JP4990665B2 - 光学フィルム、偏光板、及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
<1>
支持体に、塗布組成物を塗設してなる層を最外層に有する光学フィルムであって、該塗布組成物が、以下の(A)、(B)及び(C)を含有し、かつ該最外層の屈折率が1.20以上1.38以下の範囲である光学フィルム。
(A)フッ素含率が40質量%以上である含フッ素化合物であって、
(メタ)アクリロイル基を有する構成成分をモル分率で15%以上30%以下の範囲で含有し、
下記一般式[1−1]で表される単量体から重合される構成成分、及び下記一般式[1−2]で表される単量体から重合される構成成分を含有し、
下記一般式[1−3]で表される単量体から重合される構成成分をモル分率で10%以上50%以下の範囲で含有し、
主鎖に下記一般式2で表されるポリシロキサン繰り返し単位を含有し、
数平均分子量が10000〜100000である含フッ素化合物
一般式[1−1] CF 2 =CF−Rf1
一般式[1−2] CF 2 =CF−ORf12
一般式[1−3] CH 2 =CH−ORf13
(式中Rf1は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表し、Rf12は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表し、Rf13は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表す)
一般式2
(式中R 1 、R 2 は同一であっても異なっていてもよく、アルキル基又はアリール基を表し、pは2〜500の整数を表す。)
(B)粒子サイズ5nm以上120nm以下の中空シリカ微粒子
(C)1分子中に(メタ)アクリロイル基を複数個有する化合物
<2>
前記塗布組成物がさらに粒子サイズが30nm以上150nm以下である空腔のないシリカ粒子を含有する<1>に記載の光学フィルム。
<3>
前記(A)が、水酸基を有する上記<1>又は<2>に記載の光学フィルム。
<4>
前記(A)のフッ素含率が、45%以上である上記<1>〜<3>のいずれかに記載の光学フィルム。
<5>
前記(B)の中空シリカ微粒子のうち少なくとも1種が、粒子サイズ40nm以上100nm以下の微粒子である上記<1>〜<4>のいずれかに記載の光学フィルム。
<6>
前記(B)の中空シリカ微粒子のうち少なくとも1種の粒子の屈折率が、1.15以上1.30以下である上記<1>〜<5>のいずれかに記載の光学フィルム。
<7>
前記(C)が、オルガノシロキサン構造を有する上記<1>〜<6>のいずれかに記載の光学フィルム。
<8>
前記(C)が、フッ素を有する上記<1>〜<7>のいずれか記載の光学フィルム。
<9>
前記塗布組成物が、さらに(D)1分子中に(A)の含フッ素化合物と化学結合形成可能な官能基を複数個含む化合物を含有する上記<1>〜<8>のいずれかに記載の光学フィルム。
<10>
前記(D)が、アミノプラスト類である上記<9>に記載の光学フィルム。
<11>
前記塗布組成物が、さらに(E)重合開始剤を含有する上記<1>〜<10>のいずれかに記載の光学フィルム。
<12>
前記(E)の重合開始剤の分子量が280以上である上記<11>に記載の光学フィルム。
<13>
前記最外層の屈折率が1.20以上1.35以下である上記<1>〜<12>のいずれかに記載の光学フィルム。
<14>
前記光学フィルムの表面ヘイズ値が、10%以下である上記<1>〜<13>のいずれかに記載の光学フィルム。
<15>
偏光膜と、該偏光膜の両側に設けられた保護フィルムとを有する偏光板であって、該保護フィルムの少なくとも一方が、上記<1>〜<14>のいずれかに記載の光学フィルムである偏光板。
<16>
上記<1>〜<14>のいずれかに記載の光学フィルム、又は上記<15>に記載の偏光板を、有する画像表示装置。
なお、本発明は上記<1>〜<16>に関するものであるが、参考のためその他の事項(例えば下記(1)〜(19)に記載の事項など)についても記載した。
(2)前記(A)が、水酸基を有する前記1に記載の光学フィルム。
(3)前記(A)が、(メタ)アクリレート基を有する前記1又は2に記載の光学フィルム。
(4)前記(A)のフッ素含率が、45%以上である前記1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
(5)前記(B)の粒子のうち少なくとも1種が、40nm以上100nm以下の微粒子である前記1〜4のいずれかに記載の光学フィルム。
(6)前記(B)の粒子のうち少なくとも1種の粒子の屈折率が、1.15以上1.30以下である前記1〜5のいずれかに記載の光学フィルム。
(7)前記(B)の粒子のうち少なくとも1種が内部に空孔を有する粒子である前記1〜6のいずれかに記載の光学フィルム。
(8)前記塗布組成物が、さらに成分(C)(メタ)アクリロイル基を有する化合物を含有する前記1〜7のいずれかに記載の光学フィルム。
(9)前記(C)が、1分子中に(メタ)アクリロイル基を複数個有する前記8に記載の光学フィルム。
(10)前記(C)が、オルガノシロキサン構造を有する前記8又は9に記載の光学フィルム。
(11)前記(C)が、フッ素を有する前記8〜10のいずれかに記載の光学フィルム。(12)前記塗布組成物が、さらに(D)1分子中に(A)の含フッ素化合物と化学結合形成可能な官能基を複数個含む化合物を含有する前記1〜11のいずれかに記載の光学フィルム。
(13)前記(D)が、アミノプラスト類である前記12に記載の光学フィルム。
(14)前記塗布組成物が、さらに(E)重合開始剤を含有する前記1〜13のいずれかに記載の光学フィルム。
(15)前記(E)の重合開始剤の分子量が280以上である前記14に記載の光学フィルム。
(16)前記最外層の屈折率が1.20以上1.35以下である前記1〜15のいずれかに記載の光学フィルム。
(17)前記光学フィルムの表面ヘイズ値が、10%以下である前記1〜16のいずれかに記載の光学フィルム。
(18)偏光膜と、該偏光膜の両側に設けられた保護フィルムとを有する偏光板であって、該保護フィルムの少なくとも一方が、前記1〜17のいずれかに記載の光学フィルムである偏光板。
(19)前記1〜17のいずれかに記載の光学フィルム、又は前記18に記載の偏光板を、有する画像表示装置。
(A)フッ素含率が40%以上である含フッ素化合物
(B)粒子サイズ5nm以上120nm以下の微粒子
1−(1)フッ素含率が40%以上である化合物 [本発明の低屈折率層の構成成分(A)]
本発明においては、フッ素含率(質量%)が40%以上である化合物は、反応性の官能基を有しており、塗布組成物として調製され低屈折率層を形成することができれば構造に特に制限はない。塗布・硬化時に揮発せずに層を形成する観点からは、分子量300以上300,000以下が好ましい。
成分(A)として用いる含フッ素化合物は特に限定されないが、分子量が1000以上の多官能のポリマーが好ましい。含フッ素ポリマーの屈折率は1.34〜1.40が好ましく、更に好ましくは1.35〜1.38、最も好ましくは、1.35〜1.37である。以下含フッ素ポリマーについて詳細に述べる。
本発明に用いることのできる含フッ素ポリマーとして以下の構造のものを挙げることができる。
(MF1)a−(MF2)b−(MF3)c−(MA)d−(MB)e
一般式1中、a〜eは、それぞれ各構成成分のモル分率を表し、30≦a+b≦70、0≦c≦50、5≦d≦50、0≦e≦20の関係を満たす値を表す。
一般式[1−1]
(CF2=CF−Rf1)
式中、Rf1は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す。
一般式[1−2]
(CF2=CF−ORf12)
式中、Rf12は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表わす。
一般式[1−3]
(CH2=CH−ORf13)
式中、Rf13は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表す。
一般式[1−1]
(CF2=CF−Rf1)
式中、Rf1は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表す。一般式[1−1]の化合物としては重合反応性の観点からは、ペルフルオロプロピレン又はペルフルオロブチレンが好ましく、入手性の観点からペルフルオロプロピレンであることが特に好ましい。
(CF2=CF−ORf12)
式中、Rf12は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表わし、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10の含フッ化アルキル基であり、炭素数1〜10のペルフルオロアルキル基であることがさらに好ましい。また、該フッ化アルキル基は置換基を有していてもよい。Rf12の具体例としては、
−CF3{M2−(1)}、
−CF2CF3{M2−(2)}、
−CF2CF2CF3{M2−(3)}、
−CF2CF(OCF2CF2CF3)CF3{M2−(4)}などが挙げられる。
(CH2=CH−ORf13)
式中、Rf13は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表し、好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜15の含フッ素アルキル基であり、直鎖{例えば−CF2CF3、−CH2(CF2)aH、−CH2CH2(CF2)aF(a:2〜12の整数)など}であっても、分岐構造{例えば−CH(CF3)2、−CH2CF(CF3)2、−CH(CH3)CF2CF3、−CH(CH3)(CF2)5CF2Hなど}を有していてもよく、また脂環式構造(好ましくは5員環又は6員環、例えばペルフルオロシクロへキシル基、ペルフルオロシクロペンチル基又はこれらで置換されたアルキル基等)を有していてもよく、エーテル結合(例えば-CH2OCH2CF2CF3、-CH2CH2OCH2(CF2)bH、-CH2CH2OCH2(CF2)bF(b:2〜12の整数)、−CH2CH2OCF2CF2OCF2CF2Hなど)を有していてもよい。なおRf13で表される置換基はここで述べた置換基に限られるものではない。
一般式6で表される構成成分中のアリル基も、一般式5の構成成分同様水酸基を有するポリマーを合成した後、アリルハライドを作用させる等の方法で導入することができる。
(ポリシロキサン構造を有する構成単位)
主鎖又は側鎖に下記一般式2で表されるポリシロキサン繰り返し単位を含むことができる。
一般式2
30≦a+b≦70、0≦c≦50、5≦d≦50、0≦e≦20
の関係を満たす値を表す。素材の低屈折率化のためには(MF1)成分及び(MF2)成分のモル分率(%)a+bを高めることが望まれるが、重合反応性の点で一般的な溶液系ラジカル重合反応では50〜70%程度の導入が限界でありこれ以上は困難である。本発明においては、a+bは40%以上であることが好ましく、45%以上であることが特に好ましい。
(MF1)成分
HFP:ヘキサフルオロプロピレン
(MF2)成分
FPVE:パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)
(MB)成分
EVE:エチルビニルエーテル
VPS―1001:アゾ基含有ポリジメチルシロキサン、ポリシロキサン部の分子量約1万、(株)和光純薬工業製
FM−0721:メタクリロイル変性ジメチルシロキサン、平均分子量5000、(株)チッソ製
NE−30:反応性ノニオン乳化剤、エチレンオキサイド部位含有、(株)旭電化工業製
本発明の低屈折率層に用いることのできる、微粒子について述べる。本発明においては、低屈折率層に微粒子を用いることが、低屈折率化、耐擦傷性改良の観点から好ましい。
微粒子は、低屈折率化の観点からは、有機又は無機の微粒子が好ましく、有機又は無機の低屈折率微粒子が好ましい。
また、特開2005−213366号公報や同2005−215315号公報に記載の中空の有機粒子を用いることも好ましい。
低屈折率化を図るには、微粒子のうち少なくとも1種が、多孔質又は中空構造の微粒子を使用することが好ましい。これら粒子の空隙率は、好ましくは10〜80%、さらに好ましくは20〜60%、最も好ましくは30〜60%である。中空微粒子の空隙率を上述の範囲にすることが、低屈折率化と粒子の耐久性維持の観点で好ましい。
