JP7164128B2 - 光学積層体、偏光板、およびディスプレイ装置 - Google Patents

光学積層体、偏光板、およびディスプレイ装置 Download PDF

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Description

関連出願との相互引用
本出願は２０１９年０１月０８日付韓国特許出願第１０－２０１９－０００２４６０号および２０２０年０１月０７日付韓国特許出願第１０－２０２０－０００２１６９号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本発明は、光学積層体、偏光板、およびディスプレイ装置に関するものである。
液晶表示装置は節電、軽量、薄型などの多様な長所を有していて、多様な表示装置の中でも最も高い比率で使用されている。このような液晶表示装置には液晶セルの画像表示面側に偏光子が配置されている。したがって、液晶表示装置の取り扱い／使用時偏光子に傷が付かないようにするために、偏光子上に一定水準以上の硬度を有するハードコーティング層などを含む偏光子保護用フィルムを適用することが一般に知られている。
このような偏光子保護用光学フィルムは一般に光透過性基材フィルム上に、ハードコーティング層が形成された形態になっており、このような光透過性基材フィルムとしては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）に代表されるセルロースエステル系フィルムが最も広く使用されている。このようなセルロースエステル系フィルムは、透明性および光学等方性に優れ、面内に位相差をほとんど示さなくて干渉縞を発生させず、表示装置の表示品質に悪影響を及ぼす点が殆どないなどの長所を有している。
しかし、前記セルロースエステル系フィルムは費用的に不利な点がある素材であるだけでなく、透湿度が高くて耐水性が劣悪な短所がある。このような高い透湿度／劣悪な耐水性によって、使用中に継続して相当量の水分透過が発生し偏光子から浮き上がり現象が発生することがあり、そのため光漏れ現象を招くことがある。
これにより、より高い耐水性を確保して光漏れ現象を防止し、より優れた機械的物性を有することができる偏光子保護用光学フィルムの基材フィルムに対する開発が行われている。
本発明は、高い明暗比および優れた像鮮明度を実現し、高い耐摩耗性および耐スクラッチ性などの機械的物性を有する光学積層体を提供するためのものである。
また、本発明は、高い明暗比および優れた像鮮明度を実現し、高い耐摩耗性および耐スクラッチ性などの機械的物性を有する偏光板を提供するためのものである。
また本発明は、前記光学積層体を含む液晶パネルおよびディスプレイ装置をそれぞれ提供するためのものである。
本明細書では、高分子樹脂および前記高分子樹脂に分散した１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子を含む高分子基材；およびバインダー樹脂と前記バインダー樹脂に分散する有機微粒子、ナノ無機粒子と鎖状シリカを含む防眩層；を含み、前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在する、光学積層体を提供することができる。
また本明細書では、前記光学積層体を含む偏光板が提供される。
また本明細書では、前記偏光板を含むディスプレイ装置が提供される。
以下、発明の具体的な実施形態による光学積層体、偏光板、およびディスプレイ装置についてより具体的に説明する。
本明細書で、第１、第２などの用語は多様な構成要素を説明することに使用され、前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的としてのみ使用される。
また、（メタ）アクリル［（ｍｅｔｈ）ａｃｒｙｌ］は、アクリル（ａｃｒｙｌ）およびメタクリル（ｍｅｔｈａｃｒｙｌ）の両方ともを含む意味である。
また、中空構造の無機ナノ粒子とは、無機ナノ粒子の表面および／または内部に空の空間が存在する形態の粒子を意味する。
また、（共）重合体は、共重合体（ｃｏ－ｐｏｌｙｍｅｒ）および単独重合体（ｈｏｍｏ－ｐｏｌｙｍｅｒ）の両方ともを含む意味である。
発明の一実施形態によれば、高分子樹脂および前記高分子樹脂に分散した１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子を含む高分子基材；およびバインダー樹脂と前記バインダー樹脂に分散する有機微粒子、ナノ無機粒子と鎖状シリカを含む防眩層；を含み、前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在する、光学積層体を提供することができる。
前記光学積層体では、前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に、または厚さの３０％以内、または１０％以内に１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在し、これにより、前記光学積層体は低い光沢度および反射率と、適切な水準のヘイズ特性などの優れた光学特性および防眩特性などを示しながら同時に相対的に高い耐スクラッチ性および耐久性を有することができる。
