JP4300817B2 - 光学フィルムとその製造方法及びそれにより得られる画像表示装置 - Google Patents
光学フィルムとその製造方法及びそれにより得られる画像表示装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明において、光学フィルムとその製造方法及びそれにより得られる画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
液晶ディスプレーやプラズマディスプレー等のディスプレー(画面表示装置)では、表面反射防止膜や熱線吸収膜等の光学薄膜を表面に付与することが多い。特にテレビのような大画面では、直接、物が接触することがあり、傷が付きやすい。
【0003】
そこで、通常は傷つき防止のためにハードコート層を支持体上に形成し、その上に光学薄膜が形成されたハードコート層付き光学フィルムが用いられる。
【0004】
このような構成のフィルムは、液晶モニター、液晶テレビ、プラズマディスプレー等の表面保護フィルムとして使用されている。
【0005】
表面保護フィルムとしては、特に最近、大画面化により1000mm以上、更には1330mm以上の幅広フィルムが必要となってきている。また、携帯電話やノートパソコン用として支持体厚みが60μm程度の薄い支持体が使用されるようになってきた。そのため、支持体は樹脂フィルムが使用され、その上に塗布方式により活性線硬化型樹脂によるハードコート層を形成することが行われている。又、ディスプレイ上への外光や蛍光等のうつり込みを防止するために、フィラーを混入した防眩層を塗布することもある。
【0006】
しかしながら、ハードコート層を樹脂製支持体に塗布した際、塗布膜の収縮によりカールすることが知られており、ハードコート層もしくは防眩層を設けた支持体の反対側にカール防止処理が行われることが多い。
【0007】
カール防止策としては、基材裏面を溶剤処理したり(例えば特開平9−20912号公報、特開平9−218302号公報)、カール防止層を塗布する(特開2001−183528号、特開2001−64422号、特開2001−83327号の各公報)のが有効であるとされてきた。
【0008】
【特許文献1】
特開平9−20912号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平9−218302号公報
【0010】
【特許文献3】
特開2001−183528号公報
【0011】
【特許文献4】
特開2001−64422号公報
【0012】
【特許文献5】
特開2001−83327号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特に上記の如く大サイズ化のため幅広となった場合、或いは薄膜化のため基材の厚さを薄くした場合には、カールがひどくなり製造工程中において問題を生ずることになる。即ち、ハードコート層、防眩層を形成した後、或いは仕上がった光学フィルムを巻きとる段階で、蛇行やしわ、ひどいときには折れ込みや破断を起こしてしまう。当然これは収率や生産性の低下となるので更に防止策をこうじる必要があった。
【0014】
上記問題を解析した結果、光学フィルムを作製する上で特に幅広や薄膜の基材の場合は、その両端部のカールが大きく、これが障害を起こす原因であることが判明した。本発明は、その有効な防止策を開発するためになされた。
【0015】
即ち、本発明の目的は、光学フィルムの大サイズ化のためその基材幅が広くなった場合、或いは薄膜化のため基材の厚さを薄くした場合にも、ハードコート層を形成した後、或いは仕上がった光学フィルムを巻きとる段階で、蛇行やしわの発生、さらには搬送巻き取り中に折れ込みや破断を起こして、製造工程上の問題を生ずることなく、収率や生産性の低下を起こさないカール防止策、特に基材の両端部の有効なカール防止策をこうじられた光学フィルムとその製造方法及びそれを適用した画像表示装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討した結果、本発明の目的は下記構成のいずれかを採ることにより達成されることがわかった。
【0017】
〔1〕 平板長尺基材の片面にハードコート層を塗布し、もう一方の面にはカール防止層を塗布する光学フィルムの製造方法において、該基材の幅方向の両端部のカール防止層の膜厚を厚く塗布することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【0018】
〔2〕 前記ハードコート層及びカール防止層を塗布した後、ハードコート層の上に更に一層以上の光学薄膜層を塗設することを特徴とする〔1〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0019】
〔3〕 前記カール防止層が、リバースグラビア方式にて、端部の目開きを大きくして塗布されることを特徴とする〔1〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0020】
〔4〕 前記カール防止層が、ダイコーター方式にて、スリットより塗布液を押出塗布され、幅方向端部のスリット間隔が中央部より広いことを特徴とする〔1〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0021】
〔5〕 前記スリットの間隔がある位置より幅方向端部に向かって徐々に広がったものを用いることを特徴とする〔4〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0022】
〔6〕 前記カール防止層の塗布が、表面に凹凸が設けられた塗布バーにて行われ、凹凸による溝のサイズが塗布バー端部の方が中央部より大きいことを特徴とする〔1〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0023】
〔7〕 前記凹凸による溝のサイズが、塗布バー端部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする〔6〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0024】
