光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法
专利名称：光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法
技术领域：
本发明涉及光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。更详细地，涉及适合于防窥视片(隐私保护片)或者装饰品的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。
背景技术：
在阴极射线管(CRT =Cathode Ray Tube)显示器、液晶显示器(LCD =Liquid crystal Display)、等离子体显示器(PDP =Plasma Display Panel)、电致发光(EL Electroluminescence)显示器等的显示表面，要求具有防划伤功能、防外光映入功能、防污功能等多种功能。近年来，作为在显示器的显示面实现低反射的方案，不使用光干涉就能得到超反射防止效果的蛾眼(Moth-eye 蛾的眼睛)结构受到关注。而且，作为用于防止外光映入的方案，公开了一种防反射膜(例如，参考专利文献 1。)，其在透明支撑体上具有至少一层硬涂层和位于最外层的低折射率层，并且硬涂层的雾度为40%以上，防反射膜的表面粗糙度Ra为0. 10 μ m以下，且与在450nm至650nm的波长区域中的积分反射率的平均值对应的5度镜面反射率的平均值为65%以上。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2005-187770号公报
发明内容
发明要解决的问题图20中示出了贴附着具有蛾眼结构的现有光学膜(蛾眼膜)的液晶显示装置的截面示意图。如图20所示，现有液晶显示装置包括液晶显示面板150、贴附在液晶显示面板150 上的偏振板160和贴附在偏振板160上的蛾眼膜111。液晶显示面板150具有一对玻璃基板151和153以及夹持在玻璃基板151和153 之间的液晶层156。在玻璃基板151上形成有包括薄膜晶体管(TFT)层和ITOandium Tin Oxide ；铟锡氧化物)层的驱动单元层152。在玻璃基板153上形成有彩色滤光片(CF)层 154 和 ITO 层 155。偏振板160具有三烯丙基氰脲酸酯(TAC)膜161、相位差膜163、夹在TAC膜161 和相位差膜163之间的起偏镜162和用于将偏振板160贴附在液晶显示面板150上的粘接层164。起偏镜162的主要成分为含有碘元素的聚乙烯醇类树脂。蛾眼膜111的表面上形成有包含多个突起112的蛾眼结构。但是，在现有蛾眼膜111中，为了能抑制某观察方向的表面反射，如图21所示，相对于入射光各向同性地，即以突起112朝向与膜111的主面垂直的方向的方式，形成蛾眼结构。因此，来自面板150内部的光各向同性地透射过蛾眼膜111，蛾眼膜111各向同性地抑制了外来光的表面反射。从而，难于赋予蛾眼膜111的光学特性以指向性(各向异性)。这是因为，突起112朝向与膜111的主面垂直的方向，蛾眼结构的光学特性不具有指向性。而且，专利文献1中记载的技术中，在硬涂层中混入中空的二氧化硅粒子。但是， 该粒子的排列是随机的，不能控制光的散射。而且，虽然也提出了在硬涂层中混入不同种类粒子的方式，但在这种方式中，仍不能控制各种粒子的排列。鉴于上述现状，本发明的目的在于，提供具有蛾眼结构且在反射、散射等光学特性上具有指向性的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。用于解决问题的方案本发明者们在对具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜进行各种研究后，关注构成蛾眼结构的突起。而且发现蛾眼结构包含相对于膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视膜的主面时，多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜，由此能利用入射方向的不同来控制光的反射、散射等特性。并想到能完美地解决上述技术问题，实现了本发明。S卩，本发明的光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视该膜的主面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。另外，上述“大致相同的方向”优选在人的眼睛对本发明的光学膜的光学特性能够识别指向性的程度上是相同的方向。更具体地，当俯视膜的主面时，在同一方向磨擦形成的多个倾斜突起的倾斜方向的偏差优选的是45°以内，再优选的是30°以内，更优选的是 20°以内，最优选的是10°以内。关于这些，即关于当俯视膜的主面时的倾斜的方向性的优选范围，是通过从光学膜的SEM照片计算出在各种条件及原材料中能显示出上述蛾眼结构所起的作用并且呈现稳定的指向性的倾斜突起的倾斜方向的范围来规定的。作为本发明的光学膜的结构，必须要形成上述这样的结构要素，但对其它的结构要素没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。如上所述，优选的是，上述光学膜的光学特性在相对于该膜的主面倾斜的方向呈现指向性。优选的是，上述多个倾斜突起是通过向上述多个突起施加物理力而形成的。由此， 能够容易地制作本发明的光学膜。上述多个倾斜突起的个数密度优选的是0. 5个/ μ m2以上，再优选的是0. 7个/ μ m2以上，更优选的是0. 8个/ μ m2以上，最优选的是0. 85个/ μ m2以上。当不足0. 5个/ μ m2时，不能赋予本发明的光学膜的光学特性以指向性。上述蛾眼结构具有由上述多个突起中的几个的顶端部彼此互相结合而形成的粘连结构(束结构)，上述粘连结构的个数密度优选的是0. 40个/ μ m2以下，再优选的是0. 35 个/μ m2以下，更优选的是0. 30个/μ m2以下，最优选的是0.沈个/μπι2以下。优选的是，上述多个突起在上述光学膜的周边部包含上述多个倾斜突起，当俯视上述光学膜的主面时，上述周边部的上述多个倾斜突起向该膜的内侧倾斜。由此，本发明的光学膜能够适用于主要从正面方向观察显示器的设备使用的防窥视片。
上述多个倾斜突起的个数密度也可以在上述光学膜的主面内变化。由此，对于从正面观察本发明的光学膜的观察者而言，能够进一步提高本发明的光学膜的视认性。而且， 本发明的光学膜能够适用于装饰品。上述多个倾斜突起的倾斜角度也可以在上述光学膜的主面内变化。由此，对于从正面观察本发明的光学膜的观察者而言，能够进一步提高本发明的光学膜的视认性。而且， 本发明的光学膜能够适用于装饰品。而且，本发明是一种光学膜的制造方法，上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。由此，能够容易地制作本发明的光学膜。作为本发明的光学膜的制造方法，必须要形成上述这样的工序，但对其它的工序没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的制造方法的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。优选的是，上述工序(物理工序)包含向规定方向磨擦上述蛾眼结构的磨擦工序。 由此，能够容易地制作本发明的光学膜。优选的是，上述磨擦工序包含机械地磨擦上述蛾眼结构的工序。由此，能够再现性更好地制作具有规定光学特性的本发明的光学膜。上述磨擦工序的按压力优选的是50kPa (0. 5kg/cm2)以上，再优选的是 200kPa(2. Okg/cm2)以上，更优选的是 ^OkPa(3. Okg/cm2)以上。通过将按压力设为以上，能够确实赋予由玻璃转变温度(Tg)为48°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将按压力设为200kPa以上，能够确实赋予由Tg为65°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将按压力设为290kPa以上，能够确实赋予由Tg为84°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。而且，本发明为光学膜的光学特性的控制方法，上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。由此，能够容易地赋予具有蛾眼结构的光学膜的反射、散射等光学特性以指向性。作为本发明的光学膜的光学特性的控制方法的操作，必须要形成上述这样的操作，但对其它的操作没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的光学特性的制造方法的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。优选的是，上述控制方法是向规定方向磨擦上述蛾眼结构。由此，能够更容易地赋予具有蛾眼结构的光学膜的光学特性以指向性。优选的是，上述控制方法是机械地磨擦上述蛾眼结构。由此，能够再现性良好地赋予具有蛾眼结构的光学膜的光学特性以规定的指向性。上述控制方法优选的是一边向上述蛾眼结构施加50kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构，再优选的是一边向上述蛾眼结构施加200kPa(2. Okg/cm2)以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构，更优选的是一边向上述蛾眼结构施加^0kPa(3. Okg/cm2)以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。通过将压力设为50kPa以上，能够确实赋予由Tg为48°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将压力设为200kPa以上，能够确实赋予由Tg为65°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将压力设为290kPa以上，能够确实赋予由Tg为84°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。发明效果按照本发明，能够实现具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜。
