JP2010078888A - 光学フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイの外面側に配置された場合に映り込み、面ぎらを抑制すると共に白ボケをも抑制することができる光学フィルムを提供する。
【解決手段】光学フィルムは、透明基材２と防眩層１とが積層して構成される。前記防眩層１が透明樹脂相４中に光拡散性粒子３が分散した構造を有する。前記透明基材２と防眩層１との間に、この透明基材２と防眩層１の双方に接触する光拡散性粒子５が分散して介在している。このため、光学フィルムが優れた防眩性を有することで映り込みが防止されると共に面ぎらが効果的に改善され、更に白ボケが防止されて、優れた光学特性を発現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＣＤ、ＰＤＰ等の各種表示装置（ディスプレイ）の表面に設けられる防眩性の光学フィルムに関し、特に高精細、ハイコントラストが重要視される高画質ディスプレイに用いられる、高画質特性と防眩性を兼ね備えた光学フィルムに関する。

防眩性の光学フィルムは一般にＣＲＴ、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）や液晶表示装置（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置において、外光の反射による像の映り込みを防止するために、ディスプレイの外面側に貼着されるなどして配置される。防眩性フィルムは表面凹凸により反射光を散乱させ、ディスプレイ表面に映り込んだ画像をぼやけさせる効果を有する。

一方、近年の画像表示装置の高精細化に伴い、防眩性の光学フィルムを備えたディスプレイでは、面ぎら（シンチレーション）と呼ばれるフィルム表面がキラキラ光ったり画像が歪んだりする現象が生じ、観察者が画像を視認しづらくなる要因の一つとなっている。このような不具合を解消するため、特許文献１，２には、フィルムの両面に異なる表面平均粗さの凹凸形状を形成することで面ぎらを抑制した光学フィルムの例や、凹凸形状を有する基材の凹凸面側にその凹凸に対応する凹凸を有する防眩層を設けた光学フィルムの例が、開示されている。しかし、これらの例では微粒子を含有しない構造であるため、透過光散乱の均一性に欠け、面ぎらの改善が不充分であるという問題がある。また、特許文献３，４には、防眩層内部の光拡散性粒子の内部散乱を利用することで面ぎらを改善した例が開示されているが、この場合は内部散乱により光学フィルムの外観が白みを帯びる現象（白ボケ）が生じるという問題がある。
特開２００７−８６２５５号公報 特開２００７−１３３２０９号公報 特開平１１−３０５０１０号公報 特開２００７−１０１９１２号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、ディスプレイの外面側に配置された場合に映り込み、面ぎらを抑制すると共に白ボケをも抑制することができる光学フィルムを提供することを目的とする。

本発明に係る光学フィルムは、透明基材２と防眩層１とが積層して構成され、前記防眩層１が透明樹脂相４中に光拡散性粒子３が分散した構造を有し、前記透明基材２と防眩層１との間に、この透明基材２と防眩層１の双方に接触する光拡散性粒子５が分散して介在していることを特徴とする。

このため、光学フィルムが優れた防眩性を有することで映り込みが防止されると共に面ぎらが効果的に改善され、更に白ボケが防止されて、優れた光学特性を発現する。

本発明では、防眩層１内に存在する光拡散性粒子３の、透明樹脂相４に対する重量比率が０．３重量％以上、１０．０重量％未満であり、透明基材２と防眩層１との間に介在する光拡散性粒子５の、透明基材と防眩層の界面の面積に対する重量が０．２ｇ／ｍ^２以上、１０．０ｇ／ｍ^２未満であることが好ましい。

この場合、光学フィルムが優れた光透過性を発揮しつつ、防眩性の更なる向上と面ぎらの更なる抑制が可能となる。

また、本発明では、透明基材２と防眩層１との間に介在する光拡散性粒子５が、透明基材２を溶解又は軟化させる溶媒に、光拡散性粒子５を分散して調製される粒子分散液を透明基材２の表面に供給した後、この粒子分散液から溶媒を除去する工程を経て設けられたものであることも好ましい。

この場合、透明基材２と防眩層１との間に光拡散性粒子５を容易に介在させることができるようになる。

また、本発明では、防眩層１における透明樹脂相４の屈折率が、透明基材２の屈折率よりも大きいことが好ましい。この場合、低屈折率層６を設けた場合に、反射率がより低減し、より高い映り込み防止効果を得ることができる。

