JP2014228829A - 反射防止フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材フィルムに紫外線吸収性帯電防止ハードコート層と反射防止層とが積層される。ハードコート層は、(A)紫外線硬化型樹脂100質量部、(B)所定のヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤1〜20質量部、(C)所定の光重合開始剤0.1〜10質量部、(D)4級アンモニウム塩系共重合体1〜20質量部とを含み、厚みは0.5〜10μmである。反射防止層は、屈折率の高い第1光学干渉層と、屈折率の低い第2光学干渉層からなる。第1光学干渉層/第2光学干渉層の膜厚比は、1.4〜1.9である。透明基材フィルムには、遅相軸方向の屈折率と進相軸方向の屈折率との差が0.07〜0.20の、配向ポリエステルフィルムを使用する。
【選択図】なし
Description
CH2=C(R1)COZ(CH2)kN+(R2)3・X− ・・・(2)
(式中、R1はHまたはCH3、R2はそれぞれ独立して炭素数が1〜4の炭化水素基、Zは酸素原子またはNH基、kは1〜10の整数、X−は1価のアニオンを表す。)
反射防止フィルムに用いられる透明基材フィルムには、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステルからなる配向ポリエステルフィルム(高複屈折フィルムとも称される)を使用する。特に、遅相軸方向の屈折率(nx)と進相軸方向の屈折率(ny)との差(nx−ny:△n)が0.07〜0.20、好ましくは0.10〜0.15のものを使用する。この屈折率差(△n)が0.07未満では、充分なニジムラの抑制効果が得られず、また、後述のリタデーション値を得るために必要な膜厚が厚くなる。一方、屈折率差(△n)が0.20を超えると、フィルムに裂け、破れ等を生じやすくなり、工業材料としての実用性が著しく低下する。(nx)としては、1.67〜1.78が好ましく、より好ましくは1.69〜1.73である。(ny)としては、1.55〜1.65が好ましく、より好ましいくは1.57〜1.62である。(nx)、(ny)、及び(△n)が上記の関係を満たすことで、好適なニジムラの抑制効果を得ることができる。
(0000)
また、配向ポリエステルフィルムのリタデーションは、3000〜30000nmが好ましい。リタデーションが3000nm未満では、反射防止フィルムを偏光素子上に配置した場合、斜め方向から観察した時に強い干渉色(ニジムラ)を呈し、包絡線形状が光源の発光スペクトルと相違して良好な視認性を確保することができない場合がある。一方、リタデーションが30000nmを超えても更なる視認性の改善効果は実質的に得られないばかりか、フィルムの厚みも相当に厚くなり、取り扱い性が低下する。より好ましいリタデーションの下限値は5000nm以上であり、さらに好ましくは10000nm以上である。
リタデーション(Re)=(nx−ny)×d
リタデーションは、例えば王子計測機器製KOBRA−WRによって測定(測定角0°、測定波長548.2nm)することもできる。
紫外線吸収性帯電防止ハードコート層は、(A)紫外線硬化型樹脂と、(B)一般式(1)で表されるヒドロキシフェニルトリアジン系の紫外線吸収剤と、(C)光重合開始剤と、(D)4級アンモニウム塩系共重合体とを含む紫外線吸収性帯電防止ハードコート層塗布液を塗布及び乾燥し、紫外線を照射して硬化することにより形成される。
紫外線吸収性帯電防止ハードコート層を形成する紫外線硬化型樹脂としては、この種の反射防止フィルムにおいて従来から一般的に使用されている、紫外線を照射することにより硬化反応を生じる公知の樹脂であればその種類は特に制限されない。そのような樹脂として、例えば単官能(メタ)アクリレート、多官能(メタ)アクリレート、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などである。なお、本明細書において(メタ)アクリレートとは、アクリレートとメタクリレートの双方を含む総称を意味する。また、後述の(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル系、及び(メタ)アクリロイルの記載も同様である。
紫外線吸収剤は、光の波長300〜350nmに最大吸収波長を持ち、下記一般式(1)で表される、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンである。
