JP2007234424A - 透明導電性フィルムおよびタッチパネル - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐擦傷性の良好な、透明導電性フィルムを提供すること。
【解決手段】 透明なフィルム基材の一方の面にハードコート層を有し、透明なフィルム基材の他方の面には透明導電性薄膜を有する透明導電性フィルムにおいて、前記ハードコート層の形成材料がウレタンアクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含むことを特徴とする透明導電性フィルム。
【選択図】 図1
【解決手段】 透明なフィルム基材の一方の面にハードコート層を有し、透明なフィルム基材の他方の面には透明導電性薄膜を有する透明導電性フィルムにおいて、前記ハードコート層の形成材料がウレタンアクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含むことを特徴とする透明導電性フィルム。
【選択図】 図1
Description
本発明は、可視光線領域で透明であり、かつ導電性を有する透明導電性フィルムに関する。また本発明は当該透明導電性フィルムを用いたタッチパネルに関する。透明導電性フィルムは、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの新しいディスプレイ方式やタッチパネルなどにおける透明電極に用いられる他、透明物品の帯電防止や電磁波遮断などのために用いられる。
従来、透明導電性薄膜としては、ガラス上に酸化インジウム薄膜を形成した、いわゆる導電性ガラスがよく知られているが、導電性ガラスは基材がガラスであるために可撓性、加工性に劣り、用途によっては使用できない場合がある。そのため、近年では可撓性、加工性に加えて、耐衝撃性に優れ、軽量であることなどの利点から、ポリエチレンテレフタレートフィルムをはじめとする各種のプラスチックフィルムを基材とした透明導電性フィルムが使用されている。
しかし、前記フィルム基材を用いた透明導電性フィルムは、表面の耐擦傷性に劣り、使用中に傷がついて電気抵抗が増大したり、断線を生じるといった問題があった。このように、上記従来の透明導電性薄膜ではかかる特性に劣り、そのぶんタッチパネルとしての寿命が短くなるという問題があった。
かかる耐擦傷性の問題に対して、透明なフィルム基材の一方の面にハードコート層を設けることが提案されている(特許文献1)。特許文献1に記載のハードコート層を設けた透明導電性フィルムによれば、耐擦傷性をある程度は向上させることができるものの、これら特性に対しては、さらに高度な要求がある。
特許第2667686号明細書
本発明は、耐擦傷性の良好な、透明導電性フィルムを提供することを目的とする。
また本発明は、前記透明導電性フィルムを用いたタッチパネルを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示す透明導電性フィルムおよびタッチパネルにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、透明なフィルム基材の一方の面にハードコート層を有し、透明なフィルム基材の他方の面には透明導電性薄膜を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記ハードコート層の形成材料がウレタンアクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含むことを特徴とする透明導電性フィルムに関する。
前記ハードコート層の形成材料がウレタンアクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含むことを特徴とする透明導電性フィルムに関する。
前記の構成によれば、ハードコート層の形成材料としてウレタンアクリレートを含有することにより、該ハードコート層に弾性及び可撓性を付与することができる。また、ポリオール(メタ)アクリレートを含有することにより、ハードコート層の高硬度化が可能になり、耐擦傷性を向上できる。更に、水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含有することにより、硬化収縮が緩和されたハードコート層とすることができる。
前記透明導電性フィルムにおいて、前記ポリオール(メタ)アクリレートが、ペンタエリスリトールトリアクリレートと、ペンタエリスリトールテトラアクリレートとを含み構成されるものであることが好ましい。
前記構成であると、高い硬度と、良好な可撓性とが良好であり、耐擦傷性をより向上することができる。
前記透明導電性フィルムにおいて、前記ハードコート層は、易接着処理層を介して透明なフィルム基材に設けられていることが好ましい。
前記透明導電性フィルムにおいて、透明なフィルム基材は、2枚以上の透明なフィルム基材を透明な接着剤層を介して貼り合わせた透明なフィルム基材の積層体を用いることができる。
前記透明導電性フィルムにおいて、前記ハードコート層の外表面は、凹凸状にすることができる。
前記の構成によれば、ハードコート層の外表面に於ける凹凸構造が、所定方向にのみ光反射するのを防止して散乱させるので映り込みを防ぐことができる。これにより、光防眩性を付与することができる。
前記のハードコート層の外表面を凹凸状にした透明導電性フィルムは、前記ハードコート層が微粒子を含有し、その膜厚が15μm以上30μm以下であり、且つ、前記微粒子の平均粒径がハードコート層の膜厚の30%以上75%以下であり、
前記微粒子により形成される凹凸形状のJIS B 0601によるθaが0.4°以上1.5°以下であるものが好ましい。
前記微粒子により形成される凹凸形状のJIS B 0601によるθaが0.4°以上1.5°以下であるものが好ましい。
前記の構成であると、ハードコート層は、その膜厚が15〜30μmであるため、硬度不足を抑制した構造となっている。また、ハードコート層に含まれる微粒子の平均粒径をその膜厚の30%〜75%とし、微粒子により形成される凹凸形状のθaを0.4°以上1.5°以下として、ハードコート層の膜厚と比べ比較的粒径の大きい微粒子を用いている。この為、少なくとも微粒子の一部をハードコート層の表層部分から表出させることが可能になり、アンチグレア性を良好なものにすることができる。また、重力沈降の影響を受けにくい小粒径の微粒子を用いた場合に生じる耐擦傷性の低下も抑制することができる。即ち、前記の構成によれば、硬度、アンチグレア性及び耐擦傷性の良好な防眩性の透明導電性フィルムを提供することができる。
前記透明導電性フィルムにおいて、前記ハードコート層の形成材料がレベリング剤を含むことが好ましい。レベリング剤は、上記のようにハードコート層が微粒子を含有する場合に好適である。
また本発明は、透明導電性薄膜を有する一対のパネル板を、透明導電性薄膜同士が対向するように、スペーサを介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、
少なくとも一方のパネル板が、前記透明導電性フィルムであることを特徴とするタッチパネル、に関する。
少なくとも一方のパネル板が、前記透明導電性フィルムであることを特徴とするタッチパネル、に関する。
前記透明導電性フィルムをパネル板に用いたタッチパネルは、耐擦傷性が良好であり、これら特性の良好なタッチパネルを提供することができる。
以下、本発明を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の透明導電性フィルムの一例を示したものであり、透明なフィルム基材1の一方の面に透明導電性薄膜2を有し、その反対側にはハードコート層3を有する。
図1では、透明なフィルム基材1として、透明なフィルム基材1が1枚用いられている。図2は、図1の透明導電性フィルムにおける透明なフィルム基材1の代わりに、透明なフィルム基材11aと透明なフィルム基材12aとを粘着剤層11bを介して貼り合わされている積層体1を用いた場合の一例を示したものである。図2では透明なフィルム基材が2枚積層されているが、透明なフィルム基材の積層は3枚以上であってもよい。本発明では、透明なフィルム基材1として前記積層体を用いることができる。図3は図1の透明導電性フィルムのハードコート層3にさらに反射防止層4を有する場合の例である。図4は、図2の透明導電性フィルムのハードコート層3にさらに反射防止層4を有する場合の例である。
本発明の透明導電性フィルムに使用する透明なフィルム基材1としては、透明なフィルム基材を1枚用いる。または2枚以上の透明なフィルム基材を粘着剤層を介して貼り合わせた積層体を用いる。
透明なフィルム基材1の材料は特に制限されず、各種の透明材料を適宜に選択して用いることができる。その材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アセテート系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等があげられる。これらのなかもポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好適である。
前記フィルム基材1の屈折率としては特に制限されず、通常1.30〜1.80程度、特に1.40〜1.70であることが好ましい。
