JP6773049B2 - 光学フィルム、偏光板および画像表示装置 - Google Patents

光学フィルム、偏光板および画像表示装置 Download PDF

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Description

関連出願の参照
本願は、先行する日本国出願である特願2016−2954(出願日:2016年1月8日)の優先権の利益を享受するものであり、その開示内容全体は引用することにより本明細書の一部とされる。
本発明は、光学フィルム、偏光板および画像表示装置に関する。
近年、急速に普及してきているタッチパネルに用いる光学フィルムは、優れた硬度を有するとともに、光学フィルムを繰り返し折り畳んでもクラックの生じることのない優れた耐久折り畳み性能が求められることがある。
しかしながら、硬度と屈曲性とは、通常、トレードオフの関係にあるため、従来の光学フィルムでは、硬度の向上を図ると耐久折り畳み性能は低下し、耐久折り畳み性能の向上を図ると硬度が低下してしまい、これらの性能を同時に優れたものとすることができなかった。
また、タッチパネルでは、表示画面にガラスが用いられている場合が多い。ところが、ガラスは、硬度は高いが折り畳むと割れてしまい折り畳み性能を付与することはできず、また、ガラスは、比重の大きい材料であるため、軽量化を図るには薄くする必要があるが、ガラスを薄くすると強度が低下して割れやすくなる問題があった。
また、硬度と屈曲性とを備えた光学フィルムとして、光透過性樹脂基材の一方の面上に第1のハードコート層を設けるとともに他方の面上に第1のハードコート層とはビッカース硬度が異なる第2のハードコート層を設けた光学フィルムが開示されている(例えば、特開2014−186210号公報参照)。しかしながら、このような光学フィルムでは、優れた硬度を有するものの、繰り返し折り畳むことにより、折り畳みの跡が付いたりすることがあり、近年要求される耐久折り畳み性能を満たすものではなかった。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものである。すなわち、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性能を有する光学フィルム、これを備えた偏光板および画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題に対して鋭意研究を重ねたところ、光学フィルムの表面における硬度が第1の領域より低い第2の領域を形成すれば、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性能が得られることを見出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。
本発明の一の態様によれば、光透過性樹脂基材と、前記光透過性樹脂基材の一方の面側に設けられたハードコート層とを備え、かつ折り畳み可能な光学フィルムであって、第1の領域と、前記第1の領域より前記光学フィルムの表面における硬度が低い第2の領域とを有することを特徴とする、光学フィルムが提供される。
上記光学フィルムにおいて、前記光学フィルムを前記光学フィルムの曲げ半径が1.5mmとなるように前記第2の領域で180°折り畳む試験を10万回繰り返し行った場合に割れまたは破断が生じなくてもよい。
上記光学フィルムにおいて、前記ハードコート層が、隙間を介して互いに離間して配置された複数の第1のハードコート層と、硬度が前記第1のハードコート層より低い第2のハードコート層とを有し、前記第1の領域内においては、前記光透過性樹脂基材、前記第1のハードコート層、および前記第2のハードコート層がこの順で積層されており、前記第2の領域内においては、前記隙間が存在しており、かつ前記第2のハードコート層が前記隙間に埋め込まれていてもよい。
上記光学フィルムにおいて、前記ハードコート層が、1以上の凹部を有する第1のハードコート層と、硬度が前記第1のハードコート層より低い第2のハードコート層とを有し、前記第1の領域内においては、前記光透過性樹脂基材、前記第1のハードコート層、および前記第2のハードコート層がこの順で積層されており、前記第2の領域内においては、前記凹部が存在しており、前記凹部によって前記第1のハードコート層の膜厚が前記第1の領域における前記第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域を有し、かつ前記第2のハードコート層が前記凹部に埋め込まれていてもよい。
上記光学フィルムにおいて、前記第2の領域内における前記第1のハードコート層の膜厚が前記第1の領域における前記第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅が0.5mm以上であってもよい。
上記光学フィルムにおいて、前記第2の領域内に前記第1のハードコート層の一部が存在し、前記第2の領域内に存在する前記第1のハードコート層の一部が前記第1のハードコート層の離間位置または前記凹部の中央部に向かうにつれて前記第1のハードコート層の膜厚が徐々に小さくなっていてもよい。
本発明の他の態様によれば、上記の光学フィルムと、前記光学フィルムの前記光透過性基材の他方の面側に設けられた偏光子とを備える、折り畳み可能な偏光板が提供される。
本発明の他の態様によれば、表示素子と、前記表示素子よりも観察者側に配置された上記の光学フィルムまたは上記の偏光板とを備える、折り畳み可能な画像表示装置が提供される。
図1は、第1の実施形態に係る光学フィルムの概略構成図である。 図2は、第1の実施形態に係る光学フィルムの平面図である。 図3は、第1の実施形態に係る光学フィルムの一部の拡大図である。 図4(A)および図4(B)は、180°折り畳み試験の様子を模式的に示した図である。 図5(A)および図5(B)は、第1の実施形態に係る他の光学フィルムの概略構成図である。 図6(A)〜図6(D)は、第1の実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。 図7(A)〜図7(D)は、第1の実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。 図8は、第1の実施形態に係る偏光板の概略構成図である。 図9は、第1の実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 図10は、第2の実施形態に係る光学フィルムの概略構成図である。 図11は、第2の実施形態に係る光学フィルムの一部の拡大図である。 図12(A)〜図12(C)は、第2の実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。 図13(A)〜図13(C)は、第2の実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る光学フィルム、偏光板、表示パネルおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「フィルム」、「シート」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「フィルム」はシートとも呼ばれるような部材も含む意味で用いられ、また「シート」はフィルムとも呼ばれ得るような部材も含む意味で用いられる。図1は本実施形態に係る光学フィルムの概略構成図であり、図2は本実施形態に係る光学フィルムの平面図であり、図3は本実施形態に係る光学フィルムの一部の拡大図であり、図4は180°折り畳み試験の様子を模式的に示した図であり、図5は本実施形態に係る他の光学フィルムの概略構成図であり、図6および図7は実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。
<<<<光学フィルム>>>>
図1および図2に示される光学フィルム10は、折り畳み可能であり、かつ光透過性樹脂基材11と、光透過性基材11の一方の面11Aに設けられたハードコート層12とを備えるものである。本明細書において、「折り畳み可能」とは、光学フィルムの一部において光学フィルムを折り畳んだとき、光学フィルムに割れや破断が生じないことを意味する。なお、光学フィルムにおいて、光学フィルムを折り畳んだときに、光学フィルムに割れや破断が生じない部分が存在すれば、この光学フィルムは折り畳み可能とする。また、「ハードコート層」とは、光透過性を有し、かつJIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験で少なくとも「F」以上の鉛筆硬度を有する層である。ハードコート層12は、防汚性等の他の機能を有してよい。なお、本明細書における鉛筆硬度試験は、荷重750gおよびひっかき速度1mm/秒で行うものとする。
光学フィルム10は、光学フィルム10の表面10Aにおける硬度がそれぞれ異なる第1の領域10Bおよび第2の領域10Cを有している。具体的には、光学フィルム10の表面10Aにおける硬度は、第1の領域10Bよりも第2の領域10Cの方が低くなっている。本明細書における「光学フィルムの表面」とは、光学フィルムにおける片側かつハードコート層側の表面を意味する。なお、本明細書における光学フィルムの表面は光学フィルムの片側の表面を意味するものであるので、光学フィルムの表面とは反対側の面は本明細書における光学フィルムの表面と区別するために裏面と称するものとする。本実施形態においては、ハードコート層12の表面12Aが光学フィルム10の表面10Aとなっているが、ハードコート層12上に他の機能層が設けられている場合には、この機能層の表面が光学フィルムの表面となる。本明細書における「第1の領域」とは、光学フィルムの表面における硬度が第2の領域よりも高い領域を意味し、また「第2の領域」とは、光学フィルムの表面における硬度が第1の領域よりも低い領域を意味する。
第1の領域10Bの硬度は、第2の領域10Cの硬度より高ければ特に限定されないが、タッチパネルを備える画像表示装置の表面で光学フィルム10を使用する場合には、第1の領域10Bにおいては、光学フィルム10の表面10Aは、JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験で測定されたときの鉛筆硬度が、5H以上であることが好ましく、6H以上であることが好ましく、7H以上であることがより好ましい。また、タッチパネルを備える画像表示装置の内部で光学フィルム10を使用する場合には、第1の領域10Bにおいては、光学フィルム10の表面10Aは、JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験で測定されたときの鉛筆硬度が、4H以上であることが好ましく、5H以上であることが好ましく、6H以上であることがより好ましい。鉛筆硬度は、鉛筆硬度試験において光学フィルムの表面に傷が付かなかった最も高い硬度とする。なお、鉛筆硬度の測定の際には、硬度が異なる鉛筆を複数本用いて行うが、鉛筆1本につき5回鉛筆硬度試験を行い、5回のうち4回以上光学フィルムの表面に傷が付かなかった場合には、この硬度の鉛筆においては光学フィルムの表面に傷が付かなかったと判断する。上記傷は、鉛筆硬度試験を行った光学フィルムの表面を蛍光灯下で透過観察して視認されるものを指す。また、以降の鉛筆硬度において、特に説明しない場合においても、鉛筆硬度は、JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験で測定されたときの鉛筆硬度とする。
