JP2005060522A - 中屈折率組成物、高屈折率組成物、反射防止積層体、偏光板及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (a)平均粒径10〜200nmのコア/シェル構造を有する無機微粒子、(b)金属化合物及び(c)電離放射線硬化型樹脂を含有し、かつ、屈折率が1.55〜1.75であることを特徴とする中屈折率組成物。
【選択図】 なし
Description
(請求項1)
(a)平均粒径10〜200nmのコア/シェル構造を有する無機微粒子、(b)金属化合物及び(c)電離放射線硬化型樹脂を含有し、かつ、屈折率が1.55〜1.75であることを特徴とする中屈折率組成物。
(請求項2)
コアの主成分がルチル型の酸化チタン、シェルの主成分がアルミナ、シリカ、ジルコニアから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の中屈折率組成物。
(請求項3)
無機微粒子の平均粒径が50〜150nmであることを特徴とする請求項1または2記載中屈折率組成物。
(請求項4)
金属化合物がチタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、ケイ素アルコキシド及びそれらのキレート化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項5)
キレート化合物を形成するキレート化剤が、分子量1万以下の、アルカノールアミン類、グリコール類、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項4記載の中屈折率組成物。
(請求項6)
金属化合物の添加量が金属酸化物に換算して5質量%未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項7)
電離放射線硬化型樹脂が、分子中に重合可能な不飽和結合を2個以上有するアクリル系化合物を主成分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項8)
アクリル系化合物が、ペンタエリスリトール多官能アクリレート、ジペンタエリスリトール多官能アクリレート、ペンタエリスリトール多官能メタクリレート、ジペンタエリスリトール多官能メタクリレートよりなる群から選ばれる化合物であることを特徴とする請求項7記載の中屈折率組成物。
(請求項9)
電離放射線硬化型樹脂が、分子中に水酸基を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項10)
光重合開始剤を電離放射線硬化型樹脂に対して10〜30質量%含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項11)
電離放射線硬化型樹脂の添加量が50質量%未満であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項12)
アクリル樹脂またはメタクリル樹脂を1〜20質量%含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項13)
アクリル樹脂またはメタクリル樹脂のTgが30℃以下であることを特徴とする請求項12記載の中屈折率組成物。
(請求項14)
アクリル樹脂またはメタクリル樹脂の分子量が10万〜50万であることを特徴とする請求項12または13記載の中屈折率組成物。
(請求項15)
シランカップリング剤を1〜40質量%含有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
(請求項16)
(a)平均粒径10〜200nmのコア/シェル構造を有する無機微粒子、(b)金属化合物及び(c)シランカップリング剤を含有し、かつ、屈折率が1.75〜1.90であることを特徴とする高屈折率組成物。
(請求項17)
コアの主成分がルチル型の酸化チタン、シェルの主成分がアルミナ、シリカ、ジルコニアから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項16記載の高屈折率組成物。
(請求項18)
無機微粒子の平均粒径が50〜150nmであることを特徴とする請求項16または17記載の高屈折率組成物。
(請求項19)
金属化合物がチタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、ケイ素アルコキシド及びそれらのキレート化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項記載の高屈折率組成物。
(請求項20)
キレート化合物を形成するキレート化剤が、分子量1万以下の、アルカノールアミン類、グリコール類、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項19記載の高屈折率組成物。
(請求項21)
金属化合物の添加量が金属酸化物に換算して20質量%未満であることを特徴とする請求項16〜20のいずれか1項記載の高屈折率組成物。
(請求項22)