透明なフィルム基材1の厚みは、75〜400μm程度であることが好ましい。より好ましくは100〜200μmである。透明なフィルム基材の厚みが75μmより小さい場合は、耐久性の問題や加工性にも問題がある。透明なフィルム基材1の厚みが400μmより大きい場合はタッチパネル部位が大きくなるのに加えてタッチパネル入力特性として、重加重が必要となり好ましくない。
また、透明なフィルム基材1が、2枚以上の透明なフィルム基材の積層体である場合には、各フィルム基材の厚さ、材料を適宜に選択することができるが、少なくとも一方は、20〜125μmであるのが好ましい。
透明なフィルム基材1を、透明なフィルム基材の積層体とする場合に用いる粘着剤層としては、透明性を有するものを特に制限なく使用できる。たとえば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤などが用いられる。粘着剤層は、透明基体の接着後そのクッション効果により、フィルム基材1の一方の面に設けられた透明導電性薄膜2の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性を向上させる機能を有する。この機能をより良く発揮させる観点から、粘着剤層の弾性係数を1〜100N/cm2の範囲、厚さを1μm以上、通常5〜100μmの範囲に設定するのが好ましい。
前記弾性係数が1N/cm2未満では、粘着剤層は非弾性となるため、加圧により容易に変形してフィルム基材1、さらには透明導電性薄膜2に凹凸を生じさせ、また加工切断面からの粘着剤のはみ出しなどが生じやすくなる、さらに透明導電性薄膜2の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性の向上効果が低減する。一方、弾性係数が100N/cm2を超えると、粘着剤層が硬くなり、そのクッション効果を期待できなくなるため、透明導電性薄膜2の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性を向上できない。また、粘着剤層の厚さが1μm未満となると、そのクッション効果をやはり期待できないため、蓮電性薄膜の耐擦傷性やタッチパネル用としての打点特性の向上を望めない。逆に、厚くなると、透明性を損なったり、粘着剤層の形成やフィルム基材の貼り合わせ作業性さらにコストの面で好結果を得にくい場合がある。
透明なフィルム基材1は、その表面に易接着処理層を設けて、ハードコート層3や透明導電性薄膜2の密着性を向上させるようにしてもよい。易接着処理層は、透明なフィルム基材1の表面に予めスパッタリング、コロナ放電、プラズマ処理、火炎、紫外線照射、電子線照射、化成、酸化などのエッチング処理をすることにより設けることができ、また下塗り処理を施して設けることができる。また、ハードコート層3や透明導電性薄膜2を形成する前に、必要に応じて溶剤洗浄や超音波洗浄などにより除塵、清浄化を行なってもよい。易接着処理層を設けることは、ハードコート層3の形成の場合に特に有効である。
透明導電性薄膜2の形成に用いる薄膜材料は特に制限されず、透明な導電性の膜を形成しうるものを適宜に選択して用いる。例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、アルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、鉄、コバルト、錫およびこれらの合金等からなる金属、また酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化カドミウムおよびこれらの混合物等からなる金属酸化物、ヨウ化銅等からなる他の金属化合物などが用いられる。前記透明導電性薄膜は、結晶層、非結晶層のいずれであってもよい。前記材料としては、酸化スズを含有する酸化インジウム、アンチモンを含有する酸化スズなどが好ましく用いられる。
透明導電性薄膜2の形成方法としては、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スプレー熱分解法、化学メッキ法、電気メッキ法またはこれらの組み合わせ法などの各種薄膜形成法を適宜に選択できる。透明導電性薄膜の形成速度や大面積膜の形成性、生産性などの点から、前記薄膜形成法としては真空蒸着法やスパッタリング法を採用するのが好ましい。
透明導電性薄膜2の厚さは、使用目的に応じて適宜に決定することができる。厚さは通常10〜300nm、好適には10〜200nm、さらには15〜50nmであるのがよい。透明導電性薄膜2は、その表面抵抗値を1×103Ω/□以下の良好な導電性を有する連続被膜とするのが好ましい。
図1乃至図4には示していないが、透明導電性薄膜2は、アンカー層を介して設けられていてもよい。アンカー層は1層または2層以上設けることができ。アンカー層としては、無機物、有機物または無機物と有機物との混合物により形成する。アンカー層の形成は、透明な基材フィルム1と透明導電性薄膜2との密着性を向上させるとともに、透明導電性薄膜の耐擦傷性や耐屈曲性を向上させ、タッチパネル用としての打点特性の向上に有効である。
アンカー層を形成する無機材料としては、例えば、無機物として、SiO2、MgF2、A12O3などが好ましく用いられる。また有機物としてはアクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、シロキサン系ポリマーなどの有機物が挙げられる。特に、有機物としては、メラミン樹脂とアルキド樹脂と有機シラン縮合物の混合物からなる熱硬化型樹脂を使用するのが望ましい。
アンカー層は、上記の材料を用いて、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーテフィング法、塗工法などにより形成できる。
アンカー層の厚さは、通常、100nm以下、好ましくは15〜100nm程度、さらに好ましくは20〜60nmであるのがよい。
前記ハードコート層3は、ウレタンアクリレート(A)、ポリオール(メタ)アクリレート(B)及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマー(C)を形成材料として構成される。
前記ウレタンアクリレート(A)としては、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステル、ポリオール、ジイソシアネートを構成成分として含有するものが用いられる。例えば、(メタ)アクリル酸及び/又はそのエステルとポリオールから、水酸基を少なくとも1つ有するヒドロキシ(メタ)アクリレートを作成し、これをジイソシアネートと反応させることによって製造したものが用いられる。(メタ)アクリル酸はアクリル酸及び/又はメタクリル酸であり、本発明に於いて(メタ)は同様の意味である。これら各構成成分は、1種でもよく、又は2種以上を併用してもよい。
(メタ)アクリル酸のエステルとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(メタ)アクリレート;シクロヘキシル(メタ)アクリレート等のシクロアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
前記ポリオールは、水酸基を少なくとも2つ有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、シクロヘキサンジメチロール、1,4−シクロヘキサンジオール、スピログリコール、トリシクロデカンメチロール、水添ビスフェノールA、エチレンオキサイド付加ビスフェノールA、プロピレンオキサイド付加ビスフェノールA、トリメチロールエタン、トリジメチロールプロパン、グリセリン、3−メチルペンタン−1,3,5−トリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、グルコース類等が挙げられる。
前記ジイソシアネートとしては、芳香族、脂肪族又は脂環族の各種のジイソシアネート類を使用することができ、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、3,3−ジメチル−4,4−ジフェニルジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレ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等、更にはこれらの水添物等が挙げられる。
前記ウレタンアクリレート(A)の添加量については、少なすぎると得られるハードコート層の柔軟性や密着性が低下し、多すぎると硬化後のハードコート層の硬度が低下する。この為、ハードコート形成材料の全樹脂成分(A〜C成分の合計量、又は添加樹脂材料等がある場合にはそれを含めた合計量)に対しウレタンアクリレート(A)は15重量%〜55重量%が好ましく、25重量%〜45重量%であるのがより好ましい。ウレタンアクリレート(A)の添加量をハードコート形成材料の全樹脂成分に対し55重量%を超えて添加するとハードコート性能が低下して好ましくない場合がある。また、15重量%未満の配合では柔軟性や密着性が向上せず、好ましくない場合がある。
