JP2009169335A - 光学フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されたＴＡＣ基材とＰＶＡ、光学薄膜との密着性を強化する光学フィルム及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】トリアセチルセルロースを有する基材からなり、基材の一方の面に、プラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施され、基材の一方の面上に第１の機能層が形成され、第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする光学フィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルム及びその製造方法に関し、特に、ＴＡＣを基材とした防眩性能、反射防止性能等の機能を発揮する光学フィルム及びその製造方法に関するものである。

液晶ディスプレイに代表される各種ディスプレイの表面には、基材フィルム上に液晶内部を保護するためのハードコート膜、又は外光の反射によるコントラストの低下や像の映り込みを防止するための反射防止膜等の機能を有した「光学薄膜」が設けられている。これらのハードコート膜や反射防止膜等の機能膜は、連続的に搬送されるウェブ状の支持体上に紫外線硬化性樹脂若しくは電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂、又は熱硬化性樹脂等を含む塗液を塗布することにより形成される。

こうした光学フィルムの基材としては、光学異方性がないと言う特性を活かし、トリアセチルセルロース（以下、「ＴＡＣ」という。）フィルムが用いられ、偏光子となるポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という。）と貼合されて偏光板を形成する。この時、ＴＡＣ基材とＰＶＡ、光学薄膜との密着性を確保するため、アルカリ鹸化処理が広く用いられているが、鹸化処理はアルカリ液への浸漬、洗浄、乾燥などの工程を経ることで、異物の取り込みが多く、異物起因の塗布欠陥を発生させている。

そのため、アルカリ鹸化処理を用いずに密着性を強化させるため、多くの方法が提案されている。

特許文献１、２によれば、偏光板用保護フィルムを真空グロー放電、大気圧グロー放電及びフレームプラズマ処理により親水化することで、ＰＶＡとの密着性を改善させている。プラズマの特性も、フィルム表面に存在する有機物のＣ−Ｃ結合もしくはＣ−Ｈ結合を切断する条件や、フィルム表面に水酸基もしくはアミノ基を形成する条件でのプラズマ処理を順次もしくは同時に行うなどの技術が開示されている。

しかしながら上記の方法では、エネルギーの弱いグロー放電によるプラズマ種しか利用できず、ＴＡＣ最表面の化学結合の切断や官能基による修飾はできるものの、その効果は最表層に留まり、密着性を発揮するのに十分な深さ方向の処理は実施し得ない。
特開２０００−３５６７１４号公報 特開２００３−２５５１３１号公報

本発明は、ＴＡＣ基材とＰＶＡ、光学薄膜との密着性を強化する光学フィルム及びその製造方法を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、トリアセチルセルロースを有する基材からなり、基材の一方の面に、プラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されていることを特徴とする光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、トリアセチルセルロースを有し、第１の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の基材と、トリアセチルセルロースを有し、第２の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第２の基材と、第１の基材の第１の面と、第２の基材の第２の面に挟まれた偏光層とを有することを特徴とする光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、基材の一方の面上に第１の機能層が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、トリアセチルセルロースを有する基材と、基材上に形成され、基材と反対の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の機能層と、第１の機能層上に形成された第２の機能層と、を備えることを特徴とする光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであり、第２の機能層は反射防止層、防汚層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行う処理を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、その自己バイアス値が２００Ｖ以上２０００Ｖ以下であり、またＥｄ＝プラズマ密度×処理時間で定義されるＥｄ値が１００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以上１００００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以下である低温プラズマによる処理であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光学フィルムとしたものである。

本発明の請求項１０に係る発明は、トリアセチルセルロースを有する基材を準備し、基材の一方の面に、プラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理を施すことを特徴とする光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１１に係る発明は、トリアセチルセルロースを有し、第１の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の基材を準備し、トリアセチルセルロースを有し、第２の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第２の基材を準備し、第１の基材の第１の面と、第２の基材の第２の面とで偏光層を挟むことを特徴とする光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１２に係る発明は、基材の一方の面上に第１の機能層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１３に係る発明は、第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１４に係る発明は、トリアセチルセルロースを有する基材を準備し、基材上に基材と反対の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理を施す第１の機能層を形成し、第１の機能層上に第２の機能層を形成することを特徴とする光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１５に係る発明は、第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであり、第２の機能層は反射防止層、防汚層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１６に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１７に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行う処理を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明の請求項１８に係る発明は、反応性イオンエッチングによる前処理は、その自己バイアス値が２００Ｖ以上２０００Ｖ以下であり、またＥｄ＝プラズマ密度×処理時間で定義されるＥｄ値が１００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以上１００００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以下である低温プラズマによる処理であることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法としたものである。

