具有高透射率和無光澤特性的薄膜的製作方法
2023-06-10 12:49:51 1
專利名稱：具有高透射率和無光澤特性的薄膜的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有高透射率和無光澤特性的薄膜，並涉及一種偏振片和一種將其用作組成部件的圖像顯示裝置。
背景技術：
在圖2中給出傳統液晶顯示器的一個結構實例。圖2畫出了普通液晶顯示器的一個側視圖，如圖所示，它包括位於最背面的邊緣照明類型的背光源11，按順序從背面往前面看，有一個導光片12，用於將背光源的光向前面投射，有一個散射片13，用於使光均勻擴散，還有一個或者多個調光片(調光薄膜)14，它能夠將散射片均勻地擴散開的光聚集到給定方向上，或者能夠有選擇地透射或者反射特定的偏振光。穿過這些薄膜的光投射到放置在一對偏振片15和16之間的液晶盒17上。在這個圖中，18表示作為光源的冷陰極螢光管，19表示反射片。
在液晶顯示器中，位於液晶盒一側的調光薄膜14和背面的偏振片15通常都不是用粘合劑之類粘接在一起的，所以在它們之間有一個很小的空隙。這個調光薄膜14是用丙烯酸樹脂、聚脂、聚碳酸脂之類做成的，但是溫度發生變化的時候這些材料的伸縮非常明顯，所以被外界環境、背光源之類的熱量拉長的調光薄膜14會跟背面的偏振片15接觸，導致圖像四周區域的顯示出現不均勻。在一些調光薄膜中，存在獨特的亮度不均勻性，這樣就會破壞它們的顯示質量。關於上述調光薄膜，JP-A-10-240143(「JP-A」表示未經審查的公開了的日本專利申請)描述了在調光薄膜表面上由透明顆粒形成的不規則性結構(凹凸結構)能夠防止顯示質量變壞，這發生在當調光薄膜和背面的偏振片之間的空隙中出現露點冷凝，而後它們通過露滴互相吸引的時候。
但是，上述偏振片仍然不能防止由於熱膨脹導致偏振片與調光薄膜相互接觸的時候顯示出現不均勻性，以及調光薄膜所特有的亮度不均勻性。此外，上述偏振片有一個缺點，它會降低背光源的透射率。為了防止調光薄膜出現亮度不均勻性，常常建議在調光薄膜和液晶盒之間採用另外一種散射薄膜。但一般情況下，由於散射薄膜有濁度，所以透射率傾向於降低。因此，很難避免給予其無光澤特性的時候會降低它的顯示亮度。
因此，本發明的一個目的是提供具有高透射率的一種薄膜，它能夠防止由於調光薄膜發生熱膨脹而導致顯示不均勻性及如上所述的調光薄膜所特有的亮度不均勻性。本發明的另外一個目的是利用具有高透射率的薄膜提供一種偏振片，它能克服現有的缺點。本發明還有一個目的，那就是提供一種液晶顯示器，通過利用具有高透射率的薄膜或者上述偏振片，能夠獲得穩定的高質量顯示。
通過以下描述，同時參考附圖，本發明的其它目的、特徵和優點將更加顯而易見。附圖的簡要說明
圖1是顯示具有高透射率和無光澤特性的薄膜的分層結構的剖面圖。
圖2是顯示一個傳統液晶顯示器實例的側視圖。
發明的公開本發明的目的通過以下方式來實現。
(1)提供一種具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其在透明基底上包括一個硬塗層，其中結合了顆粒尺寸為1.0-10μm的顆粒，這個尺寸比硬塗層的厚度大，還包括一個低折射指數層，其折射指數為1.45或者更小，覆蓋在所述硬塗層上面，
其中薄膜的濁度是1.0％或者更大，總的光透射率是93.5％或者更高。
(2)提供上面第(1)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的低折射指數層是通過在其中組合進含氟高分子化合物形成的，這些含氟高分子化合物是通過熱或者離子輻射交聯起來的，其動摩擦係數是0.2或者更小。
(3)提供上面第(1)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含交聯的粘合劑聚合物，以及單分散透明精細顆粒，它們的平均顆粒尺寸比硬塗層的平均厚度大，它們的顆粒尺寸分布的偏差係數在0.2或者以下。
(4)提供上面第(1)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含交聯的粘合劑聚合物，以及單分散的透明精細顆粒，這些顆粒由莫氏硬度小於7的樹脂構成，它們的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，它們的顆粒尺寸分布的偏差係數在0.2及以下，其中的低折射指數層包含交聯的含氟化合物，它的折射指數是1.45或者更小，動摩擦係數是0.15或者更小。
