JP2009258720A - 透明支持体、光学フィルム、偏光板、および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体であって、該透明支持体の膜厚が20〜200μmであり、該透光性粒子が該透明支持体中の全固形分に対して0.5〜20質量%の割合で含まれ、該透明支持体の算術平均粗さ(Ra)が0.05μm以下である透明支持体。
【選択図】なし
Description
また本発明は、上記透明支持体、光学フィルム、または偏光板のいずれかを有することで、視認性に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、画像表示装置の作製において、省部材化に貢献できる光学フィルムの提供を目的とする。
1. 平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体であって、該透明支持体の膜厚が20〜200μmであり、該透光性粒子が該透明支持体中の全固形分に対して0.5〜20質量%の割合で含まれ、該透明支持体の算術平均粗さ(Ra)が0.05μm以下である透明支持体。
2. 前記透光性粒子の屈折率と前記透明支持体の屈折率との差が0.001以上0.05以下である上記1に記載の透明支持体。
3. 前記透明支持体がセルロースアシレートフィルムである上記1または2に記載の透明支持体。
4. 前記セルロースアシレートフィルムは、基層と表層とを有する多層構造であり、前記透光性粒子が前記基層のみに添加されている上記3に記載の透明支持体。
5. 内部に起因するヘイズ値が10〜30%であり、表面に起因するヘイズ値が2%未満である上記1〜4のいずれかに記載の透明支持体。
6. 透過散乱光が透光性粒子を含有していない透明支持体の法線方向における出射光強度I0のとき、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体の表面の法線方向における出射光強度I(0°)のI0に対する比I(0°)/I0が40%〜98%であり、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体表面の法線方向からフィルムの長手方向に5°傾いた位置における出射光強度I(5°)のI0に対する比I(5°)/I0が0.7%〜5.5%であり、且つ、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体表面の法線方向からフィルムの長手方向に30°傾いた位置における出射光強度I(30°)のI0に対する比I(30°)/I0が0.0005〜0.003%である上記1〜5のいずれかに記載の透明支持体。
7. 2.0mmの光学櫛の透過画像鮮明性が40〜70%である上記1〜6のいずれかに記載の透明支持体。
8. 上記1〜7のいずれかに記載の透明支持体の上に、3μm以上15μm以下の厚みのハードコート層を有する光学フィルム。
9. 前記ハードコート層の上に、ハードコート層よりも屈折率の低い低屈折率層を有する上記8に記載の光学フィルム。
10. 前記低屈折率層が微粒子を含み、該微粒子が、無機微粒子、中空の無機微粒子、および中空の有機樹脂微粒子から選ばれる少なくとも一種である上記9に記載の光学フィルム。
11. 前記ハードコート層が平均粒径6μm以上の粒子を含有しない上記8〜10のいずれかに記載の光学フィルム。
12. 前記ハードコート層の屈折率が1.45以上1.55以下である上記8〜11のいずれかに記載の光学フィルム。
13. 偏光膜と該偏光膜の両側に保護フィルムを有する偏光板であって、少なくとも一方の保護フィルムが上記1〜7のいずれかに記載の透明支持体である偏光板。
14. 上記1〜7のいずれかに記載の透明支持体、上記8〜12のいずれかに記載の光学フィルム、または上記13に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
本発明に用いられる透明支持体には、内部散乱効果を持たせるために、透光性粒子を含有させる。
透明支持体中のこれらの透光性粒子の含有量は0.5〜20質量%であり、1〜15質量%が好ましく、2〜8質量%がより好ましい。0.5質量%未満の場合には、LCDを使用した場合、3波長蛍光灯をディスプレイ表面に写りこませると虹色状のムラが発生する。20質量%を超えるとLCDに使用した場合、コントラストが悪化する。共流延法あるいは共押出しによる多層構成の透明支持体の場合は、基層にこの含有量でこれらの透光性粒子を含有することが好ましい。
表面処理に際しては、上述した化合物を2種類以上併用することもできる。
次に本発明に係る透明支持体について説明する。本発明の透明支持体(透明支持体を構成する主成分(51質量%以上99.5質量%以下)の材料)の具体例には、セルロースアシレート(例えばトリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、プロピオニルセルロース、ブチリルセルロース、アセチルプロピオニルセルロース、ニトロセルロース)、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−1,2−ジフェノキシエタン−4,4’−ジカルボキシレート、ポリブチレンテレフタレート)、ポリスチレン(例えばシンジオタクチックポリスチレン)、ポリオレフィン(例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテン、ポリシクロアルカン)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリメチルメタクリレートおよびポリエーテルケトン等が含まれる。トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレンナフタレートが好ましい。
