CN101981472A - 防眩性薄膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种防眩性薄膜,其能够防止在显示器上的映入,同时可以抑制黑显示影像上的泛白现象,并能够显示黑色紧致且对比感强的图像。根据下述方法得到防眩性薄膜:涂布含有重均分子量30000~1000000的非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、重均分子量1000~100000且具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、多官能性(甲基)丙烯酸酯、以及沸点100℃以上的溶剂的溶液,并使该溶液伴随溶剂的挥发而产生对流,从而形成表面上方向无规地分散形成有带状凸部、且所述带状凸部的面积比例占整个表面的50%以下的防眩性薄膜。所述带状凸部可以是平均高度为0.05~10μm、平均宽度为0.1~30μm的凸部。所述带状凸部还可以具有在长度方向上延伸的凹部。
Description
技术领域
本发明涉及一种防眩性薄膜及其制备方法,该防眩性薄膜用于各种高精细图像用显示器,所述高精细图像用显示器用于计算机、文字处理器、电视等的图像显示。
背景技术
近年来,对于阴极射线管显示装置(CRT)显示器、液晶显示器、等离子体显示器、触摸面板式输入装置、有机或无机EL(场致发光)显示器、FED(场致发射显示器)等显示器而言,当荧光灯、太阳光等外部光源映入到显示器表面时,由于该反射光的干扰,会使图像变得难以看见。即,由于这样的映入,会导致视认性(視認性)显著劣化,因此,在各种显示器的显示器表面,设置有用于在一定程度上扩散反射光的防眩层。
作为防眩层,例如,在日本特开平6-18706号公报(专利文献1)中已公开了下述防眩膜:在透明基板上形成有实质上由折射率1.40~1.60的树脂珠和电离放射线固化型树脂组合物构成的防眩层的耐擦伤性防眩膜。另外,在日本特开平10-20103号公报(专利文献2)中公开了下述防眩膜:该防眩膜是至少由基体材料膜和下述防眩层形成的叠层膜,在所述防眩层中,相对于100重量份固化性树脂,含有20~30重量份平均粒径为0.5~1.5μm的透明粒子。另外,在专利第3314965号公报(专利文献3)中公开了如下内容:在透明基板上形成有下述防眩层、且在该防眩层中包含有机填料的耐擦伤性防眩膜,其中,所述防眩层的表面由电离放射线固化型树脂组合物构成,且该表面上具有微细凹凸。此外,还已知有下述类型的防眩层:通过凝聚性二氧化硅等粒子的凝聚而在防眩层表面形成凹凸形状的防眩层。
可是,这些防眩层均是利用填料等在表面上形成凹凸形状的防眩层,因此,在制备工序中,无法精密地控制表面的凹凸形状。另外,很难稳定地形成表面凹凸形状的形状、位置、间隔、尺寸等。其结果,导致无法对表面凹凸形状的位置、尺寸、形状、大小、频率等进行控制,进而导致所得防眩层的防眩性波动增大。另外,作为防眩层,还包括在层表面上层压具有凹凸形状的膜、以转印凹凸形状的类型,但此时,制备工序中必须要有转印过程,这不仅会导致步骤增加、同时还需要生产设备。
另外,在日本特开平6-16851号公报(专利文献4)中公开了下述防眩膜:在透明基板上形成有实质上由电离放射线固化型树脂组合物构成的防眩层的耐擦伤性防眩膜,其中,所述实质上由电离放射线固化型树脂组合物构成的防眩层经表面具有微细凹凸的席状(マツト状)赋形膜进行了赋形。另外,在日本特开2000-206317号公报(专利文献5)中公开了下述防眩膜:在透明基板膜的一面或者两面上叠层至少由电离性射线放射线固化型树脂构成的防眩层而得到的防眩膜,且在所述防眩层的表面上设置有具有周期性的凹凸形状。在这些防眩膜的制备方法中,通过使用具有规则结构的赋形膜、或者已控制表面凹凸形状的席状赋形膜,可以形成经控制的良好的表面凹凸。
但是,制备这样的席状赋形膜本身是困难的,因此其大规模生产能力较差。另外,还已知在进行这样的人工规则性排列的情况下,必然会引起反射光的干涉,引发七彩化(虹色化)。
另一方面,在日本特开2004-126495公报(专利文献6)中公开了下述防眩膜:其至少由防眩层构成,所述防眩层表面具有凹凸结构,各向同性地透射并散射入射光,且显示散射光强度极大值的散射角为0.1~10°,同时其总光线透射率为70~100%。在该文献中公开了下述的规则相分离结构以及形成与该相分离结构相对应的表面凹凸结构的制备方法,所述规则相分离结构发生在多种聚合物之间,是由伴随溶剂从含有聚合物、固化性树脂前体以及所述溶剂的液相中蒸发而发生的失稳分解(spinodal decomposition)所引起的相分离。就该方法而言,由于成功地利用了自然产生的自发有序形成力(自己秩序形成力)来制备防眩层,因此不但可以充分地控制表面形状及排列,而且与人工形成的微小凹凸形状不同的是,该方法不易因反射光的干涉而引发七彩化。
但在该方法中,很难控制相分离,并且只要原料组、聚合物组分等稍有变化,则会引起相分离结构尺寸的较大变化,因此难以实现防眩片的稳定制备。
另外,在日本特开2006-106224号公报(专利文献7)中公开了下述的防眩性薄膜的制备方法:涂布含有至少1种聚合物、至少1种固化性树脂前体、及沸点100℃以上的溶剂的溶液,并在干燥过程中,在使其产生蜂窝状旋转对流(胞状回転対流)之后,对该涂膜进行固化。在该文献中公开的方法中,还包括下述制备方法:上述聚合物和固化性树脂前体中的至少两种成分可以彼此具有相分离性,从而在干燥过程中,通过蜂窝状旋转对流使涂膜表面隆起,在表面形成规则或周期性的凹凸形状。在该方法中,由于成功地将相分离和对流这两种自然产生的自发有序形成力组合在一起来形成防眩性薄膜,因此可以控制成与对流单元(対流胞)的尺寸、排列相对应的间隔,并能够形成具有相应于相分离结构的良好形状、高度的凹凸形状。即,可以得到形状、排列、大小均得到充分控制的防眩性薄膜。
但是,在该方法中,两种成分的相分离性强,就通过对流得到的防眩性薄膜而言,由于形成的是域(domain)间隔窄且平面部分(海部(海部))少的致密结构,因此,出于降低反射光的目的而在防眩性薄膜上涂布的低折射率层,无法沿防眩性薄膜表面的凹凸形状形成(或无法随动(追従)地形成),且难以使黑显示影像(或图像)的黑度(黒味)得到进一步提高。
专利文献1:日本特开平6-18706号公报(权利要求1)
专利文献2:日本特开平10-20103号公报(权利要求1)
专利文献3:专利第3314965号公报(权利要求1)
专利文献4:日本特开平6-16851号公报(权利要求1)
专利文献5:日本特开2000-206317号公报(权利要求1)
专利文献6:日本特开2004-126495号公报(权利要求1、21、段落编号[0090])
专利文献7:日本特开2006-106224号公报(权利要求1、图1~4)
发明内容
发明要解决的问题
因此,本发明的目的在于提供一种防眩性薄膜(防眩性膜)和使用了该薄膜的防眩性膜(防眩性フイルム)、及其制备方法,所述防眩性薄膜能够防止外界光映入到显示器上,同时可以抑制黑显示影像上的泛白现象,并能够显示黑色紧致(引きまつた)且对比感强的图像。
本发明的另一目的在于提供一种防眩性薄膜和使用了该薄膜的防眩性膜、及其制备方法,所述防眩性薄膜的防眩性高,能够抑制由反射光的干涉所引起的七彩化。
本发明的另一目的在于提供一种防眩性薄膜和使用了该薄膜的防眩性膜、及其制备方法,所述防眩性薄膜即使在叠层低折射率层的情况下,也可以沿着防眩性薄膜的表面形状高随动性(追従性)地形成低折射率层,并能够提高黑显示影像(或图像)的黑度。
解决问题的方法
本发明人为了完成上述课题而进行了深入研究,结果发现:使含有非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、及多官能性(甲基)丙烯酸酯的涂膜固化时,可以形成一种表面上方向无规地分散形成有带状凸部(状凸部)、且所述带状凸部的面积比例小的防眩性薄膜,从而能够防止外界光映入到显示器上,同时可以抑制黑显示影像上的泛白现象,并能够显示黑色紧致且对比感强的图像,从而完成了本发明。
即,本发明的防眩性薄膜包含下述固化物,所述固化物是重均分子量30000~1000000的非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、重均分子量1000~100000且具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯的固化物,其中,在该防眩性薄膜的表面上,方向无规地分散形成有带状凸部,并且,上述带状凸部的面积相对于整个表面所占的比例为50%以下。具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂可以是侧链具有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸类树脂。上述带状凸部可以是平均高度为例如0.05~10μm左右、且平均宽度为例如0.1~30μm左右的凸部。上述带状凸部可以具有在长度方向上延伸的凹部。就该防眩性薄膜而言,在(甲基)丙烯酸类树脂、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯中,至少两种成分可通过失稳分解而发生相分离,同时通过产生对流而形成带状凸部。
