説明

反射防止フィルム、反射防止性偏光板及び透過型液晶ディスプレイ

【課題】反射防止フィルムを偏光板化する際、保護フィルムを装着していない状態で反射防止フィルムをアルカリ溶液に浸漬させてケン化処理をおこなっても反射防止性能が変化しない、ケン化耐性に優れた反射防止フィルムを提供することにある。
【解決手段】透明基材の一方の面にハードコート層と、低屈折率層を積層した反射防止フィルムにおいて、前記ハードコート層が、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能性モノマーを主成分とする重合体から形成され、かつ、前記低屈折率層が、少なくとも紫外線硬化型材料と低屈折率粒子を含有してなる低屈折率コーティング剤から形成され、且つ、前記低屈折率層が、紫外線硬化型材料と、紫外線硬化型材料1重量部に対して、0.4重量部以上0.6重量部未満の範囲内である低屈折率ナノ微粒子、を含有してなる低屈折率コーティング剤から製造されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反射防止性能及び帯電防止性能を備える反射防止フィルムに関する。さらには、LCD、PDP、CRT、プロジェクションディスプレイ、ELディスプレイ等のディスプレイの表示画面に適用される反射防止フィルムに関する。
【背景技術】
【0002】
一般にディスプレイは、室内外での使用を問わず、外光などが入射する環境下で使用される。この外光等の入射光は、ディスプレイ表面等において正反射され、それによる反射像が表示画像と混合することにより、画面表示品質を低下させてしまう。そのため、ディスプレイ表面等に反射防止機能を付与することが求められている。
【0003】
液晶表示装置(LCD)において不可欠な光学材料である偏光板は、一般に、偏光層が2枚の反射防止フィルムによって挟まれた構造をしている。このことにより、外光の映り込み等が防止され、耐傷性、防汚性等も優れた偏光板となる。このときの基材フィルムとして、ポリエステル系フィルム、トリアセチルセルロース系フィルム等を用いることが一般的だが液晶ディスプレイに用いる場合、光学的な優位性からトリアセチルセルロース系フィルムを用いることが多い。トリアセチルセルロース系フィルムは、偏光板の構成要素であるポリビニルアルコールとの密着性を向上させるため、ケン化処理をおこなう必要がある。上記の構成においては、トリアセチルセルロース系フィルム上にハードコート層や、低屈折率層を設けた後、積層体全体をケン化処理液に浸漬するのが一般的である(特許文献1)。
【0004】
ケン化処理は、基材フィルムの上にハードコート層や、低屈折率層を形成した後実施する。ケン化処理では、アルカリ溶液により反射防止フィルムの表面近傍が加水分解されてしまう。そのため、反射防止フィルムをケン化処理する場合、通常、最表面に保護フィルムを装着した状態でケン化をおこなう。保護フィルムを使用しないでケン化を行った場合、ハードコート層の上に形成された低屈折率層との密着性を悪化させ、反射防止性能を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第WO2009/008240号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、反射防止フィルムを偏光板化する際、保護フィルムを装着していない状態で反射防止フィルムをアルカリ溶液に浸漬させてケン化処理をおこなっても反射防止性能が変化しない、ケン化耐性に優れた反射防止フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、透明基材の一方の面にハードコート層と、低屈折率層を積層した反射防止フィルムにおいて、前記ハードコート層が、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能性モノマーを主成分とする重合体から形成され、かつ、前記低屈折率層が、少なくとも紫外線硬化型材料と低屈折率粒子を含有してなる低屈折率コーティング剤から形成され、かつ、前記低屈折率層が、紫外線硬化型材料と、紫外線硬化型材料1重量部に対して、0.4重量部以上0.8重量部未満の範囲内である低屈折率ナノ微粒子、を含有してなる低屈折率コーティング剤から製造されていることを特徴とする反射防止フィルムである。
【0008】
また、請求項2に記載の発明は、前記反射防止フィルムがアルカリケン化処理されていることを特徴とする請求項1に記載の反射防止フィルムである。
【0009】
また、請求項3に記載の発明は、平均視感反射率が0.3%以上2.5%以下であり、全光線透過率が95%以上98%以下であり、且つ、ヘイズが0.01%以上0.40%以下であり、且つ、表面粗さ(Ra)が0.3nm以上3.0nm以下の範囲内のすべてを満たすことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の反射防止フィルムである。
【0010】
