JP5455144B2

JP5455144B2 - 防眩ハードコートフィルム

Info

Publication number: JP5455144B2
Application number: JP2009087606A
Authority: JP
Inventors: 威小野田; 信也山口; 祐介杉山; 久中嶋
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010237584A

Description

本発明はノートパソコン、液晶モニター、テレビ等の各種ディスプレイの表面に用いる防眩ハードコートフィルムであり、防眩性に優れ、耐擦傷性、視感透過率にも優れた防眩ハードコートフィルムに関する。

ノートパソコン、液晶モニターなどのディスプレイは、表面保護基材を通して画像を認識するようになっている。
これらのディスプレイの最表面には通常防眩ハードコートフィルムが貼合されている。防眩ハードコートフィルムは、バックライトから発せられた光がディスプレイ表面で拡散することなく直進すると、ディスプレイ表面を目視した場合眩しく、内部から出射する光をある程度拡散させる必要がある。また、防眩ハードコートフィルムには外光の映りこみの防止や偏光板への傷つき防止機能を付与することが望まれている。一方、近年液晶ディスプレイの省エネルギー化の要求に伴い、バックライトから発する光を効率的に活用確保すことが望まれ、透過率及び防眩性の両立が特に重要となっている。

通常、防眩ハードコートフィルムは、透明フィルム上に防眩剤及び電離放射線硬化型樹脂からなる層を設け防眩処理を施すか、屈折率を調整した薄膜を形成して光学的に反射を防止することが一般的である。防眩処理には、シリカ微粒子等の顔料を１種または数種含む樹脂により構成した方法が知られている。このような技術は、例えば、特開平１０−１８０９５０号公報（特許文献１）、特開２００２−１６９００７号公報（特許文献２）等に記載されている。

特許文献１には、プラスッチックフィルム上に、紫外線硬化型樹脂とコロイド状シリカ粒子のアミン化合物による凝集物１〜３０重量部を含有して成る防眩ハードコートフィルムが記載されている。
また、特許文献２には、優れた視認性と防眩性を持たせることを目的として、防眩剤として疎水化処理されたシリカを用いることが記載されている。

特開平１０−１８０９５０号公報特開２００２−１６９００７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、防眩剤としてシリカ単独で塗膜を形成した場合、優れた防眩性は得られるが、透過率を上昇させる顕著な効果は見られない。
また、特許文献２に記載された技術では、疎水化処理はシリカ微粒子表面のシラノール基を有機ケイ素化合物と反応させ、メチル基等の疎水基を導入することでなされる。このように疎水化処理シリカ微粒子では微粒子同士の相互作用が小さいため、より容易に媒体中に分散され、粗大な凝集体の残存も少なくなるとしている。しかしながら、化学反応させた疎水化処理シリカ微粒子は真比重が増し、吸油量が低下しシリカ微粒子の見掛け体積が小さく塗膜内に沈み易い状況が生まれる。これにより透過鮮明度が高くなり視認性は優れるが、充分な防眩性が得られているとは言えなかった。

その他に、透明基材上に電離放射線硬化型樹脂と屈折率差が１．４０〜１．６０の樹脂ビーズから構成されたハードコートフィルムも多数提案されている。しかしながら、樹脂ビーズを使用する場合にはシリカ微粒子に比べ工業用製品として高価であるという問題があった。
従って、本発明の目的は、たとえば液晶ディスプレイ等用の防眩ハードコートフィルムとして充分な防眩性を有し、且つ耐擦傷性に優れ、また透過率特に視感透過率にも優れる防眩ハードコートフィルムを提供することである。

本発明者らは上記技術的課題を解決するべく鋭意検討した結果、防眩層中に、バインダー樹脂と、両者の平均粒径が大きく異なる２種類のシリカ微粒子を含有させることにより、防眩性及び透過率特に視感透過率を大幅に向上させられる防眩ハードコートフィルムが得られることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、以下の構成を有する。
第１の発明は、透明フィルム上に、２種類の微粒子及び樹脂からなる防眩層を有する防眩ハードコートフィルムであって、第１種の微粒子は表面未処理シリカ微粒子であり、その平均粒径が２．０〜３．５μｍであって、その配合量が樹脂１００重量部に対して３〜１５重量部であり、第２種の微粒子はシリカ微粒子であり、その平均粒径が１０〜５００ｎｍであって、その配合量が樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部であることを特徴とする防眩ハードコートフィルムである。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記第１種の微粒子は、ＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上で、且つ簡易ＢＥＴ法により算出した比表面積が４００ｍ^２／ｇ以下であることを特徴とする防眩ハードコートフィルムである。