本发明还包括下述防眩性薄膜的制备方法,其包括下述步骤:涂布含有重均分子量30000~1000000的非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、重均分子量1000~100000且具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、多官能性(甲基)丙烯酸酯、以及沸点100℃以上的溶剂的溶液,并使其伴随溶剂的挥发而产生对流的干燥步骤;以及将干燥后的涂膜固化的固化步骤。上述溶液中还可以进一步含有沸点不同的溶剂。在上述干燥步骤中,在(甲基)丙烯酸类树脂、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯中,至少两种成分可通过失稳分解而发生相分离,同时通过溶液产生对流而引起表面隆起、形成带状凸部。在上述固化步骤中,可以通过照射选自活化能量线和热中的至少一种来固化涂膜。
本发明还包括一种防眩性膜,其是在透明性载体(支持体)上形成了上述防眩性薄膜而得到的。在该防眩性膜中,在上述防眩性薄膜上还可以形成有低折射率层。该防眩性膜适用于液晶显示装置、阴极射线管显示装置、等离子体显示器、触摸面板式输入装置等显示装置。
需要说明的是,在本说明书中,将以选自甲基丙烯酸类单体和丙烯酸类单体的单体作为聚合成分的树脂统称为“(甲基)丙烯酸类树脂”。另外,将具有选自甲基丙烯酰基和丙烯酰基的聚合性基团的单体统称为“(甲基)丙烯酸酯”。
发明的效果
将本发明的防眩性薄膜适用于各种显示装置时,能够防止外界光映入到显示器上,同时可以抑制黑显示影像上的泛白现象,并能够显示黑色紧致且对比感强的图像。另外,其防眩性高,可以抑制由反射光的干涉所引起的七彩化。此外,即使在叠层低折射率层的情况下,也可以沿着防眩性薄膜的表面形状高随动性地形成低折射率层,并能够提高黑显示影像(或图像)的黑度。
附图说明
图1为实施例2中得到的防眩性膜的表面凹凸形状的激光反射显微镜照片(放大倍率5倍)。
图2为实施例4中得到的防眩性膜的表面凹凸形状的激光反射显微镜照片(放大倍率5倍)。
图3为比较例2中得到的防眩性膜的表面凹凸形状的激光反射显微镜照片(放大倍率5倍)。
具体实施方式
作为本发明的防眩性薄膜,可以利用伴随多种聚合物的相分离而产生的对流(对流单元)来制备,具体而言,可以经由下述步骤来制备本发明的防眩性薄膜:涂布含有(甲基)丙烯酸类树脂(也称为“非反应性(甲基)丙烯酸类树脂”)、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂(也称为“具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂”,或者,也简称为“反应性(甲基)丙烯酸类树脂”)、多官能性(甲基)丙烯酸酯、以及沸点100℃以上的溶剂的溶液,并使其伴随溶剂的挥发而产生对流的干燥步骤;以及将干燥后的涂膜固化的固化步骤。更具体而言,通常可按照下述方法进行制备:将上述溶液涂布在载体上,并使溶剂从涂布层蒸发。当使用剥离性载体作为上述载体时,也可以从载体上剥离涂膜后,将该涂膜作为防眩性薄膜。
(非反应性(甲基)丙烯酸类树脂)
作为非反应性(甲基)丙烯酸类树脂,可以使用(甲基)丙烯酸类单体的均聚物或共聚物、(甲基)丙烯酸类单体与共聚性单体的共聚物等。作为(甲基)丙烯酸类单体,可以列举例如:(甲基)丙烯酸;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯等(甲基)丙烯酸C1-10烷基酯;(甲基)丙烯酸苯酯等(甲基)丙烯酸芳基酯;(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯等(甲基)丙烯酸羟基烷基酯;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯;N,N-二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯;(甲基)丙烯腈;具有三环癸基等脂环族烃基的(甲基)丙烯酸酯等。作为共聚性单体,可以列举:苯乙烯类单体、乙烯酯类单体(脂肪酸乙烯酯类单体)、马来酸酐、马来酸、富马酸等。这些单体可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
作为(甲基)丙烯酸类树脂,可以列举例如:聚甲基丙烯酸甲酯等聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(MS树脂等)等。作为优选的(甲基)丙烯酸类树脂,可以举出聚(甲基)丙烯酸甲酯等聚(甲基)丙烯酸C1-6烷基酯、特别优选以甲基丙烯酸甲酯为主成分(50~100重量%,优选70~100重量%左右)的甲基丙烯酸甲酯类树脂。
(甲基)丙烯酸类树脂的重均分子量为例如30000~1000000,优选为100000~700000,更优选200000~500000(特别优选300000~500000)左右。这样的树脂使得涂料液(ド一プ液)中的溶解性和固化后的膜强度间的平衡良好。特别地,如果分子量过小,则会提高和具有参与固化反应的官能团的(甲基)丙烯酸类树脂之间的相容性,使得通过相分离及对流的发生来形成域结构变得困难。
(甲基)丙烯酸类树脂的玻璃化转变温度可以从例如-100℃~250℃、优选-50℃~230℃、更优选0~200℃左右(例如50~180℃左右)的范围中选择。
需要说明的是,考虑到表面硬度,玻璃化转变温度为50℃以上(例如70~200℃左右),优选100℃以上(例如100~170℃左右)时是有利的。
(具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂)
作为聚合性基团,可以使用参与固化反应的官能团(能够与下述的多官能性(甲基)丙烯酸酯反应的官能团)。这样的聚合性基团可以存在于(甲基)丙烯酸类树脂的主链上,也可以存在于侧链上。可以通过共聚、共缩聚等将上述聚合性基团导入到主链中,但通常情况下是导入至侧链上。作为这样的聚合性基团,可以列举:缩合性或反应性官能团(例如,羟基、酸酐基、羧基、氨基或亚氨基、环氧基、缩水甘油基、异氰酸酯基等)、自由基聚合性官能团(例如,乙烯基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、烯丙基等C2-6烯烃基,乙炔基、丙炔基、丁炔基等C2-6炔烃基,亚乙烯基等C2-6亚链烯基,或具有这些自由基聚合性官能团的官能团((甲基)丙烯酰基等)等)等。在这些官能团中,优选自由基聚合性官能团。
侧链上具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂可通过下述方法制备:例如,使具有反应性基团(与在上述缩合性或反应性官能团中举出的官能团相同的基团等)的(甲基)丙烯酸类树脂(i)与具有上述聚合性基团和对该(甲基)丙烯酸类树脂的反应性基团具有反应性的基团的化合物(聚合性化合物)(ii)反应,从而将化合物(ii)所具有的聚合性基团导入到(甲基)丙烯酸类树脂中。
作为上述具有反应性基团的(甲基)丙烯酸类树脂(i),可以列举:具有羧基或其酸酐基的热塑性树脂[例如,(甲基)丙烯酸类树脂(甲基丙烯酸甲酯-(甲基)丙烯酸共聚物等(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物等),具有羟基的(甲基)丙烯酸类树脂[(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸羟基烷基酯共聚物等],具有环氧基的(甲基)丙烯酸类树脂[例如,具有缩水甘油基的(甲基)丙烯酸类树脂等]等。需要说明的是,在上述(甲基)丙烯酸类树脂(i)中,上述共聚物中优选含有50摩尔%以上的(甲基)丙烯酸。上述(甲基)丙烯酸类树脂(i)可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
作为聚合性化合物(ii)的反应性基团,可以举出:对(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团具有反应性的基团,例如,与在上述聚合物的官能团中所列举的缩合性或反应性官能团相同的官能团等。
