JP2004202996A

JP2004202996A - カバーウィンドウとその製造方法

Info

Publication number: JP2004202996A
Application number: JP2002378059A
Authority: JP
Inventors: Shuji Naito; 修二内藤; Daisuke Ariga; 大助有賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】外光の反射を低減し、光透過率を向上させて携帯機器における表示装置の視認性を向上させることができる上、耐久性に優れており、かつ装飾部を有するカバーウィンドウを製造する。
【解決手段】光透過性プラスチック基材上の片面もしくは両面に有機ケイ素化合物および／またはその加水分解物を含んでなるハードコート層を有し、該ハードコート層上に単層または多層の反射防止層を有し、かつ該反射防止層上に印刷層を形成する。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯機器等の表示装置の表示面保護に用いられるカバーウィンドウの技術に関する。詳しくは反射防止性能を有し、耐久性に優れる上、印刷面を有することよりデザイン性、意匠性が高い。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の液晶表示装置（ＬＣＤ）を備えた携帯機器では、表示面を保護するためにカバーウィンドウが装備される。前記カバーウィンドウはアクリルやポリカーボネート等の光透過性プラスチック基材が用いられ、一般的に表面の耐擦傷性を向上させるためハードコート処理が施される。例えば特許文献１には転写箔を用いてハードコート層および加飾層を付与する手法が開示されている。また前記カバーウィンドウでは、内面側または内面側と外面側の両面に、外周枠、ロゴ文字等の印刷処理が施される。更にカバーウィンドウ内面側の外周部の印刷面上に両面粘着テープが貼り付けられ、表示面を視認できる開口部に両面粘着テープを介して固定される。一方、前記カバーウィンドウにおいて、外光による映り込み防止、ゴミ・埃などの付着防止、電磁波カット等の目的で、反射防止性能、帯電防止性能、電磁波遮蔽性能等を付与するために、反射防止層、導電層等を積層する試みがなされている。例えば特許文献２では、カバーウィンドウ表面に反射防止フィルム等を用いて反射防止性能を付与する手法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２７８３９９号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９０００５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハードコート層、印刷層、反射防止層を有するカバーウィンドウとして十分な耐久性が得られていない。即ち、例えばハードコート層として多官能（メタ）アクリレート化合物を主成分とする紫外線硬化型樹脂組成物により形成することが一般的に行われており、該ハードコート層上へ印刷層を加工した場合には密着性は安定し、十分な耐久性が得られるものの、該ハードコート層上へ反射防止層を形成した場合にはハードコート層−反射防止層双方の密着性は不十分である。一方、ハードコート層として例えば有機ケイ素化合物および二酸化ケイ素が分散されたゾル溶液等のシリコン系化合物を主成分とする樹脂組成物によりハードコート層を形成することにより、ハードコート層−反射防止層双方の密着性が安定し、十分な耐久性が得られものの、該ハードコート層上へ印刷層を加工した場合にはハードコート層−印刷層双方の密着性は不十分である。この際、印刷加工前にコロナ放電、紫外線照射等の前処理を施すことにより密着性は向上するが、安定した耐久性を得ることは困難であり、また工程付加により製造コストを引き上げることになる。このようにハードコート層上に印刷層および反射防止層双方の密着性を同時に確保することは困難であった。
【０００５】
また印刷加工後に反射防止層を形成する際には、予め印刷部分をマスキングする必要がある。即ち、反射防止層形成後に両面粘着テープをカバーウィンドウ外周に貼り付ける必要上、マスキングしていないと外周印刷面と両面粘着テープ間に反射防止層が介在してしまい、密着性が得られない。よってマスキングは必須であるが、作業性の低下を招くという問題点がある。
【０００６】