また、請求項4に記載の発明は、前記低屈折率層は、主溶媒の沸点の−20℃以上+20℃以下の範囲内の乾燥温度で乾燥され、積算光量が100mJ/cm2以上400mJ/cm2以下の範囲内で紫外線照射により製造されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射防止フィルムである。
【0011】
また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の反射防止フィルムの、前記透明基材の低屈折率層非形成面に偏光層および第2の透明基材を順に備えたことを特徴とする反射防止性偏光板である。
【0012】
また、請求項6に記載の発明は、観察者側から順に、請求項5に記載の反射防止性偏光板と、液晶セル、第2の偏光板、バックライトユニットをこの順に備え、前記反射防止性偏光板の低屈折率層非形成面側に液晶セルを保持していることを特徴とする透過型液晶ディスプレイである。
【発明の効果】
【0013】
本発明の反射防止フィルムにあっては、反射防止フィルムを偏光板化する際に、保護フィルムを装着していない状態で、反射防止フィルムをアルカリ溶液に浸漬させてケン化処理をおこなっても反射防止性能が変化しない、ケン化耐性に優れた反射防止フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の反射防止フィルムの断面概念図である。
【図2】本発明の偏光板の断面概念図である。
【図3】本発明の偏光板を用いた透過型液晶ディスプレイの断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の反射防止フィルム1の断面概念図であり、透明基材11上にハードコート層12さらにその上に低屈折率層13を備える。ハードコート層12は、電離放射線硬化型材料を硬化することにより形成され、主に耐擦傷性を付与する。低屈折率層13は反射防止フィルム1の最表層に設けられ、反射防止機能、防汚機能、耐擦傷機能を付与する。
【0016】
透明基材11としては、種々の有機高分子からなるフィルム又はシートを用いることができる。例えば、ディスプレイ等の光学部材に通常使用される基材が挙げられ、透明性や光の屈折率等の光学特性、さらには耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの諸物性を考慮して、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系、6−ナイロン、6,6−ナイロン等のポリアミド系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコール等の有機高分子からなるものが用いられる。特に、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートが好ましい。さらに、これらの有機高分子に公知の添加剤、例えば帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤等を添加することにより機能を付加させたものも使用できる。また、透明基材は上記の有機高分子から選ばれる1種又は2種以上の混合物、又は重合体からなるものでもよく、複数の層を積層させたものであってもよい。
【0017】
中でも、トリアセチルセルロースフィルムは複屈折が少なく、透明性が良好であることから、本発明の反射防止フィルム1を液晶ディスプレイに用いるにあっては好適に使用することができる。トリアセチルセルロースフィルムの屈折率は約1.50であって、他の透明基材と比較して屈折率が低い。例えば、透明基材として広範に用いられるポリエチレンテレフタレートフィルムは、1.60程度である。
【0018】
また、本発明の反射防止フィルム1にあっては、透明基材11と低屈折率層13との間にハードコート層12を備えることが好ましい。ハードコート層12を備えることにより、耐擦傷性に優れた反射防止フィルム1とすることができる。
【0019】
本発明の反射防止フィルムにおけるハードコート層にあっては、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する官能性モノマーを主成分とする重合体からなることが好ましい。
【0020】
(メタ)アクリロイルオキシ基を有する官能性モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレート、イソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー等を挙げることができる。
【0021】
本発明の反射防止フィルム1にあっては、透明基材11上に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する官能性モノマーを含む塗液を透明基材11上に塗布し、必要に応じて乾燥をおこない、電離放射線を照射することによりハードコート層12が形成される。
【0022】
前記ハードコート層12上に、低屈折率コーティング剤を用いた低屈折率層形成用塗液を塗布した後、乾燥し、電離放射線を照射することにより低屈折率層13を形成することにより反射防止フィルム1が作製することができる。