第2の領域10Cの硬度は、第1の領域10Bの硬度より低ければ特に限定されないが、タッチパネルを備える画像表示装置の表面で光学フィルム10を使用する場合には、第2の領域10Cにおいては、光学フィルム10の表面10Aは、鉛筆硬度が、2H以上であることが好ましく、3H以上であることが好ましく、4H以上であることがより好ましい。また、タッチパネルを備える画像表示装置の内部で光学フィルム10を使用する場合には、第2の領域10Cにおいては、光学フィルム10の表面10Aは、鉛筆硬度が、H以上であることが好ましく、2H以上であることが好ましく、3H以上であることがより好ましい。なお、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性能の両立を図るためには第1の領域の硬度と第2の領域の硬度は差があることが必要であるが、より優れた硬度を得ることを考えると、第1の領域と第2の領域の硬度の差は小さい方が好ましい。鉛筆硬度で言えば、第1の領域の鉛筆硬度と第2の領域の鉛筆硬度との差が鉛筆硬度のランクで5ランク以内であることが好ましく、3ランク以内であることがより好ましい。
光学フィルム10は、曲げ半径が1.5mmとなるように光学フィルム10を第2の領域10Cにおいて180°折り畳む試験を10万回繰り返し行った場合に割れ又は破断が生じないことが好ましい。10万回以内に光学フィルム10に割れ又は破断が生じると、光学フィルム10の耐久折り畳み性能が不充分となる。折り畳み試験は、例えば、耐久試験機(製品名「DLDMLH−FS」、ユアサシステム機器社製)を用いて行うことができる。
図4は、光学フィルム10の曲げ半径Rが1.5mmとなるように光学フィルム10の一部を180°折り畳む試験(以下、耐久折り畳み試験とも言う)の様子を模式的に示した図である。図4(A)に示されるように、上記耐久折り畳み試験においては、まず、光学フィルム10が平坦となっている状態で、光学フィルム10の一の辺と、該一の辺に対向する他の辺とを、水平方向に所定の間隔を置いて配置された、折り畳み試験機の固定端21と移動端22とにそれぞれ固定する。なお、光学フィルムは、任意の形状であってよいが、上記耐久折り畳み試験を行う光学フィルム10は、矩形であることが好ましい。次いで、図4(B)に示されるように、移動端22を固定端21に向けて近づけて、光学フィルム10の曲げ半径Rが1.5mmとなるように光学フィルム10を180°に折り畳む。ここで、光学フィルム10を折り畳む箇所は、第2の領域10Cが存在する箇所とする。そして、図4(A)と図4(B)に示される状態を10万回繰り返す。なお、光学フィルムの大きさにもよるが、例えば、固定端21と移動端22との間隔は3mmとすれば、光学フィルム10の曲げ半径Rが1.5mmとなるように光学フィルム10を180°に折り畳むことができる。
上記耐久折り畳み試験を光学フィルム10の両面でそれぞれ15万回行った場合に割れ又は破断が生じないことが好ましい。また、光学フィルム10は、上記耐久折り畳み試験を片面に対して行った場合に、割れ又は破断が生じないものであってもよいが、上記耐久折り畳み試験を両面に対して行った場合に、割れ又は破断が生じないことが好ましい。なお、上述した光学フィルム10を90°回転させて同様の耐久折り畳み試験を行っても、同様に割れ又は破断が生じないものである。
光学フィルム10は、波長380nmの光の透過率が10%以下であることが好ましい。上記透過率が10%を越えると、光学フィルム10をモバイル端末に用いた場合、偏光子が紫外線に晒されて、劣化しやすくなるおそれがある。上記透過率の上限は8%以下であることがより好ましく、5%以下であることが最も好ましい。上記透過率は、ヘイズメーター(製品名「HM−150」、村上色彩技術研究所製)を用いて測定することができる。波長380nmの光の透過率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
光学フィルム10は、全光線透過率が85%以上であることが好ましい。上記透過率が85%未満であると、光学フィルム10をモバイル端末に用いた場合に、表示画面が視認しにくくなるおそれがある。上記全光線透過率の下限は90%以下であることがより好ましい。上記全光線透過率は、ヘイズメーター(製品名「HM−150」、村上色彩技術研究所製)を用いてJIS K7361−1:1997に準拠した方法により測定することができる。全光線透過率は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
光学フィルム10全体のヘイズ値は2.5%以下であることが好ましい。ヘイズ値が2.5%を越えると、光学フィルム10をモバイル端末に用いた場合、表示画面が白化するおそれがある。上記ヘイズ値は、1.5%以下であることがより好ましく、1.0%以下であることがより好ましい。上記ヘイズ値は、ヘイズメーター(製品名「HM−150」、村上色彩技術研究所製)を用いてJIS K7136:2000に準拠した方法により測定することができる。ヘイズ値は、3回測定して得られた値の算術平均値とする。
<<光透過性樹脂基材>>
光透過性樹脂基材11としては、光透過性を有する樹脂からなる基材であれば特に限定されない。光透過性を有する樹脂としては、例えば、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリレート系樹脂、ポリエステル樹脂、またはこれらの樹脂を2以上混合した混合物等が挙げられる。これらの中でも、耐久折り畳み試験において割れ又は破断が発生しにくいだけでなく、優れた硬度及び透明性をも有し、また、耐熱性にも優れ、焼成することにより、更に優れた硬度及び透明性を付与することもできる観点から、ポリイミド樹脂、アラミド樹脂、またはこれらの混合物が好ましい。
ポリイミド樹脂としては、例えば、下記式で表される構造を有する化合物が挙げられる。下記式中、nは、繰り返し単位であり、2以上の整数を表す。
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アラミド樹脂としては、一般的に、下記式(18)及び(19)で表される骨格を有するものであり、上記アラミド樹脂としては、例えば、下記式(20)で表される化合物が挙げられる。なお、下記式中、nは、繰り返し単位であり、2以上の整数を表す。
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上記式(1)〜(17)および(20)で表されるポリイミド樹脂またはアラミド樹脂からなる基材は、市販のものを用いても良い。上記ポリイミド樹脂からなる基材の市販品としては、例えば、三菱ガス化学社製のネオプリム等が挙げられ、上記アラミド樹脂からなる基材の市販品としては、例えば、東レ社製のミクトロン等が挙げられる。
また、上記式(1)〜(17)および(20)で表されるポリイミド樹脂またはアラミド樹脂からなる基材は、公知の方法により合成したものを用いても良い。例えば、上記式(1)で表されるポリイミド樹脂の合成方法は、特開2009−132091に記載されており、具体的には、下記式(21)で表される4,4’−ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物(FPA)と2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−4,4’−ジアミノビフェニル(TFDB)とを反応させることにより得ることができる。
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上記ポリイミド樹脂またはアラミド樹脂の重量平均分子量は、3000〜50万の範囲であることが好ましく、5000〜30万の範囲であることがより好ましく、1万〜20万の範囲であることが更に好ましい。重量平均分子量が3000以下であると、充分な強度が得られないことがあり、50万を超えると粘度が上昇し、溶解性が低下するため、表面が平滑で膜厚が均一な基材が得られないことがある。なお、本明細書において、重量平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算値である。
上記ポリイミド樹脂およびアラミド樹脂のなかでも、優れた透明性を有することから、分子内又は分子間の電荷移動が起こりにくい構造を有するポリイミド樹脂またはアラミド樹脂が好ましく、具体的には、上記式(1)〜(8)等のフッ素化ポリイミド樹脂、上記式(9)〜(12)等の脂環構造を有するポリイミド樹脂、上記式(20)等のハロゲン基を有するアラミド樹脂が挙げられる。
また、上記式(1)〜(8)等のフッ素化ポリイミド樹脂では、フッ素化された構造を有するため、高い耐熱性を有しており、ポリイミド樹脂からなる基材の製造時の熱によって着色されることもないので、優れた透明性を有する。
光透過性樹脂基材11は、ハードコート層12の鉛筆硬度を、5H以上にできることが可能な観点から、上記式(1)〜(8)等で表されるフッ素化ポリイミド樹脂、上記式(20)等のハロゲン基を有するアラミド樹脂、またはこれらの樹脂の混合物からなる基材を用いることが好ましい。なかでも、上記鉛筆硬度を7H以上の極めて優れた硬度を付与できることから、上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなる基材を用いることがより好ましい。
セルロースアシレート樹脂としては、例えば、セルローストリアセテート樹脂、セルロースジアセテート樹脂が挙げられる。シクロオレフィン樹脂としては、例えばノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンモノマー等の重合体が挙げられる。
トリアセチルセルロース樹脂としては、純粋なトリアセチルセルロース以外に、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートの如くセルロースとエステルを形成する脂肪酸として酢酸以外の成分も併用した物であってもよい。また、これらトリアセチルセルロースには、必要に応じて、ジアセチルセルロース等の他のセルロース低級脂肪酸エステル、或いは可塑剤、紫外線吸收剤、易滑剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。
ポリカーボネート樹脂としては、例えば、ビスフェノール類(ビスフェノールA等)をベースとする芳香族ポリカーボネート樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等の脂肪族ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
アクリレート系樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチル樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸エチル樹脂、(メタ)アクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸ブチル共重合体等が挙げられる。
ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも1種を構成成分とする樹脂等が挙げられる。
