CN101950038A - 防眩膜及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防眩膜及其制造方法,所述防眩膜具备透明支承体、层叠在该透明支承体上的具有凹凸表面的防眩层,其中,空间频率0.01μm-1时该凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时该凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2在3~15的范围内,防眩层包括粘合剂用树脂和分散于该粘合剂用树脂中的微粒子,防眩层的凹凸表面由利用粘合剂用树脂形成的表面构成。
Description
技术领域
本发明涉及防眩(防眩光)膜及其制造方法,更详细而言,涉及在透明支承体上形成有具有微细的凹凸表面的防眩层的防眩膜及其制造方法。
背景技术
液晶显示器、等离子体显示面板、布劳恩管(阴极射线管:CRT)显示器、有机场致发光(EL)显示器等图形表示装置中,若外部光线照入其显示面,则可见性被显著破坏。目前,为了防止这样的外部光线的照入,在重视图形质量的电视机或个人计算机、在外部光线强的屋外使用的摄像机或数码相机、及利用反射光来进行显示的便携式电话等中,在图形显示装置的表面设有用于防止外部光线照入的膜层。该膜层与实施了无反射处理的膜所构成的结构、及实施了防眩处理的膜所构成的结构不同,其中,无反射处理利用了光学多层膜的干涉,防眩处理通过在表面形成微细的凹凸使入射光散乱从而将照入图形变淡。由于前者的无反射膜必须要形成均匀的光学膜厚的多层膜,因此成本变高。相对于此,后者的防眩膜在制造上比较廉价,因此,广泛用于大型的个人计算机或电动机等用途。
这样的防眩膜目前通过如下方法等制造,即,例如调节分散有微粒子的树脂溶液的膜厚而将其涂敷在基材片上,并使该微粒子在涂敷膜表面露出,从而在基材片上形成无规则的表面凹凸。然而,这种使用分散有微粒子的树脂溶液来制造的防眩膜中,树脂溶液中的微粒子的分散状态或涂敷状态等影响表面凹凸的配置或形状,因此,难以得到预想的表面凹凸,当将防眩膜的雾度设定得较低时,存在无法获得充分的防眩效果的问题。进而,当将这种现有的防眩膜配置在图形显示装置的表面时,存在显示面整体因散乱光而变得泛白、容易产生显示变成模糊的颜色即所谓的“泛白(白ちやけ)”之类的问题。另外,随着近年来图形显示装置的高清晰化,图形显示装置的像素与防眩膜的表面凹凸形状产生干涉,其结果是,还存在如下问题:产生亮度分布,从而产生显示面不易看清即所谓的“眩光”现象。为了消除眩光,尝试过在粘合剂用树脂与分散于其中的微粒子之间设置折射率差来使光散乱,但将这样的防眩膜配置在图形显示装置的表面时,还存在因微粒子与粘合剂用树脂的界面的光的散乱而导致对比度容易降低的问题。另外,在通过减少光的散乱来防止对比度降低时,存在眩光的消除效果变得不充分的问题。
另一方面,也尝试过不含有微粒子、仅通过在透明树脂层的表面形成的微细的凹凸来显现防眩性。例如,在日本特开2002-189106号公报中公开有如下防眩膜:在透明树脂膜上层叠有具有微细的表面凹凸的电离放射线硬化性树脂层的硬化物层,所述表面凹凸中三维十点平均粗糙度及三维粗糙度基准面上相邻的凸部彼此的平均距离分别满足规定值。通过在将电离放射线硬化性树脂夹在压花铸型与透明树脂膜之间的状态下,使该电离放射线硬化化树脂硬化来制造这种防眩膜。然而,利用日本特开2002-189106号公报所公开的防眩膜难以实现充分的防眩效果、抑制泛白、实现高对比度并同时抑制眩光。
另外,作为制造在表面形成有微细的凹凸的膜的方法,已知有将具有凹凸表面的辊的凹凸形状转印到膜上的方法。作为具有这种凹凸表面的辊的制造方法,例如在日本特开平6-34961号公报中公开有如下方法:使用金属等制作圆筒体,在其表面利用电子雕刻、蚀刻、喷砂等手法形成凹凸。另外,在日本特开2004-29240号公报中公开有利用珠喷丸法制作压花辊的方法,在日本特开2004-90187号公报中公开有如下方法:经过在辊的表面形成金属镀敷层的工序、对金属镀敷层的表面进行镜面研磨的工序、进而根据需要进行喷丸强化处理的工序,制造压花辊。
然而,这样在对压花辊的表面实施了喷射处理的状态下,因喷射粒子的粒径分布而产生凹凸径的分布,并且,难以控制利用喷射获得的凹坑的深度,在再现性良好地获得防眩功能优越的凹凸的形状这一方面存在问题。
在日本特开2006-53371号公报中记载了研磨基材、实施喷砂加工后实施非电解镀镍的方法。另外,在日本特开2007-187952号公报中记载了在对基材实施镀铜或镀镍后实施研磨、喷砂加工之后,实施镀铬来制作压花版的方法。进而,在日本特开2007-237541号公报中记载了如下方法:在实施镀铜或镀镍后进行研磨、喷砂加工,之后实施蚀刻工序或镀铜工序,之后实施镀铬,来制作压花版。在上述使用了喷砂加工的制作方法中,由于难以将表面凹凸形状在精密控制的状态下形成,因此,在表面凹凸形状中也制作出具有50μm以上的周期的比较大的凹凸形状。其结果是,存在如下问题:上述大的凹凸形状与图形显示装置的像素发生干涉,产生亮度分布,从而产生显示面不易看清的“眩光”现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防眩膜及其制造方法,在具备含有微粒子的防眩层的防眩膜中,雾度设定得较低,同时,在适用于图形显示装置时,能够显示优越的防眩性能且防止泛白引起的可视性的降低,并且,即使在适用于高清晰的图形显示装置时,也能够在不产生眩光的情况下显现出高对比度。
本发明提供一种防眩膜,其具备透明支承体和层叠在所述透明支承体上的具有凹凸表面的防眩层,其中,空间频率0.01μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2在3~15的范围内,所述防眩层包括粘合剂用树脂和分散于所述粘合剂用树脂中的微粒子,所述防眩层的凹凸表面由利用所述粘合剂用树脂形成的表面构成。
所述防眩层中,优选相对于粘合剂用树脂100重量份含有微粒子10~50重量份,所述微粒子的平均粒径在5μm以上且10μm以下,且微粒子与粘合剂用树脂的折射率比在0.93以上且0.98以下或1.01以上且1.04以下,并且,防眩层的厚度在所述微粒子的平均粒径的1.1倍以上且2倍以下。
本发明的防眩膜中,优选空间频率0.1μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H3 2与空间频率0.04μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H3 2/H2 2在0.1以下。另外,优选本发明的防眩膜所具备的所述凹凸表面包括95%以上的倾斜角度在5°以下的面。
另外,本发明提供一种制造上述任意一种防眩膜的方法,该方法包括:基于表示空间频率在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值的能谱的图案来制作具有凹凸面的模具的工序;向形成于透明支承体上的、分散有微粒子的树脂层的表面转印模具的凹凸面的工序。
根据本发明,雾度设定得较低,同时,在适用于图形显示装置时,能够显示优越的防眩性能且防止泛白引起的可视性的降低,并且,即使在适用于高清晰的图形显示装置时,也能够在不产生眩光的情况下显现出高对比度。
附图说明
图1是示意性表示本发明的防眩膜的一例的剖视图。
图2是示意性表示本发明的防眩膜的表面的立体图。
图3是表示离散地获得表示标高的函数h(x,y)的状态的示意图。
图4是用二维离散函数h(x,y)表示本发明的防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面的标高的图。
图5是用白和黑的浓淡度表示对图4所示的二维函数h(x,y)进行离散傅里叶变换而得到的标高的能谱H2(fx,fy)的图。
图6是表示图5所示的能谱H2(fx,fy)的fx=0时的截面的图。
图7是用于说明微细凹凸表面的倾斜角度的测定方法的示意图。
图8是表示防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面的倾斜角度分布的直方图的一例的图。
