JP2018097145A - 光学積層体 - Google Patents
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Abstract
Description
0.1≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.4・・・(1)
該浸透層の厚みが1.2μm以上であり、かつ、(該浸透層の厚み/該ハードコート層の厚み)が0.7以下である。
1つの実施形態においては、前記樹脂フィルムが、片面にアンチブロック層を備える。
1つの実施形態においては、前記樹脂フィルムとして、厚み方向に0.2kgf/mm2〜1.0kgf/mm2の圧力がかかった後の樹脂フィルムが用いられる。
1つの実施形態においては、前記樹脂フィルムとして、長さが4000m以上であり、かつ、ロール状の樹脂フィルムが用いられる。
1つの実施形態においては、前記樹脂フィルムが、算術平均表面粗さRaが10nm以上である部分を有する。
A.光学積層体の全体構成
図1(a)は、本発明の好ましい実施形態による光学積層体の概略断面図であり、図1(b)は、従来の一般的なハードコート層を有する光学積層体の概略断面図である。図1(a)に示す光学積層体100は、樹脂フィルムから形成される基材層10と、浸透層20と、ハードコート層30とをこの順に備える。ハードコート層30は、樹脂フィルムにハードコート層形成用組成物を塗工して形成される。浸透層20は、ハードコート層形成用組成物が樹脂フィルムに浸透して形成される。すなわち、浸透層20とは、樹脂フィルムにおいて、ハードコート層成分が存在している部分である。基材層10は、上記のようにハードコート層形成用組成物が樹脂フィルムに浸透した際に、樹脂フィルムにおいてハードコート層形成用組成物が到達(浸透)しなかった部分である。一方、図1(b)に示す光学積層体200は、浸透層が形成されていない。図1(a)および(b)に示す境界Aは、樹脂フィルムのハードコート層形成用組成物塗工面により規定される境界である。したがって、境界Aは、光学積層体100においては浸透層20とハードコート層30との境界であり、浸透層が形成されていない光学積層体200においては基材層10’(すなわち、樹脂フィルム)とハードコート層30’との境界である。
0.1≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.4・・・(1)
上記基材層は、樹脂フィルムから形成される。より詳細には、上記のように、基材層は、樹脂フィルムにハードコート層形成用組成物を塗工した際に、樹脂フィルムにおいて、当該ハードコート層形成用組成物が到達(浸透)しなかった部分である。
Re=(nx−ny)×d
Rth=(nx−nz)×d
ここで、nxは(メタ)アクリル系樹脂フィルムの遅相軸方向の屈折率であり、nyは(メタ)アクリル系樹脂フィルムの進相軸方向の屈折率であり、nzは(メタ)アクリル系樹脂フィルムの厚み方向の屈折率であり、d(nm)は(メタ)アクリル系樹脂フィルムの厚みである。遅相軸は、フィルム面内の屈折率が最大になる方向をいい、進相軸は、面内で遅相軸に垂直な方向をいう。代表的には、ReおよびRthは、波長590nmの光を用いて測定される。
上記浸透層は、上記のとおり、樹脂フィルムにハードコート層形成用組成物が浸透することにより形成される。言い換えれば、浸透層は樹脂フィルム成分とハードコート層を形成する成分との相溶化領域の一部に対応し得る。
ハードコート層は、上記のとおり、上記樹脂フィルム上にハードコート層形成用組成物を塗工して形成される。ハードコート層形成用組成物は、例えば、熱、光(紫外線等)または電子線等により硬化し得る硬化性化合物を含む。好ましくは、ハードコート層形成用組成物は、光硬化型の硬化性化合物を含む。硬化性化合物は、モノマー、オリゴマーおよびプレポリマーのいずれであってもよい。1つの実施形態においては、ハードコート層形成用組成物の組成により、上記浸透層の形成状態を制御する。
本発明の光学積層体は、必要に応じて、ハードコート層の外側に任意の適切なその他の層が配置され得る。代表例としては、反射防止層およびアンチグレア層が挙げられる。反射防止層およびアンチグレア層としては、当業界で通常用いられている反射防止層およびアンチグレア層が採用され得る。
