JP2018097145A - 光学積層体 - Google Patents

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Abstract

【課題】基材フィルムとハードコート層との密着性に優れ、かつ、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を提供すること。【解決手段】本発明の光学積層体は、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/該ハードコート層の厚み)が0.7以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、光学積層体に関する。
液晶ディスプレイ(LCD)、陰極線管表示装置(CRT)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)等の画像表示装置は、外部からの接触によりその表面に傷がつくと、表示画像の視認性が低下する場合がある。このため、画像表示装置の表面保護を目的として、基材フィルムとハードコート層とを含む光学積層体が用いられている。光学積層体の基材フィルムとしては、代表的にはトリアセチルセルロース(TAC)が用いられている。しかし、TACからなる基材フィルムは、透湿度が高い。そのため、このような基材フィルムを含む光学積層体をLCDに用いた場合、高温高湿下では水分が当該光学積層体を透過して、偏光子の光学特性が劣化するという問題が生じる。近年、屋内での使用に加え、カーナビゲーションシステム、携帯情報端末のような屋外で使用される機器にもLCDが用いられることも多くなっており、高温高湿等の過酷な条件下においても上記問題の生じない信頼性の高いLCDが求められている。
上記問題を解決するため、低透湿性のシクロオレフィン基材フィルムにハードコート層形成用組成物を塗工した光学積層体が提案されている(特許文献1)。しかし、このようなシクロオレフィン基材フィルムはハードコート層との密着性が悪いという問題がある。また、低透湿性である(メタ)アクリル系樹脂フィルムを、基材フィルムとして用いることも検討されている。
しかし、(メタ)アクリル系樹脂フィルムに代表される低透湿性の樹脂フィルムに、ハードコート層形成用組成物を塗工して形成された光学積層体においては、樹脂フィルムに傷が生じていた場合、ハードコート層の形成により当該傷が顕在化するという問題ある。このような現象は、樹脂フィルムに生じた傷が目視できないほどに微細であっても起こり得、目視できない傷は、得られた光学積層体において、目視できる外観不良の原因となり得る。
特開2006−110875号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、樹脂フィルム(基材フィルム)とハードコート層との密着性に優れ、かつ、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を提供することにある。
本発明の光学積層体は、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/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/mm〜1.0kgf/mm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。
本発明によれば、樹脂フィルム(基材フィルム)上にハードコート層形成用組成物を塗工して形成された基材層およびハードコート層、ならびに樹脂フィルムにハードコート層形成用組成物が浸透して形成された浸透層を備え、該ハードコート層形成用組成物の浸透度合いを適切に制御することにより、樹脂フィルム(基材フィルム)とハードコート層との密着性に優れ、かつ、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を得ることができる。また、本発明によれば、目視可能な傷を有する樹脂フィルムを用いても、該傷の影響が顕著に少なく、外観に優れる光学積層体を得ることができる。
(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、(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の一例である。
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
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。
上記樹脂フィルムを形成する成分(例えば、樹脂;以下、単に樹脂フィルム成分ともいう)が、ハードコート層形成用組成物に溶出して、ハードコート層中に樹脂フィルム成分が存在していてもよい。
上記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、上記樹脂フィルムの屈折率Rsubと、上記ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceとの関係が式(1)で表される。なお、屈折率は、プリズムカプラー法にて測定される。
0.1≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.4・・・(1)
「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」とは、ハードコート層形成時、ハードコート層形成用組成物に樹脂フィルム成分が溶出せずに形成された場合のハードコート層に相当する。「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」は、例えば、上記光学積層体とは別の評価用成形体として、ハードコート層形成用組成物のみから成形体を形成し、該成形体の屈折率を測定して、得られる。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は、例えば、相溶層が形成され得ない基材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。