图1是表示实施方式1的光学膜的示意图，(a)是截面图，(b)是平面图(俯视图)。图2(a)和(b)是表示实施方式1的光学膜的立体示意图。图3是发生粘连现象的蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图4是发生粘连现象的蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图5是现有蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图6是实施例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图7是实施例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图8表示实施例1的光学膜的散射光谱。图9是表示用于测定散射光谱的评价系统的示意图。图10表示实施例1的光学膜的反射率。图11是比较例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图12是实施例2的光学膜的SEM照片(俯视图)。图13是实施例3的光学膜的SEM照片(俯视图)。图14是用于说明指向性(倾斜突起)的呈现和突起高度之间关系的示意图。图15是用于说明指向性(倾斜突起)的呈现和突起的间距之间关系的示意图。图16是表示实施方式2的光学膜的示意图，(a)是平面图，(b)是(a)中用A围起来的区域中的放大截面图，(c)是(a)中用B围起来的区域中的放大截面图。图17是表示实施方式2的光学膜的示意图，(a)是平面图，(b)是(a)中用C围起来的区域中的放大截面图。图18是表示实施方式2的光学膜的截面示意图。图19是表示实施方式2的光学膜的截面示意图。图20是贴附着具有蛾眼结构的现有蛾眼膜的液晶显示装置的截面示意图。图21是板书现有蛾眼膜的示意图，(a)是截面图，(b)是平面图(俯视图)。
具体实施方式
在本说明书中，倾斜突起或者粘连结构的个数密度是指每Iym2中倾斜突起或者粘连结构的个数。而且，在本说明书中，倾斜突起的倾斜角度是指基准线和光学膜(基板)的主面的法线所形成的角的大小。进一步，在本说明书中，基准线是指连接突起的底面中心(也是底面的重心)和突起的顶点的直线。而且，在本说明书中，粘连结构是指，突起的顶端部弯折且顶端部相互结合形成的一个束。具体地，例如可以列举不仅是顶端部而且包含着顶端部的突起整体一体化的结构， 以及只有顶端部相互结合而在中间形成空洞的结构。不特别限定构成粘连结构的突起的个数。作为俯视光学膜的表面时粘连结构的形状，例如可以举出圆形、椭圆形、多边形、星形、 花形、不定形等，当各突起具有规则结构时，容易形成星形、瓢形、花形或者不定形。而且，在本说明书中，玻璃转变温度(Tg)是指，按照JIS K-7244提供的方法，在试样动态振幅速度(驱动频率)为1Hz、拉伸模式、夹具间距离为5mm以及升温温度为2°C / min的条件下测定温度依存特性(温度分散)时，tan δ (loss tangent ；损失正切)为极大时的温度。使用动态粘弹性测定装置(精工仪器公司制DMS6100)测定Tg。以下揭示实施方式，参照附图更详细地说明本发明，但本发明不仅仅局限于这些实施方式。(实施方式1)如图1 (a)所示，本实施方式的光学膜(蛾眼膜)11具有形成在膜11表面的蛾眼结构14和底层(底部)13。蛾眼结构14包含多个微小突起(凸部)12。各个突起12的形状都是向顶端变细。相邻突起12顶点(顶部)之间的间距(距离)在可见光波长以下。因此，多个突起12以可见光波长以下的周期没有间隙地重复排列在膜11表面上。并且，底层 13位于突起12的下方(基材侧)。另外，基材是指成为膜11贴附对象的部件。作为基材，最好是构成显示装置(优选是液晶显示装置)的外表面的部件，具体例子例如，偏振板、由丙烯等构成的保护板、配置在偏振板表面的硬涂层和透镜等光学元件。如图1 (b)所示，将突起12的顶点设为t，用俯视膜11的主面时相邻顶点t之间的距离表示相邻顶点t之间的间距ρ。而且，将突起12彼此相接的点设为底点b，用从顶点t 到底点b所在平面的距离(最短距离)表示突起12的高度h。间距ρ为可见光波长以下即可，没有特别限定，但优选是在通常的可见光波长范围的下限优选的是400nm以下，再优选的是300nm以下，更优选的是可见光波长的下限的 1/2以下，即200nm以下。当间距ρ超过400nm时，膜11反射或透射的光会偏红色(例如波长700nm的光)，当间距ρ为300nm以下时能充分抑制这种影响，当间距ρ为200nm以下时则完全不受影响。高度h为能得到防反射效果的范围即可，没有特别限定，例如为100 400nm较好。从抑制粘连现象发生、特别是抑制膜11反射或透射的光偏蓝色的角度考虑，优选的是 300nm以下。另一方面，从抑制膜11反射或透射的光偏红色的角度考虑，优选的是150nm以上，再优选的是200nm以上。另外，在实施方式的附图中，突起12举例为圆锥或斜圆锥状的突起，但只要形成顶点和底点并控制间距在可见光波长以下，则不特别限定突起12的单个结构(形状)。例如，突起12也可以是顶点离底点越近倾斜越平缓的形状(钟形、圆顶形)、顶点离底点越近倾斜越陡的形状(针形)以及在锥体斜面上具有阶梯形台阶的形状等。而且，在本实施方式中，突起12是相对于膜11的主面向斜向倾斜的突起(倾斜突起、指向性突起)。即，突起12(倾斜突起)呈斜圆锥状，当俯视膜11的主面时，其向相同或大致相同的方向倾斜。这样，将突起12的方向控制为与膜11的主面垂直的方向以外的方向，突起12有角度，向着希望的方向。因此，从和突起12大致平行的方向入射的光受到蛾眼结构14的反射抑制效果。 艮口，当从该方向观察膜11时，能够有效地抑制表面反射。另一方面，从和突起12大致垂直的方向入射的光，由于碰到突起12的脊部而散射。即，当从该方向观察膜11时，就会发生外光的映入、图像白浊(白模糊)、图像模糊、闪耀现象等。根据以上所述，能够根据入射方向的不同控制光的反射和散射特性，其结果是，能够使膜11的反射、散射等光学特性具有指向性(各向异性)。关于膜11的光学特性呈现指向性的机理，可作如下考虑。如图2所示，连接突起12的底面(此处指斜圆锥的底面)的中心c和顶点t形成直线，从与该直线(基准线33)大致平行的方向入射到膜11的光31 (平行入射成分)进入到折射率连续变化的蛾眼结构14中。此时，能够认为，空气和膜11间界面的折射率从空气的约1. 0，连续地缓慢地变大到蛾眼结构的构成材料的折射率(树脂时例如约1. 5)。因此， 光31没有感受到空气和膜11间界面的阻挡，光31应该折射的界面似乎(大致)不存在了。 这是因为光的反射量取决于相邻介质间的折射率差。其结果是，光31的大部分穿透膜11， 在膜11表面的反射率大大减小了。即，蛾眼结构14的反射防止功能抑制了光31的反射， 相对于光31，膜11具有和现有蛾眼膜同样的低反射膜的功能。另一方面，从和基准线31大致垂直的方向入射到膜11的光32 (垂直入射成分) 入射到斜圆锥的脊部。即，可以认为光32入射到通常的表面(为平面，且和空气层之间存在折射率差的面)，而且，可以认为在该方向上膜U的折射率是大致恒定的。其结果是，膜 11对光32的防反射效果变弱，反过来说，光的散射性变高。另外，在突起朝向垂直于膜面的现有蛾眼膜中，可以认为光几乎不会入射到突起的脊部。这是因为相邻的突起在脊部邻接。从而，可以认为在现有蛾眼膜中仅是相对于膜的主面从大致法线方向入射的光影响光学特性。对此，在膜11中，突起12自身向横向倾倒，主动地使光入射到突起12的脊部，使反射率和散射特性等光学特性呈现指向性。这样，相对于膜11的主面倾斜的突起12 (倾斜突起)就成为使入射到膜11的光散射的散射因子。由散射因子散射的光量(散射光量)取决于倾斜突起的尺寸、倾斜突起的倾斜角度34(基准线33和膜11 (主板)的主面的法线形成的角的大小)、每单位面积的倾斜突起的个数。而且，如上所述，倾斜突起对入射到膜11的光的反射有较大影响。例如，蛾眼结构14由折射率为1. 5的树指形成，当光从和突起12垂直的方向入射时，会发生通常的反射(由折射率为ι. O的空气和折射率为1. 5的树脂计算出的大致4%的反射率的反射)。