JP7155472B2 - 光学フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態に係る光学フィルム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は折り畳み試験の様子を模式的に示した図であり、図3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る。
図1に示される光学フィルム10は、画像表示装置に用いられるものであり、折り畳み可能であり、かつ光透過性を有するものである。本明細書における「光透過性」とは、光を透過させる性質を意味し、例えば、全光線透過率が50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上であることを含む。光透過性とは、必ずしも透明である必要はなく、半透明であってもよい。
基材11は、光透過性を有する基材である。基材11の厚みは、10μm以上100μm以下となっていることが好ましい。基材の厚みが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鉛筆硬度が3H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おそれがある。一方、基材の厚みが100μm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。基材の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、基材の断面を撮影し、その断面の画像において基材の厚みを20箇所測定し、その20箇所の厚みの算術平均値とする。基材11の下限は25μm以上であることがより好ましく、基材11の上限は80μm以下であることがより好ましい。
樹脂層12は、第1層から第n層(nは3以上の整数である)まで積層された多層構造のものである。第1層から第n層は、主として樹脂からなる層であることは言うまでもないが、樹脂の他に、粒子や添加剤等を含んでいてもよい。
HIT1<HIT2<…<HITn …(A)
HIT1<HIT2<HIT3 …(B)
第1層12Bは、第1層12Bから第3層12Dのうち最も低いインデンテーション硬さを有する層であり、主に、鉛筆硬度および耐衝撃性を向上させる機能を有する。第1層12Bの膜厚は、50μm以上300μm以下となっていることが好ましい。第1層の膜厚が、50μm以上であると、樹脂層の硬度をより向上させることができ、また300μm以下であると、膜厚が厚すぎず、薄型化に適しているとともに、加工性も良好である。第1層12Bの膜厚は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、第1層12Bの断面を撮影し、その断面の画像において第1層12B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1層12Bの下限は80μm以上、100μm以上、150μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第1層12Bの上限は250μm以下、220μm以下、200μm以下の順にさらに好ましい(数値が小さいほど好ましい)。
光学フィルムは、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、第1層は、偏光子の表示画面側に配置されるため、第1層に紫外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、基材11や第2層~第n層の少なくともいずれかに含有されていてもよい。この場合、紫外線吸収剤(UVA)は、第1層12Bに含有されていなくてもよい。
分光透過率調整剤は、光学フィルムの分光透過率を調整するものである。第1層に、例えば、下記一般式(29)で表されるセサモール型ベンゾトリアゾール系単量体を含ませた場合には、上述した分光透過率を好適に満たすことができる。
第2層12Cは、第1層12Bと第3層12Dとの間のインデンテーション硬さを有する層であり、主に、屈曲性および耐擦傷性を向上させる機能を有する。第2層12Cの膜厚は、1μm以上50μm以下となっていることが好ましい。第2層の膜厚が、1μm以上であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層のシワがより発生しにくくなり、また50μm以下であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層の割れがより発生しにくくなる。第2層12Cの膜厚は、第1層12Bの膜厚と同様の方法によって求めるものとする。第2層12Cの下限は3μm以上、5μm以上、7μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第2層12Cの上限は30μm以下、25μm以下、20μm以下の順にさらに好ましい(数値が小さいほど好ましい)。
