KR102205796B1 - 하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재 - Google Patents

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Abstract

고경도, 저컬성, 고굴곡성을 겸비한 하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재를 제공한다. 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 설치한 하드 코팅 필름(1)이며, 투명 기재(2)의 두께가 5㎛ 이상 40㎛ 이하이고, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 각각의 두께가 5㎛ 이상 30㎛ 이하이고, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 체적의 합계가, 하드 코팅 필름(1)의 전체 체적의 40％ 이상이며, 총 두께가 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 하드 코팅 필름.

Description

하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재{HARD COATING FILM, POLARIZING PLATE USING SAME, HARD COATING FILM PROCESSED PRODUCT, AND DISPLAY MEMBER}
본 발명은 표시 장치에 사용되는 하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재에 관한 것이다.
액정 표시 패널이나 터치 패널 등의 디스플레이 부재에, 표면 경도와 내찰상성을 향상시키기 위하여 하드 코팅 필름이 사용된다. 하드 코팅 필름은, 투명 기재의 표면에 수지 조성물의 경화막으로 이루어지는 하드 코팅층을 형성한 것이다. 근년의 디스플레이 장치의 박형화 및 경량화에 수반하여, 하드 코팅 필름에도 박형화가 요구되고 있어, 하드 코팅 필름에 사용되는 투명 기재의 박막화가 도모되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 표면에 반응성 관능기를 가지는 반응성 실리카 미립자와, 반응성 관능기를 1 분자 내에 3개 이상 가지는 다관능 단량체와, 특정한 분자 구조를 가지는 반응성 폴리머를 함유하는 하드 코팅층용 경화성 수지 조성물을 기재의 한 면에 도포 및 경화시킴으로써, 박막화하면서 고경도의 하드 코팅층을 형성할 수 있다는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-120991호 공보
특허문헌 1에 기재된 하드 코팅 필름과 같은, 기재의 편면에만 하드 코팅층을 형성한 구성에 있어서 원하는 경도를 얻기 위해서는, 하드 코팅층용 경화성 수지 조성물의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이 경우, 얻어진 하드 코팅 필름의 컬이 너무 강해, 하드 코팅 필름을 추가로 가공하거나, 디스플레이 부재로서 사용하거나 할 때에 사용 편의성이 나쁘다고 하는 문제가 있다. 또한, 두께 40㎛ 이하의 비교적 얇은 기재의 편면에 하드 코팅층을 설치한 경우, 저경도 기재의 영향에 의해 하드 코팅 필름의 연필 경도가 악화되기 쉽다. 추가로, 편면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름은, 굽힘에 약하고, 하드 코팅층이 깨지기 쉽다고 하는 문제도 있다.
그 때문에, 본 발명은 고경도, 저컬성, 고굴곡성을 겸비한 하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름에 관한 것이다. 본 발명에 따른 하드 코팅 필름은, 투명 기재의 두께가 5㎛ 이상 40㎛ 이하이고, 하드 코팅층의 각각의 두께가 5㎛ 이상 30㎛ 이하이고, 하드 코팅층의 체적의 합계가, 하드 코팅 필름의 전체 체적의 40％ 이상이며, 총 두께가 80㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 편광판, 하드 코팅 필름 가공품 및 디스플레이 부재는, 상기 하드 코팅 필름을 구비하는 것이다.
본 발명에 따르면, 고경도, 저컬성, 고굴곡성을 겸비한 하드 코팅 필름, 이를 사용한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름의 개략 단면도이다.
도 2는, 굽힘 시험의 시험 방법(원기둥 감기 시험법)을 도시하는 개략도이다.
도 1은, 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름의 개략 단면도이다.
하드 코팅 필름(1)은 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 설치한 것이다.
(투명 기재)
투명 기재(2)는 하드 코팅 필름(1)의 기체가 되는 필름이다. 투명 기재(2)는 투명성 및 가시광선의 투과성이 우수한 재료로 형성되는 필름이라면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 셀룰로오스 트리아세테이트, 시클로올레핀 중합체, 시클로올레핀 공중합체, 아크릴 중합체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리카르보네이트 중 어느 것으로 이루어지는 필름을 사용할 수 있다.
