JP5207095B2 - 光学積層体 - Google Patents
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Description
黒輝度が9.3cd/m2以下であり、
全光線透過率が80%以上94%以下であるものである。
全光線透過率が80%以上94%以下であり、
黒輝度が9.3cd/m2以下であるものである。
前記光学積層体の全光線透過率を測定する第1の光学測定器と、
前記光学積層体の表面に光を照射し生じた反射光が第2の光学測定器の正面に到達するように配置された光源と、
前記光学積層体がその画像出力面に付着される画像表示装置と、
前記画像表示装置の画像出力面に付着された前記光学積層体の黒輝度を測定する第2の光学測定器と、および
黒輝度が9.3cd/m2以下であり、全光線透過率が80%以上94%以下である光学積層体であることを評価する検出器とを備えてなるものである。
前記光学積層体の全光線透過率を測定し、
画像表示装置の画像出力面に前記光学積層体を付着し、光源から前記光学積層体の表面に光を照射し生じた反射光から、前記光学積層体の黒輝度を測定し、
前記光学積層体の黒輝度が9.3cd/m2以下であり、全光線透過率が80%以上94%以下である光学積層体であることを評価するものである。
1)物性
輝度
本発明による光学積層体は、輝度、好ましくは黒輝度で評価される。本発明にあっては、光学積層体の黒輝度の測定は、黒色表示された表面(9.13cd/m2)に光学積層体を付着し、該光学積層体から500mm離れた光学測定器(輝度計)により行うことができる。このような黒色表示を可能とするものとしては、画像表示装置は、陰極管表示装置(CRT)、プラズマディスプレイ(PDP)、蛍光表示管、電界放射型ディスプレイ等の画像出力面が利用することができる。
本発明による光学積層体は、その全光線透過率が、80%以上であり、好ましくは89%以上であり、好ましくは94%以下である。全光線透過率の測定方法としては、JIS−K7105に準拠して、ヘイズメーターHR100(村上色彩技術研究所社製、商品名)を用いて測定することができる。
本発明にあっては、5度の反射率が、4.5%以下であり、好ましく3%以下であり、より好ましくは2%以下である光学積層体が好ましい。ここで、「5度の反射率(Y値)」とは、光学測定器(分光計)を使用し、波長領域400〜700nmの範囲の5度正反射率を測定し、JIS Z8701に従って視感度補正したY値をいう。光学測定器は市販品を用いることができ、島津製作所製UV−3100PCが挙げられる。
本発明の好ましい態様によれば、ヘイズ値が3%以下であり、好ましくは1%以下である、光学積層体が好ましい。ヘイズ値の測定は全光線透過率の測定方法および測定装置と同様であってよい。
本発明の第一に態様は光学積層体が提案され、その光学積層体は、下記の用にして構成される。
光透過性基材は、透明性、平滑性、耐熱性を備え、機械的強度とに優れたものが好ましい。光透過性基材を形成する材料の具体例としては、ポリエステル、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、またはポリウレタン等の熱可塑性樹脂が挙げられ、好ましくはポリエステル、セルローストリアセテートが挙げられる。
本発明によるハードコート層は、樹脂と帯電防止剤と含んでなる。本発明によるハードコート層は、帯電防止機能を備えたものとして形成される。「ハードコート層」とは、JIS5600−5−4(1999)で規定される鉛筆硬度試験で「H」以上の硬度を示すものをいう。ハードコート層の膜厚(硬化時)は3μm以上10μm以下であり、好ましくは下限が4μm以上であり上限が8μm以下である。
帯電防止剤の具体例としては、第4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、第1〜第3アミノ基等のカチオン性基を有する各種のカチオン性化合物、スルホン酸塩基、硫酸エステル塩基、リン酸エステル塩基、ホスホン酸塩基などのアニオン性基を有するアニオン性化合物、アミノ酸系、アミノ硫酸エステル系などの両性化合物、アミノアルコール系、グリセリン系、ポリエチレングリコール系などのノニオン性化合物、スズおよびチタンのアルコキシドのような有機金属化合物およびそれらのアセチルアセトナート塩のような金属キレート化合物等が挙げられ、さらに上記に列記した化合物を高分子量化した化合物が挙げられる。また、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、または金属キレート部を有し、かつ、電離放射線により重合可能なモノマーまたはオリゴマー、或いは官能基を有するカップリング剤のような有機金属化合物等の重合性化合物もまた帯電防止剤として使用できる。
