JP7331829B2 - 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2018-34675(出願日:2018年2月28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。画像表示装置の表面はカバーガラスで構成されることがあるが、画像表示装置にカバーガラスを用いた場合、硬度は優れるものの、曲がらないので、折り畳もうとすると割れてしまうおそれがある。このため、折り畳み可能な画像表示装置には、カバーガラスの代わりに、ある程度の硬度を維持しながら折り畳むことが可能な、光透過性基材およびハードコート層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。ここで、光学フィルムの表面側から衝撃が加わったときには、光学フィルムの表面が凹むことにより、光学フィルムの一部の部材(例えば加飾層)や画像表示装置における光学フィルムよりも内部に存在する部材(例えば偏光板)が損傷を受けることがある。
光学フィルムの表面の凹みに関しては、光学フィルム自体に起因する凹みと、光学フィルムよりも画像表示装置の内部に配置された粘着層に起因する凹みがある。「光学フィルム自体に起因する凹み」とは、光学フィルムの表面に衝撃が加わったとき、その衝撃によって光学フィルム自体が変形することによって生じる凹みを意味し、「粘着層に起因する凹み」とは、粘着層が柔らかいために、光学フィルムの表面に衝撃が加わったとき、光学フィルムよりも画像表示装置の内部に配置された粘着層が塑性変形を起こし、光学フィルムが粘着層の塑性変形に追従することによって生じる凹みを意味する。
このため、光学フィルムにおいては、光学フィルムの表面に衝撃が加わったときに、光学フィルム自体に起因する凹みおよび粘着層に起因する凹みが抑制され、かつ光学フィルムよりも画像表示装置の内部に存在する部材が損傷を受けないような優れた耐衝撃性が求められているが、未だこのような優れた耐衝撃性を有する光学フィルムが得られていないのが現状である。また、現在、光学フィルムには、画像表示装置の意匠性を向上させる機能も求められることもある。
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、表面側から衝撃が加わったときに優れた耐衝撃性を有し、かつ意匠性を向上させることが可能な折り畳み可能な光学フィルム、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。また、表面側から衝撃が加わったときに優れた耐衝撃性を有する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]表面および前記表面とは反対側の裏面を有する折り畳み可能な光学フィルムであって、ハードコート層、樹脂層、および加飾層を備え、前記ハードコート層が、前記樹脂層および前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に配置され、前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、光学フィルム。
[2]前記樹脂層が、前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に設けられている、上記[1]に記載の光学フィルム。
[3]光透過性基材をさらに備える、上記[1]または[2]に記載の光学フィルム。
[4]前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物を含む基材である、上記[3]に記載の光学フィルム。
[5]前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、前記樹脂層、および前記加飾層をこの順に備える、上記[3]または[4]に記載の光学フィルム。
[6]前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、前記光透過性基材、および前記加飾層をこの順に備える、上記[3]または[4]に記載の光学フィルム。
[7]前記加飾層が、前記光透過性基材と前記樹脂層の間に設けられている、上記[3]または[4]に記載の光学フィルム。
[8]前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、上記[1]ないし[7]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[9]前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを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、上記[1]ないし[8]のいずれか一項に記載の光学フィルム。
[10]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[9]のいずれか一項に記載の光学フィルムと、を備え、前記光学フィルムの前記表面が、前記光学フィルムの前記裏面よりも観察者側に位置している、画像表示装置が提供される。
[11]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[10]に記載の画像表示装置。
[12]観察者側に向けて、表示パネル、偏光板、および折り畳み可能な光学フィルムをこの順に備える画像表示装置であって、前記光学フィルムが、ハードコート層および前記ハードコート層よりも前記偏光板側に配置された樹脂層を備え、前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、画像表示装置。
[13]前記光学フィルムが、光透過性基材をさらに備える、上記[12]に記載の画像表示装置。
[14]前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物からなる基材である、上記[13]に記載の画像表示装置。
[15]前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、および前記樹脂層をこの順に備える、上記[13]または[14]に記載の画像表示装置。
[16]前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、および前記光透過性基材をこの順に備える、上記[13]または[14]に記載の画像表示装置。
[17]前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、上記[12]ないし[16]のいずれか一項に記載の画像表示装置。
[18]前記偏光板よりも観察者側に配置された面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルムをさらに備える、上記[12]ないし[17]のいずれか一項に記載の画像表示装置。
[19]前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを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、上記[12]ないし[18]のいずれか一項に記載の画像表示装置。
[20]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[12]ないし[19]のいずれか一項に記載の画像表示装置。
本発明の一の態様によれば、表面に衝撃が加わった際に優れた折り畳み性を有し、かつ意匠性を向上させることが可能な光学フィルム、および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。また、本発明の他の態様によれば、表面側から衝撃が加わったときに優れた耐衝撃性を有する画像表示装置を提供できる。
図1は、第1の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は、第1の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4は、第1の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、第1の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、第1の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、第1の実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 図8は、第2の実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。 図9は、第2の実施形態に係る画像表示装置に組み込まれる他の光学フィルムの概略構成図である。 図10は、第2の実施形態に係る画像表示装置に組み込まれる他の光学フィルムの概略構成図である。 図11は、第2の実施形態に係る他の画像表示装置の概略構成図である。
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態に係る光学フィルムおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「フィルム」、「シート」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「フィルム」はシートとも呼ばれるような部材も含む意味で用いられる。図1は本実施形態に係る光学フィルムの概略構成図であり、図2は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~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、折り畳み可能であり、かつ光透過性を有するものである。本明細書における「光透過性」とは、光を透過させる性質を意味し、例えば、加飾層が存在しない部分での全光線透過率が50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上であることを含む。光透過性とは、必ずしも透明である必要はなく、半透明であってもよい。
光学フィルム10は、表面10Aおよび表面10Aとは反対側の裏面10Bを有している。また、光学フィルム10は、光透過性基材11、ハードコート層12、樹脂層13、および加飾層14を備えている。光学フィルム10においては、ハードコート層12は、光透過性基材11、樹脂層13、および加飾層14よりも光学フィルム10の表面10A側に設けられており、また樹脂層13は加飾層14よりも光学フィルム10の表面10A側に設けられている。具体的には、光学フィルム10は、表面10Aから裏面10Bに向けて、ハードコート層12、光透過性基材11、樹脂層13および加飾層14をこの順に備えている。ただし、ハードコート層が、光透過性基材、樹脂層および加飾層よりも光学フィルムの表面側に配置されていれば、光透過性基材、樹脂層および加飾層の順序は特に限定されない。図1においては、光学フィルム10の表面10Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム10の裏面10Bは、加飾層14の表面および樹脂層13の一部の表面となっている。また、光学フィルム10は、光透過性基材11を備えているが、後述するように光学フィルムは、光透過性基材を備えていなくともよい。
光学フィルム10は、上記したように折り畳み可能となっているが、具体的には、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、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、20万回、50万回、または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。なお、上記連続折り畳み試験の折り畳み回数を少なくとも10万回で評価しているのは、以下の理由からである。例えば、光学フィルムを折り畳み可能なスマートフォンに組み込むことを想定すると、折り畳みを行う頻度(開閉する頻度)が非常に多くなる。このため、上記連続折り畳み試験の折り畳み回数を例えば1万回や5万回とする評価では、実用的なレベルでの評価を行うことができないおそれがある。具体的には、例えば、常にスマートフォンを使用する人を想定すると、朝の通勤時だけでも5回~10回はスマートフォンを開閉することが想定されるので、1日だけでも少なくとも30回はスマートフォンを開閉することが想定される。したがって、スマートフォンを1日30回開閉することを想定すると、折り畳み回数が1万回の連続折り畳み試験は、30回×365日=10950回となるので、1年間の使用を想定した試験となる。すなわち、折り畳み回数が1万回の連続折り畳み試験の結果が良好であったとしても、1年経過後は、光学フィルムに割れや破断等が生じるおそれがある。したがって、連続折り畳み試験における折り畳み回数が1万回の評価とは、製品として使用できないレベルしか確認できないものであり、使用できるが不十分なものも良好となってしまい、評価することができない。このため、実用的なレベルであるか否かを評価するためには、上記連続折り畳み試験の折り畳み回数は少なくとも10万回で評価する必要がある。連続折り畳み試験は、光学フィルム10の表面10A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、また光学フィルム10の表面10A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、光学フィルム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20でそれぞれ固定する。なお、30mm×100mmの大きさに光学フィルムを切り出せない場合には、例えば、20mm×75mmの大きさに光学フィルムを切り出してもよい。また、図2(A)に示すように、固定部20は水平方向にスライド移動可能になっている。
次に、図2(B)に示すように、固定部20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20で固定された対向する2つの辺部10C、10Dの間隔φが30mmとなる位置まで固定部20を移動させた後、固定部20を逆方向に移動させて光学フィルム10の変形を解消させる。
図2(A)~(C)に示すように固定部20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20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20が最接近したときの間隔を30mmに制御することで、光学フィルム10の対向する2つの辺部10C、10Dの間隔φを30mmにできる。この場合、屈曲部10Eの外径を30mmとみなす。なお、光学フィルム10の厚みは、固定部20の間隔(30mm)と比較して充分に小さな値であるため、光学フィルム10の連続折り畳み試験の結果は、光学フィルム10の厚みの違いによる影響は受けないとみなすことができる。なお、光学フィルム10においては、対向する2つの辺部10C、10Dの間隔を20mm、10mm、6mm、または3mmにして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さらに好ましい(対向する2つの辺部10C、10Dの間隔φは小さいほど好ましい)。
