KR20120093212A

KR20120093212A - 광학 필름 및 디스플레이 패널

Info

Publication number: KR20120093212A
Application number: KR1020127009473A
Authority: KR
Inventors: 겐따로 아끼야마; 세이지 시노하라; 에미 시마노; 히로시 나까무라; 마유 요끼
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-08-22
Also published as: JP5789951B2; TW201128215A; US20120200933A1; WO2011046149A1; US9158044B2; JP2011102977A; CN102576095A; CN102576095B; KR101378603B1; TWI522642B

Abstract

본 발명은 높은 반사 방지성을 가지면서도 경도 및 내찰상성이 우수한 저굴절률층을 구비한 저비용인 광학 필름을 제공하는 것이다. 구체적으로는 광투과성 기재의 일면측에 막 두께 d의 저굴절률층을 구비하는 광학 필름이며, 상기 저굴절률층은, 평균 1차 입경이 10 내지 100nm인 중공 입자, 및 분산 평균 입경이 1 내지 20nm이면서 상기 막 두께 d의 절반 이하인 중실 입자를 포함하고, 상기 저굴절률층의 막 두께 방향의 단면이면서 층 평면 방향의 폭 500nm인 영역에서, 적어도 1개의 상기 중공 입자가 상기 저굴절률층의 경화된 수지로 피복되어 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 접하고 있으며, 상기 중실 입자가, 상기 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 상기 계면의 50％ 이상의 범위를 차지하고, 상기 계면으로부터 막 두께 방향으로 상기 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름 및 그것을 구비한 편광판, 디스플레이 패널, 디스플레이를 제공하는 것이다.

Description

광학 필름 및 디스플레이 패널{OPTICAL FILM AND DISPLAY PANEL}

본 발명은, 액정 디스플레이(LCD), 음극관 표시 장치(CRT), 플라즈마 디스플레이(PDP), 유기 일렉트로루미네센스(유기 EL), 전자 페이퍼 단말기 등의 디스플레이(화상 표시 장치)의 전방면에 설치되는 광학 필름, 상기 광학 필름을 구비한 편광판, 상기 광학 필름 또는 편광판을 구비한 디스플레이 패널 및 상기 광학 필름, 상기 편광판 또는 상기 디스플레이 패널을 구비한 디스플레이에 관한 것이다.

예를 들어, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, GPS(위성 항법 시스템), 카 내비게이션, 펜 태플릿, CAD(컴퓨터 지원 설계), 소형 게임기, 포터블 오디오 등의 디스플레이의 화상 표시면은, 형광등이나 태양광 등의 외부 광원으로부터 조사된 광선에 의한 반사를 적게 하고, 그의 시인성을 높이는 것이 요구된다. 이로 인해, 종래부터 투명한 물체의 표면을 굴절률이 낮은 투명 피막(저굴절률층)으로 피복함으로써 반사성이 작아진다는 현상을 이용한 반사 방지막을 디스플레이의 표시면에 설치함으로써, 표시면의 반사성을 저감시켜 시인성을 향상시키는 것이 행해지고 있다.

이러한 저굴절률화를 위해, 굴절률이 1인 공기를 저굴절률층 내부에 함유시키는 방법이 있으며, 예를 들어 특허문헌 1에서는 입자 내부가 다공질 또는 공동(空洞)인 중공 입자를 사용하여 굴절률층의 저굴절률화를 도모하고 있다.

또한, 이러한 중공 입자를 포함하는 저굴절률층은, 중공 입자가 저굴절률화에는 유효하지만, 중공 입자가 다공질 또는 공동의 내부를 갖기 때문에 경도가 낮고, 저굴절률층 자체의 경도 및 내찰상성이 낮다는 문제가 있었다. 특히 경도나 내찰상성이 낮으면, 표면에 뾰족한 것이 접촉했을 때에 흠집이 발생하기 쉽고, 흠집이 발생하면 반사 방지막의 시인성의 저하나 외관의 열화로 이어진다.

특허문헌 1에서는, 이 문제에 대하여 내부가 다공질이어도 공동은 아니고, 중공 입자보다 경도가 우수한 중실 입자를 사용하여, 중공 입자와 중실 입자의 표면을 유사한 구조를 갖는 가교 형성기로 수식함으로써, 가교된 중공 입자와 중실 입자가 저굴절률층 내에서 균일하면서도 조밀하게 충전되고, 가교함으로써 저굴절률층(반사 방지 적층체)의 내찰상성을 향상시킬 수 있다는 것을 제안하고 있다.

그러나, 특허문헌 1과 같은 반사 방지 적층체는, 양호한 반사 방지성은 얻어지지만, 중공 입자와 중실 입자가 저굴절률층 내에서 균일하면서도 조밀하게 충전되기 때문에, 중실 입자의 사용량이 많아져 비용 증대나 밀착성 저하 등의 문제가 있었다.

또한, 높은 반사 방지성을 가지면서도 경도 및 내찰상성이 우수한 광학 필름(반사 방지 적층체)이 요구되고 있다.

일본 특허 공개 제 2008-107792호 공보

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 높은 반사 방지성을 가지면서도 경도 및 내찰상성이 우수하고, 밀착성도 우수한 저굴절률층을 구비한 저비용인 광학 필름, 상기 광학 필름을 사용한 편광판 및 디스플레이 패널, 및 상기 광학 필름 편광판 또는 디스플레이 패널을 사용한 디스플레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들이 예의 검토한 결과, 저굴절률층의 기재와는 반대측의 계면(공기 계면측)의 일정 범위를 중실 입자가 차지함으로써, 적은 중실 입자의 함유량으로 우수한 경도 및 내찰상성이 얻어지고, 중공 입자도 상기 계면 및 저굴절률층 내부에 존재함으로써 저굴절률층의 굴절률이 저감되고, 높은 반사 방지성을 갖는 저비용인 광학 필름이 얻어진다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 상기 문제점을 해결하는 본 발명에 따른 광학 필름은, 광투과성 기재의 일면측에 막 두께 d의 저굴절률층을 구비하는 광학 필름이며,

상기 저굴절률층은, 평균 1차 입경이 10 내지 100nm인 중공 입자, 및 분산 평균 입경이 1 내지 20nm이면서 상기 막 두께 d의 절반 이하인 중실 입자를 포함하고,

상기 저굴절률층의 막 두께 방향의 단면이면서 층 평면 방향의 폭 500nm인 영역에서, 적어도 1개의 상기 중공 입자가 상기 저굴절률층의 경화된 수지로 피복되어 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 접하고 있으며,

상기 중실 입자가, 상기 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 상기 계면의 50％ 이상의 범위를 차지하고, 상기 계면으로부터 막 두께 방향으로 상기 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있는 것을 특징으로 한다.

중공 입자가 경화된 수지로 피복되어 계면에 접하여 존재하고 있음으로써, 저굴절률층의 양호한 내찰상성을 확보하면서, 중공 입자가 함유하는 공기에 의해 저굴절률층의 반사율이 저감된다.

또한, 중실 입자의 분산 평균 입경이 막 두께 d의 절반 이하이면, 저굴절률층의 내찰상성을 높인다. 또한, 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 상기 계면에 있어서 중실 입자가 50％ 이상의 범위를 차지하고, 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있음으로써, 적은 중실 입자의 함유량으로 저굴절률층의 내찰상성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 중공 입자란, 외각층에 둘러싸인 내부가 다공질 또는 공동이며, 입자 내부에 공기를 포함하는 입자이다.

중실 입자란, 내부가 다공질이어도 공동이 아닌 입자이다.

분산 평균 입경이란, 응집되어 있지 않은 입자인 경우에는 그 1차 입경의 평균을 의미하고, 입자의 응집체인 경우에는 그 응집체의 입경의 평균(평균 2차 입경)을 의미한다.

또한, 상기 입자의 평균 입경이란, 경화막 단면의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진에 의해 관찰되는 입자 20개의 평균값을 의미한다. 평균 1차 입경이란, 이와 같이 관찰된 입자가 응집되어 이어져 있는 경우에도, 그 응집체의 입경이 아닌 입자 하나 하나의 평균 입경을 의미한다. 즉, 본 발명의 평균 1차 입경, 분산 평균 입경 모두 단면 TEM 관찰의 결과, 관찰된 입자의 입경을 측정하여 얻어지는 값이 된다.

본 발명에 따른 광학 필름에 있어서는, 상기 편재하고 있는 중실 입자의 비율이 상기 영역에 존재하는 중실 입자의 전량의 40 내지 100％인 것이 효율적으로 저굴절률층의 내찰상성을 높일 수 있다는 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 광학 필름에 있어서는, 상기 중공 입자의 평균 1차 입경과 상기 중실 입자의 분산 평균 입경의 비(평균 1차 입경/분산 평균 입경)가 2.0 이상인 것이 저굴절률층의 계면의 내찰상성을 향상시키기 쉽다는 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 광학 필름에 있어서는, 상기 저굴절률층의 상기 계면의 JIS B 0601-1998에 규정된 최대 높이 Ry가 0.050㎛ 이하인 것이 양호한 내찰상성이 얻어진다는 점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 광학 필름의 적합한 실시 형태에 있어서는, 상기 광투과성 기재와 상기 저굴절률층 사이에 하드 코트층, 고굴절률층, 중굴절률층, 대전 방지층 및 방현층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 층이 더 설치되어 있는 층 구성으로 하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 광학 필름의 적합한 실시 형태에 있어서는, 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 오염 방지층이 더 설치되어 있는 층 구성으로 하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 편광판은, 상기 본 발명의 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 디스플레이 패널은, 상기 본 발명의 광학 필름 또는 편광판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 디스플레이는, 배면측 부재의 시청자측에 상기 본 발명의 광학 필름, 편광판 또는 디스플레이 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.