〔8〕 前記幅方向端部のカール防止層を2度塗りし、この部分の膜厚を中央部より厚くすることを特徴とする〔1〕記載の光学フィルムの製造方法。
【0025】
〔9〕 〔1〕〜〔8〕のいずれか1項記載の光学フィルムの製造方法により作製され、ハードコート層とその上に少なくとも一層以上の光学薄膜層または防汚層の少なくともいずれかを有することを特徴とする光学フィルム。
【0026】
〔10〕 〔9〕記載の光学フィルムを用いて作製されたことを特徴とする画像表示装置。
【0027】
なお、ハードコート層は、実際には活性線硬化樹脂層であり、紫外線、電子線、放射線等により硬化する樹脂を塗布し、塗布後もしくは塗布乾燥後、活性線を照射し架橋硬化する。又、活性線硬化樹脂溶剤に例えばシリカ粒子をフィラーとして均一分散した液を塗布乾燥後、活性線を照射硬化し、防眩層が形成される。
【0028】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の構成、実施の態様、用いられる装置、光学フィルムに用いられる素材等につき更に説明する。
【0029】
〔作製工程〕
従来、例えば図1に示す如き工程により、ハードコート層(活性線硬化樹脂層)とカール防止層の塗布・乾燥が行われている。
【0030】
図1において、ロール状に巻かれた平板長尺の基材1を巻きだし、まず基材表面に塗布機Aにより活性線硬化樹脂層液を塗布する。これをドライヤー4により乾燥させた後活性線照射器5により、例えば紫外線を照射して硬化させる。
【0031】
次に、基材1の裏面に塗布機Bによりカール防止層液が塗布されドライヤー8にて乾燥された後、ロール状に巻き取られる。
【0032】
あるいは、下記の如き工程でもよい。ロール状に巻かれた基材の表面に塗布機により活性線硬化樹脂層液が塗布され、搬送ローラにより搬送された基材の裏面に塗布機によりカール防止層液が塗布される。これをドライヤーにより両面共に乾燥させ、ドライヤーを出たところで、なお未硬化の活性線硬化樹脂層へ活性線照射器により、例えば紫外線を照射して硬化させる。しかし、カール防止層塗布後は、乾燥終了まではロール等に接触させないことが必要であり、表面の乾燥終了までは、エアーによるフローティング搬送が好ましい。その後ロールにより支持搬送が行われる。
【0033】
いずれの場合においても、塗布法については特に限定はない。ロール塗布、リバースグラビア塗布、ワイヤーバー塗布、ブレード塗布、ダイ塗布、スライドホッパー塗布、スプレー塗布、カーテン塗布等いずれも用いることが出来る。
【0034】
先に述べた如く、本発明は、これらの工程あるいはその後の工程(実際の光学フィルム作製においては、多くの場合これらの工程後にハードコート層上に更に一層以上の光学薄膜層が塗設される)において生じる故障の発生を、有効に防止することを目的としている。
【0035】
〔カール防止層の端部を厚く塗布する方法〕
本発明における幅広の光学フィルム基材の裏面にカール防止層を塗布するのに、その幅方向両端部を厚く塗設する方法としては、下記の如き方法がある。
【0036】
1.リバースグラビアを用いる方法
カール防止層の両端部の膜厚を選択的に上げる方策の態様例としては、図2に示すリバースグラビア方式を用いる塗布方法によって、その端部のセルの形状を中央部とは変化させ、基材端部のカール防止層の膜厚を中央部より厚くする方法がある。
【0037】
図2(1)はリバースグラビアを用いる方法の概要図であり、基材1をガイドロール13、14によりガイドさせながら搬送する。この時の搬送方向を矢印で示す。一方、12は塗布液槽であり、11はリバースグラビアロールであり、その回転方向をやはり矢印で示している。また、15は余分な塗布液をかき落すためのブレードである。
【0038】
カール防止層の塗設に当たっては、カール防止層塗布液を入れた塗布液槽12からリバースグラビアロール11によりくみ上げられた塗布液が基材面に塗布されるというものである。
【0039】
この時、本発明においては、基材の進行方向からリバースグラビアロール11を見ると、図2(2)の如く、ロールの両端部は中央部より多くの塗布液を満たせる様にセルの形状を変えてある。なお、この図においてはグラビア形状は、その線数を変えずに形状(グラビアセル底部の幅を広げた)によりセル容積を大きくしたが、その他の方法として、セルの深さを深くする、線数を少なくし開口面積を大きくする等も可能である。
【0040】
2.ダイコーターのスリット幅を広くする方法
図3(1)は、ダイコート方式で基材裏面にカール防止層を塗布する場合の概要図を示したものである。ここにおいて、1は基材、ダイコーター23、22は基材を支持搬送するロールであり、Pはカール防止層塗布液を供給するためのポンプを示す。
【0041】
このダイコーターのスリット部を、基材を支持搬送するローラー21側から見ると図3(2)の如くなる。即ち、スリット部22の開口幅Kを、その基材の幅方向両端部が中央部に比して広く成るように形成し、カール防止層塗布液を塗設することにより、両端部が厚いカール防止層を形成することが出来る。この場合、スリット部の開口幅Kは、カール防止層の膜厚や塗布液濃度により異なるが、例えば200μmとすると、両端部では240〜280μmに広げたスリットを設ける。
【0042】
スリット幅をその両端部で広げる方法は、図3(2)に示す如く、スリット幅をあらかじめ両端部が広くなるように切削しておく、或いはスリット両端部に適合するシムをかませてスリット幅を広げる方法が考えられる。
【0043】
又、図3(3)の如くダイコーター21のスリット両端部を別部材とし、その部分は中央部より広いスリット幅とする等の方策を採ることが出来る。即ち、ダイを3分割し、中央部ブロックB1はスリット幅を端部より狭い均一幅とし、図中で左端部B2のブロックはテーパをつけたスリット幅とする。その場合も図中で右端部B3として示した如く、途中まではスリット幅を広げ(テーパを付け)その外側は再びスリット幅を一定にしても良い。
【0044】
3.塗布バー(ワイヤーバー)を用いる方法
