JP6363769B1 - カバーフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性及び耐擦傷性の両方を充足する屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムを提供する。【解決手段】屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、透明の基材フィルムと、前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、を備え、前記ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂で形成され、前記ハードコート層は厚みが２μｍ以下である、カバーフィルム。【選択図】なし

Description

本発明は、カバーフィルムに関する。

近年、スマートフォンなどのディスプレイの表面を保護する種々のカバーフィルムが提案されている。例えば、特許文献１、２には、フィルム基材と、その表面に形成されたハードコート層とを有するカバーフィルムが提案されている。

特開２００８−１３３３５２号公報 特許第６０１０９９２号公報

ところで、近年は、ディスプレイの表面が屈曲（あるいは湾曲した）した屈曲ディスプレイが提案されている。このようなディスプレイでは、表面に配置されるカバーフィルムも屈曲するため、カバーフィルムには、耐屈曲性が要求される。すなわち、カバーフィルムが屈曲したとき、特に、ハードコート層にクラックが生じないことが必要である。また、カバーフィルムには、耐擦傷性も要求され、表面に簡単に傷が付かないことも必要である。しかしながら、上記特許文献１，２に記載のハードコートフィルムは、これらの要求を満たすほど十分な性能を有していなかった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、耐屈曲性及び耐擦傷性の両方を充足する屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムを提供することを目的とする。

項１．屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
透明の基材フィルムと、
前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
を備え、
前記ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂で形成され、
前記ハードコート層は厚みが２μｍ以下である、カバーフィルム。

項２．前記ハードコート層は、フッ素系の添加剤が含有されている、項１に記載のカバーフィルム。

項３．前記ハードコート層は、ＪＩＳ５００６−５−１に規定する円筒形マンドレル法により、前記ハードコート層にクラックが生じるマンドレルの最小径が、６ｍｍ未満である、項１または２に記載のカバーフィルム。

項４．前記ハードコート層は、６０ｇｆ／ｃｍ²の荷重で、スチールウール＃００００を３ｃｍ／ｓｅｃで１往復以上したときに、傷が生じない、項１から３のいずれかに記載のカバーフィルム。

本発明に係るカバーフィルムによれば、耐屈曲性及び耐擦傷性の両方を充足することができる。

以下、本発明に係るカバーフィルムの一実施形態について説明する。本発明に係るカバーフィルムは、透明の基材フィルムと、この基材フィルムの少なくとも一方の面に積層されるハードコート層と、を備えている。以下、各部材について、詳細に説明する。

＜１．基材フィルム＞
本発明に係る基材フィルムは、透明の種々の材料で形成することができ、例えば、セルロースアシレート、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、アクリレート系ポリマー、ポリエステル、ポリイミドなどで形成することができる。特に、ポリイミドは、屈曲に対して強く、また、屈曲しても癖が付きにくいため、好ましい。また、この基材フィルムには、必要に応じて種々の添加剤を添加することができる。例えば、可塑剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。

基材フィルムの厚みは、例えば、２５μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以上２５０μｍ以下であることがさらに好ましい。厚さが２５μｍ未満であると、ハードコート層の表面において十分な耐擦傷性が得られず、３００μｍより大きいと十分な屈曲耐久性を得ることが困難となるからである。

また、基材フィルムは、マルテンス硬さ試験で、２００〜６００Ｎ／ｍｍ²の硬さを有するものであることが好ましく、２５０〜５００Ｎ／ｍｍ²の硬さであることがより好ましく、３００〜４５０Ｎ／ｍｍ²の硬さであることが特に好ましい。これにより、耐擦傷性が向上する。

マルテンス硬さは、ダイナミック超微小硬度計ＤＵＨ−２１１（株式会社島津製作所）にて測定することができる。圧子として、稜間角１１５度の三角すい圧子を用い、押し込み深さ０．２５μｍ 負荷速度０．１５ｍＮ／ｓｅｃの条件で測定することができる。そして、具体的なマルテンス硬さは、以下の式により算出される値である。
マルテンス硬さ［Ｎ／ｍｍ²］＝荷重［μＮ］／（２４．５×（深さ最大値ｈｍａｘ（μｍ）²）

＜２．ハードコート層＞
次に、ハードコート層について説明する。ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂、光重合開始剤などを含有するハードコート層形成用樹脂組成物を硬化させたものである。また、この組成物には、必要に応じて、後述する添加剤を配合することもできる。

