专利名称：聚酰胺微粒子及其制造方法、以及使用其的光学膜及液晶显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种消偏旋光性优异的聚酰胺微粒子及其制造方法、以及使用其的光学膜及液晶显示设备。
背景技术：
近年来，液晶显示设备成为具有薄型、轻量、高画质的特征且可对抗CRT的显示设备，市场上销售有Victor Color或闻精细的液晶显不器等。该等液晶显不设备的驱动原通有TFT方式、MIM方式、STN方式、TN方式等,任一方式均使用ー组偏光板使显不光呈直线偏光发出，因此到达观察者的光为直线偏光。 然而，作为减轻因长时间使用个人计算机等的液晶显示器而产生的眼精疲劳的方法，有使用偏光镜或偏光眼镜的情况，但如上述所述，由于自液晶画面发出的光为直线偏光，故偏光镜或偏光眼镜的角度若傾斜，则光量会显著減少，此时会无法观察到图像，或左右所观察到的不同，因此非常不良。为避免上述情況，会考虑通过使用1/4波长的波片来将直线偏光转换为椭圆偏光的方法、或利用会使入射光波长产生干渉与绕射现象的云膜现象的方法，但任ー者效果均未提闻。进而提出有借助具有非晶硅构造的高分子(參照专利文献I)、使用有具有双折射性的市售的PET膜、水晶板的消偏光板(參照专利文献2)、具备含有由极短纤维构成的双折射微粒子的透光性树脂层且具有消偏光能力的光学积层体(參照专利文献3)等而将直线偏光转换为非偏光，但任ー者均不实用。因此，提出有含有由具有球晶构造的结晶性高分子构成的微粒子的滤光片，该微粒子是通过将由聚酰胺与其溶剂构成的溶液、聚酰胺的非溶剂、及水混合而于短时间内形成均匀的溶液后，通过将聚合物析出而使其粒子化而成(參照专利文献4)。又，制造此种微粒子的方法，于专利文献5中掲示有通过将由聚酰胺与其溶剂构成的溶液、聚酰胺的非溶剂、及水混合而于短时间内形成均匀的溶液后，通过将聚合物析出而获得的聚酰胺粒子的制造方法。又，于专利文献6至8中掲示有通过使作为结晶性高分子的聚酰胺溶解于高温的こニ醇等溶剂中并将该溶液冷却而获得聚酰胺的微粒子的温度诱导相分离法。再者，提出有使用由球晶构造的高分子构成的配向膜的液晶显示设备(參照专利文献9)，其是为了扩大视角而配置于偏光板与液晶层之间的，其目的与本发明的消偏光膜不同。又，于使用具有球晶构造的高分子膜作为消偏光膜而尝试将直线偏光转换为非偏光的情形时，于形成膜时产生的应变残留于成型后的膜上而表现折射率各向异性，从而无法获得可将直线偏光均匀地转换为与自然光相同的非偏光的消偏光膜。又，近年来对于构成液晶显示设备的背光源的各构件，形成了采用高穿透率的材料等抑制光的损失而提升光利用效率的方法。然而，导入至液晶元件部的偏光膜通常由碘系或二色性色素构成，故而产生如下问题虽然自然光中的50%透过，但50%被吸收，光的利用效率较低，画面变暗。因此提出有将自然光所含的偏光成分分离而仅使一成分透过，同时使另一成分反射并将反射光再利用，据此提升光的利用效率的各种方法。于专利文献10中掲示有将多层折射率彼此不同的延伸膜积层而成的反射偏光元件显示器。据此，来自背光的光在透过棱镜片后会入射至亮度提升膜。亮度提升膜由下部扩散膜、反射偏光元件层(DBEF层)及上部扩散膜层构成，于反射偏光元件层，穿透入射的光的第一偏光方向的成分且以高效率反射与第一偏光方向成直角的第二偏光方向的成分。反射的第二偏光成分通过利用光学模腔中的光的散射与反射使第一成分与第二成分均等地无规则化，可再次透过偏光元件而使光再利用化，据此可提升液晶显示器的亮度。除此以外于专利文献11至13等中亦掲示有以相同的方法将反射的偏光成分再利用的液晶显示设备。 然而，仅利用光的散射或反射不易使该等第二偏光成分无规则化，必须反复进行散射与反射，因此效率较低。