JP5353285B2 - ハードコートフィルム - Google Patents

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。

特開２００６−１９０１８９ 特開２００７−７０４５６

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１面のハードコート層の鉛筆硬度が３Ｈ以上であり、前記第２面のハードコート層の鉛筆硬度が２Ｈ以上であり、前記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である。

本発明の請求項３に係る第３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である。

本発明の請求項５に係る第５の発明は請求項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である。

本発明に従うと、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、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。

本発明の実施形態によるハードコートフィルムの構造を示す断面図である。

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。

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。

＜実施例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。

実施例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、実施例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。作製した実施例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。

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

Claims (5)

1. 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１面のハードコート層の鉛筆硬度が３Ｈ以上であり、前記第２面のハードコート層の鉛筆硬度が２Ｈ以上であり、前記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するハードコートフィルム。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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