用基材
8由研磨工序研磨的基材的表面
9感光性树脂膜
10已曝光的区域
11未曝光的区域
12掩模
13无掩模的区域
15第一表面凹凸形状(第一蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
16第二表面凹凸形状(第二蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
17镀铬层
18镀铬层的表面
20标高基准面
21最高标高面
40光掩模的单元
41光掩模的铬遮光图案
42光掩模的开口部
43光掩模
45光盒
46光源
47玻璃板
49闪眩的观察位置
50扩散板
[第二本发明之一实施方式]
<液晶显示装置>
本发明的液晶显示装置具备:液晶盒,在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,该液晶在无电压施加状态下在该盒基板附近在相对于该盒基板大致垂直方向取向;前面侧偏光薄膜,配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,配置于其相反侧;至少一块相位差薄膜,配置于上述背面侧偏光薄膜和上述液晶盒之间及/或上述前面侧偏光薄膜和上述液晶盒之间;防眩薄膜,包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,另外,上述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式配置于上述前面侧偏光薄膜的与上述液晶盒对向的面的相反侧。
第二本发明的液晶显示装置在该防眩薄膜(防眩层)的微细凹凸表面的形状上具有特征。关于防眩薄膜,与第一本发明同样。
图27~图32表示第二本发明的液晶显示装置的具体例。图27~图32所示的液晶显示装置具备:液晶盒110、以夹着该液晶盒110的方式所配置的一对偏光薄膜(前面侧偏光薄膜120、背面侧偏光薄膜121)、配置于背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间及/或前面侧偏光薄膜120和液晶盒110之间的相位差薄膜130、131。另外,在前面侧偏光薄膜120的与液晶盒110对向的面相反侧,以防眩层100成为最靠识别侧的方式层叠有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1。
这样,第二本发明的液晶显示装置作为必需的构成具备:液晶盒、一对偏光薄膜(前面侧偏光薄膜及背面侧偏光薄膜)、至少一块相位差薄膜及防眩薄膜。但是,后述的透明保护薄膜是在它们各自之间根据需要所设置的任意构成。即,设置透明保护薄膜的位置的组合不作特别限定,另外,完全不设置透明保护薄膜的液晶显示装置也包含在第二本发明内。下面,用图27~图32对第二本发明的液晶显示装置的种种构成进行说明。
在图27所示的液晶显示装置中,在盒基板111和前面侧偏光薄膜120之间配置有第一相位差薄膜130。另外,在第一相位差薄膜130相反侧的盒基板112和背面侧偏光薄膜121之间配置有第二相位差薄膜131。另外,在前面侧偏光薄膜120的面向液晶盒110的一侧相反侧的面即显示面(识别)侧的表面上配置有防眩薄膜1。该防眩薄膜1由透明支承体101及防眩层100构成,所述防眩层100形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面。另外,防眩薄膜1以防眩层100成为最靠识别侧的方式配置。
在图27所示的液晶显示装置中,在液晶盒110的两侧(前面侧及背面侧)设有相位差薄膜130、131。但是,在第二本发明的液晶显示装置中,既可以在液晶盒的两侧设有相位差薄膜,也可以仅在前面侧或背面侧设有相位差薄膜。图28表示仅在前面侧设有相位差薄膜的构成。在图28中,图27的相位差薄膜131被替换为透明保护薄膜104。
另外,在图27所示的液晶显示装置中,在背面侧偏光薄膜121的背面侧层叠有透明保护薄膜102。在第二本发明的液晶显示装置中,透明保护薄膜不是必需的构成,但如图27~32所示,优选至少在背面侧偏光薄膜的背面侧配置透明保护薄膜。
图29所示的液晶显示装置中,在前面侧偏光薄膜120和相位差薄膜130之间设有透明保护薄膜103,在这一点上,与图27所示的液晶显示装置不同。另外,图27所示的液晶显示装置的第一相位差薄膜130也可以发挥透明保护薄膜的作用。
图30所示的液晶显示装置与图29所示的液晶显示装置相比,是还在背面侧偏光薄膜121和相位差薄膜131之间设有透明保护薄膜104的构成。
图31所示的液晶显示装置在液晶盒110的前面侧不具有相位差薄膜,在这一点上,是与图30所示的液晶显示装置不同的构成。相反,图32所示的液晶显示装置在液晶盒110的背面侧不具有相位差薄膜,在这一点上,是与图30所示的液晶显示装置不同的构成。
例如,如图30、图31所示,在液晶盒110的背面侧配置相位差薄膜131的情况下,该相位差薄膜131发挥保护背面侧偏光薄膜121的透明保护薄膜的作用,可省略透明保护薄膜104。在这种情况下,也优选在背面侧偏光薄膜121的背面侧设置透明保护薄膜102。
第二本发明的液晶显示装置不局限于这些图27~图32所示的构成,也包含图32中透明保护薄膜104变更为相位差薄膜的构成及图27~32的在相位差薄膜130、131和液晶盒110之间设有透明保护薄膜的构成,也包含不使用透明保护薄膜的构成。
在背面侧偏光薄膜121的更靠背面侧(透明薄膜102的背面侧)通常设置用于向液晶盒110供给光的背光器(未图示)。
(液晶盒)
液晶盒110具有相互平行的两块盒基板111、112和在这两块盒基板之间封入有液晶(夹入保持)的液晶层115,在盒基板111、112的对向面上分别设有电极113、114。而且,该液晶盒110的液晶层115的液晶在无电压施加状态下,至少在盒基板111、112附近(通常从一盒基板111到另一盒基板112),在相对于该盒基板大致垂直方向上取向。这样,在第二本发明中设为对象的液晶盒110是所谓的垂直取向模式的液晶盒。
(偏光薄膜)
前面侧偏光薄膜120及背面侧偏光薄膜121可以是使沿在薄膜面内相互垂直的一方向振动的直线偏光透过且使沿另一方向振动的直线偏光吸收的型式的、且通常作为偏光薄膜或偏光板所公知的薄膜。具体而言,例如,可使用对聚乙烯醇薄膜实施了单轴拉伸(uniaxial extention)和高二色性色素(high dichroism pigment)的染色且还实施了硼酸交联的聚乙烯醇系的偏光薄膜。另外,具有作为高二色性色素使用碘的碘系偏光器及作为高二色性色素使用二色性有机染料的染料系偏光器,但都可使用。另外,也可将在这种偏光薄膜的一面或两面上层叠有透明保护薄膜的偏光板用于第二本发明的液晶显示装置。
(相位差薄膜)
第一相位差薄膜130及第二相位差薄膜131的面内相位差值R0为50nm以上80nm以下,厚度方向相位差值Rth优选为120nm以上250nm以下。在第一相位差薄膜130及第二相位差薄膜131的面内相位差值R0和厚度方向相位差值Rth在这些范围外的情况下,视场角特性下降,因此不优选。另外,通过同样的理由,更优选面内相位差值R0为55nm以上80nm以下、厚度方向相位差值Rth为124nm以上250nm以下。
在此,在将薄膜的面内滞相轴方向(in-plane slow axis direction)(在薄膜面内,折射率为最大的方向)的折射率设为nx,薄膜的面内进相轴方向(in-plane fast axis direction)(与滞相轴方向垂直的方向,即折射率为最小的方向)的折射率设为ny,薄膜的厚度方向的折射率设为nz,薄膜的厚度设为d时,面内相位差值R0及厚度方向相位差值Rth分别用下式(13)及(14)定义。
R0=(nx-ny)×d             ···(13)
Rth=〔(nx+ny)/2-nx〕×d    ···(14)
相位差薄膜130及131的滞相轴配置为与邻接的偏光薄膜120或121的透过轴处于大致平行关系或大致垂直关系。将相位差薄膜130及131的滞相轴和与之邻接的偏光薄膜的透过轴称为大致平行或大致垂直时的“大致”的意思是,虽然希望是完全平行或垂直的的状态,但在实用上,以其角度为中心容许到±5°程度。相位差薄膜130及131的滞相轴和与之邻接的偏光薄膜的透过轴当说到某一方时,优选配置为大致平行关系。
具有这种特性的相位差薄膜可通过使由具有正折射率各向异性的透明性树脂构成的薄膜在适当条件下进行单轴或双轴拉伸而得到。作为具有正折射率各向异性的透明性树脂,可使用以三乙酰纤维素等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。在此,环状烯烃系树脂是以降冰片烯及二甲撑八氢化萘那样的环状烯烃为单体的树脂,作为市售品,具有“ゼオノア薄膜(ZeonorFilm)”(商品名:オプテス公司研制)等。另外,作为三乙酰纤维素薄膜,举出“VA-TAC薄膜”(商品名:コニカミノルタ研制)及“VA-TAC薄膜”(商品名:富士胶片研制)等。在这些透明性树脂中,也由于光弹性系数小,且使用条件下的热变形造成的面内特性不均的发生等少,因此优选使用三乙酰纤维素及环状烯烃系树脂。
第一相位差薄膜130或第二相位差薄膜131与液晶盒110之间,通常经由粘合剂而粘贴。作为粘合剂,通常使用丙烯酸系等透明性优异的粘合剂。另外,具有上述特性的第一相位差薄膜130和第二相位差薄膜131也可以相互更换而配置。
(透明保护薄膜)
上述透明保护薄膜只要是具有透明性的薄膜,就不作特别限定,可使用液晶显示装置等所使用的公知的各种透明保护薄膜,举出例如:三乙酰纤维素(TAC)薄膜、丙烯酸树脂系薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、未拉伸降冰片烯薄膜等。
[实施例]
下面,举实施例进一步对第二本发明进行详细说明,但第二本发明不局限于这些实施例。例中,表示含有量或使用量的%及份只要没有特别记述就都是重量基准。另外,下述例子的模具或防眩薄膜的评价方法如下所述。
〔1〕防眩薄膜的表面形状的测量
(表面的标高的测量)
用三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司研制),测量防眩薄膜的表面的标高。为了防止样品趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在测量时,物镜的倍率设为10倍进行测量。水平分辨率Δx及Δy都为1.66μm,测量面积为1270μm×950μm。
(复数振幅的功率谱)
