JP2022187987A - 光学積層体、偏光板、画像表示装置、および、光学積層体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、樹脂組成物からなる少なくとも1層以上のハードコート層と、
前記ハードコート層上に設けられ、金属酸化物からなる少なくとも1層以上の金属酸化物層と、
を備え、
前記ハードコート層の前記金属酸化物層側の表面に凹凸構造が形成されており、
前記凹凸構造の表面の高さ分布は、以下の式(1)を満たす、光学積層体が提供される。
A/1.9 < P ・・・(1)
A:前記凹凸構造の表面の最低点の高さBを0としたときの、前記凹凸構造の表面の最高点の高さ
P:前記凹凸構造の表面の最低点の高さBを0としたときの、前記凹凸構造の表面の高さ分布の最頻値
前記凹凸面を構成する複数の凸部の頂部は、相互に実質的に同一の高さを有してもよい。
前記凹凸面を構成する複数の凸部の頂部のそれぞれは、実質的な平坦面を有してもよい。
前記反射防止層は、低屈折率層と、前記低屈折率層よりも大きい屈折率を有する高屈折率層とが交互に積層された積層体からなり、
前記光学積層体は、防眩機能および反射防止機能を有する反射防止フィルムであってもよい。
上記光学積層体を備える、偏光板が提供される。
上記光学積層体を備える、画像表示装置が提供される。
上記光学積層体の製造方法であって、
透明基材上に樹脂組成物からなるハードコート層を設ける工程と、
前記ハードコート層上に少なくとも1層以上の金属酸化物層を設ける工程と、
前記金属酸化物層上に防汚層を設ける工程と、
を含み、
前記ハードコート層を設ける工程は、
前記透明基材の表面に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記樹脂組成物に転写型の凹凸形状を転写する工程と、
を有する、光学積層体の製造方法が提供される。
まず、図1を参照して、本発明の一実施形態に係る光学積層体10の全体構成について説明する。図1は、本実施形態に係る光学積層体10を示す断面図である。
透明基材11は、例えば、350~830nmの波長を有する可視光域の光を透過可能な透明材料によって形成される。なお、本実施形態において、「透明材料」は、本実施形態に係る光学積層体10の効果を損なわない範囲で、使用波長域の光の透過率が、例えば、80%以上の材料である。
ハードコート層12は、透明基材11上に設けられる。ハードコート層12は、AG型のハードコート層であり、ハードコート層12の表面には、光学積層体10に防眩性を付与するための凹凸構造30が形成されている。ハードコート層12は、樹脂、例えば、樹脂組成物の硬化物で構成される。ハードコート層12を構成する樹脂は、特に限定されないが、例えば、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂、赤外線硬化型樹脂等のエネルギー線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑型樹脂、二液混合型樹脂などが挙げられる。これらの中でも、紫外線照射により効率よくハードコート層12を形成することができる紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。
密着層13は、有機膜であるハードコート層12と、無機膜である反射防止層14との密着を良好にするために形成される層である。密着層13は、酸素欠損状態の金属酸化物もしくは金属からなるものであることが好ましい。酸素欠損状態の金属酸化物とは、化学量論組成よりも酸素数が不足した状態の金属酸化物をいう。酸素欠損状態の金属酸化物としては、例えば、SiOx、AlOx、TiOx、ZrOx、CeOx、MgOx、ZnOx、TaOx、SbOx、SnOx、MnOxなどが挙げられる。また、金属としては、Si、Al、Ti、Zr、Ce、Mg、Zn、Ta、Sb、Sn、Mn、Inなどが挙げられる。密着層13は、例えば、SiOxにおけるxが、0を超え2.0未満であるものであってもよい。また、密着層13は、複数種の金属または金属酸化物の混合物から形成されていてもよい。
反射防止層14は、ハードコート層12上に設けられる金属酸化物層の一例である。反射防止層14は、光学機能層の一例である。反射防止層14は、反射防止機能を発現させる積層体である。反射防止層14は、図1に示すように、低屈折率層14bと高屈折率層14aとが交互に積層された積層体からなる。本実施形態において、反射防止層14は、密着層13側から順に高屈折率層14aと低屈折率層14bとが交互に積層された合計4層の積層体である。高屈折率層14aと低屈折率層14bの層数は、特に限定されるものではなく、高屈折率層14aおよび低屈折率層14bの層数は、任意の層数とすることができる。
