WO2011142429A1 - 光学積層体、偏光板及び画像表示装置 - Google Patents

光学積層体、偏光板及び画像表示装置 Download PDF

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智之 堀尾
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Abstract

帯電防止性、光学特性、硬度、密着性及び干渉縞防止性に優れ、低コストで製造することができる光学積層体を提供する。 トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する光学積層体であって、上記ハードコート層の形成に用いられる樹脂組成物が、4級アンモニウム塩含有重合体、バインダー樹脂及び溶剤を含有し、上記4級アンモニウム塩含有重合体は、上記バインダー樹脂よりも親水性の度合いが高いものであり、上記バインダー樹脂は、親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含有することを特徴とする光学積層体。

Description

光学積層体、偏光板及び画像表示装置
本発明は、光学積層体、偏光板及び画像表示装置に関する。
陰極線管表示装置(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等の画像表示装置の最表面には、一般に、反射防止性能や帯電防止性能等の種々の性能を有する機能層からなる光学積層体が設けられている。
このような光学積層体の機能層の一つとして、帯電による埃や塵の付着等を防ぐための帯電防止層が知られている(例えば、特許文献1~5参照)。
上記帯電防止層は、一般的に帯電防止剤を使用して形成される。上記帯電防止剤としては、アンチモンドープした酸化錫(ATO)やスズをドープした酸化インジウム(ITO)等の金属酸化物系の導電性超微粒子、有機導電ポリマーや4級アンモニウム塩系導電材等が知られており、なかでも4級アンモニウム塩が、近年、塗布型の帯電防止剤としてしばしば使用されている。例えば、特許文献6には疎水性溶剤や樹脂への溶解性に優れる4級アンモニウム塩基を有するカチオン性共重合体が開示されている。
また、別の機能層として、光学積層体としてある程度の強度を付与するためのハードコート層が知られている。
このような帯電防止層やハードコート層を有する光学積層体は、従来、透明基材上にそれぞれ別個の層として形成されていた(例えば、特許文献7参照)。
このため、帯電防止層とハードコート層とをそれぞれ形成するための工程が必要となり、製造工程が増加し、光学積層体の製造コストが高くなるといった問題があった。
このような問題に対して、光学積層体の製造コストを軽減するために、製造工程を簡略化する方法として、例えば、ハードコート層に帯電防止剤を添加して、ハードコート層と帯電防止層とを一層にして形成することが考えられる。
しかしながら、従来、ハードコート層に帯電防止性を充分に付与すると、ハードコート層の透明性が低下し、一方、透明性を充分備えるものとすると、帯電防止性が不充分となる問題があった。また、ハードコート層に充分な帯電防止性を付与すると、ハードコート層上に設ける他の層との密着性が不充分となる問題もあった。
このように、ハードコート層と帯電防止層とを一層として形成する場合、帯電防止性と、光学特性や他の層との密着性とに優れる光学積層体を得ることは困難であった。
特開平5-339306号公報 特開平11-42729号公報 特開2002-3751号公報 特開2004-338379号公報 特開2005-154749号公報 特開2000-129245号公報 特開2004-94007号公報
本発明は、上記現状に鑑みて、帯電防止性、光学特性、硬度、密着性及び干渉縞防止性に優れ、更に、製造時のコストを抑制できる光学積層体、偏光板、並びに、画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する光学積層体であって、上記ハードコート層の形成に用いられる樹脂組成物が、4級アンモニウム塩含有重合体、バインダー樹脂及び溶剤を含有し、上記4級アンモニウム塩含有重合体は、上記バインダー樹脂よりも親水性の度合いが高いものであり、上記バインダー樹脂は、親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含有することを特徴とする光学積層体である。
上記4級アンモニウム塩含有重合体は、ジメチルアミノエチルメタクリレート4級アンモニウム塩と(メタ)アクリレート化合物とが、質量比1/99~90/10で共重合されたものであることが好ましい。
上記4級アンモニウム塩含有重合体の含有量は、樹脂組成物の固形分中、1.0~10質量%であることが好ましい。
上記親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分は、重量平均分子量600以下のモノマー及び重量平均分子量1000~1万のオリゴマーであり、かつ、上記モノマーの親水性の度合いが上記オリゴマーの親水性の度合いよりも高いことが好ましい。
重量平均分子量600以下のモノマーは、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)トリアクリレート、ポリエステル(メタ)ジアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、及び、プロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種を含み、上記重量平均分子量1000~1万のオリゴマーは、ウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましい。
上記溶剤は、親水性の度合いの異なる2種以上の溶剤を含有することが好ましい。
上記溶剤は、トリアセチルセルロース基材に対して浸透性を有する浸透性溶剤を含有することが好ましい。
本発明の光学積層体はまた、表面抵抗値が1×1011Ω/□以下、かつ、ヘイズが0.7%以下であることが好ましい。
本発明はまた、偏光素子を備えてなる偏光板であって、上記偏光板は、偏光素子表面に上述の光学積層体を備えることを特徴とする偏光板でもある。
本発明はまた、最表面に上述の光学積層体、又は、上述の偏光板を備えることを特徴とする画像表示装置でもある。
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明は、トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する光学積層体である。
本発明の光学積層体において、上記ハードコート層は、4級アンモニウム塩含有重合体、特定のバインダー樹脂及び溶剤を含有し、かつ、上記4級アンモニウム塩含有重合体とバインダー樹脂との親水性の度合いが、特定の関係を有することを特徴とする樹脂組成物を用いて形成されてなるものである。
このような樹脂組成物を使用してハードコート層を形成することにより、帯電防止性、光学特性、硬度、ハードコート層とハードコート層以外の他の機能層との密着性及び干渉縞防止性に優れた光学積層体を形成することができる。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及び「メタクリレート」を包含する。
上記樹脂組成物は、トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する本発明の光学積層体の上記ハードコート層の形成に用いられるものである。
上記トリアセチルセルロース基材は、平滑性、耐熱性を備え、機械的強度に優れる。
上記トリアセチルセルロース基材の厚さは、20μm以上300μm以下であることが好ましく、より好ましくは下限が30μmであり、上限が200μmである。上記トリアセチルセルロース基材は、その上にハードコート層等を形成するのに際して、接着性向上のために、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的な処理のほか、アンカー剤もしくはプライマーと呼ばれる塗料の塗布を予め行ってもよい。
また、上記ハードコート層は、JIS K5600-5-4(1999)で規定される鉛筆硬度試験で「H」以上の硬度を示す層である。このようなハードコート層を有することにより、光学積層体の硬度や機械的強度を高めることができる。
上記樹脂組成物は、4級アンモニウム塩含有重合体を含有する。
