JP2007086455A - 反射防止積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 透明基材上に、少なくとも光透過性のハードコート層、該ハードコート層より屈折率の低い光透過性の低屈折率層をこの順で形成した層を有する反射防止積層体である。該ハードコート層は、平均粒子径が1〜30nmで屈折率が1.60以上であり、粒度分布範囲が平均粒子径±5nm以下の範囲にある金属酸化物超微粒子が、硬化したバインダー中に均一に混合されてなる硬化層であることを特徴とする、反射防止積層体である
【選択図】 なし
Description
金属酸化物超微粒子の平均粒子径:
本発明の反射防止積層体におけるハードコート層に使用される金属酸化物超微粒子の平均一次粒子径は1〜30nm、好ましくは3〜20nm、より好ましくは5〜15nmである。平均一次粒子径が1nm以下では高屈折率なものは得られず、屈折率向上に寄与しない。30nm以上では厚膜化した際にヘイズが上昇するため好ましくない。
例えばより好ましい平均粒子径である15nmの場合でも、粒度分布の範囲が±5nm以上となるとヘイズ上昇の原因となる粒子径のものが含まれることとなる。すなわち、粒度分布の範囲が±5nm以上となると粒子径が30nmを超える粒径の大きな金属酸化物超微粒子がハードコート層に含まれる原因となり、粒子径が30nmを超える金属酸化物超微粒子により光が散乱されることになり、反射防止積層体のヘイズ値が上昇することから、透明性を著しく損なう。特に、ハード性能を上げるためにハードコート層を厚膜にするような場合には、このような粒径の大きな金属酸化物超微粒子の存在は透明性を著しく損なう。
平均一次粒子径、粒度分布、及び屈折率が前記した範囲のものであれば、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO)、スズをドープした酸化インジウム(ITO)、亜鉛をドープした酸化インジウム(IZO)、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、及び、フッ素をドープした酸化スズ(FTO)よりなる群から選ばれる金属酸化物超微粒子を採用することができる。これらの金属酸化物のうち、イットリウムが元素比で10モル%以下の比率でドープされている金属酸化物超微粒子、特に、イットリウムが元素比で10モル%以下の比率でドープされている酸化ジルコニア超微粒子は、粒子径が10nmで且つ粒度分布がシャープであるため、バインダー中に添加し、膜厚がハードコートに必要な3μm以上であっても、粒子の凝集によって引き起こされる可視光域の散乱が無く、多量に添加しても透明で高屈折率なハードコート層が得られる。イットリウム元素比が10モル%以上ドープされている金属酸化物超微粒子は粒度分布が広がりだし、また屈折率が低下するため好ましくない。
ハードコート層に使用される金属酸化物超微粒子としては、金属酸化物超微粒子の表面が極性基を有する有機化合物、及び/又は有機金属化合物で処理されていることが望ましい。
a)リン酸モノエステル、リン酸ジエステルあるいはリン酸基含有有機化合物例
a−1 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OPO(OH)2
a−2 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OPO(OH)2
a−3 H2 C=CHCOOC2 H4 OCOC5 H10OPO(OH)2
a−4 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OPO(OH)2
a−5 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OPOCl2
a−6 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 CH{OPO(OH)2 )2
a−7 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OPO(ONa)2
a−8 H2 C=CHCOOC2 H4 OCO(1,4−ph)C5 H10OPO(OH)2
a−9 (H2 C=C(CH3 )COO)2 CHC2 H4 OCOC5 H10OPO(OH)2
a−10 H2 C=CHPO(OH)2
b)硫酸モノエステルあるいはスルホン酸基含有有機化合物例
b−1 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OSO3 H
b−2 H2 C=C(CH3 )COOC3 H6 SO3 H
b−3 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OSO3 H
b−4 H2 C=CHCOOC2 H4 OCOC5 H10OSO3 H
b−5 H2 C=CHCOOC12H24(1,4−ph)SO3 H
b−6 H2 C=C(CH3 )COOC2 H4 OCOC5 H10OSO3 Na
c)カルボン酸基含有有機化合物例
c−1 H2 C=CHCOO(C5 H10COO)2 H
c−2 H2 C=CHCOOC5 H10COOH
