KR102038881B1 - 광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치 - Google Patents

광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치 Download PDF

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다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 사람의 눈에 있어서 간섭 줄무늬 및 화질 열화가 인식되기 어려운 광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 형태에 따르면, 광학 필름(10)에 사용되고, 또한 한쪽 면에 광학 필름(10)의 일부를 구성하는 제1 기능층(30)이 인접하여 설치되는 광학 필름용 기재(20)이며, 제1 기능층(30)측의 표면을 이루는 요철면(20A)을 갖고, 요철면(20A)의 평균 경사각을 θa라 하고, 요철면(20A)의 최대 경사각을 θmax라 하고, 광학 필름용 기재(20)에 있어서의 요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)의 굴절률을 nc 라 하고, 제1 기능층(30)의 굴절률을 nf(단, nc≠nf)라 했을 때, θa＞tan-1(0.0013/nf), 또한 θmax＜tan-1(0.0087/|nc-nf|)의 관계를 만족시키는 광학 필름용 기재(20)가 제공된다.

Description

광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치 {SUBSTRATE FOR OPTICAL FILM, OPTICAL FILM, POLARIZING PLATE, LIQUID-CRYSTAL PANEL AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이(LCD), 음극선관 표시 장치(CRT), 플라즈마 디스플레이(PDP), 일렉트로루미네센스 디스플레이(ELD), 필드에미션 디스플레이(FED) 등의 화상 표시 장치에 있어서의 화상 표시면이나, 화상 표시 장치의 전면에 설치되는 터치 패널 등에는, 예를 들어 외광의 고스트 이미지를 억제하기 위한 최표면에 반사 방지층을 형성한 반사 방지 필름이 설치되어 있다.
반사 방지 필름은, 주로 광투과성 기재와, 광투과성 기재 위에 설치된 하드 코트층과, 하드 코트층 위에 설치된 저굴절률층을 구비하고 있다. 반사 방지 필름은, 저굴절률층의 표면에서 반사하는 광과, 저굴절률층과 하드 코트층의 계면에서 반사하는 광을 서로 상쇄시킴으로써, 반사광 자체를 저감시키는 것이다.
그러나, 이러한 반사 방지 필름에 있어서는, 광투과성 기재와 하드 코트층의 굴절률차에 기인하여 광투과성 기재와 하드 코트층의 계면에서 반사하는 광과, 저굴절률층과 하드 코트층의 계면에서 반사하는 광이 간섭하여, 간섭 줄무늬라고 하는 무지개 형상의 얼룩 모양이 발생해 버린다는 문제가 있다.
이러한 문제에 대해서, 하드 코트층을 광투과성 기재 위에 형성할 때에, 광투과성 기재의 상부에 하드 코트층용 조성물의 성분을 침투시켜, 광투과성 기재에 있어서의 하드 코트층의 계면 부근에 광투과성 기재의 성분과 하드 코트층의 성분이 혼재한 혼재 영역을 형성하고, 혼재 영역에 의해 광투과성 기재와 하드 코트층의 굴절률차를 완화하여, 간섭 줄무늬의 발생을 방지한다고 하는 기술이 개발되어 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-131007호 공보 참조).
그러나, 이 기술은 광투과성 기재로서 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스에스테르 기재를 사용하는 경우에는 적용할 수 있지만, 광투과성 기재로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 기재, 시클로올레핀 기재 또는 아크릴 기재 등을 사용하는 경우에는, 이들 기재에는 하드 코트층용 조성물의 성분이 침투하기 어렵기 때문에 적용할 수 없다.
폴리에스테르 기재는 저렴하여 입수 가능하고, 또한 내습성 및 내열성이 우수하기 때문에, 현재 반사 방지 필름의 광투과성 기재로서 사용하는 것이 검토되고 있다. 이러한 점으로부터, 셀룰로오스에스테르 기재뿐만 아니라, 폴리에스테르 기재에 있어서도 간섭 줄무늬의 문제를 해소하고자 하는 요망이 있다.
간섭 줄무늬의 발생을 방지하는 다른 방법으로서, 프레스나 블라스트 처리에 의해 표면에 요철을 갖는 광투과성 기재나, 요철 표면을 갖는 프라이머층을 갖는 광투과성 기재의 표면에 하드 코트층을 형성하고, 광투과성 기재와 하드 코트층의 계면을 요철면으로 하는 방법이 있다(예를 들어, 일본 특허 공개 평8-197670호 공보 참조).
그러나, 이 방법에 있어서는, 광투과성 기재와 하드 코트층의 계면이 요철면으로 되어 있으므로, 영상광이 요철면에 의해 편향되어 버려, 영상의 밝기 및 선명도의 감소, 명실 및 암실 콘트라스트의 저하 등의 화질 열화의 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 즉, 사람의 눈에 있어서 간섭 줄무늬 및 화질 열화가 인식되기 어려운 광학 필름용 기재, 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 광학 필름에 사용되고, 또한 한쪽 면에 상기 광학 필름의 일부를 구성하는 제1 기능층이 인접하여 설치되는 광학 필름용 기재이며, 상기 제1 기능층측의 표면을 이루는 요철면을 갖고, 상기 요철면의 평균 경사각을 θa라 하고, 상기 요철면의 최대 경사각을 θmax라 하고, 상기 광학 필름용 기재에 있어서의 상기 요철면을 구성하는 부분의 굴절률을 nc라 하고, 상기 제1 기능층의 굴절률을 nf(단, nc≠nf)라 했을 때, θa＞tan-1(0.0013/nf), 또한 θmax＜tan-1(0.0087/|nc-nf|)의 관계를 만족시키는 광학 필름용 기재가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 상기 광학 필름용 기재와, 상기 광학 필름용 기재의 상기 요철면에 인접하여 설치된 제1 기능층을 구비하는 광학 필름이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 상기 광학 필름과, 상기 광학 필름의 상기 광학 필름용 기재에 있어서의 상기 제1 기능층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에 형성된 편광 소자를 구비하는 편광판이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 상기 광학 필름 또는 상기 편광판을 구비하는 액정 표시 패널이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 백라이트 유닛과, 상기 광학 필름 또는 상기 편광판을 구비하는 화상 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 형태의 광학 필름용 기재, 및 다른 형태의 광학 필름, 편광판, 액정 패널 및 화상 표시 장치에 따르면, 요철면의 평균 경사각 θa가 상기 관계식을 만족시키므로, 간섭 줄무늬가 발생했다고 해도 사람의 눈의 분해능 이하의 피치로 발생한다. 이에 의해, 사람의 눈에 있어서 간섭 줄무늬가 인식되기 어렵다. 또한, 요철면의 최대 경사각 θmax가 상기 관계식을 만족시키므로, 사람의 눈에 있어서 화질 열화가 인식되기 어렵다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 광학 필름의 개략 구성도.
도 2는 평균 경사각 θa를 설명하기 위한 도면.
도 3은 사람의 눈에 간섭 줄무늬가 인식되기 어려운 경사각 θ1을 구하기 위한 도면.
도 4는 nc1＞nf1인 경우에 있어서, 사람의 눈에 화질 열화가 인식되기 어려운 경사각 θ2를 구하기 위한 도면.
도 5는 nf1＞nc1인 경우에 있어서, 사람의 눈에 화질 열화가 인식되기 어려운 경사각 θ2를 구하기 위한 도면.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 편광판의 개략 구성도.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 액정 패널의 개략 구성도.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 화상 표시 장치의 일례인 액정 디스플레이의 개략 구성도.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 광학 필름의 개략 구성도.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 광학 필름에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 광학 필름의 개략 구성도이며, 도 2는 평균 경사각 θa를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 사람의 눈에 간섭 줄무늬가 인식되기 어려운 경사각 θ1을 구하기 위한 도면이며, 도 4는 nc1＞nf1인 경우에 있어서, 사람의 눈에 화질 열화가 인식되기 어려운 경사각 θ2를 구하기 위한 도면이며, 도 5는 nf1＞nc1인 경우에 있어서, 사람의 눈에 화질 열화가 인식되기 어려운 경사각 θ2를 구하기 위한 도면이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「필름」, 「시트」, 「판」 등의 용어는, 호칭의 차이에만 기초하며, 서로 구별되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들어 「필름」은 시트나 판이라고도 불릴 수 있는 부재도 포함하는 개념이다. 일 구체예로서, 「광학 필름」에는, 「광학 시트」나 「광학판」 등이라고 불리는 부재도 포함된다.
《광학 필름용 기재 및 광학 필름》
도 1에 도시된 바와 같이, 광학 필름(10)은 적어도 광학 필름용 기재(20)와, 광학 필름용 기재(20)에 인접하여 설치된 제1 기능층(30)을 구비하고 있다. 도 1에 도시되는 광학 필름(10)은 제1 기능층(30) 위에 형성된 제2 기능층(40)을 더 구비하는 것이다. 또한, 광학 필름(10)은 제2 기능층(40)을 구비하지 않아도 된다.
<광학 필름용 기재>
광학 필름용 기재(20)는 제1 기능층(30)측의 표면을 이루는 요철면(20A)을 갖고 있다. 도 1에 도시되는 광학 필름용 기재(20)는 광투과성 기재(21)와, 광투과성 기재(21) 위에 설치되고, 또한 요철면(20A)을 갖는 요철층(22)을 구비한 적층 구조로 되어 있다.
광학 필름용 기재(20)는 요철면(20A)의 평균 경사각을 θa라 하고, 요철면(20A)의 최대 경사각을 θmax라 하고, 광학 필름용 기재(20)에 있어서의 요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)의 굴절률을 nc라 하고, 제1 기능층(30)의 굴절률을 nf(단, nc≠nf)라 했을 때, 하기 수학식 1 및 하기 수학식 2의 관계를 만족시키고 있다.
Figure 112013070135879-pat00001
Figure 112013070135879-pat00002
본 실시 형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 요철층(22)이 요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)을 포함하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 요철층(22)의 굴절률은 요철층(22) 전체에서 동일한 값으로 되어 있으므로, 요철층(22)의 굴절률은 요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)의 굴절률 nc와 동일한 값으로 되어 있다.
「θa」의 정의는, 표면 조도 측정기: SE-3400/(주)고사까겡뀨쇼 제조 취급 설명서(1995.07.20 개정)를 따르는 것으로 한다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기준 길이 L에 존재하는 볼록부 높이의 합(h1+h2+h3+…+hn)을 기준 길이로 나누고, 그 값의 아크탄젠트로 나타낼 수 있다. 즉, θa는 하기 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
Figure 112013070135879-pat00003
θa는, 예를 들어 표면 조도 측정기(형번: SE-3400/(주)고사까겡뀨쇼 제조)를 사용해서, 하기의 측정 조건에 의해 측정을 행할 수 있다.
1) 표면 조도 검출부의 촉침((주)고사까겡뀨쇼 제조의 상품명 SE2555N(2μ 표준))
·선단 곡률 반경 2㎛, 꼭지각 90도, 재질 다이아몬드
2) 표면 조도 측정기의 측정 조건
·기준 길이(조도 곡선의 컷오프값 λc): 2.5㎜
·평가 길이(기준 길이(컷오프값 λc)×5): 12.5㎜
·촉침의 이송 속도: 0.5㎜/s
θmax는 상기한 바와 같이 요철면의 최대 경사각이며, θmax는, 예를 들어 요철면의 표면 형상을 측정하고, 거기에서 얻어진 데이터를 해석함으로써 얻어진다. 표면 형상을 측정하는 장치로서는, 접촉식 표면 조도계나 비접촉식의 표면 조도계(예를 들어, 간섭 현미경, 공초점 현미경, 원자간력 현미경 등)를 들 수 있다. 이들 중에서도, 측정의 간편성에서 간섭 현미경이 바람직하다. 이러한 간섭 현미경으로서는, Zygo사 제조의 「New View」 시리즈 등을 들 수 있다.
간섭 현미경을 사용하는 경우, 요철면의 전체면에 걸치는 각 점의 경사 Δi를 구하고, 경사 Δi를 표면 각도 θi로 환산하고, 거기에서 표면 각도 θi의 절댓값의 상대 누적 도수가 작은 쪽부터 90%가 될 때의 표면 각도를 산출하고, 이 표면 각도를 「최대 경사각 θmax」라 한다. 여기서, 표면 각도 θi의 절댓값의 상대 누적 도수가 작은 쪽부터 90%가 될 때의 표면 각도를 사용한 것은, 표면 각도 θi의 절댓값의 상대 누적 도수가 작은 쪽부터 100%가 될 때의 표면 각도로는, 측정에서의 이상값의 영향이 크기 때문이다. 또한, 경사 Δi는 후술하는 수학식 32와 동일한 식에 의해 구할 수 있고, 표면 각도 θi는 후술하는 수학식 30과 동일한 식에 의해 구할 수 있다.