(5)提供上面第(3)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的低折射指數層是通過在其中結合進用熱或者離子輻射交聯在一起的含氟高分子化合物而形成的，其動摩擦係數是0.2或者更小。
(6)提供上面第(5)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含交聯的粘合劑聚合物，以及單分散的透明精細顆粒，這些顆粒由莫氏硬度小於7的樹脂構成，平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，顆粒尺寸分布的偏差係數在0.2或者以下，其中的低折射指數層包含交聯的含氟化合物，其折射指數是1.45或者更小，動摩擦係數是0.15或者更小。
(7)提供上面第(1)條中所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中具有高透射率和無光澤特性的薄膜是一種光薄膜，其在透明基底上以下述順序層合一個硬塗層和一個折射指數低於所述透明基底的低折射指數層，其中的硬塗層包含一種交聯的粘合劑聚合物，和單分散的透明精細顆粒，它們的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，顆粒尺寸分布的偏差係數在0.1及以下。
(8)提供具有高透射率和無光澤特性的偏振片，包括一個偏振層和它上面的兩個保護薄膜，其中至少有一個保護薄膜是上面的第(1)條到第(7)條中任意一條所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的無光澤層放置在跟偏振層相背的一面。
(9)提供一種液晶顯示器，採用了上面第(1)條到第(7)條中任意一條所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜。
(10)提供一種液晶顯示器，包括在液晶盒兩側的兩塊偏振片，其中背光源一側的偏振片是符合上面第(8)條所述的具有高透射率和無光澤特性的偏振片，無光澤層朝向背光源一側放置。
在這裡，「無光澤特性」指的是在表面上形成凹凸結構，從而跟光滑表面接觸的時候，不會因為幹涉產生不均勻性。濁度優選是1.0-10.0％，更優選2.0-6.0％。
優選實施方案下面將參考附圖，描述本發明中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，以及利用它的液晶顯示器的優選實施方案。
圖1是具有高透射率和無光澤特性的薄膜分層結構的剖面圖。具有高透射率和無光澤特性的薄膜具有多層結構，它們的順序是透明基底1、硬塗層2和低折射指數層(3)。硬塗層包括顆粒直徑在1.0-10μm的顆粒4，這些顆粒在基底表面形成凹凸結構，使這層薄膜具有濁度。硬塗層中顆粒4的直徑優選是1.0-10μm，更優選3-10μm。對於低折射指數層，一般而言可以採用含氟樹脂薄膜、溶膠凝膠薄膜、顆粒直徑在200nm或者更小的精細顆粒形成的層合薄膜、汽相沉積形成的二氧化矽薄膜，每一個的折射指數都是1.45或者更小，優選是1.40或者更小。這一層的折射指數和膜厚度優選滿足以下公式(I)mλ/4×0.7＜n1d1＜mλ/4×1.3 (I)其中m是一個大於0的奇數(通常都是1)，λ表示光的波長，n1表示低折射指數層的折射指數，d1表示低折射指數層的薄膜厚度(nm)。
從圖1可以看出，顆粒4的直徑優選大於硬塗層2的厚度。
優選是採用一種塑料薄膜作為透明基底。塑料薄膜材料的實例包括纖維素酯(例如三乙醯基纖維素，二乙醯基纖維素，丙醯纖維素，丁醯纖維素，乙醯丙醯纖維素和硝化纖維)、聚醯胺、聚碳酸酯、聚脂(例如聚對苯二酸乙二酯，聚奈二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸1，4-環己烷二甲酯，聚乙烯-1，2-二苯氧乙烷-4，4』-二羧酸酯和聚對苯二甲酸丁二酯)、聚苯乙烯(例如間同立構聚苯乙烯)、聚烯烴(例如聚丙烯，聚乙烯或者聚甲基戊烯)、聚碸、聚醚碸、聚芳酯、聚醚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯和聚醚酮。優選是採用三乙醯基纖維素、聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二酯。透明基底的透射率優選是80％或更高，更優選86％或更高。透明基底的濁度優選是2.0％或更低，更優選1.0％或更低。透明基底的折射指數優選是1.40-1.70。