本発明に係る光学フィルムは、映り込みが抑制されると共に面ぎらが抑制され、更に白ボケも抑制されることで、優れた光学特性を発現する。したがって、この光学フィルムは外光の反射による映り込みが少なく、しかも透過像が鮮明となり、特に高精細、ハイコントラストが重要視される高画質ディスプレイに対して好ましく用いられる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

光学フィルムは、図１に示すように、防眩層１と透明基材２とが積層した構造を有する。防眩層１は透明樹脂相４中に光拡散性粒子３（以下、層内粒子３という）が分散した構造を有する。また、防眩層１と透明基材２との間には光拡散性粒子５（以下、介在粒子５という）が分散して介在している。この介在粒子５は透明基材２と防眩層１の双方に突出するようにして両者の界面に存在し、透明基材２と防眩層１の双方に接触している。

透明基材２の材質は特に限定されるものではなく、適当な機械的剛性を有し、溶剤により軟化する公知の透明なプラスチックフィルム若しくはシートの中から適宜選択される。また透明基材２の屈折率は、特に制限されないが、例えば１．４５〜１．７０の範囲とすることができる。これらのプラスチックフィルム若しくはシートとしては、例えばポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート等のフィルムが挙げられる。これらのうち特にトリアセチルセルロースは、透明性に優れ、光学的に異方性が小さい点で好ましい。この透明基材２の厚みは特に制限されないが、例えば２０〜２００μｍの範囲とすることができる。

介在粒子５の具体例としては、例えばアクリル粒子、架橋アクリル粒子、ポリ（（メタ）アクリレート）粒子、架橋ポリ（メタ）アクリレート粒子、ポリスチレン粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋ポリ（アクリル−スチレン）粒子、メラミン樹脂粒子等の樹脂粒子が挙げられる。これらの樹脂粒子のうち、介在粒子５としては、特にアクリル粒子、架橋アクリル粒子が好ましい。これらの粒子の中から選ばれた介在粒子５の屈折率に合わせて透明基材２の屈折率が調整されると、光学フィルムが優れた光透過性を発揮する。この介在粒子５の屈折率と、透明基材２及び透明樹脂相４のうち少なくとも一方との屈折率差は、０．０１以上、０．２０未満であることが好ましく、０．０１〜０．０５の範囲であれば更に好ましい。この屈折率差が小さすぎると光学フィルムが充分な光散乱性を発揮せず面ぎらを充分に抑制することが困難になり、またこの屈折率差が大きすぎると光学フィルムの白ボケが充分に抑制されなくなるおそれがある。

介在粒子５の平均粒径は１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。この平均粒径が１μｍに満たないと面ぎらの改善が不充分であり、１０μｍを超えると光学フィルムの光透過特性や外観が悪化するおそれがある。この介在粒子５の形状は球状であることが好ましいが、不定形であっても良い。

この介在粒子５の量は、この介在粒子５の種類、形状等に応じて適宜調整され、特に制限されないが、透明基材２と防眩層１との界面の面積に対する重量が０．２ｇ／ｍ^２以上、１０．０ｇ／ｍ^２未満であることが好ましい。この介在粒子５の量が０．２ｇ／ｍ^２に満たないと光学フィルムの面ぎらの改善が不充分になるおそれがあり、また１０．０ｇ／ｍ^２以上となると光学フィルムの白ボケが生じるおそれがある。

防眩層１を構成する透明樹脂相４は、特に制限されないが、紫外線硬化性樹脂の硬化物であり、鉛筆硬度Ｈ以上を有し、且つ光透過率が９０％以上であることが好ましい。前記紫外線硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂や、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。

この透明樹脂相４の屈折率は、特に制限されないが、例えば１．４０〜１．７０の範囲とすることができる。特にこの透明樹脂相４の屈折率は、上記透明基材２の屈折率よりも大きいことが好ましい。また、この透明樹脂相４と透明基材２との屈折率差は０．０１〜０．２０の範囲であることが好ましい。この場合、低屈折率層６を設けた場合に、反射率がより低減し、より高い映り込み防止効果を得ることができる。