투명 기재(2)의 두께는, 5 내지 40㎛이다. 투명 기재(2)의 두께가 5㎛를 하회하면, 투명 기재(2)가 너무 얇아져, 하드 코팅층(3)의 경도 및 하드 코팅 필름(1)의 강도가 저하된다. 한편, 투명 기재(2)의 두께가 40㎛을 초과하면, 하드 코팅 필름(1)이 두꺼워지기 때문에, 하드 코팅 필름(1)을 사용한 디스플레이 부재의 박형화에 기여할 수 없게 된다.
(하드 코팅층)
하드 코팅층(3a 및 3b)은 바인더 수지로서, 자외선이나 전자선 등의 활성 에너지선 경화성 수지를 적어도 함유하는 하드 코팅층 형성용 조성물을 경화시킴으로써 형성한 것이다. 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 적어도 한쪽은, 활성 에너지선 경화성 수지와 콜로이달 실리카를 함유하는 하드 코팅층 형성용 조성물을 경화시킴으로써 형성된 것이다. 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 적어도 한쪽에 콜로이달 실리카가 포함되어 있으면, 하드 코팅 필름(1)의 연필 경도를 7H 이상으로 할 수 있다. 단, 하드 코팅층(3a 및 3b) 양쪽을, 콜로이달 실리카를 함유하는 활성 에너지선 경화성 수지로 형성해도 된다.
하드 코팅층(3a 및 3b)의 두께는, 5 내지 30㎛이다. 하드 코팅층(3a 및 3b)의 두께가 5㎛을 하회하면, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 경도가 부족해진다. 한편, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 두께가 30㎛를 초과하면, 하드 코팅 필름(1)의 두께가 두꺼워지기 때문에, 하드 코팅 필름(1)을 사용한 디스플레이 부재의 박형화에 기여할 수 없게 된다.
콜로이달 실리카는, 하드 코팅층(3a)에 경도를 부여하는 성분이다. 콜로이달 실리카로서는, 평균 입자 직경이 80nm 이하의 것을 사용한다. 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경이 80nm을 초과하면, 하드 코팅 필름의 투명성이 저하된다. 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 직경이 5nm 이상인 것을 적합하게 사용할 수 있다.
콜로이달 실리카의 첨가량은, 하드 코팅층 형성용 조성물 내에 포함되는 전체 고형분의 20 내지 70질량％로 한다. 콜로이달 실리카의 첨가량이 수지 고형분의 20질량％를 하회하면, 하드 코팅층(3a)의 경도가 불충분해진다. 한편, 콜로이달 실리카의 첨가량이 수지 고형분의 70질량％를 초과하면, 하드 코팅층이 물러지기 때문에, 결과적으로, 경도가 저하된다.
콜로이달 실리카로서, 활성 에너지선의 조사에 의해 반응성을 일으키는 활성 에너지선 반응기로 표면 수식된 표면 수식 콜로이달 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 표면 수식 콜로이달 실리카는, 바인더로서 사용되는 활성 에너지선 경화성 수지에 의해 가교되기 때문에, 하드 코팅층의 경도를 향상시킬 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지는, 자외선, 전자선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 중합되어 경화되는 수지이며, 예를 들어 단관능, 2관능 또는 3관능 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메트)아크릴레이트」는, 아크릴레이트와 메타크릴레이트 양쪽의 총칭이며, 「(메트) 아크릴로일」은, 아크릴로일과 메타크릴로일 양쪽의 총칭이다.
단관능의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 아크릴로일 모르폴린, N-비닐피롤리돈, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 트리데실(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메트)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메트)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메트)아크릴레이트, 인산(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 인산(메트)아크릴레이트, 페녹시(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 페녹시(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 페녹시(메트)아크릴레이트, 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥시드 변성 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥시드 변성 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 메톡시 디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리틸렌 글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시 프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸-2-히드록시프로필 프탈레이트, 2-히드록시-3-페녹시 프로필(메트)아크릴레이트, 2-(메트) 아크릴로일옥시에틸 히드로겐 프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필 히드로겐 프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필 헥사히드로히드로겐 프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필 테트라히드로히드로겐 프탈레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 트리플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 헥사플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 옥타플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 옥타플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 2-아다만탄, 아다만탄디올로부터 유도되는 1가의 모노(메트)아크릴레이트를 가지는 아다만틸 아크릴레이트 등의 아다만탄 유도체 모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 노난디올 디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 프로폭시화 헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메트)아크릴레이트, 히드록시 피발산 네오펜틸글리콜 디(메트)아크릴레이트 등의 디(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 트리스2-히드록시에틸 이소시아네이트 트리(메트)아크릴레이트, 글리세린 트리(메트)아크릴레이트 등의 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트 등의 3관능의 (메트)아크릴레이트 화합물이나, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 헥사(메트)아크릴레이트 등의 3관능 이상의 다관능(메트)아크릴레이트 화합물이나, 이들 (메트)아크릴레이트의 일부를 알킬기나 ε-카프로락톤으로 치환된 다관능(메트)아크릴레이트 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 활성 에너지선 경화성 수지로서, 우레탄(메트)아크릴레이트도 사용할 수 있다. 우레탄(메트)아크릴레이트로서는, 예를 들어 폴리에스테르 폴리올에 이소시아네이트 단량체, 또는 프리폴리머를 반응시켜서 얻어진 생성물에 수산기를 가지는 (메트)아크릴레이트 단량체를 반응시킴으로써 얻어지는 것을 들 수 있다.