但实际上难以考虑光从和突起12完全垂直的方向入射，因此考虑反射率随视角方向变化。可以根据散射性的强度、呈现散射性的方向、膜11的用途等适当设定突起12的倾斜角度。而且，突起12的倾斜角度越大，膜11的光学特性的指向性程度越大，并且膜11的光学特性越在倾斜的方向显示出指向性。如此，当在特别需要控制视野角的装置上使用膜 11时，优选倾斜角度更大些。从明显赋予光学特性以指向性的观点出发，突起12的倾斜角度优选的是20°以上，再优选的是30°以上，更优选的是45°以上。但是，当倾斜角度为45°以上时，如图3 和4所示，可能会发生相邻的数个突起之间结合(靠近叠加)的现象(粘连现象)。此时， 就如同大间距的蛾眼结构所发生的那样，光31 (平行入射成分)的散射性有变高的危险。这样，倾斜突起不包含构成粘连结构(多个突起的尖端部之间互相结合的结构) 的突起。而且，倾斜突起各自单独地向某个方向倾斜。不特别限定膜11的用途，但从膜11的光学特性具有指向性考虑，适用于移动电话、PDA、ATM(自动取款机)、个人计算机、导航系统等主要从特定方向观察显示器的设备上使用的防窥视片(隐私保护片)。下面，用实际制作蛾眼膜的实施例说明膜11的制作方法。(实施例1)首先，使用IOcm见方的玻璃基板，利用溅射法在玻璃基板上沉积1.0 μ m膜厚的作为模具材料的铝(Al)。其次，通过反复进行使铝进行阳极氧化，紧接着，进行蚀刻的工序， 形成具有许多微小孔洞的阳极氧化层。具体地说，通过顺序进行第1次阳极氧化、第1次蚀亥IJ、第2次阳极氧化、第2次蚀刻、第3次阳极氧化、第3次蚀刻、第4次阳极氧化、第4次蚀刻以及第5次阳极氧化的工艺(5次阳极氧化和4次蚀刻)制作模具。根据这种阳极氧化和蚀刻间的重复工序，形成的微小孔洞的形状是向模具内部变尖(楔形)的形状。而且，相邻孔洞的底点间的距离为可见光波长以下。各次阳极氧化条件为硝酸0. 6wt%、液温5°C和80V施加电压。通过调节阳极氧化的时间，能够调节形成的孔洞的大小。通过延长阳极氧化的时间，能够加深孔洞的深度， 并且能够增大孔洞的直径。在本实施例中，各次阳极氧化的时间为25秒。各次蚀刻的条件为磷酸lmol/1、液温30°C和25分钟。在上述模具的多个孔洞的形成面上滴下液状的2P(光聚合性)树脂，在注意不要引入气泡的同时，将TAC膜贴合在2P树脂上。TAC膜具有作为底层13(基材膜)的功能。 接着，对2P树脂照射2J/cm2的紫外(UV)光使2P树脂固化。然后，从模具剥离固体状的2P 树脂及TAC膜的叠层体。由此，在2P树脂上转印圆锥状突起。这样，用于形成膜11的蛾眼结构的材料最好是能用紫外线、可见光等电磁波等的能量线固化的树脂。在本实施例中，从抑制热对制造工艺的影响的角度考虑，选择紫外线固化性树脂。作为热所造成的影响，例如可以列举由热造成的树脂膨胀所引起的转印特性的变化、由热造成的模具损坏等。另一方面，也可以使用热固化树脂通过热固化处理形成蛾眼结构。而且，作为蛾眼结构的材料，若使用无机类树脂，在转印突起时不能脱模。而且，由于无机类树脂比有机类树脂硬，存在机械性能变弱的倾向。例如，无机类树脂对于用手指或钢丝棉擦膜11表面的耐受性容易变弱。从而，在包含磨擦处理工序的本实施方式中，优选用有机类树脂。最后，在恒定方向、一样地加压力状态下磨擦处理圆锥状突起的表面，控制圆锥状突起的方向，由此制作出膜11。通过该磨擦处理，圆锥状突起倾斜成斜圆锥状，成为突起 12。而且，膜11的光学特性在规定的方向显示出指向性。另外，在磨擦处理中，使用在液晶显示面板的取向膜的磨擦处理中通常使用的磨擦装置，磨擦处理时的按压力(磨擦辊对膜 11的蛾眼结构施加的压力)设定为290kPa(3. Okg/cm2)。图5是现有蛾眼膜的SEM照片(俯视图)，图6及图7是实施例1的光学膜的SEM 照片(俯视图和截面图)。如图5所示，在现有蛾眼膜中，大部分突起是相对于膜的主面向正上方形成的。另一方面，如图6所示，在实施例1的光学膜11中，通过磨擦处理，可以看出突起 12向大致恒定的方向倾斜。因此，膜11的反射率和散射特性产生指向性。另外，当俯视膜11的主面时的突起12的倾斜方向的偏差在20°以内。而且，如图 7所示，在实施例1中，突起12的倾斜角度为约17°。进一步，突起12的间距ρ是80nm，突起12的高度是373nm。接下来，图8示出了实施例1的光学膜11的散射光谱的测定结果。而且，图9示出了用于测定散射光谱的评价体系的示意图。如图9所示，被测体23是透明玻璃板21和配置在透明玻璃板21上的蛾眼膜(膜 11)的叠层体。当进行测定时，在膜11的表面侧(形成了凹凸的一侧)，在和膜11的主面成30°角的方向配置光源M，从和膜11的表面成30°的方向进行光的照射。在普通的荧光灯下，光学膜的散射强度变得最强，即在膜最外表面能看到白浊，这是从和膜主面成约30°的方向观察时的结果。图9所示测定系统反映了该实验结果，因此， 能得到最强地反映散射强度的结果。另外，膜11的测定角度不特别限于30°，除45°以外的角度都可以适当设定。实验表明，当从和膜11的表面成45°的方向进行光的照射时，来自光源的光的正反射成分直接被亮度计25接受，不能进行散射特性的测定。在光的照射线上，在隔着膜11而与光源对对面的位置，面对光的前进方向配置黑色的吸收体26。而且，在和光源M及黑色吸收体沈正交的方向，即在和膜11的主面成 60°的方向且和光的前进方向正交的方向配置亮度计25和吸收体27。S卩，亮度计25和吸收体27是隔着膜11配置在彼此相对的位置，亮度计25的测定方向和吸收体27互相面对。 亮度计25配置在膜11的表面侧，吸收体27配置在膜11的里面侧。吸收体沈吸收入射到膜11的光中的除散射成分外的原样透射过膜11的光(透射光)。而且，吸收体沈和27吸收在膜11的表面散射的光中的除了在膜11的表面侧散射的成分外的在蛾眼膜22的里面侧散射的成分。亮度计25使用SR-UL 1 (拓普康公司(卜^ >歹夕^ ^々7社)制)。测定条件为测定角2.0°视野，和被测体23的距离为40cm。由于吸收体沈和27吸收了在膜11 里面侧出射的光，按照这种测定系统，能够测定在膜11表面散射且向膜11表面侧前进的光的量(反射散射光量)。光源27使用氙灯(MC-961C，大塚电子社制)。膜11表面附近的照度为3000Lx、光源M和被测体23的距离为15cm。图8中用“平行入射”示出的图是以突起12朝向光源M方向的方式设置被测体 23时的测定结果。另一方面，图8中用“垂直入射”示出的图是以突起12朝向和光源M相反方向的方式设置被测体23时的测定结果。另外，作为确定突起12的倾斜方向的方法，可以举出利用SEM观察膜11的截面的方法，或者，从各种方位测定反射率和散射特性，测定反射率和散射特性的方位角依赖性的方法。如图8所示，在突起12朝向光源M方向的状态下，能够确认，在短波长区域的散射光量小，来自光源M的光不怎么散射(散射性低)。即，在该状态，抑制了膜11表面的光的反射，光的散射性也降低，能够确认膜11具有和现有蛾眼膜同样的作为低反射膜的功能。另一方面，在突起12朝向和光源M相反方向的状态下，能够确认，在短波长区域的散射强度变大，来自光源M的光有散射(散射性高)。这是因为，在该状态，来自光源M 的光入射到突起12的脊部，不能得到折射率连续变化的蛾眼结构的防反射效果。接下来，图10示出了实施例1的光学膜11的反射率的测定结果。在将膜11贴附在黑色丙烯板上的状态下，用紫外可见分光光度计(日本分光社(JASCO)制，V-560型)测定反射率R。该分光光度计的受光部的受光角为5°，只测定5°以内的正反射成分。其结果如图10所示，能够确认，从和基准线33大致平行的方向入射到膜11的光 (图10中用“平行入射”表示的光)，在全部可见光区域中，反射率有效地降低了。另一方面，能够确认，从和基准线33大致垂直的方向入射到膜11的光(图10中用“垂直入射”表示的光)，在短波长区域的反射率变大了。这认为是短波长区域的光的散射造成的影响。接下来，用实施例2、3和比较例1来说明控制膜11的光学特性的指向性的方法。(比较例1)除磨擦处理时的按压力改变为50kPa(0. 5kg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作比较例1的光学膜。(实施例2)除磨擦处理时的按压力改变为100kPa(l. Okg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作实施例2的光学膜。(实施例3)除磨擦处理时的按压力改变为150kPa(l. 5kg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作实施例3的光学膜。而且，用图11 13所示的比较例1和实施例2、3的SEM照片(俯视图)测定倾斜突起的个数密度。具体地，在SEM的测定区域=20 μ m2内(SEM像为4 μ mX 5 μ m程度的倍率)，对倾斜突起的个数进行计数，用测定面积除该个数求得。测定使用FE-SEM(日立高新技术公司(日立ο 4歹夕乂口夕-社)制，S4700)。其结果是，在比较例1中，倾斜突起的个数密度是0.05个/μ m2，几乎不能确认倾斜突起，膜的光学特性没有呈现指向性。另一方面，在实施例2中，倾斜突起的个数密度是0. 87个/ μ m2，在实施例3中，倾斜突起的个数密度是2. 45个/ μ m2。而且，在实施例2和3中膜的光学特性呈现了指向性。这样，突起12没必要全部倾斜，也可以是突起12的一部分倾斜，而突起12的剩余部分朝向与膜11的主面大致垂直的方向。