光学フィルム10の表面10A(ハードコート層12の表面12A)は、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、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、B以上であることが好ましく、H以上であることがより好ましい。鉛筆硬度試験は、30mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルム10をガラス板上に折れや皺がないようニチバン株式会社製のセロテープ(登録商標)で固定し、光学フィルムの表面に対し鉛筆硬度試験機(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り行うものとする。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は、イエローインデックス(YI)が15以下であることが好ましい。光学フィルム10のYIが15以下であれば、光学フィルムの黄色味を抑制でき、透明性が求められる用途に適用できる。光学フィルム10のイエローインデックス(YI)の上限は、10以下、5以下、または1.5以下であることがより好ましい。イエローインデックス(YI)は、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、分光光度計(製品名「UV-2450」、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)内に50mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムの裏面側が光源側となるように配置した状態で測定した光学フィルムの波長300nm~780nmの透過率からJIS Z8722:2009に記載された演算式に従って色度三刺激値X、Y、Zを計算し、三刺激値X、Y、ZからASTM D1925:1962に記載された演算式に従って算出された値である。光学フィルム10のイエローインデックス(YI)の上限は、10以下であることがより好ましい。上記イエローインデックス(YI)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する。なお、UV-2450においては、イエローインデックスは、UV-2450に接続されたモニター上で、上記透過率の測定データを読み込み、計算項目にて「YI」の項目にチェックを入れることによって算出される。波長300nm~780nmの透過率の測定は、以下の条件で、波長300nm~780nmにおいてそれぞれ前後1nmの間で最低5ポイント分の透過率を測定し、その平均値を算出することによって求めるものとする。また、分光透過率のスペクトルにうねりが出るようであれば、デルタ5.0nmでスムージング処理を行ってもよい。
(測定条件)
・波長域:300nm~780nm
・スキャン速度:高速
・スリット幅:2.0
・サンプリング間隔:オート(0.5nm間隔)
・照明:C
・光源:D2およびWI
・視野:2°
・光源切替波長:360nm
・S/R切替:標準
・検出器:PM
・オートゼロ:ベースラインのスキャン後550nmにて実施
光学フィルム10のイエローインデックス(YI)を調整するために、例えば、光透過性基材11に、黄色の補色となる青色の色素を含有させてもよい。光透過性基材として、ポリイミド基材を用いたことで、黄色味が問題となるような場合であったとしても、光透過性基材11に青色の色素を含ませることで、光学フィルムのイエローインデックス(YI)を低下させることができる。
光学フィルム10のヘイズ値(全ヘイズ値)は3.0%以下であることが好ましい。光学フィルム10の上記ヘイズ値が3.0%以下であれば、光学フィルム10をモバイル端末に用いた場合に、画像表示面の白化を抑制できる。上記ヘイズ値は、2.0%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。
上記ヘイズ値は、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、ヘイズメーター(製品名「HM-150」、株式会社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、光学フィルムを50mm×100mmの大きさに切り出した後、カールや皺がなく、かつ指紋や埃等がない状態で設置し、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。光学フィルム10においては、目視した表面10Aは平坦であり、かつハードコート層12等の積層する層も平坦であり、また膜厚のばらつきも±10%の範囲内に収まる。したがって、切り出した光学フィルムの異なる3箇所でヘイズ値を測定することで、おおよその光学フィルムの面内全体のヘイズ値の平均値が得られると考えられる。ヘイズ値のばらつきは、測定対象が1m×3000mと長尺であっても、5インチのスマートフォン程度の大きさであっても、±10%以内である。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、85%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85%以上であれば、優れた光透過性を得ることができる。光学フィルム10の全光線透過率は、88%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。
上記全光線透過率は、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、ヘイズメーター(製品名「HM-150」、株式会社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。具体的には、全光線透過率は、ヘイズ値の測定方法と同様の方法により測定する。
また、光学フィルムの裏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、イエローインデックス測定、ヘイズ値測定、全光線透過率測定を行うものとする。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、これらの試験やこれらの測定には大きな影響はない。ヘイズ値の測定は、粘着層や接着層の剥離後、さらに粘着層または接着層の汚れをアルコールで良く拭き取ってから行うものとする。
光学フィルム10の用途は、特に限定されないが、光学フィルム10の用途としては、例えば、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(PC)、ウェアラブル端末、デジタルサイネージ、テレビジョン、カーナビゲーション等の画像表示装置が挙げられる。また、光学フィルム10は、車載用途にも適している。上記各画像表示装置の形態としては、フォルダブル、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。
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。なお、例えば、光学フィルム10がロール状になっている場合においては、光学フィルム10のロールから所定の長さを繰り出して、ロールの長手方向に沿って延びる両端部を含む非有効領域ではなく、品質が安定している中心部付近の有効領域から所望の大きさに切り出すものとする。
画像表示装置における光学フィルム10の配置箇所は、画像表示装置の内部であってもよいが、画像表示装置の表面付近であることが好ましい。画像表示装置の表面付近に用いられる場合、光学フィルム10は、カバーガラスの代わりに用いられるカバーフィルムとして機能する。
<<光透過性基材>>
光透過性基材11は、光透過性を有する基材である。光透過性基材11の厚みは、10μm以上100μm以下となっていることが好ましい。光透過性基材11の厚みが10μm以上であれば、光学フィルムのカールを抑制でき、また充分な硬度を得ることができ、更に、光学フィルムをRoll to Rollで製造する場合であっても、皺が発生しにくくなり、外観の悪化を招くおそれがない。一方、光透過性基材11の厚みが100μm以下であれば、光学フィルム10の折り畳み性能が良好であり、連続折り畳み試験の要件を満足させることができ、また、光学フィルム10の軽量化の面で好ましい。光透過性基材11の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、光透過性基材11の断面を撮影し、その断面の画像において光透過性基材11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。光透過性基材11の下限は20μm以上、30μm以上、または40μm以上であることがより好ましく、光透過性基材11の上限は80μm以下、70μm以下、または60μm以下であることがより好ましい。
光透過性基材11を構成材料としては、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンナフタレート樹脂)等の樹脂、またはこれらの2以上の混合物が挙げられる。これらの中でも、折り畳み試験において割れ又は破断が発生しにくいだけでなく、優れた硬度及び透明性をも有し、また、耐熱性にも優れ、焼成することにより、更に優れた硬度及び透明性を付与することもできる観点から、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物が好ましい。
ポリイミド系樹脂は、テトラカルボン酸成分とジアミン成分とを反応させて得られるものである。ポリイミド系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、優れた光透過性および優れた剛性を有する点から、下記一般式(1)および下記一般式(3)で表される構造からなる群から選ばれる少なくとも1種の構造を有することが好ましい。
Figure 0007331829000001
上記一般式(1)において、Rはテトラカルボン酸残基である4価の基、Rは、trans-シクロヘキサンジアミン残基、trans-1,4-ビスメチレンシクロヘキサンジアミン残基、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、および下記一般式(2)で表される2価の基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基を表す。nは繰り返し単位数を表し、1以上である。本明細書において、「テトラカルボン酸残基」とは、テトラカルボン酸から、4つのカルボキシル基を除いた残基をいい、テトラカルボン酸二無水物から酸二無水物構造を除いた残基と同じ構造を表す。また、「ジアミン残基」とは、ジアミンから2つのアミノ基を除いた残基をいう。
Figure 0007331829000002
上記一般式(2)において、RおよびRはそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、またはパーフルオロアルキル基を表す。
Figure 0007331829000003
上記一般式(3)において、Rはシクロヘキサンテトラカルボン酸残基、シクロペンタンテトラカルボン酸残基、ジシクロヘキサン-3,4,3’,4’-テトラカルボン酸残基、および4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の4価の基、Rは、ジアミン残基である2価の基を表す。n’は繰り返し単位数を表し、1以上である。
上記一般式(1)における、Rはテトラカルボン酸残基であり、前記例示されたようなテトラカルボン酸二無水物から酸二無水物構造を除いた残基とすることができる。上記一般式(1)におけるRとしては、中でも、光透過性を向上し、かつ剛性を向上する点から、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸残基、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸残基、ピロメリット酸残基、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸残基、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸残基、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸残基、4,4'-オキシジフタル酸残基、シクロヘキサンテトラカルボン酸残基、およびシクロペンタンテトラカルボン酸残基からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、さらに、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸残基、4,4’-オキシジフタル酸残基、および3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸残基からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
において、これらの好適な残基を合計で、50モル%以上含むことが好ましく、更に70モル%以上含むことが好ましく、より更に90モル%以上含むことが好ましい。
また、Rとして、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸残基、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸残基、およびピロメリット酸残基からなる群から選択される少なくとも1種のような剛直性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループA)と、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸残基、2,3’,3,4’-ビフェニルテトラカルボン酸残基、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸残基、4,4'-オキシジフタル酸残基、シクロヘキサンテトラカルボン酸残基、およびシクロペンタンテトラカルボン酸残基からなる群から選択される少なくとも1種のような透明性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループB)とを混合して用いることも好ましい。
この場合、前記剛直性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループA)と、透明性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループB)との含有比率は、透明性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループB)1モルに対して、前記剛直性を向上するのに適したテトラカルボン酸残基群(グループA)が0.05モル以上9モル以下であることが好ましく、更に0.1モル以上5モル以下であることが好ましく、より更に0.3モル以上4モル以下であることが好ましい。
上記一般式(1)におけるRとしては、中でも、光透過性を向上し、かつ剛性を向上する点から、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、および上記一般式(2)で表される2価の基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましく、更に、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、ならびに、RおよびRがパーフルオロアルキル基である上記一般式(2)で表される2価の基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基であることが好ましい。
上記一般式(3)におけるRとしては、中でも、光透過性を向上し、かつ剛性を向上する点から、4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸残基、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸残基、及びオキシジフタル酸残基を含むことが好ましい。
において、これらの好適な残基を、50モル%以上含むことが好ましく、更に70モル%以上含むことが好ましく、より更に90モル%以上含むことが好ましい。
