JP2003131007A

JP2003131007A - 光学フィルム及びその製造方法

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Publication number: JP2003131007A
Application number: JP2001330533A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Imai; 孝博今井; Satoru Ishida; 悟石田; Takuzo Watanabe; 卓三渡邊; Yoshimi Inaba; 喜己稲葉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】基材とハードコート層の屈折率が異なることに
よって発生する干渉ムラを防止できる光学フィルム及び
簡単かつ低コストなその製造方法を提供することを目的
とする。【解決手段】基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、ハードコート層と基材の界面近傍の屈折
率が連続的に変化することを特徴とする光学フィルム
と、基材を溶解もしくは膨潤させる溶剤を用いてハード
コート層を該基材に塗布することを特徴とする光学フィ
ルムの製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディスプレイ、たと
えば液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プロジェ
クションディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬデ
ィスプレイ等の表面を保護する目的で使用される基材上
にハードコート層を設けた光学フィルムおよびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来各種ディスプレイに用いられる反射
防止用途などの光学フィルムは、光学特性の他にも、耐
擦傷性や耐薬品性および耐候性を考慮し、基材表面上に
活性エネルギー線硬化型樹脂を用いたハードコート層を
設けることが多かった。しかしこの活性エネルギー線硬
化によって得られたハードコート層の屈折率は、図２に
示すように、用いられる基材の屈折率とかけ離れる場合
が多いために、ハードコート層表面で反射する光と、ハ
ードコート層と基材の界面で反射する光の干渉のため
に、虹色のムラ（干渉ムラ）を生じ、ディスプレイの視
認性を劣化させ、またディスプレイの美観を損なうもの
であった。

【０００３】例えば、ハードコート層に用いる樹脂は、
通常１．５〜１．６程度の屈折率である。これに対して
基材の屈折率は、たとえばポリエチレンテレフタレート
であれば１．６５程度、トリアセチルセルロースであれ
ば１．４５程度である。従ってハードコート層と基材と
の界面が明確にある場合には、屈折率の違いにより界面
での光の反射が起こる。そのためにハードコート層表面
での反射成分と、界面での反射成分との干渉が起こるた
めに虹色の干渉ムラを生じる結果となるのである。

【０００４】従ってこの干渉ムラを抑制するために、特
開平８−１９７６７０号公報または特開２０００−１１
１７０６号公報に示されるような技術が発明、開示され
ている。特開平８−１９７６７０号公報に記載の干渉ム
ラ低減技術は、基材上に凹凸を設けることによってハー
ドコート層と基材との界面での光の反射を散乱させる技
術である。しかし、光を散乱させるために凹凸が大きい
と干渉ムラは低減するがＨａｚｅが上昇するという不具
合が生じ、凹凸が小さすぎると光の散乱効果が弱まり干
渉ムラの低減効果が弱まるという不具合が生じていた。

【０００５】また、特開２０００−１１１７０６号公報
に記載の干渉ムラ防止技術は、基材とハードコート層の
屈折率差を少なくするために、基材とハードコート層の
間に中間層を設けるというものである。この技術では中
間層を設けても段階的に屈折率が変化するに過ぎず、干
渉ムラは少なくなっても無くなるまでには至らない。ま
た中間層を設ける工程が必要となるためコストアップに
つながるという不具合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたものであり、簡単かつ低コストで
干渉ムラの無い光学フィルムおよびその製造方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、ハードコート層と基材の界面近傍の屈折
率が連続的に変化することを特徴とした、干渉ムラを防
止する光学フィルムを提供するものである。このような
構成にすることで、基材とハードコート層界面からの反
射が無くなり、干渉ムラ無くすことができる。

【０００８】また、基材がポリエステルからなる光学フ
ィルム、および、基材が酢酸セルロースからなる光学フ
ィルムを提供するものである。ポリエステルは安価で入
手し易いため、干渉ムラの無い光学フィルムを安価に提
供でき、酢酸セルロースは、ポリエステルに比較して価
格は高いが、光学的に複屈折が少なく、透明性が高く、
Ｈａｚｅを低く出来るなどの利点があるため、光学特性
の良い光学フィルムを提供できる。

