JP7114669B2 - 反射防止フィルム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、透明フィルムが好ましく用いられる。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、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酸化物粒子を含む。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)および無機酸化物粒子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が無機酸化物粒子を含むことにより、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(プライマー層3および反射防止層5)との密着性を向上できる。
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酸化物粒子を含み、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上には、プライマー層3が形成される。無機酸化物粒子により表面凹凸が形成されたハードコート層11に接してプライマー層3を設け、プライマー層3上に接して反射防止層5を設けることにより、層間の密着性に優れ、紫外線等の光に長時間晒された場合でも反射防止層の剥離が生じ難い反射防止フィルムが得られる。
反射防止層5は、屈折率の異なる複数の薄膜の積層体である。一般に、反射防止層は、入射光と反射光の逆転した位相が互いに打ち消し合うように、薄膜の光学膜厚(屈折率と厚みの積)が調整される。屈折率の異なる複数の薄膜の多層積層体により、可視光の広帯域の波長範囲において、反射率を小さくできる。反射防止層5を構成する薄膜の材料としては、金属の酸化物、窒化物、フッ化物等が挙げられる。反射防止層5は、好ましくは、高屈折率層と低屈折率層の交互積層体である。空気界面での反射を低減するために、反射防止層5の最外層(ハードコートフィルム1から最も離れた層)として設けられる薄膜54は、低屈折率層であることが好ましい。
上記の通り、ハードコートフィルム1のハードコート層11形成面に、プライマー層3および反射防止層5を順に設けることにより、反射防止フィルムが得られる。ハードコート層11に含まれる無機酸化物粒子が表面に露出して表面凹凸が形成され、その上にプライマー層3が設けられることにより、ハードコート層11とプライマー層3との密着性が向上する。
反射防止フィルムは、反射防止層5上に、付加的な機能層を備えていてもよい。反射防止層5の最表面の低屈折率層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。そのため、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、反射防止層5上に防汚層(不図示)を設けてもよい。
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。
<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、平均一次粒子径30nm(カタログ値)のシリカ粒子(波長405nmにおける屈折率:1.47)のメチルエチルケトン分散液(信越シリコーン製「QSG-30」、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。シリカ粒子の添加量は、ハードコート層の固形分全量(樹脂と粒子の合計)に対するシリカ粒子の量が45重量%となるように調整した。
厚さ80μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム(富士フィルム製「フジタック」)の片面に、上記の組成物を、乾燥後の厚みが5μm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。
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0.2kW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ロ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、圧力が0.4Paとなるように、アルゴンガスと酸素ガスを98:2の体積比で導入し、基板温度20℃で、DCスパッタ法により厚み3nmのITOプライマー層を形成した。ITOプライマー層の形成には、ターゲット材料として、酸化インジウムと酸化スズとを90:10の重量比で含有する焼結ターゲットを用いた。
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プラズマ処理時の放電電力を、表1に示すように変更した。それ以外は実施例1と同様にして、ハードコート層の形成、表面処理、ならびにプライマー層および反射防止層の形成を行った。
<算術平均高さSa>
プラズマ処理後のハードコートフィルムを試料として、原子間力顕微鏡(AFM)を用い、下記の条件により、ハードコート層の三次元表面形状を測定し、ISO 25178に準じて算術平均表面粗さSaを測定した。
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
Arイオンエッチング銃を備える走査型X線光電子分光(XPS)装置(アルバック・ファイ製「QuanteraSXM」)を用いて、下記の条件にて、反射防止フィルムの反射防止層表面からのデプスプロファイル測定を行った。
Arイオン加速電圧:1kV
X線ビーム径:100μmφ
出力:25W(15kV)
光電子取り出し角度:試料面に対して45度
反射防止フィルムを試料として、集積イオンビーム加工観察装置(日立ハイテクノロジーズ製「FB2200」)を用いたFIBマイクロサンプリング法により、断面観察用試験片を作製した。電界放射型透過電子顕微鏡(日本電子製「JEM-2800」)を用い、加速電圧200kV、倍率30,000倍でFE-TEM分析を実施した。プライマー層とハードコート層との界面からハードコート層側に600nmまでの範囲内で、500nm(深さ方向)×1000nm(面方向)の領域をランダムに3箇所選択し、それぞれの領域について、画像処理ソフト(Image-J)によりシリカ粒子を識別して、二値化処理を行い、粒子の存在比を求めた。3箇所の平均値を、ハードコート層のプライマー層との界面における粒子存在比とした。
上記の二値化処理画像から200個の粒子を抽出し、それぞれの粒子径を求めた。200の個の粒子の粒子径の頻度の累計が50%になる粒子径を、シリカ粒子のメジアン径D50とした。さらに、200個の粒子径の標準偏差σを算出した。なお、500nm×1000nmの視野内に含まれる微粒子の数が200個未満の場合は、別の500nm×1000nmの領域に含まれる微粒子の粒子径を求め、合計が200個になるまで作業を繰り返した。
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)を貼り合わせて、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、L*a*b*色空間のb*を求めた。
反射防止フィルムのフィルム基材側の面(反射防止層非形成面)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)を貼り合わせ、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
反射防止フィルムのフィルム基材側の面(反射防止層非形成面)に、透明アクリル粘着剤を介してガラス板を貼り合わせ、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時間および750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
上記の実施例および比較例のハードコート層の組成(ハードコート層の断面から求めたシリカ粒子のメジアン径D50および標準偏差σ、ならびに面積比率)、ハードコート層のプラズマ処理時の放電電力、ならびにハードコートフィルムおよび反射防止フィルムの評価結果を表1に示す。
10 フィルム基材
11 ハードコート層
3 プライマー層
5 反射防止層
51,53 低屈折率層
52,54 高屈折率層
100 反射防止フィルム
Claims (7)
- 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と;前記ハードコート層に接する無機酸化物プライマー層と;前記無機酸化物プライマー層上に接して設けられた反射防止層とを備える反射防止フィルムであって、
前記反射防止層は、屈折率が異なる複数の薄膜の積層体であり、
前記ハードコート層は、バインダー樹脂および無機酸化物粒子を含み、前記ハードコート層における前記無機酸化物粒子の含有量が40~80重量%であり、前記ハードコート層の断面における無機酸化物粒子のメジアン径が25~70nmであり、
前記ハードコート層は、前記無機酸化物プライマー層との界面からの深さ16~20nmの範囲において、前記無機酸化物粒子を構成する無機元素Mと炭素Cの存在比M/Cが、原子数比で1.05~1.7である、反射防止フィルム。 - 前記ハードコート層は、前記無機酸化物プライマー層との界面から厚み方向に600nmまでの領域の断面において、前記無機酸化物粒子が占める面積比率が80%より大きい、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記ハードコート層に含まれる無機酸化物粒子がシリカ粒子である、請求項1または2に記載の反射防止フィルム。
- 前記ハードコート層の厚みが1~10μmである、請求項1~3のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記ハードコート層の表面の算術平均高さSaが7nm以下である、請求項1~4のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止層上に、さらに防汚層を備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 画像表示媒体の視認側表面に、請求項1~6のいずれか1項に記載の反射防止フィルムが配置されている、画像表示装置。
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