JP2010237339A - 光散乱フィルムの製造方法、光散乱フィルム、偏光板、画像表示装置および透過型/半透過型液晶表示装置 - Google Patents
光散乱フィルムの製造方法、光散乱フィルム、偏光板、画像表示装置および透過型/半透過型液晶表示装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、該溶剤を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつJIS B 0601に基づく該硬化層の算術平均粗さRa、該硬化層の表面の平均山谷間隔Sm、及び該硬化層の表面の平均傾斜角θa が、下記(式1)〜(式3)を満たすことを特徴とする光散乱フィルムの製造方法。
0.05μm≦Ra≦0.8μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
1.5°≦θa≦4.5° ・・・(式3)
【選択図】なし
Description
しかし近年、液晶表示装置の部材数を削減や、低消費電力化のため光源に利用される蛍光灯数を減少することが試みられている。またLCDの薄型化のため、バックライト光源と拡散シートとの距離が近くなり、そのため、従来の拡散フィルムでは、均一な光拡散を達成することが困難になってきている。そこで可能な限り距離を稼ぐため、拡散シート代替として、バックライト側偏光板の表面に拡散性を有するものが使用されてきている。
本発明は、液晶表示装置等の画像表示装置の表示性能の向上及び薄型化に寄与する、光散乱フィルム、偏光板、及び前記光散乱フィルムを簡易にかつ低コストで製造可能な方法を提供することを課題とする。
また本発明は、正面白輝度が高く且つ画面内において均一且つモアレなどの干渉縞抑制が可能であり、しかも薄型化に対応可能な、画像表示装置を提供することを課題とする。
(1) 少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、該溶媒を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は少なくとも一方の表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつJIS B 0601に基づく該硬化層の算術平均粗さRa、該硬化層の表面の平均山谷間隔Sm、及び該硬化層の表面の平均傾斜角θa が、下記(式1)〜(式3)を満たすことを特徴とする光散乱フィルムの製造方法。
0.05μm≦Ra≦0.8μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
1.5°≦θa≦4.5° ・・・(式3)
(2) 少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、溶媒を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は少なくとも一方の表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつ該硬化層の表面傾斜角が以下の分布となることを特徴とする光散乱フィルムの製造方法。
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が60%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上25%未満
(3) 前記ドープを流延してから光散乱フィルムを製造するまでの間に巻取り工程を含まないことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の光散乱フィルムの製造方法。
(4) 熱可塑性樹脂を主成分とし、平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下の透光性粒子を含有する光透過性基材の上に、少なくとも平均厚みが0.1μm以上10.0μm以下である硬化層を有する光散乱フィルムであって、該光透過性基材の該硬化層を有する側の表面形状が、成膜面に略平行である平坦部と、該透光性粒子により得られる曲面状の凸部とを有し、かつ該凸部と平坦部との最大高さRtが1μm以上15μm以下であることを特徴とする光散乱フィルム。
(5) JIS B 0601に基づく前記硬化層の算術平均粗さと前記光透過性基材の該硬化層を有する側の算術平均粗さとの差ΔRaが、0.05μm以上0.50μm以下であることを特徴とする上記(4)に記載の光散乱フィルム。
(6) 前記硬化層の厚みの最小値tminと最大値tmaxとの比(tmin/tmax)が0.2未満であることを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の光散乱フィルム。
(7) 前記透光性粒子は略球状の樹脂粒子であることを特徴とする上記(4)〜(6)のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(8) 前記光透過性基材の屈折率と前記透光性粒子の屈折率との差の絶対値が0.09未満であることを特徴とする上記(4)〜(7)のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(9) JIS K 7105に基づく像鮮明度測定装置を用いて2mmの幅を有する光学櫛を通して測定される像鮮明度の値が5〜60%である光散乱性を有することを特徴とする、上記(4)〜(8)のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(10) 受光角2°のゴニオフォトメーターで測定される透過散乱光プロファイルが以下の式(d)を満たすことを特徴とする、上記(4)〜(9)のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(d)0.03≦I(4°)/I0≦0.07
