专利名称：光学层叠体及其制造方法、和使用其的偏振片以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及设置于液晶显示器(IXD)、等离子体显示器(PDP)等显示器表面的光学层叠体及其制造方法，涉及具备该光学层叠体的偏振片以及具备该光学层叠体或该偏振片的显示装置。
背景技术：
液晶显示器、CRT(布朗管)显示器、投影显示器、等离子体显示器、电致发光显示器等图像显示装置中图像显示面，被要求赋予耐擦伤性，以防止在操作时受到损伤。为此， 在上述显示器表面配置光学层叠体。该光学层叠体具有如下构成在聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下，称为“PET”)、三醋酸纤维素(以下，称为“TAC”)等透光性基体上层叠有光学功會邑M。光学功能层具备所希望的性质。例如，光学功能层具有硬涂性的光学层叠体，能够用作具备硬涂层的硬涂膜。另外，在光学功能层的表面形成有微细凹凸结构的光学层叠体， 不仅能够用作硬涂膜，并且，也能够用作具备防眩层的防眩膜。此外，作为光学功能层，也可以使用光扩散层、低折射率层。通过将这些硬涂层、防眩层等光学功能层以单层形式使用或者进行多层式组合而具备有所希望的功能的光学层叠体的开发在不断进展。在显示器的最表面使用防眩膜的情况下，在明亮的房间使用时，存在因光扩散而使黑显示的图像发白、对比度降低的问题。因此，人们正在寻求一种即使降低防眩性也能够实现高对比度的防眩膜(高对比度AG)。即，由于防眩性和对比度是相反的性质，因此，难以使这两者满足。因此，对于能够兼具防眩性和对比度的防眩膜的开发一直在进行中(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的防眩膜为，通过在溶剂挥发时所产生的对流而在涂布层表面形成贝纳德旋涡结构后，对涂布层所含的树脂进行固化而形成的膜。构成通过该方法所形成的防眩膜的防眩层的膜厚，被设定于如下范围，即，防眩层所包含的微粒的平均粒径以上、上述微粒的平均粒径的3倍以下。专利文献1 日本特许第4238936号公报
发明内容
发明要解决的课题然而，虽然通过专利文献1所记载的防眩膜能够在一定程度上兼具防眩性和对比度，但防眩性和对比度不充分。作为其中一个原因，可举出虽然专利文献1所记载的防眩膜中微粒在防眩层的面内方向凝聚，但由于防眩层的膜厚在防眩层所包含的微粒的平均粒径以上、上述微粒的平均粒径的3倍以下的范围，因此，微粒的凝聚难以进行。如果微粒的凝聚难以进行，则防眩层表面的凹凸结构变小，因此，防眩性不足。另外，微粒的平均粒径相对于防眩层的膜厚较大，因此，形成于表面的凹凸的平均倾斜角度变大，明室对比度变得不充分。因此，本发明的目的在于，提供一种能够兼具防眩性和高对比度的光学层叠体及其制造方法，并提供具备该光学层叠体的偏振片、以及具备该光学层叠体或该偏振片的显示装置。解决课题的手段
本发明通过下述技术方案来解决上述技术课题。(1) 一种光学层叠体，其特征在于，具备透光性基体和设置于上述透光性基体上的至少一层光学功能层，上述光学功能层具有畴结构(domain structure)，上述光学功能层的膜厚D和上述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于以3Xr < D < IOXr 的关系式所表示的范围。(2)根据前述(1)所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层的膜厚D处于2μπι 15 μ m的范围。(3)根据前述⑴或(2)所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于0. 5μπι 5. Ομπι的范围。(4)根据前述(1) (3)中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层中所形成的畴结构处于每Imm2有20个 1000个的范围。(5)根据前述(1) (4)中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层表面的算术平均粗糙度Ra处于0. 05 μ m 0. 20 μ m的范围内。