本発明によれば、ＴＡＣ基材とＰＶＡ、光学薄膜との密着性を強化する光学フィルム及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。なお、実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る光学フィルム１０は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）基材１の一方の面に、反応性イオンエッチング（リアクティブイオンエッチング、以下「ＲＩＥ」という場合がある。）処理を施して、ＴＡＣ基材１上に機能層２を形成した構造である。機能層２はＴＡＣ基材１の両面に形成することができる。機能層２は第１の機能層として、ハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層等を用いることができる。機能層２上に第２の機能層として、反射防止層、防汚層、帯電防止層及び赤外線吸収層等を用いることができる。ここで、機能層２と第２の機能層とを光学薄膜という。

本発明の実施の形態に係るＴＡＣ基材１は、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などを使用することができる。また、本発明の実施の形態において、ＴＡＣ基材１はロール上であり、ロール・ツー・ロール方式により連続的に反応性イオンエッチンッグ処理されることが生産効率上好ましい。

ＴＡＣ基材１の厚さはとくに制限を受けるものではないが、実用的には４０μｍ以上８０μｍ以下の範囲が好ましい。

図示しないが、本発明の実施の形態に係るＴＡＣ基材１の間に偏光子となるポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」という。）に貼合されて偏光板を形成することができる。

本発明の別の実施の形態において、図示しないが、ＴＡＣ基材１上に機能層２を形成して、機能層２のＴＡＣ基材１が密着していない面に反応性イオンエッチング処理（後述する）をして、機能層２上に第２の機能層を形成することができる。

次に反応性イオンエッチング（以下、「ＲＩＥ」という。）処理について説明する。ＲＩＥ処理とは、被処理基材上に発生させたプラズマから取り出したイオンによって、被処理基材を強力に処理する方法である。すなわち、発生したイオンを被処理基材に打ち込むことにより、被処理基材の表面改質を大きくすることができる。

本発明の実施の形態においては、ＴＡＣフィルム上にＲＩＥ処理をおこなうことにより、ＴＡＣ基材１と偏光子との密着性を強化させることができる。ＲＩＥ処理にあっては、自己バイアスと呼ばれる高周波プラズマ特有の電位を、プラズマ電位とＴＡＣ基材１との間でいかに高く保つかがポイントとなる。通常モードのプラズマでは、自己バイアスは掛かるものの、プラズマと電極間での電位差となって現れてしまい、プラズマとＴＡＣ基材１間には大きな電位差は生まれない。これをＴＡＣ基材１側に電極を設置するなどしてＲＩＥモードに維持し、強い処理が実現できる。

このＲＩＥ処理を、ＴＡＣ基材１とアンカーコート層（図示せず）との密着を強化するために施すことが有効である。この処理を行うことで、発生したイオンをＴＡＣ基材１に打ち込み、従来プラズマでは処理できない、ＴＡＣ基材１の表層から深さ方向（＜１μｍ）に巾を持った改質が実現できる。具体的には、ＴＡＣ基材１内部のＣ−Ｃ結合を切断し、その後のＰＶＡ、光学薄膜を積層した際に、３次元的にダングリング・ボンド（懸垂結合）が形成されて、ＴＡＣ基材１とＰＶＡ、光学薄膜との密着性を強化させることができる。

ＲＩＥによる前処理を行うためのガス種としては、アルゴン、酸素、窒素、水素、炭酸ガスを使用することができる。これらのガスは単独で用いても、２種類以上のガスを混合して用いてもよい。

このＲＩＥによる処理を巻き取り式装置で行う方法としては、図２に示すように、基材６の設置されている冷却ドラムに電圧を印加してプレーナ型にする方法、もしくは図３に示すように、ホロアノード・プラズマ処理器を用いて処理を行う方法がある。

図２に示すように、プレーナ型は、電極３、ガイドロール５、基材６を備えて、プラズマ４を電極３の方向（図２のプラズマ４の矢印方向）に発生させている。プレーナ型で処理を行えば、基材６は陰極（カソード）側に設置することができ、高い自己バイアスを得ることによってＲＩＥによる処理が行える。

