KR102194639B1 - 광학 적층체, 편광판 및 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 거친 느낌이 적고, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시가 가능한 고품위의 방현성 필름으로서 적합한 광학 적층체 및 이를 사용한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공한다. 투광성 기체 상에 광학 기능층이 적어도 1층 이상 적층되어 이루어지는 광학 적층체이며, 광학 기능층 중 적어도 한쪽 면에 요철 형상이 형성되어 있고, 0.5㎜ 폭의 광학 빗을 사용한 투과상 선명도가 70 내지 95％이며, 광 간섭 방식에 의해 측정한, 광학 기능층의 최표면의 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7 내지 44.0㎛3이며, 평균 경사각 θa가 0.124 내지 0.349°인, 광학 적층체에 관한 것이다.
Description
본 발명은 방현성 필름에 적합한 광학 적층체, 그리고, 이를 사용한 편광판 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 최표면에는, 화상의 시인성을 향상시키기 위하여, 방현성을 갖는 기능성 필름이 마련된다. 방현성 필름은, 표면에 미세한 요철 구조를 갖고, 표면 반사광을 확산시킴으로써 외광의 정반사를 억제하여, 외광이 비치는 것을 방지한다.
표면에 미세한 요철 형상 갖는 기능성 필름을 형성하는 방법으로는, 자외선 경화 수지 등의 바인더와 미립자(필러)를 함유하는 도공액을 투광성 기체 상에 도포하여 도막을 형성하고, 이 도막에 자외선을 조사하여 경화시키는 방법이 일반적이고, 미립자의 입자 직경이나 첨가량에 따라서 방현성이나 그 밖의 여러 특성을 조정할 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).
종래의 방현성 필름은, 디스플레이에 흑색 표시시켰을 때, 외관의 흰 느낌(백미)이 강하고, 거친 느낌이 강한 질감이 되어 있어, 품위가 낮은 외견으로 되어 있었다.
그 때문에, 본 발명은 방현성을 갖고, 거친 느낌이 적고, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시가 가능한 고품위의 광학 적층체, 그리고 이것을 사용한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투광성 기체 상에 광학 기능층이 적어도 1층 이상 적층되어 이루어지는 광학 적층체에 관한 것이며, 광학 기능층 중 적어도 한쪽 면에 요철 형상이 형성되어 있고, 0.5㎜ 폭의 광학 빗을 사용한 투과상 선명도가 70 내지 95％이며, 광 간섭 방식에 의해 측정한, 광학 기능층의 최표면의 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7 내지 44.0㎛3이며, 평균 경사각 θa가 0.124 내지 0.349°인 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 관한 편광판 및 화상 표시 장치는, 상기 광학 적층체를 구비하는 것이다.
본 발명에 따르면, 방현성을 갖고, 거친 느낌이 적고, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시가 가능한 고품위의 광학 적층체, 그리고 이것을 사용한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 광학 적층체의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 편광판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평활감의 평가 스코어와의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 5는 평균 경사각과 흑미의 평가 스코어의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 6은 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평균 경사각의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 2는 실시 형태에 관한 편광판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시 형태에 관한 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평활감의 평가 스코어와의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 5는 평균 경사각과 흑미의 평가 스코어의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 6은 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평균 경사각의 관계를 플롯한 그래프이다.
도 1은, 실시 형태에 관한 광학 적층체의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 실시 형태에 관한 광학 적층체(100)는, 투광성 기체(1)와, 투광성 기체(1)에 적층된 적어도 1층의 광학 기능층(2)을 구비한다. 광학 기능층(2)의 표면에는, 미세한 요철이 형성되어 있다. 이 요철이 외광을 난반사시킴으로써 광학 기능층(2)이 방현성을 발휘한다.
투광성 기체로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리카르보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리염화비닐(PVC), 시클로올레핀 공중합체(COC), 노르보르넨 함유 수지, 폴리에테르술폰, 셀로판, 방향족 폴리아미드 등의 각종 수지 필름을 적합하게 사용할 수 있다.