ここで、I(4°)は光散乱フィルムの法線から4°傾いた位置における透過光強度、I0は光源を正面から測定したときの光強度である。
(11) 内部に起因するヘイズ値が0.1〜30%であり、表面に起因するヘイズ値が3〜40%である上記(4)〜(10)のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(12) 偏光膜と該偏光膜の少なくとも一方の側に保護フィルムを有する偏光板であって、該保護フィルムが上記(4)〜(11)のいずれかに記載の光散乱フィルムである偏光板。
(13) 上記(4)〜(11)のいずれかに記載の光散乱フィルム、または上記(12)に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
(14) 上記(12)に記載の偏光板を液晶セルのバックライト側の偏光板として用いることを特徴とする、透過型/半透過型液晶表示装置。
0.05μm≦Ra≦0.8μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
1.5°≦θa≦4.5° ・・・(式3)
また、第2の態様は、少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、溶剤を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は少なくとも一方の表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつ該硬化層の表面傾斜角が以下の分布となることを特徴とする光散乱フィルムの製造方法である。
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が60%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上25%未満
本発明の液晶表示装置においては、図8(b)に示すように、上拡散シートの代わりに、下偏光板の保護フィルムに光拡散性を付与し(光散乱フィルム49)、上拡散シートと同様以上の性能を発揮させるものであり、上記構成とすることで、モアレや面内輝度ムラを軽減するだけでなく、上拡散シートや従来技術では弊害となっていた、正面輝度や正面コントラストの低下を抑える効果をもたらす。さらに上拡散シートを除去することで、液晶表示装置全体の厚みを薄くすることができ、上拡散シートを複数枚使用する場合はより効果的である。原理的には除去した拡散シートの厚み分だけ薄くすることができる。
以下、本発明の光散乱フィルムについて説明する。
本発明の光散乱フィルムは、少なくとも一方の表面に凹凸形状(傾斜面)を有した平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下である透光性粒子を含有する光透過性基材と、該光透過性基材上に設けられた硬化層を含み、光の散乱性能を有するものである。以下の説明において、光散乱性の制御のために凹凸形状を制御した、硬化層側の表面をA面と定義し、別の表面をB面と定義する。まず以下A面の形状について説明する。
0.05μm≦Ra≦0.8μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
1.5°≦θa≦4.5° ・・・(式3)
また、好ましい範囲としては、
0.1μm≦Ra≦0.6μm ・・・(式1’)
50μm≦Sm≦200μm ・・・(式2’)
1.8°≦θa≦4.2° ・・・(式3’)
であり、さらに好ましい範囲としては、
0.1μm≦Ra≦0.5μm ・・・(式1”)
80μm≦Sm≦150μm ・・・(式2”)
2.0°≦θa≦4.0° ・・・(式3”)
である。
これら粗さのパラメータは、JIS−B0601(1994、2001)に準じた測定器、たとえば小坂研究所(株)製、サーフコーダー MODEL SE−3500などを用いて測定することができる。
まず、面積が0.5乃至2平方マイクロメートルである三角形の頂点を透明支持体上に仮定し、その3つの頂点から鉛直上向きに法線を伸ばす(支持体上の3つの法線)。この支持体上の3つの法線がフィルム表面(A面)と交わる3点によって三角形を形成する。このようにして形成された三角形の面の法線が、支持体から鉛直上向きに伸ばした法線となす角を傾斜角と定義する。
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が60%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上25%未満
また、好ましい傾斜角分布としては、
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が2%以上20%以下
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が60%以上95%以下
