JP7249896B2 - 光学多層フィルム、これを含む光学部品および表示装置 - Google Patents

光学多層フィルム、これを含む光学部品および表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、超低反射特性を有する光学多層フィルム、これを含む光学部品および表示装置に関するものである。
近年、液晶表示装置(liquid crystal display、LCD)に対する需要が急増しており、これの必須部品と言える偏光板に関する関心もともに高まっている。偏光板は、多方向に振動しながら入射される自然光を一方向にのみ振動する光に偏光させる役割をし、一定の透過光を提供して、透過光の色調を変化するための必須部品である。
偏光板は、偏光子の一面または両面に保護フィルムが積層された構造を有し、この際、偏光子としては、主にポリビニルアルコール(polyvinyl alcohol、PVA)フィルムが使用される。また、保護フィルムとしては、主にトリアセチルセルロース(triacetyl cellulose、TAC)フィルムが多く使用された。
TACフィルムは、位相差が制御され光学等方性を有し、高透光度と無欠点表面を有するメリットがある。しかし、TACフィルムは熱と湿気に弱いので、高温高湿の環境で長時間使用すると、偏光度が低下し、水分劣化により端の光が過多漏れする光漏れ現象が発生するなど、耐久性が低いという問題点がある。
一方、液晶表示装置(LCD)は、その機能や用途が多様になるにつれ、より過酷な環境においても正常に動作できることが求められている。これについて最近では、特許文献1および特許文献2のように、TACフィルムをポリエステル素材のフィルムに代替しようとする試みが多くなされている。特に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムは、機械的物性、耐薬品性、水分遮断性などに優れているため、このような要求を満足することができる。
これと共に、最近では、表示装置の前面に外部光が反射して視認性を低下させることを防止するために、表示装置の前面に含まれる光学フィルムの反射率を最大限に下げようとする様々な表面処理技術が開発されている。
WO2011/162198号公報 特開2010-244059号公報
表示装置に用いられる光学フィルムの反射率を下げるために、光学多層フィルムの表面に様々な機能層を形成する方法が知られている。しかし、このように新たに形成される機能層は、既存のフィルム層と光学的干渉を起こし、反射率の調節が難しいか、または光学的特性を低下させる問題があった。
また、ポリエチレンテレフタレートのようなポリエステルフィルムは、複屈折が非常に大きいため、偏光子と液晶との間で偏光状態に歪みを起こし、これにより虹ムラなどが発生して、視認性を著しく低下させる問題があった。
したがって、以下の実施形態により、非常に低い反射率を実現しながら、その他の光学的特性に優れた光学多層フィルムと、これを含む光学部品、およびこれを備えた表示装置を提供しようとする。
本発明の一実施形態によると、基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の順次的な積層体を含み、前記基材層がポリエステル樹脂を含み、0~500nmの面内位相差(Ro)を有し、前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたとき、下記式(1)~(4)を満足する、光学多層フィルムが提供される:
1.61≦n1≦1.69 (1)
n5<n3<n2<n1<n4 (2)
0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
0.30≦n4-n5≦0.60 (4)。
他の実施形態によると、偏光子および前記偏光子の少なくとも一面上に配置される前記光学多層フィルムを含む光学部品が提供される。
また他の実施形態によると、表示パネルおよび前記表示パネルの上面および下面のうち少なくとも一面上に配置される前記光学部品とを含む表示装置が提供される。
前記実施形態による光学多層フィルムは、非常に低い反射率を有するので、外部光によって視認性が阻害されない。また、前記光学多層フィルムは、基材層は面内位相差が非常に低く、他の構成層と屈折率が組合わされ、光学的特性が向上され得る。したがって、前記実施形態による光学多層フィルムを備える光学部品および表示装置は、反射率が低く光学的特性に優れ、かつ諸物性が向上され得る。
図1は、一実施形態による光学多層フィルムの断面図を示すものである。 図2は、フィルムの幅方向への変位および幅中心を説明するための図である。 図3aは、プライマー層の厚さを変化させながら波長(nm)による反射率(%)を測定した結果である。 図3bは、ハードコート層の厚さを変化させながら波長(nm)による反射率(%)を測定した結果である。 図3cは、第1屈折層の厚さを変化させながら波長(nm)による反射率(%)を測定した結果である。 図3dは、第2屈折層の厚さを変化させながら波長(nm)による反射率(%)を測定した結果である。 図4aは、様々な基材層に対する有効幅全体における面内位相差(Ro)を測定した結果である。 図4bは、様々な基材層に対する有効幅全体における厚み方向位相差(Rth)を測定した結果である。 図5は、一実施形態による偏光板の断面図を示すものである。 図6は、一実施形態による液晶表示装置の断面図を示すものである。 図7は、一実施形態による有機電界発光表示装置の断面図を示すものである。 図8は、液晶表示装置のバックライトユニットに適用される様々な光源のスペクトルを例示するものである。
以下の実施形態において説明される各フィルム、パネル、または層などが、各フィルム、パネル、または層などの「上(on)」または「下(under)」に形成されるものとして記載される場合において、「上(on)」および「下(under)」は直接(directly)または他の構成要素を介して間接的に(indirectly)形成されるものをすべて含む。
また、図面における各構成要素の大きさは、説明のために誇張されることができ、実際に適用される大きさを意味するものではない。
また、本明細書に記載された構成成分の物性値、寸法などを表すすべての数値範囲は、特別な記載がない限り、すべての場合において「約」という用語で修飾されるものと理解すべきである。
<光学多層フィルム>
図1は、一実施形態による光学多層フィルムの断面図を示したものである。
図1を参照すると、一実施形態による光学多層フィルム12は、基材層12a、プライマー層12b、ハードコート層12c、第1屈折層12dおよび第2屈折層12eの順次的な積層体を含み、前記基材層はポリエステル樹脂を含み、0nm~500nmの面内位相差(Ro)を有し、前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたとき、下記式(1)~(4)を満足する:
1.61≦n1≦1.69 (1)
n5<n3<n2<n1<n4 (2)
0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
0.30≦n4-n5≦0.60 (4)。
<反射率>
前記光学多層フィルムは、可視光線に対して非常に低い反射率を有する。
例えば、前記光学多層フィルムは、550nm波長の光に対して6.5%以下の反射率を有し得る。具体的に、前記光学多層フィルムは550nm波長の光に対して、6%以下、5.5%以下、または5%以下の反射率を有し得、より具体的に、1%~6.5%の範囲、3%~6.5%の範囲、または5%~6.5%範囲の反射率を有し得る。これにより、光学多層フィルムは、外部光による反射がほとんどないので、視認性が向上され得る。
<基材層の位相差>
前記基材層は、面内位相差(Ro)が0~500nmである。具体的に、前記基材層の面内位相差は、0~400nm、0~300nm、または0~200nmであり得る。特に、前記基材層は最小面内位相差(Romin)が150nm以下、120nm以下、100nm以下、85nm以下、75nm以下、または65nm以下であり得る。前記範囲内であるとき、虹ムラの発生を最小限に抑えることができる。
一方、光学特性と機械的物性とのバランスのために、前記面内位相差の下限値を10nm以上、30nm以上、または50nm以上とし得る。