樹脂としては、透明性のものが好ましく、その具体例としては、紫外線また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、電離放射線硬化型樹脂と溶剤乾燥型樹脂との混合物、または熱硬化型樹脂の三種類が挙げられ、好ましくは電離放射線硬化型樹脂が挙げられる。
防眩剤
ハードコート層は、防眩剤を含んでなるものであってよい。防眩剤としては微粒子が挙げられ、微粒子の形状は、真球状、楕円状などのものであってよく、好ましくは真球状のものが挙げられる。また、微粒子は無機系、有機系のものが挙げられるが、好ましくは有機系材料により形成されてなるものが好ましい。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ものがよい。微粒子の具体例としては、プラスチックビーズが挙げられ、より好ましくは、透明性を有するものが挙げられる。プラスチックビーズの具体例としては、スチレンビーズ(屈折率1.59)、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などが挙げられる。微粒子の添加量は、透明樹脂組成物100重量部に対し、2〜30重量部、好ましくは10〜25重量部程度である。
ハードコート層を形成するには、上記成分を溶剤ともに混合した帯電防止層用組成物を利用する。溶剤の具体例としては、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール等のアルコール類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;ハロゲン化炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;またはこれらの混合物が挙げられ、好ましくは、ケトン類、エステル類が挙げられる。
ハードコート層は、上記した樹脂と溶剤と任意成分とを混合して得た組成物を光透過性基材に塗布することにより形成されてよい。本発明の好ましい態様によれば、上記の液体組成物に、フッ素系またはシリコーン系などのレベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤を添加した液体組成物は、塗工面を良好にし、塗布または乾燥時に塗膜表面に対して酸素による硬化阻害を有効に防止し、かつ、耐擦傷性の効果とを付与することを可能とする。
本発明の好ましい態様によれば、ハードコート層の上に低屈折率層が形成されてなるものが好ましい。低屈折率層は、シリカ、もしくはフッ化マグネシウムを含有する樹脂、低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、シリカ、もしくはフッ化マグネシウムを含有するフッ素系樹脂から構成され、屈折率が1.46以下の、やはり30nm〜1μm程度の薄膜、または、シリカ、もしくはフッ化マグネシウムの化学蒸着法もしくは物理蒸着法による薄膜で構成することができる。フッ素樹脂以外の樹脂については、帯電防止層を構成するのに用いる樹脂と同様であってよい。
本発明の好ましい低屈折率層は、低屈折率層用組成物を調製して塗膜する方法が好ましくは挙げられる。低屈折率層用組成物は、微粒子と、樹脂と、任意成分とにより形成されてよい。低屈折率層は、単層または複数層であってもよい。
微粒子は、無機物、有機物のいずれでもあってよく、例えば、金属、金属酸化物、プラスチックからなるものが挙げられ、好ましくは酸化珪素(シリカ)微粒子が挙げられる。シリカ微粒子は結着剤(バインダー)の屈折率上昇を抑制しつつ、所望の屈折率を付与することを可能とする。シリカ微粒子は結晶性、ゾル状、ゲル状の状態等を問わない。また、シリカ微粒子は市販品を使用することができ、例えば、アエロジル(デグサ社製)、コロイダルシリカ(日産化学工業製)等が好ましく使用することができる。
本発明の好ましい態様によれば、微粒子は疎水化されたものが好ましい。疎水化される微粒子はそれ自体、疎水性、非疎水性、これらの両性のいずれであってもよい。また、疎水化は、微粒子の全表面または内部構造までさらに行ってもよい。微粒子を疎水化する処理方法としては、1)低分子有機化合物による疎水化処理、2)高分子化合物による表面被覆疎水化処理、3)カップリング剤による疎水化処理、4)疎水性ポリマーをグラフトすることによる疎水化方法が挙げられる。
樹脂は、1分子中に3個以上の電離放射線で硬化する官能基を有するモノマーが含まれる。本発明で使用するモノマーは、電離放射線により硬化する官能基(以下、「電離放射線硬化性基」と適宜呼ぶ)を有し、かつ、熱により硬化する官能基(以下、「熱硬化性基」と適宜呼ぶ)を有する。このため、このモノマーを含有する組成物(塗工液)を被塗工体の表面に塗布し、乾燥した後、電離放射線を照射し、又は電離放射線の照射と加熱を行うことにより、塗膜内の架橋結合等の化学結合を容易に形成し、塗膜を効率よく硬化させることができる。
