CN112313545A - 光学膜、偏振片和图像显示装置 - Google Patents

光学膜、偏振片和图像显示装置 Download PDF

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Abstract

提供一种能够实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性、并且能够实现优异的防污性的光学膜以及具备该光学膜的偏振片和图像显示装置。根据本发明的一个方式,提供光学膜(10),其为具备树脂基材(11)和设置在树脂基材(11)的第1面(11A)侧的功能层(12)的光学膜(10),光学膜(10)的表面(10A)是功能层(12)的表面(12A),使用橡皮以500g的载荷进行对光学膜(10)的表面(10A)往返摩擦4000次的橡皮试验(500g×往返4000次)后,利用原子力显微镜对光学膜(10)的表面(10A)的5μm见方的区域进行观察时,在上述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上5nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑,橡皮试验前的光学膜(10)的表面(10A)的动摩擦系数为0.70以下,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜(10)的表面(10A)的动摩擦系数相对于橡皮试验前的光学膜(10)的表面(10A)的动摩擦系数的变化率为35%。

Description

光学膜、偏振片和图像显示装置
相关申请的参考
本申请享有作为在先日本专利申请的日本特愿2018-86886(申请日:2018年4月27日)的优先权的利益,其公开内容整体通过引用而作为本说明书的一部分。
技术领域
本发明涉及光学膜、偏振片和图像显示装置。
背景技术
近年来,不仅是智能手机、平板终端,笔记本型个人计算机等图像显示装置有时也具有触摸功能。具有触摸功能的图像显示装置中的表面通常由盖板玻璃构成,但玻璃通常虽然硬度优异,但膜厚较厚,并且成本高。因此,正在研究使用具备树脂基材的光学膜来代替盖板玻璃(例如参见专利文献1)。
另一方面,在具有触摸功能的图像显示装置中,有时也利用触摸笔而不是手指摩擦显示面来进行操作。因此,对于代替盖板玻璃使用的光学膜来说,当然要求具有耐擦伤性,还要求存在于光学膜表面的成分难以因用触摸笔等摩擦而被刮掉的耐磨耗性、及在用触摸笔等摩擦后污垢也难以附着的防污性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-125063号公报
发明内容
发明所要解决的课题
一直以来,已知具有耐擦伤性的光学膜,但耐擦伤性与耐磨耗性是完全不同的性质。另一方面,即便实现了优异的耐擦伤性与优异的耐磨耗性,也难以实现优异的防污性。因此,目前的状况是尚未获得实现了优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性、并且也实现了优异的防污性的光学膜。
本发明是为了解决上述问题而进行的。即,其目的在于提供一种能够实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性、并且能够实现优异的防污性的光学膜以及具备该光学膜的偏振片和图像显示装置。
用于解决课题的手段
本发明包括下述方案。
[1]一种光学膜,其为具备树脂基材和设置在上述树脂基材的第1面侧的功能层的光学膜,上述光学膜的表面是上述功能层的表面,使用橡皮以500g的载荷进行对上述光学膜的上述表面往返摩擦4000次的橡皮试验后,利用原子力显微镜对上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域进行观察时,在上述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑,上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的动摩擦系数为0.70以下,橡皮试验后的光学膜的表面的动摩擦系数相对于橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数的变化率为35%以内。
[2]一种光学膜,其为具备树脂基材和设置在上述树脂基材的第1面侧的功能层的光学膜,上述光学膜的表面是上述功能层的表面,使用橡皮以1000g的载荷进行对上述光学膜的上述表面往返摩擦5000次的橡皮试验时,利用原子力显微镜测定的上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域的平均算术高度与利用上述原子力显微镜测定的上述橡皮试验后的上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域的平均算术高度之差的绝对值为10nm以下,上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的动摩擦系数为0.70以下,上述橡皮试验后的上述光学膜的上述表面的动摩擦系数相对于上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的动摩擦系数的变化率为35%以内。
[3]如上述[2]所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对上述橡皮试验后的上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域进行观察时,在上述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑。
[4]如上述[1]至[3]中任一项所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域进行观察时,存在1个以上50个以下的上述凹坑。
[5]如上述[1]至[3]中任一项所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的5μm见方的区域进行观察时,不存在上述凹坑。
[6]如上述[1]至[5]中任一项所述的光学膜,其中,在上述凹坑的内侧或上述凹坑内存在高度1nm以上的凸部。
[7]如上述[1]至[6]中任一项所述的光学膜,其中,上述橡皮试验后的上述光学膜的表面的对水接触角相对于上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面的对水接触角的比例、即接触角维持率为80%以上。
[8]如上述[1]至[7]中任一项所述的光学膜,其中,一边利用钢丝绒施加1kg/cm2的载荷一边对上述橡皮试验前的上述光学膜的上述表面进行往返摩擦5000次的钢丝绒试验的情况下,在上述表面未确认到划痕。
[9]如上述[1]至[8]中任一项所述的光学膜,其中,上述功能层具备包含颗粒的第1功能层、和设置在上述第1功能层的与上述树脂基材侧的面相反一侧的面上且不含颗粒的第2功能层。
[10]如上述[1]至[9]中任一项所述的光学膜,其中,在上述树脂基材包含三乙酰纤维素树脂且上述树脂基材的厚度为15μm以上65μm以下的情况下,在上述树脂基材包含聚酯系树脂且上述树脂基材的厚度为5μm以上45μm以下的情况下,在上述树脂基材包含环烯烃聚合物系树脂且上述树脂基材的厚度为5μm以上35μm以下的情况下,或者在上述树脂基材包含聚酰亚胺系树脂和聚酰胺系树脂中的至少任一种且上述树脂基材的厚度为5μm以上75μm以下的情况下,按照上述光学膜的相向的边部的间隔为2mm且上述功能层为内侧的方式反复进行10万次将上述光学膜折叠180°的试验时,不产生裂纹或断裂。
[11]如上述[1]至[9]中任一项所述的光学膜,其中,在上述树脂基材包含三乙酰纤维素树脂、聚酯系树脂、环烯烃聚合物系树脂或者聚酰亚胺系树脂和聚酰胺系树脂中的至少任一种且上述树脂基材的厚度为35μm以上105μm以下的情况下,按照上述光学膜的相向的边部的间隔为3mm且上述功能层为外侧的方式反复进行10万次将上述光学膜折叠180°的试验时,不产生裂纹或断裂。
[12]提供一种偏振片,其具备:上述[1]至[11]中任一项所述的光学膜;和设置在上述光学膜的上述树脂基材的与上述第1面相反一侧的第2面侧的偏振元件。
[13]一种图像显示装置,其具备:显示元件;和配置在相较于上述显示元件更靠近观察者侧的上述[1]至[11]中任一项所述的光学膜或上述[12]所述的偏振片,上述光学膜的上述功能层位于相较于上述树脂基材更靠近观察者侧。
[14]如上述[13]所述的图像显示装置,其中,在上述显示元件与上述光学膜之间进一步具备触摸传感器。
[15]如上述[13]或[14]所述的图像显示装置,其中,上述显示元件为有机发光二极管元件。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种能够实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性、并且能够实现优异的防污性的光学膜以及具备该光学膜的偏振片和图像显示装置。
附图说明
图1是实施方式的光学膜的示意性结构图。
图2是将图1的光学膜的一部分放大的俯视图。
图3是将图1的功能层的一部分放大的截面图。
图4是示意性地示出对凹坑个数进行计数时和求出凹坑直径时的情况的图。
图5是橡皮试验中使用的样品的图。
图6是算术平均高度(Sa)的图像图。
图7的(A)~图7的(C)是示意性地示出折叠试验的情况的图。
图8是折叠试验后的样品的俯视图。
图9是实施方式的偏振片的示意性结构图。
图10是实施方式的图像显示装置的示意性结构图。
图11的(A)和图11的(B)是利用原子力显微镜对实施例1的橡皮试验前的光学膜的表面进行观察时的照片。
图12的(A)和图12的(B)是利用原子力显微镜对实施例1的橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面进行观察时的照片。
图13的(A)是利用原子力显微镜对实施例6的橡皮试验前的光学膜的表面进行观察时的照片,图13的(B)是利用原子力显微镜对实施例6的橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面进行观察时的照片。
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式的光学膜和图像显示装置进行说明。在本说明书中,“膜”、“片”等术语仅是基于呼称的不同,相互没有区別。因此,例如,“膜”以也包括被称为片的构件的含义使用。图1是本实施方式的光学膜的示意性结构图,图2是将图1的光学膜的一部分放大的俯视图,图3是将图1的功能层的一部分放大的截面图,图4是示意性地示出对凹坑个数进行计数时和求出凹坑直径时的情况的图。图5是橡皮试验中使用的样品的图,图6是算术平均高度(Sa)的图像图,图7的(A)~图7的(C)是示意性地示出折叠试验的情况的图,图8是折叠试验后的样品的俯视图。
<<<光学膜>>>
图1所示的光学膜10具有透光性,其具备树脂基材11和设置在作为树脂基材11的一个面的第1面11A侧的功能层12。本说明书中的“功能层”是在光学膜中旨在发挥出某种功能的层。具体而言,作为功能层,可以举出例如用于发挥出硬涂功能、防污功能、和/或滑动功能的层。功能层不仅可以为单层结构,也可以为2层以上的多层结构。图1所示的功能层12为由第1功能层13和第2功能层14构成的多层结构。光学膜10的表面10A成为了功能层12的表面12A。
在光学膜10中,使用橡皮以500g的载荷进行对光学膜的表面往返摩擦4000次的橡皮试验(以下将该试验称为橡皮试验(500g×往返4000次))后,利用原子力显微镜(AFM)(例如产品名“WET-9100”、株式会社岛津制作所制造)对光学膜10的表面10A的5μm见方(5μm×5μm)的区域进行观察时,如图2和图3所示,在上述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑10B。若这种环状、圆状和无定形状中的至少任一种凹坑10B存在1个以上,则能够发挥出满足耐擦伤性和耐磨耗性的性能,并且能够防止防污剂从光学膜10的表面10A脱落,另外凹坑10B为50个以下意味着表面10A整体不是相同的膜质,成为分离了发挥硬度的部分与滑动部分的功能的面,能够获得良好的物性。另外,上文中,将凹坑10B的外径、直径和径设为0.1μm以上2.5μm以下,若外径等小于0.1μm,则耐磨耗性有可能降低,若外径等超过2.5μm,则耐擦伤性有可能降低。关于这种凹坑10B,例如,理由尚未确定,但即使在功能层12中含有后述润滑剂和防污剂两者、或者不含润滑剂的情况下,也不是单一种类,而可以通过混杂多种防污剂、或含有包含多种元素的防污剂等来形成。另外,将观察区域设为5μm见方是因为,无论是在进行宏观观察时具有镜面的平坦表面,还是具有防眩性的凹凸状的表面,都可以观察平坦的部分以对层的本质进行观察,并且为了确认其表面状态是否具备用于获得所需物性的功能,成为优选的放大率。这是因为,在大于5μm见方的区域中,上述形状小的情况下,难以观察其存在,放大率不足以捕捉本质。另外,在小于5μm的区域中,分辨率不足以观察用于发挥出上述本发明所需的功能的形状。另外,在载荷500g、往返1000次或往返1500次左右的条件下进行橡皮试验的情况下,若功能层包含防污剂,则耐擦伤性和耐磨耗性有时也变得良好,但有时无法同时获得对于实用化不可欠缺的防污性。另外,在条件更苛刻的橡皮试验(500g×往返4000次)、进一步苛刻的后述橡皮试验(1000g×往返5000次)中,橡皮会大幅刮掉功能层的成分,耐擦伤性和耐磨耗性变差。与此相对,由于功能层12除了例如防污剂以外还包含润滑剂或包含多种防污剂,因此在磨耗后可以使认为分离了上述保持硬度的部分与滑动部分的功能的凹坑以海岛状在表面存在1个至50个。若对凹坑部分进行宏观观察,则认为均匀地存在于功能层表面上,因此即便在苛刻的橡皮试验、即实用时被磨耗,之后该结构也持续存在,因此认为能够使动摩擦系数为适当的状态,能够得到优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性,并且认为同时还能保持优异的防污性。
在橡皮试验(往返4000次)后的光学膜10的表面10A的5μm见方(5μm×5μm)的区域,优选观察到3个以上或5个以上的凹坑10B。
在凹坑10B包含环状的凹坑10B1的情况下,凹坑10B1的外径的下限优选为0.2μm以上、0.4μm以上、0.6μm以上、0.8μm以上、或1.0μm以上,并且外径的上限优选为2.4μm以下、2.2μm以下、或2.0μm以下。另外,对凹坑10B1的内径及宽度没有特别限定。例如,凹坑10B1的宽度优选为1.0nm以上5.0nm以下。若凹坑10B1的宽度为1.0nm以上,则能够防止防污剂的脱落,另外若凹坑10B1的宽度为5.0nm以下,则耐擦伤性良好。上述“凹坑的宽度”是指凹坑的外缘与内缘之间的距离。
在凹坑10B包含圆状的凹坑10B2的情况下,凹坑10B2的直径的下限优选为0.2μm以上、0.4μm以上、0.6μm以上、0.8μm以上、或1.0μm以上,并且直径的上限优选为2.4μm以下、2.2μm以下、或2.0μm以下。
在凹坑10B包含无定形状的凹坑10B3的情况下,凹坑10B3的径的下限优选为0.2μm以上、0.4μm以上、0.6μm以上、0.8μm以上、或1.0μm以上,并且径的上限优选为2.4μm以下、2.2μm以下、或2.0μm以下。
上文中,使用橡皮进行试验是因为,使用橡皮的摩擦接近利用触摸笔的摩擦,可以通过橡皮试验评价对于触摸笔的耐磨耗性。需要说明的是,一直以来,光学膜的耐擦伤性是通过用钢丝绒摩擦光学膜表面的钢丝绒试验来评价的,但钢丝绒是细金属线,与触摸笔显著不同,因此无法通过钢丝绒试验评价对于触摸笔的耐磨耗性。
上述橡皮试验(500g×往返4000次)如下进行。首先,准备橡皮试验中使用的橡皮。作为橡皮,使用直径为6.0mm、长度为160mm以下、肖氏硬度(A型硬度计、A型(圆柱状压头)、JIS K6253:1997/ISO7619(橡胶))为60以上90以下、材质为橡胶的橡皮。作为这样的橡皮,可以举出三菱铅笔株式会社制造的带橡皮的铅笔(产品名“事务用铅笔9852(带橡皮)”)、Minoan Inc.公司制造的RUBBER STICK。橡皮可以为单独的橡皮,也可以为带橡皮的铅笔。橡皮的长度只要是能够安装到夹具上的长度即可。橡皮的拉伸强度可以为11kgf/cm2以上13kgf/cm2以下。本实施方式中,使用带橡皮的铅笔作为橡皮来进行橡皮试验。在准备了带橡皮的铅笔(产品名“事务用铅笔9852(带橡皮)”、三菱铅笔株式会社制造)后,在距离橡皮前端50mm的位置将该铅笔切断。另外,将切断后的带橡皮的铅笔从与橡皮侧相反的一侧、按照橡皮前端完全露出的方式插入并安装到具有直径6mm的孔的夹具中。此处,注意橡皮的前端不要从夹具中出来过多。具体而言,按照橡皮的前端从夹具露出1.5mm左右的方式,将带橡皮的铅笔安装到夹具上。将具有该带橡皮的铅笔的夹具安装到学振型磨耗坚牢度试验机(例如产品名“AB-301”、TESTER SANGYO株式会社制造)中。夹具按照带橡皮的铅笔与检测对象面(光学膜的表面)垂直的方式安装到上述试验机中。另一方面,将橡皮试验前的光学膜10切割成50mm×100mm的尺寸,如图5所示得到样品S1。然后,按照容易看到摩擦区域的中心的方式,用油性笔在该样品S1的背面(树脂基材侧)画出20mm×40mm的框状的标记M1。需要说明的是,标记M1被画成长度方向与样品S1的长度方向D2平行。然后,将该样品S1按照无褶皱、并且沿着试验片台的表面的方式固定到学振型磨耗坚牢度试验机的试验片台。需要说明的是,样品S1被设置成试验片台的移动方向成为样品S1的长度方向D2,并且摩擦区域的中心成为标记M1内的中央。并且,在该状态下,以500g的载荷和30毫米/秒的摩擦速度利用橡皮在光学膜10的表面10A往返摩擦4000次。
样品S1的凹坑10B的确认通过原子力显微镜的观察来进行。凹坑10B的观察如下进行。具体而言,首先,在橡皮试验(500g×往返4000次)后的样品S1的标记M1内的区域中央,选出至少目视无异常的3个部位(没有大的异物或擦痕等的部位),切割成5mm见方,得到3个测定样品。另一方面,准备多个直径15mm且厚度1mm的平坦的圆形金属板,在各个金属板上贴附日新EM株式会社制造的碳双面胶带。按照测定样品的表面(光学膜的表面)为上侧的方式,在该胶带上贴附1个测定样品。然后,为了使胶带与测定样品可靠地粘接,将带样品的金属板在干燥器中放置一晩。放置一晩后,将带测定样品的金属板用磁铁固定到原子力显微镜(产品名“WET-9400”、株式会社岛津制作所制造)的测定台上,以轻敲模式在5μm见方测定区域利用原子力显微镜对表面形状进行观察。在凹坑的观察中,注意以下方面。首先,未清楚地观察到观察图像的情况下,尽可能通过原子力显微镜(AFM)的图像调整来提高对比度,进行观察。另外,在原子力显微镜的观察图像中,由颜色的深浅表示出高度。即,颜色深时,表示高度低的区域,颜色浅时,表示高度高的区域。因此,在凹坑观察中,将颜色深的区域(例如,选择褐色作为着色颜色的情况下,为深褐色的区域)作为观察对象。另外,观察图像右下方的比例尺也遵循该规则,柱状图与比例尺的区域联动地表示出各高度的分布。需要说明的是,该柱状图通过用原子力显微镜读取光学膜的表面形状而自动地表示。
凹坑10B的数量如下算出:对于1个测定样品随机选择5处,对于3个测定样品×5处(共计15点),分别对在5μm见方的区域存在的凹坑10B的个数进行计数,求出所得到的15点的凹坑10B的个数的算术平均值,由此算出。此处,在环状的凹坑10B1的一部分而不是全部存在于上述区域内的情况下,对上述区域进行观察,如图4所示的虚线那样外推存在于上述区域内的凹坑10B1的外缘而使其为圆,在存在于上述区域内的凹坑10B1的外缘的内侧的面积为外推的圆的一半面积以上时,即便是凹坑10B1的一部分也算作凹坑10B1,在存在于上述区域内的凹坑10B1的一部分的面积小于外推的圆的一半面积时,不算作凹坑10B1。另外,在圆状的凹坑10B2的一部分而不是全部存在于上述区域内的情况下,也与环状的凹坑10B1同样地处理。
