JP2013068693A

JP2013068693A - 光学部材

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Publication number: JP2013068693A
Application number: JP2011205660A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hanada; 泰花田; Yasuhisa Kishigami; 泰久岸上; Shingo Okamura; 進吾岡村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-09-21
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2013-04-18

Abstract

【課題】本発明は、指紋跡などの汚染物質が付着した場合でも、汚染物質が視認されにくく、かつ汚染物質が拭き取られやすい光学部材を提供する。
【解決手段】本発明に係る光学部材３は、透明な基材１と、前記基材１を覆う保護層２とを備える。前記保護層２が、アクリル樹脂の硬化物と、前記硬化物中に分散している平均粒径５０〜５００ｎｍのＳｉＯ₂粒子とを含む。前記保護層２に対する前記ＳｉＯ₂粒子の割合が５〜５０質量％の範囲である。前記保護層２の膜厚が０．５μｍ以上である。前記保護層２の表面のオレイン酸に対する接触角が２０°以下である。前記保護層２の表面粗さＲａが２０〜１００ｎｍの範囲である。光学部材３のヘイズが、１．０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学機器を保護するために用いられる光学部材に関する。

液晶ディスプレイやタッチパネル等の光学機器の最表面には、表面を保護するために、透明な基材と、この基材を覆う保護層とを備える光学部材が貼着されることがある（図１参照）。

光学部材には透明性が要求されるが、指紋跡や手垢など人間の手の接触に伴う汚染物質が光学部材の表面に付着すると、この汚染物質が白く光って見えて非常に目立ってしまい、このため光学機器による画像等の視認性が著しく低下してしまうという問題があった。これは、汚染物質である油脂等が光学部材上で半球状の膜を形成し、この膜が光を散乱することによる。

そこで、光学部材の表面に汚染物質が付着しにくいこと、並びに付着した汚染物質を除去し易いことが、求められている。例えば特許文献１には、コロイダルシリカを主成分とする無機酸化物微粒子と、該無機酸化物微粒子に−Ｏ−Ｓｉ−Ｒ−結合（Ｒは炭素数２〜１０の直鎖または分岐のアルキレン基を表す。）を介して結合している有機ポリマーとを有する有機無機複合体を含み、前記有機ポリマーは、耐汚染性付与基と、該耐汚染性付与基とは独立に活性エネルギー線を照射して重合可能な基とを有し、かつ、該有機無機複合体を１００μｍ厚のＰＥＴ基材上に塗布し、活性エネルギー線を照射して重合することにより形成される厚み５μｍの膜は、鉛筆硬度がＦ以上であり、水に対する接触角が８０度以上である、耐汚染性付与剤が、開示されている。特許文献１によると、この耐汚染性付与剤を用いることで、塗膜に指紋が付着しても除去し易くなる。

しかし、特許文献１に記載の技術では、指紋跡等が目立たなくなる効果は非常に低く、また付着した指紋跡等が容易に除去され得る程の実用レベルの耐指紋性を得ることは難しかった。

また、特許文献２には、基材上に電離放射線硬化型樹脂とマット化剤を含む塗料を硬化させて形成した樹脂層を有し、前記樹脂層の最表面がマット化されてなり、当該マット化面のぬれ張力が２５ｍＮ／ｍ以上であり、前記マット化面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで０．２〜２．０μｍである指紋消去性フィルムが開示されている。引用文献２によると、この指紋消去性フィルムでは指紋視認性が低下する。

しかし、特許文献２に記載の技術では指紋消去性フィルムのヘイズが増大してしまい、光学部材に必要とされる高い透明性が確保できないという問題がある。

特開２００６−１６０８０２号公報特許第４６２７４３７号公報

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、指紋跡などの汚染物質が付着した場合でも、汚染物質が視認されにくく、かつ汚染物質が拭き取られやすく、更に高い透明性が確保されている光学部材を提供することを目的とする。

本発明に係る光学部材は、
透明な基材と、前記基材を覆う保護層とを備え、
前記保護層が、アクリル樹脂の硬化物と、前記硬化物中に分散している平均粒径５０〜５００ｎｍのＳｉＯ₂粒子とを含み、
前記保護層に対する前記ＳｉＯ₂粒子の割合が、５〜５０質量％の範囲であり、
前記保護層の厚みが、０．５μｍ以上であり、
前記保護層の表面のオレイン酸に対する接触角が、２０°以下であり、
前記保護層の表面粗さＲａが、２０〜１００ｎｍの範囲であり、
ヘイズが、１．０％以下である。