图9是示意性表示求解散乱光强度时的光的入射方向与透射散乱光强度测定方向的立体图,所述散乱光是从防眩膜的透明支承体侧沿透明支承体的法线方向入射光而在防眩层侧从透明支承体的法线方向偏离20°的方向上观察到的散乱光。
图10是表示相对散乱光强度T(20)与对比度的关系的图。
图11是用灰度的二维离散函数g(x,y)表示用于制作作为本发明的防眩膜所使用的图案的图形数据的一部分的图。
图12是用白和黑的浓淡度表示对图11所示的灰度的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换而得到的能谱G2(fx,fy)的图。
图13是表示图12所示的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面的图。
图14是示意性表示模具的制造方法的前半部分的优选一例的图。
图15是示意性表示模具的制造方法的后半部分的优选一例的图。
图16是示意性表示在第一蚀刻工序中进行侧面蚀刻的状态的图。
图17是示意性表示第一蚀刻工序所形成的凹凸面通过第二蚀刻工序变钝的状态的图。
图18是用二维函数g(x,y)表示利用比较例2的模具制造时使用的图案得到的图形数据的灰度的图。
图19是用二维函数g(x,y)表示利用比较例3的模具制造时使用的图案得到的图形数据的灰度的图。
图20是表示比较例2及比较例3中使用的图案的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面的图。
图21是表示实施例1、实施例2及比较例1的防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面的标高的能谱H2(fx,fy)的fx=0时的截面的图。
图22是表示实施例1、实施例2及比较例1的防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面的倾斜角度分布的直方图的图。
具体实施方式
<防眩膜>
如图1例示,本发明的防眩膜具备透明支承体101和层叠在透明支承体101上的防眩层102。防眩层102包括粘合剂用树脂103、分散于粘合剂用树脂103中的微粒子104,防眩层102中与透明支承体101相反的一侧的表面由粘合剂用树脂103形成的表面即微细的凹凸表面(微细凹凸表面105)构成。以下,进一步详细说明本发明的防眩膜。
(防眩层)
在本发明的防眩膜所具备的防眩层中,空间频率0.01μm-1时微细凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时微细凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2在3~15的范围内。
目前,采用JIS B 0601中记载的粗糙度曲线要素的平均长度RSm、截面曲线要素的平均长度PSm、及弯曲曲线要素的平均长度WSm等对防眩膜的微细凹凸表面的周期进行评价。然而,这种现有的评价方法无法准确地评价微细凹凸表面所含有的多个周期。因此,无法准确地评价眩光与微细凹凸表面的相关及防眩性与微细凹凸表面的相关,从而难以在RSm、PSm、WSm等值的控制中制作出兼具抑制眩光和充分的防眩性能的防眩膜。
本发明人们发现:在具有微细凹凸表面且将分散有微粒子的防眩层层叠在透明支承体上的防眩膜中,如下所述的防眩膜显示出优越的防眩性能并同时充分地抑制眩光,所述防眩膜是表示使用“微细凹凸表面的标高的能谱”限定该微细凹凸表面的特定的空间频率分布的、即空间频率0.01μm-1时微细凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时微细凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2在3~15的范围内的防眩膜。并且发现:特别地,通过以该微细凹凸表面由粘合剂用树脂所形成的表面构成的方式(以分散于粘合剂用树脂中的微粒子不在防眩层表面突出的方式)形成防眩层,能够排除突出的微粒子对微细凹凸表面形状的影响,从而更加准确地表示上述特定的空间频率分布,能够再现性良好地获得上述高度显现优越的光学特性的防眩膜。本发明的防眩膜表示上述特定的空间频率分布,显示出优越的防眩性能,并且,能够防止泛白引起的可视性的降低,即使适用于高清晰的图形显示装置,也能够在不产生眩光的情况下显现出高对比度。
另外,本发明的防眩膜在其防眩层中含有微粒子,因此,与不含有微粒子的防眩膜相比,能够更加有效地抑制眩光。目前,在将防眩层中分散有折射率与粘合剂用树脂的折射率不同的微粒子的防眩膜配置在图形显示装置的表面时,存在因微粒子与粘合剂用树脂的界面的光的散乱而导致对比度容易降低的问题,但根据本发明的防眩膜,不会产生对比度降低,能够获得基于微粒子的眩光抑制效果。
首先,对防眩层具有的微细凹凸表面的标高的能谱进行说明。图2是示意性表示本发明的防眩膜的表面的立体图。如图2所示,本发明的防眩膜1具备具有由微细凹凸2构成的微细凹凸表面的防眩层。这里,本发明中的“微细凹凸表面的标高”是指防眩膜1表面的任意点P距离具有微细凹凸表面的最低点的高度的假想平面(标高作为基准为0μm)在防眩膜的主法线方向5(上述假想平面的法线方向)上的直线距离。如图2所示,在用防眩膜面内的正交坐标(x,y)表示时,微细凹凸表面的标高可以用坐标(x,y)的二维函数h(x,y)表示。在图2中用投影面3表示防眩膜整体的面。
微细凹凸表面的标高可以从共焦显微镜、干涉显微镜、原子间力显微镜(AFM)等装置所测定的表面形状的三维信息求解。测定机所要求的水平分解能至少在5μm以下,优选在2μm以下,且垂直分解能至少在0.1μm以下,优选在0.01μm以下。作为该测定所优选的非接触三维表面形状、粗糙度测定机,可以举出New View 5000系列(翟柯有限公司制,在日本可以从翟柯(株式会社)取得)、三维显微镜PLμ2300(圣索法公司制)等。由于需要标高的能谱的分解能在0.01μm-1以下,因此优选测定面积至少在200μm×200μm以上,更为优选500μm×500μm×以上。
接下来,对利用二维函数h(x,y)求解标高的能谱的方法进行说明。首先,基于二维函数h(x,y)利用下式(1)定义的二维傅里叶变换求解二维函数H(fx,fy)。
这里,fx及fy分别是x方向及y方向的空间频率,带有长度的倒数的次方。另外,式(1)中的π表示圆周率,i表示虚数单位。通过将求得的二维函数H(fx,fy)进行自乘,能够求解出标高的能谱H2(fx,fy)。该能谱H2(fx,fy)表示防眩层的微细凹凸表面的空间频率分布。
以下,进一步具体说明求解防眩层所具有的微细凹凸表面的标高的能谱的方法。利用上述共焦显微镜、干涉显微镜、原子间力显微镜等实际测定的表面形状的三维信息通常为离散的值、即作为与大量的测定点对应的标高而获得。图3是表示离散地获得表示标高的函数h(x,y)的状态的示意图。如图3所示,用(x,y)表示防眩膜面内的正交坐标,用虚线表示在防眩膜的投影面3上沿x轴方向分割每Δx的线及沿y轴方向分割每Δy的线时,在实际测定中微细凹凸表面的标高作为防眩膜的投影面3上的各虚线的每个交点的离散的标高值而获得。
获得的标高值的数目由测定范围、Δx及Δy确定,如图3所示,将x轴方向的测定范围设为X=MΔx,将y轴方向的测定范围设为Y=NΔy时,得到的标高值的数目为(M+1)×(N+1)个。
如图3所示,将防眩膜的投影面3上的着眼点A的坐标设为(jΔx,kΔy)(这里,j为0以上且M以下,k为0以上且N以下)时,与着眼点A对应的防眩膜表面上的P的标高可以表示为h(jΔx,kΔy)。
这里,测定间隔Δx及Δy依赖于测定设备的水平分节能,为了精度良好地评价微细凹凸表面,如上所述优选Δx及Δy均在5μm以下,更为优选在2μm以下。另外,如上所述优选测定范围X及Y均在200μm以上,更为优选在500μm以上。
这样,在实际的测定中表示微细凹凸表面的标高的函数作为带有(M+1)×(N+1)个值的离散函数h(x,y)而获得。因此,利用测定所获得的离散函数h(x,y)和下式(2)中定义的离散傅里叶变换求解离散函数H(fx,fy),通过对离散函数H(fx,fy)进行二乘来求解能谱的离散函数H2(fx,fy)。式(2)中的1为-(M+1)/2以上且(M+1)/2以下的整数,m为-(N+1)/2以上且(N+1)/2以下的整数。另外,Δfx及Δfy分别为x方向及y方向的空间频率间隔,用式(3)及式(4)定义。Δfx及Δfy与标高的能谱的水平分解能相当。