透明保護フィルムとして用いられるセルロースアシレートフィルムの原料のセルロースとしては、綿花リンター、ケナフ、木材パルプ(広葉樹パルプ、針葉樹パルプ)等があり、何れの原料セルロースから得られるセルロースアシレートでも使用でき、場合により混合して使用してもよい。
数式(7):2.3≦SA’+SB’≦3.0
数式(8):0≦SA’≦3.0
数式(9): 0≦SB”≦1.2
ここで、SB”はセルロースの水酸基の水素原子を置換している炭素原子数3または4のアシル基を表す。
本発明で用いられる可塑剤は、セルロースアシレートフィルムに柔軟性を与え、寸法安定性を向上させ、耐湿性を向上させるために添加される成分である。好ましい可塑剤は、沸点が200℃以上で、25℃で液体であるか、または融点が25〜250℃の固体であることが好ましい。更に好ましくは沸点が250℃以上で、25℃で液体であるか、融点が25〜200℃の固体である可塑剤が挙げられる。可塑剤が液体の場合は、その精製は通常減圧蒸留によって実施され、高真空ほど好ましく、本発明では、特に、200℃における蒸気圧が1333Pa以下の可塑剤を用いることが好ましく、より好ましくは蒸気圧667Pa以下、更に好ましくは133〜1Paの化合物が好ましい。
リン酸エステルの例には、トリフェニルフォスフェート(TPP)、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、オクチルジフェニルホスフェート、ジフェニルビフェニルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリブチルホスフェート等が含まれる。
これらの好ましい可塑剤は、25℃においてTPP(融点約50℃)以外は液体であり、沸点も250℃以上である。
上記セルロースアシレートフィルムには、フィルム自身の耐光性向上、或いは偏光板、液晶表示装置の液晶化合物等の画像表示部材の劣化防止のために、更に紫外線防止剤を添加することが好ましい。
更に、セルロースアシレート組成物には、各調製工程において用途に応じた他の種々の添加剤(例えば、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン等)、光学異方性コントロール剤、剥離剤、帯電防止剤、赤外吸収剤等)を加えることができ、それらは固体でもよく油状物でもよい。すなわち、その融点や沸点において特に限定されるものではない。さらにまた、赤外吸収剤としては例えば特開平2001−194522号公報に記載のものが使用できる。
次に、セルロースアシレートを溶解する有機溶媒について記述する。用いる有機溶媒としては、従来公知の有機溶媒が挙げられ、例えば溶解度パラメーターで17〜22の範囲ものが好ましい。溶解度パラメーターは、例えばJ.Brandrup、E.H等の「PolymerHandbook(4th.edition)」、VII/671〜VII/714に記載の内容のものを表す。低級脂肪族炭化水素の塩化物、低級脂肪族アルコール、炭素原子数3から12までのケトン、炭素原子数3〜12のエステル、炭素原子数3〜12のエーテル、炭素原子数5〜8の脂肪族炭化水素類、炭素数6〜12の芳香族炭化水素類、フルオロアルコール類(例えば、特開平8−143709号公報 段落番号[0020]、同11−60807号公報 段落番号[0037]等に記載の化合物)等が挙げられる。
セルロースアシレート溶液(ドープ)の調製について、その溶解方法は、上記のように特に限定されるものではなく、室温溶解法、冷却溶解法または高温溶解方法により実施され、さらにはこれらの組合せで実施される。これらに関しては、例えば特開平5−163301号、特開昭61−106628号、特開昭58−127737号、特開平9−95544号、特開平10−95854号、特開平10−45950号、特開2000−53784号、特開平11−322946号、特開平11−322947号、特開平2−276830号、特開2000−273239号、特開平11−71463号、特開平04−259511号、特開2000−273184号、特開平11−323017号、特開平11−302388号などの各公報にセルロースアシレート溶液の調製法が記載されている。これらのセルロースアシレートの有機溶媒への溶解方法は、本発明においても、その範囲内であればこれらの技術を適宜適用できるものである。これらの詳細、特に非塩素系溶媒系については、前記の公技番号2001−1745号の22〜25頁に詳細に記載されている方法で実施される。さらにセルロースアシレートのドープ溶液は、溶液濃縮,濾過が通常実施され、同様に前記の公技番号2001−1745号の25頁に詳細に記載されている。なお、高温度で溶解する場合は、使用する有機溶媒の沸点以上の場合がほとんどであり、その場合は加圧状態で用いられる。
反射防止フィルムの透明支持体として、さらには偏光膜の透明保護フィルムとして、好適に使用されるセルロースアシレートフィルムは、以下のような特性を有することが好ましい。
(フィルムの機械的特性)
透明保護フィルムの幅方向のカール値は−7/m〜+7/mであることが好ましい。長尺で広幅の透明保護フィルムに対し行う際に、透明保護フィルムの幅方向のカール値が前述の範囲内にあると、フィルムのハンドリングの支障や、フィルムの切断が起きることが無く、また、フィルムのエッジや中央部などで、フィルムが搬送ロールと強く接触することからくる発塵や、フィルム上への異物付着が少なくなり、本発明の偏光板の点欠陥や塗布スジの頻度が許容値を超えることがなく、好ましい。また、偏光膜貼り合せ時に気泡が入ることを防ぐことができて好ましい。
上記セルロースアシレートフィルムの吸湿膨張係数を30×10−5/%RH以下とすることが好ましい。吸湿膨張係数は、15×10−5/%RH以下とすることがより好ましく、10×10−5/%RH以下であることがさらに好ましい。また、吸湿膨張係数は小さい方が好ましいが、通常は、1.0×10−5/%RH以上の値である。吸湿膨張係数は、一定温度下において相対湿度を変化させた時の試料の長さの変化量を示す。この吸湿膨張係数を調節することで、偏光板透明保護フィルムの耐久性が良好となり、或いは光学補償フィルムを積層した偏光板の場合には光学補償機能を維持したまま、額縁状の透過率上昇すなわち歪みによる光漏れを防止することができる。
