JP7331829B2 - 光学フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Description
[1]表面および前記表面とは反対側の裏面を有する折り畳み可能な光学フィルムであって、ハードコート層、樹脂層、および加飾層を備え、前記ハードコート層が、前記樹脂層および前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に配置され、前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、光学フィルム。
以下、本発明の第1の実施形態に係る光学フィルムおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。本明細書において、「フィルム」、「シート」等の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「フィルム」はシートとも呼ばれるような部材も含む意味で用いられる。図1は本実施形態に係る光学フィルムの概略構成図であり、図2は連続折り畳み試験の様子を模式的に示した図であり、図3~図6は本実施形態に係る他の光学フィルムの概略構成図である。
図1に示される光学フィルム10は、折り畳み可能であり、かつ光透過性を有するものである。本明細書における「光透過性」とは、光を透過させる性質を意味し、例えば、加飾層が存在しない部分での全光線透過率が50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、特に好ましくは90%以上であることを含む。光透過性とは、必ずしも透明である必要はなく、半透明であってもよい。
(測定条件)
・波長域:300nm~780nm
・スキャン速度:高速
・スリット幅:2.0
・サンプリング間隔:オート(0.5nm間隔)
・照明:C
・光源:D2およびWI
・視野:2°
・光源切替波長:360nm
・S/R切替:標準
・検出器:PM
・オートゼロ:ベースラインのスキャン後550nmにて実施
光透過性基材11は、光透過性を有する基材である。光透過性基材11の厚みは、10μm以上100μm以下となっていることが好ましい。光透過性基材11の厚みが10μm以上であれば、光学フィルムのカールを抑制でき、また充分な硬度を得ることができ、更に、光学フィルムをRoll to Rollで製造する場合であっても、皺が発生しにくくなり、外観の悪化を招くおそれがない。一方、光透過性基材11の厚みが100μm以下であれば、光学フィルム10の折り畳み性能が良好であり、連続折り畳み試験の要件を満足させることができ、また、光学フィルム10の軽量化の面で好ましい。光透過性基材11の厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、光透過性基材11の断面を撮影し、その断面の画像において光透過性基材11の膜厚を10箇所測定し、その10箇所の膜厚の算術平均値とする。光透過性基材11の下限は20μm以上、30μm以上、または40μm以上であることがより好ましく、光透過性基材11の上限は80μm以下、70μm以下、または60μm以下であることがより好ましい。
ハードコート層12は、光透過性基材11の第1の面11A側に設けられている。本明細書における「ハードコート層」とは、光透過性を有し、かつマルテンス硬さが、375MPa以上の層を意味するものとする。本明細書において、「マルテンス硬さ」とは、ナノインデンテーション法による硬度測定により、圧子を500nm押込んだときの硬度である。上記ナノインデンテーション法によるマルテンス硬さの測定は、測定サンプルについてHYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて行うものとする。具体的には、まず、1mm×10mmの大きさに切り出した光学フィルムを包埋樹脂によって包埋したブロックを作製し、このブロックから一般的な切片作製方法によって穴等がない均一な、厚さ70nm以上100nm以下の切片を切り出す。切片の作製には、例えば、ライカ マイクロシステムズ株式会社のウルトラミクロトームEM UC7等を用いることができる。そして、この穴等がない均一な切片が切り出された残りのブロックを測定サンプルとする。次いで、このような測定サンプルにおける上記切片が切り出されることによって得られた断面において、以下の測定条件で、上記圧子としてバーコビッチ(Berkovich)圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)をハードコート層の断面中央に500nm押し込む。ここで、バーコビッチ圧子は、ハードコート層のうち、光透過性基材やハードコート層の側縁の影響を避けるために、光透過性基材とハードコート層の界面からハードコート層の中央側に500nm離れ、かつハードコート層の両側端からそれぞれハードコート層の中央側に500nm離れた部分に押し込むものとする。その後、一定時間保持して残留応力の緩和を行った後、除荷させて、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と深さ500nmのくぼみ面積A(nm2)とを用い、Pmax/Aにより、マルテンス硬さを算出する。マルテンス硬さは、10箇所測定して得られた値の算術平均値とする。なお、測定値の中に算術平均値から±20%以上外れるものが含まれている場合は、その測定値を除外し再測定を行うものとする。測定値の中に算術平均値から±20%以上外れているものが存在するか否かは、測定値をAとし、算術平均値をBとしたとき、(A-B)/B×100によって求められる値(%)が±20%以上であるかによって判断するものとする。
(測定条件)
・荷重速度:10nm/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:10nm/秒
・測定温度:23℃~28℃
・相対湿度:30%~70%