而且，根据比较例1、实施例2和3的结果，从确实赋予膜11的光学特性以指向性的角度考虑，倾斜突起的个数密度优选的是0. 5个/ μ m2以上，再优选的是0. 7个/ μ m2以上，更优选的是0.8个/μ m2以上，最优选的是0. 85个/μ m2以上。而且，用图11 13所示的比较例1和实施例2、3的SEM照片(俯视图)测定粘连结构的个数密度。用和倾斜突起的个数密度的测定方法相同的方法进行测定。其结果是，在比较例1中，粘连结构的个数密度是0. 41个/ μ m2，在实施例2中，粘连结构的个数密度是0. 26个/ μ m2，在实施例3中，粘连结构的个数密度是0. 20个/ μ m2。这样可以看出，通过施加呈现指向性的按压力，粘连结构减少了。这是因为受到按压力的应力作用粘连结构分开了。而且，根据比较例1、实施例2和3的结果，从确实赋予膜11的光学特性以指向性的角度考虑，可分看出，粘连结构的个数密度优选的是0. 4个/ μ m2以下，再优选的是0. 35 个/ μ m2以下，更优选的是0. 30个/ μ m2以下，最优选的是0.沈个/ μ m2以下。当超过0. 4 个/μ m2时，则不能赋予本发明光学膜的光学特性以指向性。另外，粘连结构的个数密度为2. 1个/μ m2以上时，则光学特性不能呈现指向性， 从任一方向都能观察到白浊。而且，关于每一个粘连结构的形状，当俯视膜11的主面时，有从中心扩展成放射状的星形，多个圆或椭圆形状重复形成的象瓢形的花形，或者无规则性的不定形。而且，当俯视膜11的主面时，倾斜突起的倾斜方向的偏差在实施例2中是30°以内，在实施例3中也是30°以内。下面说明指向性(倾斜突起)的呈现和蛾眼结构之间的关系。关于突起的高度h，将在模具中形成的微小孔洞的间距，即突起的间距ρ固定来考虑时(例如，间距=ISOnm时)，如图14所示，高度h越大，用于在突起的倾斜方向呈现指向性的磨擦处理时的按压力越小。关于突起的间距p，当在模具中形成的微小孔洞的深度固定不变时(例如，深度= 400nm时)，如图15所示，间距ρ变得越大，用于在突起的倾斜方向呈现指向性的磨擦处理时的按压力越大。另外，微小孔洞的深度向树脂材料的转印率是60%，当微小孔洞的深度设定为 400nm时，突起的高度h为约MOnm。关于指向性(倾斜突起)的呈现和蛾眼结构之间的关系，以下示出实际制作并验证膜的结果。(实施例4)除圆锥状突起的间距为lOOnm、圆锥状突起的高度为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例4的光学膜。(实施例5)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度h为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例5的光学膜。
(实施例6)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度h为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例6的光学膜。(实施例7)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为300nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例7的光学膜。(实施例8)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为300nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例8的光学膜。(实施例9)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为400nm以及除改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例9的光学膜。(实施例10)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为400nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例10的光学膜。表1示出了磨擦处理时的按压力和突起的间距ρ及高度h之间的相关关系的评价结果。表1中的按压力表示用于使突起呈现斜向指向性的按压力的下限值，单位是kg/cm2。[表 1]
权利要求
1.一种光学膜，其特征在于 具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起， 当俯视该膜的主面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于上述光学膜的光学特性在相对于该膜的主面倾斜的方向呈现指向性。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜，其特征在于上述多个倾斜突起是通过向上述多个突起施加物理力而形成的。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的个数密度为0. 5个/ μ m2以上。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个突起在上述光学膜的周边部包含上述多个倾斜突起，当俯视上述光学膜的主面时，上述周边部的上述多个倾斜突起向该膜的内侧倾斜。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的个数密度在上述光学膜的主面内变化。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的倾斜角度在上述光学膜的主面内变化。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的光学膜，其特征在于上述蛾眼结构具有由上述多个突起中的几个的顶端部彼此互相结合而形成的粘连结构，上述粘连结构的个数密度为0. 40个/ μ m2以下。
9.一种光学膜的制造方法，其特征在于 上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。
10.根据权利要求9所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述工序包含向规定方向磨擦上述蛾眼结构的磨擦工序。
11.根据权利要求10所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序包含机械地磨擦上述蛾眼结构的工序。
12.根据权利要求10或11所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为50kPa以上。
13.根据权利要求12所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为200kPa以上。
14.根据权利要求13所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为290kPa以上。
15.一种光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。
16.根据权利要求15所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述控制方法是向规定方向磨擦上述蛾眼结构。
17.根据权利要求15或16所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述控制方法是机械地磨擦上述蛾眼结构。
18.根据权利要求15 17中任一项所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加50kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
19.根据权利要求18所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加200kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
20.根据权利要求19所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加290kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
全文摘要
本发明提供具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。本发明的光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视该膜面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。而且，提供光学膜的制造方法，该光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。进一步，提供光学膜的光学特性的控制方法，该光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。