从上述得到的测量数据的中央部,抽取512个×512个(以测量面积计,850μm×850μm)数据,将防眩薄膜的微细凹凸表面的标高设为二维函数h(x,y)来求出。从得到的二维函数h(x,y),将复数振幅设为二维函数ψ(x,y)来计算。计算复数振幅时的波长λ设为550nm。对该二维函数ψ(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数Ψ(fx,fy)。将二维函数Ψ(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数Ψ2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数Ψ2(f)。通过对该一维函数Ψ2(f)进行线性插补,形成每隔0.008μm-1的离散函数。从该每隔0.008μm-1的离散函数即Ψ2(f)的二阶导函数,计算出复数振幅的一维功率谱的拐点。
(微细凹凸表面的倾角)
以上述得到的测量数据为基础,基于上述的算法进行计算,作成凹凸面的倾角的直方图,从该直方图求出每一倾角的分布,计算出倾角为5°以上的面的比率。
(微细凹凸表面的表面粗糙度参数)
使用基于JIS B 0601的(株)ミツトヨ研制的表面粗糙度测量仪サ一フテストSJ-301,测量防眩薄膜的表面粗糙度参数。为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。
〔2〕防眩薄膜的光学特性的测量
(雾度)
防眩薄膜的全雾度的测量如下所述,关于通过使用光学透明的粘合剂以防眩层形成面相反侧的面将防眩薄膜贴合于玻璃基板、所得到的与该玻璃基板贴合在一起的防眩薄膜,从玻璃基板侧使光入射,使用基于JIS K7136的(株)村上色彩技术研究所研制的雾度测量仪“HM-150”型进行测量。另外,内部雾度的测量如下所述,用甘油将雾度大致为0的三乙酰纤维素薄膜贴合于防眩层的凹凸表面,再次基于JIS K 7136进行测量。表面雾度基于上述式(12)进行计算。
(透过鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-IDP”,测量防眩薄膜的透过鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在该状态下,从玻璃侧使光入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.125mm、0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的透过鲜明度的最大值为400%。
(反射鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-1DP”,测量防眩薄膜的反射鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于黑色丙烯酸基板以后,供测量用。在该状态下,从凹凸形状面侧使光以45°入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的反射鲜明度的最大值为300%。
〔3〕防眩薄膜的机械特性的测量
(铅笔硬度)
防眩薄膜的铅笔硬度用JIS K5600-5-4规定的方法进行测量。具体而言,使用基于该规格的电动铅笔划痕硬度试验机((株)安田精密仪器制作所研制),以载荷500g进行测量。
〔4〕液晶显示装置的评价
(对比度)
在暗室内,将液晶显示装置的背光器点亮,使用辉度仪BM5A型((株)トプコン研制),测量在黑色显示状态及白色显示状态的液晶显示装置的辉度,计算出对比度。在此,对比度用白色显示状态的辉度对黑色显示状态的辉度之比来表示。
(映入、褪色、闪眩)
将上述对比度的评价系统移至明亮室内,作为黑色显示状态,对映入状态、褪色进行目视观察。接着,在明亮室内,作为白色显示状态,关于闪眩,也进行目视观察。映入状态、褪色、闪眩相关的评价基准如下所述。
(a)映入
1:未观察到映入。
2:稍微观察到映入。
3:清晰地观察到映入。
(b)褪色
1:未观察到褪色。
2:稍微观察到褪色。
3:清晰地观察到褪色。
(c)闪眩
1、看不到闪眩。
2、观察到稍微闪眩。
3、观察到强烈闪眩。
〔5〕防眩薄膜制造用的图案的评价
将作成的图案数据设为二色阶的二值化图像数据,用二维离散函数g(x,y)表示色阶。离散函数g(x,y)的水平分辨率Δx及Δy都设为2μm。对所得到的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数G(fx,fy)。将二维函数G(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数G2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数G2(f)。
<实施例21>
(A)偏光薄膜的制作
将平均聚合度约2400、皂化度为99.9摩尔%以上且厚度为75μm的聚乙烯醇薄膜浸渍于30℃的纯水,之后,在30℃下浸渍于以碘/碘化钾/水的质量比为0.02/2/100的水溶液。其后,浸渍于以碘化钾/硼酸/水的质量比为12/5/100的水溶液。接着,用8℃的纯水清洗,之后,在65℃下进行干燥,得到在聚乙烯醇上碘取向吸附的偏光薄膜。拉伸主要在碘染色及硼酸处理的工序中进行,总拉伸倍率为5.3倍。
(B)防眩薄膜制造用的模具的制作
准备对直径200mm的铝辊(JIS的A5056)的表面实施了巴拉德镀铜的辊。巴拉德镀铜由镀铜层/薄的镀银层/表面镀铜层构成,电镀层整体的厚度设定为约200μm。对其镀铜表面进行镜面研磨,在研磨后的镀铜表面涂布感光性树脂,进行干燥,形成感光性树脂膜。接下来,通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光、显影,所述图案是将图16所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.035μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的。激光的曝光及显影用Laser Stream FX((株)シンク·ラボラトリ一研制)来进行。感光性树脂膜使用正片型感光性树脂。
其后,用氯化铜液进行第一蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为3μm。从第一蚀刻处理后的辊将感光性树脂膜除去,再次用氯化铜液进行第二蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为10μm。其后,进行镀铬加工,制作成模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
(C)(防眩薄膜的制作)
以下的各成分以固体成分浓度60%溶解于醋酸乙酯,购入在固化后显示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份
多官能度聚氨酯丙烯酸酯40份
(六甲撑二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的反应性生成物)二苯基(2,4,6一三甲氧基苯甲酰基)氧化膦5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7μm的方式涂布在厚度80μm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜上,在设定为60℃的干燥机中,干燥三分钟。用橡胶辊,将干燥后的薄膜以光固化性树脂组合物层成为模具侧的方式按压于事先得到的模具A的凹凸面,并使其密接。在该状态下,从TAC薄膜侧,以h线换算光量计为200mJ/cm2的方式,照射来自强度20mW/cm2的高压水银灯的光,使光固化性树脂组合物层固化。之后,将TAC薄膜连同固化树脂一同从模具剥离,制作成由在表面上具有凹凸的固化树脂(防眩层)和TAC薄膜的层叠体构成的透明的防眩薄膜A。
(D)防眩性偏光板的制作
对于水100重量份,溶解1.8重量份的(株)クラレ出售的羧基改性聚乙烯醇“可乐丽波维尔KL318”(改性度为2摩尔%),再添加1.5重量份的水溶性聚酰胺环氧树脂即住化ケムテツクス(株)出售的“スミレ一ズレジン650”(固体成分为30%的水溶液)进行溶解,制作成聚乙烯醇系粘合剂。
在对防眩薄膜A的形成有防眩层的一侧相反侧进行了皂化处理以后,用螺杆挤出涂布机涂敷10μm的如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂,然后在其上贴合事先得到的聚乙烯醇-碘偏光薄膜。另外,在聚乙烯醇-碘偏光薄膜的贴合有防眩薄膜的面相反侧的面上,用螺杆挤出涂布机涂敷如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂以后,将对表面进行了电晕放电处理的厚度70μm且面内相位差值R0为55nm、厚度方向相位差值Rth为124nm的拉伸降冰片烯系树脂薄膜(ZEONOR、オプテス公司研制)贴合。其后,在80℃下干燥5分钟,进一步在常温下养护一天,得到防眩性偏光板A。
(E)液晶显示装置的制作
从搭载有垂直取向模式的液晶显示元件(即图像显示元件)的市售的液晶电视机(LC-32ES50、シヤ一プ(株)研制)的液晶盒上剥离偏光板,在液晶盒的背面(背光器侧)侧将贴合有TAC薄膜和偏光薄膜和拉伸降冰片烯系树脂薄膜(ZEONOR,面内相位差值R0为55nm、厚度方向相位差值Rth为124nm)的偏光板、在液晶盒的前面(识别侧)将上述防眩性偏光板A均以偏光板的吸收轴与原本粘贴于液晶电视机的偏光板的吸收轴方向一致的方式,经由粘合剂层而贴合,制作成液晶面板。接着,以背光器/光扩散板/液晶面板的构成组装该液晶面板,制作成液晶显示装置A(即图像显示装置)。
<比较列21>
对直径300mm的铝辊(JIS的A5056)的表面进行镜面研磨,使用喷砂装置((株)不二制作所研制),向研磨后的铝面,以喷砂压力0.1MPa(表压,以下相同)、珠使用量8g/cm2(辊的表面积平均每1cm2的使用量,以下相同),喷氧化锆珠TZ-SX-17(東ソ一(株)研制,平均粒径:20μm),而使表面带上了凹凸。对所得到的带凹凸的铝辊进行无电解镀镍加工,制作成模具B。此时,无电解镀镍厚度设定为15μm。除使用所得到的模具B以外,与实施例21同样,制作成防眩薄膜B。另外,除使用防眩薄膜B以外,其余与实施例21同样,制作成防眩性偏光板B及液晶显示装置B。
<比较列22>
从市售的液晶电视机(LC-32ES50,シヤ一プ(株)研制)的识别侧偏光板上,剥离识别侧表面的防眩薄膜(具有在硬涂层中分散有微粒子而成的防眩层),得到防眩薄膜C。除使用该防眩薄膜C以外,其余与实施例21同样,制作成防眩性偏光板C及液晶显示装置C。
图17表示的是从防眩薄膜A的制作时使用的图案得到的功率谱G2(f)。可知,防眩薄膜A的制作时使用的图案的功率谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值,在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值。