적어도 일부의 중공 입자가 경화된 수지로 피복되어 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 접하여 존재하고 있음으로써, 저굴절률층의 양호한 내찰상성을 확보하면서, 중공 입자가 함유하는 공기에 의해 저굴절률층의 반사율이 저감된다. 또한, 중실 입자의 분산 평균 입경이 막 두께 d의 절반 이하이고, 중공 입자가 존재하고 있는 부분 이외의 상기 계면에 있어서 중실 입자가 50％ 이상의 범위를 차지하고, 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있음으로써, 적은 중실 입자의 함유량으로 저굴절률층의 내찰상성을 효율적으로 향상시킬 수 있다. 이들을 종합함으로써, 높은 반사 방지성을 가지면서도 경도 및 내찰상성이 우수하고, 밀착성도 우수한 저굴절률층을 구비한 저비용인 광학 필름이 얻어진다.

도 1은, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 광학 필름의 저굴절률층의 막 두께 방향의 단면, 층 평면 방향의 폭 500nm인 영역에서의 입자 분포의 일례를 도시한 모식도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.
도 6은, 실시예 2의 광학 필름의 막 두께 방향의 단면의 TEM 사진이다.
도 7은, 도 6의 사진의 저굴절률층에 있어서의 입자 분포의 모습을 모식적으로 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 광학 필름, 편광판, 디스플레이 패널 및 디스플레이에 대하여 설명한다.

본 발명에 있어서, (메트)아크릴레이트는 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 나타낸다.

또한, 본 발명의 광에는 가시 및 비가시 영역의 파장의 전자파 뿐만 아니라, 전자선과 같은 입자선 및 전자파와 입자선을 총칭하는 방사선 또는 전리 방사선이 포함된다.

본 발명에 있어서 「하드 코트층」이란, JIS K5600-5-4(1999)에 규정된 연필 경도 시험(4.9N 하중)에서 「H」 이상의 경도를 나타내는 것을 말한다.

또한, 필름과 시트의 JIS-K6900에서의 정의에서는, 시트란 얇고, 일반적으로 그 두께가 길이와 폭에 비해서는 작은 평평한 제품을 말하며, 필름이란 길이 및 폭 에 비해 두께가 매우 작고, 최대 두께가 임의로 한정되어 있는 얇고 평평한 제품이며, 일반적으로 롤의 형태로 공급되는 것을 말한다. 따라서, 시트 중에서도 두께가 특히 얇은 것을 필름이라고 할 수 있지만, 시트와 필름의 경계는 분명하지 않고, 명확하게 구별하기 어렵기 때문에, 본 발명에서는 두께가 두꺼운 것 및 얇은 것의 양쪽의 의미를 포함하여 「필름」이라고 정의한다.

본 발명에 있어서 수지란, 단량체나 올리고머 이외에 중합체를 포함하는 개념이며, 경화 후에 HC층이나 기타 기능층의 매트릭스가 되는 성분을 의미한다.

본 발명에 있어서 분자량이란, 분자량 분포를 갖는 경우에는, THF 용제에 있어서의 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정한 폴리스티렌 환산값인 중량 평균 분자량을 의미하고, 분자량 분포를 갖지 않는 경우에는 화합물 그 자체의 분자량을 의미한다.

본 발명에 있어서 입자의 평균 입경이란, 경화막의 단면의 투과형 전자 현미경(TEM) 사진에 의해 관찰되는 입자 20개의 평균값을 의미한다. 평균 1차 입경도, 분산 평균 입경도 이 정의를 따른다.

이하, 본 발명에 따른 광학 필름 및 그의 제조 방법에 대하여 설명한다.

(광학 필름)

본 발명에 따른 광학 필름은, 광투과성 기재의 일면측에 막 두께 d의 저굴절률층을 구비하는 광학 필름이며,

도 1은, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 일례를 도시한 모식도이다.

광투과성 기재(10)의 일면측에, 광투과성 기재측으로부터 순서대로 하드 코트층(30) 및 저굴절률층(20)이 설치되어 있다.

도 2는, 본 발명에 따른 광학 필름의 저굴절률층의 막 두께 방향의 단면이면서 층 평면 방향의 폭 500nm인 영역에서의 입자 분포의 일례를 도시한 TEM 단면 관찰 사진의 모식도이다.

저굴절률층의 영역(21)에서는, 적어도 1개의 중공 입자(50)가 저굴절률층의 경화된 수지로 피복되어 계면(40)에 접하고 있다. 여기서, 「수지로 피복되어 계면에 접하고 있다」란, 중공 입자가 매우 얇은 수지층을 개재하여 공기 계면과 접촉하고 있는 것을 의미한다.

또한, 중실 입자(70)는, 중공 입자(50)가 접하고 있는 부분(60) 이외의 계면(40)의 50％ 이상의 범위를 차지하고, 계면(40)으로부터 막 두께 방향에 있어서 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이(부호 80)에 편재하고 있다. 「중공 입자(50)가 접하고 있는 부분(60)」이란, TEM 단면 관찰을 실시했을 때에 폭 방향으로 500nm 연장되는 직선 위의 영역에 있어서, 공기 계면에 접하고 있는 각 중공 입자(50)가 차지하는 부분이 투영된 영역으로부터, 공기 계면에 접하고 있는 중공 입자(50)와 공기 계면에 접하고 있는 중실 입자(70)가 중첩되어 있는 부분이 투영된 영역을 뺌으로써 남은 영역을 의미한다.

도 2에 있어서 구체적으로는, 「500nm-(부분(60)×3)」의 계면을 의미한다. 이 예에서는, 모두 동일한 입경인 경우를 나타내고 있다. 관찰 단면에 있어서의 입경은 그때에 단면에 보이고 있는 입자의 직경에 지나지 않으며, 평균 입경과는 상이하다.

또한, 설명의 간략화를 위해, 도 2에 있어서 막 두께 방향과 층 평면 방향의 축척을 변경하여 모식적으로 도시하고 있다.

중공 입자가 경화된 수지로 피복되어 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면(이하, 특별히 언급하지 않는 한, 계면은 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면을 가리키는 것으로 함)에 접하여 존재하고 있음으로써, 경화된 수지로 피복되지 않고 계면으로부터 중공 입자가 돌출되어 있는 경우에 비해 양호한 내찰상성을 확보하면서, 중공 입자가 함유하는 공기에 의해 저굴절률층의 반사율이 저감된다.

또한, 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 계면에 있어서 중실 입자가 접하고 있는 부분이 50％ 이상의 범위를 차지하고, 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있음으로써, 적은 중실 입자의 함유량으로 저굴절률층의 내찰상성을 효율적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 이 중실 입자가 차지하는 범위는, 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이(예를 들어, 도 2에서는 부호 80으로 나타내는 깊이)의 면적에 있어서의 범위가 아닌, 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 공기 계면에 있어서의 점유 범위(예를 들어, 도 2에서는 「500nm-(부분(60)×3)-(부분(90)×2)」)이다.

즉 「중실 입자가 접하고 있는 부분」이란, TEM 단면 관찰을 실시했을 때에 폭 방향으로 500nm 연장되는 직선 위의 영역에 있어서, 공기 계면에 접하고 있는 중실 입자(70)가 차지하는 부분이 투영된 영역으로부터, 공기 계면에 접하고 있는 중공 입자(50)와 공기 계면에 접하고 있는 중실 입자(70)가 중첩되어 있는 부분이 투영된 영역을 뺌으로써 남은 영역을 의미한다.

또한, 상기 「부분(90)」이란, 중공 입자도 중실 입자도 어느 쪽도 존재하지 않는 계면에 있어서의 수지 부분이다.

또한, 중실 입자는 이 범위를 차지하면서도 분산 평균 입경 2개분의 깊이(80)까지 편재하고 있으면 좋고, 도 2에 도시한 바와 같이 깊이(80)보다도 광투과성 기재측의 계면(100)측에 중실 입자가 존재하고 있어도 좋다.

마찬가지로, 중공 입자도 적어도 1개가 경화된 수지로 피복되어 계면에 접하고 있으면 좋고, 도 2에 도시한 바와 같이 영역(21)의 중실 입자(70)가 차지하고 있는 부분 이외에서는 균일하게 분산되어 있어도 좋다.

또한, 본 발명에 있어서는, 이러한 입자의 분포를 갖는 영역이 저굴절률층에 있어서 적어도 1개 존재하면 좋다.

