JPWO2018190175A1 - 光学積層体、偏光板、および画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1つの実施形態においては、上記基材フィルムの屈折率をR1とし、上記基材フィルム側から上記表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置における屈折率をR3としたとき、R3>0.2R1+0.8R2 (ただし、R1<R2とする)を満足する。
1つの実施形態においては、上記表面処理層の厚みが3μm〜20μmである。
1つの実施形態においては、上記基材フィルムが、上記アクリル系樹脂100重量部に対して、上記コアシェル型粒子を5重量部〜20重量部含有する。
1つの実施形態においては、上記アクリル系樹脂が、グルタルイミド単位、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、マレイミド単位および無水グルタル酸単位からなる群から選択される少なくとも1つを有する。
1つの実施形態においては、上記表面処理層が、上記基材フィルム上に塗布された樹脂の硬化層である。
1つの実施形態においては、上記表面処理層が、ハードコート層、防眩層および反射防止層からなる群から選択される少なくとも1つである。
本発明の別の局面によれば、偏光板が提供される。この偏光板は、偏光子と、上記偏光子の片側に配置された保護層と、を含み、上記保護層が上記光学積層体である。
本発明の別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記偏光板を備える。
図1は、本発明の1つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。光学積層体100は、基材フィルム10と、基材フィルム10の片側に形成された表面処理層20と、を含む。基材フィルム10は、アクリル系樹脂と、アクリル系樹脂に分散されたコアシェル型粒子と、を含む。基材フィルム10の弾性率が4.0GPa以上である。基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置を構成する成分のうち表面処理層に溶出したアクリル系樹脂の成分の割合は20%未満である。基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置とは、代表的には、基材フィルムの表面処理層との界面から、表面処理層側の方向に3.0μm離れた位置である。上記「3μmの深さの位置」のアクリル系樹脂の成分の割合は、代表的には下記方法にて導き出される。
アクリル系樹脂成分の算出位置(表面処理側からの位置)=表面処理層厚み(PET基材ハードコート厚み)−(3μm)
例えば、(PET基材ハードコート厚み)が15μmの場合は表面処理側から12μm位置のアクリル系樹脂成分の割合を測定する。表面処理層厚み(ハードコート厚み)は、代表的には以下の手順で導き出される。第一に、基材フィルムとしてPET基材(東レ社製、商品名:U48−3、屈折率:1.60)を用い、塗布層の加熱温度を70℃で乾燥させるとともにUV硬化させることにより、ハードコート層が形成された光学積層体を得る。得られた光学積層体の基材層側に、黒色アクリル板(三菱レイヨン社製、厚み2mm)を、厚み20μmのアクリル系粘着剤を介して貼着した。次いで、ハードコート層の反射スペクトルを、瞬間マルチ測光システム(大塚電子社製、商品名:MCPD3700)を用いて以下の条件で測定する。これらの積層体に用いられるPET基材には、ハードコート層形成用組成物が浸透しないので、積層体から得られるFFTスペクトルのピーク位置から、ハードコート層のみの厚みが測定される。
・反射スペクトル測定条件
リファレンス:ミラー
アルゴリズム:FFT法
計算波長:450nm〜850nm
・検出条件
露光時間:20ms
ランプゲイン:ノーマル
積算回数:10回
・FFT法
膜厚値の範囲:2〜15μm
膜厚分解能:24nm
X(%)=(R3−R2)×100/(R1−R2)
したがって、光学積層体100は、基材フィルムの屈折率R1、表面処理層の屈折率R2、および基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置における屈折率R3に関して、好ましくは以下の不等式を満たす。
R3>0.2R1+0.8R2 (R1<R2)
表面処理層の厚みは、好ましくは3μm〜20μmであり、より好ましくは5μm〜15μmである。基材フィルム10は、好ましくは、アクリル系樹脂100重量部に対して、コアシェル型粒子を5重量部〜20重量部含有する。アクリル系樹脂は、好ましくは、グルタルイミド単位、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、マレイミド単位および無水グルタル酸単位からなる群から選択される少なくとも1つを有する。表面処理層20は、代表的には、基材フィルム10上に塗布された樹脂組成物の硬化層である。表面処理層20は、好ましくは、ハードコート層、防眩層および反射防止層からなる群から選択される少なくとも1つである。上記光学積層体100によれば、基材フィルム10に含まれるアクリル系樹脂の、表面処理層20への溶出量が十分に少ない。これにより、アクリル系樹脂が表面処理層20に溶出することによる表面処理層の機能性の低下を抑制し得る。具体的には、表面処理層がハードコート層である場合には、ハードコート層の耐擦傷性の低下を抑制し得、表面処理層が防眩層である場合には、防眩層の防眩性の低下を抑制し得、表面処理層が反射防止層である場合には、反射防止層の反射防止性の低下を抑制し得る。さらに、基材フィルム10と表面処理層20との密着性が向上し得る。