無機粒子は、第2層12Cのインデンテーション硬さを高める成分である。無機粒子としては、例えば、シリカ(SiO2)粒子、アルミナ粒子、チタニア粒子、酸化スズ粒子、アンチモンドープ酸化スズ(略称:ATO)粒子、酸化亜鉛粒子等の無機酸化物粒子が挙げられる。これらの中でも、硬度をより高める観点からシリカ粒子が好ましい。シリカ粒子としては、球形シリカ粒子や異形シリカ粒子が挙げられるが、これらの中でも、異形シリカ粒子が好ましい。本明細書における「球形粒子」とは、例えば、真球状、楕円球状等の粒子を意味し、「異形粒子」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粒子を意味する。上記異形粒子は、その表面積が球状粒子と比較して大きいため、このような異形粒子を含有することで、上記樹脂との接触面積が大きくなり、樹脂層12の鉛筆硬度をより優れたものとすることができる。第2層12Cに含まれているシリカ粒子が異形シリカ粒子であるか否かは、第2層12Cの断面を透過型電子顕微鏡(TEM)または走査透過型電子顕微鏡(STEM)で観察することによって確認することができる。球形シリカ粒子を用いる場合、球形シリカ粒子の粒子径が小さいほど、光透過性機能層の硬度が高くなる。これに対し、異形シリカ粒子は、市販されている最も小さい粒子径の球形シリカ粒子ほど小さくなくとも、この球形シリカと同等の硬度を達成することができる。
有機粒子も、第2層12Cのインデンテーション硬さを高める成分である。有機粒子としては、例えば、プラスチックビーズを挙げることができる。プラスチックビーズとしては、具体例としては、ポリスチレンビーズ、メラミン樹脂ビーズ、アクリルビーズ、アクリル-スチレンビーズ、シリコーンビーズ、ベンゾグアナミンビーズ、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合ビーズ、ポリカーボネートビーズ、ポリエチレンビーズ等が挙げられる。
電離放射線重合性化合物も、第2層12Cのインデンテーション硬さを高める成分である。電離放射線重合性化合物は、ウレタン(メタ)アクリレートと混合して用いられる。このようなインデンテーション硬さが高められるような電離放射線重合性化合物としては、例えば、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の水酸基を含むモノマーや、エチレングリコールジ(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、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラメチレングリコールジ(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、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、グリセロール(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレートモノマーが挙げられる。
第3層12Dは、第1層12Bから第3層12Dのうち最も高いインデンテーション硬さを有する層であり、主に、耐擦傷性を向上させる機能を有する。第3層12Dの膜厚は、0.05μm以上5μm以下となっていることが好ましい。第3層の膜厚が、0.05μm以上であると、耐擦傷性をより向上させることができ、また5μm以下であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層の割れがより発生しにくくなる。第3層12Dの膜厚は、第1層12Bの膜厚と同様の方法によって求めるものとする。第3層12Dの下限は0.1μm以上、0.5μm以上、0.8μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第3層12Dの上限は3μm以下、2μm以下、1μm以下の順にさらに好ましい(数値が小さいほど好ましい)。
溶剤乾燥型樹脂は、熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂である。溶剤乾燥型樹脂を添加した場合、第3層12Dを形成する際に、塗液の塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。溶剤乾燥型樹脂としては特に限定されず、一般に、熱可塑性樹脂を使用することができる。
防汚剤は、第3層12Dに均一に防汚剤が分散されていてもよいが、少ない添加量で充分な防汚性を得るとともに第3層12Dの強度低下を抑制する観点から、第3層12Dの表面側に偏在して含まれていることが好ましい。防汚剤を第3層12Dの表面側に偏在させる方法としては、例えば、第3層12Dを形成時において、後述する第3の樹脂組成物を用いて形成した塗膜を乾燥させ、硬化させる前に、塗膜を加熱して、塗膜に含まれる樹脂成分の粘度を下げることにより流動性を上げて、防汚剤を第3層12Dの表面側に偏在させる方法や、表面張力の低い防汚剤を選定して用い、塗膜の乾燥時に熱をかけずに塗膜の表面に防汚剤を浮かせ、その後塗膜を硬化させることで、上記防汚剤を第3層12Dの最表面側に偏在させる方法等が挙げられる。
図1に示される光学フィルム10は、樹脂層12が3層構造となっているが、4層構造となっていてもよい。具体的には、光学フィルムは、図3に示されるように、基材11と、基材11の一方の面11A側に、第1層21Bから第4層21Eまで基材11側からこの順で積層された4層構造の樹脂層21とを備える光学フィルム20であってもよい。光学フィルム20の表面20Aは、樹脂層21の表面21A(第4層21Eの表面)となっている。光学フィルム20の物性等は、光学フィルム10の物性等と同様になっているので、ここでは説明を省略するものとする。光学フィルム20の基材11は、光学フィルム10の基材11と同じものであるので、説明を省略するものとする。
樹脂層21においては、第1層21B、第2層21C、第3層21D、第4層21Eのそれぞれのインデンテーション硬さは、第1層21Bから第4層21Eにかけて順に大きくなっている。すなわち、第1層21B、第2層21C、第3層21Dおよび第4層21Eのインデンテーション硬さを、それぞれ、HIT1、HIT2、HIT3およびHIT4としたとき、上記関係式(A)を満たしている。すなわち、樹脂層21は、下記関係式(C)を満たしている。