본 발명에 따른 광학 필름에 있어서는, 상기 편재하고 있는 중실 입자의 비율이 상기 영역에 존재하는 중실 입자의 전량의 40 내지 100％인 것이 바람직하다. 이 범위이면 적은 중실 입자의 사용량으로 효율적으로 저굴절률층의 내찰상성을 높일 수 있다. 또한, 상기 편재하고 있는 중실 입자의 비율이 상기 영역에 존재하는 중실 입자의 전량의 60 내지 100％인 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 2에서는, 편재하고 있는 중실 입자의 비율은 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 12개, 광투과성 기재측의 계면 부근에 7개가 존재하고 있다는 점에서, 12/(12+7)×100=63％가 된다.

저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면을 스틸 울 등으로 스크래치하고, 문지를 때, 상기 계면의 상기 최대 높이 Rz가 0.050㎛보다 크면, 스틸 울과 같은 스크래치한 것이 그 요철에 걸리게 되어, 계면의 흠집이 되기 쉽다.

이에 대해 상기와 같이 최대 높이 Rz를 0.050㎛ 이하로 함으로써 스틸 울 등이 걸리기 어려워져, 계면에 흠집이 발생하기 어려워진다.

최대 높이 Ry는 작으면 작을수록 내찰상성이나 광학 특성이 유효하며, 0.050㎛ 이하인 것이 바람직하고, 0.010㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 그의 최소값은 0.005㎛ 정도가 바람직하다.

또한, JIS B 0601-1998에 있는 바와 같이 Ry를 구하는 경우에는, 흠집으로 간주되는 특별히 높은 피크 및 낮은 밸리가 없는 부분으로부터 상기 영역을 선택한다.

이하, 본 발명에 따른 광학 필름의 필수적인 구성 요소인 광투과성 기재 및 저굴절률층 및 필요에 따라 적절하게 설치할 수 있는 기타 층에 대하여 설명한다.

(광투과성 기재)

본 발명의 광투과성 기재는, 광학 적층체의 광투과성 기재로서 사용할 수 있는 물성을 만족하는 것이면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 하드 코트 필름이나 광학 필름에 사용되고 있는 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 또는 시클로올레핀 중합체 등을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

가시광 영역 380 내지 780nm에 있어서의 광투과성 기재의 평균 광투과율은 50％ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70％ 이상, 특히 바람직하게는 85％ 이상이다. 또한, 광투과율의 측정은, 자외 가시 분광 광도계(예를 들어, (주)시마즈 세이사꾸쇼제의 UV-3100PC)를 사용하여, 실온, 대기 중에서 측정한 값을 사용한다.

또한, 광투과성 기재에 비누화 처리나 프라이머층을 설치하는 등의 표면 처리가 실시되어 있어도 좋다. 또한, 대전 방지제 등의 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다.

광투과성 기재의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 30 내지 200㎛ 정도이고, 바람직하게는 40 내지 200㎛이다.

(저굴절률층)

저굴절률층은, 적어도 중공 입자, 중실 입자 및 바인더 성분을 포함하는 저굴절률층용 경화성 수지 조성물(이하, 간단히 「저굴절률층용 조성물」이라고 하는 경우도 있음)의 경화물로 이루어지는 층이다. 저굴절률층은, 광학 필름의 상기 저굴절률층보다도 광투과성 기재측에 인접하는 하드 코트층이나 고굴절률층 등의 층보다도 굴절률이 낮고, 이 인접하는 층과의 굴절률차에 의해 광학 필름의 표면 반사를 저감하는 기능을 갖는다.

저굴절률층의 굴절률은, 광학 필름에 요구되는 성능이나 광투과성 기재측에 인접하는 층의 굴절률에 따라 적절하게 조절하면 좋다. 예를 들어, 저굴절률층의 굴절률은 1.45 이하인 것이 바람직하다.

저굴절률층의 막 두께 d(nm)는 요구되는 성능에 따라 적절하게 조절하면 좋고, 하기 수학식 I을 만족하는 것이 바람직하다.

<수학식 I>

d=mλ/(4n)

(상기 수학식 I 중, n은 저굴절률층의 굴절률을 나타내고, m은 양의 홀수를 나타내고, λ는 파장임)

수학식 I에서 m은 1인 것이 바람직하고, λ는 480 내지 580nm인 것이 바람직하다. λ가 상기 범위인 경우, 막 두께는 80 내지 120nm인 것이 바람직하다.

저굴절률층에 있어서의 중공 입자 및 중실 입자의 분포는 상술한 바와 같기 때문에, 여기에서의 설명은 생략한다.

이하, 경화되어 저굴절률층이 되는 저굴절률층용 조성물의 필수 성분인 중공 입자, 중실 입자 및 바인더 성분, 및 필요에 따라 적절하게 포함되어 있어도 좋은 기타 성분에 대하여 설명한다.

(중공 입자)

중공 입자는 외각층을 갖고, 외각층에 둘러싸인 내부가 다공질 조직 또는 공동인 입자이다. 이 외각층의 두께는 1 내지 30nm이고, 바람직하게는 2 내지 20nm이다. 상기 다공질 조직 및 공동에는 굴절률이 1인 공기가 포함되어 있으며, 중공 입자를 저굴절률층에 함유시킴으로써 저굴절률층의 굴절률을 저감할 수 있다.

중공 입자의 공극률은 10 내지 80％이다. 또한, 이 중공 입자는, 도 6과 같은 TEM 단면 관찰에 의해 외각 부분이 저굴절률층용 조성물보다도 짙은 검은 농도로 관찰할 수 있다. 외각층의 검은 부분과는 상이한 내부가 공동 부분이다. 본 발명에 있어서의 평균 1차 입경은, 예를 들어 이 외각층으로 둘러싸인 부분의 최대 직경을 20개 측정한 평균값이다.

중공 입자로서는, 종래 공지된 반사 방지 필름에 사용되고 있는 중공 입자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물 및 금속 불화물 등의 무기계 중공 입자, 중공 중합체 입자 등의 유기계의 입자를 사용할 수 있다. 생산성이나 강도 등의 면에서 무기계 입자인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 굴절률이 1.20 내지 1.40으로 낮은 중공 실리카 입자인 것이 저굴절률층의 굴절률 저감의 면에서 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 중공 입자는, 저굴절률층용 조성물의 경화물인 저굴절률층에 있어서 평균 1차 입경이 10 내지 100nm이다. 중공 입자의 평균 1차 입경이 10nm 미만이면 후술하는 중실 입자가 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 형성하기 어려워진다. 또한, 중공 입자의 평균 1차 입경이 100nm를 초과하면 계면의 요철이 커지고, 내찰상성이 저하된다.

본 발명에 있어서, 중공 입자의 평균 1차 입경은 10 내지 100nm이다.

또한, 중공 입자의 평균 1차 입경은 후술하는 중실 입자의 분산 평균 입경보다 큰 것이 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 형성하기 쉬워진다는 점에서 바람직하다. 구체적으로는 중공 입자의 평균 1차 입경이 30 내지 100nm이고, 후술하는 중실 입자의 분산 평균 입경이 5 내지 20nm인 것이 바람직하다.

중공 입자의 함유량은, 저굴절률층의 두께나 요구되는 내찰상성 등에 따라 적절하게 조절하면 좋다. 중공 입자의 함유량은, 예를 들어 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 20 내지 80질량％인 것이 바람직하고, 30 내지 70질량％인 것이 보다 바람직하다.

(중실 입자)

본 발명에 있어서, 중실 입자는 입자 내부가 다공질도 아니고 공동도 아닌 입자를 말한다. 공극을 갖지 않기 때문에 중공 입자에 비해 외부로부터 입자에 가해지는 압력(외압)에 의해 찌그러지기 어렵고, 내압성이 우수하다. 그로 인해, 상기 중실 입자를 저굴절률층에 함유시킴으로써, 저굴절률층의 경도 및 내찰상성을 향상시키기 쉬워진다.

중실 입자의 경우 상기한 중공 입자와는 상이하며, 도 6과 같은 단면 TEM 관찰을 했을 때 입자에 어떠한 구멍이나 공동을 관찰할 수 없는 입자이다. 공동 등이 존재하지 않기 때문에 굴절률은 중공 입자보다도 높고, 1.42 내지 1.46이다. 또한, 입자는 비결정 상태여도 좋고, 결정 상태여도 좋다.

중실 입자로서는, 종래 공지된 반사 방지 필름이나 하드 코트 필름 등에 사용되고 있는 중실 입자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물 및 금속 불화물 등의 무기계 중실 입자를 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 중실 입자는, 저굴절률층용 조성물의 경화물인 저굴절률층에 있어서 분산 평균 입경이 1 내지 20nm이고, 저굴절률층의 막 두께 d의 절반 이하이면 좋다. 따라서, 응집되어 있지 않은 1차 입경이 1 내지 20nm인 중실 입자여도 좋고, 응집된 것이어도 그 응집체의 입경이 1 내지 20nm이면 좋다.

중실 입자의 분산 평균 입경이 1nm 이상이면 경도나 내찰상성의 향상에 기여할 수 있다. 중실 입자의 분산 평균 입경이 20nm보다도 커지면, 중실 입자가 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 형성하기 어려워지기 때문에 20nm 이하로 한다. 또한, 중실 입자의 분산 평균 입경이 저굴절률층의 막 두께의 절반을 초과하면 계면의 평활성이 낮아지고, 저굴절률층의 내찰상성이 저하된다.