요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)의 굴절률 nc 및 제1 기능층(30)의 굴절률 nf는, 각각 단독의 층을 형성한 후, 아베 굴절률계(아타고사 제조 NAR-4T)나 엘립소미터에 의해 측정할 수 있다. 또한, 광학 필름으로 된 후에 굴절률을 측정하는 방법으로서는, 각 층의 경화막을 커터 등으로 깎아내어, 가루 상태의 샘플을 제작하고, JIS K7142(2008) B법(분체 또는 입상의 투명 재료용)에 따른 베케법(굴절률이 기지의 카길 시약을 사용해서, 상기 가루 상태의 샘플을 슬라이드 유리 등에 놓고, 그 샘플 위에 시약을 적하하여, 시약으로 샘플을 침지한다. 그 모습을 현미경 관찰에 의해 관찰하여, 샘플과 시약의 굴절률이 다른 것에 의해 샘플 윤곽에 발생하는 휘선; 베케선이 육안으로 관찰하지 못한 시약의 굴절률을 샘플 굴절률로 하는 방법)을 사용할 수 있다.
요철면(20A)의 평균 경사각 θa가 상기 수학식 1의 관계를 만족시키고 있는 것이 필요하다고 한 것은, 요철면(20A)의 평균 경사각 θa가 상기 수학식 1을 만족시키면, 이하의 이유에서, 간섭 줄무늬가 발생했다고 해도 사람의 눈에는 간섭 줄무늬가 인식되기 어렵기 때문이다. 단, 본 발명은 이하의 이론에 구속되는 것은 아니다.
간섭 줄무늬의 피치가 사람의 눈의 분해능보다 좁은 경우에는, 피치가 지나치게 좁아서 간섭 줄무늬로서 인식되지는 않는다. 따라서, 사람의 눈에 간섭 줄무늬로서 인식되지 않기 위해서는, 간섭 줄무늬의 피치를 사람의 눈의 분해능보다 좁게 하는 것이 필요하다. 여기서, 명암이 직사각 형상으로 변화하는 경우에는, 시력 1인 사람의 눈의 분해능은 1분이기 때문에, 명시 거리를 25㎝로 한 경우, 사람은 약 70㎛의 피치의 명암 줄무늬를 검지할 수 있다. 그러나, 명암이 직사각형이 아닌 그라데이션으로써 변화하는 경우에는, 사람이 검지할 수 있는 감도는 수 배 내지 수십 배나 저하하는 것으로 알려져 있다. 간섭 줄무늬는 그라데이션으로써 변화하는 것이므로, 간섭 줄무늬(명선)의 피치가 300㎛라도, 간섭 줄무늬는 사람의 눈에는 인식할 수 없는 것으로 생각된다. 따라서, 간섭 줄무늬의 피치가 300㎛ 미만이면 간섭 줄무늬는 사람의 눈에는 인식되지 않는 것으로 생각된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 요철면(100A)을 갖는 제1 층(100) 위에 제1 층(100)측의 면(이면)이 제1 층(100)의 요철면(100A)의 형상과 대응하는 요철면으로 되고, 또한 제1 층(100)측의 면과는 반대측의 면(표면)이 평탄해진 제2 층(101)이 형성되어 있는 경우에 있어서, 제1 층(100)의 요철면(100A)이 이루는 경사각을 θ1이라 하고, 제2 층(101)의 표면에서 반사되는 적색광(102, 103)과, 제1 층(100)과 제2 층(101)의 계면(요철 계면)에서 반사되는 적색광(104, 105)이 서로 강화하도록 간섭하여, 피치 A에서 적색광의 명선 R1, R2(이하, 적색광의 명선을 「적색 명선」이라고 칭함)가 발생했다고 가정하면, 상기 이론으로부터 피치 A가 300㎛ 미만이면 적색 명선의 간섭 줄무늬는 사람의 눈에는 인식되지 않게 된다. 따라서, 이하, 도 3에 있어서, 피치 A가 300㎛일 때의 경사각 θ1을 구한다. 또한, 청색광이나 녹색광의 명선은, 적색광의 명선의 피치보다 좁은 피치에서 발생하므로, 적색광의 명선을 인식할 수 없으면, 청색광이나 녹색광의 명선이 발생했다고 해도, 사람의 눈에는 인식되지 않는다. 또한, 도 3에 도시되는 제1 층(100)은 제1 층(100)의 일부를 매우 확대한 것이다.
우선, 도 3에 도시되는 피치 A(300㎛)를 저변으로 하고, 거리 B와 높이로 하는 삼각형에 있어서는, 하기 수학식 4가 성립된다.
Figure 112013070135879-pat00004
수학식 4 중 거리 B는 광학 거리가 아닌, 실제의 거리이다.
또한, 적색광(104)과 적색광(105)의 광로차를 b라 하고, 제2 층(101)의 굴절률을 n이라 하면, 거리 B는 하기 수학식 5로 나타낼 수 있다.
Figure 112013070135879-pat00005
여기서, 적색 명선 R1과 적색 명선 R2는 인접하고, 게다가 적색광(104)은 적색광(102)과, 적색광(105)은 적색광(103)과 서로 강화하도록 간섭하고 있으므로, 적색광의 일파장을 0.78㎛(780㎚)라 하면, 광로차 b는 적색광의 일파장만큼, 즉0.78㎛로 된다.
수학식 5의 광로차 b에 0.78㎛를 대입함과 함께, 수학식 4의 B에 수학식 5를 대입하면, 하기 수학식 6이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00006
그리고, 수학식 6을 θ1에 대해서 풀면, 하기 수학식 7이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00007
따라서, 경사각 θ1이 tan-1(0.0013/n)보다 크면, 즉 하기 수학식 8의 관계를 만족시키는 경사각 θ이면, 제2 층(101)의 표면에서 반사하는 광과, 제1 층(100)과 제2 층(101)의 계면에서 반사하는 광이 간섭하여 간섭 줄무늬가 발생했다고 해도, 간섭 줄무늬는 사람의 눈에는 인식되지 않는다고 할 수 있다.
Figure 112013070135879-pat00008
따라서, 제1 층(100)이 요철층(22)이며, 제2 층(101)이 제1 기능층(30)인 경우에는, 상기 수학식 8 중 n을 nf로 치환한 하기 수학식 9의 관계를 만족시키는 경사각 θ1이면, 제1 기능층(30)의 표면에서 반사하는 광과, 제1 기능층(30)과 요철층(22)의 계면(요철 계면)에서 반사하는 광이 간섭하여 간섭 줄무늬가 발생했다고 해도, 간섭 줄무늬는 사람의 눈에는 인식되지 않게 된다.
Figure 112013070135879-pat00009
그리고, 상기 수학식 9 중 경사각 θ1을 평균 경사각 θa로 치환하면, 상기 수학식 1이 얻어진다. 따라서, 요철면(20A)의 평균 경사각이 상기 수학식 1의 관계를 만족시키면, 비록 제1 기능층(30)의 표면에서 반사하는 광과, 제1 기능층(30)과 요철층(22)의 계면에서 반사하는 광이 간섭하여 간섭 줄무늬가 발생했다고 해도, 사람의 눈에는 이 간섭 줄무늬는 인식되기 어렵다.
요철면(20A)의 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2의 관계를 만족시키고 있는 것이 필요한 것은, 요철면(20A)의 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2를 만족시키면, 이하의 이유에서, 사람의 눈에는, 화질 열화는 인식되지 않기 때문이다. 단, 본 발명은 이하의 이론에 구속되는 것은 아니다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광투과성 기재(201), 요철면(202A)의 경사각이 θ2이며, 또한 굴절률이 nc1인 요철층(202) 및 굴절률 nf1을 갖는 기능층(203)이 이 순서로 형성된 광학 필름(200)에 있어서, nc1＞nf1인 경우에 있어서는, 광투과성 기재(201)측으로부터 요철층(202)으로 영상광을 광학 필름(200)의 법선 방향 N을 따라 입사시킨 경우에는, 영상광은 요철면(202A)에서 편향되어, 광학 필름(200)의 법선 방향 N에 대한 각도가 Ψ로 되어 기능층(203) 중을 나아간다. 기능층(203) 중을 나아가는 영상광은 기능층(203)의 표면으로부터 출사하지만, 기능층의 표면으로부터 출사할 때에 영상광은 다시 편향되어, 광학 필름(200)의 법선 방향 N에 대한 각도(출사 각도)가 α로 되어 기능층(203)으로부터 출사한다. 여기서, 이 출사 각도 α가 큰 경우에는, 사람의 눈에는 영상광의 화질 열화가 인식되어 버린다. 한편, 출사 각도 α가 작은 경우에는, 가령 영상광이 광학 필름(200)의 법선 방향 N으로 되어 있지 않아도, 사람의 눈에는 영상광의 화질 열화가 인식되지 않고, 광학 필름(200)의 법선 방향 N에 영상광이 출사된 경우와 동등한 화질이라고 인식된다. 따라서, 사람의 눈에 있어서 영상광의 화질 열화가 인식되기 어려운 출사 각도 α에 대해서 검토하면, 우선, JIS K7136에는, 헤이즈는 시험편을 통과하는 투과광 중, 전방 산란에 의해, 입사광으로부터 2.5° 이상 빗나간 투과광의 백분율인 것이 규정되어 있다. 즉, 헤이즈의 정의에 있어서는 2.5° 이상의 투과광은 헤이즈로서 측정되지만, 2.5° 미만의 투과광이면 헤이즈로서 측정되지 않는다. 이러한 것에서부터, 사람의 눈에 영상광의 화질 열화가 인식되기 어려운 출사 각도 α를 2.5° 미만으로 하는 것도 생각된다. 그러나, 본 발명자는, 예의 검토한바, 실제로는, 출사 각도 α가 0.5° 이상의 각도이면, 사람의 눈에 있어서 화질 열화가 인식될 우려가 있는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 사람의 눈에 영상광의 화질 열화가 인식되기 어려운 출사 각도 α를 0.5° 미만으로 하기로 하였다. 한편으로, 출사 각도 α는 요철면(202A)의 경사각 θ2에 의해 변화하므로, 이하, 출사 각도 α가 0.5° 미만으로 되는 요철면(202A)의 경사각 θ2를 구하는 것으로 한다.
우선, 스넬의 법칙에 의해, 하기 수학식 10이 성립된다.
Figure 112013070135879-pat00010
수학식 10 중, ξ는 도 4에 도시된 바와 같이 경사각이 θ2인 요철면(202A)에 있어서의 법선 방향과 기능층(203) 안을 나아가는 영상광의 각도를 나타낸다. 여기서, 도 4에 있어서는 ξ=θ2+ψ이라고 하는 관계가 있으므로, 이것을 상기 수학식 10에 대입하면, 하기 수학식 11이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00011
상기 수학식 11에 대해서, 삼각함수의 가법 정리를 적용하면, 하기 수학식 12가 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00012
그리고, 상기 수학식 12를 변형하면, 하기 수학식 13으로 된다.
Figure 112013070135879-pat00013
한편, 기능층(203)과 공기의 계면에 있어서는, 스넬의 법칙에 의해, 하기 수학식 14가 성립된다. 그리고, 수학식 14를 변형하면, 하기 수학식 15가 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00014
Figure 112013070135879-pat00015
또한, 삼각함수의 상호 관계로부터, 하기 수학식 16이 성립된다. 그리고, 상기 수학식 15를 하기 수학식 16에 대입하면, 하기 수학식 17이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00016
Figure 112013070135879-pat00017
상기 수학식 13의 sinθ2/cosθ2를 tanθ2라 하고, 상기 수학식 14 및 상기 수학식 17을 상기 수학식 13에 대입하면, 하기 수학식 18이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00018
여기서, α가 작을 때는, (1-sin2α/nf1 2)1/2=1로 해도 되므로, 상기 수학식 18에 있어서 (1-sin2α/nf1 2)1/2=1로 하면, 상기 수학식 18은 하기 수학식 19가 된다.
Figure 112013070135879-pat00019
이것을 θ2에 대해서 풀면, 요철면(202A)의 경사각 θ2와 출사 각도 α의 관계식인 하기 수학식 20이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00020
그리고, 상기 수학식 20의 α에 0.5를 대입하면, 하기 수학식 21이 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00021
따라서,θ2가 tan-1(0.0087/(nc1-nf1)보다 작은 값이면, 즉 하기 수학식 22의 관계를 만족시키는 경사각 θ2이면, 화질 열화는 사람의 눈에는 인식되기 어렵게 된다.
Figure 112013070135879-pat00022
상기에 있어서는, nc1＞nf1인 경우에 대해서 설명했지만, nf1＞nc1인 경우에도 상기와 마찬가지라 할 수 있다.
nf1＞nc1인 경우에는, nc1＞nf1인 경우와 달리, 도 5에 도시한 바와 같이 ξ=θ2-ψ로 되므로, 상기 수학식 11이 아닌, 하기 수학식 23이 성립된다.
Figure 112013070135879-pat00023
상기 수학식 23을 기초로, 상기와 마찬가지의 계산을 행하면, 하기 수학식 24가 얻어진다.
Figure 112013070135879-pat00024
그리고, 상기 수학식 22와 상기 수학식 24를 하나의 식으로 나타내면, 하기 수학식 25로 된다.
