(57)【要約】【課題】画像のボケを防止する光学フィルムを提供する。【解決手段】光学フィルムは、透明基体と、その少なくとも一方の面上に設けられた、光学等方性ポリマー相と光学異方性相が相分離状態で存在する屈折率異方性層とを有するものであって、上記光学異方性相におけるフィルム厚さ方向の屈折率とフィルム面内方向の屈折率との差の最小値が、フィルム面内方向における屈折率の差より大きいことを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基体と、その少なくとも一方の面上に設けられた、光学等方性ポリマー相と光学異方性相が相分離状態で存在する屈折率異方性層とを有する光学フィルムであって、該光学異方性相におけるフィルム厚さ方向の屈折率とフィルム面内方向の屈折率との差の最小値が、フィルム面内方向における屈折率の差より大きいことを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】
光学異方性相が、高分子液晶を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
光学異方性相が、光架橋性官能基を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項４】
光学等方性ポリマー相と光学異方性相の相分離状態が、海島構造または相互侵入構造またはラメラ構造であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項５】
光学等方性ポリマー相中に光学異方性相が分散された状態で存在することを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項６】
光学等方性ポリマー相中に分散された状態で存在する光学異方性相が、１〜２０μｍの直径を有する球形または１〜２０μｍの最大径を有する偏平形の形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、ＣＲＴ、ＥＬ等の画像表示体等に好適に用いられ、特に画像のギラツキ、ボケ、コントラスト低下等の画質劣化を防止する光学フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３１４９６５号公報。
【特許文献２】特開平５−１６２２６１号公報。
【特許文献３】特開平７−１８１３０６号公報。
【０００４】
上記ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＣＲＴ、ＥＬ等に代表される画像表示装置（以下、これを「ディスプレイ」と称する。）は、テレビやコンピュータをはじめとして、さまざまな分野で使用されており、目覚しい発展を遂げている。特にＬＣＤは、薄く、軽量で、かつ汎用性に富むディスプレイとして、パーソナルコンピュータや携帯電話、テレビ、ＰＤＡ、その他各種デバイス用としての普及が著しい。
【０００５】
これらのディスプレイを屋外や蛍光灯下などの比較的明るい場所で使用する場合、太陽光や蛍光灯等の外部光によるディスプレイへの映り込みが問題とされており、これを防止するために防眩処理もしくは反射防止処理、又はその両方をディスプレイの最表面に施し、ディスプレイ表面に対する外部光の映り込み低減を図ることが一般的なものとして知られている。
【０００６】
これらの処理のうち、防眩処理は、樹脂中に無機または有機フィラーを分散させた防眩層をコーティングによってディスプレイ表面上に設けることにより、フィラーによって形成される凹凸や樹脂とフィラーとの屈折率差によって外部光を散乱させ、ディスプレイ表面に映り込む鏡像をぼやかすことにより映り込みを低減させる技術であり、特許文献１〜３等に開示されている。
【０００７】
一方、反射防止処理は、光波長の１／４程度の低屈折率薄膜と高屈折率薄膜を交互に積層した反射防止層をコーティングによってディスプレイ表面上に設けるものであって、それにより、各々の層の界面で反射する光線に半波長分の位相差を与え、その反射光を相互に打ち消すことにより映り込みを低減させている。
【０００８】