前記高分子基材に含まれる１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子は前記光学積層体の製造過程で前記防眩層に浸透して防眩層の外部面まで露出されることがあり、本発明者は前記ゴム粒子が前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に、または厚さの３０％以内、または１０％以内の範囲までのみ位置するように調節した。
このように、前記ゴム粒子が前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に、または厚さの３０％以内、または１０％以内の範囲までのみ位置して、前記ゴム粒子が防眩層の外部面に露出されるか防眩層の上面に位置して前記光学積層体の耐スクラッチ性を低下させるか反射率を高め外観染みを誘発するようになる現象を防止した。
より具体的に、前記防眩層を形成するためのコーティング組成物を塗布し熱処理または乾燥時６０℃を超過する温度を適用する場合、前記ゴム粒子が前記高分子基材から前記形成される防眩層に上がってくるようになり、前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％を超過する範囲まで前記ゴム粒子が位置し得る。
これにより、前記防眩層を形成するためのコーティング組成物を塗布し熱処理または乾燥時６０℃以下の温度を適用することができる。
一方、前述の防眩層の特性は、前記防眩層を形成するためのコーティング組成物において溶媒を除いた固形分の含量や防眩層形成時使用する有機溶媒の種類などを特定するのによることであり得る。
より具体的に、前記防眩層を形成するためのコーティング組成物において溶媒を除いた固形分の含量は、２５～４０重量％または３０～３５重量％であってもよい。
また、前記防眩層を形成するためのコーティング組成物は、特定の有機溶媒を含むことができる。前記有機溶媒は、１種または２種類以上のアルコールであるかアルコールおよび非アルコール類の有機溶媒を含む混合溶媒であってもよい。より具体的に、前記有機溶媒は、エタノールおよび２－ブタノールを０．５：１～２：１の重量比で含む有機溶媒であるか、ｎ－ブチルアセテートおよび２－ブタノールを１：２～１：５の重量比で含む有機溶媒であってもよい。
一方、前記防眩層は、バインダー樹脂と前記バインダー樹脂に分散する有機微粒子、ナノ無機粒子と鎖状シリカを含むことができる。前記防眩層が有機微粒子およびナノ無機粒子と共に鎖状シリカを共に含むことによって、前記有機微粒子またはナノ無機粒子が凝集して形成される直径５０ｕｍ以上、または１００ｕｍ以上の微細突起が前記防眩層の外部表面に実質的に存在しないことがある。これにより、前記実施形態の光学積層体は、相対的に低いヘイズ値を有しながらも高い明暗比および均一で良好な像鮮明度を実現することができる。
より具体的に、前記有機微粒子またはナノ無機粒子が凝集して形成される微細突起が５０ｕｍ以上、または１００ｕｍ以上の直径を有する程度の大きさになれば肉眼で視認されるスパークリング（煌めき）現象が現れることがあり、前記微細突起が前記防眩層の外部表面に形成される比率が相対的に低いことによって、反射光の増幅によるスパークリング（煌めき）現象を防止することができ、画像の鮮明度が均一であり、これにより、高解像度イメージを鮮明に実現することができる。
一般に、ヘイズ値が高いほど外部光の拡散程度が大きくなり、より優れた眩しさ防止効果が得られる反面、表面の散乱によるイメージのわい曲現象と内部散乱による白化現象により明暗比が低下する問題点が現れる。これに反し、前記実施形態の光学積層体は前述の防眩層を含んであまり高くないヘイズ値を有しながらも高い明暗比および優れた像鮮明度を示すことができる。
前記防眩層または光学積層体は、ヘイズ測定器（ＨＭ－１５０、Ａ光源、村上社製造）を使用して、ＪＩＳ Ｋ７１０５規格によって測定した全体ヘイズが０．１％以上１０％以下であってもよい。前記全体ヘイズは、外部ヘイズと内部ヘイズの合計である。
前記全体ヘイズは前記光学積層体自体に対してヘイズを測定して得ることができ、前記内部ヘイズはヘイズが０である粘着剤を表面に付けて平坦化層を形成するか、あるいはアルカリ処理を行った表面に平坦化層をコーティングして測定することができ、前記全体ヘイズおよび内部ヘイズ値が定義されることによって外部ヘイズ値が定義される。
前記防眩層または光学積層体の外部ヘイズは、０．２％以上９％以下であってもよい。前記防眩層または光学積層体の外部ヘイズが過度に低い場合、十分な眩しさ防止機能を示すことができないことがある。また、前記防眩層または光学積層体の外部ヘイズが過度に高い場合、透過画像が鮮明でなく、光透過率が低下するなどディスプレイに提供される保護フィルム用途には不適である。
また、前記防眩層または偏光板は、スガ試験機株式会社（Ｓｕｇａ Ｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，ＬＴＤ．）のＩＣＭ－１Ｔを用いて測定された像鮮明度が２００以上４５０以下であってもよい。前記像鮮明度は、スリット幅０．１２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍで測定して総合計で表す。このような防眩層／または偏光板は、優れた眩しさ防止機能と像鮮明性を同時に示すことができる。