Figure 112013070135879-pat00025
그리고, 상기 수학식 25 중 경사각 θ2를 최대 경사각 θmax로 치환하면, 상기 수학식 2가 얻어진다. 여기서, 상기 수학식 2에 있어서, 최대 경사각 θmax가 아니고, 평균 경사각 θa를 사용한 경우에는, 요철면 내에는 평균 경사각 θa보다 큰 경사각도 존재해 버린다. 따라서, 평균 경사각 θa가 상기 수학식 2를 만족시키고 있었다고 해도, 요철면 내에는 평균 경사각 θa보다 큰 경사각이 존재하므로, 출사 각도 α가 0.5° 이상이 되는 영상광이 존재해 버려, 사람의 눈에 화질 열화를 인식시킬 우려가 있다. 이에 반해, θmax는 요철면에 존재하는 요철의 최대의 경사각이므로, 요철면 내에는 θmax보다 큰 경사각은 존재하지 않는다. 이 때문에, 출사 각도 α가 0.5° 이상으로 되는 영상광도 존재하지 않게 된다. 이러한 것에서부터, 상기 수학식 2에 있어서는, 평균 경사각 θa가 아니고, 최대 경사각 θmax를 사용하고 있다. 따라서, nc＞nf인 경우, nf＞nc인 경우를 막론하고, 요철면(20A)의 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2의 관계를 만족시키면 가령 화질 열화가 발생했다고 해도, 사람의 눈에는 화질 열화가 인식되기 어렵다.
상기에 있어서는, 출사 각도 α가 0.5° 미만인 경우이면, 사람의 눈에는 화질 열화가 인식되기 어렵다고 했지만, 사람의 눈에 있어서 화질 열화를 보다 인식시키지 않기 위해서는 출사 각도 α를 0.3° 미만으로 하는 것이 바람직하다. 따라서, 요철면(20A)의 θmax는 하기 수학식 26을 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 하기 수학식 26은 상기 수학식 20의 α에 0.3을 대입함으로써 도출한 것이다.
Figure 112013070135879-pat00026
또한, 전술한 바와 같이 사람의 눈의 분해능은 1분(1/60°)이므로, 사람의 눈에 있어서 화질 열화를 보다 확실하게 인식시키지 않기 위해서는 출사 각도 α를 1분 이하로 하는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 요철면(20A)의 θmax는 하기 수학식 27을 만족시키는 것이 특히 바람직하다. 또한, 하기 수학식 27은 상기 수학식 20의 α에 1/60을 대입함으로써, 도출한 것이다.
Figure 112013070135879-pat00027
요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)의 굴절률 nc와 제1 기능층(30)의 굴절률 nf의 차(|nc-nf|)는 0.03 이상 1.0 이하로 하는 것도 가능하다. |nc-nf|를 1.0 이하로 한 경우에는, 간섭 줄무늬 및 화질 열화가 사람의 눈에 의해 인식되기 어려워진다. |nc-nf|의 하한은 0.05 이상이나 0.1 이상으로 하는 것도 가능하다.
요철면(20A)에 있어서의 조도 곡선의 첨도 Rku는 3.0 미만인 것이 바람직하다. Rku는 요철면(20A)을 구성하는 요철의 예리한 부분을 나타내는 지표이다. 요철면(20A)에 있어서의 Rku가 3.0 미만이므로, 요철면 내에 급준한 요철이 존재하지 않으며, 사람의 눈에는 화질 열화가 보다 인식되기 어려워진다.
Rku는 JIS BO601:2001에 정의되어 있으며, 하기 수학식 28로 나타내진다.
Figure 112013070135879-pat00028
수학식 28 중, Rq는 제곱 평균 평방근 조도를 나타내고, ℓr은 기준 길이를 나타내고, Z(x)는 조도 곡선을 나타낸다.
요철면(20A)에 있어서의 조도 곡선의 왜도 RSk는 0.3 이하인 것이 바람직하다. Rsk는 요철면(20A)을 구성하는 요철의 경사각 분포의 치우침 정도를 나타내는 지표이다. 요철면(20A)에 있어서의 Rsk가 0.3 이하이므로, 경사각 분포의 치우침이 작아, 사람의 눈에는 화질 열화가 보다 인식되기 어려워진다.
Rsk는 JIS BO601:2001에 정의되어 있으며, 하기 수학식 29로 나타내진다.
Figure 112013070135879-pat00029
수학식 29 중, Rq는 제곱 평균 평방근 조도를 나타내고, ℓr은 기준 길이를 나타내고, Z(x)는 조도 곡선을 나타낸다.
요철면(20A)에 있어서는, 광학 필름(10)의 필름면의 법선 방향 N을 따른 단면에 있어서의 필름면에 대한 요철면(20A)의 경사 각도를 표면 각도라 하면, 표면 각도가 0.05° 이상으로 되어 있는 영역의 비율이 50% 이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 표면 각도가 0.05° 이상으로 되어 있는 영역의 비율이 50% 이상으로 되어 있음으로써, 사람의 눈에 간섭 줄무늬가 보다 인식되기 어려워진다. 표면 각도가 0.05° 이상으로 되어 있는 영역의 비율의 하한은, 55% 이상인 것이 바람직하고, 60% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 표면 긱도가 0.05° 이상으로 되어 있는 영역의 비율의 상한은, 95% 이하인 것이 바람직하고, 90% 이하인 것이 보다 바람직하다.
표면 각도는 요철면(20A)의 표면 형상을 측정함으로써 얻어진다. 표면 형상을 측정하는 장치로서는, 접촉식 표면 조도계나 비접촉식의 표면 조도계(예를 들어, 간섭 현미경, 공초점 현미경, 원자간력 현미경 등)를 들 수 있다. 이들 중에서도, 측정의 간편성에서 간섭 현미경이 바람직하다. 이러한 간섭 현미경으로서는, Zygo사 제조의 「New View」 시리즈 등을 들 수 있다.
간섭 현미경을 사용해서, 표면 각도가 0.05° 이상으로 되는 영역의 비율을 산출하기 위해서는, 예를 들어 요철면의 전체면에 걸치는 각 점의 경사 Δi를 구하고, 경사 Δi를 하기 수학식 30에 의해 표면 각도 θi로 환산하고, 거기에서 표면 각도 θi의 절댓값이 0.05° 이상으로 되는 영역의 비율을 산출한다. 또한, 경사 Δi는, 하기 수학식 32에서 산출되는 국부 경사 dZi/dXi와 동일한 것이므로, 하기 수학식 32에서 구할 수 있다.
Figure 112013070135879-pat00030
요철면(20A)에 있어서는, 조도 곡선의 제곱 평균 평방근 경사 RΔq가 0.003 이하로 되어 있는 것이 바람직하다. 조도 곡선의 제곱 평균 평방근 경사 RΔq가 0.003 이하로 함으로써, 사람의 눈에 화질 열화를 보다 저감시킬 수 있다. RΔq의 하한은 0.0005 이상인 것이 바람직하고, 0.001 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, RΔq의 상한은, 0.0025 이하인 것이 바람직하고, 0.002 이하인 것이 보다 바람직하다.
조도 곡선의 제곱 평균 평방근 경사 RΔq는 JIS BO601:2001에, 국부 경사 dZi/dXi의 제곱 평균 평방근으로서 정의되어 있으며, 하기 수학식 31로 나타내진다.
Figure 112013070135879-pat00031
식 중, n은 전체 측정점이며, dZi/dXi는 i번째의 국부 경사이다. 측정면의 각 점에 있어서의 국부 경사는 예를 들어 하기 수학식 32에 의해 구해진다.
Figure 112013070135879-pat00032
식 중, 측정면의 일방향을 X 방향으로 했을 때, Xi는 i번째의 X 방향의 위치이며, Zi는 i번째의 높이이며, ΔX는 샘플링 간격이다.
제곱 평균 평방근 경사 RΔq는, 표면 각도와 마찬가지로, 요철면(20A)의 표면 형상을 측정함으로써 얻어진다. 표면 형상을 측정하는 장치로서는, 접촉식 표면 조도계나 비접촉식의 표면 조도계(예를 들어, 간섭 현미경, 공초점 현미경 원자간력 현미경 등)를 들 수 있다. 이들 중에서도, 측정의 간편성에서 간섭 현미경이 바람직하다. 이러한 간섭 현미경으로서는, Zygo사 제조의 「New View」 시리즈 등을 들 수 있다.
요철면(20A)에 있어서는, 광학 필름용 기재(20) 그 자체가 방현성을 갖지 않은 것이 요망되는 경우에는, 요철면(20A)을 구성하는 요철의 산술 평균 조도 Ra는 0.10㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.08㎛ 이하로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 요철면(20A)을 구성하는 요철의 최대 높이 조도 Ry는 0.60㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.40㎛ 이하로 되어 있는 것이 보다 바람직하고, 요철면(20A)을 구성하는 요철의 10점 평균 조도 Rz는 0.50㎛ 이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 0.30㎛ 이하로 되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 광학 필름용 기재(20)에 기능층이 적층되는 경우에 있어서는, 계면에서의 반사율 및 투과 확산 각도가 줄기 때문에, 방현성의 발현이 억제된다. 이 때문에, 요철면(20A)에 있어서의 Ra, Ry 및 Rz는 상기 범위에 한정되지 않는다.
상기 「Ra」, 「Ry」 및 「Rz」의 정의는 JIS BO601-1994에 따르는 것으로 한다.
Ra, Ry, Rz는, 예를 들어 표면 조도 측정기(형번: SE-3400/(주)고사까겡뀨쇼 제조)를 사용해서, 하기의 측정 조건에 의해 측정을 행할 수 있다.
1) 표면 조도 검출부의 촉침((주)고사까겡뀨쇼 제조의 상품명 SE2555N(2μ 표준))
·선단 곡률 반경 2㎛, 꼭지각 90도, 재질 다이아몬드
2) 표면 조도 측정기의 측정 조건
·기준 길이(조도 곡선의 컷오프값 λc): 2.5㎜
·평가 길이(기준 길이(컷오프값 λc)×5): 12.5㎜
·촉침의 이송 속도: 0.5㎜/s
광학 필름용 기재(20)에 있어서는, 광학 필름용 기재(20)의 헤이즈값을 Hb(%)라 하고, 광학 필름용 기재(20)의 요철면(20A)에 유동 파라핀을 개재해서 슬라이드 유리를 겹쳐서 측정된 헤이즈값을 Hbin(%)라 했을 때, 하기 수학식 33을 만족시키는 것이 바람직하다. 하기 수학식 33을 만족시킴으로써, 요철면에 기인한 확산의 정도가 낮게 억제되고, 이에 의해 가령 광학 필름용 기재(20) 그 자체라도, 방현성이 인식되기 어려워진다.
Figure 112013070135879-pat00033
또한, 광학 필름용 기재(20)에 굴절률이 nf의 기능층이 적층되는 경우에 있어서는, 유동 파라핀 대신에 굴절률이 nf의 유체를 사용해서 측정한 값을 Hbin이라 했을 때에는, 상기 수학식 33을 만족시키면, 광학 필름용 기재(20)에 기인하는 방현성이 인식되기 어렵다.
광학 필름용 기재(20)의 헤이즈값 Hb 및 헤이즈값 Hbin은 헤이즈미터(HM-150, 무라까미시끼사이기쥬쯔겡뀨쇼 제조)를 사용해서, JIS K7136에 따라서 측정된다.
본 발명에 있어서는, 상기 수학식 1을 만족시키는 평균 경사각 θa를 갖는 요철면(20A)을 형성하여, 사람의 눈에 간섭 줄무늬가 인식되기 어렵게 하므로, 광학 필름(10)의 상태에 있어서는, 광학 필름용 기재(20)에는, 광학 필름용 기재(10)와 제1 기능층(30)의 후술하는 결합제 수지의 성분이 혼재한 혼재 영역을 형성할 필요가 없다. 또한, 혼재 영역을 형성하지 않음으로써, 제1 기능층(30)의 두께를 얇게 할 수 있어, 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
(광투과성 기재)
광투과성 기재(21)로서는, 광투과성을 가지면 특별히 한정되지 않는다. 광투과성 기재(21)로서는, 셀룰로오스에스테르 기재여도 되지만, 본 발명에 있어서는, 혼재 영역을 형성하지 않아도 사람의 눈에 간섭 줄무늬가 인식되기 어렵게 할 수 있으므로, 혼재 영역의 형성이 곤란한 기재에 특히 유효하다. 혼재 영역의 형성이 곤란한 광투과성 기재로서는, 예를 들어 아크릴 기재, 폴리에스테르 기재, 폴리카보네이트 기재, 시클로올레핀 중합체 기재 및 유리 기재 등을 들 수 있다.
