DE10292401T5

DE10292401T5 - Lichtstreuende Transmissionsschicht

Info

Publication number: DE10292401T5
Application number: DE10292401T
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Sendai Uchida; Hiroyuki Himeji Takemoto
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2001-06-15
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-04-29
Also published as: KR20030028569A; US6856365B2; KR100891813B1; US20030179456A1; JP2002372607A; WO2002103414A1

Abstract

Lichtstreuende Transmissionsschicht, die umfasst eine Vielzahl von Harzen, die in Bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind, und mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, wobei die Oberfläche der Schicht eine maximale Höhendifferenz von nicht mehr als 0,5 μm und eine durchschnittliche Mittelllinien-Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,05 μm, gemessen nach JIS B 601, aufweist.

Description

Lichtstreuende Transmissionsschicht Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine lichtstreuende Transmissionsschicht, die verwendbar ist zur Verbesserung der Helligkeit eines Bildschirms in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (beispielsweise in einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung) und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Technischer Hintergrund
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wird in den Display-Segmenten von Personalcomputern (PC), in Textverarbeitungsvorrichtungen, Flüssigkristall-Fernsehern, Uhren oder Taschenuhren, Schreibtisch-Rechnern und dgl. verwendet. In den letzten Jahren sind Fortschritte in Bezug auf den Aufbau von Infrastrukturen für Telekommunikationssysteme, wie z.B. Internets, und bei der Netzwerkkonsolidierung von Informationen durch eine Computer-Kommunikationsvorrichtungs-Integration erzielt worden. Für eine wirksame Ausnutzung solcher Netzwerke werden derzeit tragbare Informations-Terminals, die in der Regel als PDA (persönliche Datenträger) bezeichnet werden, sowie weiter verkleinerte tragbare Personalcomputer mit einer geringeren Dicke und einem geringeren Gewicht, verglichen mit den derzeitigen Personalcomputern von Notebook-Größe, entwickelt worden.
Da solche Geräte tragbar sein müssen, ist es erforderlich, deren Eignung für einen Batteriebetrieb mit einer längeren Betriebszeit und der Notwendigkeit der Verkleinerung und Verringerung der Dicke dieser Geräte in Einklang zu bringen. Displays, die in solchen Geräten verwendet werden, müssen daher eine geringere Dicke, ein geringeres Gewicht und einen geringeren Energieverbrauch aufweisen. Eine Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (vom reflektierenden Typ) wird als die vielversprechendste angesehen, da diese Vorrichtung diesen Anforderungen genügt.
Als Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, welche die Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufbaut, ist eine Vielzahl von Elementen, wie z.B. TN (getwisteten nematischen) und STN (supergetwisteten nematischen)-Elementen bekannt, Elemente des Typs, bei denen eine einzelne Polarisationsplatte verwendet wird, sind jedoch vorteilhaft für ein Farbdisplay und ein hochauflösendes Display.
In einer solchen Reflexions-Flüssigkristall-Einheit ist es erforderlich, natürliches Licht (verfügbares Licht) oder umgebendes Licht (äußeres Licht) in bestmöglicher Weise zum Beleuchten des Anzeigeschirms auszunutzen durch wirksame Induktion eines auf eine Flüssigkristall-Schicht auffallenden Lichtes durch Streuen des Lichtes, das von einer Elektrode einer Flüssigkristallzelle reflektiert wird, in einem solchen Ausmaß, dass die Sichtbarkeit nicht beeinträchtigt wird, und durch Verhinderung einer Totalreflexion.
Bezüglich einer Reflexions-Flüssigkristall-Vorrichtung, in der eine einzelne Polarisationsplatte verwendet wird, wurde in dem Photofabrication Symposium '92, gesponsert von der Japanese Society of Printing, die grundlegende Technologie eingeführt ebenso wie eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die einen vergrößerten Betrachtungswinkel des Display-Schirms aufweist, durch Verhinderung der Totalreflexion durch Verwendung eines dünnen Metallfilms mit aufgerauter (gewellter) Oberfläche als der unteren Elektrode. In einem Streuungs- und Reflexions-Plattensystem ist es jedoch zur Verbesserung der Richtungsbündelung eines gestreuten und reflektierten Lichtes erforderlich, dass die Konfiguration und die Verteilung des gewellten (unebenen) Teils der Reflexionsplatte genau kontrolliert werden, was zu hohen Kosten führt. Außerdem ist es zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Bildes erforderlich, dass der gewellte (unebene) Teil der Reflexions-Elektrode mit einem Harzüberzug und dgl. geglättet wird, um die Dicke des Flüssigkristallteils gleichförmig zu halten. Durch eine solche komplexe Technik wird jedoch eine weitere Herabsetzung der Herstellungskosten und Stabilisierung der Qualität erschwert.
Außer einem solchen Streuungs- und Reflexions-Plattensystem ist auch bereits eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer lichtstreuenden Transmissions-Folie bekannt. So ist beispielsweise in der japanischen Patentpublikation Nr. 8430/1986 (JP-61-8430B) eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung beschrieben, die eine Polarisationsschicht, die auf die Vorderseite einer Flüssigkristallzelle aufgebracht ist, und eine lichtstreuende Schicht, die auf die Polarisationsschicht auflaminiert ist, umfasst. In dem lichtstreuenden Transmissions-Foliensystem sind jedoch, da ein Element, z.B. ein Substrat, zwischen einer lichtstreuenden Folie und einem Flüssigkristallteil angeordnet ist, Probleme, wie z.B. Geisterbilder und unscharfe Bilder auf der Display-Oberfläche, unvermeidlich.
Um die Schärfe oder Auflösung von Bildern zu verbessern, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 323 196/1999 (JP-11-323 196A) ein internes lichtstreuendes Schichtsystem beschrieben, bei dem eine lichtstreuende Schicht auf einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist, das den Flüssigkristallteil oder das Flüssigkristall-Element (die Flüssigkristallzelle) darstellt, und die lichtstreuende Schicht Harzperlen aufweist, die in eine transparente Harzmatrix diffundiert sind. Bei der Inseln-im-Meer-Struktur eines solchen Feinteilchen-Diffusionsmodus breitet sich jedoch das Streulicht im Prinzip entsprechend der Gauss'schen Verteilung aus. Es ist somit unmöglich, das ge streute Licht zum Beleuchten des Displays wirksam auszunutzen und gleichmäßige und helle Bilder auf dem Displayschirm anzuzeigen.
Da es erforderlich ist, die Dicke der Flüssigkristallzelle einheitlich zu halten, um eine hohe Bildqualität zu gewährleisten, muss ferner eine streuende Schicht mit einer glatten Oberfläche hergestellt werden. Bei einem Verfahren, das umfasst das Beschichten mit oder das Aufbringen einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung aus einer transparenten Harzmatrix und einer Harzperle auf ein Substrat und das Trocknen des Substrats zur Bildung einer Schicht, ist es jedoch schwierig, eine streuende Schicht mit einer glatten Oberfläche zu erhalten, weil eine Harzperle in der Nähe der Oberfläche eine ungleichmäßige Struktur erzeugt, je nach Volumen-Änderung des Harzes, das an der Trocknungsstufe teilnimmt. Außerdem ist es bei einem Verfahren, bei dem eine Harzperle verwendet wird, erforderlich, die Verteilung der Teilchengröße der Harzperlen genau zu kontrollieren, und daher ist das Verfahren vom Kostenstandpunkt aus betrachtet nachteilig. Zur Herstellung einer streuenden Schicht, die eine sehr glatte Oberfläche aufweist, wird ein Verfahren vorgeschlagen, das umfasst das Beschichten mit einer flüssigen Mischung aus einem polymerisierbaren Monomer und einer Harzperle und das Polymerisieren der Mischung durch Beaufschlagen mit ultravioletter Strahlung, das Verfahren weist jedoch eine geringe Produktivität auf.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine lichtstreuende Schicht mit einer glatten Oberfläche, mit der auf wirksame Weise ein qualitativ hochwertiges Bild erhalten werden kann, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine lichtstreuende Schicht, die eine gleichförmige und helle Anzeige eines Bildes auf einem Bildschirm in einem internen lichtstreuenden Schichtsystem, bei dem die lichtstreuende Schicht auf die Oberfläche eines Substrats aufgebracht ist, das eine Flüssigkristallzelle darstellt, gewährleistet, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung anzugeben.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine lichtstreuende Schicht, die verwendbar ist zur wirksamen Beleuchtung einer Display-Oberfläche mit natürlichem Licht oder Umgebungslicht in einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben zur Verfügung zu stellen.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nach umfangreichen Untersuchungen mit dem Ziel, die oben genannten Ziele zu erreichen, gefunden, dass eine lichtstreuende Transmissionsschicht (eine durchfallendes lichtstreuende Schicht), in der die lichtstreuende Transmissionsschicht eine glatte Oberfläche aufweist und eine gleichförmige und helle Anzeige eines Bildes auf einem Bildschirm selbst in einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eines inneren Lichtsteuungs-Schichtsystems gewährleistet, erhalten werden kann durch Immobilisieren einer Phasentrennungsstruktur, die durch eine spinodale Zersetzung (Abbau) auf einem Substrat induziert wird. Auf den oben genannten Erkenntnissen beruht die vorliegende Erfindung.
