JP2016161834A - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】広色域及び高輝度で、ギラツキを抑制できる表面フィルムを備えた画像表示装置を提供する。【解決手段】バックライト光源と表面フィルム14とを有する画像表示装置であって、バックライト光源は、量子ドットを含有する光透過層を含み、表面フィルムは、光透過性基材と表面に凹凸形状を有する光学層とを有し、光学層を有さない状態での輝度を100%としたとき、画像表示装置は、正面の輝度が90%以上であり、60°における輝度が70%以上であり、光学層の表面の凹凸の平均間隔をSmとし、凹凸部の平均傾斜角をθaとし、凹凸の算術平均粗さをRaとし、凹凸の十点平均粗さをRzとした場合に、これらが特定の要件を満たすことを特徴とする画像表示装置。【選択図】図1

Description

本発明は、画像表示装置に関する。
液晶ディスプレイ(LCD)、陰極線管表示装置(CRT)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)等の画像表示装置における画像表示面には、通常、観察者及び観察者の背景等の映り込みを抑制するために、表面に凹凸を有する防眩フィルムや最表面に反射防止層を有する反射防止性フィルムが設けられている。
防眩フィルムは、外光を防眩層の凹凸面で散乱させて観察者及び観察者の背景等の映り込みを抑制するものである。防眩フィルムは、主に、光透過性基材と、光透過性基材上に設けられた凹凸面を有する防眩層とを備えている。
このような防眩フィルムにおける防眩層は、通常、バインダー樹脂と、バインダー樹脂中に存在しかつ凹凸面を形成するための微粒子とを含んでいる。
しかしながら、このような従来の防眩フィルムを画像表示装置の表面に配置した場合には、防眩層の凹凸面により映像光が散乱し、いわゆるギラツキが生じてしまうおそれがある。このような問題に対し、防眩フィルムの内部ヘイズを高めて、ギラツキを抑制することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年、4K2K(水平画素数3840×垂直画素数2160)や8K4K(水平画素数7680×垂直画素数4320)と呼ばれる水平画素数が3000以上の超高精細な液晶表示装置等の画像表示装置が開発されているが、このような超高精細な画像表示装置では、これまで以上に優れた輝度を有することが求められている。
ここで、液晶表示装置の輝度には、バックライト光源が直接的に関連しており、従来、液晶表示装置のバックライト光源としては、CCFL、EEFL、FFL、LED等が用いられており、LED光源は、CCFL光源に比べて応答速度が速く、色表現性が優れており、環境にやさしいということで採用が多くなっていた。
しかしながら、超精細な液晶表示装置の開発とともに、これまでよりも広い色域(国際規格、ITU−R勧告BT.2020)を満たす色表現が求められるところ、従来の白色LED光源(例えば、青色LEDと黄色蛍光体とを組み合わせたLED光源)を用いた液晶表示装置では、このような広色域の国際規格を充分にカバーすることはできなかった。
一方、より高輝度及び広色域化を可能とするバックライト光源として、量子ドット(Quantum dot (QD))を含む光透過層を備えたバックライト光源(以下、QD光源ともいう)が注目されている。
量子ドット(QD)とは、10億分の1メートルサイズの小さい粒子を意味する「ナノ(nano)」素材であり、量子サイズ効果によりバルク半導体とは異なる光学的特性を持つ。この量子ドットは、光を吸収して異なる波長の光を発生させることができ、サイズを調節することで、赤外から紫外の広い波長範囲の光を出すことができる。また、様々なサイズの量子ドットが共に存在するときに一つの波長で光を発するようにすると、様々な色を一度に出すこともできる。
この量子ドットを用いたQD光源では、従来の白色LED光源と比べて発光スペクトルの半値全幅(FWHM)が狭いため、色純度が高くカラーフィルターによる光ロスも少ない。また、量子ドットを用いたQD光源は、高い変換効率を有するため、高輝度、且つ広色域のバックライト光源となり得る。
ところが、上述した従来の防眩フィルムの全ヘイズや内部ヘイズを高めてギラツキの抑制を図ると、輝度や光透過率の低下を引き起こすので、QD光源バックライトの利点を損なうものであった。また、防眩フィルムの内部ヘイズを高めると、映像光が防眩フィルム内で拡散して、一部の映像光が迷光となるおそれがあり、この結果、暗室コントラストが低下し、また画像がぼけてしまうおそれもある。従って、現在、超高精細な画像表示装置に組み込まれるフィルムとして、ギラツキを抑制でき、かつ、輝度や光透過率の低下を引き起こさないフィルムが望まれている。
特開2004−205773号公報
本発明は、上記現状に鑑み、広色域及び高輝度で、ギラツキを抑制できる表面フィルムを備えた画像表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、バックライト光源と表面フィルムとを有する画像表示装置であって、上記バックライト光源は、量子ドットを含有する光透過層を含み、上記表面フィルムは、光透過性基材と表面に凹凸形状を有する光学層とを有し、上記光学層を有さない状態での輝度を100%としたとき、上記画像表示装置は、正面の輝度が90%以上であり、60°における輝度が70%以上であり、上記光学層の表面の凹凸の平均間隔をSmとし、凹凸部の平均傾斜角をθaとし、凹凸の算術平均粗さをRaとし、凹凸の十点平均粗さをRzとした場合に、下記式を満たすことを特徴とする画像表示装置である。
50μm<Sm<600μm
0.02°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.25μm
0.10μm<Rz<2.00μm
ただし、上記Sm、Ra及びRzは、JIS B 0601−1994に準拠する方法で得られる値であり、θaは、表面粗さ測定器:SE−3400 取り扱い説明書(1995.07.20改訂)(株式会社小坂研究所)に記載の定義により得られる値である。
本発明の画像表示装置において、上記光学層は、バインダー樹脂と微粒子とを含むことが好ましい。
また、上記微粒子は、有機微粒子及び/又は無機酸化物微粒子であることが好ましい。
また、本発明の画像表示装置において、上記表面フィルムは、0.125mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.125)とし、0.25mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.25)としたとき、下記式(1)及び式(2)を満たすことが好ましい。
C(0.25)−C(0.125)≧2% (1)
C(0.125)≧65% (2)
また、本発明の画像表示装置において、上記表面フィルムは、長波長カットオフ波長を100μmとしたときの上記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100)[μm]とし、短波長カットオフ波長を100μmとし、かつ、長波長カットオフ波長を1000μmとしたときの上記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100−1000)[μm]としたとき、下記式(3)及び式(4)を満たすことが好ましい。
Ra(100)/Ra(100−1000)≦0.5 (3)
0.04μm≦Ra(100−1000)≦0.12μm (4)
また、上記Ra(100)が下記式(5)を満たすことが好ましい。
Ra(100)≦0.03μm (5)
また、上記表面フィルムは、全ヘイズ値が0%以上1%以下であり、内部ヘイズ値が実質的に0%であることが好ましい。
以下に、本発明を詳細に説明する。
なお、本明細書において、「樹脂」とは、特に言及しない限り、モノマー、オリゴマー等も包含する概念である。
従来、バックライト光源と表面に凹凸形状を有する表面フィルムとを備えた画像表示装置において、該画像表示装置の広色域、高輝度化の観点から、バックライト光源側の開発検討はなされており、量子ドット(QD)を含有する光透過層を含むバックライト光源(QD光源)が製品化されつつあるが、表示画面側の表面フィルムについては、広色域化及び高輝度化の観点からは検討が殆どなされていなかった。
そこで、本発明者らは、鋭意検討した結果、QD光源と表面フィルムとを備えた画像表示装置において、該表面フィルムの凹凸を設けた光学層を有さない以外は同様の構成とした画像表示装置の表示画面における輝度に対して、正面及び60°における輝度が所定の値以上となるように制御し、表面フィルムの凹凸を所定の形状とすることで、広色域及び高輝度とするとともに、ギラツキの発生を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
図1は、本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置を模式的に示す断面図である。
図1に示したように、液晶表示装置10は、液晶セル11、カラーフィルター12、偏光板13及び表面フィルム14がこの順序で配置された構成を有する。
また、図1には示していないが、液晶表示措置10は、液晶セル11のカラーフィルター12と反対側にバックライト光源を有するものであり、更に、液晶セル11は、2つの偏光板で挟持された構造であってもよく、この場合、液晶セル11のカラーフィルター12と反対側面に偏光板13と同構成の偏光板が設けられることとなるが、これら2つの偏光板は、通常、互いの吸収軸が90°(クロスニコル)となるよう配設される。
本発明の画像表示装置において、上記バックライト光源は、量子ドットを含有する光透過層を含むものである。
図2は、上記量子ドットを含有する光透過層を含むバックライト光源の一例を模式的に示す断面図である。
図2に示したように、上記バックライト光源は、光源部20と光透過層200とから構成されており、光源部20は、フレーム21と該フレーム21の光透過層200面上に設けられた凹部に青色LED22が実装されており、光透過層200は、バインダー樹脂210中に量子ドット(赤色量子ドット220及び緑色量子ドット230)が分散されている。なお、光源部20の青色LED22から放出された青色光は、光透過層200を透過することで白色光に変換される。