数式(10):吸湿膨張係数(/%RH)={(H1−H0)/H0}/(R1−R0)
セルロースアシレートフィルムの平衡含水率は、偏光板の透明保護フィルムとして用いる際、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマーとの接着性を損なわないために、膜厚のいかんに関わらず、25℃80%RHにおける平衡含水率が、0〜4質量%であることが好ましい。0.1〜3.5質量%であることがより好ましく、1〜3質量%であることが特に好ましい。平衡含水率が該上限値以下であれば、セルロースアシレートフィルムを偏光板の透明保護フィルムとして用いる際にレターデーションの湿度変化による依存性が大きくなりすぎることがないので好ましい。
本発明のセルロースアシレートフィルムの透湿度は、JIS規格JIS Z−0208をもとに、温度60℃、湿度95%RHの条件において測定し、得られた値を膜厚80μmに換算したものである。該透湿度は400〜2000g/m2・24h、さらには500〜1800g/m2・24h、特には600〜1600g/m2・24hの範囲であることが好ましい。透湿度が該上限値以下であれば、フィルムのレターデーション値の湿度依存性の絶対値が0.5nm/%RHを超えることが少ないので好ましい。一方、該透湿度が該下限値以上であれば、偏光膜に貼り付けて偏光板を作製する場合に、セルロースアシレートフィルムにより接着剤の乾燥が妨げられて接着不良を引き起こすなどの不具合が生じにくいので好ましい。
本発明の光学フィルムは、本発明の透明支持体の上に、3μm以上15μm以下の厚みのハードコート層を有する光学フィルムである。また、本発明の光学フィルムは、好ましくは、前記ハードコート層の上に、ハードコート層よりも屈折率の低い低屈折率層を有する光学フィルムである。
本発明の光学フィルムでは、フィルムの物理的強度を付与するために、更に、漆黒感の良好な表面形状を達成するために、透明支持体の一方の面にハードコート層が設けることが好ましい。ハードコート層の上に少なくとも低屈折率層(更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に少なくとも中屈折率層および高屈折率層が設けられる態様)が設けられる態様(反射防止フィルム)がより好ましい。ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
さらに、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
本発明においては、前記のハードコート層より上、すなわち透明支持体より遠い側に低屈折率層を設けることができる。低屈折率層を有することで、防眩性フィルムに反射防止機能を付与し、さらには防眩性をより高めることができる。低屈折率層の屈折率は前記のハードコート層の屈折率より低く設定することが好ましい。低屈折率層とハードコート層との屈折率差が小さすぎる場合は反射防止性が低下し、大き過ぎると反射光の色味が強くなる傾向がある。低屈折率層とハードコート層との屈折率差は0.01以上0.30以下が好ましく、0.05以上0.20以下がより好ましい。 低屈折率層は、低屈折率素材を用いて形成することができる。低屈折率素材としては、低屈折率バインダーを用いることができる。また、バインダーに微粒子を加えて低屈折率層を形成することもできる。
含フッ素共重合体を主として構成する含フッ素ビニルモノマーとしては、フルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオリド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等)、(メタ)アクリル酸の部分又は完全フッ素化アルキルエステル誘導体類{例えば「ビスコート6FM」(商品名)、大阪有機化学工業(株)や“R−2020”(商品名)、ダイキン工業(株)製等}、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類等が挙げられるが、好ましくはペルフルオロオレフィン類であり、屈折率、溶解性、透明性、入手性等の観点から特に好ましくはヘキサフルオロプロピレンである。
(A):グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテルのように分子内に予め自己架橋性官能基を有するモノマーの重合によって得られる構成単位、
(B):カルボキシ基やヒドロキシ基、アミノ基、スルホ基等を有するモノマー{例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、マレイン酸、クロトン酸等}の重合によって得られる構成単位、
(C):分子内に上記(A)、(B)の官能基と反応する基とそれとは別に架橋性官能基を有する化合物を、上記(A)、(B)の構成単位と反応させて得られる構成単位(例えばヒドロキシ基に対してアクリル酸クロリドを作用させる等の手法で合成できる構成単位)が挙げられる。
a.水酸基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、(メタ)アクリル酸クロリドを反応させてエステル化する方法、
b.水酸基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、イソシアネート基を含有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させてウレタン化する方法、
