JP7724215B2 - 光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム - Google Patents

光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム

Info

Publication number
JP7724215B2
JP7724215B2 JP2022532489A JP2022532489A JP7724215B2 JP 7724215 B2 JP7724215 B2 JP 7724215B2 JP 2022532489 A JP2022532489 A JP 2022532489A JP 2022532489 A JP2022532489 A JP 2022532489A JP 7724215 B2 JP7724215 B2 JP 7724215B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin layer
film
layer
cured resin
gas barrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022532489A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2021261195A1 (ja
Inventor
博貴 木下
智史 永縄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lintec Corp
Original Assignee
Lintec Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lintec Corp filed Critical Lintec Corp
Publication of JPWO2021261195A1 publication Critical patent/JPWO2021261195A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7724215B2 publication Critical patent/JP7724215B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/26Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using curing agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/15Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer being manufactured and immediately laminated before reaching its stable state, e.g. in which a layer is extruded and laminated while in semi-molten state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0008Electrical discharge treatment, e.g. corona, plasma treatment; wave energy or particle radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/022Mechanical properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/023Optical properties
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/24All layers being polymeric
    • B32B2250/244All polymers belonging to those covered by group B32B27/36
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/10Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/20Inorganic coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/26Polymeric coating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00Coating on the layer surface
    • B32B2255/28Multiple coating on one surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/72Cured, e.g. vulcanised, cross-linked
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/40Properties of the layers or laminate having particular optical properties
    • B32B2307/412Transparent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/724Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242Non-permeable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2309/00Parameters for the laminating or treatment process; Apparatus details
    • B32B2309/08Dimensions, e.g. volume
    • B32B2309/10Dimensions, e.g. volume linear, e.g. length, distance, width
    • B32B2309/105Thickness
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2310/00Treatment by energy or chemical effects
    • B32B2310/08Treatment by energy or chemical effects by wave energy or particle radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2551/00Optical elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

