CN102681051A - 光学膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光学膜的制造方法。准备第1涂布液及第2涂布液,第1涂布液包含一定量的透光性粒子、树脂及溶剂,第2涂布液包含少于所述一定量的量的透光性粒子、树脂及溶剂。在移行的带状支持体上,从支持体侧起以第2涂布液、第1涂布液的顺序进行多层涂布,形成第2涂膜与第1涂膜。一边使第1涂膜及第2涂膜干燥,一边使第1涂膜中的透光性粒子向第2涂膜侧移动。通过使第1涂膜与第2涂膜硬化而形成包含透光性粒子及树脂层的防眩性层。当将透光性粒子的平均粒径设为A,且将防眩性层的平均层厚设为L时,在防眩性层的垂直方向的剖面视图中,满足以下的关系。(1)2L/3-A/6~L-A/2:40%~100%,(2)L/3+A/6~2L/3-A/6:0%~50%,(3)A/2~L/3+A/6:0%~10%。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学膜的制造方法,尤其涉及一种包括含有透光性粒子的防眩性层的光学膜的制造方法。
背景技术
液晶显示装置(Liquid Crystal Display,LCD)、等离子体显示面板(PlasmaDisplay Panel,PDP)、电激发光显示器(Electroluminescence Display,ELD)或阴极射线管显示装置(Cathode Ray Tube,CRT)之类的各种影像显示装置中,为了防止由外光的反射或影像的映入所引起的对比度下降,而在显示器的表面使用防眩性抗反射膜等光学膜。此种抗反射膜通过光的散射或干扰来抑制影像的映入,或者降低反射率。最近,办公室或家庭环境中的LCD使用变广。对光学膜要求提高用来防止室内的萤光灯或收看者的影像映入至显示器表面的防眩性、以及进一步提高明处的显示对比度。
关于廉价且也可以大量生产的具有防眩性的光学膜,可列举在透明支持体的表面涂布包含透光性粒子的树脂而形成有在表面具有凹凸的防眩性层的光学膜。
专利文献1公开了一种防眩性层的层厚度大于透光性粒子的直径,透光性粒子在膜的水平、垂直方向凝集多个,且通过透光性粒子的凝集而形成防眩性层的凹凸的光学膜。
专利文献2公开了一种防眩性层的层厚度大于透光性粒子的直径,通过在防眩性层中将透光性粒子排列成一级来形成防眩性层的凹凸的光学膜。
然而,透光性粒子中包含由粒子制造引起的粗大粒子。粗大粒子在制作防眩性膜时成为点缺陷的原因,存在降低防眩性膜的生产产率的问题。点缺陷是在透光性粒子从防眩性层的表面突出了规定高度以上的情况下产生的缺陷。
为了解决该问题,存在通过将透光性粒子分级而使透光性粒子的粒径均匀的方法。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2005-316450号公报
[专利文献2]日本专利4376368号公报
发明内容
然而,由于预先对透光性粒子进行分级处理,因此透光性粒子的生产性降低,透光性粒子变得昂贵。因此,难以制造廉价且可大量生产的具有防眩性的光学膜。
本发明是为了解决所述问题而形成,目的在于提供一种由粗大粒子引起的点缺陷少且生产产率良好的具有防眩性层的光学膜的制造方法。
本发明的一态样的光学膜的制造方法包括:准备第1涂布液及第2涂布液的步骤,第1涂布液包含一定量的透光性粒子、树脂及溶剂,第2涂布液包含少于一定量的量的透光性粒子、树脂及溶剂,或者不含透光性粒子而包含树脂及溶剂;在移行的带状支持体上,从支持体侧起以第2涂布液、第1涂布液的顺序进行多层涂布,形成第2涂膜及第1涂膜的步骤;一边使第1涂膜及第2涂膜干燥,一边使第1涂膜中的透光性粒子向第2涂膜侧移动的步骤;通过使第1涂膜及第2涂膜硬化而形成包含透光性粒子及树脂层的防眩性层的步骤,其中当将透光性粒子的平均粒径设为A,且将防眩性层的平均层厚设为L时,在防眩性层的垂直方向的剖面视图中,透光性粒子的中心位置的存在比率与树脂层中的从支持体侧起的距离满足以下的关系。
(1)2L/3-A/6~L-A/2:40%~100%
(2)L/3+A/6~2L/3-A/6:0%~50%
(3)A/2~L/3+A/6:0%~10%
依据本发明,一边使第1涂膜及第2涂膜干燥,一边使第1涂膜中的透光性粒子向第2涂膜侧移动。如此形成的防眩性层中,可使透光性粒子偏在于树脂层的表面侧,而且可防止透光性粒子从防眩性层的表层大幅度突出。特别是由于粒径大的透光性粒子向第2涂膜侧移动,因此可将粒径大的透光性粒子配置于树脂层中的支持体侧。能够防止粒径大的透光性粒子从树脂层的表面突出,能够抑制点缺陷。
另外,通过使透光性粒子偏在于树脂层的表面侧,可将透光性粒子有效地用于形成凹凸。所谓防眩性层,是指通过在树脂层中含有粒子,在树脂层的表面形成凹凸而具有光扩散功能的层。
本发明的另一态样的光学膜的制造方法优选为:第1涂膜的膜厚为透光性粒子的平均粒径A的1倍以上且小于2倍。依据另一态样,当形成防眩性层时,可抑制透光性粒子彼此在防眩性层中相对于膜面而在垂直方向上堆积。由此,能够有效地防止点缺陷。
本发明的另一态样的光学膜的制造方法优选为:当将第1涂膜及第2涂膜干燥时,第1涂膜与第2涂膜相对于支持体而配置于上侧。依据另一态样,可利用重力使第1涂膜中的透光性粒子向第2涂膜侧移动。
本发明的另一态样的光学膜的制造方法优选为:防眩性层的平均层厚L与透光性粒子的平均粒径A满足1.2<L/A<3.6的关系。若L/A小于1.2,则防眩性过高且容易产生点缺陷。若L/A大于3.6,则防眩性减少。
本发明的另一态样的光学膜的制造方法优选为:透光性粒子具有大于1.5μm且为10μm以下的平均粒径。
本发明的另一态样的光学膜的制造方法优选为:防眩性层具有Sm>40μm的凹凸平均间隔。由于满足Sm>40μm的凹凸平均间隔而成为黑色紧密度(black tightness)良好的面状。
依据本发明的光学膜的制造方法,由粗大粒子引起的点缺陷少,可以高生产产率制造具有防眩性层的光学膜。
附图说明
图1是示意性表示防眩性膜的剖面图。
图2是用来对透光性粒子的存在率进行说明的说明图。
图3是表示多层涂布的概念图。
图4(a)及图4(b)是表示涂膜的干燥的进行状态的图。
具体实施方式
以下依据附图来对本发明的优选实施形态进行说明。本发明是通过以下的优选实施形态来进行说明,但只要不脱离本发明的范围,则可利用多种方法进行变更,能够利用本实施形态以外的其他实施形态。因此,本发明的范围内的所有变更均包含于专利申请的范围内。
所谓“(数值1)~(数值2)”的记载是表示“(数值1)以上(数值2)以下”的含义。另外,本说明书中,所谓“(甲基)丙烯酸酯”的记载是表示“丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯的至少任一个”的含义。“(甲基)丙烯酸”等也相同。
<结构>
图1表示作为光学膜之一的防眩性膜的基本结构的剖面图。图1所示的防眩性膜10包括支持体3、设置于支持体3上的防眩性层1。防眩性层1包括树脂层1b、树脂层1c及分散于树脂层1b、树脂层1c中的透光性粒子1a。由于存在透光性粒子1a,而在防眩性层1的表面形成凹凸。利用表面的凹凸来发挥防眩性。本实施形态中,防眩性层1是通过将2种涂布液进行多层涂布来制造,包括树脂层1b、树脂层1c。图1中以假想的虚线表示与树脂层1b、树脂层1c的边界。然而,实际上防眩性层1的树脂层1b、树脂层1c形成一体。
防眩性膜10在支持体3上至少包括1层防眩性层。可视目的来设置单独或多层的其他功能层。通过在防眩性层1的上层侧形成低折射率层,能够防止反射。(在设置有低折射率层的情况下,作为抗反射膜而发挥作用)。在具有低折射率层的情况,也有将防眩性膜称为抗反射膜的情况。将防眩性膜以及抗反射膜的优选层构成的例子示于下述。
··支持体/防眩性层
··支持体/防眩性层/低折射率层
··支持体/防眩性层/高折射率层/低折射率层
··支持体/防眩性层/高折射率层/中折射率层/低折射率层
<支持体>
支持体为透明树脂膜、透明树脂板、透明树脂片或透明玻璃等,并无特别限定。透明树脂膜可使用:酰化纤维素(cellulose acylate)膜(例如,三乙酸纤维素膜(折射率1.48)、二乙酸纤维素膜、乙酸丁酸纤维素膜、乙酸丙酸纤维素膜)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)膜、聚醚砜膜、聚丙烯酸系树脂膜、聚氨基甲酸酯系树脂膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜、聚醚膜、聚甲基戊烯膜、聚醚酮膜、(甲基)丙烯腈膜等。
支持体的厚度通常可使用25μm~1000μm左右的厚度,优选为25μm~250μm,更优选为30μm~90μm。
支持体的宽度可使用任意的宽度,就操作、获得率、生产性的方面而言,通常使用100mm~5000mm的宽度,优选为800mm~3000mm,尤其优选为1000mm~2000mm。
支持体的表面优选为平滑,平均粗糙度Ra的值优选为1μm以下,优选为0.0001μm~0.5μm,尤其优选为0.001μm~0.1μm。
<防眩性层>
防眩性层是为了对膜赋予由表面散射引起的防眩性、及优选为用来提高膜的耐擦伤性的硬涂性的目的而形成。
防眩性层含有可赋予硬涂性的粘合剂、用来赋予防眩性的透光性粒子、以及有机溶剂作为必需成分。利用透光性粒子自身的突起或者由多个粒子的集合体形成的突起来形成表面的凹凸。
通过透光性粒子的分散而形成的防眩性层包含粘合剂及分散于粘合剂中的透光性粒子。防眩性层优选为兼具防眩性及硬涂性。
本实施形态中,防眩性层1是通过将2种涂布液进行多层涂布而制造,包括树脂层1b、树脂层1c。因此,根据防眩性层1所要求的功能,树脂层1b、树脂层1c的形成用涂布液中包含所需的各种材料。
透光性粒子1a优选为具有大于1.5μm且小于10μm的粒径。在透光性粒子1a的粒径大于1.5μm且为5μm以下的情况下,可使层薄膜化,由此可抑制卷缩。在透光性粒子1a的粒径大于5μm且小于10μm的情况下,可抑制由黑色矩阵及透镜片引起的云纹式样的产生。
本实施形态中,透光性粒子1a偏在于树脂层1b、树脂层1c的表层侧。图2是防眩性层1的剖面的部分放大图。透光性粒子1a的分布是以透光性粒子1a的中心位置为基准进行评价。将透光性粒子1a的平均粒径设为A,且将防眩性层1的平均层厚设为L。当将(L-A)的范围分割为区域(1)~区域(3)的三部分时,透光性粒子1a的中心位置的存在比率与各区域的从支持体侧起的距离具有以下的关系。
(1)2L/3-A/6~L-A/2:40%~100%
(2)L/3+A/6~2L/3-A/6:0%~50%
(3)A/2~L/3+A/6:0%~10%
此外,2L/3-A/6~L-A/2是指大于2L/3-A/6且为L-A/2以下,L/3+A/6~2L/3-A/6是指大于L/3+A/6且为2L/3-A/6以下,A/2~L/3+A/6是指A/2以上L/3+A/6以下。
通过使透光性粒子1a偏在于树脂层1b、树脂层1c的表层侧,可将透光性粒子1a效率良好地用于形成发挥防眩性的凹凸。另外,在树脂层1b、树脂层1c中的支持体3侧,透光性粒子1a存在不多。能够防止透光性粒子1a彼此重叠而从树脂层1b大幅度突出。
<高折射率层、中折射率层>
通过设置高折射率层、中折射率层,能够提高抗反射性。
以下的本说明书中,有时将该高折射率层与中折射率层总称为高折射率层。此外,本发明中,高折射率层、中折射率层、低折射率层的“高”、“中”、“低”是表示层相互间的相对的折射率大小关系。另外,若就与透明支持体的关系而言,折射率优选为满足透明支持体>低折射率层、高折射率层>透明支持体的关系。
另外,本说明书中,有时将高折射率层、中折射率层、低折射率层总称为抗反射层。
为了在高折射率层上构筑低折射率层来制作抗反射膜,高折射率层的折射率优选为1.55~2.40,更优选为1.60~2.20,尤其优选为1.65~2.10,最优选为1.80~2.00。
在以距离支持体近的顺序涂设中折射率层、高折射率层、低折射率层来制成抗反射膜的情况下,高折射率层的折射率优选为1.65至2.40,尤其优选为1.70至2.20。中折射率层的折射率调整为低折射率层的折射率与高折射率层的折射率之间的值。中折射率层的折射率优选为1.55至1.80。
高折射率层以及中折射率层中使用的以TiO2作为主成分的无机粒子是在分散物的状态下用于形成高折射率层以及中折射率层。
无机粒子的分散中,在分散剂的存在下分散于分散介质中。
本发明中使用的高折射率层以及中折射率层优选为:向在分散介质中分散有无机粒子的分散液中,优选为进而添加对形成基质而言所必需的粘合剂前驱物(例如,后述的电离辐射硬化性的多官能单体或多官能低聚物等)、光聚合开始剂等来制成高折射率层以及中折射率层形成用的涂布组成物,在透明支持体上涂布高折射率层以及中折射率层形成用的涂布组成物,通过电离辐射硬化性化合物(例如多官能单体或多官能低聚物等)的交联反应或者聚合反应而硬化形成。
进而,优选为在将高折射率层以及中折射率层的粘合剂进行层涂布的同时或者涂布后,使其与分散剂进行交联反应或者聚合反应。
以所述方式制作的高折射率层以及中折射率层的粘合剂成为例如所述优选的分散剂与电离辐射硬化性的多官能单体或多官能低聚物进行交联或者聚合反应,而在粘合剂中取入分散剂的阴离子性基的形式。进而高折射率层以及中折射率层的粘合剂的阴离子性基具有维持无机粒子的分散状态的功能,交联或者聚合结构对粘合剂赋予皮膜形成能力,改良含有无机粒子的高折射率层以及中折射率层的物理强度、耐化学品性、耐候性。
<低折射率层>
为了降低本发明的膜的反射率,必须使用低折射率层。
低折射率层的折射率优选为1.20~1.46,更优选为1.25~1.46,特别优选为1.30~1.46。
低折射率层的厚度优选为50nm~200nm,尤其优选为70nm~100nm。低折射率层的雾度优选为3%以下,尤其优选为2%以下,最优选为1%以下。具体的低折射率层的强度在500g荷重的铅笔硬度试验中优选为H以上,尤其优选为2H以上,最优选为3H以上。
另外,为了改良光学膜的防污性能,表面对水的接触角优选为90度以上。尤其优选为95度以上,特别优选为100度以上。
硬化性组成物优选为含有(A)含氟聚合物、(B)无机粒子、(C)有机硅烷化合物而成。
低折射率层中,为了将本发明的微粒子分散、固定而使用粘合剂。作为粘合剂,可使用硬涂层中所述的粘合剂,优选为使用粘合剂自身的折射率低的含氟聚合物、或者含氟溶胶凝胶素材等。含氟聚合物或者含氟溶胶凝胶优选为利用热或者电离辐射而交联,所形成的低折射率层表面的动摩擦系数成为0.03~0.30,且对水的接触角成为85°~120°的素材。