光透過性樹脂基材11の厚みは、特に限定されないが、10μm以上55μm以下であることが好ましい。光透過性樹脂基材11の厚みが10μm未満であると、光学フィルムのカールが大きくなり、また硬度も不充分となって後述する鉛筆硬度が4H以上にできないおそれがあり、更に、光学フィルムをRoll to Rollで製造する場合、シワが発生しやすくなるため外観の悪化を招く恐れがある。一方、光透過性樹脂基材11の厚みが55μmを超えると、光学フィルムの折り畳み性能が不充分となり、後述する折り畳み試験の要件を満たせないことがあり、また、光学フィルムが重くなり、軽量化の面で好ましくない。光透過性樹脂基材11の厚みは、厚み測定装置(製品名「デジマチックインジケーターIDF−130」、ミツトヨ社製)を用いて、光透過性樹脂基材11の厚みを10点測定し、その算術平均値を意味するものとする。
<<ハードコート層>>
ハードコート層12は、複数の第1のハードコート層13と、硬度が第1のハードコート層13よりも低い第2のハードコート層14とを有している。第1のハードコート層13および第2のハードコート層14の硬度はマルテンス硬度を測定することによって確認することができる。本明細書において、「マルテンス硬度」とは、ナノインデンテーション法による硬度測定により、圧子を500nm押込んだときの硬度である。なお、本明細書において、上記ナノインデンテーション法によるマルテンス硬度の測定は、HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて行う。すなわち、上記圧子としてBerkovich圧子(三角錐)を、以下の測定条件で、第1のハードコート層13および第2のハードコート層14の側面からそれぞれ500nm押し込み、一定時間保持して残留応力の緩和を行った後、除荷させて、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と深さ500nmのくぼみ面積A(nm)とを用い、Pmax/Aにより、マルテンス硬度を算出する。マルテンス硬度は、10箇所測定して得られた値の算術平均値とする。
(測定条件)
・荷重速度:10nm/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:10nm/秒
・測定温度:25℃
第1のハードコート層13は、光学フィルム10に硬度を付与するための層であり、第1のハードコート層13の断面中央におけるマルテンス硬度が500MPa以上1000MPa未満であることが好ましい。第1のハードコート層13のマルテンス硬度を上記範囲とすることにより、上記第1の領域における鉛筆硬度を、4H以上とすることができる。第1のハードコート層13の断面中央におけるマルテンス硬度の下限は600MPa以上であることが好ましく、また上限は950MPa以下であることが好ましい。
第1のハードコート層13のマルテンス硬度を第2のハードコート層14のマルテンス硬度よりも大きくする方法としては、例えば、後述するシリカ粒子の含有量を第1のハードコート層側により多く含有するよう制御する方法等が挙げられる。
第2のハードコート層14は、上述した耐久折り畳み性と耐擦傷性を付与するための層であり、第2のハードコート層14の断面中央におけるマルテンス硬度が350MPa以上600MPa以下であることが好ましい。第2のハードコート層14のマルテンス硬度を上記範囲とすることにより、充分な耐久折り畳み性能を有するとともに、#0000番のスチールウールで1kg/cmの荷重をかけながら、ハードコート層の表面を3500回往復摩擦させる耐スチールウール試験において傷が生じないといった極めて優れた耐擦傷性を付与することができる。上記第2のハードコート層14の断面中央におけるマルテンス硬度の下限は375MPaであることがより好ましく、上限は575MPaであることがより好ましい。
第1のハードコート層13は、隙間15を介して互いに離間している。第1のハードコート層13の形状としては、特に限定されないが、例えば、ストライプ状、ドット状、ブロック状、格子状等が挙げられる。これらの中でも、連続コーティングでの生産性の観点から、ストライプ状が好ましい。
図1に示される第1のハードコート層13は図2に示されるようにストライプ状となっている。第1の領域10Bの幅に相当する第1のハードコート層13の最小幅は、10mm以上1000mm以下であることが好ましい。第1のハードコート層13の最小幅が10mm未満であると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置において充分な硬度が得られないおそれがあり、またこの幅が1000mmを超えると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置の加工時に充分な歩留りが得られないおそれがある。第1のハードコート層13の最小幅の下限は、20mm以上であることがより好ましく、上限は800mm以下であることがより好ましい。
第2の領域10Cの幅に相当する隙間15の最大幅は、2mm以上50mm以下であることが好ましい。隙間15の最大幅が2mm未満であると、耐久折り畳み試験時に第1の領域に割れ又は破断が生じるおそれがあり、またこの幅が50mmを超えると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置において充分な硬度が得られないおそれがある。隙間15の最大幅の下限は、5mm以上であることがより好ましく、上限は20mm以下であることがより好ましい。本明細書における「隙間」とは、第1のハードコート層間で挟まれる空間を意味する。
第1のハードコート層13は、少なくとも第1の領域10Bに存在しており、第1のハードコート層13間の隙間15は第2の領域10Cに存在している。隙間15を第2の領域10Cに存在させ、かつ後述するように隙間15に第2のハードコート層14を埋め込むことにより、第1の領域10Bより硬度が低い第2の領域10Cを形成することができる。
第1の領域10Bにおいては、第1のハードコート層13の膜厚は、一定となっていることが好ましい。第1の領域10Bにおける第1のハードコート層13の膜厚は、2μm以上20μm以下であることが好ましい。第1の領域における第1のハードコート層の膜厚が、2μm未満であると、ハードコート層の硬度が低下するおそれがあり、また20μmを超えると、厚みが厚すぎることに起因して加工性が悪化するおそれがある。第1のハードコート層13の膜厚は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、第1のハードコート層13の断面を撮影し、その断面の画像において第1のハードコート層13の膜厚を20箇所測定し、その20箇所の膜厚の算術平均値とする。
第2の領域10C内においては、図3に示されるように、隙間15が存在することによって第2の領域10C内における第1のハードコート層13の膜厚が第1の領域10Bにおける第1のハードコート層13の膜厚の50%以下となる領域10Dが存在している。この領域10Dの幅は0.5mm以上であることが好ましい。領域10Dの幅を0.5mm以上とすることによって、第1のハードコート層13間に埋め込まれる第2のハードコート層14が多くなるので、より耐久折り畳み性能を向上させることができる。領域10Dの幅の下限は、1mm以上であることがより好ましく、上限は45mm以下であることがより好ましい。この領域10Dは、第2の領域10C内における第1のハードコート層13が存在しない離間箇所も含むものとする。
第2の領域10C内においては、第1のハードコート層13の一部が存在しており、第1のハードコート層13の膜厚は第1のハードコート層13の離間箇所に向かうにつれて徐々に小さくなっている。このように第1のハードコート層13の膜厚を徐々に小さくすることにより、第1のハードコート層13と第2のハードコート層14と界面が視認され難くなる。
第2のハードコート層14は、第1の領域10Bにおいては第1のハードコート層13上に設けられており、第2の領域10Cにおいては第1のハードコート層13間の隙間に埋め込まれている。第1の領域10Bにおける第2のハードコート層14の膜厚は、0.5μm以上4μm以下であることが好ましい。第1の領域における第2のハードコート層の膜厚が、0.5μm未満であると、耐擦傷性が低下するおそれがあり、また4μmを超えると、第2のハードコート層用組成物のコーティングが困難となるおそれがある。また、第2の領域10Cにおける第2のハードコート層14の膜厚は、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。第2の領域における第2のハードコート層の膜厚が、0.5μm未満であると、耐擦傷性が低下するおそれがあり、また20μmを超えると、充分な屈曲性が得られないおそれがある。第2のハードコート層14の膜厚は、第1のハードコート層13の膜厚と同様の方法によって測定するものとする。
<<第1のハードコート層>>
第1のハードコート層13は、バインダ樹脂と、バインダ樹脂中に分散された粒子とを含むことが好ましい。バインダ樹脂中に粒子を分散させることによって、硬度を向上させることができる。第1のハードコート層13は、その他、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。
<バインダ樹脂>
バインダ樹脂は、重合性化合物(硬化性化合物)の重合体(硬化物)を含む。重合性化合物は、分子内に重合性官能基を少なくとも1つ有するものである。重合性官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和基が挙げられる。なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタクリロイル基」の両方を含む意味である。
重合性化合物としては、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。多官能(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、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ヘキサ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ジトリメチロールプロパンテトラ(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、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルトリ(メタ)アクリレート、ポリエステルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールジ(メタ)アクリレート、ジグリセリンテトラ(メタ)アクリレート、アダマンチルジ(メタ)アクリレート、イソボロニルジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレートや、これらをPO、EO、カプロラクトン等で変性したものが挙げられる。
これらの中でも上述したマルテンス硬度を好適に満たし得ることから、3〜6官能のものが好ましく、例えば、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(PETTA)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA)、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート、テトラペンタエリスリトールデカ(メタ)アクリレート等が好ましい。