第1のハードコート層15は、主に光学フィルム10に硬度を付与するための層である。第1のハードコート層15は、第1のハードコート層15のマルテンス硬さが500MPa以上2000MPa以下であることが好ましい。第1のハードコート層15の断面中央におけるマルテンス硬さが500MPa以上であれば、ハードコート層12の硬度が不充分となることがなく、また2000MPa以下であれば、より優れた折り畳み性を得ることができる。第1のハードコート層15のマルテンス硬さの下限は600MPa以上であることが好ましく、上限は1500MPa以下であることが好ましい。
樹脂は、重合性化合物(硬化性化合物)の重合体(硬化物)を含む。重合性化合物は、分子内に重合性官能基を少なくとも1つ有するものである。重合性官能基としては、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和基が挙げられる。なお、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」および「メタクリロイル基」の両方を含む意味である。
無機粒子としては、硬度を向上させることができれば、特に限定されないが、優れた硬度を得る観点から、シリカ粒子が好ましい。シリカ粒子の中でも、反応性シリカ粒子が好ましい。上記反応性シリカ粒子は、上記多官能(メタ)アクリレートとの間で架橋構造を構成することが可能なシリカ粒子であり、この反応性シリカ粒子を含有することで、第1のハードコート層15の硬度を充分に高めることができる。
第2のハードコート層16は、上述した連続折り畳み試験を充足させるための層である。第2のハードコート層16は、第2のハードコート層16のマルテンス硬さが375MPa以上1500MPa以下であることが好ましい。第2のハードコート層16の断面中央におけるマルテンス硬さが375MPa以上であれば、ハードコート層12の耐擦傷性が不充分となることがなく、また1500MPa以下であれば、より優れた折り畳み性を得ることができる。第2のハードコート層16のマルテンス硬さの下限は450MPa以上であることがより好ましく、上限は575MPa以下であることがより好ましい。
樹脂は、重合性化合物(硬化性化合物)の重合体(硬化物)を含む。重合性化合物としては、多官能(メタ)アクリレートが好ましい。上記多官能(メタ)アクリレートとしては、第1のハードコート層15の欄の多官能(メタ)アクリレートと同様のものが挙げられる。また、第2のハードコート層16は、上記多官能(メタ)アクリレートに加えて、多官能ウレタン(メタ)アクリレート及び/又は多官能エポキシ(メタ)アクリレート等が含まれてもよい。
無機粒子としては、第1のハードコート層15の欄の無機粒子と同様のものが挙げられる。第2のハードコート層16における無機粒子の含有量としては、特に限定されないが、例えば、第2のハードコート層16に対し0質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
樹脂層13は、光透過性を有する樹脂からなり、衝撃吸収性を有する層である。樹脂層は、2以上の樹脂層からなる多層構造となっていてもよい。
ウレタン系樹脂は、ウレタン結合を有する樹脂である。ウレタン系樹脂としては、電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物や熱硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物等が挙げられる。これらの中でも、高硬度が得られ、硬化速度も早く量産性に優れる観点から、電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。
Hz、樹脂の他、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、防汚剤、無機粒子および/または有機粒子等を含んでいてもよい。紫外線吸収剤等は、ハードコート層12の欄で説明した紫外線吸収剤等と同様のものが使用できるので、ここでは説明を省略するものとする。
アクリル系ゲルとしては、粘着剤などに用いられている、アクリル酸エステルを含むモノマーを重合してなるポリマーであれば種々のものを使用することができる。具体的には、アクリル系ゲルとしては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、i-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-アミル(メタ)アクリレート、i-アミル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、i-オクチル(メタ)アクリレート、i-ミリスチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、i-ノニル(メタ)アクリレート、i-デシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、i-ステアリル(メタ)アクリレート等のアクリル系モノマーを重合または共重合したものを用いることができる。本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」および「メタクリレート」の両方を含む意味である。なお、上記(共)重合する際に使用するアクリル酸エステルは、単独で用いる他、2種類以上併用してもよい。
加飾層14は、意匠性を向上させる機能を有するものである。例えば、加飾層14を設けることにより、配線等を隠して意匠性を向上させることができる。加飾層14の形状は、特に限定されないが、例えば、枠状等が挙げられる。加飾層14の呈する色は、特に限定されず、例えば、黒色、白色等が挙げられる。
色材としては、特に限定されないが、例えば黒色顔料、白色顔料、赤色顔料、黄色顔料、青色顔料、緑色顔料、紫色顔料等の着色顔料を用いることができる。着色顔料は1種単独で用いてもよく、同種類の色または異なる色の着色顔料を複数種類用いてもよい。黒色顔料としては、カーボンブラック、チタンブラック、チタンカーボン、酸化鉄、酸化チタン、黒鉛等が挙げられる。白色顔料としては、二酸化チタン、酸化亜鉛、リトポン、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等が挙げられる。