また、防眩処理を施したフィルムの場合には、映り込み低減処理の機能以外にも、ディスプレイが発するギラツキを適度に散乱させることにより、長時間ディスプレイを見つづけた場合の目の疲れを低減させる効果がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、防眩処理を施したディスプレイでは、本来の外部光の映り込み防止の機能以外に、処理を施していないディスプレイと比較して、画面のギラツキを押さえ、目の疲れを低減させるという副次的効果を生ずるが、その反面ギラツキをおこす光を散乱させることで画像のシャープさが失われ、ボケて見える問題が発生している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、以上の問題を解決するために鋭意検討した結果、ボケの原因として多方向から入射する光線が防眩処理面にて無秩序に散乱するためであることを見出し、光学等方性ポリマー相と光学異方性相が相分離状態で存在する層を設けたフィルムにおいて、光学異方性相におけるフィルム面内方向の屈折率と厚さ方向の屈折率が異なるものとすることによって、任意の入射角からの光線を選択的に散乱させることにより、画像のボケを防止することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の光学フィルムは、透明基体と、その少なくとも一方の面上に設けられた、光学等方性ポリマー相と光学異方性相が相分離状態で存在する屈折率異方性層とを有するものであって、上記光学異方性相におけるフィルム厚さ方向の屈折率とフィルム面内方向の屈折率との差の最小値が、フィルム面内方向における屈折率の差より大きいことを特徴とする。
【００１２】
なお、光学異方性相におけるフィルム面内方向とは、フィルムの厚さ方向に対して直角な平面における任意の方向を意味する。本明細書においては、説明を容易にするために、フィルムの厚さ方向に対して直角な平面において、フィルム面内方向の屈折率の最大値をｎｘで表し、フィルム面内方向の屈折率の最小値をｎｙで表すことにする。また、フィルム厚さ方向の屈折率をｎｚで表わすことにする。図１はその場合の一例を示すもので、光学異方性相のフィルム面内において、屈折率の最大値ｎｘと最小値ｎｙが互いに直角方向に存在する場合を示す図であるが、ｎｘとｎｙは互いに直角方向に存在しなくてもよい。なお、本発明における「フィルム厚さ方向の屈折率とフィルム面内方向の屈折率との差の最小値」とは、｜ｎｘ−ｎｚ｜の数値と｜ｎｙ−ｎｚ｜の数値の小さい方を意味し、「フィルム面内方向における屈折率の差」とは（ｎｘ−ｎｙ）の値を意味する。
【００１３】
したがって、本発明の光学フィルムにおける上記屈折率の関係は下記式（１）及び（２）によって表すことができる。
｜ｎｘ−ｎｚ｜＞（ｎｘ−ｎｙ）                      （１）
｜ｎｙ−ｎｚ｜＞（ｎｘ−ｎｙ）                      （２）
（式中、ｎｘはフィルム面内方向の屈折率の最大値、ｎｙはフィルム面内方向の屈折率の最小値、ｎｚはフィルム厚さ方向の屈折率を示す。以下の式においても、同様の意味を示すので説明を省略する。）
本発明の光学フィルムにおいては、光学異方性相のｎｘ、ｎｙ、ｎｚが、下記式（３）及び（４）の関係を満たすことが好ましい。
０．０３≦｜ｎｚ−ｎｘ｜＜０．３        （３）
０．０３≦｜ｎｚ−ｎｙ｜＜０．３        （４）
【００１４】
また、本発明の光学フィルムにおいて、光学異方性相のフィルム面方向における屈折率（ｎｘ、ｎｙ）が１．８未満であることが好ましい。また、フィルム厚さ方向における屈折率（ｎｚ）が１．８未満であることが好ましい。すなわち、下記式（５）ないし（７）を満たすことが好ましい。
ｎｘ＜１．８                （５）
ｎｙ＜１．８                （６）
ｎｚ＜１．８                （７）
【００１５】
また、本発明の光学フィルムにおいて、光学異方性相が、高分子液晶を含んでおり、光学異方性相が、光架橋性官能基を含んでいるのが好ましい。
【００１６】
