JP7173422B2 - 光学フィルム、偏光板、画像表示装置及び光学フィルムの選定方法 - Google Patents
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Description
しかし、特許文献1の手段は、面内位相差の大きい延伸プラスチックフィルムを用いる必要がある。そして、面内位相差の大きい延伸プラスチックフィルムは、通常は一軸延伸であるため、延伸方向に裂けやすい等の問題がある。
特許文献2及び3の偏光板保護フィルムは、画像表示装置の内部から視認者側に向かう光の偏光成分であるP波とS波との反射率差を小さくすることにより、特許文献1のようにフィルムの面内位相差を大きくすることなく、裸眼で視認した際の虹ムラ解消を狙ったものである。
[1]プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムであって、
前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有し、
前記低屈折率層は前記光学フィルムの表面に位置し、
前記光学フィルムは、下記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有する、光学フィルム。
<測定条件1>
前記光学フィルムの前記低屈折率層とは反対側の面から直線編光を入射する。前記入射光である直線偏光を光L1と定義する。前記光L1が前記光学フィルムを透過した透過光を光L2と定義する。
前記光L1は、前記遅相軸と前記光L1の振動方向との成す角を45度に固定した上で、前記光学フィルムの平面を基準とした前記光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で前記光学フィルムに対して入射させる。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において前記光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。
前記光L2を、C光源及び視野角2度の条件に換算する。11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和を10の隣接点でそれぞれ算出し、前記和の総和を示すΣTを算出する。前記ΣTは下記式1で表すことができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1)
a*max-a*min≦0.250 (式2-1)
b*max-b*min≦0.350 (式2-2)
[3]前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和をSと定義した際に、Sは下記式3で表すことができる。Sを10の隣接点でそれぞれ算出し、10点のSの最大値をSMAXと定義した際に、SMAXが0.010以上0.050以下である、[1]又は[2]に記載の光学フィルム。
S={a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 (式3)
[4]前記光学フィルムの視感反射率Y値をR(%)と定義した際に、前記Rと前記ΣTとの積が0.05以上0.25以下である、[1]~[3]の何れかに記載の光学フィルム。
[5]前記低屈折率層の平均屈折率をn1、前記低屈折率層に隣接する層の平均屈折率をn2と定義した際に、n2/n1が1.23未満である、[1]~[4]の何れかに記載の光学フィルム。
[6]前記低屈折率層の平均屈折率をn1、前記低屈折率層に隣接する層の平均屈折率をn2と定義した際に、n2/n1が1.05以上1.23未満である、[1]~[4]の何れかに記載の光学フィルム。
[7]前記プラスチックフィルムの面内位相差が2500nm以下である、[1]~[6]の何れかに記載の光学フィルム。
<条件A>
前記プラスチックフィルムから縦50mm×横50mmの大きさのサンプルを切り出す。前記サンプルの中央部の1箇所、及び、前記サンプルの四隅からそれぞれ前記中央部に向かって10mm進んだ4箇所、の合計5箇所を、測定箇所とする。
前記サンプルの前記5箇所で遅相軸の方向を測定する。前記サンプルの任意の1辺と、各測定箇所の遅相軸の方向とが成す角度を、それぞれD1、D2、D3、D4、D5と定義する。D1~D5の最大値と、D1~D5の最小値との差が1.5度以上を示す。
[9]前記プラスチックフィルムと前記低屈折率層との間に、ハードコート層及び防眩層から選ばれる1種以上の層を有する、[1]~[8]の何れかに記載の光学フィルム。
[11]表示素子と、前記表示素子の光出射面側に配置されてなる偏光子及び光学フィルムとを有する画像表示装置であって、前記光学フィルムが[1]~[7]の何れかに記載の光学フィルムであり、かつ、前記光学フィルムの前記低屈折率層側の面が前記表示素子とは反対側を向いてなる、画像表示装置。
(1)プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムXであること;
(2)前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有すること;
(3)前記低屈折率層が前記光学フィルムXの表面に位置してなること;及び
(4)前記光学フィルムXが、上記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有すること。
[光学フィルム]
本開示の光学フィルムは、プラスチックフィルム上に低屈折率層を有してなり、前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有し、前記低屈折率層は前記光学フィルムの表面に位置し、前記光学フィルムは下記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有する、ものである。
前記光学フィルムの前記低屈折率層とは反対側の面から直線編光を入射する。前記入射光である直線偏光を光L1と定義する。前記光L1が前記光学フィルムを透過した透過光を光L2と定義する。
前記光L1は、前記遅相軸と前記光L1の振動方向との成す角を45度に固定した上で、前記光学フィルムの平面を基準とした前記光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で前記光学フィルムに対して入射させる。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において前記光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。
前記光L2を、C光源及び視野角2度の条件に換算する。11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和を10の隣接点でそれぞれ算出し、前記和の総和を示すΣTを算出する。前記ΣTは下記式1で表すことができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1)
本開示の光学フィルム100は、プラスチックフィルム10及び低屈折率層30以外の層を有していてもよい。プラスチックフィルム10及び低屈折率層30以外の層としては、ハードコート層、防眩層及び高屈折率層等が挙げられる。図1の光学フィルム100は、プラスチックフィルム10と低屈折率層30との間にハードコート層20を有している。
図2は、測定条件1で実施する測定の一例を示す模式図である。
条件1では、光学フィルムの低屈折率層とは反対側の面から直線編光である光L1を入射する。図2(a)では、光源A1と検出器A2との間に光学フィルム100を配置している。そして、図2(a)では、光源から直線偏光である光L1を出射し、光学フィルム100の低屈折率層30とは反対側の面に前記光L1を入射している。
検出器A2は、光L1の正透過光を検出できるものを用いる。
測定条件1においては、θ1を45度に固定した上で、光学フィルムの平面を基準とした光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で、前記光学フィルムに対して光L1を入射させる。図2(a)において、θ2は、光学フィルムの平面を基準とした光L1の振動方向である「V」の仰角を示している(光学フィルムの平面を、基準である0度とする。)。図2(a)において、「F」は、光学フィルムの進相軸を示している。図2(a)において、進相軸である「F」は、図2(a)のY軸方向に延伸している。
測定条件1では、前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させる手段としては、例えば、進相軸である「F」を旋回中心として光学フィルム100を傾ける手段が挙げられる。
測定条件1において、仰角を50度以上70度以下としているのは、ポリエステルフィルム等のプラスチックフィルムのブリュースター角を考慮したためである。プラスチックフィルムの裸眼の虹ムラは、ブリュースター角の近傍で強く視認されやすい。
11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。a*n、b*n、a*n1及びb*n1は、前記換算後の光L2から算出したものである。
以上の測定及び算出は、例えば、日本分光社(JASCO Corporation)の分光光度計の品番「V-7100」で実施することができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1)
前記ΣTは、光学フィルムを50度以上70度以下の角度で視認した際の、透過色相の変動量を示している。本発明者らは、前記ΣTは、プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムにおける虹ムラの見えやすさの指標になることを突き止めた。また、本発明者らは、プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムの反射率を低くするほど、前記ΣTが小さくなり、虹ムラが見えにくくなる傾向があることを突き止めた。虹ムラは透過光に基づくものである。
上述した本発明者らの知見に基づけば、前記ΣTを小さくするほど視認性を良好にできると考えられる。しかし、本発明者らは、前記ΣTを小さくするほど、斜めから視認した際に色味が変化しやすくなり、色味の均一性が低下する問題が生じることを突き止めた。また、本発明者らは、色味の均一性が低下する主原因が、透過光ではなく反射光にあることを突き止めた。そして、本発明者らは、前記ΣTを所定の範囲とすることにより、裸眼で視認した際の虹ムラを解消するとともに、斜め視認時の色味の均一性を良好にできることを突き止めた。前記ΣTを所定の値以上にすることは、低屈折率層を有する光学フィルムの反射率を高くすることを意味する。すなわち、本発明者らは、低屈折率層を有する光学フィルムの反射率をあえて高くすることによって、裸眼で視認した際の虹ムラを解消するとともに、斜め視認時の色味の均一性を良好にするという課題を解決できることを突き止めた。前記ΣTを所定の値以上にすることによって、低屈折率層を有する光学フィルムの反射光の干渉が抑制され、斜め視認時の色味の均一性を良好にしやすくできると考えられる。(ΣTが大きくなると、低屈折率層の屈折率が高くなりやすい。そして、低屈折率層の屈折率が高くなると、低屈折率層と低屈折率層に接する層との屈折率差が小さくなりやすくなるため、光学フィルムの反射光の干渉が抑制される。その結果、斜め視認時の色味の均一性を良好にしやすくできると考えられる。)
ΣTは0.05以上であることが好ましく、0.06以上であることがより好ましい。ΣTは0.15以下であることが好ましく、0.10以下であることがより好ましく、0.09以下であることがさらに好ましい。
低屈折率層の屈折率を高くすると、ΣTは大きくなる傾向がある。低屈折率層の屈折率を低くすると、ΣTは小さくなる傾向がある。低屈折率層の屈折率を低くすると、低屈折率層の機械的強度が低下する傾向がある。低屈折率層の屈折率を高くすると、光学フィルムの反射率が高くなりやすい。光学フィルムの反射率を適切な範囲として、かつ、低屈折率層の機械的強度を良好にするため、前記ΣTは、0.05以上0.09以下であることが好ましい。
同様に、ΣT以外の各種のパラメータ(式2-1、式2-2、面内位相差、厚み方向の位相差等)を満たす領域の割合も、光学フィルム内において、50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、100%であることがよりさらに好ましい。
a*max-a*min≦0.250 (式2-1)
b*max-b*min≦0.350 (式2-2)
ΣTが小さくなりすぎると、式2-1及び式2-2の左辺が大きくなる傾向がある。この原因は、ΣTが小さくなると、色変化は低屈折率層の光学距離の変化が支配的になるためと考えられる。より具体的には、低屈折率層の光学距離は角度に応じてリニアに変化するため、a*値及びb*値が単調増加又は単調減少するためと考えられる。このため、式2-1及び式2-2を満たすことにより、斜め視認時の色味の均一性も良好にしやすくなる傾向がある。
式2-1のa*max-a*minは、0.230以下であることがより好ましく、0.210以下であることがさらに好ましく、0.200以下であることがよりさらに好ましい。式2-1のa*max-a*minの下限は特に制限されないが、0.070程度である。a*max-a*minを0.070以上とすることにより、ΣTが大きくなり過ぎることを抑制しやすくできる。
式2-2のb*max-b*minは、0.300以下であることがより好ましく、0.250以下であることがより好ましく、0.230以下であることがより好ましく、0.210以下であることがより好ましく、0.200以下であることがより好ましい。式2-2のb*max-b*minの下限は特に制限されないが、0.070程度である。b*max-b*minを0.070以上とすることにより、ΣTが大きくなり過ぎることを抑制しやすくできる。
式2-2のb*max-b*minの好ましい範囲は、0.070以上0.350以下、0.070以上0.300以下、0.070以上0.250以下、0.070以上0.230以下、0.070以上0.210以下、0.070以上0.200以下等が挙げられる。
