KR20130057413A - 하드 코트 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 하드 코트 필름의 제조 방법 - Google Patents

하드 코트 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 하드 코트 필름의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간섭 줄무늬의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 하드 코트 필름을 제공한다. 본 발명의 하드 코트 필름(1)은 투명 필름(2)과, 상기 투명 필름(2) 상에 형성된 하드 코트층(3)을 가지며, 상기 투명 필름(2)과 하드 코트층(3) 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면(5)이 존재하고, 상기 계면(5)으로부터 하드 코트층(3)의 두께 방향 중도부까지의 영역(31)에서, 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화하고, 상기 영역(31) 중에 상기 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 갖지 않는다.

Description

하드 코트 필름, 편광판, 화상 표시 장치 및 하드 코트 필름의 제조 방법 {HARD COAT FILM, POLARIZING FILM, IMAGE DISPLAY DEVICE, AND HARD COAT FILM MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 하드 코트 필름, 그것을 갖는 편광판 및 화상 표시 장치, 및 하드 코트 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 화상 표시 장치의 화면이나 터치 패널과 같은 부재의 흠집 발생이나 광 반사를 방지하기 위해, 이들 부재에 하드 코트 필름이 형성되는 경우가 있다.
상기 하드 코트 필름은 투명 필름과, 그 투명 필름 위에 형성된 하드 코트층을 갖는다. 상기 하드 코트층은, 통상 열경화형 수지 또는 자외선 경화형 수지와 같은 전리 방사선 경화형 수지 등을 포함하는 하드 코트층 형성 재료를 2 내지 10㎛ 정도로 제막한 얇은 도막으로 구성되어 있다.
종래의 하드 코트 필름에 있어서는, 투명 필름과 하드 코트층 사이에 굴절률차가 존재한다. 이로 인해, 하드 코트층의 표면에 약간의 요철이 있으면, 간섭 줄무늬가 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 간섭 줄무늬는 하드 코트층의 표면 등에 형광등 등의 3 파장 광원으로부터의 광이 도달하여, 그것이 반사하는 것에 기인하는 줄무늬 모양의 외관이다. 이러한 간섭 줄무늬는 하드 코트 필름 표면의 시인성을 저하시키는 원인이 된다.
상기 간섭 줄무늬의 발생을 방지하기 위해, 하드 코트층 형성 재료에 의해 투명 필름의 표면을 팽윤시킴으로써, 하드 코트층과 투명 필름의 계면을 소실시켜, 상기 계면 부근의 굴절률을 연속적으로 변화시킨 하드 코트 필름이 알려져 있다(특허문헌 1 및 2).
또한, 간섭 줄무늬의 발생을 방지하기 위해, 투명 필름과 하드 코트층 사이에 광학 조정층을 형성함으로써, 투명 필름과 하드 코트층의 계면을 없앤 하드 코트 필름이 알려져 있다(특허문헌 3).
그러나, 상기 종래의 하드 코트 필름은 간섭 줄무늬의 발생을 충분히 방지할 수 없다. 또한, 특허문헌 3의 하드 코트 필름에 있어서는, 그 제조시에 광학 조정층을 형성하는 공정이 더 필요해진다.
한편, 하드 코트 필름에 있어서는, 흠집 발생 방지 목적을 위하여 하드 코트층이 고경도인 것이 필요할 뿐 아니라, 하드 코트층과 투명 필름이 충분히 밀착되어 있을 필요도 있다.
일본 특허 공개 제2004-263082호 공보 일본 특허 공개 제2003-131007호 공보 WO 2006/098363호 공보
본 발명의 목적은, 간섭 줄무늬의 발생을 보다 억제할 수 있으며, 고경도이면서 밀착성이 우수한 하드 코트 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 하드 코트 필름을 사용한 편광판 및 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 간섭 줄무늬의 발생이 억제된 하드 코트 필름의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 특허문헌 1 및 2의 하드 코트 필름에 있어서는, 투명 필름과 하드 코트층을 구획하는 계면에 기인하는 간섭 줄무늬를 억제할 수 있을 것으로 생각된다.
그러나, 이러한 하드 코트 필름은, 전체로서 보면 간섭 줄무늬가 여전히 발생되고 있다.
그 원인으로, 본 발명자들은 상기 투명 필름과 하드 코트층을 구획하는 계면 이외에, 새로운 다른 계면이 존재하고 있는 것이 원인인 것으로 추정하였다. 구체적으로는, 특허문헌 1 및 2의 하드 코트 필름은, 경화형 수지와 용매를 포함하는 하드 코트층 형성 재료를 투명 필름 상에 도포 시공하고 도막을 경화시킴으로써 얻어진다. 이 용매가 투명 필름의 표면을 팽윤시키므로, 투명 필름을 형성하는 성분이 상기 도막 중에 용출된다. 그리고, 상기 도막 중에 확산하거나 침투한 상기 투명 필름을 형성하는 성분이 상기 새로운 별도의 계면을 발생시키는 원인이라 추정된다. 이 새로운 별도의 계면의 존재에 의해, 종래의 하드 코트 필름은 현실적으로는 간섭 줄무늬의 발생을 충분히 억제할 수 없다. 특히, 하드 코트층의 두께가 얇은 경우, 상기 별도의 계면에 기인하는 간섭 줄무늬가 발생하기 쉽다. 이 간섭 줄무늬는, 하드 코트층의 표면에 반사 방지층이 형성되었을 때에, 외관상 특히 현저하게 시인된다.
이러한 지견하에, 본 발명자들은 이하의 수단에 의해 본 발명의 과제를 해결하였다.
본 발명의 제1 하드 코트 필름은 투명 필름과, 상기 투명 필름 상에 형성된 하드 코트층을 가지며, 상기 투명 필름과 하드 코트층 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면이 존재하고, 상기 계면으로부터 하드 코트층의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 상기 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화한다.
본 발명의 제2 하드 코트 필름은 투명 필름과, 상기 투명 필름 상에 형성된 하드 코트층을 가지며, 상기 투명 필름과 하드 코트층 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면이 존재하고, 상기 계면으로부터 하드 코트층의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재하고, 상기 영역 중 투명 필름을 형성하는 성분이 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 상기 하드 코트층의 표면을 향함에 따라 감소한다.
본 발명의 바람직한 하드 코트 필름은 상기 하드 코트층의 두께가 3㎛ 내지 15㎛이다.
본 발명의 바람직한 하드 코트 필름은 상기 하드 코트층의 표면에 반사 방지층이 더 형성되어 있다.
본 발명의 바람직한 하드 코트 필름은, 상기 계면으로부터 투명 필름의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재하고, 상기 영역 중 투명 필름을 형성하는 성분이 상기 하드 코트층의 표면을 향함에 따라 감소한다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 편광판이 제공된다.
이 편광판은, 상기 하드 코트 필름을 갖는다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 화상 표시 장치가 제공된다.
이 화상 표시 장치는 상기 하드 코트 필름을 갖는다.
본 발명의 다른 국면에 의하면, 하드 코트 필름의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 하드 코트 필름의 제조 방법은, 분자량 800 이하의 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물과 투명 필름에 대한 양용매를 포함하는 용매를 포함하는 하드 코트층 형성 재료를, 투명 필름 상에 도포 시공해서 소정 두께의 도막을 형성하는 도막 형성 공정과, 상기 도막을 경화시켜서 상기 투명 필름 상에 하드 코트층을 형성하는 경화 공정을 가지며, 상기 하드 코트층 형성 재료에 포함되는 저분자량 성분 및 양용매 및 상기 도막의 두께가, 수학식 1; Y≥-4.274ln(X)+11.311 및 수학식 2; Y≤-4.949ln(X)+15.474의 관계를 만족한다. 단, 상기 Y는 b×t를 나타내고, 상기 X는 a×t를 나타내고, 상기 a는 상기 경화형 화합물의 전량을 1로 했을 경우의 상기 저분자량 성분의 함유비를 나타내고, 상기 b는 상기 하드 코트층 형성 재료의 전량을 1로 했을 경우의 상기 양용매의 함유비를 나타내고, 상기 t는, 상기 도막의 두께 ㎛를 나타낸다.
본 발명의 하드 코트 필름의 바람직한 제조 방법은, 상기 a가 0.3 초과 1 이하이고, 상기 b가 0.05 이상 0.5 이하이다.
본 발명의 하드 코트 필름의 바람직한 제조 방법은, 상기 저분자량 성분이 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머이다.
본 발명의 하드 코트 필름은 흠집이 발생하기 어려워, 간섭 줄무늬의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 하드 코트 필름은 투명 필름과 하드 코트층의 밀착성도 우수하므로, 내구성도 우수하다.
