JP2011145649A - 光学フィルムの製造方法、光学フィルム、偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(i)光透過性基材を準備する工程、(ii)第一のバインダー成分及び第一の溶剤を含み、高屈折率微粒子を含まず、粘度が3〜100mPa・sの第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物並びに平均粒径1〜100nmの高屈折率微粒子、第二のバインダー成分及び第二の溶剤を含み、粘度が10〜100mPa・sの第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を準備する工程、(iii)光透過性基材の一面側に、光透過性基材側から、第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物及び第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を隣接して同時塗布し、塗膜とする工程、(iv)(iii)工程で得られた塗膜に光照射を行い硬化させ屈折率傾斜ハードコート層を形成する工程、を含むことを特徴とする、光学フィルムの製造方法。
【選択図】図1
Description
このような屈折率が中程度乃至高い層を形成するために、高屈折率微粒子を含有する屈折率層を低屈折率層に隣接して設けたり、低屈折率層に隣接するHC層や帯電防止層等の機能層に高屈折率微粒子を含有させることが一般になされている(例えば、特許文献2)。
また、本発明は、そのような光学フィルムを備える偏光板及び画像表示装置を提供することを目的とする。
なお、屈折率の傾斜とは、屈折率傾斜HC層内において、光透過性基材とは反対側の界面から光透過性基材側の界面に向けて屈折率が連続的に変化していることを意味する。
屈折率の傾斜は、X線光電子分光装置(XPS)を用い、形成した屈折率傾斜HC層をアルゴン・スパッタリングすることによりエッチングし、深さ方向の高屈折率微粒子の含有分布を測定し、そして、屈折率傾斜HC層の屈折率とそのXPSの測定結果から求めることができる。
また、光学フィルムを熱硬化性樹脂を用いて包埋し、その包埋した光学フィルムからLEICA社製ウルトラミクロトームを用いて80nm厚みの超薄切片を作製し、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察することにより測定することも出来る。
高屈折率微粒子とは、屈折率が1.50〜2.80の微粒子を意味する。
本発明に係る偏光板及び画像表示装置は、上記屈折率傾斜HC層を有する光学フィルムを備えるため、傷付きにくい。
また、本発明の光には、可視及び非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。
本発明において、微粒子の平均粒径とは、硬化膜の断面の透過型電子顕微鏡(TEM)写真により観察される粒子20個の平均値を意味し、1次粒径及び2次粒径のいずれであっても良い。
本発明において、分子量とは、分子量分布を有する場合には、THFを溶剤とするゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算値である重量平均分子量を意味し、分子量分布を有しない場合には、化合物そのものの分子量を意味する。
本発明において、「ハードコート層」とは、JIS K5600−5−4(1999)に規定する鉛筆硬度試験(4.9N荷重)で、「H」以上の硬度を示すものをいう。
なお、フィルムとシートのJIS−K6900での定義では、シートとは薄く一般にその厚さが長さと幅の割りには小さい平らな製品をいい、フィルムとは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通例、ロールの形で供給されるものをいう。従って、シートの中でも厚さの特に薄いものがフィルムであるといえるが、シートとフィルムの境界は定かではなく、明確に区別しにくいので、本発明では、厚みの厚いもの、および薄いものの両方の意味を含めて、「フィルム」と定義する。
屈折率は、分光光度計((株)島津製作所製のUV−3100PC)を用いて、波長380〜780nmの平均反射率(R)を測定した。得られた平均反射率(R)から、以下の式を用い、屈折率(n)の値を求めた。
R(%)=(1−n2)/(1+n2)
乾燥膜厚の測定は((株)ミツトヨ製のIDF−130)を用いて行った。
本発明に係る光学フィルムの製造方法は、(i)光透過性基材を準備する工程、(ii)第一のバインダー成分及び第一の溶剤を含み、高屈折率微粒子を含まず、粘度が3〜100mPa・sの第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物並びに平均粒径1〜100nmの高屈折率微粒子、第二のバインダー成分及び第二の溶剤を含み、粘度が10〜100mPa・sの第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を準備する工程、(iii)当該光透過性基材の一面側に、当該光透過性基材側から、当該第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物及び当該第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を隣接して、当該第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物が当該第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物よりも当該光透過性基材側に位置するように同時塗布し、塗膜とする工程、(iv)前記(iii)工程で得られた塗膜に光照射を行い硬化させ屈折率傾斜ハードコート層を形成する工程、を含むことを特徴とする。
なお、第一の組成物及び第二の組成物の粘度は、Anton Paar社製のMCR301を用いて、測定治具はPP50とし、測定温度は25℃、せん断速度は10000[1/s]の条件にて測定対象の組成物(インキ)を適量、ステージに滴下し測定する。
高屈折率微粒子が層内で均一に分布してしまうと、屈折率傾斜HC層と隣接する光透過性基材や帯電防止層との界面において、屈折率差が大きくなる。そして、当該界面において干渉縞が生じて光学フィルムの外観が悪化する問題が生じる。また、高屈折率微粒子の含有量が多くなり、製造コストも増加する。
この他、第一の組成物と第二の組成物の粘度が上記範囲を満たさない場合、屈折率傾斜HC層表面に塗工スジが生じて外観が悪化する問題もある。
第一の組成物と第二の組成物の粘度は上記範囲内であれば所望の高屈折率微粒子の分布に応じて適宜調節すれば良いが、第一の組成物の粘度よりも、硬化して屈折率傾斜HC層の上層側となる第二の組成物の粘度が大きいことが生産性の点から好ましい。
また、第一の組成物と第二の組成物の粘度の差の絶対値が30以下であることが、より容易に高屈折率微粒子の拡散又は沈降を制御でき、屈折率傾斜HC層を形成し易いため好ましい。
図1の(a)に示すように、光透過性基材10を準備する。そして、光透過性基材10に上記第一の組成物と第二の組成物を、第一の組成物が光透過性基材10側に位置するように隣接させて同時塗布し、塗膜とし、光照射を行い硬化させ、図1の(b)に示すように、層内において光透過性基材側に近いほど高屈折率微粒子30の存在量が少ない屈折率傾斜ハードコート層20を形成し、光学フィルム1を得る。
本発明の光透過性基材は、光学フィルムの光透過性基材として用い得る物性を満たすものであれば特に限定されることはなく、従来公知のハードコートフィルムや光学フィルムに用いられているトリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、又はシクロオレフィンポリマー(COP)等を適宜選択して用いることができる。
可視光域380〜780nmにおける光透過性基材の平均光透過率は50%以上が好ましく、より好ましくは70%以上、特に好ましくは85%以上である。なお、光透過率の測定は、紫外可視分光光度計(例えば、(株)島津製作所製 UV−3100PC)を用い、室温、大気中で測定した値を用いる。
また、光透過性基材にケン化処理やプライマー層を設ける等の表面処理が施されていても良い。また、光透過性基材には帯電防止剤等の添加剤が含まれていても良い。
光透過性基材の厚さは特に限定されず、通常20〜300μm程度であり、好ましくは40〜200μmである。
これに対して、本発明に係る光学フィルムの製造方法によれば、屈折率傾斜HC層において、屈折率傾斜HC層の膜厚方向では、高屈折率微粒子の存在量が光透過性基材側に近いほど少なく、屈折率傾斜HC層と光透過性基材の界面やその近傍に高屈折率微粒子が存在しない乃至少ない。そのため、TAC基材を用いた場合でも第一の溶剤や第一のバインダー成分がTAC基材に浸透しやすく、屈折率傾斜HC層とTAC基材の界面において干渉縞が発生せず、良好な外観の光学フィルムを得ることができる。