上記4級アンモニウム塩含有重合体を含有することにより、上記樹脂組成物を用いて製造した本発明の光学積層体に、優れた帯電防止性等を付与することができる。
上記4級アンモニウム塩含有重合体は、ジメチルアミノエチルメタクリレート4級アンモニウム塩と(メタ)アクリレート化合物とが共重合されたものであることが好ましい。このような4級アンモニウム塩含有重合体を使用することにより、形成するハードコート層が高硬度となりうるだけでなく、ハードコート層とその上層に設ける他の層との密着性を向上させることができる。
上記(メタ)アクリレート化合物としては、直鎖状炭化水素又は環状炭化水素を含有するものであることが好ましい。上記(メタ)アクリレート化合物の具体例としては、例えば、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ペンタデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、ノナデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記(メタ)アクリレート化合物として、これらのうちの1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。またこれらの共重合体であってもよい。
なかでも、良好な帯電防止性能を発現できる点で、ドデシル(メタ)クリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
上記4級アンモニウム塩含有重合体は、上記ジメチルアミノエチルメタクリレート4級アンモニウム塩と上記(メタ)アクリレート化合物とが、質量比(ジメチルアミノエチルメタクリレート4級アンモニウム塩/(メタ)アクリレート化合物)1/99~90/10で共重合されたものであることが好ましい。
上記質量比が1/99未満であると、帯電防止性能が発現できないおそれがある。上記質量比が90/10を超えると、バインダー樹脂との溶解性が悪化してしまい、白化等が起こり、また吸湿もしやすくなるおそれがある。
上記質量比は、下限が5/95であることがより好ましく、上限が85/15であることがより好ましい。
また、上記4級アンモニウム塩含有重合体は、水分を含有しないことが好ましい。上記4級アンモニウム塩含有重合体が水分を含有すると、上記樹脂組成物の水分含有量が増えて該樹脂組成物がゲル化してしまい、充分な帯電防止性を備えたハードコート層を好適に形成することができなかったり、ゲル物の存在により品質が悪化したりするおそれがある。
上記4級アンモニウム塩含有重合体は、重量平均分子量が1000~5万であることが好ましい。上記重量平均分子量が1000未満であると、溶剤として後述する浸透性溶剤を用いた場合、光学積層体の製造において、4級アンモニウム塩含有重合体が基材中へ浸透してしまい、製造した光学積層体の帯電防止性が満足できないことがある。また、充分な帯電防止性を有する光学積層体とするために4級アンモニウム塩含有重合体の含有量が多過ぎると、光学特性の低下やハードコート層の硬度不足の原因となることがある。上記重量平均分子量が5万を超えると、上記樹脂組成物の粘度が高くなり、塗工性が悪化したり、後述するように、4級アンモニウム塩含有重合体がハードコート層の上部へ効果的に移動しにくくなるために、ハードコート層内の4級アンモニウム塩含有重合体の位置が最適化できず、必要な帯電防止性能が得られなかったりすることがある。上記重量平均分子量のより好ましい下限は1200であり、より好ましい上限は3万であり、更に好ましい下限は5000、更に好ましい上限は2万である。
なお、上記4級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算により求めることができる。GPC移動相の溶剤には、テトラヒドロフランやクロロホルムを使用することができる。測定用カラムは、テトラヒドロフラン用又はクロロホルム用のカラムの市販品カラムを適宜組み合わせて使用するとよい。上記市販品カラムとしては、例えば、Shodex GPC KF-801、GPC KF-802、GPC KF-803、GPC KF-804、GPC-KF800D(いずれも、商品名、昭和電工社製)等を挙げることができる。検出器には、RI(示差屈折率)検出器及びUV検出器を使用するとよい。このような溶剤、カラム、検出器を使用して、例えば、Shodex GPC-101(昭和電工社製)等のGPCシステムにより、上記重量平均分子量を適宜測定することができる。
本発明において使用できる上記4級アンモニウム塩含有重合体の市販品としては、例えば、H6100、H6100M、H6500(三菱化学社製)、コルコートNR121X、コルコートNR121X-9IPA(コルコート社製)、1SX3000、1SX3004(大成ファインケミカル社製)、ユニレジンAS-10/M、ユニレジンAS-12/M、ユニレジンAS-15/M、ユニレジンASH26(新中村化学社製)、UV-ASHC-01(日本化成社製)等を挙げることができる。なかでも、H6100、H6100M、H6500が好適に用いられる。
また、本発明において、上記4級アンモニウム塩含有重合体は、後述するバインダー樹脂よりも親水性の度合いが高いものである。4級アンモニウム塩含有重合体がこのようなバインダー樹脂に対する親水性の度合いを有することで、上記樹脂組成物を用いて後述するハードコート層の形成機構を実現できる。その結果、帯電防止性、光学特性、硬度、及び、ハードコート層とハードコート層以外の他の機能層との密着性に優れた光学積層体を製造することができる。この理由については後で詳述する。
なお、上記「親水性の度合い」とは、それぞれの樹脂成分単体により硬化させて塗膜を形成した場合に、該塗膜における水との接触角をいい、上記接触角が小さくなればなるほど、上記親水性の度合いは高くなる。
上記4級アンモニウム塩含有重合体の含有量は、上記樹脂組成物固形分中1.0~10質量%であることが好ましい。1.0質量%未満であると、所望の帯電防止性を付与することができないことがある。10質量%を超えると、形成するハードコート層の硬度低下や、製造する光学積層体の光学特性が低下するおそれがある。
上記4級アンモニウム塩含有重合体の含有量は、より好ましい下限が1.5質量%であり、より好ましい上限が5.0質量%であり、更に好ましい上限が3.0質量%である。
上記樹脂組成物は、バインダー樹脂を含む。
上記バインダー樹脂としては、紫外線又は電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂であることが好ましい。なお、本明細書において、「樹脂」とは、モノマー及びオリゴマーをも含む。
上記電離放射線硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。
上記1の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、スチレン、メチルスチレン、N-ビニルピロリドン等を挙げることができる。
上記2以上の不飽和結合を有する化合物としては、例えば、ポリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート;これらの化合物と(メタ)アクリレート等との反応生成物(例えば多価アルコールのポリ(メタ)アクリレートエステル);等を挙げることができる。
また、これらの化合物は、分子骨格の一部を変性しているものでもよく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、カプロラクトン、イソシアヌル酸、アルキル、環状アルキル、芳香族、ビスフェノール等による変性がなされたものも使用することができる。
上記化合物のほかに、不飽和二重結合を有する比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も上記電離放射線硬化型樹脂として使用することができる。
上記バインダー樹脂は、親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含む。上記親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含有する樹脂組成物を使用してハードコート層を形成することにより、上述した効果を有する光学積層体を得ることができる。
上記親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分とは、それぞれの樹脂成分単体により硬化させて塗膜を形成した場合に、該塗膜における水との接触角において2度以上の差があるものを言う。