투광성 기체의 전체 광선 투과율(JIS K7105)은, 80％ 이상인 것이 바람직하고, 90％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 투광성 기체의 두께는, 광학 적층체의 생산성이나 핸들링성을 고려하면, 1 내지 700㎛인 것이 바람직하고, 25 내지 250㎛인 것이 보다 바람직하다.
투광성 기체에는, 광학 기능층과의 밀착성을 향상시키기 위하여, 표면 개질 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 표면 개질 처리로서는, 알칼리 처리, 코로나 처리, 플라스마 처리, 스퍼터 처리, 계면 활성제나 실란 커플링제 등의 도포, Si 증착 등을 예시할 수 있다.
광학 기능층은, 기재 수지와, 수지 입자와, 무기 미립자를 함유한다. 광학 기능층은, 전리 방사선 또는 자외선의 조사에 의해 경화하는 기재 수지와, 수지 입자와, 무기 미립자를 함유하는 도공액을 투광성 기체에 도포하고, 도막을 경화시킴으로써 형성된다.
이하, 광학 기능층의 형성에 사용하는 수지 조성물의 구성 성분에 대해 설명한다.
기재 수지로서는, 전리 방사선 또는 자외선의 조사에 의해 경화되는 수지를 사용할 수 있다.
전리 방사선의 조사에 의해 경화되는 수지 재료로서는, 아크릴로일기, 메타크릴로일기, 아크릴로일옥시기, 메타크릴로일옥시기 등의 라디칼 중합성 관능기나,에폭시기, 비닐에테르기, 옥세탄기 등의 양이온 중합성 관능기를 갖는 단량체, 올리고머, 예비 중합체를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 단량체로서는, 아크릴산메틸, 메틸메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 올리고머, 예비 중합체로서는, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리우레탄아크릴레이트, 다관능 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트, 알키드아크릴레이트, 멜라민아크릴레이트, 실리콘아크릴레이트 등의 아크릴레이트 화합물, 불포화 폴리에스테르, 테트라메틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르, 비스페놀 A 디글리시딜에테르나 각종 지환식 에폭시 등의 에폭시계 화합물, 3-에틸-3-히드록시메틸옥세탄, 1,4-비스 {[(3-에틸-3-옥세타닐)메톡시]메틸}벤젠, 디[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸에테르 등의 옥세탄 화합물을 예시할 수 있다.
상술한 수지 재료는, 광중합 개시제의 첨가를 조건으로 하여, 자외선의 조사에 의해 경화시킬 수 있다. 광중합 개시제로서는, 아세토페논계, 벤조페논계, 티오크산톤계, 벤조인, 벤조인메틸에테르 등의 라디칼 중합 개시제, 방향족 디아조늄염, 방향족 술포늄염, 방향족 요오도늄염, 메탈로센 화합물 등의 양이온 중합 개시제를 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
광학 기능층에 첨가되는 수지 입자는, 기재 수지 중에서 응집하여, 광학 기능층의 표면에 미세한 요철 구조를 형성한다. 수지 입자로서는, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-(메트)아크릴산에스테르 공중합체, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리불화비닐리덴, 폴리불화에틸렌계 수지 등의 투광성 수지 재료를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 수지 입자의 재료 굴절률은, 1.40 내지 1.75인 것이 바람직하다. 굴절률이나 수지 입자의 분산을 조정하기 위해서, 재질(굴절률)이 상이한 2종 이상의 수지 입자를 혼합하여 사용해도 된다.
수지 입자의 평균 입경은, 0.3 내지 10.0㎛인 것이 바람직하고, 1.0 내지 7.0㎛인 것이 보다 바람직하다. 수지 입자의 평균 입경이 0.3㎛ 미만인 경우, 방현성이 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 수지 입자의 평균 입경이 10.0㎛를 초과하면, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 커지고, 거친 느낌이 강해진다.
본 실시 형태에 관한 광학 적층체에 있어서, 광학 기능층의 고형분 중의 수지 입자의 함유량은, 0.1 내지 10.0％이다. 수지 입자의 함유량이 0.1％를 하회하면, 광학 기능층의 표면의 요철이 적어지고, 방현성이 저하된다. 한편, 수지 입자의 함유량이 10.0％를 초과하면, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 커지고, 거친 느낌이 강해진다.
