CN104246541B - 硬涂膜及具备该硬涂膜的触摸面板显示装置 - Google Patents

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Abstract

硬涂膜(40)的硬涂层(42)通过在纤维素酯膜(41)上涂布硬涂层形成用组合物并使该组合物固化而形成。硬涂膜(40)的膜厚为15μm~35μm。促进纤维素酯膜(41)与硬涂层(42)的混合层(43)的形成的增塑剂在纤维素酯膜(41)中含有6重量%~12重量%,并且,在纤维素酯膜(41)中的硬涂层(42)侧含有的增塑剂多于与硬涂层(42)相反的一侧。

Description

硬涂膜及具备该硬涂膜的触摸面板显示装置
技术领域
本发明涉及在纤维素酯膜上形成有硬涂层的硬涂膜和具备该硬涂膜的触摸面板显示装置。
背景技术
现代社会可以说是高度信息社会,信息的流通量增大,每个人对信息的收集、选择的要求也增大。在这样的社会背景下,对信息移动终端、汽车导航等能够边移动边处理信息的移动型的信息终端的需求增加,所以正在积极地推进对其的开发。
在移动型的信息终端中,作为与操作者的接口,与使用键盘相比,使用重视携带性而与显示装置的显示部重叠的透明的触摸面板正逐步成为主流。
在安装有触摸面板的通常的显示器中,为了不在操作时施加损伤,要求对显示器的图像显示面赋予硬度。针对该要求,通常将在基材膜上设置了硬涂(HC)层的光学膜贴合于显示器的图像显示面,对图像显示面赋予硬度(例如参照专利文献1)。
图3是表示通常具备触摸面板200的触摸面板显示装置100的简要构成的截面图。该触摸面板显示装置100在显示装置300的表面贴合触摸面板200而构成。显示装置300例如为液晶显示装置。应予说明,在该图中,为了明确区别触摸面板200和显示装置300,将它们分离进行图示,但实际上以使它们贴合的状态使用。
触摸面板200通过在2片透光性基材201·202的各自表面形成由掺杂锡的氧化铟(ITO)构成的透明导电膜203·204,以使透明导电膜203·204对置的方式隔着隔离件205使透光性基材201·202对置配置而形成。在触摸面板200中,在与显示装置300相反的一侧的面即透光性基材201的输入操作侧的面上设置用于赋予硬度和耐擦伤性的硬涂层206。此时,也可认为将透光性基材201和硬涂层206一并作为一个光学膜(硬涂膜)。
通过用手指或触控笔按压与触摸面板200的隔离件205相比位于输入操作侧的硬涂层206、透光性基材201以及透明导电膜203来进行信息的输入操作,通过使被按压的输入操作侧的透明导电膜203与显示装置300侧的透明导电膜204接触,能够检测被按压的部分的位置信息。
另外,在触摸面板200中,还提出了除了输入操作侧的透光性基材201的最表面以外,在显示装置300侧的透光性基材202的表面设置硬涂层的构成(例如参照专利文献2)。此时,考虑将透光性基材202和上述硬涂层一并作为一个光学膜(硬涂膜)。在该构成中,认为在直至与输入操作侧的透光性基材201的贴合为止的透光性基材202的操作时,能够防止对透光性基材202的表面造成损伤。
然而,对于信息移动终端设备,高功能化自不必说,还要求轻量化、轻薄化,对触摸面板、显示装置也要求轻薄化。伴随于此,若将硬涂膜薄膜化,则由于触摸面板操作时的冲击容易使硬涂膜产生裂纹。
特别是在具备触摸面板的显示装置中,在触摸面板的输入操作侧以外的部分设置硬涂膜时,该硬涂膜为了防止表面损伤而需要最低限度的硬度,但使触摸面板贴合于显示装置后,由于触摸面板操作时的冲击不易断裂是重要的。即,硬涂膜在膜厚薄的情况下,也要求防止受伤的硬度和不易断裂的柔韧性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-165040号公报(参照第〔0001〕段、第〔0002〕段、第〔0158〕段等)
专利文献2:日本特开2011-133881号公报(参照第〔0069〕段、图8等)
发明内容
鉴于上述情况,本发明的目的在于提供即使膜厚薄的情况下,也能够确保防止损伤的硬度,同时能够利用柔韧性而减少因冲击导致的断裂的硬涂膜和具备该硬涂膜的触摸面板显示装置。
本发明的上述目的可通过以下构成实现。
1.一种硬涂膜,其特征在于,是在纤维素酯膜上涂布硬涂层形成用组合物并使该组合物固化从而形成硬涂层的硬涂膜,
该硬涂膜的膜厚为15μm~35μm,
促进上述纤维素酯膜与上述硬涂层的混合层的形成的增塑剂在上述纤维素酯膜中含有6重量%~12重量%,并且,上述纤维素酯膜中的上述硬涂层侧含有的增塑剂多于与上述硬涂层相反的一侧。
2.根据上述1所述的硬涂膜,其特征在于,在上述硬涂层形成用组合物中含有酮系或乙酸酯的溶剂。
3.根据上述1或2所述的硬涂膜,其特征在于,上述增塑剂为磷酸系的增塑剂。
4.根据上述1~3中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,从上述纤维素酯膜中的与上述硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的上述增塑剂的含有率相对于上述纤维素酯膜整体中的上述增塑剂的平均含有率为10%~50%。
5.根据上述1~4中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,上述混合层的厚度以相对于该硬涂膜的厚度的比例计为0.5%~20%。
6.根据上述1~5中任一项所述的硬涂膜,其特征在于,将上述增塑剂作为第1增塑剂时,
在上述纤维素酯膜中不仅含有上述第1增塑剂,还含有促进上述纤维素酯膜与上述硬涂层的混合层的形成的第2增塑剂,
从上述纤维素酯膜中的与上述硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的上述第2增塑剂的含有率相对于上述纤维素酯膜整体中的上述增塑剂的平均含有率为80%~120%。
7.一种触摸面板显示装置,其特征在于,具有显示图像的显示装置、贴合于上述显示装置的图像显示侧的基板表面的硬涂膜、隔着上述硬涂膜与上述显示装置接合的触摸面板部件,
上述硬涂膜由上述1~6中任一项所述的硬涂膜构成。
根据上述构成,促进纤维素酯膜与硬涂层之间的混合层的形成的增塑剂在纤维素酯膜中含有规定量,并且,在硬涂层侧较多地含有,所以使所形成的混合层的厚度增大,能够使混合层具有冲击吸收功能。另外,通过上述增塑剂能够对硬涂膜整体给予柔韧性。由此,硬涂膜的膜厚很薄为15μm~35μm时,也能够以硬涂层确保防止损伤的最低限度的硬度,而且能够减少硬涂膜的因冲击所致的断裂(裂纹)。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的触摸面板显示装置的简要构成的截面图。
图2是将用于上述触摸面板显示装置的硬涂膜放大显示的截面图。
图3是表示以往的触摸面板显示装置的简要构成的截面图。
具体实施方式
以下,对用于实施本发明的方式进行详细说明,但本发明并不限定于这些。
<硬涂膜>
本实施方式的硬涂膜是在纤维素酯膜上形成有硬涂层的光学膜,其膜厚为15μm~35μm。
(硬涂层)
本实施方式的硬涂层,从机械膜强度(耐擦伤性,铅笔硬度)优异的观点考虑优选含有活性射线固化树脂。即,是以通过紫外线、电子束这样的活性射线(也称为活性能量线)照射介由交联反应而固化的树脂为主成分的层。作为活性射线固化树脂,优选使用含有具有烯键式不饱和双键的单体的成分,通过照射紫外线、电子束这样的活性射线使其固化而形成活性射线固化树脂层。作为活性射线固化树脂,可举出紫外线固化性树脂、电子束固化性树脂等为代表的固化树脂,但从机械膜强度(耐擦伤性、铅笔硬度)优异的观点考虑,特别优选通过紫外线照射而固化的树脂。作为紫外线固化性树脂,例如,优选使用紫外线固化型丙烯酸酯系树脂、紫外线固化型聚氨酯丙烯酸酯系树脂、紫外线固化型聚酯丙烯酸酯系树脂、紫外线固化型环氧丙烯酸酯系树脂、紫外线固化型多元醇丙烯酸酯系树脂、或者紫外线固化型环氧树脂等,其中,优选紫外线固化型丙烯酸酯系树脂。
作为紫外线固化型丙烯酸酯系树脂,优选多官能丙烯酸酯。作为该多官能丙烯酸酯,可优选选自季戊四醇多官能丙烯酸酯、二季戊四醇多官能丙烯酸酯、季戊四醇多官能甲基丙烯酸酯、以及二季戊四醇多官能甲基丙烯酸酯。这里,多官能丙烯酸酯是指在分子中具有2个以上的丙烯酰氧基或甲基丙烯酰氧基的化合物。作为多官能丙烯酸酯的单体,例如优选举出乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷三丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四丙烯酸酯、五丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三/四丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、二季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、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、四羟甲基甲烷三甲基丙烯酸酯、四羟甲基甲烷四甲基丙烯酸酯、五丙三醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甘油三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇三甲基丙烯酸酯、二季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、活性能量线固化型的异氰脲酸酯衍生物等。
本实施方式的硬涂层,从提高抑制膜彼此的滑动性的效果考虑优选含有活性能量线固化型的异氰脲酸酯衍生物。作为活性能量线固化型的异氰脲酸酯衍生物,只要是具有在异氰脲酸骨架键合一个以上的烯键式不饱和基团的结构的化合物即可,没有特别限制,但优选下述通式(1)表示的在同一分子内具有三个以上的烯键式不饱和基团和一个以上的异氰脲酸酯环的化合物。烯键式不饱和基团的种类有丙烯酰基、甲基丙烯酰基、苯乙烯基、乙烯基醚基,更优选为甲基丙烯酰基或丙烯酰基,特别优选为丙烯酰基。
式中L2为2价的连结基团,优选为碳原子键合于异氰脲酸酯环的取代或无取代的碳原子数4以下的烷撑氧基或聚烷撑氧基,特别优选为烷撑氧基,各自可以相同或不同。R2表示氢原子或甲基,各自可以相同或不同。将通式(1)表示的具体的化合物在以下示出,但不限于这些。