Das heißt, die erfindungsgemäße lichtstreuende Transmissionsschicht umfasst eine Vielzahl von Harzen, die sich in bezug auf den Brechungsindex voneinander unterscheiden, und sie weist mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur auf und die Oberfläche der Schicht weist eine maximale Höhendifferenz von nicht mehr als 0,5 μm und eine durchschnittliche Mittellinien-Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,05 μm, gemessen nach JIS B 601, auf. Die Differenz zwischen den Brechungsindices beträgt beispielsweise etwa 0,01 bis 2. Die Vielzahl von Harzen kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus einem Styrolharz, einem (Meth)Acrylharz, einem Harz der Vinylester-Reihe, einem Harz der Vinylether-Reihe, einem Halogen enthaltenden Harz, einem Olefinharz, einem Harz der Polycarbonat-Reihe, einem Harz der Polyester-Reihe, einem Harz der Polyamid-Reihe, einem thermoplastischen Polyurethanharz, einem Harz der Polysulfon-Reihe, einem Harz der Polyphenylenether-Reihe, einem Cellulose-Derivat, einem Siliconharz und einem Kautschuk oder einem Elastomer (insbesondere einem solchen aus der Gruppe, die besteht aus einem Styrolharz, einem (Meth)Acrylharz, einem alicyclischen Olefinharz, einem Harz der Polyester-Reihe und einem Cellulosederivat). Darüber hinaus kann die Vielzahl von Harzen nicht-kristallin und in einem gemeinsamen Lösungsmittel löslich sein. Für den Fall, dass die Vielzahl von Harzen ein erstes Harz und ein zweites Harz umfasst, beträgt das Verhältnis zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz [ersteres/letzteres] etwa 20/80 bis 80/20 (bezogen auf das Gewicht). Die lichtstreuende Schicht wird in der Regel auf ein Substrat aufgebracht und weist eine bikontinuierliche Phasenstruktur auf, die erzeugt wird durch spinodale Zersetzung aus einer Flüssigphasen- oder Zwischenphasen-Trennungsstruktur, als Mischung aus einer bikontinuierlichen Phase und einer Tröpfchenphase. Der durchschnittliche Periodenabstand in einer phasengetrennten Struktur der lichtstreuenden Schicht beträgt etwa 1 bis 15 μm. Die geradlinige Lichtdurchlässigkeit der lichtstreuenden Schicht beträgt beispielsweise etwa 0,1 bis 15% bei einer Dicke von 8 bis 15 μm. Die lichtstreuende Schicht kann auf ein Substrat aufgebracht sein, beispielsweise auf ein transparentes Substrat (oder einen transparenten Träger), das (der) eine Flüssigkristallzelle einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung darstellt. Im übrigen beträgt die Dicke der lichtstreuenden Schicht beispielsweise etwa 3 bis 50 μm. Die lichtstreuende Schicht kann im Wesentlichen isotrop sein.
Die lichtstreuende Schicht kann hergestellt werden durch Induzieren einer spinodalen Zersetzung auf einem Substrat (oder Träger) aus einer ein Harz enthaltenden Schicht, die besteht aus einer Vielzahl von Harzen mit voneinander verschiedenem Brechungsindex zur Bildung einer lichtstreuenden Schicht, die mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist. Beispielsweise kann die lichtstreuende Schicht hergestellt werden durch Beschichten mit oder Aufbringen einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, die eine Vielzahl von Harzen mit voneinander verschiedenem Brechungsindex aufweist, auf ein Substrat, Verdampfen eines Lösungsmittels aus der Zusammensetzung unter Bildung einer lichtstreuenden Schicht, die mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, durch spinodale Zersetzung. Dieses Verfahren kann umfassen eine Stufe zum Beschichten mit oder Auftragen einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat, eine Trocknungsstufe und eine Erhitzungsstufe. Insbesondere kann die lichtstreuende Schicht beispielsweise hergestellt werden durch Beschichten mit oder Aufbringen einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, in der ein (Meth)Acrylharz und ein Styrolharz gelöst sind, auf ein transparentes Substrat, Trocknen und Erhitzen der aufgebrachten Schicht auf 140 bis 300°C. Das Substrat kann ein transparentes Substrat sein, das einen niedrigen Doppelbrechungsindex und eine optische Isotropie aufweist. Darüber hinaus kann das Substrat ein transparentes Substrat sein, das eine Flüssigkristallzelle darstellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine Flüssigkristallzelle und die lichtstreuende Schicht umfasst. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann umfassen eine Flüssigkristallzelle, die einen darin eingeschlossenen Flüssigkristall aufweist, eine reflektierende Einrichtung, die hinter der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, zum Reflektieren eines auffallenden Lichtes, und die lichtstreuende Schicht, die vor der reflektierenden Einrichtung angeordnet ist. Darüber hinaus kann in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vor der Flüssigkristallzelle eine Polarisationsplatte angeordnet sein und die lichtstreuende Schicht kann zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet sein. Die Flüssigkristallzelle kann umfassen ein Paar Substrate, die ein Rückseiten-Substrat und ein transparentes Frontseiten-Substrat darstellen, einen zwischen dem Substrat-Paar eingeschlossenen Flüssigkristall und eine elektrisch leitende Schicht, die auf eine innere Oberfläche des Rückseiten-Substrats aufgebracht ist, eine lichtstreuende Schicht, die auf eine innere Oberfläche (auf die Oberfläche auf der Flüssigkristall-Seite) des Frontseiten-Substrats aufgebracht ist, und eine transparente, elektrisch leitendende Schicht, die auf eine innere Oberfläche der lichtstreuenden Schicht aufgebracht ist.
In einer solchen lichtstreuenden Schicht und in einem Verfahren zur ihrer Herstellung ist es nicht erforderlich, komplizierte Verfahren, wie z.B. eine Beschichtung und Polymerisation, durchzuführen und es kann eine lichtstreuende Schicht mit einer glatten Oberfläche durch Anwendung einfacher Arbeitsgänge, wie z.B. durch Beschichten, Trocknen und Erhitzen, hergestellt werden. Da die Lichtsteuungs-Eigenschaften durch eine Phasentrennungsstrukturerzielt werden, ohne dass Harzperlen erforderlich ist, können die Herstellungskosten mit diesem Verfahren drastisch gesenkt werden.
Der hier verwendete Ausdruck "lichtstreuende Schicht" steht für eine Schicht, die eine Lichtsteuungsfunktion hat und auf ein Substrat aufgebracht sein kann. Darüber hinaus wird der Ausdruck "Licht-Diffusion" im Wesentlichen synonym mit dem Ausdruck "Lichtstreuung" verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine schematische Seitenansicht dar, die eine Streuungsmess-Vorrichtung zur Messung einer geradlinigen Transmission zeigt.
2 stellt eine schematische Querschnittsansicht dar, die eine Ausführungsform einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeige (LCD)-Vorrichtung zeigt.
3 stellt eine gewellte (unebene) Oberfläche einer lichtstreuenden Schicht eines Beispiels dar, die mit einem Atomkraft-Mikroskop (AFM) gemessen wurde.
4 stellt ein Diagramm dar, das die Verteilung der Lichtsteuungs-Intensität eines reflektierten Lichtes in einer lichtstreuenden Schicht eines Bei spiels zeigt, die mit einer Vorrichtung, wie sie in 1 erläutert ist, gemessen wurde.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme, soweit erforderlich, auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Die 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt, welche die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht umfasst.
Die lichtstreuende Schicht (die lichtstreuende Folie oder der lichtstreuende Film) umfasst eine Vielzahl von Harzen, die in bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind. Die Vielzahl von Harzen kann in Form einer Kombination in der Weise verwendet werden, dass die Differenz des Brechungsindex zwischen den Harzen beispielsweise etwa 0,01 bis 0,2 und vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,15 (z.B. etwa 0,01 bis 0,1) beträgt. Eine Vielzahl von Harzen kann beispielsweise in geeigneter Weise ausgewählt werden in Form einer Kombination aus den folgenden Harzen: ein Styrolharz, ein (Meth)Acrylharz, ein Harz der Vinylester-Reihe (z.B. ein Polyvinylacetat, ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymer und ein Derivat davon, wie z.B. ein Polyvinylalkohol, ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und ein Polyvinylacetalharz), ein Harz der Vinylether-Reihe (z.B. ein Homo- oder Copolymer eines Vinyl-C_1–10-alkylethers und ein Copolymer eines Vinyl-C_1–10-alkylethers mit Maleinsäureanhydrid), ein Halogen enthaltendes Harz (z.B. ein Polyvinylchlorid, ein Polyvinylidenfluorid und ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer), ein Olefinharz (z.B. ein Ethylen-(Meth)-Acrylsäure-Copolymer, ein Ethylen-(Meth)Acrylat-Copolymer und ein alicyclisches Olefinharz), ein Harz der Polycarbonat-Reihe (z.B. ein Polycarbonat auf Bisphenol A-Basis, ein Diethylenglycol-bisallylcarbonat), ein Harz der Polyester-Reihe, ein Harz der Polyamid-Reihe (ein aliphatisches, alicyclisches oder aromatisches Homopolya mid oder Copolyamid), ein thermoplastisches Polyurethanharz, ein Harz der Polysulfon-Reihe (z.B. ein Polyethersulfon, ein Polysulfon), ein Harz der Polyphenylen-Reihe (z.B. ein Polymer von 2,6-Xylenol), ein Cellulosederivat [z.B. ein C_2–4-Alkylcarbonsäureester von Cellulose, wie z.B. Celluloseacetat (z.B. ein Cellulosediacetat, ein Cellulosetriacetat), ein Cellulosepropionat, ein Cellulosebutyrat, ein Celluloseacetatpropionat und ein Celluloseacetatbutyrat, ein Cellulosecarbamat und ein Celluloseether], ein Siliconharz (z.B. ein Polydimethylsi-loxan und ein Polymethylphenylsiloxan), ein Kautschuk oder ein Elastomer (z.B. ein Kautschuk der Dien-Reihe, wie z.B. ein Polybutadien und ein Polyisopren, ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Acrylnitril-Butadien-Copolymer, ein Acryl-Kautschuk, ein Urethan-Kautschuk und ein Silicon-Kautschuk).
