JP5397220B2 - 防眩フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ディスプレイ(LCD)、陰極管表示装置(CRT)、又はプラズマディスプレイ(PDP)等のディスプレイ(画像表示装置)の前面に設置し、外光の反射を防止し、映像を見えやすくする目的等で使用される防眩フィルムに関する。
上記の様なディスプレイ等においては、外部から照射される光のディスプレイ表面での反射を防止するために、透明フィルムを基材とし、微細な凹凸表面を有する防眩フィルムがディスプレイ表面に設けられている。
斯かる防眩フィルムには、大粒径又は凝集性の粒子を含む樹脂組成物を透明基材の表面に塗工することによって、表面に凹凸形状を有する防眩層を形成するタイプ、前記粒子を含まず、スピノーダル分解により、相分離構造を形成し、硬化性樹脂を硬化させることによって表面に凹凸形状を有する防眩層を形成するタイプ、又は層表面に凹凸をもったフィルムをラミネートして凹凸形状を転写することによって、表面に凹凸形状を有する防眩層を形成するタイプなどがある(特許文献1)。
特開2006−103070号公報
一方、上記の様なディスプレイ等における画像表示装置の画像表示面は、取り扱い時に傷がつかないように、耐擦傷性を付与することが要求される。これに対して、基材フィルムにハードコート(HC)層を形成させたハードコートフィルムや、更に低反射性や防眩性等光学機能を付与した光学積層体を利用することにより、画像表示装置の画像表示面の耐擦傷性を向上させることが一般になされている。
上記防眩フィルムや光学積層体の製造において、接着剤(粘着剤を含む)を用いて、防眩フィルムや光学積層体の基材側の面を偏光板に直接貼り合わせることが困難なため、当該基材表面をアルカリにより化学的に表面処理(けん化処理)する必要がある。
従来の防眩フィルムや光学積層体では、当該フィルムや当該積層体をアルカリ溶液に浸漬すると、防眩層の透明基材側とは反対側の界面及び当該界面近傍に存在する無機微粒子が、当該アルカリ溶液に溶出又は脱落するという問題がある。そのため、従来の防眩フィルムや光学積層体では、透明基材上に設けた防眩層の表面に、アルカリ溶液から防眩層を保護する目的で保護フィルムを設けた後に、けん化処理を行っている。
また、一般的に、上記防眩フィルムの硬さ(耐擦傷性)を向上させるため、防眩層に無機微粒子を含有させる。当該無機微粒子の含有量を多くすると防眩フィルムの硬さは向上するが、同時に防眩層の透明基材側とは反対側の界面及び当該界面近傍に存在する無機微粒子の量も増加し、けん化処理の際にアルカリ溶液に溶出又は脱落する当該無機微粒子の量も増加してしまうという問題がある。
しかし、更なる製造コストの低減のために、上記保護膜を設けなくともけん化処理に耐え得る防眩フィルムや光学積層体が要求されている。
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、高い耐擦傷性、及び防眩性を有しながら、耐けん化性にも優れた防眩フィルムの防眩層を形成するための樹脂組成物、及び防眩フィルムを提供することを目的とする。
本発明に係る防眩フィルムは、透明基材フィルムの観察者側に、最表面が凹凸形状を有する防眩層を備える防眩フィルムであって、
前記防眩層が、凹凸層のみからなる単一層か、又は、凹凸層と当該凹凸層の観察者側に配置された表面形状調整層を含む2層以上からなる積層構造を有し、
当該凹凸層は、防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、当該凹凸層のヘイズ値が5〜20%であり、
前記防眩層用硬化性樹脂組成物が、
(1) 平均粒径が1μm以上10μm以下の透光性微粒子A、
(2) 平均粒径が30nm以上100nm以下であり、少なくとも表面の一部を有機成分で被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する反応性無機微粒子B、及び
(3) 前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとの架橋反応性を有する反応性官能基cを有するバインダー成分Cを含み、系内における硬化反応性も有する硬化性バインダー系、を含有する防眩層用硬化性樹脂組成物であって、
前記防眩層用硬化性樹脂組成物における前記反応性無機微粒子Bの含有量が、当該反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、5〜20重量部であって、
当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面及びその近傍の表層領域に、当該表層領域よりも透明基材フィルム側の領域に比べて前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が少ないスキン層を有しており、
当該スキン層の厚さは、透明基材フィルムとは反対側の界面から前記反応性無機微粒子Bの平均粒径の5倍の厚さであり、
当該スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が、当該凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数の80%以下であることを特徴とする。
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物においては、前記反応性無機微粒子Bの含有量が、前記反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、5〜20重量部であるため、当該反応性無機微粒子Bの含有量を抑えつつ、当該防眩層用硬化性樹脂組成物を硬化して得られる膜の十分な耐擦傷性が得られる
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物においては、前記透光性微粒子Aの含有量は、前記反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分の合計量100重量部に対し、1重量部以上5重量部以下であることが好ましい。
前記透光性微粒子Aは、表面の凹凸を形成し、防眩層に防眩性を付与する。
前記反応性無機微粒子Bは、硬度が高いため外部から粒子にかかる圧力(外圧)で潰れ難く、耐圧性に優れる。また、当該無機微粒子Bは、バインダー成分Cの反応性官能基cと架橋反応性を有する反応性官能基bを有するため、バインダー成分Cと架橋形成することができる。従って、本発明に係る防眩層は、硬度が高い前記無機微粒子Bを含有するため高硬度となり、さらには、前記無機微粒子Bとバインダー成分Cが多数の架橋点を形成するため膜強度が向上し、優れた耐擦傷性を示す。
