JP2006268067A - タッチパネル用高精細フィルム - Google Patents

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Abstract

【課題】 手や指による押圧により発生するニュートンリングを防止し、画面上のぎらつきを防止することができるタッチパネル用高精細フィルムを提供する。
【解決手段】 表面を修飾されたシリカにて微細な凹凸が形成されたフィルムであって、微細な凹凸を形成する化合物として、重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物により表面修飾されたシリカを用いる。反応させる際の配合割合は重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物100重量部に対して、未修飾シリカを0.5〜50重量部とする。未修飾シリカは不定形シリカ、真球シリカ、単分散性の真球シリカを用いる。
【選択図】 なし

Description

本発明は透明タッチパネル等に好適なフィルムに関し、詳しくはニュートンリングの発生を防止できるタッチパネル用高精細フィルムに関する。
近年、画像表示素子として液晶表示装置が注目されており、携帯用の電子手帳、情報端末機などに利用されている。これらの入力装置としては、液晶表示素子の上に透明なタッチパネルを載せたものが知られており、構造的には、透明導電性フィルムと基盤とが適当な隙間を設けて隔てられ、タッチ側のパネル面を指やペン等で押圧すると、必要な情報が電気的な信号として入力され、その結果は画面に表示されるようになっている。
しかしながら、指やペン等による押圧操作によりタッチパネルと基盤とが密着した際、どちららかの表面に歪みが生じ、反射光の干渉に起因して、タッチ点を中心に虹色の縞模様、いわゆるニュートンリングと称せられる干渉縞が見られ、視認性が悪くなることがある。
このような問題に対処するため、透明導電性フィルムに使用される透明高分子フィルムには、その裏面にエンボス加工により特定範囲の中心線平均粗さ(Ra)、及び最大高さ(Rmax)を有する微細な凹凸を無数に賦形し、干渉縞の発生を抑制する方法や、また、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などをバインダー成分として、酸化アルミ、酸化チタン、シリカ等の微粉末を混合し、フィルム裏面に塗布、乾燥、硬化することで微細な凹凸を形成し、干渉縞を抑制する方法が開示されている。
特開昭63−289732号公報 特開平8−77871号公報 特開平7−169367号公報
しかしながら、エンボス加工といった物理的手段を用いると設備的に大がかりになり、また、微粉末を混入した塗料を用いると、硬化後の粒子の均一性が悪く、画面上でのぎらつきが生じるといった問題があった。このぎらつきは高精細化されたカラー画面の特に白色部分で顕著であり、利用者に不快感を与えていた。
本発明はかかる状況に鑑み検討されたもので、操作者による手や指による押圧により発生するニュートンリングを防止するフィルムを提供することを目的とするもので、透明フィルムに、重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物により表面を修飾されたシリカによる微細凹凸層が形成されてなることを特徴とするタッチパネル用高精細フィルム、該表面修飾されたシリカは、該重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物の固形分100重量部に対して、仕込みのシリカを0.5〜50重量部配合し、反応させてなることを特徴とする請求項1記載のタッチパネル用高精細フィルムである。
本発明では、シリカの表面を重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物により修飾処理したものフィルムに塗布して、形成された微細な凹凸は、反射光を分散する層となり、ニュートンリングの発生を抑制できる上、しかも表面修飾されたシリカは分散性が著しく向上し、フィルム上の粒子分布状態を均一化することができ、画面上のぎらつきを防止することができる。以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において用いられるフィルムは、タッチパネル用に透明なプラスチックフィルムであれば特に限定はなく、例えば、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、トリアセチルセルロースフィルム、アセチルセルロースブチレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリメチルペンテルフィルム、ポリスルフォンフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム、ポリエーテルスルフォンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリイミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、アクリルフィルム等を挙げることができる。なかでも、耐候性、加工性、寸法安定性などの点から二軸延伸処理されたポリエステルフィルムが好ましく用いられる。フィルムの厚みは概ね25μm〜250μmであればよい。
前記のフィルムには、表面修飾されたシリカを含む樹脂との密着性を向上させる目的で、プライマー処理を施したり、サンドブラスト法や溶剤処理法などによる表面の凹凸化処理、あるいはコロナ放電処理、クロム酸処理、オゾン・紫外線照射処理などの表面の酸化処理などの表面処理を施すことができる。その他、フィルムの表面はタッチパネル用途として傷が付きにくくするためハードコート処理や、外光の反射を抑制するため防眩処理等が施される。
本発明に用いる微細凹凸を形成するために用いられる表面修飾されたシリカは、乾式シリカ、湿式シリカ等のシリカ微粒子を、重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物によりウレタン結合したものである。
