CN102859398B - 光学层叠体、偏光板及显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供具有高视觉清晰度与极高的暗室对比度的光学层叠体、偏光板及显示装置。该光学层叠体是在透光性基体上层叠光学功能层所成的光学层叠体,在该光学功能层的至少一面形成有凹凸形状,具有该凹凸形状的光学功能层至少含有树脂成分、无机成分、透光性微粒,该透光性微粒的折射率(nF)与树脂成分的折射率(nZ)的关系式满足nZ-0.015≤nF≤nZ+0.015,在该光学功能层的具有凹凸形状的光学功能层面的倾斜角度分布中,2.0度以上的倾斜角度分布所占的比例为3%以上20%以下。
Description
技术领域
本发明涉及光学层叠体、偏光板及显示装置。
本发明的光学层叠体设置在液晶显示器(LED)、等离子显示器(PDP)、有机电致发光(OLED)等显示器表面,或作为显示器的一构成零件使用,为了使在构成OLED的有机EL层所产生的光取出至有机EL外部的效率提高,可优选使用在其观察面侧。特别是涉及可适合用于重视防眩性、暗室对比度等视觉清晰度的例如电视用途的显示器等的光学层叠体。
现有技术
液晶显示装置(LCD)、等离子显示器(PDP)等显示装置,在显示装置表面,由于荧光灯等室内照明、从窗户入射的太阳光、操作者的影子等的映入而妨碍影像的视觉清晰度。因此,在这些显示器表面,为了提高影像的视觉清晰度,而在最外表面设置形成有扩散表面反射光、抑制外光的镜反射、防止外部环境映入(具有防眩性)的微细凹凸结构的光学层叠体等功能性膜。
关于这些功能性膜,在聚对苯二甲酸乙二酯(以下称为“PET”)、三乙酰纤维素(以下称为“TAC”)等透光性基体上设置形成有微细凹凸结构的光学功能层的功能性膜,或在光扩散层上层叠低折射率层的功能性膜已一般性地制造贩卖,目前正进行利用层构成的组合而提供所需求的功能的功能性膜的开发。
在显示器的最外表面使用光学层叠体的情形下,在明亮的房间使用时,如果防眩性过低则会有由于光的反射而使显示影像难以看见的问题,如果防眩性过高则会有由于光的散射而使显示影像变白,明室内的黑度降低的问题。因此,寻求具有适当的防眩性,即高视觉清晰度的光学层叠体。此外,也寻求通过降低光学层叠体的内部散射而使显示器亮度不会下降,具备极高的暗室对比度的光学层叠体(高暗室对比度AG)。作为使光学层叠体具有防眩性的方法,可列举例如将表面的凹凸形状进行最适化的方法、将具有光散射性的透光性微粒分散在光学功能层中的方法等。
作为在光学功能层表面形成凹凸形状的方法,一般为在上述透光性基体上涂布添加有透光性微粒的光学功能层形成用涂料,其后以紫外线照射该光学功能层形成材料而形成光学功能层(例如参照专利文献1)。
此外,也有通过将光学功能层所含有的透光性微粒的粒径与表面凹凸形状(倾斜角)进行最适化,而使防眩性与对比度兼顾的方法(例如参照专利文献2)。
此外,也有通过使用多种树脂成分而不含有透光性微粒地形成表面凹凸,并通过利用该树脂成分的相分离特性而形成带状结构,使防眩性与对比度兼顾的方法(例如参照专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-196117号公报
专利文献2:日本特开2008-158536号公报
专利文献3:日本特开2008-225195号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献1,使用含有透光性微粒的光学功能层时,可发挥防眩性与防止闪光的效果。但是,光学功能层所含有的透光性微粒的表面、与基于该透光性微粒形状的光学功能层的表面凹凸部分的光的散射大,因此有难以兼具适度的防眩性(视觉清晰度)与高暗室对比度的问题。
如专利文献2,即使是在将透光性微粒的粒径及表面凹凸的倾斜角进行最适化时,也会有由于透光性微粒的内部散射而造成暗室对比度下降的问题。
如专利文献3,关于利用多种树脂成分的相分离而在表面形成带状凸部的方法,会有制造稳定性的问题。
因此,本发明的目的是提供具备高视觉清晰度与极高的暗室对比度的光学层叠体、偏光板及显示装置。此外,本发明的附属课题是,由于即使以在透光性基体上层叠一层光学功能层的构成也可达成这些功能,因此提供经济性优异的光学层叠体。
用于解决课题的方法
本发明中,通过将作为光学功能层的主成分而使用的树脂成分与透光性微粒的折射率差进行最适化,来抑制内部散射,并且通过添加具有增稠性的无机成分(无机纳米微粒或无机纳米微粒的凝集体),来将表面凹凸进行最适化,即将倾斜角度分布进行最适化,由此发现存在有可兼具高视觉清晰度与高暗室对比度的区域。
本发明通过下述技术构成而可解决上述课题。
(1)一种光学层叠体,其特征在于,是在透光性基体上层叠光学功能层而成的光学层叠体,该光学功能层的至少一面形成有凹凸形状,具有该凹凸形状的光学功能层至少含有树脂成分、无机成分、透光性微粒,该透光性微粒的折射率(nF)与树脂成分的折射率(nZ)的关系式满足nZ-0.015≤nF≤nZ+0.015,在该光学功能层的具有凹凸形状的光学功能层面的倾斜角度分布中,2.0度以上的倾斜角度分布所占的比例为3%以上20%以下。
(2)如前述(1)所述的光学层叠体,其中,前述光学功能层由以放射线固化型树脂组合物作为主成分的一层以上光学功能层所构成。
(3)如前述(1)所述的光学层叠体,其特征在于,前述光学功能层所含有的无机成分为无机纳米微粒。
(4)如前述(1)所述的光学层叠体,其特征在于,前述光学功能层的内部雾度(haze)值不足3.0。
(5)一种偏光板,其特征在于,是在构成前述(1)~(4)中任一项所述的光学层叠体的透光性基体上层叠偏光基体而成的。
(6)一种显示装置,其特征在于,是具备前述(1)~(4)中任一项所述的光学层叠体而成的。
发明的效果
根据本发明,可提供具有高视觉清晰度且具有极高的暗室对比度的光学层叠体、偏光板及显示装置。