우레탄(메트)아크릴레이트의 예로서는, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 톨루엔 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 톨루엔 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 이소포론 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 이소포론 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머 등을 들 수 있다.
상술한 활성 에너지선 경화성 수지는 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 상술한 활성 에너지선 경화성 수지, 하드 코팅층 형성용 조성물 중에서 단량체여도 되고, 일부가 중합된 올리고머여도 된다.
활성 에너지선 경화성 수지에는, 중량 평균 분자량이 8000 내지 15000의 반응성 고분자가, 활성 에너지선 경화성 수지의 고형분의 10 내지 40질량％의 비율로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 활성 에너지선 경화성 수지의 일부로서, 이 반응성 고분자를 배합함으로써, 하드 코팅 필름의 컬을 억제할 수 있다.
중량 평균 분자량이 8000 내지 15000인 반응성 고분자로서는, 주쇄에 (메트) 아크릴기 또는 (메트)아크릴로일기가 복수 결합된 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 이 고분자 화합물의 예로서는, 빔 세트 371, 빔 세트 371 MLV, 빔 세트 DK1, 빔 세트 DK2, 빔 세트 DK3(이상, 아라까와 가가꾸 고교 가부시키가이샤), SMP220A, SMP-250A, SMP-360A, SMP-550A(이상, 교에샤 가가꾸 가부시키가이샤)를 들 수 있다. 이들의 반응성 고분자의 이중 결합 당량은, 200 내지 600g/mol이다.
하드 코팅층 형성용 조성물에는, 광중합 개시제를 첨가해도 된다. 광중합 개시제의 예로서는, 2,2-에톡시 아세토페논, 1-히드록시 시클로헥실페닐케톤, 디벤조일, 벤조인, 벤조인 메틸에테르, 벤조인 에틸에테르, p-클로로벤조페논, p-메톡시벤조페논, 미힐러 케톤, 아세토페논, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다. 이들을 단독, 또는 2종류 이상 배합하여 사용해도 된다.
또한, 하드 코팅층 형성용 조성물에는, 적절히 용제를 첨가해도 된다. 용제의 예로서는, 디부틸에테르, 디메톡시 메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 프로필렌옥시드, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 1,3,5-트리옥산, 테트라히드로푸란, 아니솔 및 페네톨 등의 에테르류, 또한 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논, 메틸시클로헥사논 및 메틸시클로헥사논 등의 케톤류, 또한 포름산에틸, 포름산 프로필, 포름산 n-펜틸, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 아세트산 n-펜틸 및 γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 추가로 메틸셀로솔브, 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 셀로솔브 아세테이트 등의 셀로솔브류를 들 수 있다. 이들을 단독, 또는 2종류 이상 배합하여 사용해도 된다.
또한, 기타의 첨가제로서, 하드 코팅층 형성용 조성물에, 방오제, 표면 조제제, 레벨링제, 굴절률 조제제, 광증감제, 도전 재료를 첨가해도 된다.
본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1)은 롤·투·롤로, 투명 기재의 양면에, 상술한 하드 코팅층 형성용 조성물의 도액을 웨트 코팅법에 의해 도포하고, 도막에 전자선이나 자외선 등의 활성 에너지선을 조사하고, 활성 에너지선 경화성 수지를 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 웨트 코팅법으로서는, 플로우 코팅법, 스프레이 코팅법, 롤 코팅법, 그라비어 롤 코팅법, 에어 닥터 코팅법, 블레이드 코팅법, 와이어 닥터 코팅법, 나이프 코팅법, 리버스 코팅법, 트랜스퍼 롤 코팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 키스 코팅법, 캐스트 코팅법, 슬롯 오리피스 코팅법, 캘린더 코팅법, 다이 코팅법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또한, 자외선 조사에 의해 도막을 경화시킨 경우, 자외선 조사의 경우, 고압 수은 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, 퓨전 램프 등을 사용할 수 있다. 자외선 조사량은, 통상 100 내지 800mJ/cm2 정도이다.