本発明では、バインダー樹脂として、上述したものから上記親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を適宜選択する。
なかでも、上記親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分としては、重量平均分子量600以下のモノマーと重量平均分子量1000~1万のオリゴマーとであることが好ましい。
上記重量平均分子量600以下のモノマーにおいて、重量平均分子量が600を超えると、基材へ浸透しにくくなり、密着性悪化や干渉縞発生のおそれがある。上記重量平均分子量は、550以下であることがより好ましい。
なお、上記重量平均分子量は、上記4級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量の測定方法と同様の方法により測定することができる。
上記重量平均分子量600以下のモノマーとしては、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)トリアクリレート、ポリエステル(メタ)ジアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド(EO)変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルエチレンオキサイド(EO)変性トリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性ジ(メタ)アクリレート、及び、プロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
また、上記重量平均分子量600以下のモノマーとしては、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートとを含むとともに、更に、ポリエステル(メタ)トリアクリレート、ポリエステル(メタ)ジアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド(EO)変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルエチレンオキサイド(EO)変性トリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド(EO)変性ジ(メタ)アクリレート、及び、プロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種とを含むことがより好ましい。
上記重量平均分子量600以下のモノマーの含有量は、上記樹脂組成物固形分中10~80質量%であることが好ましい。10質量%未満であると、干渉縞が発生するおそれがあり、また基材との密着性も悪化するおそれがある。80質量%を超えると、4級アンモニウム塩含有重合体との溶解性が良くなり、帯電防止性能が発現しないおそれがある。
上記重量平均分子量1000~1万のオリゴマーにおいて、重量平均分子量が1000未満であると、所望の効果を有するハードコート層を形成することが困難となるおそれがある。1万を超えると、粘度が上がり、塗工面が悪化、また硬度低下、4級アンモニウム塩含有重合体との相溶性が悪くなるおそれがある。上記重量平均分子量は、1000~7000であることがより好ましい。
なお、上記重量平均分子量は、上述した4級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量の測定方法と同様の方法により測定することができる。
上記重量平均分子量1000~1万のオリゴマーとしては、ウレタン(メタ)アクリレートであることが好ましい。
上記ハードコート層が、重量平均分子量1000~1万のオリゴマーであるウレタン(メタ)アクリレートを含有することで、他のオリゴマーや同じウレタン(メタ)アクリレートでもモノマーやポリマーを含有する場合と比較して、他の機能層との密着性がよく、硬度が優れたものとなる。
上記ウレタン(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、日本合成社製のUV1700B、UV6300B、UV765B、UV7640B、UV7600B等の紫光シリーズ、根上工業社製のアートレジンHDP、アートレジンUN3320HSBA、UN9000H、アートレジンUN3320HA、アートレジンUN3320HB、アートレジンUN3320HC、アートレジンUN3320HS、アートレジンUN901M、アートレジンUN902MS、アートレジンUN903等のアートレジンシリーズ、新中村化学社製のUA100H、U4H、U4HA、U6H、U6HA、U15HA、UA32P、U6LPA、U324A、U9HAMI、ダイセル・ユーシービー社製のEbecryl1290、Ebecryl5129、Ebecryl254、Ebecryl264、Ebecryl265、Ebecryl1259、Ebecryl1264、Ebecryl4866、Ebecryl9260、Ebecryl8210、Ebecryl204、Ebecryl205、Ebecryl6602、Ebecryl220、Ebecryl4450等のEbecrylシリーズ、荒川化学社製のビームセット371、ビームセット577等のビームセットシリーズ、三菱レーヨン社製のRQシリーズ、大日本インキ社製のユニディックシリーズ、日本化薬社製のDPHA40H、サートマー社製のCN9006、CN968等が挙げられる。なかでも、好ましくは、UV1700B(日本合成社製)、DPHA40H(日本化薬社製)、アートレジンHDP(根上工業社製)、ビームセット371(荒川化学社製)、ビームセット577(荒川化学社製)U15HA(新中村化学社製)等が挙げられる。
また、上記重量平均分子量1000~1万のオリゴマーは、官能基数が4以上であることが好ましい。官能基数が4未満であると、硬度が低下するおそれがある。上記官能基数は、6以上であることがより好ましい。
上記重量平均分子量1000~1万のオリゴマーの含有量は、上記樹脂組成物固形分中10~80質量%であることが好ましい。10質量%未満であると、干渉縞が発生するおそれがあり、また基材との密着性も悪化するおそれがある。80質量%を超えると、4級アンモニウム塩含有重合体との溶解性が悪くなり、白濁したりゲル化したりするおそれがある。
上記樹脂組成物は、溶剤を含む。
上記溶剤としては、バインダー樹脂の種類及び溶解性に応じて親水性溶剤又は疎水性溶剤を適宜選択し使用することができる。なお、本明細書において、上記溶剤の親水性の度合いは、OH基の有無で判断し、分子中にOH基を含む溶剤を上記親水性溶剤といい、一方、分子中にOH基を含まない溶剤を、上記疎水性溶剤という。
上記親水性溶剤としては、例えば、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、グリコール等)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)等が挙げられる。
また、上記疎水性溶剤としては、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサン等)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタン等)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)等が挙げられる。
これらの溶剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
上記樹脂組成物において、上記溶剤は、親水性の度合いの異なる2種以上の溶剤を含有する混合溶剤であることが好ましい。すなわち、上記溶剤は、上述した親水性溶剤と疎水性溶剤との混合溶剤であることが好ましい。
このような混合溶剤であることで、後述する形成機構でハードコート層を好適に形成することができる。
上記混合溶剤において、上記親水性溶剤と上記疎水性溶剤との配合割合としては、親水性溶剤が混合溶剤中50質量%未満であることが好ましい。親水性溶剤が50質量%以上であると、後述する形成機構でのハードコート層の形成が困難となることがある。
また、上記混合溶剤において、上記親水性溶剤は、沸点の異なる2種以上の親水性溶剤を含むことが好ましく、該2種以上の親水性溶剤の少なくとも1種の沸点が、上記疎水性溶剤の沸点よりも高いことが好ましい。このような混合溶剤を含有する樹脂組成物は、より好適にハードコート層を後述する形成機構で形成することができる。