上記一般式(3)におけるRはジアミン残基であり、前記例示されたようなジアミンから2つのアミノ基を除いた残基とすることができる。上記一般式(3)におけるRとしては、中でも、光透過性を向上し、かつ剛性を向上する点から、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン残基、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン残基、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ジフェニルエーテル残基、1,4-ビス[4-アミノ-2-(トリフルオロメチル)フェノキシ]ベンゼン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン残基、4,4’-ジアミノ-2-(トリフルオロメチル)ジフェニルエーテル残基、4,4’-ジアミノベンズアニリド残基、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド残基、及び9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基を含むことが好ましく、更に、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン残基、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基、及び4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の2価の基を含むことが好ましい。
において、これらの好適な残基を合計で、50モル%以上含むことが好ましく、更に70モル%以上含むことが好ましく、より更に90モル%以上含むことが好ましい。
また、Rとして、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基、4,4’-ジアミノベンズアニリド残基、N,N’-ビス(4-アミノフェニル)テレフタルアミド残基、パラフェニレンジアミン残基、メタフェニレンジアミン残基、および4,4’-ジアミノジフェニルメタン残基からなる群から選択される少なくとも1種のような剛直性を向上するのに適したジアミン残基群(グループC)と、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン残基、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン残基、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基、4,4’-ジアミノ-2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ジフェニルエーテル残基、1,4-ビス[4-アミノ-2-(トリフルオロメチル)フェノキシ]ベンゼン残基、2,2-ビス[4-(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン残基、4,4’-ジアミノ-2-(トリフルオロメチル)ジフェニルエーテル残基、及び9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン残基からなる群から選択される少なくとも1種のような透明性を向上するのに適したジアミン残基群(グループD)とを混合して用いることも好ましい。
この場合、前記剛直性を向上するのに適したジアミン残基群(グループC)と、透明性を向上するのに適したジアミン残基群(グループD)との含有比率は、透明性を向上するのに適したジアミン残基群(グループD)1モルに対して、前記剛直性を向上するのに適したジアミン残基群(グループC)が0.05モル以上9モル以下であることが好ましく、更に0.1モル以上5モル以下であることが好ましく、0.3モル以上4モル以下であることがより好ましい。
上記一般式(1)および上記一般式(3)で表される構造において、nおよびn’はそれぞれ独立に、繰り返し単位数を表し、1以上である。ポリイミドにおける繰り返し単位数nは、後述する好ましいガラス転移温度を示すように、構造に応じて適宜選択されれば良く、特に限定されない。平均繰り返し単位数は、通常10~2000であり、更に15~1000であることが好ましい。
また、ポリイミド系樹脂は、その一部にポリアミド構造を含んでいても良い。含んでいても良いポリアミド構造としては、例えば、トリメリット酸無水物のようなトリカルボン酸残基を含むポリアミドイミド構造や、テレフタル酸のようなジカルボン酸残基を含むポリアミド構造が挙げられる。
ポリイミド系樹脂は、耐熱性の点から、ガラス転移温度が250℃以上であることが好ましく、更に、270℃以上であることが好ましい。一方、延伸の容易さやベーク温度低減の点から、ガラス転移温度が400℃以下であることが好ましく、更に、380℃以下であることが好ましい。
具体的には、ポリイミド系樹脂としては、例えば、下記式で表される構造を有する化合物が挙げられる。下記式中、nは、繰り返し単位であり、2以上の整数を表す。
Figure 0007331829000004
Figure 0007331829000005
Figure 0007331829000006
Figure 0007331829000007
Figure 0007331829000008
Figure 0007331829000009
Figure 0007331829000010
Figure 0007331829000011
Figure 0007331829000012
Figure 0007331829000013
Figure 0007331829000014
Figure 0007331829000015
Figure 0007331829000016
Figure 0007331829000017
Figure 0007331829000018
Figure 0007331829000019
Figure 0007331829000020
上記ポリイミド系樹脂のなかでも、優れた透明性を有することから、分子内又は分子間の電荷移動が起こりにくい構造を有するポリイミド系樹脂またはポリアミド系樹脂が好ましく、具体的には、上記式(4)~(11)等のフッ素化ポリイミド系樹脂、上記式(13)~(15)等の脂環構造を有するポリイミド系樹脂が挙げられる。
また、上記式(4)~(11)等のフッ素化ポリイミド系樹脂では、フッ素化された構造を有するため、高い耐熱性を有しており、ポリイミド系樹脂からなるポリイミドフィルムの製造時の熱によって着色されることもないので、優れた透明性を有する。
ポリアミド系樹脂は、脂肪族ポリアミドのみならず、芳香族ポリアミド(アラミド)を含む概念である。ポリアミド系樹脂としては、例えば、下記式(21)~(23)で表される骨格を有する化合物が挙げられる。なお、下記式中、nは、繰り返し単位であり、2以上の整数を表す。
Figure 0007331829000021
Figure 0007331829000022
Figure 0007331829000023
上記式(4)~(20)および(23)で表されるポリイミド系樹脂またはポリアミド系樹脂を含む基材は、市販のものを用いても良い。上記ポリイミド系樹脂を含む基材の市販品としては、例えば、三菱ガス化学株式会社製のネオプリム(登録商標)等が挙げられ、上記ポリアミド系樹脂を含む基材の市販品としては、例えば、東レ株式会社製のミクトロン(登録商標)等が挙げられる。
また、上記式(4)~(20)および(23)で表されるポリイミド系樹脂またはポリアミド系樹脂は、公知の方法により合成したものを用いても良い。例えば、上記式(4)で表されるポリイミド系樹脂の合成方法は、特開2009-132091に記載されており、具体的には、下記式(24)で表される4,4’-ヘキサフルオロプロピリデンビスフタル酸二無水物(FPA)と2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル(TFDB)とを反応させることにより得ることができる。
Figure 0007331829000024
上記ポリイミド系樹脂またはポリアミド系樹脂の重量平均分子量は、3000以上50万以下の範囲であることが好ましく、5000~30万の範囲であることがより好ましく、1万以上20万以下の範囲であることが更に好ましい。重量平均分子量が3000未満であると、充分な強度が得られないことがあり、50万を超えると粘度が上昇し、溶解性が低下するため、表面が平滑で膜厚が均一な基材が得られないことがある。なお、本明細書において、「重量平均分子量」とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算値である。
光透過性基材11は、硬度を向上させることが可能な観点から、上記式(4)~(11)等で表されるフッ素化ポリイミド系樹脂または上記式(23)等のハロゲン基を有するポリアミド系樹脂を含む基材を用いることが好ましい。なかでも、硬度をより向上させることができる観点から、上記式(4)で表されるポリイミド系樹脂を含む基材を用いることがより好ましい。
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートの少なくとも1種を構成成分とする樹脂等が挙げられる。
<<ハードコート層>>
ハードコート層12は、光透過性基材11の第1の面11A側に設けられている。本明細書における「ハードコート層」とは、光透過性を有し、かつマルテンス硬さが、375MPa以上の層を意味するものとする。本明細書において、「マルテンス硬さ」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さの測定は、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の大きさ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、例えば、ライカ マイクロシステムズ株式会社のウルトラミクロトームEM UC7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)をハードコート層の断面中央に500nm押し込む。ここで、バーコビッチ圧子は、ハードコート層のうち、光透過性基材やハードコート層の側縁の影響を避けるために、光透過性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、かつ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離れた部分に押し込むものとする。その後、一定時間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、マルテンス硬さを算出する。マルテンス硬さは、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。
(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:23℃~28℃
・相対湿度:30%~70%
ハードコート層12のマルテンス硬さは、375MPa以上2000MPa以下であることが好ましい。ハードコート層12のマルテンス硬さが375MPa以上であれば、ハードコート層12として充分な硬度を得ることができ、また2000MPa以下であれば、折り畳み時のハードコート層12の割れを抑制できる。ハードコート層が多層構造の場合には、ハードコート層のマルテンス硬さは、各ハードコート層のマルテンス硬さの平均値とする。ハードコート層12のマルテンス硬さの下限は、600MPa以上、または800MPa以上の順にさらに好ましく、ハードコート層12のマルテンス硬さの上限は、1500MPa以下、1300MPa以下、または1000MPa以下の順にさらに好ましい。
ハードコート層12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12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12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12の膜厚は、走査透過型電子顕微鏡(STEM)、または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、ハードコート層12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12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。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の大きさ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、例えば、ライカ マイクロシステムズ株式会社のウルトラミクロトームEM UC7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を測定サンプルとする。その後、走査透過型電子顕微鏡(STEM)(製品名「S-4800」、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)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「TE」、加速電圧を「30kV」、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5000倍~20万倍で適宜調節する。好ましい倍率は、1万倍~10万倍、更に好ましい倍率は1万倍~5万倍であり、最も好ましい倍率は2.5万倍~5万倍である。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、ビームモニタ絞りを「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。ハードコート層の膜厚を測定する際には、断面観察した折に、ハードコート層と他の層(例えば、光透過性基材)との界面コントラストが可能な限り明確に観察できることが重要となる。仮に、コントラスト不足でこの界面が見え難い場合には、四酸化オスミウム、四酸化ルテニウム、リンタングステン酸など染色処理を施すと、有機層間の界面が見やすくなるので、染色処理を行ってもよい。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、2.5万倍と5万倍や、5万倍と10万倍など、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ハードコート層の膜厚の値とする。
ハードコート層は単層構造であってもよいが、折り畳み性能を向上させる観点から2層以上の多層構造であることが好ましい。図1には、ハードコート層12が、第1のハードコート層15と、第1のハードコート層15上に積層された第2のハードコート層16とから構成されている例が示されている。
<第1のハードコート層>
第1のハードコート層15は、主に光学フィルム10に硬度を付与するための層である。第1のハードコート層15は、第1のハードコート層15のマルテンス硬さが500MPa以上2000MPa以下であることが好ましい。第1のハードコート層15の断面中央におけるマルテンス硬さが500MPa以上であれば、ハードコート層12の硬度が不充分となることがなく、また2000MPa以下であれば、より優れた折り畳み性を得ることができる。第1のハードコート層15のマルテンス硬さの下限は600MPa以上であることが好ましく、上限は1500MPa以下であることが好ましい。
第1のハードコート層15のマルテンス硬さは、第2のハードコート層16のマルテンス硬さよりも大きいことが好ましい。このようなマルテンス硬さの関係を有することで、光学フィルム10は、鉛筆硬度が特に良好となる。これは、光学フィルム10に鉛筆硬度試験を施して鉛筆に荷重をかけて押しこんだときに、光学フィルム10の変形が抑制されて、傷や凹み変形が少なくなるためである。第1のハードコート層15のマルテンス硬さが第2のハードコート層16のマルテンス硬さよりも大きくする方法としては、例えば、後述する無機粒子の含有量を第1のハードコート層15側により多く含有するよう制御する方法等が挙げられる。なお、ハードコート層が単層構造の場合には、ハードコート層に無機粒子が基材フィルム側に偏在するように、すなわち、上記ハードコート層における無機粒子の存在割合が、光透過性基材側でより大きく、光学フィルムの表面側に向かう従って小さくなるよう傾斜していることが好ましい。
第1のハードコート層15は、樹脂を含んでいる。第1のハードコート層15は、樹脂中に分散された無機粒子をさらに含有することが好ましい。