본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1)에서는, 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 설치한 층 구성으로 하고, 투명 기재(2)의 두께가 5 내지 40 ㎛이며, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 막 두께가 모두 5 내지 30㎛이며, 하드 코팅층(3a 및 3b)의 체적의 합계가 하드 코팅 필름(1)의 전체 체적의 40％ 이상이며, 추가로, 하드 코팅 필름(1)의 총 두께가 80㎛ 이하이다. 일반적으로, 두께가 40㎛ 이하인 비교적 얇은 투명 기재(2)를 사용한 경우, 저경도의 투명 기재(2)의 영향에 의해 연필 경도가 악화된다. 이에 비해, 본 실시 형태에 있어서는, 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 적층하고, 투명 기재(2)가 차지하는 체적 비율을 낮게 한 것에 의해, 저경도의 투명 기재(2)의 영향을 저감하고, 하드 코팅 필름(1)의 경도를 높게 할 수 있다. 구체적으로는, 하드 코팅 필름(1)의 표면의 연필 경도가 7H 이상이고, 또한, 표면으로부터 깊이 50nm에 있어서의 초 미소 압입 경도가 450N/mm2 이상이라고 하는 우수한 경도 특성을 가진다.
또한, 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 설치함으로써, 하드 코팅 필름(1)의 컬(휨)을 억제하고, 추가로, 굴곡에 대한 내성도 향상된다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1)을 각 변이 100mm인 정사각형으로 커트한 샘플을 제작하고, 이 샘플을 평면 상에 적재했을 경우, 네 코너의 필름 상승 높이가 모두 20mm 이하이다. 또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1)을 절곡했을 경우, 굴곡부의 굽힘 직경이 10mm 이상인 경우에는 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 어느 쪽에도 크랙이 발생하지 않는다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1)은 초 고경도(연필 경도가 7H 이상)를 가지면서, 컬이 억제되어, 굴곡성도 우수하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 투명 기재(2)의 양면에 하드 코팅층(3a 및 3b)을 상술한 두께로 적층함으로써, 고경도, 저컬성, 고굴곡성을 모두 겸비한 하드 코팅 필름(1)을 실현할 수 있다.
(기타의 변형예)
또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 중 어느 한쪽의 하드 코팅층에, 베젤(흑색 프레임) 인쇄를 실시하거나, 점착층을 형성하거나 해서, 하드 코팅 필름 가공품을 제작해도 된다. 이 하드 코팅 필름 가공품은, 베젤 인쇄 및 점착층 양쪽을 구비해도 되고, 베젤 인쇄 또는 점착층을 단독으로 구비해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 또는 상술한 하드 코팅 필름 가공품을 사용하여, 편광판을 구성해도 된다. 구체적으로는, 도 1에 도시한 하드 코팅 필름(1) 중 어느 한쪽의 하드 코팅층에, 편광 필름을 접합함으로써, 편광판을 구성할 수 있다. 편광 필름은, 예를 들어 폴리비닐알코올 필름에 요오드나 염료를 흡착·배향시킨 것이다.
또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 또는 상술한 하드 코팅 필름 가공품은, 화상 표시 장치에 사용하는 반사 방지 필름이나 방현 필름 등의 디스플레이 부재를 구성하기 위하여 이용할 수 있다. 반사 방지 필름은, 도 1에 도시한 하드 코팅층(3a 또는 3b) 상에 굴절률이 상이한 복수의 층을 적층하여 이루어지는 반사 방지층을 설치함으로써 구성할 수 있다. 반사 방지 필름은, 반사 방지층을 투과하여 투명 기재의 표면에서 반사한 광과, 반사 방지층의 표면에서 반사한 광을 간섭에 의해 제거함으로써 반사를 억제하는 것이다. 반사 방지 필름의 구성예로서는, 투명 기재(2) 상에 하드 코팅층, 고굴절률층, 고굴절률층보다 굴절률이 낮은 저굴절률층을 순서대로 적층한 것을 들 수 있다. 하드 코팅층과 고굴절률층 사이에, 고굴절률층보다 굴절률이 낮고, 저굴절률층보다 굴절률이 높은 중굴절률층을 추가로 설치해도 된다. 방현 필름은, 표면에 형성된 미세한 요철에서 외광을 산란 시킴으로써 외광 등의 투영을 저감하고, 번쩍임을 방지하는 것이다. 방현 필름은, 예를 들어 하드 코팅층(3a 또는 3b)에 수지 입자(유기 필러) 등의 미립자를 첨가하고, 표면에 미세한 요철을 형성함으로써 제작할 수 있다.