Das Styrolharz umfasst ein Homo- oder Copolymer eines Styrol-Monomers (z.B. ein Polystyrol, ein Styrol-α-Methylstyrol-Copolymer, ein Styrol-Vinyltoluol-Copolymer); und ein Copolymer aus einem Styrol-Monomer und einem anderen polymerisierbaren Monomer (z.B. einem (Meth)Acryl-Monomer, Maleinsäureanhydrid, einem Monomer der Maleimid-Reihe, einem Dien), z.B. ein Styrol-Acrylnitril-Copolymer (AS-Harz), ein Copolymer von Styrol mit einem (Meth)-Acryl-Monomer [z.B. ein Styrol-(Meth)Acrylat-Copolymer, beispielsweise ein Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer, ein Styrol-(Meth)Acrylsäure-Copolymer, ein Styrol-Methylmethacrylat-(Meth)Acrylat-Copolymer, ein Styrol-Methylmethacrylat-(Meth)-Acrylsäure-Copolymer] und ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer. Das bevorzugte Styrolharz umfasst ein Polystyrol, ein Copolymer von Styrol und einem (Meth)Acryl-Monomer [z.B. ein Copolymer, das Styrol und Methylmethacrylat als Hauptkomponenten aufweist, wie z.B. ein Styrol-Methylmethacrylat-Copolymer], ein AS-Harz, ein Styrol-Butadien-Copolymer und dgl.
Als (Meth)Acrylharz kann ein Homo- oder Copolymer eines (Meth)Acryl-Monomers und ein Copolymer eines (Meth)Acryl-Monomers und eines copolymerisierbaren Monomers verwendet werden. Als (Meth)Acryl-Monomer können beispielsweise genannt werden (Meth)Acrylsäure; ein C_1–10-Alkyl(meth)acrylat, z.B. Methyl(meth)acrylat; ein Hydroxyalkyl(meth)acrylat; Glycidyl(meth)acrylat; (Meth)Acrylnitril; ein (Meth)Acrylat das eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, wie z.B. Tricyclodecan, aufweist, das copolymerisierbare Monomer umfasst das oben genannte Styrol-Monomer, ein Monomer der Vinylester-Reihe, Maleinsäureanhydrid, Maleinsäure und Fumarsäure. Das Monomer kann einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Als (Meth)Acrylharz können genannt werden ein Poly(meth)acrylat, wie z.B. Polymethylmethacrylat; ein Methylmethacrylat-(Meth)Acrylsäure-Copolymer, ein Methylmethacrylat-(Meth)Acrylat-Copolymer, ein Methylmethacrylat-Acrylat-(Meth)Acrylsäure-Copolymer und ein (Meth)Acrylat-Styrol-Copolymer (MS-Harz). Zu den bevorzugten (Meth)Acrylharzen gehören ein Harz der Methylmethacrylat-Reihe, das ein Poly-C_1–6-alkyl(meth)acrylat, wie z.B. Po- ly(methyl(meth)acrylat), insbesondere Methylmethacrylat als Hauptkomponente (etwa 50 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise etwa 70 bis 100 Gew.-%) umfasst.
Als alicyclisches Olefinharz können genannt werden ein Homo- oder Copolymer eines cyclischen Olefins, wie Norbornen und Dicyclopentadien (z.B. ein Polymer, das eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe, beispielsweise Tricyclodecan, das sterisch steif ist) aufweist, ein Copolymer des cyclischen Olefins mit einem copolymerisierbaren Monomer (z.B. ein Ethylen-Norbornen-Copolymer, ein Propylen-Norbornen-Copolymer). Das alicyclische Olefinharz kann im Handel erhältlich sein, beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "ARTON", unter dem Warenzeichen "ZEONEX" und dgl.
Das Harz der Polyester-Reihe umfasst einen aromatischen Polyester, der erhältlich ist aus einer aromatischen Dicarbonsäure wie Terephthalsäure (ein Homopolyester, z.B. ein Poly-C_2–4-alkylenterephthalat, beispielsweise ein Polyethylenterephthalat und ein Polybutylenterephthalat, ein Poly-C_2–4-alkylennaphthalat, und ein Copolyester, der eine C_2–4-Alkylenarylat-Einheit (eine C_2–4-Alkylenterephthalat-Einheit und/oder eine C_2–4-Alkylennaphthalat-Einheit) als eine Hauptkomponente (beispielsweise in einer Menge von nicht weniger als 50 Gew.-%) umfasst. Der Copolyester umfasst einen Copolyester, in dem in den ihn aufbauenden Einheiten aus einem Poly-C_2–4-alkylenarylat ein Teil der C_2–4-Alkylenglycole ersetzt ist durch ein Polyoxy-C_2–4-alkylenglycol, ein C_6–10-Alkylenglycol, ein alicyclisches Diol (z.B. Cyclohexandimethanol, ein hydriertes Bisphenol A), ein Diol, das einen aromatischen Ring aufweist (z.B. 9,9-Bis(4-(2-hydroxyethoxy)phenyl)fluoren, das eine Fluorenon-Seitenkette aufweist, ein Bisphenol A, ein Bisphenol A-Alkylenoxid-Addukt) oder dgl., und ein Copolyester, in dem in den ihn aufbauenden Einheiten ein Teil der aromatischen Dicarbonsäuren ersetzt ist durch eine unsymmetrische aromatische Dicarbonsäure wie Phthalsäure und Isophthalsäure, eine aliphatische C_6–12-Dicarbonsäure wie Adipinsäure oder dgl. Das Harz der Polyester-Reihe umfasst auch ein Harz der Polyarylat-Reihe, einen aliphatischen Polyester, der erhältlich ist aus einer aliphatischen Dicarbonsäure wie Adipinsäure, und ein Homo- oder Copolymer eines Lactons wie ε-Caprolacton. Das bevorzugte Harz der Polyester-Reihe ist in der Regel nicht-kristallin wie ein nicht-kristalliner Polyester (z.B. ein Copolyester der C_2–4-Alkylenarylat-Reihe).
Als Vielzahl von Harzen werden üblicherweise Harze verwendet, die nicht-kristallin sind und in einem organischen Lösungsmittel (insbesondere einem gemeinsamen Lösungsmittel zum Auflösen der Vielzahl von Harzen) löslich sind. Bevorzugt ist insbesondere ein Harz [z.B. ein Styrolharz, ein (Meth)-Acrylharz, ein alicyclisches Olefinharz, ein Harz der Polyester-Reihe und ein Cellulosederivat (z.B. ein Celluloseester)], das ausgezeichnete Formbarkeits- oder Filmbildungs-Eigenschaften und eine ausgezeichnete Transparenz aufweist.
Die Glasumwandlungstemperatur des Harzes kann innerhalb des Bereiches von beispielsweise etwa –100 bis 250°C und vorzugsweise etwa 0 bis 200°C (z.B. etwa 50 bis 180°C) ausgewählt werden. Vom Standpunkt der Festigkeit und der Steifheit der lichtstreuenden Schicht aus betrachtet ist es vorteilhaft, dass die Glasumwandlungstemperatur mindestens eines Harzes nicht weniger als 50°C (beispielsweise etwa 70 bis 200°C) und vorzugsweise etwa 100 bis 170°C beträgt. Das gewichtsdurchschnittliche Molekulargewicht des Harzes kann beispielsweise innerhalb des Bereiches von nicht mehr als 1 000 000 (z.B. von etwa 10 000 bis 1 000 000) und vorzugsweise von etwa 10 000 bis 700 000, ausgewählt werden.
Die Vielzahl von Harzen kann umfassen eine Kombination aus einem ersten Harz und einem zweiten Harz. Jedes der Harze, das erste Harz und das zweite Harz, kann ein einzelnes Harz oder eine Vielzahl von Harzen umfassen. Eine Kombination aus dem ersten Harz und dem zweiten Harz unterliegt keiner speziellen Beschränkung in bezug auf eine spezifische Kombination. Beispielsweise kann für den Fall, dass das erste Harz ein Styrolharz (z.B. ein Styrol-Acrylnitril-Copolymer) ist, das zweite Harz ein Acrylharz [z.B. ein Po- ly(methylmethacrylat)] oder ein Harz der Polycarbonat-Reihe sein. Für den Fall, dass das erste Harz ein Harz der Ether-Reihe (z.B. ein Polyvinylmethylether) ist, kann das zweite Harz ein Styrolharz (z.B. ein Polystyrol) sein. Für den Fall, dass das erste Harz ein Kautschuk (z.B. ein Polybutadien, ein Polyisopren) ist, kann das zweite Harz ein Elastomer (z.B. ein Styrol-Butadien-Copolymer, ein Acrylnitril-Butadien-Copolymer) sein. Für den Fall, dass das erste Harz ein Cellulosederivat (z.B. ein Celluloseester wie Celluloseacetatpropionat) ist, kann das zweite Harz ein Styrolharz (z.B. ein Polystyrol, ein Styrol-Acrylnitril-Copolymer), ein (Meth)Acrylharz [z.B. ein Poly(methylmethacrlyat)], ein alicyclisches Olefinharz (z.B. ein Polymer, in dem Norbornen als Monomer verwendet wird), ein Harz der Polycarbonat-Reihe, ein Harz der Polyester-Reihe (z.B. der oben genannte Copolyester der Poly-C_2–4-alkylenarylat-Reihe) und andere sein.
Bezüglich der Menge des ersten Harzes und des zweiten Harzes gilt, dass dann, wenn die Menge zu stark abnimmt in Richtung auf ein Harz, der Volumenanteil einer kontinuierlichen Phase, die durch spinodale Zersetzung gebildet wird, abnimmt, sodass eine Phase leicht nicht-zusammenhängend ist und eine Tröpfchenphasen-Struktur bildet, und dass als Folge davon die Richtungsbündelung eines gestreuten Lichtes beeinträchtigt wird. Zur Herstellung mindestens einer bikontinuierlichen Phasenstruktur beträgt das Verhältnis zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz beispielsweise (bezogen auf das Gewicht, etwa 20/80 bis 80/20, vorzugsweise etwa 30/70 bis 70/30 und es kann etwa 40/60 bis 80/20 und vorzugsweise etwa 50/50 bis 75/25 betragen. Für den Fall, dass die lichtstreuende Schicht mit drei oder mehr Harzen hergestellt wird, kann der Gehalt jedes Harzes in der Regel innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis 90 Gew.-% (z.B. von etwa 5 bis 70 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 10 bis 70 Gew.-%) ausgewählt werden.