이러한 하드 코트 필름을 갖는 편광판 및 화상 표시 장치는 내찰상성, 내구성 및 시인성이 우수하다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 간섭 줄무늬의 발생이 억제된 하드 코트 필름을 간이하게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하드 코트 필름의 하나의 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하드 코트 필름의 다른 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 실시예 1의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 실시예 2의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 비교예 1의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 비교예 2의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 비교예 3의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 비교예 4의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 비교예 5의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 비교예 6의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 비교예 9의 반사 스펙트럼의 측정 결과를 나타내는 그래프도이다.
도 12는 비교예 1, 2, 5, 7 및 8의 각 하드 코트 필름을 모식적으로 도시하는 참고 단면도이다.
도 13은 비교예 3, 4 및 6의 각 하드 코트 필름을 모식적으로 도시하는 참고 단면도이다.
도 14는 비교예 9 및 10의 각 하드 코트 필름을 모식적으로 도시하는 참고 단면도이다.
도 15의 (a) 내지 (g)는 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4, 9의 각 하드 코트 필름의 단면 사진도이다.
도 16은 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 10에서 사용한 각 하드 코트층 형성 재료의, 양용매의 함유비×막 두께 및 저분자량 성분의 함유비×막 두께를 플롯한 그래프도이다.
<하드 코트 필름>
도 1은 본 발명의 하나의 실시 형태에 따른 하드 코트 필름을 두께 방향으로 절단한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 하드 코트 필름을 두께 방향으로 절단한 단면도이다.
단, 각 도면에 나타내는 하드 코트 필름, 투명 필름 및 하드 코트층 각각의 두께나 길이는, 실제의 것과 상이하다는 것에 유의하여야 한다.
도 1에 있어서, 하나의 실시 형태에 따른 하드 코트 필름(1)은, 투명 필름(2)과, 상기 투명 필름(2) 상에 형성된 하드 코트층(3)을 갖고, 상기 투명 필름(2)과 하드 코트층(3) 사이에는 계면(5)이 존재하고 있다.
도 2에 있어서, 또 하나의 실시 형태에 따른 하드 코트 필름(1)은, 투명 필름(2)과, 상기 투명 필름(2) 상에 형성된 하드 코트층(3)과, 상기 하드 코트층(3) 상에 형성된 반사 방지층(6)을 갖고, 상기 투명 필름(2)과 하드 코트층(3) 사이에는 계면(5)이 존재하고 있다. 또한, 도 2의 하드 코트 필름(1)은, 반사 방지층(6)이 형성되어 있는 것을 제외하고, 도 1의 하드 코트 필름(1)과 마찬가지이다. 그로 인해, 도 2에는 도 1과 마찬가지의 부재에 대하여 도 1과 동일한 부호를 부여하고 있다.
상기 계면(5)은 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출할 수 있다. 상기 계면(5)으로부터 하드 코트층(3)의 두께 방향 중도부까지의 영역(31)에 있어서, 그 두께 방향으로 굴절률이 연속적으로 변화하고 있다. 이하, 계면으로부터 하드 코트층의 두께 방향 중도부까지의 영역을 제1 영역이라 기재하는 경우가 있다. 또한, 상기 하드 코트층(3)의 두께 방향 중도부는, 상기 계면(5)과 하드 코트층(3)의 표면(3a) 사이의 두께 방향의 중앙부를 의미하는 것은 아님에 유의하여야 한다.
이 제1 영역(31)에 있어서의 굴절률의 연속적인 변화는, 투명 필름을 형성하는 성분이 하드 코트층(3)의 표면(3a)을 향해 감소하고 있음에 따라 실현되고 있다.
본 명세서에 있어서, 하드 코트층의 표면이란, 투명 필름에 적층된 하드 코트층의 적층면(계면)과는 반대측의 면을 가리킨다.
구체적으로는, 하드 코트 필름(1)은 소정 형상(예를 들어, 평면에서 볼 때 직사각형상 등)으로 형성되어 있다. 하드 코트 필름(1)의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 20㎛ 내지 1000㎛이고, 바람직하게는 20㎛ 내지 500㎛이다.
상기 투명 필름(2)의 고유한 굴절률과 상기 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률은 상이하다. 투명 필름(2)의 고유한 굴절률은 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률보다 작을 수도 있고 클 수도 있다. 예를 들어, 투명 필름(2)의 고유한 굴절률은 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률보다 작다.
투명 필름(2)의 고유한 굴절률이란 투명 필름 단독(하드 코트층이 형성되어 있지 않은 상태의 투명 필름)에 대하여 측정된 굴절률을 말한다. 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률이란, 하드 코트층 단독의 굴절률(하드 코트층을 형성하는 성분이 본래 갖는 굴절률)을 말한다.
상기 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)의 굴절률의 차는 특별히 한정되지 않으며, 간섭 줄무늬의 발생을 방지하기 위해서는, 양자의 굴절률의 차가 0인 것이 이론상 바람직하다. 무엇보다, 투명 필름(2)의 굴절률과 하드 코트층(3)의 굴절률이 동일값이 되는 재료를 선택하는 것은 현실적으로는 곤란하다. 본 발명의 하드 코트 필름(1)은, 제1 영역(31)에 있어서 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화하고 이 제1 영역(31) 중에 계면을 갖지 않는(또한, 제1 영역(31)과 후술하는 영역(32) 사이에도 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 광학적인 계면을 갖지 않는) 구조이기 때문에, 간섭 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에 있어서는, 상기 굴절률의 차가 어느 정도 큰 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)을 사용하는 것도 가능하다. 구체적으로는, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률의 차는, 예를 들어 0 내지 0.20이며, 바람직하게는 0.01 내지 0.10이다. 상기 양자의 고유한 굴절률의 차는, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분(하드 코트층 내에 포함되는 투명 필름을 형성하는 성분은 제외함)과의 굴절률의 차이다.
또한, 본 발명에 있어서, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)의 굴절률의 차는, 제1 영역(31)(또한 제2 영역)에 의해 저감되어 있다.
상기 굴절률은 JIS K 7142에 준하여 측정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 계면(5)은 구조상 하드 코트층(3)과 투명 필름(4)을 구획하는 면이다. 이 계면(5)은, 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 광학적인 계면이다. 이 계면(5)은, 하드 코트 필름(1)의 두께 방향에서 1개만 존재하고 있다. 즉, 하드 코트 필름(1)은 상기 하나의 계면(5)을 제외하고, 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 광학적인 계면이 존재하지 않는다. 환언하면, 하드 코트층(3) 중 및 투명 필름(2) 중에는, 각각 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출할 수 있는 계면이 존재하지 않는다.
상기 계면(5)은 순간 멀티 측광 시스템(오쯔까 덴시(주)제, 제품명 「MCPD3700」)을 사용해서 검출 가능하다. 구체적인 방법은, 하기 실시예의 [계면 등의 측정 방법]에 따라 행할 수 있다.
상기 제1 영역(31)에 있어서의 굴절률은, 하드 코트 필름(1)의 두께 방향에서 연속적으로 변화하고 있다.
예를 들어, 투명 필름(2)의 고유한 굴절률이 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률보다 작은 경우에는, 바람직하게는 상기 제1 영역(31)에 있어서의 굴절률은, 하드 코트층(3)의 표면(3a)측을 향함에 따라 서서히 커지고 있다. 즉, 상기 계면(5)을 기준으로 해서, 그 계면(5)으로부터 하드 코트층(3)의 표면(3a)측을 향함에 따라, 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률에 서서히 근접하도록 굴절률이 연속적으로 변화하고 있다.
한편, 투명 필름(2)의 고유한 굴절률이 하드 코트층(3)의 고유한 굴절률보다 큰 경우에는, 바람직하게는 상기 제1 영역(31)에 있어서의 굴절률은, 하드 코트층(3)의 표면(3a)측을 향함에 따라 서서히 작아지고 있다.
또한, 도 1에 도시하는 하드 코트 필름(1)에 있어서는, 하드 코트층(3)이 투명 필름(1)의 편면에 형성되어 있지만, 하드 코트층이 투명 필름의 양면에 형성되어 있어도 좋다(도시하지 않음).
상기 제1 영역(31)은, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재한 혼재 영역이다.
이하, 투명 필름을 형성하는 성분을 「필름 성분」, 하드 코트층을 형성하는 성분을 「하드 코트 성분」이라 각각 약기하는 경우가 있다.