셀룰로오스에스테르 기재로서는, 예를 들어 셀룰로오스트리아세테이트 기재, 셀룰로오스디아세테이트 기재를 들 수 있다. 셀룰로오스에스테르 기재는 광투과성이 우수하고, 셀룰로오스아실레이트 기재 중에서도 트리아세틸셀룰로오스 기재(TAC 기재)가 바람직하다. 트리아세틸셀룰로오스 기재는, 가시광 영역 380 내지 780㎚에 있어서, 평균 광투과율을 50% 이상으로 하는 것이 가능한 광투과성 기재이다. 트리아세틸셀룰로오스 기재의 평균 광투과율은 70% 이상, 또한 85% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 트리아세틸셀룰로오스 기재로서는, 순수한 트리아세틸셀룰로오스 이외에, 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트, 셀룰로오스아세테이트부티레이트와 같이 셀룰로오스와 에스테르를 형성하는 지방산으로서 아세트산 이외의 성분도 병용한 것이어도 된다. 또한, 이들 트리아세틸셀룰로오스에는, 필요에 따라, 디아세틸셀룰로오스 등의 다른 셀룰로오스 저급 지방산 에스테르, 또는 가소제, 자외선 흡수제, 윤활 용이제 등의 각종 첨가제가 첨가되어 있어도 된다.
아크릴 기재로서는, 예를 들어 폴리(메트)아크릴산 메틸 기재, 폴리(메트)아크릴산에틸 기재, (메트)아크릴산 메틸-(메트)아크릴산 부틸 공중합체 기재 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 기재로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리(1,4-시클로헥실렌디메틸렌테레프탈레이트), 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 등을 들 수 있다.
폴리에스테르 기재에 사용되는 폴리에스테르는, 이들 상기 폴리에스테르의 공중합체여도 되고, 상기 폴리에스테르를 주체(예를 들어 80몰% 이상인 성분)로 하고, 적은 비율(예를 들어 20몰% 이하)의 다른 종류의 수지와 블렌드한 것이어도 된다. 폴리에스테르로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트가 역학적 물성이나 광학 물성 등의 밸런스가 좋으므로 특히 바람직하다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 범용성이 높고, 입수가 용이하기 때문이다. 본 발명에 있어서는 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은, 범용성이 매우 높은 필름이라도, 표시 품질이 높은 액정 표시 장치를 제작하는 것이 가능한 광학 필름을 얻을 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트는, 투명성, 열 또는 기계적 특성이 우수하고, 연신 가공에 의해 리타데이션의 제어가 가능하며, 고유 복굴절이 커서, 막 두께가 얇아도 비교적 용이하게 큰 리타데이션이 얻어진다.
폴리카보네이트 기재로서는 예를 들어, 비스페놀류(비스페놀 A 등)를 베이스로 하는 방향족 폴리카보네이트 기재, 디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트 등의 지방족 폴리카보네이트 기재 등을 들 수 있다.
시클로올레핀 중합체 기재로서는, 예를 들어 노르보르넨계 단량체 및 단환 시클로올레핀 단량체 등의 중합체를 포함해서 이루어지는 기재를 들 수 있다.
유리 기재로서는, 예를 들어 소다석회 실리카 유리, 붕규산염 유리, 무알칼리 유리 등의 유리 기재를 들 수 있다.
광투과성 기재(21)의 굴절률은 1.40 이상 1.80 이하로 하는 것이 가능하다. 또한, 광투과성 기재(21)로서 복굴절성을 갖는 기재를 사용하는 경우, 상기 「광투과성 기재의 굴절률」이란, 평균 굴절률을 의미하는 것으로 한다.
광투과성 기재(21)로서, 복굴절성을 갖는 기재를 사용하는 경우, 일본 특허 공개 제2011-107198호 공보에 개시되어 있는 바와 같이 색이 다른 얼룩(무지개 얼룩)의 발생을 억제한다는 관점에서, 광투과성 기재(21)는 3000㎚ 이상의 리타데이션 Re를 갖는 것이 바람직하다. 리타데이션 Re는 복굴절성의 정도를 나타내는 지표이다. 무지개 얼룩 방지성 및 박막화의 관점에서, 6000㎚ 이상 25000㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 8000㎚ 이상 20000㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
광투과성 기재(21)의 리타데이션 Re(단위:㎚)는 광투과성 기재(21)의 면 내에 있어서 가장 굴절률이 큰 방향(지상축 방향)의 굴절률(nx)과, 지상축 방향과 직교하는 방향(진상축 방향)의 굴절률(ny)과, 광투과성 기재의 두께 d(단위:㎚)를 사용해서, 하기 수학식 34로 나타내진다.
Figure 112013070135879-pat00034
리타데이션은, 예를 들어 오지게이소꾸기끼 제조 KOBRA-WR을 사용해서, 측정 각 0°또한 측정 파장 548.2㎚로 설정하여, 측정된 값으로 할 수 있다. 또한, 리타데이션은, 다음 방법으로도 구할 수 있다. 우선, 2매의 편광판을 사용해서, 광투과성 기재의 배향축 방향을 구하고, 배향 축방향에 대해서 직교하는 2개의 축의 굴절률(nx, ny)을, 아베 굴절률계(아타고사 제조 NAR-4T)에 의해 구한다. 여기서, 보다 큰 굴절률을 나타내는 축을 지상축이라 정의한다. 또한, 광투과성 기재의 두께를 예를 들어 전기 마이크로미터(안리쯔사 제조)를 사용해서 측정한다. 그리고, 얻어진 굴절률을 사용해서, 굴절률차(nx-ny)(이하, nx-ny를 Δn이라 칭함)를 산출하고, 이 굴절률차 Δn과 광투과성 기재(21)의 두께 d(㎚)의 곱에 의해, 리타데이션을 구할 수 있다.
굴절률차 Δn은 0.05 내지 0.20인 것이 바람직하다. 굴절률차 Δn이 0.05 미만이면 전술한 리타데이션값을 얻기 위해 필요한 두께가 두꺼워지는 경우가 있다. 한편, 굴절률차 Δn이 0.20을 초과하면, 연신 배율을 과도하게 높게 할 필요가 발생하므로, 터짐, 찢어짐 등을 발생시키기 쉬워져, 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하하는 경우가 있다. 보다 바람직하게는, 굴절률차 Δn의 하한은 0.07이며, 굴절률차 Δn의 상한은 0.15이다. 또한, 굴절률차 Δn이 0.15를 초과하는 경우, 광투과성 기재(21)의 종류에 따라서는, 내습열성 시험에서의 광투과성 기재(21)의 내구성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 내습열성 시험에서의 우수한 내구성을 확보한다는 관점에서는, 굴절률차 Δn의 보다 바람직한 상한은 0.12이다.
또한, 광투과성 기재(21)의 지상축 방향에 있어서의 굴절률 nx로서는, 1.60 내지 1.80인 것이 바람직하고, 보다 바람직한 하한은 1.65, 보다 바람직한 상한은 1.75이다. 또한, 광투과성 기재(21)의 진상축 방향에 있어서의 굴절률 ny로서는, 1.50 내지 1.70인 것이 바람직하고, 보다 바람직한 하한은 1.55, 보다 바람직한 상한은 1.65이다. 광투과성 기재(21)의 지상축 방향에 있어서의 굴절률 nx 및 진상축 방향에 있어서의 굴절률 ny가 상기 범위에 있으며, 또한 전술한 굴절률차 Δn의 관계가 만족됨으로써, 보다 적합한 무지개 얼룩의 억제 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 3000㎚ 이상의 리타데이션을 갖는 폴리에스테르 기재를 얻는 방법으로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르를 용융하여, 시트 형상으로 압출하여 성형된 미연신 폴리에스테르를 유리 전이 온도 이상의 온도에 있어서 텐터 등을 사용해서 가로 연신 후, 열처리를 실시하는 방법을 들 수 있다. 상기 가로 연신 온도로서는, 80 내지 130℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 90 내지 120℃이다. 또한, 가로 연신 배율은 2.5 내지 6.0배가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0 내지 5.5배이다. 상기 가로 연신 배율이 6.0배를 초과하면, 얻어지는 폴리에스테르 기재의 투명성이 저하하기 쉬워져, 연신 배율이 2.5배 미만이면 연신 장력도 작아지기 때문에, 얻어지는 폴리에스테르 기재의 복굴절이 작아져서, 원하는 리타데이션을 얻기 위한 막 두께가 두꺼워져 버린다. 또한, 폴리에스테르 기재를 시트 형상으로 압출 성형할 때에 흐름 방향(기계 방향)으로의 연신, 즉 세로 방향 연신을 행해도 된다. 이 경우, 상기 굴절률차 Δn의 값을 전술한 바람직한 범위로 안정되게 확보한다는 관점에서, 상기 세로 연신은, 연신 배율이 2배 이하인 것이 바람직하다. 또한, 압출 성형 시에 세로 연신시키는 것 대신에, 상기 미연신 폴리에스테르의 가로 연신을 상기 조건에서 행한 후에, 세로 연신을 행하도록 해도 된다. 또한, 상기 열 처리 시의 처리 온도로서는, 100 내지 250℃가 바람직하고, 보다 바람직하게는 180 내지 245℃이다.
전술한 방법으로 제작한 폴리에스테르 기재의 리타데이션을 3000㎚ 이상으로 제어하는 방법으로서는, 연신 배율이나 연신 온도, 제작하는 폴리에스테르 기재의 막 두께를 적절히 설정하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 연신 배율이 높을수록, 연신 온도가 낮을수록, 또한 막 두께가 두꺼울수록, 높은 리타데이션을 얻기 쉬워지고, 연신 배율이 낮을수록, 연신 온도가 높을수록, 또한 막 두께가 얇을수록, 낮은 리타데이션을 얻기 쉬워진다.
광투과성 기재(21)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 5㎛ 이상 1000㎛ 이하로 하는 것이 가능하고, 광투과성 기재(21)의 두께의 하한은 취급성 등의 관점에서 15㎛ 이상이 바람직하고, 25㎛ 이상이 보다 바람직하다. 광투과성 기재(21)의 두께의 상한은 박막화의 관점에서 80㎛ 이하인 것이 바람직하다.
광투과성 기재(21)로서, 리타데이션이 3000㎚ 이상인 폴리에스테르 기재를 사용하는 경우, 폴리에스테르 기재의 두께로서는, 15㎛ 이상 500㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 15㎛ 미만이면 폴리에스테르 기재의 리타데이션을 3000㎚ 이상으로 할 수 없고, 또한 역학 특성의 이방성이 현저해져서, 터짐, 찢어짐 등을 발생하기 쉬워져, 공업 재료로서의 실용성이 현저하게 저하하는 경우가 있다. 한편, 500㎛를 초과하면, 고분자 필름 특유의 유연함이 저하하고, 공업 재료로서의 실용성이 저하할 우려가 있다. 상기 폴리에스테르 기재의 두께의 보다 바람직한 하한은 50㎛, 보다 바람직한 상한은 400㎛이며, 더 보다 바람직한 상한은 300㎛이다.
또한, 광투과성 기재(21)에는 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 비누화 처리, 글로우 방전 처리, 코로나 방전 처리, 자외선(UV) 처리 및 화염 처리 등의 표면 처리를 행해도 된다.
(요철층)
요철층(22)은 광투과성 기재(21) 위에 설치되고, 또한 요철면(20A)을 갖는 층이다. 요철면(20A)에 대해서는 전술했으므로, 여기에서는 설명을 생략하는 것으로 한다.
요철층(22)은 요철면(20A)을 구성하는 부분(20B)을 포함한다. 요철층(22)의 굴절률은, 제1 기능층(30)의 굴절률 nf와 동일한 값이 아니면, 굴절률 nf보다 큰 값이든, 작은 값이든 상관없다. 구체적으로는, 요철층(22)의 굴절률은 1.40 이상 1.80 이하로 하는 것이 가능하다. 또한, 요철층(22)과 광투과성 기재(21)의 굴절률차는 작은 쪽이 바람직하다.
요철층(22)은 요철면(20A)을 가지면 되지만, 광투과성 기재(21), 특히 혼재 영역의 형성이 곤란한 기재와 제1 기능층(30)의 밀착성을 향상시키는 밀착성 향상층으로서 기능하는 것이 바람직하다.
요철층(22)은, 예를 들어 수지 및 미립자 등으로 구성하는 것이 가능하지만, 평균 경사각 θa가 상기 수학식 1을 만족시키고, 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2를 만족시키는 요철면을 갖는 요철층(22)을 형성할 수 있는 재료이면, 요철층(22)을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 이하, 상기 수학식 1 및 수학식 2를 만족시키는 요철면을 「특이한 요철면」이라고 칭한다.
수지
요철층(22)이 밀착성 향상층으로서 기능하는 경우에는, 요철층(22)에 포함되는 수지는, 종래의 프라이머층과 마찬가지의 재료로 구성하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 요철층(22)에 포함되는 수지는, 예를 들어 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리아세트산 비닐계 수지, 염화비닐-아세트산 비닐 공중합체, 아크릴 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 에틸렌과 아세트산 비닐 또는 아크릴산 등의 공중합체, 에틸렌과 스티렌 및/또는 부타디엔등의 공중합체, 올레핀 수지 등의 열가소성 수지 및/또는 그의 변성 수지, 광중합성 화합물의 중합체 및 에폭시 수지 등의 열경화성 수지 등 중 적어도 어느 한쪽으로 구성하는 것이 가능하다.
