JP5427454B2 - 光透過性基材及びその製造方法、光学フィルム、偏光板、並びに画像表示装置 - Google Patents
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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。
また、光拡散性を有するフィルムに、楕円状の粒子を使用できることが提案されている。
例えば特許文献4は、熱可塑性樹脂中に、扁平状粒子(回転楕円体形状、円盤状、ラグビーボール形状等の粒子)を含有する前方散乱フィルムが開示され、反射型液晶表示装置に組み込んだ際の前方散乱機能及び視認性の著しい向上が見られることが示されている。特許文献5には透明支持体上に防眩層が形成され該防眩層表面の頂角を規定した防眩フィルムにおいて、扁平状の粒子を用いた態様が開示され、白味の少なく、透過画像鮮明性の高い防眩フィルムが得られることが示されている。特許文献6には、硬化性樹脂からなるハードコート層に扁平状の透光性粒子を用い、凝集性の無機粒子と併用することで、防眩性、正面コントラスト、ギラツキがない防眩性フィルムが得られることを示している。
本発明は、液晶表示装置等の画像表示装置の表示性能の均一化及び薄型化に寄与し、耐久性に優れた、新規な偏光板保護用の光透過性基材、光学フィルム及び偏光板、ならびに前記光透過基材を簡易に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〕
熱可塑性樹脂、架橋性の真球状の透光性粒子及び溶剤を含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させて、該架橋性の透光性粒子を膜厚方向に厚みを減少させるように変形させる光透過性基材の製造方法であって、
該透光性粒子が、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下であり、
該光透過性基材中の該透光性粒子の平均アスペクト比が1.2以上50以下であり、
該光透過性基材が少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる、光透過性基材の製造方法。
〔2〕
前記透光性粒子のトルエン中での膨潤率が20体積%以上100体積%以下である、〔1〕に記載の光透過性基材の製造方法。
〔3〕
前記光透過性基材の前記少なくとも一方の表面の凹凸形状の傾斜角が以下の分布を有し、該凹凸形状の凹凸の平均間隔Smが10μm以上300μm以下である、〔1〕又は〔2〕に記載の光透過性基材の製造方法。
(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
〔4〕
前記光透過性基材の散乱角度分布が以下の条件を満たす〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
(g) I(4°)/I0=0.02〜0.06
ここで、I(4°)及びI0は光透過性基材の法線方向から光を入射させた際に該光透過性基材を透過してくる出射光の強度であって、I(4°)は光透過性基材が前記透光性粒子を含有する場合の該光透過性基材の法線から4°傾いた位置における出射光強度、I0は光透過性基材が前記透光性粒子を含有しない場合の該光透過性基材の法線方向の出射光強度である。
〔5〕
内部に起因するヘイズ値が0.1〜35%であり、表面に起因するヘイズ値が3〜40%である〔1〕〜〔4〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
〔6〕
前記透光性粒子を形成する前記単官能モノマーが、芳香族モノビニル化合物、シアン化ビニル化合物、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマー、モノ又はジカルボン酸及びジカルボン酸の酸無水物、アミド系モノマー、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、又はヒドロキシブチルビニルエーテルである〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
〔7〕
前記透光性粒子を形成する前記架橋性モノマーが、芳香族系モノマー、酸素含有モノマー、硫黄含有モノマー、脂肪族モノマー、又は多価アルコールとアクリル酸もしくはメタクリル酸とのエステル化合物である〔1〕〜〔6〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
〔8〕
〔1〕〜〔7〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法であって、
該光透過性基材は、少なくとも2種以上のドープを使用し、該ドープを支持体上に同時または逐次流延した後、剥離乾燥させて光透過性基材を作製し、
少なくとも一方のドープに熱可塑性樹脂と架橋性の透光性粒子とを含有することを特徴とする光透過性基材の製造方法。
〔9〕
熱可塑性樹脂、架橋性の透光性粒子及び溶剤を含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させて、該架橋性の透光性粒子を膜厚方向に厚みを減少させるように変形させる光透過性基材の製造方法であって、
該透光性粒子が、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下であり、
該光透過性基材中の該透光性粒子が、ラグビーボール状、円盤状又は楕円盤状粒子であり、該透光性粒子の平均アスペクト比が1.2以上50以下であり、
該光透過性基材が少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる、光透過性基材の製造方法。