(c)10°以上の頻度の積分値が1%以上20%以下
であり、更に好ましい傾斜角分布としては
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が3%以上15%以下
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が65%以上90%以下
(c)10°以上の頻度の積分値が1%以上16%未満
である。
(d)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が9%未満
(e)3°以上8.0°未満の頻度の積分値が25%以上60%以下
また、一層好ましい傾斜角度分布としては、
(d)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が1%以上8%以下
(e)3°以上8.0°未満の頻度の積分値が30%以上55%以下
である。
本発明の光散乱フィルムは、表面に凹凸のある光透過性基材の上に硬化性化合物を塗設することにより、表面形状を前記範囲に制御にする。このため、光透過性基材の表面形状も十分な制御が必要であり、具体的には図1に示すような基材の成膜面に略平行である平坦部と、透光性粒子により得られる曲面状の凸部からなる形状を有する。成膜面とは、成膜時の成膜方向を含む面である。該凸部と平坦部とのJIS B 0601による最大高さRtが1μm以上15μm以下であることが必要で、1.5μm〜12μmであることが好ましく、2μm〜10μmであることがさらに好ましい。
また、該凸部と平坦部との高低差が0.5μm〜8μmであることが好ましく、より好ましくは1μm〜6μmである。高低差が0.5μm以上の場合には、硬化層による十分な形状調整ができ、8μm以下の場合には、硬化層の厚みを上げても、本発明で必要な表面形状を得ることができる。
前記高低差は、例えば透光性基材の凸部頂点を通るように切削した断面を走査型電子顕微鏡で観察することで測定することができる。
本発明における表面傾斜角分布の制御は、上述のように光透過性基材表面に特定範囲の荒れた表面を形成したのちに、硬化層により表面をなだらかにすることが重要であり、以下の制御が必要である。
さらに、硬化層の上に硬化層形成と同時または逐次で、導電性無機微粒子含有層、導電性ポリマー層、フッ素系やシリコーン系の防汚層、低屈折率層、或いは反射防止層などを積層させても構わない。
本発明では、光透過性基材を作製から防眩フィルム作製の間に巻取り工程を含まないことが、生産効率向上やコストの観点から好ましい。
光散乱フィルムの法線方向から光を入射させた際に該光散乱フィルムを透過してくる出射光強度(入射光の強度に対する出射光の強度)を考えた場合、略平行光源を正面から測定したときの光強度をI0としたとき、本発明の光散乱フィルムの法線方向における出射光強度I(0°)のI0に対する比I(0°)/I0が0.40〜0.98であることが好ましく、0.45〜0.80であることが更に好ましく、0.50〜0.70であることが最も好ましい。0.40〜0.98であれば白発色時の白輝度の低下が小さく、表示画面が暗くならず、好ましい。
本発明における光透過性基材に含まれる透光性微粒子は略球状が好ましい。透光性微粒子は光透過性基材の厚み方向全体に分布していても良いが、光透過性基材表面付近に偏在しているほうが好ましい。透光性粒子の平均一次粒径は2.5μmを超え12μm以下であり、該範囲内であれば凸部の形成に加え、内部散乱を付与した場合に広角散乱を抑え、前方散乱しやすい。更には3.5μmを超え10μm以下が好ましく、5μmを超え9μm以下が最も好ましい。2.5μm以下だと、凸部が形成し難く、また不必要な広角にまで光が散乱してしまう。10μmを超えると、硬化層による表面調整がし難くなる。透光性粒子の屈折率は1.40〜1.65が好ましく、更に好ましくは1.45〜1.60であり、最も好ましくは1.45〜1.55である。
透光性粒子と光透過性基材との屈折率差の絶対値は0.09未満であることが好ましく、0.07以下であることがより好ましく、さらには0.05以下であることが好ましい。0.09未満であれば透光性粒子界面での散乱角が大きくなりすぎず、広角散乱成分が増えない。また、この範囲内であれば内部散乱と表面散乱を組み合わせて適度な前方散乱性の光学特性とすることができる。
市販品としては、スチレン、アクリル系樹脂として、綜研化学(株)製のケミスノーMXシリーズ、SXシリーズや、積水化成品工業(株)製のテクポリマーなどが挙げられ、ベンゾグアナミン系樹脂としては、日本触媒(株)製のエポスター、メラミン系樹脂としては、日産化学(株)製のオプトビーズなどが挙げられる。
光透過性基材における熱可塑性樹脂との密着性の観点や、湿度や熱による界面剥離、脱落などの観点から、膨張率特性の近い有機粒子を用いるほうが好ましい。本発明では、透光性粒子は略球状の樹脂粒子であることが特に好ましい。