B−1.基材フィルムの特性
基材フィルムは、上記のとおり、アクリル系樹脂と、アクリル系樹脂に分散されたコアシェル型粒子と、を含む。基材フィルムの厚みは、好ましくは5μm〜150μmであり、より好ましくは10μm〜100μmである。基材フィルムの弾性率は、上記のとおり4.0GPa以上である。基材フィルムは、後述する表面処理層を形成したときに、アクリル系樹脂が表面処理層に溶出し得る。基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置を構成する成分のうち、アクリル系樹脂の成分の割合は20%未満である。
YI=[(1.28X−1.06Z)/Y]×100
B−2−1.アクリル系樹脂の構成
アクリル系樹脂としては、任意の適切なアクリル系樹脂が採用され得る。アクリル系樹脂は、代表的には、モノマー単位として、アルキル(メタ)アクリレートを主成分として含有する。本明細書において「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよび/またはメタクリルを意味する。アクリル系樹脂の主骨格を構成するアルキル(メタ)アクリレートとしては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基の炭素数1〜18のものを例示できる。これらは単独であるいは組み合わせて使用することができる。さらに、アクリル系樹脂には、任意の適切な共重合モノマーを共重合により導入してもよい。このような共重合モノマーの種類、数、共重合比等は目的に応じて適切に設定され得る。アクリル系樹脂の主骨格の構成成分(モノマー単位)については、一般式(2)を参照しながら後述する。
イミド化率Im(%)={B/(A+B)}×100
上記アクリル系樹脂は、例えば、以下の方法で製造することができる。この方法は、(I)一般式(2)で表されるアルキル(メタ)アクリレート単位に対応するアルキル(メタ)アクリレート単量体と、不飽和カルボン酸単量体および/またはその前駆体単量体と、を共重合して共重合体(a)を得ること;および、(II)該共重合体(a)をイミド化剤にて処理することにより、当該共重合体(a)中のアルキル(メタ)アクリレート単量体単位と不飽和カルボン酸単量体および/またはその前駆体単量体単位の分子内イミド化反応を行い、一般式(1)で表されるグルタルイミド単位を共重合体中に導入すること;を含む。
本発明の実施形態においては、上記アクリル系樹脂と他の樹脂とを併用してもよい。すなわち、アクリル系樹脂を構成するモノマー成分と他の樹脂を構成するモノマー成分とを共重合し、当該共重合体をB−4項で後述するフィルム形成に供してもよく;アクリル系樹脂と他の樹脂とのブレンドをフィルム形成に供してもよい。他の樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール、ポリイミド、ポリエーテルイミドなどの他の熱可塑性樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。併用する樹脂の種類および配合量は、目的および得られるフィルムに所望される特性等に応じて適切に設定され得る。例えば、スチレン系樹脂(好ましくは、アクリロニトリル−スチレン共重合体)は、位相差制御剤として併用され得る。
上記基材フィルムにおいて、コアシェル型粒子は、アクリル系樹脂100重量部に対して、好ましくは5重量部〜20重量部、より好ましくは5重量部〜13重量部配合される。これにより、所望の弾性率を有するとともに、アクリル系樹脂の表面処理層への溶出が抑制された基材フィルムが得られ得る。その結果、基材フィルムに表面処理層を形成した場合の表面処理層の機能性の低下を抑制し得、さらに、基材フィルムと表面処理層との密着性を向上し得る。
本発明の実施形態による基材フィルムは、代表的には、上記アクリル系樹脂(その他の樹脂を併用する場合には、当該その他の樹脂とのブレンド)およびコアシェル型粒子を含む組成物をフィルム形成することを含む方法により形成され得る。さらに、基材フィルムを形成する方法は、上記フィルムを延伸することを含み得る。
表面処理層は、光学積層体に求められる機能に応じて基材フィルムの片側に形成された任意の適切な機能層である。表面処理層の具体例としては、ハードコート層、防眩層、および反射防止層等が挙げられる。表面処理層の厚みは、好ましくは3μm〜20μmであり、より好ましくは5μm〜15μmである。