また、前記基材層は、厚み方向位相差(Rth)が5000nm以上、または5500nm以上であり得る。特に、前記基材層は、最大厚み方向位相差(Rthmax)が6000nm以上、例えば、6500nm以上、例えば、7500nm以上、例えば、8000nm以上、例えば、8500nm以上であり得る。
前記厚み方向位相差は、厚さ40μm~50μmを基準とした測定値であり得る。前記範囲内であるとき、分子の配向度が大きいので、結晶化が促進され、機械的物性の面で好ましい。また、厚み方向位相差(Rth)が大きいほど、面内位相差(Ro)に対する厚み方向位相差(Rth)の比(Rth/Ro)が大きくなるため、虹ムラを効果的に抑制することができる。
一方、前記光学多層フィルムから虹ムラをなくすための厚さ限界およびコストを考慮して、前記厚み方向位相差(Rth)の上限値を16000nm以下、15000nm以下、または14000nm以下にし得る。
前記面内位相差(in-plane retardation、Ro)は、フィルムの平面内における直交する二軸(図2参照)の屈折率の異方性(△Nxy=|Nx-Ny|)とフィルム厚さd(nm)との積(△Nxy×d)と定義されるパラメータとして、光学的等方性または異方性を示す尺度である。また、前記最小面内位相差(Romin)は、フィルムの平面内における複数のポイントで面内位相差(Ro)をそれぞれ測定したとき、最も低く測定された値を意味する。
また、厚み方向位相差(thickness direction retardation、Rth)とは、フィルム厚さ方向の断面から見たときの2つの複屈折である△Nxz(=|Nx-Nz|)および△Nyz(=|Ny-Nz|)にそれぞれフィルム厚さ(d)を乗じて得られる位相差の平均と定義されるパラメータである。また、前記最大厚み方向位相差(Rthmax)は、フィルムの平面内の複数点において厚み方向位相差(Rth)をそれぞれ測定したとき、最も高く測定された値を意味する。
一実施形態によるフィルム製造工程によると、フィルムの幅中心において最少面内位相差および最大厚み方向位相差が表れ得る。したがって、フィルムの最小面内位相差および最大厚み方向位相差は、フィルムの幅中心で測定した値であり得る。本明細書において「幅中心」は、図2に示すように、幅方向(TD)および長さ方向(MD)に延伸した後のフィルムが有する幅の中間点(A、B)と定義され得る。前記フィルムには、1つの幅中心だけが存在するのではなく、測定点に応じて無限に設定し得る。一方、製造後さまざまな形状に裁断された最終的なフィルムの幅中心は、最初のフィルム(裁断以前のフィルム)の幅中心と一致しないこともあり得、このような場合には、フィルムの幅中心から最少面内位相差および最大厚み方向位相差が表れないこともあり得る。
また、フィルムを大画面用途の光学部品に適用する際、有効幅内で面内位相差の偏差(すなわち、最大値と最小値との差)は少ないのが良い。ここで有効幅とは、図2に示すように、幅中心(A)から幅方向(x軸)に沿って両端に向かって一定の距離を移動した点(A'、A'')間の距離を指し、例えば、幅中心から±1500mm、つまり約3000mmと定義し得る。一方、前述のように、製造後さまざまな形状に裁断された最終のフィルムの幅中心は、最初のフィルム(裁断以前のフィルム)の幅中心と一致しないこともあり得る。このような場合、有効幅はフィルムで最少面内位相差が表れる点から幅方向に沿って両端に向かって一定距離を移動した点間の距離のことと言える。
前記基材層は、有効幅内の面内位相差の偏差が少ない。例えば、前記基材層は、幅方向変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)が550nm/3m未満、例えば、450nm/3m未満、例えば、350nm/3m未満、例えば、300nm/3m未満であり得る。なお、幅方向の変位(Δx)は、幅方向(x軸)上の一定点間の距離(x-x)を意味し、面内位相差の変化量(ΔRo)は、前記各一定点における面内位相差の差(Ro-Ro)を意味する。前記範囲内であるとき、フィルムの幅が広くなっても面内位相差(Ro)が大きく増加しないので、虹ムラが生じることを効果的に防止することができる。
また、前記基材層は、有効幅内の厚み方向位相差の偏差が少ない。具体的に、前記基材層は、幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)が1000nm/3m未満、700nm/3m未満、または500nm/3m未満であり得る。なお、幅方向の変位(Δx)は、幅方向(x軸)上の一定点間の距離(x-x)を意味し、面内位相差の変化量(ΔRth)は、前記各一定点における面内位相差の差(Rth-Rth)を意味する。
また、前記基材層は、面内位相差(Ro)に対する厚み方向位相差(Rth)の比(Rth/Ro)が10以上、15以上、または20以上であり得る。面内位相差(Ro)は小さいほど、厚み方向位相差(Rth)は大きいほど、虹ムラが生じるのを防止するに有利なので、両数値の比(Rth/Ro)は大きく維持されることが好ましい。
特に、前記基材層は、最小面内位相差(Romin)に対する最大厚み方向位相差(Rthmax)の比(Rthmax/Romin)が30以上、40以上、50以上、または60以上であり得る。
<光学多層フィルムの位相差>
一方、前記基材層、前記プライマー層、前記ハードコート層、前記第1屈折層および前記第2屈折層が積層された光学多層フィルムは、前記基材層と同一の位相差を有し得る。
具体的に、前記光学多層フィルムの面内位相差(Ro)、厚み方向位相差(Rth)、最小面内位相差(Romin)、最大厚み方向位相差(Rthmax)、これら間の比、幅方向変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)および幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)は、いずれも前記基材層の当該物性値と同一であり得る。
特に、前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率と厚さとの相関関係を前述のように設計することにより、光学多層フィルムの位相差をさらに向上させることができる。これにより、前記光学多層フィルムが表示装置に適用され、優れた光学的物性を実現することができる。
<層別屈折率および厚さ>
前記実施形態によると、前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたとき、前述の式(1)~(4)を満足する。
この際、前記基材層の屈折率(n1)は、1.61~1.69の範囲であり得る。または、前記基材層の屈折率(n1)は、1.63~1.68の範囲、または1.63~1.67の範囲であり得る。
前記プライマー層の屈折率(n2)は1.50~1.70の範囲であり得る。または、前記プライマー層の屈折率(n2)は、1.53~1.63の範囲、1.53~1.58の範囲、1.54~1.62の範囲、1.55~1.61の範囲、または1.58~1.63の範囲であり得る。
また、前記ハードコート層の屈折率(n3)は1.40~1.70の範囲であり得る。または、前記ハードコート層の屈折率(n3)は、1.45~1.60の範囲、または1.50~1.53の範囲であり得る。
また、前記第1屈折層の屈折率(n4)は、1.70~1.80の範囲、または1.70~1.75の範囲であり得る。
また、前記第2屈折層の屈折率(n5)は、1.10~1.40の範囲、または1.25~1.35の範囲であり得る。
具体的な一例として、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、前記プライマー層が1.54~1.62の屈折率(n2)を有し得る。
具体的な他の例として、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、前記プライマー層が1.55~1.61の屈折率(n2)を有し得る。
具体的なまた他の例として、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、前記プライマー層が1.54~1.62の屈折率(n2)を有し、前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有し得る。
具体的なまた他の例として、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、前記プライマー層が1.54~1.62の屈折率(n2)を有し、前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)を有し得る。