本発明は、光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルムに関する。
液晶ディスプレイ、EL(エレクトロルミネセンス)ディスプレイ、EC(エレクトロクロミック)ディスプレイ、太陽電池、電磁シールド用の電磁遮蔽膜、透明タッチパネル等のフィルムセンサー等には、基材フィルムの表面に透明導電層が形成された透明導電フィルムが用いられている。
透明導電フィルムの製造過程においては、金属化合物のスパッタリング及びその後のアニール処理等の、加熱を伴う過酷な条件で加工が行われることが多い。このため、透明導電層が形成される基材となる光学用フィルムには高い耐熱性が求められる。そこで、ポリイミド樹脂等の高耐熱性樹脂(例えば、ガラス転移温度が250℃以上の樹脂)を用いて形成された耐熱性を有する光学用フィルムを用いることで、この問題を解決することが考えられる。
また、基板材料や封止材料として、ガスバリアフィルムが広く用いられている。ガスバリアフィルムには、水蒸気や酸素等の透過を抑制できる高いガスバリア性が求められる。加えて、例えば、ガスバリアフィルムが貼付される電子デバイス等の貼付対象物の視認性を損なわないように透光性を高くしたり、貼付対象物の軽量性が損なわれないようにしたりすることが求められる。
上記観点から、硬化性化合物を含む硬化性組成物を支持体上に塗布し、得られた塗布層に含まれる硬化性化合物を硬化して薄い硬化樹脂層を形成することにより光学用フィルムを作製し、この光学用フィルムの硬化樹脂層上に直接又は他の層を介して無機膜等からなるガスバリア層を形成することが知られている。以下、水蒸気や酸素の透過を抑制する特性を「ガスバリア性」、ガスバリア性を有する層をガスバリア層、ガスバリア層を有するフィルムを「ガスバリアフィルム」という。
例えば、特許文献1には、ポリスルホン系樹脂等の樹脂と硬化性単量体とを含む硬化性樹脂組成物を用いて、工程シート上に硬化樹脂層を形成すること、及び、この硬化樹脂層の上にガスバリア層を形成することが記載されている。このような製造方法により、一方の表面に硬化樹脂層が位置し、他方の表面にガスバリア層が位置するガスバリアフィルムが得られる。
近年では、透明導電フィルムやガスバリアフィルムの透明性や柔軟性をより向上させたり、これらを更に軽量化させたりする等の目的で、光学用フィルムをより薄くすることが求められるようになっている。
国際公開第2013/065812号
従来の、硬化性樹脂層を備えた光学用フィルムには、以下のような課題があった。
まず、上記硬化樹脂層には、例えば、ポリシラザン系のガスバリア層の塗工液や、透明導電層用の銀ナノワイヤーの分散液等の液体を塗工されたときに、溶剤によってダメージを受けないようにするために耐溶剤性が求められる。加えて、光学用フィルムが高温に曝されたときに、貯蔵弾性率が大きく低下したり、線膨張係数が大きくなったりすることを抑制して、透明導電層やガスバリア層等を形成する際の熱負荷に耐えられることが求められる。
これらの特性は、透明性や軽量化のために光学用フィルムをより薄くする必要性が高まるにつれて強く求められるようになっており、更なる改善が必要とされている。
本発明は、上記問題を鑑み、薄く、耐熱性に優れ、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成しやすい、光学用フィルム及びその製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、製造が容易であり、薄型で、優れた耐熱性を備える、透明導電フィルム及びガスバリアフィルムを提供することを他の課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、工程フィルムと硬化樹脂層とを備えた光学用フィルムにおいて、上記硬化樹脂層を硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層とし、上記硬化樹脂層の動的粘弾性測定で得られる測定曲線において、全ての損失正接ピークのピーク温度を所定温度以上とし、更に所定の物性を備えたものとすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の[1]~[6]を提供するものである。
[1]工程フィルムと硬化樹脂層とを備える光学用フィルムであって、前記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる特性値について、以下の(I)及び(II)を満たす、光学用フィルム。
(I)損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である、
(II)以下の式(1)によって算出される、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率である貯蔵弾性率減少率が、40%以下である。
貯蔵弾性率減少率=(25℃における貯蔵弾性率-150℃における貯蔵弾性率)÷25℃における貯蔵弾性率×100(%)・・・式(1)
[2]工程フィルムと硬化樹脂層とを備える光学用フィルムであって、前記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、重合体成分(A)のガラス転移温度が、250℃以上であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である、光学用フィルム。
[3]前記硬化樹脂層の厚さが20μm以下である、上記[1]又は[2]に記載の光学用フィルム。
[4]工程フィルム上に、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物からなる硬化性樹脂層を形成する第1の工程、
前記硬化性樹脂層にエネルギー線及び電子線のうち少なくとも一方を照射することにより、前記硬化性樹脂層の少なくとも一部を硬化する第2の工程、及び、
前記第2の工程の開始以降に、前記硬化性樹脂層を150℃以上に加熱する熱処理を行うことにより、硬化樹脂層を得る第3の工程を含む、光学用フィルムの製造方法。
[5]上記[1]~[3]のいずれか一つに記載の光学用フィルムと、当該光学用フィルムの前記硬化樹脂層上に設けられた透明導電層とを有する、透明導電フィルム。
[6]上記[1]~[3]のいずれか一つに記載の光学用フィルムと、当該光学用フィルムの前記硬化樹脂層上に設けられたガスバリア層とを有する、ガスバリアフィルム。
本発明によれば、薄く、耐熱性に優れ、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成しやすい、光学用フィルム及びその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、製造が容易であり、薄型で優れた耐熱性を備える、透明導電フィルム及びガスバリアフィルムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る光学用フィルムの構成例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る透明導電フィルム及びガスバリアフィルムの構成例を示す断面模式図である。 光学用フィルムの製造方法の一例を示す工程図である。
本明細書において、「XX~YY」との記載は、「XX以上YY以下」を意味する。
本明細書において、例えば、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」と「メタクリル酸」の双方を示し、他の類似用語も同様である。
以下、本発明の実施形態に係る各光学用フィルムについて説明する。
1.光学用フィルム
本発明の実施形態の一つに係る光学用フィルムは、工程フィルムと硬化樹脂層とを備えている。そして、上記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる特性値について、以下の(I)及び(II)を満たす、光学用フィルムである。
(I)損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である、
(II)以下の式(1)によって算出される、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率である貯蔵弾性率減少率が、40%以下である。
貯蔵弾性率減少率=(25℃における貯蔵弾性率-150℃における貯蔵弾性率)÷25℃における貯蔵弾性率×100(%)・・・式(1)
本発明者らが鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
(i)硬化樹脂層を重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなるものとすることにより、耐溶剤性や、工程フィルムからの剥離性を向上させる等の効果を得ることができる。(ii)加えて、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる特性値について、(I)損失正接の温度変化に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上であれば、硬化樹脂層の高温時の貯蔵弾性率変化や線膨張係数を小さくすることができる。そして、(II)上記の式(1)によって算出される、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率である貯蔵弾性率減少率が、40%以下であれば、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成する際の熱負荷に耐え得るものとなる。(iii)更に、硬化性樹脂組成物が硬化性単量体を含んでいることで、工程フィルム剥離後にカールが発生することを抑制でき、また、工程フィルムを剥離し易くなる。
本発明の実施形態の別の一つに係る光学用フィルムは、工程フィルムと硬化樹脂層とを備えている。そして、上記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、重合体成分(A)のガラス転移温度が、250℃以上であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である。
本発明者らが鋭意検討した結果、以下の事項を見出した。
上記(i)及び(iii)の事項に加えて、(iv)重合体成分(A)のガラス転移温度が、250℃以上であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度変化に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上であれば、硬化樹脂層の高温時の貯蔵弾性率変化や線膨張係数を小さくすることができる。
なお、上記損失正接ピークは、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度に対する変化を表す曲線を、フィッティング用関数をガウス関数としてピーク分離することによって得られる。そして、各ピーク頂点の温度を、それぞれピーク温度とする。損失正接ピークのピーク温度は、具体的には実施例に記載の方法によって測定される。
全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上であることにより、150℃未満の温度領域には損失正接のピークが存在しなくなる。このため、例えば、スパッタリングで透明導電性材料層を形成する時の加熱温度や、銀ナノフィラー等を含む透明導電性材料層をアニール処理する際の加熱温度や、ガスバリア層を形成するための加熱温度が150℃程度に達しても、光学用フィルムが加熱による変形を生じにくくなり、容易に透明導電層やガスバリア層を形成できるようになる。そして、必要な導電性やガスバリア性が確保された透明導電フィルムやガスバリアフィルムを得やすくなる。このような観点から、全ての損失正接ピークのピーク温度が200℃以上であることがより好ましい。
上記動的粘弾性測定で得られる損失正接の測定曲線において、光学用フィルムの全ての損失正接ピークのピーク温度を150℃以上とするための方法としては、後述する光学用フィルムの製造方法において、第3の工程を実施することが挙げられる。
本発明の実施形態の一つに係る光学フィルムにおいては、上記(II)に規定するように、上記式(1)によって算出される、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率である貯蔵弾性率減少率が40%以下である。上記貯蔵弾性率減少率は、好ましくは35%以下であり、より好ましくは30%以下である。貯蔵弾性率減少率は、具体的には実施例に記載の方法によって測定される。
上記貯蔵弾性率減少率が上記範囲の値であれば、光学用フィルムが、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成する際の熱負荷に耐え得るものとなる。
貯蔵弾性率減少率を上記範囲にするための方法としては、例えば、重合体成分(A)として、後述するような、ガラス転移温度が高い樹脂を用いることが挙げられる。
以下、理解を容易にするため、適宜、図面を参照したり、図面に示す符号を用いて各層やフィルムの構成を説明したりするが、本発明は図示した態様には制限されない。
本発明の実施形態に係る光学用フィルムの具体的な構成例を図1に示す。
図1(a)に示す光学用フィルム10Aは、硬化樹脂層2の片面に工程フィルム1を有するものである。後述するように、硬化樹脂層2の工程フィルム1が設けられたのとは反対側の面に透明導電層やガスバリア層等の機能層が設けられ、透明導電フィルムやガスバリアフィルムとして用いられる。
図1(b)に示す光学用フィルム10Bは、硬化樹脂層2の両面に、それぞれ工程フィルム1A、1Bを有するものである。透明導電層やガスバリア層等の機能層を設ける場合は、工程フィルム1A、1Bのうちいずれかを剥離して除去する。そして、露出した表面に透明導電層やガスバリア層等の機能層が設けられる。
1-1.硬化樹脂層
本発明の実施形態に係る光学用フィルムが有する硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる。硬化樹脂層は、単層であってもよく、積層された複数の層を含んでいてもよい。
〔重合体成分(A)〕
重合体成分(A)のガラス転移温度(Tg)は、本発明の実施形態の一つに係る光学フィルムにおいて、250℃以上である。重合体成分(A)のTgは、好ましくは290℃以上、より好ましくは320℃以上である。重合体成分(A)のTgが250℃以上であれば、後述する硬化性単量体(B)とともに硬化性組成物を調製し、この硬化性組成物を硬化させた際に生じる重合物の影響により、耐熱性が低下することを回避しやすくなる。その結果、硬化樹脂層の高温時の貯蔵弾性率変化や線膨張係数を小さくすることができ、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成する際に、膜形成時の加熱やアニール処理等の加熱によって硬化樹脂層が影響を受けて変形等を生じることを防止しやすくなる。
ここでTgは、粘弾性測定(周波数11Hz、昇温速度3℃/分で0~250℃の範囲で引張モードによる測定)により得られる、損失弾性率/貯蔵弾性率で表される、損失正接(tanδ)の最大点の温度をいう。
重合体成分(A)の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは100,000以上、より好ましくは200,000以上、また、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは800,000以下、更に好ましくは500,000以下である。
また、重合体成分(A)の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは、1.0~5.0、より好ましくは、2.0~4.5の範囲である。重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定したポリスチレン換算の値である。Mwを100,000以上とすることで、硬化樹脂層の破断伸度を大きくさせやすくなる。
重合体成分(A)としては、熱可塑性樹脂が好ましく、非晶性熱可塑性樹脂がより好ましい。非晶性熱可塑性樹脂を用いることで、光学等方性に優れた硬化樹脂層を得やすくなり、また、透明性に優れる光学用フィルムが得られ易くなる。また、非晶性熱可塑性樹脂は概して有機溶剤に溶け易いため、後述するように、溶液キャスト法を利用して、効率よく硬化樹脂層を形成することができる。
ここで、非晶性熱可塑性樹脂とは、示差走査熱量測定において、融点が観測されない熱可塑性樹脂をいう。
重合体成分(A)は、特に、酢酸エチルやメチルエチルケトン(MEK)等の低沸点の汎用の有機溶剤に可溶なものが好ましい。汎用の有機溶剤に可溶であれば、塗工によって硬化樹脂層を形成することが容易になる。
重合体成分(A)として、特に好ましいものは、Tgが250℃以上の非晶性熱可塑性樹脂であって、酢酸エチルやメチルエチルケトン等の低沸点の汎用の有機溶剤に可溶なものである。
また重合体成分(A)としては、耐熱性の観点から、芳香族環構造又は脂環式構造等の環構造を有する熱可塑性樹脂が好ましく、芳香族環構造を有する熱可塑性樹脂がより好ましい。
重合体成分(A)の具体例としては、ポリイミド樹脂、及び、Tgが250℃以上であるポリアリレート樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は概してTgが高く耐熱性に優れており、また、非晶性熱可塑性樹脂であるため、溶液キャスト法による塗膜形成が可能である。これらの中でも、Tgが高く耐熱性に優れており、また、良好な耐熱性を示しつつも汎用の有機溶剤に可溶なものを得やすいという点からポリイミド樹脂が好ましい。
ポリイミド樹脂としては、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に制限されないが、例えば、芳香族ポリイミド樹脂、芳香族(カルボン酸成分)-環式脂肪族(ジアミン成分)ポリイミド樹脂、環式脂肪族(カルボン酸成分)-芳香族(ジアミン成分)ポリイミド樹脂、環式脂肪族ポリイミド樹脂、およびフッ素化芳香族ポリイミド樹脂等を使用することができる。特に、分子内にフルオロ基を有するポリイミド樹脂が好ましい。
具体的には、芳香族ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物を用いて、ポリアミド酸への重合、化学イミド化反応を経て得られるポリイミド樹脂が好ましい。