광학 기능층의 기재 수지에 첨가하는 무기 미립자는, 평균 입경이 10 내지 200㎚인 무기 나노 입자인 것이 바람직하다. 무기 미립자의 첨가량은, 0.1 내지 5.0％인 것이 바람직하다.
무기 미립자로서는, 예를 들어 팽윤성 점토를 사용할 수 있다. 팽윤성 점토는, 양이온 교환능을 갖고, 해당 팽윤성 점토의 층간에 용매를 도입하여 팽윤시키는 것이면 되며, 천연물이어도 합성물(치환체, 유도체를 포함함)이어도 된다. 또한, 천연물과 합성물의 혼합물이어도 된다. 팽윤성 점토로서는, 예를 들어 운모, 합성 운모, 버미큘라이트, 몬모릴로나이트, 철 몬모릴로나이트, 바이델라이트, 사포나이트, 헥토라이트, 스티븐사이트, 논트로나이트, 마가디아이트, 아일러라이트, 카네마이트, 층상 티타늄산, 스멕타이트, 합성 스멕타이트 등을 들 수 있다. 이들 팽윤성 점토는, 1종을 사용해도 되고, 복수를 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 무기 미립자로서 콜로이달 실리카, 알루미나, 산화아연을 단독으로 또는 혼합하여 사용해도 된다. 상술한 팽윤성 점토 외에도, 콜로이달 실리카, 알루미나, 산화아연의 1종 이상을 병용해도 된다.
무기 미립자로서는, 층상 유기 점토가 더 바람직하다. 본 발명에 있어서, 층상 유기 점토란, 팽윤성 점토의 층간에 유기 오늄 이온을 도입한 것을 말한다. 유기 오늄 이온은, 팽윤성 점토의 양이온 교환성을 이용하여 유기화할 수 있는 것이면 제한되지 않는다. 무기 미립자로서, 예를 들어 합성 스멕타이트(층상 유기 점토 광물)를 사용할 수 있다. 합성 스멕타이트는, 광학 기능층 형성용 수지 조성물의 점성을 증가시키는 증점제로서 기능한다. 증점제로서의 합성 스멕타이트의 첨가는, 수지 입자 및 무기 미립자의 침강을 억제하여, 광학 기능층의 표면의 요철 구조 형성에 기여한다.
또한, 광학 기능층 형성용 수지 조성물에는, 레벨링제를 첨가해도 된다. 레벨링제는, 건조 과정의 도막 표면에 배향되어, 도막의 표면 장력을 균일화하고, 도막의 표면 결함을 저감시키는 기능을 갖는다.
또한, 광학 기능층 형성용 수지 조성물에는, 적절히 유기 용제를 첨가해도 된다. 유기 용제로서는, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 부탄올, 이소프로필알코올(IPA), 이소부탄올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 시클로헥사논, 메틸이소부틸케톤(MIBK) 등의 케톤류; 디아세톤알코올 등의 케톤 알코올류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜 등의 글리콜류; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 에틸카르비톨, 부틸카르비톨, 디에틸셀로솔브, 디에틸카르비톨, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 글리콜에테르류; N-메틸피롤리돈, 디메틸포름아미드, 락트산메틸, 락트산에틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산아밀 등의 에스테르류; 디메틸에테르, 디에틸에테르 등의 에테르류; 물 등 중, 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
광학 기능층의 막 두께는, 1.0 내지 10.0㎛인 것이 바람직하고, 3.0 내지 7.0㎛인 것이 더욱 바람직하다. 광학 기능층의 막 두께가 1㎛ 미만인 경우, 산소 저해에 의한 경화 불량을 발생시켜, 광학 기능층의 내찰상성이 저하되기 쉬워진다. 한편, 광학 기능층의 막 두께가 10.0㎛를 초과하면, 기재 수지층의 경화 수축에 의한 컬이 강해지기 때문에 바람직하지 않다.