中空微粒子の好ましい製造方法を以下に記載する。第1段階として、後処理で除去可能なコア粒子形成、第2段階としてシェル層形成、第3段階としてコア粒子の溶解、必要に応じて第4段階として追加シェル層の形成である。具体的には中空粒子の製造は、例えば特開2001−233611号公報に記載されている中空シリカ微粒子の製造方法に準じて行うことができる。
シェル厚を厚くすることで粒子表面の吸着サイトを減少させ、吸着水量を低減することが可能であり、好ましい。さらに導電性の成分でシェルを形成すると導電性も付与することができて好ましい。特に好ましくは、コア粒子としてシリカ系の多孔質または中空の粒子を用い、シェルとして、ZnO2、Y2O3、Sb2O5、ATO、ITO、SnO2を用いる組合せである。以下特に好ましい酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子について述べる。
また、内部に空洞を有するシリカ系微粒子としては、特開2001−233611号公報に開示した、シリカとシリカ以外の無機酸化物からなり、内部に空洞を有する低屈折率のナノメーターサイズのシリカ系微粒子も好適に用いることができる。
本発明の酸化アンチモン被覆シリカ系微粒子は、必要に応じて常法によりシランカップリング剤により表面処理して用いることができる。
本発明において、低屈折率層に用いることのできる粒子は、吸着水量が6.1質量%以下であることが、塗布液中での分散性、塗膜の硬度、防汚性、の点で好ましい。
本発明において、空孔含有微粒子の吸着水量は以下の測定法により求めることができる。
粒子の粉末を、ロータリーポンプを用いて、20℃、約1hPaの条件で1時間乾燥させた。その後20℃、55%RHで1時間保存した。島津(株)製“DTG−50”を用い、乾燥後の試料約10mgを白金セルに秤量し、加熱速度20℃/分で温度20℃から950℃まで上昇させた。吸着水量は、200℃まで昇温した際の質量減少百分率として以下により算出した。
吸着水量(%)=100×(W20−W200)/W200
ここで、
W20:昇温開始時の初期質量、
W200:200℃まで昇温した時点での質量。
無機微粒子の表面の処理方法について、多孔質又は中空の無機微粒子を例として述べる。低屈折率層形成用バインダーへの分散性を改良するために、無機微粒子の表面は下記一般式(1)で表されるオルガノシランの加水分解物及び/又はその部分縮合物により処理がされているのが好ましく、処理の際に、酸触媒及び金属キレート化合物のいずれか、あるいは両者が使用されることが更に好ましい。
本発明に用いるオルガノシラン化合物について詳細に説明する。
一般式(1):
(R10)a1−Si(X11)4-a1
a1は1〜3の整数を表す。好ましくは1又は2であり、特に好ましくは1である。R10又はX11が複数存在するとき、複数のR10又はX11はそれぞれ異なっていてもよい。
一般式(1−2):
一般式(2):(Rf−L21)b1−Si(X21)b1-4
b1は前記一般式(1)のa1と同義であり、1〜3の整数を表す。好ましくは1又は2であり、特に好ましくは1である。
一般式(2−1):CnF2n+1−(CH2)m−Si(X22)3
上記一般式(2−1)中、nは1〜10の整数、mは1〜5の整数を表す。nは4〜10が好ましく、mは1〜3が好ましく、X22はメトキシ基、エトキシ基、及び塩素原子を表す。
本発明においては、以上述べたオルガノシラン化合物の加水分解物及び/又はその部分縮合物を無機微粒子表面と作用させることにより、無機微粒子の分散性を改善することができる。オルガノシラン化合物の加水分解/縮合反応は、加水分解性基(X11、X21及びX22)1モルに対して、0.3〜2.0モル、好ましくは0.5〜1.0モルの水を添加し、本発明に用いられる酸触媒又は、金属キレート化合物の存在下、15〜100℃で、撹拌することにより行われることが好ましい。
オルガノシランの加水分解物及び/又は縮合反応物による分散性の改良処理は、触媒の存在下で行われることが好ましい。触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸類;シュウ酸、酢酸、ギ酸、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機酸類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等の無機塩基類;トリエチルアミン、ピリジン等の有機塩基類;トリイソプロポキシアルミニウム、テトラブトキシジルコニウム等の金属アルコキシド類等が挙げられるが、無機酸化物微粒子液の製造安定性や保存安定性の点から、本発明においては、酸触媒(無機酸類、有機酸類)及び/又は金属キレート化合物が用いられる。無機酸では塩酸、硫酸、有機酸では、水中での酸解離定数(pKa値(25℃))が4.5以下のものが好ましく、塩酸、硫酸、水中での酸解離定数が3.0以下の有機酸がより好ましく、塩酸、硫酸、水中での酸解離定数が2.5以下の有機酸が更に好ましく、水中での酸解離定数が2.5以下の有機酸が更に好ましく、メタンスルホン酸、シュウ酸、フタル酸、マロン酸が更に好ましく、シュウ酸が特に好ましい。
本発明において、オルガノシランの加水分解物及び/又は縮合反応物による分散性の改良処理に用いる金属キレート化合物は、下記一般式(3−1)で表されるアルコールと下記一般式(3−2)で表される化合物とを配位子とした、Zr、Ti又はAlから選ばれる金属を中心金属とする少なくとも1種の金属キレート化合物が好ましい。金属キレート化合物は、Zr、Ti又はAlから選ばれる金属を中心金属とするものであれば、特に制限なく好適に用いることができる。この範疇であれば、2種以上の金属キレート化合物を併用してもよい。
一般式(3−1):R31OH
一般式(3−2):R32COCH2COR33
(式中、R31及びR32は、同一又は異なってもよく、炭素数1〜10のアルキル基を示し、R33は炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数1〜10のアルコキシ基を示す。)
本発明において、無機微粒子を粉体から溶媒中に分散して調製するには、分散剤を用いることもできる。本発明においてアニオン性基を有する分散剤を用いることが好ましい。
これら分散剤の使用量は、無機微粒子に対して好ましくは、0.5〜30質量%、更に好ましくは1〜20質量%、最も好ましくは2〜15質量%である。該範囲では、分散性の改良が認められ、かつ塗膜強度の低下等の弊害もなく好ましい。
(D)で表される、1分子内に化学結合形成可能な官能基を複数個含む化合物について説明する。本発明においては、低屈折率層の塗膜強度向上、併用する微粒子と含フッ素化合物との相溶性改良等を目的として、1分子内に化学結合形成可能な官能基を複数個含む化合物を含有することが好ましい。好ましくは、エチレン性不飽和基を有する化合物、カチオン重合性基を有する化合物、水酸基と化学結合を形成する化合物を挙げることができる。
本発明のフッ素ポリマーに対して、(メタ)アクリロイル基を有する化合物(C)を併用することが好ましい。特に好ましくは、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するモノマーを併用することが好ましい。低屈折率層の屈折率を下げるためにポリマーのフッ素含率を高くすることは膜中の架橋基密度を下げる方向であり、皮膜の強度が低くなり、耐擦傷性が悪化する。また、低屈折率化のためフッ素含率の高いポリマーと内部に空孔を含むシリカ系の粒子を低屈折率層に併用する場合は、両者の表面エネルギー差が大きく異なるため、粒子表面の濡れ性が低い。溶剤を含む塗布液を塗布・乾燥して低屈折率層を形成する際に、粒子表面をフッ素ポリマーが覆うことができず、硬化後の塗膜の強度が低下しやすい。この現象は、フッ素ポリマーのフッ素含率の上昇、層内での粒子含率の上昇に伴い、顕著になる。特に、硬化時に酸素による重合阻害を受けやすい膜表層の硬化はより弱くなる傾向にある。すると、防汚性を発現する膜表層のシリコーン化合物が固定化できずに防汚性の悪化も招く。本発明では、該(メタ)アクリロイル基を有する化合物(C)を少量併用することで、粒子とフッ素ポリマーの親和性を改良し皮膜の強度を高め、耐擦傷性を良化させることができるだけでなく、防汚性をも良化させることが可能となると推測される。
該2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するモノマーの具体例としては、ネオペンチルグリコールアクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
2,2−ビス{4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル}プロパン、2−2−ビス{4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル}プロパン等のエチレンオキシドあるいはプロピレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸ジエステル類;
等を挙げることができる。
カチオン重合性基としては、エポキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基、ビニルオキシ基等が挙げられるが、好ましくは開環重合性の基であり、より好ましくはエポキシ基またはオキセタニル基であり、特に好ましくはエポキシ基である。これらの基は可能な位置に置換基を有していても良い。
本発明における低屈折率層は、水酸基を含む含フッ素ポリマー、及び該含フッ素ポリマー中の水酸基と反応し得る化合物(硬化剤)を含む硬化可能な組成物、いわゆる硬化性樹脂組成物を用いて形成されることが好ましい。硬化剤は水酸基と反応する部位を2個以上有することが好ましく、4個以上有することが更に好ましい。
上記化合物の分子量には特に制限はないが、好ましくは200〜10000であり、より好ましくは200〜3000、特に好ましくは400〜1500の範囲である。分子量が小さすぎると、皮膜形成過程での揮発が問題になり、大きすぎると含フッ素ポリマーとの相溶性が悪くなる。
本発明のフィルムには、オルガノシラン化合物又は、該オルガノシラン化合物の加水分解物および/またはその部分縮合物等(以下、得られた反応溶液を「ゾル成分」とも称する)を含有させることが、耐擦傷性の点で好ましい。
これら化合物は、前記硬化性組成物を塗布後、乾燥、加熱工程で縮合して硬化物を形成することによりバインダーとして機能する。また、多官能アクリレートポリマーを有する場合、活性光線の照射により3次元構造を有するバインダーが形成される。
該オルガノシラン化合物は硬化性組成物(防眩層用、低屈折率層用等の塗布液)に直接添加してもよいが、前記オルガノシラン化合物をあらかじめ触媒の存在下に処理して前記オルガノシラン化合物の加水分解物および/または部分縮合物を調製し、得られた反応溶液(ゾル液)を用いて前記硬化性組成物を調整するのが好ましく、本発明においてはまず前記オルガノシラン化合物の加水分解物および/または部分縮合物および金属キレート化合物を含有する組成物を調製し、これにβ−ジケトン化合物および/またはβ−ケトエステル化合物を添加した液を防眩層もしくは低屈折率層の少なくとも1層の塗布液に含有せしめて塗設することが好ましい。
本発明の低屈折率層の硬化に有効な重合開始剤について述べる。低屈折率層の構成成分がラジカル重合性化合物の場合には、これら化合物の重合は、光ラジカル開始剤又は熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射又は加熱により行うことができる。
光ラジカル重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ロフィンダイマー類、オニウム塩類、ボレート塩類、活性エステル類、活性ハロゲン類、無機錯体、クマリン類などが挙げられる。
これらの開始剤は単独でも混合して用いてもよい。
一般式(5):
熱ラジカル開始剤としては、有機又は無機過酸化物、有機アゾ及びジアゾ化合物等を用いることができる。
熱ラジカル開始剤は、バインダー100質量部に対して、0.1〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1〜10質量部の範囲である。
