KR20190119161A - 하드 코팅 필름, 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치 - Google Patents

하드 코팅 필름, 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 도판 도모에가와 옵티컬 필름
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Abstract

투명성, 표면 경도, 내블로킹성이 우수하고, 또한 박형화가 가능한 하드 코팅 필름을 제공한다. 투명 기재의 편면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름이며, 하드 코팅층은, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 콜로이달 실리카와, 활성 에너지선 경화성 수지를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물로 형성되고, 반송 방향에 있어서의 투명 기재의 탄성률이 4.5GPa 이상 7.0GPa 이하, 반송 방향과 직교하는 방향에 있어서의 투명 기재의 탄성률이 5.5GPa 이상 8.0GPa 이하이고, 하드 코팅 필름의 표면 및 이면의 산술 평균 높이(Sa)가 각각 4nm 이상 10nm 이하이고, 하드 코팅층 형성용 조성물의 콜로이달 실리카 함유량이, 하드 코팅층 형성용 조성물의 전체 고형분의 20질량％ 이상 50질량％ 이하이다.

Description

하드 코팅 필름, 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치{HARD COATING FILM, POLARIZING PLATE USING SAME, DISPLAY MEMBER AND DISPLAY DEVICE}
본 발명은 디스플레이 부재 등에 사용되는 하드 코팅 필름, 그리고 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 패널이나 터치 패널 등의 디스플레이 부재의 최표면에, 표면 경도와 내찰상성을 향상시키기 위해 하드 코팅 필름이 사용된다. 하드 코팅 필름은, 투명 기재의 한쪽 면에 수지 조성물의 경화막을 포함하는 하드 코팅층을 형성한 것이다. 최근의 디스플레이 장치의 박형화 및 경량화에 수반하여, 하드 코팅 필름에도 박형화가 요구되고 있으며, 하드 코팅 필름에 사용하는 투명 기재의 박막화가 도모되고 있다.
단, 투명 기재가 40㎛ 이하가 되면 하드 코팅층의 표면 경도가 낮아져, 하드 코팅 필름으로서 디스플레이 부재에 적용하기가 곤란하게 된다. 또한, 하드 코팅 필름을 롤ㆍ투ㆍ롤 방식으로 제조하는 경우, 투명 기재가 얇고, 강도가 약해지면, 하드 코팅층의 표면과 투명 기재의 이면의 부착에 의한 블로킹 불량이 발생한다. 즉, 얇은 투명 기재는, 롤ㆍ투ㆍ롤 방식으로 길게 권취하는 데 적합하지 않고, 하드 코팅 필름의 생산성이 부족하다.
종래, 하드 코팅 필름의 표면 경도와 내블로킹성을 양립하는 시도가 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 평균 1차 입자 직경이 5nm 이상 80nm 이하인 반응성 무기 미립자와, 평균 1차 입자 직경이 100nm 이상 300nm 이하인 친수성 미립자와, 반응성 무기 미립자에 대하여 가교 반응성을 갖는 바인더 성분을 포함하는 수지 조성물을 사용하여, 경도와 내블로킹성이 우수한 하드 코팅층을 형성하는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는, 1차 평균 입경이 10 내지 100nm, 또한 2차 평균 입경이 50 내지 300nm인 반응성 실리카 미립자를 포함하는 수지 조성물을 사용하여, 경도와 내블로킹성이 우수한 하드 코팅층을 형성하는 것이 기재되어 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 제2009-132880호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허 공개 제2010-82864호 공보
그러나, 하드 코팅층 형성용 수지 조성물에 평균 입자 직경이 80nm를 초과하는 실리카 입자를 사용하면, 하드 코팅층의 투명성이 상실되기 쉬워지고, 디스플레이 장치의 시인성을 저하시킨다는 문제가 있다.
그 때문에, 본 발명은 투명성, 표면 경도, 내블로킹성이 우수하고, 또한 박형화가 가능한 하드 코팅 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 당해 하드 코팅 필름을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 하드 코팅 필름은, 투명 기재의 편면에 하드 코팅층을 형성한 것이며, 하드 코팅층은, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 콜로이달 실리카와, 활성 에너지선 경화성 수지를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물로 형성되고, 반송 방향에 있어서의 투명 기재의 탄성률이 4.5GPa 이상 7.0GPa 이하, 반송 방향과 직교하는 방향에 있어서의 투명 기재의 탄성률이 5.5GPa 이상 8.0GPa 이하이고, 하드 코팅 필름의 표면 및 이면의 산술 평균 높이(Sa)가 각각 4nm 이상 10nm 이하이고, 하드 코팅층 형성용 조성물의 콜로이달 실리카 함유량이, 하드 코팅층 형성용 조성물의 전체 고형분의 20질량％ 이상 50질량％ 이하이다.