상기 광중합성 화합물은 광중합성 관능기를 적어도 1개 갖는 것이다. 본 명세서에 있어서의, 「광중합성 관능기」란, 광조사에 의해 중합 반응할 수 있는 관능기이다. 광중합성 관능기로서는, 예를 들어 (메트)아크릴로일기, 비닐기, 알릴기 등의 에틸렌성 이중 결합을 들 수 있다. 또한, 「(메트)아크릴로일기」란, 「아크릴로일기」 및 「메타크릴로일기」의 양쪽을 포함하는 의미이다. 또한, 광중합성 화합물을 중합할 때에 조사되는 광으로서는, 가시광선, 및 자외선, X선, 전자선, α선, β선 및 γ선과 같은 전리 방사선을 들 수 있다.
광중합성 화합물로서는, 광중합성 단량체, 광중합성 올리고머 또는 광중합성 중합체를 들 수 있으며, 이들을 적절히 조정하여 사용할 수 있다. 광중합성 화합물로서는, 광중합성 단량체와, 광중합성 올리고머 또는 광중합성 중합체의 조합이 바람직하다.
제1 기능층(30)이 광중합성 화합물을 사용해서 형성되는 경우에 있어서는, 광중합성 화합물의 중합을 개시시키는 것이 가능한 중합 개시제를 요철층(22)에 첨가해 두는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 기능층(30)을 경화시킬 때에 요철층(22)과 제1 기능층(30)을 견고하게 가교시킬 수 있다.
미립자
상기 미립자는 무기 미립자 또는 유기 미립자 중 어느 것이든 상관없지만, 요철층용 조성물의 도포막을 건조 또는 중합할 때에 일어나는 도포막의 체적 수축에 대해서 내성을 갖고 있으면 된다. 또한, 미립자의 입경이 가시광 파장 이상의 경우에 있어서는, 미립자의 굴절률과 수지의 굴절률의 차를 실질적으로 갖지 않은 것이 투명성을 손상시키지 않으므로 바람직하다. 구체적으로는, 미립자의 굴절률과 수지의 굴절률의 차가 0.02 이하인 것이 바람직하고, 0.01 이하인 것이 보다 바람직하다.
무기 미립자로서는, 예를 들어 실리카(SiO2) 미립자, 알루미나 미립자, 티타니아 미립자, 산화주석 미립자, 안티몬 도프 산화주석(약칭; ATO) 미립자, 산화아연 미립자 등의 무기 산화물 미립자가 바람직하다. 무기 산화물 미립자는, 기능층 중에서 응집체를 형성하는 것이 가능해지고, 이 응집체의 응집 정도에 따라 특이한 요철면을 형성하는 것이 가능해진다.
유기 미립자로서는, 예를 들어 플라스틱 비즈를 들 수 있다. 플라스틱 비즈로서는, 구체예로서는, 폴리스티렌 비즈, 멜라민 수지 비즈, 아크릴 비즈, 아크릴스틸렌비즈, 실리콘 비즈, 벤조구아나민 비즈, 벤조구아나민·포름알데히드 축합 비즈, 폴리카보네이트 비즈, 폴리에틸렌 비즈 등을 들 수 있다.
유기 미립자는, 전술한 체적 수축에 있어서, 미립자가 갖는 체적 수축에 대한 저항력을 적절하게 조정받고 있는 것이 바람직하다. 이 수축에 대한 저항력을 조정하기 위해서는, 사전에 3차원 가교의 정도를 바꾸어서 작성한, 경도가 다른 유기 미립자를 포함하는 광학 필름을 복수 작성하고, 광학 필름의 요철면을 평가함으로써, 특이한 요철면이 되는 데 적합한 가교 정도를 선정해 두는 것이 바람직하다.
미립자로서 무기 산화물 입자를 사용하는 경우, 무기 산화물 입자는 표면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하다. 무기 산화물 미립자에 표면 처리를 실시함으로써, 미립자의 요철층(22) 중에서의 분포를 적절하게 제어할 수 있고, 또한 미립자 자체의 내약품성 및 내비누화성의 향상을 도모할 수도 있다.
표면 처리로서는, 미립자의 표면을 소수성으로 하는 소수화 처리가 바람직하다. 이러한 소수화 처리는, 미립자의 표면에 실란류나 실라잔류 등의 표면 처리제를 화학적으로 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 구체적인 표면 처리제로서는, 예를 들어 디메틸디클로로실란이나 실리콘오일, 헥사메틸디실라잔, 옥틸실란, 헥사데실실란, 아미노실란, 메타크릴실란, 옥타메틸시클로테트라실록산, 폴리디메틸실록산 등을 들 수 있다. 미립자가 무기 산화물 미립자인 경우, 무기 산화물 미립자의 표면에는 수산기가 존재하고 있지만, 상기와 같은 소수화 처리를 실시함으로써, 무기 산화물 미립자의 표면에 존재하는 수산기가 적어지고, 무기 산화물 미립자의 BET법에 의해 측정되는 비표면적이 작아짐과 함께, 무기 산화물 미립자가 과도하게 응집하는 것을 억제할 수 있어, 특이한 요철면을 갖는 요철층(22)을 형성할 수 있다.
미립자로서 무기 산화물 입자를 사용하는 경우, 무기 산화물 미립자는 비정질인 것이 바람직하다. 이것은, 무기 산화물 입자가 결정성인 경우, 그 결정 구조 중에 포함되는 격자 결함에 의해, 무기 산화물 미립자의 루이스산염이 강해져 버려, 무기 산화물 미립자의 과도한 응집을 제어하지 못하게 될 우려가 있기 때문이다.
미립자로서 무기 산화물 입자를 사용하는 경우, 무기 산화물 미립자는 요철층(22) 중에서 응집체를 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 무기 산화물 미립자의 응집체는, 요철층(22) 중에 있어서는, 무기 산화물 미립자가 괴상이 아닌 3차원적으로 이어진 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. 무기 산화물 미립자가 괴상이 아닌 3차원적으로 이어진 구조로서는, 예를 들어 바구니 형상이나 꼬인 형상을 들 수 있다. 즉, 무기 산화물 미립자가 괴상이 아닌 3차원적으로 이어진 구조를 갖는 응집체에 있어서는, 상기 체적 수축 시에, 용이하게, 또한 균일성을 갖고서 찌부러진다. 이에 의해, 요철면을 매우 매끄러운 면으로 할 수 있으므로, 결과적으로 급준한 경사면을 갖는 요철면으로 되지는 않고, 특이한 요철면을 갖는 요철층을 형성할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 유기 미립자를 사용한 경우라도, 가교도를 적절하게 조정하면, 특이한 요철면을 갖는 요철층(22)을 형성할 수 있다.
요철층(22)에 대한 미립자의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 미립자의 함유량이 0.1질량% 이상으로 되어 있으므로, 특이한 요철면을 보다 확실하게 형성할 수 있고, 또한 미립자의 함유량이 0.5질량% 이하로 되어 있으므로, 응집체가 과도하게 발생하지 않아, 내부 확산 및/또는 요철층의 표면에 큰 요철이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 이에 의해 백탁감을 억제할 수 있다. 미립자의 함유량의 하한은 0.5질량% 이상인 것이 보다 바람직하고, 미립자의 함유량의 상한은 3.0질량% 이하인 것이 보다 바람직하다.
미립자는, 단립자 상태에서의 형상이 구상인 것이 바람직하다. 미립자의 단립자가 이러한 구상인 것에 의해, 광학 필름을 화상 표시 장치의 화상 표시면에 배치했을 때에, 콘트라스트가 우수한 화상을 얻을 수 있다. 여기서, 「구상」이란, 예를 들어 진구 형상, 타원 구상 등이 포함되지만, 소위 부정형의 것은 포함되지 않는다는 의미이다.
미립자로서 무기 산화물 미립자를 사용하는 경우, 무기 산화물 미립자의 평균 1차 입경은 1㎚ 이상 100㎚ 이하인 것이 바람직하다. 미립자의 평균 1차 입경이 1㎚ 이상이 되고 있으므로, 특이한 요철면을 보다 용이하게 형성할 수 있고, 또한 평균 1차 입경이 100㎚ 이하로 되어 있으므로, 투명성을 얻을 수 있다. 또한, 미립자에 의한 광의 확산을 억제할 수 있어, 우수한 암실 콘트라스트를 얻을 수 있다. 미립자의 평균 1차 입경의 하한은 5㎚ 이상인 것이 보다 바람직하고, 미립자의 평균 1차 입경의 상한은 50㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 미립자의 평균 1차 입경은, 단면 전자 현미경(TEM, STEM 등의 투과형으로 배율이 5만배 이상인 것이 바람직함)의 화상으로부터, 화상 처리 소프트웨어를 사용해서 측정되는 값이다.
미립자로서 무기 산화물 미립자를 사용하는 경우, 무기 산화물 미립자의 응집체의 평균 입자 직경은 100㎚ 이상 2.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 100㎚ 이상이면, 용이하게 특이한 요철면을 형성할 수 있고, 또한 2.0㎛ 이하이면 미립자의 응집체에 의한 광의 확산을 억제할 수 있어, 암실 콘트라스트가 우수한 광학 필름의 화상 표시 장치를 얻을 수 있다. 미립자의 응집체의 평균 입자 직경은, 하한이 200㎚ 이상인 것이 바람직하고, 상한이 1.5㎛ 이하인 것이 바람직하다.
무기 산화물 미립자의 응집체의 평균 입자 직경은, 단면 전자 현미경에 의한 관찰(1만 내지 2만배 정도)로부터 무기 산화물 미립자의 응집체가 많이 포함되는 5㎛ 사면(四方)의 영역을 선택하고, 그 영역 중 무기 산화물 미립자의 응집체의 입자 직경을 측정하여, 상위 10개의 무기 산화물 미립자의 응집체의 입자 직경을 평균한 것이다. 또한, 상기 「무기 산화물 미립자의 응집체의 입자 직경」은, 무기 산화물 미립자의 응집체의 단면을 임의의 평행한 2개의 직선으로 끼웠을 때, 이 2개의 직선간 거리가 최대가 되는 2개의 직선의 조합에 있어서의 직선간 거리로서 측정된다. 또한, 무기 산화물 미립자의 응집체의 입자 직경은 화상 해석 소프트를 사용해서 산출해도 된다.
미립자로서 실리카 입자를 사용하는 경우, 실리카 입자 중에서도, 용이하게 특이한 요철면을 갖는 요철층을 형성할 수 있다는 관점에서, 흄드 실리카 미립자가 바람직하다. 흄드 실리카란, 건식법으로 제작된 200㎚ 이하의 입경을 갖는 비정질의 실리카이며, 규소를 포함하는 휘발성 화합물을 기상으로 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 사염화규소(SiCl4) 등의 규소 화합물을 산소와 수소의 불꽃 중에서 가수 분해하여 생성된 것 등을 들 수 있다. 흄드 실리카 미립자의 시판품으로서는, 닛본에어로실가부시끼가이샤제의 AEROSIL R805 등을 들 수 있다.
흄드 실리카 미립자에는, 친수성을 나타내는 것과 소수성을 나타내는 것이 있지만, 이들 중에서도, 수분 흡수량이 적어져서, 기능층용 조성물 속으로 분산하기 쉬워진다는 관점에서, 소수성을 나타내는 것이 바람직하다. 소수성의 흄드 실리카는, 흄드 실리카 미립자의 표면에 존재하는 실라놀기에 상기와 같은 표면 처리제를 화학적으로 반응시킴으로써 얻을 수 있다. 상기와 같은 응집체를 용이하게 얻는다고 하는 관점에서는, 흄드 실리카는 옥틸실란 처리되어 있는 것이 가장 바람직하다.
흄드 실리카 미립자는 응집체를 형성하지만, 흄드 실리카 미립자의 응집체는, 요철층용 조성물 중에 있어서는, 조밀한 응집체가 아닌, 바구니 형상 또는 꼬인 형상과 같은 충분히 성긴 응집체를 형성한다. 이 때문에, 흄드 실리카 미립자의 응집체는 상기한 체적 수축 시에, 용이하게, 또한 균일성을 갖고서 찌부러진다. 이에 의해, 특이한 요철면을 갖는 요철층을 형성할 수 있다.
요철층(22)을 형성하기 위해서는, 우선 상기 수지 및/또는 광중합성 화합물과, 미립자를 필요에 따라 후술하는 하드 코트층에 사용하는 공지된 첨가제 등과 함께 용제에 용해 또는 분산시킨 요철층용 조성물을 준비한다.
그리고, 이 요철층용 조성물을 광투과성 기재(21)의 표면에 도포하여 도포막으로 한 후에 건조시킨다. 또는, 필요에 따라 건조 후에 열이나 자외선에 의해 중합시킨다. 이에 의해, 미립자의 작용에 의해 특이한 요철면(20A)을 갖는 요철층(22)을 형성할 수 있다.