上記量子ドットとは、量子閉じ込め効果(quantum confinement effect)を有する所定の大きさの半導体粒子である。量子ドットは、励起源から光を吸収してエネルギー励起状態に達すると、量子ドットのエネルギーバンドギャップに応じたエネルギーを放出する。よって、量子ドットの粒径又は物質の組成を調節すると、エネルギーバンドギャップを調節することができ、様々なレベルの波長帯のエネルギーを得ることができる。
また、上記量子ドットは、通常、中心体と該中心体を被覆する殻で構成され、該殻の外表面に高分子コーティングされた構成を有する。
上記量子ドットの中心体及び殻としては特に限定されず、例えば、CdSe、CdTe、CdS、ZnO、ZnS、ZnSe、InP、PbSe等が挙げられる。
ここで、上記量子ドットは、粒径が小さいほど短い波長の光が発生し、粒子が大きいほど長い波長の光を発生するので、緑色量子ドット230は、赤色量子ドット220の粒径よりも小さく形成される。具体的には、赤色量子ドット220のサイズとしては、例えば、6〜10nmφが挙げられ、緑色量子ドット230のサイズとしては、例えば、2〜4nmφが挙げられる。
また、量子ドットの形状としては特に限定されず、例えば、球状、棒状、円盤状、その他の形状(例えば、断面形状が三角形、四角形又は楕円形となる形状等)が挙げられる。
なお、上記量子ドットの平均粒径は、上記光透過層の断面TEM又はSTEM観察にて測定された20個の量子ドットの粒径を平均した値である。
また、バインダー樹脂210としては特に限定されず、従来公知の材料が挙げられるが、具体的には、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を単独又は任意に組み合わせて用いることができる。
上記量子ドットを含有する光透過層を有するバックライト光源(QD光源)のその他の構成としては特に限定されず、従来公知のものと同様のものを用いることができる。
上記光透過層は、例えば、上述した量子ドット及びバインダー樹脂のモノマー成分に、必要に応じて公知の溶剤及び光重合開始剤等を添加した光透過層用組成物を調製し、該光透過層用組成物を、公知の方法で塗布、乾燥、硬化させることで製造することができる。
上述したように、本発明の画像表示装置は、バックライト光源が上記量子ドットを含有する光透過層を有するため、高輝度及び高色域化を図ることができる。
本発明の画像表示装置において、上記表面フィルムは、最も視認側に配置されるものであり、視認側の表面に凹凸形状が形成されている。
このような表面フィルムとしては、光透過性基材上に表面に凹凸形状を有する光学層が積層された構成を有する。上記凹凸形状を有する光学層は防眩層として機能し、本発明の画像表示装置に、表示画面に観察者及び観察者の背景等の映り込みを抑制する防眩性を付与することができる。
上記光透過性基材を構成する材料としては特に限定されないが、平滑性、耐熱性を備え、機械的強度に優れたものが好ましく、具体例としては、例えば、ポリエステル(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)、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、又は、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、ポリエステル(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)、セルローストリアセテートが挙げられる。
上記光透過性基材は、上記熱可塑性樹脂を柔軟性に富んだフィルム状体として使用することが好ましいが、硬化性が要求される使用態様に応じて、これら熱可塑性樹脂の板を使用することも可能であり、又は、ガラス板等の板状体のものを使用してもよい。
その他、上記光透過性基材としては、脂環構造を有した非晶質オレフィンポリマー(Cyclo−Olefin−Polymer:COP)フィルムが挙げられる。これは、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素系重合体等が用いられる基材で、例えば、日本ゼオン社製のゼオネックスやゼオノア(ノルボルネン系樹脂)、住友ベークライト社製のスミライトFS−1700、JSR社製のアートン(変性ノルボルネン系樹脂)、三井化学社製のアペル(環状オレフィン共重合体)、Ticona社製のTopas(環状オレフィン共重合体)、日立化成社製のオプトレッツOZ−1000シリーズ(脂環式アクリル樹脂)等が挙げられる。
また、トリアセチルセルロースの代替基材として旭化成ケミカルズ社製のFVシリーズ(低複屈折率、低光弾性率フィルム)も好ましい。
上記光透過性基材の厚さとしては、フィルム状体の場合、5〜300μmであることが好ましく、より好ましくは下限が20μmであり、上限が200μmである。光透過性基材が板状体の場合には、これらの厚さを超える厚さであってもよい。
上記光透過性基材は、その上に上記光学層等を形成するのに際して、接着性向上のために、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的又は化学的な処理のほか、アンカー剤又はプライマーと呼ばれる塗料の塗布が予め行われていてもよい。
また、LCD向けの光透過性基材として主に用いられることが多いトリアセチルセルロースを材料とし、かつ、ディスプレイ薄膜化を目指す場合は、上記光透過性基材の厚さとして20〜65μmが好ましい。
本発明の画像表示装置において、上記表面に凹凸形状を有する光学層は、該光学層の表面の凹凸の平均間隔をSmとし、凹凸部の平均傾斜角をθaとし、凹凸の算術平均粗さをRaとし、凹凸の十点平均粗さをRzとした場合に、写り込んだ映像のエッジ部分のみを鮮明に見えなくすることで防眩性を担保し、かつ、大きな拡散をなくして正透過部分を適度に持たせることで、高輝度・高コントラストな光学層を得るという観点により、下記式を満たす。θa、Ra、Rzが下限未満であると、外光の映り込みを抑えることができない。また、θa、Ra、Rzが上限を超えると、正透過成分の減少により輝度が減少したり、コントラストが低下したり、また、ギラツキが悪化したりする。本発明の構成においては、Smを下限未満にすると正透過光が減少し、輝度やコントラストが悪化する。一方、Smが上限を超えると、ギラツキの発生を抑制することができない。
50μm<Sm<600μm
0.02°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.25μm
0.10μm<Rz<2.00μm
また、上記光学層の表面の凹凸形状は、上記観点からより好ましくは、下記式を満たすことである。
100μm<Sm<400μm
0.02°<θa<1.0°
0.02μm<Ra<0.15μm
0.30μm<Rz<1.20μm
上記光学層の表面の凹凸形状は、更に好ましくは、下記式を満たすことである。
120μm<Sm<300μm
0.04°<θa<0.5°
0.02μm<Ra<0.10μm
0.30μm<Rz<0.80μm
なお、本明細書において、上記Sm、Ra及びRzは、JIS B 0601−1994に準拠する方法で得られる値であり、θaは、表面粗さ測定器:SE−3400 取り扱い説明書(1995.07.20改訂)(株式会社小坂研究所)に記載の定義により得られる値であり、図4に示すように、基準長さLに存在する凸部高さの和(h+h+h+・・・+h)のアークタンジェントθa=tan−1{(h+h+h+・・・+h)/L}で求めることができる。
このようなSm、θa、Ra、Rzは、例えば、表面粗さ測定器:SE−3400/株式会社小坂研究所製等により下記の条件にて測定することができる。
(1)表面粗さ検出部の触針:
型番/SE2555N(2μ触針)、株式会社小坂研究所製
(先端曲率半径2μm/頂角:90度/材質:ダイヤモンド)
(2)表面粗さ測定器の測定条件:
基準長さ(粗さ曲線のカットオフ値λc):0.8mm
評価長さ(基準長さ(カットオフ値λc)×5):4.0mm
触針の送り速さ:0.5mm/s
予備長さ:(カットオフ値λc)×2
このような凹凸形状を形成する方法としては、例えば、(A)硬化後バインダー樹脂となる光重合性化合物及び微粒子を含む光学層用組成物を用いて凹凸面を形成する方法、(B)金型を用いた転写方法によって凹凸面を形成する方法、(C)サンドブラストにより光学層の表面を荒らすことによって凹凸面を形成する方法、又は、(D)エンボスロールにより光学層の表面に凹凸を付与することによって凹凸面を形成する方法等が挙げられる。なかでも、製造が容易であることから、上記(A)の方法が好ましい。
上記(A)の方法においては、光重合性化合物が重合(架橋)して、バインダー樹脂となる際に、微粒子が存在しない部分においては、光重合性化合物が硬化収縮を起こすため全体的に収縮する。これに対し、微粒子が存在する部分においては、微粒子は硬化収縮を起こさないため、微粒子の上下に存在する光重合性化合物のみ硬化収縮を起こす。これにより、微粒子が存在する部分は微粒子が存在しない部分に比べて光学層の膜厚が厚くなるので、光学層の表面が凹凸面となる。従って、微粒子の種類や粒径及び光重合性化合物の種類を適宜選択し、塗膜形成条件を調整することにより、上述のような凹凸形状を有する光学層を形成することができる。
上記光学層は、バインダー樹脂及び微粒子を含んでおり、上述した方法によって形成されていることが好ましい。
上記バインダー樹脂は、光重合性化合物の重合物(架橋物)を含むものである。
上記バインダー樹脂は、光重合性化合物の重合物(架橋物)の他、溶剤乾燥型樹脂や熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。
上記光重合性化合物は、光重合性官能基を少なくとも1つ有するものである。なお、本明細書における、「光重合性官能基」とは、光照射により重合反応し得る官能基である。
このような光重合性官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合を含む官能基が挙げられる。なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」の両方を含む意味である。