본 발명에 관한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치는, 각각 상기의 하드 코팅 필름을 구비하는 것이다.
본 발명에 따르면, 투명성, 표면 경도, 내블로킹성이 우수하고, 또한 박형화가 가능한 하드 코팅 필름, 그리고 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름의 개략 단면도이다.
도 1은, 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름의 개략 단면도이다.
하드 코팅 필름(1)은, 투명 기재(2)의 한쪽 면에 하드 코팅층(3)을 형성한 것이다.
(투명 기재)
투명 기재(2)는, 하드 코팅 필름(1)의 기체가 되는 필름이다. 투명 기재(2)는, 투명성 및 가시광선의 투과성이 우수한 재료로 형성되는 필름이라면, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 셀룰로오스트리아세테이트 필름, 시클로올레핀 중합체 필름, 시클로올레핀 공중합체 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리이미드 필름 중 어느 것을 사용할 수 있다.
투명 기재(2)의 두께는, 12 내지 40㎛인 것이 바람직하다. 투명 기재(2)의 두께가 12㎛를 하회하면, 투명 기재(2)가 지나치게 얇아져, 하드 코팅층(3)의 경도 및 하드 코팅 필름(1)의 강도가 저하된다. 한편, 투명 기재(2)의 두께가 40㎛를 초과하면, 하드 코팅 필름(1)이 두꺼워지기 때문에, 하드 코팅 필름(1)을 사용한 디스플레이 부재의 박형화에 기여할 수 없게 된다.
투명 기재(2)로서는, 반송 방향(MD 방향)에 있어서의 탄성률이 4.5 내지 7.0GPa, 또한 반송 방향에 직교하는 방향(TD 방향)의 탄성률이 5.5 내지 8.0GPa인 것을 사용한다. 반송 방향 및 그 직교 방향의 탄성률이 이들 범위를 충족하는 필름을 투명 기재(2)로서 사용한 경우, 하드 코팅 미립자로서 첨가하는 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경이 80nm 이하라도, 우수한 표면 경도를 얻을 수 있다. 반송 방향 및 그 직교 방향에 있어서의 투명 기재(2)의 탄성률이 상술한 범위를 하회하면, 하드 코팅층(3)의 경도(연필 강도)가 저하된다. 반송 방향 및 그 직교 방향에 있어서의 투명 기재(2)의 탄성률이 상술한 범위를 초과하면, 투명 기재(2)가 취성이 되어 찢어지기 쉬워지기 때문에, 하드 코팅층(3)의 경도(연필 경도)가 저하된다.
또한, 투명 기재(2)로서는, 적어도 한쪽 면의 산술 평균 높이(Sa, ISO25178)가 4 내지 10nm인 것을 사용한다. 투명 기재(2)의 양면 중, 적어도 하드 코팅층(3)을 형성하지 않는 면의 산술 평균 높이가 이 범위 내이면 된다. 하드 코팅층(3)을 형성하지 않는 면의 산술 평균 높이(Sa)가 4nm를 하회하면, 하드 코팅 필름(1)을 권취하였을 때 블로킹이 발생하기 때문에, 롤ㆍ투ㆍ롤로 제조하기에 적합하지 않게 된다. 한편, 하드 코팅층(3)을 형성하지 않는 면의 산술 평균 높이(Sa)가 10nm를 초과하면, 하드 코팅 필름의 투명성(헤이즈)이 저하된다.
(하드 코팅층)
하드 코팅층(3)은, 콜로이달 실리카와, 활성 에너지선 경화성 수지를 적어도 함유하는 하드 코팅층 형성용 조성물을 경화시킴으로써 형성한 것이다. 하드 코팅층(3)의 두께는, 4 내지 15㎛인 것이 바람직하다. 하드 코팅층(3)의 두께가 4㎛를 하회하면, 하드 코팅층(3)의 경도가 부족하다. 한편, 하드 코팅층(3)의 두께가 15㎛를 초과하면, 하드 코팅 필름(1)의 두께가 두꺼워지기 때문에, 하드 코팅 필름(1)을 사용한 디스플레이 부재의 박형화에 기여할 수 없게 된다.
