JP2022036959A - 光学積層体及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような防眩フィルムにおける防眩層は、通常、バインダー樹脂と、バインダー樹脂中に存在しかつ凹凸面を形成するための微粒子とを含んでいる。
しかしながら、このような従来の防眩フィルムを画像表示装置の表面に配置した場合には、防眩層の凹凸面により映像光が散乱し、いわゆるギラツキが生じてしまうおそれがあった。
また、上記光学制御層の上記光学層側界面又は上記光学層側と反対側界面において、隣接する低屈折率領域間の最短距離及び/又は隣接する高屈折率領域間の最短距離が0.1~15μmであることが好ましい。
また、本発明の光学積層体は、上記光学制御層の一方の面の法線方向から光を入射させ透過光強度を測定したとき、拡散角度5°における上記透過光強度をT5、拡散角度10°における上記透過光強度をT10、拡散角度20°における上記透過光強度をT20、拡散角度40°における上記透過光強度をT40としたとき、下記式(1)及び式(2)を満たすことが好ましい。
T5/T10≦5 (1)
T20/T40≧50 (2)
また、本発明の光学積層体において、上記表面に凹凸形状を有する光学層は、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としたとき、下記式を満たすことが好ましい。
50μm<Sm<600μm
0.1°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.25μm
0.30μm<Rz<2.00μm
また、上記表面に凹凸形状を有する光学層は、シリカ微粒子、有機微粒子及びバインダー樹脂を含有し、上記表面の凹凸形状は、上記シリカ微粒子と有機微粒子とにより形成されていることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
このような知見に基づき更に検討した結果、光学制御層と表面に凹凸形状を有する光学層とが積層された構成を有する光学積層体において、上記光学制御層を屈折率の異なる領域が連続的に厚み方向に形成されたものとすることで、画像表示装置に適用したときにコントラスト及び輝度の低下を抑制しつつ、優れたギラツキ防止性能を発揮し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の光学積層体において、上記光学制御層と表面に凹凸形状を有する光学層とは、直接積層された構成であることが好ましいが、本発明の効果を損なわない範囲であれば、上記光学制御層と光学層との間に、隙間(空気層)や、公知の透明基材層やクリアーハードコート層等の任意の層が設けられていてもよい。
また、本発明の光学積層体は、上記光学制御層と光学層とが自立したフィルム状であってもよいが、上記光学制御層が光透過性基材上に積層されていてもよい。
また、上記シクロオレフィンポリマー基材としては、例えば、ノルボルネン系モノマー及び単環シクロオレフィンモノマー等の重合体からなる基材等が挙げられる。
なお、上記トリアセチルセルロース基材としては、純粋なトリアセチルセルロース以外に、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートの如くセルロースとエステルを形成する脂肪酸として酢酸以外の成分も併用した物であってもよい。また、これらトリアセチルセルロースには、必要に応じて、ジアセチルセルロース等の他のセルロース低級脂肪酸エステル、或いは可塑剤、紫外線吸收剤、易滑剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。
図1は、本発明の光学積層体における光学制御層の一部を模式的に示した断面図であるが、図1に示したように、本発明の光学積層体では、光学制御層10において、低屈折率領域11と高屈折率領域12とが厚み方向に連続して柱状に設けられている。このため、光透過性基材(図示せず)側面からの入射光は、低屈折率領域11と高屈折率領域12との界面での入射角が臨界角以下であると全反射を繰り返す。そして光学制御層10の光透過性基材側と反対側面から上記入射光は出射する。なお、低屈折率領域11と高屈折率領域12との界面での上記入射光の入射角が臨界角を超えると全反射せず透過し光学制御層10から出射される。このようにして光学制御層10を入射光が透過するため、上述した従来の微粒子を含む光拡散層のような、微粒子に当たって後方反射したり、上記微粒子により屈折された光が光拡散層を出射する際に外部との界面(表面)で全反射したり、上記光拡散層からの出射光の屈折角が大きくなり過ぎたりすることを抑制でき、その結果、画像表示装置に本発明の光学積層体を用いた場合、表示画面のコントラスト及び輝度の低下を抑制できる。
図2に示した光学制御層20のようなルーバー構造であると、該光学制御層20を透過した光は一方方向、すなわち、図2の左右方向に拡散した状態で出射し、図3に示した光学制御層30のような海島構造であると、該光学制御層30を透過した光は全方向、すなわち、等方的に拡散した状態で出射される。
なお、本発明の光学積層体は、例えば、図2及び図3に示した低屈折率領域及び高屈折率領域が反対となるように設けられていてもよい。また、図2における低屈折率領域21及び高屈折率領域22は、該厚みが不均一な板状であってもよく、図3に示した低屈折率領域31は、光学制御層の一方又は両方の面において、円形、楕円形、多角形等任意の形状であってもよい。
図2は、本発明の光学積層体の一例を模式的に示す斜視図であり、図3は、本発明の光学積層体の別の一例を模式的に示す斜視図である。
上記(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、単量体の段階では屈折率の低い方の重合性化合物(以下、(B)成分ともいう)と充分な相溶性を有しつつも、重合の過程において複数繋がった段階では上記(B)成分との相溶性を所定の範囲にまで低下させて、所定の内部構造を更に効率よく形成することができるものと推定される。
更に、上記(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、上記光学制御層における上記(A)成分に由来した高屈折率領域の屈折率を高くして、上記(B)成分に由来した低屈折率領域の屈折率との差を、所定以上の値に調節することができる。従って、上記(A)成分として、特定の(メタ)アクリル酸エステルを含むことにより、後述する(B)成分の特性と相まって、屈折率の異なる領域からなる所定の光学制御層を効率的に得ることができる。
なお、本明細書において、「複数の芳香環を含有する(メタ)アクリル酸エステル」とは、(メタ)アクリル酸エステルのエステル残基部分に複数の芳香環を有する化合物を意味し、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸を意味する。
従って、上記(A)成分の分子量を、240~1500の範囲内の値とすることがより好ましく、260~1000の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、上記(A)成分の重量平均分子量は、分子の組成と、構成原子の原子量から得られる計算値から求めることができ、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて重量平均分子量として測定することもできる。
上記(A)成分の屈折率をかかる範囲内の値とすることにより、(A)成分に由来した高屈折率領域の屈折率と、(B)成分に由来した低屈折率領域の屈折率との差を、より容易に調節して、所定の内部構造を備えた光学制御層を、より効率的に得ることができる。