(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さ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、第1のハードコート層15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。球形シリカ粒子を用いる場合、球形シリカ粒子の粒子径が小さいほど、ハードコート層の硬度が高くなる。これに対し、異形シリカ粒子は、市販されている最も小さい粒子径の球形シリカ粒子ほど小さくなくとも、この球形シリカと同等の硬度を達成することができる。
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。シリカ粒子の平均粒子径が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。走査透過型電子顕微鏡(STEM)(例えば、製品名「S-4800(TYPE2)」、株式会日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、断面写真の撮影を行う際には、検出器(選択信号)を「TE」、加速電圧を「30kV」、エミッションを「10μA」にして観察を行う。
上記無機粒子の大きさ及び配合量を制御することで第1のハードコート層15の硬度(マルテンス硬さ)を制御できる。例えば、第1のハードコート層15を形成する場合、上記シリカ粒子は平均粒子径が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。
<第2のハードコート層>
第2のハードコート層16は、上述した連続折り畳み試験を充足させるための層である。第2のハードコート層16は、第2のハードコート層16のマルテンス硬さが375MPa以上1500MPa以下であることが好ましい。第2のハードコート層16の断面中央におけるマルテンス硬さが375MPa以上であれば、ハードコート層12の耐擦傷性が不充分となることがなく、また1500MPa以下であれば、より優れた折り畳み性を得ることができる。第2のハードコート層16のマルテンス硬さの下限は450MPa以上であることがより好ましく、上限は575MPa以下であることがより好ましい。
第2のハードコート層16は、樹脂を含んでいる。第2のハードコート層16は、樹脂中に分散された無機粒子をさらに含んでいてもよい。
(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、第1のハードコート層15の欄の多官能(メタ)アクリレートと同様のものが挙げられる。また、第2のハードコート層16は、上記多官能(メタ)アクリレートに加えて、多官能ウレタン(メタ)アクリレート及び/又は多官能エポキシ(メタ)アクリレート等が含まれてもよい。
(無機粒子)
無機粒子としては、第1のハードコート層15の欄の無機粒子と同様のものが挙げられる。第2のハードコート層16における無機粒子の含有量としては、特に限定されないが、例えば、第2のハードコート層16に対し0質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
第1のハードコート層15および第2のハードコート層16の少なくともいずれかは、上述したマルテンス硬さを充足する範囲で、上述した材料以外の材料を含んでいてもよく、例えば、樹脂成分の材料として、電離放射線の照射により硬化物を形成する重合性モノマーや重合性オリゴマー等を含んでいてもよい。上記重合性モノマー又は重合性オリゴマーとしては、例えば、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートモノマー、又は、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートオリゴマーが挙げられる。上記分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートモノマー、又は、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、ポリフルオロアルキル(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等のモノマー又はオリゴマーが挙げられる。これら重合性モノマー又は重合性オリゴマーは、1種又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。なかでも、多官能(6官能以上)で重量平均分子量が1000~1万のウレタン(メタ)アクリレートが好ましい。
ハードコート層12(第1のハードコート層15および第2のハードコート層16の少なくともいずれか)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。
<<樹脂層>>
樹脂層13は、光透過性を有する樹脂からなり、衝撃吸収性を有する層である。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13のマルテンス硬さは、1MPa以上100MPa以下であることが好ましい。樹脂層13のマルテンス硬さが1MPa以上であれば、光学フィルムの表面に衝撃が加わった場合に、光学フィルムの表面の凹みおよび光学フィルムよりも画像表示装置の内部に存在する部材の損傷をより抑制できる。また、樹脂層13のマルテンス硬さが100MPa以下であれば、折り畳み性がより良好となる。樹脂層が多層構造の場合には、樹脂層のマルテンス硬さは、各樹脂層のマルテンス硬さの平均値とする。樹脂層13のマルテンス硬さの下限は、5MPa以上、15MPa以上、または30MPa以上であることがより好ましく、樹脂層13のマルテンス硬さの上限は、90MPa以下、80MPa以下、または70MPa以下であることがより好ましい。
樹脂層13の膜厚は、10μm以上となっている。樹脂層の膜厚は、ハードコート層の膜厚と同様の方法によって測定するものとする。樹脂層13の下限は、より優れた耐衝撃性を得る観点から、30μm以上、50μm以上、100μm以上、または150μm以上であることが好ましい。樹脂層13の上限は、薄型化に適するとともに、加工性が良好な観点から、500μm以下または300μm以下であることが好ましい。
樹脂層13を構成する樹脂は、マルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下の範囲内になるHz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、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系ゲル、ウレタン系ゲル、シリコーン系ゲル等が挙げられる。これらの中でも、アクリル系ゲルが好ましい。「ゲル」とは、一般に、高粘度で流動性を失った分散系をいう。なお、樹脂層13は、アクリル系ゲルやウレタン系樹脂等の他、ゴムや熱可塑性エラストマーを含有していてもよい。
(ウレタン系樹脂)
ウレタン系樹脂は、ウレタン結合を有する樹脂である。ウレタン系樹脂としては、電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物や熱硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物等が挙げられる。これらの中でも、高硬度が得られ、硬化速度も早く量産性に優れる観点から、電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。
電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物は、ウレタン(メタ)アクリレートを含んでおり、熱硬化性ウレタン系樹脂は、ポリオール化合物と、イソシアネート化合物とを含んでいる。ウレタン(メタ)アクリレート、ポリオール化合物、およびイソシアネート化合物は、モノマー、オリゴマー、およびプレポリマーのいずれであってもよい。
ウレタン(メタ)アクリレート中の(メタ)アクリロイル基の数(官能基数)は、2以上4以下であることが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレート中の(メタ)アクリロイル基の数が、2未満であると、鉛筆硬度が低くなるおそれがあり、また4を超えると、硬化収縮が大きくなり、光学フィルムがカールしてしまい、また折り曲げ時に樹脂層にクラックが入るおそれがある。ウレタン(メタ)アクリレート中の(メタ)アクリロイル基の数の上限は、3以下であることがより好ましい。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。
ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量は、1500以上20000以下であることが好ましい。ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量が、1500未満であると、耐衝撃性が低下するおそれがあり、また20000を超えると、電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物の粘度が上昇し、塗工性が悪化するおそれがある。ウレタン(メタ)アクリレートの重量平均分子量の下限は2000以上であることがより好ましく、上限は15000以下であることがより好ましい。
また、ウレタン(メタ)アクリレート由来の構造を有する繰り返し単位としては、例えば、下記一般式(25)、(26)、(27)または(28)で表される構造等が挙げられる。
Figure 0007331829000025
上記一般式(25)中、Rは分岐鎖状アルキル基を示し、Rは分岐鎖状アルキル基又は飽和環状脂肪族基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、mは0以上の整数を示し、xは0~3の整数を示す。
Figure 0007331829000026
上記一般式(26)中、Rは分岐鎖状アルキル基を示し、Rは分岐鎖状アルキル基又は飽和環状脂肪族基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、nは1以上の整数を示し、xは0~3の整数を示す。
Figure 0007331829000027
上記一般式(27)中、Rは分岐鎖状アルキル基を示し、Rは分岐鎖状アルキル基又は飽和環状脂肪族基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、mは0以上の整数を示し、xは0~3の整数を示す。
Figure 0007331829000028
上記一般式(28)中、Rは分岐鎖状アルキル基を示し、Rは分岐鎖状アルキル基又は飽和環状脂肪族基を示し、Rは水素原子又はメチル基を示し、R10は、水素原子、メチル基又はエチル基を示し、nは1以上の整数を示し、xは0~3の整数を示す。
なお、樹脂層13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13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13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。
樹脂層13は、マルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下のHz層であれば
Hz、樹脂の他、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、防汚剤、無機粒子および/または有機粒子等を含んでいてもよい。紫外線吸収剤等は、ハードコート層12の欄で説明した紫外線吸収剤等と同様のものが使用できるので、ここでは説明を省略するものとする。
(アクリル系ゲル)
アクリル系ゲルとしては、粘着剤などに用いられている、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーであれば種々のものを使用することができる。具体的には、アクリル系ゲルとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、i-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、i-アミル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、i-オクチル(メタ)アクリレート、i-ミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、i-ノニル(メタ)アクリレート、i-デシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、i-ステアリル(メタ)アクリレート等のアクリル系モノマーを重合または共重合したものを用いることができる。本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」および「メタクリレート」の両方を含む意味である。なお、上記(共)重合する際に使用するアクリル酸エステルは、単独で用いる他、2種類以上併用してもよい。
<<加飾層>>
加飾層14は、意匠性を向上させる機能を有するものである。例えば、加飾層14を設けることにより、配線等を隠して意匠性を向上させることができる。加飾層14の形状は、特に限定されないが、例えば、枠状等が挙げられる。加飾層14の呈する色は、特に限定されず、例えば、黒色、白色等が挙げられる。
加飾層14の膜厚は、1μm以上20μm以下となっていることが好ましい。加飾層14の膜厚が、1μm以上であれば、安定して充分な意匠性を付与することができ、また20μm以下であれば、光学フィルム10の厚みが厚くなりすぎない。加飾層の膜厚は、ハードコート層の膜厚と同様の方法によって測定するものとする。加飾層14の下限は2μm以上、または5μm以上であることがより好ましく、加飾層14の上限は15μm以下、12μm以下、または10μm以下であることがより好ましい。
加飾層14は、色材およびバインダ樹脂を含んでいる。加飾層は、色材およびバインダ樹脂の他、添加剤を含んでいてもよい。
<色材>
色材としては、特に限定されないが、例えば黒色顔料、白色顔料、赤色顔料、黄色顔料、青色顔料、緑色顔料、紫色顔料等の着色顔料を用いることができる。着色顔料は1種単独で用いてもよく、同種類の色または異なる色の着色顔料を複数種類用いてもよい。黒色顔料としては、カーボンブラック、チタンブラック、チタンカーボン、酸化鉄、酸化チタン、黒鉛等が挙げられる。白色顔料としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、リトポン、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられる。
<バインダ樹脂>
バインダ樹脂としては、加飾層14の形成方法に応じて適宜選択される。加飾層14が印刷法によって形成される場合には、バインダ樹脂は、熱可塑性樹脂、熱重合性化合物(熱硬化性化合物)の重合物(硬化物)、または電離放射線重合性化合物(電離放射線硬化性化合物)の重合物(硬化物)であってもよい。本明細書における電離放射線としては、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、およびγ線が挙げられる。
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
(熱重合性化合物)
熱重合性化合物としては、例えば、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、ポリエステル系化合物、ポリイミド系化合物等が挙げられる。
(電離放射線重合性化合物)
電離放射線重合性化合物としては、例えば、上記ハードコート層の欄で説明した重合性モノマーや重合性オリゴマー等が挙げられる。
<<光学フィルムの製造方法>>
光学フィルム10は、以下のようにして作製することができる。まず、光透過性基材11の第1の面11A上に、バーコーター等の塗布装置によって、第1のハードコート層用組成物を塗布して、第1のハードコート層用組成物の塗膜を形成する。
<第1のハードコート層用組成物>
第1のハードコート層用組成物は、第1のハードコート層15を形成するための重合性化合物を含んでいる。第1の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、第1の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。
