JP2014032229A - Optical component having hard coat layer, and optical management unit, backlight assembly and display including optical component - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、耐引っかき性が改良されたハードコート層を有する光学部品、ならびに光学部品を含む光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイに関し、より詳細には液晶ディスプレイなどの光学ディスプレイ装置に組み込まれる光学部品、ならびに光学部品を含む光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイに関する。 The present disclosure relates to an optical component having a hard coat layer with improved scratch resistance, and a light management unit, a backlight assembly and a display including the optical component, and more particularly, an optical incorporated in an optical display device such as a liquid crystal display. The present invention relates to a component, and a light management unit, a backlight assembly and a display including the optical component.
偏光フィルム、拡散フィルム、プリズムフィルムなどの光学部品が、輝度の向上、表示領域内の画質の均一化、省電力化、軽量化などを目的として、ノートパソコン、携帯電話、タブレットなどの液晶ディスプレイに組み込まれている。これらの光学部品は液晶ディスプレイの光軸に対して垂直方向に積層されている。そのため、指による押圧、落下による衝撃などの外力が液晶ディスプレイに加わったときに、プリズムフィルムのプリズム構造化表面が他の光学部品の表面に接触してその表面を損傷し、液晶ディスプレイの表示品質が劣化する場合がある。そのため、偏光フィルムなどの光学フィルムに対して、その表面を保護するハードコート処理が一般に行われている。 Optical components such as polarizing film, diffusion film, and prism film are used in LCDs such as laptop computers, mobile phones, and tablets for the purpose of improving brightness, uniforming the image quality in the display area, saving power, and reducing weight. It has been incorporated. These optical components are stacked in a direction perpendicular to the optical axis of the liquid crystal display. Therefore, when an external force such as a finger press or a drop impact is applied to the liquid crystal display, the prism structured surface of the prism film contacts the surface of another optical component and damages the surface, and the display quality of the liquid crystal display May deteriorate. Therefore, a hard coat treatment for protecting the surface of an optical film such as a polarizing film is generally performed.
米国特許第5104929号および米国特許第7074463号には、液晶ディスプレイなどの光学ディスプレイ装置の表面保護を目的として、光硬化性シランカップリング剤で改質されたSiO2ナノ粒子を含むハードコート材料が使用できることが記載されている。 US Pat. No. 5,104,929 and US Pat. No. 7,074,463 disclose hard coat materials comprising SiO 2 nanoparticles modified with a photocurable silane coupling agent for the purpose of surface protection of optical display devices such as liquid crystal displays. It is described that it can be used.
特開2004−085925号には、「透明基材の少なくとも一方の面に、プライマ層、ハードコート層を順次積層してなるハードコート層を有するフィルムにおいて、前記プライマ層の前記透明基材に対する粘着力が、透明基材の片面に膜厚0.1〜1μmで形成したプライマ層と透明基材とを重ねて、常温下で1N/cm2の圧力で加圧した後の、JIS−Z0237に準拠した180度剥離力が0.001〜4Nであり、かつ、前記プライマ層の硬化前樹脂組成物の水酸基価A(KOHmg/g)が3≦A≦50で、前記ハードコート層の硬化前樹脂組成物の水酸基価B(KOHmg/g)が30≦B≦200であることを特徴とするハードコート層を有するフィルム」が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-085925 discloses that, in a film having a hard coat layer formed by sequentially laminating a primer layer and a hard coat layer on at least one surface of a transparent substrate, the primer layer adheres to the transparent substrate. The force is applied to JIS-Z0237 after a primer layer formed with a film thickness of 0.1 to 1 μm and a transparent substrate are stacked on one side of the transparent substrate and pressurized with a pressure of 1 N / cm 2 at room temperature. The compliant 180 degree peeling force is 0.001 to 4N, and the hydroxyl value A (KOHmg / g) of the pre-curing resin composition of the primer layer is 3 ≦ A ≦ 50, and before the hard coat layer is cured. A film having a hard coat layer characterized in that the hydroxyl value B (KOHmg / g) of the resin composition is 30 ≦ B ≦ 200 ”is described.
特開2010−211196号には、「ヨウ素または二色性染料が吸着配向された一軸延伸ポリビニルアルコール系樹脂フィルムからなる偏光フィルムと、前記偏光フィルムの少なくとも一方の面に積層される樹脂フィルムとを備え、前記樹脂フィルムにおける前記偏光フィルムに対向する側とは反対側の表面を、スチールウールを用いて、荷重250g/cm2、ストローク幅5cm、速度50往復/分の条件下で10往復摩擦したときの傷の数が10本以下であり、液晶表示装置が備える液晶セルとバックライトとの間に配置される背面側偏光板である偏光板」が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-211196 states that “a polarizing film made of a uniaxially stretched polyvinyl alcohol-based resin film in which iodine or a dichroic dye is adsorbed and oriented, and a resin film laminated on at least one surface of the polarizing film. The surface of the resin film opposite to the side facing the polarizing film was rubbed 10 times under the conditions of a load of 250 g / cm 2 , a stroke width of 5 cm, and a speed of 50 reciprocations / minute using steel wool. The number of scratches at the time is 10 or less, and “polarizing plate which is a back side polarizing plate disposed between a liquid crystal cell and a backlight included in the liquid crystal display device” is described.
本開示の目的は、耐引っかき性に優れた偏光フィルム、拡散フィルム、プリズムフィルムなどの光学部品、ならびに当該光学部品を含む光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイを提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide an optical component such as a polarizing film, a diffusion film, and a prism film excellent in scratch resistance, and a light management unit, a backlight assembly, and a display including the optical component.
本開示の一実施形態によれば、第1の表面を有する光学機能層、および前記光学機能層の第1の表面の上に配置されたハードコート層を含む光学部品であって、前記ハードコート層がナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、前記ナノ粒子は前記ハードコート層の全質量の40質量%〜95質量%を構成し、前記ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、前記ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である、光学部品が提供される。 According to an embodiment of the present disclosure, an optical component including an optical functional layer having a first surface, and a hard coat layer disposed on the first surface of the optical functional layer, the hard coat The layer comprises a mixture of nanoparticles and a binder, the nanoparticles comprising 40% to 95% by weight of the total weight of the hard coat layer, 10% to 50% by weight of the nanoparticles being 2 nm to 200 nm The average particle size of the nanoparticles having an average particle size in the range, 50% to 90% by weight of the nanoparticles having an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, and an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm. An optical component is provided wherein the ratio of the diameter to the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1.
本開示の別のいくつかの実施形態によれば、上記光学部品を含む光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイが提供される。 According to some other embodiments of the present disclosure, a light management unit, a backlight assembly, and a display including the optical component are provided.
ナノ粒子が高充填されたハードコート層は高い光学的透明性を有するため、光学機能層の光学特性に影響を与えない。本開示によれば、所望の光学特性を有し、かつ優れた耐引っかき性と耐衝撃性の両方を示す光学部品を得ることができる。また、本開示の光学部品を使用することにより、耐久性に優れたディスプレイを得ることができる。 Since the hard coat layer highly filled with nanoparticles has high optical transparency, it does not affect the optical characteristics of the optical functional layer. According to the present disclosure, it is possible to obtain an optical component having desired optical characteristics and exhibiting both excellent scratch resistance and impact resistance. Moreover, the display excellent in durability can be obtained by using the optical component of this indication.
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態および本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。 The above description should not be regarded as disclosing all the embodiments of the present invention and all the advantages related to the present invention.
以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail for the purpose of illustrating representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.
本開示において、「(メタ)アクリル」とは「アクリルまたはメタクリル」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。 In the present disclosure, “(meth) acryl” means “acryl or methacryl”, and “(meth) acrylate” means “acrylate or methacrylate”.
本開示の一実施形態に係る光学部品は、第1の表面を有する光学機能層、および光学機能層の第1の表面の上に配置された、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含むハードコート層を含む。ある実施形態では、光学機能層は、反射型偏光層、吸収型偏光層、拡散層、およびプリズム構造化表面を有するプリズム層からなる群から選択される。これらの光学機能層として、例えば、液晶ディスプレイの技術分野などにおいて使用されている反射型偏光フィルム、吸収型偏光フィルム、拡散フィルム、プリズムフィルムなどを使用することができる。 An optical component according to an embodiment of the present disclosure includes an optical functional layer having a first surface, and a hard coat layer including a mixture of nanoparticles and a binder disposed on the first surface of the optical functional layer. Including. In some embodiments, the optical functional layer is selected from the group consisting of a reflective polarizing layer, an absorbing polarizing layer, a diffusing layer, and a prism layer having a prism structured surface. As these optical functional layers, for example, a reflective polarizing film, an absorptive polarizing film, a diffusing film, a prism film and the like used in the technical field of liquid crystal displays can be used.
反射型偏光層は、光源から発せられた非偏光を反射偏光成分(例えばS偏光)と透過偏光成分(例えばP偏光)に分割する。透過偏光成分は反射型偏光層の上方に位置する吸収型偏光層に入射する。一方、反射偏光成分は光源側に戻り、反射板によって反射されて再度反射型偏光層に入射する。反射偏光成分の一部は反射型偏光層によって偏光解消されているため、再度反射型偏光層に入射した光の一部は反射型偏光層を透過して吸収型偏光層に到達することができる。反射型偏光層を用いると、光源からの光を再利用して液晶ディスプレイの輝度を向上させることができる。 The reflective polarizing layer divides non-polarized light emitted from the light source into a reflected polarized light component (for example, S-polarized light) and a transmitted polarized light component (for example, P-polarized light). The transmitted polarized component is incident on the absorbing polarizing layer positioned above the reflective polarizing layer. On the other hand, the reflected polarized light component returns to the light source side, is reflected by the reflecting plate, and enters the reflective polarizing layer again. Since part of the reflected polarization component is depolarized by the reflective polarizing layer, part of the light incident on the reflective polarizing layer again can pass through the reflective polarizing layer and reach the absorbing polarizing layer. . When the reflective polarizing layer is used, the luminance of the liquid crystal display can be improved by reusing light from the light source.
反射型偏光層として、例えば、多層光学フィルム(MOF)を用いた反射型偏光フィルム、連続相/分散相偏光子などの拡散反射型偏光フィルム(DRPF)、ワイヤグリッド反射型偏光フィルム、コレステリック反射型偏光フィルムなどを使用することができる。MOFを用いた反射型偏光フィルム、および連続相/分散相偏光子を含む拡散反射型偏光フィルムはいずれも、少なくとも2つの材料、通常は少なくとも2つのポリマー材料の間の屈折率の差を利用する。MOF反射型偏光フィルムとして、例えば、米国特許第5882774号に開示されたものを使用でき、商品名「DBEF−Q」として3M Companyから入手可能なものが挙げられる。DRPFとして、米国特許第5825543号、同第5867316号、および同第5751388号に開示されたものを使用できる。ワイヤグリッド反射型偏光フィルムとして、米国特許第6122103号に記載されたものが挙げられる。コレステリック反射型偏光フィルムとして、例えば、米国特許第5793456号、および米国特許出願公開第2002/0159019号に記載されたものが挙げられる。コレステリック反射型偏光フィルムは出射面に1/4波長遅延層を備えてよく、それによりコレステリック反射型偏光フィルムを透過した光は直線偏光に変化する。 As the reflective polarizing layer, for example, a reflective polarizing film using a multilayer optical film (MOF), a diffuse reflective polarizing film (DRPF) such as a continuous / dispersed phase polarizer, a wire grid reflective polarizing film, a cholesteric reflective type A polarizing film etc. can be used. Both reflective polarizing films using MOF and diffuse reflective polarizing films including continuous / dispersed phase polarizers exploit the difference in refractive index between at least two materials, usually at least two polymer materials. . As the MOF reflective polarizing film, for example, one disclosed in US Pat. No. 5,882,774 can be used, and those available from 3M Company as the trade name “DBEF-Q” can be mentioned. As the DRPF, those disclosed in US Pat. Nos. 5,825,543, 5,867,316, and 5,751,388 can be used. Examples of the wire grid reflective polarizing film include those described in US Pat. No. 6,122,103. Examples of the cholesteric reflective polarizing film include those described in US Pat. No. 5,793,456 and US Patent Application Publication No. 2002/0159019. The cholesteric reflective polarizing film may be provided with a quarter-wave retardation layer on the exit surface, whereby the light transmitted through the cholesteric reflective polarizing film changes to linearly polarized light.