b*maxは、0以上2.0以下が好ましく、0.2以上1.8以下がより好ましい。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和をSと定義した際に、Sは下記式3で表すことができる。Sを10の隣接点でそれぞれ算出し、10点のSの最大値をSMAXと定義した際に、SMAXが0.010以上0.050以下であることが好ましい。
S={a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 (式3)
低屈折率層を有する光学フィルムの反射率が低くなると、SMAXが小さくなる傾向がある。すなわち、SMAXを小さくし過ぎると、低屈折率層を有する光学フィルムの反射光の干渉が抑制されにくくなる傾向がある。このため、SMAXを0.010以上とすることにより、斜め視認時の色味の均一性をより良好にしやすくできる。
SMAXは、下限が0.011以上であることがより好ましく、0.012以上であることがさらに好ましい。SMAXは、上限が0.040以下であることがより好ましく、0.030以下であることがさらに好ましく、0.025以下であることがよりさらに好ましい。
SMAXを0.010以上0.040以下とすることにより、b*が大きくなることを抑制し、画像表示装置の高級感が損なわれることを抑制できる。
前記積を0.05以上0.25以下とすることにより、前記ΣTに基づく効果をより発揮しやすくできる。
プラスチックフィルムに含まれる樹脂成分としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリエーテルケトン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン、トリアセチルセルロース(TAC)及び非晶質オレフィン(Cyclo-Olefin-Polymer:COP)等が挙げられる。
ブリュースター角が50度以上70度以下の樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル、ポリエステル、TAC及びCOP等が挙げられる。これらの中でもポリエステルは、機械的強度を良好にしやすい点で好ましい。
本明細書では、プラスチックフィルムの好ましい実施形態として、「面内位相差」、「厚み方向の位相差」、「D1~D5の最大値と、D1~D5の最小値との差」等の様々な実施形態を挙げている。本開示の光学フィルムは、プラスチックフィルムが二軸延伸プラスチックフィルムの場合において、面内位相差等の好ましい実施形態を満たすことがより好ましい。
プラスチックフィルムの面内位相差は、2000nm以下であることがより好ましく、1500nm以下であることがより好ましく、1400nm以下がより好ましく、1250nm以下がより好ましく、1150nm以下がより好ましく、1100nm以下がより好ましく、1000nm以下であることがより好ましく、950nm以下がより好ましく、850nm以下がより好ましく、600nm以下であることがより好ましい。プラスチックフィルムの面内位相差を2000nm以下とすることにより、前記ΣTを小さくしやすくできる。また、プラスチックフィルムの遅相軸方向と進相軸方向とで屈折率が異なると、光学フィルムの反射率が遅相軸方向と進相軸方向とで異なることになる。方向による反射率の差異を抑制するためには、プラスチックフィルムの遅相軸方向と進相軸方向との屈折率差を小さくすることが好ましい。このため、プラスチックフィルムの面内位相差は1250nm以下であることが好ましい。
プラスチックフィルムの面内位相差を上記範囲とするためには、縦方向(流れ方向)の延伸倍率と、横方向(幅方向)の延伸倍率とを近づけることが好ましい。
プラスチックフィルムの面内位相差が520nm以上1400nm以下の範囲では、虹ムラの抑制及び前記ΣTの低減を実現しやすく、かつ、プラスチックフィルムの機械的強度を良好にしやすくできる。また、プラスチックフィルムの面内位相差が1250nm以下では、方向による反射率の差異を抑制しやすくできる。
プラスチックフィルムの面内位相差を50nm以上とすることにより、ブラックアウトを抑制しやすくできる。この原因は、面内位相差の平均が50nm未満のプラスチックフィルムは、直線偏光を殆ど乱すことができず、直線偏光をそのまま透過してしまう一方で、面内位相差の平均が50nm以上のプラスチックフィルムは、直線偏光を乱し得るためである。ブラックアウトとは、偏光子及びプラスチックフィルムをこの順で通過した光を偏光サングラスを介して視認した際に、全面が暗くなる現象を意味する。
プラスチックフィルムのRthを上記範囲とするためには、縦方向(流れ方向)及び横方向(幅方向)の延伸倍率を大きくすることが好ましい。流れ方向及び幅方向の延伸倍率を大きくすることにより、プラスチックフィルムの厚み方向の屈折率が小さくなるため、Rthを大きくしやすくできる。
Re=(nx-ny)×T[nm] (式i)
Rth=((nx+ny)/2-nz)×T[nm] (式ii)
大塚電子社(Otsuka Electronics Co.,Ltd.)の商品名「RETS-100」を用いて面内位相差等を測定する場合には、以下の手順(A1)~(A4)に沿って測定の準備をすることが好ましい。
(A2)次いで、RETS-100に以下の測定条件を入力する。
(測定条件)
・リタデーション測定範囲:回転検光子法
・測定スポット径:φ5mm
・傾斜角度範囲:0°
・測定波長範囲:400nm以上800nm以下
・プラスチックフィルムの平均屈折率。例えば、PETフィルムの場合には、N=1.617とする。なお、プラスチックフィルムの平均屈折率Nは、nx、ny及びnzを元に、(N=(nx+ny+nz)/3)の式で算出できる。
・厚み:SEM又は光学顕微鏡で別途測定した厚み
(A3)次いで、この装置にサンプルを設置せずに、バックグラウンドデータを得る。装置は閉鎖系とし、光源を点灯させる毎にこれを実施する。
(A4)その後、装置内のステージ上にサンプルを設置して、測定する。
プラスチックフィルムは、Re1/Rth1、Re2/Rth2、Re3/Rth3、Re4/Rth4及びRe5/Rth5の平均が0.20以下であることが好ましい。
完全な一軸性の延伸プラスチックフィルムのRe/Rthは2.0である。汎用の一軸延伸プラスチックフィルムは、流れ方向にも若干延伸されている。このため、汎用の一軸延伸プラスチックフィルムのRe/Rthは1.0程度である。
面内位相差及び厚み方向の位相差の値に影響を与える層及びフィルムを剥離する手段としては、下記の手段が挙げられる。
<剥離の手段>
5cm角以上のサンプルを、80℃以上90℃以下の温水に5分浸す。その後、温水からサンプルを取り出し、室温で10分以上放置する。その後、更に5分温水に浸す。温水からサンプルを取り出す。サンプルにカッター等で切れ込みを入れる。そして、切れ込みをきっかけとして、層及びフィルムを剥離する手段が挙げられる。
<条件A>
前記サンプルの5箇所で遅相軸の方向を測定する。前記サンプルの任意の1辺と、各測定箇所の遅相軸の方向とが成す角度を、それぞれD1、D2、D3、D4、D5と定義した際に、D1~D5の最大値と、D1~D5の最小値との差が1.5度以上。
汎用の延伸プラスチックフィルムは、遅相軸の方向がずれないように設計している。しかし、上記のように、あえてプラスチックフィルムの遅相軸の方向をずらすことにより、虹ムラを抑制しやすくできる。また、大きな領域で遅相軸がバラついても虹ムラの抑制効果は小さいが、縦50mm×横50mmという比較的小さい領域において遅相軸がバラつくことにより、虹ムラを抑制しやすくできる。
一方、条件Aを満たさずに遅相軸が揃っている汎用の配向フィルムは、屈曲試験後にフィルムが破断したり、曲げ癖が強く残ったりしてしまう。具体的には、特許文献1のような一軸延伸フィルムは、遅相軸に沿って屈曲試験した場合には破断してしまい、遅相軸と直交する方向で屈曲試験した場合には曲げ癖が強く残ってしまう。また、汎用の二軸延伸フィルムは、遅相軸と直交する方向で屈曲試験した場合には曲げ癖が強く残ってしまう。
条件Aを満たすプラスチックフィルムは、折り曲げの方向に関わらず、屈曲試験後に曲げ癖が残ったり、破断したりすることを抑制できる点で好ましい。
さらに、条件Aを満たすプラスチックフィルムは、屈曲試験後のプラスチックフィルムのマイクロクラックを抑制しやすくできる点で好ましい。
また、条件Aを満たすプラスチックフィルムは、鉛筆硬度が高くても、プラスチックフィルムの耐折り曲げ性を良好にしやすい点で好ましい。
なお、D1~D5の最大値と、D1~D5の最小値との差が大きすぎると、プラスチックフィルムの配向性が低くなり、機械的強度が低下する傾向がある。このため、前記差は20.0度以下であることが好ましく、17.0度以下であることがより好ましく、15.0度以下であることがより好ましく、10.0度以下であることがより好ましく、9.0度以下であることがより好ましく、8.0度以下であることがより好ましい。
D1~D5を、それぞれ、5度以上又は85度以下とすることにより、偏光サングラスで視認した際のブラックアウトを抑制しやすくできる。また、D1~D5を、それぞれ、30度以下又は60度以上とすることにより、プラスチックフィルムの配向性が低くなることによる機械的強度の低下を抑制しやすくできる。
但し、シート及びロールの縦及び横の方向性を確認できる場合には、確認した縦及び横の方向に沿ってサンプルを切り出すものとする。例えば、ロールの場合、ロールの流れ方向(MD方向)を縦方向、ロールの幅方向(TD方向)を横方向とみなすことができる。シートの流れ方向及び幅方向を確認できる場合には、流れ方向を縦方向、幅方向を横方向とみなすことができる。シートの流れ方向及び幅方向の確認が困難な場合において、シートが長方形又は正方形の場合は、長方形又は正方形を構成する四辺で縦及び横の方向性を確認すればよい。シートの流れ方向及び幅方向の確認が困難な場合において、シートが長方形又は正方形以外の形状(円、三角形等)の場合、シートの外枠形状からはみ出さない面積が最大となる長方形又は正方形を描き、描いた長方形又は正方形が有する辺で縦及び横の方向性を確認すればよい。
サンプルは、シート及びロールの隅から10mmを除外して切り出すものとする。シートの形態の場合、縦50mm×横50mmのサンプルは、シートの四隅を最優先して切り出し、次いでシートの中央部を優先して切り出すものとする。そして、四隅及び中央部からサンプルを切り出した後、縦50mm×横50mmを超える領域が残存している場合には、残存領域から縦50mm×横50mmのサンプルが最も多く切り出せるようにしてサンプリングすればよい。
なお、シート状のプラスチックフィルムから縦50mm×横50mmの大きさのサンプルを複数採取できる場合には、複数のサンプルの中で条件Aを満たすサンプルの割合が50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましく、100%であることがよりさらに好ましい。面内位相差、厚み方向の位相差、Re/Rth等の他のパラメータも同様である。
ロール状のプラスチックフィルムは、幅方向においては諸物性が変化しやすいが、流れ方向では諸物性が殆ど同一である。このため、ロールの幅方向の所定の位置から採取したサンプルが条件A等の所定の物性を満たす場合には、幅方向の位置が同一である箇所については、ロールの流れ方向の全体において所定の物性を満たすものと擬制できる。
なお、一軸延伸プラスチックフィルムは、折り畳み試験を行うと、延伸方向では破断が生じ、延伸方向に直交する方向では曲げ癖が強く残ってしまう。このため、延伸フィルムの中でも二軸延伸プラスチックフィルムが好ましい。
厚みを10μm以上とすることにより、機械的強度を良好にしやすくすることができる。また、透湿度を低減し、偏光板を長寿命化させるため、厚みは21μm以上であることが好ましく、30μm以上であることがより好ましい。また、パネルサイズが50インチ以上の大型になると、パネルを垂直に立てた際にプラスチックフィルムの自重による歪みが発生しやすくなる。前述した歪みを抑制するため、プラスチックフィルムの厚みは30μm以上であることが好ましい。
厚みを200μm以下とすることにより、プラスチックフィルムの面内位相差を2500nm以下としやすくできる。また、パネル及び画像表示装置の薄型化のため、プラスチックフィルムの厚みは60μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましい。
プラスチックフィルムは、JIS K7361-1:1997の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
プラスチックフィルムは、プラスチックフィルムの表面から深さ20μmまでのエロージョン率の平均をE0-20と定義した際に、E0-20が1.4μm/g以上であることが好ましい。
<測定条件>
純水と、分散液と、平均粒子径が4.2μmを基準として±8%以内である球形シリカとを、質量比968:2:30で混合してなる試験液を容器に収納する。前記容器内の前記試験液をノズルに送る。前記ノズル内に圧縮空気を送り、前記ノズル内で前記試験液を加速させ、前記ノズルの先端の噴射孔から所定量の前記試験液を前記プラスチックフィルムの第1面に対して垂直に噴射し、前記試験液中の球形シリカを前記プラスチックフィルムに衝突させる。前記ノズルの横断面形状は1mm×1mmの正方形として、前記噴射孔と前記プラスチックフィルムとの距離は4mmとする。また、前記ノズルに供給される前記試験液及び前記圧縮空気の流量、前記圧縮空気の圧力、前記ノズル内の前記試験液の圧力は、後述する校正により調整した所定の値とする。
所定量の前記試験液を噴射した後、前記試験液の噴射を一旦停止する。
前記試験液の噴射を一旦停止した後、前記プラスチックフィルムの前記試験液中の前記球形シリカが衝突した箇所について、断面プロファイルを測定する。
前記噴射口から所定量の前記試験液を噴射するステップ、所定量の前記試験液を噴射した後に前記試験液の噴射を一旦停止するステップ、及び、前記試験液の噴射を一旦停止した後に前記断面プロファイルを測定するステップ、の3つのステップを1サイクルとする操作を、断面プロファイルの深さが20μmを超えるまで実行する。そして、断面プロファイルの深さが20μmまでの各サイクルにおいて、プラスチックフィルムのエロージョン率(μm/g)を算出する。断面プロファイルの深さが20μmまでの各サイクルのプラスチックフィルムのエロージョン率を平均して、前記E0-20を算出する。