〔10〕
〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法によって製造された光透過性基材。
〔11〕
〔10〕に記載の光透過性基材の上に、0.1μm以上15μm以下の厚みの硬化性樹脂層を有する光学フィルム。
〔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〔10〕に記載の光透過性基材または〔11〕に記載の光学フィルムである偏光板。
〔13〕
〔10〕に記載の光透過性基材、〔11〕に記載の光学フィルム、または〔12〕に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
本発明は、上記〔1〕〜〔13〕に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記(1)〜(14))についても記載している。
(1)
少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる光透過性基材であって、
該光透過基材は、熱可塑性樹脂から形成され、かつ平均アスペクト比が1.2以上50以下の架橋性扁平状の透光性粒子を含有し、
該光透過性基材の前記少なくとも一方の表面の凹凸形状の傾斜角が以下の分布を有し、
(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
更に、該凹凸形状の凹凸の平均間隔Smが10μm以上300μm以下であり、
該扁平状の透光性粒子は、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下であることを特徴とする光透過性基材。
(2)
少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる光透過性基材であって、
該光透過基材は、熱可塑性樹脂から形成され、かつ平均アスペクト比が1.2以上50以下の架橋性扁平状の透光性粒子を含有し、
該光透過性基材の前記少なくとも一方の表面の凹凸形状の傾斜角が以下の分布を有し、
(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
更に、該凹凸形状の凹凸の平均間隔Smが10μm以上300μm以下であり、
該扁平状の透光性粒子は、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、トルエン中での膨潤率が20体積%以上100体積%以下であることを特徴とする光透過性基材。
(3)
少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる光透過性基材であって、
該光透過基材は、熱可塑性樹脂から形成され、かつ平均アスペクト比が1.2以上50以下の架橋性扁平状の透光性粒子を含有し、
該光透過性基材の前記少なくとも一方の表面の凹凸形状の傾斜角が以下の分布を有し、
(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
更に、該凹凸形状の凹凸の平均間隔Smが10μm以上300μm以下であり、
該扁平状の透光性粒子は、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下で、かつトルエン中での膨潤率が20体積%以上100体積%以下であることを特徴とする光透過性基材。
(4)
前記光透過性基材の散乱角度分布が以下の条件を満たす上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光透過性基材。
(g) I(4°)/I0=0.02〜0.06
ここで、I(4°)及びI0は光透過性基材の法線方向から光を入射させた際に該光透過性基材を透過してくる出射光の強度であって、I(4°)は光透過性基材が前記透光性粒子を含有する場合の該光透過性基材の法線から4°傾いた位置における出射光強度、I0は光透過性基材が前記透光性粒子を含有しない場合の該光透過性基材の法線方向の出射光強度である。
(5)
内部に起因するヘイズ値が0〜30%であり、表面に起因するヘイズ値が3〜30%である上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の光透過性基材。
(6)
単官能モノマーが、芳香族モノビニル化合物、シアン化ビニル化合物、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマー、モノ又はジカルボン酸及びジカルボン酸の酸無水物、アミド系モノマー、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、又はヒドロキシブチルビニルエーテルである上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の光透過性基材。
(7)
架橋性モノマーが、芳香族系モノマー、酸素含有モノマー、硫黄含有モノマー、脂肪族モノマー、又は多価アルコールとアクリル酸もしくはメタクリル酸とのエステル化合物である上記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の光透過性基材。
(8)
上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の光透過性基材の上に、0.1μm以上15μm以下の厚みの硬化性樹脂層を有する光学フィルム。
(9)
熱可塑性樹脂、架橋性の透光性粒子及び溶剤を含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させて、該架橋性の透光性粒子を扁平粒子に変形させる光透過性基材の製造方法において、光透過性基材中の扁平粒子の平均アスペクト比を1.2以上50以下とする光透過性基材の製造方法。
