JP7196851B2 - 光学フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents

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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2017-190707(出願日:2017年9月29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、光学フィルムおよび画像表示装置に関する。
従来から、スマートフォンやタブレット端末等の画像表示装置が知られているが、現在、折り畳み可能な画像表示装置の開発が行われている。通常、スマートフォンやタブレット端末等はカバーガラスで覆われているが、画像表示装置に通常のカバーガラスを用いた場合、硬度は優れるものの、柔軟性に劣るので、曲げようとすると割れてしまうおそれが高い。このため、折り畳み可能な画像表示装置には、厚みが通常のカバーガラスよりも薄く、柔軟性を有する薄膜ガラスを備える光学フィルムを用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016-125063号公報
このような折り畳み可能な画像表示装置に用いられる光学フィルムには、光学フィルムの表面に衝撃が加わることがあるので、耐衝撃性が求められている。
通常のカバーガラスであれば、カバーガラスに衝撃が加わったとしても、ガラスの厚みが厚いので、割れにくいが、薄膜ガラスは厚みが薄いために衝撃吸収性に劣り、薄膜ガラスの表面に衝撃が加わると、薄膜ガラスが割れてしまい、または割れなくとも薄膜ガラスよりも画像表示装置の内部に位置する層が凹む影響で薄膜ガラスの表面も凹んでしまうことがある。
また、薄膜ガラスの表面に衝撃が加わると、画像表示装置の内部に存在する部材(例えば、有機発光ダイオードパネル等の表示パネル)に衝撃が伝わってしまい、上記部材が損傷を受けてしまうことがある。
このようなことから、現在、柔軟性を維持しながら、画像表示装置の表示面に衝撃が加わった場合であっても、割れにくく、表面の凹みが抑制され、かつ薄膜ガラスよりも画像表示装置の内部に存在する部材が損傷しないような耐衝撃性を有する光学フィルムが求められている。
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、柔軟性および耐衝撃性を有する光学フィルム、およびこれを備えた画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下の発明を含む。
[1]厚さが30μm以上200μm以下のガラス基材と、前記ガラス基材に隣接した樹脂層と、を備え、前記樹脂層における25℃でのヤング率が、70MPa以上1200MPa以下である、光学フィルム。
[2]前記樹脂層の膜厚が、100μm以上500μm以下である、上記[1]に記載の光学フィルム。
[3]前記樹脂層が、シリコーン樹脂を含む、上記[1]または[2]に記載の光学フィルム。
[4]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上記[1]ないし[3]のいずれか一項に記載の光学フィルムと、を備える、画像表示装置。
[5]前記表示パネルが、有機発光ダイオードパネルである、上記[4]に記載の画像表示装置。
本発明によれば、柔軟性および耐衝撃性を有する光学フィルムを提供できる。また、本発明によれば、このような光学フィルムを備える画像表示装置を提供できる。
図1は、実施形態に係る光学フィルムの概略構成図である。 図2(A)~図2(C)は、連続折り畳み試験の様子を模式的に示した図である。 図3(A)および図3(B)は、折り畳み静置試験の様子を模式的に示した図である。 図4は、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5は、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は、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7は、実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。
以下、本発明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(A)~図2(C)は連続折り畳み試験の様子を模式的に示した図であり、図3(A)および図3(B)は折り畳み静置試験の様子を模式的に示した図であり、図4~図6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。
<<<光学フィルム>>>
図1に示される光学フィルム10は、厚さ30μm以上200μm以下のガラス基材11と、ガラス基材11に隣接した樹脂層12とを備えるものである。図1においては、光学フィルム10の表面10Aは、ガラス基材11における樹脂層12側の第1の面11Aとは反対側の第2の面11Bとなっている。光学フィルム10においては、ガラス基材11の第2の面11Bが表面10Aとなっているので、光学フィルム10の表面11Aにおいては通常のカバーガラスと同等の表面物性を得ることができる。なお、本明細書においては、光学フィルムの「表面」という文言は、光学フィルムの片側の表面を意味するものとして用いるので、光学フィルムの表面とは反対側の面は、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。光学フィルム10の裏面10Bは、樹脂層12におけるガラス基材11側の第1の面12Aとは反対側の第2の面12Bとなっている。
光学フィルム10は、柔軟性を有するものである。具体的には、光学フィルム10に対し次に説明する折り畳み試験(連続折り畳み試験)を10万回繰り返し行った場合であっても、光学フィルム10に割れまたは破断が生じないことが好ましく、連続折り畳み試験を20万回繰り返し行った場合であっても、光学フィルム10に割れまたは破断が生じないことがより好ましく、連続折り畳み試験を100万回繰り返し行った場合であっても、光学フィルムに割れまたは破断が生じないことがさらに好ましい。光学フィルム10に対し連続折り畳み試験を10万回繰り返し行った場合に、光学フィルム10に割れや破断等が生じると、光学フィルム10の折り畳み性が不充分となる。連続折り畳み試験は、ガラス基材11が外側となるように光学フィルム10を折り畳むように行われてもよく、またガラス基材11が内側となるように光学フィルム10を折り畳むように行われてもよいが、いずれの場合であっても、光学フィルム10に割れまたは破断が生じないことが好ましい。
連続折り畳み試験は、以下のようにして行われる。図2(A)に示すように連続折り畳み試験においては、まず、30mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルム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15でそれぞれ固定する。また、図2(A)に示すように、固定部15は水平方向にスライド移動可能なっている。
次に、図2(B)に示すように、固定部15を互いに近接するように移動させることで、光学フィルム10の折り畳むように変形させ、更に、図2(C)に示すように、光学フィルム10の固定部15で固定された対向する2つの辺部10C、10Dの間隔が10mmとなる位置まで固定部15を移動させた後、固定部15を逆方向に移動させて光学フィルム10が変形を解消させる。
図2(A)~(C)に示すように固定部15を移動させることで、光学フィルム10を180°折り畳むことができる。また、光学フィルム10の屈曲部10Eが固定部15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15が最接近したときの間隔を制御することで、光学フィルム10の対向する2つの辺部10C、10Dの間隔を10mmにできる。この場合、屈曲部10Eの外径を10mmとみなす。光学フィルム10においては、光学フィルム10の対向する辺部の間隔が10mmとなるように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ことが好ましいが、光学フィルム10の対向する辺部の間隔が6mm、5mm、3.5mm、または2mmとなるように180°折り畳む連続折り畳み試験を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ことがさらに好ましい(上記辺部の間隔が小さいほど好ましい)。
また、光学フィルム10の一方の面側に粘着層や接着層を介して偏光板等の他のフィルムが設けられている場合には、粘着層や接着層とともに他のフィルムを剥離してから、連続折り畳み試験を行うものとする。他のフィルムの剥離は、例えば、以下のようにして行うことができる。まず、光学フィルムに粘着層や接着層を介して他のフィルムが付いた積層体をドライヤーで加熱し、光学フィルムと他のフィルムの界面と思われる部位にカッターの刃先を入れて、ゆっくりと剥離していく。このような加熱と剥離を繰り返すことで、粘着層や接着層および他のフィルムを剥離することができる。なお、このような剥離工程があったとしても、連続折り畳み試験には大きな影響はない。
光学フィルム10においては、折り畳み静置試験後の開き角θが100°以上であることが好ましい。具体的には、まず、図3(A)に示されるように、光学フィルム10の辺部10Cと、辺部10Cと対向する辺部10Dとを、辺部10Cと辺部10Dの間隔が10mmとなるように平行に配置された固定部16でそれぞれ固定する。そして、光学フィルム10を折り畳んだ状態で、70℃で240時間静置する折り畳み静置試験を行う。その後、図3(B)に示されるように、折り畳み静置試験後に辺部10Dから固定部16を外すことによって、折り畳み状態を開放して、室温で30分後に光学フィルム10において光学フィルム10が自然に開く角度である開き角θを測定する。なお、開き角θは、大きいほど復元性が良好であることを意味し、最大で180°である。折り畳み静置試験は、ガラス基材11が内側となるように光学フィルム10を折り畳むように行われてもよく、またガラス基材11が外側となるように光学フィルム10を折り畳むように行われてもよいが、いずれの場合であっても、開き角θが100°以上であることが好ましい。
また、光学フィルム10の一方の面側に粘着層や接着層を介して偏光板等の他のフィルムが設けられている場合には、上記と同様の方法によって粘着層や接着層とともに他のフィルムを剥離してから、折り畳み静置試験を行うものとする。なお、このような剥離工程があったとしても、折り畳み静置試験には大きな影響はない。
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硬度(鉛筆硬度)が、2H以上であることが好ましい。鉛筆硬度は、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルム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)で固定した状態で光学フィルムの表面に対し鉛筆硬度試験を行うことにより測定できる。鉛筆硬度試験は、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の荷重を加えながら鉛筆を1mm/秒の移動速度で移動させることによって行うものとする。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。