紫外線吸収性帯電防止ハードコート層を形成する光重合開始剤としては、光の波長220〜400nmに最大吸収波長を持つものであれば、その種類は特に限定されない。光の最大吸収波長が400nmを超える場合には該当する光重合開始剤は少なく、また紫外線による光重合開始能の発現が不足するおそれがある。光の最大吸収波長が220nm未満の場合、オゾンが発生しやすくなるため好ましくない。なお、光重合開始剤の最大吸収波長が300〜350nmの範囲にあると、紫外線が光重合開始剤に吸収されて、光重合開始剤の光重合開始能が十分に発現しないおそれがある。したがって、光重合開始剤の最大吸収波長は300〜350nmの範囲にないことが好ましい。
4級アンモニウム塩系共重合体は、帯電防止剤として添加され、下記一般式(2)で表される4級アンモニウム塩基を有する化合物(d−1)と、1つのエチレン不飽和基を有する化合物(d−2)を必須の構成成分とする。
CH2=C(R1)COZ(CH2)kN+(R2)3・X− ・・・(2)
(式中、R1はHまたはCH3、R2はそれぞれ独立して炭素数が1〜4の炭化水素基、Zは酸素原子またはNH基、kは1〜10の整数、X−は1価のアニオンを表す。)
4級アンモニウム塩基を有する化合物(d−1)は、前記一般式(2)で表され、その構造中に4級アンモニウム塩を含有する(メタ)アクリル類であれば特に制限さない。そのような化合物として、例えば、アミノ基を有する(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。
1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(d−2)としては、エチレン性不飽和基を1つ含有するモノマーであれば特に限定されない。そのような化合物として、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等の各種(メタ)アクリレートが挙げられる。また、化合物(d−2)は2種類以上を併用しても良い。
次に、反射防止層について説明する。反射防止層は、紫外線吸収性帯電防止ハードコート層上に積層される第1光学干渉層と、該第1光学干渉層上に積層される第2光学干渉層とから構成されている。
第1光学干渉層の屈折率は、紫外線吸収性帯電防止ハードコート層及び第2光学干渉層より高く設定される。第1光学干渉層の屈折率が紫外線吸収性帯電防止ハードコート層より低くなる場合、効果的に反射光の着色を低減することが困難であるため、好ましくない。具体的には、第1光学干渉層の屈折率は1.50以上であることが好ましい。第1光学干渉層の屈折率が1.50を下回ると十分な反射防止効果を得ることが難しくなる。また、第1光学干渉層の屈折率は、1.70以下であることが好ましい。第1光学干渉層の屈折率が1.70を上回ると、JISZ 8720に基づくCIE標準イルミナントD65に対する、JIS Z 8729に基づく反射色の色座標a*が0〜5、色座標b*が−7〜0を達成することが困難になるため好ましくない。
第2光学干渉層の屈折率は、第1光学干渉層の屈折率より低く設定され、その屈折率は1.28〜1.45であることが好ましい。該屈折率が1.28未満の場合には十分に硬い層を形成することが困難であり、屈折率が1.45を超える場合には、特にウェットコーティング法では十分な反射防止効果を得ることが難しい。
なお、配向ポリエステルフィルムの一方面又は表裏両面には、プライマー層を積層することが好ましい。少なくとも、配向ポリエステルフィルムとハードコート層との間には、両層の密着性を向上させるため、プライマー層を介在させることが好ましい。この場合、プライマー層の屈折率(np)と、配向ポリエステルフィルムの遅相軸方向の屈折率(nx)及び進相軸方向の屈折率(ny)とが、ny<np<nxとなる関係に設定することが好ましい。各屈折率をこのような関係に設定することで、プライマー層と配向ポリエステルフィルムとの屈折率差が低減され、ニジムラの発生を確実に抑制することができる。具体的には、プライマー層の屈折率(np)は、ポリエステルフィルムの進相軸方向の屈折率(ny)の最小屈折率1.55より高く、遅相軸方向の屈折率(nx)の最大屈折率1.78より低い範囲に設定する。好ましくは1.56〜1.65である。
本発明の反射防止フィルムは、JIS Z 8720に基づくCIE標準イルミナントD65に対する、JIS Z 8729に基づく反射色の色座標a*が0〜5、色座標b*が−7〜0となっている。これにより、外光がディスプレイの表面で反射したときに、その反射光の着色が抑制されており、画像の色再現性が良好となる。しかも、透明基材フィルムとして配向ポリエステルフィルムを用いていることで、本発明の反射防止フィルムを偏光素子上に配置した場合に、表示画面を斜めから観察してもニジムラが生じることがない。