バインダ樹脂としては、加飾層14の形成方法に応じて適宜選択される。加飾層14が印刷法によって形成される場合には、バインダ樹脂は、熱可塑性樹脂、熱重合性化合物(熱硬化性化合物)の重合物(硬化物)、または電離放射線重合性化合物(電離放射線硬化性化合物)の重合物(硬化物)であってもよい。本明細書における電離放射線としては、可視光線、紫外線、X線、電子線、α線、β線、およびγ線が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
熱重合性化合物としては、例えば、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、ポリエステル系化合物、ポリイミド系化合物等が挙げられる。
電離放射線重合性化合物としては、例えば、上記ハードコート層の欄で説明した重合性モノマーや重合性オリゴマー等が挙げられる。
光学フィルム10は、以下のようにして作製することができる。まず、光透過性基材11の第1の面11A上に、バーコーター等の塗布装置によって、第1のハードコート層用組成物を塗布して、第1のハードコート層用組成物の塗膜を形成する。
第1のハードコート層用組成物は、第1のハードコート層15を形成するための重合性化合物を含んでいる。第1のハードコート層用組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、分光透過率調整剤、防汚剤、無機粒子、レベリング剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
上記溶媒としては、アルコール(例、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、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、エチレングリコール、ジアセトンアルコール)、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、シクロペンタノン、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、ジアセトンアルコール)、エステル(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、蟻酸メチル、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)、カーボネート(炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル)、等が挙げられる。これらの溶媒、単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されてもよい。なかでも、上記溶媒としては、ウレタン(メタ)アクリレート等の成分、並びに、他の添加剤を溶解或いは分散させ、第1のハードコート層用組成物を好適に塗工できる点で、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンが好ましい。
重合開始剤は、電離放射線照射より分解されて、ラジカルを発生して重合性化合物の重合(架橋)を開始または進行させる成分である。
第2のハードコート層用組成物は、第2のハードコート層16を形成するための重合性化合物を含んでいる。第2のハードコート層用組成物は、その他、必要に応じて、紫外線吸収剤、溶剤、重合開始剤を含んでいてもよい。第2のハードコート層用組成物は、第1のハードコート層用組成物と同様に、総固形分が25~55%であることが好ましい。溶剤および重合開始剤は、第1のハードコート層用組成物で説明した溶剤および重合開始剤と同様であるので、ここでは説明を省略するものとする。
樹脂層13がウレタン系樹脂からなる場合には、例えば、樹脂層用組成物は、上記ウレタン樹脂の欄で説明した電離放射線硬化性ウレタン系樹脂組成物を用いることができる。
図1に示される光学フィルム10は、ハードコート層12、光透過性基材11、樹脂層13、および加飾層14をこの順で備えているが、光学フィルムは、図3~図6に示される構造を有するものであってもよい。なお、図3~図6において、図1と同じ符号が付されている部材は、図1で示した部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。
光学フィルム10は、折り畳み可能な画像表示装置に組み込んで使用することが可能である。図7は、本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図である。図7に示されるように、画像表示装置70は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体71、保護フィルム72、表示パネル73、偏光板74、タッチセンサ75、および光学フィルム10がこの順で積層されている。表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム10との間には、光透過性を有する粘着層76が配置されており、これら部材は粘着層76によって互いに固定されている。なお、粘着層76は、表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム10との間に配置されているが、粘着層の配置箇所は、光学フィルムと表示パネルとの間であれば、特に限定されない。
以下、本発明の第2の実施形態に係る光学フィルムおよび画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。図8は本実施形態に係る画像表示装置の概略構成図であり、図9および図10は本実施形態に係る画像表示装置に組み込まれる他の光学フィルムの概略構成図であり、図11は、本実施形態に係る他の画像表示装置の概略構成図である。
図8に示される画像表示装置80は、観察者側に向けて、主に、電池等が収納された筐体71、保護フィルム72、表示パネル73、偏光板74、タッチセンサ75、および光学フィルム90がこの順で積層されている。表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム90との間には、光透過性を有する粘着層76が配置されており、これら部材は粘着層76によって互いに固定されている。なお、粘着層76は、表示パネル73と偏光板74との間、偏光板74とタッチセンサ75との間、タッチセンサ75と光学フィルム90との間に配置されているが、粘着層の配置箇所は、光学フィルムと表示パネルとの間であれば、特に限定されない。なお、図8において、図7と同じ符号が付されている部材は、図7で示した部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。