第1の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、塗膜を半硬化(ハーフキュア)させる。本明細書における「半硬化」とは、電離放射線をさらに照射すると硬化が実質的に進行することを意味する。ただし、この段階で、塗膜を完全硬化(フルキュア)させてもよい。本明細書における「完全硬化」とは、これ以上電離放射線を照射しても硬化が実質的に進行しないことを意味する。
塗膜を半硬化させた後、塗膜上に、バーコーター等の塗布装置によって、第2のハードコート層16を形成するための第2のハードコート層用組成物を塗布して、第2のハードコート層用組成物の塗膜を形成する。
<第2のハードコート層用組成物>
第2のハードコート層用組成物は、第2のハードコート層16を形成するための重合性化合物を含んでいる。第2の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、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。第2のハードコート層用組成物は、第1のハードコート層用組成物と同様に、総固形分が25~55%であることが好ましい。溶剤および重合開始剤は、第1のハードコート層用組成物で説明した溶剤および重合開始剤と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
第2の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、第2のハードコート層用組成物の塗膜に紫外線等の電離放射線を照射して、第1のハードコート層用組成物の塗膜および第2のハードコート層用組成物の塗膜を完全硬化(フルキュア)させて、第1のハードコート層15および第2のハードコート層16を形成して、ハードコート層12を得る。
ハードコート層12を形成した後、光透過性基材11における第2の面11Bに、バーコーター等の塗布装置によって、樹脂層13を形成するための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した後、塗膜を硬化させることによって樹脂層13を形成する。
<樹脂層用組成物>
樹脂層13がウレタン系樹脂からなる場合には、例えば、樹脂層用組成物は、上記ウレタン樹脂の欄で説明した電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物を用いることができる。
樹脂層13を形成した後、樹脂層13の表面に加飾層用組成物を印刷法等によって塗布して、塗膜を形成する。その後、必要に応じて塗膜を加熱して、または塗膜に電離放射線を照射することによって加飾層14を形成し、これにより図1に示される光学フィルム10が得られる。
<<他の光学フィルム>>
図1に示される光学フィルム10は、ハードコート層12、光透過性基材11、樹脂層13、および加飾層14をこの順で備えているが、光学フィルムは、図3~図6に示される構造を有するものであってもよい。なお、図3~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。
図3~図6に示される光学フィルム30、40、50、60は、光学フィルム10と同様に、それぞれ、表面30A、40A、50A、60Aおよび表面30A、40A、50A、60Aとは反対側の裏面30B、40B、50B、60Bを有している。光学フィルム30、40、50は、それぞれ、光透過性基材11、ハードコート層12、樹脂層13、および加飾層14から構成されており、またハードコート層12が、光透過性基材11、樹脂層13、および加飾層14よりも光学フィルム30、40、50の表面30A、40A、50A側に設けられている。光学フィルム60は、ハードコート層12、樹脂層13、および加飾層14から構成されており、またハードコート層12が、樹脂層13および加飾層14よりも光学フィルム60の表面60A側に設けられている。光学フィルム30、40、50、60の物性等は、光学フィルム10の物性等と同様になっている。
図3に示される光学フィルム30においては、光学フィルム10と同様に、樹脂層13が加飾層14よりも表面30A側に設けられている。具体的には、光学フィルム30は、表面30Aから裏面30Bに向けて、ハードコート層12、樹脂層13、光透過性基材11および加飾層14をこの順に備えている。図3においては、光学フィルム30の表面30Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム30の裏面30Bは、加飾層14の表面および光透過性基材11の第2の面11Bの一部となっている。
図4に示される光学フィルム40においては、光学フィルム10と同様に、樹脂層13が加飾層14よりも表面40A側に設けられている。具体的には、光学フィルム40は、表面40Aから裏面40Bに向けて、ハードコート層12、樹脂層13および光透過性基材11をこの順に備えており、加飾層14は樹脂層13と光透過性基材11の間に設けられている。図4においては、光学フィルム40の表面40Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム40の裏面40Bは、光透過性基材11の第2の面11Bとなっている。
図5に示される光学フィルム50においては、光学フィルム10とは異なり、樹脂層13が加飾層14よりも表面50A側に設けられていない。具体的には、光学フィルム50は、表面50Aから裏面50Bに向けて、ハードコート層12、光透過性基材11および樹脂層13をこの順に備えており、加飾層14は光透過性基材11と樹脂層13の間に設けられている。図5においては、光学フィルム50の表面50Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム50の裏面50Bは、樹脂層13の表面となっている。
図6に示される光学フィルム60は、光学フィルム10とは異なり、光透過性基材を備えていない。光学フィルム60は、表面60Aから裏面60Bに向けて、ハードコート層12、樹脂層13、および加飾層14をこの順に備えている。また、光学フィルムは、表面から裏面に向けて、ハードコート層12、加飾層14、および樹脂層13をこの順に備えていてもよい。
<<<画像表示装置>>>
光学フィルム10は、折り畳み可能な画像表示装置に組み込んで使用することが可能である。図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70は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体71、保護フィルム72、表示パネル73、偏光板74、タッチセンサ75、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73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム10との間には、光透過性を有する粘着層76が配置されており、これら部材は粘着層76によって互いに固定されている。なお、粘着層76は、表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75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。
光学フィルム10は、ハードコート層12が光透過性基材11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70においては、光学フィルム10の表面10A(ハードコート層12の表面12A)が、画像表示装置70の表面70Aを構成している。
画像表示装置70においては、表示パネル73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。表示パネル73が有機発光ダイオードパネルとなっているので、偏光板74は円偏光板となっている。タッチセンサ75は、偏光板74と光学フィルム10との間に配置されているが、表示パネル73と偏光板74との間に配置されていてもよい。また、タッチセンサ75は、オンセル方式やインセル方式であってもよい。
粘着層76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73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。また、上記アクリル系ゲルは粘着性があるので、樹脂層13が上記アクリル系ゲルからなる場合には、タッチセンサ75と光学フィルム10との間に粘着層76を設けなくとも、タッチセンサ75に直接樹脂層13を貼り付けることによって、タッチセンサ75と光学フィルム10を固定することができる。
衝撃吸収性能を表す指標としては、従来から剪断損失正接tanδが知られている。したがって、光学フィルムにおける耐衝撃性を剪断損失正接tanδで表すことも考えられるが、剪断損失正接tanδでは、光学フィルムの表面に衝撃を加えたときに、光学フィルムの表面の凹みおよび粘着層に起因する光学フィルムの表面の凹みと、光学フィルムよりも画像表示装置の内部に位置する部材の損傷とを抑制することはできなかった。これは、剪断損失正接tanδが、剪断損失弾性率G´´と剪断貯蔵弾性率G´との比(G´´/G´)であるためであると考えられる。この点に関して、本発明者らが鋭意研究を重ねたところ、ハードコート層を光学フィルムの表面側に設け、またマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下であり、かつ膜厚が10μm以上の樹脂層を設ければ、光学フィルムの表面に衝撃を加えた場合に、光学フィルム自体に起因する表面の凹みおよび粘着層に起因する光学フィルムの表面の凹みと、光学フィルムよりも画像表示装置の内部に存在する部材の損傷とを抑制できることを見出した。本実施形態によれば、ハードコート層12を光学フィルム10の表面10A側に設け、またマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下であり、かつ膜厚が10μm以上の樹脂層13を設けているので、光学フィルム10の表面10Aに衝撃が加わった場合に、光学フィルム10自体に起因する表面10Aの凹みおよび粘着層に起因する光学フィルム10の表面10Aの凹みと、光学フィルム10よりも画像表示装置の内部に存在する部材の損傷とを抑制できる。さらに、光学フィルム10は、加飾層14を備えているので、意匠性を向上させることができる。これにより、優れた耐衝撃性を有し、かつ意匠性を向上させることが可能な折り畳み可能な光学フィルム10を提供できる。また、同様の理由から、優れた耐衝撃性を有し、かつ意匠性を向上させることが可能な折り畳み可能な光学フィルム30、40、50、60を提供できる。
光学フィルム10においては、加飾層14よりも光学フィルム10の表面10A側に樹脂層13が設けられているので、表面10A側から光学フィルム10に衝撃が加わったときに、樹脂層13によって衝撃を吸収することができる。これにより、樹脂層13よりも裏面10B側に位置する加飾層14にクラックが生じることを抑制できる。また、同様の理由から、光学フィルム30、40、60においても、表面30A、40A、60A側から光学フィルム30、40、60に衝撃が加わったときであっても、加飾層14にクラックが生じることを抑制できる。
光学フィルム50においては、加飾層14が、光学フィルム50の内部、具体的には光透過性基材11と樹脂層13の間に設けられているので、光学フィルム50の表面50Aが内側となるように光学フィルム50を折り畳む場合には、光学フィルム10等のように加飾層が光学フィルムの裏面に露出している場合よりも、加飾層14の伸び量を低減させることができる。これにより、折り畳みの際の加飾層14の割れを抑制できる。
画像表示装置70においては、偏光板74よりも観察者側に樹脂層13が設けられているので、表面70A側から画像表示装置70に衝撃が加わったときに、樹脂層13によって衝撃を吸収することができる。これにより、樹脂層13よりも内部に位置する偏光板74にクラックが生じることを抑制できる。また、同様の理由から、光学フィルム30、40、50、60においても、画像表示装置の表面側から衝撃が加わったときであっても、偏光板74にクラック、変形または破れによる光漏れが生じることを抑制できる。
[第2の実施形態]
以下、本発明の第2の実施形態に係る光学フィルムおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図8は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図9および図10は本実施形態に係る画像表示装置に組み込まれる他の光学フィルムの概略構成図であり、図11は、本実施形態に係る他の画像表示装置の概略構成図である。
<<<画像表示装置>>>
図8に示される画像表示装置80は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体71、保護フィルム72、表示パネル73、偏光板74、タッチセンサ75、および光学フィルム90がこの順で積層されている。表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム90との間には、光透過性を有する粘着層76が配置されており、これら部材は粘着層76によって互いに固定されている。なお、粘着層76は、表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム90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。なお、図8において、図7と同じ符号が付されている部材は、図7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>>
図8に示される光学フィルム90は、加飾層を備えていない点で、光学フィルム10とは異なる。具体的には、光学フィルム90は、光透過性基材11、ハードコート層12、および樹脂層13を備えている。光学フィルム90においては、ハードコート層12は、光透過性基材11および樹脂層13よりも観察者側に設けられている。図8においては、光学フィルム90は、偏光板74側に向けて、ハードコート層12、光透過性基材11および樹脂層13をこの順に備えている。ただし、ハードコート層が、光透過性基材および樹脂層よりも観察者側に配置されれば、光透過性基材および樹脂層の順序は特に限定されない。図8においては、光学フィルム90の表面90Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム90の裏面90Bは、樹脂層13の表面となっている。
<<他の光学フィルム>>
図8に示される光学フィルム90は、ハードコート層12、光透過性基材11、および樹脂層13をこの順で備えているが、光学フィルムは、図9および図10に示される構造を有するものであってもよい。なお、図9および図10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。
図9および図10に示される光学フィルム100、110は、光学フィルム10と同様に、それぞれ、表面100A、110Aおよび表面100A、110Aとは反対側の裏面100B、110Bを有している。光学フィルム100は、光透過性基材11、ハードコート層12、および樹脂層13から構成されており、またハードコート層12が、光透過性基材11および樹脂層13よりも光学フィルム100の表面100A側に設けられている。光学フィルム110は、ハードコート層12および樹脂層13から構成されており、またハードコート層12が樹脂層13よりも光学フィルム110の表面110A側に設けられている。光学フィルム100、110の物性等は、光学フィルム10の物性等と同様になっている。
光学フィルム100は、表面100Aから裏面100Bに向けて、ハードコート層12、樹脂層13、光透過性基材11をこの順に備えている。すなわち、光学フィルム90の代わりに光学フィルム100を図8に示される画像表示装置80に組み込む場合には、光学フィルム100は、偏光板74側に向けて、ハードコート層12、樹脂層13、光透過性基材11をこの順に備えている。図9においては、光学フィルム100の表面100Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム100の裏面100Bは、光透過性基材11の第2の面11Bとなっている。