【0023】
本発明の反射防止フィルム1は、透明基材11上に少なくともハードコート層12、低屈折率層13となる順に備えられており、低屈折率層13は、少なくとも紫外線硬化型材料と、低屈折率ナノ微粒子、とを含有する低屈折率コーティング剤からなる低屈折率層形成用塗液から形成され、紫外線硬化型材料1重量部に対して、0.4重量部以上0.8重量部未満の範囲内である低屈折率ナノ微粒子を含有する。
【0024】
本発明の低屈折率層13に用いられる低屈折率コーティング剤について説明する。本発明の低屈折率コーティング剤は、紫外線硬化型材料と、低屈折率ナノ微粒子と、光重合開始剤を含有する。
【0025】
低屈折率層形成用塗液に加えられる紫外線硬化型材料としては、アクリル系材料を用いることができる。アクリル系材料としては、多価アルコールのアクリル酸又はメタクリル酸エステルのような多官能又は多官能の(メタ)アクリレート化合物、ジイソシアネートと多価アルコール及びアクリル酸又はメタクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタン(メタ)アクリレート化合物を使用することができる。
【0026】
またこれらの他にも、電離放射線型材料として、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、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等を使用することができる。
【0027】
単官能の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アクリロイルモルフォリン、N−ビニルピロリドン、テトラヒドロフルフリールアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2−エトキシエチル(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、リン酸(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸(メタ)アクリレート、フェノキシ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性フェノキシ(メタ)アクリレート、ノニルフェノール(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ノニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシプロピレングリコール(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロハイドロゲンフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシプロピルテトラヒドロハイドロゲンフタレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、ヘキサフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2−アダマンタンおよびアダマンタンジオールから誘導される1価のモノ(メタ)アクリレートを有するアダマンチルアクリレートなどのアダマンタン誘導体モノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0028】
2官能の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、エチレングリコールジ(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、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ(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、ポリエチレングリコールジ(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、ポリプロピレングリコールジ(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、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ(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、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートなどのジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0029】