중실 입자의 분산 평균 입경은 5 내지 20nm인 것이 바람직하다.

중실 실리카 입자의 시판품으로서는, 예를 들어 닛산 가가꾸 고교(주)제의 상품명 MIBK-ST(평균 1차 입경 12nm) 및 MIBK-ST-ZL(평균 1차 입경 88nm) 및 닛키 쇼쿠바이 가세 고교(주)제의 상품명 오스칼(OSCAL) 시리즈(평균 1차 입경 7 내지 100nm) 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 광학 필름에 있어서는, 중공 입자의 평균 1차 입경과 중실 입자의 분산 평균 입경의 비(평균 1차 입경/분산 평균 입경)가 2.0 이상인 것이 저굴절률층의 계면의 내찰상성을 향상시키기 쉽다는 점에서 바람직하다. 이 범위에 있으면, 중실 입자가 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 보다 형성하기 쉬워진다. 이것은, 중공 입자끼리의 사이를 중실 입자가 빠져나가기 쉬워지기 때문인 것으로 추정하고 있다.

상기 비는, 하한값이 2.5 이상인 것이 바람직하다.

중실 입자의 함유량은, 저굴절률층의 두께나 요구되는 내찰상성 등에 따라 적절하게 조절하면 좋다. 중실 입자의 함유량은, 예를 들어 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 1 내지 30질량％인 것이 바람직하고, 5 내지 20질량％인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중실 입자의 함유량이 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 5 내지 20질량％이고, 중공 입자의 함유량이 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 30 내지 70질량％인 것이 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 형성하기 쉬워진다는 점에서 바람직하다.

(입자의 표면 처리)

상기 중공 입자 및 중실 입자는, 그 입자 표면이 커플링제 등의 가교 형성 가능한 광경화성 기를 갖는 유기기로 피복되어 있는 것이 바람직하다. 이 광경화성기에 의해, 상기 중공 입자 및 중실 입자가 동종 또는 이종의 입자간 및 후술하는 바인더 성분간에서 가교 형성 가능해지고, 저굴절률층의 내찰상성이 향상된다. 또한, 상기 유기기로 입자 표면이 피복되어 있음으로써 입자끼리의 응집이 억제되고, 지나치게 큰 응집체에 의한 계면에서의 요철이 발생하기 어려워져, 계면의 평활성을 확보할 수 있다.

가교 형성 가능한 광경화성기로서는, 바람직하게는 전리 방사선 경화성 불포화기이다. 그의 구체예로서는, (메트)아크릴로일기, 비닐기, 알릴기 등의 에틸렌성 불포화 결합 및 에폭시기 등을 들 수 있다.

사용하는 커플링제로서는, 대상물에 가교 형성기를 도입하기 위해 사용되는 종래 공지된 커플링제를 사용하여도 좋고, 예를 들어 3-(메트)아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸 디메톡시실란, 3-(메트)아크릴옥시프로필메틸 디에톡시실란, 2-(메트)아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 2-(메트)아크릴옥시프로필 트리에톡시실란 등을 들 수 있다.

그 이외에 트리플루오로프로필 트리메톡시실란, 헵타데카플루오로데실 트리메톡시실란 및 2-(퍼플루오로헥실)에틸트리메톡시실란 등의 불소 함유계의 커플링제를 사용하여 중실 입자를 피복함으로써, 저굴절률층의 굴절률을 보다 저감하기 쉬워지고, 상기 피복된 중실 입자가 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 분포를 형성하기 쉬워진다는 이점이 있다.

중공 입자 및 중실 입자의 가교 형성기에 의한 피복 방법은 종래 공지된 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 1의 표면 수식 중공 실리카 미립자 A의 제조 방법을 이용할 수 있다.

또한, 중실 입자의 경우에는, 일본 특허 공개 제 2009-108123호 공보에 기재된 실리카 미립자가 쇄상으로 연결되고, 상기 연결된 실리카 미립자가 실란 커플링제로 표면 처리된 입자(반응성 이형 실리카 미립자)도 사용할 수 있다.

이러한 반응성 중실 실리카 입자의 시판품으로서는, 예를 들어 닛키 쇼꾸바이 가세이(주)제의 상품명 DP1039SIV(평균 1차 입경 20nm, 평균 연결수 3.5개, 평균 2차 입경 55nm, 광경화성기는 메타크릴로일기)를 들 수 있다.

(바인더 성분)

바인더 성분은 광경화성기를 갖고, 광조사에 의해 경화되어 저굴절률층의 매트릭스가 되는 성분이다. 광경화성기는 상기 입자의 표면 처리에서 예를 든 것이면 좋다.

저굴절률층용 조성물에 포함되는 바인더 성분은 특별히 한정되지 않으며, 종래 공지된 반사 방지 필름이나 하드 코트 필름의 바인더 성분을 사용할 수 있다. 바인더 성분은 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 사용하여도 좋다.

바인더 성분으로서는, 예를 들어 1 분자 중에 광경화성기를 2개 이상 갖는 다관능 단량체를 들 수 있다. 다관능 단량체로서는, 예를 들어 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 헥사(메트)아크릴레이트 및 폴리에스테르 트리아크릴레이트 및 이들의 변성체를 들 수 있다.

또한, 변성체로서는 EO(에틸렌옥시드) 변성체, PO(프로필렌옥시드) 변성체, CL(카프로락톤) 변성체 및 이소시아누르산 변성체 등을 들 수 있다.

상기 다관능 단량체에 있어서, 경화 반응성의 관점에서 광경화성기는 메타크릴로일기보다도 아크릴로일기가 바람직하다.

다관능 단량체로서는, 특히 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(PETA), 디펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트(DPHA), 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트(PETTA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트(DPPA), 이소시아누르산 EO 변성 트리아크릴레이트 및 폴리에스테르 트리아크릴레이트 등이 바람직하게 사용된다.

상기 다관능 단량체 이외에도, 중합체류도 적절하게 사용된다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제 2008-165040호 공보에 기재된 폴리알킬렌옥시드쇄 함유 중합체 (A) 등을 사용할 수 있다. 또한, 단관능 단량체도 적절하게 사용할 수 있다.

그 이외에, 저굴절률층의 굴절률을 저감하기 위해 불소 함유 바인더 성분이 적절하게 사용된다.

불소 함유 바인더로서는, 예를 들어 실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체를 들 수 있다. 이 실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는, 구체적으로 불화비닐리덴과 헥사플루오로프로필렌을 함유하는 단량체 조성물을 원료로 한 공중합에 의해 얻어지는 것이며, 불소 함유 비율이 60 내지 70％인 불소 함유 공중합체 100부와, 에틸렌성 불포화기를 갖는 중합성 화합물 80 내지 150부로 이루어지는 것이다.

실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는, 단량체 조성물에 있어서의 각 성분의 비율이, 불화비닐리덴이 30 내지 90％, 바람직하게는 40 내지 80％, 특히 바람직하게는 40 내지 70％이며, 헥사플루오로프로필렌이 5 내지 50％, 바람직하게는 10 내지 50％, 특히 바람직하게는 15 내지 45％이다. 이 단량체 조성물은 테트라플루오로에틸렌을 0 내지 40％, 바람직하게는 0 내지 35％, 특히 바람직하게는 10 내지 30％ 더 함유하는 것이어도 좋다.

실리콘 함유 불화비닐리덴 공중합체는, 다른 공중합체 성분이 예를 들어 20％ 이하, 바람직하게는 10％ 이하의 범위로 함유된 것이어도 좋고, 이러한 다른 공중합 성분의 구체예로서 플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 1,2-디클로로-1,2-디플루오로에틸렌, 2-브로모-3,3,3-트리플루오로에틸렌, 3-브로모-3,3-디플루오로프로필렌, 3,3,3-트리플루오로프로필렌, 1,1,2-트리클로로-3,3,3-트리플루오로프로필렌 및 α-트리플루오로메타크릴산 등의 불소 원자를 갖는 중합성 단량체를 예시할 수 있다.

이상과 같은 단량체 조성물로부터 얻어지는 불소 함유 공중합체의 불소 함유 비율은 바람직하게는 62 내지 70％, 특히 바람직하게는 64 내지 68％이다. 불소 함유 비율이 이러한 60 내지 70％이면, 불소 함유 중합체는 용제에 대하여 양호한 용해성을 갖는다. 또한, 저굴절률층용 조성물은, 이러한 불소 함유 중합체를 성분으로서 함유함으로써, 광투과성 기재에 대하여 우수한 밀착성을 갖고, 높은 투명성과 낮은 굴절률을 가짐과 함께 저굴절률층의 내찰상성을 높일 수 있다.

이 불소 함유 공중합체는 그의 분자량이 5,000 내지 200,000인 것이 바람직하고, 10,000 내지 100,000인 것이 보다 바람직하다. 이 범위에 있음으로써, 저굴절률층용 조성물의 도포성이 양호해진다. 불소 함유 공중합체는, 그 자체의 굴절률이 1.45 이하, 특히 1.42 이하, 나아가 1.40 이하인 것이 바람직하다.