(涂布液的构成物)
1-(1)粘合剂
本实施形态的光学膜可通过电离辐射硬化性化合物的交联反应、或者聚合反应而形成。即,可通过将包含电离辐射硬化性的多官能单体或多官能低聚物的涂布组成物作为粘合剂而涂布于透明支持体上,使多官能单体或多官能低聚物进行交联反应、或者聚合反应而形成。
电离辐射硬化性的多官能单体或多官能低聚物的官能基优选为光、电子束、辐射聚合性的官能基,其中优选为光聚合性官能基。
光聚合性官能基可列举(甲基)丙烯酰基、乙烯基、苯乙烯基、烯丙基等不饱和的聚合性官能基等,其中优选为(甲基)丙烯酰基。
具有光聚合性官能基的光聚合性多官能单体的具体例可列举:
新戊二醇丙烯酸酯、1,6-己二醇(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类;
三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯等聚氧亚烷基二醇的(甲基)丙烯酸二酯类;
季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯等多元醇的(甲基)丙烯酸二酯类;
2,2-双{4-(丙烯酰氧基-二乙氧基)苯基}丙烷、2-2-双{4-(丙烯酰氧基-多丙氧基)苯基}丙烷等环氧乙烷或者环氧丙烷加成物的(甲基)丙烯酸二酯类等。
进而,环氧(甲基)丙烯酸酯类、氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯类、聚酯(甲基)丙烯酸酯类也优选用作光聚合性多官能单体。
其中,优选为多元醇与(甲基)丙烯酸的酯类。尤其优选为1分子中具有3个以上(甲基)丙烯酰基的多官能单体。具体而言可列举: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、1,2,4-环己烷四(甲基)丙烯酸酯、五丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇三丙烯酸酯、(二)季戊四醇五丙烯酸酯、(二)季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、(二)季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇三丙烯酸酯、三季戊四醇六丙烯酸酯等。本说明书中,“(甲基)丙烯酸酯”、“(甲基)丙烯酸”、“(甲基)丙烯酰基”分别表示“丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯”、“丙烯酸或者甲基丙烯酸”、“丙烯酰基或者甲基丙烯酰基”。
作为单体粘合剂,为了控制各层的折射率,可使用折射率不同的单体。特别是作为高折射率单体的例子,包含:双(4-甲基丙烯酰基硫苯基)硫醚、乙烯基萘、乙烯基苯基硫醚、4-甲基丙烯酰氧基苯基-4′-甲氧基苯基硫醚等。
另外,也可使用例如日本专利特开2005-76005号、日本专利特开2005-36105号中记载的树枝状聚合物,或例如日本专利特开2005-60425号记载的含降冰片烯环的单体。
多官能单体可并用两种以上。
这些具有乙烯性不饱和基的单体的聚合可在光自由基开始剂或者热自由基开始剂的存在下,通过照射电离辐射或者加热来进行。
光聚合性多官能单体的聚合反应中优选为使用光聚合开始剂。光聚合开始剂优选为光自由基聚合开始剂及光阳离子聚合开始剂,特别优选为光自由基聚合开始剂。
1-(2)聚合物粘合剂
本发明中,可使用聚合物或者交联的聚合物来作为粘合剂。交联的聚合物优选为具有阴离子性基。交联的具有阴离子性基的聚合物包括具有阴离子性基的聚合物的主链交联而成的结构。
聚合物的主链的例子中包含:聚烯烃(饱和烃)、聚醚、聚脲、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚胺、聚酰胺以及三聚氰胺树脂。优选为聚烯烃主链、聚醚主链以及聚脲主链,尤其优选为聚烯烃主链以及聚醚主链,最优选为聚烯烃主链。
聚烯烃主链包含饱和烃。聚烯烃主链例如是通过不饱和聚合性基的加成聚合反应而获得。聚醚主链是通过醚键(-O-)而键结有重复单元。聚醚主链例如是通过环氧基的开环聚合反应而获得。聚脲主链是通过脲键(-NH-CO-NH-)而键结有重复单元。聚脲主链例如是通过异氰酸酯基与氨基的缩聚合反应而获得。聚氨基甲酸酯主链是通过氨基甲酸酯键(-NH-CO-O-)而键结有重复单元。聚氨基甲酸酯主链例如是通过异氰酸酯基与羟基(包含N-羟甲基)的缩聚合反应而获得。聚酯主链是通过酯键(-CO-O-)而键结有重复单元。聚酯主链例如是通过羧基(包含酰卤基)与羟基(包含N-羟甲基)的缩聚合反应而获得。聚胺主链是通过亚氨基键(-NH-)而键结有重复单元。聚胺主链例如是通过亚乙基亚氨基的开环聚合反应而获得。聚酰胺主链是通过酰胺键(-NH-CO-)而键结有重复单元。聚酰胺主链例如是通过异氰酸酯基与羧基(包含酰卤基)的反应而获得。三聚氰胺树脂主链例如是通过三嗪基(例如三聚氰胺)与醛(例如甲醛)的缩聚合反应而获得。此外,三聚氰胺树脂的主链其本身具有交联结构。
阴离子性基直接键结于聚合物的主链上,或者经由连结基而键结于主链上。阴离子性基优选为经由连结基而作为侧链来键结于主链上。
阴离子性基的例子可列举:羧酸基(羧基(carboxyl))、磺酸基(磺基(sulfo))以及磷酸基(膦酰基(phospho))等,优选为磺酸基以及磷酸基。
阴离子性基可以是盐的状态。与阴离子性基形成盐的阳离子优选为碱金属离子。另外,阴离子性基的质子也可以解离。
将阴离子性基与聚合物的主链键结的连结基优选为选自-CO-、-O-、亚烷基、亚芳基、以及它们的组合中的二价基团。
交联结构是将两个以上主链进行化学性键结(优选为共价键结)的结构,优选为将三个以上的主链进行共价键结。交联结构优选为包含选自-CO-、-O-、-S-、氮原子、磷原子、脂肪族残基、芳香族残基以及它们的组合中的二价以上的基团。
交联的具有阴离子性基的聚合物优选为包含具有阴离子性基的重复单元、及具有交联结构的重复单元的共聚物。共聚物中的具有阴离子性基的重复单元的比例优选为2质量%~96质量%,尤其优选为4质量%~94质量%,最优选为6质量%~92质量%。重复单元可具有两个以上的阴离子性基。共聚物中的具有交联结构的重复单元的比例优选为4质量%~98质量%,尤其优选为6质量%~96质量%,最优选为8质量%~94质量%。
交联的具有阴离子性基的聚合物的重复单元可具有阴离子性基与交联结构的两个。另外,也可以包含其他的重复单元(不具有阴离子性基,也不具有交联结构的重复单元)。
其他的重复单元优选为具有氨基或者四级铵基的重复单元以及具有苯环的重复单元。氨基或者四级铵基与阴离子性基同样地具有维持无机粒子的分散状态的功能。此外,氨基、四级铵基及苯环即便包含于具有阴离子性基的重复单元或者具有交联结构的重复单元中,也获得同样的效果。
具有氨基或者四级铵基的重复单元中,氨基或者四级铵基直接键结于聚合物的主链上,或者经由连结基而键结于主链上。氨基或者四级铵基优选为经由连结基而作为侧链来键结于主链上。氨基或者四级铵基优选为二级氨基、三级氨基或者四级铵基,尤其优选为三级氨基或者四级铵基。键结于二级氨基、三级氨基或者四级铵基的氮原子上的基团优选为烷基,优选为碳原子数为1~12的烷基,尤其优选为碳原子数为1~6的烷基。四级铵基的对离子优选为卤化物离子。将氨基或者四级铵基与聚合物的主链键结的连结基优选为选自-CO-、-NH-、-O-、亚烷基、亚芳基、以及它们的组合中的二价基团。在交联的具有阴离子性基的聚合物包含具有氨基或者四级铵基的重复单元的情况下,其比例优选为0.06质量%~32质量%,尤其优选为0.08质量%~30质量%,最优选为0.1质量%~28质量%。
1-(3)含氟聚合物粘合剂
本发明中,聚合物的粘合剂中,特别是在低折射率层中可优选使用含氟共聚物化合物。
含氟乙烯系单体可列举:氟烯烃类(例如氟乙烯、偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯等)、(甲基)丙烯酸的部分或者完全氟化烷基酯衍生物类(例如Viscoat 6FM(商品名,大阪有机化学制造)或R-2020(商品名,大金(Daikin)制造)等)、完全或者部分氟化乙烯醚类等,优选为全氟烯烃类,就折射率、溶解性、透明性、获取性等观点而言,特别优选为六氟丙烯。若提高这些含氟乙烯系单体的组成比,则可降低折射率,但皮膜强度下降。本发明中优选为以共聚物的氟含率成为20质量%~60质量%的方式导入含氟乙烯系单体,更优选为25质量%~55质量%的情况,特别优选为30质量%~50质量%的情况。
作为用来赋予交联反应性的结构单元,主要可列举以下的(A)、(B)、(C)所表示的单元。
(A):如环氧丙基(甲基)丙烯酸酯、环氧丙基乙烯醚那样,通过分子内预先具有自我交联性官能基的单体的聚合而获得的结构单元;
(B):通过具有羧基或羟基、氨基、磺基等的单体(例如(甲基)丙烯酸、羟甲基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯、丙烯酸烯丙酯、羟乙基乙烯醚、羟丁基乙烯醚、顺丁烯二酸、丁烯酸等)的聚合而获得的结构单元;
(C):使分子内具有与所述(A)、(B)的官能基进行反应的基团以及与其不同的其他交联性官能基的化合物,与所述(A)、(B)的结构单元进行反应而获得的结构单元(例如可利用使丙烯酰氯作用于羟基等的方法来合成的结构单元)。
所述(C)的结构单元优选为该交联性官能基为光聚合性基。其中,光聚合性基例如可列举:(甲基)丙烯酰基、烯基、肉桂酰基(cinnamoyl)、亚肉桂基乙酰基(cinnamylidene acetyl)、苯亚甲基苯乙酮基(benzalacetophenonegroup)、苯乙烯基吡啶基、α-苯基顺丁烯二酰亚胺基、苯基叠氮基、磺酰基叠氮基、羰基叠氮基、重氮基、邻醌二叠氮基、呋喃基丙烯酰基、香豆素基、吡喃酮基、蒽基、二苯甲酮基、二苯乙烯基、二硫胺甲酸酯基、黄原酸基、1,2,3-噻二唑基、环丙烯基、氮杂二氧杂二环基等,这些基团并非仅为1种,也可以是2种以上。这些基团中,优选为(甲基)丙烯酰基以及肉桂酰基,特别优选为(甲基)丙烯酰基。
用来制备含光聚合性基的共聚物的具体方法可列举下述方法,但并不限定于这些方法。
a.使(甲基)丙烯酰氯与含有羟基而成的含交联性官能基的共聚物进行反应而酯化的方法;
b.使含有异氰酸酯基的(甲基)丙烯酸酯与含有羟基而成的含交联性官能基的共聚物进行反应而氨基甲酸酯化的方法;
c.使(甲基)丙烯酸与含有环氧基而成的含交联性官能基的共聚物进行反应而酯化的方法;
d.使含有环氧基的(甲基)丙烯酸酯与含有羧基而成的含交联性官能基的共聚物进行反应而酯化的方法。
此外,所述光聚合性基的导入量能够任意调节,就涂膜面状稳定性、无机粒子共存时的面状故障下降、膜强度提高等方面而言,残留一定量的羧基或羟基等也优选。
对本发明有用的共聚物中,除了由所述含氟乙烯系单体衍生的重复单元以及侧链上具有(甲基)丙烯酰基的重复单元以外,就对基材的密着性、聚合物的Tg(有助于皮膜硬度)、对溶剂的溶解性、透明性、光滑性、防尘··防污性等各种观点而言,也可以适当地使其他乙烯系单体进行共聚合。这些乙烯系单体可以视目的来组合多种,优选为在合计为共聚物中的0摩尔%~65摩尔%的范围内导入,更优选为0摩尔%~40摩尔%的范围,特别优选为0摩尔%~30摩尔%的范围。
对可并用的乙烯系单体单元并无特别限定,例如可列举:烯烃类(乙烯、丙烯、异戊二烯、氯乙烯、偏二氯乙烯等)、丙烯酸酯类(丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟基乙酯)、甲基丙烯酸酯类(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2-羟基乙酯等)、苯乙烯衍生物(苯乙烯、对羟基甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯等)、乙烯醚类(甲基乙烯醚、乙基乙烯醚、环己基乙烯醚、羟乙基乙烯醚、羟丁基乙烯醚等)、乙烯酯类(乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、肉桂酸乙烯酯等)、不饱和羧酸类(丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、顺丁烯二酸、亚甲基丁二酸等)、丙烯酰胺类(N,N-二甲基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-环己基丙烯酰胺等)、甲基丙烯酰胺类(N,N-二甲基甲基丙烯酰胺)、丙烯腈等。
本发明中特别有用的含氟聚合物为全氟烯烃与乙烯醚类或者乙烯酯类的无规共聚物。特别优选为具有可单独进行交联反应的基团((甲基)丙烯酰基等自由基反应性基、环氧基、氧杂环丁基等开环聚合性基等)。这些含交联反应性基的聚合单元优选为占聚合物的总聚合单元的5mol%~70mol%,特别优选为30mol%~60mol%的情况。关于优选的聚合物,可列举以下专利文献中记载的聚合物:日本专利特开2002-243907号、日本专利特开2002-372601号、日本专利特开2003-26732号、日本专利特开2003-222702号、日本专利特开2003-294911号、日本专利特开2003-329804号、日本专利特开2004-4444、日本专利特开2004-45462号。
另外,本发明的含氟聚合物中,为了赋予防污性的目的,优选为导入聚硅氧烷结构。对聚硅氧烷结构的导入方法并无限制,例如优选为以下方法:如日本专利特开平6-93100号、日本专利特开平11-189621号、日本专利特开平11-228631号、日本专利特开2000-313709号的各公报所记载,使用硅酮大分子偶氮开始剂(silicone macro-azo initiator)来导入聚硅氧烷嵌段共聚合成分的方法;如日本专利特开平2-251555号、日本专利特开平2-308806号的各公报所记载,使用硅酮大分子单体来导入聚硅氧烷接枝共聚合成分的方法。特别优选的化合物可列举日本专利特开平11-189621号的实例1、实例2及实例3的聚合物,或者日本专利特开平2-251555号的共聚物A-2及共聚物A-3。这些聚硅氧烷成分优选为聚合物中的0.5质量%~10质量%,特别优选为1质量%~5质量%。