前記の乾式シリカ、湿式シリカの内でも湿式シリカの方が表面に多数の水酸基を有しているため特に好ましく、湿式シリカの表面を有機物により修飾させることにより沈降安定性、分散性が向上し、凝集を防ぐものとなる。シリカの平均粒子径は0.1〜10μm、好ましくは0.2〜3.0μmのものが用いられる。平均粒子径の大きいシリカを用いた場合は、ディスプレイ表面から見た外観が劣るだけでなく、本発明で目的とする良好なアンチニュートン性を発現することができない。また、平均粒子径の小さいシリカを用いた場合も、アンチニュートン性を発現することができない。
更に、表1の評価結果から明らかなように、湿式シリカの中でも不定形シリカよりも平均粒子径0.2〜5.0μmの真球シリカ(実施例3)、更に好ましくは平均粒子径0.2〜5.0μmの単分散性真球シリカ(実施例4)が、ぎらつき感がなく好ましい。ここで単分散性真球シリカとは粒度分布が狭いものをいい、平均粒子径はコールター・カウンター法で測定した値である。
前記のシリカの表面を修飾するために用いられる重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物は、同一分子内に重合性不飽和基とイソシアネート基を有する化合物、具体的には、アクリロイルイソシアナート、メタクリロイルイソシアナート、アクリル酸2−イソシアナートエチル、メタクリル酸2−イソシアナートエチル等が例示される。
或いは、分子中に2つ以上のイソシアネート基を有し、その少なくとも1つのイソシアネート基に重合性不飽和基が導入されてイソシアネート基と重合性不飽和基とをもつ化合物であり、重合性不飽和基としては、ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基が挙げられる。尚、本明細書で、「(メタ)アクリロイル」とは、「アクリロイル、又はメタクリロイル」を意味する。
二つ以上のイソシアネート基を含有する化合物として、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,4−キシリレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタントリイソシアネート、3,3’−ジメチルフェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、メチレンビス(4−シクロヘキシルイソシアネート)、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ビス(2−イソシアネートエチル)フマレート、6−イソプロピル−1,3−フェニルジイソシアネート、4−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,5(又は6)−ビス(イソシアネートメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、トリエチレンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、トリエチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートのオリゴマー、ヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット体、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ヘキサメチレンジイソシアネートのウレトジオン、イソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体等が挙げられる。また、これらのポリイソシアネートは、単独或いは二種類以上を組み合わせて用いることができる。
上記ポリイソシアネートの少なくとも1つ以上のイソシアネート基に導入する重合性不飽和基を有する化合物は、水酸基含有モノマーなどが挙げられる。単官能アクリレートとして2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートなどがあげられる。多官能アクリレートとしてトリメチロールプロパンジアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパンジアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートなどの水酸基含有モノマーなどが挙げられる。
イソシアネート基に導入する重合性不飽和基を有する水酸基含有モノマーは多官能アクリレートが好ましい。これはアクリレート密度を上げ、有機物の架橋度を上げることで硬さ特性をより引き出すことができるからである。官能基数は3〜6が望ましく、6官能より多いと低出力ランプでの硬化が可能となるが塗工、硬化後に不飽和基が残存し変色など耐光性に欠け、逆に3官能より少ないと高出力ランプが必要となり架橋密度低下につながり硬さ特性を引き出すことが困難となる。
また、水酸基以外のイソシアネート基と反応する重合性不飽和基を持つ化合物としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、ケイヒ酸、マレイン酸、フマル酸、2−(メタ)アクリロキシプロピルヘキサヒドロゲンフタレ−ト、2−(メタ)アクリロキシエチルヘキサヒドロゲンフタレ−ト等の不飽和脂肪族カルボン酸類、2−(メタ)アクリロキシプロピルフタレ−ト、2−(メタ)アクリロキシプロピルエチルフタレ−ト等のカルボキシル基を有する不飽和芳香族カルボン酸、ビニルオキシエチルアミン、ビニルオキシドデシルアミン、アリルオキシプロピルアミン、2−メチルアリルオキシへキシルアミン、ビニルオキシ−(2−ヒドロキシ)ブチルアミン等のアミノ基含有モノマーなども使用することができる。これらの重合性不飽和基を有する化合物は、単独或いは二種類以上を組み合わせて用いることができる。
上記ポリイソシアネートへの重合性不飽和基を導入するための反応、及び上記シリカと上記イソシアネート基との反応を促進させるため、触媒を添加することもできる。例えば、ナフテン酸銅、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛、ラウリル酸ジn−ブチルスズ、トリエチルアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、2,6,7−トリメチル−1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンなどのウレタン化触媒を、反応物の総量100重量部に対して0.01〜1重量部用いるのが好ましい。