ハードコート層は、基材フィルムの表面に耐擦傷性および耐薬品性等を付与する層である。ハードコート層は、鉛筆硬度試験で好ましくはH以上、より好ましくは3H以上の硬度を有する。鉛筆硬度試験は、JIS K 5400に準じて測定され得る。ハードコート層形成用の樹脂組成物は、例えば、熱、光(紫外線等)または電子線等により硬化し得る硬化性化合物を含み得る。ハードコート層およびハードコート層形成用の樹脂組成物の詳細は、例えば特開2014−240955号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
防眩層は、光を散乱して反射させることで、外光の映り込みを防止するための層である。防眩層形成用の樹脂組成物は、例えば、熱、光(紫外線等)または電子線等により硬化し得る硬化性化合物を含み得る。防眩層は、代表的には、表面に微細凹凸形状を有する。このような微細凹凸形状を形成する方法としては、例えば、上記硬化性化合物に微粒子を含有させる方法が挙げられる。防眩層および防眩層形成用の樹脂組成物の詳細は、例えば特開2017−32711号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
反射防止層は、外光の反射を防止するための層である。反射防止層形成用の樹脂組成物は、例えば、熱、光(紫外線等)または電子線等により硬化し得る硬化性化合物を含み得る。反射防止層は、1層のみからなる単層であっても良いし、2層以上からなる複数層であっても良い。反射防止層および反射防止層形成用の樹脂組成物の詳細は、例えば特開2012−155050号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
上記AからC項に記載の光学積層体は、偏光板に適用され得る。したがって、本発明は、そのような光学積層体を用いた偏光板も包含する。代表的には、偏光板は、偏光子と、偏光子の片側に配置された本発明の光学積層体と、を有する。光学積層体は、その基材フィルム側が偏光子と貼り合わせられ、偏光子の保護層として機能し得る。
上記D項に記載の偏光板は、画像表示装置に適用され得る。したがって、本発明は、そのような偏光板を用いた画像表示装置も包含する。画像表示装置の代表例としては、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス(EL)表示装置が挙げられる。画像表示装置は業界で周知の構成が採用されるので、詳細な説明は省略する。
(1)表面処理層に溶出したアクリル系樹脂の成分の割合
三次元光屈折率・膜厚測定装置プリズムカプラー(Metricon社製、Metricon2010/M)を用いる方法により、表面処理層に溶出したアクリル系樹脂の成分の割合を測定した。プリズムカプラーを用いた屈折率の測定は以下の条件で実施した。
・測定条件
光源:594nm
モード:TE
Scan:300〜−300
(1−1)基材フィルムの屈折率R1
Measurement type:Bulk/Substrate
基材フィルムの測定によりモード(Kneeと呼ばれる)を検出した。測定により得られた屈折率をR1とした。
(1−2)表面処理層の屈折率R2
Measurement type:Single Film(Prism Couple)
基材フィルムとしてPET基材(東レ社製、商品名:U48−3、屈折率:1.60)を用い、塗布層の加熱温度を60℃とした以外は、各実施例と同様にして、各実施例と同厚みの積層体を得た。この積層体をSingle Filmモードで測定する事により、複数のモードを検出した。測定により得られた屈折率をR2とした。
(1−3)基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置における屈折率R3
Measurement type:Single Film(Prism Couple)
解析手法:Index gradient
光学積層体中で深さ方向に屈折率が変化している場合には、上記プリズムカプラーを用いる方法により、深さ方向に対する屈折率変化を定量的に求めることができる。
光学積層体の測定により、複数のモードを検出し、Index gradient解析により、深さ方向に対する屈折率変化を算出した。基材フィルム側から表面処理層の方向に「3.0μmの深さの位置」を、以下の式に基づいて決定し、得られた屈折率をR3とした。
「3.0μmの深さの位置」(表面処理側からの位置)=表面処理層厚み(PET基材ハードコート厚み)−(3μm)
(1−4)基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置を構成する成分のうち表面処理層に溶出したアクリル系樹脂の成分の割合X
以下の式より、基材フィルム側から表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置を構成する成分のうち表面処理層に溶出したアクリル系樹脂の成分の割合X(%)を算出した。
X(%)=(R3−R2)×100/(R1−R2)
(2)基材フィルムの弾性率
基材フィルムの弾性率測定には、TI900 TriboIndenter(Hysitron社製)を使用した。基材フィルムを10mm×10mmのサイズに裁断しTriboIndenter備付の支持体に固定し、ナノインデンテーション法により圧縮弾性率の測定を行った。その際、使用圧子が透明層の中心部付近を押し込むように位置を調整した。測定条件を以下に示す。