本発明において、前記保護層の鉛筆硬度が、２Ｈ以上であることも好ましい。

本発明によれば、光学部材に汚染物質が付着しても、汚染物質が視認されにくくなり、且つ汚染物質が光学部材から拭き取られやすくなり、更に高い透明性が確保される。

本発明の一実施形態における光学部材を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

本実施形態による光学部材３は、図１に示すように、透明な基材１と、この基材１を覆う保護層（ハードコート層）２とを備える。保護層２は、アクリル樹脂の硬化物と、前記硬化物中に分散している平均粒径５０〜５００ｎｍのＳｉＯ₂粒子とを含む。保護層２に対するＳｉＯ₂粒子の割合は、５〜５０質量％の範囲である。また、保護層２の厚みは０．５μｍ以上である。また、保護層２の表面のオレイン酸に対する接触角は、２０°以下である。更に保護層２の表面粗さＲａは、２０〜１００ｎｍの範囲である。

基材１は、透明性を有する適宜の材質から形成される。例えば基材１は、ポリエステル系フィルム、トリアセチル系フィルム、アクリル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ノルボルネン系フィルム等の、透明性を有する樹脂フィルムから形成される。また基材１がガラス等の透明性を有する板材から形成されてもよい。

保護層２はアクリル樹脂の硬化物を含む。このため保護層２の透明性が高くなると共に、その硬度が高くなる。このアクリル樹脂の硬化物は、保護層２の母相を構成する。アクリル樹脂としては、特に制限されないが、例えば多官能（メタ）アクリレートが挙げられる。

保護層２内でアクリル樹脂の硬化物中に分散するＳｉＯ₂粒子の平均粒径は、上記の通り５０〜５００ｎｍである。この平均粒径は、レーザー回折・散乱式粒度分析計でレーザー回折散乱法により測定される体積平均粒径のことである。ＳｉＯ₂粒子の平均粒径が５０ｎｍ以上であると、保護層２の表面に適度な凹凸が形成されやすくなり、これにより保護層２に汚染物質が付着してもこの汚染物質が視認されにくくなる。また、ＳｉＯ₂粒子の平均粒径が５００ｎｍ以下であることで、ＳｉＯ₂粒子による光散乱作用が抑制され、これにより光学部材３の高い透明性が維持される。ＳｉＯ₂粒子としては、特に制限されず、球状シリカ、破砕シリカ、不定形シリカ、中空シリカ、多孔質シリカ等の適宜の粒子が使用され得る。

保護層２内でのＳｉＯ₂粒子の割合は、上記の通り保護層２全体に対して５〜５０質量％の範囲である。このＳｉＯ₂粒子の割合が５質量％以上であることで、保護層２の表面に適度な凹凸が形成されやすくなり、これにより保護層２に汚染物質が付着してもこの汚染物質が視認されにくくなる。また、このＳｉＯ₂粒子の割合が５０質量％以下であることで、保護層２の強度が充分に高くなる。
。

保護層２は、例えばアクリル樹脂とＳｉＯ₂粒子を含有する樹脂組成物を基材１上に塗布し、更にこの保護層２上の樹脂組成物を硬化させることで、形成される。この場合、樹脂組成物は、例えばアクリル樹脂及びＳｉＯ₂粒子を含有し、更に必要に応じて適宜の添加剤を含有する。樹脂組成物が光重合開始剤を含有する場合には、樹脂組成物に紫外線を照射するなどして光硬化させることで、保護層２が形成され得る。樹脂組成物中の光硬化剤の割合は、例えば１〜１０質量％の範囲である。

基材１上への樹脂組成物の塗布方法としては、特に制限されないが、ロールコート、バーコート、フローコート等が挙げられる。また、紫外線硬化性の樹脂組成物が用いられる場合の紫外線硬化法として、高圧水銀灯、超高圧水銀灯等を用いる方法が挙げられる。

保護層２の表面粗さＲａは、上記の通り１００〜１００ｎｍの範囲である。この表面粗さＲａは、ＪＩＳＢ０６０１−２００１に規定される算術平均高さＲａである。このように保護層２の表面粗さＲａが１０ｎｍ以上であると、光学部材３表面に適度な粗さが付与され、保護層２に指紋跡などの汚染物質が付着してもこの汚染物質が拭き取られやすくなり、十分な耐指紋性が発現する。また、光学部材３の表面粗さＲａが１００ｎｍ以下であることで、保護層２における光散乱作用が抑制され、このため光学部材３の透明性が向上する。