作为其它的化合物,可举出异氰脲酸二丙烯酸酯化合物,优选下述通式(2)表示的异氰脲酸乙氧基改性二丙烯酸酯。
另外,作为其它的化合物,还可举出ε-己内酯改性的活性能量线固化型的异氰脲酸酯衍生物,具体而言,是下述通式(3)表示的化合物。
在上述化学结构式的R1~R3中的一个具有下述a、b、c表示的官能团,R1~R3中的至少一个为b的官能团。
a:-H、或-(CH2)n-OH(n=1~10,优选为n=2~6)
b:-(CH2)n-O-(COC5H10)m-COCH=CH2(n=1~10,优选为n=2~6,m=2~8)
c:-(CH2)n-O-R(R为(甲基)丙烯酰基,n=1~10,优选为n=2~6)
将通式(3)表示的具体的化合物在以下示出,但不限于这些。
作为异氰脲酸三丙烯酸酯化合物的市售品,例如可举出新中村化学工业株式会社制A-9300等。作为异氰脲酸二丙烯酸酯化合物的市售品,例如可举出东亚合成株式会社制ARONIXM-215等。作为异氰脲酸三丙烯酸酯化合物和异氰脲酸二丙烯酸酯化合物的混合物,例如可举出东亚合成株式会社制ARONIXM-315、ARONIXM-313等。作为ε-己内酯改性的活性能量线固化型的异氰脲酸酯衍生物,可举出作为ε-己内酯改性三-(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯的新中村化学工业株式会社制A-9300-1CL、东亚合成株式会社制ARONIXM-327等,但并不限于这些。
作为这些的市售品,可举出AdekaOptomerN系列,SANRADH-601、RC-750、RC-700、RC-600、RC-500、RC-611、RC-612(三洋化成工业株式会社制),ARONIXM-6100、M-8030、M-8060、ARONIXM-215、ARONIXM-315、ARONIXM-313、ARONIXM-327(东亚合成株式会社制),NK-ESTERA-TMM-3L、NK-ESTERAD-TMP、NK-ESTERATM-35E、NKESTERA-DOG、NKESTERA-IBD-2E、A-9300、A-9300-1CL(新中村化学工业株式会社),PE-3A(共荣化学公司)等。上述活性射线固化树脂可以单独或混合2种以上使用。另外,活性射线固化型树脂的25℃的粘度,优选为20mPa·s~2000mPa·s。通过使用这样的低粘度的树脂,容易得到后述的突起形状。具体而言,如果为上述树脂的粘度范围,则在干燥工序中容易得到树脂组合物(由活性射线固化型树脂和除溶剂以外的添加剂构成的组合物)的充分的流动性,容易获得突起形状。
活性射线固化型树脂的粘度的测定可使用分散机将树脂搅拌混合在25℃的条件下使用B型粘度计来进行。另外,也可以使用单官能丙烯酸酯。
作为单官能丙烯酸酯,可举出丙烯酸异冰片酯、2-羟基-3-苯氧基丙基丙烯酸酯、丙烯酸异硬脂酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸乙基卡必醇酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸二十二烷基酯、丙烯酸4-羟基丁酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基丙酯、丙烯酸环己酯等。这样的单官能丙烯酸酯可从日本化成工业株式会社、新中村化学工业株式会社、大阪有机化学工业株式会社等获得。
使用单官能丙烯酸酯的情况下,以多官能丙烯酸酯和单官能丙烯酸酯的含有质量比计,优选以多官能丙烯酸酯:单官能丙烯酸酯=80:20~98:2含有。
(光聚合引发剂)
另外,为了促进活性射线固化树脂的固化,优选在硬涂层中含有光聚合引发剂。作为光聚合引发剂量,优选以质量比计,以光聚合引发剂:活性射线固化树脂=20:100~0.01:100含有。作为光聚合引发剂,具体而言,可举出烷基苯酮系、苯乙酮、二苯甲酮、羟基二苯甲酮、米蚩酮、α-酰基肟酯、噻吨酮等以及它们的衍生物,但并不特别限定于这些。
这样的光聚合引发剂可以使用市售品,例如,可举出BASFJapan株式会社制的Irgacure184、Irgacure907、Irgacure651等作为优选的例子。
(导电剂)
为了赋予防静电性,可以在硬涂层中含有导电剂。作为优选的导电剂,可举出金属氧化物粒子或π共轭系导电性聚合物。另外,也可优选使用离子液体作为导电性化合物。
(添加剂)
从容易将碱处理前后的对水接触角的差(θΔ)控制在规定的范围(例如5~55°)的观点考虑,也可以在硬涂层中含有有机硅系表面活性剂、氟类表面活性剂、阴离子表面活性剂、以及氟-硅氧烷接枝化合物、氟类化合物、丙烯酸共聚物等添加剂。另外,也可以含有HLB值为3~18的化合物。通过调整这些添加剂的种类和添加量,能够控制拒水性,易于将θΔ控制在上述范围。如果θΔ为上述范围内,则硬涂层显示亲水性,卷绕成卷状时,硬涂膜彼此的滑动性得以抑制,能够得到防止卷偏移(巻ズレ)的效果。
这里,碱处理前后的对水接触角之差(θΔ)是从硬涂膜的碱处理前的硬涂层的对水接触角(θ)中减去至少按下述所示的条件进行碱处理后的硬涂层的对水接触角(θa)得到碱处理前后的对水接触角的差(θΔ)的值。作为碱处理条件,是在温度50℃的2.5mol/L的氢氧化钾溶液中对硬涂膜进行120秒的浸渍处理的条件。另外,关于对水接触角,是在温度23℃、相对湿度55%的气氛下将试样放置24小时后,在温度23℃,相对湿度55%的气氛下,使用接触角计(协和界面科学株式会社制,商品名DropMasterDM100),测定7次滴加纯水1μl1分钟后的纯水的接触角,将除测定值的最大值、最小值以外的5个测定值平均而得的值。
上述的HLB值是Hydrophile-Lipophile-Balance、亲水性-亲油性-平衡的值,是表示化合物的亲水性或亲油性的大小的值。HLB值越小亲油性越高,值越大亲水性越高。另外,HLB值可通过如下所述的计算式求得。
HLB=7+11.7Log(Mw/Mo)
式中,Mw表示亲水基的分子量,Mo表示亲油基的分子量,Mw+Mo=M(化合物的分子量)。或根据格里芬法,可举出HLB值=20×亲水部的式量的总和/分子量(J.Soc.CosmeticChem.,5(1954),294)等。下面举出HLB值为3~18的化合物的具体化合物,但本发明并不限定于此。()内表示HLB值。
花王株式会社制:Emulgen102KG(6.3)、Emulgen103(8.1)、Emulgen104P(9.6)、Emulgen105(9.7)、Emulgen106(10.5)、Emulgen108(12.1)、Emulgen109P(13.6)、Emulgen120(15.3)、Emulgen123P(16.9)、Emulgen147(16.3)、Emulgen210P(10.7)、Emulgen220(14.2)、Emulgen306P(9.4)、Emulgen320P(13.9)、Emulgen404(8.8)、Emulgen408(10.0)、Emulgen409PV(12.0)、Emulgen420(13.6)、Emulgen430(16.2)、Emulgen705(10.5)、Emulgen707(12.1)、Emulgen709(13.3)、Emulgen1108(13.5)、Emulgen1118S-70(16.4)、Emulgen1135S-70(17.9)、Emulgen2020G-HA(13.0)、Emulgen2025G(15.7)、EmulgenLS-106(12.5)、EmulgenLS-110(13.4)、EmulgenLS-114(14.0),日信化学工业株式会社制:Surfynol104E(4)、Surfynol104H(4)、Surfynol104A(4)、Surfynol104BC(4)、Surfynol104DPM(4)、Surfynol104PA(4)、Surfynol104PG-50(4)、Surfynol104S(4)、Surfynol420(4)、Surfynol440(8)、Surfynol465(13)、Surfynol485(17)、SurfynolSE(6),信越化学工业株式会社制:X-22-4272(7)、X-22-6266(8)、KF-351(12)、KF-352(7)、KF-353(10)、KF-354L(16)、KF-355A(12)、KF-615A(10)、KF-945(4)、KF-618(11)、KF-6011(12)、KF-6015(4)、KF-6004(5)。
作为有机硅系表面活性剂,可举出聚醚改性有机硅等,可举出上述信越化学工业株式会社制的KF系列等。作为丙烯酸共聚物,可举出BYK-Chemie·Japan公司制的BYK-350、BYK-352等市售品化合物。作为氟类表面活性剂,可举出DIC株式会社制的MegafacRS系列、MegafacF-444、MegafacF-556等。氟-硅氧烷接枝化合物是指,至少使包含硅氧烷和/或有机硅氧烷单体的聚硅氧烷和/或有机聚硅氧烷与氟类树脂接枝化而得到的共聚物的化合物。这样的氟-硅氧烷接枝化合物可用后述的实施例中记载的方法制备。或者,作为市售品,可举出富士化成工业株式会社制的ZX-022H、ZX-007C、ZX-049、ZX-047-D等。另外,作为氟类化合物,可举出大金工业株式会社制的OptoolDSX、OptoolDAC等。这些成分优选相对于硬涂组合物中的固体成分,以0.005质量份~5质量份的范围添加。
(紫外线吸收剂)
硬涂层也可以进一步含有在后述的纤维素酯膜中说明的紫外线吸收剂。作为含有紫外线吸收剂时的膜的构成,在硬涂膜为2层以上构成的情况下,优选在与纤维素酯膜相接的硬涂层中含有紫外线吸收剂。
作为紫外线吸收剂的含量,以质量比计,优选以紫外线吸收剂:硬涂层构成树脂=0.01:100~10:100含有。设置2层以上时,与纤维素酯膜相接的硬涂层的膜厚优选为0.05~2μm的范围。2层以上的层叠可以通过同时重叠来形成。同时重叠是指不经过干燥工序而在基材上通过湿碰湿(wetonwet)涂布2层以上的硬涂层,从而形成硬涂层。为了不经由干燥工序在第1硬涂层上通过湿碰湿层叠第2硬涂层,只要通过挤压涂布机依次重叠或用具有多个狭缝的狭缝模进行同时重叠即可。
(溶剂)
硬涂层优选将形成上述硬涂层的成分用溶胀或部分溶解纤维素酯膜的溶剂稀释而形成硬涂层形成用组合物,用以下方法在纤维素膜上涂布、干燥、固化而设置。