本発明の光学フィルムにおいて、屈折率異方性層における光学等方性ポリマー相と光学異方性相の相分離状態は、海島構造、相互侵入構造またはラメラ構造であってもよい。
【００１７】
また、本発明の光学フィルムにおいて、屈折率異方性層は、光学等方性ポリマー相中に光学異方性相が分散された状態で存在するのが好ましい。そしてまた、光学等方性ポリマー相中に分散された状態で存在する光学異方性相は、１〜２０μｍの直径を有する球形または１〜２０μｍの最大径を有する偏平形の形状のものが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のより好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の光学フィルムの屈折率異方性層では、光学等方性ポリマー相と光学異方性相が相分離状態で存在しており、これらの界面で可視光線の散乱が発生するので、可視光線の散乱を最適化するために相分離状態を制御することが必要である。本発明においては、光学等方性ポリマー相と光学異方性相の相分離状態が、海島構造、相互侵入構造またはラメラ構造になる様に制御すればよい。
【００１９】
なお、海島構造とは、例えば図２（ａ）に示すように、光学等方性ポリマー相１中に光学異方性相２が島状に分散された構造を意味し、相互侵入構造とは、例えば図２（ｂ）に示すように、光学等方性ポリマー相１と光学異方性相２が相互に侵入した構造を意味し、ラメラ構造とは、例えば図２（ｃ）に示すように、光学等方性ポリマー相１と光学異方性相２とが層状に配列された構造を意味する。なお、図２の場合、逆の関係、すなわち、２が光学等方性ポリマー相、１が光学異方性相であってもよい。
【００２０】
本発明の光学フィルムを防眩フィルムとして使用する場合、光学等方性ポリマー相と光学異方性相の相分離状態としては、海島構造または相互侵入構造が好ましい。海島構造の場合、光学異方性相中に光学等方性ポリマー相が分散された状態のものであってもよいが、光学等方性ポリマー相中に光学異方性相が分散された状態のものがより好ましい。更にまた、その分散された状態の光学異方性相は、その形状が球状または偏平状であることがさらに好ましい。
【００２１】
本発明においては、上記光学異方性相のフィルム面内方向の屈折率ｎｘとフィルム厚さ方向の屈折率ｎｚとの差、及びフィルム面内方向の屈折率ｎｙとフィルム厚さ方向の屈折率ｎｚの差はそれぞれ０．０３以上ないし０．３未満、特に０．２以下であることが好ましい。上記の屈折率の差が０．３以上の場合には、色分解が生じて画像が着色する恐れがある。また、０．０３より小さくなると、ボケ防止効果が生じない。
さらに、上記と同様の理由により、光学異方性相の屈折率は、フィルム面内方向、フィルム厚さ方向ともに１．８未満であることが好ましい。
また、ｎｘとｎｙとの差は少ないほど好ましく、具体的には０．０３未満であることが好ましく、ｎｘとｎｙとが同じ値であることがより好ましい。ｎｘとｎｙとの差が０．０３未満である場合は、何れの方向から光学フィルムを視認しても同様なボケ防止効果が得られる。
【００２２】
本発明において、光学異方性相を光学等方性ポリマー層中に球状または偏平状に分散させる際に、球状の場合はその直径が、また偏平状の場合はその最大径がそれぞれ１〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは１〜１０μｍ、特に好ましくは１〜５μｍである。直径または最大径が１μｍより小さい場合には、十分な散乱を得ることができず、また、２０μｍより大きい場合には、フィルムに、分散した光学異方性相の粒状感が現れるので、好ましくない。
【００２３】
本発明において、光学異方性相の屈折率と光学等方性ポリマー相の屈折率との関係は特に限定されるものではなく、例えば、光学異方性相のフィルム厚さ方向における屈折率と光学等方性ポリマー相の屈折率との差の絶対値が、光学異方性相のフィルム面内方向における最小の屈折率と光学等方性ポリマー相の屈折率との差の絶対値と同一であっても、それより大きくてもよい。
【００２４】