3官能以上の(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス2−ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート等のトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート等の3官能の(メタ)アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサ(メタ)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレート化合物や、これら(メタ)アクリレートの一部をアルキル基やε−カプロラクトンで置換した多官能(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。
【0030】
本発明の低屈折率コーティング剤に含まれる低屈折率ナノ微粒子としては、LiF、MgF、3NaF・AlF又はAlF(いずれも、屈折率1.4)、又は、Na3AlF6(氷晶石、屈折率1.33)、シリカ等の低屈折材料からなる低屈折率粒子を用いることができる。また、粒子内部に空隙を有する粒子を好適に用いることができる。粒子内部に空隙を有する粒子にあっては、空隙の部分を空気の屈折率(≒1)とすることができるため、非常に低い屈折率を備える低屈折率粒子とすることができる。具体的には、多孔質シリカ粒子、内部に空隙を有する低屈折率シリカ粒子を用いることができる。
【0031】
なお、平均粒径にあっては、1nm以上100nm以下であることが好ましい。粒径が100nmを超える場合、レイリー散乱によって光が著しく反射され、低屈折率層が白化して反射防止フィルムの透明性が低下する傾向にある。一方、粒径が1nm未満の場合、粒子の凝集による低屈折率層13における粒子の凝集等の問題が生じる。
【0032】
平均粒径とは、溶液中の粒子を動的光散乱方法で測定し、粒径分布を累積分布で表したときの50%粒径(d50 メジアン径)を意味する。
【0033】
また、内部に空隙を有するシリカ粒子の空隙としては、20nm以上50nm以下であることが好ましい。空隙が50nmを超える場合、十分な耐擦傷性が得ることができずディスプレイ表面に設ける反射防止フィルムに適さなくなってしまうためである。一方、空隙が20nm未満の場合、屈折率が1.45以上となってしまい平均視感反射率が2.5%以上となるためである。
【0034】
なお、内部に空隙を有するシリカ粒子の一例としては、球状の形状を保持したまま、硝子の屈折率1.45に比べて低い屈折率1.30であり、半径20nm以上25nm以下、密度(ρ1)の球状の構造が中心部分にあり、周囲を厚み10nm以上15nm以下の異なる密度(ρ2)の層が覆っており、(ρ1/ρ2)の値が0.5、0.1、0.0を示し、シリカ粒子の中心部分は外部のシリカの1/10程度の密度となるような構造モデルである。
【0035】
また、本発明の低屈折率コーティング剤における低屈折率ナノ微粒子の割合としては、紫外線硬化型材料1重量部に対して、低屈折率ナノ微粒子の含有量が0.4重量部以上0.8重量部未満の範囲内であることを特徴とする。これは、0.4重量部未満であると平均視感反射率は2.5%以上となり、また0.8重量部以上であるとケン化(アルカリ)処理を行った際、膜剥離が生じてしまうためである。
【0036】
低屈折率コーティング剤には、必要に応じて、溶媒や各種添加剤を加えることができる。溶媒としては、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、シクロヘキシルベンゼンなどの芳香族炭化水素類、n−ヘキサンなどの炭化水素類、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、ジオキサン、ジオキソラン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール及びフェネトール等のエーテル類、また、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、及びメチルシクロヘキサノン等のケトン類、また蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸n−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸n−ペンチル、およびγ−プチロラクトン等のエステル類、さらには、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、水等の中から塗工適正等を考慮して適宜選択される。また、低屈折率コーティング剤には添加剤として、表面調整剤、レベリング剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、光増感剤等を加えることもできる。
【0037】
反射防止フィルム1にあっては、低屈折率層13単層で構成される単層構造の反射防止層や、低屈折率層と高屈折率層の繰り返し構造からなる積層構造の反射防止層を形成することが知られている。本発明の反射防止フィルムにあっては、反射防止層が、バインダマトリックス中に低屈折率粒子を含む低屈折率層単層構造であることが好ましい。