前記試験液を前記容器に収納する。前記容器内の前記試験液を前記ノズルに送る。前記ノズル内に圧縮空気を送り、前記ノズル内で前記試験液を加速させ、前記ノズルの先端の噴射孔から任意の量の前記試験液を厚2mmのアクリル板に対して垂直に噴射し、前記試験液中の球形シリカを前記アクリル板に衝突させる。前記ノズルの横断面形状は1mm×1mmの正方形として、前記噴射孔と前記アクリル板との距離は4mmとする。
任意の量の前記試験液を噴射した後、前記試験液の噴射を一旦停止する。前記試験液の噴射を一旦停止した後、前記アクリル板の前記試験液中の前記球形シリカが衝突した箇所について、断面プロファイルを測定する。
断面プロファイルの深さ(μm)を、前記任意の量(g)で除してなる、アクリル板のエロージョン率(μm/g)を算出する。
前記アクリル板のエロージョン率が、1.88(μm/g)を基準として±5%の範囲を合格条件として、前記アクリル板のエロージョン率が前記範囲となるように、前記試験液及び前記圧縮空気の流量、前記圧縮空気の圧力、前記ノズル内の前記試験液の圧力を調整し、校正する。
分散剤は、球形シリカを分散できるものであれば特に制限されない。分散剤としては、例えば、和光純薬工業社の商品名「デモールN(Demol N)」 が挙げられる。
「平均粒子径が4.2μmを基準として±8%以内」とは、言い換えると、平均粒子径が3.864μm以上4.536μm以下であることを意味する。
本明細書のエロージョン率の測定条件において、「球形シリカの平均粒子径」は、レーザー光回折法による粒度分布測定における体積平均値d50として測定したものである(いわゆる「メディアン径」である。)。
前記球形シリカは、前記粒度分布測定の結果において、頻度が最大を示す粒子径の頻度を100に規格化した際に、頻度が50を示す粒子径の幅が、4.2μmを基準として±10%以内であることが好ましい。「頻度が50を示す粒子径の幅」は、「頻度が50を示す粒子径であって、頻度が100を示す粒子径よりもプラス方向に位置する粒子径をX」、「頻度が50を示す粒子径であって、頻度が100を示す粒子径よりもマイナス方向に位置する粒子径をY」と定義した際に、「X-Y(μm)」で表されるものである。なお、本明細書において、「頻度が50を示す粒子径の幅」のことを「粒度分布の半値全幅」と称する場合がある。
図7では、ノズル(51)は、噴射部(50)を構成する筐体(52)内に配置されている。
圧縮空気がノズル(51)に到達するまでに、圧縮空気の流量を測定するための流量計(32)、及び、圧縮空気の圧力を測定する圧力計(42)が配置されていることが好ましい。圧縮空気は、図示しないエアコンプレッサ等で供給することができる。
圧縮空気の流量及び圧力は、前記校正により調整した値とする。
ノズル(51)内には、ノズル内の試験液の圧力を測定する圧力計(41)が配置されていることが好ましい。圧力計(41)は、圧縮空気が送りこまれる位置、及び、試験液が送り込まれる位置よりも下流側とすることが好ましい。
ノズル(51)内の試験液の圧力は、前記校正により調整した値とする。
また、試験液には冷却効果に優れる水が含まれているため、衝突時の熱を起因とするプラスチックフィルムの変形及び変質を実質的に排除することができる。すなわち、プラスチックフィルムの異常な摩耗を実質的に排除することができる。また、水は、摩耗されたプラスチックフィルムの表面を洗浄し、安定した摩耗を実現する役割もある。また、水は、球形シリカ粒子を加速したり、試験液の流体を制御したりする役割を有する。
また、プラスチックフィルムには、膨大な数の球形シリカが衝突することになるため、個々の球形シリカ粒子の微妙な物性の違いによる影響を排除することができる。
さらに、本開示の測定条件は、ノズルに供給される試験液の流量、ノズルに供給される圧縮空気の流量、ノズルに供給される圧縮空気の圧力、及びノズル内の試験液の圧力を前記校正で調整した値とするとともに、ノズルの横断面形状を1mm×1mmの正方形に特定し、噴射孔とプラスチックフィルムとの距離を4mmに特定することによって、プラスチックフィルムの摩耗量に影響を与える要素を特定している。前記距離は、図7の「d」で示される距離であり、ノズルの先端である噴射孔と、プラスチックフィルムとの垂直距離を意味する。
以上のことから、本開示の測定条件は、プラスチックフィルムに対して統計学的に安定した摩耗痕を形成できる測定条件であるといえる。
断面プロファイルは、試験液により摩耗されたプラスチックフィルムの断面形状を意味する。プラスチックフィルムは、主として、試験液中の球形シリカ粒子により摩耗される。
断面プロファイルは、例えば、触針式の表面形状測定装置及びレーザー干渉式の表面形状測定装置等の断面プロファイル取得部(60)により測定することができる。なお、断面プロファイル取得部(60)は、通常、試験液の噴射時は、プラスチックフィルム(70)とは離れた位置に配置されている。このため、プラスチックフィルム(70)及び断面プロファイル取得部(60)の少なくとも何れかが可動できることが好ましい。
パルメソ社(Palmeso Co., Ltd.)のMSE試験装置の品番「MSE-A203」は、断面プロファイルの測定手段は触針式である。
上記操作を実行することにより、各サイクルにおけるプラスチックフィルムのエロージョン率を測定することができ、さらには、プラスチックフィルムのエロージョン率のばらつきを算出することができる。
上記サイクルは、断面プロファイルの深さが20μmを超えた後も継続してもよいが、断面プロファイルの深さが20μmを超えた時点で終了することが好ましい。「プラスチックフィルムの表面から深さ20μm」までの測定としている理由は、プラスチックフィルムの物性は、表面近傍は変動しやすい一方で、内部に向かうほど安定する傾向があることを考慮したためである。
各サイクルの試験液の噴射量は特に制限されないが、下限は好ましくは0.5g以上、より好ましくは1.0g以上であり、上限は好ましくは3.0g以下、より好ましくは2.0g以下である。
上記サイクルは、断面プロファイルの深さが20μmを超えるまで実施するが、断面プロファイルの深さが20μmを超えたサイクルのデータは、E0-20を算出するデータから外れることになる。
また、プラスチックフィルムは延伸すると強度が増す傾向がある。具体的には、未延伸のプラスチックフィルムより一軸延伸プラスチックフィルムの方が鉛筆硬度が良好な傾向があり、一軸延伸プラスチックフィルムより二軸延伸プラスチックフィルムの方が鉛筆硬度が良好な傾向がある。しかし、二軸延伸プラスチックフィルムでも鉛筆硬度が十分ではない場合があった。
本発明者らはプラスチックフィルムの鉛筆硬度の指標として、エロージョン率に関して検討した。上述したように、プラスチックフィルムは、柔らかい方が傷つきやすく、硬い方が傷つきにくいものであるため、エロージョン率が小さい方が鉛筆硬度を良好にし得るように考えられる。しかし、本発明者らは、逆に、エロージョン率(E0-20)を1.4μm/g以上と大きくすることにより、プラスチックフィルムが鉛筆硬度を良好にし得ることを見出した。また、本発明者らは、プラスチックフィルムのエロージョン率は、一軸延伸プラスチックフィルムより二軸延伸プラスチックフィルムの方が大きい値を示しやすいこと、及び、二軸延伸プラスチックフィルムにおける鉛筆硬度の良否をエロージョン率により判別し得ることを見出した。
上述したように、本開示の測定条件では、水及び球形シリカを含む試験液は空気と混合して霧状に噴射される。このため、球形シリカ粒子のプラスチックフィルムに対する衝突圧力は低く抑えられる。よって、プラスチックフィルムが柔らかい場合、球形シリカがプラスチックフィルムに衝突した際の応力が分散されやすくなるため、プラスチックフィルムが摩耗されにくくなり、エロージョン率が低くなると考えられる。一方、プラスチックフィルムが硬い場合、球形シリカがプラスチックフィルムに衝突した際の応力が分散されにくいため、プラスチックフィルムが摩耗されやすくなり、エロージョン率が高くなると考えられる。
また、二軸延伸プラスチックフィルムにおけるエロージョン率の違いは、分子鎖の伸び具合の違い、及び、分子の配向度の違いなどに生じていると考えられる。例えば、二軸延伸プラスチックフィルムは、原則として、面内で分子は延ばされているが、面内で局所的に十分に伸びていない分子も存在することがある。このように、面内で局所的に十分に伸びていない分子の割合が多くなると、二軸延伸プラスチックフィルムは局所的に柔らかくなり、エロージョン率が低下すると考えられる。
また、面内位相差が同等の二軸延伸プラスチックフィルムであっても、局所的な分子の配向の違いにより、異なるエロージョン率を示すと考えられる。逆に、エロージョン率の値が同等の二軸延伸プラスチックフィルムであっても、流れ方向の延伸倍率と幅方向の延伸倍率との比の違い等により、異なる面内位相差を示す場合がある。
上述したように、面内で局所的に十分に伸びていない分子の割合が多くなると、エロージョン率が低下すると考えられる。言い換えると、エロージョン率が高いと、面内で局所的に十分に伸びていない分子の割合が少なくなると考えられる。このため、E0-20を1.4μm/g以上とすることにより、高温環境下において、プラスチックフィルムに皺が生じることを抑制しやすくできる。
E0-20は、プラスチックフィルムを割れにくくするために、3.0μm/g以下であることが好ましく、2.5μm/g以下であることがより好ましく、2.2μm/g以下であることがさらに好ましい。
E0-20の値が同じでも、面内位相差等が異なる場合には、プラスチックフィルムの特性が異なる場合がある。例えば、E0-20の値が同じでも、面内位相差が1450nmを超える場合には、プラスチックフィルムを折り畳んだ際に、プラスチックフィルムに曲げ癖が残ったり、プラスチックフィルムが破断したりする場合がある。
また、E0-20が1.4μm/g未満のプラスチックフィルムは、プラスチックフィルム上に硬度の高い硬化膜を形成しても、プラスチックフィルムの硬度不足のため、硬化膜の鉛筆硬度を良好にできない場合がある。
例えば、校正は以下のように行うことができる。
前記試験液を前記容器に収納する。前記容器内の前記試験液を前記ノズルに送る。前記ノズル内に圧縮空気を送り、前記ノズル内で前記試験液を加速させ、前記ノズルの先端の噴射孔から任意の量の前記試験液を厚み2mmのアクリル板に対して垂直に噴射し、前記試験液中の球形シリカを前記アクリル板に衝突させる。前記ノズルの横断面形状は1mm×1mmの正方形として、前記噴射孔と前記アクリル板との距離は4mmとする。
任意の量の前記試験液を噴射した後、前記試験液の噴射を一旦停止する。前記試験液の噴射を一旦停止した後、前記アクリル板の前記試験液中の前記球形シリカが衝突した箇所について、断面プロファイルを測定する。
断面プロファイルの深さ(μm)を、前記任意の量(g)で除してなる、アクリル板のエロージョン率(μm/g)を算出する。
前記アクリル板のエロージョン率が、1.88(μm/g)を基準として±5%の範囲を合格条件として、前記アクリル板のエロージョン率が前記範囲となるように、前記試験液及び前記圧縮空気の流量、前記圧縮空気の圧力、前記ノズル内の前記試験液の圧力を調整し、校正する。
また、校正で用いる測定装置は、後に実施する測定条件で用いる測定装置と同じものとする。
校正と、後に実施する測定条件とで異なる点は、例えば、校正では試料として標準試料である厚み2mmのアクリル板を用いるのに対して、測定条件では試料としてプラスチックフィルムを用いる点である。
<測定条件A>
純水と、分散剤と、平均粒子径が4.2μmを基準として±8%以内である球形シリカとを、質量比968:2:30で混合してなる試験液を容器に収納する。前記容器内の前記試験液をノズルに送る。前記ノズル内に圧縮空気を送り、前記ノズル内で前記試験液を加速させ、前記ノズルの先端の噴射孔から所定量の前記試験液を前記アクリル板に対して垂直に噴射し、前記試験液中の球形シリカを前記アクリル板に衝突させる。前記ノズルの横断面形状は1mm×1mmの正方形として、前記噴射孔と前記アクリル板との距離は4mmとする。また、前記ノズルに供給される前記試験液及び前記圧縮空気の流量、前記圧縮空気の圧力、前記ノズル内の前記試験液の圧力は、試験液の流量が100ml/分以上150ml/分以下、圧縮空気の流量が4.96L/分以上7.44L/分以下、圧縮空気の圧力が0.184MPa以上0.277MPa以下、ノズル内の試験液の圧力が0.169MPa以上0.254MPa以下とする。
前記試験液を4g噴射した後、前記試験液の噴射を一旦停止する。
前記試験液の噴射を一旦停止した後、前記アクリル板の前記試験液中の前記球形シリカが衝突した箇所について、断面プロファイルを測定する。
そして、断面プロファイルの深さ(μm)を、試験液の噴射量(4g)で除してなる、アクリル板のエロージョン率であるAcE(単位は「μm/g」)を算出する。
「エロージョン率が、1.88(μm/g)を基準として±5%」とは、言い換えると、エロージョン率が1.786(μm/g)以上1.974(μm/g)以下であることを
プラスチックフィルムは、前記プラスチックフィルムの表面から深さ20μmまでのエロージョン率から算出してなるエロージョン率のばらつきをσ0-20と定義した際に、σ0-20/E0-20が0.100以下であることが好ましい。
本明細書において、σ0-20は、前記測定条件において、断面プロファイルの深さが20μmまでの各サイクルのエロージョン率から算出することができる。
σ0-20/E0-20の下限は特に制限されないが、通常は0超であり、好ましくは0.020以上、より好ましくは0.035以上である。また、σ0-20/E0-20の値が低い場合、プラスチックフィルムの延伸が弱い場合がある。延伸の弱いプラスチックフィルムは、耐溶剤性が悪く、破断しやすく、熱及び湿度に対する安定性が低い、という傾向がある。このため、σ0-20/E0-20は0.020以上が好ましい。
プラスチックフィルムの鉛筆硬度が高すぎると、プラスチックフィルムの面内位相差が大きくなる傾向がある。このため、プラスチックフィルムの鉛筆硬度は、2H以下が好ましい。
