JP2019045577A - 光学フィルム、画像表示装置又はタッチパネル - Google Patents

光学フィルム、画像表示装置又はタッチパネル Download PDF

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Abstract

【課題】表示画面の色味に影響を与えることなく、ブルーライト遮蔽性に優れる光学フィルム、及び、該光学フィルムを用いてなる画像表示装置又はタッチパネルを提供する。
【解決手段】基材フィルムの少なくとも一方の面上に、1又は2以上の機能層を有する光学フィルムであって、上記機能層は、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有し、上記波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)が、1.1以上、9.0以下であることを特徴とする光学フィルムである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光学フィルム、画像表示装置又はタッチパネルに関する。
近年、パーソナルコンピュータやタブレット等の画像表示装置やタッチパネルのバックライト光源としてLED(Light Emitting Diode)が積極的に採用されているが、このLEDは、ブルーライトと呼ばれる光を強く発している。
当該ブルーライトは、波長380〜495nmの光で紫外線に近い性質を持っており、強いエネルギーを有しているため、角膜や水晶体で吸収されずに網膜に到達することで、網膜の損傷、眼精疲労、睡眠への悪影響等の原因になると言われている。
このため、画像表示装置等では、表示画面の色味に影響を与えない範囲において、ブルーライトを遮蔽することが望まれていた。
このような問題に対し、例えば、特許文献1には、ブルーライトから目を保護するサングラスや防眩メガネなどの光学物品が提案されている。
しかしながら、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット等の画像表示装置やタッチパネルでは、ブルーライトの紫外線類似の性質によって構成部材であるフィルムや基材等に黄変が生じたり、部材が劣化したりするといった問題もあり、上述の化学物品ではこのような問題を解決することはできなかった。
また、ブルーライトの問題を解決する方法として、例えば、画像表示装置等に用いられるフィルムを構成する基材や光学機能層に耐候性を付与するために、紫外線吸収剤を含有させる方法が考えられる。
このような紫外線吸収剤としては、例えば、特許文献2及び3等には、ベンゾトリアゾール系共重合体等の紫外線吸収剤が記載されている。
しかしながら、従来の画像表示装置等に用いられるフィルムを構成する基材等に添加される紫外線吸収剤は、吸収波長領域が300〜360nm付近を中心とした比較的短い領域であったため、表示画面の色味に影響を与えない範囲の光に対して吸収性能が充分とは言えないものであった。
特開2007−093927号公報 特開2000−034464号公報 特開2006−264312号公報
本発明は、上記現状に鑑みて、表示画面の色味に影響を与えることなく、ブルーライト遮蔽性に優れる光学フィルム、及び、該光学フィルムを用いてなる画像表示装置又はタッチパネルを提供することを目的とするものである。
本発明は、基材フィルムの少なくとも一方の面上に、1又は2以上の機能層を有する光学フィルムであって、上記機能層は、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有し、上記波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)が、1.1以上、9.0以下であることを特徴とする光学フィルムである。
本発明の光学フィルムは、上記機能層の基材フィルム側とは反対側表面の算術平均粗さRaが10nm未満であることが好ましい。
また、本発明の光学フィルムは、上記機能層の基材フィルム側とは反対側表面に凹凸形状を有することが好ましい。
また、本発明の光学フィルムは、上記機能層の基材フィルム側とは反対側面上に、複数の蒸着層を有することが好ましい。
また、本発明の光学フィルムは、屈折率の異なる複数の積層構造を有する不可視化層を更に含むことが好ましい。
また、本発明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又はタッチパネルもまた、本発明の一つである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、基材フィルムと機能層とを有する光学フィルムにおいて、ブルーライトの問題について鋭意検討した結果、機能層が、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有し、上記波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)が、1.1以上、9.0以下であることで、ブルーライトの波長のうち、波長410nm以下の波長領域の光を充分に吸収させる一方で、波長440nm以上の光を充分に透過させるようにすることができ、表示画面の色味に影響を与えることなくブルーライトの問題を解消し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の光学フィルムは、基材フィルムの少なくとも一方の面上に、1又は2以上の機能層を有する構造を備えており、上記機能層は、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有する。
上記赤外吸収スペクトルは、測定装置は特に限定されないが、例えば、FT/IR−6100(日本分光社製)、Nicolet iS10(Thermo Fisher Scientific社製)、及び、Nicolet Continuum(Thermo Fisher Scientific社製)等を用い、JIS K 0117−2000に基づいて、赤外全反射吸収測定法(ATR法)により、測定分解能:4cm−1、積算回数:16回等の条件で測定することができる。
なお、スペクトルを微分して、正の値から負の値になる場合、すなわち、凸状の形状となる場合を山とし、負の値から正の値となる場合、すなわち、凹状の形状となる場合を谷としたときに、一つの山と、その左右にあるいずれかの谷との強度の差が0.01以上であるものを「吸収ピーク」とした。
また、後述する波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)は、上記2500〜2550cm−1における強度の平均値が0.040〜0.041となるように、全ての波数における強度の値に、一定の数値を増減させて得られたデータに基づいて算出した値である。
上記機能層は、上記波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)が、1.1以上、9.0以下である。
上記(A)/(B)が、1.1未満であると、ブルーライト遮蔽性が不充分となり、9.0を超えると、画像表示装置やタッチパネルに適用した際に、表示画面の色味に影響を与えてしまう。また、後述するような添加材料等がブリードすることにより、光学フィルムのヘイズが上昇する影響も起こり得る。
なお、上記機能層は、上記波数1565〜1575cm−1に複数の吸収ピークを有していても良く、該複数の吸収ピークのうち1以上が、上記(A)/(B)が1.1以上、9.0以下となる吸収ピークの強度を有していれば良い。
上記(A)/(B)は、後述する機能層の膜厚と、後述するような添加材料等のブリード性の制御の観点から、好ましい下限は、1.2であり、好ましい上限は、5.0であり、より好ましい下限は、1.5であり、より好ましい上限は、3.5である。
上記(A)/(B)を上記好ましい範囲とすることにより、ブルーライトをより好適に遮蔽することができ、画像表示装置やタッチパネル等における表示画面の色味も良好なものとすることができる。
また、上記(A)/(B)を上記より好ましい範囲とすることにより、ブルーライトを更に好適に遮蔽することができ、画像表示装置やタッチパネル等における表示画面の色味も更に良好なものとすることができる。また、上記より好ましい範囲とすることにより、上記機能層を薄膜化しても所望の光学特性を付与することが可能となるので、近年要望されているカール等の後工程適正や、画面の薄膜化の観点からもより好ましい。
本発明の光学フィルムは、波長410nm以下の光の大部分を遮蔽するとともに、波長380nm以下の光をほぼ遮蔽することで、画像表示装置やタッチパネルに適用した際に、表示画面の色味に影響を与えることがなく、また、ブルーライト遮蔽性にも優れたものとすることができる。
具体的には、上記機能層を備えた本発明の光学フィルムは、波長380nmにおける分光透過率が1%未満であり、波長410nmにおける分光透過率が10%未満であり、波長440nmにおける分光透過率が70%以上であることが好ましい。