次に本発明に係る透光透過性基材の材料について説明する。本発明の光透過性基材を構成する主成分(光透過性基材の固形分の51質量%以上99質量%以下の材料)は、熱可塑性樹脂であることが好ましく、具体例には、セルロースアシレート(例えばトリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリスチレン(例えばシンジオタクチックポリスチレン)、ポリオレフィン(例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロアルカン)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルケトン、ノルボルネン系樹脂(アートン:商品名、JSR社製)、非晶質ポリオレフィン(ゼオネックス:商品名、日本ゼオン社製)、(メタ)アクリル系樹脂(アクリペットVRL20A:商品名、三菱レイヨン社製、特開2004−70296号公報や特開2006−171464号公報記載の環構造含有アクリル系樹脂)等が含まれる。トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートが特に好ましい。
数式(7):2.3≦SA’+SB’≦3.0
数式(8):0≦SA’≦3.0
数式(9): 0≦SB”≦1.2
ここで、SB”はセルロースの水酸基の水素原子を置換している炭素原子数3または4のアシル基を表す。
本発明においては、光透過性基材に柔軟性を与え、寸法安定性を向上させ、耐湿性を向上させるために可塑剤を用いてもよい。
これらの好ましい可塑剤は、25℃においてTPP(融点約50℃)以外は液体であり、沸点も250℃以上である。
上記光透過性基材には、フィルム自身の耐光性向上、或いは偏光板、液晶表示装置の液晶化合物等の画像表示部材の劣化防止のために、更に紫外線吸収剤(紫外線防止剤)を添加することが好ましい。
更に、光透過性基材を形成する組成物(ドープ)には、各調製工程において用途に応じた他の種々の添加剤(例えば、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン等)、光学異方性コントロール剤、剥離剤、帯電防止剤、赤外吸収剤等)を加えることができ、それらは固体でもよく油状物でもよい。すなわち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。さらにまた、赤外吸収剤としては例えば特開平2001−194522号公報に記載のものが使用できる。
次に、光透過性基材を形成する材料を溶解する有機溶媒について記述する。用いる有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒が挙げられ、例えば溶解度パラメーターで17〜22の範囲ものが好ましい。溶解度パラメーターは、例えばJ.Brandrup、E.H等の「PolymerHandbook(4th.edition)」、VII/671〜VII/714に記載の内容のものを表す。低級脂肪族炭化水素の塩化物、低級脂肪族アルコール、炭素原子数3から12までのケトン、炭素原子数3〜12のエステル、炭素原子数3〜12のエーテル、炭素原子数5〜8の脂肪族炭化水素類、炭素数6〜12の芳香族炭化水素類、フルオロアルコール類(例えば、特開平8−143709号公報 段落番号[0020]、同11−60807号公報 段落番号[0037]等に記載の化合物)等が挙げられる。
溶媒は1種でも2種以上用いてもよい。
セルロースアシレート等の光透過性基材を形成する材料の溶液(ドープ)の調製について、その溶解方法は、上記のように特に限定されるものではなく、室温溶解法、冷却溶解法または高温溶解方法により実施され、さらにはこれらの組合せで実施される。これらに関しては、例えば特開平5−163301号、特開昭61−106628号、特開昭58−127737号、特開平9−95544号、特開平10−95854号、特開平10−45950号、特開2000−53784号、特開平11−322946号、特開平11−322947号、特開平2−276830号、特開2000−273239号、特開平11−71463号、特開平04−259511号、特開2000−273184号、特開平11−323017号、特開平11−302388号などの各公報にセルロースアシレート溶液の調製法が記載されている。これらのセルロースアシレートの有機溶媒への溶解方法は、本発明においても、その範囲内であればこれらの技術を適宜適用できるものである。これらの詳細、特に非塩素系溶媒系については、前記の公技番号2001−1745号の22〜25頁に詳細に記載されている方法で実施される。さらにセルロースアシレートのドープ溶液は、溶液濃縮,濾過が通常実施され、同様に前記の公技番号2001−1745号の25頁に詳細に記載されている。なお、高温度で溶解する場合は、使用する有機溶媒の沸点以上の場合がほとんどであり、その場合は加圧状態で用いられる。
[硬化性化合物]
本発明の光散乱フィルムにおける硬化層は、少なくとも、硬化性化合物(バインダー)と重合開始剤とを含有する塗布液を用いて形成される。硬化層は、硬化性化合物である熱および/または電離放射線硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成され得る。バインダーとしては、モノマーバインダーでもポリマーバインダーでもよい。
モノマーバインダーとしては、熱および/または電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーが好ましい。中でも、電離放射線硬化性の化合物が、生産性や設備の省スペース化などの点で好ましい。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、又は放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