低屈折率層は、疎水化処理された微粒子と、結着剤を含んでなるものであるが、さらに必要に応じて、フッ素系化合物および/またはケイ素化合物、分子中にフッ素原子を含む電離放射線硬化型樹脂組成物以外の結着剤等を含んでなるものであってよい。さらに、低屈折率層形成用塗工液には、溶剤、重合開始剤、硬化剤、架橘剤、紫外線遮断剤、紫外線吸収剤、表面調整剤(レベリング剤)、またはその他の成分が含まれていても良い。
本発明による光学積層体は、光透過性基材とハードコート層(必要に応じて低屈折率層)とより構成されてなるが、必要に応じて、これら各層の間または光学積層体の最表面に帯電防止層を形成してなるものが好ましい。
帯電防止層は、帯電防止剤と、溶剤と、樹脂とを含んでなる帯電防止層用液体組成物により形成されてなる。耐電防止剤と溶剤とはハードコート層において説明したのと同様であってよい。帯電防止層の厚さは、10nm以上1μm以下程度であることが好ましい。また、この膜厚の範囲内で、帯電防止層を形成する樹脂に対する帯電防止剤の添加量を示す重量比:PV比(PV比=帯電防止剤重量/樹脂重量)は100以上500以下、好ましくは300以上500以下で、更に好ましくは上限が350以下である。この添加重量比とすることにより、帯電防止層を良好な帯電防止性能を付与することが可能となる。例えば、帯電防止層の表面抵抗値を107Ω/□以下とすることが可能となる。特に、PVが300以上であることで有効に達成しうる。
樹脂の具体例としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、もしくは電離放射線硬化性樹脂もしくは電離放射線硬化性化合物(有機反応性ケイ素化合物を含む)を使用することができる。樹脂としては、熱可塑性の樹脂も使用できるが、熱硬化性樹脂を使用することがより好ましく、より好ましくは、電離放射線硬化性樹脂または電離放射線硬化性化合物を含む電離放射線硬化性組成物である。
帯電防止層として塗膜を形成するには、帯電防止剤と、樹脂と、溶剤とを混合した組成物を、ロールコート法、ミヤバーコート法、グラビアコート法等の塗布方法により塗布する。次に、この液体組成物の塗布後に、乾燥と紫外線硬化を行う。電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化方法としては、電子線または紫外線の照射によって硬化する。電子線硬化の場合には、100KeV〜300KeVのエネルギーを有する電子線等を使用する。紫外線硬化の場合には、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等の光線から発する紫外線等を使用する。
本発明の第二の光学積層体は、本発明の第一の光学積層体における帯電防止剤を含んでなるハードコート層の代わりに、光透過性基材の上に、帯電防止層と、ハードコート層(またはハードコート層と、帯電防止層)とをこれらの順で備えてなる点が相違するのみである。よって、本発明の第二の態様におけるハードコート層は、本発明の第一の態様による光学積層体で説明したハードコート層において帯電防止剤を含まない点に以外は同じであってよく、また本発明による帯電防止層は、本発明の第一の光学積層体において説明したものと下記の点以外は同様であってよい。
帯電防止層は、帯電防止剤と、溶剤と、樹脂とを含んでなる帯電防止層用液体組成物により形成されてなる。耐電防止剤と溶剤とはハードコート層において説明したのと同様であってよい。帯電防止層の厚さは、10nm以上1μm以下程度であることが好ましい。また、この膜厚の範囲内で、帯電防止層を形成する樹脂に対する帯電防止剤の添加量を示す重量比:PV比(PV比=帯電防止剤重量/樹脂重量)は100以上500以下、好ましくは300以上500以下で、更に好ましくは上限が350以下である。この添加重量比とすることにより、帯電防止層を良好な帯電防止性能を付与することが可能となる。例えば、帯電防止層の表面抵抗値を107Ω/□以下とすることが可能となる。特に、PVが300以上であることで有効に達成しうる。
各層用組成物の調整
ハードコート層、低屈折率層等の各組成物は、一般的な調製法に従って、先に説明した成分を混合し分散処理することにより調整されてよい。混合分散には、ペイントシェーカー又はビーズミル等で適切に分散処理することが可能となる。
各組成物の塗布法の具体例としては、スピンコート法、ディップ法、スプレー法、スライドダイコート法、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各種方法を用いることができる。