本発明の光学フィルムの製造方法において用いる第一の組成物は、第一のバインダー成分及び第一の溶剤を含み、高屈折率微粒子を含まず、粘度が3〜100mPa・sである。そして第一の組成物は、後述する第二の組成物よりも光透過性基材側に位置するように隣接して同時塗布される。
第一のバインダー成分は、硬化して屈折率傾斜HC層のマトリクスとなる成分である。
第一のバインダー成分としては、例えば、(i)光に感応して硬化する反応性バインダー成分(以下、単に「光硬化性バインダー成分」ということがある。)、(ii)熱に感応して硬化する反応性バインダー成分(以下、単に「熱硬化性バインダー成分」ということがある。)及び(iii)光及び熱に感応することなく乾燥又は冷却により固化する非反応性バインダー成分が挙げられる。
また、光硬化性バインダー成分及び熱硬化性バインダー成分は、光及び熱に感応して硬化する光及び熱硬化性バインダー成分であっても良い。
光硬化性バインダー成分のなかでも、特に電離放射線により硬化するバインダー成分(以下、単に「電離放射線硬化性バインダー成分」ということがある。)は、塗工適性に優れたコーティング組成物を調製することができ、均一な大面積塗膜を形成しやすい。また、塗膜中の電離放射線により硬化するバインダー成分を塗工後に光重合により硬化させることにより比較的強度の高い硬化膜が得られる。
電離放射線硬化性バインダー成分としては、従来公知の電離放射線により重合等の反応を起こす重合性官能基を有するモノマー、オリゴマー又はポリマーを用いることができる。
重合性官能基は、例えば、アクリロイル基、ビニル基及びアリル基等のエチレン性不飽和結合であることが好ましい。重合性官能基は、この他、エポキシ基であっても良い。
電離放射線硬化性バインダー成分は、硬化時のバインダー成分同士の架橋を増やす点から重合性官能基を1分子中に2個以上有するバインダー成分であることが好ましい。
電離放射線硬化性バインダー成分としては、例えば、特開2004−300210号公報に記載の単官能(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリレート及び多官能(メタ)アクリレート及びこれらのEO変性品等の誘導体、これらのラジカル重合性モノマーが重合したオリゴマー並びにエチレン性不飽和結合を有するポリマー等が挙げられる。また、エポキシ基含有化合物のような光カチオン重合性のモノマーやオリゴマーを用いても良い。
熱硬化性バインダー成分としては、例えば、エポキシ基を有する化合物及び特開2006−106503号公報に記載のバインダー性エポキシ化合物等が挙げられる。
非反応性バインダー成分としては、例えば、特開2004−300210号公報に記載のポリアクリル酸、ポリイミド及びポリビニルアルコール等が挙げられる。
上記(i)〜(iii)のバインダー成分は1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
第一の溶剤は、第一の組成物の粘度を調整し、第一の組成物に塗工性を付与する働きを有する。
第一の溶剤は、特に限定されず、使用する光透過性基材に応じて適宜選択して用いることができる。
第一の溶剤としては、例えば、特開2005−316428号公報記載のアルコール類、ケトン類、エステル類、ハロゲン化炭化水素類、芳香族炭化水素類、エーテル類等が挙げられる。
第一の溶剤としては、この他、例えば、テトラヒドロフラン、1,4―ジオキサン、ジオキソラン及びジイソプロピルエーテル等のエーテル類等を用いることができる。
干渉縞の発生を防止するためには、光透過性基材に対して浸透性のある溶剤(浸透性溶剤)を使用(又は併用)するのが好ましい。
なお、本発明において浸透性とは、光透過性基材に対する浸透する性質の他、光透過性基材を膨潤又は湿潤させる概念を含む意味である。
浸透性溶剤の具体例としては、イソプロピルアルコール、メタノール及びエタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル及び酢酸ブチル等のエステル類、ハロゲン化炭化水素、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素並びにフェノール類が挙げられる。
光透過性基材がトリアセチルセルロース(TAC)の場合に使用する溶剤及び光透過性基材がポリエチレンテレフタレート(PET)の場合に使用する溶剤は、特開2005−316428号公報記載の溶剤が挙げられる。
特に、光透過性基材がトリアセチルセルロース(TAC)の場合に使用する溶剤は、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル及びメチルエチルケトンが好ましい。
光透過性基材がポリエチレンテレフタレート(PET)の場合に使用する溶剤は、フェノール、クロロベンゼン、ニトロベンゼン、クロロフェノール及びヘキサフルオロイソプロパノールが好ましい。
また、上記ケトン類の溶剤は、浸透性の他に、第一の組成物を光透過性基材表面に容易に均一に塗布することができ、かつ、塗布後において溶剤の蒸発速度が適度で乾燥むらを起こし難いという効果を有する。このため、均一な厚さの大面積塗膜を容易に得ることができる。
第一の溶剤は、上記溶剤を1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
第一の溶剤として浸透性溶剤及び非浸透性溶剤を組み合わせて用いる場合、第一の溶剤の全質量に対して、浸透性溶剤の割合が50質量%以上とすることが好ましく、80質量%以上とすることがより好ましい。
第一の組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、第一のバインダー成分の硬化促進、粘度調整、硬度又は帯電防止性の付与等を目的として、光重合開始剤、増粘剤、微粒子、帯電防止剤及びレベリング剤等のその他の成分が含まれていても良い。
光重合開始剤としては、例えば、特開2007−272132号公報記載のアセトフェノン類及びベンゾフェノン類等の光開始剤を用いることができる。
なかでも、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン及び2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オンは、少量でも光重合反応を開始し促進するので、本発明において好ましく用いられる。
光カチオン重合性のバインダー成分を用いる場合には、必要に応じて例えば、特開2010−107823号公報記載のカチオン重合開始剤を用いることができる。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
上記光重合開始剤は市販品を用いても良く、例えば、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンはイルガキュアー 184(IRGACURE 184)の商品名でチバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)から入手できる。
上記光重合開始剤は、1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
光重合開始剤を用いる場合、その含有量は、第一の組成物の全固形分に対して0.1〜20質量%で用いることが好ましい。
第一の組成物には粘度の調整を目的として、有機化合物及び/又は無機化合物の増粘剤が含まれていても良い。増粘剤が含まれることにより、第一の組成物と第二の組成物の混合を適度に制御することができ、第二の組成物に含まれる高屈折率微粒子の分布を制御しやすくなる。
有機化合物の増粘剤としては、例えば、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アクリル樹脂、脂肪酸アマイドワックス、酸化ポリエチレン、高分子ポリエステルのアミン塩、直鎖ポリアミノアミドと高分子酸ポリエステルの塩、ポリカルポン酸のアミド溶液、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリルスルホン酸塩、コロイダル系エステル、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂及びポリイミド樹脂等並びにこれらを粉砕したものが挙げられる。
無機化合物の増粘剤としては、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ガラス、けいそう土、酸化チタン、酸化ジルコニウム、二酸化珪素、タルク、雲母、長石、カオリナイト(カオリンクレー)、パイロフィライト(ろう石クレー)、セリサイト(絹雲母)、ベントナイト、スメクタイト・バーミキュライト類(モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト及びサポナイト等)、有機ベントナイト並びに有機スメクタイト等が挙げられる。