優選將具有飽和碳氫或者聚醚主鏈的聚合物用於硬塗層。更優選具有飽和碳氫主鏈的聚合物。聚合粘合劑(粘合劑聚合物)優選是交聯的。具有飽和碳氫主鏈的聚合物優選是由烯類不飽和單體的聚合反應獲得的。為了獲得交聯的聚合粘合劑，優選採用具有至少兩個烯類不飽和基團的單體。
具有至少兩個烯類不飽和基團的單體的實例包括多元醇酯與(甲基)丙烯酸的酯(例如，二甲基丙烯酸乙二醇酯，二丙烯酸1，4-環乙二醇酯，四(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯，三(甲基)丙烯酸三羥甲基乙烷酯，四(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯，五(甲基)丙烯酸二季戊四醇酯，六(甲基)丙烯酸季戊四醇酯，1，2，3-環乙烷四甲基丙烯酸酯，聚氨酯聚丙烯酸酯和聚酯聚丙烯酸酯)，乙烯基苯及其衍生物(例如，1，4-二乙烯基苯，4-乙烯基苯甲酸-2-丙烯醯基乙酯和1，4-二乙烯環乙酮)，乙烯碸(例如二乙烯碸)和丙烯醯胺(例如亞甲基-雙-丙烯醯胺)和甲基丙烯醯胺。
具有聚醚主鏈的聚合物優選是由多功能環氧樹脂化合物進行開環聚合而合成。
具有烯類不飽和基團的這些單體在施加到薄膜上以後需要通過由離子輻射或者熱引發的聚合來固化。
用於替換至少具有兩個烯類不飽和基團的單體，或者除了至少具有兩個烯類不飽和基團的單體以外，可通過可交聯基團的反應將一種交聯結構引入聚合粘合劑。可交聯官能團的實例包括異氰酸酯基、環氧基、氮丙啶基、噁唑啉基、醛基、羰基、聯氨基、羧基、羥甲基和活潑亞甲基。乙烯基磺酸、酸酐、氰基丙烯酸酯衍生物、三聚氰胺、醚化甲醇、酯、氨基甲酸乙酯和例如四甲氧基矽這樣的金屬醇鹽也可以被用作引入交聯結構的單體。也可以採用由分解反應而表現出交聯特性的官能團，比方說嵌段型異氰酸酯基團。在這裡術語「可交聯基團」指的是由於上面提到的官能團分解而表現出反應性的基團，但不局限於上面提到的化合物。
施加到薄膜上以後，具有這種可交聯基團的化合物必須通過熱或其它方式而交聯。
結合進硬塗層的無光澤顆粒的實例包括無機物的精細顆粒，比方說二氧化矽，二氧化鈦，氧化鎂，碳酸鈣，碳酸鎂，硫酸鋇，硫酸鍶，以及有機物精細顆粒，比方說聚丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈、聚苯乙烯、醋酸纖維素、醋酸丙酸纖維素。在它們中間，首選的是作為無機物的二氧化矽，以及作為有機物的聚甲基丙烯酸甲酯。
要結合進硬塗層的無光澤顆粒優選是由莫氏硬度小於7的樹脂構成。樹脂的實例包括聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，氟樹脂，二氟乙烯樹脂，矽樹脂，環氧樹脂，錦綸樹脂，聚苯乙烯樹脂，酚樹脂，聚氨酯樹脂，交聯丙烯酸樹脂，交聯聚苯乙烯樹脂。所述無光澤顆粒優選不溶於水和有機溶劑。
無光澤顆粒的平均顆粒直徑優選是1-10μm，更優選3-10μm，最優選3-7μm。這些顆粒的顆粒直徑分布的偏差係數優選是0.2或者更小，這些顆粒具有高度的單分散性，最優選偏差係數是0.1或者更小。當偏差係數大到使顆粒尺寸分布範圍太大的時候，有時無光澤特性不夠。
在這裡術語「偏差係數」指的是按照以下公式獲得的值(r--ri)2ninir----(II)]]>其中r代表數均顆粒直徑，ni代表第i種顆粒的個數，ri代表第i種顆粒的顆粒直徑。
對於具有無光澤特性的顆粒要結合進硬塗層的情形，優選是使用平均顆粒直徑比硬塗層的厚度大0.5到5.0μm的具有無光澤特性的顆粒的組合。更優選平均顆粒直徑比厚度大1到3μm的顆粒的組合。
作為要結合進硬塗層的精細顆粒，可以用這些顆粒中的兩種以上組合起來調整濁度。顆粒直徑等於或者小於硬塗層厚度的那些顆粒不包括在具有無光澤特性的顆粒中。
塗上去的具有無光澤特性的顆粒的密度取決於濁度，但它優選是在每平方米100到5000個顆粒的範圍內，更優選在每平方米200到2000個顆粒的範圍之內。