芳香族ジアミン化合物としては、合わせて用いられるテトラカルボン酸二無水物との反応により、共通の溶剤(例えば、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC))に可溶で、所定の透明性を有するポリイミドを与える芳香族ジアミン化合物であれば、任意の芳香族ジアミン化合物を使用することができる。具体的には、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(3-アミノフェニル)プロパン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、3,3’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、3,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4-(4-アミノフェニル)〕スルホン、ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス〔4-(3-アミノフェニル)〕スルホン、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕エーテル、ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、2,2-ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2-ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス〔4-(4-アミノ-6-トリフルオロメチルフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル〕ベンゼン、1,3-ビス〔4-(4-アミノ-6-フルオロメチルフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル〕ベンゼン、2,2’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニルなどが挙げられる。
これらの芳香族ジアミン化合物は単独で用いてもよく、2種類以上の芳香族ジアミン化合物を使用しても良い。そして、透明性や耐熱性の観点から、好ましい芳香族ジアミン化合物としては、2,2-ビス(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2-(3-アミノフェニル)-2-(4-アミノフェニル)-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔4-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔4-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔3-(3-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス〔3-(4-アミノフェノキシ)フェニル〕-1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン、1,3-ビス〔4-(4-アミノ-6-トリフルオロメチルフェノキシ)-α,α-ジメチルベンジル〕ベンゼン、3,3’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニル、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニルなどのフルオロ基を有する芳香族ジアミン化合物が挙げられ、使用する芳香族ジアミン化合物の少なくとも1種類はフルオロ基を有する芳香族ジアミン化合物であることが好ましく、特に好ましくは2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニルである。フルオロ基を有する芳香族ジアミン化合物を用いることで、透明性、耐熱性、溶剤への可溶性を得ることが容易となる。
テトラカルボン酸二無水物としては、上記芳香族ジアミン化合物と同様に、共通の溶剤(例えば、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAC))に可溶で所定の透明性を有するポリイミドを与えるテトラカルボン酸二無水物であれば、任意のものを使用でき、具体的には、4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ジフタル酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、1,4-ヒドロキノンジベンゾエート-3, 3’,4,4’-テトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物などが例示される。これらのテトラカルボン酸二無水物は単独で用いてもよく、2種類以上のテトラカルボン酸二無水物を使用しても良い。そして、透明性、耐熱性及び溶剤への可溶性の観点から、4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ジフタル酸二無水物など、少なくとも1種類のフルオロ基を有するテトラカルボン酸二無水物を使用することが好ましい。
ポリアミド酸への重合は、生成するポリアミド酸が可溶な溶剤への溶解下で、上記芳香族ジアミン化合物及びテトラカルボン酸二無水物を反応させることにより行うことができる。ポリアミド酸への重合に用いる溶剤としては、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド等の溶剤を用いることができる。
ポリアミド酸への重合反応は、撹拌装置を備えた反応容器で撹拌しながら行うことが好ましい。例えば、上記溶剤に所定量の芳香族ジアミン化合物を溶解させて、撹拌しながらテトラカルボン酸二無水物を投入して反応を行い、ポリアミド酸を得る方法、テトラカルボン酸二無水物を溶剤に溶解させて、撹拌しながら芳香族ジアミン化合物を投入して反応を行い、ポリアミド酸を得る方法、芳香族ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物を交互に投入して反応させてポリアミド酸を得る方法などが挙げられる。
ポリアミド酸への重合反応の温度については特に制約はないが、0~70℃の温度で行うことが好ましく、より好ましくは10~60℃であり、更に好ましくは20~50℃である。重合反応を上記範囲内で行うことで、着色が少なく透明性に優れた高分子量のポリアミド酸を得ることが可能となる。
また、ポリアミド酸への重合に使用する芳香族ジアミン化合物とテトラカルボン酸二無水物は概ね当モル量を使用するが、得られるポリアミド酸の重合度をコントロールするために、テトラカルボン酸二無水物のモル量/芳香族ジアミン化合物のモル量(モル比率)を0.95~1.05の範囲で変化させることも可能である。そして、テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミン化合物のモル比率は、1.001~1.02の範囲であることが好ましく、1.001~1.01であることがより好ましい。このようにテトラカルボン酸二無水物を芳香族ジアミン化合物に対して僅かに過剰にすることで、得られるポリアミド酸の重合度を安定させることができるとともに、テトラカルボン酸二無水物由来のユニットをポリマーの末端に配置することができ、その結果、着色が少なく透明性に優れたポリイミドを与えることが可能となる。
生成するポリアミド酸溶液の濃度は、溶液の粘度を適正に保ち、その後の工程での取り扱いが容易になるよう、適切な濃度(例えば、10~30質量%程度)に整えることが好ましい。
得られたポリアミド酸溶液にイミド化剤を加えて化学イミド化反応を行う。イミド化剤としては、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水安息香酸などのカルボン酸無水物を用いることができ、コストや反応後の除去のしやすさの観点から無水酢酸を使用することが好ましい。使用するイミド化剤の当量は化学イミド化反応を行うポリアミド酸のアミド結合の当量以上であり、アミド結合の当量の1.1~5倍であることが好ましく、1.5~4倍であることがより好ましい。このようにアミド結合に対して少し過剰のイミド化剤を使用することで、比較的低温でも効率的にイミド化反応を行うことができる。
化学イミド化反応には、イミド化促進剤として、ピリジン、ピコリン、キノリン、イソキノリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の脂肪族、芳香族又は複素環式第三級アミン類を使用することができる。このようなアミン類を使用することで、低温で効率的にイミド化反応を行うことができ、その結果イミド化反応時の着色を抑えることが可能となり、より透明なポリイミドを得やすくなる。
化学イミド化反応温度については特に制約はないが、10℃以上50℃未満で行うことが好ましく、15℃以上45℃未満で行うことがより好ましい。10℃以上50℃未満の温度で化学イミド化反応を行うことで、イミド化反応時の着色が抑えられ、透明性に優れたポリイミドを得ることができる。
この後、必要に応じて、化学イミド化反応により得られたポリイミド溶液に、ポリイミドの貧溶媒を加えてポリイミドを析出させて粉体を形成させる粉体化、乾燥を行う。
ポリイミド樹脂としては、ベンゼンやメチルエチルケトンなどの低沸点の有機溶剤に可能であることが好ましい。特に、メチルエチルケトンに可溶であることが好ましい。メチルエチルケトンに可溶であると、塗布・乾燥によって容易に硬化性樹脂組成物の層を形成することができる。
フルオロ基を含むポリイミド樹脂は、メチルエチルケトン等の沸点の低い汎用の有機溶剤に溶解しやすくなり、塗布法で硬化樹脂層を形成しやすくなるという観点から、特に好ましい。
フルオロ基を有するポリイミド樹脂としては、分子内にフルオロ基を有する芳香族ポリイミド樹脂が好ましく、分子内に以下の化学式で示す骨格を有するものが好ましい。
上記化学式で示される骨格を有するポリイミド樹脂は、上記骨格の剛直性が高いことにより、300℃を超える極めて高いTgを有している。このため、硬化樹脂層の耐熱性を大きく向上させ得る。また、上記骨格は直線的であり比較的柔軟性が高く、硬化樹脂層の破断伸度を高くさせやすくなる。更に、上記骨格を有するポリイミド樹脂は、フルオロ基を有することにより、メチルエチルケトン等の低沸点の汎用有機溶剤に溶解し得る。したがって、溶液キャスト法を用いて塗工を行い、塗膜として硬化樹脂層を形成することができ、また、乾燥による溶剤除去も容易である。上記化学式で示される骨格を有するポリイミド樹脂は、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)-4,4’-ジアミノビフェニルと、4,4’-(1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロプロパン-2,2-ジイル)ジフタル酸二無水物とを用いて、上述のポリアミド酸の重合及びイミド化反応により得ることができる。
ポリアリレート樹脂は、芳香族ジオールと芳香族ジカルボン酸又はそのクロライドとの反応により得られる高分子化合物からなる樹脂である。ポリアリレート樹脂も、比較的高いTgを有しており、伸び特性も比較的良好である。ポリアリレート樹脂としては、特に限定されず、公知のものが使用できる。
芳香族ジオールとしては、例えば、ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン〔ビスフェノールF〕、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)エタン、1,1-ビス(3’-メチル-4’-ヒドロキシフェニル)エタン、2,2-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)プロパン〔ビスフェノールA〕、2,2-ビス(3’-メチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)オクタン等のビス(ヒドロキシフェニル)アルカン類;1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン〔ビスフェノールZ〕、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン等のビス(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(2,6-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(2,3,6-トリメチル-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(3-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(3-フェニル-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(3-ブロモ-4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-フルオロフェニルメタン、ビス(3-フルオロ-4-ヒドロキシフェニル)-4-フルオロフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-クロロフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-4-ブロモフェニルメタン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-4-フルオロフェニルメタン、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン〔ビスフェノールP〕、1,1-ビス(3’-メチル-4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ビス(3’-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ビス(3’-フェニル-4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)-1-(4’-ニトロフェニル)エタン、1,1-ビス(3’-ブロモ-4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン、1,1-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルプロパン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4-ヒドロキシフェニル)ジベンジルメタン等のビス(ヒドロキシフェニル)フェニルアルカン類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)エーテル等のビス(ヒドロキシフェニル)エーテル類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)ケトン等のビス(ヒドロキシフェニル)ケトン類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)スルフィド等のビス(ヒドロキシフェニル)スルフィド類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)スルホキシド等のビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド類;ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン〔ビスフェノールS〕、ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン等のビス(ヒドロキシフェニル)スルホン類;9,9-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9-ビス(3’-メチル-4’-ヒドロキシフェニル)フルオレン等のビス(ヒドロキシフェニル)フルオレン類;等が挙げられる。
芳香族ジカルボン酸又はそのクロライドとしては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、ジフェニルエーテル4,4’-ジカルボン酸、4,4’-ジフェニルスルホンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、及びそれらのクロライド等が挙げられる。また、用いるポリアリレート系樹脂は、変性ポリアリレート系樹脂であってもよい。これらの中でも、ポリアリレート系樹脂としては、2,2-ビス(4’-ヒドロキシフェニル)プロパンとイソフタル酸との反応により得られる高分子化合物からなる樹脂が好ましい。
重合体成分(A)は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。また、重合体成分(A)として、Tgが250℃以上の重合体成分(A’)とTgが250℃未満である重合体成分(A”)とを組み合わせて用いてもよい。重合体成分(A”)としては、例えば、ポリアミド樹脂、Tgが250℃未満であるポリアリレート樹脂が挙げられ、ポリアミド樹脂が好ましい。
ポリアミド樹脂としては、有機溶剤に可溶であるものが好ましく、ゴム変性ポリアミド樹脂が好ましい。ゴム変性ポリアミド樹脂としては、例えば、特開2004-035638号公報に記載のものを用いることができる。
重合体成分(A)及び重合体成分(A”)としては、単一種類のポリイミド樹脂を用いたもの、種類の異なるポリイミド樹脂を複数用いたもの、及び、ポリイミド樹脂にポリアミド樹脂及びポリアリレート樹脂のうち少なくとも一方を添加したものが、伸び特性を調整し得る観点、及び、耐溶剤性の観点から好ましい。
ポリイミド樹脂にポリアミド樹脂やTgが250℃未満であるポリアリレート樹脂を添加する場合、添加する樹脂の量は、Tgを高く維持しつつ、適度に柔軟性を付与する観点から、ポリイミド樹脂100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは50質量部以下、より更に好ましくは30質量部以下であり、また、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。
〔硬化性単量体(B)〕
硬化性単量体(B)は、重合性不飽和結合を有する単量体であって、重合反応、又は、重合反応に関与し得る単量体である。硬化性単量体(B)を用いることで、硬化樹脂層を塗布乾燥により得る場合の乾燥効率が向上し、また、硬化樹脂層を工程フィルムから容易に剥離しやすくなる。更に、耐溶剤性に優れる光学用フィルムを得ることができる。
硬化樹脂層を、上述した重合体成分(A)と上記硬化性単量体(B)とを含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層とすることで、耐熱性に優れ、薄い硬化樹脂層を形成することが容易になる。また、このような材料を用いれば、光学用フィルムの基材として一般的に用いられるポリエステル系フィルムのような、異方性の分子配向を有する材料に起因した光学上の問題が生じない。
硬化性単量体(B)の分子量は、通常、3,000以下、好ましくは200~2,000、より好ましくは200~1,000である。硬化性単量体(B)の分子量がこのような範囲にあれば、硬化性樹脂組成物の塗膜を形成する際、後述の皮張り現象をより効率的に抑制することができる。
硬化性単量体(B)としては、単官能の(メタ)アクリル酸誘導体、及び、多官能の(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。耐熱性及び耐溶剤性により優れる硬化樹脂層が得られることから、多官能の(メタ)アクリル酸誘導体が好ましい。多官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、重合体成分(A)と混ざりやすく、かつ、重合物の硬化収縮が起こりにくく硬化物のカールが抑制できるという観点から、2官能(メタ)アクリル酸誘導体が好ましい。
単官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。例えば、窒素原子を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体、脂環式構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体、ポリエーテル構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体等が挙げられる。