바인더 성분의 함유량은, 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 10 내지 70질량％인 것이 바람직하고, 20 내지 60질량％인 것이 보다 바람직하다.

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물의 기타 성분)

저굴절률층용 조성물에는, 상기 중공 입자, 중실 입자 및 바인더 성분 이외에 필요에 따라 적절하게 용제, 중합 개시제, 레벨링제, 대전 방지제 및 항균제 등이 포함되어 있어도 좋다. 이하, 저굴절률층용 조성물에 포함되어 있어도 좋은 기타 성분에 대하여 설명한다.

(용제)

바인더 성분을 비교적 다량으로 사용하는 경우에는, 바인더 성분 중의 단량체 및/또는 올리고머가 액상 매체로서도 기능할 수 있기 때문에, 용제를 사용하지 않아도 저굴절률층용 조성물을 제조할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 적절하게 고형분을 용해 또는 분산시키고, 농도를 조정하여 도포성이 우수한 저굴절률층용 조성물을 제조하기 위해 용제를 사용하면 좋다.

용제는 특별히 한정되지 않으며, 다양한 유기 용제, 예를 들어 이소프로필알코올, 메탄올 및 에탄올 등의 알코올류, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 및 시클로헥사논 등의 케톤류, 아세트산 에틸 및 아세트산 부틸 등의 에스테르류, 할로겐화 탄화수소, 톨루엔 및 크실렌 등의 방향족 탄화수소 및 이들의 혼합 용제를 사용할 수 있다.

상기 용제는 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다.

상기 용제 중에서도, 케톤계의 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 케톤계 용제를 사용하여 저굴절률층용 조성물을 제조하면, 광투과성 기재 표면에 얇고 균일하게 도포하기 쉬워지고, 도포 후에 있어서 용제의 증발 속도가 적당하여 건조 불균일을 일으키기 어렵기 때문에, 균일한 두께의 대면적 도막을 용이하게 얻기 쉬워진다는 이점이 있다.

그 이외에 케톤계 용제는 상기 중실 입자와 친화성이 좋고, 용제의 건조 과정에 있어서 중실 입자가 용제와 함께 계면측으로 이동하기 때문에, 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 중실 입자의 분포를 형성하기 쉬워진다는 이점이 있다.

케톤계 용제로서는 1종 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상의 케톤계 용제를 조합하여 사용하여도 좋다. 또한, 케톤계 용제와 케톤계 이외의 용제를 조합하여 사용하여도 좋다. 이 상이한 종류의 용제를 병용하는 경우, 케톤계 용제는 용제 전체의 70질량％ 이상, 특히 80질량％ 이상 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같은 계면에 있어서의 중실 입자의 분포를 얻기 쉽게 하는 점 및 계면의 평활성을 높이는 점으로부터, 저굴절률층용 조성물의 고형분 농도(조성물의 전체 질량에 대한 전체 고형분의 합계 질량의 비율)는 0.1 내지 30질량％인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 10질량％이다.

단, 사용하는 용제에 따라서는 건조 속도가 지나치게 빠르면 중실 입자의 이동 시간이 짧아지고, 상술한 분포를 형성하기 어려워지기 때문에, 용제 조성 등을 적절하게 조정하여 사전에 확인해두는 것이 바람직하다.

(중합 개시제)

바인더 성분이나 광경화성기를 갖는 표면 처리된 중공 입자 및 중실 입자의 가교 반응의 촉진 등을 위해, 필요에 따라 라디칼 및 양이온 중합 개시제 등을 적절하게 선택하여 사용하여도 좋다. 이들 중합 개시제는, 광 조사 및/또는 가열에 의해 분해되어, 라디칼 또는 양이온을 발생하여 라디칼 중합과 양이온 중합을 진행시키는 것이다. 예를 들어, 라디칼 중합 개시제로서는, 시바 재팬(주)제의 상품명 이르가큐어 184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤)를 들 수 있다.

중합 개시제를 사용하는 경우, 그의 함유량은 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 1 내지 10질량％로 사용하는 것이 바람직하다.

(대전 방지제)

대전 방지제로서는 종래 공지된 대전 방지제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 제4급 암모늄염 등의 양이온성 대전 방지제나, 주석 도프 산화인듐(ITO) 등의 미립자를 사용할 수 있다.

대전 방지제를 사용하는 경우, 그의 함유량은 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 1 내지 30질량％인 것이 바람직하다.

(레벨링제)

본 발명의 저굴절률층용 조성물에는, 미끄러짐성, 방오성 및 내찰상성을 부여하는 목적으로 종래 공지된 레벨링제(오염 방지제)가 포함되어 있어도 좋다.

레벨링제로서는, 종래 공지된 하드 코트층이나 오염 방지층에 사용되고 있는 불소계 또는 실리콘계 등의 레벨링제를 사용할 수 있다. 또한, 불소계 및 실리콘계 양쪽을 포함하는 공중합체여도 좋다.

레벨링제의 시판품으로서는, 예를 들어 DIC(주)제의 메가팩 시리즈(상품명MCF350-5) 등의 전리 방사선 경화성기를 갖지 않는 레벨링제, 신에쯔 가가꾸 고교(주)제의 상품명 X22-163A 및 X22-164E 등의 전리 방사선 경화성기를 갖는 레벨링제를 들 수 있다.

레벨링제를 사용하는 경우, 그의 함유량은 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 0.1 내지 10질량％로 사용하는 것이 바람직하다.

(항균제)

항균제로서는, 일반적으로 시판되어 있는 공업용 항균제를 사용할 수 있다. 공업용 항균제에는 유기계 항균제와 무기계 항균제가 있으며, 어떠한 것을 사용하여도 좋다.

무기계 항균제로서는, 예를 들어 도아 고세(주)제의 상품명 노바론 AG330, AG020, AG300 및 AG1100 등을 들 수 있다.

유기계 항균제로서는, 예를 들어 신나까무라 가가꾸 고교(주)제의 상품명 NK 에코노머 ADP-51, ADP-33, AL, AL-4G, AL-8G, AL-12G, ML, ML-4G, ML-8G 및 ML-12G 및 닛카 가가꾸(주)제의 상품명 BZBEHS(X8129), BZBEHP(X8128) 및 AL00GT 등을 들 수 있다.

항균제를 사용하는 경우, 그의 함유량은 저굴절률층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 0.001 내지 10질량％인 것이 바람직하다.

(기타 층)

본 발명에 따른 광학 필름의 적합한 실시 형태에 있어서는, 광투과성 기재와 저굴절률층 사이에 하드 코트층, 고굴절률층, 중굴절률층, 대전 방지층 및 방현층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 층이 더 설치되어 있는 층 구성으로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 광학 필름의 다른 적합한 실시 형태에 있어서는, 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 오염 방지층이 더 설치되어 있는 층 구성으로 하는 것도 가능하다.

이러한 층 구성으로 함으로써, 본 발명에 따른 광학 필름에 경도나 대전 방지성, 방현성 및 방오성의 부여 및 본 발명에 따른 광학 필름의 반사 방지성의 향상이 가능해진다.

도 3은, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.

광투과성 기재(10)의 일면측에 광투과성 기재측부터 순서대로 고굴절률층(110) 및 저굴절률층(20)이 설치되어 있다.

도 4는, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.

광투과성 기재(10)의 일면측에 광투과성 기재측부터 순서대로 중굴절률층(120), 고굴절률층(110) 및 저굴절률층(20)이 설치되어 있다.

도 5는, 본 발명에 따른 광학 필름의 층 구성의 다른 일례를 도시한 모식도이다.

광투과성 기재(10)의 일면측에 광투과성 기재측부터 순서대로 대전 방지층(130), 하드 코트층(30), 저굴절률층(20) 및 오염 방지층(140)이 설치되어 있다.

이하, 필요에 따라 설치할 수 있는 하드 코트층, 고굴절률층, 중굴절률층, 대전 방지층 및 오염 방지층 등의 기타 층에 대하여 설명한다.

(하드 코트층)

하드 코트층은, JIS K5600-5-4(1999)에 규정된 연필 경도 시험(4.9N 하중)에서 「H」 이상의 경도를 나타내는 층이며, 본 발명에 따른 광학 필름의 경도를 높이는 기능을 갖는다.

하드 코트층은 종래 공지된 하드 코트층을 사용하여도 좋고, 바인더 성분만을 포함하는 조성물의 경화물로 이루어지는 것이어도 좋고, 그 이외에 상기 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 가교 형성기로 표면 수식된 중실 실리카 입자(반응성 실리카 미립자)나 중합 개시제 등이 조성물에 포함되어 있어도 좋다.

하드 코트층의 바인더 성분은 종래 공지된 하드 코트층의 바인더 성분을 사용할 수 있으며, 예를 들어 상기 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.

하드 코트층의 막 두께는 적절하게 조절하면 좋고, 예를 들어 1 내지 20㎛이면 좋다.

(고굴절률층 및 중굴절률층)

고굴절률층 및 중굴절률층은 본 발명에 따른 광학 필름의 반사율을 조정하기 위해 설치되는 층이며, 고굴절률층은 저굴절률층의 광투과성 기재측에 인접하여 설치되는 층이며, 중굴절률층은 고굴절률층의 광투과성 기재측에 인접하여 설치되는 층이다.