(10)
上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法であって、熱可塑性樹脂、架橋性の透光性粒子及び溶剤ドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させることを特徴とする光透過性基材の製造方法。
(11)
上記(10)に記載の光透過性基材の製造方法であって、
該光透過性基材は、少なくとも2種以上のドープを使用し、該ドープを支持体上に同時または逐次流延した後、剥離乾燥させて光透過性基材を作製し、
少なくとも一方のドープに熱可塑性樹脂と架橋性の透光性粒子とを含有することを特徴とする光透過性基材の製造方法。
(12)
上記(1)〜(3)のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法であって、熱可塑性樹脂と架橋性の透光性粒子とを混合させ、溶融押出しし、延伸することを特徴とする光透過性基材を製造する製造方法。
(13)
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)〜(7)のいずれか1項に記載の光透過性基材または上記(8)に記載の光学フィルムである偏光板。
(14)
上記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の光透過性基材、上記(8)に記載の光学フィルム、または上記(13)に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
本発明の液晶表示装置においては、図1(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(表面凹凸を有する光透過性基材9)、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。
以下本発明の光透過性基材について説明する。
本発明の光透過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、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する側の表面を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。本発明において、A面の傾斜角およびその割合は以下の方法で決定される。
(a)0°以上1.0°未満の頻度の積分値が0%以上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
であり、特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80%以下
(c)10°以上の頻度の積分値が5%以上16%未満
である。
(d)0°以上0.5°未満の頻度の積分値が0%以上11%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。
本発明においては、光透過基材のA面の傾斜角度分布により光散乱の角度を適切に制御することに加えて、更に凹凸の間隔(Sm)を一定の範囲にすることで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。
光透過性基材の法線方向から光を入射させた際に該光透過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)を考えた場合、透光性粒子を含有していないときの該基材の法線方向における出射光強度をI0、透光性粒子を含有しているときの該基材の表面の法線方向における出射光強度をI(0°)とすると、I0に対する比I(0°)/I0が0.4〜1.0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の場合は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。
[1]JIS−K7136に準じて、得られた光透過性基材の全ヘイズ値(H)を測定する。
[2]光透過性基材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透過性基材を密着し、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)として算出する。
[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)として算出する。
本発明の特定の表面形状(凹凸形状)は、扁平状の透光性粒子を光透過性基材中に含有することで達成することができる。本発明において、扁平状の粒子の具体的な形態としては、ラグビーボール状、円盤状、楕円板状などの形状が挙げられる。本発明おいてこれら扁平状の透光性粒子の形状は、互いに直交する3軸(x軸、y軸、z軸)を用いて表現する。すなわち、互いに直交する3軸を扁平状粒子に適用し、最も長い方向をx軸とし、最も短い方向をz軸として、その軸に沿って長さを計測する。本願において、[長軸長さ/短軸長さ]の比率を扁平状粒子のアスペクト比と定義する。(ここで、長軸長さは扁平状粒子のx軸に沿った長さであり、短軸長さは扁平状粒子のz軸に沿った長さである。)
光透過性基材面内における光拡散性を等しくするために、透光性粒子の面内方向での形状異方性がほとんどない(x軸に沿った長さ≒y軸に沿った長さ)様に変形させることができる。また逆に光透過性基材の光拡散性に異方性を持たせるために粒子に形状異方性を持たせるように変形させることもできる。
