(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明マトリックスと透明な分散物質とから成る内部散乱層と、表面凹凸とを有する防眩性フィルムにおいて、前記分散物質は、前記透明マトリックスとは異なる屈折率と、異方的形状による散乱異方性とを有し、長軸と短軸の比が２から２０の範囲であり、且つフィルムの法線方向に互いに略平行な位置関係で前記透明マトリックス中に分散しており、前記分散物質に電場を加えることにより、該分散物質に前記異方的形状を持たせることを特徴とする防眩性フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記分散物質はマイクロカプセルであることを特徴とする請求項1に記載の防眩性フィルムの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項2に記載の製造方法によって形成される防眩性フィルムを偏光板上に設けることを特徴とする偏光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項2に記載の製造方法によって形成される防眩性フィルムを表示パネル上に設けることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３に記載の製造方法によって形成される偏光素子を表示パネル上に設けることを特徴とする表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピューター，ワードプロセッサ，テレビジョンなどの画像表示装置に用いる、ＣＲＴ，ＬＣＤなどの高精細画像表示装置の表示面側に設ける防眩性フィルムの製造方法、さらにはこの防眩性フィルムを用いた偏光素子及び表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、上記のような表示装置は、コンピューター，ワードプロセッサ，テレビジョン等の画像表示に用いられてきている。さらに、近年においては、コンピューターのモニタ用途等の高精細化に伴い、画素の高精細化が進んでいる。特に、ＬＣＤではｐ−Ｓｉの技術開発が進んだこともあって、その変化は急速である。このような表示装置においては、一般に、窓や室内照明機器等からの外光の写り込みによる眩しさや、また、表示装置内部から射出する光による眩しさを低減するため、各種の防眩処理を施した防眩性フィルムを表示装置表面に設けている。
【０００３】
このような防眩性フィルムについては、例えば特開平６−１８７０６号公報に記載されている如く、透明基板上に、屈折率１．４０〜１．６０の樹脂ビーズと電離放射線硬化型樹脂組成物から本質的に構成される防眩層が形成されているものが開示されている。また、特開平１０−２０１０３号公報に記載されている如く、少なくとも基材フィルムと、平均粒径が０．５〜１．５μｍ透明粒子を、硬化型樹脂１００重量部に対し２０〜３０重量部含む防眩層との積層フィルムであるものが開示されている。
【０００４】
これらの防眩性フィルムは、透明基材フィルムの表面に、二酸化ケイ素（シリカ）等のフィラーを含む樹脂を塗工して形成したものである。そして、これらの種類としては、凝集性シリカ等の粒子の凝集によって防眩層の表面に凹凸形状を形成するタイプや、塗膜の膜厚以上の粒径を有する有機フィラーを樹脂中に添加して層表面に凹凸形状を形成するタイプ、或いは層表面に凹凸を持ったフィルムをラミネートして凹凸形状を転写するタイプ等がある。
【０００５】
その他、特開２００１−９１７０７号公報に記載されている如く、透明支持体上に防眩層を有する光学フィルムにおいて、該防眩層のヘイズが４．０乃至５０．０％であって、そのヘイズが１．０％以上の内部散乱と３．０％以上の表面散乱の合計であるものが開示されている。これは、微粒子を層内部に分散して散乱効果を得るようにした内部散乱層を用いた防眩性フィルムである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平６−１８７０６号公報或いは特開平１０−２０１０３号公報に記載されているような構成では、いずれのタイプでも、防眩層の表面凹凸のみの作用により防眩効果を得られるようにしており、防眩性を高めるためには前記凹凸形状を大きくする必要がある。ところが、凹凸が大きくなると、塗膜のヘイズ値（拡散透過率／全光線透過率）が上昇し、これに伴い透過画像鮮明度が低下するという問題点がある。