作为上述聚合性化合物(ii),可以举出:具有环氧基的聚合性化合物[例如,含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸1,2-环氧丁酯等(甲基)丙烯酸环氧C3-8烷基酯;(甲基)丙烯酸环氧环己烯酯等(甲基)丙烯酸环氧环C5-8烯基酯等)、烯丙基缩水甘油基醚等],具有羟基的化合物[含有羟基的(甲基)丙烯酸酯,例如,(甲基)丙烯酸羟丙酯等(甲基)丙烯酸羟基C2-4烷基酯;乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等C2-6烷撑二醇单(甲基)丙烯酸酯等],具有氨基的聚合性化合物[例如,含有氨基的(甲基)丙烯酸酯;烯丙胺等C3-6烯胺;4-氨基苯乙烯、二氨基苯乙烯等氨基苯乙烯类等],具有异氰酸酯基的聚合性化合物[例如,含有异氰酸酯基的(聚)氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、异氰酸乙烯酯等],具有羧基或其酸酐基的聚合性化合物[例如,(甲基)丙烯酸、马来酸酐等不饱和羧酸或其酸酐等]。这些聚合性化合物(ii)可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
此外,就(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团和聚合性化合物(ii)的反应性基团的组合而言,可以列举例如下述组合等。
(i-1)(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团:羧基或其酸酐基
聚合性化合物(ii)的反应性基团:环氧基、羟基、氨基、异氰酸酯基
(i-2)(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团:羟基
聚合性化合物(ii)的反应性基团:羧基或其酸酐基、异氰酸酯基
(i-3)(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团:氨基
聚合性化合物(ii)的反应性基团:羧基或其酸酐基、环氧基、异氰酸酯基
(i-4)(甲基)丙烯酸类树脂(i)的反应性基团:环氧基
聚合性化合物(ii)的反应性基团:羧基或其酸酐基、氨基。
在上述聚合性化合物(ii)中,特别优选含有环氧基的聚合性化合物(含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯等)。
含有上述聚合性基团的聚合物,例如在(甲基)丙烯酸类树脂的部分羧基上导入了聚合性不饱和基团的聚合物,可以作为例如“CYCLOMER-P”等从大赛璐化学工业(株)获得。需要说明的是,CYCLOMER-P是通过使(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物的羧基的一部分与3,4-环氧环己烯基甲基丙烯酸酯的环氧基反应,从而在其侧链上导入了光聚合性不饱和基团的(甲基)丙烯酸类聚合物。
在(甲基)丙烯酸类树脂中,相对于1kg的(甲基)丙烯酸类树脂,聚合性基团的导入量为0.001~10摩尔,优选0.01~5摩尔,更优选0.02~3摩尔左右。
将聚合性基团导入侧链时,具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类单体单元(与单体相对应的单元)在全部单体单元中所占的比例为,例如,10~90摩尔%,优选20~60摩尔%,更优选30~50摩尔%左右。
这样的具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂的重均分子量(包括聚合性基团在内的总分子量)为,例如1000~100000,优选为5000~50000,更优选为10000~30000左右。这样的树脂使涂料液中的溶解性和固化反应性之间的平衡良好。
因对流而隆起的表面的凹凸形状(例如,因相分离结构而隆起的表面的凹凸形状,所述相分离结构在对流域的存在下,其排列,尺寸受到了控制)最终在活化能量线(紫外线、电子束等)、热等的作用下固化而形成固化树脂。从而,可以赋予防眩性薄膜以耐擦伤性,并提高其耐久性。
作为非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂的比例(重量比),例如,前者/后者=1/99~90/10,优选3/97~70/30,更优选5/95~50/50(特别优选为10/90~40/60)左右。
在本发明中,上述两种(甲基)丙烯酸类树脂之间彼此不相容,具有微弱相分离性,且在加工温度附近,彼此之间不相容。通过这样的组合,可以在微弱相分离作用下产生对流,从而使膜表面上的平坦部的面积增大。由于(甲基)丙烯酸树脂是刚性的,且具有高度耐光性,因此在用作防眩性薄膜时具有非常高的耐久性。
需要说明的是,作为用于形成相分离结构的聚合物,除含有上述两种不相容的聚合物以外,在不损害本发明效果的范围内,还可以含有其它聚合物,例如:苯乙烯类树脂、有机酸乙烯酯类树脂、乙烯基醚类树脂、含卤树脂、烯烃类树脂(包括脂环族烯烃类树脂)、聚碳酸酯类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、热塑性聚氨酯树脂、聚砜类树脂(聚醚砜、聚砜等)、聚苯醚类树脂(2,6-甲苯酚的聚合物等)、纤维素衍生物(纤维素酯类、纤维素氨基甲酸酯类、纤维素醚类等)、有机硅树脂(聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷等)、橡胶或弹性体(聚丁二烯、聚异戊二烯等二烯类橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、丙烯酸橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶等)等。
(多官能性(甲基)丙烯酸酯)
多官能性(甲基)丙烯酸酯是具有在热、活化能量线(紫外线或EB(电子束)等)等作用下发生反应的官能团的化合物,其可以在热、活化能量线等作用下与上述具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂发生固化或交联而形成树脂(特别是固化树脂或交联树脂)。
多官能性(甲基)丙烯酸酯的官能团可以是环氧基、异氰酸酯基、烷氧基甲硅烷基、硅烷醇基、聚合性基团(乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酰基等)等,通常,是能够在短时间内固化的光固化性基团(特别是紫外线固化性基团),例如自由聚合性基团(乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酰基等)或感光性基团(肉桂酰基等),特别优选自由聚合性基团。
多官能性(甲基)丙烯酸酯至少具有两个(优选2~6个,更优选2~4个左右)聚合性不饱和键,可以列举例如:烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯[例如,乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯等C2-10烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯等],聚氧烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯[例如,一缩二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、一缩二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚氧四亚甲基二醇二(甲基)丙烯酸酯等(聚)氧烷撑二醇二(甲基)丙烯酸酯等],具有桥环式(架橋環式)烃基的二(甲基)丙烯酸酯[例如,三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、金刚烷二(甲基)丙烯酸酯等]、具有3~6个左右的聚合性不饱和键的多官能性单体[例如,三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等]。另外,多官能性(甲基)丙烯酸酯具有两个以上聚合性不饱和键时,也可以是低聚物或树脂,例如,可以是双酚A-氧化烯加成物的(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯(双酚A型环氧(甲基)丙烯酸酯、酚醛清漆型环氧(甲基)丙烯酸酯等)、聚酯(甲基)丙烯酸酯(例如,脂肪族聚酯型(甲基)丙烯酸酯、芳香族聚酯型(甲基)丙烯酸酯等)、(聚)氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯(聚酯型氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚型氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯等)、聚硅氧烷(甲基)丙烯酸酯等。这些多官能性(甲基)丙烯酸酯可以单独使用,也可以组合两种以上使用。在这些多官能性(甲基)丙烯酸酯中,优选具有3~6个左右的聚合性不饱和键的多官能性单体,特别优选一缩二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等一缩二季戊四醇四至六(甲基)丙烯酸酯。
