JP4444632B2 - 光学用フィルム - Google Patents
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Description
上記タッチパネルは、現在約9割が抵抗膜方式を採用している。該抵抗膜方式のタッチパネルは、一般に透明プラスチック基材の片面に錫ドープ酸化インジウム(ITO)膜などの透明導電性薄膜を積層したタッチ側プラスチック基板と、ガラスなどの透明基材の片面にITO膜などの透明導電性薄膜を積層したディスプレイ側透明基板とを、絶縁スペーサを介して、各透明導電性薄膜が向き合うように対向配置させた構造を有している。
そして、入力は、ペンや指でタッチ側プラスチック基板のタッチ入力面(透明導電性薄膜側とは反対側の面をいう。)を押圧し、タッチ側プラスチック基板の透明導電性薄膜と、ディスプレイ側透明基板の透明導電性薄膜とを接触させて行う。
しかしながら、このような抵抗膜方式タッチパネルにおいては、入力操作を繰り返すことにより、すなわちタッチ側プラスチック基板の透明導電性薄膜とディスプレイ側透明基板の透明導電性薄膜との接触を繰り返すことにより、タッチ側プラスチック基板の透明導電性薄膜が摩耗したり、クラックが発生したり、さらには基材から剥離してしまうなどの問題が生じる。そこで、このような問題を解決するために、一般に透明プラスチック基板と透明導電性薄膜との間に、硬化樹脂からなるハードコート層を設けることが行われている。また、該透明プラスチック基板の透明導電性薄膜とは反対側の表面にもハードコート層を設けることが、よく行われている。
一方、近年、情報記録媒体としての光ディスクの発展はめざましく、すでに、CD、CD−ROMのような情報読み出し専用のディスクや、MODあるいはMDと呼ばれる光磁気ディスク、PDと呼ばれる相変化ディスク、CD−Rと呼ばれる書き込み可能な光ディスクが広く使用されている。これらの光ディスクの記録容量は650MB(メガバイト)程度であるが、さらに記録容量の大きなDVD(デジタル多用途ディスク)と呼ばれる一連の光ディスク、具体的にはDVD−ROM(読み出し専用型DVD)、DVD−R(追記型DVD)、DVD−RAM(書き込み・読み出し型DVD)、DVD−RW(書き換え型DVD)などのDVDシリーズが開発されている。これらの光ディスクにおいては、保護フィルムやカバーフィルムとして、ハードコートフィルムを用いることがよく行われている。
また、近年、液晶表示装置を備えた様々な機器、例えばラップトップ型コンピュータ、ビデオカメラ、携帯電話などの民生用機器を始め、自動車や航空機のインパネ用ディスプレイ、液晶プロジェクターなどが普及してきており、これに伴い、カラー表示化、高輝度化、耐久性の向上などが要求されている。
この液晶表示装置は、入射した直線偏光を液晶層のもつ電気光学特性で変調し、出射側の偏光板で透過率の強弱や着色の信号として可視化する装置である。すなわち、偏光をその表示の原理に用いているため、偏光板は必須の部材である。該偏光板は自然光を直線偏光に変える素子であり、現在、特に液晶表示装置用に量産実用化されている偏光板の多くは、ポリビニルアルコールフィルムからなる基材フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性材料を、染色・吸着させ、延伸配向させてなる偏光フィルムの両面あるいは片面に、光学的に透明で、かつ機械的強度を有する保護膜を貼り合わせたものが用いられている。そして、上記保護膜としては、通常トリアセチルセロルースフィルムが使用される。
液晶表示装置においては、前記偏光板は、液晶層の出射側以外に、通常入射側にも設けられている。該偏光板が、液晶表示装置を始め、各種表示装置の表面側に設けられる場合、特に十分な耐擦傷性や硬度が要求され、また耐汚染性を有することが望ましい。
さらに、この液晶表示装置においては、通常光源からの出射光を円偏光部材により円偏光化し、それを1/4波長板を介して直線偏光化して偏光板に供給されている。そして、前記1/4波長板に対してハードコートフィルムを設けることも行われている。
他方、PDP(プラズマディスプレイパネル)、CRT(ブラウン管)、LCD(液晶表示装置)、ELD(エレクトロルミネッセンス素子)などの各種ディスプレイにおいては、画面に外部から光が入射し、この光が反射して表示画像を見ずらくすることがあり、特に近年、フラットパネルディスプレイの大型化に伴い、上記問題を解決することが、ますます重要な課題となってきている。
このような問題を解決するために、これまで種々のディスプレイに対して、様々な反射防止処置や防眩処置がとられている。その一つとして反射防止フィルムを各種のディスプレイに使用することが行われている。この反射防止フィルムには、反射防止性能と共に、ハードコート性能、すなわち表面の耐擦傷性が要求されている。
該反射防止フィルムは、蒸着やスパッタリングなどのドライプロセス法により、基材フィルム上に、低屈折率の物質(MgF2)を薄膜化する方法や、屈折率の高い物質(ITO、TiO2など)と屈折率の低い物質(MgF2、SiO2など)を交互に積層する方法、あるいはウェットプロセス法、すなわちコーティングにより反射防止性能を有するハードコートフィルムを作製することが行われている。ウェットプロセス法としては、例えば、耐候性に優れるアクリル系樹脂フィルムを基材として用い、これに電離放射線感応型樹脂組成物の硬化層を設けたのち、反射防止処理を施し、携帯電話やPDA(携帯情報端末)、ビデオカメラ等の液晶表示装置などの保護フィルムとして用いられている。
