JP2010064382A - ハードコートフィルムおよびその製造方法、偏光板、透過型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄いＴＡＣ層を有するハードコートフィルムにおいて、表面硬度が大きく工程中でのカールの少ないハードコートフィルムとその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】剥離フィルムの上にハードコート層を形成した後にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法で製造された、５〜２０μｍのハードコート層および０．１〜２０ μｍのＴＡＣ層を有することを特徴とするハードコートフィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等の表面を保護する目的等で使用される、透明基材上にハードコート層を設けたハードコートフィルム及びその製造方法に関する。

液晶ディスプレイの構成要素である偏光板には、偏光膜を保護するためトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムが保護材として用いられる。そのＴＡＣフィルムの中でも、ディスプレイの最前面に配置されるＴＡＣフィルムは、耐引っ掻き性、耐擦り傷性の観点から、表面硬度を向上させるため前面側にハードコート層が設けられている。

ＴＡＣ基材を用いたハードコートフィルムでは、通常、厚さ４０〜８０μmのＴＡＣ基材上に、厚さ５〜２０μmの熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を塗布して加熱あるいは紫外線照射により硬化させることによってハードコート層が形成される。このように作成されるハードコートフィルムでは、ハードコート層樹脂の硬化時の収縮によりフィルムがハードコート層側にカールすることが避けられない。

ハードコート層の表面硬度を確保するためにハードコート層の膜厚を増加させた場合、あるいはハードコートフィルムの厚さを薄くするためにＴＡＣフィルムの厚さを減少させた場合にはこのカールが顕著になり搬送工程等の製造工程の順調な稼動の障害になる。のみならず、はなはだしい場合にはハードコート層の亀裂の発生やＴＡＣフィルムからの剥離を招来するに至る。

上記のカールを抑制する方法として、ハードコート層をカールを抑制する層と硬度を確保する層の２層構成にする方法が提案されているが（特許文献１、特許文献２）、ＴＡＣフィルムが薄くなるとその効果は不十分となることもある。ＴＡＣフィルムのハードコート層を形成する面と反対側にバックコート層を設けカールを抑制する方法も提案されているが（特許文献３）、前記の２層構成の方法と同様に工程が煩雑であり、生産性に問題がある。

ディスプレイの薄型化に対応するためには、ＴＡＣフィルムの厚みは薄い程良いが、厚さが２０μm以下のＴＡＣフィルムの上にハードコート層を形成しようとすると、カールの問題がさらに深刻になり、従来のカール抑制方法では対応しきれなくなってしまう。また、ＴＡＣフィルムを塗工機上で搬送することが難しくなり、ハードコート層の塗布ができなくなるという問題が障害になっていた。
特開２００８−１６５０４１ 特開２００８−１２９１３０ 特開２００４−１０９７７１

本発明は上記問題に鑑み、薄いＴＡＣ層を有するハードコートフィルムにおいて、表面硬度が大きく工程中でのカールの少ないハードコートフィルムとその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１に記載の発明は、 剥離フィルムの上にハードコート層を形成した後にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層
を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の製造方法で製造された、５〜２０μmのハードコート層および０．１〜２０ μｍのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を有することを特徴とするハードコートフィルムである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のハードコートフィルムのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層の面に、偏光層、フィルム基材を順に備えたことを特徴とする偏光板である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の偏光板と、液晶セルと、偏光板と、バックライトユニットを順に備え、ハードコート層が最表面となることを特徴とする透過型液晶表示装置である。

ハードコートフィルムの製造過程で発生する、ハードコート層の硬化収縮を原因とするカールは、ＴＡＣフィルムとハードコート層間の歪みによるものである。これに対し、本発明では、ハードコート層の硬化後にＴＡＣ層を形成するため、ハードコート層の硬化収縮の影響をキャンセルすることが出来るので、ＴＡＣ層とハードコート層間の歪みが小さくなりカール発生が抑制出来る。

また、ＴＡＣフィルムの表面にハードコート層を塗工してハードコートフィルムを作成する場合には被塗工基材として安定して搬送、塗工、乾燥、硬化が出来るための強度や平滑性がＴＡＣフィルムに求められるのでＴＡＣフィルムの膜厚を極端に薄くすることが出来ない。これに対して本発明では、剥離フィルムの表面にハードコート層およびＴＡＣ層を塗工により形成するので、ＴＡＣ層の膜厚を薄くすることが可能であり、２０μm以下にすることができる。

本発明の請求項３に係る発明によれば、上記のように表面硬度を保持しながら薄膜化したハードコートフィルムのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層の面に、偏光層、フィルム基材を順に備えたことを特徴とする薄型の偏光板が作成出来る。

さらに本発明の請求項４に係る発明によれば、上記薄型の偏光板と、液晶セルと、偏光板と、バックライトユニットを順に備え、ハードコート層が最表面となることを特徴とする薄型の透過型液晶表示装置が実現出来る。

以下、本発明の実施形態の一つについて図を参照しながら説明する。

図１は本発明のハードコートフィルムの模式断面図である。図２は本発明のハードコートフィルムを用いた偏光板の模式断面図である。図３は本発明の透過型液晶表示装置の模式断面構成図である。