또한, 상술한 편광판에, 반사 방지 기능이나 방현 기능을 가지는 층을 조합해도 된다. 구체적으로는, 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 어느 한쪽에 편광 필름을 접합하고, 다른 쪽에, 반사 방지층을 설치함으로써 반사 방지 기능을 가지는 편광판을 구성할 수 있다. 혹은, 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 어느 한쪽에 편광 필름을 접합하고, 다른 쪽에 수지 입자를 첨가함으로써, 방현 기능을 가지는 편광판을 구성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 또는 상술한 하드 코팅 필름 가공품은, 액정 패널 등과 조합하여 표시 장치를 구성하기 위하여 이용할 수 있다. 표시 장치의 구성예로서는, 관찰 측부터 순서대로 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 또는 상술한 하드 코팅 필름 가공품을 사용한 반사 방지 필름, 편광판과, 액정 패널과, 편광판과, 백라이트 유닛을 이 순서대로 적층한 것을 들 수 있다. 또한, 터치 센서를 추가로 적층하고, 터치 센서 부착 표시 장치를 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름(1) 또는 상술한 하드 코팅 필름 가공품은, 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터, 노트북형 컴퓨터 등의 표시 장치나 터치 센서 부착 표시 장치(터치 패널)에 사용되는 광학 기능 필름으로서 이용할 수 있다. 광학 기능 필름으로서는, 하드 코팅 필름 이외에, 상술한 편광 필름이나 반사 방지 필름, 방현 필름 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 따른 하드 코팅 필름은, 액정 표시 장치 등의 표시 패널의 최표면에 설치되는 필름으로서, 혹은, 터치 패널의 최표면에 설치되는 필름으로서, 또는, 다이렉트 본딩 방식이나 에어 갭 방식으로 조립되는 터치 패널에 있어서, 터치 센서와 표시 패널 사이에 설치되는 중간 필름으로서 이용할 수 있다.
상술한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재는 모두, 본 발명에 따른 하드 코팅 필름(1)을 구비한 것이며, 표면의 연필 경도가 7H 이상이고, 또한, 표면으로부터 깊이 50nm에 있어서의 초 미소 압입 경도가 450N/mm2 이상이라고 하는 우수한 경도 특성을 가진다. 또한, 상술한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재를 각 변이 100mm인 정사각형으로 커트한 샘플을 제작하고, 이 샘플을 평면 상에 적재했을 경우, 네 코너의 필름 상승 높이가 모두 20mm 이하이다. 또한, 상술한 편광판, 하드 코팅 필름 가공품, 디스플레이 부재를 절곡했을 경우, 굴곡부의 굽힘 직경이 10mm 이상인 경우에는 하드 코팅층(3a 및 3b) 중 어느 쪽에도 크랙이 발생하지 않는다.
실시예
이하, 본 발명을 구체적으로 실시한 실시예를 설명한다.
트리아세틸셀룰로오스(TAC)로 이루어지는 투명 기재의 표면에, 이하의 조성의 하드 코팅층 형성용 조성물을 바 코팅법에 의해 도포하여 건조시킨 후, 메탈 할 라이드 램프를 사용하여 조사선량 200mJ/m2로 자외선을 조사하여 도막을 경화시켜, 하드 코팅 필름을 얻었다.