하드 코팅층(3)의 표면의 산술 평균 높이(Sa)는, 4 내지 10nm로 한다. 하드 코팅층(3)의 산술 평균 높이(Sa)가 4nm를 하회하면, 하드 코팅 필름(1)을 권취하였을 때 블로킹이 발생하기 때문에, 롤ㆍ투ㆍ롤로 제조하기에 적합하지 않게 된다. 한편, 하드 코팅층(3)의 산술 평균 높이(Sa)가 10nm를 초과하면, 하드 코팅 필름의 투명성(헤이즈)이 저하된다.
콜로이달 실리카는, 하드 코팅층(3)에 경도를 부여하는 성분이다. 콜로이달 실리카로서는, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 것을 사용한다. 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경이 80nm를 초과하면, 하드 코팅 필름의 투명성이 저하된다. 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 평균 입자 직경이 5nm 이상인 것을 적합하게 사용할 수 있다.
콜로이달 실리카의 첨가량은, 하드 코팅층 형성용 조성물 중에 포함되는 전체 고형분의 20 내지 50질량％로 한다. 콜로이달 실리카의 첨가량이 수지 고형분의 20질량％를 하회하면, 하드 코팅층의 경도가 불충분해진다. 한편, 콜로이달 실리카의 첨가량이 수지 고형분의 50질량％를 초과하면, 하드 코팅층이 취성으로 되므로, 결과적으로 경도가 저하된다.
콜로이달 실리카로서, 활성 에너지선의 조사에 의해 반응성을 발생시키는 활성 에너지선 반응기로 표면 수식된 표면 수식 콜로이달 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 표면 수식 콜로이달 실리카는, 바인더로서 사용하는 활성 에너지선 경화성 수지에 의해 가교되기 때문에, 하드 코팅층의 경도를 향상시킬 수 있다.
활성 에너지선 경화성 수지는, 자외선, 전자선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 중합하여 경화하는 수지이며, 예를 들어 단관능, 2관능 또는 3관능 이상의 (메트)아크릴레이트 단량체를 사용할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「(메트)아크릴레이트」는 아크릴레이트와 메타크릴레이트의 양쪽의 총칭이며, 「(메트)아크릴로일」은 아크릴로일과 메타크릴로일의 양쪽의 총칭이다.
단관능의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 글리시딜(메트)아크릴레이트, 아크릴로일모르폴린, N-비닐피롤리돈, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 이소보르닐(메트)아크릴레이트, 이소데실(메트)아크릴레이트, 라우릴(메트)아크릴레이트, 트리데실(메트)아크릴레이트, 세틸(메트)아크릴레이트, 스테아릴(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메트)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메트)아크릴레이트, 에틸카르비톨(메트)아크릴레이트, 인산(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 인산(메트)아크릴레이트, 페녹시(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 페녹시(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 페녹시(메트)아크릴레이트, 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 변성 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 프로필렌옥사이드 변성 노닐페놀(메트)아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메트)아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸-2-히드록시프로필프탈레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필(메트)아크릴레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시에틸하이드로겐프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필하이드로겐프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필헥사히드로하이드로겐프탈레이트, 2-(메트)아크릴로일옥시프로필테트라히드로하이드로겐프탈레이트, 디메틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, 트리플루오로에틸(메트)아크릴레이트, 테트라플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 헥사플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 옥타플루오로프로필(메트)아크릴레이트, 2-아다만탄, 아다만탄디올로부터 유도되는 1가의 모노(메트)아크릴레이트를 갖는 아다만틸아크릴레이트 등의 아다만탄 유도체 모노(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 부탄디올디(메트)아크릴레이트, 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 노난디올디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 프로폭시화 헥산디올디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 에톡시화 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 히드록시피발산네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트 등의 디(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
3관능 이상의 (메트)아크릴레이트 화합물의 예로서는, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 에톡시화 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 프로폭시화 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리스2-히드록시에틸이소시아누레이트트리(메트)아크릴레이트, 글리세린트리(메트)아크릴레이트 등의 트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트 등의 3관능의 (메트)아크릴레이트 화합물이나, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판헥사(메트)아크릴레이트 등의 3관능 이상의 다관능 (메트)아크릴레이트 화합물이나, 이들 (메트)아크릴레이트의 일부를 알킬기나 ε-카프로락톤으로 치환한 다관능 (메트)아크릴레이트 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 활성 에너지선 경화성 수지로서, 우레탄(메트)아크릴레이트도 사용할 수 있다. 우레탄(메트)아크릴레이트로서는, 예를 들어 폴리에스테르폴리올에 이소시아네이트 단량체, 혹은 예비 중합체를 반응시켜 얻어진 생성물에 수산기를 갖는 (메트)아크릴레이트 단량체를 반응시킴으로써 얻어지는 것을 들 수 있다.