吸収型偏光層は、光源から発せられた非偏光を受光したときに、一方の偏光状態の光(例えばS偏光)を吸収し、他方の偏光状態の光(例えばP偏光)を透過させて、液晶ディスプレイパネルの液晶層に偏光を供給する。光源からの光は必要に応じて反射型偏光層を透過させてもよく、この場合、吸収型偏光層は、反射型偏光層を通って漏れた一方の偏光状態の光を吸収するクリーンアップ偏光子として機能する。吸収型偏光層として、本技術分野で既知の二色性を示す吸収型偏光フィルムを使用することができ、例えば、米国特許第6610356号および同第6096375号に開示されたものなどが挙げられる。 The absorption-type polarizing layer absorbs light in one polarization state (for example, S-polarized light) and transmits light in the other polarization state (for example, P-polarized light) when receiving non-polarized light emitted from a light source, Polarized light is supplied to the liquid crystal layer of the liquid crystal display panel. The light from the light source may be transmitted through the reflective polarizing layer as necessary. In this case, the absorbing polarizing layer is a clean-up polarized light that absorbs light in one polarization state that has leaked through the reflective polarizing layer. Acts as a child. As the absorptive polarizing layer, an absorptive polarizing film exhibiting dichroism known in this technical field can be used, and examples thereof include those disclosed in US Pat. Nos. 6,610,356 and 6,096,375.
拡散層として、本技術分野で既知の拡散フィルムが使用でき、拡散フィルムは、通常、ポリマーフィルムの表面にマット加工(ビーズコーティングを含む)またはシボ加工による拡散表面処理を施したフィルムである。また、拡散フィルムは、表面にサンドブラスト加工や、複数の微小突起を配置するなどの別の拡散表面処理を施して形成することもでき、あるいは内部にTiO2などの拡散粒子を分散させて形成することもできる。拡散フィルムは、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂(シリコーンポリウレアなどの変性シリコーンを含む)などの樹脂を含む組成物から各種の成形法によって作製することができる。拡散フィルムの具体例として、例えば、恵和社製の光拡散フィルム、「オパルス(商品名)シリーズ」を挙げることができる。拡散フィルムは、その使用目的に応じて任意の厚さで使用することができるが、一般的には液晶表示装置の薄型化、軽量化を考慮して選択され、拡散フィルムの厚さは、通常、約5μm〜約1000μmの範囲、好ましくは約5μm〜約500μmの範囲、さらに好ましくは約5μm〜約200μmの範囲である。拡散フィルムの厚さは、最も好ましくは、約5μm〜約150μmの範囲である。 As the diffusion layer, a diffusion film known in the art can be used, and the diffusion film is usually a film obtained by subjecting the surface of the polymer film to a diffusion surface treatment by mat processing (including bead coating) or texture processing. The diffusion film can also be formed by subjecting the surface to another diffusing surface treatment such as sandblasting or arranging a plurality of minute protrusions, or can be formed by dispersing diffusing particles such as TiO 2 inside. You can also. For example, the diffusion film can be formed by various molding methods from a composition containing a resin such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyester resin, epoxy resin, polyurethane resin, polyamide resin, polyolefin resin, silicone resin (including modified silicone such as silicone polyurea). Can be produced. Specific examples of the diffusion film include a light diffusion film manufactured by Eiwa Co., Ltd. and “Opulse (trade name) series”. The diffusion film can be used in any thickness depending on the purpose of use, but is generally selected in consideration of thinning and weight reduction of the liquid crystal display device. The thickness of the diffusion film is usually , About 5 μm to about 1000 μm, preferably about 5 μm to about 500 μm, more preferably about 5 μm to about 200 μm. The thickness of the diffusion film is most preferably in the range of about 5 μm to about 150 μm.
プリズム層はプリズム構造化表面を有し、そのプリズム構造化表面は、液晶ディスプレイの光軸から外れた光をその光軸により近い方向に再配向させる。これにより、光軸方向の光量を増加させ、画像の輝度を向上させることができる。プリズム層として、例えば、光源からの光を屈折および反射によって再配向させる複数のプリズム列からなるプリズム構造化表面を有するプリズムフィルムを使用することができる。このようなプリズムフィルムとして、商品名「TBEF2−Tn」、「TBEF2−GT」および「BEF4−GT」として3M Companyから入手可能なプリズムフィルムが挙げられる。 The prism layer has a prism structured surface that redirects light off the optical axis of the liquid crystal display in a direction closer to the optical axis. Thereby, the light quantity of an optical axis direction can be increased and the brightness | luminance of an image can be improved. As the prism layer, for example, a prism film having a prism-structured surface composed of a plurality of prism arrays that re-direct light from a light source by refraction and reflection can be used. Examples of such prism films include prism films available from 3M Company under the trade names “TBEF2-Tn”, “TBEF2-GT”, and “BEF4-GT”.
光学物品は、2種以上の光学機能層の組み合わせを含んでいてもよい。例えば、光学部品が、反射型拡散層およびプリズム構造化表面を有するプリズム層の両方を含む複合光学フィルムであってもよい。 The optical article may contain a combination of two or more optical functional layers. For example, the optical component may be a composite optical film that includes both a reflective diffusion layer and a prism layer having a prism structured surface.
光学機能層の厚さは、約5μm〜約1mm(いくつかの実施形態では、約10μm〜約500μm、または約15μm〜約200μm)の範囲であるが、これらの範囲を外れた厚さであっても有用に使用できる場合がある。 The thickness of the optical functional layer ranges from about 5 μm to about 1 mm (in some embodiments, from about 10 μm to about 500 μm, or from about 15 μm to about 200 μm), but the thickness is outside these ranges. However, it may be useful.
本開示の一実施形態の光学部品である、反射型偏光フィルム10の断面図を図1に示す。反射型偏光フィルム10は、第1の表面を有する反射型偏光層12、および反射型偏光層12の第1の表面の上に配置された、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含むハードコート層14を含む。吸収型偏光層を有する吸収型偏光フィルム、拡散層を有する拡散フィルムなども同様の断面構造を有していてよい。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a reflective
本開示の別の実施形態の光学物品である、プリズムフィルム20の断面図を図2に示す。プリズムフィルム20は、第1の表面(図中では底面)を有するプリズム層22、およびプリズム層22の第1の表面の上に配置された、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含むハードコート層24を含む。図2のプリズム層22は底面(第1の表面)と対向する上面にプリズム構造化表面を有している。
A cross-sectional view of a
ハードコート層に含まれる代表的なバインダーとして、硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーを重合することで得られる樹脂、ゾルゲルガラスを重合することで得られる樹脂などが挙げられる。より具体的な樹脂の例として、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびポリビニルアルコールが挙げられる。さらに、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、本技術分野において既知の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーから選択することができ、2種以上の硬化性モノマーの混合物、2種以上の硬化性オリゴマーの混合物、または1または2種以上の硬化性モノマーと1または2種以上の硬化性オリゴマーの混合物を使用してもよい。いくつかの実施形態では、樹脂として、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(例えば、サートマー社(Sartomer Company,Exton,PA)から商品名「SR399」として入手可能)、ペンタエリスリトールトリアクリレートイソホロンジイソシアネート(IPDI)(例えば、日本化薬株式会社(日本、東京)から商品名「UX−5000」として入手可能)、ウレタンアクリレート(例えば、日本合成化学工業株式会社(日本、大阪)から商品名「UV1700B」および商品名「UB6300B」として入手可能)、トリメチルヒドロキシルジイソシアネート/ヒドロキシエチルアクリレート(TMHDI/HEA、例えば、ダイセル・サイテック株式会社(日本、東京)から商品名「Ebecryl 4858」として入手可能)、ポリエチレンオキシド(PEO)改質ビス−Aジアクリレート(例えば、日本化薬株式会社(日本、東京)から商品名「R551」として入手可能)、PEO改質ビス−Aエポキシアクリレート(例えば、共栄社化学株式会社(日本、大阪)から商品名「3002M」として入手可能)、シラン系UV硬化性樹脂(例えば、ナガセケムテックス株式会社(日本、大阪)から商品名「SK501M」として入手可能)、および2−フェノキシエチルメタクリレート(例えば、サートマー社から商品名「SR340」として入手可能);およびこれらの混合物を用いて重合したものが挙げられる。例えば、約1.0質量%〜約20質量%の範囲の2−フェノキシエチルメタクリレートを使用することで、ポリカーボネートへの接着性の向上が観察されている。二官能性樹脂(例えば、PEO改質ビス−Aジアクリレート「R551」)およびトリメチルヒドロキシルジイソシアネート/ヒドロキシエチルアクリレート(TMHDI/HEA)(例えば、ダイセル・サイテック株式会社から商品名「Ebecryl 4858」として入手可能)を使用することで、ハードコートの硬度、耐衝撃性、および柔軟性が同時に向上することが観察されている。 Typical binders contained in the hard coat layer include resins obtained by polymerizing curable monomers and / or curable oligomers, resins obtained by polymerizing sol-gel glass, and the like. More specific examples of the resin include acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, phenol resin, and polyvinyl alcohol. Furthermore, the curable monomer or curable oligomer can be selected from curable monomers or curable oligomers known in the art, and a mixture of two or more curable monomers, a mixture of two or more curable oligomers. Alternatively, a mixture of one or more curable monomers and one or more curable oligomers may be used. In some embodiments, the resin includes dipentaerythritol pentaacrylate (eg, available from Sartomer Company, Exton, Pa. Under the trade designation “SR399”), pentaerythritol triacrylate isophorone diisocyanate (IPDI) (eg, , Available from Nippon Kayaku Co., Ltd. (Tokyo, Japan) as trade name “UX-5000”), urethane acrylate (for example, trade name “UV1700B” and trade name “from Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd., Osaka, Japan)” UB6300B "), trimethylhydroxyl diisocyanate / hydroxyethyl acrylate (TMHDI / HEA, for example, trade name" Ebecryl 4 "from Daicel Cytec Co., Ltd., Tokyo, Japan) 858 ", polyethylene oxide (PEO) modified bis-A diacrylate (available from Nippon Kayaku Co., Ltd. (Tokyo, Japan) as trade name" R551 "), PEO modified bis-A epoxy Acrylate (for example, available as trade name “3002M” from Kyoeisha Chemical Co., Ltd. (Osaka, Japan)), silane-based UV curable resin (eg, trade name “SK501M” from Nagase ChemteX Corporation (Osaka, Japan)) Available), and 2-phenoxyethyl methacrylate (for example, available from Sartomer under the trade designation “SR340”); and those polymerized using mixtures thereof. For example, using 2-phenoxyethyl methacrylate in the range of about 1.0% to about 20% by weight has been observed to improve adhesion to polycarbonate. Bifunctional resins (eg PEO-modified bis-A diacrylate “R551”) and trimethylhydroxyl diisocyanate / hydroxyethyl acrylate (TMHDI / HEA) (eg available from Daicel Cytec Co., Ltd. under the trade name “Ebecryl 4858”) ) Has been observed to simultaneously improve the hardness, impact resistance and flexibility of the hard coat.
ハードコート層のバインダーの量は、典型的には、ハードコート層の全質量の約5質量%〜約60質量%、いくつかの実施形態では、約10質量%〜約40質量%、または約15質量%〜約30質量%である。本開示によれば、バインダーの量が比較的少なくてもハードコート層を形成することができる。 The amount of binder in the hardcoat layer is typically from about 5% to about 60% by weight of the total weight of the hardcoat layer, in some embodiments from about 10% to about 40%, or about 15 mass% to about 30 mass%. According to the present disclosure, the hard coat layer can be formed even if the amount of the binder is relatively small.