(6)根据前述(1) (5)中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层表面的凹凸平均间隔Sm处于50 μ m 200 μ m的范围内。(7)根据前述(1) (6)中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，前述光学功能层表面的平均倾斜角度处于0.2° 1.4°的范围内。(8) 一种偏振片，其特征在于，具备前述(1) (7)中任一项所记载的光学层叠体。(9) 一种显示装置，其特征在于，具备前述(1) (7)中任一项所记载的光学层叠体。(10) 一种光学层叠体的制造方法，其特征在于，将混合有树脂成分、透光性微粒和第一溶媒以及第二溶媒的涂料涂布在透光性基体上，形成涂布层，在使上述涂布层所含有的上述第一溶媒和第二溶媒挥发时，在涂布层中产生对流而形成畴结构，然后，使上述涂料中所含有的树脂成分固化而形成光学功能层，上述光学功能层的膜厚D和上述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r满足3Xr < D < IOXr的关系式。发明效果根据本发明，可提供一种能够兼具防眩性和高对比度的光学层叠体及其制造方法，并可提供具备该光学层叠体的偏振片、以及具备该光学层叠体或该偏振片的显示装置。
图1是用于说明构成本发明的光学功能层中的畴结构的图，(a)是放大平面图， (b)是放大侧剖面图；图2是实施例1的光学层叠体的光学显微镜相片；图3是实施例2的光学层叠体的光学显微镜相片；
图4是实施例3的光学层叠体的光学显微镜相片；图5是实施例4的光学层叠体的光学显微镜相片；图6是比较例1的光学层叠体的光学显微镜相片；图7是比较例3的光学层叠体的光学显微镜相片；图8是比较例4的光学层叠体的光学显微镜相片。符号说明1光学层叠体10透光性基体20光学功能层21畴结构22非畴结构
具体实施例方式本实施方式涉及的光学层叠体的构成为，在透光性基体上设置有光学功能层，其中，上述光学功能层具有畴结构。图1是示意地表示光学功能层中的畴结构的图。(a)是表示光学层叠体(光学功能层)的表面结构的平面图，(b)是表示光学层叠体的侧剖面结构的侧剖面图。另外，图1是示意图，有时与实际的比例尺寸不同。图1(a)是构成本发明的光学功能层的放大平面图。构成本发明的光学功能层中， 存在多个畴结构21，多个畴结构邻接存在。另外，在邻接的畴结构的间隙中存在非畴结构 22。畴结构21是透光性微粒的凝聚物，非畴结构22是树脂成分或者未凝聚而独立存在的透光性微粒。图1 (b)是图1 (a)所示的A-A线的剖面图。光学功能层20形成于透光性基体10 上。存在畴结构21的上部(光学功能层20的表面侧)主要形成凸结构，存在非畴结构22 的上部形成凹结构。即，通过畴结构和非畴结构形成光学功能层的表面凹凸。另外，由于畴结构21是透光性微粒的凝聚物，因此，伴随着透光性微粒的凝聚状态，畴结构21的上部不单是凸结构，而是形成凹凸结构。通过畴结构形成的光学功能层的表面凹凸，与采用以往的微粒所制成的表面凹凸相比，平均倾斜角度变小，因此，有利于表面的光扩散变小、表现出高对比性能。畴结构是透光性微粒的凝聚物，凝聚的透光性微粒的数量优选为100个以上，进一步优选为300个以上，特别优选为500个以上。凝聚的透光性微粒的数量越多越理想。通过多个透光性微粒集合，能够在光学功能层上形成平缓的表面凹凸结构，有助于高对比度。每单位面积的畴结构的数量优选在Imm2范围内为20 1000个，进一步优选为30 500个，特别优选为50 300个。具有使畴结构的数量处于该范围的光学功能层的光学层叠体，可优选用作能实现防眩性和高对比度的光学层叠体。如果小于20个，则存在表面凹凸的间隔增大、产生刺眼感觉的问题。如果超过1000个，则存在表面凹凸的数量增多、 平均倾斜角度变大、凹凸间隔变小且对比度降低的问题。畴结构的大小和数量存在如下相应的关系，即，如果增大畴结构的数量，则畴结构的大小变小，如果减少畴结构的数量，则畴结构的大小变大。作为调节畴结构的数量的方法，例如，可举出调节光学功能层的膜厚的方法。更具体来讲，如果增大光学功能层的膜厚， 则畴结构变大，因此畴结构的数量减少，如果减少光学功能层的膜厚，则畴结构变小，因此， 畴结构的数量增大。对光学功能层的膜厚D(ym)和透光性微粒的平均粒径r(ym)进行调节，使得满足3Xr < D < IOXr的关系式，由此，容易兼具防眩性和高对比度。