在上述凹坑10B包含环状的凹坑10B1的情况下,凹坑10B1的外径如下求出。首先,利用原子力显微镜观察测定样品S1的表面的5μm见方的区域,在1个凹坑10B1中,如图2所示,画出存在于凹坑10B1的外缘的任意点A至存在于凹坑10B1的外缘的另一任意点B的长度达到最长的线,求出点A至点B的线的长度(外径)。然后,在3处进行该测定,求出在3处测定的长度的算术平均值,由此计算出凹坑10B1的外径。在上述凹坑10B包含圆状的凹坑10B2的情况下,也与环状的凹坑10B2同样地计算出直径。
在凹坑10B包含无定形状的凹坑10B3的情况下,凹坑10B3的径如下求出。首先,利用原子力显微镜观察测定样品S1的表面的5μm见方的区域,在1个凹坑10B3中,如图2所示,画出通过被认为是凹坑10B3的中央部的部分的直线L1。然后,求出该直线L1与凹坑10B的外缘相交的点C1、点D1。并且,测定点C1与点D1间的距离DS1,同时求出距离DS1的中点M。另外,穿过中点M画出相对于直线L1为60°的直线L2,求出该直线L2与凹坑10B的外缘相交的点C2、点D2,测定点C2与点D2间的距离DS2。进而,穿过中点M画出相对于直线L1为120°且不与直线L2重合的直线L3,求出该直线L3与凹坑10B的外缘相交的点C3、点D3,测定点C3与点D3间的距离DS3。然后,求出距离DS1~DS3的平均值,将其作为径。
上述“凹坑的深度”是指从基准位置至凹坑的深度方向D1(参照图3)上最深的位置的距离。上述凹坑的深度如下求出。首先,利用原子力显微镜观察光学膜10的表面10A的5μm见方的区域,在1个凹坑中,如图2所示,沿着从任意的点E至点F的线测定点E至点F的深度。然后,求出点E至点F的深度中最深的深度。需要说明的是,深度的基准位置通过用原子力显微镜读取光学膜的表面形状而自动确定。然后,在3处进行该测定,求出在3处测定的3个深度的算术平均值,由此计算出凹坑的深度。需要说明的是,在凹坑10B内,有时也存在纵横比为5以上的局部深的孔,若在凹坑10B的深度的测定时考虑该孔,无法准确地求出凹坑10B的深度的值,因此按照在点E至点F之间不存在这种局部深的孔的方式来确定点E和点F。凹坑10B的深度的下限可以为3nm以上、5nm以上、或10nm以上,并且从发挥出功能、但在耐久性试验时不成为微裂纹的起点,并且在通过目视进行宏观观察时优选不作为缺陷被看到的状态的方面出发,上限优选为100nm以下。
在橡皮试验前的光学膜10中,对光学膜10的表面10A的5μm见方(5μm×5μm)的区域进行观察时,在上述区域内可以存在1个以上50个以下的凹坑10B,但也可以不存在凹坑10B。即,在橡皮试验前的光学膜10中,凹坑10B由于构成功能层12的成分或构成功能层12时的功能层用组合物的干燥条件等而出现或不出现。但是,在橡皮试验前的光学膜10中,即便在不存在凹坑10B的情况下,凹坑10B也潜在地存在,因此认为凹坑10B内或凹坑10B上某些成分在橡皮试验(500g×往返4000次)或橡皮试验(1000g×往返5000次)中发生脱落,由此在橡皮试验后出现凹坑10B。在橡皮试验前的光学膜10中,对光学膜10的表面10A的5μm见方的区域进行观察时,在上述区域内可以存在3个以上或5个以上的坑10B。本说明书中的“橡皮试验前的光学膜”是指未进行橡皮试验(500g×往返4000次)或后述的橡皮试验(1000g×往返5000次)这样的橡皮试验的状态的光学膜。橡皮试验前的光学膜10中的凹坑10B通过与橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10中的凹坑10B相同的方法来确认。
另外,在光学膜10中,使用橡皮以1000g的载荷进行对光学膜10的表面10A往返摩擦5000次的橡皮试验(以下将该试验称为橡皮试验(1000g×往返5000次))后,利用原子力显微镜(AFM)(例如产品名“WET-9100”、株式会社岛津制作所制造)对光学膜10的表面10A的5μm见方(5μm×5μm)的区域进行观察时,优选在上述区域内存在1个以上50个以下的外径0.5μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.5μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、或径0.5μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状的凹坑10B。为了评价耐擦伤性和耐磨耗性,通常通过橡皮试验(500g×往返4000次)进行的评价就足够了,但现在假定用力按压触摸笔、并且摩擦的次数多的人,要求在更苛刻的条件下评价。因此,通过橡皮试验(1000g×往返5000次)来进行。橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10中的凹坑10B通过与橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10中的凹坑10B相同的方法来确认。
优选在凹坑10B的内侧或凹坑10B内存在高度1nm以上的突起10C。通过在凹坑10B的内侧或凹坑10B内存在这种突起10C,能够进一步提高随后说明的接触角维持率。突起10C可以通过使用原子力显微镜(AFM)(例如产品名“WET-9100”、株式会社岛津制作所制造)的观察来确认。另外,突起10C的高度通过测定由观察确认到的突起10C中最高的突起10C的高度而算出。具体而言,突起10C的高度如下求出。首先,利用原子力显微镜对光学膜10的表面10A的5μm见方的区域进行观察,在1个突起10C中,如图4所示,沿着上述画出的点E至点F的线测定点E至点F的高度。然后,求出点E至点F的高度中最高的高度。需要说明的是,高度的基准位置通过用原子力显微镜读取光学膜的表面形状而自动确定。
利用原子力显微镜(例如产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)测定的橡皮试验前的光学膜10的表面10A的5μm见方的区域的平均算术高度(Sa)与橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的5μm见方的区域的平均算术高度(Sa)之差的绝对值优选为10nm以下。若为10nm以下,认为能够赋予滑动的部位与能够赋予硬度的部位以能够均衡地发挥功能的程度残存,能够维持良好的物性。使用橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的算术平均高度(Sa)之差的绝对值是因为,若以1000g的载荷进行橡皮试验,则为苛刻的试验,因此橡皮试验后的光学膜的表面粗糙,与载荷500g的橡皮试验不同,凹坑本身大多变形,难以判断凹坑自身的特征。该差的绝对值的下限优选为0.005nm以上、更优选为0.001nm以上。若考虑耐磨耗性、耐擦伤性,则认为Sa没有变化较好,但若为完全没有变化的膜质,则难以吸收来自外部的各种冲击,有时容易产生微裂纹,有时难以得到良好的折叠性。因此,Sa的上限更优选为7nm以下、5nm以下、或3nm以下。Sa的定义依照ISO25178。Sa是指将二维的算术平均粗糙度Ra扩展到三维的参数(参照图6),表示测定对象区域(A)中的高度Z(x,y)的绝对值的平均,在三维表示中相当于在通过绝对值化将谷部变化为山部的状态下表示测定对象区域的算术平均。需要说明的是,上述二维不是平面。例如,在由xy表示平面、由z表示高度的情况下,二维是指由线和高度、即x和z或y和z来表示,三维是指由面和高度、即xy与z来表示。具体而言,若将测定对象区域的面积设为A,则Sa由下述数学式(1)求出。
[数1]
Figure BDA0002839054870000111
算术平均高度(Sa)使用原子力显微镜(例如产品名“AFM-5500”、HitachiTechnologies株式会社制造)如下算出。具体而言,首先,将橡皮试验前的光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到与样品S1同样的样品。然后,从该样品随机地选出至少目视无异常的3个部位(没有大的异物或擦痕等的部位),切割成5mm见方,得到3个测定样品。另一方面,准备多个直径15mm且厚度1mm的平坦的圆形金属板,在各个金属板上贴附日新EM株式会社制造的碳双面胶带。按照测定样品的表面(光学膜的表面)为上侧的方式,在该胶带上贴附1个测定样品。然后,为了使胶带与测定样品可靠地粘接,将带样品的金属板在干燥器中放置一晩。放置一晩后,将带测定样品的金属板置于原子力显微镜(产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)的测定台上,以轻敲模式在5μm见方测定区域利用原子力显微镜对表面形状进行观察。并且,利用内置于原子力显微镜中的表面分析软件,由观察到的数据计算出Sa。需要说明的是,表面分析时的纵向刻度为20nm。观察在室温下进行,使用奥林巴斯株式会社制造的SI-DF40P2作为悬臂。另外,在观察时,对于1个测定样品随机地选择5处,对于3个测定样品×5处(共计15点)分别观察表面形状。并且,在全部所得到的15点数据中,利用内置于原子力显微镜中的表面分析软件计算出Sa,将15点的算术平均值作为测定样品的Sa。对于橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜,也通过与橡皮试验前的光学膜相同的方法测定算术平均高度(Sa)。
橡皮试验前的光学膜10的表面10A的5μm见方的区域的算术平均高度(Sa)可以为10nm以下。该Sa的上限可以为7nm以下、4nm以下、1nm以下、或0.8nm以下。通过为Sa的上限,即便存在上述凹坑或在橡皮试验后表现出凹坑的情况下,也可获得高透明性、低雾度性。另外,对于在橡皮试验后获得可得到优选的膜质的凹坑来说,该上限是有效的。在超过该上限时,难以控制膜质,有时无法得到优选的物性。另外,关于该Sa的下限,在以卷或单片制造光学膜时重叠光学膜的可能性高,从防止此时膜彼此粘贴的方面出发,可以为0.01nm以上或0.05nm以上。
橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的5μm见方的区域的算术平均高度(Sa)可以为7±0.005nm以下。这是因为,如上所述,相较于在橡皮试验(1000g×往返5000次)前后Sa值完全没有变化,略有变化更好。变化量可以增加,也可以减少。该Sa的上限可以为6nm以下、5nm以下、或3nm以下。另外,关于该Sa的下限,在以卷或单片制造光学膜时重叠光学膜的可能性高,从防止此时膜彼此粘贴的方面、和获得存在优选的上述凹坑形状的表面10A的方面出发,可以为0.01nm以上或0.05nm以上。
橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)为0.70以下。若动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)为0.70以下,则在初期能够获得良好的滑动性,因此能够获得良好的耐擦伤性和耐磨耗性。在以卷制造的情况下,若动摩擦系数极端地过低,则过度滑动,因此在卷取时有时会发生卷取偏移,因此上述动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)的下限优选为0.20以上、更优选为0.25以上。上述动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)的上限优选为0.65以下或0.60以下。这种动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)例如可以如下获得:即使在功能层12中包含润滑剂和防污剂、或者不含润滑剂的情况下,也不是单一种类,而可以通过混杂多种防污剂、或含有包含多种元素的防污剂等而获得。另一方面,例如,在功能层中不含防污剂而包含润滑剂的情况、或功能层中不含润滑剂而包含防污剂的情况、包含一种防污剂的情况等仅包含某一种材料的情况下,动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)不会降低太多,无法得到这样的动摩擦系数。本发明的光学膜在橡皮试验后出现凹坑形状,另外,也存在没有凹坑的部分。这样,若为具有某种不均匀性的表面,则动摩擦系数(载荷500g或载荷1000g)容易降低,认为对耐擦伤性和耐磨耗性有效。
上述动摩擦系数可以使用动摩擦磨耗测定机(例如产品名“Handy Tribomaster型号:TL201Ts”、株式会社Trinity-Lab制造)如下测定。该测定机可以模拟进行橡皮试验,并且适时测定动摩擦系数。因此,测定动摩擦系数时的橡皮试验不是使用学振型磨耗坚牢度试验机进行。橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数为进行后述橡皮模拟试验时的第1次往返的动摩擦系数,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)为橡皮模拟试验的第4000次往返的动摩擦系数,橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)为橡皮模拟试验的第5000次往返的动摩擦系数。
具体而言,首先准备橡皮。作为测定动摩擦系数时的橡皮,使用与橡皮试验(500g×往返4000次)中使用的橡皮同样的橡皮。本实施方式中,使用带橡皮的铅笔作为橡皮来进行橡皮试验。在准备了带橡皮的铅笔(产品名“事务用铅笔9852(带橡皮)”、三菱铅笔株式会社制造)后,在距离橡皮前端50mm的位置将该铅笔切断。另外,与橡皮试验(500g×往返4000次)同样地,将切断后的带橡皮的铅笔从与橡皮侧相反的一侧安装到具有直径6mm的孔的夹具中。之后,用双面胶带将具有该带橡皮的铅笔的夹具固定到动摩擦磨耗测定机的测定单元的轴上。在该状态下,在与动摩擦磨耗测定机电连接的个人计算机(PC)的屏幕上启动专用软件(Tribo分析软件)。另一方面,将橡皮试验前的光学膜10切割成50mm×100mm的尺寸,得到6个样品S1。6个样品S1中的3个样品S1用于测定橡皮试验前的动摩擦系数(载荷500g)和橡皮试验(500g×往返4000次)后的动摩擦系数(载荷500g),剩余的3个样品S1用于测定橡皮试验前的动摩擦系数(载荷1000g)和橡皮试验(1000g×往返5000次)后的动摩擦系数(载荷1000g)。另外,在这些样品S1的背面(树脂基材侧),如图5所示,分别按照容易看到摩擦区域的中心的方式,用油性笔画出20mm×40mm的框状的标记M1。需要说明的是,标记M1被画成长度方向与样品S1的长度方向D2平行。然后,按照测定动摩擦系数的面为上侧、无褶皱、并且沿着驱动单元的表面的方式,用Cellotape(注册商标)将样品S1的四边固定到动摩擦磨耗测定机的驱动单元上。需要说明的是,样品S1被设置成驱动单元的移动方向为样品S1的长度方向D2,并且摩擦区域的中心成为标记M1内的中央。另外,用双面胶带将500g的砝码固定到该夹具的上表面,使测定单元的橡皮与样品的表面垂直地接触样品S1。然后,设定成摩擦长度(单程)为20mm、摩擦速度为40次往返/分钟、往返次数为4000次、测定模式为连续测定,按下PC屏幕上的开始开关,在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下开始样品S1的动摩擦系数的测定。由此,进行模拟重现橡皮试验(500g×往返4000次)的橡皮模拟试验(500g×往返4000次)。在橡皮模拟试验中,连续地测定摩擦力,得到时间为横轴、此时的摩擦力为纵轴的曲线图。关于各往返次数时刻的动摩擦系数,将至该往返次数的时间下的摩擦力除以垂直阻力,由此算出。垂直阻力是指施加到橡皮的载荷。关于橡皮试验前和橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g),对3个样品S1测定动摩擦系数(载荷500g),为3个样品中得到的值的算术平均值。另外,使用剩余的3个样品,同样地进行橡皮试验前和橡皮模拟试验(1000g×往返5000次)并测定动摩擦系数。需要说明的是,该情况下,将砝码由500g替换成1000g,并且将往返次数设定成5000次。关于橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g),对剩余的3个样品S1进行动摩擦系数(载荷1000g)的测定,为3个样品中得到的值的算术平均值。需要说明的是,在每一次测定时,将从夹具露出的橡皮的距离修改成1.5mm左右(例如1mm~2mm)。
橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)的变化率为35%以内。若该变化率为35%以内,即便用橡皮往返摩擦4000次,也能维持滑动性,因此能够得到优异的耐擦伤性和耐磨耗性,并且在用于图像显示装置的表面时也能维持重要的防污性。此处,确认动摩擦系数而不是静摩擦系数认为是由于,能够评价橡皮试验时提供到光学膜10的表面10A的状态。该变化率更优选为20%以内、最优选为15%以内。此外,在使用橡皮以500g的载荷对光学膜的表面往返1000次、往返2000次、往返3000次、往返4000次、或往返摩擦5000次的橡皮模拟试验中,各橡皮模拟试验后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)的变化率也优选为35%以内。
橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)的变化率为35%以内。若该变化率为35%以内,即便用橡皮往返摩擦5000次,也能维持滑动性,因此能够得到优异的耐擦伤性和耐磨耗性,并且在用于图像显示装置的表面时也能维持重要的防污性。该变化率更优选为20%以内、最优选为15%以内。此外,在使用橡皮以1000g的载荷对光学膜的表面往返摩擦1000次、往返摩擦2000次、往返摩擦3000次、往返摩擦4000次、或往返摩擦5000次的橡皮模拟试验中,各橡皮试验后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)的变化率也优选为35%以内。
关于上述变化率,将变化率设为A,将橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数设为B,将橡皮试验后的光学膜的表面的动摩擦系数设为C时,通过下述数学式(2)求出。需要说明的是,变化率A为绝对值。
A=|{(C-B)/B}×100|…(2)
橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)可以低于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)。通过使光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)满足这样的关系,相较于橡皮试验前,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A更光滑,因此橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10能够得到更优异的耐擦伤性和更优异的耐磨耗性。另外,对橡皮试验前的动摩擦系数(载荷500g)与往返1000次后的动摩擦系数(载荷500g)进行比较时,优选作为其绝对值的差小。该差小意味着从初期开始磨耗性优异。认为这种功能层12从橡皮试验前就是能够将滑动容易性和硬度等功能特别好地分离的膜质。橡皮试验后(500g×往返4000次)的上述动摩擦系数(载荷500g)优选为0.70以下、0.65以下、或0.60以下。在以卷制造的情况下,若动摩擦系数极端地过低,则过度滑动,因此在卷取时有时会发生卷取偏移,因此橡皮试验后(500g×往返4000次)的上述动摩擦系数(载荷500g)的下限优选为0.2以上、更优选为0.25以上。这种动摩擦系数(载荷500g)例如可以如下获得:即使在功能层12中包含润滑剂和防污剂、或者不含润滑剂的情况下,也不是单一种类,而可以通过混杂多种防污剂、或含有包含多种元素的防污剂等而获得。
橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)可以低于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)。通过使光学膜10的表面10A的动摩擦系数满足这样的关系,相较于橡皮试验前,橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A更光滑,因此橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10能够得到更优异的耐擦伤性和更优异的耐磨耗性。另外,对橡皮试验前的动摩擦系数(载荷1000g)与往返1000次后的动摩擦系数(载荷1000g)进行比较时,优选作为其绝对值的差小。该差小意味着从初期开始磨耗性优异。认为这种功能层12从橡皮试验前就是能够将滑动容易性和硬度等功能特别好地分离的膜质。橡皮试验后(1000g×往返5000次)的上述动摩擦系数(载荷1000g)优选为0.65以下、0.60以下、或0.55以下。在以卷制造的情况下,若动摩擦系数极端地过低,则过度滑动,因此在卷取时有时会发生卷取偏移,因此橡皮试验后(1000g×往返5000次)的上述动摩擦系数(载荷1000g)的下限优选为0.20以上、更优选为0.25以上。这种动摩擦系数(载荷1000g)例如可以如下获得:即使在功能层12中包含润滑剂和防污剂、或者不含润滑剂的情况下,也不是单一种类,而可以通过混杂多种防污剂、或含有包含多种元素的防污剂等而获得。
对于光学膜10而言,在进行了橡皮试验(500g×往返4000次)的情况下,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的对水接触角相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的对水接触角的比例即接触角维持率优选为80%以上。若接触角维持率为80%以上,则在光学膜10的表面10A大部分防污剂不会被橡皮试验刮掉而残存,即,在橡皮试验(500g×往返4000次)后,凹坑相对于没有凹坑的部分均衡地表现,因此可以判断光学膜10具有优异的耐磨耗性,同时能够得到优异的防污性。
另外,在进行了橡皮试验(1000g×往返5000次)的情况下,橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的对水接触角相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的对水接触角的比例即接触角维持率更优选为80%以上。若接触角维持率为80%以上,则能够判断光学膜10具有更优异的耐磨耗性,同时能够得到更优异的防污性。
上述对水接触角根据JIS R3257:1999中记载的静滴法、利用显微镜式接触角计(例如产品名“DropMaster300”、协和界面科学株式会社制造)分别测定。具体而言,首先,从橡皮试验前的样品S1切割成30mm×50mm的尺寸,得到测定样品。测定样品被切割成包含20mm×40mm的框状的标记M1。然后,在尺寸25mm×75mm的载玻片上用双面胶带平坦地贴附该测定样品。需要说明的是,按照上述框在载玻片内的方式贴附测定样品。为了平坦地贴附测定样品,用上述框以上的尺寸的双面胶带粘贴为宜。另外,粘贴成上述框在载玻片内。即,测定样品的截面成为载玻片/双面胶带/测定样品的状态。之后,为了使测定样品所带的静电不对测定结果产生影响,利用离子发生器(例如产品名“KD-730B”、春日电机株式会社制造)照射离子,由此将测定样品除电30秒。除电后,利用注射器在功能层的表面滴加1μL的水,并保持5秒。然后,按下显微镜式接触角计的开关,测定对水接触角。接触角的测定在温度23±5℃、相对湿度30%以上70%以下的环境下进行。并且,测定10点接触角,将其算术平均值作为橡皮试验前的光学膜的表面的接触角。橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面的对水接触角使用橡皮试验(500g×往返4000次)后的样品S1,并且橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面的对水接触角使用橡皮试验(1000g×往返5000次)后的样品S1,除此以外通过与橡皮试验前的光学膜的表面的对水接触角的测定方法相同的方法进行测定。
关于上述接触角维持率,将接触角维持率设为D(%),将橡皮试验前的光学膜的表面的对水接触角设为E,将橡皮试验后的光学膜的表面的对水接触角设为F时,通过下述数学式(3)求出。
D=F/E×100…(3)
橡皮试验前的光学膜10的表面10A的对水接触角优选为100°以上。若该接触角为100°以上,则具有充分的耐防污性,能够抑制指纹或污垢的附着,并且即使在指纹或污垢附着的情况下也容易擦去。光学膜10的表面10A的对水接触角的下限更优选为95°以上,上限优选为120°以下。
在光学膜10中,一边利用钢丝绒施加1kg/cm2的载荷一边对橡皮试验前的光学膜10的表面10A(功能层12的表面12A)进行往返摩擦5000次的钢丝绒试验的情况下,优选在光学膜10的表面10A未确认到划痕。钢丝绒试验如下进行。首先,将橡皮试验前的光学膜10切割成50mm×100mm的尺寸,得到样品。然后,按照样品的表面(光学膜的表面)为上表面的方式,在学振型磨耗坚牢度试验机(例如产品名“AB-301”、TESTER SANGYO株式会社制造)的试验片台上以无褶皱或卷曲的方式平坦地固定样品。然后,将钢丝绒#0000(日本BONSTAR株式会社制造、商品名“Bonstar B-204”)设置于该试验机中并接触样品的表面,一边以移动速度100毫米/秒、1次往返的移动距离200mm(单程移动距离100mm)施加载荷1kg/cm2,一边将钢丝绒往返摩擦5000次。钢丝绒与样品的表面的接触面积为1cm2。需要说明的是,只要不特别记载,则试验环境设为温度23±5℃、相对湿度30%以上70%以下。上述Bonstar B-204为横:约390mm、纵:约75mm、厚:约110mm的业务用尺寸。从此处适量撕下,(若切断则会出现钢丝绒纤维的截面,因此不用刃具切断)均匀地弄圆至没有特异的钢丝绒突出部的状态。然后,在施加载荷1kg的情况下,设定成在接触面积为1cm2时钢丝绒的厚度为20mm。之后,在荧光灯下(样品上的照度为800~1200Lx、观察距离30cm)和LED照明下(样品上的照度为4000~6000Lx、观察距离30cm)对样品进行肉眼观察,观察是否确认到划痕。
对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A,通过JIS K5600-5-4:1999中规定的铅笔硬度试验测定时的硬度(铅笔硬度)优选为3H以上、更优选为6H、进一步优选为7H以上。铅笔硬度试验如下进行。首先,将橡皮试验前的光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到样品。然后,按照功能层为上侧、并且在玻璃板上没有折叠或褶皱的方式,用米其邦株式会社制造的Cellotape(注册商标)固定该样品。接下来,对铅笔施加500g的载荷,同时以1毫米/秒的刮擦速度使铅笔移动。铅笔硬度是在铅笔硬度试验中样品表面未产生划伤的最高硬度。需要说明的是,在铅笔硬度的测定时,使用硬度不同的多根铅笔来进行,每一根铅笔进行5次铅笔硬度试验,在5次中4次以上样品的表面未产生划伤的情况下,判断该硬度的铅笔未在样品的表面产生划伤。上述划伤是指在荧光灯下透射观察进行了铅笔硬度试验的样品的表面而确认到的划伤。
优选的是,即使在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下、对光学膜10按照光学膜10的相向的边部的间隔φ为2mm且功能层12为内侧的方式反复进行了10万次、20万次、50万次、或100万次折叠180°的试验(折叠试验)的情况下,光学膜10也不产生裂纹或断裂。在对光学膜10反复进行了10万次折叠试验的情况下,若光学膜10产生裂纹或断裂等,则光学膜10的折叠性变得不充分。需要说明的是,上述折叠次数越多则越容易产生裂纹或越容易断裂,因此上述折叠次数为20万次、30万次、50万次或100万次的折叠试验后的光学膜不产生裂纹或断裂相对于上述折叠次数为10万次的折叠试验后的光学膜不产生裂纹或断裂在技术上存在显著差异。另外,使上述折叠试验的折叠次数至少为10万次来进行评价是出于下述理由。例如,若假定将光学膜组装到可折叠的智能手机中,则进行折叠的频率(开闭的频率)非常多。因此,在将上述折叠试验的折叠次数例如设为1万次或5万次的评价中,有可能不能进行实用水平的评价。具体而言,例如假设是经常使用智能手机的人,假设仅在早晨电车或巴士等的通勤时就开闭5次~10次智能手机,因此可想象到仅一天就开闭至少30次智能手机。因此,假设一天开闭30次智能手机,则折叠次数为1万次的折叠试验为30次×365天=10950次,是假设使用1年的试验。即,即使折叠次数为1万次的折叠试验的结果良好,经过1年后光学膜也有可能产生裂纹或断裂。因此,折叠试验中的折叠次数为1万次的评价是只能确认不能作为产品使用的水平,能够使用但不充分的产品也良好,无法进行评价。因此,为了评价是否达到实用水平,上述折叠试验的折叠次数需要以至少10万次进行评价。另外,更优选的是,对于光学膜10按照光学膜10的相向的边部的间隔φ为3mm并且功能层12为外侧的方式将光学膜10折叠10万次的情况下,光学膜10也不产生裂纹或断裂。
在上述折叠试验中,以光学膜10的相向的边部的间隔φ为2mm的状态进行,从实现图像显示装置的薄型化的方面出发,更优选的是,即使在按照光学膜10的相向的边部的间隔φ为更窄的范围、具体而言为1mm的方式进行了10万次反复折叠180°的折叠试验的情况下,也不产生裂纹或断裂。需要说明的是,即使上述折叠次数相同,上述间隔φ越窄则越难产生裂纹或断裂,因此,在上述间隔φ为1mm的折叠试验的光学膜中不产生裂纹或断裂相对于上述间隔φ为2mm的折叠试验后的光学膜不产生裂纹或断裂在技术上存在显著差异。
进行折叠试验时,首先,从折叠试验前的光学膜10的任意部位切割出规定尺寸(例如,125mm×50mm的长方形形状)的样品S2(参照图8)。需要说明的是,在无法将样品切割成125mm×50mm的尺寸的情况下,只要是能够进行在折叠试验后所进行的后述各评价的尺寸即可,例如,可以将样品切割成80mm×25mm的尺寸的长方形状。从折叠试验前的光学膜10切割出样品S2后,对样品S2进行折叠试验。
折叠试验如下进行。如图7的(A)所示,在折叠试验中,首先,利用平行配置的折叠耐久试验机(例如产品名“U字伸缩试验机DLDMLH-FS”、Yuasa System Equipment株式会社制造、依照IEC62715-6-1)的固定部15分别固定样品S2的边部S2a和与边部S2a相向的边部S2b。利用固定部15的固定通过在样品S2的长度方向上保持单侧约10mm的样品S2的部分来进行。但是,在样品S2比上述尺寸更小的情况下,只要样品S2中的该固定所需的部分最大为约20mm,也可以通过用胶带贴附至固定部15来进行测定(即,最小样品为60mm×25mm)。另外,如图7的(A)所示,固定部15能够沿水平方向滑动移动。需要说明的是,若为上述装置,则与现有的将样品缠绕在棒上的方法等不同,能够在样品不产生张力或摩擦的情况下进行对于弯曲负荷的耐久评价。
接着,如图7的(B)所示,使固定部15以相互接近的方式移动,由此以将样品S2的中央部S2c折叠的方式使其变形,进而如图7的(C)所示,使固定部15移动至样品S2的被固定部15固定的相向的2条边部S2a、S2b的间隔φ为2mm的位置后,使固定部15向相反方向移动,解除样品S2的变形。
如图7的(A)~(C)所示使固定部15移动,由此能够将样品S2在中央部S2c折叠180°。另外,按照样品S2的弯曲部S2d不从固定部15的下端露出的方式,并且在下述条件下进行折叠试验,并且将固定部25最接近时的间隔控制为2mm,由此能够使样品S2的相向的2条边部S2a、S2b的间隔φ为2mm。这种情况下,将弯曲部S2d的外径视为2mm。需要说明的是,样品S2的厚度是与固定部25的间隔(2mm)相比足够小的值,因此样品S2的折叠试验的结果可以视为不受样品S2的厚度差异的影响。
(折叠条件)
·往返速度:80rpm(次每分钟)
·试验冲程:60mm
·弯曲角度:180°
若对样品S2进行上述折叠试验,即便折叠试验后的样品S2未产生裂纹或断裂,在弯曲部也会产生折痕,并且会产生微裂纹,有可能发生外观不良、具体而言白浊现象或以微裂纹为起点的层间剥离(密合不良)。认为白浊现象的原因之一是作为光学膜的任一层的材质的有机化合物的晶体状态发生变化。在局部产生密合不良的情况下,由于温度·湿度的变化,有时在层间剥离部会存积水分、或者空气会进入该剥离部,因此白浊有可能增加。近年来,显示屏并不是单纯的平面,而是可以折叠或为曲面,多种三维设计增加。因此,抑制弯曲部的折痕或微裂纹对于用作图像显示装置极其重要。由此,光学膜10优选具有柔性。本说明书中的“柔性”是指,在上述折叠试验后,不仅未产生裂纹或断裂,而且未确认到折痕和微裂纹。因此,本说明书中的“柔性”不同于仅以在上述折叠试验后不产生裂纹或断裂为条件的柔性。
上述折痕的观察通过目视进行,在折痕的观察时,在白色照明的亮室(800lux~2000lux)利用透射光和反射光均匀地观察弯曲部,并且对折叠时成为弯曲部的内侧的部分和成为外侧的部分两者进行观察。上述折痕的观察在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下进行。
上述微裂纹的观察利用数字显微镜(数字显微镜)进行。作为数字显微镜,可以举出例如KEYENCE株式会社制造的VHX-5000。对于微裂纹,选择环形照明作为数字显微镜的照明,同时利用暗场和反射光进行观察。具体而言,首先,将折叠试验后的样品缓慢地展开,用胶带将样品固定至显微镜的载物台。此时,在折痕严重的情况下,将观察区域尽量弄平。但是,为不用手触摸样品的中央附近的观察预定区域(弯曲部)、且不施加力的程度。然后,对折叠时成为内侧的部分和成为外侧的部分两者进行观察。上述微裂纹的观察在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下进行。
在上述折痕和上述微裂纹的观察中,为了容易掌握所要观察的位置,将折叠试验前的样品设置于耐久试验机的固定部,在折叠1次时,如图8所示,优选用油性笔等预先在弯曲部S2d中位于与折叠方向D3正交的方向的两端S2d1标记表示为弯曲部的标记M2。另外,在折叠试验后完全未观察到折痕等的样品的情况下,为了防止样品的观察位置变得不清楚,可以在折叠试验后从耐久试验机取下的状态下,预先用油性笔等画出将弯曲部S2d的上述两端S2d1的标记M2彼此连结的线M3(图8中的虚线)。另外,在折痕的观察中,对弯曲部S2d的两端S2d1的标记M2与连结该标记M2彼此的线M3所形成的区域即弯曲部S2d整体进行目视观察。另外,在微裂纹的观察中,按照显微镜视野范围(图8中的双点划线所包围的范围)的中心为弯曲部S2d的中央的方式调整显微镜的位置。需要说明的是,注意利用油性笔等进行的标记不要记载于实际测量所需要的样品区域。
另外,若对样品S2进行上述折叠试验,则树脂基材与功能层间的密合性有可能降低。因此,在上述折叠试验后的光学膜的弯曲部,利用数字显微镜对树脂基材11与功能层12间的界面附近进行观察时,优选在树脂基材11与功能层12的界面附近未观察到剥离等。作为数字显微镜,可以举出例如KEYENCE株式会社制造的VHX-5000。
在橡皮试验前的光学膜10中,根据JIS K5600-5-1:1999中记载的心轴试验(将样品缠绕到2mm至32mm的金属制圆柱上的试验),将以功能层12为外侧的光学膜10缠绕到圆柱上时不产生裂纹(裂口)的圆柱的最小直径优选为20mm以下。关于最小直径,进行3次该测定,为3个最小直径中最小的直径。
藉由粘合层或粘接层在光学膜10的一个面侧设有偏振片等其他膜的情况下,利用与上述相同的方法将其他膜与粘合层或粘接层一起剥离,之后进行折叠试验或心轴试验。其他膜的剥离例如可以如下进行。首先,利用干燥机将在光学膜上藉由粘合层、粘接层附有其他膜的层积体加热,将刀具的刀尖插入被认作光学膜与其他膜的界面的部位,缓慢地剥离。反复进行这样的加热和剥离,由此能够将粘合层、粘接层和其他膜剥离。需要说明的是,即便存在这样的剥离工序,也不会对心轴试验带来很大影响。
橡皮试验前的光学膜10的总光线透射率优选为90%以上。若光学膜10的总光线透射率小于90%,则光学性能有可能不充分。总光线透射率可以依照JIS K7361-1:1997利用雾度计(例如产品名“HM-150”、村上色彩技术研究所制造)进行测定。关于总光线透射率,将橡皮试验前的光学膜10切割成50mm×100mm的尺寸,得到样品。然后,对该样品测定3次,为所得到的值的算术平均值。光学膜10的总光线透射率更优选为91%以上、进一步优选为92%以上。
上述总光线透射率可以使用雾度计(例如产品名“HM-150”、株式会社村上色彩技术研究所制造)通过依照JIS K7361-1:1997的方法进行测定。关于上述总光线透射率,将光学膜切割成50mm×100mm的尺寸后,在没有卷曲或褶皱、并且没有指纹或灰尘等的状态下设置,对1片样品测定3次,为测定3次所得到的值的算术平均值。本说明书中的“测定3次”不是对相同的部位测定3次,而是指对不同的3个部位进行测定。光学膜10中,目视的表面10A是平坦的,并且功能层12等所层积的层也是平坦的,另外,膜厚的偏差也限于±10%的范围内。因此认为,通过在切出的样品的不同的3个部位测定总光线透射率,大致可得到光学膜的整个面内的总光线透射率的平均值。测定对象即使为1m×3000m的长条状、即使为5英寸的智能手机程度的大小,总光线透射率的偏差也为±10%以内。需要说明的是,在无法将光学膜切割成上述尺寸的情况下,可以将光学膜适当切割成22mm×22mm以上的尺寸。在光学膜的尺寸小的情况下,在光源斑点不偏离的范围内一点一点地挪动或改变角度等而使测定点为3个部位。
另外,藉由粘合层或粘接层在光学膜10设有偏振片等其他膜的情况下,通过与上述相同的方法将其他膜与粘合层或粘接层一起剥离后,测定总光线透射率。需要说明的是,即便存在这样的剥离工序,也不会对总光线透射率的测定带来很大影响。
在光学膜10的表面10A为镜面状的平坦表面的情况下,橡皮试验前的光学膜10的雾度值(总雾度值)优选为1%以下。若光学膜10的雾度值超过1%,则光学性能有可能不充分。
光学膜10的表面10A具有防眩性的情况下,雾度值可以超过1%。例如,在重视图像清晰性的情况下,雾度值优选为5%以下、进一步优选为3%以下。另一方面,在确认显示元件的图案、即防止所谓骨架可见(骨見え)等的情况下,总雾度值优选为25%以下、进一步优选为20%以下、进一步优选为15%以下。
上述雾度值可以使用雾度计(例如产品名“HM-150”、株式会社村上色彩技术研究所制造)通过依照JIS K7136:2000的方法进行测定。具体而言,雾度值通过与总光线透射率的测定方法相同的方法进行测定。
另外,藉由粘合层或粘接层在光学膜设有偏振片等其他膜的情况下,通过与上述相同的方法将其他膜与粘合层或粘接层一起剥离后,测定雾度值。需要说明的是,即便存在这样的剥离工序,也不会对雾度值的测定带来很大影响。
