JP2003205563A

JP2003205563A - 光学フィルム

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Publication number: JP2003205563A
Application number: JP2002007132A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Imai; 孝博今井; Satoru Ishida; 悟石田; Kenji Anami; 賢二阿波
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-22
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP4135364B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基材とハードコート層の屈折率が異なることに
よって発生する干渉ムラを防止でき、簡単かつ低コスト
で製造できる光学フィルムを提供することを目的とす
る。【解決手段】基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、基材を溶解又は膨潤させる溶剤を含む樹
脂を用いてハードコート層を該基材に塗布することによ
ってハードコート層を形成することを特徴とする光学フ
ィルムを提供する。また、基材がポリエステルあるいは
酢酸セルロースからなる前記光学フィルムを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はディスプレイ、たと
えば液晶ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プロジェ
クションディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬデ
ィスプレイ等の表面を保護する目的で使用される基材上
にハードコート層を設けた光学フィルムおよびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来各種ディスプレイに用いられる反射
防止用途などの光学フィルムは、光学特性の他にも、耐
擦傷性や耐薬品性および耐候性を考慮し、基材表面上に
活性エネルギー線硬化型樹脂を用いたハードコート層を
設けることが多かった。しかしこの活性エネルギー線硬
化によって得られたハードコート層の屈折率は、図２に
示すように、用いられる基材の屈折率とかけ離れる場合
が多いために、ハードコート層表面で反射する光と、ハ
ードコート層と基材の界面で反射する光の干渉のため
に、虹色のムラ（干渉ムラ）を生じ、ディスプレイの視
認性を劣化させ、またディスプレイの美観を損なうもの
であった。

【０００３】例えば、ハードコート層に用いる樹脂は、
通常１．５〜１．６程度の屈折率である。これに対して
基材の屈折率は、たとえばポリエチレンテレフタレート
であれば１．６５程度、トリアセチルセルロースであれ
ば１．４５程度である。従ってハードコート層と基材と
の界面が明確にある場合には、屈折率の違いにより界面
での光の反射が起こる。そのためにハードコート層表面
での反射光Ｒ₁と、界面での反射光Ｒ₂との干渉が起こる
ために虹色の干渉ムラを生じる結果となるのである。

【０００４】従ってこの干渉ムラを抑制するために、特
開平８−１９７６７０号公報または特開２０００−１１
１７０６号公報に示されるような技術が発明、開示され
ている。特開平８−１９７６７０号公報に記載の干渉ム
ラ低減技術は、基材上に凹凸を設けることによってハー
ドコート層と基材との界面での光の反射を散乱させる技
術である。しかしながら、基材上に凹凸を設けるために
ハードコート層を塗布する前に、基材表面に凹凸を設け
る工程を入れており、この方法では工程数が増え、コス
トアップにつながるという不具合があった。

【０００５】また、特開２０００−１１１７０６号公報
に記載の干渉ムラ防止技術は、基材とハードコート層の
屈折率差を少なくするために、基材とハードコート層の
間に中間層を設けるというものである。この技術では中
間層を設けても段階的に屈折率が変化するに過ぎず、干
渉ムラは少なくなっても無くなるまでには至らない。ま
た中間層を設ける工程が必要となるためコストアップに
つながるという不具合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決するためになされたものであり、簡単かつ低コストで
干渉ムラの無い光学フィルムを提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、基材を溶解又は膨潤させる溶剤を含む樹
脂を用いてハードコート層を該基材に塗布することによ
ってハードコート層を形成することを特徴とした、干渉
ムラを防止する光学フィルムを提供するものである。こ
のような構成にすることで、基材とハードコート層界面
からの反射が無く、干渉ムラの無い光学フィルムを簡便
且つ安価に提供できる。

【０００８】また、基材がポリエステルからなる光学フ
ィルム、および、基材が酢酸セルロースからなる光学フ
ィルムを提供するものである。ポリエステルは安価で入
手し易いため、干渉ムラの無い光学フィルムを安価に提
供でき、酢酸セルロースは、ポリエステルに比較して価
格は高いが、光学的に複屈折が少なく、透明性が高く、
Ｈａｚｅを低く出来るなどの利点があるため、光学特性
の良い光学フィルムを提供できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
基材上にハードコート層を形成した光学フィルムを図１
に示す。光学フィルムを形成する基材２としては、種々
の有機高分子からなるフィルムもしくはシートを用いる
ことができる。通常ディスプレイ等の光学部材に使用さ
れる基材は、透明性や光の屈折率等の光学特性、さらに
は耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの諸物性を考慮して、
ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン
等）、ポリエステル系（ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナルタレー
ト等）、セルロース系（酢酸セルロース（トリアセチル
セルロース、ジアセチルセルロース等）、セロファン
等）、ポリアミド系（ナイロン−６、ナイロン−６６
等）、アクリル系（ＰＭＭＡ等）、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エチ
レンビニルアルコール等の有機高分子が用いられる。