又，通过使用λ/4波片进行圆偏光化，可高效率地使第一成分与第二成分均等化，但λ /4波片于可见光区域存在波长相关性，因此产生由特定波长的光的透过性导致的着色的问题。为避免该等问题而设想使用宽带带的λ/4波片，但目前较昂贵，现实中无法安装。又，于上述专利文献4中掲示有使用聚酰胺多孔质微粒子的具有消偏光功能的滤光片。于该文献中，通过控制聚酰胺粒子与黏合剂树脂的折射率差，亦可赋予光扩散性。专利文献I :日本特开2003-185821号公报；专利文献2 :日本特开平10-10522号公报；专利文献3 :日本特开2010-091655号公报；专利文献4 :国际公开第2007/119592号；专利文献5 :日本特开2007-204767号公报；专利文献6 :日本特开平8-12765号公报；专利文献7 :美国专利2639278号；专利文献8 :日本特开2006-328173号公报；专利文献9 日本特开平6-308496号公报；专利文献10 日本特开2004-004699号公报；专利文献11 :日本特开2000-221507号公报；专利文献12 :日本特开2001-188126号公报；专利文献13 :日本特开平04-184429号公报。
发明内容
在以上的背景技术中，专利文献4所记载的滤光片虽确认有将直线偏光转换为接近自然光的非偏光的消偏光能力，但在配向成正交偏光(crossnicol)的偏光板中夹有该膜后的透光率于550nm的波长下为10%以下，该转换效率在实用上无法满足。因此本发明的目的在于提供ー种聚酰胺微粒子及其制造方法、以及使用其的光学膜及液晶显示设备，该聚酰胺微粒子可高效率且不附带色调变化地将经偏光的光转换为接近自然光的非偏光，进而亦具有使光源的光均匀地进行光扩散的效果。本发明的发明人为达成以上的目的进行了潜心研究，结果发现通过使用具有球晶构造且微晶尺寸及结晶度经过调整的聚酰胺微粒子，可获得可高效率且不附带色调变化地将经偏光的光转换为接近自然光的非偏光，进而亦具有使光源的光均匀地进行光扩散的效果的光学膜及液晶显示设备，从而达成本发明。即，本发明涉及ー种聚酰胺微粒子，其由广角X射线绕射而测得的微晶尺寸为12nm以上，由DSC而测得的结晶度为50%以上，且该聚酰胺微粒子由球晶构造构成。又，本发明涉及ー种光学膜，其具有包含上述聚酰胺微粒子的树脂层。进而，本发明涉及ー种液晶显示设备，其具备光源装置、背面偏光板、液晶単元及前面偏光板，在前面偏光板的前面或背面偏光板的背面与上述光源装置之间具有上述光学
膜。 又，本发明涉及ー种聚酰胺微粒子的制造方法通过将聚酰胺(A)与于高温下对该聚酰胺(A)发挥良溶剂作用且于低温下对该聚酰胺(A)发挥非溶剂作用的溶剂(B)加以混合并加热以制备均匀的聚酰胺溶液，其后于3分钟以内将该聚酰胺溶液与低温的溶剂(C) 一面搅拌一面混合直至成为较该聚酰胺溶液的相分离温度低20 80°C的温度，并以保持该温度的状态下静置使聚酰胺析出。如上所述，根据本发明，可提供可高效率且不附带色调变化地将经偏光的光转换为接近自然光的非偏光，进而亦具有使光源的光均匀地进行光扩散的效果的聚酰胺微粒子及其制造方法、以及使用其的光学膜及液晶显示设备。
图I表示本发明的液晶显示设备(背光源部)的构成的分解图，其中(a)图为无反射偏光元件层(DBEF)，(b)图为有反射偏光元件层(DBEF)。(c)图为有反射偏光元件层(线栅型)；图2表示本发明的液晶显示设备(液晶单元上部)的构成的分解图，(a)图中A为抗反射层，(b)图中A安装于抗反射层与偏光板之间，(C)图中A安装于偏光板内部；图3是膜的透光强度測定装置的概略图；图4是由实施例I获得的聚酰胺微粒子的电子显微镜照片；图5是由实施例1、3及比较例1、3制成的光学膜的消偏光能力的评价结果；图6是由比较例I获得的聚酰胺微粒子的电子显微镜照片；图7是由实施例3获得的聚酰胺微粒子的电子显微镜照片；图8是实施例10所使用的聚酰胺微粒子的扫描式电子显微镜照片；图9是比较例6所使用的聚酰胺微粒子的扫描式电子显微镜照片；图10表示由实施例11及比较例7各自制成的光学膜及1/4相位差板(比较例8)的透光率的波长相关性的图表；图11是实施例14及比较例11的光学膜的透光強度的測定結果。主要元件符号说明I 光扩散膜2 光源
