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光散射膜的生产方法、光散射膜、起偏振片、图像显示装置和透射/半透射液晶显示装置

摘要

提供了一种用于生产光散射膜的方法,其包括:向支撑体上浇铸至少包含热塑树脂和透光颗粒的涂料以提供浇铸膜,并剥离和干燥所述浇铸膜以制备透光基底材料;向所述透光基底材料上涂敷至少包含可固化化合物、聚合引发剂和溶剂的涂布溶液并干燥所述溶剂;以及固化所述可固化化合物以形成固化层。透光基底材料的至少一个表面具有粗糙形状,透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm,固化层的平均厚度为0.1μm或更大但不大于10.0μm,且所述固化层满足特定公式。

著录项

  • 公开/公告号CN101852872A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2010-10-06

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 富士胶片株式会社;

    申请/专利号CN201010154819.5

  • 发明设计人 渡部淳;米山博之;阿比留大作;

    申请日2010-03-30

  • 分类号G02B1/10;G02B5/02;G02B5/30;G02F1/1335;

  • 代理机构永新专利商标代理有限公司;

  • 代理人邬少俊

  • 地址 日本东京

  • 入库时间 2023-12-18 00:52:30

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2014-12-03

    授权

    授权

  • 2012-05-23

    实质审查的生效 IPC(主分类):G02B1/10 申请日:20100330

    实质审查的生效

  • 2010-10-06

    公开

    公开

说明书

本申请基于2009年3月30日提交的日本专利申请No.2009-083792并根据35U.S.C.§119要求享有其优先权,在此通过引用将其全部公开并入本文。

技术领域

本发明涉及光散射膜的生产方法、光散射膜、起偏振片、图像显示装置和透射/半透射液晶显示装置。

背景技术

近年来,由于液晶显示器(LCD)纤薄、重量轻且耗电很少,已经得到广泛使用。液晶显示器都包括液晶单元和起偏振片。起偏振片通常由保护膜和起偏振膜形成,可以通过用碘酒对聚乙烯醇制成的起偏振膜染色,拉伸所得的膜并然后在其两侧都堆叠保护膜来获得起偏振片。在透射液晶显示装置中,可以将起偏振片附着到液晶单元的两侧并可以进一步设置一个或多个光学补偿片。在反射型液晶显示装置中,通常的做法是按照下述次序放置反射板、液晶单元、一个或多个光学补偿片和起偏振片。

由于LCD不是发光型显示装置,因此其需要面光源。作为面光源的一种模式,广泛使用了背光类型,其在液晶单元和发光光源之间有着具有光漫射能力的构件,例如漫射片或棱镜片,以提供均匀的面光源,而且将冷阴极荧光灯(CCFL)或LED用作其发光光源。已知一些LCD使用放置在导光板和漫射片或棱镜片边缘部分的光源组合作为其面光源。在这些装置中,通常,将线光源或点光源转换成面光源,从而利用漫射片或漫射膜(光漫射片或光漫射膜)使面光源均匀。

在背光中用于获得面光源的构件中,通常将漫射片放置在背光和其一侧上的起偏振片之间。通过放置漫射片,能够减小由于光源造成的亮度不均匀,并在屏幕上实现均匀的显示性质(JP-A-2000-75134),同时,抑制由于入射光与液晶单元中的像素干涉而产生干涉条纹,例如莫尔条纹。

不过,近年来已经试图减少液晶显示单元的构件数量或减少被用作光源的荧光灯数量,以实现更低功耗。随着LCD厚度的减小,背光的光源和漫射片之间的距离变窄,因此难以利用常规漫射膜实现均匀的光漫射。为了尽可能地增大这一距离,曾经使用在起偏振片位于背光一侧的表面上具有漫射性质的漫射片作为替代。

例如,JP-A-2000-75134提出了一种光漫射起偏振片,其包含散布形式的多孔非晶体颗粒和球形颗粒,并有着具有预定性质的光漫射层,使用它能够省去光漫射片。JP-A-2001-172403和JP-A-2003-25504提出了一种光漫射膜的生产工艺,包括向支撑体上浇铸含细小颗粒的涂料(dope)的步骤。其公开了这种工艺能够制备在光学各向异性等方面极好的光漫射膜。

发明内容

然而,由于总的透光率低,所以在用于图像显示装置中时,JP-A-2000-75134、JP-A-2001-172403和JP-A-2003-25504中描述的光漫射膜可能会导致正向白光亮度(front white luminance)的降低。另一方面,减小雾度,换言之增大总透射率以便保持正向亮度有时可能会妨碍抑制显示屏均匀性的劣化(背光的不均匀)或抑制诸如莫尔条纹的干扰条纹的产生。仅利用无定形颗粒或二级颗粒来控制均匀性的这种劣化或干涉环的产生,不过这具有不可控的光散射性质,或者仅通过与诸如Ra或Rt的高度相关的因素控制表面形状。于是,这些措施不包括用于精确光散射的表面设计。

本发明的目的是提供一种光散射膜、起偏振片和能够以低成本容易地生产光散射膜的方法,每者都有助于改善显示性能并减薄诸如液晶显示装置的图像显示装置。

本发明的另一目的是提供一种图像显示装置,这种图像显示装置具有高的正向白光亮度,能够在屏幕中提供均匀显示,并能够抑制诸如莫尔条纹的干涉环,同时,能够对减薄要求做出响应。

可以通过以下构造实现上述目的。

(1)一种用于生产光散射膜的方法,包括:

向支撑体上浇铸至少包含热塑树脂和透光颗粒的涂料以提供浇铸膜,并剥离和干燥所述浇铸膜以制备透光基底材料;

向所述透光基底材料上涂敷至少包含可固化化合物、聚合引发剂和溶剂的涂布溶液并干燥所述溶剂;以及

固化所述可固化化合物以形成固化层,

其中,所述透光基底材料的至少一个表面具有粗糙形状,

所述透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm,但不大于12μm,

所述固化层的平均厚度为0.1μm或更大但不大于10.0μm,并且

所述固化层满足公式(1)到(3):

0.05μm≤Ra≤0.8μm  (1)

10μm≤Sm≤300μm    (2)

1.5°≤θa≤4.5°    (3)

其中,Ra代表所述固化层的算术平均粗糙度,Sm代表所述固化层表面的平均峰谷距离,θa代表所述固化层表面的平均倾角,每个都基于JIS B 0601。

(2)一种用于生产光散射膜的方法,包括:

向支撑体上浇铸至少包含热塑树脂和透光颗粒的涂料以提供浇铸膜,并剥离和干燥所述浇铸膜以制备透光基底材料;

向所述透光基底材料上涂敷至少包含可固化化合物、聚合引发剂和溶剂的涂布溶液并干燥所述溶剂;以及

固化所述可固化化合物以形成固化层,

其中,所述透光基底材料的至少一个表面具有粗糙形状,

透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm,但不大于12μm,

所述固化层的平均厚度为0.1μm或更大但不大于10.0μm,并且

所述固化层的表面倾角具有以下分布:

(a)0°或更大但小于1.0°的频率的积分值小于25%,

(b)1.0°或更大但小于10°的频率的积分值为60%或更大但小于100%,并且

(c)10°或更大的频率的积分值为0%或更大但小于25%。

(3)如上文在(1)或(2)中所述的生产光散射膜的方法,在浇铸所述涂料和完成所述光散射膜之间不包括收紧(take up)步骤。

(4)一种光散射膜,包括:

透光基底材料,所述透光基底材料具有作为主要成分的热塑树脂和透光颗粒,所述透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm;以及

固化层,所述固化层的平均厚度为0.1μm或更大但不大于10.0μm,

其中,所述透光基底材料在所述固化层一侧的表面形状具有基本平行于膜形成表面的平坦部分和源于所述透光颗粒的曲线凸起部分,并且

所述凸起部分和所述平坦部分之间的最大高度Rt为1μm或更大但不大于15μm。

(5)如上文在(4)中所述的光散射膜,其中,依照JIS B 0601,所述固化层的算术平均粗糙度和所述固化层侧的所述透光基底材料的算术平均粗糙度之间的差异ΔRa为0.05μm或更大但不大于0.50μm。

(6)如上文在(4)或(5)中所述的光散射膜,其中,所述固化层的最小厚度tmin与最大厚度tmax的比例tmin/tmax小于0.2。

(7)如上文在(4)到(6)的任一项中所述的光散射膜,其中,所述透光颗粒是基本球形树脂颗粒。

(8)如上文在(4)到(7)的任一项中所述的光散射膜,其中,所述透光基底材料和所述透光颗粒之间的折射率差异的绝对值小于0.09。

(9)如上文在(4)到(8)的任一项中所述的光散射膜,所述光散射膜具有光散射性质,以在基于JIS K 7105利用图像清晰度测量仪器通过宽度为2mm的光学梳测量时,给出5%到60%的图像清晰度。

(10)如上文在(4)到(9)的任一项中所述的光散射膜,其中,利用光接受角为2°的光强分布测定仪测量的透射和散射光分布满足公式(d):