(1)プラスチックフィルムを5cm×10cmの大きさに切断したサンプルを作製する。
(2)プラスチックフィルムを100℃で10分加温する。加温後、プラスチックフィルムを、24℃、相対湿度40%以上60%以下の環境に、30分以上60分以下静置する。
(3)プラスチックフィルムに対して、JIS K 5600-5-4:1999のひっかき硬度(鉛筆法)に準拠して、鉛筆硬度を測定する。具体的には、所定の硬度を有する鉛筆を、プラスチックフィルムの表面に対して45°の角度であて、100g荷重で3.0mm/secの速度で動かすことにより、プラスチックフィルムに荷重をかける。
(4)プラスチックフィルムに荷重をかけた後、再度、サンプルを100℃で10分加温する。
(5)再加温の直後に、プラスチックフィルムの傷を目視で評価する。目視評価する環境は、24℃、相対湿度40%以上60%以下とする。
(6)上記(1)~(5)の操作を5回実施する。そして、5回中4回以上傷つかなかった鉛筆の内、最も硬いものを、評価対象のプラスチックフィルムの鉛筆硬度とする。
プラスチックフィルムは、機械的強度を良好にしつつ虹ムラを抑制するために、面内位相差が小さい二軸延伸プラスチックフィルムであることが好ましい。そして、延伸プラスチックフィルムの面内位相差を小さくするためには、流れ方向及び幅方向の延伸を均等に近づけることが好ましい。また、プラスチックフィルムのエロージョン率を上記範囲とするためには、プラスチックフィルムの面内で分子を均等に伸ばすことが好ましい。よって、プラスチックフィルムの面内位相差及びエロージョン率の平均を上述した範囲とするためには、延伸の制御が肝要となる。延伸制御に関して、多層構造では各層の物性の違い等により細かな延伸制御が難しいが、単層構造は細かな延伸制御を行いやすい点で好ましい。
以下、プラスチックフィルムの製造例について、二軸延伸プラスチックフィルムを代表例として説明する。
二軸延伸プラスチックフィルムは、プラスチックフィルムを構成する成分を含む樹脂層を延伸することによって得ることができる。延伸の手法は、逐次二軸延伸及び同時二軸延伸が挙げられる。
逐次二軸延伸では、キャスティングフィルムを流れ方向に延伸した後に、フィルムの幅方向の延伸を行う。
流れ方向の延伸は、通常は、一対の延伸ロールの周速の差により施される。流れ方向の延伸は、1段階で行ってもよいが、複数の延伸ロール対を使用して多段階に行っても良い。面内位相差等の光学特性の過度なはらつきを抑制するために、延伸ロールには複数のニップロールを近接させることが好ましい。流れ方向の延伸倍率は、通常は2倍以上15倍以下であり、面内位相差等の光学特性の過度なはらつきを抑制するために、好ましくは2倍以上7倍以下、より好ましくは3倍以上5倍以下、さらに好ましくは3倍以上4倍以下である。
延伸温度は、面内位相差等の光学特性の過度なはらつきを抑制するために、樹脂のガラス転移温度以上ガラス転移温度+100℃以下が好ましい。PETの場合、70℃以上120℃以下が好ましく、80℃以上110℃以下がより好ましく、95℃以上110℃以下がさらに好ましい。前記延伸温度は、装置の設定温度を意味する。なお、装置の設定温度を前記の範囲に設定しても、温度が安定するまで時間を要する。このため、前記の範囲に温度を設定して、さらに温度が安定した後に、プラスチックフィルムを製造することが好ましい。本明細書においては、装置の設定温度を複数の箇所で説明している。他の箇所の設定温度も、前述と同様に、温度が安定した後にプラスチックフィルムを製造することが好ましい。
延伸温度に関して、フィルムを速く昇温するなどして、低温での延伸区間を短くすることにより、面内位相差の平均値が小さくなる傾向がある。一方、フィルムを遅く昇温するなどして、低温での延伸区間を長くすることにより、配向性が高まり、面内位相差の平均値が大きくなるとともに、遅相軸のはらつきが小さくなる傾向がある。
延伸時の加熱の際、乱流を生じるヒーターを用いることが好ましい。乱流を含む風で加熱することにより、フィルム面内の微細な領域で温度差が生じ、前記温度差によって配向軸に微細なズレが生じ、条件Aを満たしやすくできる。プラスチックフィルムが条件Aを満たすことにより、光学フィルムのΣTを前記範囲にしやすくできる。
本明細書では、インラインコーティング又はオフラインコーティングにより形成する層は、プラスチックフィルムを構成する層の数としてカウントしないものとする。
延伸温度は、樹脂のガラス転移温度以上ガラス転移温度+110℃以下が好ましく、上流から下流に行くに従って温度が高くなっていくことが好ましい。前記延伸温度は、装置の設定温度を意味する。上流側とは、幅方向の延伸を開始する地点に近い側である。下流側とは、幅方向の延伸を終了する地点に近い側である。具体的には、横延伸区間を、長さ基準で2分割した場合、上流の温度と下流の温度の差は好ましくは20℃以上であり、より好ましくは30℃以上、さらに好ましくは35℃以上、よりさらに好ましくは40℃以上である。PETの場合、1段目の延伸温度は80℃以上120℃以下が好ましく、90℃以上110℃以下がより好ましく、95℃以上105℃以下がさらに好ましい。幅方向の延伸区間を2分割し、かつ、1段階目と2段階目との延伸温度に差を設けることで、1段階目の延伸時のフィルムの表面温度と、2段階目の延伸時のフィルムの表面温度とを異なる温度に制御できる。このため、各延伸段階において、配向及び配向結晶化が進み過ぎず、プラスチックフィルムが脆くなることを防止できるため、鉛筆硬度を向上しやすくできる。
プラスチックフィルムを熱処理した後は、室温まで徐冷した後に巻き取られる。必要に応じて、熱処理及び徐冷の際に弛緩処理などを併用してもよい。熱処理時の弛緩率は、面内位相差等の光学特性の過度なはらつきを抑制するために、0.5%以上5%以下が好ましく、0.5%以上3%以下がより好ましく、0.8%以上2.5%以下がさらに好ましく、1%以上2%以下がよりさらに好ましい。徐冷時の弛緩率は、面内位相差等の光学特性の過度なはらつきを抑制するために、0.5%以上3%以下が好ましく、0.5%以上2%以下がより好ましく、0.5%以上1.5%以下がさらに好ましく、0.5%以上1.0%以下がよりさらに好ましい。徐冷時の温度は、平面性を良好にするために、80℃以上140℃以下が好ましく、90℃以上130℃以下がより好ましく、100℃以上130℃以下がさらに好ましく、100℃以上120℃以下がよりさらに好ましい。前記徐冷時の温度は、装置の設定温度を意味する。
同時二軸延伸は、キャスティングフィルムを同時二軸テンターへ導き、フィルムの両端をクリップで把持しながら搬送して、流れ方向と幅方向に同時および/または段階的に延伸する。同時二軸延伸機としては、パンタグラフ方式、スクリュー方式、駆動モーター方式、リニアモーター方式があるが、任意に延伸倍率を変更可能であり、任意の場所で弛緩処理を行うことができる駆動モーター方式もしくはリニアモーター方式が好ましい。
同時二軸延伸の場合には、面内の配向差を抑制するために、流れ方向及び幅方向の延伸倍率をほぼ同一とするとともに、流れ方向及び幅方向の延伸速度もほぼ同一とすることが好ましい。
低屈折率層は、光学フィルムの反射防止性を高めるとともに、裸眼で視認した際の虹ムラを抑制しやすくする役割を有する。低屈折率層は、プラスチックフィルムを基準として低屈折率層を有する側の光学フィルムの表面に位置することが好ましい。本開示の光学フィルムの効果を阻害しない範囲において、低屈折率層上に、防汚層及び帯電防止層等の機能層を有していてもよい。
このため、低屈折率層の平均屈折率をn1、低屈折率層に隣接する層の平均屈折率をn2と定義した際に、n2/n1が1.23未満であることが好ましい。n2/n1を1.23未満とすることにより、反射光の干渉を抑制し、斜め視認時の色味の均一性を良好にしやすくできる。
n2/n1を小さくし過ぎると、光学フィルムの視感反射率Y値が高くなりやすい。このため、n2/n1は1.05以上であることが好ましく、1.07以上であることがより好ましい。
厚みが780nmを超える層の平均屈折率は、前記層のバインダー成分の屈折率を、前記層の屈折率とみなす。厚みが780nmを超える層の平均屈折率は、例えば、下記のベッケ法で算出することができる。プラスチックフィルム、ハードコート層及び防眩層の屈折率は、ベッケ法で算出することが好ましい。
《ベッケ法》
屈折率の測定対象となる層をカッターなどで削り取り、バインダー成分を粉状態としたサンプルを作製し、JIS K7142:2008のB法(粉体または粒状の透明材料用)に従ったベッケ法により算出する手法。
厚みが780nm以下の層は、バインダー成分を採取することが難しい。このため、厚みが780nm以下の層の平均屈折率は、例えば、厚みが780nm以下の層を有する積層体1を作製し、下記(Y1)、(Y2)の手順で算出することができる。低屈折率層の屈折率n1は、下記(Y1)、(Y2)の手順で算出することが好ましい。
(Y1)積層体1を構成する層のうち、厚みが780nmを超える層の平均屈折率を上記のベッケ法で算出する。さらに、積層体の断面写真から、厚みが780nmを超える層の厚み、並びに厚みが780nm以下の層の厚みを算出する。
(Y2)前記(Y1)で算出した、厚みが780nmを超える層の平均屈折率及び厚みの情報、並びに厚みが780nm以下の層の厚みの情報を用いて、下記のフィッティング法により、厚みが780nm以下の層の平均屈折率を算出する。低屈折率層の平均屈折率n1は後述する範囲であることが好ましい。
《フィッティング法》
反射光度計により測定した反射スペクトルと、フレネル係数を用いた多層薄膜の光学モデルから算出した反射スペクトルとのフィッティングにより算出する手法。
低屈折率層の屈折率を低くし過ぎると、光学フィルムのΣTの値が前記範囲を満たしにくくなる傾向がある。このため、低屈折率層の屈折率は、1.30以上が好ましく、1.33以上がより好ましく、1.35以上がさらに好ましい。
ウェット法は、生産効率、斜め反射色相の抑制、及び耐薬品性の点で、ドライ法よりも優れている。ウェット法の中でも、密着性、耐水性、耐擦傷性及び低屈折率化のために、バインダー樹脂組成物に低屈折率粒子を含有させた低屈折率層形成用塗布液により形成することが好ましい。
中空粒子及び非中空粒子の材質は、シリカ及びフッ化マグネシウム等の無機化合物、有機化合物のいずれであってもよいが、低屈折率化及び強度のためにシリカが好ましい。以下、中空シリカ粒子及び非中空シリカ粒子を中心として説明する。
中空シリカ粒子及び非中空シリカ粒子の形状は、特に限定はなく、真球状、回転楕円体状、及び、球体に近似できる多面体形状等の略球状などであってもよい。なかでも、耐擦傷性を考慮すると、真球状、回転楕円体状または略球状であることが好ましい。
非中空シリカ粒子は、バインダー樹脂中に分散することにより、低屈折率層の耐擦傷性を向上させる役割を果たす。
中空シリカ粒子の平均粒子径は、低屈折率層の厚みより小さいものが好ましく、例えば、1nm以上150nm以下が挙げられる。中空シリカ粒子の平均粒子径は、35nm以上100nm以下であることが好ましく、50nm以上100nm以下であることがより好ましく、60nm以上80nm以下であることがさらに好ましい。
非中空シリカ粒子の平均粒子径は、低屈折率層の厚みより小さいものが好ましく、例えば、0.5nm以上100nm以下が挙げられる。非中空シリカ粒子の平均粒子径は、1nm以上30nm以下であることが好ましく、5nm以上20nm以下であることがより好ましく、10nm以上15nm以下であることがさらに好ましい。
(y1)低屈折率層の断面をSTEMで撮像する。STEMの加速電圧は10kv以上30kV以下、倍率は5万倍以上30万倍以下とすることが好ましい。
(y2)観察画像から任意の10個の粒子を抽出し、個々の粒子の粒子径を算出する。粒子径は、粒子の断面を任意の平行な2本の直線で挟んだとき、前記2本の直線間距離が最大となるような2本の直線の組み合わせにおける直線間距離として測定される。粒子が凝集している場合、凝集した粒子を一個の粒子とみなして測定する。
(y3)同じサンプルの別画面の観察画像において同様の作業を5回行って、合計50個分の粒子径の数平均から得られる値を、低屈折率粒子の平均粒子径とする。
シリカ粒子にシランカップリング剤による表面処理を施すことにより、シリカ粒子とバインダー樹脂との親和性が向上し、シリカ粒子の凝集が生じにくくなる。このため、シリカ粒子の分散が均一となりやすい。
一方で、中空シリカ粒子の含有量が多すぎると、中空シリカ粒子が損傷したり、脱落したりしやすくなって、低屈折率層の耐擦傷性等の機械的強度が低下する傾向がある。中空シリカ粒子の含有量が多すぎると、低屈折率層の屈折率が過度に低下し、光学フィルムのΣTの値が前記範囲を満たしにくくなる傾向がある。このため、中空シリカ粒子の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して200質量部以下であることが好ましく、180質量部以下であることがより好ましく、160質量部以下であることがさらに好ましい。
一方で、非中空シリカ粒子の含有量が多すぎると、非中空シリカ粒子が凝集しやすくなる。このため、非中空シリカ粒子の含有量は、バインダー樹脂100質量部に対して100質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましい。
電離放射線硬化性樹脂組成物は、電離放射線硬化性官能基を有する化合物(以下、「電離放射線硬化性化合物」ともいう)を含む組成物である。電離放射線硬化性官能基としては、(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結合基、及びエポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。
電離放射線硬化性化合物としては、エチレン性不飽和結合基を有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合基を2つ以上有する化合物がより好ましく、中でも、エチレン性不飽和結合基を2つ以上有する、多官能性(メタ)アクリレート系化合物が更に好ましい。多官能性(メタ)アクリレート系化合物としては、モノマー及びオリゴマーのいずれも用いることができる。
電離放射線とは、電磁波又は荷電粒子線のうち、分子を重合あるいは架橋し得るエネルギー量子を有するものを意味し、通常、紫外線(UV)又は電子線(EB)が用いられるが、その他、X線、γ線などの電磁波、α線、イオン線などの荷電粒子線も使用可能である。
