JP6799176B2 - ハードコートフィルム、光学積層体および画像表示装置 - Google Patents
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Description
<フィルム基材>
ハードコートフィルム1のフィルム基材10としては、例えば、透明フィルムが用いられる。透明フィルムの可視光透過率は、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。透明フィルムを構成する樹脂材料としては、例えば、透明性、機械強度、および熱安定性に優れる樹脂材料が好ましい。樹脂材料の具体例としては、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂(ノルボルネン系樹脂)、ポリアリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、およびこれらの混合物が挙げられる。
フィルム基材10の主面上にハードコート層11を設けることによりハードコートフィルム1が形成される。ハードコート層は、バインダー樹脂および無機フィラーを含む。例えば、バインダー樹脂成分(バインダー樹脂を形成するための硬化性樹脂成分)および無機フィラーを含むハードコート層形成用組成物を、フィルム基材上に塗布し、バインダー樹脂成分を硬化することによりハードコート層が形成される。
ハードコート層11のバインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の硬化性樹脂が好ましく用いられる。硬化性樹脂の種類としてはポリエステル系、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、アミド系、シリコーン系、シリケート系、エポキシ系、メラミン系、オキセタン系、アクリルウレタン系等が挙げられる。これらの中でも、硬度が高く、光硬化が可能であることから、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、およびエポキシ系樹脂が好ましく、中でもアクリルウレタン系樹脂が好ましい。
ハードコート層11が無機フィラーを含むことにより、表面に凹凸が形成され、ハードコート層11上に設けられる無機薄膜5との密着性を向上できる。無機フィラーの材料としては、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン等が挙げられる。これらの中でも、屈折率が低く、バインダー樹脂との屈折率差を小さくできることから、シリカ粒子が好ましい。無機フィラーとして、多孔質無機フィラーや中空無機フィラーを用いてもよい。
ハードコート層形成用組成物は、上記のバインダー樹脂成分および無機フィラーを含み、必要に応じてバインダー樹脂成分を溶解可能な溶媒を含む。バインダー樹脂成分が硬化性樹脂である場合は、組成物中に、適宜の重合開始剤が含まれていることが好ましい。例えば、バインダー樹脂成分が光硬化型樹脂である場合には、組成物中に光重合開始剤が含まれることが好ましい。ハードコート層形成用組成物は、上記の他に、レベリング剤、チクソトロピー剤、帯電防止剤、ブロッキング防止剤、分散剤、分散安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、増粘剤、界面活性剤、滑剤等の添加剤を含んでいてもよい。
ハードコート層11の厚みは特に限定されないが、高い硬度を実現するためには、1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましく、3μm以上がさらに好ましく、3.5μm以上が特に好ましい。一方、ハードコート層11の厚みが過度に大きいと、無機バインダーの偏析が生じやすく、ハードコート層の表面凹凸が適切に形成されない場合や、凝集破壊により膜強度が低下する場合がある。そのため、ハードコート層11の厚みは10μm以下が好ましく、9μm以下がより好ましく、8μm以下がさらに好ましい。
ハードコートフィルム1のハードコート層11上に無機薄膜5を形成することにより、光学積層体が得られる。無機薄膜の材料としては、金属や金属化合物(金属または半金属の酸化物、窒化物、炭化物、硫化物、フッ化物等)等が挙げられる。無機薄膜は、導電性でも絶縁性でもよく、半導体でもよい。ハードコート層上に無機薄膜が設けられることにより、各種の機能が付与される。例えば、図2に示すように、無機薄膜として屈折率の異なる複数の薄膜を積層することにより、反射防止層が形成され、ハードコート付き反射防止フィルムが得られる。無機薄膜5の膜厚(複数の薄膜を含む場合は合計膜厚)は、例えば1nm〜1μm程度であり、薄膜の種類や光学積層体の機能等に応じて、適宜に調整すればよい。
