JP6641105B2 - 光学フィルム、これを用いた偏光板、タッチパネル、ディスプレイ部材及び表示装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る光学フィルム1を示す概略断面図である。光学フィルム1は、図1に示すように、透明基材10の少なくとも一方の面上にハードコート層11が積層されたものである。ハードコート層11は、電離放射線硬化型樹脂と、黄色顔料とを少なくとも含有するハードコート層形成用組成物を、透明基材10に塗布して硬化させることによって形成される。ハードコート層11が黄色顔料を含有することによって、光学フィルム1の440nmの光の透過率が80%以下となっている。
図2は、本発明の実施の形態2に係る光学フィルム1’を示す概略断面図である。光学フィルム1’は、図1に示した構成のハードコート層11の上に、さらに中屈折率層12と、高屈折率層13と、低屈折率層14との3層をこの順に積層したものである。尚、高屈折率層13及び低屈折率層14の層数を任意の数に増やした多層膜の層構成とすることも可能である。しかしながら、コストや良品生産率などを考慮した場合、図2のように、透明フィルム基材10の上の層構成は、ハードコート層11と、中屈折率層12と、高屈折率層13と、低屈折率層14とを積層した4層構成とすることが好適である。また、各層の屈折率の関係は、高屈折率層13>中屈折率層12>ハードコート層11、透明フィルム基材10>低屈折率層14となっている。
まず、透明基材10について説明する。透明基材10としては、種々の有機高分子からなるフィルムを用いることができる。例えば、ディスプレイ等の光学部材に通常使用される基材を用いることができる。透明基材10としては、透明性や光の屈折率等の光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、耐久性等の諸物性を考慮して、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系フィルム、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系フィルム、6−ナイロン、6,6−ナイロン等のポリアミド系フィルム、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系フィルム、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコール等の有機高分子からなるフィルムを用いることができる。特に、トリアセチルセルロースフィルム等のセルロース系フィルムを好適に用いることができる。セルロース系フィルムは、複屈折が少なく、透明性、屈折率、分散等の光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、耐久性等の諸物性に優れている。さらに、セルロース系フィルムは、溶剤によって容易に溶解または膨潤するので、最も好ましく用いられる。
次に、透明基材10上に形成されるハードコート層11について説明する。ハードコート層11を形成するためには、まず、黄色顔料と、バインダマトリックス形成材料と、透明基材10を溶解または膨潤させる溶剤とを含むハードコート層形成用塗液を使用して、透明基材10上に塗膜を形成する。ハードコート層形成用塗液の塗工方法として、例えば、湿式成膜法を採用する。その後、ハードコート層形成用塗液の塗膜に電離放射線を照射し、塗膜を硬化させることにより、ハードコート層11を形成することができる。
ハードコート層形成用塗液に含まれる黄色顔料は、ハードコート層11に硬度を付与すると共に、波長が440nm近傍の光(いわゆる、ブルーライト)を吸収させるための成分である。黄色顔料のBET法による比表面積は、90m2/g以上であることが好ましく、120m2/g以上であることがより好ましく、125m2/g以上であることが更に好ましい。また、黄色顔料のBET法による比表面積は、150m2/g以下であることが好ましい。黄色顔料の比表面積が90m2/gより小さい場合には、顔料粒子自体による散乱の影響で光学フィルムのヘイズが高くなり、透過率が低くなる。また、黄色顔料の比表面積が上限値より大きい場合には、継時的に顔料粒子が凝集しやすくなるため、顔料分散が難しくなり、組成物としての安定性を保ち、流動性を確保することが困難になる。その結果、光学フィルムの透過率低下や面内均一性などの特性が悪化する。
ハードコート層形成用塗液は、バインダマトリックス形成材料として、紫外線硬化型材料であるアクリル系材料を含んでいることが好ましい。アクリル系材料としては、多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステルのような単官能または多官能の(メタ)アクリレート化合物、ジイソシアネートと多価アルコール及び(メタ)アクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタン(メタ)アクリレート化合物を使用することができる。また、これらの他にも、紫外線硬化型材料として、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、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等を使用することができる。
ハードコート層形成用塗液に含まれる溶剤としては、透明基材10を溶解または膨潤させる溶剤を用いる。透明基材10を溶解または膨潤させる溶剤を含むハードコート層形成用塗液を用いてハードコート層11を形成することにより、透明基材10とハードコート層11との密着性を向上させることができる。すなわち、透明基材10の成分とハードコート層11の成分とが混在したハードコート層11を形成することができ、得られる光学フィルム1において干渉ムラの発生を防ぐことができる。