상기 제1 영역(31) 중 필름 성분은, 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 상기 하드 코트층(3)의 표면(3a)을 향함에 따라 감소하고 있다. 이 제1 영역(31)의 존재에 의해, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)은 밀착성이 우수하다. 따라서, 상기 하드 코트 필름(1)을 장기간 사용해도, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)이 박리되기 어렵다. 본 발명의 하드 코트 필름(1)은 내구성이 우수하다. 또한, 제1 영역(31)의 존재에 의해, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3)의 굴절률의 차는 저감되어 있다. 따라서, 본 발명의 하드 코트 필름(1)은, 투명 필름(2)과 하드 코트층(3) 사이의 계면(5)에 기인하는 간섭 줄무늬도 억제되어 있다.
제1 영역(31)과 하드 코트층(3)의 표면(3a) 사이의 영역(32)은, 실질적으로 하드 코트 성분으로 이루어진다. 이 하드 코트층(3)의 표면측에 상기 영역(32)을 가짐으로써, 고경도의 하드 코트층(3)을 구성할 수 있다. 단, 상기 영역(32) 중에는, 상기 필름 성분이 약간 포함되어 있는 경우도 있다. 상기 제1 영역(31)과 영역(32) 사이에도 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 광학적인 계면을 갖지 않는다. 즉, 하드 코트층(3)에 있어서, 제1 영역(31)과 영역(32)은, 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 광학적인 계면을 발생시키지 않고 연결되어 있다.
투명 필름(2) 중에는 하드 코트 성분이 포함되어 있어도 좋고, 또는 하드 코트 성분이 포함되어 있지 않아도 좋다. 투명 필름(2)에 하드 코트 성분이 포함되어 있는 경우, 그것은 상기 계면(5)으로부터 투명 필름(2)의 두께 방향 중도부까지의 영역에 포함된다. 이하, 계면으로부터 투명 필름의 두께 방향 중도부까지의 영역을 제2 영역이라 기재하는 경우가 있다. 또한, 상기 투명 필름(2)의 두께 방향 중도부는, 상기 계면(5)과 투명 필름(2)의 이면 사이의 두께 방향의 중앙부를 의미하는 것은 아님에 유의하여야 한다.
상기 제2 영역은 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재한 혼재 영역이다. 상기 제2 영역 중 필름 성분은, 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 상기 하드 코트층(3)의 표면(3a)을 향함에 따라 서서히 감소하고 있다. 단, 제2 영역의 두께는 상기 제1 영역(31)의 두께보다 작다.
계면(5) 부근에 있어서는, 필름 성분과 하드 코트 성분의 혼재비가 일정하거나, 또는 필름 성분이 두께 방향을 향해 약간 감소하고 있다.
(투명 필름에 대해서)
투명 필름은 적어도 가시광의 광선 투과율이 우수하며, 투명성이 우수한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 투명 필름의 가시광에 있어서의 광선 투과율은, 바람직하게는 80％ 이상, 보다 바람직하게는 90％ 이상이다. 단, 광선 투과율은 필름 두께 100㎛이고, 분광 광도계(히타치 세이사꾸쇼제, 제품명 「U-4100형」)에서 측정된 스펙트럼 데이터를 기초로 시감도 보정을 행한 Y값을 말한다.
상기 투명 필름의 헤이즈값은, 바람직하게는 3％ 이하, 보다 바람직하게는 1％ 이하이다. 단, 상기 헤이즈값은 JIS-K7105에 준하여 측정된 값을 말한다.
상기 투명 필름으로는 투명 중합체를 제막한 플라스틱 필름 등을 들 수 있다. 상기 투명 중합체로는, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 에스테르계 중합체; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 중합체; 카르보네이트계 중합체; 폴리메틸메타크릴레이트 등의 아크릴계 중합체, 방향족환을 갖는 아크릴 수지, 락톤 변성 아크릴 수지 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체 등의 스티렌계 중합체; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 환상 구조 또는 노르보르넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌·프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 중합체; 염화비닐계 중합체; 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 중합체; 이미드계 중합체; 술폰계 중합체; 폴리에테르술폰계 중합체; 폴리에테르에테르케톤계 중합체, 폴리페닐렌술피드계 중합체; 비닐알코올계 중합체; 염화비닐리덴계 중합체; 비닐부티랄계 중합체; 아릴레이트계 중합체; 폴리옥시메틸렌계 중합체; 에폭시계 중합체; 이들을 혼합한 블렌드 중합체; 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 투명 필름으로서, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 중합체를 포함하는 형성 재료를 제막한 필름, 또는 아크릴계 수지 필름이 사용되고, 보다 바람직하게는 상기 셀룰로오스계 중합체 필름이 사용된다.
본 발명의 하드 코트 필름은, 후술하는 바와 같이 편광판 등의 광학 필름에 적층 접착함으로써, 하드 코트 적층체의 형태로 사용할 수 있다. 상기 투명 필름으로서, 예를 들어 편광자를 사용함으로써, 편광자에 직접 하드 코트층이 형성된 하드 코트 편광판(편광 기능을 갖는 하드 코트 필름)을 구성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 투명 필름으로서, 예를 들어 위상차판을 사용함으로써, 위상차판에 직접 하드 코트층이 형성된 하드 코트 위상차판(광학 보상 기능을 갖는 하드 코트 필름)을 구성할 수 있다. 또한, 상기 투명 필름으로서, 예를 들어 보호 필름을 사용함으로써, 보호 필름에 직접 하드 코트층이 형성된 하드 코트 보호 필름(보호 필름을 겸용하는 하드 코트 필름)을 구성할 수 있다. 이러한 하드 코트 보호 필름은 편광자의 편면 또는 양면에 적층함으로써, 하드 코트 편광판을 구성할 수 있다. 이 경우, 상기 하드 코트 보호 필름에 사용되는 투명 필름으로는, 트리아세틸셀룰로오스, 폴리카르보네이트, 아크릴계 중합체, 환상 구조 또는 노르보르넨 구조를 갖는 올레핀계 중합체 등을 주성분으로 하는 필름을 사용하는 것이 바람직하다.
투명 필름의 두께는 적절하게 설정된다. 강도, 취급성 등의 작업성, 박층성 등의 면에서, 투명 필름의 두께는 통상 10㎛ 내지 500㎛ 정도이고, 바람직하게는 20㎛ 내지 300㎛이며, 보다 바람직하게는 30㎛ 내지 200㎛이다.
투명 필름의 고유한 굴절률은 특별히 제한되지 않으며, 통상 1.30 내지 1.80, 바람직하게는 1.40 내지 1.70이다.
투명 필름은 그의 용도에 따라 적당한 위상차값을 갖는 필름이 사용될 수 있다.
(하드 코트층에 대해서)
이 하드 코트층은 연필 경도 시험으로 H 이상의 경도를 갖는 층이다.
단, 상기 경도는 JIS K 5400의 연필 경도 시험에 준하여 측정된 값을 말한다.
하드 코트층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 통상 1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 20㎛이며, 보다 바람직하게는 3㎛ 내지 15㎛이다.
일반적으로, 경도 3H 이상의 고경도의 하드 코트층을 형성하고자 하는 경우에는, 그의 두께를 15㎛를 초과하는 두께로 설계하는 경우가 있다. 두께가 15㎛를 초과하는 하드 코트층은, 간섭 줄무늬의 발생이 억제되는 경향이 있다. 이로 인해, 15㎛ 이하의 두께를 갖는 하드 코트층을 형성하는 경우, 본 발명의 구조를 채용함으로써, 간섭 줄무늬의 억제 효과가 현재화된다. 특히, 경도 2H의 하드 코트층은, 그의 두께를 3㎛ 내지 15㎛로 함으로써, 본 발명의 간섭 줄무늬의 억제 효과가 현저하게 인정된다.
하드 코트층은, 용매와 경화형 화합물을 포함하는 하드 코트층 형성 재료를, 상기 투명 필름 상에 도포 시공하고 경화시킴으로써 얻어진 얇은 막으로 형성되어 있다. 바람직하게는, 상기 용매는 투명 필름에 대한 양용매를 포함하며, 상기 경화형 화합물은 분자량 800 이하의 화합물을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 양용매란 투명 필름을 용해시키는 기능을 갖는 용매를 말하며, 빈용매란 투명 필름을 용해시키는 기능을 갖지 않는 용매를 말한다.
본 명세서에 있어서, 경화형 화합물 중에서 분자량 800 이하의 화합물을 「분자량 800 이하의 저분자량 성분」 또는 간단히 「저분자량 성분」이라 기재한다.
본 발명에서는, 경화형 화합물 및 투명 필름을 용해시킬 수 있는 용매가 사용된다.