具体的なまた他の例として、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、前記プライマー層が1.55~1.61の屈折率(n2)を有し、前記ハードコート層が1.50~1.53の屈折率(n3)を有し、前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有し、前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)を有し得る。
さらに、前記基材層とハードコート層との間の屈折率の差(n1-n3)は、0.05~0.20の範囲、0.09~0.16の範囲、0.05~0.15の範囲、または0.10~0.20の範囲であり得る。
また、前記第1屈折層と第2屈折層との間の屈折率の差(n4-n5)は0.03~0.60の範囲、0.40~0.50の範囲、0.30~0.50の範囲、または0.40~0.60の範囲であり得る。
前記基材層は、10μm~100μmの厚さを有し得る。または、前記基材層の厚さは20μm~60μm、または40μm~60μmであり得る。
前記プライマー層は、50nm~120nmの厚さを有し得る。または、前記プライマー層の厚さは80nm~95nm、80nm~90nm、または80nm~85nmであり得る。
前記ハードコート層は、0.5μm~100μmの厚さを有し得る。または、前記ハードコート層の厚さは、1μm~10μm、1μm~8μm、1μm~5μm、または1.5μm~3.5μmであり得る。
前記第1屈折層は、5nm~150nmの厚さを有し得る。または、前記第1屈折層の厚さは10nm~130nm、または20nm~100nmであり得る。
前記第2屈折層は、10nm~1μmの厚さを有し得る。または、前記第2屈折層の厚さは80nm~120nm、80nm~100nm、90nm~110nm、または100nm~120nmであり得る。
具体的な一例によると、前記ハードコート層が1μm~5μmの厚さを有し、前記第1屈折層が5nm~150nmの厚さを有し、前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有し得る。
具体的な他の例によると、前記プライマー層が、80nm~95nmの厚さを有し、前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有し得る。
具体的なさらに他の例によると、前記プライマー層が、80nm~95nmの厚さを有し、前記基材層が20μm~60μmの厚さを有し得る。
より具体的な一例によると、前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)および20μm~60μmの厚さを有し、前記プライマー層が1.54~1.62の屈折率(n2)および80nm~95nmの厚さを有し、前記ハードコート層が1.50~1.53の屈折率(n3)および1μm~5μmの厚さを有し、前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)および5nm~150nmの厚さを有し、前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)および80nm~120nmの厚さを有し得る。
前記範囲内であるとき、表示装置用光学部品などに適用する際、反射が少なく、その他光学的特性が向上され得る。
以下、各層別に、より具体的に説明する。
<基材層>
前記基材層は、ポリエステル樹脂を含む。
前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸とジオールとが重縮合されたホモポリマー樹脂またはコポリマー樹脂であり得る。また、前記ポリエステル樹脂は、前記ホモポリマー樹脂またはコポリマー樹脂が混合されたブレンド樹脂であり得る。
前記ジカルボン酸の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルスルホンカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、3,3-ジエチルコハク酸、グルタル酸、2,2-ジメチルグルタル酸、アジピン酸、2-メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリンサン、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカンジカルボン酸などがある。
また、前記ジオールの例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,2-シクロヘキサンジメタノール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、デカメチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホンなどがある。
好ましくは、前記ポリエステル樹脂は、結晶性に優れた芳香族ポリエステル樹脂であり得、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂を主成分とし得る。
一例として、前記基材層は、PET樹脂を約85重量%以上含むことができ、より具体的に、90重量%以上、95重量%以上、または99重量%以上含み得る。他の例として、前記基材層は、PET樹脂以外に、他のポリエステル樹脂をさらに含み得る。具体的に、前記基材層は、約15重量%以下のポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂をさらに含み得る。より具体的に、前記基材層は、約0.1重量%~10重量%、または約0.1重量%~5重量%のPEN樹脂をさらに含み得る。
前記基材層は、延伸されたフィルムのものが、結晶性が高く機械的物性に優れる点から好ましい。具体的に、前記基材層は、2軸に延伸されたポリエステルフィルムであり得、例えば、長さ方向(MD)および幅方向(TD)に対してそれぞれ2.0~5.0の延伸比で延伸されたフィルムであり得る。
また、前記基材層は、ポリエステルを主成分とすることにより、加熱、延伸などを経る製造過程において結晶化度が上昇し、引張強度などの機械的物性が向上し得る。
例えば、前記基材層は、結晶化度が35%~55%であり得る。前記範囲内であるとき、引張強度などの機械的物性に優れながらも、過度の結晶化が防止され得る。また、前記基材層は、鉛筆硬度が5B以上であることが好ましい。前記範囲内であるとき、外部から偏光子を無理なく保護し得る。
また、前記基材層は、高温(例えば、85℃)における引張弾性率(tensile modulus)が3.0Gpa以上または3.5Gpa以上であることが好ましい。前記範囲内であるとき、基材層を含む光学多層フィルムを光学部品に導入した後、高温で熱処理する際に、光学部品の反り(curl)を防止するのに有利である。より詳しく、偏光子として使用されるポリビニルアルコール(PVA)は、収縮率が高いため、前記熱処理の過程で反り易いが、これを抑制できなければ、基材層が凹み、波状のモアレ縞が生じ得、このためギラツキ現象により視認性が著しく低下し得る。したがって、前記基材層の高温における引張弾性率が高いことが、偏光子の反りを防ぐために有利であり、それによりモアレ、ギラツキ現象、基材層と偏光子との間の剥離、クラック(crack)などを未然に防止することができる。
<プライマー層>
前記基材層上にプライマー層が形成される。前記プライマー層は、前記基材層と前記ハードコート層との間の密着性を向上させる役割をする。
前記プライマー層は、熱硬化性樹脂を含み得る。
例えば、前記プライマー層は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、またはこれらの混合物を含み得るが、これらに限定されるものではない。
具体的に、前記プライマー層は、ポリウレタン系樹脂およびポリエステル系樹脂のいずれかを50重量%以上含み得る。
<ハードコート層>
前記プライマー層上にハードコート層が形成される。前記ハードコート層は、光学多層フィルム表面の硬度を向上させる役割をする。
前記ハードコート層は、光硬化性樹脂を含み得る。