上記(A)成分の屈折率が1.50未満であると、(B)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、有効な光拡散角度領域を得ることが困難になる場合がある。一方、上記(A)成分の屈折率が1.65を超えた値となると、(B)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(B)成分との見かけ上の相溶状態さえも形成困難になる場合がある。
上記(A)成分の屈折率を、1.55~1.60の範囲内の値とすることがより好ましく、1.56~1.59の範囲内の値とすることが更に好ましい。
なお、上述した(A)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(A)成分の屈折率を意味する。
また、上記屈折率は、例えば、JIS K0062に準じて測定することができる。
上記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)アクリレート等を挙げることができる。
上記2以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンジ(メタ)アクリレート、ジオキサングリコールジ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等が挙げられる。
すなわち、上記(B)成分の屈折率が1.40未満の値となると、(A)成分の屈折率との差は大きくなるものの、(A)成分との相溶性が極端に悪化し、所定の内部構造を形成することができないことがある。一方、上記(B)成分の屈折率が1.50を超えた値となると、(A)成分の屈折率との差が小さくなり過ぎて、所望の入射角度依存性を得ることが困難になる場合がある。
従って、(B)成分の屈折率を、1.45~1.49の範囲内の値とすることがより好ましく、1.46~1.48の範囲内の値とすることが更に好ましい。
なお、上述した(B)成分の屈折率とは、光照射により硬化する前の(B)成分の屈折率を意味する。
かかる屈折率の差を所定の範囲内の値とすることにより、光の透過と拡散におけるより良好な入射角度依存性、及び、より広い光拡散入射角度領域を有する光学制御層を得ることができる。
すなわち、かかる屈折率の差が0.01未満の値となると、入射光が所定の光学制御層内で全反射する角度域が狭くなることから、光拡散における開き角度が過度に狭くなる場合がある。一方、かかる屈折率の差が過度に大きな値となると、(A)成分と(B)成分の相溶性が悪化しすぎて、所定の内部構造を形成できないおそれがある。
従って、上記(A)成分の屈折率と上記(B)成分の屈折率との差を、0.05~0.5の範囲内の値とすることがより好ましく、0.1~0.2の範囲内の値とすることが更に好ましい。
従って、(B)成分の含有量を、光学制御層用組成物の全体量100質量%に対して、20~70質量%の範囲内の値とすることがより好ましく、30~60質量%の範囲内の値とすることが更に好ましい。
上記光重合開始剤を含有させることにより、光学制御層用組成物に対して活性エネルギー線を照射した際に、効率的に所定の内部構造を形成することができる。
ここで、光重合開始剤とは、紫外線等の活性エネルギー線の照射により、ラジカル種を発生させる化合物をいう。
なお、光重合開始剤を含有させる場合の含有量としては、(A)成分及び(B)成分の合計量100重量部に対し、0.2~20重量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.5~15重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1~10重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
その他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、重合促進剤、重合禁止剤、赤外線吸収剤、可塑剤、希釈溶剤、およびレベリング剤等が挙げられる。
なお、その他の添加剤の含有量は、一般に、(A)成分及び(B)成分の合計量100質量部に対して、0.01~5質量部の範囲内の値とすることが好ましく、0.02~3質量部の範囲内の値とすることがより好ましく、0.05~2質量部の範囲内の値とすることが更に好ましい。
上記光透過性基材上に光学制御層用組成物を塗布する方法としては、例えば、ナイフコート法、ロールコート法、バーコート法、ブレードコート法、ダイコート法、コンマコート法、及び、グラビアコート法等、従来公知の方法により行うことができる。
なお、このとき、塗布層の厚さを、100~700μmの範囲内の値とすることが好ましい。
具体的には、上記塗布層に対し、光線の平行度の高い平行光を照射する。
ここで、上記平行光とは、発せられる光の方向が、いずれの方向から見た場合であっても広がりを持たない略平行な光を意味する。
より具体的には、例えば、図6(a)に示すように、点光源202からの照射光50をレンズ204によって平行光60とした後、工程シート102上に設けられた塗布層101に照射したり、図6(b)~(c)に示すように、線状光源125からの照射光50を、照射光平行化部材200(200a、200b)によって平行光60とした後、塗布層101に照射したりすることが好ましい。
より具体的には、線状光源125による直接光のうち、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210に対する平行度が低い光は、これらに接触し、吸収される。
したがって、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210に対する平行度が高い光、すなわち、平行光のみが、照射光平行化部材200を通過することになり、結果として、線状光源125による直接光が、照射光平行化部材200により平行光に変換されることになる。
なお、板状部材210aや筒状部材210b等の遮光部材210の材料物質としては、遮光部材210に対する平行度の低い光を吸収できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、耐熱黒塗装を施したアルスター鋼板等を用いることができる。
この理由は、照射光の平行度をかかる範囲内の値とすることにより、上述した所定の内部構造を有する光学制御層を効率的、かつ、安定的に形成することができるためである。
したがって、照射光の平行度を5°以下の値とすることがより好ましく、2°以下の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、照射角が-80~80°の範囲外の値となると、塗布層101の表面での反射等の影響が大きくなって、上述した所定の内部構造を有する光学機能層を形成することが困難になる場合があるためである。
なお、図7は、活性エネルギー照射工程の説明図である。
この理由は、電子線の場合、重合速度が非常に速いため、重合過程で(A)成分と(B)成分とが充分に相分離できず、上述した所定の内部構造を有する光学制御層を形成することが困難になる場合があるためである。一方、可視光等と比較した場合、紫外線の方が、その照射により硬化する紫外線硬化樹脂や、使用可能な光重合開始剤のバリエーションが豊富であることから、(A)成分及び(B)成分の選択の幅を広げることができるためである。
この理由は、かかるピーク照度が0.1mW/cm2未満の値となると、上述した所定の内部構造を有する光学制御層を明確に形成することが困難になる場合があるためである。一方、かかるピーク照度が10mW/cm2を超えた値となると、(A)成分及び(B)成分の相分離が進む前に硬化してしまい、逆に、特定の構造の光学制御層を明確に形成することが困難になる場合があるためである。
したがって、紫外線照射における塗布層表面のピーク照度を0.3~8mW/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、0.5~6mW/cm2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる積算光量が5mJ/cm2未満の値となると、上述した高屈折率領域や低屈折率領域を上方から下方に向けて充分に伸長させることが困難になる場合があるためである。一方、かかる積算光量が200mJ/cm2を超えた値となると、得られる光学制御層に着色が生じる場合があるためである。