以下では、無機薄膜として、屈折率の異なる複数の薄膜からなる反射防止層を形成する実施形態について説明する。
光学積層体は、無機薄膜5上に、付加的な機能層が設けられていてもよい。例えば、画像表示装置の最表面に配置される反射防止フィルムや、窓ガラスやショーウィンドウに貼り合わせられる日射調整フィルム等は、外部環境からの汚染(指紋、手垢、埃等)の影響を受けやすい。特に、図2の反射防止フィルム100の最表面に、低屈折率層54として酸化シリコン層が配置されている場合は、酸化シリコンの濡れ性が高く、指紋や手垢等の汚染物質が付着しやすい。外部環境からの汚染防止や、付着した汚染物質の除去を容易とする等の目的で、無機薄膜5上に防汚層(不図示)が設けられていてもよい。
光学積層体の一形態である反射防止フィルムは、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の画像表示装置の表面に配置して用いられる。例えば、液晶セルや有機ELセル等の画像表示媒体を含むパネルの視認側表面に反射防止フィルムを配置することにより、外光の反射を低減して、画像表示装置の視認性を向上できる。
<算術平均粗さRa>
ハードコート層の算術平均表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)を用い、下記の条件により測定した。
装置:Bruker製Dimemsion3100、コントローラ:NanoscopeV
測定モード:タッピングモード
カンチレバー:Si単結晶
測定視野:1μm×1μm
ハードコートフィルムのハードコート層が形成されていない主面に、透明アクリル粘着剤を介して厚み2mmの黒色のアクリル板(三菱ケミカル製)を貼りあわせて、拡散反射スペクトル(正反射光除去(SCE)スペクトル)測定用試料を作製した。この試料に、ハードコート層形成面からD65光源の光を照射して、分光測色計(コニカミノルタ製「CM2600d」)を用いて拡散反射スペクトルを測定し、得られたSCEスペクトルから、波長380nmにおける拡散反射率、反射Y値、およびb*を求めた。
ハードコートフィルム、および反射防止層形成後の反射防止フィルムのそれぞれについて、ハードコートフィルムのハードコート層が形成されていない主面に、透明アクリル粘着剤を介して厚み2mmの黒色のアクリル板(三菱ケミカル製)を貼りあわせ、主面の法線に対して45°の方向から白色LEDの光を照射した。主面の法線に対して70〜80°の方向から目視により反射光を観察し、以下の基準に従い、視認性を評価した。
A:反射光が無色である
B:反射光がやや白色に感じられる
C:反射光が青白く視認される
実施例および比較例の反射防止フィルムのフィルム基材側(反射防止層非形成面)を、アクリル系透明粘着剤を介してガラス板上に貼り合わせ、スガ試験機製「紫外線フェードメーターU48」を用いて、温度40℃、湿度20%、放射強度(300〜700nm積算照度)500±50W/m2の条件で500時間の促進耐光試験を実施した。
A:剥離碁盤目数が10個以内
B:剥離碁盤目数が11〜30個
C:剥離碁盤目数が31〜50個
D:剥離碁盤目数が51個以上
<ハードコート層形成用組成物の調製>
紫外線硬化性アクリル系樹脂組成物(DIC製、商品名「GRANDIC PC−1070」、波長405nmにおける屈折率:1.55)に、樹脂成分100重量部に対するシリカ粒子の量が25重量部となるように、オルガノシリカゾル(日産化学社製「MEK−ST−L」、シリカ粒子(無機フィラー)の平均一次粒子径:50nm、シリカ粒子の粒子径分布:30nm〜130nm、固形分30重量%)を添加して混合し、ハードコート層形成用組成物を調製した。シリカ粒子の波長405nmにおける屈折率は1.47であった。
特開2017−26939号の実施例に記載の「透明保護フィルム1A」と同様にして作製したイミド化MS樹脂からなる厚み40μmの二軸延伸アクリル系フィルムの片面に、上記の組成物を、乾燥後の厚みが6μmとなるように塗布し、80℃で3分間乾燥した。その後、高圧水銀ランプを用いて、積算光量200mJ/cm2の紫外線を照射し、塗布層を硬化させハードコート層を形成した。
(表面処理)
0.5Paの真空雰囲気下でハードコートフィルムを搬送しながら、放電電力1.0kWにてハードコート層の表面にアルゴンプラズマ処理を行った。
プラズマ処理後のハードコートフィルムをロールトゥートール方式のスパッタ成膜装置に導入し、槽内を1×10−4Paまで減圧した後、フィルムを走行させながら、基板温度20℃で、5nmの酸化シリコンプライマー層、16nmのNb2O5層、19nmのSiO2層、102nmのNb2O5層および71nmのSiO2層を、ハードコート層形成面に順に成膜して、反射防止フィルムを作製した。
