光学层叠体、偏振片、显示装置及光学层叠体的制造方法

专利名称：光学层叠体、偏振片、显示装置及光学层叠体的制造方法
技术领域：
本发明涉及以第二相集中在构成光学层叠体的光学功能层的微粒周围为特征的光学层叠体、偏振片、显示装置及光学层叠体的制造方法。本发明的光学层叠体可以设置在液晶显示器(IXD)、等离子体显示器(PDP)、有机电致发光显示器(OLED)等的显示器表面， 或作为显示器的一个构成构件使用，为了使在构成OLED的有机EL层中产生的光向有机EL 外输出的效率提高，可以优选使用在其观察面一侧。特别涉及重视防眩性、明室下的黑色、 暗室对比度这样的辨认性的光学层叠体，该光学层叠体能够适合用于例如电视用途的显示器等。
背景技术：
液晶显示装置(IXD)、等离子体显示器(PDP)等显示装置，由于在显示装置表面上荧光灯等室内照明、来自窗户的太阳光的入射、操作者的影子等的映入，图像的辨认性受到干扰。因此，在这些显示器表面，为了使图像的辨认性提高，可以在最表面设置形成了能够漫射表面反射光、抑制外来光的镜面反射、防止外部环境的映入(具有防眩性)的微小凹凸结构的光学层叠体等功能性膜。这些功能性膜，通常制造销售的是在聚对苯二甲酸乙二醇酯(以下称“PET”)、三醋酸纤维素(以下称“TAC”)等的透光性基体上设置有形成了微小凹凸结构的光学功能层的膜、在光漫射层上层叠了低折射率层的膜，通过层构成的组合提供所希望的功能的功能性膜的开发一直在进行中。在显示器的最表面使用光学层叠体的情况下，在明亮的房中使用时，由于光的漫射，存在黑色显示的图像有些发白、对比度降低的问题。因此，需要一种即使防眩性降低也能够达到高对比度的光学层叠体(高对比度AG)。作为使光学层叠体的对比度提高的方法， 例如可举出使表面的凹凸形状最佳化。作为在光学功能层表面形成凹凸形状的方法，通常为在上述透光性基体上涂布添加了微粒的光学功能层形成用涂料后，对该光学功能层形成材料照射紫外线以形成光学功能层(参照例如专利文献1)。此外，也有通过使光学功能层中含有的微粒的粒径和表面凹凸形状(倾斜角)最佳化从而兼顾防眩性和对比度的方法(参照例如专利文献2)。此外，还有通过使用多种树脂成分不含微粒地形成表面凹凸，通过利用该树脂成分的相分离特性形成带状结构从而兼顾防眩性和对比度的方法(参照例如专利文献3)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2002-196117号公报专利文献2 日本特开2008-158536号公报专利文献3 日本特开2008-225195号公报

发明内容
发明要解决的课题如专利文献1，在使用含有微粒的光学功能层的情况下起到防眩性和防闪耀的效果。然而，由于在光学功能层中含有的微粒的界面和基于该微粒的形状的光学功能层的表面凹凸部分产生光的散射，因此存在难以达到高对比度的问题。如专利文献2，即便在使微粒的粒径和表面凹凸的倾斜角最佳化了的情况下，也存在对比度不充分的问题。如专利文献3，对于利用多种树脂成分的相分离以在表面形成带状凸部的方法，在制造稳定性方面存在问题。因此，本发明的目的在于提供一种具有不仅防眩性、明室下的黑色优异，而且能够实现高的暗室对比度的结构体、且制造稳定性优异的光学层叠体及该光学层叠体的制造方法。另外，本发明的目的还在于提供一种具备该光学层叠体的偏振片及显示装置。解决课题的方法本发明通过下述技术构成能够解决上述课题。(1) 一种光学层叠体，其特征在于，其为在透光性基体上层叠有光学功能层的光学层叠体，该光学功能层具有含有相对多的树脂成分的第一相、含有相对多的无机成分的第二相、和微粒，第二相集中在该微粒的周围。(2)如前述(1)所述的光学层叠体，其特征在于，前述无机成分为无机纳米微粒。(3)如前述(1)所述的光学层叠体，其特征在于，前述第二相为无机纳米微粒的聚集体。(4)如前述(1)所述的光学层叠体，其特征在于，前述第二相含有0.2质量％以上的无机成分。(5) 一种偏振片，其特征在于，在构成前述(1) (4)中任一项所述的光学层叠体的透光性基体上层叠有偏振基体。(6) 一种显示装置，其特征在于，具备前述(1) (4)中任一项所述的光学层叠体。(7) 一种光学层叠体的制造方法，其特征在于，经过如下工序在透光性基体上涂布含有树脂成分、无机成分、微粒、第1溶剂和第2溶剂的溶液，随着使第1溶剂和第2溶剂挥发而产生对流的干燥工序；以及将干燥了的涂膜固化来形成光学功能层的固化工序。发明效果根据本发明，能够提供一种具有不仅防眩性、明室下的黑色优异且能够实现高的暗室对比度的结构体、且制造稳定性优异的光学层叠体及该光学层叠体的制造方法。另外， 能够提供一种具备该光学层叠体的偏振片及显示装置。进一步地，根据本发明，能够提供可适合用于要求高对比度的电视用途的光学层叠体。