文档编号G09F9/00GK102472836SQ20108003167
公开日2012年5月23日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年7月28日
发明者今奥崇夫, 田口登喜生 申请人:夏普株式会社
技术领域：
本发明涉及光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。更详细地，涉及适合于防窥视片(隐私保护片)或者装饰品的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。
背景技术：
在阴极射线管(CRT =Cathode Ray Tube)显示器、液晶显示器(LCD =Liquid crystal Display)、等离子体显示器(PDP =Plasma Display Panel)、电致发光(EL Electroluminescence)显示器等的显示表面，要求具有防划伤功能、防外光映入功能、防污功能等多种功能。近年来，作为在显示器的显示面实现低反射的方案，不使用光干涉就能得到超反射防止效果的蛾眼(Moth-eye 蛾的眼睛)结构受到关注。而且，作为用于防止外光映入的方案，公开了一种防反射膜(例如，参考专利文献 1。)，其在透明支撑体上具有至少一层硬涂层和位于最外层的低折射率层，并且硬涂层的雾度为40%以上，防反射膜的表面粗糙度Ra为0. 10 μ m以下，且与在450nm至650nm的波长区域中的积分反射率的平均值对应的5度镜面反射率的平均值为65%以上。现有技术文献专利文献专利文献1 特开2005-187770号公报
发明内容
发明要解决的问题图20中示出了贴附着具有蛾眼结构的现有光学膜(蛾眼膜)的液晶显示装置的截面示意图。如图20所示，现有液晶显示装置包括液晶显示面板150、贴附在液晶显示面板150 上的偏振板160和贴附在偏振板160上的蛾眼膜111。液晶显示面板150具有一对玻璃基板151和153以及夹持在玻璃基板151和153 之间的液晶层156。在玻璃基板151上形成有包括薄膜晶体管(TFT)层和ITOandium Tin Oxide ；铟锡氧化物)层的驱动单元层152。在玻璃基板153上形成有彩色滤光片(CF)层 154 和 ITO 层 155。偏振板160具有三烯丙基氰脲酸酯(TAC)膜161、相位差膜163、夹在TAC膜161 和相位差膜163之间的起偏镜162和用于将偏振板160贴附在液晶显示面板150上的粘接层164。起偏镜162的主要成分为含有碘元素的聚乙烯醇类树脂。蛾眼膜111的表面上形成有包含多个突起112的蛾眼结构。但是，在现有蛾眼膜111中，为了能抑制某观察方向的表面反射，如图21所示，相对于入射光各向同性地，即以突起112朝向与膜111的主面垂直的方向的方式，形成蛾眼结构。因此，来自面板150内部的光各向同性地透射过蛾眼膜111，蛾眼膜111各向同性地抑制了外来光的表面反射。从而，难于赋予蛾眼膜111的光学特性以指向性(各向异性)。这是因为，突起112朝向与膜111的主面垂直的方向，蛾眼结构的光学特性不具有指向性。而且，专利文献1中记载的技术中，在硬涂层中混入中空的二氧化硅粒子。但是， 该粒子的排列是随机的，不能控制光的散射。而且，虽然也提出了在硬涂层中混入不同种类粒子的方式，但在这种方式中，仍不能控制各种粒子的排列。鉴于上述现状，本发明的目的在于，提供具有蛾眼结构且在反射、散射等光学特性上具有指向性的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。用于解决问题的方案本发明者们在对具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜进行各种研究后，关注构成蛾眼结构的突起。而且发现蛾眼结构包含相对于膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视膜的主面时，多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜，由此能利用入射方向的不同来控制光的反射、散射等特性。并想到能完美地解决上述技术问题，实现了本发明。S卩，本发明的光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视该膜的主面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。另外，上述“大致相同的方向”优选在人的眼睛对本发明的光学膜的光学特性能够识别指向性的程度上是相同的方向。更具体地，当俯视膜的主面时，在同一方向磨擦形成的多个倾斜突起的倾斜方向的偏差优选的是45°以内，再优选的是30°以内，更优选的是 20°以内，最优选的是10°以内。关于这些，即关于当俯视膜的主面时的倾斜的方向性的优选范围，是通过从光学膜的SEM照片计算出在各种条件及原材料中能显示出上述蛾眼结构所起的作用并且呈现稳定的指向性的倾斜突起的倾斜方向的范围来规定的。作为本发明的光学膜的结构，必须要形成上述这样的结构要素，但对其它的结构要素没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。如上所述，优选的是，上述光学膜的光学特性在相对于该膜的主面倾斜的方向呈现指向性。优选的是，上述多个倾斜突起是通过向上述多个突起施加物理力而形成的。由此， 能够容易地制作本发明的光学膜。上述多个倾斜突起的个数密度优选的是0. 5个/ μ m2以上，再优选的是0. 7个/ μ m2以上，更优选的是0. 8个/ μ m2以上，最优选的是0. 85个/ μ m2以上。当不足0. 5个/ μ m2时，不能赋予本发明的光学膜的光学特性以指向性。上述蛾眼结构具有由上述多个突起中的几个的顶端部彼此互相结合而形成的粘连结构(束结构)，上述粘连结构的个数密度优选的是0. 40个/ μ m2以下，再优选的是0. 35 个/μ m2以下，更优选的是0. 30个/μ m2以下，最优选的是0.沈个/μπι2以下。优选的是，上述多个突起在上述光学膜的周边部包含上述多个倾斜突起，当俯视上述光学膜的主面时，上述周边部的上述多个倾斜突起向该膜的内侧倾斜。由此，本发明的光学膜能够适用于主要从正面方向观察显示器的设备使用的防窥视片。
上述多个倾斜突起的个数密度也可以在上述光学膜的主面内变化。由此，对于从正面观察本发明的光学膜的观察者而言，能够进一步提高本发明的光学膜的视认性。而且， 本发明的光学膜能够适用于装饰品。上述多个倾斜突起的倾斜角度也可以在上述光学膜的主面内变化。由此，对于从正面观察本发明的光学膜的观察者而言，能够进一步提高本发明的光学膜的视认性。而且， 本发明的光学膜能够适用于装饰品。而且，本发明是一种光学膜的制造方法，上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。由此，能够容易地制作本发明的光学膜。作为本发明的光学膜的制造方法，必须要形成上述这样的工序，但对其它的工序没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的制造方法的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。优选的是，上述工序(物理工序)包含向规定方向磨擦上述蛾眼结构的磨擦工序。 由此，能够容易地制作本发明的光学膜。优选的是，上述磨擦工序包含机械地磨擦上述蛾眼结构的工序。由此，能够再现性更好地制作具有规定光学特性的本发明的光学膜。上述磨擦工序的按压力优选的是50kPa (0. 5kg/cm2)以上，再优选的是 200kPa(2. Okg/cm2)以上，更优选的是 ^OkPa(3. Okg/cm2)以上。通过将按压力设为以上，能够确实赋予由玻璃转变温度(Tg)为48°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将按压力设为200kPa以上，能够确实赋予由Tg为65°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将按压力设为290kPa以上，能够确实赋予由Tg为84°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。而且，本发明为光学膜的光学特性的控制方法，上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。由此，能够容易地赋予具有蛾眼结构的光学膜的反射、散射等光学特性以指向性。作为本发明的光学膜的光学特性的控制方法的操作，必须要形成上述这样的操作，但对其它的操作没有特别限定。以下详细说明本发明的光学膜的光学特性的制造方法的优选方式。另外，也可以适当地组合以下所示各种方式。优选的是，上述控制方法是向规定方向磨擦上述蛾眼结构。由此，能够更容易地赋予具有蛾眼结构的光学膜的光学特性以指向性。优选的是，上述控制方法是机械地磨擦上述蛾眼结构。由此，能够再现性良好地赋予具有蛾眼结构的光学膜的光学特性以规定的指向性。上述控制方法优选的是一边向上述蛾眼结构施加50kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构，再优选的是一边向上述蛾眼结构施加200kPa(2. Okg/cm2)以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构，更优选的是一边向上述蛾眼结构施加^0kPa(3. Okg/cm2)以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。通过将压力设为50kPa以上，能够确实赋予由Tg为48°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将压力设为200kPa以上，能够确实赋予由Tg为65°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。通过将压力设为290kPa以上，能够确实赋予由Tg为84°C以下的材料形成的、并且突起的间距为200nm以下且突起的高度为255nm以上的蛾眼结构以指向性。发明效果按照本发明，能够实现具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜。