前記光硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物などのいずれかまたは2つ以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。一つの不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N-ビニルピロリドン等が挙げられる。2つ以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポ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、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(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、前記多官能化合物をエチレンオキシド(EO)で変性した化合物、前記多官能化合物と(メタ)アクリレートとの反応生成物(例えば、多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル)などが挙げられる。本明細書において「(メタ)アクリレート」は、メタクリレートおよびアクリレートを意味する。
また、前記光硬化性樹脂として、不飽和二重結合を有する比較的低分子量(例えば、数平均分子量300g/mol~80000g/mol、好ましくは400g/mol~5000g/mol)のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂なども使用され得る。
好ましくは、前記光硬化性樹脂として3つ以上の不飽和結合を有する化合物を使用し得る。このような化合物を使用すると、形成されたハードコート層の架橋密度と硬度を向上させ得る。具体的には、前記光硬化性樹脂としてペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ポリエステル多官能アクリレートオリゴマー(3~15官能)、ウレタン多官能アクリレートオリゴマー(3~15官能)などを適切に組み合わせて使用することが好ましい。
前記光硬化性樹脂は、溶剤乾燥型樹脂と併用して使用することもできる。溶剤乾燥型樹脂を併用することにより、塗布面の被膜欠陥を有効に防止することができる。前記溶剤乾燥型樹脂とは、塗布施工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで皮膜になる樹脂を意味する。
前記溶剤乾燥型樹脂としては、一般に、熱可塑性樹脂が挙げられる。前記熱可塑性樹脂の例としては、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂およびゴムまたはエラストマーなどが挙げられる。前記熱可塑性樹脂は、非晶性でありながら有機溶媒に可溶性であるものが好ましい。特に、製膜性、透明性、および耐候性の観点から、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体などが好ましい。
また、前記ハードコート層用組成物は熱硬化性樹脂を含み得る。前記熱硬化性樹脂の例としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキド樹脂、メラミン・ユリア共重縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂などが挙げられる。
<第1屈折層(高屈折率層)>
前記ハードコート層上に、第1屈折層が形成される。
前記第1屈折層は、例えば、屈折率が1.70~2.80である金属酸化物微粒子を含有する樹脂を含み得る。
前記金属酸化物微粒子は、例えば、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化セリウム(CeO)、酸化スズ(SnO)、酸化アンチモン(Sb)、アンチモン酸亜鉛(ZnSb)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、酸化インジウムスズ(ITO)、リンドープ酸化スズ(PTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、およびこれらの組み合わせからなる群より選択された一つであり得る。
<第2屈折層(低屈折率層)>
前記ハードコート層上に第2屈折層が形成される。
前記第2屈折層は、例えば、i)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機微粒子を含有する樹脂、ii)低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、iii)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機微粒子を含有するフッ素系樹脂、iv)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機物等のいずれか一つを含み得る。前記シリカは、中空シリカ微粒子であることが好ましい。
前記フッ素系樹脂は、少なくとも分子中にフッ素原子を含む重合性化合物またはその重合体であり得る。この際の重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、光硬化性官能基、熱硬化性極性基等の硬化反応性の基を有するものが好ましい。
前記光硬化性官能基を有する重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有するフッ素含有単量体を使用し得る。より具体的には、フルオロオレフィン類(例えば、フルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロブタジエン、パーフルオロ-2,2-ジメチル-1,3-ジオキソール等)を例示し得る。(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものとしては、2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3-ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2-(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2-(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、2-(パーフルオロデシル)エチル(メタ)アクリレート、α-トリフルオロメタクリル酸メチル、α-トリフルオロメタクリル酸エチルのような、分子中にフッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物;分子中に、フッ素原子を少なくとも3個有する炭素数1~14のフルオロアルキル基、フルオロシクロアルキル基またはフルオロアルキレン基、少なくとも2つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有するフッ素含有多官能(メタ)アクリル酸エステル化合物等も可能である。
前記熱硬化性極性基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基等の水素結合形成基が挙げられる。これらは、塗膜との密着性だけでなく、シリカ等の無機超微粒子との親和性にも優れている。熱硬化性極性基を有する重合性化合物としては、例えば、4-フルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体;フルオロエチレン-炭化水素系ビニルエーテル共重合体;エポキシ、ポリウレタン、セルロース、フェノール、ポリイミド等の各樹脂のフッ素変性水等が挙げられる。
前記光硬化性官能基と熱硬化性極性基を兼ね備える重合性化合物としては、アクリルまたはメタクリル酸の部分および完全フッ素化アルキル、アルケニル、アリールエステル類、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類、完全または部分フッ素化ビニルエステル類、完全または部分フッ素化ビニルケトン類などを例示し得る。
具体的な一例として、前記基材層がポリエチレンテレフタレート系樹脂を含み、前記プライマー層が熱硬化性ポリウレタン系樹脂を含み、前記ハードコート層が光硬化性アクリレート系樹脂を含み、前記第1屈折層が酸化チタン(TiO)または酸化ジルコニウム(ZrO)を含み、前記第2屈折層がシリカ微粒子を含み得る。