光学フィルム10の波長380nmの光の透過率は8%以下であることが好ましい。光学フィルム10の上記透過率が8%以下であれば、光学フィルムをモバイル端末に用いた場合、偏光子が紫外線に晒されることが抑制できるので、偏光子の劣化を抑制できる。上記透過率は、分光光度計(製品名「UV-3100PC」、株式会社島津製作所製、光源:タングステンランプおよび重水素ランプ)を用いて測定することができる。上記透過率は、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムに対して3回測定し、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の上記透過率の上限は5%であることがより好ましい。なお、光学フィルム10の上記透過率は、樹脂層12中の後述する紫外線吸収剤の添加量を調整すること等によって達成することができる。
光学フィルム10の全光線透過率は、70%以上であることが好ましい。光学フィルム10の全光線透過率が70%以上であれば、充分な光学的性能を得ることができる。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。上記全光線透過率は、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、カールや皺がなく、かつ指紋や埃等がない状態で樹脂層側が非光源側となるようにヘイズメーターに設置し、光学フィルム1枚に対して3回測定し、測定して得られた値の算術平均値とする。本明細書における「3回測定する」とは、同じ場所を3回測定するのではなく、異なる3箇所を測定することを意味するものとする。なお、光学フィルムを上記大きさに切り出せない場合には、例えば、HM-150は測定する際の入口開口が20mmφであるので、直径21mm以上となるようなサンプル大きさが必要になる。このため、22mm×22mm以上の大きさに光学フィルムを適宜切り出してもよい。光学フィルムの大きさが小さい場合は、光源スポットが外れない範囲で少しずつずらす、または角度を変えるなどして測定点を3箇所にする。光学フィルム10の全光線透過率は、80%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。
また、光学フィルム10の一方の面側に粘着層や接着層を介して偏光板等の他のフィルムが設けられている場合には、上記と同様の方法によって粘着層や接着層とともに他のフィルムを剥離してから、全光線透過率の測定を行うものとする。なお、このような剥離工程があったとしても、全光線透過率の測定には大きな影響はない。
光学フィルム10のヘイズ値(全ヘイズ値)は2%以下であることが好ましい。光学フィルムの上記ヘイズ値が2%以下であれば、光学フィルムをモバイル端末に用いた場合の画像表示面の白化を抑制できる。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。上記ヘイズ値は、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、カールや皺がなく、かつ指紋や埃等がない状態で樹脂層側が非光源側となるようにヘイズメーターに設置し、光学フィルム1枚に対して3回測定し、測定して得られた値の算術平均値とする。なお、光学フィルムを上記大きさに切り出せない場合には、例えば、HM-150は測定する際の入口開口が20mmφであるので、直径21mm以上となるようなサンプル大きさが必要になる。このため、22mm×22mm以上の大きさに光学フィルムを適宜切り出してもよい。光学フィルムの大きさが小さい場合は、光源スポットが外れない範囲で少しずつずらす、または角度を変えるなどして測定点を3箇所にする。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%以下であることがさらに好ましい。なお、光学フィルム10の上記ヘイズ値は、樹脂層12中の後述する紫外線吸収剤の添加量を調整すること等によって達成することができる。
また、光学フィルム10の一方の面側に粘着層や接着層を介して偏光板等の他のフィルムが設けられている場合には、上記と同様の方法によって粘着層や接着層とともに他のフィルムを剥離してから、ヘイズ値の測定を行うものとする。なお、このような剥離工程があったとしても、ヘイズ値の測定には大きな影響はない。
近年、パーソナルコンピュータやタブレット端末等の画像表示装置のバックライトの光源として発光ダイオード(Light Emitting Diode)が積極的に採用されているが、この発光ダイオードは、ブルーライトと呼ばれる光を強く発している。このブルーライトは、波長380~495nmの光で紫外線に近い性質を持っており、強いエネルギーを有しているため、角膜や水晶体で吸収されずに網膜に到達することで、網膜の損傷、眼精疲労、睡眠への悪影響等の原因になると言われている。このため、光学フィルムを、画像表示装置に適用した場合に、表示画面の色味に影響を与えることなく、ブルーライト遮蔽性に優れたものとなることが好ましい。このため、ブルーライトを遮光する観点から、光学フィルム10は、波長380nmにおける分光透過率が1%未満であり、波長410nmにおける分光透過率が10%未満であり、波長440nmにおける分光透過率が70%以上であることが好ましい。上記波長380nmにおける分光透過率が1%以上であったり、波長410nmにおける分光透過率が10%以上であったりすると、ブルーライトによる問題を解消できないことがあり、波長440nmにおける分光透過率が70%未満であると、光学フィルムを用いた画像表示装置の表示画面の色味に影響を及ぼしてしまうことがあるからである。光学フィルム10は、ブルーライトの波長のうち、波長410nm以下の波長領域の光を充分に吸収させる一方で、波長440nm以上の光を充分に透過させ、表示画面の色味に影響を与えることなくブルーライトの遮蔽性を優れたものとすることができる。また、このようなブルーライトの遮蔽性に優れる光学フィルム10を画像表示装置として有機発光ダイオード(OLED)表示装置に適用した場合、有機発光ダイオード素子の劣化抑制にも効果的である。
光学フィルム10の光の透過率は、波長380nmまでは殆ど0%であり、波長410nmから徐々に光の透過が大きくなり、波長440nm付近で急激に光の透過が大きくなっていることが好ましい。具体的には、例えば、波長410nmから440nmの間で分光透過率がシグモイド型の曲線を描くように変化することが好ましい。上記波長380nmにおける分光透過率は、より好ましくは0.5%未満、更に好ましくは0.2%未満であり、波長410nmにおける分光透過率がより好ましくは7%未満、より好ましくは5%未満であり、波長440nmにおける分光透過率がより好ましくは75%以上、更に好ましくは80%以上である。なお、光学フィルム10は、波長420nmにおける分光透過率が50%未満であることが好ましい。このような分光透過率の関係を満たすことで、光学フィルム10は、波長440nm付近で急激に透過率が向上するものとなり、表示画面の色味に影響を及ぼすことなく極めて優れたブルーライト遮蔽性を得ることができる。
光学フィルム10における波長380nmにおける分光透過率は0.1%未満であることがより好ましく、波長410nmにおける分光透過率は7%未満であることがより好ましく、波長440nmにおける分光透過率は80%以上であることがより好ましい。
光学フィルム10は、最小二乗法を用いて得られた波長415~435nmの範囲の透過スペクトルの傾きが2.0より大きいことが好ましい。上記傾きが2.0以下であると、ブルーライトの光波長領域、例えば、波長415~435nmの波長領域において充分に光がカットできずブルーライトカット効果が弱くなることがある。また、ブルーライトの光波長領域(波長415~435nm)をカットしすぎている可能性も考えられ、その場合、画像表示装置のバックライトや発光波長領域(例えば、OLEDの波長430nmからの発光)に干渉してしまい、色味が悪くなるといった不具合が発生する可能性が大きくなることがある。上記傾きは、例えば、0.5%刻みにて測定可能の分光光度計(製品名「UV-3100PC」、株式会社島津製作所製)を用い、前後1nmの間で最低5ポイント分の透過率のデータを415~435nm間で測定することで算出することができる。
光学フィルム10は、ブルーライトの遮蔽率が40%以上であることが好ましい。ブルーライトの遮蔽率が40%未満であると、上述したブルーライトに起因した問題が充分に解消できないことがある。上記ブルーライトの遮蔽率は、例えば、JIS T7333:2005により算出される値である。なお、このようなブルーライト遮蔽率は、例えば、樹脂層12が後述するセサモール型ベンゾトリアゾール系単量体を含むことで、達成することができる。
光学フィルム10においては、23℃、相対湿度90%での水蒸気透過率(WVTR:Water Vapor Transmission Rate)が0.01g/(m・24h)以下となっていることが好ましい。上記水蒸気透過率は、水蒸気透過率測定装置(製品名「PERMATRAN-W3/31」、MOCON社製)を用いて、JIS K7129:2008に準拠した方法により測定することができる。上記水蒸気透過率は、100mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムに対して3回測定し、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の水蒸気透過率の上限は、0.001g/(m・24h)以下となっていることがより好ましい。
光学フィルム10は、所望の大きさにカットされていてもよいが、ロール状であってもよい。光学フィルム10が所望の大きさにカットされている場合、光学フィルムの大きさは、特に制限されず、画像表示装置の表示面の大きさに応じて適宜決定される。具体的には、光学フィルム10の大きさは、例えば、2.8インチ以上500インチ以下となっていてもよい。本明細書における「インチ」とは、光学フィルムが四角形状である場合には対角線の長さを意味し、円形状である場合には直径を意味し、楕円形状である場合には、短径と長径の和の平均値を意味するものとする。ここで、光学フィルムが四角形状である場合、上記インチを求める際の光学フィルムの縦横比は、画像表示装置の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、縦:横=1:1、4:3、16:10、16:9、2:1等が挙げられる。ただし、特に、デザイン性に富む車載用途やデジタルサイネージにおいては、このような縦横比に限定されない。また、光学フィルム10の大きさが大きい場合には、任意の位置からA5サイズ(148mm×210mm)に切り出した後、各測定項目の大きさに切り出すものとする。
<<ガラス基材>>
