JP2010277080A - 光散乱性基材、光散乱性基材の製造方法、偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性樹脂と平均一次粒径が3μm以上12μm以下である少なくとも1種の透光性粒子とを含有し、少なくとも一方の表面に凹凸形状を有する光散乱性基材。凹凸形状を有する面の表面から透光性粒子の平均一次粒径の1/2以上4倍以下の厚みを有する領域、及び、その裏面の表面から透光性粒子の平均一次粒径の3/2以上の厚みを有する領域を、実質的に透光性粒子を含有しない領域とする。
【選択図】図1c
Description
しかし近年、液晶表示装置の部材数の削減や、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、拡散シートの代替として、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。
また、上記記載の光学フィルムは表面凹凸形状により、プリズムシートなど隣り合う他の光学部材により傷つけられる、又は、他の光学部材を傷つけるなど耐擦傷性に問題生じる場合がある。
特に特許文献2ではRaを0.2μm以下とすると表面が平滑になり好ましいとの記載があるが、この付近の平滑な領域で、傾斜角度等を考慮し表面形状を精密に制御することが、光学と物理特性の両立のために必要である。
また本発明は、正面白輝度が高くかつ画面内において均一かつモアレなどの干渉縞抑制が可能であり、耐擦傷性の問題もなく、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)
熱可塑性樹脂と平均一次粒径が3μm以上12μm以下である少なくとも1種の透光性粒子とを含有し、一方の表面に凹凸形状を有する光散乱性基材であって、
該凹凸形状を有する面の表面から前記透光性粒子の平均一次粒径の1/2以上4倍以下の厚みを有する領域、及び、その裏面の表面から前記透光性粒子の平均一次粒径の3/2以上の厚みを有する領域が、実質的に該透光性粒子を含有しない領域を有することを特徴とする光散乱性基材。
(2)
光散乱性基材の凹凸形状を有する表面の、JIS B0601に基づく算術平均粗さRa、平均凹凸間隔Sm及び凹凸の平均傾斜角θaが、下式(式1)から(式3)を満たすことを特徴とする上記(1)に記載の光散乱性基材。
0.03μm≦Ra≦0.3μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
0.2°≦θa≦2.5° ・・・(式3)
(3)
光散乱性基材の凹凸形状を有する表面の凹凸の傾斜角が以下の分布となることを特徴とする上記(1)に記載の光散乱性基材。
(a)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)0.5°以上10°未満の頻度の積分値が65%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上20%未満
(4)
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(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(5)
前記透光性粒子の屈折率と前記光散乱性基材から前記透光性粒子を除いた場合の該光散乱性基材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(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(6)
JIS K7105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(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(7)
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(1)〜(6)のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(d)0.03≦I(4°)/I0≦0.07
ここで、I(4°)は光散乱性基材の法線から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。
(8)
内部に起因するヘイズ値が0.1%以上30%未満であり、表面に起因するヘイズ値が3%以上30%未満である上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(9)
上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法であって、
熱可塑性樹脂と平均一次粒径が3μm以上12μm以下である少なくとも1種の透光性粒子とを含む透光性粒子含有ドープと、
熱可塑性樹脂を含み、かつ平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まない表面形状調整用ドープであって、熱可塑性樹脂の濃度が前記透光性粒子含有ドープより低い表面形状調整用ドープと、
をこの順番に同時又は逐次で支持体上に流延して成膜することを特徴とする光散乱性基材の製造方法。
(10)
更に、平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まない熱可塑性樹脂からなるドープを用い、該ドープと、前記透光性粒子含有ドープと、前記表面形状調整用ドープとをこの順に同時又は逐次で支持体上に流延して成膜することを特徴とする上記(9)記載の光散乱性基材の製造方法。
(11)
前記表面形状調整用ドープの乾燥後の膜厚が、前記透光性粒子の平均一次粒径をDとしたきに(1/2)D〜4Dとなるように流量を調整することを特徴とする上記(9)又は(10)に記載の光散乱性基材の製造方法。
(12)