防汚層15は、反射防止層14の最外面に形成され、反射防止層14の汚損を防止する。また、防汚層15は、タッチパネル等に適用する際に、耐摩耗性によって反射防止層14の損耗を抑制する。
次に、図1~図4を参照して、本実施形態に係るハードコート層12の凹凸構造について説明する。
A/1.9 < P ・・・(1)
A:凹凸構造30の表面の最低点の高さBを0としたときの、凹凸構造30の表面の最高点の高さ
P:凹凸構造30の表面の最低点の高さBを0としたときの、凹凸構造30の表面の高さ分布の最頻値
換言すれば、Pは、凹凸構造30の表面の高さ分布をヒストグラムで表したときの分布の最大点である。
次に、本実施形態に係る光学積層体10の特性について説明する。本実施形態に係る光学積層体10は、例えば、以下の特性(A)~特性(C)を有する。
JIS L0849に準拠して、スチールウールを用いた摩擦試験機を用いて、スチールウールを光学積層体10の表面に対して、荷重:1kg、接触面積:1cm×1cm、往復運動:2000回の条件で摩擦する摩擦試験を行う場合を考える。本実施形態に係る光学積層体10では、この摩擦試験後の光学積層体10の最外表面の水に対する接触角は、90度以上であることが好ましい。
ハードコート層12の凹凸構造30の表面粗さSaは、50nm以上、300nm以下であることが好ましい。なお、表面粗さSaは、算術平均高さSa(ISO25178)を意味する。
本実施形態に係る光学積層体10は、JIS K7136で規定される外部ヘーズ値が、3%以上40%以下であることが好ましい。外部ヘーズ値は、全光線透過率の中の拡散光成分の割合を数値化したものである。外部ヘーズ値は、JIS K7136で規定されるヘーズ値から、試料(光学積層体10)内部の散乱成分を除いた値である。
図5は、本実施形態に係る光学積層体10の製造方法を示すフローチャートである。
ハードコート層形成工程S110は、透明基材11上にハードコート層12を設ける工程である。
続いて、図7を参照して、図5に示す塗布工程S112、および、転写工程S114について説明する。図7は、本実施形態に係る塗布工程S112および転写工程S114を説明する工程図である。塗布工程S112は、透明基材11の表面に、例えば、エネルギー線硬化型樹脂組成物70を塗布する工程である。エネルギー線硬化型樹脂組成物70は、未硬化のエネルギー線硬化型樹脂と、エネルギー線重合開始剤と、金属酸化物微粒子とを含む。
転写工程S114は、エネルギー線硬化型樹脂組成物70に、転写型150の凹凸形状152を転写する工程である。具体的に説明すると、まず、エネルギー線硬化型樹脂組成物70に転写型150の凹凸形状152を押し当てる。そして、エネルギー線を照射して、エネルギー線硬化型樹脂組成物70を硬化させる。なお、上記したように、転写型150は、エネルギー線を透過する透明性を有する。したがって、エネルギー線硬化型樹脂組成物70に転写型150の凹凸形状152を押し当てつつ、エネルギー線を照射することで、エネルギー線硬化型樹脂組成物70に、転写型150の凹凸形状152を転写しつつ、エネルギー線硬化型樹脂組成物70を硬化させることができる。
図5に戻って説明すると、密着層形成工程S120は、ハードコート層12の表面に密着層13を形成する工程である。
反射防止層形成工程S130は、密着層13の表面に反射防止層14を形成する工程である。例えば、反射防止層形成工程S130は、高屈折率層14aと低屈折率層14bとを交互に形成する。
防汚層形成工程S140は、反射防止層14の表面に防汚層15を形成する工程である。本実施形態において、防汚層形成工程S140は、例えば、真空蒸着法によって実行される。
透明基材11として、TACフィルム(富士フイルム製ZRD60SL)を用いた。そして、樹脂A:7.3重量%、酢酸ブチル:91.2重量%、レベリング剤BYK-377:0.75重量%、積水化成製有機フィラーSSX-101:0.75重量%を含有する混合樹脂を、透明基材11上にスピンコートによって塗工した。スピンコート条件は3500rpmとした。その後、混合樹脂が塗工された透明基材11を、80℃環境下で1分乾燥後、UV照射を行い、混合樹脂を硬化させて、透明基材11上にハードコート層を形成した。そして、スパッタリング装置を用いて、ハードコート層上に金属酸化物層を形成した後、蒸着機を用いて防汚層の形成を行い、サンプルAを得た。
