JP2022048117A - ハードコーティングフィルム、及びこれを備えた画像表示装置 - Google Patents

ハードコーティングフィルム、及びこれを備えた画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】防汚性に優れ、且つ優れた耐摩耗性、耐スクラッチ性及び耐屈曲性を有するハードコーティングフィルム、及び前記ハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置を提供する。【解決手段】基材、及び前記基材の少なくとも一方の面に形成されたハードコーティング層を含む、ハードコーティングフィルムであって、前記ハードコーティング層は、ヒドロキシ基含有透光性樹脂、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤、及び溶剤を含むハードコーティング組成物から形成され、前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定したとき、前記ハードコーティング層のふっ素（Ｆ）元素含有量が全体元素１００％に対し１０～５５％である、ハードコーティングフィルムとする。【選択図】なし

Description

本発明は、ハードコーティングフィルム、及びこれを備えた画像表示装置に係り、より詳しくは、防汚性に優れ、且つ優れた耐摩耗性、耐スクラッチ性及び耐屈曲性を有するハードコーティングフィルム、及び前記ハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置に関する。
ハードコーティングフィルムは、液晶表示装置、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置、プラズマディスプレイ（ＰＤ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの画像表示装置において表面保護などの目的から利用されている。
近年は、既存の柔軟性のないガラス基板の代わりに、プラスチック又はＵＴＧ（ｕｌｔｒａ ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）などのように柔軟性のある材料を用いて紙のように曲がっても表示性能をそのまま保持できるフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置又は折り畳み（ｆｏｌｄａｂｌｅ）表示装置が次世代の表示装置として急浮上している。これに伴い、硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）が高く且つ耐擦傷性に優れるのみならず、製造工程は勿論のこと、使用中でもフィルム端においてカール（ｃｕｒｌ）現象が生じることなく、フレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置又は折り畳み（ｆｏｌｄａｂｌｅ）表示装置に適用できる程の十分な耐屈曲性を備えることでクラックが発生しないハードコーティングフィルムに対する研究が行われている。
さらには、ハードコーティングフィルムがディスプレイの最外郭に配置されて使用される場合が多く、耐摩耗性、耐スクラッチ性などのような機械的物性に加え、指紋、マーカーなどによる表示に対する耐性及び／又は除去容易性に関連した防汚性が主な性能として要求されている。
大韓民国公開特許第１０－２００５－００１００６４号は、複合ハードコーティング層が付与された物体及び複合ハードコート層の形成方法に関し、具体的に、物体の表面に設けられたハードコート層と、ハードコート層の表面に設けられた防汚表面層を含む複合ハードコート層が付与された物体であって、ハードコート層は、活性エネルギー線硬化性化合物を含むハードコート剤組成物の硬化物からなり、防汚表面層は、フルオロを含有する多官能（メタ）アクリレート化合物と、フルオロを含有する単官能（メタ）アクリレート化合物を含む表面材料の硬化物からなり、前記防汚表面層は、前記ハードコート層に固着されている、複合ハードコート層が付与された物体に関する内容を開示している。
しかし、前記技術の場合、高分子基材フィルムにハードコーティング層及び防汚層をそれぞれ導入する必要があるため工程が複雑になり、これに伴う歩留まりの低下及び工程コストのアップなどによる価格の上昇などの問題点がある。
さらには、超薄型ディスプレイに対する要求の台頭に伴い、耐摩耗性及び耐スクラッチ性に加え、防汚性をも発揮できるハードコーティング層を単一層として備えるハードコーティングフィルムの開発が要求されている。
本発明の一目的は、防汚性に優れ、且つ優れた耐摩耗性、耐スクラッチ性及び耐屈曲性を有するハードコーティングフィルムを提供することである。
本発明の他の目的は、前記ハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置を提供することである。
一方で、本発明は、基材、及び
前記基材の少なくとも一方の面に形成されたハードコーティング層を含む、ハードコーティングフィルムであって、
前記ハードコーティング層は、ヒドロキシ基含有透光性樹脂、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤、及び溶剤を含むハードコーティング組成物から形成され、
前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定したとき、前記ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率（ａｔｏｍｉｃ ｐｅｒｃｅｎｔ）が１０～５５ａｔ％である、ハードコーティングフィルムを提供する。
本発明の一実施形態において、前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート化合物を含んでよい。
本発明の一実施形態において、前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～５０重量％の量で含まれてよい。
本発明の一実施形態において、前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、パーフルオロアルキル基が含まれた（メタ）アクリレート、パーフルオロポリエーテル基が含有された（メタ）アクリレート、パーフルオロ環状脂肪族基が含有された（メタ）アクリレート、及びパーフルオ芳香族基が含有された（メタ）アクリレートからなる群より選ばれる一つ以上を含んでよい。
