JP2014012412A - ハードコートフィルム - Google Patents
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Abstract
【課題】アクリレートを主成分とするモノマーもしくはオリゴマー、光重合開始剤、希釈溶剤の混合物をハードコート層として用いることにより、優れた耐ペン摺動性、及び表面硬度を有するタッチパネル基板及びそれを用いたタッチパネルを提供すること。
【解決手段】フィルムの表面を第1面、裏面を第2面とし、該フィルムの第1面および第2面の両面にハードコート層を積層したハードコートフィルムにおいて、第1面のハードコート層の鉛筆硬度が第2面のハードコート層よりも高いことを特徴とするハードコートフィルムとする。
【選択図】 図1
【解決手段】フィルムの表面を第1面、裏面を第2面とし、該フィルムの第1面および第2面の両面にハードコート層を積層したハードコートフィルムにおいて、第1面のハードコート層の鉛筆硬度が第2面のハードコート層よりも高いことを特徴とするハードコートフィルムとする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、耐ペン摺動性、耐薬品性、耐候性に優れた透明タッチパネル等に用いられる透明導電性フィルムに関するものである。
近年、CRTやLCDなどの表示装置上に配置されて表示を見ながら指やペン等で押さえることによりデータや指示・命令を入力できる透明タッチパネルが普及している。従来はタッチパネル等の基板としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアクリル樹脂などからなるアンダーコート(UC)を積層し、その上に透明導電膜としてインジウムと錫の複合酸化物(ITO)を成膜した透明導電性フィルムが用いられてきた。しかし、ITOとハードコートの密着が悪いと、ITOの耐ペン摺動性や耐屈曲性が悪くなり実使用上の問題があった。
透明タッチパネルは2枚の透明電極層の電極面同士を相対するように配置された構造を有し、その電極間の空間部には誤動作を防ぐ為に少なくとも一方の電極層上に、10μm以下の非導電性のスペーサーにより、一定保持されている。例えば、アナログ式タッチパネルの場合、タッチペン又は指の押し圧により電極面同士が接触して導通し、位置検出をする構造をとる。
透明タッチパネルの構造は、一般的には上部電極/下部電極としてプラスチック基板/ガラス基板、ガラス基板/ガラス基板の構成がほとんどである。上部電極のほとんどはポリエチレンテレフタレート樹脂などのプラスチック基板を用いて作製されており、上部電極にガラス基板を用いる場合にはかなり薄い基板が必要になる。ガラス基板はサイズの大型化が難しく、軽量化、薄型化、破損防止、更にはロール・ツー・ロール方式による高生産性などのメリットから上部電極、下部電極ともにガラス基板からプラスチック基板への置き換えは徐々に進んでいる。
プラスチック基板を用いた透明タッチパネルには、熱可塑性樹脂が好ましく用いられているが、一般に熱可塑性樹脂からなるプラスチック基板は、前記用途での電極パターニング工程、接着工程等で使用される極性溶媒等への耐性が不十分となる場合が多い。また、優れた耐ペン摺動性を得るためには、適当なハードコート層をプラスチック基板の片面もしくは両面に積層する必要がある。
本発明の目的は、上記の様な耐ペン摺動性の低下という問題点に鑑みアクリレートを主成分とするモノマーもしくはオリゴマー、光重合開始剤、希釈溶剤の混合物をハードコート層として用いることにより、優れた耐ペン摺動性、及び表面硬度を有するタッチパネル基板及びそれを用いたタッチパネルを提供することにある。
すなわち本発明の請求項1に係る第1の発明は、フィルムの表面を第1面、裏面を第2面とし、該フィルムの第1面および第2面の両面にハードコート層を積層し、前記第2面のハードコート層上に透明導電層を形成したハードコートフィルムにおいて、前記第1面のハードコート層の鉛筆硬度が前記第2面のハードコート層よりも高く、前記第2面のハードコート層と前記透明導電層との間にアンダーコート層を備えることを特徴とするハードコートフィルムである。
本発明の請求項2に係る第2の発明は、前記第2面のハードコート層上に透明導電層を有することを特徴とする請求項1に記載のハードコートフィルムである。
本発明の請求項3に係る第3の発明は、前記第1面に鉛筆硬度が3H以上のハードコート層が積層され、前記第2面に鉛筆硬度が2H以上のハードコート層が積層されていることを特徴とする請求項1または2に記載のハードコートフィルムである。
本発明の請求項4に係る第4の発明は、前記ハードコート層を形成するハードコート剤が、アクリレートを主成分とするモノマーもしくはオリゴマーと、光重合開始剤と、紫外線吸収剤とを含有することを特徴とする請求項1〜3に記載のハードコートフィルムである。
本発明の請求項5に係る第5の発明は、前記ハードコート剤に含まれるアクリレートオリゴマーあるいはアクリレートモノマーが光硬化型アクリレートオリゴマーあるいは光硬化型アクリレートモノマーである請求項1〜4に記載のハードコートフィルムである。
本発明の請求項6に係る第6の発明は、前記第1面のハードコート層の組成成分と、前記第2面のハードコート層の組成成分が異なることを特徴とする請求項1〜5に記載のハードコートフィルムである。
本発明の請求項7に係る第7の発明は、請求項1〜6に記載のハードコートフィルムを用いたタッチパネルである。