ガラス基材11の厚みは、30μm以上200μm以下となっている。ガラス基材11の厚みが30μm以上であれば、光学フィルム10のカールを抑制でき、また充分な硬度を得ることができる。一方、ガラス基材11の厚みが200μm以下であれば、良好な柔軟性を得ることができる。また、光学フィルム10の軽量化の面で好ましい。ガラス基材11の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、ガラス基材11の断面を撮影し、その断面の画像においてガラス基材11の厚みを10箇所測定し、その10箇所の厚みの算術平均値とする。ガラス基材11の下限は35μm以上、40μm以上の順に好ましく(数値が大きいほど好ましい)、ガラス基材11の上限は100μm以下、80μm以下、60μm以下の順に好ましい(数値が小さいほど好ましい)。
ガラス基材11を構成するガラスとしては、特に限定されず、ケイ酸塩ガラスやシリカガラスが挙げられる。これらの中でも、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、アルミノホウケイ酸ガラスが好ましく、無アルカリガラスが最も好ましい。ガラス基材11の市販品としては、例えば、日本電気硝子株式会社製のG-Leaf(登録商標)、松浪硝子工業株式会社製の極薄膜ガラス等が挙げられる。
<<樹脂層>>
樹脂層12は、光透過性を有する樹脂からなる層である。樹脂層12は、衝撃吸収性を有する層であるが、ガラス基材11が割れたときのガラスの飛散を抑制する層としても機能する。樹脂層は、2以上の樹脂層からなる多層構造となっていてもよい。
樹脂層12の25℃でのヤング率は、70MPa以上1200MPa以下となっている。樹脂層12の25℃でのヤング率が70MPa以上であれば、光学フィルム10の表面10Aに衝撃が加わった際に、光学フィルム10よりも画像表示装置の内部に位置する部材の損傷を抑制できる。また、樹脂層12の25℃でのヤング率が1200MPa以下であれば、光学フィルム10を曲げた際に光学フィルム10の割れをより抑制できる。樹脂層12のヤング率の下限は、80MPa以上、90MPa以上、100MPa以上の順に好ましく(数値が大きいほど好ましい)、上限は、1000MPa以下、960MPa以下、500MPa以下、300MPa以下の順に好ましい(数値が小さいほど好ましい)。
本明細書における「樹脂層のヤング率」は、樹脂層12のインデンテーション硬さ(HIT)を測定する際に求められる接触投影面積Aを用いて算出するものとする。「インデンテーション硬さ」とは、ナノインデンテーション法による硬度測定によって得られる圧子の負荷から除荷までの荷重-変位曲線から求められる値である。
上記インデンテーション硬さ(HIT)の測定は、測定サンプルについてHYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて行うものとする。具体的には、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す。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)等を用いることができる。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する。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断面において、以下の測定条件で、上記圧子としてバーコビッチ(Berkovich)圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)を樹脂層の断面中央に25秒かけて最大押し込み荷重500μNまで垂直に押し込む。ここで、バーコビッチ圧子は、ガラス基材の影響を避けるためおよび樹脂層の側縁の影響を避けるために、ガラス基材と樹脂層の界面から樹脂層の中央側に500nm離れ、樹脂層の両側端からそれぞれ樹脂層の中央側に500nm離れた樹脂層の部分内に押し込むものとする。なお、樹脂層におけるガラス基材側の面とは反対側の面に機能層が存在する場合には、機能層と樹脂層の界面からも樹脂層の中央側に500nm離れた樹脂層の部分内に押し込むものとする。その後、一定保持して残留応力の緩和を行った後、25秒かけて除荷させて、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と接触投影面積A(nm)とを用い、Pmax/Aにより、インデンテーション硬さ(HIT)を算出する。上記接触投影面積は、標準試料の溶融石英(BRUKER社製の5-0098)を用いてOliver-Pharr法で圧子先端曲率を補正した接触投影面積である。インデンテーション硬さ(HIT)は、10箇所測定して得られた値の算術平均値とする。なお、測定値の中に算術平均値から±20%以上外れるものが含まれている場合は、その測定値を除外し再測定を行うものとする。測定値の中に算術平均値から±20%以上外れているものが存在するか否かは、測定値をAとし、算術平均値をBとしたとき、(A-B)/B×100によって求められる値(%)が±20%以上であるかによって判断するものとする。インデンテーション硬さ(HIT)は、後述する樹脂層を構成する樹脂の種類等によって調整できる。
(測定条件)
・荷重速度:20μN/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:20μN/秒
・測定温度:25℃
樹脂層12のヤング率Eは、以下のようにして求められる。まず、圧子と樹脂層の複合ヤング率Eを、下記数式(1)によって、インデンテーション硬さの測定の際に求められた接触投影面積A用いて求める。ヤング率は、インデンテーション硬さを10箇所測定し、その都度ヤング率を求め、得られた10箇所のヤング率の算術平均値とする。
Figure 0007196851000001
上記数式(1)中、Aは接触投影面積であり、Eは圧子と樹脂層の複合ヤング率であり、Sは接触剛性である。
そして、上記によって求められた複合ヤング率Eを用いて、下記数式(2)によって樹脂層のヤング率Eを求める。
Figure 0007196851000002
上記数式(2)中、Eは圧子のヤング率であり、Eは樹脂層のヤング率であり、vは圧子のポアソン比であり、vは樹脂層のポアソン比である。樹脂層のポアソン比は、変形に対して体積変化がないので、0.5とする。
樹脂層12の膜厚は、100μm以上500μm以下となっていることが好ましい。樹脂層12の膜厚が、100μm以上であれば、樹脂層12の硬度が低下することもなく、また500μm以下であれば、膜厚が厚すぎないので、薄型化に適するとともに、加工性が悪化するおそれもない。樹脂層12の下限は150μm以上であることがより好ましく、樹脂層12の上限は300μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることがさらに好ましい。
樹脂層の膜厚は、走査透過型電子顕微鏡(SEM)を用いて、樹脂層の断面を撮影し、その断面の画像において樹脂層の膜厚を10箇所測定し、その10箇所の膜厚の算術平均値とする。具体的な断面写真の撮影方法を以下に記載する。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、このブロックを一般的な断面切削方法によって凹凸のない断面を作製した。この断面の作製には、「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)等を用いることができる。その後、走査透過型電子顕微鏡(SEM)(製品名「S-4800」、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、測定サンプルの断面写真を撮影する。上記S-4800を用いて断面写真を撮影する際には、検出器を「SE」、加速電圧を「5kV」、エミッション電流を「10μA」にして断面観察を行う。倍率については、フォーカスを調節しコントラストおよび明るさを各層が見分けられるか観察しながら200倍~1万倍で適宜調節する。好ましい倍率は、200倍~2000倍、更に好ましい倍率は400倍~1000倍であり、最も好ましい倍率600倍~1000倍である。なお、上記S-4800を用いて断面写真を撮影する際には、さらに、アパーチャーを「ビームモニタ絞り3」にし、対物レンズ絞りを「3」にし、またW.D.を「8mm」にしてもよい。また、界面のコントラストは高倍率である方が分かりにくい場合がある。その場合には、低倍率も同時に観察する。例えば、200倍と1000倍や、1000倍と2000倍など、高低の2つの倍率で観察し、両倍率で上記した算術平均値を求め、さらにその平均値を樹脂層の膜厚の値とする。
樹脂層12を構成する樹脂は、ヤング率が上記範囲内となるような樹脂であれば、特に限定されない。このような樹脂としては、シリコーン樹脂等が挙げられる。なお、樹脂層12を構成する樹脂が、どのような構造の高分子鎖(繰り返し単位)によって形成されているかは、例えば、熱分解GC-MS及びFT-IRによって樹脂層12を分析することによって判断可能である。特に、熱分解GC-MSは、樹脂層12に含まれる単量体単位をモノマー成分として検知できるため有用である。
<シリコーン樹脂>
シリコーン樹脂は、主鎖にシロキサン結合を有する樹脂である。樹脂層12をシリコーン樹脂で構成することにより、ガラス基材11と樹脂層12の密着性を向上させることができる。これは、樹脂層12の表面に残存したヒドロシリル基(Si-H基)が加水分解反応を経てシラノール基(Si-OH基)となり、このシラノール基が、ガラス基材11の表面に存在するシラノール基と縮合反応をするからであると考えられる。また、樹脂層12をシリコーン樹脂で構成することにより、樹脂層12の形成時の収縮を抑制できるので、光学フィルム10のカールを抑制することができる。さらに、シリコーン樹脂は(メタ)アクリル系樹脂に比べて、耐久性に優れているので、樹脂層12をシリコーン樹脂で構成することにより、耐久性を向上させることができる。
シリコーン樹脂は、芳香族基を有しているものであってもよいが、芳香族基を有していないものであってもよい。樹脂層12が芳香族基を有するシリコーン樹脂から構成されている場合には、芳香族基を有しないシリコーン樹脂から構成されている場合よりも硬く、優れた耐衝撃性を得ることができる。また、樹脂層12が芳香族基を有しないシリコーン樹脂から構成されている場合には、芳香族基を有するシリコーン樹脂から構成されている場合よりも、樹脂層12の屈折率をガラス基材11の屈折率に近づけることができるので、ガラス基材11と樹脂層12の間の界面反射を抑制できる。本明細書における「芳香族基」とは、炭素環式のアリール基(以下、単に「アリール基」ともいう。)を意味し、アリール基の置換可能な位置が置換基で置換されたものも含まれる。アリール基の炭素数は、6~25であることが好ましく、6~15であることがさらに好ましく、6~10であることが最も好ましい。アリール基の具体例としては、例えば、フェニル基やナフチル基が挙げられる。
シリコーン樹脂の重量平均分子量は、特に限定されず、例えば、25℃における粘度が300センチポアズ以上10000センチポアズとなるような重量平均分子量であることが好ましい。
シリコーン樹脂は、付加反応型シリコーン樹脂組成物、縮合反応型シリコーン樹脂組成物、および電離放射線硬化型シリコーン樹脂組成物のいずれかの硬化物であってもよい。これらの中でも、硬度の観点から、付加反応型シリコーン樹脂組成物の硬化物が好ましい。