本発明の一実施形態において、前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～４０重量％の量で含まれてよい。
本発明の一実施形態において、前記ハードコーティング層は、消しゴムと錘を用いて１ｋｇの荷重で３０００回擦った後の水接触角が１００°以上であってよい。
他の一方で、本発明は、前記ハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置を提供する。
また他の一方で、本発明は、前記ハードコーティングフィルムが備えられたフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置のウインドウを提供する。
また他の一方で、本発明は、前記ハードコーティングフィルムが備えられた偏光板を提供する。
また他の一方で、本発明は、前記ハードコーティングフィルムが備えられたタッチセンサを提供する。
本発明に係るハードコーティングフィルムは、ヒドロキシ基含有透光性樹脂とふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物を含むハードコーティング組成物を用いてハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率を特定の範囲に制御することにより、防汚性に優れ且つ耐摩耗性及び耐スクラッチ性に優れる。さらに、本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、優れた耐屈曲性を有することでフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置又は折り畳み（ｆｏｌｄａｂｌｅ）表示装置に有利に適用することができる。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の一実施形態は、
基材、及び前記基材の少なくとも一方の面に形成されたハードコーティング層を含む、ハードコーティングフィルムであって、
前記ハードコーティング層は、ヒドロキシ基含有透光性樹脂、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤、及び溶剤を含むハードコーティング組成物から形成され、
前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定したとき、前記ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率（ａｔｏｍｉｃ ｐｅｒｃｅｎｔ）が１０～５５ａｔ％である、ハードコーティングフィルムに関する。
本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、ヒドロキシ基含有透光性樹脂とふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物を含むハードコーティング組成物を用いてハードコーティング層を形成することにより、防汚性に優れ且つ耐摩耗性に優れる。具体的に、ヒドロキシ基含有透光性樹脂のヒドロキシ基がふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物のふっ素原子と反発作用してふっ素原子がハードコーティング層の表面に配向されるようにしてハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率を１０～５５ａｔ％の水準に制御し、防汚性だけでなく耐摩耗性と耐スクラッチ性を発揮できるようにする。特に、前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、光硬化によってハードコーティング層のマトリックスを形成してハードコーティング層の耐摩耗性を向上させることができる。
これにより、本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、耐摩耗性及び耐スクラッチ性に加え、防汚性をも発揮できるハードコーティング層を単一層として備えることができ、超薄型ディスプレイに有利に適用することができる。
さらに、本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、ハードコーティング層面を内側にして曲率半径１ｍｍで２０万回繰り返し折り曲げてもフィルムの破断やハードコーティング層の剥離が発生しない程度に優れた耐屈曲性を有することでフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置又は折り畳み（ｆｏｌｄａｂｌｅ）表示装置に有利に適用することができる。
本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が、前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定したとき、１０～５５ａｔ％、好ましくは、１５～５５ａｔ％、より好ましくは、１５～５０ａｔ％である。前記ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が１０ａｔ％未満であると防汚性及び耐摩耗性が低下せず、５５ａｔ％を超えると耐スクラッチ性が低下することがある。
前記ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率は、前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）にて後述する実験例に記載された方法に従い測定した値である。
本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、基材、及び前記基材の少なくとも一方の面に形成されたハードコーティング層を含む。