式(2)
图4是用二维离散函数h(x,y)表示本发明的防眩膜(具体而言,后述的实施例1的防眩膜)所具备的防眩层的微细凹凸表面的标高的图。在图4中,标高由白和黑的浓淡度表示。图4所示的离散函数h(x,y)具有512×512个值,水平分解能Δx及Δy为1.66μm。
另外,图5是用白和黑的浓淡度表示对图4所示的二维函数h(x,y)进行离散傅里叶变换而得到的标高的能谱H2(fx,fy)的图。图5所示的标高的能谱H2(fx,fy)也是具有512×512个值的函数,标高的能谱的水平分解能Δfx及Δfy为0.0012μm-1。
如图4例示,本发明的防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面由无规则形成的凹凸构成,因此,如图5所示,标高的能谱H2以原点为中心形成为对称。由此,可以利用通过二维函数即能谱H2(fx,fy)的原点的截面求解空间频率0.01μm-1时标高的能谱H1 2及空间频率0.04μm-1时标高的能谱H2 2。图6表示图5所示的能谱H2(fx,fy)的fx=0时的截面。由此可知,空间频率0.01-1时标高的能谱H1 2为4.8,空间频率0.04μm-1时标高的能谱H2 2为0.35,比H1 2/H2 2为14。
如上所述,在本发明的防眩层中,空间频率0.01μm-1时微细凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2被设定在3~15的范围内。若标高的能谱之比H1 2/H2 2低于3,则表示防眩层的微细凹凸表面所含有的100μm以上的长周期的凹凸形状少且小于25μm的短周期的凹凸形状多。这种情况下,无法有效地防止外光的照入,获得充分的防眩性能。另外,相对于此,若标高的能谱之比H1 2/H2 2超过15,则微细凹凸表面所含有的100μm以上的长周期的凹凸形状多且小于25μm的短周期的凹凸形状少。这种情况下,将防眩膜配置于高清晰的图形显示装置时存在产生眩光的趋势。为了显示出更优越的防眩性能且更为有效地抑制眩光,优选标高的能谱之比H1 2/H2 2在3.5~14.5的范围内,更为优选在4~14的范围内。
另外,微细凹凸表面所含有的小于10μm的短周期成分非但不有助于防眩性,而且使入射到微细凹凸表面的光散乱而导致泛白,因此少为好。更具体而言,将空间频率0.1μm-1时标高的能谱设为H3 2时,优选能谱之比H3 2/H2 2在0.1以下,更为优选在0.01以下。在图6所示的能谱中,空间频率0.1μm-1时标高的能谱H3 2为0.00076。由此,H3 2/H2 2为0.0022。
本发明人们还发现:若防眩层的微细凹凸表面表示特定的倾斜角度分布,则能够显示出优越的防眩性能且更加有效地防止泛白。即,在本发明的防眩膜中,优选防眩层的微细凹凸表面包括95%以上的倾斜角度在5°以下的面。倾斜角度在5°以下的面的比例低于95%时,凹凸表面的倾斜角度变得陡峭,聚集来自周围的光,从而容易产生显示面整体变白的泛白。为了抑制这样的聚光效果并防止泛白,微细凹凸表面的倾斜角度在5°以下的面的比例越高越好,优选在97%以上,更为优选在99%以上。
这里,本发明所说的“微细凹凸表面的倾斜角度”意味着如下所述的角度,即,参照图2,在防眩膜1表面的任意点P中,考虑了此处的凹凸的局部的法线6相对于防眩膜的主法线方向5所成的角度(表面倾斜角度)ψ。微细凹凸表面的倾斜角度与标高同样,可以从共焦显微镜、干涉显微镜、原子间力显微镜(AFM)等装置所测定的表面形状的三维信息求解。
图7是用于说明微细凹凸表面的倾斜角度的测定方法的示意图。若说明具体的倾斜角度的确定方法,则如图7所示,确定虚线所示的假想平面FGHI上的着眼点A,在通过点A的x轴上的着眼点A的附近设定相对于点A大致对称的点B及D,另外,在通过点A的y轴上的着眼点A的附近设定相对于点A大致对称的点C及点E,确定与上述点B、C、D、E对应的防眩膜面上的点Q、R、S、T。此外,在图7中,用(x,y)表示防眩膜面内的正交坐标,用z表示防眩膜厚度方向的坐标。平面FGHI是由通过y轴上的点C且与x轴平行的直线及同样通过y轴上的点E且与x轴平行的直线、与通过x轴上的点B且与y轴平行的直线及同样通过x轴上的点D且与y轴平行的直线各自的交点F、G、H、I形成的面。另外,在图7中,描绘为实际的防眩膜面的位置位于平面FGHI的上方,但根据着眼点A的选取位置当然存在实际的防眩膜面的位置位于平面FGHI的上方或下方的情况。
倾斜角度可以通过从测定出的表面形状的三维信息求解平均法线向量(平均法线向量与图2所示的考虑了凹凸的局部的法线6同义)相对于防眩膜的主法线方向的极角来获得,其中,所述平均法线向量通过对多面体四平面、即四个三角形PQR、PRS、PST、PTQ的各法线向量6a、6b、6c、6d求平均而获得,所述多面体通过与着眼点A对应的实际的防眩膜面上的点P、和与在着眼点A的附近取得的四点B、C、D、E对应的实际的防眩膜面上的点Q、R、S、T共计五点组合而构成。对各测定点求解倾斜角度后,计算直方图。
图8是表示防眩膜(具体而言,后述的实施例1的防眩膜)所具备的防眩层的微细凹凸表面的倾斜角度分布的直方图的一例的图。在图8所示的图中,横轴表示倾斜角度,以0.5°进行分割。例如,最左边的纵柱表示倾斜角度在0~0.5°的范围内的集合的分布,以下随着向右角度每次增大0.5°。在该图中,横轴的每两个刻度表示值的下限值,例如,横轴上“1”的部分表示倾斜角度在1~1.5°的范围内的集合的分布。另外,纵轴表示倾斜角度的分布,合计为1(100%)的值。在该例中,倾斜角度在5°以下的面的比例大致为100%。
接下来,详细说明本发明的防眩膜所具备的防眩层的具体结构。本发明的防眩层包括粘合剂用树脂和分散于该粘合剂用树脂中的微粒子,防眩层中与透明支承体101相反的一侧的表面由微细凹凸表面105构成。如上所述,为了可靠地赋予上述特定的空间频率分布,高度显现出防眩性能、泛白抑制性能、眩光抑制性能及对比度性能,微细凹凸表面105由粘合剂用树脂所形成的表面构成。这里,微细凹凸表面由粘合剂用树脂所形成的表面构成的意思是指,分散的微粒子不在防眩层表面突出,该微粒子完全埋在粘合剂用树脂中。微细凹凸表面仅由粘合剂用树脂所形成的表面构成,由此能够排除突出的微粒子对微细凹凸表面形状的影响(例如,微细凹凸表面形状随微粒子的形状的偏差而产生的偏差),从而能够高精度地控制防眩层的微细凹凸表面形状。
为了得到具有由粘合剂用树脂所形成的表面构成的微细凹凸表面的防眩层,作为微粒子,使用平均粒径在10μm以下且与粘合剂用树脂的折射率比(微粒子的折射率设为nb、粘合剂用树脂的折射率设为nr时的nb/nr)在0.98以下且1.01以上的微粒子,并且,相对于粘合剂用树脂100重量份,该微粒子的含有量设在50重量份以下,进而,优选防眩层的厚度设为该微粒子的平均粒径的1.1倍以上。更为优选微粒子的平均粒径在8μm以下,且相对于粘合剂用树脂100重量份,该微粒子的含有量在40重量份以下。
当使用的微粒子的平均粒径高于10μm时,为了使微粒子埋在粘合剂用树脂中,需要的膜厚变厚,其结果是,树脂涂敷时容易产生卷曲或凝聚等不良情况。另外,折射率比nb/nr超过0.98且小于1.01时,基于微粒子的内部散乱效果减小,因此,需要向粘合剂用树脂中添加大量的微粒子来赋予防眩层规定的散乱特性从而消除眩光,存在难以使微粒子完全埋在粘合剂用树脂中的趋势。另外,相对于粘合剂用树脂100重量份含有超过50重量份的微粒子时,存在难以使微粒子完全埋在粘合剂用树脂中的趋势,因此不优选。进而,防眩层的厚度低于平均粒径的1.1倍时,微粒子在防眩层表面突出的趋势变得显著。
作为将具有由粘合剂用树脂所形成的表面构成的微细凹凸表面的防眩层形成在透明支承体上的方法,优选通过使用了树脂组成物的压花法(对压花法的说明在下述)在透明支承体上形成具有上述规定的厚度的树脂层(防眩层)的方法,所述树脂组成物中以上述优选含有量含有具有上述优选范围的平均粒径及折射率比nb/nr的微粒子。