上記のとおり、本発明においては、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、上記樹脂フィルムの屈折率Rsubと、上記ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceとが、0.1≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)の関係を有する。屈折率RHCと、Rsubと、Rsurfaceとは、0.15≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)の関係を有することがより好ましく、0.19≦(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)の関係を有することがさらに好ましい。すなわち、上記ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceは、RHC−0.1×(RHC−Rsub)以下であり、好ましくはRHC−0.15×(RHC−Rsub)以下であり、より好ましくはRHC−0.19×(RHC−Rsub)以下である。本発明においては、適切な浸透層を形成すべく調製されたハードコート層形成用組成物を用いることにより、樹脂フィルム成分がハードコート層形成用組成物に溶出して、ハードコート層中に樹脂フィルム成分が存在し得る。その結果、ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceが、「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」よりも、減少する。この減少度合いが0.1×(RHC−Rsub)以上となるようにハードコート層を形成すれば、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を得ることができる。このような効果は、樹脂フィルム上の傷による凹凸を緩和するようにして、浸透層が均一な層状に形成されることにより、得られると考えられる。一方、減少度合いが0.1×(RHC−Rsub)よりも小さい場合(RsurfaceがRHC−0.1×(RHC−Rsub)より大きい場合)、浸透層が良好に形成されず、樹脂フィルム上の傷による凹凸に起因して相溶部分と非相溶部分と区別される不均一部分が生じ、その結果、樹脂フィルム上の傷が顕在化した光学積層体になると考えられる。
また、上記のとおり、本発明においては、屈折率RHCと、Rsubと、Rsurfaceとが、(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.4の関係を有する。屈折率RHCと、Rsubと、Rsurfaceとは、(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.25の関係を有することがより好ましく、(RHC−Rsurface)/(RHC−Rsub)≦0.2の関係を有することがさらに好ましい。すなわち、ハードコート層表面の屈折率Rsurfaceは、RHC−0.4×(RHC−Rsub)以上であり、好ましくはRHC−0.25×(RHC−Rsub)以上であり、より好ましくはRHC−0.2×(RHC−Rsub)以上である。このような範囲であれば、耐擦傷性の低下を抑制しつつ、上記のように外観に優れる光学積層体を得ることができる。
上記浸透層の厚みの下限は、1.2μm以上であり、好ましくは2μm以上であり、より好ましくは2.2μm以上である。なお、浸透層の厚みとは、上記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の厚みであり、具体的には、図1(a)に示すとおり、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(浸透層)と存在していない部分(基材層)との境界Bと、境界Aとの距離である。浸透層の厚みは、ハードコート層の反射スペクトル、またはSEM、TEM等の電子顕微鏡による観察により測定することができる。反射スペクトルによる浸透層の厚みの測定方法の詳細は、実施例における評価方法として後述する。
本発明においては、厚みが1.2μm以上の浸透層が形成されていることにより、樹脂フィルムとハードコート層との密着性に優れ、かつ、干渉ムラの抑制された光学積層体を得ることができる。また、本発明においては、樹脂フィルムおよびハードコート層の形成材料として屈折率差の大きい材料を選択しても、干渉ムラの発生を防止することができる。本発明の光学積層体は、例えば、基材層(樹脂フィルム)の屈折率とハードコート層の屈折率との差の絶対値を0.01〜0.15とすることができる。もちろん、当該屈折率の差の絶対値を0.01未満に設定することも可能である。
上記浸透層20の厚みの上限は、浸透層の厚みとハードコート層との厚み比(浸透層の厚み/ハードコート層の厚み)で規定される。(浸透層の厚み/ハードコート層の厚み)は、0.7以下であり、好ましくは0.65以下であり、より好ましくは0.6以下である。なお、ハードコート層の厚みは、図1に示す界面C(ハードコート層の空気界面)と境界Aとの距離である。
ハードコート層形成時、ハードコート層形成用組成物に移行する樹脂フィルム成分が多すぎる場合、樹脂フィルム成分がハードコート層形成用組成物と十分に相溶しないおそれがある。本発明においては、浸透層の厚み/ハードコート層の厚みが0.7以下となるようしにて、浸透層およびハードコート層を形成することにより、樹脂フィルム成分とハードコート層形成用組成物との相溶不良を防止して、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を得ることができる。
本発明の光学積層体の500nm〜600nmの波長領域におけるハードコート層の反射スペクトルの振幅は、好ましくは0.5%以下であり、より好ましくは0.3%以下であり、さらに好ましくは0.1%以下である。本発明によれば、反射スペクトルの振幅の小さい、すなわち、干渉ムラの少ない光学積層体を得ることができる。
本発明の光学積層体は、必要に応じて、ハードコート層30の外側に任意の適切なその他の層(図示せず)が配置されてもよい。その他の層は、代表的には、粘着剤層(図示せず)を介して配置される。
本発明の光学積層体は、例えば、偏光フィルム(偏光板とも称される)に適用される。具体的には、本発明の光学積層体は、偏光フィルムにおいて、偏光子の片面または両面に設けられ、偏光子の保護材料として好適に用いられ得る。
B.基材層
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。
上記樹脂フィルムの厚みは、好ましくは10μm〜200μmであり、より好ましくは20μm〜100μmである。厚みが10μm未満であると、強度が低下するおそれがある。厚みが200μmを超えると、透明性が低下するおそれがある。
1つの実施形態においては、上記樹脂フィルムは、算術平均表面粗さRa(より具体的には、ハードコート層形成用組成物塗工面の算術平均表面粗さRa)が10nm以上である部分を有し、好ましくは算術平均表面粗さRaが50nm〜1000nmである部分を有する。本発明によれば、傷を有し、このような凹凸面が形成された樹脂フィルムを用いても、当該傷に起因する外観不良の発生を防止することができる。なお、傷を有さない樹脂フィルムが用いられ得ることは言うまでもない。また、本発明は、樹脂フィルムに目視できない傷が生じている場合にも、有用である。従来、樹脂フィルムに目視できない傷が生じている場合、ハードコート層の形成により当該傷が顕在化し、その結果、樹脂フィルム/ハードコート層積層体には、当該傷に起因した外観不良が生じる場合があったが、本発明によれば、このような問題も回避し得、外観に優れる光学積層体を提供することができる。
1つの実施形態においては、上記樹脂フィルムとして長尺状の樹脂フィルムが用いられる。代表的には、長尺状の樹脂フィルムはロール状で準備され、ロールから繰り出された樹脂フィルム上に、ハードコート層形成用組成物を塗工して光学積層体が得られる。