(プライマー層用塗布液の調製)
下記配合により、プライマー層用塗布液を調製した。
ポリエステル樹脂の水分散体20.7質量部
高屈折率微粒子分散液:CIKナノテック社製のTiO2微粒子の水分散液(商品名:酸化チタンスラリー(固形分20%分散液))0.9質量部
水78.4質量部
(D)4級アンモニウム塩系共重合体は、4級アンモニウム塩基を有する化合物(d−1)及び1つのエチレン不飽和基を有する化合物(d−2)を下記表1に示す組成のように共重合することで得た。なお、表1中に示す各具体的材料は、次の通りである。
α1:ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル4級
一般式(2):R1=CH3、R2=CH3、Z=O、k=2、X−=Cl−
α2:ジメチルアミノプロピルアクリルアミド塩化メチル4級
一般式(2):R1=H、R2=CH3、Z=NH基、k=3、X−=Cl−
β1:ブチルメタクリレート
β2:ベンジルメタクリレート
紫外線吸収性帯電防止ハードコート層塗布液は、(A)紫外線硬化型樹脂と、上記一般式(1)の(B)紫外線吸収剤と、(C)光重合開始剤と、(D)4級アンモニウム塩系共重合体とを、下記表2〜3に示す組成のように混合し、固形分濃度が40質量部となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)を混合して紫外線吸収性帯電防止ハードコート層塗布液を得た。なお、表2〜3中に示す各具体的材料は、次の通りである。
A1:DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
A2:OD4A(1,2,9,10−テトラキス(アクリロイルオキシ)−4,4,5,5,6,6,7,7−オクタフルオロデカン)
B1:BASFジャパン株式会社製の製品名:チヌビン479〔2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン〕
B2:BASFジャパン株式会社製の製品名:チヌビン123〔下記一般式(3)で表される化合物〕。
C1:BASFジャパン株式会社製の製品名:イルガキュア184
C2:BASFジャパン株式会社製の製品名:イルガキュア907
第1光学干渉層塗布液γ1は、アンチモン酸亜鉛微粒子分散液〔日産化学工業(株)製、セルナックスCX−603M−F2〕を固形分換算で45質量部、ウレタンアクリレート〔分子量1400、60℃における粘度が2500〜4500Pa・s、日本合成化学工業(株)製、紫光UV7600B〕55質量部、光重合開始剤〔チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、イルガキュア184〕5質量部を混合し、固形分濃度が10質量部となるようにイソプロピルアルコール(IPA)を混合して得た。
四つ口フラスコにパーフルオロ−(1,1,9,9−テトラハイドロ−2,5−ビスフルオロメチル−3,6−ジオキサノネノール)104部とビス(2,2,3,3,4,45,5,6,6,7,7−ドデカフルオロヘプタノイル)パーオキサイドの8質量%パーフルオロヘキサン溶液11部を入れた。そして、その中空部を窒素置換した後、窒素気流下20℃で24時間撹拌して高粘度の固体を得た。得られた固体をジエチルエーテルに溶解させたものをパーフルオロヘキサンに注ぎ、分離後に真空乾燥させて無色透明なポリマーを得た。
第2光学干渉層塗布液ε1は、粒子径が60nmの中空シリカ微粒子60質量部と、溶媒可溶性の含フッ素反応性ポリマー(δ1)を固形分換算で40質量部と、光重合開始剤〔BASFジャパン株式会社製の製品名:イルガキュア907〕5質量部、シリコン添加剤〔ビックケミー・ジャパン(株)製、BYKUV−3570〕8質量部、シリコン添加剤〔信越化学工業(株)製、TIC2457〕3.5質量部、アルミナ添加剤〔ビックケミー・ジャパン(株)製、NANOBYKUV-3601〕0.5質量部、固形分濃度が5質量部となるようにイソプロピルアルコール(IPA)を混合して得た。
溶融ポリエチレンテレフタレートを290℃で溶融し、フィルム形成ダイを通してシート状に押出し、水冷冷却した回転急冷ドラム上に密着させて冷却し、未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムを二軸延伸試験装置(東洋精機社製)にて、120℃にて1分間予熱した後、120℃ にて延伸倍率4.5倍に延伸した後、その両面に上記で調整したプライマー層用塗布液をロールコーターにて均一に塗布した。次いで、この塗布フィルムを引続き95℃で乾燥し、その延伸方向とは90度の方向に延伸倍率1.5倍にて延伸を行い、リタデーション=10000nm、膜厚=100μm、nx=1.70、ny=1.60、Δn=0.10の配向ポリエステルフィルムを得た。なお、プライマー層の屈折率は1.59、膜厚は80nmであった。