HIT1<HIT2<HIT3<HIT4 …(C)
第1層21Bの膜厚は、50μm以上300μm以下となっていることが好ましい。第1層の膜厚が、50μm以上であると、樹脂層の硬度をより向上させることができ、また300μm以下であると、膜厚が厚すぎず、薄型化に適しているとともに、加工性も良好である。第1層21Bの膜厚は、第1層12Bの膜厚と同様の方法によって、測定するものとする。第1層21Bの下限は80μm以上、100μm以上、150μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第1層21Bの上限は250μm以下、220μm以下、200μm以下の順にさらに好ましい(数値が小さいほど好ましい)。第1層21Bは、第1層12Bと同様の樹脂から形成す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。
第2層21Cおよび第3層21Dの膜厚は、それぞれ1μm以上50μm以下となっていることが好ましい。第2層および第3層の膜厚が、1μm以上であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層のシワがより発生しにくくなり、また50μm以下であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層の割れがより発生しにくくなる。第2層21Cおよび第3層21Dの膜厚は、第1層12Bの膜厚と同様の方法によって求めるものとする。第2層21Cおよび第3層21Dの膜厚の下限はそれぞれ3μm以上、5μm以上、7μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第2層21Cおよび第3層21Dの膜厚の上限はそれぞれ40μm以下、30μm以下、20μm以下の順にさらに好ましい(数値が小さいほど好ましい)。第2層21Cは、第2層12Cの欄で説明したような、例えば、第1層12Bの欄で説明した樹脂に、無機粒子および/または有機粒子を添加することによって形成することができる。第3層21Dは、ウレタン(メタ)アクリレートと、インデンテーション硬さが高くなるような電離放射線重合性化合物とを含む樹脂層用組成物を用いて、形成することができる。
第4層21Eの膜厚は、0.05μm以上5μm以下となっていることが好ましい。第4層の膜厚が、0.05μm以上であると、耐擦傷性をより向上させることができ、また5μm以下であると、光学フィルムを折り畳んだ際に樹脂層の割れがより発生しにくくなる。第4層21Eの膜厚は、第1層12Bの膜厚と同様の方法によって求めるものとする。第4層21Eの下限は0.1μm以上、0.5μm以上、0.8μm以上の順にさらに好ましく(数値が大きいほど好ましい)、第4層21Eの上限は3μm以下、2μm以下、1μm以下の順にさらに好ましい。第4層21Eは、第3層12Dの欄で説明した電離放射線重合性化合物から形成することができる。
光学フィルム10は、第1層12Bから第3層12Dを構成する樹脂の種類によって様々な方法によって作製することができる。例えば、第1層12Bおよび第2層12Cがウレタン系樹脂からなる層である場合には、以下のようにして作製することができる。まず、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の樹脂組成物を塗布して、第1の樹脂組成物の塗膜を形成する。
第1の樹脂層用組成物は、ウレタン(メタ)アクリレートまたはポリオール化合物とイソシアネート化合物とを含んでいる。第1の樹脂組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、レベリング剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
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、ウレタン(メタ)アクリレート等の成分、並びに、他の添加剤を溶解或いは分散させ、上記第1の樹脂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。
重合開始剤は、電離放射線照射または熱により分解されて、ラジカルを発生して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。
第2の樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレートと、無機粒子および/または有機粒子あるいは上記電離放射線重合性化合物とを含んでいる。第1層用組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、レベリング剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
第3の樹脂組成物は、上記電離放射線重合性化合物を含んでいる。第1の樹脂組成物は、その他、必要に応じて、溶剤乾燥型樹脂、防汚剤、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、レベリング剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