本发明中可优选使用的聚合物的优选分子量的重量平均分子量为5000以上,优选为10000~500000,最优选为15000~200000。通过将平均分子量不同的聚合物并用,也可进行涂膜面状的改良或耐伤性的改良。
对于所述的聚合物,可以如日本专利特开平10-25388号公报以及日本专利特开2000-17028号公报中所记载,适当地并用具有聚合性不饱和基的硬化剂。另外,如日本专利特开2002-145952号所记载,与具有含氟的多官能聚合性不饱和基的化合物并用也优选。具有多官能聚合性不饱和基的化合物的例子可列举硬涂层中所述的多官能单体。这些化合物特别是在使用聚合物本体具有聚合性不饱和基的化合物的情况下,对耐擦伤性改良的并用效果大,因此优选。
1-(4)有机硅烷化合物
就耐擦伤性的方面而言,构成本发明的膜的层中的至少1层优选为在形成该层的涂布液中含有有机硅烷化合物的水解物和/或其部分缩合物的至少一种成分,即所谓溶胶成分(以下也有如此称呼的情况)。
特别是抗反射膜中,为了兼具抗反射能力及耐擦伤性,特别优选为与低折射率层及功能层一起含有溶胶成分。该溶胶成分在将涂布液涂布后,通过干燥、加热步骤来缩合形成硬化物,成为所述层的粘合剂的一部分。另外,在该硬化物具有聚合性不饱和键的情况下,通过照射活性光线而形成具有三维结构的粘合剂。
有机硅烷化合物优选为下述通式1所表示的化合物。
通式1:(R1)m-Si(X)4-m
所述通式1中,R1表示经取代或未经取代的烷基、经取代或未经取代的芳基。烷基优选为碳数1~30的烷基,更优选为碳数1~16的烷基,特别优选为1~6的烷基。烷基的具体例可列举甲基、乙基、丙基、异丙基、己基、癸基、十六烷基等。芳基可列举苯基、萘基等,优选为苯基。
X表示羟基或者可水解的基团,例如可列举:烷氧基(优选为碳数1~5的烷氧基;例如可列举甲氧基、乙氧基等)、卤素原子(例如Cl、Br、I等)、及R2COO(R2优选为氢原子或者碳数1~6的烷基;例如可列举CH3COO、C2H5COO等)所表示的基团,优选为烷氧基,特别优选为甲氧基或者乙氧基。m表示1~3的整数,优选为1~2。
当X存在多个时,多个X可分别相同,也可以不同。
R1中所含的取代基并无特别限制,可列举:卤素原子(氟、氯、溴等)、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基(甲基、乙基、异丙基、丙基、叔丁基等)、芳基(苯基、萘基等)、芳香族杂环基(呋喃基、吡唑基、吡啶基等)、烷氧基(甲氧基、乙氧基、异丙氧基、己氧基等)、芳氧基(苯氧基等)、烷硫基(甲硫基、乙硫基等)、芳硫基(苯硫基等)、烯基(乙烯基、1-丙烯基等)、酰氧基(乙酰氧基、丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基等)、烷氧基羰基(甲氧基羰基、乙氧基羰基等)、芳氧基羰基(苯氧基羰基等)、氨甲酰基(氨甲酰基、N-甲基氨甲酰基、N,N-二甲基氨甲酰基、N-甲基-N-辛基氨甲酰基等)、酰基氨基(乙酰基氨基、苯甲酰基氨基、丙烯酰基氨基、甲基丙烯酰基氨基等)等,这些取代基可进一步被取代。
R1优选为经取代烷基或经取代芳基,其中优选为下述通式2所表示的具有乙烯基聚合性取代基的有机硅烷化合物。
[化1]
所述通式2中,R2表示氢原子、甲基、甲氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子、或者氯原子。烷氧基羰基可列举甲氧基羰基、乙氧基羰基等。优选为氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子、以及氯原子,尤其优选为氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子、以及氯原子,特别优选为氢原子以及甲基。
Y表示单键或*-COO-**、*-CONH-**或者*-O-**,优选为单键、*-COO-**以及*-CONH-**,尤其优选为单键以及*-COO-**,特别优选为*-COO-**。*表示键结于=C(R1)-上的位置,**表示键结于L上的位置。
L表示二价的连结链。具体而言可列举:经取代或未经取代的亚烷基、经取代或未经取代的亚芳基、内部具有连结基(例如醚、酯、酰胺等)的经取代或未经取代的亚烷基、内部具有连结基的经取代或未经取代的亚芳基,优选为经取代或未经取代的亚烷基、经取代或未经取代的亚芳基、内部具有连结基的亚烷基,尤其优选为未经取代的亚烷基、未经取代的亚芳基、内部具有醚或者酯连结基的亚烷基,特别优选为未经取代的亚烷基、内部具有醚或者酯连结基的亚烷基。取代基可列举卤素、羟基、巯基、羧基、环氧基、烷基、芳基等,这些取代基可进一步被取代。
l表示满足l=100-m的数学式的数,m表示0~50的数。m更优选为0~40的数,特别优选为0~30的数。
R3~R6优选为卤素原子、羟基、未经取代的烷氧基、或未经取代的烷基。R3~R5更优选为氯原子、羟基、未经取代的碳数1~6的烷氧基,尤其优选为羟基、碳数1~3的烷氧基,特别优选为羟基或甲氧基。
R6表示氢原子、烷基、烷氧基、烷氧基羰基、氰基、氟原子、或者氯原子。烷基可列举甲基、乙基等,烷氧基可列举甲氧基、乙氧基,烷氧基羰基可列举甲氧基羰基、乙氧基羰基等。优选为氢原子、甲基、甲氧基、甲氧基羰基、氰基、氟原子、以及氯原子,尤其优选为氢原子、甲基、甲氧基羰基、氟原子、以及氯原子,特别优选为氢原子以及甲基。R7与所述通式1的R1含义相同,更优选为羟基或未经取代的烷基,尤其优选为羟基或碳数1~3的烷基,特别优选为羟基或甲基。
通式1的化合物可以并用2种以上。特别是通式2的化合物是将2种通式1的化合物作为起始原料而合成。以下表示通式1的化合物以及通式2所表示的化合物的起始原料的具体例,但并未限定。
[化2]
[化3]
[化4]
[化5]
M-19 CH3-Si-(OC2H5)3
M-20 C2H5-Si-(OC2H5)3
M-21 t·C4H9-Si-(OCH3)3
[化6]
M-29 C3F7CH2CH2-Si-(OC2H5)3
M-30 C6F13CH2CH2-Si-(OC2H5)3
[化7]
M-37 NH2CH2CH2CH2-Si-(OCH3)3
M-38 HS-CH2CH2CH2-Si-(OCH3)3
[化8]
M-45 CH2=CH-Si-(OCH3)3
M-48 甲基三甲氧基硅烷
这些化合物中,含有聚合性基的有机硅烷特别优选为(M-1)、(M-2)、以及(M-25)。
为了获得本发明的效果,有机硅烷的水解物和/或其部分缩合物中的含有乙烯基聚合性基的有机硅烷的含量优选为30质量%~100质量%,更优选为50质量%~100质量%,尤其优选为70质量%~95质量%。若含有乙烯基聚合性基的有机硅烷的含量少于30质量%,则产生固体成分,或液体混浊,或适用期恶化,或分子量的控制困难(分子量的增大),或聚合性基的含量少,因此难以获得进行聚合处理时的性能(例如抗反射膜的耐伤性)的提高,故并不优选。在合成通式2所表示的化合物的情况下,优选为将来自作为具有乙烯基聚合性基的有机硅烷的(M-1)、(M-2),作为不具有乙烯基聚合性基的有机硅烷的(M-19)~(M-21)以及(M-48)中的各1种,分别组合所述的量来使用。
本发明的有机硅烷的水解物以及其部分缩合物的至少任一个为了涂布品性能的稳定化而优选为抑制挥发性,具体而言,105℃下的每1小时的挥发量优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,特别优选为1质量%以下。
本发明的有机硅烷的水解物以及其部分缩合物的至少任一个中的含有乙烯基聚合性基的有机硅烷的含量优选为30质量%~100质量%,更优选为50质量%~100质量%,特别优选为70质量%~100质量%。若含有乙烯基聚合性基的有机硅烷的含量少于30质量%,则产生固体成分,或液体混浊,或适用期恶化,或分子量的控制困难(分子量的增大),或聚合性基的含量少,因此难以获得进行聚合处理时的性能(例如抗反射膜的耐伤性)的提高,故并不优选。
本发明中使用的溶胶成分是通过将所述有机硅烷进行水解和/或部分缩合来制备。
水解缩合反应是通过相对于水解性基(X)1摩尔而添加0.05摩尔~2.0摩尔、优选为0.1摩尔~1.0摩尔的水,在本发明所使用的触媒的存在下,在25℃~100℃下进行搅拌来进行。
本发明的有机硅烷的水解物以及其部分缩合物的至少任一个中,含有乙烯基聚合性基的有机硅烷的水解物以及其部分缩合物的任一个的重量平均分子量在除了分子量小于300的成分以外的情况下,优选为450~20000,更优选为500~10000,尤其优选为550~5000,最优选为600~3000。
有机硅烷的水解物和/或其部分缩合物中的分子量为300以上的成分中,分子量大于20000的成分优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,尤其优选为3质量%以下。若含量多于10质量%,则使含有这种有机硅烷的水解物和/或其部分缩合物的硬化性组成物进行硬化而获得的硬化皮膜存在透明性或与基板的密着性差的情况。
此处,重量平均分子量以及分子量是利用使用TSKgel GMHxL、TSKgelG4000HxL、TSKgel G2000HxL(均为东曹(Tosoh)(股)制造的商品名)的管柱的凝胶渗透色谱法(gel permeation chromatography,GPC)分析装置,通过溶剂四氢呋喃(tetrahydrofuran,THF)、示差折射计检测而得的以聚苯乙烯换算表示的分子量,含量为当将分子量为300以上的成分的波峰面积设为100%时的分子量范围的波峰的面积百分比。
分散度(重量平均分子量/数量平均分子量)优选为3.0~1.1,更优选为2.5~1.1,尤其优选为2.0~1.1,特别优选为1.5~1.1。
通过本发明的有机硅烷的水解物以及部分缩合物的29Si-NMR分析,可确认通式1的X是以-OSi的形式缩合的状态。
此时,在将Si的3个键以-OSi的形式缩合的情况设为(T3),将Si的2个键以-OSi的形式缩合的情况设为(T2),将Si的1个键以-OSi的形式缩合的情况设为(T1),将Si完全未缩合的情况设为(T0)的情况下,缩合率α是以
数学式(II):α=(T3D3+T2D2+T1D1)/3/(T3+T2+T1+T0)表示,缩合率优选为0.2~0.95,更优选为0.3~0.93,特别优选为0.4~0.9。
若所述缩合率小于0.1,则水解或缩合不充分,单体成分增加,因此硬化不充分,若大于0.95,则水解或缩合过度进行,导致可水解的基团被消耗,因此粘合剂聚合物、树脂基板、无机微粒子等的相互作用下降,即便使用它们,也难以获得效果。
对本发明中使用的有机硅烷化合物的水解物以及部分缩合物进行详细说明。
有机硅烷的水解反应、继其之后的缩合反应通常在触媒的存在下进行。触媒可列举:盐酸、硫酸、硝酸等无机酸类;乙二酸、乙酸、丁酸、顺丁烯二酸、柠檬酸、甲酸、甲磺酸、甲苯磺酸等有机酸类;氢氧化钠、氢氧化钾、氨等无机碱类;三乙胺、吡啶等有机碱类;三异丙氧基铝、四丁氧基锆、四丁基钛酸盐、二月桂酸二丁基锡等金属烷氧化物类;以Zr、Ti或者Al等金属作为中心金属的金属螯合化合物等;KF、NH4F等含F化合物。
所述触媒可以单独使用,或者也可以并用多种。
有机硅烷的水解、缩合反应可以在无溶剂的条件下进行,也可以在溶剂中进行,但为了使成分均匀混合,优选为使用有机溶剂,例如优选为醇类、芳香族烃类、醚类、酮类、酯类等。
溶剂优选为使有机硅烷与触媒溶解的溶剂。另外,在步骤上优选为有机溶剂作为涂布液或者涂布液的一部分来使用,在与含氟聚合物等其他素材混合的情况下,优选为不损及溶解性或者分散性的溶剂。
其中,醇类例如可列举一元醇或者二元醇,其中一元醇优选为碳数1~8的饱和脂肪族醇。
这些醇类的具体例可列举:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、乙二醇单丁醚、乙酸乙二醇单乙醚等。
另外,芳香族烃类的具体例可列举:苯、甲苯、二甲苯等,醚类的具体例可列举:四氢呋喃、二噁烷等,酮类的具体例可列举:丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁酮、二异丁酮、环己酮等,酯类的具体例可列举:乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、碳酸丙二酯等。
这些有机溶剂可以单独使用1种,或者也可以将2种以上混合使用。该反应中的固体成分的浓度并无特别限定,通常为1%~100%的范围。
通过相对于有机硅烷的水解性基1摩尔而添加0.05摩尔~2摩尔、优选为0.1摩尔~1摩尔的水,在所述溶剂的存在下或者非存在下,而且在触媒的存在下,在25℃~100℃下进行搅拌来进行。
本发明中优选为,通过在以通式R3OH(式中,R3表示碳数1~10的烷基)所表示的醇及通式R4COCH2COR5(式中,R4表示碳数1~10的烷基,R5表示碳数1~10的烷基或者碳数1~10的烷氧基)所表示的化合物作为配位子且以选自Zr、Ti或者Al中的金属作为中心金属的至少1种金属螯合化合物的存在下,在25℃~100℃下进行搅拌来进行水解。
或者在将含F化合物用于触媒的情况下,由于含F化合物具有完全进行水解、缩合的能力,因此可通过选择添加的水量来决定聚合度,可任意地设定分子量,因此优选。即,为了调整平均聚合度M的有机硅烷水解物/部分缩合物,只要相对于M摩尔的水解性有机硅烷来使用(M-1)摩尔的水即可。
金属螯合化合物只要是以通式R3OH(式中,R3表示碳数1~10的烷基)所表示的醇及R4COCH2COR5(式中,R4表示碳数1~10的烷基,R5表示碳数1~10的烷基或者碳数1~10的烷氧基)所表示的化合物作为配位子且以选自Zr、Ti、Al中的金属作为中心金属的化合物,则能够无特别限制地适当使用。若为该范畴,则也可并用2种以上的金属螯合化合物。本发明中使用的金属螯合化合物优选为选自通式Zr(OR3)p1(R4COCHCOR5)p2、Ti(OR3)q1(R4COCHCOR5)q2、以及Al(OR3)r1(R4COCHCOR5)r2所表示的化合物组群中的化合物,形成促进有机硅烷化合物的水解物以及部分缩合物的缩合反应的作用。
