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JP2005283656A - 反射防止フィルムの製造方法、反射防止フィルム、偏光板、およびそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

反射防止フィルムの製造方法、反射防止フィルム、偏光板、およびそれを用いた画像表示装置 Download PDF

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JP2005283656A
JP2005283656A JP2004093525A JP2004093525A JP2005283656A JP 2005283656 A JP2005283656 A JP 2005283656A JP 2004093525 A JP2004093525 A JP 2004093525A JP 2004093525 A JP2004093525 A JP 2004093525A JP 2005283656 A JP2005283656 A JP 2005283656A
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film
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Shigeaki Otani
薫明 大谷
Akihiro Matsufuji
明博 松藤
Shinya Kato
進也 加藤
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Abstract

【課題】
エンボス加工により反射防止フィルムの反射防止層の表面に凹凸を付与するにあたって、エンボスの転写効果を改良すると共に、優れた防眩性の性能を有する反射防止フィルムを製造する方法、及び該反射防止フィルムを提供すること。更に、該反射防止フィルムを具備した偏光板及び画像表示装置を提供すること。
【解決手段】
透明基材上に、少なくとも1層からなる反射防止層を有する反射防止フィルムの製造において、下記(1)〜(4)の工程を順に有することを特徴とする反射防止フィルムの製造方法。
(1)透明基材上に、少なくとも1層の易エンボス性ハードコート前駆層を塗設する工程、
(2)易エンボス性ハードコート前駆層上に反射防止層を塗設し、反射防止層を硬化する工程、
(3)プレスにより反射防止層側フィルム表面に凹凸を形成する工程、
(4)反射防止層を硬化する手段とは別の手段で易エンボス性ハードコート前駆層を硬化する工程。
【選択図】 なし

Description

本発明は、反射防止フィルム及びその製造方法に関し、特に液晶表示装置等の画像表示装置に用いられる反射防止フィルム及びその製造方法に関する。
反射防止フィルムは、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)や陰極管表示装置(CRT)のような様々な画像表示装置に設けられている。
反射防止フィルムとしては、金属酸化物の透明薄膜を積層させた多層膜が従来から普通に用いられている。複数の透明薄膜を用いるのは、様々な波長の光の反射を防止するためである。金属酸化物の透明薄膜は、化学蒸着(CVD)法や物理蒸着(PVD)法、特に物理蒸着法の一種である真空蒸着法により形成されている。
PVD法による反射防止膜は、用途に応じて表面凹凸による防眩性を有する基材上に形成される場合がある。平滑な基材上に形成されたものより平行光線透過率は減少するが、背景の映り込みが表面凹凸によって散乱されて低下するため防眩性を発現し、反射防止効果とあいまって、画像形成装置に適用するとその表示品位は著しく改善される。
しかし、この金属酸化物の透明薄膜は、反射防止膜として優れた光学的性質を有しているが、蒸着による形成方法は、生産性が低く大量生産に適していない。
そこで、蒸着法に代えて、無機微粒子の塗布により反射防止フィルムを形成する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、微細空孔と微粒子状無機物とを有する反射防止層が開示されている。ここで、反射防止層は塗布により形成される。微細空孔は、層の塗布後に活性化ガス処理を行い、ガスが層から離脱することによって形成される。また、特許文献2には、基材、高屈折率層および低屈折率層の順に積層した反射防止フィルムが開示されている。同文献には、基材と高屈折率層の間に中屈折率層を設けた反射防止フィルムも開示されている。ここで、低屈折率層は、ポリマーまたは無機微粒子の塗布により形成されている。
上述したような塗布による反射防止フィルムに防眩性を付与する手段として、表面凹凸を有する基材上に反射防止層を塗布する方法や、表面凹凸を形成するためのマット粒子を反射防止層中に添加する方法等が検討されてきた。しかし、前者の方法では、反射防止層の塗布液が凸の部分から凹の部分へ流動することにより面内での膜厚ムラが生じ、平滑面への塗布膜と比較して著しく反射防止性能が悪化してしまう問題がある。また、後者の方法では、十分な防眩性を発現するために必要な1ミクロン前後からそれ以上の粒径を有するマット粒子を0.1から0.3ミクロン程度の膜厚の薄膜中に埋め込むことになるため、マット粒子の粉落ちの問題が生じる。
また、凹凸を形成する手段としては、特許文献3及び特許文献4などに記載されているような、特定の顔料を含有する組成物(塗料)を塗工し凹凸形成したアンダーコート層にハードコート層を設けたり、凹凸を形成しながら硬化させたコーティングを基材に付着させ転写したりすることで表面凹凸を形成したハードコートフィルムを作製する方法が開示されているが、凹凸形成の工程が複雑なこと、凹凸形成後さらに機能層を塗布するときに上述した問題が生じること等の問題がある。
この対策として、本願の出願人は、特許文献5及び特許文献6において、従来のように、透明基材を凹凸にしたり、マット粒子を反射防止層に添加したりして反射防止層の表面に凹凸を付与するのではなく、反射防止層が設けられた反射防止フィルムを金属製のエンボスローラと金属製のバックアップローラによりプレスし、凹凸を反射防止フィルム表面に転写する方法を提案した。
しかしながら、反射防止フィルムをエンボスローラとバックアップローラとでプレスする方法は、反射防止フィルムにプレス圧力を付与する過程において、反射防止層の表面に凹凸を付けるためのエンボスローラの凸部が、反射防止フィルムを貫通し、反射防止フィルムに孔が開いてしまう(以後、孔開きと称する)という問題がある。この対策として、プレス圧力を調整することである程度は改善されるが、完全に孔開きを解決することができない。また、孔開きを確実になくすまでプレス圧力を小さくすると、凹凸の転写精度が極端に悪くなる。
また、エンボスローラによる凹凸は基材フィルムに主に形成されることから、エンボス処理の温度は基材フィルムのガラス転移温度よりも高温にする必要があり、処理時に基材に変形が生じたり、基材のハンドリングが困難になるという問題がある。また、防眩性反射防止フィルムは、液晶表示装置などの表面に貼られて、その視認性を向上させる目的で使用されることから、高温下、高湿下の経年使用においても、その性能が変わらないことが要求される。しかし、エンボス加工により反射防止フィルムに形成された凹凸形状は、透明基材に残留した変形歪みにより、経年とともに変化して防眩性が失われてしまうという問題がある。
特公昭60−59250号公報 特開昭59−50401号公報 特開2002−370303号公報 特開平8−112866号公報 特開2000−275404号公報 特開2000−329905号公報
本発明は係る事情に鑑み、エンボス加工により反射防止フィルムの反射防止層の表面に凹凸を付与するにあたって、反射防止フィルムに孔開きが生じることがなく、且つ高温下、高湿下の経年使用においても、その性能が変化することがない反射防止フィルムを製造する方法を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた防眩性と反射防止性を有し、経時によりその性能が低下し難い反射防止フィルムを提供すること、さらに該反射防止フィルムを具備する偏光板及び画像表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、前記目的を達成する為に、透明基材上に易エンボス性ハードコート前駆層を設置し、反射防止層の塗布硬化後、プレスによる凹凸付与を行い、更に反射防止層の硬化手段とは別の硬化方法で該エンボス性ハードコート前駆層を硬化する製造方法に特徴を有するものである。
すなわち、本発明の上記目的は、以下の手段によって達成される。
[1] 透明基材上に、少なくとも1層からなる反射防止層を有する反射防止フィルムの製造において、下記(1)〜(4)の工程を順に有することを特徴とする反射防止フィルムの製造方法。
(1)透明基材上に、少なくとも1層の易エンボス性ハードコート前駆層を塗設する工程、
(2)易エンボス性ハードコート前駆層上に反射防止層を塗設し、該反射防止層を硬化する工程、
(3)プレスにより反射防止層側フィルム表面に凹凸を形成する工程、
(4)反射防止層を硬化する手段とは別の手段で易エンボス性ハードコート前駆層を硬化する工程。
[2]上記反射防止層を硬化する手段とは別の手段である易エンボス性ハードコート前駆層を硬化する手段が電子線照射であることを特徴とする上記[1]記載の反射防止フィルムの製造方法。
[3] 0.01≦Ra≦2.0μm、5≦RSm≦60μmの版でプレスすることで凹凸をつけることを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の反射防止フィルムの製造方法。
[4] 前記透明基材のガラス転移温度以下の温度でプレスすることを特徴とする上記[1]〜[3]記載の反射防止フィルムの製造方法。
[5] 上記工程(1)後の易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率が4.5GPa未満であり、上記工程(4)後の易エンボス性ハードコート硬化層の表面弾性率が4.5Gpa以上である上記[1]〜[4]記載の反射防止フィルムの製造方法。
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかに記載の方法で作製された反射防止フィルム。
[7] 易エンボス性ハードコート前駆層を硬化してなる易エンボス性ハードコート硬化層が下記一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有する化合物の少なくとも一種含有することを特徴とする上記[6]記載の反射防止フィルム。
一般式(1)
一般式(1)の式中R2は水素原子もしくは炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表す。P2はエチレン性不飽和基を含む一価の基であり、L2は単結合もしくは二価の連結基である。
[8] 透明基材面とは反対側の最表面の算術平均粗さ(Ra)が0.05乃至0.5μmであることを特徴とする上記[6]、[7]記載の反射防止フィルム。
[9] 前記透明支持体がベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤を実質的に含まないことを特徴とする[6]〜[8]記載の反射防止フィルム。
[10] 上記[6]〜[9]のいずれかに記載の反射防止フィルムが、偏光板における偏光板の2枚の保護フィルムのうちの一方に用いられていることを特徴とする偏光板。
[11] 上記[6]〜[9]のいずれかに記載の反射防止フィルムまたは上記[10]に記載の偏光板がディスプレイの最表面に用いられていることを特徴とする画像表示装置。
本発明によれば、エンボス加工により反射防止フィルムの反射防止層の表面に凹凸を付与するにあたって、反射防止フィルムに孔開きが生じることがなく、且つ高温下、高湿下の経年使用においても、その性能が変化することがない反射防止フィルムを提供することができる。
以下、本発明に係る防眩性機能付き反射防止フィルムの製造方法及び該反射防止フィルムの好ましい実施の形態について詳説する。なお、本願明細書において、物性値、特性値を示す「数値A」〜「数値B」という記載は、「数値A以上数値B以下」の意味を表す。
本発明の反射防止フィルムは、透明基材上に易エンボス性ハードコート硬化層を有し、該層上に少なくとも1層の反射防止層を有する。さらに、反射防止層を有する側のフィルム表面に凹凸を有しているため、防眩機能を発揮する。
本発明の反射防止フィルムの製造方法では、まず透明基材上に易エンボス性ハードコート前駆層を塗設(塗布・乾燥)し(工程(1))、続いて該易エンボス性ハードコート前駆層上に少なくとも一層の反射防止層を塗布した後、該反射防止層を硬化させる(工程(2))。更に、プレスによって透明基材に対し反射防止層を有する側のフィルム表面に凹凸を付与(工程(3))した後に、反射防止層を硬化した手段とは別の手段で易エンボス性ハードコート前駆層を硬化させ、所望の硬度を付与させる(工程(4))。なお、プレス(工程(3))中に易エンボス性ハードコート前駆層の硬化(工程(4))を行い、所望の硬度を付与してもよい。
反射防止層と易エンボス性ハードコート前駆層との硬化手段を同一手段とすると、反射防止層の硬化時に易エンボス性ハードコート前駆層の硬度が上がってしまいエンボス付与のプレスをおこなっても必要な凹凸をつけることが困難である。これを解決するためにプレス圧を上げて無理に凹凸付与を行なうと、易エンボス性ハードコート硬化層にワレが生じてしまう。一方、易エンボス性ハードコート前駆層の硬度を上げないため、反射防止層の硬化を不十分にすると、層間の混合が起こり、必要な光学性能を得ることができない。
反射防止層を硬化させる手段とプレス後に易エンボス性ハードコート前駆層を硬化させる手段は異なるものであれば特に制限はなく、各層を形成する硬化組成物の種類に応じて、紫外線、電子線、近紫外線、可視光、近赤外線、赤外線、X線などの活性エネルギー線種から適宜選択することができる。