【0038】
また、反射防止層を形成する方法としては、反射防止層形成用塗液を防眩層表面に塗布し反射防止層を形成する湿式成膜法による方法と、真空蒸着法やスパッタリング法やCVD法といった真空中で反射防止層を形成する真空成膜法による方法に分けられる。
【0039】
低屈折率層と高屈折率層の繰り返し構造からなる積層構造の反射防止層を形成するにあっては、形成する高屈折率層、低屈折率層の膜厚を精密に制御する必要があり、真空成膜法により形成する必要がある。本発明の反射防止フィルムにあっては、低屈折率粒子とバインダマトリックスを含む低屈折率塗液を用い、湿式成膜法により反射防止フィルムを形成することにより、安価に反射防止フィルムを製造することができる。
【0040】
このとき、低屈折率層単層は、その膜厚(d)に低屈折率層の屈折率(n)をかけることによって得られる光学膜厚(nd)が可視光の波長の1/4と等しくなるように設形成される。
【0041】
低屈折率コーティング剤を用いた低屈折率層形成用塗液を、ハードコート層が形成された透明基材上に塗布するための塗工方法としては、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、ダイコーターを用いた塗工方法を使用できる。
【0042】
低屈折率コーティング剤を用いた低屈折率層形成用塗液を、ハードコート層が形成された透明基材上に塗布することにより得られる塗膜に対し、電離放射線を照射することにより、低屈折率層が形成される。電離放射線としては、紫外線、電子線を用いることができる。紫外線硬化の場合は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、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光源が利用できる。また、電子線硬化の場合はコックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器から放出される電子線を利用できる。
【0043】
低屈折率層形成用塗液がハードコート層12上に塗布された後、ハードコート層12上の塗膜中の溶媒を除去するために乾燥工程が設けられる。本発明の実施の形態に係る反射防止フィルムの製造方法としては、乾燥工程における塗膜の乾燥温度が、主溶媒の沸点−20℃以上主溶媒の沸点+20℃以下の範囲内であることを特徴とする。
【0044】
乾燥温度が低屈折率層13の形成用塗液に用いられる主溶媒の沸点−20℃を下回る場合には、溶媒の乾燥が不十分であり低屈折率層13に含まれるシリコーン材料成分がフィルム上に残ってしまい、低屈折率層13の防汚性と耐擦傷性が低下してしまう。一方、乾燥温度が低屈折率層13の形成用塗液に用いられる主溶媒の沸点+20℃を上回る場合には、製造コストが高くなり、また熱によって反射防止フィルム1に熱シワと呼ばれるシワが発生してしまう場合がある。
【0045】
低屈折率層13は、ハードコート層12上の塗膜に対し、紫外線を照射することにより塗膜は硬化され形成される。紫外線を発生する光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、無電極放電管等を用いることができる。
【0046】
本発明の実施の形態に係る反射防止フィルム1の製造方法は、紫外線照射工程において、照射される紫外線の積算光量が100mJ/cm2以上400mJ/cm2以下の範囲内であることを特徴とする。照射される紫外線の積算光量が100mJ/cm2未満の場合は、硬化が不十分であり、低屈折率層13の耐擦傷性が低下してしまう。一方、照射される紫外線の積算光量が400mJ/cm2を超える場合であっては、製造コストが高くなってしまう。
【0047】
本発明の反射防止フィルム1の分光反射率は、反射防止フィルム1の低屈折率層13と反対側の面を黒色塗料で艶消し処理した後におこなわれ、低屈折率層13表面に対しての垂直方向から入射角度は5度に設定され、光源としてC光源を用い、2度視野の条件下で求められる。平均視感反射率は、可視光の各波長の反射率を比視感度により校正し、平均した反射率の値である。このとき、比視感度は明所視標準比視感度が用いられる。
【0048】
本発明の反射防止フィルム1のヘイズを0.4%以下とすることにより、明所コントラストの高い反射防止フィルム1とすることができる。ヘイズが0.4%を超える場合には、散乱による透過損失によって暗所での黒表示させた際の光モレを見かけ上抑制することが可能となるが、明所での黒表示の際に散乱によって黒表示が白ボケしてコントラストが低下してしまう。
【0049】
反射防止フィルム1の全光線透過率を95%以上98%以下とすることにより、コントラストを良好なものとすることができる。反射防止フィルム1の全光線透過率が95%に満たない場合にあっては、白表示した際の白輝度が低下し、コントラストが低下してしまう。一方、裏面反射等を考慮すると全光線透過率98%を超える反射防止フィルムを作製することは実質的に困難であり、本発明の反射防止フィルム1にあっては全光線透過率98%以下であることを特徴とする。