(d)0.03≤I(4°)/IO≤0.07

其中,I(4°)表示在相对于所述光散射膜法线倾斜4°的位置处的透射光强度,IO表示从光源正向测量的光源的光强。

(11)如上文在(4)到(10)的任一项中所述的光散射膜,其中,内部雾度(haze)为0.1到30%,表面雾度为3到40%。

(12)一种包括起偏振膜和所述起偏振膜至少一侧上的保护膜的起偏振片,所述保护膜是如上文在(4)到(11)中任一项所述的光散射膜。

(13)一种具有如上文在(4)到(11)所述的光散射膜或如上文在(12)中所述的起偏片的任一个的图像显示装置。

(14)一种透射/半透射液晶显示装置,包括:背光、液晶单元和位于所述液晶单元的背光侧上的如上文在(12)中所述的起偏振片。

附图说明

图1A到1C是示出了根据本发明示范性实施例的光散射膜范例的截面图;

图2A和2B是示出了背景技术中的光散射膜范例的截面图;

图3是光散射曲线测量仪器的示意图;

图4是示出了利用浇铸鼓的溶液膜形成设备的视图;

图5是示出了利用浇铸带的溶液膜形成设备的视图;

图6A是示出了多歧管(multi-manifold)型共浇铸模具的视图,图6B是示出了供料头(feed block)型共浇铸模具的视图;

图7是示出了固化层的最小和最大膜厚度的示意图;以及

图8A是示出了背景技术中的液晶显示装置的一个范例的示意图,图8B是示出了根据本发明示范性实施例的液晶显示装置一个范例的示意图。

下面给出附图中的附图标记。

1透光基底材料

2基底层

3表面层

4表面层(背面层)

5固化层

6透光材料

7第二固化层

11搅拌器

12输送泵

13过滤器

14贮槽

15a用于背层的浇铸溶液输送泵

15b用于基底层的浇铸溶液输送泵

15c用于表面层的浇铸溶液输送泵

16a添加剂(溶剂、无光泽颗粒等)喷射泵

16c添加剂(溶剂、透光颗粒等)喷射泵

17浇铸模具

18浇铸带

19减压室

20浇铸鼓

30浇铸模具

32歧管

33供料头

具体实施方式

根据本发明示范性实施例的光散射膜既不会导致正向白光亮度减小也不会导致莫尔条纹,尤其在将其用作液晶显示装置背光侧上的起偏振片的保护膜时,能够提供具有高度均匀亮度的图像显示。

接下来将描述本发明的示范性实施例,但本发明不限于它们。在说明书中,在数字值表示物理性质值、特征值等时,术语“从(数字值1)到(数字值2)”表示“(数字值1)或更大但不大于(数字值2)”。如本文所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的至少一种。这种情况也适用于“(甲基)丙烯酸”或“(甲基)丙烯酰”。

本发明涉及一种具有光散射性质的光散射膜,通过在其表面上具有特定不平滑形状的透光基底材料上形成固化层来控制光散射性质。尤其在将其用作液晶显示装置背光侧上的起偏振片的保护膜时,根据本发明示范性实施例的光散射膜具有高的正向白光亮度,能够在装置的屏幕中提供均匀的图像,能够抑制诸如莫尔条纹的不均匀干涉条纹的发生,并能够提供能够对纤薄要求做出响应的图像显示装置。

在涉及生产光散射膜的方法的本发明第一方面中,用于生产光散射膜的方法包括如下步骤:向支撑体上浇铸至少包含热塑树脂和透光颗粒的涂料以提供浇铸膜,并剥离和干燥浇铸膜以制备透光基底材料;向透光基底材料涂敷至少包含可固化化合物、聚合引发剂和溶剂的涂布溶液,并干燥溶剂;以及固化可固化化合物以形成固化层。透光基底材料的至少一个表面具有不光滑形状,透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm,固化层的平均厚度从0.1μm或更大但不大于10.0μm,固化层满足公式(1)到(3):

0.05μm≤Ra≤0.8μm (1)

10μm≤Sm≤300μm   (2)

1.5°≤θa≤4.5°   (3)

其中,Ra代表固化层的算术平均粗糙度,Sm代表固化层表面的平均峰谷距离,θa代表固化层表面的平均倾角,每个都基于JIS B 0601。

在本发明的第二方面中,用于生产光散射膜的方法包括如下步骤:向支撑体上浇铸至少包含热塑树脂和透光颗粒的涂料以提供浇铸膜,并剥离和干燥浇铸膜以制备透光基底材料;向透光基底材料涂敷至少包含可固化化合物、聚合引发剂和溶剂的涂布溶液,并干燥溶剂;以及固化可固化化合物以形成固化层。透光基底材料的至少一个表面具有不光滑形状,透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm。固化层的平均厚度为0.1μm或更大但不大于10.0μm,固化层的表面倾角表现出如下分布:

(a)倾角为0°或更大但小于10°的频率的积分值小于25%,

(b)倾角为1.0°或更大但小于10°的频率的积分值为60%或更大但小于100%,并且

(c)倾角为10°或更大的频率的积分值为0%或更大但小于25%。

根据本发明另一方面的光散射膜在透光基底材料上具有固化层,固化层至少具有0.1μm或更大但不大于10.0μm的平均厚度,透光基底材料包含透光颗粒,透光颗粒以热塑树脂作为主要成分,平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm。透光基底材料在固化层一侧的表面形状具有平坦部分和曲线凸起部分,平坦部分基本平行于基底材料的膜形成表面,曲线凸起部分源自透光颗粒;从平坦部分凸起的部分的高度Δh为0.5μm或更大但不大于8μm。

如图8A所示,背景技术中液晶显示装置的一个范例从光源一侧开始包括(光源41/导光板(荧光管)42/下方漫射片43/光收集片44(棱镜片等)/上方漫射片45/液晶面板(下方起偏振片46/衬底48/液晶单元47/上方起偏振片46))。下方漫射片是具有强的光漫射性质的光学片,主要用于减小背光单元的平面内亮度不均。光收集片是用于收集朝向液晶显示装置正向(显示装置平面的法线方向)的漫射光的光学片。上方漫射片是用于减少由于充当光收集片的棱镜片或诸如液晶单元中像素的周期性结构而产生的莫尔条纹并减小利用下方漫射片不能完全消除的平面内亮度不均的光学片。

在本发明的液晶显示装置中,如图8B所示,为下方起偏振片(光散射膜49)而非上方漫射片的保护膜赋予光漫射性质,以帮助其实现类似于上方漫射片的性能。这种构成使其不仅能够减少莫尔条纹或平面内亮度不均,而且能够抑制在上方漫射片或常规技术中造成麻烦的正向亮度或正向对比度的降低。取消上方漫射片能够减小整个液晶显示装置的厚度,因此使用下方起偏振片而非上方漫射片的保护膜比使用多个上方漫射片更有效。原则上,能够将显示装置的厚度减小被消除的漫射片的总厚度。

更具体而言,在背景技术中的上方漫射片或技术中,在过宽的角度范围内漫射入射光,由此向正向输出的光的量表现出相对减少。在本发明的一种构成中,亦即,在通过优化下方起偏振片的光漫射保护膜的光漫射分布获得的液晶显示装置中,赋予了减少莫尔条纹或亮度不均必需和充足的漫射性质,而没有减少输出到正向的光量,因此可以克服这种问题。尽管在背光或下方漫射片的性质变化时或在将这些构件用作组合件时,具有光漫射性质且要在本发明中使用的光学膜的最佳光散射曲线可能会变化,如果光学膜具有上述范围之内的构造,它基本能够表现出期望的性能。

此外,一些液晶显示装置在下方起偏振片的正下方使用亮度改善的膜(例如,“DBEF”,商标;这是3M的产品)。在设置光散射膜作为下方起偏振片的保护膜时,可能会发生去偏振,并导致亮度改善性能降低。不过,本发明的液晶显示装置使用的光学膜会经受大的去偏振作用并具有少量的宽角度散射成分,因此可以使亮度改善性能的降低尽可能小。

<光散射膜的表面形状>

在下文中将描述本发明的光散射膜。

本发明的光散射膜包括透光基底材料并具有光散射性能,透光基底材料在其至少一个表面上具有不光滑形状(倾斜表面)并包含透光颗粒,透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm,且至少在放置于透光基底材料上的固化层上。在下面的描述中,将控制其不光滑形状以控制光散射性质的固化层侧的表面定义为表面A,而将另一表面定义为表面B。首先,在下文中将描述表面A的形状。

必需要控制本发明的光散射膜的表面的倾角以使膜具有正向散射性质。在通过JIS B 0601指定的粗糙度参数表达固化层的表面形状时,它们应当满足公式1到3:

0.05μm≤Ra≤0.8μm  (1)

10μm≤Sm≤300μm    (2)

1.5°≤θa≤4.5°    (3)

优选的范围是:

0.1μm≤Ra≤0.6μm   (1’)

50μm≤Sm≤200μm    (2’)

1.8°≤θa≤4.2°    (3’)

更优选的范围是:

0.1μm≤Ra≤0.5μm   (1”)

80μm≤Sm≤150μm    (2”)

2.0°≤θa≤4.0°    (3”)