另外,图26表示的是从防眩薄膜A~C的标高所计算出的复数振幅的功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2。由图26可知,从防眩薄膜A的标高所计算的复数振幅的一维功率谱在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm- 1以下的范围内具有两个拐点,但从防眩薄膜B及C的标高所计算的复数振幅的一维功率谱不是在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点的功率谱。
关于实施例21以及比较例21及22制作的防眩薄膜A~C及液晶显示装置A~C,将进行了上述各评价的结果表示在表2中。
[表2]
Figure BDA0000091059880000491
由表2所示的结果可知,全部满足第二本发明的必要条件的图像显示装置A(实施例21)完全不发生闪眩,示出充分的防眩性,也不发生褪色,显示出较高的对比度。另外,在暗室内及明亮室内对图像显示装置A进行目视观察时,具有广视场角特性。另一方面,使用不满足第二本发明的必要条件的防眩薄膜B(参照图26)的图像显示装置B(比较例21)显示发生闪眩的倾向。另外,在使用具有高内部雾度的防眩薄膜C的图像显示装置C(比较例22)中,虽然不发生闪眩,但对比度却下降了。
[符号说明]
1防眩薄膜
2在薄膜表面所形成的凹凸
3薄膜的投影面
5薄膜的主法线方向
6局部区位的法线
6a~6d    多面体面的法线向量
7模具用基材
8由研磨工序研磨的基材的表面
9感光性树脂膜
10已曝光的区域
11未曝光的区域
12掩模
13无掩模的区域
15第一表面凹凸形状(第一蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
16第二表面凹凸形状(第二蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
17镀铬层
18镀铬层的表面
20标高基准面
21最高标高面
40光掩模的单元
41光掩模的铬遮光图案
42光掩模的开口部
43光掩模
45光盒
46光源
47玻璃板
49闪眩的观察位置
50扩散板
100防眩层
101透明支承体
102、103、104透明保护薄膜
110液晶盒
111、112盒基板
113、114电极
115液晶层
120(前面侧)偏光薄膜
121(背面侧)偏光薄膜
130(第一)相位差薄膜
131(第二)相位差薄膜
[第三本发明之一实施方式]
<液晶显示装置>
第三本发明的液晶显示装置具备:液晶盒,在相互平行的一对盒基板之间封入有扭曲向列型液晶;前面侧偏光薄膜,配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,配置于该液晶盒的识别侧相反侧;光学各向异性层,配置在上述背面侧偏光薄膜和上述液晶盒之间及上述前面侧偏光薄膜和上述液晶盒之间中的至少任一之间;防眩薄膜,包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,另外,上述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式配置于上述前面侧偏光薄膜的与上述液晶盒对向的面相反侧。
图34~图36表示第三本发明的液晶显示装置的具体例。图34~图36所示的液晶显示装置具备:液晶盒110、以夹着该液晶盒110的方式所配置的一对偏光薄膜120、121、在其一方或双方的偏光薄膜和液晶盒110之间所配置的光学各向异性层330、331。
液晶盒110具有相互平行的两块盒基板111、112和在两块盒基板111、112之间封入(夹入保持)有液晶的液晶层115,在盒基板111、112的对向的面上分别设有电极113、114。而且,该液晶盒110的液晶层115的液晶是所谓的扭曲向列型液晶。
在图34所示的液晶显示装置中,在盒基板111和偏光薄膜120之间配置有第一光学各向异性层330。另外,在第一光学各向异性层330相反侧的盒基板112和偏光薄膜121之间配置有第二光学各向异性层331。
另外,在图34所示的液晶显示装置中,在一方的偏光薄膜120的面向液晶盒110的侧相反侧的面即显示面(识别)侧的表面上,配置有赋予规定的光学特性且具有规定的表面形状的防眩薄膜1。该防眩薄膜1包含透明支承体101及防眩层100,所述防眩层100形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面。该防眩薄膜1以防眩层100成为最靠识别侧的方式配置于前面侧偏光薄膜120的与液晶盒110对向的面相反侧。第三本发明的液晶显示装置在该防眩薄膜1的微细凹凸表面的形状上具有特征。关于防眩薄膜1,与第一本发明同样。
(扭曲向列型液晶)
第三本发明的液晶显示装置所使用的扭曲向列(以下,简称为“TN”)型液晶,是在垂直于基板面地施加电压的纵向电场上使液晶分子的取向状态变化的液晶。在TN模式下,液晶分子在从一基板追迹到另一基板时,以无电压施加的状态的液晶取向在各部分都成为边朝向平行于基板的面内边在上下基板之间扭转了90度(扭转了)的状态的方式,取向于与基板面平行。
在现有的TN型液晶显示装置中,因液晶盒内的液晶物质的预倾斜(pretilt)引起的折射率的各向异性,而使视场角特性并非充分。因此,特开平6-214116号公报公开了以下内容,将显示负单轴性且以其光学轴相对于薄膜面成为倾斜方向的方式所配置的光学各向异性层,配置于TN型液晶显示装置的液晶盒和偏光板之间。另外,特开平10-186356号公报公开了一种将显示正单轴性的液晶性高分子在液晶状态下形成的混合排列(nematic hybnd)取向固定化而成的光学补偿薄膜,也公开了将该光学补偿薄膜应用于TN型液晶显示装置会实现视场角扩大的技术。通过将这种光学轴相对于薄膜面处于倾斜方向的光学各向异性层作为光学补偿薄膜(相位差板)来使用,TN型液晶显示装置的视场角的改善成功得以实现。
(光学各向异性层)
在第三本发明中,光学各向异性层只要配置于背面侧偏光薄膜和液晶盒之间及前面侧偏光薄膜和液晶盒之间中的至少任一之间即可,但优选配置于背面侧偏光薄膜和液晶盒之间及前面侧偏光薄膜和液晶盒之间。
作为光学各向异性层,优选光学性地显示负单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50o的光学各向异性层、以及光学性地显示正单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50o的光学各向异性层。
作为光学性地显示负单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50o的光学各向异性层,优选使用例如在由三乙酰纤维素等构成的透明树脂薄膜上涂布有如特开平6-214116号公报记载的有机化合物,尤其是显示液晶性且具有圆盘状分子构造的化合物及不显示液晶性但通过电场或磁场而体现负折射率各向异性的化合物,且以光学轴从薄膜法线方向在5~50o之间倾斜的方式取向的薄膜等。取向不仅是一方向的取向,而且也可以是例如倾斜度从薄膜的一面向另一面依次增大的所谓的混合取向。
作为显示液晶性的具有圆盘状分子构造的有机化合物,例示低分子或高分子盘形(discotic)液晶,例如,在三亚苯、三苄基苯、苯等具有平面构造的母核上放射状地键合有烷基、烷氧基、烷基取代苯甲酸基、烷氧基取代苯甲酸基等直链状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。
具有圆盘状分子构造的有机化合物不仅可单独使用一种,而且为了得到所希望的取向,还可根据需要并用多种,或者与高分子母体等其他有机化合物混合使用。作为混合使用的有机化合物,如果是可将具有圆盘状分子构造的有机化合物和具有相溶性或具有圆盘状分子构造的有机化合物分散为不散射光的程度的粒径的有机化合物,就不作特别限定。作为在由纤维素系树脂构成的透明基材薄膜上设有由这种液晶性化合物构成的层且光学轴相对于薄膜法线倾斜的薄膜,可优选使用例如WV薄膜(富士写真胶片(株)研制)。
另外,作为光学性地显示正单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50°的光学各向异性层,举出例如,在由纤维素系树脂等构成的透明基材薄膜上制作如特开平10-186356号公报记载的具有细长的棒状构造的有机化合物膜,尤其是显示向列型液晶性且具有赋予正光学各向异性的分子构造的化合物膜及不显示液晶性但通过电场或磁场而体现正折射率各向异性的化合物膜,且以光学轴从薄膜法线方向在5~50°之间倾斜的方式取向的薄膜。取向不仅是一方向的取向,而且也可以是例如倾斜度从薄膜的一面向另一面依次增大的所谓的混合取向。作为在透明基材薄膜上设有由向列型液晶化合物构成的层且光学轴相对于薄膜法线而倾斜的薄膜,可优选使用例如NH薄膜(新日本石油(株)研制)。
另外,通过真空蒸镀,可实现薄膜的形成,在进行蒸镀时,通过将体现正折射率各向异性的电介质在透明基材薄膜上从相对于其法线倾斜的方向开始蒸镀,也能够得到光学性地正单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50°的光学各向异性层。为此所使用的电介质也可以为由无机化合物构成的电介质、由有机化合物构成的电介质中的任一种,但在相对于在真空蒸镀时起作用的热的稳定性这点上,优选使用无机电介质。作为无机电介质,在透明性优异等这点上,优选使用氧化钽(Ta2O5)、氧化钨(WO3)、二氧化硅(SiO2)、一氧化硅(SiO)、氧化铋(Bi2O5)、氧化钕(Nd2O3)等金属氧化物。在金属氧化物中,更优选使用氧化钽、氧化钨、氧化铋等易体现折射率各向异性且膜质硬的金属氧化物。
在这种透明基材薄膜上层叠有体现折射率各向异性的电介质层的光学各向异性层的使用的情况下,该光学各向异性层按照其透明基材薄膜侧与偏光薄膜或与之贴合在一起的透明保护薄膜对向的方式层叠在偏光薄膜或透明保护薄膜上。
另外,在TN模式下,为了进一步提高视场角特性及显示特性,优选在夹着液晶盒而成对的背面侧偏光板上也配置光学各向异性层。作为设置于背面侧偏光薄膜121和盒基板112之间的光学各向异性层331,优选使用如上所述的光学性地负或正单轴性且其光学轴从薄膜的法线方向起在5~50°之间倾斜的光学各向异性层。
(偏光薄膜)