本発明においては、反射防止層の硬化を紫外線照射で行った後、易エンボス性ハードコート前駆層を電子線照射で所望の硬度まで硬化する手段が好ましい。紫外線の場合は、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク、キセノンアーク、メタルハライドランプ等が利用できる。また電子線照射の場合は、コックロフトワルトン型、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、高周波型などの各種電子線加速器から放出される50〜1000keVのエネルギーを有する電子線が用いられる。
易エンボス性ハードコート前駆層は、工程(2)の前に紫外線照射、電子線照射などで予備硬化し、段階的に硬度を上げても良い。
本発明の方法では、防眩性を付与するために易エンボス性ハードコート前駆層の硬度を最終の硬度まで上げる前にプレスしエンボス加工を行う。そのため前記易エンボス性ハードコート前駆層の硬度が低い状態でエンボス加工を行うことになるので、エンボス加工され易く、エンボス加工によりフィルム表面に凹凸を設ける際にも孔開きが生じるのを防止できる。また、凹凸は主に易エンボス性ハードコート前駆層が変形することで形成され、エンボス加工後にさらに該層を硬化することになるので、経時しても凹凸形状の変化が少なく防眩性を長期にわたって維持することができる。また易エンボス性ハードコート前駆層表面が平滑な状態で反射防止層を塗布できるため、設計どおりの膜厚をもつ反射防止層を均一に形成することができる。
以下、本発明に係る防眩性機能を有する反射防止フィルムの各層の構成及び製造方法について、必要に応じて図面を参照し説明する。
[易エンボス性ハードコート前駆層及び易エンボス性ハードコート硬化層の形成]
易エンボス性ハードコート前駆層の形成に用いる硬化性組成物には、公知の硬化性樹脂を使用することができ、活性エネルギー線によって硬化するエチレン性不飽和基を同一分子内に2個以上含む硬化性樹脂、又は開環重合性基を含む硬化性樹脂が好ましい。2種の硬化性樹脂を併用して使用することも可能である。
好ましいエチレン性不飽和基の種類は、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基であり、特に好ましくはアクリロイル基である。なお、これらの同一分子内にエチレン性不飽和基を2個以上含む硬化性樹脂は、単独でも混合併用してもよい。
エチレン性不飽和基を同一分子内に2個以上含む硬化性樹脂としては、多官能(メタ)アクリレートモノマーと称される硬化性樹脂やウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレートと称される分子内に3個以上の(メタ)アクリル酸エステル基を有する分子量が数百から数千のオリゴマーを好ましく使用できる。本明細書において、「(メタ)アクリレート」、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル酸」は「アクリレート又はメタクリレート」、「アクリロイル又はメタクリロイル」、「アクリル酸又はメタクリル酸」の意味を表す。
同一分子内に2個以上のアクリル基を有する硬化性樹脂の具体例としては、ブタンジオールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等のポリオールポリアクリレート類、ポリイソシナネートとヒドロキシエチルアクリレート等の水酸基含有アクリレートの反応によって得られるウレタンアクリレート、ビスフェノールAなどとグリシジルアクリレートなどの反応によって得られるエポキシアクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートなどを挙げることができる。
その他のエチレン性不飽和基を分子内に2個以上有する硬化性樹脂としては、スチレン化合物(例えば、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル)、1,4−ジビニルシクロヘキサノン、ビニルスルホン(例えば、ジビニルスルホン)、アクリルアミド(例えば、メチレンビスアクリルアミド)などを挙げることができる。
さらに硬化性樹脂やそのモノマーとしては、例えば、“光硬化技術データブック 材料編”(テクノネットブックス、テクノネット社)などに記載されているものが用いることができる。
開環重合性基を含む硬化性樹脂として好ましくは、カチオン、アニオン、ラジカルなどの作用により開環重合が進行する環構造を有する硬化性樹脂であり、この中でもヘテロ環状基含有硬化性樹脂が好ましい。このような硬化性樹脂としてエポキシ化合物、オキセタン化合物、テトラヒドロフラン化合物、環状ラクトン化合物、環状カーボネート化合物、オキサゾリン化合物などの環状イミノエーテル類などが挙げられ、特にエポキシ化合物、オキセタン化合物、オキサゾリン化合物が好ましい。
本発明において開環重合性基を有する硬化性樹脂は、同一分子内に2個以上の開環重合性基を有することが好ましいが、より好ましくは3個以上有することが好ましい。また、本発明において開環重合性基を有する硬化性樹脂は、2種以上併用してもよく、この場合、同一分子内に開環重合性基を1個有する硬化性樹脂を必要に応じて併用することができる。
本発明で言う開環重合性基を有する硬化性樹脂とは、上記のような環状構造を有する硬化性樹脂であれば得に制限がない。このような硬化性樹脂の好ましい例としては、例えば単官能グリシジルエーテル類、単官能脂環式エポキシ類、2官能脂環式エポキシ類、ジグリシジルエーテル類(例えばグリシジルエーテル類としてエチレングリコールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル)、3官能以上のグリシジルエーテル類(トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルトリスヒドロキシエチルイソシアヌレートなど)、4官能以上のグリシジルエーテル類(ソルビトールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシルエーテル、クレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなど)、脂環式エポキシ類(セロキサイド2021P、セロキサイド2081、エポリードGT−301、エポリードGT−401(以上、ダイセル化学工業(株)製)、EHPE(ダイセル化学工業(株)製)、フェノールノボラック樹脂のポリシクロヘキシルエポキシメチルエーテルなど)、オキセタン類(OX−SQ、PNOX−1009(以上、東亞合成(株)製)など)などが挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
開環重合性基を有する硬化性樹脂としては、開環重合性基を繰り返し単位に含む架橋性ポリマーを含有していることが特に好ましい。このような架橋性ポリマーとしては開環重合性基を有するアクリル酸エステルが好ましい。開環重合性基としては、エポキシ環、オキセタン環、テトラヒドロフラン環、ラクトン環、カーボネート環、オキサゾリン環などのイミノエーテル環などを含む一価の基が挙げられ、この中でも特に好ましくはエポキシ環、オキセタン環、オキサゾリン環を含む一価の基である。具体例としてはグリシジルメタクリレートの重合体が挙げられる。
また、本発明では分子内に複数のエチレン性不飽和基を有する化合物として、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含む架橋性ポリマーも好ましく使用でき、硬化性組成物として該架橋性ポリマーを少なくとも一種含有することが好ましい。以下、一般式(1)で表される繰り返し単位を含む架橋性ポリマーについて詳細に説明する。
一般式(1)
上記一般式(1)の式中、R2は水素原子もしくは炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表し、好ましくは水素原子もしくはメチル基である。P2はエチレン性不飽和基を含む一価の基であり、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル基を含む一価の基が好ましく、アクリロイル基を含む一価の基が最も好ましい。L2は単結合もしくは二価の連結基であり、好ましくは単結合、−O−、アルキレン基、アリーレン基、および*側で主鎖に連結する*−COO−、*−CONH−、*−OCO−、*−NHCO−であり、これらを2種以上組み合わせてもよい。
以下に一般式(1)で表される繰り返し単位の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
一般式(1)で表される繰り返し単位を含む架橋性ポリマーは、(a)対応するモノマーを重合させて直接エチレン性不飽和基を導入する手法で合成してもよく、(b)任意の官能基を有するモノマーを重合して得られるポリマーに高分子反応によりエチレン性不飽和基を導入する手法で合成してもよい。また、(a)および(b)の手法を組み合わせて合成することもできる。重合反応としてはラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合などが挙げられる。前記、(a)の方法を用いる場合、重合反応により消費されるエチレン性不飽和基と架橋性ポリマー中に残されるエチレン性不飽和基の重合性の差を利用することが必要である。
例えば、一般式(1)の好ましいP2のなかで、アクリロイル基、メタクリロイル基を含む一価の基を用いる場合、架橋性ポリマーを生成させる重合反応をカチオン重合とすることで前記(a)の手法によって本発明の架橋性ポリマーを得ることができる。一方、P2をスチリル基を含む一価の基とする場合、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合のいずれの方法をとってもゲル化が進行しやすいため通常前記(b)の手法によって本発明の架橋性ポリマーを合成する。
易エンボス性ハードコート前駆層は、反射防止層硬化後のプレス工程の後に、反射防止層の硬化手段とは異なる手段により所望の硬度に硬化され易エンボス性ハードコート硬化層とすることができる。この硬化方法としては電子線照射が好ましい。
電子線照射によって易エンボス性ハードコート前駆層を硬化させる場合には、易エンボス性ハードコート前駆層に開始剤を添加しなくてもよく、反射防止層の硬化時における易エンボス性ハードコート前駆層の硬化や開始剤の失活を抑制できるため好ましい。
また易エンボス性ハードコート前駆層は、反射防止層の塗設前に紫外線あるいは電子線などによって予備硬化しても良い。
易エンボス性ハードコート硬化層の硬度アップなどの目的で、必要に応じて、無機、有機微粒子を添加することができる。無機微粒子の例には、珪素、ジルコニウム、チタン、アルミニウム、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも一つ金属の酸化物、その他BaSO4、CaCO3、タルクおよびカオリンなどが含まれ、粒径100nm以下、好ましくは50nm以下であることが好ましい。無機微粒子を100nm以下に微細化することで透明性を損なわない易エンボス性ハードコート硬化層を形成できる。
一方、易エンボス性ハードコート硬化層を高屈折率化する目的に対しては、無機微粒子としてはAl、Zr、Zn、Ti、InおよびSnから選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物超微粒子が好ましく、具体例としては、ZrO2、TiO2、Al23、In23、ZnO、SnO2、Sb23、ITO等が挙げられる。これらの中でも、特にZrO2が好ましく用いられる。
本発明の各層を形成するための塗布組成物に用いられる溶剤としては、各成分を溶解または分散可能であること、塗布工程、乾燥工程において均一な面状となり易いこと、液保存性が確保できること、適度な飽和蒸気圧を有すること、等の観点で選ばれる各種の溶剤が使用できる。
沸点が100℃以下の溶剤としては、例えば、ヘキサン(沸点68.7℃)、ヘプタン(98.4℃)、シクロヘキサン(80.7℃)、ベンゼン(80.1℃)などの炭化水素類、ジクロロメタン(39.8℃)、クロロホルム(61.2℃)、四塩化炭素(76.8℃)、1,2−ジクロロエタン(83.5℃)、トリクロロエチレン(87.2℃)などのハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテル(34.6℃)、ジイソプロピルエーテル(68.5℃)、ジプロピルエーテル (90.5℃)、テトラヒドロフラン(66℃)などのエーテル類、ギ酸エチル(54.2℃)、酢酸メチル(57.8℃)、酢酸エチル(77.1℃)、酢酸イソプロピル(89℃)などのエステル類、アセトン(56.1℃)、2−ブタノン(メチルエチルケトンと同じ、79.6℃)などのケトン類、メタノール(64.5℃)、エタノール(78.3℃)、2−プロパノール(82.4℃)、1−プロパノール(97.2℃)などのアルコール類、アセトニトリル(81.6℃)、プロピオニトリル(97.4℃)などのシアノ化合物類、二硫化炭素(46.2℃)などがある。このうちケトン類、エステル類が好ましく、特に好ましくはケトン類である。ケトン類の中では2−ブタノンが特に好ましい。
沸点が100℃を以上の溶剤としては、例えば、オクタン(125.7℃)、トルエン(110.6℃)、キシレン(138℃)、テトラクロロエチレン(121.2℃)、クロロベンゼン(131.7℃)、ジオキサン(101.3℃)、ジブチルエーテル(142.4℃)、酢酸イソブチル(118℃)、シクロヘキサノン(155.7℃)、2−メチル−4−ペンタノン(MIBKと同じ、115.9℃)、1−ブタノール(117.7℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(153℃)、N,N−ジメチルアセトアミド(166℃)、ジメチルスルホキシド(189℃)などがある。好ましくは、シクロヘキサノン、2−メチル−4−ペンタノンである。
易エンボス性ハードコート前駆層塗布組成物は、前述易エンボス性ハードコート前駆層を形成する硬化性組成物、無機粒子、有機粒子等の添加物を上述の溶剤に添加して得られる。
易エンボス性ハードコート前駆層塗布組成物を塗布するための塗布装置としては、エクストルージョン法、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラコート法、ロッドコート法、グラビアコート法等の既存の塗布装置を使用することができる。