重合性化合物としては、多官能(メタ)アクリレートの他、上記以外の重合性モノマーや重合性オリゴマー等を含んでいてもよい。重合性モノマー又は重合性オリゴマーとしては、例えば、分子中に重合性官能基を有する(メタ)アクリレートモノマー、又は、分子中に重合性官能基を有する(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられる。重合性モノマー、又は、重合性オリゴマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、ポリフルオロアルキル(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等のモノマー又はオリゴマーが挙げられる。これら重合性モノマー又は重合性オリゴマーは、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも、多官能(6官能以上)で重量平均分子量が1000〜1万のウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
なお、硬度や組成物の粘度調整、密着性の改善等のために、更に単官能(メタ)アクリレートモノマーを含んでいてもよい。上記単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、ヒドロキシエチルアクリレート(HEA)、グリシジルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、2−アクリロイルオキシエチルサクシネート、アクリロイルモルホリン、N−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、及び、アダマンチルアクリレート等が挙げられる。
上記重合性モノマーの重量平均分子量は、第1のハードコート層の硬度を向上させる観点から、1000未満が好ましく、200〜800がより好ましい。また、上記重合性オリゴマーの重量平均分子量は、1000〜2万であることが好ましく、1000〜1万であることがより好ましく、2000〜7000であることが更に好ましい。なお、本明細書において、上記重合性モノマー及び重合性オリゴマーの重量平均分子量は、GPC法で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
<粒子>
粒子としては、硬度を向上させることができれば、特に限定されないが、優れた硬度を得る観点から、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子の中でも、反応性シリカ粒子が好ましい。上記反応性シリカ粒子は、上記多官能(メタ)アクリレートとの間で架橋構造を構成することが可能なシリカ粒子であり、この反応性シリカ粒子を含有することで、上記第1のハードコート層の硬度を充分に高めることができる。
上記反応性シリカ粒子は、その表面に反応性官能基を有することが好ましく、該反応性官能基とてしては、例えば、上記の重合性官能基が好適に用いられる。
上記反応性シリカ粒子としては特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、特開2008−165040号公報記載の反応性シリカ粒子等が挙げられる。
また、上記反応性シリカ粒子の市販品としては、例えば、日産化学工業社製;MIBK−SD、MIBK−SDMS、MIBK−SDL、MIBK−SDZL、日揮触媒化成社製;V8802、V8803等が挙げられる。
また、上記シリカ粒子は、球状シリカ粒子であってもよいが、異型シリカ粒子であることが好ましい。球状シリカ粒子と異型シリカ粒子とを混合させてもよい。なお、本明細書における「球状シリカ粒子」とは、例えば、真球状、楕円球状等のシリカ粒子を意味しまた、「異型シリカ粒子」とは、ジャガイモ状のランダムな凹凸を表面に有する形状のシリカ粒子を意味する。上記異型シリカ粒子は、その表面積が球状シリカ粒子と比較して大きいため、このような異型シリカ粒子を含有することで、上記多官能(メタ)アクリレート等との接触面積が大きくなり、上記ハードコート層の硬度(鉛筆硬度)をより優れたものとすることができる。上記異型シリカ粒子か否かは、上記第1のハードコート層の透過型電子顕微鏡(TEM)または走査透過型電子顕微鏡(STEM)による断面観察により確認することができる。
上記シリカ粒子の平均粒子径は、5nm以上200nm以下であることが好ましい。5nm未満であると、粒子自身の製造が困難になり、粒子同士が凝集したりすることがあり、また、異形にするのが極めて困難になることがあり、更に、上記塗工前のインキの段階で異形シリカ粒子の分散性が悪く凝集したりすることがある。一方、上記異形シリカ粒子の平均粒子径が200nmを超えると、上記ハードコート層に大きな凹凸が形成されたり、ヘイズの上昇といった不具合が生じたりすることがある。シリカ粒子が球形シリカ粒子の場合には、シリカ粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて撮影した粒子の断面の画像から20個の粒子の粒子径を測定し、20個の粒子の粒子径の算術平均値とする。また、シリカ粒子が異形シリカ粒子である場合には、シリカ粒子の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)または走査透過型電子顕微鏡(STEM)を用いて撮影した上記ハードコート層の断面の画像から異形シリカ粒子の外周の2点間距離の最大値(長径)と最小値(短径)とを測定し、平均して粒子径を求め、20個の粒子の粒子径の算術平均値とする。
上記粒子の大きさ及び配合量を制御することで第1のハードコート層13の硬度(マルテンス硬度)を制御できる。例えば、第1のハードコート層13を形成する場合、上記シリカ粒子は直径が5nm以上200nm以下であり、上記重合性化合物100質量部に対して、25〜60質量部であることが好ましい。
<紫外線吸収剤>
光学フィルムは、後述するように、折り畳み可能なスマートフォンやタブレット端末のようなモバイル端末に特に好適に用いられるが、このようなモバイル端末は屋外で使用されることが多く、そのため、光学フィルムより表示素子側に配置された偏光子が紫外線に晒されて劣化しやすいという問題がある。しかしながら、ハードコート層は、偏光子の表示画面側に配置されるため、第1のハードコート層に紫外線吸収剤が含有されていると、偏光子が紫外線に晒されることによる劣化を好適に防止することができる。なお、上記紫外線吸収剤(UVA)は、上述した光透過性樹脂基材に含有されていてもよい。この場合、紫外線吸収剤(UVA)は、上記第1のハードコート層に含有されていなくてもよい。
紫外線吸収剤としては、例えば、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、及び、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等が挙げられる。
上記トリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチルオキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス[2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル]−6−(2,4−ジブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、および2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。市販されているトリアジン系紫外線吸収剤としては、例えば、TINUVIN460、TINUVIN477(いずれも、BASF社製)、LA−46(ADEKA社製)等が挙げられる。
上記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラ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、ヒドロキシメトキシベンゾフェノンスルホン酸及びその三水塩、ヒドロキシメトキシベンゾフェノンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。市販されているベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、CHMASSORB81/FL(BASF社製)等が挙げられる。
上記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネート、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール、2−〔5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル〕−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ジ−tert−ペンチルフェノール、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−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−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−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−(3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)、及び、2−(2’−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール等が挙げられる。市販されているベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、KEMISORB71D、KEMISORB79(いずれも、ケミプロ化成社製)、JF−80、JAST−500(いずれも、城北化学社製)、ULS−1933D(一方社製)、RUVA−93(大塚化学社製)等が挙げられる。
紫外線吸収剤は、なかでも、トリアジン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好適に用いられる。紫外線吸収剤は、ハードコート層を構成する樹脂成分との溶解性が高いほうが好ましく、また、上述した耐久折り畳み試験後のブリードアウトが少ないほうが好ましい。紫外線吸収剤は、ポリマー化又はオリゴマー化されていることが好ましい。紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール、トリアジン、ベンゾフェノン骨格を有するポリマー又はオリゴマーが好ましく、具体的には、ベンゾトリアゾールやベンゾフェノン骨格を有する(メタ)アクリレートと、メチルメタクリレート(MMA)とを任意の比率で熱共重合したものであることが好ましい。なお、有機発光ダイオード)に光学フィルムを適用する場合、紫外線吸収剤は、OLEDを紫外線から保護する役割も果たすことができる。
紫外線吸収剤の含有量としては特に限定されないが、第1のハードコート層用組成物の固形分100質量部に対して1〜6質量部であることが好ましい。1質量部未満であると、上述した紫外線吸収剤をハードコート層に含有させる効果を充分に得ることができないことがあり、6質量部を超えると、上記ハードコート層に著しい着色や強度低下が生じることがある。上記紫外線吸収剤の含有量のより好ましい下限は2質量部、より好ましい上限は5質量部である。
