JP2006178123A - 反射防止積層体、偏光板及び、液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
吸湿による寸法変化が小さく、表面硬度が高く、透明性、帯電防止性能、反射防止性能に優れ、カールの少ない反射防止積層体、並びにこの反射防止積層体を用いる液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】
曲げ弾性率が、1〜3GPaである透明樹脂からなる基材フィルム(a)上に、少なくともハードコート層(b)及び、低屈折率層(c)が順次積層されてなる反射防止積層体であって、基材フィルム(a)の湿度膨張係数が1×10−5cm/cm%RH以下であり、ハードコート層(b)の厚みが10〜30μmであり、低屈折率層(c)が屈折率1.37以下で、且つエアロゲルからなることを特徴とする反射防止積層体。
【選択図】
図1
Description
LCDは、一般に、電場の印加により液晶分子の配向方向を制御することで偏光の通過、遮断を切り換える機能を持つ液晶セルと、それを挟む状態で透過軸を直角に配置された二枚の偏光板から構成される。
偏光板としては、偏光子の両面に偏光板保護フィルムを積層したものが用いられる。前記保護フィルムは液晶表示素子の耐傷性、反射防止性等のため、偏光子の外側に張り合わせるフィルムである。
しかし、TACは吸湿性が高いため、湿度により伸縮して、応力歪みによるむらを発生しやすい。そのため、吸湿による歪みは内部応力を発生させ、色むらを引き起こすことになる。しかし、偏光板の耐久性向上が従来以上に要求されつつある中で、上記TACの保護層は、それを満足するに十分な防湿性を有していないという問題があった。
また、TACフィルム、あるいはポリエステル系樹脂フィルムは、弾性率が高く、積層フィルムの表面硬度を高くするためには有効であり、ハードコート層、帯電防止層、反射防止層を積層した積層体を偏光板保護フィルムとして用い表面硬度を高くするという提案がなされている。しかしながら、上記積層体は、形成するときに硬化収縮によって、フィルムが大きくカールしてしまったり、ハードコート層にヒビが入ったり、等の困難があった(特許文献2、3、4)。
また、上記反射防止積層体を用いた偏光板を組み込んだ液晶表示装置は、表面硬度、透明性、機械的強度、視認性、帯電防止性能及び反射防止性能に優れたものである。
開環重合触媒としては、通常使用される公知のものを使用できる。
また、環状共役ジエン系重合体としては、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン等の環状共役ジエン系単量体を1,2-付加重合又は1,4-付加重合した重合体を挙げることができる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾエート系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、アクリレート系紫外線吸収剤、金属錯体系紫外線吸収剤等の紫外線吸収剤;
ヒンダードアミン系光安定剤等の光安定剤;染料や顔料等の着色剤;
脂肪族アルコールのエステル、多価アルコールのエステル、脂肪酸アミド、無機粒子等の滑剤;トリエステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、脂肪酸-塩基酸エステル系可塑剤、オキシ酸エステル系可塑剤等の可塑剤;多価アルコールの脂肪酸エステル等の帯電防止剤;等が挙げられる。
成形方法としては、フィルム中の揮発性成分の含有量や厚さむらを少なくできる点から、溶融押出成形法が好ましい。溶融押出成形法としては、Tダイ等のダイスを用いる方法やインフレーション法等が挙げられるが、生産性や厚さ精度に優れる点でTダイを用いる方法が好ましい。
αh={(L2 −L1 )×/(L1 ×ΔH)}