作为溶剂,优选酮(甲乙酮、丙酮等)和/或乙酸酯(乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、醇(乙醇、甲醇)、丙二醇单甲基醚、环己烷、甲基异丁基酮等。硬涂层的涂布量以湿膜厚计为0.1~40μm的范围是适当的,优选为0.5~30μm的范围。另外,以干膜厚计,平均膜厚为0.01~20μm的范围,优选为0.5~10μm的范围。更优选为0.5~5μm的范围。
硬涂层的涂布方法可使用凹版涂布、浸涂、逆转涂布、线棒涂布、模涂、喷墨法等公知的方法。
(硬涂层形成方法)
硬涂层形成用组合物涂布后进行干燥、固化(照射活性射线(也称为UV固化处理)),进而也可以根据需要在UV固化后进行加热处理。作为UV固化后的加热处理温度,优选为80℃以上,进一步优选为100℃以上,特别优选为120℃以上。通过在这样的高温下进行UV固化后的加热处理,能够得到膜强度优异的硬涂层。
干燥优选减速干燥区间的温度为90℃以上的高温进行。进一步优选减速干燥区间的温度为90℃~125℃。通过将减速干燥区间的温度设为高温,在硬涂层的形成时在涂膜树脂中产生对流,其结果,容易在硬涂层表面表现不规则的表面粗糙,容易控制为后述的算术平均粗糙度Ra。
通常对于干燥工艺已知若开始干燥,则干燥速度从恒定的状态慢慢变为减少的状态,将干燥速度为恒定的区间称为恒速干燥区间,将干燥速度减少的区间称为减速干燥区间。在恒速干燥区间中流入的热量全部被涂膜表面的溶剂蒸发消耗,若涂膜表面的溶剂变少,则蒸发面从表面移至内部而进入减速干燥区间。然后,涂膜表面的温度上升,接近热风温度,因此认为活性射线固化型树脂组合物的温度上升,树脂粘度降低而流动性增加。
作为UV固化处理的光源,只要是产生紫外线的光源即可没有限制地使用。例如,可使用低压汞灯、中压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、碳弧灯、金属卤化物灯、氙气灯等。
照射条件根据各个灯而不同,活性射线的照射量通常为50~1000mJ/cm2的范围,优选为50~300mJ/cm2的范围。另外,在UV固化处理中为了防止氧所致的反应阻碍,还可进行氧除去(例如,利用氮吹扫等非活性气体的置换)。通过调整氧浓度的除去量,从而能够控制表面的固化状态。由此,能够控制上述添加剂在硬涂层面的存在状态,其结果,容易将θΔ控制在上述范围。照射活性射线时,优选在膜的搬运方向边赋予张力边进行,进一步优选也在宽度方向边赋予张力边进行。赋予的张力优选为30~300N/m。赋予张力的方法没有特别限定,可以在背辊上对搬运方向赋予张力,也可以用拉幅机在宽度方向或双轴方向赋予张力。由此能够得到平面性更优异的膜。
(表面形状)
从抑制膜彼此的滑动性、提高防止卷偏移的效果考虑,硬涂层的算术平均粗糙度Ra优选为2~100nm的范围内,特别优选为5~80nm的范围内。应予说明,算术平均粗糙度Ra可基于JIS(JapaneseIndustrialStandards;日本工业标准)B0601:2001)来测定。
用于形成该算术平均粗糙度Ra的突起形状的高度优选为2nm~4μm的范围内。另外,突起形状的宽度为50nm~300μm的范围内,优选为50nm~100μm的范围内。
硬涂层的10点平均粗糙度Rz为中心线平均粗糙度Ra的10倍以下,平均山谷距离Sm优选为5~150μm,更优选为20~100μm,距离凹凸最深部的凸部高度的标准偏差为0.5μm以下,以中心线为基准的平均山谷距离Sm的标准偏差为20μm以下,倾斜角0~5度的面优选为10%以上。上述算术平均粗糙度Ra、Sm、Rz是基于JISB0601:2001以光学干涉式表面粗糙度计(ZYGO公司制,NewView)测定的值。
(雾度)
从用于显示装置时的可视性考虑,硬涂膜的雾度优选为0.2~10%的范围内。雾度可基于JIS-K7105和JISK7136测定。
(硬度)
本实施方式的硬涂膜的作为硬度的指标的铅笔硬度为HB以上,更优选为H以上。如果为HB以上,则在表面不易受到损伤。铅笔硬度是将所制作的光学性膜在温度23℃、相对湿度55%的条件下调湿2小时以上后,在加重500g条件下使用JISS6006所规定的试验用铅笔,根据JISK5400所规定的铅笔硬度评价方法测定硬涂层和/或功能性层而得的值。
<纤维素酯膜>
作为纤维素酯膜(以下,也称为乙酸纤维素膜),例如可举出三乙酰纤维素膜、乙酸丙酸纤维素膜、二乙酸纤维素膜、乙酸丁酸纤维素膜等。另外,纤维素酯膜可以并用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯系树脂,聚碳酸酯系树脂、聚乙烯系树脂、聚丙烯系树脂、降冰片烯系树脂、氟树脂、环烯烃聚合物等。作为纤维素酯膜的市售品,例如可举出KonicaMinoltaTACKC8UX、KC4UX、KC8UY、KC4UY、KC6UA、KC4UA、KC4UE以及KC4UZ(以上,为KonicaMinoltaOpto株式会社制)。纤维素酯膜的折射率优选为1.45~1.55。折射率可基于JISK7142-2008进行测定。
(纤维素酯树脂)
纤维素酯树脂(以下,也称为纤维素酯)优选为纤维素的低级脂肪酸酯。纤维素的低级脂肪酸酯中的低级脂肪酸是指碳原子数为6以下的脂肪酸,例如,可使用乙酸纤维素、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、丙酸纤维素、丁酸纤维素等、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等的混合脂肪酸酯。
上述记载中,特别优选使用的纤维素的低级脂肪酸酯为二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素。这些纤维素酯可以单独使用或混合使用。
二乙酸纤维素可优选使用平均乙酰化度(结合乙酸量)为51.0%~56.0%的二乙酸纤维素。作为市售品,可举出株式会社Daicel制的L20、L30、L40、L50,EastmanChemicalJapan株式会社制的Ca398-3、Ca398-6、Ca398-10、Ca398-30、Ca394-60S。
三乙酸纤维素可优选使用平均乙酰化度(结合乙酸量)为54.0~62.5%的三乙酸纤维素,进一步优选平均乙酰化度为58.0~62.5%的三乙酸纤维素。
作为三乙酸纤维素,优选含有:数均分子量(Mn)为125000以上且小于155000、重均分子量(Mw)为265000以上且小于310000、Mw/Mn为1.9~2.1的三乙酸纤维素A,乙酰基取代度为2.75~2.90且数均分子量(Mn)为155000以上且小于180000、重均分子量(Mw)为290000且小于360000、Mw/Mn为1.8~2.0的三乙酸纤维素B。
乙酸丙酸纤维素优选为具有碳原子数2~4的酰基作为取代基,且将乙酰基的取代度设为X、丙酰基或丁酰基的取代度设为Y时,同时满足下述式(I)和(II)的乙酸丙酸纤维素。
式(I)2.6≤X+Y≤3.0
式(II)0≤X≤2.5
其中,优选为1.9≤X≤2.5,0.1≤Y≤0.9。
上述酰基的取代度可以基于作为ASTM(AmericanSocietyforTestingandMaterials;美国试验材料协会)制订·发布的标准之一的ASTM-D817-96进行测定。
纤维素酯的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw)可使用高效液相色谱进行测定。测定条件如下。
溶剂:二氯甲烷
柱:ShodexK806,K805,K803G
(连接3根昭和电工株式会社制使用)
柱温:25℃
试样浓度:0.1质量%
检测器:RIModel504(GLScience公司制)
泵:L6000(日立制作所株式会社制)
流量:1.0ml/min
标准曲线:使用标准聚苯乙烯STKstandardPolystyrene(东曹株式会社制)Mw=1000000~500的13个样品得到的标准曲线。13个样品优选大致等间隔地使用。
(热塑性丙烯酸树脂)
也可以并用纤维素酯膜和热塑性丙烯酸树脂。并用时,热塑性丙烯酸树脂和纤维素酯树脂的含有质量比优选为热塑性丙烯酸树脂:纤维素酯树脂=95:5~50:50。
丙烯酸树脂中也包含甲基丙烯酸树脂。作为丙烯酸树脂,没有特别限制,优选由甲基丙烯酸甲酯单元50~99质量%、和能够与其共聚的其它单体单元1~50质量%构成的树脂。作为能够共聚的其它单体,可举出烷基数的碳原子数为2~18的甲基丙烯酸烷基酯、烷基数的碳原子数为1~18的丙烯酸烷基酯,丙烯酸、甲基丙烯酸等α,β-不饱和酸,马来酸、富马酸、衣康酸等含有不饱和基团的二元羧酸,苯乙烯、α-甲基苯乙烯等芳香族乙烯基化合物,丙烯腈、甲基丙烯腈等α,β-不饱和腈,马来酸酐、马来酰亚胺、N-取代马来酰亚胺、戊二酸酐等,它们可以单独使用或并用2种以上。
它们中,从共聚物的耐热分解性和流动性的观点考虑,优选丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸2-乙基己酯等,可特别优选使用丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯。另外,重均分子量(Mw)优选为80000~500000,进一步优选为110000~500000的范围内。
丙烯酸树脂的重均分子量通过凝胶渗透色谱法测定。作为丙烯酸树脂的市售品,例如可举出Delpet60N、80N(旭化成化学株式会社制),DianalBR52、BR80、BR83、BR85、BR88(三菱RAYON株式会社制)、KT75(电气化学工业株式会社制)等。丙烯酸树脂也可并用2种以上。
(微粒)
为了提高操作性,在本实施方式的纤维素酯膜中优选含有例如丙烯酸粒子、二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化锆、碳酸钙、高岭土、滑石、煅烧硅酸钙、水合硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、磷酸钙等无机微粒或交联高分子等消光剂。另外,丙烯酸粒子没有特别限定,但优选多层结构丙烯酸系粒状复合体。其中,从能够减少纤维素酯膜的雾度的观点考虑优选二氧化硅。作为微粒的1次平均粒径,优选为20nm以下,进一步优选为5~16nm的范围内,特别优选为5~12nm的范围内。
从在环境变化中的尺寸稳定性考虑,本实施方式的乙酸纤维素膜优选含有下述通式(X)表示的酯化合物或糖酯。首先,对通式(X)表示的酯化合物进行说明。
通式(X)B-(G-A)n-G-B