此外,本发明的光学层叠体、偏光板及显示装置可优选使用在大型电视用途、尤其是3D电视用途。
附图说明
图1是表示光学功能层的结构的示意图,(a)为分散有透光性微粒与无机成分的光学功能层的平面图,(b)为分散有透光性微粒与无机成分的光学功能层的截面侧面图。
图2是将实施例1的光学功能层表面的结构进行碳蒸镀后所拍摄的SEM照片。
图3是将实施例1的光学功能层表面的结构以无机成分(Si)通过EDS进行制图(mapping)的结果。
图4是将实施例1的光学功能层表面的结构进行金蒸镀后所拍摄的SEM照片。
具体实施方式
以下说明本发明。
本发明的光学层叠体是在透光性基体上层叠光学功能层而成的。其基本构成为:在该光学功能层的至少一面以成为规定的倾斜角度分布的方式形成凹凸形状,光学功能层至少含有树脂成分、无机成分、透光性微粒,该透光性微粒的折射率(nF)与树脂成分的折射率(nZ)的关系式满足nZ-0.015≤nF≤nZ+0.015。未满足该关系式时,光学功能层的内部雾度会增大,因此暗室对比度恶化。该凹凸形状可形成在光学功能层的一面,也可形成在两面。该凹凸形状优选形成在与透光性基体相反的侧(以下有时仅称为“表面”或“表面侧”)。
图1为示意性地表示光学功能层的结构的图。(a)为表示该光学功能层的表面结构的平面图,(b)为表示该光学层叠体的侧截面结构的侧截面图。(a)及(b)表现分散有透光性微粒X与无机成分Y的光学功能层。关于光学功能层,只要将表面凹凸的倾斜角度分布进行最适化即可,因此构成光学功能层的层数并无特别限定。例如也可在光学功能层上设置其它层。此外,只要将表面凹凸的倾斜角度分布进行最适化即可,光学功能层中的透光性微粒与无机成分的分散状态并无特别限定。
在透光性基体B上层叠光学功能层A,光学功能层A中存在树脂成分Z、透光性微粒X及无机成分Y。可通过使用SEM(扫描电子显微镜)、EDS(能量分散型X射线分光器)等来确认该透光性微粒X与无机成分Y存在。
本发明中,“透光性微粒及无机成分存在”与否根据由光学层叠体的光学功能层面所见的SEM结果来判断。通过在本发明所得的光学层叠体的表面进行碳蒸镀后,利用电子显微镜进行观察,可大略确认在碳蒸镀面的元素的分布状况。这是由于在碳蒸镀面存在多种元素,例如将原子序大的元素以白色表示,原子序小的元素以黑色表示等进行分色,将元素的分布以颜色浓淡表示。
此外,通过对该光学功能层以EDS进行制图,可确认在涂膜(光学功能层)表面、涂膜(光学功能层)截面所存在的元素。该以EDS进行的制图,可将分布多种特定元素(例如碳原子、氧原子、硅原子等)的区域进行颜色表示。
通过使用上述电子显微镜观察及以EDS进行的制图,可确认透光性微粒与无机成分的存在。
使用图2、图3、图4进行具体说明。图2、图3及图4为拍摄后述实施例1所制成的光学功能层的表面状态的图,该光学功能层由放射线固化型树脂、微粒与无机成分所构成。
图2为在光学功能层表面进行碳蒸镀后的SEM照片。反射电子检测器中所表示的图像,是将由光学功能层表面所含有的成分所造成的反射电子以图像表示。图3及图4是以同一视野拍摄光学功能层的表面状态的图。
反射电子依存于原子序,例如可将原子序大的以白色表示,原子序小的以黑色表示等进行分色而表示。如图2所示,光学功能层中的各元素并非在表面水平方向均一地存在,而是由原子序大的元素的含量相对多的部分与含量相对少的部分所构成。
图3为表示光学功能层表面的以EDS进行的无机成分(Si)的制图结果,Si成分存在时可根据颜色的浓淡来确认。图3中,看起来白的部分为二氧化硅。此外,图3中,为了具体地例示,而显示二氧化硅(Si)的制图结果,但也可显示其它无机成分元素、树脂(有机物)成分的制图结果。图3所示的制图结果中,虽与检测条件相关,但只要二氧化硅等无机成分为0.2质量%的浓度,即可检测。
图4为在光学功能层表面进行金蒸镀后的SEM照片。
以下针对构成本发明的每层说明可优选使用的材料。
(透光性基体)
作为本形态所涉及的透光性基体,只要为透光性即无特别限制,虽也可使用石英玻璃、钠玻璃(soda glass)等玻璃,但可适宜使用PET、TAC、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)、环烯烃共聚物(COC)、含降冰片烯的树脂、丙烯酸系树脂、聚醚砜、赛璐玢、芳香族聚酰胺等各种树脂膜。此外,使用于PDP、LCD时,更优选使用选自PET膜、TAC膜及含降冰片烯的树脂膜中的一种。
这些透光性基体的透明性越高越好,作为全光线透射率(JIS K7105),优选为80%以上,更优选为90%以上。此外,作为透光性基体的厚度,从轻量化的观点来看优选较薄,但如果考虑其生产性、操作性,则适合使用1~700μm的范围,优选为25~250μm。
通过在透光性基体表面施以碱处理、电晕处理、等离子处理、溅射处理等加工处理,表面活性剂、硅烷偶联剂等底漆涂布(primer coating),Si蒸镀等薄膜干式涂布等,可提高透光性基体与光学功能层的密合性,并提高该光学功能层的物理强度、耐药品性。此外,在透光性基体与光学功能层之间设置其它层时,可采用与上述同样的方法提高各层界面的密合性,并提高该光学功能层的物理强度、耐药品性。
(光学功能层)
光学功能层是含有树脂成分、透光性微粒及无机成分,使该树脂成分固化而成的。光学功能层含有透光性微粒(无机微粒、有机微粒)。
(树脂成分)
作为构成光学功能层的树脂成分,可无特别限制地使用作为固化后的皮膜而具有充分强度且具有透明性的树脂成分。作为前述树脂成分,可列举热固化型树脂、热可塑型树脂、电离放射线固化型树脂、两液混合型树脂等,这些成分中,优选为利用以电子射线或紫外线进行的固化处理而可以以简单的加工操作高效率地固化的放射线固化型树脂。
本发明中,树脂成分的折射率是指使树脂成分固化后的折射率。