本発明による光学積層体は、ハードコート積層体として、好ましくは反射防止積層体として利用される。また、本発明による光学積層体は、透過型表示装置に利用される。特に、テレビジョン、コンピュータ、ワードプロセッサなどのディスプレイ表示に使用される。とりわけ、CRT、PDP、液晶パネルなどのディスプレイの表面に用いられる。
偏光板は、偏光膜を両面から挟む2枚の保護積層体により主として構成される。本発明の反射防止積層体は、偏光膜を両面から挟む2枚の保護保護積層体のうち少なくとも1枚に用いることが好ましい。本発明の光学積層体が保護積層体を兼ねることで、偏光板の製造コストを低減できる。また、本発明の光学積層体を最表層に使用することにより、外光の映り込み等が防止され、耐擦傷性、防汚性等も優れた偏光板とすることができる。偏光膜は、公知の偏光膜、偏光膜の吸収軸が長手方向に平行でも垂直でもない長尺の偏光膜から切り出された偏光膜を用いてもよい。
本発明の別の態様によれば、光学積層体を評価する装置(方法)が提案される。
下記組成表に従い、各成分を混合して各層形成用組成物を調製した。下記組成表中の略語は下記を意味する。
PV比:塗膜形成後の各層中の樹脂成分と帯電防止剤との添加比である。帯電防止剤含有ハードコート層及び帯電防止層形成用組成物における樹脂成分に対する帯電防止剤の添加量を示す重量比を表す。具体的には、PV比=帯電防止剤重量/樹脂成分重量である。
ATO:アンチモンドープ酸化錫超微粒子(帯電防止剤)
ITO:酸化インジウム錫超微粒子(帯電防止剤)
ATO:「SN−100P」(商品名:石原テクノ社製) 5重量部
分散液:SOLSEPERSE3000(商品名:アビシア社製) 2重量部
光硬化性樹脂:PET30(商品名:日本化薬社製) 100重量部
光開始剤:イルガキュア184 4重量部
(商品名:チバスペシャリティーケミカルズ製)
イソプロピルアルコール 100重量部
ATO:SN−100P(商品名:石原テクノ社製) 10重量部
分散液:SOLSEPERSE3000(商品名:アビシア社製) 4重量部
光硬化性樹脂:PET30(商品名:日本化薬社製) 100重量部
光開始剤:イルガキュア184 4重量部
(商品名:チバスペシャリティーケミカルズ製)
イソプロピルアルコール 100重量部
ATO:SN−100P(商品名:石原テクノ社製) 25重量部
分散液:SOLSEPERSE3000(商品名:アビシア社製) 4重量部
光硬化性樹脂:PET30(商品名:日本化薬社製) 100重量部
光開始剤:イルガキュア184 4重量部
(商品名:チバスペシャリティーケミカルズ製)
イソプロピルアルコール 100重量部
光硬化性樹脂:PET30(商品名:日本化薬社製) 40重量部
光開始剤:イルガキュア184 4重量部
トルエン 60重量部
ASHD300S(商品名;ザ・インクテック製) 5重量部
光開始剤:イルガキュア184 0.2重量部
シクロヘキサノン 22重量部
フッ素原子含有バインダー樹脂 15重量部
(商品名:オプツールAR100、ダイキン工業社製)
光重合開始剤:イルガキュア907 0.3重量部
(商品名:チバスペシャリティーケミカルズ製)
メチルイソブチルケトン 85.3重量部
フッ素原子含有バインダー樹脂 13重量部
(商品名:オプツールAR100、ダイキン工業社製)
光硬化性樹脂:PET30(商品名:日本化薬社製) 2重量部
光重合開始剤:イルガキュア907 0.3重量部
(商品名:チバスペシャリティーケミカルズ製)
メチルイソブチルケトン 85.3重量部
実施例1
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東レ(株)製 #100-U46 厚み100μm)用意し、この表面に帯電防止剤含有ハードコート層用組成物1をバーコーティングした。その後、乾燥により溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)、光源Hバルブ)を用いて、照射線量108mJ/m2で紫外線照射を行い、硬化させて、10μmのATO含有ハードコート層を得た。
帯電防止剤含有ハードコート層用組成物1を帯電防止剤含有ハードコート層用組成物2に代え、帯電防止剤含有ハードコート層の膜厚を3μmとした以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
帯電防止剤含有ハードコート層用組成物1を帯電防止剤含有ハードコート層用組成物3に代え、帯電防止剤含有ハードコート層の膜厚を5μmとした以外は実施例1と同様にして、光学積層体を得た。
トリアセテートセルロース(TAC)フィルム(富士写真フイルム製 TF80UL 厚み80μm)を用意し、このフィルムの上に帯電防止層用組成物をバーコーティングし、乾燥により溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)、光源Hバルブ)を用いて、照射線量92mJ/m2で紫外線照射を行い、硬化させて、10nmの帯電防止層を形成させた。