本発明において、光学異方性相の形成に適した化合物としては、光学異方性の化合物が挙げられる。ここで言う光学異方性とは、ｎｘ又はｎｙとｎｚの屈折率差が０．０３以上であることを意味する。このような化合物としては、分子が同一平面上に配向している化合物があげられ、また、別の好ましい化合物としては、分子がフィルムの厚さ方向に配向可能な化合物があげられる。具体的には、雲母やマイカ等の結晶性を有する無機化合物、分子構造の中にメソゲンを有する低分子液晶化合物および高分子液晶化合物があげられる。これらは単独で、又は２種類以上混合して使用してもよい。
【００２５】
また、これらの中では、塗膜とした後にエネルギーを付与することにより配向を制御することが容易な低分子液晶化合物および高分子液晶化合物が好ましく、さらに側鎖にメソゲンを有する側鎖型高分子液晶が特に好ましい。
【００２６】
次に、本発明において好ましく用いられる側鎖型高分子液晶化合物を例示する。なお、構造式中ｎは、重合度を意味し、好ましくは１０〜２０００の範囲である。
【化１】
2004302071.tif 000002
【００２７】
一般に、高分子液晶化合物は、通常光学等方性ポリマーと相分離させただけでは配向が得られないため、電場、熱、光、電子線などのエネルギーを付与して配向させることが必要である。本発明の光学フィルムを作製する場合には、熱と光の付与によって高分子液晶化合物を配向させて光学異方性相を形成するのが好ましく、無偏光の紫外線の付与によるのが特に好ましい。
【００２８】
さらに、メソゲンを有する側鎖に架橋性基が存在する高分子液晶を用いた場合には、配向前または配向後に、架橋性基を反応させることによって、配向後の安定性に優れた光学異方性相を得ることができるので、特に好ましい。このような高分子液晶の架橋性基としては、ビニル基、アクリレート基、メタクリレート基、エポキシ基、イソシアネート基等が挙げられる。
【００２９】
さらに、光学異方性相には、所望の特性を得るために、光学異方性を失わない範囲で他の成分を添加してもよい。例えば、配向制御や熱特性改善のためにアクリル酸、メタクリル酸などの光学等方性化合物を添加してもよい。
【００３０】
一方、光学等方性ポリマー相を形成するのに適した化合物としては、光学等方性のポリマーが挙げられる。ここで言う「光学等方性」とは、ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ相互の屈折率差がいずれも０．０３未満であることを意味する。
【００３１】
このような化合物としては、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアセタール、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロース等の樹脂が挙げられる。また、２種類以上のモノマー成分よりなる共重合体（例えば、スチレンとアクリル化合物によるスチレン−アクリル共重合体）を使用してもよい。また、屈折率や透過率等の光学特性、耐擦過性や耐熱性等の物理特性等で所望の特性を得るために、上記化合物の誘導体（例えばポリオレフィンの誘導体であるポリビニルアルコールやポリスチレン、セルロースの誘導体であるセルロースアセテート等）を用いることもできる。これらの化合物は、単独もしくは２種類以上混合して使用してもよく、これらの中から光学異方性ポリマー相の屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚに合わせて、適宜使用することができる。
【００３２】
本発明の光学フィルムにおいて、光学等方性ポリマー相と光学異方性相からなる層の層厚は、１〜２０μｍの範囲が好ましく、さらに好ましくは１〜１０μｍ、特に好ましくは１〜５μｍである。
【００３３】
本発明における透光性基体としては、透明なフィルムを使用することができる。具体的には、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、トリアセチルセルロース、ポリアリレート、ポリイミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セロファン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、含ノルボルネン樹脂（日本ゼオン（株）製：ゼオノア等）を用いることができる。