作为电离放射线固化型树脂,可使用具有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等自由基聚合性官能团、环氧基、乙烯基醚基、氧杂环丁烷基等阳离子聚合性官能团的单体、低聚物、预聚物、聚合物的单独或适宜混合的组合物。作为单体的例子,可列举丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚亚乙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等。作为低聚物、预聚物,可列举:聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、醇酸丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯等丙烯酸酯化合物;不饱和聚酯、四亚甲基二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、各种脂环式环氧等环氧系化合物;3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、1,4-双{[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]甲基}苯、二[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲醚等氧杂环丁烷化合物。作为聚合物,可列举聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。这些化合物可单独或混合多种而使用。
这些电离放射线固化型树脂中,官能团数为三个以上的多官能单体可提高固化速度、提高固化物的硬度。此外,通过使用多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯,可赋予固化物的硬度、柔软性等。
作为电离放射线固化型树脂,可使用电离放射线固化型氟化丙烯酸酯。相较于其它氟化丙烯酸酯,由于电离放射线固化型氟化丙烯酸酯为电离放射线固化型,因此在分子间产生交联,因而可发挥耐药品性优异,皂化处理后也表现充分的防污性等效果。作为电离放射线固化型氟化丙烯酸酯,可使用例如甲基丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟-7-甲基辛基)乙酯、甲基丙烯酸3-(全氟-7-甲基辛基)-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-(全氟-9-甲基癸基)乙酯、甲基丙烯酸3-(全氟-8甲基癸基)-2-羟基丙酯、丙烯酸3-全氟辛基-2-羟基丙酯、丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、丙烯酸2-(全氟-9-甲基癸基)乙酯、(甲基)丙烯酸十五氟辛酯、(甲基)丙烯酸十一氟己酯、(甲基)丙烯酸九氟戊酯、(甲基)丙烯酸七氟丁酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸五氟丙酯、(甲基)丙烯酸三氟酯、(甲基)丙烯酸三氟异丙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯等。
电离放射线固化型树脂可直接通过电子射线照射而固化,但在通过紫外线照射进行固化时,需要添加光聚合引发剂。此外,作为所用的放射线,可为紫外线、可见光线、红外线、电子射线的任一者。此外,这些放射线可为偏光,也可为无偏光。
作为光聚合引发剂,可单独或适宜地组合使用苯乙酮系、二苯甲酮系、噻吨酮系、苯偶姻、苯偶姻甲醚等自由基聚合引发剂、芳香族重氮盐、芳香族锍盐、芳香族碘盐、茂金属化合物等阳离子聚合引发剂。
此外,电离放射线固化型树脂中可含有流平剂、抗静电剂等添加剂。流平剂具有实现涂膜表面的张力均一化,在涂膜形成前修复缺陷的作用。
作为流平剂,可列举有机硅系流平剂、氟系流平剂、丙烯酸系流平剂。上述流平剂可单独使用,也可将两种以上并用。上述流平剂中,以在光学功能层形成凹凸结构的观点来看,优选为有机硅系流平剂、氟系流平剂,特别优选为有机硅系流平剂。
作为前述有机硅系流平剂,可列举例如聚醚改性有机硅、聚酯改性有机硅、全氟改性有机硅、反应性有机硅、聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷等。
作为相关的有机硅系流平剂,市售了日本Unicar(株)制的“SILWET系列”、“SUPERSILWET系列”、“ABNSILWET系列”、信越化学社制的“KF系列”、“X-22系列”、BYK(株)制的“BYK-300系列”、共荣社化学(株)制的“GLANOL系列”、Dow Corning Toray(株)制的“SH系列”、“ST系列”、“FZ系列”、CHISSO(株)制的“FM系列”、GE东芝Silicones(株)制的“TSF系列”(以上为商品名)等。
作为氟系流平剂,优选为具有氟烷基的化合物。作为相关的氟烷基,可为碳原子数1~20的直链或支链结构、脂环式结构(优选为5元环或6元环),也可具有醚键。上述的氟系流平剂可为聚合物,也可为低聚物。
此外,作为氟系流平剂,可列举疏水基具有全氟碳链的流平剂。具体可列举氟烷基羧酸、N-全氟辛烷磺酰基谷氨酸二钠、3-(氟烷氧基)-1-烷基磺酸钠、3-(ω-氟烷酰基-N-乙基氨基)-1-丙烷磺酸钠、N-(3-全氟辛烷磺酰胺)丙基-N,N-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、全氟烷基羧酸、全氟辛烷磺酸二乙醇酰胺、全氟烷基磺酸盐、N-丙基-N-(2-羟基乙基)全氟辛烷磺酰胺、全氟烷基磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基-N-乙基磺酰基甘氨酸盐、磷酸二(N-全氟辛基磺酰基-N-乙基氨基乙基)等。