また、上記光重合性化合物を重合する際に照射される光としては、可視光線、並びに、紫外線、X線、電子線、α線、β線及びγ線のような電離放射線が挙げられる。
上記光重合性化合物としては、例えば、光重合性モノマー、光重合性オリゴマー、又は、光重合性ポリマーが挙げられ、これらを適宜調整して用いることができる。
上記光重合性化合物としては、光重合性モノマーと、光重合性オリゴマー又は光重合性ポリマーとの組み合わせが好ましい。
上記光重合性モノマーとしては、光重合性官能基を2つ(すなわち、2官能)以上有する多官能モノマーであることが好ましい。
上記2官能以上のモノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、アダマンチルジ(メタ)アクリレート、イソボロニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートや、これらをPO、EO等で変性したものが挙げられる。
これらの中でも硬度が高い光学層を得る観点から、上記光重合性モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)等が好ましい。
上記光重合性オリゴマーは、重量平均分子量が1000を超え1万以下のものである。
上記光重合性オリゴマーとしては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル−ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、イソシアヌレート(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なかでも、上記光重合性オリゴマーとしては、2官能以上の多官能オリゴマーが好ましく、光重合性官能基が3つ(3官能)以上の多官能オリゴマーがより好ましい。
上記光重合性ポリマーは、重量平均分子量が1万を超えるものであり、好ましくは1万以上8万以下であり、より好ましくは1万以上4万以下である。重量平均分子量が8万を超える場合は、粘度が高いため塗工適性が低下してしまい、得られる光学層の外観が悪化する恐れがある。
上記光重合性ポリマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレート、イソシアヌレート(メタ)アクリレート、ポリエステル−ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記溶剤乾燥型樹脂は、熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂である。溶剤乾燥型樹脂を添加した場合、光学層を形成する際に、塗液の塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。
上記熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶であることが好ましい。特に、透明性や耐候性という観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類等)等が好ましい。
上記熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
上記微粒子は、有機微粒子及び/または無機酸化物微粒子であることが好ましい。無機酸化物微粒子としては、例えば、シリカ(SiO)微粒子、アルミナ微粒子、チタニア微粒子、酸化スズ微粒子、アンチモンドープ酸化スズ(略称;ATO)微粒子、酸化亜鉛微粒子等が挙げられる。上記無機酸化物微粒子は、光学層中で凝集体を形成することが可能となり、この凝集体の凝集度合により凹凸面を形成することが可能となる。
上記有機微粒子としては、例えば、プラスチックビーズを挙げることができる。プラスチックビーズとしては、具体例としては、ポリスチレンビーズ、メラミン樹脂ビーズ、アクリルビーズ、アクリル−スチレンビーズ、シリコーンビーズ、ベンゾグアナミンビーズ、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合ビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ等が挙げられる。
上記有機微粒子は、上述した硬化収縮において、微粒子が有する硬化収縮に対する抵抗力を適度に調整されていることが好ましい。この収縮に対する抵抗力を調整するには、事前に、三次元架橋の程度を変えて作成した、硬さの異なる有機微粒子を含む光学層を複数作製し、上述の凹凸形状となるに適した架橋度合いを選定しておくことが好ましい。
上記無機酸化物粒子は表面処理が施されていることが好ましい。上記無機酸化物微粒子に表面処理を施すことにより、微粒子の光学層中での分布を好適に制御することができ、また、微粒子自体の耐薬品性及び耐鹸化性の向上を図ることもできる。
上記表面処理としては、無機酸化物粒子の表面を疎水性にする疎水化処理が好ましい。このような疎水化処理は、微粒子の表面にシラン類やシラザン類等の表面処理剤を化学的に反応させることにより、得ることができる。具体的な表面処理剤としては、例えば、ジメチルジクロロシランやシリコーンオイル、ヘキサメチルジシラザン、オクチルシラン、ヘキサデシルシラン、アミノシラン、メタクリルシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。微粒子が無機酸化物微粒子の場合、無機酸化物微粒子の表面には水酸基が存在しているが、上記のような疎水化処理を施すことにより、無機酸化物微粒子の表面に存在する水酸基が少なくなり、無機酸化物微粒子が過度に凝集することを抑制でき、上述のような凹凸形状を有する光学層を形成することができる。
上記無機酸化物微粒子は非晶質であることが好ましい。これは、無機酸化物粒子が結晶性である場合、その結晶構造中に含まれる格子欠陥により、無機酸化物微粒子のルイス酸塩が強くなってしまい、無機酸化物微粒子の過度の凝集を制御できなくなるおそれがあるからである。
上記光学層における微粒子の含有量は特に限定されないが、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましい。微粒子の含有量が0.1質量%以上であることで、上述のような凹凸面をより確実に形成することができ、また微粒子の含有量が15.0質量%以下であることで、凝集体が過度に生じることもなく、内部拡散及び/又は光学層の表面に大きな凹凸が生じることを好適に抑制できる。微粒子の含有量の下限は0.2質量%であることがより好ましく、微粒子の含有量の上限は10.0質量%であることがより好ましい。
上記微粒子は、単粒子状態での形状が球状であることが好ましい。微粒子の単粒子がこのような球状であることにより、光学層を有する表面フィルムを画像表示装置の画像表示面に配置したときに、コントラストに優れた画像を得ることができる。ここで、「球状」とは、例えば、真球状、楕円球状等が含まれるが、いわゆる不定形のものは含まれない意味である。
上記微粒子として有機微粒子を用いる場合、屈折率の異なる樹脂の共重合比率を変えることでバインダー樹脂との屈折率差を小さく、例えば、0.05未満とすることが、微粒子による光の拡散を抑制できる点で好ましい。有機微粒子の平均一次粒径は8.0μm未満であることが好ましく、5.0μm以下であることがより好ましい。
上記光学層は、緩やかな凝集体を形成する微粒子を含むことが好ましい。「緩やかな凝集体」とは、微粒子の凝集体が塊状ではなく、一次粒子が連なることによって形成された屈曲部と、屈曲部で挟まれた内側領域とを含む構造を有する凝集体を意味する。ここで、本明細書においては、「屈曲部」とは、湾曲部をも含む概念である。屈曲部を有する形状としては、例えば、V字状、U字状、円弧状、C字状、糸毬状、籠状等が挙げられる。上記屈曲部の両端は、閉じていてもよく、例えば、屈曲部を有する環状構造であってもよい。
上記屈曲部は、一次粒子が連なることによって形成され、かつ、屈曲している1本の微粒子の凝集体から構成されていてもよいが、一次粒子が連なることによって形成された幹部と、幹部から分岐し、かつ、一次粒子が連なることによって形成された枝部とによって構成されていてもよく、また幹部から分岐し、かつ、幹部において連結した2本の枝部によって構成されていてもよい。なお、上記「幹部」とは、微粒子の凝集体において最も長い部分である。
上記内側領域は、バインダー樹脂で埋められている。上記屈曲部は、内側領域を光学層の厚み方向から挟むように存在していることが好ましい。
塊状に凝集している凝集体は、硬化後にバインダー樹脂となる光重合性化合物の硬化収縮(重合収縮)に際して単一の固体として作用するので、光学層の凹凸面は凝集体の形状に対応する。これに対し、微粒子が緩やかに凝集した凝集体は、屈曲部と、屈曲部によって挟まれた内側領域とを有しているので、硬化収縮に際して緩衝作用を有する固体として作用する。従って、微粒子が緩やかに凝集した凝集体は、硬化収縮の際に、容易に、かつ、均一性を持って潰れる。これにより、凹凸面の形状は、微粒子が塊状に凝集している場合に比べて緩やかであり、また、一部に大きな凹凸形状が生じにくくなる。
上記光学層が緩やかな凝集体により形成されている場合、膜厚を調整することによって緩やかな凝集体の大きさを調整することも可能である。すなわち、膜厚が大きいと緩やかな凝集体の大きさがより大きくなりやすい。それにより、凹凸の大きさをより大きく、凹凸の間隔をより広くすることができる。
また、緩やかな凝集体を形成する微粒子としては、例えば、平均一次粒径が1nm以上100nm以下の無機酸化物微粒子が好ましい。微粒子の平均一次粒径が1nm以上であることで、上述のような凹凸形状を有する光学層をより容易に形成することができ、また、平均一次粒径が100nm以下であることで、微粒子による光の拡散を抑制でき、優れた暗室コントラストを好適に得ることができる。微粒子の平均一次粒径の下限は5nm以上であることがより好ましく、微粒子の平均一次粒径の上限は50nm以下であることがより好ましい。なお、微粒子の平均一次粒径は、断面電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型で倍率が5万倍以上のものが好ましい)の画像から、画像処理ソフトウェアを用いて測定される値である。
上記無機酸化物微粒子の中でも、緩やかな凝集体を形成しやすいことから、フュームドシリカが特に好ましい。