此外，硬塗層還可以結合進無機精細顆粒，目的是調整折射指數，並增強薄膜的熟化硬度。無機精細顆粒的平均直徑優選是0.5μm或者更小，特別優選0.2μm或者更小。
無機精細顆粒的實例包括二氧化矽顆粒、二氧化鈦顆粒、氧化鋁顆粒、氧化錫顆粒、碳酸鈣顆粒、硫酸鋇顆粒、滑石、高嶺土和硫酸鈣顆粒。特別優選二氧化矽顆粒、二氧化鈦顆粒和氧化鋁顆粒。
要結合進去的無機精細顆粒的量優選是佔硬塗層總質量的10到90重量％，更優選20到80重量％，特別優選30到60重量％。
硬塗層的厚度優選是0.5到15μm，更優選1到10μm，特別優選1到8μm。
可以用來生成低折射指數層的化合物的實例包括含氟高分子化合物以及下文中給出的通式代表的取代的有機矽化合物。在它們中間，優選是用含氟化合物。更優選使用可以通過熱或者離子輻射而交聯的含氟高分子化合物。在它們中間，優選是使用低折射指數的含氟化合物，其折射指數優選為1.45或者更低，更優選比透明基底的折射指數還要低，特別優選折射指數是1.42或者更低，其動摩擦係數優選是0.15或者更小，它們可以用熱或者離子輻射交聯。為了控制塗層特性及薄膜硬化程度，上述化合物可以跟另外一種化合物一起使用。可交聯含氟化合物的實例包括含氟單體和可交聯含氟聚合物。在它們中間，從塗層特性的角度來看優選是使用可交聯含氟聚合物。
這些可交聯含氟高分子化合物的實例包括含有全氟烴基基團的矽烷化合物(例如，(十七烷-1，1，2，2-十四烷)三乙氧基甲矽烷)，以及由含氟單體和另一種作為結構單元的用於提供可交聯基團的單體組成的含氟共聚物。
含氟單體單元的實例包括，例如，氟烯烴(例如氟乙烯，二氟乙烯， 四氟乙烯，六氟乙烯，六氟丙烯，全氟-2，2-二甲基-1，3-間二氧雜環戊烯等等)，甲基丙烯酸的部分或者完全氟化的烷基酯衍生物(例如Biscoat 6FM(商標名，由Osaka Yukikagaku KK製造)和M-2020(商標名，由Daikin KK製造))，以及部分或者完全氟化的乙烯醚。
除了甲基丙烯酸縮水甘油酯這樣的分子中本身具有交聯官能的(甲基)丙烯酸酯單體以外，提供可交聯基團的單體的實例包括具有羧基、羥基、氨基或者磺酸基的丙烯酸酯單體(例如甲基丙烯酸，羥甲基(甲基)丙烯酸，羥烷基(甲基)丙烯酸脂，丙烯酸烯丙酯等等)。上面提到的後一個單體在JP-A-10-25388和JP-A-10-147739中作為在共聚合以後能夠引入交聯結構的單體。還可以採用這些化合物以外的化合物。
一種實例是以下式代表的化合物或者它的水解產物R1aR2bSiX4-(a＋b)其中R1和R2分別表示烷基、烯基、芳基或者具有滷原子的烴基、環氧基、氨基、巰基、甲基丙烯醯氧基或者氰基，X代表選自烷氧基、烷氧基烷氧基、滷素原子或者醯氧基的可水解取代基，a和b分別代表0，1或者2，並且a＋b是1或者2。
如同JP-A-9-288201中公開的一樣，低折射指數層可以通過在這一層中均勻地形成尺寸等於或者小於光波長的空氣或者真空微孔而製備。
為了防止劃傷，低折射指數層的動摩擦係數優選是0.20或者更小。如果動摩擦係數太大，抗劃傷性能就比較差，因為硬度較低。例如，加工這一薄膜形成偏振片的時候，有時會出現劃傷，它會導致顯示出現不均勻。
用於低折射指數層的含氟高分子化合物的實例包括通過聚合含氟單體形成的聚合物。這些單體的具體實例包括氟烯烴(例如氟化乙烯，1，1-二氟乙烯，四氟乙烯，六氟乙烯，六氟丙烯，全氟-2，2-二甲基-1，3-間二氧雜環戊烯)，甲基丙烯酸的部分或者完全氟化的烷基酯衍生物，部分或者完全氟化的乙烯醚。在它們中間，選擇一種單體或者多種單體，將它們按照可選的比例混合起來實現共聚。通過這種方式，可以獲得需要的聚合物。
此外，不僅將上面描述的含氟單體的聚合物用作結構單元，還可以使用上面描述的含氟單體和無氟單體的共聚物。關於可以使用什麼樣的單體單元沒有任何特別限制。例如，鏈烯烴(例如乙烯、丙烯、異戊二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯)、丙烯酸脂(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-丙烯酸乙基己酯)、甲基丙烯酸脂(例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯)、苯乙烯衍生物(例如苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯)，乙烯醚(例如甲基乙烯醚)、乙烯基脂(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯)、丙烯醯胺(例如N-叔-丁基丙烯醯胺、N-環己基丙烯醯胺)、甲基丙烯醯胺和丙烯腈衍生物。