前記表面形状調整用ドープの室温下での粘度が1Pa・s以上200Pa・s以下であることを特徴とする上記(9)〜(11)のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法。
(13)
前記複数のドープと支持体間に、平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まず隣接するドープより熱可塑性樹脂の濃度が低いドープを同時又は逐次で流延して成膜することを特徴とする上記(9)〜(12)のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法。
(14)
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(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光散乱性基材である偏光板。
(15)
上記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の光散乱性基材、又は上記(14)に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
(16)
光源、下偏光板、液晶セル、上偏光板をこの順に有する画像表示装置であって、前記下偏光板が上記(14)に記載の偏光板である画像表示装置。
従来の液晶表示装置の構成の一例においては、図8(a)に示すように、光源側から、〔光源41/導光板(蛍光管)42/下拡散シート43/集光シート44(プリズムシートなど)/上拡散シート45/液晶パネル(下偏光板46/基板48/液晶セル47/基板48/上偏光板46)〕となっている。下拡散シートは、主に、光源41と導光板42を含むバックライトユニットの面内輝度ムラを低減するための光拡散性の強い光学シートであり、集光シートは拡散光を液晶表示装置の正面方向(表示装置平面の法線方向)に集光させるための光学シートであり、上拡散シートは集光シートであるプリズムシートや液晶セル中の画素など周期的構造により発生するモアレを低減するためや、下拡散シートで除去しきれない面内輝度ムラを更に低減するため等に用いられる光学シートである。
本発明の液晶表示装置の好ましい態様においては、図8(b)に示すように、光源側から、〔光源41/導光板(蛍光管)42/下拡散シート43/集光シート44(プリズムシートなど)/液晶パネル(下偏光板46(光散乱性基材49を含む)/基板48/液晶セル47/基板48/上偏光板46)〕との構成を有している。上拡散シートの代わりに、下偏光板の保護フィルムに光散乱性基材49により光拡散性を付与し、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、上拡散シートを用いる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。更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、本発明の光散乱性基材について説明する。
本発明の光散乱性基材は、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3〜12μmの透光性粒子と熱可塑性樹脂とを含む光散乱性フィルムである。
図1(a)〜(c)に示すように、本発明の光散乱性基材1は、平均一次粒径が3〜12μmの透光性粒子5を実質的に含まない領域である表層4、表層4bや基層2(図1(b))又は表層3の厚みを下記で述べるように特定の範囲としている。これにより、好ましい光散乱性を得ることのできる凹凸形状の表面(表層4、表層4bの表面)と、他部材との貼り合わせに適した平滑なバック面(基層2(図1(b))、表層3の表面)を得ている。
これに対して、従来の光散乱性基材は、図2(a)〜(b)に示すように、最表層に硬化層6、7を塗設することにより表面形状を変化させているが、レベリングし易い低粘度の塗布液を用いることが普通であり、Ra値など高さ方向の調整はできるものの、モアレ解消に効果のある数°付近の低傾斜各成分の頻度を上げづらく、モアレ解消と正面輝度との両立は困難である。また、特別な装置を用いない限り、硬化層の塗布を行う工数が増え、生産上のコストアップは避けられない。
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。
ここで「透光性粒子を実質的に含まない」とは、例えば光散乱性基材10m2の範囲において、好ましくは該透光性粒子が数個以下であることを意味する。これ以上の頻度(個数)になると、A面側では点欠陥として認識されてしまう恐れがあり、B面側では偏光板との貼合わせの際に気泡の原因になるなどの懸念が生じる。
B面のJIS B0601(1994、2001)に基づく算術平均粗さ(Ra)は、0.001μm〜0.10μmであるのが好ましく、更に好ましくは0.001μm〜0.05μmであり、最も好ましくは0.001μm〜0.03μmである。
0.03μm≦Ra≦0.3μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
0.2°≦θa≦2.5° ・・・(式3)
また、好ましい範囲としては、
0.05μm≦Ra≦0.25μm ・・・(式1’)
30μm≦Sm≦250μm ・・・(式2’)
0.4°≦θa≦2.3° ・・・(式3’)
であり、更に好ましい範囲としては、
0.08μm≦Ra≦0.2μm ・・・(式1”)
50μm≦Sm≦200μm ・・・(式2”)
0.5°≦θa≦2.0° ・・・(式3”)
であり、特に好ましい範囲としては、
0.12μm≦Ra≦0.2μm ・・・(式1”’)
60μm≦Sm≦130μm ・・・(式2”’)
0.5°≦θa≦2.0° ・・・(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0.5°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)0.5°以上10°未満の頻度の積分値が65%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上20%未満