金属螯合化合物中的R3及R4可相同或者不同,是碳数1~10的烷基,具体而言为乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、苯基等。另外,R5除了是与所述相同的的碳数1~10的烷基以外,还是碳数1~10的烷氧基,例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。另外,金属螯合化合物中的p1、p2、q1、q2、r1及r2分别表示以成为p1+p2=4、q1+q2=4、r1+r2=3的方式决定的整数。
这些金属螯合化合物的具体例可列举:三-正丁氧基乙基乙酰乙酸锆、二-正丁氧基双(乙基乙酰乙酸)锆、正丁氧基三(乙基乙酰乙酸)锆、四(正丙基乙酰乙酸)锆、四(乙酰基乙酰乙酸)锆、四(乙基乙酰乙酸)锆等锆螯合化合物;二异丙氧基-双(乙基乙酰乙酸)钛、二异丙氧基-双(乙酰基乙酸)钛、二异丙氧基-双(乙酰丙酮)钛等钛螯合化合物;二异丙氧基乙基乙酰乙酸铝、二异丙氧基乙酰丙酮酸铝、异丙氧基双(乙基乙酰乙酸)铝、异丙氧基双(乙酰丙酮酸)铝、三(乙基乙酰乙酸)铝、三(乙酰丙酮酸)铝、单乙酰丙酮酸-双(乙基乙酰乙酸)铝等铝螯合化合物等。
这些金属螯合化合物中优选为:三-正丁氧基乙基乙酰乙酸锆、二异丙氧基-双(乙酰丙酮酸)钛、二异丙氧基乙基乙酰乙酸铝、三(乙基乙酰乙酸)铝。这些金属螯合化合物可以单独1种或者将2种以上混合使用。另外,也可以使用这些金属螯合化合物的部分水解物。
金属螯合化合物是以相对于有机硅烷化合物,优选为0.01质量%~50质量%、更优选为0.1质量%~50质量%、尤其优选为0.5质量%~10质量%的比例使用。通过金属螯合化合物在所述范围内使用,有机硅烷化合物的缩合反应快,涂膜的耐久性良好,包含有机硅烷化合物的水解物以及部分缩合物与金属螯合化合物而成的组成物的保存稳定性良好。
本发明中使用的涂布液中,优选为除了包含所述溶胶成分以及金属螯合化合物的组成物以外,还添加β-二酮化合物以及β-酮酯化合物的至少任一个。以下进一步进行说明。
本发明中使用的是通式R4COCH2COR5所表示的β-二酮化合物以及β-酮酯化合物的至少任一个,是作为本发明中使用的组成物的稳定性提高剂而发挥作用的化合物。即认为,通过配位于金属螯合化合物(锆、钛及铝化合物的至少任一个的化合物)中的金属原子上,来抑制这些金属螯合化合物的促进有机硅烷化合物的水解物以及部分缩合物的缩合反应的作用,形成提高所得组成物的保存稳定性的作用。构成β-二酮化合物以及β-酮酯化合物的R4及R5与构成金属螯合化合物的R4及R5相同。
该β-二酮化合物以及β-酮酯化合物的具体例可列举:乙酰丙酮、乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸-正丙酯、乙酰乙酸-异丙酯、乙酰乙酸-正丁酯、乙酰乙酸-仲丁酯、乙酰乙酸-叔丁酯、2,4-己二酮、2,4-庚二酮、3,5-庚二酮、2,4-辛二酮、2,4-壬二酮、5-甲基-己二酮等。这些化合物中,优选为乙酰乙酸乙酯以及乙酰丙酮,特别优选为乙酰丙酮。这些β-二酮化合物以及β-酮酯化合物也可以单独使用1种,或者将2种以上混合使用。本发明中β-二酮化合物以及β-酮酯化合物相对于金属螯合化合物1摩尔,优选为使用2摩尔以上,更优选为使用3摩尔~20摩尔。若小于2摩尔,则有所得组成物的保存稳定性差的顾虑,并不优选。
所述有机硅烷化合物的水解物以及部分缩合物的含量优选为在比较薄的抗反射层的情况下少,在比较厚的硬涂层或防眩性层的情况下多。若考虑到效果的表现、折射率、膜的形状··面状等,则含量优选为含有层(添加层)的总固体成分的0.1质量%~50质量%,更优选为0.5质量%~30质量%,最优选为1质量%~15质量%。
1-(5)开始剂
具有各种乙烯性不饱和基的单体的聚合可在光自由基开始剂或者热自由基开始剂的存在下,通过照射电离辐射或者加热来进行。
制成本发明的膜时,可并用光开始剂或者热开始剂。
<光开始剂>
光自由基聚合开始剂可列举:苯乙酮类、安息香类、二苯甲酮类、氧化膦类、缩酮类、蒽酮类、噻吨酮类、偶氮化合物、过氧化物类(日本专利特开2001-139663号等)、2,3-二烷基二酮化合物类、二硫化物化合物类、氟胺化合物类、芳香族锍类、咯吩二聚物(lophine dimer)类、鎓盐类、硼酸盐类、活性酯类、活性卤素类、无机错合物、香豆素类等。
苯乙酮类的例子中包含:2,2-二甲氧基苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基苯乙酮、1-羟基-二甲基苯酮、1-羟基-二甲基-对异丙基苯酮、1-羟基环己基苯酮、2-甲基-4-甲硫基-2-吗啉基苯丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮、4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基-二氯苯乙酮。
安息香类的例子中包含:安息香、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、苄基二甲基缩酮、安息香苯磺酸酯、安息香甲苯磺酸酯、安息香甲醚、安息香乙醚以及安息香异丙醚。二苯甲酮类的例子中包含:二苯甲酮、羟基二苯甲酮、4-苯甲酰基-4′-甲基二苯基硫醚、2,4-二氯二苯甲酮、4,4-二氯二苯甲酮以及对氯二苯甲酮、4,4′-二甲基氨基二苯甲酮(米其勒酮(Michler′sketone))、3,3′,4,4′-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮等。
作为硼酸盐,例如可列举日本专利第2764769号、日本专利特开2002-116539号等各公报,以及昆兹(Kunz)、马丁(Martin)“放射技术′98会刊四月号(Rad Tech′98.Proceeding April)第19页~第22页,1998年,芝加哥”等中记载的有机硼酸盐化合物。例如可列举日本专利特开2002-116539号说明书的段落编号[0022]~[0027]记载的化合物。另外,其他的有机硼化合物可列举日本专利特开平6-348011号公报、日本专利特开平7-128785号公报、日本专利特开平7-140589号公报、日本专利特开平7-306527号公报、日本专利特开平7-292014号公报等的有机硼过渡金属配位错合物等作为具体例,具体例可列举与阳离子性色素的离子错合物类。
氧化膦类的例子中包含2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦。
活性酯类的例子中包含1,2-辛二酮、1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]、磺酸酯类、环状活性酯化合物等。
具体而言,特别优选为日本专利特开2000-80068记载的实例记载化合物1~化合物21。鎓盐类的例子中可列举芳香族重氮鎓盐、芳香族碘鎓盐、芳香族锍盐。
作为活性卤素类,具体而言可列举:若林等的“日本化学学会通报(BullChem.Soc Japan)”第42卷第2924页(1969年)、美国专利第3,905,815号说明书、日本专利特开平5-27830号、M.P.哈特(Hutt)“杂环化学杂志(Jurnalof Heterocyclic Chemistry)”第1卷(3号)(1970年)等中记载的化合物,尤其可列举三卤代甲基所取代的噁唑化合物:均三嗪化合物。更优选为列举至少一个单、二或者三卤素取代甲基键结于均三嗪环上的均三嗪衍生物。具体的例子已知有均三嗪或噁噻唑(oxathiazole)化合物,包含:2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(对苯乙烯基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-(3-溴-4-二(乙基乙酸酯)氨基)苯基)-4,6-双(三氯甲基)-均三嗪、2-三卤代甲基-5-(对甲氧基苯基)-1,3,4-噁二唑。具体而言,特别优选为日本专利特开昭58-15503的p14~p30、日本专利特开昭55-77742的p6~p10、日本专利特公昭60-27673的p287记载的No.1~No.8、日本专利特开昭60-239736的p443~p444的No.1~No.17、US-4701399的No.1~No.19等化合物。
无机错合物的例子中可列举双(η5-2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛。
香豆素类的例子中可列举3-酮香豆素。
这些开始剂可以单独使用,也可以混合使用。
“最新UV硬化技术”(股)技术资讯协会,1991年,p.159以及“紫外线硬化系统”,加藤清视著,平成元年,综合技术中心发行,p.65~p.148中也记载有多种例子,对本发明有用。
作为市售的光自由基聚合开始剂,可列举日本化药(股)制造的KAYACURE(DETX-S、BP-100、BDMK、CTX、BMS、2-EAQ、ABQ、CPTX、EPD、ITX、QTX、BTC、MCA等)、汽巴精化(Ciba Specialty Chemicals)(股)制造的Irgacure(651、127、500、819、907、369、1173、1870、2959、4265、4263等)、沙多玛(Sartomer)公司制造的Esacure(KIP100F、KB1、EB3、BP、X33、KT046、KT37、KIP150、TZT)等以及它们的组合作为优选例。
相对于多官能单体100质量份,光聚合开始剂优选为在0.1质量份~15质量份的范围内使用,更优选为1质量份~10质量份的范围。
<光增感剂>
除了光聚合开始剂以外,也可以使用光增感剂。光增感剂的具体例可列举:正丁胺、三乙胺、三-正丁基膦、米其勒酮以及噻吨酮等。
进而,也可以将叠氮化合物、硫脲化合物、巯基化合物等助剂组合1种以上来使用。
市售的光增感剂可列举日本化药(股)制造的KAYACURE(DMBI、EPA)等。
<热开始剂>
热自由基开始剂可使用有机或者无机过氧化物、有机偶氮以及重氮化合物等。
具体而言,有机过氧化物可列举:过氧化苯甲酰、过氧化卤素苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化乙酰、过氧化二丁基、氢过氧化异丙苯、氢过氧化丁基,无机过氧化物可列举:过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾等,偶氮化合物可列举:2,2′-偶氮双(异丁腈)、2,2′-偶氮双(丙腈)、1,1′-偶氮双(环己烷甲腈)等,重氮化合物可列举:重氮氨基苯、对硝基苯重氮鎓等。
1-(6)交联性化合物
在构成本发明的单体或者聚合物粘合剂单独具有充分的硬化性的情况下,可通过调配交联性化合物来赋予必需的硬化性。
例如在聚合物本体中含有羟基的情况下,优选为使用各种氨基化合物作为硬化剂。用作交联性化合物的氨基化合物例如为含有羟基烷基氨基以及烷氧基烷基氨基的任一个或者两个合计为2个以上的化合物,具体而言,例如可列举三聚氰胺系化合物、脲系化合物、苯代三聚氰胺(benzoguanamine)系化合物、甘脲(glycoluril)系化合物等。
三聚氰胺系化合物通常是作为具有在三嗪环上键结有氮原子的骨架的化合物而为人所知,具体而言可列举:三聚氰胺、烷基化三聚氰胺、羟甲基三聚氰胺、烷氧基化甲基三聚氰胺等,优选为1分子中具有羟甲基以及烷氧基化甲基的任一个或者两个合计2个以上的化合物。具体而言,优选为使三聚氰胺与甲醛在碱性条件下进行反应而获得的羟甲基化三聚氰胺、烷氧基化甲基三聚氰胺、或者它们的衍生物,特别是就硬化性树脂组成物获得良好的保存稳定性的方面、以及获得良好的反应性的方面而言,优选为烷氧基化甲基三聚氰胺。对于用作交联性化合物的羟甲基化三聚氰胺以及烷氧基化甲基三聚氰胺并无特别制约,例如也可以使用利用文献“塑料材料讲座[8]脲-三聚氰胺树脂”(日刊工业新闻公司)中记载的方法而获得的各种树脂状物。
另外,作为脲系化合物,除了脲以外,可列举:作为聚羟甲基化脲及其衍生物的烷氧基化甲基脲、具有糖醛(urone)环的羟甲基化糖醛以及烷氧基化甲基糖醛等。而且,关于脲衍生物等化合物,也可以使用所述文献中记载的各种树脂状物。
1-(7)硬化触媒
本发明的膜中,可使用通过照射电离辐射或者热而产生的自由基或酸来作为促进硬化的硬化触媒。
<热酸产生剂>
热酸产生剂的具体例例如可列举:各种脂肪族磺酸及其盐、柠檬酸、乙酸、顺丁烯二酸等各种脂肪族羧酸及其盐、苯甲酸、邻苯二甲酸等各种芳香族羧酸及其盐、烷基苯磺酸及其铵盐、胺盐、各种金属盐、磷酸或有机酸的磷酸酯等。
市售的材料可列举:Catalyst 4040、Catalyst 4050、Catalyst 600、Catalyst602、Catalyst 500、Catalyst 296-9,以上由日本氰特工业(Nihon Cytec Industries)(股)制造;或NACURE系列155、1051、5076、4054J或其嵌段类型的NACURE系列2500、5225、X49-110、3525、4167,以上由国王(King)公司制造等。
相对于硬化性树脂组成物100质量份,该热酸产生剂的使用比例优选为0.01质量份~10质量份,尤其优选为0.1质量份~5质量份。若添加量为该范围,则硬化性树脂组成物的保存稳定性良好,涂膜的耐擦伤性也良好。
<感光性酸产生剂、光酸产生剂>
进而,对可用作光聚合开始剂的光酸产生剂进行详细说明。
酸产生剂可列举:光阳离子聚合的光开始剂、色素类的光消色剂、光变色剂、或者微抗蚀剂(micro resist)等中使用的公知的酸产生剂等、公知的化合物以及它们的混合物等。另外,酸产生剂例如可列举:有机卤化合物、二砜化合物、鎓化合物等,这些化合物中,有机卤素化合物、二砜化合物的具体例可列举与产生自由基的化合物的记载相同的化合物。
感光性酸产生剂例如可列举:(1)碘鎓盐、锍盐、鏻盐、重氮鎓盐、铵盐、吡啶鎓盐等各种鎓盐;(2)β-酮酯、β-磺酰基砜及它们的α-重氮化合物等砜化合物;(3)烷基磺酸酯、卤代烷基磺酸酯、芳基磺酸酯、亚氨基磺酸酯等磺酸酯类;(4)磺酰亚胺化合物类;(5)重氮甲烷化合物类。
鎓化合物可列举:重氮鎓盐、铵盐、亚胺盐(iminium salt)、鏻盐、碘鎓盐、锍盐、鉮盐(arsonium salt)、硒盐(selenonium salt)等。其中,重氮鎓盐、碘鎓盐、锍盐、亚胺盐就光聚合引发的光感度、化合物的素材稳定性等方面而言优选。例如可列举日本专利特开2002-29162号说明书的段落编号[0058]~[0059]中记载的化合物等。