また、液晶表示装置においては、前記偏光板保護膜面に反射防止層を設ける加工処理を施すことも試みられている。
このようなタッチパネル用や、偏光板、1/4波長板用として、あるいは光ディスクのカバーフィルムや、各種ディスプレイの表面保護フィルム等として用いられる光学用ハードコートフィルムにおいては、表面硬度が高くて耐擦傷性に優れると共に、干渉縞の発生が少なく、かつ低カール性が要求されると共に、良好な視認性や操作性などを確保するために、基材フィルム表面の凹凸に由来する表面欠陥の少ないものが要求される。
従来、光学用ハードコートフィルムを作製する際には、その要求物性を満たすように、ハードコート層の厚み設定が行われるが、実際には基材フィルム表面の凹凸に由来する表面欠陥を減少させるべく、必要膜厚以上のハードコート層を形成する必要があった。そのため、ハードコート剤の体積収縮により、ハードコートフィルムのカールが増大して、ハンドリング適性が低下したり、あるいはクラックが発生しやすくなるなどの問題が生じていた。そこで、このカールを低減させるために、ベース(基材)フィルム面から紫外線を照射する方法などが提案されているが(例えば、特許文献1参照)、カールを低減させる効果が不十分である上、ハードコート層を十分に硬化させるには、紫外線照射量や照射時間の増大が必要になるなどの問題があった。
すなわち、本発明は、
(1)基材フィルムの一方の表面に、(A)重量平均分子量5,000〜35,000の2官能ウレタンアクリレート系オリゴマー硬化樹脂70重量%以上の厚さ5〜25μmの硬化樹脂層、及び(B)電離放射線による硬化樹脂を含む厚さ1〜15μmのハードコート層を順次積層することを特徴とする光学用フィルム、
(2)(B)層上に、さらに(C)少なくとも1層からなる反射防止層を積層してなる(1)に記載の光学用フィルム、
(3)基材フィルムが、アセチルセルロース系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、環状ポリオレフィン系フィルム、アクリル樹脂系フィルム又はポリエステル系フィルムである(1)又は(2)に記載の光学用フィルム、
(4)(B)層のハードコート層が、屈折率1.49〜1.65である(1)ないし(3)のいずれかに記載の光学用フィルム、
(5)基材フィルムの他方の面に、厚さ1〜40μmの粘着剤層を設けてなる(1)ないし(4)のいずれかに記載の光学用フィルム、
(6)基材フィルムの一方の表面に、(A)重量平均分子量5,000〜35,000の2官能ウレタンアクリレート系オリゴマー硬化樹脂70重量%以上の厚さ5〜25μmの硬化樹脂層、及び(B)電離放射線による硬化樹脂を含む厚さ1〜15μmのハードコート層を順次積層することによって、基材フィルム表面の凹凸に由来する表面欠陥を抑制することを特徴とする光学用フィルムの製造方法、及び
(7)光学用フィルムから100mm×100mmサイズの試験片を切り出し、試験片の下地に黒板を置いて、目視によって反射検査を行い、目視によって検出された表面欠陥部分にマーキングを施し、次にマーキングした目視の表面欠陥を顕微鏡によって観察して、試験片に付着している異物に起因する表面欠陥を検出して、該異物に起因する表面欠陥の数を全ての目視の表面欠陥の数から差し引いた数を表面欠陥数とする試験において、表面欠陥数を1以下に抑制する(6)記載の光学用フィルムの製造方法、
を提供するものである。
本発明の光学用フィルムにおける基材フィルムとしては、例えばジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルムなどのアセチルセルロース系フィルム;ポリカーボネート系フィルム;環状ポリオレフィン系フィルム;アクリル樹脂系フィルム;ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムなどのポリエステル系フィルム;ポリスルホン系フィルム;ポリエーテルスルホン系フィルム;ポリエーテルエーテルケトン系フィルム;ポリイミド系フィルム;ポリエーテルイミド系フィルムなどの透明プラスチックフィルムが用いられる。これらの基材フィルムの中で、光線透過率などの光学特性、加工性、機械物性、低吸水率、耐熱性、耐候性などの面から、アセチルセルロース系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、環状ポリオレフィン系フィルム、アクリル樹脂系フィルム及びポリエステル系フィルムが好ましく、特にトリアセチルセルロースフィルム、ポリカーボネート系フィルム、環状ポリオレフィン系フィルム、アクリル樹脂系フィルム及びポリエチレンテレフタレートフィルムが好適である。これらの基材フィルムは、光学用フィルムの用途に応じて適宜選択することができる。
これらの基材フィルムの厚さは特に制限はなく、状況に応じて適宜選定されるが、通常15〜300μm、好ましくは30〜250μmの範囲である。また、この基材フィルムは、その表面に設けられる層との密着性を向上させる目的で、所望により片面又は両面に各種表面処理を施すことができる。また、プライマー処理を施すこともできる。上記表面処理としては、例えばコロナ放電処理、クロム酸処理(湿式)、火炎処理、熱風処理、オゾン・紫外線照射処理などが用いられる。これらの表面処理法は基材フィルムの種類に応じて適宜選ばれるが、一般にはコロナ放電処理法が効果及び操作性などの面から、好ましく用いられる。