易エンボス性ハードコート硬化層の膜厚は、段階的な硬化が全て終了した状態で、1μm以上50μm以下であることが好ましい。この範囲にすると、エンボスの転写効果が層に十分に反映され優れた防眩性が付与でき、表面硬度も高く、硬化時間も短い上、カールが生じるのも防ぐことできる点で好ましい。この点から膜厚は、3μm以上20μm以下がより好ましく、4μm以上12μm以下であることがさらに好ましい。
易エンボス性ハードコート前駆層塗布組成物を塗布後、該塗布組成物を乾燥するための乾燥装置としては、熱風による対流乾燥方式、赤外線等の輻射熱による輻射乾燥方式等いずれの乾燥方式の装置でよく、乾燥装置内のフィルムの搬送方式としてはローラ搬送等の接触搬送方式、エアや気体で浮上させながら搬送する非接触方式のいずれでもよい。
該塗布組成物を塗布・乾燥した後、易エンボス性ハードコート前駆層を予備硬化するために用いる活性エネルギー線としては、用いる硬化性組成物の種類に応じて適宜選択する。
プレス前の易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率は4.5GPa未満であることが好ましく、4.0GPa未満2.0GPa以上であることがより好ましい。この範囲であると、エンボス加工が容易に行え、またエンボス加工により孔開きが生じるの防止できる点で、好ましい。さらに易エンボス性ハードコート前駆層をエンボス加工後硬化し、最終の硬化度とした易エンボス性ハードコート硬化層の表面弾性率は4.5Gpa以上が好ましい。4.5Gpa以下では鉛筆硬度が不足するなどの問題がある。
[反射防止フィルムの構成]
本発明では易エンボス性ハードコート前駆層上に少なくとも1層からなる反射防止層を塗設する。反射防止層としては、公知の低屈折率層の単層、高屈折率層と低屈折率層からなる2層構成の反射防止層、中屈折率層、高屈折率層と低屈折率層とからなる3層構成の反射防止層あるいは更に多層の反射防止層があげられる。好ましい3層構成の反射防止層について説明する。
本発明の反射防止フィルムとしては、透明基材上に易エンボス性ハードコート硬化層、中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層(最外層)の順に積層した層構成を有したものが好ましい。透明基材、中屈折率層、高屈折率層および低屈折率層は、以下の関係を満足する屈折率を有する。
高屈折率層の屈折率>中屈折率層の屈折率>透明基材の屈折率>低屈折率層の屈折率
このような層構成では、特開昭59−50401号公報に記載されているように、中屈折率層が下記数式(I)、高屈折率層が下記数式(II)、低屈折率層が下記数式(III)をそれぞれ満足することがより優れた反射防止性能を有する反射防止フィルムを作製できる点で好ましい。
数式(I):
(hλ/4)×0.7<n33<(hλ/4)×1.3
数式(I)中、hは正の整数(一般に1、2または3)であり、n3は中屈折率層の屈折率であり、そして、d3は中屈折率層の層厚(nm)である。λは可視光線の波長(nm)であり、380〜680nmの範囲の値である。
数式(II):
(iλ/4)×0.7<n44<(iλ/4)×1.3
数式(II)中、iは正の整数(一般に1、2または3)であり、n4は高屈折率層の屈折率であり、そして、d4は高屈折率層の層厚(nm)である。λは可視光線の波長(nm)であり、380〜680nmの範囲の値である。
数式(III):
(jλ/4)×0.7<n55<(jλ/4)×1.3
数式(III)中、jは正の奇数(一般に1)であり、n5は低屈折率層の屈折率であり、そして、d5は低屈折率層の層厚(nm)である。λは可視光線の波長(nm)であり、380〜680nmの範囲の値である。
中屈折率層が下記数式(IV)、高屈折率層が下記数式(V)、低屈折率層が下記数式(VI)をそれぞれ満足することが、特に好ましい。
ここで、λは500nmである。
数式(IV):
(λ/4)×0.80<n33<(λ/4)×1.00
数式(V):
(λ/2)×0.75<n44<(λ/2)×0.95
数式(VI):
(λ/4)×0.95<n55<(λ/4)×1.05
[防眩性の付与]
本発明では、反射防止層を形成後、エンボス加工によりフィルム表面に凹凸を形成し、防眩性を付与することができる。
図1に、エンボス加工を行う転写装置の一例を示す。
転写装置16によって、予備硬化された易エンボスハードコート前駆層25を有する反射防止フィルム30の反射防止層24を有する側の表面に凹凸形状を転写する。転写後の防眩性反射防止フィルム32は、照射室80内で硬化装置17によって硬化される。
転写装置16は、図1に示すように、転写面であるローラ面に多数の凹凸を有するエンボスローラ34と、エンボスローラ34に対向配置されたバックアップローラ36とで構成される。エンボスローラ34及びバックアップローラ36のロール径は、100mmφ〜800mmφの範囲が好ましい。バックアップローラ36がエンボスローラ34に対して近接・離間して、エンボスローラ34とバックアップローラ36とのクリアランスや反射防止フィルム30をエンボスローラ34とバックアップローラ36とでニップしたときのプレス荷重が調整される。クリアランスの寸法やプレス荷重は、エンボス加工される反射防止フィルム30の厚みや、反射防止フィルム30に形成する凹凸形状、その他のエンボス加工条件に応じて適宜設定する。クリアランスを設定する際のクリアランスの実測は、マイクロメータ、レーザ測定器等を使用することができる。
図2にエンボス加工により凹凸が転写された防眩性反射防止フィルムの断面図を示す。
図2に示すように、エンボス加工によって反射防止フィルム30に形成される凹凸は、JIS B0601:2001のRSmが5〜30μm、Raが0.01〜1μmであることが好ましく、RSmが10〜25μm、Raが0.015〜0.5μmであることがさらに好ましい。
従って、図1に示すエンボスローラ34のロール面に形成される凹凸は、製品である防眩性反射防止フィルム32によって異なるが、転写精度からみた場合、版のJIS B0601:2001のRSmが5〜60μm、Raが0.01〜2.0μmであることが好ましく、RSmが7〜25μm、Raが0.02〜1.0μmであることがさらに好ましい。また、転写後に透明基材20の弾性により転写された凹凸の寸法が多少小さくなるので、使用するエンボスローラ34の凹凸のRSmとRaは、透明基材20の材質に応じて反射防止フィルム30に転写する目標のRSmとRaよりも0%〜100%大きいものを使用するとよい。この場合、易エンボス性ハードコート前駆層25のエンボス加工による凹凸の写りが易エンボス性ハードコート前駆層25の反対面(透明基材20側の面)にでることもあるが、エンボス加工された後の反射防止フィルム30の裏面は完全に平坦でなくてもよい。
また、エンボスローラ34のロール面に形成される凸部34Aの形状は、回転楕円体の一部が好ましい。エンボスローラ34のローラ面に凹凸を形成する方法としては、フォトリソグラフィー、機械加工、放電加工、レーザ加工等、エンボスローラの材質や凹凸の形状に応じて公知の各種方法を採用できる。
エンボスローラ34の縦弾性率は9.8×106N/cm2以上が好ましく、2.0×107N/cm2以上がより好ましい。エンボスローラ34の材質としては、S45Cなどのスチールや更にハードクロームメッキしたものが使用できる。
バックアップローラ36は、ローラの縦弾性率や硬度がエンボスローラ34の縦弾性率や硬度よりも小さいローラが使用される。即ち、バックアップローラ36の縦弾性率は9.8×104N/cm2以上9.8×106N/cm2未満になるように規定することが好ましく、より好ましくは9.8×104N/cm2以上1.5×106N/cm2以下に規定する。この縦弾性率や硬度の条件を満足するローラ材質のものであれば何でもよいが、プラスチック製のローラ、特に硬質処理を施したポリアミド樹脂(通称、MCナイロン)やポリアセタール樹脂を好適に使用することができる。
このように、バックアップローラ36の縦弾性率や鉛筆硬度を、エンボスローラ34の縦弾性率や鉛筆硬度よりも小さくすることは、エンボスローラ34とバックアップローラ36とで反射防止フィルム30をニップして反射防止層24の表面に凹凸を付与するときに、エンボスローラ34の凸部34Aが反射防止フィルム30を介してバックアップローラ36を押圧する圧力をバックアップローラ36によって分散することができる点で好ましい。この圧力分散により、エンボスローラ34の凸部34Aが反射防止フィルム30を貫通して反射防止フィルム30に孔を開けてしまうことを防止できる。また、バックアップローラ36の縦弾性率や硬度を小さくし過ぎると転写精度が悪くなるが、縦弾性率の下限を9.8×104N/cm2に規定することで、転写精度への悪影響もない。
この転写操作における他の条件としては、エンボスローラ34とバックアップローラ36とで反射防止フィルム 30をニップするプレス圧(線圧)は、1000N/cm〜30000N/cmがよく、より好ましくは5000N/cm〜15000N/cmである。従って、このプレス圧が得られるように、反射防止フィルム30の厚みに応じて、エンボスローラ34とバックアップローラ36とのクリアランスやプレス荷重を調整するとよい。この場合、ロードセル等の荷重測定器を設けてプレス荷重を測定し、プレス荷重と反射防止フィルム30の孔開きや転写精度との関係を把握し、それに基づいてクリアランスやプレス荷重を調整するとよい。転写処理速度は、0.1m/分〜50m/分の範囲がよく、より好ましくは1m/分〜20m/分の範囲である。
また、エンボスローラ34とバックアップローラ36のローラ表面温度を加熱した状態で反射防止フィルム30にエンボス加工することが好ましい。エンボスローラ34やバックアップローラ36のローラ表面温度の上限としては、使用する透明基材20のガラス転移温度以下が好ましい。ガラス転移温度以上では基材が伸びてしまったり、熱収縮したりして変形し、ハンドリングが困難になることがあるので、ガラス転移温度以下での処理が好ましい。このような温度条件を得るための加熱手段としては、特に図示しないが、例えば、エンボスローラ34とバックアップローラ36のローラ内にそれぞれ通水パイプを内蔵し、この通水パイプをそれぞれロータリージョイントを介して熱媒体供給装置に連結させることで構成できる。そして、温水等の熱媒体をローラとの間で循環させることにより、エンボスローラ34とバックアップローラ36のローラ面温度を加温する。尚、加熱手段としては、媒体循環方式に限定されるものではなく、誘導加熱や他の加熱方法を使用することができる。
本実施の形態では、転写装置16として、エンボスローラ34とバックアップローラ36とに帯状の反射防止フィルム30を連続的に流してエンボス加工する連続方式で説明したが、単葉状の反射防止フィルム30を一枚ずつエンボスローラ34とバックアップローラ36にニップさせるバッチ方式でもよい。このバッチ方式の場合には、エンボスローラ34とバックアップローラ36に代えて、図3に示すような転写面に多数の凹凸が形成された版型70を使用し、版型70に対向させて、上述したバックアップローラ36と同じ縦弾性率や硬度を有する平板な支持部材72を支持台74に配置し、版型70と支持部材72で単葉状の反射防止フィルム30をプレスする構成も使用できる。
[透明基材]
透明基材としては、プラスチックフィルムであることが好ましい。プラスチックフィルムとしては、セルロースアシレート(例えば、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロースプロピオネート、ニトロセルロース等)、ポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンが含まれる)が好ましい。中でも、トリアセチルセルロース、およびポリオレフィンはレターデーションが小さく、光学的均一性も高いため、偏光板用途として好ましい。特に液晶表示装置に用いる場合には、セルローストリアセテートを用いることが好ましい。
プラスチックフィルム(透明基材)には種々の目的に応じて添加剤(例えば紫外線吸収剤、剥離剤、帯電防止剤、劣化防止剤(例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性剤、酸捕獲剤、アミン)および赤外吸収剤などが挙げられる。)は固体でも油状物でも良い。またフィルムが多層から形成される場合、各層の添加物の種類や添加量が異なっても良い。これらの詳細は、公技番号2001−1745号技法の16頁〜22頁に詳細に記載されている素材が好ましく用いられる。
本発明の透明基材には、前述のセルローストリアセテートを用いることが好ましい。セルローストリアセテートに好ましく用いられる紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、オキシベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、サルチル酸エステル系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などがあげられるが、本発明においては、電子線照射時の黄色着色を防止する観点からベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤を実質的に含まないことが好ましい。ここで実質的に含まないとは、ベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤の含有量がセルローストリアセテートに対して0.1質量%以下であることを意味する。
[反射防止層]
<高(中)屈折率層>
本発明の反射防止層は単層であっても多層構成であってもよいが、最表面から低屈折率層、高屈折率層、中屈折率層の順に積層されていることが好ましい。本発明において、高屈折率層の屈折率は、1.65乃至2.40であることが好ましく、1.70乃至2.20であることがさらに好ましい。中屈折率層の屈折率は、低屈折率層の屈折率と高屈折率層の屈折率との間の値となるように調整する。中屈折率層の屈折率は、1.55乃至1.80であることが好ましい。高屈折率層および中屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましい。