相对于硬化性树脂组成物100质量份,感光性酸产生剂的使用比例优选为0.01质量份~10质量份,尤其优选为0.1质量份~5质量份。
除此以外,具体的化合物或使用法例如可使用日本专利特开2005-43876号记载的内容等。
1-(8)透光性粒子
为了对本发明的膜、特别是防眩性层或硬涂层赋予防眩性(表面散射性)或内部散射性,可使用各种透光性粒子。
透光性粒子可以是有机粒子,也可以是无机粒子。粒径越没有不均,则散射特性的不均变得越少,雾值的设计变得越容易。透光性粒子优选为塑料珠,特别优选为透明度高且与粘合剂的折射率差成为如上所述的数值的粒子。
有机粒子可使用:聚甲基丙烯酸甲酯粒子(折射率1.49)、交联聚(丙烯酸-苯乙烯)共聚物粒子(折射率1.54)、三聚氰胺树脂粒子(折射率1.57)、聚碳酸酯粒子(折射率1.57)、聚苯乙烯粒子(折射率1.60)、交联聚苯乙烯粒子(折射率1.61)、聚氯乙烯粒子(折射率1.60)、苯代三聚氰胺-三聚氰胺甲醛粒子(折射率1.68)等。
无机粒子可列举:二氧化硅粒子(折射率1.44)、氧化铝粒子(折射率1.63)、氧化锆粒子、氧化钛粒子、以及具有中空或细孔的无机粒子。
透光性粒子的形状可使用圆球或者不定形中的任一种。不定形的情况下的粒径是利用等体积球相当径来求出。
其中,优选为使用交联聚苯乙烯粒子、交联聚((甲基)丙烯酸酯)粒子、交联聚(丙烯酸-苯乙烯)粒子,通过根据选自这些粒子中的各透光性粒子的折射率来调整粘合剂的折射率,能够达成本发明的内部雾度、表面雾度、中心线平均粗糙度。
进而,优选为将以3官能以上的(甲基)丙烯酸酯单体作为主成分的粘合剂(硬化后的折射率为1.50~1.53)与包含丙烯酰基含率为50重量百分比~100重量百分比的交联聚(甲基)丙烯酸酯聚合物的透光性粒子组合使用,特别优选为粘合剂与包含交联聚(苯乙烯-丙烯酸)共聚物的透光性粒子(折射率为1.48~1.54)的组合。
本发明中的粘合剂(树脂)与透光性粒子的折射率优选为1.45~1.70,更优选为1.48~1.65。为了将折射率设为所述范围,只要适当选择粘合剂以及透光性粒子的种类以及量比例即可。如何选择可预先在实验中容易知晓。
另外,本发明中,粘合剂与透光性粒子的折射率的差(透光性粒子的折射率-粘合剂的折射率)的绝对值优选为0.000~0.030,更优选为0.000~0.020,尤其优选为0.001~0.015。若该差超过0.030,则产生膜花纹模糊、暗室对比度的下降、表面的白浊等问题。
此处,粘合剂的折射率可利用阿贝折射计来直接测定,或者测定分光反射光谱或分光椭圆偏振等来进行定量评价。透光性粒子的折射率是通过如下方式来测定:在使折射率不同的2种溶剂的混合比变化来改变折射率的溶剂中,等量分散透光性粒子来测定浊度,利用阿贝折射计来测定浊度达到极小时的溶剂的折射率。
在如上所述的透光性粒子的情况下,由于粘合剂中透光性粒子容易沉降,因此可为了防止沉降而添加二氧化硅等无机填料。此外,无机填料的添加量越增加,对于防止透光性粒子的沉降而言越有效,但会对涂膜的透明性造成不良影响。因此,优选为相对于粘合剂而含有小于0.1质量%左右的粒径0.5μm以下的无机填料,是不损及涂膜的透明性的程度。
另外,也可以将粒径不同的2种以上透光性粒子并用来使用。可利用更大粒径的透光性粒子来赋予防眩性,利用更小粒径的透光性粒子来减少表面的粗涩感。
透光性粒子是以添加层总固体成分中含有3质量%~30质量%的方式来调配。更优选为5质量%~20质量%。若小于3质量%,则添加效果不足,若超过30质量%,则产生影像模糊或表面的白浊或耀眼等问题。
另外,透光性粒子的密度优选为10mg/m2~1000mg/m2,更优选为100mg/m2~700mg/m2。
<透光性粒子制备、分级法>
本发明的透光性粒子的制造法可列举悬浮聚合法、乳液聚合法、无皂乳液聚合法、分散聚合法、种子聚合法等,可以利用任一种方法来制造。这些制造法可参考以下方法:例如“高分子合成的实验法”(大津隆行、木下雅悦共著,化学同人公司)第130页以及第146页至第147页的记载,“合成高分子”第1卷p.246~p.290、“合成高分子”第3卷p.1~p.108等中记载的方法,以及日本专利第2543503号说明书、日本专利第3508304号说明书、日本专利第2746275号说明书、日本专利第3521560号说明书、日本专利第3580320号说明书、日本专利特开平10-1561号公报、日本专利特开平7-2908号公报、日本专利特开平5-297506号公报、日本专利特开2002-145919号公报等中记载的方法。
就雾值及扩散性的控制、涂布面状的均质性而言,透光性粒子的粒度分布优选为单分散性粒子。例如在将粒径比平均粒径大20%以上的粒子规定为粗大粒子的情况下,该粗大粒子的比例优选为总粒子数的1%以下,更优选为0.1%以下,尤其优选为0.01%以下。具有此种粒度分布的粒子在制备或者合成反应后进行分级也是有力的手段,通过增加分级的次数或增强其程度,能够获得所需分布的粒子。
分级时优选使用风力分级法、离心分级法、沉降分级法、过滤分级法、静电分级法等方法。
1-(9)无机粒子
本发明中,为了提高硬度等物理特性,反射率、散射性等光学特性等,可使用各种无机粒子。
无机粒子为选自硅、锆、钛、铝、铟、锌、锡、锑中的至少一种金属的氧化物,具体例可列举:ZrO2、TiO2、Al2O3、In2O3、ZnO、SnO2、Sb2O3、ITO等。除此以外,还包含BaSO4、CaCO3、滑石以及高岭土等。
本发明中使用的无机粒子的粒径优选为在分散介质中尽可能微细化,重量平均粒径为1nm~200nm。优选为5nm~150nm,尤其优选为10nm~100nm,特别优选为10nm~80nm。通过使无机粒子微细化至100nm以下,能够形成不损及透明性的膜。无机粒子的粒径可利用光散射法或电子显微镜照片来测定。
无机粒子的比表面积优选为10m2/g~400m2/g,尤其优选为20m2/g~200m2/g,最优选为30m2/g~150m2/g。
本发明中使用的无机粒子优选为在分散介质中作为分散物而添加于所使用的层的涂布液中。
无机粒子的分散介质优选为使用沸点为60℃~170℃的液体。分散介质的例子中包含:水、醇(例如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、苄醇)、酮(例如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁酮、环己酮)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯)、脂肪族烃(例如己烷、环己烷)、卤化烃(例如二氯甲烷、氯仿、四氯化碳)、芳香族烃(例如苯、甲苯、二甲苯)、酰胺(例如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮)、醚(例如二乙醚、二噁烷、四氢呋喃)、醚醇(例如1-甲氧基-2-丙醇)。特别优选为甲苯、二甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁酮、环己酮以及丁醇。
特别优选的分散介质为甲基乙基酮、甲基异丁酮、环己酮。
无机粒子是使用分散机来分散。分散机的例子中包含:砂磨机(sandgrinder mill)(例如附有销的珠磨机)、高速叶轮机(high-speed impeller mill)、砾磨机(pebble mill)、辊磨机(roller mill)、磨碎机(attritor)以及胶体磨机(colloid mill)。特别优选为砂磨机以及高速叶轮机。另外,也可以实施预备分散处理。预备分散处理时使用的分散机的例子中包含:球磨机(ball mill)、三辊磨机(three roll mill)、捏合机(kneader)以及挤出机(extruder)。
<高折射率粒子>
对于使构成本发明的层高折射率化的目的,优选使用将折射率高的无机粒子分散于单体与开始剂、经有机取代的硅化合物中而成的组成物的硬化物。
就折射率的观点而言,此时的无机粒子特别优选使用ZrO2、TiO2。对于硬涂层的高折射率化而言,最优选为ZrO2,高折射率层、中折射率层用的粒子最优选为TiO2的微粒子。
所述TiO2的粒子特别优选为含有选自钴、铝、锆中的至少1种元素且以TiO2作为主成分的无机粒子。所谓主成分,是指构成粒子的成分中含量(质量%)最多的成分。
本发明中的以TiO2作为主成分的粒子的折射率优选为1.90~2.80,尤其优选为2.10~2.80,最优选为2.20~2.80。
以TiO2作为主成分的粒子的一次粒子的重量平均粒径优选为1nm~200nm,更优选为1nm~150nm,尤其优选为1nm~100nm,特别优选为1nm~80nm。
以TiO2作为主成分的粒子的结晶结构优选为金红石(rutile)、金红石/锐钛矿(anatase)的混晶、锐钛矿、非晶结构为主成分,特别优选为金红石结构为主成分。所谓主成分,是指构成粒子的成分中含量(质量%)最多的成分。
通过以TiO2作为主成分的粒子中含有选自Co(钴)、Al(铝)及Zr(锆)中的至少1种元素,能够抑制TiO2所具有的光触媒活性,能够改良本发明的膜的耐候性。
特别优选的元素为Co(钴)。另外,将2种以上并用也优选。
本发明的以TiO2作为主成分的无机粒子可以通过表面处理,如日本专利特开2001-166104号公报所记载,具有芯/壳结构。
层中的单体或无机粒子的添加量优选为粘合剂的总质量的10质量%~90质量%,尤其优选为20质量%~80质量%。无机粒子可以在层内使用两种以上。
1-(10)导电性粒子
本发明的膜中,为了赋予导电性,可使用各种导电性粒子。
导电性粒子优选为由金属的氧化物或者氮化物形成。金属的氧化物或者氮化物的例子中包含氧化锡、氧化铟、氧化锌以及氮化钛。特别优选为氧化锡以及氧化铟。导电性无机粒子可将这些金属的氧化物或者氮化物作为主成分,更包含其他元素。所谓主成分,是指构成粒子的成分中含量(质量%)最多的成分。其他元素的例子中包含:Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P、S、B、Nb、In、V以及卤素原子。为了提高氧化锡以及氧化铟的导电性,优选为添加Sb、P、B、Nb、In、V以及卤素原子。特别优选为含有Sb的氧化锡(ATO)以及含有Sn的氧化铟(ITO)。ATO中的Sb的比例优选为3质量%~20质量%。ITO中的Sn的比例优选为5质量%~20质量%。
抗静电层中使用的导电性无机粒子的一次粒子的平均粒径优选为1nm~150nm,尤其优选为5nm~100nm,最优选为5nm~70nm。所形成的抗静电层中的导电性无机粒子的平均粒径为1nm~200nm,优选为5nm~150nm,尤其优选为10nm~100nm,最优选为10nm~80nm。导电性无机粒子的平均粒径是以粒子的质量为砝码的平均粒径,可利用光散射法或电子显微镜照片来测定。
导电性无机粒子的比表面积优选为10m2/g~400m2/g,尤其优选为20m2/g~200m2/g,最优选为30m2/g~150m2/g。
可以对导电性无机粒子进行表面处理。表面处理是使用无机化合物或者有机化合物来实施。表面处理中使用的无机化合物的例子中包含氧化铝以及二氧化硅。特别优选为二氧化硅处理。表面处理中使用的有机化合物的例子中包含多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂。最优选为硅烷偶联剂。也可以将两种以上的表面处理组合实施。
导电性无机粒子的形状优选为米粒状、球形状、立方体状、纺锤形状或者不定形状。
也可以将两种以上的导电性粒子并用作为特定的层内或者膜。
抗静电层中的导电性无机粒子的比例优选为20质量%~90质量%,更优选为25质量%~85质量%,尤其优选为30质量%~80质量%。
导电性无机粒子能够以分散物的状态用于形成抗静电层。
1-(11)表面处理剂
本发明中使用的无机粒子为了在分散液中或者涂布液中实现分散稳定化,或者为了提高与粘合剂成分的亲和性、结合性,可以进行如等离子体放电处理或电晕放电处理之类的物理性表面处理、利用表面活性剂或偶联剂等的化学性表面处理。
表面处理可以使用无机化合物或者有机化合物的表面处理剂来实施。表面处理中使用的无机化合物的例子中包含:含有钴的无机化合物(CoO2、Co2O3、Co3O4等)、含有铝的无机化合物(Al2O3、Al(OH)3等)、含有锆的无机化合物(ZrO2、Zr(OH)4等)、含有硅的无机化合物(SiO2等)、含有铁的无机化合物(Fe2O3等)等。
特别优选为含有钴的无机化合物、含有铝的无机化合物、含有锆的无机化合物,最优选为含有钴的无机化合物、Al(OH)3、Zr(OH)4。
表面处理中使用的有机化合物的例子中包含多元醇、烷醇胺、硬脂酸、硅烷偶联剂以及钛酸酯偶联剂。最优选为硅烷偶联剂。特别优选为利用硅烷偶联剂(有机硅烷化合物)、其部分水解物、以及其缩合物的至少一种进行表面处理。
钛酸酯偶联剂例如可列举:四甲氧基钛、四乙氧基钛、四异丙氧基钛等金属烷氧化物,Prenact(KR-TTS、KR-46B、KR-55、KR-41B等,味之素(Ajinomoto)(股)制造)等。
表面处理中使用的有机化合物的例子中优选为多元醇、烷醇胺、其他具有阴离子性基的有机化合物等,特别优选为具有羧基、磺酸基、或者磷酸基的有机化合物。可优选使用硬脂酸、月桂酸、油酸、亚油酸(linoleic acid)、亚麻酸(linolenic acid)等。
表面处理中使用的有机化合物优选为更具有交联或者聚合性官能基。交联、或者聚合性官能基可列举:可进行自由基种的加成反应、聚合反应的乙烯性不饱和基(例如(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基、乙烯氧基等),阳离子聚合性基(环氧基、氧杂环丁基、乙烯氧基等)、聚缩合反应性基(水解性硅烷基等、N-羟甲基)等,优选为具有乙烯性不饱和基的基团。
这些表面处理也可以并用2种以上,特别优选为将含有铝的无机化合物与含有锆的无机化合物并用。
在无机粒子为二氧化硅的情况下,特别优选为使用偶联剂。偶联剂优选为使用烷氧基金属化合物(例如钛偶联剂、硅烷偶联剂)。其中,硅烷偶联处理特别有效。
所述偶联剂是作为低折射率层的无机填料的表面处理剂,用于在制备该层涂布液之前预先实施表面处理,但优选为在制备该层涂布液时进而作为添加剂来添加,从而包含于该层中。
二氧化硅微粒子在表面处理前预先分散于介质中,由于减轻表面处理的负荷而优选。
本发明中可优选使用的表面处理剂以及表面处理用的触媒的具体化合物,例如可列举WO2004/017105号中记载的有机硅烷化合物以及触媒。