可以利用根据JIS-B0601(1994,2001)的设备测量这些粗糙度参数,这种设备例如是“SURFCORDER MODEL SE-3500”,商标;Kosaka Laboratory的产品。

在Ra小于0.05μm时,膜不能具有足够的散射效果。另一方面,在其超过0.8μm时,光在宽的角度上发生不必要的散射,导致正向亮度的减小。在Sm超过300μm时,峰和谷之间的距离变得过宽,使得难以改善背光的均匀性或消除莫尔条纹。在通过为具有原颗粒尺寸大于2.5μm但不大于12μm的透光颗粒的透光基底材料的表面赋予不光滑度来制备本发明的光散射膜时,难以获得Sm小于10μm的表面形状。在Sm小于10μm时,θa表现出相对增大并超过4.5°,使得难以获得期望的表面形状。此外,在Sm小于10μm时,变得难以满足4.5°或更小的θa,使得难以获得期望的表面形状。为了防止液晶装置的莫尔条纹,优选将Sm控制为不大于背光侧棱镜片的间距或是液晶单元像素间距的两倍或更小。在θa小于1.5°时,沿直线方向前进的光分量过分增加,妨碍获得散射效果,而θa超过4.5°增加了不必要宽角度散射的分量,导致正向亮度降低。

接下来,通过以下方法确定在以另一种方式表达,即由倾角及其比例表达时,表面A的表面形状。

假设面积从0.5μm2到2μm2的三角形的顶点位于透明支撑体上,法线从这三个顶点垂直向上延伸(支撑体上的三条法线)。然后利用支撑体上的这三条法线与膜表面(表面A)相交的三个点形成三角形。将按以上方式形成的三角形平面的法线和从支撑体垂直向上延伸的法线之间形成的角度定义为倾角。

接下来将描述如何确定倾角的比例。将面积为250000μm2(0.25mm2)或更大的支撑体分成上述三角形并测量所有三角形的倾角。确定相应测量点的倾角并且确定倾角数量(频率)相对于所有测量点数量的比例。将这个比例确定为倾角的频率。在本发明中,确定在0°或者更大但小于1.0°、1.0°或更大但小于10.0°以及10.0°或更大范围之内的倾角频率的积分值。可以根据在JP-A-2007-108724第6页第12段中描述的方法详细执行测量。

在本发明中,支撑体上的测量面积优选为250000μm2(0.25m2)或更大,从满足测量精度和测量效率两方面的角度来讲,优选为0.25mm2或更大但不大于1.0mm2。作为测量单元的三角形的面积优选从0.5mm2到2mm2,以便确保测量精度。

在投放市场的一些测量设备中,本发明中使用的是“SXM 520-AS150”(商标;Micromap/USA的产品)。这种设备并入了插入其中作为光源的卤素灯和放大率从2.5×到50×的物镜,卤素灯装备有干涉滤光片,干涉滤光片具有560nm的中心波长。通过2/3英寸CCD收集数据,这是一种像素数量为640×480的标准设备。在本发明中,分别将物镜、测量单元和测量面积设置为10×放大率、0.8μm2和500000μm2(0.5mm2)。如果需要,增大物镜的放大率,同时可以相应减小测量单元和测量面积。利用诸如“MAT-LAB”(商标;Math Works,Inc./USA的产品)的软件分析测量数据以计算倾角分布。在本发明中,以大约0.01°的增量测量倾角。

在本发明中,作为固化层侧上的光散射膜表面的表面A的倾角应当具有以下分布:

(a)0°或更大但小于1.0°的频率的积分值小于25%,

(b)1.0°或更大但小于10°的频率的积分值为60%或更大但小于100%,并且

(c)10°或更大的频率的积分值为0%或更大但小于25%。

倾角优选具有以下分布:

(a)0°或更大但小于1.0°的频率的积分值为2%或更大但不大于20%,

(b)1.0°或更大但小于10°的频率的积分值为60%或更大但不大于95%,并且

(c)10°或更大的频率的积分值为1%或更大但不大于20%。

倾角更优选具有以下分布:

(a)0°或更大但小于1.0°的频率的积分值为3%或更大但不大于15%,

(b)1.0°或更大但小于10°的频率的积分值为65%或更大但不大于90%,并且

(c)10°或更大的频率的积分值为1%或更大但小于16%。

在0°或更大但小于1.0°的倾角频率的积分值为25%或更大时,不能实现充分的散射性质,因为平面的比例变得过大。在1.0°或更大但小于10°的频率的积分值小于60%时,对正向对比度降低影响较小且具有足够大散射角的散射分量减少。在10°或更大的频率的积分值变为25%或更大时,宽角度侧的散射分量过分增大,导致正向对比度降低。

在本发明中,除了上述要求之外,尤其优选满足以下倾角分布,以便给出足够的散射性质,同时抑制正向对比度的降低。

(d)0°或更大但小于0.5°的频率的积分值小于9%,并且

(e)3°或更大但小于8.0°的频率的积分值为25%或更大但不大于60%。

下面是更优选的倾角分布:

(d)0°或更大但小于0.5°的频率的积分值为1%或更大但不大于8%,并且

(e)3°或更大但小于8.0°的频率的积分值为30%或更大但不大于55%。

<透光基底材料的表面形状>

通过向具有粗糙表面的透光基底材料上涂敷可固化化合物将本发明的光散射膜的表面形状控制在上述范围之内。透光基底材料的表面形状需要充分控制。更具体而言,如图1A到1C所示,基底材料具有平坦部分和源自透光颗粒的曲线凸起部分,所述平坦部分基本平行于基底材料的膜形成表面,术语“膜形成表面”表示包括形成膜时的膜形成方向的表面。如JISB 0601中规定的,凸起部分和平坦部分之间的最大高度Rt应当为1μm或更大但不大于15μm,优选从1.5μm到12μm,更优选从2μm到10μm。

另一方面,凸起部分和平坦部分之间的高度差优选从0.5μm到8μm,更优选从1μm到6μm。在高度差为0.5μm或更大时,可以利用固化层充分地控制表面形状。在它是8μm或更小时,即使在增大固化层的厚度时,也能够获得本发明必需的表面形状。

可以通过扫描电子显微镜观察沿着凸起部分顶点切割透光基底材料获得的截面来测量高度差。

希望本发明中的透光基底材料具有这样的表面形状:沿着这样的表面形状,透光颗粒的形状按照原样呈现出来,而且无需找平就可以进行含透光颗粒的溶液(涂料)的干燥。这意味着涂料的粘性越高越好。粘度优选为1000cP或更大,更优选为5000或更大。不过,在采用诸如涂敷法的常规方法时,不能涂敷这种高粘度溶液。在本发明中发现,可以通过浇铸热塑树脂(粘度例如为10000cP的聚合物溶液的涂料)的溶液来克服这个困难。

<利用固化层形成低倾角分布表面>

至于本发明中对表面倾角分布的控制,重要的是如上所述在透光基底材料的表面上形成不平坦度在一定范围之内的表面,然后利用固化层对表面进行平坦化。对此而言以下控制是必需的。

可以通过连同高度差Δh将固化层的厚度调节到优选从0.1μm到10μm,更优选从0.2μm到5μm,最优选从0.5μm或更大但小于3μm来获得期望的表面形状。在厚度小于0.1μm时,不能对表面形状进行充分调节,不能为固化层赋予硬涂层性质。在厚度超过10μm时,固化层的表面变得太平坦,不能获得期望的表面形状。

透光基底材料的算术平均粗糙度(Ra,b)和固化层的算术平均粗糙度(Ra,c)之间的差异(ΔRa=Ra,b-Ra,c)优选从0.05μm到0.50μm,更优选从0.10μm到0.45μm。0.05μm或更大的ΔRa能够实现充分的表面控制,在为液晶显示装置等使用具有这种性质的本发明的光散射膜时,可以充分地克服更多。超过0.5μm的ΔRa使得无法形成期望的表面形状。

膜厚比(tmin/tmax),即固化层的最小厚度tmin(常常是在透光基底材料中的透光颗粒顶点上的厚度)与最大厚度(常常是透光基底材料的平坦部分上的固化层的厚度)之比优选小于0.2,因为这能够实现有效的找平和期望表面形状的形成。厚度比更优选为小于0.15。

希望在干燥/膜形成期间对通过在溶剂中溶解可固化化合物和聚合引发剂而获得的固化层形成涂布溶液进行充分找平。具体而言,优选调节涂布溶液使其具有从大约1cP到100cP的粘度;涂布溶液中固体成分的粘度优选为10cP或更大;因此,涂布溶液的浓度优选从0.5%的质量百分比到几十的质量百分比,但这取决于溶剂。在涂布溶液具有1cP或更大粘度或固体成分具有10cP或更大粘度时,可以通过充分的找平获得期望的表面形状,并可以容易地消除莫尔条纹。在涂布溶液的粘度为100cP或更小时,可以高效地执行找平,这有助于形成期望的表面形状。