本発明の高屈折率層および中屈折率層には、屈折率の高い無機微粒子を、後述の多官能モノマー等のバインダー前駆体、開始剤、及び一般式[A]で表される有機置換されたケイ素化合物中に分散した硬化組成物の硬化物が好ましく用いられる。無機微粒子としては、金属(例えば、アルミニウム、チタニウム、ジルコニウム、アンチモン)の酸化物が好ましく、屈折率の観点から、ニ酸化チタンの微粒子が最も好ましい。高屈折率層又は中屈折率層形成用塗布組成物にモノマーと開始剤を用いる場合は、塗布後に電離放射線または熱による重合反応によりモノマーを硬化させることで、耐傷性や密着性に優れる中屈折率層や高屈折率層が形成できる。無機微粒子の平均粒径は、10〜100nmであることが好ましい。
上記ニ酸化チタンの微粒子としては、二酸化チタンを主成分とし、コバルト、アルミニウム、ジルコニウムから選ばれる少なくとも1つの元素を含有する無機微粒子が特に好ましい。主成分とは、粒子を構成する成分の中で最も含有量(質量%)が多い成分を意味する。
本発明における二酸化チタンを主成分とする無機微粒子は、屈折率が1.90〜2.80であることが好ましく、2.10〜2.80であることがさらに好ましく、2.20〜2.80であることが最も好ましい。
二酸化チタンを主成分とする無機微粒子の一次粒子の質量平均径は1〜200nmであることが好ましく、より好ましくは5〜150nm、さらに好ましくは10〜100nm、特に好ましくは10〜80nmである。
無機微粒子の粒子径は、光散乱法や電子顕微鏡写真により測定できる。無機微粒子の比表面積は、10〜400m2/gであることが好ましく、20〜200m2/gであることがさらに好ましく、30〜150m2/gであることが最も好ましい。
二酸化チタンを主成分とする無機微粒子の結晶構造は、ルチル、ルチル/アナターゼの混晶、アナターゼ、アモルファス構造が主成分であることが好ましく、特にルチル構造が主成分であることが好ましい。主成分とは、粒子を構成する成分の中で最も含有量(質量%)が多い成分を意味する。
二酸化チタンを主成分とする無機微粒子に、Co(コバルト)、Al(アルミニウム)及びZr(ジルコニウム)から選ばれる少なくとも1つの元素を含有することで、二酸化チタンが有する光触媒活性を抑えることができ、本発明の高屈折率層および中屈折率層の耐候性を改良することができる。
特に、好ましい元素はCo(コバルト)である。また、2種類以上を併用することも好ましい。
[分散剤]
本発明の高屈折率層および中屈折率層に用いる二酸化チタンを主成分とする無機微粒子の分散には、分散剤を用いることができる。
本発明の二酸化チタンを主成分とする無機微粒子の分散には、アニオン性基を有する分散剤を用いることが特に好ましい。
アニオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基(及びスルホ基)、リン酸基(及びホスホノ基)、スルホンアミド基等の酸性プロトンを有する基、またはその塩が有効であり、特にカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基及びその塩が好ましく、カルボキシル基及びリン酸基が特に好ましい。1分子当たりの分散剤に含有されるアニオン性基の数は、1個以上含有されていればよい。
無機微粒子の分散性をさらに改良する目的でアニオン性基は複数個が含有されていてもよい。平均で2個以上であることが好ましく、より好ましくは5個以上、特に好ましくは10個以上である。また、分散剤に含有されるアニオン性基は、1分子中に複数種類が含有されていてもよい。
分散剤は、さらに架橋又は重合性官能基を含有することが好ましい。架橋又は重合性官能基としては、ラジカル種による付加反応・重合反応が可能なエチレン性不飽和基(例えば(メタ)アクリロイル基、アリル基、スチリル基、ビニルオキシ基等)、カチオン重合性基(エポキシ基、オキサタニル基、ビニルオキシ基等)、重縮合反応性基(加水分解性シリル基等、N−メチロール基)等が挙げられ、好ましくはエチレン性不飽和基を有する官能基である。
本発明の高屈折率層に用いる二酸化チタンを主成分とする無機微粒子の分散に用いる好ましい分散剤は、アニオン性基、及び架橋又は重合性官能基を有し、かつ該架橋又は重合性官能基を側鎖に有する分散剤である。
アニオン性基、及び架橋又は重合性官能基を有し、かつ該架橋又は重合性官能基を側鎖に有する分散剤の質量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが1000以上であることが好ましい。分散剤のより好ましい質量平均分子量(Mw)は2000〜1000000であり、さらに好ましくは5000〜200000、特に好ましくは10000〜100000である。
分散剤の無機微粒子に対する使用量は、1〜50質量%の範囲であることが好ましく、5〜30質量%の範囲であることがより好ましく、5〜20質量%であることが最も好ましい。また、分散剤は2種類以上を併用してもよい。
[無機微粒子の分散]
高屈折率層および中屈折率層に用いる二酸化チタンを主成分とする無機微粒子は、分散物の状態で高屈折率層および中屈折率層の形成に使用する。
無機微粒子の分散において、前記の分散剤の存在下で、分散媒体中に分散する。
分散媒体は、沸点が60〜170℃の液体を用いることが好ましい。分散媒体の例には、水、アルコール(例、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール)、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、シクロヘキサノン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ブチル)、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、テトラハイドロフラン)、エーテルアルコール(例、1−メトキシ−2−プロパノール)が含まれる。トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンおよびブタノールが好ましい。
特に好ましい分散媒体は、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンである。
無機微粒子は、分散機を用いて分散する。分散機の例には、サンドグラインダーミル(例、ピン付きビーズミル)、高速インペラーミル、ペッブルミル、ローラーミル、アトライターおよびコロイドミルが含まれる。サンドグラインダーミルおよび高速インペラーミルが特に好ましい。また、予備分散処理を実施してもよい。予備分散処理に用いる分散機の例には、ボールミル、三本ロールミル、ニーダーおよびエクストルーダーが含まれる。
無機微粒子は、分散媒体中でなるべく微細化されていることが好ましく、質量平均径は1〜200nmである。好ましくは5〜150nmであり、さらに好ましくは10〜100nm、特に好ましくは10〜80nmである。
無機微粒子を200nm以下に微細化することで透明性を損なわない高屈折率層および中屈折率層を形成できる。
<高(中)屈折率層の形成法>
本発明に用いる高屈折率層および中屈折率層は、上記のようにして分散媒体中に無機微粒子を分散した分散液に、好ましくは、さらにマトリックス形成に必要なバインダー前駆体(例えば、後述する電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーなど)、光重合開始剤等を加えて高屈折率層および中屈折率層形成用の塗布組成物とし、透明基材上に高屈折率層および中屈折率層形成用の塗布組成物を塗布して、電離放射線硬化性化合物(例えば、多官能モノマーや多官能オリゴマーなど)の架橋反応又は重合反応により硬化させて形成することが好ましい。
さらに、高屈折率層および中屈折率層のバインダーを層の塗布と同時または塗布後に、分散剤と架橋反応又は重合反応させることが好ましい。
このようにして作製した高屈折率層および中屈折率層のバインダーは、例えば、上記の好ましい分散剤と電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーとが、架橋又は重合反応し、バインダーに分散剤のアニオン性基が取りこまれた形となる。さらに高屈折率層および中屈折率層のバインダー中において、分散剤に含まれるアニオン性基は無機微粒子の分散状態を維持する機能を有し、さらに架橋又は重合構造がバインダーに皮膜形成能を付与するので、これにより高屈折率層および中屈折率層の物理強度、耐薬品性、耐候性を向上させることができる。
電離放射線硬化性の多官能モノマーや多官能オリゴマーの官能基としては、光、電子線、放射線重合性のものが好ましく、中でも光重合性官能基が好ましい。
光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基等の不飽和の重合性官能基等が挙げられ、中でも、(メタ)アクリロイル基が好ましい。
光重合性官能基を有する光重合性多官能モノマーの具体例としては、
ネオペンチルグリコールアクリレート、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸ジエステル類;
2,2−ビス{4−(アクリロキシ・ジエトキシ)フェニル}プロパン、2−2−ビス{4−(アクリロキシ・ポリプロポキシ)フェニル}プロパン等のエチレンオキシドあるいはプロピレンオキシド付加物の(メタ)アクリル酸ジエステル類;
等を挙げることができる。
さらにはエポキシ(メタ)アクリレート類、ウレタン(メタ)アクリレート類、ポリエステル(メタ)アクリレート類も、光重合性多官能モノマーとして、好ましく用いられる。
中でも、多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル類が好ましい。さらに好ましくは、1分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能モノマーが好ましい。具体的には、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、1,2,4−シクロヘキサンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタグリセロールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、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アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、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ヘキサ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールトリアクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサトリアクリレート等が挙げられる。
多官能モノマーは、二種類以上を併用してもよい。
光重合性多官能モノマーの重合反応には、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤が好ましく、特に好ましいのは光ラジカル重合開始剤である。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイドおよびチオキサントン類等が挙げられる。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、日本化薬(株)製のKAYACURE(DETX−S,BP−100,BDMK,CTX,BMS,2−EAQ,ABQ,CPTX,EPD,ITX,QTX,BTC,MCAなど)、日本チバガイギー(株)製のイルガキュア(651,184,500,907,369,1173,2959,4265,4263など)、サートマー社製のEsacure(KIP100F,KB1,EB3,BP,X33,KT046,KT37,KIP150,TZT)等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(p.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)に記載されている。
市販の光開裂型の光ラジカル重合開始剤としては、日本チバガイギー(株)製のイルガキュア(651,184,907)等が挙げられる。
光重合開始剤は、多官能モノマー100質量部に対して、0.1〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1〜10質量部の範囲である。
光重合開始剤に加えて、光増感剤を用いてもよい。光増感剤の具体例として、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、ミヒラーのケトンおよびチオキサントンを挙げることができる。
市販の光増感剤としては、日本化薬(株)製のKAYACURE(DMBI,EPA)などが挙げられる。
光重合反応は、高屈折率層の塗布および乾燥後、紫外線照射により行うことが好ましい。
本発明に用いる高屈折率層は、さらに前記一般式[A]で表されるオルガノシラン化合物および/またはその加水分解物および/またはその部分縮合物(以後、ゾル成分と称する)を含有することもできる。
一般式[A] (R10m−Si(X)4-m
上記一般式[A]において、R10は置換もしくは無置換のアルキル基(炭素数1〜20の、直鎖、分岐もしくは環状のアルキル基で、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘプチル、オクチル、デシル、ドデシル、イソプロピル、s−ブチル、t−アミル、シクロヘキシル、シクロペンチル)、置換もしくは無置換のアリール基(炭素数6〜20のアリール基で、例えば、フェニル、1−ナフチル)を表す。
Xは加水分解可能な基を表し、例えばアルコキシ基(炭素数1〜5のアルコキシ基で、例えば、メトキシ、エトキシ)、ハロゲン(例えばCl、Br、I等)、又はR2COO(R2は水素原子または炭素数1〜5のアルキル基が好ましい。例えばCH3COO、C25COO等が挙げられる)が挙げられる。Xは好ましくはアルコキシ基であり、特に好ましくはメトキシ基またはエトキシ基である。