作为相关的氟系流平剂,可列举例如共荣社化学(株)制的“POLYFLOW600”、大金化学工业(株)制的“R-2020、M-2020、R-3833、M-3833”、大日本油墨(株)制的“Megaface F-171、F-172D、F-179A、F-470、F-475、R-08、Defensa MCF-300”(以上为商品名)等。
作为丙烯酸系流平剂,市售了东亚合成化学(株)制的“ARUFON-UP1000系列”、“UH2000系列”、“UC3000系列”、共荣社化学(株)制的“POLYFLOW77”(以上为商品名)等。
如果光学功能层中的流平剂含量过少,则难以得到涂膜的流平效果。如果流平剂含量过多,则流平剂会渗出到光学功能层的表面,存在成为涂布缺陷的原因的问题。
从上述观点来看,相对于光学功能层的全部成分(除了有机溶剂以外)100质量%,光学功能层中的流平剂的含量优选为0.05~3质量%的范围,更优选为0.1~2质量%的范围,特别优选为0.2~1质量%的范围。
相对于构成光学功能层的树脂组合物中的固体成分的总质量,电离放射线固化型树脂等树脂成分的配合量是含有50质量%以上,优选为60质量%以上。上限值并无特别限定,例如为99.8质量%。如果不足50质量%,则会有无法得到充分硬度等的问题。
此外,电离放射线固化型树脂等树脂成分的固体成分包括后述无机成分与微粒以外的全部固体成分,不仅仅限于电离放射线固化型树脂等树脂成分的固体成分,也包括其它任意成分的固体成分。
(无机成分)
作为本发明所使用的无机成分,只要含在光学功能层中并在涂料化时可提高涂液的粘度即可。如果以添加无机成分前的涂料为基准,则优选为添加无机成分后粘度增大10%以上,更优选为增大30%以上,特别优选为增大50%以上。通过增大涂料粘度,容易将2.0度以下的倾斜角度分布的比例调整成本发明的范围。即,通过增大涂料粘度,容易将2.0度以下的倾斜角度分布的比例调整成3%以上20%以下、3%以上10%以下、3%以上7%以下。
作为无机成分,可使用无机纳米微粒或无机纳米粒子的凝集体。作为无机纳米微粒,有二氧化硅、氧化锡、氧化铟、氧化锑、氧化铝、二氧化钛、氧化锆等金属氧化物、金属等、二氧化硅溶胶、氧化锆溶胶、二氧化钛溶胶、氧化铝溶胶等金属氧化物溶胶、Aerosil、膨润性粘土、层状有机粘土等。上述无机纳米微粒可使用一种,也可使用多种。
此外,透光性微粒与无机成分(无机纳米微粒)是不同的,可根据粒径而区别。
这些无机纳米微粒中,由可赋予涂料以适度粘性的观点来看,优选为层状有机粘土。其中,层状有机粘土为在膨润性粘土的层间导入有机离子的物质。
(膨润性粘土)
膨润性粘土只要具有阳离子交换能力并在该膨润性粘土的层间摄入水而膨润即可,可为天然物,也可为合成物(包含取代物、衍生物)。此外,也可为天然物与合成物的混合物。
作为膨润性粘土,可列举例如云母、合成云母、蛭石、蒙脱石、铁蒙脱石、贝得石、皂石、锂蒙脱石、富镁蒙脱石(stevensite)、绿脱石、麦羟硅钠石(magadiite)、绿透辉石(alalite)、水硅钠石(kanemite)、层状钛酸、蒙皂石、合成蒙皂石等。这些膨润性粘土可使用一种,也可混合多种使用。
有机离子
有机离子只要可利用膨润性粘土的阳离子交换性而进行有机化,即无限制。
作为离子,可使用例如二甲基二硬脂基铵盐、三甲基硬脂基铵盐等季铵盐、具有苄基、聚氧乙烯的铵盐,或可使用由盐、吡啶盐、咪唑盐所构成的离子。作为盐,可列举例如与Cl-、Br-、NO3 -、OH-、CH3COO-等阴离子所成的盐。作为盐,优选为使用季铵盐。
有机离子的官能团并无限制,但如果使用含有烷基、苄基、聚氧亚丙基或苯基的任一者的材料,则会提高溶媒分散性,因此优选。
烷基的优选范围为碳原子数1~30,可列举例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基等。
聚氧亚丙基[(CH2CH(CH3)O)nH或(CH2CH2CH2O)nH]的n的优选范围为1~50,更优选为5~50,其加成摩尔数越多,则对于有机溶媒的分散性越好,但如果过度过量,则会使生成物带有粘着性,因此,如果将重点放在对于溶媒的分散性,则n的数目更优选为20~50。此外,n的数目为5~20时,生成物为非粘着性,粉碎性优异。此外,以分散性与操作性的观点来看,季铵全体的n的总数优选为5~50。
作为该季铵盐的具体例,可列举氯化四烷基铵、溴化四烷基铵、氯化聚氧亚丙基三烷基铵、溴化聚氧亚丙基三烷基铵、氯化二(聚氧亚丙基)二烷基铵、溴化二(聚氧亚丙基)二烷基铵、氯化三(聚氧亚丙基)烷基铵、溴化三(聚氧亚丙基)烷基铵等。
通式(I)的季铵离子中,R1优选为甲基或苄基。R2优选为碳原子数1~12的烷基,特别优选为碳原子数1~4的烷基。R3优选为碳原子数1~25的烷基。R4优选为碳原子数1~25的烷基、(CH2CH(CH3)O)nH或(CH2CH2CH2O)nH基。n优选为5~50。
此外,如果使用氧化铝溶胶作为无机纳米微粒,则光学功能层的表面硬度提高且耐擦伤性也提高,因此优选。
无机纳米微粒可为经改性的微粒。无机纳米微粒的改性可使用硅烷偶联剂。作为硅烷偶联剂,可使用例如乙烯基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、对苯乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等。硅烷偶联剂可具有可与构成树脂成分的电离放射线固化型树脂的聚合性双键进行共聚的官能团。
无机成分的配合量,相对于树脂组合物中的固体成分的总质量,含有0.1~10质量%,特别适合为0.2~5质量%。无机成分的配合量为0.1质量%时,无法形成充分数量的表面凹凸,有防眩性(视觉清晰度)不充分的问题。无机成分的配合量超过10质量%时,表面凹凸数变多,有损害视觉清晰度的问题。