窒素原子を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、下記式で示される化合物が挙げられる。
式中、Rは、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表し、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~12の有機基を表し、RとRは、結合して環構造を形成してもよく、Rは、2価の有機基を表す。
で表される炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、メチル基が好ましい。
及びRで表される炭素数1~12の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の、炭素数1~12のアルキル基;シクロペンチル基、シクロへキシル基等の、炭素数3~12のシクロアルキル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の、炭素数6~12の芳香族基;が挙げられる。これらの基は、任意の位置に置換基を有していてもよい。また、RとRが一緒になって環を形成してもよく、該環は、骨格中に更に窒素原子や酸素原子を有していてもよい。
で表される2価の有機基としては、-(CH-、-NH-(CH-で表される基が挙げられる。ここで、mは、1~10の整数である。
これらの中でも、窒素原子を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、下記式で表される(メタ)アクリロイルモルホリンが好ましいものとして挙げられる。
窒素原子を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体を、硬化性単量体(B)として用いることで、より耐熱性に優れる硬化樹脂層を形成することができる。
脂環式構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、下記式で示される化合物が挙げられる。
式中、Rは上記と同じ意味を表し、Rは脂環式構造を有する基である。
で表される脂環式構造を有する基としては、シクロへキシル基、イソボルニル基、1-アダマンチル基、2-アダマンチル基、トリシクロデカニル基等が挙げられる。
脂環式構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体の具体例としては、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、2-アダマンチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
脂環式構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体を、硬化性単量体(B)として用いることで、より光学特性に優れる硬化樹脂層を形成することができる。
ポリエーテル構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、下記式で示される化合物が挙げられる。
式中、Rは上記と同じ意味を表し、Rは炭素数1~12の有機基を表す。Rで表される炭素数1~12の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の、炭素数1~12のアルキル基;シクロへキシル基等の、炭素数3~12のシクロアルキル基;フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の、炭素数6~12の芳香族基;等が挙げられる。jは、2~20の整数を表す。
ポリエーテル構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体の具体例としては、エトキシ化o-フェニルフェノール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ポリエーテル構造を有する単官能の(メタ)アクリル酸誘導体を、硬化性単量体(B)として用いることで、靭性に優れる硬化樹脂層を形成することができる。
多官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、特に限定されず、公知の化合物を用いることができる。例えば、2~6官能の(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられ、上述のとおり2官能の(メタ)アクリル酸誘導体が好ましい。
2官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、下記式で示される化合物が挙げられる。
式中、Rは、上記のものと同じ意味を表し、Rは、2価の有機基を表す。Rで表される2価の有機基としては、下記式で示される基が挙げられる。
(式中、sは1~20の整数を表し、tは、1~30の整数を表し、uとvは、それぞれ独立に、1~30の整数を表し、両末端の「-」は、結合手を表す。)
上記の式で示される2官能の(メタ)アクリル酸誘導体の具体例としては、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び靭性の観点から、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート等の、上記式において、Rで表される2価の有機基がトリシクロデカン骨格を有するもの、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート等の、上記式において、Rで表される2価の有機基がビスフェノール骨格を有するもの、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン等の、上記式において、Rで表される2価の有機基が9,9-ビスフェニルフルオレン骨格を有するものが好ましい。
また、これら以外の2官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、ネオペンチルグリコールアジペートジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、エチレンオキシド変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、ジ(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
3官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、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、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、プロピレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート等が挙げられる。
4官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
5官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
6官能の(メタ)アクリル酸誘導体としては、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
硬化性単量体(B)として、環化重合性モノマーを用いてもよい。環化重合性モノマーとは、環化しながらラジカル重合する性質をもつモノマーである。環化重合性モノマーとしては、非共役ジエン類が挙げられ、例えば、α-アリルオキシメチルアクリル酸系モノマーを用いることができ、2-アリロキシメチルアクリル酸の炭素数1~4のアルキルエステル、2-(アリルオキシメチル)アクリル酸シクロヘキシルが好ましく、2-アリロキシメチルアクリル酸の炭素数1~4のアルキルエステルがより好ましく、2-(アリルオキシメチル)アクリル酸メチルが更に好ましい。
また、ジメチル -2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジエチル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-プロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(i-プロピル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-ブチル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジ(n-ヘキシル)-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート、ジシクロヘキシル-2,2’-[オキシビス(メチレン)]ビス-2-プロペノエート等の環化重合性モノマーを用いることもできる。
硬化性単量体(B)は1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化性単量体(B)としては、多官能(メタ)アクリル酸誘導体と、環化重合性モノマーとが含まれることがより好ましい。これらを併用することで、硬化樹脂層の耐熱性を適度に調整しつつ、硬化樹脂層の破断伸度を所定の範囲に調整しやすくなる。
硬化性単量体(B)が多官能(メタ)アクリル酸誘導体を含む場合、その含有量は、硬化性単量体(B)の全量中、40質量%以上が好ましく、50~100質量%がより好ましい。
〔硬化性樹脂組成物〕
本発明の実施形態に係る硬化樹脂層を形成するのに用いる硬化性樹脂組成物は、重合体成分(A)、硬化性単量体(B)、及び所望により、後述する重合開始剤やその他の成分を混合し、適当な溶剤に溶解又は分散させることにより調製することができる。
硬化性樹脂組成物中の、重合体成分(A)と硬化性単量体(B)の合計含有量は、溶剤を除いた硬化性樹脂組成物全体の質量に対して、好ましくは40~99.5質量%、より好ましくは60~99質量%、更に好ましくは80~98質量%である。
硬化性樹脂組成物中の、重合体成分(A)と硬化性単量体(B)の含有量は、重合体成分(A)と硬化性単量体(B)との質量比で、好ましくは、重合体成分(A):硬化性単量体(B)=30:70~90:10、より好ましくは35:65~80:20である。
硬化性樹脂組成物において、重合体成分(A):硬化性単量体(B)の質量比がこのような範囲にあることで、得られる硬化樹脂層の柔軟性がより向上しやすく、硬化樹脂層の耐溶剤性や、工程フィルムからの剥離性も保たれやすい傾向がある。
また、硬化性樹脂組成物中の硬化性単量体(B)の含有量が上記範囲であれば、例えば、硬化樹脂層を溶液キャスト法等によって得る場合、効率よく溶剤を除去することができるため、乾燥工程の長時間化によるカールやうねり等の変形の問題が解消される。
重合体成分(A)として、上述したポリイミド樹脂と、ポリアミド樹脂あるいはポリアリレート樹脂との組合せ等の、溶剤可溶性の異なる複数の樹脂を組み合わせて用いる場合は、まず、それぞれに適した溶剤に樹脂を溶解した上で、樹脂を溶解した低沸点の有機溶剤に、他の樹脂を溶解した溶液を添加することが好ましい。
硬化性樹脂組成物には、所望により重合開始剤を含有させることができる。重合開始剤は、硬化反応を開始させるものであれば、特に制限なく用いることができ、例えば、光重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤としては、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニルケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-[4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]フェニル]-2-メチル-プロパン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン-1、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルホリニル)フェニル]-1-ブタノン等のアルキルフェノン系光重合開始剤;2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィネート、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルホスフィンオキサイド等のリン系光重合開始剤;ビス(η-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス[2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル]チタニウム等のチタノセン系光重合開始剤;1,2-オクタンジオン-1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)等のオキシムエステル系光重合開始剤;ベンゾフェノン、p-クロロベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、o-ベンゾイル安息香酸メチル、4-メチルベンゾフェノン、4-フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン、2,4,6-トリメチルベンゾフェノン、4-(13-アクリロイル-1,4,7,10,13-ペンタオキサトリデシル)-ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系光重合開始剤;チオキサントン、2-クロロチオキサントン、3-メチルチオキサントン、2,4-ジメ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、2,4-ジクロロチオキサントン、1-クロロ-4-プロポキシチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン、4-イソプロピルチオキサントン等のチオキサントン系光重合開始剤;等が挙げられる。
上記の光重合開始剤の中でも、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド、エチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィネート、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルホスフィンオキサイド等のリン系光重合開始剤が好ましい。
重合体成分(A)が芳香族環を有する熱可塑性樹脂である場合、重合体成分(A)が紫外線を吸収する結果、硬化反応が起こりにくいことがある。しかしながら、上記のリン系光重合開始剤を用いることで、上記重合体成分(A)に吸収されない波長の光を利用して硬化反応を効率よく進行させることができる。
重合開始剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
重合開始剤の含有量は、硬化性樹脂組成物全体に対して、0.05~15質量%が好ましく、0.05~10質量%がより好ましく、0.05~5質量%が更に好ましい。
また、硬化性樹脂組成物は、重合体成分(A)、硬化性単量体(B)、及び重合開始剤に加えて、トリイソプロパノールアミンや、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン等の光重合開始助剤を含有していても良い。
硬化性樹脂組成物の調製に用いる溶剤としては、特に制限されず、例えば、n-ヘキサン、n-ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;ジクロロメタン、塩化エチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、モノクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、2-ペンタノン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;エチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒;1,3-ジオキソラン等のエーテル系溶媒;等が挙げられる。
硬化性樹脂組成物中の溶剤の含有量は、特に限定されないが、重合体成分(A)1gに対し、通常、0.1~1,000g、好ましくは、1~100gである。溶剤の量を適宜調節することによって、硬化性樹脂組成物の粘度を適宜なものに調節することができる。
また、硬化性樹脂組成物は、本発明の目的、効果を損なわない範囲内で、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の、公知の添加剤を更に含有していてもよい。
硬化性樹脂組成物を硬化させる方法は、用いる重合開始剤や硬化性単量体の種類に応じて適宜決定することができる。詳細は、後述する光学用フィルムの製造方法の項で説明する。
〔硬化樹脂層の性状等〕
硬化樹脂層は、上述したように、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である。また、本発明の実施形態の一つに係る光学用フィルムの硬化樹脂層は、上述したように、貯蔵弾性率減少率が40%以下である。硬化樹脂層は、これらの特性に加えて、以下の性状等を備えている。
硬化樹脂層の厚さは、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下、更に好ましくは12μm以下、より更に好ましくは10μm以下である。硬化樹脂層の厚さの下限に特に制限はないが、通常、0.1μm以上、好ましくは0.2μm以上である。
なお、硬化樹脂層が積層された複数の層を含む場合、上記硬化樹脂層の厚さは、複数の層を含む全体の厚さである。
硬化樹脂層の厚さが20μm以下であると、薄く軽量な光学用フィルムを得やすく、取り扱い性に優れた光学用フィルムとすることができる。
また、硬化樹脂層が薄いので、透明性が高く、しかも薄型で軽量な透明導電フィルムやガスバリアフィルムを得ることができる。したがって、薄型化が求められる有機ELディスプレイ等の用途において、透明導電フィルムやガスバリアフィルムが適用デバイス全体の厚さの増大要因とならないため好ましい。また、薄型の透明導電フィルムやガスバリアフィルムであれば、透明導電フィルムやガスバリアフィルムの実装後のフレキシブル性及び屈曲耐性を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る光学用フィルムが有する硬化樹脂層の、150℃昇温による熱変形率の絶対値は、好ましくは1.2%以下、より好ましくは1.1%以下、更に好ましくは1.0%以下である。硬化樹脂層の150℃昇温による熱変形率の絶対値を上記の数値範囲とすることにより、硬化樹脂層が良好な耐熱性を示しやすくなり、導電性材料層を加熱して透明導電層を形成する場合やガスバリア層を形成する場合に、加熱による硬化樹脂層の変形等により、透明導電層の性能やガスバリア層の性能が低下することを抑制しやすくなる。