本発明の凹凸層においては、前記スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記無機微粒子Bの平均粒子数が、前記凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記無機微粒子Bの平均粒子数に比べて80%以下と少ない。前記スキン層の当該平均粒子数が少ないことにより、前記凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面から一部が突出した前記無機微粒子Bの数も減少する。そのため、前記凹凸層は、当該凹凸層をけん化処理した際に、当該凹凸層の界面からアルカリ溶液に溶出又は脱落する前記無機微粒子Bの数が減少する。これにより、本発明に係る防眩フィルムは優れた耐けん化性を得ることができる。
前記凹凸層が斯かるスキン層を有する理由は定かではないが、上記の様に反応性無機微粒子Bの粒径を30nm以上100nm以下とすることにより、当該無機微粒子Bの拡散係数が低減し、前記凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面よりも透明基材フィルム側に前記無機微粒子Bが留まりやすくなるためと推測される。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態においては、前記スキン層よりも透明基材フィルム側の領域において、前記反応性無機微粒子Bの平均粒子間距離が30nm以上であり、且つ、当該領域の少なくとも透明基材フィルムに隣接する領域においては、前記反応性無機微粒子Bが均一に分散した状態とすることも可能である。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記透光性微粒子A及び前記反応性無機微粒子Bは、シリカからなることが好ましい。これにより、前記凹凸層における内部散乱性(内部ヘイズ)を抑えることができるためコントラスト低下への影響の少ない防眩フィルムを作製することができる。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記反応性無機微粒子Bを被覆している前記有機成分が、被覆前の無機微粒子の単位面積当たり1.00×10−3g/m以上含まれることが、硬化膜の硬度を向上させる点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記反応性無機微粒子Bが、飽和又は不飽和カルボン酸、当該カルボン酸に対応する酸無水物、酸塩化物、エステル及び酸アミド、アミノ酸、イミン、ニトリル、イソニトリル、エポキシ化合物、アミン、β‐ジカルボニル化合物、シラン、及び官能基を有する金属化合物よりなる群から選択される1種以上の分子量500以下の表面修飾化合物の存在下、分散媒としての水及び/又は有機溶媒の中に無機微粒子を分散させることにより得られることが、有機成分含量が少なくても膜強度を向上させる点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記表面修飾化合物が、少なくとも1種の水素結合形成基を有する化合物であることが、有機成分を効率良く表面修飾できる点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記表面修飾化合物の少なくとも1種が、前記反応性官能基bとなる少なくとも1種の重合性不飽和基を有することが好ましい。この場合、反応性無機微粒子Bに導入された当該反応性官能基bと前記バインダー成分Cの反応性官能基cが架橋結合を形成しやすいため、硬化膜の硬度を向上することができる。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記反応性無機微粒子Bが、粒径30nm以上100nm以下の無機微粒子を疎水性ビニルモノマーに分散したモノマー組成物を、親水化された多孔質膜を通して水中に吐出し、無機微粒子が分散したモノマー液滴の水分散体とした後、重合することにより得られることが、粒径分布を狭くし、単分散性を高める点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記反応性無機微粒子Bが、被覆前の無機微粒子表面に導入される反応性官能基b、下記化学式(1)に示す基、及びシラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基を含む化合物と、無機微粒子とを結合することにより得られるものであることが、有機成分への分散性、及び膜強度が向上する点から好ましい。
化学式(1)
−Q−C(=Q)−NH−
(化学式(1)中、Qは、NH、O(酸素原子)、またはS(硫黄原子)を示し、QはO又はSを示す。)
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記反応性無機微粒子Bの含有量は、凹凸層の当該反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、1重量部以上30重量部以下であることが、当該反応性無機微粒子Bの含有量を抑えつつ、十分な耐擦傷性が得られる点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記バインダー成分Cが、前記反応性官能基cを3つ以上有する化合物であることが好ましい。
本発明に係る防眩フィルムにおいては、前記透明基材フィルムが、セルロースアシレート、シクロオレフィンポリマー、アクリレート系ポリマー、又はポリエステルを主体とすることが好ましい。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態によれば、前記防眩層のJIS K5600−5−4(1999)に規定する鉛筆硬度試験を500g荷重で行った場合の硬度を3H以上とすることも可能である。
前記透光性微粒子Aの含有量は、凹凸層の反応性無機微粒子Bと硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対して、1重量部以上5重量部以下であり、且つ、本発明に係る防眩層においては、当該凹凸層の凸部の膜厚は、前記透光性微粒子Aの平均粒径+1.5μm以下、当該凹凸層の凹部の膜厚は、前記透光性微粒子Aの平均粒径より小さいことが、外部散乱性(外部ヘイズ)を維持したまま、暗所コントラストの低下を抑制できる点から好ましい。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態によれば、前記防眩層の耐スチールウール試験により判定される耐スチールウール性が500g以下で傷なしとすることも可能である。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態によれば、前記凹凸層の膜厚を0.5μm以上13μm以下とすることも可能である。