また、第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記防眩ハードコートフィルムの視感透過率（透過Ｙ値）が９２．２０以上で、且つＪＩＳＫ７１０５に基づき測定される透過鮮明度が１００％以下であることを特徴とする防眩ハードコートフィルムである。

また、第４の発明は、前記第１乃至第３のいずれかの発明において、前記防眩層の膜厚が前記第１種の微粒子の平均粒径の１．０〜２．０倍の範囲であることを特徴とする防眩ハードコートフィルムである。

また、第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれかの発明において、前記防眩層に含まれる樹脂の主成分が電離放射線硬化型樹脂であることを特徴とする防眩ハードコートフィルムである。

請求項１の発明によれば、防眩性に優れ、且つ耐擦傷性に優れ、さらには透過率特に視感透過率が大幅に向上した防眩ハードコートフィルムが得られる。
また、請求項２の発明によれば、第１種の微粒子が、ＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上で、且つ簡易ＢＥＴ法により算出した比表面積が４００ｍ^２／ｇ以下であることにより、フィルムの透過鮮明度を小さくして防眩性を向上させることができる。
また、請求項３の発明によれば、視感透過率（透過Ｙ値）が９２．２０以上で、且つＪＩＳＫ７１０５に基づき測定される透過鮮明度が１００％以下である、防眩性に優れ、且つ視感透過率が大幅に向上した防眩ハードコートフィルムが得られる。
また、請求項４の発明によれば、防眩層の膜厚が前記第１種の微粒子の平均粒径の１．０〜２．０倍の範囲であることにより、視認性、耐擦傷性、および防眩性がともに良好な防眩ハードコートフィルムが得られる。
また、請求項５の発明によれば、防眩層に含まれる樹脂の主成分が電離放射線硬化型樹脂であることにより、防眩層の表面にハード性（特に耐擦傷性）を付与することができる。

本発明の防眩ハードコートフィルムの構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を詳述する。
本発明の防眩ハードコートフィルムの構成を模式的に図１に示す。
本発明の防眩ハードコートフィルムは、透明フィルム１上に、第１種の微粒子３である表面未処理シリカ微粒子と第２種の微粒子４であるシリカ微粒子、及びバインダー樹脂２を少なくとも含む防眩層を有することによって構成される。

本発明に使用する透明フィルムは、透明なシ−ト又はフィルム状のものであれば特に制限はなく、例えばガラス製のものやプラスチックフィルムがあげられる。プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテルフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、アクリルフィルム等を挙げることが出来る。本発明においては、特に光学異方性が無いという特徴から液晶表示体に偏光板の部材として広く実用されているトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣフィルム）を使用することが好ましく、これらの透明基材の厚さは特に制限はなく、状況に応じて適宜選択すれば良い。

第１種の微粒子としては、平均粒径が２．０〜３．５μｍのシリカ微粒子が用いられ、形状は不定形であることが好ましい。平均粒径は２．０〜３．０μｍであることが特に好ましい。平均粒径が２．０μｍ未満であると透過鮮明度が高く、充分な防眩性を与えることができない。また、３．５μｍを超えるとシリカ微粒子が防眩層から突出し過ぎることにより、充分な耐擦傷性が得られない。また、その配合量は、電離放射線硬化型樹脂１００重量部に対して３〜１５重量部が好ましい。

第１種の微粒子としては、表面未処理のシリカ微粒子を使用することが好ましい。表面未処理シリカ微粒子はＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上で、且つ簡易ＢＥＴ法により算出した比表面積が４００ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。シリカ微粒子の吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ未満、あるいは比表面積が４００ｍ^２／ｇを超える場合、見掛け体積が小さくなり塗膜形成時にシリカ微粒子が沈降し易く、これにより透過鮮明度が上昇し充分な防眩性を得ることができない。

第２種の微粒子としては、平均粒径が１０〜５００ｎｍのシリカ微粒子を使用することが必須である。シリカの種類としては特に限定はなく、具体的には、シリカゲル、湿式法シリカ、乾式法シリカ、樹脂内添型微粒子等のシリカ微粒子などを挙げることができる。防眩層中の樹脂に対して、第２種の微粒子の配合量が樹脂１００重量部に対して１〜１００重量部の割合で配合する。

これら第１種の表面未処理シリカ微粒子及び第２種のシリカ微粒子の平均粒径はレーザー回折・散乱法で測定することができる。この方法では、粒子を分散した液にレーザー光を当てたときに回折・散乱する光の強度変化により粒子径を測定する。