必要に応じて、ハードコート層は他の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーでさらに硬化されていてもよい。代表的な硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとしては、(a)1,3−ブチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,6−へキサンジオールモノアクリレートモノメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、アルコキシ化脂肪族ジアクリレート、アルコキシ化シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、アルコキシ化ヘキサンジオールジアクリレート、アルコキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、カプロラクトン改質ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、カプロラクトン改質ネオペンチルグリコールヒドロキシピバレートジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(3)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(30)ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化(4)ビスフェノールAジアクリレート、ヒドロキシピバルアルデヒド改質トリメチロールプロパンジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(400)ジアクリレート、ポリエチレングリコール(600)ジアクリレート、プロポキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートなどの(メタ)アクリル基を2つ有する化合物;(b)グリセロールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリアクリレート(例えば、エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(9)トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化(20)トリメチロールプロパントリアクリレートなど)、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化トリアクリレート(例えば、プロポキシ化(3)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(5.5)グリセリルトリアクリレート、プロポキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化(6)トリメチロールプロパントリアクリレートなど)、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレートなどの(メタ)アクリル基を3つ有する化合物;(c)ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、エトキシ化(4)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アクリレート、カプロラクトン改質ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどの(メタ)アクリル基を4つ以上有する化合物;(d)例えば、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートなどのオリゴマー(メタ)アクリル化合物;上記のポリアクリルアミド類似体;およびこれらの組み合わせからなる群から選択される多官能性(メタ)アクリルモノマーおよび多官能性(メタ)アクリルオリゴマーが挙げられる。このような化合物は市販されており、少なくともいくつかは、例えば、サートマー社、UCB Chemicals Corporation(Smyrna,GA)、アルドリッチ社(Aldrich Chemical Company,Milwaukee,WI)などから入手可能である。他の有用な(メタ)アクリレートとしては、例えば米国特許第4262072号で報告されるようなヒダントイン部分含有ポリ(メタ)アクリレートが挙げられる。 If necessary, the hard coat layer may be further cured with another curable monomer or curable oligomer. Typical curable monomers or curable oligomers include (a) 1,3-butylene glycol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, and 1,6-hexanediol. Monoacrylate monomethacrylate, ethylene glycol diacrylate, alkoxylated aliphatic diacrylate, alkoxylated cyclohexanedimethanol diacrylate, alkoxylated hexanediol diacrylate, alkoxylated neopentyl glycol diacrylate, caprolactone modified neopentyl glycol hydroxypivalate di Acrylate, caprolactone modified neopentyl glycol hydroxypivalate diacrylate, cyclohexanedimethanol diacrylate, diethyleneglycol Diacrylate, dipropylene glycol diacrylate, ethoxylated (10) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (3) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (30) bisphenol A diacrylate, ethoxylated (4) bisphenol A diacrylate, hydroxy Pivalaldehyde-modified trimethylolpropane diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, polyethylene glycol (200) diacrylate, polyethylene glycol (400) diacrylate, polyethylene glycol (600) diacrylate, propoxylated neopentyl glycol diacrylate, tetra Ethylene glycol diacrylate, tricyclodecane dimethanol diacrylate, triethylene glycol diacrylate (B) glycerol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated triacrylate (eg ethoxylated (3) trimethylolpropane triacrylate) Ethoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (9) trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated (20) trimethylolpropane triacrylate, etc.), pentaerythritol triacrylate, propoxylated triacrylate (eg propoxylated) (3) Glyceryl triacrylate, propoxylated (5.5) Glyceryl triacrylate, propoxylated (3) Trimethylolpropane triacrylate, propylene Compounds having three (meth) acrylic groups such as ropoxylated (6) trimethylolpropane triacrylate), trimethylolpropane triacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate; (c) ditrimethylolpropanetetra Acrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, ethoxylated (4) compound having four or more (meth) acrylic groups such as pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, caprolactone modified dipentaerythritol hexaacrylate; (d) Oligomeric (meth) acrylic compounds such as urethane acrylate, polyester acrylate, epoxy acrylate; the above polyacrylamide analogues; and this Include polyfunctional (meth) acrylic monomers and polyfunctional (meth) acrylate oligomer selected from the group consisting of. Such compounds are commercially available, and at least some are available from, for example, Sartomer, UCB Chemicals Corporation (Smyrna, GA), Aldrich Chemical Company, Milwaukee, Wis. Other useful (meth) acrylates include hydantoin moiety-containing poly (meth) acrylates as reported, for example, in US Pat. No. 4,262,072.
好ましい硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、少なくとも3つの(メタ)アクリル基を含む。好ましい市販の硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーは、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)(商品名「SR351」)、ペンタエリスリトールトリ/テトラアクリレート(PETA)(商品名「SR444」および「SR295」)、およびジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名「SR399」)などのサートマー社から入手可能なものが挙げられる。さらには、PETAと2−フェノキシエチルアクリレート(PEA)の混合物などの、多官能性(メタ)アクリレートと単官能性(メタ)アクリレートの混合物も使用することができる。 Preferred curable monomers or curable oligomers contain at least three (meth) acrylic groups. Preferred commercially available curable monomers or curable oligomers are trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) (trade name “SR351”), pentaerythritol tri / tetraacrylate (PETA) (trade names “SR444” and “SR295”), and Examples thereof include dipentaerythritol pentaacrylate (trade name “SR399”) available from Sartomer. Furthermore, a mixture of polyfunctional (meth) acrylate and monofunctional (meth) acrylate, such as a mixture of PETA and 2-phenoxyethyl acrylate (PEA), can also be used.
ハードコート層に含まれるナノ粒子の混合物は、ハードコート層の全質量の約40質量%〜約95質量%を構成し、いくつかの実施形態では、ハードコート層の全質量の約60質量%〜約90質量%、さらには約70質量%〜約85質量%を構成する。ナノ粒子の混合物は、約2nm〜約200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子(以下、小さな粒子の群または第1のナノ粒子群ともいう)を約10質量%〜約50質量%、および約60nm〜約400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子(以下、大きな粒子の群または第2のナノ粒子群ともいう)を約50質量%〜約90質量%含む。例えば、ナノ粒子の混合物は、平均粒径約2nm〜約200nmの第1のナノ粒子群および平均粒径約60nm〜約400nmの第2のナノ粒子群を約10:90〜約50:50の質量比で混合して得ることができる。 The mixture of nanoparticles included in the hardcoat layer comprises about 40% to about 95% by weight of the total weight of the hardcoat layer, and in some embodiments, about 60% by weight of the total weight of the hardcoat layer. To about 90% by weight, or even about 70% to about 85% by weight. The mixture of nanoparticles comprises about 10% to about 50% by weight of nanoparticles having an average particle size in the range of about 2 nm to about 200 nm (hereinafter also referred to as a group of small particles or a first group of nanoparticles), and About 50% by mass to about 90% by mass of nanoparticles having an average particle size in the range of about 60 nm to about 400 nm (hereinafter also referred to as a group of large particles or a second group of nanoparticles). For example, the mixture of nanoparticles may comprise a first group of nanoparticles having an average particle size of about 2 nm to about 200 nm and a second group of nanoparticles having an average particle size of about 60 nm to about 400 nm of about 10:90 to about 50:50. It can be obtained by mixing at a mass ratio.
ナノ粒子の平均粒径は、本技術分野において一般的に用いられる技術を使用して、透過電子顕微鏡(TEM)で測定することができる。ナノ粒子の平均粒径の測定において、ゾル試料を、メッシュのレース状炭素(Ted Pella Inc.(Redding,CA)から入手可能)の上面に超薄炭素基材を有する400メッシュの銅TEM格子に滴下することで、TEM画像用のゾル試料を調製することができる。液滴の一部を、濾紙とともに格子の側部または底部に接触させることにより除去することができる。ゾルの溶媒の残りは加熱するかまたは室温で放置して除去することができる。これにより、超薄炭素基材上に粒子を残し、基材からの干渉を最小にして画像化することができる。次に、TEM画像を格子全域にわたる多くの位置で記録することができる。500〜1000個の粒子の粒径測定を可能にするのに十分な画像を記録する。次に、ナノ粒子の平均粒径を、各試料における粒径測定値に基づいて計算することができる。TEM画像は、300KVで動作する(LaB6源使用)高分解能透過電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズより商品名「Hitachi H−9000」として入手可能)を使用して得ることができる。画像は、カメラ(例えば、Gatan,Inc.(Pleasanton,CA)から商品名「GATAN ULTRASCAN CCD」として入手可能:モデル番号895、2k×2kチップ)を使用して記録することができる。画像は5万倍および10万倍の倍率で撮ることができる。いくつかの試料において、画像は30万倍の倍率で撮ることができる。 The average particle size of the nanoparticles can be measured with a transmission electron microscope (TEM) using techniques commonly used in the art. In measuring the average particle size of the nanoparticles, the sol sample was placed on a 400 mesh copper TEM grid with an ultra-thin carbon substrate on top of mesh lacey carbon (available from Ted Pella Inc. (Redding, Calif.)). By dripping, a sol sample for a TEM image can be prepared. Some of the droplets can be removed by contacting the side or bottom of the grid with the filter paper. The remainder of the sol solvent can be removed by heating or standing at room temperature. Thereby, particles can be left on the ultrathin carbon substrate, and imaging can be performed with the minimum interference from the substrate. The TEM image can then be recorded at a number of locations across the grating. Enough images are recorded to allow particle size measurements of 500-1000 particles. The average particle size of the nanoparticles can then be calculated based on the measured particle size in each sample. The TEM image can be obtained using a high-resolution transmission electron microscope (available under the trade name “Hitachi H-9000” from Hitachi High-Technologies Corporation) operating at 300 KV (using a LaB 6 source). The images can be recorded using a camera (eg, available from Gatan, Inc. (Pleasanton, Calif.) Under the trade name “GATAN ULTRASCAN CCD”: model number 895, 2k × 2k chip). Images can be taken at 50,000x and 100,000x magnifications. In some samples, images can be taken at a magnification of 300,000 times.
典型的には、ナノ粒子は無機粒子である。無機粒子の例としては、アルミナ、酸化スズ、酸化アンチモン、シリカ(SiO、SiO2)、ジルコニア、チタニア、フェライトなどの無機酸化物、これらの混合物、またはこれらの混合酸化物;金属バナジン酸塩、金属タングステン酸塩、金属リン酸塩、金属硝酸塩、金属硫酸塩、および金属カーバイドなどが挙げられる。無機酸化物ナノ粒子として、無機酸化物ゾルを使用することができる。例えば、シリカナノ粒子の場合、水ガラス(ケイ酸ナトリウム溶液)を出発原料として得られるシリカゾルを使用することができる。水ガラスから得られるシリカゾルは製造条件によっては非常に狭い粒径分布を有することから、このようなシリカゾルを用いると、ハードコート層におけるナノ粒子の充填率をより正確に制御して、所望の特性を有するハードコート層を得ることができる。 Typically, the nanoparticles are inorganic particles. Examples of the inorganic particles include alumina, tin oxide, antimony oxide, silica (SiO, SiO 2 ), zirconia, titania, ferrite and other inorganic oxides, a mixture thereof, or a mixed oxide thereof; metal vanadate, Examples thereof include metal tungstate, metal phosphate, metal nitrate, metal sulfate, and metal carbide. An inorganic oxide sol can be used as the inorganic oxide nanoparticles. For example, in the case of silica nanoparticles, silica sol obtained using water glass (sodium silicate solution) as a starting material can be used. Since silica sol obtained from water glass has a very narrow particle size distribution depending on the production conditions, the use of such silica sol can control the filling rate of nanoparticles in the hard coat layer more accurately, and can achieve desired characteristics. Can be obtained.
小さな粒子の群の平均粒径は、約2nm〜約200nmの範囲である。好ましくは、約2nm〜約150nm、約3nm〜約120nm、または約5nm〜約100nmである。大きな粒子の群の平均粒径は、約60nm〜約400nmの範囲である。好ましくは、約65nm〜約350nm、約70nm〜約300nm、または約75nm〜約200nmである。 The average particle size of the group of small particles ranges from about 2 nm to about 200 nm. Preferably, it is about 2 nm to about 150 nm, about 3 nm to about 120 nm, or about 5 nm to about 100 nm. The average particle size of the large group of particles ranges from about 60 nm to about 400 nm. Preferably, it is about 65 nm to about 350 nm, about 70 nm to about 300 nm, or about 75 nm to about 200 nm.