図３に示すように、ホロアノード・プラズマ処理器は、電極３、ガイドロール５、基材６、ガス導入管７、プラズマ遮蔽板８及びマッチングボックス９を備えて、プラズマ４を基材６の方向（図３のプラズマ４の矢印方向）に発生させている。ホロアノード・プラズマ処理器は、中空状の陽極を有し、その陽極の面積（Ｓａ）が、対極となる基板面積（Ｓｃ）に比べ、Ｓａ＞Ｓｃとなるような処理器である。陽極の面積を大きくすることで、対極となる陰極（基材６）上に大きな自己バイアスを発生することができる。この大きな自己バイアスにより、安定で強力な表面処理ができる。さらに好ましくは、ホロアノード電極中に磁石を組み込み、磁気アシスト・ホロアノードとすることで、より強力且つ安定したプラズマ表面処理を高速で行うことである。磁気電極から発生される磁界により、プラズマ閉じ込め効果を更に高め、大きな自己バイアスで高いイオン電流密度を得ることができる。

図４に示すように、従来のプラズマ処理で行うような、ドラムもしくはガイドロール５の対面側に印加電極３を設置した場合には、基材６は陽極（アノード）側に設置されることになる。この時、基材６は高い自己バイアスが得られず、ラジカルが基材６の表面に作用し化学反応するだけの、いわゆるプラズマエッチングしか行われないため、無機酸化物蒸着層（機能層２）と基材６との密着性は低いままである。

ＲＩＥによる前処理を行うためのガス種としては、アルゴン、酸素、窒素、水素を使用することができる。これらのガスは単独で用いても、２種類以上のガスを混合して用いてもよい。また、２基の処理器を用いて、連続して処理を行ってもよい。この時２基の処理器は同じものを使用する必要はなく、プレーナ型で処理を行った後に連続してホロアノード・プラズマ処理器を用いて処理を行っても構わない。

加工速度、エネルギーレベルなどで示される処理条件は、基材種類、用途、放電装置特性などに応じ、適宜設定するができる。ただし、プラズマの自己バイアス値は２００Ｖ以上２０００Ｖ以下、Ｅｄ＝プラズマ密度×処理時間で定義されるＥｄ値が１００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以上１００００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以下にすることが必要である。上記の条件より若干低い値でも、ある程度の密着性を発揮するが、未処理品に比べて優位性が低い。また、上記の条件より高い値であると、強い処理になり基材６の表面が劣化し、逆に密着性が低下する原因になる。プラズマ用の気体及びその混合比などに関してはポンプ性能や取り付け位置などによって、導入分と実効分とでは流量が異なるので、用途、装置特性に応じて適宜設定するべきである。

本発明の実施の形態に係る光学フィルム１０によれば、ＴＡＣ基材１または機能層２に反応性イオンエッチング処理を行うことにより、ＴＡＣ基材１または機能層２上に形成されるＰＶＡまたは光学薄膜との密着性を強化することができる。

以下のようにして、ＴＡＣ基材１上に機能層２を設け、光学フィルム１０を形成した。

ＴＡＣ基材１として厚さ８０μｍのＴＡＣフィルムの両面に、リアクティブイオンエッチング（反応性イオンエッチング）による前処理を施した。この時、電極には周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源を用い、処理ガスにはアルゴンを用いた。この時の自己バイアス値を７００Ｖとし、処理強度（Ｅｄ値）は１０００Ｖ・ｓ・ｍ^−２とした。

まず、この両面処理されたＴＡＣ基材１の一方の面に、光学薄膜を以下の方法で形成した。

光学薄膜を形成する紫外線硬化性樹脂として、ペンタエリスリトールトリアクリレート（共栄社化学社製、ＰＥ−３Ａ）を１００重量部、溶剤としてトルエンを１００．５重量部、光重合開始剤としてイルガキュア１８４（チバスペシャリティケミカルズ社製）を５重量部、混合させて塗液を調製し、エクストルージョン方式のダイヘッドを用いて上記組成の塗液を塗布した。

塗布した塗膜は、乾燥装置において５０℃の熱風により乾燥した後、紫外線照射装置に設置した高圧水銀ランプ（８０Ｗ／ｃｍ）により硬化し、ＴＡＣフィルム上に光学薄膜（ハードコート層）を形成した。