<光学多層フィルムの製造方法>
前記光学多層フィルムの製造方法は、(1)ポリエステル樹脂を押出して未延伸シートを得る段階と、(2)前記未延伸シートを70℃~90℃で予熱した後、2.0~5.0の長さ方向延伸比(R1)および2.0~5.0の幅方向延伸比(R2)で延伸する段階と、(3)前記延伸されたシートを150℃~250℃にて熱固定して基材層を製造する段階と、(4)前記基材層上にプライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層を順次積層する段階とを含む。
<基材層の製造>
前記製造方法において基材層は、原料樹脂を押出し、予熱、延伸、および熱固定を経て製造される。この際、前記基材層の原料として使用されるポリエステル樹脂の組成は、前記に例示したとおりである。
また、前記押出は、230℃~300℃、または250℃~280℃の温度条件で行える。
前記基材層は、延伸する前に一定の温度にて予熱される。前記予熱温度の範囲は、前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)を基準にTg+5℃~Tg+50℃の範囲を満足すると同時に、70℃~90℃の範囲を満足する範囲で決定され得る。前記範囲内であるとき、前記基材層が延伸されやすい柔軟性を確保するとともに、延伸中に破断される現象を効果的に防止することができる。
前記延伸は、二軸延伸で行われ、例えば、同時二軸延伸法または逐次二軸延伸法により、幅方向(テンター方向、TD)および長さ方向(機械方向、MD)の2軸に延伸され得る。好ましくは、まず一方向に延伸した後、その方向の直角方向に延伸する逐次二軸延伸法が行える。
前記長さ方向延伸比(R1)は2.0~5.0の範囲であり、より具体的に2.8~3.5の範囲であり得る。また、前記幅方向延伸比(R2)は2.0~5.0の範囲であり、より具体的に2.9~3.7の範囲であり得る。好ましくは、長さ方向延伸比(R1)と幅方向延伸比(R2)とは類似であり、具体的に、前記幅方向の延伸比に対する長さ方向の延伸比の比率(R1/R2)が0.9~1.1、または0.9~1.0であり得る。
前記延伸比(R1、R2)は、延伸前の長さを1.0としたとき、延伸後の長さを示す比である。
また、前記延伸の速度は6.5m/min~8.5m/minであり得るが、特に限定されない。
前記延伸されたシートは、150℃~250℃、より具体的に160℃~230℃にて熱固定される。前記熱固定は、5秒~1分間行え、より具体的に、10秒~45秒間行える。
熱固定を開始した後、フィルムは長さ方向および/または幅方向に弛緩され得、この際の温度範囲は150℃~250℃であり得る。
<プライマー層の形成>
前記基材層上にプライマー層が形成される。
前記プライマー層は、熱硬化性樹脂を含むコーティング組成物から形成され得る。例えば、前記コーティング組成物は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、またはこれらの混合物を含み得る。具体的に、前記コーティング組成物は、ポリエステル系樹脂およびポリウレタン系樹脂のいずれかを50重量%以上含み得る。また、前記コーティング組成物は、これらの樹脂を含む水溶液または水分散液であり得る。
前記プライマー層は、原料樹脂と、必要に応じて光重合開始剤、およびその他の添加剤を溶媒中に混合分散させた組成物を使用して形成され得る。
この時の混合分散には、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー(kneader)などの公知の装置が使用され得る。
前記溶媒としては、水が好ましく使用され、それにより前記プライマー層用組成物が水溶液、水分散液または乳化液などの水性塗液の形態で製造され得る。また、少量の有機溶媒をも使用できる。
前記有機溶媒としては、例えば、アルコール(例えば、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、プロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコール)、ケトン(例えば、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)、脂肪族炭化水素(例えば、ヘキサン、シクロヘキサン)、ハロゲン化炭化水素(例えば、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素)、芳香族炭化水素(例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(例えば、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(例えば、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(例えば、1-メトキシ-2-プロパノール)、エステル(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソプロピル)などが挙げられる。
前記その他の添加剤としては、特に限定されず、例えば、レベリング剤、有機または無機微粒子、光重合開始剤、熱重合開始剤、架橋剤、硬化剤、重合促進剤、粘度調整剤、帯電防止剤、酸化防止剤、防汚剤、スリップ剤、屈折率調整剤、分散剤などが挙げられる。
前記プライマー層用組成物は、組成物内の固形分含有量が3重量%~20重量%、または4重量%~10重量%であることが好ましい。前記範囲内であるとき、残留溶剤が残ったり白化が発生したりする問題を軽減することができ、また、粘度上昇を防止して、塗布施工性に優れて厚さの調節が容易であり、表面にしみや縞模様が生じる現象を防止することができる。
前記プライマー層用組成物の前記基材層に対する塗布の時点は特に限定されず、好ましくは、基材層の製造過程において実施することができ、より具体的には、基材層のポリエステル樹脂の配向結晶化が完了する前に塗布することができる。
前記プライマー層用組成物の塗布後には、延伸および熱固定を行うことが好ましい。
前記プライマー層用組成物を基材層に塗布する際には、塗布性を向上させるための予備処理として、基材層の表面にコロナ表面処理、火炎処理、プラズマ処理などの物理処理を行うか、あるいはプライマー層用組成物とともに化学的に不活性の界面活性剤を併用し得る。
前記プライマー層用組成物の塗布方法としては、公知の任意の塗布施工法を適用することができる。例えば、ロールコート法、グラビアコート法、ロールブラシ法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、含浸法、カーテンコート法などを単独または組み合わせて使用し得る。また、プライマー層は、必要に応じて、ポリエステル基材の片面にのみ形成しても良く、両面に形成しても良い。
また、前記プライマー層には、光学多層フィルムの物性を低下させない範囲で、石鹸化処理、プラズマ処理、コロナ処理、紫外線処理などの表面処理が行える。
<ハードコート層の形成>
次に、前記プライマー層上にハードコート層が形成される。
前記ハードコート層は、原料樹脂と、必要に応じて光重合開始剤、およびその他の添加剤を溶媒中に混合分散させた組成物を使用して形成され得る。
前記ハードコート層の形成に使用される原料樹脂は、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂などであり、その具体的な種類は前記で例示したとおりである。
前記光重合開始剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができ、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、メチルベンゾイルベンゾエート、α-アミルオキシムエステル、チオキサントン類、プロピオンフェノン類、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。具体的に、前記光硬化性樹脂がラジカル重合性不飽和基を有する場合には、光重合開始剤として、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテルなどを使用し得る。また、前記光硬化性樹脂がカチオン重合性官能基を有する場合には、光重合開始剤として、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタロセン化合物、ベンゾインスルホン酸エステルなどを使用し得る。前記ハードコート層用組成物において光重合開始剤の含有量は、前記光硬化性樹脂100重量部に対して1重量部~10重量部、または2重量部~8重量部であることが好ましい。前記範囲内であるとき、光学多層フィルムの表面硬度に優れながら、光照射による内部硬化が効果的に起きるのに有利である。