実施例1−2〜1−14については、表2に示す組成で、実施例1−1と同様にして作製した。
実施例1−1〜1−14のそれぞれにおいて、配向ポリエステルフィルム(PET−N)の変わりに、東洋紡社製PETフィルム「A4100」(リタデーション=6200nm、膜厚=188μm、Δn=0.033)を用いた以外は、実施例1−1〜1−14と同様に光学積層体を製造した。
比較例1−2〜1−14については、表3に示す組成で、実施例1−1と同様にして作製した。
二枚の偏光板を用いて、配向ポリエステルフィルムの配向軸方向(主軸の方向)を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の屈折率(nx、ny)を、アッベ屈折率計(アタゴ社製NAR−4T)によって求めた。
分光光度計(島津製作所社製のUV−3100PC)を用いて、波長380〜780nmの平均反射率(R)を測定し、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。プライマー層及びハードコート層は、易接着処理のない50μmPET上にそれぞれの原料組成物を塗布し、1〜3μmの厚さの硬化膜にし、PETの塗布しなかった面(裏面)に、裏面反射を防止するために測定スポット面積よりも大きな幅の黒ビニールテープ(例えば、ヤマトビニールテープNO200−38−2138mm幅)を貼ってから塗膜の平均反射率を測定した。
R(%)=(1−n)2/(1+n)2
(IV-1)屈折率1.65のPETフィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡(株)製〕を基材として、ディップコーター〔(株)杉山元医理器製〕により、易接着が付与されていない面上に転写用波長選択的反射層用の塗液をそれぞれ乾燥膜厚で光学膜厚が589nm程度になるように層の厚さを調整して塗布した。
(IV-2)溶媒乾燥後、必要に応じて紫外線照射装置〔岩崎電気(株)製〕により窒素雰囲気下で120W高圧水銀灯を用いて、400mJの紫外線を照射して転写用波長選択的反射層用の塗液を硬化させた。
(IV-3)アクリル樹脂板裏面をサンドペーパーで荒らし、黒色塗料で塗りつぶしたものを射分光膜厚計(「FE-3000」、大塚電子株式会社製)により、300〜1000nmにおける垂直入射光に対する正反射率を測定し、その反射率の極小値又は極大値を読み取った。
極値が読み取りにくい場合は、屈折率1.65のPETフィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡(株)製〕の変わりに、屈折率1.49のアクリル樹脂板〔商品名:「デラグラスA」、旭化成ケミカルズ(株)製〕を基材として使用し、同様の手順にて反射率の極小値又は極大値を読み取った。
(IV-4)反射率の極値より以下の式を用いて屈折率を計算した。
ただし、
n0:空気の屈折率(=1.00)
n1:層の屈折率
n2:基材の屈折率(=1.65または1.49)
d:転写用波長選択的反射層の膜厚(=589nm/4n1)
λ:589nm
r1=(n0−n1)/(n0+n1)
r2=(n1−n2)/(n1+n2)
θ=2πn1d/λ(=π/2)
配向ポリエステルフィルムの厚みd(nm)は、電気マイクロメータ(アンリツ社製)を用いて任意の10点を測定し、単位をnmに換算して平均値を求めた。
膜厚の測定は、光学積層体の断面をTEM写真で観察し、求めた。
配向ポリエステルフィルムのリタデーションは、配向ポリエステルフィルムの面内において最も屈折率が大きい方向(遅相軸方向)の屈折率(nx)と、遅相軸方向と直交する方向(進相軸方向)の屈折率(ny)と、配向ポリエステルフィルムの厚み(d)とにより、以下の式によって計算した。
リタデーション(Re)=(nx−ny)×d
各実施例、比較例にて作製した光学積層体を、液晶モニター(FLATORONIPS226V(LGElectronicsJapan社製))の観察者側の偏光素子上に配置し、液晶表示装置を作製した。なお、配向ポリエステルフィルムの遅相軸と液晶モニターの観察者側の偏光素子の吸収軸とのなす角度が0°となるように配置した。そして、暗所及び明所(液晶モニター周辺照度400ルクス)にて、正面及び斜め方向(約50度)から目視及び偏光サングラス越しに表示画像の観察を行い、ニジムラの有無を以下の基準に従い評価した。偏光サングラス越しの観察は、目視よりも非常に厳しい評価法である。観察は10人で行い、最多数の評価を観察結果としている。