一方、前述のように、前記光学積層体の製造過程で前記高分子基材に含まれるゴム粒子の一部が前記防眩層に移動することがあり、これにより、前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に存在する１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子と前記高分子基材に含まれる１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子は同一成分のゴム粒子であってもよい。
前記ゴム粒子は、通常知られた天然ゴムまたは合成ゴムであってもよい。例えば、前記ゴム粒子の具体的な種類が大きく限定されるのではないが、スチレン－ブタジエン系ゴムおよびアクリル系ゴムからなる群より選択された１種以上のゴムを含むことができる。
前記スチレン－ブタジエン系ゴムの製造に使用される前記スチレン系単量体は、置換されていないスチレン単量体または置換されたスチレン単量体であってもよい。
前記置換されたスチレン単量体は、ベンゼン環またはビニル基に脂肪族炭化水素またはヘテロ原子を含む置換基で置換されたスチレンであってもよい。例えば、スチレン、α－メチルスチレン、３－メチルスチレン、４－メチルスチレン、２，４－ジメチルスチレン、２，５－ジメチルスチレン、２－メチル－４－クロロスチレン、２，４，６－トリメチルスチレン、ｃｉｓ－β－メチルスチレン、ｔｒａｎｓ－β－メチルスチレン、４－メチル－α－メチルスチレン、４－フルオロ－α－メチルスチレン、４－クロロ－α－メチルスチレン、４－ブロモ－α－メチルスチレン、４－ｔ－ブチルスチレン、２－フルオロスチレン、３－フルオロスチレン、４－フルオロスチレン、２，４－ジフルオロスチレン、２，３，４，５，６－ペンタフルオロスチレン、２－クロロスチレン、３－クロロスチレン、４－クロロスチレン、２，４－ジクロロスチレン、２，６－ジクロロスチレン、オクタクロロスチレン、２－ブロモスチレン、３－ブロモスチレン、４－ブロモスチレン、２，４－ジブロモスチレン、α－ブロモスチレンおよびβ－ブロモスチレンからなる群より選択された一つ以上であってもよいが、これに限定されるのではない。より好ましくは、Ｃ１－４アルキルまたはハロゲンで置換されたスチレンを使用することができる。
前記ブタジエン系単量体は、１，３－ブタジエン、イソプレン、２，３－ジメチル－１，３－ブタジエン、２－エチル－１，３－ブタジエン、１，３－ペンタジエンおよびクロロプレンからなる群より選択される一つ以上を使用することができ、最も好ましくは、共重合性が良好であるという観点から１，３－ブタジエンを使用することができる。
前記アクリレート系単量体の具体的な例としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２－エチルヘキシルメタクリレート、およびベンジルメタクリレートを含むメタクリル酸エステル類；メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２－エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレートを含むアクリル酸エステル類；アクリル酸およびメタクリル酸を含む不飽和カルボン酸；無水マレイン酸を含む酸無水物；２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレートおよびモノグリセロールアクリレートを含むヒドロキシ基を含有するエステル；またはこれらの混合物を使用することができる。
前記アクリロニトリル系単量体は、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリル、フェニルアクリロニトリルおよびα－クロロアクリロニトリルからなる群より選択される一つ以上を使用することができる。この中でも重合性が良好であるという点および原料の入手が容易であるという点でアクリロニトリルとメタクリロニトリルが好ましく、特にアクリロニトリルが最も好ましい。
前記ゴム粒子は、このようなゴム弾性を有する粒子が単層で形成されたものであってもよく、ゴム弾性層を少なくとも１層有する多層構造体であってもよい。多層構造のアクリル系ゴム粒子としては、前記のようなゴム弾性を有する粒子を核にして、その周囲を硬質のメタクリル酸アルキルエステル系重合体で覆ったもの、硬質のメタクリル酸アルキルエステル系重合体を核にして、その周囲を前記のようなゴム弾性を有するアクリル系重合体で覆ったものと、また硬質の核の周囲をゴム弾性のアクリル系重合体で覆って、またその周囲を硬質のメタクリル酸アルキルエステル系重合体で覆ったものなどが挙げられる。弾性層で形成されるゴム粒子は、その平均直径が通常１０～５００ｎｍ程度の範囲にある。
一方、前記高分子基材は、１０～１５０μｍ、２０～１２０μｍ、または３０～１００μｍの厚さを有することができる。前記高分子基材の厚さが１０μｍ未満であれば、柔軟性が低下して工程を制御しにくいことがある。また、前記高分子基材が過度に厚くなれば、高分子基材の透過率が減少して光学物性が低下することがあり、これを含む画像表示装置を薄膜化しにくいという問題点がある。