本発明に係る粒子の架橋率は粒子形成に与る全モノマーに対する架橋性モノマーの含有率を指標にすることができる。架橋性モノマーの含有率が、1質量%以上25質量%以下が好ましく、より好ましくは2質量%〜20質量%、更に好ましくは3質量%〜10質量%である。この範囲にすることで、耐溶剤性と製膜時の適度な変形性を付与することが可能となる。また、光透過性基材のなかで架橋性粒子と架橋性粒子を取り巻く熱可塑性樹脂との熱膨張率差を減少させることができ、扁平粒子を含む光透過性基材をバックライト側に使用する場合の耐久性が向上できる。
膨潤率(体積%)={(r2/r1)3−1}×100
膨潤率は20体積%以上100体積%以下が好ましく、25体積%以上80体積%以下がより好ましく、25体積%以上70体積%以下が更に好ましい。膨潤率が上記範囲では、光透過性基材の製膜時に扁平状に変形することが容易であり、粒子自身が製膜時に溶解や破壊してしまうことがない。
粒子粉体を5質量%のトルエン分散液とし48時間25℃で攪拌した後、ろ過法で粒子を分離し、ろ過後液を、乾涸して残渣質量を求め、この値から元の質量に対してトルエン中へ溶出せずに残った分の固形分の比率を算出する。
本願において、扁平状粒子を含有する光透過性基材の温度や湿度の変化に対する耐久性を向上させるためには、架橋性扁平状粒子とそれを取り巻く熱可塑性樹脂の飽和含水率を近づけることが好ましい。熱可塑性樹脂にセルロースアシレート系樹脂を用いる場合には、架橋性粒子に極性の高い官能基や親水性基を導入することが好ましく、重合性モノマー成分として例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルアクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、エチルアクリルアミド、ターシャリーブチルアクリルアミド等を使用することができる。これらモノマーは、架橋性粒子を形成する共重合体のなかで0.1質量%以上20質量%以下使用することが好ましく、更に好ましくは1質量%以上15質量%である。
本発明においては、架橋性粒子が上記ガラス転移温度を有する重合性モノマーを含有することで、架橋性粒子を取り巻く熱可塑性樹脂との熱膨張率差を減少させることができ、扁平粒子を含む光透過性基材をバックライト側に使用する場合の耐久性が向上できる。
これらの中で、エチレングリコールジ(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、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、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等が好ましい。
例えば、乳化重合、懸濁重合では水媒体中でモノマーを微細化して重合する方法が一例として挙げられる。分散安定の界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ドデシル硫酸塩、ラウリル硫酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールモノステアレート等のノニオン系界面活性剤等を挙げることができる。さらに分散安定剤として、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、スチレン−無水マレイン酸共重合体の加水分解物、アルギン酸ナトリウム、水溶性セルロース誘導体等のポリマーやオリゴマー類を挙げることもできる。また、無機塩類および/または分散安定剤の存在下で、水を分散媒体として油溶性重合開始剤により開始された付加重合反応で行う方法では、水溶性塩類として例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム等を用いこともできる。重合開始剤としてはアゾビス化合物(アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス[シクロヘキサン−1−カルボニトリル]等)、過酸化物類(過酸化ベンゾイル、過酸化−t−ブチル等)などが挙げられる。
さらに、あらかじめ微小重合体を作っておき、これにモノマーを含浸させて粒子を太らせるような、所謂多段重合法も好ましい。
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(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。
本発明の光透過性基材は、延伸処理によりその基材内部に形成する扁平状粒子の形状を制御することができる。基材フィルムの延伸は、加熱条件下で実施することが好ましい。大きな変形を粒子に与えるためには基材フィルムを高い延伸倍率で延伸することが必要であり、そのためには延伸時の膜面温度は、延伸時の基材フィルムの見かけ上のガラス転移温度Tgよりも高くすることが好ましい。セルロースアシレートフィルムでは130〜180℃で延伸することが好ましい。140〜180℃で延伸することがより好ましく、150〜180℃で延伸することが更に好ましい。
高い延伸倍率を実施するためには、延伸時の膜面温度を高くする代わりに、延伸時の基材フィルムの残留溶剤量を高くしてもよい。延伸時の残留溶剤量は具体的には、支持体からのウェブの剥ぎ取り時(二軸延伸前)の残留溶剤量または延伸終了時の残留溶剤で定義できる。剥ぎ取り時の残留溶剤量は50〜100質量%が好ましく、70〜100質量%が更に好ましく、80〜100質量%が最も好ましい。延伸終了時の残留溶剤量は15〜30質量%が好ましく、20〜30質量%が更に好ましい。残留溶剤量は、(A−B)/B×100%で定義する。ここで、Aはウェブの質量、Bはウェブを140℃で60分間乾燥させた後の質量である。