特に、スパッタリング、蒸着、塗工等によって、硬化樹脂層上に導電性材料層を形成し、更に導電性材料層を加熱して透明導電層を形成したり、ガスバリア層形成用の塗工液を塗工して加熱を行うことによりガスバリア層を形成したりする等して、硬化樹脂層形成後に加熱を伴う工程を経て透明導電フィルムやガスバリアフィルムが作製されても、硬化樹脂層の耐熱性が高いため、硬化樹脂層の変形等によって、透明導電層やガスバリア層を形成しづらくなることが回避できる。また、透明導電層が十分な電気特性を発揮できなくなったり、ガスバリア層が十分なガスバリア性を発揮できなくなったりすることが回避できる。同様の観点から、硬化樹脂層の150℃昇温による熱変形率の絶対値は、0.8%以下であることが好ましい。
硬化樹脂層の熱変形率は、以下の方法により測定される特性値である。なお、硬化樹脂層の厚さを20μmに調整して測定を行うのは、硬化樹脂層が薄く、熱機械分析装置の治具に取り付けた際に、硬化樹脂層が伸びてしまうという問題を回避するためである。
工程フィルムを剥離除去した硬化樹脂層を、4枚積層して20μmの厚さの積層体とする。次に、5mm×30mmの試験片に裁断し、熱機械分析装置(ネッチ・ジャパン株式会社製TMA4000SE)を用いて、チャック間距離20mmに設定して上記硬化樹脂層の積層体を把持する。次いで、上記硬化樹脂層の積層体を25℃から5℃/minで150℃まで昇温させた後に5℃/minで25℃まで冷却する。そして、加熱前後の長尺方向の変位の変化率(チャック間距離20mmに対する変位量の割合を百分率で示した値)を硬化樹脂層の熱変形率とする。硬化樹脂層の積層体が収縮する場合を負の値、伸長した場合を正の値とする。
上記硬化樹脂層は耐溶剤性にも優れる。耐溶剤性に優れることから、例えば、硬化樹脂層表面に他の層を形成する際に有機溶剤を用いる場合であっても、硬化樹脂層表面が殆ど溶解しない。したがって、例えば、硬化樹脂層表面に、有機溶剤を含む樹脂溶液を用いて、塗布法により透明導電層を形成する場合や、ポリシラザン系のガスバリア層の塗工液を用いてガスバリア層を形成する場合であっても、硬化樹脂層の成分が透明導電層やガスバリア層に混入しにくい。このため、透明導電層の電気特性やガスバリア層のガスバリア性が低下しにくい。
このような観点から、上記硬化樹脂層のゲル分率は94%以上が好ましく、97%以上がより好ましい。ゲル分率が94%以上の硬化樹脂層は、硬化後における硬化性単量体(B)の残存量が少なく、上述した要件(I)を満たす硬化樹脂層が得られ易い。
ここで、ゲル分率とは、100mm×100mmにカットした硬化樹脂層を、予め質量を測定した150mm×150mmのナイロンメッシュ(#120)で包み、トルエン(100mL)中に3日間浸漬し、取り出して120℃で1時間乾燥させ、次いで、23℃相対湿度50%の条件下に3時間放置して調湿を行った後、その質量を測定して、以下の式(2)によって得られるものである。
ゲル分率(%)=[(浸漬後の残存樹脂の質量)/(浸漬前の樹脂の質量)]×100・・・式(2)
硬化樹脂層は、透明導電層やガスバリア層等の機能層との層間密着性に優れる。すなわち、上記硬化樹脂層上にアンカーコート層を設けることなく透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成することができる。
硬化樹脂層は無色透明であることが好ましい。硬化樹脂層が無色透明であることで、本発明の実施形態に係る光学用フィルムを光学用途に好ましく用いることができる。具体的には、本発明の実施形態に係る光学用フィルムの全光線透過率が、85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。全光線透過率は、実施例に記載の方法で測定される特性値である。
硬化樹脂層は、複屈折率が低く光学等方性に優れる。硬化樹脂層の面内の位相差は、通常、20nm以下であり、15nm以下が好ましい。厚さ方向の位相差は、通常、-500nm以下であり、-450nm以下が好ましい。また、面内の位相差を硬化樹脂層の厚さで割った値(複屈折率)は、通常、100×10-5以下であり、好ましくは20×10-5以下である。
硬化樹脂層の面内の位相差、厚さ方向の位相差、複屈折率が上記の範囲内であれば、複屈折率が低く光学等方性に優れる光学用フィルムが得られ、この光学用フィルムを用いて作製される透明導電フィルムやガスバリアフィルムを光学用途に好ましく用いることができる。
硬化樹脂層の破断伸度は、好ましくは2.5%以上、より好ましくは2.6%以上、更に好ましくは、2.7%以上である。硬化樹脂層の破断伸度が2.5%以上であれば、光学用フィルムの破断伸度を2%以上程度に調整しやすくなり、結果的に、柔軟性に優れる光学用フィルムが得られ易い。破断伸度は、JIS K7127:1999に従って測定することができる。
1-2.工程フィルム
工程フィルムは、光学用フィルムや、後述する透明導電フィルム及びガスバリアフィルムを保存、運搬等する際に、硬化樹脂層や後述するその他の任意に設けられる層を保護する役割を有し、所定の工程において剥離されるものである。
工程フィルムは、例えば、基材層を有する。工程フィルムは、基材層以外の他の層が設けられていてもよく、他の層として剥離層が設けられていてもよい。硬化樹脂層は、硬化性単量体(B)を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であるため、工程フィルムに剥離層が設けられていなくても、工程フィルムからの剥離が容易である。
光学用フィルムが工程フィルムを有することにより、硬化樹脂層を保護しつつハンドリング性の高い光学用フィルムとすることができる。光学用フィルムは、上述した図1(a)に示すように、硬化樹脂層の片面に工程フィルムを有していてもよいし、上述した図1(b)に示すように、硬化樹脂層の両面に工程フィルムを有していてもよい。後者の場合は、2種類の工程フィルムを用いて、先に剥離する工程フィルムを他方の工程フィルムよりも剥離しやすくしておくことが好ましい。
工程フィルムは、シート状又はフィルム状のものが好ましい。ここで、シート状又はフィルム状とは、長尺のものに限らず、短尺の平板状のものも含まれる。
工程フィルムの基材層としては、グラシン紙、コート紙、上質紙等の紙基材;これらの紙基材にポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂をラミネートしたラミネート紙;上記紙基材に、セルロース、デンプン、ポリビニルアルコール、アクリル-スチレン樹脂等で目止め処理を行ったもの;あるいは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、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルムやポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンフィルム等のプラスチックフィルム;ガラス等が挙げられる。
剥離層は、シリコーン系剥離剤、フッ素系剥離剤、アルキッド系剥離剤、オレフィン系剥離剤等、従来公知の剥離剤を用いて形成することができる。
剥離層の厚さは、特に制限されないが、通常、0.02~2.0μm、より好ましくは0.05~1.5μmである。
工程フィルムの厚さは、取り扱い易さの点から、好ましくは1~500μm、より好ましくは5~300μmである。
工程フィルムの、硬化樹脂層が設けられる表面の平均表面粗さ(算術平均粗さRa)は、好ましくは10nm以下、より好ましくは8.0nm以下、更に好ましくは5.0nm以下である。また、工程フィルムの基材層の硬化樹脂層が設けられる表面の最大表面粗さ(最大断面高さRt)は、好ましくは100nm以下、より好ましくは70nm以下、更に好ましくは50nm以下である。平均表面粗さと最大表面粗さの下限に特に制限はないが、通常、平均表面粗さは0.3nm以上であり、最大表面粗さは10nm以上である。
工程フィルムの基材層の硬化樹脂層が設けられる表面の、平均表面粗さを10nm以下とし、最大表面粗さを100nm以下とすることで、硬化樹脂層のヘイズが上昇するのを抑制することができる。
なお、本明細書において、「最大表面粗さ」は最大断面高さRtを、また、「平均表面粗さ」は算術平均粗さRaをそれぞれ意味する。いずれも、100μm×100μmの測定面積で、光干渉法により得られる値である。
1-3.その他の層
工程フィルムは、例えば、易接着層、帯電防止層等の剥離層以外の層を有していてもよい。
光学用フィルムを構成する層のうち、所定の工程において工程フィルムから剥離される部分(分離層)は、硬化樹脂層を含んでいる。硬化樹脂層は、工程フィルムに他の層を介さずに積層されているため、硬化樹脂層は分離層の一方の最表面に位置する。分離層の他方の表面側には、硬化樹脂層以外の易接着層、帯電防止層等が設けられていてもよいが、分離層は、工程フィルム除去後の透明導電フィルムやガスバリアフィルムを構成する層であるため、薄いことが好ましく、硬化樹脂層以外の層の数や厚さは最小限とすることが好ましい。
2.透明導電フィルム
本発明の実施形態に係る透明導電フィルムは、上記光学フィルムの硬化樹脂層上に透明導電層を有する。換言すれば、上記透明導電フィルムは、工程フィルムと、硬化樹脂層と、透明導電層とをこの順で備えている。透明導電フィルムを実際に用いる際、透明導電フィルムから工程フィルムを剥離し、ディスプレイや太陽電池パネルに組み込んだり、タッチパネル用タッチセンサーの基材に貼り付けたりして使用する。透明導電フィルムの被適用部への適用方法は、例えば、後述するように透明導電フィルムが接着剤層を有する場合には、接着剤層により被適用部に貼り付ければよく、貼付の後、工程フィルムを剥離除去する。
本発明の実施形態に係る透明導電フィルムの具体的な構成例を図2(a)及び図2(b)に示す。
図2(a)に示す透明導電フィルム20は、硬化樹脂層2の片面に、透明導電層3を有し、硬化樹脂層2の、透明導電層3とは反対側の面に、工程フィルム1を有するものである。
透明導電層3は、例えば、硬化樹脂層2の表面全体を覆うように形成される。また、透明導電層3は、エッチング等の適切な方法により、所望の形状にパターニングすることができる。図2(b)に示す透明導電フィルム21は、硬化樹脂層2の片面に、パターン形成された透明導電層31を有している。なお、選択的に硬化樹脂層2上に透明導電性材料を配することにより、エッチング等の工程を経ることなく、所望のパターン形状を有する透明導電層31を硬化樹脂層2上に形成してもよい。
図2(a)、図2(b)に示す状態にある透明導電フィルムから工程フィルム1を剥離除去すると、取り扱い性が低下しやすくなることから、透明導電フィルムを被着体等の被適用部に適用した後、工程フィルム1を剥離除去することが好ましい。
透明導電フィルムの厚さは、目的とする用途等によって適宜決定することができる。本発明の実施形態に係る透明導電フィルムの実質的な厚さは、取り扱い性の観点から、好ましくは0.3~50μm、より好ましくは0.5~25μm、より好ましくは0.7~12μmである。
なお、「実質的な厚さ」とは、使用状態における厚さをいう。すなわち、上記透明導電フィルムは工程フィルムを有しているが、使用時に除去される部分(工程フィルム等)の厚さは、「実質的な厚さ」には含まれない。
本明細書において、透明導電フィルムにおける「透明」とは、450nmの波長における光線透過率が80%以上であることをいう。
透明導電層を構成する導電性材料としては、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物等が挙げられる。具体的には、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO);フッ素をドープした酸化スズ(FTO);酸化スズ、ゲルマニウムをドープした酸化亜鉛(GZO)、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の半導電性金属酸化物;金、銀、クロム、ニッケル等の金属;これら金属と導電性金属酸化物との混合物;ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料;等が挙げられる。銀等の金属は、ナノフィラー、ナノロッド、ナノファイバー等の粒子状の状態のものが集合することにより、透明導電層を構成していてもよい。
透明導電層の形成方法には特に制限はない。例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD法、プラズマCVD法等が挙げられる。
また、例えば、粒子状の金属を含む塗布材料を光学用フィルムに塗布することにより、塗膜より透明導電層を得てもよい。より具体的には、上記したようなPVD法やCVD法によって、あるいは、塗布材料を塗布乾燥することによって導電性材料層を形成し、更に電気炉等を用いて上記導電性材料層を140℃以上に加熱して導電性材料を結晶化させることにより、透明導電層を形成することが好ましい。
このような蒸着やスパッタリング、塗布後の加熱処理を実施する際の加熱によって、耐熱性の低い硬化樹脂層を用いている場合は、硬化樹脂層に変形を生じる恐れがある。硬化樹脂層の変形は、透明導電フィルムの透明導電層の導電性に悪影響を与える可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態に係る透明導電フィルムの硬化樹脂層においては、耐熱性に優れているため、このような工程における加熱によっても変形を生じ難い。したがって、硬化樹脂層の変形に起因する透明導電フィルムの導電性の低下も回避することができる。
透明導電フィルムを得た後、透明導電層上に、接着剤層を設けてもよい。
透明導電層の厚さはその用途等に応じて適宜選択すればよい。通常10nmから50μm、好ましくは20nmから20μmである。
本発明の実施形態に係る透明導電フィルムは、図2(a)、図2(b)に示す構成を持つものに限定されず、本発明の目的を損ねない範囲で、更に他の層を1層又は2層以上含有するものであってもよい。
他の層としては、例えば、接着剤層、衝撃吸収層、ハードコート層、屈折率調整層(インデックス・マッチング層)等が挙げられる。また、他の層の配置位置は特に限定されない。
接着剤層は、透明導電フィルムを被着体に貼付する場合に用いられる層である。接着剤層を形成する材料としては、特に限定されず、アクリル系、シリコーン系、ゴム系等の公知の接着剤又は粘着剤、ヒートシール材等を使用することもできる。透明導電フィルムにおいて、硬化樹脂層の、工程フィルムと対向する表面とは逆の側に接着剤層が形成されている場合、接着剤層により透明導電フィルムを被着体に貼付した後、工程フィルムを剥離することで、硬化樹脂層及び透明導電層を有する薄い被膜を被着体上に容易に形成することができる。本発明の実施形態に係る透明導電フィルムでは、工程フィルムが柔軟であるために、このような貼付を容易に行うことができ、また、工程フィルムの剥離も容易である。透明導電フィルムは、接着剤層の硬化樹脂層に対向するのと逆の側に、接着剤層を保護するための剥離フィルムを有していてもよい。この構成を採用すると、透明導電フィルムは両側の最表層に工程フィルムと剥離フィルムを有することになり、取り扱いが容易である。
3.ガスバリアフィルム
ガスバリアフィルムは、ガスバリア層と硬化樹脂層とを含む。上記ガスバリアフィルムは、工程フィルムと、硬化樹脂層と、ガスバリア層とをこの順で備えている。ガスバリアフィルムは、ガスバリア層を2層以上備えていてもよい。
本発明の実施形態に係るガスバリアフィルムの具体的な構成例を図2(c)に示す。
図2(c)に示すガスバリアフィルム22は、硬化樹脂層2の片面に、ガスバリア層4を有し、硬化樹脂層2の、ガスバリア層4とは反対側の面に、工程フィルム1を有するものである。
図2(c)に示す状態にあるガスバリアフィルム22から工程フィルム1を剥離除去すると、取り扱い性が低下しやすくなることから、ガスバリアフィルム22を被着体等の被適用部に適用した後、工程フィルム1を剥離除去することが好ましい。
ガスバリア層と硬化樹脂層は直接積層していてもよいし、両者の間に他の層を介して積層されていてもよい。ガスバリアフィルムが有する他の層としては、接着剤層、衝撃吸収層等が挙げられる。
硬化樹脂層とガスバリア層とが複数組積層されていてもよい。この場合の複数組の少なくともいずれか一組の硬化樹脂層とガスバリア層の間に他の層が存在していてもよい。
ガスバリアフィルムの、40℃、相対湿度90%雰囲気下での水蒸気透過率は、通常、1.0×10-2g/m/day以下、好ましくは8.0×10-3g/m/day以下、より好ましくは6.0×10-3g/m/day以下である。
本発明の実施形態に係るガスバリアフィルムにおけるガスバリア層は、ガスバリア性を有している限り、材質等は特に限定されない。例えば、無機膜からなるガスバリア層、ガスバリア性樹脂を含むガスバリア層、高分子化合物を含む層に改質処理を施して得られるガスバリア層等が挙げられる。
これらの中でも、薄く、ガスバリア性及び耐溶剤性に優れる層を効率よく形成できることから、ガスバリア層は、無機膜からなるガスバリア層、及び高分子化合物を含む層に改質処理を施して得られるガスバリア層が好ましい。
上記無機膜としては、特に制限されず、例えば、無機蒸着膜が挙げられる。
無機蒸着膜としては、無機化合物や金属の蒸着膜が挙げられる。
無機化合物の蒸着膜の原料としては、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ等の無機酸化物;窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の無機窒化物;無機炭化物;無機硫化物;酸化窒化ケイ素等の無機酸化窒化物;無機酸化炭化物;無機窒化炭化物;無機酸化窒化炭化物等が挙げられる。
金属の蒸着膜の原料としては、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、及びスズ等が挙げられる。
これらは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
無機蒸着膜の厚さは、通常、10~2,000nm程度の範囲である。
無機蒸着膜を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD(物理的蒸着)法や、熱CVD(化学的蒸着)法、プラズマCVD法、光CVD法等のCVD法が挙げられる。このような蒸着やスパッタリングを実施する際の加熱によって、耐熱性の低い硬化樹脂層を用いている場合は、硬化樹脂層に変形を生じる恐れがある。硬化樹脂層の変形は、ガスバリアフィルムのガスバリア層のガスバリア性に悪影響を与える可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態に係るガスバリアフィルムの硬化樹脂層においては、耐熱性に優れているため、蒸着やスパッタリングの加熱によっても変形を生じ難い。したがって、硬化樹脂層の変形に起因するガスバリアフィルムのガスバリア性の低下も回避することができる。
高分子化合物を含む層(以下、「高分子層」ということがある)に改質処理を施して得られるガスバリア層において、用いる高分子化合物としては、ケイ素含有高分子化合物が好ましい。ケイ素含有高分子化合物としては、ポリシラザン系化合物、ポリカルボシラン系化合物、ポリシラン系化合物、及びポリオルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。
これらの中でも、優れたガスバリア性を有するガスバリア層を形成できる観点から、ポリシラザン系化合物が好ましい。ポリシラザン系化合物としては、無機ポリシラザンや有機ポリシラザンが挙げられる。無機ポリシラザンとしてはペルヒドロポリシラザン等が挙げられ、有機ポリシラザンとしてはペルヒドロポリシラザンの水素の一部又は全部がアルキル基等の有機基で置換された化合物等が挙げられる。これらの中でも、入手容易性、及び優れたガスバリア性を有するガスバリア層を形成できる観点から、無機ポリシラザンがより好ましい。