1-(12)分散剂
本发明中使用的粒子的分散时可使用各种分散剂。
分散剂优选为更含有交联或者聚合性官能基。交联或者聚合性官能基可列举:可进行自由基种的加成反应、聚合反应的乙烯性不饱和基(例如(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基、乙烯氧基等),阳离子聚合性基(环氧基、氧杂环丁基、乙烯氧基等),聚缩合反应性基(水解性硅烷基等、N-羟甲基)等,优选为具有乙烯性不饱和基的官能基。
无机粒子的分散、尤其是以TiO2作为主成分的无机粒子的分散时优选为使用具有阴离子性基的分散剂,更优选为具有阴离子性基、以及交联或者聚合性官能基,特别优选为侧链上具有该交联或者聚合性官能基的分散剂。
阴离子性基有效的是羧基、磺酸基(磺基)、磷酸基(膦酰基)、磺酰胺基等具有酸性质子的基团、或者其盐,特别优选为羧基、磺酸基、磷酸基或者其盐,特别优选为羧基、磷酸基。每1分子的分散剂中所含的阴离子性基的数量可以在1分子中含有多种,优选为平均为2个以上,更优选为5个以上,特别优选为10个以上。另外,分散剂中所含的阴离子性基可以在1分子中含有多种。
侧链上具有阴离子性基的分散剂中,含阴离子性基的重复单元的组成为总重复单元中的10-4mol%~100mol%的范围,优选为1mol%~50mol%,特别优选为5mol%~20mol%。
分散剂优选为更含有交联或者聚合性官能基。交联或者聚合性官能基可列举:可进行自由基种的加成反应、聚合反应的乙烯性不饱和基(例如(甲基)丙烯酰基、烯丙基、苯乙烯基、乙烯氧基等),阳离子聚合性基(环氧基、氧杂环丁基、乙烯氧基等),聚缩合反应性基(水解性硅烷基等、N-羟甲基)等,优选为具有乙烯性不饱和基的官能基。
每1分子的分散剂中所含的交联或者聚合性官能基的数量优选为平均为2个以上,更优选为5个以上,特别优选为10个以上。另外,分散剂中所含的交联或者聚合性官能基可以在1分子中含有多种。
本发明中使用的优选分散剂中,侧链上具有乙烯性不饱和基的重复单元的例子为聚-1,2-丁二烯以及聚-1,2-异戊二烯结构或者(甲基)丙烯酸的酯或者酰胺的重复单元,可利用其中键结有特定残基(-COOR或者-CONHR的R基)的重复单元。所述特定的残基(R基)的例子可列举:-(CH2)n-CR21=CR22R23、-(CH2O)n-CH2CR21=CR22R23、-(CH2CH2O)n-CH2CR21=CR22R23、-(CH2)n-NH-CO-O-CH2CR21=CR22R23、-(CH2)n-O-CO-CR21=CR22R23以及-(CH2CH2O)2-X(R21~R23分别为氢原子、卤素原子、碳原子数为1~20的烷基、芳基、烷氧基、芳氧基,R21与R22或者R23可以相互键结而形成环,n为1~10的整数,而且X为二环戊二烯基残基)。酯残基的R的具体例中包含:-CH2CH=CH2(相当于日本专利特开昭64-17047号公报记载的(甲基)丙烯酸烯丙酯的聚合物)、-CH2CH2O-CH2CH=CH2、-CH2CH2OCOCH=CH2、-CH2CH2OCOC(CH3)=CH2、-CH2C(CH3)=CH2、-CH2CH=CH-C6H5、-CH2CH2OCOCH=CH-C6H5、-CH2CH2-NHCOO-CH2CH=CH2以及-CH2CH2O-X(X为二环戊二烯基残基)。酰胺残基的R的具体例中包含:-CH2CH=CH2、-CH2CH2-Y(Y为1-环己烯基残基)以及-CH2CH2-OCO-CH=CH2、-CH2CH2-OCO-C(CH3)=CH2。
所述的具有乙烯性不饱和基的分散剂中,在该不饱和键基上加成游离基(聚合引发自由基或者聚合性化合物的聚合过程的生长自由基),分子间直接、或者经由聚合性化合物的聚合链而进行加成聚合,在分子间形成交联而硬化。或者,分子中的原子(例如与不饱和键基邻接的碳原子上的氢原子)由游离基牵引出而生成聚合物自由基,其相互键结,由此在分子间形成交联而硬化。
具有阴离子性基、以及交联或者聚合性官能基且在侧链上具有该交联或者聚合性官能基的分散剂的重量平均分子量(Mw)并无特别限定,优选为1000以上。分散剂的更优选的重量平均分子量(Mw)为2000~1000000,尤其优选为5000~200000,特别优选为10000~100000。
交联或者聚合性官能基的含有单元可以构成含阴离子性基的重复单元以外的所有重复单元,优选为总交联或者重复单元中的5mol%~50mol%,特别优选为5mol%~30mol%。
分散剂可以是与具有交联或者聚合性官能基、阴离子性基的单体以外的适当单体的共聚物。关于共聚合成分并无特别限定,是根据分散稳定性、与其他单体成分的相容性、形成皮膜的强度等各种观点来选择。优选的例子可列举:(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、苯乙烯等。
分散剂的形态并无特别限制,优选为嵌段共聚物或者无规共聚物,就成本以及合成的容易度而言,特别优选为无规共聚物。
分散剂相对于无机粒子的使用量优选为1质量%~50质量%的范围,更优选为5质量%~30质量%的范围,最优选为5质量%~20质量%。另外,分散剂可以并用2种以上。
以下表示本发明中优选使用的分散剂的具体例,但本发明用的分散剂并不限定于这些具体例。此外,在无特别记载的情况下表示无规共聚物。
[化4]
x/y/z表示摩尔比
[化5]
[化6]
[化7]
[化8]
[化9]
1-(13)防污剂
为了对本发明的膜、特别是膜的最上层赋予防污性、耐水性、耐化学品性、光滑性等特性的目的,优选为适当添加公知的硅酮系或者氟系的防污剂、光滑剂等。
在添加这些添加剂的情况下,优选为以低折射率层总固体成分的0.01质量%~20质量%的范围添加,更优选为以0.05质量%~10质量%的范围添加的情况,特别优选为0.1质量%~5质量%的情况。
硅酮系化合物的优选例可列举在包含多个二甲基硅烷氧基单元作为重复单元的化合物链的末端和/或侧链上具有取代基的化合物。包含二甲基硅烷氧基作为重复单元的化合物链中可包含二甲基硅烷氧基以外的结构单元。取代基可以相同也可以不同,优选为存在多个。优选的取代基的例子可列举包含丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、芳基、肉桂酰基、环氧基、氧杂环丁基、羟基、氟烷基、聚氧亚烷基、羧基、氨基等的基团。对分子量并无特别限制,优选为10万以下,更优选为5万以下,特别优选为3000~30000,最优选为10000~20000。对硅酮系化合物的硅酮原子含量并无特别限制,优选为18.0质量%以上,特别优选为25.0质量%~37.8质量%,最优选为30.0质量%~37.0质量%。优选的硅酮系化合物的例子可列举:信越化学(股)制造的X-22-174DX、X-22-2426、X-22-164B、X22-164C、X-22-170DX、X-22-176D、X-22-1821(以上为商品名),或智索(Chisso)(股)制造的FM-0725、FM-7725、FM-4421、FM-5521、FM6621、FM-1121;或吉乐斯(Gelest)制造的DMS-U22、RMS-033、RMS-083、UMS-182、DMS-H21、DMS-H31、HMS-301、FMS121、FMS123、FMS131、FMS141、FMS221(以上为商品名)等,但并不限定于这些例子。
氟系化合物优选为具有氟烷基的化合物。该氟烷基优选为碳数1~20,更优选为1~10,可以是直链(例如-CF2CF3、-CH2(CF2)4H、-CH2(CF2)8CF3、-CH2CH2(CF2)4H等),也可以是分支结构(例如CH(CF3)2、CH2CF(CF3)2、CH(CH3)CF2CF3、CH(CH3)(CF2)5CF2H等),也可以是脂环式结构(优选为5员环或者6员环,例如全氟环己基、全氟环戊基或者经这些基团取代的烷基等),还可以具有醚键(例如CH2OCH2CF2CF3、CH2CH2OCH2C4F8H、CH2CH2OCH2CH2C8F17、CH2CH2OCF2CF2OCF2CF2H等)。该氟烷基可以在同一分子中包含多个。
氟系化合物优选为更包含有助于与低折射率层皮膜的结合形成或者相容性的取代基。该取代基可以相同也以可不同,优选为存在多个。优选的取代基的例子可列举:丙烯酰基、甲基丙烯酰基、乙烯基、芳基、肉桂酰基、环氧基、氧杂环丁基、羟基、聚氧亚烷基、羧基、氨基等。氟系化合物可以是与不含氟原子的化合物的聚合物,也可以是低聚物,对分子量并无特别限制。对氟系化合物的氟原子含量并无特别限制,优选为20质量%以上,特别优选为30质量%~70质量%,最优选为40质量%~70质量%。优选的氟系化合物的例子可列举:大金化学工业(股)制造的R-2020、M-2020、R-3833、M-3833(以上为商品名),大日本油墨(股)制造的Megafac F-171、MegafacF-172、Megafac F-179A,Defensor MCF-300(以上为商品名)等,但并不限定于这些例子。
为了赋予防尘性、抗静电等特性的目的,也可以适当添加如公知的阳离子系表面活性剂或者聚氧亚烷基系化合物之类的防尘剂、抗静电剂等。这些防尘剂、抗静电剂可以在所述硅酮系化合物或氟系化合物中包含其结构单元作为功能的一部分。在将它们作为添加剂来添加的情况下,优选为以低折射率层总固体成分的0.01质量%~20质量%的范围添加,更优选为以0.05质量%~10质量%的范围添加的情况,特别优选为0.1质量%~5质量%的情况。优选的化合物的例子可列举:大日本油墨(股)制造的Megafac F-150(商品名)、东丽道康宁(Toray Dow Corning)(股)制造的SH-3748(商品名)等,但并不限定于这些例子。
1-(14)表面活性剂
本发明的膜中,特别是为了确保涂布不均、干燥不均、点缺陷等的面状均匀性,优选为使氟系、硅酮系的任一种表面活性剂、或者其两个含有于光扩散层形成用的涂布组成物中。特别是氟系表面活性剂由于在更少的添加量下,表现出改良涂布不均、干燥不均、点缺陷等面状故障的效果,因此可优选使用。通过提高面状均匀性,并且具有高速涂布适应性,能够提高生产性。
氟系表面活性剂的优选例子可列举含氟脂肪族基的共聚物(有时也简记为“氟系聚合物”),该氟系聚合物有用的是:特征在于包含相当于下述(i)的单体的重复单元、或者特征在于包含相当于下述(ii)的单体的重复单元的丙烯酸树脂,甲基丙烯酸树脂,以及与可与这些树脂共聚合的乙烯系单体的共聚物。
(i)下述通式I所表示的含氟脂肪族基的单体
通式I
[化10]
通式I中,R11表示氢原子或者甲基,X表示氧原子、硫原子或者-N(R12)-,m表示1以上6以下的整数,n表示2~4的整数。R12表示氢原子或者碳数1~4的烷基,具体而言为甲基、乙基、丙基、丁基,优选为氢原子或者甲基。X优选为氧原子。
(ii)可与(i)共聚合的下述通式II所表示的单体
通式II
[化11]
通式II中,R13表示氢原子或者甲基,Y表示氧原子、硫原子或者-N(R15)-,R15表示氢原子或者碳数1~4的烷基,具体而言为甲基、乙基、丙基、丁基,优选为氢原子或者甲基。Y优选为氧原子、-N(H)-、以及-N(CH3)-。
R14表示可具有取代基的碳数4以上20以下的直链、分支或者环状的烷基。R14的烷基的取代基可列举:羟基、烷基羰基、芳基羰基、羧基、烷基醚基、芳基醚基、氟原子、氯原子、溴原子等卤素原子、硝基、氰基、氨基等,但并不限定于此。碳数4以上20以下的直链、分支或者环状的烷基适宜使用:直链以及可分支的丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基、二十烷基等,另外,环己基、环庚基等单环环烷基以及二环庚基、二环癸基、三环十一烷基、四环十二烷基、金刚烷基、降冰片烷基、四环癸基等多环环烷基。
本发明所使用的氟系聚合物中使用的这些通式I所表示的含氟脂肪族基的单体的量基于该氟系聚合物的各单体而为10摩尔%以上,优选为15摩尔%~70摩尔%,更优选为20摩尔%~60摩尔%的范围。
本发明所使用的氟系聚合物的优选重量平均分子量优选为3000~100,000,更优选为5,000~80,000。
进而,相对于涂布液,本发明所使用的氟系聚合物的优选添加量为0.001质量%~5质量%的范围,优选为0.005质量%~3质量%的范围,尤其优选为0.01质量%~1质量%的范围。若氟系聚合物的添加量小于0.001质量%,则效果不充分,另外,若多于5质量%,则涂膜的干燥并不充分进行,或者对作为涂膜的性能(例如反射率、耐擦伤性)造成不良影响。
以下,表示包含通式I所表示的含氟脂肪族基的单体的氟系聚合物的具体结构的例子,但并不限定于此。此外,式中的数字表示各单体成分的摩尔比率。Mw表示重量平均分子量。
[化12]
[化13]
然而,通过使用如上所述的氟系聚合物,在防眩性层表面偏析出含有F原子的官能基,由此防眩性层的表面能量下降,当在防眩性层上覆盖涂布低折射率层时产生抗反射性能恶化的问题。推测其原因在于:用于形成低折射率层的硬化性组成物的润湿性恶化,因此低折射率层上在目视下无法检测的微小不均恶化。为了解决上述问题,发现有效的是:通过调整氟系聚合物的结构及添加量,将防眩性层的表面能量控制为优选为20mN··m-1~50mN··m-1,更优选为30mN··m-1~40mN··m-1。为了实现如上所述的表面能量,以X射线光电子分光法测定的源自氟原子的波峰与源自碳原子的波峰的比F/C必须为0.1~1.5。
或者也可以通过如下方式来达成目的:涂布上层时,通过选择形成上层的萃取至溶剂中的氟系聚合物,则不会偏在于下层表面(=界面),而具有上层与下层的密着性,由此防止在高速涂布中也保持面状的均匀性且可提供耐擦伤性强的抗反射膜的表面自由能量下降,从而将低折射率层涂布前的防眩性层的表面能量控制在所述范围。上述素材的例子为与以下化合物的共聚物:特征在于包含与下述通式III所表示的含氟脂肪族基的单体相当的重复单元的丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、以及与可与这些树脂共聚合的乙烯系单体。
(iii)下述通式III所表示的含氟脂肪族基的单体
通式III
[化14]
通式III中,R21表示氢原子、卤素原子或者甲基,优选为氢原子、甲基。X2表示氧原子、硫原子或者-N(R22)-,更优选为氧原子或者-N(R22)-,尤其优选为氧原子。m表示1以上6以下的整数(更优选为1~3,尤其优选为1),n表示1以上18以下的整数(更优选为4~12,尤其优选为6~8)。R22表示氢原子或者可具有取代基的碳数1~8的烷基,更优选为氢原子或者碳数1~4的烷基,尤其优选为氢原子或者甲基。X优选为氧原子。