c.エポキシ基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、(メタ)アクリル酸を反応させてエステル化する方法、
d.カルボキシ基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、エポキシ基を含有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させてエステル化する方法。
共重合体中の架橋性付与のための構成単位の導入量が10〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは15〜45モル%の場合であり、特に好ましくは20〜40モル%の場合である。
本発明における低屈折率層に有用な共重合体では、上記含フッ素ビニルモノマーから導かれる繰返し単位及び、架橋性付与のための構成単位以外に、基材への密着性、ポリマーのTg(皮膜硬度に寄与する)、溶媒への溶解性、透明性、滑り性、防塵・防汚性等種々の観点から、適宜他のビニルモノマーを共重合することもできる。これらのビニルモノマーは、目的に応じて複数を組み合わせてもよく、合計で共重合体中の0〜65モル%の範囲で導入されていることが好ましく、0〜40モル%の範囲であることがより好ましく、0〜30モル%の範囲であることが特に好ましい。
次に本発明における低屈折率層に好ましく用いることのできる微粒子について説明する。
本発明の光学フィルムは、以下の方法で形成することができるが、これらに制限されるものではない。
まず、各層を形成するための成分を含有した塗布液が調製される。その際、溶媒の揮発量を最小限に抑制することにより、塗布液中の含水率の上昇を抑制できる。塗布液中の含水率は5%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。溶媒の揮発量の抑制は、各素材をタンクに投入後の攪拌時の密閉性を向上すること、移液作業時の塗布液の空気接触面積を最小化すること等で達成される。また、塗布中、又はその前後に塗布液中の含水率を低減する手段を設けてもよい。
塗布に用いる塗布液は塗布前に濾過することが好ましい。濾過のフィルタは、塗布液中の成分が除去されない範囲でできるだけ孔径の小さいものを使うことが好ましい。濾過には、絶対濾過精度0.1〜50μm、さらには絶対濾過精度0.1〜40μmであるフィルタが好ましく用いられる。フィルタの厚さは、0.1〜10mmが好ましく、更には0.2〜2mmが好ましい。その場合、濾過圧力は1.5MPa以下、より好ましくは1.0MPa以下、更には0.2MPa以下で濾過することが好ましい。
透明支持体は、塗布前に、ベース変形の矯正のための加熱処理、又は、塗工性改良や塗設層との接着性改良のための表面処理を施すことが好ましい。表面処理の具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理又は紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましく利用される。
本発明のフィルムの各層は以下の塗布方法により形成することができるが、この方法に制限されない。ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(米国特許第2681294号明細書、国際公開第2005/123274号パンフレット参照)、マイクログラビアコート法等の公知の方法が用いられ、その中でもマイクログラビアコート法、ダイコート法が好ましい。
本発明のフィルムは、透明支持体上に直接又は他の層を介して塗布された後、溶媒を乾燥するために加熱されたゾーンにウェブで搬送されることが好ましい。
溶媒を乾燥する方法としては、各種の知見を利用することができる。具体的な知見としては、特開2001−286817号公報、同2001−314798号公報、同2003−126768号公報、同2003−315505号公報、同2004−34002号公報などの記載技術が挙げられる。
本発明の光学フィルムは、溶媒の乾燥の後に、ウェブとして電離放射線及び/又は熱により各塗膜を硬化させるゾーンを通過させ、塗膜を硬化することができる。本発明における電離放射線種は特に制限されるものではなく、皮膜を形成する硬化性組成物の種類に応じて、紫外線、電子線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線、X線などから適宜選択することができるが、紫外線、電子線が好ましく、特に取り扱いが簡便で高エネルギーが容易に得られるという点で紫外線が好ましい。
本発明の光学フィルムを連続的に製造するためには、ロール状の透明支持体フィルムを連続的に送り出す工程、塗布液を塗布・乾燥する工程、塗膜を硬化する工程、硬化した層を有する該支持体フィルムを巻き取る工程が行われる。
乾燥した塗布層を有する透明支持体は乾燥室から硬化室へ送り出され、塗布層に含有されるモノマーが重合して硬化する。さらに、硬化した層を有する透明支持体は硬化部へ送られ硬化を完結させ、硬化が完結した層を有する透明支持体は巻き取られてロール状となる。
本発明の光学フィルムを、偏光膜の2枚の表面保護フィルムのうちの一方として用いて偏光板を作製する際には、偏光膜と貼り合わせる側の表面を親水化することで、接着面における接着性を改良することが好ましい。
アルカリ液の中にフィルムを適切な条件で浸漬して、フィルム全表面のアルカリと反応性を有する全ての面を鹸化処理する手法であり、特別な設備を必要としないため、コストの観点で好ましい。アルカリ液は、水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。好ましい濃度は0.5〜3モル/Lであり、特に好ましくは1〜2モル/Lである。好ましいアルカリ液の液温は30〜75℃、特に好ましくは40〜60℃である。