进一步优选为 3. 5Xr彡D彡9Xr，特别优选为4Xr彡D彡8Xr。如果D的下限值为3Xr以下，则光学功能层表面的凹凸形状变小，防眩性不足。如果D的上限值超过10Xr，则光学层叠体容易产生卷曲。透光性微粒凝聚而成的畴结构的直径(长径或短径中的任一方)在50 100 μ m 的范围就是合适的。通过该范围内的畴结构所形成的表面凹凸，由于容易使入射的光散射，使得防眩性得以提高。畴结构具有任意的形状。作为畴结构的形状，例如 ，可举出圆形、椭圆形、O字形、 -字形、L字形、或者组合有这些形状的多角形。邻接存在的畴结构各自独立地具有任意的形状。构成本发明的光学功能层直接或者隔着其他的层层叠在透光性基体上，可以层叠在透光性基体的单面，也可以层叠在两面。此外，光学层叠体也可以具有其他的层。作为其他的层，例如，可举出光扩散层、防污层、偏振光基体、低反射层、其他的功能赋予层(例如， 抗静电层、紫外线 近红外线(NIR)吸收层、色纯度提升层、电磁波屏蔽层、硬涂层)。另外， 就该其他的层的位置而言，例如，在偏振光基体的情况下，为与前述光学功能层相反面的前述透光性基体上，在低反射层的情况下，为前述光学功能层上，在其他的功能性赋予层的情况下，为前述光学功能层的下层。层叠有偏振光基体、透光性基体和光学功能层的层叠体， 可作为偏振片使用。另外，偏振光基体、透光性基体和光学功能层可以直接层叠，也可以隔着粘合层等其他的层来层叠。〈形成畴结构的方法〉畴结构可利用伴随着透光性微粒的凝聚的对流来制造。详细来讲，经由如下工序制造将含有树脂成分、透光性微粒和溶媒的溶液(涂料)涂布在透光性基体上，伴随着溶媒的挥发而产生对流的干燥工序；以及将干燥后的涂膜固化的固化工序。更具体来讲，通常，通过将前述溶液涂覆在透光性基体上，使溶媒从涂布层蒸发来进行。虽然并用凝聚和对流的详细机理未能阐明，但可做如下推测。(1)通过并用对流和凝聚，首先在涂布后的涂布层中产生对流畴。(2)接着，在各对流畴内产生凝聚，凝聚的结构随着时间的经过而趋于变大，但在对流畴壁处凝聚停止成长。(3)作为其结果，形成伴随着凝聚结构的畴结构，其受对流畴的尺寸、排列对应的间隔所控制。关于表面凹凸而言，形成表面凹凸的部分形成畴结构。伴随着本发明的畴结构的表面凹凸，与使用以往的微粒制成的表面凹凸相比，有利于平均倾斜角度变小、表面的光扩散变小、表现出高对比度。下面，对构成本发明的各层可优选使用的材料加以说明。
<透光性基体> 作为本最佳实施方式涉及的透光性基体，只要是透光性就没有特别限制，可使用石英玻璃、钠钙玻璃等玻璃，可适当地使用PET、TAC、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯醇 (PVA)、聚氯乙烯(PVC)、环烯烃共聚物(COC)、含降冰片烯树脂、聚醚砜、赛璐玢、芳香族聚酰胺等各种树脂膜。另外，用于PDP、LCD的情况下，更优选使用选自PET膜、TAC膜以及含降冰片烯树脂膜中的一种。这些透光性基体的透明性越高越好，作为全光线透过率(JIS K7105)，优选为80% 以上，更优选为90%以上。另外，作为透光性基体的厚度，从轻量化的观点考虑，优选薄的厚度，但是，考虑到其生产率、操作性，适合使用1 700 μ m的范围的基体，优选使用25 250 μ m的基体。通过对透光性基体表面实施碱处理、电晕处理、等离子体处理、溅射处理等加工处理，表面活性剂、硅烷偶联剂等底漆涂布，Si蒸镀等薄膜干式涂布等，由此，能够提高透光性基体和光学功能层的密合性，提高该光学功能层的物理强度、耐化学药品性。另外，在透光性基体和光学功能层之间设置其他层的情况下，通过上述同样的方法，也能够提高各层界面的密合性、提高该光学功能层的物理强度、耐化学药品性。<光学功能层>光学功能层可通过将含有树脂成分、透光性微粒和溶剂的涂料涂布在透光性基体上，使上述溶剂挥发后，使上述树脂成分固化来形成。光学功能层中也可以含有其他任意成分。光学功能层的厚度优选为2. 0 15. 0 μ m的范围，更优选为3. 0 10. 0 μ m的范围，进一步优选为4. 0 9. 0 μ m的范围。光学功能层比2. 0 μ m薄的情况下，在为紫外线固化型时，因氧的阻碍而产生固化不良，光学功能层的耐磨耗性容易变差。光学功能层比 15. Oym厚的情况下，光学功能层因固化收缩而产生卷曲，产生微裂、与透光性基体的密合性降低、进而光透过性降低。