また、防眩層１を構成する層内粒子３の具体例としては、例えばアクリル粒子、架橋アクリル粒子、ポリ（（メタ）アクリレート）粒子、架橋ポリ（メタ）アクリレート粒子、ポリスチレン粒子、架橋ポリスチレン粒子、架橋ポリ（アクリル−スチレン）粒子、メラミン樹脂粒子等の樹脂粒子が挙げられる。これらの樹脂粒子のうち、層内粒子３としては、特にアクリル粒子、架橋アクリル粒子が好ましい。これらの粒子の中から選ばれた層内粒子３の屈折率に合わせて透明樹脂相４の屈折率が調整されると、防眩層１が優れた光透過性を発揮する。この層内粒子３と透明樹脂相４の屈折率差は小さいほど好ましい。この屈折率差が大きい場合は防眩層１の光透過性が低下し、この防眩層１を介して視認されるディスプレイの画像の画質も劣化するおそれがある。

層内粒子３の平均粒径は１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。この平均粒径が１μｍに満たないと光学フィルムが充分な防眩性を発揮できなくなるおそれがあり、また１０μｍを超えると光学フィルムの光透過特性が悪化するおそれがある。この層内粒子３の形状は球状であることが好ましいが、不定形であっても良い。

防眩層１中の層内粒子３の含有量は、この層内粒子３の種類、形状等に応じて適宜調整され、特に制限されないが、透明樹脂相４に対する重量比率が０．３重量％以上、１０．０重量％未満であることが好ましい。この含有量が０．３重量％に満たないと光学フィルムが充分な防眩性を発揮できなくなるおそれがあり、また１０．０重量％以上になると光学フィルムの光透過特性が悪化するおそれがある。

この防眩層１の厚みは適宜調整されるが、その平均膜厚が１〜２０μｍの範囲であることが好ましい。この平均膜厚が１μｍ未満であると、光学フィルムが充分に高い耐摩耗性を発揮することが困難となり、また２０μｍを超える光学フィルムが充分な防眩性を発揮することができなくなるおそれがある。

上記構成を有する光学フィルムでは、光学フィルムの面ぎらが効果的に改善され、かつ、映り込み、白ボケが防止されて、優れた光学特性を発現する。面ぎらが改善される理由としては、防眩層１内部及び透明基材２と防眩層１の界面にそれぞれ光を拡散する層内粒子３及び界面粒子５が存在するために、透過光が均一に散乱されるためであると考えられ、また、映り込みが効果的に防止されるのは、防眩層１表面及び透明基材２と防眩層１の界面での反射光の両方が散乱されるためであると推察される。また、前記の理由により、透過光が効果的に散乱するため、必要以上の光拡散性の粒子の添加を抑えることができ、このため白ボケが防止されると推察される。

このように構成される光学フィルムには、更に防眩層１を構成する透明樹脂相４よりも低い屈折率を有する低屈折率層６が、防眩層１の透明基材２とは反対側の面に積層して設けられていても良い。このような低屈折率層６が設けられると、光学フィルムの光反射性が更に抑制されると共に、この光学フィルムの耐摩耗性が向上する。この低屈折率層６の屈折率は前記の通り透明樹脂相４の屈折率よりも低ければ良いが、特にこの低屈折率層６の屈折率が１．３０〜１．４０の範囲であることが好ましい。この屈折率が１．３０に満たないと光学フィルムの耐摩耗性を充分に向上することが困難となり、また１．４０を超えると光学フィルムの光反射性が充分に抑制されないおそれがある。この低屈折率層６の材質は特に制限されないが、前記のような範囲の屈折率を有するためには、低屈折率層６は含フッ素樹脂やシリカ系樹脂で形成されることが好ましい。また、この低屈折率層６の厚みは特に制限されないが、５０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲であることが好ましい。この範囲において、低屈折率層表面の反射光と、低屈折率層６と防眩層１の界面の反射光の干渉により著しい反射率低減効果が発現する。

光学フィルムの製造工程の一例を説明する。まず、介在粒子５を溶媒中に分散させて粒子分散液を調製する。溶媒としては、透明基材２との関係で、この透明基材２を溶解し、或いは軟化し得る適宜のものが使用されるが、例えばＭＥＫ（メチルエチルケトン）とＰＧＭＥ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）とを混合して調製される混合溶媒が使用される。