前記ハードコート層用組成物は溶剤を含有し得る。前記溶剤は、原料樹脂成分の種類および溶解性に応じて選択することができ、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコール等)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等)、脂肪族炭化水素類(ヘキサン等)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサン等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン等)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール等)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)などが可能であり、これらの混合溶媒でもよい。これらの中で、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒が樹脂との相溶性と塗布施工性の向上面で好ましい。
前記ハードコート層用組成物の固形分含有量は、特に限定されないが、5重量%~70重量%、または25重量%~60重量%であることが好ましい。
また、前記ハードコート層用組成物は、25℃における約5mPa.s~30mPa.sの粘度を有し得る。前記粘度範囲内のとき、プライマー層上にコーティングの際に欠陥を最小限に抑えることができ、均一な厚さで容易に塗布し得る。
前記ハードコート層用組成物には、所望の機能に応じて、公知の有機、無機微粒子、分散剤、界面活性剤、帯電防止剤、シランカップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤などがさらに添加され得る。これらのうち、前記帯電防止剤としては、第4級アンモニウム塩などのカチオン性帯電防止剤や、酸化インジウムスズ(ITO)などの微粒子や、導電性重合体などを使用し得る。前記帯電防止剤は、ハードコート層用組成物の固形分の重量に対して1重量%~30重量%の量で使用し得る。
前記ハードコート層用組成物の各成分の混合は、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー、ミキサーなどの公知の装置を使用して行える。
また、前記ハードコート層用組成物の塗布方法としては、グラビアコート法、スピンコート法、浸漬法、スプレー法、ダイコート法、バーコート法、ロールコーター法、メニスカスコーター法、フレキソ印刷法、スクリーン印刷法、フィードコーター法などの公知の方法を利用し得る。
前記ハードコート層用組成物は、塗布後、必要に応じて加熱および/または乾燥して、活性エネルギー線照射などにより硬化され得る。
前記活性エネルギー線照射の例としては、紫外線照射または電子線照射が挙げられる。前記紫外線照射は、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト蛍光灯、メタルハライドランプ灯などを用いて行える。紫外線の波長としては、190nm~380nmの領域を使用することができ、紫外線照射量は、80mJ/cm以上、100mJ/cm以上、または130mJ/cm以上であり得る。また、前記電子線照射は、コッククロフト・ワルトン(Cockcroft-Walton)型、ヴァン・デ・グラフ(Van de Graaff)型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型などの各種電子線加速器を用いて行える。
<第1屈折層および第2屈折層の形成>
次に、前記ハードコート層上に第1屈折層および第2屈折層が形成される。
前記第1屈折層および第2屈折層は、それぞれの原料樹脂と、必要に応じて硬化剤およびその他の添加剤を溶媒中に混合分散させた組成物とを使用して形成され得る。
前記第1屈折層および第2屈折層の形成に使用される原料樹脂の具体的な種類は、前記に例示したとおりである。
前記第1屈折層用組成物および第2屈折層用組成物には、反応性基などを硬化させるための硬化剤や、塗布施工性を向上させたり防汚性を付与させたりするための各種添加剤、および溶剤が適切に配合され得る。
また、第1屈折層用組成物および第2屈折層用組成物の粘度は、塗布性を考慮して、0.5mPa.s~5mPa.s(25℃)または0.7mPa.s~3mPa.s(25℃)の範囲で調節することが望ましい。前記範囲内であるとき、可視光線の優れた反射防止層を実現し、均一で塗布ムラがなく密着性を向上させるために、より有利である。
原料樹脂の硬化は、前記ハードコート層における方法と同様の方法により行える。また、硬化処理のために加熱手段が利用される場合には、加熱によりラジカルを発生して重合性化合物の重合を開始させる熱重合開始剤が、原料樹脂に添加されることが好ましい。
<光学部品>
前記実施形態による光学多層フィルムは、光学部品に適用され得る。
前記光学部品は、前記実施形態による光学多層フィルムを含むことにより、低い反射率および向上された光学的特性を有し得る。
例えば、前記光学部品は、550nm波長の光に対して1.5%以下の反射率を有し得る。具体的に、前記光学部品は、550nm波長の光に対して1%以下、0.5%以下、または0.2%以下の反射率を有し得、より具体的に0.1%~1.5%の範囲、0.1%~1%の範囲、0.1%~0.5%の範囲、または0.1%~0.2%の範囲の反射率を有し得る。これにより、前記光学部品は、外部光による反射がほとんどないので、視認性が向上し得る。
前記光学部品は、具体的に偏光板であり得る。
図5は、一実施形態による偏光板の断面図を示したものである。
図5を参照すると、一実施形態による偏光板10は、偏光子11と、前記偏光子の少なくとも一面上に配置される光学多層フィルム12とを含む。
前記偏光子は、多方向に振動しながら、前記偏光板に入射される自然光を一方向のみに振動する光に偏光させる。前記偏光子は、ヨウ素などで染色されたポリビニルアルコール(PVA)層であり得る。この際、前記PVA層に含まれているPVA分子は一方向に整列され得る。
<表示装置>
前記実施形態による光学部品は、表示装置に適用され得る。
前記表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの上面および下面の少なくとも一面上に配置される光学部品とを含む。
この際、前記光学部品として前述の構成を有する光学部品が使用される。
前記表示装置は、表示パネルの種類に応じて、液晶表示装置と有機電界発光表示装置等として提供され得る。
<液晶表示装置>
図6は、一実施形態による液晶表示装置(LCD)を概略的に示す断面図である。図6を参照すると、一実施形態による液晶表示装置は、液晶パネル70と、バックライトユニット80とを含む。
前記バックライトユニットは、前記液晶パネルに光を出射する。前記液晶パネルは、前記バックライトユニットからの光を利用して、映像を表示する。
一方、前記バックライトユニットには、発光波長に応じて様々な種類の光源が適用され得る。
図8は、LCDのバックライトユニットに適用される様々な光源のスペクトルを例示したものである。図8を参照すると、従来の光学フィルムを適用した液晶表示装置の場合、光源1のように、一部色相が混ざっている光源にのみ適用可能であった。
しかし、最近では、鮮やかな色を実現するために、赤(R)、緑(G)および青色(B)が重複する領域を最小化し、それぞれの固有の色を発光する光源を使用しているが、従来の光学フィルムをこれらの光源に適用すると、所望の光学的特性を実現するのには限界があった。
これとは異なり、前記実施形態による前記光学多層フィルムは、前述のように各層が設計されることにより、光源1のように一部色相が混ざっている光源のみならず、光源2または光源3のように、赤(R)、緑(G)および青色(B)が重複する領域が最小化された光源に適用しても、虹ムラなどの不良がなく鮮やかな色相が実現可能である。