용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올, 부탄올, 2-메톡시에탄올 등의 알코올류; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸 등의 케톤류; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르류; 디이소프로필에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 에테르류; 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류; 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 셀로솔브류; 헥산, 헵탄, 옥탄, 시클로펜타논 등의 지방족 탄화수소류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소; 등을 들 수 있다. 이들 용매는 1종 단독으로 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.
예를 들어, 투명 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름인 경우, 그에 대한 양용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로펜타논, 아세트산에틸, 아세트산메틸 등을 들 수 있다. 투명 필름이 트리아세틸셀룰로오스 필름인 경우, 그에 대한 빈용매로는 이소프로필알코올, 부탄올, 에탄올 등의 알코올류, 아세트산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 에테르류 등을 들 수 있다.
예를 들어, 투명 필름이 아크릴계 필름인 경우, 그에 대한 양용매로는 시클로펜타논, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 아세트산부틸, 아세트산에틸, 디아세톤알코올, 테트라히드로푸란 등의 에테르류 등을 들 수 있다. 투명 필름이 아크릴계 필름인 경우, 그에 대한 빈용매로는 이소프로필알코올, 부탄올, 에탄올 등의 알코올류, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다.
바람직하게는, 용매로서 양용매 단독 또는 양용매와 빈용매를 혼합한 혼합 용매가 사용된다. 양용매와 빈용매는 투명 필름의 재질에 따라 적절히 선택할 수 있다.
하드 코트층 형성 재료를 투명 필름 상에 도포 시공했을 때에, 용매가 투명 필름 내에 침투해 가는 한편, 용매의 침투에 의해 필름 성분(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 등의 투명 필름을 형성하는 중합체 등)이 용출 또한 확산해 간다. 이에 따라, 투명 필름 상에 필름 성분과 하드 코트 성분(경화형 화합물 등)이 혼재한 혼재 영역이 발생한다. 하드 코트 성분의 경화에 수반하여, 상기 혼재 영역에서 필름 성분이 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 하나의 계면을 남기면서, 투명 필름으로부터 이격되는 방향으로 감소된 영역을 발생시킨다. 하나의 계면을 남기면서 필름 성분이 두께 방향으로 감소된 구조를 갖는 상기 제1 영역은, 새롭게 별도의 계면을 갖지 않는다. 따라서, 본 발명의 하드 코트층은, 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 하나의 계면을 남기면서, 제1 영역에서의 굴절률이 연속적으로 변화하는 것이라 추정된다. 또한, 상기 침투와 확산은 용매의 증발 속도도 관련된다고 생각된다.
특히, 양용매를 포함하는 용매는 투명 필름에 침투하고, 그것을 팽윤시켜서 필름 성분을 발생시키기 쉽다. 또한, 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물은, 그 저분자량 성분이 필름 성분 중에 섞이기 쉬울 뿐 아니라, 필름 성분이 확산되기 쉽다. 이로 인해, 양용매를 포함하는 용매와 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물을 포함하는 하드 코트층 형성 재료를 사용하면, 필름 성분이 투명 필름과 하드 코트층 사이의 계면을 남기면서 투명 필름과 하드 코트층의 굴절률차를 저감시키고, 그 계면 이외의 계면을 발생시키지 않으며 하드 코트층의 표면을 향해서 감소해 간다. 이러한 하드 코트 필름은 간섭 줄무늬의 발생을 억제할 수 있다.
상기 용매는 하드 코트층 형성 재료를 투명 필름에 도포 시공했을 때에, 용매가 투명 필름 내에 침투해 가는 침투 속도 및 필름 성분이 하드 코트층 형성 재료 중에 확산해 가는 확산 속도, 및 용매의 건조 조건을 고려해서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 침투 속도는, 상기 필름 성분(예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 등의 투명 필름을 형성하는 중합체 등)에 대한 양용매(및 빈용매)의 양 등에 영향을 받는다. 상기 확산 속도는, 상기 하드 코트층 형성 재료 중 경화형 화합물의 분자량, 투명 필름 중 성분의 분자량 및 투명 필름 중 가소제의 양 등에 영향을 받는다. 특히, 하드 코트층 형성 재료 중 양용매의 함유비와 저분자량 성분의 함유비 등을 적절한 범위로 하는 것이 중요하다.
상기 경화형 화합물은 충분한 강도 및 투명성을 갖는 막을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한없이 사용할 수 있다. 상기 경화형 화합물로는, 예를 들어 열에 의해 경화하는 수지 단량체 또는 올리고머, 전리 방사선에 의해 경화하는 수지 단량체 또는 올리고머 등을 들 수 있다. 가공성의 양호함 및 투명 필름에 열 손상을 끼치기 어렵다는 등의 면에서, 전리 방사선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열에 의해 경화하는 수지 단량체 또는 올리고머로는 아크릴, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌 등의 단량체 또는 올리고머를 들 수 있다. 상기 열에 의해 경화하는 수지에는, 열에 의해 용매를 휘발시킴으로써 경화하는 수지도 포함된다.
상기 전리 방사선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머로는, 통상 자외선 또는 전자선으로 경화하는 경화형 화합물을 들 수 있다. 상기 전리 방사선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머로는 분자 중에 (메트)아크릴레이트기 (「(메트)아크릴레이트」란, 아크릴레이트 또는/및 메타크릴레이트를 의미함), (메트)아크릴로일옥시기 등의 중합성 불포화 결합기 또는 에폭시기 등을 갖는 단량체 또는 올리고머를 들 수 있다. 또한, 상기 올리고머는 예비 중합체를 포함한다.
상기 올리고머의 구체예로는 우레탄(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 에폭시(메트)아크릴레이트 등의 아크릴레이트, 실록산 등의 규소 수지, 불포화 폴리에스테르, 에폭시 등을 들 수 있다. 상기 단량체의 구체예로는 α-메틸스티렌 등의 스티렌계 단량체, (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산-2-에틸헥실, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 우레탄(메트)아크릴레이트, 분자 중에 2개 이상의 티올기를 갖는 폴리올 화합물 등을 들 수 있다.
하드 코트층을 형성하는 경화형 화합물의 분자량은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 200 내지 10000의 범위 내 등을 들 수 있다.
전리 방사선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머에는, 통상 광중합 개시제가 첨가된다. 상기 광중합 개시제로는, 예를 들어 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 아세토페논, 벤조페논, 크산톤, 3-메틸아세토페논, 4-클로로벤조페논, 4,4'-디메톡시벤조페논, 벤조인프로필에테르, 벤질디메틸케탈, N,N,N',N'-테트라메틸-4,4'-디아미노벤조페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 그 밖의 티오크산톤계 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 상기 하드 코트층을 형성하기 위한 조성물에는, 첨가제가 포함되어 있어도 좋다. 첨가제로는 불소계 또는 실리콘계 등의 레벨링제, 미립자, 충전제, 분산제, 가소제, 자외선 흡수제, 계면활성제, 산화방지제, 틱소트로피화제 등을 들 수 있다.
(반사 방지층)
반사 방지층은 하드 코트층의 표면에 형성된다. 본 발명의 하드 코트 필름은, 상기 반사 방지층이 형성되어 있어도 좋고, 형성되어 있지 않아도 좋다.
반사 방지층을 형성함으로써, 하드 코트층의 표면에 있어서의 광의 반사를 더욱 저감시킬 수 있다.
상기 반사 방지층은 광의 간섭 효과를 이용해서 입사광과 반사광의 역회전한 위상을 서로 상쇄시킴으로써 반사 방지 기능을 발휘한다. 일반적으로, 하드 코트층의 표면에 저반사 처리를 행하면(즉, 반사 방지층을 형성하면), 하드 코트층의 표면에 간섭 줄무늬가 두드러지기 쉬워진다. 이 점, 본 발명의 하드 코트 필름에 있어서는, 하드 코트층에 반사 방지층을 형성한 경우에 볼 수 있는 간섭 줄무늬의 발생도 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명은 저반사 처리를 행하는 하드 코트 필름으로서도 유효하다.
반사 방지층의 형성 재료로는 무기 미립자가 혼합된 수지 등을 들 수 있다. 수지로는 상기 하드 코트층의 경화형 화합물과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
무기 미립자로는 실리카, 알루미나, 유리 미립자, 불화마그네슘 등을 들 수 있다. 무기 미립자의 입경은 바람직하게는 2nm 내지 80nm이며, 보다 바람직하게는 5nm 내지 50nm이다.
반사 방지층의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.01㎛ 내지 1㎛ 정도이다.