本発明の一実施形態において、前記基材は、当該技術分野において用いられるものであれば特に制限されずに用いられてよく、具体的に、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるフィルムが用いられてよい。より具体的に、前記基材は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂；ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースなどのセルロース系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレートなどのアクリル系樹脂；ポリスチレン、アクリロニトリル－スチレン共重合体などのスチレン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系又はノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン－プロピレン共重合体などのポリオレフィン系樹脂；塩化ビニル系樹脂；ナイロン、芳香族ポリアミドなどのアミド系樹脂；イミド系樹脂；スルホン系樹脂；ポリエーテルスルホン系樹脂；ポリエーテルエーテルケトン系樹脂；硫化ポリフェニレン系樹脂；ビニルアルコール系樹脂；塩化ビニリデン系樹脂；ビニルブチラール系樹脂；アリレート系樹脂；ポリオキシメチレン系樹脂；エポキシ系樹脂などのような熱可塑性樹脂からなるフィルムが挙げられ、前記熱可塑性樹脂のブレンド物からなるフィルムも用いてよい。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコン系などの熱硬化性樹脂又は紫外線硬化型樹脂からなるフィルムやＵＴＧ（ｕｌｔｒａ ｔｈｉｎ ｇｌａｓｓ）を用いてもよい。本発明の一実施形態によれば、繰り返しの折り曲げに対する耐久性に優れてフレキシブルな画像表示装置により容易に適用し得るポリイミド系樹脂或いはポルリエステル系樹脂を用いてよい。
前記基材の厚さは特に制限されないが、８～１０００μｍ、具体的には、２０～１５０μｍであってよい。前記基材の厚さが８μｍ未満であるとフィルムの強度が低下して加工性に劣り、１０００μｍを超えると透明性が低下したりハードコーティングフィルムの重量が大きくなるという問題が生じる。
本発明の一実施形態において、前記ハードコーティング層は、ハードコーティング組成物を前記基材の少なくとも一方の面に塗布することで形成してよい。
前記ハードコーティング層は、防汚性を示すため、基材の視認側とは反対側の面に形成される場合、下部に配置される光学層又はパネルなどに貼り付け難いことがある。そのため、前記ハードコーティング層は、好ましくは、基材の視認側の面に単一層で形成されてよい。
本発明の一実施形態において、前記ハードコーティング組成物は、ヒドロキシ基含有透光性樹脂、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤、及び溶剤を含む。
本発明の一実施形態において、前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、光硬化型樹脂であり、前記光硬化型樹脂は、ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート化合物を含んでよい。
前記ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート化合物としては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシ－３－フェニルオキシプロピル（メタ）アクリレート、１,４－ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシアルキル（メタ）アクリロイルホスフェート（ここで、アルキルは、例えば、メチル、エチル又はプロピルである）、４－ヒドロキシシクロヘキシル（メタ）アクリレート、１,６－ヘキサンジオールモノ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールモノ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ（メタ）アクリレートなどを例に挙げられ、これらはそれぞれ単独で又は二種以上を組み合わせて用いてよい。
前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～５０重量％、好ましくは、５～５０重量％の量で含まれてよい。前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂の含有量が１重量％未満であると耐摩耗性に劣ることがあり、十分な硬度向上を図り難く、また５０重量％を超えるとカーリングが酷くなるという問題が生じる。
本発明の一実施形態において、前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、防汚性、耐摩耗性、及び耐薬品性を付与する成分である。前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、ふっ素を含有し、且つＵＶ硬化型官能基を有しており、ハードコーティング層のマトリックスを形成するヒドロキシ基含有透光性樹脂と化学的に結合し得るものであれば特に限定されない。
前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、パーフルオロアルキル基が含有された（メタ）アクリレート、パーフルオロポリエーテル基が含有された（メタ）アクリレート、パーフルオロ環状脂肪族基が含有された（メタ）アクリレート、及びパーフルオ芳香族基が含有された（メタ）アクリレートからなる群より選ばれる１以上を用いてよく、この場合、優れた防汚性能を示すと共に、ハードコーティング層と化学的結合を形成することで繰り返しの使用後でも防汚性能を長く保持する耐久性に優れるという利点があって好ましい。
前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、ＵＶ硬化型官能基を１～６個有することが好ましい。
前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、前記ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～４０重量％の量で含まれてよく、好ましくは、２～４０重量％、より好ましくは、１０～４０重量％の量で含まれてよい。前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物が前記範囲内で含まれると、優れた耐摩耗性及び防汚性効果の付与が可能になるため好ましい。前記ＵＶ硬化型官能基含有化合物の含有量が前記範囲未満であると、十分な耐摩耗性又は防汚性が得られ難いことがあり、前記範囲を超えると、硬度及び／又は耐スクラッチ特性が低下することがある。