<<第2のハードコート層>>
第2のハードコート層14は、樹脂を含む。第2のハードコート層14は、樹脂の他、紫外線吸収剤を含んでいてもよい。
<樹脂>
樹脂は、重合性化合物(硬化性化合物)の重合体(硬化物)を含む。重合性化合物としては、第1のハードコート層13の欄で説明した重合性化合物と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略するものとする。
重合性化合物としては、多官能(メタ)アクリレートモノマーに加えて、多官能ウレタン(メタ)アクリレート及び/又は多官能エポキシ(メタ)アクリレート等が含まれてもよい。
<紫外線吸収剤>
紫外線吸収剤としては、第1のハードコート層の欄で説明した紫外線吸収剤と同様のものを用いることができるので、ここでは説明を省略するものとする。
<他の光学フィルム>
図1に示される光学フィルム10は、第2の領域10Cにおける第2のハードコート層14の表面14Aが窪んでいるが、タッチパネルを備える画像表示装置の最表面として光学フィルムを用いる場合には、図5(A)に示される光学フィルム30のように、第2の領域30Cは、第2のハードコート層14の表面14Aが平坦であることが好ましい。第2のハードコート層14の表面14Aを平坦とすることにより、表面14Aを指で触れたときの感触が良好となる。なお、第1の領域30Bの構成は第1の領域10Bと同様であり、第2の領域30Cは上記以外第2の領域10Cと同様である。
また、図1に示される光学フィルム10は、第2の領域10C内に第1のハードコート層13の一部が存在しているが、図5(B)に示される光学フィルム40のように、第2の領域40C内に第1のハードコート層13の一部が存在していなくともよい。なお、第1の領域40Bの構成は第1の領域10Bと同様であり、第2の領域40Cは上記以外第2の領域10Cと同様である。
<<<光学フィルムの製造方法>>>
光学フィルム10は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、図6(A)に示されるように、光透過性樹脂基材11の一方の面11A上に、所定の間隔毎に、マスク16を配置する。マスク16を配置した後に、光透過性樹脂基材11の一方の面11A上に、バーコーター等の塗布装置によって、第1のハードコート層用組成物を塗布して、図6(B)に示されるように、第1のハードコート層用組成物の塗膜17を形成する。第1のハードコート層用組成物の塗布方法としては、特に限定されないが、バーコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、スプレー印刷法等が挙げられる。また、第1のハードコート層13の形成方法としては、フォトリソグラフィ法を用いても良い。
<<第1のハードコート層用組成物>>
第1のハードコート層用組成物は、重合性化合物および粒子を含んでいる。第1のハードコート層用組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
第1のハードコート層用組成物は、総固形分が25〜55%であることが好ましい。25%より低いと残留溶剤が残ったり、白化が生じたりするおそれがある。55%を超えると、第1のハードコート層用組成物の粘度が高くなり、塗工性が低下して表面にムラやスジが出たりすることがある。上記固形分は、30〜50%であることがより好ましい。
<溶剤>
上記溶媒としては、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、s−ブタノール、t−ブタノール、ベンジルアルコール、PGME、エチレングリコール、ジアセトンアルコール)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ヘプタノン、ジイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジアセトンアルコール)、エステル(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、蟻酸メチル、PGMEA)、脂肪族炭化水素(例、ヘキサン、シクロヘキサン)、ハロゲン化炭化水素(例、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素)、芳香族炭化水素(例、ベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(例、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、n−メチルピロリドン)、エーテル(例、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン)、エーテルアルコール(例、1−メトキシ−2−プロパノール)、カーボネート(炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル)、等が挙げられる。これらの溶媒、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよい。なかでも、上記溶媒としては、上述した重合性モノマー及び/又は重合性オリゴマー等の樹脂成分、並びに、他の添加剤を溶解或いは分散させ、上記ハードコート層用組成物を好適に塗工できる点で、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンが好ましい。
<重合開始剤>
重合開始剤は、光照射により分解されて、ラジカルを発生して光重合性化合物の重合(架橋)を開始または進行させる成分である。
重合開始剤は、光照射によりラジカル重合を開始させる物質を放出することが可能であれば特に限定されない。重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを用いることができ、具体例には、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、アシルホスフィンオキシド類が挙げられる。また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、例えば、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ−n−ブチルホスフィン等が挙げられる。
上記重合開始剤としては、上記バインダ樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等を単独又は混合して用いることが好ましい。
第1のハードコート層用組成物の塗膜17を形成した後、光透過性樹脂基材11上のマクス16を除去する。これにより、図6(C)に示されるように、マスク16が存在していた領域に若干第1のハードコート層用組成物が流れ込み、各塗膜17間の隙間15に向けて膜厚が徐々に低くなる。
その後、図6(D)に示されるように、各種の公知の方法で塗膜17を例えば30℃以上120℃以下の温度で10秒以上12秒間加熱することにより乾燥させ、溶剤を蒸発させる。
塗膜17を乾燥させた後、図7(A)に示されるように、第1のハードコート層用組成物の塗膜17に紫外線等の電離放射線を照射して、第1のハードコート層用組成物の塗膜17を半硬化(ハーフキュア)させる。本明細書における「半硬化」とは、光を照射すると硬化が実質的に進行することを意味する。ただし、この段階で、第1のハードコート用組成物の塗膜17を完全硬化(フルキュア)させてもよい。本明細書における「完全硬化」とは、これ以上光を照射しても硬化が実質的に進行しないことを意味する。また、電離放射線としては、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、およびγ線が挙げられる。
塗膜17を半硬化させた後、図7(B)に示されるように、塗膜17上に、バーコーター等の塗布装置によって、第2のハードコート層用組成物を塗布して、第2のハードコート層用組成物の塗膜18を形成する。
<<第2のハードコート層用組成物>>
第2のハードコート層用組成物は、重合性化合物を含んでいる。第2のハードコート層用組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。第2のハードコート層用組成物は、第1のハードコート層用組成物と同様に、総固形分が25〜55%であることが好ましい。溶剤および重合開始剤は、第1のハードコート層用組成物で説明した溶剤および重合開始剤と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第2のハードコート層用組成物の塗膜18を形成した後、図7(C)に示されるように、各種の公知の方法で塗膜18を例えば30℃以上120℃以下の温度で10秒以上12秒間加熱することにより乾燥させ、溶剤を蒸発させる。
塗膜18を乾燥させた後、図7(D)に示されるように、第2のハードコート層用組成物の塗膜18に紫外線等の電離放射線を照射して、第1のハードコート層用組成物の塗膜17および第2のハードコート層用組成物の塗膜18を完全硬化(フルキュア)させて、第1のハードコート層13および第2のハードコート層14を形成する。これにより、図1に示される光学フィルム10が得られる。
本実施形態によれば、光学フィルム10の表面10Aにおける硬度が第1の領域10Bよりも第2の領域10Cが低くなっているので、第1の領域10Bでは優れた硬度を得ることができ、また第2の領域10Cで光学フィルム10を折り畳んだ場合には優れた耐久折り畳み性を得ることができる。これにより、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性を有する光学フィルム10を得ることができる。
本実施形態によれば、第1の領域10Bには第1のハードコート層13が存在しているので、優れた硬度を得ることができる。また、第2の領域10Cには第1のハードコート層13間の隙間15が存在し、かつこの隙間15に硬度が第1のハードコート層13よりも低い第2のハードコート層14が埋め込まれているので、第2の領域10Cで光学フィルム10を折り畳んだ場合には、優れた耐久折り畳み性を得ることができる。これにより、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性を有する光学フィルム10を得ることができる。
<<<偏光板>>>
光学フィルム10は、例えば、偏光板に組み込んで使用することができる。図8は本実施形態に係る光学フィルムを組み込んだ偏光板の概略構成図である。図8に示されるように偏光板50は、保護フィルムとして機能する光学フィルム10と、偏光子51と、保護フィルム52とをこの順で備えている。偏光子51は、光透過性基材11の他方の面11Bに形成されている。保護フィルム52は、偏光子51の光学フィルム10が設けられている面とは反対側の面に設けられている。保護フィルム52は位相差フィルムであってもよい。
偏光子51は、ヨウ素または二色性色素により染色し、一軸延伸させたポリビニルアルコール系樹脂フィルムが上げられる。ポリビニルアルコール系樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂を鹸化したものを用いることができる。ポリ酢酸ビニル系樹脂としては、酢酸ビニルの単独重合体であるポリ酢酸ビニルの他、酢酸ビニルとそれに共重合可能な他の単量体との共重合体等が挙げられる。酢酸ビニルに共重合可能な他の単量体としては、例えば、不飽和カルボン酸類、オレフィン類、ビニルエーテル類、不飽和スルホン酸類、アンモニウム基を有するアクリルアミド類等が挙げられる。