【０００７】
さらに、上述したような従来タイプの防眩性フィルムを、高精細画像用表示装置の表示面側に用いた場合、シンチレーションと呼ばれる、ランダムにキラキラ光る輝きが発生し、表示面の視認性が低下するという問題点がある。このシンチレーションは、表面凹凸の曲率によりレンズが形成され、丁度そのレンズの焦点と画素の位置とが一致するときに、画素が拡大されることにより発生する。従来タイプの防眩性フィルムの凹凸はランダムであるので、この焦点をコントロールすることはできず、結果として表面凹凸のレンズ効果によるシンチレーションが発生してしまう。
【０００８】
また、上記特開２００１−９１７０７号公報に記載されているような構成では、層内で光の直進性を妨げるため、シンチレーションの発生は抑えられるものの、表示性能に視覚依存性が存することとなる。つまり、黒表示状態で斜め方向から光漏れする表示装置に用いた場合、斜め方向から漏れてきた光が正面にその方向を変えられるため、正面コントラストが低下するという問題点がある。
【０００９】
本発明は、以上のような問題に鑑み、透過画像鮮明度と正面コントラストを低下させることなく、シンチレーションの発生を抑えることができるようにした防眩性フィルム及び偏光素子及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、透明マトリックスと透明な分散物質とから成る内部散乱層と、表面凹凸とを有する防眩性フィルムにおいて、前記分散物質は、前記透明マトリックスとは異なる屈折率と、異方的形状による散乱異方性とを有し、長軸と短軸の比が２から２０の範囲であり、且つフィルムの法線方向に互いに略平行な位置関係で前記透明マトリックス中に分散しており、前記分散物質に電場を加えることにより、該分散物質に前記異方的形状を持たせることを特徴とする防眩性フィルムの製造方法とする。また、前記分散物質はマイクロカプセルであることを特徴とする。
【００１１】
また、前記防眩性フィルムを偏光板上に設けたことを特徴とする偏光素子の製造方法とする。さらに、前記防眩性フィルムを表示パネル上に設けたことを特徴とする表示装置の製造方法とする。或いは前記偏光素子を表示パネル上に設けたことを特徴とする表示装置の製造方法とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。上述したレンズ効果による、シンチレーションの発生を防止するためには、焦点の位置を手前に設計する方法や、焦点の位置を揃える方法、或いはレンズに入射する光の直進性を妨げる方法等が考えられる。とりわけ、抜本的な解決策としては、光の直進性を妨げる方法が最も効果的である。
【００１５】
これには、内部で屈折率を不均一にすること、つまり屈折率分布型の不均一構造により光を曲げる方法や、屈折率の異なる粒子即ち散乱性粒子を添加する方法が挙げられる。中でも、散乱性粒子を添加した内部散乱層を用いることが簡便性に優れており、これによりシンチレーションを改良した、高精細画像表示装置用の防眩性フィルムを提供する事ができる。
【００１６】
さらに、本発明のように、内部散乱層と表面凹凸の両方によってその防眩性を得ている防眩性フィルムでは、内部散乱層に起因するヘイズと表面凹凸に起因するヘイズとを、独立で正確にコントロールすることが可能であり、透過画像鮮明度を低下させることなく防眩性を持たせるように設計することが可能となる。
【００１７】
内部散乱層を用いた防眩性フィルムによる、正面コントラストの低下を防止するには、斜め方向から入射した光が、内部散乱層の内部散乱効果により正面方向に漏れてくることのないようにすれば良い。このためには、入射方向により異なる散乱特性即ち散乱異方性を内部散乱層に持たせ、斜め方向から入射した光に対する散乱性を低くし、散乱させずにそのまま斜めに透過させれば良い。
【００１８】