本発明の一実施形態において、前記光開始剤は、ハードコーティング組成物の光硬化誘導のために含まれ、例えば、光照射によってラジカルを形成できる光ラジカル開始剤を含んでよい。
前記光開始剤の例として、化学構造又は分子結合エネルギーの差によって分子の分解でラジカルを生成させるＴｙｐｅ１型開始剤、及び３級アミンと共存して水素引き抜きを誘導するＴｙｐｅ２型開始剤などが挙げられる。
例えば、前記Ｔｙｐｅ１型開始剤は、４－フェノキシジクロロアセトフェノン、４－ｔ－ブチルジクロロアセトフェノン、４－ｔ－ブチルトリクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、２－ヒドロキシ－２－メチル－ｌ－フェニルプロパン－１－オン、１－（４－イソプロピルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－ｌ－オン、１－（４－トデシルフェニル）－２－ヒドロキシ－２－メチルプロパン－１－オン、４－（２－ヒドロキシエトキシ）－フェニル（２－ヒドロキシ－２－プロピル）ケトン、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；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、ベンジルジメチルケタールなどのベンゾイン類;ホスフィンオキサイド類；チタノセン化合物などを含んでよい。
例えば、Ｔｙｐｅ２型開始剤は、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチルエーテル、４－フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、４－ベンゾール－４’－メチルジフェニルサルファイト、３,３’－メチル－４－メトキシベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類；チオキサントン、２－クロロチオキサントン、２－メチルチオキサントン、２,４－ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類などが挙げられる。
上述した光開始剤は、単独で又は２種以上混合して用いてよい。また、前記Ｔｙｐｅ１型及びＴｙｐｅ２型開始剤を単独で又は併用しても構わない。
前記光開始剤は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し約０．１～１０重量％、好ましくは、約０．１～５重量％の量で含まれてよい。前記光開始剤の含有量が０．１重量％未満であると、十分な硬化が進められず、ハードコーティングフィルム又はハードコーティング層の機械的物性及び密着力が確保できないことがある。前記光開始剤の含有量が１０重量％を超えると、硬化収縮による貼合不良、クラック、カール現象が生じることがある。
本発明の一実施形態において、前記溶剤は、前述した組成を溶解又は分散させ得るものであって当該技術分野において知らされたものであれば制限されずに用いてよい。また、前記溶剤は、ハードコーティング組成物を基材に塗布し乾燥する過程で、前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物が表面張力の差によってコーティング層の最外郭の表面に浮上する時間を付与する役割を併せて遂行する。
使用可能な溶剤は、アルコール系（メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど）、ケトン系（メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、シクロヘキサノンなど）、アセテート系（エチルアセテート、プロピルアセテート、ｎ－ブチルアセテート、ｔ－ブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エ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、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、メトキシペンチルアセテートなど）、ヘキサン系（ヘキサン、ヘプタン、オクタンなど）、ベンゼン系（ベンゼン、トルエン、キシレンなど）、エーテル系（ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど）などが好ましく用いられてよい。前記例示された溶剤は、それぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いてよい。
前記溶剤は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１０～５０重量％、好ましくは、２０～５０重量％の量で含まれてよい。前記溶剤の含有量が前記含有量未満であると粘度が高くなり作業性に劣るだけでなく基材の膨潤を十分に進行させることができなくなり、逆に前記範囲を超えると乾燥過程で時間が多く掛かり経済性に劣るという問題があるため、前記範囲内で適宜用いる。
本発明の一実施形態において、前記ハードコーティング組成物は、前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂に加え、他の透光性樹脂を更に含んでよい。
前記他の透光性樹脂としては、光硬化型（メタ）アクリレートオリゴマー及び／又はモノマーを含んでよい。