考虑到与聚合物之间的相容性,多官能性(甲基)丙烯酸酯的分子量为5000以下,优选2000以下,更优选1000以下左右。需要说明的是,多官能性(甲基)丙烯酸酯的分子量的下限值为乙二醇二(甲基)丙烯酸酯的分子量。
多官能性(甲基)丙烯酸酯根据种类的不同,也可与固化剂组合使用。例如,多官能性(甲基)丙烯酸酯可与胺类、多元羧酸类等固化剂组合使用,也可以与光聚合引发剂组合使用。
作为上述光聚合引发剂,可以列举常用成分,可列举例如,苯乙酮类或苯丙酮类、苯偶酰类、苯偶姻类、二苯甲酮类、噻吨酮类、酰基膦氧化物(アシルホスフインオキシド)类等。
相对于100重量份的多官能性(甲基)丙烯酸酯,光固化剂等固化剂的含量为0.1~20重量份,优选为0.5~10重量份,更优选为1~8重量份(特别优选为1~5重量份)左右,也可以为3~8重量份左右。
多官能性(甲基)丙烯酸酯还可以含有固化促进剂或交联剂。例如,多官能性(甲基)丙烯酸酯也可以与光固化促进剂,例如叔胺类(二烷基氨基苯甲酸酯等)、膦类光聚合促进剂等组合使用。
另外,多官能性(甲基)丙烯酸酯还可以含有单官能性乙烯基类化合物[(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸类单体,例如(甲基)丙烯酸烷基酯((甲基)丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸C1-6烷基酯等)、(甲基)丙烯酸环烷基酯、具有桥环式烃基的(甲基)丙烯酸酯((甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯等)、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯;乙酸乙烯酯等乙烯基酯、乙烯基吡咯烷酮等乙烯基类单体等]。
(对流)
在本发明中,在涂布了含有上述两种(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯的溶液之后,通过对流,使涂膜表面隆起,在膜表面上方向无规地分散形成带状凸部。一般来说,对流是通过下述过程产生:在溶剂蒸发干燥的同时,涂膜表面附近因蒸发吸热而被冷却,结果,在涂膜的上层与下层之间产生临界以上的温度差,从而产生对流。这样的对流被称为贝纳尔型对流。另外,贝纳尔型对流是由贝纳尔发现并由瑞利建立了理论体系,因此也称为贝纳尔-瑞利对流。其临界温度差ΔT由涂膜的厚度d、涂膜(溶液)的运动粘性系数v、涂膜的温度传导率κ、涂膜的体积膨胀系数α、重力加速度g决定。对流在瑞利数Ra超过特定的临界值时发生,瑞利数Ra如下定义。
Ra=(α·g·ΔT·d3)/(κ·v)
如上发生的对流,有规则地重复上升运动与下降运动,具有大致规则或周期性的间隔的凸形状在膜表面排列成无规的带状域。已知该域的长宽比(aspect ratio,涂布方向/厚度方向的长度比)为2/1~3/1左右。
此外,对于对流的方式没有特别的限定,也可以是其它对流,例如,可以是表面张力分布不均所引起的马兰戈尼对流(密度差对流)。马兰戈尼对流是指,以表面张力差Δσ为驱动力的流动。一般来说,表面张力随温度及浓度的变化较大,因此在涂布薄膜表面上如果存在温度和浓度梯度,则会发生从表面张力低的点到高的点的马兰戈尼流动。另一方面,伴随着因干燥引起的溶剂蒸发,会引起粘性阻力的增加,而粘性阻力的增加会作用于抑制马兰戈尼流动的方向。马兰戈尼对流发生的临界条件可以通过表面张力和粘性力之比、即马兰戈尼数Ma来表达,通过温度T、涂布液的热扩散系数α、膜厚h、粘度μ给出以下公式。已知当马兰戈尼数超过某一临界值Mac时,会发生涡对流(渦対流),其经常会在膜厚大,粘度低的干燥初期出现。
Ma=Δσh/(αμ)
(对流和相分离的组合使用)
在本发明中,如上所述地使对流发生,从而形成因对流的流动及固体成分浓度差而产生的表面的凹凸形状,也可以在发生上述对流的同时,使用含有两种(甲基)丙烯酸类树脂和多官能性(甲基)丙烯酸酯的溶液,使上述这些成分中的至少两种成分发生相分离,来形成相分离结构。对于组合使用对流和相分离的详细原理还无法解释清楚,但可以推定如下。
通过组合使用对流和相分离,首先,在涂布后产生对流域。接着,各个对流域内发生相分离,相分离的结构随着时间的推移而变大,但在相邻对流域的域壁处,相分离停止生长。其结果,域形成受到控制,得到与对流域的尺寸、排列相对应的间隔,并伴随相分离结构而形成了具有良好的形状、高度的凹凸形状。即,可以得到形状、排列、大小均得到充分控制的防眩性薄膜。
(溶剂)
在本发明中,通过使含有两种(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯的溶液中的溶剂蒸发,可以进行上述对流及相分离。特别是,在溶液所含有的成分中,溶剂是为使对流稳定发生所必不可缺的。这是因为,伴随蒸发的气化热,可起到降低涂膜表面温度的作用,进一步起到使发生的对流不发生滞留地流动的作用。
溶剂可以根据所使用的(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯的种类和溶解性来进行选择,使用混合溶剂时,只要是其中的至少一种溶剂能够将固体成分(两种(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯、反应引发剂、其它添加剂)均匀溶解即可。作为这样的溶剂,可以举出例如:酮类(乙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等)、醚类(二烷、四氢呋喃等)、脂肪族烃类(己烷等)、脂环族烃类(环己烷等)、芳香族烃类(苯、甲苯等)、卤代烃类(二氯甲烷、二氯乙烷等)、酯类(乙酸甲酯、乙酸乙酯等)、水、醇类(乙醇、异丙醇、丁醇、环己醇等)、溶纤剂类(甲基溶纤剂、乙基溶纤剂等)、乙酸溶纤剂类、酰胺类(二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
需要说明的是,在日本特开2004-126495号公报中公开了如下方法:与本发明一样,在从均匀溶解有至少一种聚合物与至少一种固化性树脂前体的溶液中蒸发溶剂而制备片材的方法中,在适当的条件下进行失稳分解,之后通过使上述前体固化来制备防眩层的方法。在该文献中,公开了通过失稳分解中的相分离在防眩性膜表面上形成凹凸形状的方法,但没有关于对流的记载。
在本发明中,为了产生上述的对流域,作为溶剂,优选使用在常压下沸点在100℃以上的溶剂。进一步,为了生成对流单元,其溶剂优选由至少两种沸点不同的溶剂构成。另外,在使用两种沸点不同的溶剂时,高沸点溶剂的沸点为100℃以上,通常为100~200℃左右,优选为105~150℃,更优选为110~130℃左右。特别是从组合使用对流单元和相分离的观点来看,优选将至少一种沸点为100℃以上的溶剂和至少一种沸点低于100℃的溶剂组合使用。当使用这样的混合溶剂时,伴随低沸点溶剂的蒸发,可使上层与下层之间产生温度差,而高沸点的溶剂残留在涂膜中来维持流动性。
作为常压下沸点为100℃以上的溶剂,可以举出例如:芳香族烃类(甲苯、二甲苯等)、醇类(丁醇、戊醇、己醇等C4-8烷基醇等)、烷氧基醇类(甲氧基乙醇、甲氧基丙醇、丁氧基乙醇等C1-6烷氧基C2-6烷基醇等)、亚烷基二醇类(乙二醇、丙二醇等C2-4亚烷基二醇等)、酮类(环己酮等)、亚砜类(二甲亚砜等)等。这些溶剂可以单独使用,也可以组合两种以上使用。其中,优选正丁醇等C4-8烷基醇,甲氧基丙醇、丁氧基乙醇等C1-6烷氧基C2-6烷基醇,乙二醇等C2-4烷撑二醇等。
作为优选的组合,可以举出例如,沸点100℃以上的溶剂(正丁醇等醇类、甲氧基丙醇等烷氧基醇类等)与沸点低于100℃的溶剂(乙酮、甲基乙基酮等酮类等低沸点溶剂)的组合等。作为沸点低于100℃的溶剂(低沸点溶剂),除上述酮类之外,还可以举出:乙醇、异丙醇等C1-3烷醇类,乙腈等腈类,二氯甲烷、二氯乙烷等卤代C1-3烷烃类,异丙醚、二甲氧基乙烷等醚类,乙酸乙酯等乙酸C1-3烷基酯,己烷、环戊烷、环己烷等脂肪族烃类等。需要说明的是,低沸点溶剂的沸点可以为例如50~95℃,优选55~90℃,更优选60~85℃(例如65~80℃)左右。
