JP7249896B2 - 光学多層フィルム、これを含む光学部品および表示装置 - Google Patents
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Description
1.61≦n1≦1.69 (1)
n5<n3<n2<n1<n4 (2)
0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
0.30≦n4-n5≦0.60 (4)。
図1は、一実施形態による光学多層フィルムの断面図を示したものである。
1.61≦n1≦1.69 (1)
n5<n3<n2<n1<n4 (2)
0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
0.30≦n4-n5≦0.60 (4)。
前記光学多層フィルムは、可視光線に対して非常に低い反射率を有する。
例えば、前記光学多層フィルムは、550nm波長の光に対して6.5%以下の反射率を有し得る。具体的に、前記光学多層フィルムは550nm波長の光に対して、6%以下、5.5%以下、または5%以下の反射率を有し得、より具体的に、1%~6.5%の範囲、3%~6.5%の範囲、または5%~6.5%範囲の反射率を有し得る。これにより、光学多層フィルムは、外部光による反射がほとんどないので、視認性が向上され得る。
前記基材層は、面内位相差(Ro)が0~500nmである。具体的に、前記基材層の面内位相差は、0~400nm、0~300nm、または0~200nmであり得る。特に、前記基材層は最小面内位相差(Romin)が150nm以下、120nm以下、100nm以下、85nm以下、75nm以下、または65nm以下であり得る。前記範囲内であるとき、虹ムラの発生を最小限に抑えることができる。
一方、前記基材層、前記プライマー層、前記ハードコート層、前記第1屈折層および前記第2屈折層が積層された光学多層フィルムは、前記基材層と同一の位相差を有し得る。
前記実施形態によると、前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたとき、前述の式(1)~(4)を満足する。
以下、各層別に、より具体的に説明する。
前記基材層は、ポリエステル樹脂を含む。
前記ポリエステル樹脂は、ジカルボン酸とジオールとが重縮合されたホモポリマー樹脂またはコポリマー樹脂であり得る。また、前記ポリエステル樹脂は、前記ホモポリマー樹脂またはコポリマー樹脂が混合されたブレンド樹脂であり得る。
前記基材層上にプライマー層が形成される。前記プライマー層は、前記基材層と前記ハードコート層との間の密着性を向上させる役割をする。
例えば、前記プライマー層は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、またはこれらの混合物を含み得るが、これらに限定されるものではない。
前記プライマー層上にハードコート層が形成される。前記ハードコート層は、光学多層フィルム表面の硬度を向上させる役割をする。
前記光硬化性樹脂としては、例えば、アクリレート系の官能基を有する化合物などのいずれかまたは2つ以上の不飽和結合を有する化合物が挙げられる。一つ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が挙げられる。2つ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、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、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ(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、前記多官能化合物をエチレンオキシド(EO)で変性した化合物、前記多官能化合物と(メタ)アクリレートとの反応生成物(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)などが挙げられる。本明細書において「(メタ)アクリレート」は、メタクリレートおよびアクリレートを意味する。
前記ハードコート層上に、第1屈折層が形成される。
前記第1屈折層は、例えば、屈折率が1.70~2.80である金属酸化物微粒子を含有する樹脂を含み得る。
前記ハードコート層上に第2屈折層が形成される。
前記第2屈折層は、例えば、i)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機微粒子を含有する樹脂、ii)低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、iii)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機微粒子を含有するフッ素系樹脂、iv)シリカまたはフッ化マグネシウム等の低屈折率無機物等のいずれか一つを含み得る。前記シリカは、中空シリカ微粒子であることが好ましい。
前記光学多層フィルムの製造方法は、(1)ポリエステル樹脂を押出して未延伸シートを得る段階と、(2)前記未延伸シートを70℃~90℃で予熱した後、2.0~5.0の長さ方向延伸比(R1)および2.0~5.0の幅方向延伸比(R2)で延伸する段階と、(3)前記延伸されたシートを150℃~250℃にて熱固定して基材層を製造する段階と、(4)前記基材層上にプライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層を順次積層する段階とを含む。
前記製造方法において基材層は、原料樹脂を押出し、予熱、延伸、および熱固定を経て製造される。この際、前記基材層の原料として使用されるポリエステル樹脂の組成は、前記に例示したとおりである。
また、前記押出は、230℃~300℃、または250℃~280℃の温度条件で行える。