ハードコート層形成用組成物における樹脂の種類、シリカ粒子の粒子径および添加量を表1に示すように変更した。それ以外は作製例1と同様にして、ハードコート層の形成、表面処理および反射防止層の形成を行った。
作製例5,6では、無機フィラー成分としてシリカ粒子の平均一次粒子径が40nmのオルガノシリカゾルを用いた。
作製例7〜10では、無機フィラー成分としてシリカ粒子の平均一次粒子径が30nmのオルガノシリカゾルを用いた。
フィルム基材として、アクリル系フィルムに代えて厚み80μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フイルム製「フジタック」)を用い、ハードコート層形成用組成物における樹脂の種類、シリカ粒子の粒子径および添加量、ならびにハードコート層の厚みを表1に示すように変更した。それ以外は作製例1と同様にして、ハードコート層の形成、表面処理および反射防止層の形成を行った。
作製例12では、無機フィラー成分としてシリカ粒子の平均一次粒子径が100nmのオルガノシリカゾルを用いた。
作製例13では、無機フィラー成分として、作製例5,6と同一のオルガノシリカゾルを用い、作製例14では、無機フィラー成分として、作製例7〜10と同一のオルガノシリカゾルを用いた。
ハードコート層形成用組成物にナノシリカ粒子を含有させなかったこと以外は、作製例11と同様にして、ハードコート層の形成、表面処理および反射防止層の形成を行った。
10 フィルム基材
11 ハードコート層
5 反射防止層
50 プライマー層
51,53 低屈折率層
52,54 高屈折率層
100 反射防止フィルム
Claims (14)
- フィルム基材の一主面上にハードコート層を備えるハードコートフィルムであって、
前記ハードコート層は、バインダー樹脂および無機フィラーを含み、
前記バインダー樹脂100重量部に対する前記無機フィラーの含有量が20〜80重量部であり、
前記無機フィラーの平均一次粒子径が25〜70nmであり、
前記ハードコート層に含まれるフィラーの平均一次粒子径が25〜70nmであり、
前記ハードコート層の表面の算術平均粗さが2nm以上であり、拡散反射光のb*が−0.2以上である、ハードコートフィルム。 - 前記ハードコート層に含まれるフィラーの90%粒子径が100nm以下である、請求項1に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層の表面の算術平均粗さが10nm以下である、請求項1または2に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層の表面の拡散反射光のb * が1.5以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
- 前記バインダー樹脂の波長405nmにおける屈折率と、前記無機フィラーの波長405nmにおける屈折率の差の絶対値が、0.09以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層の厚みが1〜10μmである、請求項1〜5のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層の表面の拡散反射光のY値が0.09%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
- 前記ハードコート層の表面の波長380nmにおける拡散反射率が0.05%以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のハードコートフィルム。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のハードコートフィルムと、前記ハードコートフィルムの前記ハードコート層に接して設けられた無機薄膜とを含む、光学積層体。
- 前記無機薄膜は、屈折率の異なる複数の無機薄膜からなる反射防止層である、請求項9に記載の光学積層体。
- 前記ハードコート層に接する無機薄膜は、非化学量論組成の無機酸化物である、請求項9または10に記載の光学積層体。
- 前記ハードコート層に接する無機薄膜が酸化シリコン薄膜である、請求項11に記載の光学積層体。
- 前記無機薄膜上に、さらに防汚層を備える、請求項9〜12のいずれか1項に記載の光学積層体。
- 画像表示媒体の視認側表面に、請求項9〜13のいずれか1項に記載の光学積層体が配置されている、画像表示装置。
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