对于具有不同沸点的溶剂的比例,没有特别地限定,但将沸点100℃以上的溶剂和沸点低于100℃的溶剂组合使用时(分别组合了两种以上溶剂时为总的重量比),例如,前者/后者=10/90~70/30,优选10/90~50/50,更优选15/85~40/60(特别优选20/80~40/60左右)。
另外,在将混合液或涂布液涂布在透明载体上时,根据透明载体的种类,可以选择不会溶解、侵蚀或溶胀透明载体的溶剂。例如,使用三乙酰基纤维素膜作为透明载体的情况下,作为混合液或涂布液的溶剂,使用例如四氢呋喃、甲基乙基酮、异丙醇、甲苯等时,可以在不损坏膜的性质的情况下形成防眩性薄膜。
在本发明中,在两种(甲基)丙烯酸酯类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯中,至少两种成分在加工温度附近会在彼此之间发生相分离。如果发生相分离的两者的相容性过低,在蒸发溶剂的过程中,会形成所产生的对流域的间隔狭窄而致密的结构,从而难以在防眩性薄膜上均匀地涂布低折射率层。需要说明的是,就非反应性(甲基)丙烯酸类树脂和多官能性(甲基)丙烯酸酯而言,通常来说彼此之间完全不相容、或显示弱的相容性。
多官能性(甲基)丙烯酸酯与具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸酯类树脂在加工温度附近彼此相容。另外,在多官能性(甲基)丙烯酸酯与非反应性(甲基)丙烯酸类树脂也相容的情况下,可以至少相分离成以下两相:以上述具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯作为主成分的混合物,和以非反应性(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯作为主成分的混合物。此时,如果两种(甲基)丙烯酸类树脂之间的相容性过低,则在蒸发溶剂的过程中,会形成所产生的对流域的间隔狭窄而致密的结构,从而难以在防眩性薄膜上均匀地涂布低折射率层。
当两种(甲基)丙烯酸类树脂之间彼此不相容时,要使组合使用的至少一种成分的(甲基)丙烯酸类树脂与多官能性(甲基)丙烯酸酯在加工温度附近彼此相容。即,只要多官能性(甲基)丙烯酸酯与至少任一种(甲基)丙烯酸类树脂相容即可,优选与两种(甲基)丙烯酸类树脂均相容。与两种(甲基)丙烯酸类树脂均相容的情况下,至少相分离成以下两相:以非反应性(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯作为主成分的混合物,和以反应性(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯作为主成分的混合物。
需要说明的是,(甲基)丙烯酸类树脂彼此之间的聚合物相分离性、以及(甲基)丙烯酸类树脂和多官能性(甲基)丙烯酸酯之间的相分离性可以通过如下方法简单地判断:使用两种成分各自的良溶剂来制备均匀的溶液,在缓慢地将溶剂蒸发的过程中,通过肉眼观察来确定残留固体成分是否白浊(白濁)。
此外,非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与由反应性(甲基)丙烯酸类树脂及多官能性(甲基)丙烯酸酯固化而生成的固化树脂或交联树脂的折射率通常互不相同。并且,非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与反应性(甲基)丙烯酸类树脂的折射率也互不相同。非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与固化或交联树脂之间的折射率之差、非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与反应性(甲基)丙烯酸类树脂之间的折射率之差可以为例如0.001~0.2,优选0.05~0.15左右。
伴随相分离的进行,会形成共连续相结构,进一步,相分离进行时,连续相又会因自身的表面张力而发生非连续化,成为液滴相结构(球状、真球状、圆盘状、椭圆体状等独立相的海岛结构)。这样一来,根据相分离的程度不同,也可以形成共连续相结构和液滴相结构的中间结构(从上述共连续相转变为液滴相的过程中的相结构)。在本发明中,防眩性薄膜的相分离结构可以是海岛结构(液滴相结构、或者一相为独立或孤立的相结构)、共连续相结构(或网眼结构),也可以是混合存在有共连续相结构与液滴相结构的中间结构。通过这些相分离结构,在溶剂干燥后,可以在防眩性薄膜表面上形成微细的凹凸。
在上述相分离结构中,从形成表面凹凸结构、并且提高表面硬度的观点来看,至少具有岛状域的液滴相结构是有利的。需要说明的是,由非反应性(甲基)丙烯酸类树脂与上述固化或交联树脂形成的相分离结构为海岛结构时,非反应性(甲基)丙烯酸类树脂成分也可以形成为海相,但考虑到表面硬度,优选非反应性(甲基)丙烯酸类树脂成分形成岛状域。其中,通过形成岛状域,在干燥后,可以在防眩层的表面上形成微细的凹凸。
对于非反应性(甲基)丙烯酸类树脂及反应性(甲基)丙烯酸类树脂的总量(聚合物成分的量)、与多官能性(甲基)丙烯酸酯之间的比例(重量比),没有特别地限定,例如,前者/后者=5/95~95/5,优选为10/90~90/10,更优选为20/80~80/20(特别优选为30/70~70/30)左右。
对于上述具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂和多官能性(甲基)丙烯酸酯之间的比例没有特殊限制,例如,可以将两者的反应性基团的摩尔数调整为等摩尔(例如,0.5~1.5倍摩尔,优选0.8~1.2倍摩尔)左右。另外,对于上述具有聚合性基团的反应性(甲基)丙烯酸类树脂和多官能性(甲基)丙烯酸酯的总量(固化性树脂前体成分)、与非反应性(甲基)丙烯酸类树脂之间的比例没有特殊限制,只要从前者/后者=99.9/0.1~10/90左右的范围中选择即可,例如,可以为99/1~30/70(特别优选98/2~50/50)左右。另外,非反应性(甲基)丙烯酸类树脂在全部成分中(固体成分)所占的比例为例如1~60重量%,优选3~30重量%,更优选4~15重量%左右。
(溶液的粘度及浓度)
根据本发明,如果产生对流时的溶液粘度过低,则为了保持伴随对流而隆起的表面的凹凸形状,优选溶液的粘度适当高,并且,为了产生不滞留的对流,优选粘度适当低的溶液。为了得到这样的溶液粘度,溶液的固体成分浓度例如为5~50重量%,优选10~50重量%,更优选15~40重量%左右。
(涂布厚度)
为了产生所需尺寸的对流域,溶液的涂布厚度例如为20~200μm,优选为20~100μm,更优选为20~50μm左右。例如,当凹凸形状的凸部之间距离(特别是凸部与凸部之间的作为平坦部的凹部的距离)为50μm左右时,以20~50μm左右的涂布厚度在透明载体上涂布溶液时,通过蒸发溶液中的部分低沸点溶剂,可以使涂膜厚度变薄,同时,在涂膜的上层与下层之间产生温度差,从而可产生具有50μm左右尺寸的对流。
(干燥温度)
优选在流延或涂布上述溶液之后,通过在低于溶剂沸点的低温(例如,比高沸点溶剂的沸点低1~120℃,优选低5~80℃,特别优选低10~60℃左右的低温)下蒸发溶剂,来诱发对流及相分离。例如,根据溶剂的沸点不同,可以在30~200℃(例如,30~100℃)、优选40~120℃,更优选40~80℃左右的温度下使其干燥。
特别地,为了产生对流,在载体上涂布并流延或涂布后,并不是马上投入到烘箱等干燥机中使其干燥,而是优选在常温或室温(例如0~40℃,优选5~30℃左右)下放置一定时间(例如1秒钟~1分钟,优选3~30秒钟,进一步优选5~20秒钟左右)之后,再投入到干燥机中。另外,对于干燥风量没有特别限定,但如果风量过强,则在对流充分发生之前发生干燥并固化,因此优选在50m/分钟以下(例如1~50m/分钟,优选1~30m/分钟,更优选1~10m/分钟左右)的风量条件下进行干燥。对于干燥风吹向防眩性薄膜的角度没有特别限定,例如,可以平行于防眩性薄膜,也可以垂直于防眩性薄膜。
(固化处理)
在干燥上述溶液之后,通过热或活化能量线(紫外线或电子束等)来固化或交联涂膜。固化方法可以根据上述固化性树脂前体成分的种类来选择,但通常采用照射紫外线或电子束等来进行固化的方法。常用的曝光光源通常是紫外线照射装置。需要说明的是,根据需要,光照也可以在不活泼气体氛围中进行。
(防眩性薄膜的特性)