우레탄(메트)아크릴레이트의 예로서는, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트우레탄 예비 중합체, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트우레탄 예비 중합체, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트톨루엔디이소시아이네이트우레탄 예비 중합체, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트톨루엔디이소시아네이트우레탄 예비 중합체, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트이소포론디이소시아네이트우레탄 예비 중합체, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트이소포론디이소시아네이트우레탄 예비 중합체 등을 들 수 있다.
상술한 활성 에너지선 경화성 수지는 1종을 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 또한, 상술한 활성 에너지선 경화성 수지, 하드 코팅층 형성용 조성물 중에서 단량체여도 되고, 일부가 중합된 올리고머여도 된다.
활성 에너지선 경화성 수지에는, 바인더 성분으로서, 이중 결합 당량이 200 내지 600g/mol, 또한 중량 평균 분자량이 8000 내지 15000인 반응성 고분자가, 활성 에너지선 경화성 수지의 고형분의 10 내지 40질량％의 비율로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 활성 에너지선 경화성 수지의 일부로서, 이 바인더 성분을 배합함으로써, 하드 코팅 필름의 컬을 억제할 수 있다.
이중 결합 당량이 200 내지 600g/mol, 또한 중량 평균 분자량이 8000 내지 15000인 반응성 고분자로서는, 주쇄에 (메트)아크릴기 또는 (메트)아크릴로일기가 복수 결합된 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 이 고분자 화합물의 예로서는, 빔 세트 371, 빔 세트 371MLV, 빔 세트 DK1, 빔 세트 DK2, 빔 세트 DK3(이상, 아라카와 가가쿠 고교 가부시키가이샤), SMP220A, SMP-250A, SMP-360A, SMP-550A(이상, 교에샤 가가쿠 가부시키갸이샤)를 들 수 있다.
하드 코팅층 형성용 조성물에는, 광중합 개시제를 첨가해도 된다. 광중합 개시제의 예로서는, 2,2-에톡시아세토페논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 디벤조일, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, p-클로로벤조페논, p-메톡시벤조페논, 미힐러 케톤, 아세토페논, 2-클로로티오크산톤 등을 들 수 있다. 이들을 단독, 혹은 2종류 이상 함께 사용해도 된다.
또한, 하드 코팅층 형성용 조성물에는, 적절히 용제를 첨가해도 된다. 용제의 예로서는 디부틸에테르, 디메톡시메탄, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 프로필렌옥시드, 1,4-디옥산, 1,3-디옥솔란, 1,3,5-트리옥산, 테트라히드로푸란, 아니솔 및 페네톨 등의 에테르류, 또한 아세톤, 메틸에틸케톤, 디에틸케톤, 디프로필케톤, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로펜타논, 시클로헥사논 및 메틸시클로헥사논 등의 케톤류, 또한 포름산에틸, 포름산프로필, 포름산n-펜틸, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 아세트산n-펜틸 및 γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 또한 메틸셀로솔브, 셀로솔브, 부틸셀로솔브, 셀로솔브아세테이트 등의 셀로솔브류를 들 수 있다. 이들을 단독, 혹은 2종류 이상을 함께 사용해도 된다.
또한, 그 밖의 첨가제로서, 하드 코팅층 형성용 조성물에, 방오제, 표면 조정제, 레벨링제, 굴절률 조정제, 광증감제, 도전 재료를 첨가해도 된다.