これらの基材フィルムは、通常その製膜時に表面に微小な凹凸が形成されることが多いが、本発明の光学用フィルムにおいては、この基材フィルム表面の凹凸に由来する表面欠陥が抑制されるので、表面の凹凸が多い基材フィルムに対して、本発明の効果が有効に発揮される。
前記2官能ウレタンアクリレート系オリゴマーの重量平均分子量が3,000未満では硬化収縮が大きくなるため、得られる光学用フィルムのカールを抑制することができない。また、重量平均分子量が高すぎると形成される硬化樹脂層が軟らかくなり、得られる光学用フィルムのハードコート機能が低下したり、表面欠陥の抑制効果が十分に発揮できなくなるおそれが生じる。したがって、2官能ウレタンアクリレート系オリゴマーの重量平均分子量は3,000〜50,000が好ましく、より好ましくは5,000〜35,000、さらに好ましくは5,000〜25,000の範囲である。なお、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定したポリスチレン換算の値である。
本発明においては、当該(A)層の硬化樹脂層中に、前記2官能ウレタンアクリレートオリゴマー由来の硬化樹脂が70重量%以上含まれていれば、本発明の効果が十分に発揮されるが、該硬化樹脂の好ましい含有量は80重量%以上であり、より好ましくは90重量%以上である。
本発明においては、当該(A)層の硬化樹脂層中には、前記2官能ウレタンアクリレート系オリゴマー由来の硬化樹脂以外に、30重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下の割合で、他の硬化樹脂を含むことができる。この他の硬化樹脂としては、例えば重合性オリゴマーや重合性モノマー由来の硬化樹脂、あるいは熱硬化性樹脂などを挙げることができる。
重合性オリゴマーとしては、例えば3官能以上のウレタンアクリレート系オリゴマー、さらにはポリエステルアクリレート系オリゴマー、エポキシアクリレート系オリゴマー、ポリオールアクリレート系オリゴマーなどが挙げられる。一方、重合性モノマーとしては、例えば単官能(メタ)アクリレート系モノマー、多官能(メタ)アクリレート系モノマーなどが挙げられる。
また、多官能(メタ)アクリレート系モノマーとしては、例えば1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(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、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、イソシアヌレートジ(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、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジ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トリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)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、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性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、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの中から、少なくとも1種を適宜選択して用いることができる。
当該(A)層の硬化樹脂層は、電離放射線による硬化システム及び熱硬化システムのいずれも用いることができるが、操作性、硬化収縮性、基材フィルムに対する影響などを考慮すると電離放射線による硬化システムが好ましい。なお、ここで電離放射線による硬化システムとは、電磁波又は荷電粒子線の中でエネルギー量子を有するもの、すなわち、紫外線又は電子線などを照射することによって、架橋、硬化させるシステムを指す。
なお、電子線硬化型の場合には、この光重合開始剤は用いなくてもよい。
前記光重合開始剤の配合量は、全光硬化成分100重量部に対して、通常0.2〜10重量部、好ましくは0.5〜7重量部の範囲で選ばれる。
光増感剤としては、例えば第三級アミン類、p−ジメチルアミノ安息香酸エステル、チオール系増感剤などを用いることができる。なお、電子線硬化型の場合は、この光増感剤は、用いなくてもよい。
光増感剤の配合量は、全光硬化成分100重量部に対して、通常1〜20重量部、好ましくは2〜10重量部の範囲で選ばれる。
また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤としては、従来公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、特に分子内に(メタ)アクリロイル基などを有する反応型の酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤を用いるのが有利である。この場合、電離放射線の照射により形成されたポリマー鎖に、それぞれ酸化防止剤成分、紫外線吸収剤成分、光安定剤成分が結合する。したがって、経時による硬化層からの各成分の逸散が抑制されるので、長期間にわたって、それぞれの機能が発揮される。