并且，随着膜厚的增加，必要的涂料量会增加，这也是导致成本上升的原因。通过使光学功能层形成表面凹凸结构，能够将其作为防眩层使用。另外，在透光性基体上具有防眩层的层叠体，能够作为防眩膜使用。(树脂成分)作为构成光学功能层的树脂成分，只要是固化后形成的皮膜具有足够的强度并具有透明性的物质，就可以无特别限制地使用。作为前述树脂成分，可举出热固性树脂、热塑性树脂、电离放射线固化型树脂、二液混合型树脂等，其中，电离放射线固化型树脂是合适的，其在利用电子射线、紫外线照射的固化处理中，通过简单的加工操作就能有效地固化。作为电离放射线固化型树脂，可单独或者以适当混合而成组合物的形式使用具有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等自由基聚合性官能团、环氧基、乙烯基醚基、氧杂环丁烷基等阳离子聚合性官能团的单体、低聚物、预聚物。作为单体的例子， 可举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环己酯、 甲基丙烯酸苯氧基乙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等。作为低聚物、预聚物，可举出聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯、环氧基丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、醇酸丙烯酸酯、 三聚氰胺丙烯酸酯、硅酮丙烯酸酯等丙烯酸酯化合物，不饱和聚酯、四甲撑二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、双酚A 二缩水甘油醚、各种脂环式环氧基等环氧系化合物，3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、1，4-双(((3-乙基-3-氧杂环丁基) 甲氧基)甲基)苯、二(1-乙基(3-氧杂环丁基)甲醚等氧杂环丁烷化合物。这些可以单独或者多种混合使用。在这些电离放射线固化型树脂中，官能团数为3个以上的多官能单体，能够提高固化速度、提高固化物的硬度。另外，通过使用多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯，能够赋予固化物硬度、柔软性等。作为电离放射线固化型树脂，可使用电离放射线固化型氟化丙烯酸酯。电离放射线固化型氟化丙烯酸酯与其他的氟化丙烯酸酯相比，为电离放射线固化型，由此，因分子间产生交联而起到耐化学药品性优异、皂化处理后也表现出充分的防污性的效果。另外，通过增加电离放射线固化型氟化丙烯酸酯的配合量，能够增大畴结构的大小，并且可减少每单位面积的畴结构数。光学功能层中所含的电离放射线固化型氟化丙烯酸酯的比例并无特别限制，在构成光学功能层的树脂组合物中的固体成分的总质量100质量份中，0. 05 50质量％是合适的，0. 2 20质量％是更合适的。如果电离放射线固化型氟化丙烯酸酯的配合量少于0. 05质量％，则拒水效果、光滑性降低，耐划伤性、防污性、耐化学药品性变差。如果电离放射线固化型氟化丙烯酸酯的配合量多于50质量％，则制膜性可能变差。这里，将电离放射线固化型树脂以及透光性微粒等光学功能层中的固体成分总称为“树脂组合物”。此外，也可任意地含有电离放射线固化型氟化丙烯酸酯、抗静电剂等成分。作为电离放 射线固化型氟化丙烯酸酯，例如，可使用甲基丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、甲基丙烯酸2-(全氟-7-甲基辛基)乙酯、甲基丙烯酸3-(全氟-7-甲基辛基)-2-羟基丙酯、甲基丙烯酸2-(全氟-9-甲基癸基)乙酯、甲基丙烯酸3-(全氟-8-甲基癸基)-2-羟基丙酯、丙烯酸3-全氟辛基-2-羟基丙酯、丙烯酸2-(全氟癸基)乙酯、丙烯酸2-(全氟-9-甲基癸基)乙酯、(甲基)丙烯酸十五氟辛酯、(甲基)丙烯酸十一氟己酯、(甲基) 丙烯酸九氟戊酯、(甲基)丙烯酸七氟丁酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸五氟丙酯、(甲基)丙烯酸三氟丙酯、(甲基)丙烯酸三氟异丙酯、(甲基)丙烯酸三氟乙酯、下述化合物(i) (xxxi)等。另外，下述化合物均表示丙烯酸酯的情况，式中的丙烯酰基均能变更为甲基丙烯酰基。[化学式1]
