JP5982434B2 - 防眩フィルムの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、防眩フィルム、偏光板、画像表示装置、及び防眩フィルムの製造方法に関する。
液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような様々な画像表示装置において、外光の反射や像の映り込みによるコントラスト低下を防止するために、ディスプレイの表面には、防眩フィルムや防眩性反射防止フィルムが使用される。オフィスや家庭環境での使用が広がっており、室内の蛍光灯や視聴者の像がディスプレイ表面に写りこむことを防止する防眩性の向上と、明所での表示コントラストの更なる向上が要求されている。(例えば、特許文献1参照)。
防眩フィルムにおいては、防眩層に透光性粒子を添加することで、防眩層表面に凹凸を持たせて光の散乱(表面散乱性)を起こさせる防眩機能と、透光性粒子と防眩層中の透光性樹脂との屈折率差から生ずる光の散乱機能(内部散乱性)とが用いられる。
表面散乱性による防眩機能を付与する場合は、一方でその表面散乱性により画像表示面が白茶けて見え、黒締り感が低下する、表面凹凸によるレンズ効果によって引き起こされるギラツキが悪化するなどの問題が発生する。
内部散乱性はギラツキ改良、コントラストの視野角特性改良などの目的で用いられるが、大きすぎると、表示コントラストが低下してしまう。一方、内部散乱性が小さいと表面凹凸のレンズ効果で発生するギラツキを打ち消しきれないという、ジレンマにあった。
特許文献2や特許文献3には、必要以上の防眩性を付与することなく、画像のギラツキを抑制し、塗膜の白っぽさを低減し、コントラストの低下を抑えた防眩フィルムが記載されている。こられの文献には、上記課題を解決するための、好ましい粒径、膜厚、ヘイズ値、凹凸形状(Sm値)等が記載されている。しかしながら、ヘイズ5%以下の超低ヘイズ領域においては、塗布膜中の粒子の凝集状態や存在位置によって、ギラツキは大きく変化してしまい、特許文献2や特許文献3記載の方法ではギラツキを抑制する性能が十分とは言えなかった。具体的には、特許文献2にはヘイズ値を1.0%〜5.0%、Sm値(凹凸平均間隔)を10μm〜150μmにすることによって、ギラツキを改良できる旨が記載されているが、Sm値は凹凸形状の平均間隔から算出しているため、同じSm値であっても様々な表面形状になり得る。そのため、ヘイズ値を1.0%〜5.0%、Sm値を10μm〜150μmに設計しても、必ずしもギラツキを抑制する性能が十分ではなかった。また、特許文献3には、十点平均粗さや中心線平均粗さを規定しているが、特許文献2と同様の理由から、ギラツキを十分に制御できているとは言えなかった。この様に従来の防眩設計では、ギラツキ抑制と高コントラストを十分に満足する防眩フィルムは得られていなかった。
特開2005−316450号公報 特開2010−191412号公報 特開2010−256850号公報
本発明は、高コントラストでかつギラツキが抑制された防眩フィルムを提供することを目的とする。更に、そのような防眩フィルムを用いた偏光板、及び画像表示装置を提供することを目的とする。また、該防眩フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下の手段により前記課題を解決した。
<1>
透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物から形成される防眩性層を有する防眩フィルムであって、
前記防眩層を形成する組成物が、有機高分子増粘剤を含み、
前記組成物の塗布前の粘度が1〜30mPa・sであり、
前記組成物の固形分濃度が30〜70質量%であり、
前記防眩性層の膜厚を前記(B)透光性粒子の平均粒径で除した値が1.1〜3.0であり、
前記防眩フィルムの全ヘイズ値が0.5〜5.0%、内部へイズ値が1.5%以下であって、
前記(B)透光性粒子の前記防眩層内における下記式で表される上部偏在率が45%〜99%であり、
前記(B)透光性粒子の下記式で表される粒子凝集度が1.0〜2.0である防眩フィルムの製造方法であり、
前記透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物を塗布面の法線が鉛直下向きに対して0〜40度の角度をなす状態にして、塗布、乾燥し、硬化させて、防眩層を形成する工程を含む防眩フィルムの製造方法。
上部偏在率=[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層の膜厚方向において、層の中央から透明支持体とは反対側50%の膜厚領域に存在する(B)成分の個数]÷[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層全体に存在する(B)成分の総数]×100(%)
粒子凝集度=[面内方向における、防眩層中の粒子の総数]÷[面内方向における、防眩層中の粒子により形成されるドメインの個数]
<2>
前記(B)透光性粒子の上部偏在率が50〜99%である<1>記載の防眩フィルムの製造方法。
<3>
前記(B)透光性粒子の上部偏在率が70〜99%である<1>又は<2>記載の防眩フィルムの製造方法。
<4>
前記(B)透光性粒子の平均粒径が2.0〜6.0μmである<1>〜<3>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<5>
前記透明支持体に対して前記防眩層を有する側の前記防眩フィルムの表面を光干渉方式の非接触表面形状計測で測定し、得られた凹凸波形を高速フーリエ変換によって算出した、波長50μmにおける振幅が0.001〜0.004μmであり、波長100μmにおける振幅が0.001μm〜0.003μmである<1>〜<4>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<6>
前記防眩層を形成する組成物が、アミン価が1〜30KOH/mgの共重合物を含む<1>〜<5>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<7>
前記防眩層上に更に前記防眩層よりも屈折率が低い低屈折率層を有する<1>〜<6>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<8>
前記透明支持体上に形成される前記防眩層が1層である<1>〜<7>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<9>
前記角度が0〜20度の角度である<1>〜<8>のいずれか1項記載の防眩フィルムの製造方法。
<10>
前記組成物の固形分濃度が塗布後20秒以内に70質量%以上となる<1>〜<9>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
<11>
前記組成物が、2種類以上の溶剤を含み、沸点が80℃以下の溶剤の含有量が全溶剤中の30〜80質量%である<1>〜<10>のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法
本発明は、前記<1>〜<1>に係る発明であるが、以下、それ以外の事項(例えば、下記〔1〕〜〔17〕)についても記載している。
〔1〕
透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物から形成される防眩性層を有する防眩フィルムであって、
前記防眩性層の膜厚を前記(B)透光性粒子の平均粒径で除した値が1.1〜3.0であり、
前記防眩フィルムの全ヘイズ値が0.5〜5.0%、内部へイズ値が1.5%以下であって、
前記(B)透光性粒子の前記防眩層内における下記式で表される上部偏在率が45%〜99%である防眩フィルム。
上部偏在率=[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層の膜厚方向において、層の中央から透明支持体とは反対側50%の膜厚領域に存在する(B)成分の個数]÷[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層全体に存在する(B)成分の総数]×100(%)
〔2〕
前記(B)透光性粒子の上部偏在率が70〜99%である〔1〕記載の防眩フィルム。〔3〕
前記(B)透光性粒子の平均粒径が2.0〜6.0μmである〔1〕又は〔2〕記載の防眩フィルム。
〔4〕
前記防眩性層中の前記(B)透光性粒子の下記式で表される粒子凝集度が1.0〜2.0である〔1〕〜〔3〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム。
粒子凝集度=[面内方向における、防眩層中の粒子の総数]÷[面内方向における、防眩層中の粒子により形成されるドメインの個数]
〔5〕
前記透明支持体に対して前記防眩層を有する側の前記防眩フィルムの表面を光干渉方式の非接触表面形状計測で測定し、得られた凹凸波形を高速フーリエ変換によって算出した、波長50μmにおける振幅が0.001〜0.004μmであり、波長100μmにおける振幅が0.001μm〜0.003μmである〔1〕〜〔4〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム。
〔6〕
前記防眩層を形成する組成物が、アミン価が1〜30KOH/mgの共重合物を含む〔1〕〜〔5〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム。
〔7〕
前記防眩層を形成する組成物が、有機高分子増粘剤を含む〔1〕〜〔6〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム。
〔8〕
前記防眩層上に更に前記防眩層よりも屈折率が低い低屈折率層を有する〔1〕〜〔7〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム。
〔9〕
〔1〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の防眩フィルムを、偏光膜の保護フィルムの少なくとも一方に用いた偏光板。
〔10〕
〔1〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の防眩フィルムを、偏光膜の保護フィルムの一方に用い、光学異方性のある光学補償フィルムを偏光膜の保護フィルムのもう一方に用いた偏光板。
〔11〕
〔1〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の防眩フィルム、又は〔9〕若しくは〔10〕に記載の偏光板が画像表示面に配置された画像表示装置。
〔12〕
〔1〕〜〔8〕のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法であって、
透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物を塗布し、乾燥し、硬化させて、防眩層を形成する工程を含む防眩フィルムの製造方法。
〔13〕
前記組成物を塗布面の法線が鉛直下向きに対して0〜40度の角度をなす状態にして、塗布、乾燥する〔12〕記載の防眩フィルムの製造方法。
〔14〕
前記組成物の塗布前の粘度が1〜30mPa・sである〔12〕又は〔13〕記載の防眩フィルムの製造方法。
〔15〕
前記組成物の固形分濃度が塗布後20秒以内に70質量%以上となる〔12〕〜〔14〕のいずれか一つに記載の防眩フィルムの製造方法。
〔16〕
前記組成物が、2種類以上の溶剤を含み、該沸点が80℃以下の溶剤の含有量が全溶剤中の30〜80質量%である〔12〕〜〔15〕のいずれか一つに記載の防眩フィルムの製造方法。
〔17〕
前記組成物の固形分濃度が30〜70質量%である〔12〕〜〔16〕のいずれか一つに記載の防眩フィルムの製造方法。
本発明によれば、高コントラストでかつギラツキが抑制された防眩フィルムを提供することができる。更に、そのような防眩フィルムを用いた偏光板、及び画像表示装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において、数値が物性値、特性値等を表す場合に、「(数値1)〜(数値2)」という記載は、特に断りのない限り、「(数値1)以上(数値2)以下」の意味を表す。また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」との記載は、「アクリレート及びメタクリレートの少なくともいずれか」の意味を表す。「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリロイル」等も同様である。