(式中,B表示羟基或者羧酸残基,G表示碳原子数2~12的烷撑二醇残基或碳原子数6~12的芳基二醇残基或者碳原子数为4~12的氧烷撑二醇残基,A表示碳原子数4~12的烷撑二羧酸残基或者碳原子数6~12的芳基二羧酸残基。n表示1以上的整数。)
在通式(X)中,作为碳原子数2~12的烷撑二醇成分,有乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇(新戊二醇)、2,2-二乙基-1,3-丙二醇(3,3-二羟甲基戊烷)、2-正丁基-2-乙基-1,3丙二醇(3,3-二羟甲基庚烷)、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,12-十八烷二醇等,这些二醇,可以使用1种或以2种以上的混合物形式使用。特别是碳原子数2~12的烷撑二醇与乙酸纤维素的相溶性优异,所以特别优选。作为碳原子数6~12的芳基二醇成分,例如,有对苯二酚、间苯二酚、双酚A、双酚F、双酚等,这些二醇可使用1种或以2种以上的混合物的形式使用。
另外,作为碳原子数4~12的氧烷撑二醇成分,例如有二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇等,这些二醇可使用1种或以2种以上的混合物的形式使用。作为碳原子数4~12的烷撑二羧酸成分,例如有琥珀酸、马来酸、富马酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸等,这些可以各自使用1种或以2种以上的混合物的形式使用。作为碳原子数6~12的芳撑二羧酸成分,有邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、1,5-萘二羧酸、1,4-萘二羧酸等。以下,示出通式(X)表示的化合物的具体例(化合物X-1~化合物X-17),但并不限定于此。
接下来,对糖酯化合物进行说明。作为糖酯化合物,是除纤维素酯以外的酯,是将下述单糖、二糖、三糖或低聚糖等糖的OH基的全部或一部分酯化而成的化合物。作为糖,例如可举出葡萄糖、半乳糖、甘露糖、果糖、木糖、阿拉伯糖、乳糖、蔗糖、耐斯糖、1F-果糖基耐斯糖、水苏糖、麦芽糖醇、乳糖醇、乳果糖、纤维二糖、麦芽糖、纤维三糖、麦芽三糖、棉子糖和蔗果三糖。除此之外,还可举出龙胆二糖、龙胆三糖、龙胆四糖、木三糖、半乳糖基蔗糖等。这些化合物中,特别优选具有呋喃糖结构和/或吡喃糖结构的化合物。其中,优选蔗糖、蔗果三糖、耐斯糖、1F-果糖基耐斯糖、水苏糖等,进一步优选蔗糖。另外,作为低聚糖,还可以优选使用低聚麦芽糖、低聚异麦芽糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖。
用于将糖酯化的单羧酸没有特别限制,可使用公知的脂肪族单羧酸、脂环族单羧酸、芳香族单羧酸等。使用的羧酸可以为1种,也可以混合2种以上。作为优选的脂肪族单羧酸,可举出乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、2-乙基-己烷羧酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十四烷酸、十五烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸、花生酸、山嵛酸、二十四烷酸、蜡酸、二十七烷酸、褐煤酸、蜂花酸、三十二烷酸等饱和脂肪酸,十一碳烯酸、油酸、山梨酸、亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸、辛烯酸等不饱和脂肪酸等。作为优选的脂环族单羧酸的例子,可举出环戊烷羧酸、环己烷羧酸、环辛烷羧酸或它们的衍生物。作为优选的芳香族单羧酸的例子,可举出苯甲酸,在苯甲酸的苯环上导入了烷基、烷氧基的芳香族单羧酸、肉桂酸、二苯乙醇酸、联苯羧酸、萘羧酸、四氢化萘羧酸等的具有2个以上苯环的芳香族单羧酸或它们的衍生物,更具体而言,可举出二甲苯甲酸、2,3-二甲基苯甲酸、3,5-二甲基苯甲酸、2,3,4-三甲基苯甲酸(プレーニチル酸)、γ-异荰酸、荰酸、均三甲基苯甲酸、α-异荰酸、枯酸、α-甲基苯甲酸、氢化阿托酸、阿托酸、氢化肉桂酸、水杨酸、邻茴香酸、间茴香酸、对茴香酸、木馏油酸、邻高水杨酸、间高水杨酸、对高水杨酸、邻-焦儿茶酸、2,4-二羟基苯甲酸、香草酸、异香草酸、藜芦酸、邻藜芦酸、没食子酸、细辛酸、扁桃酸、高茴香酸、高香草酸、高藜芦酸、邻高藜芦酸、酞酮酸、对香豆酸,特别优选苯甲酸。酯化的酯化合物中,优选通过酯化导入了乙酰基的乙酰化合物。以下示出了可用于本实施方式的糖酯化合物的具体例,但并不限于这些。
糖酯化合物优选通式(Y)表示的化合物。以下,对通式(Y)表示的化合物进行说明。
(式中,R1~R8表示氢原子、取代或无取代的碳原子数2~22的烷基羰基,或者取代或无取代的碳原子数2~22的芳基羰基,R1~R8可以相同或不同。)
以下更具体地示出了通式(Y)表示的化合物(化合物Y-1~化合物Y-23),但并不限定于这些。应予说明,下表中平均取代度小于8.0时,R1~R8任一个表示氢原子。
关于取代度分布,通过调节酯化反应时间或混合取代度不同的化合物从而能够调整为目标取代度。
通式(X)表示的酯化合物或者糖酯化合物优选在乙酸纤维素膜中含有1~30质量%,更优选含有5~25质量%,特别是优选含有5~20质量%。
(其它添加剂)
〔增塑剂〕
本实施方式的乙酸纤维素膜含有增塑剂。作为增塑剂,没有特别限定,可举出多元羧酸酯系增塑剂、乙醇酸酯系增塑剂、邻苯二甲酸酯系增塑剂、磷酸酯系增塑剂以及多元醇酯系增塑剂、丙烯酸系增塑剂等。其中,作为促进后述的混合层的形成的增塑剂,优选使用邻苯二甲酸酯系增塑剂、磷酸酯系增塑剂,其中,优选使用磷酸酯系增塑剂。
多元醇酯系增塑剂是由2元以上的脂肪族多元醇和单羧酸的酯构成的增塑剂,优选在分子内具有芳香环或环烷基环。优选为2~20元的脂肪族多元醇酯。以下,示出多元醇酯系增塑剂的具体例,但并不限定于这些。
作为乙醇酸酯系增塑剂,没有特别限定,可优选使用烷基邻苯二甲酰乙醇酸烷基酯类。作为烷基邻苯二甲酰乙醇酸烷基酯类,例如可举出甲基邻苯二甲酰甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯(EPEG)、丙基邻苯二甲酰丙基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰丁基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰辛基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰甲基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰丁基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰甲基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯、丙基邻苯二甲酰丁基乙醇酸酯、丁基邻苯二甲酰丙基乙醇酸酯、甲基邻苯二甲酰辛基乙醇酸酯、乙基邻苯二甲酰辛基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰甲基乙醇酸酯、辛基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯等。
作为邻苯二甲酸酯系增塑剂,可举出邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、对苯二甲酸二环己酯等。
作为磷酸酯系增塑剂,可举出磷酸三苯酯(TPP)、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯基二苯酯、磷酸辛基二苯酯、磷酸二苯基联苯酯、磷酸三辛酯、磷酸三丁酯、磷酸联苯基二苯酯(BDP)等。
多元羧酸酯系增塑剂是由2元以上、优选为2元~20元的多元羧酸与醇的酯构成的化合物。作为具体例,可举出柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰基三乙基柠檬酸酯(ATEC)、乙酰基三丁基柠檬酸酯(ATBC)、苯甲酰三丁基柠檬酸酯、乙酰基三苯基柠檬酸酯、乙酰基三苄基柠檬酸酯、酒石酸二丁酯、酒石酸二乙酰基二丁酯、偏苯三酸三丁酯、均苯四甲酸四丁酯等,但并不限于这些。
作为丙烯酸系增塑剂,优选丙烯酸系聚合物,丙烯酸系聚合物优选丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯的均聚物或者共聚物。作为丙烯酸酯的单体,例如,可举出丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸(异、正)丙酯、丙烯酸(正、异,仲、叔)丁酯、丙烯酸(正、异,仲)戊酯、丙烯酸(正、异)己酯、丙烯酸(正、异)庚酯、丙烯酸(正、异)辛酯、丙烯酸(正、异)壬酯、丙烯酸(正、异)十四烷基酯、丙烯酸(2-乙基己酯)、丙烯酸(ε-己内酯)、丙烯酸(2-羟基乙酯)、丙烯酸(2-羟基丙酯)、丙烯酸(3-羟基丙酯)、丙烯酸(4-羟基丁酯)、丙烯酸(2-羟基丁酯)、丙烯酸(2-甲氧基乙酯)、丙烯酸(2-乙氧基乙酯)等或者将上述丙烯酸酯变为甲基丙烯酸酯。丙烯酸系聚合物为上述单体的均聚物或共聚物,但优选丙烯酸甲酯单体单元具有30质量%以上,另外优选甲基丙烯酸甲酯单体单元具有40质量%以上。特别优选丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯的均聚物。
(紫外线吸收剂)
本实施方式的乙酸纤维素膜还可含有紫外线吸收剂。紫外线吸收剂吸收400nm以下的紫外线,所以能够提高耐久性。紫外线吸收剂特别优选在波长370nm处的透射率为10%以下,更优选为5%以下,进一步优选为2%以下。作为紫外线吸收剂的具体例,没有特别限定,例如,可举出羟基二苯甲酮系化合物、苯并三唑系化合物、水杨酸酯系化合物、二苯甲酮系化合物、氰基丙烯酸酯系化合物、三嗪系化合物、镍配合物系化合物、无机粉体等。
更具体而言,例如,可使用5-氯-2-(3,5-二-仲丁基-2-羟基苯基)-2H-苯并三唑、(2-2H-苯并三唑-2-基)-6-(直链及侧链十二烷基)-4-甲基苯酚、2-羟基-4-苄基氧二苯甲酮、2,4-苄基氧二苯甲酮等。它们可以使用市售品,例如,可优选使用BASFJapan公司制的TINUVIN109、TINUVIN171、TINUVIN234、TINUVIN326、TINUVIN327、TINUVIN328等TINUVIN类。