例えば、前記液晶表示装置は、前記実施形態による前記光学多層フィルムを備えることにより、400nm~800nmの領域において、半値幅(FWHM、Full Width at Half Maximum)が50nm以下、例えば、45nm以下、例えば、40nm以下であるピークを2つ以上示す光源をバックライトユニットに適用することが可能である。
前記液晶パネル70は、上部偏光板10、カラーフィルタ基板71、液晶層72、TFT(thin film transistor)基板73、および下部偏光板10'を含む。
前記TFT基板および前記カラーフィルタ基板は互いに対向する。前記TFT基板は、それぞれのピクセルに対応する多数の画素電極、前記画素電極に接続される多数の薄膜トランジスタ、前記薄膜トランジスタにそれぞれ駆動信号を印加する多数のゲート配線、および前記薄膜トランジスタを介して前記画素電極にデータ信号を印加する多数のデータ配線を含み得る。
前記カラーフィルタ基板は、各々のピクセルに対応する多数のカラーフィルタを含む。前記カラーフィルタは、透過される光をフィルタリングして、赤色、緑色、および青色をそれぞれ実現することができる。また、前記カラーフィルタ基板は、前記画素電極に対向する共通電極を含み得る。
前記液晶層は、前記TFT基板と前記カラーフィルタ基板との間に介在される。前記液晶層は、前記TFT基板によって駆動され得る。より具体的に、前記液晶層は、前記画素電極と前記共通電極との間に形成される電界によって駆動され得る。前記液晶層は、前記下部偏光板を通過した光の偏光方向を調節し得る。すなわち、前記TFT基板は、ピクセル単位で、前記画素電極および前記共通電極の間に印加される電位差を調節し得る。これにより、前記液晶層は、ピクセル単位で異なる光学的特性を有するように駆動され得る。
前記上部偏光板および前記下部偏光板の少なくとも一つは、前述の一実施形態による偏光板と実質的に同一構成を有し得る。
前記下部偏光板は、前記TFT基板の下部に配置される。前記下部偏光板は、前記TFT基板の下部面に接着され得る。
前記上部偏光板は、前記カラーフィルタ基板の上部に配置される。前記上部偏光板は、前記カラーフィルタ基板の上部面に接着され得る。
前記上部偏光板および前記下部偏光板の偏光方向は、互いに同一であるか、または互いに垂直し得る。
前述のように、前記上部偏光板および/または前記下部偏光板は、向上された性能を有する光学多層フィルムを含む。これにより、一実施形態による液晶表示装置は、向上された輝度、画質および耐久性を有し得る。
<有機電界発光表示装置>
図7は、一実施形態による有機電界発光表示装置を概略的に示す断面図である。
図7を参照すると、一実施形態による有機電界発光表示装置は、前面偏光板10と、有機電界発光パネル90とを含む。
前記前面偏光板は、前記有機電界発光パネルの前面上に配置され得る。より具体的に、前記前面偏光板は、前記有機電界発光パネルにおいて、映像が表示される面に接着され得る。前記前面偏光板は、前述の一実施形態による偏光板と実質的に同一の構成を有し得る。
前記有機電界発光パネル90は、ピクセル単位の自己発光により映像を表示する。前記有機電界発光パネル90は、有機電界発光基板91と駆動基板92とを含む。
前記有機電界発光基板は、ピクセルにそれぞれ対応する複数の有機電界発光ユニットを含む。前記有機電界発光ユニットは、それぞれ陰極、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、および陽極を含む。
前記駆動基板は、前記有機電界発光基板に駆動的に結合される。すなわち、前記駆動基板は、前記有機電界発光基板に駆動電流等のような駆動信号を印加できるように結合され得る。より具体的に、前記駆動基板は、前記有機電界発光ユニットにそれぞれ電流を印加して、前記有機電界発光基板を駆動することができる。
前記前面偏光板は、低い反射率および向上された光学的特性を有するため、一実施形態による有機電界発光表示装置は、低い反射率、向上された輝度および画質を有し得る。
(実施例)
以下、実施例によってより具体的に説明するが、これらの範囲に限定されるものではない。
(実施例1:光学多層フィルムの製造)
[段階(1)基材層の形成]
ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(SKC社)を押出機により約280℃にて押出し、キャスティングロールにより約30℃にてキャスティングして未延伸シート(sheet)を製造した。前記未延伸シートを下記表1の温度にて予熱した後、125℃の温度にて表1のような延伸比で長さ方向(MD)および幅方向(TD)に延伸した。その後、延伸されたシートを下記表1の温度で約30秒間熱固定して基材層を製造した。
[段階(2)プライマー層の形成]
前記、基材層を形成する過程において、長さ方向(MD)の延伸後、幅方向(TD)に延伸する前に、前記基材層上にプライマー層を形成した。この際、前記基材層上に熱硬化性ポリウレタン系樹脂組成物をマイヤーバー(Mayer bar)により塗布、乾燥して、プライマー層を形成した。
[段階(3)ハードコート層の形成]
ペンタエリトリトールトリアクリレート(PETA)をメチルイソブチルケトン(MIBK)溶媒に30重量%の濃度で溶解させ、光重合開始剤(Irg184、BASF社)を固形分に対して5重量%添加したハードコート層組成物を調製した。前記ハードコート層組成物をバーコーターにより、乾燥後の膜厚が5μmになるようにプライマー層上にコーティングして塗膜を形成した。形成された塗膜を80℃にて1分間乾燥して溶剤を除去し、約300mJ/cmの紫外線照射により固定させ、下記表2の屈折率を有するハードコート層を形成した。
[段階(4)第1屈折層の形成]
前記ハードコート層上に、多官能アクリレート樹脂および酸化チタン(TiO)を含む組成物を用いて第1屈折層を形成した。前記ハードコート層上に前記組成物を塗布した後、80℃にて1分間乾燥させ、窒素パージ(purging)条件において約650mJ/cmの紫外線を照射して、第1屈折層を形成した。この際、前記組成物は固形分を約40重量%含有し、25℃にて粘度が約6.5mPa.sのものを使用した。
[段階(5)第2屈折層の形成]
前記第1屈折層上に、シリカ微粒子を含む樹脂を用いて第2屈折層を形成した。
前記実施例1の光学多層フィルムの各層別屈折率および厚さを下記表にまとめた。
Figure 0007249896000001
[試験例1:反射率の測定]
前記実施例1で製造した光学多層フィルムに対して反射率を測定した。
光吸収がほとんどないガラス上にブラック粘着テープを貼り付け、その上に光学多層フィルムのサンプルを付着した後、分光光度計(U-4100、日立社)を用いて、400nm~800nmの波長帯域にて反射率を測定した。
さらに、前記実施例1と同じ手順を繰り返し、いずれか一層の厚さを以下のように変化させながら、それぞれの光学多層フィルムを製造した。
具体的に、以下の(a)~(d)の条件で、様々な光学多層フィルムを製造し、各々に対する反射率を測定し、これを図3a~図3dにそれぞれ示した。
(a)プライマー層の厚さを45nmから105nmまで変化
(b)ハードコート層の厚さを0.5μmから3.5μmまで変化
(c)第1屈折層の厚さを10nmから100nmまで変化
(c)第2屈折層の厚さを60nmから140nmまで変化
図3a~3dに示すように、光学多層フィルムの反射率は、可視光線領域で概ね低い水準だった。一方、各層別の厚さ変化に反射率が影響を受けることが分かっており、特に、プライマー層の厚さおよび第2屈折層の厚さ変化に応じて反射率が大きく変わっていて、プライマー層の場合、厚さが約85nmのとき、可視光線領域において平均的反射率が最も低く表れた。
[試験例2:基材層の評価]
前記実施例1の段階(1)の手順を繰り返し、具体的な製造工程の条件は下記表のとおりにして、ポリエステル系基材層を得た。
Figure 0007249896000002
前記6個の基材層サンプルについて、以下のように試験を行った。
(1)屈折率および面内位相差
サンプルに対して、屈折率((nx+ny)/2)、面内位相差(Ro)、厚み方向位相差(Rth)および有効幅内の面内位相差(|ΔRo|/|Δx|)を測定した。
まず、2枚の偏光板を用いてサンプルの配向軸方向を求め、配向軸方向が直交するように4cm×2cmの長方形に裁断した。面内位相差(Ro)および厚み方向位相差(Rth)は、位相差測定器(Axometrics社製造、Axoscan、測定波長550nm)を用いて、幅中心において測定した。また、位相差測定器の基本データである屈折率は、アッベ屈折計(アタゴ社製造、NAR-4T、測定波長589.3nm)により測定し、厚さd(μm)は、電気マイクロメータ(ファインリューフ社製造、ミリトロン1245D)を使用して測定した。その結果を下記表3に示した。