本発明に係る防眩フィルムは、反応性官能基を有する無機微粒子を用いているため、当該反応性無機微粒子とバインダー成分とが架橋結合を形成し、膜強度が向上する。そのため、反応性官能基を有しない無機微粒子を含む防眩フィルムより、防眩層の厚みを薄くしても膜強度を維持することが可能となった。薄膜化と、それによる透光性微粒子の含有量の減少により、外部散乱性(外部ヘイズ)を維持したまま、暗所コントラストの低下を抑制することが可能となった。さらに、薄膜化と、それによる透光性微粒子の含有量の減少により、防眩性の発現に必要な最低限の外部ヘイズを維持しながら、内部ヘイズを低下させることが可能となった。この様な内部ヘイズの小さい本発明の防眩フィルムは、当該防眩フィルムを用いたディスプレイパネルの正面コントラストの低下を抑制する効果が大きい。特に、内部ヘイズの低下による正面コントラストが向上する効果は、視野角の広いディスプレイパネルに用いた場合よりも、視野角の狭いディスプレイパネルに用いた場合に大きい。また、凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面とその近傍の表層領域において、反応性無機微粒子Bの粒子数が少ないスキン層を有する。そのため、前記凹凸層からなる防眩層を用いた防眩フィルムは、けん化処理の際に、当該凹凸層からアルカリ溶液に溶出又は脱落する前記無機微粒子Bの数を低減することができ、耐けん化性を向上することができる。また、前記防眩フィルムは、前記凹凸層の前記スキン層よりも透明基材フィルム側において、前記反応性無機微粒子Bが均一に存在している領域も有し、前記反応性無機微粒子Bの含有量を抑えつつ、耐擦傷性を向上できる。これにより、当該防眩フィルムをけん化処理する際の保護膜が不要となり、工程数及び材料費の削減が可能となる。
本発明に係る防眩フィルムの層厚み方向の断面と当該断面における幅1μmの領域の一例を模式的に示した斜視図である。 本発明に係る防眩フィルムの層厚み方向の断面と当該断面における幅1μmの領域の一例を模式的に示した図である。 本発明に係る防眩フィルムの層厚み方向の断面の幅1μmの領域における反応性無機微粒子Bの分布の様子の一例を模式的に示した図である。 防眩フィルムを貼り合せたディスプレイパネルを模式的に示した斜視図である。 防眩フィルムを貼り合せたディスプレイパネルを模式的に示した正面図である。 視野角における極角を模式的に示した概念図である。 本発明に係る防眩フィルムの一例を模式的に示した断面図である。 本発明に係る防眩フィルムの他の一例を模式的に示した断面図である。 本発明に係る防眩フィルムの他の一例を模式的に示した断面図である。 評価(7)及び実施例38で用いた液晶パネルのコントラスト視野角を示す図である。 実施例42で用いた液晶パネルのコントラスト視野角を示す図である。 実施例44で用いた液晶パネルのコントラスト視野角を示す図である。 実施例46で用いた液晶パネルのコントラスト視野角を示す図である。
符号の説明
1 防眩フィルム
2 防眩層
3 透明基材フィルム
4 凹凸層
5 表面形状調整層
6 低屈折率層
10 領域P
20 反応性無機微粒子B
30 防眩層の透明基材フィルムとは反対側の界面
40 防眩層の透明基材フィルム側の界面
50 スキン層
60 反応性無機微粒子Bが30nm以上の平均粒子間距離を取りながら均一に分布した領域
70 観察者
101 X軸
102 Y軸
103 Z軸
104 方位角45°
105 極角
110 防眩フィルムを貼り合せたディスプレイパネル
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物は、
(1) 平均粒径が1μm以上10μm以下の透光性微粒子A、
(2) 平均粒径が30nm以上100nm以下であり、少なくとも表面の一部を有機成分で被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する反応性無機微粒子B、及び
(3) 前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとの架橋反応性を有する反応性官能基cを有するバインダー成分Cを含み、系内における硬化反応性も有する硬化性バインダー系、を含有する防眩層用硬化性樹脂組成物であって、
前記防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物のヘイズ値が、下記式I〜IIIの関係を満たすことを特徴とする。
(I)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<|Hz(hW+W+W)−Hz(W+W+W)|
(II)|Hz(hW)−Hz(W)|<2
(III)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<2
(但しHz(W)、Hz(hW)、Hz(W+W)、Hz(hW+W)、Hz(W+W+W)、Hz(hW+W+W)は各組成物におけるヘイズ値を示す。カッコ内のWは反応性無機微粒子B、バインダー成分C、透光性微粒子Aの各組成物における重量を示し、hは1以上の定数。)
本発明において、平均粒径とは、
透光性微粒子Aにおいては、含有される各々の粒子が、単分散型の粒子(形状が単一な粒子)であれば、その平均を意味し、ブロードな粒度分布を持つ不定形型の粒子であれば、粒度分布測定により、最も多く存在する粒子の粒径を意味する。上記透光性微粒子Aの粒径は、主に、コールターカウンター法により計測できる。また、この方法以外に、レーザー回折法、SEM(Scanning Electron Microscope)写真撮影による測定によっても計測できる。
透光性微粒子A以外の粒子、すなわち反応性無機微粒子Bにおいては、別途記載がない限り、溶液中の当該粒子を動的光散乱方法で測定し、粒径分布を累積分布で表したときの50%粒径(d50 メジアン径)を意味する。当該平均粒径は、日機装(株)製のMicrotrac粒度分析計、又はNanotrac粒度分析計を用いて測定することができる。
また、透光性微粒子A及び反応性無機微粒子Bは、凝集粒子であっても良く、凝集粒子である場合は、二次粒径が記載範囲内であれば良い。
本発明の防眩層用硬化性樹脂組成物によれば、硬化性バインダー系に含有される反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとバインダー成分Cの反応性官能基cが架橋結合を形成することにより、高い耐擦傷性を有する防眩フィルムを得ることができる。従って、無機微粒子の含有量を減少させることができるため、反応性無機微粒子Bは透過鮮明性の高い防眩フィルムに利用することができる。
また、前記反応性無機微粒子Bは平均粒径が1μm以上の透光性微粒子Aを混合しなければ、防眩性を発現しない。すなわち、前記透光性微粒子Aと前記反応性無機微粒子Bを混合することで、当該透光性微粒子Aによる防眩性の発現に加え、当該反応性無機微粒子Bに防眩性が発現するため、更に反応性無機微粒子Bに防眩性調整剤としての機能を付与することができる。従って、反応性無機微粒子Bを加えることで、透光性微粒子Aの含有量を抑えつつ、高い耐擦傷性と防眩性を兼ね備えた防眩フィルムを形成することができる。