本発明の防眩性フィルムを構成する内部散乱層のように、透明マトリックス中に分散物質を分散させたフィルムの散乱特性を決める要素としては、分散物質のサイズ，粒子密度，フィルム厚，及びマトリックスと分散物質の屈折率差等が挙げられる。一般に、分散物質のサイズが十分小さい場合には、光は前方と後方に同じ割合で散乱されるが、粒子サイズが大きくなるにつれて散乱特性は狭くなり、散乱光は前方に集中して行く。
【００１９】
また、粒子密度が大きいほど多重散乱される光が多くなり、散乱特性は広がる。同様に、フィルム厚が大きいほど多重散乱される光が多くなり、散乱特性は広がる。さらに、マトリックスと分散物質の屈折率差が大きいほど散乱特性は広がり、後方散乱も強くなる。上記内部散乱層に散乱異方性を持たせるには、上記要因のいずれかに異方性を持たせれば良いが、本発明では分散物質に異方的形状を持たせ、入射方向により分散物質の実効的なサイズが変わるようにして、目的を達成している。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る防眩性フィルムの層構成を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態の防眩性フィルム１０は、透明基材１上に内部散乱層２と表面凹凸３を積層して成る。そして、内部散乱層２と表面凹凸３の両方により防眩層６が構成される。内部散乱層２は、透明マトリックス４中にそれとは屈折率の異なる異方的形状を有する分散物質５を、秩序良く互いに平行移動した位置関係で均質に分散させた構造となっている。
【００２１】
このように、防眩層６を内部散乱層２と表面凹凸３の両方により構成することで、内部散乱層に起因するヘイズと表面凹凸に起因するヘイズとを、独立で正確にコントロールすることが可能となり、透過画像鮮明度を低下させることなく防眩性を持たせるように設計することが可能となる。
【００２２】
図２は、本実施形態における防眩層の構成を示す断面図であり、散乱異方性を持った内部散乱層を示している。同図に示すように、ここでの内部散乱層２においては、回転楕円体の形状を有する分散物質５が、矢印１０１で示すその長軸方向を、矢印１０２で示す防眩層６ひいては防眩性フィルムの法線方向に対して、概ね平行になるように、透明マトリックス４中に分散されている。
【００２３】
図３は、内部散乱層における散乱異方性の発現を説明する断面図である。同図により、本発明の防眩性フィルムの散乱性について説明する。同図に示すように、内部散乱層２へ矢印１０３で示す斜め方向から入射する光に対する、分散物質５の実効的サイズは５ａのように示される。一方、内部散乱層２へ矢印１０４で示す正面方向から入射する光に対する、分散物質５の実効的サイズは５ｂのように示される。但し、矢印１０４で示す正面方向とは、防眩性フィルムの法線方向に平行な方向である。このとき、実効的サイズ５ａは実効的サイズ５ｂよりも大きくなる。従って、斜め方向から入射した光に対する散乱特性は、正面方向から入射した光に対する散乱特性よりも狭くなる。
【００２４】
図４は、内部散乱層における散乱異方性を説明する斜視図である。同図により、本発明の防眩性フィルムの散乱性について改めて説明する。同図に示すように、内部散乱層２へ矢印１０４で示す正面方向から光が入射すると、内部散乱層２で光散乱を生じて、矢印１０６で示す散乱光として射出することになる。一方、内部散乱層２へ矢印１０３で示す斜め方向から光が入射すると、内部散乱層２で光散乱を殆ど生じず、矢印１０５で示す単なる平行透過光として射出することになる。
【００２５】
図５は、本発明の防眩性フィルムの持つ散乱異方性を示すグラフである。同図において、横軸に入射角(deg.)を取っており、縦軸に散乱強度(a.u.)を取っている。同図に示すように、正面方向の入射光に対しては散乱性が強く、逆に、斜め方向の入射光に対しては散乱性が弱くなっている。これは、斜め方向の入射光は殆ど散乱せずに、ほぼ平行透過光として射出されることを意味する。
【００２６】
図６は、本発明の防眩性フィルムの製造方法の一例を示す図である。同図に示すように、透明マトリックス４中に、それとは屈折率の異なる透明な分散物質５を混合，分散させ、これを２枚の電極７により挟み込み、交流電源８を接続する。そして、電極７間に交流電場を生じさせることによって、分散物質５の形状を異方的形状に変形させることができる。
【００２７】
ここで、分散物質の変形率Ｄを、以下の数１のように定義する。