図10に示される光学フィルム110は、光学フィルム90とは異なり、光透過性基材を備えていない。光学フィルム110は、表面110Aから裏面110Bに向けて、ハードコート層12および樹脂層13をこの順に備えている。すなわち、光学フィルム90の代わりに光学フィルム110を図8に示される画像表示装置80に組み込む場合には、光学フィルム110は、偏光板74側に向けて、ハードコート層12および樹脂層13をこの順に備えている。図10においては、光学フィルム110の表面110Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム110の裏面110Bは、樹脂層13の表面となっている。
<<他の画像表示装置>>
図8に示される画像表示装置80は、偏光板74よりも観察者側に面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルムを備えていないが、図11に示される画像表示装置120のように偏光板74よりも観察者側に面内位相差(Re:リタデーション)が3000nm以上の光透過性フィルム121を備えていてもよい。
<光透過性フィルム>
光透過性フィルム121の配置箇所は、偏光板74よりも観察者側に配置されていれば、特に限定されないが、優れた耐衝撃性を得る観点からは、樹脂層13と偏光板74の間に配置されることが好ましい。図11に示される画像表示装置120においては、光透過性フィルム121は、偏光板74とタッチセンサ75の間に配置されおり、粘着層76を介して、偏光板74およびタッチセンサ75にそれぞれ貼り付けられている。
光透過性フィルム121は、上述したように3000nm以上の面内位相差を有するものである。光透過性フィルム121の面内位相差の下限は、後述する虹ムラをより抑制する観点から、6000nm以上または8000nm以上が好ましく、また上限は、光透過性フィルム121の薄型化の観点から、25000nm以下または20000nm以下であることがより好ましい。
光透過性フィルム121の面内位相差(Re、単位:nm)は、光透過性フィルム121の面内において最も屈折率が大きい方向(遅相軸方向)の屈折率(nx)と、遅相軸方向と直交する方向(進相軸方向)の屈折率(ny)と、光透過性フィルムの厚みd(単位:nm)とを用いて、下記数式(1)で表される。
Re=(nx-ny)×d …(1)
光透過性フィルム121の面内位相差は、例えば、温度23±5℃および相対湿度30%以上70%以下の環境下で、王子計測機器株式会社製KOBRA-WRを用いて、測定角0°かつ測定波長548.2nmに設定して、測定することができる。また、面内位相差は、次の方法でも求めることができる。まず、二枚の偏光板を用いて、光透過性基材の配向軸方向を求め、配向軸方向に対して直交する二つの軸の屈折率(nx,ny)を、アッベ屈折率計(製品名「NAT-4T」、アタゴ株式会社製)によって求めることができる。ここで、より大きい屈折率を示す軸を遅相軸と定義する。また、光透過性フィルムの厚みを例えば電気マイクロメータ(アンリツ株式会社製)を用いて測定する。そして、得られた屈折率を用いて、屈折率差(nx-ny)(以下、nx-nyをΔnと称する)を算出し、この屈折率差Δnと光透過性フィルムの厚みd(nm)との積により、面内位相差を求めることができる。
光透過性フィルム121の面内位相差を3000nm以上にする観点からは、屈折率差Δnは、0.05以上0.20以下であることが好ましい。屈折率差Δnが0.05以上であれば、厚みがそれほど厚くならずに上述した面内位相差を得ることができる。一方、屈折率差Δnが0.20以下であれば、延伸倍率を過度に高くする必要がなく、裂け、破れ等を抑制できるので、工業材料としての実用性の低下を抑制できる。屈折率差Δnの下限は0.07以上であることが好ましく、上限は0.15以下であることが好ましい。なお、屈折率差Δnが0.15を超える場合、光透過性フィルム121の種類によっては、耐湿熱性試験での光透過性フィルム121の耐久性が劣ることがある。耐湿熱性試験での優れた耐久性を確保する観点からは、屈折率差Δnのより好ましい上限は0.12以下である。
また、光透過性フィルム121の遅相軸方向における屈折率nxは、1.60以上1.80以下であることが好ましい。屈折率nxが1.60以上であれば、虹ムラの影響を低減でき、また屈折率nxが1.80以下であれば、干渉縞を抑制することができる。屈折率nxの下限は1.65以上、上限は1.75以下であることがより好ましい。
また、光透過性フィルム121の進相軸方向における屈折率nyは、1.50以上1.70以下であることが好ましい。屈折率nyは、1.50以上であれば、虹ムラの影響を低減でき、また屈折率nyが1.70以下であれば、干渉縞を抑制することができる。屈折率nyの下限は1.55以上、上限は1.65以下であることがより好ましい。
光透過性フィルム121の厚みは、特に限定されないが、通常、5μm以上1000μm以下とすることが可能である。光透過性フィルム121の厚みの下限はハンドリング性等の観点から15μm以上が好ましく、25μm以上がより好ましい。光透過性フィルム121の厚みの上限は薄膜化の観点から80μm以下であることが好ましい。
光透過性フィルム121としては、3000nm以上の面内位相差を有するものであれば、特に限定されず、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シクロオレフィンポリマー系樹脂、またはこれらの混合物を含むフィルム等が挙げられる。これらの中でも、コストおよび機械的強度の観点からポリエステル系樹脂を含む光透過性フィルムが好ましい。
光透過性フィルム121として、ポリエステル基材を用いる場合、ポリエステル基材の厚みは、15μm以上500μm以下であることが好ましい。ポリエステル基材の厚みが15μm以上であれば、ポリエステル基材の面内位相差を3000nm以上にでき、また、力学特性の異方性が顕著となることを抑制できるので、裂け、破れ等が生じにくく、工業材料としての実用性の低下を抑制することができる。また、ポリエステル基材の厚みが500μm以下であれば、高分子フィルム特有のしなやかさの低下を抑制でき、工業材料としての実用性の低下を抑制することができる。上記ポリエステル基材の厚さの下限は50μm以上であることがより好ましく、上限は400μm以下または300μm以下であることがより好ましい。
ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ(1,4-シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、ポリエチレン-2,6-ナフタレート等が挙げられる。これらの上記ポリエステル系樹脂は、共重合体であってもよく、上記ポリエステルを主体(例えば80モル%以上の成分)とし、少割合(例えば20モル%以下)の他の種類の樹脂とブレンドしたものであってもよい。ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレン-2,6-ナフタレートが力学的物性や光学物性等のバランスが良好であることから好ましく、これらの中でも汎用性が高く、入手が容易であることからポリエチレンテレフタレート(PET)が特に好ましい。さらに、ポリエチレンテレフタレートは、透明性、熱又は機械的特性に優れ、延伸加工により面内位相差の制御が可能であり、固有複屈折が大きく、膜厚が薄くても比較的容易に大きな面内位相差が得られる。
3000nm以上の面内位相差を有するポリエステル系樹脂を含む光透過性フィルムを得る方法としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルを溶融し、シート状に押出し成形された未延伸ポリエステルをガラス転移温度以上の温度においてテンター等を用いて横延伸後、熱処理を施す方法が挙げられる。上記横延伸温度としては、80℃以上130℃以下であることが好ましい。横延伸温度の下限は90℃以上であることがより好ましく、上限は120℃以下であることがより好ましい。また、横延伸倍率は2.5倍以上6.0倍以下であることが好ましい。横延伸倍率が2.5倍以上であれば、延伸張力が大きくなるため、得られるポリエステル基材の複屈折が大きくなり、所望の面内位相差を得るための厚みが厚くなることを抑制できる。また、上記横延伸倍率が6.0倍以下であれば、得られる光透過性フィルムの透明性の低下を抑制できる。横延伸倍率の下限は3.0倍以上であることがより好ましく、上限は5.5倍以下であることがより好ましい。
また、ポリエステル系樹脂をシート状に押出し成形する際に、流れ方向(機械方向)への延伸、すなわち、縦方向延伸を行っても良い。この場合、上記屈折率差Δnの値を上述した好ましい範囲に安定して確保する観点から、上記縦延伸は、延伸倍率が2倍以下であることが好ましい。なお、押出し成形時に縦延伸させることに代えて、上記未延伸ポリエステルの横延伸を上記条件で行った後に、縦延伸を行うようにしてもよい。また、上記熱処理時の処理温度としては、100℃以上250℃以下であることが好ましい。熱処理時の温度の下限は180℃以上であることがより好ましく、上限は245℃以下であることがより好ましい。
上述した方法で作製したポリエステル系樹脂を含む光透過性フィルムの面内位相差を3000nm以上に制御する方法としては、延伸倍率や延伸温度、作製する光透過性フィルムの膜厚を適宜設定する方法が挙げられる。具体的には、例えば、延伸倍率が高いほど、延伸温度が低いほど、また、膜厚が厚いほど、高い面内位相差が得やすくなり、延伸倍率が低いほど、延伸温度が高いほど、また、膜厚が薄いほど、低い面内位相差が得やすくなる。
アクリル系樹脂としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸ブチル共重合体等が挙げられる。
ポリカーボネート系樹脂としては、例えば、ビスフェノール類(ビスフェノールA等)をベースとする芳香族ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート等の脂肪族ポリカーボネート等が挙げられる。
シクロオレフィンポリマー系樹脂としては、例えばノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンモノマー等の重合体が挙げられる。
光透過性フィルム121の屈折率は、1.40以上1.80以下とすることが可能である。なお、この場合の「光透過性基材の屈折率」とは、平均屈折率を意味するものとする。
光透過性フィルム121は、光透過性フィルム121の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度はどのような角度であっても虹ムラの発生を抑制できるが、0°±30°または90°±30°となるように配置されることが好ましい。このような光透過性フィルム121を配置することで、画像表示装置の表示画像に虹ムラが発生することを極めて高度に抑制することができる。
光透過性フィルム121は、光透過性フィルム121の遅相軸と偏光板の吸収軸とのなす角度が、45°±15°となるように配置されることが好ましい。このように光透過性フィルム121を配置することで、偏光サングラス越しに画像表示装置を観察した場合でも、良好な視認性を得ることができる。
本実施形態によれば、ハードコート層12を光学フィルム90の表面90A側に設け、またマルテンス硬さが1MPa以上10MPa以下であり、かつ膜厚が10μm以上の樹脂層13を設けているので、画像表示装置80の表面80Aに衝撃が加わった場合に、光学フィルム90の表面90Aの凹みおよび光学フィルム90よりも画像表示装置の内部に存在する部材(特に偏光板74)の損傷を抑制できる。これにより、優れた耐衝撃性を有する画像表示装置80を提供できる。また、光学フィルム100、110を備える画像表示装置および画像表示装置120においても、同様の理由から、優れた耐衝撃性を有する。
折り畳み可能な光学フィルムに使用される光透過性基材は、ポリイミド系樹脂等の複屈折性を有する材料から構成されていることが多い。このような複屈折性を有する材料を光透過性基材として用いた光学フィルムを画像表示装置に組み込むと、複屈折性を有する材料により発生した位相差に起因して色の異なるムラ(虹ムラ)が視認されるおそれがある。虹ムラは、偏光サングラス越しに表示画像を観察したときに、目視により表示画面を観察したときよりも視認されやすい。これに対し、本実施形態によれば、複屈折性を有する材料からなる光透過性フィルムであっても、面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルム121を用いているので、虹ムラを抑制することができる。これは、高位相差になるほど様々な波長の光が干渉するようになり、混色することによって虹ムラが視認し難くなるからである。したがって、目視のみならず、偏光サングラス越しに表示画像を観察した場合であっても虹ムラが視認されることを抑制できる。
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。
<ハードコート層用組成物の調製>
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、ハードコート層用組成物を得た。
(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
(ハードコート層用組成物2)
・ウレタンアクリレート(製品名「UX5000」、日本化薬株式会社製):25質量部
・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):50質量部
・多官能アクリレートポリマー(製品名「アクリット8KX-014」、大成ファインケミカル株式会社製):25質量部(固形分100%換算値)
・防汚剤(製品名「BYKUV3500」、ビックケミー社製):1.5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
・メチルイソブチルケトン(MIBK):150質量部
<樹脂層用組成物の調製>
下記に示す組成となるように各成分を配合して、樹脂層用組成物を得た。
(樹脂層用組成物1)
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):85質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・トリペンタエリスリトールアクリレート、モノおよびジペンタエリスリトールアクリレート、ならびにポリメンタエリスリトールアクリレートの混合物(製品名「ビスコート#802」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
(樹脂層用組成物2)
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):85質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):15質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
(樹脂層用組成物3)
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):80質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・トリペンタエリスリトールアクリレート、モノおよびジペンタエリスリトールアクリレート、ならびにポリメンタエリスリトールアクリレートの混合物(製品名「ビスコート#802」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・ジペンタエリスリトール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「KAYARAD DPHA」、日本化薬株式会社製):5質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
(樹脂層用組成物4)
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):95質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):85質量部
・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「KAYARAD DPHA」、日本化薬株式会社製):15質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