基材フィルムの延伸時に光学異方性発現する場合があるが、その他の部材と合わせた設計で対処することができる。また、光学異方性を小さくするためには、延伸速度を遅くし、基材内での熱可塑性樹脂の配向性を低下することが挙げられる。また、延伸により発生する光学異方性をキャンセルする光学異方性調整剤を添加したり、異方性が発生しにくい熱可塑性樹脂を選択することもできる。
また、扁平粒子を含む光透過性基材の耐久性を向上させるためには、延伸後に緩和工程を設けることもできる。緩和工程では緩和前のフィルムの幅に対して緩和後のフィルムの幅を100〜70%の範囲(緩和率0〜30%)に調節することが好ましい。緩和工程における温度はフィルムの見かけ上のガラス転移温度Tg−10〜Tg+20℃であることが好ましい。
ここで、延伸工程におけるフィルムの見かけ上のTgは、残留溶剤を含んだフィルムをアルミパンに封入し、示差走査熱量計(DSC)で25℃から150℃まで20℃/分で昇温し、吸熱曲線をもとめることによりTgを求めた。
族アシル基でも芳香族アシル基でもよく、特に限定されない。これらの好ましいアシル基としては、アセチル、プロピオニル、ブタノイル、ヘプタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、シクロヘキサンカルボニル、アダマンタンカルボニル、フェニルアセチル、ベンゾイル、ナフチルカルボニル、(メタ)アクリロイル、シンナモイル基などを挙げることができる。これらの中でも、より好ましいアシル基は、アセチル、プロピオニル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイル、シクロヘキサンカルボニル、フェニルアセチル、ベンゾイル、ナフチルカルボニルなどである。
数式(7):2.3≦SA’+SB’≦3.0
数式(8):0≦SA’≦3.0
数式(9): 0≦SB’≦1.2
R法によって測定される。
本発明で用いられる可塑剤は、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添加される成分である。
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。
タンまたはポリエステル、特開平2−292342号公報に記載のコポリエステルエーテル、特開2002−146044号公報等記載のエポキシ樹脂またはノボラック樹脂等が挙げられる。
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。
本願においては、架橋性粒子を含有するドープが乾燥する過程で基材の厚み方向で収縮することにより架橋性粒子を圧縮する力が働き、粒子を扁平状にすることができる。これにより所望の表面形状を得ることが容易になる。
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。
本発明の光学フィルムは、本発明の光透過性基材のA面の上に、0.1μm以上15μm以下の厚みの硬化性樹脂層を設けることができる。また、本発明の光学フィルムは、該硬化性樹脂層の上には本発明で規定する表面形状を損ねない様に、帯電防止層、高屈折率層、低屈折率層等の光学機能層を設けることもできる。また、硬化性樹脂層が帯電防止層や高屈折率層を兼ねることもできる。
硬化性樹脂層は、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ることが好ましい。例えば、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を含む塗布組成物を光透過性基材上に塗布し、多官能モノマーや多官能オリゴマーを架橋反応、又は、重合反応させることにより形成することができる。
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、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、硬化性樹脂層には、公知のレベリング剤、防汚剤、帯電防止剤、屈折率調節用無機フィラー、散乱粒子、チキソトロピー剤等の添加剤を用いることができる。
[偏光板の構成]
本発明の光透過性基材は、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、片面が本発明の光透過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、本発明の光透過性基材(光学フィルムを含む)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、光透過性基材、または光学フィルムは、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。
本発明の光透過性基材、光学フィルム、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、バックライト側の最表層に用いることが好ましい。
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、水600質量部を充填し、これにポリビニルアルコール 0.7質量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム 2.7質量部を加えて溶解した。次に、これに単官能モノマーとしてメタクリル酸メチル 95.0質量部と架橋性モノマーとしてエチレングリコールジメタクリレート5.0質量部、更に、過酸化ベンゾイル 2.0質量部の混合液を加え撹拌した。この混合液をホモジナイザーを用いて4500rpmで15分間分散して均一にした。次いで窒素ガスを吹き込みながら75℃で4時間撹拌を続けた。その後遠心分離法で軽く脱水し、生成物を水で洗浄したあと乾燥した。得られた架橋性メタクリル酸メチル系樹脂粒子(Z−1)は真球状であり平均粒径は5μm、屈折率は1.50であった。