増粘剤は市販品を用いても良い。有機化合物の増粘剤の市販品としては、例えば、日本曹達(株)製のセルニーHPC−H、HPC−M、HPC−L、HPC−SL及びHPC−SSL、三菱レイヨン(株)製のダイヤナールBRシリーズ、楠本化成(株)製のディスパロン#6900−20X、ディスパロン#4200、デイスパロンKS−873N及びディスパロン#1850、ビック・ケミー・ジャパン社製のBYK−405及びBYK−410、ローム・アンド・ハース社製のプライマルRW−12W、伊藤製油(株)製のA−S−AT−20S、A−S−AT−350F、A−S−AD−10A及びA−S−AD−160等が挙げられる。
無機化合物の増粘剤の市販品としては、例えば、白石工業(株)のクラウンクレー、バーゲスクレー#60、バーゲスクレーKF及びオプチホワイト、土屋カオリン工業(株)製のカオリンJP−100、NNカオリンクレー、STカオリンクレー及びハードシル、エンジェルハード(株)製のASP−072、サテントンプラス、トランスリンク37及びハイドラスデラミNCD、丸尾カルシウム(株)製のSYカオリン、OSクレー、HAクレー及びMCハードクレー、コープケミカル社製のルーセンタイトSWN、ルーセンタイトSAN、ルーセンタイトSTN、ルーセンタイトSEN及びルーセンタイトSPN、クニミネ工業社製のスメクトン、ホージュン(株)製のベンゲル、ベンゲルFW、エスベン、エスベン74、オルガナイト及びオルガナイトT、ウイルバー・エリス社製の穂高印、オルベン、250M、ベントン34及びベントン38、日本シリカ工業(株)製のラポナイト、ラポナイトRD及びラポナイトRDS等が挙げられる。
透明性の観点から好ましい増粘剤は上記有機化合物系の増粘剤で、これらの中でもヒドロキシプロピルセルロース、アクリル樹脂が好ましい。
上記増粘剤を1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
増粘剤を用いる場合、その含有量は、第一の組成物の全固形分に対して0.1〜10質量%で用いることが好ましい。
また、後述する第二の組成物にも増粘剤が含まれていても良い。この場合、第一の組成物及び第二の組成物の増粘剤は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
微粒子は、屈折率傾斜HC層の硬度向上を目的として用いられる。
このような硬度向上のための微粒子としては、例えば、特許文献1に記載の反応性官能基を表面に有するシリカ微粒子等が挙げられる。
硬度付与のための微粒子を用いる場合、その含有量は、第一の組成物の第一のバインダー成分の質量に対して5〜80質量%で用いることが好ましい。
帯電防止剤は、屈折率傾斜HC層に帯電防止性を付与するための成分である。
帯電防止剤は、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
帯電防止剤としては、例えば、特許文献3に記載の陰イオン性帯電防止剤、陽イオン性帯電防止剤、両性帯電防止剤、非イオン性帯電防止剤、電解質及びイオン性液体等が挙げられる。
帯電防止剤の含有量は、特に限定されず適宜調節して用いれば良い。例えば、屈折率傾斜HC層の表面抵抗率は、1.0×1013Ω/□以下であることが好ましく、1.0×1011Ω/□以下であることがより好ましく、1.0×109Ω/□以下であることがさらに好ましく、1.0×108Ω/□以下であることが特に好ましいため、屈折率傾斜HC層の表面抵抗率がこの範囲になるように用いれば良い。
レベリング剤は、屈折率傾斜HC層の形成時にその表面に対して、塗工性及び/又は平滑性を付与するはたらきを有する。
レベリング剤としては、従来公知の反射防止フィルムに用いられているフッ素系、シリコーン系及びアクリル系等のレベリング剤を用いることができる。例えば、DIC(株)製メガファックシリーズ(MCF350−5)等の電離放射線硬化性基を有しないレベリング剤、信越化学工業(株)製のX−22−163A等の電離放射線硬化性基を有するレベリング剤のいずれも使用することができる。
レベリング剤を用いる場合、その含有量は、第一のバインダー成分の質量に対して5.0質量%以下で用いることが好ましく、0.1〜3.0質量%で用いることがより好ましい。
後述する第二の組成物も同様に調製することができる。
本発明の光学フィルムの製造方法において用いる第二の組成物は、平均粒径1〜100nmの高屈折率微粒子、第二のバインダー成分及び第二の溶剤を含み、粘度が10〜100mPa・sである。そして上記第一の組成物が当該第二の組成物よりも光透過性基材側に位置するように隣接して同時塗布される。
本発明の第二の組成物に含まれる高屈折率微粒子は、平均粒径が1〜100nmである。
高屈折率微粒子の平均粒径は、透明性の点から100nm以下であり、分散性の制御の点から1nm以上である。
高屈折率微粒子の平均粒径は、透明性の点から50nm以下であることが好ましく、20nm以下であることがより好ましい。
これに対して、本発明に係る光学フィルムの製造方法では、第一の組成物と第二の組成物の粘度を特定の範囲とすることにより、これら2種の組成物を同時塗布しても第二の組成物に含まれる高屈折率微粒子が塗膜中で均一に分散することを抑制することができる。
高屈折率微粒子の形状は、特に限定されず、球状、鎖状及び針状等のものを用いることができる。
上記高屈折率微粒子としては、金属酸化物微粒子が挙げられる。金属酸化物微粒子としては、具体的には、例えば、酸化チタン(TiO2、屈折率:2.71)、酸化ジルコニウム(ZrO2、屈折率:2.10、)、酸化セリウム(CeO2、屈折率:2.20)、酸化錫(SnO2、屈折率:2.00、)、アンチモン錫酸化物(ATO、屈折率:1.75〜1.95)、インジウム錫酸化物(ITO、屈折率:1.95〜2.00)、燐錫化合物(PTO、屈折率:1.75〜1.85)、酸化アンチモン(Sb2O5、屈折率:2.04)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO、屈折率:1.90〜2.00)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO、屈折率:1.90〜2.00)及びアンチモン酸亜鉛(ZnSb2O6、屈折率:1.90〜2.00)等が挙げられる。
上記金属酸化物微粒子の中でも酸化錫(SnO2)、アンチモン錫酸化物(ATO)、インジウム錫酸化物(ITO)、燐錫化合物(PTO)、酸化アンチモン(Sb2O5)、アルミニウム亜鉛酸化物(AZO)、ガリウム亜鉛酸化物(GZO)及びアンチモン酸亜鉛(ZnSb2O6)は、導電性金属酸化物であり、粒子の拡散状態を制御し、導電パスを形成することで、帯電防止性を付与できるという利点がある。
具体的には例えば、屈折率傾斜HC層の光透過性基材とは反対側の面に低屈折率層を設ける場合、屈折率傾斜HC層の屈折率は1.50〜2.80であることが好ましい。
屈折率傾斜HC層の光透過性基材とは反対側の面に屈折率傾斜HC層側から、高屈折率層及び低屈折率層を設ける場合、屈折率傾斜HC層の屈折率は、高屈折率層よりも低く、かつ、低屈折率層よりも高くする。この場合は例えば、屈折率傾斜HC層の屈折率は、1.50〜2.00とすることができる。
なお、屈折率傾斜HC層の屈折率は、屈折率傾斜HC層の光透過性基材とは反対側の界面の屈折率を意味する。
第二のバインダー成分は、硬化して屈折率傾斜HC層のマトリクスとなる成分である。
第二のバインダー成分は、第一のバインダー成分で挙げたものを用いることができる。
この他、特許文献3に記載の芳香環を含む樹脂、フッ素以外の塩素、臭素及びヨウ素等のハロゲン元素を含む樹脂並びに硫黄原子、窒素原子及びリン原子等の原子を含む樹脂等の高屈折率バインダー成分を用いることもできる。
第一のバインダー成分と第二のバインダー成分は同じであっても良いし、異なっていても良い。
第二のバインダー成分も、1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
第二の溶剤は、第一の溶剤で挙げたものを用いることができる。
第一の溶剤と第二の溶剤は同じであっても良いし、異なっていても良い。
第二の溶剤も、1種単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
第二の組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、第二のバインダー成分の硬化促進、硬度又は帯電防止性の付与等を目的として、光重合開始剤、増粘剤、微粒子、分散剤、帯電防止剤、防汚剤及びレベリング剤等のその他の成分が含まれていても良い。