고굴절률층 및 중굴절률층은, 통상 바인더 성분과 굴절률 조정용의 입자를 주로 함유한다. 바인더 성분으로서는, 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.

굴절률 조정용의 입자로서는, 예를 들어 입자 직경이 100nm 이하인 미립자를 들 수 있다. 이러한 미립자로서는, 산화아연(굴절률: 1.90), 티타니아(굴절률: 2.3 내지 2.7), 세리아(굴절률: 1.95), 주석 도프 산화인듐(굴절률: 1.95), 안티몬 도프 산화주석(굴절률: 1.80), 이트리아(굴절률: 1.87), 지르코니아(굴절률: 2.0)로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 들 수 있다.

고굴절률층은 구체적으로 1.50 내지 2.80의 굴절률인 것이 바람직하다.

중굴절률층은 고굴절률층보다도 굴절률이 낮고, 1.50 내지 2.00의 굴절률인 것이 바람직하다. 막 두께는 10 내지 300nm인 것이 바람직하다. 구하는 광학 특성에 따라 굴절률 및 막 두께를 적절하게 설정한다.

(대전 방지층)

대전 방지층은, 정전기의 발생을 억제하여 먼지의 부착을 방지하거나, 액정 디스플레이 등에 조립되었을 때의 외부로부터의 정전기 장해를 방지하는 기능을 갖는 층이다.

대전 방지층은, 대전 방지제와 바인더 성분을 포함하는 조성물의 경화물로 이루어진다. 대전 방지층의 막 두께는 적절하게 조절하면 좋고, 30nm 내지 3㎛인 것이 바람직하다.

대전 방지층의 성능으로서는 광학 필름 형성 후의 표면 저항이 10¹²Ω/□ 이하가 되는 것이 바람직하다. 또한, 표면 저항값은, 미쓰비시 유까(주)제의 하이레스타 HT-210을 사용하여 측정할 수 있다.

대전 방지제는 종래 공지된 것을 사용할 수 있으며, 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.

대전 방지제의 함유량은, 대전 방지층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 1 내지 30질량％인 것이 바람직하다.

경화되어 대전 방지층을 형성하는 바인더 성분으로서는, 종래 공지된 대전 방지층의 바인더 성분을 사용하면 좋고, 예를 들어 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.

(오염 방지층)

광학 필름 최표면의 오염 방지를 목적으로서, 광학 필름의 광투과성 기재와는 반대측의 최표면에 오염 방지층을 설치할 수 있다. 오염 방지층에 의해 광학 필름에 대하여 방오성을 부여하고, 내찰상성을 더 높이는 것이 가능해진다.

오염 방지층은, 오염 방지제와 바인더 성분을 포함하는 오염 방지층용 조성물의 경화물로 이루어진다.

오염 방지제로서는, 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 레벨링제를 사용할 수 있다.

오염 방지제의 함유량은, 오염 방지층용 조성물의 전체 고형분의 합계 질량에 대하여 1 내지 30질량％인 것이 바람직하다.

경화되어 오염 방지층을 형성하는 바인더 성분으로서는, 종래 공지된 바인더 성분을 사용하면 좋고, 예를 들어 저굴절률층용 조성물에서 예를 든 것을 사용할 수 있다.

오염 방지층의 막 두께는 적절하게 조정하면 좋지만, 저굴절률층의 반사 방지 기능을 유지할 수 있는 막 두께가 바람직하고, 1 내지 30nm이다.

(광학 필름의 제조 방법)

본 발명의 광학 필름의 제조 방법은, 광투과성 기재의 일면측에 상기 저굴절률층용 조성물을 도포하고, 광조사하여 경화시켜 저굴절률층을 형성하는 공정을 포함한다.

저굴절률층용 조성물은 광투과성 기재 위에 직접 도포되어도 좋고, 광투과성 기재 위에 형성된 상기 하드 코트층이나 대전 방지층 등의 기타 층 위에 도포되어도 좋다. 또한, 기타 층을 설치하는 경우에는, 대전 방지층 등의 기타 층의 조성물과 동시에 도포하여도 좋다.

저굴절률층용 조성물은, 통상 용제에 바인더 성분, 중공 입자 및 중실 입자 이외에 중합 개시제 등을 일반적인 제조법에 따라 혼합하여 분산 처리함으로써 제조된다. 혼합 분산에는, 페인트 셰이커 또는 비즈 밀 등을 사용할 수 있다. 바인더 성분이 유동성을 갖는 경우에는, 용제를 사용하지 않아도 저굴절률층용 조성물을 기재에 도포할 수 있기 때문에, 적절하게 필요에 따라 용제를 사용하면 좋다.

도포 방법은 종래 공지된 방법을 이용하면 좋고, 특별히 한정되지 않으며, 스핀 코트법, 침지법, 스프레이법, 슬라이드 코트법, 바 코트법, 롤 코터법, 메니스커스 코터법, 플렉소 인쇄법, 스크린 인쇄법 및 피드 코터법 등의 각종 방법을 이용할 수 있다.

광 조사에는, 주로 자외선, 가시광, 전자선, 전리 방사선 등이 사용된다. 자외선 경화의 경우에는, 초고압 수은등, 고압 수은등, 저압 수은등, 카본 아크, 크세논 아크, 메탈 할라이드 램프 등의 광선으로부터 발하는 자외선 등을 사용한다. 에너지선원의 조사량은, 자외선 파장 365nm에서의 적산 노광량으로서 50 내지 500mJ/cm² 정도이다.

광 조사는, 저굴절률층용 조성물 표면의 산소 저해를 방지하는 점으로부터, 질소 분위기하에 예를 들어 산소 농도 1000ppm 이하에서 행하는 것이 바람직하다.

광 조사 이외에, 가열하는 경우에는 통상 40 내지 120℃의 온도에서 처리한다.

저굴절률층용 조성물을 도포한 후, 광 조사를 행하기 전에 건조를 행하는 것이 바람직하다. 건조 방법으로서는, 예를 들어 감압 건조 또는 가열 건조, 나아가 이들의 건조를 조합하는 방법 등을 들 수 있다. 예를 들어, 저굴절률층용 조성물의 용제로서 메틸에틸케톤을 사용하는 경우에는 30 내지 150℃, 바람직하게는 35℃ 내지 100℃의 온도에서 20초 내지 3분, 바람직하게는 30초 내지 1분의 시간으로 건조 공정을 행할 수 있다. 이 온도이면 도막으로부터의 용제의 휘발 속도와 중실 입자의 계면측으로의 이동 속도가 적절해진다.

(기타 층의 형성)

광투과성 기재 위에 기타 층을 형성하는 경우에는, 저굴절률층용 조성물을 도포 하기 전에 기타 층의 조성물을 도포하고, 광 조사 및/또는 가열하여 기타 층을 형성하면 좋다.

(편광판)

이어서, 본 발명의 편광판에 대하여 설명한다. 본 발명의 편광판은, 편광막과 상기 편광막의 양면을 보호하는 2매의 보호 필름을 갖는 편광판이며, 상기 보호 필름 중 적어도 한쪽이 상기 본 발명의 광학 필름인 것을 특징으로 한다.

광학 필름의 광투과성 기재가 필요에 따라 폴리비닐알코올로 이루어지는 접착제층 등을 개재하여 편광막에 접착되어 있어 편광막의 보호 필름이 되고, 편광막의 다른 한쪽측에도 보호 필름을 갖는 구성이 바람직하다. 다른 한쪽 보호 필름의 편광막과 반대측의 면에는 점착제층을 갖고 있어도 좋다.

본 발명의 광학 필름을 편광판용 보호 필름으로서 사용함으로써, 내찰상성, 밀착성이 우수한 반사 방지 기능을 갖는 편광판을 제작할 수 있으며, 비용 삭감, 표시 장치의 박육화 등이 가능해진다.

(디스플레이 패널과 디스플레이)

본 발명에 따른 디스플레이 패널은, 본 발명의 광학 필름을 구비하여 이루어지는 것이다. 또한, 상기 본 발명의 광학 필름을 구비하는 편광판을 마찬가지로 사용하는 경우에도, 디스플레이 패널이 얻어진다.

디스플레이는, 디스플레이의 시청자측 부재의 디스플레이 패널과, 구동부를 포함하는 배면측 부재를 포함한다. 액정 디스플레이를 예로 설명하면 디스플레이 패널이란, 액정재를 가둔 2매의 유리판(예를 들어, 컬러 필터 기판과 어레이 기판)과 편광판 및 본 발명과 같은 반사 방지성 등을 구비한 광학 필름 등을 포함하는 부재이고, 배면측 부재란, 백라이트라고 불리는 광원이나, LCD를 제어하는 구동 회로, 광원을 제어하는 회로 및 섀시 등을 포함하는 부재이다. 이 경우의 액정 디스플레이층 구성의 일례로서는, 도광판이나 확산 필름 등을 포함하는 백라이트부가 있으며, 그의 상측에 편광판, 어레이 기판, 액정층, 컬러 필터 기판, 편광판, 광학 필름의 순서대로 적층되어 이루어지는 것이다.