<実施例1>
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備した。なお、実施例や比較例で用いている上記ネオプリム(登録商標)は、ポリイミドフィルムとして市販されているものであった。ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、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完全硬化(フルキュア)させた。これにより、ポリイミド基材上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
ポリイミド基材上にハードコート層を形成した後、ポリイミド基材の第2の面にバーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成した。
樹脂層を形成した後、樹脂層の表面にスクリーン印刷法によって加飾層用組成物としてMRX-HFスクリーンインキ(帝国インキ製造株式会社製)を塗布して、形成した塗膜に対して、80℃、30分間加熱して、枠状の膜厚が10μmの加飾層を形成し、これにより光学フィルムを得た。
ポリイミド基材の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、ポリイミド基材の断面を撮影し、その断面の画像においてポリイミド基材の厚みを20箇所測定し、その20箇所の厚みの算術平均値とした。具体的な断面写真の撮影方法は以下の通りとした。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、ライカ マイクロシステムズ株式会社製のウルトラミクロトームEM UC7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。その後、走査型電子顕微鏡(SEM)(製品名「S-4800」、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、測定サンプルの断面写真を撮影した。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100~10万倍で適宜調節した。さらに、ビームモニタ絞りを「3」にし、対物レンズ絞りを「3」にし、またW.D.を「8mm」にした。樹脂層の膜厚もポリイミド基材の厚みと同様の手法によって測定した。他の実施例および比較例においても、実施例1と同様の手法によってポリイミド基材の厚み、および樹脂層の膜厚を測定した。
ハードコート層の膜厚は、走査透過型電子顕微鏡(STEM)(製品名「S-4800」、株式会社日立ハイテクノロジーズ製)を用いて、ハードコート層の断面を撮影し、その断面の画像においてハードコート層の厚みを20箇所測定し、その20箇所の膜厚の算術平均値とした。ハードコート層の断面写真は、以下のようにして撮影した。まず、上記で作製した穴等がない均一な切片を測定サンプルとした。その後、走査透過型電子顕微鏡(STEM)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「TE」、加速電圧を「30kV」、エミッション電流を「10μA」にしてSTEM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5000倍~20万倍で適宜調節した。なお、断面写真の撮影の際には、さらに、ビームモニタ絞りを「3」にし、対物レンズ絞りを「3」にし、またW.D.を「8mm」にした。また、樹脂層および加飾層の膜厚もハードコート層の膜厚と同様の方法によって測定した。さらに、他の実施例および比較例においても、実施例1と同様の手法によってハードコート層、樹脂層および加飾層の膜厚を測定した。
<実施例2>
実施例2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3>
実施例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4>
実施例4においては、樹脂層の膜厚を15μmにしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
<実施例5>
実施例5においては、樹脂層の膜厚を100μmにしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
<実施例6>
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備し、ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成した。
ポリイミド基材上に樹脂層を形成した後、樹脂層の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、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完全硬化(フルキュア)させた。これにより、ポリイミド基材上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
ポリイミド基材上にハードコート層を形成した後、ポリイミド基材の第2の面にスクリーン印刷法によって加飾層用組成物1を塗布して、形成した塗膜に対して、80℃、30分間加熱して、枠状の膜厚が10μmの加飾層を形成した。これにより、光学フィルムを得た。
<実施例7>
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備し、ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、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完全硬化(フルキュア)させた。これにより、ポリイミド基材上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
ポリイミド基材上にハードコート層を形成した後、ポリイミド基材の第2の面にスクリーン印刷法によって加飾層用組成物1を塗布して、形成した塗膜に対して、80℃、30分間加熱して、枠状の膜厚が10μmの加飾層を形成した。
加飾層を形成した後、加飾層の表面およびポリイミド基材の第2の面にバーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成し、これにより光学フィルムを得た。
<実施例8>
実施例8においては、まず、ポリイミド基材の代わりに、離型フィルムとして厚さ100μmの片面易接着処理がされたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(製品名「コスモシャイン(登録商標)A4100」、東洋紡株式会社製)を準備し、PETフィルムの未処理面に、バーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cmになるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成した。
PETフィルム上に樹脂層を形成した後、樹脂層の表面にバーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cmになるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱す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システムズジャパン社製、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完全硬化(フルキュア)させた。これにより、樹脂層上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
ハードコート層を形成した後、PETフィルムを剥離して、樹脂層の表面を露出させた。そして、この露出した樹脂層の表面にスクリーン印刷法によって加飾層用組成物1を塗布して、形成した塗膜に対して、80℃、30分間加熱して、枠状の膜厚が10μmの加飾層を形成し、これにより光学フィルムを得た。
<実施例9>
実施例9においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、スマートフォン(製品名「Galaxy S7 edge」、Samsung Electronics Co., Ltd.製)を分解して、円偏光板およびOLEDパネルを取り出した。そして、光学フィルムを50mm×50mmの大きさに切り出し、OLEDパネル、円偏光板、および切り出した光学フィルムをこの順で積層して、画像表示装置を得た。なお、光学フィルムは、ハードコート層が上側となるように積層した。
<実施例10>
実施例10においては、まず、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、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例11>
実施例11においては、まず、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、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例12>
実施例12においては、まず、樹脂層の膜厚を15μmにしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例13>
実施例13においては、まず、樹脂層の膜厚を100μmにしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例14>
実施例14においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例6と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例15>
実施例15においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例8と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例16>
実施例16においては、円偏光板と光学フィルムの間に50mm×50mmの大きさに切り出した光透過性フィルムとしての超延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(超延伸PETフィルム)を配置したこと以外は、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。なお、超延伸PETフィルムは、超延伸PETフィルムの遅相軸と円偏光板を構成する偏光板の吸収軸とのなす角度が45°となるように配置された。
超延伸PETフィルムは、次のようにして作製された。まず、PET材料を290℃で溶融して、フィルム形成ダイを通して、シート状に押出し、水冷冷却した回転急冷ドラム上に密着させて冷却し、未延伸フィルムを作製した。この未延伸フィルムを二軸延伸試験装置(株式会社東洋精機製作所)にて、120℃にて1分間予熱した後、120℃にて、延伸倍率4.5倍に延伸した後、前記延伸方向とは90度の方向に延伸倍率1.5倍にて延伸を行い、nxが1.70、nyが1.60、厚さが80μm、および面内位相差が8000nmの超延伸PETフィルムを得た。
超延伸PETフィルムの面内位相差は、位相差測定装置(製品名「KOBRA-WR」、王子計測機器株式会社)を用いて測定した。具体的には、30mm×40mmの大きさに切り出した超延伸PETフィルムを用いて、以下の条件で、面内位相差を測定した。
(測定条件)
・測定角:0°
・測定波長:548.2nm
・測定温度:25℃
・相対湿度:50%
<実施例17>
実施例17においては、超延伸PETフィルム形成時の押出し量および延伸倍率を調整して、nxが1.69、nyが1.61、厚さが44μm、面内位相差が3500nmの超延伸PETフィルムを得たこと以外は、実施例16と同様にして、画像表示装置を得た。
<実施例18>
実施例18においては、超延伸PETフィルム形成時の押出し量および延伸倍率を調整して、nxが1.70、nyが1.60、厚さが190μm、面内位相差が19000nmの超延伸PETフィルムを得たこと以外は、実施例16と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例1>
比較例1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2>
比較例2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3>
比較例3においては、樹脂層の膜厚を5μm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。
<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4を用いたこと以外は、実施例6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5を用いたこと以外は、実施例6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、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7と同様にして、光学フィルムを得た。
<比較例7>
比較例7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7と同様にして、光学フィルムを得た。
<比較例8>
比較例8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8と同様にして、光学フィルムを得た。
<比較例9>
比較例9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8と同様にして、光学フィルムを得た。
<比較例10>
比較例10においては、まず、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9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例11>
比較例11においては、まず、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9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例12>
比較例12においては、まず、樹脂層の膜厚を5μmとしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例13>
比較例13においては、まず、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、実施例14と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例14>
比較例14においては、まず、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、実施例14と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例15>
比較例15においては、まず、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、実施例15と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<比較例16>
比較例16においては、まず、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、実施例15と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
<マルテンス硬さ>
