JP4393088B2

JP4393088B2 - 防眩フィルム

Info

Publication number: JP4393088B2
Application number: JP2003076987A
Authority: JP
Inventors: 明人荻野; 潤一早川
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2010-01-06
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP2004284117A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートパソコン、パソコン用モニタ、テレビ等の各種ディスプレイに用いる防眩フィルムに関する。
【０００２】
【従来技術】
ノートパソコン、液晶モニタ、ＣＲＴなどのディスプレイの表面には、ディスプレイ側から発する光、あるいは外光の映り込みを軽減するため、防眩処理を施した表面保護フィルムが設けられている。このような防眩フィルムとしては、透明基材フィルムの表面にシリカ等のフィラーを含む樹脂を塗工したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、防眩フィルムは、防眩層の凹凸により光拡散させて防眩性を付与しているが、凹凸が大となると画面が曇ってヘイズ値が上昇し、フィルムの透過率が低下する問題があるため、塗工樹脂とフィラーとの屈折率差を小さくして透過率を向上させる技術も報告されている（例えば、特許文献２、３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１８７０６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２１８０９号公報
【特許文献３】
特開２０００−１８０６１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年ではコンピュータの省電力化のため、液晶ディスプレイのバックライト電力の低減が求められており、バックライト光を透過させる防眩フィルムの透過率を向上させる必要がある。例えば、防眩フィルムの透過率が０．１％高くなるだけで、節電効果が大きくなるといわれている。
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献２、３に記載された技術を用いても、透過率の向上には限界があった。つまり、樹脂にフィラーとして微粒子を分散配合させる原理上、微粒子の配合量を少なくすると透過率は向上するが、表面散乱が小さくなって防眩性が不充分になる。一方、微粒子の配合量を増やすと、表面散乱は大となるが、それに応じて透過率が低下するのみならず、フィルムが白くなり、画像の黒表示が白っぽくなる色調不良を生じる。又、微粒子の径が大きくなると、微粒子のレンズ効果によってディスプレイのＲＧＢの各画素からの光が混じって画面のちらつきが生じ、視認性も低下する。
【０００６】
特に、特許文献２、３に記載された方法は、画面のちらつき防止を図るためにフィラー粒径を小さくして表面凹凸を低減しているが、塗膜内部に大量の微粒子が分散しているため、これら微粒子により塗膜内部で光の内部散乱が生じ、上記したフィルムの白化や、透過率低下が顕著になるという問題がある。又、これらの技術では、フィラーとして樹脂浸透性の低い有機樹脂顔料を用いているため、耐擦傷性、ハード性も低くなる。
従って本発明の目的は、透明性と防眩性にともに優れ、又、画面のちらつきを抑制して視認性を向上した防眩フィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題を解決するために種々検討した結果、防眩層に使用する硬化前の樹脂の密度を、フィラーとなる微粒子の嵩比重より大きくすることによって、塗膜形成時に微粒子を表面付近に集め、その分だけ塗膜内部に分散する微粒子を少なくすることができることを見出すと共に、このようにすることにより、微粒子の添加量を少なくしても防眩層表面に、充分な防眩性が得られる凹凸を形成できること、及び、防眩層内部の微粒子による光散乱を低減してフィルムの透明性を向上できることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、透明フィルムの表面に、シリカ微粒子、及び、硬化前の樹脂の密度が１．