図8に示される光学フィルム90は、加飾層を備えていない点で、光学フィルム10とは異なる。具体的には、光学フィルム90は、光透過性基材11、ハードコート層12、および樹脂層13を備えている。光学フィルム90においては、ハードコート層12は、光透過性基材11および樹脂層13よりも観察者側に設けられている。図8においては、光学フィルム90は、偏光板74側に向けて、ハードコート層12、光透過性基材11および樹脂層13をこの順に備えている。ただし、ハードコート層が、光透過性基材および樹脂層よりも観察者側に配置されれば、光透過性基材および樹脂層の順序は特に限定されない。図8においては、光学フィルム90の表面90Aは、ハードコート層12の表面12Aとなっており、光学フィルム90の裏面90Bは、樹脂層13の表面となっている。
図8に示される光学フィルム90は、ハードコート層12、光透過性基材11、および樹脂層13をこの順で備えているが、光学フィルムは、図9および図10に示される構造を有するものであってもよい。なお、図9および図10において、図1と同じ符号が付されている部材は、図1で示した部材と同じものであるので、説明を省略するものとする。
図8に示される画像表示装置80は、偏光板74よりも観察者側に面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルムを備えていないが、図11に示される画像表示装置120のように偏光板74よりも観察者側に面内位相差(Re:リタデーション)が3000nm以上の光透過性フィルム121を備えていてもよい。
光透過性フィルム121の配置箇所は、偏光板74よりも観察者側に配置されていれば、特に限定されないが、優れた耐衝撃性を得る観点からは、樹脂層13と偏光板74の間に配置されることが好ましい。図11に示される画像表示装置120においては、光透過性フィルム121は、偏光板74とタッチセンサ75の間に配置されおり、粘着層76を介して、偏光板74およびタッチセンサ75にそれぞれ貼り付けられている。
Re=(nx-ny)×d …(1)
まず、下記に示す組成となるように各成分を配合して、ハードコート層用組成物を得た。
・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(製品名「M403」、東亜合成株式会社製):25質量部
・ジペンタエリスリトールEO変性ヘキサアクリレート(製品名「A-DPH-6E」、新中村化学工業株式会社製):25質量部
・異形シリカ粒子(平均粒子径25nm、日揮触媒化成株式会社製):50質量部(固形分100%換算値)
・光重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):4質量部
・フッ素系レベリング剤(製品名「F568」、DIC株式会社製):0.2質量部(固形分100%換算値)
・メチルイソブチルケトン(MIBK):150質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「UX5000」、日本化薬株式会社製):25質量部
・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(製品名「M403」、東亜合成株式会社製):50質量部
・多官能アクリレートポリマー(製品名「アクリット8KX-014」、大成ファインケミカル株式会社製):25質量部(固形分100%換算値)
・防汚剤(製品名「BYKUV3500」、ビックケミー社製):1.5質量部(固形分100%換算値)
・光重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):4質量部
・メチルイソブチルケトン(MIBK):150質量部
下記に示す組成となるように各成分を配合して、樹脂層用組成物を得た。
(樹脂層用組成物1)
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):85質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・トリペンタエリスリトールアクリレート、モノおよびジペンタエリスリトールアクリレート、ならびにポリメンタエリスリトールアクリレートの混合物(製品名「ビスコート#802」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):85質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):15質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):80質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・トリペンタエリスリトールアクリレート、モノおよびジペンタエリスリトールアクリレート、ならびにポリメンタエリスリトールアクリレートの混合物(製品名「ビスコート#802」、大阪有機化学工業社製):10質量部
・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(製品名「KAYARAD DPHA」、日本化薬株式会社製):5質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・ウレタンアクリレート(製品名「UV3310B」、日本合成化学社製、2官能):95質量部
・フェノキシエチルアクリレート(製品名「ビスコート#192」、大阪有機化学工業社製):5質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