ここで、L1は湿度10%RH時のサンプル長(cm)、L2は湿度80%RH時のサンプル長(cm)およびΔHは70(=80−10%RH)である。
また、曲げ弾性率が、3GPaを超えると基材フィルム(a)上にハードコート層等を積層させ、硬化したときにカールやヒビ割れが起こることがあり、ハードコート層の厚みを大きくできないことがある。
曲げ弾性率が上記好ましい範囲にあることにより、ハードコート層を積層したときに、ハードコート層の硬化収縮を緩和できカールを防止することができる。
鉛筆硬度試験においては、ハードコート層(b)、低屈折率層(c)を積層した基材フィルム(a)上に鉛筆をある角度で突き立て、一定荷重をかけ、鉛筆を一定速度で移動させ、そのときフィルム上に傷ができないときの硬度を、鉛筆硬度とする。
光重合開始剤の量は、活性エネルギー線硬化型樹脂100重量部に対し、通常、0.1〜10重量部である。
活性エネルギー線の照射強度及び照射時間は特に限定されず、用いる活性エネルギー線硬化型樹脂に応じて適宜、照射強度、照射時間などの照射条件を設定することができる。
活性エネルギー線硬化性樹脂を用いることにより、十分な強度、耐久性、密着性、透明性を兼ね備える高屈折率層を容易に得ることができる。
高屈折率層を形成することで、反射防止積層体に、導電性を付与することができる。
高屈折率層の形成方法は特に制限されず、前記ハードコート層(b)を形成するものと同様の活性エネルギー線硬化型樹脂を用いることができる。例えば、高屈折率層の形成方法は活性エネルギー線硬化型樹脂の溶液を、公知の塗工方法により基材フィルム上に塗工して、紫外線等のエネルギー線を照射し硬化させて形成する方法が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型樹脂を用いることにより、十分な強度、耐久性、密着性、透明性を兼ね備える高屈折率層を容易に得ることができる。
これらの中でも、二酸化チタン、リンをドープした酸化錫(PTO)、五酸化アンチモンは、屈折率が高く、導電性と透明性のバランスに優れるので、屈折率を調節するための成分として適している。
また、金属酸化物微粒子の配合量は、特に制限されないが、優れた耐擦傷性を有し、屈折率が1.60以上の高屈折率層が容易に得られる観点から、活性エネルギー線硬化型樹脂100重量部に対して、通常300〜1000重量部であり、好ましくは400〜900重量部、より好ましくは、500〜800重量部である。
上記好ましい条件であることにより、視認性と耐擦傷性、強度のバランスに優れる反射防止積層体が得られる。
(a)式(1):SiX4で表される化合物。
(b)前記式(1)で表される化合物の少なくとも1種の部分加水分解生成物。
(c)前記式(1)で表される化合物の少なくとも1種の完全加水分解生成物。
中空微粒子を特に好適に用いることができる。無機中空微粒子としては、(A)無機酸化物単一層、(B)数種類の無機酸化物からなる複合酸化物の単一層及び(C)上記(A)と(B)との二重層を包含するものを用いることができる。
低屈折率層(c)は、前記エアロゲルの材料を保護フィルムまたはハードコート層を積層した基材フィルムに塗布し、乾燥することによって得ることができる。
スチールウール試験前後の全光線透過率の変動は下記式で求めた。Rbはスチールウール試験前の全光線透過率、Raはスチールウール後の全光線透過率試験率を表す。
ΔR=(Rb−Ra)/Rb×100(%) (i)
全光線透過率は、日本電色工業(株)社製、「濁度計NDH-300A」を用いてASTM D1003に準拠して測定する。同様の測定を面内の異なる任意の場所5箇所で5回測定し、それらの算術平均値を全光線透過率の値として算出する。
スチールウール試験前後の反射率の変動は下記式で求めた。Rcはスチールウール試験前の反射率Rdはスチールウール後の反射率を表す。
ΔR=(Rd−Rc)/Rc×100(%) (ii)