また、ポリシラザン系化合物は、ガラスコーティング材等として市販されている市販品をそのまま使用することもできる。
ポリシラザン系化合物は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
高分子層は、上述した高分子化合物の他に、本発明の目的を阻害しない範囲で他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、硬化剤、他の高分子、老化防止剤、光安定剤、難燃剤等が挙げられる。
高分子層を形成する方法としては、例えば、高分子化合物の少なくとも1種、所望により他の成分、及び溶剤等を含有する層形成用溶液を、スピンコーター、ナイフコーター、グラビアコーター等を使用して、樹脂層又は所望により樹脂層上に形成されたプライマー層上に塗布し、得られた塗膜を適度に乾燥して形成する方法が挙げられる。
得られた塗膜を乾燥させたり、ガスバリアフィルムのガスバリア性を向上させるため、塗膜を加熱したりすることが好ましい。加熱、乾燥方法としては、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等、従来公知の乾燥方法が採用できる。加熱温度は、通常、80~150℃であり、加熱時間は、通常、数十秒から数十分である。
ガスバリアフィルムのガスバリア層を形成する際に、例えば、上述したようなポリシラザン系化合物を用いる場合は、塗工後の加熱によってポリシラザンの転化反応が生じ、ガスバリア性に優れた塗膜となる。
その一方、このような塗膜を形成する際の加熱によって、耐熱性の低い硬化樹脂層を用いている場合は、硬化樹脂層に変形を生じる恐れがある。硬化樹脂層の変形は、ガスバリアフィルムのガスバリア層のガスバリア性に悪影響を与える可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態に係るガスバリアフィルムの樹脂層においては、耐熱性に優れているため、塗工時及び塗工後の加熱によっても変形を生じ難い。したがって、硬化樹脂層の変形に起因するガスバリアフィルムのガスバリア性の低下も回避することができる。
高分子層の厚さは、通常、20~1,000nm、好ましくは30~800nm、より好ましくは40~400nmである。
高分子層の厚さがナノオーダーであっても、後述するように改質処理を施すことで、充分なガスバリア性能を有するガスバリアフィルムを得ることができる。
改質処理としては、イオン注入、真空紫外光照射等が挙げられる。これらの中でも、高いガスバリア性能が得られる点から、イオン注入が好ましい。イオン注入において、高分子層に注入されるイオンの注入量は、形成するガスバリアフィルムの使用目的(必要なガスバリア性、透明性等)等に合わせて適宜決定すればよい。
注入されるイオンとしては、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン等の希ガスのイオン;フルオロカーボン、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、塩素、フッ素、硫黄等のイオン;メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等のアルカン系ガス類のイオン;エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン等のアルケン系ガス類のイオン;ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン系ガス類のイオン;アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン系ガス類のイオン;ベンゼン、トルエン、キシレン、インデン、ナフタレン、フェナントレン等の芳香族炭化水素系ガス類のイオン;シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン系ガス類のイオン;シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケン系ガス類のイオン;金、銀、銅、白金、ニッケル、パラジウム、クロム、チタン、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、アルミニウム等の導電性の金属のイオン;シラン(SiH)又は有機ケイ素化合物のイオン;等が挙げられる。
これらのイオンは、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
中でも、より簡便に注入することができ、特に優れたガスバリア性を有するガスバリア層が得られることから、水素、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、及びクリプトンからなる群から選ばれる少なくとも1種のイオンが好ましい。
イオンを注入する方法としては、特に限定されないが、電界により加速されたイオン(イオンビーム)を照射する方法、プラズマ中のイオンを注入する方法等が挙げられる。中でも、簡便にガスバリア性のフィルムが得られることから、後者のプラズマイオンを注入する方法が好ましい。
プラズマイオン注入するイオン種としては、注入されるイオンとして例示した上記の各イオンと同様のものが挙げられる。
イオンが注入される部分の厚さは、イオンの種類や印加電圧、処理時間等の注入条件により制御することができ、高分子層の厚さ、ガスバリアフィルムの使用目的等に応じて決定すればよいが、通常、5~1,000nmである。
イオンが注入されたことは、X線光電子分光分析(XPS)を用いて高分子層の表面から10nm付近の元素分析測定を行うことによって確認することができる。
4.光学用フィルムの製造方法
本発明の実施形態に係る光学用フィルムの製造方法は、工程フィルムを用いて、以下の第1の工程、第2の工程、及び、第3の工程を有し、このような製造方法によって、本発明の実施形態に係る各光学用フィルムを容易に製造することができる。第1~第3の工程を含む製造方法とすることで、薄く、耐熱性に優れ、透明導電層やガスバリア層等の機能層を形成しやすい、光学用フィルムを製造することができる。また、工程フィルムを用いることで、光学用フィルムを効率よく、かつ、容易に製造することができる。
・第1の工程:工程フィルム上に、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物を用いて硬化性樹脂層を形成する。
・第2の工程:第1の工程で得られた硬化性樹脂層にエネルギー線及び電子線のうち少なくとも一方を照射することにより、上記硬化性樹脂層の少なくとも一部を硬化する。
・第3の工程:第2の工程の開始以降に、上記硬化性樹脂層を150℃以上に加熱する熱処理を行うことにより、硬化樹脂層を得る。
図3は、本発明の実施形態に係る光学用フィルムの製造工程の一例を示す工程図である。具体的には、図3(a)は硬化性樹脂層を形成する前の状態、図3(b)は上記第1の工程を行った後の状態、図3(c)は上記第2の工程を行った後の状態、図3(d)は上記第3の工程を行った後の状態にそれぞれ対応する断面模式図である。
(第1の工程)
先ず、工程フィルム(図3(a)の符号1)の表面に、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物を用いて硬化性樹脂層(図3(b)の符号2a)を形成する。硬化性樹脂層の形成方法は、塗工によることが好ましい。
硬化性樹脂組成物を工程フィルム上に塗工する方法は、特に制限されず、スピンコート法、スプレーコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法等の公知の塗布方法を利用することができる。硬化性樹脂組成物を工程フィルムの、硬化樹脂層が設けられる表面に塗布することで、均一な塗膜を得ることが容易である。
得られた塗膜を乾燥する方法は特に制限されず、熱風乾燥、熱ロール乾燥、赤外線照射等、従来公知の乾燥方法を利用することができる。硬化性単量体(B)を用いずに、重合体成分(A)を単独で溶剤に溶かして樹脂層を形成すると、樹脂層の表面が先に乾燥して樹脂層内部に溶剤が残留する現象(いわゆる「皮張り」)が生じやすい。上記のように、本発明の実施形態に係る硬化樹脂層は、形成するために用いる硬化性樹脂組成物に含まれる重合体成分(A)のTgが高いことが好ましい。重合体成分(A)のTgが高い場合、上記の皮張り現象が特に発生しやすい。しかしながら、上記硬化性樹脂組成物が硬化性単量体(B)を含有していることで、溶液キャスト法を用いて得られた塗膜を乾燥する場合、樹脂組成物の流動性が保たれ、樹脂層の内部に至るまで溶剤を効率よく除去することができる。
塗膜の乾燥温度は、通常、30~150℃、好ましくは50~100℃である。
乾燥塗膜(硬化性樹脂層)の厚さは、特に制限されないが、硬化させた後の厚さと殆ど差はないことから、上述した硬化性樹脂層の厚さと同様にすればよい。
(第2の工程)
第2の工程においては、第1の工程で得られた硬化性樹脂層にエネルギー線及び電子線のうち少なくとも一方を照射することにより、上記硬化性樹脂層の少なくとも一部を硬化させる。これにより、図3(a)の硬化性樹脂層2aは、図3(b)に示す、エネルギー線又は電子線照射後の硬化性樹脂層2bとなる。
エネルギー線や電子線は硬化性樹脂層の全面に照射することが望ましい。
エネルギー線は、高圧水銀ランプ、無電極ランプ、キセノンランプ等を用いて照射することができる。
エネルギー線の波長は、200~400nmが好ましく、350~400nmがより好ましい。照射量は、通常、照度50~1,000mW/cm、光量50~5,000mJ/cm、好ましくは1,000~5,000mJ/cmの範囲である。照射時間は、通常、0.1~1,000秒、好ましくは1~500秒、更に好ましくは10~100秒である。光照射工程の熱負荷を考慮して前述の光量を満たすために、複数回照射しても構わない。
この場合、エネルギー線照射による重合体成分(A)の劣化や、硬化樹脂層の着色を防止するために、硬化反応に不要な波長の光を吸収するフィルタを介して、エネルギー線を硬化性樹脂組成物に照射してもよい。この方法によれば、硬化反応に不要で、かつ、重合体成分(A)を劣化させる波長の光がフィルタに吸収されるため、重合体成分(A)の劣化が抑制され、無色透明の硬化樹脂層が得られやすくなる。
フィルタとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルムを利用することができる。樹脂フィルムを用いる場合、第1の工程と第2の工程との間に、硬化性樹脂層上に、第1の工程で用いた工程フィルムとは別にポリエチレンテレフタレートフィルム等の樹脂フィルムを積層させる工程を設けることが好ましい。なお、樹脂フィルムは、通常、第2の工程以降に剥離される。上記樹脂フィルムもまた、工程フィルムとみなすことができ、第1の工程で用いた工程フィルムと、樹脂フィルム(第2の工程フィルム)で硬化樹脂層が挟まれることにより、図1(b)に示される構成の光学用フィルム10Bを得ることができる。
また、硬化性樹脂層に電子線を照射することで、硬化性樹脂層を硬化させることもできる。電子線を照射する場合は、通常、光重合開始剤を利用しなくても、硬化性樹脂層を硬化させることができる。電子線を照射する場合は、電子線加速器等を用いることができる。照射量は、通常10~1,000kradの範囲である。照射時間は、通常、0.1~1,000秒、好ましくは1~500秒、更に好ましくは10~100秒である。
硬化性樹脂層の硬化は、必要に応じて窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で行ってもよい。不活性ガス雰囲気下で硬化を行うことにより、酸素や水分等が硬化を妨げることを回避しやすくなる。
(第3の工程)
第3の工程においては、上記第2の工程の開始以降に、硬化性樹脂層を150℃以上に加熱する熱処理を行って硬化樹脂層(図3(d)の符号2)を得る。
第3の工程を経ることで、硬化性樹脂層の硬化が実質的に完了し、硬化樹脂層となる。
第3の工程において、熱処理の温度は、より硬化を促進させる観点から、好ましくは160℃以上、より好ましくは170℃以上、更に好ましくは180℃以上である。また、得られる硬化樹脂層の変質を抑制する観点から、好ましくは210℃以下、より好ましくは200℃以下、更に好ましくは190℃以下である。
熱処理の時間は、使用する硬化性樹脂組成物の種類や熱処理温度によっても異なるが、硬化を十分に進める観点から、好ましくは30分以上、より好ましくは45分以上、更に好ましくは1時間以上である。また、生産性の観点から、好ましくは3時間以下、より好ましくは2.5時間以下、更に好ましくは2時間以下である。
熱処理は、上記第2の工程開始以降に開始すればよく、例えば、上記第2の工程完了後に行ったり、上記第2の工程開始から一定時間経過後に第2の工程と並行して行ったりすることができる。
熱処理の方法に特に制限はなく各種の方法を用いることができ、例えば、加熱オーブンやオートクレーブを用いて、大気中あるいは不活性ガス雰囲気中で硬化性樹脂層を加熱することで熱処理を行うことができる。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
各実施例及び比較例の、硬化樹脂層及び光学用フィルムの物性値の測定と評価は以下の手順で行った。
<損失正接のピーク温度、及び、貯蔵弾性率減少率>
工程フィルムに相当する硬化樹脂層の両側のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを剥離除去した硬化樹脂層を、8枚積層して40μmの厚さの積層体とした。次に、5mm×30mmの試験片に裁断し、熱機械分析装置(ネッチ・ジャパン株式会社製DMA242)を用いて、チャック間距離15mmに設定して上記硬化樹脂層の積層体を把持した。次いで、上記硬化樹脂層の積層体を25℃から3℃/minで280℃まで昇温させて貯蔵弾性率及び損失弾性率を測定した。そして、25℃から280℃までの温度範囲において、損失正接(損失弾性率/貯蔵弾性率)曲線を作成し、その曲線を、フィッティング関数をガウス関数としてピーク分離し、各ピーク頂点の温度を損失正接ピーク温度とした。
また、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率を以下の式(1)によって算出し、貯蔵弾性率減少率とした。
貯蔵弾性率減少率=(25℃における貯蔵弾性率-150℃における貯蔵弾性率)÷25℃における貯蔵弾性率×100(%)・・・式(1)
<全光線透過率>
光学用フィルムの光学特性として、以下の手順で全光線透過率を測定した。
工程フィルムに相当する硬化樹脂層の両側のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを剥離除去した硬化樹脂層を試験片とし、ヘーズメータ(日本電色工業株式会社製、NDH5000)を用いて、試験片を透過した白色光線の透過率を測定し、全光線透過率(%)とした。
[実施例1]
硬化樹脂層を形成するための硬化性樹脂組成物E1を以下の手順で調製した。
重合体成分(A)として、ポリイミド樹脂(PI)のペレット(河村産業株式会社製、製品名KPI-MX300F、Tg=354℃、重量平均分子量28万)100質量部をメチルエチルケトン(MEK)に溶解して、PIの15質量%溶液を調製した。次いで、この溶液に、硬化性単量体(B)として、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(新中村化学工業株式会社製、A-DCP)122質量部、及び重合開始剤として、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド(BASF社製、Irgacure819)5質量部を添加、混合して、硬化性樹脂組成物E1を調製した。なお、本実施例及び他の実験例において使用した硬化性単量体(B)及び重合開始剤は溶剤を含まず、全て固形分100%の原料である。
次に、第1の工程フィルムとして、片面に易接着層を有する第1のPETフィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャインPET100A-4160、厚さ100μm)を使用し、このPETフィルムの易接着層面とは反対の面に、硬化性樹脂組成物E1を塗布し、塗膜を90℃で3分間加熱して乾燥した。
更に、この乾燥した塗膜上に、第2の工程フィルムとして、片面に易接着層を有する第2のPETフィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャインPET50A-4160、厚さ50μm)を、上記易接着面とは反対の面が対向するように積層した。そして、ベルトコンベア式紫外線照射装置(アイグラフィクス株式会社製、製品名:ECS-401GX)を用いて、高圧水銀ランプ(アイグラフィクス株式会社製、製品名:H04-L41)にて、紫外線ランプ高さ100mm、紫外線ランプ出力3kW、光線波長365nmの照度が400mW/cm、光量が800mJ/cm(株式会社オーク製作所製、紫外線光量計UV-351にて測定)の条件で、第2のPETフィルムを介して紫外線照射して硬化反応を行い、厚さ5μmの硬化樹脂層を形成した。
更に、この硬化樹脂層に対して加熱オーブンを使用して、180℃にて1時間加熱して熱処理を行うことにより、光学用フィルムを得た。
[比較例1]
硬化樹脂層に対して180℃で1時間加熱する熱処理を行わない以外は、実施例1と同様にして光学用フィルムを得た。
[比較例2]
ポリイミド樹脂(PI)のペレットに代えて、ポリスルホン系樹脂のペレット(BASF社製、ULTRASON S3010、Tg=180℃)を用いた以外は、実施例1と同様にして光学用フィルムを得た。
実施例及び比較例の測定結果を表1に示す。なお、表1の熱処理の欄において、「Y」は熱処理を行ったことを表し、「N」は熱処理を行わなかったことを表す。
表1から明らかなように、実施例1の光学用フィルムにおいては、ピーク温度が250℃の損失正接ピークのみが観察される。つまり、実施例1の光学用フィルムは、損失正接のピークを一つ以上有し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である。このため、実施例1の光学用フィルムは、貯蔵弾性率減少率が小さいものとすることができる。
一方、比較例1のフィルムにおいては、ピーク温度がそれぞれ、130℃、190℃、及び、250℃の損失正接ピークが観察される。つまり、比較例1のフィルムは、損失正接のピークを一つ以上有するが、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上ではない。このため、実施例1の光学用フィルムに比べて、貯蔵弾性率減少率が大きい。したがって、比較例1のフィルムは、熱による変形の度合いが大きく、透明導電層やガスバリア層等の加熱を伴う形成工程が必要な機能層の形成に用いるのに、改善の余地があることが理解できる。
また、比較例2では、重合体成分(A)としてTgが180℃であるポリスルホン系樹脂を用いたところ、実施例1の光学用フィルムに比べて、貯蔵弾性率減少率が大きくなった。したがって、比較例2のフィルムは熱による変形の度合いが大きく、透明導電層やガスバリア層等の加熱を伴う形成工程が必要な機能層の形成に用いるのに、改善の余地があることが理解できる。
1、1A、1B:工程フィルム
2:硬化樹脂層
2a:硬化性樹脂層
2b:エネルギー線又は電子線照射後の硬化性樹脂層
3:透明導電層
4:ガスバリア層
10A、10B:光学用フィルム
20:透明導電フィルム
21:透明導電層がパターニングされた透明導電フィルム
22:ガスバリアフィルム
31:パターニングされた透明導電層