ナノ粒子の混合物は、少なくとも2つの異なるナノ粒子の粒径分布を含む。ナノ粒子の混合物の粒径分布が、小さな粒子の群の平均粒径および大きな粒子の群の平均粒径をピークとする二峰性または多峰性を示してもよい。粒径分布以外にも、ナノ粒子は、(例えば、組成的に、表面改質されているか表面改質されていないなど)同じであっても異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、約2nm〜約200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と、約60nm〜約400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比は、2:1〜200:1の範囲であり、いくつかの実施形態では、2.5:1〜100:1、または2.5:1〜25:1の範囲である。好ましい平均粒径の組み合わせの例としては、5nm/190nm、5nm/75nm、20nm/190nm、5nm/20nm、20nm/75nm、75nm/190nm、または5nm/20nm/190nmの組み合わせが挙げられる。サイズが異なるナノ粒子の混合物を使用することで、大量のナノ粒子をハードコート層に充填して、ハードコート層の硬度を高めることができる。 The mixture of nanoparticles comprises a particle size distribution of at least two different nanoparticles. The particle size distribution of the mixture of nanoparticles may exhibit bimodality or multimodality that peaks at the average particle size of the group of small particles and the average particle size of the group of large particles. In addition to the particle size distribution, the nanoparticles may be the same or different (eg, compositionally surface modified or not surface modified). In some embodiments, the ratio of the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of about 2 nm to about 200 nm and the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of about 60 nm to about 400 nm is 2: 1 to 200: 1, and in some embodiments 2.5: 1 to 100: 1, or 2.5: 1 to 25: 1. Examples of preferable combinations of average particle diameters include 5 nm / 190 nm, 5 nm / 75 nm, 20 nm / 190 nm, 5 nm / 20 nm, 20 nm / 75 nm, 75 nm / 190 nm, or 5 nm / 20 nm / 190 nm. By using a mixture of nanoparticles having different sizes, it is possible to fill the hard coat layer with a large amount of nanoparticles and increase the hardness of the hard coat layer.
また、例えば、ナノ粒子のタイプ、量、サイズ、および比率を選択することにより、透明性(ヘイズなど)および硬度を変化させることができる。いくつかの実施形態では、望ましい透明性および硬度を併せ持つハードコート層を得ることができる。 Further, for example, by selecting the type, amount, size, and ratio of the nanoparticles, the transparency (such as haze) and hardness can be changed. In some embodiments, a hardcoat layer that combines the desired transparency and hardness can be obtained.
小さな粒子の群と大きな粒子の群との質量比(%)は、使用される粒径または使用される粒径の組み合わせに応じて選択することができる。好ましい質量比は、商品名「CALVOLD2」として入手できるソフトウェアを使用して、使用される粒径または使用される粒径の組み合わせに応じて選択することが可能であり、例えば、粒径の組み合わせ(小さな粒子の群/大きな粒子の群)に関する小さな粒子の群と大きな粒子の群の質量比と充填率の間のシミュレーションに基づいて選択することができる(”Verification of a Model for Estimating the Void Fraction in a Three−Component Randomly Packed Bed,” M.Suzuki and T.Oshima:Powder Technol.,43,147−153(1985)も参照のこと)。シミュレーション結果が図3に示されている。このシミュレーションによれば、5nm/190nmの組み合わせにおいて質量比(小さな粒子の群:大きな粒子の群)が約45:55〜約13:87または約40:60〜約15:85であり;5nm/75nmの組み合わせにおいて質量比が約45:55〜約10:90または35:65〜約15:85であり;20nm/190nmの組み合わせにおいて質量比が約45:55〜約10:90であり;5nm/20nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約20:80であり;20nm/75nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約22:78であり;75nm/190nmの組み合わせにおいて質量比が約50:50〜約27:73であることが好ましい。 The mass ratio (%) between the group of small particles and the group of large particles can be selected depending on the particle size used or a combination of particle sizes used. The preferred mass ratio can be selected according to the particle size used or a combination of particle sizes used, using software available under the trade name “CALVOLD2”, for example, a combination of particle sizes ( Selection of the model for Estimating the Void Fraction in can be selected based on simulations between the mass ratio of small particle groups and large particle groups and the packing factor for small particle groups / large particle groups) a Three-Component Randomly Packed Bed, "See also M. Suzuki and T. Shima: Powder Technol., 43, 147-153 (1985)). The simulation result is shown in FIG. According to this simulation, the mass ratio (small particle group: large particle group) is about 45:55 to about 13:87 or about 40:60 to about 15:85 at a combination of 5 nm / 190 nm; The mass ratio is about 45:55 to about 10:90 or 35:65 to about 15:85 in the 75 nm combination; the mass ratio is about 45:55 to about 10:90 in the 20 nm / 190 nm combination; 5 nm The mass ratio is about 50:50 to about 20:80 for the combination of 20 nm / 20 nm; the mass ratio is about 50:50 to about 22:78 for the combination of 20 nm / 75 nm; Preferably from about 50:50 to about 27:73.
いくつかの実施形態では、粒径およびナノ粒子の好ましい組み合わせを使用することで、ハードコート層に充填されるナノ粒子の量を増やすことができ、得られるハードコート層の透明性および硬度を調整することができる。 In some embodiments, the preferred combination of particle size and nanoparticles can be used to increase the amount of nanoparticles that fill the hardcoat layer and adjust the transparency and hardness of the resulting hardcoat layer can do.
ハードコート層の厚さは、一般に、約80nm〜約30μm(いくつかの実施形態では、約200nm〜約20μm、または約1μm〜約10μm)の範囲であるが、これらの範囲を外れた厚さであっても有用に使用できる場合がある。異なるサイズのナノ粒子の混合物を使用することで、より厚みがあり、より硬度の高いハードコート層を得ることができる場合がある。 The thickness of the hard coat layer is generally in the range of about 80 nm to about 30 μm (in some embodiments, about 200 nm to about 20 μm, or about 1 μm to about 10 μm), but thicknesses outside these ranges Even in some cases, it can be usefully used. By using a mixture of nanoparticles of different sizes, it may be possible to obtain a hard coat layer that is thicker and harder.
必要に応じて、表面処理剤を用いてナノ粒子の表面を改質してもよい。一般に、表面処理剤は、(共有結合、イオン結合、または強い物理吸着を介して)粒子表面に結合する第1の末端と、粒子に樹脂との相溶性を付与しおよび/または硬化中に樹脂と反応する第2の末端とを有する。表面処理剤の例としては、アルコール、アミン、カルボン酸、スルホン酸、ホスホン酸、シラン、およびチタネートが挙げられる。好ましいタイプの表面処理剤は、ナノ粒子表面の化学的性質によりある程度は決定される。シリカおよび他のケイ酸質フィラーをナノ粒子として用いる場合はシランが好ましい。金属酸化物においては、シランおよびカルボン酸が好ましい。表面改質は、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとの混合前、混合中、または混合後のいずれかで行うことができる。シランが用いられる場合、シランとナノ粒子表面との反応は、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合する前に行われるのが好ましい。表面処理剤の必要量は、ナノ粒子の粒径およびタイプ、表面処理剤の分子量およびタイプなどのいくつかの要因によって決まる。一般に、おおよそ一層の表面処理剤層が粒子の表面に付着するのが好ましい。必要とされる付着手順または反応条件もまた、使用する表面処理剤によって決まる。シランを用いる場合、酸性条件または塩基性条件下、高温で約1時間〜約24時間表面処理するのが好ましい。カルボン酸などの表面処理剤では、通常、高温や長時間を必要としない。 If necessary, the surface of the nanoparticles may be modified using a surface treatment agent. Generally, the surface treatment agent is a first end that binds to the particle surface (via covalent bonds, ionic bonds, or strong physisorption), renders the particles compatible with the resin, and / or is resin during curing. And a second end that reacts with. Examples of surface treating agents include alcohols, amines, carboxylic acids, sulfonic acids, phosphonic acids, silanes, and titanates. The preferred type of surface treatment is determined in part by the chemistry of the nanoparticle surface. Silane is preferred when silica and other siliceous fillers are used as the nanoparticles. In the metal oxide, silane and carboxylic acid are preferable. The surface modification can be performed either before, during, or after mixing with the curable monomer or curable oligomer. When silane is used, the reaction between the silane and the nanoparticle surface is preferably performed before mixing with the curable monomer or curable oligomer. The required amount of surface treatment agent depends on several factors such as the particle size and type of the nanoparticles, the molecular weight and type of the surface treatment agent. In general, it is preferred that approximately one surface treatment agent layer adhere to the surface of the particles. The required deposition procedure or reaction conditions also depend on the surface treatment used. When silane is used, the surface treatment is preferably carried out at high temperature for about 1 hour to about 24 hours under acidic or basic conditions. Surface treatment agents such as carboxylic acids usually do not require high temperatures and long time.
表面処理剤の代表例としては、例えば、イソオクチルトリメトキシシラン、ポリアルキレンオキシドアルコキシシラン(例えば、Momentive Specialty Chemicals,Inc.(Columbus,OH)から商品名「SILQUEST A1230」として入手可能)、N−(3−トリエトキシシリルプロピル)メトキシエトキシエトキシエチルカルバメート、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン(例えば、Alfa Aesar(Ward Hill,MA)から商品名「SILQUEST A174」として入手可能)、3−(アクリロイルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(アクリロイルオキシ)プロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、3−(メタクリロイルオキシ)プロピルジメチルエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルトリ(t−ブトキシ)シラン、ビニルトリ(イソブトキシ)シラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、メルカプト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メトキシシラン、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、ステアリン酸、ドデカン酸、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]酢酸(MEEAA)、β−カルボキシエチルアクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)酢酸、メトキシフェニル酢酸などの化合物およびこれらの混合物が挙げられる。 Representative examples of the surface treatment agent include, for example, isooctyltrimethoxysilane, polyalkylene oxide alkoxysilane (for example, available from Momentive Specialty Chemicals, Inc. (Columbus, OH) under the trade name “SILQUEST A1230”), N— (3-triethoxysilylpropyl) methoxyethoxyethoxyethyl carbamate, 3- (methacryloyloxy) propyltrimethoxysilane (available from Alfa Aesar (Ward Hill, Mass.) Under the trade designation “SILQUEST A174”), 3- ( Acryloyloxy) propyltrimethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyltriethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propylme Rudimethoxysilane, 3- (acryloyloxy) propylmethyldimethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyldimethylethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propyldimethylethoxysilane, vinyldimethylethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, n-octyl Trimethoxysilane, dodecyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, propyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, vinylmethyldiacetoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltriisopropoxy Silane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriphenoxysilane, vinyltri (t-butoxy) silane, vinyltri (isobutoxy) Silane, vinyltriisopropenoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, styrylethyltrimethoxysilane, mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, acrylic acid, methacrylic acid, oleic acid, stearin Compounds such as acid, dodecanoic acid, 2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] acetic acid (MEEAA), β-carboxyethyl acrylate, 2- (2-methoxyethoxy) acetic acid, methoxyphenylacetic acid, and mixtures thereof. Can be mentioned.
必要に応じて、ハードコート層のバインダーは、紫外線吸収剤、防汚剤、防曇剤、レベリング剤、静電気防止剤などの既知の添加剤をさらに含んでもよい。 If necessary, the binder of the hard coat layer may further contain known additives such as an ultraviolet absorber, an antifouling agent, an antifogging agent, a leveling agent, and an antistatic agent.
