JP2011248198A - 光学フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナール加工が施されたウェブ状の基材フィルム上にナール高さよりも厚い塗布膜厚の機能膜を形成された場合でも、フィルム同士の接触及びロール巻き形状に生じる問題が回避された光学フィルム及びその製造方法を提供する。
【解決手段】透明基材フィルム１０の両側端部に高さＡの凸状のナール１２が施された一方の面上に膜厚Ｂの機能膜１１が塗布形成された光学フィルムであって、前記機能膜が両側端部の前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまで膜厚Ｃで形成されており、（Ａ＋Ｃ）＞Ｂの関係にある。
【選択図】図６

Description

本発明は、プラスチックフィルムなどのウェブ状の支持体上に塗膜を塗布し、その塗膜を乾燥・硬化することで機能膜が形成された光学フィルム及びその製造方法に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の光学表示装置においては、基材フィルム上に表面を保護するためのハードコート膜、太陽光や蛍光灯等の外光の写り込みを防止するための防眩膜あるいは反射防止膜等の、機能膜を形成した光学フィルムが設けられている。光学フィルムとして詳しくは、液晶表示装置用の偏光板保護フィルム、位相差フィルム、反射防止フィルム、輝度向上フィルム、ハードコートフィルム、防眩フィルム、帯電防止フィルム、視野角拡大等の光学補償フィルム等がある。

これらのハードコート膜や反射防止膜等の機能膜は、例えば特許文献１に開示されているように、多くの場合において大量生産が可能なロールトゥロール方式で連続的に搬送されるウェブ状の基材フィルム上に、紫外線硬化性樹脂若しくは電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等を含む塗膜を塗布する工程と、塗布された塗膜を乾燥する工程と、塗膜を硬化する工程とを経ることにより形成される。ロールへの塗布方式は、基材フィルムへの連続塗布が可能であり、コスト面・生産効率面において有効な生産方式である。

上記した光学フィルムの基材フィルムは、巻き取り機によって巻き取ることによるスリ傷の発生や、平滑な表面の貼り付き・ブロッキングを防止するために、図１及び図２に示すように、基材フィルムの両側端部に貼り付き・ブロッキングを防止するナールと称する突起部が設けられている。このナールは、フィルム間の接触による不良の発生や、ロールの巻き形状のズレ、貼り付き・ブロッキング等を防止している。ナール加工はエンボスリング及びバックロールよりなるナール加工装置にフィルムを通す、あるいは凹凸のパターンを側面に有する金属リングを加熱・加圧することにより加工することができる（例えば、特許文献２（第５６頁）参照）。

光学フィルムの生産時においては、この基材両側端部に加工されたナールの高さが、ロール形状を保つために重要な役割を担っている。図２（ａ）に示すように、基材フィルムのナール高さが塗布膜厚よりも高い場合は、ロール作製時においてフィルム同士が接触しない構造となる。しかし、図２（ｂ）及びその端部を拡大した図３に示すように、塗布膜厚がナール高さよりも厚い場合は、ロール作製時において点線で囲って示したとおり塗布膜と基材フィルムが接触する。その結果、ロール形状において、ねじれ・ブロッキング・貼り付き等の不良現象が生じる。生産性向上を目的とした基材フィルムの長尺化による製品ロール径の増大と、大型薄型ディスプレイへの対応のための基材フィルムの広幅化による製品ロール重量の増大により、上記した不良現象と同様な問題が生じる。

特開２００９−３４６２０号公報 ＷＯ２００８−０６８９６１号公報

本発明は上記した事情を鑑みてなされたもので、ナール加工が施されたウェブ状の基材フィルム上にナール高さよりも厚い塗布膜厚の機能膜を形成された場合でも、フィルム同士の接触及びロール巻き形状に生じる問題が回避された光学フィルム及びその製造方法を提供することを課題としている。

本発明の請求項１に係る発明は、透明基材フィルムの両側端部に高さＡの凸状のナールが施された一方の面上に膜厚Ｂの機能膜が塗布形成された光学フィルムであって、前記機能膜が両側端部の前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまで膜厚Ｃで形成されており、（Ａ＋Ｃ）＞Ｂの関係にあることを特徴とする光学フィルムである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、両側端部の前記ナールの高さＡと前記機能膜の塗布膜厚Ｂが、Ａ＜Ｂの関係にあることを特徴とする請求項１に記載する光学フィルムである。

また、本発明の請求項３に係る発明は、両側端部の前記ナールの高さＡと前記機能膜の塗布膜厚Ｂが、Ａ＞Ｂの関係にあることを特徴とする請求項１に記載する光学フィルムである。

また、本発明の請求項４に係る発明は、前記透明基材フィルムの面上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｂと、前記ナール上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｃが、Ｂ≧Ｃの関係にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載する光学フィルムである。