본 실시 형태에 관한 광학 적층체의 투과상 선명도는, 0.5㎜ 폭의 광학 빗을 사용하여 측정한 측정값이 70 내지 95％이다. 투과상 선명도가 70％ 미만인 경우, 과잉 방현성이 되어 시인성이 악화된다. 한편, 투과상 선명도가 95％를 초과하면, 방현성이 충분히 얻어지지 않는다.
본 실시 형태에 관한 광학 적층체에 있어서, 광 간섭 방식으로 계측한 광학 기능층의 최표면의 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7 내지 44.0㎛3이다. 여기서, 볼록부란, 측정면에 존재하는 모든 볼록부의 정점 및 오목부의 최하점의 평균 레벨을 통과하는 평균면을 기준으로 했을 때, 이 평균면보다 높은 부분을 가리키고, 볼록부의 평균 면적은, 산술 평균 높이 Sa에 있어서의 볼록부의 단면적 평균값이다. 또한, 산술 평균 높이 Sa는, ISO 25178에 준거하여 측정되는 값이며, 산술 평균 조도 Ra를 면 방향으로 확장한 파라미터이다. 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱은, 각 볼록부를 주상체로서 모델화한 경우에 있어서의, 평균면 상에 존재하는 볼록부의 평균 부피의 근사값이다. 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱은, 평균면 상에 존재하는 볼록부의 크기를 나타내는 지표이며, 광학 기능층 표면의 평활감·거친 느낌에 상관성이 있는 파라미터이다. 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7㎛3 미만인 경우, 광학 기능층 표면에 형성되는 볼록부의 크기가 너무 작기 때문에, 방현성이 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱이 44.0㎛3을 초과할 경우, 광학 기능층 표면에 형성되는 볼록부의 사이즈가 너무 커져, 거친 느낌이 강해진다.
또한, 본 실시 형태에 관한 광학 기능층 표면의 요철 형상의 평균 경사각 θa는, 0.124 내지 0.349°이다. 평균 경사각은, 볼록부의 정점과 이 볼록부에 인접하는 오목부의 최하점을 연결하는 직선이 평균면에 대해 이루는 각도의 평균값이고, θa=tan- 1Δa로 정의되는 값이다. Δa는, 일반적으로는, 촉침식 표면 조도계를 사용하여 조면 형상을 측정하고, 측정에서 구해진 요철 단면의 조도 곡선에 있어서, 기준 길이 L 내에 있는 볼록부의 정점 및 이 볼록부에 인접하는 오목부의 최하점의 차의 절댓값 합계를, 기준 길이 L로 나눈 값이지만, 본 발명에 있어서는, 종래의 Δa의 값을 면 방향으로 확장하고, 광 간섭 방식으로 측정한 측정면 내에 있는 모든 볼록부 및 오목부를 사용하여 산출한 값으로 했다. 평균 경사각 θa가 0.124° 미만인 경우, 광학 기능층 표면에 형성되는 볼록부의 사이즈가 너무 작기 때문에, 방현성이 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 평균 경사각 θa가 0.349°를 초과할 경우, 디스플레이에 흑색 표시시켰을 때 백미가 강해진다.
본 발명자들은, 투과상 선명도, 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱 및 평균 경사각이, 각각 방현성, 평활감(거친 느낌의 적음) 및 검은 느낌(흑미)에 관계되는 파라미터임을 신규로 알아내었다. 상술한 바와 같이, 투과상 선명도의 값이 특정한 범위 내인 경우에, 시인성을 손상시키지 않는 양호한 방현성이 얻어진다. 또한, 볼록부의 평균 면적과 산술 평균 높이 Sa의 곱은, 작을수록 평활감이 양호해지고, 커짐에 따라 거친 느낌이 증가한다(후술하는 도 4 참조). 평균 경사각은, 작을수록 흑미가 강해지고, 커짐에 따라 백미가 증가한다(후술하는 도 5 참조). 본 발명에서는, 방현성, 평활감 및 흑미에 관계되는 상기 3개의 파라미터를 선택함으로써, 방현성이 양호해서, 거친 느낌이 적고, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시가 가능한 고품위의 광학 적층체를 실현하고 있다.