また、好ましい傾斜角分布としては、
(a)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が20%未満
(b)0.5°以上10°未満の頻度の積分値が68%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上18%未満
であり、更に好ましい傾斜角分布としては
(a)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が15%以下
(b)0.5°以上10°未満の頻度の積分値が70%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上15%以下
である。
更に、A面上にハードコート層、防眩層、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。
光散乱性基材の法線方向から光を入射させた際に該光散乱性基材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)を考える。光源からの略平行光を正面から測定したときの光強度をI0とする。同じ光を法線方向から本発明の光散乱性基材に入射させたとき、該光散乱性基材を透過し法線方向に出射する出射光の強度をI(0°)とする。このとき、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。
本発明の光散乱性フィルムにおける透光性微粒子は略球状が好ましい。透光性微粒子は前述のように光散乱性基材の厚み方向において、内側の特定位置に分布していることが必要である。透光性粒子の平均一次粒径は3〜12μm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11μm以下が好ましく、5μmを超え10μm以下が最も好ましい。3μm未満だと、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。12μmを超えると、該粒子を含む層の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。
透光性粒子と光散乱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、更には0.05以下であることが好ましい。ここで、光散乱性基材の屈折率とは、光散乱性基材から透光性粒子を除いた場合(光散乱性基材の透光性粒子以外の部分)の該光散乱性基材の屈折率を意味する。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せて適度な前方散乱性の光学特性とすることができる。この際に、粒子の屈折率と光散乱性基材の屈折率の大小はいずれであっても構わない。また、光散乱性基材より屈折率が大きい粒子と小さい粒子を併用しても構わない。
更に好ましくは、0.2g/m2〜3.0g/m2、最も好ましくは0.3g/m2〜2
.0g/m2である。この範囲の使用量にすることで、所望の表面形状を得ることができる。
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、シリコーン樹脂として、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のトスパールなどが挙げられる。
光散乱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、膨張率特性が熱可塑性樹脂に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散乱性基材の材料について説明する。本発明の光散乱性基材を構成する主成分(光散乱性フィルムの固形分の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(セルローストリアセテート)、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、アセチルブチリルセルロース(セルロースアセテートブチレート)、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、アセチルブチリルセルロース、プロピオニルセルロース、ポリカーボネート、変成ポリメチルメタクリレートが好ましく、トリアセチルセルロース、アセチルブチリルセルロール、ポリカーボネートが特に好ましい。
れでも使用できる。またドープ吐出部には減圧チャンバーを設けた装置が好ましい。
図3及び図4は、流延を行う溶液成膜装置の例を示した図である。図3は支持体に流延ドラムを用いた例であり、特にドラムを冷却することによりドープが支持体に接触している間に冷却ゲル化、或いはゲルに近い状態にさせることができ、早いタイミングで剥ぎ取ることができ生産性が高い。図4は支持体にエンドレスベルトを用いた例であり、ドープがベルトに接触している間に、自己支持性がある程度の濃度まで溶剤を乾燥させた後に剥ぎ取りを行う方法である。
従って、光散乱性基材の深さ方向で透光性粒子の存在量の異なる領域が形成されていることが好ましく、更に透光性粒子存在量が多い領域は光散乱性基材のA面側に存在することが好ましく、A面側の表面から光散乱性基材の厚み方向深さでA面側表面から全体の10〜80%まで深さの領域に粒子中心が存在することが好ましく、更に好ましくはA面側表面から10〜75%まで深さ、最も好ましくはA面側表面から10〜50%までの深さに存在することが好ましい。
透光性粒子含有ドープは、1μm以上の粒子を実質的に含まない熱可塑性樹脂からなるドープ(図1(a)の層3、図1(b)及び(c)の層2を形成)上に流延してもよい。
