JPWO2021106797A1 - 反射防止フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ハードコートフィルム1は、透明フィルム基材10の一主面上に、ハードコート層11を備える。反射防止層5形成面側にハードコート層11が設けられることにより、反射防止フィルムの表面硬度や耐擦傷傷等の機械特性を向上できる。
透明フィルム基材10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。透明フィルム基材10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。
透明フィルム基材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11は、バインダーおよび微粒子を含む防眩性ハードコート層であり、微粒子により形成された表面凹凸により防眩性を発揮する。
ハードコート層11のバインダーとしては、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、中でもアクリル系樹脂およびアクリルウレタン系樹脂が好ましい。後述のように、バインダーは、樹脂成分(有機成分)に加えて、無機ナノ粒子等の無機成分を含んでいてもよい。
ハードコート層に粒子径が1μm以上の微粒子(以下「マイクロ粒子」と記載)が含まれることにより、ハードコート層の表面に凹凸が形成され、防眩性が付与される。また、マイクロ粒子は、ハードコート層のヘイズの制御にも寄与する。
ハードコート層は、粒子径が1μm以上のマイクロ粒子に加えて、粒子径が1μm未満の微粒子(以下「ナノ粒子」と記載する場合がある)を含んでいてもよい。例えば、ハードコート層が、10nm〜100nm程度の平均一次粒子径を有するナノ粒子を含むことにより、ハードコート層6の表面に、マイクロ粒子により形成される凹凸よりも小さなサイズの微細な凹凸が形成され、ハードコート層11と、その上に形成される反射防止層5との密着性が向上する傾向がある。また、可視光の波長よりも十分に小さいサイズ(例えば100nm以下)の粒子径を有するナノ粒子を含めることにより、ハードコート層の透明性を低下させることなく、バインダーの屈折率を調整できる。
透明フィルム基材10上にハードコート組成物を塗布し、必要に応じて溶媒の除去および樹脂の硬化を行うことにより、ハードコート層11が形成される。ハードコート組成物は、上記のバインダー成分およびマイクロ粒子を含み、必要に応じてバインダー成分を溶解または分散可能な溶媒を含む。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、2μm以上が好ましく、4μm以上がより好ましく、5μm以上がさらに好ましい。一方、ハードコート層11の厚みが過度に大きいと、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20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましく、12μm以下がさらに好ましい。また、ハードコート層11の厚みは、マイクロ粒子の平均粒子径の1.2〜4倍の範囲であることが好ましく、1.5〜3倍の範囲内がより好ましい。マイクロ粒子の粒子径とハードコート層の厚みの比が上記範囲であることにより、ハードコート層表面に形成される凹凸形状が、防眩性に優れかつギラツキの少ない表示に適したものとなりやすい。
θa=tan−1Δa
ハードコート層11上に反射防止層5を形成する前に、ハードコート層11と反射防止層5との密着性のさらなる向上等を目的として、ハードコート層11の表面処理が行われてもよい。表面処理としては、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、オゾン処理、プライマー処理、グロー処理、アルカリ処理、酸処理、カップリング剤による処理等の表面改質処理が挙げられる。表面処理として真空プラズマ処理を行ってもよい。真空プラズマ処理により、ハードコート層の表面粗さを調整することもできる。真空プラズマ処理(例えば、アルゴンプラズマ処理)の放電電力は、0.5〜10kW程度であり、好ましくは1〜5kW程度である。
ハードコートフィルム1のハードコート層11上に、必要に応じてプライマー層3を介して、反射防止層5を形成し、反射防止層5上に防汚層7を形成することにより、反射防止フィルムが得られる。
