JP6435619B2

JP6435619B2 - ハードコートフィルム、これを用いた透明導電性フィルム及びタッチパネル、ハードコート塗液

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Publication number: JP6435619B2
Application number: JP2014060144A
Authority: JP
Inventors: 毅志田村; 栗原　正幸; 正幸栗原
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-03-24
Also published as: JP2015182290A

Description

本発明は、ハードコートフィルム、これを用いた透明導電性フィルム及びタッチパネル、ハードコートフィルム形成用のハードコート塗液に関する。

近年、様々な電子機器のディスプレイ上に入力デバイスとして、透明なタッチパネルが取り付けられている。その中でも、特にマルチタッチが可能な静電容量方式のタッチパネルが現在の主流である。

静電容量方式タッチパネルは、透明基材の表面及び裏面にそれぞれＸ座標及びＹ座標のパターンを形成した透明導電層が金属配線パターンを介して回路に接続され、表面の透明導電膜と裏面の透明導電膜との間の電圧変化を検知できるような構造となっている。

透明基材の表面及び裏面にそれぞれＸ座標及びＹ座標のパターンを形成する方法としてはエッチングが一般的である。透明基材の一方の面にレジスト塗布、露光、現像、エッチング、剥離処理を行った後、同様の処理を他方の面に行なうことによって、透明基材の両面に透明電極層を形成することができる。

しかしながら、表面及び裏面のパターン形成のために、レジスト塗布から剥離処理までを２回繰り返すのは、製造にかかる時間及びコストの面から好ましくない。

紫外線に対する遮光性を有するハードコートは、ＵＶ吸収樹脂を含有するハードコートであり、耐候性能の高いハードコートとして多くの電子機器内部のハードコートフィルムに採用されている。

アンチブロッキング性を有するハードコートは、ハードコート層の表面にｎｍオーダーの凹凸が形成されたハードコートであり、ハードコート膜同士のブロッキングを防止する目的で広く使用される。

密着耐久性を有するハードコートは、ハードコート層にシランカップリング剤となる有機ケイ素化合物を含み、無機金属膜である透明導電層との密着力を向上させ、耐熱性、耐候性を向上させたものである。

紫外線遮光性、アンチブロッキング性、密着耐久性のいずれか１つを有するハードコートは従来から存在するが、透明導電層のパターン形成の為のエッチングにおいて、その露光の際に、一方の面からの紫外線照射に対して他方の面に干渉を起こさない程の紫外線遮光性とアンチブロッキング性と密着耐久性との３つの特性を同時に有するハードコートならびにハードコートフィルムは、達成されていない。

特開２０１０−１６３５３５号公報国際公開第２００８／０６９２１７号

本発明は、紫外線遮光性とアンチブロッキング性と密着耐久性とに優れるハードコートフィルム、これを用いた透明導電性フィルム及びタッチパネル、当該ハードコートフィルム形成用のハードコート塗液を提供することを目的とする。

本発明に係るハードコート塗液は、透明基材上にハードコート層を形成するためのものであって、有機ケイ素化合物と、相分離樹脂を含むアンチブロッキングハードコートと、ベンゾトリアゾール系のＵＶ吸収剤（ただし、ＵＶ吸収樹脂を除く）と、溶剤とを、１〜５重量％：３０〜６０重量％：１０〜４０重量％：１０〜４０重量％の比率で含有する。

本発明に係るハードコートフィルムは、透明基材の少なくとも一方の面に請求項１に記載のハードコート塗液の硬化膜からなるハードコート層を備える。

ハードコート層の表面のＪＩＳＢ０６０１−１９９４による算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜１０ｎｍであり、３６５ｎｍの波長の紫外線透過率が０〜１％であっても良い。

ハードコート層が透明基材の両面に積層されていても良い。

また、本発明に係る透明導電性フィルムは、上記のハードコートフィルム上に透明導電層を積層したものである。

この透明導電性フィルムにおいて、透明導電層がハードコートフィルムの両面に積層されていてもよい。

また、本発明に係るタッチパネルは、上記の透明導電性フィルムを備える。

本発明によれば、紫外線遮光性とアンチブロッキング性と密着耐久性とに優れるハードコートフィルム、これを用いた透明導電性フィルム及びタッチパネル、当該ハードコートフィルム形成用のハードコート塗液を提供できる。