このような光学特性を満たすことで、ブルーライトによる問題を好適に防止する一方で、波長440nm以上の光の大部分を透過させることで、表示画面の色味に影響を及ぼすことがない。本発明の光学フィルムの光の透過率は、波長380nmまでは殆ど0%であるが、波長410nmから徐々に光の透過が大きくなり、波長440nm付近で急激に光の透過が大きくなっていることを表している。具体的には、例えば、図1に示したように、本発明の光学フィルムでは、波長410nmから440nmの間で分光透過率がシグモイド型の曲線を描くように変化している。
本発明の光学フィルムは、波長380nmにおける分光透過率が好ましくは0.9%未満、より好ましくは0.8%未満であり、更に好ましくは0.5%未満であり、特に好ましくは0.3%未満である。
また、波長410nmにおける分光透過率が好ましくは4%未満、より好ましくは3%未満であり、更に好ましくは2%未満である。
また、波長440nmにおける分光透過率が好ましくは71%以上、より好ましくは71.5%以上であり、更に好ましくは72%以上である。
なお、本発明の光学フィルムは、波長420nmにおける分光透過率が50%未満であることが好ましい。このような分光透過率の関係を満たすことで、本発明の光学フィルムは、波長440nm付近で急激に透過率が向上するものとなり、表示画面の色味に影響を及ぼすことなく極めて優れたブルーライト遮蔽性を得ることができる。
波長420nmにおける分光透過率は、20%未満であることがより好ましく、15%未満であることが更に好ましい。
なお、図1は、本発明の光学フィルムの分光透過率の例を示すグラフである。
上記波長380nmにおける分光透過率が1%以上であったり、波長410nmにおける分光透過率が10%以上であったりすると、ブルーライトによる問題を解消することができず、波長440nmにおける分光透過率が70%未満であると、本発明の光学フィルムを用いた画像表示装置の表示画面の色味に影響を及ぼしてしまう。
本発明の光学フィルムは、最小二乗法を用いて得られた波長415〜435nmの範囲の透過スペクトルの傾きaが、a>2.0であることが好ましい。上記傾きaが2.0以下であると、ブルーライトの光波長領域、例えば、波長415〜435nmの波長領域において充分に光がカットできずブルーライトカット効果が弱くなることがある。また、ブルーライトの光波長領域(波長415〜435nm)をカットしすぎている可能性も考えられ、その場合、画像表示装置のバックライトや発光波長領域(例えば、OLEDの波長430nmからの発光)に干渉してしまい、色味が悪くなるといった不具合が発生する可能性が大きくなることがある。
上記傾きaは、a>2.2を満たすことがより好ましく、a>2.4を満たすことが更に好ましく、a>2.7を満たすことが特に好ましく、a>2.9を満たすことが最も好ましい。
上記傾きaは、例えば、0.5%刻みにて測定可能の分光機(島津製作所社製、UVPC−2450)を用い、前後1nmの間で最低5ポイント分の透過率のデータを415〜435nm間で測定することで算出することができる。
本発明の光学フィルムは、ブルーライトの遮蔽率が40%以上であることが好ましい。ブルーライトの遮蔽率が40%未満であると、上述したブルーライトに起因した問題が充分に解消できないことがある。
上記ブルーライトの遮蔽率は、45%以上であることがより好ましく、47%以上であることが更に好ましい。
なお、上記ブルーライトの遮蔽率は、例えば、JIS T 7333−2005により算出される値である。
本発明の光学フィルムは、目視で機能層表面が平坦であることが確認できる場合には、ヘイズが1%以下であることが好ましく、0.4%以下であることがより好ましく、0.3%以下であることが更に好ましい。ただし、本発明の光学フィルムにおいて、上記機能層の基材フィルムと反対側の表面に防眩性を付与するための凹凸形状を有する場合には、この限りではない。
また、ヘイズの下限は特に限定されないが、0.05%以上であることが好ましく、0.1%以上であることがより好ましい。
なお、上記ヘイズは、例えば、JIS K 7136−2000により算出される値である。
上記機能層が、赤外吸収スペクトルにおいて、1565〜1575cm−1に吸収ピークを有するようにする方法としては、例えば、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有する添加材料を含有させる方法が挙げられる。
上記添加材料としては、例えば、キノフタロン系化合物、下記一般式(1)で表されるインドール系化合物等が挙げられる。
上記機能層が、上記添加材料を含有する場合、波数1565〜1575cm−1にアミド構造に起因する吸収ピークを有する。
上記添加材料としては、後述するバインダー樹脂等との相溶性が良く、添加量の調節も容易であることから、下記一般式(1)で表されるインドール系化合物を用いることが好ましい。
上記機能層が、下記一般式(1)で表されるインドール系化合物を含有する場合、波数1565〜1575cm−1に下記一般式(1)におけるアミド構造に起因する吸収ピークを有する。
Figure 2019045577
なお、式中、Rは、分岐鎖を有していてもよいアルキル又はアラルキル、Rは、ニトリル(−CN)又はエステル(COOR)、Rは、置換基があってもよいアルキル又はアラルキルを表す。
上記一般式(1)で表される化合物において、上記Rとしては、分岐鎖を有していてもよい炭素数1〜12のアルキル又はアラルキルであり、具体的には、メチル、エチル、イソブチル、t−ブチル、ヘキシル、オクチル、2−エチルヘキシル、ドデシル、及び、ベンジル等が挙げられる。
また、上記Rとしては、ニトリル(−CN)又はエステル(COOR)等が挙げられる。
上記Rとしては、上記Rで例示したアルキル又はアラルキル、並びに、β−シアノエチル、β−クロロエチル、エトキシプロピル、ヒドロキシアルキル、及び、アルコキシアルコキシアルキル等が挙げられる。
なかでも、Rがメチル、Rがニトリルであるもの、Rがメチル、Rがエステル(COOC)であるものが好ましい。
また、これらインドール系化合物は1種類で用いることもできるし、2種類以上を用いることもできる。
上記添加材料は、上述した分光透過率の要件を満たす態様であれば、本発明の光学フィルム中でどのような状態で含まれていてもよい。
具体的には、例えば、本発明の光学フィルムは、構成する1の層(例えば、後述する機能層)に上記添加材料を含有し、該1の層によって上述した分光透過率の要件を満たしてもよく、上記分光透過率の要件を満たす機能を複数の層に分担させてもよい。
すなわち、本発明の光学フィルムは、上記機能層の少なくとも1層が、波長380nmにおける分光透過率が1%未満であり、波長410nmにおける分光透過率が10%未満であり、波長440nmにおける分光透過率が70%以上であることが好ましい。
また、上記分光透過率の要件を満たす機能を複数の層に分担させた構成としては、例えば、上記機能層が機能層Aと機能層Bとの2層からなり、上記機能層Aに波長380nmにおける分光透過率のみを達成できるように上記添加材料を含有し、上記機能層Bに波長410nm及び波長440nmにおける分光透過率の条件を達成できるように上記添加材料を含有している構成等が挙げられる。更に、上記機能層が3層以上からなり、各機能層にて上述した分光透過率の要件を満たすよう上記添加材料を含有していてもよい。
なお、上記添加材料を含む機能層等は、本発明の光学フィルムのいずれの位置に存在していてもよい。
更に、本発明の光学フィルムは、基材の一方の面上に機能層を有する構造が2種以上存在していてもよい。具体的には、本発明の光学フィルムは、基材Aの一方の面上に機能層Aを有する構造Aと、基材Bの一方の面上に機能層Bを有する構造Bとを含む場合がある。このような場合、上記添加材料は、上記各構成のいずれに含有されていてもよく、全ての構成全体として上述した分光透過率の要件を満たせばよい。
本発明の光学フィルムを、画像表示装置として有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置に用いる場合、例えば、OLEDと基材との間に機能層Aを有し、基材のOLED側と反対側面上に機能層Bを有する構成とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、上記分光透過率を満たす機能を複数の層に分担させることができるため、各機能層に含有する上記添加材料の含有量を減らすことができ、光学的特性及び機械的特性をより向上することができる。
また、上記基材として、ポリエチレンテレフタレートやポリイミド系樹脂を用いた場合であっても、外光や、LED由来のブルーライトによって生じる耐候性の課題(部材の劣化、黄変)を好適に解決することができる。
また、例えば、OLEDと基材フィルムの間に機能層Aを有し、上記基材フィルムのOLED側面上に不可視化層を有し、上記基材フィルムのOLED側と反対側面上に機能層Bを有し、該機能層BのOLED側と反対側面上に不可視化層を有する構成とすることが好ましい。この場合、最も視認側の基材フィルムの面上(視認側)に上記分光透過率を満たす層を有することがより好ましい。
また、上記分光透過率を満たす機能を3つの層に分担させた構成(機能層A〜Cに分担)とした場合には、例えば、OLEDと基材フィルムの間に、OLED側から機能層A及びBを有し、該機能層Bの上記基材フィルム側に不可視化層を有し、上記基材フィルムのOLED側と反対側に機能層Aを有し、該機能層AのOLED側と反対側面上に不可視化層を有する構成とすることが好ましい。