本発明の防眩層用硬化性樹脂組成物によれば、硬化性バインダー系に透光性微粒子Aを分散させた組成物中に、更に反応性無機微粒子Bを含有させると、硬化性樹脂組成物のヘイズ値が上昇する。また、硬化性バインダー系に反応性無機微粒子Bを分散させた組成物のヘイズ値は、当該反応性無機微粒子Bの重量に依存せず、ほぼ一定値を示す。このことから、反応性無機微粒子Bは、透光性微粒子Aを含まない系においては、分散性があるためコントラスト低下のない透明性を維持したまま硬度アップとして寄与する一方、透光性微粒子Aを含む系においては、耐擦傷性を上げる機能に加え、防眩性の調整機能を兼ねる素材であるといえる。
また、本発明の防眩層用硬化性樹脂組成物中に、平均粒径が1μm以上10μm以下である透光性微粒子Aと平均粒径が30nm以上100nm以下の反応性無機微粒子Bを含有させたことにより、反応性無機微粒子B単体では得られない防眩性を、当該反応性無機微粒子Bに新たな機能として発現させることができた。その理由としては、次のようなものが考えられる。
すなわち、硬化性バインダー系に分散した透光性微粒子Aと反応性無機微粒子Bが作用し、透光性微粒子Aの周りに反応性無機微粒子Bが付着し凝集物を形成するためであると推定される。
このように、本発明においては特定の平均粒径を有する反応性無機微粒子Bを選択することで、高い耐擦傷性を実現でき、且つ、前記透光性微粒子Aとの相乗効果により、更に防眩性を発現させることができるため、前記透光性微粒子Aの含有量を抑えながら、当該防眩層用硬化性樹脂組成物を用いて高い耐擦傷性と防眩性を兼ね備えた防眩フィルムを形成することが可能になると考えられる。
本発明に係る防眩フィルムは、透明基材フィルムの観察者側に、最表面が凹凸形状を有する防眩層を備える防眩フィルムであって、
前記防眩層が、凹凸層のみからなる単一層か、又は、凹凸層と当該凹凸層の観察者側に配置された表面形状調整層を含む2層以上からなる積層構造を有し、
当該凹凸層は、前記請求項1乃至13のいずれかに記載の防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、当該凹凸層のヘイズ値が、下記式I〜IIIの関係を満たし、
当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面及びその近傍の表層領域に、当該表層領域よりも透明基材フィルム側の領域に比べて前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が少ないスキン層を有しており、
当該スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が、当該凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数の80%以下であることを特徴とする。
(I)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<|Hz(hW+W+W)−Hz(W+W+W)|
(II)|Hz(hW)−Hz(W)|<2
(III)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<2
(但しHz(W)、Hz(hW)、Hz(W+W)、Hz(hW+W)、Hz(W+W+W)、Hz(hW+W+W)は各組成物におけるヘイズ値を示す。カッコ内のWは反応性無機微粒子B、バインダー成分C、透光性微粒子Aの各組成物における重量を示し、hは1以上の定数。)
前記透光性微粒子Aは、表面の凹凸を形成し、防眩層に防眩性を付与する。
本発明においては、当該透光性微粒子Aの平均粒径は、1μm以上10μm以下とする。当該平均粒径が1μm未満の場合、防眩層の表面に十分な防眩性を発揮できる大きさの凹凸形状を付与することが困難であり、仮に凹凸形状を付与できるとしても、前記透光性微粒子Aの添加量を非常に多くしなければならないため、防眩層のコントラスト等の膜物性が悪くなる。また、平均粒径が10μmを超えるときは、防眩層の表面形状が粗くなり、面質を悪化させたり、表面へイズ(外部ヘイズ)の上昇により白味が増してしまう恐れがある。
前記反応性無機微粒子Bは、硬度が高いため外部から粒子にかかる圧力(外圧)で潰れ難く、耐圧性に優れる。また、当該無機微粒子Bは、バインダー成分Cの反応性官能基cと架橋反応性を有する反応性官能基bを有するため、バインダー成分Cと架橋形成することができる。従って、本発明に係る防眩層は、硬度が高い前記無機微粒子Bを含有するため高硬度となり、さらには、前記無機微粒子Bとバインダー成分Cが多数の架橋点を形成するため膜強度が向上し、優れた耐擦傷性を示す。
本発明に係る反応性無機微粒子Bの平均粒径は30nm以上100nm以下である。当該平均粒径を30nm以上とすることにより、防眩層に耐擦傷性を付与できるだけでなく、当該無機微粒子Bの拡散係数が低減し、上記の様なスキン層を得ることができ、防眩層の耐けん化性を向上できる。また、当該平均粒径を100nm以下とすることにより、含有量に対してマトリクス内での架橋点を高めることができ、膜強度の高い凹凸層が得られる。
本発明に係る透光性微粒子A及び反応性無機微粒子Bのコアとなる無機微粒子は、中空粒子のような粒子内部に空孔や多孔質組織を有する粒子よりも、粒子内部に空孔や多孔質組織を有しない中実粒子を用いることが好ましい。中空粒子では、当該粒子内部に空孔や多孔質組織を有するため、中実粒子に比べ硬度が低く、外圧で潰れやすい。また、中空粒子は見かけ上の比重(中空部を含めて平均化した単位体積当たりの質量)が中実粒子に比べて小さく、凹凸層の透明基材側とは反対側界面に存在する中空粒子が増加しやすい。そのため、透光性微粒子A及び反応性無機微粒子Bのコアとなる無機微粒子は、硬度が高く、中空粒子に比べ比重が大きい中実粒子を用いることが好ましい。
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物は、防眩層が凹凸層のみからなる場合は、凹凸層用硬化性樹脂組成物として用いる。また、防眩層が凹凸層、及び表面形状調整層からなる場合は、前記防眩層用硬化性樹脂組成物は、凹凸層を形成するために用い、表面形状調整層は、別途、後述する表面形状調整層用硬化性樹脂組成物を硬化させ、形成する。
防眩層用硬化性樹脂組成物が硬化してなる凹凸層において、当該凹凸層の層厚み方向断面の単位面積の平均粒子数は、SEM写真又はTEM写真を用い、当該凹凸層断面(1μm幅の領域)中に存在する反応性無機微粒子Bの数を当該凹凸層断面(1μm幅の領域)の面積で除して求めたものである。同様に、防眩層用硬化性樹脂組成物が硬化してなる凹凸層のスキン層において、当該スキン層の層厚み方向断面の単位面積の平均粒子数は、SEM写真を用い、当該スキン層断面(1μm幅の領域)中に存在する反応性無機微粒子Bの数を当該スキン層断面(1μm幅の領域)の面積で除して求めたものである。