防眩層の膜厚は、第１種の表面未処理シリカ微粒子の平均粒径よりも厚くしなければならない。この防眩層の膜厚がこの第１種のシリカ微粒子の平均粒径よりも薄いと、この微粒子が塗膜表面に突出し光の散乱により表面が白くなりディスプレイの視認性を著しく低下させることと塗膜からシリカ微粒子が突出することにより、耐擦傷性を悪化させるからである。一方、この膜厚が厚すぎると防眩性が低下する傾向にある。このため、好ましくは防眩層の膜厚が第１種のシリカ微粒子の平均粒径の１．０〜２．０倍となるように防眩層を設ける。

本発明の樹脂としては、乾燥後に被膜を形成する樹脂であればいずれを使用しても良いが、特に耐擦傷性を付与するという点で、電離放射線硬化型樹脂を用いることが好ましい。電離放射線硬化型樹脂は、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、ウレタン樹脂などと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が使用できる。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、ベンゾフェノン類等を混合することが望ましい。

更に、防眩層は、本発明の効果を変えない範囲で、消泡剤、レベリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、重合禁止剤等を含有してもよい。

防眩層は前記樹脂と微粒子等を溶剤に溶解・分散した塗料を透明基材に塗工乾燥して形成することができる。塗料に用いる溶剤は、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。塗工乾燥して防眩層を形成するため、沸点は７０℃〜２００℃の範囲であることが望ましい。
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。

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、デイップコートなど、塗膜厚さの調整が容易な方式で塗工が可能である。

以下、実施例にて本発明を例証するが、勿論本発明をこれに限定する趣旨ではない。
［実施例１］
塗料組成物を次のように調整した。第２種のシリカ微粒子（Ｒ９７２、日本アエロジル社製）１００重量部に対し、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）を４００重量部添加したものを２ｍｍφのジルコニアビーズを用いたビーズミルにて１８０分間分散処理したのち、レーザー回析・散乱法により粒度分布を測定し、この液を分散液Ａとした。このとき、第２種のシリカ微粒子の平均粒径は４６５ｎｍであった。

電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（表面未処理シリカＳ３００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を７．３重量部、シリカ分散液Ａを電離放射硬化型樹脂１００重量部に対し、第２種のシリカ微粒子含有量が３２重量部となるように添加し、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）１３２重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。なお、上記第１種のシリカ微粒子は、ＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が３００ｍｌ／１００ｇであった。
なお、塗料組成物は、溶剤（トルエン／ノルマルプロパノール混合液）中に、攪拌しながら他の化合物を順次添加し、均一になるまで常温で溶解して作製した。

トリアセチルセルロースフィルム（ＦＴＵＶ８０ＵＺ、フジフィルム社製）に上記塗料をマイヤーバー＃９（ＲＤＳ社製）で塗工し、７０℃で１分間乾燥後、３００ｍＪの紫外線を照射し硬化し、防眩ハードコートフィルムを作製した。この時、防眩ハードコート層の膜厚は３．５μｍであった。

［実施例２］
電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（表面未処理シリカＳ３００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を６．２重量部、シリカ分散液Ａを電離放射硬化型樹脂１００重量部に対し、第２種のシリカ微粒子含有量が１５重量部、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）１９６重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。
防眩ハードコートフィルムの作製には、実施例１と同じ手法により作製した。

［比較例１］
電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（表面未処理シリカＳ３００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を５．３重量部、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）２５２重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。
防眩ハードコートフィルムの作製には、実施例１と同じ手法により作製した。

［比較例２］
電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（疎水化処理シリカＳＰ１００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を１０．７重量部、シリカ分散液Ａを電離放射硬化型樹脂１００重量部に対し、第２種のシリカ微粒子含有量が３２重量部、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）９７重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。なお、上記第１種のシリカ微粒子は、ＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が２４０ｍｌ／１００ｇであった。
防眩ハードコートフィルムの作製には、実施例１と同じ手法により作製した。

［比較例３］
電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（疎水化処理シリカＳＰ１００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を１２．７重量部、シリカ分散液Ａを電離放射硬化型樹脂１００重量部に対し、第２種のシリカ微粒子含有量が１５重量部、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）１３５重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。
防眩ハードコートフィルムの作製には、実施例１と同じ手法により作製した。

［比較例４］
電離放射線硬化型樹脂（ビームセット５５０Ｂ、荒川化学工業社製）１００重量部に対し、第１種のシリカ微粒子（疎水化処理シリカＳＰ１００、富士シリシア社製、平均粒子径２．７μｍ）を１５．０重量部、レベリング剤（フッ素系レベリング剤Ｆ−１７７、大日本インキ社製）を０．０１重量部、光重合開始剤(イルガキュア１８４、チバスペシャリティケミカルズ社製)２．５重量部、トルエン／ノルマルプロパノール混合液（５０：５０）１６３重量部、塗料濃度２５重量％となるよう塗料を調整した。
防眩ハードコートフィルムの作製には、実施例１と同じ手法により作製した。