mは1〜3の整数を表す。R10もしくはXが複数存在するとき、複数のR10もしくはXはそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。mとしては、好ましくは1または2であり、特に好ましくは1である。
10に含まれる置換基としては特に制限はないが、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素等)、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、エポキシ基、アルキル基(メチル、エチル、i−プロピル、プロピル、t−ブチル等)、アリール基(フェニル、ナフチル等)、芳香族ヘテロ環基(フリル、ピラゾリル、ピリジル等)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、i−プロポキシ、ヘキシルオキシ等)、アリールオキシ(フェノキシ等)、アルキルチオ基(メチルチオ、エチルチオ等)、アリールチオ基(フェニルチオ等)、アルケニル基(ビニル、1−プロペニル等)、アシルオキシ基(アセトキシ、アクリロイルオキシ、メタクリロイルオキシ等)、アルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル、エトキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(フェノキシカルボニル等)、カルバモイル基(カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N,N−ジメチルカルバモイル、N−メチル−N−オクチルカルバモイル等)、アシルアミノ基(アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ、アクリルアミノ、メタクリルアミノ等)等が挙げられ、これら置換基は更に置換されていてもよい。
高屈折率層の上に低屈折率層を構築して、反射防止フィルムを作製するためには、高屈折率層の屈折率は、1.65乃至2.40であることが好ましく、1.70乃至2.20であることがさらに好ましい。
高(中)屈折率層には、前記の成分(無機微粒子、重合開始剤、光増感剤など)以外に、樹脂、界面活性剤、帯電防止剤、カップリング剤、増粘剤、着色防止剤、着色剤(顔料、染料)、消泡剤、レベリング剤、難燃剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、接着付与剤、重合禁止剤、酸化防止剤、表面改質剤、導電性の金属微粒子、などを添加することもできる。
高(中)屈折率層の形成において、電離放射線硬化性化合物の架橋反応又は重合反応は、酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で実施することが好ましい。
高(中)屈折率層を酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で形成することにより、高(中)屈折率層の物理強度、耐薬品性、耐候性、更には、高(中)屈折率層と高(中)屈折率層と隣接する層との接着性を改良することができる。
好ましくは酸素濃度が6体積%以下の雰囲気で電離放射線硬化性化合物の架橋反応又は重合反応により形成することであり、更に好ましくは酸素濃度が4体積%以下、特に好ましくは酸素濃度が2体積%以下、最も好ましくは1体積%以下である。
<低屈折率層>
低屈折率層は、含フッ素ビニルモノマーから導かれる繰返し単位および側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する繰返し単位を必須の構成成分とする共重合体の硬化皮膜によって形成されるのが好ましい。該共重合体由来の成分は皮膜固形分の60質量%以上を占めることが好ましく、70質量%以上を占めることがより好ましく、80質量%以上を占めることが特に好ましい。低屈折率化と皮膜硬度の両立の観点から多官能(メタ)アクリレート等の硬化剤も相溶性を損なわない範囲の添加量で好ましく用いられる。
低屈折率層の屈折率は、1.20〜1.49であることが好ましく、1.25〜1.48であることがより好ましく、1.30〜1.46であることが特に好ましい。
低屈折率層の厚さは、50〜200nmであることが好ましく、70〜100nmであることがさらに好ましい。低屈折率層のヘイズは、3%以下であることが好ましく、2%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが最も好ましい。具体的な低屈折率層の強度は、500g荷重の鉛筆硬度試験でH以上であることが好ましく、2H以上であることがさらに好ましく、3H以上であることが最も好ましい。
また、反射防止フィルムの防汚性能を改良するために、表面の水に対する接触角が90゜以上であることが好ましい。更に好ましくは95゜以上であり、特に好ましくは100゜以上である。
以下に本発明の低屈性率層に用いられる共重合体について説明する。
含フッ素ビニルモノマーとしてはフルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等)、(メタ)アクリル酸の部分または完全フッ素化アルキルエステル誘導体類(例えばビスコート6FM(商品名、大阪有機化学製)やM−2020(商品名、ダイキン製)等)、完全または部分フッ素化ビニルエーテル類等が挙げられるが、好ましくはパーフルオロオレフィン類であり、屈折率、溶解性、透明性、入手性等の観点から特に好ましくはヘキサフルオロプロピレンである。これらの含フッ素ビニルモノマーの組成比を上げれば屈折率を下げることができるが、皮膜強度は低下する。本発明では共重合体のフッ素含率が20〜60質量%となるように含フッ素ビニルモノマーを導入することが好ましく、より好ましくは25〜55質量%の場合であり、特に好ましくは30〜50質量%の場合である。
本発明の共重合体は側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する繰返し単位を必須の構成成分として有するのが好ましい。これらの(メタ)アクリロイル基含有繰返し単位の組成比を高めれば皮膜強度は向上するが屈折率も高くなる。含フッ素ビニルモノマーから導かれる繰返し単位の種類によっても異なるが、一般に(メタ)アクリロイル基含有繰返し単位は5〜90質量%を占めることが好ましく、30〜70質量%を占めることがより好ましく、40〜60質量%を占めることが特に好ましい。
本発明に有用な共重合体では上記含フッ素ビニルモノマーから導かれる繰返し単位および側鎖に(メタ)アクリロイル基を有する繰返し単位以外に、基材への密着性、ポリマーのTg(皮膜硬度に寄与する)、溶剤への溶解性、透明性、滑り性、防塵・防汚性等種々の観点から適宜他のビニルモノマーを共重合することもできる。これらのビニルモノマーは目的に応じて複数を組み合わせてもよく、合計で共重合体中の0〜65mol%の範囲で導入されていることが好ましく、0〜40mol%の範囲であることがより好ましく、0〜30mol%の範囲であることが特に好ましい。
併用可能なビニルモノマー単位には特に限定はなく、例えばオレフィン類(エチレン、プロピレン、イソプレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等)、アクリル酸エステル類(アクリル酸メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル)、メタクリル酸エステル類(メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル等)、スチレン誘導体(スチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン、p−メトキシスチレン等)、ビニルエーテル類(メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル等)、ビニルエステル類(酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、桂皮酸ビニル等)、不飽和カルボン酸類(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等)、アクリルアミド類(N,N−ジメチルアクリルアミド、N−tertブチルアクリルアミド、N−シクロヘキシルアクリルアミド等)、メタクリルアミド類(N,N−ジメチルメタクリルアミド)、アクリロニトリル等を挙げることができる。
本発明に用いられる共重合体の好ましい形態として下記一般式1のものが挙げられる。
一般式1中、Lは炭素数1〜10の連結基を表し、より好ましくは炭素数1〜6の連結基であり、特に好ましくは2〜4の連結基であり、直鎖であっても分岐構造を有していてもよく、環構造を有していてもよく、O、N、Sから選ばれるヘテロ原子を有していても良い。
好ましい例としては、*−(CH2)2−O−**,*−(CH2)2−NH−**,*−(CH2)4−O−**, *−(CH2)6−O−**,*−(CH2)2−O−(CH2 )2−O−**, −CONH−(CH2)3−O−**, *−CH2CH(OH)CH2−O−*, *−CH2CH2OCONH(CH2)3−O−**(*はポリマー主鎖側の連結部位を表し、**は(メタ)アクリロイル基側の連結部位を表す。)等が挙げられる。mは0または1を表わす。
一般式1中、Xは水素原子またはメチル基を表す。硬化反応性の観点から、より好ましくは水素原子である。
一般式1中、Aは任意のビニルモノマーから導かれる繰返し単位を表わし、ヘキサフルオロプロピレンと共重合可能な単量体の構成成分であれば特に制限はなく、基材への密着性、ポリマーのTg(皮膜硬度に寄与する)、溶剤への溶解性、透明性、滑り性、防塵・防汚性等種々の観点から適宜選択することができ、目的に応じて単一あるいは複数のビニルモノマーによって構成されていても良い。
一般式1中、Aの好ましい例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、シクロへキシルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、アリルビニルエーテル等のビニルエーテル類、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル類、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジルメタアクリレート、アリル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリレート類、スチレン、p−ヒドロキシメチルスチレン等のスチレン誘導体、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸およびその誘導体等を挙げることができるが、より好ましくはビニルエーテル誘導体、ビニルエステル誘導体であり、特に好ましくはビニルエーテル誘導体である。
x、y、zはそれぞれの構成成分のモル%を表わし、30≦x≦60、5≦y≦70、0≦z≦65を満たす値を表す。好ましくは、35≦x≦55、30≦y≦60、0≦z≦20の場合であり、特に好ましくは40≦x≦55、40≦y≦55、0≦z≦10の場合である。
本発明に用いられる共重合体の特に好ましい形態として一般式2が挙げられる。
一般式2においてX、x、yは一般式1と同じ意味を表わし、好ましい範囲も同じである。
nは2≦n≦10の整数を表わし、2≦n≦6であることが好ましく、2≦n≦4であることが特に好ましい。
Bは任意のビニルモノマーから導かれる繰返し単位を単位を表わし、単一組成であっても複数の組成によって構成されていても良い。例としては、前記一般式1におけるAの例として説明したものが当てはまる。
Z1およびZ2はそれぞれの繰返し単位のmol%を表わし、0≦z1≦65、0≦z2≦65を満たす値を表わす。それぞれ0≦z1≦30、0≦z2≦10であることが好ましく、0≦z1≦10、0≦z2≦5であることが特に好ましい。
一般式1又は一般式2で表わされる共重合体は、例えば、ヘキサフルオロプロピレン成分とヒドロキシアルキルビニルエーテル成分とを含んでなる共重合体に(メタ)アクリロイル基を導入することにより合成できる。本発明の一般式1及び一般式2で表される共重合体の合成法は特開2004−045462号公報に詳しく記載されている。
以下に本発明で有用な共重合体の好ましい例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明における低屈折率層塗布液組成物は、通常、液の形態をとり前記共重合体を必須の構成成分とし、必要に応じて各種添加剤およびラジカル重合開始剤を適当な溶剤に溶解して作製される。この際固形分の濃度は、用途に応じて適宜選択されるが一般的には0.01〜60質量%程度であり、好ましくは0.5〜50質量%、特に好ましくは1%〜20質量%程度である。
前記したとおり、低屈折率層の皮膜硬度の観点からは硬化剤等の添加剤を添加することは必ずしも有利ではないが、高屈折率層との界面密着性等の観点から、多官能(メタ)アクリレート化合物、多官能エポキシ化合物、ポリイソシアネート化合物、アミノプラスト、多塩基酸またはその無水物等の硬化剤、あるいはシリカ等の無機微粒子を少量添加することもできる。これらを添加する場合には低屈折率層皮膜の全固形分に対して0〜30質量%の範囲であることが好ましく、0〜20質量%の範囲であることがより好ましく、0〜10質量%の範囲であることが特に好ましい。
また、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性等の特性を付与する目的で、公知のシリコーン系あるいはフッ素系の防汚剤、滑り剤等を適宜添加することもできる。これらの添加剤を添加する場合には低屈折率層全固形分の0〜20質量%の範囲で添加されることが好ましく、より好ましくは0〜10質量%の範囲で添加される場合であり、特に好ましくは0〜5質量%の場合である。
ラジカル重合開始剤としては熱の作用によりラジカルを発生するもの、あるいは光の作用によりラジカルを発生するもののいずれの形態も可能である。
熱の作用によりラジカル重合を開始する化合物としては、有機あるいは無機過酸化物、有機アゾ及びジアゾ化合物等を用いることができる。