1つの実施形態においては、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。生産性向上のために、樹脂フィルムを長尺化することが行われるが、このような樹脂フィルムのロールにおいては、ロール内部(巻き内)において圧力が大きくなり傷が生じやすく、ロール状態でのフィルムの折れや巻きずれ等の不具合が起こりやすい。また、樹脂フィルムにスリット等の加工を施す際の高速搬送、ガイドロールとの接触に起因する傷も生じやすくなる。また、生産性向上、コスト低減(保護フィルムレス化)のために、アンチブロッキング層が形成された樹脂フィルムが用いられることがある。このような樹脂フィルムを用いることにより、保護フィルムを使用せずにブロキングを防止して、ロール状の樹脂フィルムを得ることができるが、当該樹脂フィルムは、擦れ等により傷が生じやすくなる。特に、長尺化した際には、ロール内部の圧力増加に起因した不具合が発生しやすくなり、傷の発生は顕著となる。従来、巻き内に生じた傷は外観不良の原因となり、巻き内部分は多量に廃棄されていた。このような問題は、樹脂フィルムが長くなるほど顕著となる。一方、本発明においては、樹脂フィルムの傷が顕在化することを防止して光学積層体を得ることができるため、上記のようにロール内部に圧力がかかりやすい長尺ロールを用いても、その大部分を使用することができる。樹脂フィルムの長さの上限は、例えば、10000mである。
1つの実施形態においては、厚み方向に0.2kgf/mm〜1.0kgf/mmの圧力がかかった後の樹脂フィルムが用いられる。このような樹脂フィルムとしては、例えば、ロール状に巻き取られた樹脂フィルムの巻き内部分が挙げられる。このような負荷履歴を有する樹脂フィルムは、外観不良の原因となる目視可能な傷および/または目視できない傷を有することが多いが、本発明においては、このような樹脂フィルムを用いても外観に優れる光学積層体を得ることができる。
1つの実施形態においては、樹脂フィルムの片面にはアンチブロック層が形成されている。アンチブロック層は、任意の適切な方法により形成される。アンチブロック層を有する樹脂フィルムは、ブロッキングが防止されて長尺ロール化が可能となる。本発明においては、上記のようにロール状に巻き取られた樹脂フィルムの傷の問題を解消することができるため、アンチブロック層を有する樹脂フィルムが有効に使用され得る。
上記樹脂フィルムの表面の濡れ張力は、好ましくは40mN/m以上、より好ましくは50mN/m以上、さらに好ましくは55mN/m以上である。表面の濡れ張力が少なくとも40mN/m以上であると、樹脂フィルムとハードコート層との密着性がさらに向上する。表面の濡れ張力を調整するために、任意の適切な表面処理を施すことができる。表面処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、オゾン吹き付け、紫外線照射、火炎処理、化学薬品処理が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、コロナ放電処理、プラズマ処理である。
上記樹脂フィルムの透湿度は、好ましくは200g/m・24hr以下であり、より好ましくは80g/m・24hr以下である。このように透湿度の低い樹脂フィルムとしては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂フィルム、シクロオレフィン系樹脂フィルム等が挙げられる。本発明によれば、このように透湿度の低い(メタ)アクリル系樹脂フィルムを用いても、(メタ)アクリル系樹脂フィルムとハードコート層との密着性に優れ、かつ、干渉ムラの抑制された光学積層体を得ることができる。なお、透湿度は、例えば、JIS Z 0208に準じた方法により、40℃、相対湿度92%の試験条件で測定することができる。
上記樹脂フィルムの波長380nmにおける光の透過率は、好ましくは15%以下であり、より好ましくは12%以下であり、さらに好ましくは9%以下である。波長380nmの光の透過率がこのような範囲の(メタ)アクリル系樹脂フィルムであれば、優れた紫外線吸収能が発現するので、光学積層体の外光等による紫外線劣化が防止され得る。
上記樹脂フィルムを構成する材料としては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切な材料が用いられる。樹脂フィルムを構成する材料としては、例えば、(メタ)アクリル系樹脂フィルムが用いられる。(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、例えば、(メタ)アクリル系樹脂を主成分として含む樹脂成分を含有する成形材料を、押出し成形して得られる。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムの面内位相差Reは、好ましくは10nm以下であり、より好ましくは7nm以下であり、さらに好ましくは5nm以下であり、特に好ましくは3nm以下であり、最も好ましくは1nm以下である。(メタ)アクリル系樹脂フィルムの厚み方向位相差Rthは、好ましくは15nm以下であり、より好ましくは10nm以下であり、さらに好ましくは5nm以下であり、特に好ましくは3nm以下であり、最も好ましくは1nm以下である。面内位相差および厚み方向位相差がこのような範囲であれば、位相差に起因する画像表示装置の表示特性への悪影響が顕著に抑制され得る。面内位相差および厚み方向位相差がこのような範囲の(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、例えば、後述のグルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を用いて得ることができる。なお、面内位相差Reおよび厚み方向位相差Rthは、それぞれ、以下の式で求められる:
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(メタ)アクリル系樹脂としては、任意の適切な(メタ)アクリル系樹脂を採用し得る。例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル−アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸メチル−スチレン共重合体(MS樹脂など)、脂環族炭化水素基を有する重合体(例えば、メタクリル酸メチル−メタクリル酸シクロヘキシル共重合体、メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ノルボルニル共重合体など)が挙げられる。好ましくは、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキルが挙げられる。より好ましくは、メタクリル酸メチルを主成分(50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。
上記(メタ)アクリル系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは10000〜500000である。重量平均分子量が小さすぎると、フィルムにした場合の機械的強度が不足する傾向がある。重量平均分子量が大きすぎると、溶融押出時の粘度が高く、成形加工性が低下し、成形品の生産性が低下する傾向がある。