更に、図4に示す如きワイヤーバー方式にて、カール防止層の塗設を行う場合には、ワイヤーバーの両端部の隙間を中央部より大きくし、より多くのカール防止層塗布液を基材両端部に塗設し、その部分の膜厚増大を計る方法がある。
【0045】
図4(1)は、ワイヤーバーを用いる方法の概要図を示している。基体1がワイヤーバー31に押し付けられながら搬送されるが、ワイヤーバー31の下にはカール防止層塗布液槽があり、矢印方向に回転するワイヤーバー31により、液をくみ上げて基材面に塗設する。
【0046】
このワイヤーバー31を基材1の進行方向から見たのが図4(2)である。ワイヤーバー31の表面には彫刻により溝が形成されているが、本発明においては、バーの中央部より両端部がより広い隙間を形成する様に彫刻されている。これにより、防止層塗布液の基材への供給量をバー両端部では多くすることが出来る。この場合のワイヤーバーの材質としてはセラミックを、彫刻にはレーザーを使用すればよい。
【0047】
また、実際にワイヤーを巻き付けたワイヤーバーとしては、バー上に溝を堀り、溝に沿ってワイヤー32を巻き付ける、溝のピッチを調整することにより溝間を通過して基材面へ供給される塗布液量を変えることが出来るから、両端部ではその間隔を中央部より広げ、必要な塗膜の厚さを確保することが出来る。この方法によるワイヤーバー31の上へワイヤー32を巻いた状態を示す概要断面図が図4(3)であり、ワイヤーバー31の端部(図の右側の部分)はワイヤー32の巻き間隔が広がっている。
【0048】
4.両端部を2度塗りする方法
例えば、通常のリバースグラビア塗布法にて基材全幅に均一にカール防止層の塗設を行った後、ドライヤーに入るまでの間にスプレー塗布機41によりその基材両端部に再度塗布液をスプレー塗布し、その後乾燥させる方法も採用可能である。この方法の概要図が図5(1)であり、ガイドローラ43に導かれた基材1の均一に塗設されたカール防止層面の両端部にスプレー塗布機41により再塗布がなされる。図5(2)は図5(1)を上面からみたものであり、わかりやすいようにスプレー塗布機41及びそのカバー42を透視した形で描いている。
【0049】
図の如くスプレーされた塗布液が広がらないようカバー42を設置し、また、カバーに付着した液が基材面に垂れないよう、スプレーは基材の下方より基材面に向けて行い、排気を十分に行なうことが望ましい。
【0050】
本発明は上記したいずれの方法を採用しても良いが、中でもダイコーター方式においてその両端部スリット幅を広げる方法が特に好ましい。
【0051】
これらの塗布がなされる基材は例えば1333mmといった広幅のものを用いることが可能である。塗布されるハードコート層、カール防止層等はその全幅より若干狭く、例えば上記の場合1290mm程度に塗布されるのがよく、その両端部20mm程度を端部に向けて徐々に膜厚を厚くしていけばよい。塗膜の厚さは特に限定はないが、例えばハードコート層の乾燥後膜厚は7μm程度、カール防止層塗布量は中央部で30g/m2、その幅方向両端部では39g/m2程度が普通である。
【0052】
〔基材〕
本発明で光学フィルムの基材として用いられる樹脂フィルムは特に限定はされないが、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファン、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートフタレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム(CAPフィルム)、セルローストリアセテート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体からなるフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン樹脂系フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホン系フィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルムあるいはポリアリレート系フィルム等を挙げることができるが、本発明には、セルローストリアセテートフィルム(TACフィルム)等のセルロースエステルフィルム、ポリカーボネート(以下PCと略すことがある)フィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム、ポリアリレート系フィルム、ノルボルネン樹脂系フィルム及びポリスルホン系フィルムが透明性、機械的性質、光学的異方性がない点など好ましく、特にセルロースエステルフィルム(CAPフィルム、TACフィルム)及びPCフィルムが、それらの中でも、製膜性が容易で加工性に優れているため好ましく用いられ、特にTACフィルムを使用するのが好ましい。
【0053】
セルロースエステルフィルムを用いる場合、本発明の各塗布層塗設前にセルロースエステルフィルムがアルカリ鹸化処理されていてもよい。例えば、製膜後アルカリ鹸化処理した後、活性線硬化樹脂層を塗設し、さらにアルカリ鹸化処理をすることもできる。
【0054】
次に、TACフィルムの製膜法について述べるが、CAPも同様に製膜することができる。TACフィルムは一般的に、TACフレーク原料及び可塑剤をメチレンクロライドに溶解して粘稠液とし、これに可塑剤を溶解してドープとなし、エクストルーダーダイスから、エンドレスに回転するステンレス等の金属ベルト(バンドともいう)上に流延して、乾燥させ、生乾きの状態でベルトから剥離し、ロール等の搬送装置により、両面から乾燥させて巻き取り、製造される。PCフィルムについてもTACフィルムと同様に製膜することが出来る。
【0055】