また、例えば特開2005−76005号、同2005−36105号に記載されたデンドリマーや、例えば特開2005−60425号記載のようなノルボルネン環含有モノマーを用いることもできる。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射または加熱により行うことができる。
光重合性多官能モノマーの重合反応には、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤が好ましく、特に好ましいのは光ラジカル重合開始剤である。
本発明に用いる硬化性化合物としては、反応性基を有するポリマーを用いることができる。
反応性基を有するポリマーとしては、特開2007-268753号公報の[0024]〜[0030]を参照することができる。
各種のエチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射または加熱により行うことができる。
本発明の光散乱フィルムを作製するに当り、光重合開始剤あるいは熱重合開始剤を併用することができる。
重合開始剤とその使用法などについては、特開2007-268753号公報の[0073]〜[0089]を参照することができる。
また、上記硬化層中にさらに、粒子を添加し、光散乱フィルムの表面凹凸形状及び光学特性の好ましい範囲に調整することも出来る(図1(c)参照)。添加する粒子としては粒子径が5nm〜2.5μmの無機粒子、有機粒子が好ましく、より好ましくは粒子径が5nm〜1.5μmの無機粒子が好ましい。不要な広角散乱を発生させない範囲であれば、粒子の形状は不定形(二次凝集を含む)でも、扁平上でも構わない。
また、硬化層を設けた光散乱フィルムの強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましい。
[偏光板の構成]
本発明の光散乱フィルムは、偏光膜とその少なくとも一方の側に配置された保護フィルムとを有する偏光板において、その保護フィルムとして使用することができる。本発明の光透過性基材を用いて偏光板を作製するときは、A面を偏光板の表面側に使用し、B面を偏光膜側に使用することで、本願の目的である光学特性を得ることができる。本発明の光透過性基材が保護フィルムを兼ねることで、偏光板の製造コストを低減できる。また、本願の光透過性基材をバックライト側の表面に使用することにより、正面コントラストとモアレや輝度ムラ軽減を両立することができる。
更には、本発明の偏光板において、片面が本発明の光散乱フィルムであるのに対して、他方の保護フィルムが液晶性化合物からなる光学異方性層を有する光学補償フィルムであることも好ましい態様である。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造することができる。
すなわち、連続的に供給されるポリビニルアルコール系フィルムなどのポリマーフィルムの両端を保持手段により保持しつつ張力を付与して延伸して、少なくともフィルム幅方向に1.1〜20.0倍に延伸し、フィルム両端の保持装置の長手方向進行速度差が3%以内で、フィルム両端を保持する工程の出口におけるフィルムの進行方向と、フィルムの実質延伸方向のなす角が、20〜70゜傾斜するように、フィルム進行方向を、フィルム両端を保持させた状態で屈曲させてなる延伸方法によって製造することができる。特に45°傾斜させたものが生産性の観点から好ましく用いられる。
偏光膜の2枚の保護フィルムのうち、本発明の光散乱フィルム以外のフィルムが、光学異方層を含んでなる光学補償層を有する光学補償フィルムであることも好ましい態様である。光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
[画像表示装置]
本発明の、光散乱フィルムは、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような画像表示装置に好適に用いられる。
本発明の光散乱フィルム、及び偏光板は、液晶表示装置等の画像表示装置に有利に用いることができ、透過型/半透過型液晶表示装置において、液晶セルのバックライト側の最表層に用いることが特に好ましい。
表1に示したドープ処方にて、各ドープを作製し、基層ドープと表層ドープを表2に示した構成になるように同時に流延し、光透過性基材1〜光透過性基材16を作製した。光光透過性基材1〜15は、図4に示した流延装置を使い、表層1用のドープが鏡面仕上げし−10℃に冷却したドラム側になるように流延し、溶剤を揮発させながら冷却でゲル化させ、ウェブを剥ぎ取った。100℃の熱風にて残留溶剤量が10質量%になるまで乾燥し、その後140℃の熱風にて10分間乾燥させた。光光透過性基材16は図5に示した流延装置を使い、鏡面仕上げした18℃のバンド上に流延し、同様の乾燥を行った。光透過性基材の屈折率はいずれも1.48だった。
セルローストリアセテート:アセチル置換度2.86、粘度平均重合度310
紫外線吸収剤:ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤(TINUVIN326/TINUVIN328の20/80質量%の混合物、それぞれチバ・ジャパン(株)製)
R972:一次粒径約16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製
S431:平均粒径約2.5μm、サイリシア431、富士シリシア化学(株)製
KEP−150:シリカ真球状粒子、平均粒径2.5μm、シーホスタKEP−150、日本触媒(株)製