実施形態に係る透明導電性フィルムの製造方法を示す模式断面図透明導電膜のパターン例（Ｘ座標）の説明図透明導電膜のパターン例（Ｙ座標）の説明図

図１は、実施形態に係る透明導電性フィルムの製造方法を示す模式断面図である。また、図２及び３は、透明導電膜のパターン例の説明図であって、それぞれＸ座標のパターン及びＹ座標のパターンを示す。

まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、透明基材１１の両面にハードコート層１２、１２’を形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、ハードコート層１２、１２’のそれぞれの上に、透明導電層１４、１４’を形成する。次に、透明導電層１４、１４’上にレジストを設け、両面のレジストに対して同時にマスク等を用いた露光処理及び現像処理を行うことによって、図１（ｄ）に示すように、透明電極層１４、１４’上に、所定のパターンを有するレジスト層１６、１６’を形成する。その後、レジスト層１６、１６’で覆われていない透明電極層１４、１４’をエッチング等で除去することによって、図１（ｅ）に示す、透明導電性フィルム１７を得る。

透明導電性フィルム１７の透明電極層１４、１４’は、図２及び３に示すような導電性パターンを有する。例えば、透明電極層１４は、図２に示すように、Ｘ方向（図の左右方向）に延びる複数の導電領域Ｂが、Ｘ方向と直交するＹ方向（図の上下方向）に間をあけて並設されたパターンを有する。そして、透明電極層１４’は、Ｙ方向に延びる複数の導電領域Ｂが、Ｘ方向に間をあけて並設されたパターンを有する。隣接する導電領域Ｂの間の領域は、導電領域Ｂとは絶縁された非導電領域Ａとなる。導電領域Ｂの各々は、金属配線Ｃを介して導電領域Ｂに形成される静電容量の変化を検出する回路に接続される。このようにして、静電容量方式タッチパネルが構成される。

以下、本実施形態に係るハードコートフィルム１３及び透明導電性フィルム１７の各層の詳細を説明する。

透明基材１１は、有機高分子をフィルム状に溶融押出し又は溶液押出しをしてフィルム状に成形し、必要に応じ、長手方向及び／又は幅方向に延伸、熱固定、熱弛緩処理を施したフィルムである。有機高分子樹脂としては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート、環状ポリオレフィン、ポリイミド等が挙げられる。透明基材１１の厚さは、部材の薄型化と基板の可撓性とを考慮し、１０μｍ以上３００μｍ以下程度とすることが好ましい。

透明基材１１には、周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤、易接着剤等を添加したり塗布したりしてもよい。他の薄膜との密着性を改善するため、透明基材１１の表面に、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

ハードコート層１２、１２’は、紫外線遮光性と、アンチブロッキング性能と、透明導電層１４、１４’との密着耐久性を有し、さらに適度な硬度と機械強度があれば、特に限定されない。ハードコート層１２、１２’を形成するためのハードコート塗液として、有機ケイ素化合物とアンチブロッキングハードコートとＵＶ吸収剤と溶剤とが、塗液の全重量のうち、１〜５重量％：３０〜６０重量％：１０〜４０重量％：１０〜４０重量％の比率で配合されたものを用いる。

尚、ハードコート塗液を硬化させて得られるハードコート層１２、１２’は、有機ケイ素化合物とアンチブロッキングハードコートとＵＶ吸収剤とを、３〜１０重量％：３０〜６０重量％：２０〜５０重量％の比率で含有する。この比率で各組成成分を含有することによって、ハードコート層１２、１２’の紫外線遮光性、アンチブロッキング性能、透明導電層１４、１４’との密着耐久性を同時に得ることができる。