このような構成とすることにより、上述した基材フィルムの耐候性の課題を好適に解決することができるだけでなく、ハードコート層を薄膜化することができるため、不可視化層を形成する際にハードコート層が割れることを防止することもできる。
また、例えば、OLEDと最表面基材フィルムとの間に、機能層A及び機能層Bを有し、該機能層Bを最表面基材フィルムの視認側と反対側面上に有することが好ましい。
このような構成とすることにより、最表面基材フィルムの視認側と反対側面上に直接機能層を塗工することができるので、ロールトゥロールで生産する必要性がなくなり、生産性を向上することができる。
なお、上述したハードコート層A〜Cとの表現は便宜上のものであり、光学フィルム全体として上記分光透過率を満たせば、いずれの機能層にいずれの波長の光をカットする機能を持たせてもよい。
上記インドール系化合物が後述する機能層に含有されている場合、例えば、上記インドール系化合物は、機能層の厚みを3μmとしたときに、好ましい下限が1.9質量%、好ましい上限が8.3質量%であり、より好ましい下限は2.9質量%、より好ましい上限は6.6質量%で上記機能層中に含有されていることが好ましい。
このような範囲でインドール系化合物が含有されていることで、上述した分光透過率を満たすことができる。
なお、上記インドール系化合物は、上記機能層において、該機能層を構成する樹脂成分と反応して一体的に含有されていてもよく、該機能層を構成する樹脂成分と反応することなく単独で含有されていてもよい。
上記機能層は、上記添加材料の他に、例えば、紫外線又は電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤、及び、溶剤を含有する機能層用組成物を用いて形成されたものであることが好ましい。
上記機能層は、本発明の光学フィルムの所定の分光透過率を担保する層であり、例えば、紫外線又は電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂と光重合開始剤とを含有する機能層用組成物を用いて形成されたものであることが好ましい。
上記電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。
1の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N−ビニルピロリドン等を挙げることができる。2以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能化合物、又は、上記多官能化合物と(メタ)アクリレート等の反応生成物(例えば多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル)、等を挙げることができる。なお、本明細書において「(メタ)アクリレート」は、メタクリレート及びアクリレートを指すものである。
上記化合物のほかに、不飽和二重結合を有する比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も上記電離放射線硬化型樹脂として使用することができる。
上記電離放射線硬化型樹脂は、溶剤乾燥型樹脂(熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂)と併用して使用することもできる。溶剤乾燥型樹脂を併用することによって、塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。上記電離放射線硬化型樹脂と併用して使用することができる溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂及びゴム又はエラストマー等を挙げることができる。上記熱可塑性樹脂は、非結晶性で、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶であることが好ましい。特に、製膜性、透明性や耐候性の観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類等)等が好ましい。
また、上記機能層用組成物は、熱硬化性樹脂を含有していてもよい。
上記熱硬化性樹脂としては特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
上記光重合開始剤としては特に限定されず、公知のものを用いることができ、例えば、上記光重合開始剤としては、具体例には、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
上記光重合開始剤としては、上記電離放射線硬化型樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。また、上記電離放射線硬化型樹脂がカチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、上記光重合開始剤としては、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いることが好ましい。
上記機能層用組成物における上記光重合開始剤の含有量は、上記電離放射線硬化型樹脂100質量部に対して、1〜10質量部であることが好ましい。1質量部未満であると、本発明の光学フィルムにおける機能層の硬度が不充分となることがあり、10質量部を超えると、塗設した膜の深部まで電離放射線が届かなくなり内部硬化が促進されず、目標である機能層の表面の硬度(例えば、鉛筆硬度で2H以上)が得られないおそれがある。
上記光重合開始剤の含有量のより好ましい下限は2質量部であり、より好ましい上限は8質量部である。上記光重合開始剤の含有量がこの範囲にあることで、膜厚方向に硬度分布が発生せず、均一な硬度になりやすくなる。
上記機能層用組成物は、溶剤を含有していてもよい。
上記溶剤としては、使用する樹脂成分の種類及び溶解性に応じて選択して使用することができ、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン、プロピ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等)、脂肪族炭化水素類(ヘキサン等)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン等)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)等が例示でき、これらの混合溶媒であってもよい。
上記機能層用組成物中における原料の含有割合(固形分)として特に限定されないが、通常は5〜70質量%、特に25〜60質量%とすることが好ましい。
上記機能層用組成物には、機能層の硬度を高くする、硬化収縮を抑える、屈折率を制御する、防眩性を付与する等の目的に応じて、従来公知の分散剤、界面活性剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤、易滑剤等を添加していてもよい。
また、上記機能層用組成物は、光増感剤を混合して用いてもよく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホソフィン等が挙げられる。
上記機能層用組成物の調製方法としては各成分を均一に混合できれば特に限定されず、例えば、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー、ミキサー等の公知の装置を使用して行うことができる。
また、上記機能層用組成物を上記基材フィルム上に塗布する方法としては特に限定されず、例えば、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、ダイコート法、バーコート法、ロールコーター法、メニスカスコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、ピードコーター法等の公知の方法を挙げることができる。
上記基材フィルム上に上記機能層用組成物を塗布して形成した塗膜は、必要に応じて加熱及び/又は乾燥し、活性エネルギー線照射等により硬化させることが好ましい。
上記活性エネルギー線照射としては、紫外線又は電子線による照射が挙げられる。上記紫外線源の具体例としては、例えば、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト蛍光灯、メタルハライドランプ灯等の光源が挙げられる。また、紫外線の波長としては、190〜380nmの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、又は直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。
なお、上記機能層の膜厚(硬化時)は0.1〜100μm、好ましい上限は20μm、より好ましい上限は8.0μm、更に好ましい上限は7.0μm、特に好ましい上限は3.0μmあり、好ましい下限は0.8μm、より好ましい下限は1.0μmである。
上記ハードコート層の膜厚は、断面を光学顕微鏡、又は、電子顕微鏡(SEM)で観察し、測定した値である。