Die lichtstreuende Schicht der vorliegenden Erfindung bildet in der Regel eine Phasentrennungstruktur, die umfasst mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur, die durch spinodale Zersetzung oder auf andere Weise gebildet wird. Die bikontinuierliche Phasenstruktur wird gelegentlich auch als bikontinuierliche Struktur oder als dreidimensional kontinuierliche oder konjugierte Struktur bezeichnet und dies bedeutet eine Struktur, in der mindestens zwei Arten von sie aufbauenden Polymerphasen kontinuierlich sind (Netzwerk-Struktur). Es reicht aus, dass die lichtstreuende Schicht mindestens eine bikontinuierliche Struktur aufweist. Auf diese Weise kann die Schicht eine Zwischenphasen-Trennungsstruktur aufweisen, in der eine bikontinuierliche Phasenstruktur und eine Tröpfchen-Phasenstruktur (eine unabhängige oder isolierte Phasenstruktur) miteinander gemischt sind. Bei der spinodalen Zersetzung bilden mit fortschreitender Phasentrennung die Polymeren eine bikontinuierliche Phase und bei weiterem Fortschreiten der Phasentrennung wird die kontinuierliche Phase diskontinuierlich aufgrund ihrer eigenen Oberflächenspannung, wobei sie eine Tröpfchen-Phasenstruktur (eine Inseln-im-Meer-Struktur, die aus voneinander unabhängigen Perlen oder Kugeln besteht) annimmt. Daher kann je nach Grad der Phasentrennung eine Zwischenstruktur zwischen einer bikontinuierlichen Phasenstruktur und einer Tröpfchen-Phasenstruktur, d.h. eine Mesophasen-Struktur, die einem gewissen Grad der Umwandlung von der bikontinuierlichen Phase in die Tröpfchen-Phase entspricht, gebildet werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt die oben genannte Zwischenphasenstruktur auch unter das Konzept der bikontinuierlichen Pha senstruktur. Wenn die Phasenstruktur eine Verbundstruktur ist, die aus einer bikontinuierlichen Phasenstruktur und einer Tröpfchen-Phasenstruktur besteht, darf der Mengenanteil der Tröpfchenphase (isolierte Harzphase) beispielsweise nicht mehr als 30 Vol.-%, vorzugsweise nicht mehr als 10 Vol.-%, betragen. Die Konfiguration der bikontinuierlichen Phasenstruktur unterliegt keiner speziellen Beschränkung und kann sein eine Netzwerkstruktur, insbesondere eine Random-Netzwerkstruktur.
Die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht ist durch eine ausgezeichnete Oberflächenglätte charakterisiert. Das heißt, die Oberfläche der lichtstreuenden Schicht weist eine maximale Höhen-Differenz von nicht mehr als 0,5 μm (beispielsweise von etwa 0 bis 0,4 μm, vorzugsweise von etwa 0 bis 0,3 μm und besonders bevorzugt von etwa 0 bis 0,2 μm) auf, gemessen nach dem Standard JIS B 601. Darüber hinaus hat die Oberfläche eine durchschnittliche Zentrallinien-Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,05 μm (z.B. von nicht mehr als 0,04 μm, vorzugsweise von nicht mehr als 0,03 μm). Außerdem beträgt der durchschnittliche Neigungswinkel (°) auf der Oberfläche der lichtstreuenden Schicht oder derjenige in dem unebenen Teil der Oberfläche beispielsweise nicht mehr als 1° (z.B. nicht mehr als 0,8°, insbesondere nicht mehr als 0,7°).
Die oben genannte lichtstreuende Schicht weist in der Regel eine abnehmende Anisotropie innerhalb der Schicht oder der Folienebene und im Wesentlichen eine Isotropie auf. Der Ausdruck "Isotropie" bedeutet, dass der durchschnittliche Abstand zwischen den Domänen der Phasentrennungsstruktur (der bikontinuierlichen Phasenstruktur) in allen Richtungen innerhalb der Folienebene im Wesentlichen gleichförmig ist. Daher kann die lichtstreuende Schicht ein auftreffendes Licht im Wesentlichen isotrop streuen und dem transmittierten Streulicht Streuungs-Eigenschaften verleihen.
Außerdem ist in der bikontinuierlichen Phasenstruktur der Abstand Phase-Phase (der Abstand zwischen gleichen Phasen) in der Regel regelmäßig oder periodisch. Die lichtstreuende Schicht erlaubt es daher, ein transmittiertes Streulicht in Richtung auf eine spezifische Richtung durch die Brack-Reflexion auszurichten. Das heißt, durch Verwendung der lichtstreuenden Schicht können einem transmittierten Streulicht Lichtstreuungs-Eigenschaften und eine Richtungsbündelung verliehen werden und es kann ein Gleichgewicht zwischen das Licht stark streuenden Eigenschaften und einer hohen Richtungsbündelung erzielt werden. Selbst wenn die lichtstreuende Schicht an einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung befestigt ist, kann daher die Schicht ein transmittiertes Streulicht in eine bestimmte Richtung orientieren und kann den Anzeige-Bildschirm heller machen.
In der lichtstreuenden Schicht beträgt der durchschnittliche periodische Abstand der Phasentrennungsstruktur (der Abstand zwischen gleichen Phasen, der durchschnittliche Phasen-Phasen-Abstand in einer Phasentrennungsstruktur, beispielsweise einer bikontinuierlichen Struktur) beispielsweise etwa 1 bis 15 μm (z.B. etwa 2 bis 15 μm), vorzugsweise etwa 2 bis 11 μm (z.B. etwa 2 bis 10 μm), besonders bevorzugt etwa 2 bis 8 μm (z.B. etwa 2 bis 7 μm) und in der Regel etwa 1 bis 10 μm. Wenn der durchschnittliche Phasen-Phasen-Abstand geringer ist, ist die Streulicht-Intensität beeinträchtigt, und als Folge davon ist es schwierig, ein gerichtetes Streulicht zu erzielen. Wenn der durchschnittliche Phasen-Phasen-Abstand größer ist, ist die Bündelbarkeit des transmittierten Streulichtes verschlechtert.
Die durchschnittliche Periode einer Phasentrennungsstruktur (der durchschnittliche Phasen-Phasen-Abstand in einer bikontinuierlichen Phase) kann beispielsweise errechnet werden durch Bildanalyse der lichtstreuenden Schicht mit einem Photomikrographen [z.B. einen Photomikrographen zusammen mit einem Mikroskop, wie z.B. einem optischen Mikroskop, einem Transmissionsmikroskop, einem Phasenkontrast (Phasen-Differenz)-Mikroskop und einem konfokalen Lasermikroskop].
Die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht weist einen spezifischen Wert in bezug auf das Verhältnis zwischen geradlinigem Licht und auffallendem Licht (in bezug auf die geradlinige Durchlässigkeit) auf und scheint flache oder gleichförmige Lichtsteuungs-Eigenschaften aufzuweisen. In einer 8 bis 15 μm dicken Schicht beträgt der Bereich dieser geradlinigen Durchlässigkeit beispielsweise etwa 0,1 bis 15%, vorzugsweise etwa 0,5 bis 13% (z.B. etwa 0,5 bis 12%), besonders bevorzugt etwa 1 bis 12 % und ganz besonders etwa 2 bis 11% (z.B. etwa 3 bis 10%).
Die geradlinige Durchlässigkeit (oder Transmissivität) kann mit einer Streuungsmess-Vorrichtung, wie sie in 1 darstellt ist (hergestellt von der Firma Chuo Seiki, Co., Ltd.) gemessen werden. Diese Messvorrichtung umfasst eine Lichtquelle 1, in der ein nicht-polarisierter Laser mit einer Wellenlänge von 543 nm oszillieren kann, einen Probenständer 2, auf den eine Probe (eine lichtstreuende Schicht) 3 gelegt werden kann, und eine Lichtempfangseinheit 4, die aus einer Photodiode besteht, die einen Laserstrahl aus der Lichtquelleneinheit 1 aufnehmen kann. Der Probenständer 2 ist drehbar. Außerdem kann die Lichtaufnahmeeinheit 4 auf dem Lichtweg eines Laserstrahls angeordnet sein und sie ist auf der Rückseite oder Vorderseite des Probenständers 2 durch Drehung eines Arms 5 angeordnet.
In einer solchen Vorrichtung wird die Intensität des transmittierten Lichtes "A" bestimmt, indem man die Lichtaufnahmeeinheit auf die Rückseite des Probenständers bringt, einen Schlitz mit einem Durchmesser von 5 mm und ein ND-Filter (0,35%) auf der Vorderseite der Lichtaufnahmeeinheit anordnet, mit einem Laser in einer Richtung senkrecht zur Lichtstreuungsfolie auf dem Probenständer bestrahlt und das transmittierte Licht in der Lichtempfangseinheit aufnimmt, die auf dem Lichtweg des Laserstrahls angeordnet ist. Der Durchmesser des Laserstrahls beträgt 0,1 mm und der Abstand zwischen der lichtstreuenden Schicht als Probe und der Lichtempfangseinheit beträgt 30 cm. Dann wird die lichtstreuende Schicht von dem Probenständer heruntergenommen und statt ihrer wird eine transparente Glasplatte, die der Lichtstreuung sschicht in bezug auf den Brechungsindex gleich ist, darauf gelegt und die transmittierte Lichtintensität "B" wird auf ähnliche Weise wie oben angegeben gemessen. Die geradlinige Lichtdurchlässigkeit kann nach der folgenden Formel errechnet werden: geradlinige Lichtdurchlässigkeit (%) = (A/B) × 100
Die Gesamtlichtdurchlässigkeit (Transparenz) der lichtstreuenden Schicht beträgt beispielsweise etwa 70 bis 100%, vorzugsweise etwa 80 bis 100% und besonders bevorzugt etwa 90 bis 100%. Die Gesamtlichtdurchlässigkeit kann mittels eines Trübungsmessers (hergestellt von der Firma Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., NDH-300A) bestimmt werden.