<하드 코트층의 제조 방법>
본 발명의 하드 코트 필름은, 용매와 경화형 화합물을 포함하는 하드 코트층 형성 재료를 투명 필름 상에 도포 시공하고, 상기 하드 코트층 형성 재료를 경화시킴으로써 얻어진다.
(도막 형성 공정)
투명 필름은 상기에 예시한 것을 적절히 사용할 수 있다.
바람직하게는, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 중합체제의 투명 필름이 사용된다.
하드 코트층 형성 재료는, 상기에 예시한 용매 및 경화형 화합물을 적절히 혼합함으로써 제조할 수 있다.
용매는 투명 필름에 대한 양용매를 포함하고 있는 것이 바람직하고, 투명 필름에 대한 양용매와 빈용매를 둘 다 포함하는 것이 보다 바람직하다.
용매가 양용매와 빈용매를 포함하는 경우, 그의 혼합비는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 양용매:빈용매의 함유비(질량비)가 1:9 내지 99:1이다.
경화형 화합물은 분자량 800 이하의 저분자량 성분을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 경화형 화합물이 분자량 800 이하의 저분자량 성분 이외의 성분을 포함하는 경우에는, 그 성분은 통상 분자량 800을 초과하는 화합물(고분자량 성분)이다.
예를 들어, 시클로펜타논을 포함하는 용매와, 아크릴레이트기 및 메타크릴레이트기 중 적어도 어느 한쪽의 기를 갖는 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물을 포함하는 하드 코트층 형성 재료가 사용된다.
상기 하드 코트층 형성 재료에 포함되는 저분자량 성분 및 양용매는, 도막의 두께를 가미하여, 하기 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
<수학식 1>
Y≥-4.274ln(X)+11.311
<수학식 2>
Y≤-4.949ln(X)+15.474
상기 Y는 b×t를 나타내고, 상기 X는 a×t를 나타낸다. 상기 a는 상기 경화형 화합물의 전량(질량 환산)을 1로 했을 경우의 상기 저분자량 성분의 함유비를 나타낸다. 즉, a=하드 코트층 형성 재료 중 저분자량 성분의 질량/하드 코트층 형성 재료 중 경화형 화합물의 질량이다.
상기 b는 상기 하드 코트층 형성 재료의 전량(질량 환산)을 1로 했을 경우의 상기 양용매의 함유비를 나타낸다. 즉, b=하드 코트층 형성 재료 중 양용매의 질량/하드 코트층 형성 재료의 질량이다.
상기 t는 상기 도막의 두께(단위 ㎛)를 나타낸다.
수학식 1 및 수학식 2의 「ln」은 자연로그를 나타낸다.
상기 수학식 1 및 2를 동시에 만족하는 하드 코트층 형성 재료를 사용해서 하드 코트층을 형성함으로써, 본 발명의 하드 코트 필름, 즉 투명 필름과 하드 코트층 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면이 존재하고, 제1 영역에서 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화하며, 상기 제1 영역 중에 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 갖지 않는 하드 코트 필름이 얻어진다.
이것은 양용매를 포함하는 용매와 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물의, 투명 필름에 대한 침투 작용 및 확산 작용에 기인한다고 추정된다.
양용매의 양 및 저분자량 성분의 양이 각각 너무 많거나 또는 너무 적어도, 간섭 줄무늬가 억제된 하드 코트 필름을 얻을 수 없다. 본 발명자들은 양용매의 양 및 저분자량 성분의 양이 하드 코트 필름의 간섭 줄무늬의 발생에 큰 영향을 미칠 가능성이 있다는 추정하에 예의 연구하여, 상기 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 만족하는 하드 코트층 형성 재료를 사용하는 것을 발견하였다. 이러한 하드 코트층 형성 재료를 사용함으로써, 투명 필름과 하드 코트층 사이의 계면에 기인하는 간섭 줄무늬의 발생뿐만 아니라, 하드 코트층 내에 내재하는 필름 성분에 기인하는 간섭 줄무늬의 발생까지도 억제된 하드 코트 필름을 얻을 수 있다. 이러한 점은 본 발명자들이 처음으로 발견한 사항이다.
상기 a(저분자량 성분의 함유비)는 0.3 초과 1 이하인 것이 바람직하고, 0.4 이상 1 미만인 것이 보다 바람직하다. 상기 b(양용매의 함유비)는 0.05 이상 0.5 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이상 0.4 이하가 보다 바람직하다.
상기 하드 코트층 형성 재료 중 고형분(경화형 화합물 및 첨가제)의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 30질량％ 내지 70질량％이고, 보다 바람직하게는 35질량％ 내지 60질량％이고, 특히 바람직하게는 40질량％ 내지 60질량％이다.
용매의 함유량이 아주 적으면, 투명 필름의 용해가 불충분해지고, 반면에 용매의 함유량이 아주 많으면, 투명 필름에 용매가 너무 침투해서 투명 필름이 흐려지거나, 2개 이상의 계면이 발생할 우려가 있다.
상기 하드 코트층 형성 재료의 점도(25℃)는, 바람직하게는 1 내지 700MPa·s이며, 보다 바람직하게는 2 내지 500MPa·s이다.
하드 코트층 형성 재료는, 콤마 코터, 다이 코터 등의 코터를 사용해서 투명 필름 상에 도포 시공할 수 있다. 또한, 하드 코트층 형성 재료는 캐스팅이나 스핀 코트 등의 방식에 의해 투명 필름 상에 도포 시공할 수도 있다.
투명 필름이 긴 형상일 경우에는, 코터를 사용해서 하드 코트층 형성 재료를 도포 시공하는 것이 바람직하다. 롤에 권취된 긴 형상의 투명 필름을 인출하고, 그것을 제조 라인의 길이 방향으로 이송하면서, 그 도중에 하드 코트층 형성 재료를 투명 필름에 도포 시공해서 하드 코트층을 형성한다. 하드 코트층이 형성된 투명 필름은 다시 롤에 권취된다. 이러한 롤에서부터 롤로 권취하는 방식이면, 하드 코트층을 투명 필름에 연속적으로 형성할 수 있어, 생산성이 우수하다.
하드 코트층 형성 재료를 투명 필름 상에 도포 시공함으로써, 투명 필름 상에 도막을 형성할 수 있다.
상기 도막의 두께는 형성되는 하드 코트층의 두께를 고려해서 적절히 설정된다. 상기 도막의 두께는 형성되는 하드 코트층의 두께보다 두껍고, 예를 들어 1㎛ 내지 100㎛이며, 바람직하게는 4㎛ 내지 40㎛이다. 예를 들어, 긴 형상의 투명 필름에 코터를 사용해서 하드 코트층 형성 재료를 도포 시공할 경우, 상기 도막의 두께는 하드 코트층 형성 재료의 토출량 및 상기 투명 필름의 이송 속도에 의해 조정된다.
(경화 공정)
하드 코트층 형성 재료를 도포 시공한 후, 도막을 경화시키기 전에(저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물을 중합시키기 전에), 도막을 건조하는(즉, 용매를 휘발시키는) 것이 바람직하다. 도막을 건조하고 있는 사이에 용매를 투명 필름 중에 침투시키기 위함이다.
건조 온도는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 30℃ 내지 100℃를 들 수 있다. 건조 시간은, 투명 필름 및 용매의 종류, 도막의 두께 등에 따라 적절히 설정되지만, 통상 30초 내지 5분이다.
건조 후, 도막을 경화시킨다.
경화형 화합물이 전리 방사선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머인 경우에는, 그의 종류에 따른 에너지선을 도막에 조사함으로써, 도막이 경화된다. 에너지선을 조사하는 장치로는 고압 수은 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, 질소 레이저, 전자선 가속 장치, 방사성 원소의 선원 등을 들 수 있다. 에너지선의 조사량은 경화형 화합물 및 광중합 개시제의 종류 등에 따라 적절히 설정되지만, 예를 들어 자외선 파장 365nm에서의 적산 광량으로, 50 내지 5,000mJ/㎠ 정도를 들 수 있다.
상술한 바와 같이, 하드 코트층 형성 재료를 투명 필름 상에 도포 시공하면, 양용매가 투명 필름을 팽윤시킴으로써, 저분자량 성분을 상기 투명 필름 중에 침투시키면서, 필름 성분을 도막 중에 확산시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 저분자량 성분과 상기 필름 성분이 혼재하는 혼재 영역을 투명 필름과 하드 코트층의 계면 상(하드 코트층 내)에 발생시켜, 그 혼재 영역의 두께 방향 중도부에 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고, 상기 필름 성분을 도막의 표면을 향해 감소시킬 수 있다. 이 도막을 경화시키면, 하드 코트층 내에 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 갖지 않는, 본 발명의 하드 코트 필름이 얻어진다.