前記防眩層は、１～１０μｍの厚さを有することができる。前記防眩層の厚さが過度に薄ければ、有機粒子あるいは無機粒子が凝集して防眩層表面上に高さが高いながら不規則的に分布するピークが存在することがあり、前記ハードコーティング層の厚さが１０μｍ以上であれば、コーティング層が厚くてコーティングフィルムの取り扱い時にクラックが発生しやすい短所がある。上述の範囲で防眩層の厚さを調節することによって、特定範囲のヘイズおよび像鮮明度の実現が可能で眩しさ防止機能を維持しながらもイメージの鮮明度を高めることができる。
一方、前記高分子基材の厚さに対する前記防眩層の厚さの比率が０．００８～０．８、または０．０１～０．５であってもよい。前記高分子基材の厚さに対する前記防眩層の厚さの比率が過度に小さければ、基材の表面を防眩層が十分に保護できなくて鉛筆硬度など機械物性の確保が難しいこともある。また、前記高分子基材の厚さに対する前記防眩層の厚さの比率が過度に大きければ、積層体の柔軟性が減って耐クラック性が不足することがある。
前記高分子基材は、前記バインダー樹脂１００重量部に対して１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子５～５０重量部を含むことができる。前記高分子基材において前記バインダー樹脂に対する前記ゴム粒子の含量が過度に小さければ、フィルムの機械的強度が不足してフィルム取り扱い時にクラックが発生しやすい短所がある。前記高分子基材において前記バインダー樹脂に対する前記ゴム粒子の含量が過度に高ければ、粒子間の凝集が発生して透過率が低下する問題点がある。
前記高分子基材の具体的な成分が大きく限定されるのではないが、所定の光透過度と共に耐湿特性を確保するために、前記高分子樹脂は（メタ）アクリレート樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂からなる群より選択された１種以上を含むことができる。
前記光学積層体では、４０℃、湿度１００％の条件で２４時間測定した前記高分子基材の水分透過量が１５０ｇ／ｍ２、または７５ｇ／ｍ２以下、または５～７５ｇ／ｍ２であってもよい。
前記防眩層に含まれるバインダー樹脂は、光硬化性樹脂を含むことができる。前記光硬化性樹脂は、紫外線などの光が照射されると重合反応を起こすことができる光重合性化合物の（共）重合体を意味する。
前記光重合性化合物の具体的な例としては、ビニル系単量体またはオリゴマーや（メタ）アクリレート単量体またはオリゴマーから形成された（共）重合体が挙げられる。
前記光硬化性樹脂の例としては、ウレタンアクリレートオリゴマー、エポキシドアクリレートオリゴマー、ポリエステルアクリレートおよびポリエーテルアクリレートからなる反応性アクリレートオリゴマー群；およびジペンタエリトリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリンプロポキシレートトリアクリレート、トリメチルプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリメチルプロピルトリアクリレート、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートおよびエチレングリコールジアクリレートからなる多官能性アクリレート単量体からなる群；から形成された重合体または共重合体や、エポキシ基、指環式エポキシ基、グリシジル基エポキシ基またはオキセタン基を含むエポキシ基を含むエポキシ樹脂などが挙げられる。
前記バインダー樹脂は、前述の光硬化性樹脂と共に重量平均分子量が１０，０００ｇ／ｍｏｌ以上である（共）重合体（以下、高分子量（共）重合体という）をさらに含むことができる。前記高分子量（共）重合体は、例えば、セルロース系ポリマー、アクリル系ポリマー、スチレン系ポリマー、エポキシド系ポリマー、ナイロン系ポリマー、ウレタン系ポリマーおよびポリオレフィン系ポリマーからなる群より選択される１種以上のポリマーを含むことができる。
一方、前記防眩層は、前記バインダー樹脂１００重量部に対して有機微粒子を１～２０重量部含むことができる。前記防眩層は、前記バインダー樹脂１００重量部に対して前記ナノ無機粒子と鎖状シリカの総合計１～２０重量部を含むことができる。
前記防眩層で前記バインダーに対する前記有機微粒子の含量が過度に小さければ、外部光の散乱／反射などがよく制御されなくて防眩特性が大きく低下することがあり、適切なヘイズを得るために防眩層の厚さを１μｍ以下に調節する場合、フィルムの機械物性が低下することがあって技術的に不利である。前記防眩層で前記バインダー樹脂に対する前記有機微粒子の含量が過度に高ければ、有機微粒子の部分的な凝集よる染みなどが発生することがあって不利である。
前記防眩層に含まれる有機微粒子はミクロン（μｍ）スケールであってもよく、前記防眩層に含まれるナノ無機粒子はナノ（ｎｍ）スケールであってもよい。本明細書で、ミクロン（μｍ）スケールとは１ｍｍ未満、即ち、１０００μｍ未満の粒子大きさまたは粒径を有するのを言い、ナノ（ｎｍ）スケールとは１μｍ未満、即ち、１０００ｎｍ未満の粒子大きさまたは粒径を有するのを言い、サブ－ミクロン（ｓｕｂ－μｍ）スケールとはミクロンスケールまたはナノスケールの粒子大きさまたは粒径を有するのを言う。