本発明の光学積層体の製造方法は、樹脂フィルム上にハードコート層形成用組成物を塗布して塗布層を形成し、該塗布層を加熱することを含む。好ましくは、ハードコート層は、加熱後の塗布層を硬化処理して形成される。
ハードコート層および基材フィルムの屈折率は、三次元光屈折率・膜厚測定装置プリズムカプラ(Sairon Technology,Inc製、商品名:SPA−3DR)を用いる方法により測定することができる。
プリズムカプラではプリズムを介して薄膜中にレーザー光を導入し、その導入される光の強度が特定の入射角度においてある周期性(薄膜導波条件に合致した角度)を持って強くなる状態を検出する。
屈折率が深さ方向で連続的に変化していない薄層においては、この特定の入射角とその周期性はその薄膜の屈折率と膜厚から一義的に決まることから、得られた複数の(モードと呼ばれる)入射角からの薄膜の屈折率と膜厚が算出できる。
一方で(浸透層が形成されることで)屈折率が深さ方向に変化している薄膜においては、その入射角と周期性とに薄膜導波条件からのズレが生じるために、それを解析することで薄膜の深さ方向に対する屈折率を定量的に求める事ができる。
なお、実施例および比較例で得られた光学積層体について、屈折率の測定は以下の条件で実施し、評価した。
・測定条件
光源:632.8nm
モード:TE
Angle:−5.00〜1.00
・Rsub屈折率
解析手法:Bulk
基材フィルムの測定によりモード(Kneeと呼ばれる)を検出した。Bulk解析により得られた屈折率をRsbuとした。
・RHC屈折率
解析手法:Single layer
ハードコート層の屈折率は下記積層体(R1)を用いて評価した。R1の測定より複数のモードを検出し、このモードに対してSingle layer解析を実施することでハードコート層の屈折率と膜厚を算出した。ここで得られた屈折率をRHCとした。
・Rsurface
解析手法:Index Profile
光学積層体中に浸透層が形成され深さ方向に屈折率が変化している場合には、上記プリズムカプラを用いる方法により深さ方向に対する屈折率変化を定量的に求めることができる。
ハードコート層および浸透層が形成されたフィルムの測定により複数のモードを検出し、Index Profile解析により深さ方向に対する屈折率変化を算出した。得られた結果の内、実測されたモードが示す最も表面側に近い屈折率をRsurfaceとした。
(2)浸透層の厚み
光学積層体中に浸透層が形成され深さ方向に屈折率が変化している場合には、上記プリズムカプラを用いる方法により深さ方向に対する屈折率変化を定量的に求めることができる。
そこで事前に樹脂フィルムの屈折率を上記プリズムカプラを用いる方法により測定しておき、深さ方向に対する屈折率変化が樹脂フィルムの屈折率と同じ値となる深さを(ハードコート層+浸透層)の厚みとして評価した。なお測定は以下の条件で実施した。
・測定条件
光源:632.8nm
モード:TE
Angle:−5.00〜1.00
解析モード:Index Profile
また、ハードコート層の厚みは、下記積層体(R1)についての上記反射スペクトル測定により評価した。
・積層体(R1):基材フィルムとしてPET基材(東レ社製、商品名:U48−3、屈折率:1.60)を用い、塗布層の加熱温度を60℃とした以外は、各実施例と同様にして、各実施例と同厚みの積層体(R1)を得た。
得られた光学積層体の基材層側に、黒色アクリル板(三菱レイヨン社製、厚み2mm)を、厚み20μmのアクリル系粘着剤を介して貼着した。次いで、ハードコート層の反射スペクトルを、瞬間マルチ測光システム(大塚電子社製、商品名:MCPD3700)を用いて以下の条件で測定した。
これらの積層体に用いられるPET基材には、ハードコート層形成用組成物が浸透しないので、積層体(R1)から得られるFFTスペクトルのピーク位置から、ハードコート層のみの厚みが測定される。
((ハードコート層+浸透層)の厚み)−((ハードコート層)の厚み)から算出される値を浸透層の厚みとした。なお測定は以下の条件で実施し、評価した。
・反射スペクトル測定条件
リファレンス:ミラー
アルゴリズム:FFT法