偏光子は、偏光機能を有するものであれば、特に限定はされない。例えば、ポリビニルアルコール(PVA)系やポリエン系の偏光子が挙げられる。
また、ポリエン系の偏光板を製造する方法としては、PVA系フィルムを一軸に延伸した後に脱水触媒存在下で加熱・脱水する方法、ポリ塩化ビニル系フィルムを一軸に延伸した後に脱塩酸触媒存在下で加熱・脱水する方法等の公知の方法が挙げられる。
保護フィルムとしては、複屈折率性を有する材料からなるものが好ましい。複屈折率性を有する材料としては、特に制限されず、例えばトリアセチルセルロース等のセルロースエステルや脂環式構造含有重合体等から形成されるフィルムが挙げられるが、透明性、複屈折性、寸法安定性等に優れる点から脂環式構造含有重合体が好ましい。脂環式構造含有重合体としては、前記基材フィルムの説明部分で記載したものと同様のものが挙げられる。
保護フィルムに複屈折率を与える方法としては、溶液流延法、溶融押出し法、好ましくは、溶融押出し法が挙げられる。好ましくは、溶融押出し法によって成形したフィルムを、必要に応じて延伸配向して得ることができる。
実施例及び比較例中の試験及び評価は以下の方法で行った。
スチールウール#0000に荷重0.025MPaをかけた状態で表面を10往復させ、往復させた後の表面状態を目視で観測した。
○:傷が認められない。
×:傷が認められる。
JIS K7361−1997に準拠して、日本電色工業社製「濁度計NDH−300A」を用いて測定する。測定を面内の異なる場所5箇所で5回づつ測定し、その算術平均値をヘイズ値とする。
JIS−K5600−5−6記載に準じて碁盤目テープ試験を行う。積層フィルムの硬化樹脂層側に、100個の碁盤目状の切り込みを、隙間間隔1mmのカッターガイドを用いて付けた。その上に粘着テープ(ニチバン社製、商品名:CT24)を升目状の切り傷面に張り付け、指の腹で圧し、密着させた後、垂直に引き剥がして目視により升目の剥がれていない個数を数えた。
JIS K 7171に準拠して、引っ張り試験機(オートグラフAG−100kNIS、島津製作所社製)を使用して測定した。
JIS−K5600−5−6に従って、500g荷重で測定する。測定するハードコート層を有する成形体の上に、鉛筆を45度の角度で、上から500gの荷重を掛けて5mm程度引っかき、傷の付き具合を確認し、傷のつかないまでの硬度を、鉛筆硬度とした。
基材フィルムを縦方向(MD)及び横方向(TD)について、長さ15mm、幅5mmに切り出し、真空理工製TMA3000にセットし、湿度10%RH、及び湿度80%RHの一定に保ち、各々のサンプルの長さを測定し、次式にて湿度膨張係数を算出する。縦方向(MD)及び横方向(TD)のうち、値の大きい方を湿度膨張係数とする。
αh={(L2 −L1 )×/(L1 ×ΔH)}
ここで、L1は湿度10%RH時のサンプル長(mm)、L2は湿度80%RH時のサンプル長(mm)およびΔHは70(=80−10%RH)である。
分光光度計(紫外可視近赤外分光光度計V-550、日本分光社製)を用い、入射角5°、反射角5°にて波長550nmにおける反射率を測定した。
上記測定は面内の異なる任意の場所5箇所で5回行い、それらの算術平均値を反射率の値とした。
日本電色工業(株)社製、「濁度計NDH-300A」を用いてASTM D1003に準拠して測定する。
市販の液晶テレビ(TNモード、VAモード、MVAモード、IPSモード、OCBモードの20V型液晶テレビを用いた。)から液晶表示パネルを取り外し、液晶セルを挟んでいる偏光板及び視野角補償フィルムの内、視認側に設置されている、偏光板及び視野角補償フィルムを剥がし取り、それに変えて実施例又は、比較例で得た偏光板を該液晶セルに貼り合せて、液晶表示パネルを組み直して、もとの液晶テレビに設置した。液晶表示素子を表示して前正面より基材を目視で観察し、以下の二段階で評価した。グレアとは視野内で過度に輝度が高い点や面が見えることによっておきる不快感や、見にくさのことをいう。