より具体的に、前記有機微粒子は、１～５０μｍ、または１～１０μｍの断面直径を有することができる。
また、前記ナノ無機粒子は、１ｎｍ～５００ｎｍ、または１ｎｍ～３００ｎｍの断面直径を有することができる。
前記ハードコーティング層に含まれる有機微粒子またはナノ無機粒子の具体的な例が限定されるのではないが、例えば、前記有機微粒子はアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エポキシド樹脂およびナイロン樹脂からなる群より選択されたいずれか一つの有機微粒子であってもよい。前記ナノ無機粒子は、酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、酸化ジルコニウムおよび酸化亜鉛からなる群より選択されたいずれか一つのナノ無機粒子であってもよい。
前記鎖状シリカは、１ｎｍ～３０ｎｍ、または２ｎｍ～２０ｎｍの直径を有するシリカ粒子が５個～２０個が直列に連結された形状を有することができる。
前記防眩層は、前記ナノ無機粒子１００重量部に対して前記鎖状シリカを１～５０重量部、または５～３０重量部で含むことができる。
前記防眩層が前記ナノ無機粒子に対して前記鎖状シリカを過度に小さい含量で含む場合、前記防眩層の外部表面に５０ｕｍ以上、または１００ｕｍ以上の直径を有する微細突起が形成される比率が高くなることがある。一方、前記防眩層が前記ナノ無機粒子に対して前記鎖状シリカを過量で含む場合、防眩性が低下するかコーティング不良が誘発されることがある。
一方、前記実施形態の光学積層体は、前記防眩層の一面に形成され、３８０ｎｍ～７８０ｎｍ波長領域での屈折率が１．２０～１．６０である低屈折層をさらに含むことができる。
前記３８０ｎｍ～７８０ｎｍ波長領域での屈折率が１．２０～１．６０である低屈折層はバインダー樹脂と前記バインダー樹脂に分散した有機微粒子または 無機微粒子を含むことができ、選択的に光反応性官能基を有する含フッ素化合物および／または光反応性官能基を有するシリコン系化合物をさらに含むことができる。
前記バインダー樹脂は多官能（メタ）アクリレート系繰り返し単位を含む（共）重合体を含み、このような繰り返し単位は例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート（ＴＭＰＥＯＴＡ）、グリセリンプロポキシル化トリアクリレート（ＧＰＴＡ）、ペンタエリートリトールテトラアクリレート（ＰＥＴＡ）、またはジペンタエリートリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）などの多官能（メタ）アクリレート系化合物に由来したものであってもよい。
前記含フッ素化合物またはシリコン系化合物に含まれる光反応性官能基は、（メタ）アクリレート基、エポキシド基、ビニル基（Ｖｉｎｙｌ）およびチオール基（Ｔｈｉｏｌ）からなる群より選択された１種以上の官能基を含むことができる。
前記光反応性官能基を含む含フッ素化合物は、ｉ）一つ以上の光反応性官能基が置換され、少なくとも一つの炭素に１以上のフッ素が置換された脂肪族化合物または脂肪族環化合物；ｉｉ）１以上の光反応性官能基で置換され、少なくとも一つの水素がフッ素で置換され、一つ以上の炭素がケイ素で置換されたヘテロ（ｈｅｔｅｒｏ）脂肪族化合物またはヘテロ（ｈｅｔｅｒｏ）脂肪族環化合物；ｉｉｉ）一つ以上の光反応性官能基が置換され、少なくとも一つのシリコンに１以上のフッ素が置換されたポリジアルキルシロキサン系高分子；およびｉｖ）１以上の光反応性官能基で置換され少なくとも一つの水素がフッ素で置換されたポリエーテル化合物；からなる群より選択された１種以上の化合物であってもよい。
前記低屈折層は、中空型無機ナノ粒子、ソリッド型無機ナノ粒子および／または多孔性無機ナノ粒子を含むこともできる。
前記中空型無機ナノ粒子は、２００ｎｍ未満の最大直径を有しその表面および／または内部に空の空間が存在する形態の粒子を意味する。前記中空型無機ナノ粒子は、１～２００ｎｍ、または１０～１００ｎｍの数平均粒径を有する無機微細粒子からなる群より選択された１種以上を含むことができる。また、前記中空型無機ナノ粒子は、１．５０ｇ／ｃｍ３～３．５０ｇ／ｃｍ３の密度を有することができる。
前記中空型無機ナノ粒子は、表面に（メタ）アクリレート基、エポキシド基、ビニル基（Ｖｉｎｙｌ）およびチオール基（Ｔｈｉｏｌ）からなる群より選択された１種以上の反応性官能基を含有することができる。前記中空型無機ナノ粒子表面に上述の反応性官能基を含有することによって、より高い架橋度を有することができる。
前記ソリッド型無機ナノ粒子は、０．５～１００ｎｍの数平均粒径を有するソリッド型無機微細粒子からなる群より選択された１種以上を含むことができる。
前記多孔性無機ナノ粒子は、０．５～１００ｎｍの数平均粒径を有する無機微細粒子からなる群より選択された１種以上を含むことができる。
前記低反射層は、前記（共）重合体１００重量部に対して前記無機ナノ粒子１０～４００重量部；および前記光反応性官能基を含む含フッ素化合物および／またはシリコン系化合物２０～３００重量部を含むことができる。
一方、発明の他の実施形態によれば、前記光学積層体を含む偏光板を提供することができる。