また、本発明の請求項５に係る発明は、前記ナールの高さＡと、前記機能膜の塗布膜厚Ｂと、前記ナール上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｃと、前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄとが、それぞれＡ＝７μｍ±２μｍ、Ｂ＝９μｍ±２μｍ、Ｃ＝９μｍ±２μｍ、Ｄ＝５ｍｍ±１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載する光学フィルムである。

次に、本発明の請求項６に係る発明は、ロールトゥロール方式で連続的に搬送されるウェブ状透明基材フィルムの両側端部に高さＡの凸状のナール加工が施された該透明基材フィルムの一方の面上に、紫外線硬化性樹脂若しくは電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む塗膜を形成する塗布工程と、前記塗布工程で前記透明基材フィルム上に塗布された塗膜を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥した塗膜に紫外線若しくは電子線を照射するか又は加熱して塗膜を硬化する硬化工程とを含む膜厚Ｂの機能膜を形成する光学フィルムの製造方法において、
前記塗膜を前記透明基材フィルムの両側端部の前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまでの塗布幅で塗布して機能膜を形成することを特徴とする光学フィルムの製造方法である。

本発明の光学フィルムは、上記した構成であるため、ロール形成時のフィルム間の接触部分は、塗布膜厚に関わらずナール部分のみの構造をとる。ナール上塗工によってフィルム間隔を未塗工の原反ロールと略同等に保つことで、ナール加工が施されたウェブ状の基材フィルム上にナール高さよりも厚い塗布膜厚の機能膜を形成された場合を含めて、機能膜の塗布膜厚を変更した場合にも、フィルム同士の接触及びロール巻き形状に生じる問題を回避することが可能である。また、ロール径の拡大に伴う上記と同様な問題の発生を回避することが可能となる。

従来の光学フィルムの、機能膜の塗布範囲を平面で示した説明図である。 従来の光学フィルムの、ロール形成時のフィルム間隔を断面で示した説明図である。 従来の光学フィルムの、ナール近傍端部のフィルム間隔を拡大断面で模式的に示した説明図である。 本発明の光学フィルムの、機能膜の塗布範囲を平面で示した説明図である。 本発明の光学フィルムのロール形成時のフィルム間隔を断面で示した説明図である。 本発明の光学フィルムの一例の、ナール近傍端部のフィルム間隔を拡大断面で模式的に示した説明図である。

本発明の光学フィルム及びその製造方法を一実施形態に基づいて以下に説明する。

本発明の光学フィルムは、両側端部に高さＡの凸状のナール（１２）が施された透明基材フィルム（１０）をロールトゥロール方式で連続的に搬送し、その凸状のナール（１２）が施された一方の面上に、紫外線硬化性樹脂若しくは電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む塗膜を塗布形成し、塗布された塗膜を乾燥し、更に乾燥した塗膜に紫外線若しくは電子線を照射するか又は加熱して塗膜を硬化することで、膜厚Ｂの機能膜（１１）が形成されている。機能膜（１１）には、高硬度、反射防止性、防眩性、帯電防止性等の機能性が付与される。機能膜は機能性を付与する観点から、２以上の膜を積層してもよい。本発明の光学フィルムにおいては、図４〜図６に示すように、この塗膜が透明基材フィルムの両側端部のナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまでの塗布幅で塗布されて機能膜が形成されている特長がある。

本発明の光学フィルムにおいては、図５（ａ）に示すように基材フィルムのナール高さＡが塗布膜厚Ｂよりも高い場合と、及び図５（ｂ）に示すように塗布膜厚Ｂがナール高さＡよりも厚い場合とのいずれの場合も、（Ａ＋Ｃ）＞Ｂとなり、ロール作製時においてフィルム同士が接触しない構造となる。図６は、塗布膜厚Ｂがナール高さＡよりも厚い場合の、光学フィルムの端部を拡大したものである。ここでは、ナールの凸状部の上に塗布された機能膜端部が、透明基材フィルムの両側端部のナールと同様の役割を担うことで、フィルム間隔を未塗工の原反ロールと略同等に保つ。そこで、フィルム中央部で塗布厚Ｂの塗膜が、透明基材フィルムの両側端部のナール凸状部上に塗布厚Ｃ（この時Ｂ≧Ｃの関係にある）で形成されるために、透明基材フィルムの両側端部のナール凸状部に架かる長さ幅Ｄは少なくとも４ｍｍ以上あることが望ましく、Ｄは５ｍｍ±１ｍｍが好ましい。