Die lichtstreuende Transmissionsschicht (oder die lichtstreuende Transmissionsfolie oder -film) kann die oben genannte lichtstreuende Schicht einzeln umfassen oder sie kann ein Substrat (oder einen Träger) und die darauf aufgebrachte lichtstreuende Schicht umfassen. Als Substrat (Basismaterial oder Träger) wird in der Regel ein transparentes Substrat verwendet. Das Substrat kann sein ein Glassubstrat oder ein Harzsubstrat. Das Harz, welches das Harzsubstrat aufbaut, kann beispielsweise sein ein Celluloseester [z.B. ein Celluloseacetat wie Cellulosetriacetat (TAC) und ein Cellulosediacetat], ein Harz der Polyester-Reihe [z.B. ein Polyethylenterephthalat (PET), ein Polybutylenterephthalat (PBT), ein Harz der Polyarylat-Reihe], ein Harz der Polysulfon-Reihe [z.B. ein Polysulfon, ein Polyethersulfon (PES)], ein Harz der Polyetherketon-Reihe [ein Polyetherketon (PEK), ein Polyetheretherketon (PEEK)], ein Harz der Polycarbonat-Reihe (PC), ein Polyolefinharz (z.B. ein Polypropylen), ein cyclisches Polyolefinharz (z.B. "ARTON" und "ZEONEX"), ein (Meth)Acrylharz, ein Styrolharz (z.B. ein Polystyrol) und ein Harz der Vinylester- oder Vinylalkohol-Reihe (z.B. ein Polyvinylalkohol). Das Harz kann ein wärmebeständiges Harz sein. Das transparente Substrat weist vorzugsweise einen niedrigen Doppelbrechungsindex und eine optische Isotropie auf. Wie vorstehend beschrieben, kann das Substrat ein transparentes Substrat sein, das eine Flüssig kristallzelle aufbaut (insbesondere ein transparentes Substrat, das eine Flüssigkristallzelle einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufbaut).
Zur Verbesserung der Haftung an der lichtstreuenden Schicht kann das Substrat einer Aktivierungs-Behandlung (beispielsweise einer Coronaentladungsbehandlung) oder einer Oberflächenbehandlung (z.B. einer Verankerungsbeschichtung oder einer Einbettungsbehandlung) unterzogen werden. Darüber hinaus kann das Substrat, wie vorstehend angegeben, einen darauf auflaminierten Farbfilter aufweisen.
Die Dicke der erfindungsgemäßen lichtstreuenden Schicht beträgt beispielsweise etwa 3 bis 50 μm, vorzugsweise etwa 5 bis 30 μm und besonders bevorzugt etwa 5 bis 20 μm (z.B. etwa 5 bis 15 μm). Wenn die Dicke der lichtstreuenden Schicht geringer ist, ist die Intensität des Streulichtes vermindert. Wenn ihre Dicke größer ist, werden die Streuungs-Eigenschaften zu stark und als Folge davon nimmt die Bündelbarkeit des Streulichtes ab.
Die lichtstreuende Schicht kann auf ein Element auflaminiert sein, das eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung darstellt (insbesondere auf ein optisches Element), wie z.B. ein Element, wie eine Polarisationsplatte oder eine optische Verzögerungsplatte zum Anfärben und zur Erzielung einer hohen Auflösung eines Flüssigkristallbildes, falls erforderlich. Außerdem kann zur Herstellung einer lichtstreuenden Schicht in einer Flüssigkristallzelle eine transparente elektrisch leitende Schicht auf die Oberfläche der lichtstreuenden Schicht (d.h. auf die Oberfläche der Flüssigkristall-Seite) auf geeignete Weise, beispielsweise durch Ablagerung, aufgebracht sein.
Die lichtstreuende Schicht kann eine Vielzahl von Zusätzen enthalten, z.B. einen Stabilisator (z.B. ein Antioxidationsmittel, einen UV-Absorber, einen Wärmestabilisator und dgl.), einen Weichmacher, ein Färbemittel (einen Farbstoff oder ein Pigment), ein flammwidrigmachendes Mittel, ein Antistatikmittel und ein Tensid. Darüber hinaus können erforderlichenfalls verschiedene Überzugsschichten, beispielsweise eine antistatische Schicht, eine Antiverschleierungsschicht und eine Freigabeschicht (Trennschicht) auf die Oberfläche der lichtstreuenden Schicht aufgebracht sein.
Verfahren zur Herstellung einer lichtstreuenden Schicht
Die lichtstreuende Schicht kann beispielsweise hergestellt werden nach einem Polymerisations-induzierten Phasentrennungs-Verfahren, das umfasst das Polymerisieren einer polymerisierbaren Zusammensetzung, die eine Vielzahl von Monomeren oder Oligomeren und einen Polymerisationsinitiator enthält, mit aktinischer Strahlung (beispielsweise ultravioletter Strahlung), um eine Phasentrennung zu bewirken, die von einer Polymerisation begleitet ist, und sie wird vorzugsweise hergestellt durch spinodale Zersetzung (Abbau) aus einer ein Harz enthaltenden Schicht, die eine Vielzahl von Harzen mit voneinander unterschiedlichem Brechungsindex umfasst. Außerdem kann eine Phasentrennungsstruktur, die mindestens eine bikontinuierliche Struktur aufweist, hergestellt werden nach einem trockenen Phasentrennungsverfahren, das umfasst das Erhitzen einer Feststoffphase, die eine Vielzahl von Harzen umfasst, die miteinander inkompatibel sind für eine spinodale Zersetzung, und sie wird vorzugsweise hergestellt durch eine nasse spinodale Zersetzung aus einer flüssigen Phase, die eine Vielzahl von Harzen enthält. Da die nasse spinodale Zersetzung durchgeführt wird durch Verdampfen eines Lösungsmittels aus einer flüssigen Phase, ist das Verfahren vorteilhaft zur Herstellung einer lichtstreuenden Schicht, die eine im Wesentlichen isotrope bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, im Prinzip unabhängig von der Kompatibilität der Vielzahl von Harzen, wobei jedoch in der Regel eine Vielzahl von Harzen, die untereinander inkompatibel (phasentrennbar) sind, kombiniert wird. Bei dem nassen Verfahren wird eine Zusammensetzung verwendet (z.B. eine flüssige Mischung oder eine Lösung), die eine Vielzahl von Harzen enthält und bei Raumtemperatur eine flüssige Phase bildet.
Bei dem nassen spinodale Zersetzungsverfahren kann eine bikontinuierliche Phasenstruktur gebildet werden durch Verdampfen oder Entfernen eines Lösungsmittels aus der flüssigen Mischung, die eine Vielzahl von Harzen mit voneinander verschiedenen Brechungsindices enthält (eine Harzlösung, die in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst ist) oder einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, um eine spinodale Zersetzung einzuleiten. Insbesondere kann eine lichtstreuende Transmissionsschicht (eine lichtstreuende Einrichtung), die nur aus der lichtstreuenden Schicht besteht, hergestellt werden durch Gießen der flüssigen Mischung auf einen Trennungs-Träger, durch Eindampfen eines Lösungsmittels in der flüssigen Mischung, um eine Phasentrennung durch spinodale Zersetzung zu bewirken, durch Bildung der lichtstreuenden Schicht, die eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, durch Fixieren der Schicht und durch Abziehen der lichtstreuenden Schicht von dem Freisetzungs-Träger (Trennungs-Träger). Darüber hinaus kann eine lichtstreuende Transmissionsschicht (eine lichtstreuende Einrichtung), die ein Substrat (z.B. ein transparentes Substrat) und eine lichtstreuende Schicht umfasst, hergestellt werden, indem man eine spinodale Zersetzung aus einer flüssigen Phase auf dem Substrat (oder dem Träger) bewirkt zur Erzeugung einer Phasentrennung, mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur bildet und die Struktur fixiert; die lichtstreuende Schicht auf das Substrat auflaminiert unter Anwendung eines Lamierverfahrens, beispielsweise durch Verklebung; oder nach anderen Verfahren. Bei dem bevorzugten Verfahren kann mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur hergestellt werden durch Beschichten eines Substrats mit einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, die eine Vielzahl von Harzen mit voneinander verschiedenen Brechungsindices enthält, und Verdampfen eines Lösungsmittels, um eine spinodale Zersetzung zu bewirken.
Die flüssige Mischung, welche die oben genannte Vielzahl von Harzen enthält, wird in der Regel als Lösung verwendet, die in einem gemeinsamen Lösungsmittel aufgelöst wird (insbesondere eine einheitliche Lösung). Die flüssige Mischung, welche die Vielzahl von Harzen enthält, kann verwendet werden durch Entfernen einer Verunreinigung (Kontamination) unter Verwendung einer Reinigungs-Einrichtung, wie z.B. durch Filtrieren, Zentrifugieren und auf andere Weise. Das oben genannte gemeinsame Lösungsmittel kann ausgewählt werden aus Lösungsmitteln, die jedes Harz auflösen können, je nach Species und Löslichkeit der Harz, und es kann umfassen beispielsweise Wasser, einen Alkohol (z.B. Ethanol, Isopropanol, Butanol, Cyclohexanol), einen aliphatischen Kohlenwasserstoff (z.B. Hexan), einen alicyclischen Kohlenwasserstoff (z.B. Cyclohexan), einen aromatischen Kohlenwasserstoff (z.B. Toluol, Xylol), einen halogenierten Kohlenstoffwasserstoff (z.B. Dichlormethan, Dichlorethan), einen Ester (z.B. Methylacetat, Ethylacetat, Butylacetat), einen Ether (z.B. Dioxan, Tetrahydrofuran), ein Keton (z.B. Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon), eine Cellosolve (z.B. Methylcellosolve, Ethylcellosolve), ein Cellosolveacetat, ein Sulfoxid (z.B. Dimethylsulfoxid), ein Amid (z.B. Dimethylformamid, Dimethylacetamid). Das Lösungsmittel kann auch eine Lösungsmittelmischung sein.
Die Konzentration des gelösten Stoffes (Harzes) in der flüssigen Mischung kann innerhalb des Bereiches ausgewählt werden, der eine Phasentrennung bewirkt und die Gießbarkeit und die Beschichtungseigenschaften nicht beeinträchtigt, d.h. beispielsweise in dem Bereich von etwa 1 bis 40 Gew.-% und vorzugsweise von etwa 2 bis 30 Gew.-% (z.B. etwa 5 bis 25 Gew.-%).