图1为表示光学功能层结构的示意图((a)为海岛结构的平面图，(b)为无序聚集结构的平面图，(c)为海岛结构的截面侧视图，(d)为无序聚集结构的截面侧视图)；图2为实施例1的光学功能层表面的结构经碳蒸镀后拍摄的SEM照片；图3为实施例1的光学层叠体的截面经碳蒸镀后拍摄的SEM照片； 图4为对实施例1的光学功能层表面的结构以无机成分(Si)进行EDS面扫描的
图5为比较例3的光学功能层表面的结构经碳蒸镀后拍摄的SEM照片； 图6为对比较例3的光学功能层表面的结构以无机成分(Si)进行EDS面扫描的
图7为比较例5的光学功能层表面的海岛结构经碳蒸镀后拍摄的SEM照片。 符号说明
1第一相，2第二相，3微粒，15、16光学功能层，20透光性基体，30、31微粒，40树
具体实施例方式以下说明本发明。构成本发明的光学功能层具有无序聚集结构。图1为示意地表示光学功能层的结构的图。(a)和(b)为表示光学功能层的表面结构的平面图，(c)和(d) 为表示光学层叠体的侧截面结构的侧截面图。(a)和(c)为以往的海岛结构的光学功能层， (b)和(d)为具有无序聚集结构的光学功能层。由于构成本发明的光学功能层只要至少具有第一相和第二相即可，因此，光学功能层也可以具有第三相、第四相，对构成光学功能层的相的数量没有限定。例如光学功能层可以具有相机结构。具体可举出在图1(d)的光学功能层16的凹凸上形成其它的相(例如第三相)的层。构成本发明的光学功能层如图1(b)和(d)所示，至少具有含有相对多的树脂成分的第一相1和含有相对少的该树脂成分(含有相对多的无机成分)的第二相2。该第二相 2各自以不同的大小和形状存在。构成光学功能层的第一相和第二相在三维空间错综复杂地存在。此外，构成本发明的光学功能层16中存在微粒3。在该微粒3的周围几乎不存在构成光学功能层16的第一相1，而存在第二相2。也就是说，第二相2集中在构成光学功能层16的微粒3的周围。第二相2集中在微粒3的周围可通过使用激光显微镜、SEM(扫描电子显微镜)、EDS (能量弥散型X射线分光器)来进行确认。本发明中，“第二相集中在微粒的周围”是基于从光学层叠体的光学功能层面观察的SEM结果来判断。首先，从该SEM结果选择任意10点的微粒。接着，从各个微粒的中心到该微粒长轴的10倍大小的同心圆内存在的第一相和第二相中，求出第二相所占的比例。 接下来，算出在任意10点的同心圆内的第二相所占比例的平均值。如果该平均值和比较对照相比相对较高，则符合“第二相集中在微粒的周围”，如果该平均值和比较对照相比相对较低，则不符合“第二相集中在微粒的周围”。比较对照根据上述SEM结果求出。比较对照对应于以第一相中存在的10点的某点为中心、上述各个微粒长轴的10倍大小的同心圆。其中，将10点的某点全部设置在该同心圆内不含微粒的地方。由此，算出10点的某点的同心圆内的第二相所占比例的平均值。本发明中，光学功能层包含第一相和第二相，无序聚集结构是指第一相和第二相在三维空间互相错综复杂地存在，该第二相集中在微粒的周围的特异的结构体。
CN 102221720 A
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0038]
旨
月
5