(반사 방지층 형성 공정)
반사 방지층 형성 공정은, 하드 코트층의 표면에 반사 방지층을 형성하는 공정이다.
이 공정은 필요에 따라 행해진다.
반사 방지층의 형성 재료로는 상기 예시한 것을 사용할 수 있다.
반사 방지층의 형성 재료를 하드 코트층의 표면에 도포 시공하고, 그 재료를 건조 또는 경화시킴으로써, 투명 필름과 하드 코트층과 반사 방지층이 차례로 적층된 하드 코트 필름이 얻어질 수 있다.
<하드 코트 필름의 용도>
하드 코트 필름은 찰상을 방지하고자 하는 부분에 형성하기 위한 부재로서 사용할 수 있다. 대표적으로는, 하드 코트 필름은 액정 표시 장치 등의 화상 표시 장치의 화면의 보호 부재, 터치 패널의 표면 보호 부재, 계기류의 커버 부재, 광학 렌즈 등으로서 사용할 수 있다. 하드 코트 필름을 화상 표시 장치에 사용하는 경우, 하드 코트 필름은, 그 단독으로 화상 표시 장치의 화면에 부착되거나, 혹은 상기 화면에 내장된 광학 필름에 부착된다. 또한, 하드 코트 필름은 각종 광학 필름에 적층함으로써, 하드 코트 적층체의 형태로 화상 표시 장치에 내장된다. 본 발명의 하드 코트 필름은, 특히 액정 표시 장치 등의 디스플레이의 전방면에 사용되는 클리어 하드 코트 필름으로서 유용하다.
하드 코트 필름을 적층하는 광학 필름으로는, 편광자, 위상차판, 휘도 향상 필름 및 이들의 적층체; 편광자에 보호 필름이 적층된 편광판; 편광자에 보호 필름 및 위상차판이 적층된 타원 편광판 등을 들 수 있다.
편광판의 편광자로는, 예를 들어 2색성 색소로 염색된 친수성 중합체 필름을 들 수 있다.
상기 하드 코트 필름과 광학 필름은, 통상 공지된 점착제 또는 접착제를 개재하여 접착된다. 상기 점착제 또는 접착제로는 아크릴계 중합체, 실리콘계 중합체, 에스테르계 중합체, 우레탄계 중합체, 에폭시계 중합체, 고무계 중합체 등을 베이스 중합체로 하는 점착제 또는 접착제를 들 수 있다.
본 발명의 하드 코트 필름을 내장한 화상 표시 장치로는, 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 유기 EL 디스플레이(ELD), 브라운관 텔레비전 등을 들 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 대해서 설명한다. 단, 본 발명이 하기의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 「부」 및 「％」는 「질량부」 및 「질량％」를 의미한다.
<시험 방법>
[분자량의 측정 방법]
사용한 자외선 경화형 수지 단량체를 0.1％ THF 용액으로 제조하고, 실온에서 1일간 방치하였다. 그 후, 그 용액을 0.45㎛ 멤브레인 필터로 여과하였다. 그 여과액에 대해서, 도소 가부시끼가이샤제의 고속 GPC(제품명 「HLC-8120GPC」)를 사용해서 GPC 측정을 행함으로써, 상기 자외선 경화형 수지 단량체의 분자량을 측정하였다.
(측정 조건)
칼럼: 도소 가부시끼가이샤제, G4000HXL+G2000HXL+G1000HXL
칼럼 온도: 40℃
용리액: THF
유속: 0.8mL/min
주입량: 100μL
검출기: 시차 굴절계(RI)
표준 시료: 폴리스티렌
[굴절률의 측정 방법]
굴절률은 JIS K 7142에 준거하여, 아베 굴절률계(ATAGO사제, 제품명 「DR-A1」)를 사용하여 측정하였다.
[계면 등의 측정 방법]
각 실시예 및 각 비교예의 하드 코트 필름에 대해서, 계면의 존재 및 굴절률의 변화를 확인하기 위해, 하기 측정 방법에 따라 반사 스펙트럼을 측정하였다.
각 하드 코트 필름의 투명 필름의 이면에, 흑색 아크릴판(미쯔비시 레이온(주)제. 두께 2.0mm)을, 두께 약 20㎛의 투명한 아크릴계 점착제를 개재하여 접합하였다. 이 하드 코트 필름의 하드 코트층의 표면의 반사 스펙트럼을, 하기의 조건하에서 순간 멀티 측광 시스템(오쯔까 덴시(주)제, 제품명 「MCPD3700])을 사용하여 측정하였다.
(측정 조건)
레퍼런스: AL
알고리즘: FFT법
계산 파장: 450nm 내지 950nm
굴절률: 하드 코트층 1.53, 투명 필름 1.49
(검출기 조건)
노광 시간: 20ms
램프 게인: 노멀
적산 횟수: 1회
(FFT법)
검출막 두께값의 범위: 0.5㎛ 내지 12.0㎛
데이터 개수: 212
막 두께 분해능: 24nm
벨 함수: 있음
[간섭 줄무늬의 관찰 방법]
각 실시예 및 각 비교예의 하드 코트 필름의 투명 필름의 이면에, 흑색 아크릴판(미쯔비시 레이온(주)제. 두께 2.0mm)을, 두께 약 20㎛의 투명한 아크릴계 점착제를 개재하여 접합하였다. 암실 중에서 3 파장 광원을 사용하여, 이 하드 코트 필름 표면의 간섭 줄무늬를 관찰하였다. 간섭 줄무늬의 관찰 결과는, 하기의 기준에 따라 구별하였다.
AA: 거의 간섭 줄무늬가 시인되지 않았다.
A: 약간 간섭 줄무늬가 시인되었다.
B: 간섭 줄무늬가 시인되었다.
C: 명확하게 간섭 줄무늬가 시인되었다.
[밀착성 시험]
JIS K 5600에 준한 바둑판 눈 박리 시험에 의해, 투명 필름과 하드 코트층의 밀착성을 측정하였다.
[표면 경도 시험]
각 실시예 및 각 비교예의 하드 코트 필름을, 두께 약 20㎛의 점착제를 개재하여 유리판 상에 점착제로 부착하고, JIS K 5400의 연필 경도 시험에 준해서(단, 하중 500g) 연필 경도를 측정하였다.
[반사율의 측정 방법]
각 하드 코트 필름의 투명 필름의 이면에, 흑색 아크릴판(미쯔비시 레이온(주)제. 두께 2.0mm)을, 두께 약 20㎛의 투명한 아크릴계 점착제를 개재하여 접합하였다. 이 하드 코트 필름의 반사 방지층 표면의 반사율을, 분광 광도계 ((주) 히타치 세이사꾸쇼제, 제품명 「U-4000」)를 사용하여 측정하였다. 반사율은 상기 분광 광도계를 사용해서 분광 반사율(경면 반사율 및 확산 반사율)을 측정하고, C 광원/2도 시야의 반사율(시감 반사율 Y값)을 계산에 의해 구하였다.
[필름 단면의 관찰]
하드 코트 필름의 양면을 에폭시 수지에 의해 보호하였다. 그 필름 단면을 관찰하기 위해, 초박절편법에 의해 제작한 시험편을 투과형 전자 현미경(TEM)(히타치 세이사꾸쇼제, 제품명 「H-7650」)을 사용하여 가속 전압 100kV로 관찰하고, TEM 사진을 촬영하였다.
[실시예 1]
우레탄 아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머가 아세트산부틸에 용해된 수지 용액(DIC(주)제, 상품명 「유니딕 17-806」. 고형분 농도 80％)에, 그 용액 중 고형분 100부당, 광중합 개시제(시바 재팬(주)제, 제품명 「이르가큐어(IRGACURE) 906」)를 5부, 레벨링제(DIC(주)제, 제품명 「그랜딕(GRANDIC) PC4100」)를 0.03부 첨가하였다. 그 후, 상기 용액 중 고형분 농도가 75％가 되도록 상기 용액에 아세트산부틸을 첨가하였다. 또한, 상기 용액 중 고형분 농도가 50％가 되도록 상기 용액에 시클로펜타논(이하, 「CPN」이라 기재함)을 첨가하였다. 이와 같이 하여 하드 코트층을 형성하기 위한 하드 코트층 형성 재료를 제작하였다.
이 하드 코트층 형성 재료의 전량을 1로 했을 경우, 하드 코트층 형성 재료 중 양용매(CPN)의 함유비(질량비)는 0.33이었다.