Nachdem die flüssige Mischung auf ein Substrat gegossen oder in Form einer Schicht aufgebracht worden ist, kann eine spinodale Zersetzung durchgeführt werden durch Verdampfen oder Entfernen eines Lösungsmittels bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels (beispielsweise bei einer Temperatur die um etwa 5 bis 50°C, insbesondere etwa 10 bis 50°C, unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels liegt), um eine Phasentrennung der Vielzahl von Harzen zu bewirken. Die Entfernung des Lösungsmittels kann in der Regel durchgeführt werden durch Trocknen, beispielsweise durch Trockenen bei einer Temperatur von etwa 30 bis 100°C, vorzugsweise von etwa 40 bis 80°C. Durch Vergießen oder Beschichten der flüssigen Mischung kann eine Überzugsschicht oder eine Harzschicht hergestellt werden, die in der Regel transparent oder nahezu transparent ist.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird dann, wenn eine Reihe von Harzen bei einer höheren Temperatur phasengetrennt wird, die Harz-Reihe auf eine Temperatur erhitzt, die nicht niedriger ist als die Glasumwandlungstemperatur und nicht niedriger ist als die Phasentrennungs-Temperatur. Wenn eine Harz-Reihe bei einer niedrigeren Temperatur phasengetrennt wird, wird die Harz-Reihe auf eine Temperatur erhitzt, die nicht höher ist als die Phasentrennungs-Temperatur, um eine Phasentrennung durch spinodale Zersetzung zu bewirken. Insbesondere umfasst das bevorzugte Verfahren das Aufbringen der oben genannten flüssigen Mischung in Form einer Schicht auf ein Substrat, das Trocknen des Substrats und das anschließende Induzieren einer spinodalen Zersetzung durch Erhitzen. Die Erhitzungstemperatur kann je nach Art der Harze innerhalb des Bereiches ausgewählt werden, bei dem eine spinodale Zersetzung auftritt und die Oberflächenglätte der lichtstreuenden Schicht nicht beeinträchtigt (verschlechtert) wird, und dieser beträgt etwa 100 bis 400°C, vorzugsweise etwa 140 bis 300°C (z.B. etwa 200 bis 300°C) und besonders bevorzugt etwa 150 bis 250°C. Die Erhitzungsstufe kann auch für andere Wärmebehandlungsstufen in einem Herstellungsverfahren einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dienen (beispielsweise in einer Stufe zur Herstellung einer transparenten elektrisch leitenden Schicht durch Ablagerung). Durch ein solches Verfahren wird das Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung wirksamer bzw. wirtschaftlicher.
Die durch spinodale Zersetzung gebildete bikontinuierliche Phasenstruktur kann durch Abkühlen auf eine Temperatur von nicht höher als die Verfestigungs-Temperatur oder die Glasumwandlungstemperatur des (der) Komponenten-Harzes (Komponenten-Harze) (beispielsweise nicht nicht höher als der Glasumwandlungstemperatur eines Hauptharzes) fixiert werden.
Da es in einem solchen Verfahren nicht erforderlich ist, eine Stufe durchzuführen, die das Dispergieren einer transparenten Harzperle mit einer einheitlichen Größe in einer Matrix, wie z.B. einer lichtstreuenden Schicht mit darin dispergierten feinen Teilchen umfasst, ist das Verfahren vorteilhaft vom Standpunkt der Qualität des Produkts und der Kosten der Ausgangsmaterialien aus betrachtet. Da ein Verfahren zur Herstellung einer lichtstreuenden Schicht durch nasse spinodale Zersetzung für die Massenproduktion geeignet ist, ist das Verfahren vom Standpunkt der kostengünstigen Herstellung aus betrachtet vorteilhaft.
Reflexions-Flüssigkristall-Anzeige(LCD)-Vorrichtung
Die erfindungsgemäße lichtstreuende Transmissionsschicht ist für verschiedene Anwendungszwecke einsetzbar, bei denen lichtstreuende Eigenschaften erforderlich sind, und sie ist mit Vorteil verwendbar in einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (insbesondere einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, beispielsweise einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine reflektierende Einrichtung, insbesondere eine Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die sowohl eine reflektierende Einrichtung als auch eine polarisierende Einrichtung umfasst). Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist nicht beschränkt auf eine Reflexions-LCD-Vorrichtung vom 1-Polarisationsplattenmodus mit einer polarisierenden Platte und sie kann eine Reflexions-LCD-Vorrichtung vom 2-Polarisationsplattenmodus mit zwei polarisierenden Platten sein, die in bezug auf die Polarisationenseigenschaften voneinander verschieden sind. Die Reflexions-LCD-Vorrichtung, in der eine Polarisationsplatte verwendet wird, kann eine Reflexions-LCD-Vorrichtung sein, in der eine Polarisationsplatte mit einer Vielzahl von Modi kombiniert wird (beispielsweise einem TN-Modus, in dem ein getwisteter nematischer Flüssigkristall verwendet wird, einem R-OBC (einem optisch kompensierten Biegungs)-Modus, einem parallelen Ausrichtungs-Modus und dgl.).
Außerdem kann die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht auch auf eine Reflexions-LCD-Vorrichtung angewendet werden, in der eine Wellenlängenselektivität bei der Reflexion eines chiralen nematischen Flüssigkristalls ausgenutzt wird.
Die 2 stellt eine schematische Querschnittsansicht dar, die eine Ausführungsform der Reflexions-LCD-Vorrichtung zeigt. Diese LCD-Vorrichtung umfasst eine Flüssigkristallzelle 13, die einen Flüssigkristall (z.B. eine Flüssigkristallschicht) 18 aufweist, der zwischen einem Paar von Substraten (beispielsweise einer Glasplatte, einem Kunststoff) 14a und 14b eingeschlossen ist, und eine Reflexions-Elektrode 19, die auf ein Substrat (das Rückseiten-Substrat) 14b der Substrate auflaminiert ist, welche die Flüssigkristallzelle aufbauen, durch Abscheidung oder auf andere Weise. Auf eine Seite (die Oberfläche der Flüssigkristallseite, die innere Oberfläche) des anderen Substrats (das Vorderseiten-Substrat) 14a, das die Flüssigkristallzeite 13 aufbaut, ist eine lichtstreuende Schicht 16 auflaminiert über einer Farbfilterschicht 15, die Farbe anzeigt. Eine transparente elektrisch leitende Schicht (oder eine transparente Elektrode) 17 ist auf eine innere Oberfläche der lichtstreuenden Schicht (auf die Oberfläche der Flüssigkristallseite) durch Abscheidung oder auf andere Weise auflaminiert. Das heißt, auf den inneren einander gegenüberliegenden Oberflächen der Substrat-Paare 14a und 14b wird eine Elektrode gebildet und die Elektrode auf einem Substrat (dem Rückseiten-Substrat) 14b wird als Reflexions-Einrichtung ausgebildet. Außerdem sind auf die andere Seite des Vorderseiten-Substrats 14a (die äußeren Oberfläche, die Oberfläche der Vorderseite) ein optischer Retardationsfilm (eine optische Retardationsschicht) 12 und eine Polarisationsplatte (eine polarisierende Schicht) 11 zum Polarisieren eines durch die Reflexionselektrode 19 reflektierten Reflexionslichtes auflaminiert.
In einer solchen Reflexions-LCD-Vorrichtung wird Licht, das von einer vorderen Oberfläche auf der Betrachterseite auffällt (ein auffallendes Licht, beispielsweise ein natürliches Licht oder ein Umgebungslicht) transmittiert und durch die lichtstreuende Schicht 16 gestreut und durch die Reflexionselektrode 19 reflek tiert, und das reflektierte Licht wird durch die streuende Schicht 16 transmittiert und erneut gestreut. Insbesondere die Oberfläche der lichtstreuenden Schicht 16 (die Oberfläche der Flüssigkristallseite 18) weist eine hohe Glätte auf.
Selbst in einer Anzeigevorrichtung eines internen lichtstreuenden Schichtensystems, in dem die lichtstreuende Schicht 16 auf die Oberfläche des Substrats 14a aufgebracht ist, das die Flüssigkristallzelle 13 aufbaut; kann die Anzeigeoberfläche mit einem natürlichen Licht oder einem umgebenden Licht wirksam beleuchtet werden und in dem Schirm kann ein gleichförmiges und helles Bild angezeigt werden, das eine hohe Bildqualität gewährleistet. Außerdem kann dann, wenn das transmittierte gestreute Licht eine Richtungsbündelbarkeit aufweist, das reflektierte Licht durch eine starke Lichtstreuung gestreut werden und man kann die Intensität des reflektierten Lichtes sich auf eine vorgegebene Richtung ausrichten lassen. Daher kann der Anzeigeschirm aufgehellt werden und es kann selbst bei einem Farbdisplay eine ausreichende Helligkeit gewährleistet werden und es kann ein scharfes Farbbild in der Reflexions-LCD-Vorrichtung vom Farbdisplay-Modus erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem, wie aus den obigen Angaben hervorgeht, (a) ein Substrat (insbesondere ein transparentes Substrat), das eine Flüssigkristallzelle (insbesondere eine Flüssigkristallzelle einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung) aufbaut, wobei eine lichtstreuende Schicht auf die einander gegenüberliegenden inneren Oberflächen einer reflektieren Schicht (auf der Oberseite der Flüssigkristallseite), erforderlichenfalls über einen Farbfilter, aufgebracht ist, und (b) ein Substrat, bei dem eine transparente elektrisch leitende Schicht auf eine lichtstreuende Schicht aufgebracht ist. Außerdem umfasst die vorliegende Erfindung (c) eine Flüssigkristallzelle, die ein Paar von Substraten umfasst, die bestehen aus einem Rückseiten-Substrat und einem transparenten Vorderseiten-Substrat, einen Flüssigkristall, der zwischen diesen Substraten eingeschlossen ist, eine elektrisch leitende Schicht, die auf eine innere Oberfläche des Rückseiten-Substrats aufgebracht ist, eine lichtstreuende Schicht, die auf eine innere Oberfläche des Vorderseiten-Substrats (auf die Oberfläche der Flüssigkristallseite) aufgebracht ist, und eine transparente, elektrisch leitende Schicht, die auf eine innere Oberfläche der lichtstreuenden Schicht aufgebracht ist.