カチオン重合開始剤としては、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等のプロトン酸、トリエチルベンジルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩、ベンジルジメチルアミン、トリブチルアミン、トリス(ジメチルアミノ)メチルフェノール等の3級アミン、2−メチル−4−エチルイミダゾール、2−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トルエンスルホン酸シクロへキシルエステル、トルエンスルホン酸イソプロピルエステル等の加熱により分解してプロトン酸を発生する化合物、あるいは以下に記載する光の作用により酸触媒を発生する各種化合物を挙げることができる。本発明では、特に皮膜形成用組成物のポットライフの観点から、光の作用により酸を発生する化合物が好ましい。
これらの光の作用により、酸を発生する化合物と併用して増感色素も好ましく用いることができる。
水酸基含有含フッ素化合物と前記硬化剤の反応には、以下の硬化触媒を含有することが好ましい。この系では酸により硬化が促進される為、硬化性樹脂組成物に、酸性物質を添加することが望ましいが、通常の酸を添加すると塗布液中でも架橋反応が進行してしまい、故障(ムラ、ハジキなど)の原因となる。従って、熱硬化系で保存安定性と硬化活性を両立するために、加熱により酸を発生する化合物を硬化触媒として添加することがより好ましい。
b−3:ピリジン(115℃)、
b−14:4−メチルモルホリン(115℃)、
b−20:ジアリルメチルアミン(111℃)、
b−19:トリエチルアミン(88.8℃)、
b−21:t−ブチルメチルアミン(67〜69℃)、
b−22:ジメチルイソプロピルアミン(66℃)、
b−23:ジエチルメチルアミン(63〜65℃)、
b−24:ジメチルエチルアミン(36〜38℃)、
b−18:トリメチルアミン(3〜5℃)。
本発明の有機塩基の沸点は35℃以上85℃以下である。これ以上の温度では耐擦傷性の悪化が生じ、また35℃未満では塗布液が不安定となる。沸点は45℃以上80℃以下であることがさらに好ましく、55℃以上75℃以下であることが最も好ましい。
本発明では上述した熱酸発生剤の他に光照射により酸を発生する化合物、すなわち感光性酸発生剤をさらに添加しても良い。以下に本発明に用いることができる光酸発生剤について詳述する。
酸発生剤としては、光カチオン重合の光開始剤、色素類の光消色剤、光変色剤、またはマイクロレジスト等に使用されている公知の酸発生剤等、公知の化合物およびそれらの混合物等が挙げられる。感光性酸発生剤は当該硬化性樹脂組成物の塗膜に感光性を付与し、例えば、光等の放射線を照射することによって当該塗膜を光硬化させることを可能にする物質である。この感光性酸発生剤としては、例えば、(1)ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、アンモニウム塩、イミニウム塩、アルソニウム塩、セレノニウム塩、ピリジニウム塩等の各種オニウム塩;(2)β−ケトエステル、β−スルホニルスルホンとこれらのα−ジアゾ化合物等のスルホン化合物;(3)アルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等のスルホン酸エステル類;(4)スルホンイミド化合物類;(5)ジアゾメタン化合物類;その他を挙げることができ、適宜使用することができる。中でも、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、イミニウム塩が、光重合開始の光感度、化合物の素材安定性等の点から好ましい。例えば特開2002−29162号明細書の段落番号[0058]〜[0059]に記載の化合物等が挙げられる。
その他、具体的な化合物や使用法として、例えば特開2005―43876号記載の内容などを用いることができる。
本発明の低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.35が好ましく、更に好ましくは1.25〜1.35であり、最も好ましくは1.26〜1.30である。この屈折率範囲では、低反射と耐擦傷性の両立が図れる。
低屈折率層の厚さは、50〜200nmであることが好ましく、70〜110nmであることがさらに好ましい。低屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましく、2%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが最も好ましい。具体的な低屈折率層の強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、光学フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が90度以上であることが好ましい。更に好ましくは95度以上であり、特に好ましくは100度以上である。
本発明においては、低屈折率層に使用する各成分の硬化性官能基に適した硬化条件を選択することができる。
好ましい例を以下に述べる。
硬化温度は、好ましくは60〜200℃、更に好ましくは80〜130℃、最も好ましくは80〜110℃である。支持体が高温で劣化しやすい場合には低温が好ましい。熱硬化に要する時間は、30秒〜60分が好ましく、更に好ましくは1分〜20分である。
また、特に下面が電離放射線硬化性(メタ)アクリレート基含有の光学フィルム構成層の場合には、低屈折率層に(メタ)アクリレート基含有化合物を添加することにより界面結合を強化することができる。好ましい硬化条件については、以下(B)の系の場合とあわせ後述する。
含フッ素化合物が(メタ)アクリレート基を含有する場合には、低屈折率層に更に(メタ)アクリレート基を含有する化合物を併用することが塗膜の強度向上の点で好ましい。電離放射線による照射と、照射の前、照射と同時又は照射後の熱処理とを組み合わせることにより、硬化することが有効である。
以下にいくつかの製造工程のパターンを示すが、これらに限定されるものではない。
照射前→ 照射と同時 →照射後(−は熱処理を行っていないことを示す。)
(1)熱処理→電離放射線硬化→ −
(2)熱処理→電離放射線硬化→熱処理
(3) − →電離放射線硬化→熱処理
その他、電離放射線硬化時に同時に熱処理を行う工程も好ましい。
本発明においては、上記のとおり、電離放射線による照射と組み合わせて熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、光学フィルムの支持体、低屈折率層を含めた構成層を損なうものでなければ特に制限はないが、好ましくは60〜200℃、更に好ましくは80〜130℃、最も好ましくは80〜110℃である。
電離線放射線照射時の膜面温度については、特に制限はないが、ハンドリング性及び面内の性能の均一性から、一般に20〜200℃、好ましくは30〜150℃、最も好ましくは40〜120℃である。膜面温度が該上限値以下であれば、バインダー中の低分子成分の流動性が上昇しすぎて面状が悪化したり、支持体が熱によりダメージを受けたりする問題が生じないので好ましい。また該下限値以上であれば、硬化反応の進行が十分で、膜の耐擦傷性が良好なものとなるので好ましい。
電離放射線照射時の酸素濃度は3体積%以下であることが好ましく、より好ましくは1%体積以下であり、更に好ましくは0.1%以下である。酸素濃度3体積%以下で電離放射線を照射する工程に対して、その直前又は直後に酸素濃度3体積%以下の雰囲気下で維持する工程を設けることにより、膜の硬化を十分に促進し、物理強度、耐薬品性に優れた皮膜を形成することができる。
本発明の光学フィルムは、その用途は特に限定されないが、反射防止フィルムであることが好ましい。反射防止フィルムは、透明な基材(以下、「支持体」とも言うことがある。)上に、必要に応じて後述のハードコート層を有し、1つの特に好ましい構成層として帯電防止層を有し、その上に光学干渉によって反射率が減少するように、屈折率、膜厚、層の数、層順等を考慮して一層以上の反射防止層が積層されている。
・基材フィルム/帯電防止層/低屈折率層、
・基材フィルム/低屈折率層(帯電防止層)、
・基材フィルム/防眩層(帯電防止層)/低屈折率層、
・基材フィルム/防眩層/帯電防止層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/防眩層(帯電防止層)/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/防眩層/帯電防止層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/帯電防止層/防眩層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層(帯電防止層)/防眩層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/高屈折率層/帯電防止層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/帯電防止層/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層/中屈折率層(帯電防止層)/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/ハードコート層(帯電防止層)/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/防眩層/高屈折率層(帯電防止層)/低屈折率層、
・基材フィルム/防眩層/中屈折率層(帯電防止層)/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/帯電防止層/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・帯電防止層/基材フィルム/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・基材フィルム/帯電防止層/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・帯電防止層/基材フィルム/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、
・帯電防止層/基材フィルム/防眩層/高屈折率層/低屈折率層/高屈折率層/低屈折率層。
本発明のフィルムに使用することのできる各種化合物について以下に記載する。
本発明のフィルムは、電離放射線硬化性化合物の架橋反応、又は、重合反応により形成されることができる。すなわち、バインダーとして電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーを含む塗布組成物を透明支持体上に塗布し、多官能モノマーや多官能オリゴマーを架橋反応、又は、重合反応させることにより形成することができる。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。特に好ましくは下記の1分子内に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を含有する化合物を用いることができる。
ネオペンチルグリコールアクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
2,2−ビス{4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル}プロパン、2−2−ビス{4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル}プロパン等のエチレンオキシドあるいはプロピレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸ジエステル類;
等を挙げることができる。
また、例えば特開2005−76005号、同2005−36105号に記載されたデンドリマーや、例えば特開2005−60425号記載のようなノルボルネン環含有モノマーを用いることもできる。
これらのエチレン性不飽和基を有するモノマーの重合は、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤の存在下、電離放射線の照射または加熱により行うことができる。
光重合性多官能モノマーの重合反応には、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤が好ましく、特に好ましいのは光ラジカル重合開始剤である。
本発明のフィルム、特に防眩層やハードコート層には、防眩性(表面散乱性)や内部散乱性を付与するため、各種の透光性粒子を用いることが出来る。また、本発明の粒子内部が多孔質または中空である導電性粒子を含有する層に使用することも好ましい。