付加反応型シリコーン樹脂組成物としては、例えば、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子あたり2個以上有するオルガノポリシロキサン(すなわち、オルガノアルケニルポリシロキサン)と、ケイ素原子に結合した水素原子(ハイドロシリル基)を有するオルガノポリシロキサン(すなわち、オルガノハイドロジェンポリシロキサン)と、白金族系触媒とを含むものを用いることができる。オルガノアルケニルポリシロキサンのアルケニル基は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンのヒドロシリル基とヒドロシリル化付加反応することにより硬化物を形成する。
オルガノアルケニルポリシロキサンの主鎖は、ジオルガノシロキサン単位を繰り返すのが一般的であるが、一部枝分かれした構造や環状の構造を含んだものでもよい。
オルガノアルケニルポリシロキサンのアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基等が一般的であるが、これらの中でもビニル基が好ましい。また、アルケニル基は、分子鎖末端のケイ素原子のみに結合して存在することが好ましい。
上記アルケニル基以外でケイ素原子に結合する官能基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、フェニル基、キシリル基、ビフェニリル基等のアリル基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基といった一価の炭化水素基が挙げられる。また、一価の炭化水素基の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部が、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子、シアノ基などで置換されていてもよい。なお、ケイ素原子に結合したアルケニル基以外の官能基は全てが同一でなくともよい。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、オルガノアルケニルポリシロキサンの架橋剤として作用する。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは、1分子中に2個以上100個以下のヒドロシリル基を有することが好ましい。
白金族系触媒(ヒドロシリル化用白金族系触媒)は、上記オルガノアルケニルポリシロキサン中のアルケニル基と、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンのヒドロシリル基とのヒドロシリル化反応を、進行および促進させるための触媒である。白金族系触媒としては、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等が挙げられ、これらの中でも、特に白金系触媒が経済性、反応性の点から好ましい。
樹脂層12は、25℃でのヤング率Hzが上記範囲内となっていれば、Hz紫外線吸収剤や分光透過率調整剤等を含んでいてもよい。
<紫外線吸収剤>
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、樹脂層は、偏光子の表示画面側に配置されるため、樹脂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。紫外線吸収剤(UVA)は、後述するハードコート層に含有されていてもよい。
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、上述した連続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(OLED)表示装置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、樹脂層用組成物の固形分100質量部に対して1質量部以上6質量部以下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、樹脂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質量部以上、より好ましい上限は5質量部以下である。
<分光透過率調整剤>
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。樹脂層12に、例えば、下記一般式(1)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。
Figure 0007196851000003
上記一般式(1)中、Rは水素原子又はメチル基を表す。Rは炭素数1~6の直鎖状又は枝分かれ鎖状のアルキレン基又は炭素数1~6の直鎖状または分岐鎖状のオキシアルキレン基を表す。
上記のセサモール型ベンゾトリアゾール系単量体としては特に制限されないが、具体的な物質名としては、2-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]エチルメタクリレート、2-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]エチルアクリレート、3-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]プロピルメタクリレート、3-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]プロピルアクリレート、4-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]ブチルメタクリレート、4-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル]ブチルアクリレート、2-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イルオキシ]エチルメタクリレート、2-[2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イルオキシ]エチルアクリレート、2-[3-{2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]エチルメタクリレート、2-[3-{2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]エチルアクリレート、4-[3-{2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]ブチルメタクリレート、4-[3-{ 2 -(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]ブチルアクリレート、2-[3-{2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]エチルメタクリレート、2-[3-{2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-イル}プロパノイルオキシ]エチルアクリレート、2-(メタクリロイルオキシ)エチル2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5カルボキシレート、2-(アクリロイルオキシ)エチル2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-カルボキシレート、4-(メタクリロイルオキシ)ブチル2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-カルボキシレート、4-(アクリロイルオキシ)ブチル2-(6-ヒドロキシベンゾ[1,3]ジオキソール-5-イル)-2H-ベンゾトリアゾール-5-カルボキシレート等を挙げることができる。また、これらセサモール型ベンゾトリアゾール系単量体は1種類で用いてもよいし、また2種類以上用いてもよい。
上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体は、樹脂層12に含有されていてもよいが、樹脂層が2以上の多層構造である場合には、1層以上の樹脂層に含有されて、上記分光透過率の要件を満たしてもよい。例えば、樹脂層の一つに波長380nmにおける分光透過率のみを達成できるように上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体を含有し、他の樹脂層に波長410nm及び波長440nmにおける分光透過率の条件を達成できるように上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体を含有している構成等が挙げられる。更に、樹脂層が3層以上からなり、各樹脂層にて上述した分光透過率の要件を満たすよう上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体を含有していてもよい。
上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体が樹脂層12に含有されている場合、例えば、上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体は、樹脂層12層中に15~30質量%で含有されていることが好ましい。このような範囲でセサモール型ベンゾトリアゾール系単量体が含有されていることで、上述した分光透過率を満たすことができる。なお、上記セサモール型ベンゾトリアゾール系単量体は、樹脂層12において、樹脂層12を構成する樹脂成分と反応して一体的に含有されていてもよいが、樹脂層12を構成する樹脂成分と反応することなく単独で含有されていてもよい。
<<他の光学フィルム>>
光学フィルム10においては、光学フィルム10の表面10Aは、ガラス基材11の第2の面11Bとなっているが、光学フィルムは、図4に示されるように、ガラス基材11の第2の面11B側に形成されたハードコート層21をさらに備える光学フィルム20であってもよい。ガラス基材11の第2の面11B側にハードコート層21を形成することによって、所望の鉛筆硬度が得られるとともに、ガラス基材11が割れたときにガラスが飛散することをさらに抑制することができる。光学フィルム20においては、光学フィルム20の表面20Aはハードコート層21の表面21Aとなっており、裏面20Bは樹脂層12の第2の面12Bとなっている。ハードコート層21は、ガラス基材11に隣接している。なお、図4~図6において、図1と同じ符号が付されている部材は、図1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。