ある実施形態では、紫外線吸収剤がハードコート層のバインダーに含まれる。この実施形態では、光源から発せられる光に含まれる紫外線から光学部品を保護することができる。紫外線吸収剤は硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合することができる。紫外線吸収剤として公知のものが使用でき、例えば、ベンゾフェノン系(例えば、BASF AGから商品名「Uvinul 3050」として入手可能)、ベンゾトリアゾール系(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 928」として入手可能)、トリアジン系(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 1577」として入手可能)、サリチレート系、ジフェニルアクリレート系、シアノアクリレート系などの紫外線吸収剤、およびヒンダードアミン光安定化剤(HALS)(例えば、BASF AGから商品名「Tinuvin 292」および「Tinuvin 622」として入手可能)を使用することができる。公知の紫外線吸収剤とヒンダードアミン光安定化剤を組み合わせて使用することにより、それぞれ単独で使用したときと比べてハードコート層の紫外線吸収性をより高めることもできる。 In some embodiments, an ultraviolet absorber is included in the hard coat layer binder. In this embodiment, the optical component can be protected from ultraviolet rays contained in the light emitted from the light source. The ultraviolet absorber can be mixed with a curable monomer or a curable oligomer. Known ultraviolet absorbers can be used, for example, benzophenone (for example, available under the trade name “Uvinul 3050” from BASF AG), benzotriazole (eg, available under the trade name “Tinvin 928” from BASF AG) ), Triazine-based (for example, available from BASF AG under the trade name “Tinuvin 1577”), salicylate-based, diphenylacrylate-based, cyanoacrylate-based UV absorbers, and hindered amine light stabilizers (HALS) (for example, BASF) The trade names “Tinuvin 292” and “Tinvin 622” from AG can be used. By using a combination of a known ultraviolet absorber and a hindered amine light stabilizer, the ultraviolet absorptivity of the hard coat layer can be further increased as compared with the case where each is used alone.
紫外線吸収剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約15質量部、または約0.2質量部〜約10質量部)の範囲が挙げられる。ある実施形態では、ハードコート層に紫外線吸収剤を含む光学部品は、3%未満の紫外線透過性を達成することができる。 The amount of the ultraviolet absorber added is, for example, from about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight (in some embodiments, about 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer). 1 part by mass to about 15 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 10 parts by mass). In certain embodiments, an optical component that includes a UV absorber in the hardcoat layer can achieve UV transmission of less than 3%.
ある実施形態では、防汚剤がハードコート層のバインダーに含まれる。防汚剤を用いると、ハードコート層表面へのほこりなどの付着を防止することができる。防汚剤として、フッ素化(メタ)アクリル化合物を使用することができる。フッ素化(メタ)アクリル化合物として、例えば、特開2008−538195号公報に記載されたような、HFPOウレタンアクリレートまたは改質HFPOが挙げられる。フッ素化(メタ)アクリル化合物は、ハードコート層のバインダーに、未反応のフッ素化(メタ)アクリル化合物として、硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応した反応生成物として、またはそれらの組み合わせとして含まれる。防汚剤として、シリコーンポリエーテルアクリレート(例えば、Evonic Goldschmidt GmbH(Essen,Germany)から商品名「TEGORAD2250」として入手可能)を使用することもできる。 In some embodiments, an antifouling agent is included in the binder of the hard coat layer. When an antifouling agent is used, adhesion of dust and the like to the hard coat layer surface can be prevented. A fluorinated (meth) acrylic compound can be used as an antifouling agent. Examples of the fluorinated (meth) acrylic compound include HFPO urethane acrylate or modified HFPO as described in JP-A-2008-538195. The fluorinated (meth) acrylic compound is included in the binder of the hard coat layer as an unreacted fluorinated (meth) acrylic compound, as a reaction product reacted with a curable monomer or curable oligomer, or as a combination thereof. . As an antifouling agent, a silicone polyether acrylate (for example, available from Evonik Goldschmidt GmbH (Essen, Germany) under the trade name “TEGORAD2250”) can also be used.
本開示において、HFPOとは、F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−(nは2〜15)で表されるペルフルオロエーテル部位、およびこのようなペルフルオロエーテル部位を含む化合物を意味する。 In the present disclosure, the HFPO, F (CF (CF 3 ) CF 2 O) n CF (CF 3) - (n is 2 to 15) includes perfluoroether moiety represented by, and such a perfluoroether site Means a compound.
防汚剤は、多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物であることが好ましい。多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、複数の(メタ)アクリル基を有するため、架橋剤として硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応することができる、あるいは複数の部位でバインダーに含まれる官能基と非共有結合的に相互作用することができる。その結果、防汚性の耐久性を高めることができる。多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物を防汚剤として用いると、ハードコート層表面の摩擦係数を下げて耐引っかき性も高めることができる場合もある。3以上の(メタ)アクリル基を有する多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物を用いると、防汚性の耐久性をより高めることができる。 The antifouling agent is preferably a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound. Since the polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound has a plurality of (meth) acrylic groups, it can react with a curable monomer or curable oligomer as a crosslinking agent, or a functional group contained in a binder at a plurality of sites. Can interact non-covalently with the group. As a result, antifouling durability can be enhanced. When a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound is used as an antifouling agent, the coefficient of friction on the surface of the hard coat layer may be lowered to improve scratch resistance in some cases. When a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound having 3 or more (meth) acrylic groups is used, the antifouling durability can be further improved.
多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、ペルフルオロエーテル基が優れた防汚性をハードコート層に付与することから、2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロエーテル化合物であることが好ましい。 The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound is preferably a perfluoroether compound having two or more (meth) acrylic groups because the perfluoroether group imparts excellent antifouling properties to the hard coat layer.
2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロエーテル化合物として、例えば、特開2008−538195号公報、特開2008−527090号公報などに記載された多官能性ペルフルオロエーテル(メタ)アクリレートを用いることができる。そのような多官能性ペルフルオロエーテル(メタ)アクリレートとして、具体的には、
HFPO−C(O)N(H)CH(CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)N(H)C(CH2CH3)(CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)NHC(CH2OC(O)CH=CH2)3;
HFPO−C(O)N(CH2CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)NHCH2CH2N(C(O)CH=CH2)CH2OC(O)CH=CH2;
HFPO−C(O)NHCH(CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)NHC(CH3)(CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)NHC(CH2CH3)(CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)NHCH2CH(OC(O)CH=CH2)CH2OC(O)CH=CH2;
HFPO−C(O)NHCH2CH2CH2N(CH2CH2OC(O)CH=CH2)2;
HFPO−C(O)OCH2C(CH2OC(O)CH=CH2)3;
HFPO−C(O)NH(CH2CH2N(C(O)CH=CH2))4CH2CH2NC(O)−HFPO;
CH2=CHC(O)OCH2CH(OC(O)HFPO)CH2OCH2CH(OH)CH2OCH2CH(OC(O)HFPO)CH2OCOCH=CH2;
HFPO−CH2O−CH2CH(OC(O)CH=CH2)CH2OC(O)CH=CH2
などが挙げられる。
As the perfluoroether compound having two or more (meth) acryl groups, for example, a polyfunctional perfluoroether (meth) acrylate described in JP2008-538195A, JP2008-527090A, or the like is used. it can. As such a polyfunctional perfluoroether (meth) acrylate, specifically,
HFPO-C (O) N ( H) CH (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) N ( H) C (CH 2 CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 2 OC (O) CH = CH 2) 3;
HFPO-C (O) N ( CH 2 CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH 2 N (C (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2;
HFPO-C (O) NHCH ( CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHC ( CH 2 CH 3) (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH (OC (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2;
HFPO-C (O) NHCH 2 CH 2 CH 2 N (CH 2 CH 2 OC (O) CH = CH 2) 2;
HFPO-C (O) OCH 2 C (CH 2 OC (O) CH = CH 2) 3;
HFPO-C (O) NH ( CH 2 CH 2 N (C (O) CH = CH 2)) 4 CH 2 CH 2 NC (O) -HFPO;
CH 2 = CHC (O) OCH 2 CH (OC (O) HFPO) CH 2 OCH 2 CH (OH) CH 2 OCH 2 CH (OC (O) HFPO) CH 2 OCOCH = CH 2;
HFPO-CH 2 O-CH 2 CH (OC (O) CH = CH 2) CH 2 OC (O) CH = CH 2
Etc.
上記多官能性ペルフルオロポリエーテル(メタ)アクリレートは、例えば、HFPO−C(O)OCH3などのポリ(ヘキサフルオロプロピレンオキシド)エステルまたはポリ(ヘキサフルオロプロピレンオキシド)酸ハライド:HFPO−C(O)Fと、少なくとも3つのアルコールまたは一級もしくは二級アミノ基を含有する材料とを反応させ、HFPO−アミドポリオールまたはポリアミン、HFPO−エステルポリオールまたはポリアミン、HFPO−アミド、または混合アミンおよびアルコール基を有するHFPO−エステルを生成する第1工程、アルコール基および/またはアミン基を(メタ)アクリロイルハライド、(メタ)アクリル酸無水物、または(メタ)アクリル酸で(メタ)アクリル化する第2工程を経て合成することができる。あるいは、HFPO−C(O)N(H)CH2CH2CH2N(H)CH3とトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)との付加物などの、反応性ペルフルオロエーテルとポリ(メタ)アクリレートとのマイケル型付加反応を用いて合成することもできる。 The polyfunctional perfluoropolyether (meth) acrylate is, for example, a poly (hexafluoropropylene oxide) ester such as HFPO-C (O) OCH 3 or a poly (hexafluoropropylene oxide) acid halide: HFPO-C (O). HFPO with HFPO-amide polyol or polyamine, HFPO-ester polyol or polyamine, HFPO-amide, or mixed amine and alcohol groups by reacting F with a material containing at least three alcohols or primary or secondary amino groups Synthesis through the first step of producing an ester, the second step of (meth) acrylating the alcohol group and / or amine group with (meth) acryloyl halide, (meth) acrylic anhydride, or (meth) acrylic acid To do You can. Alternatively, HFPO-C (O) N (H) CH 2 CH 2 CH 2 N (H) CH 3 and the like adducts of trimethylol propane triacrylate (TMPTA), reactive perfluoroalkyl ether and poly (meth) acrylate It can also be synthesized using a Michael type addition reaction.
多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物として、ペルフルオロエーテル部位が2価であり、その両末端に直接または他の基もしくは結合(エーテル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合など)を介して(メタ)アクリル基が結合したものが好ましい。いかなる理論に拘束される訳ではないが、このような化合物はハードコート層により強固に結合して防汚性の耐久性を高めつつ、(メタ)アクリル基の間のペルフルオロエーテル部位がハードコート層表面に移行しその面内方向に配向しやすくなり、その結果、防汚性を十分に発現させることができると考えられる。 As a polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound, the perfluoroether moiety is divalent, and both ends thereof are directly or via other groups or bonds (ether bond, ester bond, amide bond, urethane bond, etc.) ( Those having a (meth) acryl group bonded thereto are preferred. While not being bound by any theory, such a compound is more firmly bonded to the hard coat layer to enhance the antifouling durability, and the perfluoroether portion between the (meth) acryl groups is the hard coat layer. It is considered that it is easy to move to the surface and orient in the in-plane direction, and as a result, the antifouling property can be sufficiently developed.
多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物はシロキサン単位を含むものであってもよい。ナノ粒子が無機酸化物である場合、シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、(メタ)アクリル基と硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーとの反応だけではなく、シロキサン結合とナノ粒子との相互作用によって、より強固にハードコート層に保持され、防汚性の耐久性をより高めることができると考えられる。ナノ粒子は、シロキサン結合と化学的に類似し親和性の高いシリカナノ粒子であることが好ましい。 The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound may contain siloxane units. When the nanoparticles are inorganic oxides, multifunctional fluorinated (meth) acrylic compounds containing siloxane units are not only the reaction of (meth) acrylic groups with curable monomers or curable oligomers, It is considered that the interaction with the particles allows the hard coat layer to be held more firmly, and the antifouling durability can be further enhanced. The nanoparticles are preferably silica nanoparticles that are chemically similar to siloxane bonds and have high affinity.
シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物は、例えば、Si−H結合を3以上含む直鎖または環状のオリゴシロキサンまたはポリシロキサン(ハイドロジェンシロキサン)に、エチレン性不飽和基を1または2以上有するペルフルオロポリエーテル化合物をSi−H結合に対して1当量未満の量で白金触媒などの存在下で付加(ヒドロシリル化)させ、残存するSi−H結合に対して水酸基含有エチレン性不飽和化合物を同様に白金触媒などの存在下で付加(ヒドロシリル化)させ、その後水酸基とエポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレートなどを反応させることによって合成することができる。化学式から計算されるペルフルオロエーテル部位の部分分子量は500〜30000とすることができる。 The polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound containing a siloxane unit has, for example, one ethylenically unsaturated group added to a linear or cyclic oligosiloxane or polysiloxane (hydrogensiloxane) containing 3 or more Si—H bonds. Alternatively, a perfluoropolyether compound having two or more is added (hydrosilylation) in the presence of a platinum catalyst or the like in an amount of less than 1 equivalent with respect to the Si—H bond, and the hydroxyl group-containing ethylenic group is added to the remaining Si—H bond. Similarly, a saturated compound can be synthesized by addition (hydrosilylation) in the presence of a platinum catalyst and the like, and then reacting a hydroxyl group with epoxy (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, or the like. The partial molecular weight of the perfluoroether moiety calculated from the chemical formula can be 500-30000.