c−3 H2 C=CHCOOC2 H4 OCO(1,2−ph)COOH
c−4 H2 C=CHCOO(C2 H4 COO)2 H
c−5 H2 C=C(CH)COOC5 H10COOH
c−6 H2 C=CHCOOC2 H4 COOH
ここでphはフェニレン基を示す。
具体的には、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3− アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミエチル)3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−エトキシエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。
具体的には、味の素(株)より市販されている、製品名プレンアクトKR−TTS、KR−46B、KR−55、KR−41B、KR−38S、KR−138S、KR−238S、338X、KR−44、KR−9SA、KR−ET等が例示でき、更に、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラn−プロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テトラsec−ブトキシチタン、テトラtert−ブトキシチタン等の金属アルコキシドも使用することができる。
本発明の反射防止積層体におけるハードコート層を形成するためのバインダー樹脂には、電離放射線硬化性樹脂が好ましく用いられる。
ハードコート層において用いられる電離放射線硬化型バインダー成分は、1分子中に少なくとも1つ以上の水素結合形成基と1つ以上の電離放射線で硬化する官能基(単に「電離放射線硬化性基」と呼ぶことがある)を有する化合物が含まれることが望ましい。このように、電離放射線で硬化する電離放射線硬化性基の単独、あるいは硬化剤によって熱硬化する水素結合形成基とを有するので、該バインダー成分を含有する塗工液を被塗工体の表面に塗布し、乾燥し、電離放射線の照射、または電離放射線の照射と加熱を行うと、塗膜内に架橋結合等の化学結合を形成し、塗膜を効率よく硬化させることができる。
本発明において「水素結合形成基」とは、加熱によって同じ官能基同士または他の官能基との間で重合または架橋等の大分子量化反応を進行させて硬化させることができる官能基であり、例えば、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、等を例示することができる。
上記の電離放射線硬化型樹脂組成物に好ましく使用されるモノマー類としては、本質的に、あるいは合成時に副生され、モノマーの一部として混在する水酸基等の水素結合形成基を持つものが、一分子中に電離放射線硬化性基と水素結合形成基とを併せ持つため好ましい。これらのうち、エチレン性不飽和基を有するモノマーには、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、及び、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が望ましい。
また、本発明において架橋性反応基とは、上記化合物に限らず上記官能基が分解した結果反応性を示すものであってもよい。
本発明の反射防止積層体におけるハードコート層としての前記硬化層により形成された高屈折率層及び/又は中屈折率層は、防眩性を付与するための微細凹凸表面が形成されることにより防眩層を兼ねることができる。
30≦Sm≦200
0.90≦Rz≦1.60
1.3≦θa≦2.5
0.3≦R≦10
を同時に満たすものが好ましい。
本発明の反射防止積層体の層構成の形態として、透明基材上に、光透過性の高屈折率層、光透過性の中屈折率層、光透過性の低屈折率層を有し、該高屈折率層、該中屈折率層及び該低屈折率層は、屈折率の高低が交互に入れ替わり且つ該低屈折率層が最も鑑賞面側に位置するように積層されたものであり、該高屈折率層及び該中屈折率層のうち少なくとも一つが前記ハードコート層であることが望ましい。本発明の反射防止積層体を構成する層の一つとして前記いずれかの層に隣接して透明導電層を設けることができる。
本発明の反射防止積層体における低屈折率層は、水素結合形成基を含有する低屈折率層であって、バインダー成分と平均粒子径5nm〜300nmの微粒子とを含むナノポーラス構造を有することが望ましい。低屈折率層のバインダー樹脂は、低屈折率層に水素結合形成基を含有するものが望ましく、例えば、フッ素含有モノマー及び/又はポリマーを含む電離放射線硬化型樹脂組成物の硬化物を挙げることができる。水素結合形成基の例には前記ハードコート層に用いた電離放射線硬化型樹脂組成物に導入した水素結合形成基が挙げられる。
本発明の反射防止積層体における低屈折率層は、前記微粒子を含む低屈折率層の微粒子の形態、構造、凝集状態、塗膜内部での微粒子の分散状態により、内部、及び/又は表面の少なくとも一部にナノポーラス構造を有することが望ましい。