この粒子分散液を、透明基材２の表面に塗布すると、粒子分散液中の溶媒によって透明基材２の表面を溶解し、或いは軟化する。この状態で粒子分散液の塗膜を加熱するなどして溶媒を揮発させると、透明基材２の表面に介在粒子５が分散して残存する。この介在粒子５は、溶媒が揮発する過程において、溶解又は軟化した透明基材２の表面に沈み込み、このため溶媒が揮発した後は介在粒子５の一部分が透明基材２に埋まると共に他の部分が透明基材２の表面から突出するようになる。

尚、粒子分散液中の介在粒子５の含有量は、上記粒子分散液の塗布乾燥により基材表面に所望の量の介在粒子５が残存するように、適宜調整される。

次に、透明基材２における上記介在粒子５が残存する面に、透明樹脂相４を形成するための紫外線硬化性樹脂等の硬化性樹脂と層内粒子３とを混合して調製される防眩層組成物を塗布し、この防眩層組成物の塗膜を硬化させることで、防眩層１を形成する。前記防眩層組成物中の硬化性樹脂及び層内粒子３の含有量は、防眩層１中における層内粒子３の含有量が所望の量となるように調整される。防眩層組成物の塗布はグラビアコータ、バーコータ等の適宜の手法で行われる。また防眩層組成物はこの防眩層組成物中の硬化性樹脂の特性に応じた適宜の手法で硬化されるが、例えば前記硬化性樹脂が紫外線硬化性樹脂である場合には、高圧水銀灯、定圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク等の適宜の光源から紫外線を照射して防眩層組成物を硬化することができる。

このように防眩層１が形成されると、透明基材２に一部分が埋まっている介在粒子５の他の部分が、防眩層１に埋まり、すなわちこの介在粒子５が透明基材２と防眩層１の双方に突出するようになる。

また、低屈折率層６を設ける場合には、例えば防眩層１を形成した後、この防眩層１の外面に、低屈折率層６を形成するための適宜の樹脂組成物を塗布成膜することで低屈折率層６を形成することができる。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳述する。

［実施例１］
（粒子分散液の調製）
介在粒子５としてアクリル粒子（綜研化学株式会社製；品番ＭＸ−５００；平均粒径５．０μｍ；屈折率１．４９）を用い、これをＭＥＫ及びＰＧＭＥからなる混合溶剤中に１０重量％の割合で分散させて粒子分散液を調製した。

（防眩層用組成物の調製）
硬化性樹脂として紫外線硬化性のアクリル・エポキシ混合樹脂（株式会社アデカ製；品番６２０−３；硬化物の屈折率１．４７）を用い、層内粒子３としてアクリル粒子（綜研化学株式会社製；品番ＭＸ−５００；平均粒径５．０μｍ；屈折率１．４９）を用いて、これらを表１に示す重量比率で混合し、防眩層組成物を調製した。

（光学フィルムの作製）
透明基材２として厚み８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（パナック株式会社製；品番ＦＴ−ＴＤ８０ＵＬ−Ｈ；屈折率１．４９）を用い、この透明基材２の一面に上記粒子分散液をバーコータにより湿潤膜厚が約１５μｍになるよう塗布した後、これを８０℃で１分間加熱して乾燥することで、介在粒子５を透明基材２の一面に、この透明基材２の一面の面積に対する介在粒子５の重量（固着量；介在粒子５の、透明基材２と防眩層１の界面の面積に対する重量に相当する）が表１に示す通り０．２ｇ／ｍ²となるように固着させた。

この透明基材２の上記一面に、上記防眩層組成物をバーコータにより湿潤膜厚が約２０μｍになるよう塗布し、８０℃で５分間加熱して乾燥した後、紫外線を照射して防眩層組成物を硬化させ、厚み３．５μｍの防眩層１を形成した。

［実施例２−１０，比較例１−３］
粒子分散液中の介在粒子５の含有量及び粒子分散液の塗布量を調整することにより、介在粒子５の固着量を表１に示すように変更すると共に、防眩層組成物中の硬化性樹脂及び層内粒子３の含有量を表１に示すように変更した。また、実施例１０については、防眩層用組成物の調製時に使用する硬化性樹脂を、紫外線硬化性のアクリル樹脂（株式会社アデカ製；品番Ｒｆ−１０２；硬化物の屈折率１．６０）に変更した。