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21は、ハードコート層21の断面中央におけるマルテンス硬度が375MPa以上の層を意味するものとする。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。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、30mm×30mmの大きさに切り出した光学フィルムにおいてHYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて行うものとする。すなわち、以下の測定条件で、上記圧子としてBerkovich圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)をハードコート層の断面に垂直に500nm押し込む。ここで、バーコビッチ圧子は、ガラス基材の影響を避けるためおよびハードコート層の側縁の影響を避けるために、ガラス基材とハードコート層の界面からハードコート層の中央側に500nm離れ、ハードコート層の両側端からそれぞれハードコート層の中央側に500nm離れたハードコート層の部分内に押し込むものとする。その後、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℃
ハードコート層21は単層構造であってもよいが、2層以上の多層構造であってもよい。ハードコート層21の膜厚は、1μm以上20μm以下となっていることが好ましい。ハードコート層21の膜厚が、1μm以上であれば、ハードコート層として充分な硬度を得ることができ、また20μm以下であれば、加工性の悪化を抑制できる。本明細書における「ハードコート層の膜厚」とは、ハードコート層が多層構造となっている場合には、各ハードコート層の膜厚を合計した膜厚(総厚)を意味するものとする。ハードコート層21の膜厚は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、ハードコート層21の断面を撮影し、その断面の画像においてハードコート層21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。ハードコート層21の上限は15μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
ハードコート層21は、樹脂を含んでいる。ハードコート層21は、樹脂中に分散された無機粒子をさらに含有していてもよい。
(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。上記多官能(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。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートのいずれかを意味する。
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。
上記モノマーの重量平均分子量は、樹脂層の硬度を向上させる観点から、1000未満が好ましく、200以上800以下がより好ましい。また、上記重合性オリゴマーの重量平均分子量は、1000以上2万以下であることが好ましく、1000以上1万以下であることがより好ましく、2000以上7000以下であることが更に好ましい。
(無機粒子)
無機粒子は、主として無機物からなる粒子である。無機粒子は、有機成分を含んでいてもよいが、無機物のみから構成されていることが好ましい。無機粒子は、有機成分により表面処理されたものであってもよい。無機粒子としては、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、ハードコート層21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、日産化学工業株式会社製のMIBK-SD、MIBK-SDMS、MIBK-SDL、MIBK-SDZL、日揮触媒化成株式会社製のV8802、V8803等が挙げられる。
また、上記シリカ粒子は、球形シリカ粒子であってもよいが、異形シリカ粒子であることが好ましい。球形シリカ粒子と異形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「球形シリカ粒子」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、「異形シリカ粒子」とは、ジャガイモ状(断面観察時のアスペクト比が1.2以上40以下)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。上記異形シリカ粒子は、その表面積が球形シリカ粒子と比較して大きいため、このような異形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を向上させることができる。ハードコート層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、ハードコート層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。
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、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)を用いて撮影したハードコート層の断面の画像から粒子の外周の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。
上記無機粒子の大きさ及び配合量を制御することでハードコート層21の硬度(マルテンス硬度)を制御できる。例えば、ハードコート層を形成する場合、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。
ハードコート層21は、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、および/または防汚剤をさらに含んでいてもよい。紫外線吸収剤および分光透過率調整剤は、樹脂層12の欄で説明した紫外線吸収剤および分光透過率調整剤と同様であるので、説明を省略するものとする。
(防汚剤)
防汚剤は、ハードコート層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ハードコート層の強度低下を抑制する観点から、ハードコート層の表面側に偏在して含まれていることが好ましい。ハードコート層が単層構造の場合において、防汚剤をハードコート層の表面側に偏在させる方法としては、例えば、ハードコート層を形成時において、ハードコート層用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、防汚剤をハードコート層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、上記防汚剤をハードコート層の最表面側に偏在させる方法等が挙げられる。
防汚剤としては特に限定されず、例えば、シリコーン系防汚剤、フッ素系防汚剤、シリコーン系かつフッ素系防汚剤が挙げられ、それぞれ単独で使用してもよく、混合して使用してもよい。また、防汚剤としては、アクリル系防汚剤であってもよい。
防汚剤の含有量としては、上述した樹脂成分100質量部に対して、0.01~3.0質量部であることが好ましい。0.01質量部未満であると、樹脂層に充分な防汚性能を付与できないことがあり、また、3.0質量部を超えると、ハードコート層の硬度が低下するおそれがある。
防汚剤は、重量平均分子量が5000以下であることが好ましく、防汚性能の耐久性を改善するために、反応性官能基を好ましくは1以上、より好ましくは2以上有する化合物である。なかでも、2以上の反応性官能基を有する防汚剤を用いることにより、優れた耐擦傷性を付与することができる。
防汚剤が反応性官能基を有さない場合、光学フィルムがロール状の場合でも、シート状の場合でも、重ねたときに光学フィルムの裏面に防汚剤が転移してしまい、光学フィルムの裏面に他の層を貼り付けまたは塗布しようとすると、他の層の剥がれ発生することがあり、更に、複数回の連続折り畳み試験を行うことで容易に剥がれる場合がある。
更に、上記反応性官能基を有する防汚剤は、防汚性能の性能持続性(耐久性)が良好となり、なかでも、上述したフッ素系防汚剤を含むハードコート層は、指紋が付きにくく(目立ちにくく)、拭き取り性も良好である。更に、ハードコート層用組成物の塗工時の表面張力を下げることができるので、レベリング性がよく、形成するハードコート層の外観が良好なものとなる。
シリコーン系防汚剤を含むハードコート層は、滑り性がよく、耐スチールウール性が良好である。ハードコート層にこのようなシリコーン系防汚剤を含む光学フィルムを搭載したタッチセンサは、指やペンなどで接触したときの滑りがよくなるため、触感がよくなる。また、ハードコート層に指紋も付きにくく(目立ちにくく)、拭き取り性も良好となる。更に、ハードコート層用組成物の塗工時の表面張力を下げることができるので、レベリング性がよく、形成するハードコート層の外観が良好なものとなる。
光学フィルム20においては、ハードコート層21は、ガラス基材11の第2の面11B側に設けられているが、光学フィルムは、図5に示されるように、ハードコート層31が、樹脂層12の第2の面12B側に設けられた光学フィルム30であってもよい。光学フィルム30においては、光学フィルム30の表面30Aはハードコート層31の表面31Aとなっており、裏面30Bはガラス基材11の第2の面11Bとなっている。ハードコート層31は、樹脂層12に隣接している。
光学フィルム30の物性等は、光学フィルム10の物性等と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。また、ハードコート層31は、ハードコート層21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30においては、裏面30Aがガラス基材11の第2の面11Bとなっているが、光学フィルムは、図6に示されるように、ガラス基材11の第2の面11B側に樹脂層41をさらに備える光学フィルム40であってもよい。光学フィルム40の表面40Aはハードコート層31の表面31Aとなっており、裏面40Bは樹脂層41の表面41Aとなっている。樹脂層41は、ガラス基材11に隣接している。
光学フィルム40の物性等は、光学フィルム10の物性等と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。また、樹脂層41は、樹脂層12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30、40を画像表示装置に組み込む際には、ハードコート層31がガラス基材11よりも観察者側に位置するように配置される。したがって、ガラス基材11は、ハードコート層31や樹脂層12よりも画像表示装置の内部に位置する。このため、光学フィルム30、40の表面30A、40Aに衝撃が加わった場合であっても、ガラス基材11が割れにくい。
<<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、ガラス基材11の第1の面11Aに、バーコーター等の塗布装置によって、樹脂層用組成物を塗布して、樹脂層用組成物の塗膜を形成する。
<樹脂層用組成物>