【0050】
さらに、表面粗さが0.3nm未満の場合は、フィルム自体の表面粗さが近くなるため効果が少ない。一方、表面粗さが3.0nmより大きい場合は、黒の締りへの効果が少なく、白ボケしているように見えてしまう。なお、表面粗さは、走査型プローブ顕微鏡を用いて、走査範囲1μm四方によって測定される。
【0051】
本発明の反射防止フィルム1は、ディスプレイ表面に好適に用いることができる。ディスプレイとしてはLCD、PDP、CRT、プロジェクションディスプレイ、ELディスプレイ等を挙げることができる。また、ディスプレイ内部に用いることもできる。以下に本発明の反射防止フィルム1を液晶ディスプレイの部材として用いる場合について説明する。
【0052】
本発明の偏光板2の製造方法について説明する。図2に本発明の偏光板2の断面概念図を示す。本発明の反射防止フィルム1を透過型液晶ディスプレイ6表面に設けるにあっては、反射防止フィルム1の低屈折率層13形成面と反対側の透明基材11に偏光層14及び第2の透明基材11が積層され、偏光板2とする必要がある。本発明の偏光板2にあっては、反射防止フィルム1の低屈折率層13形成面と反対側の面に、該透明基材11側から順に偏光層14及び第2の透明基材11が積層される。偏光層14としては、例えば、ヨウ素を加えた延伸ポリビニルアルコール(PVA)を用いることができる。また、もう一方の透明基材11としては、反射防止フィルム1に用いる透明基材11を用いることができ、トリアセチルセルロースからなるフィルムを好適に用いることができる。
【0053】
図3に本発明の偏光板4を用いた透過型液晶ディスプレイ6の断面概念図を示す。本発明の透過型液晶ディスプレイ6にあっては、バックライトユニット5、偏光板4、液晶セル3、偏光板2をこの順に備えている。このとき、反射防止フィルム1を備える偏光板2側が観察側すなわちディスプレイ表面となる。
【0054】
バックライトユニット5は、光源と光拡散板を備える。液晶セルは、一方の透明基材11に電極が設けられ、もう一方の透明基材11に電極及びカラーフィルターを備えており、両電極間に液晶が封入された構造となっている。液晶セル3を挟むように設けられる2つの偏光板4にあっては、透明基材11、間に偏光層14、を挟持した構造となっている。
【0055】
また、本発明の透過型液晶ディスプレイ6にあっては、他の機能性部材を備えても良い。他の機能性部材としては、例えば、バックライトから発せられる光を有効に使うための、拡散フィルム、プリズムシート、輝度向上フィルムや、液晶セルや偏光板の位相差を補償するための位相差フィルムが挙げられるが、本発明の透過型液晶ディスプレイはこれらに限定されるものではない。また、バックライトユニット5、偏光板4、液晶セル3等は公知のものを使用できる。
【0056】
以上により、本発明の反射防止フィルム1は形成される。本発明の反射防止フィルム1にあっては、低屈折率層13が形成されている側の反対側である透明基材11側の面に偏光層14、第2の透明基材11を設けることにより、偏光板4とすることができる。偏光層14としては、例えば、ヨウ素を加えた延伸ポリビニルアルコール(PVA)を用いることができる。また、もう一方の透明基材11としては、反射防止フィルム1に用いる透明基材11を用いることができ、トリアセチルセルロースからなるフィルムを好適に用いることができる。反射防止フィルム1及び第2の透明基材11にあっては、偏光層14と貼りあわされる前に、アルカリケン化処理がおこなわれる。
【0057】
アルカリケン化処理は、反射防止フィルム1及び第2の透明基材11をアルカリ溶液に浸漬することによりおこなわれ、アルカリ溶液としては水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等を例示することができる。
【0058】
本発明の反射防止フィルム1にあっては、反射防止フィルム1を偏光板化する際に反射防止フィルムを1低屈折率層13がアルカリ溶液に接触する状態でアルカリ溶液に浸漬させてケン化処理をおこなっても光学特性及び耐擦傷性が変化しないというケン化耐性に優れた反射防止フィルム1とすることができる。
【0059】
なお、本発明の反射防止フィルム1は、偏光板化され、さらに、透過型液晶ディスプレイ6の前面、すなわち、観察側に低屈折率層13が最表面となるように設けられる。
【実施例】
【0060】
以下に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【0061】
紫外線硬化型材料に対する、低屈折率ナノ微粒子の固形重量の割合を順次増やし9種類の低屈折率コーティング塗液を調整した。低屈折率コーティング塗液は、紫外線硬化型材料であるEO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(商品名:DPEA−12、日本化薬製)、重合開始剤(BASF(株)製、商品名;イルガキュア184、アルキルポリエーテル変性シリコーンオイル(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製商品名:TSF4460)、溶剤(イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン)の比率を一定として、低屈折率ナノ微粒子分散液(内部に空隙を有する低屈折率シリカ粒子:平均粒子径50nm、固形分20%、溶剤:メチルイソブチルケトン)の添加量を順次変化させた。