光学膜10的黄色指数(YI)优选为15以下。若光学膜10的YI为15以下,则能够抑制光学膜10的黄色调,能够应用于要求透明性的用途中。YI的上限更优选为10以下、7以下、或6以下。黄色指数(YI)如下求出。首先,得到从光学膜10切割成50mm×50mm的尺寸的样品。然后,在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下,在按照树脂基材侧为光源侧的方式将该样品配置在分光光度计(产品名“UV-2450”、株式会社岛津制作所制造、光源:钨灯和氘灯)内的状态下,测定样品在波长300nm~780nm的透射率。并且,由所测定的样品的透射率按照JIS Z8722:2009中记载的运算式计算色度三刺激值X、Y、Z,由三刺激值X、Y、Z按照ASTM D1925:1962中记载的运算式算出YI。关于YI,对1片样品测定3次波长300nm~780nm的透射率而计算3次,为计算3次所得到的值的算术平均值。需要说明的是,在UV-2450下,黄色指数如下算出:在与UV-2450连接的个人计算机(PC)上,读取上述透射率的测定数据,在计算项目中对“YI”的项目进行确认,由此算出黄色指数。波长300nm~780nm的透射率的测定如下:在下述条件下,测定波长300nm~780nm条件下在各自前后1nm之间测定最低5个点的透射率,算出其平均值,由此求出。另外,如果光谱透射率的光谱中出现波纹度,可以利用Δ5.0nm进行平滑化处理。
(测定条件)
·波长区域:300nm~780nm
·扫描速度:高速
·狭缝宽度:2.0
·采样间隔:自动(0.5nm间隔)
·照明:C
·光源:D2和WI
·视野:2°
·光源切换波长:360nm
·S/R切换:标准
·检测器:PM
·自动归零:扫描基线后以550nm实施
光学膜10的用途没有特别限定,作为光学膜10的用途,可以举出例如智能手机、平板终端、个人计算机(PC)、可穿戴式终端、数字标牌、电视机、车载导航等图像显示装置。另外,光学膜10也适合于车载用途。也优选以上述各图像显示装置的形态用于可折叠、可卷取这样的需要柔性的用途。
光学膜10可以切割成所期望的尺寸,也可以为卷状。在光学膜10被切割成所期望的尺寸的情况下,光学膜的尺寸没有特别限制,根据图像显示装置的显示面的尺寸而适当决定。具体而言,光学膜10的尺寸例如可以为2.8英寸以上500英寸以下。关于本说明书中的“英寸”,在光学膜为四边形的情况下是指对角线的长度,在光学膜为圆形的情况下是指直径,在光学膜为椭圆形的情况下是指短径与长径之和的平均值。此处,在光学膜为四边形的情况下,求取上述英寸时的光学膜的纵横比只要作为图像显示装置的显示屏幕没有问题就没有特别限定。可以举出例如纵:横=1:1、4:3、16:10、16:9、2:1等。但是,特别是在富有设计性的车载用途或数字标牌中,不限定于这样的纵横比。另外,在光学膜10的尺寸大的情况下,例如,从任意的位置以A5尺寸(148mm×210mm)切出后,切成各测定项目的尺寸。需要说明的是,例如,在光学膜10为卷状的情况下,从光学膜10的卷导出规定的长度,并且从品质稳定的中心部附近的有效区域切出期望的尺寸,而并非从包含沿着卷的长度方向延伸的两端部的非有效区域切出期望的尺寸。
<<树脂基材>>
树脂基材11为由具有透光性的树脂构成的基材。本说明书中的“透光性”是指使光透过的性质,例如包括总光线透射率为50%以上、优选为70%以上、更优选为80%以上、特别优选为90%以上。透光性并不需要一定是透明的,也可以为半透明。
作为构成树脂基材11的树脂没有特别限定,优选为具有透光性的树脂。作为这样的具有透光性的树脂,可以举出例如乙酰纤维素系树脂、聚烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂、丙烯酸系树脂、聚酯系树脂、芳香族聚醚酮系树脂、聚醚砜系树脂、聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、或者将这些树脂2种以上混合而成的混合物等。这些之中,从树脂与树脂基材的密合性及铅笔硬度的方面出发,优选乙酰纤维素系树脂。另外,树脂基材在涂布功能层等时会接触涂布装置,因此容易产生损伤,但由聚酯系树脂构成的树脂基材即便接触涂布装置也难以产生损伤,因此从抑制雾度值上升的方面、和耐热性、阻隔性、耐水性也比由聚酯系树脂以外的树脂构成的基材更优异的方面出发,在这些之中优选聚酯系树脂。
在得到可折叠的光学膜作为光学膜的情况下,作为构成树脂基材的树脂,出于折叠性良好的原因,优选使用聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、环烯烃聚合物系树脂或它们的混合物。但是,根据使用方法,也可以优选使用乙酰纤维素系树脂(例如三乙酰纤维素)。另外,在这些之中,从不仅具有优异的折叠性、而且具有优异的硬度和透明性、并且耐热性也优异,通过进行烧制还能赋予更优异的硬度和透明性的方面考虑,优选聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、或它们的混合物。此外,在室外等有时会佩戴太阳镜来观察图像显示装置的显示图像,但在太阳镜为偏光太阳镜时,若透过偏光太阳镜观察显示图像,则可见性有可能降低。因此,目前,要求即便在透过偏光太阳镜观察显示图像的情况下也能抑制可见性的降低。与此相对,环烯烃聚合物系树脂能够对屏幕图像光赋予相位差,并能够抑制上述可见性的降低,因此从抑制上述可见性降低的方面考虑,优选环聚烯烃聚合物系树脂。
本发明人推测,在光学膜中重视柔性的情况下,作为树脂基材,包含聚酰亚胺系树脂的基材是良好的。在使用聚酰亚胺系树脂的情况下,与现有通用的透明基材(例如,包含聚甲基丙烯酸甲酯系树脂、三乙酰基纤维素系树脂、或聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂的基材)相比,的确难以产生微裂纹或断裂。但是,即便在使用聚酰亚胺系树脂的情况下,若进行观察,也与其他树脂基材同样地有时会在功能层等产生褶皱或折痕。特别是,在将光学膜用于智能手机用途的情况下,由于屏幕小,因此若折痕可见,则有可能无法读取文字等。与此相对,发现:若使用例如极薄薄膜的包含环烯烃聚合物系树脂的基材作为树脂基材,与使用厚度为60μm以上100μm以下的包含聚酰亚胺系树脂的基材时相比折叠性更优异。另外,例如在包含环烯烃聚合物系树脂的树脂基材的膜厚为5μm以上35μm以下(进而为5μm以上18μm以下)这种极薄薄膜的情况下,面内和膜厚方向的相位差值非常小等,光学性能也优异。例如,在包含聚酰亚胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂的树脂基材的情况下,在膜的结构上,即使面内相位差小于100nm,厚度方向的相位差有时也为1000以上,在用于图像显示装置的情况下有可能对可见性带来影响。另一方面,在包含环烯烃聚合物系树脂的树脂基材的情况下,面内、厚度方向相位差均容易控制成小于100nm、小于50nm等,并且三维光学各向同性优异,因此也能应对偏光太阳镜,对于光学用途非常优选。因此,在柔性用途和光学用途中,优选极薄薄膜的包含环烯烃聚合物系树脂的树脂基材。需要说明的是,包含三乙酰纤维素系树脂或聚碳酸酯系树脂的树脂基材也具有光学各向同性,但若以上述5μm以上35μm以下的厚度进行折叠,则容易产生褶皱或裂纹等不良情况,因此认为包含具有相同的光学各向同性的环烯烃聚合物系树脂的树脂基材在分子结构方面抗折叠性强。
作为乙酰纤维素系树脂,可以举出例如三乙酰纤维素(TAC)系树脂、二乙酰纤维素系树脂。三乙酰纤维素系树脂是在可见光区域380~780nm中能够使平均透光率为50%以上的树脂。三乙酰纤维素系树脂的平均透光率优选为70%以上、进一步优选为85%以上。
需要说明的是,作为三乙酰纤维素系树脂,除了纯的三乙酰纤维素以外,也可以为乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素之类的作为与纤维素形成酯的脂肪酸合用了乙酸以外的成分的物质。另外,在这些三乙酰纤维素中,根据需要可以添加有二乙酰纤维素等其他纤维素低级脂肪酸酯、或增塑剂、紫外线吸收剂等各种添加剂。
作为聚烯烃系树脂,可以举出例如将聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物(COP)系树脂、环烯烃共聚物(COC)系树脂等中的至少一种作为构成成分的树脂。
作为环烯烃聚合物系树脂,可以举出降冰片烯系树脂、单环环状烯烃系树脂、环状共轭二烯系树脂、乙烯基脂环式烃系树脂、和它们的氢化物等。这些之中,降冰片烯系树脂由于透明性和成型性良好,因此能够适当地使用。
作为降冰片烯系树脂,可以举出具有降冰片烯结构的单体的开环聚合物或具有降冰片烯结构的单体与其他单体的开环共聚物或它们的氢化物、具有降冰片烯结构的单体的加成聚合物或具有降冰片烯结构的单体与其他单体的加成共聚物或它们的氢化物等。
作为环烯烃聚合物系树脂的市售品,可以举出例如日本Zeon株式会社制造的商品名“ZEONEX(注册商标)”、“ZEONOR(注册商标)”(降冰片烯系树脂)、SUMITOMO BAKELITE株式会社制造的商品名“SUMILIT(注册商标)FS-1700”、JSR株式会社制造的商品名“ARTON(注册商标)”(改性降冰片烯系树脂)、三井化学株式会社制造的商品名“APEL(注册商标)”(环状烯烃共聚物)、Ticona公司制造的商品名“Topas(注册商标)”(环状烯烃共聚物)、日立化成株式会社制造的商品名“OPTOREZOZ-1000系列”(脂环式丙烯酸类树脂)等。可以将这样的环烯烃系树脂制膜而得到透光性基材。作为制膜没有特别限定,可以使用溶剂浇注法或熔融挤出法等公知的制膜方法。另外,制膜后的环烯烃聚合物系膜也有市售,也可以将其用作树脂基材。作为环烯烃聚合物系膜,可以举出例如积水化学株式会社制造的商品名“ESCENA(注册商标)”或“SCA40”、日本Zeon株式会社的商品名“ZEONOR FILM(注册商标)”、JSR株式会社制造的商品名“ARTON(注册商标)膜”等。
作为环烯烃共聚物系树脂,可以举出例如乙烯与降冰片烯系单体的共聚物、乙烯与四环十二碳烯的共聚物等。
作为聚碳酸酯系树脂,可以举出例如以双酚类(双酚A等)为基础的芳香族聚碳酸酯、二甘醇双烯丙基碳酸酯等脂肪族聚碳酸酯等。
作为丙烯酸系树脂,可以举出例如聚(甲基)丙烯酸甲酯系树脂、聚(甲基)丙烯酸乙酯系树脂、(甲基)丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸丁酯共聚物系树脂等。
作为聚酯系树脂,可以举出例如以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯中的至少一种为构成成分的树脂等。
作为芳香族聚醚酮系树脂,可以举出例如聚醚醚酮(PEEK)等。
聚酰亚胺系树脂可以为脂肪族的聚酰亚胺系树脂,但优选为包含芳香环的芳香族系聚酰亚胺树脂。芳香族系聚酰亚胺树脂在四羧酸成分和二胺成分中的至少一者中包含芳香环。
聚酰亚胺系树脂可以在其一部分中包含聚酰胺结构。作为可以包含的聚酰胺结构,可以举出例如包含偏苯三酸酐之类的三羧酸残基的聚酰胺酰亚胺结构、或包含对苯二甲酸之类的二羧酸残基的聚酰胺结构。聚酰胺系树脂是不仅包含脂肪族聚酰胺、还包含芳香族聚酰胺(芳族聚酰胺)的概念。具体而言,作为聚酰亚胺系树脂,可以举出例如具有下述化学式(1)和(2)所表示的结构的化合物。下述化学式中,n为重复单元,表示2以上的整数。需要说明的是,在下述化学式(1)和(2)所表示的化合物中,化学式(1)所表示的化合物由于低相位差和高透明而优选。
[化1]
Figure BDA0002839054870000271
[化2]
Figure BDA0002839054870000272
树脂基材11的厚度优选为25μm以上100μm以下。若树脂基材的厚度为25μm以上,则光学膜难以卷曲,并且硬度也不会不充分,进而在以卷对卷方式制造光学膜的情况下,难以产生褶皱,因此不会导致外观变差。另一方面,若树脂基材的厚度为100μm以下,则弯曲性不会不充分,能够实现硬度与弯曲性的兼顾。树脂基材11的下限更优选为30μm以上、35μm以上、或40μm以上,树脂基材11的上限更优选为90μm以下、85μm以下、或80μm以下。关于树脂基材的厚度,使用扫描透射型电子显微镜(STEM)或扫描型电子显微镜(SEM)拍摄树脂基材的截面,在该截面的图像中测定20个部位的树脂基材的厚度,采用该20个部位的厚度的算术平均值,由此可以求出。需要说明的是,关于利用扫描型电子显微镜的拍摄,以适合树脂基材的厚度的倍率明确树脂基材与功能层的界面线后来进行。具体而言,例如,在树脂基材的厚度为50μm的情况下以1000倍、另外在树脂基材的厚度为100μm的情况下以500倍的方式通过树脂基材的厚度适当调整倍率。树脂基材11的厚度的偏差优选为15%以下、10%以下、或7%以下。在使用扫描透射型电子显微镜(STEM)测定树脂基材的厚度时,可以通过与功能层的膜厚的测定方法相同的方法进行测定。其中,拍摄树脂基材的截面照片时的倍率为100~2万倍。
在要求光学膜具有柔性(例如折叠性)的情况下,若树脂基材或功能层的厚度厚,则在折叠时弯曲部的树脂基材或功能层有可能产生裂纹,并且弯曲部的树脂基材或功能层有时会产生折痕或微裂纹。若产生裂纹、折痕或微裂纹,则有可能产生外观不良、具体而言白浊现象或裂纹引起的密合不良等。因此,在将光学膜用于柔性用途的情况下,控制树脂基材或功能层的厚度、及各层间的密合性(材料影响的化学键合产生的密合、或不产生裂纹的物理密合)很重要。特别是,在树脂基材11包含环烯烃聚合物系树脂或聚酯系树脂的情况下、或包含聚酰亚胺系树脂的情况下,抗裂性也因厚度而发生变化,因此树脂基材的厚度控制很重要。但是,在按照功能层12为内侧的方式折叠光学膜10(内弯曲)和按照功能层12为外侧的方式折叠光学膜10(外弯曲)时,树脂基材11的优选厚度是不同的。具体而言,相较于以内弯曲方式使用光学膜10的情况,在外弯曲的情况下树脂基材11可以更厚。通过使其变厚,能够赋予吸收从外部受到的冲击的功能。
<以内弯曲方式使用光学膜的情况>
在树脂基材11例如包含三乙酰纤维素树脂的情况下,树脂基材11的厚度优选为15μm以上65μm以下。若树脂基材的厚度过薄,在折叠时树脂基材有可能破裂,若该树脂基材11的厚度为15μm以上,则能够抑制折叠时树脂基材11破裂。另外,若树脂基材11的厚度为65μm以下,在折叠时能够抑制弯曲部的树脂基材11的裂纹,并且能够抑制弯曲部的白浊现象。此时的树脂基材11的厚度的上限优选为50μm以下、或30μm以下。
在树脂基材11例如包含环烯烃聚合物系树脂的情况下,树脂基材11的厚度优选为5μm以上45μm以下。若该树脂基材11的厚度为5μm以上,则处理性良好,另外若该树脂基材11的厚度为45μm以下,则在折叠时能够抑制弯曲部的树脂基材11的裂纹,并且能够抑制弯曲部的白浊现象。此时的树脂基材11的厚度的上限优选为35μm以下、或18μm以下。
在树脂基材11例如包含聚酯系树脂的情况下,树脂基材11的厚度优选为5μm以上45μm以下。若该树脂基材11的厚度为5μm以上,则处理性良好,另外若该树脂基材11的厚度为45μm以下,则在折叠时能够抑制弯曲部的树脂基材11的裂纹,并且能够抑制弯曲部的白浊现象。此时的树脂基材11的厚度的上限优选为35μm以下、或18μm以下。
在树脂基材11例如包含聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂、或它们的混合物的情况下,树脂基材11的厚度优选为5μm以上75μm以下。若该树脂基材11的厚度为5μm以上,则处理性良好,另外若该树脂基材11的厚度为75μm以下,则在折叠时能够抑制树脂基材11的裂纹,并且光学特性、机械特性良好。此时的树脂基材11的厚度的上限优选为70μm以下、60μm以下、50μm以下、35μm以下、或18μm以下。另外,从处理性等方面出发,此时的树脂基材11的厚度的下限优选为5μm以上。
上述各树脂基材的厚度为35μm以下的情况下,若制造时在树脂基材11上粘贴保护膜,则加工适应性提高,故优选。
<以外弯曲方式使用光学膜的情况>
在树脂基材11例如包含三乙酰纤维素树脂、环烯烃聚合物系树脂、聚酯系树脂、或者聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、聚酰胺酰亚胺系树脂或它们的混合物的情况下,树脂基材11的厚度优选为35μm以上105μm以下。若该树脂基材11的厚度为35μm以上,则能够吸收从外部受到的各种冲击以用于外侧,另外若该树脂基材11的厚度为105μm以下,则在折叠时能够抑制弯曲部的树脂基材11的裂纹,并且能够抑制弯曲部的白浊现象。此时的树脂基材11的厚度的上限优选为85μm以下、或80μm以下。
<<功能层>>
对功能层12为发挥硬涂功能的层、即硬涂层的情况进行说明。本说明书中的“硬涂层”是指后述压痕硬度大于树脂基材的压痕硬度的层。在获得柔性的情况下,功能层也可以为硬涂层以外的层。该情况下,功能层可以小于以下所示的铅笔硬度。即便在这种情况下,与树脂基材单独的状态相比机械强度也高,因此作为硬涂层发挥功能。
功能层12优选通过JIS K5600-5-4:1999中规定的铅笔硬度试验测定时的硬度(铅笔硬度)为“H”以上。通过使铅笔硬度为“H”以上,光学膜10变硬,能够提高耐久性。铅笔硬度试验是在对铅笔施加500g的载荷的同时将刮擦速度设为1毫米/秒的状态下进行的。铅笔硬度为在铅笔硬度试验中光学膜的表面未产生划伤的最高硬度。需要说明的是,在铅笔硬度的测定时,使用硬度不同的多根铅笔来进行,每一根铅笔进行5次铅笔硬度试验,在5次中4次以上光学膜的表面未产生划伤的情况下,判断该硬度的铅笔未在光学膜的表面产生划伤。上述划伤是指在荧光灯下透射观察进行了铅笔硬度试验的光学膜的表面而确认到的划伤。功能层可以为单层结构,也可以如本实施方式这样为2层以上的多层结构。
功能层12的压痕硬度(HIT)优选为100MPa以上。在柔性最重要的情况下,优选为20MPa以上且小于100MPa。功能层12的压痕硬度的下限可以为200MPa以上或300MPa以上,并且,从防止微裂纹、维持功能层与树脂基材的界面处的密合性的方面出发,上限可以为800MPa以下。通过为这样的下限和上限,能够维持功能层自身的柔性。另外,在光学膜中,为了实用化,需要在折叠试验后物理特性、光学特性也与试验前大致相同。另外,功能层作为具有防止加工时的损伤的作用的层是有效的。由此,为了在利用柔性的同时并获得上述实用的物性,优选在上述数值范围内。需要说明的是,取决于用途,可以仅在树脂基材的一个面侧设有功能层,也可以在树脂基材的两面侧设有功能层。
本说明书中的“压痕硬度”是指由压头的载荷到卸载的载荷-位移曲线求出的值。上述压痕硬度(HIT)的测定是在温度23±5℃和相对湿度30%以上70%以下的环境下,利用Bruker公司制造的“TI950 TriboIndenter”对测定样品进行的。测定样品可以利用与上述通过SEM的截面照片拍摄时所制作的样品相同的方法来制作。在功能层12的膜厚薄的情况下,优选利用表面·界面切削试验装置(Surface And Interfacial Cutting AnalysisSystem:SAICAS)等倾斜切削装置充分地增大测定面积。通常,截面分析对垂直于表面切断试样所得到的面(垂直截面)进行分析,但在多层结构的试样中各层的层厚薄的情况下,需要宽的分析区域的情况下,难以选择性地对特定的层进行分析。但是,在通过倾斜切削制作截面的情况下,与垂直截面相比能够更宽地露出试样面。例如,在制作相对于水平面为10°的斜面时,与垂直截面相比试样面宽近6倍。因此,通过利用SAICAS由倾斜切削来制作截面,对于难以由垂直截面进行分析的试样也能进行分析。接着,在所得到的测定样品的截面寻找平坦的部位,在该平坦的部位,按照在位移基准的测定中最大压入位移为100nm的方式,一边施加载荷一边以10nm/秒的速度将伯克维奇(Berkovich)压头(三棱锥、Bruker公司制造的TI-0039)用10秒从位移0nm至位移100nm垂直地压入功能层12。此处,为了避免透光性基材的影响、并且避免功能层的侧缘的影响,Berckovich压头压入从树脂基材与功能层的界面起向功能层的中央侧间隔500nm、从功能层的两侧端起分别向功能层的中央侧间隔500nm以上的功能层的部分内。之后,在位移100nm处保持5秒后,用10秒从位移100nm至位移0nm进行卸载。并且,连续地测定与此时的压入载荷F(N)对应的压入深度h(nm),制成载荷-位移曲线。由所制成的载荷-位移曲线求出压痕硬度,如下述数学式(4)那样,将最大压入载荷Fmax(N)除以压头与功能层12接触的接触投影面积Ap(mm2),由所得到的值求出。压痕硬度是在测定10处所得到的值中除去最大值和最小值后的8处测定值的算术平均值。Ap是使用标准试样的熔融石英,利用Oliver-Pharr法对压头尖端曲率校正而得到的接触投影面积。