計算波長:450nm〜850nm
・検出条件
露光時間:20ms
ランプゲイン:ノーマル
積算回数:10回
・FFT法
膜厚値の範囲:2〜15μm
膜厚分解能:24nm
(3)ハードコート層の密着性
ハードコート層の基材フィルムに対する密着性を、JIS K−5400の碁盤目剥離試験(碁盤目数:100個)に準じて評価し、以下の指標により判定した。
〇:碁盤目剥離数が0個
×:碁盤目剥離数が1個以上
(4)外観
実施例および比較例で得られた光学積層体について、目視により外観不良(基材フィルムに形成した傷に由来する外観不良)の有無を確認し、以下の指標により判定した。
○:傷の跡が目視される
×:傷の跡が目視されない
(5)耐擦傷性
ハードコート層の耐擦傷性は、以下の試験内容にて評価した。
(i)ハードコートフィルムの表面から150mm×50mmのサンプルを切り出し、ハードコート層が形成されていない面を下にして、ガラス板に載せた。
(ii)直径11mmの円柱の平滑な断面に、スチールウール#0000を均一に取り付け、荷重1.0kgにて上記サンプル表面を、毎秒約100mmの速度で10往復した後に、サンプル表面に入った傷の本数を目視により数え、以下の指標により判定した。
○:傷の本数が、4本以下
×:傷の本数が、5本以上
特開2010−284840号公報の製造例1に記載のイミド化MS樹脂100重量部およびトリアジン系紫外線吸収剤(アデカ社製、商品名:T−712)0.62重量部を、2軸混練機にて220℃にて混合し、樹脂ペレットを作製した。得られた樹脂ペレットを、100.5kPa、100℃で12時間乾燥させ、単軸の押出機にてダイス温度270℃でTダイから押出してフィルム状に成形した(厚み160μm)。さらに当該フィルムを、その搬送方向に150℃の雰囲気下に延伸し(厚み80μm)、次いでフィルム搬送方向と直交する方向に150℃の雰囲気下に延伸して、厚み40μmの樹脂フィルムa((メタ)アクリル系樹脂フィルム)を得た。
ポリエステルウレタン(第一工業製薬製、商品名:スーパーフレックス210)82.7重量部、架橋剤(オキサゾリン含有ポリマー、日本触媒製、商品名:エポクロスWS−700)15.7重量部、1重量%のアンモニア水0.3重量部、コロイダルシリカ(扶桑化学工業製、商品名:クォートロンPL−3)1.3重量部を混合し、固形分が6.7%となるように純水で希釈して、アンチブロッキング層形成用組成物を調整した。
得られた組成物を、コロナ放電処理を施した樹脂フィルムaのコロナ放電処理面に、乾燥後の厚みが350nmとなるように塗布して、塗布層を形成し、当該塗布層を140℃で5分乾燥させてアンチブロッキング層を形成した。
上記のようにして、基材フィルムAを得た。得られた基材フィルムAの波長380nmの光の透過率は8.5%、面内位相差Reは0.4nm、厚み方向位相差Rthは0.78nmであった。また得られた基材フィルムAの透湿度は、61g/m2・24hrであった。なお、光透過率は、日立ハイテク(株)社製の分光光度計(装置名称;U−4100)を用いて波長範囲200nm〜800nmで透過率スペクトルを測定し、波長380nmにおける透過率を読み取った。また、位相差値は、王子計測機器(株)製 商品名「KOBRA21−ADH」を用いて、波長590nm、23℃で測定した。透湿度は、JIS K 0208に準じた方法により、温度40℃、相対湿度92%の条件で測定した。
さらに、基材フィルムの一方の面(ハードコート塗工予定面)と他方の面(アンチブロッキング層が形成された面)を擦り合せることで、基材フィルムのハードコート塗工予定面に傷を形成した。具体的には直径25mmの円柱の平滑な断面に、基材フィルムをアンチブロッキング層が下となるように取り付け、荷重1.5kgにて上記サンプル表面を秒速約100mmの速度で10往復し、傷を形成した。傷が形成された面には、最大深さ2000nmの傷が形成されていた。なお、キズの深さは、傷形成面とは反対の面に、MATSUNAMI社製ガラス板(厚み1.3μm)を粘着剤で貼り合せたサンプルについて、3次元光学プロファイラーNewView7300(ZYGO社製)を用いて表面形状のデータを取得し、該データから得た。