低折射指數層的折射指數是1.45或者更小，它比透明基底的折射指數小。此外，低折射指數層的折射指數優選是小於用於塗覆低折射指數層的基底的折射指數。折射指數可以按照以下方法測量出來。折射指數測量在硬化以後，低折射指數層的折射指數是按照以下步驟確定出來的在折射指數是1.66的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上，形成一層厚度為0.1μm的低折射指數層並將其硬化。然後，利用分光光度計在380nm到780nm範圍內、5度入射角上測量形成的低折射指數層的光譜反射率。折射指數由獲得的反射率的最小值確定。
具有高透射率和無光澤特性的薄膜的每一層都能利用這些材料按照浸漬塗敷方法、氣刀塗敷方法、幕塗方法、滾動塗敷方法、線棒塗敷方法、凹版塗敷方法和擠出塗覆方法(美國專利2681294)形成。一次可以塗覆兩層或者更多層。同時塗敷多層的方法公開在美國專利2761791、2941898、3508947和3526528以及Asakura Shoten於1973年出版的Yuji Harazaki的日文書「Kotingu Kogaku(塗覆技術)」第253頁上。
本發明中具有高透射率和無光澤特性的薄膜可以被用於液晶顯示器。但是，液晶顯示器並不限於前面的圖2所示的那種。本發明的薄膜還可以用於各種其它實施方案中的液晶顯示器。本發明的液晶顯示器可以是，例如，這樣一個實施方案，其中本發明裡具有高透射率和無光澤特性的薄膜形成的層是與液晶顯示器作為一個整體形成的。
具有高透射率和無光澤特性的薄膜優選是用一種粘合劑跟一個偏振片粘附，從而使這個薄膜的透明基底一側跟偏振片接觸，或者具有高透射率和無光澤特性的薄膜被用作偏振片的偏振層的兩個保護性薄膜中間的至少一個，從而在跟偏振層相背的一側形成無光澤層。在這一液晶顯示器中，具有高透射率和無光澤特性的這樣一個偏振片一般都可以被用作放置在液晶盒兩側的兩個偏振片中背光源一側的偏振片，上面提到的無光澤層朝向背光源一側放置。
本發明中權利要求1到7中具有無光澤特性的薄膜都是高透射率的，可以被用於液晶顯示器中的偏振片，從而防止由於調光薄膜的熱膨脹引起顯示不均勻和亮度不均勻。此外，本發明權利要求2、5和6中具有高透射率的薄膜除了上面提到的特性以外，還具有良好的抗劃傷性能，從而具有在調光薄膜上不會有任何劃傷的優點。
更進一步，本發明權利要求8中具有無光澤特性的偏振片具有很高的亮度，除了上面提到的特性以外，它還具有良好的抗劃傷性能，因而它們具有在調光薄膜上不會產生任何劃傷的優點。
因此，權利要求9或者10的液晶顯示器能夠提供一種穩定的高質量顯示。
下面將通過以下實施例更加詳細地描述本發明，但是本發明並不限於這些實施例。
接下來，利用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗敷到硬塗層上去，在80℃下晾乾，然後在120℃下加熱10分鐘，實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。
接下來，利用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗敷到硬塗層上去，在80℃下晾乾，然後在120℃下加熱10分鐘，實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。比較例1用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液A塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。比較例2用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液B塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。