优选与粘合剂用树脂配合的微粒子的平均粒径在5μm以上,更为优选在6μm以上。平均粒径低于5μm时,基于微粒子的广角侧的散乱光强度上升,适用于图形显示装置时存在降低对比度的趋势。另外,更为优选微粒子与粘合剂用树脂的折射率比nb/nr在0.93以上且0.98以下或1.01以上且1.04以下,进而优选在0.97以上且0.98以下或1.01以上且1.03以下。折射率比nb/nr低于0.93或超过1.04时,粘合剂用树脂与微粒子的界面的反射率增大,结果导致后方散乱上升、全光线透射率降低的趋势。全光线透射率的降低会引起防眩膜的雾度的增大、适用于图形显示装置时的对比度的降低。另外,优选相对于粘合剂用树脂100重量份微粒子的含有量在10重量份以上,更为优选在15重量份以上。小于10重量份时,基于微粒子的眩光抑制效果不充分。进而,优选防眩层的厚度在微粒子的平均粒径的2倍以下,更为优选在1.5倍以下。防眩层的厚度超过平均粒径的2倍时,树脂涂敷时容易产生卷曲等不良情况。
优选构成微粒子的材料满足上述优选折射率比。如后所示,在本发明中防眩层的形成优选使用UV压花法,在UV压花法中,紫外线硬化型树脂优选用作粘合剂用树脂前体。这种情况下,由于紫外线硬化型树脂的硬化物(粘合剂用树脂)具有1.50前后的折射率的情况居多,因此,作为微粒子,可以从折射率1.40~1.60左右的微粒子中与防眩膜的设计一致而适当选择。作为微粒子,优选使用树脂珠或大致球形的物质。以下揭示优选的树脂珠的例子。
三聚氰胺珠(折射率1.57)
聚甲基丙烯酸甲酯珠(折射率1.49)
甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物树脂珠(折射率1.50~1.59)
聚碳酸酯珠(折射率1.55)
聚乙烯珠(折射率1.53)
聚苯乙烯珠(折射率1.6)
聚氯乙烯珠(折射率1.46)
硅酮树脂珠(折射率1.46)等。
(透明支承体)
透明支承体并不局限于实际上光学透明的膜,可以举出例如三乙酰基纤维素膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、聚碳酸酯膜、由将降冰片烯化合物制成单体的非晶性环状聚烯烃构成的膜等热塑性树脂膜。上述热塑性树脂膜可以是溶剂流延模或挤压膜等。透明支承体的厚度并没有特别限制,通常在10~250μm,优选在20~125μm。
优选在本发明的防眩膜中,从透明支承体侧沿透明支承体的法线方向入射光时,在防眩层侧从透明支承体的法线方向偏离20°的方向上观察到的相对散乱光强度T(20)表示0.001%以下的值。图9是示意性表示测定散乱光强度时的光的入射方向与透射散乱光强度测定方向的立体图,所述散乱光是从透明支承体侧沿透明支承体的法线防线入射光而在防眩层侧从透明支承体的法线方向偏离20°的方向上观察到的散乱光。参照该图,相对于在防眩膜1的透明支承体侧从透明支承体的法线方向5’(该方向与图2中防眩膜的主法线方向5为同方向)入射的光20,在包含入射光20的光线方向与透明支承体的法线方向5’的平面22上,测定防眩层侧的向从法线方向5’偏斜20°的方向透射的散乱光21的强度,将该透射散乱光强度除以光源的光强度的值的百分率作为相对散乱光强度T(20)。
在相对散乱光强度T(20)超过0.001%的情况下,将该防眩膜适用于图形显示装置时,因散乱光导致黑显示时的亮度上升,降低对比度,因此不优选。特别在将防眩膜适用于不是自发光型的液晶显示器时,因黑显示时的漏光而导致基于散乱光的亮度上升效果增大,因此当相对散乱光强度T(20)超过0.001%时,其结果是显著降低对比度并破坏可视性。在本发明中,作为防眩层所含有的微粒子,使用上述具有特定的平均粒径及相对于粘合剂用树脂的特定的折射率的微粒子,由此能够将相对散乱光强度T(20)限定在0.001%以下。
在测定防眩膜的相对散乱光强度时,需要精度良好地测定0.001%以下的相对散乱光强度。因此,使用动态范围广的检测器有效。作为这种检测器,例如可以使用市场上出售的光功率计等、或者使用在该光功率计的检测器前设置孔而使观察防眩膜的角度变为2°的变角光度计来进行测定。入射光可以使用380~780nm的可见光,测定用光源可以使用将卤素灯等光源发出的光校准后的光源、也可以使用由激光等单色光源发出的平行度高的光源。另外,为了防止防眩膜的翻转,使用光学上透明的粘接剂将防眩膜以凹凸面作为表面的方式贴合在玻璃基板上,然后用于测定。
鉴于上述,在本发明中相对散乱光强度T(20)如下进行测定。将防眩膜以其凹凸面作为表面的方式贴合在玻璃基板上,在其玻璃面侧从防眩膜法线方向(透明支承体法线方向)照射He-Ne激光器的平行光,在防眩膜凹凸面侧测定从防眩膜法线偏斜20°的方向上的透射散乱光强度。透射散乱光强度的测定使用横河电机株式会社制的“3292 03光学功率传感器”及“3292光学功率计”。
图10是表示相对散乱光强度T(20)和对比度的关系的图。从图10明确可知,相对散乱光强度T(20)超过0.001%时,对比度降低10%以上,存在破坏可视性的趋势。此外,在制作图10时,对比度按如下顺序测定。首先,从市场上出售的液晶电视机(夏普株式会社制的“LC-42GX1W”)剥离背面侧及显示面侧的偏振板,代替上述原有偏振板,将住友化学株式会社制的偏振板“Sumikaron SRDB31E”以各自的吸收轴与原有的偏振板的吸收轴一致的方式经由粘接剂贴合在背面侧及显示面侧,进而将防眩膜以凹凸面作为表面的方式经由粘接剂贴合在显示面侧偏振板上,其中,所述防眩膜具有与显示出各种散乱光强度的本发明的防眩膜同样的结构(即,构成为具有微细凹凸表面且分散有微粒子的防眩层层叠在透明支承体上)。接下来,将这样获得的液晶电视机在暗室内起动,使用拓普康株式会社制的亮度计“BM5A”型来测定黑显示状态及白显示状态的亮度,将对比度计算为白显示状态的亮度相对于黑显示状态的亮度之比。
本发明的防眩膜中,适宜控制防眩层的微细凹凸表面的空间频率分布,且用于防止造成对比度降低的相对散乱光强度T(20)上升到必要以上的微粒子分散于防眩层中,因此,本发明的防眩膜具有充分的防眩性,即使配置于超高清晰的图形显示装置也不会产生眩光,并且,能够有效地防止对比度的降低。
(防眩膜的制造方法)
上述本发明的防眩膜可以通过含有下述工序(A)及(B)的方法优良地制造。
(A)基于表示空间频率在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值的能谱的图案、制作具有凹凸面的模具的工序;
(B)在形成于透明支承体上的、分散有微粒子的树脂层的表面上转印模具的凹凸面的工序。
通过使用表示空间频率在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值的能谱的图案,能够精度良好地形成带有上述特定的空间频率分布的微细凹凸表面。另外,通过基于该图案制作具有凹凸面的模具、并将该模具的凹凸面转印到形成在透明支承体上的、分散有微粒子的树脂层的表面的方法(压花法),从而能够得到具有由粘合剂用树脂所形成的表面构成的微细凹凸表面的(微粒子完全埋在粘合剂用树脂中)防眩层。这里,“图案”意味着典型地用于形成防眩膜的微细凹凸表面、由计算机制作的二灰度(例如,二值化成白和黑后的图形数据)或三灰度以上的浓淡度构成的图形数据,但也包括能够向该图形数据同理变换的数据(行列数据等)。作为能够向图形数据同理变换的数据,可以举出仅保存各像素的坐标及灰度的数据。
上述工序(A)使用的图案的能谱例如是图形数据时,将图形数据变换成256灰度的灰度等级后,用二维函数g(x,y)表示图形数据的灰度,对得到的二维函数g(x,y)进行傅里叶变换来计算二维函数G(fx,fy),将得到的二维函数G(fx,fy)进行自乘而求解。这里,x及y表示图形数据面内的正交坐标,fx及fy分别表示x方向的空间频率及y方向的空间频率。
与求解微细凹凸表面的标高的能谱时同样,在求解图案的能谱时,灰度的二维函数g(x,y)通常以离散函数的形式获得。这种情况下,与求解微细凹凸表面的标高的能谱时同样,利用离散傅里叶变换计算能谱。具体而言,利用式(5)中定义的离散傅里叶变换计算离散函数G(fx,fy),将得到的离散函数G(fx,fy)进行自乘来求解能谱G2(fx,fy)。这里,式(5)中的π为圆周率,i为虚数单位。另外,M为x方向的像素数,N为y方向的像素数,l是-M/2以上且M/2以下的整数,m是-N/2以上且N/2以下的整数。进而,Δfx及Δfy分别表示x方向及y方向的空间频率间隔,分别由式(6)及式(7)定义。式(5)及式(6)中的Δx及Δy分别表示x轴方向、y轴方向的水平分解能。此外,在图案为图形数据时,Δx及Δy分别与1像素的x轴方向的长度及y轴方向的长度相等。即,制作6400dpi的图形数据作为图案时,Δx=Δy=4μm,制作12800dpi的图形数据作为图案时,Δx=Δy=2μm。