ハードコートフィルム1のハードコート層11と反射防止層5との間には、プライマー層3が設けられることが好ましい。プライマー層3の材料としては、シリコン、ニッケル、クロム、スズ、金、銀、白金、亜鉛、チタン、インジウム、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム、パラジウム等の金属;これらの金属の合金;これらの金属の酸化物、フッ化物、硫化物または窒化物;等が挙げられる。中でも、プライマー層の材料は無機酸化物が好ましく、酸化シリコンまたは酸化インジウムが特に好ましい。プライマー層3を構成する無機酸化物は、酸化インジウム錫(ITO)等の複合酸化物でもよい。
反射防止層5は、屈折率の異なる2層以上の薄膜からなる。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。反射防止層を、屈折率の異なる2層以上の薄膜の多層積層体とすることにより、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。
反射防止フィルムは、反射防止層5上に、最表面層(トップコート層)として防汚層7を備える。最表面に防汚層が設けられることにより、外部環境からの汚染(指紋、手垢、埃等)の影響を低減できるとともに、表面に付着した汚染物質の除去が容易となる。
反射防止フィルムのヘイズは、1%以上であり、1.5%以上が好ましく、2%以上がより好ましく、3%以上がさらに好ましい。反射防止フィルムのヘイズは、20%以下が好ましい。反射防止フィルムのヘイズは、4〜20%が好ましく、6〜17%がより好ましく、7〜15%がさらに好ましい。反射防止フィルムのヘイズが過度に小さい場合は防眩性に劣る場合があり、ヘイズが過度に大きい場合は画像の鮮明性が低下する傾向がある。反射防止層5および防汚層7は厚みが小さくヘイズがほとんど生じないため、反射防止フィルムのヘイズは、ハードコートフィルムのヘイズに略等しい。
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。
<防眩性ハードコートフィルムの作製>
(ハードコート組成物の調製)
バインダー樹脂成分としてのペンタエリスリトールポリアクリレート(大阪有機化学製「ビスコート♯300」)50重量部およびウレタンアクリレートプレポリマー(日本合成化学製「紫光 UV−1700TL」)50重量部;スチレンとメタクリル酸メチル(MMA)の共重合架橋粒子(積水化成品工業製「テクノポリマー SSX−540TNR」;平均粒子径3.6μm、屈折率1.56)4重量部;チクソトロピー剤として有機化スメクタイト(クニミネ工業製「スメクトンSAN」)1.5重量部;光重合開始剤(IGM Resins製「OMNIRAD907」)3重量部;ならびにシリコーン系レベリング剤(共栄社化学製「ポリフロー LE303」)0.15重量部を混合し、トルエン/シクロペンタノン混合溶媒(重量比70/30)で希釈して、固形分濃度50重量%のハードコート組成物を調製した。なお、上記の配合量は、固形分(不揮発分)の量であり、有機化スメクタイトは、トルエンで固形分が6重量%になるように希釈して用いた(以下の組成物についても同様)。バインダー(微粒子を含めずにバインダー樹脂成分のみを硬化したもの)の屈折率は1.51であった。
上記のハードコート組成物を、厚み40μmのトリアセチルセルロースフィルム(コニカミノルタオプト製「KC4UA」)に、コンマコーター(登録商標)を用いて塗布し、80℃で1分間加熱した。その後、高圧水銀ランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、塗布層を硬化させて、厚み8.0μmの防眩性ハードコート層を形成した。
ハードコート層が形成されたトリアセチルセルロースフィルムを、ロールトゥーロール方式のスパッタ成膜装置に導入し、フィルムを走行させながら、防眩性ハードコート層形成面にボンバード処理(Arガスによるプラズマ処理)を行った後、プライマー層として、3.5nmのSiOx層(x<2)を成膜し、その上に、10.1nmのNb2O5層、27.5nmのSiO2層、105.0nmのNb2O5層および83.5nmのSiO2層を順に成膜した。プライマー層およびSiO2層の成膜にはSiターゲット、Nb2O5層の成膜にはNbターゲットを用いた。SiO2層の成膜およびNb2O5層の成膜においては、プラズマ発光モニタリング(PEM)制御により、成膜モードが遷移領域を維持するように導入する酸素量を調整した。
主鎖骨格に−(O−CF(CF3)−CF2)−を含むパーフルオロエーテルを含有するフッ素系樹脂溶液を、反射防止層の表面SiO2層上に、乾燥後厚みが10nmとなるように塗布し、トップコート層としての防汚層を形成した。