[防眩フィルム]
本発明の防眩フィルムは、透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物、(B)透光性粒子を含む組成物から形成される防眩性層を有する防眩フィルムであって、前記防眩性層の膜厚を前記(B)透光性粒子の平均粒径で除した値が1.2以上、3.0以下であり、前記防眩フィルムの全ヘイズ値が0.5〜5.0%、内部へイズ値が1.5%以下であって、下記式で表される、前記(B)透光性粒子の前記防眩層内における上部偏在率が40%〜100%であることを特徴とする防眩フィルムである。
上部偏在率=[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層の膜厚方向において、層の中央から透明支持体とは反対側50%の膜厚領域に存在する(B)成分の個数]÷[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層全体に存在する(B)成分の総数]×100(%)
上記構成により、十分な防眩性を付与しつつ、高コントラストでギラツキが抑制された防眩フィルムを得ることができる。
防眩フィルムにおいて、防眩層は、透明支持体上に(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子に加えて、必要に応じて溶剤等を含む組成物(以下、「塗布組成物」又は「硬化性組成物」ともいう)を、塗布、乾燥、硬化して作成する。
この際、透明支持体上に塗布された組成物中の透光性粒子は、溶剤等の乾燥過程において、ストークスの式に従って透明支持体側に沈降するため、従来の防眩フィルムにおいては、乾燥、硬化された防眩層中の透光性粒子の上部偏在率は一般的に0〜44%の範囲になる。この場合、沈降した孤立粒子は防眩層表面の凹凸の形成に寄与せず防眩性に寄与しないため、防眩性は数個〜数十個の粒子からなる凝集体によって防眩層表面に凹凸を形成し、これにより発現する。しかし、粒子凝集体により形成される凹凸は、サイズの大きい凹凸であり、緻密な凹凸を形成することができず、ギラツキを悪化させてしまうことがあった。
これに対して、本発明では、粒子の上部偏在率を45〜99%とすることにより、孤立粒子によって緻密な表面凹凸を形成することができる、ギラツキを抑制することができる
上部偏在率は50%以上99%以下がより好ましく、70%以上99%以下が更に好ましい。
上部偏在率は、フィルムの断面を防眩層の膜厚方向に切削し、切削面を光学顕微鏡、SEM、TEM等で観察することによって、層の膜厚と、膜厚に対する粒子の位置を容易に測定することができる。この際、切削面で観察される粒子は全てカウントし、カウントする粒子数が100個になるまで、観察を繰り返すことが重要である。100個の粒子の平均位置から上部偏在率を求めることによって、十分な測定精度を得ることができる。
なお、膜厚の中央線(膜厚の1/2)にまたがって存在する粒子に関しては、粒子の中心(粒子が非球形の場合には重心)が膜厚の中央線に対して上部(透明支持体とは反対側)にある場合は、上部にあるものとしてカウントする。また、防眩層が透明支持体に染み込んだ層を形成している場合には、染み込み層は防眩層に含めずに膜厚中央線を決定する。防眩層が2層以上積層してある場合には、層界面が確認できる最表面側(透明支持体とは反対側)の防眩層について求めた上部偏在率を前記「上部偏在率」とする。
ここで、「染み込み層」とは、透明支持体と防眩層との間に、化合物分布(支持体成分と防眩層成分)が支持体側から防眩層側にかけて徐々に変化する領域のことを指す。この場合、防眩層とは、防眩層成分のみが含まれており、透明支持体成分を含まない部分を指し、支持体とは、防眩層成分を含まない部分を示すこととする。染み込み層は、フィルムをミクロトームで切削し、断面を飛行時間型二次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)で分析した時に、支持体成分と防眩層成分が共に検出される部分として測定することができ、この領域の膜厚も同様にTOF−SIMSの断面情報から測定することができる。
前述のとおり、防眩層は、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物、(B)透光性粒子、及び溶剤等を含む塗布組成物を透明支持体上に塗布し、乾燥、硬化して作成するが、組成物が塗布されてから乾燥するまでの間、透光性粒子はストークスの式(下記式1)に従って透明支持体側に沈降していく。
Figure 0005982434
式1中、Dは粒子径[m]、vは粒子の終端速度[m/s]、ρは粒子の密度[kg/m]、ηは流体の粘度[Pa・s]、ρは流体の密度[kg/m]、gは重力加速度(定数)である。
本発明では、粒子の沈降を抑え、粒子の上部偏在率を45%以上99%以下にするためには、下記の方法が好ましく用いられる。
(1)透光性粒子の粒子径を小さくする。
具体的には、透光性粒子の平均粒径は2μm〜6μmが好ましく、より好ましくは3μm〜6μmである。本発明においては、平均粒径は一次粒径を示す。平均粒径2μm以上であれば、表面凹凸形状を有する防眩層を形成する場合に防眩層の厚みを適度に厚くすることができ、膜硬度を向上させることができる。また、粒径を6μm以下にすることで、粒子の沈降速度を低下させ、緻密な表面凹凸を形成することができ、ギラツキを抑制することができる。
(2)粒子の凝集度を下げ、実効的的粒子径を小さくする。
防眩層中の粒子凝集度は1.0〜2.0であることが好ましく、1.0〜1.3が更に好ましい。この範囲であると、防眩層中での粒子の実効的粒子径(層中での状態での粒子径、即ち、凝集体の場合には凝集体の粒径)を小さくでき、粒子の沈降速度を低下させることができる。粒子の凝集度を下げるためには、塗布組成物中に後述する高分子分散剤を添加することが好ましい。
粒子凝集度=[面内方向における、防眩層中の粒子の総数]÷[面内方向における、防眩層中の粒子により形成されるドメインの個数]
ここで、「粒子により形成されるドメイン」とは、凝集体を形成していない個々の粒子及び凝集体のことを指し、「ドメインの個数」は、凝集体を形成していない粒子についてはその粒子のみを1つのドメインとカウントし、凝集体を形成している場合には凝集体を1つのドメインとしてカウントする。
粒子凝集度は、フィルムを透過の光学顕微鏡によって撮影し、上式によって算出することができる。この際、測定精度を高めるために面積1mm以上の平均値から算出する事が好ましい。
(3)塗布組成物の粘度を上げる。
塗布組成物の粘度は1〜30mPa・sが好ましく、5〜15mPa・sが更に好ましい。粘度をこの範囲にすることによって、塗布面状を良好に保ち、粒子沈降を抑制できる。塗布組成物の粘度調整は固形分比、高分子増粘剤の添加量によって調整できる。
(4)溶剤の乾燥速度を早め、乾燥過程での粘度上昇を速める。
塗布後、20秒以内に塗布組成物の固形分濃度を70質量%以上にすることが好ましく、80質量%以上にすることが更に好ましい。また、塗布組成物の粘度は塗布後20秒以内に、40mPa・s以上に上昇させることが好ましく、100mPa・s以上にすることが更に好ましい。乾燥過程での粘度上昇率を上げるためには、適切な沸点の溶媒(後述)を選択することが好ましい。
また、塗布前の塗布組成物の固形分濃度は30〜70質量%が好ましく、50〜65質量%が更に好ましい。固形分濃度を上記範囲にすることで、塗布性を良好に保ち、粒子沈降を抑制できる。
上記(1)〜(4)の方法によって、上部偏在率を45%〜約50%まで高めることができる。更には、下記(5)、(6)の方法を用いることによって、上部偏在率を45%〜99%まで高めることができる。また、(1)〜(6)の方法は組み合わせて用いることが好ましい。特に、上記(1)〜(4)の方法に、下記(5)、(6)の方法を組み合わせることは、粒子の凝集度を抑えた上で、上部偏在率を高めることができるため好ましい。
(5)塗布面を下向きにして、塗布、又は乾燥させることによって、透光性粒子を膜表面側(透明支持体とは反対側)に偏在させる方法。
塗布面を下向きにして塗膜を塗布、乾燥することによって、粒子を重力によって膜表面側に偏在させることができる。
ここで、「塗布面を下向きにする」とは、塗布面の法線が鉛直下向きに対して0度以上90未満の角度をなす状態であることを意味し、該角度は好ましくは0度以上40度以下である。
(6)2層を同時に重層塗布する。上層(透明支持体とは反対側)の透光性粒子量を下層(透明支持体側)の透光性粒子量よりも多くすることが好ましい。
防眩層の膜厚を透光性粒子の平均粒径で除した値は1.1〜3.0とする。この値は、1.3〜2.5がより好ましく、1.6〜2.2が更に好ましい。1.1以上にすることによって、粒子起因の欠陥を低減することができるため良好な面状を得ることができる。また、3.0以下にすることによって、カールを抑え、良好な防眩性を得ることができる。
防眩層の膜厚は3μm〜36μmであることが好ましく、より好ましくは4μm〜15μmであり、更に好ましくは5μm〜13μmである。防眩層の膜厚は、例えば、防眩層の断面を走査型電子顕微鏡で観察し透明支持体からの法線方向の厚みの平均値で表すことができる。
防眩フィルムの全ヘイズ値は0.5〜5.0%、内部ヘイズ値は1.5%以下とする。
全ヘイズ値を0.5%以上とすることで適度な防眩性を付与することができ、5.0%以下とすることで白茶け感を低減できる。全ヘイズ値は1.0〜3.0%が好ましい。
内部ヘイズ値を1.5%以下とすることで良好なコントラストを得ることができる。内部ヘイズ値は1.0%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.3%以下が更に好ましい。
防眩フィルムの全ヘイズ値及び内部ヘイズ値の測定は以下のようにして行うことができる。
[1]JIS−K7136に準じて、得られた防眩フィルムの全ヘイズ値(H)を測定する。装置には日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH2000を用いることができる。
[2]防眩フィルムの表面及び裏面に顕微鏡用イマージョンオイル(ニコン(株)製イマージョンオイルTYPE A、屈折率n=1.515)を数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られた防眩フィルムを密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hin)として算出する。
なお、上記[1]で測定した全ヘイズ(H)から上記[2]で算出した内部ヘイズ(Hin)を引いた値がフィルムの表面ヘイズ(Hout)である。
ギラツキ抑制と防眩性を両立させるために、防眩フィルムの表面(透明支持体に対して前記防眩層を有する側の防眩フィルム表面)を光干渉方式の非接触表面形状計測で測定し、得られた凹凸波形を高速フーリエ変換によって算出した、波長50μmにおける振幅が0.001〜0.004μm、波長100μmにおける振幅が0.001μm〜0.003μmにする。波長50μmにおける振幅は0.0015〜0.003μmが更に好ましく、波長100μmにおける振幅は0.001〜0.002μmが更に好ましい。
波長50μmにおける振幅を0.001〜0.004μmにすることによって、良好な防眩性を得ることができる。また、波長100μmにおける振幅を0.001〜0.003μm以下にすることによって、ギラツキを抑制することができる。
光干渉方式での非接触表面形状計測による波長100μmにおける振幅は、特に限定はされないが、例えばMicromap、Vertscan2.0、Vertscan3.0((株)菱化システム)製)等によって測定し、高速フーリエ変換により算出することができる。
波長100μmにおける振幅を0.003μm以下にすることがギラツキ抑制に効果的であるのは、液晶パネルのR、G、B各画素のサイズがおよそ数十μm程度であるため、100μm程度のサイズの凹凸が画素と干渉してギラツキを悪化させていると考えられる。そのため、ギラツキを発生させるサイズ(波長100μm)の凹凸高さを抑え、小サイズ(波長50μm)の凹凸によって防眩性を付与することによって、ギラツキ抑制と防眩性を両立できることを見出した。従来、表面の凹凸形状の一般的な指標として用いてきたRa(表面粗さ)やSm(凹凸平均間隔)は、凹凸形状の平均値であるため、ギラツキを表す指標としては不十分であると考えられ、本指標を用いて表面形状を設計することによって、ギラツキ抑制と防眩性の両立が可能となった。