图11是用灰度的二维离散函数g(x,y)表示作为用于制作本发明的防眩膜所使用的图案(后述的实施例1的模具制作时使用的图案)的图形数据的一部分的图。图11所示的二维离散函数g(x,y)具有512×512个值,水平分解能Δx及Δy为2μm。另外,作为图11所示的图案的图形数据的尺寸为2mm×2mm,制成12800dpi。
图12用白和黑的浓淡度表示对图11所示的灰度的二维函数g(x,y)进行离散傅里叶变换而得到的能谱G2(fx,fy)的图。图12所示的能谱G2(fx,fy)也具有512×512个值,水平分解能Δfx及Δfy为0.0010μm-1。如图11所示,用于制造本发明的防眩膜而制成的图案中无规则地配置有点,因此,如图12所示,得到的能谱G2(fx,fy)也以原点为中心形成为对称。由此,可以利用通过能谱的原点的截面求解表示图案的能谱G2(fx,fy)的极大值的空间频率。图13是表示图12所示的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面的图。由此可知,图11所示的图案在空间频率0.045μm-1时具有极大值,但在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值。
当用于制作防眩膜的图案的能谱G2(fx,fy)在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内具有极大值时,得到的防眩膜的微细凹凸表面不表示上述特定的空间频率分布,因此,无法兼具消除眩光和充分的防眩性。
通过将具有小于20μm的平均点径(全部点的直径的平均值)的大量点无规则且均匀地配置,从而能够制作能谱G2(fx,fy)在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值的图案,例如图11所示那样的图案。无规则配置的点径可以为一种,也可以为多种。另外,为了从无规则地配置上述大量的点而制成的图案中更有效地除去空间频率0.04μm-1以下的空间频率成分,可以将通过旁通滤波器除去0.04μm-1以下的空间频率成分而得到的图案用于制作防眩膜。进而,为了从无规则地配置大量的点而制成的图案中更加有效地除去空间频率0.04μm-1以下的空间频率成分,可以将通过带通滤波器除去0.04μm-1以下的低空间频率成分和特定的空间频率以上的高空间频率成分而得到的图案用于制作防眩膜。
在后述详细说明基于如上所述得到的图案制作模具的方法。
上述工序(B)是利用压花法在透明支承体上形成具有微细凹凸表面且分散有微粒子的防眩层的工序。作为压花法,例示了使用光硬化型树脂的UV压花法、使用热塑性树脂的热压花法,其中,从成产性的观点出发,优选UV压花法。UV压花法中,在透明支承体的表面形成含有微粒子的光硬化型树脂层,向模具凹凸面按压该光硬化型树脂层并同时使其硬化,由此将模具的凹凸面转印到光硬化型树脂层表面。更具体而言,在透明支承体上涂敷分散有微粒子的光硬化型树脂的涂敷液,在使涂敷后的光硬化型树脂与模具的凹凸面密接的状态下,从透明支承体侧照射紫外线等光来使光硬化型树脂硬化,之后从模具剥离形成有硬化后的光硬化型树脂层的透明支承体,由此得到将模具的凹凸形状转印到硬化后的光硬化型树脂层(防眩层)的防眩膜。
在UV压花法中,作为透明支承体可以优选使用上述物质。作为光硬化型树脂,优选使用利用紫外线硬化的紫外线硬化型树脂,但也可以使用使紫外线硬化型树脂与适当选择的光引发剂组合、利用比紫外线的波长长的可见光也能够硬化的树脂。紫外线硬化型树脂的种类并没有特别限定,可以使用市场上出售的树脂。紫外线硬化型树脂的优选例为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯等多官能丙烯酸酯的一种或两种以上、Ingacure907(汽巴精化公司制)、Ingacure 184(汽巴精化公司制)、LucirinTPO(巴斯夫公司制)等含有光聚合引发剂的树脂组成物。通过在这些紫外线硬化型树脂中含有如上所述的微粒子来调制所述涂敷液。
(防眩膜制作用的模具的制造方法)
以下,说明制造本发明的防眩膜的制造中使用的模具的方法。关于本发明的防眩膜的制造中使用的模具的制造方法,只要是能够得到基于上述图案的规定的表面形状的方法即可,并没有特别限定,但为了精度良好且再现性良好地制造防眩膜的微细凹凸表面,优选基本上包括(1)第一镀敷工序、(2)研磨工序、(3)感光性树脂膜形成工序、(4)曝光工序、(5)显影工序、(6)第一蚀刻工序、(7)感光性树脂膜剥离工序、(8)第二镀敷工序。图14是示意性表示模具的制造方法的前半部分的优选一例的图。图14示意性表示各工序中的模具的截面。以下,参照图14详细说明上述各工序。
(1)第一镀敷工序
在本工序中,对模具所使用的基材的表面实施镀铜或镀镍。这样,通过对模具用基材的表面实施镀铜或镀镍,能够提高后述第二工序中镀铬的密接性或光泽性。即,在对铁等的表面实施镀铬的情况下,或者在利用喷砂法或珠喷丸法等在镀铬表面形成凹凸后再次实施镀铬的情况下,表面容易变粗糙且产生细小的裂纹,从而难以控制模具的表面的凹凸形状。对应于此,首先,通过对基材表面实施镀铜或镀镍,能够预防这种不良情况。这是由于,镀铜或镀镍的覆盖性高且平滑化作用强,能够填埋模具用基材的微小的凹凸或空穴(cavity)等从而形成平坦且具有光泽的表面。在上述镀铜或镀镍的特性的作用下,即使在后述的第二镀敷工序中实施镀铬,也能够消除所考虑到的因基材上存在的微小的凹凸或孔穴而导致镀铬表面的粗糙,另外,由于镀铜或镀镍的覆盖性高,因此,能够减少微细裂纹的产生。
作为在第一镀敷工序中使用的铜或镍,可以分别是纯金属,除此之外还可以是以铜为主体的合金、或以镍为主体的合金,因此,本说明书中所说的“铜”意味着包括铜及铜合金,且“镍”意味着包括镍及镍合金。镀铜及镀镍可以分别通过电解镀进行,也可以通过非电解镀进行,但通常采用电解镀。
在实施镀铜或镀镍时,镀敷层过薄,则不能完全排除基底表面的影响,因此,优选其厚度在50μm以上。镀敷层厚度的上限没有限制,但考虑到成本等,优选镀敷层厚度的上限到500μm左右为止。
作为模具用基材的形成所优选使用的金属材料,从成本观点出发举出铝、铁等。考虑到操作的便利性,更优选使用轻量的铝。这里所说的铝或铁也可以分别是纯金属,除此之外还可以是以铝或铁为主体的合金。
另外,模具用基材的形状可以是该领域中目前采用的适当的形状,例如除平板状外还可以是圆柱状或圆筒状的辊。使用辊状的基材制作模具时,具有能够以连续的辊状制造防眩膜的优点。
(2)研磨工序
在接下来的研磨工序中,对在上述第一镀敷工序中实施了镀铜或镀镍的基材表面进行研磨。经过该工序,优选将基材表面研磨成接近于镜面的状态。这是由于,为了达到所期望的精度,对作为基材的金属板或金属辊大量实施切削或磨削等机械加工,由此在基材表面残留有加工痕迹,即使在实施了镀铜或镀镍的状态下,也会残留有上述加工痕迹,另外,在镀敷后的状态下,表面也不会完全变得平滑。即,即使对残留有这种深的加工痕迹等的表面实施后述的工序,加工痕迹等凸凹还是比实施各工序后形成的凹凸深,加工痕迹等的影响可能会残留,使用这样的模具制造防眩膜时,会对光学特性产生无法预期的影响。图14(a)示意性示出如下状态,在第一镀敷工序中对平板状的模具用基材7的表面实施镀铜或镀镍(未图示在该工序中形成的镀铜或镀镍层),进而利用研磨工序进行镜面研磨后得到表面8。
对实施了镀铜或镀镍的基材表面进行研磨的方法并没有特别限定,可以使用机械研磨法、电解研磨法、化学研磨法中的任意一种。作为机械研磨法,例示有超精加工法、精研、流体研磨法、抛光研磨法等。优选研磨后的表面粗糙度中依照JIS B 0601的规定的中心线平均粗糙度Ra在0.1μm以下,更为优选在0.05μm以下。研磨后的中心线平均粗糙度Ra大于0.1μm时,研磨后的表面粗糙度对最终的模具表面的凹凸形状产生影响。另外,中心线平均粗糙度Ra的下限并没有特别限定,从加工时间或加工成本的观点出发,自然会存在界限,因此没有特别指定的必要性。