・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(製品名「KAYARAD DPHA」、日本化薬株式会社製):15質量部
・重合開始剤(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、製品名「Irgacure(登録商標)184」、BASFジャパン社製):5質量部
・メチルイソブチルケトン:10質量部
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備した。なお、実施例や比較例で用いている上記ネオプリム(登録商標)は、ポリイミドフィルムとして市販されているものであった。ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cm2になるように照射して塗膜を完全硬化(フルキュア)させた。これにより、ポリイミド基材上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
実施例2においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
実施例3においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
実施例4においては、樹脂層の膜厚を15μmにしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
実施例5においては、樹脂層の膜厚を100μmにしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備し、ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成した。
光透過性基材として、大きさ210mm×297mm(A4サイズ)および厚さ50μmのポリイミド基材(製品名「ネオプリム(登録商標)」、三菱ガス化学株式会社製)を準備し、ポリイミド基材の第1の面に、バーコーターでハードコート層用組成物1を塗布し、塗膜を形成した。その後、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が100mJ/cm2になるように照射して塗膜を半硬化(ハーフキュア)させた。次いで、半硬化させたハードコート層用組成物1の塗膜の表面に、バーコーターでハードコート層用組成物2を塗布し、塗膜を形成した。形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を酸素濃度が200ppm以下の条件下にて積算光量が200mJ/cm2になるように照射して塗膜を完全硬化(フルキュア)させた。これにより、ポリイミド基材上に、膜厚が10μmの第1のハードコート層と、第1のハードコート層上に積層された膜厚が5μmの第2のハードコート層とからなるハードコート層を形成した。
実施例8においては、まず、ポリイミド基材の代わりに、離型フィルムとして厚さ100μmの片面易接着処理がされたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(製品名「コスモシャイン(登録商標)A4100」、東洋紡株式会社製)を準備し、PETフィルムの未処理面に、バーコーターで樹脂層用組成物1を塗布して、塗膜を形成した。そして、形成した塗膜に対して、70℃、1分間加熱することにより塗膜中の溶剤を蒸発させ、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムズジャパン社製、光源Hバルブ)を用いて、紫外線を空気中にて積算光量が1200mJ/cm2になるように照射して塗膜を硬化させて、膜厚が200μmのウレタン系樹脂からなる樹脂層を形成した。
実施例9においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、スマートフォン(製品名「Galaxy S7 edge」、Samsung Electronics Co., Ltd.製)を分解して、円偏光板およびOLEDパネルを取り出した。そして、光学フィルムを50mm×50mmの大きさに切り出し、OLEDパネル、円偏光板、および切り出した光学フィルムをこの順で積層して、画像表示装置を得た。なお、光学フィルムは、ハードコート層が上側となるように積層した。
実施例10においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物2を用いたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例11においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物3を用いたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例12においては、まず、樹脂層の膜厚を15μmにしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例13においては、まず、樹脂層の膜厚を100μmにしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例14においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例6と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例15においては、まず、加飾層を設けなかったこと以外、実施例8と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例16においては、円偏光板と光学フィルムの間に50mm×50mmの大きさに切り出した光透過性フィルムとしての超延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(超延伸PETフィルム)を配置したこと以外は、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。なお、超延伸PETフィルムは、超延伸PETフィルムの遅相軸と円偏光板を構成する偏光板の吸収軸とのなす角度が45°となるように配置された。
(測定条件)