【０００９】さらに前記記載の光学フィルムを製造する
際に、基材を溶解または膨潤させる溶剤を用いてハード
コート層を塗布することを特徴とする光学フィルムの製
造方法を提供するものである。このような製造方法によ
り干渉ムラの無い光学フィルムを簡便且つ安価に製造す
ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
基材上にハードコート層を形成した光学フィルムを図１
に示す。光学フィルムを形成する基材１としては、種々
の有機高分子からなるフィルムもしくはシートを用いる
ことができる。通常ディスプレイ等の光学部材に使用さ
れる基材は、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、
ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン
等）、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナルタレー
ト等）、セルロース系（酢酸セルロース（トリアセチル
セルロース、ジアセチルセルロース等）、セロファン
等）、ポリアミド系（ナイロン−６、ナイロン−６６
等）、アクリル系（ＰＭＭＡ等）、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、エチ
レンビニルアルコール等の有機高分子が用いられる。

【００１１】さらには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
加し、機能を付加させたものも使用できる。また、この
基材は上記物質単体、もしくは複数の物質を積層もしく
は混合させたものでもよい。また、基材の厚みは光学フ
ィルムを用いる用途によって適宜選択することができ、
２５〜３００μｍが好ましい。しかしこれに限定するも
のではない。

【００１２】ハードコート層２は基材の表面改質を目的
として、光学フィルムのスチールウールラビング試験に
よる耐擦傷性、鉛筆ひっかき試験による硬度、テープ剥
離試験による密着性、最小曲げ試験によるクラック性等
の諸特性を要求されるスペックを満足させるように樹脂
を選択して使用することが出来る。

【００１３】ハードコート層を形成する樹脂としては、
活性エネルギー線硬化型樹脂が用いられることが多く、
多官能モノマー、オリゴマーを使用することが出来る。
多官能モノマーとしては、たとえば１，４−ブタンジオ
ール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサジオール
（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メ
タ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、ト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、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、
３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、
ジエチレングリコールビスβ−（メタ）アクリロイルオ
キシプロピネート、トリメチロールエタントリ（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（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（２−ヒドロキシエチル）イソシアネート
ジ（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、２，３−ビス（メタ）アクリロ
イルオキシルエチルオキシメチル[２．２．１]ヘプタ
ン、ポリ１，２−ブタジエンジ（メタ）アクリレート、
１，２−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルヘキサ
ン、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
テトラデカンエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、１０−デカンジオール（メタ）アクリレート、３，
８−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルトリシクロ
[５．２．１０]デカン、水素添加ビスフェノールＡジ
（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）ア
クリロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、１，
４−ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）シクロ
ヘキサン、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチル
グリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、エポキシ
変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等が挙げ
られる。

【００１４】多官能モノマーは１種類のみを使用しても
よいし、２種類以上を併用してもよい。また、必要であ
れば単官能モノマーと併用し共重合させることも出来
る。単官能モノマーとしては、たとえばＮ−ビニルピロ
リドン、エチルアクリレート、プロピルアクリレート等
のアクリル酸エステル類、エチルメタクリレート、プロ
ピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブ
チルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソオ
クチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリ
レート、シクロヘキシルメタクリレート、ノニルフェニ
ルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類、テトラ
フルフリルメタクリレート、およびそのカプロラクトン
変性物などの誘導体、スチレン、α−メチルスチレン、
アクリル酸等およびそれらの混合物が挙げられる。

【００１５】活性エネルギー線に紫外線を用いる場合
は、光重合開始剤を用いることが必要となる。光重合開
始剤としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾイン
とそのアルキルエーテル類；アセトフェノン、２，２―
ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトンなどのアセトフェノ
ン類；メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノ
ン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン
類；チオキサン、２，４−ジエチルチオキサントン、
２，４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサ
ントン類；ベンゾフェノン、４，４−ビスメチルアミノ
ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類およびアゾ化合
物、過酸化物類、ケタール類、ジスルフィド化合物類、
フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ホス
フィンオキシド類などが挙げられる。これらを単体で用
いるか、もしくは２種類以上を混合して用いることが出
来る。

【００１６】さらには、トリエタノールアミン、メチル
ジエタノールアミンなどの第３級アミン；２−ジメチル
アミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エ
チルなどの安息香酸誘導体等の光開始助剤などと組み合
わせて使用することが出来る。これらラジカル重合開始
剤の使用量は、前記活性エネルギー線硬化型樹脂の重合
成分１００重量部に対して０．１〜２０重量部であり、
好ましくは１〜１０重量部である。