Claims (6)

  1. 工程フィルムと硬化樹脂層とを備える光学用フィルムであって、
    前記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、前記硬化樹脂層の厚さが15μm以下であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる特性値について、以下の(I)及び(II)を満たす、光学用フィルム。
    (I)損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である、
    (II)以下の式(1)によって算出される、25℃から150℃への貯蔵弾性率の減少比率である貯蔵弾性率減少率が、40%以下である。
    貯蔵弾性率減少率=(25℃における貯蔵弾性率-150℃における貯蔵弾性率)÷25℃における貯蔵弾性率×100(%)・・・式(1)
  2. 工程フィルムと硬化樹脂層とを備える光学用フィルムであって、
    前記硬化樹脂層は、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物の硬化物からなる層であり、前記硬化樹脂層の厚さが15μm以下であり、重合体成分(A)のガラス転移温度が、250℃以上であり、25℃から280℃まで昇温速度3℃/秒の動的粘弾性測定で得られる損失正接の温度に対する変化を表す曲線において、損失正接ピークが一つ以上存在し、かつ、全ての損失正接ピークのピーク温度が150℃以上である、光学用フィルム。
  3. 前記硬化樹脂層の厚さが12μm以下である、請求項1又は2に記載の光学用フィルム。
  4. 工程フィルム上に、重合体成分(A)及び硬化性単量体(B)を含有する硬化性樹脂組成物からなる硬化性樹脂層を形成する第1の工程、
    前記硬化性樹脂層にエネルギー線及び電子線のうち少なくとも一方を照射することにより、前記硬化性樹脂層の少なくとも一部を硬化する第2の工程、及び、
    前記第2の工程の開始以降に、前記硬化性樹脂層を150℃以上に加熱する熱処理を行うことにより、厚さが15μm以下である硬化樹脂層を得る第3の工程を含む、光学用フィルムの製造方法。
  5. 請求項1~3のいずれか1項に記載の光学用フィルムと、当該光学用フィルムの前記硬化樹脂層上に設けられた透明導電層とを有する、透明導電フィルム。
  6. 請求項1~3のいずれか1項に記載の光学用フィルムと、当該光学用フィルムの前記硬化樹脂層上に設けられたガスバリア層とを有する、ガスバリアフィルム。
JP2022532489A 2020-06-23 2021-06-03 光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム Active JP7724215B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020107837 2020-06-23
JP2020107837 2020-06-23
PCT/JP2021/021113 WO2021261195A1 (ja) 2020-06-23 2021-06-03 光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021261195A1 JPWO2021261195A1 (ja) 2021-12-30
JP7724215B2 true JP7724215B2 (ja) 2025-08-15