以下、防眩層を形成するための組成物に用いる各成分等について説明する。(A)硬化性樹脂化合物
本発明における防眩層を形成するための硬化性組成物は少なくとも1種の硬化性樹脂化合物を含有する。該硬化性樹脂化合物は硬化後に透光性樹脂となり、防眩層を構成するマトリックスを形成する樹脂バインダーの働きをすることが好ましい。
そのような樹脂バインダーとしては、電離放射線等による硬化後に飽和炭化水素鎖を主鎖として有する透光性ポリマー(バインダーポリマーともいう)であることが好ましい。また、硬化後の主たるバインダーポリマーは架橋構造を有することが好ましい。
硬化後に飽和炭化水素鎖を主鎖として有するバインダーポリマーとしては、下記に述べるエチレン性不飽和モノマーの重合体であることが好ましい。
飽和炭化水素鎖を主鎖として有し、かつ架橋構造を有するバインダーポリマーとしては、2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーの(共)重合体が好ましい。防眩層を高屈折率にするには、このモノマーの構造中に芳香族環や、フッ素以外のハロゲン原子、硫黄原子、リン原子、及び窒素原子から選ばれた少なくとも1種を含むことが好ましい。
防眩層を形成するための組成物に用いられる硬化性樹脂化合物としては、2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーが好ましい。該モノマーとしては、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル{例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ジ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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、1,2,3−クロヘキサンテトラメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート}、ビニルベンゼン及びその誘導体(例えば、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン(例えば、ジビニルスルホン)、(メタ)アクリルアミド(例えば、メチレンビスアクリルアミド)等が挙げられる。(メタ)アクリロイル基を有する多官能アクリレート系化合物類は市販されているものを用いることもでき、日本化薬(株)製KAYARAD DPHA、同PET−30、新中村化学工業(株)NKエステル A−TMMT、同A−TMPT等を挙げることができる。硬化収縮を低減してカールを抑制する観点からはエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド、カプロラクトン付加して架橋点間距離を広げることが好ましく、例えば、エチレンオキサイド付加したトリメチロールプロパントリアクリレート(例えば大阪有機化学社製ビスコートV#360)、グリセリンプロピレンオキサイド付加トリアクリレート(例えば大阪有機化学社製V#GPT)、カプロラクトン付加ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(例えば日本化薬製DPCA−20、120)などが好ましく用いられる。2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーは2種以上併用することも好ましい。
更に、硬化性樹脂化合物としては、2個以上のエチレン性不飽和基を有する樹脂、例えば、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及び多価アルコール等の、多官能化合物などのオリゴマー又はプレポリマー等も挙げられる。これらのオリゴマー又はプレポリマーは2種以上併用してもよい。
上記2個以上のエチレン性不飽和基を有する樹脂は、硬化性樹脂化合物全量に対して10〜100質量%含有することが好ましい。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により行うことができる。従って、エチレン性不飽和基を有するモノマー、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤、樹脂粒子、分散溶媒、必要に応じて無機フィラー、塗布助剤、その他の添加剤等を含有する塗布液を調製し、該塗布液を透明基材上に塗布後、電離放射線又は熱による重合反応により硬化して防眩層を形成する。電離放射線硬化と熱硬化を合わせて行うことも好ましい。光及び熱重合開始剤としては市販の化合物を利用することができる。なお、本発明においては後述の2種以上の光重合開始剤を用い、少なくとも1種がホスフィンオキサイド系開始剤であり、かつ少なくとも1種がホスフィンオキサイド系以外の開始剤であることが好ましい。
本発明において用いられる硬化性樹脂化合物は1種でも2種以上でもよい。硬化性樹脂化合物の含有量は、防眩層の膜強度の観点から、防眩層を形成するための硬化性組成物の全固形分に対して60〜99質量%が好ましく、70〜97質量%がより好ましく、80〜95質量%が更に好ましい。
本発明において、透光性粒子を除く防眩層の屈折率は1.46〜1.65であることが好ましく、1.49〜1.60であることがより好ましく、1.49〜1.53であることが特に好ましい。屈折率をこの範囲にすることで、塗布ムラ、干渉ムラを目立ちにくくし、硬度の高い防眩層を得ることができる。
ここで、該透光性粒子を除く防眩層の膜の屈折率は、アッベ屈折計で直接測定するか、分光反射スペクトルや分光エリプソメトリーを測定するなどして定量評価できる。
(B)透光性粒子
本発明における防眩層を形成するための硬化性組成物は少なくとも1種の透光性粒子を含有する。透光性粒子の平均粒径は2μm〜6μmが好ましく、より好ましくは3μm〜6μmである。
透光性粒子は有機粒子(樹脂粒子)、無機粒子のどちらでも良く、両者を組み合わせて用いることもできる。また、屈折率の制御が容易であり、凹凸微細化の観点でも有機粒子が好ましい。
表面形状を、本発明の特定の範囲に調整する手段として、平均粒径が互いに異なる2種以上の粒子を使用することや、屈折率が互いに異なる2種以上の粒子を使用することも好ましい。
透光性粒子の粒径の測定方法は、粒子の粒径を測る測定方法であれば、任意の測定方法が適用できるが、粒子の粒度分布をコールターカウンター法により測定し、測定された分布を粒子数分布に換算して得られた粒子分布から算出する方法や、透過型電子顕微鏡(倍率50万〜200万倍)で粒子の観察を行い、粒子100個を観察し、その平均値をもって平均粒径とする方法がある。
なお、本発明において平均粒径はコールターカウンター法によって得られた値を用いる。
無機粒子としては、凝集状の金属酸化物粒子等を挙げることができる。また、使用に際しては、1種又は2種以上混合して用いることができる。凝集状の金属酸化物粒子は、特に凝集状のシリカ粒子と凝集状のアルミナ粒子が好適であり、なかでも、一次粒子径が数十nmの粒子が凝集体を形成した凝集状のシリカが、適度な表面凹凸を安定に形成できる点で好ましい。凝集状のシリカは、例えば、珪酸ナトリウムと硫酸の中和反応により合成された、いわゆる湿式法により得ることができるがこれに限らない。湿式法には更に沈降法、ゲル化法に大別されるが、本発明はどちらの方法であってもよい。
透光性粒子が樹脂粒子の場合(以下、透光性樹脂粒子ともいう)、その屈折率は、ヨウ化メチレン、1,2−ジブロモプロパン、n−ヘキサンから選ばれる任意の屈折率の異なる2種類の溶媒の混合比を変化させて屈折率を変化させた溶媒中に透光性樹脂粒子を等量分散して濁度を測定し、濁度が極小になった時の溶媒の屈折率をアッベ屈折計で測定することで測定される。
透光性樹脂粒子はまた、バインダーとの屈折率差を制御することで内部散乱性を付与することができる。但し、屈折率差を大きくしすぎるとコントラストの低下を伴ってしまうため、透光性樹脂粒子を除く防眩層の屈折率との差を0.050以下に設計することが好ましく、更に好ましくは0.020以下であり、最も好ましいのは0.010以下である。この領域内に設計することで、高いコントラストを得ることができる。なお、本発明において2種以上の透光性樹脂粒子を用いる場合、屈折率は同じであっても、異なっていても良い。
透光性樹脂粒子の具体例としては、例えば架橋ポリメチルメタアクリレート粒子、架橋メチルメタアクリレート−スチレン共重合体粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋メチルメタアクリレート−メチルアクリレート共重合粒子、架橋アクリレート−スチレン共重合粒子、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂粒子、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド樹脂粒子等の樹脂粒子が挙げられる。なかでも架橋スチレン粒子、架橋ポリメチルメタアクリレート粒子、架橋メチルメタアクリレート−スチレン共重合体粒子等が好ましい。更にはこれらの樹脂粒子の表面にフッ素原子、シリコン原子、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、スルホン酸基、燐酸基等を含む化合物を化学結合させた表面修飾粒子やシリカやジルコニアなどのナノサイズの無機微粒子を表面に結合した粒子も例に挙げられる。
本発明において用いられる透光性粒子は1種でも2種以上でもよい。透光性粒子の含有量は、防眩性付与と高い黒締まりの観点から、防眩層の全固形分に対して3〜20質量%が好ましく、5〜18質量%がより好ましく、7〜15質量%が更に好ましい。
前述のとおり、防眩層中の粒子凝集度は1.0〜2.0にすることが好ましい。
[アミン価が1〜30mgKOH/gの共重合物]
前記防眩性層中の粒子凝集度を1.0〜2.0にするためには、防眩層中にアミン価が1〜30mgKOH/gの共重合物を含有することが好ましい。防眩層を形成するための硬化性組成物に該共重合物を含有させることができる。
防眩層又は硬化性組成物への添加量は、透光性粒子に対して0.01〜5.0質量%が好ましく、0.1〜3.0質量%が更に好ましい。共重合物はアミン基が吸着基として作用し、透光性粒子の表面に吸着することによって透光性粒子間に立体障害を与える。これによって、粒子の分散性が高まり、緻密な凹凸を形成しやすくなると推定している。
本発明におけるアミン価が1〜30mgKOH/gの共重合物の具体的な化合物の一例としては、上述した物性値を満足するものであれば特に限定されることはない。当該化合物として好ましくは、市販されている湿潤分散剤を挙げることができ、例えば、BYKケミー社製の湿潤分散剤、Disperbyk−161(11)、Disperbyk−162(13)、Disperbyk−163(10)、Disperbyk−164(18)、Disperbyk−166(20)、Disperbyk−167(13)、Disperbyk−168(11)、Disperbyk−182(13)、Disperbyk−183(17)、Disperbyk−184(15)、Disperbyk−185(17)、Disperbyk−2000(4)、Disperbyk−2001(29)、Disperbyk−2009(4)、Disperbyk−2050(30)、Disperbyk−2070(20)等、あるいは楠本化成(株)製の顔料分散剤、ディスパロンDA−703−50、ディスパロンDA−325、ディスパロンDA−7301、ディスパロン1860、ディスパロン7004等を用いることができる。上記において、( )内はアミン価(KOH/g)を記載した。これらの中でも、粒子の分散性、膜の透明性への副作用の面から、変性アクリル系ブロック共重合物が好ましく、中でもDisperbyk−2000やDisperbyk−166が特に有効に用いられる。上述した共重合物は単独で使用してもよいが、2種以上を併用してもよい。