前記ポリオール(メタ)アクリレート(B)の構成成分としては、例えば、ペンタエリスリトールジ(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テトラ(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、1,6−ヘキサンジオール(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートとの重合物からなるモノマー成分を含むものが特に好ましい。更に、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートとを含む混合成分も特に好ましい。
ポリオール(メタ)アクリレート(B)の配合量は、ウレタンアクリレート(A)に対し70重量%〜180重量%の割合であることが好ましく、100重量%〜150重量%の割合であることがより好ましい。ポリオール(メタ)アクリレート(B)の配合量がウレタンアクリレート(A)に対し180重量%を超える割合にすると、ハードコート層の硬化収縮が大きくなり、その結果、透明導電性フィルムのカールが大きくなったり、屈曲性が低下して好ましくない場合がある。また、70重量%未満の割合では、ハードコート性、即ち硬度や耐擦傷性が低下して好ましくない場合がある。尚、耐擦傷性に関しては、実用上の観点から0〜0.7の範囲内とすることが好ましく、0〜0.5の範囲内とすることがより好ましい。ポリオール(メタ)アクリレート(B)の配合量を前記範囲内とすることにより、耐擦傷性を前記範囲内に設定することができる。ここで、前記耐擦傷性の算出については、後述の実施例に於いて説明する。
前記(メタ)アクリルポリマー(C)としては、水酸基を2個以上含むアルキル基を有するものが用いられる。より具体的には、例えば下記化学式(1)で表される2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する(メタ)アクリルポリマーや、下記化学式(1)中の繰り返し構造単位及び下記化学式(2)に示す構造単位を分子中に有する2−ヒドロキシエチル基及び2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する(メタ)アクリルポリマーが挙げられる。
…(2)
水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマー(C)の添加量としては、ウレタンアクリレート(A)に対し、25重量%〜110重量%の割合であることが好ましく、45重量%〜85重量%の割合であることがより好ましい。配合量が110重量%を超える場合には、塗工性が低下し好ましくない場合がある。また、配合量が25%未満の場合には、カールの発生が著しく増大し好ましくない場合がある。
尚、本発明に於いては、この(メタ)アクリルポリマー(C)を含有することによりハードコート層3の硬化収縮を抑制し、その結果カールの発生を防止するものである。透明導電性フィルム等の製造上の観点からは、カールの発生を少なくとも30mm以内に抑制するのが好ましく、その範囲内にカールの発生を抑制することにより作業性及び生産効率を一層向上させることができる。
ハードコート層3に対しては、その外表面を微細凹凸構造にして防眩性を付与することができる。表面に微細凹凸構造を形成する方法としては特に制限されず、適宜な方式を採用することができる。例えば、ハードコート層3に微粒子を分散含有させて微細凹凸構造を付与する方法などが挙げられる。
微粒子としては、無機微粒子又は有機微粒子が配合されていてもよい。前記無機微粒子としては特に限定されず、例えば、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化錫、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオリン、硫酸カルシウム等が挙げられる。また、有機微粒子としては特に限定されず、例えば、ポリメタアクリル酸メチルアクリレート樹脂粉末、シリコーン系樹脂粉末、ポリスチレン樹脂粉末、ポリカーボネート樹脂粉末、アクリルスチレン系樹脂粉末、ベンゾグアナミン系樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、更にポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、ポリ弗化エチレン樹脂粉末等が挙げられる。
微粒子の形状は特に制限されず、ビーズ状の球形であってもよく、粉末等の不定型のものであってもよい。これら微粒子は1種又は2種以上を適宜に選択して用いることができる。微粒子の平均粒子径は1〜30μm、好ましくは2〜20μmである。また、微粒子には、屈折率制御や、導電性付与の目的で、金属酸化物の超微粒子などを分散、含浸してもよい。
無機微粒子又は有機微粒子の配合量としては特に限定されず、適宜設定し得る。例えば、防眩効果を付与する場合には、ハードコート形成材料100重量部に対して2〜70重量部とするのが好適である。であることが好適であり、4〜50重量部であることがより好適であり、15〜40重量部であることが特に好適である。
前記超微粒子の粒径は、100nm以下であることが好ましい。粒径が100nm以下の超微粒子は、その配合量に応じハードコート層3の見かけの屈折率を調整する機能を有する。フィルム基材1の屈折率とハードコート層3の屈折率は近似していることが好ましい。フィルム基材1の屈折率とハードコート層3の屈折率の差が大きいと、透明導電性フィルムに入射した外光の反射光が虹色の色相を呈する干渉縞と呼ばれる現象が発生し、表示品位を劣化させることがある。透明導電性フィルムを備えたタッチパネルの使用される環境であるオフィスの蛍光灯として、ものがはっきり見えるということを特徴とした特定の波長の発光強度が強い三波長蛍光灯が非常に増加してきており、この三波長蛍光灯下では更に干渉縞が顕著に現れることが判っている。
前記微粒子の平均粒径は、ハードコート層3の膜厚の30%以上75%以下であることが好ましく、より好ましくは30%以上50以下である。平均粒径が30%未満であると、表面に十分な凹凸形状を形成できず、十分な防眩機能を付与することができない場合がある。その一方、平均粒径が75%を超えると、表面の凹凸差が大きくなりすぎて、見映えが悪化したり、反射光の散乱が強くなり白ボケしてしまう場合がある。
微粒子とハードコート層3との界面に生じる光の散乱を極力抑える為には、微粒子とハードコート層3との屈折率差を小さくする必要がある。ハードコート層3の屈折率は、一般的に1.4〜1.6である。従って、微粒子としてはハードコート層3の屈折率に近似した有機微粒子や酸化ケイ素からなる無機微粒子を用いるのが好ましい。ハードコート層3の屈折率に対する微粒子の屈折率差は、0.05未満であることが好ましい。屈折率差が0.05以上の場合は、光の散乱が強くなる。その結果、例えば画像表示装置に適用した場合には、表示内容がぼやけるといった不具合が生じる場合がある。
前記微粒子としては、そのアスペクト比が1.5以下の略球形を用いることが好ましい。アスペクト比が1.5を超える略球形の粒子や多角形の粒子を用いた場合、微粒子により形成される凹凸形状のθaの制御が困難になる場合がある。
ハードコート層3の平均傾斜角θaは、0.4°以上1.5°以下であることが好ましい。θaは、0.4°未満であると、十分なアンチグレア性を発揮することができず、外光等の映り込みが生じる場合がある。その一方、θaが1.5°を超えると、ヘイズ値が増大する場合がある。前記範囲内であると、ハードコート層3の防眩効果を向上させることができ、外光等の映り込みを好適に防止することができる。尚、平均傾斜角θaは、JIS B 0601に準じた方法により得られる値である。
フィルム基材1の屈折率とハードコート層3の屈折率差をdとすると、dは0.04以下であることが好ましく、0.02以下であることがより好ましい。フィルム基材1として、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用いる場合、粒径が100nm以下の超微粒子に酸化チタンをハードコート形成材料の全樹脂成分に対し約35%程度配合することで、ポリエチレンテレフタレートフィルムの屈折率約1.64に対しdを0.02以下に制御することができ、干渉縞の発生を抑制することができる。
フィルム基材1として、トリアセチルセルロースフィルムを用いる場合、粒径が100nm以下の超微粒子に酸化ケイ素をハードコート形成材料の全樹脂成分に対し約40%程度配合することで、トリアセチルセルロースフィルムの屈折率約1.48に対しdを前記同様に0.02以下に制御することができ、干渉縞の発生を抑制することができる。
前記ハードコート層3の外表面を凹凸状にし防眩性を付与した場合、その厚みは15〜35μmにすることが好ましく、15〜30μmにすることがより好ましい。厚みの下限値を15μmとしても、ハードコート層3はポリオール(メタ)アクリレート(B)を含有するので、硬度を一定以上(例えば、鉛筆硬度で4H以上)に維持することができる。また、硬度を一層大きくする為に、厚みの上限値を35μmとしても、ハードコート層3が硬化収縮しない微粒子を含有する場合には、カールや割れ等の発生を十分に防止することができる。尚、厚みが15μm未満の場合、ハードコート層3の硬度が低下する場合がある。その一方、厚みが35μmを超える場合、ハードコート層3自体にクラックが発生したり、ハードコート層3の硬化収縮により透明導電性フィルムがハードコート面側にカールし、実用上問題となる場合がある。尚、外表面が凹凸状の場合のハードコート層3の厚みとは、凸となった部分までを含む最大厚みを意味する。