フッ素化部位による防汚性を十分に発現させるため、シロキサン単位は、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ペンタメチルシクロペンタシロキサンなどに由来する環状シロキサン単位であることが好ましい。環状シロキサン単位を構成するケイ素原子数は3〜7であることが好ましい。 The siloxane unit is preferably a cyclic siloxane unit derived from tetramethylcyclotetrasiloxane, pentamethylcyclopentasiloxane or the like in order to sufficiently exhibit the antifouling property due to the fluorinated site. The number of silicon atoms constituting the cyclic siloxane unit is preferably 3-7.
シロキサン単位を含む多官能性フッ素化(メタ)アクリル化合物として、例えば、特開2010−285501号に記載された2以上の(メタ)アクリル基を有するペルフルオロポリエーテル化合物が挙げられる。例えば、同公報の式(19)および(21)の化合物は、2価のペルフルオロポリエーテル基:−CF2(OCF2CF2)p(OCF2)qOCF2−(p/q=0.9、p+q≒45)の両末端にケイ素原子数4の環状シロキサンがそれぞれ結合し、それらの環状シロキサンにウレタン結合を介してアクリロイルオキシ基が3つずつ結合した構造を有しており、本開示のハードコート層に好適に用いることができる。 Examples of the polyfunctional fluorinated (meth) acrylic compound containing a siloxane unit include perfluoropolyether compounds having two or more (meth) acrylic groups described in JP 2010-285501 A. For example, the compounds of the formulas (19) and (21) in the same publication are divalent perfluoropolyether groups: —CF 2 (OCF 2 CF 2 ) p (OCF 2 ) q OCF 2 — (p / q = 0. 9, p + q≈45), each having a structure in which cyclic siloxanes having 4 silicon atoms are bonded to both ends, and three acryloyloxy groups are bonded to these cyclic siloxanes via urethane bonds. The hard coat layer can be suitably used.
防汚剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約10質量部、または約0.2質量部〜約5質量部)の範囲が挙げられる。 The amount of the antifouling agent added is, for example, from about 0.01 parts by weight to about 20 parts by weight (in some embodiments, about 0.1 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer). 1 part by mass to about 10 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 5 parts by mass).
ある実施形態では、防曇剤がハードコート層のバインダーに含まれる。この実施形態では、温度変化の大きな環境中で液晶ディスプレイを含むノートパソコン、携帯電話、タブレットなどを使用したときの装置内部での結露を防止することができる。防曇剤は硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと混合することができる。防曇剤として、アニオン性、カチオン性、非イオン性、または両性の界面活性剤が使用でき、例えば、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノミリステート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノベヘネート、ソルビタンとアルキレングリコールの縮合物と脂肪酸とのエステルなどのソルビタン系界面活性剤;グリセリンモノパルミテート、グリセリンモノステアレート、グリセリンモノラウレート、ジグリセリンモノパルミテート、グリセリンジパルミテート、グリセリンジステアレート、ジグリセリンモノパルミテート/モノステアレート、トリグリセリンモノステアレート、トリグリセリンジステアレート、またはこれらのアルキレンオキシド付加物などのグリセリン系界面活性剤;ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノパルミテート、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテルなどのポリエチレングリコール系界面活性剤;トリメチロールプロパンモノステアレートなどのトリメチロールプロパン系界面活性剤;ペンタエリスリトールモノパルミテート、ペンタエリスリトールモノステアレートなどのペンタエリスリトール系界面活性剤;アルキルフェノールのアルキレンオキシド付加物;ソルビタン/グリセリンの縮合物と脂肪酸とのエステル、ソルビタン/アルキレングリコールの縮合物と脂肪酸とのエステル;ジグリセリンジオレートナトリウムラウリルスルフェート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、塩化セチルトリメチルアンモニウム、ドデシルアミン塩酸塩、ラウリン酸ラウリルアミドエチルリン酸塩、ヨウ化トリエチルセチルアンモニウム、オレイルアミノジエチルアミン塩酸塩、ドデシルピリジニウム塩など、およびそれらの異性体が挙げられる。防曇剤が硬化性モノマーまたは硬化性オリゴマーと反応する官能基を有してもよい。 In some embodiments, an antifogging agent is included in the binder of the hard coat layer. In this embodiment, it is possible to prevent dew condensation inside the apparatus when a notebook personal computer including a liquid crystal display, a mobile phone, a tablet or the like is used in an environment with a large temperature change. The antifogging agent can be mixed with a curable monomer or a curable oligomer. As an antifogging agent, anionic, cationic, nonionic or amphoteric surfactants can be used, for example, sorbitan monostearate, sorbitan monomyristate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monobehenate, sorbitan and alkylene Sorbitan surfactants such as glycol condensate and fatty acid ester; glycerol monopalmitate, glycerol monostearate, glycerol monolaurate, diglycerol monopalmitate, glycerol dipalmitate, glycerol distearate, diglycerol Glycerin-based surfactants such as monopalmitate / monostearate, triglycerin monostearate, triglyceryl distearate, or alkylene oxide adducts thereof; polyethylene glycol monostearate Polyethylene glycol surfactants such as polyethylene glycol monopalmitate and polyethylene glycol alkylphenyl ether; trimethylolpropane surfactants such as trimethylolpropane monostearate; pentaerythritol monopalmitate, pentaerythritol monostearate Pentaerythritol surfactants such as alkylene oxide adducts of alkylphenols; esters of sorbitan / glycerin condensates with fatty acids, esters of sorbitan / alkylene glycol condensates with fatty acids; diglycerin dioleate sodium lauryl sulfate, Sodium dodecylbenzenesulfonate, cetyltrimethylammonium chloride, dodecylamine hydrochloride, lauric acid laurylamide Phosphate, triethyl cetyl ammonium iodide, oleyl amino diethylamine hydrochloride, dodecyl pyridinium salts, and isomers thereof. The antifogging agent may have a functional group that reacts with the curable monomer or curable oligomer.
防曇剤の添加量として、例えば、ナノ粒子、硬化性モノマーおよび硬化性オリゴマーの合計100質量部に対して約0.01質量部〜約20質量部(いくつかの実施形態では、約0.1質量部〜約15質量部、または約0.2質量部〜約10質量部)の範囲が挙げられる。 The amount of the antifogging agent added is, for example, about 0.01 parts by mass to about 20 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the nanoparticles, the curable monomer, and the curable oligomer (in some embodiments, about 0.1 parts by mass). 1 part by mass to about 15 parts by mass, or about 0.2 part by mass to about 10 parts by mass).
ハードコート層の形成に使用することができるハードコート前駆体は、上記ナノ粒子の混合物、硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマー、反応開始剤、および必要に応じてメチルエチルケトン(MEK)または1−メトキシ−2−プロパノール(MP−OH)などの溶媒、紫外線吸収剤、防汚剤、防曇剤、レベリング剤、静電気防止剤などの上述の添加剤を含む。ある実施形態のハードコート前駆体は、ナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、ナノ粒子はナノ粒子およびバインダーの合計質量の40質量%〜95質量%を構成し、ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である。 The hard coat precursor that can be used to form the hard coat layer is a mixture of the above nanoparticles, curable monomers and / or curable oligomers, initiators, and optionally methyl ethyl ketone (MEK) or 1-methoxy. It includes the above-mentioned additives such as a solvent such as 2-propanol (MP-OH), an ultraviolet absorber, an antifouling agent, an antifogging agent, a leveling agent, and an antistatic agent. The hard coat precursor of an embodiment includes a mixture of nanoparticles and a binder, the nanoparticles comprising 40% to 95% by weight of the total weight of the nanoparticles and binder, and 10% to 50% by weight of the nanoparticles. % Has an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm, 50% to 90% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, and an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm. The ratio of the average particle size of the nanoparticles to the average particle size of the nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1.
一般に本技術分野において既知であるように、ハードコート前駆体の特定の成分を組み合わせてハードコート前駆体を調製することができる。例えば、2つ以上の異なるサイズの改質または非改質ナノ粒子ゾルを、溶媒中で反応開始剤と一緒に硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーと混合し、溶媒を加えることで所望の固形分含量に調整して、ハードコート前駆体を調製することができる。反応開始剤として、例えば本技術分野で既知の光開始剤または熱重合開始剤を用いることができる。使用する硬化性モノマーおよび/または硬化性オリゴマーによっては、溶媒を使用しなくてもよい。 As is generally known in the art, specific components of the hardcoat precursor can be combined to prepare the hardcoat precursor. For example, two or more different size modified or unmodified nanoparticle sols are mixed with a curable monomer and / or curable oligomer together with an initiator in a solvent and the solvent added to form the desired solid The hard coat precursor can be prepared by adjusting the content. As the reaction initiator, for example, a photoinitiator or a thermal polymerization initiator known in this technical field can be used. Depending on the curable monomer and / or curable oligomer used, the solvent may not be used.
表面改質ナノ粒子を用いる場合、ハードコート前駆体は、例えば、以下のように調製することができる。容器中(例えば、ガラス瓶中)で阻害剤および表面改質剤を溶媒に加え、得られた混合物をナノ粒子が分散している水溶液に加え、続けて撹拌する。容器を密封し、例えば高温(例えば80℃)で数時間(例えば16時間)、オーブン中に置く。次に、例えば、高温(例えば、60℃)においてロータリーエバポレーターを使用して、溶液から水を取り除く。溶媒を溶液に投入し、次に蒸発させることで残った水を溶液から取り除く。後半のステップを数回繰り返すのが好ましい場合がある。溶媒量を調整することで、所望の濃度(質量%)にナノ粒子の濃度を調整することができる。
When using surface-modified nanoparticles, the hard coat precursor can be prepared as follows, for example. Inhibitors and surface modifiers are added to the solvent in a container (eg, in a glass bottle), and the resulting mixture is added to the aqueous solution in which the nanoparticles are dispersed, followed by stirring. The container is sealed and placed in an oven, for example at high temperature (eg 80 ° C.) for several hours (
ハードコート前駆体(溶液)を光学機能層の表面に適用する技術は本技術分野で既知であり、例えば、バーコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング、キャピラリーコーティング、スプレーコーティング、グラビアコーティング、およびスクリーン印刷などが挙げられる。コーティングされたハードコート前駆体は、必要に応じて乾燥し、紫外線または電子線を用いた光重合法または熱重合法などの本技術分野で既知の重合法で硬化することができる。このようにして光学機能層の上にハードコート層を形成して、本開示の光学部品を得ることができる。 Techniques for applying a hard coat precursor (solution) to the surface of an optical functional layer are known in the art, such as bar coating, dip coating, spin coating, capillary coating, spray coating, gravure coating, and screen printing. Is mentioned. The coated hard coat precursor can be dried, if necessary, and cured by a polymerization method known in the art such as a photopolymerization method using ultraviolet rays or an electron beam or a thermal polymerization method. Thus, an optical component of the present disclosure can be obtained by forming a hard coat layer on the optical functional layer.
いくつかの実施形態では、ハードコート層と光学機能層の密着性を向上させるため、光学機能層の表面をプライマー処理するか、光学機能層の表面上にプライマー層が配置される。 In some embodiments, in order to improve the adhesion between the hard coat layer and the optical functional layer, the surface of the optical functional layer is subjected to primer treatment, or a primer layer is disposed on the surface of the optical functional layer.
プライマー処理は本技術分野で既知であり、例えば、プラズマ処理、コロナ放電処理、火炎処理、電子線照射、粗面化、オゾン処理、クロム酸または硫酸を用いた化学酸化処理などの表面処理が挙げられる。 Primer treatment is known in the art, and examples include surface treatment such as plasma treatment, corona discharge treatment, flame treatment, electron beam irradiation, surface roughening, ozone treatment, chemical oxidation treatment using chromic acid or sulfuric acid. It is done.