【００１０】さらにはこれらの有機高分子に公知の添加
剤、例えば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収
剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤等を添
加し、機能を付加させたものも使用できる。また、この
基材は上記物質単体、もしくは複数の物質を積層もしく
は混合させたものでもよい。また、基材の厚みは光学フ
ィルムを用いる用途によって適宜選択することができ、
２５〜３００μｍが好ましい。しかしこれに限定するも
のではない。

【００１１】ハードコート層１は基材の表面改質を目的
として、光学フィルムのスチールウールラビング試験に
よる耐擦傷性、鉛筆ひっかき試験による硬度、テープ剥
離試験による密着性、最小曲げ試験によるクラック性等
の諸特性を要求されるスペックを満足させるように樹脂
を選択して使用することが出来る。

【００１２】ハードコート層を形成する樹脂としては、
活性エネルギー線硬化型樹脂が用いられることが多く、
多官能モノマー、オリゴマーを使用することが出来る。
多官能モノマーとしては、たとえば１，４−ブタンジオ
ール（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサジオール
（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メ
タ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アク
リレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、
３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、
ジエチレングリコールビスβ−（メタ）アクリロイルオ
キシプロピネート、トリメチロールエタントリ（メタ）
アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）ア
クリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリ
レート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリ
レート、トリ（２−ヒドロキシエチル）イソシアネート
ジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ
（メタ）アクリレート、２，３−ビス（メタ）アクリロ
イルオキシルエチルオキシメチル[２．２．１]ヘプタ
ン、ポリ１，２−ブタジエンジ（メタ）アクリレート、
１，２−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルヘキサ
ン、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、
テトラデカンエチレングリコールジ（メタ）アクリレー
ト、１０−デカンジオール（メタ）アクリレート、３，
８−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルトリシクロ
[５．２．１０]デカン、水素添加ビスフェノールＡジ
（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）ア
クリロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、１，
４−ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）シクロ
ヘキサン、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチル
グリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ
ジグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、エポキシ
変性ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等が挙げ
られる。

【００１３】多官能モノマーは１種類のみを使用しても
よいし、２種類以上を併用してもよい。また、必要であ
れば単官能モノマーと併用し共重合させることも出来
る。単官能モノマーとしては、たとえばＮ−ビニルピロ
リドン、エチルアクリレート、プロピルアクリレート等
のアクリル酸エステル類、エチルメタクリレート、プロ
ピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブ
チルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、イソオ
クチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリ
レート、シクロヘキシルメタクリレート、ノニルフェニ
ルメタクリレート等のメタクリル酸エステル類、テトラ
フルフリルメタクリレート、およびそのカプロラクトン
変性物などの誘導体、スチレン、α−メチルスチレン、
アクリル酸等およびそれらの混合物が挙げられる。

【００１４】活性エネルギー線に紫外線を用いる場合
は、光重合開始剤を用いることが必要となる。光重合開
始剤としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテ
ル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピ
ルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾイン
とそのアルキルエーテル類；アセトフェノン、２，２―
ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、１−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトンなどのアセトフェノ
ン類；メチルアントラキノン、２−エチルアントラキノ
ン、２−アミルアントラキノンなどのアントラキノン
類；チオキサン、２，４−ジエチルチオキサントン、
２，４−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサ
ントン類；ベンゾフェノン、４，４−ビスメチルアミノ
ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類およびアゾ化合
物、過酸化物類、ケタール類、ジスルフィド化合物類、
フルオロアミン化合物類、芳香族スルホニウム類、ホス
フィンオキシド類などが挙げられる。これらを単体で用
いるか、もしくは２種類以上を混合して用いることが出
来る。

【００１５】さらには、トリエタノールアミン、メチル
ジエタノールアミンなどの第３級アミン；２−ジメチル
アミノエチル安息香酸、４−ジメチルアミノ安息香酸エ
チルなどの安息香酸誘導体等の光開始助剤などと組み合
わせて使用することが出来る。これらラジカル重合開始
剤の使用量は、前記活性エネルギー線硬化型樹脂の重合
成分１００重量部に対して０．１〜２０重量部であり、
好ましくは１〜１０重量部である。