HIT=Fmax/Ap…(4)
功能层12的膜厚优选为11μm以上50μm以下。若功能层12的膜厚为11μm以上,则能够充分获得功能层12的硬度,另外若功能层12的膜厚为50μm以下,则能够抑制加工性的恶化。从获得所期望的硬度的方面出发,功能层12的膜厚的下限更优选为14μm以上、17μm以上、或20μm以上,从提高弯曲性的方面出发,功能层12的膜厚的上限更优选为45μm以下、42μm以下、或39μm以下。在功能层为多层结构的情况下,功能层的膜厚是指各功能层的膜厚的合计。功能层12的膜厚的偏差优选为15%以下、10%以下、或7%以下。
关于功能层的膜厚,使用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄功能层的截面,在其截面的图像中测定20个部位的功能层的膜厚,采用该20个部位的膜厚的算术平均值。以下记载截面照片的具体拍摄方法。首先,利用包埋树脂对切成1mm×10mm的光学膜进行包埋而制作块,利用通常的切片制作方法从该块上切出没有孔等的、均匀的、厚度70nm以上100nm以下的切片。此处,切出厚度70nm以上100nm以下的切片是因为,测定时使用切出切片而剩余的块,通过切出该薄度的切片,剩余的块的截面的平坦性变得良好。需要说明的是,剩余的块的平坦性差时,测定精度有可能变差。切片的制作可以使用“Ultramicrotome EM UC7”(Leica Microsystems株式会社)等。然后,将切出该没有孔等的均匀切片后剩余的块作为测定样品。然后,使用扫描型电子显微镜(SEM)(产品名“S-4800”、株式会社日立高新技术制造),拍摄测定样品的截面照片。在使用上述S-4800拍摄截面照片时,将检测器设定为“SE”、加速电压设定为“5kV”、发射电流设定为“10μA”来进行截面观察。关于倍率,调节焦距,一边观察是否能够区分各层,一边以100~10万倍、优选根据功能层的膜厚以1000倍~1万倍适当调节对比度和亮度。需要说明的是,为了减小膜厚的测定移动,推荐以极低的倍率测定功能层的膜厚。例如,在功能层的膜厚为30μm左右的情况下,优选倍率2000倍,在功能层的膜厚为15μm左右的情况下,优选倍率2000~5000倍。需要说明的是,在使用上述S-4800拍摄截面照片时,可以进一步将光圈设定为“beam monitor光圈3”、将物镜光圈设定为“3”、并且将W.D.设定为“8mm”。测定第1层的膜厚时,在截面观察时能够尽可能明确地观察到第1功能层与其他层(例如树脂基材)的界面对比度是很重要的。假如在对比度不足、难以看到该界面的情况下,若实施四氧化锇、四氧化钌、磷钨酸等染色处理,则有机层间的界面变得容易看到,因此可以进行染色处理。另外,有时在高倍率下更难以获知界面的对比度。该情况下,也同时进行低倍率观察。例如,以2.5万倍和5万倍、5万倍和10万倍等高低2个倍率进行观察,在两倍率下求出上述的算术平均值,进而将其平均值作为第1功能层的膜厚的值。
功能层12具备第1功能层13、和设置在第1功能层13的与树脂基材11侧的面相反一侧的面上的第2功能层14。
<第1功能层>
第1功能层13是用于提高硬度的层。第1功能层13包含粘结剂树脂和分散于粘结剂树脂中的颗粒。通过使第1功能层13包含颗粒,能够达到更高的铅笔硬度。除了粘结剂树脂等以外,第1功能层13也可以根据需要在不损害本发明效果的范围内含有上述以外的各种添加剂。作为这样的添加剂,可以举出例如紫外线吸收剂、抗静电剂、粘接性提高剂、流平剂、触变性赋予剂、偶联剂、增塑剂、消泡剂、填充剂、着色剂、填料等。
第1功能层13的膜厚优选为10μm以上40μm以下。若第1功能层的膜厚为10μm以上,则第1功能层的硬度不会不充分,另外若第1功能层的膜厚为40μm以下,则能够抑制加工性的恶化。从抑制干涉条纹的方面出发,第1功能层13的膜厚的下限更优选为12μm以上、14μm以上、或16μm以上,从对于树脂基材11的密合性的方面出发,第1功能层13的膜厚的上限更优选为38μm以下、34μm以下、或30μm以下。第1功能层13的膜厚通过与功能层12的膜厚相同的方法进行测定。第1功能层13的膜厚的偏差优选为15%以下、10%以下、或7%以下。
(粘结剂树脂)
树脂包含聚合性化合物(固化性化合物)的聚合物(固化物)。聚合性化合物是在分子内具有至少1个聚合性官能团的化合物。作为聚合性官能团,可以举出例如(甲基)丙烯酰基、乙烯基、烯丙基等烯键式不饱和基团。需要说明的是,“(甲基)丙烯酰基”是指包括“丙烯酰基”和“甲基丙烯酰基”两者的含义。
作为聚合性化合物,优选多官能(甲基)丙烯酸酯。作为上述多官能(甲基)丙烯酸酯,可以举出例如三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双酚二(甲基)丙烯酸酯、双甘油四(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、二(甲基)丙烯酸异冰片酯、二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯、双三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、或用PO、EO、己内酯等对它们进行改性而得到的物质。
其中,出于可适当地满足上述铅笔硬度的原因,优选3~6官能的物质,例如优选季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)、二季戊四醇五丙烯酸酯(DPPA)、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯等。需要说明的是,本说明书中,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
需要说明的是,为了调节硬度或组合物的粘度、改善密合性等,可以进一步包含单官能(甲基)丙烯酸酯单体。作为上述单官能(甲基)丙烯酸酯单体,可以举出例如丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸异硬脂酯、琥珀酸2-丙烯酰氧基乙酯、丙烯酰吗啉、N-丙烯酰氧基乙基六氢邻苯二甲酰亚胺、丙烯酸环己酯、丙烯酸四氢呋喃酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯氧基乙酯和丙烯酸金刚烷基酯等。
从提高树脂层的硬度的方面考虑,上述单体的重均分子量优选小于1000、更优选为200以上800以下。另外,上述聚合性低聚物的重均分子量优选为1000以上2万以下、更优选为1000以上1万以下、进一步优选为2000以上7000以下。
(颗粒)
颗粒是用于提高功能层的硬度的成分,可以为无机颗粒、有机颗粒或它们的混合物中的任一种。作为无机颗粒,可以举出例如二氧化硅(SiO2)颗粒、氧化铝颗粒、二氧化钛颗粒、氧化锡颗粒、锑掺杂氧化锡(简称:ATO)颗粒、氧化锌颗粒等无机氧化物颗粒。这些之中,从进一步提高硬度的方面考虑,优选二氧化硅颗粒。作为二氧化硅颗粒,可以举出球形二氧化硅颗粒、异形二氧化硅颗粒,这些之中,优选异形二氧化硅颗粒。本说明书中的“球形颗粒”是指例如正球状、椭球状等的颗粒,“异形颗粒”是指表面具有马铃薯状(截面观察时的纵横比为1.2以上40以下)的无规凹凸的形状的颗粒。上述异形颗粒的表面积比球状颗粒大,因此通过含有这样的异形颗粒,与上述粘结剂树脂的接触面积变大,能够使第1功能层13的铅笔硬度更为优异。关于第1功能层13中包含的二氧化硅颗粒是否为异形二氧化硅颗粒,可以通过利用透射型电子显微镜(TEM)或扫描透射型电子显微镜(STEM)观察第1功能层13的截面来确认。在使用球形二氧化硅颗粒的情况下,球形二氧化硅颗粒的粒径越小,则功能层的硬度越高。与此相对,异形二氧化硅颗粒即使不像市售的最小粒径的球形二氧化硅颗粒那么小,也能达到与该球形二氧化硅同等的硬度。
上述二氧化硅颗粒的平均粒径优选为5nm以上200nm以下。若小于5nm,则颗粒自身的制造变得困难,颗粒彼此有时会发生凝聚,并且有时极难形成异形,此外在上述涂布前的油墨的阶段异形二氧化硅颗粒的分散性差,有时会发生凝聚。另一方面,若上述异形二氧化硅颗粒的平均粒径超过200nm,则有时第1功能层上会形成大的凹凸、或者发生雾度上升等不良情况。在二氧化硅颗粒为球形二氧化硅颗粒的情况下,关于二氧化硅颗粒的平均粒径,由使用透射型电子显微镜(TEM)或扫描透射型电子显微镜(STEM)拍摄的颗粒的截面图像对20个颗粒的粒径进行测定,采用20个颗粒的粒径的算术平均值。另外,在二氧化硅颗粒为异形二氧化硅颗粒的情况下,关于二氧化硅颗粒的平均粒径,由使用透射型电子显微镜(TEM)或扫描透射型电子显微镜(STEM)拍摄的功能层的截面图像对颗粒的外周的2点间距离的最大值(长径)和最小值(短径)进行测定,进行平均而求出粒径,采用20个颗粒的粒径的算术平均值。
第1功能层13中的颗粒的含量优选为20质量%以上70质量%以下。若颗粒的含量为20质量%以上,则能够确保充分的硬度,另外若颗粒的含量为70质量%以下,则填充率不会过度上升,能够抑制颗粒与粘结剂树脂的密合性恶化,能够抑制第1功能层的硬度降低。
作为无机颗粒,优选使用表面具有聚合性官能团的无机颗粒(反应性无机颗粒)。这样的表面具有聚合性官能团的无机颗粒可以通过利用硅烷偶联剂等对无机颗粒进行表面处理而制成。作为利用硅烷偶联剂对无机颗粒的表面进行处理的方法,可以举出:对无机颗粒喷雾硅烷偶联剂的干式法、使无机颗粒分散于溶剂中后加入硅烷偶联剂使其反应的湿式法等。
作为有机颗粒,可以举出例如塑料珠。作为塑料珠,具体例可以举出聚苯乙烯珠、三聚氰胺树脂珠、丙烯酸系珠、丙烯酸系-苯乙烯珠、有机硅珠、苯胍胺珠、苯胍胺·甲醛缩合珠、聚碳酸酯珠、聚乙烯珠等。
<第2功能层>
第2功能层14是用于提高耐擦伤性和滑动性的层。第2功能层14为硬涂层,但也可以不是硬涂层、例如为蒸镀层或喷雾涂布层。第2功能层14包含粘结剂树脂、润滑剂和防污剂。除了粘结剂树脂等以外,第2功能层14也可以根据需要在不损害本发明效果的范围内含有上述以外的各种添加剂。作为这样的添加剂,可以举出例如颗粒(例如,用于获得防眩性的微米数量级的颗粒或用于表现出功能性的纳米数量级的颗粒)、紫外线吸收剂、抗静电剂、粘接性提高剂、流平剂、触变性赋予剂、偶联剂、增塑剂、消泡剂、填充剂、着色剂、填料等。
第2功能层14的膜厚优选为1μm以上10μm以下。若第2功能层的膜厚为1μm以上,则表现出充分的耐擦伤性,另外若第2功能层的膜厚为10μm以下,则能够抑制卷曲,并且能够保持弯曲性。从获得所期望的硬度的方面出发,第2功能层14的膜厚的下限更优选为2μm以上、3μm以上、或4μm以上,从透明性的方面出发,第2功能层14的膜厚的上限更优选为7μm以下、8μm以下、或9μm以下。第2功能层14的膜厚利用与功能层12的膜厚相同的方法进行测定。第2功能层14的膜厚的偏差优选为15%以下、10%以下、或7%以下。
橡皮试验前的光学膜10的第2功能层14的表面14A的5μm见方的区域的算术平均高度(Sa)优选为10nm以下。该Sa的上限可以为7nm以下、4nm以下、或1nm以下、进而为0.8nm以下。通过为该上限,即便存在上述凹坑10B或在橡皮试验后表现出凹坑10B的情况下,也可获得高透明性、低雾度性。另外,对于在橡皮试验后获得用于得到优选的膜质的凹坑来说,该上限是有效的。在超过该上限时,难以控制膜质,有时无法得到优选的物性。另外,关于该Sa的下限,在以卷或单片制造时重叠光学膜的可能性高,从防止此时膜彼此粘贴的方面出发,可以为0.01nm以上或0.05nm以上。
(粘结剂树脂)
第2功能层14中包含的粘结剂树脂与第1功能层13中包含的粘结剂树脂相同,因此此处省略说明。
(润滑剂)
润滑剂用于对光学膜10的表面10A赋予滑动性。润滑剂优选具有聚合性官能团。在使用具有聚合性官能团的润滑剂作为润滑剂的情况下,润滑剂在第2功能层14中以与粘结剂树脂结合的状态存在。
作为润滑剂,从易于提高光学膜的表面的滑动性的方面出发,优选硅酮系润滑剂。作为硅酮系润滑剂,没有特别限定,可以举出二甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷、甲基氢聚硅氧烷等纯有机硅(straight silicone)或改性硅酮。
作为改性硅酮,可以举出例如(甲基)丙烯酸改性硅酮等烯键式不饱和基团改性硅酮、氨基改性硅酮、酰胺改性硅酮、环氧改性硅酮、羧基改性硅酮、醇改性硅酮、甲醇改性硅酮、巯基改性硅酮等。
作为润滑剂的市售品,可以举出例如BYK-313、BYK-322、BYK-331、BYK-333、BYK-345、BYK-377、BYK-378、BYK-UV3500、BYK-UV3510(均为毕克化学日本株式会社制造)等。
润滑剂的重均分子量优选为3000以上20000以下。若润滑剂的重均分子量为3000以上,则能够抑制表面品质上的问题的发生,另外若润滑剂的重均分子量为20000以下,则能够抑制与树脂的相容性恶化。
相对于构成粘结剂树脂的聚合性化合物100质量份,润滑剂的含量优选为0.01质量份以上0.5质量份以下。若润滑剂的含量为0.01质量份以上,则第2功能层的表面的动摩擦系数降低,能够得到优异的滑动性,另外若润滑剂的含量为0.5质量份以下,则能够抑制耐擦伤性的降低。
包含润滑剂与防污剂两者时的含有比例优选为1:9~5:5。若含有比例在该范围内,则能够得到具有更优异的耐擦伤性和更优异的耐磨耗性的光学膜。
(防污剂)
防污剂用于防止指纹等污垢附着于光学膜10的表面10A。防污剂优选具有聚合性官能团。在使用具有聚合性官能团的防污剂作为防污剂的情况下,防污剂在第2功能层中以与粘结剂树脂结合的状态存在。
作为防污剂,优选氟系防污剂、氟硅酮系防污剂等含氟防污剂。在使用含氟防污剂的情况下,难以附着指纹(不明显),擦去性也良好。另外,由于能够降低涂布第2功能层用组合物时的表面张力,因此流平性好,所形成的第2功能层的外观良好。在含氟防污剂中,从降低与橡皮的摩擦力的方面出发,优选氟硅酮系防污剂,其为同时包含硅氧烷骨架之类的含Si的结构与全氟醚之类的含F的结构的化合物。在这样同时包含Si和F的防污剂的情况下,即便单独使用也能获得良好的物性。需要说明的是,通过一起包含多种氟系的防污剂和硅酮系的防污剂,也能改善滑动性和防污性。
作为氟系防污剂的市售品,可以举出例如OPTOOL DAC、OPTOOL DSX(均为大金工业株式会社制造)、MEGAFACE RS-56、MEGAFACE RS-71、MEGAFACE RS-74、MEGAFACE RS-75(均为DIC株式会社制造)、LINC152EPA、LINC151EPA、LINC182UA(均为共荣社化学株式会社制造)、Ftergent 650A、Ftergent 601AD、Ftergent 602等。
作为氟硅酮系防污剂的市售品,可以举出例如MEGAFACE RS-851、MEGAFACE RS-852、MEGAFACE RS-853、MEGAFACE RS-854(均为DIC株式会社制造)、Opstar TU2225、OpstarTU2224(均为JSR株式会社制造)等。
防污剂的重均分子量优选为3000以上20000以下。若防污剂的重均分子量为3000以上,则能够抑制表面品质上的问题的发生,另外若防污剂的重均分子量为20000以下,则能够抑制与树脂的相容性恶化。
相对于构成粘结剂树脂的聚合性化合物100质量份,防污剂的含量优选为0.01质量份以上0.5质量份以下。若防污剂的含量为0.01质量份以上,则能够得到优异的防污性,另外若防污剂的含量为0.5质量份以下,则能够抑制耐擦伤性的降低。
(颗粒)
若在第2功能层中添加特别大的颗粒,则在光学膜的表面形成大的凹凸形状,因此若对光学膜的表面进行橡皮试验(500g×往返4000次)或橡皮试验(1000g×往返5000次),则颗粒有可能脱落,由于颗粒的脱落会在光学膜的表面产生损伤。与此相对,光学膜10的表面10A的动摩擦系数为0.70以下,因此橡皮容易滑动。因此,即便在第2功能层14中添加颗粒,进行橡皮试验(500g×往返4000次)或橡皮试验(1000g×往返5000次)时颗粒也难以脱落,能够抑制产生损伤。颗粒与在第1功能层13的栏中说明的颗粒相同,因此此处省略说明。
<<光学膜的制造方法>>
光学膜10例如可以如下制作。首先,利用棒涂机等涂布装置将第1功能层用组合物涂布到树脂基材11的第1面11A上,形成第1功能层用组合物的涂膜。
<第1功能层用组合物>
第1功能层用组合物包含固化后成为粘结剂树脂的聚合性化合物和颗粒。除此以外,第1功能层用组合物也可以根据需要包含紫外线吸收剂、流平剂、溶剂、聚合引发剂。
(溶剂)
作为上述溶剂,可以举出醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、苯甲醇、PGME、乙二醇、二丙酮醇)、酮(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环戊酮、环己酮、庚酮、二异丁酮、二乙酮、二丙酮醇)、酯(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、甲酸甲酯、PGMEA)、脂肪族烃(例如己烷、环己烷)、卤代烃(例如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳)、芳香族烃(例如苯、甲苯、二甲苯)、酰胺(例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮)、醚(例如二乙醚、二氧杂环己烷、四氢呋喃)、醚醇(例如1-甲氧基-2-丙醇)、碳酸酯(碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)等。这些溶剂可以单独使用,也可以合用2种以上。其中,作为上述溶剂,从使氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等成分以及其他添加剂溶解或分散、可适当地对第1功能层用组合物进行涂布的方面出发,优选甲基异丁基酮、甲基乙基酮。
(聚合引发剂)
聚合引发剂是通过电离射线照射被分解而产生自由基从而使聚合性化合物的聚合(交联)开始或进行的成分。
聚合引发剂只要能够通过电离射线照射放出引发自由基聚合的物质就没有特别限定。作为聚合引发剂没有特别限定,可以使用公知的聚合引发剂,具体例可以举出例如苯乙酮类、二苯甲酮类、米蚩苯甲酰苯甲酸酯、α-戊肟酯、噻吨酮类、苯丙酮类、苯偶酰类、苯偶姻类、酰基氧化膦类。另外,优选混合光敏剂使用,作为其具体例,可以举出例如正丁胺、三乙胺、聚正丁基膦等。
在形成第1功能层用组合物的涂膜后,通过利用各种公知的方法将涂膜在例如30℃以上120℃以下的温度下加热10秒钟~120秒钟而使其干燥,使溶剂蒸发。
使涂膜干燥后,对涂膜照射紫外线等电离射线,使涂膜半固化(半固)。本说明书中的“半固化”是指若进一步照射电离射线则固化实质上进行。但是,在该阶段,也可以使涂膜完全固化(全固)。本说明书中的“完全固化”是指即使照射更多的电离射线,固化实质上也不进行。作为本说明书中的电离射线,可以举出可见光线、以及紫外线、X射线、电子射线、α射线、β射线和γ射线。