比較例3用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液E塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，通過交聯使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。比較例4用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液E塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。比較例5用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液F塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。實施例3用繞線棒刮塗器將前面提到的硬塗層塗敷溶液G塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上去，在120℃下晾乾得到的薄膜，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)，以300mJ/cm2輻射量和400mW/cm2照明度的UV射線照射，使塗覆層硬化，形成厚度是3μm的硬塗層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。具有高透射率和無光澤特性的薄膜的性能評估對於得到的薄膜，針對以下項目進行評估；(1)總的光透射率和濁度得到的薄膜的總的光透射率和濁度用型號為1001DP的薄膜濁度測量儀(商標名稱，Nihon Denshoku Kogyo KK製造)進行測量。
(2)鉛筆硬度評估進行JIS K 5400中公開的鉛筆硬度評估，作為抗劃傷性能的指標。在25℃和60％的相對溼度環境中將增透薄膜溼潤兩個小時以後，用H和2H測試鉛筆在1公斤的負荷條件下進行劃傷測試，就像JIS S 6006所定義的一樣。然後，按照以下判據進行評估在n＝5的評估中，沒有發現任何劃傷○在n＝5的評估中，發現一個或者兩個劃傷痕跡△在n＝5的評估中，至少發現3個劃傷痕跡×
(3)測量動摩擦係數將動摩擦係數作為表面滑動特性的指標來評估。將得到的薄膜在25℃和60％的溼度下放置兩個小時，然後利用直徑是5m的不鏽鋼球，在100克力作用下，在60cm/min的速度下，利用一個HEIDON-14動摩擦測試儀進行測量。得到的測量值作為動摩擦係數。
(4)無光澤特性的評估作為無光澤特性的指標，將一個4×5cm的滑動玻璃片放置在這樣製備出來的薄膜的無光澤層上，在玻璃上施加1公斤的重力，按照以下評估方法，確定由於接觸造成的環形的非均勻狀態。無光澤特性對應於防止顯示不均勻和亮度不均勻的能力完全看不到不均勻○在較小的區域內發現輕微的不均勻△在所有的區域內都能發現不均勻×(5)折射指數低折射指數層在固化以後的折射指數按照以下步驟來確定。即，在折射指數是1.66的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上，形成厚度為0.1μm的低折射指數層，並且按照上面提到的方法加以固化。稍後，用分光光度計在5度入射角及380nm-780nm範圍內對得到的低折射指數層的光譜反射率進行測量。折射指數由獲得的反射率的最小值確定。在上述實施例和比較例中，每個都利用低折射指數層，它們的折射指數分別是1.42或者更小。這個值低於要使用的透明基底的折射指數。
這些實施例和比較例中獲得的結果在表1中給出。
實施例1和實施例2中薄膜的濁度都是1％或者更大，但總的光透射率超過93.5％。此外，它們中的每一個都表現出2H的鉛筆硬度或者更硬，動摩擦係數是0.10，並且它們具有良好的無光澤特性。
對於顆粒被結合進硬塗層的比較例1和2，無光澤特性比沒有顆粒的比較例3中的無光澤特性有很大的改善。但是，對於省去了低折射指數層的比較例1和2，總的光透射率分別低到92.4％和92.1％。
對於比較例4，在沒有添加顆粒的情況之下沒有獲得任何無光澤特性。對於比較例5，因為使用的顆粒的顆粒直徑太小，無光澤特性不夠明顯。
實施例3是使用了具有很高莫氏硬度的矽膠顆粒。實施例3中薄膜的濁度高達5.8％，而總的透光率則是93.5％，它是最小的目標值。還有，這個薄膜的鉛筆硬度是2H或者更高，動摩擦係數是0.10，其無光澤特性良好。