ここで、上記疎水性溶剤の沸点は、50~120℃程度であることが好ましく、上記疎水性溶剤よりも沸点の高い親水性溶剤の沸点は、75~130℃であることが好ましい。
更に、上記樹脂組成物において、上記溶剤は、トリアセチルセルロース基材に対して浸透性を有する浸透性溶剤を含有することが好ましい。
本発明において、上記浸透性溶剤の「浸透性」とは、トリアセチルセルロース基材に対する浸透性、膨潤性、湿潤性等のすべての概念を包含する意である。このような浸透性溶剤がトリアセチルセルロース基材を膨潤、湿潤することによって、上記樹脂組成物の一部がトリアセチルセルロース基材まで浸透する挙動をとる。これによって、高い強度を得ることができる。
上記浸透性溶剤としては、ケトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、エステル類;蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、乳酸エチル、含窒素化合物;ニトロメタン、アセトニトリル、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、メチルグリコールアセテート、エーテル類;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジオキソラン、ジイソプロピルエーテル、ハロゲン化炭化水素;塩化メチレン、クロロホルム、テトラクロルエタン、グリコールエーテル類;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート、その他、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレンが挙げられ、またはこれらの混合物が挙げられる。なかでも、好ましくはエステル類、ケトン類が挙げられる。
なお、上記疎水性溶剤と上記浸透性溶剤とは同じ溶剤であってもよい。上記疎水性溶剤と浸透性溶剤とを兼ねる溶剤としては、例えば、ケトン類やエステル類等が好適に用いられる。
上記浸透性溶剤は、その他の溶剤、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、イソブチルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、ジアセトンアルコール等のアルコール類や、メチルグリコール等のグリコール類や、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等と混合して使用してもよい。なかでも、上記その他の溶剤としては、アルコール類が好ましい。
上記浸透性溶剤と上記その他の溶剤とを併用する場合は、これらの溶剤の合計量に対する上記その他の溶剤の含有割合が10~30質量%であることが好ましい。
上記含有割合が10質量%未満であると、上記4級アンモニウム塩含有重合体の溶解性が低下し、貯蔵安定性が低下して、沈降、白濁又はゲル化するおそれがある。上記含有割合が30質量%を超えると、上記樹脂組成物を用いて得られた本発明の光学積層体において干渉縞が発生するおそれがある。
上記樹脂組成物において、上記溶剤としては、なかでも、帯電防止性、光学特性、硬度及び密着性に優れたハードコート層を形成できる点で、バインダー樹脂の溶解度及び乾燥性の異なる複数の溶剤の混合物であることが好ましく、具体的には、メチルエチルケトンと、イソプロピルアルコール、ノルマルブタノール、イソブタノール及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)からなる群より選択される少なくとも1種のアルコール類とを併用するのがより好ましい。
上記樹脂組成物は、上述した成分の他に、本発明の効果に影響を与えない程度において、必要に応じてその他の成分を添加することができる。上記その他の成分としては、上述した以外の樹脂、光重合開始剤、レベリング剤、硬化剤、重合促進剤、粘度調整剤、屈折率調整剤等を挙げることができる。これらは、光学積層体に通常使用される公知のものを使用することができる。
上記樹脂組成物は、上述した成分を混合分散することにより製造することができる。上記混合分散には、ペイントシェーカー又はビーズミル等の公知の方法を使用するとよい。
上記樹脂組成物は、水分含量が3%未満であることが好ましい。水分含量が3%以上であると、上記樹脂組成物がゲル化してしまい、充分な帯電防止性を備えたハードコート層を好適に形成することができなかったり、ゲル物の存在により品質が悪化したりするおそれがある。
ここで、4級アンモニウム塩含有重合体は吸水性が高いため、通常、これを含む樹脂組成物は、水分含量が3%以上となってしまう。
上記樹脂組成物は、4級アンモニウム塩含有重合体を含有するものであるから、水分含量を3%未満と極めて低い値に制御することが好ましいのである。
上記樹脂組成物の水分含量を3%未満に制御する方法としては、特に限定されず、例えば、上記樹脂組成物を作成する際、温度湿度管理された場所で作製し、上記樹脂組成物を貯蔵する場合には、空気中の水分を吸収しないように開放系にせず、溶剤が蒸発しないように管理する(溶剤気化熱による樹脂組成物の結露を抑える)等の周知の方法で行うとよい。
上記樹脂組成物は、トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する本発明の光学積層体において、上記ハードコート層の形成に用いられる。
上記樹脂組成物を使用して、トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を形成するには、具体的には、上記樹脂組成物をトリアセチルセルロース基材上に塗布して塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させた後、硬化させる方法が挙げられる。
上記樹脂組成物をトリアセチルセルロース基材上に塗布する方法としては、ロールコート法、ミヤバーコート法、グラビアコート法、ダイコート法等の公知の塗布方法が挙げられる。
塗布量は、固形分で3~28g/m(膜厚2~20μm)であることが好ましい。3g/m(膜厚2μm)未満であると、硬度が低下したり、所望の帯電防止性能が発現できないおそれがある。28g/m(20μm)を超えると、カールし易くなるおそれがある。上記塗布量は、4~11g/m(膜厚5~15μm)であることがより好ましく、7~9g/m(膜厚10~12μm)であることが更に好ましい。
上記塗膜の乾燥条件としては、温度30~110℃で30秒以上、5分以下行うことが好ましい。また、上記乾燥は、基材の熱による変形や、生産効率を考慮した点で、温度40~90℃で30秒以上、2分以下行うことがより好ましい。
上記硬化させる方法としては特に限定されず、上記バインダー樹脂を構成する樹脂成分に応じて公知の方法を適用するとよい。例えば、紫外線等の活性エネルギー線照射による硬化等を行う方法を挙げることができる。
上記樹脂組成物を用いてハードコート層を形成することにより、製造する本発明の光学積層体の帯電防止性、光学特性、硬度、及び、ハードコート層上に設けた機能層に対する該ハードコート層の密着性を、いずれも優れたものとすることができる。
このような効果をもたらし得る上記樹脂組成物によるハードコート層の形成機構は、下記のように推測される。以下、上記樹脂組成物を使用したハードコート層の形成機構の一例について説明する。
上記樹脂組成物を塗布し塗膜を形成するトリアセチルセルロース基材は、他のプラスチック系の樹脂からなる基材(例えば、PET、COP、PP、アクリル、ポリカーボネート等からなる基材)よりも親水性の度合いが高いので、親水性のモノマーや親水性のポリマーとの相溶性は良い。
本発明では、上記樹脂組成物に含まれる親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分として、親水性の度合いの異なる上述したオリゴマー(親水性のオリゴマー)とモノマー(親水性のモノマー)とを用い、上記親水性のオリゴマーよりも親水性のモノマーの親水性の度合いを高くすることで、該親水性のモノマーの重量平均分子量がより小さいことと相俟って、上記塗膜を形成したときに、トリアセチルセルロース基材への上記親水性のモノマーの浸透が起こりやすくなる。その結果、必然的に、上記塗膜の非浸透部分では、上記オリゴマーの存在割合が高くなる。
また、上記樹脂組成物の含有する4級アンモニウム塩含有重合体は、重量平均分子量が好ましくは1000~5万であるため、4級アンモニウム塩含有重合体も、トリアセチルセルロース基材へ浸透しにくくなる。