具体的には、有機過酸化物として過酸化ベンゾイル、過酸化ハロゲンベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、過酸化ジブチル、クメンヒドロぺルオキシド、ブチルヒドロぺルオキシド、無機過酸化物として、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等、アゾ化合物として2−アゾービスーイソブチロニトリル、2−アゾービスープロピオニトリル、2−アゾ−ビスーシクロヘキサンジニトリル等、有機ジアゾ化合物としてジアゾアミノベンゼン、p−ニトロベンゼンジアゾニウム等を挙げることができる。
光の作用によりラジカル重合を開始する化合物を使用する場合は、活性エネルギー線の照射によって皮膜の硬化が行われる。
このような光ラジカル重合開始剤の例としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類や芳香族スルホニウム類がある。アセトフェノン類の例には、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、1−ヒドロキシジメチルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−4−メチルチオ−2−モルフォリノプロピオフェノンおよび2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノンが含まれる。ベンゾイン類の例には、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテルおよびベンゾインイソプロピルエーテルが含まれる。ベンゾフェノン類の例には、ベンゾフェノン、2,4−ジクロロベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノンおよびp−クロロベンゾフェノンが含まれる。ホスフィンオキシド類の例には、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドが含まれる。これらの光ラジカル重合開始剤と併用して増感色素も好ましく用いることができる。
熱または光の作用によってラジカル重合を開始する化合物の添加量としては、炭素-炭素二重結合の重合を開始できる量であれば良いが、一般的には低屈折率層形成組成物中の全固形分に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%であり、特に好ましくは2〜5質量%の場合である。
低屈折率層塗布液組成物に含まれる溶剤としては、含フッ素共重合体を含む組成物が沈殿を生じることなく、均一に溶解または分散されるものであれば特に制限はなく2種類以上の溶剤を併用することもできる。好ましい例としては、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル等)、エーテル類(テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等)、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、エチレングリコール、等)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレン等)、水などを挙げることができる。
低屈折率層は、含フッ素化合物以外に充填剤(例えば、無機微粒子や有機微粒子等)、シランカップリング剤、滑り剤(ジメチルシリコーンなどのシリコーン化合物等)、界面活性剤等を含有することができる。特に、無機微粒子、シランカップリング剤、滑り剤を含有することが好ましい。
無機微粒子としては、二酸化珪素(シリカ)、含フッ素粒子(フッ化マグネシウム,フッ化カルシウム,フッ化バリウム)などが好ましい。特に好ましいには二酸化珪素(シリカ)である。無機微粒子の一次粒子の質量平均径は、1〜150nmであることが好ましく、1〜100nmであることがさらに好ましく、1〜80nmであることが最も好ましい。最外層において無機微粒子は、より微細に分散されていることが好ましい。無機微粒子の形状は米粒状、球形状、立方体状、紡錘形状、短繊維状、リング状、あるいは不定形状であることが好ましい。
シランカップリング剤としては、前記一般式Aで表される化合物、及び、又は、その誘導体化合物を用いることができる。好ましいのは、水酸基、メルカプト基、カルボキシル基、エポキシ基、アルキル基、アルコキシシリル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基を含有するシランカップリング剤であり、特に好ましいのはエポキシ基、重合性のアシルオキシ基((メタ)アクリロイル)、重合性のアシルアミノ基(アクリルアミノ、メタクリルアミノ)を含有するシランカップリング剤である。
一般式Aで表される化合物で特に好ましいのは、架橋又は重合性官能基として(メタ)アクリロイル基を有する化合物であり、例えば、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
滑り剤としては、ジメチルシリコーン、及びポリシロキサンセグメントが導入された含フッ素化合物が好ましい。
低屈折率層は、含フッ素化合物、その他所望により含有される任意成分を溶解あるいは分散させた塗布組成物を塗布と同時、または塗布後に光照射、電子線ビーム照射や加熱することによる架橋反応又は重合反応により形成することが好ましい。
特に、低屈折率層が電離放射線硬化性の化合物の架橋反応又は重合反応により形成される場合、架橋反応又は重合反応は酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で実施することが好ましい。酸素濃度が10体積%以下の雰囲気で形成することにより、物理強度、耐薬品性に優れた最外層を得ることができる。
好ましくは酸素濃度が6体積%以下であり、更に好ましくは酸素濃度が4体積%以下、特に好ましくは酸素濃度が2体積%以下、最も好ましくは1体積%以下である。
酸素濃度を10体積%以下にする手法としては、大気(窒素濃度約79体積%、酸素濃度約21体積%)を別の気体で置換することが好ましく、特に好ましくは窒素で置換(窒素パージ)することである。
[反射防止フィルムのその他の層]
上述したように、より優れた反射防止性能を有する反射防止フィルムを作製するために、高屈折率層の屈折率と透明基材の屈折率の間の屈折率を有する中屈折率層を設けることが好ましい。
中屈折率層は、本発明の高屈折率層において記載したのと同様に作製することが好ましく、屈折率の調整には皮膜中の無機微粒子の含有率を制御することで可能である。
反射防止フィルムには、以上に述べた以外の層を設けてもよい。例えば、接着層、シールド層、滑り層や帯電防止層を設けてもよい。シールド層は電磁波や赤外線を遮蔽するために設けられる。
さらに、反射防止フィルムには、易エンボス性ハードコート硬化層の下層に、該層よりもさらに硬度の高いハードコート層を設けてもよい。これにより、さらに反射防止層に凹凸を付与し易く、また反射防止フィルムの鉛筆硬度を高することが可能である。
また、反射防止フィルムを液晶表示装置に適用する場合、視野角特性を改良する目的で、平均粒径が0.1〜10μmの粒子を添加したアンダーコート層を新たに構築するか、易エンボス性ハードコート硬化層中に上記粒子を添加して光散乱性易エンボス性ハードコート硬化層とすることができる。粒子の平均粒径は、好ましくは0.2〜5.0μm、更に好ましくは0.3〜4.0μm、特に好ましくは0.5〜3.5μmである。
粒子の屈折率は1.35〜1.80であることが好ましく、より好ましくは1.40〜1.75、さらに好ましくは1.45〜1.75である。
粒子の粒径分布は狭いほど好ましい。粒子の粒径分布を示すS値は下記記式で表され、1.5以下であることが好ましく、さらに好ましくは1.0以下、特に好ましくは0.7以下である。
S=[D(0.9)―D(0.1)]/D(0.5)
D(0.1):体積換算粒径の積算値の10%相当粒径
D(0.5):体積換算粒径の積算値の50%相当粒径
D(0.9):体積換算粒径の積算値の90%相当粒径
また、粒子の屈折率とアンダーコート層の屈折率との屈折率の差が0.02以上であることが好ましい。より好ましくは、屈折率の差が0.03〜0.5、さらに好ましくは屈折率の差が0.05〜0.4、特に好ましくは屈折率の差が0.07〜0.3である。
アンダーコート層に添加する粒子としては、上記屈折率を満たす種々の無機粒子、あるいは有機粒子を使用することができる。有機粒子としては、ポリメチルメタクリレートビーズ(屈折率1.49)、アクリル−スチレン共重合体ビーズ(屈折率1.54)、メラミンビーズ(屈折率1.57)、ポリカーボネートビーズ(屈折率1.57)、スチレンビーズ(屈折率1.60)、架橋ポリスチレンビーズ(屈折率1.61)、ポリ塩化ビニルビーズ(屈折率1.60)、ベンゾグアナミン−メラミンホルムアルデヒドビーズ(屈折率1.68)等が用いられる。
無機粒子としては、シリカビーズ(屈折率1.44)、アルミナビーズ(屈折率1.63)等が用いられる。
アンダーコート層は、易エンボス性ハードコート硬化層と透明基材の間に構築することが好ましい。また、易エンボス性ハードコート硬化層を兼ねて、光散乱性易エンボス性ハードコート硬化層とすることもできる。
アンダーコート層に平均粒径が0.1〜10μmの粒子を添加する場合、アンダーコート層のヘイズは、3〜60%であることが好ましい。より好ましくは、5〜50%であり、さらに好ましくは7〜45%、特に好ましくは10〜40%である。
[反射防止フィルムの形成法等]
反射防止フィルムの各層は、ワイヤーバーコート法、グラビアコート、マイクログラビア法やダイコート法等の塗布方式により形成することができる。ウエット塗布量を最小化することで乾燥ムラをなくす観点でマイクログラビア法およびグラビア法が好ましく、幅方向の膜厚均一性および塗布経時での長手方向の膜厚均一性の観点で、塗布部において版胴と圧胴で透明基材をニップする順転グラビア法が特に好ましい。本発明の反射防止フィルムの複数の光学薄膜のうちの少なくとも2層を、1回の透明基材フィルムの送り出し、各々の該光学薄膜の形成、フィルムの巻取り、の工程にて形成するのが生産コストの観点で好ましく、反射防止層が3層構成の場合には、3層を1回の工程にて形成するのがより好ましい。このような製造方法は、塗布機の透明基材フィルムの送り出しから巻取りまでの間に、塗布ステーションと乾燥、硬化ゾーンのセットを複数個、好ましくは光学薄膜の数と同じ数以上、縦列して設けることによって達成される。
図4に装置構成の一例を示す。図4はロールフィルムの送り出し(101)から巻取り(112)までの一工程中に、第一の塗布ステーション(102)、第一の乾燥ゾーン(103)、第一のUV照射機(104)、第二の塗布ステーション(105)、第二の乾燥ゾーン(106)、第二のUV照射機(107)、第三の塗布ステーション(108)、第三の乾燥ゾーン(109)、第三のUV照射機(110)、後乾燥ゾーン(111)を含んだ例であり、例えば中屈折率層、高屈折率層及び低屈折率層の3層、ハードコート層、高屈折率層及び低屈折率層の3層、一工程で3層までの機能層を形成することができる。必要に応じて、塗布ステーションの数を2つに減らした装置構成として中屈折率層と高屈折率層の2層だけを一工程で形成し、面状、膜厚等をチェックした結果をフィードバックして得率を向上させたり、4つに増やした装置構成として、ハードコート層、中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層を一工程で形成して塗布コストを大幅に低減する、といった製造方法とすることも、別の好ましい形態として挙げられる。
本発明の防眩性機能を有する反射防止フィルムの透明基材面とは反対側の最表面の算術平均粗さ(Ra)は、0.05〜0.5μmであることが好ましく、0.07〜0.3μmであることがより好ましく、0.08〜0.25μmであることが最も好ましい。この範囲にすると、十分な防眩機能を得ることができ、また解像度が低下したり、外光が当たった際に像が白く光ったりするのを防止できる点で好ましい。
本発明の反射防止フィルムの反射率は、450〜650nmの鏡面平均反射率で、0.40%以下が好ましく、0.30%以下がより好ましい。
また、表面の鉛筆硬度は、JIS K 5400に記載の方法で測定した値で、H以上が好ましく、2H以上がより好ましい。
[偏光板用保護フィルム]
本発明の偏光板を作成するにあたり、反射防止フィルムを偏光膜の表面保護フィルム(偏光板用保護フィルム)として用いるために、高屈折率層を有する側とは反対側の透明基材の表面、すなわち偏光膜と貼り合わせる側の表面を親水化することで、ポリビニルアルコールを主成分とする偏光膜との接着性を改良することが必須である。
本発明における偏光板用保護フィルムを作製する手法としては、(1)予め鹸化処理した透明基材の一方の面に上記の各層(例、高屈折率層、易エンボス性ハードコート硬化層、最外層など)を形成する手法、(2)透明基材の一方の面に上記の各層(例、高屈折率層、易エンボス性ハードコート硬化層、低屈折率層、最外層など)を形成した後、偏光膜と貼り合わせる側を鹸化処理する手法、の2つが考えられるが、(1)は易エンボス性ハードコート硬化層を形成するべき面までが親水化され透明基材と易エンボス性ハードコート硬化層との密着性の確保が困難となるため、(2)の手法が好ましい。
[鹸化処理]
(1)浸漬法
アルカリ液の中に反射防止フィルムを適切な条件で浸漬して、フィルム全表面のアルカリと反応性を有する全ての面を鹸化処理する手法であり、特別な設備を必要としないため、コストの観点で好ましい。アルカリ液は、水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。好ましい濃度は0.5〜3mol/lであり、特に好ましくは1〜2mol/lである。好ましいアルカリ液の液温は30〜70℃、特に好ましくは40〜60℃である。
上記の鹸化条件の組合せは比較的穏和な条件同士の組合せであることが好ましいが、反射防止フィルムの素材や構成、目標とする接触角によって設定することができる。