透光性粒子の分散方法は、特に限定されないが、公知の分散機、すなわちボールミル、ロールミル、ビーズミル、高速ディスパーサー、ポリトロン分散機、ディゾルバー、マグネチックスターラー、超音波分散機等の分散機を使用することにより調製できる。特に、ポリトロン分散機、ディゾルバー、マグネチックスターラー、超音波分散機で分散することが特に好ましい。分散方法は、上記分散機中に有機溶剤、透光性粒子を分散させた後、アミン価が1〜30mgKOH/gの共重合物を添加、分散することが好ましい。
[有機高分子増粘剤]
本発明における防眩層を形成するための硬化性組成物は、有機高分子増粘剤を含むことができる。
ここでいう増粘剤とは、それを添加することにより液の粘度が増大するものを意味し、添加することにより塗布液の粘度が上昇する大きさとして好ましくは1〜50mPa・sであり、更に好ましくは5〜15mPa・sである。
本発明では有機高分子増粘剤としてセルロースエステルが好ましい。中でも、セルロースアセテートブチレートが特に好ましい。有機高分子増粘剤の例としては以下のものが挙げられる。
ポリ−ε−カプロラクトン
ポリ−ε−カプロラクトン ジオール
ポリ−ε−カプロラクトン トリオール
ポリビニルアセテート
ポリ(エチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン グルタレート)
ポリ(1,4−ブチレン スクシネート)
ポリ(1,4−ブチレン テレフタレート)
ポリ(エチレンテレフタレート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレンアジペート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレン グルタレート)
ポリ(ネオペンチルグリコールアジペート)
ポリ(ネオペンチルグリコール セバケート)
ポリ(1,3−プロピレンアジペート)
ポリ(1,3−プロピレン グルタレート)
ポリビニルブチラール
ポリビニルホルマール
ポリビニルアセタール
ポリビニルプロパナール
ポリビニルヘキサナール
ポリビニルピロリドン
ポリアクリル酸エステル
ポリメタクリル酸エステル
セルロースアセテート
セルロースプロピオネート
セルロースアセテートブチレート
有機高分子増粘剤の分子量は数平均分子量で0.3万〜40万が好ましく、0.4万〜30万がより好ましく、0.5万〜20万が特に好ましい。
有機高分子増粘剤の添加量は防眩層を形成するための硬化性組成物の全固形分に対して0.5〜10質量%が好ましく、1.0〜7.0質量%がより好ましく、2.0〜5.0質量%が特に好ましい。
[光重合開始剤]
本発明における硬化性樹脂化合物(例えば、エチレン性不飽和基を有するモノマー)の重合は、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により行うことができる。従って、エチレン性不飽和基を有するモノマー、光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤、及び粒子、必要に応じて無機フィラー、塗布助剤、その他の添加剤、有機溶媒等を含有する塗布液を調製し、該塗布液を透明支持体上に塗布後、電離放射線又は熱による重合反応により硬化して防眩層を形成する。電離放射線硬化と熱硬化を合わせて行うことも好ましい。光及び熱重合開始剤としては市販の化合物を利用することができ、それらは、「最新UV硬化技術」(p.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)や、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)のカタログに記載されている。光重合開始剤は2種以上を併用することもできる。
光重合開始剤は、防眩層を形成するための硬化性組成物における硬化性樹脂化合物100質量部に対して、総量として0.1〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、1〜10質量部の範囲で使用することがより好ましく、1〜6質量部の範囲で使用することが最も好ましい。
本発明においては2種以上の光重合開始剤を併用し、少なくとも1種がホスフィンオキサイド系開始剤であり、かつ少なくとも1種がホスフィンオキサイド系以外の開始剤であることが好ましい。
(ホスフィンオキサイド系光重合開始剤)
本発明におけるホスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、光吸収時にn−π*遷移を起こし、フォトブリーチング効果を持つものが好ましく、具体的には、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルホスフィンオキサイドが好ましく挙げられる。
市販されているホスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、BASF製のイルガキュア819、DAROCUR TPOなどが好ましく挙げられる。
本発明において用いられるホスフィンオキサイド系光重合開始剤は1種でも2種以上でもよい。
(ホスフィンオキサイド系以外の光重合開始剤)
本発明におけるホスフィンオキサイド系以外の光重合開始剤としては、表面硬化性の光重合開始剤であることが好ましい。ホスフィンオキサイド系以外の光重合開始剤としては、具体的にはアセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類(特開2001−139663号等)、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。
前記アセトフェノン類の例には、2,2−ジメトキシアセトフェノン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、1−ヒドロキシ−ジメチルフェニルケトン、1−ヒドロキシ−ジメチル−p−イソプロピルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−4−メチルチオ−2−モルフォリノプロピオフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、が含まれる。
前記ベンゾイン類の例には、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル及びベンゾインイソプロピルエーテルが含まれる。
ベンゾフェノン類の例には、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、2,4−ジクロロベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン及びp−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、3,3’、4、4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノンなどが含まれる。
前記ボレート塩としては、例えば、特許第2764769号、特開2002−116539号等の各公報、及び、Kunz,Martin“Rad Tech’98.Proceeding April 19〜22頁,1998年,Chicago”等に記載される有機ホウ酸塩が挙げられる。例えば、前記特開2002−116539号明細書の段落番号[0022]〜[0027]記載の化合物が挙げられる。
また、その他の有機ホウ素化合物としては、特開平6−348011号公報、特開平7−128785号公報、特開平7−140589号公報、特開平7−306527号公報、及び特開平7−292014号公報等の有機ホウ素遷移金属配位錯体等が具体例として挙げられ、具体例にはカチオン性色素とのイオンコンプレックス類が挙げられる。
前記活性エステル類の例には、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−1,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、スルホン酸エステル類、環状活性エステル化合物などが含まれる。
具体的には、特開2000−80068号公報記載の実施例記載化合物1〜21が特に好ましい。
また、オニウム塩類の例には、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩が挙げられる。
前記活性ハロゲン類としては、具体的には、若林 等の“Bull Chem.Soc
Japan”42巻、2924頁(1969年)、米国特許第3,905,815号明細書、特開平5−27830号、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1巻(3号),(1970年)等に記載の化合物が挙げられ、特に、トリハロメチル基が置換したオキサゾール化合物:s−トリアジン化合物が挙げられる。
より好適には、少なくとも一つのモノ、ジ又はトリハロゲン置換メチル基がs−トリアジン環に結合したs−トリアジン誘導体が挙げられる。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、日本化薬(株)製のKAYACURE(DETX−S,BP−100,BDMK,CTX,BMS,2−EAQ,ABQ,CPTX,EPD,ITX,QTX,BTC,MCAなど)、BASF製のイルガキュア(651,184,500,907,369,1173,1870,2959,4265,4263,127など)、DAROCUR(1173)、サートマー社製のEsacure(KIP100F,KB1,EB3,BP,X33,KT046,KT37,KIP150,TZT)等及びそれらの組み合わせが好ましい例として挙げられる。
本発明において用いられるホスフィンオキサイド系以外の光重合開始剤は1種でも2種以上でもよい。
また、光重合開始剤のうち、ホスフィンオキサイド系開始剤の比率は、面のざらつき感と、高い膜硬度の両立の観点から、光重合開始剤総量に対して20質量%〜95質量%の範囲で使用することが好ましく、30質量%〜90質量%の範囲で使用することがより好ましく、40質量%〜85質量%の範囲で使用することが最も好ましい。
[界面活性剤]
本発明における防眩層を形成するための硬化性組成物には、特に塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状均一性を確保するために、フッ素系、シリコーン系の何れかの界面活性剤、あるいはその両者を含有することが好ましい。特にフッ素系の界面活性剤は、より少ない添加量において、塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状故障を改良する効果が現れるため、好ましく用いることができる。面状均一性を高めつつ、高速塗布適性を持たせることにより生産性を高めることができる。
フッ素系の界面活性剤の好ましい例としては、フルオロ脂肪族基含有共重合体(以下、「フッ素系ポリマー」と略記することもある)が挙げられ、該フッ素系ポリマーは、下記(i)のモノマーに相当する繰り返し単位を含む、あるいは(i)のモノマーに相当する繰り返し単位と更に下記(ii)のモノマーに相当する繰り返し単位とを含む、アクリル樹脂、メタアクリル樹脂、及びこれらに共重合可能なビニル系モノマーとの共重合体が有用である。
(i)下記一般式イで表されるフルオロ脂肪族基含有モノマー
一般式イ
Figure 0005982434
一般式イにおいてR11は水素原子又はメチル基を表し、Xは酸素原子、イオウ原子又は−N(R12)−を表し、mは1以上6以下の整数、nは2〜4の整数を表す。R12は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基を表し、好ましくは水素原子又はメチル基である。Xは酸素原子が好ましい。
(ii)前記(i)と共重合可能な下記一般式ロで示されるモノマー
一般式ロ
Figure 0005982434
一般式ロにおいて、R13は水素原子又はメチル基を表し、Yは酸素原子、イオウ原子又は−N(R15)−を表し、R15は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基を表し、好ましくは水素原子又はメチル基である。Yは酸素原子、−N(H)−、及び−N(CH)−が好ましい。