ハードコート形成用組成物には、適宜、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤、顔料誘導体等の分散助剤を含有させることができる。分散助剤は、顔料の分散性を向上させ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、透明性に優れたハードコート層が得られる。分散助剤は、着色組成物中の顔料100重量部に対して、0.1〜40重量部、好ましくは0.1〜30重量部の量で用いることができる。
−COCl (8)
−CH2NHCOCH2Cl (9)
−CH2Cl (10)
次に、ハードコート層11上に形成される中屈折率層12について説明する。中屈折率層12は、中屈折率層形成用塗液をハードコート層11上の表面に塗布し、塗膜を硬化させることによって形成することができる。中屈折率層形成塗液としては、バインダマトリックス形成材料に高屈折率微粒子を分散させたものを用いることができる。なお、このとき中屈折率層12単層の膜厚d1は、膜厚d1に、中屈折率層12の屈折率n1を乗じた光学膜厚n1d1が可視光の波長の1/4と等しくなるように設計されることが好ましい。
次に、中屈折率層12上に形成される高屈折率層13について説明する。高屈折率層13は、高屈折率層形成用塗液を中屈折率層12上の表面に塗布し、塗膜を硬化させることにより形成することができる。なお、このとき高屈折率層13単層の膜厚d2は、膜厚d2に高屈折率層13の屈折率n2を乗じることによって得られる光学膜厚n2d2が可視光の波長の1/2と等しくなるように設計されることが好ましい。
次に、高屈折率層13上に形成される低屈折率層14について説明する。低屈折率層14は、低屈折率層形成塗液を、高屈折率層13の表面に塗布し、塗膜を硬化させることにより形成することができる。なお、このとき反射防止層である低屈折率層14単層の膜厚d3は、膜厚d3に低屈折率層14の屈折率n3を乗じることによって得られる光学膜厚n3d3が可視光の波長の1/4と等しくなるように設計されることが好ましい。低屈折率層形成塗液としては、バインダマトリックス形成材料に低屈折率微粒子を分散させたものを用いることができる。
図3は、本発明の実施の形態3に係る光学フィルム付偏光板200を示す概略断面図である。
図4は、本発明の実施の形態4に係る透過型液晶ディスプレイ300の一例を示す概略断面図である。
図5は、本発明の実施の形態5に係る透過型液晶ディスプレイの他の一例を示す概略断面図である。
以下の実施例及び比較例では、表1に示す黄色顔料1及びコロイダルシリカと、表1に示す黄色顔料1、4、6から調整した黄色顔料2、3、5、7を使用した。なお、実施例及び比較例で使用した黄色顔料及びコロイダルシリカについては、自動蒸気吸着量測定装置(日本ベル社製「BELSORP18」)を用いて、窒素吸着によるBET法の比表面積を測定した。結果を表2に示す。また、実施例で用いた分散剤を表3に示す。
表1に示す黄色顔料1(Y−1)280部、表3に示す分散剤A−1 21部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール(東京化成社製)280部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で6時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、298部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料2)を得た。
表1に示す黄色顔料1(Y−1)280部、表3に示す分散剤A−1 21部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール(東京化成社製)280部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、80℃で12時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、298部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料3)を得た。
表1に示す黄色顔料4(Y−4)100部、塩化ナトリウム800部、及びジエチレングリコール(東京化成社製)180部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、70℃で4時間混練した。この混合物を約3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、96部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料5)を得た。
表1に示す黄色顔料6(Y−6)200部、表3に示す分散剤A−1 10部、塩化ナトリウム1500部、及びジエチレングリコール(東京化成社製)200部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で12時間混練した。次に、この混合物を約5リットルの温水に投入し、約70℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間撹拌してスラリー状とした後、濾過、水洗して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除き、80℃で24時間乾燥し、207部のソルトミリング処理顔料(黄色顔料7)を得た。