또한, 광학 기능층 중에 랜덤 응집 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 랜덤 응집 구조란, 상대적으로 수지 성분을 많이 함유하는 제1 상과, 상대적으로 무기 성분을 많이 함유하는 제2 상이 3차원적으로 뒤얽혀서 존재하고, 제2 상이 미립자(수지 입자)의 주위에 편재된 구조체를 말한다. 광학 기능층 중에 랜덤 응집 구조가 형성됨으로써, 미세한 요철을 저감시킬 수 있으므로, 방현성과 흑색 표시시의 흑미를 향상시킬 수 있다. 랜덤 응집 구조는, 예를 들어 일본 특허 제5802043호 공보에 기재되어 있는 방법에 의해 형성할 수 있다.
도 2는, 실시 형태에 관한 편광판의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 편광판(110)은, 광학 적층체(100)와, 편광 필름(11)을 구비한다. 광학 적층체(100)는, 도 1에 도시된 것이며, 투광성 기체(1)의 광학 기능층(2)이 마련되지 않은 측의 면에, 편광 필름(편광 기체)(11)이 마련되어 있다. 편광 필름(11)은, 예를 들어 투명 기재(3)와 편광층(4)과 투명 기재(5)를 이 순서대로 적층한 것이다. 투명 기재(3 및 5), 편광층(4)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 편광 필름에 사용되는 것을 적절히 사용할 수 있다.
도 3은, 실시 형태에 관한 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 표시 장치(120)는, 광학 적층체(100)와, 편광 필름(11)과, 액정 셀(13)과, 편광 필름(편광 기체)(12)과, 백라이트 유닛(14)을 이 순서대로 적층한 것이다. 편광 필름(12)은, 예를 들어 투명 기재(6)와 편광층(7)과 투명 기재(8)를 이 순서대로 적층한 것이다. 투명 기재(6 및 8), 편광층(7)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상 편광 필름에 사용되는 것을 적절히 사용할 수 있다. 액정 셀(13)은, 투명 전극을 갖는 1쌍의 투명 기재 사이에 액정 분자가 봉입된 액정 패널과, 컬러 필터를 구비하고, 투명 전극간에 인가된 전압에 따라 액정 분자의 배향을 변화시킴으로써, 각 화소의 광 투과율을 제어하여 상을 형성하는 장치이다. 백라이트 유닛(14)은, 광원과 광 확산판(모두 도시되지 않음)을 구비하며, 광원으로부터 출사된 광을 균일하게 확산시켜 출사면으로부터 출사하는 조명 장치이다.
또한, 도 3에 도시한 표시 장치(120)는, 확산 필름, 프리즘 시트, 휘도 향상 필름이나, 액정 셀이나 편광판의 위상차를 보상하기 위한 위상차 필름, 터치 센서를 더 구비하고 있어도 된다.
본 실시 형태에 관한 광학 적층체는, 번쩍임을 억제하는 광학 기능층에 추가하여, 저굴절률층 등의 굴절률 조정층, 대전 방지층, 방오층의 적어도 1층을 더 갖고 있어도 된다.
저굴절률층은, 광학 기능층 상에 마련되고, 표면의 굴절률을 저하시킴으로써 반사율을 저감시키기 위한 기능층이다. 저굴절률층은, 폴리에스테르아크릴레이트계 단량체, 에폭시아크릴레이트계 단량체, 우레탄아크릴레이트계 단량체, 폴리올 아크릴레이트계 단량체 등의 전리 방사선 경화성 재료와 중합 개시제를 포함하는 도액을 도포하고, 도막을 중합에 의해 경화시켜 형성할 수 있다. 저굴절률층에는, 저굴절 입자로서는, LiF, MgF, 3NaF·AlF 또는 AlF(모두, 굴절률 1.4) 또는 Na3AlF6(빙정석, 굴절률 1.33) 등의 저굴절 재료를 포함하는 저굴절률 미립자를 분산시켜도 된다. 또한, 저굴절률 미립자로서는, 입자 내부에 공극을 갖는 입자를 적합하게 사용할 수 있다. 입자 내부에 공극을 갖는 입자에 있어서는, 공극 부분을 공기의 굴절률(≒1)로 할 수 있기 때문에, 매우 낮은 굴절률을 구비하는 저굴절률 입자로 할 수 있다. 구체적으로는, 내부에 공극을 갖는 저굴절률 실리카 입자를 사용함으로써, 굴절률을 낮출 수 있다.