プライマー層の材料として、例えば、(メタ)アクリル樹脂((メタ)アクリレートの単独重合体、または2種以上の(メタ)アクリレートの共重合体もしくは(メタ)アクリレートと他の重合性モノマーの共重合体)、ウレタン樹脂(例えば、ポリオールとイソシアネート硬化剤とからなる2液硬化型ウレタン樹脂)、(メタ)アクリル−ウレタン共重合体(例えば、アクリル−ウレタンブロック共重合体)、ポリエステル樹脂、ブチラール樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレンなどの塩素化ポリオレフィンおよびそれらの共重合体および誘導体(例えば、塩素化エチレン−プロピレン共重合体、塩素化エチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリル変性塩素化ポリプロピレン、無水マレイン酸変性塩素化ポリプロピレン、ウレタン変性塩素化ポリプロピレン)などが挙げられる。 As a material for the primer layer, for example, a (meth) acrylic resin (a (meth) acrylate homopolymer, a copolymer of two or more (meth) acrylates, or a copolymer of (meth) acrylate and another polymerizable monomer) Coalesced), urethane resin (for example, two-component curable urethane resin composed of polyol and isocyanate curing agent), (meth) acryl-urethane copolymer (for example, acrylic-urethane block copolymer), polyester resin, butyral resin , Chlorinated polyolefins such as vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, and copolymers and derivatives thereof (for example, chlorinated ethylene-propylene copolymer, Chlorinated ethylene-vinyl acetate copolymer, acrylic modified chlorinated Polypropylene, maleic acid-modified chlorinated polypropylene anhydride, urethane-modified chlorinated polypropylene) and the like.
プライマー層は、上記樹脂を溶媒に溶解したプライマー溶液を、本技術分野で既知の方法で塗布し、乾燥して形成することができる。プライマー層の厚さは、一般に約0.1μm〜約20μm(いくつかの実施形態では、約0.5μm〜約5μm)の範囲である。 The primer layer can be formed by applying a primer solution prepared by dissolving the above resin in a solvent by a method known in the art and drying it. The thickness of the primer layer generally ranges from about 0.1 μm to about 20 μm (in some embodiments, from about 0.5 μm to about 5 μm).
以下、図4から図6を参照しながら本開示の光学部品を用いた光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイについて説明するが、本開示の光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイは、これらの特定の実施形態に限定されるものと解釈してはならない。 Hereinafter, the light management unit, the backlight assembly, and the display using the optical component of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 4 to 6. It should not be construed that the present invention is limited to the embodiment.
携帯電話などに使用される液晶ディスプレイの一般的な構成の一例を図4に示す。液晶ディスプレイ50は、下から順に、反射板38、光源42が側方に配置された導光板36、拡散層32、上に向いたプリズム列が互いに直交するように配置された2つのプリズム層22Aおよび22B、反射型偏光層12、吸収型偏光層16、これらの偏光層を接着する接着層18、ならびに制御装置46に接続された液晶ディスプレイパネル44を含む。図4では光源42が導光板36の側方に配置されたエッジライト方式が記載されているが、用途に応じて導光板を用いずに拡散層の下に光源が配置される直下型方式を採用することもできる。
An example of a general configuration of a liquid crystal display used for a cellular phone or the like is shown in FIG. The
光源として冷陰極蛍光管、フィラメントランプ、アークランプ、発光ダイオード(LED)、平面蛍光パネルなどを使用することができる。反射板として鏡面反射体または拡散反射体を使用することができる。鏡面反射体として、例えば、商品名「ESR」「ESR2」として3M Companyから入手できるポリエステル系多層光学フィルムが挙げられる。拡散反射体として、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの拡散反射粒子が充填されたポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)などのポリマーシートが挙げられる。導光板として、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、またはポリシクロオレフィン(COP)などのテーパー(ウェッジ)形状のポリマー板の一方の表面に反射性材料のドット、溝、凹凸などを設けた、本技術分野で既知のものを使用することができる。 As a light source, a cold cathode fluorescent tube, a filament lamp, an arc lamp, a light emitting diode (LED), a flat fluorescent panel, or the like can be used. A specular reflector or a diffuse reflector can be used as the reflector. Examples of the specular reflector include polyester-based multilayer optical films available from 3M Company under the trade names “ESR” and “ESR2”. Examples of the diffuse reflector include polymer sheets such as polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polypropylene (PP), and polystyrene (PS) filled with diffuse reflective particles such as titanium dioxide, barium sulfate, and calcium carbonate. It is done. As a light guide plate, one surface of a tapered polymer plate such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), or polycycloolefin (COP) is provided with dots, grooves, irregularities, etc. of reflective material In addition, those known in this technical field can be used.
図4に示す実施形態では、反射型偏光層12の下側の表面およびプリズム層22Aの下側の表面にそれぞれハードコート層14および24が配置されている。ハードコート層14および24はそれぞれ、その下のプリズム層22Aおよび22Bのプリズム構造化表面に面しており、これらのプリズム構造化表面による引っかきなどから反射型偏光層12およびプリズム層22Aを保護している。プリズム層22Aの下側の表面にマットコーティングが施されている実施形態では、プリズム層22Aの下側にハードコート層を配置しなくてもよい。図4の一点鎖線は液晶ディスプレイの光軸を示す。
In the embodiment shown in FIG. 4, hard coat layers 14 and 24 are disposed on the lower surface of the reflective
図4に示す液晶ディスプレイ50は、プリズム列が互いに直交するように配置された2つのプリズム層22Aおよび22Bを含むが、いくつかの実施形態ではプリズム層は1つである。この場合はプリズム層の下側の表面にハードコート層を配置しなくてもよい。また、図4では吸収型偏光層16は接着層18を介して反射型偏光層12に接着されているが、いくつかの実施形態では、吸収型偏光層は反射型偏光層と間隔を空けて配置されているか、あるいは液晶ディスプレイパネルの下側の表面に配置されている。
The
例えば、本開示の一実施形態の光マネジメントユニットは、反射型偏光層(12)およびハードコート層(14)を含む光学部品と、ハードコート層(14)に面するプリズム構造化表面を有するプリズムフィルム(22A)を少なくとも含む。光マネジメントユニットが吸収型偏光層(16)をさらに含んでもよく、追加のプリズムフィルム(22B)をさらに含んでもよい。本開示の別の実施形態の光マネジメントユニットは、プリズム構造化表面を有するプリズム層(22A)およびハードコート層(24)を含む光学部品と、ハードコート層(24)に面するプリズム構造化表面を有するプリズムフィルム(22B)を少なくとも含む。光マネジメントユニットは、拡散層(32)、導光板(36)、反射板(38)、またはこれらの組み合わせをさらに含んでもよい。 For example, a light management unit according to an embodiment of the present disclosure includes a prism having an optical component including a reflective polarizing layer (12) and a hard coat layer (14), and a prism structured surface facing the hard coat layer (14). A film (22A) is included at least. The light management unit may further include an absorptive polarizing layer (16), and may further include an additional prism film (22B). The light management unit of another embodiment of the present disclosure includes an optical component including a prism layer (22A) having a prism structured surface and a hard coat layer (24), and a prism structured surface facing the hard coat layer (24). At least a prism film (22B). The light management unit may further include a diffusion layer (32), a light guide plate (36), a reflection plate (38), or a combination thereof.
図4とは別のタイプの携帯電話などに使用される図5に示す液晶ディスプレイ52では、プリズム層22Aおよび反射型偏光層12の2つの光学機能層が一体となった複合光学フィルム26が使用されており、反射型偏光層12の下側の表面にハードコート層24が配置されている。また、吸収型偏光層16の下側の表面にもハードコート層14が配置されている。ハードコート層14および24はそれぞれ、その下のプリズム層22Aおよび22Bのプリズム構造化表面に面しており、これらのプリズム構造化表面による引っかきなどから吸収型偏光層16および反射型偏光層12を保護している。反射型偏光層12の下側の表面にマットコーティングが施されている実施形態では、反射型偏光層12の下側にハードコート層を配置しなくてもよい。
In the
図5に示す液晶ディスプレイ52は、プリズム列が互いに直交するように配置された2つのプリズム層22Aおよび22Bを含むが、いくつかの実施形態ではプリズム層22Bは使用されない。この場合は反射型偏光層12の下側の表面にハードコート層を配置しなくてもよい。また、吸収型偏光層16は液晶ディスプレイパネルの下側の表面に配置されていてもよい。
The
例えば、本開示の一実施形態の光マネジメントユニットは、吸収型偏光層(16)およびハードコート層(14)を含む光学部品と、ハードコート層(14)に面するプリズム構造化表面を有するプリズムフィルム(複合光学フィルム26)を少なくとも含む。光マネジメントユニットが追加のプリズムフィルム(22B)をさらに含んでもよい。本開示の別の実施形態の光マネジメントユニットは、プリズム構造化表面を有するプリズム層(22A)および反射型偏光層(12)ならびにハードコート層(24)を含む光学部品と、ハードコート層(24)に面するプリズム構造化表面を有するプリズムフィルム(22B)を少なくとも含む。光マネジメントユニットは、拡散層(32)、導光板(36)、反射板(38)、またはこれらの組み合わせをさらに含んでもよい。 For example, a light management unit according to an embodiment of the present disclosure includes a prism having an optical component including an absorption-type polarizing layer (16) and a hard coat layer (14), and a prism structured surface facing the hard coat layer (14). The film (composite optical film 26) is included at least. The light management unit may further include an additional prism film (22B). The light management unit of another embodiment of the present disclosure includes an optical component including a prism layer (22A) having a prism-structured surface and a reflective polarizing layer (12) and a hard coat layer (24), and a hard coat layer (24 At least a prism film (22B) having a prism-structured surface facing. The light management unit may further include a diffusion layer (32), a light guide plate (36), a reflection plate (38), or a combination thereof.
タブレットなどに使用される図6に示す液晶ディスプレイ54では、反射型偏光層12とプリズム層22Aの間に追加の拡散層32Bが配置されており、拡散層32Bの下側の表面にハードコート層34が配置されている。また、反射型偏光層12の下側の表面、およびプリズム層22Aの下側の表面にもそれぞれハードコート層14および24が配置されている。ハードコート層14および34はそれらの下のプリズム層22Aのプリズム構造化表面に面しており、このプリズム構造化表面による引っかきなどから反射型偏光層12および拡散層32Bを保護している。ハードコート層24はその下のプリズム層22Bのプリズム構造化表面に面しており、このプリズム構造化表面による引っかきなどからプリズム層22Aを保護している。拡散層32Bおよび/またはプリズム層22Aの下側の表面にマットコーティングが施されている実施形態では、拡散層32Bおよび/またはプリズム層22Aの下側にハードコート層を配置しなくてもよい。
In the
図6に示す液晶ディスプレイ54は、プリズム列が互いに直交するように配置された2つのプリズム層22Aおよび22Bを含むが、いくつかの実施形態ではプリズム層は1つである。この場合はプリズム層の下側の表面にハードコート層を配置しなくてもよい。また、図6では吸収型偏光層16は接着層18を介して反射型偏光層12に接着されているが、いくつかの実施形態では、吸収型偏光層は反射型偏光層と間隔を空けて配置されているか、あるいは液晶ディスプレイパネルの下側の表面に配置されている。
The
例えば、本開示の一実施形態の光マネジメントユニットは、拡散層(32B)およびハードコート層(34)を含む光学部品と、ハードコート層(34)に面するプリズム構造化表面を有するプリズムフィルム(22A)を少なくとも含む。光マネジメントユニットは、追加のプリズムフィルム(22B)、反射型偏光フィルム(12)、吸収型偏光フィルム(16)、拡散層(32)、導光板(36)、反射板(38)、またはこれらの組み合わせをさらに含んでもよい。 For example, the light management unit according to an embodiment of the present disclosure includes an optical component including a diffusion layer (32B) and a hard coat layer (34), and a prism film having a prism structured surface facing the hard coat layer (34). 22A) at least. The light management unit includes an additional prism film (22B), a reflective polarizing film (12), an absorbing polarizing film (16), a diffusion layer (32), a light guide plate (36), a reflective plate (38), or these Further combinations may be included.