実施例および比較例に係る光学フィルムにおける樹脂層のマルテンス硬さをそれぞれ測定した。マルテンス硬さは、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、ライカ マイクロシステムズ株式会社製のウルトラミクロトームEM UC7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500nm押し込んだ。ここで、バーコビッチ圧子は、樹脂層のうち、ポリイミド基材や樹脂層の側縁の影響を避けるために、ポリイミド基材と樹脂層の界面から樹脂層の中央側に500nm離れ、かつ樹脂層の両側端からそれぞれ樹脂層の中央側に500nm離れた部分に押し込んだ。その後、一定時間保持して残留応力の緩和を行った後、除荷し、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さを算出した。マルテンス硬さは、10箇所測定して得られた値の算術平均値とした。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した。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℃
・相対湿度:50%
<耐衝撃性試験1>
実施例1~8および比較例1~9に係る光学フィルムを用いて、温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で、耐衝撃性試験を行った。具体的には、厚さ0.7mmのソーダガラスの表面に、ハードコート層側が上側となるように実施例1~7および比較例1~9に係る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ハードコート層の表面に落下させる耐衝撃性試験(1)を各3回行った。また、厚さ0.7mmのソーダガラス上に、ハードコート層が上側となるように実施例1~8および比較例1~9に係る光学フィルムを、厚み200μmの粘着シート(製品名「高透明性両面テープ 8146-2」、スリーエム社製)を介して置き、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ハードコート層の表面に落下させる耐衝撃性試験(2)を各3回行った。ただし、鉄球は、加飾層が存在する位置に落下させた。なお、耐衝撃性試験(1)、(2)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(1)後の光学フィルムにおいて、目視によってハードコート層の表面が凹んでいるか、ソーダガラスが割れているか、加飾層にクラックが生じているか評価した。また、耐衝撃性試験(2)後の光学フィルムにおいて、目視によってハードコート層の表面に凹みが生じているかを評価した。評価結果は、以下の通りとした。
(ハードコート層の表面の凹み評価)
◎:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に凹みが確認されなかった。
○:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合のいずれかにおいて、ハードコート層の表面に凹みが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
△:ハードコート層を正面から観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが観察されなかったが、斜め観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが確認された。
×:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に明らかな凹みが観察された。
(ソーダガラスの割れ評価)
◎:ソーダガラスが割れなかった。
○:ソーダガラスに傷が入ったが割れなかった。
△:1~2回ソーダガラスに割れが生じた。
×:3回ともソーダガラスに割れが生じた。
(加飾層のクラック評価)
◎:加飾層にクラックが確認されなかった。
○:加飾層に若干クラックが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
×:加飾層にクラックが確認された。
<耐衝撃性試験2>
実施例9~18および比較例10~16に係る画像表示装置を用いて、温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で、耐衝撃性試験を行った。具体的には、高さ30cmの位置から重さ100g、直径30mmの鉄球を画像表示装置の表面(光学フィルムのハードコート層の表面)に落下させる耐衝撃性試験を各3回行った。ただし、鉄球は、加飾層が存在する位置に落下させた。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、目視によってハードコート層の表面が凹んでいるか、円偏光板にクラックが生じているか評価した。評価結果は、以下の通りとした。
(ハードコート層の表面の凹み評価)
◎:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に凹みが確認されなかった。
○:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合のいずれかにおいて、ハードコート層の表面に凹みが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
△:ハードコート層を正面から観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが観察されなかったが、斜め観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが確認された。
×:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に明らかな凹みが観察された。
(円偏光板のクラック評価)
◎:円偏光板にクラック、変形、および破れのいずれも確認されなかったので、光漏れも生じていなかった。
○:円偏光板に若干クラック、変形、および破れの少なくともいずれかが確認されたが、光漏れは生じていなかった。
×:円偏光板にクラック、変形、および破れの少なくともいずれかが確認され、光漏れが生じていた。
<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温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で連続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φが30mmとなるようにして取り付け、光学フィルムの表面(ハードコート層の表面)側を180°となるように10万回折り畳む連続折り畳み試験を行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。また、同様に、30mm×100mmの大きさに切り出した新しい光学フィルムを、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側を固定部でそれぞれ固定し、対向する2つの辺部の最小の間隔が10mmとなるようにして取り付け、光学フィルムの表面側を180°となるように10万回折り畳む連続折り畳み試験を行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。評価基準は、以下の通りとした。
(折り畳み性)
◎:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れまたは破断が生じていなかった。
○:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れが若干生じていたが、実使用上問題のないレベルであった。
×:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れまたは破断が明確に生じていた。
<虹ムラ評価>
実施例9、16~18に係る画像表示装置を用いて、虹ムラ評価を行った。具体的には、画像表示装置のOLEDパネルを点灯させた状態で、暗所および明所(画像表示装置周辺照度400ルクス)にて、正面および斜め方向(約50度)から目視および偏光サングラス越しに表示画像の観察をそれぞれ行い、虹ムラの有無を以下の基準に従い評価した。偏光サングラス越しの観察は、目視よりも非常に厳しい評価法である。観察は10人で行い、最多数の評価を観察結果としている。
◎:目視のみならず、偏光サングラス越しでも虹ムラが観察されなかった。
○:偏光サングラス越しで虹ムラが観察されたが、薄く、目視では虹ムラが観察されない、実使用上問題ないレベルであった。
△:偏光サングラス越しで虹ムラが観察され、目視では虹ムラが極めて薄く観察された。
×:偏光サングラス越しで虹ムラが強く観察され、目視でも虹ムラが観察された。
以下、結果を表1および表2に示す。
Figure 0007331829000029
Figure 0007331829000030
以下、結果について述べる。比較例1、2、4~9に係る光学フィルムにおいては、樹脂層のマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下の範囲内外であり、また比較例3に係る光学フィルムにおいては、樹脂層の膜厚が10μm未満であったので、耐衝撃性に劣っていた。これに対し、実施例1~8に係る光学フィルムにおいては、樹脂層のマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下の範囲内であり、また樹脂層の膜厚が10μm以上であったので、耐衝撃性に優れていた。
また、実施例1~6に係る光学フィルムにおいては、ポリイミド基材を有し、さらに樹脂層が加飾層よりも光学フィルムの表面側に位置しているので、耐衝撃性試験を行った場合であっても、加飾層にクラックが発生しなかった。
実施例7に係る光学フィルムにおいては、加飾層がポリイミド基材と樹脂層の間に配置されていたので、ポリイミド基材を有し、かつ樹脂層の膜厚が同じである実施例1~3、6に係る光学フィルムよりも折り畳み性に優れていた。
比較例10、11、13~16に係る画像表示装置においては、光学フィルムの樹脂層のマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下の範囲内外であり、また比較例12に係る画像表示装置においては、光学フィルムの樹脂層の膜厚が10μm未満であったので、耐衝撃性に劣っていた。これに対し、実施例9~18に係る画像表示装置においては、光学フィルムの樹脂層のマルテンス硬さが1MPa以上100MPa以下の範囲内であり、また樹脂層の膜厚が10μm以上であったので、耐衝撃性に優れていた。
10、30、40、50、60、90、100、110…光学フィルム
10A、30A、40A、50A、60A、90A、100A、110A…表面
10B、30B、40B、50B、60B、90B、100B、110B…裏面
11…光透過性基材
11A…第1の面
11B…第2の面
12…ハードコート層
13…樹脂層
14…加飾層
15…第1のハードコート層
16…第2のハードコート層
70、80、120…画像表示装置
73…表示パネル
74…偏光板
121…光透過性フィルム

Claims (20)

  1. 表面および前記表面とは反対側の裏面を有する折り畳み可能な光学フィルムであって、
    ハードコート層、樹脂層、および加飾層を備え、
    前記ハードコート層が、前記樹脂層および前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に配置され、
    前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、
    前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、光学フィルム。
  2. 前記樹脂層が、前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に設けられている、請求項1に記載の光学フィルム。
  3. 光透過性基材をさらに備える、請求項1または2に記載の光学フィルム。
  4. 前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物を含む基材である、請求項3に記載の光学フィルム。
  5. 前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、前記樹脂層、および前記加飾層をこの順に備える、請求項3または4に記載の光学フィルム。
  6. 前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、前記光透過性基材、および前記加飾層をこの順に備える、請求項3または4に記載の光学フィルム。
  7. 前記加飾層が、前記光透過性基材と前記樹脂層の間に設けられている、請求項3または4に記載の光学フィルム。
  8. 前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  9. 前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを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、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の光学フィルム。
  10. 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9のいずれか一項に記載の光学フィルムと、を備え、
    前記光学フィルムの前記表面が、前記光学フィルムの前記裏面よりも観察者側に位置している、画像表示装置。
  11. 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10に記載の画像表示装置。
  12. 観察者側に向けて、表示パネル、偏光板、および折り畳み可能な光学フィルムをこの順に備える画像表示装置であって、
    前記光学フィルムが、ハードコート層および前記ハードコート層よりも前記偏光板側に配置された樹脂層を備え、
    前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、
    前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、画像表示装置。
  13. 前記光学フィルムが、光透過性基材をさらに備える、請求項12に記載の画像表示装置。
  14. 前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物を含む基材である、請求項13に記載の画像表示装置。
  15. 前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、および前記樹脂層をこの順に備える、請求項13または14に記載の画像表示装置。
  16. 前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、および前記光透過性基材をこの順に備える、請求項13または14に記載の画像表示装置。
  17. 前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、請求項12ないし16のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  18. 前記偏光板よりも観察者側に配置された面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルムをさらに備え、前記光透過性フィルムが前記樹脂層と前記偏光板との間に配置される、請求項1に記載の画像表示装置。
  19. 前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを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、請求項12ないし18のいずれか一項に記載の画像表示装置。
  20. 前記表示パネルが、有機発光ダイオードパネルである、請求項12ないし19のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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