【数１】
0004059710.tif 000002
但し、
ｄ1：電場方向に測った分散物質の径
ｄ2：電場と垂直な方向に測った分散物質の径
である。
【００２８】
さらに、この変形率Ｄは、以下の数２，数３のように表される。
【数２】
0004059710.tif 000003
【数３】
0004059710.tif 000004
【００２９】
但し、
Ｋ1：分散物質の比誘電率
Ｋ2：透明マトリックスの比誘電率
χ1：分散物質の抵抗率
χ2：透明マトリックスの抵抗率
μ1：分散物質の粘性率
μ2：透明マトリックスの粘性率
ｂ ：分散物質の初期半径
γ ：分散物質と透明マトリックスの界面張力
ω ：交流電場の周波数
Ｅ0：振幅の実効値
ε0：真空の誘電率
ｑ＝Ｋ1／Ｋ2
Ｒ＝χ1／χ2
λ＝μ1／μ2
ａ＝ε0χ1Ｋ2
である。
【００３０】
分散物質の形状を、電場方向に長軸を持つ回転楕円体の形状に変形させるには、分散物質の変形率Ｄが正となるようにすれば良く、それはφ＞０となるような材料と、交流電場の周波数ωとを選択することによって実現される。具体的には、以下の数４の条件を満たす場合、φ≧０となり、分散物質は電場方向に長軸を持つ回転楕円体の形状に変形する。但し、Ｒ＝ｑ＝１の場合はφ＝０となり、分散物質は変形しない。
【００３１】
【数４】
0004059710.tif 000005
【００３２】
また、以下の数５の条件を満たす場合、さらに、交流電場の周波数ωが以下の数６の条件を満たす場合には、φ＞０となり、分散物質は電場方向に長軸を持つ回転楕円体の形状に変形する。数６の条件を満たさない場合にはφ≦０となり、分散物質は電場と垂直な方向に長軸を持つ回転楕円体の形状に変形する。
【００３３】
【数５】
0004059710.tif 000006
【数６】
0004059710.tif 000007
【００３４】
次に、本発明の防眩性フィルムを、表示装置に適用する場合について説明する。図７は、本発明の防眩性フィルムを用いた表示装置の一例を示す断面図である。同図に示すように、表示パネル１１上の画素１２を覆うように、偏光板１３が設けられている。偏光板１３上には、上述したような防眩性フィルム１０が設けられていて、これにより偏光素子を形成している。そして、全体として表示装置２０が構成されている。
【００３５】
今、矢印１０４で示す正面方向から表示パネル１１に入射した、矢印１０７で示す入射光は、画素１２から偏光板１３及び透明基材１を経て、内部散乱層２に入射する。内部散乱層２ではこの入射光が散乱し、矢印１０８で示す散乱光として、表面凹凸３に入射する。このような場合、表面凹凸３で形成されるレンズに入射する光は散乱光であるため、表面凹凸のレンズ効果によるシンチレーションの発生を抑えることができる。
【００３６】
一方、矢印１０３で示す斜め方向から表示パネル１１に入射した、矢印１０９で示す入射光は、同様にして画素１２から偏光板１３及び透明基材１を経て、内部散乱層２に入射する。内部散乱層２ではこの入射光が散乱せずに、矢印１１０で示す平行透過光として、表面凹凸３に入射する。
【００３７】
一般的に、偏光素子に斜めに光が入射すると、見かけの偏光軸がずれるため、表示装置が暗表示の状態であっても、いくらかの漏光が存在する。従来のように、散乱異方性のない内部散乱層を用いた防眩性フィルムを、表示面側に偏光素子を有した表示装置のその表示面側に用いた場合、正面コントラストが低下してしまう。これは、上述したような斜め方向からの漏光が、内部散乱層で散乱し、その散乱光の一部が最終的に矢印１１１で示した観察者方向に対して射出するためである。
【００３８】
本発明のように、散乱異方性を持つ内部散乱層を用いた防眩性フィルムを、表示面側に偏光素子を有した表示装置のその表示面側に用いた場合、上述したような斜め方向からの漏光は、平行透過光のまま射出するため、正面コントラストは低下しない。
【００３９】
ところで、分散物質における回転楕円体の形状による効果の違いを評価するため、実験を行った。その結果、回転楕円体の長軸と短軸の比が２以上のもので効果が得られることが分かった。また、長軸と短軸の比が大きくなるほど効果は高くなるが、比が２０を超えると効果が飽和し始めることも分かった。
【００４０】