実施例4の帯電防止層の膜厚を200nmとした以外は、実施例4と同様に光学積層体を得、その光学積層体のハードコート層の表面に、低屈折率層用組成物1をバーコーティングし、乾燥により溶剤分を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)、光源Hバルブ)を用いて、照射線量192mJ/m2で紫外線照射を行って硬化させて、光学積層体を得た。膜厚は、反射率の極小値が波長550nm付近になるように調製した。
帯電防止層の膜厚を500nmにした以外は、実施例5と同様にして光学積層体を得た。
トリアセテートセルロース(TAC)フィルム(厚さ80μm)を用意し、このフィルムの表面にハードコート層用組成物1をバーコーティングし、乾燥により溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)、光源Hバルブ)を用いて、照射線量108mJ/m2で紫外線照射を行い、ハードコート層を硬化させて、5μmのハードコート層を形成させた。
トリアセテートセルロース(TAC)フィルム(厚さ80μm)を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ100μm)に、また低屈折率層用組成物1を低屈折率層用組成物2に、代えた以外は比較例1と同様にて光学積層体を得た。
帯電防止剤含有ハードコート層の膜厚を3μmに変更した以外は、実施例3と同様にして、光学積層体を得た。
実施例1〜6および比較例1〜2の光学積層体について下記試験を行い、その結果を下記表1に表した。
図1に示す装置を用いて、画像表示装置(CPD-G200J:ソニー(株)製)の画像出力面表面に貼られている表面フィルムを剥がした後、最表面をガラス面とし(このガラス表面状態とした状態で黒表示したときの黒輝度は9.13cd/m2であった)、そのガラス面上に光学積層体を付着し、画像出力面を黒に表示させて、光学積層体から500mm離れて光学測定器(輝度計)により測定した。
JIS−K7105に準拠して、ヘイズメーターHR100(村上色彩技術研究所社製、商品名)を用いて全光線透過率(%)を測定した。
分光計(UV−3100PC:島津製作所製)を使用し、波長領域400〜700nmの範囲の5度の反射率(%)を測定し、JIS Z8701に従って視感度を補正して測定した。
帯電防止剤含有ハードコート層または帯電防止層における樹脂成分に対すると帯電防止剤の添加量を示す重量比:PV比を定めた。
帯電防止層もしくは帯電防止剤含有ハードコート層の膜厚は、SEM及びTEM(どちらも日本電子株式会社(JEOL)製)により測定した。
評価1 評価2 評価3 評価4 評価5
実施例1 8.86 92.0 1.60 5 10μm
実施例2 8.44 90.1 1.62 10 3μm
実施例3 6.76 80.2 1.58 25 5μm
実施例4 9.03 92.0 4.48 300 10nm
実施例5 9.05 92.9 1.31 350 200nm
実施例6 6.33 80.3 1.33 400 500nm
比較例1 9.40 95.2 1.1 − −
比較例2 9.32 94.6 1.14 − −
比較例3 6.54 77.5 1.54 27 3μm
Claims (5)
- 光透過性基材と、該光透過性基材の上に、帯電防止剤を含んでなるハードコート層を備えてなる、蛍光体を用い、前記蛍光体を発光させて、蛍光面からの透過光または反射光により画像を表示する画像表示装置用の光学積層体であって、
黒輝度が9.3cd/m2以下であり、
全光線透過率が80%以上94%以下であり、
ヘイズ値が1%以下であり、
5度の反射率が2%以下であり、
前記ハードコート層の厚さが、3μm以上10μm以下であり、
前記ハードコート層が、樹脂100質量部に対して前記帯電防止剤5〜25質量部を含む組成物を用いて形成されている、光学積層体。 - 前記ハードコート層の厚さが、4μm以上8μm以下である、請求項1に記載の光学積層体。
- 前記ハードコート層の最表面に低屈折率層を備えてなる、請求項1または2に記載の光学積層体。
- 反射防止積層体として利用される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学積層体。
- 画像表示装置に利用される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学積層体。
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