有機粒子としては、ポリメチルメタクリレート粒子(屈折率1.49)、架橋ポリ(アクリル−スチレン)共重合体粒子(屈折率1.54)、メラミン樹脂粒子(屈折率1.57)、ポリカーボネート粒子(屈折率1.57)、ポリスチレン粒子(屈折率1.60)、架橋ポリスチレン粒子(屈折率1.61)、ポリ塩化ビニル粒子(屈折率1.60)、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒド粒子(屈折率1.68)等が用いられる。
無機粒子としては、シリカ粒子(屈折率1.44)、アルミナ粒子(屈折率1.63)、ジルコニア粒子、チタニア粒子、また中空や細孔を有する無機粒子が挙げられる。
さらに、3官能以上の(メタ)アクリレートモノマーを主成分としたバインダー(硬化後の屈折率が1.50〜1.53)とアクリル含率50〜100重量パーセントである架橋ポリ(メタ)アクリレート重合体からなる透光性粒子を組み合わせて用いることが好ましく、特にバインダーと架橋ポリ(スチレン−アクリル)共重合体からなる透光性粒子(屈折率が1.48〜1.54)との組合せが好ましい。
また、本発明においては、バインダーと透光性粒子との屈折率の差(透光性粒子の屈折率−バインダーの屈折率)は、絶対値として好ましくは0.001〜0.030であり、より好ましくは0.001〜0.020、更に好ましくは0.001〜0.015である。この差が0.030を超えると、フィルム文字ボケ、暗室コントラストの低下、表面の白濁等の問題が生じる。
本発明に係る透光性粒子の製造法は、懸濁重合法、乳化重合法、ソープフリー乳化重合法、分散重合法、シード重合法等を挙げることができ、いずれの方法で製造されてもよい。これらの製造法は、例えば「高分子合成の実験法」(大津隆行、木下雅悦共著、化学同人社)130頁及び146頁から147頁の記載、「合成高分子」1巻、p.246〜290、同3巻、p.1〜108等に記載の方法、及び特許第2543503号明細書、同第3508304号明細書、同第2746275号明細書、同第3521560号明細書、同第3580320号明細書、特開平10−1561号公報、特開平7−2908号公報、特開平5−297506号公報、特開2002−145919号公報等に記載の方法を参考にすることができる。
分級には風力分級法、遠心分級法、沈降分級法、濾過分級法、静電分級法等の方法を用いることが好ましい。
本発明には硬度などの物理特性、反射率、散乱性などの光学特性などの向上のため、各種無機粒子を用いることができる。
無機粒子としては、珪素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも一つ金属の酸化物、具体例としては、ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO等が挙げられる。その他BaSO4、CaCO3、タルクおよびカオリンなどが含まれる。
無機粒子の分散媒体は、沸点が60〜170℃の液体を用いることが好ましい。分散媒体の例には、水、アルコール(例、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール)、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)、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)、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、テトラハイドロフラン)、エーテルアルコール(例、1−メトキシ−2−プロパノール)が含まれる。トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびブタノールが特に好ましい。
特に好ましい分散媒体は、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンである。
本発明を構成する層を高屈折率化する目的に対しては、屈折率の高い無機粒子をモノマーと開始剤、有機置換されたケイ素化合物中に分散した組成物の硬化物が好ましく用いられる。
この場合の無機粒子としては、屈折率の観点から、特にZrO2、TiO2好ましく用いられる。ハードコート層の高屈折率化に対してはZrO2が、高屈折率層、中屈折率層用の粒子としてはTiO2の微粒子が最も好ましい。
本発明におけるTiO2を主成分とする粒子は、屈折率が1.90〜2.80であることが好ましく、2.10〜2.80であることがさらに好ましく、2.20〜2.80であることが最も好ましい。
TiO2を主成分とする粒子の一次粒子の重量平均径は1〜200nmであることが好ましく、より好ましくは1〜150nm、さらに好ましくは1〜100nm、特に好ましくは1〜80nmである。
特に、好ましい元素はCo(コバルト)である。また、2種類以上を併用することも好ましい。
本発明のTiO2を主成分とする無機粒子は、表面処理により特開2001−166104号公報記載のごとく、コア/シェル構造を有していても良い。
本発明のフィルム、特にフィルムの最上層には防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性等の特性を付与する目的で、公知のポリシロキサン系(下記に述べるポリシロキサン構造を有する化合物等)あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤等を適宜添加することが好ましい。
これらの添加剤を添加する場合には低屈折率層全固形分の0.01〜20質量%の範囲で添加されることが好ましく、より好ましくは0.05〜10質量%の範囲で添加される場合であり、特に好ましくは0.1〜5質量%の場合である。
次にポリシロキサン構造を有する化合物について説明する。
本発明では滑り性付与による耐擦傷性向上、及び防汚性の付与を目的としてポリシロキサン構造を有する化合物を用いる。化合物の構造は特に制限はなく、ジメチルシリルオキシ単位を繰り返し単位として複数個含む、化合物鎖の末端及び/又は側鎖に置換基を有するものが挙げられる。また、ジメチルシリルオキシを繰り返し単位として含む化合物鎖中にはジメチルシリルオキシ以外の構造単位を含んでもよい。
“X−22−160AS”、“KF−6001”、“KF−6002”、“KF−6003”、“X−22−170DX”、“X−22−176DX”、“X−22−176D”、“X−22−176F”{以上、信越化学工業(株)製};“FM−4411”、“FM−4421”、“FM−4425”、“FM−0411”、“FM−0421”、“FM−0425”、“FM−DA11”、“FM−DA21”、“FM−DA25”{以上、チッソ(株)製};“CMS−626”、“CMS−222”{以上、Gelest社製}。
“X−22−162C”、“KF−105”{以上、信越化学工業(株)製};“FM−5511”、“FM−5521”、“FM−5525”、“FM−6611”、“FM−6621”、“FM−6625”{以上、チッソ(株)製}。
本発明のフィルムには、特に塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状均一性を確保するために、フッ素系、シリコーン系の何れかの界面活性剤、あるいはその両者を光拡散層形成用の塗布組成物中に含有することが好ましい。特にフッ素系の界面活性剤は、より少ない添加量において、塗布ムラ、乾燥ムラ、点欠陥等の面状故障を改良する効果が現れるため、好ましく用いることができる。面状均一性を高めつつ、高速塗布適性を持たせることにより生産性を高めることができる。
一般式イ
一般式ロ
R14は置換基を有しても良い炭素数4以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキル基を表す。R14のアルキル基の置換基としては、水酸基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、カルボキシル基、アルキルエーテル基、アリールエーテル基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子などのハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アミノ基等があげられるがこの限りではない。炭素数4以上20以下の直鎖、分岐または環状のアルキル基としては、直鎖及び分岐してもよいブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、エイコサニル基等、また、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等の単環シクロアルキル基及びビシクロヘプチル基、ビシクロデシル基、トリシクロウンデシル基、テトラシクロドデシル基、アダマンチル基、ノルボルニル基、テトラシクロデシル基、等の多環シクロアルキル基が好適に用いられる。
更に、本発明で用いられるフッ素系ポリマーの好ましい添加量は、塗布液に対して0.001〜5質量%の範囲であり、好ましくは0.005〜3質量%の範囲であり、更に好ましくは0.01〜1質量%の範囲である。フッ素系ポリマーの添加量が0.001質量%未満では効果が不十分であり、また5質量%より多くなると、塗膜の乾燥が十分に行われなくなったり、塗膜としての性能(例えば反射率、耐擦傷性)に悪影響を及ぼす。
本発明のフィルムは、塗布液の粘度を調整するために増粘剤を用いてもよい。ここでいう増粘剤とは、それを添加することにより液の粘度が増大するものを意味し、添加することにより塗布液の粘度が上昇する大きさとして好ましくは0.05〜50cPであり、さらに好ましくは0.10〜20cPであり、最も好ましくは0.10〜10cPである。
ポリ−ε−カプロラクトン
ポリ−ε−カプロラクトン ジオール
ポリ−ε−カプロラクトン トリオール
ポリビニルアセテート
ポリ(エチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン アジペート)
ポリ(1,4−ブチレン グルタレート)
ポリ(1,4−ブチレン スクシネート)
ポリ(1,4−ブチレン テレフタレート)
ポリ(エチレンテレフタレート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレンアジペート)
ポリ(2−メチル−1,3−プロピレン グルタレート)
ポリ(ネオペンチルグリコールアジペート)
ポリ(ネオペンチルグリコール セバケート)
ポリ(1,3−プロピレンアジペート)
ポリ(1,3−プロピレン グルタレート)
ポリビニルブチラール
ポリビニルホルマール
ポリビニルアセタール
ポリビニルプロパナール
ポリビニルヘキサナール
ポリビニルピロリドン
ポリアクリル酸エステル
ポリメタクリル酸エステル
セルロースアセテート
セルロースプロピオネート
セルロースアセテートブチレート
本発明の各層を形成するための塗布組成物に用いられる溶剤としては、各成分を溶解または分散可能であること、塗布工程、乾燥工程において均一な面状となり易いこと、液保存性が確保できること、適度な飽和蒸気圧を有すること、等の観点で選ばれる各種の溶剤が使用できる。
溶媒は2種類以上のものを混合して用いることができる。特に、乾燥負荷の観点から、常圧室温における沸点が100℃以下の溶剤を主成分とし、乾燥速度の調整のために沸点が100℃以上の溶剤を少量含有することが好ましい。
本発明のフィルムには、前記の成分以外に、樹脂、カップリング剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤などを添加することもできる。
本発明のフィルムの支持体としては、透明樹脂フィルム、透明樹脂板、透明樹脂シートや透明ガラスなど、特に限定は無い。透明樹脂フィルムとしては、セルロースアシレートフィルム(例えば、セルローストリアセテートフィルム(屈折率1.48)、セルロースジアセテートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム)、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリアクリル系樹脂フィルム、ポリウレタン系樹脂フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、(メタ)アクリルニトリルフィルム等が使用できる。