【００１７】また、必要に応じて公知の一般的な塗料添
加剤を配合することが出来る。たとえば良好な塗布面を
得るためのレベリング剤、スリップ性を付与するための
シリコーン系あるいはフッ素系の滑剤などがその例であ
る。これら添加剤の使用量は活性エネルギー線硬化型樹
脂１００重量部に対して０．０１〜１重量部が適当であ
る。

【００１８】前記多官能あるいは単官能モノマーを基材
上に塗布する際には溶剤で希釈し塗液化することが可能
である。本発明においては、基材を溶解または膨潤させ
る性質を持った溶剤を選択する必要がある。これは、塗
布液を調整する際にそのような溶剤を用いれば塗布直後
から基材を溶解しつつ樹脂層を形成するために、界面が
不明確になり屈折率を連続的に変化させることが可能と
なるためである。例えば、ポリエチレンテレフタレート
を基材に用いた場合は、有機溶剤に対して比較的安定で
あるが、フェノール、ニトロベンゼン、クロロフェノー
ル、クロロベンゼン、ヘキサフルオロイソプロパノール
等が、また基材がトリアセチルセルロースの場合には、
クロロホルム、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、酢
酸エチル等の溶剤が適している。

【００１９】以上のように基材を溶解または膨潤させる
組み合わせと、組成物の安定性、基材に対する濡れ性、
揮発性などを考慮して溶剤は選定され、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、２−
メトキシエタノール等のアルコール類、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチル等のケトン類、酢酸
メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジイ
ソプロピルエーテル等のエーテル類、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、へキシレングリコール等の
グリコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、
エチルカルビトール、ブチルカルビトール等のグリコー
ルエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪
族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素、Ｎ−メチルピロリド
ン、ジメチルホルム等を用いることが出来る。

【００２０】また、希釈溶剤は１種類のみならず２種類
以上を混合して用いることが可能である。また、樹脂そ
のものの粘度が比較的低く、基材を溶解または膨潤する
性質を持ち合わせている場合には溶剤を用いる必要の無
い場合もある。また、基材に対して安定な溶剤と混合し
て使用することも出来る。

【００２１】このように樹脂、添加剤、溶剤、および必
要に応じて光重合開始剤を混合、攪拌して、ハードコー
ト層の塗液とする。この塗液を基材に塗布する方法とし
ては、ウェットコーティング法、たとえばグラビアコー
ティング法、ロールコーティング法、リバースコーティ
ング法、ダイコーティング法、ナイフコーティング法、
ワイヤーバーコーティング法、ディップコーティング
法、スプレーコーティング法、エアーナイフコーティン
グ法、カーテンコーティング法等が挙げられ、所望の厚
みに塗布する。その後溶剤成分をドライヤーによって蒸
発させ、基材上に樹脂層を形成させる。その厚みは、厚
すぎるとカールを生じたり、クラックを生じる可能性が
あり、また薄すぎると所望の硬度が得られないという不
具合もあるので通常１〜２０μｍ程度、好ましくは２〜
１０μｍが適正な厚みである。ここでは、基材を溶解す
る溶剤をハードコート層の塗液に入れているが、ハード
コート層の塗液を塗布する直前に基材を溶解する溶剤を
事前に塗布しておく方法をとることも可能である。

【００２２】このように基材上にハードコート層塗液を
塗布、乾燥させた樹脂層の硬化に用いる活性エネルギー
線は、電磁波および粒子線を用いる。一般的には電磁波
の場合は紫外線を、粒子線には電子線を用いることが多
い。紫外線の光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀
ランプ、超高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプ
が使用できる。またランプの形態としては有電極ラン
プ、および無電極ランプがあるが、どちらを使用しても
よい。紫外線の照射量は、硬化させるハードコート層の
樹脂組成および膜厚によって異なるが、１００〜５００
０ｍＪ／ｃｍ２が適当であり好ましくは５００〜２００
０ｍＪ／ｃｍ２である。