<하드 코팅층 형성용 조성물>
·수지 재료
PE-3A(펜타에리트리톨 트리아크릴레이트), 교에샤 가가꾸 가부시키가이샤…9질량부
UA-306H(펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 헥사메틸렌 디이소시아네이트 우레탄 프리폴리머), 교에샤 가가꾸 가부시키가이샤…13질량부
UB/EB 경화성 수지 빔 세트 371, 아라까와 가가꾸 고교 가부시키가이샤…7질량부
·콜로이달 실리카: MEK-ST(평균 입경 15nm), 닛산 가가꾸 고교 가부시키가이샤…43질량부
·중합 개시제: 이르가큐어 184(1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤), BASF사…2질량부
·용제: 메틸이소부틸케톤…26질량부
표 1에, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6에 관한 하드 코팅 필름의 투명 기재의 두께, 하드 코팅층의 두께, 하드 코팅 필름의 총 두께, 하드 코팅층의 체적 비율을 나타낸다. 또한, 비교예 1, 2, 5 및 6에서는, 투명 기재의 한쪽 면에만 하드 코팅층을 형성하고, 다른 예에서는 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 형성하였다.
Figure 112020065586714-pat00001
또한, 표 1에, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 6에 따른 하드 코팅 필름의 연필 경도, 미소 경도, 컬 및 굽힘 시험의 평가 결과를 병행하여 나타낸다. 표 1에 나타내는 연필 경도, 미소 경도, 컬 및 굽힘 시험의 측정 및 평가 방법은, 이하와 같다.
[연필 경도]
JIS K5400-1900에 준거하고, 연필(uni, 미쓰비시 엔삐쯔 가부시키가이샤 제조) 및 클레멘스형 스크래치 시험기(HA-301, 테스터 산교 가부시키가이샤 제조)를 사용하여, 하드 코팅층 표면의 연필 경도를 측정하였다. 연필의 경도를 바꾸면서 반복 시험을 행하고, 흠집에 의한 외관의 변화를 목시로 관찰하고, 흠집이 관찰되지 않는 최대의 경도를 평가값으로 하였다.
[미소 경도]
하드 코팅층의 표면으로부터 깊이 50nm에 있어서의 초 미소 압입 경도를, 초 미소 압입 경도 시험기(NanoIndenterSA2, MTS Systems사 제조)를 사용하여 측정하였다. 측정으로는, 압자로서, 선단 곡률 반경이 100nm, 능각도 80℃의 삼각추 압자를 사용하고, 압입 속도를 2.0nm/s로 하였다.
[컬]
제작된 하드 코팅 필름을 각 변이 10cm인 정사각형으로 잘라낸 샘플을 제작하고, 이 샘플을 평면 상에 적재하고, 네 코너의 상승 높이로서, 평면으로부터 네 코너의 선단까지의 수직 거리를 측정하였다. 이 측정값이 작을수록 컬이 작은 것을 의미한다.
[굽힘 시험]
도 2에, 굽힘 시험의 시험 방법(원기둥 감기 시험법)의 개략도를 나타낸다. 먼저, 제작된 하드 코팅 필름으로부터 100mm(필름의 폭 방향)×30mm(필름의 흐름 방향)의 띠 형상으로 잘라낸 샘플을 제작하였다. 이어서, 도 2에 도시한 바와 같이, 제작된 샘플을 평가용 스테인리스 원기둥(직경 1 내지 40mm(1mm 마다))에 감고, 5초간 손으로 잡아 유지하였다. 이때, 투명 기재의 한쪽 면에만 하드 코팅층이 형성된 샘플에 대해서는, 하드 코팅층을 외측으로 향하여 감았다(즉, 하드 코팅층이 없는 투명 기재의 면이 평가용 스테인리스 원기둥에 접하게 감았다). 이어서, 평가용 스테인리스 원기둥으로부터 분리한 샘플을, 삼파장 형광등으로부터 10cm 이격된 위치에 대고, 감긴 개소에 있어서의 크랙의 유무를 목시로 관찰하였다. 크랙이 보이는 경우에는, 원기둥의 직경을 1단계(1mm) 크게 하여 같은 시험을 행하였다. 하드 코팅층에 크랙이 발생하지 않는 최소의 평가용 스테인리스 원기둥의 직경을 굽힘 시험의 평가값으로 하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 9에서는, 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 설치하고, 투명 기재의 두께를 5 내지 40㎛로 하고, 하드 코팅층의 막 두께를 모두 5 내지 30㎛로 하고, 하드 코팅층의 체적의 합계를 하드 코팅 필름의 전체 체적의 40％ 이상으로 하고, 추가로, 하드 코팅 필름의 총 두께를 80㎛ 이하로 함으로써, 연필 경도, 미소 압입 경도, 컬, 굴곡성 모두가 양호한 하드 코팅 필름이 얻어지는 것이 확인되었다.