上記(メタ)アクリル系樹脂のガラス転移温度は、好ましくは110℃以上であり、より好ましくは120℃以上である。ガラス転移温度がこのような範囲であれば、耐久性および耐熱性に優れた(メタ)アクリル系樹脂フィルムが得られ得る。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、成形性等の観点から、好ましくは170℃以下である。
上記(メタ)アクリル系樹脂は、好ましくは、正の複屈折を発現する構造単位と負の複屈折を発現する構造単位とを有する。これらの構造単位を有していれば、その存在比を調整して、(メタ)アクリル系樹脂フィルムの位相差を制御することができ、低位相差の(メタ)アクリル系樹脂フィルムを得ることができる。正の複屈折を発現する構造単位としては、例えば、ラクトン環、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース、ポリエステル、ポリアリレート、ポリイミド、ポリオレフィン等を構成する構造単位、後述の一般式(1)で示される構造単位が挙げられる。負の複屈折を発現する構造単位としては、例えば、スチレン系モノマー、マレイミド系モノマー等を由来とする構造単位、ポリメチルメタクリレートの構造単位、後述の一般式(3)で示される構造単位等が挙げられる。本明細書において、正の複屈折を発現する構造単位とは、当該構造単位のみを有する樹脂が正の複屈折特性を示す場合(すなわち、樹脂の延伸方向に遅相軸が発現する場合)の構造単位を意味する。また、負の複屈折を発現する構造単位とは、当該構造単位のみを有する樹脂が負の複屈折特性を示す場合(すなわち、樹脂の延伸方向と垂直な方向に遅相軸が発現する場合)の構造単位を意味する。
上記(メタ)アクリル系樹脂として、ラクトン環構造またはグルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂が好ましく用いられる。ラクトン環構造またはグルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂は耐熱性に優れる。より好ましくは、グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂である。グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂を用いれば、上記のように、低透湿、かつ、位相差および紫外線透過率の小さい(メタ)アクリル系樹脂フィルムを得ることができる。グルタルイミド構造を有する(メタ)アクリル系樹脂(以下、グルタルイミド樹脂とも称する)は、例えば、特開2006−309033号公報、特開2006−317560号公報、特開2006−328329号公報、特開2006−328334号公報、特開2006−337491号公報、特開2006−337492号公報、特開2006−337493号公報、特開2006−337569号公報、特開2007−009182号公報、特開2009−161744号公報に記載されている。これらの記載は、本明細書に参考として援用される。
好ましくは、上記グルタルイミド樹脂は、下記一般式(1)で表される構造単位(以下、グルタルイミド単位とも称する)と、下記一般式(2)で表される構造単位(以下、(メタ)アクリル酸エステル単位とも称する)とを含む。
式(1)において、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、水素、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または炭素数5〜15の芳香環を含む置換基である。式(2)において、RおよびRは、それぞれ独立して、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、水素、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数3〜12のシクロアルキル基、または炭素数5〜15の芳香環を含む置換基である。
グルタルイミド樹脂は、必要に応じて、下記一般式(3)で表される構造単位(以下、芳香族ビニル単位とも称する)をさらに含んでいてもよい。
式(3)において、Rは、水素または炭素数1〜8のアルキル基であり、Rは、炭素数6〜10のアリール基である。
上記一般式(1)において、好ましくは、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはメチル基であり、Rは水素、メチル基、ブチル基、またはシクロヘキシル基であり、さらに好ましくは、Rはメチル基であり、Rは水素であり、Rはメチル基である。
上記グルタルイミド樹脂は、グルタルイミド単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(1)におけるR、R、およびRが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
グルタルイミド単位は、上記一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単位をイミド化することにより、形成することができる。また、グルタルイミド単位は、無水マレイン酸等の酸無水物、または、このような酸無水物と炭素数1〜20の直鎖または分岐のアルコールとのハーフエステル;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン酸等のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸等をイミド化することによっても、形成することができる。
上記一般式(2)において、好ましくは、RおよびRは、それぞれ独立して、水素またはメチル基であり、Rは水素またはメチル基であり、さらに好ましくは、Rは水素であり、Rはメチル基であり、Rはメチル基である。
上記グルタルイミド樹脂は、(メタ)アクリル酸エステル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、上記一般式(2)におけるR、R、およびRが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
上記グルタルイミド樹脂は、上記一般式(3)で表される芳香族ビニル単位として、好ましくはスチレン、α−メチルスチレン等を含み、さらに好ましくはスチレンを含む。このような芳香族ビニル単位を有することにより、グルタルイミド構造の正の複屈折性を低減し、より低位相差の(メタ)アクリル系樹脂フィルムを得ることができる。
上記グルタルイミド樹脂は、芳香族ビニル単位として、単一の種類のみを含んでいてもよいし、RおよびRが異なる複数の種類を含んでいてもよい。
上記グルタルイミド樹脂における上記グルタルイミド単位の含有量は、例えばRの構造等に依存して変化させることが好ましい。グルタルイミド単位の含有量は、グルタルイミド樹脂の総構造単位を基準として、好ましくは1重量%〜80重量%であり、より好ましくは1重量%〜70重量%であり、さらに好ましくは1重量%〜60重量%であり、特に好ましくは1重量%〜50重量%である。グルタルイミド単位の含有量がこのような範囲であれば、耐熱性に優れた低位相差の(メタ)アクリル系樹脂フィルムが得られ得る。