图1是表示实施方式1的光学膜的示意图，(a)是截面图，(b)是平面图(俯视图)。图2(a)和(b)是表示实施方式1的光学膜的立体示意图。图3是发生粘连现象的蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图4是发生粘连现象的蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图5是现有蛾眼膜的SEM照片(俯视图)。图6是实施例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图7是实施例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图8表示实施例1的光学膜的散射光谱。图9是表示用于测定散射光谱的评价系统的示意图。图10表示实施例1的光学膜的反射率。图11是比较例1的光学膜的SEM照片(俯视图)。图12是实施例2的光学膜的SEM照片(俯视图)。图13是实施例3的光学膜的SEM照片(俯视图)。图14是用于说明指向性(倾斜突起)的呈现和突起高度之间关系的示意图。图15是用于说明指向性(倾斜突起)的呈现和突起的间距之间关系的示意图。图16是表示实施方式2的光学膜的示意图，(a)是平面图，(b)是(a)中用A围起来的区域中的放大截面图，(c)是(a)中用B围起来的区域中的放大截面图。图17是表示实施方式2的光学膜的示意图，(a)是平面图，(b)是(a)中用C围起来的区域中的放大截面图。图18是表示实施方式2的光学膜的截面示意图。图19是表示实施方式2的光学膜的截面示意图。图20是贴附着具有蛾眼结构的现有蛾眼膜的液晶显示装置的截面示意图。图21是板书现有蛾眼膜的示意图，(a)是截面图，(b)是平面图(俯视图)。
具体实施方式
在本说明书中，倾斜突起或者粘连结构的个数密度是指每Iym2中倾斜突起或者粘连结构的个数。而且，在本说明书中，倾斜突起的倾斜角度是指基准线和光学膜(基板)的主面的法线所形成的角的大小。进一步，在本说明书中，基准线是指连接突起的底面中心(也是底面的重心)和突起的顶点的直线。而且，在本说明书中，粘连结构是指，突起的顶端部弯折且顶端部相互结合形成的一个束。具体地，例如可以列举不仅是顶端部而且包含着顶端部的突起整体一体化的结构， 以及只有顶端部相互结合而在中间形成空洞的结构。不特别限定构成粘连结构的突起的个数。作为俯视光学膜的表面时粘连结构的形状，例如可以举出圆形、椭圆形、多边形、星形、 花形、不定形等，当各突起具有规则结构时，容易形成星形、瓢形、花形或者不定形。而且，在本说明书中，玻璃转变温度(Tg)是指，按照JIS K-7244提供的方法，在试样动态振幅速度(驱动频率)为1Hz、拉伸模式、夹具间距离为5mm以及升温温度为2°C / min的条件下测定温度依存特性(温度分散)时，tan δ (loss tangent ；损失正切)为极大时的温度。使用动态粘弹性测定装置(精工仪器公司制DMS6100)测定Tg。以下揭示实施方式，参照附图更详细地说明本发明，但本发明不仅仅局限于这些实施方式。(实施方式1)如图1 (a)所示，本实施方式的光学膜(蛾眼膜)11具有形成在膜11表面的蛾眼结构14和底层(底部)13。蛾眼结构14包含多个微小突起(凸部)12。各个突起12的形状都是向顶端变细。相邻突起12顶点(顶部)之间的间距(距离)在可见光波长以下。因此，多个突起12以可见光波长以下的周期没有间隙地重复排列在膜11表面上。并且，底层 13位于突起12的下方(基材侧)。另外，基材是指成为膜11贴附对象的部件。作为基材，最好是构成显示装置(优选是液晶显示装置)的外表面的部件，具体例子例如，偏振板、由丙烯等构成的保护板、配置在偏振板表面的硬涂层和透镜等光学元件。如图1 (b)所示，将突起12的顶点设为t，用俯视膜11的主面时相邻顶点t之间的距离表示相邻顶点t之间的间距ρ。而且，将突起12彼此相接的点设为底点b，用从顶点t 到底点b所在平面的距离(最短距离)表示突起12的高度h。间距ρ为可见光波长以下即可，没有特别限定，但优选是在通常的可见光波长范围的下限优选的是400nm以下，再优选的是300nm以下，更优选的是可见光波长的下限的 1/2以下，即200nm以下。当间距ρ超过400nm时，膜11反射或透射的光会偏红色(例如波长700nm的光)，当间距ρ为300nm以下时能充分抑制这种影响，当间距ρ为200nm以下时则完全不受影响。高度h为能得到防反射效果的范围即可，没有特别限定，例如为100 400nm较好。从抑制粘连现象发生、特别是抑制膜11反射或透射的光偏蓝色的角度考虑，优选的是 300nm以下。另一方面，从抑制膜11反射或透射的光偏红色的角度考虑，优选的是150nm以上，再优选的是200nm以上。另外，在实施方式的附图中，突起12举例为圆锥或斜圆锥状的突起，但只要形成顶点和底点并控制间距在可见光波长以下，则不特别限定突起12的单个结构(形状)。例如，突起12也可以是顶点离底点越近倾斜越平缓的形状(钟形、圆顶形)、顶点离底点越近倾斜越陡的形状(针形)以及在锥体斜面上具有阶梯形台阶的形状等。而且，在本实施方式中，突起12是相对于膜11的主面向斜向倾斜的突起(倾斜突起、指向性突起)。即，突起12(倾斜突起)呈斜圆锥状，当俯视膜11的主面时，其向相同或大致相同的方向倾斜。这样，将突起12的方向控制为与膜11的主面垂直的方向以外的方向，突起12有角度，向着希望的方向。因此，从和突起12大致平行的方向入射的光受到蛾眼结构14的反射抑制效果。 艮口，当从该方向观察膜11时，能够有效地抑制表面反射。另一方面，从和突起12大致垂直的方向入射的光，由于碰到突起12的脊部而散射。即，当从该方向观察膜11时，就会发生外光的映入、图像白浊(白模糊)、图像模糊、闪耀现象等。根据以上所述，能够根据入射方向的不同控制光的反射和散射特性，其结果是，能够使膜11的反射、散射等光学特性具有指向性(各向异性)。关于膜11的光学特性呈现指向性的机理，可作如下考虑。如图2所示，连接突起12的底面(此处指斜圆锥的底面)的中心c和顶点t形成直线，从与该直线(基准线33)大致平行的方向入射到膜11的光31 (平行入射成分)进入到折射率连续变化的蛾眼结构14中。此时，能够认为，空气和膜11间界面的折射率从空气的约1. 0，连续地缓慢地变大到蛾眼结构的构成材料的折射率(树脂时例如约1. 5)。因此， 光31没有感受到空气和膜11间界面的阻挡，光31应该折射的界面似乎(大致)不存在了。 这是因为光的反射量取决于相邻介质间的折射率差。其结果是，光31的大部分穿透膜11， 在膜11表面的反射率大大减小了。即，蛾眼结构14的反射防止功能抑制了光31的反射， 相对于光31，膜11具有和现有蛾眼膜同样的低反射膜的功能。另一方面，从和基准线31大致垂直的方向入射到膜11的光32 (垂直入射成分) 入射到斜圆锥的脊部。即，可以认为光32入射到通常的表面(为平面，且和空气层之间存在折射率差的面)，而且，可以认为在该方向上膜U的折射率是大致恒定的。其结果是，膜 11对光32的防反射效果变弱，反过来说，光的散射性变高。另外，在突起朝向垂直于膜面的现有蛾眼膜中，可以认为光几乎不会入射到突起的脊部。这是因为相邻的突起在脊部邻接。从而，可以认为在现有蛾眼膜中仅是相对于膜的主面从大致法线方向入射的光影响光学特性。对此，在膜11中，突起12自身向横向倾倒，主动地使光入射到突起12的脊部，使反射率和散射特性等光学特性呈现指向性。这样，相对于膜11的主面倾斜的突起12 (倾斜突起)就成为使入射到膜11的光散射的散射因子。由散射因子散射的光量(散射光量)取决于倾斜突起的尺寸、倾斜突起的倾斜角度34(基准线33和膜11 (主板)的主面的法线形成的角的大小)、每单位面积的倾斜突起的个数。而且，如上所述，倾斜突起对入射到膜11的光的反射有较大影响。例如，蛾眼结构14由折射率为1. 5的树指形成，当光从和突起12垂直的方向入射时，会发生通常的反射(由折射率为ι. O的空气和折射率为1. 5的树脂计算出的大致4%的反射率的反射)。但实际上难以考虑光从和突起12完全垂直的方向入射，因此考虑反射率随视角方向变化。可以根据散射性的强度、呈现散射性的方向、膜11的用途等适当设定突起12的倾斜角度。