光学フィルム10は、折り畳み可能な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4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4に示されるように、画像表示装置30は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体31、保護フィルム32、表示パネル33、タッチセンサ34、円偏光板35、および光学フィルム10がこの順で積層されている。表示パネル33とタッチセンサ34との間、タッチセンサ34と円偏光板35との間、円偏光板35と光学フィルム10との間には、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)等の光透過性接着層36が配置されており、これら部材は光透過性接着層36によって互いに固定されている。本明細書における「接着層」は、粘着層を含む概念である。また、光学フィルム10の裏面10Bの一部には、黒色層37が設けられている。
以下、本発明の第2の実施形態に係る光学フィルム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5は本実施形態に係る離型フィルム付き光学フィルムの概略構成図であり、図6は本実施形態に係る他の離型フィルム付き光学フィルムの概略構成図である。
図5に示される離型フィルム付き光学フィルム50は、離型フィルム51と、光学フィルム60と、離型フィルム52とをこの順に備えている。光学フィルム60は、第1層から第n層(nは3以上の整数である)まで積層された多層構造の樹脂層61を備えている。
離型フィルム51、52は、光学フィルム60から剥離可能なものである。離型フィルム51、52としては、特に限定されないが、剥離する際の剥離力が0.01N/25mm以上0.5N/25mm以下となるフィルムであることが好ましい。剥離力が0.01N/25mm以上であれば、離型フィルム51、52と光学フィルム60との密着力が大きいため、離型フィルム51、52に部分的な剥がれが生じることを抑制できる。また、剥離力が0.5N/25mm以下であれば、光学フィルム60から容易に離型フィルム51、52を剥離することができる。離型フィルム51、52としては、ハンドリングが容易であり、ある程度の透明性確保される観点から、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などを成形したフィルムを用いることができる。離型フィルムは、1枚のフィルムのみであってもよく、また基材フィルム上に粘着層を備えた積層フィルムであってもよい。離型フィルムとしては、例えば、ポリエチレンフィルムの表面に粘着層が形成されているサニテクト(登録商標、株式会社サンエー化研製)、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に粘着層が形成されているE-マスク(登録商標、日東電工社製)、ポリエチレンテレフタレートフィルムの表面に粘着層が形成されているマスタック(登録商標、藤森工業株式会社製)などの市販品が挙げられる。
図5に示される光学フィルム60は、光学フィルム10と同様に、画像表示装置に用いられるものであり、折り畳み可能であり、かつ光透過性を有するものであるが、基材を備えていない点で光学フィルム10とは異なる。なお、離型フィルム51、52は、最終的には光学フィルム60から剥離されるものであるので、基材とはみなさないものとする。
樹脂層61は、第1層から第n層(nは3以上の整数である)まで積層された多層構造のものである。第1層から第n層は、主として樹脂からなる層であることは言うまでもないが、樹脂の他に、粒子や添加剤等を含んでいてもよい。
第1層61Bは第1層12Bと同様であり、第2層61Cは第2層12Cと同様であり、第3層61Dは第3層12Dと同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
図6に示される離型フィルム付き光学フィルム70は、離型フィルム51と、光学フィルム80と、離型フィルム52とをこの順に備えている。
図6に示される光学フィルム80は、第1層81Bから第4層81Eまでこの順で積層された4層構造の樹脂層81を備えている。光学フィルム80の表面80Aは、樹脂層81の表面81A(第4層81Eの表面)となっている。光学フィルム80の裏面80Bは、第1層81Bにおける第2層81C側の面とは反対側の面となっている。なお、図6において、図5と同じ符号が付されている部材は、図5で示した部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。
樹脂層81においては、第1層81B、第2層81C、第3層81D、第4層81Eのそれぞれのインデンテーション硬さは、第1層81Bから第4層81Eにかけて順に大きくなっている。すなわち、第1層81B、第2層81C、第3層81Dおよび第4層81Eのインデンテーション硬さを、それぞれ、HIT1、HIT2、HIT3およびHIT4としたとき、上記関係式(A)、具体的には上記関係式(C)を満たしている。