上記フュームドシリカとは、乾式法で作製された200nm以下の粒径を有する非晶質のシリカであり、ケイ素を含む揮発性化合物を気相で反応させることにより得ることができる。具体的には、例えば、四塩化ケイ素(SiCl)等のケイ素化合物を酸素と水素の炎中で加水分解して生成されたもの等が挙げられる。上記フュームドシリカの市販品としては、例えば、日本アエロジル社製のAEROSIL R805等が挙げられる。
上記フュームドシリカには、親水性を示すものと、疎水性を示すものがあるが、これらの中でも、水分吸収量が少なくなり、機能層用組成物中に分散し易くなる観点から、疎水性を示すものが好ましい。
疎水性のフュームドシリカは、フュームドシリカの表面に存在するシラノール基に上記のような表面処理剤を化学的に反応させることにより得ることができる。上記のような凝集体を容易に得るという観点からは、フュームドシリカはオクチルシラン処理されていることが最も好ましい。
上記フュームドシリカのBET比表面積は、100m/g以上200m/g以下が好ましい。フュームドシリカのBET比表面積を100m/g以上であることで、フュームドシリカが分散しすぎず、適度な凝集体を形成させやすくなり、またフュームドシリカのBET比表面積が200m/g以下であることで、フュームドシリカが過剰に大きな凝集体を形成しにくくなる。フュームドシリカのBET比表面積の下限は、より好ましくは120m/gであり、さらに好ましくは140m/gである。フュームドシリカのBET比表面積の上限は、より好ましくは180m/gであり、さらに好ましくは165m/gである。
本発明の画像表示装置において、上記表面フィルムは、0.125mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.125)とし、0.25mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.25)としたとき、下記式(1)及び式(2)を満たすことが好ましい。
C(0.25)−C(0.125)≧2% (1)
C(0.125)≧65% (2)
本発明において、表面フィルムが上記式(1)及び(2)を満たすことが好ましいのは、以下の理由からである。なお、以下、特に言及しない限り、本発明の画像表示装置を液晶表示装置として説明する。
まず、上記表面フィルムにおいて、防眩性を得るために、光学層の表面に凹凸形状を形成するが、この凹凸形状における凹凸がレンズのように作用してしまうことがある(レンズ効果)。そして、このようなレンズ効果が生じると、液晶表示装置の画素を仕切るブラックマトリクスや画素からの透過光がランダムに強調されてしまい、これによりギラツキが生じるものと考えられる。透過像鮮明度が低い表面フィルムは、透過像鮮明度が高い表面フィルムよりも、レンズとして作用する凹凸が多くなり、ギラツキが悪化する傾向があると考えられる。この点について、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、具体的には、C(0.125)の値が65%未満であると、レンズとして作用する凹凸が多くなり過ぎてしまい、ギラツキが悪化してしまう。また、本発明者らがさらに鋭意研究を重ねたところ、理由は定かではないが、C(0.25)の値とC(0.125)の値の差が小さい表面フィルムは、この差が大きい表面フィルムよりも、レンズ効果が強くなり、ギラツキが悪化する傾向があることを見出した。具体的には、C(0.25)の値とC(0.125)の値の差が2%未満であると、レンズ効果が強くなり過ぎてしまい、ギラツキが悪化してしまう。このようなことから、表面フィルムが、上記式(1)及び(2)を満たすことが好ましいとしている。なお、通常、当業者であれば、ギラツキを抑制する観点からは、C(0.25)の値とC(0.125)の値の差は小さい方がよく、この差が大きいと、ギラツキが悪化すると予測する。このことは、例えば、特開2010−269504号公報によっても裏付けられている。この公報には、ギラツキを抑制する観点から、0.125mmの光学くしを用いた透過像鮮明度と2.0mmの光学くしを用いた透過像鮮明度の比を0.70以上とすること、及び、この比を好ましくは0.80以上0.93以下とすることが記載されている。すなわち、この公報においては、0.25mmの光学くしを用いていないが、上記比は0.70以上より0.80以上である方が好ましいと記載されているので、0.125mmの光学くしを用いた透過像鮮明度と2.0mmの光学くしを用いた透過像鮮明度との差は小さい方が好ましいという方向性を示している。
これに対し、この予測とは逆に、本発明においては、ギラツキを抑制するために、C(0.25)の値とC(0.125)の値との差が2%以上であることを好ましい範囲にしている。したがって、上記(1)及び(2)を満たす表面フィルムは、従来の防眩性を付与された表面フィルムの技術水準に照らして、予測され得る範囲を超えたものであると言える。
上記C(0.25)の値とC(0.125)の値との差は3%以上であることが好ましく、4%以上であることがより好ましい。上記C(0.125)の値は、75%以上であることが好ましい。上記C(0.125)の値は、防眩性を担保する上で、90%以下であることが好ましく、85%以下であることがより好ましく、80%以下であることがさらに好ましい。
上記透過像鮮明度は、JIS K7374の像鮮明度の透過法に準拠した透過像鮮明度測定装置によって測定することができる。このような測定装置としては、スガ試験機社製の写像性測定器ICM−1T等が挙げられる。
透過像鮮明度測定装置100は、図3に示されるように、光源101、スリット102、レンズ103、レンズ104、光学くし105、及び、受光器106を備えるものである。透過像鮮明度測定装置100は、光源101から発せられ、かつ、スリット102を通過した光をレンズ103により平行光とし、この平行光を表面フィルム107の基材(光透過性基材)側に照射させ、表面フィルム107の光学層の凹凸面から透過した光をレンズ104により集光させ、光学くし105を通過した光を受光器106で受光するものであり、この受光器106で受光された光の量に基づいて、下記式(A)により透過像鮮明度Cを算出する。
C(n)={(M−m)/(M+m)}×100(%) (A)
上記式(A)中、C(n)は、光学くしの幅n(mm)のときの透過像鮮明度(%)、Mは光学くしの幅n(mm)のときの最高光量であり、mは光学くしの幅n(mm)のときの最低光量である。
光学くし105は、光学くし105の長手方向に沿って移動可能であり、遮光部分及び透過部分を有している。光学くし105の遮光部分及び透過部分の幅の比は1:1となっている。ここで、JIS K7374においては、光学くしとして、幅が、0.125mm、0.25mm、0.5mm、1.0mm、2.0mmの5種類の光学くしが定められている。
また、本発明の画像表示装置は、光透過性基材の偏光板側と反対側面上に、表面に凹凸形状を有する光学層が積層された構成が好ましく、上記光透過性基材と上記光学層とを有する表面フィルムは、長波長カットオフ波長を100μmとしたときの上記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100)[μm]とし、短波長カットオフ波長を100μmとし、かつ、長波長カットオフ波長を1000μmとしたときの上記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100−1000)[μm]としたとき、下記式(3)及び式(4)を満たすことが好ましい。
Ra(100)/Ra(100−1000)≦0.5 (3)
0.04μm≦Ra(100−1000)≦0.12μm (4)
上記「長波長カットオフ波長」とは、表面フィルムの表面における算術平均粗さを求める際に、このカットオフ波長よりも長い波長の凹凸を除外するために設定される波長である。従って、Ra(100)の測定に際しては、100μmよりも長い波長の凹凸は除外され、Ra(100−1000)の測定に際しては、1000μmよりも長い波長の凹凸は除外される。また、上記「短波長カットオフ波長」とは、表面フィルムの表面における算術平均粗さを求める際に、このカットオフ波長よりも短い波長を有する凹凸を除外するために設定される波長である。したがって、Ra(100−1000)の測定に際しては、100μmよりも短い波長の凹凸は除外される。
また、上記「表面フィルムの表面」とは、光学層上に低屈折率層等の機能層が形成されている場合には機能層の表面を意味し、光学層上に低屈折率層等の機能層が形成されていない場合には光学層の表面を意味する。また、上記「機能層の表面」とは、機能層における光透過性基材側の面(機能層の裏面)とは反対側の面を意味し、上記「光学層の表面」とは、光学層における光透過性基材側の面(光学層の裏面)とは反対側の面を意味するものとする。
本発明者らは、1000μmより長い波長を有する凹凸は表面フィルムの全体的なうねりを表し、光学的特性とは直接関係なく、100μm〜1000μmの波長を有する凹凸は人間の目に光学的特性として映る領域であり、防眩性は主にこの範囲の波長を有する凹凸によって決まり、また100μm未満の波長を有する凹凸は直接人間の目には見えないものの、凹凸に微細な歪みをもたらし、ギラツキの原因となることを見出した。すなわち、100μm未満の波長を有する凹凸成分が強い程、ギラツキが発生しやすくなる。なお、凹凸の算術平均粗さが大きくなると、防眩性も強くなるが、ギラツキも強くなる傾向がある。そこで、本発明においては、ギラツキを抑制し、かつ画像表示面に映り込む像の輪郭をぼかすために、Ra(100)/Ra(100−1000)の値を0.5以下とし、かつRa(100−1000)の値を0.04μm以上0.12μm以下を好ましい範囲としている。Ra(100)/Ra(100−1000)の値を0.5以下としたのは、この値が0.5を超えると、Ra(100)の割合が多いため、ギラツキが発生してしまうおそれがあるからである。また、Ra(100−1000)の値を0.04μm以上0.12μm以下としたのは、Ra(100−1000)の値が0.04μm未満であると、防眩性が弱いので、映り込む像の輪郭をぼかすことができなくなることがあり、またRa(100−1000)の値が0.12μmを超えると、防眩性は強くなるものの、ギラツキが発生してしまうことがあるからである。なお、JIS B0601−1994には、算術平均粗さを測定する際のカットオフ値が規定されているが、JIS B0601−1994で規定されているカットオフ値は0.08mm等であるので、本発明のカットオフ波長とは全く異なるものである。