而且，突起12的倾斜角度越大，膜11的光学特性的指向性程度越大，并且膜11的光学特性越在倾斜的方向显示出指向性。如此，当在特别需要控制视野角的装置上使用膜 11时，优选倾斜角度更大些。从明显赋予光学特性以指向性的观点出发，突起12的倾斜角度优选的是20°以上，再优选的是30°以上，更优选的是45°以上。但是，当倾斜角度为45°以上时，如图3 和4所示，可能会发生相邻的数个突起之间结合(靠近叠加)的现象(粘连现象)。此时， 就如同大间距的蛾眼结构所发生的那样，光31 (平行入射成分)的散射性有变高的危险。这样，倾斜突起不包含构成粘连结构(多个突起的尖端部之间互相结合的结构) 的突起。而且，倾斜突起各自单独地向某个方向倾斜。不特别限定膜11的用途，但从膜11的光学特性具有指向性考虑，适用于移动电话、PDA、ATM(自动取款机)、个人计算机、导航系统等主要从特定方向观察显示器的设备上使用的防窥视片(隐私保护片)。下面，用实际制作蛾眼膜的实施例说明膜11的制作方法。(实施例1)首先，使用IOcm见方的玻璃基板，利用溅射法在玻璃基板上沉积1.0 μ m膜厚的作为模具材料的铝(Al)。其次，通过反复进行使铝进行阳极氧化，紧接着，进行蚀刻的工序， 形成具有许多微小孔洞的阳极氧化层。具体地说，通过顺序进行第1次阳极氧化、第1次蚀亥IJ、第2次阳极氧化、第2次蚀刻、第3次阳极氧化、第3次蚀刻、第4次阳极氧化、第4次蚀刻以及第5次阳极氧化的工艺(5次阳极氧化和4次蚀刻)制作模具。根据这种阳极氧化和蚀刻间的重复工序，形成的微小孔洞的形状是向模具内部变尖(楔形)的形状。而且，相邻孔洞的底点间的距离为可见光波长以下。各次阳极氧化条件为硝酸0. 6wt%、液温5°C和80V施加电压。通过调节阳极氧化的时间，能够调节形成的孔洞的大小。通过延长阳极氧化的时间，能够加深孔洞的深度， 并且能够增大孔洞的直径。在本实施例中，各次阳极氧化的时间为25秒。各次蚀刻的条件为磷酸lmol/1、液温30°C和25分钟。在上述模具的多个孔洞的形成面上滴下液状的2P(光聚合性)树脂，在注意不要引入气泡的同时，将TAC膜贴合在2P树脂上。TAC膜具有作为底层13(基材膜)的功能。 接着，对2P树脂照射2J/cm2的紫外(UV)光使2P树脂固化。然后，从模具剥离固体状的2P 树脂及TAC膜的叠层体。由此，在2P树脂上转印圆锥状突起。这样，用于形成膜11的蛾眼结构的材料最好是能用紫外线、可见光等电磁波等的能量线固化的树脂。在本实施例中，从抑制热对制造工艺的影响的角度考虑，选择紫外线固化性树脂。作为热所造成的影响，例如可以列举由热造成的树脂膨胀所引起的转印特性的变化、由热造成的模具损坏等。另一方面，也可以使用热固化树脂通过热固化处理形成蛾眼结构。而且，作为蛾眼结构的材料，若使用无机类树脂，在转印突起时不能脱模。而且，由于无机类树脂比有机类树脂硬，存在机械性能变弱的倾向。例如，无机类树脂对于用手指或钢丝棉擦膜11表面的耐受性容易变弱。从而，在包含磨擦处理工序的本实施方式中，优选用有机类树脂。最后，在恒定方向、一样地加压力状态下磨擦处理圆锥状突起的表面，控制圆锥状突起的方向，由此制作出膜11。通过该磨擦处理，圆锥状突起倾斜成斜圆锥状，成为突起 12。而且，膜11的光学特性在规定的方向显示出指向性。另外，在磨擦处理中，使用在液晶显示面板的取向膜的磨擦处理中通常使用的磨擦装置，磨擦处理时的按压力(磨擦辊对膜 11的蛾眼结构施加的压力)设定为290kPa(3. Okg/cm2)。图5是现有蛾眼膜的SEM照片(俯视图)，图6及图7是实施例1的光学膜的SEM 照片(俯视图和截面图)。如图5所示，在现有蛾眼膜中，大部分突起是相对于膜的主面向正上方形成的。另一方面，如图6所示，在实施例1的光学膜11中，通过磨擦处理，可以看出突起 12向大致恒定的方向倾斜。因此，膜11的反射率和散射特性产生指向性。另外，当俯视膜11的主面时的突起12的倾斜方向的偏差在20°以内。而且，如图 7所示，在实施例1中，突起12的倾斜角度为约17°。进一步，突起12的间距ρ是80nm，突起12的高度是373nm。接下来，图8示出了实施例1的光学膜11的散射光谱的测定结果。而且，图9示出了用于测定散射光谱的评价体系的示意图。如图9所示，被测体23是透明玻璃板21和配置在透明玻璃板21上的蛾眼膜(膜 11)的叠层体。当进行测定时，在膜11的表面侧(形成了凹凸的一侧)，在和膜11的主面成30°角的方向配置光源M，从和膜11的表面成30°的方向进行光的照射。在普通的荧光灯下，光学膜的散射强度变得最强，即在膜最外表面能看到白浊，这是从和膜主面成约30°的方向观察时的结果。图9所示测定系统反映了该实验结果，因此， 能得到最强地反映散射强度的结果。另外，膜11的测定角度不特别限于30°，除45°以外的角度都可以适当设定。实验表明，当从和膜11的表面成45°的方向进行光的照射时，来自光源的光的正反射成分直接被亮度计25接受，不能进行散射特性的测定。在光的照射线上，在隔着膜11而与光源对对面的位置，面对光的前进方向配置黑色的吸收体26。而且，在和光源M及黑色吸收体沈正交的方向，即在和膜11的主面成 60°的方向且和光的前进方向正交的方向配置亮度计25和吸收体27。S卩，亮度计25和吸收体27是隔着膜11配置在彼此相对的位置，亮度计25的测定方向和吸收体27互相面对。 亮度计25配置在膜11的表面侧，吸收体27配置在膜11的里面侧。吸收体沈吸收入射到膜11的光中的除散射成分外的原样透射过膜11的光(透射光)。而且，吸收体沈和27吸收在膜11的表面散射的光中的除了在膜11的表面侧散射的成分外的在蛾眼膜22的里面侧散射的成分。亮度计25使用SR-UL 1 (拓普康公司(卜^ >歹夕^ ^々7社)制)。测定条件为测定角2.0°视野，和被测体23的距离为40cm。由于吸收体沈和27吸收了在膜11 里面侧出射的光，按照这种测定系统，能够测定在膜11表面散射且向膜11表面侧前进的光的量(反射散射光量)。光源27使用氙灯(MC-961C，大塚电子社制)。膜11表面附近的照度为3000Lx、光源M和被测体23的距离为15cm。图8中用“平行入射”示出的图是以突起12朝向光源M方向的方式设置被测体 23时的测定结果。另一方面，图8中用“垂直入射”示出的图是以突起12朝向和光源M相反方向的方式设置被测体23时的测定结果。另外，作为确定突起12的倾斜方向的方法，可以举出利用SEM观察膜11的截面的方法，或者，从各种方位测定反射率和散射特性，测定反射率和散射特性的方位角依赖性的方法。如图8所示，在突起12朝向光源M方向的状态下，能够确认，在短波长区域的散射光量小，来自光源M的光不怎么散射(散射性低)。即，在该状态，抑制了膜11表面的光的反射，光的散射性也降低，能够确认膜11具有和现有蛾眼膜同样的作为低反射膜的功能。另一方面，在突起12朝向和光源M相反方向的状态下，能够确认，在短波长区域的散射强度变大，来自光源M的光有散射(散射性高)。这是因为，在该状态，来自光源M 的光入射到突起12的脊部，不能得到折射率连续变化的蛾眼结构的防反射效果。接下来，图10示出了实施例1的光学膜11的反射率的测定结果。在将膜11贴附在黑色丙烯板上的状态下，用紫外可见分光光度计(日本分光社(JASCO)制，V-560型)测定反射率R。该分光光度计的受光部的受光角为5°，只测定5°以内的正反射成分。其结果如图10所示，能够确认，从和基准线33大致平行的方向入射到膜11的光 (图10中用“平行入射”表示的光)，在全部可见光区域中，反射率有效地降低了。另一方面，能够确认，从和基准线33大致垂直的方向入射到膜11的光(图10中用“垂直入射”表示的光)，在短波长区域的反射率变大了。这认为是短波长区域的光的散射造成的影响。接下来，用实施例2、3和比较例1来说明控制膜11的光学特性的指向性的方法。(比较例1)除磨擦处理时的按压力改变为50kPa(0. 5kg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作比较例1的光学膜。(实施例2)除磨擦处理时的按压力改变为100kPa(l. Okg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作实施例2的光学膜。(实施例3)除磨擦处理时的按压力改变为150kPa(l. 5kg/cm2)以外，用和实施例1同样的方式制作实施例3的光学膜。而且，用图11 13所示的比较例1和实施例2、3的SEM照片(俯视图)测定倾斜突起的个数密度。具体地，在SEM的测定区域=20 μ m2内(SEM像为4 μ mX 5 μ m程度的倍率)，对倾斜突起的个数进行计数，用测定面积除该个数求得。测定使用FE-SEM(日立高新技术公司(日立ο 4歹夕乂口夕-社)制，S4700)。其结果是，在比较例1中，倾斜突起的个数密度是0.05个/μ m2，几乎不能确认倾斜突起，膜的光学特性没有呈现指向性。另一方面，在实施例2中，倾斜突起的个数密度是0. 87个/ μ m2，在实施例3中，倾斜突起的个数密度是2. 45个/ μ m2。而且，在实施例2和3中膜的光学特性呈现了指向性。这样，突起12没必要全部倾斜，也可以是突起12的一部分倾斜，而突起12的剩余部分朝向与膜11的主面大致垂直的方向。而且，根据比较例1、实施例2和3的结果，从确实赋予膜11的光学特性以指向性的角度考虑，倾斜突起的个数密度优选的是0. 5个/ μ m2以上，再优选的是0. 7个/ μ m2以上，更优选的是0.8个/μ m2以上，最优选的是0. 85个/μ m2以上。