优选使用的紫外线吸收剂是苯并三唑系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸收剂、三嗪系紫外线吸收剂,特别优选为苯并三唑系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸收剂等。
此外,具有1,3,5三嗪环的化合物等圆盘状化合物也可优选用作紫外线吸收剂。另外,作为紫外线吸收剂,还可优选使用高分子紫外线吸收剂,特别优选使用聚合物类型的紫外线吸收剂。
作为苯并三唑系紫外线吸收剂,可使用作为市售品的BASFJapan公司制的TINUVIN109(辛基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯与2-乙基己基-3-[3-叔丁基-4-羟基-5-(5-氯-2H-苯并三唑-2-基)苯基]丙酸酯的混合物)、TINUVIN928(2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基丁基)苯酚)等。作为三嗪系紫外线吸收剂,可使用作为市售品的BASFJapan公司制的TINUVIN400(2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-羟基苯基与环氧乙烷的反应生成物)、TINUVIN460(2,4-双[2-羟基-4-丁氧基苯基]-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3-5-三嗪)、TINUVIN405(2-(2,4-二羟基苯基)-4,6-双-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪与(2-乙基己基)-缩水甘油酸酯的反应生成物)等。
紫外线吸收剂的添加方法是:可以在甲醇、乙醇、丁醇等醇或二氯甲烷、乙酸甲酯、丙酮、二氧戊环等有机溶剂或它们的混合溶剂中溶解紫外线吸收剂会后,添加到成为膜基材的树脂溶液(涂料)中,或者直接添加到涂料组成中。如无机粉体那样不溶解于有机溶剂的物质,可使用溶解器、砂磨机在有机溶剂与乙酸纤维素中分散后添加到涂料中。
紫外线吸收剂的使用量优选相对于乙酸纤维素膜为0.5~10质量%,进一步优选为0.6~4质量%。
(抗氧化剂)
本实施方式的乙酸纤维素膜可以进一步含有抗氧化剂(防劣化剂)。抗氧化剂具有如下作用:可延缓或防止由于乙酸纤维素膜中的残留溶剂量的卤素、磷酸系增塑剂的磷酸等引起的乙酸纤维素膜的分解的作用。作为抗氧化剂,可优选使用受阻酚系的化合物,例如可举出2,6-二-叔丁基-对甲酚、季戊四醇-四〔3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、三乙二醇-双〔3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、1,6-己二醇-双〔3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、2,4-双-(正辛基硫)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪、2,2-硫代-二亚乙基双〔3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯〕、十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、N,N′-六亚甲基双(3,5-二-叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯、三-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)-异氰脲酸酯等。这些化合物的添加量相对于乙酸纤维素膜以质量比例计优选为1ppm~10000ppm,进一步优选为10~1000ppm。
(缺陷)
纤维素酯膜优选直径5μm以上的缺陷为1个/10cm见方以下。进一步优选为0.5个/10cm见方以下,更优选为0.1个/10cm见方以下。这里,缺陷是指,在溶液制膜的干燥工序中因溶剂的急剧蒸发而产生的膜中的空穴(发泡缺陷)、因制膜原液中的异物或在制膜中混入的异物而引起的膜中的异物(异物缺陷)、辊伤的转印、擦伤等。另外,缺陷的直径是指,在缺陷为圆形的情况下表示其直径,在不是圆形的情况下,通过下述方法用显微镜观察缺陷的范围来确定,设为其最大径(外接圆的直径)。
在缺陷为气泡或异物的情况下,缺陷的范围是用微分干涉显微镜的透射光观察缺陷时的阴影的大小。在缺陷为辊伤的转印或擦伤等表面形状的变化的情况下,用微分干涉显微镜的反射光观察缺陷来确认其大小。
若缺陷的个数多于1个/10cm见方,则例如在后工序中的加工时等对膜施加张力时,有时膜以缺陷为基点断裂而使生产率降低。另外,若缺陷的直径为5μm以上,则可以通过偏振片观察等目视确认缺陷,使用该膜作为光学部件时有时会产生亮点。另外,即使在目视无法确认缺陷的情况下,在形成硬涂层时,有时涂膜无法均匀形成而涂布脱落。
对于基材膜而言,优选在基于JIS-K7127-1999的测定中,至少一个方向的断裂伸长率为10%以上,更优选为20%以上。断裂伸长率的上限没有特别限定,但实际上为250%左右。要增大断裂伸长率,有效的是抑制异物和发泡引起的膜中的缺陷。
(光学特性)
纤维素酯膜优选其全光线透射率为90%以上,更优选为93%以上。另外,作为实际的上限,为99%左右。雾度值优选为2%以下,更优选为1.5%以下。全光线透射率、雾度值可基于JISK7361和JISK7136测定。
另外,纤维素酯膜的面内延迟值Ro为0~5nm,厚度方向的延迟值Rth优选为-20~20nm的范围。或者,也可以形成面内延迟值Ro为20~70nm、厚度方向的延迟值Rth为70~400nm的光学补偿膜。
Ro和Rth是由下述式(i)和(ii)定义的值。
式(i)Ro=(nx-ny)×d
式(ii)Rth={(nx+ny)/2-nz}×d
(式中,nx表示纤维素酯膜面内的迟相轴向的折射率,ny表示基材膜面内与迟相轴正交的方向的折射率,nz表示纤维素酯膜的厚度方向的折射率,d表示纤维素酯膜的厚度(nm)。)
上述延迟值,例如可使用KOBRA-21ADH(王子计测机器株式会社制),在23℃、55%RH(相对湿度)的环境下,以测定波长590nm求得。通过使用控制为上述延迟值的纤维素酯膜,从而从用于触摸面板、液晶显示装置等的图像显示装置时的可视性优异的观点考虑而优选。延迟值可通过上述增塑剂的种类、添加量以及纤维素酯膜的膜厚、拉伸条件等调整。
(纤维素酯膜的制膜)
接下来,说明纤维素酯膜的制膜方法的例子,但不限定与此。作为纤维素酯膜的制膜方法,可使用吹胀法、T型模法、压延法、切削法、流延法、乳化法、热压法等制造法。
(有机溶剂)
对于形成用溶液流延制膜法制造纤维素酯膜时的树脂溶液(涂料组合物)有用的有机溶剂,只要可同时溶解纤维素酯树脂、其它添加剂就可没有限制地使用。例如,作为氯类有机溶剂,可举出二氯甲烷,作为非氯类有机溶剂,可举出乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯、丙酮、四氢呋喃、1,3-二氧戊环、1,4-二烷、环己酮、甲酸乙酯、2,2,2-三氟乙醇、2,2,3,3-六氟-1-丙醇、1,3-二氟-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-甲基-2-丙醇、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇,2,2,3,3,3-五氟-1-丙醇、硝基乙烷、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇等,可优选使用二氯甲烷、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酮。上述溶剂优选为共计溶解了15~45质量%纤维素酯树脂、其它添加剂的涂料组合物。
〔溶液流延制膜法〕
在溶液流延制膜法中,通过以下工序进行:使树脂和添加剂溶解于溶剂中来制备涂料的工序、将涂料流延在带状或鼓状的金属支承体上的工序、将流延后的涂料干燥成坯膜(ウェブ)的工序、从金属支承体上剥离坯膜的工序、将剥离的坯膜拉伸或宽度保持的工序、将坯膜进一步干燥的工序、将精加工的纤维素酯膜进行卷取的工序。
作为金属支承体,可优选使用不锈钢带或用铸件对表面进行镀覆精加工而成的鼓。
浇铸的宽度可以设为1~4m。流延工序的金属支承体的表面温度设定为-50℃~溶剂沸腾且不会发泡的温度以下。温度高时坯模的干燥速度可以加快因此优选,但若过高,则有时坯模发泡,平面性变差。
支承体温度可在0~100℃适当地确定,进一步优选为5~30℃。或者,通过进行冷却使坯模凝胶化,从而在含有较多残留溶剂的状态下从鼓上剥离也是优选的方法。控制金属支承体的温度的方法没有特别限制,有吹暖风或冷风的方法、使温水与金属支承体的背侧接触的方法。使用温水时可有效地进行热的传递,所以金属支承体的温度达到恒定的时间短,因此优选。
使用暖风的情况下,考虑溶剂的蒸发潜热引起的坯模的温度降低,有时使用溶剂的沸点以上的暖风,而且有时一边防止发泡一边使用温度比目标温度高的风。
特别优选在从流延到剥离期间,改变支承体的温度和干燥风的温度来有效地进行干燥。
为了使纤维素酯膜得到良好的平面性,从金属支承体剥离坯模时的残留溶剂量优选为10~150质量%,进一步优选为20~40质量%或60~130质量%,特别优选为20~30质量%或70~120质量%。残留溶剂量可由下述式定义。
残留溶剂量(质量%)={(M-N)/N}×100
应予说明,M是在制造中或制造后的任意时刻采取坯模或膜而得的试样的质量,N是将M在115℃加热1小时后的质量。
另外,纤维素酯膜的干燥工序优选从金属支承体剥离坯模进行干燥,使残留溶剂量为1质量%以下,进一步优选为0.1质量%以下,特别优选为0~0.01质量%以下。
膜干燥工序中,一般可采用辊干燥方式(使坯模交替通过上下配置的多个辊使其干燥的方式)、拉幅机方式(以拉幅机一边搬运坯模一边干燥的方式)。