帯電防止性あるいは静電性を付与する目的で、水素結合形成基を含有する透明導電層を設ける場合には、ポリチオフェン及び/又はポリアニリンを含む電離放射線硬化型及び/又は熱硬化型バインダーの硬化物を導電層とすることができる。導電層は、基材フィルム上に設けてもよく、低屈折率層の最表面に反射防止膜の性能に影響を与えない膜厚30nm以下の範囲で設けることができる。
本発明による反射防止積層体を構成する光透過性の透明基材は、板状であってもフィルム状であっても良い。好ましい基材としては、例えば、トリアセテートセルロース(TAC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース、ポリエーテルサルホン、アクリル系樹脂;ポリウレタン系樹脂;ポリエステル;ポリカーボネート;ポリスルホン;ポリエーテル;トリメチルペンテン;ポリエーテルケトン;(メタ)アクリロニトリル;環状ポリオレフィン等の各種樹脂で形成したフィルム等を例示することができる。基材の厚さは、通常30μm〜200μm程度であり、好ましくは50μm〜200μmである。
ビューラー株式会社製ナノサイズ・ジルコニア Z−W4s(商品名;イットリアドーピング量:4モル%;平均粒子径8nm;固形分10重量%の水分散液)、及びビューラー株式会社製Z−W0s(商品名;イットリア未ドープ;平均粒子径10nm;固形分10重量%の水分散液)を限外濾過膜を用いて溶媒をメタノールに置換した後、ロータリーエバポレーターを用いてメタノールからメチルエチルケトンに溶媒置換を行い、ジルコニア微粒子20重量%の分散液を得た。
日機装製粒度分布測定装置マイクロトラックを用いて、上記工程1.で用いた2点の水分散液(Z−W4s水分散液、Z−W0s水分散液)、及び上記工程1.で得られた2点の溶媒置換後のメチルエチルケトン分散液(Z−W4sMEK分散液、Z−W0sMEK分散液)の粒度分布を測定した。
粒度分布の結果を下記の表1に示す。
下記の組成の成分を配合してハードコート層形成用組成物を調製した。
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA:略語) 5.0質量部
イルガキュア184(商品名、チバスペシャリティケミカルズ社製)0.25質量部
Z−W4sの20重量%メチルエチルケトン分散液(金属酸化物微粒子の屈折率1.75) 25質量部
厚み80μmのトリアセテートセルロース(TAC)フィルム上に,上記組成のハードコート層形成用組成物をバーコーティングし、乾燥により溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)製,光源Hバルブ)を用いて、照射線量60mJ/cm2 で紫外線照射を行い,ハードコート層を硬化させて、膜厚約5μmのハードコート層(屈折率:1.60)を有する、基材/ハードコート層フィルムを得た。
下記の組成の成分を配合して低屈折率層形成用組成物を調製した。
中空シリカゾル(触媒化成工業製OSCAL(商品名、微粒子の屈折率1.30);メチルイソブチルケトン20重量%分散液) 12.85質量部
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA) 1.43質量部
イルガキュア184(商品名、チバスペシャリティケミカルズ社製) 0.1質量部
メチルイソブチルケトン 85.22質量部
前記工程4で得られた基材/ハードコート層フィルム上に、上記工程5で得られた低屈折率層形成用組成物をバーコーティングし、乾燥させることにより溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン(株)、光源Hバルブ)を用いて,照射線量200mJ/cm2 で紫外線照射を行い、塗膜を硬化させて、基材/ハードコート層/低屈折率層の反射防止フィルムを得た。低屈折率層の屈折率は1.38であった。本実施例の反射防止フィルムの最低反射率、ヘイズ値、耐スチールウール試験の結果を下記の表2に示す。
ビューラー株式会社製Z−W0s(商品名;イットリア未ドープ;平均粒子径10nm;固形分10重量%の水分散液)のメチルエチルケトン分散液を用いた以外は前記実施例と同様の手法で反射防止フィルムを作製した。本比較例の反射防止フィルムの最低反射率、ヘイズ値、耐スチールウール試験の結果を下記の表2に示す。
Claims (20)
- 透明基材上に、少なくとも光透過性のハードコート層、該ハードコート層より屈折率の低い光透過性の低屈折率層をこの順で形成した層を有する反射防止積層体において、
該ハードコート層は、平均粒子径が1〜30nmで屈折率が1.60以上であり、粒度分布範囲が平均粒子径±5nm以下の範囲にある金属酸化物超微粒子が、硬化したバインダー中に均一に混合されてなる硬化層であることを特徴とする、反射防止積層体。 - 前記ハードコート層は、必須成分として、
(1)平均粒子径が1〜30nmで屈折率が1.60以上であり、粒度分布範囲が平均粒子径±5nm以下の範囲にある金属酸化物超微粒子、
(2)電離放射線硬化性のバインダー成分、
(3)有機溶剤、