前面侧偏光薄膜120及背面侧偏光薄膜121可以是使沿在薄膜面内相互垂直的一方向振动的直线偏光透过且使沿另一方向振动的直线偏光吸收的型式的、通常作为偏光薄膜或偏光板而得知的薄膜。具体而言,例如,可使用对聚乙烯醇薄膜实施了单轴拉伸和高二色性色素的染色且还实施了硼酸交联的聚乙烯醇系的偏光薄膜。另外,具有作为高二色性色素使用碘的碘系偏光器及作为高二色性色素使用二色性有机染料的染料系偏光器,但都可使用。另外,既可以是这种聚乙烯醇系偏光薄膜本身,也可以是在聚乙烯醇系偏光薄膜的一面或两面上层叠有三乙酰纤维素(TAC)薄膜、丙烯酸树脂系薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、未拉伸降冰片烯薄膜等透明保护薄膜的偏光板。
在图34所示的液晶显示装置中,在第一偏光薄膜120的前面侧层叠有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1,在第二偏光薄膜121的背面侧层叠有透明保护薄膜102。
另外,在图35所示的液晶显示装置中,在第一偏光薄膜120的前面侧及背面侧层叠有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1以及透明保护薄膜103,在第二偏光薄膜121的背面侧层叠有透明保护薄膜102。
另外,在图36所示的液晶显示装置中,在第一偏光薄膜120的前面侧层叠有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1,在第二偏光薄膜121的前面侧及背面侧层叠有透明保护薄膜104及102。
另外,在图35所示的液晶显示装置中,通过第一相位差薄膜330发挥透明保护薄膜103的作用,也可省略透明保护薄膜103。
在图34~36所示的液晶显示装置中,在背面侧偏光薄膜121的背面侧配置有透明保护薄膜102。如图34、图35所示,在其一面配置有光学各向异性层331的情况下,该光学各向异性层331可发挥保护偏光薄膜121的透明保护薄膜的作用。在这种情况下,也优选在偏光薄膜121的另一面设置如上所述的透明保护薄膜。
在背面侧偏光薄膜121的更背面侧(透明薄膜103的背面侧)通常设置用于向液晶盒110供给光的背光器(未图示)。
[实施例]
下面,举实施例进一步对第三本发明进行详细说明,但第三本发明不局限于这些实施例。例中,表示含有量或使用量的%及份只要没有特别记述就都是重量基准。另外,下述例子的模具或防眩薄膜的评价方法如下所述。
〔1〕防眩薄膜的表面形状的测量
(表面的标高的测量)
用三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司研制),测量防眩薄膜的表面的标高。为了防止样品趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在测量时,物镜的倍率设为10倍进行测量。水平分辨率Δx及Δy都为1.66μm,测量面积为1270μm×950μm。
(复数振幅的功率谱)
从上述得到的测量数据的中央部,抽取512个×512个(以测量面积计,850μm×850μm)数据,将防眩薄膜的微细凹凸表面的标高设为二维函数h(x,y)来求出。从得到的二维函数h(x,y),将复数振幅设为二维函数ψ(x,y)来计算。计算复数振幅时的波长λ设为550nm。对该二维函数ψ(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数Ψ(fx,fy)。将二维函数Ψ(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数Ψ2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数Ψ2(f)。通过对该一维函数Ψ2(f)进行线性插补,形成每隔0.008μm-1的离散函数。从该每隔0.008μm-1的离散函数即Ψ2(f)的二阶导函数,计算出复数振幅的一维功率谱的拐点。
(微细凹凸表面的倾角)
以上述得到的测量数据为基础,基于上述的算法进行计算,作成凹凸面的倾角的直方图,从该直方图求出按倾角的分布,计算出倾角为5°以上的面的比率。
(微细凹凸表面的表面粗糙度参数)
使用基于JIS B 0601的(株)ミツトヨ研制的表面粗糙度测量仪サ一フテストSJ-301,测量防眩薄膜的表面粗糙度参数。为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。
〔2〕防眩薄膜的光学特性的测量
(雾度)
防眩薄膜的全雾度的测量如下所述,使用光学透明的粘合剂,以防眩层形成面相反侧的面将防眩薄膜贴合于玻璃基板,关于与该玻璃基板贴合在一起的防眩薄膜,从玻璃基板侧入射光,使用基于JIS K 7136的(株)村上色彩技术研究所研制的雾度测量仪“HM-150”型进行测量。另外,内部雾度的测量如下所述,用甘油将雾度大致为0的三乙酰纤维素薄膜贴合于防眩层的凹凸表面,再次基于JIS K 7136进行测量。表面雾度基于上述式(12)进行计算。
(透过鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-IDP”,测量防眩薄膜的透过鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在该状态下,从玻璃侧使光入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.125mm、0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的透过鲜明度的最大值为400%。
(反射鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-1DP”,测量防眩薄膜的反射鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于黑色丙烯酸基板以后,供测量用。在该状态下,从凹凸形状面侧使光以45°入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的反射鲜明度的最大值为300%。
〔3〕防眩薄膜的机械特性的测量
(铅笔硬度)
防眩薄膜的铅笔硬度用JIS K5600-5-4规定的方法进行测量。具体而言,使用基于该规格的电动铅笔划痕硬度试验机((株)安田精密仪器制作所研制),以载荷500g进行测量。
〔4〕液晶显示装置的评价
(对比度)
在暗室内,将液晶显示装置的背光器点亮,使用辉度仪BM5A型((株)トプコン研制),测量黑色显示状态及白色显示状态的液晶显示装置的辉度,计算出对比度。在此,对比度用白色显示状态的辉度对黑色显示状态的辉度之比来表示。
(映入、褪色、闪眩)
将上述对比度的评价系统移至明亮室内,作为黑色显示状态,对映入状态、褪色进行目视观察。接着,在明亮室内,作为白色显示状态,关于闪眩,也进行目视观察。映入状态、褪色、闪眩所相关的评价基准如下所述。
(a)映入
1:未观察到映入。
2:稍微观察到映入。
3:清晰地观察到映入。
(b)褪色
1:未观察到褪色。
2:稍微观察到褪色。
3:清晰地观察到褪色。
(c)闪眩
1、看不到闪眩。
2、观察到稍微闪眩。
3、观察到强烈闪眩。
〔5〕防眩薄膜制造用的图案的评价
将作成的图案数据设为二色阶的二值化图像数据,用二维离散函数g(x,y)表示色阶。离散函数g(x,y)的水平分辨率Δx及Δy都设为2μm。对所得到的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数G(fx,fy)。将二维函数G(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数G2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数G2(f)。
<实施例31>
(A)偏光薄膜的制作
将平均聚合度约2400、皂化度为99.9摩尔%以上且厚度为75μm的聚乙烯醇薄膜浸渍于30℃的纯水,之后,在30℃下浸渍于以碘/碘化钾/水的质量比为0.02/2/100的水溶液。其后,浸渍于以碘化钾/硼酸/水的质量比为12/5/100的水溶液。接着,用8℃的纯水清洗,之后,在65℃下进行干燥,得到在聚乙烯醇上碘吸附取向的偏光薄膜。拉伸主要在碘染色及硼酸处理的工序中进行,总拉伸倍率为5.3倍。
(B)防眩薄膜制造用的模具的制作
准备对直径200mm的铝辊(JIS的A5056)的表面实施了巴拉德镀铜的辊。巴拉德镀铜由镀铜层/薄的镀银层/表面镀铜层构成,电镀层整体的厚度设定为约200μm。对其镀铜表面进行镜面研磨,在研磨后的镀铜表面涂布感光性树脂,进行干燥,形成感光性树脂膜。接下来,通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光、显影,所述图案是将图16所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.035μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的。激光的曝光及显影用Laser Stream FX((株)シンク·ラボラトリ一研制)来进行。感光性树脂膜使用正片型感光性树脂。
其后,用氯化铜液进行第一蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为3μm。从第一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二蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为10μm。其后,进行镀铬加工,制作成模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
(C)(防眩薄膜的制作)
以下的各成分以固体成分浓度60%溶解于醋酸乙酯,购入在固化后显示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份
多官能度聚氨酯丙烯酸酯40份
(六甲撑二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的反应性生成物)二苯基(2,4,6一三甲氧基苯甲酰基)氧化膦5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7μm的方式涂布在厚度80μm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜上,在设定为60℃的干燥机中,干燥三分钟。用橡胶辊,将干燥后的薄膜以光固化性树脂组合物层成为模具侧的方式按压于事先得到的模具A的凹凸面,并使其密接。在该状态下,从TAC薄膜侧,以h线换算光量计成为200mJ/cm2的方式,照射来自强度20mW/cm2的高压水银灯的光,使光固化性树脂组合物层固化。之后,将TAC薄膜连同固化树脂一同从模具剥离,制作成由在表面上具有凹凸的固化树脂(防眩层)和TAC薄膜的层叠体构成的透明的防眩薄膜A。