3官能以上の(メタ)アクリレート系モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、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、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸変性トリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリレート系モノマーは、分子骨格の一部を変性しているものでもよく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、カプロラクトン、イソシアヌル酸、アルキル、環状アルキル、芳香族、ビスフェノール等による変性がなされたものも使用することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、多価アルコール及び有機ジイソシアネートとヒドロキシ(メタ)アクリレートとの反応によって得られる。
好ましいエポキシ(メタ)アクリレートは、3官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレート、2官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等と多塩基酸と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレート、及び2官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等とフェノール類と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレートである。
電離放射線硬化性化合物は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
光重合開始剤としては、アセトフェノン、ベンゾフェノン、α-ヒドロキシアルキルフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾイン、ベンジルジメチルケタール、ベンゾイルベンゾエート、α-アシルオキシムエステル、α-アミノアルキルフェノン、アントラキノン、ハロゲノケトン、チオキサンソン類等から選ばれる1種以上が挙げられる。
光重合促進剤は、硬化時の空気による重合阻害を軽減させ硬化速度を速めることができるものであり、例えば、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、p-ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル等から選ばれる1種以上が挙げられる。
本開示の光学フィルムは、低屈折率層側から測定した視感反射率Y値が4.0%以下であることが好ましく、2.0%以下であることがより好ましく、1.7%以下であることがさらに好ましく、1.5%以下であることがよりさらに好ましい。
光学フィルムの視感反射率を低くし過ぎると、ΣTの値が前記範囲を満たしにくくなる傾向がある。このため、視感反射率Y値は0.5%以上であることが好ましく、0.7%以上であることがより好ましく、1.0%以上であることがさらに好ましい。
本明細書において、光学フィルムの反射率は、光学フィルムの反射率測定面とは反対側に、透明粘着剤層を介して黒色板を貼り合わせたサンプルを作製し、前記サンプルの低屈折率層側から入射角5°で光を入射させて測定するものとする。反射率を測定する際の光源はC光源とすることが好ましい。
サンプルの透明粘着剤層と接する部材(例えばプラスチックフィルム)と、透明粘着剤層との屈折率差は0.15以内とすることが好ましく、0.10以内とすることがより好ましく、0.05以内とすることがより好ましく、0.01以内とすることがより好ましい。黒色板は、JIS K7361-1:1997の全光線透過率が1%以下のものが好ましく、0%のものがより好ましい。黒色板を構成する樹脂の屈折率と、透明粘着剤層との屈折率差は0.15以内とすることが好ましく、0.10以内とすることがより好ましく、0.05以内とすることがより好ましく、0.01以内とすることがより好ましい。
光学フィルムは、JIS K7136:2000のヘイズが5%以下であることが好ましく、4%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましい。防眩性が求められる場合には、光学フィルムのヘイズの上限は90%以下であってもよく、65%以下であってもよく、40%以下であってもよい。光学フィルムは、JIS K7136:2000のヘイズが0.5%以上であることが好ましく、1.0%以上であることがより好ましく、1.5%以上であることがさらに好ましい。前述したヘイズは、光学フィルム全体のヘイズを意味する。
光学フィルムは、JIS K7361-1:1997の全光線透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、91%以上であることがさらに好ましく、92%以上であることがよりさらに好ましい。
本開示の光学フィルムは、プラスチックフィルム及び低屈折率層以外のその他の層を有していてもよい。低屈折率層、及び、低屈折率層以外のその他の層は、光学的等方性であることが好ましい。光学的等方性を有する層とは、面内位相差が20nm未満のものを指し、好ましくは10nm以下、より好ましくは5nm以下である。
プラスチックフィルム及び低屈折率層以外のその他の層としては、防汚層、ハードコート層、防眩層及び高屈折率層等が挙げられ、ハードコート層及び防眩層が好ましい。すなわち、本開示の光学フィルムは、プラスチックフィルムと低屈折率層との間に、ハードコート層及び防眩層から選ばれる1種以上の層を有することが好ましい。これらの中でもハードコート層が好ましい。本開示の光学フィルムの効果を阻害しない範囲で、低屈折率層のプラスチックフィルムとは反対側に防汚層を有していてもよい。例えば、本開示の光学フィルムの効果を阻害しない範囲で、プラスチックフィルム、低屈折率層及び防汚層をこの順に有していてもよい。
ハードコート層は、光学フィルムの耐擦傷性を向上するために、必要に応じて形成される。ハードコート層は、プラスチックフィルムと低屈折率層との間に形成することが好ましい。光学フィルムがさらに高屈折率層を有する場合、プラスチックフィルム上に、ハードコート層、高屈折率層及び低屈折率層をこの順に配置することが好ましい。
ハードコート層の電離放射線硬化性樹脂組成物は、低屈折率層で例示した電離放射線硬化性樹脂組成物と同様のものが挙げられる。
数平均分子量が2000以上の多官能性(メタ)アクリレートオリゴマーを含む組成物から形成したハードコート層には、低屈折率層形成用塗布液の溶剤又は電離放射線硬化性化合物が浸透しやすいため、ハードコート層と低屈折率層との界面の反射を抑制できる。このため、光学フィルムの反射光の干渉を抑制しやすくでき、ΣTを上記範囲にしやすくできる。
数平均分子量が6000以下の多官能性(メタ)アクリレートオリゴマーを含む組成物から形成したハードコート層は、ハードコート層の硬度の低下を抑制しやすくできる。
防眩層は、例えば、バインダー樹脂組成物及び粒子を含む防眩層形成用塗布液から形成することができる。前記バインダー樹脂組成物としては、例えば、ハードコート層で例示した硬化性樹脂組成物を用いることができる。
無機粒子は凝集しやすい。このため、無機粒子の平均粒子径は前記の限りではなく、1nm以上10μm以下であることが好ましい。
(z1)光学顕微鏡又はSTEMにて防眩層の画像を撮像する。粒子の平均粒子径がミクロンオーダーの場合は、光学顕微鏡を用いて、防眩層の平面の画像を撮像することが好ましい。その際、倍率は500倍以上2000倍以下が好ましい。粒子の平均粒子径がナノオーダーの場合は、STEMを用いて、防眩層の断面の画像を撮像することが好ましい。その際、倍率は20,000倍以上100,000倍以下が好ましい。STEMの加速電圧は10kv以上30kV以下が好ましい。
(z2)観察画像から任意の10個の粒子を抽出し、個々の粒子の粒子径を算出する。粒子径は、粒子の断面を任意の平行な2本の直線で挟んだとき、前記2本の直線間距離が最大となるような2本の直線の組み合わせにおける直線間距離として測定される。
(z3)同じサンプルの別画面の観察画像において同様の作業を5回行って、合計50個分の粒子径の数平均から得られる値を防眩層中の粒子の平均粒子径とする。
防眩層は、帯電防止性を付与したり、屈折率を制御したり、硬化性樹脂組成物の硬化による防眩層の収縮を調整したりするために、平均粒子径500nm未満の微粒子を含有してもよい。
以下の(1)~(5)は、本開示の光学フィルムの層構成の例である。下記構成の中でも、(2)及び(4)が好ましい。
(1)プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する構成。
(2)プラスチックフィルム上に、ハードコート層及び低屈折率層をこの順に有する構成。
(3)プラスチックフィルム上に、高屈折率層及び低屈折率層をこの順に有する構成。
(4)プラスチックフィルム上に、防眩層及び低屈折率層をこの順に有する構成。
(5)プラスチックフィルム上に、ハードコート層、高屈折率層及び低屈折率層をこの順に有する構成。
光学フィルムは、所定の大きさにカットした枚葉状の形態でもよいし、長尺シートをロール状に巻き取ったロール状の形態であってもよい。枚葉の大きさは特に限定されないが、最大径が2インチ以上500インチ以下程度である。本開示では、枚葉の大きさは30インチ以上100インチ以下が好ましく、40インチ以上100インチ以下がより好ましい。「最大径」とは、光学フィルムの任意の2点を結んだ際の最大長さをいうものとする。例えば、光学フィルムが長方形の場合は、長方形の領域の対角線が最大径となる。光学フィルムが円形の場合は、直径が最大径となる。
ロール状の幅及び長さは特に限定されないが、一般的には、幅は500mm以上5000mm以下、長さは100m以上5000m以下程度である。ロール状の形態の光学フィルムは、画像表示装置等の大きさに合わせて、枚葉状にカットして用いることができる。カットする際、物性が安定しないロール端部は除外することが好ましい。
枚葉の形状も特に限定されず、例えば、多角形(三角形、長方形、五角形等)、円形であってもよいし、ランダムな不定形であってもよい。光学フィルムが長方形である場合には、長方形の縦横比は、表示画面として問題がなければ特に限定されない。例えば、横:縦=1:1、4:3、16:10、16:9、2:1、5:4等が挙げられる。
本開示の光学フィルムは、画像表示装置用の光学フィルムとして好適に用いることができる。
また、本開示の光学フィルムは、画像表示装置の表示素子の光出射面側に配置する光学フィルムとして好適に用いることができる。この際、表示素子と、本開示の光学フィルムとの間に偏光子を有することが好ましい。
プラスチックフィルムが条件Aを満たす場合には、折り曲げの方向に関わらず、屈曲試験後に曲げ癖が残ったり、破断したりすることを抑制できる。このため、プラスチックフィルムが条件Aを満たす場合には、曲面の画像表示装置、折り畳み可能な画像表示装置のプラスチックフィルムとしてより好適に用いることができる。
また、本開示の光学フィルムは、機能性フィルムを製造する際の部材としても用いることができる。例えば、基材上に転写層を有する転写シートにおいて、前記基材として、本開示の光学フィルムを用いることができる。この場合、プラスチックフィルムの低屈折率層を有する側とは反対側に、転写層を形成すればよい。また、前記部材として、機能性フィルムの製造過程において、機能性フィルムを保護又は補強するために用いる基材が挙げられる。
本開示の偏光板は、偏光子と、前記偏光子の一方の側に位置する第1の透明保護板と、前記偏光子の他方の側に位置する第2の透明保護板とを有する偏光板であって、前記第1の透明保護板及び前記第2の透明保護板の少なくとも一方が上述した本開示の光学フィルムであり、前記光学フィルムの前記低屈折率層側の面が前記偏光子とは反対側を向いてなるものである。
液晶表示装置用においては、偏光板は、液晶シャッターの機能を付与するために使用される。この場合、液晶表示装置は、バックライト側から、下側偏光板、液晶表示素子、上側偏光板の順に配置され、下側偏光板の偏光子の吸収軸と上側偏光板の偏光子の吸収軸とが直交して配置される。液晶表示装置の構成では、上側偏光板及び下側偏光板として本開示の偏光板を用いることができ、上側偏光板として本開示の偏光板を用いることが好ましい。上側偏光板においては、偏光子の光出射面側の透明保護板として、本開示の光学フィルムを用いることが好ましい。下側偏光板においては、偏光子の光入射面側の透明保護板として、本開示の光学フィルムを用いることが好ましい。
本開示の偏光板は、第1の透明保護板及び第2の透明保護板の少なくとも一方として上述した本開示の光学フィルムを用いる。第1の透明保護板及び第2の透明保護板の両方が上述した本開示の光学フィルムであることが好ましい。
偏光子としては、例えば、ヨウ素等により染色したフィルムを延伸してなるシート型偏光子(ポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、エチレン-酢酸ビニル共重合体系ケン化フィルム等)、平行に並べられた多数の金属ワイヤからなるワイヤーグリッド型偏光子、リオトロピック液晶及び二色性ゲスト-ホスト材料を塗布した塗布型偏光子、多層薄膜型偏光子等が挙げられる。これらの偏光子は、透過しない偏光成分を反射する機能を備えた反射型偏光子であってもよい。
本開示の画像表示装置は、表示素子と、前記表示素子の光出射面側に配置されてなる偏光子及び光学フィルムとを有する画像表示装置であって、前記光学フィルムが上述した本開示の光学フィルムであり、かつ、前記光学フィルムの前記低屈折率層側の面が前記表示素子とは反対側を向いてなるものである。
図4の画像表示装置1000は、表示素子800の光出射面側(図4の上側)に、光学フィルム100を有している。図4において、光学フィルム100は、光学フィルムの低屈折率層側の面が表示素子800とは反対側を向いている。図4の画像表示装置100は、何れも、表示素子800と、光学フィルム100との間に偏光子300を有している。