本発明の画像表示装置において、上記Ra(100)は、ギラツキをより抑制する観点から、下記式(5)を満たすことが好ましい。Ra(100)は0μmであってもよい。
Ra(100)≦0.03μm (5)
上記Ra(100−1000)の下限は、0.045μm以上であることがより好ましく、0.05μm以上であることがさらに好ましい。Ra(100−1000)の上限は、0.1μm以下であることがより好ましく、0.08μm以下であることがさらに好ましい。
上記表面フィルムの表面におけるRa(100)及びRa(100−1000)の測定は、表面フィルムの表面形状を測定することにより得られる。表面形状を測定する装置としては、接触式表面粗さ計や非接触式の表面粗さ計(例えば、干渉顕微鏡、共焦点顕微鏡、原子間力顕微鏡等)が挙げられる。これらの中でも、測定の簡便性から干渉顕微鏡が好ましい。このような干渉顕微鏡としては、Zygo社製の「New View」シリーズ等が挙げられる。
表面形状を測定する際のサンプリング間隔は4μm以下であることが好ましい。サンプリング間隔が4μmより大きいと、ギラツキに影響を与える微細な歪みが正確に見積もることができなくなるおそれがある。測定面積は広い方が好ましく、少なくとも500μm×500μm以上、より好ましくは2mm×2mm以上の領域で測定されるのがよい。
上記光学層が、防眩性の他にハードコート性を発揮する層である場合、光学層は、JIS K5600−5−4(1999)で規定される鉛筆硬度試験(4.9N荷重)で「H」以上の硬度を有することが好ましい。
上記光学層の表面は、上述したように凹凸形状が形成された凹凸面となっていることが好ましい。なお、上記「光学層の表面」とは、光学層における光透過性基材側の面(光学層の裏面)とは反対側の面を意味するものとする。
また、透過像鮮明度は、表面フィルムの表面の凹凸形状に影響を受ける。一方、本発明では、表面フィルムの表面は、光学層の凹凸面となっていることが好ましい。従って、本発明において、表面フィルムの透過像鮮明度が上記式(1)及び式(2)を満たすか否か、又は、表面フィルムの表面の算術平均粗さをRaが上記式(3)及び(4)を満たすか否かは、光学層の凹凸面の凹凸形状によって決まる。なお、以下、表面フィルムが上記式(1)及び式(2)、又は、式(3)及び式(4)を満たすような光学層の凹凸面を「特異な凹凸面」と称する。
上記特異な凹凸面は、凹凸の数、凹凸の大きさ、又は、凹凸の傾斜角等を適宜調整することにより形成することができるが、これらを調整する方法としては、上述と同様、硬化後バインダー樹脂となる光重合性化合物及び微粒子を含む光学層用組成物を用いて凹凸面を形成する方法等が挙げられる。
上記凹凸面を形成する方法においては、光重合性化合物が重合(架橋)して、バインダー樹脂となる際に、微粒子が存在しない部分においては、光重合性化合物が硬化収縮を起こすため全体的に収縮する。これに対し、微粒子が存在する部分においては、微粒子は硬化収縮を起こさないため、微粒子の上下に存在する光重合性化合物のみ硬化収縮を起こす。これにより、微粒子が存在する部分は微粒子が存在しない部分に比べて光学層の膜厚が厚くなるので、光学層の表面が凹凸面となる。したがって、微粒子の種類や粒径及び光重合性化合物の種類を適宜選択し、塗膜形成条件を調整することにより、特異な凹凸面を有する光学層を形成することができる。
上記特異な凹凸面は上述と同様のバインダー樹脂及び微粒子により形成されてよく、上記微粒子は上述の緩やかな凝集体を形成する微粒子であることが好ましい。
上記緩やかな凝集体を形成する微粒子として無機酸化物微粒子を用いる場合、光学層の凹凸面における凹凸は、無機酸化物微粒子のみに起因して形成されていることが好ましい。「光学層の凹凸面における凹凸が無機酸化物微粒子のみに起因して形成されている」とは、光学層の凹凸面における凹凸が、無機酸化物微粒子の他に、無機酸化物微粒子以外の微粒子に起因して形成されている場合は実質的に含まれないという意味である。ここでいう、「実質的に含まれない」とは、光学層の凹凸面における凹凸を形成しないような微粒子であるか、凹凸を形成するとしても反射防止性に影響しないような僅かな量であれば、光学層は、無機酸化物微粒子以外の他の微粒子を含んでいてもよいことを意味する。
上記無機酸化物微粒子の中でも、緩やかな凝集体を形成し、容易に特異な凹凸面を形成することができる観点から、上述したフュームドシリカが特に好ましい。
このような光学層は、例えば、以下の方法によって形成することができる。
まず、上記光透過性基材の表面に、以下の光学層用組成物を塗布する。
上記光学層用組成物を塗布する方法としては、例えば、スピンコート、ディップ法、スプレー法、スライドコート法、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、ダイコート法等の公知の塗布方法が挙げられる。
上記光学層用組成物は、少なくとも、上記光重合性化合物、上記微粒子を含むものである。その他、必要に応じて、光学層用組成物に、上記熱可塑性樹脂、上記熱硬化性樹脂、溶剤、重合開始剤を添加してもよい。さらに、光学層用組成物には、光学層の硬度を高くする、硬化収縮を抑える、屈折率を制御する等の目的に応じて、従来公知の分散剤、界面活性剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤、易滑剤等を添加していてもよい。
上記溶剤は、上記光学層用組成物を塗布しやすくするために粘度を調整する目的や、蒸発速度や微粒子に対する分散性を調整して、光学層形成時における微粒子の凝集度合を調整して特異な凹凸面を形成させやすくする目的で使用されうる。
このような溶剤としては、例えば、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、ベンジルアルコール、PGME、エチレングリコール)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール、シクロヘプタノン、ジエチルケトン等)、エーテル類(1,4−ジオキサン、ジオキソラン、テトラヒドロフラン等)、脂肪族炭化水素類(ヘキサン等)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン等)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル等)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)等が例示でき、これらの混合物であってもよい。
上記重合開始剤は、光照射により分解されて、ラジカルを発生して光重合性化合物の重合(架橋)を開始または進行させる成分である。
このような重合開始剤は、光照射によりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であれば特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、具体例には、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
上記重合開始剤としては、上記バインダー樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。
光学層用組成物における重合開始剤の含有量は、光重合性化合物100質量部に対して、0.5質量部以上10.0質量部以下であることが好ましい。重合開始剤の含有量をこの範囲内にすることにより、ハードコート性能が充分に保つことができ、かつ硬化阻害を抑制できる。
光学層用組成物中における原料の含有割合(固形分)としては特に限定されないが、通常は5質量%以上70質量%以下が好ましく、25質量%以上60質量%以下とすることがより好ましい。
上記レベリング剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素系界面活性剤等が、光学層がベナードセル構造となることを回避することから好ましい。溶剤を含む樹脂組成物を塗工し、乾燥する場合、塗膜内において塗膜表面と内面とに表面張力差等を生じ、それによって塗膜内に多数の対流が引き起こされる。この対流により生じる構造はベナードセル構造と呼ばれ、形成する光学層にゆず肌や塗工欠陥といった問題の原因となる。
上記ベナードセル構造は、光学層の表面の凹凸が大きくなりすぎてしまうおそれがある。前述のようなレベリング剤を用いると、この対流を防止することができるため、欠陥やムラのない光学層が得られるだけでなく、光学層の表面の凹凸形状の調整も容易となる。
上記光学層用組成物の調製方法としては、各成分を均一に混合できれば特に限定されず、例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー、ミキサー等の公知の装置を使用して行うことができる。
上記光透過性基材の表面に、光学層用組成物を塗布した後、塗膜状の光学層用組成物を乾燥させるために加熱されたゾーンに搬送し、各種の公知の方法で光学層用組成物を乾燥させ溶剤を蒸発させる。ここで、溶剤相対蒸発速度、固形分濃度、塗布液温度、乾燥温度、乾燥風の風速、乾燥時間、乾燥ゾーンの溶剤雰囲気濃度等を選定することにより、微粒子の凝集状態や分布状態を調整できる。
特に、乾燥条件の選定によって微粒子の分布状態を調整する方法が簡便で好ましい。
例えば、乾燥温度を低く、及び/又は、乾燥風速を小さくすることで、乾燥速度を遅くすることにより、微粒子がより凝集しやすくなるため、凹凸が大きくかつ凹凸の間隔が広い形状としやすくすることができる。
具体的な乾燥温度としては、30〜120℃、乾燥風速では0.2〜50m/sであることが好ましく、この範囲内で適宜調整した乾燥処理を、1回又は複数回行うことで微粒子の分布状態を所望の状態に調整することができる。
また、その後、塗膜状の光学層用組成物に紫外線等の光を照射して、光重合性化合物を重合(架橋)させることにより光学層用組成物を硬化させて、光学層を形成する。