○:グレアや画像のぼやけがない。
×:グレアや画像のぼやけがある。
−:カールにより貼り付け困難なため未測定。
ノルボルネン系重合体(商品名:ZEONOR 1420R、日本ゼオン社製、ガラス転移温度:136℃、飽和吸水率:0.01重量%未満)のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて110℃で4時間乾燥した。そしてリーフディスク形状のポリマーフィルター(ろ過精度30μm)が設置され、ダイリップの先端部がクロムめっきされた平均表面粗さRa=0.04μmのリップ幅650mmのコートハンガータイプのTダイを有する短軸押出機を用いて、前記ペレットを260℃で溶融押出しして膜厚50μm、幅600mmの長尺基材フィルム1Aを得た。得られた長尺基材フィルムの飽和吸水率は0.01重量%以下であった。また、面内のレターデーション値(Re)は、2nmであった。
五酸化アンチモンの変性アルコールゾル(固形分濃度30%)100重量部に、UV硬化型ウレタンアクリレート紫光UV7000B(日本合成化学社製)8重量部及び光開始剤イルガキュア-184(チバガイギー社製)0.4重量部を混合し、UV硬化型の高屈折率層形成剤1HCを得た。
変性アルコール38重量部に対し、UV硬化型ウレタンアクリレート紫光UV7600B(日本合成化学社製)18重量部を光開始剤イルガキュア-184(チバガイギー社製)0.9重量部と混合し、ハードコート剤2HCを得た。
無水マレイン酸変性スチレン・ブタジェン・スチレンブロック共重合体の水素添加物(メルトインデックス値は200℃、5kg荷重で1.0g/10分、スチレンブロック含量30重量%、水素添加率80%以上、無水マレイン酸付加量2%)2重量部を、キシレン8重量部とメチルイソブチルケトン40重量部の混合溶媒に溶解し、孔径1μmのポリテトラフルオロエチレン製のフィルターで濾過して、プライマー溶液Pを得た。
テトラメトキシシランのオリゴマ−(コルコート社製「メチルシリケート51」)と、メタノールと、水と、0.01Nの塩酸水溶液を質量比22:36:2:2で混合し、これを25℃の高温槽中で2時間撹拌して、重量平均分子量870のシリコーンレジンを得た。
次に中空シリカ微粒子として中空シリカイソプロパノール分散ゾル(固形分25%,平均一次粒子径約30nm、外殻厚み約7nm)を前記シリコーンレジンに加え、中空シリカ微粒子/シリコーンレジン(縮合化合物換算)が固形分基準で重量比が8:2となるように配合し、その後,全固形分が1%になるようにメタノールで希釈し、低屈折率層形成用塗工液1Lを調製した。
製造例1と同様の方法の溶融押出し成形で、脂環式構造含有重合体樹脂(ZEONOR1420、日本ゼオン社製;ガラス転移温度136℃)からなる幅650mm、平均厚さ80μmの基材フィルムを得た。
さらに、この基材フィルムを縦延伸機(ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法)で、140℃雰囲気下で1.3倍に延伸し、平均厚さ68μm、面内のレターデーション(Re):35nm、厚さ方向のレターデーション(Rth):130nmの保護フィルムFを得た。
厚さ85μmのPVAフィルム(クラレ社製 ビニロン#8500)をチャックに装着し、2.5倍延伸し、ヨウ素0.2g/l、ヨウ化カリウム60g/lよりなる水溶液中に30℃にて240秒浸漬し、次いでホウ酸70g/l、ヨウ化カリウム30g/lの組成の水溶液に浸漬し、その状態で6.0倍に一軸延伸し5分間保持した。最後に室温で24時間乾燥し、平均厚さ30μmで、偏光度99.993%の偏光子Gを得た。
基材フィルム1Aの両面に、高周波発信機(コロナジェネレータHV05-2、Tamtec社製)を用いて、3秒間コロナ放電処理を行い、表面張力が0.072N/mの基材フィルムを得た。
製造例3で得たハードコート剤2HCを、ダイコーターを用いて塗布した。