第1層81Bは第1層21Bと同様であり、第2層81Cは第2層21Cと同様であり、第3層81Dは第3層21Dと同様であり、第4層81Eは第4層21E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60は、折り畳み可能な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7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7に示されるように、画像表示装置90は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体31、保護フィルム32、表示パネル33、タッチセンサ34、円偏光板35、折り畳み可能なフィルム91、および光学フィルム60がこの順で積層されている。表示パネル33とタッチセンサ34との間、タッチセンサ34と円偏光板35との間、円偏光板35とフィルム91との間には、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)等の光透過性接着層36が配置されており、これら部材は光透過性接着層36によって互いに固定されている。また、フィルム91の裏面の一部には、黒色層37が設けられている。
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、樹脂層用組成物を得た。
・ウレタンアクリレート(製品名「RUA-051」、亜細亜工業社製、3官能):90質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・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):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「RUA-051」、亜細亜工業社製、3官能):90質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・異形シリカ微粒子(平均粒子径25nm、日揮触媒化成社製):50質量部
・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):5質量部
・メチルイソブチルケトン:100質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「RUA-051」、亜細亜工業社製、3官能):90質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):10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」、新中村化学工業社製):10質量部
・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):5質量部
・メチルイソブチルケトン:100質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「8UX-015A」、大成ファインケミカル社製):30質量部
・多官能アクリレートポリマー(製品名「8KX-012C」、大成ファインケミカル社製):70質量部
・防汚剤(製品名「X-71-1203M」、信越化学工業社製):0.5質量部
・重合開始剤(製品名「Irgacure(登録商標)127」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:200質量部
基材として、厚さ30μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学社製)を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで樹脂組成物1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200mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化させた。
実施例2においては、樹脂組成物2の代わりに樹脂組成物3を用いて、第2層を形成したこと以外、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
基材として、厚さ30μmの上記式(1)で表されるポリイミド骨格を有す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、バーコーターで樹脂組成物1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200mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化させた。
実施例4においては、ポリイミド基材の代わりに厚みが30μmの上記式(22)で表されるアラミド骨格を有するアラミド基材を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
実施例5においては、まず、ポリイミド基材の代わりに、離型フィルムとして厚さ100μmの片面易接着処理がされたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(製品名「コスモシャインA4100」、東洋紡社製)を準備し、PETフィルムの未処理面に実施例1と同様の手順で、樹脂組成物1の硬化物からなる膜厚が200μmの第1層、樹脂組成物2の硬化物からなる膜厚が20μmの第2層、樹脂組成物4の硬化物からなる膜厚が1μmの第3層を順次形成した。そして、PETフィルムを剥離して、光学フィルムを得た。その後、光学フィルムの第1層および第3層の表面のそれぞれに、離型フィルムとして、粘着層を有するポリエチレンフィルム(製品名「サニテクト(登録商標)、株式会社サンエー化研製)を貼り付けて、離型フィルム付き光学フィルムを得た。