ここで、「透明導電層１４、１４’との密着耐久性を有する」とは、透明導電性フィルム１５をＪＩＳＫ７３５０−２（試験サイクル：１０２分光照射／１８分水スプレー、照射照度：０．５Ｗ／ｍ^２ａｔ３４０ｎｍ、温度：６５±３℃、湿度：５０±５％）における光照射試験を実施した後に、透明導電層１４、１４’とハードコート層１２、１２’の剥離が起こらないこという。

透明導電層１４、１４’との密着耐久性を得るために、有機ケイ素化合物をハードコート塗液に混合する。本発明において有機ケイ素化合物は特に限定されないが、例として、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、２‐(３，４‐エポキシシクロ
ヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ｐ‐スチリルトリメトキシシラン、３‐メタクリ
ロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３‐メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３‐アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ‐２‐（アミノエチル）‐３‐アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３‐トリエトキシシリル‐Ｎ‐（１，３‐ジメチル‐ブチリデン）プロピルアミン、トリス‐（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、３‐イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。

アンチブロッキングハードコート剤は、ヘーズ、透明性、アンチブロッキング性能の発現しやすさの観点から、相分離樹脂を含むアクリレートを主材料としたハードコート剤を用いることが好ましい。また、相分離樹脂は、ハードコート塗布直後はハードコート層中で他の材料と共に分散しているが、溶剤の揮発に伴ってハードコート層の他の材料から分離、析出し、ハードコート表面に凹凸を形成する樹脂であれば特に限定されるものではない。

ＵＶ吸収剤は、本発明を両面露光する際の露光機の照射波長に応じて選択されるが、一般的な露光装置はＵＶＡ領域の光を照射することが多いため、ＵＶＡ領域の光を吸収するベンゾトリアゾール系のＵＶ吸収剤を用いることが好ましい。

溶剤については、上記の主成分の樹脂を溶解するものであれば特に限定されない。具体的には、溶剤として、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よいし、２種以上を併用してもよい。

ハードコート層１２、１２’は、表面の凹凸によってアンチブロッキング性を生じるものであることから、ハードコート層１２、１２’の表面のＪＩＳＢ０６０１−１９９４による算術平均粗さ（Ｒａ）は１〜１０ｎｍであることが好ましい。

算術平均粗さの測定には菱化システム社製Ｖｅｒｔｓｃａｎを用いて測定した。測定はＪＩＳＢ０６０１−１９９４年版に準拠して行った。Ｒａ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）は、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したと
きに、次の式によって求められる値をナノメートル（ｎｍ）で表したものをいう。

ハードコート層１２、１２’は、ハードコート塗液をダイコーター、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などの公知の塗布方法で塗布し、硬化させることにより形成する。

ハードコート層１２、１２’の厚みは、特に限定されないが、薄膜化の観点から１〜１０μｍの範囲が好ましい。

ハードコート層１２、１２’の塗工後の紫外線硬化時に用いられる紫外線照射機としては、特に限定はされないが、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどを用いることができる。

ハードコート層１２、１２’を透明基材１１の一方または両面に積層して得たハードコートフィルム１３は、レジストの両面露光時に一方面側から他方面側への光の干渉を防止するため、３６５ｎｍの光の透過率が０〜１％であることが好ましい。３６５ｎｍの光の透過率の透過率測定には、日立ハイテク社製Ｕ４１００などの分光光度計を用いることができる。

透明導電層１４、１４’の材料及び積層方法は特に限定されないが、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズのいずれか、または、それらの２種類もしくは３種類の混合酸化物を、真空蒸着法、スパッタリング法などの乾式で積層する方法、あるいは、金属ナノワイヤー、ＰＥＤＯＴ、カーボンナノチューブなどの塗布型導電材料をダイコーター、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などの公知の塗布方法で塗布して積層する方法を利用できる。

透明導電層１４、１４’に導電性パターン領域および非導電性パターン領域をパターニングする方法としては、透明導電層１４、１４’上に液レジストを塗布するまたはドライフィルムレジストを貼り合せた後に、両面同時露光・現像によりレジストにパターンを形成してレジスト層１６、１６’を設け、透明導電層１４、１４’を化学的に溶解させる方法を用いることが好ましい。