14は置換基を有しても良い炭素数4以上20以下の直鎖、分岐又は環状のアルキル基を表す。R14のアルキル基の置換基としては、水酸基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基等があげられるがこの限りではない。炭素数4以上20以下の直鎖、分岐又は環状のアルキル基としては、直鎖及び分岐してもよいブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、エイコサニル基等、また、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の単環シクロアルキル基及びビシクロヘプチル基、ビシクロデシル基、トリシクロウンデシル基、テトラシクロドデシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロデシル基、等の多環シクロアルキル基が好適に用いられる。
本発明で用いられるフッ素系ポリマーに用いられるこれらの一般式イで示されるフルオロ脂肪族基含有モノマーの量は、該フッ素系ポリマーの各単量体に基づいて10モル%以上であり、好ましくは15〜70モル%であり、より好ましくは20〜60モル%の範囲である。
本発明で用いられるフッ素系ポリマーの好ましい質量平均分子量は、3000〜100,000が好ましく、5,000〜80,000がより好ましい。更に、本発明で用いられるフッ素系ポリマーの好ましい添加量は、塗布液100質量部に対して0.001〜5質量部の範囲であり、更に好ましくは0.005〜3質量部の範囲であり、より好ましくは0.01〜1質量部の範囲である。フッ素系ポリマーの添加量が0.001質量部以上であればフッ素系ポリマーを添加した効果が充分得られ、また5質量部以下であれば、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、塗膜としての性能(例えば反射率、耐擦傷性)に悪影響を及ぼしたり、といった問題が生じない。
[溶剤]
本発明の防眩フィルムの各層を形成するための塗布組成物に用いられる溶剤としては、各成分を溶解又は分散可能であること、塗布工程、乾燥工程において均一な面状となり易いこと、液保存性が確保できること、適度な飽和蒸気圧を有すること、等の観点で選ばれる各種の溶剤が使用できる。
溶媒は2種類以上のものを混合して用いることができる。特に、乾燥負荷の観点から、常圧室温における沸点が100℃以下の溶剤を主成分とし、乾燥速度の調整のために沸点が100℃超の溶剤を少量含有することが好ましい。
本発明の防眩層を形成するための塗布組成物においては、粒子の沈降を防ぐため、沸点80℃以下の溶剤を塗布組成物の全溶剤中の30〜80質量%含有することが好ましく、50〜70質量含有することが更に好ましい。沸点80℃以下の溶剤比を上記割合にすることによって、透明支持体への樹脂成分の染み込みを適度に抑え、また、乾燥による粘度上昇速度が上がることで、粒子沈降を抑えることができる。
沸点が100℃以下の溶剤としては、例えば、ヘキサン(沸点68.7℃)、ヘプタン(98.4℃)、シクロヘキサン(80.7℃)、ベンゼン(80.1℃)などの炭化水素類、ジクロロメタン(39.8℃)、クロロホルム(61.2℃)、四塩化炭素(76.8℃)、1,2−ジクロロエタン(83.5℃)、トリクロロエチレン(87.2℃)などのハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテル(34.6℃)、ジイソプロピルエーテル(68.5℃)、ジプロピルエーテル(90.5℃)、テトラヒドロフラン(66℃)などのエーテル類、ギ酸エチル(54.2℃)、酢酸メチル(57.8℃)、酢酸エチル(77.1℃)、酢酸イソプロピル(89℃)などのエステル類、アセトン(56.1℃)、2−ブタノン(メチルエチルケトンと同じ、79.6℃)などのケトン類、メタノール(64.5℃)、エタノール(78.3℃)、2−プロパノール(82.4℃)、1−プロパノール(97.2℃)などのアルコール類、アセトニトリル(81.6℃)、プロピオニトリル(97.4℃)などのシアノ化合物類、二硫化炭素(46.2℃)などがある。このうちケトン類、エステル類が好ましく、特に好ましくはケトン類である。ケトン類の中では2−ブタノンが特に好ましい。
沸点が100℃を超える溶剤としては、例えば、オクタン(125.7℃)、トルエン(110.6℃)、キシレン(138℃)、テトラクロロエチレン(121.2℃)、クロロベンゼン(131.7℃)、ジオキサン(101.3℃)、ジブチルエーテル(142.4℃)、酢酸イソブチル(118℃)、シクロヘキサノン(155.7℃)、2−メチル−4−ペンタノン(MIBKと同じ、115.9℃)、1−ブタノール(117.7℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(153℃)、N,N−ジメチルアセトアミド(166℃)、ジメチルスルホキシド(189℃)などがある。好ましくは、シクロヘキサノン、2−メチル−4−ペンタノンである。
[無機フィラー]
本発明の防眩層には、上記の透光性粒子に加えて、屈折率の調整、膜強度の調整、硬化収縮減少、更に低屈折率層を設けた場合の反射率低減の目的に応じて、無機フィラー使用することもできる。例えば、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも1種の金属元素を含有する酸化物からなり、一次粒子の平均粒子径が、一般に0.2μm以下、好ましくは0.1μm以下、より好ましくは0.06μm以下1nm以上である微細な高屈折率無機フィラーを含有することも好ましい。
透光性粒子との屈折率差を調整するために、マトリックスの屈折率を低くする必要が生じた場合は、無機フィラーとして、シリカ微粒子、中空シリカ微粒子等の微細な低屈折率無機フィラーを用いることができる。好ましい粒径は、前記の微細な高屈折率無機フィラーと同じである。
無機フィラーは、表面をシランカップリング処理又はチタンカップリング処理されることも好ましく、フィラー表面にバインダー種と反応できる官能基を有する表面処理剤が好ましく用いられる。
無機フィラーの添加量は、防眩層の全固形分中の10〜90質量%であることが好ましく、より好ましくは20〜80質量%であり、特に好ましくは30〜75質量%である。
なお、無機フィラーは、粒径が光の波長よりも十分短いために散乱が生じず、バインダーポリマーに該フィラーが分散した分散体は光学的に均一な物質の性質を有する。
[防眩フィルムの構成]
本発明の防眩フィルムは、一般に、最も単純な構成では、透明支持体上に防眩層を塗設した構成である。
本発明の防眩フィルムの好ましい層構成の例を下記に示すが、特にこれらの層構成のみに限定されるわけではない。
・支持体/防眩層
・支持体/ハードコート層/防眩層
・支持体/防眩層/ハードコート層
・支持体/防眩層/低屈折率層
・支持体/ハードコート層/防眩層/低屈折率層
・支持体/防眩層/ハードコート層/低屈折率層
[低屈折率層]
本発明では、防眩層の上に低屈折率層を形成することもできる。低屈折率層は防眩層よりも低い屈折率を有し、厚さは50〜200nmであることが好ましく、70〜150nmであることが更に好ましく、80〜120nmであることが最も好ましい。
低屈折率層の屈折率は、直下の層の屈折率より低く、1.20〜1.55であることが好ましく、1.25〜1.46であることがより好ましく、1.30〜1.40であることが特に好ましい。低屈折率層の厚さは、50〜200nmであることが好ましく、70〜100nmであることが更に好ましい。低屈折率層は低屈折率層形成用の硬化性組成物を硬化して得ることが好ましい。
好ましい低屈折率層の硬化性物組成の態様としては、
(1)架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物を含有する組成物、
(2)含フッ素のオルガノシラン材料の加水分解縮合物を主成分とする組成物、
(3)2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーと無機微粒子(特に中空構造を有する無機微粒子が好ましい。)を含有する組成物、などが挙げられる。
(1)及び(2)に関しても、無機微粒子を含有することが好ましく、更に屈折率の低い中空構造を有する無機微粒子用いると、低屈折率化や無機微粒子添加量と屈折率の調整などの観点で特に好ましい。
(1)架橋性若しくは重合性の官能基を有する含フッ素化合物
架橋性又は重合性の官能基を有する含フッ素化合物としては、含フッ素モノマーと架橋性又は重合性の官能基を有するモノマーの共重合体を挙げることができる。これら含フッ素ポリマーの具体例は、特開2003−222702号公報、特開2003−183322号公報等に記載されている。
上記のポリマーに対しては特開2000−17028号公報に記載のごとく適宜重合性不飽和基を有する硬化剤を併用してもよい。また、特開2002−145952号に記載のごとく含フッ素の多官能の重合性不飽和基を有する化合物との併用も好ましい。多官能の重合性不飽和基を有する化合物の例としては、上記の防眩層の硬化性樹脂化合物として説明した2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。また、特開2004−170901号公報に記載のオルガノランの加水分解縮合物も好ましく、特に(メタ)アクリロイル基を含有するオルガノシランの加水分解縮合物が好ましい。これら化合物は、特にポリマー本体に重合性不飽和基を有する化合物を用いた場合に耐擦傷性改良に対する併用効果が大きく好ましい。
ポリマー自身が単独で十分な硬化性を有しない場合には、架橋性化合物を配合することにより、必要な硬化性を付与することができる。例えばポリマー本体に水酸基含有する場合には、各種アミノ化合物を硬化剤として用いることが好ましい。架橋性化合物として用いられるアミノ化合物は、例えば、ヒドロキシアルキルアミノ基及びアルコキシアルキルアミノ基のいずれか一方又は両方を合計で2個以上含有する化合物であり、具体的には、例えば、メラミン系化合物、尿素系化合物、ベンゾグアナミン系化合物、グリコールウリル系化合物等を挙げることができる。これら化合物の硬化には、有機酸又はその塩を用いるのが好ましい。
(2)含フッ素のオルガノシラン材料の加水分解縮合物を主成分とする組成物
含フッ素のオルガノシラン化合物の加水分解縮合物を主成分とする組成物も屈折率が低く、塗膜表面の硬度が高く好ましい。フッ素化アルキル基に対して片末端又は両末端に加水分解性のシラノールを含有する化合物とテトラアルコキシシランの縮合物が好ましい。具体的組成物は、特開2002−265866号公報、特許317152号公報に記載されている。
(3)2個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーと中空構造を有する無機微粒子を含有する組成物
更に別の好ましい態様として、低屈折率の粒子とバインダーからなる低屈折率層が挙げられる。低屈折率粒子としては、有機でも無機でも良いが、内部に空孔を有する粒子が好ましい。中空粒子の具体例は、特開2002−79616号公報に記載のシリカ系粒子に記載されている。粒子屈折率は1.15〜1.40が好ましく、1.20〜1.30が更に好ましい。バインダーとしては、上記防眩層の頁で述べた二個以上のエチレン性不飽和基を有するモノマーを挙げることができる。
本発明に用いられる低屈折率層用の組成物には、前述の光ラジカル重合開始剤又は熱ラジカル重合開始剤を添加することが好ましい。ラジカル重合性化合物を含有する場合には、該化合物に対して1〜10質量部、好ましくは1〜5質量部の重合開始剤を使用できる。
本発明に用いられる低屈折率層には、無機粒子を併用することができる。耐擦傷性を付与するために、低屈折率層の厚みの15%〜150%、好ましくは30%〜100%、更に好ましくは45%〜60%の粒径を有する微粒子を使用することができる。
本発明の低屈折率層には、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性等の特性を付与する目的で、公知のポリシロキサン系あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤等を適宜添加することができる。
ポリシロキサン構造を有する添加剤としては、反応性基含有ポリシロキサン{例えば“
KF−100T”,“X−22−169AS”,“KF−102”,“X−22−3701IE”,“X−22−164B”,“X−22−5002”,“X−22−173B”,“X−22−174D”,“X−22−167B”,“X−22−161AS” (商品名)、以上、信越化学工業(株)製;“AK−5”,“AK−30”,“AK−32”(商品名)、以上東亜合成(株)製;、「サイラプレーンFM0725」,「サイラプレーンFM0721」(商品名)、以上チッソ(株)製等}を添加するのも好ましい。また、特開2003−112383号公報の表2、表3に記載のシリコーン系化合物も好ましく使用できる。