第一及び第二の組成物に含まれる光重合開始剤、増粘剤及び帯電防止剤は、それぞれ、同じであっても良いし、異なっていても良い。
屈折率傾斜HC層の硬度向上を目的として第二の組成物に含まれる微粒子は、シリカ(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)等を用いることができる。
高屈折率微粒子の分散性を制御するために、分散剤を用いても良い。
分散剤としては、例えば、特許文献3に記載のビッグケミー・ジャパン(株)製のDisperbykシリーズ等のアニオン性の極性基を有する分散剤が挙げられる。
防汚剤は、光学フィルムの最表面の汚れを防止し、さらに屈折率傾斜HC層に耐擦傷性を付与することもできる。
防汚剤としては、従来公知のフッ素系化合物又はケイ素系化合物等の防汚剤(防汚染剤)を用いて良い。
防汚剤としては、例えば、特開2007−264279号公報に記載の防汚染剤が挙げられる。
市販品の防汚剤を用いることも好ましい。このような市販品の防汚剤(非反応性)としては、DIC(株)製のメガファックシリーズ、例えば、商品名MCF350−5、F445、F455、F178、F470、F475、F479、F477、TF1025、F478及びF178K等、東芝シリコーン(株)製のTSFシリーズ等、信越化学工業(株)製のX−22シリーズ及びKFシリーズ等並びにチッソ(株)製のサイラプレーンシリーズ等が挙げられる。
市販品の防汚剤(反応性)としては、新中村化学工業(株)製の商品名SUA1900L10及び商品名SUA1900L6、ダイセルユーシービー(株)製の商品名Ebecryl350、商品名Ebecryl1360及び商品名KRM7039、日本合成化学工業(株)製のUT3971、DIC(株)製の商品名ディフェンサTF3001、商品名ディフェンサTF3000及び商品名ディフェンサTF3028、共栄社化学(株)製の商品名ライトプロコートAFC3000、信越化学工業(株)製の商品名KNS5300、GE東芝シリコーン(株)製の商品名UVHC1105及びUVHC8550並びに日本ペイント(株)製の商品名ACS−1122等が挙げられる。
第二の組成物に用いるレベリング剤としては、上記第一の組成物で挙げたものを用いることができる。
レベリング剤を用いる場合、その含有量は、第二のバインダー成分の質量に対して5.0質量%以下で用いることが好ましく、0.1〜3.0質量%で用いることがより好ましい。
このように低屈折率層を積層することで、光学フィルムの反射防止性をより高めることができる。
高屈折率層は、従来公知の反射防止フィルムにおいて用いられている高屈折率層とすることができる。
例えば、上記屈折率傾斜HC層で挙げた高屈折率微粒子、バインダー成分及び溶剤を含む組成物を用いて形成することができる。
高屈折率層の屈折率は、当該高屈折率層の光透過性基材側に設けられる屈折率傾斜HC層よりも高ければ良い。
また、上記高屈折率微粒子の中で、導電性金属酸化物を使用することで、帯電防止性を付与することが可能となる。
高屈折率層の膜厚は、適宜設定すれば良く、例えば、10〜300nmであることが好ましい。
低屈折率層は、屈折率傾斜HC層又は高屈折率層の光透過性基材とは反対側の面に設けられることで、光学フィルムの反射防止性をより高める働きを有する。
低屈折率層の屈折率は、屈折率傾斜HC層及び高屈折率層よりも低ければよく、例えば、1.49以下であることが好ましく、1.47以下であることがより好ましく、1.42以下であることが特に好ましい。
低屈折率層の膜厚は、適宜設定すれば良く、例えば、10〜300nmであることが好ましい。
低屈折率層は、バインダー成分、溶剤の他、低屈折率化のための低屈折率微粒子、低屈折率樹脂等の低屈折率材料を含有する組成物(以下、「低屈折率層用組成物」という。)を用いて形成することができる。
このバインダー成分及び溶剤は、上記屈折率傾斜HC層で挙げた高屈折率微粒子、高屈折率バインダー成分以外のバインダー成分及び溶剤を用いることができる。
低屈折率微粒子としては、特許文献1に記載の空隙を有する微粒子(中空微粒子)や金属フッ化物を用いることが好ましい。
空隙を有する微粒子の材料は、低屈折率層の屈折率を低減するために、シリカ又はフッ素樹脂を用いることが好ましい。
空隙を有する微粒子の平均粒径は、5〜300nmであることが好ましく、10〜80nmであることが好ましい。
金属フッ化物としては、従来公知の低屈折率材料に用いられているものを用いて良く、例えば、LiF(屈折率1.4)、MgF2(フッ化マグネシウム、屈折率1.4)、3NaF・AlF3(屈折率1.4)、AlF3(屈折率1.4)、Na3AlF6(氷晶石、屈折率1.33)及びNaMgF3(屈折率1.36)等を用いることができる。
光硬化性基としては、例えば、上記第一のバインダー成分で挙げたアクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合及びエポキシ基等の重合性官能基が挙げられる。
熱硬化性基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、グリシジル基、イソシアネート基及びアルコキシル基等が挙げられる。
この他、光硬化性基を有する硬化性フッ素樹脂として、2,2,2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロデシル)エチル(メタ)アクリレート、α−トリフルオロメタクリル酸メチル、α−トリフルオロメタクリル酸エチル等の(メタ)アクリレート化合物、1分子中に、フッ素原子を少なくとも3個持つ炭素数1〜14のフルオロアルキル基、フルオロシクロアルキル基又はフルオロアルキレン基と、少なくとも2個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル化合物等が挙げられる。
低屈折率微粒子の含有量は、適宜調節して用いればよく、低屈折率層用組成物のバインダー成分と低屈折率微粒子の合計質量に対して50〜90質量%が好ましく、より好ましくは、55〜70質量%である。
硬化性フッ素樹脂を用いる場合、その含有量は適宜調節して用いればよく、低屈折率層用組成物の全固形分に対して5〜95質量%が好ましく、より好ましくは、25〜60質量%である。
本発明に係る光学フィルムの製造方法により得られる光学フィルムでは、後述するように、屈折率傾斜HC層において、屈折率傾斜HC層の膜厚方向では、高屈折率微粒子の存在量が光透過性基材側に近いほど少ない。すなわち、屈折率傾斜HC層において、屈折率傾斜HC層の膜厚方向では、低屈折率層側の界面に近い部分ほど高屈折率微粒子の存在量が多いため、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率を、同じ膜厚で同じ含有量の高屈折率微粒子を含むHC層を逐次塗布で形成した場合や単層1回塗工法で形成した場合に比べて、効率的に高めることができる。そのため、中空シリカ微粒子を含む低屈折率層用組成物を硬化させて形成した低屈折率層を当該屈折率傾斜HC層上に形成することで、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面部分と低屈折率層との屈折率差を大きくし、優れた反射防止性を有する光学フィルムを得ることができる。
金属フッ化物や硬化性のフッ素樹脂等のフッ素系低屈折率材料は、中空シリカ微粒子ほど屈折率が低くないため、低屈折率層の屈折率を下げる効果が中空シリカ微粒子に比べて小さい。
従来の逐次塗布や単層1回塗布により形成した、低屈折率層/高屈折率層(高屈折率HC層)/基材という層構成の光学フィルムでは、上述したように高屈折率層(高屈折率HC層)の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率を効率的に高めることができないため、低屈折率層を形成するための組成物に上記フッ素系低屈折率材料を用いると、十分な反射防止性が得られなかった。また、従来の逐次塗布により高屈折率層(高屈折率HC層)の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率を高めることができても、当該高屈折率層(高屈折率HC層)と基材又は当該層の基材側の層との間に層界面が生じ、干渉縞が発生してしまっていた。
これに対して、本発明に係る光学フィルムの製造方法の上記好適な実施態様によれば、上述したように、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率を効率的に高め、干渉縞の発生も抑制することができるため、低屈折率層用組成物にフッ素系低屈折率材料を用いても十分な反射防止性を有する光学フィルムを得ることができる。
通常、光学フィルムを偏光素子の一面側に貼り合わせて偏光板を作製する際に、光学フィルムをアルカリ溶液に浸漬し、当該光学フィルムの基材側の表面を親水化する処理(以下、「ケン化処理」という。)が行われる。しかし、光学フィルムの最表面の層にシリカ微粒子(中空シリカ微粒子)が含まれる場合、当該中空シリカ微粒子は、ケン化処理によって当該最表面の層から脱落したり、アルカリ溶液中に流出ないし溶解しやすい性質がある。