또한, 상기에서는, 미립자를 사용해서 특이한 요철면을 형성한 예에 대해서 설명했지만, 미립자를 사용하지 않고 특이한 요철면을 형성하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 예를 들어 광투과성 기재 위에 광중합성 화합물 또는 열경화성 수지를 포함하는 요철층용 조성물을 도포하고, 특이한 요철면과는 반대 형상의 요철면을 갖는 금형을 가압하면서 광중합성 화합물 또는 열경화성 수지를 중합시킴으로써, 특이한 요철면을 갖는 요철층의 형상을 전사 형성하는 것도 가능하다. 또한, 서로 상용성이 부족한 2종 이상의 수지를 사용함으로써 상분리에 의해 특이한 요철면을 갖는 요철층을 형성하는 것도 가능하다.
요철층용 조성물의 제조 방법으로서는, 각 성분을 균일하게 혼합할 수 있으면 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 페인트 셰이커, 비즈 밀, 니이더, 믹서 등의 공지된 장치를 사용해서 행할 수 있다.
요철층용 조성물을 도포하는 방법으로서는, 스핀 코트, 침지법, 스프레이법, 슬라이드 코트법, 바 코트법, 롤 코트법, 그라비아 코트법, 다이 코트법 등 공지된 도포 방법을 들 수 있다.
요철층용 조성물에 광중합성 화합물이 포함되어 있고, 광중합성 화합물을 경화시킬 때의 광으로서, 자외선을 사용하는 경우에는, 초고압 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본 아크, 크세논 아크, 메탈 할라이드 램프 등으로부터 발해지는 자외선 등을 이용할 수 있다. 또한, 자외선의 파장으로서는, 190 내지 380㎚의 파장 영역을 사용할 수 있다. 전자선원의 구체예로서는, 코크로프트 월턴형, 반데그라프트형, 공진 변압기형, 절연 코어 변압기형, 또는 직선형, 다이나미트론형, 고주파형 등의 각종 전자선 가속기를 들 수 있다.
<제1 기능층>
제1 기능층(30)은, 광학 필름용 기재(20)의 요철면(20A)에 인접하는 층으로서 단층이다. 또한, 제1 기능층(30)은 광학 필름(10)에 있어서, 어떠한 기능을 발휘하는 것을 의도된 층이며, 구체적으로는, 예를 들어 하드 코트층, 대전 방지층, 고굴절률층, 저굴절률층, 방오층 등을 들 수 있다.
제1 기능층(30)은 광학 필름용 기재(20)측의 면(이면)은 광학 필름용 기재(20)의 요철면(20A)에 대응한 요철면으로 되어 있으며, 또한 광학 필름용 기재(20)측의 면과는 반대측의 면(표면)은 평탄해져 있다. 제1 기능층(30)의 표면을 평탄하게 함으로써, 백탁감이 없어, 반사 방지 필름과 동등한 표면 광택성을 얻을 수 있다. 예를 들어, 제1 기능층(30)의 표면에 있어서의 산술 평균 조도 Ra가 0.10㎛ 이하로 되어 있으면, 제1 기능층(30)의 표면은 평탄하다고 할 수 있다. 또한, 이 「Ra」의 정의는, JIS B0601-1994에 따르는 것으로 한다.
본 실시 형태의 제1 기능층(30)은 하드 코트층으로서 기능하는 것이다. 이하 하드 코트층에 대해서 설명한다.
(하드 코트층)
「하드 코트층」이란, 광학 필름의 내찰상성을 향상시키기 위한 층이며, 구체적으로는, JIS K5600-5-4(1999)로 규정되는 연필 경도 시험(4.9N 하중)에 의해 「H」 이상의 경도를 갖는 것이다.
하드 코트층의 굴절률은 요철층의 굴절률과 동일한 값이 아니면, 굴절률 nc보다 큰 값이든, 작은 값이든 상관없다. 구체적으로는, 하드 코트층의 굴절률은 1.40 이상 1.80 이하로 하는 것이 가능하다.
하드 코트층의 두께는 1.0㎛ 이상 10.0㎛ 이하인 것이 바람직하다. 하드 코트층의 두께가 이 범위 내이면, 원하는 경도를 얻을 수 있다. 또한, 하드 코트층의 박막화를 도모할 수 있는 한편으로, 하드 코트층의 깨짐이나 컬의 발생을 억제할 수 있다. 하드 코트층의 두께는 단면 현미경 관찰에 의해 측정할 수 있다. 하드 코트층의 두께의 하한은 1.5㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 상한은 7.0㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 하드 코트층의 두께는 2.0㎛ 이상 5.0㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
하드 코트층은, 예를 들어 적어도 결합제 수지를 포함하고 있다. 결합제 수지는, 광조사에 의해 광중합성 화합물을 중합(가교)시켜서 얻어진 것이다. 이 광중합성 화합물은, 요철층의 란에서 설명한 바와 같이, 광중합성 관능기를 적어도 1개 갖는 것이다.
광중합성 화합물로서는, 광중합성 단량체, 광중합성 올리고머 또는 광중합성 중합체를 들 수 있으며, 이들을 적절히 조정하여, 사용할 수 있다. 광중합성 화합물로서는, 광중합성 단량체와, 광중합성 올리고머 또는 광중합성 중합체의 조합이 바람직하다.
광중합성 단량체
광중합성 단량체는 중량 평균 분자량이 1000 미만인 것이다. 광중합성 단량체로서는, 광중합성 관능기를 2개(즉, 2관능) 이상 갖는 다관능 단량체가 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 「중량 평균 분자량」은, THF 등의 용매에 용해하여, 종래 공지된 겔 투과 크로마토그래피(GPC)법에 의한 폴리스티렌 환산에 의해 얻어지는 값이다.
2관능 이상의 단량체로서는, 예를 들어 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨옥타(메트)아크릴레이트, 테트라펜타에리트리톨데카(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산 트리(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산 디(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르트리(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르디(메트)아크릴레이트, 비스페놀디(메트)아크릴레이트, 디글리세린테트라(메트)아크릴레이트, 아다만틸디(메트)아크릴레이트, 이소보로닐디(메트)아크릴레이트, 디시클로펜탄디(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸디(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트나, 이들을 PO, EO 등에 의해 변성한 것을 들 수 있다.
이들 중에서도 경도가 높은 하드 코트층을 얻는다는 관점에서, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA), 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트(DPPA) 등이 바람직하다.
광중합성 올리고머
광중합성 올리고머는, 중량 평균 분자량이 1000 이상 10000 미만인 것이다. 광중합성 올리고머로서는, 2관능 이상의 다관능 올리고머가 바람직하다. 다관능 올리고머로서는, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르-우레탄(메트)아크릴레이트, 폴리에테르(메트)아크릴레이트, 폴리올(메트)아크릴레이트, 멜라민(메트)아크릴레이트, 이소시아누레이트(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
광중합성 중합체
광중합성 중합체는 중량 평균 분자량이 10000 이상인 것이며, 중량 평균 분자량으로서는 10000 이상 80000 이하가 바람직하고, 10000 이상 40000 이하가 보다 바람직하다. 중량 평균 분자량이 80000을 초과하는 경우는, 점도가 높기 때문에 도포 시공 적성이 저하해 버려, 얻어지는 광학 필름의 외관이 악화될 우려가 있다. 상기 다관능 중합체로서는, 우레탄(메트)아크릴레이트, 이소시아누레이트(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르우레탄(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
하드 코트층은, 상기 광중합성 화합물을 포함하는 하드 코트층용 조성물을 요철층의 요철면에 도포하고, 건조시킨 후, 도막형상의 하드 코트층용 조성물에 자외선 등의 광을 조사하여, 광중합성 화합물을 중합(가교)시킴으로써 형성할 수 있다.
하드 코트층용 조성물에는, 상기 광중합성 화합물 외에, 필요에 따라, 상기 열가소성 수지, 열경화성 수지, 용제, 중합 개시제를 첨가해도 된다. 또한, 하드 코트층용 조성물에는, 하드 코트층의 경도를 높게 하는 것, 경화 수축을 억제하는 것, 굴절률을 제어하는 것 등의 목적에 따라, 종래 공지된 분산제, 계면 활성제, 대전 방지제, 실란 커플링제, 증점제, 착색 방지제, 착색제(안료, 염료), 소포제, 레벨링제, 난연제, 자외선 흡수제, 접착 부여제, 중합 금지제, 산화 방지제, 표면 개질제, 윤활 용이제 등을 첨가하고 있어도 된다.
하드 코트층용 조성물의 제조 방법, 도포 방법 및 경화시킬 때의 자외선 등은, 상기 요철층용 조성물의 경우와 마찬가지이므로, 여기서는 설명을 생략하는 것으로 한다.
또한, 하드 코트층 대신에 대전 방지층을 사용한 경우에는, 대전 방지층은, 상기 하드 코트층용 조성물 중에 대전 방지제를 함유시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 대전 방지제로서는 종래 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 제4급 암모늄염 등의 양이온성 대전 방지제나, 주석 도프 산화 인듐(ITO) 등의 미립자나, 도전성 중합체 등을 사용할 수 있다. 상기 대전 방지제를 사용하는 경우, 그의 함유량은 전체 고형분의 합계 질량에 대해서 1 내지 30질량%인 것이 바람직하다.
<제2 기능층>
제2 기능층(40)은 제1 기능층(30) 위에 형성되고, 또한 광학 필름(10)에 있어서, 어떠한 기능을 발휘하는 것이 의도된 층이다. 제2 기능층(40)은 단층뿐만 아니라, 2 이상의 층으로 구성되어 있어도 된다. 구체적으로는, 예를 들어 저굴절률층 또는 방오층을 들 수 있다. 본 실시 형태의 제2 기능층(40)은 하드 코트층보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절률층으로서 기능하는 것이므로, 이하 저굴절률층에 대해서 설명한다.
(저굴절률층)
저굴절률층은 외부로부터의 광(예를 들어 형광등, 자연광 등)이 광학 필름의 표면에서 반사할 때에 그의 반사율을 저하시키기 위한 것이다. 저굴절률층은 하드 코트층보다 낮은 굴절률을 갖는다. 구체적으로는, 예를 들어 저굴절률층은 1.45이하인 굴절률을 갖는 것이 바람직하고, 1.42 이하인 굴절률을 갖는 것이 보다 바람직하다.
저굴절률층의 두께는, 한정되지 않지만, 통상은 30㎚ 내지 1㎛ 정도의 범위 내로부터 적절히 설정하면 된다. 저굴절률층의 두께 dA(㎚)는 하기 수학식 35를 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112013070135879-pat00035
상기 식 중, nA는 저굴절률층의 굴절률을 나타내고, m은 플러스의 홀수를 나타내고, 바람직하게는 1이며, λ은 파장이며, 바람직하게는 480㎚ 이상 580㎚ 이하의 범위의 값이다.
저굴절률층은, 저반사율화의 관점에서, 하기 수학식 36을 만족시키는 것이 바람직하다.
Figure 112013070135879-pat00036
저굴절률층은 단층에서 효과가 얻어지지만, 보다 낮은 최저 반사율, 또는 보다 높은 최저 반사율을 조정할 목적으로, 저굴절률층을 2층 이상 설치하는 것도 적절히 가능하다. 2층 이상의 저굴절률층을 설치하는 경우, 각각의 저굴절률층의 굴절률 및 두께에 차이를 설치하는 것이 바람직하다.
저굴절률층으로서는, 바람직하게는 1) 실리카, 불화마그네슘 등의 저굴절률 입자를 함유하는 수지, 2) 저굴절률 수지인 불소계 수지, 3) 실리카 또는 불화마그네슘을 함유하는 불소계 수지, 4) 실리카, 불화마그네슘 등의 저굴절률 물질의 박막 등 중 어느 하나로 구성하는 것이 가능하다. 불소계 수지 이외의 수지에 대해서는, 전술한 하드 코트층을 구성하는 결합제 수지와 마찬가지의 수지를 사용할 수 있다.
실리카는, 중공 실리카 미립자인 것이 바람직하고, 이러한 중공 실리카 미립자는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2005-099778호 공보의 실시예에 기재된 제조 방법으로 제작할 수 있다.
또한, 제2 기능층(40)으로서 저굴절률층 대신 방오층을 사용한 경우에 대해서 이하 설명한다.
(방오층)
방오층은 액정 표시 장치의 최표면에 오염물(지문, 수성 또는 유성의 잉크류, 연필 등)이 부착되기 어렵고, 또는 부착된 경우에도 용이하게 닦아낼 수 있게 하는 역할을 담당하는 층이다. 또한, 상기 방오층의 형성에 의해, 액정 표시 장치에 대해서 방오성과 내찰상성의 개선을 도모하는 것도 가능해진다. 방오층은, 예를 들어 오염 방지제 및 수지를 포함하는 조성물에 의해 형성할 수 있다.
상기 방오제는, 화상 표시 장치의 최표면의 오염 방지를 주목적으로 하는 것이며, 액정 표시 장치에 내찰상성을 부여할 수도 있다. 상기 오염 방지제로서는, 예를 들어 불소계 화합물, 규소계 화합물, 또는 이들 혼합 화합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 2-퍼플루오로옥틸에틸트리아미노실란 등의 플루오로알킬기를 갖는 실란 커플링제 등을 들 수 있으며, 특히, 아미노기를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 수지로서는 특별히 한정되지 않고 전술한 하드 코트층 형성용 조성물로 예시한 수지 재료를 들 수 있다.