また、上記複数のドープと支持体との間に、1μm以上の粒子を実質的に含まず隣接するドープより熱可塑性樹脂濃度が低い表層ドープ(図1(a)及び(c)の層3)を流延してもよい。該ドープの樹脂濃度は、隣接するドープの樹脂濃度より、0.1〜8.0質量%低いのが好ましく、1.0〜5.0質量%低いのがより好ましい。
表層ドープの樹脂濃度を低濃度とすることにより乾燥中に「カワバリ」(すなわち、ドープ表面のみ乾燥が進み樹脂濃度が高くなり、ドープ内部の乾燥が進まなくなる状態)が生じず生産性を向上させることができる。また、図1(c)の態様において、層3のドープの樹脂濃度を低濃度とすることにより平滑なバック面(B面)が得られる。
また、表面形状調整用ドープの乾燥後の膜厚が、平均一次粒径が3μm以上12μm以下である透光性粒子の平均一次粒径をDとしたきに(1/2)D〜4Dとなるように、好ましくはD/2〜3D、より好ましくは3D/4〜2.5Dとなるように、流量を調整することが好ましい。
本発明の光散乱性基材の製造方法によれば、光散乱性基材として最適な散乱性を有するフィルムが一貫作製できるため、塗布などによる散乱性付与手段と比較して工数削減によるコストダウンが図れ、かつ得られる光散乱性基材は実質的に界面がないので、密着性や界面間で生じる干渉ムラなどの問題が生じない。
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又は4のアシル基の置換度を表す。
本発明においては、光散乱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。
上記光散乱性基材には、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、光散乱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。更にまた、赤外吸収剤としては例えば特開2001−194522号公報に記載のものが使用できる。
次に、光散乱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散乱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、冷却溶解法又は高温溶解方法により実施され、更にはこれらの組み合せで実施される。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。更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。
[偏光板の構成]
本発明の光散乱性基材は、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。本発明の光散乱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、本発明の目的である光学特性を得ることができる。本発明の光散乱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、バックライトを有する液晶表示装置に用いる偏光板を考えた場合、本発明の偏光板を該液晶表示装置の液晶セルのバックライト側の最表面に使用することが好ましく、これ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。また、液晶表示装置の液晶セルに対してバックライト側にある偏光板の表面保護フィルムとして用いることが好ましい。
更には、本発明の偏光板において、片面が本発明の光散乱性基材であるのに対して、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、本発明の光散乱性基材以外のフィルムが、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、光散乱性基材は、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。
本発明の光散乱性基材、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る。バックライトを有する透過型/半透過型液晶表示装置において、本発明の偏光板は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く、本発明の光散乱性基材は該偏光板のバックライト側の表面保護フィルムに用いることが特に好ましい。
[光散乱性基材の作製]
表1に示したドープ用固形分組成にて、各ドープを作製し、基層ドープと表層ドープを乾燥後の膜厚が表2に示した構成になるように同時に流延し、光散乱性基材1〜光散乱性基材23を作製した。光散乱性基材1〜21は、図3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。光散乱性基材22、23は図4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。光散乱性基材の屈折率はいずれも1.48だった。表2の膜厚は乾燥後の設計厚みを表記した。
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(平均一次粒径を意味する。以下の記載でも同様。)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
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−675:架橋ポリメチルメタクリレート真球状粒子、平均粒径6.0μm、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
SKK−80M: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
SKK−60MS: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