基材の少なくとも一方の面に、ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層あるいは、ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層を順次積層してなる多層構成の反射防止積層体において、該高屈折率層が請求項16〜21のいずれか1項記載の高屈折率組成物、該中屈折率層が請求項1〜15のいずれか1項記載の中屈折率組成物からなることを特徴とする反射防止積層体。
(請求項23)
中屈折率層に添加される金属化合物がキレート化合物であり、高屈折率層に添加される金属化合物が金属アルコキシドであることを特徴とする請求項22記載の反射防止積層体。
(請求項24)
電離放射線硬化型樹脂を含む層の隣接層に酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項22または23記載の反射防止積層体。
(請求項25)
基材を構成する支持体が紫外線吸収剤を含有するセルロース系樹脂であることを特徴とする請求項22〜24のいずれか1項記載の反射防止積層体。
(請求項26)
請求項22〜25のいずれか1項記載の反射防止積層体を有することを特徴とする偏光板。
(請求項27)
請求項26記載の偏光板を有することを特徴とする画像表示装置。
中屈折率層及び高屈折率層はコア/シェル構造を有する無機微粒子を含有させて作製される。シェルはコアの周りに1層形成させてもよいし、耐光性を更に向上させるために複数層形成させてもよい。コアは、シェルにより完全に被覆されていることが好ましい。
本発明に用いられる金属化合物としては下記式(1)で表される化合物またはそのキレート化合物を用いることができる。
式中、Mは金属原子、Aは加水分解可能な官能基または加水分解可能な官能基を有する炭化水素基、Bは金属原子Mに共有結合またはイオン結合した原子団を表す。xは金属原子Mの原子価、nは2以上でx以下の整数を表す。
式中、Rはアルキル基(好ましくは炭素数1〜10のアルキル基)、または、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、アミド基、スルホニル基、水酸基、カルボキシル基、アルコキシル基等の反応性基を表し、R′はアルキル基(好ましくは炭素数1〜10のアルキル基)を表し、m+nは4である。
電離放射線硬化型樹脂は無機微粒子のバインダーとして塗膜の成膜性や物理的特性の向上のために添加される。電離放射線硬化型樹脂としては、紫外線や電子線のような電離放射線の照射により直接、または光重合開始剤の作用を受けて間接的に重合反応を生じる官能基を2個以上有するモノマーまたはオリゴマーを用いることができる。官能基としては(メタ)アクリロイルオキシ基等のような不飽和二重結合を有する基、エポキシ基、シラノール基等が挙げられる。中でも不飽和二重結合を2個以上有するラジカル重合性のモノマーやオリゴマーを好ましく用いることができる。必要に応じて光重合開始剤を組み合わせてもよい。このような化合物としては、例えば多官能アクリレート化合物等が挙げられる。ここで、多官能アクリレート化合物とは、分子中に2個以上のアクリロイルオキシ基及び/またはメタクロイルオキシ基を有する化合物である。
式中、カチオンはオニウムであり、ZはS、Se、Te、P、As、Sb、Bi、O、ハロゲン(例えばI、Br、Cl)、またはN=N(ジアゾ)であり、R1、R2、R3、R4は同一であっても異なっていてもよい有機の基である。a、b、c、dはそれぞれ0〜3の整数であって、a+b+c+dはZの価数に等しい。Meはハロゲン化物錯体の中心原子である金属または半金属(metalloid)であり、B、P、As、Sb、Fe、Sn、Bi、Al、Ca、In、Ti、Zn、Sc、V、Cr、Mn、Co等である。Xはハロゲンであり、wはハロゲン化錯体イオンの正味の電荷であり、vはハロゲン化錯体イオン中のハロゲン原子の数である。
中屈折率層の固形分として0.5〜20質量%のバインダが含まれることが好ましい。バインダとしては、重合可能なビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソプロペニル基、エポキシ基、オキセタン環等の重合性基を2つ以上有し、電離放射線照射により架橋構造または網目構造を形成するアクリル樹脂またはメタクリル樹脂が好ましい。これらの化合物はモノマー、オリゴマー、ポリマーを含み、その分子量は10〜50万であることが好ましい。重合速度、反応性の点から、これらの活性基のうちアクリロイル基、メタクリロイル基またはエポキシ基が好ましく、多官能モノマーまたはオリゴマーがより好ましい。
基材を構成する支持体について説明する。
0.1≦Y≦1.2
特に、2.5≦X+Y≦2.85
0.3≦Y≦1.2であることが好ましい。
UV−2:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−3:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−4:2−(2′−ヒドロキシ−3′,5′−ジ−tert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−5:2−(2′−ヒドロキシ−3′−(3″,4″,5″,6″−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5′−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール
UV−6:2,2−メチレンビス(4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール)
UV−7:2−(2′−ヒドロキシ−3′−tert−ブチル−5′−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール
UV−8:2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−6−(直鎖及び側鎖ドデシル)−4−メチルフェノール(TINUVIN171、Ciba製)
UV−9:オクチル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートと2−エチルヘキシル−3−〔3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェニル〕プロピオネートの混合物(TINUVIN109、Ciba製)
また、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく用いられる。以下にベンゾフェノン系化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
UV−11:2,2′−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン
UV−12:2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン
UV−13:ビス(2−メトキシ−4−ヒドロキシ−5−ベンゾイルフェニルメタン)
本発明で好ましく用いられる紫外線吸収剤としては、透明性が高く、偏光板や液晶の劣化を防ぐ効果に優れたベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤やベンゾフェノン系紫外線吸収剤が好ましく、不要な着色がより少ないベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が特に好ましく用いられる。
アルコールやメチレンクロライド、ジオキソラン等の有機溶剤に紫外線吸収剤を溶解してから直接ドープ組成中に添加する。
アルコールやメチレンクロライド、ジオキソラン等の有機溶剤に紫外線吸収剤と少量のセルロースエステルを溶解してからインラインミキサーでドープに添加する。
電離放射線硬化物質を含有する塗布液の塗布方法としては、グラビアコーター、スピナーコーター、ワイヤーバーコーター、ロールコーター、リバースコーター、押出コーター、エアードクターコーター等公知の方法を用いることができる。塗布量はウェット膜厚で0.1〜30μmが適当で、好ましくは0.5〜15μmである。
バックコート層/樹脂フィルム/クリアハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
帯電防止層/樹脂フィルム/クリアハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
バックコート層/樹脂フィルム/防眩層/高屈折率層/低屈折率層
バックコート層/樹脂フィルム/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
帯電防止層/樹脂フィルム/防眩層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層
本発明によって得られた反射防止積層体は平面性に優れるため、特に液晶表示装置、あるいは有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイの前面に用いられる反射防止フィルムあるいは防眩フィルム、クリアハードコートフィルムとして有用であり、優れた視認性を提供することができ、これらを偏光板保護フィルムとして用いた偏光板あるいは表示装置を提供することができる。
本発明の偏光板、それを用いた表示装置について説明する。本発明の偏光板に用いる偏光子としては、従来公知のものを用いることができる。偏光子とは、一定方向の偏波面の光だけを通す素子であり、現在知られている代表的な偏光偏光子は、ポリビニルアルコール系偏光フィルムで、これはポリビニルアルコール系フィルムにヨウ素を染色させたものと二色性染料を染色させたものがある。これらは、ポリビニルアルコール水溶液を製膜し、これを一軸延伸させて染色するか、染色した後一軸延伸してから、好ましくはホウ素化合物で耐久性処理を行ったものが用いられている。
このようにして得られた偏光板は、液晶セルの一方の面もしくは、両面に設けてもよい。本発明の反射防止積層体フィルムは反射防止層が外側を向くように液晶セルに貼りつけ、本発明の表示装置が得られる。
反射防止層を構成する各層の屈折率は下記方法で測定した。
各屈折率層の屈折率は、各層を単独で塗設したサンプルについて、分光光度計の分光反射率の測定結果から求めた。分光光度計はU−4000型(日立製作所製)を用いて、サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率の測定を行った。
使用する無機微粒子の粒径は電子顕微鏡観察(SEM)にて各々100個の微粒子を観察し、各微粒子に外接する円の直径を粒子径としてその平均値を粒径とした。