Das Rückseiten-Substrat 14b braucht nicht immer transparent zu sein. Darüber hinaus können beide Substrate 14a und 14b transparente Substrate sein und die reflektierende Einrichtung braucht nicht immer eine Reflexions-Elektrode zu sein. Zum Beispiel kann das oben genannte Elektrodenpaar aus transparenten Substraten hergestellt sein, transparente Elektroden können auf die einander gegenüberliegenden inneren Oberflächen der transparenten Substrate aufgebracht sein und eine reflektiere Einrichtung (z.B. eine Reflexionsschicht, wie z.B. eine Spiegelreflexionsschicht) zum Reflektieren eines auftreffenden Lichtes, kann auf ein Rückseiten-Substrat des Substratpaares aufgebracht sein.
Außerdem unterliegt in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung die Position für die Anordnung der lichtstreuenden Schicht, die eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, keiner speziellen Beschränkung, sofern eine reflektierende Einrichtung zum Reflektieren des auffallenden Lichtes in der Nähe der Flüssigkristallzelle angeordnet ist und die lichtstreuende Schicht vor der reflektierenden Einrichtung angeordnet ist. Außerdem ist es ausreichend, dass die polarisierende Platte in dem Lichtweg (dem Einfallsweg und Ausfallsweg) angeordnet sein kann. Die Position für die Anordnung der polarisierenden Einrichtung und der lichtstreuenden Schicht unterliegt keiner speziellen Beschränkung und die lichtstreuende Schicht kann vor der polarisierenden Einrichtung angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zum Beleuchten einer Display-Oberfläche durch die polarisierende Einrichtung die polarisierende Platte vor der Flüssigkristallzelle angeordnet und die lichtstreuende Schicht ist zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet.
Die transparente elektrisch leitende Schicht (oder die transparente Elektrode) oder die Reflexions-Elektrode kann beispielsweise hergestellt werden unter Verwendung eines elektrischen Leiters, wie z.B. eines mit Zinn dotierten Indiumoxids ITO und eines mit Sb oder F dotierten Zinnoxids, oder ein Substrat für eine reflektierende Schicht, wie z.B. Aluminium, und die Reflexionselektrode können hergestellt werden durch Anwendung einer physikalischen oder chemischen Abscheidung, durch Lithographie oder auf andere Weise. Darüber hinaus kann zur Verbesserung der Haftung eine Oberflächenbehandlung, beispielsweise eine Coronaentladungsbehandlung, auf die Oberfläche der lichtstreuenden Schicht oder eines Substrats, auf die (das) eine elektrisch leitendene Schicht aufgebracht ist, auf die gleiche Weise wie oben angegeben angewendet werden. Ferner kann die reflektierende Einrichtung (eine Reflexionsschicht) in Form einer dünnen Schicht beispielsweise aus einem Vakuum-Abscheidungsfilm aus Aluminium aufgebracht werden.
Das Substrat, der Farbfilter, die lichtstreuende Schicht, die optische Retardationsplatte und die Polarisationsplatte können mittels einer Klebstoffschicht aufeinanderlaminiert werden. Das heißt, die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht kann verwendet werden durch Auflaminieren auf eine andere Funktionsschicht (z.B. ein Substrat, eine Polarisationsplatte, eine optische Retardationsplatte, eine Lichtreflexionsplatte und eine transparente, elektrisch leitende Schicht) je nach Struktur der Anzeige-Einheit und je nach Anordnung jedes Elements. Wenn die Reflexions-LCD-Vorrichtung als monochrome Anzeigevorrichtung verwendet wird, ist der oben genannte Farbfilter entbehrlich.
Darüber hinaus kann die optische Retardationsplatte in einer STN (supergetwisteten nematischen)-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vorgesehen sein, obgleich die Platte bei einem TFT-Flüssigkristallanzeigeelement entbehrlich ist. Die optische Retardationsplatte kann in einer geeigneten Position, beispielsweise zwischen dem vorderen transparenten Substrat und der Polarisationsplatte, angeordnet sein. In einer solchen Vorrichtung kann die lichtstreuende Schicht zwischen der Polarisationsplatte und der optischen Retardationsplatte angeordnet sein und sie kann zwischen dem vorderen transparenten Substrat und der optischen Retardationsplatte angeordnet sein.
Da die erfindungsgemäße lichtstreuende Schicht einem reflektierten Licht eine starke Streuung und Richtungsbündelung verleiht, ergibt die lichtstreuende Schicht ein helles Display des Flüssigkristall-Displayschirms über die Platte und verbessert die Sichtbarkeit. Die Reflexions-LCD-Vorrichtung kann daher allgemein in den Display-Segmenten von elektrischen und elektronischen Produkten, wie z.B. Personalcomputern, Textverarbeitungsvorrichtungen, Flüssigkristall-Fernsehern, Mobiltelefonen, Uhren (Zeitgebern) oder Armbanduhren und Schreibtisch-Rechnern verwendet werden. Besonders bevorzugt wird sie verwendet in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eines tragbaren Informationsterminals.
Industrielle Anwendbarkeit
Erfindungsgemäß gewährleistet die Verwendung einer lichtstreuenden Schicht mit einer bikontinuierlichen Struktur, die eine hohe Oberflächenglätte aufweist, eine hohe Bildqualität in einer hohen Wirksamkeit. Insbesondere wird in einem internen Lichtsteuungs-Schichtsystem, bei dem eine lichtstreuende Schicht auf eine Substratoberfläche einer Flüssigkristallzelle aufgebracht ist, auf einem Schirm ein gleichförmiges und helles Display erzeugt. In einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann daher die Anzeigeoberfläche mit natürlichem Licht oder Umgebungslicht wirksam beleuchtet werden. Außerdem bietet das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine gute Qualität, sondern ist auch kostengünstig, weil die lichtstreuende Schicht durch spinodale Zersetzung (Abbau) hergestellt werden kann. Ein nasses spinodales Zersetzungsverfahren ist darüber hinaus geeignet für die Massenproduktion und ist vom Standpunkt der Produktivität und der Produktionskosten aus betrachtet vorteilhaft.
Beispiele
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben, sie dienen jedoch keineswegs der Definition des Bereiches der Erfindung.
Beispiel 1
In Ethylacetat wurden gelöst 63 Gew.-Teile eines Poly(methylmethacrylats) (PMMA, hergestellt von der Firma Mitsubishi Rayon Co., Ltd., "BR-80") und 37 Gew.-Teile eines Styrol/Acrylnitril-Copolymers (SAN, hergestellt von der Firma Technopolymer Co., Ltd., "290ZF") zur Herstellung einer 10gew.-%igen Harzlösung. Die Harzlösung wurde filtriert und das Filtrat wurde auf ein 0,7 mm dickes Glassubstrat für eine Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gegossen zur Bildung einer transparenten, 12 μm dicken Glasschicht auf dem Glassubstrat. Das Substrat mit der Harzschicht wurde 20 min lang in einem Ofen bei 220°C einer Wärmebehandlung unterzogen. Nach der Wärmebehandlung wurde das Glassubstrat zum spontanen Abkühlen liegen gelassen unter Bildung einer trüben lichtstreuenden Schicht auf dem Glassubstrat. Bei der Prüfung mit einem optischen Transmissions-Mikroskop wurde gefunden, dass die so erhaltene lichtstreuende Schicht eine Zwischenstruktur zwischen einer bikontinuierlichen Phasenstruktur und einer Tröpfchen-Phasenstruktur aufwies und dass der periodische Abstand der Phasentrennungsstruktur 3,5 μm betrug. Bei der Messung mit einer Vorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, betrug die geradlinige Lichtdurchlässigkeit der lichtstreuenden Schicht 10%.
Vergleichsbeispiel 1
In 900 Gew.-Teilen eines Lösungsmittelgemisches aus Methylenchlorid und Methanol (Gewichtsverhältnis Methylenchlorid/Methanol = 9/1 wurden 90 Gew.-Teile eines Cellulosetriacetats (TAC, hergestellt von der Firma Daicel Chemical Industries, Ltd., LT-10) gelöst. In der Harzlösung wurden 10 Gew.-Teile feine Teilchen aus vernetztem Polystyrol mit einer einheitlichen Teilchengröße von 3 μm dispergiert und die dabei erhaltene Dispersion wurde auf ein Glassubstrat für eine Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gegossen, dessen Oberfläche einer hydrophilen Behandlung durch Coronaentladung unterworfen worden war, und das Substrat wurde getrocknet, wobei man eine 25 μm dicke lichtstreuende Schicht erhielt. Nach der Prüfung mit einem optischen Transmissionsmikroskop wurde gefunden, dass die so erhaltene lichtstreuende Schicht eine typische Tröpfchenstruktur (eine Struktur mit dispergierten feinen Teilchen) aufwies.
In den in dem oben genannten Beispiel und in dem Vergleichsbeispiel erhaltenen lichtstreuenden Schichten wurden die Oberflächeneigenschaften untersucht. Das heißt, der unebene Zustand auf der Oberfläche der lichtstreuenden Schicht in dem Beispiel wurde mit einer Atomkraft-Mikroskop-Vorrichtung (AFM, hergestellt von der Firma Seiko Instruments, Inc., SP13800) gemessen. Die statische Elastizität wurde von der zu messenden Oberfläche entfernt. Der Messmodus war der DFM (der dynamische Kraftmikroskop)-Modus. Als ein eingespannter Träger wurde ein Träger vom DF20-Typ aus einem Silicium-Einkristall verwendet. Die Messung war ein Abtasten mit einer Abtastrate von 1 Hz. Ein Beispiel für einen Querschnitt (Abtastabstand = etwa 240 μm), der durch das Abtasten erhalten wurde, ist in der 3 dargestellt. Dieses Abtasten wurde viermal wiederholt und es wurden die maximale Höhen-Differenz, die durchschnittliche Zentrallinien-Oberflächenrauheit und der durchschnittliche Neigungswinkel errechnet auf der Basis der Durchschnittswerte nach dem in JIS B 601 angegebenen Verfahren.