대전 방지층은 폴리에스테르아크릴레이트계 단량체, 에폭시아크릴레이트계 단량체, 우레탄아크릴레이트계 단량체, 폴리올 아크릴레이트계 단량체 등의 전리 방사선 경화성 재료와, 중합 개시제와, 대전 방지제를 포함하는 도액을 도포하고, 중합에 의해 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 대전 방지제로서는, 예를 들어 안티몬을 도핑한 산화주석(ATO), 주석을 도핑한 산화인듐(ITO) 등의 금속 산화물계 미립자, 고분자형 도전성 조성물이나, 4급 암모늄염 등을 사용할 수 있다. 대전 방지층은, 광학 적층체의 최표면에 마련되어도 되고, 광학 기능층과 투광성 기체 사이에 마련되어도 된다.
방오층은, 광학 적층체의 최표면에 형성되며, 광학 적층체에 발수성 및/또는 발유성을 부여함으로써, 방오성을 높이는 것이다. 방오층은, 규소 산화물, 불소 함유 실란 화합물, 플루오로알킬 실라잔, 플루오로알킬실란, 불소 함유 규소계 화합물, 퍼플루오로폴리에테르기 함유 실란 커플링제 등을 드라이 코팅 또는 웨트 코팅함으로써 형성할 수 있다.
상술한 저굴절률층, 대전 방지층, 방오층 이외에, 또는, 저굴절률층, 대전 방지층, 방오층에 추가하여, 적외선 흡수층, 자외선 흡수층, 색보정층 등의 적어도 1층을 형성해도 된다.
실시예
이하, 실시 형태에 관한 광학 적층체를 구체적으로 실시한 실시예를 설명한다.
(광학 적층체의 제조 방법)
이하에 나타내는 재료를 표 1에 기재된 비율로 배합한 광학 기능층 형성용 도공액을 조정하고, 조정한 도액을, 두께 40㎛의 트리아세틸셀룰로오스 필름(투광성 기체)에 도포했다. 도막을 건조(용매를 휘발)시킨 후, 도막에 자외선을 조사하여 광 경화시킴으로써 실시예 및 비교예에 관한 광학 적층체를 얻었다. 또한, 표 1에 있어서의 「-」는, 해당하는 재료를 배합하지 않았음을 나타낸다.
[광학 기능층 형성용 도공액의 사용 재료]
·기재 수지: UV/EB 경화성 수지 라이트 아크릴레이트 PE-3A(펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 교에이샤 가가꾸 가부시키가이샤제), 굴절률 1.52
·수지 입자: 스티렌-메타크릴산메틸 공중합체 입자, 굴절률 1.515, 평균 입경 2.0㎛ 또는 3.5㎛
·무기 미립자 1: 합성 스멕타이트
·무기 미립자 2: 알루미나 나노 입자, 평균 입경 40㎚
·광중합 개시제: 이르가큐어 184(BASF 재팬제)
·용제: 톨루엔 및 이소프로필알코올을 16:37의 비율로 혼합한 혼합 용제
실시예 및 비교예에 관한 광학 적층체의 투과상 선명도, 평균 경사각, 광학 기능층의 표면에 존재하는 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa를 이하의 방법으로 측정했다.
[투과상 선명도]
투과상 선명도는, JIS K7105에 따라, 사상성 측정기(ICM-1T, 스가 시켄키 가부시키가이샤제)를 사용하여, 광학 빗 폭 0.5㎜로 측정했다.
[평균 경사각 θa, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱]
광학 기능층의 최표면의 요철 형상을, 비접촉 표면·층 단면 형상 계측 시스템(측정 장치: 버트 스캔 R3300FL-Lite-AC, 해석 소프트웨어: VertScan4, 가부시키가이샤 료카 시스템제)를 사용하여 광 간섭 방식에 의해 측정하고, 측정 데이터를 장치의 해석 소프트웨어로 해석했다. 평균 경사각 θa는, 해석 소프트웨어의 경사각 해석 기능을 사용하여, 측정 영역 전체의 데이터에 기초하여 산출했다. 또한, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa는, 해석 소프트웨어의 입자 해석 기능을 사용하여 산출했다.