3反射板4导光板5棱镜片6偏光膜7液晶元件部11亮度提升膜12反射偏光兀件层(DBEE层) 13反射偏光元件层(线栅型)14背光模块15抗反射层(AG或AR)A本发明的光学膜
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并參照附图，对本发明作进ー步的详细说明。本发明涉及ー种聚酰胺微粒子，其具有聚酰胺等结晶性树脂所特有的结晶构造即球状或大致球状的球晶构造、于部分缺损的ー侧具有凸起且于相反侧具有缺损部的球晶构造(C型状、弯玉状)、或进而缺损的接近轴晶的球晶构造(哑铃状)，且由特定的微晶尺寸与结晶度构成且结晶性高。又，本发明的聚酰胺微粒子较佳为具有多孔质构造，粒径及粒子形状相对一致的，具有高于先前的聚酰胺微粒子的消偏光能力。因此，该等微粒子可用作液晶显示器显示用光学滤光片或朝向背光源的高性能的偏光消除扩散材料。关于本发明的聚酰胺微粒子，对上述球晶构造利用扫描式或穿透式电子显微镜观察粒子的剖面，可判断聚酰胺的纤维是否自中心核附近成长为放射状。又，本发明的聚酰胺微粒子是单个粒子本身于整体或局部具有作为结晶性高分子所特有的结晶构造的球状或大致球状的球晶构造、部分缺损的球晶构造(C型状、弯玉状)、或进而缺损的轴晶性球晶构造(哑铃状)。借助具有上述球晶构造而使消偏光能力升高，故而较佳。又，亦可为将该等各种构造的粒子混合而成的粒子。所谓“单个粒子本身于整体或局部的球晶构造”，是指聚酰胺纤维自单独ー个粒子的中心附近的单个或复数个核心成长为三维等比或放射状而形成的结晶性高分子所特有的构造，所谓局部，是指粒子具有该等构造的一部分。本发明的聚酰胺微粒子由DSC测得的结晶度为50%以上。关于聚酰胺的结晶度，有由X射线折射而求出的方法、由DSC測定法而求出的方法、根据密度而求出的方法，但较佳为由DSC測定法而求出的方法。通常，从熔融物结晶化而得的聚酰胺的结晶度较高，最高为30%左右。若结晶度较低，则将直线偏光转换为非偏光的能力下降，因此欠佳。关于本发明的聚酰胺微粒子，由广角X射线绕射求出的微晶尺寸为12nm(纳米)以上。微晶尺寸越大，消偏旋光性越高。另ー方面，若未达12nm，则存在消偏光能力下降的倾向。本发明的聚酰胺微粒子的等球个数平均粒径(以下，存在仅简称为个数平均粒径的情况)较佳为I. O 50 μ m，更佳为I. O 30 μ m。若个数平均粒径小于I. O μ m，则二次凝聚カ较强，操作性变差。又，若大于50 μ m，则在电子材料用途中作为光功能粒子进行操作时，含有粒子的光学材料的膜厚变厚，故而变得难以薄型化，因此欠佳。本发明的聚酰胺微粒子较佳为具有多孔质构造。借助多孔质构造而存在多重散射效果増大，消偏光能力升高的倾向。本发明的聚酰胺微粒子的BET比表面积为O. I 80m2/g,较佳为3 75m2/g,更佳为 5 70m2/g。若比表面积低于O. lm2/g，则所得的多孔质粉体的多孔质性下降。又，若大于80m2/g，则变得易凝聚。本发明的聚酰胺微粒子的平均细孔径较佳为O. 01 O. 5 μ m，更佳为O. 01