アルカリ液に浸漬した後は、フィルムの中にアルカリ成分が残留しないように、水で十分に水洗したり、希薄な酸に浸漬してアルカリ成分を中和することが好ましい。
鹸化処理することにより、透明基材の反射防止層を有する表面と反対の表面が親水化される。偏光板用保護フィルムは、透明基材の親水化された表面を偏光膜と接着させて使用する。
親水化された表面は、ポリビニルアルコールを主成分とする接着層との接着性を改良するのに有効である。
鹸化処理は、高屈折率層を有する側とは反対側の透明基材の表面の水に対する接触角が低いほど、偏光膜との接着性の観点では好ましいが、一方、浸漬法では同時に高屈折率層を有する表面までアルカリによるダメージを受ける為、必要最小限の反応条件とすることが重要となる。アルカリによる反射防止層の受けるダメージの指標として、反射防止構造層を有する側とは反対側の透明基材の表面、すなわち反射防止フィルムの貼り合わせ面の、水に対する接触角を用いた場合、特に支持体がトリアセチルセルロースであれば、20度〜50度、好ましくは30度〜50度、より好ましくは40度〜50度を上記接触角とするのが好ましい。50度以上では、偏光膜との接着性に問題が生じる為、好ましくない。一方、20度未満では、反射防止膜の受けるダメージが大きすぎる為、物理強度、耐光性を損ない、好ましくない。
(2)アルカリ液塗布法
上述の浸漬法における反射防止層へのダメージを回避する手段として、適切な条件でアルカリ液を反射防止層を有する表面と反対側の表面のみに塗布、加熱、水洗、乾燥するアルカリ液塗布法が好ましく用いられる。なお、この場合の塗布とは、鹸化を行う面に対してのみアルカリ液などを接触させることを意味し、この時、反射防止フィルムの貼り合わせ面の水に対する接触角が、10〜50度となるように鹸化処理を行なうことが好ましい。また、塗布以外にも噴霧、液を含んだベルト等に接触させる、などによって行われることも含む。これらの方法を採ることにより、別途、アルカリ液を塗布する設備、工程が必要となるため、コストの観点では(1)の浸漬法に劣る。一方で、鹸化処理を施す面にのみアルカリ液が接触するため、反対側の面にはアルカリ液に弱い素材を用いた層を有することができる。例えば、蒸着膜やゾルーゲル膜では、アルカリ液によって、腐食、溶解、剥離など様々な影響が起こるため、浸漬法では設けることが望ましくないが、この塗布法では液と接触しないため問題なく使用することが可能である。
上記(1)、(2)のどちらの鹸化方法においても、ロール状の支持体から巻き出して各層を形成後に行うことができるため、前述の反射防止フィルム製造工程の後に加えて一連の操作で行っても良い。さらに、同様に巻き出した透明基材からなる偏光板との張り合わせ工程もあわせて連続で行うことにより、枚葉で同様の操作をするよりもより効率良く偏光板を作成することができる。
[偏光板]
本発明の好ましい偏光板は、図5に示すように、偏光膜の保護フィルム(偏光板用保護フィルム)の少なくとも一方に、本発明の反射防止フィルム(10)を有する。図5では、反射防止フィルムの透明支持体(1)がポリビニルアルコールからなる接着剤層(6)を介して偏光膜(7)に接着しており、もう一方の偏光膜の保護フィルム(8)が接着剤層(6)を介して偏光膜(7)の反射防止フィルムが接着している主面と反対側の主面と接着している。もう一方の保護フィルム(8)の偏光膜と接着している主面と反対側の面主面には粘着剤層(9)を有している。
本発明の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムとして用いることにより、物理強度、耐光性に優れた反射防止機能を有する偏光板が作製でき、大幅なコスト削減、表示装置の薄手化が可能となる。
また、本発明の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムの一方に、後述する光学異方性のある光学補償フィルムを偏光膜の保護フィルムのもう一方に用いた偏光板を作製することにより、さらに、液晶表示装置の明室でのコントラストを改良し、上下左右の視野角が非常に広げることができる偏光板を作製できる。
[光学補償フィルム]
光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができるが、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号に記載されているディスコティック構造単位を有する化合物からなる光学異方性を有する層を有し、該ディスコティック化合物と支持体とのなす角度が透明支持体からの距離に伴って変化していることを特徴とする光学補償フィルムが好ましい。
該角度は光学異方性層の支持体面側からの距離の増加とともに増加していることが好ましい。
光学補償フィルムを偏光膜の保護フィルムとして用いる場合、偏光膜と貼り合わせる側の表面が鹸化処理されていることが好ましく、前記の鹸化処理に従って実施することが好ましい。
また、光学異方性層が更にセルロースエステルを含んでいる態様、光学異方性層と透明支持体との間に配向層が形成されている態様、該光学異方性層を有する光学補償フィルムの透明支持体が、光学的に負の一軸性を有し、且つ該透明支持体面の法線方向に光軸を有し、更に下記の条件を満足する態様も好ましい。
20≦{(nx+ny)/2−nz}×d≦400
上記の条件式において、nxは、フィルム面内の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率、nyは、フィルム面内の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率、nzは、フィルムの厚み方向の屈折率であり、またdは光学補償層の厚みを表す。
[画像表示装置]
反射防止フィルムを有する偏光板は、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)のような画像表示装置に適用することができる。
図5に示すような本発明の反射防止フィルムを有する偏光板を、液晶表示装置の液晶セルのガラスに直接または他の層を介して接着して用いる。
本発明に用いる反射防止フィルムを用いた偏光板は、ツイステットネマチック(TN)、スーパーツイステットネマチック(STN)、バーティカルアライメント(VA)、インプレインスイッチング(IPS)、オプティカリーコンペンセイテットベンドセル(OCB)等のモードの透過型、反射型、または半透過型の液晶表示装置に好ましく用いることができる。
また、透過型または半透過型の液晶表示装置に用いる場合には、市販の輝度向上フィルム(偏光選択層を有する偏光分離フィルム、例えば住友3M(株)製のD−BEFなど)と併せて用いることにより、さらに視認性の高い表示装置を得ることができる。
また、λ/4板と組み合わせることで、反射型液晶用の偏光板や、有機ELディスプレイ用表面保護板として表面および内部からの反射光を低減するのに用いることができる。
[実施例1]
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれによっていささかも限定して解釈されるものではない。
(易エンボス性ハードコート前駆層用塗布液HC−1の調製)
下記組成物をミキシングタンクに投入し、攪拌してハードコート層塗布液とした。
質量平均分子量45000のメタクリル酸、メタクリル酸アリルの20:80の共重合体(三協化学製)40.0質量部に、メチルエチルケトン48.0質量部、シクロヘキサノン12.0質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して易エンボス性ハードコート前駆層用の塗布液HC−1を調製した。
(易エンボス性ハードコート前駆層用塗布液HC−2の調製)
トリメチロールプロパントリアクリレート(ビスコート#295(大阪有機化学(株)製)750.0質量部に、質量平均分子量15000のポリ(グリシジルメタクリレート)270.0質量部、メチルエチルケトン730.0質量部、シクロヘキサノン500.0質量部及び光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)50.0質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過してハードコート層用の塗布液を調製した。
(易エンボス性ハードコート前駆層塗布フィルムH−1の作成)
膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD80UF、富士写真フィルム(株)製、 ガラス転移温度160〜170℃)上に、易エンボス性ハードコート前駆層用塗布液HC−1をグラビアコーターを用いて塗布し、100℃で乾燥させ、厚さ8μmの易エンボス性ハードコート前駆層を形成した。易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率は3.9GPaであった。
なお、表面弾性率は微小表面硬度計((株)フィッシャー・インスツルメンツ社製:フィッシャースコープH100VPーHCU)を用いて求めることができる。具体的には、ガラス基板上に作製したフィルムと同条件で10μm以上の易エンボス層を設けたサンプルを作成し、ダイヤモンド製の四角錐圧子(先端対面角度;136°)を使用し、押し込み深さが膜厚の0.5μm以上を超えない範囲で、適当な試験荷重下での押し込み深さを測定し、除荷重時の荷重と変位の変化から求めた。
(易エンボス性ハードコート前駆層塗布フィルムH−2〜4の作製)
膜厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム(TD80UF、富士写真フィルム(株)製)上に、ハードコート層用塗布液HC−2をグラビアコーターを用いて塗布した。100℃で乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ8μmの易エンボス性ハードコート前駆層H−2を形成した。
さらに紫外線の照射量を50mJ/cm2、100mJ/cm2に変え、易エンボス性ハードコート前駆層フィルムH−3、H−4を作製した。H−2〜H−4の表面弾性率はそれぞれ5.0GPa、3.0GPa、4.0GPaであった。
(二酸化チタン微粒子分散液の調製)
二酸化チタン微粒子としては、コバルトを含有し、かつ水酸化アルミニウムと水酸化ジルコニウムを用いて表面処理を施した二酸化チタン微粒子(MPT−129C、石原産業(株)製、TiO2:Co34:Al23:ZrO2=90.5:3.0:4.0:0.5質量比)を使用した。
この粒子257.1質量部に、下記分散剤41.1質量部、およびシクロヘキサノン701.8質量部を添加してダイノミルにより分散し、質量平均径70nmの二酸化チタン分散液を調製した。
分散剤
(中屈折率層用塗布液の調製)
上記の二酸化チタン分散液99.1質量部に、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(DPHA)68.0質量部、光重合開始剤(イルガキュア907)3.6質量部、光増感剤(カヤキュアーDETX、日本化薬(株)製)1.2質量部、メチルエチルケトン279.6質量部およびシクロヘキサノン1049.0質量部を添加して攪拌した。十分に攪拌ののち、孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して中屈折率層用塗布液を調製した。
(高屈折率層用塗布液の調製)
上記の二酸化チタン分散液469.8質量部に、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(DPHA、日本化薬(株)製)40.0質量部、光重合開始剤(イルガキュア907、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)3.3質量部、光増感剤(カヤキュア−DETX、日本化薬(株)製)1.1質量部、メチルエチルケトン526.2質量部、およびシクロヘキサノン459.6質量部を添加して攪拌した。孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過して高屈折率層用塗布液を調製した。
(低屈折率層用塗布液の調製)
下記パーフルオロオレフィン共重合体(1)をメチルイソブチルケトンに7質量%の濃度になるように溶解し、末端メタクリレート基含有シリコーン樹脂X−22−164C(信越化学(株)製)を固形分に対して3%、光ラジカル発生剤イルガキュア907(商品名)を固形分に対して5質量%添加し、低屈折率層用塗布液を調製した。
(上記パーフルオロオレフィン共重合体(1)の合成)
内容量100mlのステンレス製撹拌機付オートクレーブに酢酸エチル40ml、ヒドロキシエチルビニルエーテル14.7gおよび過酸化ジラウロイル0.55gを仕込み、系内を脱気して窒素ガスで置換した。さらにヘキサフルオロプロピレン(HFP)25gをオートクレーブ中に導入して65℃まで昇温した。オートクレーブ内の温度が65℃に達した時点の圧力は5.4kg/cm2であった。該温度を保持し8時間反応を続け、圧力が3.2kg/cm2に達した時点で加熱をやめ放冷した。室温まで内温が下がった時点で未反応のモノマーを追い出し、オートクレーブを開放して反応液を取り出した。得られた反応液を大過剰のヘキサンに投入し、デカンテーションにより溶剤を除去することにより沈殿したポリマーを取り出した。さらにこのポリマーを少量の酢酸エチルに溶解してヘキサンから2回再沈殿を行うことによって残存モノマーを完全に除去した。乾燥後ポリマー28gを得た。次に該ポリマーの20gをN,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解、氷冷下アクリル酸クロライド11.4gを滴下した後、室温で10時間攪拌した。反応液に酢酸エチルを加え水洗、有機層を抽出後濃縮し、得られたポリマーをヘキサンで再沈殿させることによりパーフルオロオレフィン共重合体(1)を19g得た。得られたポリマーの屈折率は1.421であった。
(反射防止フィルム101の作製)
前記で作製した易エンボス性ハードコート前駆層フィルムH−1およびH−2〜4上に、中屈折率層用塗布液、高屈折率層用塗布液、低屈折率層用塗布液を3つの塗布ステーションを有するグラビアコーターを用いて連続して塗布した。
中屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量400mJ/cm2の照射量とした。