前記光硬化型（メタ）アクリレートオリゴマーとしては、通常、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレートなどを用い、ウレタン（メタ）アクリレートが好ましい。ウレタン（メタ）アクリレートは、分子内にヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートとイソシアネート基を有する化合物を触媒の存在下で反応させて製造することができる。前記分子内にヒドロキシ基を有する（メタ）アクリレートの具体的な例としては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシイソプロピル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、カプロラクトン開環ヒドロキシアクリレート、ペンタエリトリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどがある。また前記イソシアネート基を有する化合物の具体的な例としては、１,４－ジイソシアナートブタン、１,６－ジイソシアナートヘキサン、１,８－ジイソシアナートオクタン、１,１２－ジイソシアナートドデカン、１,５－ジイソシアナート－２－メチルペンタン、トリメチル－１,６－ジイソシアナートヘキサン、１,３－ビス（イソシアナートメチル）シクロヘキサン、トランス－１,４－シクロヘキセンジイソシアネート、４,４’－メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、イソホロンジイソシアネート、トルエン－２,４－ジイソシアネート、トルエン－２,６－ジイソシアネート、キシレン－１,４－ジイソシアネート、テトラメチルキシレン－１,３－ジイソシアネート、１－クロロメチル－２,４－ジイソシアネート、４,４’－メチレンビス（２,６－ジメチルフェニルイソシアネート）、４,４’－オキシビス（フェニルイソシアネート）、ヘキサメチレンジイソシアネートから誘導される３官能イソシアネート、トリメチロールプロパンアダクトのトルエンジイソシアネートなどがある。
前記モノマーは、通常用いられるものを特に制限なしに用いてよく、光硬化型官能基として（メタ）アクリロイル基、ビニル基、スチリル基、アリル基などの不飽和基を分子内に有するモノマーが好ましく、その中でも（メタ）アクリロイル基を有するモノマーが好ましい。
前記（メタ）アクリロイル基を有するモノマーは、具体的な例として、ネオペンチルグリコールアクリレート、１,６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（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、ジプロピレングリコールジ（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、ポリプロピレングリコールジ（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、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、１,２,４－シクロヘキサンテトラ（メタ）アクリレート、ペンタエリトリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリトリトールヘキサ（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、イソデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、及びイソボルネオール（メタ）アクリレートからなる群より選ばれた１種以上であってよい。
前記例示した他の透光性樹脂である光硬化型（メタ）アクリレートオリゴマー及びモノマーは、それぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いてよい。
前記他の透光性樹脂は特に、制限されることではないが、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し５０重量％以下、例えば、１～５０重量％の量で含まれてよい。前記他の透光性樹脂が５０重量％を超える量で含まれると、ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率を１０～５５ａｔ％の水準に制御し難くなったり、カーリングが酷くなるという問題が生じることがある。
前記ハードコーティング組成物は、前記した成分の他にも、当該技術分野において一般的に用いられる成分、例えば、レベリング剤、紫外線安定剤、熱安定剤、抗酸化剤、界面活性剤、潤滑剤、防汚剤などが更に含まれてよい。
前記ハードコーティング層は、前記ハードコーティング組成物を基材の一方の面又は両面に塗布し乾燥した後、ＵＶ硬化させて形成してよい。
前記ハードコーティング組成物は、ダイコーター、エアーナイフ、リバースロール、スプレー、ブレード、キャスティング、グラビア、マイクログラビア、スピンコーティングなどの公知の方式を適宜用いて、基材への塗工（Ｃｏａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）が可能である。
前記ハードコーティング組成物を基材に塗布した後は、３０～１５０℃の温度で１０秒～１時間、より具体的には、３０秒～３０分間揮発物を蒸発させ乾燥させた後、ＵＶ光を照射して硬化させる。前記ＵＶ光の照射量は、具体的に約０．０１～１０Ｊ／ｃｍ２であってよく、より具体的に、０．１～２Ｊ／ｃｍ２であってよい。
このとき、形成されるハードコーティング層の厚さは、具体的に２～３０μｍ、より具体的に３～２０μｍ、好ましくは、２～８μｍ、より好ましくは、２～７μｍであってよい。前記ハードコーティング層の厚さが前記範囲内に含まれると、優れた硬度及び耐屈曲性を得ることができる。
本発明の一実施形態は、上述したハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置に関する。一例として、本発明に係るハードコーティングフィルムは、画像表示装置、特にフレキシブル表示装置又は折り畳み表示装置のウインドウとして用いられてよい。また、本発明に係るハードコーティングフィルムは、偏光板、タッチセンサ、特にフレキシブル表示装置又は折り畳み表示装置用偏光板、タッチセンサなどに貼り付けて用いてもよい。
本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、反射型、透過型、半透過型ＬＣＤ又はＴＮ型、ＳＴＮ型、ＯＣＢ型、ＨＡＮ型、ＶＡ型、ＩＰＳ型などの各種の駆動方式のＬＣＤにも用いられてよい。また、本発明の一実施形態に係るハードコーティングフィルムは、プラズマディスプレイ、フィールドエミションディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、電子ペーパーなどの各種の画像表示装置にも用いられてよい。