この際用いる溶剤としては、例えばヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、塩化メチレン、塩化エチレンなどのハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノールなどのアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル、エチルセロソルブなどのセロソルブ系溶剤などが用いられる。
このようにして調製された樹脂組成物の濃度、粘度としては、コーティング可能なものであればよく、特に制限されず、状況に応じて適宜選定することができる。
次に、前記基材フィルムの一方の面に、上記樹脂組成物を、従来公知の方法、例えばバーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などを用いて、コーティングして塗膜を形成させ、乾燥後、これに電離放射線を照射して該塗膜を硬化させることにより、(A)層が形成される。
電離放射線としては、例えば紫外線や電子線などが用いられる。上記紫外線は、高圧水銀ランプ、ヒュージョンHランプ、キセノンランプなどで得られ、照射量は、通常100〜500mJ/cm2であり、一方電子線は、電子線加速器などによって得られ、照射量は、通常150〜350kVである。この電離放射線の中では、特に紫外線が好適である。なお、電子線を使用する場合は、重合開始剤を添加することなく、硬化膜を得ることができる。
なお、この電離放射線による硬化システムにおいては完全硬化により、(A)層を形成してもよいし、半硬化(ハーフキュア)状態にしておき、その上に後述の(B)層を形成する際に、該(B)層と共に、(A)層を完全硬化させてもよい。
この熱硬化システムにおいては、基材フィルムの一方の面に、前記(A)層形成用の熱硬化型樹脂組成物を塗工し、乾燥、加熱処理して硬化させることにより(A)層が形成される。
このようにして、電離放射線による硬化システム又は熱硬化システムにより形成された(A)層の硬化樹脂層の厚さは、5〜25μmの範囲で選定される。この厚さが5μm未満では基材フィルム表面の凹凸を隠蔽する効果が十分に発揮されず、本発明の目的が達せられないし、25μmを超えると硬化収縮が大きくなったり、硬化樹脂層にクラックが生じたりする原因となる。当該(A)層の好ましい厚さは、5〜20μmの範囲である。
この(B)層のハードコート層は、光学用フィルムの用途によっては、アンチグレア性を有していてもよい。この場合、該ハードコート層中には、前記電離放射線による硬化樹脂と共に、アンチグレア性を付与する各種充填剤を含有させることができる。
このようなハードコート層は、例えば電離放射線硬化性化合物と、所望により、アンチグレア性を付与する充填剤や光重合開始剤などを含むハードコート層形成用塗工液を、(A)層上にコーティングして塗膜を形成させ、電離放射線を照射して、該塗膜を硬化させることにより、形成することができる。
前記の電離放射線硬化性化合物としては、例えば光重合性オリゴマー及び/又は光重合性モノマーを挙げることができる。上記光重合性オリゴマーには、ラジカル重合型とカチオン重合型があり、ラジカル重合型の光重合性オリゴマーとしては、例えばポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリオールアクリレート系などが挙げられる。これらの光重合性オリゴマーについては、前述の電離放射線による硬化システムにより(A)層を形成する方法において、重合性オリゴマーについて説明したとおりである。
また、光重合性モノマーとしては、多官能(メタ)アクリレートを用いることができる。この多官能(メタ)アクリレートとしては、前述の電離放射線による硬化システムにより(A)層を形成する方法において、多官能(メタ)アクリレートモノマーとして例示したものと同じものを挙げることができる。これらの光重合性モノマーは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、また、前述光重合性オリゴマーと併用してもよい。
本発明において用いられるハードコート層形成用塗工液は、必要に応じ、適当な溶剤中に、前記の電離放射線硬化性化合物及び所望により用いられる前記の充填剤や光重合開始剤、さらには各種添加剤、例えば反応性シリコーン化合物、単官能モノマー、光増感剤、重合禁止剤、架橋剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、消泡剤などを、それぞれ所定の割合で加え、溶解又は分散させることにより、調製することができる。
分子内にラジカル重合性不飽和基を有するシリコーン化合物としては、例えばポリオルガノシロキサン骨格に、エチレン基やプロピレン基等のアルキレン基などからなるスペーサを介して、(メタ)アクリロイルオキシ基が導入された化合物などを用いることができる。ここで、ポリオルガノシロキサンの好ましいものとしては、例えばポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンなどがある。
この分子内にラジカル重合性不飽和基を有するシリコーン化合物の具体例としては、一般式[1]
で表される基を示す。]
で表される(メタ)アクリレート変性ポリジメチルシロキサン、あるいは、一般式[2]
で示される基、R1は水素原子又はメチル基、kは1以上の整数を示す。]