上記可塑剤としては、リン酸エステルまたはカルボン酸エステルが好ましく用いられる。リン酸エステルとしては、トリフェニルフォスフェート(TPP)およびトリクレジルホスフェート(TCP)、ビフェニル−ジフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェートが含まれる。カルボン酸エステルとしては、フタル酸エステルおよびクエン酸エステルが代表的なものである。フタル酸エステルの例には、ジメチルフタレート(DMP)、ジエチルフタレート(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオクチルフタレート(DOP)およびジエチルヘキシルフタレート(DEHP)、エチルフタリルエチルグリコレート等が用いられる。クエン酸エステルとしては、クエン酸アセチルトリエチル(OACTE)およびクエン酸アセチルトリブチル(OACTB)が用いられる。その他のカルボン酸エステルの例には、オレイン酸ブチル、リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチル、種々のトリメリット酸エステルが含まれる。リン酸エステル系可塑剤(TPP、TCP、ビフェニル−ジフェニルホスフェート、ジメチルエチルホスフェート)、フタル酸エステル系可塑剤(DMP、DEP、DBP、DOP、DEHP)が好ましく用いられる。このほか、ポリ酢酸ビニル共重合体、脂肪族直鎖状ポリエステル、メチルメタクリレート系共重合物などの重量平均分子量1000〜100000の高分子化合物を高分子可塑剤として添加することができる。
【0056】
この中でもトリフェニルフォスフェート(TPP)、エチルフタリルエチルグリコレートが特に好ましく用いられる。可塑剤の添加量はフィルム中に通常2〜15質量%添加され、より好ましくは4〜8質量%になるよう添加することが望ましい。
【0057】
また、PCフィルムにも上記可塑剤を添加することができる。
さらに本発明に有用な基材であるTAC又はPCフィルム中に、紫外線吸収剤を含有させることによって、耐光性に優れた偏光板用保護フィルムを得ることが出来る。本発明に有用な紫外線吸収剤としては、サリチル酸誘導体(UV−1)、ベンゾフェノン誘導体(UV−2)、ベンゾトリアゾール誘導体(UV−3)、アクリロニトリル誘導体(UV−4)、安息香酸誘導体(UV−5)又は有機金属錯塩(UV−6)等があり、それぞれ(UV−1)としては、サリチル酸フェニル、4−t−ブチルフェニルサリチル酸等を、(UV−2)としては、2−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等を、(UV−3)としては、2−(2′−ヒドロキシ−5′−メチルフェニル)−ベンゾトリアゾール、2−(2′−ヒドロキシ−3′−5′−ジ−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等を、(UV−4)としては、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3′−ジフェニルアクリレート、メチル−α−シアノ−β−(p−メトキシフェニル)アクリレート等を、(UV−5)としては、レゾルシノール−モノベンゾエート、2′,4′−ジ−t−ブチルフェニル−3,5−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等を、(UV−6)としては、ニッケルビス−オクチルフェニルサルファミド、エチル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸のニッケル塩等を挙げることができる。
【0058】
又、すべり性を改善するために、これら基材透明フィルムを製造する際のドープ中に、シリカ等の微粒子(平均粒径0.005〜0.2μm)を0.01〜0.5質量%添加することもできる。例えば日本アエロジル社製アエロジル200V、アエロジルR972Vなどを添加することができる。すべり性は鋼球での測定で、動摩擦係数0.4以下好ましくは0.2以下であることが望まれる。
【0059】
〔活性線硬化型樹脂とそれを用いたハードコート層〕
本発明の光学フィルムはハードコート層を有するが、特にハードコート加工のために活性線硬化型樹脂が用いられる例について説明する。
【0060】
活性線硬化樹脂層とは紫外線や電子線のような活性線照射により架橋反応などを経て硬化する樹脂を主たる成分とする層をいう。活性線硬化樹脂としては紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などが代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性線照射によって硬化する樹脂でもよい。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂、又は紫外線硬化型エポキシ樹脂等を挙げることが出来る。
【0061】
紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂は、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、もしくはプレポリマーを反応させて得られた生成物に更に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下アクリレートにはメタクリレートを包含するものとしてアクリレートのみを表示する)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等の水酸基を有するアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることが出来る(例えば特開昭59−151110号公報参照)。
【0062】
紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂は、一般にポリエステルポリオールに2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させることによって容易に得ることが出来る(例えば、特開昭59−151112号公報参照)。
【0063】
紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させたものを挙げることが出来る(例えば、特開平1−105738号公報参照)。この光反応開始剤としては、ベンゾイン誘導体、オキシムケトン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、チオキサントン誘導体等のうちから、1種もしくは2種以上を選択して使用することが出来る。