배면측 부재의 시청자측에 상기 본 발명의 광학 필름, 상기 편광판 또는 상기 디스플레이 패널을 배치함으로써, 디스플레이(화상 표시 장치)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 광학 필름의 광투과성 기재측에 배면측 부재가 배치된다.

디스플레이로서는, 배면측 부재의 차이(화상 재생을 위한 구동 원리 등의 차이)에 따라 LCD, PDP, ELD(유기 EL, 무기 EL), CRT, SED(표면 전계 디스플레이) 등을 들 수 있거나, 또는 디스플레이의 용도의 차이에 따라 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 터치 패널, 전자 페이퍼 등을 들 수 있다.

상기 디스플레이의 대표적인 예인 LCD는, 투과성 표시체와, 그것을 배면으로부터 조사하는 광원 장치를 구비하여 이루어지는 것이다. 상기 디스플레이가 LCD인 경우, 이 투과성 표시체의 표면에 본 발명의 광학 필름이나 상기 광학 필름을 구비하는 편광판이 배치되어 이루어지는 것이다.

상기 디스플레이의 다른 일례인 PDP는, 표면 유리 기판과 상기 표면 유리 기판에 대향하여 사이에 방전 가스가 봉입되어 배치된 배면 유리 기판을 구비하여 이루어지는 것이다. 상기 디스플레이가 PDP인 경우, 표면 유리 기판의 표면 또는 그의 전방면판(유리 기판 또는 필름 기판)에 상기 광학 필름을 구비하는 것이기도 하다.

상기 디스플레이는, 전압을 가하면 발광하는 황화아연, 디아민류 물질 등의 발광체를 유리 기판에 증착하고, 기판에 가하는 전압을 제어하여 표시를 행하는 ELD 장치 또는 전기 신호를 광으로 변환하고, 인간의 눈에 보이는 상을 발생시키는 CRT 등의 디스플레이여도 좋다. 이 경우, ELD 장치 또는 CRT의 최표면 또는 그의 전방면판의 표면에 상기 하드 코트 필름을 구비하는 것이다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 이들의 기재에 의해 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 또한, 분산액 등, 경화하기 전의 잉크 조성물 중에 사용되는 각 미립자의 평균 1차 입경이란 원재료의 입경이며, 경화막 중의 평균 입경과는 상이한 것이 된다.

중공 실리카 입자 (1)로서, 닛키 쇼쿠바이 가세이 고교(주)제의 중공 실리카 분산액(평균 1차 입경 60nm, 이소프로판올 분산액(고형분 20질량％))을 사용하였다.

중공 실리카 입자 (2)로서, 닛키 쇼쿠바이 가세이 고교(주)제의 중공 실리카 분산액(평균 1차 입경 50nm, 이소프로판올 분산액(고형분 20질량％))을 사용하였다.

중실 실리카 입자 (1)로서, 닛산 가가꾸 고교(주)제의 상품명 MIBK-ST(평균 1차 입경 12nm, 메틸이소부틸케톤 분산액(고형분 30질량％))를 사용하였다.

중실 실리카 입자 (2)로서, 닛키 쇼꾸바이 가세이(주)제의 상품명 오스칼(평균 1차 입경 7nm, 이소프로판올 분산액(고형분 20질량％))을 사용하였다.

중실 실리카 입자 (3)으로서, 닛키 쇼꾸바이 가세이(주)제의 상품명 오스칼(평균 1차 입경 17nm, 이소프로판올 분산액(고형분 20질량％))을 사용하였다.

중실 실리카 입자 (4)로서, 닛산 가가꾸 고교(주)제의 상품명 MIBK-ST-ZL(평균 1차 입경 88nm, 메틸이소부틸케톤 분산액(고형분 30질량％))을 사용하였다.

중실 실리카 입자 (5)로서, 닛산 가가꾸 고교(주)제의 상품명 MIBK-ST-L(평균 1차 입경 44nm, 메틸이소부틸케톤 분산액(고형분 30질량％))을 사용하였다.

바인더 성분 (1)로서, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트를 사용하였다.

바인더 성분 (2)로서, 닛본 고세 가가꾸 고교(주)제의 상품명 UV1700-B를 사용하였다.

중합 개시제로서, 시바 재팬(주)제의 상품명 이르가큐어(Irg) 184를 사용하였다.

레벨링제로서, 신에쯔 가가꾸 고교(주)제의 전리 방사선 경화성기를 갖는 레벨링제인 상품명 X-22-164E를 사용하였다.

광투과성 기재로서, 후지 필름(주)제의 TAC 기재, 상품명 TF80UL(두께 80㎛)을 사용하였다.

각 화합물의 약어는 각각 이하와 같다.

PETA: 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트

MIBK: 메틸이소부틸케톤

MEK: 메틸에틸케톤

IPA: 이소프로판올

PGME: 프로필렌글리콜모노메틸에테르

TAC: 트리아세틸셀룰로오스

Irg 184: 이르가큐어 184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤)

(표면 처리 중공 실리카 입자 (1)의 제조)

중공 실리카 입자 (1)의 분산액을 회전식 증발기를 사용하여 IPA로부터 MIBK로 용매 치환을 행하여, 중공 실리카 입자 20질량％의 분산액을 얻었다. 이 MIBK 분산액 100질량％에 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란을 5질량％ 첨가하고, 50℃에서 1시간 동안 가열 처리함으로써 표면 처리된 중공 실리카 입자 (1)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중공 실리카 입자 (2)의 제조)

상기 표면 처리 중공 실리카 입자 (1)의 제조에 있어서, 중공 실리카 입자 (1) 대신에 중공 실리카 입자 (2)를 사용한 것 이외에는 동일하게 표면 처리를 행하여, 표면 처리된 중공 실리카 입자 (2)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중실 실리카 입자 (1)의 제조)

중실 실리카 입자 (1)의 분산액 100질량％에 3-메타크릴옥시프로필 메틸디메톡시실란을 5질량％ 첨가하고, 50℃에서 1시간 동안 가열 처리함으로써 표면 처리된 중실 실리카 입자 (1)의 20중량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중실 실리카 입자 (2)의 제조)

상기 표면 처리 중공 실리카 입자 (1)의 제조에 있어서, 중공 실리카 입자 (1) 대신에 중실 실리카 입자 (2)를 사용한 것 이외에는 마찬가지로 표면 처리를 행하여, 표면 처리된 중실 실리카 입자 (2)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중실 실리카 입자 (3)의 제조)

상기 표면 처리 중공 실리카 입자 (1)의 제조에 있어서, 중공 실리카 입자 (1) 대신에 중실 실리카 입자 (3)을 사용한 것 이외에는 동일하게 표면 처리를 행하여, 표면 처리된 중실 실리카 입자 (3)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중실 실리카 입자 (4)의 제조)

상기 표면 처리 중실 실리카 입자 (1)의 제조에 있어서, 중실 실리카 입자 (1) 대신에 중실 실리카 입자 (4)를 사용한 것 이외에는 마찬가지로 표면 처리를 행하여, 표면 처리된 중실 실리카 입자 (4)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(표면 처리 중실 실리카 입자 (5)의 제조)

상기 표면 처리 중실 실리카 입자 (1)의 제조에 있어서, 중실 실리카 입자 (1) 대신에 중실 실리카 입자 (5)를 사용한 것 이외에는 마찬가지로 표면 처리를 행하여, 표면 처리된 중실 실리카 입자 (5)의 20질량％의 MIBK 분산액을 얻었다.

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물의 제조)

각각, 하기에 나타내는 조성의 성분을 배합하여 저굴절률층용 경화성 수지 조성물 1 내지 4를 제조하였다.

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 1)

표면 처리 중공 실리카 입자 (1) 분산액: 8.4질량부(고형분 1.7질량부)

표면 처리 중실 실리카 입자 (1): 1.4질량부(고형분 0.4질량부)

PETA: 1.7질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 59.5질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 2)

표면 처리 중공 실리카 입자 (2) 분산액: 10.8질량부(고형분 2.2질량부)

표면 처리 중실 실리카 입자 (1): 1.1질량부(고형분 0.3질량부)

PETA: 1.3질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 57.8질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 3)

표면 처리 중실 실리카 입자 (2): 1.4질량부(고형분 0.4질량부)

PETA: 1.7질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 59.5질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 4)

표면 처리 중실 실리카 입자 (3): 1.1질량부(고형분 0.3질량부)

PETA: 1.3질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 57.8질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 5)

PETA: 2.1질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 60.5질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 6)

표면 처리 중실 실리카 입자 (4): 1.1질량부(고형분 0.3질량부)

PETA: 1.3질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 57.8질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 7)

표면 처리 중실 실리카 입자 (5): 1.4질량부(고형분 0.4질량부)

PETA: 1.7질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 59.5질량부

PGME: 28.8질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 8)

표면 처리 중실 실리카 입자 (1): 1.4질량부(고형분 0.4질량부)

PETA: 1.7질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 88.3질량부

(저굴절률층용 경화성 수지 조성물 9)

표면 처리 중실 실리카 입자 (1): 4.2질량부(고형분 1.3질량부)

PETA: 0.8질량부

Irg 184: 0.1질량부

X-22-164E: 0.1질량부

MIBK: 57.6질량부

PGME: 28.8질량부

(하드 코트층용 경화성 수지 조성물의 제조)

하기에 나타내는 조성의 성분을 배합하여, 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 제조하였다.