上記グルタルイミド樹脂における上記芳香族ビニル単位の含有量は、目的や所望の特性に応じて適切に設定され得る。用途によっては、芳香族ビニル単位の含有量は0であってもよい。芳香族ビニル単位が含まれる場合、その含有量は、グルタルイミド樹脂のグルタルイミド単位を基準として、好ましくは10重量%〜80重量%であり、より好ましくは20重量%〜80重量%であり、さらに好ましくは20重量%〜60重量%であり、特に好ましくは20重量%〜50重量%である。芳香族ビニル単位の含有量がこのような範囲であれば、低位相差、かつ、耐熱性および機械的強度に優れた(メタ)アクリル系樹脂フィルムが得られ得る。
上記グルタルイミド樹脂には、必要に応じて、グルタルイミド単位、(メタ)アクリル酸エステル単位、および芳香族ビニル単位以外のその他の構造単位がさらに共重合されていてもよい。その他の構造単位としては、例えば、アクリロニトリルやメタクリロニトリル等のニトリル系単量体、マレイミド、N−メチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド等のマレイミド系単量体から構成される構造単位が挙げられる。これらのその他の構造単位は、上記グルタルイミド樹脂中に、直接共重合していてもよいし、グラフト共重合していてもよい。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、紫外線吸収剤を含む。紫外線吸収剤としては、上記所望の特性が得られる限りにおいて、任意の適切な紫外線吸収剤が採用され得る。上記紫外線吸収剤の代表例としては、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ベンゾオキサジン系紫外線吸収剤、およびオキサジアゾール系紫外線吸収剤が挙げられる。これらの紫外線吸収剤は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。
上記紫外線吸収剤の含有量は、(メタ)アクリル系樹脂100重量部に対して、好ましくは0.1重量部〜5重量部であり、より好ましくは0.2重量部〜3重量部である。紫外線吸収剤の含有量がこのような範囲であれば、紫外線を効果的に吸収することができ、かつ、フィルム成形時のフィルムの透明性が低下することがない。紫外線吸収剤の含有量が0.1重量部より少ない場合、紫外線の遮断効果が不十分となる傾向がある。紫外線吸収剤の含有量が5重量部より多い場合、着色が激しくなったり、成形後のフィルムのヘイズが高くなり、透明性が悪化したりする傾向がある。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、目的に応じて任意の適切な添加剤を含有し得る。添加剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系、リン系、イオウ系等の酸化防止剤;耐光安定剤、耐候安定剤、熱安定剤等の安定剤;ガラス繊維、炭素繊維等の補強材;近赤外線吸収剤;トリス(ジブロモプロピル)ホスフェート、トリアリルホスフェート、酸化アンチモン等の難燃剤;アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤等の帯電防止剤;無機顔料、有機顔料、染料等の着色剤;有機フィラーや無機フィラー;樹脂改質剤;有機充填剤や無機充填剤;可塑剤;滑剤;帯電防止剤;難燃剤;位相差低減剤等が挙げられる。含有される添加剤の種類、組み合わせ、含有量等は、目的や所望の特性に応じて適切に設定され得る。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムの製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、(メタ)アクリル系樹脂と、紫外線吸収剤と、必要に応じてその他の重合体や添加剤等とを、任意の適切な混合方法で充分に混合し、予め熱可塑性樹脂組成物としてから、これをフィルム成形することができる。あるいは、(メタ)アクリル系樹脂と、紫外線吸収剤と、必要に応じてその他の重合体や添加剤等とを、それぞれ別々の溶液にしてから混合して均一な混合液とした後、フィルム成形してもよい。
上記熱可塑性樹脂組成物を製造するには、例えば、オムニミキサー等、任意の適切な混合機で上記のフィルム原料をプレブレンドした後、得られた混合物を押出混練する。この場合、押出混練に用いられる混合機は、特に限定されるものではなく、例えば、単軸押出機、二軸押出機等の押出機や加圧ニーダー等、任意の適切な混合機を用いることができる。
上記フィルム成形の方法としては、例えば、溶液キャスト法(溶液流延法)、溶融押出法、カレンダー法、圧縮成形法等、任意の適切なフィルム成形法が挙げられる。溶融押出法が好ましい。溶融押出法は溶剤を使用しないので、製造コストや溶剤による地球環境や作業環境への負荷を低減することができる。
上記溶融押出法としては、例えば、Tダイ法、インフレーション法等が挙げられる。成形温度は、好ましくは150〜350℃、より好ましくは200〜300℃である。
上記Tダイ法でフィルム成形する場合は、公知の単軸押出機や二軸押出機の先端部にTダイを取り付け、フィルム状に押出されたフィルムを巻取って、ロール状のフィルムを得ることができる。この際、巻取りロールの温度を適宜調整して、押出方向に延伸を加えることで、1軸延伸することも可能である。また、押出方向と垂直な方向にフィルムを延伸することにより、同時2軸延伸、逐次2軸延伸等を行うこともできる。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、上記所望の位相差が得られる限りにおいて、未延伸フィルムまたは延伸フィルムのいずれでもよい。延伸フィルムである場合は、1軸延伸フィルムまたは2軸延伸フィルムのいずれでもよい。2軸延伸フィルムである場合は、同時2軸延伸フィルムまたは逐次2軸延伸フィルムのいずれでもよい。
上記延伸温度は、フィルム原料である熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度近傍であることが好ましく、具体的には、好ましくは(ガラス転移温度−30℃)〜(ガラス転移温度+30℃)、より好ましくは(ガラス転移温度−20℃)〜(ガラス転移温度+20℃)の範囲内である。延伸温度が(ガラス転移温度−30℃)未満であると、得られるフィルムのヘイズが大きくなり、あるいは、フィルムが裂けたり、割れたりして所定の延伸倍率が得られないおそれがある。逆に、延伸温度が(ガラス転移温度+30℃)を超えると、得られるフィルムの厚みムラが大きくなったり、伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質が十分に改善できなかったりする傾向がある。さらに、フィルムがロールに粘着するといったトラブルが発生しやすくなる傾向がある。
上記延伸倍率は、好ましくは1.1〜3倍、より好ましくは1.3〜2.5倍である。延伸倍率がこのような範囲であれば、フィルムの伸び率、引裂伝播強度、および耐揉疲労等の力学的性質を大幅に改善することができる。結果として、厚みムラが小さく、複屈折が実質的にゼロであり(したがって、位相差が小さく)、さらに、ヘイズが小さいフィルムを製造することができる。
上記(メタ)アクリル系樹脂フィルムは、その光学的等方性や機械的特性を安定化させるために、延伸処理後に熱処理(アニーリング)等を行うことができる。熱処理の条件は、任意の適切な条件を採用し得る。