以下、実施例、比較例、及び実験例を挙げて本発明をより具体的に説明することにする。なお、これらの実施例、比較例、及び実験例は単に本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらに限定されないことは当業者にとって自明である。
製造例及び比較製造例：ハードコーティング組成物の製造
下記の表１及び表２の組成でそれぞれの成分を攪拌機を用いて配合し、ＰＰ材質のフィルタを用いてろ過して、ハードコーティング組成物を製造した（重量％）。
Figure 2022048117000001
Figure 2022048117000002
実施例１：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物をポリエステルフィルム（ＰＥＴ、５０μｍ）上に硬化後厚さ５μｍになるようにコーティングを行ない、溶剤の乾燥後に窒素雰囲気下においてＵＶ積算光量６００ｍＪ／ｃｍ２を照射して、ハードコーティングフィルムを製造した。
実施例２：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例２のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実施例３：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例３のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実施例４：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例４のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実施例５：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例５のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実施例６：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例６のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実施例７:ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに製造例７のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例１：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例１のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例２：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例２のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例３：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例３のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例４：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例４のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例５：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例５のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
比較例６：ハードコーティングフィルムの製造
前記製造例１のハードコーティング組成物の代わりに比較製造例６のハードコーティング組成物を用いたことを除いては、前記実施例１と同じ方法にてハードコーティングフィルムを製造した。
実験例１：
前記実施例及び比較例で製造されたフィルムの物性を後述する方法にて測定し、その結果を下記の表３に表した。
（１）表面ふっ素（Ｆ）元素の含量
表面ふっ素（Ｆ）元素の含量はＱｕａｎｔｅｒａ ＩＩ（Ｕｌｖａｃ－ＰＨＩ）ＸＰＳ装備を用いて測定した。試料を２ｃｍ×２ｃｍにして用意した後、ＸＰＳ専用プレートに炭素テープ（ｔａｐｅ）を介して貼り付けた。このとき、測定面が上向きになるようにした。試料をイントロ（Ｉｎｔｒｏ）に入れ、真空度１×１０－４Ｐａで１時間以上放置した。その後、主チャンバ（ｍａｉｎ ｃｈａｍｂｅｒ）へアーム（ａｒｍ）を利用して移動させた後、真空度１×１０－７Ｐａで１時間以上放置した。１時間以上高真空を維持した後、Ｘ－ｒａｙ（測定面積２００ｍｉｃｒｏｎ／２５Ｗ／１５ｋＶ）条件で試料表面の任意の位置を３回測定して表面データを取得した。
（２）接触角
ＫＲＵＳＳ社製の接触角測定機のＤＳＡ１００を用いて水接触角を測定した。常温で液滴量は３μｌとした。
（３）耐摩耗性
ＤＡＥＳＵＮＧ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ社製の耐摩耗測定装備を用いて測定を行った。コーティング表面を耐摩耗テスト用消しゴムと錘を用いて１ｋｇの荷重で３０００回擦った後の水接触角を測定した。
（４）耐スクラッチ性
基材フィルムをそのコーティング面が上向きになるようにして透明粘着体を介してグラスに貼り合わせた後、スチールウール（＃００００）を用いて５００ｇ／ｃｍ２の荷重で、１０回往復摩擦させてから、三波長ランプから光を測定部に透過及び反射させてスクラッチを観察した。下記の評価基準により耐スクラッチ性を評価した。
＜評価基準＞
○：スクラッチが視認されないか、１０個以下のスクラッチが視認される
×：１０個超のスクラッチが視認される
（５）密着性
基材フィルムをそのコーティング面が上向きになるようにして透明粘着体を介してグラスに貼り合わせた後、１ｍｍ間隔で縦横１００個の正四角形の形態でカッターを用いてコーティング面にきずをつけてから、ニチバンテープを用いて３回密着性テストを実施した。