ポリビニルアルコール系樹脂は、変性されていてもよく、例えば、アルデヒド類で変性されたポリビニルホルマールやポリビニルアセタール等を用いることもできる。
光学フィルム10と偏光子51とを積層する際には、予め光学フィルム10に鹸化処理を施すことが好ましい。鹸化処理を施すことによって、偏光子51との接着性が良好になる。
<<<画像表示装置>>>
光学フィルム10や偏光板50は、例えば、画像表示装置に組み込んで使用することが可能である。図9は、本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。図9に示されるように、画像表示装置60は、主に、タッチパネル機能を有する画像を表示するための表示素子61と、表示素子61より観察者側に配置された偏光板50とを備えている。表示素子61は、有機発光ダイオード(OLED)となっている。なお、表示素子61は内部にタッチパネル機能を有するインセル構造となっているが、表示素子としては、タッチパネル機能を有していない表示素子を用いることも可能である。この場合には、表示素子と偏光板との間にタッチパネルを配置してもよい(オンセル構造)。
光学フィルム10は、表示パネル61よりも観察者側に配置され、かつハードコート層12が光透過性樹脂基材11より観察者側に位置するように配置されている。
画像表示装置60においては、偏光板50に光学フィルム10を設けているが、これに限定されず、光学フィルム10を、例えば、輝度向上フィルム、位相差フィルム、帯電防止フィルム等に設けてもよい。
[第2の実施形態]
以下、本発明の第2の実施形態に係る光学フィルム、偏光板、表示パネルおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図10は本実施形態に係る光学フィルムの概略構成図であり、図11は本実施形態に係る光学フィルムの一部の拡大図であり、図12および図13は本実施形態に係る光学フィルムの製造工程を模式的に示す図である。
<<<<光学フィルム>>>>
図10に示される光学フィルム70は、光透過性樹脂基材71と、光透過性樹脂基材71の一方の面71Aに設けられたハードコート層72とを備えるものである。光学フィルム70の物性は、光学フィルム10の物性と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
光学フィルム70は、光学フィルム70の表面70Aにおける硬度がそれぞれ異なる第1の領域70Bおよび第2の領域70Cを有している。具体的には、光学フィルム70の表面70Aにおける硬度は、第1の領域70Bよりも第2の領域70Cの方が低くなっている。
<<光透過性樹脂基材>>
光透過性樹脂基材71は、光透過性樹脂基材11と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
<<ハードコート層>>
ハードコート層72は、1以上の凹部73Aを有する第1のハードコート層73と、硬度が第1のハードコート層73よりも低い第2のハードコート層74とを有している。硬度に関しては、第1のハードコート層73の硬度は、第1のハードコート層13の硬度と同様であり、また第2のハードコート層74の硬度は、第2のハードコート層14の硬度と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第1のハードコート層73は、上記したように凹部73Aを有している。すなわち、図11に示されるように、凹部73Aの底面と光透過性樹脂基材71との間には、第1のハードコート層73の薄膜部73Bが存在しており、凹部73の両側には膜厚が薄膜部73Bより厚い厚膜部73Cが存在している。第2の領域においては、凹部73Aによって第1のハードコート層の膜厚が前記第1の領域における前記第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域を有している。凹部73Aの形状としては、特に限定されないが、例えば、ストライプ状、ドット状、ブロック状、格子状等が挙げられる。これらの中でも、連続コーティングでの生産性の観点から、ストライプ状が好ましい。
図10に示される第1のハードコート層73の凹部73Aおよび厚膜部73Cはストライプ状となっている。第1の領域70Bの幅に相当する厚膜部73Cの幅は、10mm以上1000mm以下であることが好ましい。厚膜部73Cの幅が10nm未満であると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置において充分な硬度が得られないおそれがあり、またこの幅が1000mmを超えると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置の加工時に充分な歩留りが得られないおそれがある。厚膜部73Cの幅の下限は、20mm以上であることがより好ましく、上限は800mm以下であることがより好ましい。
第2の領域70Cの幅に相当する凹部73Aの最大幅は、2mm以上50mm以下であることが好ましい。凹部73Aの最大幅が2mm未満であると、耐久折り畳み試験時に第1の領域に割れ又は破断が生じるおそれがあり、またこの最大幅が50mmを超えると、この光学フィルムおよびタッチパネルを備える画像表示装置において充分な硬度が得られないおそれがある。凹部73Aの最大幅の下限は、5mm以上であることがより好ましく、上限は20mm以下であることがより好ましい。
第1のハードコート層73は、少なくとも第1の領域70Bに存在しており、凹部73Aは第2の領域70Cに存在している。凹部73Aを第2の領域70Cに存在させ、かつ後述するように凹部73Aに第2のハードコート層74を埋め込むことにより、第1の領域70Bより硬度が低い第2の領域70Cを形成することができる。
第1の領域70Bにおいては、第1のハードコート層73の厚膜部73Cの膜厚は、一定となっていることが好ましい。第1の領域70Bにおける第1のハードコート層73の厚膜部73Cの膜厚は、2μm以上20μm以下であることが好ましい。第1の領域における第1のハードコート層の厚膜部の膜厚が、2μm未満であると、ハードコート層の硬度が低下するおそれがあり、また20μmを超えると、厚みが厚すぎることに起因して加工性が悪化するおそれがある。第1のハードコート層73の厚膜部73Cの膜厚は、第1のハードコート層13の膜厚と同様の方法によって測定するものとする。
第2の領域70C内においては、図11に示されるように、凹部73Aが存在することによって第2の領域70C内における第1のハードコート層73の膜厚(薄膜部73Bの膜厚)が第1の領域70Bにおける第1のハードコート層73の膜厚の50%以下となる領域70Dが存在している。この領域70Dの幅は0.5mm以上であることが好ましい。領域70Dの幅を1mm以上とすることによって、第1のハードコート層73間に埋め込まれる第2のハードコート層74が多くなるので、より耐久折り畳み性能を向上させることができる。領域70Dの幅の下限は、1mm以上であることがより好ましく、上限は45mm以下であることがより好ましい。
第2の領域70C内においては、第1のハードコート層73の薄膜部73Bが存在しており、薄膜部73Bの膜厚は第1のハードコート層73の凹部73Aの中央部に向かうにつれて徐々に小さくなっている。このように薄膜部73Bの膜厚を徐々に小さくすることにより、第1のハードコート層73と第2のハードコート層74と界面が視認され難くなる。
第2のハードコート層74は、第1の領域70Bにおいては厚膜部73C上に設けられており、第2の領域70Cにおいては凹部73Aに埋め込まれている。第1の領域70Bにおける第2のハードコート層74の膜厚は、0.5μm以上4μm以下であることが好ましい。第1の領域における第2のハードコート層の膜厚が、0.5μm未満であると、耐擦傷性が低下するおそれがあり、また4μmを超えると、第2のハードコート層用組成物のコーティングが困難となるおそれがある。第2のハードコート層74の膜厚は、第1のハードコート層13の膜厚と同様の方法によって測定するものとする。また、第2の領域70Cにおける第2のハードコート層74の膜厚は、0.5μm以上20μm以下であることが好ましい。第2の領域における第2のハードコート層の膜厚が、0.5μm未満であると、耐擦傷性が低下するおそれがあり、また20μmを超えると、充分な屈曲性が得られないおそれがある。
<他の光学フィルム>
図10に示される光学フィルム70は、第2の領域70Cにおける第2のハードコート層74の表面74Aが窪んでいるが、タッチパネルを備える画像表示装置の最表面として光学フィルムを用いる場合には、光学フィルム30と同様に、第2の領域は、第2のハードコート層の表面が平坦であることが好ましい。第2のハードコート層の表面を平坦とすることにより、表面を指で触れたときの感触が良好である。
また、図10に示される光学フィルム70は、第2の領域70C内に第1のハードコート層73の一部が存在しているが、光学フィルム40のように、第2の領域内に第1のハードコート層の一部が存在していなくともよい。
<<<光学フィルムの製造方法>>>
光学フィルム70は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、図12(A)に示されるように、光透過性樹脂基材71の一方の面71A上に、凹部75Aを有する第1のハードコート層用組成物の塗膜75を形成する。ここで、凹部75Aを有する塗膜75は、第1の実施形態で説明した方法と同様の方法によって形成できる。具体的には、第1の実施形態で述べたようにマスク除去時にマスクが存在していた領域に第1のハードコート層用組成物が流れ込むので、マクスの幅を第1の実施形態よりも狭くすることで、マスク除去時に流れ込む第1のハードコート層用組成物によって各塗膜同士が繋がり、凹部75Aを有する塗膜75を形成することができる。また、第1の実施形態よりも第1のハードコート層用組成物の塗布量を増やすことによっても、このような凹部75Aを有する塗膜75を形成することができる。また、グラビアコーター等の塗布装置によっても凹部75Aを有する塗膜75を形成することも可能である。第1のハードコート層用組成物は、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第1のハードコート層用組成物の塗膜75を形成した後、図12(B)に示されるように、各種の公知の方法で塗膜75を例えば30℃以上120℃以下の温度で10秒以上12秒間加熱することにより乾燥させ、溶剤を蒸発させる。
塗膜75を乾燥させた後、図12(C)に示されるように、第1のハードコート層用組成物の塗膜75に紫外線等の電離放射線を照射して、第1のハードコート層用組成物の塗膜75を半硬化(ハーフキュア)させる。なお、この段階で、第1のハードコート層用組成物の塗膜75を完全硬化(フルキュア)させてもよい。
塗膜75を半硬化させた後、図13(A)に示されるように、塗膜75上に、バーコーター等の塗布装置によって、第2のハードコート層用組成物を塗布して、第2のハードコート層用組成物の塗膜76を形成する。第2のハードコート層用組成物は、第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第2のハードコート層用組成物の塗膜76を形成した後、図13(B)に示されるように、各種の公知の方法で塗膜76を例えば30℃以上120℃以下の温度で10秒以上12秒間加熱することにより乾燥させ、溶剤を蒸発させる。