本発明は前記問題点を解決するために基材、ハードコート層、反射防止層、印刷層各層間の密着性が安定し、耐久性に優れた反射防止性能を有するカバーウィンドウを製造することができる製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するべく本発明者らは鋭意研究を続けた結果、光透過性プラスチック基材上に片面もしくは両面に有機ケイ素化合物および／またはその加水分解物を含んでなるハードコート層を有し、該ハードコート層上に単層または多層の反射防止層を有し、かつ該反射防止層上に印刷層を形成することにより前記目的を達成できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
また本発明のカバーウィンドウの製造方法は、前記ハードコート層、反射防止層が湿式法により形成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のカバーウィンドウは、例えば携帯電話、携帯ゲーム機、デジタルカメラ、腕時計、携帯音響機器等の表示装置の表示面を被覆して保護し、表示面を視認するために用いられる。表示装置としては液晶表示装置が代表的であり、特に外光を利用するカラー反射型液晶表示装置の場合に有効である。
【００１０】
図１は、携帯電話の筐体内部に収納された液晶表示装置の保護に用いられるカバーウィンドウの一例である。カバーウィンドウの外周部および上部には印刷処理により光を透過しない装飾部が形成される。
【００１１】
図２は、カバーウィンドウの断面図で、携帯機器の液晶表示装置をカバーウィンドウで保護する構造の一例を示す。光透過性プラスチック基材１上にハードコート層２が設けられ、該ハードコートの表層に反射防止層３が設けられている。
また、内面側の反射防止層３の表層に印刷層４が設けられている。
【００１２】
本発明において、光透過性プラスチック基材としては汎用プラスチック樹脂製品をそのまま用いることが可能である。例えばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース等のシート、フィルム、成形体等を用いることができる。
【００１３】
次に前記光透過性プラスチック基材の片面または両面にハードコート層が形成される。ハードコート層の基材への密着性、上層の反射防止層との密着性等の特性を向上させる目的で有機ケイ素化合物を含むシリコン系ハードコートを用いることが好ましい。有機ケイ素化合物としては、メチルトリメトキシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシメチルジメチルジメトキシシラン等が挙げられ、ハードコート層の製造時には水とアルコール系混合溶媒中で酸の存在下加水分解を行わせるもので、周知の方法で製造・市販されているものである。また、該ハードコート層の耐擦傷性、基材および反射防止層との密着性等の特性を更に向上させる目的で無機酸化微粒子、多官能アクリレートモノマーおよび／またはオリゴマーを併用することは有用である。前者無機酸化微粒子としては二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム等が挙げられ、後者多官能アクリレートモノマーとしては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等のエステルアクリレート類、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（メタ）アクリル酸付加物等のエポキシアクリレート、フェニルグリシジルエーテル（メタ）アクリレートイソホロンジイソシアネートウレタンプレポリマー、グリセリンジ（メタ）アクリレートトリレンジイソシアネートウレタンプレポリマー、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレートヘキサメチレンジイソシアネートウレタンプレポリマー等のウレタンアクリレート類が挙げられ、これらの化合物は単独で用いても良いし、２種以上を組み合わせて用いても良く、ハードコート層の製造時には可溶な溶媒中重合開始剤の存在下架橋反応を行わせるもので、周知の方法で製造・市販されているものである。
前記有機ケイ素化合物を含む樹脂組成物の塗布方法としては、浸漬法、スピンコーティング法、ロールコーティング法、スプレーコーティング法等が挙げられ、コーティング液を塗布した後、熱もしくは紫外線等のエネルギーにより硬化被膜とするものである。この時硬化方式として熱または紫外線どちらを選択しても良く、また双方併用してもよい。但し、硬化方式によりコーティング組成物中に適当な重合開始剤を添加する必要がある。重合開始剤としては熱硬化型ではアルミニウム、鉄等の金属キレート化合物、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸アンモニウム等の過塩素酸化物、その他無水カルボン酸類、アミン類等が挙げられる。紫外線硬化型ではベンゾフェノン系、ジアセチル系等のカルボン酸化合物類、アゾビスイソブチロニトリル系、アゾジベンゾイル系等のアゾ化合物類、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド系、ジベンゾイルパーオキサイド系等の過酸化物類等が挙げられる。一方、ハードコート層の紫外線による劣化を防止するために、紫外線吸収剤または酸化防止剤・光安定剤等を使用することは効果的である。また、塗布時のユズ肌やハジキ等のコーティング不良を解消するためには、界面活性剤・フローコントロール剤を使用することができる。