방오층은 특히 최표면이 되게 형성하는 것이 바람직하다. 방오층은, 예를 들어 하드 코트층 자체에 방오 성능을 부여함으로써 대체할 수도 있다.
<광학 필름의 물성>
광학 필름(10)에 있어서는, 광학 필름(10)의 헤이즈값을 HO(%)라 하고, 광학 필름용 기재(20)의 요철면(20A)에 유동 파라핀을 개재해서 슬라이드 유리를 겹쳐서 측정된 헤이즈값을 Hbin(%)라 했을 때, 하기 수학식 37을 만족시키는 것이 바람직하다. 하기 수학식 37을 만족시킴으로써, 제1 기능층(30)에 기인한 확산의 정도가 낮게 억제되고, 이에 의해 사람의 눈에는 화질 열화가 보다 인식되기 어려워진다.
Figure 112013070135879-pat00037
광학 필름(10)의 헤이즈값 HO 및 헤이즈값 Hbin은 헤이즈미터(HM-150, 무라까미시끼사이기쥬쯔겡뀨쇼 제조)를 사용해서, JIS K7136에 따라서 측정된다.
《편광판》
광학 필름(10)은, 예를 들어 편광판에 내장하여 사용할 수 있다. 도 6은 본 실시 형태에 따른 광학 필름을 내장한 편광판의 개략 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 편광판(50)은 광학 필름(10)과, 편광 소자(51)와, 보호 필름(52)을 구비하고 있다. 편광 소자(51)는 광학 필름용 기재(20)에 있어서의 제1 기능층(30)이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에 형성되어 있다. 보호 필름(52)은, 편광 소자(51)에 있어서의 광학 필름(10)이 설치되어 있는 면과는 반대측의 면에 설치되어 있다. 보호 필름(52)은 위상차 필름이어도 된다.
편광 소자(51)로서는, 예를 들어 요오드 등에 의해 염색하고, 연신한 폴리비닐알코올 필름, 폴리비닐포르말 필름, 폴리비닐아세탈 필름, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체계 비누화 필름 등을 들 수 있다. 광투과성 기재(21)로서 셀룰로오스에스테르 기재를 사용한 경우에는, 광학 필름(10)과 편광 소자(51)를 적층할 때에 미리 광투과성 기재(21)에 비누화 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 비누화 처리를 실시함으로써, 접착성이 양호해져서 대전 방지 효과도 얻을 수 있다.
《액정 패널》
광학 필름(10)이나 편광판(20)은 액정 패널에 내장하여 사용할 수 있다. 도 7은 본 실시 형태에 따른 광학 필름을 내장한 액정 패널의 개략 구성도이다.
도 7에 도시하는 액정 패널(60)은 광원측(백라이트 유닛측)으로부터 관찰자측을 향해서, 트리아세틸셀룰로오스 필름(TAC 필름) 등의 보호 필름(61), 편광 소자(62), 위상차 필름(63), 접착제층(64), 액정 셀(65), 접착제층(66), 위상차 필름(67), 편광 소자(51), 광학 필름(10)의 순서로 적층된 구조를 갖고 있다. 액정 셀(65)은 2매의 유리 기재 사이에 액정층, 배향막, 전극층, 컬러 필터 등을 배치한 것이다.
위상차 필름(63, 67)으로서는, 트리아세틸셀룰로오스 필름이나 시클로올레핀 중합체 필름을 들 수 있다. 위상차 필름(67)은 보호 필름(52)과 동일해도 된다. 접착제층(64, 66)을 구성하는 접착제로서는, 감압 접착제(PSA)를 들 수 있다.
《화상 표시 장치》
광학 필름(10), 편광판(50), 액정 패널(60)은, 화상 표시 장치에 내장하여 사용할 수 있다. 화상 표시 장치로서는, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD), 음극선관 표시 장치(CRT), 플라즈마 디스플레이(PDP), 일렉트로루미네센스 디스플레이(ELD), 필드에미션 디스플레이(FED), 터치 패널, 태블릿 PC, 전자 페이퍼 등을 들 수 있다. 도 8은 본 실시 형태에 따른 광학 필름을 내장한 화상 표시 장치의 일례인 액정 디스플레이의 개략 구성도이다.
도 8에 도시하는 화상 표시 장치(70)는 액정 디스플레이이다. 화상 표시 장치(70)는, 백라이트 유닛(71)과, 백라이트 유닛(71)보다 관찰자측에 배치된, 광학 필름(10)을 구비하는 액정 패널(60)로 구성되어 있다. 백라이트 유닛(71)으로서는, 공지된 백라이트 유닛을 사용할 수 있다. 백라이트 유닛(71)에 사용되는 광원으로서는 특별히 한정되지 않지만, 백색 발광 다이오드(백색 LED)가 바람직하다. 백색 LED란, 형광체 방식, 즉 화합물 반도체를 사용한 청색광 또는 자외광을 발하는 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써 백색을 발하는 소자이다. 그 중에서도, 화합물 반도체를 사용한 청색 발광 다이오드와 이트륨·알루미늄·가닛계 황색 형광체를 조합한 발광 소자를 포함해서 이루어지는 백색 발광 다이오드는, 연속적이고 폭넓은 발광 스펙트럼을 갖고 있기 때문에 무지개 얼룩의 개선에 유효함과 동시에, 발광 효율에도 우수하기 때문에, 본 발명에 있어서의 상기 백라이트 광원으로서 적합하다. 또한, 소비 전력이 작은 백색 LED를 광범위하게 이용할 수 있으므로, 에너지 절약화의 효과도 발휘할 수 있다.
(제2 실시 형태)
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 광학 필름에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 광학 필름의 개략 구성도이다.
《광학 필름용 기재 및 광학 필름》
도 9에 도시된 바와 같이, 광학 필름(80)은, 적어도 광학 필름용 기재(90)와, 광학 필름용 기재(90) 위에 설치된 제1 기능층(30)을 구비하고 있다. 도 9에 나타나는 광학 필름(90)은 제1 기능층(30) 위에 형성된 제2 기능층(40)을 더 구비하는 것이다.
<광학 필름용 기재>
광학 필름용 기재(90)는 제1 기능층(30)측의 표면을 이루는 요철면(90A)을 갖고 있다. 도 9에 도시하는 광학 필름용 기재(90)는 제1 실시 형태와 달리, 광투과성 기재(91)의 단층 구조로 되고 있다. 따라서, 광투과성 기재(91)가 요철면(90A)을 갖고, 또한 요철면(90A)을 구성하는 부분(90B)을 포함하고 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 광투과성 기재(91)의 굴절률은 광투과성 기재(91) 전체에서 동일한 값으로 되어 있으므로, 광투과성 기재(91)의 굴절률은, 요철면(90A)을 구성하는 부분(90B)의 굴절률 nc와 동일한 값으로 되어 있다. 광투과성 기재(91)는 광투과성 기재(21)와 마찬가지의 재료로 구성하는 것이 가능하다.
광학 필름용 기재(90)는 요철면(90A)의 평균 경사각을 θa라 하고, 요철면(90A)의 최대 경사각을 θmax라 하고, 요철면(90A)을 구성하는 부분(90B)의 굴절률을 nc라 하고, 제1 기능층(30)의 굴절률을 nf(단, nc≠nf)라 했을 때, 하기 수학식 38 및 하기 수학식 39의 관계를 만족시키고 있다.
Figure 112013070135879-pat00038
Figure 112013070135879-pat00039
상기 수학식 38은 상기 수학식 1과 동일한 식이며, 상기 수학식 39는 상기 수학식 2와 동일한 식이다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 요철면(90A)의 평균 경사각 θa가 상기 수학식 38의 관계를 만족시키고, 또한 요철면(90A)의 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 39의 관계를 만족시키고 있으므로, 제1 실시 형태에서 설명한 이유와 마찬가지의 이유에서, 사람의 눈에는 간섭 줄무늬 및 영상광의 화질 열화가 인식되기 어렵다.
이러한 요철면(90A)을 갖는 광투과성 기재(91)는, 예를 들어 프레스나 블라스트 처리에 의해 형성하는 것이 가능하다.
또한, 그 밖의 구성은 제1 실시 형태에서 설명한 구성과 마찬가지이므로, 본 실시 형태에서는 설명을 생략하는 것으로 한다.
[실시예]
본 발명을 상세하게 설명하기 위해서, 이하에 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이들의 기재에 한정되지 않는다.
<요철층용 조성물의 제조>
우선, 하기에 나타내는 조성이 되도록 각 성분을 배합하여, 요철층용 조성물을 얻었다.
(요철층용 조성물 1)
·흄드 실리카(옥틸실란 처리, 평균 입자 직경 12㎚, 닛본에어로실사 제조): 1.5질량부
·펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA)(제품명 「PETA」, 다이셀·사이테크사 제조): 10질량부
·지르코니아 미립자 함유 하드 코트 조성물(제품명 「데소라이트 Z7404」, JSR사 제조): 80질량부
·폴리에스테르 수지(제품명 「바이런 103」, 도요보세이끼사 제조): 30질량부
·가교제(제품명 「듀라네이트 MF」, 블록이소시아네이트, 아사히가세이케미컬즈사 제조): 10질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 5질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명: TSF4460, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.005질량부
·메틸에틸케톤: 130질량부
상기 조성의 요철층용 조성물 1에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.65였다.
(요철층용 조성물 2)
·흄드 실리카(옥틸실란 처리, 평균 입자 직경 12㎚, 닛본에어로실사 제조): 1.5질량부
·펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA)(제품명 「PETA」, 다이셀 사이테크사 제조): 30질량부
·변성 폴리올레핀 수지(제품명 「유니 스톨 P-901」, 미쯔이가가꾸가부시끼가이샤 제조): 180질량부
·2-(2-아크릴옥시에톡시)비페닐(제품명 「TO1463」, 도아고세이사 제조): 30질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 2질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명 「TSF4460」, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.005질량부
·시클로헥사논: 300질량부
상기 조성의 요철층용 조성물 2에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.53이었다.
(요철층용 조성물 3)
·펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA)(제품명 「PETA」, 다이셀 사이테크사 제조): 10질량부
·지르코니아 미립자 함유 하드 코트 조성물(제품명 「데소라이트 Z7404」, JSR사 제조): 80질량부
·폴리에스테르 수지(제품명 「바이런 103」, 도요보세이끼사 제조): 30질량부
·가교제(제품명 「듀라네이트 MF」, 블록이소시아네이트, 아사히가세이케미컬즈사 제조): 10질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 5질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명: TSF4460, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.005질량부
·메틸에틸케톤: 130질량부
상기 조성의 요철층용 조성물 3에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.65였다.
(요철층용 조성물 4)
·부정형 실리카(평균 입경 2.5㎛, 제품명 「SS-50F」, 도소실리카사 제조): 12질량부
·펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA)(제품명 「PETA」, 다이셀 사이테크사 제조): 10질량부
·지르코니아 미립자 함유 하드 코트 조성물(제품명 「데소라이트 Z7404」, JSR사 제조): 80질량부
·폴리에스테르 수지(제품명 「바이런 103」, 도요보세이끼사 제조): 30질량부
·가교제(제품명 「듀라네이트 MF」, 블록이소시아네이트, 아사히가세이케미컬즈사 제조): 10질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 5질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명 「TSF4460」, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.005질량부
·메틸에틸케톤: 130질량부
상기 조성의 요철층용 조성물 4에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.65였다.
(요철층용 조성물 5)
·펜타에리트리톨테트라아크릴레이트(PETTA)(제품명 「PETA」, 다이셀 사이테크사 제조): 30질량부
·변성 폴리올레핀 수지(제품명 「유니 스톨 P-901」, 미쯔이가가꾸가부시끼가이샤 제조): 180질량부
·2-(2-아크릴옥시에톡시)비페닐(제품명 「TO1463」, 도아고세이사 제조): 30질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 2질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명 「TSF4460」, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.005질량부
·시클로헥사논: 300질량부
상기 조성의 요철층용 조성물 5에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.53이었다.
<하드 코트층용 조성물의 제조>
하기에 나타내는 조성이 되도록 각 성분을 배합하여, 하드 코트층용 조성물을 얻었다.
(하드 코트층용 조성물)
·디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(DPHA)(닛본가야꾸사 제조): 100질량부
·중합 개시제(제품명 「이르가큐어 184」, 바스프 재팬사 제조): 5질량부
·폴리에테르 변성 실리콘(제품명 「TSF4460」, 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼즈사 제조): 0.025질량부
·톨루엔: 100질량부
·메틸이소부틸케톤(MIBK): 40질량부
상기 조성의 하드 코트층용 조성물에 의해 형성한 경화 도막의 단독 굴절률을 측정한바 1.51이었다.