【0064】
また、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることが出来る。これらの樹脂は通常公知の光増感剤と共に使用される。また上記光反応開始剤も光増感剤としても使用出来る。具体的には、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることが出来る。また、エポキシアクリレート系の光反応剤の使用の際、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等の増感剤を用いることが出来る。塗布乾燥後に揮発する溶媒成分を除いた紫外線硬化型樹脂組成物に含まれる光反応開始剤又光増感剤は該組成物の2.5〜6質量%であることが特に好ましい。2.5質量%未満では樹脂フィルムから溶出する可塑剤及び/又は紫外線吸収剤によって硬化阻害を受け、耐擦傷性が低下し、逆に6質量%を超えると相対的に紫外線硬化型樹脂成分が減るため逆に耐擦傷性が低下したり、塗布性が悪化するなどのため塗膜の面品質を悪くすることがある。
【0065】
樹脂モノマーとしては、例えば、不飽和二重結合が一つのモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、酢酸ビニル、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、スチレン等の一般的なモノマーを挙げることが出来る。また不飽和二重結合を二つ以上持つモノマーとして、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメチルジアクリレート、前出の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アクリルエステル等を挙げることができる。
【0066】
紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アデカオプトマーKR・BYシリーズ;KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B、(以上、旭電化工業社製)あるいはコーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(以上、広栄化学工業社製)、あるいはセイカビーム PHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(以上、大日精化工業社製)、あるいはKRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(以上、ダイセル・ユーシービー社製)、あるいはRC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(以上、大日本インキ化学工業社製)、あるいはオーレックスNo.340クリヤ(中国塗料社製)、あるいはサンラッド H−601(三洋化成工業社製)、あるいはSP−1509、SP−1507(昭和高分子社製)、あるいはRCC−15C(グレース・ジャパン社製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(以上、東亞合成社製)あるいはこの他の市販のものから適宜選択して利用することもできる。
【0067】
活性線硬化樹脂層の塗布組成物は固形分濃度は10〜95質量%であることが好ましく、塗布方法により適当な濃度が選ばれる。
【0068】
活性線硬化型樹脂を光硬化反応により硬化皮膜層を形成するための光源としては、特に限定なく使用出来る。例えば、紫外線を発生する光源であれば低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることが出来る。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20〜10000mJ/cm2程度あればよく、好ましくは、50〜2000mJ/cm2である。近紫外線領域から可視光線領域にかけてはその領域に吸収極大のある増感剤を用いることも出来る。
【0069】
活性線硬化樹脂層を塗設する際の溶媒として前述の樹脂層を塗設する溶媒、例えば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類、その他の溶媒の中から適宜選択し、あるいは混合されて利用できる。好ましくは、プロピレングリコールモノ(C1〜C4)アルキルエーテル又はプロピレングリコールモノ(C1〜C4)アルキルエーテルエステルを5質量%以上、さらに好ましくは5〜80質量%以上含有する溶媒が用いられる。
【0070】
紫外線硬化型樹脂組成物塗布液の塗布方法としては、前記した公知の方法を用いることが出来る。塗布量はウェット膜厚で0.1〜30μmが適当で、好ましくは、0.5〜15μmである。塗布速度は好ましくは10〜60m/minで行われる。
【0071】
紫外線硬化型樹脂組成物は塗布後、速やかに乾燥された後、紫外線を光源より照射するが、照射時間は0.5秒〜5分がよく、紫外線硬化型樹脂の硬化効率、作業効率とから3秒〜2分がより好ましい。こうして得た硬化皮膜層に、液晶表示装置パネルの表面に防眩性を与えるために、また他の物質との対密着性を防ぎ、対擦り傷性等を高めるために無機あるいは有機の微粒子を加えることもできる。例えば、無機微粒子としては酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化錫、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン、硫酸カルシウム等を挙げることができ、また有機微粒子としては、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ポリメチルメタクリレート樹脂粉末、シリコーン系樹脂粉末、ポリスチレン系樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、あるいはポリ弗化エチレン系樹脂粉末等を挙げることができ、紫外線硬化型樹脂組成物に加えることが出来る。これらの微粒子粉末の平均粒径としては、0.01〜10μmであり、紫外線硬化樹脂組成物と微粒子粉末との割合は、樹脂組成物100質量部に対して、0.1〜20質量部となるように配合することが望ましい。防眩効果を付与するには、平均粒径0.1〜1μm、樹脂組成物100質量部に対して1〜15質量部が好適である。