C.浸透層
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。
上記浸透層において、樹脂フィルム成分の濃度が、ハードコート層側から基材層側にかけて連続的に高くなることが好ましい。樹脂フィルム成分の濃度が連続的に変化すること、すなわち樹脂フィルム成分の濃度変化に起因する界面が形成されていないことにより界面反射を抑制することができ、干渉ムラの少ない光学積層体を得ることができるからである。
D.ハードコート層
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。
ハードコート層形成用組成物は、好ましくは、硬化性化合物としてウレタン(メタ)アクリレートおよび/またはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーを含む。ハードコート層形成用組成物がウレタン(メタ)アクリレートおよび/またはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーを含んでいれば、柔軟性および樹脂フィルム(好ましくは(メタ)アクリル系樹脂フィルム)に対する密着性に優れるハードコート層を形成することができる。上記ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリル酸エステルとポリオールとから得られるヒドロキシ(メタ)アクリレートを、ジイソシアネートと反応させることにより得ることができる。ウレタン(メタ)アクリレートおよびウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーは、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。
上記(メタ)アクリル酸エステルとしては、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、トリシクロデカンジメチロール、1,4−シクロヘキサンジオール、スピログリコール、水添ビスフェノールA、エチレンオキサイド付加ビスフェノールA、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールA、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グルコース類等が挙げられる。
上記ジイソシアネートとしては、例えば、芳香族、脂肪族または脂環族の各種のジイソシアネート類を使用することができる。上記ジイソシアネートの具体例としては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3−ジメチル−4,4−ジフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、およびこれらの水添物等が挙げられる。
ウレタン(メタ)アクリレートおよび/またはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーの分子量(理論分子量)は、好ましくは500〜5000であり、より好ましくは1000〜4000である。
上記ウレタン(メタ)アクリレートおよびウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーの合計含有割合は、ハードコート層形成用組成物中のモノマー、オリゴマーおよびプレポリマーの合計量100重量部に対して、好ましくは5重量部以上70重量部未満であり、より好ましくは10重量部〜60重量部であり、さらに好ましくは20重量部〜50重量部であり、特に好ましくは30重量部〜50重量部である。このような範囲であれば、浸透層の形成状態が良好な光学積層体を得ることができる。また、硬度、柔軟性および密着性のバランスに優れるハードコート層を形成することができる。
上記ハードコート層形成用組成物は、好ましくは、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物を含む。当該2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物に含まれる(メタ)アクリロイル基の個数の上限は、好ましくは100個である。2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は、樹脂フィルム(好ましくは(メタ)アクリル系樹脂フィルム)との相溶性に優れるので、塗工時に樹脂フィルムに容易に浸透および拡散する。
上記2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物としては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジメチロールプロパントテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、1,10−デカンジオール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレートおよびこれらのオリゴマーまたはプレポリマー等が挙げられる。2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とはアクリレートおよび/またはメタクリレートを意味する。
上記2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物は、好ましくは水酸基を有する。上記ハードコート層形成用組成物が、このような硬化性化合物を含んでいれば、ハードコート層形成時の加熱温度をより低く、加熱時間をより短く設定することができ、加熱による変形が抑制された光学積層体を効率よく生産することができる。また、樹脂フィルム(好ましくは(メタ)アクリル系樹脂フィルム)とハードコート層との密着性に優れる光学積層体を得ることができる。水酸基および2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物としては、例えば、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられる。
上記2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物の含有割合は、ハードコート層形成用組成物中のモノマー、オリゴマーおよびプレポリマーの合計量100重量部に対して、好ましくは30重量部より多く95重量部以下であり、より好ましくは40重量部〜90重量部であり、さらに好ましくは50重量部〜80重量部であり、特に好ましくは50重量部〜70重量部である。このような範囲であれば、浸透層の形成状態が良好な光学積層体を得ることができる。また、樹脂フィルム(好ましくは(メタ)アクリル系樹脂フィルム)とハードコート層との密着性に優れ、かつ、干渉ムラの抑制された光学積層体を得ることができる。さらに、ハードコート層の硬化収縮を有効に防止できる。