フッ素系化合物としては、フルオロアルキル基を有する化合物が好ましい。該フルオロアルキル基は炭素数1〜20であることが好ましく、より好ましくは1〜10であり、直鎖(例えば−CFCF,−CH(CFH,−CH(CFCF,−CHCH(CFH等)であっても、分岐構造(例えばCH(CF,CHCF(CF,CH(CH)CFCF,CH(CH)(CFCFH等)であっても、脂環式構造(好ましくは5員環又は6員環、例えばパーフルオロシクロへキシル基、パーフルオロシクロペンチル基又はこれらで置換されたアルキル基等)であっても良く、エーテル結合を有していても良い(例えばCHOCHCFCF,CHCHOCHH,CHCHOCHCH17,CHCHOCFCFOCFCFH等)。該フルオロアルキル基は同一分子中に複数含まれていてもよい。
フッ素系化合物は、更に低屈折率層皮膜との結合形成あるいは相溶性に寄与する置換基を有していることが好ましい。該置換基は同一であっても異なっていても良く、複数個あることが好ましい。好ましい置換基の例としてはアクリロイル基、メタアクリロイル基、ビニル基、アリール基、シンナモイル基、エポキシ基、オキセタニル基、水酸基、ポリオキシアルキレン基、カルボキシル基、アミノ基などが挙げられる。フッ素系化合物はフッ素原子を含まない化合物とのポリマーであってもオリゴマーであってもよく、分子量に特に制限はない。フッ素系化合物のフッ素原子含有量には特に制限は無いが20質量%以上であることが好ましく、30〜70質量%であることが特に好ましく、40〜70質量%であることが最も好ましい。好ましいフッ素系化合物の例としてはダイキン化学工業(株)製、R−2020、M−2020、R−3833、M−3833、オプツールDAC(以上商品名)、大日本インキ(株)製、メガファックF−171、F−172、F−179A、ディフェンサMCF−300、MCF−323 (以上商品名)などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これらのポリシロキサンフッ素系化合物やポリシロキサン構造を有する化合物は低屈折率層全固形分の0.1〜10質量%の範囲で添加されることが好ましく、特に好ましくは1〜5質量%の場合である。
[ハードコート層]
本発明の防眩フィルムには、フィルムの物理的強度を更に付与するために、防眩層に加えてハードコート層を設けることができる。ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
防眩フィルムに充分な耐久性、耐衝撃性を付与する観点から、ハードコート層の厚さは通常0.5μm〜50μm程度とし、好ましくは1μm〜20μm、更に好ましくは2μm〜10μm、最も好ましくは3μm〜7μmである。また、ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることが更に好ましく、3H以上であることが最も好ましい。更に、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
ハードコート層は、電離放射線硬化性樹脂化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることが好ましい。例えば、電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーを含む塗布組成物を透明プラスチックフィルム基材上に塗布し、多官能モノマーや多官能オリゴマーを架橋反応、又は、重合反応させることにより形成することができる。電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
ハードコート層には、内部散乱性付与の目的で、平均粒径が1.0〜10.0μm、好ましくは1.5〜7.0μmのマット粒子、例えば無機化合物の粒子又は樹脂粒子を含有してもよい。
ハードコート層のバインダーには、ハードコート層の屈折率を制御する目的で、高屈折率モノマー又は無機粒子、或いは両者を加えることができる。無機粒子には屈折率を制御する効果に加えて、架橋反応による硬化収縮を抑える効果もある。
[透明支持体]
本発明における透明支持体としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートやなど、特に限定は無い。透明樹脂フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、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プロピオネートフィルム)、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、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、(メタ)アクリルニトリルフィルム等が使用できる。
その中でも、透明性が高く、光学的に複屈折が少なく、製造が容易であり、偏光板の保護フィルムとして一般に用いられているセルロースアシレートフィルムが好ましく、セルローストリアセテートフィルムが更に好ましい。又、透明基材の厚さは通常25μm〜1000μm程度とする。本発明においては、透明支持体がセルロースエステル系フィルムが好ましく、かつ該セルロースエステル系フィルムの膜厚が30μm以上100μm以下である事が好ましい。セルロースエステル系フィルムの膜厚は40μm以上80μm以下が更に好ましい。
本発明ではセルロースアシレートフィルムに、酢化度が59.0〜61.5%であるセルロースアセテートを使用することが好ましい。
酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定及び計算に従う。セルロースアシレートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることが更に好ましい。
また、本発明に使用するセルロースアシレートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の値が1.0に近いこと、換言すれば分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.3〜1.65であることが更に好ましく、1.4〜1.6であることが最も好ましい。
一般に、セルロースアシレートの2,3,6の水酸基は全体の置換度の1/3ずつに均等に分配されるわけではなく、6位水酸基の置換度が小さくなる傾向がある。本発明ではセルロースアシレートの6位水酸基の置換度が、2,3位に比べて多いほうが好ましい。全体の置換度に対して6位の水酸基が32%以上アシル基で置換されていることが好ましく、更には33%以上、特に34%以上であることが好ましい。更にセルロースアシレートの6位アシル基の置換度が0.88以上であることが好ましい。6位水酸基は、アセチル基以外に炭素数3以上のアシル基であるプロピオニル基、ブチロイル基、バレロイル基、ベンゾイル基、アクリロイル基などで置換されていてもよい。各位置の置換度の測定は、NMRによって求めることができる。
本発明ではセルロースアシレートとして、特開平11−5851号公報の段落「0043」〜「0044」[実施例][合成例1]、段落「0048」〜「0049」[合成例2]、段落「0051」〜「0052」[合成例3]に記載の方法で得られたセルロースアセテートを用いることができる。
本発明では、ポリエチレンテレフタレートフィルムも、透明性、機械的強度、平面性、耐薬品性及び耐湿性共に優れており、その上安価であり好ましく用いられる。透明プラスチックフィルムとその上に設けられるハードコート層との密着強度をより向上させるため、透明プラスチックフィルムは易接着処理が施されたされたものであることが更に好ましい。市販されている光学用易接着層付きPETフィルムとしては東洋紡績社製コスモシャインA4100、A4300等が挙げられる。
[塗布方式]
本発明の光学フィルムの各層は以下の塗布方法により形成することができるが、この方法に制限されない。ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法、スライドコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(特開2003−164788号明細書参照)、マイクログラビアコート法等の公知の方法が用いられ、その中でもマイクログラビアコート法、ダイコート法が好ましい。
本発明の防眩層の形成においては、透光性粒子の上部偏析率を45〜99%にする目的で、(1)2層を同時に塗設する方法、(2)塗布膜表面(塗布面)の表面が下向き(水平方向に対して塗布膜表面の角度が0度以上90度未満、即ち、塗布面の法線が鉛直下向きに対して0度以上90度未満)になる様にして、塗布、乾燥させて作成する方法などを好ましく用いることができる。好ましくは、塗布後、乾燥時に塗布面表面を下向きにすることである。塗布面の法線と鉛直下向きとの角度は0〜40度であることが好ましい。
(1)2層以上を同時に塗設する場合は、一つの塗布装置で2層以上を同時に塗設する方法(特許4277465号、特開2007−164166号、特開2003−260400号、特開平7−108213号、特開2007−121426号明細書参照)が好ましく、特開2003−260400号記載のスロットダイコーターを用いることが特に好ましい。
2層以上を同時に塗設する場合の塗布量は、下層(透明支持体側)は、10〜100cc/mが好ましく、15〜70cc/mがより好ましく、20〜50cc/mが更に好ましい。下層以外は5〜50cc/mが好ましく、6〜40cc/mがより好ましく、10〜30cc/mが更に好ましい。この範囲の塗布量であれば、同時塗布した場合に、層間の液が混合し過ぎないため、好ましい。上層(透明支持体とは反対側)と下層の固形分換算での塗布量の割合は50:50〜5:95が好ましく、30:70〜10:90が更に好ましい。硬化後の膜厚換算では上層は1〜6μmが好ましく、2〜4μmが更に好ましい。下層の膜厚は3〜10μmが好ましく、5〜8μmが更に好ましい。
上層形成用の塗布組成物は、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む。下層形成用の塗布組成物は、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物を含み、(B)透光性粒子は含んでも含まなくてもよい。両方の組成物とも、更に、上記防眩層を形成するための塗布組成物について説明した他の添加剤を含むことができる。
上層の透光性粒子の含有量は上層の固形分に対して2質量%〜15質量%が好ましく、4質量%〜10質量%が更に好ましい。一方、下層の透光性粒子の含有量は下層の固形分に対して、0質量%〜10質量%が好ましく、0質量%〜5質量%が更に好ましい。
2層以上を同時に塗設する場合の塗布組成物の粘度は、下層は1mPa・S以上200mPa・S以下が好ましく、2mPa・S以上100mPa・S以下がより好ましく、5mPa・S以上50mPa・S以下が更に好ましい。下層以外は50mPa・S以下が好ましく、30mPa・S以下がより好ましく、20mPa・S以下が更に好ましい。塗布液の粘度を調整する方法は制限ないが、特開2007−233185号に記載の増粘剤やチキソトロピー剤を使用することができる。
2層以上を同時に塗布することによって、上層の粒子が下層へ適度に埋もれるため、上部偏在率が高く、ギラツキが抑制された防眩フィルムを作成できる。一方、2層以上を逐次に塗布した場合は、上層の下層への粒子埋没がないため、例え上部偏在率を45%以上にしても、面のザラツキ感が悪く、ギラツキ抑制が十分でない場合がある。
[乾燥、硬化条件]
本発明における防眩層など塗布により層形成する場合の、乾燥、硬化方法に関して、好ましい例を以下に述べる。
本発明では、電離放射線による照射と、照射の前、照射と同時又は照射後の熱処理とを組み合わせることにより、硬化することが有効である。
以下に、いくつかの製造工程のパターンを示すが、これらに限定されるものではない。(以下の表で、「−」は熱処理を行っていないことを示す。)
Figure 0005982434
その他、電離放射線硬化時に同時に熱処理を行う工程も好ましい。