【００２３】さらに紫外線照射を行う際に硬化させる空
間を窒素ガスで置換させてもよい。窒素による置換は樹
脂の硬化時の酸素阻害を抑制する効果があり、特に樹脂
層の最表面での架橋密度を上げることが可能となり表面
硬度が向上する。

【００２４】電子線を用いて硬化させる場合には、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５０〜１０００ＫｅＶ
のエネルギーを有する電子線が利用できる。

【００２５】このように形成された光学フィルムは、図
１に示すように、ハードコート層と基材の界面が無く、
屈折率曲線３は連続的に変化している。従って、ハード
コート層表面で反射する光と、ハードコート層と基材の
界面で反射する光の干渉のために、虹色のムラ（干渉ム
ラ）が発生することを防止できる。

【００２６】

【実施例】以下実施例について詳細に説明するが、本発
明は実施例に限定されるものでは無い。＜実施例１＞基材として厚み１８８μｍのポリエチレン
テレフタレートを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン９重量部ヘキサフルオロイソプロパノール１重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２７】＜実施例２＞基材として厚み８０μｍトリ
アセチルセルロースを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン５重量部酢酸メチル５重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２８】＜比較例１＞基材として厚み１８８μｍの
ポリエチレンテレフタレートを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン１０重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２９】＜比較例２＞基材として厚み８０μｍトリ
アセチルセルロースを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン１０重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００３０】前記実施例および比較例において、鉛筆硬
度、スチールウールラビング、密着性および外観を評価
した。その結果は表１に示す。

【００３１】鉛筆硬度・・・ＪＩＳＫ５４０１に示さ
れた試験方法に基づき評価した。耐擦傷性・・・＃００００のスチールウールを用いて、
２５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけながら１０回往復摩擦
し、キズの発生の有無を評価した。密着性・・・ハードコート層表面を１ｍｍ角１００点カ
ット後、セロハンテープ[ニチバン（株）製、工業用２
４ｍｍ幅粘着テープ]により密着させ、その後セロハン
テープを剥がし、剥離数を評価した。外観・・・光学フィルムのハードコート層が形成された
反対の面を、サンドペーパーで擦り、その後艶消しの黒
色塗料を塗布し、ハードコート層形成側から光学フィル
ムを観察した。

【００３２】

【表１】

【００３３】実施例および比較例の比較によると、基材
を溶解または膨潤させる溶剤を塗布液に混合させてハー
ドコート層を形成させた場合と、用いずに形成させた場
合で鉛筆硬度、スチールウールラビング、密着性の諸特
性を変化させずに干渉ムラのみ無くすことが可能となる
ことが確認された。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、基材上にハードコート層を設
けた光学フィルムにおいて、ハードコート層と基材の界
面近傍の屈折率が連続的に変化することより、干渉ムラ
を防止することが可能となった。その結果、光学フィル
ムをディスプレイに使用した場合、従来よりも視認性を
向上させることができた。

【００３５】また、ハードコート層を塗布する際に調整
される塗布液に基材を溶解または膨潤させる溶剤を用い
た製造方法をとることで、干渉ムラの無い光学フィルム
を簡便且つ安価に製造することができた。

【００３６】また、このようにして製造された光学フィ
ルムは、ハードコート層の塗液が基材表面を溶解して塗
布されているため、耐久性や密着性を通常のものよりも
上がるとういう効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハードコート層の屈折率が基材よりも高い場合
の屈折率曲線を図示した本発明の光学フィルムの断面図
である。

【図２】ハードコート層の屈折率が基材よりも高い場合
の屈折率曲線を図示した従来の技術による光学フィルム
の断面図である。

【符号の説明】

１・・・基材２・・・ハードコート層３・・・屈折率曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲葉喜己東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内Ｆターム(参考） 2K009 AA15 BB24 BB28 CC24 DD02 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、ハードコート層と基材の界面近傍の屈折
率が連続的に変化することを特徴とする光学フィルム。
【請求項２】基材がポリエステルからなる請求項１記載
の光学フィルム。
【請求項３】基材が酢酸セルロースからなる請求項１記
載の光学フィルム。
【請求項４】請求項１から３の何れかに記載の光学フィ
ルムを製造する方法であって、基材を溶解または膨潤さ
せる溶剤を用いてハードコート層を該基材に塗布するこ
とを特徴とする光学フィルムの製造方法。