【００１６】また、必要に応じて公知の一般的な塗料添
加剤を配合することが出来る。たとえば良好な塗布面を
得るためのレベリング剤、スリップ性を付与するための
シリコーン系あるいはフッ素系の滑剤などがその例であ
る。これら添加剤の使用量は活性エネルギー線硬化型樹
脂１００重量部に対して０．０１〜１重量部が適当であ
る。

【００１７】前記多官能あるいは単官能モノマーを基材
上に塗布する際には溶剤で希釈し塗液化することが可能
である。本発明においては、基材を溶解または膨潤させ
る性質を持った溶剤を選択する必要がある。これは、塗
布液を調整する際にそのような溶剤を用いれば塗布直後
から基材を溶解しつつ樹脂層を形成するために、界面に
微小な凹凸を不連続に形成することが可能となるためで
ある。例えば、ポリエチレンテレフタレートを基材に用
いた場合は、有機溶剤に対して比較的安定であるが、フ
ェノール、ニトロベンゼン、クロロフェノール、クロロ
ベンゼン、ヘキサフルオロイソプロパノール等が、また
基材がトリアセチルセルロースの場合には、クロロホル
ム、塩化メチレン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、
酢酸メチル、メチルエチルケトン等の溶剤が適してい
る。

【００１８】以上のように基材を溶解または膨潤させる
組み合わせと、組成物の安定性、基材に対する濡れ性、
揮発性などを考慮して溶剤は選定され、メタノール、エ
タノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、２−
メトキシエタノール等のアルコール類、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチル、ケトン等のケトン
類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル
類、ジイソプロピルエーテル等のエーテル類、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、へキシレングリコ
ール等のグリコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、エチルカルビトール、ブチルカルビトール等の
グリコールエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン
等の脂肪族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、Ｎ−メチ
ルピロリドン、ジメチルホルム等を用いることが出来
る。

【００１９】また、希釈溶剤は１種類のみならず２種類
以上を混合して用いることが可能である。また、樹脂そ
のものの粘度が比較的低く、基材を溶解または膨潤する
性質を持ち合わせている場合には溶剤を用いる必要の無
い場合もある。また、基材に対して安定な溶剤と混合し
て使用することも出来る。

【００２０】このように樹脂、添加剤、溶剤、および必
要に応じて光重合開始剤を混合、攪拌して、ハードコー
ト層の塗液とする。この塗液を基材に塗布する方法とし
ては、ウェットコーティング法、たとえばグラビアコー
ティング法、ロールコーティング法、リバースコーティ
ング法、ダイコーティング法、ナイフコーティング法、
ワイヤーバーコーティング法、ディップコーティング
法、スプレーコーティング法、エアーナイフコーティン
グ法、カーテンコーティング法等が挙げられ、所望の厚
みに塗布する。その後溶剤成分をドライヤーによって蒸
発させ、基材上に樹脂層を形成させる。その厚みは、厚
すぎるとカールを生じたり、クラックを生じる可能性が
あり、また薄すぎると所望の硬度が得られないという不
具合もあるので通常１〜２０μｍ程度、好ましくは２〜
１０μｍが適正な厚みである。ここでは、基材を溶解す
る溶剤をハードコート層の塗液に入れているが、ハード
コート層の塗液を塗布する直前に基材を溶解する溶剤を
事前に塗布しておく方法をとることも可能である。

【００２１】このように基材上にハードコート層塗液を
塗布、乾燥させた樹脂層の硬化に用いる活性エネルギー
線は、電磁波および粒子線を用いる。一般的には電磁波
の場合は紫外線を、粒子線には電子線を用いることが多
い。紫外線の光源としては、低圧水銀ランプ、高圧水銀
ランプ、超高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプ
が使用できる。またランプの形態としては有電極ラン
プ、および無電極ランプがあるが、どちらを使用しても
よい。紫外線の照射量は、硬化させるハードコート層の
樹脂組成および膜厚によって異なるが、１００〜５００
０ｍＪ／ｃｍ²が適当であり好ましくは５００〜２００
０ｍＪ／ｃｍ²である。

【００２２】さらに紫外線照射を行う際に硬化させる空
間を窒素ガスで置換させてもよい。窒素による置換は樹
脂の硬化時の酸素阻害を抑制する効果があり、特に樹脂
層の最表面での架橋密度を上げることが可能となり表面
硬度が向上する。