如图1 (c)所示，以往，光学功能层15是在透光性基体20上，利用微粒30、31的形状来形成表面凹凸。也就是说，由于在微粒30、31上存在的树脂40因该微粒的形状而凸起， 而在不存在微粒30、31的部分树脂40不凸起，从而凸部分和凹部分交替形成，因此光学功能层15的表面凹凸是斜率大的结构。另外，图1(a)、(c)中，在多个微粒聚集存在以形成表面凹凸的情况，其表面凹凸也是斜率大的结构。与此相对，就本发明的光学功能层16而言，由于第二相2集中在微粒3的周围，与图1(a)和(c)中所示的以往的光学功能层相比，能够减少细微的凹凸，从而能够提高高防眩性和明室下的黑色。这是由于构成本发明的光学功能层，由于在第一相上形成比较平坦的面，因此在该第一相上既提高明室下的黑色又实现高的暗室对比度，而由于通过进入第二相中的微粒形成凸部分，从而进入该第二相中的微粒起到防眩作用。另外，第二相不集中在微粒的周围、微粒存在于第一相和第二相的情况下，在光学功能层的多个地方形成凹凸(凹凸数量增多)，因此光学功能层有些发白，从而不优选。另外，对于不含微粒的光学功能层，由于难以控制表面凹凸的数量和高度等，制造变困难，因此不优选。构成本发明的光学功能层，只要具有无序聚集结构作为主要结构即可，也可以例如部分存在其它结构(例如海岛结构)。对本发明中形成的无序聚集结构进行金蒸镀后，通过电子显微镜进行观察，结果可知光学功能层中含有的微粒形成了表面凹凸的凸部分。此外，对本发明中形成的无序聚集结构进行碳蒸镀后，通过使用电子显微镜进行观察，可以大致确认碳蒸镀面的元素的分布状况。这是由于碳蒸镀面上存在多种元素，通过例如原子序数大的元素显示为白色、原子序数小的元素显示为黑色等的颜色区分，从而可用颜色的浓淡表示元素的分布。此外，对于本发明中形成的光学功能层和无序聚集结构，通过进行EDS面扫描，可以确认在涂膜(光学功能层)表面、涂膜(光学功能层)的截面存在的元素。该EDS面扫描可以对特定元素(例如碳元素、氧元素、硅元素等)分布多的地方进行颜色显示。通过使用上述电子显微镜以及EDS面扫描，可以确认无序聚集结构的凹凸结构、 特定元素的分布。由此，可以确认例如在表面凹凸的凸部分，某特定元素分布多等。使用图2、图4再稍微具体地进行说明。图2和图4为对后述实施例1中制成的光学功能层的表面状态在同一视野中拍摄的图，该光学功能层由树脂成分、无机成分和微粒构成。图2为对光学功能层表面进行了碳蒸镀的SEM照片。反射电子检测器中显示的图像是将由在光学功能层表面含有的成分引起的反射电子作为图像来显示。反射电子是和原子序数有关的，可以通过例如原子序数大的元素显示为白色、原子序数小的元素显示为黑色等的颜色区分来显示。如图2所示，光学功能层中的各元素不是在表面水平方向上均勻存在，而是由原子序数大的元素含量相对较多的部分和含量相对较少的部分组成。图4是表示光学功能层表面的通过EDS所得的无机成分(Si)的面扫描结果的图， 所含有的Si成分的量通过颜色的浓淡表示。如图4所示，就Si成分而言，也是由含量相对较多的部分和含量相对较少的部分组成。另外，图4中为了具体例示而表示了硅(Si)的面扫面结果，但也可以表示出其它的无机成分元素、树脂(有机物)成分的面扫描结果。关于图4所示的面扫描结果，虽然与检测条件也有关，但只要硅等无机成分为0. 2质量％的浓度即可进行检测。也就是说，包含第一相和第二相这两相的光学功能层中，第一相包含90质量％以上的树脂成分和无机成分，第二相包含小于99. 8质量％的树脂成分和0. 2质量％以上的无机成分。第一相中含有的树脂成分优选为95质量％以上，进一步优选为99质量％ 以上。第二相中含有的无机成分优选为1质量％以上，进一步优选为5质量％以上，特别优选为10质量％以上。第二相中含有的树脂成分优选为小于99质量％，进一步优选为小于 95质量％，特别优选为小于90质量％。对于光学功能层中含有的无机成分的量，与第一相相比，第二相中含有更多。树脂成分的含量相对较多的部分(图2的颜色浓的部分)中，树脂成分以外的成分的含量相对较少(第一相)。另一方面，树脂成分的含量相对较少的部分(图2的颜色淡的部分)中，树脂成分以外的成分的含量相对较多(第二相)。也就是说，本发明所涉及的光学功能层是第一相和第二相错综复杂地存在的层， 是具有一种成分变少则其它成分变多这样互补关系的层。此外，图2、图4为表示光学功能层的表面水平方向的各成分的含量的图，在表示光学功能层的垂直方向(厚度方向)的各成分的含量的情况下，也同样可以得到表示互补关系的结果(图3)。