よって、上記塗膜の非浸透部分には、親水性のオリゴマーと、4級アンモニウム塩含有重合体との両方の存在割合が高くなり、形成するハードコート層の表面近傍に、4級アンモニウム塩含有重合体が存在し、帯電防止性能が良好なものとなる。
これは、親水性の度合いは、4級アンモニウム塩含有重合体、親水性のモノマー、親水性のオリゴマーの順に低くなり、上記塗膜を形成したときに、親水性のモノマーが上記トリアセチルセルロース基材に浸透することによって、上記非浸透部分には親水度の離れた4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のオリゴマーとが存在することとなる。このような塗膜を硬化させてハードコート層を形成すると、その表面付近で4級アンモニウム塩含有重合体が局在化して、海島状(3次元の網の目状)に相分離が起こり、導電パスができるからであると推定される。
なお、上記4級アンモニウム塩含有重合体の局在化については、後で詳述する。
ここで、上記塗膜の非浸透部分における親水性のモノマーの割合が高い場合、上記4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のモノマーとがよく混合され、上記非浸透部分における4級アンモニウム塩含有重合体の分散状態がよくなりすぎることとなり、形成するハードコート層に帯電防止性能が発現しなくなる。
一方、上記樹脂組成物が、上記4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のオリゴマーのみ含有し、親水性のモノマーを含有しない場合、塗工する前の段階で、上記樹脂組成物に4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のオリゴマーとの層分離が起こり、ゲル発生が起こってしまう。すなわち、塗工前の樹脂組成物において、上記親水性のモノマーは、上記4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のオリゴマーの中継ぎ的に働いており、上記4級アンモニウム塩含有重合体及び親水性のオリゴマーの溶解性向上に寄与していると考えられる。
本発明では、上記樹脂組成物をトリアセチルセルロース基材上に塗布し塗膜を形成することで、中継ぎ的な役割を果たす親水性のモノマーをトリアセチルセルロース基材に浸透させ、上記塗膜の非浸透部に、親水性のモノマーよりもトリアセチルセルロース基材に対する溶解性の少し悪い、4級アンモニウム塩含有重合体と親水性のオリゴマーとを存在させる。これにより、本発明では、見かけ上、上記塗膜の非浸透部における4級アンモニウム塩含有重合体の割合が高くなり、少量の4級アンモニウム塩含有重合体でも、形成するハードコート層に充分な帯電防止性能を発現させることができる。
なお、上記親水性のモノマーの浸透が全く起きない基材に上記樹脂組成物を塗布し塗膜を形成した場合、4級アンモニウム塩含有重合体、親水性のモノマー及び親水性のオリゴマーが混合されているだけで、4級アンモニウム塩含有重合体は分散状態(溶解状態)が良く、形成するハードコート層の表面付近で4級アンモニウム塩含有重合体の存在割合(存在量)が少なくなるため、形成するハードコート層に充分な帯電防止性能が発現されない。
更に、上記親水性のモノマーとして、2官能以上の親水性のアクリレートモノマーを用い、上記親水性のオリゴマーとして、親水性の多官能アクリレートオリゴマーを用いた場合、上記トリアセチルセルロース基材へは、上記2官能以上で親水性のアクリレートモノマーが浸透し、トリアセチルセルロース基材を構成する組成物と2官能以上で親水性のアクリレートモノマーとが混合した渾然一体層となるため、干渉縞が消え視認性が良好な光学積層体となる。また、上記2官能以上で親水性のアクリレートモノマーは、紫外線で架橋反応するため、密着性に優れた光学積層体となる。
更に、上記塗膜の非浸透部分には、上記親水性の多官能アクリレートオリゴマーが存在するため、上層に積層する別の層との密着性も良好となる。また、多官能アクリレートオリゴマー自体硬度に優れるため、光学積層体としての硬度にも優れるものになる。
以下、上記樹脂組成物を使用したハードコート層の形成機構の一例について、図1を用いて、更に具体的に説明する。
図1は、溶剤としてメチルエチルケトン、ノルマルブタノールの2種と、4級アンモニウム塩含有重合体と、親水性の度合いが異なる2種の樹脂成分とを含む樹脂組成物を使用して形成したハードコート層の形成機構を示す断面の模式図の一例である。
上記樹脂組成物を、トリアセチルセルロース基材1上に塗布し塗膜(樹脂組成物2)を形成すると、浸透性溶剤であるメチルエチルケトンの一部がトリアセチルセルロース基材1に浸透するとともに、メチルエチルケトンと相溶性の高い、分子量が比較的小さく親水性の度合いが高い樹脂成分の一部がトリアセチルセルロース基材に浸透する(浸透部4)(図1(a)(b))。一方、分子量が大きい4級アンモニウム塩含有重合体3と分子量が大きく親水性の度合いが低い樹脂成分とはトリアセチルセルロース基材上に残存する(非浸透部5)。
上記メチルエチルケトンのトリアセチルセルロース基材への浸透、及び、非浸透部5中のメチルエチルケトンの気化に伴い、非浸透部5に含まれる溶剤の親水性の度合いが変化するが、ノルマルブタノールの存在により、4級アンモニウム塩含有重合体3と、親水性の度合いが低い樹脂成分は好適に分散(溶解)している。
その後、ノルマルブタノールが気化し始めることにより、非浸透部5に含まれる溶剤の親水性の度合いが更に変化し、これに応じて、上記親水性の度合いが高い樹脂成分及び親水性の度合いが低い樹脂成分が析出していき、ノルマルブタノールと相溶性の高い4級アンモニウム塩含有重合体3は、非浸透部5の上層へ移動する。
更に、ノルマルブタノールが気化すると、これに伴い4級アンモニウム塩含有重合体3は、上層へ更に移動して非浸透部5の上面近傍に局在するようになる。そして、浸透部4中のメチルエチルケトンが気化することで、4級アンモニウム塩含有重合体3の非浸透部5の上面近傍への局在化が促進される(図1(b))。このことによって、4級アンモニウム塩含有重合体は、少量であっても帯電防止性能を発現する効果がある。
ここで、上記樹脂組成物(非浸透部5)の疎水性が強くなりすぎると、4級アンモニウム塩含有重合体3は非浸透部5の表面に現れ凝集してしまう。そうすると、これを硬化させてハードコート層を形成した場合、ヘイズの上昇や外観の白化が生じるおそれがある。また、上記ハードコート層上に形成する低屈折率層等の機能層との密着性も低下してしまう。
また、上記樹脂組成物のバインダー樹脂として、上述した親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含有するものであると、4級アンモニウム塩含有重合体が所望の範囲に局在したハードコート層を形成するための条件を緩和することができる。その結果、より容易に上述のような4級アンモニウム塩含有重合体が局在化した構造のハードコート層の形成が可能となる。
このようなハードコート層の形成機構を有する本発明では、上記樹脂組成物に含まれる溶剤は、トリアセチルセルロース基材に対する浸透性の高い溶剤と、浸透性の低い溶剤とを併用することが好ましい。そして、上記浸透性の高い溶剤は、疎水性の高い疎水性溶剤で、乾燥速度が速いものが好ましく、上記浸透性の低い溶剤は、親水性の高い親水性溶剤で、乾燥速度が遅いものが好ましい。
上記疎水性溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル等が挙げられる。また、上記親水性溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、n-ブタノール、s-ブタノール、t-ブタノール、ベンジルアルコール、PGME等が挙げられる。
このように、本発明では、帯電防止剤である4級アンモニウム塩含有重合体とバインダー樹脂と溶剤との親水性の度合い(相溶性)のバランスを好適に制御することにより、帯電防止剤である4級アンモニウム塩含有重合体が所望の範囲に局在するハードコート層を形成することができる。
このため、上記樹脂組成物は、帯電防止剤の少量の添加で製造する光学積層体に帯電防止性を好適に付与することができる。また、少量の添加であるので、製造する本発明の光学積層体の透明性を低下させることもなく、形成するハードコート層の膜強度を低下させることもない。更に、ハードコート層の上に形成する低屈折率層等の機能層との密着性にも優れたものとすることができる。
このように上記樹脂組成物は、一層で、優れた帯電防止性、光学特性、硬度及び密着性を有するハードコート層を形成することができるので、上述の各種性能を有する本発明の光学積層体を低コストで製造することができる。