表示素子としては、液晶表示素子、EL表示素子(有機EL表示素子、無機EL表示素子)、プラズマ表示素子、QD(Quantum dot)を用いた表示素子等が挙げられ、さらには、ミニLED、マイクロLED表示素子等のLED表示素子が挙げられる。
表示装置の表示素子が液晶表示素子である場合、液晶表示素子の樹脂シートとは反対側の面にはバックライトが必要である。
タッチパネルとしては、抵抗膜式、静電容量式、電磁誘導式、赤外線式、超音波式等の方式が挙げられる。
タッチパネル機能は、インセルタッチパネル液晶表示素子のように表示素子内に機能が付加されたものであってもよいし、表示素子上にタッチパネルを載置したものであってもよい。
画像表示装置が、曲面の画像表示装置、折り畳み可能な画像表示装置である場合には、表示素子は有機EL表示素子であることが好ましい。画像表示装置が、曲面の画像表示装置、折り畳み可能な画像表示装置である場合には、画像表示装置に含まれるガラスは薄型ガラスであることが好ましい。薄型ガラスは、厚みが5μm以上80μm以下であることが好ましい。
本開示の画像表示装置は、本開示の効果を阻害しない範囲でその他のプラスチックフィルムを有していてもよい。
その他のプラスチックフィルムとしては、光学的等方性を有するものが好ましい。
本開示の画像表示装置の光学フィルムの選定方法は、表示素子の光出射面上に、偏光子及び光学フィルムを有してなる画像表示装置の光学フィルムの選定方法であって、下記(1)~(4)の判定条件を満たす光学フィルムXを前記光学フィルムとして選定する、ものである。
(1)プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムXであること;
(2)前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有すること;
(3)前記低屈折率層が前記光学フィルムXの表面に位置してなること;及び
(4)前記光学フィルムXが、下記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有すること。
前記光学フィルムの前記低屈折率層とは反対側の面から直線編光を入射する。前記入射光である直線偏光を光L1と定義する。前記光L1が前記光学フィルムを透過した透過光を光L2と定義する。
前記光L1は、前記遅相軸と前記光L1の振動方向との成す角を45度に固定した上で、前記光学フィルムの平面を基準とした前記光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で前記光学フィルムに対して入射させる。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において前記光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。
前記光L2を、C光源及び視野角2度の条件に換算する。11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和を10の隣接点でそれぞれ算出し、前記和の総和を示すΣTを算出する。前記ΣTは下記式1で表すことができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1)
本開示の画像表示装置の光学フィルムの選定方法は、表示素子の光出射面側の面上に偏光子を有する画像表示装置の光学フィルムの選定方法として有用である。
以下の測定及び評価の雰囲気は、温度23℃±5℃、相対湿度40%以上65%以下とする。また、測定及び評価の前に、前記雰囲気に測定用のサンプルを30分以上60分以下晒すものとする。測定用のサンプルは、清浄であり、かつ破損のない箇所から採取するものとする。測定及び評価は、サンプルの平面性が良好な状態で実施するものとする。
実験例の光学フィルムから5cm×5cmのサンプルをカットした。前記サンプルに関して、測定条件1の測定を実施した。測定装置は、日本分光社(JASCO Corporation)の分光光度計の品番「V-7100」を用いた。前記測定結果に基づき、「式1のΣT」、「式2-1の(a*max-a*min)」、「式2-2の(b*max-b*min)」、「和の最大値(SMAX)」を算出した。測定条件1では、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和が、10の隣接点でそれぞれ算出される。「和の最大値(SMAX)」は、10箇所の和の最大値を意味する。また、実験例の光学フィルムの視感反射率Y値を「R(%)」と定義し、「R×ΣT」を算出した(視感反射率Y値は、後述する1-6の手法で測定した。)。結果を表1に示す。
実験例の光学フィルムに関して、低屈折率層の平均屈折率n1を、明細書本文に記載したベッケ法とフィッティング法との併用により測定した。
また、実験例の光学フィルムに関して、低屈折率層に隣接する層の平均屈折率n2を測定した。低屈折率層に隣接する層がプラスチックフィルム及びハードコート層の何れの場合も、明細書本文に記載したベッケ法によりn2を測定した。結果を表1に示す。
液晶表示素子上に偏光子を有してなる液晶表示装置(EIZO社の商品名「EV2450」、横:527.0mm、縦:596.4mm、偏光子の吸収軸は画面の縦方向と平行、バックライト:白色発光ダイオードを用いたバックライト)を準備した。
前記液晶表示装置上に、接着剤層を介して実験例の光学フィルムを積層してなる積層体を作製した。この際、偏光子の吸収軸と、光学フィルムのプラスチックフィルムの遅相軸とが90度となるように配置した。そして、前記積層体を暗室環境で白表示し、積層体から30cm以上100cm以下離れた距離のあらゆる位置かつあらゆる方向から視認した。評価者は20歳台~40歳台の視力0.7以上の健康な人として、下記の基準で、裸眼で虹ムラの有無を評価した。前記の視力は矯正視力も含む。結果を表1に示す。
AA:あらゆる位置かつあらゆる方向から視認した際にも虹ムラが視認できない。
A:虹ムラがごく一部の領域に視認される位置が若干存在する、又は、虹ムラがごく一部の領域に視認される方向が若干存在する。
B:虹ムラがごく一部の領域に視認される位置が多く存在する、又は、虹ムラがごく一部の領域に視認される方向が多く存在する。
B-:虹ムラが一部の領域に視認される位置が多く存在する、又は、虹ムラが一部の領域に視認される方向が多く存在する。
C:虹ムラが大部分の領域に視認される位置が多く存在する、又は、虹ムラが大部分の領域に視認される方向が多く存在する。
1-3で作製した積層体を、電源オフの状態で、明室環境下で目視で観察した。明室の条件は、積層体の表面の明るさが1000ルクス以上1500ルクス以下となる範囲とした。積層体の正面方向、積層体に対して約50度の方向、積層体に対して約70度の方向、の3方向から観察した。積層体と評価者の目との距離は、30cm以上100cm以下とした。評価者は、20歳台~40歳台の視力0.7以上の健康な20人として、下記の基準で、斜め視認時の色味の均一性を評価した。結果を表1に示す。
A:3方向の色味を比較した際に、色味の変化が感じられないと答えた人が18人以上。
B:3方向の色味を比較した際に、色味の変化が感じられないと答えた人が15人以上17人以下。
C:3方向の色味を比較した際に、色味の変化が感じられないと答えた人が10人以上14人以下。
D:3方向の色味を比較した際に、色味の変化が感じられないと答えた人が5人以上9人以下。
E:3方向の色味を比較した際に、色味の変化が感じられないと答えた人が4人以下。
実験例の光学フィルムのプラスチックフィルム側に、厚み25μmの透明粘着剤層(パナック社(PANAC CO.,LTD.)、商品名「パナクリーンPD-S1(Panaclean PD-S1)」、屈折率1.49)を介して黒色板(クラレ社(KURARAY CO.,LTD)、商品名「コモグラス DFA2CG 502K(黒)系(COMOGLAS DFA2CG 502K(Black)type)」、全光線透過率0%、厚み2mm、屈折率1.49)を貼り合わせたサンプル(5cm×5cm)を作製した。
前記サンプルの低屈折率層側の表面に対して垂直方向を0度とした際に、5度、50度、70度の方向からサンプルに光を入射し、入射した光の正反射光に基づいて彩度を測定した。各サンプルについて10箇所の彩度を測定し、平均値を各サンプルの各角度の彩度とした。彩度(C*)は、L*a*b*表色系のa*値及びb*値に基づき、下記式で算出することができる。
C*={(a*)2+(b*)2}1/2
測定装置は、日本分光社(JASCO Corporation)の分光光度計の品番「V-7100」を用いた。前記測定装置は、380nm以上780nm以下までの波長範囲で測定し、その後、人間が目で感じる明度として換算するソフト[前記測定装置に内蔵されているソフト<日本分光社(JASCO Corporation)の品番「JASCOスペクトルマネージャ」>。反射率を算出する条件:C光源及び視野角2度]により、換算を実施するものである。結果を表1に示す。
低屈折率層を有さない光学フィルムは、彩度の測定を行わなかった。
1-5で作製したサンプルの低屈折率層側の表面に対して垂直方向を0度とした際に、5度の方向からサンプルに光を入射し、入射した光の正反射光に基づいて反射率(視感反射率Y値)を測定した。
測定装置は、日本分光社(JASCO Corporation)の分光光度計の品番「V-7100」を用いた。前記測定装置は、380nm以上780nm以下までの波長範囲で測定し、その後、人間が目で感じる明度として換算するソフト[前記測定装置に内蔵されているソフト<日本分光社(JASCO Corporation)の品番「JASCOスペクトルマネージャ」>。反射率を算出する条件:C光源及び視野角2度]により、換算を実施するものである。各サンプルについて10箇所の反射率を測定し、平均値を各サンプルの視感反射率Y値とした。結果を表1に示す。
低屈折率層を有さない光学フィルムは、視感反射率Y値の測定を行わなかった。
後述の「2」で作製又は準備した実験例及び参考例で用いるプラスチックフィルムから縦50mm×横50mmのサンプルを切り出した。その際、プラスチックフィルムの流れ方向(MD方向)を縦方向、プラスチックフィルムの幅方向(TD方向)を横方向とみなした。前記サンプルの四隅から中央部に向かって10mm進んだ箇所の4箇所、及び前記サンプルの中央部の合計5箇所に関して、面内位相差、厚み方向の位相差及び遅相軸の方向を測定した。測定結果からRe1~Re5の平均等を算出した。結果を表2に示す。
測定装置は、大塚電子社(Otsuka Electronics Co.,Ltd.)製の商品名「RETS-100(測定スポット:直径5mm)」を用いた。遅相軸の方向は、プラスチックフィルムの流れ方向(MD方向)を基準の0度として、0度以上90度以下の範囲で測定した。
<TD方向>
後述の「2」で作製又は準備した実験例及び参考例で用いるプラスチックフィルムから、幅方向(TD方向)30mm×流れ方向(MD方向)100mmの短冊状のサンプルを切り出した。耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器社(YUASA SYSTEM CO., LTD.))に、前記サンプルの短辺側(30mm側)の両端を固定した後、180度折り畳む連続折り畳み試験を10万回行った。サンプルの短辺側の両端は、サンプルの先端から10mmの領域を固定した。折り畳み速度は、1分間に120回とした。折り畳み試験のより詳細な手法を下記に示す。
折り畳み試験後に短冊状のサンプルを水平な台に置き、台からサンプルの端部が浮き上がる角度を測定した。角度が15度以下であれば合格レベルである。サンプルが途中で破断したものは「破断」とした。結果を表2に示す。この評価により、TD方向(≒遅相軸方向)の耐屈曲性を評価できる。
<MD方向>
後述の「2」で作製又は準備した実施例及び比較例で用いる二軸延伸プラスチックフィルムから、流れ方向(MD方向)30mm×幅方向(TD方向)100mmの短冊状のサンプルを切り出し、上記と同様の評価を行った。この評価により、MD方向(≒進相軸方向)の耐屈曲性を評価できる。
図6(A)に示すように連続折り畳み試験においては、まず、プラスチックフィルム10の辺部10Cと、辺部10Cと対向する辺部10Dとを、平行に配置された固定部60でそれぞれ固定する。固定部60は水平方向にスライド移動可能なっている。
次に、図6(B)に示すように、固定部60を互いに近接するように移動させることにより、プラスチックフィルム10を折り畳むように変形させる。更に、図6(C)に示すように、プラスチックフィルム10の固定部60で固定された対向する2つの辺部の間隔が10mmとなる位置まで固定部60を移動させた後、固定部60を逆方向に移動させることにより、プラスチックフィルム10の変形を解消させる。
図6(A)~(C)に示すように固定部60を移動させることで、プラスチックフィルム10を180度折り畳むことができる。また、プラスチックフィルム10の屈曲部10Eが固定部60の下端からはみ出さないように連続折り畳み試験を行い、かつ固定部60が最接近したときの間隔を10mmに制御することにより、光学フィルム10の対向する2つの辺部の間隔を10mmにすることができる。
下記「2」のポリエステルフィルム1~5に関して、鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度の測定方法は、明細書本文の(1)~(6)の手順に従った。あらかじめ片面に易接着が形成された市販品のポリエステルフィルムは、易接着層が形成されていない面の鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度の測定は、遅相軸及び進相軸の両方で実施した。結果を表2に示す。
エロージョン率の測定装置(パルメソ社(Palmeso Co., Ltd.)のMSE試験装置、品番「MSE-A203」、ノズルの横断面形状は1mm×1mmの正方形、断面プロファイルの測定手段:触針式)を用いて、下記「2」のポリエステルフィルム1~5のエロージョン率を測定し、E0-20を算出した。エロージョン率の測定領域は、1mm×1mmである。