2000M:メラミン樹脂真球状粒子、平均粒径2.0μm、オプトビーズ2000M、日産化学(株)製
MX−350:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径3.5μm、綜研化学(株)製
MX−1500:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径20μm、綜研化学(株)製
XX−76S:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径8μm、積水化成品工業(株)製
XX−82S:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径6μm、積水化成品工業(株)製
XX−104S:架橋ポリメチルメタクリレート−スチレン共重合真球状粒子、平均粒径6μm、積水化成品工業(株)製
XX−119S:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径10μm、積水化成品工業(株)製
XX−147S:架橋ポリメチルメタクリレート−スチレン共重合真球状粒子、平均粒径8μm、積水化成品工業(株)製
尚、基層ドープの固形分濃度は23質量%、表層ドープの固形分濃度は18質量%になるように、メチレンクロライド:メタノールの90:10質量比の混合溶剤で調整した。
また、粒子の屈折率は、屈折率の異なる2種類の溶媒の混合比を変化させて屈折率を変化させた溶媒中に粒子を等量分散して濁度を測定し、濁度が極小になった時の溶媒の屈折率をアッベ屈折計で測定することで測定した。
表3に示した塗布液A〜塗布液I(Iは溶剤のみ)を作製した。
使用した材料を以下に示す。
PET−30:ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物、日本化薬(株)製
DPHA:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物、日本化薬(株)製
Irg.−127:光重合開始剤イルガキュア127、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
CAB:セルロースアセテートブチレート、CAB−381−2、イーストマンケミカル社製
エトセル200:エチルセルロース、エトセル200Industrial、ダウ・ケミカル社製
PMMA:平均分子量35万のポリメチルメタクリレート
ACA320:酸基含有アクリレートポリマー、サイクロマーP(ACA320)、ダイセル化学工業(株)製
サイメル303:メチロールメラミン硬化性化合物、日本サイテックインダストリース(株)製
キャタリスト4050:熱酸発生剤(55%)溶液、日本サイテックインダストリース(株)製
コロネートL溶液:ポリイソシアネート、コロネートL(酢酸エチル溶液)、日本ポリウレタン工業(株)製をMEKにて固形分50%に希釈した溶液
TEDA:ウレタン硬化触媒、トリエチレンジアミン(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)
MEK:メチルエチルケトン
MIBK:メチルイソブチルケトン
PGM:プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)
特開2003−211052号公報の図1に記載されたスロットダイコーターを用いて、表4に示した光透過性基材の上に、硬化層用塗布液をそれぞれの乾燥膜厚となるように塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、さらに窒素パージ下で160W/cmの「空冷メタルハライドランプ」{アイグラフィックス(株)製}を用いて、照射量500mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、硬化層を形成し、光散乱フィルム1〜23および26〜38を作製した。硬化層は、光透過性基材の表層2の側の面に塗設した。なお、乾燥膜厚が0.05μmとなるフィルム6、16は塗布液の固形分濃度を1質量%とし、乾燥膜厚が10μm以上となるフィルム34、36は塗布液の固形分濃度を50質量%となるように調製した。塗布液Iを使用したフィルム15は塗布量を5.0cm3/m2とした。
また、塗布液G、Hを使用したフィルム25、26は上記より乾燥および硬化工程を90℃で2分塗布面が非接触の状態で乾燥と熱硬化を行い、さらに100℃で5分熱硬化させるよう工程条件を変えて作製した。フィルム25の塗布液Gにおいては、まずTEDAを除いた状態で調製し、塗布直前に添加する送液系を組み、TEDAの2%溶液を添加しスタチックミキサーで混合したのち直ちに塗布を行った。なお、ドープを流延してから光散乱フィルムを製造するまでの間に巻取り工程を行わなかった。
LG Display社製ノートPC(R700−XP50K)を分解し、バックライトと液晶パネルの間にある上拡散シートを取り外し、更に液晶セルに貼られたバックライト側の偏光板を剥がして、光散乱性のない保護フィルム(TD80U:富士フイルム(株)製)でを偏光子の両面に貼り合せた偏光板と、その外側に光散乱フィルム1〜38を粘着材で貼り付けた。
作製した光散乱フィルム(フィルム1)〜(フィルム38)に対して、以下の評価を実施した。