・測定角:0°
・測定波長:548.2nm
・測定温度:25℃
・相対湿度:50%
実施例17においては、超延伸PETフィルム形成時の押出し量および延伸倍率を調整して、nxが1.69、nyが1.61、厚さが44μm、面内位相差が3500nmの超延伸PETフィルムを得たこと以外は、実施例16と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例18においては、超延伸PETフィルム形成時の押出し量および延伸倍率を調整して、nxが1.70、nyが1.60、厚さが190μm、面内位相差が19000nmの超延伸PETフィルムを得たこと以外は、実施例16と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例1においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例2においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例3においては、樹脂層の膜厚を5μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例4においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外は、実施例6と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例5においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外は、実施例6と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例6においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例7においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外は、実施例7と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例8においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例9においては、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、光学フィルムを得た。
比較例10においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外は、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例11においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外は、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例12においては、まず、樹脂層の膜厚を5μmとしたこと以外、実施例9と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例13においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外、実施例14と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例14においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外、実施例14と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例15においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物4を用いたこと以外、実施例15と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
比較例16においては、まず、樹脂層用組成物1の代わりに樹脂層用組成物5を用いたこと以外、実施例15と同様にして、光学フィルムを得た。次いで、得られた光学フィルムを用いて、実施例9と同様にして、画像表示装置を得た。
実施例および比較例に係る光学フィルムにおける樹脂層のマルテンス硬さをそれぞれ測定した。マルテンス硬さは、HYSITRON(ハイジトロン)社製の「TI950 TriboIndenter」を用いて、測定した。具体的には、まず、1mm×10mmに切り出した光学フィルムを包埋樹脂によって包埋したブロックを作製し、このブロックから一般的な切片作製方法によって穴等がない均一な、厚さ70nm以上100nm以下の切片を切り出した。切片の作製には、ライカ マイクロシステムズ株式会社製のウルトラミクロトームEM UC7を用いた。そして、この穴等がない均一な切片が切り出された残りのブロックを測定サンプルとした。次いで、このような測定サンプルにおける上記切片が切り出されることによって得られた断面において、圧子としてバーコビッチ(Berkovich)圧子(三角錐、BRUKER社製のTI-0039)を樹脂層の断面中央に500nm押し込んだ。ここで、バーコビッチ圧子は、樹脂層のうち、ポリイミド基材や樹脂層の側縁の影響を避けるために、ポリイミド基材と樹脂層の界面から樹脂層の中央側に500nm離れ、かつ樹脂層の両側端からそれぞれ樹脂層の中央側に500nm離れた部分に押し込んだ。その後、一定時間保持して残留応力の緩和を行った後、除荷し、緩和後の最大荷重を計測し、該最大荷重Pmax(μN)と深さ500nmのくぼみ面積A(nm2)とを用い、Pmax/Aによりマルテンス硬さを算出した。マルテンス硬さは、10箇所測定して得られた値の算術平均値とした。なお、測定値の中に算術平均値から±20%以上外れるものが含まれている場合は、その測定値を除外し再測定を行うものとした。測定値の中に算術平均値から±20%以上外れているものが存在するか否かは、測定値をAとし、算術平均値をBとしたとき、(A-B)/B×100によって求められる値(%)が±20%以上であるかによって判断した。
(測定条件)
・荷重速度:10nm/秒
・保持時間:5秒
・荷重除荷速度:10nm/秒