본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 롤ㆍ투ㆍ롤로, 투명 기재의 적어도 한쪽 면에, 상술한 하드 코팅층 형성용 조성물의 도액을 웨트 코팅법에 의해 도포하고, 도막에 전자선이나 자외선 등의 활성 에너지선을 조사하여, 활성 에너지선 경화성 수지를 경화시킴으로써 형성할 수 있다. 웨트 코팅법으로서는, 플로우 코팅법, 스프레이 코팅법, 롤 코팅법, 그라비아 롤 코팅법, 에어 닥터 코팅법, 블레이드 코팅법, 와이어 닥터 코팅법, 나이프 코팅법, 리버스 코팅법, 트랜스퍼 롤 코팅법, 마이크로 그라비아 코팅법, 키스 코팅법, 캐스트 코팅법, 슬롯 오리피스 코팅법, 캘린더 코팅법, 다이 코팅법 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다. 또한, 자외선 조사에 의해 도막을 경화시키는 경우, 자외선 조사의 경우, 고압 수은 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프, 퓨전 램프 등을 사용할 수 있다. 자외선 조사량은, 통상 100 내지 800mJ/㎠ 정도이다.
본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름에서는, 투명 기재로서, 반송 방향(MD 방향)에 있어서의 탄성률이 4.5 내지 7.0GPa, 또한 반송 방향에 직교하는 방향(TD 방향)의 탄성률이 5.5 내지 8.0GPa인 것을 사용함으로써, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 콜로이달 실리카를 사용하여 하드 코팅층의 표면 경도를 향상시킬 수 있다. 하드 코팅층에 경도를 부여하는 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경이 80nm 이하이므로, 하드 코팅 필름의 투명성도 확보할 수 있다. 또한, 하드 코팅층의 표면의 산술 평균 높이와, 투명 기재의 이면의 산술 평균 높이를, 모두 4 내지 10nm로 함으로써, 권취 시의 블로킹이 억제되므로, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 롤ㆍ투ㆍ롤로 효율적으로 제조 가능하다.
(그 밖의 변형예)
또한, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름을 사용하여, 편광판(편광 필름)을 구성해도 된다. 구체적으로는, 도 1에 도시한 하드 코팅 필름(1)의 투명 기재(2)의 다른 쪽 면(하드 코팅층(3)이 형성되어 있지 않은 면)에, 공지된 방법으로 편광층을 형성함으로써, 편광판을 구성할 수 있다. 편광층은, 예를 들어 폴리비닐알코올에 요오드나 염료를 흡착ㆍ배향시킴으로써 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 화상 표시 장치에 사용하는 반사 방지 필름 등의 디스플레이 부재를 구성하기 위해 이용할 수 있다. 반사 방지 필름은, 도 1에 도시한 하드 코팅층(3) 상에, 굴절률의 상이한 복수의 층을 적층하여 이루어지는 반사 방지층을 형성함으로써 구성할 수 있다. 반사 방지 필름의 구성예로서는, 투명 기재(2) 상에, 하드 코팅층(3), 고굴절률층, 고굴절률층보다 굴절률이 낮은 저굴절률층을 순서대로 적층한 것을 들 수 있다. 하드 코팅층(3)과 고굴절률층의 사이에, 고굴절률층보다 굴절률이 낮고, 저굴절률층보다 굴절률이 높은 중굴절률층을 더 형성해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 액정 패널 등과 조합하여 표시 장치를 구성하기 위해 이용할 수 있다. 표시 장치의 구성예로서는, 관찰측으로부터 순서대로, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름을 사용한 반사 방지 필름과, 편광판과, 액정 패널과, 편광판과, 백라이트 유닛을 이 순서대로 적층한 것을 들 수 있다. 또한, 터치 센서를 더 적층하여, 터치 센서를 갖는 표시 장치를 구성할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 스마트폰이나 태블릿 컴퓨터, 노트북형 컴퓨터 등의 표시 장치나 터치 센서를 갖는 표시 장치(터치 패널)에 사용되는 광학 기능 필름으로서 이용할 수 있다. 광학 기능 필름으로서는, 하드 코팅 필름 외에, 상술한 편광 필름이나 반사 방지 필름, 안티글레어 필름 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름은, 액정 표시 장치 등의 표시 패널의 최표면에 설치되는 필름으로서, 혹은 터치 패널의 최표면에 설치되는 필름으로서, 또는 다이렉트 본딩 방식이나 에어 갭 방식으로 조립되는 터치 패널에 있어서, 터치 센서와 표시 패널의 사이에 설치되는 중간 필름으로서 이용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 하드 코팅 필름에서는, 투명 기재의 한쪽 면에 하드 코팅층을 형성한 예를 설명하였지만, 투명 기재의 양면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름을 구성해도 된다.
<실시예>
이하, 본 발명을 구체적으로 실시한 실시예를 설명한다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 8에서는, 투명 기재로서, 두께가 25㎛인 트리아세틸셀룰로오스 필름을 사용하였다.