JIS−B0601(1994、2001)に準じて、小坂研究所(株)製、サーフコーダー MODEL SE−3500を用いて凹凸の算術平均粗さRa、平均山谷間隔Sm、平均傾斜角θaを測定した。また、基材フィルムについては、最大高さRt、およびRaを測定し、ΔRaを算出した。
マイクロマップ社(米国)製SXM520-AS150型を用い、得られた光散乱フィルムのA面表面を測定した。光源には中心波長560nmの干渉フィルターを挿入したハロゲンランプを使用した。対物レンズの倍率は10倍であり、画素数640×480の2/3インチのCCDによりデータを取り込んだ。これより、縦および横方向の測定ピッチは1.3マイクロメートルであり、傾斜角度の測定単位は0.8平方マイクロメートル、測定範囲は500000平方マイクロメートル(0.5平方ミリメートル)となった。
測定単位である3点の高さデータから傾斜角度を算出し、全測定データから、傾斜角の0°以上1.0°未満、1.0°以上10.0°未満、及び10°以上の傾斜角成分の頻度の積分値を求めた。
ミクロトームにて光透過性基材の断面を切削し、走査型電子顕微鏡にて基材断面方向および斜め方向から基材表面の形状を観察した。
ミクロトームにて光散乱フィルムの断面を粒子の中心を通るように切削し試料を作製し、オスミウム酸蒸気にて1日染色したのち、走査型電子顕微鏡にて硬化層の膜厚プロファイルを観察した。粒子直上部の最小厚みをtmin、平坦部上など他の部分の最大膜厚をtmaxとしそれぞれ10点測定し、その平均値の比を膜厚比(tmin/tmax)として算出した。
光散乱フィルムの像線明度(%)測定は、JIS K7105(1999)に準拠し、スガ試験機(株)社製ICM-1Tを使用した。本発明のおける像線明度の光学櫛は2.0mmで測定した値と規定する。
フォトゴニオメータ(GP−5(株)村上色彩技術研究所製)を用い測定した。図3に示したように、光源は角度1.5°の収斂光、検出器の受光角は2°の条件とした。得られた光散乱フィルムの法線方向から光を入射し、フィルム法線を含む平面内で角度を連続的に変えながら透過散乱光量を測定し、光散乱プロファイルを得た。透過散乱光量は、フィルムがない状態での光源の光量を1とした。
[1]JIS−K7136に準じて、得られた光散乱フィルムの全ヘイズ値(H)を測定する:日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH2000を用いた。
[2]光散乱フィルムの表面および裏面に顕微鏡用イマージョンオイル(ニコン(株)製イマージョンオイルTYPE A、屈折率n=1.515)を数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られた光学フィルムを密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hin)として算出した。
[3]上記[1]で測定した全ヘイズ(H)から上記[2]で算出した内部ヘイズ(Hin)を引いた値をフィルムの表面ヘイズ(Hout)として算出した。
作製した液晶表示装置にビデオ信号ジェネレーター(VG−848;アストロデザイン(株)製)より信号を入力し、全面ベタ表示で128/256階調の灰色表示とし、暗室下で様々な方向から画面を目視観察し、モアレ発生の有無を評価した。
◎:モアレが観察されない。
○:モアレが僅かに観察されるがほとんど気にならない。
△:モアレが観察され、やや気になる。
×:モアレが明瞭に観察される。
モアレ評価と同様の方法で液晶表示装置を全面ベタ表示で256/256階調の白色表示とし、暗室下において液晶表示装置平面の法線(正面)方向から輝度計(BM5−A;(株)トプコン製)にて輝度を測定した。画面の中央の点から3cmの間隔で上下各1点、左右各1点の合計5点を測定し、平均値を算出した。バックライト側偏光板の表面に光散乱フィルムを使用しない場合を基準として、以下の3段階で評価した。
◎:全く低下していない(基準値の99%以上)
○:ほとんど低下していない(基準値の98%以上99%未満)
×:やや低下している(基準値の95%以上98%未満)
××:低下している(基準値の95%未満)
なお、光透過性基材のヘイズについては、基材8は28%、基材9は45%、基材10は35%、基材11は24%、基材12は49%であり、その上に厚み0.8μm〜1.5μmの硬化層を設けたフィルムはモアレ解消と、正面輝度を両立できていた。
表5に示した組成のドープを作製し、基材16のドープA(表層1)の代わりにドープP−1を、ドープB(基層)の代わりにドープP−2を、ドープH(表層2)の代わりにドープP−3を使用した以外はフィルム9と同様の方法にて、フィルム39を作製した。光透過性基材の屈折率は1.48だった。透光性基材の表面形状は平坦部と球状凸部からなる形状であった。
表5に示した組成のドープを作製し、基材16のドープAの表層1を用いずに、ドープB(基層)の代わりにドープQ−1をバンド面側に置き、ドープH(表層2)の代わりにドープQ−2を使用し2層共流延とした以外はフィルム9と同様の方法にて、フィルム40を作製した。使用した素材を以下に示す。光透過性基材の屈折率は1.58だった。透光性基材の表面形状は平坦部と球状凸部からなる形状であった。
ポリカーボネート:重量平均分子量45,000のポリカーボネート樹脂
SBX−8:架橋ポリスチレン真球状粒子、平均粒径8μm、積水化成品工業(株)製
2 基層
3 表層
4 表層(バック層)
5 硬化層
6 透光性粒子
7 第2の硬化層
11 攪拌機
12 移送ポンプ
13 濾過器
14 ストックタンク