(3)感光性树脂膜形成工序
在接下来的感光性树脂膜形成工序中,在利用上述研磨工序实施了镜面研磨的模具用基材7的研磨后的表面8,涂敷将感光性树脂溶解于溶剂的溶液,通过加热、干燥而形成感光性树脂膜。图14(b)示意性表示在模具用基材7的研磨后的表面8形成有感光性树脂膜9的状态。
作为感光性树脂可以使用现有公知的感光性树脂。作为感光部分具有硬化的性质的负型感光性树脂,可以使用例如分子中具有丙烯基或甲基丙烯基的丙烯酸酯的单体或预聚物、双叠氮和二烯橡胶的混合物、聚肉桂酸乙烯酯系化合物等。另外,作为具有利用显影使感光部分溶出且仅留下未感光部分的性质的正型感光性树脂,可以使用例如酚醛树脂系或酚醛清漆树脂等。另外,根据需要,可以在感光性树脂中配合激活剂、显影促进剂、密接性改性剂、涂敷性改良剂等各种添加剂。
在将上述感光性树脂涂敷在模具用基材7的研磨后的表面8时,为了形成良好的涂膜,优选稀释到适当的溶剂中来进行涂敷。作为溶剂,可以使用纤维素系溶剂、丙二醇系溶剂、酯系溶剂、乙醇系溶剂、酮系溶剂、高极性溶剂等。
作为涂敷感光性树脂溶液的方法,可以使用弯月面涂敷、喷雾涂敷、浸渍涂敷、旋转涂敷、辊涂敷、条锭涂敷、气刀涂敷、刮刀涂敷、及幕状物涂敷等公知的方法。优选干燥后涂敷膜的厚度在1~6μm的范围内。
(4)曝光工序
在接下来的曝光工序中,将上述能谱在大于0μm-1且0.04μm-1以下的空间频率范围内不具有极大值的图案在由上述感光性树脂膜形成工序形成的感光性树脂膜9上曝光。曝光工序使用的光源可以根据涂敷的感光性树脂的感光波长或感度等进行适当选择,可以使用例如高压水银灯的g光线(波长:436nm)、高压水银灯的h光线(波长:405nm)、高压水银灯的i光线(波长:365nm)、半导体激光器(波长:830nm、532nm、488nm、405nm等)、YAG激光器(波长:1064nm)、KrF受激准分子激光器(波长:248nm)、ArF受激准分子激光器(波长:193nm)、F2受激准分子激光器(波长:157nm)等。
为了精度良好地形成模具的表面凹凸形状、进而防眩层的表面凹凸形状,在曝光工序中,优选将上述图案在精密控制的状态下在感光性树脂膜上曝光,具体而言,优选在计算机上制作图案作为图形数据,基于该图形数据,利用从计算机控制的激光头发出的激光在感光性树脂膜上描绘图案。在进行激光描绘时,可以使用印刷版制作用的激光描绘装置。作为这种激光描绘装置,可以举出例如Laser Stream FX(Think Laboratory株式会社制)等。
图14(c)示意性表示在感光性树脂膜9上曝光有图案的状态。在利用负型的感光性树脂形成感光性树脂膜时,曝光后的区域10利用曝光进行树脂的交联反应,相对于后述的显影液的溶解性降低。由此,在显影工序中,没有曝光的区域11被显影液溶解,仅曝光区域10留在基材表面上而形成掩膜。另一方面,在利用正型的感光性树脂形成感光性树脂膜时,曝光后的区域10利用曝光切断树脂的结合,相对于后述的显影液的溶解性增加。由此,在显影工序中,曝光后的区域10被显影液溶解,仅没有曝光的区域11留在基材表面上而形成掩膜。
(5)显影工序
在接下来的显影工序中,在使用负型的感光性树脂形成感光性树脂膜9时,没有曝光的区域11被显影液溶解,仅曝光后的区域10留在模具用基材上,在接下来的第一蚀刻工序中用作掩膜。另一方面,在使用正型的感光性树脂形成感光性树脂膜9时,仅曝光后的区域10被显影液溶解,没有曝光的区域11残存在模具用基材上,在接下来的第一蚀刻工序中用作掩膜。
显影工序中使用的显影液可以使用现有公知的显影液。例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、硅酸钠、偏硅酸钠、氨水等无机碱类、乙胺、正丙胺等伯胺类、二乙胺、二正乙胺等仲胺类、三乙胺、甲基二乙基胺等叔胺类、二甲基醇胺、三乙醇胺等醇胺类、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、三甲基羟乙基氢氧化铵等季铵盐、吡咯、哌啶等环状胺类等的碱性水溶液、及二甲苯、甲苯等的有机溶剂等。
对显影工序中的显影方法并没有特别限定,可以使用浸渍显影、喷射显影、刷显影、超声波显影等方法。
图14(d)示意性表示使用负型的感光性树脂形成感光性树脂膜9后进行显影处理的状态。在图14(c)中没有曝光的区域11被显影液溶解,仅曝光后的区域10留在基材表面上,形成掩膜12。图14(e)示意性表示使用正型的感光性树脂形成感光性树脂膜9后进行显影处理的状态。在图14(c)中曝光的区域10被显影液溶解,仅没有曝光的区域11留在基材表面上,形成掩膜12。
(6)第一蚀刻工序
在接下来的第一蚀刻工序中,使用上述显影工序后残存在模具用基材表面上的感光性树脂膜作为掩膜,主要对模具用基材上没有掩膜的部位进行蚀刻,在研磨后的镀敷面上形成凹凸。图15是示意性表示模具的制造方法的后半部分的优选一例的图。图15(a)示意性表示利用第一蚀刻工序主要对模具用基材7上没有掩膜的部位13进行蚀刻的状态。掩膜12的下部的模具用基材7没有被从模具用基材表面蚀刻掉,但随着蚀刻的进行,从没有掩膜的部位13的蚀刻也开始进行。由此,在掩膜12与没有掩膜的部位13的交界处,掩膜12的下部的模具用基材7也被蚀刻。以下,将这种在掩膜12与没有掩膜的部位13的交界附近、掩膜12的下部的模具用基材7也被蚀刻的情况称作侧面蚀刻。图16示意性表示侧面蚀刻的进行。图16的虚线14阶段性表示随着蚀刻的进行而变化的模具用基材的表面。
第一蚀刻工序中的蚀刻处理通过使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱性蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等腐蚀金属表面来进行,但也可以使用盐酸或硫酸等强酸,还可以使用施加与电解镀时相反的电位的逆电解蚀刻。形成在实施蚀刻处理后的模具用基材上的凹形状根据基底金属的种类、感光性树脂膜的种类及蚀刻手法等而不同,因此,不能一概而论,但当蚀刻量在10μm以下时,从蚀刻液所接触的金属表面大致各向同性地进行蚀刻。这里所说的蚀刻量是指通过蚀刻削除的基材的厚度。
第一蚀刻工序中蚀刻量优选在1~50μm。蚀刻量小于1μm时,在金属表面上几乎没有形成凹凸形状,形成为大致平坦的模具,因此,没有显示出防眩性。另外,蚀刻量超过50μm时,形成在金属表面上的凹凸形状的高低差变大,在适用了使用得到的模具制作成的防眩膜的图形显示装置中可能会产生泛白。为了得到具有下述微细凹凸表面的防眩膜,优选第一蚀刻工序中的蚀刻量在2~8μm,其中,所述微细凹凸表面包括95%以上的倾斜角度在5°以下的面。第一蚀刻工序中的蚀刻处理可以通过一次蚀刻处理进行,也可以将蚀刻处理分为两次以上进行。将蚀刻处理分为两次以上进行时,优选两次以上的蚀刻处理中的蚀刻量的总和在上述范围内。
(7)感光性树脂膜剥离工序
在接下来的感光性树脂膜剥离工序中,将第一蚀刻工序中用作掩膜的残存的感光性树脂膜完全溶解除去。在感光性树脂膜剥离工序中使用剥离液溶解感光性树脂膜。作为剥离液,可以使用与上述显影液相同的物质。通过变化剥离液的pH、温度、浓度及浸渍时间等,由此将使用了负型的感光性树脂膜时曝光部的感光性树脂膜、使用了正型的感光性树脂膜时非曝光部的感光性树脂膜完全溶解除去。感光性树脂膜剥离工序的剥离方法并没有特别限定,可以使用浸渍显影、喷射显影、刷显影、超声波显影等方法。
图15(b)示意性表示利用感光性树脂膜剥离工序将第一蚀刻工序中用作掩膜12的感光性树脂膜完全除去后的状态。通过利用了感光性树脂膜所构成的掩膜12的蚀刻,第一表面凹凸形状15形成在模具用基材表面上。
(8)第二蚀刻工序
接下来,对形成后的凹凸面(第一表面凹凸形状15)实施镀铬,由此使表面凹凸形状变钝。图15(c)示意性表示如下状态:在由第一蚀刻工序的蚀刻处理形成的第一表面凹凸形状15上形成镀铬层16,由此形成与第一表面凹凸形状15相比凹凸变钝的表面(镀铬的表面17)。