表1
實施例4利用繞線棒刮塗器將前面提到的用於硬塗層的塗敷溶液A塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上，得到的薄膜在攝氏120度下乾燥，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)以400mW/cm2的照明度和300mJ/cm2的輻射量用UV射線照射，固化塗覆層，形成厚度是3μm的硬塗層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。比較例6利用繞線棒刮塗器將前面提到的用於硬塗層的塗覆溶液H塗覆到厚度是80μm的三乙醯基纖維素薄膜(TAC-TD80U，商標名稱，富式膠片株式會社製造)上，得到的薄膜在攝氏120度下乾燥，然後用160W/cm的空氣冷卻金屬滷化物燈(Ai Graphics KK製造)以400mW/cm2的照明度和300mJ/cm2的輻射量用UV射線照射，固化塗覆層，形成厚度是3μm的硬塗層。
然後用繞線棒刮塗器將前面提到的低折射指數層塗敷溶液A塗覆到硬塗層上，在80℃下晾乾，在120℃加熱10分鐘實現熱交聯，形成厚度是0.096μm的低折射指數層。具有高透射率和無光澤特性的薄膜的性能評估對於這樣製備出來的薄膜，針對以下項目進行評估；(1)總的光透射率和濁度(2)鉛筆硬度評估(3)動摩擦係數測量(4)無光澤特性評估(5)折射指數關於(1)到(5)，測試和評估按照前面提到的方式進行。低折射指數層的折射指數是1.42。
(6)抗劃傷特性評估作為抗劃傷特性的指標，將製備出來的薄膜安裝到尺寸是20×75mm，重量是500克的不鏽鋼板上，使無光澤表面成為它的外側。將這個鋼板放置在聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上，使無光澤表面向下，以20mm/min的速率推拉不鏽鋼板。然後按照以下方式評估聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上形成的劃傷痕跡沒有發現任何劃傷○在部分測試區內發現劃傷痕跡△在整個測試區域內發現劃傷痕跡×得到的結果在表2中給出。
即使是濁度是1.0％或者更大的實施例4和5中的薄膜，它們的總透光率都大於93.5％。還有，它們的鉛筆硬度都是2H或者更高，動摩擦係數都是0.10，並且具有良好的無光澤特性和抗劃傷性能。
另一方面，比較例6中薄膜的抗劃傷性能比較差，因為採用了具有高莫氏硬度的矽膠顆粒，而且無光澤特性不夠，因為使用的矽膠顆粒直徑較小。
表2
此外，用實施例5中的薄膜製備了具有高透射率和無光澤特性的偏振片。還有，製作了一種液晶顯示器，利用前面的薄膜作為放置在液晶顯示單元兩側兩塊偏振片中背光源一側的偏振片，上面提到的無光澤層朝向背光源一側。結果，在這一液晶顯示器中，跟不使用所述的薄膜的顯示裝置比較，白色顯示的亮度提高了2％。在本發明的液晶顯示器中，沒有發現由於不均勻導致顯示質量下降，即使是7天以後，在室溫環境和攝氏60度的高溫環境中。在實施例3和4的薄膜中，獲得了跟上面一樣的結果(特性)。使用比較例1的薄膜的時候，沒有發現由於不均勻導致顯示質量變差，但是這個裝置沒能提高亮度。使用比較例4和5的薄膜的時候，亮度提高了1-2％，但是它們沒能防止由於不均勻導致顯示質量變壞。此外，由於實施例1和2中的薄膜也能提供實施例3到5中接觸角和玻璃接觸測試中的相似結果，因此推斷在安裝測試中這些薄膜也會給出與上面相同的結果。
工業應用本發明中具有無光澤特性的薄膜具有高透射率，並且能夠防止由於用於液晶顯示器中的調光薄膜的熱膨脹導致顯示不均勻和亮度不均勻。所以，這些薄膜優選用作液晶顯示器偏振片。此外，本發明中具有高透射率的薄膜特別適合用作液晶顯示器的偏振片，因為每個薄膜能提供的低折射指數層除了上面提到的特性外，還能提供良好的抗劃傷性能，那些薄膜不會在調光薄膜上產生劃痕。
更進一步，本發明中具有無光澤特性的偏振片非常適合用作液晶顯示器的偏振片，因為它們具有很高的亮度，除了上面提到的特性以外，它們能夠提供良好的抗劃傷性能，而且它們不會在調光薄膜上產生劃痕。
因此，本發明的液晶顯示器具有良好的顯示質量。