(溶媒)
作为形成用以获得防眩性(视觉清晰度)的表面凹凸的溶媒,可使用:甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、丁醇、异丙醇(IPA)、异丁醇等醇类;丙酮、甲基乙基酮(MEK)、环己酮、甲基异丁基酮(MIBK)等酮类;二丙酮醇等酮醇类;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃类;乙二醇、丙二醇、己二醇等二醇类;乙基溶纤剂、丁基溶纤剂、乙基卡必醇、丁基卡必醇、二乙基溶纤剂、二乙基卡必醇、丙二醇单甲醚等二醇醚类;N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯等酯类;二甲基醚、二乙基醚等醚类;水等。这些溶媒可单独使用,也可混合多种而使用。
(透光性微粒)
作为本发明所使用的透光性微粒,可使用由丙烯酸系树脂、聚苯乙烯树脂、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、聚乙烯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯系树脂等所构成的有机系透光性树脂微粒,二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锆、氧化钙、氧化锡、氧化铟、氧化锑等无机系透光性微粒。透光性微粒的折射率优选为1.40~1.75,折射率不足1.40或大于1.75时,与透光性基体或树脂基质的折射率差过大,全光线透射率降低。透光性微粒的平均粒径优选为在0.3~7.0μm的范围,更优选为1.0~7.0μm,进一步优选为2.0~6.0μm。
粒径小于0.3μm时,防眩性(视觉清晰度)降低,此外大于7.0μm时,难以形成具有本发明所规定的倾斜角度分布的表面凹凸。此外,该光学层叠体所含的透光性微粒的比例并无特别限定,相对于树脂成分100质量份,优选为0.1~20.0质量份,容易控制光学功能层表面的微细凹凸形状。在此,“折射率”是指依据JIS K-7142的测定值。此外,“平均粒径”是指以电子显微镜所实测的100个粒子的直径的平均值。
透光性微粒也可使用两种以上,但各个透光性微粒的折射率需要满足本发明所规定的折射率的范围。即,透光性微粒的折射率(NF)与树脂成分的折射率(NZ)的关系式需要满足:nZ-0.015≤nF≤nZ+0.015。
透光性微粒的配合量,相对于构成光学功能层的树脂成分100质量份,优选以0.1~20.0质量份的比例含有,更优选为1.0质量份以上,最优选为3.0质量份以上。上限值并无特别限定,例如可为10.0质量份。如果不足0.1质量份,则会产生无法得到规定的倾斜角度分布的问题。
(抗静电剂(导电剂))
本发明的光学功能层也可含有抗静电剂(导电剂)。通过添加导电剂,可有效防止尘埃附着在光学层叠体的表面上。作为抗静电剂(导电剂)的具体例,可列举:季铵盐、吡啶盐、具有伯氨基~叔氨基等阳离子性基的各种阳离子性化合物;磺酸盐基、硫酸酯盐基、磷酸酯盐基、膦酸盐基等具有阴离子性基的阴离子性化合物;氨基酸系、氨基硫酸酯系等两性化合物;氨基醇系、甘油系、聚乙二醇系等非离子性化合物;锡及钛的醇盐那样的有机金属化合物、以及它们的乙酰丙酮盐那样的金属螯合物等;还可列举将上述所列举的化合物进行高分子量化而成的化合物。此外,具有叔氨基、季铵基或金属螯合部且可利用电离放射线而聚合的单体或低聚物,或具有官能团的偶联剂那样的有机金属化合物等聚合性化合物也可作为抗静电剂使用。
此外,作为抗静电剂,可列举导电性微粒。作为导电性微粒的具体例,可列举由金属氧化物所构成的微粒。作为这样的金属氧化物,可列举ZnO、CeO2、Sb2O2、SnO2、常简称为ITO的氧化铟锡、In2O3、Al2O3、掺杂锑的氧化锡(简称ATO)、掺杂铝的氧化锌(简称AZO)等。导电性微粒是指1微米以下的所谓亚微米大小的微粒,优选为平均粒径为0.1nm~0.1μm的微粒。
此外,作为抗静电剂(导电剂)的其它具体例,可列举导电性聚合物。作为其材料,并无特别限定,可列举例如选自由下述导电性复合物所组成的组中的至少1种:脂肪族共轭系的聚乙炔、聚并苯(polyacene)、聚薁(polyazulene)、芳香族共轭系的聚亚苯基、杂环式共轭系的聚吡咯、聚噻吩、聚异硫茚、含杂原子共轭系的聚苯胺、聚亚噻吩基亚乙烯基(polythienylene vinylene)、混合型共轭系的聚(亚苯基亚乙烯基)、分子中具有多个共轭链的共轭系的复链型共轭系、这些导电性聚合物的衍生物、以及将这些共轭高分子链进行接枝或嵌段共聚至饱和高分子而成的高分子。其中更优选为使用聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯等有机系抗静电剂。通过使用上述有机系抗静电剂,在发挥优异的抗静电性能的同时,也可提高光学层叠体的全光线透射率并且降低雾度值。此外,为了提高导电性、提高抗静电性能,也可添加有机磺酸、氯化铁等的阴离子作为掺杂剂(电子供体)。基于添加掺杂剂的效果,聚噻吩的透明性、抗静电性高,因此特别优选。作为上述聚噻吩,也可适合使用寡聚噻吩。作为上述衍生物,并无特别限定,可列举例如聚苯基乙炔、聚二乙炔的烷基取代物等。
(光学层叠体)
本发明中的光学层叠体至少含有前述树脂成分、无机成分及透光性微粒。
光学功能层可形成在透光性基体的一面,也可形成在其两面。
此外,在光学功能层与透光性基体之间,可在光学功能层的相反面具有其它层,也可在光学功能层上具有其它层。在此,作为其它层,可列举例如偏光层、光扩散层、低反射层、防污层、抗静电层、紫外线-近红外线(NIR)吸收层、氖阻断(neon cut)层、电磁波遮蔽层等。