使用圧子:Berkovich(三角錐型)
測定方法:単一押し込み測定
測定温度:25℃
押し込み深さ:500nm
押し込み速さ:100nm/s
(3)表面処理層の機能性評価
実施例および比較例で得られた光学積層体を幅11mm、長さ100mmの大きさに切断し、基材フィルムを下にしてガラス板に載せた。次いで、当該光学積層体の表面処理層(ハードコート層)側表面上で、直径11mmの円柱の断面に取り付けたスチールウール#0000を、荷重800gまたは600g、100mm/secで10往復させた。その後のハードコート層側表面を目視観察し、以下の基準で評価した。
〇:傷が全くない
△:わずかに傷がついた
×:傷が著しい
(4)密着性評価
表面処理層の基材フィルムに対する密着性を、JIS K−5400の碁盤目剥離試験(碁盤目数:100個)に準じて評価し、以下の指標により判定した。
〇:碁盤目剥離数が0個
×:碁盤目剥離数が1個以上
1.基材フィルムの作製
MS樹脂(MS−200;メタクリル酸メチル/スチレン(モル比)=80/20の共重合体,新日鐵化学株式会社製)をモノメチルアミンでイミド化(イミド化率:5%)した。得られたイミド化MS樹脂は、一般式(1)で表されるグルタルイミド単位(R1およびR3はメチル基、R2は水素原子である)、一般式(2)で表される(メタ)アクリル酸エステル単位(R4およびR5はメチル基である)、およびスチレン単位を有していた。なお、上記イミド化には、口径15mmの噛合い型同方向回転式二軸押出機を用いた。押出機の各温調ゾーンの設定温度を230℃、スクリュー回転数150rpmとし、MS樹脂を2.0kg/hrで供給し、モノメチルアミンの供給量はMS樹脂100重量部に対して2重量部とした。ホッパーからMS樹脂を投入し、ニーディングブロックによって樹脂を溶融および充満させた後、ノズルからモノメチルアミンを注入した。反応ゾーンの末端にはシールリングを入れて樹脂を充満させた。反応後の副生成物および過剰のメチルアミンを、ベント口の圧力を−0.08MPaに減圧して脱揮した。押出機出口に設けられたダイスからストランドとして出てきた樹脂は、水槽で冷却した後、ペレタイザでペレット化した。得られたイミド化MS樹脂のイミド化率は5.0%、酸価は0.5mmol/gであった。
上記で得られたイミド化MS樹脂100重量部とコアシェル型粒子5重量部とを単軸押出機に投入して溶融混合し、Tダイを通してフィルム形成することにより押出フィルムを得た。得られた押出フィルムを、延伸温度140℃で長さ方向および幅方向にそれぞれ2倍に同時二軸延伸した。延伸速度は、長さ方向および幅方向ともに10%/秒であった。
このようにして、厚み30μmの基材フィルムAを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムAの片側に、硬化後の厚みが6μmとなるようにUV硬化性樹脂(4−HBA(大阪有機化学工業株式会社製)16重量部、NKオリゴUA−53H−80BK(新中村化学工業株式会社製)32重量部、ビスコート#300(大阪有機化学工業株式会社製)48重量部、A−GLY−9E(新中村化学工業株式会社製)4重量部、IRGACURE907(BASF製)2.4重量部を混合し、それぞれMIBK:PGM=50:50の溶媒で固形分濃度42.0%となるよう希釈したもの)を塗布して塗布層を形成した。次いで、上記塗布層を、70℃で乾燥させるとともにUV硬化させることにより、基材フィルムAの片側にハードコート層が形成された光学積層体1を得た。上記光学積層体1を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
コアシェル型粒子の配合量を10重量部としたこと、および押出フィルムの延伸温度を150℃としたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムBを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムBを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムBの片側にハードコート層が形成された光学積層体2を得た。上記光学積層体2を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
コアシェル型粒子の配合量を10重量部としたこと、および押出フィルムの延伸温度を160℃としたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムCを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムCを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムCの片側にハードコート層が形成された光学積層体3を得た。上記光学積層体3を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