図1は、透明基材フィルム3上に防眩層2が設けられた防眩フィルム1において、防眩層2の層厚み方向による断面及び当該断面における幅1μmの領域P10の一例を模式的に示した斜視図である。防眩層2には、透明基材フィルム3とは反対側の界面30、透明基材フィルム3側の界面40がある。図2は、図1の断面及び当該断面における幅1μmの領域P10を断面に垂直な方向から見た一例を模式的に示した図であり、図3は、領域P10内の粒子の分布の一例を模式的に示した図である。図3において、領域P10の透明基材フィルム3とは反対側の界面30から平均粒径5倍分の厚さの領域(スキン層50)では、単位面積当たりの前記無機微粒子B20の平均粒子数が、当該スキン層50よりも透明基材フィルム3側の領域よりも少なく、且つ領域P10の単位面積当たりの前記無機微粒子B20の平均粒子数の80%以下である。また、領域P10のスキン層50よりも透明基材フィルム3側に、前記無機微粒子Bが30nm以上の平均粒子間距離を取りながら均一に分布した領域60を有している。尚、図1以下の図において、説明の容易化のために、厚み方向(図の上下方向)を面方向(図の左右方向)の縮尺よりも大幅に拡大誇張して図示してある。
本発明の凹凸層においては、前記スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記無機微粒子Bの平均粒子数が、前記凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記無機微粒子Bの平均粒子数に比べて80%以下と少ない。前記スキン層の当該平均粒子数が少ないことにより、前記凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面から一部が突出した前記無機微粒子Bの数も減少する。そのため、前記凹凸層は、当該凹凸層ををけん化処理した際に、当該凹凸層の界面からアルカリ溶液に溶出又は脱落する前記無機微粒子Bの数が減少する。これにより、本発明に係る防眩フィルムは優れた耐けん化性を得ることができる。
前記凹凸層が斯かるスキン層を有する理由は定かではないが、上記の様に反応性無機微粒子Bの粒径を30nm以上100nm以下とすることにより、当該無機微粒子Bの拡散係数が低減し、前記凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面よりも透明基材フィルム側に前記無機微粒子Bが留まりやすくなるためと推測される。
本発明に係る防眩フィルムの好適な実施形態においては、前記スキン層の厚さを、透明基材フィルムとは反対側の界面から前記反応性無機微粒子Bの平均粒径の5倍の厚さとすることも可能である。
本発明に係る防眩フィルムの好適な実施形態においては、前記スキン層よりも透明基材フィルム側の領域において、前記反応性無機微粒子Bの平均粒子間距離が30nm以上であり、且つ、当該領域の少なくとも透明基材フィルムに隣接する領域においては、前記反応性無機微粒子Bが均一に分散した状態とすることも可能である。
本発明に係る凹凸層において、前記スキン層よりも透明基材フィルム側の前記反応性無機微粒子Bの平均粒子間距離が30nm以上であり、且つ、前記無機微粒子Bが均一に分散している領域は、当該凹凸層の透明基材フィルム側の界面から当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面までの2/3の領域までであることが、前記反応性無機微粒子Bの量を抑えつつ、当該防眩層に十分な及び耐擦傷性を付与できるため好ましい。
通常、防眩フィルムをけん化処理する際に、防眩層表面の厚さ数nm程度の硬化性樹脂組成物が、アルカリ溶液に溶解する。このとき、前記反応性無機微粒子Bが、前記防眩層の透明基材フィルム側とは反対側の界面から部分的に突出していると、突出した当該無機微粒子Bの周囲の前記硬化性樹脂組成物がアルカリ溶液に溶解することにより、当該無機微粒子Bと周囲の硬化性樹脂組成物との間に僅かな空隙が生じ、当該無機微粒子Bが防眩層表面から溶出又は脱落しやすくなる。
これに対し、凹凸層が上記の様なスキン層を有することにより、当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面とその近傍に存在する反応性無機微粒子Bの数、すなわち、防眩層表面から溶出又は脱落する前記無機微粒子Bの数を減少させることができる。また、凹凸層のスキン層よりも透明基材フィルム側に、上記の様な前記無機微粒子Bが均一に分散している領域を有することにより、防眩層に含まれる前記反応性無機微粒子Bの量を抑えつつ、当該防眩層に十分な耐擦傷性を付与できる。そのため、本発明に係る防眩フィルムは、優れた耐けん化性を示し、けん化処理する際の保護膜が不要となり、工程数及び材料費の削減が可能となる。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態によれば、前記防眩層のJIS K5600−5−4(1999)に規定する鉛筆硬度試験を500g荷重で行った場合の硬度を3H以上とすることも可能である。
本発明に係る防眩フィルムの好ましい実施形態によれば、前記防眩層の耐スチールウール試験により判定される耐スチールウール性が500g以下で傷なしとすることも可能である。
以下、本発明に係る防眩層を形成する防眩層用硬化性樹脂組成物、及び当該組成物を用いた防眩フィルムについて順に説明する。
<1.防眩層用硬化性樹脂組成物>
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物は、
(1) 平均粒径が1μm以上10μm以下の透光性微粒子A、
(2) 平均粒径が30nm以上100nm以下であり、少なくとも表面の一部を有機成分で被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する反応性無機微粒子B、及び
(3) 前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとの架橋反応性を有する反応性官能基cを有するバインダー成分Cを含み、系内における硬化反応性も有する硬化性バインダー系、を含有する防眩層用硬化性樹脂組成物であって、
前記防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物のヘイズ値が、下記式I〜IIIの関係を満たすことを特徴とする。
(I)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<|Hz(hW+W+W)−Hz(W+W+W)|
(II)|Hz(hW)−Hz(W)|<2
(III)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<2
(但しHz(W)、Hz(hW)、Hz(W+W)、Hz(hW+W)、Hz(W+W+W)、Hz(hW+W+W)は各組成物におけるヘイズ値を示す。カッコ内のWは反応性無機微粒子B、バインダー成分C、透光性微粒子Aの各組成物における重量を示し、hは1以上の定数。)