光学功能层的膜厚优选为1.0~12.0μm的范围,更优选为2.0~11.0μm的范围,进一步优选为3.0~10.0μm的范围。光学功能层比1.0μm薄时,在紫外线固化时由于氧气阻碍而造成固化不良,使光学功能层的耐磨耗性容易劣化。光学功能层比12.0μm厚时,由于光学功能层的固化收缩而产生卷曲、产生微裂纹、与透光性基体的密合性降低,进而光透射性降低。而且,随着膜厚增加,所需涂料量也增加,从而成为成本上升的原因。
光学功能层的内部雾度值优选为不足3.0,更优选为不足2.0,最优选为不足1.0。如果内部雾度值超过3.0,则会产生暗室对比度下降的问题。
光学层叠体的影像鲜明性优选为60~85的范围(依照JIS K7105,使用0.5mm光梳所测定的值),更优选为65~85,最优选为70~85。影像鲜明性不足60时,则防眩性(视觉清晰度)过高,因此视觉清晰度恶化,超过85时则防眩性(视觉清晰度)过低,因此不适于显示器表面所用的光学层叠体。
接下来,详述有关构成本发明光学层叠体的光学功能层的凹凸形状。
该光学功能层的凹凸形状是依照ASME/1995(ASME:American Society ofMechanical Engineers,美国机械学会规格)而要求的。在具有凹凸形状的光学功能层面中,在测定凹凸形状的测定全长的倾斜角度分布中,2.0度以下的倾斜角度分布所占的比例在3%以上20%以下的范围内,由此可得具有适度防眩性(视觉清晰度)的光学层叠体。作为得到上述倾斜角度分布的比例的方法,可列举例如增大涂料的粘度的方法。
在光学层叠体的测定凹凸形状的测定全长的倾斜角度分布中,2.0度以上的倾斜角度分布所占的比例优选为3%以上20%以下,更优选为3%以上10%以下,最优选为3%以上7%以下。
本发明中所规定的凹凸形状的倾斜角的分布,首先,依照ASME/1995而测定光学功能层的凹凸形状。其次,在测定凹凸形状的测定全长中,算出每0.5μm测定长度(X)的凹凸的高度(Y),由下式算出局部倾斜(ΔZi)。
ΔZi=(dYi+3-9×dYi+2+45×dYi+1-45×dYi-1+9×dYi-2-dYi-3)/(60×dXi)
在此,ΔZi为某个任意的测定位置dXi的局部倾斜。继而,由下式算出倾斜角(θ)。
θ=tan-1|ΔZi|
由上式求得测定全长的倾斜角(θ)后,对倾斜角(θ)制作以0.1°为刻度的度数分布,求出具有本发明所规定的规定的倾斜角的凹凸形状的比例。
光学层叠体最外表面的凹凸结构的算术平均高度Ra优选为0.030以上且不足0.200μm,更优选为0.030~不足0.150μm,最优选为0.040~不足0.100μm。如果Ra不足0.030μm则光学层叠体的防眩性(视觉清晰度)不充分,如果Ra为0.200μm以上则防眩性(视觉清晰度)过大。
光学层叠体最外表面的凹凸结构的平均长度(RSm)优选为50~200μm,更优选为50~150μm,最优选为50~100μm。如果RSm不足50μm或超过150μm,则无法获得所期望的防眩性(视觉清晰度)。
光学层叠体最外表面的凹凸结构的最大高度(Rz)优选为0.30~1.20μm,更优选为0.30~0.90μm,最优选为0.30~0.60μm,如果Rz不足0.30μm则光学层叠体的防眩性(视觉清晰度)不充分,如果Rz超过1.20μm则防眩性(视觉清晰度)过高。
<偏光基体>
本发明中,也可在光学功能层的相反面的透光性基体上层叠偏光基体。在此,该偏光基体可使用仅使特定偏光透过而吸收其它光的光吸收型偏光基体、仅使特定偏光透过而反射其它光的光反射型偏光基体。作为光吸收型偏光基体,可使用将聚乙烯醇、聚亚乙烯基等进行拉伸所得的膜,可列举例如将作为二色性组件的吸附碘或染料的聚乙烯醇进行单轴拉伸所得的聚乙烯醇(PVA)膜。作为光反射型偏光基体,可列举例如将拉伸时拉伸方向的折射率不同的两种聚酯树脂(PEN及PEN共聚物),以挤出成型技术而交替层叠数百层并进行拉伸而构成的3M社制的“DBEF”;将胆甾醇型液晶聚合物层与1/4波长板层叠,将从胆甾醇型液晶聚合物层侧入射的光分离成互相逆向的两个圆偏光,使其中一方透过且使另一方反射,将透过胆甾醇型液晶聚合物层的圆偏光利用1/4波长板转换成直线偏光而构成的日东电工社制的“NIPOCS”、默克(Merck)公司制的“Transmax”等。
通过直接或隔着粘接层而层叠偏光基体与光学层叠体,可作为偏光板使用。
<显示装置>
本发明的光学层叠体可适用于液晶显示装置(LCD)、等离子显示器面板(PDP)、电致发光显示器(ELD)、阴极管显示装置(CRT)、表面传导电子发射显示器(SED)那样的显示装置。特别优选使用在液晶显示装置(LCD)。由于本发明的光学层叠体具有透光性基体,因此可将透光性基体侧粘接于影像显示装置的影像显示面而使用。
使用本发明的光学层叠体作为偏光板的表面保护膜的一侧时,可优选用于扭曲向列(TN)、超扭曲向列(STN)、垂直排列(VA)、平面转换(IPS)、光学补偿弯曲盒(OCB)等模式的透射型、反射型或半透射型的液晶显示装置。
<光学层叠体的制造方法>
本发明的光学功能层可经由下述工序而制造:将至少含有树脂成分、透光性微粒、无机成分与溶剂的溶液涂布在透光性基体上,使溶媒挥发的干燥工序;以及使干燥的涂膜固化而形成光学功能层的固化工序。
将含有上述构成成分的光学功能层形成用涂料涂布在透光性基体上,然后通过热或电离放射线(例如电子射线或紫外线照射)照射,使该光学功能层形成用涂料固化,从而可形成光学功能层,得到本发明的光学层叠体。