本発明においては、この反応性シリコーン化合物を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよく、その配合量は、ハードコート層中に0.05〜5重量%の範囲で含まれるように選定するのが好ましい。ハードコート層中の含有量が0.05重量%未満では耐汚染性や低摩擦性の付与効果が十分に発揮されないおそれがあるし、5重量%を超えると量の割には効果の向上がみられず、むしろハードコート層の硬度が低下する場合がある。ハードコート層中の該反応性シリコーン化合物のより好ましい含有量は、0.2〜2重量%の範囲である。
次に、(A)層上に前記塗工液を塗工して塗膜を形成させ、乾燥後、これに電離放射線を照射して硬化させることにより、(B)層のハードコート層が形成される。なお、塗工方法及び照射する電離放射線については、前述の電離放射線による硬化システムにより(A)層を形成する方法において説明したとおりである。
このようにして形成されたハードコート層の厚さは1〜15μmの範囲である。この厚さが1μm未満では得られる光学用フィルムの耐擦傷性が十分に発揮されないおそれがあるし、また15μmを超えるとハードコート層にクラックが発生することがある。このハードコート層の好ましい厚さは2〜10μmの範囲である。
本発明の光学用フィルムにおいては、この(B)ハードコート層の屈折率は、良好な視認性が得られることから、1.49〜1.65の範囲が好ましい。
前記導電性薄膜は、通常真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどの物理的気相蒸着法(PVD法)、あるいは化学的気相蒸着法(CVD法)により、設けることができる。
一方、反射防止層は、ドライプロセス、ウェットプロセスのいずれのプロセスによっても、(B)層のハードコート層上に設けることができる。
次に、前記(B)層上に、所望によりさらに(C)少なくとも1層からなる反射防止層を積層してなる本発明の光学用フィルムについて説明する。
まず、ドライプロセスにより、反射防止層を形成する方法について説明する。
このドライプロセス法においては、(B)層のハードコート層よりも低屈折率の物質、例えばMgF2、CaF2、SiO2などを、(B)層上に蒸着し、単層反射防止層を形成する方法、あるいはITO、酸化チタン、酸化タンタル、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫(ATO)、酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどの高屈折率物質と、MgF2、CaF2、SiO2などの低屈折率物質を交互に蒸着し、多層反射防止層を形成する方法などが用いられる。上記蒸着法としては、主として真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなどのPVD法が採用される。
このようにして形成された反射防止層の厚さは特に制限はなく、状況に応じて適宜選定されるが、通常0.01〜1.0μm、好ましくは0.02〜0.5μmの範囲で選定される。
また、(B)層のハードコート層上に、(C−a)電離放射線による硬化樹脂と、アンチモンドープ酸化錫(ATO)を含む少なくとも2種の金属酸化物を含み、屈折率が1.65〜1.80の範囲にある厚さ60〜160nmの高屈折率層、及び(C−b)シロキサン系ポリマーを含み、屈折率が1.37〜1.47の範囲にある厚さ80〜180nmの低屈折率層を順次積層して反射防止層として、光学用フィルムに反射防止機能を付与することができる。
前記(C−a)高屈折率層において、屈折率が1.65未満では反射防止性能に優れる光学用フィルムが得られにくく、また、屈折率が1.80を超える層は、ATOを必須成分として含むことから、形成することが困難である。好ましい屈折率は1.70〜1.75の範囲である。
前記ATOと併用される他の金属酸化物としては、膜厚60〜160nmにて屈折率が1.65〜1.80の範囲にある層が得られるものであればよく、特に制限されず、例えば酸化チタン、ITO、酸化タンタル、酸化錫などが挙げられる。これらの金属酸化物は1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよいが、屈折率がATOの屈折率よりも高い金属酸化物が好ましく、特に酸化チタン及び/又はITOが好適である。
この(C−a)層における前記ATOを含む金属酸化物の含有量としては特に制限はなく、該(C−a)層の所望の膜厚及び屈折率などに応じて、適宜選定されるが、通常、硬化樹脂100重量部に対し、200〜600重量部程度である。
ここで、電離放射線硬化性化合物、光重合開始剤、塗工液の調製に用いられる溶剤、塗工液のコーティング方法及び電離放射線などは、前述の(B)ハードコート層についての説明で示したとおりである。
まず、基材フィルムの一方の面に形成された硬化樹脂層上に、ハードコート層形成用塗工液をコーティングして塗膜を形成させ、電離放射線を照射してハーフキュア状態に硬化させる。この際、紫外線を照射する場合には、光量は、通常50〜150mJ/cm2程度である。次いで、このようにして形成されたハーフキュア状態の硬化層上に、(C−a)層形成用塗工液をコーティングして塗膜を形成させ、電離放射線を十分に照射し、前記(B)層と共に完全に硬化させる。この際、紫外線を照射する場合、光量は、通常400〜1000mJ/cm2程度である。