前記偏光板は、前記光学積層体を偏光子保護フィルムとして含むことができる。これにより、前記偏光板は、偏光子と前記偏光子の一面上に形成される前記光学積層体と前記光学積層体と対向するように前記偏光子の他の一面で形成される第２偏光子保護フィルムを含むことができる。
前記第２偏光子保護フィルムは、前記光学積層体に含まれる高分子基材であるかＰＥＴなどのエステル樹脂フィルム、ＴＡＣなどのセルロース系フィルムなどであってもよい。
前記実施形態の偏光板は、偏光子を含む。前記偏光子は、当該技術分野によく知られた偏光子、例えばヨードまたは二色性染料を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるフィルムを使用することができる。この時、前記偏光子はポリビニルアルコールフィルムにヨードまたは二色性染料を染着させ延伸して製造できるが、その製造方法は特に限定されない。
一方、前記偏光子がポリビニルアルコールフィルムである場合、ポリビニルアルコールフィルムはポリビニルアルコール樹脂またはその誘導体を含むものであれば特別な制限なく使用が可能である。この時、前記ポリビニルアルコール樹脂の誘導体としては、これに限定されるのではないが、ポリビニルホルマール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂などが挙げられる。または、前記ポリビニルアルコールフィルムは、当該技術分野において偏光子製造に一般に使用される市販されるポリビニルアルコールフィルム、例えば、クラレ社のＰ３０、ＰＥ３０、ＰＥ６０、日本合成社のＭ３０００、Ｍ６０００などを使用することができる。
一方、前記ポリビニルアルコールフィルムは、これによって限定されるのではないが、重合度が１０００～１００００または１５００～５０００であってもよい。重合度が前記範囲を満足する時、分子動きが自由であり、ヨードまたは二色性染料などと柔軟に混合できる。また、前記偏光子が厚さは４０μｍ以下、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１～２０μｍ、または１μｍ～１０μｍであってもよい。この場合、前記偏光子を含む偏光板や画像表示装置などのデバイスの薄型軽量化が可能である。
前記偏光板は、前記偏光子と前記光学積層体の高分子基材の間に位置し０．１μｍ～５μｍの厚さを有する接着層；をさらに含むことができる。
前記接着層には前記接着剤としては、当該技術分野で使用される多様な偏光板用接着剤、例えば、ポリビニルアルコール系接着剤、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、陽イオン系またはラジカル系接着剤などが制限なく使用できる。
発明のまた他の実施形態によれば、前述の光学積層体または偏光板を含むディスプレイ装置を提供することができる。
前記ディスプレイ装置の具体的な例が限定されるのではなく、例えば、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ装置、有機発光ダイオード装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ）などの装置であってもよい。
一つの一例として、前記ディスプレイ装置は、互いに対向する一対の偏光板；前記一対の偏光板の間に順次に積層された薄膜トランジスタ、カラーフィルタおよび液晶セル；およびバックライトユニットを含む液晶ディスプレイ装置であってもよい。
前記ディスプレイ装置において、前記光学積層体または偏光板はディスプレイパネルの観測者側またはバックライト側の最外殻表面に備えることができる。
また、他の一例として、前記ディスプレイ装置は、表示パネル；および前記表示パネルの少なくとも一面に位置する前記偏光板を含むことができる。
前記ディスプレイ装置は液晶パネルおよび前記液晶パネルの両面にそれぞれ備えられた光学積層体を含む液晶表示装置であってもよく、この時、前記偏光板のうちの少なくとも一つが前述の本明細書の一実施状態による偏光子を含む偏光板であってもよい。
この時、前記液晶表示装置に含まれる液晶パネルの種類は特に限定されないが、例えば、ＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（ｓｕｐｅｒ ｔｗｉｓｔｅｄ ｎｅｍａｔｉｃ）型、Ｆ（ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｉｃ）型またはＰＤ（ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ）型のような手動行列方式のパネル；２端子型（ｔｗｏ ｔｅｒｍｉｎａｌ）または３端子型（ｔｈｒｅｅ ｔｅｒｍｉｎａｌ）のような能動行列方式のパネル；横電界型（ＩＰＳ；Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）パネルおよび垂直配向形（ＶＡ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）パネルなどの公知のパネルが全て適用できる。
本発明によれば、高い明暗比および優れた像鮮明度を実現し高い耐摩耗性および耐スクラッチ性などの機械的物性を有する光学積層体と、前記光学積層体を含む偏光板と、前記偏光板を含む液晶パネルおよびディスプレイ装置を提供することができる。