在使涂膜半固化后,利用棒涂机等涂布装置将用于形成第2功能层的第2功能层用组合物涂布至涂膜上,形成第2功能层用组合物的涂膜。
<第2功能层用组合物>
第2功能层用组合物包含固化后成为粘结剂树脂的聚合性化合物、润滑剂和防污剂。除此以外,第2功能层用组合物也可以根据需要包含紫外线吸收剂、溶剂、聚合引发剂。对于第2功能层用组合物来说,溶剂和聚合引发剂与在第1功能层用组合物中说明的溶剂和聚合引发剂相同,因此此处省略说明。
在形成第2功能层用组合物的涂膜后,通过利用各种公知的方法将涂膜在例如30℃以上120℃以下的温度下加热10秒~120秒而使其干燥,使溶剂蒸发。
使涂膜干燥后,对第2功能层用组合物的涂膜照射紫外线等电离射线,使第1功能层用组合物的涂膜和第2功能层用组合物的涂膜完全固化(全固),形成第1功能层13和第2功能层14,得到功能层12。由此,得到图1所示的光学膜10。
根据本实施方式,使用原子力显微镜对上述橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的5μm见方的区域进行观察时,在该区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、或径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑,并且橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)为0.70以下,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)的变化率为35%以内,因此可以得到能够实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性、并且能够实现优异的防污性的光学膜10。认为这是基于下述理由。在功能层中包含润滑剂和防污剂的情况下、或功能层中不含润滑剂的情况下,均不是单一种类,在混杂多种防污剂的情况或含有包含多种元素的防污剂的情况下,能够使橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数为0.70以下,因此作用于钢丝绒或橡皮与功能层的表面之间的动摩擦力低,钢丝绒或橡皮容易滑动。特别是,在功能层包含润滑剂和防污剂的情况下,润滑剂(例如硅酮系润滑剂)或防污剂局部以高浓度存在,因此钢丝绒或橡皮更容易滑动。另外,若作用于橡皮与功能层的表面之间的动摩擦力低,则能够抑制与橡皮摩擦导致的防污剂从光学膜表面的大幅脱落,因此能够抑制橡皮试验引起的接触角的降低,能够获得优异的防污性。另外,若对这样的光学膜进行橡皮试验(500g×往返4000次),则光学膜的表面被摩擦,从而局部存在的润滑剂或防污剂的一部分略微脱落,形成上述凹坑。此处,由于大部分的润滑剂或防污剂残存于凹坑中,因此由于其影响,不仅是橡皮试验前、在橡皮试验(500g×往返4000次)后作用于钢丝绒或橡皮与功能层的表面之间的动摩擦力也会降低,因此能够使橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷500g)的变化率为35%以内。因此,即使在橡皮试验(500g×往返4000次)后,钢丝绒或橡皮也容易滑动。由此,不仅是橡皮试验前,在橡皮试验(500g×往返4000次)后也能实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性,并且能够实现优异的防污性。
另外,根据本实施方式,在进行了橡皮试验(1000g×往返5000次)时,利用原子力显微镜测定的橡皮试验前的光学膜的表面的5μm见方的区域的平均算术高度与利用原子力显微镜测定的橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面的5μm见方的区域的平均算术高度之差的绝对值为0.1nm以上5nm以下,并且橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷1000g)为0.70以下,橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)的变化率为35%以内,因此能够得到具有优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性的光学膜。认为这是基于下述理由。通常,若进行橡皮试验(1000g×往返5000次),则光学膜的表面的成分容易脱落,因此橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面的算术平均高度具有显著增大的倾向。与此相对,如本实施方式的功能层这样在功能层包含润滑剂和防污剂的情况下、或功能层不含润滑剂的情况下,均不是单一种类,在混杂多种防污剂的情况或含有包含多种元素的防污剂的情况下,能够使橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷1000g)为0.70以下,因此作用于钢丝绒或橡皮与功能层的表面之间的动摩擦力低,钢丝绒或橡皮容易滑动。另外,若对这样的光学膜进行橡皮试验(1000g×往返5000次),虽然如上所述局部存在的润滑剂或防污剂的一部分略微脱落,但是由于润滑剂或防污剂的作用而容易滑动,因此被橡皮刮掉的成分少,能够使橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的光学膜的表面的平均算术高度之差的绝对值为0.1nm以上5nm以下,并且能够使橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮试验前的光学膜10的表面10A的动摩擦系数(载荷1000g)的变化率为35%以内。由此,不仅是橡皮试验前,在橡皮试验(1000g×往返5000次)后也能实现优异的耐擦伤性和优异的耐磨耗性,并且能够实现优异的防污性。
<<<<偏振片>>>>
光学膜10可以组装于偏振片而使用。图9是本实施方式的偏振片的示意性结构图。如图9所示,偏振片20依次具备光学膜10、偏振元件21和保护膜22。本说明书中的“偏振片”是指至少包含偏振元件的层积体,除了偏振片20的构成以外,还包括例如偏振元件和本发明的光学膜藉由粘合剂或粘接剂一体化而成的层积体。此时,在偏振元件与本发明的光学膜之间可以存在具有某种功能的功能层。
光学膜10与偏振元件21和偏振元件21与保护膜22例如通过水系粘接剂或紫外线固化性粘接剂而贴合。
<<<偏振元件>>>
偏振元件21设置在树脂基材11的与第1面11A相反一侧的第2面11B侧。偏振元件21可以举出利用碘或二色性色素进行染色并进行了单轴拉伸的聚乙烯醇系树脂膜。作为聚乙烯醇系树脂,可以使用将聚乙酸乙烯酯系树脂皂化而成的物质。作为聚乙酸乙烯酯系树脂,除了作为乙酸乙烯酯的均聚物的聚乙酸乙烯酯以外,还可以举出乙酸乙烯酯和可与其共聚的其他单体的共聚物等。作为可与乙酸乙烯酯共聚的其他单体,可以举出例如不饱和羧酸类、烯烃类、乙烯基醚类、不饱和磺酸类、具有铵基的丙烯酰胺类等。聚乙烯醇系树脂可以被改性,例如,也可以使用经醛类改性的聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩乙醛等。
<<<保护膜>>>
作为保护膜22,可以举出例如三乙酰纤维素膜(TAC膜)、(甲基)丙烯酸类树脂膜等。
<<<<图像显示装置>>>>
光学膜10能够组装到可折叠的图像显示装置中来使用。图10是本实施方式的图像显示装置的示意性结构图。如图10所示,图像显示装置30朝向观察者侧主要依次层积有收纳有电池等的壳体31、保护膜32、显示元件33、圆偏振片34、触摸传感器35和光学膜10。在显示元件33与圆偏振片34之间、圆偏振片34与触摸传感器35之间、触摸传感器35与光学膜10之间例如配置有OCA(Optical Clear Adhesive,光学透明胶)等透光性粘接层36,这些构件由透光性粘接层36相互固定。需要说明的是,上述图像显示装置为一例,在目的为可折叠或可卷曲的情况下没有该限定。
光学膜10配置成功能层12相较于树脂基材11更靠近观察者侧。在图像显示装置30中,光学膜10的功能层12的表面12A构成了图像显示装置30的表面30A。
显示元件33为有机发光二极管(OLED)元件,作为显示元件,可以为液晶显示元件、无机发光二极管元件、或量子点发光二极管(QLED)。
触摸传感器35配置在相较于圆偏振片34更靠近显示元件33侧,也可以配置于圆偏振片34与光学膜10之间。另外,触摸传感器35可以为外嵌方式或内嵌方式。
对光学膜10的用途没有特别限定,在智能手机、平板终端、具有触摸功能的个人计算机等图像显示装置中,可以特别合适地使用。
实施例
为了详细地对本发明进行说明,以下举出实施例进行说明,但本发明并不限于这些记载。需要说明的是,下述的“固体成分100%换算值”是指将溶剂稀释品中的固体成分设定为100%时的值。
<硬涂层用组合物的制备>
首先,按照形成如下所示的组成的方式混配各成分,得到硬涂层用组合物。
(硬涂层用组合物1)
·二季戊四醇聚丙烯酸酯(产品名“A-9550”、新中村化学工业株式会社制造):70质量份
·二氧化硅颗粒(产品名“PGM-AC-2140Y”、日产化学工业株式会社制造):30质量份
·氟系流平剂(产品名“MEGAFACE F-444”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物2)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-333”、毕克化学日本株式会社制造):0.1.质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-56”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物3)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-377”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-56”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物4)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-378”、毕克化学日本株式会社制造):100质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-56”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物5)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-UV3510”、毕克化学日本株式会社制造):100质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-56”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物6)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-UV3500”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-56”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物7)
·二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物(产品名“M403”、东亚合成株式会社制造):25质量份
·二季戊四醇EO改性六丙烯酸酯(产品名“A-DPH-6E”、新中村化学工业株式会社制造):25质量份
·异形二氧化硅颗粒(平均粒径25nm、日挥触媒化成株式会社制造):50质量份(固体成分100%换算值)
·光聚合引发剂(1-羟基环己基苯基酮、产品名“Omnirad184”、IGM Resins B.V.公司制造):4质量份
·氟硅酮系流平剂(产品名“氟硅酮涂布剂KP911”、信越化学株式会社制造):0.2质量份(固体成分100%换算值)
·甲基异丁基酮(MIBK):150质量份
(硬涂层用组合物8)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-345”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-75”、DIC株式会社制造):0.1质量份
·易滑动剂(产品名“H65”、CIK Nano Tek株式会社制造):1.5质量份
(硬涂层用组合物9)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-75”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物10)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-313”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-75”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物11)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-322”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-75”、DIC株式会社制造):0.1质量份
(硬涂层用组合物12)
·季戊四醇三丙烯酸酯(产品名“A-TMM-3”、新中村化学工业株式会社制造):100质量份
·硅酮系润滑剂(产品名“BYK-331”、毕克化学日本株式会社制造):0.1质量份
·含氟防污剂(产品名“MEGAFACE RS-75”、DIC株式会社制造):0.1质量份
<实施例1>
作为树脂基材,准备尺寸为210mm×297mm(A4尺寸)且厚度为80μm的三乙酰纤维素基材(产品名“KC8UAW”、柯尼卡美能达株式会社制造),利用棒涂机在作为三乙酰纤维素基材的一个面的第1面涂布硬涂层用组合物1,形成涂膜。之后,对于所形成的涂膜,在90℃加热40秒由此使涂膜中的溶剂蒸发,使用紫外线照射装置(Fusion UV Systems Japan公司制造、光源H灯泡),在空气中以累积光量为100mJ/cm2的方式照射紫外线,使涂膜半固化(半固)。接着,利用棒涂机在半固化的硬涂层用组合物1的涂膜的表面涂布硬涂层用组合物2,形成涂膜。对于所形成的涂膜,在90℃加热1分钟由此使涂膜中的溶剂蒸发,使用紫外线照射装置(Fusion UV Systems Japan公司制造、光源H灯泡),在氧浓度为200ppm以下的条件下以累积光量为400mJ/cm2的方式照射紫外线,使涂膜完全固化(全固)。由此,得到在三乙酰纤维素基材上具备由膜厚为15μm的第1硬涂层和层积在第1硬涂层上的膜厚为5μm的第2硬涂层构成的硬涂层的光学膜。
关于第1硬涂层、第2硬涂层的膜厚,使用扫描型电子显微镜(SEM)对硬涂层的截面进行拍摄,在其截面的图像中测定20个部位的硬涂层12的膜厚,采用该20个部位的膜厚的算术平均值。具体的截面照片的拍摄方法记载如下。首先,利用包埋树脂对切成1mm×10mm的光学膜进行包埋而制作块,利用通常的切片制作方法从该块上切出没有孔等的、均匀的、厚度为70nm以上100nm以下的切片。在切片的制作中使用“Ultramicrotome EM UC7”(LeicaMicrosystems株式会社)等。然后,将切出该没有孔等的均匀切片后剩余的块作为测定样品。然后,使用扫描型电子显微镜(SEM)(产品名“S-4800”、株式会社日立高新技术制造),拍摄测定样品的截面照片。在使用上述S-4800拍摄截面照片时,将检测器设定为“SE”、加速电压设定为“5kV”、发射电流设定为“10μA”来进行截面观察。关于倍率,调节焦距,一边观察是否能够区分各层,一边在10000~50000倍的范围内适当调节对比度和亮度。需要说明的是,在使用上述S-4800拍摄截面照片时,可以进一步将光束监视器光圈设定为“3”、将物镜光圈设定为“3”、并且将W.D.设定为“8mm”。在实施例2~实施例13和比较例1~5中,也通过与实施例1相同的方法测定了基材的厚度、和硬涂层的膜厚。
<实施例2>
在实施例2中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物3,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例3>
在实施例3中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物4,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例4>
在实施例4中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物5,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例5>
在实施例5中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物6,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例6>
在实施例6中,代替厚度80μm的三乙酰纤维素基材(产品名“KC8UAW”、柯尼卡美能达株式会社制造)而使用厚度60μm的三乙酰纤维素基材(产品名“KC6UAW”、柯尼卡美能达株式会社制造),另外代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物7,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例7>
在实施例7中,代替厚度80μm的三乙酰纤维素基材(产品名“KC8UAW”、柯尼卡美能达株式会社制造)而使用厚度25μm的三乙酰纤维素基材(产品名“Z-TAC”、Fuji Film株式会社制造),另外代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物7,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例8>
在实施例8中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度48μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材(产品名“Cosmoshine(注册商标)A4100”、东洋纺株式会社制造),另外代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物7,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例9>
在实施例9中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度38μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材(产品名“Cosmoshine(注册商标)A4100”、东洋纺株式会社制造),另外代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物7,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例10>