したがって、紫外線照射における塗布層表面における積算光量を7~150mJ/cm2の範囲内の値とすることがより好ましく、10~100mJ/cm2の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、フィルム内に形成する内部構造により、ピーク照度及び積算光量を最適化することが好ましい。
仮に活性エネルギー線照射を、非酸素雰囲気下ではなく、酸素雰囲気下にて行った場合、高照度で照射すれば、塗布層の表面近傍の非常に浅い位置に所定の内部構造を形成することができるものの、光拡散に必要な屈折率差を得ることが困難になる場合がある。一方、低照度で照射した場合には、酸素阻害の影響を受け、所定の内部構造を形成することが困難になる場合がある。
なお、「非酸素雰囲気下」とは、塗布層の上面が酸素雰囲気、又は、酸素が含まれる雰囲気と直接接触していない条件下を意味する。
従って、例えば、塗布層の上面にフィルムをラミネートしたり、あるいは、空気を窒素ガスで置換して、窒素パージを行ったりした状態で活性エネルギー線照射を行うことが、「非酸素雰囲気下」での活性エネルギー線照射に該当する。
このように活性エネルギー線照射を行うことにより、酸素阻害の影響を効果的に抑制して、更に効率的に所定の内部構造を有する光学制御層を形成することができる。
例えば、上記塗布層の上面に対し、活性エネルギー線透過シートをラミネートすることで上記塗布層の上面が酸素と接触することを安定的に防止しながら、当該シートを透過させて、効率的に塗布層に対して活性エネルギー線を照射することができる。
なお、上記活性エネルギー線透過シートとしては活性エネルギー線が透過可能なものであれば、特に制限なく使用することができる。
なお、上記算術平均粗さは、JIS B 0601により求めることができる。
同様の観点から、活性エネルギー線透過シートのヘイズ値は、0~8%の範囲内の値であることが好ましく、0.1~5%の範囲内の値であることが特に好ましい。
なお、上記ヘイズ値は、JIS K 7136により求めることができる。
なお、上記像鮮明度は、JIS K 7374により求めることができる。
また、同様の観点から、活性エネルギー線透過シートの波長360nmの光に対する透過率が、30~100%の範囲内の値であることが好ましく、45~95%の範囲内の値であることが特に好ましい。
このときの活性エネルギー線は、塗布層を充分に硬化させることを目的とするものであるため、進行方向がランダムな照射光を用いることが好ましい。
上記屈折率差を0.05以上の値とすることが好ましく、0.1以上の値とすることがさらに好ましい。なお、上述した屈折率の差は大きい程好ましいが、所定の内部構造を形成可能な材料を選定する観点から、0.3程度が上限であると考えられる。
上記所定の内部構造における高屈折率領域の屈折率を1.55~1.60の範囲内の値とすることがより好ましく、1.56~1.59の範囲内の値とすることが更に好ましい。
なお、高屈折率領域の屈折率は、例えば、JIS K 0062に準じて測定することができる。
上記所定の内部構造における低屈折率領域の屈折率は1.45~1.49の範囲内の値とすることがより好ましく、1.46~1.48の範囲内の値とすることが更に好ましい。
なお、低屈折率領域の屈折率は、例えば、JIS K 0062に準じて測定することができる。
隣接する上記高屈折率領域及び隣接する上記低屈折率領域の間隔が0.1μm未満の値となると、入射光の入射角度にかかわらず、光拡散を示すことが困難になる場合がある。一方、かかる隣接する高屈折率領域及び隣接する低屈折率領域の間隔が15μmを超えた値となると、所定の内部構造内を直進する光が増加し、拡散光の均一性が悪化する場合がある。
したがって、上記光学制御層の光学層側界面又は該光学層側と反対側界面において、隣接する低屈折率領域間の最短距離、及び、隣接する高屈折率領域の最短距離が0.5~10μmの範囲内の値とすることがより好ましく、1~5μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
ここで、上記光学制御層の光学層側界面又は該光学層側と反対側界面において、隣接する低屈折率領域間の最短距離及び/又は隣接する高屈折率領域間の最短距離とは、本発明の光学積層体を、光学層側又は光学層側と反対側から光学デジタル顕微鏡観察することによって測定できる。
また、上記光学制御層の光学層側界面又は該光学層側と反対側界面において、隣接する低屈折率領域間の最短距離及び/又は隣接する高屈折率領域間の最短距離とは、2以上の高屈折率領域及び2以上の低屈折率領域が現れる上記光学制御層の厚み方向の断面における隣接する高屈折率領域と隣接する低屈折率領域との間隔と見做すことができ、該光学制御層の厚み方向の断面における隣接する高屈折率領域と隣接する低屈折率領域との間隔を、それぞれ光学デジタル顕微鏡にて観察することによっても測定することができる。
T5/T10≦5 (1)
T20/T40≧50 (2)
上記式(1)を満たすことにより、正透過方向(拡散角度0°)近傍での透過光強度変化が小さくなるためギラツキを抑制する拡散光が充分に有することになる。上記式(1)の左辺は、より好ましくは4以下、更に好ましくは3以下である。
また、上記式(2)を満たすことにより、正透過方向から離れた角度で速やかに拡散光が低減するため、輝度及びコントラストの悪化を抑制することができる。上記式(2)の左辺は、より好ましくは100以上、更に好ましくは200以上である。
なお、本発明の明細書において、上記透過光強度の測定は、変角光度計により行うことができる。上記変角光度計としては特に制限はないが、本発明においては、日本電色工業社製「GC5000L」を使用した。
上記透過光強度は、サンプルを設置しない状態で校正を行い、そのときの正透過方向(拡散角度0°)における透過光強度を100000としたときの各拡散角度における値である。また、上記透過光強度の測定においては、サンプルを装置に設置し、サンプル面の法線方向から光線を入射し、透過拡散した光のうち正透過方向を拡散角度0°として、所定の範囲で透過した拡散光の強度を測定する。ここで、上記透過光強度は-側と+側の平均値をとることとする。例えば、拡散角度10°における上記透過光強度は、拡散角度-10°における透過光強度と+10°における透過光強度との平均値として求められる。また、上記式(1)及び式(2)の算出に当たり、分母が0であるときは、各式の左辺は無限大とみなす。
上記式(1)及び(2)は、例えば、後述する光学層の表面凹凸形状のパラメータの制御等を適宜行うことで好適に満たすことができる。
上記光学層は、表面に凹凸形状を有し、本発明の光学積層体の防眩性能を担保する層である。
上述した凹凸形状を得るには、(1)微粒子とバインダー樹脂とを含む組成物を光透過性基材に塗布し凹凸を形成する、(2)互いに非相溶性の2種のバインダー樹脂を含む組成物を光透過性基材に塗布し相分離により凹凸を形成する、(3)バインダー樹脂を光透過性基材に塗布して凹凸形状を有するエンボスロールを転写して凹凸を形成する、等の方法等が挙げられる。これらの中でも、製造しやすさの観点からは(1)の方法が好ましく、以下に詳述する。
このような光学層の表面に形成された凹凸形状は、単一の微粒子(例えば、有機微粒子等)又は単一粒子の凝集体(例えば、無機微粒子の凝集体)により光学層の表面に形成された凹凸形状と比較して、凸部の傾斜が緩やかとなり滑らかな形状となることが好ましい。
これは、後述するように、上記無機微粒子と有機微粒子とが光学層中で特定の状態で分布しているためであると推測される。