本発明の光学フィルムは、上記機能層の基材フィルム側とは反対側表面の算術平均粗さRaが10nm未満であることが好ましい。
上記Raを満たす場合、本発明の光学フィルムはクリアフィルムであり、極めて優れた透明性を有するものとなる。上記Raのより好ましい上限は8nmである。なお、上記算術平均粗さRaは、JIS B 0601−1994に準拠する方法で測定された値である。
このようなRaを満たす機能層は、例えば、上述した機能層用組成物を用いることで得ることができる。
上記機能層は、上記基材フィルム側とは反対側表面に凹凸形状を有していてもよい。
上記凹凸形状を有するとは、該凹凸形状の算術平均粗さRaが10nm以上であることを意味する。
上記機能層が上記基材フィルム側とは反対側表面に凹凸形状を有することで、例えば、本発明の光学フィルムに防眩性及び/又は耐ブロッキング性を付与することができる。
上記機能層が防眩性を有する場合、例えば、上記機能層用組成物中に防眩剤を含有させることで形成することができる。
上記防眩剤としては特に限定されず、公知の無機系又は有機系の各種微粒子を用いることができる。
上記微粒子の平均粒径としては特に限定されないが、一般的には、0.01〜20μm程度とすれば良い。
また、上記微粒子の形状は、真球状、楕円状等のいずれであっても良く、好ましくは真球状のものが挙げられる。
上記微粒子は、防眩性を発揮するものであり、好ましくは透明性の微粒子である。このような微粒子の具体例としては、無機系であれば、例えば、シリカビーズ、有機系であれば、例えば、プラスチックビーズが挙げられる。
上記プラスチックビーズの具体例としては、例えば、スチレンビーズ(屈折率1.60)、メラミンビーズ(屈折率1.57)、アクリルビーズ(屈折率1.49)、アクリル−スチレンビーズ(屈折率1.54)、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ等が挙げられる。
上記機能層が防眩性を有する場合、表面の凹凸の平均間隔をSmとし、凹凸部の平均傾斜角をθaとし、凹凸の算術平均粗さをRaとし、凹凸の十点平均粗さをRzとした場合に、写り込んだ映像のエッヂ部分のみを鮮明に見えなくすることで防眩性を担保し、かつ、大きな拡散をなくして迷光発生を防ぐとともに正透過部分を適度に持たせることで、輝きを持つ映像でかつ明室及び暗室でのコントラストに優れた光学フィルムを得るという観点により、下記式を満たすことが好ましい。θa、Ra、Rzが下限未満であると、外光の映り込みを抑えることができないことがある。また、θa、Ra、Rzが上限を超えると、正透過成分の減少により映像の輝きが減少したり、外光の拡散反射の増加による明室コントラストの低下や、透過映像光からの迷光が増加することにより暗室コントラストが低下したりするおそれがある。
本発明の構成においては、Smを下限未満にすると凝集の制御が困難となるおそれがある。一方、Smが上限を超えると、映像の細やかさが再現できず大味な映像になる等の不具合を生じるおそれがある。
50μm<Sm<600μm
0.05°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.30μm
0.05μm<Rz<2.00μm
また、上記機能層の凹凸形状は、上記観点からより好ましくは、下記式を満たすことである。
100μm<Sm<400μm
0.1°<θa<1.2°
0.02μm<Ra<0.15μm
0.10μm<Rz<1.20μm
上記機能層の凹凸形状は、更に好ましくは、下記式を満たすことである。
120μm<Sm<300μm
0.1°<θa<0.5°
0.02μm<Ra<0.12μm
0.30μm<Rz<0.80μm
なお、本明細書において、上記Sm、Ra及びRzは、JIS B 0601−1994に準拠する方法で得られる値であり、θaは、表面粗さ測定器:SE−3400 取り扱い説明書(1995.07.20改訂)(株式会社小坂研究所)に記載の定義により得られる値であり、図2に示すように、基準長さLに存在する凸部高さの和(h+h+h+・・・+h)のアークタンジェントθa=tan−1{(h+h+h+・・・+h)/L}で求めることができる。
このようなSm、θa、Ra、Rzは、例えば、表面粗さ測定器:SE−3400/株式会社小坂研究所製等により測定して求めることができる。
上記機能層が上記耐ブロッキング性を有する場合、上記機能層は、例えば、ブロッキング防止剤を含有することが好ましい。
上記ブロッキング防止剤を構成する材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、シリカ、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛等の酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸等のケイ酸塩、その他、カオリン、タルク、けいそう土等の無機化合物系の1種ないし2種以上が挙げられる。
上記の無機化合物系のブロッキング防止剤において、その平均粒子径としては、2〜8μm程度が好ましい。2μm未満であると、上記ハードコート層の表面の凹凸形状が小さく、アンチブロッキング効果が悪いことから好ましくなく、また、8μmを超えると、上記ハードコート層の表面の凹凸が大き過ぎ、フィルム同士がこすれたとき、傷痕等が発生することがある。
また、上記ブロッキング防止剤としては、例えば、高密度ポリエチレン、分子量300000以上の超高分子ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アクリル系樹脂、その他の微粉末等からなる有機化合物系を原料の1種ないし2種以上とするものであってもよい。
上記ブロッキング防止剤の添加量としては、ハードコート層を構成する樹脂成分100質量部に対して、0.01〜6質量部であることが好ましく、より好ましくは、2〜5質量部である。
上記ブロッキング防止剤の含有量が0.01質量部未満であると、ハードコート層の表面の凹凸形状の形成が不充分となり、耐ブロッキング性が不充分となることがあり、6質量部を超えると、上記ハードコート層の透明性が低下することがある。
上記基材フィルムを構成する材料としては特に限定されず、例えば、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。なかでも、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好適に用いられる。
また、上記基材フィルムを構成する材料としては、ガラス系材料を用いてもよい。
ここで、ポリエチレンテレフタレート(PET)やポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂を原料とした基材フィルムを用いた場合、紫外光が照射されると励起されて蛍光を発する性質を有することが知られている。このような蛍光は、表示画面の色味に影響を及ぼすことがあったが、本発明の光学フィルムでは、上述のように波長410nm以下の光はほぼ遮蔽するものであるため、上記基材フィルムの原料としてPETやPEN等のポリエステル系樹脂を用いたとしても、蛍光が生じることを好適に防止することができる。
上記基材フィルムとしては、脂環構造を有した非晶質オレフィンポリマー(Cyclo−Olefin−Polymer:COP)フィルムも挙げられる。これは、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素系重合体等が用いられる基材で、例えば、日本ゼオン社製のゼオネックスやゼオノア(ノルボルネン系樹脂)、住友ベークライト社製のスミライトFS−1700、JSR社製のアートン(変性ノルボルネン系樹脂)、三井化学社製のアペル(環状オレフィン共重合体)、Ticona社製のTopas(環状オレフィン共重合体)、日立化成社製のオプトレッツOZ−1000シリーズ(脂環式アクリル樹脂)等が挙げられる。
また、トリアセチルセルロースの代替基材として旭化成ケミカルズ社製のFVシリーズ(低複屈折率、低光弾性率フィルム)も好ましい。
本発明において、上記基材フィルムは、厚みが15〜125μmであることが好ましい。15μm未満であると、本発明の光学フィルムの機械的強度が不足することがあり、125μmを超えると、本発明の光学フィルムの可撓性が不充分となることがある。上記基材フィルムの厚みのより好ましい下限は25μm、より好ましい上限は115μmであり、更に好ましい上限は100μmである。
上記基材フィルムは、表面に予めスパッタリング、コロナ放電、紫外線照射、電子線照射、化成、酸化等のエッチング処理や下塗り処理が施されていてもよい。これらの処理が予め施されていることで、上記基材フィルム上に形成されるハードコート層等との密着性を向上させることができる。また、ハードコート層等を形成する前に、必要に応じて溶剤洗浄や超音波洗浄等により、基材フィルム表面は、除塵、清浄化されていてもよい。
本発明の光学フィルムは、上記機能層の上記基材フィルム側とは反対側面上に、複数の蒸着層を有することが好ましい。
上記蒸着層を複数層有することで、本発明の光学フィルムの上述した分光透過率をより好適に満たすことができる。
上記蒸着層としては、例えば、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ニオブ(Nb)等の無機物又は無機酸化物の蒸着層であることが好ましい。なかでも、ケイ素(Si)とニオブ(Nb)とからなる蒸着層であることが好ましい。