作为在透光性基体上涂布光学功能层形成用涂料的方法,适用通常的涂布方式、印刷方式。具体来说,可使用空气刮刀式涂布(air doctor coating)、棒式涂布、刮刀式涂布(blade coating)、刀式涂布(knife coating)、逆向涂布(reversecoating)、传递辊涂布(transfer roll coating)、凹版辊涂布(gravure roll coating)、接触涂布(kiss coating)、流延涂布(cast coating)、喷射涂布(spray coating)、狭缝喷嘴式涂布(slot orifice coating)、压辊涂布(calender coating)、坝式涂布(damcoating)、浸渍涂布、模具式涂布(die coating)等涂布、凹版式印刷等凹版印刷、网版印刷等孔版印刷等印刷等。
以下,使用实施例说明本发明,但本发明不受这些实施例限制。
实施例
[实施例1]
将通过将表1所记载的规定的混合物用分散器搅拌30分钟而得的光学功能层形成用涂料以辊涂方式涂布(线速:20m/分钟)在膜厚60μm、全光线透射率92%的透明基体的TAC(富士Film公司制;TD60UL)的一面上,经过在30~50℃预干燥20秒后,在100℃干燥1分钟,通过在氮气气氛(氮气置换)中进行紫外线照射(灯:聚光型高压水银灯、灯功率:120W/cm、灯数:4盏、照射距离:20cm)来使涂膜固化。如此可得到具有厚度5.7μm的光学功能层的实施例1的光学层叠体。
[实施例2]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表1所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度5.5μm的光学功能层的实施例2的光学层叠体。
[实施例3]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表1所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度5.8μm的光学功能层的实施例3的光学层叠体。
[实施例4]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表1所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度5.0μm的光学功能层的实施例4的光学层叠体。
[比较例1]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表2所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度6.0μm的光学功能层的比较例1的光学层叠体。
[比较例2]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表2所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度5.5μm的光学功能层的比较例2的光学层叠体。
[比较例3]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表2所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度4.8μm的光学功能层的比较例3的光学层叠体。
[比较例4]
除了将光学功能层形成用涂料变更为表2所记载的规定的混合液以外,以与实施例1同样方式进行,得到具有厚度4.0μm的光学功能层的比较例4的光学层叠体。
将上述实施例中所使用的材料归纳于表1,将比较例中所使用的材料归纳于表2。
[表1]
[表2]
关于SEM及EDS,在以下条件下拍摄。
(SEM)
利用SEM观察实施例、比较例所得的层叠体的涂布层表面的状态及含有元素的信息。在涂布层表面进行金或碳蒸镀后,进行观察。以下显示SEM观察的条件。
分析装置……JSM-6460LV(日本电子公司制)
前处理装置……C(碳)涂布:45nm SC-701C(Sanyu电子公司制)
……Au(金)涂布:10nm SC-701AT改(Sanyu电子公司制)
SEM条件……加速电压:20KV或15KV
照射电流:0.15nA
真空度:高真空
影像检测器:反射电子检测器
试料倾斜:0度
(EDS)
利用EDS观察实施例、比较例所得的层叠体的含有元素的信息。在涂布层表面进行碳蒸镀后,进行观察。以下显示EDS观察的条件。
分析装置……JSM-6460LV(日本电子公司制)
前处理装置……C(碳)涂布:45nm SC-701C(Sanyu电子公司制)
EDS条件……加速电压:20KV
照射电流:0.15nA
真空度:高真空
影像检测器:反射电子检测器
MAP分辨率:128×96像素
影像分辨率:1024×768像素
将实施例与比较例中的透光性微粒与固化后的树脂成分的折射率的关系、和倾斜角度分布的比例示于表3中。
[表3]
(倾斜角分布)
倾斜角的分布依照以下步骤算出。
首先,依照ASME/1995,使用表面粗糙度测定器(商品名:SurfcorderSE1700α,小坂研究所公司制)测定光学功能层上(不具备透光性基体的面)所形成的凹凸形状。此外,该测定可通过以下方式测定:在将实施例及比较例中的各光学层叠体装设在上述Surfcorder SE1700α的规定位置后,选择“ASME95”,再选择“Δa”作为参数。
测定条件如下所述。
·测定长度 :4.0mm
·过滤器 :GAUSS
·λc(粗糙度截止值):0.8
·λf(起伏截止值):10λc
·纵倍率 :20,000倍
·横倍率 :500倍
其次,在测定凹凸形状的测定全长中,算出每0.5μm测定长度(X)的凹凸的高度(Y),由下式算出局部倾斜(ΔZi)
ΔZi=(dYi+3-9×dYi+2+45×dYi+1-45×dYi-1+9×dYi-2-dYi-3)/(60×dXi)
在此,ΔZi为某个任意的测定位置dXi的局部倾斜。
继而,由下式算出倾斜角(θ)。
θ=tan-1|ΔZi|
在由上式求得测定全长的倾斜角(θ)后,对倾斜角(θ)制作以0.1°为刻度的度数分布,求出具有本发明所规定的规定的倾斜角的凹凸形状的比例。