上記樹脂組成物により形成されたハードコート層を有する本発明の光学積層体は、更に低屈折率層を有していてもよい。図1(c)は、低屈折率層を有する本発明の光学積層体の一例を模式的に示す断面図であり、トリアセチルセルロース基材1上に、ハードコート層6が形成され、該ハードコート層6のトリアセチルセルロース基材1と反対側面上に更に低屈折率層8が形成されている。また、トリアセチルセルロース基材1のハードコート層6との界面付近には、上述した樹脂組成物を用いた形成機構において説明した渾然一体層7が形成されている。
上記低屈折率層は、上記ハードコート層よりも屈折率が低い層であり、低屈折率層用組成物の硬化物からなる。上記低屈折率層用組成物には、上記ハードコート層よりも屈折率が低くなるように、適宜公知の低屈折率硬化性樹脂や微粒子を用いることができる。
このような低屈折率層を有することにより、反射防止性能に優れた光学積層体とすることができる。
本発明の光学積層体の好ましい態様において、ハードコート層の屈折率は、硬化後に1.47~1.60であり、低屈折率層の屈折率は、硬化後に1.40以下であることが好ましく、1.36以下であることがより好ましい。
上記低屈折率層は、最表面に形成されていることが好ましい。
上記低屈折率層は、公知の低屈折率層であれば特に限定されず、例えば、低屈折率剤、バインダー樹脂及び溶剤を含む低屈折率層用組成物を使用して形成することができる。
上記低屈折率剤としては、特に限定されず、公知のものを使用することができるが、なかでも、屈折率が低い点及び低屈折率層の硬度が高い点で、空隙を有する微粒子であることが好ましく、中空シリカであることがより好ましい。
上記中空シリカとしては、特開2001-233611号公報、特開平7-133105号公報、特開2002-79616号公報、又は、特開2006-106714号公報等に記載された製法によって得られるシリカ微粒子を挙げることができる。
上記中空シリカは、市販品を用いてもよく、上記中空シリカの市販品としては、例えば、日本シリカ工業株式会社製の商品名NipsilやNipgel、日産化学工業社製のコロイダルシリカUPシリーズ(商品名)等を挙げることができる。
上記中空シリカの含有量は、低屈折率層用組成物中の樹脂固形分100質量部に対して50~170質量部であることが好ましい。50質量部未満であると、所望の屈折率を有する層を形成することができないおそれがある。170質量部を超えると、硬度が低下してしまう恐れがあり、また耐透明性が低下したり、ヘイズが上昇するおそれがある。上記中空シリカの含有量は、70~150質量部であることがより好ましい。
上記バインダー樹脂としては、紫外線又は電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化型樹脂、上記電離放射線硬化型樹脂と溶剤乾燥型樹脂(熱可塑性樹脂等、塗工時に固形分を調整するために添加した溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂)との混合物、及び、熱硬化型樹脂を挙げることができる。より好ましくは電離放射線硬化型樹脂である。なお、本明細書において、「樹脂」は、モノマー、オリゴマー等の樹脂成分も包含する概念である。
上記電離放射硬化型樹脂としては、例えば、アクリレート系化合物等の1又は2以上の不飽和結合を有する化合物を挙げることができる。上記アクリレート系化合物としては、公知のものを使用することができる。
また、上記バインダー樹脂としては、上述したハードコート層の親水性、疎水性の度合いに合せて、適宜選択して用いることが好ましい。
また、上記低屈折率層に使用するバインダー樹脂として、屈折率を下げるために、分子内にフッ素原子を有する樹脂であってもよい。上記フッ素原子を有する樹脂は、モノマー、オリゴマー、ポリマーであってもよく、好ましくは、分子内に少なくとも1個以上の(メタ)アクロイル基を有する化合物である。
上記フッ素原子を有する樹脂は、上述した中空シリカと併用してもよい。
上記溶剤としては、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール(IPA)、n-ブタノール、s-ブタノール、t-ブタノール、ベンジルアルコール、PGME)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ヘプタノン、ジイソブチルケトン、ジエチルケトン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチル、PGMEA)、脂肪族炭化水素(例、ヘキサン、シクロヘキサン)、ハロゲン化炭化水素(例、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素)、芳香族炭化水素(例、ベンゼン、トルエン、キシレン)、アミド(例、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、n-メチルピロリドン)、エーテル(例、ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン)、エーテルアルコール(例、1-メトキシ-2-プロパノール)等を挙げることができる。
上記低屈折率層用組成物は、上記低屈折率剤、バインダー樹脂及び溶剤の他に必要に応じてその他の成分を含むものであってもよい。上記その他の成分としては、上述した樹脂組成物で使用できるその他の成分と同様のものを挙げることができる。
上記低屈折率用組成物は、上述した成分を混合分散することにより得ることができる。
上記混合分散する方法としては、公知の方法を挙げることができる。
本発明の光学積層体は、上記トリアセチルセルロース基材、ハードコート層及び低屈折率層の他に、必要に応じて他の機能層を有していてもよい。
上記他の機能層としては、例えば、高屈折率層、中屈折率層、防汚層等を挙げることができる。これらの機能層は、公知の材料を使用して公知の方法で形成することができる。なお、これら他の機能層を構成するバインダーや溶剤等の材料は、上述したハードコート層と同じ材料を用いることができる。このような材料を用いることで、ハードコート層に対する密着性を良好にできる。上記他の機能層を構成する材料選択には、ハードコート層の親水性、疎水性の度合いを考慮することが好ましい。
本発明の光学積層体は、表面抵抗値が1×1011Ω/□以下、かつ、ヘイズが0.7%以下であることが好ましい。
表面抵抗値が1×1011Ω/□を超えると、帯電防止性を充分に得ることができないことがある。
上記表面抵抗値は、表面抵抗値測定器(三菱化学社製、製品番号;Hiresta IP MCP-HT260)にて印加電圧500Vで測定して得られる値である。
また、本発明の光学積層体のヘイズが0.7%を超えると、所望の光学特性が得られず、本発明の光学積層体を画像表示表面に設置した際の視認性が低下することがある。
上記ヘイズは、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、製品番号;HM-150)を用いてJIS K-7136に従い測定して得られる値である。
本発明の光学積層体は、全光線透過率が、90%以上であることが好ましい。90%未満であると、ディスプレイ表面に装着した場合において、色再現性や視認性を損なうおそれがある。上記全光線透過率は、92%以上であることがより好ましい。
上記全光線透過率は、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、製品番号:HM-150)を用いてJIS K-7361に準拠した方法により測定することができる。
また、本発明の光学積層体は、硬度が、JIS K5600-5-4(1999)による鉛筆硬度試験(荷重4.9N)において、H以上であることが好ましく、2H以上であることがより好ましく、3H以上であることが更に好ましい。なお、本発明の光学積層体を画像表示装置の最表面に用いる場合には、上記硬度は2H以上であることが好ましく、3H以上であることがより好ましい。
本発明の光学積層体の製造方法としては、例えば、トリアセチルセルロース基材上に上述した樹脂組成物を使用してハードコート層を形成する方法を挙げることができる。
上記トリアセチルセルロース基材、及び、ハードコート層は、上述したものと同様のものを挙げることができる。また、上記樹脂組成物を使用してハードコート層を形成する方法としては、上述した方法と同様の方法を挙げることができる。