上記「光学層中で粗密に分布している」とは、上記光学層には、上記無機微粒子の凝集体が密に分布している領域(電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率1万倍の条件で光学層の厚み方向の任意の断面を観察したときに、2μm四方の観察領域に占める無機微粒子の凝集体の面積割合が5%以上である領域)と、上記無機微粒子の凝集体が粗に分布している領域(電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率1万倍の条件で光学層の厚み方向の任意の断面を観察したときに、2μm四方の観察領域に占める無機微粒子の凝集体の面積割合が1%未満である領域)とが複数存在していることを意味する。すなわち、上記光学層中に、上記無機微粒子の凝集体は、不均一に分散している。
なお、このような無機微粒子の凝集体の分布は、上記光学層の厚み方向の断面電子顕微鏡観察にて容易に判別することができる。上記無機微粒子の凝集体の面積割合は、例えば、画像解析ソフトを用いて算出することができる。
このような無機微粒子としては特に限定されないが、例えば、シリカ微粒子であることが好ましい。以下、上記無機微粒子をシリカ微粒子として説明する。
ここで、通常、上記シリカ微粒子の表面には水酸基(シラノール基)が存在しているが、上記表面処理がされることで上記シリカ微粒子表面の水酸基が少なくなり、上記シリカ微粒子の、BET法により測定される比表面積が小さくなるとともに、上記シリカ微粒子が過度に凝集することを防止でき、上述した効果が発揮される。
なお、上記シリカ微粒子の平均1次粒子径は、断面電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型で倍率は5万倍以上が好ましい)の画像から、画像処理ソフトウェアーを用いて測定される値である。
上記光学層中で上記シリカ微粒子が数珠状に連なった凝集体を形成していることで、後述するように好適に上記光学層の表面凹凸形状を滑らかな形状とすることができる。なお、上記シリカ微粒子が数珠状に連なった構造とは、例えば、上記シリカ微粒子が直線状に連続して連なった構造(直鎖構造)、該直鎖構造が複数絡み合った構造、上記直鎖構造にシリカ微粒子が複数連続して形成された側鎖を1又は2以上有する分岐構造等、任意の構造が挙げられる。
なお、上記シリカ微粒子の凝集体の平均粒子径は、断面電子顕微鏡による観察(1万~2万倍程度)からシリカ微粒子の凝集体が多く含まれる5μm四方の領域を選び、その領域中のシリカ微粒子の凝集体の粒子径を測定し、上位10個のシリカ微粒子の凝集体の粒子径を平均したものである。なお、上記「シリカ微粒子の凝集体の粒子径」は、シリカ微粒子の凝集体の断面を任意の平行な2本の直線で挟んだとき、該2本の直線間距離が最大となるような2本の直線の組み合わせにおける直線間距離として測定される。また、上記シリカ微粒子の凝集体の粒子径は、画像解析ソフトを用いて算出してもよい。
なお、上記シリカ微粒子の凝集体は、上述したように、上記光学層中で粗密に含有されており、上記光学層には、上記有機微粒子の周囲に多数のシリカ微粒子の凝集体が存在している領域と、上記シリカ微粒子の凝集体のみが密に分布している領域とが形成されていることが好ましい。
ここで、上記光学層の断面を電子顕微鏡観察した場合、上記有機微粒子の周囲に密に分布したシリカ微粒子の凝集体は、有機微粒子の中心を通る断面だけではなく、該有機微粒子の中心からずれた断面においても密に分布している状態が観察される。
なお、上記「有機微粒子の周囲に上記シリカ微粒子の凝集体が密に分布している」とは、電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率2万倍の条件で光学層の厚み方向の上記有機微粒子が観察される断面を顕微鏡観察したときに、上記有機微粒子から200nm外側の円周内でかつ上記有機微粒子を除いた領域に占めるシリカ微粒子の凝集体の面積割合が10%以上である状態を意味する。
なお、有機微粒子を集まらせるとは、有機微粒子同士が完全に密着しているのではなく、光学層の断面観察した折に最も近接する有機微粒子間距離が、その粒子の平均粒子径よりも小さい場合、又は、有機微粒子間を上記シリカ微粒子の凝集体が複数連続して連なっている場合を意味する。
上記有機微粒子の表面に付着等したシリカ微粒子の凝集体は、上記光学層の断面の電子顕微鏡観察により容易に確認することができる。
また、上記有機微粒子の表面から内部に上記シリカ微粒子の凝集体を構成するシリカ微粒子うちの一部を含浸させる方法としては、例えば、光学層を形成する際に、有機微粒子の架橋度を下げる方法や、有機微粒子を膨潤させることができる溶剤を後述する光学層用組成物の中に用いる方法等が挙げられる。
上記有機微粒子は、そのほぼ全表面で均等に上記シリカ微粒子の凝集体の付着等があることが好ましい。
上記有機微粒子の周囲に密に分布したシリカ微粒子の凝集体に占める、上記有機微粒子の表面に付着等しているシリカ微粒子の凝集体の割合は、電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率2万倍の条件で光学層の厚み方向の上記有機微粒子が観察される断面を顕微鏡観察したときに、上記有機微粒子から200nm外側の円周内でかつ上記有機微粒子を除いた領域のシリカ微粒子の凝集体のうち、面積割合で50%以上であることが好ましい。50%未満であると、光学層中で有機微粒子同士を集まらせる効果が不充分となり、充分な防眩性能を有するだけの凹凸を形成できなくなることがある。
これは、以下に挙げる理由によるものと推測される。
すなわち、光学層用組成物を塗布後、乾燥して溶剤が蒸発する際、粘度が低いとバインダー樹脂が有機微粒子の形状に追随した状態になりやすい。更に、バインダー樹脂は硬化するときに体積が収縮するが、有機微粒子は収縮することが無いため、バインダー樹脂のみが収縮することにより、有機微粒子に対応する位置の表面に形成される凸部が急峻な傾斜になりやすい。
しかしながら、有機微粒子の周りにシリカ微粒子の凝集体が密に分布することにより、上記光学層用組成物の有機微粒子周りの粘度が上昇し、溶剤が蒸発する際、バインダー樹脂が有機微粒子の形状に追随し難く、また、その部分のバインダー(バインダー樹脂とシリカ微粒子からなる)は硬化収縮し難くなり、結果として、有機微粒子に対応する位置の表面に形成される凸部はなだらかな傾斜となりやすくなる。
このため、上記有機微粒子により光学層の表面に形成される凹凸形状(凸部)の傾斜角が、微粒子単体で形成される凹凸形状(凸部)の傾斜角よりも緩やかなものになると推測される。
ここで、上記「粒子径が比較的揃った微粒子」とは、重量平均による微粒子の平均粒径をMV、累積25%径をd25、累積75%径をd75としたとき、(d75-d25)/MVが0.25以下である場合を意味し、上記「粒子径のバラツキが比較的大きい凝集体」とは、上記(d75-d25)/MVが0.25を超える場合を意味する。なお、累積25%径とは、粒径分布における粒径の小さい粒子からカウントして、25質量%となったときの粒子径をいい、累積75%径とは、同様にカウントして75質量%となったときの粒子径をいう。なお、上記重量平均による微粒子の平均粒径、累積25%径及び累積75%径は、コールターカウンター法による重量平均径として計測することができる。
なお、上記「球状」とは、例えば、真球状、楕円球状等が挙げられ、いわゆる不定形を除く意味である。
上記親水化処理としては特に限定されず公知の方法が挙げられるが、例えば、カルボン酸基や水酸基等の官能基を有するモノマーを上記有機微粒子の表面に共重合させる方法等が挙げられる。
なお、通常、表面親水化処理された有機微粒子は、光学層中でゆるやかに集まらせることができないため、光学層の表面に充分な凹凸形状を形成することができず防眩性能が劣ることとなる。しかしながら、本発明では、上記シリカ微粒子が凝集体を形成して光学層中で粗密に含有され、更に上記有機微粒子の周囲に上記シリカ微粒子の凝集体が密に分布しているため、表面親水化処理された有機微粒子を含有する光学層であっても所望の凹凸形状を形成することができる。