作为镀铬,优选采用能够使平板或辊等的表面光泽、硬度变高、摩擦系数变小且赋予良好的分型性的镀铬。作为这样的镀铬没有特别限定,但优选称作所谓的光泽镀铬或装饰用镀铬等的显示出良好的光泽的镀铬。镀铬通常利用电解进行,作为镀敷浴,使用含有无水铬酸(CrO3)与少量的硫酸的水溶液。通过调节电流密度和电解时间,能够控制镀铬的厚度。
此外,在第二镀敷工序中,不优选实施镀铬以外的镀敷。这是因为,在铬以外的镀敷中,硬度或耐磨损性降低,因此模具的耐久性降低,使用中凹凸磨损而减少或模具损伤。由这样的模具得到的防眩膜中,难以获得充分的防眩功能的可能性高,并且,在防眩膜上产生缺陷的可能性也变高。
另外,还是不优选像上述日本特开2004-90187号公报等所公开那样的镀敷后的表面研磨。即,优选在第二镀敷工序后不设置研磨表面的工序,直接将实施了镀铬后的凹凸面用作向透明支承体上的树脂层表面转印的模具的凹凸面。这是依据以下等理由,由于研磨,在最表面产生平坦的部分,因此可能会导致光学特性的恶化,或者形状的控制因素增加,因此再现性良好的形状控制变得困难。
这样,通过对形成有微细表面凹凸形状的表面实施镀铬,使凹凸形状变钝,并且,获得提高了表面硬度的模具。此时模具的变钝情况根据基底金属的种类、由第一蚀刻工序获得的凹凸的尺寸和深度、及镀敷的种类或厚度等而不同,因此,不能一概而论,但对于控制变钝情况而言最大的因素还是镀敷厚度。若镀铬的厚度薄,则使镀铬加工前获得的凹凸的表面形状变钝的效果不充分,转印该凹凸形状而得到的防眩膜的光学特性不太好。另一方面,若镀铬厚度过厚,则生产率降低,且产生称作“结节”的突起状的镀敷缺陷,因此不优选。因此,优选镀铬的厚度在1~10μm的范围内,更为优选在3~6μm的范围内。
优选在该第二镀敷工序中形成的镀铬层形成为维氏硬度在800以上,更为优选在1000以上。原因在于,镀铬层的维氏硬度小于800时,模具使用时的耐久性降低,且在镀铬中硬度降低,这种情况导致镀敷处理时镀敷浴组成、电解条件等产生异常的可能性高,且赋予不优选的影响而产生缺陷的可能性高。
另外,在用于制作本发明的防眩膜的模具的制造方法中,优选在上述(7)感光性树脂膜剥离工序与(8)第二镀敷工序之间,包括通过蚀刻处理使由第一蚀刻工序形成的凹凸面变钝的第二蚀刻工序。在第二蚀刻工序中,通过蚀刻处理使由将感光性树脂膜用作掩膜的第一蚀刻工序形成的第一表面凹凸形状15变钝。通过该第二蚀刻处理,使得由第一蚀刻处理形成的第一表面凹凸形状15中不存在表面倾斜陡峭的部分,使用得到的模具制造出的防眩膜的光学特性朝着优选的方向变化。图17表示通过第二蚀刻处理使模具用基材7的第一表面凹凸形状15钝化,表面倾斜陡峭的部分变钝,形成具有平缓的表面倾斜的第二表面凹凸形状18。
第二蚀刻工序的蚀刻处理也与第一蚀刻工序同样,通常使用氯化铁(FeCl3)液、氯化铜(CuCl2)液、碱性蚀刻液(Cu(NH3)4Cl2)等腐蚀表面来进行,但也可以使用盐酸或硫酸等强酸,还可以使用施加与电解镀时相反的电位的逆电解蚀刻。实施了蚀刻处理后的凹凸的变钝情况根据基底金属的种类、蚀刻手法及由第一蚀刻工序得到的凹凸的尺寸和深度等而不同,因此,不能一概而论,但对于控制变钝情况而言最大的因素还是蚀刻量。这里所说的蚀刻量也与第一蚀刻工序同样是指通过蚀刻削除的基材的厚度。若蚀刻量小,则使由第一蚀刻工序得到的凹凸的表面形状变钝的效果不充分,转印该凹凸形状得到的防眩膜的光学特性不太好。另一方面,若蚀刻量过大,则几乎没有形成凹凸形状,形成为大致平坦的模具,因此,没有显示出防眩性。因此,优选蚀刻量在1~50μm的范围内,另外,为了得到具有下述微细凹凸表面的防眩膜,优选蚀刻量在4~20μm的范围内,其中,所述微细凹凸表面包括95%以上的倾斜角度在5°以下的面。第二蚀刻工序中的蚀刻处理与第一蚀刻工序同样,可以通过一次蚀刻处理进行,也可以将蚀刻处理分为两次以上进行。将蚀刻处理分为两次以上进行时,优选两次以上的蚀刻处理中的蚀刻量的总和在上述范围内。
实施例
以下例举实施例进一步详细说明本发明,但本发明并不局限于实施例。下例中的防眩膜及防眩膜制造用的图案的评价方法如下所述。
(1)防眩膜的表面形状的测定
使用三维显微镜“PLμ2300”(圣索法公司制)测定防眩膜的表面形状。为了防止样本的翻转,使用光学上透明的粘接剂将样本以凹凸面作为表面的方式贴合在玻璃基板上,然后进行测定。测定时,将对物镜的倍率调为10倍进行测定。水平分解能Δx及Δy均为1.66μm,测定面积为850μm×850μm。
(标高的能谱之比H1 2/H2 2及H3 2/H2 2)
从上述得到的测定数据将防眩膜的微细凹凸表面的标高作为二维函数h(x,y)进行求解,对得到的二维函数h(x,y)进行离散傅里叶变换来求解二维函数H(fx,fy)。将二维函数H(fx,fy)进行自乘来计算能谱的二维函数H2(fx,fy),利用fx=0时的截面曲线即H2(0,fy)求解空间频率0.01μm-1时的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时的能谱H2 2之比H1 2/H2 2。另外,求解空间频率0.1μm-1时的能谱H3 2,计算能谱之比H3 2/H2 2。
(微细凹凸表面的倾斜角度)
以上述得到的测定数据为基础,基于所述算法计算,制作凹凸面的倾斜角度的直方图,由此求解每个倾斜角度的分布,计算倾斜角度在5°以下的面的比例。
(防眩层的微粒子的突出程度(埋入状态)的评价)
将除防眩层不含有微粒子这一点外与上述同样制作的防眩膜作为比较对象,在微细凹凸表面的空间频率分布及凹凸面的倾斜角度的直方图与该比较对象相同时,即,标高的能谱的二维函数H2(fx,fy)的fx=0时的截面曲线即H2(0,fy)及倾斜角度的直方图与该比较对象大致重合时,可以说含有微粒子的防眩膜的凹凸表面形状不受微粒子的影响,因此可以判断出微粒子没有从防眩层表面突出(完全埋入粘合剂用树脂中),凹凸表面仅由粘合剂用树脂所形成的表面构成。在下述表1中,用○表示仅由粘合剂用树脂所形成的表面构成的情况。
(2)防眩膜的光学特性的测定
(雾度)
防眩膜的雾度通过JIS K 7136中规定的方法进行测定。具体而言,使用依据该标准的雾度计“HM-150型”(村上色彩技术研究所制)来测定雾度。为了防止防眩膜的翻转,使用光学上透明的粘接剂将防眩膜以凹凸面作为表面的方式贴合在玻璃基板上,然后用于测定。通常若雾度变大,则适用于图形显示装置时的图形变暗,其结果是,正面对比度容易降低。因此,雾度低为优选。
(相对散乱光强度T(20))
将防眩膜以其凹凸面作为表面的方式贴合在玻璃基板上,在其玻璃面侧从防眩膜法线方向照射来自He-Ne激光器的平行光,在防眩膜凹凸面侧测定从法线方向偏斜20°的方向上的透射散乱光强度。透射散乱光强度的测定使用横河电机株式会社制的“3292 03光学功率传感器”及“3292光学功率计”。根据定义,利用得到的透射散乱光强度和光源的光强度计算出相对散乱光强度T(20)[%]。
(3)防眩膜的防眩性能的评价
(照入、泛白的目视观察)
为了防止来自防眩膜的背面的反射,将防眩膜以凹凸面作为表面的方式贴合在黑色丙烯树脂板上,在点亮日光灯的明亮的室内从凹凸面侧目视观察,对日光灯的照入的有无、泛白的程度进行评价。照入、泛白分别以1到3这三个阶段根据如下基准进行评价。
照入 1:没有观察到照入
2:稍微观察到照入
3:明确观察到照入
泛白: 1:没有观察到泛白
2:稍微观察到泛白
3:明确观察到泛白
(眩光的评价)
眩光通过以下方法进行评价。即,从市场上出售的液晶电视机(LC-32GH3(夏普株式会社制))剥离表背两面的偏振板。代替上述原有偏振板,将偏振板“Sumikaron SRDB31E”(住友化学株式会社制)以各自的吸收轴与原有的偏振板的吸收轴一致的方式经由粘接剂贴合在背面侧及显示面侧,进而将以下各例所示的防眩膜以凹凸面作为表面的方式经由粘接剂贴合在显示面侧偏振板上。这种状态下,从距离样本大约30cm的位置目视观察凹凸面,由此以七个阶段感官评价眩光的程度。等级1表示完全没有观察到眩光的状态,等级7相当于观察到严重的眩光的状态,等级3表示极少观察到眩光的状态。
(4)防眩膜制造用的图案的评价