上記光学層用組成物を硬化させる際の光として、紫外線を用いる場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等から発せられる紫外線等が利用できる。また、紫外線の波長としては、190〜380nmの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、又は直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。
なお、バインダー樹脂を形成する材料として、光重合性化合物と溶剤乾燥型樹脂とを用いることによっても、特異な凹凸面を有する光学層を形成することができる。
具体的には、例えば、光重合性化合物、溶剤乾燥型樹脂、及び、微粒子を含む光学層用組成物を用いて、上記と同様の方法により偏光板保護フィルム上に光学層用組成物の塗膜を形成し、上記と同様に光学層用組成物を硬化させる。
上記バインダー樹脂を形成する材料として、光重合性化合物と溶剤乾燥型樹脂とを併用した場合、光重合性化合物のみを用いた場合に比べて粘度を上昇させることができ、また、硬化収縮(重合収縮)を少なくすることができるので、乾燥時及び硬化時に、光学層の凹凸面が微粒子の形状に追随することなく形成され、特異な凹凸面を形成することができる。ただし、光学層の凹凸面の凹凸形状は、光学層の膜厚等の影響を受けるので、このような方法で光学層を形成する場合であっても、光学層の膜厚等を適宜調整する必要があることは言うまでもない。
また、本発明においては、上記光学層は、上記式(1)及び式(2)、又は、式(3)及び式(4)を満たすことが好ましいが、1層構造となっていても、2層以上の多層構造となっていてもよい。具体的には、光学層は、表面が凹凸面となった下地凹凸層と、下地凹凸層上に形成された表面調整層とからなる2層構造となっていてもよい。
上記下地凹凸層は、光学層であってもよい。
上記表面調整層は、上記下地凹凸層の表面に存在する微細な凹凸を埋めて、滑らかな凹凸面を得るため、及び/又は、凹凸層の表面に存在する凹凸の間隔、大きさ等を調整するための層である。上記表面調整層は、表面が凹凸面となっており、該表面調整層の凹凸面が特異な凹凸面となっている。ただし、光学層が多層構造の場合には、製造工程が複雑となり、また製造工程の管理が1層構造の場合に比べて困難となるおそれがあるので、光学層は1層構造が好ましい。
上記表面調整層の膜厚は、凹凸を調整する観点から、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。表面調整層の膜厚の上限は、12μm以下であることがより好ましく、8μm以下であることがさらに好ましい。表面調整層の膜厚の下限は、3μm以上であることがより好ましい。
上記下地凹凸層及び表面調整層からなる光学層は、光学層用組成物として、下地凹凸層用組成物及び表面調整層用組成物を用いて、以下の方法によって形成することが可能である。
上記下地凹凸層用組成物としては、上記光学層用組成物の欄で説明した光学層用組成物と同様の組成物を用いることができる。また、表面調整層用組成物としては、上記バインダー樹脂の欄で説明した光重合性化合物と同様の光重合性化合物を少なくとも含む組成物を用いることができる。表面調整層用組成物は、光重合性化合物の他、上記光学層用組成物の欄で説明したレベリング剤や溶剤と同様のレベリング剤や溶剤等が含まれていてもよい。
上記下地凹凸層及び表面調整層からなる光学層を形成する際には、まず、透過性基材上に下地凹凸層用組成物を塗布して、光透過性基材上に下地凹凸層用組成物の塗膜を形成する。
そして、この塗膜を乾燥した後に、塗膜に紫外線等の光を照射して、光重合性化合物を重合(架橋)させることにより下地凹凸層用組成物を硬化させて、下地凹凸層を形成する。
その後、下地凹凸層上に、表面調整層用組成物を塗布し、表面調整層用組成物の塗膜を形成する。そして、この塗膜を乾燥した後、塗膜に紫外線等の光を照射して、光重合性化合物を重合(架橋)させることにより表面調整層用組成物を硬化させて、表面調整層を形成する。これにより、緩やかな凝集体を形成する微粒子を用いなくとも、特異な凹凸面を有する光学層を形成することができる。ただし、光学層の凹凸面の凹凸形状は、塗膜の乾燥条件、並びに、下地凹凸層及び表面調整層の膜厚等によっても影響を受けるので、このような方法で光学層を形成する場合であっても、塗膜の乾燥条件および下地凹凸層及び表面調整層の膜厚等を適宜調整する必要があることは言うまでもない。
本発明の画像表示装置が図1に示した液晶表示装置である場合、上記偏光板としては、所望の偏光特性を備えるものであれば特に限定されず、一般的に液晶表示装置の偏光板に用いられるものを用いることができる。具体的には、例えば、ポリビニルアルコールフィルムが延伸されてなり、ヨウ素を含有する偏光板が好適に用いられる。
上記液晶セルとしては特に限定されず、例えば、一般的に液晶表示装置用の液晶セルとして公知のものを用いることができる。また、液晶表示装置用の液晶セルとしては、TN、STN、VA、IPS及びOCB等の表示方式のものが知られているが、本発明においてはこれらのいずれの表示方式の液晶セルであっても用いることができる。
また、上記カラーフィルターとしては特に限定されず、例えば、一般的に液晶表示装置のカラーフィルターとして公知のものを用いることができる。このようなカラーフィルターは、通常、赤色、緑色及び青色の各色の透明着色パターンから構成され、それら各透明着色パターンは、着色剤が溶解又は分散、好ましくは顔料微粒子が分散された樹脂組成物から構成される。なお、上記カラーフィルターの形成は、所定の色に着色したインキ組成物を調製して、着色パターン毎に印刷することによって行なってもよいが、所定の色の着色剤を含有した塗料タイプの感光性樹脂組成物を用いて、フォトリソグラフィ法によって行なうのがより好ましい。
このような液晶表示装置の表示画像は、上記バックライト光源から照射された光が上記カラーフィルターを透過することでカラー表示される。
また、本発明は、映り込み及びニュートンリングの発生をより好適に防止できることから、上記光学層は、表面に凹凸形状を有する凹凸層上に低屈折率層が積層された構成であることが好ましい。
上記凹凸層としては、上述したバインダー樹脂及び微粒子を含んでなる光学層と同様のもの組成及び方法で形成されたものが挙げられる。
上記低屈折率層は、外部からの光(例えば蛍光灯、自然光等)が表面フィルムの表面にて反射する際、その反射率を低くするという役割を果たす層である。低屈折率層としては、好ましくは1)シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率粒子を含有する樹脂、2)低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、3)シリカ又はフッ化マグネシウムを含有するフッ素系樹脂、4)シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率物質の薄膜等のいずれかで構成される。フッ素系樹脂以外の樹脂については、上述した光学層を構成するバインダー樹脂と同様の樹脂を用いることができる。
また、上述したシリカは、中空シリカ微粒子であることが好ましく、このような中空シリカ微粒子は、例えば、特開2005−099778号公報の実施例に記載の製造方法にて作製できる。
これらの低屈折率層は、その屈折率が1.45以下、特に1.42以下であることが好ましい。
また、低屈折率層の厚みは限定されないが、通常は30nm〜1μm程度の範囲内から適宜設定すれば良い。
また、上記低屈折率層は単層で効果が得られるが、より低い最低反射率、あるいはより高い最低反射率を調整する目的で、低屈折率層を2層以上設けることも適宜可能である。上記2層以上の低屈折率層を設ける場合、各々の低屈折率層の屈折率及び厚みに差異を設けることが好ましい。
上記フッ素系樹脂としては、少なくとも分子中にフッ素原子を含む重合性化合物又はその重合体を用いることができる。重合性化合物としては特に限定されないが、例えば、電離放射線で硬化する官能基、熱硬化する極性基等の硬化反応性の基を有するものが好ましい。また、これらの反応性の基を同時に併せ持つ化合物でもよい。この重合性化合物に対し、重合体とは、上記のような反応性基などを一切もたないものである。
上記電離放射線で硬化する官能基を有する重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有するフッ素含有モノマーを広く用いることができる。より具体的には、フルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロブタジエン、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール等)を例示することができる。(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものとしては、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチル(メタ)アクリレート、α−トリフルオロメタクリル酸メチル、α−トリフルオロメタクリル酸エチルのような、分子中にフッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物;分子中に、フッ素原子を少なくとも3個持つ炭素数1〜14のフルオロアルキル基、フルオロシクロアルキル基又はフルオロアルキレン基と、少なくとも2個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル化合物等もある。
上記熱硬化する極性基として好ましいのは、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基等の水素結合形成基である。これらは、塗膜との密着性だけでなく、シリカ等の無機超微粒子との親和性にも優れている。熱硬化性極性基を持つ重合性化合物としては、例えば、4−フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体;フルオロエチレン−炭化水素系ビニルエーテル共重合体;エポキシ、ポリウレタン、セルロース、フェノール、ポリイミド等の各樹脂のフッ素変性品等が挙げられる。