【0072】
また硬化された層の耐熱性を高めるために、酸化防止剤を光硬化反応を抑制しないようなものを選んで用いることが出来る。例えば、ヒンダードフェノール誘導体、チオプロピオン酸誘導体、ホスファイト誘導体等を挙げることが出来る。具体的には、例えば、4,4′−チオビス(6−t−3−メチルフェノール)、4,4′−ブチリデンビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)メシチレン、ジ−オクタデシル−4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルベンジルホスフェート等を挙げることが出来る。
【0073】
〔カール防止層(アンチカール層又はバックコート層ともいう)〕
カールによる不都合を解消し、かつ偏光板用保護フィルム等としての機能を損なわないようにするため、活性線硬化樹脂層を塗設した反対側にカール防止層を設ける。すなわち、カール防止層を設けた面を内側にして丸まろうとする性質を持たせることにより、カールの度合いをハードコート層との間でバランスさせるものである。なお、カール防止層は好ましくはブロッキング層を兼ねて塗設され、その場合、塗布組成物にはブロッキング防止機能を持たせるための無機微粒子及び/又は有機微粒子を含有させることができる。
【0074】
アンチカール機能の付与は、具体的には偏光板用保護フィルムとして用いる樹脂フィルム基材を溶解させる溶媒又は膨潤させる溶媒を含む組成物と樹脂を塗布することによって行われる。
【0075】
用いる溶媒としては、溶解させる溶媒又は膨潤させる溶媒の混合物の他、さらに溶解させない溶媒を含む場合もあり、これらを樹脂フィルムのカール度合や樹脂の種類によって適宜の割合で混合した組成物及び塗布量を用いて行う。
【0076】
カール防止機能を強めたい場合は、用いる溶媒組成を溶解させる溶媒又は膨潤させる溶媒の混合比率を大きくし、溶解させない溶媒の比率を小さくするのが効果的である。この混合比率は好ましくは(溶解させる溶媒又は膨潤させる溶媒):(溶解させない溶媒)=10:0〜1:9で用いられる。
【0077】
このような混合組成物に含まれる、樹脂フィルム基材を溶解又は膨潤させる溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミド、酢酸メチル、酢酸エチル、トリクロロエチレン、メチレンクロライド、エチレンクロライド、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、クロロホルムなどがある。溶解させない溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブタノールなどがある。
【0078】
これらの塗布組成物を塗布機を用いて樹脂フィルム(基材)の表面にウェット膜厚1〜100μmに塗布するのが好ましいが、特に5〜30μmであると良い。
【0079】
ここで用いられる樹脂としては、例えば塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル/酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル/アクリロニトリル共重合体、エチレン/ビニルアルコール共重合体、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン/塩化ビニル共重合体、エチレン/酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体あるいは共重合体、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、ジアセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート樹脂等のセルロースエステル系樹脂、マレイン酸および/またはアクリル酸の共重合体、アクリル酸エステル共重合体、アクリロニトリル/スチレン共重合体、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリル/塩素化ポリエチレン/スチレン共重合体、メチルメタクリレート/ブタジエン/スチレン共重合体、アクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリアミド樹脂、アミノ樹脂、スチレン/ブタジエン樹脂、ブタジエン/アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【0080】
アクリル樹脂としては、アクリペットMD、VH、MF、V(三菱レーヨン社製)、ハイパールM−4003、M−4005、M−4006、M−4202、M−5000、M−5001、M−4501(根上工業社製)、ダイヤナールBR−50、BR−52、BR−53、BR−60、BR−64、BR−73、BR−75、BR−77、BR−79、BR−80、BR−82、BR−83、BR−85、BR−87、BR−88、BR−90、BR−93、BR−95、BR−100、BR−101、BR−102、BR−105、BR−106、BR−107、BR−108、BR−112、BR−113、BR−115、BR−116、BR−117、BR−118等(三菱レーヨン社製)のアクリル及びメタクリル系モノマーを原料として製造した各種ホモポリマー並びにコポリマーなどが好ましく用いられる。特に好ましくはジアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネートのようなセルロース系樹脂層が用いられる。