上記蒸着層としては、スパッタリング法によって形成された層であることが好ましい。上記蒸着層がスパッタリング法によって形成された層であることで、多層薄膜蒸着した際に、より精密な膜厚制御が可能となる。
上記蒸着層は、厚み3〜150nmで、2〜20層積層されていることが好ましい。
このような蒸着層を上記ハードコート層上に有することで、本発明の光学フィルムは、上記蒸着層により、上述の機能層にガスバリア性等の機能を付加することができる。
本発明の光学フィルムは、屈折率の異なる複数の積層構造を有する不可視化層を更に含むことが好ましい。
本発明の光学フィルムは、タッチパネルを搭載した画像表示装置に好適に用いられるが、上記不可視化層を有することで、ITO等の無機透明導電材料からなるセンサ電極(透明電極層)が表示画面で観察されることを防止できる。
上記不可視化層としては特に限定されず、従来公知のものが挙げられるが、例えば、屈折率の異なる複数の積層構造を有することが好ましく、具体的には、上述した無機透明導電材料よりも高い屈折率を有する高屈折率層と、上記高屈折率層よりも屈折率の低い低屈折率層との積層構造を有することが好ましい。
上記高屈折率層は、屈折率が1.50以上2.00以下であることが好ましい。上記高屈折率層の屈折率のより好ましい下限は1.60、より好ましい上限は1.75である。
上記高屈折率層の膜厚の好ましい下限は10nm、好ましい上限は200nmであり、より好ましい下限は30nm、より好ましい上限は100nmである。
上記高屈折率層としては、上述した無機透明導電材料の屈折率よりも高い屈折率を有する層であれば特に限定されないが、例えば、高屈折率微粒子と、バインダー樹脂とから構成されることが好ましい。
上記高屈折率微粒子としては、例えば、金属酸化物微粒子が挙げられる。
上記金属酸化物微粒子としては、例えば、酸化チタン(TiO、屈折率:2.3〜2.7)、酸化ニオブ(Nb、屈折率:2.33)、酸化ジルコニウム(ZrO、屈折率:2.10)、酸化アンチモン(Sb、屈折率:2.04)、酸化スズ(SnO、屈折率:2.00)、スズドープ酸化インジウム(ITO、屈折率:1.95〜2.00)、酸化セリウム(CeO、屈折率:1.95)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO、屈折率:1.90〜2.00)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO、屈折率:1.90〜2.00)、アンチモン酸亜鉛(ZnSb、屈折率:1.90〜2.00)、酸化亜鉛(ZnO、屈折率:1.90)、酸化イットリウム(Y、屈折率:1.87)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO、屈折率:1.75〜1.85)、リンドープ酸化スズ(PTO、屈折率:1.75〜1.85)等が挙げられる。なかでも、屈折率の観点から、酸化ジルコニウムが好ましい。
上記高屈折率層を構成するバインダー樹脂としては特に限定されず、例えば、表面硬度を高くする観点から、熱硬化性樹脂又は光重合性化合物等の重合物(架橋物)であるものが好ましく、なかでも光重合性化合物の重合物であるものがより好ましい。
このようなバインダー樹脂としては、上述したハードコート層を構成する樹脂成分と同様のもの挙げられる。
上記高屈折率層は、例えば、上述したハードコート層と同様の方法で形成することができる。具体的には、例えば、上記ハードコート層の一方の面上に形成する場合、該ハードコート層の表面に、少なくとも高屈折率微粒子とバインダー樹脂とを含む高屈折率層用組成物を塗布し形成した塗膜を乾燥させ、その後、紫外線等の照射にてバインダー樹脂を硬化させることで上記高屈折率層を形成することができる。
上記低屈折率層は、上記高屈折率層の屈折率よりも低い屈折率を有する層であり、具体的な屈折率としては、好ましい下限が1.35、好ましい上限が1.55であり、より好ましい下限が1.40、より好ましい上限が1.50である。
また、上記低屈折率層の膜厚は、好ましい下限が1nm、好ましい上限が200nmであり、より好ましい下限が5nm、より好ましい上限が100nmである。
上記低屈折率層としては、例えば、低屈折率微粒子とバインダー樹脂とから構成されるもの、又は、低屈折率樹脂から構成されるものが挙げられる。
上記低屈折率微粒子としては、例えば、シリカ、又は、フッ化マグネシウムからなる中実若しくは中空粒子等が挙げられる。なかでも、中空シリカ粒子が好ましく、このような中空シリカ粒子は、例えば、特開2005−099778号公報の実施例に記載の製造方法にて作製できる。
上記低屈折率層を構成するバインダー樹脂としては、上述した高屈折率層を構成するバインダー樹脂と同様のものが挙げられる。
ただし、上記バインダー樹脂に、フッ素原子を導入した樹脂や、オルガノポリシロキサン等の屈折率の低い材料を混合してもよい。
上記低屈折率樹脂としては、例えば、フッ素原子を導入した樹脂や、オルガノポリシロキサン等の屈折率の低い樹脂等も挙げられる。
上記低屈折率層は、例えば、上記ハードコート層と同様の方法によって形成することができる。具体的には、まず、上記高屈折率層の表面に、少なくとも低屈折率微粒子とバインダー樹脂とを含む低屈折率層用組成物を塗布し形成した塗膜を乾燥させ、その後、紫外線等の照射にてバインダー樹脂を硬化させることで上記低屈折率層を形成することができる。
上記高屈折率層と低屈折率層との間には、上記高屈折率層の屈折率よりも低く、かつ、上記低屈折率層の屈折率よりも高い屈折率を有する中屈折率層が設けられていてもよい。
なお、上記不可視化層は、上記ハードコート層の一方の面上、又は、両方の面上に形成されていてよい。
本発明の光学フィルムは、帯電防止性能を有することが好ましい。
本発明の光学フィルムが帯電防止性能を有することで、該本発明の光学フィルムをIPS方式の液晶表示装置に特に好適に用いることができる。なお、上記液晶表示装置がIPS方式の液晶表示装置である場合、本発明の光学フィルムの表面抵抗値は、上限が1010Ω/□であることが好ましく、より好ましい上限は10Ω/□であり、特に、上記液晶表示装置がインセルタッチパネル付きIPS方式の液晶表示装置であると、本発明の光学フィルムは、表面抵抗値の好ましい下限が10Ω/□、好ましい上限が1010Ω/□であり、より好ましい下限が10Ω/□、より好ましい上限が10Ω/□である。
上記帯電防止性能は、本発明の光学フィルムを構成する任意の層に帯電防止剤を含有させることで得ることができる。
上記帯電防止剤としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、第4級アンモニウム塩等のカチオン性帯電防止剤や、スズドープ酸化インジウム(ITO)等の微粒子や、導電性ポリマー等を用いることができる。
上記帯電防止剤を用いる場合、その含有量は、全固形分の合計質量に対して1〜30質量%であることが好ましい。
本発明の光学フィルムは、上述した機能層等の他、例えば、防汚層やその他任意の層が形成されていてもよい。
上記防汚層は、本発明の光学フィルムを用いた画像表示装置の最表面に汚れ(指紋、水性又は油性のインキ類、鉛筆等)が付着しにくく、又は付着した場合でも容易に拭取ることができるという役割を担う層である。また、上記防汚層の形成により、本発明の光学フィルムに対して防汚性と耐擦傷性の改善を図ることも可能となる。
上記防汚層は、例えば、防汚染剤及び樹脂を含む組成物により形成することができる。
上記防汚染剤は、本発明の光学フィルムの最表面の汚れ防止を主目的とするものであり、本発明の光学フィルムに耐擦傷性を付与することもできる。
上記防汚染剤としては、例えば、フッ素系化合物、ケイ素系化合物、又は、これらの混合化合物が挙げられる。より具体的には、2−パーフロロオクチルエチルトリアミノシラン等のフロロアルキル基を有するシランカップリング剤等が挙げられ、特に、アミノ基を有するものが好ましくは使用することができる。
上記樹脂としては特に限定されず、上述の機能層用組成物で例示した樹脂材料が挙げられる。
上記防汚層は、例えば、上述の機能層の上に形成することができる。特に、防汚層が最表面になるように形成することが好ましい。
上記防汚層は、例えば機能層自身に防汚性能を付与することにより代替することもできる。
なお、本発明の光学フィルムにおいて、上述した任意の層は、通常、上記基材フィルムの視認側(最表面側)に設けられるが、例えば、上記基材フィルムのカラーフィルター側にも設けられていてもよい。
本発明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又はタッチパネルもまた、本発明の一つである。
このような構成の本発明の光学フィルムが用いられる画像表示装置としては特に限定されず、例えば、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(有機EL)表示装置、これらにタッチパネルを搭載した画像表示装置等、公知のものが挙げられる。
なお、本発明の光学フィルムの大きさについては特に限定されず、例えば、A0サイズ〜A10サイズ等が挙げられるが、上記A0サイズよりも小さいものも、A10サイズよりも大きなものも、用途に応じて適宜選択して用いることができる。