拉伸工序中,可以对膜的长边方向(MD方向)及宽度方向(TD方向)依次或同时拉伸。相互正交的双轴方向的拉伸倍率优选分别最终在MD方向为1.0~2.0倍,在TD方向为1.05~2.0倍的范围,优选在MD方向为1.0~1.5倍、在TD方向为1.05~2.0倍的范围进行拉伸。例如,可以举出:对多个辊给予圆周速度差,在其间利用辊圆周速度差在MD方向进行拉伸的方法;用夹具或针固定坯模的两端,沿行进方向扩展夹具或针的间隔从而在MD方向进行拉伸的方法;同样地在横向扩展从而在TD方向进行拉伸的方法;或将MD方向和TD方向同时扩展从而在两个方向进行拉伸的方法等。
制膜工序的这些宽度保持或宽度方向的拉伸优选通过拉幅机进行。此时的拉幅机,针板拉幅机或布铗拉幅机均可。
利用拉幅机等的制膜工序中的膜搬运张力取决于温度,但优选为120~200N/m,进一步优选为140~200N/m,最优选为140~160N/m。
对于拉伸时的温度,若将纤维素酯膜的玻璃化转变温度设为Tg,则为(Tg-30)~(Tg+100)℃,更优选为(Tg-20)~(Tg+80)℃,进一步优选为(Tg-5)~(Tg+20)℃。
纤维素酯膜的Tg可通过构成膜的材料种类及构成的材料的比率来控制。纤维素酯膜的干燥时的Tg优选为110℃以上,进一步优选为120℃以上,特别优选为150℃以上。另外,玻璃化转变温度优选为190℃以下,更优选为170℃以下。纤维素酯膜的Tg可通过JISK7121中记载的方法等求出。进行拉伸时的温度为150℃以上、拉伸倍率为1.15倍以上时,由于表面适度粗糙,因而优选。通过使纤维素酯膜的表面粗糙,滑动性提高,并且表面加工性提高,因而优选。
〔熔融流延制膜法〕
纤维素酯膜也可以通过熔融流延制膜法进行制膜。熔融流延制膜法是指将含有纤维素酯树脂、增塑剂等其它添加剂的组合物加热熔融至显示流动性的温度,其后,将含有流动性的纤维素酯的熔融物进行流延。
作为熔融流延制膜法,从机械强度和表面精度等观点考虑,优选熔融挤出法。用于熔融挤出的多个原材料优选通常预先进行混炼后进行颗粒化。
颗粒化可以为公知的方法,例如可将干燥纤维素酯、增塑剂、其它添加剂用进料机供给于挤出机,使用单轴或双轴的挤出机进行混炼,从模头中以条状挤出,进行水冷或空气冷却,再进行切断。
添加剂可以在供给到挤出机之前混合,也可以分别用各自的进料机供给。为了均匀混合,优选使粒子、抗氧化剂等的少量的添加剂在之前预先进行混合。
挤出机优选在能够颗粒化的尽可能低的温度下进行加工,以抑制剪切力,且树脂不会劣化(分子量降低、着色、凝胶生成等)。例如,在双轴挤出机的情况下,优选使用深槽型的螺杆沿同向进行旋转。从混炼的均匀性考虑,优选啮合型挤出机。
使用如上得到的颗粒进行制膜。当然,也可以在不进行颗粒化的情况下,将原材料的粉末直接用进料机供给于挤出机,直接进行膜的制膜。
将使用单轴或双轴型的挤出机挤出上述颗粒时的熔融温度设为200~300℃左右,用叶盘式过滤器过滤除去异物后,由T模头流延成膜状,用冷却辊和弹性接触辊夹住膜,在冷却辊上使其固化,从而制成纤维素酯膜。
从进料斗向挤出机导入颗粒时,优选在真空下或减压下或非活性气体气氛下进行以防止氧化分解等。
颗粒的挤出流量优选导入齿轮泵等来稳定地调整。另外,用于异物除去的过滤器可优选使用不锈钢纤维烧结过滤器。不锈钢纤维烧结过滤器将不锈钢纤维体制作成复杂缠绕的状态,在此基础上进行压缩并烧结接触部位而使其一体化,从而可以通过该纤维的粗细和压缩量来改变密度,调整过滤精度。
增塑剂、粒子等添加剂可预先与树脂混合,也可以在挤出机的途中进行混炼。为了均匀地添加添加材料,优选使用静态混合机等混合装置。
用冷却辊和弹性接触辊夹住纤维素酯膜时的接触辊侧的纤维素酯膜温度优选为膜的Tg以上(Tg+110℃)以下。作为出于这样的目的使用的具有弹性体表面的辊,可以使用公知的辊。
弹性接触辊也称为夹压旋转体。作为弹性接触辊,也可以使用市售的弹性接触辊。
将纤维素酯膜从冷却辊剥离时,优选控制张力来防止膜的变形。
另外,如上得到的纤维素酯膜优选在通过与冷却辊接触的工序后,通过上述拉伸操作来进行拉伸。拉伸的方法可优选使用公知的辊拉伸机、拉幅机等。拉伸温度通常优选在构成膜的树脂的Tg~(Tg+60)℃的温度范围内进行。
将膜卷取前,在作为制品的宽度将端部裁切掉,为了防止卷取中的贴附及擦伤,也可以对两端实施滚花加工(压花加工)。滚花加工可以利用在侧面具有凸凹图案的金属环通过加热或加压来进行。膜两端部的夹具的把持部分通常因纤维素酯膜变形而无法作为制品使用,因此被切除进行再利用。
(纤维素酯膜的物性)
本实施方式中的纤维素酯膜的膜厚优选为10μm~30μm。另外,可优选使用纤维素酯膜的宽度为1~4m的纤维素酯膜。若超过4m则搬运困难。
另外,纤维素酯膜的长度优选为500~10000m,更优选为1000~8000m。通过为上述长度的范围,硬涂层等的涂布中的加工适当、纤维素酯膜本身的操作性优异。
另外,纤维素酯膜的算术平均粗糙度Ra优选为2~10nm,更优选为2~5nm。算术平均粗糙度Ra可基于JISB0601:1994测定。
另外,纤维素酯膜的碱处理前的对水接触角通常为40°~80°的范围,优选为50°~70°。另外,碱处理后的对水接触角取决于碱的处理条件,通常为10°~60°,优选为20°~60°。应予说明,对水接触角是基于上述硬涂层的对水接触角的测定方法中记载的方法测定而得的值。
通过碱处理硬涂层的对水接触角降低,与纤维素酯膜的对水接触角相近,从而推断形成亲水性层彼此的层叠状态,能够得到防止卷偏移的效果。作为碱处理的方法,将纤维素酯膜浸渍于碱溶液后,水洗并干燥。另外,也可以碱处理后,在酸性水工序中进行中和,之后进行水洗和干燥。
作为碱溶液,可举出氢氧化钾溶液、氢氧化钠溶液,氢氧根离子的浓度优选为0.1~5mol/L的范围,进一步优选为0.5mol/L~3mol/L的范围。此外,碱溶液的温度优选为25~90℃的范围,进一步优选为40~70℃的范围。碱处理时间为5秒~5分钟的范围,优选为30秒~3分钟的范围。
<其它层>
本实施方式的硬涂膜设置在触摸面板部件的与显示装置相反的一侧的表面的情况下,可以在硬涂膜的硬涂层上设置防反射层、导电性层等其它层。
〈防反射层〉
本实施方式的硬涂膜在硬涂层上涂设防反射层,由此可用作具有防外光反射功能的防反射膜。
防反射层优选考虑折射率、膜厚、层数、层顺序等而形成以利用光学干涉来降低反射率。防反射层优选以折射率低于作为支承体的保护膜的低折射率层构成,或组合折射率高于作为支承体的保护膜的高折射率层和低折射率层而构成。特别优选为由3层以上的折射率层构成的防反射层,可优选使用从支承体侧起将折射率不同的3层按照中折射率层(折射率比支承体高、但折射率比高折射率层低的层)/高折射率层/低折射率层的顺序进行层叠的防反射层。或者,还可优选使用将2层以上的高折射率层和2层以上的低折射率层交替层叠而成的4层以上的层构成的防反射层。作为层构成,考虑下述的构成,但并不限定于此。
纤维素酯膜/硬涂层/低折射率层
纤维素酯膜/硬涂层/高折射率层/低折射率层
纤维素酯膜/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
硬涂层/纤维素酯膜/硬涂层/低折射率层
硬涂层/纤维素酯膜/硬涂层/高折射率层/低折射率层
硬涂层/纤维素酯膜/硬涂层/中折射率层/高折射率层/低折射率层
低折射率层/硬涂层/纤维素酯膜/硬涂层/低折射率层
(低折射率层)
低折射率层优选含有二氧化硅系微粒,其折射率在23℃、波长550nm测定优选为1.30~1.45的范围。
低折射率层的膜厚优选为5nm~0.5μm的范围内,进一步优选为10nm~0.3μm的范围内,最优选为30nm~0.2μm的范围内。
对于低折射率层形成用组合物,作为二氧化硅系微粒,特别优选含有至少1种以上的具有外壳层且内部为多孔或空穴的粒子。特别优选该具有外壳层且内部为多孔或空穴的粒子是中空二氧化硅系微粒。
应予说明,低折射率层形成用组合物中可以一并含有下述通式(OSi-1)表示的有机硅化合物或其水解物、或者其缩聚物。
通式(OSi-1):Si(OR)4
式中,R表示碳原子数1~4的烷基。作为通式表示的有机硅化合物,具体而言,可优选使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷等。
此外,可以在低折射率层形成用组合物中添加溶剂、根据需要的硅烷偶联剂、固化剂、表面活性剂等。另外,低折射率层形成用组合物可以含有以35~80质量%的范围含氟原子、且以包含交联性或聚合性官能团的含氟化合物为主成分的具有热固化性和/或光固化性的化合物。具体而言,为含氟聚合物或含氟溶胶凝胶化合物等。作为含氟聚合物,例如可举出含全氟烷基的硅烷化合物〔例如(十七氟-1,1,2,2-四氢癸基)三乙氧基硅烷〕的水解物、脱水缩合物,还有以含氟单体单元和交联反应性单元为构成单元的含氟共聚物。
(高折射率层)
高折射率层的折射率在23℃、波长550nm进行测定中,优选调整为1.4~2.2的范围。另外,高折射率层的厚度优选为5nm~1μm,进一步优选为10nm~0.2μm,最优选为30nm~0.1μm。
高折射率层的折射率的调整可通过添加金属氧化物微粒等来实现。使用的金属氧化物微粒的折射率优选为1.80~2.60,进一步优选为1.85~2.50。金属氧化物微粒的种类并没有特别限定,可使用具有选自Ti、Zr、Sn、Sb、Cu、Fe、Mn、Pb、Cd、As、Cr、Hg、Zn、Al、Mg、Si、P以及S中的至少一种元素的金属氧化物。
(导电性层)
硬涂膜可以在硬涂层上形成导电性层而构成。作为设置的导电性层,可使用通常广为所知的导电性材料。例如,可使用氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、金、银、钯等的金属氧化物。它们可通过真空蒸镀法、溅射法、离子镀法、溶液涂布法等在硬涂膜上形成为薄膜。另外,还可使用作为上述π共轭系导电性聚合物的有机导电性材料来形成导电性层。
特别优选使用以透明性、导电性优异且可较低成本得到的氧化铟、氧化锡或氧化铟锡任一种为主成分的导电性材料。导电性层的厚度根据使用的材料而不同不能一概而论,但适当的是能使表面电阻率为1000Ω以下、优选为500Ω以下的厚度,若也考虑经济性,则为10nm以上、优选为20nm以上,且80nm以下、优选为70nm以下的范围。在这样的薄膜中,难以产生因导电性层的厚度不均引起的可见光的干扰条纹。
<触摸面板显示装置>
接下来,对具有本实施方式的硬涂膜的触摸面板显示装置进行说明。图1是表示本实施方式的触摸面板显示装置10的简要构成的截面图。触摸面板显示装置10在显示装置30的表面隔着本实施方式的硬涂膜40接合触摸面板部件20而构成。应予说明,硬涂膜40的详细内容如后面所述。另外,该图中,为了明确区别触摸面板部件20和硬涂膜40,将它们分离进行图示,但实际上以使它们贴合的状态使用。