权利要求
1.一种光学层叠体，其特征在于，具备透光性基体和设置于所述透光性基体上的至少一层光学功能层，所述光学功能层具有畴结构，所述光学功能层的膜厚D和所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于以关系式3Xr < D < IOXr所表示的范围。
2.根据权利要求1所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层的膜厚D和所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于以关系式3.9Χι 所表示的范围。
3.根据权利要求1或2所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层的膜厚D和所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于以关系式4Xr ≤D≤ 8 Xr所表示的范围。
4.根据权利要求1 3中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层的膜厚D处于2μπι 15 μ m的范围。
5.根据权利要求1 4中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于0. 5 μ m 5. 0 μ m的范围。
6.根据权利要求1 5中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层中所形成的畴结构处于每Imm2有20个 1000个的范围。
7.根据权利要求1 6中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层中所形成的畴结构处于每Imm2有30个 500个的范围。
8.根据权利要求1 7中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层中所形成的畴结构处于每Imm2有50个 300个的范围。
9.根据权利要求1 8中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层表面的算术平均粗糙度Ra处于0. 05 μ m 0. 20 μ m的范围内。
10.根据权利要求1 9中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层表面的凹凸平均间隔Sm处于50 μ m 200 μ m的范围内。
11.根据权利要求1 10中任一项所记载的光学层叠体，其特征在于，所述光学功能层表面的平均倾斜角度处于0.2° 1.4°的范围内。
12.—种偏振片，其特征在于，具备权利要求1 11中任一项所记载的光学层叠体。
13.—种显示装置，其特征在于，具备权利要求1 11中任一项所记载的光学层叠体。
14.一种光学层叠体的制造方法，其特征在于，将混合有树脂成分、透光性微粒和第一溶媒以及第二溶媒的涂料涂布在透光性基体上，形成涂布层，在使所述涂布层所含有的所述第一溶媒和第二溶媒挥发时，使涂布层中产生对流而形成畴结构，然后，使所述涂料中所含有的树脂成分固化而形成光学功能层，所述光学功能层的膜厚D和所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r满足3Xr < D < IOXr的关系式。
全文摘要
本发明提供一种光学层叠体及其制造方法、和使用其的偏振片以及显示装置。本发明提供能够兼具防眩性和高对比度的光学层叠体及其制造方法，并提供具备该光学层叠体的偏振片、以及具备该光学层叠体或该偏振片的显示装置。本发明的光学层叠体的特征在于，具备透光性基体和设置于所述透光性基体上的至少一层光学功能层，所述光学功能层具有畴结构，所述光学功能层的膜厚D和所述光学功能层所含有的透光性微粒的平均粒径r处于以3×r＜D≤10×r的关系式所表示的范围。
文档编号G02F1/1335GK102156311SQ20101053614
公开日2011年8月17日 申请日期2010年11月3日 优先权日2009年11月4日
发明者中西隆之, 大石和也, 村田力, 森内英辉, 芹泽直树 申请人:株式会社巴川制纸所