本発明に用いられるウェブ状透明基材フィルムとしては、適度の透明性、機械的強度を有したプラスチックフィルムを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ジアセチルセルロース、アセチルセルロースブチレート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等のフィルムを用いることができる。中でも、トリアセチルセルロースフィルムは複屈折率が小さく光学異方性がなく、透明性が良好であることから好適に用いることができる。

透明基材フィルムの厚さは、目的の用途に応じて、適宜選択すればよいが、通常２５μｍ以上２００μｍ以下の範囲内にあることが好ましく、更には４０μｍ以上８０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

また、透明基材フィルムには必要に応じて、帯電防止剤や紫外線吸収剤、可塑剤、劣化防止剤、滑り剤といった添加物が含まれていてもよいが、光学フィルムとして高透明なフィルムを選択する必要があるため、粒子形状をした添加物等は粒子径が大きい場合には光の透過性および光の直進性を低くしてしまい、透明性を下げる原因となるため、あまり好ましくない。できる限り、内部への粒子状の添加物は避けるか、添加する場合でもナノ粒子等光学的に悪影響の無いものを選択する必要がある。ハンドリング上、易接着層などは、必要となるが、透明基材フィルムの外側に、なるべく表面粗さを抑えた状態で、コーティングする必要がある。また、表面がコロナ処理、フレーム処理、プラズマ処理、易接着処理等が施されたものであっても構わない。

本発明に係る透明基材フィルムは、前記したように、巻き取り機によって巻き取ることによるスリ傷の発生や、平滑な表面の貼り付き・ブロッキングを防止するために、基材フィルムの両側端部に、貼り付き・ブロッキングを防止するナールと称する突起部が設けられている。このナール部は、フィルム間の接触による不良の発生や、ロールの巻き形状のズレ、貼り付き・ブロッキング等を防止している。ナール加工は、透明基材フィルムを製造後、目的とする幅にスリットした後、前述したように、エンボスリング及びバックロールよりなるナール加工装置にフィルムを通す、あるいは凹凸のパターンを側面に有する金属リングを加熱・加圧することにより加工することができる。

ナールの凸状部の高さＡは、ロール状態でのフィルム同士の接触・傷付きを防ぐために７μｍ±２μｍ程度が望ましい。ナールの凸状部の幅は、フィルムを有効利用するためにできるだけ狭いことが望まれるが、原反ロールの重量が集中し、それを支えるため、少なくとも４ｍｍ以上の幅が必要であり、好ましくは７ｍｍ以上、更には１０ｍｍ程度とすることが好ましい。

以下の説明では、本発明の光学フィルムとして、ハードコート層を有したフィルムを一例として説明する。まず、透明基材フィルムの両側端部に凸状のナールが施された面上に、光学フィルムの機械強度を発揮させるためのハードコート層を設ける。ハードコート材料の塗膜は透明基材フィルムの両側端部のナールの凸状部上に架かる長さ幅Ｄまでの塗布幅で塗布する。機能膜を形成するハードコート材料としては、電離線や紫外線硬化型の樹脂が使用され、紫外線硬化型のアクリル酸エステル類、アクリルアミド類、メタクリル酸エステル類、メタクリルアミド等のアクリル系樹脂や有機珪素系樹脂やポリシロキサン樹脂が最適である。これらの材料の中には、硬化性を向上させるために、重合開始剤を添加してもよい。ハードコート材料は、溶媒に溶かし固形分を１〜８０質量％、より好ましくは３〜６０質量％に調整して透明基材フィルム上に塗布することができる。

本発明の光学フィルムの製造方法において、その塗布方式としては公知の方法を用いることが出来る。具体的には、グラビアコーター、ダイコーター等を用いる方法があげられる。また、本発明の乾燥工程において、乾燥条件は、使用した溶剤の種類、量、その他のハードコート層の処方により適宜決定すればよい。ロールトゥロール方式で連続的に搬送されるウェブ状透明基材フィルム上に塗布された塗膜を乾燥する乾燥工程として、例えば乾燥温度として４０〜１５０℃、乾燥時間として１０秒〜５分があげられる。

硬化工程は、乾燥した前記ハードコート層表面に電離放射線を照射してハードコート層を硬化する工程である。硬化皮膜を形成するための光源としては、紫外線を発生する高原として、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハラ
イドランプ、キセノンランプ、無電極放電管等を用いることができる。照射条件として紫外線照射量は、通常１００〜１５００ｍＪ／ｃｍ^２である。

ハードコート層の厚みとしては、物理膜厚０．１μｍ以上５０μｍ以下、特に２μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。ハードコート層の厚みが０．１μｍ以下の場合は、機械強度の性能が出にくく、厚みが５０μｍ以上の場合は、フィルムの曲げや引張りなどにより、ハードコート層にクラックが発生しやすく、後加工性が悪くなる。