保護層２の表面粗さＲａの範囲を２０〜１００ｎｍとすることは、ＳｉＯ₂粒子の平均粒径を５０〜５００ｎｍ範囲、ＳｉＯ₂粒子の含有量を保護層２全体に対して５〜５０質量％の範囲、保護層２の膜厚を０．５μｍ以上の範囲とすることで、達成することができる。

保護層２は、その表面のオレイン酸に対する接触角が２０°以下になるように形成される。この場合、保護層２の表面上で油滴及び水滴が形成されにくくなり、更に保護層２の表面上に指紋跡等の汚染物質が付着してもこの汚染物質が視認されにくくなる。すなわち、保護層２表面において指紋跡等の汚染物質の主成分である皮脂の接触角が小さくなることで、保護層２に汚染物質が付着しても汚染物質が濡れ広がりやすくなり、このため汚染物質が目立ちにくくなる。尚、汚染物質の主成分の皮脂は中性脂肪（トリグリセリドなど）および中性脂肪が分解した脂肪酸（オレイン酸やパルミチン酸など）である。このため、皮脂の代表的な成分であるオレイン酸の付着しやすさ、オレイン酸のぬれ性、オレイン酸が付着した際の目立ちやすさなどが、耐指紋性を左右する。保護層２表面のオレイン酸接触角が２０°以下であると、保護層２表面に汚染物質が付着しても、汚染物質が大きく濡れ広りやすくなり、指紋跡等が目立たなくなって、耐指紋性が向上する。

保護層２のオレイン酸に対する接触角を２０°以下とすることは、保護層２に平均粒径５０〜５００ｎｍのシリカ粒子を５〜５０質量％の割合で含有させることで達成される。

保護層２の厚みは０．５μｍ以上であることが好ましい。この場合、保護層２の表面に適度な凹凸が形成されやすくなると共に、光学部材３の透明性が向上する。

光学部材３のヘイズは１．０％以下である。この場合、光学部材３の透明性が高くなる。光学部材３のヘイズが１．０％以下であることは、上記のように保護層２の透明性が向上することで達成され得る。

保護層２の鉛筆硬度はＨ以上であることが好ましい。この場合、光学部材３に、耐指紋性と共に十分な耐擦傷性が付与される。尚、保護層２の鉛筆硬度はＪＩＳＫ５６００により求めることができる。

本実施形態による光学部材３は、例えば液晶ディスプレイやタッチパネル等の光学機器の最表面に貼付されることで用いられる。

＜実施例１＞
基材として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（東洋紡績株式会社製、品番Ａ４３００、厚み１００μｍ）を準備した。

アクリル系紫外線硬化型樹脂（大日精化工業株式会社製、品番ＰＥＴ−ＨＣ３０１、固形分６０％）とシリカ粒子（ＣＩＫナノテック株式会社製、品番ＳＩＲＭＩＢＫ１５ＷＴ％−Ｈ２４、平均粒子径５０ｎｍ）とを、シリカ粒子の割合（固形分換算）が１０質量％となるように配合し、これらを混合することで、紫外線硬化型の樹脂組成物を得た。

基材上に樹脂組成物をワイヤーバーコーター＃１０番で塗布し、続いてこの樹脂組成物を８０℃で５分間加熱することにより乾燥させ、続いてこの樹脂組成物に紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で照射することで、樹脂組成物を硬化させた。これにより、厚み３．０ｍの保護層が形成された。これにより基材と保護層とを備える光学部材を得た。