モノマー類の種類と量、調製した粒子の特性値を表1に示す。
表1中、膨潤率はトルエン30質量%分散液を調製し、経時で粒径変化がなくなった時点での膨潤率を示す。計算式は前記本文記載のとおりである。
尚、粒子Z−1及びZ−4は膨潤率の評価で粒子が溶解したため、これら粒子は以降のドープ作製・光透過性機材作製の評価を行わなかった。
表2に示したドープ処方にて、各ドープを作製し、表3に示した構成になるように同時に流延し、光透過性基材101〜光透過性基材123を作製した。ここで基材105〜115及び117〜123については、流延時に架橋性粒子を変形させた。基材側−1のドープが鏡面仕上げした冷却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。光透過性基材の屈折率はいずれも1.48だった。
また、光透過性基材122と123は、それぞれ光透過性基材120及び121の作製において、ウェブを剥ぎ取ったのち、残留溶剤量が30質量%の時点から100℃で縦方向・横方向にそれぞれ1.22倍に延伸し、その後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。これら光透過性基材はこの延伸により、膜厚を40μmとした。
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/TINUVIN329の20/40/40質量%の混合物、それぞれチバ・ジャパン(株)製)
シリカ粒子:一次粒径約16nm、AEROSIL R972、日本アエロジル(株)製
尚、基層ドープの固形分濃度は22質量%、表層ドープの固形分濃度は17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。
[硬化性樹脂層用塗布液の作製]
下記に示す各々の成分をミキシングタンクに投入し、攪拌したのち、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタで濾過して調製した。
PET−30 48.5質量部
イルガキュア127 1.5質量部
メチルイソブチルケトン 35.0質量部
メチルエチルケトン 15.0質量部
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]
イルガキュア127:光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
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、上記の光透過性基材試料106の上に、硬化性樹脂層用塗布液(HCL−1)を、不揮発成分量が1.0g/m2になるように塗布し、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70mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させた光学フィルム124を作製した。硬化性樹脂層は空気側-1のドープにより形成した面に塗設した。
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の保護フィルムを剥がして、その代わりに光透過性基材101〜123、及び光学フィルム124を粘着材で貼り付けた。
作製した光透過性基材(基材101)〜(基材123)、及び光学フィルム124に対して、以下の評価を実施した。
マイクロマップ社(米国)製SXM520-AS150型を用い、得られた光透過性基材のA面表面、及び光学フィルムの硬化性樹脂層塗布面の表面を測定した。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。
JIS−B0601(1982)に準じて、小坂研究所(株)製、サーフコーダー MODEL SE−3Fを用いて凹凸の平均間隔Smを測定した。
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。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。得られた光透過性基材及び光学フィルムの法線方向から光を入射し、基材(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、基材(フィルム)がない状態での光源の光量を1とした。
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。
△:モアレが弱く観察され、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性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)
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128/256階調の灰色表示とし、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左右方向に0.5cm刻みで各8cmを測定し、[隣接する3cm内での輝度の極大値と極小値の差]÷[隣接する3cm内での輝度の平均値]×100を輝度不均一性(%)とした。この輝度不均一性は、3%以下であるとほとんどの人が不均一性を感じず、3%を超え6%以下では一部の人が不均一性を感じる程度であり、10%を超えるとほとんどの人が不均一であると感じる指標である。商品的には10%以下が必要である。