显示装置30是显示图像的装置,由液晶显示装置、有机EL(电致发光)显示装置、PDP(等离子体显示器面板)等构成。从可视性优异的观点考虑,特别优选将本实施方式的硬涂膜用于液晶显示装置。液晶显示装置可以是反射型、透射式、半透射式的任一种,另外,可采用TN(TwistedNematic)型、STN(SuperTwistedNematic)型、OCB(OpticallyCompensatedBend、OpticallyCompensatedBirefringence)型、VA(VirticalAlignment)型、IPS(In-PlaneSwitching)型、ECB(ElectricallyControlledBirefringence)型等的任一种驱动方式。
触摸面板部件20在2片透光性基材21·22的各自表面形成由掺杂锡的氧化铟(ITO)构成的透明导电膜23·24,以使透明导电膜23·24对置的方式隔着隔离件25将透光性基材21·22对置配置而形成。在触摸面板部件20中,在与显示装置30相反的一侧的面即透光性基材21的输入操作侧的面上设置用于赋予硬度和耐擦伤性的硬涂膜26。如上所述,硬涂膜26可在纤维素酯膜上形成硬涂层而构成。
根据上述构成,通过用手指或触控笔按压触摸面板部件20的规定的位置,被按压的输入操作侧的透明导电膜23和显示装置30侧的透明导电膜24接触。因此,通过检测透明导电膜23·24的接触位置(被按压的部分的位置),能够检测输入的信息。
(关于显示装置侧的硬涂膜)
在上述显示装置30的图像显示侧的基板表面贴合硬涂膜40。图2是将硬涂膜40放大显示的截面图。硬涂膜40是在纤维素酯膜41上涂布硬涂层形成用组合物使该组合物固化而形成硬涂层42的光学膜。纤维素酯膜41和硬涂层42的材料如上所述。本实施方式的硬涂膜40在纤维素酯膜41与硬涂层42之间具有混合层43。
混合层43是在纤维素酯膜41上形成硬涂层42时涂布了的硬涂层形成用组合物中含有的溶剂浸润至纤维素酯膜41,在直至固化的工序中两层相溶而形成的层,是混合了纤维素酯膜41和硬涂层42的层。该混合层43例如通过用透射电子显微镜装置将硬涂膜40的切截面以约1000~5000倍进行拍摄,能够看到形成对比度的差。作为透射电子显微镜装置,例如可举出日立High-Technologies公司制H-7650等。
在本实施方式中,在纤维素酯膜41中含有邻苯二甲酸酯系增塑剂、磷酸酯系增塑剂作为促进混合层43的形成的增塑剂。通过在纤维素酯膜41中添加上述增塑剂,可促进混合层43的形成,所以与不添加上述增塑剂的情况相比,能够增加混合层43的厚度。
另外,在本实施方式中,促进混合层43的形成的增塑剂在纤维素酯膜41中含有6重量%~12重量%,并且,纤维素酯膜41中的硬涂层42侧含有的增塑剂多于与硬涂层42相反的一侧。上述增塑剂的含量若低于下限,则难以充分增加混合层43的厚度。相反,上述增塑剂的含量若超过上限,则混合层43的厚度过于增大,硬涂层42变薄,难以对硬涂层42赋予所需要的最小限的硬度。另外,通过在纤维素酯膜41中在硬涂层42侧较多地含有上述增塑剂,能够在纤维素酯膜41的硬涂层42侧有效地形成混合层43。
这样,促进混合层43的形成的增塑剂在纤维素酯膜41中含有规定量,并且,在硬涂层42侧较多地含有,所以在确保硬涂层42所需要的最小限的硬度的同时,能够使形成的混合层43的厚度增大,使混合层43具有冲击吸收功能,并且能够对硬涂膜40整体给予柔韧性。由此,硬涂膜40的膜厚即使薄,为15μm~35μm时,也能用最表面的硬涂层42确保用于防止损伤的最低限度的硬度,也能减少硬涂膜40的因冲击引起的断裂(裂纹)。
因此,如图1所示,即使将硬涂膜40贴合于显示装置30的基板表面,并且在该硬涂层42侧接合触摸面板部件20的情况下,直至触摸面板部件20的接合,也能利用硬涂层42保护显示装置30的基板表面不受到损伤,同时在触摸面板部件20接合后,也能够减少由于在触摸面板部件20的输入时的冲击而使硬涂膜40产生裂纹的情况。
另外,如上述所述,在硬涂层形成用组合物中含有酮系或乙酸酯的溶剂,在纤维素酯膜41上涂布上述组合物时,上述溶剂浸润至纤维素酯膜41并相溶。由此,在硬涂层42与纤维素酯膜41之间可靠地形成混合层43,能够可靠地实现具有这样的混合层43的硬涂膜40。
另外,纤维素酯膜41中含有的磷酸系的增塑剂,具有在纤维素酯膜41的以溶液流延法制膜时,集中于厚度方向的一侧(例如流延时的支承体侧)的特性。因此,促进混合层43的形成的增塑剂若为上述磷酸系的增塑剂,则相对于纤维素酯膜41,通过在流延时的支承体侧形成硬涂层42,能够在纤维素酯膜41与硬涂层42之间有效地形成规定厚度的混合层。
另外,从与纤维素酯膜41中的硬涂层42形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的上述增塑剂(促进混合层43的形成的增塑剂)的含有率相对于纤维素酯膜41整体中的上述增塑剂的平均含有率优选为10%~50%。
满足该条件时,促进混合层43的形成的增塑剂在纤维素酯膜41中集中于硬涂层42的形成侧。因此,在硬涂层形成用组合物的涂布时,通过上述增塑剂能够可靠地促进混合层43的形成。
上述混合层43的厚度优选相对于硬涂膜40的厚度的比例计,为0.5%~20%。混合层43的厚度的比例若低于下限,则无法充分发挥混合层43的冲击吸收功能,所以难以减少硬涂膜40因冲击引起的断裂。相反,混合层43的厚度的比例若超过上限,则硬涂层42变薄,难以确保用于防止损伤的硬度。因此,通过使混合层43的厚度的比例为上述范围内,能够确保硬涂层42用于防止损伤的硬度,同时易于减少硬涂膜40因冲击引起的断裂。
然而,将上述增塑剂即促进混合层43的形成的增塑剂作为第1增塑剂时,在纤维素酯膜41中不仅可含有第1增塑剂,还可以含有促进混合层43的形成的第2增塑剂。其中,第2增塑剂是满足以下条件的增塑剂。即,从与纤维素酯膜41中的硬涂层42形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的第2增塑剂的含有率相对于纤维素酯膜41整体中的第2增塑剂的平均含有率为80%~120%。作为这样的第2增塑剂,例如可以考虑上述乙基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯(EPEG)。
在纤维素酯膜41中,由于第1增塑剂集中于硬涂层42的形成侧,所以纤维素酯膜41中的与硬涂层42的形成侧相反的一侧,柔软性容易降低。但是,在纤维素酯膜41中的与硬涂层42形成侧相反的一侧的第2增塑剂的含有率与相对于纤维素酯膜41整体的平均含有率(100%)相同或相近,所以在与硬涂层42的形成侧相反的一侧容易降低的柔软性可通过第2增塑剂补偿。由此,能够对纤维素酯膜41整体乃至硬涂膜40整体可靠地给予柔韧性。
应予说明,以上,对将本实施方式的硬涂膜40贴合于显示装置30的图像显示面的例子进行说明,但贴合硬涂膜40的位置也可以是其它位置。例如,可以代替触摸面板部件20的最表面(输入操作侧的面)的硬涂膜26而贴合硬涂膜40,也可以在触摸面板部件20的透光性基材22中的显示装置30侧的面或者透光性基材21侧的面贴合硬涂膜40。
<实施例>
以下,对本实施方式的实施例进行说明,但本发明并不限于这些实施例。应予说明,实施例中使用的“份”或者“%”只要没有特别说明,就表示“质量份”或“质量%”。另外,为了与实施例比较,将比较例也一并示出。
(实施例1~20,比较例1~18)
(纤维素酯膜1的制作)
将下述材料依次投入密闭容器中,将容器内温度从20℃升温至80℃后,将温度保持在80℃进行搅拌3小时,使纤维素酯完全溶解。氧化硅微粒分散添加到预先添加的溶剂和少量的纤维素酯的溶液中。将该涂料使用滤纸(安积滤纸株式会社制,安积滤纸No.244)过滤,得到涂料组合物1。
三乙酸纤维素(乙酰基取代度2.95)100质量份
磷酸三苯酯8.7质量份
(纤维素酯膜中的含量成为8.0质量%)
接下来,将得到的涂料组合物1通过保温在温度35℃的流延模头在由不锈钢制钢带构成的温度35℃的支承体上流延,形成坯模。接着,使坯模在支承体上干燥,在坯模的残留溶剂量成为30质量%的阶段,利用剥离辊将坯模从支承体剥离。带的移动速度为40m/分钟。
在利用上下配置多个辊的搬运干燥工序用90℃的干燥风使剥离后的坯模边干燥边搬运,接着用拉幅机把持坯模两端部后,在温度130℃沿宽度方向进行拉伸以成为拉伸前的1.1倍。用拉幅机进行拉伸后,在利用上下配置多个辊的搬运干燥工序中,用温度135℃的干燥风使坯模干燥。
在干燥工序的气氛置换率为15(次/小时)的气氛内对坯模进行15分钟热处理后,冷却至室温进行卷取,制作宽度1.5m、膜厚20μm、长度4000m、折射率1.49的长尺寸的纤维素酯膜1(透明膜基材1)。另外,膜在两端部实施宽度1cm、平均高度5μm的滚花加工来进行卷取。
根据不锈钢带支承体的旋转速度和拉幅机的运转速度计算得到的刚刚剥离后的坯模搬运方向的拉伸倍率为1.1倍。
通过TOF-SIMS(TimeofFlight-SecondaryIonMassSpectrometry)进行得到的纤维素酯膜的膜截面和两表面的增塑剂量的定量。由此,可知膜两表面的从表面至5μm深度的部分的增塑剂的含有率相对于纤维素酯膜总膜厚中增塑剂的平均含有率,在各自的面中为40%(将该测定面作为A1表面)、160%(将该测定面作为B1表面)。应予说明,TOF-SIMS的测定采用例如PhiEvans公司制TRIFTII型TOF-SIMS(商品名)通过检测由存在于膜表面和截面的增塑剂引起的碎片来进行。
(硬涂膜1的制作)
在上述制作的透明膜基材1(纤维素酯膜1)上,使用微凹版涂布机将用孔径0.4μm的聚丙烯制过滤器过滤作为涂布组合物的下述硬涂层形成用组合物1而得的材料涂布在纤维素酯膜1的上述A1表面,在恒速干燥区间温度50℃、减速干燥区间温度70℃干燥后,一边进行氮吹扫以达到氧浓度为1.0体积%以下的气氛,一边使用紫外线灯以照射部的照度为100mW/cm2、照射量为0.2J/cm2使涂布层固化而形成硬涂层,制作膜厚25μm的硬涂膜。
[硬涂层形成用组合物1]
季戊四醇三/四丙烯酸酯73质量份
(NKESTERA-TMM-3,新中村化学工业株式会社制)
Irgacure184(Ciba·Japan株式会社制)5质量份
有机硅系表面活性剂1质量份