評価結果は「密着性テストでＯＫの四角形の数／１００」で表した。
（６）耐屈曲性
フィルムをそのハードコーティング層面が内側になるようにして曲率半径１ｍｍで２０万回繰り返し折り曲げるテストを実施して、フィルムの破断の有無及びハードコーティング層の剥離の有無を観察した。下記の評価基準により耐屈曲性を評価した。
＜評価基準＞
○：フィルム破断及びハードコーティング層剥離発生せず
×：フィルム破断又はハードコーティング層剥離発生
Figure 2022048117000003
前記表３に見られるように、本発明に係るハードコーティング層がヒドロキシ基含有透光性樹脂及びふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物を含むハードコーティング組成物から形成され、ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が１０～５５ａｔ％である実施例１～７のハードコーティングフィルムは、防汚性（接触角）に優れ且つ耐摩耗性、耐スクラッチ性、及び耐屈曲性に優れることを確認することができた。
これに対し、ヒドロキシ基含有透光性樹脂及びふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物のうちの一つ以上を含まないハードコーティング組成物から形成され、又はハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が１０～５５ａｔ％の範囲を超える比較例１～６のハードコーティングフィルムは、防汚性、耐摩耗性、及び耐スクラッチ性をいずれも確保できない結果を示した。
具体的に、ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が１０ａｔ％未満である比較例１、２及び６のハードコーティングフィルムは防汚性及び耐摩耗性に劣り、５５ａｔ％を超える比較例４は、耐スクラッチ性が低下していることを確認することができる。特に、適切な量のふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物を含有していてもヒドロキシ基含有透光性樹脂を含有していない比較例２のハードコーティングフィルムは、ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率が１０ａｔ％未満に低下する結果を示した。また、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物の代わりにシリコン系ＵＶ硬化型官能基含有化合物を用いた比較例３及び５のハードコーティングフィルムは、防汚性、耐摩耗性及び／又は耐スクラッチ性が不良であることを確認することができる。
以上、本発明の特定の部分について詳しく記述したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、このような具体的な記述は単に好適な具現例であるに過ぎず、これらによって本発明の範囲が制限されるものではないことは明らかである。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、前記内容を基に本発明の範疇内で種々の応用および変形を行うことが可能であろう。
したがって、本発明の実質的な範囲は、特許請求の範囲とその等価物によって定義されると言えよう。

Claims (10)

  1. 基材、及び
    前記基材の少なくとも一方の面に形成されたハードコーティング層を含む、ハードコーティングフィルムであって、
    前記ハードコーティング層は、ヒドロキシ基含有透光性樹脂、ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物、光開始剤、及び溶剤を含むハードコーティング組成物から形成され、
    前記ハードコーティング層の表面をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定したとき、前記ハードコーティング層の表面のふっ素（Ｆ）元素の原子百分率（ａｔｏｍｉｃ ｐｅｒｃｅｎｔ）が１０～５５ａｔ％である、ハードコーティングフィルム。
  2. 前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、ヒドロキシ基含有（メタ）アクリレート化合物を含む、請求項１に記載のハードコーティングフィルム。
  3. 前記ヒドロキシ基含有透光性樹脂は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～５０重量％の量で含まれる、請求項１に記載のハードコーティングフィルム。
  4. 前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、パーフルオロアルキル基が含有された（メタ）アクリレート、パーフルオロポリエーテル基が含有された（メタ）アクリレート、パーフルオロ環状脂肪族基が含有された（メタ）アクリレート、及びパーフルオロ芳香族基が含有された（メタ）アクリレートからなる群より選ばれる一つ以上を含む、請求項１に記載のハードコーティングフィルム。
  5. 前記ふっ素系ＵＶ硬化型官能基含有化合物は、ハードコーティング組成物の全体１００重量％に対し１～４０重量％の量で含まれる、請求項１に記載のハードコーティングフィルム。
  6. 前記ハードコーティング層は、消しゴムと錘を用いて１ｋｇの荷重で３０００回擦った後の水接触角が１００°以上である、請求項１に記載のハードコーティングフィルム。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のハードコーティングフィルムが備えられた画像表示装置。
  8. 請求項１～６のいずれか一項に記載のハードコーティングフィルムが備えられたフレキシブル（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）表示装置のウインドウ。
  9. 請求項１～６のいずれか一項に記載のハードコーティングフィルムが備えられた偏光板。
  10. 請求項１～６のいずれか一項に記載のハードコーティングフィルムが備えられたタッチセンサ。
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