その中でも、透明性が高く、光学的に複屈折が少なく、製造が容易であり、偏光板の保護フィルムとして一般に用いられているセルロースアシレートフィルムが好ましく、セルローストリアセテートフィルムが特に好ましい。又、透明支持体の厚さは通常25μm〜1000μm程度とする。
酢化度とは、セルロース単位質量当たりの結合酢酸量を意味する。酢化度は、ASTM:D−817−91(セルロースアセテート等の試験法)におけるアセチル化度の測定および計算に従う。
セルロースアシレートの粘度平均重合度(DP)は、250以上であることが好ましく、290以上であることがさらに好ましい。
また、本発明に使用するセルロースアシレートは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるMw/Mn(Mwは質量平均分子量、Mnは数平均分子量)の値が1.0に近いこと、換言すれば分子量分布が狭いことが好ましい。具体的なMw/Mnの値としては、1.0〜1.7であることが好ましく、1.3〜1.65であることがさらに好ましく、1.4〜1.6であることが最も好ましい。
全体の置換度に対して6位の水酸基が32%以上アシル基で置換されていることが好ましく、更には33%以上、特に34%以上であることが好ましい。さらにセルロースアシレートの6位アシル基の置換度が0.88以上であることが好ましい。6位水酸基は、アセチル基以外に炭素数3以上のアシル基であるプロピオニル基、ブチロイル基、バレロイル基、ベンゾイル基、アクリロイル基などで置換されていてもよい。各位置の置換度の測定は、NMRによって求めることができる。
本発明ではセルロースアシレートとして、特開平11−5851号公報の段落「0043」〜「0044」[実施例][合成例1]、段落「0048」〜「0049」[合成例2]、段落「0051」〜「0052」[合成例3]に記載の方法で得られたセルロースアセテートを用いることができる。
本発明では、ポリエチレンテレフタレートフィルムも、透明性、機械的強度、平面性、耐薬品性および耐湿性共に優れており、その上安価であり好ましく用いられる。
透明プラスチックフィルムとその上に設けられるハードコート層との密着強度をより向上させるため、透明プラスチックフィルムは易接着処理が施されたされたものであることが更に好ましい。
市販されている光学用易接着層付きPETフィルムとしては東洋紡績社製コスモシャインA4100、A4300等が挙げられる。
本発明のフィルムは、上記の各種化合物を混合、塗設することによって得られるものであるが、次に、本発明のフィルムを構成する層について記載する。
防眩層は、本発明で規定される表面散乱による防眩性と、好ましくはフィルムの耐擦傷性を向上するためのハードコート性をフィルムに寄与する目的で形成される。
本発明で用いることができる防眩層は好ましくはハードコート性を付与することのできるバインダー、防眩性を付与するための透光性粒子、および溶媒を必須成分として含有し、透光性粒子自体の突起あるいは複数の粒子の集合体で形成される突起によって表面の凹凸を形成されるものであることが好ましい。
マット粒子の分散によって形成される防眩層は、バインダーとバインダー中に分散された透光性粒子とからなる。防眩性を有する防眩層は、防眩性とハードコート性を兼ね備えていることが好ましい。
マット粒子の形状は、球形あるいは不定形のいずれも使用できる。
また、透光性粒子の密度は、好ましくは10〜1000mg/m2、より好ましくは100〜700mg/m2である。
本発明のフィルムには、フィルムの物理的強度を付与するために、防眩層に加えてハードコート層を設けることができる。好ましくは、その上に低屈折率層が設けられ、更に好ましくはハードコート層と低屈折率層の間に中屈折率層、高屈折率層が設けられ、反射防止フィルムを構成する。ハードコート層は、二層以上の積層から構成されてもよい。
また、ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
さらに、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
本発明のフィルムには、高屈折率層、中屈折率層を設け、反射防止性を高めることができる。
以下の本明細書では、この高屈折率層と中屈折率層を高屈折率層と総称して呼ぶことがある。なお、本発明において、高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層の「高」、「中」、「低」とは層相互の相対的な屈折率の大小関係を表す。また、透明支持体との関係で言えば屈性率は、透明支持体>低屈折率層、高屈折率層>透明支持体の関係を満たすことが好ましい。
また、本明細書では高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層を総称して反射防止層と総称して呼ぶことがある。
無機粒子の分散において、分散剤の存在下で分散媒体中に分散する。
このようにして作製した高屈折率層および中屈折率層のバインダーは、例えば、上記の好ましい分散剤と電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーとが、架橋又は重合反応し、バインダーに分散剤のアニオン性基が取りこまれた形となる。さらに高屈折率層および中屈折率層のバインダーは、アニオン性基が無機粒子の分散状態を維持する機能を有し、架橋又は重合構造がバインダーに皮膜形成能を付与して、無機粒子を含有する高屈折率層および中屈折率層の物理強度、耐薬品性、耐候性を改良する。
高屈折率層の上に低屈折率層を有する場合、高屈折率層の屈折率は透明支持体の屈折率より高いことが好ましい。
高屈折率層に、芳香環を含む電離放射線硬化性化合物、フッ素以外のハロゲン化元素(例えば、Br,I,Cl等)を含む電離放射線硬化性化合物、S,N,P等の原子を含む電離放射線硬化性化合物などの架橋又は重合反応で得られるバインダーも好ましく用いることができる。
高屈折率層は、前記透明支持体上に直接、又は他の層を介して構築することが好ましい。
透明支持体とハードコート層、または透明支持体と防眩層に実質的な屈折率差(屈折率差が0.03以上)がある場合、透明支持体/ハードコート層、または透明支持体/防眩界面で反射光が生じる。この反射光は反射防止層表面での反射光と干渉し、ハードコート層(または防眩層)の微妙な膜厚ムラに起因した干渉ムラを生じることがある。この様な干渉ムラを防止するために、例えば透明支持体とハードコート層(または防眩層)の間に中間の屈折率nPを有し、膜厚dPが下記式を満たす様な干渉ムラ防止層を設けることもできる。
dP=(2N−1)×λ/(4nP)
但し、λは可視光の波長で450〜650nmの範囲の何れかの値、Nは自然数。
本発明のフィルムには易接着層を塗設することもできる。易接着層とは、例えば、偏光板用保護フィルムとその隣接層、あるいはハードコート層と支持体とを接着し易くする機能を付与する層のことをいう。
易接着処理としては、ポリエステル、アクリル酸エステル、ポリウレタン、ポリエチレンイミン、シランカップリング剤等からなる易接着剤により透明プラスチックフィルム上に易接着層を設ける処理が挙げられる。
本技術にて好ましく用いられる易接着層の例としては、−COOM(Mは水素原子またはカチオンを表す)基を有する高分子化合物を含有する層を含むものであり、さらに好ましい態様はフィルム基材側に−COOM基を有する高分子化合物を含有する層を設け、それに隣接させて偏光膜側に親水性高分子化合物を主たる成分として含む層を設けたものである。ここでいう−COOM基を有する高分子化合物としては例えば−COOM基を有するスチレン−マレイン酸共重合体や−COOM基を有する酢酸ビニル−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸−無水マレイン酸共重合体などであり、特に−COOM基を有する酢酸ビニル−マレイン酸共重合体を用いると好ましい。このような高分子化合物を単独でまたは2種以上併用して用い、好ましい重量平均分子量としては500〜500,000程度のものであるとよい。−COOM基を有する高分子化合物の特に好ましい例は特開平6−094915号、特開平7−333436号各公報記載のものが好ましく用いられる。
易接着層の厚みとしては0.05〜1.0μmの範囲が好ましい。0.05μmより薄いと十分な接着性が得られ難く、また、1.0μmより厚いと接着性の効果は飽和する。
本技術のフィルムには、カール防止加工を施すこともできる。カール防止加工とは、これを施した面を内側にして丸まろうとする機能を付与するものであるが、この加工を施すことによって、透明樹脂フィルムの片面に何らかの表面加工をして、両面に異なる程度・種類の表面加工を施した際に、その面を内側にしてカールしようとするのを防止する働きをするものである。
カール防止層は基材の防眩層または反射防止層を有する側と反対側に設ける態様或いは、例えば透明樹脂フィルムの片面に易接着層を塗設する場合もあり、また逆面にカール防止加工を塗設するような態様が挙げられる。
本発明のフィルムには水吸収剤を使用することができる。水吸収剤は、アルカリ土類金属を中心に、水吸収機能を有する化合物から選択することができる。例えば、BaO、SrO、CaO、およびMgOなどが挙げられる。さらに、Ti、Mg、Ba、Caの様な金属元素から選択することもできる。これらの吸収剤粒子の粒子サイズは、好ましくは100nm以下であり、50nm以下で使用されるのがさらに好ましい。
これらの水吸収剤を含む層は前述のバリア層と同様に真空下蒸着法等を使って作製してもよいし、ナノ粒子を各種方法で作製して用いてもよい。層の厚みは1〜100nmが好ましく、1〜10nmがより好ましい。水吸収剤を含む層は、支持体と積層体(バリア層と有機層の積層体)の間、積層体の最上層、積層体の間、或いは、積層体中の有機層或いはバリア層中に添加されていてもよい。バリア層に添加する場合には共蒸着法を用いることが好ましい。
本発明のフィルムでは、支持体と積層体との間に、公知のプライマー層または無機薄膜層を設置することでガスバリアー性を高めたりすることができる。
プライマー層としては、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等を用いることが可能であるが、本発明においてはこのプライマー層として有機無機ハイブリッド層を、無機薄膜層として無機蒸着層またはゾル−ゲル法による緻密な無機コーティング薄膜が好ましい。無機蒸着層としては、シリカ、ジルコニア、アルミナ等の蒸着層が好ましい。無機蒸着層は真空蒸着法、スパッタリング法等により形成することができる。
4−(1)塗布前の処理
本発明で使用する支持体は、塗布前に表面処理を施すことが好ましい。具体的方法としては、コロナ放電処理、グロー放電処理、火炎処理、酸処理、アルカリ処理または紫外線照射処理が挙げられる。また、特開平7−333433号公報に記載のように、下塗り層を設けることも好ましく利用される。
また、洗浄槽中にフィルムを導入し、超音波振動子により付着物を剥離させる方法、特公昭49−13020号公報に記載されているフィルムに洗浄液を供給したあと、高速空気の吹き付け、吸い込みを行なう方法、特開2001−38306号に記載のように、ウェブを液体でぬらしたロールで連続的に擦った後、擦った面に液体を噴射して洗浄する方法等の湿式除塵法を用いることができる。このような除塵方法の内、超音波除塵による方法もしくは湿式除塵による方法が、除塵効果の点で特に好ましい。
また、このような除塵工程を行う前に、フィルム支持体上の静電気を除電しておくことは、除塵効率を上げ、ゴミの付着を抑える点で特に好ましい。このような除電方法としては、コロナ放電式のイオナイザ、UV、軟X線等の光照射式のイオナイザ等を用いることができる。除塵、塗布前後のフィルム支持体の帯電圧は、1000V以下が望ましく、好ましくは300V以下、特に好ましくは、100V以下である。
本発明のフィルムを偏光板の保護フィルムとして使用する場合のようにセルロースアシレートフィルムを偏光膜と接着させる場合には、偏光膜との接着性の観点から、酸処理またはアルカリ処理、すなわちセルロースアシレートに対するケン化処理を実施することが特に好ましい。
接着性などの観点から、セルロースアシレートフィルムの表面エネルギーは、55mN/m以上であることが好ましく、60mN/m以上75mN/m以下であることが更に好ましく、上記表面処理により調整することができる。
本発明のフィルムの各層は以下の塗布方法により形成することができるが、この方法に制限されない。
ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(米国特許2681294号明細書参照)、マイクログラビアコート法等の公知の方法が用いられ、その中でもマイクログラビアコート法、ダイコート法が好ましい。
本発明のフィルムを2枚の偏光膜の表面保護フィルムの内の一方として用いて偏光板を作製する際には、偏光膜と貼り合わせる側の表面を親水化することで、接着面における接着性を改良することが好ましい。
アルカリ液の中にフィルムを適切な条件で浸漬して、フィルム全表面のアルカリと反応性を有する全ての面を鹸化処理する手法であり、特別な設備を必要としないため、コストの観点で好ましい。アルカリ液は、水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。好ましい濃度は0.5〜3mol/Lであり、特に好ましくは1〜2mol/Lである。好ましいアルカリ液の液温は30〜75℃、特に好ましくは40〜60℃である。
前記の鹸化条件の組合せは比較的穏和な条件同士の組合せであることが好ましいが、フィルムの素材や構成、目標とする接触角によって設定することができる。
アルカリ液に浸漬した後は、フィルムの中にアルカリ成分が残留しないように、水で十分に水洗したり、希薄な酸に浸漬してアルカリ成分を中和することが好ましい。
親水化された表面は、ポリビニルアルコールを主成分とする接着層との接着性を改良するのに有効である。
鹸化処理は、塗布層を有する側とは反対側の透明支持体の表面の水に対する接触角が低いほど、偏光膜との接着性の観点では好ましいが、一方、浸漬法では同時に塗布層を有する表面から内部までアルカリによるダメージを受ける為、必要最小限の反応条件とすることが重要となる。アルカリによる各層の受けるダメージの指標として、反対側の表面の透明支持体の水に対する接触角を用いた場合、特に透明支持体がトリアセチルセルロースであれば、好ましくは10度〜50度、より好ましくは30度〜50度、さらに好ましくは40度〜50度となる。50度以上では、偏光膜との接着性に問題が生じる為、好ましくない。一方、10度未満では、フィルムが受けるダメージが大きすぎる為、物理強度を損ない、好ましくない。
上述の浸漬法における各膜へのダメージを回避する手段として、適切な条件でアルカリ液を塗布層を有する表面と反対側の表面のみに塗布、加熱、水洗、乾燥するアルカリ液塗布法が好ましく用いられる。なお、この場合の塗布とは、鹸化を行う面に対してのみアルカリ液などを接触させることを意味し、塗布以外にも噴霧、液を含んだベルト等に接触させる、などによって行われることも含む。これらの方法を採ることにより、別途、アルカリ液を塗布する設備、工程が必要となるため、コストの観点では(1)の浸漬法に劣る。一方で、鹸化処理を施す面にのみアルカリ液が接触するため、反対側の面にはアルカリ液に弱い素材を用いた層を有することができる。例えば、蒸着膜やゾル−ゲル膜では、アルカリ液によって、腐食、溶解、剥離など様々な影響が起こるため、浸漬法では設けることが望ましくないが、この塗布法では液と接触しないため問題なく使用することが可能である。
前記bと同様に、塗布層がアルカリ液に対する耐性が不足している場合に、最終層まで形成した後に該最終層を形成した面にラミネートフィルムを貼り合せてからアルカリ液に浸漬することで最終層を形成した面とは反対側のトリアセチルセルロース面だけを親水化し、然る後にラミネートフィルムを剥離することができる。この方法でも、塗布層へのダメージなしに偏光板保護フィルムとして必要なだけの親水化処理をトリアセチルセルロースフィルムの最終層を形成した面とは反対の面だけに施すことができる。前記bの方法と比較して、ラミネートフィルムが廃棄物として発生する半面、特別なアルカリ液を塗布する装置が不要である利点がある。
下層層まではアルカリ液に対する耐性があるが、上層のアルカリ液に対する耐性不足である場合には、下層まで形成後にアルカリ液に浸漬して両面を親水化処理し、然る後に上層を形成することもできる。製造工程が煩雑になるが、たとえば防眩層とフッ素含有ゾルーゲル膜の低屈折率層とからなるフィルムにおいて、親水基を有する場合には防眩層と低屈折率層との層間密着性が向上する利点がある。
トリアセチルセルロースフィルムを予めアルカリ液に浸漬するなどして鹸化し、何れか一方の面に直接または他の層を介して塗布層を形成してもよい。アルカリ液に浸漬して鹸化する場合には、鹸化により親水化されたトリアセチルセルロース面との層間密着性が悪化することがある。そのような場合には、鹸化後、塗布層を形成する面だけにコロナ放電、グロー放電等の処理をすることで親水化面を除去してから塗布層を形成することで対処できる。また、塗布層が親水性基を有する場合には層間密着が良好なこともある。
本発明のフィルムは、偏光膜およびその片側ないし両側に配置された保護フィルムとして使用し、偏光膜として使用することができる。
一方の保護フィルムとして、本発明のフィルムを用いる、他方の保護フィルムは、通常のセルロースアセテートフィルムを用いてもよいが、上述の溶液製膜法で製造され、且つ10〜100%の延伸倍率でロールフィルム形態における巾方向に延伸したセルロースアセテートフィルムを用いることが好ましい。
更には、本発明の偏光板において、片面が反射防止フィルムであるのに対して他方の保護フィルムが液晶性化合物からなる光学異方性層を有する光学補償フィルムであることが好ましい。
反射防止フィルムの透明支持体やセルロースアセテートフィルムの遅相軸と偏光膜の透過軸とは、実質的に平行になるように配置する。
保護フィルムの透湿性は、透明支持体やポリマーフィルム(および重合性液晶化合物)の厚み、自由体積、親疎水性、等により決定される。
本発明のフィルムを偏光板の保護フィルムとして用いる場合、透湿性は100〜1000g/m2・24hrsであることが好ましく、300〜700g/m2・24hrsであることが更に好ましい。
透明支持体の厚みは、製膜の場合、リップ流量とラインスピード、あるいは、延伸、圧縮により調整することができる。使用する主素材により透湿性が異なるので、厚み調整により好ましい範囲にすることが可能である。
透明支持体の自由体積は、製膜の場合、乾燥温度と時間により調整することができる。
この場合もまた、使用する主素材により透湿性が異なるので、自由体積調整により好ましい範囲にすることが可能である。
透明支持体の親疎水性は、添加剤により調整することが出来る。上記自由体積中に親水的添加剤を添加することで透湿性は高くなり、逆に疎水性添加剤を添加することで透湿性を低くすることができる。
上記透湿性を独立に制御することにより、光学補償能を有する偏光板を安価に高い生産性で製造することが可能となる。
即ち、連続的に供給されるポリマーフィルムの両端を保持手段により保持しつつ張力を付与して延伸した偏光膜で、少なくともフィルム幅方向に1.1〜20.0倍に延伸し、フィルム両端の保持装置の長手方向進行速度差が3%以内であり、フィルム両端を保持する工程の出口におけるフィルムの進行方向と、フィルムの実質延伸方向のなす角が、20〜70゜傾斜するようにフィルム進行方向を、フィルム両端を保持させた状態で屈曲させてなる延伸方法によって製造することができる。特に45°傾斜させたものが生産性の観点から好ましく用いられる。
偏光子の2枚の保護フィルムのうち、反射防止フィルム以外のフィルムが、光学異方層を含んでなる光学補償層を有する光学補償フィルムであることも好ましい。光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができるが、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号公報に記載されている光学補償フィルムが好ましい。
5−(1)偏光板
本発明の偏光板は、偏光膜と、該偏光膜の両側に設けられた保護フィルムとを有する偏光板であって、該保護フィルムの少なくとも一方が本発明の光学フィルム(好ましくは、反射防止フィルム)である。保護フィルムは、前記のように、光散乱層や反射防止層を有する側とは反対側の透明支持体の表面、すなわち偏光膜と貼り合わせる側の表面の水に対する接触角が10度〜50度の範囲にあることが好ましい。例えば、本発明の光学フィルムの片面に粘着層を設けてディスプレイの最表面に配置できる。本発明の光学フィルムは、偏光板における偏光膜を両面から挟む2枚の保護フィルムのうち少なくとも1枚に用いることが好ましい。
本発明の光学フィルム、又は偏光板は、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)等の画像表示装置に用いることができる。本発明の、光学フィルム、又は偏光板を、画像表示装置の表示画面の視認側に有することが好ましい。
本発明の光学フィルム、又は偏光板は、特に液晶表示装置等のディスプレイの最表層に用いることが好ましい。液晶表示装置は、液晶セルおよびその両側に配置された二枚の偏光板を有し、液晶セルは、二枚の電極基板の間に液晶を担持している。さらに、光学異方性層が、液晶セルと一方の偏光板との間に一枚配置されるか、あるいは液晶セルと双方の偏光板との間に二枚配置されることもある。
TNモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向し、さらに60〜120゜にねじれ配向している。
TNモードの液晶セルは、カラーTFT液晶表示装置として最も多く利用されており、多数の文献に記載がある。
VAモードの液晶セルでは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に垂直に配向している。
VAモードの液晶セルには、(1)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直に配向させ、電圧印加時に実質的に水平に配向させる狭義のVAモードの液晶セル(特開平2−176625号公報記載)に加えて、(2)視野角拡大のため、VAモードをマルチドメイン化した(MVAモードの)液晶セル(SID97、Digest of Tech. Papers(予稿集)28(1997)845記載)、(3)棒状液晶性分子を電圧無印加時に実質的に垂直配向させ、電圧印加時にねじれマルチドメイン配向させるモード(n−ASMモード)の液晶セル(日本液晶討論会の予稿集58〜59(1998)記載)および(4)SURVAIVALモードの液晶セル(LCDインターナショナル98で発表)が含まれる。
OCBモードの液晶セルは、棒状液晶性分子を液晶セルの上部と下部とで実質的に逆の方向に(対称的に)配向させるベンド配向モードの液晶セルであり、米国特許第4583825号、同5410422号の各明細書に開示されている。棒状液晶性分子が液晶セルの上部と下部とで対称的に配向しているため、ベンド配向モードの液晶セルは、自己光学補償機能を有する。そのため、この液晶モードは、OCB(Optically Compensatory Bend)液晶モードと呼ばれる。ベンド配向モードの液晶表示装置は、応答速度が速いとの利点がある。
IPSモードの液晶セルは、ネマチック液晶に横電界をかけてスイッチングする方式であり、詳しくはProc.IDRC(Asia Display ’95),p.577−580及び同p.707−710に記載されている。
ECBモードの液晶セルは、電圧無印加時に棒状液晶性分子が実質的に水平配向している。ECBモードは、最も単純な構造を有する液晶表示モードの一つであって、例えば特開平5−203946号公報に詳細が記載されている。
<PDP>
プラズマディスプレイパネル(PDP)は、一般に、ガス、ガラス基板、電極、電極リード材料、厚膜印刷材料、蛍光体により構成される。ガラス基板は、前面ガラス基板と後面ガラス基板の二枚である。二枚のガラス基板には電極と絶縁層を形成する。後面ガラス基板には、さらに蛍光体層を形成する。二枚のガラス基板を組み立てて、その間にガスを封入する。
プラズマディスプレイパネル(PDP)は、既に市販されている。プラズマディスプレイパネルについては、特開平5−205643号、同9−306366号の各公報に記載がある。
プラズマディスプレイパネルのような画像表示装置では、光学フィルターをディスプレイ表面に直接貼り付けることができる。また、ディスプレイの前に前面板が設けられている場合は、前面板の表側(外側)または裏側(ディスプレイ側)に光学フィルターを貼り付けることもできる。
本発明のフィルムは、特開平5−127822号公報、特開2002−48913号公報等に記載されるタッチパネルなどに応用することができる。
本発明のフィルムは、有機EL素子等の基板(基材フィルム)や保護フィルムとして用いることができる。