また、上記有機微粒子の平均粒子径は、光学層の厚さに対して20~60%であることが好ましい。60%を超えると、有機微粒子は塗膜層最表面に突出し、また有機微粒子により生じる凹凸が急峻なものとはなる恐れがある。20%未満であると、充分な凹凸形状を光学層表面に形成できなくなって、防眩性能が不充分となることがあり。
なお、上記有機微粒子の平均粒子径は、有機微粒子単独で測定する場合、コールターカウンター法による重量平均径として計測できる。一方、光学層中の有機微粒子の平均粒径は、光学層の透過光学顕微鏡観察において、10個の粒子の最大径を平均した値として求められる。もしくはそれが不適な場合は、粒子中心近傍を通る断面の電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)観察において、任意の同じ種類で、ほぼ同じ位の粒径として観察される拡散粒子30個選択して(粒子のどの部位の断面であるか不明であるためn数を増やしている)その断面の最大粒径を測定し、その平均値として算出される値である。いずれも画像から判断するため、画像解析ソフトにて算出してもよい。
上記バインダー樹脂としては、分子中に水酸基を含まない多官能アクリレートモノマーを主材料とすることが好ましい。上記「分子中に水酸基を含まない多官能アクリレートモノマーを主材料とする」とは、上記バインダー樹脂の原料モノマー中、分子中に水酸基を含まない多官能アクリレートモノマーの含有量が最も多いことを意味する。上記分子中に水酸基を含まない多官能アクリレートモノマーは、疎水性モノマーであるため、本発明の光学積層体では、上記光学層を構成するバインダー樹脂は、疎水性樹脂であることが好ましい。バインダー樹脂が水酸基を持つような親水性の樹脂が主体となると、後述する極性の高い溶剤(例えば、イソプロピルアルコール)が蒸発しにくくなり上記シリカ微粒子が有機微粒子に付着及び/又は含浸し難くなる。そのため、その後にシリカ微粒子のみで凝集が進んでしまい、光学層の表面にギラツキを悪化させるような凸部を形成してしまう恐れがある。
なお、本明細書において、「樹脂」とは、特に言及しない限り、モノマー、オリゴマー、ポリマー等も包含する概念である。
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、透明性や耐候性という観点から、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。
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。
ここで、上記シリカ微粒子は、上記光学層用組成物を増粘させることができる材料であるため、上記シリカ微粒子を含有することで、光学層用組成物に含まれる有機微粒子の沈降を抑制できる。すなわち、上記シリカ微粒子は、上述した有機微粒子とシリカ微粒子の凝集体との所定の分布の形成促進機能とともに、光学層用組成物のポットライフの向上機能も有すると推測される。
なお、本明細書において、「極性が高い溶剤」とは、溶解度パラメータが10[(cal/cm3)1/2]以上の溶剤を意味し、「揮発速度が速い溶剤」とは、相対蒸発速度が150以上の溶剤を意味する。従って、上記「極性が高くかつ揮発速度が速い溶剤」とは、上記「極性が高い溶剤」及び「揮発速度が速い溶剤」の両方の要件を充足する溶剤を意味する。
本明細書において、上記溶解度パラメーターは、Fedorsの方法で計算される。Fedorsの方法は、例えば「SP値 基礎・応用と計算方法」(山本秀樹著 株式会社情報機構発行、2005年)に記載されている。Fedorsの方法において、溶解度パラメーターは下記式より算出される。
溶解度パラメーター=[ΣEcoh/ΣV]2
上記式中、Ecohは凝集エネルギー密度、Vはモル分子容である。原子団ごとに決められたEcoh及びVに基づき、Ecoh及びVの総和であるΣEcoh及びΣVを求めることによって、溶解度パラメーターを算出することができる。
また、本明細書において、上記相対蒸発速度とは、n-酢酸ブチルの蒸発速度を100とした時の相対蒸発速度をいい、ASTM D3539-87に準拠して測定される蒸発速度で、下記式により算出される。具体的には、25℃、乾燥空気下におけるn-酢酸ブチルの蒸発時間と各溶剤の蒸発時間を測定し算出する。
相対蒸発速度=(n-酢酸ブチル90重量%が蒸発するのに要する時間)/(測定溶剤の90重量%が蒸発するのに要する時間)×100
また、上記溶剤におけるイソプロピルアルコールの含有量は、全溶剤中20質量%以上であることが好ましい。20質量%未満であると、光学層用組成物中でシリカ微粒子の凝集体が生じてしまうことがある。上記イソプロピルアルコールの含有量は、40質量%以下であることが好ましい。
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、具体例には、例えば、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。
上記レベリング剤としては、例えば、シリコーンオイル、フッ素系界面活性剤等が挙げられ、好ましくはパーフルオロアルキル基を含有するフッ素系界面活性剤等が、光学層がベナードセル構造となることを回避することから好ましい。溶剤を含む樹脂組成物を塗工し、乾燥する場合、塗膜内において塗膜表面と内面とに表面張力差等を生じ、それによって塗膜内に多数の対流が引き起こされる。この対流により生じる構造はベナードセル構造と呼ばれ、形成する光学層にゆず肌や塗工欠陥といった問題の原因となる。
また、上記ベナードセル構造は、光学層の表面の凹凸が大きくなりすぎて白ぼけ、ギラツキに悪影響を及ぼす。前述のようなレベリング剤を用いると、この対流を防止することができるため、欠陥やムラのない凹凸膜が得られるだけでなく、凹凸形状の調整も容易となる。
上記の方法のいずれかで光学層用組成物を塗布した後、形成した塗膜を乾燥させるために加熱されたゾーンに搬送され各種の公知の方法で塗膜を乾燥させ溶剤を蒸発させる。ここで溶剤相対蒸発速度、固形分濃度、塗布液温度、乾燥温度、乾燥風の風速、乾燥時間、乾燥ゾーンの溶剤雰囲気濃度等を選定することにより、有機微粒子及びシリカ微粒子の凝集体の分布状態を調整できる。
特に、乾燥条件の選定によって有機微粒子及びシリカ微粒子の凝集体の分布状態を調整する方法が簡便で好ましい。具体的な乾燥温度としては、30~120℃、乾燥風速では0.2~50m/sであることが好ましく、この範囲内で適宜調整した乾燥処理を、1回又は複数回行うことで有機微粒子及びシリカ微粒子の凝集体の分布状態を所望の状態に調整することができる。
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。
上記無機微粒子と、上記有機微粒子とが、このような特定の状態となるように制御されていることにより、凹凸形状が従来の光学積層体の光学層と比較してより均一かつ均等に形成されたものとなり、このような光学層を備えた光学積層体は、良好な防眩性を有しつつ、ギラツキの発生を極めて高いレベルで抑制でき、高コントラストの優れた表示画像を得ることができる。
なお、上記「上記無機微粒子は、有機微粒子の周囲に粗に分布している」とは、電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率1万倍の条件で光学層の厚み方向の上記有機微粒子が観察される断面を顕微鏡観察したときに、上記有機微粒子から500nm外側の円周内でかつ上記有機微粒子を除いた領域に占める無機微粒子の面積割合をMnとし、上記有機微粒子から500nm外側の円周より外側の領域での無機微粒子の面積割合をMfとするとMf/Mnが1.5以上である状態を意味する。