Figure 0007249896000003
上記表から分かるように、基材層1~3は面内位相差が非常に少ないことに対して、基材層5および6は面内位相差が大きかった。
(2)基材層の有効幅全体における位相差測定
前記基材層1について、有効幅全体における面内位相差(Ro)および厚み方向位相差(Rth)を測定した。
図4aは、基材層1に対する有効幅全体における面内位相差(Ro)を測定した結果である。図4aに示すように、前記基材層1は次のような物性を有することが分かる。
- 幅中心において面内位相差(Ro)が100nm以下
- 幅中心から幅方向に±500mm距離内における面内位相差(Ro)が100nm以下
- 幅中心から幅方向に±1000mm距離内における面内位相差(Ro)が200nm以下
- 有効幅内において、幅方向の変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)が300nm/3m未満
図4bは、基材層1に対する有効幅全体における厚み方向位相差(Rth)を測定した結果である。図4bに示すように、基材層1は次のような物性を有することが分かる。
- 幅中心において厚み方向位相差(Rth)が8600nm以上
- 有効幅内において幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)が1500nm/3m未満
(3)物性測定
前記基材層1~基材層6について、様々な物性を測定した。
- 結晶化度は下記数学式に基づいて計算した。
Xc[%]=dc(d-da)/d(dc-da)*100
(Xc:結晶化度、dc:結晶部分の密度(g/cm)、da:非結晶部分の密度(g/cm)、d:測定点の密度(g/cm)、ここでは、dc=1.455(g/cm)、da=1.335(g/cm)で計算した)
- 鉛筆硬度は、鉛筆硬度試験機(Kipae E&T社、KP-M5000M)により、三菱「UNI」Grade Pencilを使用して測定した。
- 引張弾性率は、引張圧縮試験機(Universal Testing Machine、 Instron社、4485 TIC960203-97B1A)で測定した。
- 視認性は、波状モアレ縞およびギラツキ現象の発生有無に応じて、以下の基準で評価した。
○:視認性の低下なし、△:視認性のやや低下、×:視認性の低下激しい。
その結果を下記の表に示した。
Figure 0007249896000004
前記表から分かるように、基材層1~3が、光学特性に優れながらも機械的物性に優れている。
10:(上部)偏光板
10':(下部)偏光板
11:偏光子
12:光学多層フィルム
12a:基材層
12b:プライマー層
12c:ハードコート層
12d:第1屈折層
12e:第2屈折層
70:液晶パネル
71:カラーフィルタ基板
72:液晶層
73:TFT基板
80:バックライトユニット
90:有機電界発光パネル
91:有機電界発光基板
92:駆動基板
A、B:幅中心
d:厚さ
A'、A''、B'、B'':幅中心から移動した点

Claims (14)

  1. 基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の順次的な積層体を含み、
    前記基材層がポリエステル樹脂を含み、0~500nmの面内位相差(Ro)、85nm以下の最小面内位相差(Romin)、及び6000nm以上の厚み方向位相差(Rth)を有し、
    前記基材層は、幅方向変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)が550nm/3m未満であり、幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)が700nm/3m未満であり、
    前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたときに、下記式(1)~():
    1.61≦n1≦1.69 (1)
    n5<n3<n2<n1<n4 (2)
    0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
    0.40≦n4-n5≦0.60 (4)
    1.25≦n5≦1.35 (5)
    1.60≦n2≦1.70 (6)
    1.52≦n3≦1.70 (7)
    を満足する、光学多層フィルム。
  2. 前記光学多層フィルムが、550nm波長の光に対して6.5%以下の反射率を有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
  3. 前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、
    前記プライマー層が1.60~1.62の屈折率(n2)を有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
  4. 前記プライマー層が1.60~1.61の屈折率(n2)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。
  5. 前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。
  6. 前記プライマー層が1.60~1.61の屈折率(n2)を有し、
    前記ハードコート層が1.52~1.53の屈折率(n3)を有し、
    前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有し、
    前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。
  7. 前記プライマー層が80nm~95nmの厚さを有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
  8. 前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有する、請求項7に記載の光学多層フィルム。
  9. 前記基材層が20μm~60μmの厚さを有する、請求項7に記載の光学多層フィルム。
  10. 前記ハードコート層が1μm~5μmの厚さを有し、
    前記第1屈折層が5nm~150nmの厚さを有し、
    前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有する、請求項9に記載の光学多層フィルム。
  11. 前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)および20μm~60μmの厚さを有し、
    前記プライマー層が1.60~1.62の屈折率(n2)および80nm~95nmの厚さを有し、
    前記ハードコート層が1.52~1.53の屈折率(n3)および1μm~5μmの厚さを有し、
    前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)および5nm~150nmの厚さを有し、
    前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)および80nm~120nmの厚さを有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
  12. 前記基材層がポリエチレンテレフタレート系樹脂を含み、
    前記プライマー層が熱硬化性ポリウレタン系樹脂を含み、
    前記ハードコート層が光硬化性アクリレート系樹脂を含み、
    前記第1屈折層が酸化チタン(TiO)または酸化ジルコニウム(ZrO)を含み、
    前記第2屈折層がシリカ微粒子を含む、請求項1に記載の光学多層フィルム。
  13. 偏光子と、
    前記偏光子の少なくとも一面上に配置される請求項1に記載の光学多層フィルムとを含む、光学部品。
  14. 表示パネルと、
    前記表示パネルの上面および下面の少なくとも一面上に配置される請求項13に記載の光学部品とを含む、表示装置。
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