また、実施例６及び１０については、防眩層１を形成した後、この防眩層１の表面に低屈折率層用塗布液（松下電工株式会社製；エアロセラ（登録商標））をバーコータにより塗布し、１２０℃で５分間乾燥硬化することで硬化させて、厚み０．１μｍ、屈折率１．３７の低屈折率層６を形成した。

それ以外は実施例１と同様にして光学フィルムを作製した。

［評価試験］
（１）ヘイズ、全光線透過率、平行透過率の評価
各実施例及び比較例で作製された光学フィルムのヘイズ、全光線透過率及び平行透過率を、ヘイズメーター（日本電色工業株式会社製）を用いて測定した。

（２）反射率の評価
分光光度計（株式会社島津製作所製）を用いて、３８０〜７８０ｎｍの波長領域において、入射角８°における、各実施例及び比較例で作製された光学フィルムの分光反射率を測定し、この結果に基づいて３８０〜７８０ｎｍの波長領域の視感反射率を導出した。

（３）防眩性の評価
各実施例及び比較例で作製された光学フィルムの透明基材２側の面をラッカースプレーにより黒色に塗装し、この光学フィルムに防眩層１側から１０個の異なる大きさの文字を投影した。この光学フィルムの防眩層１側からの反射像を目視観察し、この反射像のボヤケ程度を０点から１０点までの１０段階で評価した。点数が大きいほどボヤケ程度が大きく、防眩性が高いことを示す。

（４）面ぎらの評価
各実施例及び比較例で作製された光学フィルムをＬＣＤグレアモニタの最外面に貼着し、このＬＣＤグレアモニタで画像を表示すると共に光学フィルムの表面を目視観察した。その結果、面ぎらが認められないものを「○」、面ぎらが僅かに認められるものを「△」、著しい面ぎらが認められるものを「×」と評価した。

（５）白ボケの評価
各実施例及び比較例で作製された光学フィルムの透明基材２側の面をラッカースプレーにより黒色に塗装し、この光学フィルムに防眩層１側から蛍光灯の光を照射した。この光学フィルムを防眩層１側から目視観察することで、白ボケ具合を評価した。その結果、白ボケ具合が弱いと認められるものを「○」、白ボケ具合が強いと認められるものを「×」、白ボケ具合が前記両者の中間にあると認められるものを「△」と評価した。

［評価結果］
以上の評価試験の結果を、下記表１に示す。

表１に示される通り、実施例１−１０ではいずれも防眩性、面ぎら抑制、及び白ボケ抑制について高い特性を示し、実施例１−６，１０では白ボケ抑制について特に高い特性を示した。また、低屈折率層６が設けられている実施例６及び１０では反射率が特に低減した。

一方、介在粒子５が存在しない比較例１〜３では、面ぎらが強く現れた。

このように、透明基材２と防眩層１の間に介在粒子５を介在させることで、面ぎらを効果的に改善し、かつ、映り込みを防止することが可能であることが、確認された。

本発明の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。

符号の説明

１ 防眩層
２ 透明基材
３ 光拡散性粒子（層内粒子）
４ 透明樹脂相
５ 光拡散性粒子（介在粒子）
６ 低屈折率層

Claims (4)

1. 透明基材と防眩層とが積層して構成され、前記防眩層が透明樹脂相中に光拡散性粒子が分散した構造を有し、前記透明基材と防眩層との間に、この透明基材と防眩層の双方に接触する光拡散性粒子が分散して介在していることを特徴とする光学フィルム。
2. 防眩層内に存在する光拡散性粒子の、透明樹脂相に対する重量比率が０．３重量％以上、１０．０重量％未満であり、
   透明基材と防眩層との間に介在する光拡散性粒子の、透明基材と防眩層の界面の面積に対する重量が０．２ｇ／ｍ^２以上、１０．０ｇ／ｍ^２未満であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
3. 透明基材と防眩層との間に介在する光拡散性粒子が、透明基材を溶解又は軟化させる溶媒に、光拡散性粒子を分散して調製される粒子分散液を透明基材の表面に供給した後、この粒子分散液から溶媒を除去する工程を経て設けられたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィルム。
4. 防眩層における透明樹脂相の屈折率が、透明基材の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学フィルム。

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