<形成无序聚集结构的方法>本发明的无序聚集结构可以利用无机成分的聚集体伴随着溶剂挥发时的对流而无序地集中在微粒周围的现象来制造。详细而言，可以经过如下工序来制造在透光性基体上涂布含有树脂成分、无机成分、微粒和溶剂(第1溶剂和第2溶剂)的溶液、伴随着溶剂 (第1溶剂和第2溶剂)的挥发而产生对流的干燥工序；以及将干燥了的涂膜固化来形成光学功能层的固化工序。更具体而言，通常可以通过在透光性基体上涂布前述溶液、从涂布层蒸发溶剂来进行。对于聚集和对流的并用，详细的机制未能解释清楚，但可推测如下。(1)首先，通过伴随着溶剂挥发时的对流的聚集，在涂布后的涂布层中产生对流域 (対流卜< > )。(2)接着，各个对流域内产生无机材料的聚集，聚集体随着时间经过而逐渐巨大化，但在对流的域壁上聚集的成长停止。随着聚集的产生和时间的推移，以微粒为核使得无机成分聚集起来。(3)作为其结果，可适度保持聚集体的大小，通过在光学功能层内散布这些聚集体从而形成无序聚集结构。通过伴随本发明中的无序聚集结构的表面凹凸，可以实现防眩性、明室对比度和暗室对比度的兼顾，这是以往的海岛结构中的表面凹凸难以实现的。以下，对每个构成本发明的层可优选使用的材料加以说明。<透光性基体>作为本发明最佳实施方法所涉及的透光性基体，只要为透光性则没有特别限定，也可以使用石英玻璃、钠钙玻璃等玻璃，可以优选使用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、丙烯酸树脂、聚醚砜、赛璐玢、芳香族聚酰胺等的各种树脂膜。此外，用于PDP、LCD时，更加优选使用选自PET膜、TAC膜及含降冰片烯树脂膜的1种。这些透光性基体的透明性越高则越良好，作为全光线透过率(JIS K7105)可为 80%以上，更加优选为90%以上。此外，作为透光性基体的厚度，从轻量化的观点考虑优选薄的类型，而考虑其生产率、操作性时，优选使用1 700 μ m范围的基体，更优选为25 250 μ m0通过在透光性基体表面实施碱处理、电晕处理、等离子体处理、溅射处理等表面处理、表面活性剂、硅烷偶联剂等底漆涂布、硅蒸镀等薄膜干式涂布等，可以使透光性基体和光学功能层的密合性提高，使该光学功能层的物理强度、耐化学试剂性提高。此外，在透光性基体和光学功能层之间设置其它层的情况下，也可通过上述同样的方法，使各层界面的密合性提高，使该光学功能层的物理强度、耐化学试剂性提高。<光学功能层>光学功能层为含有树脂成分和无机成分、使该树脂成分固化形成的层。光学功能层含有微粒(无机微粒、有机微粒)。(树脂成分)作为构成光学功能层的树脂成分，可以没有特别限制地使用作为固化后的皮膜具有充分的强度、具有透明性的物质。作为前述树脂成分可举出热固化型树脂、热塑型树脂、 电离辐射线固化型树脂、二液混合型树脂等，这些中，优选通过利用电子束、紫外线照射的固化处理和简易的加工操作能够高效率固化的电离辐射线固化型树脂。作为电离辐射线固化型树脂，可使用具有丙烯酰基、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和/或环氧基、乙烯醚基、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、聚合物，这些可以以单独形式或者适当混合的组合物的形式来使用。作为单体的例子，可举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯、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、环氧丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、醇酸丙烯酸酯、三聚氰胺丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯等丙烯酸酯化合物； 不饱和聚酯、丁二醇二缩水甘油醚、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、各种脂环式环氧树脂等环氧系化合物；3-乙基-3-羟基甲基氧杂环丁烷、1， 4-双{[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]甲基}苯、二 [1-乙基(3-氧杂环丁烷基)] 甲醚等氧杂环丁烷化合物。