また、上記ポリイソシアネートへの重合性不飽和基を導入するための反応は、ウレタン触媒の存在下で、イソシアネート基に対して不活性な溶剤、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシプロピオネートなどのグリコールエーテルエステル系溶剤、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、フルフラール等の極性溶剤の1種または2種以上を使用して行われる。
イソシアネート基とシリカとの反応途中において、IRもしくはアミン滴定を行い経時的に残存イソシアネート基の濃度を測定し変化が見られなくなったところを終点とする。残存イソシアネート基がある場合は過剰のイソシアネート基をブロックするために、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類や前記のイソシアネート基と反応可能な化合物を添加してもよい。残存イソシアネート基が存在すると保存性の低下につながる。
乾式シリカ、湿式シリカ等のシリカと表面修飾用の樹脂と反応させる際の配合比は、樹脂硬化物中の固形分比で0.5重量%以上、好ましくは1〜50重量%である。下限に満たないとアンチニュートン効果が小さく、上限を超えると凝集しやすく、沈降安定性が悪くなる。
その他、必要に応じて帯電防止剤、導電性高分子、金属酸化物等を添加してもよく、帯電防止剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノール、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、脂肪酸ポリエチレングリコールエステル、脂肪酸ソルビタンエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸ソルビタンエステル、脂肪酸グリセリンエステル、アルキルポリエチレンイミン等を挙げることができる。カチオン系としてアルキルアミン塩、アルキル第4級アンモニウム塩、アルキルイミダゾリン誘導体等を挙げることができる。またエチレンオキサイドを骨格に持つアクリレート化合物なども使用することができる。
導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリ3,4−エチレンジオキシチオフェン及びこれらの誘導体を使用することができる。
金属酸化物としては、アンチモンドープ型酸化錫(ATO)、錫ドープ型酸化インジウム(ITO)、アルミニウムドープ型酸化亜鉛、アンチモン副酸化物などを使用することができる。
また、その他にリチウムイオンなどの金属イオンを混合するイオン伝導型の帯電防止剤も用いることができる。
フィルムに0.1〜10μm程度の微細な凹凸を形成する手段としては、グラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法など通常公知の方法で塗布して、硬化させればよい。
更に、重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物により表面を修飾されたシリカに、ラジカル重合性化合物を混合し、反応させて強度を上げても良い。ラジカル重合性化合物としては、アクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステル、不飽和ニトリルモノマー、不飽和カルボン酸、アミド基含有モノマー、メチロール基含有モノマー、アルコキシメチル基含有モノマー、エポキシ基含有モノマー、多官能性モノマー、ビニルエステル、オレフィンなど分子鎖中に反応性二重結合をもつ化合物が挙げられる。
アクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルの例としてメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレートなどが挙げられる。
不飽和ニトリルモノマーの例としてアクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
不飽和カルボン酸の例としてアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、モノアルキルイタコネート等がある。
上記以外のラジカル重合性化合物も必要に応じて組み合わせてもよい。例えばアミド基含有モノマー、具体的にはアクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−メチレンビスアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド、マレイン酸アミド、マレイミド、メチロール基含有モノマー、具体的にはN−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジメチロールアクリルアミド、ジメチロールメタクリルアミド、アルコキシメチル基含有モノマー、具体的にはN−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミド、エポキシ基含有モノマー、具体的にはグリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル、メチルグリシジルアクリレート、メチルグリシジルメタクリレート、多官能性モノマー、具体的にはジビニルベンゼン、ポリオキシエチレンジアクリレート、ポリオキシエチレンジメタクリレート、ポリオキシプロピレンジアクリレート、ポリオキシプロピレンジメタクリレート、ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、α,β−エチレン性不飽和ジカルボン酸のモノまたはジエステル、例えばマレイン酸モノまたはジブチル、フマル酸モノまたはジオクチル、ビニルエステル具体的には酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、オレフィン例えばブタジエン、イソプレン、塩素含有ビニルモノマー、例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン、クロロプレン、その他スチレンなどを挙げることができる。