樹脂層用組成物は、樹脂層12を構成する樹脂によっても組成が異なるが、樹脂層がシリコーン樹脂から構成される場合には、樹脂層用組成物としては、ケイ素原子に結合したアルケニル基を1分子あたり2個以上有するオルガノアルケニルポリシロキサンと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンと、白金族系触媒とを含む付加反応型シリコーン樹脂組成物を用いることができる。
樹脂層用組成物の塗膜を形成した後、各種の公知の方法で塗膜を、例えば、80℃以上300℃以下、好ましくは100℃以上250℃以下の温度で加熱して、塗膜を硬化させて、樹脂層12を得る。これにより、図1に示される光学フィルム10が得られる。
光学フィルム20は、光学フィルム10のガラス基材11の第2の面11B上にハードコート層21を形成することによって得ることができる。具体的には、まず、ガラス基材11の第2の面11Bにハードコート層用組成物を塗布して、ハードコート層用組成物の塗膜を形成する。
<ハードコート層用組成物>
ハードコート層用組成物は、ハードコート層21を形成するための重合性化合物を含んでいる。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、分光透過率調整剤、防汚剤、無機粒子、レベリング剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
(溶媒)
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、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、電離放射線照射より分解されて、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。
重合開始剤は、電離放射線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。
ハードコート層用組成物の塗膜を形成した後、各種の公知の方法で塗膜を、例えば30℃以上120℃以下の温度で10秒間~120秒間加熱することにより乾燥させ、溶剤を蒸発させる。
塗膜を乾燥させた後、塗膜に紫外線等の電離放射線を照射して、塗膜を硬化させて、ハードコート層21を得る。これにより、図4に示されるガラス基材11の第2の面11Bにハードコート層21を備える光学フィルム20が得られる。
光学フィルム30は、光学フィルム10の樹脂層12の第2の面12B上にハードコート層31を形成することによって得ることができる。ハードコート層31の形成方法は、樹脂層12の第2の面12Bにハードコート層用組成物を塗布すること以外、ハードコート層21の形成方法と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
光学フィルム40は、光学フィルム30のガラス基材11の第2の面11B上に樹脂層41を形成することによって得ることができる。樹脂層41の形成方法は、ガラス基材11の第2の面11Bに樹脂層用組成物を塗布すること以外、樹脂層12の形成方法と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
<<<画像表示装置>>>
光学フィルム10、20、30、40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50は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体51、保護フィルム52、表示パネル53、円偏光板54、タッチセンサ55、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53と円偏光板54との間、円偏光板54とタッチセンサ55との間、タッチセンサ55と光学フィルム10との間には、光透過性を有する粘着層56が配置されており、これら部材は粘着層56によって互いに固定されている。なお、粘着層56は、表示パネル53と円偏光板54との間、円偏光板54とタッチセンサ55との間、タッチセンサ55と光学フィルム10との間に配置されているが、粘着層の配置箇所は、光学フィルムと表示パネルとの間であれば、特に限定されない。また、粘着層の代わりに、接着層を用いてもよい。
光学フィルム10は、ガラス基材11が樹脂層12よりも観察者側となるように配置されている。画像表示装置50においては、光学フィルム10のガラス基材11の第2の面11Bが、画像表示装置50の表面50Aを構成している。
画像表示装置50においては、表示パネル53は、有機発光ダイオード等を含む有機発光ダイオードパネルとなっている。タッチセンサ54は、円偏光板55よりも表示パネル53側に配置されているが、円偏光板55と光学フィルム10との間に配置されていてもよい。また、タッチセンサ54は、オンセル方式やインセル方式であってもよい。
粘着層56としては、例えば、OCA(Optical Clear Adhesive)を用いることができるが、耐衝撃性を向上させて、表示パネル53の損傷を防ぐ観点から、上記アクリル系ゲルからなる粘着層を用いることが好ましい。なお、粘着層56に上記アクリル系ゲルからなる粘着層を用いる場合、表示パネル53と円偏光板54との間、円偏光板54とタッチセンサ55との間、タッチセンサ55と光学フィルム10との間の少なくともいずれに上記粘着層を配置すればよい。
なお、上記においては、光学フィルム10が画像表示装置50に組み込んだ例について説明したが、光学フィルム20、30、40も画像表示装置50と同様の画像表示装置に組み込むことが可能である。この場合、光学フィルム20、30、40は、表面20A、30A、40Aが裏面20B、30B、40Bよりも観察者側に位置するように配置される。
本実施形態においては、ガラス基材11の厚みが30μm以上200μm以下となっているので、従来のカバーガラスよりも薄く、光学フィルム10、20、30、40に柔軟性を付与することができる。また、樹脂層12の25℃でのヤング率が、70MPa以上1200MPa以下となっているので、光学フィルム10、20、30、40の表面10A、20A、30A、40Aに衝撃が加わった場合であっても、光学フィルム10、20、30、40が割れにくく、表面10A、20A、30A、40Aの凹みが抑制され、かつガラス基材11よりも画像表示装置の内部に存在する部材が損傷しないような耐衝撃性を光学フィルム10、20、30、40に付与することができる。これにより、柔軟性を維持しながら、耐衝撃性を有する光学フィルム10、20、30、40を提供することができる。
有機発光ダイオードは、水分で劣化してしまうので、通常、封止されている。本実施形態においては、柔軟性を有するガラス基材11を用いているので、ポリイミド等の柔軟性を有する樹脂基材を用いた場合に比べて、水蒸気透過率が低い。このため、表示パネル53として有機発光ダイオードパネルを用いた場合には、有機発光ダイオードの劣化をより抑制することができる。
上記実施形態においては、光学フィルム10を画像表示装置に用いているが、本発明の光学フィルムの用途は、特に限定されない。例えば、本発明の光学フィルムは、光を透過させることが要求されている様々な用途で用いてもよい。また、本発明の光学フィルムは、画像表示装置(スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、ウェアラブル端末、テレビジョン、デジタルサイネージ、パブリックインフォメーションディスプレイ(PID)、車載ディスプレイ等を含む)関連製品以外に、住宅や車(自動車のみならず、電車や車両建設用機械等、あらゆる車を含む)で用いられる電化製品や窓または展示用ディスプレイに用いてもよい。特に、本発明の光学フィルムは、透明性を重視される部分に好適に用いることができる。また、本発明の光学フィルムは、透明性等の技術的観点のみならず、意匠性やデザイン性が求められる用途にも好適に用いることができる。上記各画像表示装置の形態としては、フォールダブル、ローラブルといったフレキシブル性を必要とする用途にも好ましい。
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。
<樹脂層用組成物の調製>
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、樹脂層用組成物を得た。
(樹脂層用組成物1)
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6652A」、東レダウコーニング株式会社製):20質量部
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6652B」、東レダウコーニング株式会社製):80質量部
(樹脂層用組成物2)
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6630A」、東レダウコーニング株式会社製):20質量部
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6630B」、東レダウコーニング株式会社製):80質量部
(樹脂層用組成物3)
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6672A」、東レダウコーニング株式会社製):2.5質量部
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6672B」、東レダウコーニング株式会社製):100質量部
(樹脂層用組成物4)
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6631A」、東レダウコーニング株式会社製):33.3質量部
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6631B」、東レダウコーニング株式会社製):66.7質量部
(樹脂層用組成物5)
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6636A」、東レダウコーニング株式会社製):33.3質量部
・フェニルシリコーン(製品名「OE-6636B」、東レダウコーニング株式会社製):66.7質量部
(樹脂層用組成物6)
・メチルシリコーン(製品名「OE-7810A」、東レダウコーニング株式会社製):50質量部
・メチルシリコーン(製品名「OE-7810B」、東レダウコーニング株式会社製):50質量部
<ハードコート層用組成物の調製>
下記に示す組成となるように各成分を配合して、ハードコート層用組成物1を得た。
(ハードコート層用組成物1)
・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」、東亜合成株式会社製):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」、新中村化学工業株式会社製):25質量部
・異形シリカ粒子(平均粒子径25nm、日揮触媒化成株式会社製):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株式会社製):0.2質量部(固形分100%換算値)
・メチルイソブチルケトン(MIBK):150質量部
<実施例1>