好ましくは、上記ハードコート層形成用組成物は、ウレタン(メタ)アクリレートおよび/またはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーと、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物とを含む。ウレタン(メタ)アクリレートおよび/またはウレタン(メタ)アクリレートのオリゴマーaと、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有する硬化性化合物bとの配合比(a:b、重量基準)は、好ましくは5:95〜70:30であり、より好ましくは10:90〜60:40であり、さらに好ましくは20:80〜50:50であり、特に好ましくは30:70〜50:50である。このような範囲であれば、浸透層の形成状態が良好な光学積層体を得ることができる。
上記ハードコート層形成用組成物は、硬化性化合物として、単官能モノマーを含んでいてもよい。単官能モノマーは、樹脂フィルムに容易に浸透するので、単官能モノマーを含んでいれば、樹脂フィルムとハードコート層との密着性に優れ、かつ、干渉ムラの抑制された光学積層体を得ることができる。また、ハードコート層形成用組成物が単官能モノマーを含んでいれば、ハードコート層形成時の加熱温度を低く、加熱時間を短く設定することができ、加熱による変形が抑制された光学積層体を効率よく生産することができる。上記ハードコート層形成用組成物が単官能モノマーを含む場合、単官能モノマーの含有割合は、ハードコート層形成用組成物中の全硬化性化合物に対して、好ましくは40重量%以下であり、より好ましくは30重量%以下であり、特に好ましくは20重量%以下である。単官能モノマーの含有割合が40重量%より多い場合、所望の硬度および耐擦傷性が得られないおそれがある。
上記単官能モノマーの重量平均分子量は、好ましくは500以下である。このような単官能モノマーであれば、樹脂フィルムに容易に浸透および拡散する。このような単官能モノマーとしては、例えば、エトキシ化o−フェニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、イソホロニルアクリレート、ベンジルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシアクリレート、アクリロイルモルホリン、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
上記単官能モノマーは、好ましくは水酸基を有する。このような単官能モノマーであれば、ハードコート層形成時の加熱温度をより低く、加熱時間をより短く設定することができ、加熱による変形が抑制された光学積層体を効率よく生産することができる。また、上記ハードコート層形成用組成物が、水酸基を有する単官能モノマーを含んでいれば、樹脂フィルムとハードコート層との密着性に優れる光学積層体を得ることができる。このような単官能モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシアクリレート、1,4−シクロヘキサンメタノールモノアクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のN−(2−ヒドロキシアルキル)(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。なかでも好ましくは、4−ヒドロキシブチルアクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミドである。
上記単官能モノマーの沸点は、ハードコート層形成時における塗布層の加熱温度(後述)より高いことが好ましい。上記単官能モノマーの沸点は、例えば、好ましくは150℃以上であり、より好ましくは180℃以上であり、特に好ましくは200℃以上である。このような範囲であれば、ハードコート層形成時における加熱により単官能モノマーが揮発することを防止でき、樹脂フィルムに単官能モノマーを十分に浸透させることができる。
上記ハードコート層形成用組成物は、好ましくは、任意の適切な光重合開始剤を含む。光重合開始剤としては、例えば、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントン、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、N,N,N’,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、チオキサントン系化合物等が挙げられる。
1つの実施形態においては、ハードコート層の基材層とは反対側の表面は、凹凸構造を有する。ハードコート層の表面が凹凸構造であれば、光学積層体に防眩性を付与することができる。このような凹凸構造を形成する方法としては、例えば、ハードコート層形成用組成物に微粒子を含有させる方法が挙げられる。微粒子は無機微粒子であってもよく、有機微粒子であってもよい。無機微粒子としては、例えば、酸化ケイ素微粒子、酸化チタン微粒子、酸化アルミニウム微粒子、酸化亜鉛微粒子、酸化錫微粒子、炭酸カルシウム微粒子、硫酸バリウム微粒子、タルク微粒子、カオリン微粒子、硫酸カルシウム微粒子等が挙げられる。有機微粒子としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂粉末(PMMA微粒子)、シリコーン樹脂粉末、ポリスチレン樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、アクリルスチレン樹脂粉末、ベンゾグアナミン樹脂粉末、メラミン樹脂粉末、ポリオレフィン樹脂粉末、ポリエステル樹脂粉末、ポリアミド樹脂粉末、ポリイミド樹脂粉末、ポリフッ化エチレン樹脂粉末等が挙げられる。これらの微粒子は、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。
上記微粒子の形状は、任意の適切な形状が採用され得る。好ましくは略球形であり、より好ましくはアスペクト比が1.5以下の略球形である。微粒子の重量平均粒径は、好ましくは1μm〜30μmであり、より好ましくは2μm〜20μmである。微粒子の重量平均粒径は、例えば、コールターカウント法により測定できる。
上記ハードコート層形成用組成物が上記微粒子を含む場合、上記微粒子の含有割合は、ハードコート層形成用組成物中のモノマー、オリゴマーおよびプレポリマーの合計量に対して、好ましくは1重量%〜60重量%であり、より好ましくは2重量%〜50重量%である。
上記ハードコート層形成用組成物は、任意の適切な添加剤をさらに含み得る。添加剤としては、例えば、レベリング剤、ブロッキング防止剤、分散安定剤、揺変剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、界面活性剤、触媒、フィラー、滑剤、帯電防止剤等が挙げられる。
上記レベリング剤としては、例えば、フッ素系またはシリコーン系のレベリング剤が挙げられ、好ましくは、シリコーン系レベリング剤である。上記シリコーン系レベリング剤としては、例えば、反応性シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサン等が挙げられる。なかでも好ましくは、反応性シリコーンである。反応性シリコーンを添加すれば、ハードコート層表面に滑り性が付与され耐擦傷性が長期間にわたり持続するようになる。上記レベリング剤の含有割合は、ハードコート層形成用組成物中のモノマー、オリゴマーおよびプレポリマーの合計量に対して、好ましくは5重量%以下であり、より好ましくは0.01重量%〜5重量%である。