これら透光性基体の厚さは特に限定されるものではないが、好ましくは５〜６００μｍであり、５〜２００μｍの範囲が特に好ましい。
【００３４】
【実施例】
次に、本発明を実施例を用いてより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
（屈折率の測定）
本発明の光学フィルムでは、その光学等方性ポリマーと光学異方性化合物が分散状態で存在している関係上、個々の化合物の屈折率を測定することはきわめて困難であるため、まず化合物単独のフィルムを作製し、その屈折率を測定した。なお、本発明において、屈折率の測定は、メトリコン社製のプリズムカプラ（型番：モデル２０１０）により、波長６３３ｎｍのレーザーによって行った。
光学異方性化合物として、［ポリ（４′−シンナモイルオキシエチルオキシ）−４−ビフェニルオキシヘキシルメタクリレート］（以下、ＰＣＥＢＨＭ、重量平均分子量：１５万）、溶剤としてクロロホルムを使用し、以下の配合比で配合してＰＣＥＢＨＭをクロロホルムに完全に溶解させ、塗料を調製した。
［配合比］
・ＰＣＥＢＨＭ：        １部
・クロロホルム：      ９９部
【００３５】
得られた塗料を、ガラス基板上に塗布し乾燥して、ガラス基板上に膜厚が１μｍのフィルムを形成した。
次に形成されたフィルムの塗膜直上よりＵＶスポット光源にて無偏光の紫外線を照射（照射条件：１５０ｍＷ／ｃｍ２、１０ｓｅｃ．）し、さらに、ホットプレートにてフィルムの加熱（加熱条件：１３０℃、５ｍｉｎ．）を行った後に、加熱硬化後のフィルムの屈折率をプリズムカプラーにて測定した。その結果、ｎｘ、ｎｙが１．６１、ｎｚが１．５３であった。
【００３６】
光学等方性ポリマーとしてポリメタクリレート（以下ＰＭＭＡ、重量平均分子量：４万）、溶剤としてクロロホルムを使用し、以下の配合比で配合してＰＭＭＡをクロロホルムに完全に溶解させ、塗料を調製した。
［配合比］
・ＰＭＭＡ：          １０部
・クロロホルム：      ９０部
得られた塗料を、ガラス基板上に塗布し乾燥して、ガラス基板上に膜厚が１μｍのフィルムを形成した。形成されたフィルムの屈折率をプリズムカプラーにて測定したところ、フィルム平面方向の屈折率ｎｘ、ｎｙと厚さ方向の屈折率ｎｚとは、いずれも１．４９であった。
【００３７】
（光学フィルムの作製）
光学異方性化合物としてＰＣＥＢＨＭ、光学等方性ポリマーとしてポリメタクリレート、溶剤としてクロロホルムを使用し、これらを以下の配合比で配合して、ＰＣＥＢＨＭ、ＰＭＭＡ共にクロロホルムに完全に溶解させ、塗料を調製した。
［配合比］
・ＰＣＥＢＨＭ：        １部
・ＰＭＭＡ：            ９部
・クロロホルム：      ８０部
【００３８】
フィルム厚１００μｍの含ノルボルネン樹脂フィルム（商品名：ゼオノア、日本ゼオン（株）製）上に、上記塗料をスピンコーターで塗布し、層厚１μｍのコーティング層を形成した。
次いで、コーティング層の直上より、ＵＶスポット光源にて紫外線照射（照射条件：１５０ｍＷ／ｃｍ２、１０ｓｅｃ．）を行った。さらに、ホットプレートにてコーティング層が形成されたフィルムの加熱（加熱条件：１３０℃、５ｍｉｎ．）を行い、光学フィルムを得た。この光学フィルムの屈折率異方性層であるコーティング層は、最大２０μｍのサイズの扁平形を有する光学異方性相が分散した海島構造を有するものであった。
【００３９】
実施例２
（屈折率の測定）
光学異方性化合物として、［ポリ（４−メトキシビフェニルオキシヘキシル−メタクリレート）］（以下、ＰＭＢＨＭ）、重量平均分子量：１２万）、溶剤としてクロロホルムを用い、以下の配合比で配合してＰＭＢＨＭをクロロホルムに完全に溶解させ、塗料を調製した。
［配合比］
・ＰＭＢＨＭ：                      １部
・クロロホルム：                  ４９部
【００４０】
得られた塗料を、ガラス基板上に塗布し乾燥して、ガラス基板上に膜厚が１μｍのフィルムを形成した。