実施例１の光学積層体の断面ＴＥＭ写真を示したものである。 比較例１の光学積層体の断面ＴＥＭ写真を示したものである。
発明を下記実施例でより詳細に説明する。但し、下記の実施例は本発明を例示するものに過ぎず、本発明の内容が下記の実施例によって限定されるのではない。
［製造例１：防眩層形成用コーティング組成物の製造］
下記表１に記載された成分を混合して防眩層形成用コーティング組成物を製造した。
Figure 0007164128000001
ＴＭＰＴＡ： トリメチロールプロパントリアクリレート
ＰＥＴＡ： ペンタエリートリトールテトラアクリレート
ＵＡ－３０６Ｔ：ウレタンアクリレートであって、トルエンジイソシアネートとペンタエリトリトールトリアクリレートの反応物（Ｋｙｏｅｉｓｈａ製品）
Ｇ８１６１：光硬化型アクリレートポリマー（Ｍｗ～２００，０００、Ｓａｎ ｎｏｐｃｏ製品）
ＩＲＧ－１８４：開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４、Ｃｉｂａ社）
Ｔｅｇｏ－２７０：Ｔｅｇｏ社レベリング剤
ＢＹＫ３５０：ＢＹＫ社レベリング剤
ＸＸ－１０３ＢＱ（２．０μｍ １．５１５）：ポリスチレンとポリメチルメタクリレートの共重合粒子（Ｓｅｋｉｓｕｉ Ｐｌａｓｔｉｃ製品）
ＭＡ－ＳＴ（３０％ ｉｎ ＭｅＯＨ）：大きさ１０～１５ｎｍのナノシリカ粒子がメチルアルコールに分散した分散液（Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製品）
鎖状シリカ：約１０ｎｍの直径を有するシリカ粒子約１０個が鎖形態に連結された製品（Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製品）
ＥｔＯＨ：エタノール
ＭＩＢＫ：メチルイソブチルケトン
２－ｍｅｔｈｙｌ－２－ＢｕＯＨ：２－メチル－２－ブタノール
［実施例および比較例：光学積層体の製造］
実施例１
製造例１の防眩層形成用コーティング組成物を３００ｎｍの平均直径を有するゴム粒子が含まれているアクリルフィルム（ＷＯＬＦ、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ提供、厚さ：６０μｍ）に乾燥後厚さが約５ｕｍになるようにバー（Ｂａｒ）コーティング方式で塗布した。
そして、前記組成物が塗布されたフィルムを４０℃で２分間乾燥後、水銀ランプで５０ｍＪ／ｃｍ２の条件で硬化した。
実施例２
製造例１の防眩層形成用コーティング組成物を３００ｎｍの平均直径を有するゴム粒子が含まれているアクリルフィルム（ＷＯＬＦ、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ提供、厚さ：６０μｍ）に乾燥後厚さが約５ｕｍになるようにバー（Ｂａｒ）コーティング方式で塗布した。
そして、前記組成物が塗布されたフィルムを６０℃で２分間乾燥後、水銀ランプで５０ｍＪ／ｃｍ２の条件で硬化した。
比較例１
製造例１の防眩層形成用コーティング組成物を３００ｎｍの平均直径を有するゴム粒子が含まれているアクリルフィルム（ＷＯＬＦ、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ提供、厚さ：６０μｍ）に乾燥後厚さが約５ｕｍになるようにバー（Ｂａｒ）コーティング方式で塗布した。
そして、前記組成物が塗布されたフィルムを９０℃で２分間乾燥後、水銀ランプで５０ｍＪ／ｃｍ２の条件で硬化した。
［実験例：光学積層体の物性測定］
１．光学積層体のヘイズ評価
前記製造された実施例および比較例の光学積層体の内部ヘイズおよび外部ヘイズを求めて全体ヘイズ値を求めた。
具体的に、ヘイズ測定器（ＨＭ－１５０、Ａ光源、村上社製造）を使用して、ＪＩＳ Ｋ ７３６１規格によって透過率を３回測定し、ＪＩＳ Ｋ ７１０５規格によってヘイズを３回測定した後、それぞれの平均値を計算して全体ヘイズを求めた。
２．像鮮明度（％）測定
前記実施例および比較例それぞれから得られた光学積層体に対してスガ試験機株式会社（Ｓｕｇａ Ｔｅｓｔ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ．，ＬＴＤ．）のＩＣＭ－１Ｔを用いて像鮮明度を測定した。像鮮明度は、スリット幅０．１２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍで測定して総合計で表す。
３．断面測定
電子透過顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、実施例および比較例それぞれの光学積層体において防眩層内部にゴム粒子が存在する領域を具体的に確認し、その結果を図１～図２に示した。
４．耐スクラッチ性測定
スチールウール（＃００００）に荷重をかけて２７ｒｐｍの速度で１０回往復しながら実施例および比較例から得られた反射防止フィルムの表面を擦った。肉眼で観察される１ｍｍ以上スクラッチ一つ以下が観察される最大荷重を測定した。
Figure 0007164128000002