中空シリカ微粒子を含む低屈折率層を最表面に有する光学フィルムをケン化処理する場合、中空シリカ微粒子がケン化処理によって脱落すると中空シリカ微粒子の含有量が減少するため低屈折率層の屈折率が高まり、所望の反射防止性が得られなくなるおそれがある。また、アルカリ溶液中に中空シリカ微粒子が流出ないし溶解するとアルカリ溶液を汚染してしまうおそれがある。
従来では、耐ケン化性の低い光学フィルムをケン化処理する場合は、シリカ微粒子(中空シリカ微粒子)を含む最表面の層(低屈折率層)に保護フィルムを貼り付け、ケン化処理のアルカリ溶液から最表面の層(低屈折率層)を保護していた。しかし、保護フィルムを貼り付け、ケン化処理後に保護フィルムを除去する方法では、工程数や保護フィルムのコストが増え、光学フィルムの製造コストが増大していた。
これに対して、本発明に係る光学フィルムの製造方法の上記好適な実施態様によれば、上述したように、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率を効率的に高めることができるため、低屈折率層用組成物が中空シリカ微粒子を含まず、フッ素系低屈折率材料を含むことによって、十分な反射防止性と耐ケン化性を両立した光学フィルムを得ることができる。
そのため、上記好適な実施態様の光学フィルムを用いてケン化処理を行う場合、保護フィルムが不要となり、工程数や製造コストを低減することができる。
帯電防止層を設けることで、光学フィルムの帯電防止性をより高めることができる。
帯電防止層は、帯電防止剤、バインダー成分及び溶剤を含む組成物を用いて形成することができる。
帯電防止剤は、上記屈折率傾斜HC層で挙げたものを用いることができる。
帯電防止剤の含有量は、帯電防止層を形成するための組成物のバインダー成分の質量に対して50〜400質量%で用いることが好ましい。
帯電防止層を形成するための組成物に含まれるバインダー成分及び溶剤は、上記屈折率傾斜HC層で挙げたバインダー成分及び溶剤を用いることができる。
防汚層を最表面に設けることで、光学フィルムに防汚性及び耐擦傷性等を付与することができる。
防汚層は、防汚剤、バインダー成分及び溶剤を含む組成物を用いて形成することができる。
防汚剤は、上記屈折率傾斜HC層で挙げたレベリング剤や防汚剤を用いることができる。
防汚剤の含有量は、要求される性能に応じて適宜調節すれば良い。
防汚層を形成するための組成物に含まれるバインダー成分及び溶剤は、上記屈折率傾斜HC層で挙げた高屈折率バインダー成分以外のバインダー成分及び溶剤を用いることができる。
防汚層の膜厚は、適宜設定すれば良く、例えば、10〜300nmであることが好ましい。
同時塗布方法としては、例えば、2以上のスリット(吐出口)を有するダイコーティング及びスライドコーティング等が挙げられる。
図2は、エクストルージョン型のダイコーターを用いた同時塗布方法の一例を示した模式図である。
光透過性基材10上にダイコーターヘッド40のスリット51及び52からそれぞれ、第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物60及び第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物70を光透過性基材側に第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物60が位置するように隣接して同時塗布し、第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物の塗膜61及び第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物の塗膜71とする。なお、図2において、第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物と第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物は本来一体となって一つのハードコート層を形成するが、説明の便宜のため当該二種の組成物やその塗膜を色分けして記載してある。
第一の組成物のウェット膜厚をT1、第二の組成物の塗膜のウェット膜厚をT2としたとき、T2/T1(すなわち、T2÷T1)を0.01〜1とすることが、屈折率傾斜HC層の膜厚方向において、光透過性基材とは反対側の界面から屈折率傾斜HC層の乾燥膜厚の70%までの領域に、高屈折率微粒子の全量の70〜100%が存在する分布とし易く、効率良く高屈折率微粒子の分布を制御できる点から好ましい。
なお、ウェット膜厚は、被塗工体の搬送速度及び面積並びに組成物の吐出量から求めることができる。
本発明に係る第一の光学フィルムは、上記の光学フィルムの製造方法により得られることを特徴とする。
図3において、光学フィルム1は、光透過性基材10上に屈折率傾斜ハードコート層20が設けられてなる。そして屈折率傾斜ハードコート層20において、屈折率傾斜ハードコート層の膜厚方向では、高屈折率微粒子の存在量が、光透過性基材側に近いほど少ない。
光透過性基材10上に、当該光透過性基材側から順に、屈折率傾斜ハードコート層20及び低屈折率層80が設けられている。
上記光学フィルムの製造方法において、(iv)工程の後に、さらに(v)前記屈折率傾斜ハードコート層上に、直接、低屈折率層を形成する工程を設けることでこのような層構成の光学フィルムが得られる。
光透過性基材10上に、当該光透過性基材側から順に、屈折率傾斜ハードコート層20、高屈折率層90及び低屈折率層80が設けられている。
上記光学フィルムの製造方法において、(iv)工程の後に、さらに(v)前記屈折率傾斜ハードコート層上に、高屈折率層を介して低屈折率層を形成する工程を設けることでこのような層構成の光学フィルムが得られる。
光透過性基材10上に、当該光透過性基材側から順に、帯電防止層100、屈折率傾斜ハードコート層20、高屈折率層90及び低屈折率層80が設けられている。
上記光学フィルムの製造方法において、(i)工程と(iii)工程の間に、さらに(vi)前記光透過性基材の屈折率傾斜ハードコート層を設ける面に帯電防止層を形成する工程を設けることでこのような層構成の光学フィルムが得られる。帯電防止層が設けられていることにより、光学フィルムに帯電防止性が付与される。
また、高屈折率微粒子が屈折率傾斜HC層内に均一に分布せず、上層側に多く分布しているため、屈折率傾斜HC層の光透過性基材とは反対側の面を効率的に高屈折率化することができる。そのため、当該屈折率傾斜HC層の光透過性基材とは反対側の面側に、図4及び図5で示したように低屈折率層が設けられることにより、光学フィルムの反射防止性が高まる。
本発明に係る光学フィルムでは、図3に示したように、屈折率傾斜HC層において、屈折率傾斜HC層の膜厚方向では、低屈折率層側の界面に近い部分ほど高屈折率微粒子の存在量が多いため、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面及びその近傍の屈折率が高い。そして、当該屈折率傾斜HC層上の低屈折率層に中空シリカ微粒子が含まれている場合、屈折率傾斜HC層の低屈折率層側の界面部分と低屈折率層との屈折率差が大きく、光学フィルムが優れた反射防止性を有する。
図3に示したように、屈折率傾斜HC層において、光透過性基材とは反対側の界面から光透過性基材側まで屈折率傾斜HC層の膜厚の70%までの領域に、高屈折率微粒子の90%以上が存在することで、屈折率傾斜HC層の光透過性基材側の界面に存在する高屈折率微粒子が少なくなり、屈折率傾斜HC層と光透過性基材や帯電防止層との間における干渉縞の発生がより抑制される。
なお、図3を例に説明したが、この屈折率傾斜HC層内における高屈折率微粒子の分布は、図4〜6のように、他の層が設けられていても形成される。
上述したように、屈折率傾斜HC層を形成するための第一の組成物に粘度調整のために増粘剤が含まれている場合、屈折率傾斜HC層の光透過性基材側の界面近傍の領域は、主に第一の組成物により形成されるため、その領域にはその増粘剤が含まれることになる。
また、第一の組成物及び第二の組成物の両方に増粘剤が含まれている場合、屈折率傾斜HC層全体に増粘剤が含まれることになる。
高屈折率微粒子ゾル(2)として、日産化学工業(株)製のPTO:リン酸ドープ酸化錫のイソプロパノール分散液、商品名CX−S303IP(平均粒径15nm、固形分30%分散液)を用いた。
高屈折率微粒子ゾル(3)として、日産化学工業(株)製のZrO2のMEK分散液、
商品名OZ−S30K(平均粒径10nm、固形分30%分散液)を用いた。
低屈折率微粒子として、中空シリカ微粒子(平均1次粒径50nm、固形分20%、空隙率40%)を用いた。