本発明のフィルムを有機EL素子等に用いる場合には、特開平11−335661号、特開平11−335368号、特開2001−192651号、特開2001−192652号、特開2001−192653号、特開2001−335776号、特開2001−247859号、特開2001−181616号、特開2001−181617号、特開2002−181816号、特開2002−181617号、特開2002−056976号等の各公報記載の内容を応用することができる。また、特開2001−148291号、特開2001−221916号、特開2001−231443号の各公報記載の内容と併せて用いることが好ましい。
以下に本発明に関する各種測定法と、好ましい特性値を示す。
6−(1)反射率
鏡面反射率及び色味の測定は、分光光度計“V−550”[日本分光(株)製]にアダプター“ARV−474”を装着して、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における出射角−5゜の鏡面反射率を測定し、450〜650nmの平均反射率を算出し、反射防止性を評価することができる。
本発明の反射防止フィルムは、鏡面反射率2.0%以下、透過率90%以上とするのが、外光の反射を抑制でき、視認性が向上するため好ましい。鏡面反射率は1.5%以下が特に好ましい。
<スチールウール耐傷性評価>
ラビングテスターを用いて、以下の条件でこすりテストをおこなうことで、耐擦傷性の指標とすることが出来る。
評価環境条件:25℃、60%RH
こすり材:スチールウール(日本スチールウール(株)製、ゲレードNo.0000)
試料と接触するテスターのこすり先端部(1cm×1cm)に巻いて、バンド固定。
移動距離(片道):13cm
こすり速度:13cm/秒
荷重:500g/cm2
先端部接触面積:1cm×1cm
こすり回数:10、15往復
こすり終えた試料の裏側に油性黒インキを塗り、こすり部分の傷を反射光で目視観察したり、擦った部分以外との反射光量との差によって評価する。
10ppmのオゾンに192時間暴露後の反射防止フィルム表面のスチールウール擦り試験によって経時後の耐擦傷性を評価することができる。
各試料を偏光板に加工後、オゾン10ppm、30℃、60%RHの環境下に192時間(8日)保管した後に、大気中に取り出す。これらのサンプルを上記スチールウール耐傷性評価に従って評価を行う。
<マジック拭き取り耐久性>
フィルムをガラス面上に粘着剤で固定し、25℃60RH%の条件下で黒マジック「マッキー極細(商品名:ZEBRA製)」のペン先(細)にて直径5mmの円形を3周書き込み、5秒後に10枚重ねに折り束ねたベンコット(商品名、旭化成(株))でベンコットの束がへこむ程度の荷重で20往復拭き取る。マジック後が拭き取りで消えなくなるまで前記の書き込みと拭き取りを前記条件で繰り返し、拭き取りできた回数により防汚性を評価することが出来る。
消えなくなるまでの回数は5回以上であることが好ましく、10回以上であることが更に好ましい。
光学フィルム表面の形状は、JIS B−0601−1994に基づいて、表面凹凸の算術平均粗さ(Ra)、表面凹凸の平均間隔(Sm)を(株)ミツトヨ製二次元粗さ計“SJ−400”型により評価することができる。Raの値は0.01〜0.30μmが好ましく、より好ましくは0.01〜0.20μmであり、さらに好ましくは0.01〜0.15μmであり、最も好ましくは0.01〜0.10μmである。また、Smの値は30〜200μmが好ましく、50〜150μmがさらに好ましい。Raが0.30を超えるとギラツキ、外光が反射した際の表面の白化等の問題が発生する。
本発明の表面ヘイズ、内部ヘイズについて、詳述する。
[1]JIS−K7136に準じて得られたフィルムの全ヘイズ値(H)を測定する。
[2]光学フィルムの表面および裏面にシリコーンオイルを数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S 9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られたフィルムを光学的に密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hi)として算出した。
[3]上記[1]で測定した全ヘイズ(H)から上記[2]で算出した内部ヘイズ(Hi)を引いた値をフィルムの表面ヘイズ(Hs)として算出する。
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器、メチルエチルケトン120部、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(KBM―5103、信越化学工業(株)製)100部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3部を加え混合したのち、イオン交換水30部を加え、60℃で4時間反応させたのち、室温まで冷却し、ゾル液aを得た。質量平均分子量は1600であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は100%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランは全く残存していなかった。固形分濃度が29%になるようにメチルエチルケトンで調製しゾル液aとした。
攪拌機、還流冷却器を備えた反応器に、アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン80部とメチルトリメトキシシラン(KBM−13、信越化学工業(株)製)20部、ジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート3部を加え混合したのち、イオン交換水3部を加え、40℃で60分反応させた。質量平均分子量は800であり、オリゴマー成分以上の成分のうち、分子量が1000〜20000の成分は30%であった。また、ガスクロマトグラフィー分析から、原料のアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランおよびメチルトリメトキシシランは10%以下の残存率であった。
(分散液B−1の調製)
特開2002−79616の調製例4から調製時の条件を変更して、内部に空洞を有するシリカ微粒子を作製した。最終ステップで水分散液状態からメタノールに溶媒置換し、20%シリカ分散液とし、平均粒子径45nm、シェル厚み約7nm、シリカ粒子の屈折率1.30の粒子が得られた。これを分散液(A−1)とする。
上記分散液(A−1)の調製時の条件を変更して、内部に空洞を有するシリカ微粒子を作製した。最終ステップで水分散液状態からメタノールに溶媒置換し、20%シリカ分散液とし、平均粒子径80nm、シェル厚み約7nm、シリカ粒子の屈折率1.19の粒子が得られた。これを分散液(A−2)とする。
上記分散液(A−1)の調製時の条件を変更して、内部に空洞を有するシリカ微粒子を作製した。最終ステップで水分散液状態からメタノールに溶媒置換し、20%シリカ分散液とし、平均粒子径35nm、シェル厚み約6nm、シリカ粒子の屈折率1.33の粒子が得られた。これを分散液(A−3)とする。
〔反射防止フィルムの作製〕
[低屈折率層用塗布液(Ln−1〜Ln−22)の調製]
各成分を表のように混合し、MEKに溶解して固形分6%の低屈折率層用塗布液を調製した。
下記表において、塗布液NO.Ln−1〜Ln−5、Ln−9〜Ln−12、Ln−15、Ln−16、及びLn−22は、「本発明」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
比較用化合物:(含フッ素化合物、(M1−1)/(MA−33)/EVEの50/20/30モル比共重合体、VPS−1001を2.7質量%含有する。質量平均分子量30000)
「MEK−ST−L」:日産化学工業(株)製コロイダルシリカ平均粒子サイズ約50nm
「サイメル303」:日本サイテックインダストリーズ(株)製メチロール化メラミン
「キャタリスト4050」:日本サイテックインダストリーズ(株)製硬化触媒 「I1」:化合物1
PM980M:(光ラジカル発生剤、重合開始剤PM980M、和光純薬製)、
「IRG369」:チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製光ラジカル発生剤
MEK90質量部に対して、シクロヘキサノン10質量部、部分カプロラクトン変性の多官能アクリレート(DPCA−20、日本化薬(株)製)85質量部、KBM−5103(シランカップリング剤:信越化学工業(株)製)10質量部、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)5質量部、を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液(HCL−1)を調製した。
80μmの厚さのトリアセチルセルロースフィルム“TAC−TD80U”{富士フイルム(株)製}をロール形態で巻き出して、直接、上記のハードコート層用塗布液(HCL−1)を、線数180本/in、深度40μmのグラビアパターンを有する直径50mmのマイクログラビアロールとドクターブレードを用いて、グラビアロール回転数30rpm、搬送速度30m/分の条件で塗布し、60℃で150秒乾燥の後、さらに窒素パージ下酸素濃度0.1体積%で160W/cmの「空冷メタルハライドランプ」{アイグラフィックス(株)製}を用いて、放射照度400mW/cm2、照射量50mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ5.0μmの層を形成し、巻き取った。このようにしてハードコート層(HC−1)を得た。
(1)乾燥:80℃−120秒
(2)硬化:110℃―10分
(3)UV硬化:60℃−1分、酸素濃度が0.01体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度120mW/cm2、照射量480mJ/cm2の照射量とした。
反射防止フィルムの作製において、低屈折率層用塗布液の組成が(Ln−2)〜(Ln−16)は、前記低屈折率層塗布液(Ln―1)を用いて作製した反射防止フィルム試料1と同様の硬化条件で硬化した。低屈折率層用塗布液の組成が(Ln−17)〜(Ln−22)は、以下に示す硬化条件で硬化した。
(1)乾燥:80℃−120秒
(2)UV硬化:60℃−1分、酸素濃度が0.01体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度120mW/cm2、照射量480mJ/cm2の照射量とした。
得られた反射防止フィルムを以下の鹸化標準条件で処理・乾燥した。
アルカリ浴:1.5mol/dm3水酸化ナトリウム水溶液、55℃で120秒。
第1水洗浴:水道水、60秒。
中和浴:0.05mol/dm3硫酸、30℃−20秒。
第2水洗浴:水道水、60秒。
乾燥:120℃、60秒。
このようにして得られた、鹸化済みの反射防止フィルムを用いて以下の評価を行った。
(評価1)平均反射率の測定
本文記載の方法により450〜650nmの平均反射率を用いた。偏光板に加工されている試料は、偏光板形態のものをそのまま用い、フィルムそのものや偏光板を使用しない形態の表示装置の場合には、反射防止フィルムの裏面を粗面化処理した後、黒色のインクで光吸収処理(380〜780nmにおける透過率が10%未満)を行い、黒色の台上にて測定した。
本文記載の方法により試験し、擦り終えた試料の裏側に油性黒インキを塗り、反射光で目視観察して、こすり部分の傷を、以下の基準で評価した。荷重500g/cm2、回数は10往復とした。
◎ :注意深く見ても、全く傷が見えない。
○ :注意深く見ると僅かに弱い傷が見える。
○△:弱い傷が見える。
△ :中程度の傷が見える。
× :一目見ただけで分かる傷がある。
本文記載の方法により試験し、マジックが消えなくなるまでの回数を求めた。消えなくなるまでの回数は5回以上であることが好ましく、10回以上であることが更に好ましい。
経時後の耐擦傷性を評価するために以下の試験を行った。各試料を偏光板に加工後、オゾン10ppm、30℃、60%RHの環境下に192時間(8日)保管した後に、大気中に取り出した。これらのサンプルに対して本文記載のスチールウール耐傷性試験を行い、反射光で目視観察して、こすり部分の傷を、以下の基準で評価した。荷重は500g/cm2回数10往復とした。
◎ :注意深く見ても、全く傷が見えない。
○ :注意深く見ると僅かに弱い傷が見える。
○△:弱い傷が見える。
△ :中程度の傷が見える。
× :一目見ただけで分かる傷がある。