膜厚40、80μmのセルローストリアセテート(TAC)フィルムに、下記バックコート層組成物をウェット膜厚14μmとなるように押し出しコーターで塗布し、85℃にて乾燥し巻き取り、バックコート層を設けた。
アセトン 30質量部
酢酸エチル 45質量部
イソプロピルアルコール 10質量部
ジアセチルセルロース 0.6質量部
超微粒子シリカ2%アセトン分散液
(日本アエロジル(株)製アエロジル200V) 0.2質量部
《低反射フィルムの作製》
上記で作製したバックコート層を有するセルローストリアセテートフィルム上に、下記のように中屈折率層、高屈折率層、次いで、低屈折率層の順に反射防止層を塗設し、反射防止積層体を作製した。
セルローストリアセテートフィルム上に、表1記載の中屈折率層組成物を押し出しコーターで塗布し、80℃で5分間乾燥させ、厚さが78nmとなるように中屈折率層を設けた。なお、この中屈折率層の屈折率は表1記載の通りであった。
前記の中屈折率層上に、表2記載の高屈折率層組成物を押し出しコーターで塗布し、80℃で5分間乾燥させ、厚さが66nmとなるように高屈折率層を設けた。なお、この高屈折率層の屈折率は表2記載の通りであった。
前記の高屈折率層上に、下記の低屈折率層組成物を押し出しコーターで塗布し、80℃で5分間乾燥させた後、更に120℃で5分間熱硬化させ、さらに紫外線を表3、4記載の量を照射して硬化させ、厚さ95nmとなるように低屈折率層を設けた。なお、この低屈折率層の屈折率は1.45であった。
テトラエトキシシラン580gとエタノール1144gを混合し、これにクエン酸水溶液(クエン酸1水和物5.4gを水272gに溶解したもの)を添加した後に、室温(25℃)にて1時間攪拌することでテトラエトキシシラン加水分解物Aを調製した。
プロピレングリコールモノメチルエーテル 303質量部
イソプロピルアルコール 305質量部
テトラエトキシシラン加水分解物A 139質量部
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
(信越化学社製KBM503) 1.6質量部
10%FZ−2207、プロピレングリコールモノメチルエーテル溶液
(日本ユニカー社製) 1.3質量部
《評価方法》
作製した反射防止積層体試料について下記方法により評価した。評価の結果を表3、4に示す。
試料に23℃、55%RHの環境下で、#0000のスチールウール(SW)に200g/cm2の荷重をかけ、10往復したときの1cm幅当たりの傷の本数を測定した。なお、傷の本数は荷重をかけた部分の中で最も傷の本数の多い所で測定する。10本/cm以下であれば実用上問題ないが、5本/cm以下が好ましく、3本/cm以下が更に好ましい。
試料を90℃の温度で500時間熱処理し、試料の状態を顕微鏡(20倍)観察して、以下の3段階で評価した。
△:部分的に弱いクラックが観察される
×:全面にクラックが観察される
(UV耐性)
アイスーパーUVテスター(SUV−F11、岩崎電気(株)製)を用いて、UV照射を行った。20時間毎に試料を取り出して密着性試験を行い、剥離が始まる照射時間を測定した。密着性はJIS−K5400のクロスカット密着試験方法に従って行った。50時間以上であれば実用上問題ないが、100時間以上であることが好ましく、200時間以上であることが更に好ましい。
試料を3枚重ねて、ヘイズメーター(T−2600DA、東京電色製)を用いてヘイズを測定した。2.0%以下であれば実用上問題ないが、1.0%以下であることが好ましい。
試料を目視で評価した。評価基準は下記とし5段階で評価した。△レベル以上であれば実用上問題ないが、○△レベル以上であることが好ましく、○レベルであることが最も好ましい。
○△:部分的に反射光の色調変化がわずかに認められる
△ :部分的に反射光の色調変化が認められる
△×:全体的に反射光の色調変化が認められる
× :全体的に反射光の大きな色調変化が認められる
厚さ120μmの長尺のポリビニルアルコールフィルムを、一軸延伸(温度110℃、延伸倍率5倍)した。これをヨウ素0.075g、ヨウ化カリウム5g、水100gの比率からなる水溶液に60秒間浸漬し、次いでヨウ化カリウム6g、ホウ酸7.5g、水100gの比率からなる68℃の水溶液に浸漬した。これを水洗、乾燥し長尺の偏光膜を得た。
次いで、下記工程1〜5に従って、偏光膜と偏光板用保護フィルムとを貼り合わせて偏光板を作製した。
B:近くの蛍光灯の写りこみはやや気になるが、遠くは気にならず、フォントの大きさ8以下の文字もなんとかと読める
C:遠くの蛍光灯の写りこみも気になり、フォントの大きさ8以下の文字を読むのは困難である
D:蛍光灯の写りこみがかなり気になり、写り込みの部分はフォントの大きさ8以下の文字を読むことはできない
評価の結果、本発明の試料はB以上であり、比較試料より良好であった。
Claims (27)
- (a)平均粒径10〜200nmのコア/シェル構造を有する無機微粒子、(b)金属化合物及び(c)電離放射線硬化型樹脂を含有し、かつ、屈折率が1.55〜1.75であることを特徴とする中屈折率組成物。
- コアの主成分がルチル型の酸化チタン、シェルの主成分がアルミナ、シリカ、ジルコニアから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の中屈折率組成物。