SKK−100M: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
SKK−80MS: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
なお、基層として用いた場合のドープの固形分濃度は23質量%、透光性粒子又は微粒子を含まない表層として用いたドープの固形分濃度は18質量%、透光性粒子又は微粒子を含む表層用ドープは該粒子を除いた固形分濃度は18.5質量%となるように、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。透光性粒子又は微粒子を含むドープを作製する場合には上記固形分濃度のドープに表1に記載の量の粒子を添加した。光散乱性基材の空気側最表面(A面)側に配される表層ドープの室温下(25℃)における粘度はドープBが36Pa・s、ドープJが39Pa・s、ドープLが41Pa・sであった。ここで、表1の組成においては、上記固形分濃度に熱可塑性樹脂の濃度も比例する、即ち、上記固形分濃度が高いドープほど、熱可塑性樹脂の濃度も高い。
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。
作製した光散乱性基材1〜23を1.5NのNaOH水溶液に55℃で2分浸漬し、鹸
化処理を行いその後100℃で3分乾燥した。鹸化後の光散乱性基材のB面、延伸したヨウ素系PVA偏光子、トリアセチルセルロース(TD80UL、富士フイルム(株)製)をこの順番で、PVA系接着剤で貼合し、熱乾燥し偏光板1〜23を得た。光散乱性基材8を用いた偏光板8は貼合わせ面内に気泡を生じ、評価に値しなかった。
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、その代わりに偏光板1〜23を粘着材を介して貼り付けた。
作製した光散乱性基材1〜23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A面の算術平均粗さRa、平均山谷間隔Sm、平均傾斜角θaを測定した。
マイクロマップ社(米国)製SXM520-AS150型を用い、得られた光散乱性基材のA面表面硬化性化合物を測定した。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、縦及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0.5°未満、0.5°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散乱性基材の断面を粒子の中心を通るように切削し、走査型電子顕微鏡にて基材断面を観察し、粒子界面のA面表面まで及びB面表面までの距離(厚み)を測定した。基材断面の模式図を図7に示す。これを20点測定し、前記A面表面までの最小値をDs、B面表面までの最小値をDbとした(図7参照)。
表3において、粒子のない領域を「Ds/平均粒径」、「Db/平均粒径」で表した。ここで、平均粒径は、各光散乱性基材の作製に用いた微粒子又は透光微粒子の平均粒径(複数種類の粒子を用いた場合には、平均粒径が一番大きい種類の粒子の平均粒径)を表す。
光散乱性基材の像線明度(%)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。
ゴニオフォトメータ(GP−5(株)村上色彩技術研究所製)を用い測定した。図5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。得られた光散乱性基材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、得られた光散乱性基材の全ヘイズ値(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]光散乱性基材の表面及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性基材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。
○:ほとんど低下していない(基準値の99%以上)
△:やや低下している(基準値の97%以上99%未満)
×:低下しており(基準値の97%未満)、問題なレベル
LG Display社製ノートPC(R700−XP50K)からプリズムシートを取り出し、学振式磨耗試験機の圧子側に取り付け、作製した光散乱性基材のA面表面を擦り、A面表面の傷つき具合を評価した。プリズムシートの面積は1cm2、加重は200gで10往復させた。
○:傷がまったく見えない
△:傷が僅かに発生しているが、光学特性上問題ないレベル
×:明らかに傷は発生しており、光学特性に問題がある
表4に示した組成のドープを作製し、光散乱性基材23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K(表層2)の代わりにドープP−3を、ドープB(表層3)の代わりにドープP−1を使用した以外は基材23と同様の方法にて、光散乱性基材24を作製した。光散乱性基材の屈折率は1.48だった。また、光散乱性基材の空気側最表面(A面)側に配される表層ドープP−1の室温下(25℃)における粘度は26Pa・sであった。
表4に示した組成のドープを作製し、基材23のドープA(表層1)の代わりにドープQ−3を、ドープB(基層)の代わりにドープQ−1を、ドープK(表層2)の代わりにドープQ−2を、ドープB(表層3)の代わりにドープQ−3を使用した以外は光散乱性基材23と同様の方法にて、光散乱性基材25を作製した。使用した素材を以下に示す。光散乱性基材の屈折率は1.58だった。表4中、ポリカーボネートは、質量平均分子量45,000のポリカーボネート樹脂である。また、光散乱性基材の空気側最表面(A面)側に配される表層ドープQ−3の室温下(25℃)における粘度は22Pa・sであった。
また、以下の材料を使用した。