上記本発明の光学フィルムが用いられた画像表示装置等は、例えば、本発明の光学フィルムを含む転写フィルムを用いた転写法にて、偏光板等の被転写物に本発明の光学フィルムを転写することで得ることができる。
上記転写フィルムとしては、本発明の光学フィルムの機能層上(基材側と反対側面)に離型フィルムを貼り付けた構成が挙げられる。このような転写フィルムを用いた転写法では、本発明の光学フィルムが被転写物側となるように上記転写フィルムを配置した後、上記転写フィルムから離型フィルムを剥離することで、上記被転写物に本発明の光学フィルムを転写することができる。
上記離型フィルムとしては特に限定されないが、例えば、未処理のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好適に用いられる。未処理のPETフィルムは、上記機能層との離型性に優れる他、安価であるため上記転写フィルムの製造コストを低く抑えることが可能となる。また、上記離型フィルムは、剥離させるまでは上記機能層を保護する保護フィルムとして機能するが、未処理のPETフィルムは、COPフィルムや表面処理PETフィルムと比較して強靭であるため、上記保護フィルムとして好適に機能する。例えば、上記離型フィルムとして、ケイ素原子を含有するSi系の離型剤等が塗布されている離型フィルムを使用すると、該離型フィルムの剥離性は良好である一方で、本発明の光学フィルムの転写時に離型剤の成分が機能層側に転写してしまい、上述した分光透過率に影響を及ぼすことがある。これに対し、上記離型フィルムとして、未処理のPETフィルムを使用すると、本発明の光学フィルムの転写時に機能層に転写する成分がないため、転写後の光学的機能に変化が生じない。
本発明の光学フィルムは、上述した構成からなるものであるため、表示画面の色味に影響を与えることなく、ブルーライト遮蔽性に優れたものとなる。
このため、本発明の光学フィルムは、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、有機・無機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(LED)、電子ペーパー等の画像表示装置やタッチパネルにおける画像表示面に好適に使用することができる。また、フォルダブル、ベンダブル、又は、ローラブルの画像表示装置やタッチパネルにおける画像表示面にも好適に使用することができる。
本発明の光学フィルムの分光透過率の例を示すグラフである。 θaの測定方法の説明図である。 実施例1に係る光学フィルムの赤外吸収スペクトルを示すグラフである。 実施例1に係る光学フィルムの赤外吸収スペクトルを拡大したグラフである。 比較例4に係る光学フィルムの赤外吸収スペクトルを示すグラフである。 比較例4に係る光学フィルムの赤外吸収スペクトルを拡大したグラフである。
以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例及び比較例のみに限定されるものではない。
なお、文中、「部」又は「%」とあるのは特に断りのない限り、質量基準である。
(実施例1)
(インドール系化合物の合成)
エタノール80mlに、下記化学式(2)で示される化合物0.10mol、及び、マロノニトリル0.11molを加え、次いでトリエチルアミン4質量部(0.04mol)を加え、還流下4時間反応し、室温まで冷却した後、水に排出し、析出した結晶を濾別し、このものを少量のアルコールで洗浄後、乾燥して、淡黄色結晶(mp.194〜196℃)のインドール系化合物を得た。
Figure 2019045577
多官能モノマー(日本化薬社製、PET−30、ペンタエリスリトールトリアクリレート、100質量部)、及び、得られたインドール系化合物(4.5質量部)を混ぜ合わせ、固形分25%まで溶剤(MEK及びトルエン、質量比50:50)にて希釈して樹脂組成物を調製した。
次いで、得られた樹脂組成物400質量部に対し、光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184及びイルガキュア819を質量比50:50で、4質量部)と、レべリング剤(DIC社製、F−568、4質量部)とを混ぜ合わせ、よく攪拌することで、機能層用組成物を調製した。
得られた機能層用組成物を、ミヤバーにて厚み25μmTAC基材上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、厚さ3μmの機能層を有する光学フィルムを製造した。
なお、得られた光学フィルムの大きさは、A4サイズ(210mm×297mm)であった。
(実施例2)
インドール系化合物に代えて、メチン系染料(KP Plast Yellow G、紀伊和化学工業社製、2.0質量部)を混ぜ合わせた以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例3)
インドール系化合物に代えて、メチン系染料(KP Plast Yellow 2G、紀伊和化学工業社製、5.0質量部)を混ぜ合わせた以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例4)
得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせた以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例5)
得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを7μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例6)
得られたインドール系化合物(9質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを3μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例7)
得られたインドール系化合物(9質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを1μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例8)
得られたインドール系化合物(1質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを3μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例9)
得られたインドール系化合物(1質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを7μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例10)
得られたインドール系化合物(11.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを1μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例11)
得られたインドール系化合物(12質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを1μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例12)
得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを3μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして機能層を形成した積層フィルムを2枚用意し、透明粘着剤(例えばリンテック社製「M3014」)を使用して、一方の積層フィルムの機能層と他方の積層フィルムのTAC基材とを貼り合わせ、光学フィルムを製造した。
(実施例13)
得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを3μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして機能層をTAC基材の一方の面上に形成し、同様の機能層をTAC基材の反対側面にも形成することで光学フィルムを製造した。
(実施例14)
得られたインドール系化合物(0.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを7μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にした機能層を形成した。
その一方で、強粘着タイプのアクリル系粘着剤(綜研化学社製、 商品名SKダイン1604N)を固形分として100質量部、硬化剤(日本ポリウレタン工業社製、 商品名コロネートL45)を固形分として2質量部の割合で調合し、トルエンで固形分が25%になるまで希釈して塗工液(粘着剤1)とした。
次いで、粘着剤1の100質量部に対して、インドール系化合物(2質量部)を加えて混ぜ合わせ、TAC基材の上記機能層側と反対面側に塗工し、100℃で2分間乾燥して、7μmの機能層(粘着層)を形成し、更に該粘着層を介して軽剥離PETセパレータ(リンテック社製、P381031)を貼り合わせた。