(信越化学工业株式会社制商品名:KF-351A)
丙酮70质量份
乙酸甲酯70质量份
丙二醇单甲醚10质量份
(硬涂膜2~24的制作)
将涂料组合物1中的增塑剂(磷酸三苯酯)和其添加量按表1和表2进行变更,除此以外,与硬涂膜1的制作相同。
(硬涂膜25~30的制作)
将纤维素酯膜1和硬涂膜的膜厚分别按表2进行变更,除此以外,与硬涂膜1的制作相同。
(硬涂膜31的制作)
将硬涂层形成用组合物1的涂布面作为纤维素酯膜1的背面一侧的B1表面,除此以外,与硬涂膜1的制作相同。
(硬涂膜32的制作)
将硬涂层形成用组合物1的涂布面作为纤维素酯膜1的背面一侧的B1表面,除此以外,与硬涂膜2的制作相同。
(硬涂膜33~35的制作)
将硬涂层形成用组合物1的溶剂(涂布液溶剂)按表2进行变更,除此以外,与硬涂膜1的制作相同。
(硬涂膜36~38的制作)
将增塑剂的分布按表2进行变更,除此以外,与硬涂膜1的制作相同。应予说明,增塑剂的分布这里是指,以相对于纤维素酯膜整体的平均含有率的比例表示从纤维素酯膜中的与硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的增塑剂的含有率。增塑剂的分布在纤维素酯膜1的制造中,可通过变更流延时的带(支承体)的移动速度来进行变更。
(触摸面板显示装置1~38的制作)
将如上述那样制成的硬涂膜1~38分别贴合于图1中示出的作为显示装置30的液晶显示装置的图像显示面侧的基板上,进而在其上接合触摸面板部件20来制作触摸面板显示装置1~38。
(基于擦伤性试验的评价)
作为擦伤性试验,边在钢丝棉#0000上施加500g/cm2的负荷来按压硬涂膜1~38的表面边往复10次,目视调查由此产生的伤痕的个数。这样的擦伤性试验的评价的基准如下。
◎:看不到伤痕的产生。
○:能看到1~3个左右细微的伤痕。
×:能看到4~20个左右细微的伤痕。
(基于冲击试验的评价)
作为对触摸面板显示装置1~38各自的冲击试验,进行钢球静压试验。即,使用宽度2mm的平滑的铁板支承触摸面板显示装置的4个边,将直径16mm的钢球从与触摸面板显示装置垂直的方向以每分钟10mm的等速以负荷40kgf挤压10次,调查此时的硬涂膜的断裂(裂纹)的产生。基于冲击试验的评价的基准如下。
◎:在10次的挤压中1次也没有断裂。
○:在10次的挤压中断裂1~2次。
×:在10次的挤压中断裂3次以上。
表1和表2显示了如上述那样制成的硬涂膜1~38的各种参数和基于擦伤性试验的评价结果、触摸面板显示装置1~38的基于冲击试验的评价结果。应予说明,硬涂膜1~38及触摸面板显示装置1~38与实施例1~20及比较例1~18的对应关系,如表1及表2所示。应予说明,在表1和表2中,增塑剂的含量以重量%(wt%)表示。
表1
表2
应予说明,表1和表2中,AC表示丙酮、MA表示乙酸甲酯、PGME表示丙二醇单甲醚、MEK表示甲乙酮、IPA表示异丙醇、TOL表示甲苯、TPP表示磷酸三苯酯、BDP表示磷酸联苯二苯基酯、DEP表示邻苯二甲酸二乙酯、EPEG表示乙基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯、PE表示使增塑剂(己二酸:邻苯二甲酸=70:30)与1,2-乙二醇进行酯化反应而得的酯化合物(末端基为乙酰基),MONOPETSB表示蔗糖苯甲酸酯(第一工业制药公司制)。
硬涂膜1~24中,在纤维素酯膜中含有TPP或BDP作为第1增塑剂(增塑剂1)时,可知从纤维素酯膜中的与硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的第1增塑剂的含有率相对于纤维素酯膜整体中的第1增塑剂的平均含有率为10%~50%,第1增塑剂集中于硬涂层侧。
另外,纤维素酯膜中的第1增塑剂的含量为5重量%时,则构成触摸面板显示装置时的冲击试验的评价为×,但第1增塑剂的含量为7重量%时,冲击试验的评价为◎(参照硬涂膜5、6、11、12)。由此推测,第1增塑剂的含量若为5重量%与7重量%之间的6重量%,则冲击试验的评价在×与◎之间的○。另外,第1增塑剂的含量为13重量%时,擦伤性试验的评价为×,第1增塑剂的含量为11重量%时,则擦伤性试验的评价为○,但无论哪一个含量,冲击试验的评价均为◎(参照硬涂膜3、4、9、10)。由此推测,第1增塑剂的含量若为11重量%与13重量%之间的12重量%,则在擦伤性和冲击吸收性的两者中能够得到良好的结果。
另外,如硬涂膜31~32那样,将硬涂层形成用组合物对纤维素酯膜涂布在与第1增塑剂集中的一侧相反的一侧来制作膜时,冲击试验的评价为×。认为这是由于混合层相对于纤维素酯膜形成在与第1增塑剂集中的一侧相反的一侧,所以混合层的形成没有被第1增塑剂促进,不能以充分的厚度形成混合层。
综上,可以说通过第1增塑剂在纤维素酯膜中含有6重量%~12重量%,并且,纤维素酯膜中的在硬涂层侧含有的增塑剂多于与硬涂层相反的一侧,从而即使硬涂膜的膜厚薄至25μm的情况下,也能够以硬涂层确保用于防止损伤的最低限度的硬度,同时能够减少硬涂膜的因冲击引起的断裂。
另外,参照硬涂膜25~30,硬涂膜整体的膜厚为14μm时,则冲击试验的评价为×,膜厚为16μm时,则冲击试验的评价为◎,所以推测若膜厚为14μm与16μm之间的15μm,则冲击试验的评价为在×与◎之间的○。因此,若是硬涂膜整体的膜厚为15μm~30μm的薄型的硬涂膜,则可以说能够得到上述效果。
另外,在硬涂膜34~35中,作为硬涂层形成用组合物的溶剂,使用酮系和乙酸酯以外的溶剂来制作,在触摸面板显示装置34~35中,冲击试验的评价为○。与此相对,采用使用上述溶剂制成的硬涂膜1的触摸面板显示装置1中,冲击试验的评价为◎。由此可以说,作为上述溶剂,从防止断裂的观点考虑更优选使用酮系和乙酸酯的溶剂来制作硬涂膜。
另外,在硬涂膜37~38中增塑剂的分布超过50%,在触摸面板显示装置37~38中,冲击试验的评价为○。与此相对,在使用增塑剂的分布为50%以下的硬涂膜1的触摸面板显示装置1中,冲击试验的评价为◎。由此,从防止硬涂膜的断裂的观点考虑,可以说增塑剂的分布优选为50%以下。
另外,根据表1和表2,硬涂膜的混合层的厚度若以相对于硬涂膜的厚度的比例计超过20%,则基于擦伤性试验的评价为×(参照硬涂膜4、10、23)。因此,可以说混合层的厚度的比例优选为20%以下。另外,混合层的厚度的比例为0.4%时,则冲击试验的评价为×(例如参照硬涂膜6),但混合层的厚度的比例为0.6%时,则冲击试验的评价为○(参照硬涂膜35、38)。因此,如果混合层的厚度的比例为0.4%与0.6%之间的0.5%,则作为冲击试验的评价,可期待近于○的评价。由此,可以说混合层的厚度的比例的下限优选为0.5%以上,更优选为0.6%以上。
应予说明,混合层的厚度以相对于硬涂膜的厚度的比例为0.4%以下时,第1增塑剂很难说是促进混合层的形成的增塑剂,所以使用MONOPETSB或PE作为第1增塑剂的硬涂膜13~20不是实施例,而是比较例。
(硬涂膜39~45的制作)
接下来,在硬涂膜1的制作中使用的涂料组合物1的材料中添加作为第2增塑剂的乙基邻苯二甲酰乙基乙醇酸酯(EPEG)5质量份,进而在纤维素酯膜的制造中,通过变更带的移动速度来改变第2增塑剂的分布从而制作硬涂膜39~45。除此以外,与硬涂膜1的制作相同。
对于硬涂膜39~45,将进行与上述同样的擦伤性试验时的评价的结果示于表3。
表3
由表3可知,如果第2增塑剂的分布、即从纤维素酯膜中的与硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的第2增塑剂的含有率,以相对于纤维素酯膜整体的平均含有率的比例为78%~122%,则在擦伤性试验中能够得到良好的结果(最低为○)。另外,第2增塑剂的分布若为82%~118%,则可知在擦伤性试验中能够得到进一步良好的结果(◎)(硬涂膜40~44)。由此,如果第2增塑剂的分布为78%与82%之间的80%以上,118%与122%之间的120%以下,则在擦伤性试验中可期待能够得到近于◎的结果。应予说明,使用上述的硬涂膜39~45来制作触摸面板显示装置39~45,进行冲击试验的结果,可知仍能够得到良好的结果(◎)。
产业上的可利用性
本发明可利用于例如与接合有触摸面板部件的显示装置的图像显示面贴合的硬涂膜。
符号说明
10触摸面板显示装置
20触摸面板部件
30显示装置
40硬涂膜
41纤维素酯膜
42硬涂层
43混合层

Claims (6)

1.一种硬涂膜,其特征在于,是在纤维素酯膜上涂布硬涂层形成用组合物并使该组合物固化从而形成有硬涂层的硬涂膜,
该硬涂膜的膜厚为15μm~35μm,
促进所述纤维素酯膜与所述硬涂层的混合层的形成的增塑剂在所述纤维素酯膜中含有6重量%~12重量%,并且,所述纤维素酯膜中的所述硬涂层侧含有的增塑剂多于与所述硬涂层相反的一侧,
所述纤维素酯膜中的从与所述硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的所述增塑剂的含有率相对于所述纤维素酯膜整体中的所述增塑剂的平均含有率为10%~50%。
2.根据权利要求1所述的硬涂膜,其特征在于,在所述硬涂层形成用组合物中含有酮系或乙酸酯的溶剂。
3.根据权利要求1所述的硬涂膜,其特征在于,所述增塑剂为磷酸系的增塑剂。
4.根据权利要求1所述的硬涂膜,其特征在于,所述混合层的厚度以相对于该硬涂膜的厚度的比例计,为0.5%~20%。
5.一种硬涂膜,其特征在于,是在纤维素酯膜上涂布硬涂层形成用组合物并使该组合物固化从而形成有硬涂层的硬涂膜,
该硬涂膜的膜厚为15μm~35μm,
促进所述纤维素酯膜与所述硬涂层的混合层的形成的增塑剂在所述纤维素酯膜中含有6重量%~12重量%,并且,所述纤维素酯膜中的所述硬涂层侧含有的增塑剂多于与所述硬涂层相反的一侧,
将所述增塑剂作为第1增塑剂时,
在所述纤维素酯膜中不仅含有所述第1增塑剂,还含有促进所述纤维素酯膜与所述硬涂层的混合层的形成的第2增塑剂,
所述纤维素酯膜中的从与所述硬涂层形成侧相反的一侧的表面至5μm的深度的膜厚部分的所述第2增塑剂的含有率相对于所述纤维素酯膜整体中的所述增塑剂的平均含有率为80%~120%。
6.一种触摸面板显示装置,其特征在于,具有显示图像的显示装置、贴合于所述显示装置的图像显示侧的基板表面的硬涂膜、和隔着所述硬涂膜与所述显示装置接合的触摸面板部件,
所述硬涂膜由权利要求1~5中任一项所述的硬涂膜构成。
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