本発明においては、上記のとおり、電離放射線による照射と組み合わせて熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、防眩フィルムの支持体、防眩層を含めた構成層を損なうものでなければ特に制限はないが、好ましくは40〜150℃、更に好ましくは50〜130℃、最も好ましくは60〜110℃である。これにより、塗布後20秒以内に固形分濃度を70質量%以上にすることが好ましく、80質量%以上にすることが更に好ましい。
熱処理に要する時間は、使用成分の分子量、その他成分との相互作用、粘度などにより異なるが、15秒〜1時間、好ましくは20秒〜30分、最も好ましくは30秒〜5分である。
電離放射線の種類については、特に制限はなく、X線、電子線、紫外線、可視光、赤外線などが挙げられるが、紫外線が広く用いられる。例えば塗膜が紫外線硬化性であれば、紫外線ランプにより10mJ/cm〜1000mJ/cmの照射量の紫外線を照射して各層を硬化するのが好ましい。照射の際には、前記エネルギーを一度に当ててもよいし、分割して照射することもできる。特に塗膜の面内での性能ばらつきを少なくする点や、面状、表面のざらつき感を良化させるという観点からは、2回以上に分割して照射することが好ましく、初期に150mJ/cm以下の低照射量の紫外光を照射し、その後、50mJ/cm以上の高照射量の紫外光を照射し、かつ初期よりも後期の方で高い照射量を当てることが好ましい。
[偏光板]
本発明の防眩フィルムは、偏光膜とその両側に配置された保護フィルムとからなる偏光板の、その保護フィルムの一方又は両方に使用して、防眩性を有する偏光板とすることができる。
一方の保護フィルムとして本発明の防眩フィルムを用い、他方の保護フィルムには、通常のセルロースアセテートフィルムを用いてもよいが、その他方の保護フィルムには、溶液製膜法で製造され、かつ10〜100%の延伸倍率でロールフィルム形態における幅方向に延伸したセルロースアセテートフィルムを用いることが好ましい。
また、偏光膜の2枚の保護フィルムのうち、本発明の防眩フィルム以外のフィルムが、光学異方層を含んでなる光学補償層を有する光学補償フィルムであることも好ましい態様である。光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができるが、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号公報に記載されている光学補償フィルムが好ましい。
偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜及び染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フィルムを用いて製造する。
また偏光膜としては、公知の偏光膜や、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。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は以下の方法により作製される。
すなわち、連続的に供給されるポリビニルアルコール系フィルムなどのポリマーフィルムの両端を保持手段により保持しつつ張力を付与して延伸して、少なくともフィルム幅方向に1.1〜20.0倍に延伸し、フィルム両端の保持装置の長手方向進行速度差が3%以内で、フィルム両端を保持する工程の出口におけるフィルムの進行方向と、フィルムの実質延伸方向のなす角が、20〜70゜傾斜するように、フィルム進行方向を、フィルム両端を保持させた状態で屈曲させてなる延伸方法によって製造することができる。特に45°傾斜させたものが生産性の観点から好ましく用いられる。
ポリマーフィルムの延伸方法については、特開2002−86554号公報の段落番号0020〜0030に詳しい記載がある。
[画像表示装置]
本発明の防眩フィルム又は偏光板は、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような画像表示装置に用いることができる。
本発明を詳細に説明するために、以下に実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
また、以下塗布液A106〜112、及び114〜120を用いた実施例は参考例と読み替えるものとする。
(粒子分散液の調製)
以下の表2に示す組成の透光性樹脂粒子の分散液は、攪拌しているMIBK(メチルイソブチルケトン)溶液中に透光性樹脂粒子を分散液の固形分濃度が30質量%になるまで徐々に加え、30分間攪拌して作製した。表2中の数値は、各成分の「質量部」を表す。
Figure 0005982434
表2中記載の透光性樹脂粒子は、積水化成品工業(株)製の以下の粒子である。
A:6μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.520)
B:3.5μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.520)
C:12μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.520)
D:5μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.520)
E:6μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.555)
F:2μm架橋アクリル−スチレン粒子(屈折率1.520)
G: 6μm架橋アクリル粒子(屈折率1.500)
また、Disperbyk−166(商品名)(アミン価20KOH/g)は、ビックケミー製の高分子化合物である。
(防眩層用塗布液の調製)
以下の表3に示す組成で各成分を添加し、孔径30μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して防眩層用塗布液A101〜A121を調製した。表3中の数値は、各成分の「質量部」を表す。
Figure 0005982434
それぞれ使用した化合物を以下に示す。
PET−30: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の混合物[日本化薬(株)製]
ビスコート360:トリメチロールプロパンEO付加トリアクリレート〔大阪有機化学工業(株)製〕
UV1700B:ウレタンアクリレート(日本合成化学工業(株)製)
CAB:セルロースアセテートブチレート 531−1[イーストマン・コダック製]
Irgacure 819:ホスフィンオキサイド系光重合開始剤[BASF製]
Irgacure 907:アセトフェノン系光重合開始剤[BASF製]
SP−13:以下のフッ素系界面活性剤
Figure 0005982434
(防眩層の塗設)
80μm、60μm、又は40μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルムをロール形態で巻き出して、防眩層用塗布液A101〜A121を使用し、防眩フィルム試料101〜121を作製した。試料A101〜A106、A108〜A120は厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム、試料A107は厚さ60μmのトリアセチルセルロースフィルム、試料A121は厚さ40μmのトリアセチルセルロースフィルムを使用した。
具体的には、特開2006−122889号公報実施例1記載のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で各塗布液を塗布し、60℃で150秒乾燥の後、更に窒素パージ下酸素濃度約0.1%で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm、照射量150mJ/cmの紫外線を照射して塗布層を硬化させて防眩層を形成した後、巻き取った。この際、試料101〜112、117〜120は対応する塗布液の塗布面が鉛直方向上向きになるように搬送し、塗布面法線が鉛直方向上向きから0〜20度の状態で固形分濃度が70質量%になるまで乾燥させ(試料101は塗布後、固形分濃度が70質量%となるまでの時間は25秒、102〜105は22秒、その他の試料は17秒であった)、その後紫外線照射して巻き取った。また、試料119の固形分濃度が70質量%となるまでの時間は26秒。試料120の固形分濃度が70質量%となるまでの時間は10秒になる様に風速を調整した。
一方、試料113、試料121は、塗布後に塗布面が鉛直方向下向きになる様に搬送し、塗布面の法線が鉛直方向下向きから0度〜20度の状態で固形分濃度が70質量%になるまで乾燥させ塗布後、固形分濃度が70質量%となるまでの時間は12秒であった)、その後紫外線照射して巻き取った。
また、防眩フィルム114は、特開2003−260400号記載のスロットダイコーターを使用して、透明支持体側から下層に塗布液114−2、上層に塗布液114−1を用いて下層の硬化後膜厚が7μm、上層の硬化後膜厚が4μmになる様に塗布液114−1及び114−2を同時重層塗布し、搬送速度30m/分の条件で塗布し、60℃で150秒乾燥の後、更に窒素パージ下酸素濃度約0.1%で160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm、照射量150mJ/cmの紫外線を照射して塗布層を硬化させ防眩層を形成した後、巻き取った。この際、塗布面が鉛直方向上向きになる様に搬送し、塗布面法線が鉛直方向上向きから0度〜20度の状態で固形分濃度が70質量%以上になるまで乾燥させ(塗布後、固形分濃度が70質量%となるまでの時間は15秒であった)、その後紫外線照射して巻き取った。また、防眩フィルム115も上記と同様に、下層に塗布液115−2、上層に塗布液115−1を用いて、下層の硬化後膜厚が4μm、上層の硬化後膜厚が2μmになる様に塗布液115−1及び115−2を同時重層塗布し、乾燥、硬化して防眩フィルムを作成した。
また、防眩フィルム116は透明基材上に115−2液を硬化後の膜厚が4μmになる様に、試料101と同様の方法で塗布、乾燥し、硬化した。その後、更にその上に115−1液を膜厚が2μmになる様に塗布、乾燥、硬化させて、防眩フィルムを作成した。
(防眩フィルムの鹸化処理)
得られた防眩フィルム101〜121を次の条件で鹸化処理・乾燥した。
アルカリ浴:1.5mol/dm水酸化ナトリウム水溶液、55℃で120秒。
第1水洗浴:水道水、60秒。
中和浴:0.05mol/dm硫酸、30℃−20秒。
第2水洗浴:水道水、60秒。
乾燥:120℃、60秒。
(フロント用偏光板の作製)
1.5mol/L、55℃のNaOH水溶液中に2分間浸漬したあと中和、水洗したトリアセチルセルロースフィルムと、防眩フィルム101〜121における鹸化処理済みの各々のフィルムとを、ポリビニルアルコールにヨウ素を吸着させて延伸して作製した偏光子の両面に接着、保護してフロント用偏光板を作製した。このとき、トリアセチルセルロースフィルムの膜厚は対応する防眩フィルムと同じものを使用した。
(リア用偏光板の作製)
防眩フィルムを下記に示す光学補償フィルムに変更したこと以外は、前記フロント用偏光板と同様にして、リア用偏光板を作製した。
(光学補償フィルムの作製)
下記の組成の内層用及び外層用ドープをそれぞれ調製した。
内層用ドープの組成:
セルロースアセテートC−1 100質量部
(アセチル置換度2.81、数平均分子量88000)
下記レターデーション発現剤 7質量部
Figure 0005982434
下記の重合体P−2 9.0質量部
下記染料(ブルーイング染料) 0.000078質量部
Figure 0005982434
ジクロロメタン 423.9質量部
メタノール 63.3質量部
外層用ドープの組成:セルロースアセテートC−1 100質量部
(アセチル置換度2.81、数平均分子量88000)
前記レターデーション発現剤 7質量部
下記の重合体P−2 9.0質量部
前記染料(ブルーイング染料) 0.000078質量部
平均粒径16nmのシリカ粒子 0.14質量部
(「AEROSIL R972」日本アエロジル(株)製)
ジクロロメタン 424.5質量部
メタノール 63.4質量部