コアシェル型粒子の配合量を13重量部としたこと、および押出フィルムの延伸温度を152℃としたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムDを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムDを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムDの片側にハードコート層が形成された光学積層体4を得た。上記光学積層体4を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
上記で得られたイミド化MS樹脂100重量部とコアシェル型粒子15重量部とを単軸押出機に投入して溶融混合し、Tダイを通してフィルム形成することにより押出フィルムを得た。得られた押出フィルムを、延伸温度152℃で長さ方向および幅方向にそれぞれ2倍に同時二軸延伸した。延伸速度は、長さ方向および幅方向ともに10%/秒であった。
このようにして、厚み40μmの基材フィルムEを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムEを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムEの片側にハードコート層が形成された光学積層体5を得た。上記光学積層体5を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
上記で得られたイミド化MS樹脂100重量部とコアシェル型粒子23重量部とを単軸押出機に投入して溶融混合し、Tダイを通してフィルム形成することにより押出フィルムを得た。得られた押出フィルムを、延伸温度137℃で長さ方向および幅方向にそれぞれ2倍に同時二軸延伸した。延伸速度は、長さ方向および幅方向ともに10%/秒であった。
このようにして、厚み40μmの基材フィルムFを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムFを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムFの片側にハードコート層が形成された光学積層体6を得た。上記光学積層体6を各評価に供した。結果を表1に示す。
1.基材フィルムの作製
コアシェル型粒子を配合しなかったこと、および押出フィルムの延伸温度を130℃としたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムGを作製した。
2.光学積層体の作製
上記基材フィルムGを用いたこと以外は実施例1と同様にして、基材フィルムGの片側にハードコート層が形成された光学積層体7を得た。上記光学積層体7を各評価に供した。結果を表1に示す。
20 表面処理層
100 光学積層体
Claims (9)
- 基材フィルムと、該基材フィルムの片側に形成された表面処理層と、を含み、
前記基材フィルムが、アクリル系樹脂と、該アクリル系樹脂に分散されたコアシェル型粒子と、を含み、
前記基材フィルムの弾性率が4.0GPa以上であり、
前記基材フィルム側から前記表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置を構成する成分のうち前記表面処理層に溶出した前記アクリル系樹脂の成分の割合が20%未満である、光学積層体。 - 前記基材フィルムの屈折率をR1とし、前記表面処理層の屈折率をR2とし、前記基材フィルム側から前記表面処理層の方向に3.0μmの深さの位置における屈折率をR3としたとき、
R3>0.2R1+0.8R2 (ただし、R1<R2とする)
を満足する、請求項1に記載の光学積層体。 - 前記表面処理層の厚みが3μm〜20μmである、請求項1または2に記載の光学積層体。
- 前記基材フィルムが、前記アクリル系樹脂100重量部に対して、前記コアシェル型粒子を5重量部〜20重量部含有する、請求項1から3のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記アクリル系樹脂が、グルタルイミド単位、ラクトン環単位、無水マレイン酸単位、マレイミド単位および無水グルタル酸単位からなる群から選択される少なくとも1つを有する、請求項1から4のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記表面処理層が、前記基材フィルム上に塗布された樹脂の硬化層である、請求項1から5のいずれかに記載の光学積層体。
- 前記表面処理層が、ハードコート層、防眩層および反射防止層からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項1から6のいずれかに記載の光学積層体。
- 偏光子と、該偏光子の片側に配置された保護層と、を含み、
前記保護層が請求項1から7のいずれかに記載の光学積層体である、偏光板。 - 請求項8に記載の偏光板を備える、画像表示装置。
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