ウレタンアクリルオリゴマー(新中村化学社製、製品名「UA53H」、分子量:2300、15官能)50部と、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(大阪有機化学工業社製、商品名:ビスコート#300)50部と、レベリング剤(DIC社製、商品名:GRANDIC PC−4100)5部、光重合開始剤(チバ・ジャパン社製、商品名:イルガキュア907)3部を混合し、固形分濃度が50%となるように、メチルイソブチルケトンで希釈して、ハードコート層形成用組成物を調製した。
製造例1で得られた基材フィルムAの傷形成面上に、ハードコート層の厚みが4.8μmとなるようにして、得られたハードコート層形成用組成物を塗布して塗布層を形成し、当該塗布層を95℃で1分間加熱した。加熱後の塗布層に高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させて、基材層、ハードコート層および浸透層を形成し、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
ウレタンアクリルオリゴマーの配合量を30部とし、PETAの配合量を70部としたこと以外は、実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
ハードコート層の厚みが7μmとなるようにして、ハードコート層形成用組成物を塗布して塗布層を形成し、当該塗布層を100℃で1分間加熱したこと以外は、実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
ウレタンアクリルオリゴマーの配合量を100部とし、PETAを配合しなかったこと実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
ウレタンアクリルオリゴマーの配合量を70部とし、PETAの配合量を30部としたこと以外は、実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
ウレタンアクリルオリゴマーを配合せず、PETAの配合量を100部とし、塗布層の加熱温度を105℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
塗布層の加熱温度を105℃としたこと以外は、実施例1と同様にして、光学積層体を得た。この光学積層体を上記(1)〜(5)の評価に供した。結果を下記表1に示す。
20 浸透層
30 ハードコート層
100 光学積層体
Claims (5)
- 樹脂フィルムから形成される基材層と、
該樹脂フィルムにハードコート層形成用組成物を塗工して形成されたハードコート層と、
該基材層と該ハードコート層との間に、該ハードコート層形成用組成物が該樹脂フィルムに浸透して形成された浸透層とを備え、
該ハードコート層形成用組成物のみから形成された成形体の屈折率RHCと、該樹脂フィルムの屈折率Rsubと、ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceとの関係が式(1)で表され、
0.1≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.4・・・(1)
該浸透層の厚みが1.2μm以上であり、かつ、(該浸透層の厚み/ハードコート層の厚み)が0.7以下である、
光学積層体。 - 上記樹脂フィルムが、片面にアンチブロック層を備える、請求項1に記載の光学積層体。
- 上記樹脂フィルムとして、厚み方向に0.2kgf/mm2〜1.0kgf/mm2の圧力がかかった後の樹脂フィルムが用いられる、請求項1または2に記載の光学積層体。
- 上記樹脂フィルムとして、長さが4000m以上であり、かつ、ロール状の樹脂フィルムが用いられる、請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。
- 上記樹脂フィルムが、算術平均表面粗さRaが10nm以上である部分を有する、請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。
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