このようにして、(A)層上に、(B)層と(C−a)層間の密着性に優れる(B)ハードコート層及び(C−a)高屈折率層が順次形成される。
本発明の光学用フィルムにおいては、このようにして形成された(C−a)高屈折率層上に、(C−b)低屈折率層が形成される。この低屈折率層は、シロキサン系ポリマーを含むものであって、屈折率が1.37〜1.47の範囲にあり、かつ厚さが80〜180nmの範囲である。該屈折率や厚さが上記範囲を逸脱すると反射防止性能及び耐擦傷性に優れる光学用フィルムが得られにくい。
このシロキサン系ポリマーを含む層としては、例えば無機シリカ系化合物(ポリケイ酸も含む)、ポリオルガノシロキサン系化合物、あるいはこれらの混合系を含む層を挙げることができる。この層を形成する無機シリカ系化合物やポリオルガノシロキサン系化合物は従来公知の方法によって製造することができる。
R2 aSi(OR3)4-a …[3]
[式中のR2は非加水分解性基であって、アルキル基、置換アルキル基(置換基:ハロゲン原子、水酸基、チオール基、エポキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基など)、アルケニル基、アリール基又はアラルキル基、R3は低級アルキル基であり、aは0又は1〜3の整数である。R2及びOR3がそれぞれ複数ある場合、複数のR2は同一でも異なっていてもよく、また複数のOR3は同一でも異なっていてもよい。]
で表されるアルコキシシラン化合物を、塩酸や硫酸などの無機酸、シュウ酸や酢酸などの有機酸を用いて部分又は完全加水分解し、重縮合させる方法が好ましく用いられる。
この場合、aが0の化合物、すなわちテトラアルコキシシランを完全加水分解すれば無機シリカ系の化合物が得られるし、部分加水分解すれば、ポリオルガノシロキサン系化合物又は無機シリカ系化合物とポリオルガノシロキサン系化合物との混合系が得られる。一方、aが1〜3の化合物では、非加水分解性基を有するので、部分又は完全加水分解により、ポリオルガノシロキサン系化合物が得られる。この際、加水分解を均一に行うために、適当な有機溶媒を用いてもよい。
さらに、別の方法として、原料のケイ素化合物にメタケイ酸ナトリウム、オルソケイ酸ナトリウム又は水ガラス(ケイ酸ナトリウム混合物)を用い、塩酸、硫酸、硝酸などの酸又は塩化マグネシウム、硫酸カルシウムなどの金属化合物を作用させ、加水分解処理する方法を用いることができる。この加水分解処理により、遊離のケイ酸が生成するが、このものは重合しやすく、原料の種類によって異なるが、鎖状、環状、網目状のものの混合物である。水ガラスから得られたポリケイ酸は、一般式[4]
で表される鎖状構造のものが主体となる。
このようにして、完全な無機シリカ系化合物が得られる。なお、無機シリカ系化合物として、シリカゲル(SiOX・nH2O)も使用することができる。
この(C−b)低屈折率層は、前記のシロキサン系ポリマー又はその前駆体を含む塗工液を、従来公知の方法、例えばバーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などを用いて、(C−a)高屈折率層上にコーティングし、塗膜を形成させ、加熱処理することにより、形成することができる。
このようにして形成されたシロキサン系ポリマーを含む低屈折率層において、該シロキサン系ポリマーが、シラノール基やその他親水性基を有する場合には、帯電防止性能が付与され、得られる光学用フィルムにほこりなどが付着しにくくなり、好ましい。
この防汚コート層の厚さは、通常1〜10nm、好ましくは3〜8nmの範囲である。該防汚コート層を設けることにより、得られる光学用フィルムは、表面の滑り性が良くなると共に、汚れにくくなる。
さらに、この粘着剤層の上に、剥離フィルムを設けることができる。この剥離フィルムとしては、例えばグラシン紙、コート紙、ラミネート紙などの紙及び各種プラスチックフィルムに、シリコーン樹脂などの剥離剤を塗付したものなどが挙げられる。この剥離フィルムの厚さについては特に制限はないが、通常20〜150μm程度である。
一方、図2において、光学用フィルム20は、上記図1の構成において、ハードコート層3上に、反射防止層(単層又は多層構造)6が積層された構造を有している。
なお、得られた光学用フィルムの性能は、以下に示す方法に従って測定した。
(1)耐擦傷性
スチールウール#0000を用い、荷重9.8×10-3N/mm2で5往復擦った後に目視観察し、下記の判定基準で評価した。
○:傷が付かない
×:傷が付く
(2)耐クラック性
JIS K 5600−5−1に準拠し、円筒形マンドレル法により評価した。数値が小さいほど、ハードコート層のクラック発生が少なく、耐クラック性が良好であることを示す。
(3)表面欠陥数
光学用フィルムから100mm×100mmサイズの試験片を切り出し、試験片の下地に黒板を置いて、目視によって反射検査を行い、目視によって検出された表面欠陥部分にマーキングを施し、次にマーキングした目視の表面欠陥を顕微鏡によって観察して、試験片に付着している異物に起因する表面欠陥を検出して、該異物に起因する表面欠陥の数を全ての目視の表面欠陥の数から差し引いた数を表面欠陥数とした。
(4)カール
100mm×100mmサイズの試料を、平滑なガラス板上にハードコート層面を上にして置き、4角のガラス板からの高さ(浮き)の合計値をmm単位で表した。なお、1角の浮きが30mmを限度とした。
また、各コート層の厚さは、[松下インターテクノ(株)製「フィルメトリクスF−20」]により測定し、屈折率は(株)アタゴ製アッベ屈折計により測定した。