本発明の光学フィルムの一例であるハードコートフィルムには、帯電防止層、反射防止層、紫外線吸収層、近赤外線吸収層、導電層、電磁波シールド層、ガスバリア層等をハードコート層の上層もしくは下層、あるいは透明基材フィルムの反対側に加工することが出来る。ここで、ハードコート層以外は通常極めて薄い薄膜であるため、本発明の特徴であるナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまでハードコート層を塗布することが必須である。また、反射防止フィルム等光学フィルム全体の固さは、下地層であるハードコート層の固さの影響を受けやすい。そのため、できるだけ機械強度が高いハードコート層を選択する必要がある。鉛筆硬度試験において、２Ｈ、５００ｇ過重で、５回試験を行った時に、２本以上傷がつかないハードコート層を使用する。

以下に、本発明の具体的実施例および比較例について説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
連続して搬送される透明基材フィルムとして、トリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製ＴＤ−８０Ｕ）を用いた。このナール加工の高さＡは７μｍである。ハードコート材料として紫外線硬化型アクリル系樹脂を塗布し、乾燥・紫外線硬化させて、塗布膜厚Ｂ＝９μｍ、凸状部上に架かる長さ幅Ｄ＝５ｍｍ、凸状部上の膜厚Ｃ＝９μｍのハードコート層を設け、巻き長さ５００ｍの本発明の光学フィルムのロールを作成した。なお、ロールは巻き取り用コアの両端で支え、ロール面に加重がかからない状態で室温で４８時間放置し、ロール状態での観察とフィルムを引き出した状態での観察を行った。

＜比較例１＞
塗布膜厚Ｂ＝９μｍのハードコート層を設け、ナール凸状部上にはハードコート層を設けずに、他は実施例１と同様にして、巻き長さ５００ｍの比較例の光学フィルムのロールを作成し観察を行った。

上記した実施例と比較例の光学フィルムについて、ねじれ、ブロッキング、貼り付きを評価した。その結果を表１に示す。

表１に示す通り、本発明によれば、ナール上への塗布によってフィルム間隔が維持され、塗布厚みが９μｍとナール高さ７μｍより厚い場合でも、比較例で見られるようなロール作製時の問題点である、ねじれ、ブロッキング、貼り付きは発生しなかった。つまり、本発明がロール作製時の問題に対し、優れた効果を有することが確認できた。

１０・・・透明基材フィルム １１・・・機能膜 １２・・・ナール
Ａ・・・ナールの凸状部高さ Ｂ・・・機能膜の塗布膜厚
Ｃ・・・ナール凸状部上の機能膜の塗布膜厚 Ｄ・・・ナール凸状部上に架かる長さ幅

Claims (6)

1. 透明基材フィルムの両側端部に高さＡの凸状のナールが施された一方の面上に膜厚Ｂの機能膜が塗布形成された光学フィルムであって、前記機能膜が両側端部の前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまで膜厚Ｃで形成されており、（Ａ＋Ｃ）＞Ｂの関係にあることを特徴とする光学フィルム。
2. 両側端部の前記ナールの高さＡと前記機能膜の塗布膜厚Ｂが、Ａ＜Ｂの関係にあることを特徴とする請求項１に記載する光学フィルム。
3. 両側端部の前記ナールの高さＡと前記機能膜の塗布膜厚Ｂが、Ａ＞Ｂの関係にあることを特徴とする請求項１に記載する光学フィルム。
4. 前記透明基材フィルムの面上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｂと、前記ナール上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｃが、Ｂ≧Ｃの関係にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載する光学フィルム。
5. 前記ナールの高さＡと、前記機能膜の塗布膜厚Ｂと、前記ナール上に塗布形成された機能膜の膜厚Ｃと、前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄとが、それぞれＡ＝７μｍ±２μｍ、Ｂ＝９μｍ±２μｍ、Ｃ＝９μｍ±２μｍ、Ｄ＝５ｍｍ±１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載する光学フィルム。
6. ロールトゥロール方式で連続的に搬送されるウェブ状透明基材フィルムの両側端部に高さＡの凸状のナール加工が施された該透明基材フィルムの一方の面上に、紫外線硬化性樹脂若しくは電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含む塗膜を形成する塗布工程と、前記塗布工程で前記透明基材フィルム上に塗布された塗膜を乾燥する乾燥工程と、前記乾燥工程で乾燥した塗膜に紫外線若しくは電子線を照射するか又は加熱して塗膜を硬化する硬化工程とを含む膜厚Ｂの機能膜を形成する光学フィルムの製造方法において、
   前記塗膜を前記透明基材フィルムの両側端部の前記ナール凸状部上に架かる長さ幅Ｄまでの塗布幅で塗布して機能膜を形成することを特徴とする光学フィルムの製造方法。

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