比較例1においては、樹脂層における第2層および第3層を形成しなかったこと、すなわち樹脂層を第1層のみからなる単層構造とした以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例2においては、樹脂層における第3層を形成しなかったこと、すなわち樹脂層を第1層および第2層の2層構造とした以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
基材として、厚さ30μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学社製)を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで樹脂組成物1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200mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化させた。
基材として、厚さ30μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学社製)を準備し、ポリイミド基材の一方の面に、バーコーターで樹脂組成物2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200mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化させた。
半硬化させた。
実施例および比較例に係る光学フィルムにおいて、基材および樹脂層の各層のインデンテーション硬さを測定した。具体的には、実施例1~5および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、1mm×10mmに切り出した光学フィルムを包埋樹脂によって包埋したブロックを作製し、このブロックから一般的な切片作製方法によって穴等がない均一な、厚さ70nm以上100nm以下の切片を切り出した。一方で、実施例5に係る光学フィルムにおいては、まず、離型フィルム付き光学フィルムから両方の離型フィルムを剥離し、光学フィルム単体を得た。そして、光学フィルムを1mm×10mmに切り出し、この大きさの光学フィルムを包埋樹脂によって包埋したブロックを作製し、このブロックから一般的な切片作製方法によって穴等がない均一な、厚さ70nm以上100nm以下の切片を切り出した。切片の作製には、「ウルトラミクロトーム EM UC7」(ライカ マイクロシステムズ株式会社)等を用いた。そして、この穴等がない均一な切片が切り出された残りのブロックを測定サンプルとした。次いで、このような測定サンプルにおける上記切片が切り出されることによって得られた基材および樹脂層の各層の断面中央において、HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて、それぞれBerkovich圧子(三角錐)を最大荷重40μN、速度10μN/sで100nm押し込み、一定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、圧子と試料(各層)との接触投影面積Ap(nm2)とを用い、Pmax/Apにより算出した。インデンテーション硬さは、10回測定した値の算術平均値とした。
実施例および比較例に係る光学フィルムにおいて、屈曲性試験を行った。具体的には、実施例1~4および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、光学フィルムを30mm×100mmの長方形にカットして測定サンプルを作製した。一方で、実施例5に係る光学フィルムにおいては、まず、離型フィルム付き光学フィルムから両方の離型フィルムを剥離して、光学フィルム単体を得た。次いで、光学フィルムの裏面(第1層側の面)に厚み25μmの光学粘着層(製品名「パナクリーン(登録商標)PD-S1」、パナック社製)を介して厚さ30μmのポリイミドフィルム(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学社製)に貼り付けて積層体を形成した。そして、この積層体を30mm×100mmの長方形にカットして測定サンプルを得た。次いで、測定サンプルを、耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器社製)に、測定サンプルの短辺(30mm)側を固定部でそれぞれ固定し、対向する2つの辺部の間隔が6mm(屈曲部の外径6.0mm)となるように、測定サンプルの樹脂層側の面を180°折り畳んだ。その状態で、蛍光灯下で、目視によって、測定サンプルの屈曲部にシワが生じているか観察した。その後、サンプルを固定部から取り外し、サンプルを平坦状にした状態で、光学顕微鏡(製品名「VHX-5000」、KEYENCE社製)で、屈曲部に微細なクラックが生じているか観察した。評価結果は、以下の通りとした。
(シワ評価)
○:シワが観察されなかった。
×:シワが観察された。
(クラック評価)
○:微細なクラックが観察されなかった。
×:微細なクラックが観察された。
実施例および比較例に係る光学フィルムにおいて、耐擦傷性試験を行った。具体的には、実施例1~4および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、光学フィルムを50mm×100mmの大きさに切り出して、測定サンプルを作製した。一方で、実施例5に係る光学フィルムにおいては、まず、離型フィルム付き光学フィルムから両方の離型フィルムを剥離して、光学フィルム単体を得た。次いで、光学フィルムを50mm×100mmの大きさに切り出して、測定サンプルを作製した。測定サンプルを得た後、これをガラス板上に折れやシワがないようニチバン社製のセロテープ(登録商標)で樹脂層が上側となるように固定した。次いで、測定サンプルの表面(樹脂層の表面)に対し、♯0000番のスチールウール(製品名「ボンスター」、日本スチールウール社製)を用いて1kg/cm2の荷重を加えながら10往復擦る耐擦傷性試験を行い、樹脂層の表面に割れまたは傷が確認されないか否か観察した。評価結果は、以下の通りとした。