基材フィルムとしてポリカーボネートフィルム(厚さ100μm)の片面に、2官能ウレタンアクリレートオリゴマー[日本合成化学(株)製、商品名「紫光UV−3520TL」、重量平均分子量14,000、固形分濃度70重量%]100重量部とアセトフェノン類である光重合開始剤としての1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン[チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名「イルガキュア184」]3.5重量部とトルエン/エチルセロソルブ重量比1/1の混合溶剤とを混合してなる固形分濃度50重量%の樹脂組成物からなる塗工液を、硬化後の厚さが12.5μmになるようにマイヤーバーNo.20で塗布した。
次いで、100℃で1分間乾燥後、紫外線(照度120mW/cm2、光量350mJ/cm2)を照射してウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成した。さらに、この硬化樹脂層上に、光重合開始剤を含む紫外線硬化型ハードコート剤[荒川化学工業(株)製、商品名「ビームセット575CB」、多官能ウレタンアクリレートとペンタエリスリトールトリアクリレートの混合物、固形分濃度100重量%]にトルエンを加え固形分濃度50重量%に調整したハードコート層形成用塗工液を、硬化後の厚みが3.7μmとなるように、マイヤーバーNo.6で塗布した。次に、100℃で1分間乾燥後、紫外線(照度120mW/cm2、光量250mJ/cm2)を照射してハードコート層を形成した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
基材フィルムとして環状ポリオレフィンフィルム[ジェイエスアール(株)製、商品名「アートンフィルム100」、厚さ100μm]の片面に、2官能ウレタンアクリレートオリゴマー「紫光UV−3520TL」(前出)100重量部と光重合開始剤としての1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン「イルガキュア184」(前出)3.5重量部とトルエン/エチルセロソルブ重量比1/1の混合溶剤とを混合してなる固形分濃度50重量%の樹脂組成物からなる塗工液を、硬化後の厚さが20μmになるようにアプリケーターで塗布した。
次いで、100℃で1分間乾燥後、紫外線(照度120mW/cm2、光量350mJ/cm2)を照射してウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成した。さらに、この硬化樹脂層上に、光重合開始剤を含む紫外線硬化型ハードコート剤[大日精化工業(株)製、商品名「セイカビームEXF−01L」、固形分濃度100重量%]にトルエンを加え固形分濃度50重量%に調整したハードコート層形成用塗工液を、硬化後の厚みが5.0μmとなるように、マイヤーバーNo.8で塗布した。次に、100℃で1分間乾燥後、紫外線(照度120mW/cm2、光量250mJ/cm2)を照射してハードコート層を形成した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
実施例1において、ハードコート層形成用塗工液の塗布にマイヤーバーNo.20を用いてハードコート層の厚さを12.5μmにした以外は、実施例1と同様にして、光学用ハードコートフィルムを作製した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
なお、この光学用ハードコートフィルムのカールの値は110mmであったが、ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成しない場合(比較例2)に比べて、カールを抑制できた。
実施例1において、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーとして、重量平均分子量14,000の「紫光UV−3520TL」の代わりに、[共栄社化学社製、商品名「UL−503LN」](重量平均分子量8,000、固形分濃度70重量%)を用いた以外は、実施例1と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
基材フィルムを厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム[コニカミノルタホールディングス社製、商品名「KC8UN」]に変えた以外は実施例1と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。この光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
基材フィルムを厚さ100μmのアクリルフィルムに変えた以外は実施例1と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。この光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