＜２−１．電離放射線硬化型樹脂＞
電離放射線硬化型樹脂とは、電離放射線（紫外線または電子線）により高分子化または架橋反応するラジカル重合性を有する化合物を含み、例えば、構造単位中にエチレン性の不飽和結合を少なくとも１個以上含む化合物、またはこれらの混合物とすることができる。

不飽和結合を１個含む単官能の化合物としては、例えば、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、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレートなどを挙げることができる。

また、不飽和結合を２個含む二官能の化合物としては、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、プロポキシ化ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（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、トリプロピレングリコールジ（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、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エトキシ化ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレートなどのジ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

また、不飽和結合を３個以上含む多官能化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリス２−ヒドロキシエチルイソシアヌレートトリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート等のトリ（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、ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート等の３官能の（メタ）アクリレート化合物や、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンヘキサ（メタ）アクリレート等の３官能以上の多官能（メタ）アクリレート化合物や、これら（メタ）アクリレートの一部をアルキル基やε−カプロラクトンで置換した多官能（メタ）アクリレート化合物等の（メタ）アクリレート化合物を挙げることができる。

その他、上記（メタ）アクリレート化合物に、ウレタン系樹脂を混合することもできる。ウレタン系樹脂としては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート系樹脂を用いることができる。具体的には、ウレタン（メタ）アクリレート化合物としては、ペンタエリスリトールトリアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートトルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、トルエンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマーなどを用いることができる。

ウレタン系樹脂の分子量は、１０００〜１００００が好ましく、２０００〜５０００がさらに好ましい。また、分子量の測定方法としては、ＧＰＣ法を用いることができる。

＜２−２．光重合開始剤＞
重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン等のベンジルメチルケタール類、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン等のα−ヒドロキシケトン類、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタノン−１等のα−アミノケトン類、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のビスアシルフォスフィンオキサイド類、２，２‘−ビス（ｏ−クロロフェニル）−４，４‘，５，５‘−テトラフェニル−１，１‘−ビイミダゾール、ビス（２，４，５−トリフェニル）イミダゾール等のビスイミダゾール類、Ｎ−フェニルグリシン等のＮ−アリールグリシン類、４，４‘−ジアジドカルコン等の有機アジド類、３，３‘，４，４‘−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシカルボキシル）ベンゾフェノン等の有機過酸化物類をはじめ、Ｊ．Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，２，２８３（１９８７）．に記載される化合物を挙げることができる。

具体的には、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換Ｓ−トリアジン、スルフォニウム塩、ジアゾニウム塩、フォスフォニウム塩、セレノニウム塩、アルソニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。また、ヨードニウム塩としては、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，１０，１３０７（１９７７）．に記載の化合物、例えば、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、フェニル（ｐ−アニシル）ヨードニウム、ビス（ｍ−ニトロフェニル）ヨードニウム、ビス（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ヨードニウム、ビス（p −クロロフェニル）ヨードニウムなどのヨードニウムのクロリド、ブロミド、あるいはホウフッ化塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩、ヘキサフルオロアルセネート塩、芳香族スルホン酸塩等や、ジフェニルフェナシルスルホニウム（ｎ−ブチル）トリフェニルボレート等のスルホニウム有機ホウ素錯体類を挙げることができる。

＜２−３．添加剤＞
ハードコート層形成用樹脂組成物には、必要に応じて添加剤を配合することができる。例えば、レベリング、表面スリップ性、低水接触角性等を付与するシリコーン系、フッ素系の添加剤（例えば、レベリング剤）を挙げることができる。このような添加剤を配合することにより、ハードコート層の表面の耐擦傷性を向上することができる。また、光重合の際に、紫外線を利用する場合は、上述した添加剤の空気界面へのブリードによって、酸素による樹脂の硬化阻害を低下させることができる。したがって、低照射強度条件下においても有効な硬化度合を得ることができる。これらの添加剤の配合量は、ハードコート層形成用樹脂組成物１００重量部に対し、０．０１〜０．５重量部とすることができる。

＜３．ハードコート層の物性＞
ハードコート層の厚みは、０．２５μｍより大きく、３．０μｍ未満であり、０．５μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましく、０．７５μｍ以上１．２５μｍ以下であることがさらに好ましい。これは、０．２５μｍ以下であると、十分な耐擦傷性能が得られず、また、３．０μｍ以上であると屈曲性の点で好ましくないからである。