○:割れおよび傷のいずれも観察されなかった。
×:割れおよび傷のいずれかが観察された。
実施例および比較例に係る光学フィルムに対して折り畳み試験を行い、折り畳み性を評価した。具体的には、実施例1~4および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、30mm×100mmの長方形にカットして測定サンプルを作製した。一方で、実施例5に係る光学フィルムにおいては、まず、離型フィルム付き光学フィルムから両方の離型フィルムを剥離して、光学フィルム単体を得た。次いで、光学フィルムの裏面(第1層側の面)に厚み25μmの光学粘着層(製品名「パナクリーン(登録商標)PD-S1」、パナック社製)を介してポリイミドフィルム(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学社製)に貼り付けて積層体を形成した。そして、この積層体を30mm×100mmの長方形にカットして、測定サンプルを作製した。測定サンプルを作製した後、耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器社製)に、測定サンプルの短辺(30mm)側を固定部でそれぞれ固定し、図2(C)に示したように対向する2つの辺部の最小の間隔が6mm(屈曲部の外径6.0mm)となるようにして取り付け、測定サンプルの樹脂層側の面を180°折り畳む試験(樹脂層が内側となり、基材またはポリイミドフィルムが外側となるように折り畳む試験)を10万回行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。また、実施例及び比較例に係る光学フィルムで上記同様に作製した新しいサンプルを、上記の耐久試験機に、上記と同様に取り付け、測定サンプルの基材側の面を180°折り畳む試験(樹脂層が外側となり、基材またはポリイミドフィルムが内側となるように折り畳む試験)を10万回行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。折り畳み試験の結果を、以下の基準で評価した。
○:いずれの折り畳み試験においても、屈曲部に割れ又は破断が生じていなかった。
×:いずれかの折り畳み試験において、屈曲部に割れ又は破断が生じていた。
実施例および比較例に係る光学フィルムにおいて、耐衝撃性を評価した。具体的には、実施例1~4および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、光学フィルムを100mm×100mmの大きさに切り出して測定サンプルを作製した。一方で、実施例5に係る離型フィルム付き光学フィルムにおいては、まず、両方の離型フィルムを剥離して、光学フィルム単体を得た。次いで、光学フィルムを100mm×100mmの大きさに切り出して測定サンプルを作製した。測定サンプルを作製した後、厚さ0.7mmのソーダガラス板の上に、第1層が第n層よりもソーダガラス板側となるように測定サンプルを置き、高さ30cmの位置から重さ100g、直径30mmの鉄球を光学フィルムの樹脂層の表面に落下させる試験を各3回行った。なお、鉄球を落下させる位置はその都度変えるものとした。そして、目視によって樹脂層の表面に凹みが確認されるかを評価するとともに、ソーダガラス板に割れが生じているか評価した。評価結果は、以下の通りとした。
(樹脂層の表面の凹み評価)
◎:樹脂層を正面および斜めから観察した場合の両方において、樹脂層の表面に凹みが確認されなかった。
○:樹脂層を正面から観察した場合には樹脂層の表面に凹みが観察されなかったが、斜め観察した場合には樹脂層の表面に実用上問題のないレベルの凹みが確認された。
×:樹脂層を正面および斜めから観察した場合の両方において、樹脂層の表面に明らかな凹みが観察された。
(ソーダガラスの割れ評価)
◎:ソーダガラスが割れなかった。
○:ソーダガラスに傷が入ったが割れなかった。
△:1~2回ソーダガラスに割れが生じた。
×:3回ともソーダガラスに割れが生じた。
実施例および比較例に係る光学フィルムの表面(樹脂層の表面)における鉛筆硬度を、JIS K5600-5-4:1999に基づいてそれぞれ測定した。具体的には、実施例1~4および比較例1~4に係る光学フィルムにおいては、まず、50mm×100mmの大きさに切り出して、測定サンプルを作製した。一方で、実施例5に係る光学フィルムにおいては、まず、離型フィルム付き光学フィルムから、両方の離型フィルムを剥離して、光学フィルム単体を得た。次いで、光学フィルムを50mm×100mmの大きさに切り出して測定サンプルを作製した。測定サンプルを作製した後、測定サンプルを厚さ2mmのガラス板上に折れやシワがないようニチバン社製のセロテープ(登録商標)で固定した。そして、鉛筆硬度試験機(製品名「鉛筆引っかき塗膜硬さ試験機(電動式)」、株式会社東洋精機製作所製)を用いて、鉛筆(製品名「ユニ」、三菱鉛筆株式会社製)に750gの荷重をかけながら、鉛筆を速度1mm/秒で移動させた。鉛筆硬度は、鉛筆硬度試験において測定サンプルの表面(樹脂層の表面)に傷が付かなかった最も高い硬度とした。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回以上蛍光灯下で測定サンプルの表面を透過観察した際に測定サンプル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測定サンプルの表面に傷が付かなかったと判断した。