ハードコート層3は、前記透明なフィルム基材1の片面に、上記ハードコート形成材料を希釈溶媒に溶解した溶液を塗工し、塗布膜を形成した後、当該塗布膜を硬化させて形成する。
ハードコート形成材料の希釈溶媒としては特に限定されず、種々のものを採用することができる。具体的には、例えば、ジブチルエーテル、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、プロピレンオキシド、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、1,3,5−トリオキサン、テトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、蟻酸エチル、蟻酸プロピル、蟻酸n−ペンチル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸n−ペンチル、アセチルアセトン、ジアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、1−ペンタノール、2−メチル−2−ブタノール、シク口へキサノール、酢酸イソブチル、メチルイソブチルケトン、2−オクタノン、2−ペンタノン、2−へキサノン、2−へプタノン、3−へプタノン等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。酢酸エチルは全希釈溶媒に対し20重量%以上であることが好ましく、より好ましくは25重量%以上、特に好ましくは30重量%〜70重量%の範囲である。これにより、フィルム基材1としてトリアセチルセルロースを用いる場合には、特に密着性に優れたハードコート層3を形成することが可能になる。酢酸エチルの含有量が全希釈溶媒に対し70重量%を超えると、揮発速度が速いため、塗工ムラや乾燥ムラが生じやすくなり、20重量%未満の場合は、基材との密着性が低下することとなり好ましくない場合がある。
ハードコート形成材料には、各種レベリング剤を添加することができる。レベリング剤としては、フッ素系又はシリコーン系のレベリング剤を適宜使用することができるが、より好ましくはシリコーン系のレベリング剤であり。シリコーン系のレベリング剤としては、反応性シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサン等が挙げられる。これらのシリコーン系のレベリング剤のうち、反応性シリコーンが特に好ましい。反応性シリコーンを添加することにより、表面に滑り性が付与され耐擦傷性が持続する。更に、反射防止層としてシロキサン成分を含有するものを用いた場合、反応性シリコーンとしてヒドロキシル基を有するものを用いると密着性が向上する。
前記反応性シリコーンのレベリング剤としては、例えば、シロキサン結合と、アクリレート基及びヒドロキシル基とを有するものが例示できる。より具体的には、
(1)(ジメチルシロキサン/メチル):(3−アクリロイル−2−ヒドロキシプロポキシプロピルシロキサン/メチル):(2−アクリロイル−3−ヒドロキシプロポキシプロピルシロキサン)=0.8:0.16:0.04のモル比の共重合物
(2)ジメチルシロキサン:ヒドロキシプロピルシロキサン:6−イソシアネートヘキシルイソシアヌル酸:脂肪族ポリエステル=6.3:1.0:2.2:1.0のモル比の共重合物
(3)ジメチルシロキサン:末端がアクリレートのメチルポリエチレングリコールプロピルエーテルシロキサン:末端がヒドロキシル基のメチルポリエチレングリコールプロピルエーテルシロキサン=0.88:0.07:0.05のモル比の共重合物等が挙げられる。
(1)(ジメチルシロキサン/メチル):(3−アクリロイル−2−ヒドロキシプロポキシプロピルシロキサン/メチル):(2−アクリロイル−3−ヒドロキシプロポキシプロピルシロキサン)=0.8:0.16:0.04のモル比の共重合物
(2)ジメチルシロキサン:ヒドロキシプロピルシロキサン:6−イソシアネートヘキシルイソシアヌル酸:脂肪族ポリエステル=6.3:1.0:2.2:1.0のモル比の共重合物
(3)ジメチルシロキサン:末端がアクリレートのメチルポリエチレングリコールプロピルエーテルシロキサン:末端がヒドロキシル基のメチルポリエチレングリコールプロピルエーテルシロキサン=0.88:0.07:0.05のモル比の共重合物等が挙げられる。
レベリング剤の配合量は、ハードコート形成材料の全樹脂成分100重量部に対して、5重量部以下、更には0.01〜5重量部の範囲とするのが好ましい。
ハードコート形成材料の硬化手段に紫外線を用いる場合に於いて、前記レベリング剤をハードコート形成材料に配向しておくと、予備乾燥及び溶媒乾燥時に当該レベリング剤が空気界面にブリードしてくるので、酸素による紫外線硬化型樹脂の硬化阻害を防ぐことができ、最表面に於いても十分な硬度を有するハードコート層3を得ることができる。また、シリコーン系のレベリング剤はハードコート層3表面へのブリードにより滑り性が付与されるために耐擦傷性を向上することもできる。
前記ハードコート層3の形成材料には、必要に応じて、性能を損なわない範囲で、顔料、充填剤、分散剤、可塑剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、酸化防止剤、チクソトロピー化剤等が添加されていてもよい。これらの添加剤は単独で使用してもよく、また2種類以上併用してもよい。
本実施の形態に係るハードコート形成材料には、従来公知の光重合開始剤を用いることができる。例えば2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントン、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、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、N,N,N’,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、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、その他チオキサント系化合物等が使用できる。
前記ハードコート層3を形成するには、ウレタンアクリレート(A)、ポリオール(メタ)アクリレート(B)及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマー(C)を少なくとも含むハードコート形成材料をフィルム基材1上に塗工し、その後硬化させる。ハードコート形成材料は、塗工にあたり、溶媒に溶解した溶液として塗工することができる。ハードコート形成材料を溶液として塗工した場合には、乾燥後に硬化する。
前記ハードコート形成材料をフィルム基材1上に塗工する方法としては、公知のファンテンコート、ダイコート、スピンコート、スプレーコート、グラビアコート、ロールコート、バーコート等の塗工法を用いることができる。
前記ハードコート形成材料の硬化手段は特に制限されないが、電離放射線硬化が好ましい。その手段には各種活性エネルギーを用いることができるが、紫外線が好適である。エネルギー線源としては、例えば、高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、窒素レーザー、電子線加速装置、放射性元素などの線源が好ましい。エネルギー線源の照射量は、紫外線波長365nmでの積算露光量として、50〜5000mJ/cm2が好ましい。照射量が、50mJ/cm2未満の場合は、硬化が不十分となるため、ハードコート層の硬度が低下する場合がある。また5000mJ/cm2を超えると、ハードコート層が着色して透明性が低下する場合がある。
前記ハードコート層3上には、図3、図4に示すように、反射防止層4を設けることができる。図2、図4は、本実施の形態に係る透明導電性フィルムの概略を示す断面模式図である。光は物体に当たるとその界面での反射、内部での吸収、散乱といった現象を繰り返して物体の背面に透過していく。タッチパネルに透明導電性フィルムを装着した際、画像の視認性を低下させる要因のひとつに空気とハードコート層界面での光の反射が挙げられる。反射防止層4は、その表面反射を低減させるものである。反射防止層4は2層以上であってもよい。
反射防止層4としては、厚み及び屈折率を厳密に制御した光学薄膜(反射防止層)をハードコート層3表面に積層したものが挙げられる。これは、光の干渉効果を利用した入射光と反射光の逆転した位相を互いに打ち消し合わせることで反射防止機能を発現させる方法である。
光の干渉効果に基づく反射防止層4の設計に於いて、その干渉効果を向上させる手段としては、反射防止層4とハードコート層3の屈折率差を大きくする方法がある。一般的に、基材上に2〜5層の光学薄膜(前記厚み及び屈折率を厳密に制御した薄膜)を積層する多層反射防止層では、屈折率の異なる成分を所定の厚さだけ複数層形成することで、反射防止層4の光学設計に自由度が増し、より反射防止効果を向上させ、分光反射特性も可視光領域でフラットにすることが可能になってくる。光学薄膜の各層の厚み精度が要求される為、一般的にはドライ方式である真空蒸着、スパッタリング、CVD等で各層の形成が行われている。