【００２３】電子線を用いて硬化させる場合には、コッ
クロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁
コア変圧型、直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の
各種電子線加速器から放出される５０〜１０００ＫｅＶ
のエネルギーを有する電子線が利用できる。

【００２４】このように形成された光学フィルムは、図
１に示すように、ハードコート層と基材の界面に微小な
凹凸を不連続に形成する。そのため界面での反射光Ｒ₂
は乱反射し、ハードコート層表面での反射光Ｒ₁との干
渉が生じない。従って、得られた光学フィルムは非常に
視認性に優れたものとなる。

【００２５】

【実施例】以下実施例について詳細に説明するが、本発
明は実施例に限定されるものでは無い。＜実施例１＞基材として厚み１８８μｍのポリエチレンテレフタレートを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン９重量部ヘキサフルオロイソプロパノール１重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２６】＜実施例２＞基材として厚み８０μｍトリアセチルセルロースを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン５重量部酢酸メチル５重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２７】＜比較例１＞基材として厚み１８８μｍのポリエチレンテレフタレートを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部メチルエチルケトン１０重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２８】＜比較例２＞基材として厚み８０μｍトリアセチルセルロースを用いて、ペンタエリスリトールトリアクリレート５重量部ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート５重量部イルガキュアー１８４０．３重量部トルエン１０重量部を攪拌、混合した塗布液を、グラビアコーティング法に
よりＷＥＴ膜厚１０μｍ（乾燥後のＤＲＹ膜厚５μｍ）
になるように塗布、乾燥させ、高圧水銀灯により１００
０ｍＪの紫外線を照射しハードコート層を形成し、光学
フィルムを作製した。

【００２９】前記実施例および比較例において、鉛筆硬
度、スチールウールラビング、密着性および外観を評価
した。その結果は表１に示す。

【００３０】鉛筆硬度・・・ＪＩＳＫ５４０１に示さ
れた試験方法に基づき評価した。耐擦傷性・・・＃００００のスチールウールを用いて、
２５０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけながら１０回往復摩擦
し、キズの発生の有無を評価した。密着性・・・ハードコート層表面を１ｍｍ角１００点カ
ット後、セロハンテープ[ニチバン（株）製、工業用２
４ｍｍ幅粘着テープ]により密着させ、その後セロハン
テープを剥がし、剥離数を評価した。外観・・・光学フィルムのハードコート層が形成された
反対の面を、サンドペーパーで擦り、その後艶消しの黒
色塗料を塗布し、ハードコート層形成側から光学フィル
ムを観察した。

【００３１】

【表１】

【００３２】実施例および比較例の比較によると、基材
を溶解または膨潤させる溶剤を塗布液に混合させてハー
ドコート層を形成させた場合と、用いずに形成させた場
合で鉛筆硬度、スチールウールラビング、密着性の諸特
性を変化させずに干渉ムラのみ無くすことが可能となる
ことが確認された。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、基材上にハードコート層を設
けた光学フィルムにおいて、基材を溶解又は膨潤させる
溶剤を含む樹脂を用いてハードコート層を該基材に塗布
することによって、ハードコート層と基材の界面に微小
な凹凸が形成されることにより、干渉ムラ防止の光学フ
ィルムを簡便に且つ安価に提供できる。その結果、本発
明の光学フィルムをディスプレイに使用した場合、従来
よりも視認性を向上させることができる。

【００３４】また、このようにして製造された光学フィ
ルムは、ハードコート層の塗液が基材表面を溶解して塗
布されているため、耐久性や密着性を通常のものよりも
上がるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の界面に微小な凹凸が形成された光学フ
ィルムの断面図である。

【図２】従来の技術による光学フィルムの断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ハードコート層２・・・基材Ｌ・・・入射光Ｒ₁・・・ハードコート層表面での反射光Ｒ₂・・・界面での反射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2K009 AA15 BB24 BB28 CC12 CC24 CC47 DD02 EE03 4F100 AJ06A AK25 AK41A AR00B AT00A BA02 EH46 JK12B JL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上にハードコート層を設けた光学フィ
ルムにおいて、基材を溶解又は膨潤させる溶剤を含む樹
脂を用いてハードコート層を該基材に塗布することによ
ってハードコート層を形成することを特徴とする光学フ
ィルム。
【請求項２】基材がポリエステルからなる請求項１記載
の光学フィルム。
【請求項３】基材が酢酸セルロースからなる請求項１記
載の光学フィルム。