また、前記延伸の速度は6.5m/min~8.5m/minであり得るが、特に限定されない。
前記基材層上にプライマー層が形成される。
前記プライマー層は、熱硬化性樹脂を含むコーティング組成物から形成され得る。例えば、前記コーティング組成物は、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、またはこれらの混合物を含み得る。具体的に、前記コーティング組成物は、ポリエステル系樹脂およびポリウレタン系樹脂のいずれかを50重量%以上含み得る。また、前記コーティング組成物は、これらの樹脂を含む水溶液または水分散液であり得る。
この時の混合分散には、ペイントシェーカー、ビーズミル、ニーダー(kneader)などの公知の装置が使用され得る。
前記プライマー層用組成物を基材層に塗布する際には、塗布性を向上させるための予備処理として、基材層の表面にコロナ表面処理、火炎処理、プラズマ処理などの物理処理を行うか、あるいはプライマー層用組成物とともに化学的に不活性の界面活性剤を併用し得る。
次に、前記プライマー層上にハードコート層が形成される。
前記ハードコート層は、原料樹脂と、必要に応じて光重合開始剤、およびその他の添加剤を溶媒中に混合分散させた組成物を使用して形成され得る。
次に、前記ハードコート層上に第1屈折層および第2屈折層が形成される。
前記第1屈折層および第2屈折層は、それぞれの原料樹脂と、必要に応じて硬化剤およびその他の添加剤を溶媒中に混合分散させた組成物とを使用して形成され得る。
前記実施形態による光学多層フィルムは、光学部品に適用され得る。
前記光学部品は、前記実施形態による光学多層フィルムを含むことにより、低い反射率および向上された光学的特性を有し得る。
前記光学部品は、具体的に偏光板であり得る。
図5を参照すると、一実施形態による偏光板10は、偏光子11と、前記偏光子の少なくとも一面上に配置される光学多層フィルム12とを含む。
前記実施形態による光学部品は、表示装置に適用され得る。
前記表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの上面および下面の少なくとも一面上に配置される光学部品とを含む。
この際、前記光学部品として前述の構成を有する光学部品が使用される。
図6は、一実施形態による液晶表示装置(LCD)を概略的に示す断面図である。図6を参照すると、一実施形態による液晶表示装置は、液晶パネル70と、バックライトユニット80とを含む。
図7は、一実施形態による有機電界発光表示装置を概略的に示す断面図である。
図7を参照すると、一実施形態による有機電界発光表示装置は、前面偏光板10と、有機電界発光パネル90とを含む。
以下、実施例によってより具体的に説明するが、これらの範囲に限定されるものではない。
[段階(1)基材層の形成]
ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(SKC社)を押出機により約280℃にて押出し、キャスティングロールにより約30℃にてキャスティングして未延伸シート(sheet)を製造した。前記未延伸シートを下記表1の温度にて予熱した後、125℃の温度にて表1のような延伸比で長さ方向(MD)および幅方向(TD)に延伸した。その後、延伸されたシートを下記表1の温度で約30秒間熱固定して基材層を製造した。
前記、基材層を形成する過程において、長さ方向(MD)の延伸後、幅方向(TD)に延伸する前に、前記基材層上にプライマー層を形成した。この際、前記基材層上に熱硬化性ポリウレタン系樹脂組成物をマイヤーバー(Mayer bar)により塗布、乾燥して、プライマー層を形成した。
ペンタエリトリトールトリアクリレート(PETA)をメチルイソブチルケトン(MIBK)溶媒に30重量%の濃度で溶解させ、光重合開始剤(Irg184、BASF社)を固形分に対して5重量%添加したハードコート層組成物を調製した。前記ハードコート層組成物をバーコーターにより、乾燥後の膜厚が5μmになるようにプライマー層上にコーティングして塗膜を形成した。形成された塗膜を80℃にて1分間乾燥して溶剤を除去し、約300mJ/cm2の紫外線照射により固定させ、下記表2の屈折率を有するハードコート層を形成した。
前記ハードコート層上に、多官能アクリレート樹脂および酸化チタン(TiO2)を含む組成物を用いて第1屈折層を形成した。前記ハードコート層上に前記組成物を塗布した後、80℃にて1分間乾燥させ、窒素パージ(purging)条件において約650mJ/cm2の紫外線を照射して、第1屈折層を形成した。この際、前記組成物は固形分を約40重量%含有し、25℃にて粘度が約6.5mPa.sのものを使用した。
前記第1屈折層上に、シリカ微粒子を含む樹脂を用いて第2屈折層を形成した。
前記実施例1の光学多層フィルムの各層別屈折率および厚さを下記表にまとめた。
前記実施例1で製造した光学多層フィルムに対して反射率を測定した。
光吸収がほとんどないガラス上にブラック粘着テープを貼り付け、その上に光学多層フィルムのサンプルを付着した後、分光光度計(U-4100、日立社)を用いて、400nm~800nmの波長帯域にて反射率を測定した。
(a)プライマー層の厚さを45nmから105nmまで変化
(b)ハードコート層の厚さを0.5μmから3.5μmまで変化
(c)第1屈折層の厚さを10nmから100nmまで変化
(c)第2屈折層の厚さを60nmから140nmまで変化
前記実施例1の段階(1)の手順を繰り返し、具体的な製造工程の条件は下記表のとおりにして、ポリエステル系基材層を得た。
(1)屈折率および面内位相差
サンプルに対して、屈折率((nx+ny)/2)、面内位相差(Ro)、厚み方向位相差(Rth)および有効幅内の面内位相差(|ΔRo|/|Δx|)を測定した。
前記基材層1について、有効幅全体における面内位相差(Ro)および厚み方向位相差(Rth)を測定した。
- 幅中心から幅方向に±500mm距離内における面内位相差(Ro)が100nm以下