更に、上記と同様にして上記機能層のTAC基材側と反対面側に7μmの機能層(粘着層)を形成し、光学フィルムを製造した。
(実施例15)
得られたインドール系化合物(0.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを7μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にした機能層を形成した。
その一方で、強粘着タイプのアクリル系粘着剤(綜研化学社製、商品名SKダイン1604N)を固形分として100質量部、硬化剤(日本ポリウレタン工業株式会社製 商品名コロネートL45)を固形分として2質量部の割合で調合し、トルエンで固形分が25%になるまで希釈して塗工液(粘着剤1)とした。
次いで、粘着剤1の100質量部に対して、インドール系化合物(2質量部)を加えて混ぜ合わせ、TAC基材の上記機能層側と反対面側に塗工し、100℃で2分間乾燥して、7μmの機能層(粘着層)を形成し、更に該粘着層を介して軽剥離PETセパレータ(リンテック社製、P381031)を貼り合わせ、光学フィルムを製造した。
(実施例16)
得られたインドール系化合物(4.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを3μmとなるようにし、ミヤバーにて厚み1000μmのガラス板に塗布した以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(実施例17)
BPE−20(第一工業製薬社製、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート、100質量部)、及び、得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、固形分が40%となるように、メチルイソブチルケトン(MIBK)の中に添加して攪拌し溶解させて、溶液(1)を得た。得られた溶液(1)をミヤバーにて未処理PETフィルム基材(東洋紡社製、A4100)の未処理面上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、厚さ7μmの機能層を有する機能性フィルムを得た。
更に、UV−3310B(日本合成化学工業社製)を固形分が40%となるように、メチルエチルケトン(MEK)の中に添加して攪拌し溶解させた組成物を、ミヤバーにて得られた機能性フィルムの機能層上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、厚さ7μmのベースマテリアル層を形成し光学フィルムを製造した。
なお、得られた光学フィルムは、転写フィルムとして機能し、上記ベースマテリアル層を被転写物に当接させた後未処理PETフィルム基材を剥離することで被転写物に機能層が形成された光学フィルムを転写させることができる。
(実施例18)
BPE−20(第一工業製薬社製、エチレンオキサイド変性ビスフェノールAジアクリレート)のみを含む機能層用組成物を用いた以外は実施例17と同様にして機能性フィルムを作製し、更に、UV−3310B(日本合成化学工業社製)、及び、得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、固形分が40%となるように、メチルエチルケトン(MEK)の中に添加して攪拌し溶解させた組成物を、ミヤバーにて機能性フィルムの機能層上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、厚さ7μmのベースマテリアル層を形成し光学フィルムを製造した。
なお、得られた光学フィルムは、転写フィルムとして機能し、上記ベースマテリアル層を被転写物に当接させた後未処理PETフィルム基材を剥離することで被転写物上に機能層が形成された光学フィルムを転写させることができる。
(実施例19)
フュームドシリカ(オクチルシラン処理;平均粒子径12nm、日本アエロジル社製、1質量部)、多官能モノマー(日本化薬社製、PET−30、ペンタエリスリトールトリアクリレート、60質量部)、ウレタンアクリレート(日本合成化学社製、UV1700B、40質量部)、及び、得られたインドール系化合物(3質量部)を混ぜ合わせ、固形分40%まで溶剤(トルエン、イソプロピルアルコール及びシクロヘキサノン、質量比70:20:10)にて希釈して樹脂組成物を調製した。次いで、得られた樹脂組成物400質量部に対し、光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184及びイルガキュア819を質量比50:50で、4質量部)と、ポリエーテル変性シリコーン(TSF4460、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製、0.1質量部)とをよく攪拌することで、機能層用組成物を調製した。
得られた機能層用組成物を、ミヤバーにて厚み25μmTAC基材上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、厚さ3μmの機能層を有する光学フィルムを製造した。
なお、フュームドシリカは、オクチル基を有するシラン化合物(例えば、オクチルシラン)により、シラノール基をオクチルシリル基で置換して疎水化処理されたものである。
(実施例20)
多官能モノマー(日本化薬社製、PET−30、ペンタエリスリトールトリアクリレート、100質量部)、及び、得られたインドール系化合物(2質量部)を混ぜ合わせ、固形分45%まで溶剤(メチルイソブチルケトン)にて希釈して樹脂組成物を調製した。次いで、得られた樹脂組成物400質量部に対し、光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184及びイルガキュア819を質量比50:50で、4質量部)と、レべリング剤(DIC社製、F−568、4質量部)とを混ぜ合わせ、よく攪拌することで、機能層用組成物を調製した。得られた機能層用組成物を、ミヤバーにて厚み25μmTAC基材上に塗布した後乾燥、UV硬化を行い、屈折率1.52および厚さ7μmの機能層を作製した。
次いで、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、KAYARADDPHA、14質量部)、酸化ジルコニウム微粒子分散液(平均粒径10〜15nmの酸化ジルコニウム微粒子をメチルイソブチルケトンに分散させた分散液(固形分32.5%)、69質量部)、光重合開始材(BASF社製、イルガキュア127、1.0質量部)を混ぜ合わせ、メチルイソブチルケトン、1000質量部で希釈、撹拌することで高屈折率層用組成物を調製した。得られた高屈折率層用組成物を、ミヤバーにて上記機能層上に塗布した後、70℃で1分間乾燥させた後、積算光量150mJ/cmで紫外線照射を行って硬化させて、膜厚が30nmの高屈折率層を形成した。
次いで、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製、KAYARADDPHA、3.5質量部)、中実シリカ微粒子分散液(平均粒径10〜15nmの中実シリカ微粒子をメチルイソブチルケトンにて固形分30%まで分散させた分散液、21.7質量部)、光重合開始材(BASF社製、イルガキュア127、0.7質量部)を混ぜ合わせ、メチルイソブチルケトン、1000質量部で希釈、撹拌することで低屈折率層用組成物を調製した。得られた手低屈折率層用組成物を、ミヤバーにて上記高屈折率層上に、低屈折率層用組成物を塗布し、塗膜を形成し、に塗布した後、70℃で1分間乾燥させた後、積算光量150mJ/cmで紫外線照射を行って硬化させて、膜厚が30nmの高屈折率層を形成し不可視化層(高屈折率層および低屈折率層)を形成した。
低屈折率層を形成した後、低屈折率層上に、スパッタリング法によってSiOx(1≦x≦2)からなる3nmのガスバリア層を形成し、次いで、ガスバリア層上に、スパッタリング法によってスズドープ酸化インジウム(ITO)からなる透明導電層を形成し、150℃の加熱オーブンで30分間アニール処理をして結晶化させ、複数の蒸着層と不可視化層を備えた機能層を作製した。
(比較例1)
得られたインドール系化合物(0.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを7μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例2)
得られたインドール系化合物(12.5質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを1μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例3)
得られたインドール系化合物(13質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを1μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
(比較例4)