なお、本実施形態では、分散物質に散乱異方性を持たせるために、これを回転楕円体に変形させる例を開示しているが、このような例に限定されるものではない。即ち、分散物質が散乱異方性を有するのであれば、例えば直方体や円柱等、どのような形状であっても良い。また、分散物質を変形させる手段として、本実施形態では電場を利用しているが、これに限定される訳ではなく、例えば磁場や外圧等を利用することも可能である。
【００４１】
図８は、本発明の他の実施形態に係る内部散乱フィルムの層構成を示す断面図である。同図に示すように、本実施形態の内部散乱フィルム９は、透明基材１上に内部散乱層２を積層し、さらにその上に透明基材１を積層して成る。内部散乱層２は、透明マトリックス４中にそれとは屈折率の異なる異方的形状を有する分散物質５を、秩序良く互いに平行移動した位置関係で均質に分散させた構造となっている。
【００４２】
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する。但し本発明の構成は、このような実施例に何ら制限されるものではない。
〈実施例１〉
本例では、内部散乱層材料（ＵＶ硬化型樹脂とスチレンビーズとをトルエンにより調整したもの）を金属電極上にコーティングし、塗膜の金属電極と対向する側に透明電極を取り付けた。そして、内部散乱層材料に３０Ｈｚ，５Ｖの交流電圧を印加して、マイクロカプセルとなっている分散物質であるスチレンビーズの形状を変形させた後、塗膜をＵＶ硬化し、散乱異方性を持つ内部散乱層を形成した。
【００４３】
続いて、この内部散乱層を透明基材（トリアセチルセルロースフィルム）上に転写し、更に内部散乱層上に、表面凹凸材料（ＵＶ硬化型樹脂とポリカーボネートビーズとをトルエンにより調整したもの）をコーティングし、塗膜をＵＶ硬化して、散乱異方性を持つ防眩性フィルムを得た。この防眩性フィルムを正面から観測すると、強い散乱により不透明となり、斜め方向から観測すると、中程度の散乱により半透明となった。このようにして、目視により散乱異方性が十分確認された。
【００４４】
以下の表１に、本発明による実施例１の防眩性フィルム及び、比較のために、従来技術による比較例１〜２の防眩性フィルムを表示装置に適用した場合の、特性評価の結果を示す。比較例１の防眩性フィルムは、内部散乱層を有しないこと以外は、実施例１の防眩性フィルムと同じ構成になっている。また、比較例２の防眩性フィルムは、内部散乱層を有するが、実施例１のように散乱異方性を有していない。その他の構成は、実施例１の防眩性フィルムと同じになっている。
【００４５】
【表１】
0004059710.tif 000008
【００４６】
表１におけるヘイズは、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準じて測定した。また、正面コントラストについては、実施例１及び比較例１〜２の防眩性フィルムを用いて形成した偏光板を、１５インチサイズのＵＸＧＡ液晶パネル（ＴＮモード）に貼り合わせて、パネル正面の白輝度，黒輝度を測定し、その比を正面コントラストとした。
【００４７】
さらに、透過画像鮮明度は、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準じて測定し、光学櫛の幅が０．５ｍｍの時の測定値とした。そして、シンチレーションは、実施例１及び比較例１〜２の防眩性フィルムを用いて形成した偏光板を、１５インチサイズのＵＸＧＡ液晶パネル（ＴＮモード）に貼り合わせて、液晶パネル全体を緑ベタ表示し、１０人の評価人にて目視評価を行った。ここでは８人以上がシンチレーションがないと評価したものをシンチレーションなしと表し、それ以外のものをシンチレーションありと表した。
【００４８】
表１から分かるように、本発明の実施例１においては、正面コントラストと透過画像鮮明度を高く維持したまま、シンチレーションの発生を抑えることができる。これに対して、内部散乱層を用いない従来技術による比較例１では、シンチレーションの発生を抑えることができず、透過画像鮮明度も低い。また、等方性の散乱を示す内部散乱層を用いた従来技術による比較例２では、シンチレーションの発生を抑えることができ、透過画像鮮明度も高いが、正面コントラストが大幅に低下してしまう。
【００４９】