また、上記ハードコート層を形成する樹脂組成物のバインダー樹脂中に、防眩材を添加することにより、防眩性能を有する光学積層体にすることもできる。添加する防眩材としては、有機樹脂微粒子や無機微粒子等いずれの微粒子も用いることができる。また、防眩材を添加するのではなく、バインダー樹脂中の親水性、疎水性バランスを考慮しながら、バインダー樹脂同士の相分離によって、防眩性能を有するハードコート層を得ることもできる。
なお、防眩性能を有する本発明の光学積層体の全体ヘイズ、すなわち、表面凹凸によるヘイズだけではなく、内部拡散等によるヘイズも加えたヘイズは、0.3~50%であり、静止画像、動画像ともに色の色調や鮮明度が、より優れた防眩性能を有する光学積層体とするためには、最大の全体へイズは、22%以下が好ましい。
本発明の光学積層体は、偏光素子の表面に、上記光学積層体を、トリアセチルセルロース基材におけるハードコート層が存在する面と反対側の面に設けることによって、偏光板とすることができる。このような偏光板もまた、本発明の一つである。
上記偏光素子としては特に限定されず、例えば、ヨウ素等により染色し、延伸したポリビニルアルコールフィルム、ポリビニルホルマールフィルム、ポリビニルアセタールフィルム、エチレン-酢酸ビニル共重合体系ケン化フィルム等を使用することができる。上記偏光素子と上記光学積層体とのラミネート処理においては、トリアセチルセルロース基材にケン化処理を行うことが好ましい。ケン化処理によって、接着性が良好になり帯電防止効果も得ることができる。
本発明は、最表面に上記光学積層体又は上記偏光板を備えてなる画像表示装置でもある。上記画像表示装置は、LCD等の非自発光型画像表示装置であっても、PDP、FED、ELD(有機EL、無機EL)、CRT等の自発光型画像表示装置であってもよい。
上記非自発光型の代表的な例であるLCDは、透過性表示体と、上記透過性表示体を背面から照射する光源装置とを備えてなるものである。本発明の画像表示装置がLCDである場合、この透過性表示体の表面に、上記光学積層体又は上記偏光板が形成されてなるものである。
本発明が上記光学積層体を有する液晶表示装置の場合、光源装置の光源は光学積層体の下側から照射される。なお、STN型の液晶表示装置には、液晶表示素子と偏光板との間に、位相差板が挿入されてよい。この液晶表示装置の各層間には必要に応じて接着剤層が設けられてよい。
上記自発光型画像表示装置であるPDPは、表面ガラス基板(表面に電極を形成)と当該表面ガラス基板に対向して間に放電ガスが封入されて配置された背面ガラス基板(電極および、微小な溝を表面に形成し、溝内に赤、緑、青の蛍光体層を形成)とを備えてなるものである。本発明の画像表示装置がPDPである場合、上記表面ガラス基板の表面、又はその前面板(ガラス基板又はフィルム基板)に上述した光学積層体を備えるものでもある。
上記自発光型画像表示装置は、電圧をかけると発光する硫化亜鉛、ジアミン類物質等の発光体をガラス基板に積層し、基板にかける電圧を制御して表示を行うELD装置、又は、電気信号を光に変換し、人間の目に見える像を発生させるCRT等の画像表示装置であってもよい。この場合、上記のような各表示装置の最表面又はその前面板の表面に上述した光学積層体を備えるものである。
本発明の光学積層体は、いずれの場合も、テレビジョン、コンピュータ、タッチパネル等のディスプレイ表示に使用することができる。特に、CRT、液晶パネル、PDP、ELD、FED等の高精細画像用ディスプレイの表面に好適に使用することができる。
本発明の光学積層体は、上述した樹脂組成物を用いてなるハードコート層を有するため、帯電防止性、光学特性、硬度、密着性及び干渉縞防止性に優れたものとなる。このため、本発明の光学積層体は、陰極線管表示装置(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等に好適に適用することができる。
(a)、(b)は、本発明における樹脂組成物を使用して製造した本発明の光学積層体におけるハードコート層の形成機構を示す断面の模式図の一例であり、(c)は、低屈折率層を設けた本発明の光学積層体を模式的に示す断面図である。
本発明の内容を下記の実施例により説明するが、本発明の内容はこれらの実施態様に限定して解釈されるものではない。また、特別に断りの無い限り、「部」及び「%」は質量基準である。
(実施例1)
下記組成を配合して樹脂組成物を調製した。
4級アンモニウム塩含有重合体A(ACRIT 1SX-3000、重量平均分子量(Mw)1~4万、大成ファインケミカル社製)
固形分換算で3質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(6官能、重量平均分子量(Mw)524、日本化薬社製) 27質量部
BS577(ビームセット577、ウレタンアクリレート、Mw1000、荒川化学工業社製) 70質量部
光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・ジャパン社製) 4質量部
メチルエチルケトン(MEK) 85質量部
n-ブタノール 15質量部
得られた樹脂組成物を、トリアセチルセルロース(TAC)基材(厚み80μm、TD80ULN(製品名)、富士フィルム社製)上に、塗布量(Dry量)15g/m(乾燥膜厚12μm)で塗布し、70℃で60秒間乾燥させて塗膜を形成後、該塗膜に200mJ/cmの紫外線を照射して該塗膜を硬化させて、ハードコート層を形成し、光学積層体を得た。
(実施例2~10、12~15、比較例1~6、参考例1~10)
ハードコート層用樹脂組成物の組成を表1に記載のように、基材については表2に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして光学積層体を製造した。
なお、表1に示す、上述以外の4級アンモニウム塩含有重合体、樹脂、基材等は、具体的には以下の通りである。
また、表1中のバインダー樹脂の質量部の欄に記載された数値は、各樹脂の混合比を示す。
<4級アンモニウム塩含有重合体>
B:H6500(固形分中の約10%が4級アンモニウム塩含有重合体、約90%がDPHA)、Mw1万、三菱化学社製、固形分50%(溶剤MEK、アルコール)
C:H6500のMwを22000とした4級アンモニウム塩含有重合体
D:H6500のMwを4500とした4級アンモニウム塩含有重合体
<バインダー樹脂>
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート、Mw298
UV1700B:紫光UV1700B、ウレタンアクリレート、Mw2000、日本合成化学社製
DPHA40H:DPHA40H、ウレタンアクリレート、Mw7000、日本化薬化学社製
HOP:ライトエステルHOP、1官能モノマー、Mw144、共栄社化学社製
DCPA:ライトエステルDCPA、2官能モノマー、Mw303、共栄社化学社製
M9050:ポリエステルエチレンオキサイド(EO)変性トリアクリレートとイソシアヌル酸EO変性トリアクリレートとの混合樹脂、Mw約420、東亜合成社製
M8030:ポリエステルトリアクリレート、Mw約400、東亜合成社製、3官能
UN904:アートレジンUN904、ウレタンアクリレート、Mw4900、根上工業社製、10官能
V802:V802、9官能モノマー、Mw1000、大阪有機化学社製
EBECRYL 8210:ウレタンアクリレート、Mw600、官能基数4、ダイセル・サイテック社製
UX-3204:ウレタンアクリレート、Mw13000、官能基数2、日本化薬社製
EBECRYL 885:ポリエステルアクリレート、Mw6000、官能基数5、ダイセル・サイテック社製
<基材>
PET基材:東洋紡社製A4300、厚み188μm
(実施例11)
実施例1と同様にして、トリアセチルセルロース(TAC)基材上にハードコート層を形成した後、該ハードコード層上に下記組成の低屈折率層用組成物を塗布して塗膜を形成し(乾燥膜厚100nm)、温度70℃の熱オーブン中で60秒間乾燥し、塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線を積算光量が200mJになるように照射して塗膜を硬化させることにより、低屈折率層を更に形成し、光学積層体を得た。
<低屈折率層用組成物>
中空状処理シリカ微粒子(該シリカ微粒子の固形分:20質量%溶液;メチルイソブチルケトン、平均粒径:50nm) 73質量部
フッ素原子含有ポリマー(JSR社製;オプスターTU2224、固形分20%溶剤メチルイソブチルケトン) 固形分換算で2質量部