ハードコート層は、マルテンス硬さ試験で、５００Ｎ／ｍｍ²以上の硬さを有するものであることが好ましく、６５０Ｎ／ｍｍ²以上の硬さであることがより好ましく、７００Ｎ／ｍｍ²以上の硬さであることが特に好ましい。これにより、耐擦傷性が向上する。一方、ハードコート層のマルテンス硬さは、３００Ｎ／ｍｍ²以上であることが好ましい。これによっても耐擦傷性が良好になる。マルテンス硬さは、上述した方法で測定することができる。

ハードコート層の膜厚が薄い場合でも高い表面硬度を発現するためには、ハードコート層は、基材フィルムのマルテンス硬さと同等である必要がある。この観点から、マルテンス硬さの比（ハードコートのマルテンス硬さ／基材フィルムのマルテンス硬さ）は、０．８〜２．６であることが好ましく、１．０〜２．５であることがより好ましく、１．２〜２．４であることがさらに好ましい。

また、上記のようなフィルム基材及びハードコート層によって形成されたカバーフィルムは、円筒形マンドレル法（ＪＩＳＫ５６００−５−１）に基づき屈曲させた後、直径が６ｍｍ以上の円筒でハードコート層にクラックが生じないことが好ましい。

＜４．カバーフィルムの製造方法＞
本発明に係るカバーフィルムの製造方法は、特には限定されないが、例えば、上記基材フィルムに、ハードコート層形成用樹脂組成物を塗布し、これを乾燥させた後、光重合により硬化させることで、カバーフィルムを得ることができる。

ハードコート層形成用樹脂組成物の基材フィルムへの塗布方法としては、例えば、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、バーコーター等の公知の方法を採用することができる。

塗布されたハードコート層形成用樹脂組成物を乾燥させる方法は特に限定されない。例えば、ハードコート層形成用樹脂組成物が塗布された基材フィルムを、乾燥器内を通過させる方法が挙げられる。このときの乾燥温度は、例えば、４０〜１００℃であることが好ましい。

また、この塗膜の硬化には、電離放射線源として紫外線を使用することが好ましく、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアーク、キセノンアーク等の光源を利用することができる。

＜５．特徴＞
本実施形態に係るカバーフィルムによれば、ハードコート層の厚みを２．５μｍ以下にしているため、屈曲耐久性を向上することができる。すなわち、屈曲させても、ハードコート層にクラックが生じるのを防止することができる。したがって、屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムとして好適に用いることができる。

次に、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は、以下の実施例に限定されない。

＜１．実施例及び比較例の作製＞
以下では、実施例１〜３及び比較例１、２に係るカバーフィルムの作製について説明する。実施例１〜３及び比較例１、２は、ハードコート層の厚みが相違する以外は、同じ構成を有する。

まず、基材フィルムとして、５０μｍ厚のＰＥＴフィルム（東レ株式会社製Ｕ４８３）を準備した。次に、ハードコート塗料（荒川化学株式会社製ビームセット９０７）を１００重量部と、フッ素系添加剤（エボニック・インダストリーズ株式会社製ＴＥＧＯｒａｄ２３００）を１重量部と、を混合したハードコート層形成用樹脂組成物を準備した。そして、以下の厚みとなるように、ハードコート層形成用樹脂組成物を、基材フィルムの一方面に、ワイヤーバーコータを用いて塗工した。その後、ハードコート層形成用樹脂組成物を、８０℃で２〜５分間の熱処理で希釈溶媒を乾燥させた後、ＵＶ照射装置（ヘレウス株式会社製）を用いて２００ｍＪ／ｃｍ²の積算光量で硬化させた。

ハードコート層のマルテンス硬さは、７７０Ｎ／ｍｍ²であった。マルテンス硬さは、ガラス板上に、厚さ１０μｍのハードコート層形成用樹脂組成物を塗布して上述したようにハードコート層を形成した上で、マルテンス硬さを測定した。ハードコート層の組成は実施例及び比較例において同じであるため、実施例及び比較例のマルテンス硬さはすべて同じである。