１ｇ／ｃｍ^３以上である紫外線硬化型樹脂を含有し、有機樹脂微粒子を含有しない組成物を硬化してなる防眩層が形成された防眩フィルムであって、前記シリカ微粒子の平均直径が０．３〜５．０μｍ、嵩比重が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ^３で、且つ（前記シリカ微粒子の嵩比重）／（前記紫外線硬化型樹脂の硬化前の密度）で表される値が０．４以下であると共に、前記シリカ微粒子が前記紫外線硬化樹脂に対して４〜１５重量％配合されてなり、前記紫外線硬化型樹脂が、アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムを含有し、該アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムの加水分解により生じる微細なシリカ又は酸化アルミニウムが紫外線硬化型樹脂中に分散した有機無機複合樹脂であることを特徴とする防眩フィルムである。
本発明においては、（前記シリカ微粒子の嵩比重）／（前記紫外線硬化型樹脂の硬化前の密度）で表される値が０．０１〜０．４であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体的に説明する。本発明の防眩フィルムは、透明フィルムの表面に、微粒子を含有する樹脂を硬化してなる防眩層が形成され、微粒子の平均直径、嵩比重、及び樹脂の硬化前の密度を制限することを特徴としている。
【０００９】
本発明に用いる透明フィルムに特に限定はないが、たとえば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(ＰＥＴ)、ポリエチレンナフタレートフィルム(ＰＥＮ)、ポリカーボネートフィルム(ＰＣ)、トリアセチルセルロースフィルム(ＴＡＣ)、ノルボルネンフィルム(ＮＢ)などが使用できる。フィルム厚さは、２５〜２５０μｍ程度のものが好適に使用可能である。
【００１０】
本発明で使用するシリカ微粒子は、気相法シリカであっても湿式法シリカであっても良いが、その平均直径は０．３〜５．０μｍ、嵩比重は０．１〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、紫外線硬化型樹脂に対して４〜１５重量％の割合で配合される。
一方有機樹脂微粒子は、一般に嵩比重が高いため本発明では使用しない。
【００１１】
ここで、微粒子の平均直径が０．３μｍ未満であると防眩層表面の凹凸の周期が可視光波長よりも短くなり、表面での可視域反射光の散乱が生じにくくなるため、防眩効果が得られない。一方、平均直径が５．０μｍを超えると、表面の凹凸が大きくなって透過光の表面散乱が大きくなり過ぎるため、透過率が低下するとともに、ディスプレイの画像のちらつきが大きくなる。又、微粒子の嵩比重が０．６ｇ／ｃｍ^３を超えると、微粒子が塗膜内に埋もれ易くなるため微粒子が塗膜が表面に現れず、防眩性が低下する。一方、嵩比重は小さいほど好ましいが、０．１ｇ／ｃｍ^３未満の嵩比重は測定上識別し難いので、これを下限とする。
【００１２】
微粒子の配合割合が２重量％未満であると、防眩性が不充分になり、一方で配合割合が３０重量％を超えると、表面凹凸が大きくなり過ぎて透過率が低下するとともに、フィルムの白化を招く不都合がある。なお、平均直径は、例えばレーザー回折散乱法で測定することができる。又、嵩比重の測定は、ＪＩＳ−Ｚ８８０７に規定する方法で行うものとする。
【００１３】
本発明に用いる樹脂は、硬化前の密度を１．１ｇ／ｃｍ^３以上とすることにより、比重差によって上記微粒子を塗膜表面に浮上させ、防眩層表面の凹凸を形成させるとともに、層内部への微粒子の分散量を低減させるものである。樹脂の密度が１．１ｇ／ｃｍ^３未満であると、微粒子が表面に浮上し難い。樹脂の密度は高いほど顔料が表面に現れ易くなり好ましいが、密度が高い樹脂は金属微粒子等を多量に含有する場合が多く、透明性が低くなる傾向にあるため２．０ｇ／ｃｍ^３以下のものを使用することが好ましい。従って、硬化前の密度が上記範囲であり、硬化によって被膜を形成する樹脂であればよく、例えば乾燥硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型の樹脂を用いることができるが、本発明においては、防眩層の耐擦傷性が向上し、又、防眩層形成時に多量の熱を必要としないという観点から特に紫外線硬化型樹脂を用いる。なお、上記した微粒子の浮上効果を大きくするためには、（微粒子の嵩比重）／（樹脂の硬化前の密度）で表される値が０．４以下、好ましくは１／３以下となるよう、微粒子と樹脂を選択するとよい。なお、（微粒子の嵩比重）／（樹脂の硬化前の密度）の値の下限を０．０１とすることが好ましい。