上述の浸漬法における各膜へのダメージを回避する手段として、適切な条件でアルカリ液を、塗布層を有する表面と反対側の表面のみに塗布、加熱、水洗、乾燥するアルカリ液塗布法が好ましく用いられる。なお、この場合の塗布とは、鹸化を行う面に対してのみアルカリ液などを接触させることを意味し、塗布以外にも噴霧、液を含んだベルト等への接触などによって行われることも含む。
上記(b)と同様に、塗布層がアルカリ液に対する耐性が不足している場合に、最終層まで形成した後に、該最終層を形成した面にラミネートフィルムを貼り合せてからアルカリ液に浸漬することで、最終層を形成した面とは反対側のトリアセチルセルロース面だけを親水化し、然る後にラミネートフィルムを剥離する方法を用いることもできる。この方法でも、塗布層へのダメージなしに、偏光板保護フィルムとして必要なだけの親水化処理を、透明支持体であるトリアセチルセルロースフィルムの、最終層を形成した面とは反対の面だけに施すことができる。上記(b)の方法と比較して、ラミネートフィルムが廃棄物として発生する半面、特別なアルカリ液を塗布する装置が不要である利点がある。
下層まではアルカリ液に対する耐性があるが、上層のアルカリ液に対する耐性不足である場合には、下層まで形成後にアルカリ液に浸漬して両面を親水化処理し、然る後に上層を形成することもできる。製造工程が煩雑になるが、例えば、防眩層とフッ素含有ゾル−ゲル膜の低屈折率層とからなるフィルムにおいて、親水基を有する場合には、防眩層と低屈折率層との層間密着性が向上する利点がある。
透明支持体であるセルロースアシレートフィルムを、予めアルカリ液に浸漬するなどして鹸化し、何れか一方の面に、直接又は他の層を介して塗布層を形成してもよい。アルカリ液に浸漬して鹸化する場合には、鹸化により親水化されたセルロースアシレート面と塗布層との層間密着性が悪化することがある。そのような場合には、鹸化後、塗布層を形成する面だけにコロナ放電、グロー放電等の処理をすることで親水化面を除去してから塗布層を形成することで対処できる。また、塗布層が親水性基を有する場合には層間密着が良好なこともある。
〔偏光板の作製〕
[偏光板の構成]
本発明の透明支持体は、偏光膜とその両側に配置された保護フィルムとを有する偏光板において、その保護フィルムの一方又は両方に使用することができる。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
すなわち、連続的に供給されるポリビニルアルコール系フィルムなどのポリマーフィルムの両端を保持手段により保持しつつ張力を付与して延伸して、少なくともフィルム幅方向に1.1〜20.0倍に延伸し、フィルム両端の保持装置の長手方向進行速度差が3%以内で、フィルム両端を保持する工程の出口におけるフィルムの進行方向と、フィルムの実質延伸方向のなす角が、20〜70゜傾斜するように、フィルム進行方向を、フィルム両端を保持させた状態で屈曲させてなる延伸方法によって製造することができる。特に45°傾斜させたものが生産性の観点から好ましく用いられる。
偏光板の生産性には保護フィルムの透湿性が重要である。偏光膜と保護フィルムは水系接着剤で貼り合わせられており、この接着剤溶媒は保護フィルム中を拡散することで乾燥される。保護フィルムの透湿性が高ければ、高いほど乾燥は早くなり、生産性は向上するが、高くなりすぎると、液晶表示装置の使用環境(高湿下)により、水分が偏光膜中に入ることで偏光能が低下する。
偏光膜の2枚の保護フィルムのうち、本発明の透明支持体(光学フィルムを含む)以外のフィルムが、光学異方層を含んでなる光学補償層を有する光学補償フィルムであることも好ましい態様である。光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
〔画像表示装置〕
本発明の、透明支持体、または光学フィルムは、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような画像表示装置に好適に用いられる。本発明の反射防止フィルムは、プラズマディスプレイパネル(PDP)又は陰極管表示装置(CRT)など公知のディスプレイ上に用いることができる。
本発明の透明支持体、光学フィルム、及び偏光板は、液晶表示装置等の画像表示装置に有利に用いることができ、ディスプレイの最表層に用いることが好ましい。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、さらに60〜120゜にねじれ配向している。
TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。
VAモードの液晶セルには、
(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、
(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of Tech.Papers(予稿集)28(1997)845記載)、
(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)及び、
(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルであり、米国特許第4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードと呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
IPSモードの液晶セルは、ネマチック液晶に横電界をかけてスイッチングする方式であり、詳しくはProc.IDRC(Asia Display ’95),p.577−580及び同p.707−710に記載されている。
ECBモードの液晶セルは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向している。ECBモードは、最も単純な構造を有する液晶表示モードの一つであって、例えば特開平5−203946号公報に詳細が記載されている。