방현성, 막 두께 조건, 평활감, 흑미에 대해서는, 이하의 평가 방법에 따라 평가했다.
[평활감 및 흑미의 평가 방법과 평가 기준]
실시예 및 비교예의 광학 적층체를 투명한 점착층을 개재하여 흑색 아크릴판(스미펙스 960 스미토모 가가꾸 가부시키가이샤제)에 접합한 것을 준비했다. 흑색 아크릴판에 형광등의 광을 비추어, 흑색 아크릴판의 중심으로부터 수직으로 50㎝ 이격된 위치에서 광학 적층체 표면을 관찰하고, 평활감 및 흑미를 관능 평가에 의해 5단계로 평가했다. 20명의 시험자의 평가점을 평균하고, 평균값을 0.5 간격으로 반올림한 값을 평가 스코어로 했다. 또한, 평가 스코어가 4 이상이면, 평활감 또는 흑미가 양호하다고 판정했다.
<평활감의 평가 기준>
5: 거친 느낌이 없고, 매끄러운 질감
4: 거친 느낌이 적고, 약간 매끄러운 질감
3: 거친 느낌이 있고, 매끄러움이 없는 질감
2: 거친 느낌이 약간 강함
1: 거친 느낌이 강함
<흑미의 평가 기준>
5: 광학 적층체 표면에서의 난반사가 거의 없고, 윤기가 있는 깊은 색감
4: 광학 적층체 표면에서의 난반사가 적고, 윤기가 있는 색감
3: 광학 적층체 표면에서의 난반사가 약간 있고, 약간 백미가 드는 색감
2: 백미가 강함
1: 백미가 강함
표 1에, 실시예 및 비교예에서 사용한 광학 기능층 형성용 도공액의 조성, 도공액의 도포 막 두께, 투과상 선명도, 평균 경사각 θa, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱, 평활감 및 흑미의 평가 결과를 정리하여 나타낸다.
또한, 표 1에 나타내는 각 성분의 첨가 비율은, 광학 기능층 형성용 도공액의 전체 고형분 질량에서 차지하는 비율(질량％)이다. 여기서, 광학 기능층 형성용 도공액의 전체 고형분이란, 용제를 제외한 성분을 가리킨다. 따라서, 광학 기능층 형성용 도공액의 전체 고형분 중의 수지 입자, 무기 미립자의 배합 비율(질량％)과, 광학 기능층 형성용 도공액의 경화막인 광학 기능층 중의 수지 입자, 무기 미립자의 함유 비율(질량％)은 동등하다.
도 4는, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평활감의 평가 스코어의 관계를 플롯한 그래프이며, 도 5는, 평균 경사각과 흑미의 평가 스코어의 관계를 플롯한 그래프이다. 또한, 도 4 및 5의 그래프에서는, 표 1에 나타내는 모든 실시예 및 비교예의 값이 플롯되어 있다.
도 4에서, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱(즉, 평균 사이즈의 볼록부 부피 근사값)은, 평활감의 평가 스코어와 음의 상관 관계가 있고, 상관성이 매우 높음을 알 수 있다. 또한, 도 5에서 평균 경사각과 흑미의 평가 스코어 사이에도 매우 높은 음의 상관성이 있음을 알 수 있다.
도 6은, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평균 경사각의 관계를 플롯한 그래프이다. 도 6의 그래프에 있어서, 검정색 동그라미는 실시예의 플롯이며, ×표시는 비교예의 플롯이다.