将制成的图案数据变换成256灰度的灰度等级的图形数据,用二维离散函数g(x,y)表示灰度。离散函数g(x,y)的水平分解能Δx及Δy均设为2μm。对得到的二维离散函数g(x,y)进行离散傅里叶变换,求解二维函数G(fx,fy)。将二维函数G(fx,fy)进行自乘来计算能谱的二维函数G2(fx,fy),利用fx=0的截面曲线即G2(0,fy)求解空间频率大于0μm-1且绝对值为最小的空间频率时的能谱的极大值。
(实施例1)
准备对直径200mm的铝制辊(基于JIS的A5056)的表面实施了重复镀铜(銅バラ一ドめつき)的实验物质。重复镀铜由镀铜层/薄镀银层/表面镀铜层构成,镀敷层整体的厚度设定为大约20μm。对该镀铜表面进行镜面研磨,在研磨后的镀铜表面涂敷感光性树脂,干燥后形成感光性树脂膜。接下来,利用激光将连续反复排列有多个由图1所示的图形数据构成的图案的图案在感光性树脂膜上曝光、显影。使用“Laser Stream FX”(ThinkLaboratory株式会社制)进行基于激光的曝光及显影。感光性树脂膜使用正型的感光性树脂。从图11所示的图案计算的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面如图13所示。图11所示的图案表示空间频率0.045μm-1时能谱的极大值。
之后,利用氯化铜液进行第一蚀刻处理。此时的蚀刻量设定为7μm。从第一蚀刻处理后的辊除去感光性树脂膜,再次利用氯化铜进行第二蚀刻处理。此时的蚀刻量设定为18μm。之后,进行镀铬加工,制成模具A。此时,镀铬厚度设定为4μm。
接下来,准备将以下各成分以固态成分60重量%溶解于乙酸乙酯且硬化后显示出1.53的折射率的紫外线硬化型树脂组成物。
季戊四醇三丙烯酸酯 60重量份
多官能氨酯化丙烯酸酯(六亚甲基二异氰酸酯与季戊四醇三丙烯酸酯的反应生成物) 40重量份
均化剂 存在
在该紫外线硬化型树脂组成物中,相对于紫外线硬化型树脂100重量份(通过该紫外线硬化型树脂的硬化形成的粘合剂用树脂也实际上构成100重量份),添加大约15重量份的平均粒径为8μm且折射率为1.565的甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物树脂珠(微粒子),之后添加乙酸乙酯以使固态成分(含有树脂珠)的浓度变为60重量%,从而调制涂敷液。
在作为透明支承体的厚度80μm的三乙酰基纤维素(TAC)膜上涂敷该涂敷液以使干燥后的涂敷厚度为10μm,在设定为60℃的干燥机中干燥三分钟。通过橡胶辊将干燥后的膜以紫外线硬化型树脂组成物层面向模具侧的方式按压到先前得到的模具A的凹凸面而使两者密接。这种状态下从TAC膜侧照射强度20mW/cm2的来自高压水银灯的光,该光以h光线换算光量为200mJ/cm2,使紫外线硬化型树脂组成物层硬化。之后,将TAC膜连同硬化树脂一起从模具剥离,制成由表面具有凹凸的硬化树脂(防眩层)与TAC膜的层叠体构成的透明的防眩膜A。
(实施例2)
除将微粒子的添加量设为30重量份以外,其他方面与实施例1同样地制成防眩膜B。
(比较例1)
除没有添加微粒子以外,其他方面与实施例1同样地制成防眩膜C。
(比较例2)
除使用图18所示的图案作为利用激光曝光的图案以外,其他方面与实施例1同样地制成模具B。除使用了得到的模具B以外,其他方面与实施例1同样地制成防眩膜D。图18所示的二维离散函数g(x,y)具有512×512个值,水平分解能Δx及Δy为2μm。图18所示的图案即图形数据是大量无规则地配置有点径为22μm的点的图案,制成2mm×2mm的尺寸且12800dpi。由图18所示的图案得到的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面如图20所示。从图20可知,图18所示的图案的能谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内即在0.036μm-1时具有极大值。
(比较例3)
使用图19所示的图案作为利用激光曝光的图案,将第一蚀刻处理的蚀刻量设定为10μm,将第二蚀刻处理的蚀刻量设定为30μm,除此以外,其他方面与实施例1同样地得到模具C。除使用了得到的模具C以外,其他方面与实施例1同样地制成防眩膜E。图19所示的二维离散函数g(x,y)具有512×512个值,水平分解能Δx及Δy为2μm。图19所示的图案即图形数据是大量无规则地配置有点径为36μm的点的图案,制成20mm×20mm的尺寸且3200dpi。由图19所示的图案得到的能谱G2(fx,fy)的fx=0时的截面如图20所示。从图20可知,图19所示的图案的能谱在空间频率大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内即在0.018μm-1时具有极大值。
(比较例4)
对直径300mm的铝制辊(基于JIS的A5056)的表面进行镜面研磨,使用喷砂装置(不二制作所株式会社制)以喷砂压力0.1MPa(计示压力)、珠使用量8g/cm2(辊的每表面积1cm2的使用量)喷射氧化锆珠TZ-SX-17(东曹株式会社制,平均粒径:20μm),对表面施加凹凸。对得到的带凹凸的铝进行非电解镀镍加工,制成模具D。此时,非电解镀镍厚度设定为15μm。除使用了得到的模具D以外,其他方面与实施例1同样地制成防眩膜F。
得到的防眩膜的表面形状及光学特性的评价结果如表1所示。另外,图21及图22分别表示实施例1、实施例2及比较例1的防眩膜所具备的防眩层的微细凹凸表面的标高的能谱H2(fx,fy)的fx=0时的截面曲线即H2(0,fy)及倾斜角度的直方图。从图21及图22可知,实施例1及2的防眩膜的微细凹凸表面的空间频率分布及凹凸面的倾斜角度的直方图与不含有微粒子的比较例1的防眩膜大致重合。
表1
如表1所示,本发明的实施例1及2的防眩膜A及B中完全不产生眩光,显示出充分的防眩性(照入防止功能),不会产生泛白。另外,由于相对散乱光强度T(20)也低,因此,配置于图形显示装置时也不会引起对比度的降低。防眩层中不含有微粒子的比较例1的防眩膜C显示出充分的防眩性,且不会产生泛白,但会稍产生眩光。另外,利用能谱在大于0μm-1且0.04μm-1以下的空间频率范围内具有极大值的图案制成的比较例2及3的防眩膜D及E,显示出充分的防眩性,且不会产生泛白,但由于能谱之比H1 2/H2 2不满足本发明的必要条件,因此产生了眩光。另外,不使用规定的图案制成的比较例4的防眩膜F由于能谱之比H1 2/H2 2不满足本发明的必要条件,因此产生了眩光。
Claims (5)
1.一种防眩膜,其具备透明支承体和层叠在所述透明支承体上的具有凹凸表面的防眩层,其中,
空间频率0.01μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H1 2与空间频率0.04μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H1 2/H2 2在3~15的范围内,
所述防眩层包括粘合剂用树脂和分散于所述粘合剂用树脂中的微粒子,
所述防眩层的凹凸表面由利用所述粘合剂用树脂形成的表面构成。
2.根据权利要求1所述的防眩膜,其中,
所述防眩层中,相对于粘合剂用树脂100重量份含有微粒子10~50重量份,所述微粒子的平均粒径在5μm以上且10μm以下,且微粒子与粘合剂用树脂的折射率比在0.93以上且0.98以下或1.01以上且1.04以下,并且,
所述防眩层的厚度在所述微粒子的平均粒径的1.1倍以上且2倍以下。
3.根据权利要求1所述的防眩膜,其中,
空间频率0.1μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H3 2与空间频率0.04μm-1时所述凹凸表面的标高的能谱H2 2之比H3 2/H2 2在0.1以下。
4.根据权利要求1所述的防眩膜,其中,
所述凹凸表面包括95%以上的倾斜角度在5°以下的面。
5.一种制造权利要求1所述的防眩膜的方法,该方法包括:
基于表示空间频率在大于0μm-1且0.04μm-1以下的范围内不具有极大值的能谱的图案来制作具有凹凸面的模具的工序;
向形成于所述透明支承体上的、分散有所述微粒子的树脂层的表面转印所述模具的凹凸面的工序。
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