重合体P−2:TPA/PA/SA/AA(=45/5/30/20(モル%))のジカルボン酸残基と、エチレングリコール(100モル%)のジオール残基とからなる重縮合体であって、両末端がアセチルエステル残基で封止されている、数平均分子量が900の重縮合体(ここで、TPAはテレフタル酸、PAはフタル酸、SAはセバシン酸、AAはアジピン酸である。)
上記組成の外層及び内層ドープ液をバンド流延装置を用い、支持体面側外層、内層、空気界面側外層の3層構造となるように、2000mm幅でステンレスバンド支持体上に均一に同時積層共流延した。ステンレスバンド支持体で、残留溶媒量が40質量%になるまで溶媒を蒸発させ、ステンレスバンド支持体上から剥離した。剥離の際に張力をかけて縦(MD)延伸倍率が1.02倍となるように延伸し、ついで、テンターで両端部を把持し、幅手(TD)方向の延伸倍率が1.22倍となるように、45%/分の速度で横方向に延伸(横延伸)した。延伸開始時の残留溶剤量は30質量%であった。延伸後に搬送しながら115℃の乾燥ゾーンで35分間乾燥させた。乾燥後に1340mm幅にスリットし、各層の膜厚比が支持体面側外層:内層:空気界面側外層=3:94:3で、総膜厚60μmと40μmセルロースアシレート光学補償フィルムを得た。
(液晶表示装置の作製)
VA型液晶表示装置(LC−32DZ3 シャープ社(製))に設けられているフロント、及びリアの偏光板及び位相差膜を剥がし、代わりに上記で作製したそれぞれの偏光板を、フロントはトリアセチルセルロースフィルムが、リアは光学補償フィルムが液晶セル側になるように配置し、透過軸が製品に貼られていた偏光板と一致するように貼り付けて、防眩フィルムを有する液晶表示装置を作製した。なお、リアの偏光板は、フロントの防眩フィルムで使用したトリアセチルセルロースフィルムの膜厚と同じ膜厚の光学補償フィルムを用いたものを使用した。
(防眩フィルム及び液晶表示装置の評価)
得られた防眩フィルム及び液晶表示装置に対して、以下の評価を行った。
<1>鉛筆硬度
得られた防眩フィルムを、JIS―K5400に従う鉛筆硬度試験で評価した。本発明では、2H以上を合格(○)、不合格を×とした。
<2>暗室コントラスト
作製した防眩フィルムを、液晶テレビ(LC−32DZ3 シャープ社(製))に実装し、測定機(TOPCON SR−UL1R)を用いた。防眩層を設けていないトリアセチルセルロースフィルムを用いて測定した際の値を100とし、各防眩フィルムでのコントラスト値を算出し、以下の基準で評価した。
97以上 : A
95以上97未満 : B
93以上95未満 : C
93未満 : D
<3>ギラツキ
作製した防眩フィルムを、液晶テレビ(LC−32DZ3 シャープ社(製))に実装し、緑色のベタ表示をした状態で、B、G、R各画素の部分的な拡大/縮小が不均一に目視される状態(ギラツキ)の程度を以下の基準で目視評価した。
ギラツキが認識できない : A
ギラツキが認識できるが、全く気にならない。 : B
ギラツキが認識できるが、ほぼ気にならない : C
ギラツキが認識でき、気になる : D
ギラツキが認識でき、非常に気になる : E
<4>防眩性
また、作製した防眩フィルムを、液晶テレビ(LC−32DZ3 シャープ社(製))に実装し、黒表示における物体の写り込み程度を下記基準で目視評価した。
写り込みが全く気にならない : A
写り込みがほぼ気にならない : B
写り込みが若干気になる : C
写り込みが気になる : D
<5>全ヘイズ、内部ヘイズ
[1]JIS−K7136に準じて、得られた防眩フィルムの全ヘイズ値(H)を測定した。装置には日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH2000を用いた。
[2]光拡散フィルムの表面及び裏面に顕微鏡用イマージョンオイル(ニコン(株)製イマージョンオイルTYPE A、屈折率n=1.515)を数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られた光学フィルムを密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hin)として算出した。
<6>表面形状(波長50μm、100μmの振幅)
Vertscan2.0(レンズ倍率10倍)にて、凹凸形状を測定し、得られた凹凸プロファイルを高速フーリエ変換することで、波長50μm及び100μmの振幅を算出した。
<7>表面粗さ
表面粗さの算術平均粗さ(Ra)及び凹凸の平均間隔(Sm)は、触針式表面粗さ計「サーフコーダ SE3500」{(株)小坂研究所製}を用いて、JIS B−0601(1994)に従い設定し、該表面粗さ計より導出される値を採用した。
<8>積分反射率
防眩フィルムをクロスニコルの偏光板に貼り合わせた後、分光光度計(日本分光(株)製)を用いて、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における分光反射率(%)を測定した。結果には450〜650nmの積分球平均反射率(%)を用いた。
<9>上部偏在率
防眩フィルムの断面を防眩層の膜厚方向に切削し、切削面を光学顕微鏡で観察し、防眩層の膜厚と、防眩性層中での100個の粒子の平均位置から求めた。
<10>粒子凝集度
防眩フィルムを透過の光学顕微鏡によって撮影し、面積1mmの粒子の総数とドメインの個数をカウントして、下記式によりによって算出した。
粒子凝集度=[面内方向における、防眩層中の粒子の総数]÷[面内方向における、防眩層中の粒子により形成されるドメインの個数]
以下の表4に、防眩フィルム101〜121の防眩フィルムの評価結果を、表5には防眩フィルム101〜121を用いた、偏光板及び画像表示装置の評価結果を記載する。
Figure 0005982434
Figure 0005982434
表4及び5に示すように、防眩フィルム101〜105では、防眩性、ギラツキ、コントラストのいずれかの評価結果が悪いのに対し、本発明の防眩フィルム106〜121では、防眩性、ギラツキ、コントラストが良好であった。
また、本発明の防眩フィルム106〜121に下記に示す方法で低屈折率層を塗設した。その結果、防眩性、ギラツキ、コントラストを維持したまま、より優れた黒締り性を実現した。
[低屈折率層の塗設]
(無機粒子分散液(B−1)の調製)
特開2002−79616号公報の調製例4から調製時の条件を変更して、内部に空洞を有するシリカ微粒子を作製した。これを水分散液状態からメタノールに溶媒置換した。最終的に固形分濃度が20質量%になるように調節して、平均粒子径45nm、シェル厚み約7nm、シリカ粒子の屈折率1.30の粒子が得られた。これを分散液(B)とする。
前記分散液(B)の500質量部に対してアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン15質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.5質量部加え混合した後に、イオン交換水を9質量部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加した。更に総液量がほぼ一定になるようにメチルエチルケトンを添加しながら減圧蒸留により溶媒を置換し、最終的に固形分濃度が20質量%になるように調節して分散液(B−1)を調製した。
(低屈折率層用塗布液の調製)
含フッ素ポリマー(P−12:含フッ素共重合体、特開2007−293325号公報の例示化合物)を7.6g、DPHA(ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物[日本化薬(株)製])を1.4g、分散液(B−1)を2.4g、光重合開始剤(イルガキュア907)0.46g、メチルエチルケトン190g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート48gを添加、攪拌の後、孔径5μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、低屈折率層用塗布液を調製した。
(低屈折率層の塗設)
上記防眩層を塗設したトリアセチルセルロースフィルムを再び巻き出して、上記低屈折率層用塗布液を前記のスロットダイを用いたダイコート法で、搬送速度30m/分の条件で塗布し、90℃で75秒間乾燥の後、窒素パージ下酸素濃度0.01〜0.1%で240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm、照射量240mJ/cmの紫外線を照射し、厚さ100nmの低屈折率層を形成し、巻き取り、低屈折率層を有する防眩フィルムを作製した。低屈折率層の屈折率は1.46であった。

Claims (11)

  1. 透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物から形成される防眩層を有する防眩フィルムであって、
    前記防眩層を形成する組成物が、有機高分子増粘剤を含み、
    前記組成物の塗布前の粘度が1〜30mPa・sであり、
    前記組成物の固形分濃度が30〜70質量%であり、
    前記防眩層の膜厚を前記(B)透光性粒子の平均粒径で除した値が1.1〜3.0であり、
    前記防眩フィルムの全ヘイズ値が0.5〜5.0%、内部へイズ値が1.5%以下であって、
    前記(B)透光性粒子の前記防眩層内における下記式で表される上部偏在率が45%〜99%であり、
    前記(B)透光性粒子の下記式で表される粒子凝集度が1.0〜2.0である防眩フィルムの製造方法であり、
    前記透明支持体上に、少なくとも(A)硬化性樹脂化合物及び(B)透光性粒子を含む組成物を塗布面の法線が鉛直下向きに対して0〜40度の角度をなす状態にして、塗布、乾燥し、硬化させて、防眩層を形成する工程を含む防眩フィルムの製造方法。
    上部偏在率=[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層の膜厚方向において、層の中央から透明支持体とは反対側50%の膜厚領域に存在する(B)成分の個数]÷[(A)及び(B)の成分を含む組成物から形成される層全体に存在する(B)成分の総数]×100(%)
    粒子凝集度=[面内方向における、防眩層中の粒子の総数]÷[面内方向における、防眩層中の粒子により形成されるドメインの個数]
  2. 前記(B)透光性粒子の上部偏在率が50〜99%である請求項1記載の防眩フィルムの製造方法。
  3. 前記(B)透光性粒子の上部偏在率が70〜99%である請求項1又は2に記載の防眩フィルムの製造方法。
  4. 前記(B)透光性粒子の平均粒径が2.0〜6.0μmである請求項1〜3のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  5. 前記透明支持体に対して前記防眩層を有する側の前記防眩フィルムの表面を光干渉方式の非接触表面形状計測で測定し、得られた凹凸波形を高速フーリエ変換によって算出した、波長50μmにおける振幅が0.001〜0.004μmであり、波長100μmにおける振幅が0.001μm〜0.003μmである請求項1〜4のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  6. 前記防眩層を形成する組成物が、アミン価が1〜30KOH/mgの共重合物を含む請求項1〜5のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  7. 前記防眩層上に更に前記防眩層よりも屈折率が低い低屈折率層を有する請求項1〜6のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  8. 前記透明支持体上に形成される前記防眩層が1層である請求項1〜7のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  9. 前記角度が0〜20度の角度である請求項1〜8のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  10. 前記組成物の固形分濃度が塗布後20秒以内に70質量%以上となる請求項1〜9のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法。
  11. 前記組成物が、2種類以上の溶剤を含み、沸点が80℃以下の溶剤の含有量が全溶剤中の30〜80質量%である請求項1〜10のいずれか一項記載の防眩フィルムの製造方法
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