また、図１に示されているように、実施例１の光学積層体では前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの１０％以内にのみ１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在し、実施例２の光学積層体では前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの４０％以内に１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在するという点が確認された。
これに反し、比較例１の光学積層体では高分子基材に存在する１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が防眩層全体領域にも存在するという点が確認された。
前記表１に示されているように、実施例１および２の光学積層体は高い耐スクラッチ性を有しながらも防眩性が実現される水準のヘイズおよび高い像鮮明度を実現するという点が確認されるのに反し、比較例１の光学積層体は低い水準の耐スクラッチ性を有するという点が確認され、防眩性を有しにくい外部ヘイズ値を有するという点が確認された。

Claims (12)

  1. 高分子樹脂および前記高分子樹脂に分散した１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子を含む高分子基材；および
    バインダー樹脂と前記バインダー樹脂に分散する有機微粒子、ナノ無機粒子と鎖状シリカを含む防眩層；を含み、
    前記鎖状シリカは、２ｎｍ～２０ｎｍの直径を有するシリカ５個～２０個が直列に連結された形状を有し、
    前記防眩層は、前記ナノ無機粒子１００重量部に対して前記鎖状シリカを１～５０重量部で含み、
    前記防眩層は、前記バインダー樹脂１００重量部に対して有機微粒子を１～２０重量部含み、
    前記有機微粒子またはナノ無機粒子が凝集して形成される直径５０μｍ以上の微細突起が前記防眩層の外部表面に存在せず、
    前記高分子基材および前記防眩層の界面から前記防眩層の厚さの５０％以内に存在する１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子と前記高分子基材に含まれる１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子は同一成分のゴム粒子であり、
    電子透過顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて確認される前記高分子基材および前記防眩層の界面から防眩層側の前記防眩層の厚さの５０％以内にのみ１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在し、
    ＪＩＳ Ｋ７１０５規格によって測定した全体ヘイズが０．１％以上１０％以下である、
    光学積層体。
  2. 前記高分子基材および前記防眩層の界面から防眩層側の前記防眩層の厚さの３０％以内に１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子が存在する、請求項１に記載の光学積層体。
  3. 前記高分子樹脂は、（メタ）アクリレート樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリエステル樹脂からなる群より選択された１種以上を含む、請求項１または２に記載の光学積層体。
  4. 前記ゴム粒子は、スチレン－ブタジエン系ゴムおよびアクリル系ゴムからなる群より選択された１種以上のゴムを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の光学積層体。
  5. 前記高分子基材は１０～１５０μｍの厚さを有し、
    前記防眩層は１～１０μｍの厚さを有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光学積層体。
  6. 前記高分子基材の厚さに対する前記防眩層の厚さの比率が０．００８～０．８である、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学積層体。
  7. 前記高分子基材は、前記高分子樹脂１００重量部に対して１０～５００ｎｍの断面直径を有するゴム粒子５～５０重量部を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の光学積層体。
  8. 前記防眩層に含まれるバインダー樹脂は、ビニル系単量体またはオリゴマーや（メタ）アクリレート単量体またはオリゴマーから形成された（共）重合体を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の光学積層体。
  9. ４０℃、湿度１００％条件で２４時間測定した前記高分子基材の水分透過量が１５０ｇ／ｍ２以下である、請求項１から８のいずれか一項に記載の光学積層体。
  10. 請求項１に規定の光学積層体を含む、偏光板。
  11. 前記光学積層体を偏光子保護フィルムとして含む、請求項１０に記載の偏光板。
  12. 請求項１０または１１に規定の偏光板を含むディスプレイ装置。
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