<低屈折率コーティング塗液>
・低屈折率ナノ微粒子分散液・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・X重量部
・EO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート・・・・・・・1.99重量部
・重合開始剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0.07重量部
・アルキルポリエーテル変性シリコーンオイル・・・・・・・・・・・0.20重量部
・溶媒(イソプロピルアルコール)・・・・・・・・・・・・・・・72.20重量部
・溶剤(メチルイソブチルケトン)・・・・・・・・・・・・・・・13.80重量部
低屈折率ナノ微粒子分散液をそれぞれ、3.735重量部(紫外線硬化型材料に対する割合0.4)、4.98重量部(0.5)、6.225重量部(0.6)、7.47重量部(0.8)、1.245重量部(0.1)、2.49重量部(0.3)、9.96重量部(1.0)、12.45重量部(1.3)、14.94重量部(1.5)の9種類の低屈折率ナノ微粒子分散液を調整した。
【0062】
なお、紫外線硬化型材料に対する、低屈折率ナノ微粒子の固形重量の割合はEO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの重量部に対する低屈折率ナノ微粒子分散液の固形分である20%である。
【0063】
続いて、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能性モノマーを硬化させたハードコート層を備えるトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム製:膜厚80μm)上に、調整した低屈折率層形成用塗液を塗布し、70℃・40秒オーブンで乾燥し、膜厚が100nmとなるように形成した。乾燥後、窒素パージ下で紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン、光源Hバルブ)を用いて照射線量380mJ/m2で紫外線照射をおこなって硬化させて低屈折率層を形成した。
【0064】
低屈折率ナノ微粒子分散液が、3.735重量部(紫外線硬化型材料に対する割合0.4)、4.98重量部(0.5)、6.225重量部(0.6)、7.47重量部(0.8)の塗液を塗布して作製した低屈折率層を持つ反射防止フィルムを作製し、実施例1、2、3、4とし、低屈折率ナノ微粒子分散液が、1.245重量部(0.1)、2.49重量部(0.3)、9.96重量部(1.0)、12.45重量部(1.3)、14.94重量部(1.5)、の塗液を塗布して作製した低屈折率層を持つ反射防止フィルムを作製し、比較例1、2、3、4、5とした。
【0065】
前記の実施例1〜4、比較例1〜5の反射防止フィルムについて、以下の方法で評価をおこなった。
<耐アルカリ性>
得られた反射防止フィルムを1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬させ、その後水で表面を洗浄した際の反射防止フィルム表面状態を目視により評価した。反射防止フィルムに塗膜(低屈折率層)の剥れがないものを丸印、剥れがあるものをバツ印とした。
<光学特性:分光反射率・平均視感反射率>
得られた反射防止フィルムの低屈折率層表面について、自動分光光度計(日立製作所社製、U−4000)を用い、入射角5°における分光反射率を測定した。また、得られた分光反射率曲線から平均視感反射率を求めた。なお、測定の際には透明基材であるトリアセチルセルロースフィルムのうち低屈折率層の形成されていない面につや消し黒色塗料を塗布し、反射防止の処置をおこなった。
<ヘイズ値及び全光線透過率>
得られた反射防止フィルムについて、写像性測定器[日本電色工業社製、NDH−2000]を使用してヘイズ値、及び全光線透過率を測定した。
<防汚性:接触角測定>
接触角計〔CA−X型:協和界面科学社製〕を用いて、0.9μlの液滴を針先に作り、これを基材(固体)の表面に接触させて液滴を作った。接触角とは、固体と液体が接する点における液体表面に対する接線と固体表面がなす角で、液体を含む方の角度で定義した。液体には、蒸留水を使用した。
<油性ペン(マッキー、マジック)の拭取り性>
2種類の油性ペン(「マッキー極細」(登録商標)ゼブラ株式会社/「マジックインキ
(No.500細書)」(登録商標)寺西化学工業株式会社)を用意した。
【0066】