另外,氟系聚合物中可包含2种以上通式III所表示的含氟脂肪族基的单体作为构成成分。
(iv)可与(iii)共聚合的下述通式IV所表示的单体
通式IV
[化15]
通式IV中,R23表示氢原子、卤素原子或者甲基,更优选为氢原子、甲基。Y2表示氧原子、硫原子或者-N(R25)-,更优选为氧原子或者-N(R25)-,尤其优选为氧原子。R25表示氢原子或者碳数1~8的烷基,更优选为氢原子或者碳数1~4的烷基,尤其优选为氢原子或者甲基。
R24表示可具有取代基的碳数1~20的直链、分支或者环状的烷基、包含聚(亚烷氧)基的烷基、可具有取代基的芳香族基(例如苯基或者萘基)。更优选为碳数1~12的直链、分支、或者环状的烷基、或者总碳数6~18的芳香族,尤其优选为碳数1~8的直链、分支、或者环状的烷基。
以下,表示包含相当于通式III所表示的含氟脂肪族基的单体的重复单元的氟系聚合物的具体结构的例子,但并不限定于此。此外,式中的数字表示各单体成分的摩尔比率。Mw表示重量平均分子量。
[化16]
R | n | Mw | |
P-1 | H | 4 | 8000 |
P-2 | H | 4 | 16000 |
P-3 | H | 4 | 33000 |
P-4 | CH3 | 4 | 12000 |
P-5 | CH3 | 4 | 28000 |
P-6 | H | 6 | 8000 |
P-7 | H | 6 | 14000 |
P-8 | H | 6 | 29000 |
P-9 | CH3 | 6 | 10000 |
P-10 | CH3 | 6 | 21000 |
P-11 | H | 8 | 4000 |
P-12 | H | 8 | 16000 |
P-13 | H | 8 | 31000 |
P-14 | CH3 | 8 | 3000 |
[化17]
x | R1 | p | q | R2 | r | s | Mw | |
P-15 | 50 | H | 1 | 4 | CH3 | 1 | 4 | 10000 |
P-16 | 40 | H | 1 | 4 | H | 1 | 6 | 14000 |
P-17 | 60 | H | 1 | 4 | CH3 | 1 | 6 | 21000 |
P-18 | 10 | H | 1 | 4 | H | 1 | 8 | 11000 |
P-19 | 40 | H | 1 | 4 | H | 1 | 8 | 16000 |
P-20 | 20 | H | 1 | 4 | CH3 | 1 | 8 | 8000 |
P-21 | 10 | CH3 | 1 | 4 | CH3 | 1 | 8 | 7000 |
P-22 | 50 | H | 1 | 6 | CH3 | 1 | 6 | 12000 |
P-23 | 50 | H | 1 | 6 | CH3 | 1 | 6 | 22000 |
P-24 | 30 | H | 1 | 6 | CH3 | 1 | 6 | 5000 |
[化18]
[化19]
x | R1 | n | R2 | R3 | Mw | |
FP-170 | 95 | H | 4 | CH3 | -(CH2CH2O)2-H | 18000 |
FP-171 | 80 | H | 4 | H | -(CH2CH2O)2-CH3 | 16000 |
FP-172 | 80 | H | 4 | H | -(C3H6O)7-H | 24000 |
FP-173 | 70 | CH3 | 4 | H | -(C3H6O)13-H | 18000 |
FP-174 | 90 | H | 6 | H | -(CH2CH2O)2-H | 21000 |
FP-175 | 90 | H | 6 | CH3 | -(CH2CH2O)8-H | 9000 |
FP-176 | 80 | H | 6 | H | -(CH2CH2O)2-C4H9(n) | 12000 |
FP-177 | 80 | H | 6 | H | -(C3H6O)7-H | 34000 |
FP-178 | 75 | F | 6 | H | -(C3H6O)13-H | 11000 |
FP-179 | 85 | CH3 | 6 | CH3 | -(C3H6O)20-H | 18000 |
FP-180 | 95 | CH3 | 6 | CH3 | -CH2CH2OH | 27000 |
FP-181 | 80 | H | 8 | CH3 | -(CH2CH2O)8-H | 12000 |
FP-182 | 95 | H | 8 | H | -(CH2CH2O)9-CH3 | 20000 |
FP-183 | 90 | H | 8 | H | -(C3H6O)7-H | 8000 |
FP-184 | 95 | H | 8 | H | -(C3H6O)20-H | 15000 |
FP-185 | 90 | F | 8 | H | -(C3H6O)13-H | 12000 |
FP-186 | 80 | H | 8 | CH3 | -(CH2CH2O)2-H | 20000 |
FP-187 | 95 | CH3 | 8 | H | -(CH2CH2O)9-CH3 | 17000 |
FP-188 | 90 | CH3 | 8 | H | -(C3H6O)7-H | 34000 |
FP-189 | 80 | H | 10 | H | -(CH2CH2O)3-H | 19000 |
FP-190 | 90 | H | 10 | H | -(C3H6O)7-H | 8000 |
FP-191 | 80 | H | 12 | H | -(CH2CH2O)7-CH3 | 7000 |
FP-192 | 95 | CH3 | 12 | H | -(C3H6O)7-H | 10000 |
[化20]
x | R1 | p | q | R2 | R3 | Mw | |
FP-193 | 80 | H | 2 | 4 | H | C4H9(n) | 18000 |
FP-194 | 90 | H | 2 | 4 | H | -(CH2CH2O)9-CH3 | 16000 |
FP-195 | 90 | CH3 | 2 | 4 | F | C6H13(n) | 24000 |
FP-196 | 80 | CH3 | 1 | 6 | F | C4H9(n) | 18000 |
FP-197 | 95 | H | 2 | 6 | H | -(C3H6O)7-H | 21000 |
FP-198 | 90 | CH3 | 3 | 6 | H | -CH2CH2OH | 9000 |
FP-199 | 75 | H | 1 | 8 | F | CH3 | 12000 |
FP-200 | 80 | H | 2 | 8 | H | CH2CH(C2H5)C4H9(n) | 34000 |
FP-201 | 90 | CH3 | 2 | 8 | H | -(C3H6O)7-H | 11000 |
FP-202 | 80 | H | 3 | 8 | CH3 | CH3 | 18000 |
FP-203 | 90 | H | 1 | 10 | F | C4H9(n) | 27000 |
FP-204 | 95 | H | 2 | 10 | H | -(CH2CH2O)9-CH3 | 12000 |
FP-205 | 85 | CH3 | 2 | 10 | CH3 | C4H9(n) | 20000 |
FP-206 | 80 | H | 1 | 12 | H | C6H13(n) | 8000 |
FP-207 | 90 | H | 1 | 12 | H | -(C3H6O)13-H | 15000 |
FP-208 | 60 | CH3 | 3 | 12 | CH3 | C2H5 | 12000 |
FP-209 | 60 | H | 1 | 16 | H | CH2CH(C2H5)C4H9(n) | 20000 |
FP-210 | 80 | CH3 | 1 | 16 | H | -(CH2CH2O)2-C4H9(n) | 17000 |
FP-211 | 90 | H | 1 | 18 | H | -CH2CH2OH | 34000 |
FP-212 | 60 | H | 3 | 18 | CH3 | CH3 | 19000 |
1-(15)增粘剂
本发明的膜为了调整涂布液的粘度,可使用增粘剂。
此处所谓的增粘剂,是指通过添加该增粘剂,液体的粘度增大者,通过添加,涂布液的粘度上升的幅度优选为0.05mPa··s~50mPa··s,尤其优选为0.10mPa··s~20mPa··s,最优选为0.10mPa··s~10mPa··s。
如上所述的增粘剂可列举以下的化合物,但并不限定于此。
聚-ε-己内酯
聚-ε-己内酯二醇
聚-ε-己内酯三醇
聚乙酸乙烯酯
聚(己二酸乙二酯)
聚(己二酸1,4-丁二酯)
聚(戊二酸1,4-丁二酯)
聚(丁二酸1,4-丁二酯)
聚(对苯二甲酸1,4-丁二酯)
聚(对苯二甲酸乙二酯)
聚(己二酸2-甲基-1,3-丙二酯)
聚(戊二酸2-甲基-1,3-丙二酯)
聚(新戊二醇己二酸酯)
聚(新戊二醇癸二酸酯)
聚(己二酸1,3-丙二酯)
聚(戊二酸1,3-丙二酯)
聚乙烯基丁醛
聚乙烯基甲醛
聚乙烯基乙醛
聚乙烯基丙醛
聚乙烯基己醛
聚乙烯基吡咯烷酮
聚丙烯酸酯
聚甲基丙烯酸酯
乙酸纤维素
丙酸纤维素
乙酸丁酸纤维素
除此以外,还可以使用:日本专利特开平8-325491号记载的蒙脱石、氟四硅云母、膨润土、二氧化硅、蒙脱石以及聚丙烯酸钠,日本专利特开平10-219136的乙基纤维素、聚丙烯酸、有机粘土等公知的粘度调整剂或触变性赋予剂。
1-(16)涂布溶剂
用于形成本发明的各层的涂布组成物中使用的溶剂可使用根据以下观点来选择的各种溶剂:可将各成分溶解或者分散,在涂布步骤、干燥步骤中容易成为均匀的面状,能够确保液保存性,具有适度的饱和蒸气压等。
溶剂可将2种以上的溶剂混合使用。尤其就干燥负荷的观点而言,优选为以常压室温下的沸点为100℃以下的溶剂作为主成分且为了调整干燥速度而含有少量沸点为100℃以上的溶剂。
沸点为100℃以下的溶剂例如有:己烷(沸点68.7℃)、庚烷(98.4℃)、环己烷(80.7℃)、苯(80.1℃)等烃类,二氯甲烷(39.8℃)、氯仿(61.2℃)、四氯化碳(76.8℃)、1,2-二氯乙烷(83.5℃)、三氯乙烯(87.2℃)等卤化烃类,二乙醚(34.6℃)、二异丙醚(68.5℃)、二丙醚(90.5℃)、四氢呋喃(66℃)等醚类,甲酸乙酯(54.2℃)、乙酸甲酯(57.8℃)、乙酸乙酯(77.1℃)、乙酸异丙酯(89℃)等酯类,丙酮(56.1℃)、甲基乙基酮(79.6℃)等酮类,甲醇(64.5℃)、乙醇(78.3℃)、2-丙醇(82.4℃)、1-丙醇(97.2℃)等醇类,乙腈(81.6℃)、丙腈(97.4℃)等氰基化合物类,二硫化碳(46.2℃)等。其中优选为酮类、酯类,特别优选为酮类。酮类中特别优选为2-丁酮。
沸点为100℃以上的溶剂例如有:辛烷(125.7℃)、甲苯(110.6℃)、二甲苯(138℃)、四氯乙烯(121.2℃)、氯苯(131.7℃)、二噁烷(101.3℃)、二丁醚(142.4℃)、乙酸异丁酯(118℃)、环己酮(155.7℃)、2-甲基-4-戊酮(与甲基异丁酮(Methyl Isobutyl Ketone,MIBK)相同,115.9℃)、1-丁醇(117.7℃)、N,N-二甲基甲酰胺(153℃)、N,N-二甲基乙酰胺(166℃)、二甲基亚砜(189℃)等。优选为环己酮、2-甲基-4-戊酮。
1-(17)其他
这些涂布溶剂优选为以不会由于相互不溶解而析出的组合来使用。
本发明的膜中,除了所述的成分以外,也可以添加:树脂、偶联剂、抗着色剂、着色剂(颜料、染料)、消泡剂、调平剂、难燃剂、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、粘着赋予剂、聚合抑制剂、抗氧化剂、表面改质剂等。
<涂布方式>
下层的涂敷位置与上层的涂敷位置相离的湿对湿多层涂布中,可以是在同一处涂敷上下层的同时多层涂布,优选为使用容易涂布比较薄的层的同时多层涂布。另外,同时多层涂布中,优选为使用模涂布方式。模涂布方式中有滑动涂布方式、挤出涂布方式、帘幕式涂布方式,优选为滑动涂布方式及挤出涂布,最优选为薄层涂布适应性高的挤出涂布。
<光学膜的制造方法>
最初,准备用来形成树脂层1b的第1涂布液及用来形成树脂层1c的第2涂布液。第1涂布液至少包含所述1-(1)的粘合剂(树脂)、1-(8)的透光性粒子、以及1-(16)的涂布溶剂。第2涂布液包含所述1-(1)的粘合剂(树脂)、1-(8)的透光性粒子、以及1-(16)的涂布溶剂。可以将第1涂布液与第2涂布液设为实质上相同的组成,但根据对光学膜要求的特性,第1涂布液以及第2涂布液所需的特性会变化,因此也可以分别变更第1涂布液与第2涂布液所含有的透光性粒子、树脂以及溶剂的种类。此外,与第2涂布液相比,第1涂布液包含更多的透光性粒子。或者,第2涂布液也可以完全不含透光性粒子。
第1涂布液的优选含有比率为1%~30%,第2涂布液的优选含有比率为0%~15%,且少于第1涂布液的粒子含有比率。
图3是表示利用挤出型模涂布机,将第1涂布液与第2涂布液在支持体上进行多层涂布的状态的概念图。如图3所示,第1涂布液11与第2涂布液12从挤出型模涂布机40供给至移行的支持体3。模涂布机40包括3个模块41、模块42、模块43。通过将3个模块41、模块42、模块43加以组合,则在内部形成2个袋子44、袋子45以及从袋子44、袋子45延伸至模涂布机40的前端部的狭槽46、狭槽47。
图3中,第1涂布液11与第2涂布液12被直接供给至支持体3。并不限定于此,也可以在支持体3的上表面包括其他层,例如硬涂层。此时,第1涂布液11与第2涂布液12被供给至支持体3的硬涂层上。此外,第1涂布液11中分散有透光性粒子1a,第2涂布液12中也分散有透光性粒子1a。
第2涂布液12从狭槽47中喷出,供给至支持体3上。第1涂布液11从狭槽46中喷出,供给至第2涂布液12上。第1涂布液11与第2涂布液12在支持体3上进行同时多层涂布。由此,在支持体3上从支持体3侧形成第2涂膜14及第1涂膜13。但并不限定于同时多层涂布。若第2涂膜14为硬化前的状态,则可逐次将第1涂膜13形成于第2涂膜14上。