また、上記「防眩層中で均一に分布している」とは、電子顕微鏡(TEM、STEM等の透過型が好ましい)にて倍率1万倍の条件で光学層の厚み方向の有機微粒子が観察されない箇所から任意の断面10カ所を観察したときに、各断面ごとに5μm四方の観察領域中のシリカ微粒子の面積割合を測定したとき、その平均値をM、その標準偏差をSとしたとき、S/M≦0.1であることを意味する。
また、上記別の態様に係る光学体を製造する方法としては、光学層中の有機微粒子及び無機微粒子を上述した状態で含有させるよう制御できる方法であれば特に限定されないが、例えば、上述した光学層の製造方法により製造することができる。
また、上記有機微粒子の平均粒子径は、形成する防眩層の厚さに対して20~90%であることが好ましい。90%を超えると、膜厚の偏差が凹凸形状に及ぼす影響が強くなり防眩層がムラ状に形成される恐れがある。20%未満であると、充分な凹凸形状を防眩層表面に形成できなくなって、防眩性能が不充分となることがあり。
人間の眼の分解能は100μm程度であるので、100μm四方ごとのばらつきが大きいと、人間の眼に透過光の歪みが認識されギラツキとして観察される。このため、上記MaとSqとの比(Sq/Ma)が0.15を超えると、本発明の積層体の透過光の歪みが認識されてギラツキとして観察される。上記(Sq/Ma)は0.12以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましい。
なお、上記Raの平均値(Ma)は0.10μm以上0.40μm以下であることが好ましい。0.10μm未満であると、本発明の積層体の防眩性が不充分となることがあり、0.40μm超過であると、本発明の積層体のコントラストが悪化することがある。
なお、上記算術平均粗さSaは、JIS B0601:1994に記載されている2次元粗さパラメータである算術平均粗さRaを3次元に拡張したものであり、基準面に直交座標軸X、Y軸を置き、粗さ曲面をZ(x,y)、測定領域面の大きさをLx、Lyとすると、下記式(a)で算出される。
また、X軸方向にi番目、Y軸方向にj番目の点の位置における高さをZi,jとすると、上記算術平均粗さSaは、下記式(b)で算出される。
このような3次元での算術平均粗さSaを得る装置としては、接触式表面粗さ計や非接触式の表面粗さ計(例えば、干渉顕微鏡、共焦点顕微鏡、原子間力顕微鏡等)が挙げられる。これらの中でも、測定の簡便性から干渉顕微鏡を用いて測定することが好ましい。このような干渉顕微鏡としては、Zygo社製の「New View」シリーズ等が挙げられる。
50μm<Sm<600μm
0.1°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.25μm
0.30μm<Rz<2.00μm
100μm<Sm<400μm
0.1°<θa<1.2°
0.02μm<Ra<0.15μm
0.30μm<Rz<1.20μm
上記光学層の凹凸形状は、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4に示すように、基準長さLに存在する凸部高さの和(h1+h2+h3+・・・+hn)のアークタンジェントθa=tan-1{(h1+h2+h3+・・・+hn)/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。
なお、上記全光線透過率は、JIS K7361に従い、(株)村上色彩技術研究所製「HM-150」等で測定できる。
なお、本発明の光学積層体において、上記シリカ微粒子としてフュームドシリカを用いることにより、上記光学層の内部ヘイズ及び外部ヘイズをそれぞれ独立して制御することができる。例えば、フュームドシリカを用いることで、該フュームドシリカの平均粒子径が小さいために、内部ヘイズが発現せず、外部ヘイズのみを調整することができる。また、内部ヘイズの調整は、有機微粒子の屈折率とバインダー樹脂の屈折率との比を制御したり、バインダー樹脂のモノマーを有機微粒子に含浸させることで有機粒子界面の屈折率を変えることで調整することができる。
また、上記内部ヘイズは、以下のように求められる。
防眩性フィルムの光学層の表面にある凹凸上に、表面凹凸を形成する樹脂と屈折率が等しいか屈折率差が0.02以下である樹脂をワイヤーバーで乾燥膜厚が8μm(完全に表面の凹凸形状がなくなり、表面が平坦とできる膜厚とする)となるように塗布し、70℃で1分間乾燥後、100mJ/cm2の紫外線を照射して硬化する。これによって、表面にある凹凸がつぶれ、平坦な表面となったフィルムが得られる。ただし、この凹凸形状を有する光学層を形成する組成物中にレベリング剤等が入っていることで、上記光学層の表面に塗布する樹脂がはじきやすく濡れにくいような場合は、あらかじめ光学層の表面をケン化処理(2mol/LのNaOH(又はKOH)溶液で55℃、3分浸した後、水洗し、キムワイプ(登録商標)等で水滴を完全に除去した後、50℃オーブンで1分乾燥)により、親水処理を施すとよい。
この表面を平坦にしたフィルムは、表面凹凸をもたないので、内部ヘイズだけを持つ状態となっている。このフィルムの全ヘイズを、JIS K-7136に従って全ヘイズと同様な方法で測定することで、内部ヘイズを求めることができる。
また、上記外部ヘイズは、(全ヘイズ-内部ヘイズ)として求めることができる。
上記低屈折率層は、外部からの光(例えば蛍光灯、自然光等)が光学積層体の表面にて反射する際、その反射率を低くするという役割を果たす層である。低屈折率層としては、好ましくは1)シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率粒子を含有する樹脂、2)低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、3)シリカ又はフッ化マグネシウムを含有するフッ素系樹脂、4)シリカ、フッ化マグネシウム等の低屈折率物質の薄膜等のいずれかで構成される。フッ素系樹脂以外の樹脂については、上述した光学層を構成するバインダー樹脂と同様の樹脂を用いることができる。
また、上述したシリカは、中空シリカ微粒子であることが好ましく、このような中空シリカ微粒子は、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。
これらの低屈折率層は、その屈折率が1.45以下、特に1.42以下であることが好ましい。
また、低屈折率層の厚みは限定されないが、通常は30nm~1μm程度の範囲内から適宜設定すれば良い。
また、上記低屈折率層は単層で効果が得られるが、より低い最低反射率、あるいはより高い最低反射率を調整する目的で、低屈折率層を2層以上設けることも適宜可能である。上記2層以上の低屈折率層を設ける場合、各々の低屈折率層の屈折率及び厚みに差異を設けることが好ましい。
上記電離放射線で硬化する官能基と熱硬化する極性基とを併せ持つ重合性化合物としては、アクリル又はメタクリル酸の部分及び完全フッ素化アルキル、アルケニル、アリールエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類、完全又は部分フッ素化ビニルエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルケトン類等を例示することができる。