本発明のハードコートフィルム（１）の製造方法は、剥離フィルム（１３）上に活性エネルギー線硬化型材料を含むハードコート液を塗布し、活性エネルギー線を照射することにより剥離フィルム上にハードコート層（１２）を形成する工程と、ＴＡＣ溶液をハードコート層（１２）上に塗布し、乾燥することによりＴＡＣ層（１１）を形成する工程と、
ハードコート層とＴＡＣ層を剥離フィルムから剥離し、ハードコートフィルムとする工程とを備える。

本発明のハードコートフィルムに用いる剥離フィルム（１３）としては、たとえばプラスチックフィルムを用いることができる。このとき、ハードコート塗液が塗布される側の表面が表面自由エネルギーの小さい材料からなるフィルムを好適に用いることができる。表面自由エネルギーの小さい表面を備える剥離フィルム上にハードコート層（１２）、ＴＡＣ層（１１）を形成することにより、ハードコート層、ＴＡＣ層を形成後、剥離フィルムとハードコート層を剥離する際に剥離を容易におこなうことができる。例えば、ハードコート塗液が塗布される側の表面がフッ素系材料、シリコーン系材料からなるフィルムを剥離フィルムとして用いることができる。

本発明のハードコートフィルムに用いるハードコート層は、剥離フィルム上に活性エネルギー線硬化型材料を含むハードコート液を塗布し、電離放射線を照射することにより形成される。

このとき、活性エネルギー線硬化型材料としては、アクリレート基を含むアクリレート材料もしくメタクリレート基を含むメタクリレート材料を用いることができる。なお、アクリレート材料もしくメタクリレート材料は、モノーマーであってもよく、オリゴマー、ポリマーであってもよい。

活性エネルギー線硬化型材料にあっては、中でも、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを好適に用いることができる。ハードコート層形成材料として、ウレタン（メタ）アクリレートオリゴマーを用いることにより、十分な表面硬度を有し、且つ、柔軟性やゴム弾性といったウレタン樹脂の特徴を有し、フィルム基材への追随性が良好で屈曲性に優れるハードコート層を得ることができる。

ウレタン（メタ）アクリレートは、多価アルコール、多価イソシアネート及び水酸基含有アクリレートを反応させることによって得られる。また、活性エネルギー線硬化型材料としては、単官能の（メタ）アクリレート化合物、２官能の（メタ）アクリレート化合物、３官能以上の（メタ）アクリレート化合物等を用いることができる。

また、活性エネルギー線硬化型材料としては、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、シリコーン（メタ）アクリレート等のアクリルオリゴマーを用いることもできる。具体的にはポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート、クレゾールノボラック型エポキシ（メタ）アクリレート等がある。

なお、これらの活性エネルギー線硬化型材料は１種類に限定されるものではなく、複数の活性エネルギー線硬化型材料を用いてもよい。

本発明のハードコートフィルムに用いるハードコート液としては、活性エネルギー線が紫外線である場合には、ハードコート液には光重合開始剤が添加される。ラジカル発生型の光重合開始剤としてベンゾイン、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、チオキサントン、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、アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類、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及びアゾ化合物などを用いることができる。これらは単独ま
たは２種以上の混合物として使用でき、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できる。

また、本発明ハードコートフィルムに用いる活性エネルギー線硬化型材料を塗液化するために、ハードコート液には必要に応じて溶媒が加えられる。溶媒としては、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、エチルシクロヘキサノン、２−ブタノン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸ｎ−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸ｎ−ペンチル、およびγ−プチロラクトン、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、２−プロパノール、１−ブタノール、シクロペンタノール、ジアセトンアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、ジオキサン、ジオキソラン、トリオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール、フェネトール、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ、セロソルブアセテート、ジクロロメタン、トリクロロメタン、トリクロロエチレン、エチレンクロライド、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、クロロホルム等を用いることができる。なお、溶媒は１種類に限定されるものではなく、複数の溶媒を混合して混合溶媒としてもよい。

また、ハードコート液には、他の添加剤を加えることもできる。他の添加剤としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、屈折率調整剤、密着性向上剤、硬化剤、表面調整剤などが使用できる。

ハードコート液は剥離フィルム上に塗布され、剥離フィルム上に塗膜が形成される。剥離フィルムへのハードコート液のコーティング方法は、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、バーコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等を用いることができる。

ハードコート液がフィルム基材上に塗布された後、必要に応じてフィルム基材上の塗膜中の溶媒を除去するために乾燥工程が設けられる。

続いて、剥離フィルム上の塗膜に対し、活性エネルギー線を照射することにより塗膜は硬化され、ハードコート層が形成される。活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、あるいはガンマ線などを用いることができる。活性エネルギー線として電子線あるいはガンマ線を用いた場合、必ずしも第１ハードコート層形成用塗液に光重合開始剤や光開始助剤を含有する必要はない。紫外線を発生する光源としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、無電極放電管等を用いることができる。また、電子線としては、コックロフトワルト型、バンデグラフ型、共振変圧型、絶縁コア変圧器型、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電子線が利用できる。