前記ハードコート形成材料に於いては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、フッ化マグネシウム等が用いられるが、反射防止機能をより大きく発現させる為には、酸化チタン層と酸化ケイ素層との積層体を用いることが好ましい。前記積層体は、ハードコート層上に屈折率の高い酸化チタン層(屈折率:約1.8)が形成され、該酸化チタン層上に屈折率の低い酸化ケイ素層(屈折率:約1.45)が形成された2層積層体、更に、この2層積層体上に、酸化チタン層及び酸化ケイ素層がこの順序で形成された4層積層体が好ましい。このような2層積層体又は4層積層体の反射防止層を設けることにより、可視光線の波長領域(380〜780nm)の反射を均一に低減させることが可能である。
また、フィルム基材1上に単層の光学薄膜を積層することによっても反射防止効果を発現させることが可能である。反射防止層4を単層にする設計に於いても、反射防止機能を最大限引き出す為には、反射防止層4とハードコート層3の屈折率差を大きくする必要がある。前記反射防止層4の膜厚をd、屈折率をn、入射光の波長をλとすると、反射防止層4の膜厚とその屈折率との間でnd=λ/4なる関係式が成立する。反射防止層4は、その屈折率がフィルム基材1の屈折率よりも小さい様な低屈折率層である場合は、前記関係式が成立する条件では反射率が最小となる。例えば、反射防止層4の屈折率が1.45である場合は、可視光線中の550nmの波長の入射光に対して、反射率を最小にする反射防止層4の膜厚は95nmとなる。
反射防止機能を発現させる可視光線の波長領域は、380〜780nmであり、特に視感度が高い波長領域は450〜650nmの範囲であり、その中心波長である550nmの反射率を最小にする設計を行なうことが一般的に行われている。
単層で反射防止層4を設計する場合、その厚み精度は、多層反射防止層の厚み精度ほど厳密ではなく、設計厚みに対し±10%の範囲、つまり設計波長が95nmの場合は、86nm〜105nmの範囲であれば問題なく使用できる。このことより、一般的に単層の反射防止層4の形成には、ウェット方式であるファンテンコート、ダイコート、スピンコート、スプレーコート、グラビアコート、ロールコート、バーコート等の塗工法が採用される。
単層で反射防止層4を形成する材料としては、例えば、紫外線硬化型アクリル樹脂等の樹脂系材料、樹脂中にコロイダルシリカ等の無機微粒子を分散させたハイブリッド系材料、テトラエトキシシラン、チタンテトラエトキシド等の金属アルコキシドを用いたゾル−ゲル系材料等が挙げられる。また、それぞれの材料は、表面の防汚性付与するためフッ素基含有化合物を用いることができる。耐擦傷性の面からは、無機成分含有量が多い低屈折率層材料が優れる傾向にあり、特にゾル−ゲル系材料が好ましい。ゾル−ゲル系材料は部分縮合して用いることができる。
前記フッ素基を含有するゾル−ゲル系材料としては、パーフルオロアルキルアルコキシシランを例示できる。パーフルオロアルキルアルコキシシランとしては、例えば、一般式:CF3(CF2)nCH2CH2Si(OR)3(式中、Rは、炭素数1〜5個のアルキル基を示し、nは0〜12の整数を示す)で表される化合物が挙げられる。具体的には、例えば、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらのなかでも前記nが2〜6の化合物が好ましい。
低屈折率層(反射防止層)として、特開2004−167827号公報に記載のエチレングリコール換算による数平均分子量が500〜10000であるシロキサンオリゴマーと、ポリスチレン換算による数平均分子量が5000以上であって、フルオロアルキル構造及びポリシロキサン構造を有するフッ素化合物とを含有するハードコート形成材料から構成されるものを好ましく用いることができる。
低屈折率層(反射防止層)には、膜強度を改善する為に無機のゾルを添加することができる。無機のゾルとしては特に限定されず、例えば、シリカ、アルミナ、フッ化マグネシウム等が挙げられるが、シリカゾルが特に好ましい。無機のゾルの添加量は、低屈折率形成材料の全固形分100重量部に対し10〜80重量部の範囲内で、適宜設定することができる。無機のゾルの粒径としては、2〜50nmの範囲内のものが好ましく、5〜30nmの範囲内のものがより好ましい。
前記反射防止層4の形成材料には、中空で球状の酸化ケイ素超微粒子が含まれているのが好ましい。中空で球状の酸化ケイ素超微粒子は、平均粒子径が5〜300nm程度であることが好ましく、該超微粒子は細孔を有する外殻の内部に空洞が形成されてなる中空球状であり、該空洞内に該微粒子調製時の溶媒及び/又は気体を包含してなる。前記空洞を形成するための前駆体物質が該空洞内に残存してなることが好ましい。前記外殻の厚さは1〜50nm程度の範囲にあり、且つ平均粒子径の1/50〜1/5程度の範囲にあることが好ましい。前記外殻が複数の被覆層からなることが好ましい。前記細孔が閉塞され、前記空洞が前記外殻により密封されてなることが好ましい。反射防止層4中に於いて、多孔質又は空洞が維持されており、反射防止層4の屈折率を低減させることが可能なため、好ましく用いることができる。
中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の平均粒子径は5〜300nm程度にある。平均粒子径が5nm未満では球状微粒子に於ける外殻の体積割合が増加し、空洞の容積の割合が低下する傾向があり、他方、平均粒子径が300nmを超えると安定した分散液が得にくくなり、また、該超微粒子を含有する反射防止層の透明性が低下し易いからである。中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の好ましい平均粒子径は10〜200nmの範囲である。尚、前記平均粒子径は動的光散乱法によって求めることができる。
中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の製造方法は、例えば、下記工程(a)〜工程(c)を有する。中空で球状の酸化ケイ素超微粒子は、分散液として得られる。このような中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の製造方法としては、例えば、特開2000−233611号公報に開示されたシリカ系微粒子の製造方法が好適に採用される。即ち、
(a)珪酸塩の水溶液及び/又は酸性珪酸液と、アルカリ可溶の無機化合物水溶液とを、pH10以上のアルカリ水溶液、又は必要に応じて種粒子が分散したpH10以上のアルカリ水溶液中に同時に添加し、酸化ケイ素をSiO2で表し、酸化ケイ素以外の無機化合物をMOxで表したときのモル比(MOx/SiO2)が0.3〜1.0の範囲にある核粒子分散液を調製する工程。
(b)前記核粒子分散液に酸化ケイ素源を添加して、核粒子に第1酸化ケイ素被覆層を形成する工程。
(c)前記分散液に酸を加え、前記核粒子を構成する元素の一部又は全部を除去する工程。
(a)珪酸塩の水溶液及び/又は酸性珪酸液と、アルカリ可溶の無機化合物水溶液とを、pH10以上のアルカリ水溶液、又は必要に応じて種粒子が分散したpH10以上のアルカリ水溶液中に同時に添加し、酸化ケイ素をSiO2で表し、酸化ケイ素以外の無機化合物をMOxで表したときのモル比(MOx/SiO2)が0.3〜1.0の範囲にある核粒子分散液を調製する工程。
(b)前記核粒子分散液に酸化ケイ素源を添加して、核粒子に第1酸化ケイ素被覆層を形成する工程。
(c)前記分散液に酸を加え、前記核粒子を構成する元素の一部又は全部を除去する工程。
本発明の中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の平均粒子径は5〜300nmの範囲にある。平均粒子径が5nm未満では球状微粒子に於ける外殻の体積割合が増加し、空洞の容積の割合が低下するからであり、他方、平均粒子径が300nmを越えると安定した分散液が得にくくなり、また、該超微粒子を含有する反射防止層の透明性が低下し易いからである。中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の好ましい平均粒子径は10〜200nmの範囲である。尚、前記平均粒子径は動的光散乱法によって求めることができる。
前記の中空で球状の酸化ケイ素超微粒子分散液は各種マトリクス成分と混合することにより、反射防止形成用塗工液を作成することができる。各種マトリクス成分とは、ハードコート層の表面に被膜を形成し得る成分をいい、基材との密着性や硬度、塗工性等の条件に適合する樹脂等から選択して用いることができ、例えば、従来から用いられているポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ブチラール樹脂、フェノール樹脂、酢酸ビニル樹脂、紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、エマルジョン樹脂、水溶性樹脂、親水性樹脂、これら樹脂の混合物、更にはこれら樹脂の共重合体や変性体などの有機樹脂が挙げられる。また、前記の単層で反射防止層4を形成する材料として例示した加水分解性有機珪素化合物等をマトリクス成分として用いることができる。