用于形成固化层的涂布溶液还可以包含其他表面控制颗粒、导电无机细小颗粒、导电聚合物、氟或硅酮基防污材料等,只要能够保持期望的表面形状即可。

此外,可以与形成固化层同时或在之后在固化层上堆叠包含导电无机微细颗粒的层、导电聚合物层、氟或硅酮基防污层、低折射率层或抗反射层。

在本发明的光散射膜生产方法中,可以进行连续生产,更具体而言,可以连续执行制备透光基底材料的步骤和形成固化层的步骤而无需在浇铸和形成光散射膜之间插入收紧步骤。在这种情况下,在涂布用于形成固化层的涂布溶液时,用于透光基底材料的涂料的残留溶剂量优选从2%的质量百分比到50%的质量百分比。不论涂布溶液的溶剂种类是什么,2%的质量百分比或更大的残留溶剂量能够提供良好的粘合。50%的质量百分比或更小的残留溶剂量有助于利用印辊处理以及将光散射膜的表面形状控制在期望范围之内,因为涂布溶液的溶剂不会过多渗入用于透光基底材料的涂料中。

在本发明中,从改善生产效率和成本的角度来讲,优选不在形成透光基底材料和制备光散射膜之间插入收紧步骤。

对光散射膜表面B的形式没有任何特殊限制。为了在制备起偏振片期间利用其赋予粘合并减小对源于表面凹凸形状的光散射特征的影响(这是本发明的上述特征),表面B优选是平坦的。表面B的运算平均粗糙度(Ra)优选从0.001μm到0.10μm,更优选从0.001μm到0.05μm,最优选从0.001μm到0.03μm。

<光散射膜的光学性质>

在光从光散射膜的法线方向入射时,考虑到通过光散射膜的输出光的强度(输出光的强度相对于入射光的强度),假设从正向测量的基本平行光源的光强度为IO,比例I(0°)/IO,即,沿本发明的光散射膜法向的输出光的强度I(0°)与IO的比例优选从0.40到0.98,更优选从0.45到0.80,最优选从0.50到0.70。0.40到0.98的比例是优选的,因为在白色显影期间的白色亮度减小得少,且不会发生显示屏暗化。

已经发现,为了抑制莫尔条纹和不均匀的平面内亮度,同时保持正向白光亮度和正向对比度,优选朝向低角度侧具有更大光散射强度的(具有更大的正向散射性质)光散射膜,优选这样的膜,与散射到另一角度的光相比,这种膜散射到2°到6°附近角度的光强度相对于从膜法线入射的直线光具有较大强度。更具体而言,在本发明的光散射膜中,比例I(4°)/IO优选为0.03到0.07,更优选为0.03到0.065,最优选为0.035到0.06,其中I(4°)表示输出光在与光散射膜表面法向倾斜4°的位置处的输出光强度。在比例I(4°)/IO为0.03到0.07时,对比度的降低较小,可以抑制莫尔条纹的产生。0.03或更大的比例改善了莫尔条纹减小能力,而不大于0.07的比例抑制正向对比度的降低。利用设置在2°接受角的光强分布测定仪测量透射和散射光的分布曲线。

源于光散射膜内部的内部雾度(通过从总雾度减去表面雾度获得)优选为0.1%到30%,更优选为0.5%到25%,最优选为1%到20%。在内部雾度落在以上范围之内时,由于凹凸表面导致的表面散射以及足够的内部散射,可能难以看到液晶面板的图案、色彩不均匀或亮度不均匀。

最好在通过涂敷形成固化层之前对透光基底材料的表面稍微进行粗糙化。总雾度优选为10%或更大,更优选为15%或更大,再优选为30%或更大。

由于光散射膜的表面导致的其表面雾度优选为3%到40%,更优选为5%到35%,最优选为8%到30%。

根据JIS K 7105的定义,利用图像清晰度测量仪器通过2mm宽的光学梳测量的光散射膜的图像清晰度优选为5到60%,更优选为10%到60%,最优选为10%到55%。这个范围之内的图像清晰度不会导致正向对比度的较大降低,同时,难以看到液晶面板的图案、色彩不均匀、亮度不均匀、莫尔条纹等。

<透光颗粒>

本发明中的透光基底材料中包含的透光微细颗粒优选基本是球形的。可以在透光基底材料的整个厚度方向上分布透光微细颗粒,但优选离开中心,位于透光基底材料的表面附近。透光颗粒的平均原颗粒尺寸大于2.5μm,但不大于12μm。在进行内部散射时,这个范围之内的颗粒有助于形成凸起部分,此外,有助于正向散射,同时抑制宽角度散射。平均原颗粒尺寸更优选大于3.5μm但不大于10μm,最优选大约5μm但不大于9μm。在平均原颗粒尺寸不大于2.5μm时,不能容易地形成凸起部分,光均匀地散射到不必要的宽角度。另一方面,在平均原颗粒尺寸超过10μm时,利用固化层进行表面控制变得困难。透光颗粒具有优选为1.40到1.65,更优选为1.45到1.60,最优选为1.45到1.55的折射率。

透光颗粒和透光基底材料之间的折射率差异的绝对值优选小于0.09、更优选为0.07或更小,更优选为0.05或更小。在其小于0.09时,透光颗粒界面处的散射角不会变得过大,宽角度散射分量不会增大。此外,在以上范围之内,可以组合内部散射和表面散射以实现充分的正向散射光学性质。

透光颗粒的用量优选为0.1g/m2到5.0g/m2,更优选为0.2g/m2到3.0g/m2,最优选为0.3g/m2到2.0g/m2,每个数字都是单位面积的数字。可以通过将使用量控制在以上范围之内来获得期望的表面形状。

作为透光颗粒,可以使用无机颗粒和有机颗粒。无机颗粒的范例包括氧化硅和三氧化二铝。例如,它们是由Micron Co.制造的球形氧化硅和球形三氧化二铝。

有机颗粒的范例包括聚(异丁烯酸甲脂)丙烯酸树脂、丙烯酸苯乙烯树脂、聚(异丁烯酸甲脂)树脂、硅树脂、聚苯乙稀树脂、聚碳酸酯树脂、苯并胍胺树脂、三聚氰胺树脂、聚烯烃树脂、聚酯树酯、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂和聚(氟化乙烯)树脂。

市场上买得到的苯乙烯树脂或丙烯酸树脂产品包括“Chernisnow MXSeries”和“Chemisnow SX Series”(每者都是商标;Soken ChemicalEngineering的产品)和“Techpolymer”(商标;Sekisui Plastics的产品);苯并胍胺树脂可买到的产品包括“Epostar”(商标;Nippon Shokubai的产品);三聚氰胺树脂的可买到产品包括“Optbeads”(商标;NissanChemical的产品)。

从与透光基底材料中的热塑树脂的粘合角度来讲或从因为水份导致颗粒的界面剥离或滴落的角度来讲,优选使用膨胀系数与热塑树脂不那么不同的有机颗粒。在本发明中,透光颗粒尤其优选是基本球形的树脂颗粒。

<透光基底材料的材料>

接下来将描述根据本发明的透光基底材料的材料。构成本发明的透光基底材料的主要成分(构成透光基底材料固体成分51%的质量百分比或更大但不大于99%的质量百分比的材料)优选为热塑树脂。具体范例包括纤维素酰化产物(例如三乙酰纤维素、双乙酰纤维素、丙酰纤维素、丁酰纤维素、乙酰丙酰纤维素和硝化纤维素)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚脂(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯萘、聚-1,4-环己胺乙烯对苯二酸酯、聚乙烯-1,2-联苯氧乙烷-4,4’-羧酸盐和聚对苯二甲酸丁二醇酯)、聚苯乙稀(例如,即间同聚苯乙稀)、聚烯烃(例如聚丙稀、聚乙烯、聚甲基戊烯和聚环烷)、聚砜、聚醚砜、聚烯丙基、聚醚酰亚胺、聚(异丁烯酸甲脂)、聚醚酮、降冰片烯树脂(“ARTON”,商标,JSR的产品)、非晶聚烯烃(“ZEONEX”,商标,Zeon Corp.的产品)和(甲基)丙烯酸树脂(“ACRYPET”VRL20A,商标;Mitsubishi Rayon的产品,在JP-A-2004-70296和JP-A-2006-171464中描述的含环形结构的丙烯酸树脂)。在这些材料中,尤其优选三乙酰基纤维素、双乙酰基纤维素、丙酰基纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯萘。

对于优选用于起偏振片的透明保护膜而言,膜的疏水性/亲水性平衡、起偏振膜的乙烯醇膜的结合性质和膜的整个平面的均匀光学性质是重要的。具体而言,尤其优选纤维素的脂肪酸酯(纤维素酰化产物),更优选三乙酰纤维素、双乙酰纤维素和丙酰纤维素。

在生产用于本发明中的本发明的透光基底材料时,可以使用堆叠和浇铸方法,例如共浇铸(同时多层浇铸)和顺序浇铸。在采用共浇铸或顺序浇铸时,首先制备多种涂料。共浇铸方法是这样的铸造方法,其中,从浇铸器(浇铸模具)向浇铸支撑体(带或鼓)挤出涂料,该浇铸模具能够同时从相应裂隙等挤出多种涂料(用于三个或更多层),对涂料进行充分干燥、与支撑体分离,然后干燥以形成透光基底材料。作为浇铸模具,可以使用图6A所示的多歧管型或图6B所示的供料头型。优选在其涂料挤出部分装备有减压室的设备。