就通过上述得到的防眩性薄膜而言,通过伴随着多种聚合物的相分离的对流,以与对流域的排列相对应、且相对得到了控制的间隔,在膜表面上方向无规地分散并形成带状(或线状)凸部。各带状凸部的形状(膜表面的二维形状)通常为接近直线状、或为部分或整体上具有曲线部的带状,通过部分的重复,也可以形成椭圆形状或交叉形状。这样的带状凸部均匀分散在膜的表面,形成如上所述的部分连续的结构,因此可以观察到在膜的表面形成有二维网状的网眼状结构(如香瓜皮一样的网眼状图样)。需要说明的是,这样的带状凸部只要是大体上形成网眼状结构即可,通常形成的是连续部分和非连续部分混合存在的结构。
带状凸部的平均高度例如为0.05~10μm,优选为0.1~5μm,更优选为0.3~3μm(特别优选为0.5~2μm)左右。带状凸部的平均宽度例如为0.1~30μm,优选为1~20μm,更优选为3~15μm(特别优选为5~10μm)左右。带状凸部的高度及宽度如果均过大,则相对于低折射率层的随动性降低,相反,如果过小,则防眩性能下降。
在本发明中,由于选定特定的(甲基)丙烯酸类树脂来产生相分离及对流,因此,由对流产生的隆起区域成为上述的带状凸部,其在膜表面所占的面积也减少。具体来说,带状凸部的面积比例相对于整个表面为50%以下(例如1~50%),优选为10~48%,更优选为20~45%(特别优选为30~45%)左右。由于在膜表面上带状凸部的面积处于上述这样的低范围,因此本发明的防眩性薄膜形成的作为凹部的平坦部的面积变大,防眩性薄膜相对于低折射率层的随动性得以提高。需要说明的是,在本发明中,该带状凸部的面积不是立体的带状凸部的表面积,而是基于由显微镜照片观察的二维面积而计算的数值。
另外,就上述带状凸部而言,在其凸部表面上也可以具有凹部(或洼地)。对于凹部的形状、个数没有特别限定,但通常形成的是与带状凸部的形状相对应的带状凹部。即,带状凹部沿着带状凸部的长度方向形成,形成后,带状凸部的两侧部可以沿长度方向像堤坝(堤防)(河堤(土手)或垄(畝))一样伸出。形成这样凹部的理由尚不清楚,但是由于是伴随着相分离及对流,在带状凸部隆起的同时形成这样的凹部,而这样的凹部可使域的凸部之间的间隔更为均等,可以形成具有均匀间隔的凹凸形状,因此特别优选。需要说明的是,凹部也可以不与带状凸部的形状相对应地形成,例如也可以形成点状凹部。
凹部的平均深度例如为0.001~5μm,优选为0.005~3μm,更优选为0.01~2μm(特别优选为0.1~1μm)左右。
通常,通过对流形成的凹凸形状,其间隔处实质上具有规则性或周期性。例如,平均凸部间距离Sm可以为10~300μm左右,优选为25~250μm,进一步优选为30~200μm左右。平均凸部间距离Sm可根据例如对流发生时的涂膜厚度来调控。
防眩性薄膜的总光线透射率例如可以为70~100%,优选为80~100%,进一步优选为85~100%(例如85~95%),特别优选为90~100%(例如90~99%)左右。
防眩性薄膜的雾度为例如0.5~50%,优选为1~40%,进一步优选为2~35%左右。另外,当在防眩性薄膜上涂层了后述的低折射率层时,其雾度通常比单独的防眩性薄膜的雾度低1~10%左右。当组合防眩性薄膜和低折射率层时,雾度为例如0.5~30%,优选为1~25%,进一步优选为1~20%左右,通常是1~10%左右。在形成低折射率层时,优选在考虑到雾度的降低的情况下对防眩性薄膜的雾度进行调节。
雾度和总光线透射率是基于JIS K7105标准,使用日本电色工业(株)制造的NDH-300A雾度仪测量得到的。
在使用宽0.5mm的光学狭缝的情况下,防眩性薄膜的透射像鲜明度(透過像鮮明度)可以选自10~100%左右的范围,但优选为10%以上且低于90%,进一步优选20~80%左右。
透射像鲜明度是指,将透过膜的光的模糊(ボケ)或畸变(歪)加以定量化的尺度。透射像鲜明度是通过光学狭缝来测定、并由光学狭缝的明暗部的光量而计算出的值,其中,所述光学狭缝用来移动来自膜的透射光。即,当膜使透射光变模糊时,在光学狭缝上成像的狭缝的像会变粗,使得透过部的光量为100%以下,另一方面,在非透射部发生漏光,因此,非透射部的光量为0%以上。透射像鲜明度的C值由下式来定义,其中,M为光学狭缝透明部的透射光最大值,m为非透明部的透射光最小值。
C(%)=[(M-m)/(M+m)]×100
即,C值越接近100%,则由防眩性薄膜引起的像的模糊程度越小[参考文献:须贺、三田村,涂装技术,1985年7月号]。
作为测量上述透射像鲜明度的测量装置,可以使用Suga Test Instruments Co.,Ltd.制备的写像性测量仪(写像性測定器)ICM-1DP。作为光学狭缝,可以使用0.125~2mm宽的光学狭缝。
就防眩性薄膜的粗糙度而言,其中心线平均粗糙度Ra为0.01~0.25μm左右,优选为0.01~0.2μm,进一步优选为0.02~0.15μm左右。另外,对于在防眩性薄膜上涂敷低折射率层的情况,涂敷低折射率层之后的粗糙度的值优选在该范围内。
为了赋予适当的硬涂性和表面凹凸形状,防眩性薄膜的厚度可以是例如0.3~25μm,优选是1~20μm(例如1~18μm)左右,通常是6~15μm(特别优选是8~15μm)左右。需要说明的是,当不与载体组合、而是单独使用防眩性薄膜时,防眩性薄膜的厚度可以为例如1~100μm,优选为2~70μm,进一步优选为3~50μm左右。
[防眩性膜]
可以通过使用非剥离性载体(优选透明载体)作为上述防眩性薄膜的载体,来获得具有包含载体和形成在该载体上的防眩性薄膜的叠层结构的防眩性膜。另外,在该防眩性膜的防眩性薄膜上,还可以进一步形成低折射率层(薄膜层)。此外,将低折射率层叠层在防眩性薄膜上之后,可以将载体从防眩性薄膜上剥离、或将防眩性薄膜从载体上剥离,然后通过将低折射率层叠层在上述防眩层上,来得到具有包含防眩层及低折射率层的叠层结构的防眩性膜。作为载体,可以使用具有透光性的载体,例如,可以使用合成树脂膜等透明载体。另外,具有透光性的载体也可以由用于形成光学部件的透明聚合物膜构成。
(透明载体)
作为透明载体(或基体材料片),除了玻璃、陶瓷以外,还可以举出树脂片。作为构成透明载体的树脂,可以使用与上述防眩层相同的树脂。作为优选的透明载体,可以适用透明性聚合物膜,可以举出例如:由纤维素衍生物[三乙酸纤维素(TAC)、二乙酸纤维素等乙酸纤维素等]、聚酯类树脂[聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚芳酯类树脂等]、聚砜类树脂[聚砜、聚醚砜(PES)等]、聚醚酮类树脂[聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)等]、聚碳酸酯类树脂(PC)、聚烯烃类树脂(聚乙烯、聚丙烯等)、环状聚烯烃类树脂[ア一トン(ARTON)、ゼオネツクス(ZEONEX)等]、含卤树脂(聚偏氯乙烯等)、(甲基)丙烯酸类树脂、苯乙烯类树脂(聚苯乙烯等)、乙酸乙烯酯或乙烯醇类树脂(聚乙烯醇等)等形成的膜。透明载体可以是经过单轴或双轴拉伸的材料,但优选为光学各向同性的材料。优选的透明载体为低双折射率的支持片或膜。作为光学各向同性的透明载体,可以举出未拉伸片或膜,例如,聚酯(PET、PBT等)、纤维素酯类、特别是乙酸纤维素类(二乙酸纤维素、三乙酸纤维素等乙酸纤维素,乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等乙酸C3-4有机酸纤维素)等形成的片或膜。二维结构的载体的厚度,例如可以从5~2000μm,优选15~1000μm,进一步优选20~500μm左右的范围中选择。
(低折射率层)
对低折射率层的材质没有特别限定,可以由树脂成分、无机或有机粒子及它们的组合等构成,但通常是由低折射率树脂构成的。通过将低折射率层叠层在上述防眩层的至少一面上,在设置低折射率层、使其为光学部件等中的最表面的情况等时,可以有效防止外部光(外部光源等)在防眩性膜的表面上发生反射。
低折射率树脂的折射率可以是例如1.20~1.49,优选是1.25~1.47,进一步优选是1.30~1.45左右。
作为低折射率树脂,可以举出例如:甲基戊烯树脂、一缩二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)树脂、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)等氟树脂等。此外,通常,低折射率层优选包含含氟化合物,使用含氟化合物时,可以将低折射率层的折射率降低到所期望范围。
作为上述含氟化合物,可列举:具有氟原子和在热或活化能量线(紫外线或电子束等)作用下发生反应的官能团(交联性基团或聚合性基团等固化性基团等),可在热或活化能量线等作用下发生固化或交联而形成含氟树脂(特别是固化树脂或交联树脂)的含氟树脂前体。
作为如上所述的含氟树脂前体,可以举出例如:含有氟原子的热固性化合物或树脂[具有氟原子、同时具有反应性基团(环氧基、异氰酸酯基、羧基、羟基等)、聚合性基团(乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯酰基等)等的低分子量化合物];在活化光线(紫外线等)作用下可固化的含有氟原子的光固化性化合物或树脂(光固化性的含氟单体或低聚物等紫外线固化性化合物等)等。