本開示のいくつかの実施形態によれば、光源および上記光マネジメントユニットを備えたバックライトアセンブリ、ならびに光源、液晶ディスプレイパネル、および上記光マネジメントユニットを備えたディスプレイが提供される。 According to some embodiments of the present disclosure, a backlight assembly including a light source and the light management unit, and a display including the light source, a liquid crystal display panel, and the light management unit are provided.
光マネジメントユニット、バックライトアセンブリおよびディスプレイの構成要素は、枠に固定して配置されていてもよく、構成要素同士を光学的に透明な接着剤、拡散接着剤、または光学拡散を有するまたは有しないアクリルフォームテープなどからなる接着層を用いて接着してもよい。 The components of the light management unit, backlight assembly and display may be fixedly placed in the frame, with or without optically transparent adhesive, diffusing adhesive, or optical diffusion between the components You may adhere | attach using the contact bonding layer which consists of an acrylic foam tape.
以下の実施例において、本開示の具体的な実施形態を例示するが、本発明はこれに限定されるものではない。部およびパーセントは全て、特に明記しない限り質量による。 In the following examples, specific embodiments of the present disclosure are illustrated, but the present invention is not limited thereto. All parts and percentages are by weight unless otherwise specified.
<評価方法>
本開示のハードコート層を有する反射型偏光フィルムの特性を以下の方法にしたがって評価した。
<Evaluation method>
The characteristics of the reflective polarizing film having the hard coat layer of the present disclosure were evaluated according to the following methods.
1.スチールウール摩耗抵抗試験
反射型偏光フィルムの表面に配置されたハードコート層の耐引っかき性を、スチールウール摩耗抵抗試験後の表面変化によって評価した。スチールウール摩耗抵抗試験では、10mm角の#0000スチールウールを使用し、250gの荷重、85mmのストローク、60サイクル/分の速さで、反射型偏光フィルム上のハードコート層表面を100回(サイクル)または200回(サイクル)研磨する。図7にスチールウール摩耗抵抗試験装置60(ラビングテスターIMC−157C、株式会社井元製作所より入手)の模式図を示す。ここでは、ステージ61の上に反射型偏光フィルム10を固定し、スタイラス62を介しておもり63の荷重をスチールウール64に与え、ステージ61を往復させることによって試料の表面を研磨する。スチールウール摩耗抵抗試験は、液晶ディスプレイに組み込まれた反射型偏光フィルムがプリズムフィルムと接触したときの引っかきを模擬している。
1. Steel Wool Abrasion Resistance Test The scratch resistance of the hard coat layer disposed on the surface of the reflective polarizing film was evaluated by the surface change after the steel wool abrasion resistance test. In the steel wool abrasion resistance test, # 0000 steel wool of 10 mm square was used, and the surface of the hard coat layer on the reflective polarizing film was 100 times (cycled) at a load of 250 g, a stroke of 85 mm, and a speed of 60 cycles / minute. ) Or 200 times (cycle). FIG. 7 shows a schematic diagram of a steel wool wear resistance test apparatus 60 (rubbing tester IMC-157C, obtained from Imoto Seisakusho Co., Ltd.). Here, the reflective
表面変化の程度は引っかき傷の程度を目視で確認し、「全く傷なし」、「著しい傷なし」、反射型偏光フィルムとして使用不可な程度の「著しい傷あり」、の3段階で評価した。 The degree of surface change was evaluated visually in three stages: “no scratch”, “no significant scratch”, and “noticeable scratch” that cannot be used as a reflective polarizing film.
2.光学特性
反射型偏光フィルムの光学特性(有効透過率および色シフト)はET試験装置(3M Company製)を用いて測定した。「有効透過率」とは、光源(バックライト)から発せられる光のうち、偏光板を透過する成分の輝度の比率で、試料を使用した場合の輝度と使用しない場合の輝度の比率として定義される。「色シフト」とは、光源(バックライト)から発せられる光のうち、偏光板を透過する成分の色の変化で、試料を使用した場合の色と使用しない場合の色の変化量として定義される。
2. Optical properties The optical properties (effective transmittance and color shift) of the reflective polarizing film were measured using an ET test apparatus (manufactured by 3M Company). “Effective transmittance” is the ratio of the luminance of the component transmitted through the polarizing plate in the light emitted from the light source (backlight), and is defined as the ratio of the luminance when the sample is used and the luminance when the sample is not used. The “Color shift” is the change in the color of the component transmitted through the polarizing plate in the light emitted from the light source (backlight), and is defined as the amount of change in color when the sample is used and when not used. The
図8にET試験装置80の構成の概要図を示す。光ファイバー85を介して光源装置84のランプ(不図示)から発せられた光がライトボックス83に入り、ライトボックスの上部に設けられた拡散板(不図示)を通って散乱された光が反射型偏光フィルム10に入射する。反射型偏光フィルム10および偏光部82を透過した光の輝度および色を分光測色計81によって測定する。装置および試験手順の詳細は以下のとおりである。
FIG. 8 shows a schematic diagram of the configuration of the
試料:76.2mm×127mm(3インチ×5インチ)、0度バイアス
分光測色計:Photoresearch社製 PR−650(又は相当品)
偏光部:Melles Griot社製 P/N 03FPG007(又は相当品)、単体透過率32%、パラレルニコル透過率≧20%
ライトボックス:6.35mm厚テフロン(登録商標)拡散板 直下型ライトボックス
光源装置:Fostec社製DCR II w
ランプ:EKE 21V150W
装置:Spectra Calorimeter(Model PR−650、Spectra Scan、Photo Research Inc.より入手)
手順:ライトボックスのテフロン(登録商標)拡散板の上にハードコート処理した反射型偏光フィルムの試料を配置して輝度および色を測定した。
Sample: 76.2 mm × 127 mm (3 inches × 5 inches), 0 degree bias Spectrocolorimeter: PR-650 (or equivalent) manufactured by Photosearch
Polarization unit: P / N 03FPG007 (or equivalent) manufactured by Melles Griot,
Light box: 6.35 mm thick Teflon (registered trademark) diffusion plate Direct type light box Light source device: DCR II w manufactured by Fostec
Lamp: EKE 21V150W
Apparatus: Spectra Colorimeter (available from Model PR-650, Spectra Scan, Photo Research Inc.)
Procedure: A sample of a reflective polarizing film that had been hard-coated was placed on a Teflon (registered trademark) diffusion plate of a light box, and the luminance and color were measured.
本実施例で使用した試薬、原料などを以下の表1に示す。 The reagents and raw materials used in this example are shown in Table 1 below.
<表面改質シリカゾル(ゾル1)の調製>
表面改質されたシリカゾル(「ゾル1」)を以下のように調製した。5.95gのSILQUEST A174および0.5gのPROSTABを、400gのNALCO 2329および450gの1−メトキシ−2−プロパノールの混合物にガラス瓶の中で加え、10分間室温で撹拌した。ガラス瓶を密封し、80℃のオーブン内に16時間置いた。得られた溶液から、60℃で溶液の固形分が45質量%近くになるまでロータリーエバポレーターで水を除去した。得られた溶液に200gの1−メトキシ−2−プロパノールを入れ、次に、ロータリーエバポレーターを60℃で使用して残りの水を除去した。後半のステップを2回繰り返して溶液からさらに水を取り除いた。最後に、1−メトキシ−2−プロパノールを加えることで全SiO2ナノ粒子の濃度を45質量%に調整して、75nmの平均粒径を有する表面改質SiO2ナノ粒子を含有するSiO2ゾル(以下、ゾル1という。)を得た。
<Preparation of surface-modified silica sol (sol 1)>
A surface-modified silica sol (“
<表面改質シリカゾル(ゾル2)の調製>
表面改質されたシリカゾル(「ゾル2」)を以下のように調製した。400gのNALCO 2327、25.25gのSILQUEST A174および0.5gのPROSTABを使用した以外は、ゾル1と同様の方法で改質して、20nmの平均粒径を有する表面改質SiO2ナノ粒子を45質量%含有するSiO2ゾル(以下、ゾル2という。)を得た。
<Preparation of surface-modified silica sol (sol 2)>
A surface-modified silica sol (“sol 2”) was prepared as follows. Surface modified SiO 2 nanoparticles with an average particle size of 20 nm were modified in the same manner as
<ハードコート前駆体(HC)の調製>
108.33gのゾル1、58.33gのゾル2、および25.0gのKayarad UX−5000を混合した。光重合開始剤として2.00gのIrgacure 2959、レベリング剤として0.01gのBYK−UV3500、および防汚剤として2.50gのKY−1203を混合物に添加した。次に、1−メトキシ−2−プロパノールを加えて固形分が50.1質量%になるように調整してハードコート前駆体HCを用意した。
<Preparation of hard coat precursor (HC)>
108.33 g of
HCの組成を表2に示す。 The composition of HC is shown in Table 2.
<例1>
ハードコート前駆体HCを、メイヤーロッド#4を用いてAdvanced Polarizer Film(APF、反射型偏光フィルム、3M Companyより入手)の背面に塗布し、60℃で5分間乾燥した。次に、Fusion UV System Inc.のH−バルブ(DRSモデル)を用いて、照度900mW/cm2で紫外線(UV−A)を窒素雰囲気下で塗布面に照射した。ハードコート層の厚さは1.2μmであった。このようにして、ハードコート層を有する反射型偏光フィルムを用意した。
<Example 1>
The hard coat precursor HC was applied to the back surface of an advanced polarizer film (APF, reflective polarizing film, obtained from 3M Company) using a Mayer rod # 4, and dried at 60 ° C. for 5 minutes. Next, Fusion UV System Inc. The H-bulb (DRS model) was used to irradiate the coated surface with ultraviolet rays (UV-A) at an illuminance of 900 mW / cm 2 in a nitrogen atmosphere. The thickness of the hard coat layer was 1.2 μm. In this way, a reflective polarizing film having a hard coat layer was prepared.
<例2>
メイヤーロッド#8を用いた以外は例1と同様の手順で、ハードコート層を有する反射型偏光フィルムを用意した。ハードコート層の厚さは3.5μmであった。
<Example 2>
A reflective polarizing film having a hard coat layer was prepared in the same procedure as in Example 1 except that the Mayer rod # 8 was used. The thickness of the hard coat layer was 3.5 μm.
<比較例1>
APFにハードコート処理を行わなかったものを比較例1として用意した。
<Comparative Example 1>
A sample obtained by subjecting the APF to no hard coat treatment was prepared as Comparative Example 1.
これらの反射型偏光フィルムを評価した結果を表3に示す。 The results of evaluating these reflective polarizing films are shown in Table 3.
10 反射型偏光フィルム
12 反射型偏光層
14、24、34 ハードコート層
16 吸収型偏光層
18 接着層
20 プリズムフィルム
22、22A、22B プリズム層
26 複合光学フィルム
32、32A、32B 拡散層
36 導光板
38 反射板
42 光源
44 液晶ディスプレイパネル
46 制御装置
50、52、54 液晶ディスプレイ
60 スチールウール摩耗抵抗試験装置
61 ステージ
62 スタイラス
63 おもり
64 スチールウール
80 ET試験装置
81 分光測色計
82 偏光部
83 ライトボックス
84 光源装置
85 光ファイバー
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光学機能層の第1の表面の上に配置されたハードコート層
を含む光学部品であって、前記ハードコート層がナノ粒子の混合物およびバインダーを含み、
前記ナノ粒子は前記ハードコート層の全質量の40質量%〜95質量%を構成し、
前記ナノ粒子の10質量%〜50質量%は2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有し、前記ナノ粒子の50質量%〜90質量%は60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有し、60nm〜400nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径と2nm〜200nmの範囲の平均粒径を有するナノ粒子の平均粒径の比が、2:1〜200:1の範囲である、光学部品。 An optical component comprising: an optical functional layer having a first surface; and a hard coat layer disposed on the first surface of the optical functional layer, wherein the hard coat layer comprises a mixture of nanoparticles and a binder ,
The nanoparticles constitute 40% by mass to 95% by mass of the total mass of the hard coat layer,
10% to 50% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm, 50% to 90% by weight of the nanoparticles have an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm, The ratio of the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 60 nm to 400 nm and the average particle size of nanoparticles having an average particle size in the range of 2 nm to 200 nm is in the range of 2: 1 to 200: 1. , Optical components.
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