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、4a、4b 表層
5 透光性粒子
6 第1の硬化層
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
15d 最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)
16d 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 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 光散乱性基材
Claims (16)
- 熱可塑性樹脂と平均一次粒径が3μm以上12μm以下である少なくとも1種の透光性粒子とを含有し、一方の表面に凹凸形状を有する光散乱性基材であって、
該凹凸形状を有する面の表面から前記透光性粒子の平均一次粒径の1/2以上4倍以下の厚みを有する領域、及び、その裏面の表面から前記透光性粒子の平均一次粒径の3/2以上の厚みを有する領域が、実質的に該透光性粒子を含有しない領域を有することを特徴とする光散乱性基材。 - 光散乱性基材の凹凸形状を有する表面の、JIS B0601に基づく算術平均粗さRa、平均凹凸間隔Sm及び凹凸の平均傾斜角θaが、下式(式1)から(式3)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光散乱性基材。
0.03μm≦Ra≦0.3μm ・・・(式1)
10μm≦Sm≦300μm ・・・(式2)
0.2°≦θa≦2.5° ・・・(式3) - 光散乱性基材の凹凸形状を有する表面の凹凸の傾斜角が以下の分布となることを特徴とする請求項1に記載の光散乱性基材。
(a)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が25%未満
(b)0.5°以上10°未満の頻度の積分値が65%以上100%未満
(c)10°以上の頻度の積分値が0%以上20%未満 - 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1〜3のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
- 前記透光性粒子の屈折率と前記光散乱性基材から前記透光性粒子を除いた場合の該光散乱性基材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1〜4のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
- JIS K7105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1〜5のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
- 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1〜6のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
(d)0.03≦I(4°)/I0≦0.07
ここで、I(4°)は光散乱性基材の法線から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%以上30%未満であり、表面に起因するヘイズ値が3%以上30%未満である請求項1〜7のいずれか1項に記載の光散乱性基材。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法であって、
熱可塑性樹脂と平均一次粒径が3μm以上12μm以下である少なくとも1種の透光性粒子とを含む透光性粒子含有ドープと、
熱可塑性樹脂を含み、かつ平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まない表面形状調整用ドープであって、熱可塑性樹脂の濃度が前記透光性粒子含有ドープより低い表面形状調整用ドープと、
をこの順番に同時又は逐次で支持体上に流延して成膜することを特徴とする光散乱性基材の製造方法。 - 更に、平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まない熱可塑性樹脂からなるドープを用い、該ドープと、前記透光性粒子含有ドープと、前記表面形状調整用ドープとをこの順に同時又は逐次で支持体上に流延して成膜することを特徴とする請求項9記載の光散乱性基材の製造方法。
- 前記表面形状調整用ドープの乾燥後の膜厚が、前記透光性粒子の平均一次粒径をDとしたきに(1/2)D〜4Dとなるように流量を調整することを特徴とする請求項9又は10に記載の光散乱性基材の製造方法。
- 前記表面形状調整用ドープの室温下での粘度が1Pa・s以上200Pa・s以下であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法。
- 前記複数のドープと支持体間に、平均一次粒径が1μm以上の粒子を実質的に含まず隣接するドープより熱可塑性樹脂の濃度が低いドープを同時又は逐次で流延して成膜することを特徴とする請求項9〜12のいずれか1項に記載の光散乱性基材の製造方法。
- 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1〜8のいずれか1項に記載の光散乱性基材である偏光板。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光散乱性基材、又は請求項14に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
- 光源、下偏光板、液晶セル、上偏光板をこの順に有する画像表示装置であって、前記下偏光板が請求項14に記載の偏光板である画像表示装置。
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