本発明に従うと、タッチパネル用プラスチック基板の表面硬度、及び耐ペン摺動性を改善することが出来、さらに紫外線硬化性樹脂からなるハードコート層を用いている為、生産性に優れ、品質面で向上したハードコート層積層フィルムからなるタッチパネル用プラスチック基板を得ることが出来る。
本発明のタッチパネル用プラスチック基板は、熱可塑性樹脂からなるベースフィルムの少なくとも片面にハードコート層を積層し、さらにその上に透明導電層を積層したものである。前記タッチパネル用プラスチック基板の構成は本発明の効果を損なわない範囲で、ベースフィルムの片面又は両面に目的に応じて各種構成層を設けても良い。各種構成層としては例えば、ガスバリア性の向上、透明導電層と透明プラスチックとの密着性などを向上させるには金属酸化物層を積層することも出来る。
本発明のタッチパネル用プラスチック基板は、第1面にJIS K 5400に定める1kg荷重での鉛筆硬度が3H以上、第2面に鉛筆硬度が2H以上のハードコート層を積層することにより、第2面上に透明導電層を形成した際の透明導電層の耐ペン摺動性(荷重:2.2N)10万回試験前の抵抗値R0、試験後の抵抗値Rの比(R/R0)が1.0以下であることを特徴としている。耐ペン摺動性試験前の抵抗値の変化比(R/R0)が1.0を超えると、正確な位置の検出が難しくなるという問題が発生し、実使用に耐えうるものではない。
本発明に使用するベースフィルムの厚みは、特に限定はしないが、好ましくは50〜500μmであり、より好ましくは100〜400μmである。
本発明に用いられるハードコート剤の主成分のアクリレートとしては、特に限定はしないが、透明導電層積層時の温度に耐え、透明性を維持できる樹脂が好ましい。さらに硬化後の機械特性及び透明性、耐薬品性、耐熱性はもちろんのこと、塗布加工時の低粘度化等の諸物性を考慮した場合、具体的には3次元架橋の期待出来る3官能以上のアクリレートを主成分とするモノマーもしくはオリゴマーを架橋して成る紫外線硬化性樹脂が好ましい。3官能以上のアクリレートとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ポリエステルアクリレート等が好ましいが、特に好ましいのは、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレートおよびポリエステルアクリレートである。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用しても構わない。また、これら3官能以上のアクリレートの他にエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、等のいわゆるアクリル系樹脂を併用することが可能である。これらの樹脂は、いずれのコート方法用いても工業的な製造を考慮すると5分以内で硬化できるものが望ましい。
ベースとなる硬化樹脂としては1分子中に少なくとも1個以上の架橋性二重結合を有する化合物が挙げられる。例えば、光硬化型樹脂としては、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリオールアクリレートなどのアクリル系樹脂が好ましい。具体的には、架橋性オリゴマー、単官能または多官能モノマー、光重合開始剤、光開始助剤などを含むものである。
架橋性オリゴマーとしては、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、シリコーン(メタ)アクリレート等のアクリルオリゴマーが好ましい。具体的にはポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、ポリウレタンのジアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ(メタ)アクリレート等がある。
単官能または多官能モノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル等のアクリルモノマーが好ましい。具体的には2官能の(メタ)アクリル酸エステルとしてはトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等がある。3官能の(メタ)アクリル酸エステルとしては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)アクリレート等がある。4官能の(メタ)アクリル酸エステルとしてはテトラメチロールメタンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等がある。6官能の(メタ)アクリル酸エステルとしてはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等がある。
本発明において、活性エネルギー線が紫外線である場合には、光増感剤(光重合開始剤)を添加する必要があり、ラジカル発生型の光重合開始剤としてベンゾイン、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;チオキサントン、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;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類;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及びアゾ化合物などがある。これらは単独または2種以上の混合物として使用でき、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できる。