10A、12A、20A、21A、60A、61A、80A、81A…表面
11…基材
12、21、61、81…樹脂層
12B、21B、61B、81B…第1層
12C、21C、61C、81C…第2層
12D、21D、61D、81D…第3層
21E、81E…第4層
30、90…画像表示装置
33…表示パネル
Claims (14)
- 画像表示装置に用いられる折り畳み可能な光透過性の光学フィルムであって、
第1層、第2層、および第3層がこの順で積層された多層構造の樹脂層を備え、
前記第1層の膜厚が、50μm以上300μm以下であり、
前記第2層の膜厚が、1μm以上50μm以下であり、
前記第3層の膜厚が、0.05μm以上5μm以下であり、
前記樹脂層における前記第1層、前記第2層、および前記第3層のそれぞれのインデンテーション硬さが、前記第1層から前記第3層にかけて順に大きくなっており、
前記樹脂層において、前記第1層のインデンテーション硬さが、1MPa以上100MPa以下であり、前記第2層のインデンテーション硬さが、10MPa以上500MPa以下であり、前記第3層のインデンテーション硬さが、100MPa以上1000MPa以下である、光学フィルム。 - 画像表示装置に用いられる折り畳み可能な光透過性の光学フィルムであって、
第1層、第2層、第3層、および第4層がこの順で積層された多層構造の樹脂層を備え、
前記第1層の膜厚が、50μm以上300μm以下であり、
前記第2層および前記第3層の膜厚が、それぞれ1μm以上50μm以下であり、
前記第4層の膜厚が、0.05μm以上5μm以下であり、
前記樹脂層における前記第1層、前記第2層、前記第3層、および前記第4層のそれぞれのインデンテーション硬さが、前記第1層から前記第4層にかけて順に大きくなっており、
前記樹脂層において、前記第1層のインデンテーション硬さが、1MPa以上100MPa以下であり、前記第2層のインデンテーション硬さが、10MPa以上300MPa以下であり、前記第3層のインデンテーション硬さが、50MPa以上500MPa以下であり、前記第4層のインデンテーション硬さが、100MPa以上1000MPa以下である、光学フィルム。 - 前記樹脂層の前記第1層側に設けられた基材をさらに備える、請求項1または2に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムのヤング率が、3GPa以上である、請求項3に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムのイエローインデックスが、15以下である、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 厚さ0.7mmのソーダガラス板上に前記第1層が前記第3層よりも前記ソーダガラス板側に位置するように前記光学フィルムを置き、前記樹脂層の前記第3層の表面に対し、高さ30cmの位置から重さ100gおよび直径30mmの鉄球を落下させた場合に前記第3層の表面に凹みが生じず、かつ前記ソーダガラス板に割れが生じない、請求項1に記載の光学フィルム。
- 厚さ0.7mmのソーダガラス板上に前記第1層が前記第4層よりも前記ソーダガラス板側に位置するように前記光学フィルムを置き、前記樹脂層の前記第4層の表面に対し、高さ30cmの位置から重さ100gおよび直径30mmの鉄球を落下させた場合に前記第4層の表面に凹みが生じず、かつ前記ソーダガラス板に割れが生じない、請求項2に記載の光学フィルム。
- 前記樹脂層の前記第3層の表面に対し、スチールウールを用いて1kg/cm2の荷重を加えながら10往復擦る耐擦傷性試験を行った場合に前記第3層の表面に割れおよび傷のいずれもが確認されない、請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記樹脂層の前記第4層の表面に対し、スチールウールを用いて1kg/cm2の荷重を加えながら10往復擦る耐擦傷性試験を行った場合に前記第4層の表面に割れおよび傷のいずれもが確認されない、請求項2に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が6mmとなるように180°折り畳む試験を25℃で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ないし9のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物からなる基材である、請求項3に記載の光学フィルム。
- 折り畳み可能な画像表示装置であって、表示パネルと、前記表示パネルよりも観察者側に配置された請求項1に記載の光学フィルムと、を備え、前記光学フィルムの前記樹脂層における前記第3層が、前記第1層よりも観察者側に位置している、画像表示装置。
- 折り畳み可能な画像表示装置であって、表示パネルと、前記表示パネルよりも観察者側に配置された請求項2に記載の光学フィルムと、を備え、前記光学フィルムの前記樹脂層における前記第4層が、前記第1層よりも観察者側に位置している、画像表示装置。
- 前記表示パネルが、有機発光ダイオードパネルである、請求項12または13に記載の画像表示装置。
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