이 하드 코트층 형성 재료 중에 포함되는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머는 다양한 분자량의 우레탄 아크릴레이트의 집합물이다. 그 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머의 전량을 1로 했을 경우, 저분자량 성분(분자량 800 이하의 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머)의 함유비(질량비)는 0.482였다.
하기 표 1은 각 실시예 및 각 비교예에서 사용한 하드 코트층 형성 재료의 조성 및 각 실시예 및 각 비교예의 도막 두께의 일람표이다. 표 1의 a는 저분자량 성분의 함유비를 나타내고, 표 1의 b는 양용매(CPN)의 함유비를 나타낸다. 표 1의 t는 도막의 두께(㎛)를 나타낸다.
Figure pct00001
상기 하드 코트층 형성 재료를 투명한 트리아세틸셀룰로오스 필름(후지 필름(주)제, 제품명 「TD80UL」. 두께 80㎛. 굴절률 1.49) 상에 다이 코터를 사용해서 도포 시공하여 도막을 형성하였다. 하드 코트층 형성 재료는, 경화 후 도막(하드 코트층)의 두께가 7.5㎛가 되도록, 두께 13.8㎛로 도포 시공하였다. 즉, 용매가 필름에 침투하지 않는다고 가정한 경우, 경화 후 도막(하드 코트층)의 두께가 7.5㎛가 되도록 도포 시공하였다.
상기 도막을 80℃에서 2분간 건조하였다. 그 후, 상기 도막에 고압 수은 램프를 사용해서 적산 광량 300mJ/㎠의 자외선을 조사함으로써, 수지 단량체를 중합시켰다. 이와 같이 하여 트리아세틸셀룰로오스 필름 상에 하드 코트층을 제작하였다.
이 하드 코트층의 고유한 굴절률은 1.53이었다.
얻어진 하드 코트 필름에 대해서, 상기 [계면 등의 측정 방법], [간섭 줄무늬의 관찰 방법], [밀착성 시험] 및 [표면 경도 시험]에 의해, 계면의 존재나 굴절률의 변화 등을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이들의 측정을 행한 후, 다음에 나타내는 반사 방지층을 형성하였다.
상기 하드 코트층의 표면 전체에, 하기에 나타내는 반사 방지층의 형성 재료를, 다이 코터를 사용해서 균일하게 도포하였다. 그 도막을 90℃에서 2분간 가열하고, 자외선 조사를 행해서 경화시킴으로써, 하드 코트층의 표면 전체에 두께 0.1㎛의 반사 방지층을 형성하였다. 이 반사 방지층의 굴절률은 1.38이었다.
반사 방지층의 형성 재료는 저굴절 재료(JSR(주)제, 상품명 「JUA204」. 고형분 농도 9.5％)에 혼합 용제(MIBK:TBA=50:50)를 첨가해서 희석하여, 고형분 농도 2.0％로 조정한 것이다. 상기 저굴절 재료는 에틸렌성 불포화기를 갖는 불소 화합물과, 아크릴레이트와, 중합 개시제와, 유효 성분에 대하여 약 50％의 중공 나노실리카를 포함하는 자외선 경화형 수지이다.
반사 방지층을 형성한 후의 상기 하드 코트 필름에 대해서, 상기 [반사율의 측정 방법] 및 [간섭 줄무늬의 관찰 방법]에 준하여, 반사 방지층의 표면의 반사율 및 반사 방지층의 표면으로부터 본 간섭 줄무늬를 관찰하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[실시예 2]
CPN 대신에 CPN과 프로필렌글리콜모노메틸에테르(이하, 「PM」이라 기재함)의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=4:1)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
실시예 2에서 사용한 하드 코트층 형성 재료 중 저분자량 성분의 함유비 및 양용매의 함유비, 및 도막의 두께는 표 1과 같다. 이하의 각 실시예 및 각 비교예의 이들의 함유비 등에 대해서도 표 1과 같다.
[실시예 3]
CPN 대신에 CPN과 PM의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=1:4)를 사용한 것 및 수지 용액으로서 펜타에리트리톨아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머가 용해된 수지 용액(오사까 유끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「비스코트 #300」)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[실시예 4]
수지 용액으로서 펜타에리트리톨아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머가 용해된 수지 용액(신나까무라 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「A-DPH」)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[실시예 5]
수지 용액으로서 상기 수지 용액(DIC(주)제, 상품명 「유니딕 17-806」)과 상기 수지 용액(오사까 유끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「비스코트 #300」)을 질량비 7:3의 비율로 혼합한 것을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 1]
CPN 대신에 CPN과 PM의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=3:2)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 2]
CPN 대신에 CPN과 PM의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=2:3)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 3]
CPN 대신에 CPN과 PM의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=1:4)를 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 4]
CPN 대신에 PM만을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
단, 비교예 4에 있어서는, 투명 필름과 하드 코트층의 밀착성이 나빴으므로(밀착성 시험의 결과를 참조), 경도 시험을 행하지 않았다.
[비교예 5]
CPN 대신에 PM만을 사용한 것 및 수지 용액으로서 펜타에리트리톨아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머가 용해된 수지 용액(오사까 유끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「비스코트 #300」)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 6]
수지 용액으로서 다관능 우레탄 아크릴레이트를 주성분으로 하는 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머가 용해된 수지 용액(닛본 고세 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「UV7610B」)을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
단, 비교예 6에 있어서는, 투명 필름과 하드 코트층의 밀착성이 나빴으므로(밀착성 시험의 결과를 참조), 경도 시험을 행하지 않았다.
[비교예 7]
수지 용액으로서 상기 수지 용액(닛본 고세 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「UV7610B」)과 상기 수지 용액(오사까 유끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「비스코트 #300」)을 질량비 9:1의 비율로 혼합한 것을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 8]
CPN 대신에 CPN과 PM의 혼합 용매(CPN:PM(질량비)=2:3)를 사용한 것 및 수지 용액으로서 상기 수지 용액(닛본 고세 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「UV7610B」)과 상기 수지 용액(오사까 유끼 가가꾸 고교 가부시끼가이샤제, 상품명 「비스코트 #300」)을 질량비 9:1의 비율로 혼합한 것을 사용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 9]
CPN 대신에 CPN과 이소프로필알코올의 혼합 용매(CPN:IPA(질량비)=3:2)를 사용한 것 및 하드 코트층 형성 재료 중 고형분 농도가 36％가 되도록 그 혼합 용매를 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
[비교예 10]
CPN 대신에 CPN과 이소프로필알코올의 혼합 용매(CPN:IPA(질량비)=4:1)를 사용한 것 및 하드 코트층 형성 재료 중 고형분 농도가 40％가 되도록 그 혼합 용매를 첨가한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 하드 코트 필름을 형성하고, 소정의 측정을 행하였다. 또한, 반사 방지층을 형성한 후의 하드 코트 필름에 대해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여 소정의 측정을 행하였다.
Figure pct00002
표 2의 FTT 피크 1 및 FTT 피크 2는 반사 스펙트럼 강도의 피크를 나타낸다. 표 2의 막 두께는, 강도의 피크가 인정되는 부분의, 하드 코트층의 표면으로부터의 거리를 나타낸다.
또한, 도 3 및 도 4는 실시예 1 및 2의 반사 스펙트럼의 측정 결과의 그래프를 나타내고, 도 5 내지 도 10은 비교예 1 내지 6의 반사 스펙트럼의 측정 결과의 그래프를 나타내고, 도 11은 비교예 9의 반사 스펙트럼의 측정 결과의 그래프를 나타낸다.
상기 반사 스펙트럼의 측정 결과로부터, 강도의 피크가 발생된 부분에 계면이 존재하고 있다고 할 수 있다. 또한, 피크 강도의 값이 작은 경우, 그 피크에 대응한 계면으로부터 하드 코트층의 표면을 향해 굴절률이 연속적으로 변화하고 있다고 할 수 있다. 한편, 피크 강도의 값이 큰 경우, 굴절률의 변화가 커서(굴절률이 급격하게 변화하고 있어), 굴절률의 변화가 연속적이지 않다고 할 수 있다.
구체적으로는, 표 2의 FFT 피크 2에 대해서, 비교예 4(투명 필름이 거의 팽윤하지 않은 형태)의 강도 55의 절반 이하인 실시예 1 내지 5는, 계면으로부터 하드 코트층의 표면을 향해 굴절률이 연속적으로 변화하는 것을 알 수 있다.