硬化後の中屈折率層は屈折率1.630、膜厚67nmであった。
高屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量400mJ/cm2の照射量とした。
硬化後の高屈折率層は屈折率1.905、膜厚107nmであった。
低屈折率層の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度600mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。
硬化後の低屈折率層は屈折率1.440、膜厚85nmであった。このようにして、反射防止フィルム101、および102〜104を作製した。
反射防止層作成と同様の紫外線を照射した後の易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率は、それぞれ3.9GPa、5.0GPa、4.2GPa、4.7GPaであった。
ここで、紫外線照射後の易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率は、易エンボス性ハードコート前駆層を透明基材上に塗設した後、反射防止層を塗らずに反射防止層を形成させるのと同条件で紫外線照射を行い硬化させた易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率である(以下電子線照射後も同様である)。
(エンボス、防眩性反射防止フィルムの作製)
上記で作製した反射防止フィルム101〜104を、100mmφの金属製のエンボスローラと、100mmφのMCナイロン製のバックアップローラとでニップすることによりエンボスローラのロール面に形成した凹凸形状を反射防止フィルムに転写した。更に電子線照射器(岩崎電気製EC250/15/180L)を用い加速電圧100kVで15MRadの電子線を酸素濃度は300ppmの条件で照射し、防眩性機能付き反射防止フィルム101〜104を作製した。電子船照射により硬化した易エンボス性ハードコート前駆層の表面弾性率はすべて5.0GPaであった。
なお、エンボスローラの凹凸のRSmを15μm、Raを0.4μmとした。この転写操作における転写処理速度は1m/分、エンボスローラのロール表面温度130°Cとした。エンボスローラとバックアップローラのクリアランスは、0.1mmとし、プレス圧(線圧)を9800N/cmとした。
(評価)
作製した防眩性機能付き反射防止フィルムに対し、下記評価を実施した。結果を表1に示す。
[算術平均粗さ]
フィルムの反射防止層面側最表面の算術平均粗さ(Ra)は、防眩性を付与したフィルムの凹凸表面を(株)RYOKA SYSTEM社製の「マイクロマップ」機を用いて測定した。
[平均反射率]
分光光度計(日本分光(株)製)を用いて、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における分光反射率を測定した。結果には450〜650nmの鏡面平均反射率を用いた。
[鉛筆硬度評価]
反射防止フィルムを温度25℃、湿度60%RHで2時間調湿した後、JIS K 5400に記載の方法で鉛筆硬度評価を行った。荷重は4.9Nで行った。
[ギラツキ評価]
作製した防眩性機能付き反射防止フィルムを、200ppi(200pixels/inch)に模したセルに距離1mmのところにフィルムを乗せ、ギラツキ(反射防止フィルムの表面突起が原因の輝度バラツキ)の程度を、以下の基準で目視評価した。
◎:全くギラツキが見られない
○:ほとんどギラツキが見られない
△:わずかにギラツキがある
×:不快なギラツキがある
[防眩性評価]
作製した防眩性反射防止フィルムを、ルーバーなしのむき出し蛍光灯(8000cd/m2)を映し、蛍光灯の反射像のボケの程度を、以下の基準で目視評価した。
○:蛍光灯がはっきりぼけている(防眩性十分)
△:蛍光灯がぼけている(防眩性あり)
×:蛍光灯がほとんどぼけない(防眩性不足)
作製した防眩性反射防止フィルムに転写された凹凸形状を比較した結果、試料101、103、104のように、プレスによる凹凸付与後に易エンボス性ハードコート前駆層の最終硬化を行なったものは、エンボスローラの凹凸のRSmを15μm、Raを0.4μmに相似するものが転写された。また表1からこれら試料は低反射率と優れた防眩性を有していた。特にプレス前に4.5Gpa以下の表面弾性率を有する試料が優れていた。一方、試料102は易エンボス性ハードコート前駆層を塗設時に最終硬度(5.0Gpa)としたため、防眩性及び反射率に劣る。
[実施例2]
実施例1で作製した反射防止フィルム101と103の作製において、反射防止層作製の紫外線照射量を各層で0.9倍、1.1倍、1.2倍とかえ、反射防止層作製の条件に対する防眩性能の安定性をテストした。結果を表2に示す。
易エンボス性ハードコート前駆層が一般式(1)で表される繰り返し単位を有するポリマーを含有し、更に反射防止層硬化の手段により硬化を開始する重合開始剤を含まないとき反射防止層の硬化条件が変化したときの鉛筆硬度、防眩性の安定性に特に優れていた。
[実施例3]
トリアセチルセルロースフィルムの添加剤としてベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤(UV−1、UV−2)を含む透明基材B−1、B−2、これを除去した透明基材B−3、およびベンゾフェノン骨格のUV吸収剤(UV−3)を含ませた透明基材B−4を下記のように作製した。なおB−1、B−2、B−4は380nmでの透過率が1%になるように添加量を調整した。
[ドープ組成]
トリアセチルセルロース
(置換度2.84、粘度平均重合度306、含水率0.2質量%、ジクロロメタン溶液中6質量%の粘度 315mPa・s、平均粒子径1.5mmであって標準偏差0.5mmである粉体) 100質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 320質量部
メタノール(第2溶媒) 83質量部
1−ブタノール(第3溶媒) 3質量部
可塑剤A(トリフェニルホスフェート) 7.6質量部
可塑剤B(ビフェニルジフェニルホスフェート) 3.8質量部
UV−1 1.0質量部
クエン酸エステル混合物 (クエン酸、モノエチルエステル、ジエチルエステル、トリエチルエステル混合物) 0.006質量部
微粒子(二酸化ケイ素(粒径15nm)、モース硬度 約7)
0.05質量部
上記組成のドープを流延し、透明基材B−1を作製した。
さらにUV−1をUV−2に変えた透明基材B−2、UV−1を除去した透明基材B−3、およびUV−3に変えたB−4を作製した。UV剤の添加量は380nmでの透過率が1%になるように調整した。
これら透明基材上に実施例1の試料101と同様にして防眩性機能付き反射防止フィルムを作製した。ベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤を含まない透明基材を用いた試料が電子線照射後の黄変が小さく視認性に優れていた。
[実施例4]
(偏光板用保護フィルムの作製)
1.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を50℃に保温した鹸化液を調整した。さらに、0.005 mol/lの希硫酸水溶液を調製した。
実施例1で作製した防眩性反射防止フィルムにおいて、本発明の高屈折率層を有する側とは反対側の透明支持体の表面を、上記鹸化液を用いて鹸化処理した。
鹸化処理した透明支持体表面の水酸化ナトリウム水溶液を、水で十分に洗浄した後、上記の希硫酸水溶液で洗浄し、さらに希硫酸水溶液を水で十分に洗浄し、100℃で十分に乾燥させた。
反射防止フィルムの高屈折率層を有する側とは反対側の、鹸化処理した透明支持体の表面の水に対する接触角を評価したところ、40度以下であった。このようにして、偏光板用保護フィルムを作製した。
(偏光板の作製)
膜厚75μmのポリビニルアルコールフィルム((株)クラレ製)を水1000質量部、ヨウ素7質量部、ヨウ化カリウム105質量部からなる水溶液に5分間浸漬し、ヨウ素を吸着させた。
次いで、このフィルムを4質量%ホウ酸水溶液中で、4.4倍に縦方向に1軸延伸をした後、緊張状態のまま乾燥して偏光膜を作製した。
接着剤としてポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の一方の面に本発明の反射防止フィルム(偏光板用保護フィルム)の鹸化処理したトリアセチルセルロース面を貼り合わせた。さらに、偏光膜のもう片方の面には上記と同様にして鹸化処理したトリアセチルセルロースフィルムを同じポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り合わせた。
(画像表示装置の評価)
このようにして作製した本発明の偏光板を装着したTN,STN,IPS,VA,OCBのモードの透過型、反射型、又は、半透過型の液晶表示装置は、反射防止性能に優れ、極めて視認性が優れていた。特にVAモードにおいてその効果は顕著であった。
[実施例5]
(偏光板の作製)
ディスコティック構造単位の円盤面が透明支持体面に対して傾いており、且つ該ディスコティック構造単位の円盤面と透明支持体面とのなす角度が、光学異方層の深さ方向において変化している光学補償層を有する光学補償フィルム(ワイドビューフィルムSA−12B、富士写真フイルム(株)製)において、光学補償層を有する側とは反対側の表面を実施例4と同様の条件で鹸化処理した。
実施例4で作製した偏光膜に、接着剤としてポリビニルアルコール系接着剤を用いて、偏光膜の一方の面に、実施例4で作製した反射防止フィルム(偏光板用保護フィルム)の鹸化処理したトリアセチルセルロース面を貼り合わせた。さらに、偏光膜のもう片方の面には鹸化処理した光学補償フィルムのトリアセチルセルロース面を同じポリビニルアルコール系接着剤を用いて貼り合わせた。
(画像表示装置の評価)
このようにして作製した本発明の偏光板を装着したTN,STN,IPS,VA,OCBのモードの透過型、反射型、又は、半透過型の液晶表示装置は、光学補償フィルムを用いていない偏光板を装着した液晶表示装置よりも明室でのコントラストに優れ、上下左右の視野角が非常に広く、さらに、反射防止性能に優れ、極めて視認性と表示品位が優れていた。
特にVAモードにおいてその効果は顕著であった
本発明の反射防止フィルムにエンボス加工を行う転写装置(凹凸転写装置)および硬化装置の一例を示す図である。 凹凸形状が転写された防眩性反射防止フィルムの一例を示す断面図である。 凹凸転写装置の別の態様であって版型と支持部材とで構成した模式図である。 本発明の反射防止フィルムの反射防止層の塗設及び硬化を行なう装置の一例を示す図である。 本発明の反射防止フィルムを偏光板に用いた一例を示す図である。
符号の説明
1 透明支持体
6 接着剤層
7 偏光膜
8 保護フィルム
9 粘着剤層
10 反射防止フィルム
16 転写装置
17 硬化装置
20 透明基材
24 反射防止層
25 易エンボス性ハードコート前駆層
30 反射防止フィルム
32 防眩性反射防止フィルム
34 エンボスローラ
34A ローラ面の凸部
34B ローラ面の凹部
36 バックアップローラ
72 支持部材
74 支持台
70 版型
80 照射室
101 ロールフィルムの送り出し
102 第一の塗布ステーション
103 第一の乾燥ゾーン(
104 第一のUV照射機
105 第二の塗布ステーション
106 第二の乾燥ゾーン
107 第二のUV照射機
108 第三の塗布ステーション
109 第三の乾燥ゾーン
110 第三のUV照射機
111 後乾燥ゾーン
112 巻取り

Claims (10)

  1. 透明基材上に、少なくとも1層からなる反射防止層を有する反射防止フィルムの製造において、下記(1)〜(4)の工程を順に有することを特徴とする反射防止フィルムの製造方法。
    (1)透明基材上に、少なくとも1層の易エンボス性ハードコート前駆層を塗設する工程、
    (2)易エンボス性ハードコート前駆層上に反射防止層を塗設し、該反射防止層を硬化する工程 、
    (3)プレスにより反射防止層側フィルム表面に凹凸を形成する工程、
    (4)反射防止層を硬化する手段とは別の手段で易エンボス性ハードコート前駆層を硬化する工程。
  2. 上記反射防止層を硬化する手段とは別の手段である易エンボス性ハードコート前駆層を硬化する手段が電子線照射であることを特徴とする請求項1記載の反射防止フィルムの製造方法。
  3. 0.01≦Ra≦2.0μm、5≦RSm≦60μmの版でプレスすることで凹凸をつけることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射防止フィルムの製造方法。
  4. 前記透明基材のガラス転移温度以下の温度でプレスすることを特徴とする請求項1〜3記載の反射防止フィルムの製造方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で作製された反射防止フィルム。
  6. 前記易エンボス性ハードコート前駆層を硬化してなる易エンボス性ハードコート硬化層が下記一般式(1)で表わされる繰り返し単位を有する化合物を少なくとも一種含有することを特徴とする請求項5記載の反射防止フィルム。
    一般式(1)
    一般式(1)の式中R2は水素原子もしくは炭素原子数1以上4以下のアルキル基を表す。P2はエチレン性不飽和基を含む一価の基であり、L2は単結合もしくは二価の連結基である。
  7. 透明基材面とは反対側の最表面の算術平均粗さ(Ra)が0.05乃至0.5μmであることを特徴とする請求項5〜6記載の反射防止フィルム。
  8. 前記透明基材がベンゾトリアゾール骨格の紫外線吸収剤を実質的に含まないことを特徴とする請求項5〜7記載の反射防止フィルム。
  9. 請求項5〜8のいずれかに記載の反射防止フィルムが、偏光板における2枚の保護フィルムのうちの一方に用いられていることを特徴とする偏光板。
  10. 請求項5〜8のいずれかに記載の反射防止フィルムまたは請求項9に記載の偏光板がディスプレイの最表面に用いられていることを特徴とする画像表示装置。
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