ハードコート組成物の調製において、粒子の配合量を表1に示す様に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、防眩性ハードコートフィルムの作製、プライマー層および反射防止層の形成ならびに防汚層の形成を行った。
ナノシリカ粒子と硬化性アクリル樹脂のコンポジットの溶液(ナノシリカ粒子の平均一次粒子径:40nm、固形分中のナノシリカ粒子の比率:60重量%、固形分:50重量%)67重量部と多官能アクリレート33重量部を混合した。この溶液の固形分100重量部に、架橋ポリメタクリル酸メチル(PMMA)粒子(積水化成品工業製「テクノポリマー SSX−103」;平均粒子径3.0μm、屈折率1.50)2.0重量部;チクソトロピー剤として有機化スメクタイト(クニミネ工業製「スメクトンSAN」)1.5重量部;光重合開始剤(IGM Resins製「OMNIRAD907」)3重量部;ならびにシリコーン系レベリング剤(共栄社化学製「ポリフロー LE303」)0.15重量部を混合し、トルエン/シクロペンタノン混合溶媒(重量比70/30)で希釈して、固形分濃度45重量%のハードコート組成物を調製した。バインダー(PMMA粒子を含めずにアクリル樹脂とナノシリカ粒子のハイブリッド材料を硬化したもの)の屈折率は1.48であった。
ハードコート組成物の調製において、PMMA粒子の配合量を1.0重量部に変更したこと以外は、実施例6と同様にして、防眩性ハードコートフィルムの作製、プライマー層および反射防止層の形成ならびに防汚層の形成を行った
ハードコート組成物の調製において、PMMA粒子の配合量を8.0重量部に変更し、PMMA粒子に加えてシリコーン粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製「トスパール130」;平均粒子径3μm、屈折率1.43)1.4重量部を配合した。それ以外は、実施例6と同様にして、防眩性ハードコートフィルムの作製、プライマー層および反射防止層の形成ならびに防汚層の形成を行った
バインダー樹脂としてのペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機化学製「ビスコート♯300」)50重量部およびウレタンアクリレートプレポリマー(新中村化学工業製「UA−53H−80BK」)50重量部;シリコーン粒子(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製「トスパール130」;平均粒子径3μm、屈折率1.43)3.5重量部;有機化スメクタイト(クニミネ工業製「スメクトンSAN」)2重量部;光重合開始剤(IGM Resins製「OMNIRAD907」)3重量部;ならびにシリコーン系レベリング剤(DIC製「グランディック PC4100」)0.2重量部を混合し、トルエン/シクロペンタノン混合溶媒(重量比70/30)で希釈して、固形分濃度33重量%のハードコート組成物を調製した。バインダーの屈折率は1.52であった。
バインダー樹脂としてウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂組成物(DIC製「ユニディック17−806」)100重量部;架橋スチレン粒子(綜研化学製「SX−350H」;平均粒子径3.5μm、屈折率1.59)14重量部;チクソトロピー剤として有機化スメクタイト(クニミネ工業製「スメクトンSAN」)2.5重量部;光重合開始剤(IGM Resins製「OMNIRAD907」)5重量部;およびフッ素系レベリング剤(DIC製「メガファック F40N」)1重量部を混合し、トルエン/シクロペンタノン混合溶媒(重量比70/30)で希釈して、固形分濃度40重量%のハードコート組成物を調製した。バインダーの屈折率は1.51であった。
バインダー樹脂としてウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂組成物(DIC製「ユニディック17−806」)100重量部;光重合開始剤(IGM Resins製「OMNIRAD907」)を5重量部;およびシリコーン系レベリング剤(DIC製、「GRANDIC PC4100」)0.01重量部を混合し、プロピレングリコールモノメチルエーテル/シクロペンタノン混合溶媒(重量比55/45)で希釈して、固形分濃度36重量%のハードコート組成物を調製した。
<ヘイズ>
ヘイズメーター(村上色彩技術研究所製「HM−150」)により、防汚層形成面側から光を照射して、JIS K7136に準じて反射防止フィルムのヘイズを測定した。