(PDP)
プラズマディスプレイパネル(PDP)は、一般に、ガス、ガラス基板、電極、電極リード材料、厚膜印刷材料、蛍光体により構成される。ガラス基板は、前面ガラス基板と後面ガラス基板の2枚である。2枚のガラス基板には電極と絶縁層を形成する。後面ガラス基板には、さらに蛍光体層を形成する。2枚のガラス基板を組み立てて、その間にガスを封入する。
本発明の光学フィルムは、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載されるタッチパネルなどに応用することができる。
本発明の光学フィルムは、有機EL素子等の保護フィルムとして用いることができる。
表1に示したドープ処方にて、基層ドープと表層ドープを作成し、表2に示した条件で流延し、透明支持体1〜透明支持体18を作成した。なお、表層および基層の積層形態は、図1と同様である。100℃の熱風にて残留溶剤量が10質量%になるまで乾燥し、その後140℃の熱風にて10分間乾燥させた。透明支持体の屈折率はいずれも1.48だった。
MX800:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.49、綜研化学(株)製
MBX−12:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.49、積水化成品工業(株)製
MX1500H:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.49、綜研化学(株)製
MX2000:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.49、綜研化学(株)製
MX150:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.49、綜研化学(株)製
SSX−106FB:架橋ポリメチルメタクリレート粒子、屈折率1.54、積水化成品工業(株)製
SX350H:架橋ポリスチレン粒子、屈折率1.59、綜研化学(株)製
作成した反射防止フィルム(透明支持体1)〜(透明支持体18)に対して、以下の評価を実施した。評価結果を表2に示す。
JIS−B0601(1994、2001)に準じて、小坂研究所(株)製、サーフコーダー MODEL SE−3Fを用いて表面の算術平均粗さ(Ra)(μm)の測定を行った。
測定面は、基層のみの場合は、両面を測定し、Raの大きい面の値を採用した。表層がある支持体は表層-1側を測定した。
測定条件は、評価長さ:2.5mm、カットオフ:0.25mm、速度:0.5mm/s、探針径:2μm、加重:30μNで行った。
透過画像鮮明度は、JIS−K7105に従い、スガ試験機(株)製の写像性測定器(ICM−2D型)にて、スリット幅が2.0mmの光学櫛を用いて測定をおこなった。
[1]JIS−K7136に準じて、得られたフィルムの全ヘイズ値(H)を測定する。
[2]得られたフィルムの表面および裏面に亜麻仁油を数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られたフィルムを密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hi)として算出した。
[3]上記[1]で測定した全ヘイズ(H)から上記[2]で算出した内部ヘイズ(Hi)を引いた値をフィルムの表面ヘイズ(Hs)として算出した。
得られたフィルムについて、(株)村上色彩技術研究所製の自動変角光度計(GP−5型)を用いて測定した(図8参照)。各フィルムは1cm以上離れた別の位置を3回測定し、平均化し、フィルム裏面の法線方向から0°、5°、30°の出射光強度をそれぞれI(0°)、I(5°)、I(30°)とした。また、富士フイルム(株)80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム「フジタックTD80UF」を同様に測定し、フィルム裏面の法線方向から0°の出射光強度をI0とし、I(0°)/I0、I(5°)/I0、I(30°)/I0を求めた。
下記に示す各々の成分をミキシングタンクに投入し、攪拌したのち、孔径30μmのポリプロピレン製フィルタで濾過して調製した。
PET−30 48.5質量部
イルガキュア127 1.5質量部
メチルイソブチルケトン 35.0質量部
メチルエチルケトン 15.0質量部
PET−30 45.5質量部
SX350H 3.0質量部
イルガキュア127 1.5質量部
メチルイソブチルケトン 35.0質量部
メチルエチルケトン 15.0質量部
PET−30:ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物[日本化薬(株)製]
イルガキュア127:光重合開始剤、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製
(ゾル液aの調製)
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、メチルエチルケトン120質量部、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン“KBM−5103”{信越化学工業(株)製}100質量部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3質量部を加え混合したのち、イオン交換水30質量部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液aを得た。質量平均分子量は1800であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は100質量%であった。ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。