- 幅中心から幅方向に±1000mm距離内における面内位相差(Ro)が200nm以下
- 有効幅内において、幅方向の変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)が300nm/3m未満
- 幅中心において厚み方向位相差(Rth)が8600nm以上
- 有効幅内において幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)が1500nm/3m未満
前記基材層1~基材層6について、様々な物性を測定した。
- 結晶化度は下記数学式に基づいて計算した。
Xc[%]=dc(d-da)/d(dc-da)*100
(Xc:結晶化度、dc:結晶部分の密度(g/cm3)、da:非結晶部分の密度(g/cm3)、d:測定点の密度(g/cm3)、ここでは、dc=1.455(g/cm3)、da=1.335(g/cm3)で計算した)
○:視認性の低下なし、△:視認性のやや低下、×:視認性の低下激しい。
その結果を下記の表に示した。
10':(下部)偏光板
11:偏光子
12:光学多層フィルム
12a:基材層
12b:プライマー層
12c:ハードコート層
12d:第1屈折層
12e:第2屈折層
70:液晶パネル
71:カラーフィルタ基板
72:液晶層
73:TFT基板
80:バックライトユニット
90:有機電界発光パネル
91:有機電界発光基板
92:駆動基板
A、B:幅中心
d:厚さ
A'、A''、B'、B'':幅中心から移動した点
Claims (14)
- 基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の順次的な積層体を含み、
前記基材層がポリエステル樹脂を含み、0~500nmの面内位相差(Ro)、85nm以下の最小面内位相差(Romin)、及び6000nm以上の厚み方向位相差(Rth)を有し、
前記基材層は、幅方向変位に対する面内位相差の変化量(|ΔRo|/|Δx|)が550nm/3m未満であり、幅方向の変位に対する厚み方向位相差の変化量(|ΔRth|/|Δx|)が700nm/3m未満であり、
前記基材層、プライマー層、ハードコート層、第1屈折層および第2屈折層の屈折率をそれぞれn1、n2、n3、n4およびn5としたときに、下記式(1)~(7):
1.61≦n1≦1.69 (1)
n5<n3<n2<n1<n4 (2)
0.05≦n1-n3≦0.20 (3)
0.40≦n4-n5≦0.60 (4)
1.25≦n5≦1.35 (5)
1.60≦n2≦1.70 (6)
1.52≦n3≦1.70 (7)
を満足する、光学多層フィルム。 - 前記光学多層フィルムが、550nm波長の光に対して6.5%以下の反射率を有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
- 前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)を有し、
前記プライマー層が1.60~1.62の屈折率(n2)を有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。 - 前記プライマー層が1.60~1.61の屈折率(n2)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。
- 前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。
- 前記プライマー層が1.60~1.61の屈折率(n2)を有し、
前記ハードコート層が1.52~1.53の屈折率(n3)を有し、
前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)を有し、
前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)を有する、請求項3に記載の光学多層フィルム。 - 前記プライマー層が80nm~95nmの厚さを有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。
- 前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有する、請求項7に記載の光学多層フィルム。
- 前記基材層が20μm~60μmの厚さを有する、請求項7に記載の光学多層フィルム。
- 前記ハードコート層が1μm~5μmの厚さを有し、
前記第1屈折層が5nm~150nmの厚さを有し、
前記第2屈折層が80nm~120nmの厚さを有する、請求項9に記載の光学多層フィルム。 - 前記基材層が1.63~1.68の屈折率(n1)および20μm~60μmの厚さを有し、
前記プライマー層が1.60~1.62の屈折率(n2)および80nm~95nmの厚さを有し、
前記ハードコート層が1.52~1.53の屈折率(n3)および1μm~5μmの厚さを有し、
前記第1屈折層が1.70~1.75の屈折率(n4)および5nm~150nmの厚さを有し、
前記第2屈折層が1.25~1.35の屈折率(n5)および80nm~120nmの厚さを有する、請求項1に記載の光学多層フィルム。 - 前記基材層がポリエチレンテレフタレート系樹脂を含み、
前記プライマー層が熱硬化性ポリウレタン系樹脂を含み、
前記ハードコート層が光硬化性アクリレート系樹脂を含み、
前記第1屈折層が酸化チタン(TiO2)または酸化ジルコニウム(ZrO2)を含み、
前記第2屈折層がシリカ微粒子を含む、請求項1に記載の光学多層フィルム。 - 偏光子と、
前記偏光子の少なくとも一面上に配置される請求項1に記載の光学多層フィルムとを含む、光学部品。 - 表示パネルと、
前記表示パネルの上面および下面の少なくとも一面上に配置される請求項13に記載の光学部品とを含む、表示装置。
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