本実施形態に係るハードコートフィルム１３は、ハードコート層１２、１２’がＵＶ吸収剤を含有するため、図１（ｄ）のレジスト層１６及び１６’の形成時の露光光である紫外線を吸収できる。したがって、レジスト露光時に、透明導電層１４、１４’上に設けた両面のレジストを同時に露光して、パターンを形成することが可能となる。したがって、本実施形態に係るハードコートフィルム１３を用いることによって、基材フィルム１１の両面に簡易かつ安価に透明導電層１４、１４’の導電性パターンを形成することができ、透明導電性フィルム１７の生産性を向上できる。

また、ハードコート層１２、１２’が含有する有機ケイ素化合物及びアンチブロッキン
グハードコート剤により、ハードコートフィルム１３に、透明電極層との密着性及びアンチブロッキング性を付与することができる。

（実施例）
透明基材としてポリエチレンテレフタラートフィルム（東洋紡社製、Ａ４３００‐１２５）を用い、透明基材の両面に、有機ケイ素化合物（信越工業社製、ＫＢＭ‐１００３）とアンチブロッキングハードコート（日本ペイント社製、ＮＡＢ‐００１）とＵＶ吸収剤（チバ・ジャパン社製、ＴＩＮＵＶＩＮ９９‐２）と溶剤（東洋インキ社製、ＶＣ１０４）を２．５重量％：４５重量％：２２．５重量％：３０重量％の比率で配合したハードコート塗液を、塗工・硬化させてハードコート層を積層した。このハードコート層にはアンチブロッキング性能があることで、フィルムのブロッキングは発生せず、ブロッキングの跡やフィルムのしわも発生しなかった。次に、透明導電層として２５ｎｍのＩＴＯ層をスパッタリング法で積層した。

このようにして形成されたハードコートフィルムの両面にドライフィルムレジスト（日立化成社製、ＭＥ‐３３１５）を貼り合わせ、両面から同時に露光・エッチングし、透明導電層に導電性パターンを形成した。

（比較例１）
透明基材としてポリエチレンテレフタラートフィルム（東洋紡社製、Ａ４３００‐１２５）を用い、透明基材の両面に、有機ケイ素化合物（信越工業社製、ＫＢＭ‐１００３）とアンチブロッキングハードコート（日本ペイント社製、ＮＡＢ‐００１）とＵＶ吸収剤（チバ・ジャパン社製、ＴＩＮＵＶＩＮ９９‐２）と溶剤（東洋インキ社製、ＶＣ１０４）を２．５重量％：２０重量％：４０重量％：３７．５重量％の比率で配合したハードコート塗液を、塗工・硬化させてハードコート層を積層した。次に、透明導電層として２５ｎｍのＩＴＯ層をスパッタリング法で積層した。

このようにして形成されたハードコートフィルムの両面にドライフィルムレジスト（日立化成社製、ＭＥ‐３３１５）を貼り合わせ、両面から同時に露光・エッチングし、透明電極層に導電性パターンを形成した。

（比較例２）
透明基材としてポリエチレンテレフタラートフィルム（東洋紡社製、Ａ４３００‐１２５）を用い、透明基材の両面に、有機ケイ素化合物（信越工業社製、ＫＢＭ‐１００３）とアンチブロッキングハードコート（日本ペイント社製、ＮＡＢ‐００１）とＵＶ吸収剤（チバ・ジャパン社製、ＴＩＮＵＶＩＮ９９‐２）と溶剤（東洋インキ社製、ＶＣ１０４）を２．５重量％：６０重量％：７．５重量％：３０重量％の比率で配合したハードコート塗液を、塗工・硬化させてハードコート層を積層した。このハードコート層にはアンチブロッキング性能があることで、フィルムのブロッキングは発生せず、ブロッキングの跡やフィルムのしわも発生しなかった。次に、透明導電層として２５ｎｍのＩＴＯ層をスパッタリング法で積層した。

このようにして形成されたハードコートフィルムの両面にドライフィルムレジスト（日立化成社製、ＭＥ‐３３１５）を貼り合せ、両面から同時に露光・エッチングし、透明電極層に導電性パターンを形成した。