(D)防眩性偏光板的制作
对于水100重量份,溶解1.8重量份的(株)クラレ出售的羧基改性聚乙烯醇“可乐丽波维尔KL318”(改性度为2摩尔%),再添加1.5重量份的水溶性聚酰胺环氧树脂即住化ケムテツクス(株)出售的“スミレ一ズレジン650”(固体成分为30%的水溶液)进行溶解,制作成聚乙烯醇系粘合剂。
在对防眩薄膜A的形成有防眩层的一侧相反侧进行了皂化处理以后,用螺杆挤出涂布机涂敷10μm的如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂,然后在其上贴合事先得到的聚乙烯醇-碘偏光薄膜。另外,在聚乙烯醇-碘偏光薄膜的贴合有防眩薄膜的面相反侧的面上,用螺杆挤出涂布机涂敷10μm的如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂以后,将具有光学各向异性层的薄膜(商品名“WV薄膜”,富土写真薄膜(株)研制)在进行了皂化处理以后,进行贴合,所述光学各向异性层,在基板上涂布固定有光学性地负的单轴性的盘形液晶分子,其光学轴从薄膜的法线方向起在5~50°之间进行依次倾斜的混合取向,作为整体的明显的光学轴位于从法线起约18°的方向。其后,在80℃下干燥5分钟,另外,在常温下,养护一天,得到防眩性偏光板A。
(E)液晶显示装置的制作
从搭载有TN模式的液晶显示元件(即图像显示元件)的市售的监视器(W2261VG-PF、LG电子研制)的液晶盒上剥离偏光板,在液晶盒的背面(背光器侧)侧将在聚乙烯醇-碘系直线偏光器的一面粘贴有光学各向异性层〔商品名“WV薄膜”,富士写真薄膜(株)研制〕且在偏光器的另一面粘贴有三乙酰纤维素薄膜的直线偏光器/光学各向异性层层叠品〔商品名“スミカランSRH862A”,住友化学(株)研制〕、在液晶盒的前面(识别侧)将上述防眩性偏光板A均以偏光板(器)的吸收轴与原本粘贴于液晶电视机的偏光板的吸收轴方向一致的方式,经由粘合剂层而贴合,制作成液晶面板;并且所述光学各向异性层〔商品名“WV薄膜”,富士写真薄膜(株)研制〕中,在基板上涂布固定有光学性地负的单轴性的盘形液晶分子,其光学轴从薄膜的法线方向起在5~50°之间进行依次倾斜的混合取向,作为整体的表观的光学轴位于从法线起约18°的方向上。接着,以背光器/光扩散板/液晶面板的构成将该液晶面板组装,制作成液晶显示装置A(即图像显示装置)。
<比较例31>
对直径300mm的铝辊(JIS的A5056)的表面进行镜面研磨,使用喷砂装置((株)不二制作所研制),向研磨后的铝面,以喷砂压力0.1MPa(表压,以下相同)、珠使用量8g/cm2(辊的表面积平均每1cm2的使用量,以下相同),喷氧化锆珠TZ-SX-17(東ソ一(株)研制,平均粒径:20μm),而使表面带上了凹凸。对所得到的带凹凸的铝辊进行无电解镀镍加工,制作成模具B。此时,无电解镀镍厚度设定为15μm。除使用所得到的模具B以外,与实施例31同样,制作成防眩薄膜B。另外,除使用防眩薄膜B以外,其余与实施例31同样,制作成防眩性偏光板B及液晶显示装置B。
图17表示的是从防眩薄膜A的制作时使用的图案得到的功率谱G2(f)。可知,防眩薄膜A的制作时使用的图案的功率谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值,在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值。
另外,图33表示的是从防眩薄膜A及B的标高所计算出的复数振幅的功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2。由图33可知,从防眩薄膜A的标高所计算的复数振幅的一维功率谱在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点,但从防眩薄膜B及C的标高所计算的复数振幅的一维功率谱不是在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点的功率谱。
关于实施例31及比较例31制作的防眩薄膜A及B以及液晶显示装置A及B,将进行了上述各评价的结果表示在表3中。
[表3]
Figure BDA0000091059880000621
由表3所示的结果可知,全部满足第三本发明的必要条件的图像显示装置A(实施例31)完全不发生闪眩,示出充分的防眩性,也不发生褪色,显示出较高的对比度和广视场角特性。另一方面,使用不满足第三本发明的必要条件的防眩薄膜B(参照图33)的图像显示装置B(比较例31)示出发生闪眩的倾向。
[符号说明]
1防眩薄膜
2在薄膜表面所形成的凹凸
3薄膜的投影面
5薄膜的主法线方向
6局部区位的法线
6a~6d    多面体面的法线向量
7模具用基材
8由研磨工序研磨的基材的表面
9感光性树脂膜
10已曝光的区域
11未曝光的区域
12掩模
13无掩模的区域
15第一表面凹凸形状(第一蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
16第二表面凹凸形状(第二蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
17镀铬层
18镀铬层的表面
20标高基准面
21最高标高面
40光掩模的单元
41光掩模的铬遮光图案
42光掩模的开口部
43光掩模
45光盒
46光源
47玻璃板
49闪眩的观察位置
50扩散板
100防眩层
101透明支承体
102、103、104透明保护薄膜
110液晶盒
111、112盒基板
113、114电极
115液晶层
120(前面侧)偏光薄膜
121(背面侧)偏光薄膜
330(第一)光学各向异性层
331(第二)光学各向异性层
[第四本发明之一实施方式]
<液晶显示装置>
第四本发明的液晶显示装置具备:液晶盒,在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,且该液晶在与上述盒基板平行且大致同一方向取向;前面侧偏光薄膜,配置于该液晶盒的识别侧;背面侧偏光薄膜,配置于其相反侧;防眩薄膜,包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,按照防眩层成为最靠识别侧的方式配置于上述前面侧偏光薄膜的与上述液晶盒对向的面相反侧。
图37、38表示第四本发明的液晶显示装置的具体例。第四本发明的液晶显示装置在液晶盒110的识别侧配置有前面侧偏光薄膜120,在其相反侧配置有背面侧偏光薄膜121。
液晶盒110在相互平行的一对盒基板111、112之间封入有液晶,形成液晶层413。在液晶层413中,在无电压施加状态下,液晶分子414在与盒基板/111、112大致平行且大致相同方向取向。而且,通过施加于液晶盒的电压的变化,液晶分子414的长轴的朝向在平行于盒基板的面内进行变化,进行显示。即,第四本发明的液晶显示装置为所谓的平面开关(IPS)模式的液晶显示装置。IPS模式的液晶显示装置由于液晶分子在与基板面平行且同一方向取向,因此与其他模式相比,视场角特性优异。
关于前面侧偏光薄膜120,图37表示的是在偏光薄膜120的识别侧表面设有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1且还在液晶盒侧表面设有透明保护薄膜103的例子。另外,图38表示的是在偏光薄膜120的识别侧表面设有由透明支承体101及防眩层100构成的防眩薄膜1且在液晶盒侧表面未设有透明保护薄膜而是偏光薄膜120直接与液晶盒110的盒基板111贴合在一起的例子。在图37和图38中,仅该透明保护薄膜103的有无不同。
在此,如图37所示,在偏光薄膜120和盒基板111之间存在透明保护薄膜103的情况下,该透明保护薄膜的厚度方向相位差值Rth优选在-10nm~+40nm的范围内,更优选在-0.1nm~+40nm的范围内。另外,在偏光薄膜120和盒基板111之间还存在其他层的情况下,也优选从偏光薄膜120的液晶盒110侧表面到液晶盒的前面侧表面之间的厚度方向相位差Rth在-10nm~+40nm的范围内。如图38所示,在偏光薄膜120直接贴合于盒基板111的情况下,从偏光薄膜120的液晶盒侧表面到上述液晶盒(盒基板111)的前面侧表面之间的相位差为零。
在此,双折射层及相位差板的平面相位差R0及厚度方向相位差Rth,在各自的薄膜将面内的滞相轴方向的折射率设为nx、在面内与滞相轴垂直的方向的折射率设为ny、厚度方向的折射率设为nz、而且膜厚设为d时,分别用下式(A)及(B)进行定义。
R0=(nx-ny)×d              式(A)
Rth=〔(nx+ny)/2-nz〕×d    式(B)
换言之,平面相位差R0是面内的折射率差乘以膜厚所得的值,厚度方向相位差Rth是面内的平均折射率和厚度方向折射率之差乘以膜厚所得的值。
在前面侧偏光薄膜120的显示面(识别)侧的表面配置防眩薄膜1。该防眩薄膜1包含透明支承体101及防眩层100,所述防眩层100形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面。该防眩薄膜1是赋予规定的光学特性且具有规定的表面形状的薄膜。该防眩薄膜1以防眩层100成为最靠识别侧的方式配置于前面侧偏光薄膜120的与液晶盒110对向的面相反侧。第四本发明的液晶显示装置在该防眩薄膜1的微细凹凸表面的形状上具有特征。关于防眩薄膜1,与第一本发明同样。
在背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间也可以配置相位差薄膜130。在其情况下,在从背面侧偏光薄膜121的液晶盒侧表面到液晶盒110的背面侧的盒基板112的表面之间所存在的包含其相位差薄膜130的双折射层的厚度方向相位差Rth之和,优选在一40nm~+40nm的范围内,且两者的面内相位差R0之和优选在100nm~300nm的范围内。
图37的由前面侧偏光薄膜120和防眩薄膜1及透明保护薄膜103构成的前面侧偏光板和液晶盒110之间(透明保护薄膜103和液晶盒110之间)及图38的由前面侧偏光薄膜120和防眩薄膜1构成的前面侧偏光板和液晶盒110之间(偏光薄膜120和液晶盒110之间)通常分别用粘合剂来粘贴。另外,在图37及38中,由背面侧偏光薄膜121和透明保护薄膜102及104构成的背面侧偏光板和相位差薄膜130之间(透明保护薄膜104和相位差薄膜130之间)或相位差薄膜130和液晶盒110之间也通常分别用粘合剂来粘贴。作为这些粘合剂,通常使用丙烯酸系等透明性优异的粘合剂。0286
在背面侧偏光薄膜121的比透明保护薄膜102更靠背面,通常设置用于向液晶盒110供给光的背光器(未图示)。
(偏光薄膜)