- 無機微粒子の平均粒径が50〜150nmであることを特徴とする請求項1または2記載中屈折率組成物。
- 金属化合物がチタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、ケイ素アルコキシド及びそれらのキレート化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- キレート化合物を形成するキレート化剤が、分子量1万以下の、アルカノールアミン類、グリコール類、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項4記載の中屈折率組成物。
- 金属化合物の添加量が金属酸化物に換算して5質量%未満であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- 電離放射線硬化型樹脂が、分子中に重合可能な不飽和結合を2個以上有するアクリル系化合物を主成分とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- アクリル系化合物が、ペンタエリスリトール多官能アクリレート、ジペンタエリスリトール多官能アクリレート、ペンタエリスリトール多官能メタクリレート、ジペンタエリスリトール多官能メタクリレートよりなる群から選ばれる化合物であることを特徴とする請求項7記載の中屈折率組成物。
- 電離放射線硬化型樹脂が、分子中に水酸基を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- 光重合開始剤を電離放射線硬化型樹脂に対して10〜30質量%含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- 電離放射線硬化型樹脂の添加量が50質量%未満であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- アクリル樹脂またはメタクリル樹脂を1〜20質量%含有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- アクリル樹脂またはメタクリル樹脂のTgが30℃以下であることを特徴とする請求項12記載の中屈折率組成物。
- アクリル樹脂またはメタクリル樹脂の分子量が10万〜50万であることを特徴とする請求項12または13記載の中屈折率組成物。
- シランカップリング剤を1〜40質量%含有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項記載の中屈折率組成物。
- (a)平均粒径10〜200nmのコア/シェル構造を有する無機微粒子、(b)金属化合物及び(c)シランカップリング剤を含有し、かつ、屈折率が1.75〜1.90であることを特徴とする高屈折率組成物。
- コアの主成分がルチル型の酸化チタン、シェルの主成分がアルミナ、シリカ、ジルコニアから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項16記載の高屈折率組成物。
- 無機微粒子の平均粒径が50〜150nmであることを特徴とする請求項16または17記載の高屈折率組成物。
- 金属化合物がチタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、ケイ素アルコキシド及びそれらのキレート化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項16〜18のいずれか1項記載の高屈折率組成物。
- キレート化合物を形成するキレート化剤が、分子量1万以下の、アルカノールアミン類、グリコール類、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項19記載の高屈折率組成物。
- 金属化合物の添加量が金属酸化物に換算して20質量%未満であることを特徴とする請求項16〜20のいずれか1項記載の高屈折率組成物。
- 基材の少なくとも一方の面に、ハードコート層/高屈折率層/低屈折率層あるいは、ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層を順次積層してなる多層構成の反射防止積層体において、該高屈折率層が請求項16〜21のいずれか1項記載の高屈折率組成物、該中屈折率層が請求項1〜15のいずれか1項記載の中屈折率組成物からなることを特徴とする反射防止積層体。
- 中屈折率層に添加される金属化合物がキレート化合物であり、高屈折率層に添加される金属化合物が金属アルコキシドであることを特徴とする請求項22記載の反射防止積層体。
- 電離放射線硬化型樹脂を含む層の隣接層に酸化防止剤を含有することを特徴とする請求項22または23記載の反射防止積層体。
- 基材を構成する支持体が紫外線吸収剤を含有するセルロース系樹脂であることを特徴とする請求項22〜24のいずれか1項記載の反射防止積層体。
- 請求項22〜25のいずれか1項記載の反射防止積層体を有することを特徴とする偏光板。
- 請求項26記載の偏光板を有することを特徴とする画像表示装置。
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