各サンプルのエロージョン率の測定は、標準アクリル板を用いた下記の校正をした後に行った。また、試験液は校正の前に調製し、校正の前に予備的に分散運転を行った。また、前記標準アクリル板は、明細書本文のAcE(測定条件Aで測定してなるアクリル板のエロージョン率の平均)が1.786μm/g以上1.974μm/g以下の範囲内のものであった。
ビーカー内で、純水と、分散剤(和光純薬工業社の商品名「デモールN(Demol N)」 )と、平均粒子径(メディアン径)が3.94μmの球形シリカ(パルメソ社(Palmeso Co., Ltd.)が指定する型番「MSE-BS-5-3」、粒度分布の半値全幅:4.2μm)とを、質量比968:2:30で混合してなる試験液を調製し、ガラス棒で混合した。容器(ポット)内に調整した試験液、撹拌子を入れた後、ポットに蓋をしてクランプを取り付けた。次いで、測定装置にポットを収納した。本実施例では、パルメソ社(Palmeso Co., Ltd.)が指定する型番「MSE-BS-5-3」として、ポッターズ・バロティーニ社(Potters-Ballotini Co., Ltd.)の品番「BS5-3」を用いた。
(0-2)分散運転
測定装置に試験液入りのポットを収納した後、試料取付台にダミーサンプルをセットした。次いで、測定装置本体の操作パネルのボタン「エロージョン力設定」、「行う」を順次押した。次いで、試験液及び圧縮空気の流量、圧縮空気の圧力、ノズル内の試験液の圧力として、所定の値を入力し、試験液をダミーサンプルに投射した。投射を停止してから、同操作パネルのボタン「戻る」、「完了」、「確認」を順次押した。
測定装置の試料取付台に、両面テープ(日東電工アメリカ社の「カプトン 両面テープ(Kapton double-stick tape)」、品番:P-223 1-6299-01)を介して、校正サンプルである厚み4mmのアクリル板を固定した。アクリル板はPMMA板である。
次いで、アクリル板を固定した試料取付台を測定装置にセットした。
次いで、マイクロゲージのロックを外し、高さゲージで試料取付台の高さ調整をした。測定装置の噴射孔とアクリル板との距離は4mmに調整した。
次いで、測定装置本体の操作パネルのボタン「処理条件入力画面へ」を押した後、「Step数:1、指定投射量g×1回」に設定した。噴射量は4gとした。
次いで、同操作パネルのボタン「設定完了」、「運転開始」、「はい」を順次押した。試験液及び圧縮空気の流量、圧縮空気の圧力、ノズル内の試験液の圧力は、「(0-2)分散運転」で入力した値を維持した。
次いで、データ処理PCの操作画面の「オンライン」をクリックし、オンラインを解除し、オフラインに変更した。
次いで、同操作画面の「下降」をクリックし、断面プロファイル取得部の触針式段差計の触針を下降させた。
次いで、マイクロゲージのロックが解除されていることを確認し、マイクロゲージを上昇へ回した。この際、モニターの赤矢印が中央にくるように調整した。前記調整により、触針式段差計の触針と、校正サンプルの表面とが接触し、高さ方向であるz軸の0点を調整することができる。
次いで、マイクロゲージのロックを解除(オフ)からオンに切り替えた。
次いで、「上昇」をクリックし、断面プロファイル取得部の触針式段差計の触針を上昇させた。
次いで、データ処理PCの操作画面の「オフライン」をクリックし、オフラインを解除し、オンラインに変更した。
次いで、測定装置本体のカバーを閉じ、測定装置本体の操作パネルのボタン「確認」を押し、試験液を4g噴射した。
試験液の噴射を停止した後、「行う」をクリックし、エロージョン率を算出した。エロージョン率が、1.88(μm/g)を基準として±5%の範囲であれば校正を終了した。エロージョン率が前記範囲から外れた場合、試験液の流量、圧縮空気の流量、圧縮空気の圧力、及びノズル内の試験液の圧力を調整し、エロージョン率が前記範囲になるまで校正を繰り返した。
(2-1)サンプルの取り付け
サンプル(下記「2」のポリエステルフィルム1~5)をステンレス板に貼り合わせた積層体を作製し、前記積層体を両面テープ(日東電工アメリカ社の「カプトン 両面テープ(Kapton double-stick tape)」、品番:P-223 1-6299-01)を介して試料取付台に固定した。前記サンプルは、1cm×1cmの大きさとした。
次いで、試料取付台を測定装置にセットした。ついて、マイクロゲージのロックを解除、高さゲージで試料取付台を高さ調整した。測定装置の噴射孔とプラスチックフィルムとの距離は4mmに調整した。
次いで、測定装置本体の操作パネルのボタン「処理条件入力画面へ」を押した後、ステップ数を入力し、ステップごとに試験液の噴射量(g/回)を入力した。ステップごとの噴射量は0.5g以上3.0g以下の範囲とした。試験液及び圧縮空気の流量、圧縮空気の圧力、ノズル内の試験液の圧力は、「(1)校正」で合格した条件を維持した。
次いで、同操作パネルのボタン「設定完了」、「運転開始」、「はい」を順次押した。
次いで、データ処理PCの操作画面の「オンライン」をクリックし、オンラインを解除し、オフラインに変更した。
次いで、同操作画面の「下降」をクリックし、断面プロファイル取得部の触針式段差計の触針を下降させた。
次いで、マイクロゲージのロックが解除されていることを確認し、マイクロゲージを上昇へ回した。この際、モニターの赤矢印が中央にくるように調整した。前記調整により、触針式段差計の触針と、校正サンプルの表面とが接触し、高さ方向であるz軸の0点を調整することができる。
次いで、マイクロゲージのロックを解除(オフ)からオンに切り替えた。
次いで、「上昇」をクリックし、断面プロファイル取得部の触針式段差計の触針を上昇させた。
次いで、データ処理PCの操作画面の「オフライン」をクリックし、オフラインを解除し、オンラインに変更した。
測定装置本体のカバーを閉じ、測定装置本体の操作パネルのボタン「確認」を押し、試験液の噴射と、断面プロファイルの測定とを1サイクルとする測定を、断面プロファイルの深さが20μmを超えるまで実施した。具体的には、断面プロファイルの深さが25μm以上30μm以下の深さまで実行した。
測定後、付属ソフトの「MseCalc」を起動し、「解析方法」をクリックした。次いで、「平均値解析」をクリックした。次いで、平均値解析の画面の「追加」を2回クリックし、解析名の欄に、「A-1」及び「A-2」を表示させた。「A-1」の「基準」の欄をダブルクリックし、基準の欄に「〇」を表示させた。
次いで、平均値解析の画面の「A-1」をクリックしてアクティブにし、X軸位置バーの位置を操作する。前記位置バーの位置は、断面プロファイルの画面内のプラスチックフィルムが摩耗されていない箇所に決定する。
次いで、平均値解析の画面のA-2をクリックしてアクティブにし、X軸位置バーの位置を操作する。前記位置バーの位置は、断面プロファイルの画面内のプラスチックフィルムが摩耗されている最深部に決定する。
次いで、各ステップの断面プロファイル及びエロージョン率のデータをcsv出力し、エロージョン率E0-20を算出した。具体的には、csv出力されたデータのうち、深さが0μm以上20μm以下である「エロージョン率(補正)」を平均し、エロージョン率E0-20を算出した。結果を表2に示す。
[ポリエステルフィルム1]
1kgのPET(融点258℃、吸収中心波長:320nm)と、0.1kgの紫外線吸収剤(2,2’-(1,4-フェニレン)ビス(4H-3,1-ベンズオキサジノン-4-オン)とを、混練機で280℃にて溶融混合することにより、紫外線吸収剤を含有したペレットを作製した。そのペレットと、融点258℃のPETを単軸押出機に投入し280℃で溶融混練した後、Tダイから押出することにより、25℃に表面温度を制御したキャストドラム上にキャストしてキャスティングフィルムを得た。キャスティングフィルム中の紫外線吸収剤の量はPET100質量部に対して1質量部であった。
得られたキャスティングフィルムを、95℃に設定したロール群で加熱した後、延伸区間400mmの250mmの地点でのフィルム温度が103℃となるように、フィルムの表裏両側をラジエーションヒーターにより加熱しながら、フィルムを流れ方向に3.3倍延伸した後、一旦冷却し、一軸延伸フィルムを得た。前記延伸区間は、始点が延伸ロールA、終点が延伸ロールBであり、延伸ロールA及びBは、それぞれ2本のニップロールを有している。ラジエーションヒーターでの加熱時に、ラジエーションヒーターのフィルムの反対側から、92℃、4m/sの風をフィルムに向けて送風することで、フィルムの表裏に乱流を生じさせることにより、フィルムの温度均一性が乱れるようにした。
続いて、この一軸延伸フィルムの両面に空気中でコロナ放電処理を施すことにより、基材フィルムの濡れ張力を55mN/mとした。次いで、フィルム両面のコロナ放電処理面に、「ガラス転移温度18℃のポリエステル樹脂、ガラス転移温度82℃のポリエステル樹脂、及び平均粒径100nmのシリカ粒子を含む易滑層塗布液」をインラインコーティングし、易滑層を形成した。
次いで、一軸延伸フィルムをテンターに導き、95℃の熱風で予熱後、1段目105℃、2段目140℃の温度でフィルム幅方向に4.5倍延伸した。ここで、幅方向の延伸区間を2分割した場合、幅方向の延伸区間中間点におけるフィルムの延伸量は、幅方向の延伸区間終了時の延伸量の80%となるように2段階で延伸した。前述した「延伸量」は、計測地点でのフィルム幅と、延伸前フィルム幅との差分を意味する。幅方向に延伸したフィルムは、そのまま、テンター内で熱風にて熱処理を行った。熱風の温度は、180℃から245℃まで段階的に上げた。続いて、同温度条件で幅方向に1%の弛緩処理を行い、さらに100℃まで急冷した後に、幅方向に1%の弛緩処理を施した。その後、巻き取り、厚み40μmの二軸延伸ポリエステルフィルム1を得た。
ポリエステルフィルム1は、実験例3のプラスチックフィルムとして用いた。
幅方向の延伸倍率を4.5倍から5.1倍に変更した以外は、二軸延伸ポリエステルフィルム1と同様にして、厚み40μmの二軸延伸ポリエステルフィルム2を得た。ポリエステルフィルム2は、実験例2のプラスチックフィルムとして用いた。
ポリエステルフィルム3として、市販の二軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡社(TOYOBO CO., LTD.)、商品名:コスモシャインA4300(Cosmoshine A4300)、厚み:38μm)を準備した。ポリエステルフィルム3は、実験例1のプラスチックフィルムとして用いた。
ポリエステルフィルム4として、市販の二軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡社(TOYOBO CO., LTD.)、商品名:コスモシャインA4100(Cosmoshine A4100)、厚み:50μm)を準備した。ポリエステルフィルム4は、参考例1のプラスチックフィルムとして用いた。
ポリエステルフィルム5として、市販の一軸延伸ポリエステルフィルム(東洋紡社(TOYOBO CO., LTD.)、商品名「コスモシャインTA044(Cosmoshine TA044)」、厚み:80μm)を準備した。ポリエステルフィルム5は、参考例2のプラスチックフィルムとして用いた。
下記の手法により、「4.塗布液の調製」で用いる化合物αを合成した。
撹拌機、温度計、冷却管及び窒素ガス導入管を装備した反応容器に空気ガスを導入した。空気ガス導入時の反応容器の圧力は、1.0気圧±0.1気圧に制御した。次いで、反応容器内に、ペンタエリスリトールトリアクリレート57質量部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート43質量部、ジブチル錫ジラウレート0.02質量部、p-メトキシフェノール0.02質量部及び酢酸ブチル30質量部仕込み、窒素流下で60℃まで撹拌しながら昇温した。窒素流下時の反応容器の圧力は、1.2気圧±0.1気圧に制御した。(窒素流下時の圧力を常圧よりも高くすることにより、反応容器内の酸素濃度をより効率よく低減できる。)次いで、滴下容器にヘキサメチレンジイソシアネート30質量部を仕込み、1時間かけて反応容器に均一滴下した。滴下後に、反応容器温度を75℃まで昇温し、75±3℃で6時間保温した。その後メチルエチルケトンを150質量部添加し、透明な樹脂溶液を得た。最後にエバポレーターを用いて溶剤を除去し、化合物αを得た。化合物αは電離放射線硬化性化合物である。化合物αの数平均分子量は約4500であった。
「5.光学フィルムの作製」で用いる塗布液を調製した。
<ハードコート層形成用塗布液A>
・電離放射線硬化性化合物1:0.6質量部
(「3」で合成した化合物α)
・電離放射線硬化性化合物2:0.2質量部
(株式会社ダイセル、商品名「EBECRYL230」、固形分100%)
・電離放射線硬化性化合物3:0.2質量部
(共栄社化学株式会社、商品名「ライトアクリレートIAA」、固形分100%)
・レベリング剤:0.01質量部
(大日精化工業社、商品名「10-28(TL)」、固形分10質量%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 184」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が35質量%となる量で使用。)
・電離放射線硬化性化合物1:1質量部
(「3」で合成した化合物α)
・アクリル樹脂粒子:0.1質量部
(平均粒子径:2μm、屈折率:1.535)
・レベリング剤:0.01質量部
(大日精化工業社、商品名「10-28(TL)」、固形分10質量%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 184」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が35質量%となる量で使用。)
・電離放射線硬化性化合物1:0.625質量部
(「3」で合成した化合物α)
・電離放射線硬化性化合物4:0.375質量部
(荒川化学工業社、商品名「オプスターZ7415」、固形分100%)
・レベリング剤:0.01質量部
(大日精化工業社、商品名「10-28(TL)」、固形分10質量%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 184」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が35質量%となる量で使用。)