前面侧偏光薄膜120及背面侧偏光薄膜121可以是使沿薄膜面内相互垂直的一方向振动的直线偏光透过且使沿另一方向振动的直线偏光吸收的型式的、通常作为偏光薄膜或偏光板而得知的薄膜。具体而言,例如,可使用对聚乙烯醇薄膜实施了单轴拉伸和高二色性色素的染色且还实施了硼酸交联的聚乙烯醇系的偏光薄膜。另外,具有作为高二色性色素使用碘的碘系偏光器及作为高二色性色素使用二色性有机染料的染料系偏光器,但都可使用。在实施了这种拉伸和染色的聚乙烯醇系偏光薄膜中,拉伸方向成为吸收轴,在面内与该吸收轴垂直的方向成为透过轴。
在第四本发明的液晶显示装置中,背面侧偏光薄膜121的透过轴按照相对于位于液晶盒110内的液晶层413的无电压施加状态的滞相轴即液晶分子的长轴方向大致平行或大致直行的方式配置。另外,背面侧偏光薄膜121的透过轴和前面侧偏光薄膜120的透过轴以大致垂直的方式配置。在本说明书中,说成是大致平行或大致垂直时的“大致”的意思是优选完全平行或垂直的状态,但在实用上,以其角度为中心容许到±5°程度。在背面侧偏光薄膜121的透过轴和无电压施加状态的液晶层413的滞相轴平行的情况下,液晶显示装置成为常黑(normaly black)。另一方面,在背面侧偏光薄膜121的透过轴和无电压施加状态的液晶层413的滞相轴垂直的情况下,液晶显示装置成为常白(normaly white)。背面侧偏光薄膜121的透过轴和无电压施加状态的液晶层413的滞相轴当说到某一方时,优选配置为大致平行。
在第四本发明中,还在前面侧偏光薄膜120的与液晶盒110对向的面相反侧的面即显示面(识别)侧的表面配置具备规定的光学特性且具有规定的表面形状的防眩薄膜1。
(低相位差的透明保护薄膜)
如图37所示,在前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧也配置透明保护薄膜103的情况下,在从前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧表面到液晶盒110的前面侧表面之间所存在的双折射层,仅为在前面侧偏光薄膜12的液晶盒侧所配置的透明保护薄膜103。在这种情况下,只要将该透明保护薄膜103的厚度方向相位差Rth设为-10nm~+40nm的范围即可,但特别优选设为一10nm~+10nm的范围,进一步优选设为-5nm~+5nm的范围。
例如,如果是环状烯烃系树脂薄膜,则实质上可从市场购入无取向且厚度方向相位差Rth为10nm以下、进一步为5nm以下的薄膜。另外,关于三乙酰纤维素等纤维素乙酸酯系树脂薄膜,实质上,也可从市场购入无取向且厚度方向相位差Rth为10nm以下、进一步为5nm以下的薄膜。另外,即使是三乙酰纤维素等纤维素乙酸酯系树脂薄膜的溶剂浇铸薄膜,薄壁的薄膜的厚度方向相位差Rth也为40nm以下。作为具体的低相位差的透明保护薄膜市售品,举出:无取向环状烯烃系树脂薄膜、无取向纤维素乙酸酯系树脂薄膜(富土胶片(株)研制的Z-TAC(R0=2nm、Rth=0nm)、コニカミノルタオプト(株)研制的KC4UE(厚度40μm、R0=0.7nm、Rth=-0.1nm等)、薄壁纤维素乙酸酯系树脂薄膜。
另外,也可不在前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧设置透明保护薄膜,而将偏光薄膜120直接经由粘合剂等贴合于液晶盒110(盒基板111)的前面侧表面。在这种情况下,从前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧表面到液晶盒110的前面侧表面的厚度方向相位差Rth大致为零。
在此,就薄膜的相位差值而言,可在例如经由粘合剂将测量对象薄膜贴合于玻璃板的状态下,使用市售的相位差测量装置、例如王子计测设备(株)研制的“KOBRA-21ADH”等进行直接测量。在如上所述的相位差测量装置中,例如,以波长559nm的单色光,通过旋转检偏法,测量其薄膜的面内相位差R0;另一方面,测量以其薄膜的面内滞相轴为倾斜轴而倾斜40度时的相位差值R40,利用薄膜的厚度d及薄膜的平均折射率n0,从下式(A)、(D)及(E),通过数值计算,求出nx、ny及nz,将它们代入上述式(B),计算出厚度方向相位差Rth。另外,式(A)与上述的相同。
R0=(nx-ny)×d            式(A)
R40=(nx-ny’)×d/cos(φ) 式(D)
(nx+ny+nz)/3=n0          式(E)
其中,
φ=sin-1〔sin(40°)/n0
ny’=ny×nz/〔ny 2×sin2(φ)+nz 2×cos2(φ)〕1/2
(透明保护薄膜、透明支承体)
在背面侧偏光薄膜121的两面所设置的透明保护薄膜104、102及防眩薄膜1的透明支承体101通常由透明的树脂薄膜构成,使用例如:以三乙酰纤维素为首的纤维素乙酸酯系树脂、以降冰片烯及二甲撑八氢化萘那样的多环式的环状烯烃为主要单体的环状烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂等。其中,优选使用纤维素乙酸酯系树脂(特别是,三乙酰纤维素)及环状烯烃系树脂。在环状烯烃系树脂的市售品中,具有JSR株式会社出售的“ア一トン(ARTON)”、日本ゼオン株式会社出售的“ゼオノア”及“ゼオネツクス(ZEONEX)”(都是商品名)等。
(相位差薄膜)
如图37及38所示,也可以在液晶盒110的背面侧,且在背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间至少配置一块相位差薄膜130。另外,在第四本发明的液晶显示装置中,相位差薄膜不是必需的。
在背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间所配置的相位差薄膜130只要以其滞相轴与背面侧偏光薄膜121的吸收轴大致平行或大致垂直的方式配置即可,但特别优选以大致垂直的方式配置。另外,该相位差薄膜130优选以相对于位于液晶盒110内的液晶层413的无电压施加状态的滞相轴即液晶分子的长轴方向大致平行的方式配置。
在背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间配置相位差薄膜130的情况下,在从背面侧偏光薄膜121的液晶盒侧表面到液晶盒110(盒基板112)的背面侧表面之间所存在的且包含其相位差薄膜130的双折射层的厚度方向相位差Rth之和优选为-40nm~+40nm的范围,且两者的面内相位差R0之和优选为100nm~300nm的范围。当Rth之和超过±40nm时,视场角引起的色调偏离增大,因此不优选,另外,当R0之和脱离该范围时,视场角引起的辉度及色调偏离都会变差,因此不优选。
如图37及38所示,在背面侧偏光薄膜121的液晶盒110侧表面(背面侧偏光薄膜121和相位差薄膜130之间)具有透明保护薄膜104的情况下,作为该透明保护薄膜,优选使用所谓的C型阴极板,所述C型阴极板中,面内的主折射率nx及ny大致相同,几乎没有面内相位差,厚度方向的折射率nz比面内的主折射率nx及ny稍小,具有负单轴性,其光学轴在大致法线方向上出现。在C型阴极板中,厚度方向相位差Rth取正值。在使用C型阴极板的情况下,作为配置于背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间的相位差薄膜130,只要使用具有成为nx≥nz>ny或nz>nx>ny的折射率构造、且厚度方向相位差Rth以在与透明保护薄膜104的厚度方向相位差的组合下满足上述条件的方式制成大致为零或负值的薄膜即可。具体而言,可举出:特开平7-230007号公报公开的那种热塑性树脂薄膜被单轴拉伸并且在厚度方向上也进行了取向的薄膜及在将聚苯乙烯等具有负折射率各向异性的热塑性树脂薄膜沿单轴或双轴拉伸而得到的所谓的A型阴极板(也可以是双轴性)、具有正单轴性且光学轴位于薄膜法线方向的所谓的C型阳极板上层叠有具有负单轴性且光学轴位于与薄膜面平行的方向上的所谓的A型阴极板的薄膜等。
如上所述,在配置相位差薄膜130的情况下,也可以将二块或其以上的相位差薄膜组合来使用,以使从背面侧偏光薄膜121的液晶盒侧表面到液晶盒110(盒基板112)的背面侧表面之间的相位差达到所希望的相位差值。
另外,也可省略背面侧偏光薄膜121的液晶盒侧的透明保护薄膜104,使相位差薄膜130兼具作为背面侧偏光薄膜121的保护层的功能。在这种情况下,只要相位差薄膜130自身的厚度方向相位差Rth在-40nm~+40nm的范围内且面内相位差R0在100nm~300nm的范围内即可。在这种情况下,也可使用如上所述的热塑性树脂薄膜被单轴拉伸并且在厚度方向上也进行了取向的薄膜及在也可以是双轴性的A型阴极板、C型阳极板上层叠有A型阴极板的薄膜等。
当对相位差薄膜130的材质进行说明时,作为热塑性树脂薄膜被单轴拉伸并且在厚度方向上也进行了取向的薄膜,优选使用聚碳酸酯系树脂。作为A型阴极板,优选使用苯乙烯系的树脂及N-苯基马来酸酐缩亚胺/α-烯烃共聚树脂等。另外,C型阳极板通过在垂直取向膜上形成棒状液晶化合物层来得到。
另外,配置于背面侧偏光薄膜121和液晶盒110之间的相位差薄膜130,作为优选,在nx、ny及nz作为如在推导上述式(A)及(B)时进行定义的那样的三方向折射率且由下式(C)定义的Nz系数,在-0.5~+0.5的范围内。
Nz=(nx-nz)/(nx-ny)         式(C)
Nz系数是面内最大折射率(滞相轴方向折射率)和厚度方向折射率之差相对于面内折射率差之比,是表示向厚度方向的取向的程度的指标。例如,在显示正单轴性且光学轴位于面内的所谓的A型阳极板
Figure BDA0000091059880000701
Figure BDA0000091059880000702
中,
Figure BDA0000091059880000703
在显示负单轴性且光学轴位于面内的所谓的A型阴极板
Figure BDA0000091059880000704
中,
Figure BDA0000091059880000705
另外,在作为相位差薄膜130使用由多块构成的层叠物的情况下,作为其层叠物整体的Nz系数优选在上述范围内。
在作为相位差薄膜130使用由多块构成的层叠物的情况下,且在其中的至少两块具有面内相位差的情况下,通过以这两块具有面内相位差的相位差薄膜各自的滞相轴成为同一方向的方式层叠,作为层叠物整体的面内相位差为各自的面内相位差值之和的例子是通例。背面侧偏光薄膜121在液晶盒侧具有透明保护薄膜104的情况也同样,在透明保护薄膜104具有面内相位差时,以其滞相轴和相位差薄膜130的滞相轴成为同一方向的方式进行层叠的例子是通例。但是,如果透明保护薄膜104的面内相位差为例如5nm程度以下,则其值事实上可忽略不计,因此也可以不特别注意其滞相轴方向。另外,作为层叠物整体的厚度方向相位差,就为层叠在一起的各自的相位差薄膜示出的厚度方向相位差之和。