(1)ポリエステル系の基材フィルムとして厚さ188μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム[東洋紡績(株)製、商品名「A4100」]の易接着コート面に、実施例1と同様にして、厚さ12.5μmの2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成した。次いで、この上に、紫外線硬化型アクリル系ハードコート剤[ジェイエスアール(株)製、商品名「デソライトKZ7224」、固形分濃度46重量%]を、完全硬化後の厚さが6.0μmになるようにマイヤーバーNo.12にて塗布し、80℃で1分間乾燥したのち、これに紫外線を光量80mJ/cm2で照射して、ハーフキュア状態に硬化させ、ハードコート層を形成した。
(2)金属酸化物として酸化チタンの分散液[大日本インキ化学工業(株)製、商品名「TF−14D」、固形分濃度10重量%]100重量部と、アンチモンドープ酸化錫の分散液[大日本インキ化学工業(株)製、商品名「TA−01D」、固形分濃度10重量%]100重量部を用い(アンチモンドープ酸化錫含有量50重量%)、これに紫外線硬化型アクリル系樹脂[大日精化工業(株)製、商品名「セイカビームEXF−01L(NS)」、固形分濃度100%]6.7重量部を加え、さらに全体の固形分濃度が3重量%になるように、イソブチルアルコールで希釈して、塗工液を調製した。次いで、この塗工液を、マイヤーバーNo.4にて、上記(1)の工程で形成されたハーフキュア状態のハードコート層上に、完全硬化後の厚さが90nmになるように塗布し、80℃で1分間乾燥したのち、これに紫外線を光量680mJ/cm2で照射して、硬化させ、高屈折率層を形成し、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層上に、屈折率1.51のハードコート層及び屈折率1.71の高屈折率層を順次形成させた。
このようにして得られたハードコート層上に反射防止層が積層された光学用ハードコートフィルムの性能を第1表に示す。
なお、ボトム反射率は、580nmの波長にて1.05%であった。このボトム反射率については、分光光度計[(株)島津製作所製「UV−3101PC」]により測定し、最も反射率が低い波長における反射率をボトム反射率とした。
実施例1において、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成しなかったこと以外は、実施例1と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第2表に示す。
実施例1において、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層を形成せず、かつマイヤーバーNo.20を用いてハードコート層の厚さを12.5μmに変えた以外は、実施例1と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第2表に示す。
実施例2において、アプリケーターの代わりにマイヤーバーNo.4を用いて、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーの硬化樹脂層の厚さを2.5μmにした以外は、実施例2と同様にして光学用ハードコートフィルムを作製した。
このようにして得られた光学用ハードコートフィルムの性能を第2表に示す。
2 硬化樹脂層
3 ハードコート層
4 粘着剤層
5 剥離フィルム
6 反射防止層
10、20 光学用フィルム
Claims (7)
- 基材フィルムの一方の表面に、(A)重量平均分子量5,000〜35,000の2官能ウレタンアクリレート系オリゴマー硬化樹脂70重量%以上の厚さ5〜25μmの硬化樹脂層、及び(B)電離放射線による硬化樹脂を含む厚さ1〜15μmのハードコート層を順次積層することを特徴とする光学用フィルム。
- (B)層上に、さらに(C)少なくとも1層からなる反射防止層を積層してなる請求項1に記載の光学用フィルム。
- 基材フィルムが、アセチルセルロース系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、環状ポリオレフィン系フィルム、アクリル樹脂系フィルム又はポリエステル系フィルムである請求項1又は2に記載の光学用フィルム。
- (B)層のハードコート層が、屈折率1.49〜1.65である請求項1ないし3のいずれかに記載の光学用フィルム。
- 基材フィルムの他方の面に、厚さ1〜40μmの粘着剤層を設けてなる請求項1ないし4のいずれかに記載の光学用フィルム。
- 基材フィルムの一方の表面に、(A)重量平均分子量5,000〜35,000の2官能ウレタンアクリレート系オリゴマー硬化樹脂70重量%以上の厚さ5〜25μmの硬化樹脂層、及び(B)電離放射線による硬化樹脂を含む厚さ1〜15μmのハードコート層を順次積層することによって、基材フィルム表面の凹凸に由来する表面欠陥を抑制することを特徴とする光学用フィルムの製造方法。
- 光学用フィルムから100mm×100mmサイズの試験片を切り出し、試験片の下地に黒板を置いて、目視によって反射検査を行い、目視によって検出された表面欠陥部分にマーキングを施し、次にマーキングした目視の表面欠陥を顕微鏡によって観察して、試験片に付着している異物に起因する表面欠陥を検出して、該異物に起因する表面欠陥の数を全ての目視の表面欠陥の数から差し引いた数を表面欠陥数とする試験において、表面欠陥数を1以下に抑制する請求項6記載の光学用フィルムの製造方法。
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