これら反応性二重結合をもつ化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
紫外線や電子線の電離放射線による重合の際に用いる開始剤としては、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、3−メチルアセトフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキシドなどが挙げられ、市販品としてはIrgacure184、369、651、500、907、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24−61(以上、チバガイギー製);LucirinLR8728(BASF製);Darocure1116、1173(以上、メルク製);ユベクリルP36(UCB製)などが挙げられる。
以下、本発明を実施例、比較例に基づき詳細に説明するが、具体例を示すものであって特にこれらに限定するものではない。
実施例1
トルエン77重量部に対し、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート(HEMA)28重量部に等モルのイソホロンジイソシアネート(IPDI)49重量部、触媒としてDBTDLを0.01重量部加え、HEMA−IPDIモノマーを得た。このモノマーに対し SiO10重量部(平均粒子径2.8μm、東ソー・シリカ株式会社 E−200A)添加し24時間、室温で撹拌後、イソプロパノールを加えた。IRにてイソシアネート基の反応の確認を行い、エバボレーターで未反応のイソプロパノールを除去してシリカ含有単量体を得た。
次いで、上記のコロイダルシリカ含有単量体100部に対し、開始剤としてIrgacure907を3重量部加えた混合溶液を188μmのPET(ポリエチレンテレフタレート:東レ(株)製ルミラー(商品名))フィルムに硬化後のドライ膜厚が2.5μmとなるように塗布して、80W/cmの水銀灯で、300mJの紫外線処理を行いタッチパネル用高精細フィルムを得た。
実施例2
トルエン100重量部に対し、SiO10重量部(平均粒子径2.8μm、の不定形シリカ 東ソー・シリカ株式会社 E−200A)に、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(MOI)(分子量155/昭和電工(株)製)90重量部と触媒としてジラウリン酸ジ−n−ブチル錫(DBTDL)を0.1重量部加え、室温において24時間撹拌しの固形分50%の組成物を得た。
次いで、この組成物100重量部に対し、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学製 A−TMMT)100重量部と、粘度調整のための希釈剤としてトルエン100重量部を混合した溶液を添加し、シリカ含有単量体を得た。
次いで、光反応開始剤としてIrgacure184を5重量部加えた混合溶液を188μmのPET(ポリエチレンテレフタレート:東レ株式会社製 ルミラー(商品名))フィルムに硬化後のドライ膜厚が2.5μmとなるように塗布して、80W/cmの水銀灯で、300mJの紫外線処理を行いタッチパネル用高精細フィルムを得た。
実施例3
実施例1において平均粒子径2.8μmの不定形シリカを平均粒子径3.1μm(株式会社トクヤマ UF−310)の真球シリカに代えた以外は同様に実施した。
実施例4
実施例1において平均粒子径2.8μmの不定形シリカを平均粒子径2.5μmの単分散性真球シリカ(株式会社日本触媒 KE−P250)に代えた以外は同様に実施した。
(微粉末シリカの配合が下限未満の場合)
比較例1
実施例1において不定形シリカを0.1重量部配合した以外は同様に実施した。
(微粉末シリカの配合が上限を越える場合)
比較例2
実施例1において不定形シリカを55重量部配合した以外は同様に実施した。
(通常のシリカの場合)
比較例3
実施例1と同様の不定形シリカをペンタエリスリトールテトラアクリレート(新中村化学製 A−TMMT)に分散して用いた以外は同様に実施した。
評価方法
凝集;硬化させた塗工フィルムの表面を実体顕微鏡により観察し、粒子の分布状態を確認した。
光干渉による色縞(色縞);透明タッチパネルを作製し、表面シート側から指で圧した場合の目視判定により行った。
ぎらつき;全面に緑色を表示させた液晶ディスプレイ表面上に作成した高精細フィルムを置き、30cm離れたところから見て特定の部分の輝度が高くなる不自然な「輝き」を目視により確認した。
1:不自然な輝きが全くない。
2:不自然な輝きが極めて少ない。
3:不自然な輝きが少ない。
4:不自然な輝きがあるが画面が見づらくはない。
5:不自然な輝きがあり、画面中に見づらい個所があり、実用上、問題が
生じるレベルである。
6:不自然な輝きが多く、全体的に画面が見づらい。

Claims (3)

  1. 透明フィルムに、重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物により表面を修飾されたシリカによる微細凹凸層が形成されてなることを特徴とするタッチパネル用画像高精細性フィルム。
  2. 該表面修飾されたシリカは、該重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物の固形分100重量部に対して、仕込みのシリカを0.5〜50重量部配合し、反応させてなることを特徴とする請求項1記載のタッチパネル用高精細フィルム。
  3. 該表面修飾されたシリカが、該重合性不飽和基及びイソシアネート基を含む化合物の固形分100重量部に対して、仕込みのシリカを0.5〜50重量部配合し、更に重合性化合物を混合し、反応させてなることを特徴とする請求項1記載のタッチパネル用高精細フィルム。
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