＜実施例２＞
実施例１において、シリカ粒子として、日産化学工業株式会社製の品番ＩＰＡ−ＳＴ−ＺＬ（平均粒子径１００ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１の場合と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜実施例３＞
実施例１において、シリカ粒子として、日産化学工業株式会社製の品番ＭＥＫ−ＳＴ２０４０（平均粒子径２００ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１の場合と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜実施例４＞
実施例１において、シリカ粒子として、ＣＩＫナノテック株式会社製の品番ＳＩＲＭＩＢＫ１５ＷＴ％−Ｅ９４（平均粒子径３００ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１の場合と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜実施例５＞シリカ粒子の平均粒子径：５００ｎｍ
実施例１において、シリカ粒子として、ＣＩＫナノテック株式会社製の品番ＳＩＲＭＩＢＫ１５ＷＴ％−Ｅ６８（平均粒子径５００ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜実施例６＞
実施例１において、シリカ粒子として日産化学工業株式会社製の品番ＭＥＫ−ＳＴ２０４０（平均粒子径２００ｎｍ）を使用し、且つ紫外線硬化型の樹脂組成物中のシリカ粒子の割合（固形分換算）を５質量％とした。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜実施例７＞
実施例１において、シリカ粒子として日産化学工業株式会社製の品番ＭＥＫ−ＳＴ２０４０（平均粒子径２００ｎｍ）を使用し、且つ紫外線硬化型の樹脂組成物中のシリカ粒子の割合（固形分換算）を５０質量％とした。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜比較例１＞
実施例１において、シリカ粒子として、日産化学工業株式会社製の品番ＩＰＡ−ＳＴ（平均粒子径１０ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜比較例２＞
実施例１において、シリカ粒子として、ＣＩＫナノテック株式会社製の品番ＳＩＲＭＩＢＫ１５ＷＴ％−Ｎ０１（平均粒子径７００ｎｍ）を使用した。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜比較例３＞
実施例１において、シリカ粒子として日産化学工業株式会社製の品番ＭＥＫ−ＳＴ２０４０（平均粒子径２００ｎｍ）を使用し、且つ紫外線硬化型の樹脂組成物中のシリカ粒子の割合（固形分換算）を２質量％とした。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜比較例４＞
実施例１において、シリカ粒子として日産化学工業株式会社製の品番ＭＥＫ−ＳＴ２０４０（平均粒子径２００ｎｍ）を使用し、且つ紫外線硬化型の樹脂組成物中のシリカ粒子の割合（固形分換算）を６０質量％とした。それ以外は実施例１と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜比較例５＞
実施例３において、紫外線硬化型樹脂組成物の塗布時にワイヤーバーコーター＃４番を使用することで保護層の厚みを０．４μｍとした。それ以外は実施例３と同じ方法及び条件で、光学部材を得た。

＜評価試験＞
各実施例及び比較例で得られた光学部材に対し、次に示す評価試験を実施した。その結果を下記表に示す。

［オレイン酸接触角］
接触角計（協和界面科学株式会社製、型番ＤＭ−５００）を用い、室温（２０℃、５０％ＲＨ）、液滴径１μＬの条件で、保護層の表面でのオレイン酸の接触角を測定した。

［表面粗さ］
保護層の表面粗さＲａを、株式会社キーエンス製のレーザーマイクロスコープ（型番ＶＫ−９７００）を用いて測定した。

［防指紋性試験］
光学部材における保護層の表面を人が指で触った後、指紋跡を保護層の表面に対して垂直な方向から目視により観察し、次の基準により評価した。
○：指紋跡がほとんど視認できない。
△：指紋跡が視認しにくい。
×：指紋跡がはっきり視認できる。

［指紋拭取り性］
光学部材ｎにおける保護層の表面を人が指で触ることで保護層の表面に指紋跡を付着させた。続いて保護層の表面を不織布ワイパー（旭化成せんい株式会社製、品名ＢＥＭＣＯＴＭ−３）で擦った。これにより、保護層の表面を目視で観察した場合に指紋跡が認められなくなるまでに、保護層を不織布ワイパーで何回擦る必要があったかを、調査した。

［ヘイズ］
光学部材のヘイズを、ＪＩＳＫ７３６１−１９９７に準拠して、日本電色工業株式会社製のへイズメータ（型番ＮＤＨ２０００）を用いて測定した。

［鉛筆硬度］
ＪＩＳＫ５６００に示される試験法により保護層の鉛筆硬度を測定した。

１基材
２保護層
３光学部材

Claims

透明な基材と、前記基材を覆う保護層とを備え、
前記保護層が、アクリル樹脂の硬化物と、前記硬化物中に分散している平均粒径５０〜５００ｎｍのＳｉＯ₂粒子とを含み、
前記保護層に対する前記ＳｉＯ₂粒子の割合が、５〜５０質量％の範囲であり、
前記保護層の厚みが、０．５μｍ以上であり、
前記保護層の表面のオレイン酸に対する接触角が、２０°以下であり、
前記保護層の表面粗さＲａが、２０〜１００ｎｍの範囲であり、
ヘイズが、１．０％以下である光学部材。
前記保護層の鉛筆硬度が、２Ｈ以上である請求項１に記載の光学部材。