＜２．耐屈曲性評価試験＞
上記のように作製した実施例及び比較例から、レーザーカット装置（ＧＣＣ社製ＳｐｉｒｉｔＧＸ ３０Ｗ）を用いて２×１０ｃｍの小片を切り出し、円筒形マンドレル法（ＪＩＳＫ５６００−５−１）に基づき屈曲させた後、ハードコート層にクラックが生じているか否かを目視で観察した。用いた円筒の径は、２ｍｍ，３ｍｍ，４ｍｍ，５ｍｍ，６ｍｍ，１０ｍｍであり、ハードコート層にクラックが生じなかったものをＡ，生じたものをＢとした。

＜３．耐擦傷性評価試験＞
実施例及び比較例のハードコート層の表面に６０ｇｆ／ｃｍ²の荷重がかかるようにスチールウール＃００００を配置し、３ｃｍ／ｓｅｃの速度で１往復させた。これを試験１とした。その後、スチールウールを往復させた箇所の傷の有無を目視で確認した。そして、傷が生じなかったものをＡ，生じたものをＢとした。また、試験条件を変更した試験２も実施した。試験２では、実施例及び比較例のハードコート層の表面に６００ｇｆ／ｃｍ²の荷重がかかるようにスチールウール＃００００を配置し、６ｃｍ／ｓｅｃの速度で１往復させた。そして、試験１と同様に、傷の有無を目視で確認し、評価した。結果は、以下の通りである。

＜４．考察＞
上記のように、耐屈曲性評価試験においては、実施例はいずれも直径が６ｍｍ以上の円筒を用いた試験でハードコート層にクラックが生じなかった。したがって、実施例に係るカバーフィルムは、曲率半径の小さい曲面を有する屈曲ディスプレイにおいても好適に用いることができることが分かった。特に、実施例２，３は、直径が２ｍｍの円筒を用いた試験でもハードコート層にクラックが生じなかった。したがって、ハードコート層の厚みが小さいと耐屈曲性能が高くなることが分かった。

また、耐擦傷性試験の試験１においては、実施例はいずれも傷が生じなかった。これに対し、ハードコート層の厚みが小さく、０．２５μｍである比較例は傷が生じた。したがって、ハードコート層の厚みが０．５〜２．０μｍである実施例は、耐屈曲性と耐擦傷性の両方を兼ね備えたカバーフィルムであることが分かった。また、さらに過酷な条件である試験２では、実施例１，２において、いずれも傷が生じなかった。粉塵や砂などが付着しやすい屋外などでの使用が想定される機器の表面保護用途に対しては、実施例３が好適である。

Claims (5)

1. 屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
   透明の基材フィルムと、
   前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
   を備え、
   前記基材フィルムの厚さが、２５〜３００μｍであり、
   前記ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂で形成され、
   前記ハードコート層は厚みが０．５〜１．０μｍであり、
   前記ハードコート層のマルテンス硬さが、５００Ｎ／ｍｍ²以上であり、
   前記基材フィルムのマルテンス硬さに対する前記ハードコート層のマルテンス硬さが、０．８〜２．６である、カバーフィルム。
2. 屈曲ディスプレイ用のカバーフィルムであって、
   透明の基材フィルムと、
   前記透明基材フィルムの少なくとも一方の面に形成されたハードコート層と、
   を備え、
   前記基材フィルムの厚さが、２５〜３００μｍであり、
   前記ハードコート層は、電離放射線硬化型樹脂で形成され、
   前記ハードコート層は厚みが２．０μｍ以下であり、
   前記ハードコート層のマルテンス硬さが、５００Ｎ／ｍｍ²以上であり、
   前記基材フィルムのマルテンス硬さに対する前記ハードコート層のマルテンス硬さが、０．８〜２．６である、カバーフィルム。
3. 前記ハードコート層は、フッ素系の添加剤が含有されている、請求項１または２に記載のカバーフィルム。
4. 前記ハードコート層は、ＪＩＳ５００６−５−１に規定する円筒形マンドレル法により、前記ハードコート層にクラックが生じるマンドレルの最小径が、６ｍｍ未満である、請求項１から３のいずれかに記載のカバーフィルム。
5. 前記ハードコート層は、６０ｇｆ／ｃｍ²の荷重で、スチールウール＃００００を３ｃｍ／ｓｅｃで１往復以上したときに、傷が生じない、請求項１から４のいずれかに記載のカバーフィルム。