而且，用图11 13所示的比较例1和实施例2、3的SEM照片(俯视图)测定粘连结构的个数密度。用和倾斜突起的个数密度的测定方法相同的方法进行测定。其结果是，在比较例1中，粘连结构的个数密度是0. 41个/ μ m2，在实施例2中，粘连结构的个数密度是0. 26个/ μ m2，在实施例3中，粘连结构的个数密度是0. 20个/ μ m2。这样可以看出，通过施加呈现指向性的按压力，粘连结构减少了。这是因为受到按压力的应力作用粘连结构分开了。而且，根据比较例1、实施例2和3的结果，从确实赋予膜11的光学特性以指向性的角度考虑，可分看出，粘连结构的个数密度优选的是0. 4个/ μ m2以下，再优选的是0. 35 个/ μ m2以下，更优选的是0. 30个/ μ m2以下，最优选的是0.沈个/ μ m2以下。当超过0. 4 个/μ m2时，则不能赋予本发明光学膜的光学特性以指向性。另外，粘连结构的个数密度为2. 1个/μ m2以上时，则光学特性不能呈现指向性， 从任一方向都能观察到白浊。而且，关于每一个粘连结构的形状，当俯视膜11的主面时，有从中心扩展成放射状的星形，多个圆或椭圆形状重复形成的象瓢形的花形，或者无规则性的不定形。而且，当俯视膜11的主面时，倾斜突起的倾斜方向的偏差在实施例2中是30°以内，在实施例3中也是30°以内。下面说明指向性(倾斜突起)的呈现和蛾眼结构之间的关系。关于突起的高度h，将在模具中形成的微小孔洞的间距，即突起的间距ρ固定来考虑时(例如，间距=ISOnm时)，如图14所示，高度h越大，用于在突起的倾斜方向呈现指向性的磨擦处理时的按压力越小。关于突起的间距p，当在模具中形成的微小孔洞的深度固定不变时(例如，深度= 400nm时)，如图15所示，间距ρ变得越大，用于在突起的倾斜方向呈现指向性的磨擦处理时的按压力越大。另外，微小孔洞的深度向树脂材料的转印率是60%，当微小孔洞的深度设定为 400nm时，突起的高度h为约MOnm。关于指向性(倾斜突起)的呈现和蛾眼结构之间的关系，以下示出实际制作并验证膜的结果。(实施例4)除圆锥状突起的间距为lOOnm、圆锥状突起的高度为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例4的光学膜。(实施例5)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度h为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例5的光学膜。
(实施例6)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度h为200nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例6的光学膜。(实施例7)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为300nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例7的光学膜。(实施例8)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为300nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例8的光学膜。(实施例9)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为400nm以及除改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例9的光学膜。(实施例10)除突起的间距ρ为200nm、磨擦处理前的突起的高度为400nm以及改变磨擦处理时的按压力以外，用和实施例1同样的方式制作实施例10的光学膜。表1示出了磨擦处理时的按压力和突起的间距ρ及高度h之间的相关关系的评价结果。表1中的按压力表示用于使突起呈现斜向指向性的按压力的下限值，单位是kg/cm2。[表 1]
权利要求
1.一种光学膜，其特征在于 具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜的主面向斜方向倾斜的多个倾斜突起， 当俯视该膜的主面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的光学膜，其特征在于上述光学膜的光学特性在相对于该膜的主面倾斜的方向呈现指向性。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜，其特征在于上述多个倾斜突起是通过向上述多个突起施加物理力而形成的。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的个数密度为0. 5个/ μ m2以上。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个突起在上述光学膜的周边部包含上述多个倾斜突起，当俯视上述光学膜的主面时，上述周边部的上述多个倾斜突起向该膜的内侧倾斜。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的个数密度在上述光学膜的主面内变化。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的光学膜，其特征在于 上述多个倾斜突起的倾斜角度在上述光学膜的主面内变化。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的光学膜，其特征在于上述蛾眼结构具有由上述多个突起中的几个的顶端部彼此互相结合而形成的粘连结构，上述粘连结构的个数密度为0. 40个/ μ m2以下。
9.一种光学膜的制造方法，其特征在于 上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。
10.根据权利要求9所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述工序包含向规定方向磨擦上述蛾眼结构的磨擦工序。
11.根据权利要求10所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序包含机械地磨擦上述蛾眼结构的工序。
12.根据权利要求10或11所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为50kPa以上。
13.根据权利要求12所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为200kPa以上。
14.根据权利要求13所述的光学膜的制造方法，其特征在于 上述磨擦工序的按压力为290kPa以上。
15.一种光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。
16.根据权利要求15所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述控制方法是向规定方向磨擦上述蛾眼结构。
17.根据权利要求15或16所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于 上述控制方法是机械地磨擦上述蛾眼结构。
18.根据权利要求15 17中任一项所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加50kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
19.根据权利要求18所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加200kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
20.根据权利要求19所述的光学膜的光学特性的控制方法，其特征在于上述控制方法是一边向上述蛾眼结构施加290kPa以上的压力，一边磨擦上述蛾眼结构。
全文摘要
本发明提供具有蛾眼结构且反射、散射等光学特性具有指向性的光学膜、其制造方法及其光学特性的控制方法。本发明的光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述多个突起包含相对于该膜面向斜方向倾斜的多个倾斜突起，当俯视该膜面时，上述多个倾斜突起向大致相同的方向倾斜。而且，提供光学膜的制造方法，该光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述制造方法包含向上述蛾眼结构施加物理力的工序。进一步，提供光学膜的光学特性的控制方法，该光学膜具备包含多个突起的蛾眼结构，上述控制方法是向上述蛾眼结构施加物理力。
文档编号G09F9/00GK102472836SQ20108003167
公开日2012年5月23日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年7月28日
发明者今奥崇夫, 田口登喜生 申请人:夏普株式会社
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