また、本発明の光透過性基材のなかでもモアレ解消能や輝度不均一性の解消に特に優れる基材105、109及び111の傾斜角の分布とヘイズを評価した結果、下記表5に示すように、0°以上0.5°未満の頻度の積分値が低く、3°〜8°未満の頻度の積分値が高く、適度なヘイズを有することがわかった。
また、光透過性基材を耐久性評価として、90℃に800時間保存前後のヘイズを測定した。架橋性モノマー含有率が40%と高い粒子を用いた基材103はヘイズが5%上昇していたが、架橋性モノマー含有率が8%の粒子を用いた基材108は1%程度と少なく、架橋性モノマー含有率が8%でかつガラス転移温度が65℃のメタクリル酸エチルを併用した粒子を使用した基材109はヘイズの変化は1%未満であり、良好な耐久性を示した。
2 蛍光管
3 下拡散シート
4 集光シート
5 上拡散シート
6 偏光板
7 液晶セル
8 基板
9 表面凹凸を有する光透過性基材
Claims (13)
- 熱可塑性樹脂、架橋性の真球状の透光性粒子及び溶剤を含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させて、該架橋性の透光性粒子を膜厚方向に厚みを減少させるように変形させる光透過性基材の製造方法であって、
該透光性粒子が、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下であり、
該光透過性基材中の該透光性粒子の平均アスペクト比が1.2以上50以下であり、
該光透過性基材が少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる、光透過性基材の製造方法。 - 前記透光性粒子のトルエン中での膨潤率が20体積%以上100体積%以下である、請求項1に記載の光透過性基材の製造方法。
- 前記光透過性基材の前記少なくとも一方の表面の凹凸形状の傾斜角が以下の分布を有し、該凹凸形状の凹凸の平均間隔Smが10μm以上300μm以下である、請求項1又は2に記載の光透過性基材の製造方法。
(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 - 前記光透過性基材の散乱角度分布が以下の条件を満たす請求項1〜3のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
(g) I(4°)/I0=0.02〜0.06
ここで、I(4°)及びI0は光透過性基材の法線方向から光を入射させた際に該光透過性基材を透過してくる出射光の強度であって、I(4°)は光透過性基材が前記透光性粒子を含有する場合の該光透過性基材の法線から4°傾いた位置における出射光強度、I0は光透過性基材が前記透光性粒子を含有しない場合の該光透過性基材の法線方向の出射光強度である。 - 内部に起因するヘイズ値が0.1〜35%であり、表面に起因するヘイズ値が3〜40%である請求項1〜4のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
- 前記透光性粒子を形成する前記単官能モノマーが、芳香族モノビニル化合物、シアン化ビニル化合物、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマー、モノ又はジカルボン酸及びジカルボン酸の酸無水物、アミド系モノマー、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、又はヒドロキシブチルビニルエーテルである請求項1〜5のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
- 前記透光性粒子を形成する前記架橋性モノマーが、芳香族系モノマー、酸素含有モノマー、硫黄含有モノマー、脂肪族モノマー、又は多価アルコールとアクリル酸もしくはメタクリル酸とのエステル化合物である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法であって、
該光透過性基材は、少なくとも2種以上のドープを使用し、該ドープを支持体上に同時または逐次流延した後、剥離乾燥させて光透過性基材を作製し、
少なくとも一方のドープに熱可塑性樹脂と架橋性の透光性粒子とを含有することを特徴とする光透過性基材の製造方法。 - 熱可塑性樹脂、架橋性の透光性粒子及び溶剤を含むドープを支持体に流延し、剥離後乾燥させて、該架橋性の透光性粒子を膜厚方向に厚みを減少させるように変形させる光透過性基材の製造方法であって、
該透光性粒子が、単官能モノマーと架橋性モノマーの共重合体からなり、全モノマーに対する架橋性モノマーの比率が1質量%以上25質量%以下であり、
該光透過性基材中の該透光性粒子が、ラグビーボール状、円盤状又は楕円盤状粒子であり、該透光性粒子の平均アスペクト比が1.2以上50以下であり、
該光透過性基材が少なくとも一方の表面に凹凸形状を有してなる、光透過性基材の製造方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の光透過性基材の製造方法によって製造された光透過性基材。
- 請求項10に記載の光透過性基材の上に、0.1μm以上15μm以下の厚みの硬化性樹脂層を有する光学フィルム。
- 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10に記載の光透過性基材または請求項11に記載の光学フィルムである偏光板。
- 請求項10に記載の光透過性基材、請求項11に記載の光学フィルム、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。
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