【００１４】
次に前記ハードコート層の表層に反射防止層を設ける。反射防止層としては、屈折率の異なる薄膜を積層して得られる単層もしくは多層膜であり、反射率の低減されるものであれば、無機物でも有機物でも使用可能である。使用できる無機物としては、二酸化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタニウム、酸化セリウム、酸化ハフニウム、フッ化マグネシウム等の酸化物あるいはフッ化物が挙げられ、フッ化マグネシウムやシリカ等の材料を真空蒸着法やスパッタリング法により設けるＰＶＤ法、これらの材料を分散した塗液を塗工する湿式法、フッ素系の高分子膜を蒸着や塗工で形成する手法等が用いられる。このうち作業性および製造安定性等の点から真空蒸着法および湿式法が好ましく、更には製造コストの点から湿式法がより好ましい。また反射防止層の上層に水やけ防止性、防汚性、指紋拭き取り性等を付与する目的で撥水層を処理することは非常に有用である。撥水層は、前記真空蒸着法や湿式法等で処理することができる。
【００１５】
次いで前記反射防止層の表層に印刷層を設ける。印刷層としてはエポキシ系、アクリル系、ウレタン系等のインクをスクリーン印刷、シルク印刷、パット印刷、インクジェット印刷等により形成するものである。この際、外周枠部分やロゴ文字等所望のデザインに任意カラーで印刷することが可能である。また、印刷層を反射防止層上に設けることは、例えば、光透過性プラスチック基材にあらかじめハードコート層および反射防止層を処理したものを先行して常備しておき、その後受注したデザインに従い、後加工により印刷層を処理できることから、納期短縮につながる。また、ハードコート層上に印刷をした場合には反射防止層を形成する際にはあらかじめ印刷層の部分をマスキングしておく必要があるのに対し、ハードコート層および反射防止層を順次形成した後に印刷層を設ける場合にはそのような必要がなく、製造上メリットが非常に大きい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細について実施例に基づき説明するが、これらに限定されるものではない。尚、得られた光学物品について、以下の通り評価を行った。
【００１７】
１．表面反射率：分光光度計Ｕ−３０００（日立製）により４００〜７８０ｎｍにおける平均反射率を測定した。
２．耐久性：温度６０℃、湿度１００％に保たれた恒温恒湿槽内に保管し、１０００時間経過後の密着性および外観について以下の通り評価を行った。
（密着性）ＪＩＳ５４００に準じた碁盤目テープ試験法により、以下の通り分類した。尚、印刷部位と反射防止層部位（以下ＡＲ部位とする）それぞれの部位で密着性の評価を行った。
ａ剥がれなし（クロスカット部の剥がれ面積合計１％未満）
ｂほとんど剥がれなし（クロスカット部の剥がれ面積合計１％以上５％未満）
ｃやや剥がれあり（クロスカット部の剥がれ面積合計５％以上１５％未満）
ｄ剥がれあり（クロスカット部の剥がれ面積合計１５％以上５０％未満）
ｅ密着不良（クロスカット部の剥がれ面積合計５０％以上）
【００１８】
（実施例１）
ペレット原料であるアクリペットＶＨ（三菱レイヨン株式会社製）を使用して射出成形を行い、厚さ約１．５ｍｍのポリメチルメタクリレート基材を製造した。ハードコート用塗料として、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシランの混合組成物を１／１０ＮのＨＣｌ水溶液で加水分解したものに、二酸化ケイ素を３０％含有するイソプロパノール分散コロイダルシリカを加え、溶媒としてエタノール、イソプロパノール、ブチルセロソルブを加え攪拌した後、アルミニウムアセチルアセトンおよびアミン触媒を固形分に対して１％添加して十分に攪拌した後、シリコン系表面平滑剤を加えてハードコート用塗料とした。尚、塗料中各成分の調合比は固形分３０％程度で、液溜まり、白濁等の外観不良が出ないよう調整を行った。この塗料を浸漬法によりポリメチルメタクリレート基材の表面に乾燥後膜厚が２ミクロンになるように塗布し、熱風循環オーブン中６０℃で５分間予備乾燥を行った後、８０℃で２時間加熱キュアを行い、ハードコート層を得た。次いで真空蒸着装置ＣＥＳ−２１（株式会社シンクロン製）を用いてＥＢ法により、前記のハードコート層の表層から順に酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、二酸化ケイ素を主成分とする４層反射防止層を設けた。尚、設計波長を５２０ｎｍ（λ_０）とし、第１層の酸化ジルコニウムと第２層の二酸化ケイ素の合計光学膜厚が約λ_０／４、第３層の酸化ジルコニウムが約λ_０／４、第４層の二酸化ケイ素が約λ_０／４である。次いで反射防止層上にエポキシ系インクを用いてスクリーン印刷により黒色の外周枠およびロゴ文字の印刷処理を行った。