상기 반사 스펙트럼의 측정 결과로부터(표 2나 각 그래프도를 참조), 실시예 1 내지 5의 각 하드 코트 필름에 있어서는, 막 두께 6.5㎛ 전후에서부터 하드 코트층측에 투명 필름을 형성하는 성분이 점차적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 5는 막 두께 6.5 전후에 강도 15 전후의 FFT 피크가 있고, 이외의 부분에 FFT 피크가 없었다. 이로 인해, 실시예 1 내지 5의 각 하드 코트 필름은, 투명 필름과 하드 코트층 사이에 하나의 계면이 존재하고 그 계면 이외에는 계면이 존재하지 않은 것을 알 수 있다.
상기 반사 스펙트럼의 측정 결과로부터(표 2나 각 그래프도를 참조), 비교예 1, 2, 5, 7 및 8의 각 하드 코트 필름에 있어서는, 막 두께 4.3㎛ 내지 5.6㎛ 및 막 두께 6.4㎛ 내지 6.9㎛에 각각 계면이 존재하며(즉, 2개의 부분에 계면이 존재), 그 2개의 계면 근방의 굴절률이 변화하는 것을 알 수 있다.
도 12는 이들 각 하드 코트 필름을 모식적으로 도시한 참고 단면도이다.
상기 반사 스펙트럼의 측정 결과로부터(표 2나 각 그래프도를 참조), 비교예 3, 4 및 6의 각 하드 코트 필름에 있어서는, 막 두께 5.7㎛ 내지 6㎛에 하나의 계면이 존재하고 있는 것을 알 수 있다. 단, 이들 하드 코트 필름은 피크의 강도가 크기 때문에(38 내지 55), 굴절률이 급격하게 변화하는 것을 알 수 있다.
도 13은 이들 각 하드 코트 필름을 모식적으로 도시한 참고 단면도이다.
상기 반사 스펙트럼의 측정 결과로부터(표 2나 각 그래프도를 참조), 비교예 9 및 10의 각 하드 코트 필름에 있어서는, 막 두께 0.8㎛ 내지 1.2㎛ 및 막 두께 7.3㎛ 내지 7.9㎛에 각각 계면이 존재하고 있는(즉, 크게 이격된 2개의 부분에 계면이 존재하고 있는) 것을 알 수 있다.
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 4, 9의 하드 코트 필름의 단면 사진을 도 15의 (a) 내지 (g)에 각각 나타낸다. 사진 중 화살표는 계면을 가리킨다.
[평가]
이상의 결과로부터, 투명 필름과 하드 코트층 사이에 계면이 존재하며, 계면으로부터 하드 코트층을 향해 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 실시예 1 내지 5의 각 하드 코트 필름은, 표면 경도 및 밀착성이 우수하며 간섭 줄무늬가 발생하기 어려웠다.
또한, 반사 방지층을 형성한 후의 실시예 1 내지 5의 각 하드 코트 필름은 간섭 줄무늬는 발생하지 않았다. 한편, 비교예 1 내지 10의 각 하드 코트 필름은 반사 방지층을 형성하면 간섭 줄무늬가 현저하게 발생하였다.
또한, 실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 14의 대비로부터, 간섭 줄무늬의 발생이 억제된 하드 코트 필름을 얻기 위해서는, 하드 코트층 형성 재료 중 양용매의 함유비와 저분자량 성분의 함유비가 중요하다는 것을 알 수 있었다.
도 16은 각 실시예 및 각 비교예 1 내지 14에서 각각 사용한 하드 코트층 형성 재료의, 도막의 두께를 가미한 상에서의 양용매의 함유비와 저분자량 성분의 함유비를 플롯한 그래프도이다. 이 그래프도의 종축은 양용매의 함유비(b)와 도막의 두께(t)의 곱(Y)이며, 횡축은 저분자량 성분의 함유비(a)와 도막의 두께(t)의 곱(X)이다. Y=b×t. X=a×t. 이들 X 및 Y의 계산값을 표 1에 명기하고 있다.
상기 b는 하드 코트층 형성 재료의 전량을 1로 했을 경우의 양용매의 함유비(질량비)를 나타내고, 상기 a는 하드 코트층 형성 재료 중 경화형 화합물의 전량을 1로 했을 경우의 저분자량 성분의 함유비(질량비)를 나타낸다.
그래프 중, ○은 실시예 1 내지 5, △은 비교예 1, 2, 5 및 7, ×는 비교예 3, 4, 6 및 8, □는 비교예 9 및 10에서 각각 사용된 하드 코트층 형성 재료에 있어서의 X 및 Y의 점이다.
도 16의 그래프도로부터 명백해진 바와 같이, 2개의 곡선 1, 2 사이에 있는 범위의 하드 코트층 형성 재료를 사용함으로써, 간섭 줄무늬의 발생이 억제된 하드 코트 필름을 형성할 수 있다.
이 그래프도에 기초하여 곡선 1 및 곡선 2를 구하면, 대개 곡선 1; Y=-4.274ln(X)+11.311 및 곡선 2; Y=-4.949ln(X)+15.474가 된다.
따라서, 수학식 1; Y≥-4.274ln(X)+11.311 및 수학식 2; Y≤-4.949ln(X)+15.474의 관계를 만족하는 하드 코트층 형성 재료를 사용함으로써, 간섭 줄무늬의 발생이 억제된 하드 코트 필름을 형성할 수 있다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명의 하드 코트 필름은 광학 필름, 화상 표시 장치, 광학 렌즈, 계기류 등의 구성 부재로서 이용할 수 있다.
1: 하드 코트 필름
2: 투명 필름
3: 하드 코트층
3a: 하드 코트층의 표면
5: 계면
6: 반사 방지층

Claims (10)

  1. 투명 필름과, 상기 투명 필름 상에 형성된 하드 코트층을 가지며,
    상기 투명 필름과 하드 코트층 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면이 존재하고,
    상기 계면으로부터 하드 코트층의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 상기 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 굴절률이 두께 방향으로 연속적으로 변화하는 하드 코트 필름.
  2. 투명 필름과, 상기 투명 필름 상에 형성된 하드 코트층을 가지며,
    상기 투명 필름과 하드 코트층 사이에 반사 스펙트럼의 해석에 의해 검출 가능한 계면이 존재하고,
    상기 계면으로부터 하드 코트층의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재하고,
    상기 영역 중 투명 필름을 형성하는 성분이, 반사 스펙트럼의 해석에 의한 계면을 발생시키지 않고 상기 하드 코트층의 표면을 향함에 따라 감소하는 하드 코트 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하드 코트층의 두께가 3㎛ 내지 15㎛인 하드 코트 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하드 코트층의 표면에 반사 방지층이 더 형성되어 있는 하드 코트 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계면으로부터 투명 필름의 두께 방향 중도부까지의 영역에서, 투명 필름을 형성하는 성분과 하드 코트층을 형성하는 성분이 혼재하고,
    상기 영역 중 투명 필름을 형성하는 성분이, 상기 하드 코트층의 표면을 향함에 따라 감소하는 하드 코트 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하드 코트 필름을 갖는 편광판.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하드 코트 필름을 갖는 화상 표시 장치.
  8. 분자량 800 이하의 저분자량 성분을 포함하는 경화형 화합물과, 투명 필름에 대한 양용매를 포함하는 용매를 포함하는 하드 코트층 형성 재료를, 투명 필름 상에 도포 시공해서 소정 두께의 도막을 형성하는 도막 형성 공정과,
    상기 도막을 경화시켜서 상기 투명 필름 상에 하드 코트층을 형성하는 경화 공정을 갖고,
    상기 하드 코트층 형성 재료에 포함되는 저분자량 성분 및 양용매 및 상기 도막의 두께가 하기 수학식 1 및 수학식 2의 관계를 만족하는 하드 코트 필름의 제조 방법.
    <수학식 1>
    Y≥-4.274ln(X)+11.311
    <수학식 2>
    Y≤-4.949ln(X)+15.474
    상기 Y는 b×t를 나타내고, 상기 X는 a×t를 나타내고, 상기 a는 상기 경화형 화합물의 전량을 1로 했을 경우의 상기 저분자량 성분의 함유비를 나타내고, 상기 b는 상기 하드 코트층 형성 재료의 전량을 1로 했을 경우의 상기 양용매의 함유비를 나타내고, 상기 t는 상기 도막의 두께 ㎛를 나타냄.
  9. 제8항에 있어서, 상기 a가 0.3 초과 1 이하이고, 상기 b가 0.05 이상 0.5 이하인 하드 코트 필름의 제조 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 저분자량 성분이 자외선 경화형 수지 단량체 또는 올리고머인 하드 코트 필름의 제조 방법.
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