15a バック層用流延送液ポンプ
15b 基層用流延送液ポンプ
15c 表層用流延送液ポンプ
16a 添加剤注入ポンプ(溶剤、マット剤、他)
16c 添加剤注入ポンプ(溶剤、透光性粒子、他)
17 流延ダイ
18 流延バンド
19 減圧チャンバー
20 流延ドラム
30 流延ダイ
32 マニホールド
33 フィードブロック
41 光源
42 導光板(蛍光管)
43 下拡散シート
44 集光シート
45 上拡散シート
46 偏光板
47 液晶セル
48 基板
49 光散乱フィルム
Claims (14)
- 少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、該溶媒を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は少なくとも一方の表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつJIS B 0601に基づく該硬化層の算術平均粗さRa、該硬化層の表面の平均山谷間隔Sm、及び該硬化層の表面の平均傾斜角θa が、下記(式1)〜(式3)を満たすことを特徴とする光散乱フィルムの製造方法。
0.05μm≦Ra≦0.8μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
1.5°≦θa≦4.5° ・・・(式3) - 少なくとも、熱可塑性樹脂と透光性粒子とを含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させ、光透過性基材を作製する工程、該光透過性基材上に、少なくとも、硬化性化合物と重合開始剤と溶媒とを含む塗布液を塗布し、溶媒を乾燥する工程、該硬化性化合物を硬化させて硬化層を形成する工程とを含む光散乱フィルムの製造方法であって、該光透過性基材は少なくとも一方の表面に凹凸形状を有し、該透光性粒子は平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下であり、該硬化層の平均厚みが、0.1μm以上10.0μm以下であり、かつ該硬化層の表面傾斜角が以下の分布となることを特徴とする光散乱フィルムの製造方法。
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)1.0°以上10°未満の頻度の積分値が60%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上25%未満 - 前記ドープを流延してから光散乱フィルムを製造するまでの間に巻取り工程を含まないことを特徴とする請求項1又は2に記載の光散乱フィルムの製造方法。
- 熱可塑性樹脂を主成分とし、平均一次粒径が2.5μmを超え12μm以下の透光性粒子を含有する光透過性基材の上に、少なくとも平均厚みが0.1μm以上10.0μm以下である硬化層を有する光散乱フィルムであって、該光透過性基材の該硬化層を有する側の表面形状が、成膜面に略平行である平坦部と、該透光性粒子により得られる曲面状の凸部とを有し、かつ該凸部と平坦部との最大高さRtが1μm以上15μm以下であることを特徴とする光散乱フィルム。
- JIS B 0601に基づく前記硬化層の算術平均粗さと前記光透過性基材の該硬化層を有する側の算術平均粗さとの差ΔRaが、0.05μm以上0.50μm以下であることを特徴とする請求項4に記載の光散乱フィルム。
- 前記硬化層の厚みの最小値tminと最大値tmaxとの比(tmin/tmax)が0.2未満であることを特徴とする請求項4又は5に記載の光散乱フィルム。
- 前記透光性粒子は略球状の樹脂粒子であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の光散乱フィルム。
- 前記光透過性基材の屈折率と前記透光性粒子の屈折率との差の絶対値が0.09未満であることを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記載の光散乱フィルム。
- JIS K 7105に基づく像鮮明度測定装置を用いて2mmの幅を有する光学櫛を通して測定される像鮮明度の値が5〜60%である光散乱性を有することを特徴とする、請求項4〜8のいずれかに記載の光散乱フィルム。
- 受光角2°のゴニオフォトメーターで測定される透過散乱光プロファイルが以下の式(d)を満たすことを特徴とする、請求項4〜9のいずれかに記載の光散乱フィルム。
(d)0.03≦I(4°)/I0≦0.07
ここで、I(4°)は光散乱フィルムの法線から4°傾いた位置における透過光強度、I0は光源を正面から測定したときの光強度である。 - 内部に起因するヘイズ値が0.1〜30%であり、表面に起因するヘイズ値が3〜40%である請求項4〜10のいずれかに記載の光散乱フィルム。
- 偏光膜と該偏光膜の少なくとも一方の側に保護フィルムを有する偏光板であって、該保護フィルムが請求項4〜11のいずれかに記載の光散乱フィルムである偏光板。
- 請求項4〜11のいずれかに記載の光散乱フィルム、または請求項12に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
- 請求項12に記載の偏光板を液晶セルのバックライト側の偏光板として用いることを特徴とする、透過型/半透過型液晶表示装置。
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