【００１９】
上記の条件で得られた物品は、青紫色の反射干渉色を有し、４００〜８００ｎｍにおける平均反射率は約０．８％であり、優れた反射防止性を有していた。また耐久性について評価を行ったところ、表１に示す通り、優れた密着性が得られていた。
【００２０】
（実施例２）
光透過性プラスチック基材としてアクリルキャスト成形板スミペックス（住友化学工業株式会社製）を使用した。次いで実施例１と同様にハードコート層を形成した後、下記高屈折率および低屈折率コーティング組成物を用いて浸漬法により２層反射防止膜を形成した。シクロヘキサン中に、攪拌しながらチタンテトラブトキシドを添加し、その後アセト酢酸エチルを滴下し、γ−アミノプロピルトリエトキシシランを添加して十分攪拌し、高屈折率層コーティング組成物とした。また、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを１／２０Ｎの硝酸水溶液で加水分解したものに、二酸化ケイ素を含有するメタノール分散コロイダルシリカを添加し、イソプロパノール、アルミニウムアセチルアセトンを添加して十分攪拌し、低屈折率層コーティング組成物とした。尚、この際液溜まり、白濁等の外観不良が出ないよう調整を行った。前記高屈折率コーティング組成物、低屈折率コーティング組成物の順に前記ハードコート層上にそれぞれ乾燥後膜厚が約１００ｎｍとなるように塗布し、１００℃で４時間加熱キュアを行い、反射防止層を得た。次いで反射防止層上にエポキシ系インクを用いてスクリーン印刷により黒色の外周枠およびロゴ印刷を行った。得られた光学物品の評価結果を表１に示す。
【００２１】
（比較例１）
実施例１において、以下の条件でハードコート層を作製した。ハードコート用塗料としてビームセット５７５（荒川化学工業株式会社製）をエタノール、イソプロパノール混合溶媒に溶解し、重合開始剤としてイルガキュア１８４（チバガイギー株式会社製）を全重量に対し３％添加したものを用い、浸漬法によりこの塗料をポリメチルメタクリレート基材の表面に乾燥後膜厚が２ミクロンになるように塗布し、熱風循環オーブン中で６０℃、５分間予備乾燥を行った後、高圧水銀ランプを用いて片面当たり１０００ｍＪ／ｃｍ^２程度紫外線照射を行い、ハードコート層を得た。次いでハードコート層加工後に印刷加工を行い、その後印刷加工を行った部位をマスキング処理して反射防止層を加工した。上記の条件で得られた物品について評価を行ったところ、表１に示す通り、耐久性でＡＲ部位の密着性が不十分であった。
【００２２】
（比較例２）
実施例１において、ハードコート層および反射防止層処理後に印刷加工を行う代わりに、ハードコート層処理後に印刷加工を行い、その後印刷加工を行った部位をマスキングし反射防止層を加工した。上記の条件で得られた物品について評価を行ったところ、表１に示す通り、耐久性で印刷部位の密着性が不十分であった。
【００２３】
（比較例３）
実施例２において、前記比較例１と同様の条件でハードコート層を作製した。次いで実施例２と同様に反射防止層および印刷層を加工した。上記の条件で得られた物品について評価を行ったところ、表１に示す通り、耐久性でＡＲ部位の密着性が不十分であった。
【００２４】
【表１】

【発明の効果】
本発明によれば、耐久性に優れた反射防止機能を有し、かつ印刷層を有することによりデザイン性に優れ、意匠性の高いカバーウィンドウを製造することができる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】携帯電話の液晶表示面保護に用いられるカバーウィンドウの一例を示す正面図である。
【図２】本発明のカバーウィンドウの実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１光透過性プラスチック基材
２ハードコート層
３反射防止層
４印刷層

Claims

液晶表示面の保護に用いられるカバーウィンドウであって、光透過性プラスチック基材上の片面もしくは両面に有機ケイ素化合物および／またはその加水分解物を含んでなるハードコート層を有し、該ハードコート層上に単層または多層の反射防止層を有し、かつ該反射防止層上に印刷層を形成することを特徴とするカバーウィンドウ。
請求項１に記載のカバーウィンドウにおいて、前記ハードコート層および反射防止層が湿式法により形成されることを特徴とするカバーウィンドウの製造方法。