【0081】
〔その他の光学薄膜層〕
本発明の実施態様において、実際にはハードコート層の上に種々の機能を有する一層以上の光学薄膜層を塗設することが多い。光学薄膜層とは、代表的には例えば反射防止層、赤外線吸収層、防汚層、それらの層間の接着性を改良する中間層等である。また、反射防止層などは屈折率の小さな層の一層にて構成される場合もあるが、屈接率の小さな層と大きな層を交互に重ね合わせた複数層より構成される場合もある。本発明においてのその他の光学薄膜層には、そのいずれの層も該当し、また、それらが複数の層である場合も無論該当する。
【0082】
それらを塗設する方法も特に限定はない。その方法は公知の真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法などのPVD法、プラズマ化学蒸着(CVD)法、大気圧プラズマCVD法、Cat−CVD法等のCVD法、微粒子分散法、ゾルゲル法により、溶剤をバーコーター、ロールコーター、グラビアコーター、リバースコーター、リップコーター等の塗布法、もしくはディッピング、転写によって形成したものが挙げられる。
【0083】
特にはプラズマCVD法、或いは大気圧プラズマCVD法によって反射防止層及び/又は防汚層が塗設される態様が好ましい。
【0084】
〔偏光板〕
本発明の光学フィルムは、その用途としては、反射防止フィルム、帯電防止フィルム、位相差フィルム、導電性フィルム、電磁波遮蔽フィルム、偏光板等の保護フィルム、光学補償フィルム、視野角拡大フィルム、輝度向上フィルム、偏光板、プラズマディスプレイ前面フィルター等に好ましく用いられる。
【0085】
本発明に係わる光学フィルムは特に上記した偏光板用保護フィルムとして極めて優れている。ここにおいて保護フィルムを貼り付けた偏光板は一般的な方法で作製することが出来る。例えば、本発明に係わる汚れ防止膜を有する多層構成のフィルムをアルカリ鹸化処理し、沃素溶液中に浸漬延伸して作製した偏光膜の両面に、完全鹸化型ポリビニルアルコール水溶液を用いて貼り合わせる。
【0086】
偏光板の主たる構成要素である偏光膜とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光膜は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。
【0087】
本発明により作製された偏光板用保護フィルムにより表面を覆った偏光板を用いた画像表示素子、例えば液晶板は、防汚性とその耐久性(汚れ防止効果の持続性)に優れ、長期間にわたって鮮明なコントラストの高い画像表示が可能である。
【0088】
〔画像表示装置〕
本発明の防汚膜を有する透明樹脂基材、あるいは保護フィルム付き偏光板を用いた画像形成素子を、表示装置に組み込むことによって、種々の視認性に優れた本発明の画像表示装置を作製することが出来る。本発明の保護フィルム付き偏光板は反射型、透過型、半透過型LCDあるいはTN型、STN型、OCB型、HAN型、VA型、IPS型等の各種駆動方式のLCDで好ましく用いられ、PDP、FED、有機ELD、無機ELD等の各種画像表示装置にも好ましく用いられる。
【0089】
【実施例】
次に、実施例を示し本発明の構成と効果を具体的に説明するが、本発明の構成がこれらに限定されるわけではない。
【0090】
〔1〕試料の作製
(1)基材
下記の如くして作製した透明なセルローストリアセテートフィルム(膜厚40μm、幅1330mm)を用いた。
【0091】
〈樹脂フィルムの作製〉
(ドープ組成物)
セルローストリアセテート(平均酸化度61.0%) 100質量部
トリフェニルフォスフェート 8質量部
2−〔5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4−メチル−6−(t−ブチル)フェノール 1質量部
2−〔(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4,6−ジ−t−ペンチルフェノール 1質量部
メチレンクロライド 430質量部
メタノール 90質量部
上記組成物を密閉容器に投入し、加圧下で80℃に保温し撹伴しながら完全に溶解してドープ組成物を得た。
【0092】
次にこのドープ組成物を濾過し、冷却して33℃に保ちステンレスバンド上に均一に流延し、剥離が可能になるまで溶媒を蒸発させたところで、ステンレスバンド上から剥離し、多数のロールで搬送させながら乾燥させ膜厚40μmのフィルムを得た。
【0093】
ステンレスバンドに接している面をb面とし、もう一方の面をa面とする。
なお、活性線硬化樹脂層形成にはb面をもちいた。
【0094】
(2)活性線硬化樹脂層液の組成
下記のものを混合溶解して用いた。
【0095】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上のもの 20質量部
ジエトキシベンゾフェノン光反応開始剤 4質量部
シリコーン系界面活性剤 1質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 75質量部
メチルエチルケトン 75質量部
(3)カール防止層塗布液の組成
下記のものを混合溶解して用いた。
【0096】
アセトン 32質量部
酢酸エチル 50質量部
イソプロピルアルコール 4質量部
ジアセチルセルロース 20質量部
超微粒子シリカ 2%アセトン分散液 0.1質量部
(アエロジル200;日本アエロジル社製)
(4)光学フィルムの作製装置
図1に示す如く、活性線硬化樹脂層用の塗布機A、活性線照射器5、ドライヤー(乾燥機)4および8を配置し、カール防止層液用の塗布機Bを変更可能な装置を用いて、下記の如き条件にて光学フィルムを作製した。なお、活性線硬化樹脂層の塗布機Aは全てダイコーターをもちいた。
【0097】
活性線硬化樹脂層(ハードコート層)はウェット膜厚13μm、ドライ膜厚7μmとし、基材両端部に各20mmの未塗布領域を残した。カール防止層は基材中央部で30g/m2にて塗布を行った。また塗布幅は1290mmとし、幅方向両端部は39g/m2と成るよう塗布し、その両端部の厚みを増した領域部分は各々20mmとした。