顺序浇铸方法是按照如下方式执行的浇铸方法。从浇铸器向浇铸支撑体挤出并浇铸第一浇铸涂料;在干燥或不干燥涂料之后,从浇铸器向第一涂料上浇铸并挤出第二浇铸涂料;以同样方式依次浇铸和堆叠第三和后续涂料;并在适当时间从支撑体分离堆体,并加以干燥以形成透光基膜。在从干燥到涂敷期间,可以沿特定方向拉伸基底材料。具体而言,可以沿纵向和/或宽度方向将其拉伸例如0.9到1.5倍。

可以通过熔体挤出成膜方法(melt extruding film formation method)形成透光基底材料。在这种方法中,混合并溶解上述热塑树脂和透光颗粒,接下来进行熔体挤出和拉伸,以制备透光基底材料。在本发明中,优选在特定方向进行拉伸比为1.0到2.0而在垂直于其的方向上拉伸比为1.5到7.0的双轴拉伸。更优选地,在某一方向上的拉伸比为1.1到1.8,而在垂直于其的方向上为3.0到5.0。控制拉伸比使其落在这个范围之内有助于将透光颗粒形成从透光基底材料平面突出的形式。

如上所述,可以将这些共浇铸方法、顺序浇铸方法和熔体挤出成膜方法中的任何方法用于生产透光基底材料。然而,通常顺序浇铸方法涉及复杂的步骤,且在维持膜的平面性方面有困难,而共浇铸方法是优选的,因为其步骤简单且生产率高。在采用熔体挤出成膜时,通过这种方法形成的一些基底材料可能会由于部分不良溶解导致异物干扰。

在共浇铸方法中,包含透光颗粒的涂料优选构成透光基底材料的最上层(参考图1B)。更具体而言,在浇铸期间,从剥离性质的角度来讲,优选将涂料放置在支撑体的表面上或放置在空气界面一侧,更优选放置在空气界面一侧。为了防止在浇铸的初期进行找平,优选将支撑体的温度调节到20℃或更低。还优选在浇铸之后将支撑体的温度调节到0℃或更低,以便通过冷却造成凝结。

优选在透光基底材料中形成沿透光基底材料的深度方向透光颗粒的量不同的区域。透光颗粒量大的区域优选位于透光基底材料的表面A一侧中。更具体而言,该区域更优选地位于透光基底材料中从表面A到总深度的90%,更优选在透光基底材料中从表面A到总深度的75%,最优选地在透光基底材料中从表面A到总深度的50%。透光基底材料还可以在从表面A到深度的25%的区域中不包含颗粒。可以通过使透光颗粒存在于这些范围之内来获得本发明的表面形状。例如,可以同时或顺序地浇铸多种颗粒含量不同的涂料或共浇铸多种颗粒含量不同的溶解树脂,从而形成在预定深度方向上具有隔离的透光颗粒的透光基底材料。只要不会导致剥离,用于多层的热塑树脂可以彼此不同。例如,可以逐一堆叠纤维素酰化产物的取代或置换量不同的涂料。

透光基底材料的膜厚优选为20μm到200μm,更优选地为20μm到80μm,最优选为25μm到50μm。当在共浇铸中利用多种涂料形成透光基底材料时,表面层涂料(在材料在其两侧都具有表面层时的总厚度)与基底层涂料的厚度比{(表面层涂料厚度)/(基底层涂料厚度)×100}优选为0.25%到50%,更优选为0.6%到40%。0.25%或更大的厚度比有助于形成均匀的层。不大于50%的厚度比使涂料的界面稳定,几乎不会损伤表面形状。如本文所使用的,术语“涂料厚度”表示在从涂料蒸发溶剂之后的涂料厚度。术语“表面层涂料”和“基底层涂料”表示溶解于溶剂中的热塑树脂的涂料被从浇铸模具浇铸出来并构成彼此相邻的表面层和基底层的状态。它们永远不表示在蒸发溶剂之后透光基底材料中存在界面。因此在图1和2中,利用虚线表示涂料之间的界线。

优选用作本发明中透光基底材料的材料的材料为纤维素酰化产物,尤其优选碳原子总数为2到22的纤维素的羰酸酯。范例包括纤维素的烃基羰基酯、烯基羰基酯、芳香羰基酯和芳香烃基羰基酯。它们还可以具有置换基团。

要用于本发明中的纤维素酰化产物中具有2到22个碳原子的酰基不受特别限制,可以是脂肪族酰基和芳香族酰基。酰基的优选范例包括乙酰基、丙酰基、丁酰基、庚酰基、己酰基、辛酰基、环己烷羰基、金刚烷羰基、苯乙酰、苯甲酰、萘基羰基、(甲基)丙烯酰基和苯乙烯醛基。在这些酰基中,更优选的是乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、己酰基、环己烷羰基、苯乙酰基、苯甲酰基和萘基羰基。

适用于本发明中的纤维素酰化产物优选为纤维素羟基的置换度满足以下公式(7)和(8)的纤维素酰化产物:

公式(7):2.3≤SA’+SB’≤3.0

公式(8):0≤SA’≤3.0

在公式中,SA’代表纤维素中乙酰基置换羟基上的氢原子程度,SB’代表纤维素中具有3到22个碳原子的酰基置换羟基上的氢原子的程度。顺便提及,SA代表纤维素中置换羟基上的氢原子的乙酰基,SB代表纤维素中置换羟基上的氢原子且具有3到22个碳原子的酰基。

构成纤维素的β-1,4-结合的葡萄糖单体在2位、3位和6位具有自由羟基。通过对具有酰基的这些羟基的一些或全部进行酯化而获得纤维素酰化产物。术语“酰基的置换程度”表示在2位、3位和6位的每个位置羟基的酯化程度(相应位置100%的酯化对应于置换程度1)。在本发明中,SA和SB的置换程度的总和(SA’+SB’)优选为2.6到3.0,更优选为2.70到3.00。SA(SA’)的置换程度优选为1.4到3.0,尤其优选为2.3到2.9。

在本发明中,置换纤维素羟基上的氢原子(SB)的酰基的碳原子数量优选为3或4。除了以上公式(7)和(8)之外,具有这种数量碳原子的酰基的置换程度优选还满足以下公式(9)。

公式(9):0≤SB”≤1.2

其中,SB”代表置换了纤维素的羟基上的氢原子的具有3或4个碳原子的酰基。

可以基于油脂酸结合到纤维素中羟基的程度的测量值计算确定置换程度。可以依照ASTM D-817-91和ASTM D-817-96执行测量。而且,通过13C NMR方法测量酰基到羟基的置换状态。

作为构成其的聚合物成分,纤维素酰化产物膜优选基本由满足公式(7)和(8)的纤维素酰化产物构成。术语“基本”表示所有聚合物成分的55%的质量百分比或更大(优选70%的质量百分比或更大,更优选80%的质量百分比或更大)。可以单独或组合使用这些纤维素酰化产物。

就粘度平均聚合的程度而言,优选用于本发明中的纤维素酰化产物的聚合程度为200到700,优选为230到550,更优选为230到350,尤其优选为240到320。可以利用Uda等人的极限粘度方法(Kazuo Uda和HideoSaito,JOURNAL OF THE SOCIETY OF FIBER SCIENCE AND TECHNOLOGY,JAPAN,Vol.18,No.1,pp.105-120(1962))测量平均聚合度。此外,在JP-A-95538/1997中详细描述了这种方法。

纤维素酰化产物的数均分子量Mn优选为7×104到25×104,更优选为8×104到15×104,纤维素酰化产物的质量平均分子量Mw与Mn的比例Mw/Mn优选为1.0到5.0,更优选为1.0到3.0。可以利用高性能液相色谱法测量纤维素酰化产物的平均分子量和分子量分布。从测量结果可以确定Mn和Mw并计算Mw/Mn的比例。

(增塑剂)

在本发明中,可以使用增塑剂为透光基底材料赋予柔性并提高尺寸稳定性和耐湿性。

在将纤维素丙烯酸酯用作透光基底材料的材料时,尤其优选辛醇-水分配系数(log P值)为0到10的增塑剂。Log P值为10或更小的化合物表现出与纤维素酰化产物良好的兼容性,于是往往会抑制膜的麻烦,例如暗晦和起尘。另一方面,log P值为0或更大的化合物未呈现出过高的亲水性,从而不会劣化纤维素酰化产物膜的耐水性。因此优选使用上述范围之内的纤维素丙烯酸酯。Log P值更优选处于从1到8的范围内,尤其优选从2到7。