塗膜76を乾燥させた後、図13(C)に示されるように、第2のハードコート層用組成物の塗膜76に紫外線等の電離放射線を照射して、第1のハードコート層用組成物の塗膜75および第2のハードコート層用組成物の塗膜76を完全硬化(フルキュア)させて、第1のハードコート層73および第2のハードコート層74を形成する。
本実施形態によれば、光学フィルム70の表面70Aにおける硬度が第1の領域70Bよりも第2の領域70Cが低くなっているので、第1の領域70Bでは優れた硬度を得ることができ、また第2の領域70Cで光学フィルム70を折り畳んだ場合には優れた耐久折り畳み性を得ることができる。これにより、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性を有する光学フィルム70を得ることができる。
本実施形態によれば、第1の領域70Bには第1のハードコート層73が存在しているので、優れた硬度を得ることができる。また、第2の領域70Cには第1のハードコート層73間の凹部73Aが存在し、かつこの凹部73Aに硬度が第1のハードコート層73よりも低い第2のハードコート層74が埋め込まれているので、第2の領域70Cで光学フィルム70を折り畳んだ場合には、優れた耐久折り畳み性を得ることができる。これにより、優れた硬度および優れた耐久折り畳み性を有する光学フィルム70を得ることができる。
光学フィルム30、40、70は、第1の実施形態に示した偏光板50、画像表示装置60と同様の構造の偏光板、画像表示装置に組み込んで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、本発明はこれらの記載に限定されない。なお、下記の「固形分100%換算値」とは、溶剤希釈品中の固形分を100%としたときの値である。
<第1のハードコート層用組成物の調製>
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、第1のハードコート層用組成物を得た。
(第1のハードコート層用組成物)
・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(製品名「M403」、東亜合成社製):25質量部
・ジペンタエリスリトールEO変性ヘキサアクリレート(製品名「A−DPH−6E」、新中村化学社製):25質量部
・異形シリカ粒子(平均粒子径25nm、日揮触媒化成社製):50質量部(固形分100%換算値)
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):4質量部
・フッ素系レベリング剤(製品名「F568」、DIC社製):0.2質量部(固形分100%換算値)
・メチルイソブチルケトン:150質量部
(第2のハードコート層用組成物)
・ウレタンアクリレート(製品名「UX5000」、日本化薬社製):25質量部
・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(製品名「M403」、東亜合成社製):50質量部
・多官能アクリレートポリマー(製品名「アクリット8KX−012C」、大成ファインケミカル社製):25質量部(固形分100%換算値)
・防汚剤(製品名「BYKUV3500」、ビックケミー社製):1.5質量部(固形分100%換算値)
・光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):4質量部
・メチルイソブチルケトン:150質量部
<実施例1>
光透過性樹脂基材として、厚さ30μmおよび幅300mmの上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなるポリイミド基材を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、ポリイミド基材の幅方向に沿って幅10mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmの複数の矩形状マスクを10cm間隔で複数配置し、その状態で、バーコーターで上記第1のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。塗膜を形成した後、マスクを除去した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化させた。
次いで、半硬化した塗膜上に、バーコーターで上記第2のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。次いで、形成した塗膜に対して、70℃1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cmになるように照射して塗膜を完全硬化させることにより、膜厚7μmの複数の第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に膜厚2μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。これにより、ポリイミド基材、第1のハードコート層および第2のハードコート層がこの順で配置された第1の領域と、第1のハードコート層間の隙間に第2のハードコート層が埋め込まれ、ハードコート層の表面の硬度が第1の領域より低い第2の領域とを有する光学フィルムを得た。なお、第1のハードコート層間の隙間の幅は最も狭いポリイミド基材との界面付近で5mmであり、最も広い第2のハードコート層側の箇所で12mmであり、第1のハードコート層間の隙間には第2のハードコート層が埋め込まれていた。また、隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は8mmであった。
<実施例2>
実施例2においては、第1のハードコート層の膜厚を7μmから20μmに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。なお、実施例2に係る光学フィルムにおいても、第1のハードコート層間に隙間が存在し、この隙間に第2のハードコート層が埋め込まれていた。また、隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は7mmであった。
<実施例3>
実施例3においては、第1のハードコート層の膜厚を7μmから20μmに代え、また第2のハードコート層の膜厚を2μmから4μmに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。なお、実施例3に係る光学フィルムにおいても、第1のハードコート層間に隙間が存在し、この隙間に第2のハードコート層が埋め込まれていた。また隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は7mmであった。
<実施例4>
実施例4においては、第2のハードコート層の膜厚を2μmから0.5μmに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。
<実施例5>
実施例5においては、幅10mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmのマスクの代わりに幅8mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmのマスクを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。なお、実施例5に係る光学フィルムにおいても、第1のハードコート層間に隙間が存在し、この隙間に第2のハードコート層が埋め込まれていた。また、隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は6mmであった。
<実施例6>
実施例6においては、幅10mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmのマスクの代わりに幅5mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmのマスクを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。なお、実施例6に係る光学フィルムにおいても、第1のハードコート層間に隙間が存在し、この隙間に第2のハードコート層が埋め込まれていた。また、隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は3mmであった。
<実施例7>
実施例7においては、第1のハードコート層の膜厚を7μmから2μmに代え、また第2のハードコート層の膜厚を2μmから0.5μmに代えたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。なお、実施例7に係る光学フィルムにおいても、第1のハードコート層間に隙間が存在し、この隙間に第2のハードコート層が埋め込まれていた。また、隙間を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は9mmであった。
<実施例8>
実施例8においては、ポリイミド基材の代わりに厚さ30μmおよび幅300mmのポリエチレンテレフタレート基材を用いたことを以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。
<実施例9>
実施例9においては、ポリイミド基材の代わりに厚さ30μmおよび幅300mmのトリアセチルセルロース基材を用いたことを以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを作製した。
<実施例10>
光透過性樹脂基材として、厚さ30μmおよび幅300mmの上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなるポリイミド基材を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、ポリイミド基材の幅方向に沿って幅2mm、長さ300mmおよび厚さ0.06mmの複数の矩形状マスクを10cm間隔で複数配置し、その状態で、バーコーターで上記第1のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。塗膜を形成した後、マスクを除去した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化させた。
次いで、半硬化した塗膜上に、バーコーターで上記第2のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。次いで、形成した塗膜に対して、70℃1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cmになるように照射して塗膜を完全硬化させることにより、凹部を有し、かつ厚膜部の膜厚が7μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に膜厚2μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。これにより、ポリイミド基材、第1のハードコート層の厚膜部および第2のハードコート層がこの順で配置された第1の領域と、第1のハードコート層の凹部に第2のハードコート層が埋め込まれ、ハードコート層の表面の硬度が第1の領域より低い第2の領域とを有する光学フィルムを得た。なお、第1のハードコート層間の凹部の入口の幅は3mmであり、第1のハードコート層の薄膜部(第1のハードコート層の凹部の底面直下の部分)のうち最も薄い部分の膜厚は1μmであった。また、凹部を含む第2の領域において、第1のハードコート層の膜厚が第1の領域における第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅は1mmであった。