Als Ergebnis betrug die maximale Höhen-Differenz 0,09 μm und die durchschnittliche Mittellinien-Oberflächenrauheit betrug 0,02 μm. Die Ergebnisse zeigen, dass eine unebene Struktur, die für eine Verschlechterung des Bildes verantwortlich ist, in der Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung fehlt. Der durchschnittliche Neigungswinkel betrug 0,6 ° und das Ergebnis zeigt, dass die Neigung von einer unebenen Struktur abhängt, da ein großer Einfluss auf den Kippwinkel des Flüssigkristalls fehlt.
Wenn dagegen die lichtstreuende Schicht des Vergleichsbeispiels auf die gleiche Weise wie das Beispiel abgetastet wurde, betrug die maximale Höhen-Differenz 1,0 μm und es wurde gefunden, dass die Schicht schädliche unebene Oberflächen aufwies, die für die Verschlechterung des Bildes in der Reflexions- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verantwortlich waren. Es wird angenommen, dass die Verschlechterung hervorgerufen wird durch eine unebene Struktur der feinen Teilchen, die in der Nähe der Oberfläche vorhanden sind, weil die feinen Teilchen ihr Volumen nicht ändern, selbst wenn die Harz-Lösung ihr Volumen entsprechend der Trocknungsstufe ändert.
In jeder der in dem Beispiel und in dem Vergleichsbeispiel erhaltenen lichtstreuenden Schichten war eine Reflexionsplatte aus Aluminium auf der Rückseite derselben angeordnet und die Streuung des reflektierten Lichtes wurde mit einer Messvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist, gemessen. Die Ergebnisse sind in der 4 dargestellt. Bei diesem Verfahren ist die Richtung der regulären Reflexion (die Richtung senkrecht zur Ebene der lichtstreuenden Schicht) mit 0°C angegeben. Wie aus der 4 hervorgeht, weist die lichtstreuende Schicht des Beispiels eine durch spinodale Zersetzung hergestellt periodische Phasentrennungsstruktur und ebene Streuungseigenschaften auf. In der lichtstreuenden Schicht des Beispiels ist daher die Helligkeit des Display-Schirms mit ihrer Gleichförmigkeit auf einem höheren Niveau kompatibel als die lichtstreuende Schicht des Vergleichsbeispiels, bei der der Streuungswinkel näher beim Streuungszentrum liegt und die Streulicht-Intensität höher ist.
Zusammenfassung
Eine lichtstreuende Schicht 16, die mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, wird hergestellt durch Beschichten eines Substrats 14a mit einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, die eine Vielzahl von Harzen enthält, die in bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind, durch Trocknen des Substrats und durch Erhitzen desselben, um eine spinodale Zersetzung aus einer Harz enthaltenden Schicht auf einem transparenten Substrat zu ergeben. Eine transparente elektrisch leitende Schicht (oder eine transparente Elektrode) 17 kann auf die lichtstreuende Schicht 16 des Substrats 14a aufgebracht werden. Eine Flüssigkristallzelle einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann hergestellt werden durch Anordnen der transparenten elektrisch leitenden Schicht 17 gegenüber einer Reflexions-Elektrode 19, die auf das andere Substrat 14b aufgebracht ist, und Einschließen eines Flüssigkristalls 18 zwischen einem Paar Elektroden 17 und 19. Die Erfindung betrifft daher eine lichtstreuende Schicht, die auf einem Bildschirm ein gleichförmiges und helles Bild anzeigen kann in einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eines inneren lichtstreuenden Schichtsystems, in dem die lichtstreuende Schicht auf ein Substrat einer Flüssigkristallzelle aufgebracht ist.

Claims

Lichtstreuende Transmissionsschicht, die umfasst eine Vielzahl von Harzen, die in Bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind, und mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, wobei die Oberfläche der Schicht eine maximale Höhendifferenz von nicht mehr als 0,5 μm und eine durchschnittliche Mittelllinien-Oberflächenrauheit von nicht mehr als 0,05 μm, gemessen nach JIS B 601, aufweist.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die Differenz zwischen den Brechungsindices der Vielzahl von Polymeren 0,01 bis 2 beträgt.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die Vielzahl von Harzen ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Styrolharz, einem (Meth)Acrylharz, einem Harz der Vinylester-Reihe, einem Harz der Vinylether-Reihe, einem Halogen enthaltenden Harz, einem Olefinharz, einem Harz der Polycarbonat-Reihe, einem Harz der Polyester-Reihe, einem Harz der Polyamid-Reihe, einem thermoplastischen Polyurethanharz, einem Harz der Polysulfon-Reihe, einem Harz der Polyphenylenether-Reihe, einem Cellulose-Derivat, einem Siliconharz und einem Kautschuk oder einem Elastomer.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die Vielzahl von Harzen nicht kristallin und in einem gemeinsamen Lösungsmittel löslich ist.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die Vielzahl von Harzen ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus einem Styrolharz, einem (Meth)Acrylharz, einem alicyclischen Olefinharz, einem Harz der Polyester-Reihe und einem Cellulose-Derivat
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die Vielzahl von Harzen ein erstes Harz und ein zweites Harz umfasst, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz [ersteres/letzteres] 20/80 bis 80/20 beträgt.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, in der die lichtstreuende Schicht auf ein Substrat aufgebracht ist und eine bikontinuierliche Phasenstruktur hat, die durch spinodale Zersetzung aus einer flüssigen Phase oder einer Zwischenphasen-Trennungsstruktur aus einer Mischung aus einer bikontinuierlichen Phase und einer Tröpfchenphase hergestellt ist und der durchschnittliche Periodenabstand in der Phasentrennungsstruktur der lichtstreuenden Schicht 1 bis 15 μm beträgt.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, die eine geradlinige Durchlässigkeit von 0,1 bis 15% bei einer Dicke von 8 bis 15 μm aufweist.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, die aufgebracht ist auf ein transparentes Substrat, das eine Flüssigkristallzelle einer Reflexions-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung darstellt, und in der die Dicke der lichtstreuenden Schicht 3 bis 50 μm beträgt.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, die erste und zweite Harze umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus einem Styrolharz, einem (Meth)Acrylharz, einem alicyclischen Olefinharz, einem Harz der Polyester-Reihe und einem Cellulose-Derivat, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen dem ersten Harz und dem zweiten Harz [ersteres/letzteres] 40/60 bis 80/20 beträgt, und die auf ein Substrat aufgebracht ist, mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur, hergestellt durch spinodale Zersetzung aus einer flüssigen Phase, die einen durchschnittlichen Periodenabstand von 1 bis 10 μm aufweist, und eine geradlinige Durchlässigkeit von 1 bis 12% bei einer Dicke von 8 bis 15 μm aufweist.
Lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, die im Wesentlichen isotrop ist.
Verfahren zur Herstellung einer lichtstreuenden Schicht, das umfasst das Induzieren der spinodalen Zersetzung auf einem Substrat aus einer Harz enthaltenden Schicht, die besteht aus einer Vielzahl von Harzen, die in bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind, zur Bildung einer lichtstreuenden Schicht, die mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, das umfasst das Aufbringen auf ein Substrat oder das Beschichten des Substrats mit einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, die eine Vielzahl von Harzen enthält, die in bezug auf den Brechungsindex voneinander verschieden sind, das Verdampfen eines Lösungsmittels aus der Zusammensetzung zur Bildung einer lichtstreuenden Schicht, die mindestens eine bikontinuierliche Phasenstruktur aufweist, durch spinodale Zersetzung.
Verfahren nach Anspruch 13, das umfasst eine Stufe zum Aufbringen auf ein Substrat oder zum Beschichten des Substrats mit der flüssigen Beschichtungszusammensetzung, eine Trocknungsstufe und eine Erhitzungsstufe zur Bildung der lichtstreuenden Schicht.
Verfahren nach Anspruch 12, das umfasst das Aufbringen auf ein Substrat oder das Beschichten eines Substrats mit einer flüssigen Beschichtungszusammensetzung, in der ein (Meth)Acrylharz und ein Styrolharz gelöst sind, das Trocknen und Erhitzen der aufgebrachten Schicht auf 140 bis 300°C.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Substrat ein transparentes Substrat mit einem niedrigen Doppelbrechungsindex und einer optischen Isotropie ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das Substrat ein transparentes Substrat ist, das eine Flüssigkristallzelle darstellt.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die umfasst eine Flüssigkristallzelle und eine lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, die umfasst: eine Flüssigkristallzelle, die einen darin eingeschlossenen Flüssigkristall aufweist, eine reflektierende Einrichtung, die hinter der Flüssigkristallzelle angeordnet ist, zum Reflektieren eines auftreffenden Lichtes und eine lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1, die vor der reflektieren Einrichtung angeordnet ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, in der eine Polarisationsplatte vor der Flüssigkristallzelle angeordnet ist und die lichtstreuende Transmissionsschicht nach Anspruch 1 zwischen der Flüssigkristallzelle und der Polarisationsplatte angeordnet ist.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 18, in der die Flüssigkristallzelle umfasst: ein Paar von Substraten, umfassend ein Rückseiten-Substrat und ein transparentes Vorderseiten-Substrat, einen Flüssigkristall, der zwischen dem Paar von Substraten eingeschlossen ist, eine elektrisch leitende Schicht, die auf eine innere Oberfläche des Rückseiten-Substrats aufgebracht ist, eine lichtstreuende Schicht, die auf eine innere Oberfläche des Vorderseiten-Substrats aufgebracht ist, und eine transparente elektrisch leitende Schicht, die auf eine innere Oberfläche der lichtstreuenden Schicht aufgebracht ist.