上記電離放射線で硬化する官能基と熱硬化する極性基とを併せ持つ重合性化合物としては、アクリル又はメタクリル酸の部分及び完全フッ素化アルキル、アルケニル、アリールエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類、完全又は部分フッ素化ビニルエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルケトン類等を例示することができる。
また、フッ素系樹脂としては、例えば、次のようなものを挙げることができる。
上記電離放射線硬化性基を有する重合性化合物の含フッ素(メタ)アクリレート化合物を少なくとも1種類含むモノマー又はモノマー混合物の重合体;上記含フッ素(メタ)アクリレート化合物の少なくとも1種類と、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートの如き分子中にフッ素原子を含まない(メタ)アクリレート化合物との共重合体;フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3−トリフルオロプロピレン、1,1,2−トリクロロ−3,3,3−トリフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンのような含フッ素モノマーの単独重合体又は共重合体など。これらの共重合体にシリコーン成分を含有させたシリコーン含有フッ化ビニリデン共重合体も用いることができる。この場合のシリコーン成分としては、(ポリ)ジメチルシロキサン、(ポリ)ジエチルシロキサン、(ポリ)ジフェニルシロキサン、(ポリ)メチルフェニルシロキサン、アルキル変性(ポリ)ジメチルシロキサン、アゾ基含有(ポリ)ジメチルシロキサン、ジメチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーン、フルオロシリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、脂肪酸エステル変性シリコーン、メチル水素シリコーン、シラノール基含有シリコーン、アルコキシ基含有シリコーン、フェノール基含有シリコーン、メタクリル変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボン酸変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等が例示される。なかでも、ジメチルシロキサン構造を有するものが好ましい。
更には、以下のような化合物からなる非重合体又は重合体も、フッ素系樹脂として用いることができる。すなわち、分子中に少なくとも1個のイソシアナト基を有する含フッ素化合物と、アミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基のようなイソシアナト基と反応する官能基を分子中に少なくとも1個有する化合物とを反応させて得られる化合物;フッ素含有ポリエーテルポリオール、フッ素含有アルキルポリオール、フッ素含有ポリエステルポリオール、フッ素含有ε−カプロラクトン変性ポリオールのようなフッ素含有ポリオールと、イソシアナト基を有する化合物とを反応させて得られる化合物等を用いることができる。
また、上記したフッ素原子を持つ重合性化合物や重合体とともに、上記光学層に記載したような各バインダー樹脂を混合して使用することもできる。更に、反応性基等を硬化させるための硬化剤、塗工性を向上させたり、防汚性を付与させたりするために、各種添加剤、溶剤を適宜使用することができる。
上記低屈折率層の形成においては、低屈折率剤及び樹脂等を添加してなる低屈折率層用組成物の粘度を好ましい塗布性が得られる0.5〜5mPa・s(25℃)、好ましくは0.7〜3mPa・s(25℃)の範囲のものとすることが好ましい。可視光線の優れた光学層を実現でき、かつ、均一で塗布ムラのない薄膜を形成することができ、かつ、密着性に特に優れた低屈折率層を形成することができる。
樹脂の硬化手段は、上述した光学層で説明したものと同様であってよい。硬化処理のために加熱手段が利用される場合には、加熱により、例えばラジカルを発生して重合性化合物の重合を開始させる熱重合開始剤がフッ素系樹脂組成物に添加されることが好ましい。
低屈折率層の層厚(nm)dは、下記式(B):
=mλ/(4n) (B)
(上記式中、
は低屈折率層の屈折率を表し、
mは正の奇数を表し、好ましくは1を表し、
λは波長であり、好ましくは480〜580nmの範囲の値である)
を満たすものが好ましい。
また、本発明にあっては、低屈折率層は下記式(C):
120<n<145 (C)
を満たすことが低反射率化の点で好ましい。
本発明の画像表示装置は、上述した構成を有するため、広色域及び高輝度で、ギラツキを抑制でき、かつ、全ヘイズ及び内部ヘイズが低いものとすることができる。
本発明の画像表示装置の一例である液晶表示装置を模式的に示す断面図である。 量子ドットを含有する光透過層を含むバックライト光源の一例を模式的に示す断面図である。 透過像鮮明度の算出方法を説明する図である。 θaの測定方法の説明図である。
本発明の内容を下記の実施例により説明するが、本発明の内容はこれらの実施態様に限定して解釈されるものではない。特別に断りの無い限り、「部」及び「%」は質量基準である。
<光学層用組成物の調製>
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、光学層用組成物を得た。
(光学層用組成物1)
シリカ微粒子(オクチルシラン処理フュームドシリカ、平均一次粒子径12nm、日本アエロジル社製) 0.5質量部
シリカ微粒子(メチルシラン処理フュームドシリカ、平均一次粒子径12nm、日本アエロジル社製) 0.2質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)(製品名「PETA」、ダイセル・サイテック社製) 50質量部
ウレタンアクリレート(製品名「V−4000BA」、DIC社製) 50質量部
重合開始剤(イルガキュア184、BASFジャパン社製) 5質量部
ポリエーテル変性シリコーン(製品名「TSF4460」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製) 0.025質量部
トルエン 70質量部
イソプロピルアルコール 40質量部
シクロヘキサノン 40質量部
(光学層用組成物2)
有機微粒子(球状親水化処理アクリル−スチレン共重合体粒子、平均粒子径2.0μm、屈折率1.55、積水化成品工業社製) 3質量部
シリカ微粒子(オクチルシラン処理フュームドシリカ、平均粒子径12nm、日本アエロジル社製) 1質量部
ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)(製品名:PETA、ダイセル・サイテック社製) 60質量部
ウレタンアクリレート(製品名:UV1700B、日本合成化学社製、重量平均分子量2000、官能基数10) 40質量部
重合開始剤(イルガキュア184、BASFジャパン社製) 5質量部
ポリエーテル変性シリコーン(TSF4460、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製) 0.025質量部
トルエン 105質量部
イソプロピルアルコール 30質量部
シクロヘキサノン 15質量部
(光学層用組成物3)
有機微粒子(球状アクリル=スチレン共重合体粒子、粒径3.5μ、屈折率1.56、綜研化学社製) 7質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(製品名「KAYARAD−PET−30」、日本化薬社製) 30質量部
ウレタンアクリレート(製品名:UV1700B、日本合成化学社製、重量平均分子量2000、官能基数10) 70質量部
重合開始剤(イルガキュア184、BASFジャパン社製) 3質量部
ポリエーテル変性シリコーン(TSF4460、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製) 0.025質量部
トルエン 145質量部
シクロヘキサノン 60質量部
(光学層用組成物4)
無機微粒子(ゲル法不定形シリカ、疎水処理、平均粒子径(レーザー回折散乱法)4.1μm、富士シリシア化学社製) 14質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(製品名「KAYARAD−PET−30」、日本化薬社製) 100質量部
重合開始剤(イルガキュア184、BASFジャパン社製) 5質量部
ポリエーテル変性シリコーン(TSF4460、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製) 0.2質量部
トルエン 150質量部
MIBK 35質量部
<低屈折率層用組成物の調製>
次に、下記に示す組成となるように各成分を配合して、低屈折率層用組成物を得た。
(低屈折率層用組成物)
中空シリカ微粒子(中空シリカ微粒子の固形分:20質量%、溶液:メチルイソブチルケトン、平均粒径:50nm) 40質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(製品名:PETIA、ダイセル・サイテック社製) 10質量部
重合開始剤(イルガキュア127;BASFジャパン社製) 0.35質量部
変性シリコーンオイル(X22164E;信越化学工業社製) 0.5質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK) 320質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA) 161質量部
(表面フィルム1の作製)
光透過性基材(厚み60μmトリアセチルセルロース樹脂フィルム、富士フィルム社製、TD60UL)を準備し、該光透過性基材の片面に、光学層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。
次いで、形成した塗膜に対して、0.2m/sの流速で50℃の乾燥空気を15秒間流通させた後、更に10m/sの流速で70℃の乾燥空気を30秒間流通させて乾燥させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線を窒素雰囲気(酸素濃度200ppm以下)下にて積算光量が50mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させることにより、4.0μm厚み(硬化時)の防眩性能を有する光学層を形成した。