・紫外線硬化型アクリレート含有組成物:1質量部
(日本化薬株式会社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)、商品名「KAYARAD PET-30」、固形分100%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 127」)
・中空シリカ粒子:1.3質量部
(平均一次粒子径60nm)
・中実シリカ粒子:0.7質量部
(平均一次粒子径15nm)
・レベリング剤:0.1質量部
(信越化学工業社、商品名「X-22-164E」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が2質量%となる量で使用。)
・紫外線硬化型アクリレート含有組成物:1質量部
(日本化薬株式会社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)、商品名「KAYARAD PET-30」、固形分100%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 127」)
・中空シリカ粒子:1.55質量部
(平均一次粒子径60nm)
・中実シリカ粒子:0.45質量部
(平均一次粒子径15nm)
・レベリング剤:0.1質量部
(信越化学工業社、商品名「X-22-164E」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が2質量%となる量で使用。)
・紫外線硬化型アクリレート含有組成物:1質量部
(日本化薬株式会社(Nippon Kayaku Co., Ltd.)、商品名「KAYARAD PET-30」、固形分100%)
・光重合開始剤:0.1質量部
(IGM Resins B.V.社、商品名「Omnirad 127」)
・中空シリカ粒子:2質量部
(平均一次粒子径60nm)
・レベリング剤:0.1質量部
(信越化学工業社、商品名「X-22-164E」)
・溶剤
(メチルイソブチルケトンとシクロヘキサノンとの5:5の混合溶剤。溶剤は、塗布液の固形分が2質量%となる量で使用。)
[実験例1-1]
実験例1-1の光学フィルムとして、「2」で準備したポリエステルフィルム3を準備した。実験例1-1の光学フィルムは、ポリエステルフィルム3上にハードコート層及び低屈折率層を有していない。
「2」で準備したポリエステルフィルム3上に、ハードコート層形成用塗布液Aを塗布し、その後70℃×1分で乾燥し溶剤を揮発させた。続いて紫外線照射(100mJ/cm2)し、ハードコート層(ドライ厚み10μm)を形成した。
ハードコート層上に低屈折率層形成用塗布液iを塗布し、その後60℃×1分で乾燥し溶剤を揮発させた。続いて紫外線照射(200mJ/cm2)し、低屈折率層(ドライ厚み100nm)を形成し、実験例1-2の光学フィルムを得た。
ハードコート層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例1-2と同様にして、実験例1-3、1-4の光学フィルムを得た。
ハードコート層を形成せず、ポリエステルフィルム上に直接低屈折率層を形成するように変更し、さらに、低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例1-2と同様にして、実験例1-5の光学フィルムを得た。
実験例2-1の光学フィルムとして、「2」で作製したポリエステルフィルム2を準備した。実験例2-1の光学フィルムは、ポリエステルフィルム2上にハードコート層及び低屈折率層を有していない。
ポリエステルフィルム3をポリエステルフィルム2に変更した以外は、実験例1-2と同様にして、実験例2-2の光学フィルムを得た。
ハードコート層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例2-2と同様にして、実験例2-3、2-4の光学フィルムを得た。
ハードコート層を形成せず、ポリエステルフィルム上に直接低屈折率層を形成するように変更し、さらに、低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例2-2と同様にして、実験例2-5、2-6の光学フィルムを得た。
ポリエステルフィルム3をポリエステルフィルム1に変更し、さらに、ハードコート層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例1-2と同様にして、実験例3-1、3-2の光学フィルムを得た。
ポリエステルフィルム3をポリエステルフィルム1に変更し、ハードコート層を形成せず、ポリエステルフィルム上に直接低屈折率層を形成するように変更し、さらに、低屈折率層形成用塗布液として表1に記載のものを用いた以外は、実験例1-2と同様にして、実験例3-3の光学フィルムを得た。
また、表1及び表2の結果から、「プラスチックフィルムの面内位相差が小さいもの」及び「プラスチックフィルムの遅相軸の方向の最大値と最小値との差が大きいもの」が、ΣTの値を適正な値にしやいすことが確認できる。
また、表2の結果から、ポリエステルフィルム1及び2は、折り曲げの方向に関わらず、屈曲試験後に曲げ癖が残ったり、破断したりすることを抑制できることが確認できる。ポリエステルフィルム1及び2は、「プラスチックフィルムの遅相軸の方向の最大値と最小値との差が大きいもの」である。
また、ポリエステルフィルム1及び2は、屈曲試験後にマイクロクラックが確認できないものであった。マイクロクラックは、下記のように観察することができる。
マイクロクラックは、デジタルマイクロスコープの照明として、リング照明を選択するとともに、暗視野および反射光で観察するものとする。具体的には、まず、屈曲試験後のサンプルをゆっくり広げた後、マイクロスコープのステージ上にテープでサンプルを固定する。このとき、折り癖が強い場合には、観察する領域がなるべく平らになるようにする。前述した作業の際に、評価対象の領域となるサンプルの屈曲部には手で触れないようにして、かつ屈曲部に力が加わらないように注意する。そして、屈曲試験時に内側となる部分および外側となる部分の両方を評価するものとする。
マイクロクラックの観察は、白色照明の明室(照度1000ルクス~2000ルクス)で実施する。
20:ハードコート層
30:低屈折率層
100:光学フィルム
200:面光源
300:偏光子
400:接着剤層
500:第1の透明保護板
600:第2の透明保護板
700:偏光板
800:表示素子
1000:画像表示装置
A1:光源
A2:検出器
S:遅相軸
F:進相軸
V:光L1の振動方向
11:容器
12:受容器
21:試験液用配管
22:圧縮空気用配管
23:返送配管
24:リターンポンプ
31、32:流量計
41、42:圧力計
50:噴射部
51:ノズル
52:筐体
60:断面プロファイル取得部
70:プラスチックフィルム
81:試料取付台
82:支持体
90:エロージョン率測定装置
A1:水
A2:球形シリカ
A3:空気
A4:摩耗されたプラスチックフィルム
Claims (12)
- プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムであって、
前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有し、
前記低屈折率層は前記光学フィルムの表面に位置し、
前記光学フィルムは、下記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有する、光学フィルム。
<測定条件1>
前記光学フィルムの前記低屈折率層とは反対側の面から直線編光を入射する。前記入射光である直線偏光を光L1と定義する。前記光L1が前記光学フィルムを透過した透過光を光L2と定義する。
前記光L1は、前記遅相軸と前記光L1の振動方向との成す角を45度に固定した上で、前記光学フィルムの平面を基準とした前記光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で前記光学フィルムに対して入射させる。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において前記光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。
前記光L2を、C光源及び視野角2度の条件に換算する。11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和を10の隣接点でそれぞれ算出し、前記和の総和を示すΣTを算出する。前記ΣTは下記式1で表すことができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1) - 前記11の測定点の測定に基づいて、a*の最大値をa*max、a*の最小値をa*min、b*の最大値をb*max、b*の最小値をb*minと定義した際に、下記式2-1及び式2-2を満たす、請求項1に記載の光学フィルム。
a*max-a*min≦0.250 (式2-1)
b*max-b*min≦0.350 (式2-2) - 前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和をSと定義した際に、Sは下記式3で表すことができる。Sを10の隣接点でそれぞれ算出し、10点のSの最大値をSMAXと定義した際に、SMAXが0.010以上0.050以下である、請求項1又は2に記載の光学フィルム。
S={a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 (式3) - 前記光学フィルムの視感反射率Y値をR(%)と定義した際に、前記Rと前記ΣTとの積が0.05以上0.25以下である、請求項1~3の何れかに記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層の平均屈折率をn1、前記低屈折率層に隣接する層の平均屈折率をn2と定義した際に、n2/n1が1.23未満である、請求項1~4の何れかに記載の光学フィルム。
- 前記低屈折率層の平均屈折率をn1、前記低屈折率層に隣接する層の平均屈折率をn2と定義した際に、n2/n1が1.05以上1.23未満である、請求項1~4の何れかに記載の光学フィルム。
- 前記プラスチックフィルムの面内位相差が2500nm以下である、請求項1~6の何れかに記載の光学フィルム。
- 前記プラスチックフィルムが下記の条件Aを満たす、請求項1~7の何れかに記載の光学フィルム。
<条件A>
前記プラスチックフィルムから縦50mm×横50mmの大きさのサンプルを切り出す。前記サンプルの中央部の1箇所、及び、前記サンプルの四隅からそれぞれ前記中央部に向かって10mm進んだ4箇所、の合計5箇所を、測定箇所とする。
前記サンプルの前記5箇所で遅相軸の方向を測定する。前記サンプルの任意の1辺と、各測定箇所の遅相軸の方向とが成す角度を、それぞれD1、D2、D3、D4、D5と定義する。D1~D5の最大値と、D1~D5の最小値との差が1.5度以上を示す。 - 前記プラスチックフィルムと前記低屈折率層との間に、ハードコート層及び防眩層から選ばれる1種以上の層を有する、請求項1~8の何れかに記載の光学フィルム。
- 偏光子と、前記偏光子の一方の側に位置する第1の透明保護板と、前記偏光子の他方の側に位置する第2の透明保護板とを有する偏光板であって、前記第1の透明保護板及び前記第2の透明保護板の少なくとも一方が請求項1~9の何れかに記載の光学フィルムであり、前記光学フィルムの前記低屈折率層側の面が前記偏光子とは反対側を向いてなる、偏光板。
- 表示素子と、前記表示素子の光出射面側に配置されてなる偏光子及び光学フィルムとを有する画像表示装置であって、前記光学フィルムが請求項1~9の何れかに記載の光学フィルムであり、かつ、前記光学フィルムの前記低屈折率層側の面が前記表示素子とは反対側を向いてなる、画像表示装置。
- 表示素子の光出射面上に、偏光子及び光学フィルムを有してなる画像表示装置の光学フィルムの選定方法であって、下記(1)~(4)の判定条件を満たす光学フィルムXを前記光学フィルムとして選定する、画像表示装置の光学フィルムの選定方法。
(1)プラスチックフィルム上に低屈折率層を有する光学フィルムXであること;
(2)前記プラスチックフィルムは、面内で屈折率が最も大きい軸である遅相軸と、前記プラスチックフィルムの面内で前記遅相軸と直交する軸である進相軸とを有すること;
(3)前記低屈折率層が前記光学フィルムXの表面に位置してなること;及び
(4)前記光学フィルムXが、下記測定条件1から算出したΣTが0.04超0.20未満を満たす領域を有すること。
<測定条件1>
前記光学フィルムの前記低屈折率層とは反対側の面から直線編光を入射する。前記入射光である直線偏光を光L1と定義する。前記光L1が前記光学フィルムを透過した透過光を光L2と定義する。
前記光L1は、前記遅相軸と前記光L1の振動方向との成す角を45度に固定した上で、前記光学フィルムの平面を基準とした前記光L1の振動方向の仰角が50度以上70度以下となる角度で前記光学フィルムに対して入射させる。前記仰角を50度以上70度以下の範囲で2度刻みで変動させ、11通りの仰角において前記光L2を測定する。前述した測定により、11の測定点において前記光L2が測定される。
前記光L2を、C光源及び視野角2度の条件に換算する。11の測定点のうちのn番目の測定点の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n及びb*nと定義する。また、11の測定点のうちのn+1番目の光L2に関して、L*a*b*表色系のa*値及びb*値を、a*n1及びb*n1と定義する。
前記11の測定点の測定に基づいて、隣接する測定点のa*の差の2乗と、隣接する測定点のb*の差の2乗との和を算出する。前記和を10の隣接点でそれぞれ算出し、前記和の総和を示すΣTを算出する。前記ΣTは下記式1で表すことができる。
ΣT=Σ[{a*n-a*n1}2 +{b*n-b*n1}2 ] (式1)
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