を含有するコーティング組成物を、透明基材上に直接又は他の層を介して塗工し硬化させてなる塗膜であることを特徴とする、請求項1に記載の反射防止積層体。 - 前記金属酸化物超微粒子は、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ、アンチモンをドープした酸化スズ(ATO)、スズをドープした酸化インジウム(ITO)、亜鉛をドープした酸化インジウム(IZO)、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)、及び、フッ素をドープした酸化スズ(FTO)よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項1又は2に記載の反射防止積層体。
- 前記金属酸化物超微粒子にイットリウムが元素比で10モル%以下の比率でドープされていることを特徴とする請求項3に記載の反射防止積層体。
- 前記金属酸化物超微粒子の表面が極性基を有する有機化合物、及び/又は有機金属化合物で処理されていることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記極性基を有する有機化合物が、リン酸基、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、スルホン酸基、硫酸モノエステル、カルボン酸基、これらの塩若しくはこれらの酸塩化物を有する有機化合物から選ばれた一種以上を含むことを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記有機金属化合物が、シランカップリング剤及び/又はチタネートカップリング剤からなることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記バインダーの少なくとも一部は、水素結合形成基を有するバインダー成分の硬化物であることを特徴とする、請求項1に記載の反射防止積層体。
- 前記水素結合形成基は、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、及び、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ことを特徴とする、請求項8に記載の反射防止積層体。
- 光透過性の高屈折率層、光透過性の中屈折率層、光透過性の低屈折率層を有し、該高屈折率層、該中屈折率層及び該低屈折率層は、屈折率の高低が交互に入れ替わり且つ該低屈折率層が最も鑑賞面側に位置するように積層された反射防止積層体であって、該高屈折率層及び該中屈折率層のうち少なくとも一つが前記ハードコート層であることを特徴とする、請求項1乃至9のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記高屈折率層及び/又は前記中屈折率層は、膜厚が0.05〜20μmで、屈折率が1.55〜2.00で、且つ、JIS−K7361に規定されるヘイズ値が前記基材だけのヘイズ値と変わらないか又は前記透明基材だけのヘイズ値との差が10%以内であることを特徴とする、請求項10に記載の反射防止積層体。
- 前記高屈折率層及び/又は前記中屈折率層は、防眩性を付与するための微細凹凸表面を有する防眩層を兼ねることを特徴とする、請求項10又は11に記載の反射防止積層体。
- 前記微細凹凸表面は前記高屈折率層及び/又は前記中屈折率層の内部にフィラーを分散することにより付与されていることを特徴とする、請求項12に記載の反射防止積層体。
- 前記フィラーの屈折率と、前記高屈折率層及び/又は前記中屈折率層のバインダーの屈折率との差Δnが0.01≦Δn≦0.5であり、且つ、フィラーの平均粒径dが0.1μm≦d≦10μmであることを特徴とする、請求項13に記載の反射防止積層体。
- 前記ハードコート層として形成された高屈折率層及び/又は前記中屈折率層は、水素結合形成基を残した硬化物からなるバインダーを含有していると共に、該ハードコート層に隣接して、水素結合形成基を含有する高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層又は透明導電層がウエットコーティング法により形成されていることを特徴とする、請求項10乃至14のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記水素結合形成基を含有する低屈折率層は、バインダー成分と平均粒子径5nm〜300nmの微粒子とを含むナノポーラス構造を有することを特徴とする請求項15に記載の反射防止積層体。
- 前記水素結合形成基を含有する低屈折率層は、フッ素含有モノマー及び/又はポリマーを含む電離放射線硬化型バインダーの硬化物よりなることを特徴とする請求項15に記載の反射防止積層体。
- 前記低屈折率層の膜厚が、0.05〜0.15μmの範囲である、請求項1乃至17のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 前記低屈折率層の表面を、#0000番のスチールウールを用いて10回擦ったときの、該低屈折率層のヘイズ値の変化が認められる最低荷重量が200g以上である、請求項1乃至18のいずれか1項に記載の反射防止積層体。
- 水素結合形成基を含有する透明導電層として、ポリチオフェン及び/又はポリアニリンを含む電離放射線硬化型及び/又は熱硬化型バインダーの硬化物よりなることを特徴とする請求項15に記載の反射防止積層体。
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