(하드 코트층용 경화성 수지 조성물)

표면 처리 중실 실리카 입자 (1): 25질량부(고형분 0.3질량부)

UV1700-B: 25질량부

Irg 184: 0.2질량부

MEK: 49.8질량부

(광학 필름의 제작)

(실시예 1)

TAC 기재(TF80UL)의 일면측에 상기 하드 코트층용 경화성 수지 조성물을 바 코팅하고, 온도 70℃의 열 오븐 중에서 60초간 건조하고, 도막 중의 용제를 증발시키고, 질소 분위기하에 퓨전 UV 시스템즈 재팬(주)의 자외선 조사 장치(광원 H 밸브)를 사용하여, 자외선을 적산 광량이 200mJ/cm²가 되도록 조사하여 도막을 경화시켜 하드 코트층을 형성하였다.

이어서, 하드 코트층 위에 상기 저굴절률층용 경화성 수지 조성물 1을 바 코팅하고, 하드 코트층과 동일하게 자외선 조사를 행하고, 저굴절률층을 형성하여 광학 필름을 얻었다.

또한, 저굴절률층의 막 두께는, 시마즈 세이사꾸쇼(주)제의 분광 광도계(UV-3100PC)를 사용하여 측정한 반사율의 극소값이 파장 550nm 부근이 되도록 설정하였다.

(실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 5)

실시예 1에 있어서, 저굴절률층용 경화성 수지 조성물 1을 각각 하기 표 1에 나타내는 저굴절률층용 경화성 수지 조성물로 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 광학 필름을 얻었다.

단, 비교예 2에서는, 중실 실리카 입자의 분산 평균 입경이 저굴절률층의 막 두께의 절반을 초과하였다.

비교예 3에서는 중공 실리카와 중실 실리카의 평균 입경비가 작고 내찰상성이 저하되었으며, 비교예 4에서는 중실 실리카가 표층 부근에 편재하지 않고, 막 내에 균일해져 내찰상성이 저하되었으며, 비교예 5에서는 입자가 중실 실리카를 과잉으로 하여 막이 단단하지만 취성이 되었기 때문에 밀착성이 악화되었다.

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 저굴절률층의 막 두께는, 상기 분광 광도계에 의해 측정한 반사율이 극소가 된 부분의 반사율과 파장으로부터 산출하면 모두 약 100nm였다.

(광학 필름의 평가)

상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대하여 각각 하기에 나타낸 바와 같이 최저 반사율, 내찰상성, 연필 경도, 밀착성 및 계면의 최대 높이(Ry)에 대하여 측정을 행하였다.

중실 입자가 계면을 차지하는 비율에 대해서는, 광학 필름의 단면 TEM 사진 관찰을 실시하여 상술한 계산 방법에 의해 산출하였다.

또한, 실시예 2에서 얻어진 광학 필름의 막 두께 방향의 단면의 TEM 사진 및 그 저굴절률층에 있어서의 입자의 분포 모습을 모식적으로 도시한 도면을 각각 도 6 및 7에 도시한다. 본 발명에 있어서는, 도 6과 같이 저굴절률층의 500nm 영역의 횡폭 전체를 완전히 관찰할 수 있는 배율로 TEM 사진 촬영한다.

(반사율의 측정)

시마즈 세이사꾸쇼(주)제 분광 광도계(UV-3100PC)를 사용하여, 입사각과 반사각이 각각 5°일 때의 최저 반사율을 측정하였다.

(내찰상성의 평가)

#0000의 스틸 울을 사용하고, 하중을 변경하여 광학 필름 표면을 10회 왕복했을 때의 흠집의 유무를 육안에 의해 확인하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.

○: 흠집이 없는 것

×: 흠집이 다수(10개 이상) 관찰되는 것

내찰상성 시험의 가중은 4.9N 가중과 9.8N 가중으로 실시하고, 이 양쪽에 있어서 흠집이 없는 것: ○이 되는 경우를 양호하다고 하였다.

(연필 경도의 측정)

상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대하여, 온도 25℃, 상대 습도 60％의 조건으로 2시간 동안 조습한 후, JIS K5600-5-4(1999)에 규정된 연필 경도 시험(4.9N 하중)을 행하여 흠집이 발생하지 않은 가장 높은 경도를 구하였다.

(밀착성의 측정)

상기 실시예 및 비교예의 광학 필름에 대하여, 각 변 1mm로 합계 100눈의 바둑판눈을 넣고, 니치반(주)제 공업용 24mm 셀로 테이프(등록 상표)를 사용하여 5회연속 박리 시험을 행하여 평가하였다. 평가 기준은 이하와 같이 하였다.

○: 박리가 없는 것

×: 박리가 관찰됨

(결과의 정리)

표 1로부터 실시예에서는 최저 반사율이 낮고, 내찰상성 및 경도 모두 양호할 뿐만 아니라, 밀착성에 대해서도 양호한 결과가 얻어졌다. 또한, 최대 높이 Ry도 낮고, 중실 입자가 계면을 차지하는 비율도 높았다.

도 6의 실시예 2의 저굴절률층의 단면 사진 및 그의 모식도인 도 7로부터, 중실 입자가 단면의 층 평면 방향 500nm인 범위에 있어서, 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외에서는 100％의 범위를 차지하고 있다는 것을 알 수 있다.

그러나, 비교예 1 내지 52에서는 내찰상성은 불충분한 결과가 되고, 경도도 낮았다. 비교예 5에서는 나아가 밀착성도 저하되었다. 이것은, 비교예 1에서는 중실 실리카가 포함되어 있지 않기 때문인 것으로 생각되며, 비교예 2에서는 중실 입자가 계면의 50％ 이상을 차지하지만, 중실 입자의 분산 평균 입경이 크고, 저굴절률층의 계면의 요철이 커지고, 계면의 평활성이 저하되었기 때문인 것으로 생각된다. 비교예 3에서는 중실 입자의 입경이 크기 때문에, 중실 입자가 계면을 차지하는 비율이 작아졌기 때문인 것으로 생각된다. 비교예 4에서는 중실 실리카가 표층 부근에 편재하지 않고, 막 내에 균일해져 중실 입자가 계면을 차지하는 비율이 작아졌기 때문인 것으로 생각된다. 비교예 5에서는 입자가 과잉 존재함으로써 취성이 되었기 때문인 것으로 생각된다.

1, 2, 3, 4 광학 필름
10 광투과성 기재
20 저굴절률층
21 영역
30 하드 코트층
40 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면
50 중공 입자
60 중공 입자가 접하고 있는 부분
70 중실 입자
80 중실 입자의 분산 입경 2개분의 깊이
90 계면의 중실 입자가 차지하고 있지 않은 부분
100 저굴절률층의 광투과성 기재측의 계면
110 고굴절률층
120 중굴절률층
130 대전 방지층
140 오염 방지층
150 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 계면의 중실 입자가 차지하는 범위

Claims

광투과성 기재의 일면측에 막 두께 d의 저굴절률층을 구비하는 광학 필름이며,
상기 저굴절률층은, 평균 1차 입경이 10 내지 100nm인 중공 입자, 및 분산 평균 입경이 1 내지 20nm이면서 상기 막 두께 d의 절반 이하인 중실 입자를 포함하고,
상기 저굴절률층의 막 두께 방향의 단면이면서 층 평면 방향의 폭 500nm인 영역에서, 적어도 1개의 상기 중공 입자가 상기 저굴절률층의 경화된 수지로 피복되어 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 접하고 있으며,
상기 중실 입자가, 상기 중공 입자가 접하고 있는 부분 이외의 상기 계면의 50％ 이상의 범위를 차지하고, 상기 계면으로부터 막 두께 방향으로 상기 중실 입자의 분산 평균 입경 2개분까지의 깊이에 편재하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 있어서, 상기 편재하고 있는 중실 입자의 비율이 상기 영역에 존재하는 중실 입자의 전량의 40 내지 100％인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 있어서, 상기 중공 입자의 평균 1차 입경과 상기 중실 입자의 분산 평균 입경의 비(평균 1차 입경/분산 평균 입경)가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 있어서, 상기 계면의 JIS B 0601-1998에 규정된 최대 높이 Ry가 0.050㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 있어서, 상기 광투과성 기재와 상기 저굴절률층 사이에 하드 코트층, 고굴절률층, 중굴절률층, 대전 방지층 및 방현층으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 층이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 있어서, 상기 저굴절률층의 광투과성 기재와는 반대측의 계면에 오염 방지층이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 필름.
제1항에 기재된 광학 필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 편광판.
제1항에 기재된 광학 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
제8항에 기재된 편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 패널.
배면측 부재의 시청자측에 제1항에 기재된 광학 필름을 배치한 것을 특징으로 하는 디스플레이.
배면측 부재의 시청자측에 제7항에 기재된 편광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
배면측 부재의 시청자측에 제8항에 기재된 디스플레이 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
배면측 부재의 시청자측에 제9항에 기재된 디스플레이 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.