〈実施例２〉
本例では、内部散乱層材料（ＵＶ硬化型樹脂とスチレンビーズとをトルエンにより調整したもの）を金属電極上にコーティングし、塗膜の金属電極と対向する側に透明電極を取り付けた。そして、内部散乱層材料に３０Ｈｚ，５Ｖの交流電圧を印加して、分散物質であるスチレンビーズの形状を変形させた後、塗膜をＵＶ硬化し、散乱異方性を持つ内部散乱層を形成した。
【００５０】
続いて、この内部散乱層の両側に、保護層として２枚の透明基材（トリアセチルセルロースフィルム）を貼り合わせ、散乱異方性を持つ内部散乱フィルムを得た。この内部散乱フィルムを正面から観測すると、強く散乱して不透明となり、斜め方向から観測すると、中程度に散乱して半透明となった。このようにして、目視により散乱異方性が十分確認された。
【００５１】
以下の表２に、本発明による実施例２の内部散乱フィルム及び、比較のために、従来技術による比較例３の内部散乱フィルムを表示装置に適用した場合の、特性評価の結果を示す。比較例３の内部散乱フィルムは、分散物質が異方的形状をしておらず、散乱異方性を有しないこと以外は、実施例２の内部散乱フィルムと同じ構成になっている。
【００５２】
【表２】
0004059710.tif 000009
【００５３】
表２におけるヘイズは、ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準じて測定した。また、正面コントラストについては、実施例２及び比較例３の内部散乱フィルムを用いて形成した偏光板を、１５インチサイズのＵＸＧＡ液晶パネル（ＴＮモード）に貼り合わせて、パネル正面の白輝度，黒輝度を測定し、その比を正面コントラストとした。
【００５４】
そして、シンチレーションは、実施例２及び比較例３の内部散乱フィルムを用いて形成した偏光板を、１５インチサイズのＵＸＧＡ液晶パネル（ＴＮモード）に貼り合わせて、液晶パネル全体を緑ベタ表示し、１０人の評価人にて目視評価を行った。ここでは８人以上がシンチレーションがないと評価したものをシンチレーションなしと表し、それ以外のものをシンチレーションありと表した。
【００５５】
表２から分かるように、本発明の実施例２においては、正面コントラストを高く維持したまま、シンチレーションの発生を抑えることができる。これに対して、等方性の散乱を示す内部散乱層を用いた従来技術による比較例３では、シンチレーションの発生を抑えることができるが、正面コントラストが大幅に低下してしまう。
【００５６】
以上説明したように、本発明によれば、透過画像鮮明度と正面コントラストを低下させることなく、シンチレーションの発生を抑えることができるようにした防眩性フィルムの製造方法、さらにはこの防眩性フィルムを用いた偏光素子及び表示装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る防眩性フィルムの層構成を示す断面図。
【図２】本実施形態における防眩層の構成を示す断面図。
【図３】内部散乱層における散乱異方性の発現を説明する断面図。
【図４】内部散乱層における散乱異方性を説明する斜視図。
【図５】本発明の防眩性フィルムの持つ散乱異方性を示すグラフ。
【図６】本発明の防眩性フィルムの製造方法の一例を示す図。
【図７】本発明の防眩性フィルムを用いた表示装置の一例を示す断面図。
【図８】本発明の他の実施形態に係る内部散乱フィルムの層構成を示す断面図。
【符号の説明】
１    透明基材
２    内部散乱層
３    表面凹凸
４    透明マトリックス
５    分散物質
６    防眩層
７    電極
８    交流電源
９    内部散乱フィルム
１０    防眩性フィルム
１１    表示パネル
１２    画素
１３    偏光板
２０    表示装置
【図１】
0004059710.tif 000010
【図２】
0004059710.tif 000011
【図３】
0004059710.tif 000012
【図４】
0004059710.tif 000013
【図５】
0004059710.tif 000014
【図６】
0004059710.tif 000015
【図７】
0004059710.tif 000016
【図８】
0004059710.tif 000017