上記ハードコート層形成用組成物は、溶媒を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。溶媒としては、例えば、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン(CPN)、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸n−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸n−ペンチル、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、シクロヘキサノール、イソプロピルアルコール(IPA)、酢酸イソブチル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−ヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。
本発明によれば、溶媒を含まないハードコート層形成用組成物、あるいは溶媒として樹脂フィルム形成材料の貧溶媒のみを含むハードコート層形成用組成物を用いても、ハードコート形成用組成物が樹脂フィルムに浸透して、所望の厚みを有する浸透層を形成することができる。
上記ハードコート層の厚みは、好ましくは1μm〜20μmであり、より好ましくは3μm〜10μmである。
上記のとおり、樹脂フィルム成分が、ハードコート層形成用組成物に溶出して、ハードコート層中に当該樹脂フィルム成分が存在していてもよい。ハードコート層中に、樹脂フィルム成分が存在する場合、1つの実施形態においては、当該樹脂フィルム成分の濃度が、浸透層の基材層側からハードコート層へ連続的に低くなる。このような実施形態においては、樹脂フィルム成分の濃度が連続的に変化すること、すなわち樹脂フィルム成分の濃度変化に起因する界面が形成されていないことにより界面反射を抑制することができ、干渉ムラの少ない光学積層体を得ることができる。
E.その他の層
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。
F.光学積層体の製造方法
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。
ハードコート層形成用組成物の塗布方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、ロッドコート法、スロットオリフィスコート法、カーテンコート法、ファウンテンコート法、コンマコート法が挙げられる。
上記塗布層の加熱温度は、ハードコート層形成用組成物の組成に応じて、適切な温度に設定され得、好ましくは、樹脂フィルムに含まれる樹脂のガラス転移温度以下に設定される。樹脂フィルムに含まれる樹脂のガラス転移温度以下の温度で加熱すれば、加熱による変形が抑制された光学積層体を得ることができる。また、1つの実施形態においては、上記塗布層の加熱温度により、上記浸透層の形成状態を制御する。上記塗布層の加熱温度は、例えば、80℃〜140℃であり、好ましくは85℃〜100℃である。このような範囲の温度で加熱すれば、ハードコート層形成用組成物中のモノマー、オリゴマーおよび/またはプレポリマーが樹脂フィルム中に良好に浸透および拡散する。当該加熱、その後の硬化処理を経て、浸透したハードコート層形成用組成物および樹脂フィルムの形成材料により、上記浸透層が形成される。その結果、樹脂フィルムとハードコート層との密着性に優れ、かつ干渉ムラの抑制された光学積層体を得ることができる。なお、ハードコート層形成用組成物が溶媒を含む場合、当該加熱により、塗布したハードコート層形成用組成物を乾燥させることができる。
上記硬化処理としては、任意の適切な硬化処理が採用され得る。代表的には、硬化処理は紫外線照射により行われる。紫外線照射の積算光量は、好ましくは200mJ〜400mJである。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。実施例における評価方法は以下のとおりである。また、実施例において、特に明記しない限り、「部」および「%」は重量基準である。
(1)屈折率
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
<製造例1>基材フィルムAの作製
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/m・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。
<実施例1>
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/cm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。
<実施例2>
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。
<実施例3>
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。
<比較例1>
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。
<比較例2>
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。
<比較例3>
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。
<比較例4>
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。
表1からも明らかなように、本発明の光学積層体は、浸透層の形成状態を適切に制御することにより、樹脂フィルム(基材フィルム)とハードコート層との密着性に優れ、かつ、樹脂フィルム上の傷が顕在化せずに外観に優れる光学積層体を得ることができる。
本発明の光学積層体は、画像表示装置に好適に用いられ得る。本発明の光学積層体は、画像表示装置の前面板または偏光子の保護材料として好適に用いられ得、とりわけ、液晶表示装置の前面板として好適に用いられ得る。
10 基材層
20 浸透層
30 ハードコート層
100 光学積層体

Claims (5)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 上記樹脂フィルムとして、厚み方向に0.2kgf/mm〜1.0kgf/mm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。
  4. 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。
  5. 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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