マトリクス成分として有機樹脂を用いる場合には、例えば、前記中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の分散媒としての水をアルコール等の有機溶媒で置換した有機溶媒分散液、必要に応じて前記超微粒子を公知のカップリング剤で処理した後、有機溶媒に分散させた有機溶媒分散液とマトリクスとを適当な有機溶剤で希釈して、反射防止形成用塗工液とすることができる。
一方、マトリクス成分として加水分解性有機珪素化合物を用いる場合には、例えば、アルコキシシランとアルコールの混合液に、水及び触媒としての酸又はアルカリを加えることにより、アルコキシシランの部分加水分解物を得、これに前記分散液を混合し、必要に応じて有機溶剤で希釈して、塗布液とすることができる。
塗工液中の、前記酸化ケイ素超微粒子とマトリクス成分の重量割合は、酸化ケイ素超微粒子:マトリクス=1:99〜9:1の範囲が好ましい。前記重量割合が9:1を超えると反射防止層の強度が不足して実用性に欠ける場合がある。一方、前記重量割合が1:99未満では前記酸化ケイ素超微粒子の添加効果が現れにくい場合がある。
前記ハードコート層3の表面に形成される反射防止層4の屈折率は、酸化ケイ素超微粒子とマトリクス成分等の混合比率及び使用するマトリクスの屈折率によっても異なるが、1.2〜1.42と低屈折率となる。尚、本発明の酸化ケイ素超微粒子自体の屈折率は、1.2〜1.38である。
透明導電性フィルムのハードコート層3上に反射防止層4を設けた透明導電性フィルムは、鉛筆硬度の点で好ましい。超微粒子を含有するハードコート層3表面は微小凹凸を形成しており、それが鉛筆の滑りに影響する(鉛筆が引っかかりやすく力が伝わり易くなっている)。反射防止層4を設けた場合には、凹凸が滑らかになり、通常は、ハードコート層の鉛筆硬度の3H程度のものは、4Hの鉛筆硬度とすることができる。
このような中空で球状の酸化ケイ素超微粒子の製造方法としては、例えば特開2000−233611号公報に開示されたシリカ系微粒子の製造方法が好適に採用される。
反射防止層4を形成させる際の乾燥及び硬化の温度は特に制限されず、通常60〜150℃、好ましくは70〜130℃に於いて、通常1分から30分、生産性を考えた場合には、1分から10分程度がより好ましい。また、乾燥及び硬化後、更に加熱処理を行うことでより高硬度の反射防止機能を有する透明導電性フィルムが得られる。加熱処理の温度は特に制限されず、通常40〜130℃、好ましくは50〜100℃に於いて通常1分から100時間、耐擦傷性を一層向上させるためには10時間以上行うことがより好ましい。尚、温度、時間は前記範囲に制限されず、適宜に調整できる。加熱は、ホットプレート、オーブン、ベルト炉などによる方法が適宜に採用される。
反射防止層4は画像表示装置の最表面に装着される頻度が高い為、外部環境からの汚染を受けやすい。特に、身近に於いては指紋や手垢、汗や整髪料等の汚染物が付着しやすく、その付着で表面反射率が変化したり付着物が白く浮きでて見えて表示内容が不鮮明になるなど、単なる透明板等の場合に比べて汚染が目立ちやすくなる。この様な場合は、前記付着防止性、易除去性に関する機能を付与する為に、フッ素基含有のシラン系化合物やフッ素基含有の有機化合物等を反射防止層4上に積層することができる。
その他、ハードコート層3には、ペンの滑り性や汚染防止を付与するために、必要に応じて、防汚層を設けることができる。防汚層に使用される樹脂としては、フッ素系、シリコーン系、メラミン系、アクリル系等の樹脂、シランカップリング剤、およびワックス等が好ましく用いられる。防汚層の形成方法は、リバースコート法、ダイコート法、グラビアコート法等に代表されるウエット法や、CVD法等のドライ法等の従来公知の方法を採用できる。防汚層は反射防止層を兼ねることができる。防汚層の厚さは、通常、1〜50nm、さらには1〜30nmであるのが好ましい。防汚層は、反射防止層4の代わりにハードコート層3上に設けることができ、また反射防止層4上に設けることができる。
本発明の透明導電性フィルムの製法は特に制限されない。透明導電性フィルムの透明なフィルム基材1が、透明なフィルム基材1枚である場合(図1の場合)には、透明なフィルム基材1の、一方の面にハードコート層3を形成し、透明なフィルム基材1の他方の面には透明導電性薄膜2を形成する。透明なフィルム基材1が、透明なフィルム基材2枚の場合(図2の場合)には、透明なフィルム基材11a、12aを、粘着剤層11bを介して貼り合わせた積層体1について、上記同様に、積層体1の一方の面にハードコート層3を形成し、他方の面には透明導電性薄膜2を形成することができる。また、1枚の透明なフィルム基材11aの一方の面に透明導電性薄膜2を形成しておき、他の1枚の透明なフィルム基材12aの一方の面にハードコート層3を形成しておき、これら透明なフィルム基材11a、12aの前記薄膜の設けられていない側を、透明な粘着剤層11bにより貼り合わせることができる。この貼り合わせは、透明なフィルム基材11a、12bのいずれの側または両側に粘着剤層11bを設けておいて、これらを貼り合わせる。
本発明の透明導電性フィルムの光透過率は86%以上であることが好ましい。より好ましくは88%以上、更に好ましくは90%以上である。透明なフィルム基材の光透過率が86%より小さい場合は、本発明の透明導電性フィルムを用いてタッチパネルを形成した場合、表示が暗くなり、光学特性に問題が生じる場合がある。
本発明の透明導電性フィルムはタッチパネルのパネル板として好適に適用される。すなわち、透明導電性薄膜を有する一対のパネル板を、互いに直交する縞状に形成した透明導電性薄膜同士が対向するように、スペーサSを介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、一方のパネル板として、上記透明導電性フィルムを用いることができる(通常、押圧する上側のパネル板)。このタッチパネルは、上側のパネル板側より、スペーサの弾性力に抗して押圧打点したとき、透明導電性薄膜同士が接触して、電気回路のON状態となり、上記押圧を解除すると、元のOFF状態に戻る、透明スイッチ構体として機能する。タッチパネルに用いるパネル板は、上下いずれか一方には、本発明の透明導電性フィルムを用いるが、他のパネル板は、プラスチックフィルムやガラス板などからなる透明基体に透明導電性薄膜を設けたものを用いることができる。上下いずれも、本発明の透明導電性フィルムを用いてもよい。
以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味する。光の屈折率は、アッベ屈折率計により25℃で測定した値である。
実施例1
(導電性薄膜の形成)
厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム1)の一方の面に、アルゴンガス80%と酸素ガス20%とからなる4×103Torrの雰囲気中で、酸化インジウム90重量%−酸化スズ10重量%の焼結体を用いた反応性スパッタリング法により、厚さ25nmのITO膜(光の屈折率:2.00)からなる透明な導電性薄膜を形成した。
(導電性薄膜の形成)
厚さ25μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム1)の一方の面に、アルゴンガス80%と酸素ガス20%とからなる4×103Torrの雰囲気中で、酸化インジウム90重量%−酸化スズ10重量%の焼結体を用いた反応性スパッタリング法により、厚さ25nmのITO膜(光の屈折率:2.00)からなる透明な導電性薄膜を形成した。
(ハードコート形成材料)
ウレタンアクリレート(以下、A成分)としてペンタエリスリトール系アクリレートと水添キシレンジイソシアネートから成るウレタンアクリレート100部と、ポリオール(メタ)アクリレート(以下、B成分)としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(以下、B1成分(モノマー))49部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(以下、B4成分(モノマー))41部及びペンタエリスリトールトリアクリレート(以下、B5成分(モノマー))24部と、水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマー(以下、C成分)として2−ヒドロキシエチル基及び2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する(メタ)アクリルポリマー(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名:PC 1070)59部と、全樹脂成分に対し重合開始剤(イルガキュア184)3部と、反応性レベリング剤0.5部とを、酢酸ブチルと酢酸エチルの混合割合が46:54(全溶媒に対する酢酸エチル比率54%)の混合溶媒により固形分濃度が50%となる様に希釈して、ハードコート形成材料を調製した。尚、前記反応性レベリング剤は、ジメチルシロキサン:ヒドロキシプロピルシロキサン:6−イソシアネートヘキシルイソシアヌル酸:脂肪族ポリエステル=6.3:1.0:2.2:1.0のモル比で共重合させた共重合物である。