中空シリカ微粒子ゾル(粒子サイズ約40〜50nm、シェル厚6〜8nm、屈折率1.31、固形分濃度20質量%、主溶媒イソプロピルアルコール、特開2002−79616号公報の調製例4に準じて粒子サイズを変更して作製)500質量部に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン“KBM−5103”{信越化学工業(株)製}30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート「ケロープEP−12」{ホープ製薬(株)製}1.5質量部加え混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8部を添加し、中空シリカ分散液(A−1)を得た。得られた中空シリカ分散液の固形分濃度は18質量%、溶媒乾燥後の屈折率は1.31であった。
メチルエチルケトン100質量部に対して、特開平2004−45462号公報に記載の含フッ素共重合体(P−3)(質量平均分子量約50000)44.0質量部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物“DPHA”{日本化薬(株)製}6.0質量部、末端メタクリレート基含有シリコーン“RMS−033”(Gelest社製)3.0質量部、「イルガキュア907」{チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製}を3.0質量部加えて溶解した。その後に中空シリカ微粒子分散液(A−1)を195質量部(シリカ+表面処理剤固形分として39.0質量部)、ゾル液a 17.2質量部(固形分として5.0質量部)を添加した。塗布液全体の固形分濃度が6質量%になり、シクロヘキサンとメチルエチルケトンの比率が10対90になるようにシクロヘキサン、メチルエチルケトンで希釈して低屈折率層用塗布液(LL−1)を調製した。
特開2003−211052号公報の図1に記載されたスロットダイコーターを用いて、作成した透明支持体1〜透明支持体18をロール形態で巻き出して、ハードコート層用塗布液(HCL−1、HCL−2)を、下記表3の乾燥膜厚になるように塗布し、30℃で15秒間、90℃で20秒間乾燥の後、さらに窒素パージ下で160W/cmの「空冷メタルハライドランプ」{アイグラフィックス(株)製}を用いて、照射量70mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させた反射防止フィルム(HC−1)〜(HC−19)を作製し、巻き取った。ハードコート層は表層−1の側の面に塗設した。ハードコート層の屈折率はいずれも1.52であった。
反射防止フィルム(HC−6)のハードコート層の上に、低屈折率層用塗布液(LL−1)を、特開2003−211052号公報の図1に記載されたスロットダイコーターを用いて、低屈折率層の乾燥膜厚が90nmになるようにウエット塗布し、60℃で50秒間乾燥の後、さらに窒素パージにより、酸素濃度100ppmの雰囲気下で240W/cmの「空冷メタルハライドランプ」{アイグラフィックス(株)製}を用いて、照射量600mJ/cm2の紫外線を照射し、低屈折率層(屈折率1.35)を形成させて巻き取り、反射防止フィルム(HC−6−L)を作成した。
電子顕微鏡“S−3400N”{(株)日立ハイテクノロジーズ製}を用い、作製された反射防止フィルムを5000倍の倍率で透過撮影する。撮影された粒子をランダムに10個選定し、10個の粒子直径の平均値を平均粒径とした。
なお、HC−6とHC−6−Lについては、3〜4μmの粒子をのぞいた、10個を選定し、10個の粒子直径の平均値を平均粒径とした。
電子顕微鏡“S−3400N”{(株)日立ハイテクノロジーズ製}を用い、作製された反射防止フィルムの断面を5000倍の倍率で撮影する。ハードコート層の膜厚をランダムに10点測定し、平均値を導出する。この作業を三視野について行い、その平均値をハードコート層の平均膜厚とした。
延伸したポリビニルアルコールフィルムに、ヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。反射防止フィルム(HC−1)〜(HC−19)、(HC−6−L)のそれぞれに鹸化処理を行い、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、各反射防止フィルムのセルローストリアセテート側が偏光膜側となるように偏光膜の片側に貼り付けた。また、市販のセルローストリアセテートフィルム「フジタックTD80UF」{富士フイルム(株)製}をポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の、反射防止フィルムを貼った側とは反対側に貼り付けた。このようにして反射防止フィルム付き偏光板(HKH−01)〜(HKH−19)、(HKH−16−L)を作製した。
[ギラツキ]
32型フルハイビジョン液晶TV“LC−32GS10”{シャープ(株)製}の視認側の偏光板を剥がし、代わりに偏光板(HKH−01)〜(HKH−19)、(HKH−16−L)を、反射防止フィルムが最表面となるように粘着剤を介して、視認側に貼り付けた。
液晶TVを点灯して白表示した際の画面のギラツキの様子を3人で評価した。△以上のレベルを合格と判定した。
◎:ギラツキは発生していない。
○:1人がギラツキをわずかに視認するが、実用上問題ない。
△:3人がギラツキを視認するが、実用上問題ない。
×:ギラツキが強く発生し、気になる。