<比較例1>
光透過性樹脂基材として、厚さ30μmおよび幅300mmの上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなるポリイミド基材を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで上記第1のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化させた。
次いで、半硬化した塗膜上に、バーコーターで上記第2のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。次いで、形成した塗膜に対して、70℃1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cmになるように照射して塗膜を完全硬化させた。これにより、ポリイミド基材上に膜厚7μmの均一な第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に膜厚2μmの均一な第2のハードコート層を有する光学フィルムを得た。
<比較例2>
光透過性樹脂基材として、厚さ30μmおよび幅300mmの上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなるポリイミド基材を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで上記第1のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させた。これにより、ポリイミド基材上に膜厚7μmの均一な第1のハードコート層のみを有する光学フィルムを得た。
<比較例3>
光透過性樹脂基材として、厚さ30μmおよび幅300mmの上記式(1)で表されるポリイミド樹脂からなるポリイミド基材を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで上記第2のハードコート層用組成物を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱させることにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させた。これにより、ポリイミド基材上に膜厚2μmの均一な第2のハードコート層のみを有する光学フィルムを得た。
<鉛筆硬度>
実施例に係る光学フィルムの表面の第1の領域および第2の領域の鉛筆硬度を、JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験(荷重:750g、ひっかき速度1mm/秒)に基づいてそれぞれ測定した。また、比較例に係る光学フィルムの表面の鉛筆硬度を、JIS K5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験(荷重:750g、ひっかき速度1mm/秒)に基づいて測定した。なお、比較例に係る光学フィルムは、第1のハードコート層や第2のハードコート層が均一に形成されているので、光学フィルムの表面において硬度が変わる領域はなかった。このため、表1においては、比較例に係る光学フィルムの表面の硬度は第1の領域の欄のみに記載した。鉛筆硬度は、鉛筆硬度試験において光学フィルムの表面に傷が付かなかった最も高い硬度とする。なお、鉛筆硬度の測定の際には、硬度が異なる鉛筆を複数本用いて行うが、鉛筆1本につき5回鉛筆硬度試験を行い、5回のうち4回以上蛍光灯下で光学フィルムの表面を透過観察した際に光学フィルムの表面に傷が視認されなかった場合には、この硬度の鉛筆においては光学フィルムの表面に傷が付かなかったと判断する。
<マルテンス硬度>
実施例および比較例に係る光学フィルムの第1のハードコート層および/または第2のハードコート層のマルテンス硬度をそれぞれ測定した。マルテンス硬度は、HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて、測定した。具体的には、圧子としてBerkovich圧子(三角錐)を用いて、以下の測定条件で、各ハードコート層の側面から500nm押し込み、一定時間保持して残留応力の緩和を行った後、除荷し、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と深さ500nmのくぼみ面積A(nm)とを用い、Pmax/Aにより、マルテンス硬度を算出した。マルテンス硬度は、10箇所測定して得られた値の算術平均値とした。
(測定条件)
・荷重速度:10nm/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:10nm/秒
・測定温度:25℃
<耐久折り畳み試験>
実施例及び比較例に係る光学フィルムを30mm×100mmの矩形状にカットして作製したサンプルを、耐久性試験機(製品名「DLDMLH−FS、ユアサシステム機器社製)の固定端および移動端に取り付け、移動端を移動させて、サンプルのハードコート層を形成した側の面が内側となり、かつサンプルの曲げ半径が1.5mm(直径3.0mm)となるようにサンプルを180°に折り畳む試験を10万回行った。なお、実施例に係るサンプルにおいては、第2の領域で折り畳むものとした。
その後、新たなサンプルに入れ替え、同様に該サンプルのハードコート層を形成した側の面が外側となり、かつサンプルの曲げ半径が1.5mm(直径3.0mm)となるようにサンプルを180°折り畳む試験を10万回行い、以下の基準にて評価した。なお、この場合も、実施例に係るサンプルにおいては、第2の領域で折り畳むものとした。
○:上記試験をサンプルの両面に対して行った場合であっても、サンプルに割れおよび破断が生じていなかった。
×:上記試験をサンプルの両面に対して行った場合、サンプルに割れもしくは破断が生じた。
<耐スチールウール(SW)性>
実施例及び比較例に係る光学フィルムのハードコート層の表面(第2のハードコート層が存在する場合には第2のハードコート層の表面、第2のハードコート層が存在しない場合には第1のハードコート層の表面)を、#0000番のスチールウール(製品名「BON STAR」、日本スチールウール社製)を用いて、1kg/cmの荷重をかけながら、速度50mm/秒で3500回往復摩擦し、その後のハードコート層表面に傷の有無を目視し下記の基準にて評価した。
○:傷が確認されなかった。
×:傷が確認された。
以下、結果を表1に示す。
Figure 0006773049
以下、結果について述べる。比較例1および2に係る光学フィルムにおいては、鉛筆硬度は高いものの、耐久折り畳み性試験および耐SW性の結果に劣っていた。また、比較例3に係る光学フィルムにおいては、耐久折り畳み性試験および耐SW性の結果は良好であったものの、鉛筆硬度が低かった。これに対し、実施例1〜10に係る光学フィルムにおいては、第1の領域での鉛筆硬度は高く、また耐久折り畳み性試験および耐SW性の結果が良好であった。
10、30、40、70…光学フィルム
10A、70A…表面
11、71…光透過性樹脂基材
12、72…ハードコート層
13、73…第1のハードコート層
14、74…第2のハードコート層
50…偏光板
51…偏光子
60…画像表示装置
61…表示素子

Claims (10)

  1. 光透過性樹脂基材と、前記光透過性樹脂基材の一方の面側に設けられたハードコート層とを備え、かつ折り畳み可能な光学フィルムであって、
    第1の領域と、前記第1の領域より前記光学フィルムの表面における硬度が低い第2の領域とを有し、
    前記ハードコート層が、隙間を介して互いに離間して配置された複数の第1のハードコート層と、硬度が前記第1のハードコート層より低い第2のハードコート層とを有し、
    前記第1の領域内においては、前記光透過性樹脂基材、前記第1のハードコート層、および前記第2のハードコート層がこの順で積層されており、
    前記第2の領域内においては、前記隙間が存在しており、かつ前記第2のハードコート層が前記隙間に埋め込まれている、光学フィルム。
  2. 前記光学フィルムを前記光学フィルムの曲げ半径が1.5mmとなるように前記第2の領域で180°折り畳む試験を10万回繰り返し行った場合に割れまたは破断が生じない、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 光透過性樹脂基材と、前記光透過性樹脂基材の一方の面側に設けられたハードコート層とを備え、かつ折り畳み可能な光学フィルムであって、
    第1の領域と、前記第1の領域より前記光学フィルムの表面における硬度が低い第2の領域とを有し、
    前記ハードコート層が、1以上の凹部を有する第1のハードコート層と、硬度が前記第1のハードコート層より低い第2のハードコート層とを有し、
    前記第1の領域内においては、前記光透過性樹脂基材、前記第1のハードコート層、および前記第2のハードコート層がこの順で積層されており、
    前記第2の領域内においては、前記凹部が存在しており、前記凹部によって前記第1のハードコート層の膜厚が前記第1の領域における前記第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域を有し、かつ前記第2のハードコート層が前記凹部に埋め込まれており、
    前記第1のハードコート層の前記凹部がストライプ状となっている、光学フィルム。
  4. 前記第2の領域内における前記第1のハードコート層の膜厚が前記第1の領域における前記第1のハードコート層の膜厚の50%以下となる領域の幅が0.5mm以上である、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  5. 前記第2の領域内に前記第1のハードコート層の一部が存在し、前記第2の領域内に存在する前記第1のハードコート層の一部が前記第1のハードコート層の離間位置に向かうにつれて前記第1のハードコート層の膜厚が徐々に小さくなっている、請求項1または2に記載の光学フィルム。
  6. 前記第2の領域内に前記第1のハードコート層の一部が存在し、前記第2の領域内に存在する前記第1のハードコート層の一部が前記凹部の中央部に向かうにつれて前記第1のハードコート層の膜厚が徐々に小さくなっている、請求項3に記載の光学フィルム。
  7. 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光学フィルムと、
    前記光学フィルムの前記光透過性基材の他方の面側に設けられた偏光子と
    を備える、折り畳み可能な偏光板。
  8. 表示素子と、
    前記表示素子よりも観察者側に配置された請求項1ないし6のいずれか一項に記載の光学フィルムまたは請求項に記載の偏光板と、
    を備える、折り畳み可能な画像表示装置。
  9. 前記表示素子が、有機発光ダイオードを備えている、請求項に記載の画像表示装置。
  10. 前記表示素子が、タッチパネル機能を備えている、請求項に記載の画像表示装置。
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