【0098】
紫外線照射条件
160mJ/cm2を照射した。
【0099】
ドライヤー乾燥条件
80℃にて搬送速度30m/minにて行った。
【0100】
(5)作製した試料
比較例1:
図3の如きダイコーターにてカール防止層を塗布したが、スリット幅は両端部まで変えず、全幅均一のものを用いた。
【0101】
実施例1−1:
リバースグラビアロールにてカール防止層を塗布した(幅方向両端部は塗布量39g/m2)。
【0102】
実施例1−2:
リバースグラビアロールにてカール防止層を塗布した(但し、幅方向両端部は塗布量33g/m2)。
【0103】
実施例2−1:
ダイコーターにてカール防止層を塗布した(幅方向両端部は塗布量39g/m2)。
【0104】
実施例2−2:
リバースグラビアロールにてカール防止層を塗布した(但し、幅方向両端部は塗布量33g/m2)。
【0105】
実施例3−1:
ワイヤーバーにてカール防止層を塗布した(幅方向両端部は塗布量39g/m2)。
【0106】
実施例3−2:
ワイヤーバーにてカール防止層を塗布した(但し、幅方向両端部は塗布量33g/m2)。
【0107】
実施例4:
比較例1にてカール防止層を塗布した試料(全幅部の塗布量30g/m2)を用い、両端部をスプレー塗布機にて2度塗りし(幅方向両端部は塗布量39g/m2)となる様にした。
【0108】
(6)光学薄膜層の塗設
ハードコート層の上に実際には反射防止層更にその上に防汚層を光学薄膜層として形成し、光学フィルムは作製された。しかし、これらは今回大気圧プラズマ法で塗設したため、上記カール防止層を塗布した段階で一旦長尺基材を巻き取った。従って、その段階での特性を評価した。
【0109】
〔2〕性能評価
評価は下記の如く行った。
【0110】
カール度合いの測定方法として、カール防止層まで塗布したフィルムを基材幅方向と直角に2mm幅でサンプリングし、図6に示す如く水平面上にサンプルSを置き、水平面から端部までの高さHと、未塗布部と水平面との角度θを測定した。
【0111】
結果を下記表1に示す。
【0112】
【表1】
【0113】
表1より明らかな如く、本発明内の実施例は、本発明外の比較例に比べてH、θ共に小さく極めてカールが少なく、搬送状態も良好なことがわかる。
【0114】
【発明の効果】
本発明により、光学フィルムの大サイズ化のためその基材幅が広くなった場合、或いは薄膜化のため基材の厚さを薄くした場合にも、ハードコート層を形成した後、或いは仕上がった光学フィルムを巻きとる段階で、蛇行やしわの発生、さらには搬送巻き取り中に折れ込みや破断を起こして、製造工程上の問題を生ずることなく、収率や生産性の低下を起こさないカール防止策、特に基材の両端部の有効なカール防止策をこうじられた光学フィルムとその製造方法及びそれを適用した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハードコート層とカール防止層の塗布・乾燥の工程を示す図。
【図2】リバースグラビアを用いるカール防止層の塗布方法の概要図。
【図3】ダイコート方式でカール防止層を塗布方法の概要図。
【図4】ワイヤーバー方式にてカール防止層を塗布する方法の概要図。
【図5】基材両端部に再度塗布液をスプレー塗布する方法の概要図。
【図6】カール度合いの測定方法。
【符号の説明】
1 基材
4、8 ドライヤー
5 活性線照射器
11 リバースグラビアロール
23 ダイコーター
31 ワイヤーバー
41 スプレー塗布機
A、B 塗布機
H 水平面から端部までの高さ
K 開口幅
S サンプル
θ 未塗布部と水平面との角度
Claims (10)
- 平板長尺基材の片面にハードコート層を塗布し、もう一方の面にはカール防止層を塗布する光学フィルムの製造方法において、該基材の幅方向の両端部のカール防止層の膜厚を厚く塗布することを特徴とする光学フィルムの製造方法。
- 前記ハードコート層及びカール防止層を塗布した後、ハードコート層の上に更に一層以上の光学薄膜層を塗設することを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記カール防止層が、リバースグラビア方式にて、端部の目開きを大きくして塗布されることを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記カール防止層が、ダイコーター方式にて、スリットより塗布液を押出塗布され、幅方向端部のスリット間隔が中央部より広いことを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記スリットの間隔がある位置より幅方向端部に向かって徐々に広がったものを用いることを特徴とする請求項4記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記カール防止層の塗布が、表面に凹凸が設けられた塗布バーにて行われ、凹凸による溝のサイズが塗布バー端部の方が中央部より大きいことを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記凹凸による溝のサイズが、塗布バー端部に向かって徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項6記載の光学フィルムの製造方法。
- 前記幅方向端部のカール防止層を2度塗りし、この部分の膜厚を中央部より厚くすることを特徴とする請求項1記載の光学フィルムの製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項記載の光学フィルムの製造方法により作製され、ハードコート層とその上に少なくとも一層以上の光学薄膜層または防汚層の少なくともいずれかを有することを特徴とする光学フィルム。
- 請求項9記載の光学フィルムを用いて作製されたことを特徴とする画像表示装置。
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