作为上述热固性化合物或树脂,可以举出例如:至少使用含氟单体而得到的低分子量树脂,例如,使用含氟多元醇(特别是二元醇)来代替全部或部分多元醇成分作为构成单体,所得到的环氧类含氟树脂;同样地,使用含氟多元醇和/或含氟原子的多元羧酸成分来代替全部或部分的多元醇和/或多元羧酸成分,所得到的不饱和聚酯类含氟树脂;使用含氟原子的多元醇和/或多异氰酸酯成分来代替全部或部分的多元醇和/或多异氰酸酯成分,所得到的氨基甲酸酯类含氟树脂等。这些热固性化合物或树脂可以单独使用一种,也可以组合两种以上使用。
在上述光固化性化合物中可含有例如单体、低聚物(或树脂,特别是低分子量树脂),作为单体,可以举出例如:与在上述防眩层部分举出的单官能性单体及多官能性单体相对应的含氟原子的单体[(甲基)丙烯酸的氟化烷基酯等含氟原子的(甲基)丙烯酸类单体、氟烯烃类等乙烯基类单体等单官能性单体;1-氟-1,2-二(甲基)丙烯酰氧基乙烯等氟化烷撑二醇的二(甲基)丙烯酸酯等]。另外,作为低聚物或树脂,可以使用与在上述防眩层部分举出的低聚物或树脂相对应的含氟原子的低聚物或树脂等。这些光固化性化合物可以单独使用,也可以组合两种以上使用。
含氟树脂的固化性树脂前体可以是例如溶液(涂敷液)状态的形式,这样的涂敷液也包括例如日本合成橡胶(株)制备的“TT1006A”及“JN7215”、大日本油墨化学工业(株)制备的“DEFENSA TR-330”等。
低折射率层的厚度可以为例如0.04~2μm,优选为0.06~0.5μm,进一步优选为0.08~0.3μm左右。
[光学部件]
通过对流,上述防眩性薄膜具有各个凸部的大小及凸部间距离被控制得基本均匀的凹凸形状,因此,其具有均质且高品质的防眩性。进而,其不仅具有高耐擦伤性(硬涂性),同时可以控制透过散射光的强度分布。特别是,可以各向同性地透射并散射透射光,同时可以使特定角度范围内的散射强度得以增大。进而,透射像的鲜明度优异,在显示面上文字模糊的现象也较少。另外,在形成低折射率层的情况下,在其表面上可以有效地防止外界光的反射。因此,本发明的防眩性薄膜适用于光学部件等用途,上述载体可以由用于形成各种光学部件的透明聚合物膜构成。与透明聚合物膜组合而得到的防眩性膜,可以直接作为光学部件使用,也可以与光学元件(例如,偏振片、相位差板、导光板等设置在光路内的各种光学元件)组合形成光学部件。即,可以在光学元件的至少一侧的光路面上设置或叠层上述防眩性膜。例如,可以在上述相位差板的至少一侧面上叠层防眩性膜,也可以在导光板的出射面上设置或叠层防眩性膜。
被赋予耐擦伤性的防眩性膜还可以作为保护膜发挥功能。因此,本发明的防眩性膜适用于下述叠层体:使用防眩性膜代替偏振片的两片保护膜中的至少一片保护膜而得到的叠层体(光学部件),即,在偏振片的至少一面上叠层了防眩性膜的叠层体(光学部件)。
[显示装置]
本发明的防眩性薄膜及防眩性膜可以用于各种显示装置,例如,液晶显示(LCD)装置、等离子体显示器、带有触摸面板的显示装置等显示装置。这些显示装置具备上述防眩性膜、光学部件(特别是,偏振片与防眩性膜的叠层体等)作为光学元件。特别是,由于在安装于高精细或高炫彩(精彩)液晶显示器等大型液晶显示装置中时也能够防止映入,因此优选在液晶显示装置中使用。
需要说明的是,液晶显示装置可以是利用外界光来照明具备液晶盒(液晶セル)的显示单元的反射型液晶显示装置,也可以是具备用以照明显示单元的背光单元的透射型液晶显示装置。在上述反射型液晶显示装置中,来自外部的入射光经由显示单元进入,透过显示单元的透射光在反射部件上反射后,可以照明显示单元。在反射型液晶显示装置中,可以在位于上述反射部件的前方的光路内设置上述防眩性膜或光学部件(特别是偏振片和防眩性膜的叠层体)。例如,可以在反射部件和显示单元之间、或在显示单元的前面等处,设置或叠层上述防眩性膜或光学部件。
在透射型液晶显示装置中,背光单元可以具备导光板(例如,截面为楔形的导光板),该导光板用于使来自光源(冷阴极管等管状光源、发光二极管等点状光源等)的光从导光板的一侧入射,并从前面的出射面射出。此外,根据需要,还可以在导光板的前面侧设置棱镜片。需要说明的是,通常在导光板的背面设置有反射部件,该反射部件用于将来自光源的光反射到出射面侧。在这样的透射型液晶显示装置中,通常,可以在光源前方的光路内设置或叠层上述防眩性膜或光学部件。例如,可以在导光板和显示单元之间、或在显示单元的前面等处设置或叠层上述防眩性膜或光学部件。
工业实用性
本发明用于需要防眩性及光散射性的各种用途中,例如,适于用作上述光学部件、液晶显示装置(特别是高精细或高炫彩显示装置)等显示装置中的光学元件。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行更为详细地说明,但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将侧链上具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂[重均分子量:25000,在(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物的部分羧基上加成了3,4-环氧环己烯基甲基丙烯酸酯的化合物;大赛璐化学工业(株)制造,CYCLOMER-P(ACA)320M,固体成分49.6重量%,溶剂:1-甲氧基-2-丙醇(MMPG)(沸点119℃)]5.65重量份、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(重均分子量480000,三菱Rayon(株)制造,BR88)0.9重量份、多官能丙烯酸类UV固化单体(双季戊四醇六丙烯酸酯,Daicel-UCB(株)制造,DPHA)6.3重量份、以及光引发剂(Ciba Specialty Chemicals公司制造,Irgacure184)0.5重量份溶解于下述溶剂中:20.1重量份的甲基乙基酮(MEK)(沸点80℃)、5.4重量份的1-丁醇(BuOH)(沸点113℃)、1.89重量份的1-甲氧基-2-丙醇(沸点119℃)。需要说明的是,PMMA和具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂不显示完全的相容性,并且随着该溶液的浓缩显示出微弱相分离性。使用绕线式刮漆器(wire bar)#24在三乙酰纤维素膜上流延该溶液之后,于室温下放置10秒钟,随后立即放入到70℃、风速3m/分的防爆烘箱内,保持5秒钟,使其伴随溶剂蒸发而产生对流单元。再使该涂膜在烘箱中进一步干燥2分钟,以使对流单元中产生相分离结构,从而形成了具有表面凹凸的厚度约9μm的涂层。此后,对涂层照射来自金属卤化物灯(Eyegraphics公司制造)的紫外线约30秒钟,由此进行UV固化处理,从而制备了具有硬涂性及表面凹凸结构的防眩性膜。
实施例2
使用绕线式刮漆器#5在实施例1的防眩性膜上涂布作为低折射率层的热固性含氟化合物涂布液(日产化学(株)制造,LR204-6,固体成分1重量%),干燥后,于90℃使其热固化5分钟,制备了低反射防眩膜。
实施例3
将侧链上具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂[在(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物的部分羧基上加成了3,4-环氧环己烯基甲基丙烯酸酯的化合物;大赛璐化学工业(株)制造,CYCLOMER-P(ACA)320M,固体成分49.6重量%,溶剂:1-甲氧基-2-丙醇(沸点119℃)]5.24重量份、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(重均分子量480000,三菱Rayon(株)制造,BR88)0.9重量份、多官能丙烯酸类UV固化单体(Daicel-UCB(株)制造,DPHA)6.5重量份、以及光引发剂(Ciba Specialty Chemicals公司制造,Irgacure184)0.5重量份溶解于下述溶剂中:36.8重量份的MEK(沸点80℃)、7.73重量份的1-丁醇(沸点113℃)。需要说明的是,PMMA和具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂不显示完全的相容性,并且随着该溶液的浓缩显示出微弱相分离性。使用绕线式刮漆器#34在三乙酰纤维素膜上流延该溶液之后,于室温下放置10秒钟,随后立即放入到60℃、风速3m/分的防爆烘箱内,保持5秒钟,使其伴随溶剂蒸发而产生对流单元。再使该涂膜在烘箱中进一步干燥2分钟,以使对流单元中产生相分离结构,从而形成了表面具有凹凸形状的厚度约9μm的涂层。此后,对涂层照射来自金属卤化物灯(Eyegraphics公司制造)的紫外线约30秒钟,由此进行UV固化处理,从而制备了具有硬涂性及表面具有凹凸结构的防眩性膜。