樹脂A:9.8重量%、酢酸ブチル:88重量%、レベリング剤BYK-377:1.2重量%、積水化成製有機フィラーBMSA-18GN:1.0重量%とした以外は、サンプルAと同様にして、サンプルBを得た。
樹脂A:11.1重量%、酢酸ブチル:86.5重量%、レベリング剤BYK-377:1.3重量%、積水化成製有機フィラーBMSA-18GN:1.1重量%とした以外は、サンプルAと同様にして、サンプルCを得た。
透明基材11およびハードコート層を、厚み60μmのTAC基材上に、粒子径2μmを中心としたフィラー粒子を含有したアクリル系樹脂組成物の硬化物を備えた市販フィルムAとしたこと以外は、サンプルAと同様にして、サンプルDを得た。
透明基材11およびハードコート層を、厚み60μmのTAC基材上に、粒子径5μmを中心としたフィラー粒子を含有したアクリル系樹脂組成物の硬化物を備えた市販フィルムBとしたこと以外は、サンプルAと同様にして、サンプルEを得た。
透明基材11として、TACフィルム(富士フイルム製ZRD60SL)を用いた。透明基材11上に、樹脂Bを膜厚10μmとなるように、既知の手法を用いて塗工した。その後、樹脂Bが塗工された透明基材11を、80℃環境下で1分乾燥後、サンプルAを転写型150としてラミネートした。そして、UV照射を行い、樹脂Bを硬化させた後、サンプルAを転写型150から剥離して、透明基材11上にハードコート層12を形成した。続いて、スパッタリング装置を用いて、ハードコート層12上に金属酸化物層(密着層13および反射防止層14)を形成した後、蒸着機を用いて防汚層15の形成を行い、サンプルFを得た。
ラミネートする転写型150をサンプルBとした以外は、サンプルFと同様とし、サンプルGを得た。
ラミネートする転写型150をサンプルCとした以外は、サンプルFと同様とし、サンプルHを得た。
ラミネートする転写型150をサンプルDとした以外は、サンプルFと同様とし、サンプルIを得た。
ラミネートする転写型150をサンプルEとした以外は、サンプルFと同様とし、サンプルJを得た。
透明基材11として、TACフィルム(富士フイルム製ZRD60SL)を用いた。透明基材11上に、樹脂Bを膜厚10μmとなるように、既知の手法を用いて塗工した。その後、樹脂Bが塗工された透明基材11を、80℃環境下で1分乾燥後、サンプルJを転写型150としてラミネートした。そして、UV照射を行い、樹脂Bを硬化させた後、サンプルJを転写型150から剥離して、透明基材11上にハードコート層を形成した。続いて、スパッタリング装置を用いて、ハードコート層上に金属酸化物層を形成した後、蒸着機を用いて防汚層の形成を行い、サンプルKを得た。
日立ハイテクノロジーズ社製 走査型白色干渉顕微鏡 VS1800を用いて、サンプルA~Kの表面形状を撮像した。撮像時の対物レンズは20倍とした。撮像後、撮像画像の各画素の高さの測定データが記録されたcsvファイルを取得した。そして、csvファイルから高さの最低点を検出したのち、全データに対して最低点が0(ゼロ)となるようにオフセットをかけた。その後、高さの最高点を検出し、ヒストグラムを作成した。そして、ヒストグラムに基づき、上記式(1)に示す最高点の高さAおよび最頻値Pの値を得た。
比較例に係るサンプルA~EおよびサンプルK、ならびに、実施例に係るサンプルF~サンプルJをそれぞれ100mm×50mmの青板ガラスに、巴川製紙所製の透明PSA:(TD06A)を用いて貼合して、試験片を作成した。続いて、JIS L0849に準拠した摩擦試験機I形を用いて、各試験片の表面に沿って、摩擦体を水平往復運動させた。摩擦体としてスチールウール(ボンスター株式会社製 #0000番)を用いた。この摩擦試験の条件設定は、荷重1kg、接触面積1cm×1cm、摺動距離50mm、摺動速度60往復/minとした。また、水平往復回数を2000回とした。その後、純水接触角を測定した。
純水の滴下量:2.0μL
測定温度:25℃
純水を滴下して4秒経過後の接触角を、試験片表面の任意の6か所で測定し、その平均値を純水接触角(WCA)とした。
比較例に係るサンプルA~EおよびサンプルK、ならびに、実施例に係るサンプルF~サンプルJの外部ヘーズ値を測定した。外部ヘーズ値の測定は、日本電色製NDH-7000を使用し、JIS K7136に基づいて行った。