金属フッ化物として、シーアイ化成(株)製の氷晶石(Na3AlF6)、固形分15%MIBK溶液を用いた。
バインダー成分(1)として、新中村化学工業(株)製の多官能ウレタンアクリレート、商品名U−4HA(分子量600、官能基数4)を用いた。
バインダー成分(2)として、日本化薬(株)製の商品名KAYARAD−DPHA(DPPA(ジペンタエリスリトールペンタアクリレート:5官能)とDPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート:6官能)の混合物)を用いた。
バインダー成分(3)として、日本化薬(株)製のペンタエリスリトールトリアクリレートを用いた。
バインダー成分(4)として、共栄社化学工業(株)製の商品名LINC−3A(フッ素モノマー)を用いた。
溶剤(1)として、TAC基材に浸透性を有するメチルエチルケトンを用いた。
溶剤(2)として、TAC基材への浸透性を有しないイソプロピルアルコールを用いた。
溶剤(3)として、メチルイソブチルケトンを用いた。
増粘剤として、日本曹達(株)製の商品名セルニー HPC−M(ヒドロキシプロピルセルロース)を用いた。
光重合開始剤(1)として、チバ・スペシャルティケミカルズ(株)製の商品名イルガキュアー184を用いた。
光重合開始剤(2)として、チバ・スペシャルティケミカルズ(株)製の商品名イルガキュアー127を用いた。
防汚剤として、信越化学工業(株)製のX−22−164E(反応性シリコーン系防汚剤)を用いた。
光透過性基材として、富士フィルム(株)製のTAC基材、商品名TF80UL(厚さ80μm、屈折率1.47)を用いた。
IPA:イソプロパノール
MEK:メチルエチルケトン
MIBK:メチルイソブチルケトン
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート
TAC:トリアセチルセルロース
それぞれ、下記に示す組成の成分を配合して組成物を調製した。
バインダー成分(1)U−4HA:20質量部
バインダー成分(2)KAYARAD−DPHA:30質量部
溶剤(1)MEK:37.5質量部
溶剤(2)IPA:12.5質量部
光重合開始剤(1)イルガキュアー184:2質量部
高屈折率微粒子ゾル(1)CX−Z210IP−F2:83.3質量部
バインダー成分(1)U−4HA:8.3質量部
溶剤(1)MEK:8.4質量部
光重合開始剤(1)イルガキュアー184:0.3質量部
高屈折率微粒子ゾル(2)CX−S303IP:66.6質量部
バインダー成分(1)U−4HA:20.0質量部
溶剤(1)MEK:13.4質量部
光重合開始剤(1)イルガキュアー184:0.8質量部
高屈折率微粒子ゾル(2)CX−S303IP:87.5質量部
バインダー成分(1)U−4HA:8.7質量部
溶剤(1)MEK:3.8質量部
光重合開始剤(1)イルガキュアー184:0.4質量部
増粘剤ヒドロキシプロピルセルロース:0.2質量部
高屈折率微粒子ゾル(3)OZ−S30K:87.5質量部
バインダー成分(1)U−4HA:8.7質量部
溶剤(1)MEK:3.8質量部
光重合開始剤(1)イルガキュアー184:0.4質量部
増粘剤ヒドロキシプロピルセルロース:0.3質量部
高屈折率微粒子ゾル(1)CX−Z210IP−F2:28.6質量部
バインダー成分(3)PETA:2.3質量部
溶剤(3)MIBK:69.1質量部
光重合開始剤(2)イルガキュアー127:0.1質量部
中空シリカ微粒子:15.0質量部
バインダー成分(3)PETA:1.0質量部
バインダー成分(4)LINC−3A:1.0質量部
溶剤(3)MIBK:83.0質量部
光重合開始剤(2)イルガキュアー127:0.1質量部
バインダー成分(4)LINC−3A:3.0質量部
光重合開始剤(2)イルガキュアー127:0.15質量部
防汚剤X−22−164E:0.06質量部
溶剤(3)MIBK:96.91質量部
金属フッ化物(氷晶石):10質量部
バインダー成分(3)PETA:0.5質量部
バインダー成分(4)LINC−3A:0.5質量部
光重合開始剤(2)イルガキュアー127:0.05質量部
防汚剤X−22−164E:0.05質量部
溶剤(3)MIBK:88.9質量部
TAC基材上に、2スロットダイコーターを用いて、上記第一の組成物1が上記第二の組成物1よりも基材(下層)側に位置するように当該第一の組成物1及び第二の組成物1を、塗布速度20m/minにて隣接して同時塗布を行い、塗膜を形成した。その塗膜を30秒間乾燥し、溶剤を除去した。次いでその塗膜に紫外線照射装置を用いて、照射量80mJ/cm2で紫外線照射を行い、塗膜を硬化させて乾燥膜厚12μmの屈折率傾斜HC層を形成した。
次いで、その屈折率傾斜HC層上に、上記低屈折率層用組成物1をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜に屈折率傾斜HC層と同様に乾燥、紫外線照射を行い、乾燥膜厚100nmの低屈折率層を形成し、TAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第二の組成物1に代えて第二の組成物2を用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例2において、第一の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を0.5質量部加えて粘度を14.8mPa・sに調整した以外は実施例2と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第一の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を1.0質量部加えて粘度を20.4mPa・sに調整し、第二の組成物1に代えて第二の組成物3を用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第二の組成物1に代えて第二の組成物4を用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例5において、第一の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を1.0質量部加えて粘度を20.4mPa・sに調整した以外は実施例5と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
屈折率傾斜HC層の形成までを実施例1と同様に行った。
次いで、その屈折率傾斜HC層上に、上記高屈折率層用組成物をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜に屈折率傾斜HC層と同様に乾燥、紫外線照射を行い、乾燥膜厚160nmの高屈折率層を形成した。
次いで、その高屈折率層上に、上記低屈折率層用組成物1をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜に屈折率傾斜HC層と同様に乾燥、紫外線照射を行い、乾燥膜厚100nmの低屈折率層を形成し、TAC基材上に屈折率傾斜HC層、高屈折率層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
屈折率傾斜HC層の形成までを実施例5と同様に行った。
次いで、その屈折率傾斜HC層上に、上記低屈折率層用組成物2をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜に屈折率傾斜HC層と同様に乾燥、紫外線照射を行い、乾燥膜厚100nmの低屈折率層を形成し、TAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例8において、低屈折率層用組成物2に代えて低屈折率層用組成物3を用いた以外は実施例8と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例5において、MEKとIPAの比を変えずにこの2種の混合溶剤を第一の組成物1に加えて第一の組成物1の粘度を1.2mPa・sに、MEKを第二の組成物4に加えて第二の組成物4の粘度を2.5mPa・sに調整して用いた以外は実施例5と同様にして、TAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第一の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を10.0質量部加え、かつ、第一の組成物1のMEKとIPAの比を変えずにこの2種の混合溶剤の量を減らし、第一の組成物1の粘度を109.5mPa・sに調整したもの、及び第二の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を5.0質量部加え、かつ、第二の組成物1の溶剤を変えずに量を減らして第二の組成物2の粘度を110.3mPa・sに調整したものを用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、MEKとIPAの比を変えずにこの2種の混合溶剤を第一の組成物1に加えて、第一の組成物1の粘度を1.2mPa・sに調整して用いた以外は実施例1と同様にして、TAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第一の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を10.0質量部加え、かつ、第一の組成物1のMEKとIPAの比を変えずにこの2種の混合溶剤の量を減らし、第一の組成物1の粘度を109.5mPa・sに調整して用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例5において、第二の組成物4に増粘剤を使用せずに、粘度を2.5mPa・sに調整して用いた以外は実施例5と同様にして、TAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