·0.3 μ Hlo于平均细孔径小于0.01 μ m的情形时，多孔质性下降。于大于O. 5μπι的情形时，存在所得的粒子的机械强度下降的情况。本发明的聚酰胺微粒子的多孔度指数(RI)较佳为5 100。此处所谓多孔度指数(RI)，定义为以多孔质的球状粒子的比表面积相对于相同直径的平滑的球状粒子的比表面积的比。若多孔度指数小于5，则多孔质粒子的承载功能或吸附功能较差，故而欠佳。若多孔度大于100，则难以作为粉体进行操作。本发明的聚酰胺微粒子的熔点较佳为110 320°C，更佳为130 300°C。若熔点变得低于110°c，则存在光学用途的热稳定性降低的倾向。本发明的聚酰胺微粒子于粒径分布中，体积平均粒径(或体积基准平均粒径)相对于个数平均粒径(或数基准平均粒径)的比较佳为I 2. 5，更佳为I 2. 0，尤佳为I
1.5。若体积平均粒径相对于个数平均粒径的比(粒度分布指数roi)大于2. 5，则作为粉体的操作变差。本发明的聚酰胺微粒子对于波长为550nm的光的由下述数学式I及数学式2定义的消偏系数Dpc (λ )较佳为I. 5/m以上,更佳为2. Ο/m以上,尤佳为2. 3/m以上。若消偏系数未达I. 5/m，则必须于光学膜中调配大量粒子，从而产生膜厚増加、雾度上升等问题，因此欠佳。[数学式I]
权利要求
1.ー种聚酰胺微粒子，其由广角X射线绕射测得的微晶尺寸为12nm以上，由DSC测得的结晶度为50%以上，且由球晶构造构成。
2.如权利要求I所述的聚酰胺微粒子，其等球个数平均粒径为I 50Pm。
3.如权利要求I或2所述的聚酰胺微粒子，其比表面积为0.I 80m2/g，具有多孔质构造。
4.如权利要求I至3中任一项所述的聚酰胺微粒子，其中聚酰胺为聚酰胺6。
5.如权利要求I至4中任一项所述的聚酰胺微粒子,其对波长为550nm的光的由下述[数学式I]及[数学式2]所表示的消偏系数Dpc (入)为I. 5/m以上， [数学式I]
6.ー种光学膜，具有含权利要求I至5中任一项所述的聚酰胺微粒子的树脂层。
7.如权利要求6所述的光学膜，其中由下述[数学式3]所表示的消偏亮度DODP(入，0 )于400 750nm波长范围内的变异系数CV( 0 )于0 = 0° 90°时为25%以内， [数学式3]
8.如权利要求6或7所述的光学膜，其中利用由下述[数学式4]及[数学式5]所表示的斯托克斯參数而获得的非偏亮度(100-V)为10%以上， [数学式4]
9.ー种液晶显示设备，具备光源装置、背面偏光板、液晶単元及前面偏光板，于前面偏光板的前面或背面偏光板的背面与该光源装置之间具有权利要求6至8中任一项所述的光学膜。
10.ー种聚酰胺微粒子的制造方法，通过将聚酰胺(A)与于高温下对该聚酰胺(A)发挥良溶剂作用且于低温下对该聚酰胺(A)发挥非溶剂作用的溶剂(B)加以混合并加热以制备均匀的聚酰胺溶液，其后于3分钟以内将该聚酰胺溶液与低温的溶剂(C) 一面搅拌一面混合直至成为较该聚酰胺溶液的相分离温度低20 80°C的温度，并以保持该温度的状态下静置使聚酰胺析出。
11.如权利要求10所述的聚酰胺微粒子的制造方法，其中，溶剂(B)为多元醇。
12.如权利要求10或11所述的聚酰胺微粒子的制造方法，其中，聚酰胺(A)为聚酰胺6。
全文摘要
本发明公开了一种可高效率且不附带色调变化地将经偏光的光转换为接近自然光的非偏光，进而亦具有使光源的光均匀地进行光扩散的效果的聚酰胺微粒子及其制造方法、以及使用其的光学膜及液晶显示设备。该聚酰胺微粒子由广角X射线绕射测得的微晶尺寸为12nm以上，由DSC测得的结晶度为50％以上，且该聚酰胺微粒子由球晶构造构成。且该光学膜具有含上述聚酰胺微粒子的树脂层；该液晶显示设备具备光源装置、背面偏光板、液晶单元及前面偏光板，且在前面偏光板的前面或背面偏光板的背面与上述光源装置之间具有上述光学膜。
文档编号C08J3/14GK102869706SQ201180019884
公开日2013年1月9日 申请日期2011年4月19日 优先权日2010年4月20日
发明者青野初, 中山喜美男, 高桥淳也, 崎本亮, 庄司达也 申请人:宇部兴产株式会社