次いで80℃で5分間乾燥させ、紫外線照射(積算光量500mJ/cm2)を行い、ハードコート剤2HCを硬化させ、厚さ12μmのハードコートを積層した基材フィルムを得た。
さらにその上面に、高屈折率層として、製造例2で得られた高屈折率層形成剤1HCを、ハードコート剤2HC同様に塗布、80℃で5分間乾燥し、紫外線照射(積算光量200mJ/cm2)を行い、硬化し、厚さ7μmの高屈折率層を積層した基材フィルムを得た。
次に、低屈折率層形成用塗工液1Lを、高屈折率層を積層した基材フィルムの上にワイヤーバーコーターによって塗布し、1時間放置して乾燥し、被膜を120℃で10分間、酸素雰囲気下で熱処理し、厚さ100nmの低屈折率層を形成した反射防止積層体1Aを得た。
この反射防止積層体1Aの他方の面に、製造例4で得られたプライマー溶液Pを塗布し、偏光子Gを貼り合わせた。
次に、偏光子Gの他方に偏光板保護フィルムFをプライマー溶液Pで貼り合わせて偏光板1を得た。
基材フィルム1Aの替わりに、厚さ40μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡エステルフィルム コスモシャインA4800厚み50μm)を用いた他は、実施例1と同様に実施し、反射防止積層体2Aを得た。
さらに、実施例1と同様の方法で、偏光子G、保護フィルムFをはりあわせ、偏光板2を得た。
基材フィルム1Aの替わりに、厚さ40μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(商品名:KC4UX2M、コニカミノルタ社製)を用いた他は、実施例1と同様にして、反射防止積層体3Aを得た。他は実施例1と同様の方法で、偏光板3を得た。
また実施例1の偏光板は、スチールウール試験においても良好な結果が得られた。実施例1は、湿度膨張係数が低い基材フィルムを用いたため、つまり熱せられたときの乾燥による熱収縮が小さい基材フィルムであるため、ハードコート層のカール、ヒビ割れ、基材のカールも無く良好である。対して、比較例1、2は、カール、ヒビ割れ、基材のカールが発生した。
碁盤目剥離試験においては、実施例1の低屈折率層、高屈折率層、ハードコート層の剥離は見られなかった。比較例2,3は、剥離が確認された。
また、さらに本発明の実施例1偏光板を用いて作製した液晶表示装置はグレアや画像のぼやけが全くなく、視認性は良好であった。
比較例1、2に付いては、カール発生のため、液晶表示装置への貼り付けが困難であったため評価できなかった。
Claims (5)
- 曲げ弾性率が、1〜3GPaである脂環式構造含有重合体樹脂からなる基材フィルム(a)上に、少なくともハードコート層(b)及び、低屈折率層(c)が順次積層されてなる反射防止積層体であって、
基材フィルム(a)の湿度膨張係数が1×10−5%RH以下、
ハードコート層(b)の厚みが10〜30μmであり、
低屈折率層(c)が屈折率1.37以下で、且つエアロゲルからなることを特徴とする反射防止積層体。 - ハードコート層(b)と低屈折率層(c)との間に、屈折率が1.55以上である高屈折率層(d)が形成され、該高屈折率層を形成する材料が活性エネルギー線硬化型樹脂100重量部に対して、金属酸化物微粒子300〜1000重量部を含有して成ることを特徴とする請求項1記載の反射防止積層体。
- 前記金属酸化物微粒子が、五酸化アンチモン、リンがドープされた酸化スズ及び二酸化チタンの中から選ばれる少なくとも一種からなることを特徴とする請求項2に記載の反射防止積層体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の反射防止積層体に、偏光子を張り合わせてなることを特徴とする偏光板。
- 請求項1〜5に記載の偏光板を備えることを特徴とする液晶表示装置。
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