在实施例10中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度50μm的环烯烃聚合物基材(产品名“ZEONOR FILM(注册商标)ZF16”、日本Zeon株式会社制造),除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例11>
在实施例11中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度25μm的环烯烃聚合物基材(产品名“ZEONOR FILM(注册商标)ZF16”、日本Zeon株式会社制造),除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<实施例12>
在实施例12中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度60μm的聚酰亚胺基材(商品名“Neoprim(注册商标)”、三菱瓦斯化学株式会社制造),除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。需要说明的是,上述Neoprim(注册商标)作为聚酰亚胺基材被市售。
<实施例13>
在实施例13中,代替三乙酰纤维素基材而使用厚度20μm的聚酰亚胺基材(商品名“Neoprim(注册商标)”、三菱瓦斯化学株式会社制造),除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。需要说明的是,上述Neoprim(注册商标)作为聚酰亚胺基材被市售。
<比较例1>
在比较例1中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物8,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<比较例2>
在比较例2中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物9,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<比较例3>
在比较例3中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物10,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<比较例4>
在比较例4中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物11,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<比较例5>
在比较例5中,代替硬涂层用组合物2而使用硬涂层用组合物12,除此以外利用与实施例1相同的方法得到光学膜。
<橡皮试验前后的凹坑确认>
在实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的光学膜中,使用原子力显微镜(AFM)(产品名“WET-9100”、株式会社岛津制作所制造)对橡皮试验前后的光学膜的表面的5μm见方的区域进行观察,确认上述区域内存在的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑并对这种凹坑的数量进行计数。并且,在这种凹坑存在1个以上50个以下的情况下设为“有”,在存在1个以上50个以下的情况下设为“无”。另外,确认在这种凹坑的内侧是否存在高度1nm以上的突起。并且,将不存在这种突起的情况设为“无”,将存在这种突起的情况设为“有”。需要说明的是,对于实施例7的光学膜,未进行凹坑的观察等是因为使用与实施例6同样的硬涂层用组合物7形成了硬涂层,对于实施例9的光学膜,未进行凹坑的观察等是因为使用与实施例8同样的硬涂层用组合物7形成了硬涂层,对于实施例11的光学膜,未进行凹坑的观察等是因为使用与实施例10同样的硬涂层用组合物7形成了硬涂层,对于实施例13的光学膜,未进行凹坑的观察等是因为使用与实施例12同样的硬涂层用组合物7形成了硬涂层。
在进行凹坑的确认时,首先,将光学膜切成3个50mm×100mm的尺寸,得到3个样品。然后,在3个样品的背面分别用油性笔画出20mm×40mm的长方形状的框。长方形状的框被画成长度方向与样品的长度方向平行。然后,对3个样品中的2个样品进行橡皮试验。
上述橡皮试验如下进行。首先,准备带橡皮的铅笔(产品名“事务用铅笔9852(带橡皮)”、三菱铅笔株式会社制造)。该带橡皮的铅笔的直径为6mm,肖氏硬度(A型硬度计、A型(圆柱状压头)、JIS K6253:1997/ISO7619(Rubber))为65以上90以下。准备了带橡皮的铅笔后,在距离橡皮的前端50mm的位置将铅笔切断。然后,将切断后的带橡皮的铅笔从与橡皮侧相反的一侧、按照橡皮完全露出的方式插入并安装到具有直径6mm的孔的夹具中。带橡皮的铅笔按照橡皮的前端从夹具露出1.5mm左右的方式被安装在夹具中。然后,将具有该带橡皮的铅笔的夹具安装到学振型磨耗坚牢度试验机(产品名“AB-301”、TESTER SANGYO株式会社制造)。夹具按照带橡皮的铅笔与样品表面垂直的方式安装到上述试验机中。
另一方面,将上述得到的一个样品按照无褶皱、并且沿着试验片台的表面的方式将样品固定到上述学振型磨耗坚牢度试验机的试验片台。需要说明的是,样品被设置成试验片台的移动方向成为样品的长度方向,并且摩擦的中心成为框内的中央。并且,在该状态下,以500g的载荷和30毫米/秒的摩擦速度利用橡皮在样品的表面进行往返摩擦4000次的橡皮试验(500g×往返4000次)。另外,使用上述得到的另一个样品,同样地以1000g的载荷和30毫米/秒的摩擦速度利用橡皮在样品的表面进行往返摩擦5000次的橡胶试验(1000g×往返5000次)。即,3个样品中的1个样品未进行橡皮试验(橡皮试验前的样品),另一个样品为橡皮试验(500g×往返4000次)后的样品,剩余一个样品为橡皮试验(1000g×往返4000次)后的样品。
上述各样品的表面的环状、圆状或无定形状的凹坑的确认通过利用原子力显微镜(AFM)(产品名“WET-9100”、株式会社岛津制作所制造)的观察来进行。观察如下进行。具体而言,首先,在样品的框内的区域中央,随机地选出至少目视无异常的3个部位(没有大的异物或擦痕等的部位),切割成5mm见方,得到3个测定样品。另一方面,准备多个直径15mm且厚度1mm的平坦的圆形金属板,在各个金属板上贴附日新EM株式会社制造的碳双面胶带。按照测定样品的表面(光学膜的表面)为上侧的方式,在该胶带上贴附1个测定样品。然后,为了使胶带与测定样品可靠地粘接,将带样品的金属板在干燥器中放置一晩。放置一晩后,将带样品的金属板用磁铁固定到原子力显微镜(产品名“WET-9400”、株式会社岛津制作所制造)的测定台上,以轻敲模式在5μm见方测定区域利用原子力显微镜对表面形状进行观察。
上述凹坑的个数如下算出:对于1个测定样品随机选择5处,对于3个测定样品×5处(共计15点),分别对在5μm见方的区域存在的凹坑的个数进行计数,求出所得到的15点的凹坑的个数的算术平均值,由此算出。此处,在凹坑为环状且上述凹坑的一部分而不是全部存在于上述区域内的情况下,利用原子力显微镜对光学膜的表面的5μm见方的区域进行观察,如图2所示的虚线那样外推存在于上述区域内的凹坑的外缘而使其为圆,在存在于上述区域内的凹坑的外缘的内侧的面积为外推的圆的一半面积以上时,即便是凹坑的一部分也算作凹坑,在存在于上述区域内的凹坑的一部分的面积小于外推的圆的一半面积时,不算作凹坑。
在上述凹坑为环状的情况下,判断是否为上述凹坑时的凹坑的外径和深度如下求出。首先,利用原子力显微镜观察样品的表面的5μm见方的区域,在1个凹坑中,如图2所示,画出存在于凹坑的外缘的任意点A至存在于凹坑的外缘的另一任意点B的长度达到最长的线,求出点A至点B的线的长度(外径)。另外,沿着该线从点A至点B测定深度,求出点A至点B的深度中距离基准位置最深的深度。需要说明的是,深度的基准位置通过用原子力显微镜读取光学膜的表面形状而自动确定。然后,在3处进行该测定,求出在3处测定的长度的算术平均值,由此计算出凹坑的外径,同时求出在3处测定的3个深度的算术平均值,由此计算出凹坑的深度。需要说明的是,在凹坑内,有时也存在纵横比为5以上的局部深的孔,若在凹坑的深度的测定时考虑该孔,无法准确地求出凹坑的深度的值,因此按照在点A至点B之间不存在这种局部深的孔的方式来确定点A和点B。在凹坑为圆状的情况下,也与凹坑为环状的情况同样地求出直径及深度。
在上述凹坑为无定形状的情况下,凹坑的径如下求出。首先,如图2所示,利用原子力显微镜观察样品的表面的5μm见方的区域,在1个凹坑中,画出通过被认为是凹坑的中央部的部分的直线L1。求出该直线L1与凹坑的外缘相交的点C1、点D1。并且,测定点C1与点D1间的距离DS1,同时求出距离DS1的中点M。另外,穿过中点M画出相对于直线L1为60°的假设的直线L2,求出该直线L2与凹坑10B的外缘相交的点C2、点D2,测定点C2与点D2间的距离DS2。进而,穿过中点M画出相对于直线L1为120°且不与直线L2重合的假定的直线L3,求出该直线L3与凹坑10B的外缘相交的点C3、点D3,测定点C3与点D3间的距离DS3。然后,求出距离DS1~DS3的平均值,将其作为径。另外,在凹坑为无定形状的情况下,也与凹坑为环状的情况同样地求出深度。
<橡皮试验前后的算术平均高度(Sa)的测定>
在实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的光学膜中,利用原子力显微镜(例如产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)如下计算出橡皮试验前和橡皮试验(往返5000次)后的算术平均高度(Sa),求出橡皮试验前的算术平均高度(Sa)与橡皮试验(1000g×往返5000次)后的算术平均高度(Sa)之差的绝对值。具体而言,首先,将橡皮试验前的光学膜切割成2个50mm×100mm的尺寸,得到2个样品。然后,在2个样品的背面分别用油性笔画出20mm×40mm的长方形状的框。长方形状的框画成长度方向与样品的长度方向平行。然后,对于2个样品中的1个样品进行了橡皮试验(1000g×往返5000次)。橡皮试验(1000g×往返5000次)在与上述<橡皮试验前后的凹坑确认>的栏中的橡皮试验(1000g×往返5000次)同样的条件下进行。
然后,在各样品的框内的区域中央,随机地选出至少目视无异常的3个部位(没有大的异物或擦痕等的部位),切割成5mm见方,得到3个测定样品。另一方面,准备多个直径15mm且厚度1mm的平坦的圆形金属板,在各个金属板上贴附日新EM株式会社制造的碳双面胶带。按照测定样品的表面(光学膜的表面)为上侧的方式,在该胶带上贴附1个测定样品。然后,为了使胶带与测定样品可靠地粘接,将带样品的金属板在干燥器中放置一晩。
放置一晩后,将带测定样品的金属板置于原子力显微镜(产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)的测定台上,以轻敲模式在5μm见方测定区域利用原子力显微镜对表面形状进行观察。并且,利用内置于原子力显微镜中的表面分析软件,由观察到的数据计算出Sa。需要说明的是,表面分析时的纵向刻度为20nm。观察在室温下进行,使用奥林巴斯株式会社制造的SI-DF40P2作为悬臂。另外,在观察时,对于1个测定样品随机地选择5处,对于3个测定样品×5处(共计15点)分别观察表面形状。并且,在全部所得到的15点数据中,利用内置于原子力显微镜中的表面分析软件计算出Sa,将15点的算术平均值作为测定样品的Sa。对于橡皮试验(1000g×往返5000次)后的样品,也通过与橡皮试验前的光学膜相同的方法测定算术平均高度(Sa)。并且,求出橡皮试验前的测定样品的表面的5μm见方的区域的算术平均高度(Sa)与橡皮试验(1000g×往返5000次)后的测定样品的表面的5μm见方的区域的算术平均高度(Sa)之差的绝对值。
<橡皮试验前后的动摩擦系数的测定>
在实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的光学膜中,分别测定橡皮试验前后的光学膜的表面的动摩擦系数,并且求出橡皮试验后的光学膜的表面的动摩擦系数相对于橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数的变化率。橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷500g)为在后述橡皮模拟试验(500g×往返4000次)中往返摩擦1次时的样品的动摩擦系数,橡皮试验前的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷1000g)为在后述橡皮模拟试验(1000g×往返5000次)中往返摩擦1次时的样品的动摩擦系数,橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷500g)为在橡皮模拟试验(500g×往返4000次)中往返摩擦4000次时的样品的动摩擦系数,橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面的动摩擦系数(载荷1000g)为在橡皮模拟试验(1000g×往返5000次)中往返摩擦5000次时的样品的动摩擦系数。动摩擦系数测定时所进行的橡皮模拟试验模仿在<橡皮试验前后的凹坑和突起确认>的栏中记载的橡皮试验。
具体而言,首先,准备带橡皮的铅笔(产品名“事务用铅笔9852(带橡皮)”、三菱铅笔株式会社制造),在距离橡皮的前端50mm的位置将铅笔切断。然后,将切断后的带橡皮的铅笔从与橡皮侧相反的一侧、按照橡皮的前端完全露出的方式插入到具有直径6mm的孔的夹具中,安装到夹具上。带橡皮的铅笔按照橡皮的前端从夹具露出1.5mm左右的方式被安装在夹具中。然后,利用双面胶带将具有该带橡皮的铅笔的夹具安装到动摩擦磨耗测定机(产品名“Handy Tribomaster型号:TL201Ts”、株式会社Trinity-Lab制造)的测定单元的轴上。在该状态下,在与动摩擦磨耗测定机电连接的个人计算机(PC)的屏幕上启动专用软件(Tribo分析软件)。
另一方面,将橡皮试验前的光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到6个样品。6个样品中的3个样品用于测定橡皮试验前的动摩擦系数和橡皮试验(500g×往返4000次)后的动摩擦系数,剩余的3个样品用于测定橡皮试验(1000g×往返5000次)后的动摩擦系数。另外,在这些样品的背面,分别按照容易看到摩擦区域的中心的方式,用油性笔画出20mm×40mm的框状的标记。需要说明的是,标记被画成长度方向与样品的长度方向平行。之后,在静/动摩擦磨耗测定机的驱动单元上,按照测定动摩擦系数的面为上侧、无褶皱、并且沿着驱动单元的表面的方式,用Cellotape(注册商标)将样品的四边固定。需要说明的是,样品被设置成驱动单元的移动方向为样品的长度方向,并且摩擦区域的中心成为标记内的中央。另外,用双面胶带将500g的砝码固定到该夹具的上表面,使测定单元的橡皮部分与样品的表面垂直地接触样品。然后,设定成摩擦长度(单程)为20mm、摩擦速度为40次往返/分钟、往返次数为4000次、测定模式为连续测定,按下PC屏幕上的开始开关,在温度23℃和相对湿度50%的环境下进行橡皮模拟试验(500g×往返4000次),同时开始样品的动摩擦系数(载荷500g)的测定。在该橡皮模拟试验中,连续地测定动摩擦系数(载荷500g),得到时间为横轴、此时的动摩擦力为纵轴的曲线图。关于各往返次数时刻的动摩擦系数(载荷500g),将至该往返次数的时间下的动摩擦力除以垂直阻力,由此算出。对3个样品分别测定动摩擦系数(载荷500g),采用3次测定得到的值的算术平均值。需要说明的是,对于每一次测定,将橡皮前端的露出调整为1.5mm。另外,基于上述数学式(2),求出橡皮模拟试验(500g×往返4000次)后的样品的表面的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮模拟试验前的样品的表面的动摩擦系数(载荷500g)的变化率。
另外,使用剩余的3个样品,同样地进行橡皮模拟试验(1000g×往返5000次),并且测定动摩擦系数(载荷1000g)。需要说明的是,该情况下,将砝码从500g替换成1000g,并将往返次数设定为5000次。对3个样品测定动摩擦系数(载荷1000g),采用3次测定得到的值的算术平均值。另外,基于上述数学式(2),求出橡皮模拟试验(1000g×往返5000次)后的样品的表面的动摩擦系数(载荷1000g)相对于橡皮模拟试验前的样品的表面的动摩擦系数(载荷1000g)的变化率。
<橡皮试验前后的接触角维持率>
在实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的光学膜中,分别测定橡皮试验前后的光学膜的表面的对水接触角,计算出橡皮试验后的接触角相对于橡皮试验前的接触角的维持率。作为橡皮试验,进行了橡皮试验(500g×往返4000次)和橡皮试验(1000g×往返5000次)。
首先,得到3个与上述<橡皮试验前后的凹坑确认>的栏中记载的样品同样的样品。然后,对3个样品中的1个样品进行上述<橡皮试验前后的凹坑和突起确认>的栏中记载的橡皮试验(500g×往返4000次),对另1个样品进行上述<橡皮试验前后的凹坑确认>的栏中记载的橡皮试验(1000g×往返5000次)。
然后,在23℃下,利用显微镜式接触角计(产品名“DropMaster300”、协和界面科学株式会社制造),通过依照JIS R3257:1999中记载的静滴法的方法测定样品的表面的对水接触角。具体而言,首先,由橡皮试验前的样品切割成30mm×50mm的尺寸,得到测定样品。测定样品被切割成包含20mm×40mm的框状的标记。然后,利用双面胶带将该测定样品平坦地贴附在尺寸25mm×75mm的载玻片上。需要说明的是,按照上述框在载玻片内的方式贴附测定样品。之后,为了使测定样品所带的静电不对测定结果产生影响,利用离子发生器(例如产品名“KD-730B”、春日电机株式会社制造)照射离子,由此将测定样品除电30秒。并且,除电后,利用注射器在第2硬涂层的表面滴加1μL的水,并保持5秒。然后,按下显微镜式接触角计的开关,测定对水接触角。接触角的测定在温度23℃、相对湿度50%的环境下进行。并且,测定10点接触角,将其算术平均值作为橡皮试验前的光学膜的表面的接触角。橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面的对水接触角使用橡皮试验(500g×往返4000次)后的样品,并且橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面的对水接触角使用橡皮试验(1000g×往返5000次)后的样品,除此以外通过与橡皮试验前的光学膜的表面的对水接触角的测定方法相同的方法进行测定。然后,根据上述数学式(3)求出接触角维持率。
<钢丝绒(SW)试验>