Family

ID=79282554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022532489A Active JP7724215B2 (ja) 2020-06-23 2021-06-03 光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4169711A4 (ja)
JP (1) JP7724215B2 (ja)
KR (1) KR20230027063A (ja)
CN (1) CN115734875B (ja)
TW (1) TWI878553B (ja)
WO (1) WO2021261195A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7765984B2 (ja) * 2022-02-07 2025-11-07 リンテック株式会社 光学フィルム
TWI842220B (zh) * 2022-11-23 2024-05-11 大陸商宸美(廈門)光電有限公司 可拉伸複合電極及其製作方法
US11961637B1 (en) 2022-12-07 2024-04-16 Tpk Advanced Solutions Inc. Stretchable composite electrode and fabricating method thereof
JP7619513B1 (ja) * 2024-05-16 2025-01-22 artience株式会社 封止シート、表示パネル、及び表示パネルの製造方法
KR102823400B1 (ko) 2025-02-17 2025-06-20 주식회사 로코비전 맞춤형 악세사리 기반 디자인 변형이 가능한 의류 및 이의 제조 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065812A1 (ja) 2011-11-04 2013-05-10 リンテック株式会社 ガスバリアフィルム及びその製造方法、ガスバリアフィルム積層体、電子デバイス用部材、並びに電子デバイス
JP2014024894A (ja) 2012-07-24 2014-02-06 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂硬化物およびポリイミドフィルム
WO2016129329A1 (ja) 2015-02-09 2016-08-18 コニカミノルタ株式会社 透明耐熱性積層フィルムの製造方法、透明耐熱性積層フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルディスプレイ用基板、フレキシブルディスプレイ用前面板、led照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
WO2018237377A1 (en) 2017-06-24 2018-12-27 Designer Molecules, Inc CURABLE POLYIMIDES
WO2019130750A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 富士フイルム株式会社 転写フィルム、電極保護膜、積層体、静電容量型入力装置、及び、タッチパネルの製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004035638A (ja) 2002-07-01 2004-02-05 Nippon Kayaku Co Ltd 新規ゴム変性ポリアミドおよびその製造法
JP2012003026A (ja) * 2010-06-16 2012-01-05 Sony Corp 光学体、窓材、建具および日射遮蔽装置
WO2013021942A1 (ja) * 2011-08-08 2013-02-14 Jx日鉱日石エネルギー株式会社 透明フィルム、透明導電性積層体、並びに、それを用いたタッチパネル、太陽電池及び表示装置
JP6556317B1 (ja) * 2018-11-27 2019-08-07 住友化学株式会社 光学積層体、フレキシブル表示装置及び光学積層体の製造方法
CN113226746B (zh) * 2018-12-27 2023-08-11 琳得科株式会社 阻气性层叠体

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013065812A1 (ja) 2011-11-04 2013-05-10 リンテック株式会社 ガスバリアフィルム及びその製造方法、ガスバリアフィルム積層体、電子デバイス用部材、並びに電子デバイス
JP2014024894A (ja) 2012-07-24 2014-02-06 Mitsubishi Gas Chemical Co Inc ポリイミド樹脂、ポリイミド樹脂硬化物およびポリイミドフィルム
WO2016129329A1 (ja) 2015-02-09 2016-08-18 コニカミノルタ株式会社 透明耐熱性積層フィルムの製造方法、透明耐熱性積層フィルム、フレキシブルプリント基板、フレキシブルディスプレイ用基板、フレキシブルディスプレイ用前面板、led照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置
WO2018237377A1 (en) 2017-06-24 2018-12-27 Designer Molecules, Inc CURABLE POLYIMIDES
WO2019130750A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 富士フイルム株式会社 転写フィルム、電極保護膜、積層体、静電容量型入力装置、及び、タッチパネルの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115734875A (zh) 2023-03-03
WO2021261195A1 (ja) 2021-12-30
JPWO2021261195A1 (ja) 2021-12-30
TW202206270A (zh) 2022-02-16
EP4169711A4 (en) 2024-11-06
CN115734875B (zh) 2025-10-28
TWI878553B (zh) 2025-04-01
KR20230027063A (ko) 2023-02-27
EP4169711A1 (en) 2023-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7724215B2 (ja) 光学用フィルム、光学用フィルムの製造方法、透明導電フィルム、及び、ガスバリアフィルム
KR102168722B1 (ko) 가스 배리어 필름 및 그 제조 방법, 가스 배리어 필름 적층체, 전자 디바이스용 부재, 그리고 전자 디바이스
JP7401463B2 (ja) ガスバリア性積層体
JP7398394B2 (ja) ガスバリア性積層体
JP7603659B2 (ja) 透明導電フィルム用積層体、透明導電フィルム、及び、透明導電フィルムの製造方法
JP7828814B2 (ja) 積層体、透明導電フィルム、及び、透明導電フィルムの製造方法
KR102962160B1 (ko) 투명 도전 필름용 적층체, 투명 도전 필름, 및, 투명 도전 필름의 제조 방법
KR20230164674A (ko) 적층체
WO2023054528A1 (ja) 積層体
WO2022203071A1 (ja) 硬化性樹脂組成物及びそれを用いた硬化樹脂層
WO2022203067A1 (ja) 硬化性樹脂組成物及びそれを用いた硬化樹脂層
JP2023086574A (ja) 硬化樹脂層

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240311

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250311

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250501

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250708

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250804

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7724215

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150