次に、実施例及び比較例で用いたアクリル樹脂溶液の調製について説明する。樹脂の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
メタクリル酸 20.0部
メチルメタクリレート 10.0部
n−ブチルメタクリレート 35.0部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 15.0部
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル 4.0部
パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート 20.0部
(東亜合成株式会社製「アロニックスM110」)
表4に示す組成(重量比)の混合物を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミルで2時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し顔料分散体を調製した。
表5に示す組成(質量比)の混合物を、均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、ハードコート層形成塗液、HC1〜8を調整した。
・黄色顔料分散体:表4に示す黄色顔料分散体
・光重合開始剤(TPO):チバ・ジャパン社製「LUCIRIN TPO」
・電離放射線硬化型樹脂1:共栄社化学社製「UA−306H(ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート ウレタンプレポリマー)」
・電離放射線硬化型樹脂2:DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
・電離放射線硬化型樹脂3:PETA(ペンタエリスリトールトリアクリレート)
・溶剤1:MEK(メチルエチルケトン)
・溶剤2:酢酸メチル
表6に示す組成(質量比)の混合物を、均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、MR1の中屈折率層形成用塗液を固形分10%に調整した。
・微粒子溶液(ATO(アンチモンドープ酸化スズ)分散液):固形分20%、溶剤:メチルイソブチルケトン
・光重合開始剤(TPO):チバ・ジャパン社製「LUCIRIN TPO」
・電離放射線硬化型樹脂(PETA):ペンタエリスリトールトリアクリレート
・溶剤(MIBK):メチルイソブチルケトン
表7に示す組成(質量比)の混合物を、均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、HR1の高屈折率層形成用塗液を固形分10%に調整した。
・微粒子溶液(ZrO2分散液):固形分50%、溶剤:メチルイソブチルケトン
・光重合開始剤(TPO):チバ・ジャパン社製「LUCIRIN TPO」
・電離放射線硬化型樹脂(PETA):ペンタエリスリトールトリアクリレート
・溶剤(MIBK):メチルイソブチルケトン
表8に示す組成(質量比)の混合物を、均一になるように攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して、LR1の低屈折率層形成用塗液を固形分5%に調整した。
・低屈折率微粒子溶液(多孔質シリカ微粒子分散液):固形分20.5%、溶剤:メチルイソブチルケトン)
・光重合開始剤(Irg184):チバ・ジャパン社製「イルガキュアー184」
・電離放射線硬化型樹脂(PETA):ペンタエリスリトールトリアクリレート
・溶剤(MIBK):メチルイソブチルケトン
[実施例1]
実施例1に係る光学フィルムとして、図1に示す構成のハードコートフィルムを作製した。透明基材として、膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム(株)製)を用いた。
実施例2に係る光学フィルムとして、図2に示す構成の光学フィルムを作製した。透明基材として、膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム(株)製)を用いた。
透明基材の一方の面上に、上記のハードコート層形成用塗液HC1を塗布し、80℃で60秒間オーブンにて乾燥した。乾燥後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン(株)製、光源Hバルブ)を用い、照射線量200mJ/m2で紫外線照射を行い、乾燥膜厚5μmの透明なハードコート層を形成した。ハードコート層の膜厚は5μmであり、波長550nmでの屈折率は1.52であった。
形成したハードコート層上に中屈折率層形成用塗液MR1を塗布し、塗膜を形成した。紫外線照射装置を用い、照射線量200mJ/m2で紫外線照射を行って塗膜を硬化させて、中屈折率層を形成した。中屈折率層の膜厚は75nmであり、波長550nmでの屈折率は1.58であった。
形成した中屈折率層上に、高屈折率層形成用塗液HR1を塗布し、塗膜を形成した。紫外線照射装置を用い、照射線量200mJ/m2で紫外線照射を行って塗膜を硬化させて、高屈折率層を形成した。高屈折率層の膜厚は142nmであり、波長550nmでの屈折率は1.76であった。
形成した高屈折率層上に、低屈折率層形成用塗液LR1を塗布し、塗膜を形成した。紫外線照射装置を用い、照射線量200mJ/m2で紫外線照射を行って塗膜を硬化させて、低屈折率層を形成し、光学フィルムを得た。低屈折率層の膜厚は100nmであり、波長550nmでの屈折率は1.34であった。
実施例3〜6、比較例1〜3では、ハードコート層形成用塗液HC1をハードコート層形成用塗液HC2〜HC8に置き換えた以外は実施例2と同様にして、光学フィルムを作製した。各実施例、比較例で用いた塗液の種類を表9に示す。