用意したそれぞれの油性ペンを用い、基材表面に付着させた油性ペンをティッシュペーパー〔エリエール(登録商標)、大王製紙社製〕で拭き取り、その取れ易さを目視評価した。判定基準を以下に示す。
【0067】
○:油性ペンを容易に拭き取ることが出来る。
【0068】
△:油性ペンを拭き取れる。
【0069】
×:油性ペンを拭き取ることが出来ない。
<機械特性:耐擦傷性試験>
基材表面をスチールウール(ボンスター#0000(登録商標):日本スチールウール社製)により200g/cm2、300g/cm2、400g/cm2、500g/cm2でそれぞれ10回擦り、傷の有無を目視評価した(スチールウール試験)。
【0070】
判定基準を以下に示す。
【0071】
○:傷なし
×:傷あり
<ブリードアウトの確認>
塗工表面をティッシュペーパー〔エリエール(登録商標)、大王製紙社製〕で拭き取り、塗工表面において拭き取った箇所と拭き取ってない箇所を蛍光灯下で目視で確認することによりブリードアウトしているかを評価した。
【0072】
判定基準を以下に示す。
【0073】
○:ブリードなし(拭き取った箇所が目視により確認できない)
×:ブリードあり(拭き取った箇所が目視により確認できる)
<表面粗さ>
走査型プローブ顕微鏡(Dimension D3100 日本ビーコ社製)を用いて、走査範囲1μm四方にて測定した。
【0074】
実施例1〜4及び比較例1〜5の反射防止フィルム1について行った評価結果を表1に示す。
【0075】
【表1】

評価の結果により、低屈折率層が、紫外線硬化型材料と、紫外線硬化型材料1重量部に対して、0.4重量部以上0.8重量部未満の範囲内にある実施例1〜4の光学特性は、平均視感反射率が0.3%以上2.5%以下であり、全光線透過率が95%以上98%以下であり、且つ、ヘイズが0.01%以上0.40%以下であり、且つ、表面粗さ(Ra)が0.3nm以上3.0nm以下の範囲内のすべてを満たしている。さらに、防汚性、耐アルカリ性に優れ、保護フィルムを装着していない状態でも、ケン化処理が可能であることが解かった。
【符号の説明】
【0076】
1・・・反射防止フィルム
2・・・偏光板
3・・・液晶セル
4・・・偏光板
5・・・バックライトユニット
6・・・透過型液晶ディスプレイ
11・・・透明基材
12・・・ハードコート層
13・・・低屈折率層
14・・・偏光層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明基材の一方の面にハードコート層と、低屈折率層を積層した反射防止フィルムにおいて、
前記ハードコート層が、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する多官能性モノマーを主成分とする重合体から形成され、
かつ、前記低屈折率層が、少なくとも紫外線硬化型材料と低屈折率粒子を含有してなる低屈折率コーティング剤から形成され、
かつ、前記低屈折率層が、紫外線硬化型材料と、紫外線硬化型材料1重量部に対して、0.4重量部以上0.8重量部未満の範囲内である低屈折率ナノ微粒子、を含有してなる低屈折率コーティング剤から製造されていることを特徴とする反射防止フィルム。
【請求項2】
前記反射防止フィルムがアルカリケン化処理されていることを特徴とする請求項1に記載の反射防止フィルム。
【請求項3】
平均視感反射率が0.3%以上2.5%以下であり、全光線透過率が95%以上98%以下であり、且つ、ヘイズが0.01%以上0.40%以下であり、且つ、表面粗さ(Ra)が0.3nm以上3.0nm以下の範囲内のすべてを満たすことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の反射防止フィルム。
【請求項4】
前記低屈折率層は、主溶媒の沸点の−20℃以上+20℃以下の範囲内の乾燥温度で乾燥され、積算光量が100mJ/cm2以上400mJ/cm2以下の範囲内で紫外線照射により製造されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射防止フィルム。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の反射防止フィルムの、前記透明基材の低屈折率層非形成面に偏光層および第2の透明基材を順に備えたことを特徴とする反射防止性偏光板。
【請求項6】
観察者側から順に、請求項5に記載の反射防止性偏光板と、液晶セル、第2の偏光板、バックライトユニットをこの順に備え、前記反射防止性偏光板の低屈折率層非形成面側に液晶セルを保持していることを特徴とする透過型液晶ディスプレイ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2013−76969(P2013−76969A)
【公開日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−60289(P2012−60289)
【出願日】平成24年3月16日(2012.3.16)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】