（比較例３）
透明基材としてポリエチレンテレフタラートフィルム（東洋紡社製、Ａ４３００‐１２５）を用い、透明基材の両面に、有機ケイ素化合物（信越工業社製、ＫＢＭ‐１００３）
とアンチブロッキングハードコート（日本ペイント社製、ＮＡＢ‐００１）とＵＶ吸収剤（チバ・ジャパン社製、ＴＩＮＵＶＩＮ９９‐２）と溶剤（東洋インキ社製、ＶＣ１０４）を０．５重量％：４５重量％：２２．５重量％：３２重量％の比率で配合したハードコート塗液を、塗工・硬化させてハードコート層を積層した。このハードコート層にはアンチブロッキング性能があることで、フィルムのブロッキングは発生せず、ブロッキングの跡やフィルムのしわも発生しなかった。次に、透明導電層として２５ｎｍのＩＴＯ層をスパッタリング法で積層した。

実施例と比較例１、２、３の性能は、下記のようにして評価した。

（１）ハードコート（ＨＣ）ブロッキング
透明導電層を積層する前のハードコートフィルムに、ブロッキングが発生したか否かを目視により評価した。

（２）裏面干渉
レジストの両面露光の際に、一方面のレジストに照射した紫外線により他方面のレジストが露光されたか否かを確認することにより、露光した面の裏面側への干渉の有無を評価した。

（３）密着耐久性
透明導電層を積層した後、ＪＩＳＫ７３５０−２における耐光性試験に投入し、５００ｈ経過後に透明導電層の剥離有無を評価した。

表１に、実施例と比較例１、２、３の評価結果を示す。

表１の結果より、上記の実施形態で説明した組成及び組成比のハードコート塗液を用いて形成した、実施例に係るハードコートフィルムでは、透明導電層を積層する前のハードコートフィルムにブロッキングが発生せず、密着耐久性を有しており、両面露光時にも裏面干渉が発生しないことにより正常な導電パターン領域を得ることができた。

これに対して、比較例１では透明導電層を積層する前のフィルムでブロッキングが発生した。比較例２では両面露光時に裏面干渉が発生し、正常な導電パターン領域を得ることができなかった。比較例３では密着耐久性を有しておらず、前記耐光性試験後に透明導電層の剥離が発生した。

本発明は、タッチパネルや透明導電性フィルムのベースフィルムとなるハードコートフィルムに利用できる。

１１透明基材
１２、１２’ 紫外線者高機能性アンチブロッキングハードコート層
１３ハードコートフィルム
１４、１４’ 透明導電層
１５透明導電性フィルム（パターニング前）
１６、１６’ レジスト層
１７透明導電性フィルム（パターニング後）
Ａ非導電パターン領域
Ｂ導電パターン領域
Ｃ金属配線

Claims

透明基材上にハードコート層を形成するためのハードコート塗液であって、
有機ケイ素化合物と、相分離樹脂を含むアンチブロッキングハードコートと、ベンゾトリアゾール系のＵＶ吸収剤（ただし、ＵＶ吸収樹脂を除く）と、溶剤とが、１〜５重量％：３０〜６０重量％：１０〜４０重量％：１０〜４０重量％の比率で配合されていることを特徴とする、ハードコート塗液。
透明基材の少なくとも一方の面に請求項１に記載のハードコート塗液の硬化膜からなる前記ハードコート層を備えることを特徴とする、ハードコートフィルム。
前記ハードコート層の表面のＪＩＳＢ０６０１−１９９４による算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜１０ｎｍであり、
３６５ｎｍの波長の紫外線透過率が０〜１％であることを特徴とする、請求項２に記載のハードコートフィルム。
前記ハードコート層が透明基材の両面に積層されていることを特徴とする、請求項２または３に記載のハードコートフィルム。
請求項２〜４のいずれかに記載のハードコートフィルム上に透明導電層を積層した、透明導電性フィルム。
前記透明導電層がハードコートフィルムの両面に積層されていることを特徴とする、請求項５に記載の透明導電性フィルム。
請求項６に記載の透明導電性フィルムを用いたタッチパネル。