투명 기재의 한쪽 면에, 이하의 조성의 하드 코팅층 형성용 조성물을 바 코팅법에 의해 도포하여 건조시킨 후, 메탈 할라이드 램프를 사용하여 조사선량 200mJ/㎡로 자외선을 조사하여 도막을 경화시키고, 하드 코팅 필름을 얻었다. 또한, 하드 코팅층 형성용 조성물의 도포량은, 경화막의 두께가 6㎛가 되도록 조절하였다.
<하드 코팅층 형성용 조성물>
ㆍ수지 재료
PE-3A(펜타에리트리톨트리아크릴레이트), 교에샤 가가쿠 가부시키가이샤 … 9질량부
UA-306H(펜타에리트리톨트리아크릴레이트헥사메틸렌디이소시아네이트우레탄 예비 중합체), 교에샤 가가쿠 가부시키가이샤 … 13질량부
빔 세트 371, 아라카와 가가쿠 고교 가부시키가이샤 … 7질량부
ㆍ콜로이달 실리카: MEK-ST 또는 MEK-ST-ZL, 닛산 가가쿠 고교 가부시키가이샤 … 47질량부
ㆍ중합 개시제: 이르가큐어 184, BASF … 2질량부
ㆍ용제: 메틸에틸케톤 … 22질량부
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 8에서 사용한 하드 코팅층 형성용 조성물의 조성을 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 2에, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 8에서 사용한 투명 기재의 탄성률, 얻어진 하드 코팅 필름의 산술 평균 높이, 연필 경도, 헤이즈, 블로킹 면적을 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 나타내는 탄성률, 산술 평균 높이, 연필 경도, 헤이즈, 블로킹 면적의 측정 방법은, 이하와 같다.
<탄성률>
JIS Z2241에 기초하여, 측정 대상 방향으로 100mm, 폭 방향(측정 대상 방향과 직교하는 방향)으로 15mm의 띠형의 시험편을 제작하고, 소형 탁상 시험기(LSC02-30, 가부시키가이샤 시마즈 세이사쿠쇼)를 사용하여 탄성률을 측정하였다.
<산술 평균 높이>
ISO25178에 기초하여, 주사형 프로브 현미경(AFM5400L, 가부시키가이샤 히타치 하이테크 사이언스)을 사용하여, 100㎛×100㎛의 범위의 산술 평균 높이(Sa)를 측정하였다.
<연필 경도>
JIS K5600(4.9N 하중)에 기초하여, 연필 스크래치 시험기(HA-301, 테스터 산교 가부시키가이샤)를 사용하여, 하드 코팅층 표면의 연필 경도를 측정하였다. 측정한 연필 경도가 3H 이상인 경우에 표면 경도가 충분하고, 3H 미만인 경우에 표면 경도가 불충분하다고 판정하였다.
<헤이즈>
JIS K7105에 기초하여, 헤이즈 미터(NDH-2000, 닛폰 덴쇼쿠 고교 가부시키가이샤)를 사용하여, 헤이즈를 측정하였다.
<블로킹 면적>
100mm×100mm의 정사각형으로 재단한 하드 코팅 필름을, 하드 코팅층과 투명 기재가 교대로 되도록, 유리판 상에 5매 중첩하고, 네 구석을 테이프로 유리판에 고정하였다. 네 구석을 테이프로 고정하는 것은, 블로킹에 대하여 샘플이 갖는 컬의 영향을 억제하기 위해서이다. 유리판 상에 고정한 하드 코팅 필름의 적층체를 90℃에서 30분간 가열하고, 그 후, 120℃에서 120분간 더 가열하였다. 블로킹이 발생한 부분은, 상하의 하드 코팅 필름끼리 밀착되기 때문에, 블로킹이 없는 부분과 비교하여 검게 보인다. 블로킹 발생 부위(블로킹의 발생에 의해 검게 보이는 부분)의 비율을 눈으로 관찰하여 평가하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 7에 관한 하드 코팅 필름은, 투명 기재의 두께를 25㎛로 박막화하였지만, 투명 기재의 반송 방향의 탄성률을 4.5 내지 7.0GPa, 또한 반송 방향과 직교하는 방향의 탄성률을 5.5 내지 8.0GPa로 함으로써, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 콜로이달 실리카를 사용하여, 연필 경도가 3H 이상인 하드 코팅층이 얻어졌다. 또한, 실시예 1 내지 7에 있어서는, 콜로이달 실리카의 평균 입자 직경을 80nm 이하로 함으로써, 헤이즈의 값도 0.20％ 이하로 억제되고, 하드 코팅 필름의 투명성은 충분하였다. 또한, 실시예 1 내지 7에 관한 하드 코팅 필름의 블로킹 면적은 10％ 미만이며, 롤ㆍ투ㆍ롤로 제조하기에 적합함이 확인되었다.