<실시예 1>
폴리에틸렌테레프탈레이트 재료를 290℃에서 용융하여, 필름 형성 다이를 통과해서, 시트 형상으로 압출하고, 수냉 냉각한 회전 급냉 드럼 위에 밀착시켜서 냉각하여, 미연신 필름을 제작하였다. 이 미연신 필름을 2축 연신 시험 장치(도요세이끼 제조)에서, 120℃에서 1분간 예열한 후, 120℃에서, 연신 배율 4.5배로 연신한 후, 그 연신 방향과는 90도의 방향으로 연신 배율 1.5배로 연신을 행하여, n1x=1.70, n1y=1.60, 막 두께 80㎛, 리타데이션=8000㎚의 광투과성 기재를 얻었다. 상기에서 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재의 편면에, 요철층용 조성물 1을 도포하여, 도막을 형성하였다. 계속해서, 형성한 도막에 대해서, 50℃에서 1분간 건조시킴으로써, 도막 중의 용제를 증발시켜, 자외선을 질소 분위기(산소 농도 200ppm 이하) 하에서 적산 광량이 50mJ/㎠가 되도록 조사하여 도막을 경화시킴으로써, 요철면을 갖는 두께(경화 시)가 4㎛인 요철층을 형성하였다. 요철층을 형성한 후, 하드 코트층용 조성물을 도포하여, 도막을 형성하였다.
계속해서, 형성한 도막에 대해서, 70℃에서 2분간 건조시킴으로써, 도막 중 용제를 증발시키고, 자외선을 질소 분위기(산소 농도 200ppm 이하) 하에서 적산 광량이 100mJ/㎠가 되도록 조사하여 도막을 경화시킴으로써, 두께(경화 시)가 7㎛인 하드 코트층을 형성하였다. 이에 의해 실시예 1에 따른 광학 필름을 제작하였다.
<실시예 2>
실시예 2에 있어서는, 광투과성 기재로서 시클로올레핀 중합체 기재(제오노아(등록 상표) ZF16(굴절률 1.53), 닛본제온가부시끼가이샤 제조)를 사용하고, 또한 요철층용 조성물 1 대신에 요철층용 조성물 2를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 필름을 제작하였다.
<비교예 1>
비교예 1에 있어서는, 요철층용 조성물 1 대신에 요철층용 조성물 3을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 필름을 제작하였다.
<비교예 2>
비교예 2에 있어서는, 요철층용 조성물 1 대신에 요철층용 조성물 4를 사용해서, 요철층의 막 두께를 2㎛로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 필름을 제작하였다.
<비교예 3>
비교예 3에 있어서는, 요철층용 조성물 2 대신에 요철층용 조성물 5를 사용한 것 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 해서 광학 필름을 제작하였다.
<평균 경사각 θa의 측정>
실시예 및 비교예에 있어서, 하드 코트층을 형성하기 전의 단계, 즉 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 또는 시클로올레핀 중합체 기재 위에 요철층을 형성한 단계에서, 요철층의 요철면에 있어서의 평균 경사각 θa를, 표면 조도 측정기(형번: SE-3400/(주)고사까겡뀨쇼 제조)를 사용해서, 하기의 측정 조건에 의해 측정을 행하였다.
1) 표면 조도 검출부의 촉침((주)고사까겡뀨쇼 제조의 상품명 SE2555N(2μ 표준))
·선단 곡률 반경 2㎛, 꼭지각 90도, 재질 다이아몬드
2) 표면 조도 측정기의 측정 조건
·기준 길이(조도 곡선의 컷오프값 λc): 2.5㎜
·평가 길이(기준 길이(컷오프값 λc)×5): 12.5㎜
·촉침의 이송 속도: 0.5㎜/s
<최대 경사각 θmax의 측정>
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 광학 필름의 하드 코트층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에, 투명 점착제를 개재해서, 유리판에 부착하여 샘플로 하고, 백색 간섭 현미경(New View 6300, Zygo사 제조)을 사용해서, 이하의 조건에서, 광학 필름의 표면 형상의 측정·해석을 행하였다. 또한, 해석 소프트에는 MetroPro ver 8.3.2의 Microscope Application을 사용하였다.
[측정 조건]
대물 렌즈: 2.5배
Zoom: 2배
데이터 점수: 992×992점
해상도(1점당 간격): 2.2㎛
[해석 조건]
Removed: None
Filter: HighPass
FilterType: GaussSpline
Low wavelength: 300㎛
이상의 조건에서, 컷오프값 300㎛인 고역 필터에서 파형 성분을 제외한 요철 형상이 얻어진다.
Remove spikes: on
Spike Height(xRMS): 2.5
이상의 조건에 의해, 스파이크 형상의 노이즈를 제거할 수 있다.
이어서, 전체면에 걸치는 각 점의 경사 Δi를 구하고, 상기 수학식 30에 의해 경사 Δi를 표면 각도 θi로 환산하고, 거기에서 표면 각도 θi의 절댓값의 상대 누적 도수가 작은 쪽부터 90%가 될 때의 표면 각도를 산출하고, 이 표면 각도를 최대 경사각 θmax라 하였다.
<간섭 줄무늬 관찰 평가>
실시예 및 비교예에서 얻어진 각 광학 필름의 폴리에틸렌테레프탈레이트 기재 또는 시클로올레핀 중합체 기재에 있어서의 하드 코트층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에, 투명 점착제를 개재하여, 이면 반사를 방지하기 위한 흑색 아크릴판을 붙이고, 하드 코트층측으로부터 각 광학 필름에 광을 조사하여, 육안으로 관찰하였다. 광원으로서는 후나테크사 제조의 간섭 줄무늬 검사 램프(나트륨램프)를 사용하였다. 간섭 줄무늬의 발생을 이하의 기준에 의해 평가하였다.
◎: 간섭 줄무늬는 확인되지 않았다.
○: 간섭 줄무늬는 조금 확인되었지만, 실용상 문제없는 수준이었다.
×: 간섭 줄무늬가 확실하게 확인되었다.
<화질 평가>
소니사 제조의 액정 텔레비전 「KDL-40X2500」의 최표면의 편광판을 박리하여, 표면 도포가 없는 편광판을 부착하였다. 계속해서, 그 위에 얻어진 실시예 및 비교예에 따른 광학 필름을, 하드 코트층측이 최표면으로 되도록, 광학 필름용 투명 점착 필름(전체 광선 투과율 91% 이상, 헤이즈 0.3% 이하, 막 두께 20 내지 50㎛의 제품, 예를 들어 MHM 시리즈: 니치에이가고우사 제조 등)에 의해 부착하였다. 이 액정 텔레비전을, 조도가 약 200Lx인 환경 하의 실내에 설치하고, 미디어팩토리사의 DVD 「오페라의 유령」을 표시하여, 액정 텔레비전으로부터 1.5 내지 2.0m 정도 떨어진 장소에서 상하, 좌우 다양한 각도로, 이 영상을 피험자 15명이 감상함으로써, 하기 항목에 관해 관능 평가를 실시하였다. 평가 기준은 이하와 같다. 콘트라스트가 높고, 또한 화상에 광택이나 선명도를 느끼는지 여부로 판정하였다.
◎: 양호하다고 대답한 사람이 13명 이상
○: 양호하다고 대답한 사람이 8 내지 12명
×: 양호하다고 대답한 사람이 7명 이하
이하, 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 각 실시예 및 비교예 모두 상기 수학식 1의 우변은 0.05이며, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 상기 수학식 2의 우변은 3.56이며, 실시예 2 및 비교예 3에 있어서의 상기 수학식 2의 우변은 23.5이다.
Figure 112013070135879-pat00040
표 1에 도시된 바와 같이, 비교예 1 내지 3에 있어서는, 요철층에 있어서의 요철면의 평균 경사각 θa가 상기 수학식 1을 만족시키지 않거나 또는 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2를 만족시키지 않으므로, 간섭 줄무늬가 관찰되거나 화질의 열화가 관찰되었다. 이에 반해, 실시예 1 및 실시예 2에 있어서는, 요철층에 있어서의 요철면의 평균 경사각 θa가 상기 수학식 1을 만족시키고 있고, 또한 최대 경사각 θmax가 상기 수학식 2를 만족시키고 있으므로, 간섭 줄무늬가 관찰되지 않고, 또한 화질 열화도 확인되지 않았다.
10, 80: 광학 필름
20, 90: 광학 필름용 기재
20A, 90A: 요철면
20B, 90B: 요철면을 구성하는 부분
21, 91: 광투과성 기재
22: 요철층
30: 제1 기능층
40: 제2 기능층
50: 편광판
51: 편광 소자
60: 액정 패널
70: 화상 표시 장치
71: 백라이트

Claims (20)

  1. 요철면을 갖는 광학 필름용 기재와,
    상기 광학 필름용 기재의 상기 요철면에 인접하여 설치된 제1 기능층을 구비하는 광학 필름으로서,
    상기 요철면에서 조도 곡선의 제곱 평균 평방근 경사 RΔq는 0.0025 이하이고,
    상기 요철면의 평균 경사각을 θa라 하고, 상기 요철면의 최대 경사각을 θmax라 하고, 상기 광학 필름용 기재에 있어서의 상기 요철면을 구성하는 부분의 굴절률을 nc라 하고, 상기 제1 기능층의 굴절률을 nf(단, nc≠nf)라 했을 때,
    θa＞tan-1(0.0013/nf), 또한
    θmax＜tan-1(0.0087/|nc-nf|)
    의 관계를 만족시키는 광학 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요철면을 구성하는 요철의 10점 평균 조도 Rz는 0.30㎛ 이하인 광학 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 필름용 기재의 헤이즈값을 Hb라 하고, 상기 광학 필름용 기재의 상기 요철면에 유동 파라핀을 개재해서 슬라이드 유리를 겹쳐서 측정된 헤이즈값을 Hbin이라 했을 때,
    |Hb-Hbin|＜1.0%
    의 관계를 만족시키는 광학 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 요철면에 있어서의 조도 곡선의 첨도 Rku가 3.0 미만인 광학 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    광투과성 기재와,
    상기 광투과성 기재 위에 설치되고, 또한 상기 요철면을 구성하는 부분을 포함하는 요철층을 구비하는 광학 필름.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광투과성 기재가 아크릴 기재, 폴리에스테르 기재, 폴리카보네이트 기재, 시클로올레핀 중합체 기재 및 유리 기재로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기재인 광학 필름.
  7. 제5항에 있어서, 상기 광투과성 기재가 복굴절성을 갖는 기재인 광학 필름.
  8. 제7항에 있어서, 상기 광투과성 기재가 3000㎚ 이상의 리타데이션을 갖는 광학 필름.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 기능층에 있어서의 상기 광학 필름용 기재측의 면과는 반대측의 면이 평탄한 것인 광학 필름.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광학 필름의 헤이즈값을 HO라 하고, 상기 광학 필름용 기재의 상기 요철면에 유동 파라핀을 개재해서 슬라이드 유리를 겹쳐서 측정된 헤이즈값을 Hbin이라 했을 때,
    |HO-Hbin|＜0.3%
    의 관계를 만족시키는 광학 필름.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 기능층에 있어서의 상기 광학 필름용 기재측의 면과는 반대측의 면에 설치된 제2 기능층을 더 구비하는 광학 필름.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 기능층이 하드 코트층이며, 상기 제2 기능층이 상기 제1 기능층보다 낮은 굴절률을 갖는 저굴절률층인 광학 필름.
  13. 제1항에 기재된 광학 필름과,
    상기 광학 필름의 상기 광학 필름용 기재에 있어서의 상기 제1 기능층이 형성되어 있는 면과는 반대측의 면에 형성된 편광 소자
    를 구비하는 편광판.
  14. 제1항에 기재된 광학 필름 또는 제13항에 기재된 편광판을 구비하는 액정 표시 패널.
  15. 백라이트 유닛과,
    제1항에 기재된 광학 필름 또는 제13항에 기재된 편광판
    을 구비하는 화상 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 백라이트 유닛이 백색 발광 다이오드를 구비하는 화상 표시 장치.
  17. 화상 표시 장치에서 사람의 눈에 인식되는 간섭 줄무늬와 영상광 화질 열화의 발생을 억제하는 방법이며, 상기 화상 표시 장치로서, 제1항에 기재된 광학 필름 또는 제13항에 기재된 편광판을 구비하는 화상 표시 장치를 사용하는 방법.
  18. 화상 표시 장치에서 사람의 눈에 인식되는 간섭 줄무늬와 영상광 화질 열화의 발생을 억제하는 방법이며, 상기 화상 표시 장치로서, 제14항에 기재된 액정 표시 패널을 구비하는 화상 표시 장치를 사용하는 방법.
  19. 화상 표시 장치에서 사람의 눈에 인식되는 간섭 줄무늬와 영상광 화질 열화의 발생을 억제하는 방법이며, 상기 화상 표시 장치로서, 제15항에 기재된 화상 표시 장치를 사용하는 방법.
  20. 화상 표시 장치에서 사람의 눈에 인식되는 간섭 줄무늬와 영상광 화질 열화의 발생을 억제하는 방법이며, 상기 화상 표시 장치로서, 제16항에 기재된 화상 표시 장치를 사용하는 방법.
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