反射防止フィルムのトリアセチルセルロースフィルム側の面(反射防止層非形成面)に、厚み20μmのアクリル系粘着剤を介して、厚み1.3mmのスライドガラス(MATSUNAMI製「MICRO SLIDE GLASS」45×50mm)を貼り合わせて測定用試料を作製した。先端部(ダイヤモンド)の曲率半径R=2μmの測定針を有する触針式表面粗さ測定器(小阪研究所製 高精度微細形状測定器「サーフコーダET4000」)を用い、走査速度0.1mm/秒、測定長4mmの条件で、上記試料の防眩層の表面形状を一定方向に測定し、測定装置に付属のプログラムにより、JIS B0601:2001に準拠して、カットオフ値0.8mmの広域フィルタを通して得られた粗さ曲線から、算術平均粗さRa、粗さ曲線要素の平均長さRSm、最大断面高さRt、十点平均高さRzJIS、二乗平均平方根粗さRq、最大高さRzおよび平均系射角θaを求めた。
反射防止フィルムのトリアセチルセルロースフィルム側の面に、厚み20μmのアクリル系粘着剤を介して厚み1.5mmの無アルカリガラスを貼り合わせ、反射防止層形成面が上側となるようにアップル製のiPhone7(画面サイズ4.7インチ、326ppiの液晶パネル上に、厚み約200μmの透明粘着シートを介して、厚み約1mmのカバーガラスが貼り合わせられている)の上に載置した。画面(液晶パネル)と反射防止フィルムとの間のギャップは2.7mmであった。輝度を最大として緑画面を表示させ、試料から30cm離れた真上から画面を視認した。画面がギラついて視認されたものを×、ギラツキがみられなかったものを〇とした。
防汚層表面に、約5.0μLの水を滴下した。滴下から2秒後に、接触角測定装置(協和界面化学社製「DMo-701」)を用いて、防汚層の表面と液滴端部の接線との角度(水接触角の初期値)を測定した。水滴を拭き取った後、加工フェルト(梶フエルト工業製、Φ10×L10、密度0.52g/cm3)を使用し、荷重200g、5m/分の速度で3000回摺動した後、水接触角(摺動後の水接触角)を測定した。
擦傷試験機の直径11mmの円柱の平面にスチールウール(日本スチールウール製「Bonstar #0000)を取り付け、荷重1.0kg、2.0kg、および3.0kgにて上記サンプル表面を、100mm/秒の速度で10往復した後に、サンプル表面に入った傷を目視にて観察し、以下の指標により判定した。
〇:荷重3kgの試験で傷がみられなかったもの
△:荷重3kgの試験では傷がみられたが、荷重2kgの試験では傷がみられなかったもの
×:荷重2kgの試験で傷がみられたもの
10 透明フィルム基材
11 ハードコート層
3 プライマー層
5 反射防止層
51,53 高屈折率層
52,54 低屈折率層
7 防汚層
101 反射防止フィルム
20 画像表示セル
8 カバーウインドウ
9 粘着シート
201 画像表示装置
Claims (8)
- 透明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上に、順に設けられた反射防止層および防汚層とを備え、
前記反射防止層は、屈折率の異なる複数の薄膜の積層体からなり、
前記ハードコート層は、バインダーおよび粒子径が1〜8μmの微粒子を含み、
ヘイズが1〜18%であり、
前記防汚層表面の算術平均粗さRaが0.05〜0.25μmであり、凹凸の平均間隔RSmが60〜200μmである、反射防止フィルム。 - 前記ハードコート層中の前記微粒子の量が、前記バインダー100重量部に対して、0.5〜10重量部である、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記バインダーの屈折率と、前記微粒子の屈折率との差が、0.01〜0.06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は、さらに平均一次粒子径が100nm以下のナノ粒子を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止層がスパッタ膜である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記ハードコート層と前記反射防止層との間に、無機酸化物からなるプライマー層を備える、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。
- 画像表示媒体の視認側表面に、1mm以上の間隔を隔てて前記反射防止フィルムが配置されている、請求項7に記載の画像表示装置。
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