・測定温度:25℃
・相対湿度:50%
実施例1~8および比較例1~9に係る光学フィルムを用いて、温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で、耐衝撃性試験を行った。具体的には、厚さ0.7mmのソーダガラスの表面に、ハードコート層側が上側となるように実施例1~7および比較例1~9に係る光学フィルムを直接置き、高さ30cmの位置から重さ100g、直径30mmの鉄球を光学フィルムのハードコート層の表面に落下させる耐衝撃性試験(1)を各3回行った。また、厚さ0.7mmのソーダガラス上に、ハードコート層が上側となるように実施例1~8および比較例1~9に係る光学フィルムを、厚み200μmの粘着シート(製品名「高透明性両面テープ 8146-2」、スリーエム社製)を介して置き、高さ30cmの位置から重さ100g、直径30mmの鉄球を光学フィルムのハードコート層の表面に落下させる耐衝撃性試験(2)を各3回行った。ただし、鉄球は、加飾層が存在する位置に落下させた。なお、耐衝撃性試験(1)、(2)において、鉄球を落下させる位置はその都度変えるものとした。そして、耐衝撃性試験(1)後の光学フィルムにおいて、目視によってハードコート層の表面が凹んでいるか、ソーダガラスが割れているか、加飾層にクラックが生じているか評価した。また、耐衝撃性試験(2)後の光学フィルムにおいて、目視によってハードコート層の表面に凹みが生じているかを評価した。評価結果は、以下の通りとした。
(ハードコート層の表面の凹み評価)
◎:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に凹みが確認されなかった。
○:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合のいずれかにおいて、ハードコート層の表面に凹みが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
△:ハードコート層を正面から観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが観察されなかったが、斜め観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが確認された。
×:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に明らかな凹みが観察された。
(ソーダガラスの割れ評価)
◎:ソーダガラスが割れなかった。
○:ソーダガラスに傷が入ったが割れなかった。
△:1~2回ソーダガラスに割れが生じた。
×:3回ともソーダガラスに割れが生じた。
(加飾層のクラック評価)
◎:加飾層にクラックが確認されなかった。
○:加飾層に若干クラックが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
×:加飾層にクラックが確認された。
実施例9~18および比較例10~16に係る画像表示装置を用いて、温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で、耐衝撃性試験を行った。具体的には、高さ30cmの位置から重さ100g、直径30mmの鉄球を画像表示装置の表面(光学フィルムのハードコート層の表面)に落下させる耐衝撃性試験を各3回行った。ただし、鉄球は、加飾層が存在する位置に落下させた。なお、耐衝撃性試験において、鉄球を落下させる位置はその都度変えるものとした。そして、耐衝撃性試験後の光学フィルムにおいて、目視によってハードコート層の表面が凹んでいるか、円偏光板にクラックが生じているか評価した。評価結果は、以下の通りとした。
(ハードコート層の表面の凹み評価)
◎:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に凹みが確認されなかった。
○:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合のいずれかにおいて、ハードコート層の表面に凹みが確認されたが、実使用上問題のないレベルであった。
△:ハードコート層を正面から観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが観察されなかったが、斜め観察した場合にはハードコート層の表面に凹みが確認された。
×:ハードコート層を正面および斜めから観察した場合の両方において、ハードコート層の表面に明らかな凹みが観察された。
(円偏光板のクラック評価)
◎:円偏光板にクラック、変形、および破れのいずれも確認されなかったので、光漏れも生じていなかった。
○:円偏光板に若干クラック、変形、および破れの少なくともいずれかが確認されたが、光漏れは生じていなかった。
×:円偏光板にクラック、変形、および破れの少なくともいずれかが確認され、光漏れが生じていた。
実施例および比較例に係る光学フィルムに対して温度25℃および相対湿度50%以下の環境下で連続折り畳み試験を行い、折り畳み性を評価した。具体的には、まず、30mm×100mmの大きさに切り出した光学フィルムを、耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器株式会社製)に、光学フィルムの短辺側を固定部でそれぞれ固定し、図2(C)に示したように対向する2つの辺部の最小の間隔φが30mmとなるようにして取り付け、光学フィルムの表面(ハードコート層の表面)側を180°となるように10万回折り畳む連続折り畳み試験を行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。また、同様に、30mm×100mmの大きさに切り出した新しい光学フィルムを、耐久試験機(製品名「DLDMLH-FS」、ユアサシステム機器株式会社製)に、光学フィルムの短辺側を固定部でそれぞれ固定し、対向する2つの辺部の最小の間隔が10mmとなるようにして取り付け、光学フィルムの表面側を180°となるように10万回折り畳む連続折り畳み試験を行い、屈曲部に割れ又は破断が生じていないか調べた。評価基準は、以下の通りとした。
(折り畳み性)