作为聚合物，可举出聚丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等。这些可以单独使用、或多种混合使用。这些电离辐射线固化型树脂中，官能团数为3个以上的多官能单体可以提高固化速度、使固化物的硬度提高。此外，通过使用多官能氨基甲酸酯丙烯酸酯，可以赋予固化物的硬度、柔软性等。作为电离辐射线固化型树脂，可以使用电离辐射线固化型氟化丙烯酸酯。由于电离辐射线固化型氟化丙烯酸酯与其它氟化丙烯酸酯相比较为电离辐射线固化型，引起分子间的交联，因此耐化学试剂性优异、可以起到皂化处理后也表现充分防污性这样的效果。 作为电离辐射线固化型氟化丙烯酸酯，例如可以使用2_(全氟癸基)乙基甲基丙烯酸酯、 2_(全氟-7-甲基辛基)乙基甲基丙烯酸酯、3-(全氟-7-甲基辛基)-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、2-(全氟-9-甲基癸基)乙基甲基丙烯酸酯、3-(全氟-8-甲基癸基)-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯、3-全氟辛基-2-羟基丙基丙烯酸酯、2-(全氟癸基)乙基丙烯酸酯、2-(全氟-9-甲基癸基)乙基丙烯酸酯、十五氟辛基(甲基)丙烯酸酯、十一氟己基(甲基)丙烯酸酯、九氟戊基(甲基)丙烯酸酯、七氟丁基(甲基)丙烯酸酯、八氟戊基(甲基)丙烯酸酯、五氟丙基(甲基)丙烯酸酯、三氟(甲基)丙烯酸酯、三氟异丙基(甲基)丙烯酸酯、三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、下述化合物(i) (xxxi)等。另外，下述化合物都为表示丙烯酸酯的情况下的物质，式中的丙烯酰基都可以变更为甲基丙烯酰基。
权利要求
1.一种光学层叠体，其特征在于，其为在透光性基体上层叠有光学功能层的光学层叠体，该光学功能层具有第一相、第二相和微粒，其中，所述第一相与所述第二相相比，含有相对多的树脂成分；所述第二相与所述第一相相比，含有相对多的无机成分，并且，所述第二相集中在该微粒的周围。
2.如权利要求1所述的光学层叠体，其特征在于，所述无机成分为无机纳米微粒。
3.如权利要求1所述的光学层叠体，其特征在于，所述第二相为无机纳米微粒的聚集体。
4.如权利要求1所述的光学层叠体，其特征在于，所述第二相含有0.2质量％以上的无机成分。
5.一种偏振片，其特征在于，在构成权利要求1 4中任一项所述的光学层叠体的透光性基体上层叠有偏振基体。
6.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求1 4中任一项所述的光学层叠体。
7.一种光学层叠体的制造方法，其特征在于，经过如下工序在透光性基体上涂布含有树脂成分、无机成分、微粒、第1溶剂和第2溶剂的溶液，随着使第1溶剂和第2溶剂挥发而产生对流的干燥工序；以及将干燥了的涂膜固化来形成光学功能层的固化工序。
全文摘要
本发明提供光学层叠体、偏振片、显示装置及光学层叠体的制造方法。本发明的目的在于提供一种具有不仅防眩性、明室下的黑色优异，而且能够实现高的暗室对比度的结构体、且制造稳定性优异的光学层叠体及该光学层叠体的制造方法。另外，本发明的目的还在于提供一种具备该光学层叠体的偏振片及显示装置。本发明提供一种光学层叠体，其特征在于，其为在透光性基体上层叠有光学功能层的光学层叠体，该光学功能层具有含有相对多的树脂成分的第一相、含有相对多的无机成分的第二相、和微粒，第二相集中在该微粒的周围。
文档编号G02B5/30GK102221720SQ201110097198
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月19日
发明者中西隆之, 村田力, 森内英辉 申请人:株式会社巴川制纸所