次に、ＴＡＣ基材１のもう一方の面に、ＰＶＡ層を以下の方法で形成した。

ポリビニルアルコールフィルム（クラレ株式会社製）を一軸延伸（延伸倍率：４．５倍）し、この一方の面に、ポリビニルアルコール系接着剤を用いてＴＡＣフィルムと貼合した。

［比較例１］
ＴＡＣ基材１へのＲＩＥによる前処理を行わなかった以外は、実施例１と同様の方法で光学フィルム１０を作製した。

［評価方法］
得られた光学フィルムのＴＡＣ／光学薄膜間の密着性を以下の密着性評価方法にて実施した。

碁盤目テープ（クロスカット）法により評価した。ＴＡＣフィルム上の機能層２に碁盤目状のマスをカッターナイフで作り、その上からセロハンテープを貼り付け、剥がしたときの１００マスのうち剥離しなかった数（残存数）を数えた。

ＴＡＣ／ＰＶＡ層間の密着性を以下の密着性評価方法にて実施した。

ＴＡＣ／ＰＶＡフィルムを１８０°剥離させ、その剥離界面を観察した。

表１から明らかなように、ＲＩＥ処理によりＴＡＣフィルムの密着性を改善し、光学薄膜、ＰＶＡとの密着性を維持する光学フィルム１０を作製することができた。

本発明の実施の形態の係る光学フィルムの概略断面図である。 プレーナ型プラズマ処理を行った場合の概略模式図である。 ホロアノード・プラズマ処理器の概略断面図である。 一般的なプラズマ処理器の概略模式図である。

符号の説明

１ ＴＡＣ基材
２ 機能層
３ 電極
４ プラズマ
５ ガイドロール
６ 基材
７ ガス導入管
８ プラズマ遮蔽板
９ マッチングボックス
１０ 光学フィルム

Claims (18)

1. トリアセチルセルロースを有する基材からなり、
   前記基材の一方の面に、プラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されていることを特徴とする光学フィルム。
2. トリアセチルセルロースを有し、第１の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の基材と、
   トリアセチルセルロースを有し、第２の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第２の基材と、
   前記第１の基材の前記第１の面と、前記第２の基材の前記第２の面に挟まれた偏光層とを有することを特徴とする光学フィルム。
3. 前記基材の前記一方の面上に第１の機能層が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
4. 前記第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
5. トリアセチルセルロースを有する基材と、
   前記基材上に形成され、前記基材と反対の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の機能層と、
   前記第１の機能層上に形成された第２の機能層と、
   を備えることを特徴とする光学フィルム。
6. 前記第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであり、前記第２の機能層は反射防止層、防汚層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルム。
7. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学フィルム。
8. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行う処理を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学フィルム。
9. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、その自己バイアス値が２００Ｖ以上２０００Ｖ以下であり、またＥｄ＝プラズマ密度×処理時間で定義されるＥｄ値が１００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以上１００００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以下である低温プラズマによる処理であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光学フィルム。
10. トリアセチルセルロースを有する基材を準備し、
    前記基材の一方の面に、プラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理を施すことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
11. トリアセチルセルロースを有し、第１の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第１の基材を準備し、
    トリアセチルセルロースを有し、第２の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理が施されている第２の基材を準備し、
    前記第１の基材の前記第１の面と、前記第２の基材の前記第２の面とで偏光層を挟むことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
12. 前記基材の前記一方の面上に第１の機能層を形成することを特徴とする請求項１０に記載の光学フィルムの製造方法。
13. 前記第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項１２に記載の光学フィルムの製造方法。
14. トリアセチルセルロースを有する基材を準備し、
    前記基材上に前記基材と反対の面にプラズマを利用した反応性イオンエッチングによる前処理を施す第１の機能層を形成し、
    前記第１の機能層上に第２の機能層を形成することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
15. 前記第１の機能層はハードコート層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであり、前記第２の機能層は反射防止層、防汚層、帯電防止層及び赤外線吸収層のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の光学フィルムの製造方法。
16. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行うことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
17. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、アルゴン、窒素、酸素、水素、炭酸ガスのうちの１種類のガス、またはこれらの混合ガスを用いて行う処理を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。
18. 前記反応性イオンエッチングによる前処理は、その自己バイアス値が２００Ｖ以上２０００Ｖ以下であり、またＥｄ＝プラズマ密度×処理時間で定義されるＥｄ値が１００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以上１００００Ｗ・ｓ・ｍ^−２以下である低温プラズマによる処理であることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法。

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