【００１４】
本発明で使用する紫外線硬化型樹脂としては、密度が大きく微粒子の浮上効果の大きい有機無機複合樹脂を用いる。この樹脂は、アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムを含有し、アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムの加水分解により生じる微細なシリカ又は酸化アルミニウムが樹脂中に分散したものであり、いわゆる有機無機ハイブリッド材料と称される。そして、この樹脂の市販品として、アルコキシシランを配合（分散）したコンポセランシリーズ（荒川化学株式会社製、特開２０００−２９０３５０号公報記載の組成物）、アルコキシアルミニウムを配合（分散）したデソライトＫＺシリーズ（ＪＳＲ株式会社製）を挙げることができる。
【００１５】
この有機無機複合樹脂に用いる樹脂組成物としては、アクリレート系の官能基を有するポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、あるいはこれらのオリゴマーおよびプレポリマーを主成分とした樹脂を挙げることができる。そして、これら樹脂の基（水酸基等）にアルコキシアルミニウムまたはアルコキシシランの加水分解により生じたアルコキシシリル基等が化学結合し、極めて微細なシリカや酸化アルミニウムが生成する。生成したシリカ等は樹脂中に分散するが、微細であるので透明性の高い塗膜が得られる。アルコキシシランやアルコキシアルミニウムは、樹脂への配合量を増しても塗膜の透明性、ハード性が低下しにくい。また、これらの樹脂を紫外線照射により架橋するため、光重合開始剤としてアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、α-ヒドロキシケトン、ベンジルジメチルケタール、α-アミノケトン、ビスアシルフォスフィンオキサイド等を混合することが望ましい。
【００１６】
上記各樹脂は、本発明の効果を変えない範囲で、レベリング剤、消泡剤、滑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤、湿潤分散剤、レオロジーコントロール剤、酸化防止剤などを含有してもよい。また、塗工時の外観を調整するためフッ素系やシロキサン系のレベリング剤を添加してもよい。
【００１７】
そして、上記樹脂と微粒子等を溶剤に溶解、分散して塗料を調製し、透明フィルム上に塗工後硬化させることにより、防眩層を形成することができる。溶剤は、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、セロソルブ類などから適宜選択して用いることができ、これらの数種類を混合して用いてもよい。塗工後、塗膜を乾燥させ易くするためには沸点が７０〜２００℃の範囲であることが望ましい。
【００１８】
塗工方法は特に限定しないが、グラビア塗工、マイクログラビア塗工、バー塗工、スライドダイ塗工、スロットダイ塗工などの方式を用いることが可能である。又、防眩層の膜厚は薄すぎるとハード性が低下するため、２μｍ以上が好ましい。防眩層の膜厚は、防眩フィルム断面を顕微鏡等で観察することにより測定できる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって更に詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。又、特に断らない限り、以下に記載する「部」及び「％」は、それぞれ「重量部」及び「重量％」を表す。
【００２０】
実施例１
有機無機複合樹脂Ａ（デソライトＫＺ７９８７Ｂ、固形分４２％、ＪＳＲ株式会社製の商品名、光官能性基を有する紫外線硬化型ハードコート剤で無機微粒子含有量６１％、光開始剤含有）６７．５ｇ、トルエン３１．５ｇ、球形シリカＡ（サイロスフェアＣ１５０４、富士シリシア社製の商品名）１．８ｇを配合し、充分攪拌して塗料を調整した。
この塗料を、透明フィルムであるトリアセチルセルロースフィルム（Ｆ−Ｔ−ＵＶ８０、富士写真フィルム株式会社製、厚さ８０μｍ）にマイヤーバー（番号＃１４、ＲＤＳ社製）を用いて塗工し、８０℃に設定した送風乾燥機内で１分間乾燥した後、１２０Ｗの高圧水銀灯下を１０ｍ／ｍｉｎのスピードで通過させて紫外線硬化させ、厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