以上により、ハードコート層が形成される。ハードコート層の厚みは、５〜２０μｍの範囲であるが８〜１２μｍの範囲がより好ましく、必要とされる硬度により厚みを決定す
る。

次に、ハードコート層上にＴＡＣ溶液を塗布し、溶媒を除去することによりＴＡＣ層を形成する。

ＴＡＣを溶解するための溶媒としては、有機溶媒を用いることができ、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒およびハロゲン化炭化水素系溶媒から選ばれる溶媒を含むことが好ましい。

ＴＡＣ溶液をハードコート層にコーティングする際のコーティング方法としては、ディップコーティング法、スピンコーティング法、フローコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアロールコーティング法、エアドクターコーティング法、プレードコーティング法、ワイヤードクターコーティング法、ナイフコーティング法、リバースコーティング法、トランスファロールコーティング法、バーコーティング法、マイクログラビアコーティング法、キスコーティング法、キャストコーティング法、スロットオリフィスコーティング法、カレンダーコーティング法、ダイコーティング法等を用いることができる。

ＴＡＣ溶液がハードコート層上に塗布された後、熱風乾燥工程で塗膜中の溶媒を除去されてＴＡＣ層（１１）が形成される。ハードコートフィルムを薄くするためにも、ＴＡＣ層の厚さはできるだけ薄い方が良く、０．１〜２０μｍの範囲が可能であるが、平滑性を確保することを考慮すると３〜８μｍが好ましい。最後に、剥離フィルム（１３）を剥離することにより、本発明のハードコートフィルム（１）は製造される。

次に、本発明の偏光板、透過型液晶表示装置について説明する。本発明の偏光板（２）に用いられる偏光層（２２）としては公知のものを使用でき、ヨウ素を加えた延伸ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるものを例示することができる。このとき、偏光層は本発明のハードコートフィルム（１）とフィルム基材（２１）に狭持されている。フィルム基材としては特にＴＡＣフィルムを好適に用いることができる。

本発明の透過型液晶表示装置における液晶セル（４）、もう一方の偏光板（３）、バックライトユニット（５）としては公知のものを使用できる。また、本発明の透過型液晶表示装置にあっては、他の機能性部材を備えても良い。他の機能性部材としては、例えば、バックライトから発せられる光を有効に使うための、拡散フィルム、プリズムシート、輝度向上フィルムや、液晶セルや偏光板の位相差を補償するための位相差フィルムが挙げられるが、本発明の透過型液晶表示装置はこれらに限定されるものではない。

以下に本発明の具体的実施例について説明する。

＜実施例１＞
剥離フィルムとしてシリコーン系樹脂を塗工した厚さ１００μｍの延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いてその上に、アクリレート系の紫外線硬化型樹脂、光重合開始剤、溶媒からなるハードコート塗液をグラビアコーターで塗布し乾燥後紫外線照射により硬化させて厚さ１０μmのハードコート層を形成した。このハードコート層の面にＴＡＣ溶液をグラビアコーターで塗工して熱風乾燥で厚さ５μｍのＴＡＣ層を形成した。

ハードコートフィルムから剥離フィルムを除去した後、１００mm×１００ｍｍにカットして平面上に自然放置したところハードコートフィルムのカールのおおよその曲率半径は３００ｍｍ以上であり、工程に異常をきたすようなカールなしとみなすことができた。

＜比較例１＞
厚さ４０μｍのＴＡＣフィルムの基材上に、実施例１と同じハードコート塗液をグラビアコーターで塗布し乾燥後紫外線照射により硬化させて厚さ１０μｍのハードコート層を形成した。実施例１と同じ状態でこのハードコートフィルムのカールのおおよその曲率半径を測定したところ８０ｍｍであった。

上記のように、本発明の方法ではＴＡＣ層が薄いにも関わらず、工程に異常をきたすようなカールを発生させることなくハードコートフィルムを作成することができた。

本発明のハードコートフィルムの模式断面図である。 本発明のハードコートフィルムを用いた偏光板の模式断面図である。 本発明の透過型液晶表示装置の模式断面構成図である。

符号の説明

１…ハードコートフィルム
１１…ＴＡＣフィルム
１２…ハードコート層
１３…剥離フィルム
２…偏光板
２１…フィルム基材
２２…偏光層
３…偏光板
４…液晶セル
５…バックライトユニット

Claims (4)

1. 剥離フィルムの上にハードコート層を形成した後にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を形成することを特徴とするハードコートフィルムの製造方法。
2. 請求項１に記載の製造方法で製造されたハードコートフィルムにおいて、５〜２０μｍのハードコート層および０．１〜２０ μｍのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層を有することを特徴とするハードコートフィルム。
3. 請求項２に記載のハードコートフィルムのトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）層の面に、偏光層、フィルム基材を順に備えたことを特徴とする偏光板。
4. 請求項３に記載の偏光板と、液晶セルと、偏光板と、バックライトユニットを順に備え、ハードコート層が最表面となることを特徴とする透過型液晶表示装置。

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