まず、厚さ50μmのガラス基材(製品名「スクライブガラス」、松浪硝子株式会社製)を準備し、ガラス基材の一方の面に、バーコーターで樹脂層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜を、150℃、60分間加熱して、硬化させ、膜厚100μmの第1の樹脂層を得た。これにより、ガラス基材の一方の面に第1の樹脂層が形成された光学フィルムを得た。光学フィルムの表面はガラス基材の表面であり、光学フィルムの裏面は樹脂層の表面であった。なお、ガラス基材の厚みおよび第1の樹脂層の膜厚は、走査透過型電子顕微鏡(SEM)(製品名「S-4800」、株式会社日立ハイテクノロジーズ社製)を用いて、ガラス基材の断面および第1の樹脂層の断面を撮影し、その断面の画像においてガラス基材の膜厚および第1の樹脂層の膜厚をそれぞれ10箇所測定し、それぞれその10箇所の膜厚の算術平均値とした。第1の樹脂層の断面写真は、以下のようにして撮影した。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、このブロックを一般的な断面切削方法によって凹凸のない断面を作製した。この断面の作製には、「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。その後、走査透過型電子顕微鏡(SEM)を用いて、測定サンプルの断面写真を撮影した。この断面写真の撮影の際には、検出器を「SE」、加速電圧を「5kV」、エミッション電流を「10μA」にしてSEM観察を行った。倍率については、フォーカスを調節しコントラストおよび明るさを各層が見分けられるか観察しながら1000倍~1万倍で適宜調節した。なお、断面写真の撮影の際には、さらに、アパーチャーを「ビームモニタ絞り3」にし、対物レンズ絞りを「3」にし、またW.D.を「8mm」にした。実施例2~8および比較例1~6においても、実施例1と同様の手法によってガラス基材の厚みおよび樹脂層の膜厚を測定した。なお、後述するハードコート層や第2の樹脂層の膜厚も、第1の樹脂層の膜厚と同様の方法によって測定した。
<実施例2>
実施例2においては、第1の樹脂層の膜厚を200μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
<実施例3>
実施例3においては、第1の樹脂層の膜厚を500μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
<実施例4>
実施例4においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物2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>
実施例5においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物3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6>
実施例6においては、実施例1に係る光学フィルムのガラス基材における第1の樹脂層側の面とは反対側の面に、ハードコート層をさらに形成したこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。ハードコート層の形成は、以下のようにして行われた。まず、実施例1に係る光学フィルムのガラス基材の他方の面に、ハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。そして、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、第1の樹脂層と、ガラス基材と、膜厚5μmのハードコート層とをこの順で備える光学フィルムを得た。実施例6に係る光学フィルムの表面はハードコート層の表面であり、光学フィルムの裏面は第1の樹脂層の表面であった。
<実施例7>
実施例7においては、実施例1に係る光学フィルムの樹脂層におけるガラス基材側の面とは反対側の面に、膜厚5μmのハードコート層をさらに形成したこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。ハードコート層は、実施例1に係る光学フィルムの第1の樹脂層におけるガラス基材側の面とは反対側の面にハードコート層用組成物1を塗布したこと以外は、実施例6と同様の方法によって形成された。実施例7に係る光学フィルムの表面はハードコート層の表面であり、光学フィルムの裏面はガラス基材の表面であった。
<実施例8>
実施例8においては、実施例7に係る光学フィルムのガラス基材における第1の樹脂層側の面とは反対側の面に、膜厚100μmの第2の樹脂層をさらに形成したこと以外は、実施例7と同様にして、光学フィルムを得た。第2の樹脂層は、実施例7に係る光学フィルムのガラス基材における第1の樹脂層側の面とは反対側の面に樹脂層用組成物1を塗布したこと以外は、第1の樹脂層と同様の方法によって形成された。実施例8に係る光学フィルムの表面はハードコート層の表面であり、光学フィルムの裏面は第2の樹脂層の表面であった。
<比較例1>
比較例1においては、厚さ50μmのガラス基材の代わりに、厚さ300μmのガラス基材(製品名「D263Teco」、松浪硝子株式会社製)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。
<比較例2>
比較例2においては、厚さ50μmのガラス基材の代わりに、厚さ700μmのガラス基材(製品名「ソーダガラス」、平岡特殊ガラス製作株式会社製)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。
<比較例3>
比較例3においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4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。
<比較例4>
比較例4においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5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。
<比較例5>
比較例5においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物6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。
<比較例6>
比較例6においては、ガラス基材の代わりに厚さ50μmのポリイミド系基材(製品名「ネオプリム」、三菱ガス化学株式会社製)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。
<ヤング率算出>
実施例および比較例に係る光学フィルムの第1の樹脂層の25℃でのヤング率を求めた。まず、第1の樹脂層のインデンテーション硬さを測定した。インデンテーション硬さ(HIT)の測定は、測定サンプルについてHYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて行った。具体的には、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。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)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断面において、以下の測定条件で、上記圧子としてバーコビッチ(Berkovich)圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)を第1の樹脂層の断面中央に25秒かけて最大押し込み荷重500μNとなるまで垂直に押し込んだ。ここで、バーコビッチ圧子は、ガラス基材の影響を避けるためおよび第1の樹脂層の側縁の影響を避けるために、ガラス基材と樹脂層の界面から第1の樹脂層の中央側に500nm離れ、第1の樹脂層の両側端からそれぞれ第1の樹脂層の中央側に500nm離れた第1の樹脂層の部分内に押し込んだ。なお、第1の樹脂層におけるガラス基材側の面とは反対側の面にハードコート層が存在する場合には、ハードコート層と第1の樹脂層の界面からも第1の樹脂層の中央側に500nm離れた第1の樹脂層の部分内に押し込んだ。その後、一定保持して残留応力の緩和を行った後、25秒かけて除荷させて、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と接触投影面積A(nm)とを用い、Pmax/Aにより、インデンテーション硬さ(HIT)を算出した。上記接触投影面積は、標準試料の溶融石英(BRUKER社製の5-0098)を用いてOliver-Pharr法で圧子先端曲率を補正した接触投影面積であった。なお、測定値の中に算術平均値から±20%以上外れるものが含まれている場合は、その測定値を除外し再測定を行うものとする。
(測定条件)
・荷重速度:20μN/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:20μN/秒
・測定温度:25℃
次いで、得られた第1の樹脂層のインデンテーション硬さ(HIT)を測定する際に求められる上記接触投影面積Aを用いて、上記数式(1)および数式(2)から25℃でのヤング率を求めた。ヤング率は、インデンテーション硬さを10箇所測定し、その都度ヤング率を求め、得られた10箇所のヤング率の算術平均値とした。
<耐衝撃性試験>
実施例および比較例に係る光学フィルムに対して耐衝撃性試験を行った。まず、厚さ0.7mmのソーダガラスの表面に、ソーダガラス側が100mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムの裏面側となるように光学フィルムを直接置き、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表面に落下させる耐衝撃性試験を各3回行った。なお、耐衝撃性試験において、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、耐衝撃性試験後の光学フィルムにおいて、目視によって光学フィルムの表面に凹みが生じているかを評価するとともに、ソーダガラス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。
(光学フィルムの割れ/凹み評価)
○:光学フィルムを正面および斜めから観察した場合の両方において、光学フィルムの割れおよび光学フィルムの表面の凹みのいずれも確認されなかった。
△:光学フィルムを正面から観察した場合には光学フィルムの割れおよび光学フィルムの表面の凹みのいずれも観察されなかったが、斜め観察した場合には光学フィルムの表面に凹みが確認された。
×:光学フィルムを正面および斜めから観察した場合の両方において、光学フィルムの割れまたは光学フィルム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)
◎:3回ともソーダガラスが割れず、また傷も入らなかった。
○:3回ともソーダガラスが割れなかったが、傷が入ったものがあった。