다수의 실시예 및 비교예를 작성하여 검토한 바, 도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 13에 관한 광학 적층체는, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평균 경사각이 일정한 범위 내(도 6의 파선으로 둘러싸인 범위 내)에 있는 경우에, 표면의 평활감과 흑미를 양호하게 할 수 있음을 알 수 있다. 보다 구체적으로는, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7 내지 44.0㎛3이며, 또한, 평균 경사각 θa가 0.124 내지 0.349°인 경우에, 매끄러워서 거친 느낌이 없고, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시의 광학 적층체를 실현할 수 있다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 13에 관한 광학 적층체는, 투과상 선명도가 70 내지 95％이며, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱과 평균 경사각 θa가 모두 상술한 범위 내에 있기 때문에, 방현성을 가지면서도, 매끄러워서 윤기가 있는 깊은 흑색 표시가 가능함이 확인되었다.
이에 반하여, 비교예 1 및 7 내지 13에서는, 평균 경사각 θa가 상술한 상한값(0.349°)을 초과했기 때문에, 광학 기능층 표면에서의 광의 산란이 과잉이 되고, 백미를 띤 품위가 나쁜 광학 적층체가 되었다.
또한, 비교예 1, 2, 4, 5, 9 및 10에서는, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 상술한 상한값(44.0㎛3)을 초과했기 때문에, 광학 기능층의 표면에 형성되는 볼록부의 사이즈가 커지고, 거친 느낌이 있는 광학 적층체가 되었다.
또한, 비교예 3에서는, 평균 경사각 θa가 상술한 하한값(0.124°)을 하회하고, 또한, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 상술한 하한값(4.7㎛3)을 하회했기 때문에, 평활감 및 흑미 모두 고평가가 되었지만, 볼록부의 사이즈가 너무 작기 때문에, 투과상 선명도가 95％를 초과하고, 방현성이 불충분했다. 비교예 4에서도 마찬가지로, 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 상술한 하한값(4.7㎛3)을 하회했기 때문에, 볼록부의 사이즈가 너무 작아, 투과상 선명도가 95％를 초과하고, 방현성이 불충분했다.
본 발명에 관한 광학 적층체는, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이와 같은 화상 표시 장치에 사용하는 방현 필름으로서 이용할 수 있다. 본 발명에 관한 광학 적층체는, 방현성을 갖고, 거친 느낌이 적어, 윤기가 있는 깊은 흑색 표시를 가능하게 하기 때문에, 특히 텔레비전에 사용하는 방현 필름으로서 적합하다.
1: 투광성 기체
2: 광학 기능층
3, 5, 6, 8: 투명 기재
4, 7: 편광층
11, 12: 편광판
13: 액정 셀
14: 백라이트 유닛
100: 광학 적층체
110: 편광판
120: 표시 장치
2: 광학 기능층
3, 5, 6, 8: 투명 기재
4, 7: 편광층
11, 12: 편광판
13: 액정 셀
14: 백라이트 유닛
100: 광학 적층체
110: 편광판
120: 표시 장치
Claims (6)
- 투광성 기체 상에 광학 기능층이 적어도 1층 이상 적층되어 이루어지는 광학 적층체이며,
상기 광학 기능층 중 적어도 한쪽 면에 요철 형상이 형성되어 있고,
상기 광학 기능층은, 기재 수지와, 수지 입자와, 무기 미립자로서 합성 스멕타이트 및 알루미나를 함유하고,
0.5㎜ 폭의 광학 빗을 사용한 투과상 선명도가 70 내지 95％이며,
광 간섭 방식에 의해 측정한, 상기 광학 기능층의 최표면의 볼록부의 평균 면적 및 산술 평균 높이 Sa의 곱이 4.7 내지 44.0㎛3이며,
평균 경사각 θa가 0.124 내지 0.349°인 것을 특징으로 하는 광학 적층체. - 제1항에 있어서, 상기 광학 기능층이 랜덤 응집 구조를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 적층체.
- 제1항에 있어서, 상기 광학 기능층이 방사선 경화형 수지 조성물의 경화막을 포함하는 1층 이상의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 적층체.
- 제1항에 있어서, 굴절률 조정층, 대전 방지층, 방오층 중 적어도 1층을 더 구비하는, 광학 적층체.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 광학 적층체를 구성하는 상기 투광성 기체 상에, 편광 기체가 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 편광판.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 광학 적층체를 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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