为了测量辛醇/水分配系数(log P值),可以采用JIS Z7260-107(2000)中描述的烧瓶振荡法。可以通过计算化学或经验方法而非测量值来估计辛醇/水分配系数(log P值)。计算化学的优选范例包括Crippen的碎裂法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,p.21(1987).)、Viswanadhan的碎裂法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,29,p.163(1989).)和Broto的碎裂法(Eur.J.Med.Chem.-Chim.Theor,19,p.71(1984).)。在这些方法中,Crippen的碎裂法(J.Chem.Inf.Comput.Sci.,27,p.21(1987).)更为优选。优选通过Crippen的碎裂法判断在通过测量方法或计算方法获得的特定化合物的log P值不同时该化合物是否落在本发明的范围之内。

优选添加的增塑剂范例包括具有上述范围之内的物理性质且分子量为大约190到5000的低分子到寡聚物化合物。范例包括磷酸酯、碳酸酯和多元醇酯。

磷酸酯的范例包括磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯、甲苯基二苯基磷酸酯、辛基二苯基磷酸酯、二苯基-联二苯磷酸酯、磷酸三辛酯和磷酸三丁酯。

碳酸酯的典型范例包括邻苯二甲酸酯和柠檬酸酯。邻苯二甲酸酯的范例包括二甲基邻苯二甲酸酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二苯酯和邻苯二甲酸二乙基己基酯。柠檬酸酯的范例包括o-乙酰基柠檬酸三乙酯、o-乙酰基柠檬酸三丁酯、乙酰基柠檬酸甲酯和乙酰基柠檬酸三丁酯。

除TPP之外(熔解温度:大约50℃),这些优选的增塑剂在25℃处于液体形式,沸点为250℃或更高。

单独或组合使用这些增塑剂。基于100份质量的纤维素酰化产物,可以按照2到30份的质量,尤其优选为5到20份质量的量添加增塑剂。优选增大含透光颗粒的层中增塑剂的含量,以便改善纤维素酰化产物和透光颗粒之间的亲合力并改善脆性。

(紫外线吸收体)

优选透光基底材料还包含紫外线吸收剂(紫外线预防剂),以便具有改善的耐光性或防止液晶显示装置的起偏振片或图像显示构件,例如液晶化合物的劣化。

作为紫外线吸收剂,优选是从防止液晶劣化的角度来讲吸收波长为370nm或更小的紫外光性能极好,且同时考虑到良好的图像显示性质对波长400nm或更大的可见光表现出尽可能低吸收的那些紫外线吸收剂。具体而言,希望在波长370nm的透射率为20%或更少,优选为10%或更少,更优选为5%或更少。这种紫外线吸收剂的范例包括,但不限于氧二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、水杨酸酯化合物、二苯甲酮化合物、氰基丙烯酸酯化合物、镍络合盐化合物和包含上述紫外线吸收基团的高分子紫外线吸收化合物。可以组合使用这些紫外线吸收剂的两种或多种。

在本发明中,基于用于透光基底材料的热塑树脂质量为100份,按照质量为0.1到5.0份、优选质量为0.5到4.0份、更优选质量为0.8到2.5份的量使用紫外线吸收剂。

(其他添加剂)

此外,可以根据用途在相应制备步骤中向用于形成透光基底材料的成分(涂料)中添加其他各种添加剂(例如,劣化抑制剂(例如抗氧化剂、过氧化物分解剂、原子团抑制剂、金属钝化剂、酸净化剂或胺)、光学各向异性控制剂、脱模剂、抗静电剂和红外吸收剂)。这种添加剂可以是固体形式或油的形式。这意味着它们不受其熔解温度或沸腾温度的特别限制。作为红外吸收剂,可以使用例如在JP-A-2001-194522中描述的那些红外吸收剂。

可以在涂料制备步骤的任何阶段添加这些添加剂,或者可以提供添加添加剂的步骤作为涂料制备的最后制备步骤。只要能够执行其功能,每种材料的量不受特别限制。在透光基底材料由多层构成时,各层之间的热塑树脂和/或添加剂的种类或量可以不同。例如,JP-A-2001-151902中描述的是常规已知技术。在JIII Journal of TechnicalDisclosure,No.2001-1745,pp.16-22(Japan Institute of Invention andInnovation于2001年3月15日发布)中描述了包括紫外线吸收剂的这些添加剂的细节,优选使用其中描述的材料。

基于构成透光基底材料的总成分,优选根据需要以0.001到20%的质量百分比的量使用这种添加剂。

(溶剂)

接下来,将介绍用于在其中溶解透光基底材料的有机溶剂。作为有机溶剂,可以使用常规已知有机溶剂,例如,优选那些溶解度参数为17到22的那些有机溶剂。溶解度参数表示例如在J.Brandrup,E.H.等人的PolymerHandbook,第四版,VII/671到VII/714中所述的那些。具有这样的溶解度参数的有机溶剂范例包括低脂族烃漂白剂、低脂族醇、具有3到12个碳原子的酮、具有3到12个碳原子的酯、具有3到12个碳原子的醚、具有5到8个碳原子的脂族烃、具有6到12个碳原子的芳香烃和氟醇(例如在JP-A-8-143709的(0020)段和JP-A-11-60807的(0037)段所述的化合物)。

构成透光基底材料的材料优选是在10到30%的质量百分比、更优选为13到27%的质量百分比、尤其优选为15到25%的质量百分比的有机溶剂中溶解获得的溶液。为了将浓度控制在上述范围之内,可以制备溶液以在溶解材料的阶段给出预定浓度;或者可以事先制备低浓度溶液(例如9到14%的质量百分比),接着在稍后介绍的浓缩步骤中将浓度提高到预定浓度。此外,可以通过制备构成透光基底材料的材料的高浓度溶液,然后向溶液中添加各种添加剂来获得预定的低浓度溶液。

作为溶剂,可以使用一种或多种上述溶剂。

<涂料的制备>

接下来,将描述构成透光基底材料的材料,例如纤维素酰化产物的溶液(涂料)的制备。如上所述,其溶解方法不受特别限制,通过室温溶解法、冷却溶解法或高温溶解法或其组合制备涂料。至于这些方法,例如在JP-A-5-163301、JP-A-61-106628、JP-A-58-127737、JP-A-9-95544、JP-A-10-95854、JP-A-10-45950、JP-A-2000-53784、JP-A-11-322946、JP-A-322947、JP-A-2-276830、JP-A-2000-273239、JP-A-11-71463、JP-A-4-259511、JP-A-2000-273184、JP-A-11-323017和JP-A-11-302388中描述了纤维素酰化产物溶液的制备方法。根据需要,在本发明的范围之内,还可以将在有机溶剂中溶解纤维素酰化产物的这些方法的技术用于本发明。这些专利公开中描述的涂料制备方法,尤其是在使用非氯型溶剂时,是根据JIII Journal of Technical Disclosure,No.2001-1745,pp.22-25中详细描述的方法执行的。此外,通常对纤维素酰化产物的涂料溶液进行浓缩和过滤,类似地在JIII Journal of Technical Disclosure,No.2001-1745,第25页中详细描述了这种情况。顺便提及,当在高温下溶解纤维素酰化产物时,在大多数情况下温度不低于有机溶剂的沸点,在这种情况下,在压力下溶解涂料。

<固化层>

(可固化化合物)

利用至少包含可固化化合物(粘合剂)和聚合引发剂的涂布溶液形成本发明的光散射膜中的固化层。可以通过可热固化和/或可离子化辐射固化的化合物(即可固化化合物)的交联反应或聚合反应来形成可固化层。粘合剂可以是单体粘合剂或聚合物粘合剂。

(单体粘合剂)

单体粘合剂优选是可热固化和/或可离子化辐射固化的多功能单体或多功能寡聚物。在这些材料中,从生产率和消除设备而节省空间的角度来讲,优选可离子化辐射固化的化合物。

可离子化辐射固化的多功能单体或多功能寡聚物的功能基团优选是可光聚合、可电子束聚合或可辐射聚合的基团。在这些基团中,优选可光聚合的功能基团。

可光聚合功能基团的范例包括不饱和可聚合功能基团,例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基和烯丙基,优选(甲基)丙烯酰基基团。

作为具有可光聚合功能基团的可光聚合多功能单体的具体范例,可以参考例如在JP-A-2007-268753的段落[0018]到[0020]中描述的那些。

作为单体粘合剂,可以将折射率不同的单体用于控制每层的折射率。折射率特别高的单体范例包括二(4-异丁烯酰基苯硫基)硫化物、乙烯基萘、乙烯基苯基硫化物、4-异丁烯酰基羟苯基-4’-甲氧苯基硫醚和二芳基芴丙烯酸酯单体。

此外,可以使用例如在JP-A-2005-76005和JP-A-2005-36105中描述的dendrimers和例如在JP-A-2005-60425中描述的含降冰片烯环的单体。

作为多功能单体,可以组合使用两个或更多单体。

可以在存在光敏基团聚合引发剂或热敏基团引发剂的情况下,通过暴露于离子化辐射或加热来聚合这些具有烯键不饱和基团的单体的一种或多种。

优选将光聚合引发剂用于可光聚合多功能单体的聚合反应。作为光聚合引发剂,优选光敏基团聚合引发剂和光敏阳离子聚合引发剂,尤其优选光敏基团聚合引发剂。

(聚合物粘合剂的交联)