上記電離放射線硬化性基を有する重合性化合物の含フッ素(メタ)アクリレート化合物を少なくとも1種類含むモノマー又はモノマー混合物の重合体;上記含フッ素(メタ)アクリレート化合物の少なくとも1種類と、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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートの如き分子中にフッ素原子を含まない(メタ)アクリレート化合物との共重合体;フルオロエチレン、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、3,3,3-トリフルオロプロピレン、1,1,2-トリクロロ-3,3,3-トリフルオロプロピレン、ヘキサフルオロプロピレンのような含フッ素モノマーの単独重合体又は共重合体など。これらの共重合体にシリコーン成分を含有させたシリコーン含有フッ化ビニリデン共重合体も用いることができる。この場合のシリコーン成分としては、(ポリ)ジメチルシロキサン、(ポリ)ジエチルシロキサン、(ポリ)ジフェニルシロキサン、(ポリ)メチルフェニルシロキサン、アルキル変性(ポリ)ジメチルシロキサン、アゾ基含有(ポリ)ジメチルシロキサン、ジメチルシリコーン、フェニルメチルシリコーン、アルキル・アラルキル変性シリコーン、フルオロシリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、脂肪酸エステル変性シリコーン、メチル水素シリコーン、シラノール基含有シリコーン、アルコキシ基含有シリコーン、フェノール基含有シリコーン、メタクリル変性シリコーン、アクリル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、カルボン酸変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、フッ素変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン等が例示される。なかでも、ジメチルシロキサン構造を有するものが好ましい。
dA=mλ/(4nA) (3)
(上記式中、
nAは低屈折率層の屈折率を表し、
mは正の奇数を表し、好ましくは1を表し、
λは波長であり、好ましくは480~580nmの範囲の値である)
を満たすものが好ましい。
120<nAdA<145 (4)
を満たすことが低反射率化の点で好ましい。
すなわちバックライトユニットとして冷陰極管光源に拡散板を設置したものを用い、2枚の偏光板(サムスン社製 AMN-3244TP)を用い、該偏光板をパラレルニコルに設置したときに通過する光の輝度のLmaxを、クロスニコルに設置したときに通過する光の輝度のLminで割った値(Lmax/Lmin)をコントラストとし、光学積層体(ポリエステル基材+光学層等)のコントラスト(L1)を、ポリエステル基材のコントラスト(L2)で割った値(L1/L2)×100(%)をコントラスト比とする。
なお、上記輝度の測定は暗室下で行う。上記輝度の測定には、色彩輝度計(トプコン社製 BM-5A)を用い、色彩輝度計の測定角は、1°に設定し、サンプル上の視野φ5mmで測定する。また、バックライトの光量は、サンプルを設置しない状態で、2枚の偏光板をパラレルニコルに設置したときの輝度が3600cd/m2になるように設置する。
上記光学層用組成物及び光学層の形成方法については、上述した光学積層体において、光学層の形成方法として説明したものと同様の材料、方法が挙げられる。
上記の代表的な例である液晶表示装置(LCD)は、透過性表示体と、上記透過性表示体を背面から照射する光源装置とを備えてなるものである。本発明の画像表示装置がLCDである場合、この透過性表示体の表面に、本発明の光学積層体又は偏光板が形成されてなるものである。
また、本発明が上記光学積層体を有する液晶表示装置の場合、上記光学積層体は、該光学積層体の遅相軸と上記偏光板(液晶セルの視認側に配置された偏光板)の吸収軸とのなす角度が、0°±30°又は90°±30°となるように配設されることがより好ましい。上記光学積層体の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度が上記範囲内にあることで、本発明の液晶表示装置の表示画像にニジムラが生じることを極めて高度に抑制することができる。この理由は明確ではないが、以下の理由によると考えられる。
すなわち、外光や蛍光灯の光のない環境下(以下、このような環境下を「暗所」ともいう)では、本発明の液晶表示装置の光学積層体の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度は、どのような角度であってもニジムラの発生を抑制できる。しかしながら、外光や蛍光灯の光のある環境下(以下、このような環境下を「明所」ともいう)においては、外光や蛍光灯の光は、連続的な幅広いスペクトルを有するものばかりではないため、光学積層体の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度を上述の範囲にしないと、ニジムラが生じてしまい表示品位が低下してしまう。
更に、カラーフィルターを透過したバックライトの光も連続的な幅広いスペクトルを有するものばかりではくなるため、光学積層体の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度を上述の範囲にしないと、ニジムラが生じてしまい表示品位が低下してしまうと推測している。
上記白色LEDとは、蛍光体方式、すなわち化合物半導体を使用した青色光又は紫外光を発する発光ダイオードと蛍光体を組み合わせることにより白色を発する素子のことである。なかでも、化合物半導体を使用した青色発光ダイオードとイットリウム・アルミニウム・ガーネット系黄色蛍光体とを組み合わせた発光素子からなる白色発光ダイオードは、連続的で幅広い発光スペクトルを有していることからニジムラの改善に有効であるとともに、発光効率にも優れるため、本発明における上記バックライト光源として好適である。また、消費電力の小さい白色LEDを広汎に利用可能になるので、省エネルギー化の効果も奏することが可能となる。
また、本発明の光学積層体は、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もできる。
このため、本発明の光学積層体は、液晶表示装置(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、ELD、CRT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。
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。
(光学制御層1用組成物)
高屈折率樹脂(フルオレンジアクリレート、屈折率:1.62 50質量部
低屈折率樹脂(ポリプロピレングリコールジアクリレート、屈折率:1.45)
50質量部
光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン) 4質量部
上記組成の光学制御層1用組成物を調製して、厚さ100μmの光透過性PET基材に、硬化後の膜厚が100μmとなるように塗布して塗膜を形成した。そして、塗膜の上に厚さ100μmの光透過性PET基材をラミネートした。
光透過性PET基材の上から、塗膜面に垂直方向に平行光の紫外線を5mW/cm2で30秒照射した。塗膜から両面のPETを剥離して、光学制御層1を得た。光学制御層1をフィルム面に垂直な面で切断した断面を光学顕微鏡で観察したところ、図5に示すように、一方の面から他方の面に連続した柱状構造が形成されていた。なお、断面を観察は両面のPETを剥離する前の状態で行った。
ペンタエリスリトールトリアクリレート 38質量部
イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート 22質量部
光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン) 5質量部
シリコーン系レベリング剤 0.1質量部
透光性粒子(球状ポリアクリル-スチレン共重合体;平均粒径3.5μm、屈折率1.525) 12質量部
無機超微粒子(表面に反応性官能基が導入されたシリカ、溶剤MIBK、固形分30%、平均一次粒子径12nm) 120質量部
溶剤(トルエン) 135質量部
上記組成の光学層用組成物1を調製し、透明基材層として、80μmの厚さのTAC基材上に、光学層用組成物1を硬化後の膜厚5μmとなるよう塗布し、70℃のオーブンで60秒乾燥させた後、非平行光の紫外線を照射量が120mJ/cm2となるよう照射して塗膜を硬化させて表面に凹凸形状を有する光学層1を得た。