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物は、硬化性バインダー系に含有される反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとバインダー成分Cの反応性官能基cが架橋結合を形成することにより、当該組成物が硬化してなる凹凸層の膜強度を向上することができる。
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物のヘイズ値は、5〜20%であることが好ましく、9〜15%であることがより好ましい。5%未満であると、前記防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物を用いた防眩フィルム等に十分な防眩性を付与することが難しく、20%以上であると、防眩性が過剰となり、正面コントラストの低下を招く恐れがある。
以下、本発明の防眩層用硬化性樹脂組成物の各構成について順に詳細に説明する。
尚、本明細書中において、(メタ)アクリロイルはアクリロイル及び/又はメタクリロイルを表し、(メタ)アクリレートはアクリレート及び/又はメタクリレートを表し、(メタ)アクリルはアクリル及び/又はメタクリルを表す。また、本願明細書中の光には、可視、及び紫外線の様な非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。
本明細書中の反応性官能基b及び反応性官能基cには、光硬化性官能基及び熱硬化性官能基が含まれる。光硬化性官能基とは、光照射により重合反応や架橋反応等を進行させて塗膜を硬化させ得る官能基を意味し、例えば、光ラジカル重合、光カチオン重合、光アニオン重合のような重合反応、又は光二量化を経て進行する付加重合、若しくは縮重合等の反応形式により反応が進行するものが挙げられる。また、本明細書中の熱硬化性官能基とは、加熱によって同じ官能基同士、若しくは他の官能基との間で重合反応、又は架橋反応等を進行させて塗膜を硬化させることができる官能基を意味し、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基等を例示することができる。
本発明に用いられる反応性官能基b及び反応性官能基cとしては、特に、硬化膜の硬度を向上させる観点から、重合性不飽和基が好適に用いられ、好ましくは光硬化性不飽和基であり、特に好ましくは電離放射線硬化性不飽和基である。その具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合及びエポキシ基等が挙げられる。
<1−1.透光性微粒子A>
透光性微粒子Aは、表面の凹凸を形成し、防眩層に防眩性を付与するために含有させる微粒子である。透光性微粒子Aは、目的に応じ、1種類だけでなく、成分が異なるもの、形状が異なるもの、粒度分布が異なるものなどを2種類以上混合して用いることができる。好ましくは、1〜3種類用いるのがよく、特に2〜3種類用いるのがよい。但し、凹凸を形成する以外の目的のために、更に多種の粒子を用いることもできる。
本発明に用いられる1種又は2種以上の透光性微粒子Aは、球状、例えば真球状、回転楕円体状等のものであってよく、真球状であることがより好ましい。1種又は2種以上の透光性微粒子Aの各平均粒径(μm)は、1μm以上10μm以下とし、1μm以上7μm以下であることが好ましく、2μm以上5μm以下がより好ましい。平均粒径が1μm未満の場合、防眩層の表面に十分な防眩性を発揮できる大きさの凹凸形状を付与することが困難であり、仮に凹凸形状を付与できるとしても、前記透光性微粒子Aの添加量を非常に多くしなければならないため、防眩層の膜物性が悪くなる。また、平均粒径が10μmを超えるときは、防眩層の表面形状が粗くなり、面質を悪化させたり、表面へイズの上昇により白味が増してしまう恐れがある。また、上記透光性微粒子Aは、凝集粒子であってもよく、凝集粒子である場合は、二次粒径が上記範囲内であればよい。
前記透光性微粒子Aは、当該微粒子A全体の80%以上(好ましくは90%以上)が、各平均粒径±300nmの範囲内にあることが好ましい。これによって、防眩層の凹凸形状の均一性を良好なものとすることができる。
前記透光性微粒子Aは、防眩層の膜強度向上の点から無機系微粒子を使用することが好ましく、シリカ微粒子を用いることが特に好ましい。
また、本発明に係る透光性微粒子A及び、後述する反応性無機微粒子Bは、共にシリカからなることが、凹凸層内において、前記無機微粒子Bに比べて粒径の大きい透光性微粒子Aの表面に、前記無機微粒子Bが凝集しやすくなり、前記凹凸層の内部散乱性(内部ヘイズ)を向上することができるため好ましい。
無機系微粒子としては、不定形シリカ、無機シリカビーズ等を挙げることができる。上記不定形シリカは、分散性が良好な粒径1〜10μmのシリカビーズを使用することが好ましい。以下で詳述する防眩層形成用塗工液の粘度上昇を生じることなく上記不定形シリカの分散性を良好なものとするために、粒子表面に有機物処理を施して疎水化した不定形シリカを使用することが好ましい。上記有機物処理には、ビーズ表面に化合物を化学的に結合させる方法や、ビーズ表面とは化学的に結合させることなく、ビーズを形成する組成物に存在するボイド(気孔)などに浸透させるような物理的な方法があり、どちらを使用してもよい。一般的には、水酸基又はシラノール基等のシリカ表面の活性基を利用する化学的処理法が、処理効率の観点で好ましく用いられる。処理に使用する化合物としては、上述活性基と反応性の高いシラン系、シロキサン系、シラザン系材料等が用いられる。例えば、メチルトリクロロシラン等の、直鎖アルキル単置換シリコーン材料、分岐アルキル単置換シリコーン材料、或いはジ‐n‐ブチルジクロロシラン、エチルジメチルクロロシラン等の直鎖アルキル多置換シリコーン化合物や、分岐鎖アルキル多置換シリコーン化合物が挙げられる。同様に、直鎖アルキル基又は分岐アルキル基の単置換、多置換シロキサン材料、シラザン材料も有効に使用することができる。
必要機能に応じ、アルキル鎖の末端、乃至中間部位に、ヘテロ原子、不飽和結合基、環状結合基、芳香族官能基等を有するものを使用しても構わない。
これらの化合物は、含まれるアルキル基が疎水性を示すため、被処理材料表面を、親水性から疎水性に容易に変換することが可能となり、未処理では親和性の乏しい高分子材料とも、高い親和性を得ることができる。
前記透光性微粒子Aは、防眩層の膜強度向上の点から無機系微粒子を使用することが好ましく、シリカ微粒子を用いることが特に好ましい。
また、本発明に係る透光性微粒子A及び、後述する反応性無機微粒子Bのコアとなる無機微粒子は、共にシリカからなることが、凹凸層内において、透光性微粒子Aと反応性無機微粒子Bの親和性が高まり、粒径の大きな透光性微粒子Aの表面に反応性無機微粒子Bが凝集し、当該凝集体によって凹凸層の内部散乱性が高まるため好ましい。
前記透光性微粒子Aの含有量は、凹凸層の後述する反応性無機微粒子Bと後述する硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対して、1重量部以上5重量部以下であることが好ましい。より好ましくは、2重量部以上4重量部以下である。1重量部未満であると、十分な防眩性が付与できないことがあり、5重量部を超えると、内部ヘイズの増大による正面コントラストの低下を抑制できないことがあり、好ましくない。