利用這些實施方案描述了本發明以後，我們的目的是說明本發明並不限於描述的任何具體細節，而是應當理解為在後面的權利要求書的精神和範圍內。
權利要求
1.具有高透射率和無光澤特性的一種薄膜，在透明基底上包括一個硬塗層，其中結合了顆粒直徑是1.0-10μm的顆粒，它們的平均粒徑比硬塗層的厚度大，還包括折射指數為1.45或者更小的低折射指數層，它覆蓋在所述硬塗層上，其中薄膜的濁度是1.0％或者更大，總的透射率是93.5％或者更大。
2.權利要求1中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的低折射指數層是通過在其中結合進用熱或者離子輻射交聯形成的含氟高分子化合物而形成的，其動摩擦係數是0.2或者更小。
3.權利要求1中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含交聯粘合劑聚合物，以及單分散透明精細顆粒，它們的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，顆粒尺寸分布的偏差係數是0.2或者更小。
4.權利要求1中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含交聯粘合劑聚合物，以及單分散的透明精細顆粒，這些顆粒由莫氏硬度小於7的樹脂組成，它們的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，它們的顆粒尺寸分布偏差係數是0.2或者更小，其中的低折射指數層包含交聯的含氟化合物，折射指數是1.45或者更小，動摩擦係數是0.15或者更小。
5.權利要求3中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的低折射指數層是通過在其中結合進用熱或者離子輻射交聯的含氟高分子化合物而形成的，其動摩擦係數是0.2或者更小。
6.權利要求5中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的硬塗層包含一種交聯的粘合劑聚合物，以及單分散的透明精細顆粒，這些顆粒由莫氏硬度小於7的樹脂構成，它們的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，它們的顆粒尺寸分布偏差係數是0.2或者更小，其中的低折射指數層包含交聯的含氟化合物，折射指數是1.45或者更小，動摩擦係數是0.15或者更小。
7.權利要求1中具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中具有高透射率和無光澤特性的薄膜是一種光薄膜，其在透明基底上按下述順序層合一個硬塗層和一個低折射指數層，低折射指數層的折射指數比所述透明基底的折射指數低，其中的硬塗層含有一種交聯的粘合劑聚合物和單分散的透明精細顆粒，這些顆粒的平均顆粒尺寸大於硬塗層的平均厚度，顆粒尺寸分布的偏差係數是0.1或者更小。
8.具有高透射率和無光澤特性的一種偏振片，包括一個偏振層和其上的兩個保護性薄膜，其中至少有一個保護性薄膜是權利要求1到7中任意一個所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜，其中的無光澤層放置在與所述的偏振層相背的一面。
9.一種液晶顯示器，其中採用了權利要求1-7中任意一個所述的具有高透射率和無光澤特性的薄膜。
10.一種液晶顯示器，包括兩個偏振片，放置在液晶盒的兩側，其中在背光源一側的偏振片是權利要求8所述的具有高透射率度和無光澤特性的偏振片，無光澤層朝向背光源一側放置。
全文摘要
本發明公開了一種具有高透射率和無光澤特性的薄膜,在透明基底1上,有一個硬塗層8,其中結合了顆粒尺寸在1.0到10μm的顆粒,所述的顆粒尺寸大於硬塗層的厚度,還包括低折射指數層3,其折射指數是1.45或者更小,覆蓋在所述硬塗層上面,該薄膜的濁度是1.0%或者更大,總的透光率是93.5%或者更大。該具有高透射率的薄膜能夠防止由於調光薄膜的熱膨脹而導致的顯示不均勻,並防止調光薄膜出現亮度不均勻。
文檔編號G02B5/02GK1339116SQ00803348
公開日2002年3月6日 申請日期2000年2月4日 優先權日1999年2月5日
發明者綱盛一郎, 井上弘, 渡部英俊 申請人:富士膠片株式會社