［比較例５］
塗料組成物及びハードコートフィルムの作製において、第１種シリカ微粒子及び第２種シリカ微粒子を除いた以外は実施例１と同様にして防眩ハードコートフィルムを得た。

上記のようにして作製された実施例及び比較例の各防眩ハードコートフィルムを次の項目について評価し、その結果を纏めて後記表２に示した。
（１）全光線透過率及びヘイズ値（単位％）
村上色彩技術研究所製ヘイズメーター「ＨＭ１５０」を用いて測定を実施した。
（２）視感透過率（透過Ｙ値）（無単位）
村上色彩技術研究所製「積分球高速分光透過測定システムＤＯＴ-３」を用い、ＪＩＳＺ８７２２に順ずる方法にて測定を実施した。
ここで視感透過率とは、Ｙ=K∫S（λ）ｙ（λ）Ｔ（λ）dλから求められる。Ｓ（λ）：波長４００〜７００ｎｍの分光分布、y（λ）：等色関数、Ｔ（λ）：分光立体角透過率、Ｙ：視感透過率

（３）透過鮮明度（単位％）
スガ試験機（株）製写像性測定器「ＩＣＭ−１ＤＰ」を使用し測定を実施した。測定は２ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．１２５ｍｍの巾をもつ光学櫛を用いて行い、各巾における測定値の総和を透過鮮明度とした。
（４）６０度光沢（単位％）
村上色彩技術研究所製グロスメーター「ＧＭ−３Ｄ」を使用し、６０度光沢を測定した。

（５）耐擦傷性試験
スチールウール＃００００を用いて、加重２５０ｇで１０往復後の外観を目視で比較した。「○」は傷が付かない、「×」は傷が付く。
（６）防眩性
暗室にて防眩層の表面に蛍光灯の光を４５角度で入射し、蛍光灯の輪郭の写り込みについて目視評価を実施した。○：蛍光灯の輪郭が全く確認できない。△：蛍光灯の輪郭が若干確認できる。×：蛍光灯の輪郭が鮮明に確認できる。

実施例１、２で得られた防眩フィルムは、防眩性が良好で視感透過率が９２．２０以上であり、且つ耐擦傷性に優れ、各評価項目のいずれについても良好な結果が得られた。一方、比較例１で得られたフィルムは、防眩性には優れるが視感透過率は実施例に比べ劣る結果が得られた。また、比較例２又は比較例３で得られたフィルムは、耐擦傷性及び視感透過率は優れるものの防眩性は実施例１又は２と比較して大幅に劣る結果が得られた。また、比較例４で得られたフィルムは、防眩性及び視感透過率が共に実施例１又は２と比較して劣る結果が得られている。さらに、シリカ微粒子を全く配合していない比較例５で得られたフィルム及び上記の第２種のシリカ微粒子を配合していない比較例１又は４で得られたフィルムでは、視感透過率が何れも実施例１又は２に劣る結果が得られ、このことは平均粒子径１０ｎｍ〜５００ｎｍの第２種のシリカ微粒子が光の集光効果を発揮する効果があることを意味しているものと考えられる。

１透明フィルム
２樹脂
３第１種のシリカ微粒子
４第２種のシリカ微粒子

Claims

透明フィルム上に、２種類の微粒子及び樹脂からなる防眩層を有する防眩ハードコートフィルムであって、第１種の微粒子は表面未処理シリカ微粒子であり、その平均粒径が２．０〜３．５μｍであって、その配合量が樹脂１００重量部に対して３〜１５重量部であり、第２種の微粒子はシリカ微粒子であり、その平均粒径が１０〜５００ｎｍであって、その配合量が樹脂１００重量部に対して１５〜３２重量部であり、
前記防眩ハードコートフィルムの視感透過率（透過Ｙ値）が９２．２０以上で、且つＪＩＳＫ７１０５に基づき測定される透過鮮明度が１００％以下であることを特徴とする防眩ハードコートフィルム。
前記第１種の微粒子は、ＪＩＳＫ５１０１に規定する吸油量測定方法によって算出した吸油量が２５０ｍｌ／１００ｇ以上で、且つ簡易ＢＥＴ法により算出した比表面積が４００ｍ^２／ｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載の防眩ハードコートフィルム。
前記防眩層の膜厚が前記第１種の微粒子の平均粒径の１．０〜２．０倍の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載の防眩ハードコートフィルム。
前記防眩層に含まれる樹脂の主成分が電離放射線硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の防眩ハードコートフィルム。