(57)【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の製造方法であって、
酢酸セルロースからなる基材上に、多官能モノマー若しくはオリゴマーと、光重合開始剤と、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、酢酸メチルから選択される溶剤と、ケトン類からなる溶剤とを含むハードコート層塗布液を塗布、乾燥する工程と、
前記ハードコート層塗布液を塗布、乾燥した層に対し紫外線を照射する照射し、該層を硬化しハードコート層を形成する工程と
を備え、該基材と該ハードコート層界面に微小な凹凸が存在し干渉ムラがないことを特徴とする光学フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記塗布乾燥工程において、前記ハードコート層塗布液を硬化後の該ハードコート層の膜厚２〜１０μｍとなるように塗布することと、
前記紫外線照射工程において、前記紫外線の照射量が５００〜２０００ｍＪ／ｃｍ２の範囲内とすることを特徴とする請求項１記載の光学フィルムの製造方法。
【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２０００−１１１７０６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、基材上にハードコート層を設けた光学フィルムの製造方法であって、酢酸セルロースからなる基材上に、多官能モノマー若しくはオリゴマーと、光重合開始剤と、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、酢酸メチルから選択される溶剤と、ケトン類からなる溶剤とを含むハードコート層塗布液を塗布、乾燥する工程と、前記ハードコート層塗布液を塗布、乾燥した層に対し紫外線を照射する照射し、該層を硬化しハードコート層を形成する工程とを備え、該基材と該ハードコート層界面に微小な凹凸が存在し干渉ムラがないことを特徴とする光学フィルムの製造方法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、１００〜５０００ｍＪ／ｃｍ2が適当であり好ましくは５００〜２０００ｍＪ／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１８４                      ０．３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１０００ｍＪ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】
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。
＜参考例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１８４                      ０．３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１０００ｍＪ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】
＜実施例＞
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１８４                      ０．３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１０００ｍＪ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】
＜参考例２＞
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１８４                      ０．３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１０００ｍＪ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】
＜比較例＞
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１８４                      ０．３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１０００ｍＪ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。
【００３０】
鉛筆硬度・・・ＪＩＳ  Ｋ５４０１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２４ｍｍ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】
0004135364.tif 000002
【００３２】
【表１】
0004135364.tif 000003
【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
【図１】
0004135364.tif 000004
【図２】
0004135364.tif 000005