ウレタンアクリレート(以下、A成分)としてペンタエリスリトール系アクリレートと水添キシレンジイソシアネートから成るウレタンアクリレート100部と、ポリオール(メタ)アクリレート(以下、B成分)としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(以下、B1成分(モノマー))49部、ペンタエリスリトールテトラアクリレート(以下、B4成分(モノマー))41部及びペンタエリスリトールトリアクリレート(以下、B5成分(モノマー))24部と、水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマー(以下、C成分)として2−ヒドロキシエチル基及び2,3−ジヒドロキシプロピル基を有する(メタ)アクリルポリマー(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名:PC 1070)59部と、全樹脂成分に対し重合開始剤(イルガキュア184)3部と、反応性レベリング剤0.5部とを、酢酸ブチルと酢酸エチルの混合割合が46:54(全溶媒に対する酢酸エチル比率54%)の混合溶媒により固形分濃度が50%となる様に希釈して、ハードコート形成材料を調製した。尚、前記反応性レベリング剤は、ジメチルシロキサン:ヒドロキシプロピルシロキサン:6−イソシアネートヘキシルイソシアヌル酸:脂肪族ポリエステル=6.3:1.0:2.2:1.0のモル比で共重合させた共重合物である。
(ハードコート層の形成)
両表面に易接着処理層が設けられた、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製,コスモシャインA4300,PETフィルム2)の一方の面に、上記ハードコート形成材料を、バーコーターを用いて塗工し、100℃で1分間加熱することにより塗膜を乾燥させた。その後、メタルハライドランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化処理して厚み20μmのハードコート層を形成し、本実施例に係る透明導電性フィルムを作製した。
両表面に易接着処理層が設けられた、厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績(株)製,コスモシャインA4300,PETフィルム2)の一方の面に、上記ハードコート形成材料を、バーコーターを用いて塗工し、100℃で1分間加熱することにより塗膜を乾燥させた。その後、メタルハライドランプにて積算光量300mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化処理して厚み20μmのハードコート層を形成し、本実施例に係る透明導電性フィルムを作製した。
(透明導電性積層体の作製)
上記PETフィルム2のハードコート層を形成しなかった面に、弾性係数が10N/cm2に調整されたアクリル系の透明な粘着剤層(アクリル酸ブチルとアクリル酸と酢酸ビニルとの重量比が100:2:5のアクリル系共重合体100部にイソシアネート系架橋剤を1部配合してなるもの)を約20μmの厚さに形成した。この粘着剤層面に、上記PETフィルム1の透明な導電性薄膜を設けていない側を貼り合わせ、透明導電性積層体を作製した。弾性係数(動的貯蔵弾性率:G´)は粘弾性スペクトロメータ(レオメトリック・サイエンティフィック社製,ARES装置)を用い、周波数1ヘルツにて温度分散測定を行い、20℃で測定した値である。
上記PETフィルム2のハードコート層を形成しなかった面に、弾性係数が10N/cm2に調整されたアクリル系の透明な粘着剤層(アクリル酸ブチルとアクリル酸と酢酸ビニルとの重量比が100:2:5のアクリル系共重合体100部にイソシアネート系架橋剤を1部配合してなるもの)を約20μmの厚さに形成した。この粘着剤層面に、上記PETフィルム1の透明な導電性薄膜を設けていない側を貼り合わせ、透明導電性積層体を作製した。弾性係数(動的貯蔵弾性率:G´)は粘弾性スペクトロメータ(レオメトリック・サイエンティフィック社製,ARES装置)を用い、周波数1ヘルツにて温度分散測定を行い、20℃で測定した値である。
(タッチパネルの作製)
この透明導電性積層体を一方のパネル板とし、他方のパネル板として、ガラス板上に厚さ30nmのITO薄膜を上記と同様の方法で形成したものを用い、この両パネル板を、ITO薄膜同士が対向するように、厚さ10μmのスペーサを介して対向配置して、スイッチ構体としてのタッチパネルを作製した。なお、両パネル板の各ITO薄膜は、上記の対向配置に先立って、予め互いに直交するように銀電極を形成した。
この透明導電性積層体を一方のパネル板とし、他方のパネル板として、ガラス板上に厚さ30nmのITO薄膜を上記と同様の方法で形成したものを用い、この両パネル板を、ITO薄膜同士が対向するように、厚さ10μmのスペーサを介して対向配置して、スイッチ構体としてのタッチパネルを作製した。なお、両パネル板の各ITO薄膜は、上記の対向配置に先立って、予め互いに直交するように銀電極を形成した。
実施例2
実施例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が10μmのPMMA粒子(屈折率:1.49)を30部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
実施例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が10μmのPMMA粒子(屈折率:1.49)を30部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
実施例3〜8
実施例2において、微粒子の配合量、平均粒子径、ハードコート層の膜厚を表1に示すように変えたこと以外は、実施例2と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
実施例2において、微粒子の配合量、平均粒子径、ハードコート層の膜厚を表1に示すように変えたこと以外は、実施例2と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比較例1
(ハードコート層の形成)
厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム2)の一方の面に、アクリル・ウレタン系樹脂(大日本インキ化学工業(株)製のユニディック17−806)100部に光重合開始剤としてのヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア184)5部を加えて、50重量%濃度に希釈してなるトルエン溶液を塗布し、100℃で3分間乾燥したのち、直ちにオゾンタイプ高圧水銀灯(80W/cm、15cm集光型)2灯で紫外線照射を行い、厚さ5μmのハードコート層を形成した。
(ハードコート層の形成)
厚さ125μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム2)の一方の面に、アクリル・ウレタン系樹脂(大日本インキ化学工業(株)製のユニディック17−806)100部に光重合開始剤としてのヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア184)5部を加えて、50重量%濃度に希釈してなるトルエン溶液を塗布し、100℃で3分間乾燥したのち、直ちにオゾンタイプ高圧水銀灯(80W/cm、15cm集光型)2灯で紫外線照射を行い、厚さ5μmのハードコート層を形成した。
(透明導電性積層体の作製)
上記PETフィルム2のハードコート層を形成しなかった面に、弾性係数が10N/cm2に調整されたアクリル系の透明な粘着剤層(アクリル酸ブチルとアクリル酸と酢酸ビニルとの重量比が100:2:5のアクリル系共重合体100部にイソシアネート系架橋剤を1部配合してなるもの)を約20μmの厚さに形成した。この粘着剤層面に、実施例1において得られたPETフィルム1の透明な導電性薄膜を設けていない側を貼り合わせ、透明導電性積層体を作製した。弾性係数(動的貯蔵弾性率:G´)は粘弾性スペクトロメータ(レオメトリック・サイエンティフィック社製,ARES装置)を用い、周波数1ヘルツにて温度分散測定を行い、20℃で測定した値である。
上記PETフィルム2のハードコート層を形成しなかった面に、弾性係数が10N/cm2に調整されたアクリル系の透明な粘着剤層(アクリル酸ブチルとアクリル酸と酢酸ビニルとの重量比が100:2:5のアクリル系共重合体100部にイソシアネート系架橋剤を1部配合してなるもの)を約20μmの厚さに形成した。この粘着剤層面に、実施例1において得られたPETフィルム1の透明な導電性薄膜を設けていない側を貼り合わせ、透明導電性積層体を作製した。弾性係数(動的貯蔵弾性率:G´)は粘弾性スペクトロメータ(レオメトリック・サイエンティフィック社製,ARES装置)を用い、周波数1ヘルツにて温度分散測定を行い、20℃で測定した値である。
(タッチパネルの作製)
この透明導電性積層体を一方のパネル板とし、他方のパネル板として、ガラス板上に厚さ30nmのITO薄膜を上記と同様の方法で形成したものを用い、この両パネル板を、ITO薄膜同士が対向するように、厚さ10μmのスペーサを介して対向配置して、スイッチ構体としてのタッチパネルを作製した。なお、両パネル板の各ITO薄膜は、上記の対向配置に先立って、予め互いに直交するように銀電極を形成した。