作为要用于本发明中的可固化化合物,可以使用具有反应基团的聚合物。

至于具有反应基团的聚合物,参考JP-A-2007-268753的段落(0024)到(0030)。

<聚合引发剂>

可以在存在光敏基团引发剂或热敏基团引发剂的情况下,通过暴露于辐照辐射或加热来聚合具有烯键不饱和基团的一种或多种单体。

在制备本发明的光散射膜时,可以组合使用光聚合引发剂和热聚合引发剂。

至于聚合引发剂及其使用方法,参考JP-A-2007-268753的段落(0073)到(0089)。

<固化层的其他添加剂>

可以通过进一步向固化层添加颗粒(参考图1C)来调节表面凹凸形状和光学性质,以落在优选范围之内。作为要添加的颗粒,优选颗粒尺寸为5nm到2.5μm的无机或有机颗粒,更优选颗粒尺寸为5nm到1.5μm的无机颗粒。只要颗粒不会导致不必要的宽角散射,它们可以是无定形的(包括二级聚集)或平坦的。

装备有固化层的光散射膜的强度优选为H或更大,更优选为2H或更大,每个值都按照铅笔硬度测试的标准。

在将本发明的光散射膜用作起偏振片的保护膜并使其粘附到起偏振膜时,尤其优选对表面进行亲水化处理,例如酸处理、碱处理、等离子体处理、电晕处理等,以改善与起偏振膜的粘合。

从粘合等角度来讲,表面B一侧的透光基底材料的表面能优选为55mN/m或更大,更优选为60mN/m或更大,但不大于75mN/m。可以通过上述表面处理调节它。

<起偏振片>

(起偏振片的构成)

在具有起偏振膜和设置于起偏振膜的至少一侧上的保护膜的起偏振片中,可以将本发明的光散射膜用作保护膜。在利用本发明的透光基底材料生产起偏振片时,可以利用起偏振片表面侧的表面A和起偏振膜一侧的表面B获得本发明期望的光学性质。可以降低起偏振片的生产成本,因为透光基底材料还充当保护膜。此外,将本发明的透光基底材料用作背光侧上的表面可以满足正向对比度的改善和莫尔条纹或亮度不均的减小两者。

在构造起偏振片时,在将保护膜设置于起偏振膜两侧时,可以将本发明的光散射膜用作一个保护膜,而可以将通常使用的乙酰纤维素膜用作另一保护膜。还可以将相位差膜用作另一保护膜。

而且在优选模式中,本发明的起偏振片在一侧具有本发明的光散射膜,并具有光学补偿膜作为另一保护膜,光学补偿膜具有由液晶化合物构成的光学各向异性层。

(起偏振膜)

起偏振膜的范例包括碘基起偏振膜、具有二向色性染料的染料起偏振膜和聚烯基起偏振膜。通常利用聚乙烯醇膜制备碘基起偏振膜和染料基起偏振膜。

作为起偏振膜,可以使用已知的起偏振膜或从长的起偏振膜切下来的起偏振膜,长起偏振膜的吸收轴既不平行于也不垂直于纵向。通过以下过程制备起偏振膜的吸收轴既不平行于也不垂直于纵向的长起偏振膜。

可以通过如下过程制备这种起偏振膜:利用固定单元固定诸如聚乙烯醇膜的连续馈送聚合物膜的两端,在施加张力的同时至少沿着膜宽方向以1.1到20的拉伸比拉伸膜,在膜的两个边缘移动固定单元以沿纵向生成3%或更小的移动速度差异,并在膜在两个边缘都固定的状态下弯折膜的行进方向,使得在固定膜的两个边缘的步骤中在出口处的膜行进方向与膜的大致拉伸方向所形成的角度倾斜20°到70°。具体而言,考虑到生产率,优选以45°倾角生产的起偏振膜。

(光学补偿膜)

在优选模式中,除本发明的光散射膜之外的起偏振膜的两个保护膜之一是具有包含光学各向异性层的光学补偿层的光学补偿膜。光学补偿膜(相位差膜)可以改善液晶显示屏的视角特性。

作为光学补偿膜,可以使用已知的光学补偿膜。从加宽视角的角度来讲,优选JP-A-2001-100042中描述的光学补偿膜。

<本发明中的使用类型>

(图像显示装置)

本发明的光散射膜适用于诸如液晶显示装置(LCD)、等离子体显示板(PDP)、电致发光显示器(ELD)和阴极射线管显示装置(CRT)的图像显示装置中。

(液晶显示装置)

可以将本发明的光散射膜和起偏振片有利地用于诸如液晶显示装置的图像显示装置中。尤其优选将其用于透射/半透射液晶显示装置中液晶单元的背光侧上的最上层。

通常,液晶显示装置具有液晶单元和设置于其两侧的两个起偏振片。液晶单元在两个电极基板之间具有液晶。此外,可以在液晶单元和起偏振片之一之间放置光学各向异性层或可以在液晶单元和两个起偏振片之间放置两个光学各向异性层。

液晶单元优选为TN、VA、OCR、IPS或ECB液晶单元。

范例

(透光基底材料的制备)

根据表1中示出的涂料公式制备每种涂料。同时浇铸基底层涂料和表面层涂料以获得表2所示的构造,从而制备透光基底材料1到透光基底材料16。利用如图4所示的浇铸设备浇铸透光基底材料1到15,使得用于表面层1的涂料到达冷却到-10℃的镜面抛光鼓一侧。在蒸发溶剂的同时通过冷却使浇铸的涂料形成胶体,然后剥离网。在利用100℃的热空气干燥以将残留溶剂量降低到10%的质量百分比之后,利用140℃的热风执行10分钟的干燥。利用图5所示的浇铸设备将透光基底材料16浇铸到18℃的镜面抛光带上,接着是类似的干燥。透光基底材料均具有1.48的折射率。

表1

(折射率)

表2:

*B:平面部分稍微不清楚或表面形状为波动的

**A:获得期望的更好的表面形状

下面示出了用于制备基底材料的材料。

三醋酸纤维素:乙酰基的置换程度:2.86,粘度平均聚合化程度:310

紫外线吸收剂:苯并三唑紫外线吸收剂(“TINUVIN 326”/“TINUVIN 328”的20/80%的质量百分比混合物,每种都是Ciba Japan的产品)

R972:原颗粒尺寸大约为16nm,“AEROSIL R972”,商标;Nippon AEROSIL的产品

S431:平均颗粒尺寸大约为2.5μm,“SYLYSIA 431”,商标;Fuji Sylysia的产品

KEP-150:平均颗粒尺寸为2.5μm的氧化硅球形颗粒,“SEAHOSTARKEP-150”,商标;Nippon Sholcubai的产品

2000M:平均颗粒尺寸为2.0μm的三聚氰胺树脂球形颗粒,“Optbeads200GM”,商标;Nissan Chemical的产品

MX-350:平均颗粒尺寸为3.5μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)球形颗粒,Soken Chemical Engineering的产品

MX-1500:平均颗粒尺寸为20μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)球形颗粒,Soken Chemical Engineering的产品

XX-76S:平均颗粒尺寸为8μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)球形颗粒,Sekisui Plastics的产品

XX-82S:平均颗粒尺寸为6μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)球形颗粒,Sekisui Plastics的产品

XX-104S:平均颗粒为6μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)-苯乙烯共聚物球形颗粒,Sekisui Plastics的产品

XX-119S:平均颗粒尺寸为10μm的交联聚甲基甲基丙烯酸酯球形颗粒,Sekisui Plastics的产品

XX-147S:平均颗粒尺寸为8μm的交联聚(异丁烯酸甲脂)苯乙烯共聚物球形颗粒,Sekisui Plastics的产品

控制基底层涂料和表面层涂料以分别给出23%和18%的质量百分比的固体浓度,溶剂为90∶10(质量比)的二氯甲烷∶甲醇混合溶剂。

通过如下方式确定颗粒的折射率:在两种折射率不同的溶剂混合物(通过改变它们的混合比改变其折射率)中散布等量的颗粒,测量分散体的浊度,然后利用阿贝折射率计在浊度呈现最小时测量所得分散体的折射率。

(固化层形成涂层溶液的制备)

制备表3所示的涂层溶液A到I(I仅由溶剂构成)。

下文示出了用于制备的材料。

PET-30:季戊四醇三丙烯酸酯和季戊四醇四丙烯酸酯的混合物,NipponKayaku的产品

DPHA:一缩二季戊四醇己丙烯酸酯和一缩二季戊四醇戊丙烯酸酯的混合物,Nippon Kayaku的产品

Irg.-127:光聚合引发剂“Irgacure 127”,商标;Ciba SpecialtyChemicals的产品

CAB:纤维素乙酸丁酯,“CAB-381-2”,商标;Eastman Chemical的产品

乙基纤维素:乙基纤维,“Ethocel 200 Industrial”,商标;Dow Chemical的产品

PMMA:平均分子量为350000的聚甲基丙烯酸甲酯

ACA320:含酸的丙烯酸酯聚合物“Cyclomer P(ACA320)”,商标;DaicelChemical Industries的产品

CYMEL303:亚甲醇黑素可固化化合物,Nihon Cytec Industries的产品

Catalyst 4050:热酸发生剂(55%)溶液,Nihon Cytec Industries的产品

Coronate L溶液:聚异氰酸酯,Coronate L(乙酸乙酯溶液),利用MEK将Nippon Polyurethane Industry的Colonate L稀释到50%固体成分而获得的溶液