実施例1において、第二の組成物1に増粘剤(セルニー HPC−M)を5.0質量部加え、かつ、第二の組成物1の溶剤の量を減らして粘度を110.3mPa・sに調整して用いた以外は実施例1と同様にしてTAC基材上に屈折率傾斜HC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
TAC基材上に、上記第一の組成物1をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜を30秒間乾燥し、溶剤を除去した。次いでその塗膜に紫外線照射装置を用いて、照射量80mJ/cm2で紫外線照射を行い、塗膜を硬化させて乾燥膜厚12μmのHC層を形成した。
次いで、そのHC層上に、上記低屈折率層用組成物1をスロットダイを用いて塗布し、塗膜を形成した。その塗膜にHC層と同様に乾燥、紫外線照射を行い、乾燥膜厚100nmの低屈折率層を形成し、TAC基材上に高屈折率微粒子を含まないHC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
比較例7において、低屈折率層用組成物1に代えて低屈折率層用組成物3を用いた以外は比較例7と同様にして、TAC基材上に高屈折率微粒子を含まないHC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
TAC基材上に、スロットダイコーターを用いて、第一の組成物1を塗布し、その塗膜を温度70度の熱オーブン中で30秒間乾燥し、溶剤を除去した。次いでその塗膜に紫外線照射装置を用いて、照射量50mJ/cm2になるように照射して硬化させ、膜厚7μmの高屈折率微粒子を含まないHC層を形成した。次いで、そのHC層上に、第二の組成物1をスロットダイコーターを用いて塗布し、その塗膜を温度70度の熱オーブン中で30秒間乾燥し、溶剤を除去した。次いでその塗膜に紫外線照射装置を用いて、照射量100mJ/cm2になるように照射して、高屈折率微粒子を含むHC層を形成し、上下2層の合計膜厚が11μmのHC層を形成した。
次いで、そのHC層上に、上記低屈折率層用組成物1を用いて実施例1と同様に乾燥膜厚100nmの低屈折率層を形成し、TAC基材上にTAC基材側から、高屈折率微粒子を含まないHC層、高屈折率微粒子を含むHC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
比較例9において、低屈折率層用組成物1に代えて低屈折率層用組成物2を用いた以外は比較例9と同様にして、TAC基材上にTAC基材側から、高屈折率微粒子を含まないHC層、高屈折率微粒子を含むHC層及び低屈折率層を有する光学フィルムを作製した。
上記実施例及び比較例の光学フィルムについて、それぞれ下記に示すように反射率について測定を行った。上記実施例及び比較例の光学フィルムについて、それぞれ下記に示すように干渉縞、密着性、面状(塗工スジの有無)、高屈折率微粒子の分布及び生産性(塗工適性と簡便性)の評価を行った。また、実施例8と9、比較例7〜10について、耐ケン化性の評価を行った。その結果を表2に示す。
反射率の測定は、日本分光(株)製の商品名V7100型紫外可視分光光度計及び日本分光(株)製の商品名VAR−7010絶対反射率測定装置を用いて、入射角を5°、偏光子をN偏光、測定波長範囲を380〜780nmとして、光学フィルムのTAC基材側に黒テープを貼合し、それを装置に設置して測定を行った。なお、測定波長範囲にて求められた測定結果の平均値を反射率とした。
フナテック(株)製の干渉縞検査ランプ(Naランプ)を用い、目視にて検査し、下記基準で評価した。
○:干渉縞の発生がほとんど見られなかったもの
×:干渉縞がはっきり見えたもの
上記実施例及び比較例の光学フィルムについて、それぞれ下記に示す碁盤目密着性試験の密着率の測定を行った。
(碁盤目密着性試験)
光学フィルムの低屈折率層側表面に1mm角で合計100目の碁盤目を入れ、ニチバン(株)製工業用24mmセロテープ(登録商標)を用いて5回連続剥離試験を行い、下記基準に基づいて算出される剥がれずに残ったマス目の割合を求めた。
密着率(%)=(剥がれなかったマス目の数/合計のマス目数100)×100
光学フィルムの外観の面状(塗工スジの有無)について目視により評価を行った。
○:塗工スジが見えなかったもの
△:塗工スジがぼんやり見えたもの
×:塗工スジがはっきり見えたもの
光学フィルムの断面をTEM写真で観察し、屈折率傾斜HC層又はHC層において高屈折率微粒子の全量の90%が含まれる低屈折率層側界面からの膜厚の割合を求めた。
上記各実施例及び比較例において、塗工速度のみを変えたときのTAC基材への第一の組成物及び第二の組成物の塗工(塗布)適性を下記基準で評価した。
○:塗工速度10m/min以上でも塗工スジを生じずに塗工が可能なもの
△:塗工スジを生じずに塗工可能な塗工速度が1m/min以下のもの
×:どのような速度でも塗工スジが生じてしまうもの
光学フィルムを、55℃に保たれた、2規定の水酸化ナトリウム水溶液に入れ、2分浸漬させた。次いで、十分に水洗した後、70℃で5分乾燥させた。次いで、#0000番のスチールウールを用いて、摩擦荷重0.98N(100gf)にて、10往復摩擦し、その後の低屈折率層の傷、剥がれの有無を目視し、下記基準で評価した。
○:低屈折率層に傷及び剥がれなし
×:低屈折率層に傷又は剥がれがあり
しかし、逐次塗工を行った比較例9及び10では、組成物の塗布と光照射による硬化工程が複数回に及び簡便性の点で劣っていた。
表2より、実施例1〜7、比較例1〜6及び9の光学フィルムは良好な反射率が得られた。特に、屈折率傾斜HC層、高屈折率層及び低屈折率層の層構成の実施例7は低い反射率が得られた。
低屈折率層用組成物にフッ素系低屈折率材料を用いた実施例8及び9の光学フィルムでは、反射率がそれぞれ1.01と0.75となり、十分な反射防止性が得られた。特に、実施例9の光学フィルムでは中空シリカ微粒子を含まず、フッ素系低屈折率材料を用いても、中空シリカ微粒子を用いた比較例7の光学フィルムよりも低い反射率となった。実施例9の光学フィルムと比較例10の光学フィルムを対比すると、いずれも同じ低屈折率層を有し、低屈折率層に隣接したHC層に高屈折率微粒子を含むが、実施例9の光学フィルムの方が反射率が低かった。これは、実施例9の光学フィルムは屈折率傾斜HC層内において、低屈折率層側の界面付近を効率的に高屈折率化しているため、上層のHC層全体に均一に高屈折率微粒子が分布している比較例10の光学フィルムよりも低屈折率層と屈折率傾斜HC層の屈折率差を大きくすることができたためと推測される。
実施例1〜9及び比較例1〜8の光学フィルムは干渉縞の評価が良好だった。
しかし、逐次塗工により上下のHC層を別個に形成した比較例9及び10の光学フィルムでは、層界面が生じ、干渉縞が発生した。
実施例1〜9の光学フィルムは密着性と面状の評価が良好だった。
しかし、比較例1〜6の光学フィルムは実施例よりも密着性が低く、面状も塗工スジが生じてしまった。特に、比較例2、4及び6の光学フィルムの場合は、第一の組成物と第二の組成物の少なくとも一方の粘度が高過ぎ、塗工速度20m/minでは塗工スジが生じやすく、面状の評価が×となった。塗工スジが生じたことにより塗工面の状態が悪いため、比較例2、4及び6の光学フィルムでは密着性の評価結果も悪くなったと推測される。
比較例7及び8の光学フィルムは、密着性と面状の評価が良好であった。これは、第一の組成物1のみを用いて1回でHC層を形成したためと推測される。
比較例9及び10の光学フィルムは、面状の評価は良好であったが、密着性が不十分となった。これは、上下層を別個に形成したため、層界面での密着性が不十分になったためと推測される。