フッ素原子含有モノマー(共栄社化学社製;LINC3A、屈折率1.42、固形分100%) 5質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA) 3質量部
重合開始剤(イルガキュア127;チバ・ジャパン社製) 0.35質量部
シリコーン・フッ素原子含有防汚剤(TU2225;JSR社製)
固形分換算で0.5質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK) 320質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME) 161質量部
(親水性の度合い)
上述の4級アンモニウム塩含有重合体及びバインダー樹脂をそれぞれ単独で用いて、PET基材上に乾燥膜厚7μmで硬化(紫外線照射量200mJ/cm)させて塗膜を形成し、上記塗膜の水の接触角を協和界面科学社製Model CA-Xにより測定した。結果を以下に示す。
DPHA  74度
PETA  68度
M9050  75度
BS577  72度
M8030  76度
UV1700B  83度
UN904  80度
DPHA40H  80度
DCPA  76度
HOP  65度
V802  74度
EBECRYL 8210  71度
UX-3204  80度
EBECRYL 885  72度
4級アンモニウム塩含有重合体  70度
得られた光学積層体について、下記の項目において評価した。結果を表2に示す。
(表面抵抗)
表面抵抗値(Ω/□)は、表面抵抗値測定器(三菱化学社製、製品番号;Hiresta IP MCP-HT260)を用いて印加電圧500Vで測定した。
(干渉縞の有無)
光学積層体のハードコート層と逆の面に、裏面反射を防止するための黒色テープを貼り、ハードコート層の面から光学積層体を目視により観察し、干渉縞の発生の有無を評価した。
評価は、干渉縞がなく良好な場合を「なし」、干渉縞が発生した場合を「あり」とした。
(ヘイズ)
ヘイズ値(%)は、ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、製品番号;HM-150)を用いてJIS K-7136に従い測定した。
(密着性)
JIS K-5600に基づき、光学積層体のハードコード層に、1mm角で合計100目の碁盤目を入れ、ニチバン社製工業用24mmセロテープ(登録商標)を用いて5回連続剥離試験を行い、残っているマス目の数量を測定した。剥がれたマス目が一つもなく、全てのマス目が残っていたものを「○」とし、1つでもはがれたマス目があったものを「×」とした。
(透過率)
ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製、製品番号;HM-150)を用いて、JIS K-7361に従い、全光線透過率を測定した。
(鉛筆硬度)
光学積層体を温度25℃、相対湿度50%の条件で2時間調湿した後、JIS S-6006に規定する試験用鉛筆(硬度H~3H)を用いて、JIS K5600-5-4(1999)に規定する鉛筆硬度評価方法に従い、鉛筆硬度試験を4.9Nの荷重にて実施した。5本の傷をつけ、4本以上傷跡がない場合の鉛筆硬度を試験結果の硬度とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
表2より、本発明の実施例の光学積層体は、優れた帯電防止性を有し、かつ、光学特性、硬度、密着性及び干渉縞防止性に優れたものであった。一方、比較例の光学積層体においては、帯電防止性、光学特性、硬度、密着性及び干渉縞防止性のすべてにおいて良好であったものはなかった。
参考例1の光学積層体は、樹脂組成物中の水分含有量が多く、光学特性に劣るものであった。参考例2の光学積層体は、親水性溶剤の配合量が多く、帯電防止性及び密着性に劣るものであった。参考例3の光学積層体は、親水性溶剤を配合しなかったため、光学特性に劣るものであった。参考例4の光学積層体は、疎水性溶剤を配合しなかったため、帯電防止性及び密着性に劣るものであった。参考例5の光学積層体は、4級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量が大きく、帯電防止性に劣るものであった。参考例6の光学積層体は、4級アンモニウム塩含有重合体の重量平均分子量が小さく、帯電防止性に劣るものであった。参考例7の光学積層体は、バインダー樹脂におけるモノマー成分の重量平均分子量が大きく、帯電防止性及び密着性に劣るものであった。参考例8の光学積層体は、バインダー樹脂におけるオリゴマー成分(ウレタンオリゴマー)の重量平均分子量が小さく、光学特性に劣るものであった。参考例9の光学積層体は、バインダー樹脂におけるオリゴマー成分(ウレタンオリゴマー)の重量平均分子量が大きく、帯電防止性、密着性及び硬度に劣るものであった。参考例10の光学積層体は、バインダー樹脂におけるオリゴマー成分として、ウレタンオリゴマーを用いなかったため、帯電防止性及び硬度に劣るものであった。
本発明の光学積層体は、陰極線管表示装置(CRT)、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、タッチパネル、電子ペーパー等に好適に適用することができる。
1 トリアセチルセルロース基材
2 樹脂組成物
3 4級アンモニウム塩含有重合体
4 樹脂組成物(浸透部)
5 樹脂組成物(非浸透部)
6 ハードコート層
7 渾然一体層
8 低屈折率層

Claims (10)

  1. トリアセチルセルロース基材上に設けられたハードコート層を有する光学積層体であって、
    前記ハードコート層の形成に用いられる樹脂組成物が、4級アンモニウム塩含有重合体、バインダー樹脂及び溶剤を含有し、
    前記4級アンモニウム塩含有重合体は、前記バインダー樹脂よりも親水性の度合いが高いものであり、
    前記バインダー樹脂は、親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分を含有する
    ことを特徴とする光学積層体。
  2. 4級アンモニウム塩含有重合体は、ジメチルアミノエチルメタクリレート4級アンモニウム塩と(メタ)アクリレート化合物とが、質量比1/99~90/10で共重合されたものである請求項1記載の光学積層体。
  3. 4級アンモニウム塩含有重合体の含有量は、樹脂組成物の固形分中、1.0~10質量%である請求項1又は2記載の光学積層体。
  4. 親水性の度合いの異なる2種以上の樹脂成分は、重量平均分子量600以下のモノマー及び重量平均分子量1000~1万のオリゴマーであり、かつ、前記モノマーの親水性の度合いが前記オリゴマーの親水性の度合いよりも高い請求項1、2又は3記載の光学積層体。
  5. 重量平均分子量600以下のモノマーは、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)トリアクリレート、ポリエステル(メタ)ジアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ポリエステルエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、及び、プロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレートからなる群より選択される少なくとも1種を含み、
    重量平均分子量1000~1万のオリゴマーは、ウレタン(メタ)アクリレートである請求項4記載の光学積層体。
  6. 溶剤は、親水性の度合いの異なる2種以上の溶剤を含有する請求項1、2、3、4又は5記載の光学積層体。
  7. 溶剤は、トリアセチルセルロース基材に対して浸透性を有する浸透性溶剤を含有する請求項1、2、3、4、5又は6記載の光学積層体。
  8. 表面抵抗値が1×1011Ω/□以下、かつ、ヘイズが0.7%以下である請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の光学積層体。
  9. 偏光素子を備えてなる偏光板であって、
    前記偏光板は、偏光素子表面に請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の光学積層体を備えることを特徴とする偏光板。
  10. 最表面に請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の光学積層体、又は、請求項9記載の偏光板を備えることを特徴とする画像表示装置。
     
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