实施例4
使用绕线式刮漆器#5在实施例3的防眩性膜上涂布作为低折射率层的热固性含氟化合物涂布液(日产化学(株)制造,LR204-6,固体成分1重量%),干燥后,于90℃使其热固化5分钟,制备了低反射防眩膜。
比较例1
将侧链上具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂[在(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物的部分羧基上加成了3,4-环氧环己烯基甲基丙烯酸酯的化合物;大赛璐化学工业(株)制造,CYCLOMER-P(ACA)320M,固体成分49.6重量%,溶剂:1-甲氧基-2-丙醇(MMPG)(沸点119℃)]5.65重量份、乙酸丙酸纤维素(乙酰化度=2.5%,丙酰化度=46%,聚苯乙烯换算得到的数均分子量为75000;Eastman公司制造,CAP-482-20)0.9重量份、多官能丙烯酸类UV固化单体(Daicel-UCB(株)制造,DPHA)6.3重量份、以及光引发剂(Ciba Specialty Chemicals公司制造,Irgacure184)0.5重量份溶解到下述溶剂中:20.1重量份的甲基乙基酮(MEK)(沸点80℃)、5.4重量份的1-丁醇(BuOH)(沸点113℃)、1.89重量份的1-甲氧基-2-丙醇(沸点119℃)。需要说明的是,乙酸丙酸纤维素和具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂是不相容的,且随着该溶液的浓缩显示出相分离性。使用绕线式刮漆器#24在三乙酰纤维素膜上流延该溶液之后,于室温下放置10秒钟,随后立即放入到70℃、风速3m/分的防爆烘箱内,保持5秒钟,使其伴随溶剂蒸发而产生对流单元。再使该涂膜在烘箱中进一步干燥2分钟,以使对流单元中产生相分离结构,从而形成了具有表面凹凸的厚度约9μm的涂层。此后,对涂层照射来自金属卤化物灯(Eyegraphics公司制造)的紫外线约30秒钟,由此进行UV固化处理,从而制备了具有硬涂性及表面凹凸结构的防眩性膜。
比较例2
使用绕线式刮漆器#5在比较例1的防眩性膜上涂布作为低折射率层的热固性含氟化合物涂布液(日产化学(株)制造,LR204-6,固体成分1重量%),干燥后,于90℃使其热固化5分钟,制备了低反射防眩膜。
比较例3
将侧链上具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂[在(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物的部分羧基上加成了3,4-环氧环己烯基甲基丙烯酸酯的化合物;大赛璐化学工业(株)制造,CYCLOMER-P(ACA)320M,固体成分49.6重量%,溶剂:1-甲氧基-2-丙醇(沸点119℃)]5.24重量份、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(重均分子量25000;三菱Rayon(株)制造,BR87)0.9重量份、多官能丙烯酸类UV固化单体(Daicel-UCB(株)制造,DPHA)6.5重量份、以及光引发剂(Ciba Specialty Chemicals公司制造,Irgacure184)0.5重量份溶解到下述溶剂中:36.8重量份的MEK(沸点80℃)、7.73重量份的1-丁醇(沸点113℃)。需要说明的是,低分子量PMMA和具有聚合性不饱和基团的丙烯酸树脂显示完全的相容性,并且通过该溶液的浓缩无法引发相分离。使用绕线式刮漆器#34在三乙酰纤维素膜上流延该溶液之后,于室温下放置10秒钟,随后立即放入到60℃、风速3m/分的防爆烘箱内,保持5秒钟,使其伴随溶剂蒸发而产生对流单元。再使该涂膜在烘箱中进一步干燥2分钟,以使对流单元中产生相分离结构,从而形成了表面具有凹凸形状的厚度约9μm的涂层。此后,对涂层照射来自金属卤化物灯(Eyegraphics公司制造)的紫外线约30秒钟,由此进行UV固化处理,从而制备了具有硬涂性及表面具有凹凸结构的防眩性膜。
对实施例1~4及比较例1~3中得到的防眩性膜的防眩性薄膜中的总光线透射率、雾度、透射像鲜明度进行测定,结果如表1所示。
针对实施例1~4及比较例1~3中得到的防眩性膜的性能进行了下述评价:在照射外界光的光环境下,将得到的防眩性膜分别安装在正面亮度450cd/m2、对比度400比1、20英寸、分辨率60ppi的VA(垂直取向)型LCD面板的表面上,并按照下述标准对它们的防眩性、泛白(黑显示的暗淡(沈み))、图像的对比度进行了目测评价。
(防眩性)
A:无映入
B:稍有映入
C:映入强烈
(泛白)
A:可以观察到鲜明的黑显示
B:黑显示中稍稍观察到白度(白味)
C:黑显示中观察到白度
D:黑显示被观察为白色
(图像的对比度)
A:鲜明可见
B:基本鲜明可见
C:可见
D:难以看见
根据表1的结果可以明确:实施例1~4的防眩性膜无泛白,且防眩性及图像的对比度高。与此相对,就比较例1的膜而言,黑显示中可观察到白度,且图像的对比度低。另外,比较例2膜的雾度值高,且图像鲜明度低。此外,就比较例3的膜而言,映入强烈,防眩性低。
另外,在实施例2、4及比较例2中得到的防眩性膜的内侧贴合黑膜,并利用激光反射显微镜进行观察时,显示出拍下了表面凹凸形状的照片。图1~3分别是由实施例2、4、比较例2得到的防眩性膜中的表面凹凸形状的照片,其是通过激光反射显微镜观察到的物镜放大倍率5倍时的照片。
由图1和2的照片可以确认,在实施例2及4的膜的表面上,方向无规地分散并形成了闭合的带状凸部,可见,通过对流形成了凹凸形状。
与此相对,如图3的照片所示,就比较例2的膜而言,其形成了域间隔狭窄且平面部(海部)少的致密结构。
Claims (12)
1.一种防眩性薄膜,其包含下述固化物,所述固化物是重均分子量30000~1000000的非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、重均分子量1000~100000且具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯的固化物,其中,在该防眩性薄膜的表面上,方向无规地分散形成有带状凸部,并且,上述带状凸部的面积相对于整个表面所占的比例为50%以下。
2.权利要求1所述的防眩性薄膜,其中,具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂是侧链具有(甲基)丙烯酰基的(甲基)丙烯酸类树脂。
3.权利要求1所述的防眩性薄膜,其中,所述带状凸部的平均高度为0.05~10μm,且平均宽度为0.1~30μm。
4.权利要求1所述的防眩性薄膜,其中,所述带状凸部具有在长度方向上延伸的凹部。
5.权利要求1所述的防眩性薄膜,其中,在非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯中,至少两种成分因失稳分解而发生相分离,同时因产生对流而形成了带状凸部。
6.防眩性薄膜的制备方法,其包含下述步骤:
干燥步骤:涂布含有重均分子量30000~1000000的非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、重均分子量1000~100000且具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、多官能性(甲基)丙烯酸酯以及沸点100℃以上的溶剂的溶液,并使该溶液伴随溶剂挥发而产生对流;和
固化步骤:将干燥后的涂膜固化。
7.权利要求6所述的制备方法,其中,所述溶液中还含有沸点不同的溶剂。
8.权利要求6所述的制备方法,其中,
在干燥步骤中,非反应性(甲基)丙烯酸类树脂、具有聚合性基团的(甲基)丙烯酸类树脂、以及多官能性(甲基)丙烯酸酯中,至少两种成分因失稳分解而发生相分离,同时因溶液产生对流而引起表面隆起、形成带状凸部。
9.权利要求6所述的制备方法,其中,
在固化步骤中,通过照射选自活化能量线和热中的至少一种来固化涂膜。
10.一种防眩性膜,其包括透明性载体和形成在该载体上的权利要求1所述的防眩性薄膜。
11.权利要求10所述的防眩性膜,其中,在防眩性薄膜上还形成有低折射率层。
12.权利要求10所述的防眩性膜,其用于选自液晶显示装置、阴极射线管显示装置、等离子体显示器及触摸面板式输入装置中的至少一种显示装置。
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