前記、光重合開始剤の添加量は主成分のアクリレートに対して0.1〜5重量部であり好ましくは0.5〜3重量部である。下限値未満ではハードコート層の硬化が不十分となり好ましくない。また、上限値を超える場合は、ハードコート層の黄変を生じたり、耐候性が低下するため好ましくない。
光硬化型樹脂を硬化させるのに用いる光は紫外線、電子線、あるいはガンマ線などであり、電子線あるいはガンマ線の場合、必ずしも光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。これらの線源としては高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプや加速電子などが使用できる。
溶剤については、前記の主成分のアクリレートを溶解するものであれば特に限定しない。具体的には、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、乳酸エチル、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、等が挙げられる。これらの溶剤は1種を単独で用いても良いし、2種以上を併用しても良い。
フィルム基材へのコーティング方法は、特に限定されるものではないが、実用的には、ダイコーター、カーテンフローコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、スピンコーター、マイクログラビアコーター等によるコーティングが一般的である。
プラスチックフィルムは、特に限定されるものではなく、公知のプラスチックフィルムの中から適宜選択して用いることができる。具体的には、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、セロハン、ナイロンフィルム、ポリビニルアルコール系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリアセテートフィルム、ポリスチレンフィルム、アクリル系フィルム、耐熱性・エンプラ系フィルム、フッ素樹脂フィルム、トリアセチルセルロースフィルム等のプラスチックフィルムが挙げられる。
プラスチックフィルムは、特に限定されるものではなく、公知のプラスチックフィルムの中から適宜選択して用いることができる。具体的には、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、セロハン、ナイロンフィルム、ポリビニルアルコール系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリアセテートフィルム、ポリスチレンフィルム、アクリル系フィルム、耐熱性・エンプラ系フィルム、フッ素樹脂フィルム、トリアセチルセルロースフィルム等のプラスチックフィルムが挙げられる。
透明導電層を形成する一般的な方式としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等のPVD法、あるいはCVD法、塗工法、印刷法等がある。なお透明導電層の形成材としては特に制限されるものではなく、例えば、インジュウム・スズ複合酸化物(ITO)、スズ酸化物、銅、アルミニウム、ニッケル、クロムなどがあげられ、異なる形成材が重ねて形成されてもよい。また透明導電層は、透明導電層を形成する前に、透明性や光学特性等を向上させるためのアンダーコート層を設ける場合もある。さらに密着性を向上させるために、上記アンダーコート層と基材フィルムとの間に単一の金属元素又は2種以上の金属元素の合金からなる金属層を設ける場合もある。金属層にはシリコン、チタン、錫及び亜鉛からなる群から選ばれた金属を用いることが望ましい。
以下に実施例および比較例を挙げて本発明について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、部は特に断りの無い限り重量基準である。
<ハードコート塗布液の調整>
フィルム基材の第1面及び第2面上に塗布するハードコート塗布液を以下に示すように調整した。
[ハードコート塗布液(H−1)の調整]
紫光 UV−7605B(日本合成化学社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−2)の調整]
UN−3320HC(根上工業株式会社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−3)の調整]
UA−306T(共栄社化学株式会社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、ビスコート8F(大阪有機化学工業株式会社製)2部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、コーティング剤を調液した。
[ハードコート塗布液(H−4)の調整]
紫光 UV−7605B(日本合成化学社製)50部、SR−494(サトマー社製)50部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−5)の調整]
UA−306T(共栄社化学株式会社製)50部、DA314(ナガセケムテックス社製)50部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
フィルム基材の第1面及び第2面上に塗布するハードコート塗布液を以下に示すように調整した。
[ハードコート塗布液(H−1)の調整]
紫光 UV−7605B(日本合成化学社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−2)の調整]