得られたインドール系化合物に替えて、TINUVIN 477(BASF社製、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物、6質量部)を混ぜ合わせ、機能層の厚みを8μmとなるようにした以外は、実施例1と同様にして光学フィルムを製造した。
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
(ヘイズ値(Hz)の測定)
得られた実施例及び比較例に係る光学積層体のヘイズ値(%)を、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、製品番号:HM−150)を用いてJIS K−7136−2000に従って測定した。
なお、実施例14及び15では、粘着層に厚み25μmのTAC基材を貼り合わせた後、ヘイズ値を測定した。
(分光透過率)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、0.5%刻みにて測定可能の分光機(島津製作所社製、UVPC−2450)を用い、前後1nmの間で最低5ポイント分の透過率のデータを平均化したデータを用い波長380nm、410nm、420nm及び440nmにおいて測定した。
(ブルーライトカット(遮蔽)率)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、JIS T 7333―2005に従って、ブルーライトカット(遮蔽)率を算出した。
(波長415〜435nmにおける分光透過率の傾きa)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、0.5%刻みにて測定可能の分光機(島津製作所社製、UVPC−2450)を用い、前後1nmの間で最低5ポイント分の透過率のデータを平均化したデータを用い、波長415〜435nm間のデータを平均した値を用いて算出した。
(表示画像の色味)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、0.5%刻みにて測定可能の分光機(島津製作所社製、UVPC−2450)を用いて、a、bを測定した。
(赤外吸収ピークの有無)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムの機能層について、FT/IR−6100(日本分光社製)を用い、JIS K 0117−2000に基づいて、赤外全反射吸収測定法(ATR法)により測定(測定分解能:4cm−1、積算回数:16回)して赤外吸収スペクトルを得た。
その後、スペクトルを微分して、正の値から負の値になる場合、すなわち、凸状の形状となる場合を山とし、負の値から正の値となる場合、すなわち、凹状の形状となる場合を谷としたときに、一つの山と、その左右にある谷との強度の差が0.01以上であるものを「吸収ピーク」とし、波数1565〜1575cm−1に上記吸収ピークを有するか否かを評価した。
また、上記赤外吸収スペクトルから、波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)を求めた。
なお、波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)は、上記2500〜2550cm−1における強度の平均値が0.040〜0.041となるように、全ての波数における強度の値に、一定の数値を増減させて得られたデータに基づいて算出した値である。
(総合判定)
得られた実施例及び比較例に係る光学フィルムについて、以下の基準で総合判定の評価を行った。
◎:ブルーライトカット率が47%以上、波長415〜435nmにおける分光透過率の傾きaが2.9以上、機能層の膜厚が3.0μm以下であり、かつ、色味に影響がなかった
〇:ブルーライトカット率が40%以上であり、色味に影響がなかった
×:ブルーライトカット率が40%未満、及び/又は、色味の影響があった
Figure 2019045577
表1に示したように、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有し、波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比率が所定の範囲であった実施例に係る光学フィルムでは、いずれもブルーライトカット(遮蔽)率が40%以上と優れており、光学フィルムのヘイズ値も低く、また、表示画像の色味にも影響がなかった。
とりわけ、実施例1〜3では、機能層を薄膜化されていたにも関わらず、上記傾きaの値が特に大きく、ブルーライトカット率に特に優れており、表示画面の色味にも影響が無かった。
また、実施例4〜7では、上記傾きaの値が大きく、ブルーライトカット率に優れており、表示画面の色味にも影響が無かったが、上記傾きaの値、ブルーライトカット率、及び、機能層の膜厚のいずれかにおいては、上記実施例1〜3に及ばなかった。
また、実施例11では、機能層の膜厚は薄かったが、インドール系化合物のブリードが僅かに確認され、光学フィルムのヘイズ値においては劣っていた。
また、実施例12及び13からは、2層の機能層のそれぞれにインドール系化合物を含有した場合であっても、2層の機能層をTAC基材の両面に形成した場合であっても、充分な光学特性が付与できることが確認できた。
また、実施例17及び18からは、本発明の光学フィルムが転写フィルムとして好適に用いることができることが確認できた。
更に、実施例14及び15からは、機能層が粘着層であっても、実施例16からは、基材としてガラス系材料を用いても、実施例19からは、機能層が防眩層であっても、実施例20からは、機能層上に不可視化層を設けたものであっても、所望の光学特性が付与できることが確認できた。
なお、実施例1〜18及び20は、機能層の基材フィルムと反対側の表面を目視観察したところ平坦であったが、実施例19では、機能層の基材フィルムと反対側の表面に、防眩性を付与するための凹凸形状が形成されており、他の実施例よりもヘイズが高い結果となった。
その一方で、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有していたが、上記(A)と(B)との比率が所定の値未満であった比較例1に係る光学フィルムでは、波長380nm及び波長410nmにおける分光透過率が大きく、ブルーライトカット率に劣っていた。
また、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有していたが、上記(A)と(B)との比率が所定の値(9.0)よりも大きかった比較例2及び3では、波長440nmにおける分光透過率が小さく、aの値も小さく、透過光をシャープにカットできてらず、表示画面の色味の悪化が見られ、更に、インドール系化合物等がブリードしており、光学フィルムのヘイズが上昇していた。比較例2及び3からは、上記(A)と(B)との比率が所定の値(9.0)を超えると、表示画面の色味の悪化や、光学フィルムのヘイズが上昇することが確認された。
また、赤外吸収スペクトルにおいて、波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有していない比較例4では、波長380nm及び410nmにおける分光透過率が大きく、ブルーライトカット率にも劣っていた。
本発明の光学フィルムは、上述した構成からなるものであるため、表示画面の色味に影響を与えることなく、ブルーライト遮蔽性に優れたものとでき、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、有機・無機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(LED)、電子ペーパー等の画像表示装置やタッチパネルにおける画像表示面に用いることができる。また、フォルダブル、ベンダブル、又は、ローラブルの画像表示装置やタッチパネルにおける画像表示面にも用いることができる。

Claims (6)

  1. 基材フィルムの少なくとも一方の面上に、1又は2以上の機能層を有する光学フィルムであって、
    前記機能層は、赤外吸収スペクトルにおいて、
    波数1565〜1575cm−1に吸収ピークを有し、
    前記波数1565〜1575cm−1における吸収ピークの強度(A)と、波数2500〜2550cm−1における強度の平均値(B)との比(A)/(B)が、1.1以上、9.0以下である
    ことを特徴とする光学フィルム。
  2. 機能層の基材フィルム側とは反対側表面の算術平均粗さRaが10nm未満である請求項1記載の光学フィルム。
  3. 機能層の基材フィルム側とは反対側表面に凹凸形状を有する請求項1記載の光学フィルム。
  4. 機能層の基材フィルム側とは反対側面上に、複数の蒸着層を有する請求項1、2又は3記載の光学フィルム。
  5. 屈折率の異なる複数の積層構造を有する不可視化層を更に含む請求項1、2、3又は4記載の光学フィルム。
  6. 請求項1、2、3、4又は5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又はタッチパネル。
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