防眩性となるヘイズには、外部ヘイズと内部ヘイズがあり、外部ヘイズは、膜表面の凹凸の大きさや量に関係し、内部ヘイズは、前記透光性微粒子Aの様な防眩性微粒子の屈折率とバインダーの屈折率差量に関係している。
本発明において2種類以上の透光性微粒子Aを混合して用いる場合には、第1の微粒子の平均粒径をR(μm)とし、第2の微粒子の平均粒径をR(μm)とした場合に、下記式(I):
0.25R(好ましくは0.50R)≦R≦1.0R(好ましくは0.75R)(I)
を満たすものが好ましい。
が0.25R以上であることにより、塗布液の分散が容易となり、粒子が凝集することがない。また、塗布後の乾燥工程においてフローティング時の風の影響を受けることなく、均一な凹凸形状を形成することができる。この関係は、第2の微粒子に対する第3の微粒子にも成り立つ。第3の微粒子をRとすると、0.25R≦R≦1.0R を満たすものが好ましい。
互いに異なる成分からなる2種類以上の微粒子を混合して用いる場合には、当該2種類以上の微粒子は、上記の様に平均粒径が異なることも好ましいが、同じ平均粒径であるものも好適に用いられる。
<1−2.反応性無機微粒子B>
無機微粒子を防眩層に含有させることにより、耐擦傷性を向上させることが一般になされている。また、架橋反応性を有する無機微粒子と、硬化性バインダーを架橋反応させ、架橋構造を形成することにより、耐擦傷性を更に向上させることができる。反応性無機微粒子Bとは、コアとなる無機微粒子の少なくとも表面の一部に有機成分が被覆し、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する無機微粒子のことである。反応性無機微粒子Bには、1粒子あたりコアとなる無機微粒子の数が2つ以上のものも含まれる。また、反応性無機微粒子Bは、粒径を小さくすることにより含有量に対して、マトリクス内での架橋点を高めることができる。
本発明に係る凹凸層は、十分な耐擦傷性を有するように硬度を著しく向上させることを目的として、上記反応性無機微粒子Bを含有する。当該反応性無機微粒子Bは、凹凸層に更に機能を付与するものであっても良く、目的に合わせて適宜選択して用いる。
本発明に係る反応性無機微粒子Bの平均粒径は、30nm以上100nm以下であるが、好ましくは30nm以上70nm以下であり、さらに好ましくは40nm以上60nm以下である。反応性無機微粒子Bの平均粒径を30nm以上とすることにより、凹凸層に耐擦傷性を付与できるだけでなく、当該無機微粒子Bの拡散係数が低減し、前記凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面とその近傍における、当該無機微粒子Bの粒子数を低減することができる。また、反応性無機微粒子Bの平均粒径を100nm以下とすることにより、含有量に対してマトリクス内での架橋点を高めることができ、膜強度の高い凹凸層が得られる。
また、前記無機微粒子Bは、透明性を損なうことなく、樹脂のみを用いた場合の復元率を維持しつつ、硬度を著しく向上させる点から、粒径分布が狭く、単分散であることが好ましい。
無機微粒子としては、例えば、シリカ(SiO)、酸化アルミニウム、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化インジウム、酸化スズ、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化アンチモン、酸化セリウム等の金属酸化物微粒子、フッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム等の金属フッ化物微粒子などが挙げられる。金属微粒子、金属硫化物微粒子、金属窒化物微粒子等を用いても良い。
硬度が高い点からは、シリカ、酸化アルミニウムが好ましい。また、防眩層に隣接する層に対して相対的に高屈折率層とするためには、膜形成時に屈折率が高くなるジルコニア、チタニア、酸化アンチモン等の微粒子を適宜選択して用いることができる。同様に、相対的に低屈折率層とするためには、膜形成時に屈折率が低くなるフッ化マグネシウム、フッ化ナトリウム等のフッ化物微粒子などの微粒子を適宜選択して用いることができる。更に、帯電防止性、導電性を付与したい場合には、インジウムスズ酸化物(ITO)、酸化スズ等を適宜選択して用いることができる。これらは、1種単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
無機微粒子の表面には通常、無機微粒子内ではこの形態で存在できない基を有する。これら表面の基は通常、相対的に反応しやすい官能基である。例えば、金属酸化物の場合には、例えば、水酸基及びオキシ基、例えば、金属硫化物の場合には、チオール基及びチオ基、又は例えば、窒化物の場合には、アミノ基、アミド基及びイミド基を有する。
本発明に用いられる反応性無機微粒子Bは、少なくとも表面の一部に有機成分が被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する。ここで、有機成分とは、炭素を含有する成分である。また、少なくとも表面の一部に有機成分が被覆されている態様としては、例えば、無機微粒子の表面に存在する水酸基にシランカップリング剤等の有機成分を含む化合物が反応して、表面の一部に有機成分が結合した態様、無機微粒子の表面に存在する水酸基に水素結合等の相互作用により有機成分を付着させた態様や、ポリマー粒子中に1個又は2個以上の無機微粒子を含有する態様等が含まれる。
前記被覆している有機成分は、無機微粒子同士の凝集を抑制し、且つ、無機微粒子表面への反応性官能基数を多く導入して膜の硬度を向上させる点から、粒子表面のほぼ全体を被覆していることが好ましい。斯かる観点から、反応性無機微粒子Bを被覆している前記有機成分は、反応性無機微粒子B中に、被覆前の無機微粒子の単位面積当たり1.00×10−3g/m以上含まれることが好ましい。無機微粒子表面に有機成分を付着乃至結合させた態様においては、反応性無機微粒子Bを被覆している前記有機成分が、反応性無機微粒子B中に、被覆前の無機微粒子の単位面積当たり2.00×10−3g/m以上含まれることが更に好ましく、3.50×10−3g/m以上含まれることが特に好ましい。ポリマー粒子中に無機微粒子を含有する態様においては、反応性無機微粒子Bを被覆している前記有機成分が、反応性無機微粒子B中に、被覆前の無機微粒子の単位面積当たり3.50×10−3g/m以上含まれることが更に好ましく、5.50×10−3g/m以上含まれることが特に好ましい。
当該被覆している有機成分の割合は、通常、乾燥粉体を空気中で完全に燃焼させた場合の重量減少%の恒量値として、例えば、空気中で室温から通常800℃までの熱重量分析により求めることができる。