樹脂の密度、微粒子（球形シリカ、球形ポリスチレン樹脂）の平均直径及び嵩比重を表１にまとめて示す。
【００２１】
実施例２．
塗料として、上記有機無機複合樹脂Ａ６７．５ｇ、トルエン３１．５ｇ、球形シリカＢ（アドマファインＳＯ−Ｃ３、アドマテックス社製の商品名）１．８ｇを配合したこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．４μｍの防眩フィルムを得た。
実施例３
塗料として、有機無機複合樹脂Ｂ（デソライトＫＺ７５０５、固形分５２％、ＪＳＲ株式会社製の商品名、光官能性基を有する紫外線硬化型ハードコート剤で無機微粒子含有量３８％、光開始剤含有）５４．２ｇ、トルエン４４．０ｇ、球形シリカＣ（アドマファインＳＯ−Ｃ２、アドマテックス社製の商品名）１．８ｇを配合したこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．０μｍの防眩フィルムを得た。
実施例４
塗料として、有機無機複合樹脂Ｃ（コンポセランＵ３０２、固形分２５％、荒川化学株式会社製の商品名、光官能性基を有する紫外線硬化型のウレタン−シリカハイブリッド樹脂のハードコート剤で無機微粒子含有量７％、光開始剤含有）９４ｇ、ＩＰＡ（イソプロパノール）４．５ｇ、上記球形シリカＣ１．５ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃１８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．４μｍの防眩フィルムを得た。
比較例１
塗料として、上記有機無機複合樹脂Ｃ９４ｇ、ＩＰＡ（イソプロパノール）４．５ｇ、球形シリカＥ（アドマファインＳＯ−Ｃ１、アドマテックス社製の商品名）１．５ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃１８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．４μｍの防眩フィルムを得た。
【００２２】
比較例２
塗料として、アクリル系紫外線硬化樹脂Ｄ（ビームセット５００、固形分１００％、荒川化学株式会社製の商品名）２７．４ｇ、光重合開始剤Ａ（ダロキュア１１７３、チバガイギー社製）０．８ｇ、トルエン３５ｇ、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）３５ｇ、上記球形シリカＢ１．８ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
比較例３
塗料として、上記有機無機複合樹脂Ａ６７．５ｇ、トルエン３１．５ｇ、球形シリカＦ（アドマファインＳＯ−Ｃ５、アドマテックス社製の商品名）１．８ｇを配合したこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．０μｍの防眩フィルムを得た。
比較例４
塗料として、上記有機無機複合樹脂Ａ６７．５ｇ、トルエン３１．５ｇ、球形シリカＧ（ナノテックＳｉ、シーアイ化成株式会社製の商品名）１．８ｇを配合したこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．４μｍの防眩フィルムを得た。
比較例５
塗料として、上記有機無機複合樹脂Ａ６７．５ｇ、トルエン３１．５ｇ、球形シリカＨ（サイロスフェアＣ１５１０、富士シリシア社製の商品名）１．８ｇを配合したこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
比較例６
塗料として、上記アクリル系紫外線硬化樹脂Ｄ２７．４ｇ、光重合開始剤Ａ０．８ｇ、トルエン３５ｇ、ＭＥＫ３５ｇ、球形シリカＣ１．８ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
比較例７
塗料として、上記アクリル系紫外線硬化樹脂Ｄ２７．４ｇ、光重合開始剤Ａ０．８ｇ、トルエン３５ｇ、ＭＥＫ３５ｇ、球形シリカＡ１．８ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
比較例８
塗料として、上記アクリル系紫外線硬化樹脂Ｄ２７．４ｇ、光重合開始剤Ａ０．８ｇ、トルエン３５ｇ、ＭＥＫ３５ｇ、球形シリカＨ１．８ｇを配合し、マイヤーバーとして番号＃８を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして厚み４．２μｍの防眩フィルムを得た。