32型フルハイビジョン液晶TV“LC−32GS10”{シャープ(株)製}の視認側の偏光板を剥がし、代わりに偏光板(HKH−01)〜(HKH−19)、(HKH−16−L)を、反射防止フィルムが最表面となるように粘着剤を介して、視認側に貼り付けた。貼り付けたパネルに対して、受光機(MINOLTA製、SPECTRORADIOMETER CS1000A)を50cm上方に平行になるように設定した。暗室条件下にて、パネルの画像を黒表示及び白表示にそれぞれ切り替え、偏光板の中央部分に於ける黒表示での輝度、白表示での輝度をそれぞれ黒輝度・白輝度とし測定を行った。その値を基にコントラスト比(白輝度/黒輝度)を算出した。
コントラスト比2100以上を◎、2000以上を○、1800以上2000未満を△、1800未満を×とした。
37型フルハイビジョン液晶TV“LC−37DS3”{シャープ(株)製}の視認側の偏光板を剥がし、代わりに偏光板(HKH−01)〜(HKH−19)、(HKH−16−L)を、反射防止フィルムが最表面となるように粘着剤を介して、視認側に貼り付けた。貼り付けたパネルに対して、暗室条件下で3波長蛍光灯を映り込ませた場合の映り込む蛍光灯のエッジ部で評価した。○以上を合格と判定した。
○:映り込む蛍光灯のエッジ部には虹色状のムラは発生していない。
×:映り込む蛍光灯のエッジ部に虹色状のムラが発生。
また、上記液晶TVのバックライト側の偏光板を剥し、代わりに偏光板(HKH−08)を、粘着剤を介して貼り付け、かつバックライトユニットの液晶セル側に配置された光拡散シートを1枚取り除き液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置をビデオ信号発生装置にて全面中間調表示(128/256階調)させたところ、バックライトのムラや、モアレなどがなく、均一な表示ができた。これに対し偏光板(HKH−08)に代えず市販の偏光板のまま、バックライトユニットの液晶セル側に配置された光拡散シートを1枚取り除き液晶表示装置を作製した場合には、バックライト光源による横方向の明暗ムラやモアレが僅かに確認され、均一な表示にはならなかった。
2 表層
11 攪拌機
12 移送ポンプ
13 濾過器
14 ストックタンク
15 流延送液ポンプ
16 添加剤注入ポンプ
17 流延ダイ
18 流延バンド
19 減圧チャンバー
20 流延ドラム
30 流延ダイ
32 マニホールド
33 マニホールド
34 フィードブロック
40 光源
41 検出器
42 サンプル(光学フィルム)
θ3 法線方向からの角度
Claims (14)
- 平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体であって、該透明支持体の膜厚が20〜200μmであり、該透光性粒子が該透明支持体中の全固形分に対して0.5〜20質量%の割合で含まれ、該透明支持体の算術平均粗さ(Ra)が0.05μm以下である透明支持体。
- 前記透光性粒子の屈折率と前記透明支持体の屈折率との差が0.001以上0.05以下である請求項1に記載の透明支持体。
- 前記透明支持体がセルロースアシレートフィルムである請求項1または2に記載の透明支持体。
- 前記セルロースアシレートフィルムは、基層と表層とを有する多層構造であり、前記透光性粒子が前記基層のみに添加されている請求項3に記載の透明支持体。
- 内部に起因するヘイズ値が10〜30%であり、表面に起因するヘイズ値が2%未満である請求項1〜4のいずれかに記載の透明支持体。
- 透過散乱光が透光性粒子を含有していない透明支持体の法線方向における出射光強度I0のとき、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体の表面の法線方向における出射光強度I(0°)のI0に対する比I(0°)/I0が40%〜98%であり、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体表面の法線方向からフィルムの長手方向に5°傾いた位置における出射光強度I(5°)のI0に対する比I(5°)/I0が0.7%〜5.5%であり、且つ、
前記平均粒子径が6μm〜20μmの透光性粒子を含有する透明支持体表面の法線方向からフィルムの長手方向に30°傾いた位置における出射光強度I(30°)のI0に対する比I(30°)/I0が0.0005〜0.003%である請求項1〜5のいずれかに記載の透明支持体。 - 2.0mmの光学櫛の透過画像鮮明性が40〜70%である請求項1〜6のいずれかに記載の透明支持体。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の透明支持体の上に、3μm以上15μm以下の厚みのハードコート層を有する光学フィルム。
- 前記ハードコート層の上に、ハードコート層よりも屈折率の低い低屈折率層を有する請求項8に記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層が微粒子を含み、該微粒子が、無機微粒子、中空の無機微粒子、および中空の有機樹脂微粒子から選ばれる少なくとも一種である請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記ハードコート層が平均粒径6μm以上の粒子を含有しない請求項8〜10のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記ハードコート層の屈折率が1.45以上1.55以下である請求項8〜11のいずれかに記載の光学フィルム。
- 偏光膜と該偏光膜の両側に保護フィルムを有する偏光板であって、少なくとも一方の保護フィルムが請求項1〜7のいずれかに記載の透明支持体である偏光板。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の透明支持体、請求項8〜12のいずれかに記載の光学フィルム、または請求項13に記載の偏光板のいずれかを有する画像表示装置。
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