この透明導電性積層体を一方のパネル板とし、他方のパネル板として、ガラス板上に厚さ30nmのITO薄膜を上記と同様の方法で形成したものを用い、この両パネル板を、ITO薄膜同士が対向するように、厚さ10μmのスペーサを介して対向配置して、スイッチ構体としてのタッチパネルを作製した。なお、両パネル板の各ITO薄膜は、上記の対向配置に先立って、予め互いに直交するように銀電極を形成した。
比較例2
比較例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が3.5μmのポリスチレン粒子(屈折率:1.59)を15部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比較例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が3.5μmのポリスチレン粒子(屈折率:1.59)を15部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比較例3
比較例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が10μmのPMMA粒子(屈折率:1.49)を3部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比較例1において、ハードコート形成材料として、全樹脂成分に対し、平均粒子径が10μmのPMMA粒子(屈折率:1.49)を3部を配合したものを調製した。当該ハードコート形成材料を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比較例4〜5
比各例3において、微粒子の配合量、平均粒子径、ハードコート層の膜厚を表1に示すように変えたこと以外は、比較例3と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
比各例3において、微粒子の配合量、平均粒子径、ハードコート層の膜厚を表1に示すように変えたこと以外は、比較例3と同様にして、透明導電性積層体を作製し、またタッチパネルを作製した。
上記実施例および比較例で得られた透明導電性フィルムのハードコート層の膜厚、微粒子の各構成を表1に示す。また、ハードコート層、微粒子の各屈折率を表1に示す。ハードコート層の測定方法は下記の通りである。
(ハードコート層の厚み)
(株)ミツトヨ製のマイクロゲージ式厚み計にて測定を行った。透明なフィルム基材にハードコート層を設けた透明導電性フィルムの厚みを測定し、基材の厚みを差し引くことでハードコート層の膜厚を算出した。
(株)ミツトヨ製のマイクロゲージ式厚み計にて測定を行った。透明なフィルム基材にハードコート層を設けた透明導電性フィルムの厚みを測定し、基材の厚みを差し引くことでハードコート層の膜厚を算出した。
また、得られた透明導電性フィルム(防眩性の透明導電性フィルムを含む)について下記評価を行った。結果を表1に示す。
(鉛筆硬度)
透明導電性フィルムのハードコート層が形成されていない面を、ガラス板上に載せた後、ハードコート層(又は反射防止層)表面について、JIS K−5400記載の鉛筆硬度試験に従い(但し、荷重500g)試験を実施した。
透明導電性フィルムのハードコート層が形成されていない面を、ガラス板上に載せた後、ハードコート層(又は反射防止層)表面について、JIS K−5400記載の鉛筆硬度試験に従い(但し、荷重500g)試験を実施した。
(耐擦傷性)
透明導電性フィルムの耐擦傷性の強弱に対する値は、以下の試験内容にて求めた。
(1)試料を少なくとも幅25mm、長さ100mm以上の大きさに切断し、これをガラス板に載せる。
(2)直径25mmの円柱の平滑な断面に、スチールウール#0000を均一に取り付け、荷重1.5kgにて試料表面を毎秒約100mmの速度で30往復した後に、以下の指標により目視評価にて判定した。
○:キズが全くない。
△:細かなキズはあるが視認性に影響はない。
×:明らかなキズがあり視認性を損なう。
透明導電性フィルムの耐擦傷性の強弱に対する値は、以下の試験内容にて求めた。
(1)試料を少なくとも幅25mm、長さ100mm以上の大きさに切断し、これをガラス板に載せる。
(2)直径25mmの円柱の平滑な断面に、スチールウール#0000を均一に取り付け、荷重1.5kgにて試料表面を毎秒約100mmの速度で30往復した後に、以下の指標により目視評価にて判定した。
○:キズが全くない。
△:細かなキズはあるが視認性に影響はない。
×:明らかなキズがあり視認性を損なう。
(中心線平均表面粗さRa及び平均傾斜角θa)
防眩性透明導電性フィルムのハードコート層が形成されていない面に、MATSUNAMI製のガラス板(厚み1.3mm)を粘着剤で貼り合わせた。高精度微細形状測定器(商品名;サーフコーダET4000、(株)小阪研究所製)にて測定し、JIS B0601―1994記載のRa値及びθa値を求めた。
防眩性透明導電性フィルムのハードコート層が形成されていない面に、MATSUNAMI製のガラス板(厚み1.3mm)を粘着剤で貼り合わせた。高精度微細形状測定器(商品名;サーフコーダET4000、(株)小阪研究所製)にて測定し、JIS B0601―1994記載のRa値及びθa値を求めた。
(ヘイズ)
JIS K7136(1981年版)のヘイズ(曇度)に準じ、ヘイズメーターHR300(商品名、(株)村上色彩技術研究所製)を用いて測定した。
JIS K7136(1981年版)のヘイズ(曇度)に準じ、ヘイズメーターHR300(商品名、(株)村上色彩技術研究所製)を用いて測定した。
<摺動性>
透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタール製のペン(先端径
0.8R)を用いて、荷重500g、速度5000mm/min、ストローク100mmでペン先を往復させ100万回の摺動を行い、ハードコート層表面の状態を観察した。
○:摺動部に傷が認められない。
△:摺動の折り返し部分にのみ傷が確認できる。
×:摺動部分の全体にわたって傷が確認できる。
透明導電性積層体で構成したパネル板側から、ポリアセタール製のペン(先端径
0.8R)を用いて、荷重500g、速度5000mm/min、ストローク100mmでペン先を往復させ100万回の摺動を行い、ハードコート層表面の状態を観察した。
○:摺動部に傷が認められない。
△:摺動の折り返し部分にのみ傷が確認できる。
×:摺動部分の全体にわたって傷が確認できる。
表1より明らかなように、実施例は比較例に比べて、ハードコート層の硬度が高く、耐擦傷性、摺動性(打点特性)が向上していることが分かる。
1 透明なフィルム基材
11a 透明なフィルム基材
12a 透明なフィルム基材
11b 粘着剤層
2 透明導電性薄膜
3 ハードコート層
4 反射防止層
11a 透明なフィルム基材
12a 透明なフィルム基材
11b 粘着剤層
2 透明導電性薄膜
3 ハードコート層
4 反射防止層
Claims (8)
- 透明なフィルム基材の一方の面にハードコート層を有し、透明なフィルム基材の他方の面には透明導電性薄膜を有する透明導電性フィルムにおいて、
前記ハードコート層の形成材料がウレタンアクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート及び水酸基を2個以上含むアルキル基を有する(メタ)アクリルポリマーを含むことを特徴とする透明導電性フィルム。 - 前記ポリオール(メタ)アクリレートが、ペンタエリスリトールトリアクリレートと、ペンタエリスリトールテトラアクリレートとを含み構成されるものであることを特徴とする請求項1に記載の透明導電性フィルム。
- 前記ハードコート層は、易接着処理層を介して透明なフィルム基材に設けられていることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 透明なフィルム基材が、2枚以上の透明なフィルム基材を透明な接着剤層を介して貼り合わせた積層体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 前記ハードコート層の外表面が、凹凸状になっていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 前記ハードコート層は微粒子を含有し、その膜厚が15μm以上30μm以下であり、且つ、前記微粒子の平均粒径がハードコート層の膜厚の30%以上75%以下であり、
前記微粒子により形成される凹凸形状のJIS B 0601によるθaが0.4°以上1.5°以下であることを特徴とする請求項5記載の透明導電性フィルム。 - 前記ハードコート層の形成材料がレベリング剤を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の透明導電性フィルム。
- 透明導電性薄膜を有する一対のパネル板を、透明導電性薄膜同士が対向するように、スペーサを介して対向配置してなるタッチパネルにおいて、
少なくとも一方のパネル板が、請求項1〜7のいずれかに記載の透明導電性フィルムであることを特徴とするタッチパネル。
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