이에 비해, 비교예 1 및 2에서는, 투명 기재의 탄성률이 상술한 범위로부터 벗어나 있음으로써, 하드 코팅층의 연필 강도가 불충분하였다. 또한, 비교예 3 및 5에서는, 투명 기재 또는 하드 코팅층 중 어느 산술 평균 높이의 값이 지나치게 작기 때문에, 블로킹이 현저하게 발생하였다. 비교예 4 및 6에서는, 투명 기재 또는 하드 코팅층 중 어느 산술 평균 높이의 값이 지나치게 크기 때문에, 헤이즈가 저하되었다. 비교예 7 및 8에서는, 콜로이달 실리카의 첨가량이 상술한 범위를 벗어남으로써, 하드 코팅층의 연필 강도가 저하되었다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 투명성, 표면 경도, 내블로킹성이 우수하고, 또한 박형화가 가능한 하드 코팅 필름을 제공할 수 있음이 확인되었다.
<산업상 이용가능성>
본 발명에 관한 하드 코팅 필름은, 화상 표시 장치 등에 이용할 수 있다.
1: 하드 코팅 필름
2: 투명 기재
3: 하드 코팅층

Claims (8)

  1. 투명 기재의 편면에 하드 코팅층을 형성한 하드 코팅 필름이며,
    상기 하드 코팅층은, 평균 입자 직경이 80nm 이하인 콜로이달 실리카와, 활성 에너지선 경화성 수지를 포함하는 하드 코팅층 형성용 조성물로 형성되고,
    반송 방향에 있어서의 상기 투명 기재의 탄성률이 4.6GPa 이상 5.7GPa 이하, 상기 반송 방향과 직교하는 방향에 있어서의 상기 투명 기재의 탄성률이 5.7GPa 이상 6.3GPa 이하이고,
    상기 하드 코팅 필름의 표면 및 이면의 산술 평균 높이(Sa)가 각각 5nm 이상 9nm 이하이고,
    상기 하드 코팅층 형성용 조성물의 콜로이달 실리카 함유량이, 상기 하드 코팅층 형성용 조성물의 전체 고형분의 20질량％ 이상 50질량％ 이하이고,
    상기 하드 코팅층 표면의 연필 강도가 3H 이상 4H 이하이고,
    100mm×100mm의 정사각형으로 한 상기 하드 코팅 필름을, 상기 하드 코팅층과 상기 투명 기재가 교대로 적층되도록 5매 접합하고, 90℃에서 30분간 가열하고, 또한 120℃에서 120분간 가열하였을 때, 상기 하드 코팅층과 상기 투명 기재가 첩부된 부분의 면적률이 8％ 이하인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콜로이달 실리카가, 표면에 활성 에너지선 반응기를 갖는 표면 처리 콜로이달 실리카인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하드 코팅층 형성용 조성물에, 이중 결합 당량이 200g/mol 이상 600g/mol 이하, 또한 중량 평균 분자량이 8000 이상 15000 이하인 반응성 고분자 물질이 상기 활성 에너지선 경화성 수지의 고형분 질량의 10질량％ 이상 40질량％ 이하 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  4. 제1항에 있어서, 상기 투명 기재가, 셀룰로오스트리아세테이트 필름, 시클로올레핀 중합체 필름, 시클로올레핀 공중합체 필름, 아크릴 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리이미드 필름 중 어느 것이고,
    상기 투명 기재의 두께가 12㎛ 이상 40㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하드 코팅층의 두께가 4㎛ 이상 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 하드 코팅 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하드 코팅 필름을 갖는, 편광판.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하드 코팅 필름을 갖는, 디스플레이 부재.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 하드 코팅 필름을 갖는, 표시 장치.
KR1020197029613A 2015-06-30 2016-06-24 하드 코팅 필름, 이것을 사용한 편광판, 디스플레이 부재 및 표시 장치 KR20190119161A (ko)

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