△: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。
<連続折り畳み試験>
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、まず、30mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器株式会社製)に、光学フィルムの短辺(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10mmとなるようにして調整し、光学フィルムの表面を180°折り畳む連続折り畳み試験(光学フィルムの表面が内側となり、光学フィルムの裏面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、実施例およ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光学フィルムを、上記の耐久試験機に、上記と同様に取り付け、光学フィルムの裏面を180°折り畳む連続折り畳み試験(光学フィルムの裏面が内側となり、光学フィルムの表面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。連続折り畳み試験の結果を、以下の基準で評価した。
○:いずれの連続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。
×:いずれかの連続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。
<折り畳み静置試験>
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静置試験を行い、折り畳み状態を開放したときの開き角を測定した。具体的には、まず、30mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムの短辺(30mm)側を、光学フィルムの対向する辺部の間隔が10mmとなるように平行に配置された固定部にそれぞれ固定し、光学フィルムを折り畳んだ状態で、70℃で240時間静置する折り畳み静置試験を行った。そして、折り畳み静置試験後に片方の辺部から固定部を外すことによって、折り畳み状態を開放して、室温で30分後に光学フィルムが自然に開く角度である開き角(図3(B)参照)を測定した。なお、開き角としては、光学フィルムの表面が内側となるように折り畳む場合と、光学フィルムの表面が外側となるように折り畳む場合との両方で折り畳み静置試験をし、角度が小さい方を採用した。なお、表1の折り畳み静置試験の結果における「×」は、光学フィルムの対向する辺部の間隔が10mmとなるように屈曲させたときに割れが生じたことを意味する。
<全光線透過率測定>
実施例および比較例に係る光学フィルムについて、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に従って全光線透過率を測定した。全光線透過率を測定する際には、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、カールや皺がなく、かつ指紋や埃等がない状態で、ヘイズメーターに設定し、光学フィルムの裏面(光学フィルムの裏面)側から光を照射した。全光線透過率は、光学フィルム1枚に対して3回測定し、3回測定して得られた値の算術平均値とした。
<ヘイズ値測定>
実施例および比較例に係る光学フィルムについて、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に従ってヘイズ値を測定した。ヘイズ値を測定する際には、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、カールや皺がなく、かつ指紋や埃等がない状態で、ヘイズメーターに設置し、光学フィルムの裏面側から光を照射した。ヘイズ値は、光学フィルム1枚に対して3回測定し、3回測定して得られた値の算術平均値とした。
<鉛筆硬度>
実施例および比較例に係る光学フィルム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。なお、鉛筆硬度の測定の際には、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、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを厚さ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)で固定した状態で、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光学フィルムの表面(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。
<水蒸気透過率測定>
実施例および比較例に係る光学フィルムにおいて、水蒸気透過率をそれぞれ測定した。水蒸気透過率は、JIS K7129:2008に準拠して、水蒸気透過率測定装置(製品名「PERMATRAN-W3/31」、MOCON社製)を用いて、23℃、相対湿度90%の条件下で測定した。水蒸気透過率を測定する際には、100mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを用い、また水蒸気透過率は3回測定して得られた値の算術平均値とした。
<耐擦傷性試験>
実施例および比較例に係る光学フィルムの表面に対し耐擦傷性試験を行った。具体的には、まず、50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムの裏面を、膜厚50μmの透明粘着層(屈折率:1.55、製品名「PDC-SI」、パナック株式会社製)を介して、大きさ10cm×10cmおよび厚さ2mmのアクリル板(製品名「コモグラス DFA502K」、株式会社クラレ製)に貼り合せた。そして、光学フィルムの表面に対し、♯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株式会社製)を用いて500g/cmの荷重を加えながら10往復擦る耐擦傷性試験を行い、目視により光学フィルムの表面に傷が確認されるか否か観察した。評価結果は、以下の通りとした。
○:傷が確認されなかった、または傷が若干確認されたが実用上問題のないレベルであった。
×:傷が明確に確認された。
以下、結果を表1および表2に示す。
Figure 0007196851000004
Figure 0007196851000005
以下、結果について述べる。比較例1、2に係る光学フィルムにおいては、ガラス基材の厚みが30μm以上200μm以下の範囲外であったので、連続折り畳み試験で光学フィルムに割れや破断が生じた。また、比較例3~6に係る光学フィルムにおいては、第1の樹脂層の25℃でのヤング率が70MPa以上1200MPa以下の範囲外であったので、耐衝撃性試験で、光学フィルムが割れ、光学フィルムの表面が凹みまたはソーダガラスが割れてしまった。これに対し、実施例1~8に係る光学フィルムにおいては、ガラス基材の厚みが30μm以上200μm以下の範囲内であったので、連続折り畳み試験で光学フィルムに割れや破断が生じなかった。また、実施例1~6に係る光学フィルムにおいては、第1の樹脂層の25℃でのヤング率が70MPa以上1200MPa以下の範囲内であったので、耐衝撃性試験で、光学フィルムが割れず、または光学フィルムの表面が凹まず、またはソーダガラスが割れなかった。
実施例6~8に係る光学フィルムのハードコート層のマルテンス硬度を測定したところ、ハードコート層のマルテンス硬度は830MPaであった。マルテンス硬度は、測定サンプルについて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、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。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)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断面において、圧子としてBerkovich圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)を用いて、以下の測定条件で、ハードコート層の断面に垂直に500nm押し込んだ。ここで、バーコビッチ圧子は、ガラス基材の影響を避けるためおよびハードコート層の側縁の影響を避けるために、ハードコート層に隣接した層とハードコート層の界面からハードコート層の中央側に500nm離れ、ハードコート層の両側端からそれぞれハードコート層の中央側に500nm離れたハードコート層の部分内に押し込んだ。その後、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)と深さ500nmのくぼみ面積A(nm)とを用い、Pmax/Aにより算出した。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℃
10、20、30、40…光学フィルム
10A、20A、30A、40A…表面
10B、20B、30B、40B…裏面
11…ガラス基材
11A…第1の面
11B…第2の面
12、41…樹脂層
12A…第1の面
12B…第2の面
21、31…ハードコート層
50…画像表示装置
53…表示パネル

Claims (7)

  1. 厚さが30μm以上200μm以下のガラス基材と、前記ガラス基材に隣接した樹脂層と、を備え、かつ画像表示装置の表面に配置される光学フィルムであって、
    前記樹脂層における25℃でのヤング率が、70MPa以上960MPa以下であり、
    前記光学フィルムの全光線透過率が、90%以上であり、
    前記光学フィルムのヘイズ値が、1%以下である、光学フィルム。
  2. 前記樹脂層の膜厚が、100μm以上500μm以下である、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 前記樹脂層が、シリコーン樹脂を含む、請求項1または2に記載の光学フィルム。
  4. ハードコート層をさらに備え、前記ガラス基材、前記樹脂層、および前記ハードコート層が、前記樹脂層、前記ガラス基材、および前記ハードコート層の順または前記ガラス基材、前記樹脂層、および前記ハードコート層の順で配置されている、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. 前記ハードコート層が、樹脂および無機粒子を含む、請求項4に記載の光学フィルム。
  6. 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ないし5のいずれか一項に記載の光学フィルムと、を備える画像表示装置であって、
    前記光学フィルムが、前記画像表示装置の表面に配置される、画像表示装置。
  7. 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6に記載の画像表示装置。
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