另外,在液晶盒110的前面侧,也可以根据需要在前面侧偏光薄膜120和液晶盒110之间设置相位差薄膜,在那种情况下,从前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧表面到液晶盒110(盒基板111)的前面侧表面之间的厚度方向相位差Rth也优选在-10nm~+40nm的范围内。在从前面侧偏光薄膜120的液晶盒侧表面到液晶盒110的前面侧表面之间的厚度方向相位差Rth在该范围外时,由在背面侧所配置的相位差薄膜130所实现的色调补偿就会不适当,因此在从斜向看画面时的色相上,蓝色增强的倾向增强。
[实施例]
下面,举实施例进一步对第四本发明进行详细说明,但第四本发明不局限于这些实施例。例子中,表示含有量或使用量的%及份只要不是特别记述就是重量基准。另外,下述例子的模具或防眩薄膜的评价方法如下所述。
〔1〕防眩薄膜的表面形状的测量
(表面的标高的测量)
用三维显微镜PLμ2300(Sensofar公司研制),测量防眩薄膜的表面的标高。为了防止样品趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在测量时,物镜的倍率设为10倍进行测量。水平分辨率Δx及Δy都为1.66μm,测量面积为1270μm×950μm。
(复数振幅的功率谱)
从上述得到的测量数据的中央部,抽取512个×512个(以测量面积计,850μm×850μm)数据,将防眩薄膜的微细凹凸表面的标高设为二维函数h(x,y)来求出。从得到的二维函数h(x,y),将复数振幅设为二维函数ψ(x,y)来计算。计算复数振幅时的波长λ设为550nm。对该二维函数ψ(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数Ψ(fx,fy)。将二维函数Ψ(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数Ψ2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数Ψ2(f)。通过对该一维函数Ψ2(f)进行线性插补,形成每隔0.008μm-1的离散函数。从该每隔0.008μm-1的离散函数即Ψ2(f)的二阶导函数,计算出复数振幅的一维功率谱的拐点。
(微细凹凸表面的倾角)
以上述得到的测量数据为基础,基于上述的算法进行计算,作成凹凸面的倾角的直方图,从该直方图求出每一倾角的分布,计算出倾角为5°以上的面的比率。
(微细凹凸表面的表面粗糙度参数)
使用基于JIS B 0601的(株)ミツトヨ研制的表面粗糙度测量仪サ一フテスト(Surftest)SJ-301,测量防眩薄膜的表面粗糙度参数。为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以凹凸面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。
〔2〕防眩薄膜的光学特性的测量
(雾度)
防眩薄膜的全雾度的测量如下所述,关于通过使用光学透明的粘合剂以防眩层形成面相反侧的面将防眩薄膜贴合于玻璃基板、所得到的与该玻璃基板贴合在一起的防眩薄膜,从玻璃基板侧使光入射,使用基于JIS K7136的(株)村上色彩技术研究所研制的雾度测量仪“HM-150”型进行测量。另外,内部雾度的测量如下所述,用甘油将雾度大致为0的三乙酰纤维素薄膜贴合于防眩层的凹凸表面,再次基于JIS K 7136进行测量。表面雾度基于上述式(12)进行计算。
(透过鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-IDP”,测量防眩薄膜的透过鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于玻璃基板以后,供测量用。在该状态下,从玻璃侧使光入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.125mm、0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的透过鲜明度的最大值为400%。
(反射鲜明度)
使用基于JIS K 7105的スガ试验机(株)研制的映射性测量仪“ICM-1DP”,测量防眩薄膜的反射鲜明度。在这种情况下,也为了防止样品的趔曲,使用光学透明的粘合剂,以防眩层的微细凹凸形状面成为表面的方式贴合于黑色丙烯酸基板以后,供测量用。在该状态下,从凹凸形状面侧使光以45°入射,进行测量。在此的测量值是使用暗部和明部的宽度分别为0.5mm、1.0mm及2.0mm这四种光学梳进行测量所得的值的合计值。此时的反射鲜明度的最大值为300%。
〔3〕防眩薄膜的机械特性的测量
(铅笔硬度)
防眩薄膜的铅笔硬度用JIS K5600-5-4规定的方法进行测量。具体而言,使用基于该规格的电动铅笔划痕硬度试验机((株)安田精密仪器制作所研制),以载荷500g进行测量。
〔4〕液晶显示装置的评价
(对比度)
在暗室内,将液晶显示装置的背光器点亮,使用辉度仪BM5A型((株)トプコン研制),测量黑色显示状态及白色显示状态的液晶显示装置的辉度,计算出对比度。在此,对比度用白色显示状态的辉度对黑色显示状态的辉度之比来表示。
(映入、褪色、闪眩)
将上述对比度的评价系统移至明亮室内,作为黑色显示状态,对映入状态、褪色进行目视观察。接着,在明亮室内,作为白色显示状态,关于闪眩,也进行目视观察。映入状态、褪色、闪眩相关的评价基准如下所述。
(a)映入
1:未观察到映入。
2:稍微观察到映入。
3:清晰地观察到映入。
(b)褪色
1:未观察到褪色。
2:稍微观察到褪色。
3:清晰地观察到褪色。
(c)闪眩
1、看不到闪眩。
2、观察到稍微闪眩。
3、观察到强烈闪眩。
〔5〕防眩薄膜制造用的图案的评价
将作成的图案数据设为二色阶的二值化图像数据,用二维离散函数g(x,y)表示色阶。离散函数g(x,y)的水平分辨率Δx及Δy都设为2μm。对所得到的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换,求出二维函数G(fx,fy)。将二维函数G(fx,fy)平方,计算二维功率谱的二维函数G2(fx,fy),然后计算出距原点的距离f的函数即一维功率谱的一维函数G2(f)。
<实施例41>
(A)偏光薄膜的制作
将平均聚合度约2400、皂化度为99.9摩尔%以上且厚度为75μm的聚乙烯醇薄膜浸渍于30℃的纯水,之后,在30℃下浸渍于以碘/碘化钾/水的质量比为0.02/2/100的水溶液。其后,浸渍于以碘化钾/硼酸/水的质量比为12/5/100的水溶液。接着,用8℃的纯水清洗,之后,在65℃下进行干燥,得到在聚乙烯醇上碘吸附取向的偏光薄膜。拉伸主要在碘染色及硼酸处理的工序中进行,总拉伸倍率为5.3倍。
(B)防眩薄膜制造用的模具的制作
准备对直径200mm的铝辊(JIS的A5056)的表面实施了巴拉德镀铜的辊。巴拉德镀铜由镀铜层/薄的镀银层/表面镀铜层构成,电镀层整体的厚度设定为约200μm。对其镀铜表面进行镜面研磨,在研磨后的镀铜表面涂布感光性树脂,进行干燥,形成感光性树脂膜。接下来,通过激光将如下的图案在感光性树脂膜上进行曝光、显影,所述图案是将图16所示的图案(穿过从具有随机亮度分布的图案中除去0.035μm-1以下的低空间频率成分和0.15μm-1以上的高空间频率成分的带通滤波器而作成)重复并列而成的。激光的曝光及显影用Laser Stream FX((株)シンク·ラボラトリ一研制)来进行。感光性树脂膜使用正片型感光性树脂。
其后,用氯化铜液进行第一蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为3μm。从第一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二蚀刻处理。其时的蚀刻量设定为10μm。其后,进行镀铬加工,制作成模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
(C)(防眩薄膜的制作)
以下的各成分以固体成分浓度60%溶解于醋酸乙酯,购入在固化后显示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份
多官能度聚氨酯丙烯酸酯40份
(六甲撑二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯的反应性生成物)二苯基(2,4,6一三甲氧基苯甲酰基)氧化膦5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7μm的方式涂布在厚度80μm的三乙酰纤维素(TAC)薄膜上,在设定为60℃的干燥机中,干燥三分钟。用橡胶辊,将干燥后的薄膜以光固化性树脂组合物层成为模具侧的方式按压于事先得到的模具A的凹凸面,并使其密接。在该状态下,从TAC薄膜侧,以h线换算光量计成为200mJ/cm2的方式,照射来自强度20mW/cm2的高压水银灯的光,使光固化性树脂组合物层固化。之后,将TAC薄膜连同固化树脂一同从模具剥离,制作成由在表面上具有凹凸的固化树脂(防眩层)和TAC薄膜的层叠体构成的透明的防眩薄膜A。
(D)防眩性偏光板的制作
相对于水100重量份,溶解1.8重量份的(株)クラレ出售的羧基改性聚乙烯醇“可乐丽波维尔KL318”(改性度为2摩尔%),再添加1.5重量份的水溶性聚酰胺环氧树脂即住化ケムテツクス(株)出售的“スミレ一ズレジン650”(固体成分为30%的水溶液)进行溶解,制作成聚乙烯醇系粘合剂。
在对防眩薄膜A的形成有防眩层的一侧相反侧进行了皂化处理以后,用螺杆挤出涂布机涂敷10μm的如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂,然后在其上贴合事先得到的聚乙烯醇-碘偏光薄膜。另外,在聚乙烯醇-碘偏光薄膜的贴合有防眩薄膜的面相反侧的面上,用螺杆挤出涂布机涂敷如上所述调制的聚乙烯醇系粘合剂以后,将实施了皂化处理且厚度40μm的由三乙酰纤维素构成的透明保护薄膜(コニカミノルタオプト(株)研制的KC4UE、厚度40μm、R0=0.7nm、Rth=-0.1nm)贴合。其后,在80℃下干燥5分钟,进一步在常温下养护一天,得到防眩性偏光板A。
(E)背面侧偏光板的制作
基于特开平7-230007号公报记载的方法,使聚碳酸酯薄膜进行厚度取向,制作成R0=178nm、Rth=-34.2nm的进行了三维取向的相位差薄膜。将该相位差薄膜,经由粘合剂,贴合于在聚乙烯醇-碘的偏光薄膜的两面粘贴有由三乙酰纤维素构成的保护薄膜的偏光板(商品名“スミカランSRW842A”,住友化学(株)研制,一侧保护薄膜的Rth=55nm、R0=1nm),制作成背面侧偏光板。此时,以相位差薄膜的滞相轴和偏光板的吸收轴相垂直的方式配置。