次に形成されたフィルムをホットプレートにて加熱（加熱条件：１３０℃、５ｍｉｎ．）した後に、加熱硬化後のフィルムの屈折率をプリズムカプラーにて測定した。その結果、ｎｘ、ｎｙが１．５４、ｎｚが１．６１であった。
【００４１】
（光学フィルムの作製）
光学異方性化合物としてＰＭＢＨＭ、光学等方性ポリマーとしてＰＭＭＡ、溶剤としてクロロホルムを使用し、これらを以下の配合比で配合して、ＰＭＢＨＭ及びＰＭＭＡを共にクロロホルムに完全に溶解させ、塗料を調製した。
［配合比］
・ＰＭＢＨＭ：                    １部
・ＰＭＭＡ：                      ９部
・クロロホルム：                ４０部
【００４２】
フィルム厚１００μｍの含ノルボルネン樹脂フィルム（商品名：ゼオノア、日本ゼオン（株）製）上に、上記塗料をスピンコーターで塗布し、層厚１μｍのコーティング層を形成した。
次いで、ホットプレートにてフィルムの加熱を行い（加熱条件：１３０℃、５ｍｉｎ．）、光学フィルムを得た。この光学フィルムの屈折率異方性層であるコーティング層は、最大１６μｍのサイズの扁平形を有する光学異方性相が分散した海島構造を有するものであった。
【００４３】
比較例１
（光学フィルムの作製）
光学異方性化合物の代わりに、架橋ポリスチレン製球状微粒子（屈折率１．５９、平均粒径３．５μｍ）を使用し、光学等方性ポリマーとしてＰＭＭＡ（重量平均分子量：４万）、溶剤としてクロロホルムを使用し、以下の配合比で配合して、塗料を調製した。
［配合比］
・球状微粒子：            １部
・ＰＭＭＡ：              ９部
・クロロホルム：        ４０部
フィルム厚１００μｍの含ノルボルネン樹脂フィルム（商品名：ゼオノア、日本ゼオン（株）製）上に、上記塗料をスピンコーターで塗布し、層厚２μｍのコーティング層を形成した。
【００４４】
次に、各実施例および比較例の評価を、以下の方法により行った。
（視野角特性評価）
（１）目視観察
実施例１、２および比較例１の光学フィルムについて、フィルム裏面側から入射光を施し、フィルム正面（０°）および４５°の角度から目視にてフィルムの曇り具合を観察した。その結果を下記表１に示す。
（２）ヘーズ測定
実施例１、２および比較例１の光学フィルムについて、それらフィルムを０°および４５°に傾けた場合のヘーズをヘーズメーターにて測定した。その結果を下記表１に示す。
（画像のボケ評価）
実施例１、２および比較例１の光学フィルムを、液晶テレビの表面に貼り付け、液晶テレビに動画像を表示した状態で正面より画像のボケを観察した。その結果を下表１に示す。
【００４５】
【表１】
2004302071.tif 000003
【００４６】
表１より明らかなとおり、屈折率異方性層を有する実施例１および実施例２の光学フィルムでは、フィルムに対して０°と４５°から見た場合のフィルムの曇り具合が異なっており、ボケの少ない画像を観察することができた。それに対し、屈折率等方性層からなる比較例１の光学フィルムは、０°および４５°いずれにおいても同様の曇り具合を有するものとなっており、画像のボケも大きかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の光学フィルムは、光学等方性ポリマー層と光学異方性層との界面で可視光線の散乱が起こり、任意の入射角からの光線を選択的に散乱させるので、本発明の光学フィルムをディスプレイの表面に使用すれば、ボケの少ないシャープな画像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学異方性相におけるフィルム面内方向の屈折率とフィルム厚さ方向の屈折率を説明する図である。
【図２】光学等方性ポリマー相と光学異方性相との相分離状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…光学等方性ポリマー相、２…光学異方性相。
【図１】
2004302071.tif 000004
【図２】
2004302071.tif 000005