【００２３】
評価
（１）透過率
各防眩フィルムの透過率を分光光度計（島津製作所製のＵＶ３１００）で測定した。透過率が高いほどディスプレイから光が透過し易く、ディスプレイの電力低減効果が大きい。又、透過率が０．１％高くなるだけでディスプレイの電力低減が大きくなるといわれる。
（２）ヘイズ度
各防眩フィルムのヘイズ度（曇り度）をヘイズメーター（村上色彩技術研究所製のＨＭ１５０）で測定した。ヘイズ度は約２０〜３０％が良好といわれ、ヘイズ度が低過ぎると防眩性が低下し、高すぎるとフィルムが白化して好ましくない。
（３）視認性
全面緑色表示させたＬＣＤ（液晶表示体）の上に各防眩フィルムを重ね、画面のちらつきの度合いを目視で評価した。なお、ＬＣＤ表面には予めクリアタイプのハードコートフィルムが設置されている。
特に良好：ちらつきが見られず
良好：ちらつきがわずかに見られた
やや不良：ちらつきが大きく、動画を再生するとちらつきが目立つ
不良：ちらつきが極めて大きく、静止画面においてもちらつきが目立つ
（４）光沢度
各防眩フィルムの６０度鏡面光沢度を、ＪＩＳ−Ｚ８７４１に規定する方法で測定した。光沢度が低いほど、防眩性に優れている。
（５）耐擦傷性
各防眩フィルムの防眩層の上に、００００番のスチールウールを置き、２４．５ｋＰａの加重で防眩層上を１００回往復させた後の外観を目視して評価した。
良好：防眩層に傷がほとんど見られず
【００２４】
得られた結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から明らかなように、本発明の実施例１〜４では、透過性、ヘイズ度、視認性にともに優れることが実証された。一方、樹脂の密度が１．１ｇ／ｃｍ^３未満である比較例２、６、７，８の場合、どのような平均直径の微粒子を使用しても視認性が不良となった。このようなことから、樹脂の密度を１．１ｇ／ｃｍ^３以上とする必要があることがわかった。
【００２７】
微粒子の嵩比重が０．６ｇ／ｃｍ^３を超えた比較例３の場合、微粒子が塗膜に埋もれたため、視認性が不良となった。このようなことから、微粒子の嵩比重を０．６ｇ／ｃｍ^３以下とする必要があることがわかった。
【００２８】
微粒子の平均直径が０．３μｍ未満である比較例４の場合、防眩層表面の凹凸形成が不充分なためにヘイズ度が２．０％と低く、又、６０度光沢度が９４％と高くなって防眩性が低下するとともに視認性も不良となった。一方、微粒子の平均直径が５．０μｍを超えた比較例５，７の場合、防眩層表面の光散乱が過度となり、透過率が低下するとともに視認性も不良となった。このようなことから、微粒子の平均直径を０．３〜５．０μｍとする必要があることがわかった。
【００２９】
なお、比較例１では、（微粒子の嵩比重）／（樹脂密度）の値が０．４を超えたため、ヘイズ度、視認性が低下した。これらのことから、（微粒子の嵩比重）／（樹脂密度）の値を０．４以下とする必要のあることが明らかである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明においては、防眩層の樹脂の密度を、フィラーとなる微粒子の嵩比重より大きくしたので、微粒子の添加量を少なくしても防眩層表面に凹凸を形成でき、充分な防眩性を得られるとともに、防眩層内部の微粒子による光散乱を低減してフィルムの透明性を向上させ、画面のちらつきを抑制できる。

Claims

透明フィルムの表面に、シリカ微粒子、及び、硬化前の樹脂の密度が１．１ｇ／ｃｍ^３以上である紫外線硬化型樹脂を含有し、有機樹脂微粒子を含有しない組成物を硬化してなる防眩層が形成された防眩フィルムであって、前記シリカ微粒子の平均直径が０．３〜５．０μｍ、嵩比重が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ^３で、且つ（前記シリカ微粒子の嵩比重）／（前記紫外線硬化型樹脂の硬化前の密度）で表される値が０．４以下であると共に、前記シリカ微粒子が前記紫外線硬化樹脂に対して４〜１５重量％配合されてなり、前記紫外線硬化型樹脂が、アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムを含有し、該アルコキシシラン又はアルコキシアルミニウムの加水分解により生じる微細なシリカ又は酸化アルミニウムが紫外線硬化型樹脂中に分散した有機無機複合樹脂であることを特徴とする防眩フィルム。
前記（前記シリカ微粒子の嵩比重）／（前記紫外線硬化型樹脂の硬化前の密度）で表される値が０．０１〜０．４である、請求項１に記載された防眩フィルム。