(F)液晶显示装置的制作
从搭载有IPS模式的液晶显示元件(即图像显示元件)的市售的电视机(W32L-H9000,(株)日立制作所研制)的液晶盒上剥离偏光板,在液晶盒的背面(背光器侧)侧将上述背面侧偏光板、在液晶盒的前面(识别侧)将上述防眩性偏光板A均以偏光板的吸收轴与原本粘贴于液晶电视机的偏光板的吸收轴方向一致的方式,经由粘合剂层而贴合,制作成液晶面板。接着,以背光器/光扩散板/液晶面板的构成组装该液晶面板,制作成液晶显示装置A(即图像显示装置)。
<比较列41>
对直径300mm的铝辊(JIS的A5056)的表面进行镜面研磨,使用喷砂装置((株)不二制作所研制),向研磨后的铝面,以喷砂压力0.1MPa(表压,以下相同)、珠使用量8g/cm2(辊的表面积平均每1cm2的使用量,以下相同),喷氧化锆珠TZ-SX-17(東ソ一(株)研制,平均粒径:20μm),而使表面带上了凹凸。对所得到的带凹凸的铝辊进行无电解镀镍加工,制作成模具B。此时,无电解镀镍厚度设定为15μm。除使用所得到的模具B以外,与实施例41同样,制作成防眩薄膜B。另外,除使用防眩薄膜B以外,其余与实施例41同样,制作成防眩性偏光板B及液晶显示装置B。
图17表示的是从防眩薄膜A的制作时使用的图案得到的功率谱G2(f)。可知,防眩薄膜A的制作时使用的图案的功率谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下时不具有极大值,在大于0.04μm-1且0.08μm-1以下时具有极大值。
另外,图33表示的是从防眩薄膜A及B的标高所计算出的复数振幅的功率谱的二阶导函数d2Ψ2(f)/df2。由图33可知,从防眩薄膜A的标高所计算的复数振幅的一维功率谱在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm- 1以下的范围内具有两个拐点,但从防眩薄膜B的标高所计算的复数振幅的一维功率谱不是在空间频率0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点的功率谱。
关于实施例41以及比较例41所制作的防眩薄膜A及B以及液晶显示装置A及B,将进行了上述各评价的结果表示在表4中。
[表4]
Figure BDA0000091059880000771
由表4所示的结果可知,全部满足第四本发明的必要条件的图像显示装置A(实施例41)完全不发生闪眩,示出充分的防眩性,也不发生褪色,示出较高的对比度和广视场角特性。另一方面,使用不满足第四本发明的必要条件的防眩薄膜B(参照图33)的图像显示装置B(比较例41)示出发生闪眩的倾向。
[符号说明]
1防眩薄膜
2形成于薄膜表面的凹凸
3薄膜的投影面
5薄膜的主法线方向
6局部区位的法线
6a~6d    多面体面的法线向量
7模具用基材
8由研磨工序研磨的基材的表面
9感光性树脂膜
10已曝光的区域
11未曝光的区域
12掩模
13无掩模的区域
15第一表面凹凸形状(第一蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
16第二表面凹凸形状(第二蚀刻工序后的模具用基材表面的凹凸形状)
17镀铬层
18镀铬层的表面
20标高基准面
21最高标高面
40光掩模的单元
41光掩模的铬遮光图案
42光掩模的开口部
43光掩模
45光盒
46光源
47玻璃板
49闪眩的观察位置
50扩散板
100防眩层
101透明支承体
102、103、104透明保护薄膜
110液晶盒
111、112盒基板
413液晶层
414液晶分子
120(前面侧)偏光薄膜
121(背面侧)偏光薄膜
130相位差薄膜

Claims (14)

1.一种防眩薄膜,包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,其特征在于,
内部雾度是1%以下,表面雾度是0.4%以上且10%以下,并且,
关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,
所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,
在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上且0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
2.如权利要求1所述的防眩薄膜,其中,
所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数,在空间频率为0.024μm-1时为正。
3.如权利要求1或2所述的防眩薄膜,其中,
所述微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。
4.一种液晶显示装置,具备:
液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,该液晶在无电压施加状态下在该盒基板附近在相对于该盒基板大致垂直方向取向;
前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;
背面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧的相反侧;
至少一块相位差薄膜,其在所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及/或在所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间配置;
防眩薄膜,其包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上且具备在该透明支承体的相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,
并且,所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式被配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面的相反侧,
其特征在于,
所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上且10%以下,并且,
关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上且0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
5.如权利要求4所述的液晶显示装置,其中,
所述相位差薄膜的面内相位差值R0为50nm以上且80nm以下,该相位差薄膜的厚度方向相位差值Rth为120nm以上且250nm以下。
6.一种液晶显示装置,具备:
液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有扭曲向列型液晶;
前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;
背面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧的相反侧;
光学各向异性层,其配置于所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间中的至少任一之间;
防眩薄膜,其包括透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,
并且,所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式被配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面的相反侧,
其特征在于,
所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上且10%以下,并且,
关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上且0.064μm-1以下的范围内,具有两个拐点。
7.如权利要求6所述的液晶显示装置,其中,
光学各向异性层配置在所述背面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间及在所述前面侧偏光薄膜和所述液晶盒之间。
8.如权利要求6所述的液晶显示装置,其中,
所述光学各向异性层是为光学性地负或正的单轴性、且其光学轴从薄膜的法线方向倾斜5~50°的层。
9.一种液晶显示装置,具备:
液晶盒,其在相互平行的一对盒基板之间封入有液晶,该液晶在与所述盒基板平行且大致同一方向取向;
前面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧;
背面侧偏光薄膜,其配置于该液晶盒的识别侧的相反侧;
防眩薄膜,包含透明支承体及防眩层,所述防眩层形成于该透明支承体上、且具备在该透明支承体相反侧具有微细凹凸的微细凹凸表面,
所述防眩薄膜以防眩层成为最靠识别侧的方式配置于所述前面侧偏光薄膜的与所述液晶盒对向的面的相反侧,
其特征在于,
所述防眩薄膜的内部雾度为1%以下、表面雾度为0.4%以上且10%以下,并且,
关于从所述微细凹凸表面的平均面的主法线方向入射、从所述微细凹凸表面中包含标高最高的点且与所述微细凹凸表面的平均面平行的假想平面即最高标高面出射的波长为550nm的平面波,所述最高标高面的复数振幅从所述微细凹凸表面的标高和防眩层的折射率得以计算,在该复数振幅的一维功率谱作为对空间频率的强度来表示时的曲线图,在空间频率为0.032μm-1以上0.064μm-1以下的范围内具有两个拐点。
10.如权利要求9所述的液晶显示装置,其中,
在所述前面侧偏光薄膜的液晶盒侧表面不具有透明保护薄膜,该前面侧偏光薄膜直接贴合于所述液晶盒的前面侧表面。
11.如权利要求9所述的液晶显示装置,其中,
在所述前面侧偏光薄膜的液晶盒侧表面具有透明保护薄膜,该透明保护薄膜的厚度方向相位差值Rth在-10nm~+40nm的范围内。
12.如权利要求11所述的液晶显示装置,其中,
所述透明保护薄膜由纤维素乙酸酯系树脂或降冰片烯系树脂构成。
13.如权利要求4~12中任一项所述的液晶显示装置,其中,
所述复数振幅的一维功率谱的与空间频率相关的二阶导函数在空间频率为0.024μm-1时为正。
14.如权利要求4~12中任一项所述的液晶显示装置,其中,
所述微细凹凸表面中的倾角为5°以上的微小面的比率不足10%。
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