下記表において、試料NO.1〜5、9〜12、15、16、及び22は、「本発明」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
フッ素化合物を含有する低屈折率層を有する反射防止膜は、フッ素含率の増加に伴い屈折率、反射率が低くなり、フッ素含率が40%を下回る化合物を用いた場合、屈折率が上限を上回る(試料1、11、13、14の比較)。また、微粒子を併用することでマジック拭き取り耐久性およびオゾン暴露後の耐擦傷性が改良され、さらには(メタ)アクリロイル基を有する化合物および光開始剤を併用するとより効果があることがわかる(試料1〜7の比較)また、フッ素含率が40%以上のフッ素ポリマーと内部に空孔を有する微粒子を併用することで、反射防止性能が大きく向上していることがわかる。(試料1〜5、9〜14と8の比較)
実施例1の低屈折率層用塗布液Ln1において、光開始剤の種類をIrg184、Irg907、Irg369に変更した以外は同様である低屈折率層用塗布液Ln23、Ln24、Ln25をそれぞれ調製した。塗布液Ln1、23、24、25を用いてHC−1の上に反射防止フィルム1と同様の条件で低屈折率層を塗工した後鹸化を行い、反射防止フィルム23〜26を得た。
また、実施例1の低屈折率層用塗布液Ln1を用いた反射防止フィルム1の作製においてUV硬化時の温度を30℃、90℃に変更した以外は同様の条件で硬化、鹸化し、反射防止フィルム27、28を得た。
このようにして得られた、鹸化済みの反射防止フィルムを用いて実施例1と同様にして平均反射率、スチールウール耐傷性、マジック拭き取り耐久性、オゾン暴露後のSW耐傷性をそれぞれ評価した。オゾン暴露後のSW耐傷性についてはさらに擦り回数を15往復にした評価も行った。評価結果を下記表に示す。
下記表において、試料NO.23〜28は、「本発明」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
HC層塗布液の調製
PETA 40wt%
DPHA 35wt%
イルガキュア184 3wt%
MX−600 12wt%
KBM−5103 10wt%
固形分濃度 30wt%
MIBK/MEK 90/10
PETA 40wt%
DPHA 38.5wt%
イルガキュア184 3wt%
SX−350 5.5wt%
架橋アクリル−スチレン粒子 3wt%
KBM−5103 10wt%
固形分濃度 30wt%
MIBK/MEK 90/10
PETA 40wt%
DPHA 31wt%
イルガキュア184 3wt%
SX−350 10wt%
架橋アクリル−スチレン粒子 5.5wt%
KBM−5103 10wt%
固形分濃度 30wt%
MIBK/MEK 90/10
PETA:ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物 日本化薬(株)製
DPHA:ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物 日本化薬(株)製
KBM−5103:オルガノシラン化合物 信越化学工業(株)製
イルガキュア184:重合開始剤 日本チバガイギー(株)製
SX−350:3.5μm架橋ポリスチレン粒子 綜研化学(株)製
架橋アクリルースチレン粒子:3.5μm架橋アクリルースチレン粒子 綜研化学(株)製
MX−600:6μm架橋PMMA粒子 綜研化学(株)製
MIBK:メチルイソブチルケトン
MEK:メチルエチルケトン
このようにして得られた、鹸化済みの反射防止フィルムを用いて以下の評価を行った。
実施例1と同様にして測定した。
得られたフィルムの表面形状をJIS B−0601−1994に基づいて、表面凹凸の算術平均粗さ(Ra)を(株)ミツトヨ製二次元粗さ計“SJ−400”型により評価した。但し、Raは測定長4μm とした。
以下の測定により、得られたフィルムの全ヘイズ(H)、内部ヘイズ(Hi)、表面ヘイズ(Hs)を測定した。
[1]JIS−K7136に準じて得られたフィルムの全ヘイズ値(H)を測定した。
[2]得られた光学フィルムの表面および裏面にシリコーンオイルを数滴添加し、厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S 9111、MATSUNAMI製)を2枚用いて裏表より挟んで、完全に2枚のガラス板と得られたフィルムを光学的に密着し、表面ヘイズを除去した状態でヘイズを測定し、別途測定したガラス板2枚の間にシリコーンオイルのみを挟みこんで測定したヘイズを引いた値をフィルムの内部ヘイズ(Hi)として算出した。
[3]上記[1]で測定した全ヘイズ(H)から上記[2]で算出した内部ヘイズ(Hi)を引いた値をフィルムの表面ヘイズ(Hs)として算出した。
厚さ1mmのガラス板(ミクロスライドガラス品番S 9111、MATSUNAMI製)の裏表の表面に表面の平滑な偏光板をクロスニコル状態で張り合わせた。このガラス板の片面に、本発明の光学フィルムの支持体面を粘着シートで張り合わせて測定用のサンプル片を作製した。明室下において、このサンプル片を約30cm離して0度の角度から覗き込み、自分の顔の映り込みの程度を以下の基準で評価した。
自分の顔が全く写り込まない :◎
自分の顔が弱く写り込むが、気にならない :○
自分の顔が映り込み、気になる :△
自分の顔が強く写りこむ :×
(評価4)の映り込み測定時と同様、ガラス板に偏光板および得られたフィルムを貼り合わせ、サンプルを作製した。暗室にてルーバーなしのむき出し蛍光灯(8000cd/m2)を上方60度の角度から上記サンプル上のフィルム側に映し、正面から目視した際の面全体黒さの状態(黒締まり感)を以下の基準で評価した。評価結果を下記表に示す。
黒締まり感が非常に良い :◎
黒締まり感が良い :○
黒締まり感が少し劣る :△
黒締まり感が好ましくない :×
上記表に示された結果より、本発明で得られた反射防止フィルムは外光の反射による像の映り込みを防止する性能に優れ、かつフィルムの表面散乱による表面全体の白光り状態(白ボケ)がなく、黒締まり感に優れることがわかった。特に試料30、34においては映り込み防止性能、黒締まり感共に非常に優れていることがわかった。
実施例1の試料において、用いる支持体の膜厚を40μに変更した反射防止フィルムと、光学用易接着層付きPETフィルム東洋紡績社製コスモシャインA4300を用いた反射防止フィルムを作製した。実施例1に準じて評価した結果、実施例1とほぼ同様の結果が得られた。
実施例1の反射防止膜(19)において、低屈折率層の固形分に対して1質量%のラジカル重合性シリコーンRMS−033(商品名;Gelest社製)を加えた反射防止フィルムを作製した。また実施例1の反射防止フィルム(1)において、低屈折率層の固形分に対して1質量%の水酸基含有シリコーンサイラプレーンFM−4425(商品名;チッソ社製)を加えた反射防止フィルムを作製した。これら反射防止フィルムを評価した結果、低反射で耐擦傷性に優れることが確認され、指紋付着が低減されるとともに指紋跡のふき取り性が改良されていることが分かった。
[反射防止フィルムの実装評価]
TN、IPS、VA、OCB、ECBモードの透過型液晶表示装置の表面の保護フィルムをはがし、実施例1及び2の鹸化処理済みの反射防止フィルムを貼り付けた。このようにして作製した液晶用画像表示装置を評価した結果、低反射で視認性、耐擦傷性に優れた表示装置が作製できることが確認された。
実施例1〜3の反射防止フィルム試料を、有機EL表示装置の表面のガラス板に粘着剤を介して貼り合わせたところ、ガラス表面での反射が抑えられ、視認性の高い表示装置が得られた。
〔反射防止フィルムの作製〕
[低屈折率層用塗布液(Ln−26〜Ln−38)の調製]
各成分を表7のように混合し、MEKに溶解して固形分6%の低屈折率層用塗布液を作製した。
上記塗布液(Ln26〜Ln38)を用いて実施例1のハードコート層(HC−1)の上に低屈折率層膜厚が95nmとなるように調節して、マイクログラビア塗工方式で反射防止フィルム試料37〜49を作製した。UV光照射量を120mJ/cm2とした以外は反射防止フィルム17〜22と同様の硬化条件を採用した。
下記表7において、塗布液NO.Ln−26は、「本発明」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
下記表8において、試料NO.37は、「本発明」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
Claims (16)
- 支持体に、塗布組成物を塗設してなる層を最外層に有する光学フィルムであって、該塗布組成物が、以下の(A)、(B)及び(C)を含有し、かつ該最外層の屈折率が1.20以上1.38以下の範囲である光学フィルム。
(A)フッ素含率が40質量%以上である含フッ素化合物であって、
(メタ)アクリロイル基を有する構成成分をモル分率で15%以上30%以下の範囲で含有し、
下記一般式[1−1]で表される単量体から重合される構成成分、及び下記一般式[1−2]で表される単量体から重合される構成成分を含有し、
下記一般式[1−3]で表される単量体から重合される構成成分をモル分率で10%以上50%以下の範囲で含有し、
主鎖に下記一般式2で表されるポリシロキサン繰り返し単位を含有し、
数平均分子量が10000〜100000である含フッ素化合物
一般式[1−1] CF 2 =CF−Rf1
一般式[1−2] CF 2 =CF−ORf12
一般式[1−3] CH 2 =CH−ORf13
(式中Rf1は炭素数1〜5のパーフルオロアルキル基を表し、Rf12は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表し、Rf13は炭素数1〜30の含フッ素アルキル基を表す)
一般式2
(式中R 1 、R 2 は同一であっても異なっていてもよく、アルキル基又はアリール基を表し、pは2〜500の整数を表す。)
(B)粒子サイズ5nm以上120nm以下の中空シリカ微粒子
(C)1分子中に(メタ)アクリロイル基を複数個有する化合物 - 前記塗布組成物がさらに粒子サイズが30nm以上150nm以下である空腔のないシリカ粒子を含有する請求項1に記載の光学フィルム。
- 前記(A)が、水酸基を有する請求項1又は2に記載の光学フィルム。
- 前記(A)のフッ素含率が、45%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(B)の中空シリカ微粒子のうち少なくとも1種が、粒子サイズ40nm以上100nm以下の微粒子である請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(B)の中空シリカ微粒子のうち少なくとも1種の粒子の屈折率が、1.15以上1.30以下である請求項1〜5のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(C)が、オルガノシロキサン構造を有する請求項1〜6のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(C)が、フッ素を有する請求項1〜7のいずれか記載の光学フィルム。
- 前記塗布組成物が、さらに(D)1分子中に(A)の含フッ素化合物と化学結合形成可能な官能基を複数個含む化合物を含有する請求項1〜8のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(D)が、アミノプラスト類である請求項9に記載の光学フィルム。
- 前記塗布組成物が、さらに(E)重合開始剤を含有する請求項1〜10のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記(E)の重合開始剤の分子量が280以上である請求項11に記載の光学フィルム。
- 前記最外層の屈折率が1.20以上1.35以下である請求項1〜12のいずれかに記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムの表面ヘイズ値が、10%以下である請求項1〜13のいずれかに記載の光学フィルム。
- 偏光膜と、該偏光膜の両側に設けられた保護フィルムとを有する偏光板であって、該保護フィルムの少なくとも一方が、請求項1〜14のいずれかに記載の光学フィルムである偏光板。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の光学フィルム、又は請求項15に記載の偏光板を、有する画像表示装置。
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