UN−3320HC(根上工業株式会社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−3)の調整]
UA−306T(共栄社化学株式会社製)100部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、ビスコート8F(大阪有機化学工業株式会社製)2部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、コーティング剤を調液した。
[ハードコート塗布液(H−4)の調整]
紫光 UV−7605B(日本合成化学社製)50部、SR−494(サトマー社製)50部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
[ハードコート塗布液(H−5)の調整]
UA−306T(共栄社化学株式会社製)50部、DA314(ナガセケムテックス社製)50部、イルガキュア184(チバ・ジャパン社製)4部、酢酸メチル50部、2−ブタノン50部を混合し、ハードコート塗布液を調製した。
<参考例1>
[ハードコート層の作成]
厚さ188μmのPETフィルム基材表面の第1面にバーコーターによりハードコート塗布液H−1を塗布し、乾燥、紫外線照射を行い第1のハードコート層を形成した。続いてハードコート塗布液H−4を用い、第1面と同様の工程で第2面にハードコート層を形成した。
[透明導電膜の作成]
次に、ハードコート層を形成したフィルムの第2面に対し、真空成膜装置内で、DCマグネトロンスパッタリング法により、酸化インジウム錫(ITO)を表面抵抗値が400Ω/ になる膜厚(約20nm)を成膜して透明導電膜層を形成し、ハードコートフィルムを作製した。
[ハードコート層の作成]
厚さ188μmのPETフィルム基材表面の第1面にバーコーターによりハードコート塗布液H−1を塗布し、乾燥、紫外線照射を行い第1のハードコート層を形成した。続いてハードコート塗布液H−4を用い、第1面と同様の工程で第2面にハードコート層を形成した。
[透明導電膜の作成]
次に、ハードコート層を形成したフィルムの第2面に対し、真空成膜装置内で、DCマグネトロンスパッタリング法により、酸化インジウム錫(ITO)を表面抵抗値が400Ω/ になる膜厚(約20nm)を成膜して透明導電膜層を形成し、ハードコートフィルムを作製した。
参考例1と同様の工程により、表1に示したハードコート塗布液の組み合わせを用いて、参考例2〜6及び比較例1〜3のハードコートフィルムを作製した。作製した参考例1〜6及び比較例1〜3のハードコートフィルムの鉛筆硬度及びペン摺動耐性試験前後の透明導電層の抵抗値比(R/R0)を調べた結果を表2に示す。
<評価方法>
・鉛筆硬度:JIS K 5400に準拠し、1000g荷重で測定した。
・ペン摺動前後の抵抗値変化比測定:耐ペン摺動性(荷重:2.2N)10万回試験の前後に、50mm×70mm角のサンプルに、長手方向(70mmの方向)に電圧5Vを印可して、サンプルにかかる電圧値をテスターにより測定した。
・鉛筆硬度:JIS K 5400に準拠し、1000g荷重で測定した。
・ペン摺動前後の抵抗値変化比測定:耐ペン摺動性(荷重:2.2N)10万回試験の前後に、50mm×70mm角のサンプルに、長手方向(70mmの方向)に電圧5Vを印可して、サンプルにかかる電圧値をテスターにより測定した。
本発明より、フィルムの第1面と第2面で異なる硬度のハードコート層を形成したハードコートフィルムは、耐ペン摺動試験前後の抵抗値変化比がいずれも1.0以下となり、タッチパネルに用いるハードコートフィルムに適した表面硬度、及び耐ペン摺動性を持つことが分かった。
本発明のハードコートフィルムは、タッチパネル用として上部電極および下部電極として用いられる。
1 フィルム基材
2 第1面ハードコート
3 第2面ハードコート
4 透明導電層
2 第1面ハードコート
3 第2面ハードコート
4 透明導電層
Claims (5)
- フィルムの表面を第1面、裏面を第2面とし、該フィルムの第1面および第2面の両面にハードコート層を積層し、前記第2面のハードコート層上に透明導電層を形成したハードコートフィルムにおいて、前記第1面のハードコート層の鉛筆硬度が前記第2面のハードコート層よりも高く、前記第2面のハードコート層と前記透明導電層との間にアンダーコート層を備えることを特徴とするハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層を形成するハードコート剤が、アクリレートを主成分とするモノマーもしくはオリゴマーと、光重合開始剤と、紫外線吸収剤とを含有することを特徴とする請求項1に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート剤に含まれるアクリレートオリゴマーあるいはアクリレートモノマーが光硬化型アクリレートオリゴマーあるいは光硬化型アクリレートモノマーである請求項1または2に記載のハードコートフィルム。
- 前記第1面のハードコート層の組成成分と、前記第2面のハードコート層の組成成分が異なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のハードコートフィルム。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のハードコートフィルムを用いたタッチパネル。
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