◎:偏光サングラス越しでニジムラが観察されない。
○:偏光サングラス越しでニジムラが観察されるが、薄く、目視ではニジムラが観察されない、実使用上問題ないレベル。
△:偏光サングラス越しでニジムラが観察され、目視ではニジムラがごく薄く観察される。
×:偏光サングラス越しでニジムラが強く観察され、目視でもニジムラが観察される
<スーパーキセノン試験>
スーパーキセノンウェザーメーターSX75(スガ試験機株式会社製)を用いて、照射照度180W/m2、照射光の波長300〜400nm、BPT温度63±1℃の試験条件で100時間試験を行い、試験後、JIS D 0202−1998に準拠して碁盤目剥離テープ試験を行った。セロハンテープ〔ニチバン(株)製、CT24〕を用い、反射防止フィルムのハードコート層、あるいは第2光学干渉層に密着させた後剥離した。耐光性は密着性にて判定し、100マスのうち、剥離しないマス目の数を、○○/100として表した。例えば、全く剥離しない場合は100/100、完全に剥離する場合は0/100として表した。
JIS K 6911−1995に準拠して、デジタル絶縁計〔東亜ディーケーケー(株)製、SM−8220〕を用いて測定した。
10cm×10cmのサイズの反射防止フィルムを作成し、反射防止フィルムを水平面に置いた際の4隅のカール高さを測定し、下記の基準により判定する。
○:カール高さが20mm未満
△:カール高さが20mm以上50mm未満
×:カール高さが50mm以上
(V)視感度反射率Y
(V-1)分光反射率:反射防止フィルムの裏面(透明樹脂フィルム11の裏面)をサンドペーパーで荒らし、黒色塗料で塗りつぶしたものを分光光度計〔「U−BestV560」、日本分光(株)製〕により、光の波長380〜780nmの5°、−5°正反射スペクトルを測定した。これにより、反射防止フィルム表面の反射スペクトルを測定することができる。
(V-2)(V-1)で測定した光の波長380〜780nmの分光反射率と、JISZ8720に基づくCIE標準イルミナントD65の相対分光分布を用いて、JIZ8701で規定されているXYZ表色系における、反射による物体色の三刺激値Y(%)を計算した。
Claims (2)
- 透明基材フィルムの一方面に、紫外線吸収性帯電防止ハードコート層と、反射防止層とがこの順で積層された、紫外線吸収性を有する反射防止フィルムであって、
前記紫外線吸収性帯電防止ハードコート層は、
(A)紫外線硬化型樹脂100質量部と、
(B)光の波長300〜350nmに最大吸収波長を持つ下記一般式(1)で表される紫外線吸収剤1〜20質量部と、
(C)光の波長220〜400nmに最大吸収波長を持つ光重合開始剤0.1〜10質量部と、
(D)下記一般式(2)で表される4級アンモニウム塩基を有する化合物(d−1)と、1つのエチレン不飽和基を有する化合物(d−2)とをラジカル共重合して得られる4級アンモニウム塩系共重合体1〜20質量部と、
を含む紫外線吸収性帯電防止ハードコート層塗布液を紫外線硬化させた、厚みが0.5〜10μmの層であって、
前記(D)4級アンモニウム塩系共重合体は、該(D)4級アンモニウム塩系共重合体100質量部中、前記4級アンモニウム塩基を有する化合物(d−1)を30〜70質量部、前記1つのエチレン不飽和基を有する化合物(d−2)を70〜30質量部含み、
前記反射防止層は、前記紫外線吸収性帯電防止ハードコート層上に積層される第1光学干渉層と、該第1光学干渉層上に積層される第2光学干渉層からなり、
前記第1光学干渉層の屈折率は、前記紫外線吸収性帯電防止ハードコート層の屈折率より高く、
前記第2光学干渉層の屈折率は、該第1光学干渉層の屈折率より低く、
第1光学干渉層の膜厚/第2光学干渉層の膜厚の比率が1.4〜1.9であり、
前記透明基材フィルムは、該フィルムの面内において最も屈折率が大きい方向(遅相軸方向)の屈折率(nx)と、遅相軸方向と直交する方向(進相軸方向)の屈折率(ny)との差(nx−y)が0.07〜0.20の、配向ポリエステルフィルムである、反射防止フィルム。
CH2=C(R1)COZ(CH2)kN+(R2)3・X− ・・・(2)
(式中、R1はHまたはCH3、R2はそれぞれ独立して炭素数が1〜4の炭化水素基、Zは酸素原子またはNH基、kは1〜10の整数、X−は1価のアニオンを表す。) - JISZ 8720に基づくCIE標準イルミナントD65に対する、JIS Z 8729に基づく反射色の色座標a*が0〜5、色座標b*が−7〜0である、請求項1に記載の反射防止フィルム。
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