形成有第1涂膜13及第2涂膜14的支持体3被搬送至干燥步骤。图4(a)及图4(b)是表示第1涂膜13与第2涂膜14的干燥的概略图。如图4(a)及图4(b)所示,第1涂膜13与第2涂膜14相对于支持体3而配置于上侧。干燥是随时间的经过而从图4(a)进行至图4(b)的状态。干燥步骤中,使第1涂膜13与第2涂膜14中所含的涂布溶剂蒸发。在使涂布溶剂蒸发的期间,第1涂膜13中的透光性粒子1a移动至第2涂膜14侧。防眩性层1中,可使透光性粒子1a偏在于树脂层1b、树脂层1c的表面侧,并且可防止透光性粒子1a从防眩性层1的表层大幅度突出。尤其,与粒径小的透光性粒子1a相比较,粒径大的透光性粒子1a更多地移动至第2涂膜14侧。可将粒径大的透光性粒子1a配置于支持体3侧。这意味着,在第1涂布液11与第2涂布液12中包含粒径大的透光性粒子1a的情况下也能够防止点缺陷。由此可减少制造透光性粒子1a时的分级的次数。可更廉价地制造透光性粒子1a。
第1涂膜13的膜厚优选为透光性粒子1a的平均粒径的2倍以下。当形成防眩性层1时,能够抑制透光性粒子1a彼此在树脂层1b、树脂层1c中堆积。由此,能够抑制点缺陷的产生。
第1涂膜13的膜厚与第2涂膜的膜厚在图4(a)及图4(b)的形态下为约1∶2的比率。但并不限定于此。第2涂膜14只要具有可使透光性粒子1a稍微沉入的膜厚即可。
通过调整第1涂膜13、以及第2涂膜14的粘度,能够调整透光性粒子1a从第1涂膜13向第2涂膜14移动的移动量。
使第1涂膜13、以及第2涂膜14的涂布溶剂蒸发70%以上后,支持体3被搬送至硬化步骤。
硬化步骤中,对第1涂膜13、以及第2涂膜14照射电离辐射。通过照射电离辐射,第1涂膜13、以及第2涂膜14中的树脂引发交联反应或者聚合反应。具有透光性粒子1a与树脂层1b的防眩性层1形成于支持体3上。
然后,视需要在防眩性层1上形成包括低折射率层、高折射率层/低折射率层、或者高折射率层/中折射率层/低折射率层的功能层。
[实例]
以下,列举实例,对本发明进行更详细的说明。但并不限定于这些实例。此外,只要没有特别说明,则“份”及“%”为质量基准。
以下表示本实例中使用的防眩性层用涂布液。
(第1涂布液)
第1涂布液1的组成
第1涂布液2的组成
第1涂布液3的组成
(第2涂布液)
第2涂布液1的组成
第2涂布液2的组成
第2涂布液3的组成
(防眩性层涂布液)
防眩性层涂布液1的组成
防眩性层涂布液2的组成
防眩性层涂布液3的组成
防眩性层涂布液4的组成
涂布液的粘度分别为:第1涂布液1为6.2mPa··s,第1涂布液2为7.9mPa··s,第1涂布液3为4.3mPa··s,第2涂布液1为12.8mPa··s,第2涂布液2为4.88mPa··s,第2涂布液3为20.08mPa··s,防眩性层涂布液1为6.2mPa··s,防眩性层涂布液2为6.0mPa··s,防眩性层涂布液3为6.2mPa··s,防眩性层涂布液4为6.1mPa··s。粘度是在25℃下测定。
以下表示分别使用的化合物。
DPHA:二季戊四醇五丙烯酸酯与二季戊四醇六丙烯酸酯的混合物[日本化药(股)制造]
PET-30:季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯的混合物[日本化药(股)制造]
Viscoat 360:三羟甲基丙烷EO加成三丙烯酸酯[大阪有机化学工业(股)制造]
Irgacure 127:聚合开始剂[巴斯夫日本(BASF JAPAN)(股)制造]
Irgacure 819:聚合开始剂[巴斯夫日本(股)制造]
Irgacure 907:聚合开始剂[巴斯夫日本(股)制造]
聚甲基丙烯酸甲酯(20%):将聚甲基丙烯酸甲酯粉末(重量平均分子量为12万,奥瑞奇(Aldrich)公司制造)20质量份溶解于甲基乙基酮80质量份中而得的溶液
MX-600:平均粒径为6.0μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯粒子,折射率为1.50,综研化学(股)制造
MX-1000:平均粒径为10μm的交联聚甲基丙烯酸甲酯粒子,折射率为1.50,综研化学(股)制造
SX-350HL:平均粒径为3.5μm的交联丙烯酸-苯乙烯粒子,折射率为1.55,综研化学(股)制造
SSX106FB:平均粒径6.0μm交联丙烯酸-苯乙烯微粒子,折射率1.55,积水化成品工业(股)制造
SP-13:氟系表面活性剂(甲基乙基酮(MEK)的40质量%溶液)
[化21]
(光学膜101的制作)
(涂布条件)
在以30m/min连续移行的三乙酰纤维素膜(TAC-TD80U,富士胶片(FujiFilm)(股)制造)上,使用挤出型模涂布机将第1涂布液1与第2涂布液1进行同时多层涂布,形成具有10μm的湿式涂布膜厚的第1涂膜与具有25μm的湿式涂布膜厚的第2涂膜。
(干燥条件)
涂布后立即在30℃下干燥15秒,且在60℃下干燥30秒,使涂膜中的溶剂挥发。此时以第1涂膜与第2涂膜相对于支持体而配置于上侧的方式进行干燥。
(UV硬化条件)
在氮气冲洗下使用160W/cm的空气冷却金属卤化物灯(爱古拉飞克斯(Eye Graphics)(股)制造),照射照射量为160mJ/cm2的紫外线而使涂布层硬化,形成平均层厚为12.5μm的具有防眩性的防眩性层,然后卷取来制作光学膜101。
(光学膜102的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将第1涂布液2(湿式涂布膜厚6μm)与第2涂布液2(湿式涂布膜厚20μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为7.4μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜102。
(光学膜103的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将第1涂布液3(湿式涂布膜厚15μm)与第2涂布液3(湿式涂布膜厚25μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为19.0μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜103。
(光学膜104的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将防眩性层涂布液1(湿式涂布膜厚30μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为13.2μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜104。
(光学膜105的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将防眩性层涂布液2(湿式涂布膜厚30μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为13.2μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜105。
(光学膜106的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将防眩性层涂布液3(湿式涂布膜厚25μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为6.3μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜106。
(光学膜107的制作)
除了代替第1涂布液1与第2涂布液1,将防眩性层涂布液4(湿式涂布膜厚50μm)涂布于三乙酰纤维素膜上而形成平均层厚为22.0μm的防眩性层以外,以与光学膜101相同的条件制作光学膜107。
对所制作的光学膜101~光学膜107进行评价。此外,以光学膜101为例进行说明,对光学膜102~光学膜107也同样地进行评价。
(粒子位置、层厚L)
对光学膜101利用使用金刚钻刀的切片机,将防眩性层在垂直方向上裁剪。使用光学显微镜来测定透光性粒子的中心与三乙酰纤维素膜为止的最短距离。分别测定100个透光性粒子,进行距离为以下的哪一位置的分类,求出比率。
位置(1)2L/3-A/6~L-A/2
位置(2)L/3+A/6~2L/3-A/6
位置(3)A/2~L/3+A/6
(A:平均粒径,L:防眩性层的平均层厚)
另外,防眩性层的平均层厚是测定从该裁剪品的空气表面至三乙酰纤维素膜为止的最短距离,测定同一样品的任意3处,将平均值作为L。
(表面形状的评价)
光学膜101的表面粗糙度的凹凸的平均间隔(Sm)是使用触针式表面粗糙度计“Surfcorder SE3500”{(股)小坂研究所制造},依据JIS B-0601(1994)进行设定,采用利用该表面粗糙度计所导出的值。
(映入:防眩性)
将光学膜101的背面以黑色油性笔涂满后,评价在膜的表面反射萤光灯的光时光的映入的情形。
B:充分抑制反射或者充分扩散光,无需担忧。
C:稍稍映入萤光灯的形状,但无需担忧。
D:萤光灯的形状清晰地映入,耀眼而令人担忧。
将C以上的等级判定为合格。
(黑显示时的黑色的紧密度<黑色再现性>)
使延伸的聚乙烯醇膜上吸附碘来制作偏光膜。对光学膜101进行碱化处理,使用聚乙烯醇系粘着剂,以光学膜的三乙酰纤维素侧成为偏光膜侧的方式贴附于偏光膜的单侧。另外,使用聚乙烯醇系粘着剂,将市售的三乙酰纤维素膜“Fujitac TD80UF”{富士胶片(股)制造}贴附于偏光膜的与贴附有光学膜101之侧相反侧。如此来制作附有光学膜101的偏光板(HKH-01)。
将32型全高画质液晶TV“LC-32DS6”{夏普(Sharp)(股)制造,像素尺寸370μm}的目视确认侧的偏光板剥离,取而代之的是将偏光板(HKH-01)以光学膜成为最表面的方式经由粘着剂而贴附于目视确认侧。在通常使用TV的一般家庭环境下(约200Lx)使面板以黑显示来驱动,以目视确认褪色感。目视时的判定基准是将黑色为漆黑且非常良好的情况记作A,将黑色的程度良好的情况记作B,将稍微产生褪色但无需担忧的情况记作C,将产生褪色的情况记作D,将C以上作为合格。
(由粗大粒子引起的点缺陷的评价)
光学膜101中,对1.34mD 5.00m的范围,利用穿透光,通过目视来数出由粗大粒子引起的点缺陷。
B:小于1个。
C:1个以上且小于2个。
D:2个以上。
将C以上的等级判定为合格。
[表1]
对于光学膜101~光学膜103,映入、黑色紧密度、点缺陷的评价为C以上。光学膜104由于粒子纵向堵塞,因此点缺陷的评价为D。光学膜105由于粒子沉在支持体侧(位置(3)多),因此表面的凹凸少,映入的评价为D。光学膜106由于凹凸的周期(Sm值小)小,因此防眩性高,黑色紧密度的评价为D。光学膜107由于粒子纵向堵塞,所以点缺陷的评价为D。
光学膜101中,制作将支持体的厚度变更为60μm三乙酰纤维素膜的试料。进行与光学膜101相同的评价,结果可知,所制造的光学膜为防眩性良好、黑色紧密度良好、且由透光性微粒子的粗大粒子引起的点缺陷难以目视确认的优异的光学膜。即能够确认:对支持体的厚度未造成影响,本实施形态的光学膜发挥优异的效果。
Claims (10)
1.一种光学膜的制造方法,其特征在于包括:
准备第1涂布液及第2涂布液的步骤,其中所述第1涂布液包含一定量的透光性粒子、树脂及溶剂,所述第2涂布液包含少于所述一定量的量的所述透光性粒子、所述树脂及所述溶剂,或者不含所述透光性粒子而包含所述树脂及所述溶剂;
在移行的带状支持体上,从所述支持体侧起以所述第2涂布液、所述第1涂布液的顺序进行多层涂布,形成第2涂膜与第1涂膜的步骤;
一边使所述第1涂膜与所述第2涂膜干燥,一边使所述第1涂膜中的所述透光性粒子向所述第2涂膜侧移动的步骤;以及
通过使所述第1涂膜与所述第2涂膜硬化而形成包含所述透光性粒子及树脂层的防眩性层的步骤,其中
当将所述透光性粒子的平均粒径设为A,且将所述防眩性层的平均层厚设为L时,在所述防眩性层的垂直方向的剖面视图中,所述透光性粒子的中心位置的存在比率与所述树脂层中的从所述支持体侧起的距离满足以下的关系:
(1)2L/3-A/6~L-A/2:40%~100%,
(2)L/3+A/6~2L/3-A/6:0%~50%,
(3)A/2~L/3+A/6:0%~10%。
2.根据权利要求1所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述第1涂膜的膜厚为所述透光性粒子的平均粒径A的1倍以上且小于2倍。
3.根据权利要求1或2所述的光学膜的制造方法,其特征在于当将所述第1涂膜与所述第2涂膜干燥时,所述第1涂膜与所述第2涂膜是相对于所述支持体而配置于上侧。
4.根据权利要求1或2所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述树脂层的平均层厚L与所述透光性粒子的平均粒径A满足1.2<L/A<3.6的关系。
5.根据权利要求3所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述树脂层的平均层厚L与所述透光性粒子的平均粒径A满足1.2<L/A<3.6的关系。
6.根据权利要求1或2所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述透光性粒子具有大于1.5μm且为10μm以下的平均粒径。
7.根据权利要求3所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述透光性粒子具有大于1.5μm且为10μm以下的平均粒径。
8.根据权利要求4所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述透光性粒子具有大于1.5μm且为10μm以下的平均粒径。
9.根据权利要求1或2所述的光学膜的制造方法,其特征在于当将所述防眩性层的凹凸平均间隔设为Sm时,所述防眩性层具有Sm>40μm的凹凸平均间隔。
10.根据权利要求1或2所述的光学膜的制造方法,其特征在于所述第2涂布液不含所述透光性粒子而包含所述树脂及所述溶剂。
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