11 透明基材
12 ハードコート層
13 密着層(金属酸化物層)
14 反射防止層(金属酸化物層)
14a 高屈折率層
14b 低屈折率層
150 転写型
30 凹凸構造
32 凸部
32a 頂部
34 凹部
60 凹凸面
62 凸部
62a 頂部
64 凹部
Claims (15)
- 透明基材と、
前記透明基材上に設けられ、樹脂組成物からなる少なくとも1層以上のハードコート層と、
前記ハードコート層上に設けられ、金属酸化物からなる少なくとも1層以上の金属酸化物層と、
を備え、
前記ハードコート層の前記金属酸化物層側の表面に凹凸構造が形成されており、
前記凹凸構造の表面の高さ分布は、以下の式(1)を満たす、光学積層体。
A/1.9 < P ・・・(1)
A:前記凹凸構造の表面の最低点の高さBを0としたときの、前記凹凸構造の表面の最高点の高さ
P:前記凹凸構造の表面の最低点の高さBを0としたときの、前記凹凸構造の表面の高さ分布の最頻値 - 前記ハードコート層の前記凹凸構造を構成する複数の凸部の頂部は、相互に実質的に同一の高さを有する、請求項1に記載の光学積層体。
- 前記光学積層体の最外表面は、前記ハードコート層の前記凹凸構造の形状に追従した凹凸面となっており、
前記凹凸面を構成する複数の凸部の頂部は、相互に実質的に同一の高さを有する、請求項2に記載の光学積層体。 - 前記ハードコート層の前記凹凸構造を構成する複数の凸部の頂部のそれぞれは、実質的な平坦面を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記光学積層体の最外表面は、前記ハードコート層の前記凹凸構造の形状に追従した凹凸面となっており、
前記凹凸面を構成する複数の凸部の頂部のそれぞれは、実質的な平坦面を有する、請求項4に記載の光学積層体。 - 前記ハードコート層の前記凹凸構造の表面粗さSaが、50nm以上、300nm以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- スチールウールを用いた摩擦試験機を用いて、前記スチールウールを前記光学積層体の表面に対して、荷重:1kg、接触面積:1cm×1cm、往復運動:2000回の条件で摩擦した後の前記光学積層体の最外表面の水に対する接触角は、90度以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- JIS K7136で規定される外部ヘーズ値が、3%以上、40%以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記ハードコート層は、平均粒径が20nm以上、100nm以下の金属酸化物微粒子を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記ハードコート層は、平均粒径が1μm以上のフィラー粒子を含まない、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 前記金属酸化物層は、反射防止層を含み、
前記反射防止層は、低屈折率層と、前記低屈折率層よりも大きい屈折率を有する高屈折率層とが交互に積層された積層体からなり、
前記光学積層体は、防眩機能および反射防止機能を有する反射防止フィルムである、請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体。 - 前記金属酸化物層は、前記ハードコート層と前記反射防止層との間に設けられる密着層を含む、請求項11に記載の光学積層体。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体を備える、偏光板。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体を備える、画像表示装置。
- 請求項1~3のいずれか一項に記載の光学積層体の製造方法であって、
透明基材上に樹脂組成物からなるハードコート層を設ける工程と、
前記ハードコート層上に少なくとも1層以上の金属酸化物層を設ける工程と、
前記金属酸化物層上に防汚層を設ける工程と、
を含み、
前記ハードコート層を設ける工程は、
前記透明基材の表面に前記樹脂組成物を塗布する工程と、
前記樹脂組成物に転写型の凹凸形状を転写する工程と、
を有する、光学積層体の製造方法。
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