(评价方法)
接下来,关于实施例及比较例的光学层叠体,对下述项目进行评价。
(膜厚)
使用上述SEM,观察在液氮中冻结破裂的光学层叠体的截面部,求得膜厚。
(内部雾度值)
内部雾度值是如下求得的:将附有粘着剂的透明性片贴在光学层叠体表面,来以表面凹凸所造成的表面雾度为0来测定雾度,从而求得。更详细说明,通过从将下述该附有粘着剂的透明性片贴在光学层叠体表面(具有凹凸形状的面)后所测定的雾度值,减去在贴上该附有粘着剂的透明性片前所测定的光学层叠体的雾度值,从而可求得。雾度值是依照JIS K7105,使用雾度仪(商品名:NDH2000、日本电色公司制)测定的。测定内部雾度时所使用的附有粘着剂的透明性片如下所示。
透明性片:成分 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)
厚度 38μm
粘着材层:成分 丙烯酸系粘着剂
厚度 10μm
附有粘着剂的透明性片的雾度3.42
(表面粗糙度)
依照JIS B0601-2001,使用表面粗糙度测定器(商品名:Surfcorder SE1700α,小坂研究所公司制)测定算术平均高度Ra、最大高度Rz及平均长度Rsm。
(影像鲜明度)
依照JIS K7105,使用写像性测定器(商品名:ICM-1DP,Suga试验机公司制),设定测定器为透射模式,以光梳宽度0.5mm进行测定。
(视觉清晰度)
以定量评价与定性评价两种方法判定光学层叠体的防眩性的数值,将两评价的判定值之和定义为视觉清晰度。视觉清晰度在4点以上时设为○,不足4点时设为×。
(防眩性的定量评价)
影像鲜明性的值在70以上~不足85时设为3点,60以上~不足70时设为2点,不足60时设为1点。
(防眩性的定性评价)
在光学层叠体形成面的相反面,隔着无色透明的粘着剂贴合于黑色压克力板(三菱RAYON制ACRYLITE L502),在400Lux的环境照度中,将以两支荧光灯露出的状态而平行配置的荧光灯作为光源,以45~60度的角度映入光,从正反射方向以目视观察其反射像,判定荧光灯的映入程度。虽可确认两支荧光灯但荧光灯的轮廓略为模糊时设为3点,可确认到两支荧光灯的反射像且看起来模糊时设为2点,影像模糊到两支荧光灯的反射像看起来像一支时设为1点,此外两支荧光灯完全不模糊且可清楚地观察到时设为0点。
(暗室对比度)
在实施例及比较例的光学层叠体形成面的相反面,隔着无色透明的粘着层贴合于液晶显示器(商品名:LC-37GX1W,SHARP公司制)的图像表面,在暗室条件下将液晶显示器以色彩亮度计(商品名:BM-5A,TOPCON公司制)测定白色显示及黑色显示时的亮度,将所得的黑色显示时的亮度(cd/m2)与白色显示时的亮度(cd/m2)以下式算出,将平面偏光板的对比度作为100%,以下式算出减少率。减少率不足1%时设为◎,不足3%时设为○,在3%以上时设为×。
暗室对比度=白色显示的亮度/黑色显示的亮度
减少率=暗室对比度(光学层叠体)/暗室对比度(平面偏光板)
本发明中,平面偏光板是指在聚乙烯醇(PVA)膜的两面贴合TAC膜所成的层叠体,该聚乙烯醇膜为将作为二色性组件的吸附碘或染料的聚乙烯醇进行单轴拉伸所得的。
将所得的结果示于表4。
[表4]
如以上所述,根据本发明,可提供具备高视觉清晰度,具有极高的暗室对比度的光学层叠体、偏光板及显示装置。
此外,本发明的光学层叠体、偏光板及显示装置可优选使用在大型电视用途。由于本发明的光学层叠体的内部雾度低,因此即使使用于显示装置的最外表面,其亮度也不易降低。因此,即使使用亮度容易降低的偏光眼镜时,也可维持高亮度,因此可优选使用在3D电视用途。
符号说明
A 光学功能层
B 透光性基体
X 透光性微粒
Y 无机成分
Z 树脂成分。
Claims (8)
1.一种光学层叠体,其特征在于,是在透光性基体上层叠以放射线固化型树脂组合物作为主成分的一层光学功能层而成的光学层叠体,该光学功能层的至少一面形成有凹凸形状,具有该凹凸形状的光学功能层至少含有放射线固化型树脂、无机成分和透光性微粒,所述无机成分的配合量相对于所述放射线固化型树脂组合物中的固体成分的总质量,为0.2~5质量%,该透光性微粒的折射率,即nF与放射线固化型树脂的折射率,即nZ的关系式满足nZ-0.015≤nF≤nZ+0.015,在该光学功能层的具有凹凸形状的光学功能层面的倾斜角度分布中,2.0度以上的倾斜角度分布所占的比例为3%以上20%以下。
2.如权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,所述光学功能层所含有的无机成分为无机纳米微粒。
3.如权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,所述光学功能层的内部雾度值不足3.0。
4.如权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,最外表面的凹凸结构的算术平均高度Ra为0.030以上且不足0.200μm。
5.如权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,最外表面的凹凸结构的平均长度,即RSm为50~200μm。
6.如权利要求1所述的光学层叠体,其特征在于,最外表面的凹凸结构的最大高度,即Rz为0.30~1.20μm。
7.一种偏光板,其特征在于,是在构成权利要求1~6中任一项所述的光学层叠体的透光性基体上层叠偏光基体而成的。
8.一种显示装置,其特征在于,是具备权利要求1~6中任一项所述的光学层叠体而成的。
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Publications (2)
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