对实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的橡皮试验前的光学膜的表面(硬涂层的表面)进行钢丝绒试验,并进行评价。具体而言,由橡皮试验前的光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到橡皮试验前的样品。然后,按照样品的表面(光学膜的表面)为上表面的方式,在学振型磨耗坚牢度试验机(产品名“AB-301”、TESTER SANGYO株式会社制造)的试验片台上以无褶皱或卷曲的方式平坦地固定样品。然后,将钢丝绒#0000(日本BONSTAR株式会社制造、商品名“Bonstar B-204”)设置于该试验机中并接触样品的表面,一边以移动速度100毫米/秒、1次往返的移动距离200mm(单程移动距离100mm)施加载荷1kg/cm2,一边将钢丝绒往返摩擦5000次。钢丝绒与光学膜的表面的接触面积为1cm2。上述BonstarB-204为横:约390mm、纵:约75mm、厚:约110mm的业务用尺寸。从此处适量撕下,(若切断则会出现钢丝绒纤维的截面,因此不用刃具切断)均匀地弄圆至没有特异的钢丝绒突出部的状态。然后,在施加载荷1kg的情况下,设定成在接触面积为1cm2时钢丝绒的厚度为20mm。之后,在荧光灯下(样品上的照度为800~1200Lx、观察距离30cm)和LED照明下(样品上的照度为4000~6000Lx、观察距离30cm)对样品进行肉眼观察,通过目视确认样品的表面有无划伤。评价基准如下。
○:未确认到划伤。
×:确认到划伤。
<铅笔硬度试验>
基于JIS K5600-5-4:1999分别测定实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的橡皮试验前的光学膜的表面(硬涂层的表面)的铅笔硬度。需要说明的是,在铅笔硬度的测定时,由光学膜切割成50mm×100m的尺寸,得到橡皮试验前的样品。按照没有折叠或褶皱的方式,用米其邦株式会社制造的Cellotape(注册商标)将该样品固定到玻璃板上,在该状态下对铅笔施加1kg的载荷,同时以1毫米/秒的速度使铅笔移动。铅笔硬度是在铅笔硬度试验中光学膜的表面未产生划伤的最高硬度。需要说明的是,在铅笔硬度的测定时,使用硬度不同的多根铅笔来进行,每一根铅笔进行5次铅笔硬度试验,在5次中4次以上在荧光灯下透射观察样品(光学膜)的表面时样品的表面未确认到划伤的情况下,判断该硬度的铅笔未在样品的表面产生划伤。
<总光线透射率测定>
依照JIS K7361-1:1997,使用雾度计(产品名“HM-150”、村上色彩技术研究所制造)测定了实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的橡皮试验前的光学膜的总光线透射率。关于上述总光线透射率,由橡皮试验前的光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到样品。然后,在没有卷曲或褶皱、并且没有指纹或灰尘等的状态下,按照硬涂层侧为非光源侧的方式设置该样品,对1片样品测定3次,采用3次测定得到的值的算术平均值。
<雾度值测定>
依照JIS K7136:2000,使用雾度计(产品名“HM-150”、村上色彩技术研究所制造)测定实施例1~6、8、10、12和比较例1~5的橡皮试验前的光学膜的雾度值(总雾度值)。关于上述雾度值,由光学膜切割成50mm×100mm的尺寸,得到橡皮试验前的样品。然后,在没有卷曲或褶皱、并且没有指纹或灰尘等的状态下,按照硬涂层侧为非光源侧的方式设置该样品,对1片光学膜测定3次,采用3次测定得到的值的算术平均值。
<柔性评价>
(1)折叠试验后的裂纹·断裂评价
对实施例6~13的光学膜进行折叠试验,评价裂纹和断裂。具体而言,首先,由橡皮试验前的光学膜切割出1片125mm×50mm的长方形状的样品。切割出样品后,利用固定部将该样品的短边(50mm)侧分别固定至作为折叠耐久试验机的U字伸缩试验机(产品名“DLDMLH-FS”、Yuasa System Equipment株式会社制造),如图7的(C)所示那样按照相向的2条边部的最小间隔为2mm(弯曲部的外径2mm)的方式进行安装,在下述条件下进行10万次将该样品的硬涂层侧的面折叠180°的试验(按照硬涂层为内侧、基材为外侧的方式进行折叠的试验)。
(折叠条件)
·往返速度:80rpm(次每分钟)
·试验冲程:60mm
·弯曲角度:180°
并且,调查在弯曲部是否产生了裂纹或断裂。评价基准如下。需要说明的是,对折叠试验前的成为各光学膜的弯曲部的区域进行观察,结果未观察到裂纹或断裂。评价基准如下。
(折叠性)
◎:折叠试验后,弯曲部也未产生裂纹或断裂。
○:折叠试验后,在弯曲部产生了一些裂纹,但为实际使用上没有问题的水平。
△:折叠试验后,在弯曲部产生了裂纹或断裂。
另外,同样地,由实施例6~13的光学膜制作与上述同样的样品,用固定部分别固定样品的短边侧,按照相向的2条边部的最小间隔φ为2mm(弯曲部的外径2mm)的方式进行安装,按照硬涂层侧为内侧的方式进行将样品反复折叠180°20万次的折叠试验,同样地观察折叠试验后的样品的裂纹或断裂,按照上述基准进行评价。进而,由实施例6~13的光学膜制作与上述同样的样品,用固定部分别固定样品的短边侧,按照相向的2条边部的最小间隔φ为2mm(弯曲部的外径2mm)的方式进行安装,按照硬涂层侧为内侧的方式进行将样品反复折叠180°30万次的折叠试验,同样地观察折叠试验后的样品的裂纹或断裂,按照上述基准进行评价。
(2)折叠试验后的折痕评价
在实施例6~13的光学膜中,观察折叠试验后的外观,评价在光学膜的弯曲部是否产生了折痕。折叠试验通过折叠试验前后的表面电阻值评价的栏中记载的方法进行。折痕的观察在温度23℃和相对湿度50%的环境下通过目视进行。在折痕的观察时,在白色照明的亮室(800lux~2000lux)利用透射光和反射光均匀地观察弯曲部,并且对折叠时成为弯曲部的内侧的部分和成为外侧的部分两者进行观察。在折痕的观察中,为了能够容易掌握所要观察的位置,将折叠试验前的样品设置于耐久试验机的固定部,在折叠1次时,如图8所示,在位于弯曲部中与折叠方向正交的方向的两端用油性笔预先标出表示为弯曲部的标记。另外,在折叠试验后,在折叠试验后从耐久试验机取下的状态下,用油性笔预先画出连结弯曲部的上述两端的标记彼此的线。然后,在折痕的观察中,对由弯曲部的上述两端的标记和连结该标记彼此的线所形成的区域即弯曲部整体进行目视观察。需要说明的是,对折叠试验前的成为各光学膜的弯曲部的区域进行了观察,结果未观察到折痕。评价基准如下。
◎:折叠试验后,光学膜也未观察到折痕。
○:折叠试验后,光学膜中观察到一些折痕,但为实际使用上没有问题的水平。
△:折叠试验后,光学膜中观察到折痕。
(3)折叠试验后的微裂纹评价
在实施例6~13的光学膜中,观察折叠试验后的外观,评价在光学膜的弯曲部是否产生了微裂纹。折叠试验通过折叠试验前后的表面电阻值评价的栏中记载的方法进行。微裂纹的观察在温度23℃和相对湿度50%的环境下使用数字显微镜(产品名“VHX-5000”、KEYENCE株式会社制造)来进行。具体而言,首先,将折叠试验后的样品缓慢地展开,用胶带将样品固定至显微镜的载物台。此时,在折痕严重的情况下,将观察区域尽量弄平。但是,为不用手触摸样品的中央附近的观察预定区域(弯曲部)、且不施加力的程度。接下来,对折叠时成为内侧的部分和成为外侧的部分两者进行观察。关于微裂纹的观察,选择环形照明作为数字显微镜的照明,以倍率200倍利用暗场和反射光来进行。在微裂纹的观察中,为了容易掌握所要观察的位置,将折叠试验前的样品设置于耐久试验机的固定部,在折叠1次时,如图8所示,在位于弯曲部中与折叠方向正交的方向的两端用油性笔预先标出表示为弯曲部的标记。另外,在折叠试验后,在折叠试验后从耐久试验机取下的状态下,用油性笔预先画出连结弯曲部的上述两端的标记彼此的线。然后,在微裂纹的观察中,调整显微镜的位置以使显微镜视野范围的中心成为弯曲部的中央。需要说明的是,对折叠试验前成为各光学膜的弯曲部的区域进行了观察,结果未观察到微裂纹。评价基准如下。
(微裂纹)
◎:折叠试验后,光学膜也未观察到微裂纹。
○:折叠试验后,光学膜中观察到一些微裂纹,但为实际使用上没有问题的水平。
△:折叠试验后,光学膜中观察到微裂纹。
以下,将结果示于表1~表3中。
Figure BDA0002839054870000581
Figure BDA0002839054870000591
Figure BDA0002839054870000601
下面对结果进行说明。在比较例1~5的光学膜中,橡皮试验(500g×往返4000次)后未确认到1个以上50个以下的上述凹坑,或橡皮试验(500g×往返4000次)前后的动摩擦系数的变化率超过35%。因此,在比较例1、2的光学膜中,虽然钢丝绒试验的结果良好,但接触角维持率低,耐磨耗性差,另外,在比较例3~5的光学膜中,虽然接触角维持率的结果良好,但钢丝绒试验的结果差,耐擦伤性差。与此相对,在实施例1~6、8、10、12的光学膜中,橡皮试验(500g×往返4000次)后确认到1个以上50个以下的上述凹坑,橡皮试验(500g×往返4000次)前的动摩擦系数为0.70以下的范围内,并且橡皮试验(500g×往返4000次)前后的动摩擦系数的变化率为35%以内,因此钢丝绒试验的结果和接触角维持率的结果也良好。需要说明的是,实施例7的光学膜的硬涂层是与实施例6的光学膜同样的硬涂层,实施例9的光学膜的硬涂层是与实施例8的光学膜同样的硬涂层,实施例11的光学膜的硬涂层是与实施例10的光学膜同样的硬涂层,实施例13的光学膜的硬涂层是与实施例12的光学膜同样的硬涂层,因此认为实施例7得到与实施例6同样的结果,实施例9得到与实施例8同样的结果,实施例11得到与实施例10同样的结果,并且实施例13得到与实施例12同样的结果。由该结果确认到,在实施例1~13的光学膜中,耐擦伤性优异且耐磨耗性也优异。
在比较例1~5的光学膜中,橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的算术平均高度(Sa)之差的绝对值为0.1nm以上5nm以下的范围外,并且橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的动摩擦系数的变化率超过35%。因此,在比较例1、2的光学膜中,虽然钢丝绒试验的结果良好,但接触角维持率低,耐磨耗性差,另外,在比较例3~5的光学膜中,虽然接触角维持率的结果良好,但钢丝绒试验的结果差,耐擦伤性差。与此相对,在实施例1~6、8、10、12的光学膜中,橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的算术平均高度(Sa)之差的绝对值为0.1nm以上5nm以下的范围内,橡皮试验(1000g×往返5000次)前的动摩擦系数为0.70以下的范围内,并且橡皮试验(1000g×往返5000次)前后的动摩擦系数的变化率为35%以内,因此钢丝绒试验的结果和接触角维持率的结果也良好。需要说明的是,实施例7的光学膜的硬涂层是与实施例6的光学膜同样的硬涂层,实施例9的光学膜的硬涂层是与实施例8的光学膜同样的硬涂层,实施例11的光学膜的硬涂层是与实施例10的光学膜同样的硬涂层,实施例13的光学膜的硬涂层是与实施例12的光学膜同样的硬涂层,因此认为实施例7得到与实施例6同样的结果,实施例9得到与实施例8同样的结果,实施例11得到与实施例10同样的结果,并且实施例13得到与实施例12同样的结果。由该结果确认到,在实施例1~13的光学膜中,耐擦伤性优异且耐磨耗性也优异。
作为参考,将利用原子力显微镜观察实施例1的橡皮试验前的光学膜的表面的5μm见方的区域时的照片示于图11的(A),将利用原子力显微镜观察橡皮试验前的光学膜的表面时的照片示于图11的(B),将利用原子力显微镜观察实施例1的橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面时的照片示于图12的(A),将利用原子力显微镜观察实施例1的橡皮试验(500g×往返4000次)后的光学膜的表面时的照片示于图12的(B)。在实施例1的光学膜中,如图11的(A)和图11的(B)所示,橡皮试验前不存在环状、圆状或无定形状的凹坑,但在橡皮试验(500g×往返4000次)后,如图12的(A)和图12的(B)所示,沿着看起来为圆状的圆状部的边缘部形成了宽度约0.8nm的凹坑,因此存在环状的凹坑。图11的(A)、图11的(B)、图12的(A)和图12的(B)是利用作为原子力显微镜的AFM-5500(Hitachi Technologies株式会社制造)拍摄的。需要说明的是,图11的(B)中的高度方向的刻度为7.00nm,而图12的(B)中存在突起,因此高度方向的刻度为20.04nm。因此,乍一看,图11的(B)看起来比图12的(B)样品的表面更粗糙,但高度方向的比例尺是不同的,因此不能一概地说图11的(B)比图12的(B)样品的表面更粗糙。高度方向的比例尺通过用原子力显微镜读取样品的表面形状而自动确定。
另外,将利用原子力显微镜(产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)观察实施例6的橡皮试验前的光学膜的表面的5μm见方的区域时的照片示于图13的(A),将利用原子力显微镜(产品名“AFM-5500”、Hitachi Technologies株式会社制造)观察实施例6的橡皮试验(1000g×往返5000次)后的光学膜的表面时的照片示于图13的(B)。在实施例6中,橡皮试验前的样品和橡皮试验(1000g×往返5000次)后的样品均存在上述凹坑。
在上述折叠试验中,按照硬涂层为内侧的方式进行了折叠试验,但按照相向的2条边部的最小间隔φ为3mm(弯曲部的外径3mm)的方式进行安装,按照硬涂层侧为外侧的方式进行了将样品反复折叠180°10万次的折叠试验,结果,在实施例6~13的光学膜中,折叠试验后的裂纹·断裂评价、折痕评价和微裂纹评价均良好(“〇”以上)。
符号说明
10…光学膜
10A…表面
10B…凹坑
11…树脂基材
11A…第1面
11B…第2面
12…功能层
12A…表面
13…第1功能层
14…第2功能层
20…偏振片
21…偏振元件
30…图像显示装置
33…显示元件
35…触摸传感器

Claims (15)

1.一种光学膜,其为具备树脂基材和设置在所述树脂基材的第1面侧的功能层的光学膜,
所述光学膜的表面是所述功能层的表面,
使用橡皮以500g的载荷进行对所述光学膜的所述表面往返摩擦4000次的橡皮试验后,利用原子力显微镜对所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域进行观察时,在所述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑,
所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数为0.70以下,
所述橡皮试验后的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数相对于所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数的变化率为35%以内。
2.一种光学膜,其为具备树脂基材和设置在所述树脂基材的第1面侧的功能层的光学膜,
所述光学膜的表面是所述功能层的表面,
使用橡皮以1000g的载荷进行对所述光学膜的所述表面往返摩擦5000次的橡皮试验时,利用原子力显微镜测定的所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域的平均算术高度与利用所述原子力显微镜测定的所述橡皮试验后的所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域的平均算术高度之差的绝对值为10nm以下,
所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数为0.70以下,
所述橡皮试验后的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数相对于所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的动摩擦系数的变化率为35%以内。
3.如权利要求2所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对所述橡皮试验后的所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域进行观察时,在所述区域内存在1个以上50个以下的外径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的环状、直径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的圆状、以及径0.1μm以上2.5μm以下且深度1nm以上150nm以下的无定形状中的至少任一种凹坑。
4.如权利要求1或3所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域进行观察时,存在1个以上50个以下的所述凹坑。
5.如权利要求1或3所述的光学膜,其中,利用原子力显微镜对所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的5μm见方的区域进行观察时,不存在所述凹坑。
6.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,在所述凹坑的内侧或所述凹坑内存在高度1nm以上的突起。
7.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,所述橡皮试验后的所述光学膜的表面的对水接触角相对于所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面的对水接触角的比例、即接触角维持率为80%以上。
8.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,一边利用钢丝绒施加1kg/cm2的载荷一边对所述橡皮试验前的所述光学膜的所述表面进行往返摩擦5000次的钢丝绒试验的情况下,在所述表面未确认到划痕。
9.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,所述功能层具备包含颗粒的第1功能层、和设置在所述第1功能层的与所述树脂基材侧的面相反一侧的面上且不含颗粒的第2功能层。
10.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,在所述树脂基材包含三乙酰纤维素树脂且所述树脂基材的厚度为15μm以上65μm以下的情况下,在所述树脂基材包含聚酯系树脂且所述树脂基材的厚度为5μm以上45μm以下的情况下,在所述树脂基材包含环烯烃聚合物系树脂且所述树脂基材的厚度为5μm以上35μm以下的情况下,或者在所述树脂基材包含聚酰亚胺系树脂和聚酰胺系树脂中的至少任一种且所述树脂基材的厚度为5μm以上75μm以下的情况下,按照所述光学膜的相向的边部的间隔为2mm且所述功能层为内侧的方式反复进行10万次将所述光学膜折叠180°的试验时,不产生裂纹或断裂。
11.如权利要求1或2所述的光学膜,其中,在所述树脂基材包含三乙酰纤维素树脂、聚酯系树脂、环烯烃聚合物系树脂或者聚酰亚胺系树脂和聚酰胺系树脂中的至少任一种且所述树脂基材的厚度为35μm以上105μm以下的情况下,按照所述光学膜的相向的边部的间隔为3mm且所述功能层为外侧的方式反复进行10万次将所述光学膜折叠180°的试验时,不产生裂纹或断裂。
12.一种偏振片,其具备:
权利要求1或2所述的光学膜;和
设置在所述光学膜的所述树脂基材的与所述第1面相反一侧的第2面侧的偏振元件。
13.一种图像显示装置,其具备:
显示元件;和
配置在相较于所述显示元件更靠近观察者侧的权利要求1或2所述的光学膜或权利要求12所述的偏振片,
所述光学膜的所述功能层位于相较于所述树脂基材更靠近观察者侧。
14.如权利要求13所述的图像显示装置,其中,在所述显示元件与所述光学膜之间进一步具备触摸传感器。
15.如权利要求13所述的图像显示装置,其中,所述显示元件为有机发光二极管元件。
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