TEDA:氨基甲酸乙酯固化催化剂,三乙撑二胺(1,4-二氮杂双环[2,2,2]辛烷)

MEK:甲基乙基酮

MIBK:甲基异丁酮

PGM:丙二醇单甲醚(1-甲氧基-2-丙醇)[0108]

表3

(通过涂敷形成固化层)

利用JP-A-2003-211052的图1中所示的槽模涂布机(slot die coater)向表4中所示的透光基底材料上涂敷固化层形成涂布溶液,接着在30℃下干燥15秒,并进一步在90℃下干燥20秒,以给出相应的干燥膜厚。之后,在氮气吹扫下,利用160W/cm的“空气冷却金属卤化物灯”{由EyeGraphics Co.,Ltd.制造},在500mJ/cm2的剂量下,通过将所得层暴露于紫外线将所得层固化,以形成固化层,由此形成光散射膜1到24和27到38。将得到的固化层放置于表面层2一侧上的透光基底材料的表面上。为了制备干膜厚度为0.05μm的膜6和16,将涂布溶液的每种的固体浓度调节到1%的质量百分比。为了制备干膜厚度为10μm或更大的膜34和36,将涂布溶液的固体浓度调节到50%的质量百分比。以5.0cm3/m2的涂层重利用涂布溶液I形成膜15。

类似地制备利用涂布溶液G和H的膜25和26,只是改变步骤条件,以便在90℃下执行干燥和热固化2分钟,同时防止与被涂敷表面接触,然后在100℃下执行热固化5分钟。至于膜25的涂布溶液G,制备不包含TEDA的涂布溶液G。就在涂敷之前构造溶液供应系统,并添加TEDA的2%溶液,接着在静态混合器中混合。然后立刻涂敷所得的涂布溶液。在浇铸涂料和生产光散射膜之间不插入收紧步骤。

表4

表4(继续)

(笔记本计算机的重新建模)

拆卸由LG Display生产的笔记本计算机(“R700C-XP50K”)。去除背光和液晶面板之间的上方漫射片并剥离附着到液晶单元的背光侧起偏振片。利用粘合剂将光散射膜1到38结合到通过在起偏器两侧都附着没有光散射性质的保护膜(“TD80U”,商标;Fujifilm的产品)获得的起偏振片。

(对光散射膜和使用其的图像显示装置的评估)

针对以下内容评估光散射膜(膜1)到(膜38)。

(1)表面形状的测量

根据JIS-B0601(1994,2001)利用“Surfcoder MODEL SE-3500”(商标;Kosaka Laboratory的产品)测量凹凸表面的算术平均粗糙度Ra、平均峰谷距离Sm和平均倾角θa。而且,测量基底材料膜的最大高度Rt和Ra,并基于它们确定ΔRa。

(2)测量倾角分布曲线

利用“SXMS20-AS150”(商标;Micromap/USA的产品)测量每个光散射膜的表面A的倾角。作为光源,使用其中插入有中心波长为560nm的干涉滤波器的卤素灯。物镜具有10×放大率,并利用具有640×480像素的2/3英寸CCD获取数据。这样一来,长度方向和宽度方向上的测量间距为1.3μm2,针对倾角的测量单元为0.8μm2,测量面积为500000μm2(0.5mm2)。

从在用作测量单元的三个点的高度数据计算倾角。基于总测量数据,确定倾角为0°或更大但小于1.0°、1.0°或更大但小于10°以及10°或更大的倾角分量的每个的频率的积分值。

(3)观测透光基底材料的表面形状

利用切片机从透光基底材料切出截面,并从基底材料的截面方向和倾斜方向利用扫描电子显微镜观测基底材料的表面形状。

(4)测量固化层厚度

利用切片机沿着颗粒中心切割光散射膜的截面来制备样本。在利用锇酸蒸汽染色一天之后,通过扫描电子显微镜观测固化层的膜厚分布。位于颗粒正上方的固化层最小厚度为tmin,另一部分,例如平坦部分上的固化层最大厚度为tmax,在十个点处测量这些厚度,并计算它们的平均比例作为膜厚比(tmin/tmax)。

(5)透射图像的清晰度

利用“ICM-1T”(商标;Suga Test Instruments的产品)依照JIS K7105(1999)测量光散射膜的图像清晰度(%)。将本发明中的图像清晰度定义为利用2.0mm的光学梳测量的值。

(6)光散射曲线的测量

利用光电测角仪(“GP-5”,商标;Murakami Color Research Laboratory的产品)测量光散射曲线。如图3所示,将角度为1.5°的会聚光用作光源,并将探测器的接受角设置为2°。从光散射膜的法线方向引入光,并测量透射和散射光的量,同时在包括膜的法线的平面之内连续改变角度,从而获得光散射曲线。至于透射和散射光的量,将无膜时光源的光量设置为1。

(7)雾度的测量

[1]使用雾度计(haze meter)“NDH2000”(商标;Nippon DenshokuIndustries的产品),依照JIS K7136测量光散射膜的总雾度(H)。

[2]通过以下方式确定光散射膜的内部雾度(Hin):向光散射膜的表面和背表面添加几滴显微镜浸镜油(“浸镜油A型”,商标;Nikon Corp.的产品,折射率n=1.515),从所得膜的两侧将所得膜夹置在厚度为1mm的两块玻璃板(“Micro slide glass Product No.S9111”,商标;Matsunami Glass的产品)之间,使这两块玻璃板和光学膜完全粘在一起,在除去表面雾度的同时测量其雾度,并从得到的雾度减去两块玻璃板之间仅插入硅酮油时独立测量的雾度。

[3]确定从[1]中测量的总雾度(H)减去在[2]中确定的内部雾度(Hin)获得的值作为膜的表面雾度(Hout)。

(8)莫尔条纹

从视频信号发生器(“VG-848”,商标;Astro Design的产品)向液晶装置输入信号,在采用全固态和128/256级灰度显示模式的同时在暗室中从各方向视觉观测装置的屏幕。观测是否存在莫尔条纹的产生。

A:未观测到莫尔条纹并获得好的显示。

B:观测到轻微莫尔条纹,但未干扰观察,这不是问题。

C:观测到莫尔条纹,且其稍稍干扰到观察,这是个问题。

D:清楚地观测到莫尔条纹,这是个问题。

E:清楚地观察到莫尔条纹,并且是令人担心的,这明显是个问题。

(9)正向白光亮度

以与评估莫尔条纹所用的类似方式,在暗室中,在采用全固态和256/256级白色显示模式的同时,利用亮度色度计(“BM5-A”,商标;TopconCorporation的产品)从液晶装置的平面的法线(正)方向测量亮度。测量在五个点处的亮度,即屏幕中心,以及距中心向上、向下、向右和向左3cm的位置。基于以下三个基准对其进行评估,以不将光散射膜用于背光侧上其起偏振片的表面的液晶显示装置亮度作为基准值。

A:无减少(基准值的99%或更大)

B:几乎无减少(基准值的98%或更大但小于99%)

C:轻微减少(基准值的95%或更大但小于98%)

D:减少(小于基准值的95%)

表2和4中示出了将样本用作背光侧起偏振片的保护膜的液晶装置的每个样本和显示性能的评估结果。

透光基底材料8、9、10、11和12分别具有28%、45%、35%、24%和49%的雾度,上面形成有0.8μm到1.5μm厚的固化层的膜满足莫尔条纹消除和正向亮度。

[将纤维素乙酸丁酯作为基底材料的范例]

以与制备膜9所采用的类似方式,只是制备分别具有制备表5中所示的组分的涂料,使用涂料P-1、涂料P-2和涂料P-3分别取代基底材料16的涂料A(表面层1)、涂料B(基底层)和涂料H(表面层2),形成膜39。透光基底材料具有1.48的折射率。其表面形状由平坦部分和球面凸起部分构成。

(将聚碳酸酯用作基底材料的范例)

制备分别具有表5中所示的组分的涂料。以与制备膜9所采用的类似方式,只是不使用用于基底材料16的表面层1的涂料;在带表面一侧上放置涂料Q-1取代涂料B(表面层);使用涂料Q-2取代涂料H(表面层2);并执行两层共浇铸,制备膜40。下面示出了用于制备的原材料。透光基底材料具有1.58的折射率。其具有由平坦部分和球面凸起部分构成的表面形状。

聚碳酸酯:重量平均分子量为45000的聚碳酸酯树脂

SBX-8:交联聚苯乙烯球形颗粒,平均颗粒尺寸:8μm,Sekisui Plastics的产品

表5

以类似方式评估膜39和40。结果,确认它们表现出几乎与膜9的性能类似的性能。

从表4发现,将本发明的光散射膜用作液晶显示装置背光侧的起偏振片的保护膜,可以获得正向白光亮度既不降低,也没有莫尔条纹的图像显示装置。

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