◎:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れまたは破断が生じていなかった。
○:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れが若干生じていたが、実使用上問題のないレベルであった。
×:連続折り畳み試験において、屈曲部に割れまたは破断が明確に生じていた。
実施例9、16~18に係る画像表示装置を用いて、虹ムラ評価を行った。具体的には、画像表示装置のOLEDパネルを点灯させた状態で、暗所および明所(画像表示装置周辺照度400ルクス)にて、正面および斜め方向(約50度)から目視および偏光サングラス越しに表示画像の観察をそれぞれ行い、虹ムラの有無を以下の基準に従い評価した。偏光サングラス越しの観察は、目視よりも非常に厳しい評価法である。観察は10人で行い、最多数の評価を観察結果としている。
◎:目視のみならず、偏光サングラス越しでも虹ムラが観察されなかった。
○:偏光サングラス越しで虹ムラが観察されたが、薄く、目視では虹ムラが観察されない、実使用上問題ないレベルであった。
△:偏光サングラス越しで虹ムラが観察され、目視では虹ムラが極めて薄く観察された。
×:偏光サングラス越しで虹ムラが強く観察され、目視でも虹ムラが観察された。
10A、30A、40A、50A、60A、90A、100A、110A…表面
10B、30B、40B、50B、60B、90B、100B、110B…裏面
11…光透過性基材
11A…第1の面
11B…第2の面
12…ハードコート層
13…樹脂層
14…加飾層
15…第1のハードコート層
16…第2のハードコート層
70、80、120…画像表示装置
73…表示パネル
74…偏光板
121…光透過性フィルム
Claims (20)
- 表面および前記表面とは反対側の裏面を有する折り畳み可能な光学フィルムであって、
ハードコート層、樹脂層、および加飾層を備え、
前記ハードコート層が、前記樹脂層および前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に配置され、
前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、
前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、光学フィルム。 - 前記樹脂層が、前記加飾層よりも前記光学フィルムの前記表面側に設けられている、請求項1に記載の光学フィルム。
- 光透過性基材をさらに備える、請求項1または2に記載の光学フィルム。
- 前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物を含む基材である、請求項3に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、前記樹脂層、および前記加飾層をこの順に備える、請求項3または4に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムの前記表面から前記光学フィルムの前記裏面に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、前記光透過性基材、および前記加飾層をこの順に備える、請求項3または4に記載の光学フィルム。
- 前記加飾層が、前記光透過性基材と前記樹脂層の間に設けられている、請求項3または4に記載の光学フィルム。
- 前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを180°折り畳む試験を10万回繰り返し行った場合に割れまたは破断が生じない、請求項1ないし8のいずれか一項に記載の光学フィルム。
- 表示パネルと、
前記表示パネルよりも観察者側に配置された請求項1ないし9のいずれか一項に記載の光学フィルムと、を備え、
前記光学フィルムの前記表面が、前記光学フィルムの前記裏面よりも観察者側に位置している、画像表示装置。 - 前記表示パネルが、有機発光ダイオードパネルである、請求項10に記載の画像表示装置。
- 観察者側に向けて、表示パネル、偏光板、および折り畳み可能な光学フィルムをこの順に備える画像表示装置であって、
前記光学フィルムが、ハードコート層および前記ハードコート層よりも前記偏光板側に配置された樹脂層を備え、
前記樹脂層の膜厚が、10μm以上であり、
前記樹脂層のマルテンス硬さが、1MPa以上100MPa以下である、画像表示装置。 - 前記光学フィルムが、光透過性基材をさらに備える、請求項12に記載の画像表示装置。
- 前記光透過性基材が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合物を含む基材である、請求項13に記載の画像表示装置。
- 前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記光透過性基材、および前記樹脂層をこの順に備える、請求項13または14に記載の画像表示装置。
- 前記偏光板側に向けて、前記ハードコート層、前記樹脂層、および前記光透過性基材をこの順に備える、請求項13または14に記載の画像表示装置。
- 前記樹脂層の膜厚が、10μm以上500μm以下である、請求項12ないし16のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記偏光板よりも観察者側に配置された面内位相差が3000nm以上の光透過性フィルムをさらに備え、前記光透過性フィルムが前記樹脂層と前記偏光板との間に配置される、請求項14に記載の画像表示装置。
- 前記光学フィルムの対向する辺部の間隔が30mmとなるように前記光学フィルムを180°折り畳む試験を10万回繰り返し行った場合に割れまたは破断が生じない、請求項12ないし18のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記表示パネルが、有機発光ダイオードパネルである、請求項12ないし19のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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