(光学制御層2の作製)
硬化後の膜厚が200μmとなるようにした以外は、光学制御層1と同様にして、光学制御層2を作製した。
光学制御層1に代えて光学制御層2を用いた以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る光学積層体を作製した。
(光学制御層3用組成物)
ペンタエリスリトールトリアクリレート 100質量部
光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン) 3質量部
シリコーン系レベリング剤 0.1質量部
透光性粒子(球状メラミン粒子、平均粒径1.2μm、屈折率1.66) 7.5質量部
溶剤(トルエン) 130質量部
上記組成の光学制御層3用組成物を調製し、光透過性基材として、80μmの厚さのTAC基材上に、光学制御層3用組成物を硬化後の膜厚20μmとなるよう塗布して塗膜を形成し、該塗膜を70℃のオーブンで60秒乾燥させた後、非平行光の紫外線を照射量が120mJ/cm2となるよう照射して塗膜を硬化させて光学制御層3(拡散フィルム)を得た。
(光学層2用組成物)
ペンタエリスリトールトリアクリレート 90質量部
アクリルポリマー(分子量75,000) 10質量部
光重合開始剤(1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン) 3質量部
シリコーン系レベリング剤 0.1質量部
透光性粒子(球状ポリスチレン粒子;粒径3.5μm、屈折率1.59) 12質量部
溶剤1(トルエン) 145質量部
溶剤2(シクロヘキサノン) 60質量部
上記組成の光学層用組成物2を調製し、光透過性基材として、80μmの厚さのTAC基材上に、光学層用組成物2を硬化後の膜厚4.5μmとなるよう塗布し、70℃のオーブンで60秒乾燥させた後、非平行光の紫外線を照射量が120mJ/cm2となるよう照射して塗膜を硬化させて表面に凹凸形状を有する光学層2を得た。
得られたTAC基材上に光学層2が設けられた積層体を比較例2に係る光学積層体とした。
実施例及び比較例で得られた各光学積層体において、光学積層体の光学層が形成されていない面と、350ppi相当のブラックマトリクス(ガラス厚み0.7mm)のマトリクスが形成されていないガラス面とを透明粘着剤で貼り合わせて試料を作製した。
こうして得られた試料に対し、ブラックマトリクス側に白色面光源(HAKUBA社製、LIGHTBOX、平均輝度1000cd/m2)を設置することで、疑似的にギラツキ発生させた。
これを光学積層体側からCCDカメラ(KP-M1、Cマウントアダプタ、接写リング;PK-11A ニコン、カメラレンズ;50mm,F1.4s NIKKOR)で撮影した。CCDカメラと光学積層体の距離は250mmとし、CCDカメラのフォーカスは光学積層体に合うように調節した。CCDカメラで撮影した画像をパーソナルコンピュータに取り込み、画像処理ソフト(ImagePro Plus ver.6.2;Media Cybernetics社製)で次のように解析を行った。
次に、平坦化を選択し、「背景:暗い、オブジェクト幅10」の条件でシェーディング補正を行った。
次に、コントラスト強調コマンドで「コントラスト:96、ブライトネス:48」としてコントラスト強調を行った。
得られた画像を8ビットグレースケールに変換し、その中の150×110ピクセルについてピクセルごとの値のばらつきを標準偏差値として算出することにより、ギラツキを数値化した。この数値化したギラツキ値が小さいほど、ギラツキが少ないと言える。
コントラスト比の測定では、バックライトユニットとして冷陰極管光源に拡散板を設置したものを用い、2枚の偏光板(サムスン社製 AMN-3244TP)を用い、該偏光板をパラレルニコルに設置したときに通過する光の輝度のLmaxを、クロスニコルに設置したときに通過する光の輝度のLminで割ることで、実施例、比較例に係る光学積層体を最表面に載置したときのコントラスト(L1)と、光透過性基材のみを最表面に載置したときのコントラスト(L2)とを求め、(L1/L2)×100(%)を算出することでコントラスト比を算出した。
なお、輝度の測定には、色彩輝度計(トプコン社製 BM-5A)を用い、照度が5Lx以下の暗室環境下で行った。色彩輝度計の測定角は1°に設定し、サンプル上の垂直方向から視野φ5mmで測定した。バックライトの光量は、サンプルを設置しない状態で、2枚の偏光板をパラレルニコルに設置したときの輝度が3600cd/m2になるように設置した。
実施例及び比較例で得られた各光学積層体の透過光強度を以下のようにして測定した。
変角光度計(GC-5000L、日本電色工業社製)を用いて、透過測定にて光源角度0度、感度設定を1000倍に設定し、光学層が形成されている面とは反対側の面を光源側にしてサンプルを設置して、光学積層体の透過光の強度を、受光器を-40度から+40度の範囲で走査し、±5度、±10度、±20度および±40度における光強度を測定した。そして、+5度における光強度値と-5度における光強度値との平均を5度における光強度とした。10度、20度、40度についても同様に算出した。そして、T5/T10、T20/T40を算出した。なお、光強度の値は、サンプルを設置しないときの0度における光強度を100000としたときの相対値である。
11、21、31 低屈折率領域
12、22、32 高屈折率領域
50 照射光
60 平行光
101 塗布層
102 工程シート
125 線状光源
202 点光源
204 レンズ
200(200a、200b) 照射光平行化部材
210 遮光部材
210a 板状部材
210b 筒状部材
Claims (7)
- 光学制御層と表面に凹凸形状を有する光学層とを有する光学積層体であって、
前記光学制御層は、低屈折率領域と前記低屈折率領域の屈折率よりも大きな屈折率を有する高屈折率領域とを有し、
前記低屈折率領域と高屈折率領域とは、それぞれ前記光学制御層の一方の面から他方の面に連続して柱状に設けられており、
前記表面に凹凸形状を有する光学層は、微粒子として無機微粒子及び/又は有機微粒子とバインダー樹脂とを含有し、
前記光学制御層は、前記高屈折率領域に複数の円柱状の低屈折率領域が設けられた構造を有する
ことを特徴とする光学積層体。 - 低屈折率領域は、屈折率が1.40~1.50であり、高屈折率領域は、屈折率が1.50~1.65である請求項1記載の光学積層体。
- 光学制御層の光学層側界面又は前記光学層側と反対側界面において、隣接する低屈折率領域間の最短距離及び/又は隣接する高屈折率領域間の最短距離が0.1~15μmである請求項1又は2記載の光学積層体。
- 光学制御層の一方の面の法線方向から光を入射させ透過光強度を測定したとき、拡散角度5°における前記透過光強度をT5、拡散角度10°における前記透過光強度をT10、拡散角度20°における前記透過光強度をT20、拡散角度40°における前記透過光強度をT40としたとき、下記式(1)及び式(2)を満たす請求項1、2又は3記載の光学積層体。
T5/T10≦5 (1)
T20/T40≧50 (2) - 表面に凹凸形状を有する光学層は、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としたとき、下記式を満たす請求項1、2、3又は4記載の光学積層体。
50μm<Sm<600μm
0.1°<θa<1.5°
0.02μm<Ra<0.25μm
0.30μm<Rz<2.00μm - 表面に凹凸形状を有する光学層は、シリカ微粒子、有機微粒子及びバインダー樹脂を含有し、前記表面の凹凸形状は、前記シリカ微粒子と有機微粒子とにより形成されている請求項1、2、3、4又は5記載の光学積層体。
- 請求項1、2、3、4、5又は6記載の光学積層体を備えることを特徴とする画像表示装置。
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