이에 비해, 비교예 1 및 2는 투명 기재의 한쪽 면에만 하드 코팅층을 형성한 층 구성에서, 하드 코팅층의 체적 비율이 40％ 미만인 점에서, 연필 경도가 낮고, 컬이 극히 커졌다.
비교예 3 및 4는 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 형성한 층 구성인데, 하드 코팅층의 체적 비율이 40％ 미만으로 함으로써, 연필 경도가 낮아졌다. 또한, 비교예 4에서는, 투명 기재의 두께가 40㎛를 초과하고, 하드 코팅 필름의 총 두께도 80㎛를 초과함으로써, 굴곡성(굴곡에 대한 내성)이 낮았다.
비교예 5 및 6은 투명 기재의 한쪽 면에만 하드 코팅층을 형성한 층 구성에서, 투명 기재의 두께가 40㎛를 초과하고, 하드 코팅 필름의 총 두께도 80 ㎛를 초과하기 때문에, 컬이 커지고, 굴곡성(굴곡에 대한 내성)이 낮았다. 비교예 5에서는, 하드 코팅층의 체적 비율이 40％ 미만으로 함으로써, 연필 경도도 낮아졌다. 또한, 비교예 6에서는, 하드 코팅층의 막 두께를 두껍게 한 것으로 연필 경도는 향상되었지만, 컬이 극히 커졌다.
이상에서, 본 발명에 따르면, 고경도, 저컬성, 고굴곡성 모두를 겸비한 하드 코팅 필름을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.
본 발명에 따른 하드 코팅 필름은, 화상 표시 장치 등에 이용될 수 있다.
1 하드 코팅 필름
2 투명 기재
3a, 3b 하드 코팅층

Claims (7)

  1. 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름이며,
    상기 투명 기재의 두께가 5㎛ 이상 40㎛ 이하이고,
    상기 하드 코팅층 각각의 두께가 5㎛ 이상 30㎛ 이하이고,
    상기 하드 코팅층의 체적의 합계가, 상기 하드 코팅 필름의 전체 체적의 40％ 이상이며,
    총 두께가 80㎛ 이하이고,
    상기 투명 기재가 셀룰로오스 트리아세테이트, 시클로올레핀 중합체, 시클로올레핀 공중합체, 아크릴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리카르보네이트 중 어느 필름이고,
    상기 하드 코팅층이, 활성 에너지선 경화성 수지로서, (메트)아크릴레이트 단량체와, 우레탄(메트)아크릴레이트와, 중량 평균 분자량이 8000 내지 15000이고 이중 결합 당량이 200-600g/mol인 반응성 고분자를 함유하는 조성물의 경화막이고, 상기 반응성 고분자가 상기 활성 에너지선 경화성 수지의 고형분의 10 내지 40질량％의 비율로 함유되고,
    연필 경도가 7H 이상이며,
    표면으로부터 깊이 50nm의 위치에 있어서의 초 미소 압입 경도가 450N/mm2 이상이며,
    상기 하드 코팅 필름을 각 변이 100mm인 정사각형으로 잘라낸 샘플의 네 코너의 필름 상승 높이가 20mm 이하이고,
    굽힘 직경 10mm 이상으로 절곡했을 때에 균열이 생기지 않고,
    상기 투명 기재의 한쪽 면측의 하드 코팅층이, 평균 입자 직경이 80nm 이하이고 표면에 자외선 반응기를 가지는 표면 처리 콜로이달 실리카 및 자외선 경화 수지를 함유하고,
    상기 투명 기재의 다른 쪽 면측의 하드 코팅층이, 자외선 경화 수지를 함유하고, 콜로이달 실리카를 함유하지 않고,
    상기 투명 기재의 상기 한쪽 면측의 하드 코팅층이, 상기 콜로이달 실리카를 20질량％ 이상 70질량％ 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는, 하드 코팅 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 기재된 하드 코팅 필름을 갖는 편광판.
  5. 제4항에 기재된 편광판을 갖는 디스플레이 부재.
  6. 제1항에 기재된 하드 코팅 필름의 한쪽 면에 점착층을 부여한, 하드 코팅 필름 가공품.
  7. 제1항에 기재된 하드 코팅 필름의 한쪽 면에 인쇄층 및 점착층을 부여한, 하드 코팅 필름 가공품.
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