光学フィルムの表面に、クレメンス型引掻き硬度試験機(テスター産業株式会社製、HA‐301)を用いて、JIS‐K5400‐1990に準拠して、500gの荷重をかけた鉛筆(三菱鉛筆社製 UNI)を用いて、鉛筆硬度を代えて試験を行い、キズによる外観の変化を目視で評価し、キズが観察されない時の上限の鉛筆の硬度を測定値とした。
得られた光学フィルムの低屈折率層表面の外観を目視により以下の基準で評価した。
○:ムラ、塗工時の傷が、明るい照明下でじっくりと評価すると分かる程度
×:ムラ、塗工時の傷が、はっきりと分かる程度
得られた光学フィルムについて、日本電色製NDH−2000を用い、JIS−K7105に準じ測定を実施した。
得られた光学フィルムの表面について、自動分光光度計((株)日立製作所製、U−4000)を用い、入射角5°における分光反射率を測定した。また、得られた分光反射率曲線から平均視感反射率を求めた。なお、測定の際には、透明基材であるトリアセチルセルロースフィルムのうち反射防止層が形成されていない面につや消し黒色塗料を塗布し、反射防止の処置を行った。
得られた光学フィルムの低屈折率層表面について、正面及び斜め45°の色相を目視により以下の基準で評価した。
○:正面から45°の色相変化が明るい照明下でじっくりと評価すると分かる程度
△:正面から45°の色相変化が分かる程度
×:正面から45°の色相変化がはっきりと分かる程度
なお、評価の際には透明フィルム基材であるトリアセチルセルロースフィルムのうち低屈折率層の形成されていない面につや消し黒色塗料を塗布し、反射防止の処置を行った。
得られた光学フィルムの表面について、自動分光光度計((株)日立製作所製、U−4000)を用い、分光透過率を測定し、440nm透過率を得た。この440nm透過率をブルーライトカット性(吸収性)の指標とした。
延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素を吸着させて偏光膜を作製した。鹸化処理済みの本発明の実施例2の光学フィルムに、ポリビニルアルコール接着剤を用いて、光学フィルムの透明フィルム側(トリアセチルセルロース)が偏光膜側となるように偏光膜の片面を貼り付けた。光学補償層を有する視野角拡大フィルム(ワイビューフィルムSA12B、富士写真フイルム(株)製)を鹸化処理し、ポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜のもう一方の面に貼り付けた。このようにして偏光板を作製した。この偏光板状態で前記光学フィルム評価に準じる形で評価を行った結果、実施例2の光学フィルムを用いた偏光板は、外観不良もなく、高い硬度を備えており、更にブルーライト遮蔽性を備えていることが分かった。
実施例2の光学フィルムを、有機EL表示装置の表面のガラス板に粘着剤を介して貼り合わせた。これらの表示装置に対して、上記の光学フィルム評価に準じる形で評価を行った結果、本発明の光学フィルムを搭載した表示装置は、比較例の光学フィルムを搭載した表示装置に比較して、外観不良もなく、高い硬度を備えており、更にブルーライト遮蔽性を備えていることが分かった。
実施例2の光学フィルムを、有機EL表示装置の表面、及びタッチパネル表面のガラス板に粘着剤を介して貼り合わせ、更にそれらを粘着剤を介して試料の側を貼り合わせた。これらのタッチパネルに対して、上記の光学フィルム評価に準じる形で評価を行った結果、本発明の光学フィルムを搭載したタッチパネルは、比較例の光学フィルムを搭載したタッチパネルに比較して、外観不良もなく、高い硬度を備えており、更にブルーライト遮蔽性を備えていることが分かった。
10、21、22、41、42 透明基材
11 ハードコート層
12 中屈折率層
13 高屈折率層
14 低屈折率層
2、2’、4 偏光板
23、43 偏光層
200、200’ 光学フィルム付偏光板
3 液晶セル
300、400 表示装置
5 バックライトユニット
Claims (5)
- 透明基材上に、ハードコート層と、前記透明基材より屈折率が高い中屈折率層と、前記中屈折率層より屈折率が高い高屈折率層と、前記透明基材より屈折率が低い低屈折率層とがこの順に積層された光学フィルムにおいて、
前記ハードコート層が、バインダマトリックスと、黄色顔料とを少なくとも含有し、
前記バインダマトリックスが、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネート ウレタンプレポリマーと、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレー
トと、ペンタエリスリトールトリアクリレートとの共重合体からなり、
前記ハードコート層表面の鉛筆硬度が3H以上であり、前記光学フィルムの440nmの波長の光の透過率が58%以上70%以下であり、
前記黄色顔料が、C.I. Pigment Yellow 138、139、150、185から選ばれる少なくとも1種の黄色顔料であり、
前記黄色顔料のBET法による比表面積が75.2m 2 /g以上127.5m 2 /g以下であり、
前記光学フィルム表面の平均視感反射率が0.13%以上0.15%以下であり、
前記光学フィルムのヘイズが0.30%以上1.43%以下であることを特徴とする、光学フィルム。 - 請求項1に記載の光学フィルムを有する、偏光板。
- 請求項1に記載の光学フィルムを有する、タッチパネル。
- 請求項1に記載の光学フィルムを有する、ディスプレイ部材。
- 請求項1に記載の光学フィルムを有する、表示装置。
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