次いで、光学層の表面に、低屈折率層用組成物を、乾燥後(40℃×1分)の膜厚が0.1μmとなるように塗布し、窒素雰囲気(酸素濃度200ppm以下)下にて、積算光量100mJ/cmで紫外線照射を行って硬化させて低屈折率層を形成して表面フィルム1を作製した。
(表面フィルム2の作製)
光透過性基材(厚み60μmトリアセチルセルロース樹脂フィルム、富士フィルム社製、TD60UL)を準備し、該光透過性基材の片面に、光学層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。
次いで、形成した塗膜に対して、0.2m/sの流速で50℃の乾燥空気を15秒間流通させた後、さらに10m/sの流速で70℃の乾燥空気を30秒間流通させて乾燥させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線を窒素雰囲気(酸素濃度200ppm以下)下にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させることにより、6.0μm厚み(硬化時)の光学層を形成し、表面フィルム2を作製した。
(表面フィルム3の作製)
表面フィルム3においては、光学層用組成物2に代えて光学層用組成物3を用い、かつ、光学層の硬化時の厚みを5.0μmとした以外は、表面フィルム2と同様にして、表面フィルム3を作製した。
(表面フィルム4の作製)
表面フィルム4においては、光学層用組成物2に代えて光学層用組成物4を用い、かつ、光学層の硬化時の厚みを2.0μmとした以外は、表面フィルム2と同様にして、表面フィルム4を作製した。
(液晶表示装置)
液晶表示装置として、バックライト光源にQD光源を備えた液晶表示装置(KDL40W920A SONY社製)を用いた。
上述した表面フィルム1〜4を、液晶表示装置の観察者側の偏光素子上に、光学層を観測者側となるように設置し、実施例1〜3、比較例1に係る液晶表示装置を得た。また、光透過性基材のみを設置し、参考例1に係る液晶表示装置を得た。
(ギラツキ評価)
得られた表面フィルムの面ギラについて、輝度1500cd/mのライトボックス、200ppiのブラックマトリクスガラス、表面フィルムの順に下から重ねた状態にし、30cm程度の距離から上下、左右様々な角度から、被験者15人が目視評価を行った。面ギラが気になるか否かを判定し、下記の基準により評価した。
◎:良好と答えた人が10人以上
○:良好と答えた人が5〜9人
×:良好と答えた人が4人以下
(輝度の測定)
得られた液晶表示装置において、全画面白表示させ、表示画面の1m離れた距離からの正面輝度(表示画面の法線方向から測定される輝度)、左右60度方向の輝度を、輝度計(BM−5A トプコン製)を用いて測定した。
(Sm、θa、RaおよびRzの測定)
得られた表面フィルムにおいて、Sm、θa、RaおよびRzを、表面粗さ測定器:SE−3400/株式会社小坂研究所製を用い、以下の条件で測定した。
(1)表面粗さ検出部の触針:
型番/SE2555N(2μ触針)、株式会社小坂研究所製
(先端曲率半径2μm/頂角:90度/材質:ダイヤモンド)
(2)表面粗さ測定器の測定条件:
基準長さ(粗さ曲線のカットオフ値λc):0.8mm
評価長さ(基準長さ(カットオフ値λc)×5):4.0mm
触針の送り速さ:0.5mm/s
予備長さ:(カットオフ値λc)×2
(透過像鮮明度の測定)
得られた表面フィルムにおいて、以下のようにして透過像鮮明度を測定した。まず、写像性測定器(型番:ICM−1T、スガ試験機社製)を用意した。そして、各表面フィルムを、光透過性基材側が写像性測定器の光源側となるように設置して、JIS K7374の透過法による像鮮明度の測定法に準拠して、透過像鮮明度を測定した。光学くしとしては、0.125mm幅、0.25mm幅のものを用いた。そして、0.25mm幅の光学くしを用いて測定された透過像鮮明度(C(0.25))と0.125mm幅の光学くしを用いて測定された透過像鮮明度(C(0.125))との差(C(0.25)−C(0.125))を求めた。また、参考のため、0.5mm幅、1.0mm幅、2.0mm幅の光学くしを用いて、上記と同様に各表面フィルムの透過像鮮明度を測定した。
(Ra(100)及びRa(100−1000)の測定)
得られた各表面フィルムの光学層が形成されている面とは反対側の面に、透明粘着剤を介して、ガラス板に貼付してサンプルとし、白色干渉顕微鏡(New View6300、Zygo社製)を用いて、以下の条件にて、各表面フィルムの表面形状の測定・解析を行った。なお、解析ソフトにはMetroPro ver8.3.2のAdvanced Texture Applicationを用いた。
[測定条件]
対物レンズ:50倍
Zoom:0.5倍
測定領域:1.62mm×1.62mm
解像度(1点当たりの間隔):1.76μm
[解析条件]
Removed:Plane
High FFT Filter:Fixed
Low FFT Filter:Fixed
High Filter Wavelen:100μm
Low Filter Wavelen:1000μm
以上の条件で、カットオフ値100μmと1000μmのフィルタが設定される。
Remove spikes:on
Spike Height(xRMS):2.5
以上の条件で、スパイク状のノイズを除去できる。
次に、上記解析ソフト(MetroPro ver8.3.2−Advanced Texture Application)にてThree Band Mapを表示させた。表示画面の「High Band」におけるRaがRa(100)に相当し、「Mid Band」におけるRaがRa(100−1000)に相当する。
(全ヘイズ、内部ヘイズの測定)
得られた表面フィルムにおいて、以下のようにして、全ヘイズ、内部ヘイズを測定した。まず、ヘイズメーター(HM−150、村上色彩技術研究所製)を用いて、JIS K7136に従って表面フィルムの全ヘイズ値を測定した。その後、表面フィルムの光透過性基材側とは反対側の表面に、透明光学粘着層を介してトリアセチルセルロース基材(富士フイルム社製、TD60UL)を貼り付けた。これによって、凹凸面の凹凸形状が潰れ、表面フィルムの表面が平坦になった。この状態で、ヘイズメーター(HM−150、村上色彩技術研究所製)を用いて、JIS K7136に従ってヘイズ値を測定して内部ヘイズ値を求めた。
Figure 2016161834
表1に示したように、実施例に係る液晶表示装置では、輝度高く、ギラツキを抑制することもできた。特に、上述した式(1)〜(5)の全てを満たす実施例1では、輝度及びギラツキ評価に優れており、更に、全ヘイズ及び内部ヘイズも低いものであった。
一方、光学層表面の凹凸が所定の形状ではない比較例1では、θa、Ra及びRzが高すぎるために、正透過光の減少に伴い、輝度が悪化し、ギラツキの発生を抑制することもできなかった。
また、バックライト光源にQD光源を備えた液晶表示装置を用いたため、いずれの液晶表示装置においても高色域化を図ることができた。
本発明の画像表示装置は、上述した構成からなるため、広色域及び高輝度で、ギラツキを抑制でき、かつ、全ヘイズ及び内部ヘイズが低い表面フィルムを備えたものとすることができる。
10 液晶表示装置
11 液晶セル
12 カラーフィルター
13 偏光板
14 表面フィルム
20 光源部
21 フレーム
22 青色LED
100 透過像鮮明度測定装置
101 光源
102 スリット
103、104 レンズ
105 光学くし
106 受光器
107 表面フィルム
200 光透過層
210 バインダー樹脂
220 赤色量子ドット
230 緑色量子ドット

Claims (7)

  1. バックライト光源と表面フィルムとを有する画像表示装置であって、
    前記バックライト光源は、量子ドットを含有する光透過層を含み、
    前記表面フィルムは、光透過性基材と表面に凹凸形状を有する光学層とを有し、
    前記光学層を有さない状態での輝度を100%としたとき、前記画像表示装置は、正面の輝度が90%以上であり、60°における輝度が70%以上であり、
    前記光学層の表面の凹凸の平均間隔をSmとし、凹凸部の平均傾斜角をθaとし、凹凸の算術平均粗さをRaとし、凹凸の十点平均粗さをRzとした場合に、下記式を満たす
    ことを特徴とする画像表示装置。
    50μm<Sm<600μm
    0.02°<θa<1.5°
    0.02μm<Ra<0.25μm
    0.10μm<Rz<2.00μm
  2. 光学層は、バインダー樹脂と微粒子とを含む請求項1記載の画像表示装置。
  3. 微粒子は、有機微粒子及び/又は無機酸化物微粒子である請求項2記載の画像表示装置。
  4. 表面フィルムは、0.125mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.125)とし、0.25mm幅の光学くしを用いて測定される透過像鮮明度をC(0.25)としたとき、下記式(1)及び式(2)を満たす請求項1、2又は3記載の画像表示装置。
    C(0.25)−C(0.125)≧2% (1)
    C(0.125)≧65% (2)
  5. 表面フィルムは、長波長カットオフ波長を100μmとしたときの前記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100)[μm]とし、短波長カットオフ波長を100μmとし、かつ、長波長カットオフ波長を1000μmとしたときの前記表面フィルムの表面の算術平均粗さをRa(100−1000)[μm]としたとき、下記式(3)及び式(4)を満たす請求項1、2、3又は4記載の画像表示装置。
    Ra(100)/Ra(100−1000)≦0.5 (3)
    0.04μm≦Ra(100−1000)≦0.12μm (4)
  6. Ra(100)が下記式(5)を満たす請求項5記載の画像表示装置。
    Ra(100)≦0.03μm (5)
  7. 表面フィルムは、全ヘイズ値が0%以上1%以下であり、内部ヘイズ値が実質的に0%である請求項1、2、3、4、5又は6記載の画像表示装置。
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