実施例の光学フィルムの屈折率傾斜HC層では、断面観察により高屈折率微粒子の90%が屈折率傾斜HC層の低屈折率層側界面から70%までの膜厚に存在していた。
しかし、比較例2以外の比較例1及び3〜6の光学フィルムでは高屈折率微粒子がTAC基材側界面に近い90%や95%の膜厚まで分布していた。
逐次塗工を行った比較例9及び10の光学フィルムでは、上層側の高屈折率微粒子を含むHC層の膜厚方向全体に均一に高屈折率微粒子が分布していた。
実施例の第一の組成物及び第二の組成物の粘度では生産性(塗工適性)が良好だった。
しかし、比較例1〜6では、塗工スジを生じずに生産できる塗工速度が低い、又は塗工速度を遅くしても塗工スジを生じてしまう結果となった。比較例7〜10の光学フィルムは同時塗布を行っておらず、1種類の組成物を塗布するか、又は組成物を1種類ずつ塗布したため、塗工適性は良好だった。
低屈折率層に中空シリカ微粒子を含む比較例7及び9の光学フィルムは、耐ケン化性が不十分であった。これに対して、低屈折率層に中空シリカ微粒子を含まない実施例8及び9の光学フィルムは、十分な反射防止性と耐ケン化性を両立することができた。
10 光透過性基材
20 屈折率傾斜ハードコート層
30 高屈折率微粒子
40 ダイコーターヘッド
51、52 スリット
60 第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物
70 第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物
80 低屈折率層
90 高屈折率微粒子
100 帯電防止層
Claims (22)
- (i)光透過性基材を準備する工程、
(ii)第一のバインダー成分及び第一の溶剤を含み、高屈折率微粒子を含まず、粘度が3〜100mPa・sの第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物並びに平均粒径1〜100nmの高屈折率微粒子、第二のバインダー成分及び第二の溶剤を含み、粘度が10〜100mPa・sの第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を準備する工程、
(iii)当該光透過性基材の一面側に、当該光透過性基材側から、当該第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物及び当該第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物を隣接して、当該第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物が当該第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物よりも当該光透過性基材側に位置するように同時塗布し、塗膜とする工程、
(iv)前記(iii)工程で得られた塗膜に光照射を行い硬化させ屈折率傾斜ハードコート層を形成する工程、を含むことを特徴とする、光学フィルムの製造方法。 - 前記第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物及び/又は第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物が、さらに増粘剤を含むことを特徴とする、請求項1に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記第一のハードコート層用硬化性樹脂組成物の粘度と前記第二のハードコート層用硬化性樹脂組成物の粘度の差の絶対値が、30以下であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記光透過性基材が、トリアセチルセルロース基材であり、前記第一の溶剤が当該トリアセチルセルロース基材への浸透性を有することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記(iv)工程の後に、さらに(v)前記屈折率傾斜ハードコート層上に、直接又は高屈折率層を介して低屈折率層を形成する工程、を含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 硬化して前記低屈折率層を形成する低屈折率層用組成物が、中空シリカ微粒子を含むことを特徴とする、請求項5に記載の光学フィルムの製造方法。
- 硬化して前記低屈折率層を形成する低屈折率層用組成物が、金属フッ化物及び硬化性フッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の低屈折率材料を含むことを特徴とする、請求項5に記載の光学フィルムの製造方法。
- 硬化して前記低屈折率層を形成する低屈折率層用組成物が、中空シリカ微粒子を含まず、金属フッ化物及び硬化性フッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の低屈折率材料を含むことを特徴とする、請求項7に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記(i)工程と(iii)工程の間に、さらに(vi)前記光透過性基材の屈折率傾斜ハードコート層を設ける面に帯電防止層を形成する工程、を含むことを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法により得られることを特徴とする、光学フィルム。
- 光透過性基材の一面側に、少なくとも屈折率傾斜ハードコート層が設けられている光学フィルムであって、
当該屈折率傾斜ハードコート層は、平均粒径1〜100nmの高屈折率微粒子を含み、
当該屈折率傾斜ハードコート層において、当該屈折率傾斜ハードコート層の膜厚方向では、当該高屈折率微粒子の存在量が、当該光透過性基材側に近いほど少ないことを特徴とする、光学フィルム。 - 前記屈折率傾斜ハードコート層において、前記光透過性基材とは反対側の界面から当該屈折率傾斜ハードコート層の膜厚の70%までの領域に、前記高屈折率微粒子の全量の90%以上が存在することを特徴とする、請求項11に記載の光学フィルム。
- 前記屈折率傾斜ハードコート層には増粘剤が含まれていることを特徴とする、請求項11又は12に記載の光学フィルム。
- 前記光透過性基材が、トリアセチルセルロース基材であり、前記屈折率傾斜ハードコート層を構成しているマトリクスが、当該トリアセチルセルロース基材の屈折率傾斜ハードコート層側の界面にも存在することを特徴とする、請求項11乃至13のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記屈折率傾斜ハードコート層の光透過性基材とは反対側の面に、さらに低屈折率層又は当該屈折率傾斜ハードコート層側から高屈折率層及び低屈折率層が設けられていることを特徴とする、請求項11乃至14のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層が、中空シリカ微粒子を含むことを特徴とする、請求項15に記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層が、金属フッ化物及びフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の低屈折率成分を含むことを特徴とする、請求項15に記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層が、中空シリカ微粒子を含まず、金属フッ化物及びフッ素樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の低屈折率成分を含むことを特徴とする、請求項17に記載の光学フィルム。
- 前記光透過性基材と前記屈折率傾斜ハードコート層の間に、さらに帯電防止層が設けられていることを特徴とする、請求項11乃至18のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムを、55℃に保たれた2規定の水酸化ナトリウム水溶液に入れ、2分浸漬させ、次いで、水洗した後、70℃で5分乾燥させ、次いで、#0000番のスチールウールを用いて摩擦荷重0.98Nにて前記低屈折率層表面を10往復摩擦した時、当該低屈折率層に傷及び剥がれがないことを特徴とする、請求項18又は19に記載の光学フィルム。
- 偏光素子の一面側に、前記請求項10乃至20のいずれか一項に記載の光学フィルムを、当該光学フィルムの光透過性基材側を当該偏光素子に向けて配置してなることを特徴とする、偏光板。
- 前記請求項10乃至20のいずれか一項に記載の光学フィルムを備えることを特徴とする、画像表示装置。
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