尚、単位面積当りの有機成分量は、以下の方法により求めたものである。まず、示差熱重量分析(Differential Thermogravimetry:DTG)により、有機成分重量/無機成分重量を測定する。次に、重量と用いた無機微粒子の比重から無機成分全体の体積を計算する。また、被覆前の無機微粒子が真球状であると仮定し、被覆前の無機微粒子の平均粒径から被覆前の無機微粒子1個当りの体積を計算する。無機成分全体の体積と被覆前の無機微粒子1個当たりの体積から、被覆前の無機微粒子の個数を求める。次に、反応性無機微粒子B1個当りの有機成分重量を、被覆前の無機微粒子1個当りの表面積で割ることにより、被覆前の無機微粒子の単位面積当たりの有機成分量を求めることができる。
また、反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとしては、特に、硬化膜の硬度を向上させる観点から、重合性不飽和基が好適に用いられ、好ましくは光硬化性不飽和基であり、特に好ましくは電離放射線硬化性不飽和基である。その具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合及びエポキシ基等が挙げられる。
少なくとも表面の一部に有機成分が被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する反応性無機微粒子Bを調製する方法としては、コアとなる無機微粒子の種類と導入する反応性官能基により、従来公知の方法を適宜選択して用いることができる。
中でも、本発明においては、被覆している有機成分が反応性無機微粒子B中に、被覆前の無機微粒子の単位面積当たり1.00×10−3g/m以上含まれることが可能で、無機微粒子同士の凝集を抑制し、膜の硬度を向上させる点から、以下の(i)(ii)(iii)の無機微粒子のいずれかを適宜選択して用いることが好ましい。
(i)飽和又は不飽和カルボン酸、当該カルボン酸に対応する酸無水物、酸塩化物、エステル及び酸アミド、アミノ酸、イミン、ニトリル、イソニトリル、エポキシ化合物、アミン、β‐ジカルボニル化合物、シラン、及び官能基を有する金属化合物よりなる群から選択される1種以上の分子量500以下の表面修飾化合物の存在下、分散媒としての水及び/又は有機溶媒の中に無機微粒子を分散させることにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
(ii)粒径30nm以上100nm以下の無機微粒子を疎水性ビニルモノマー中に分散したモノマーを、親水化された多孔質膜を通して水中に吐出し、無機微粒子が分散したモノマー液滴の水分散体とした後、重合することにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
(iii)当該無機微粒子に導入する反応性官能基b、下記化学式(1)に示す基、及びシラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基、を含む化合物と、金属酸化物微粒子とを結合することにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
化学式(1)
−Q−C(=Q)−NH−
(化学式(1)中、Qは、NH、O(酸素原子)、またはS(硫黄原子)を示し、QはO又はSを示す)
以下、上記本発明において好適に用いられる反応性無機微粒子Bを順に説明する。
(i)飽和又は不飽和カルボン酸、当該カルボン酸に対応する酸無水物、酸塩化物、エステル及び酸アミド、アミノ酸、イミン、ニトリル、イソニトリル、エポキシ化合物、アミン、β‐ジカルボニル化合物、シラン、及び官能基を有する金属化合物よりなる群から選択される1種以上の分子量500以下の表面修飾化合物の存在下、分散媒としての水及び/又は有機溶媒の中に無機微粒子を分散させることにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
上記(i)の反応性無機微粒子Bを用いると、有機成分含量が少なくても膜強度を向上できるという利点がある。
上記(i)の反応性無機微粒子Bに用いられる上記表面修飾化合物は、カルボキシル基、酸無水物基、酸塩化物基、酸アミド基、エステル基、イミノ基、ニトリル基、イソニトリル基、水酸基、チオール基、エポキシ基、第一級、第二級及び第三級アミノ基、Si‐OH基、シランの加水分解性残基、又はβ‐ジカルボニル化合物のようなC‐H酸基等の、分散条件下において上記無機微粒子の表面に存在する基と化学結合可能な官能基を有する。ここでの化学結合は、好ましくは、共有結合、イオン結合又は配位結合が含まれるが、水素結合も含まれる。配位結合は錯体形成であると考えられる。例えば、ブレンステッド又はルイスに従う酸塩基反応、錯体形成又はエステル化が、上記表面修飾化合物の官能基と無機微粒子表面の基の間で生じる。上記(i)の反応性無機微粒子Bに用いられる上記表面修飾化合物は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。
上記表面修飾化合物は通常、無機微粒子の表面の基との化学結合に関与できる少なくとも1つの官能基(以下、第1の官能基という)に加えて、当該官能基を介して上記表面修飾化合物に結びついた後に、無機微粒子に新たな特性を付与する分子残基を有する。分子残基又はその一部は疎水性又は親水性であり、例えば、無機微粒子を安定化、融和化、又は活性化させる。
例えば、疎水性分子残基としては、不活性化又は反発作用をもたらす、アルキル、アリール、アルカリル、アラルキル又はフッ素含有アルキル基等が挙げられる。親水性基としてはヒドロキシ基、アルコキシ基又はポリエステル基等が挙げられる。
反応性無機微粒子Bが上記バインダー成分Cと反応できるように表面に導入される反応性官能基bは、上記バインダー成分Cに応じて、適宜選択される。当該反応性官能基bとしては、重合性不飽和基が好適に用いられ、好ましくは光硬化性不飽和基であり、特に好ましくは電離放射線硬化性不飽和基である。その具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合及びエポキシ基等が挙げられる。
上記表面修飾化合物の上記分子残基中に、上記バインダー成分Cと反応できる反応性官能基bが含まれる場合には、上記表面修飾化合物中に含まれる第1の官能基を無機微粒子表面に反応させることによって、上記(i)の反応性無機微粒子Bの表面に上記バインダー成分Cと反応できる反応性官能基bを導入することが可能である。例えば、第1の官能基のほかに、更に重合性不飽和基を有する表面修飾化合物が、好適なものとして挙げられる。
一方で、上記表面修飾化合物の上記分子残基中に、第2の反応性官能基を含有させ、当該第2の反応性官能基を足掛かりにして、上記(i)の反応性無機微粒子Bの表面に上記バインダー成分Cと反応できる反応性官能基bが導入されても良い。例えば、第2の反応性官能基として水酸基及びオキシ基のような水素結合が可能な基(水素結合形成基)を導入し、無機微粒子表面上に導入された水素結合形成基に、更に別の表面修飾化合物の水素結合形成基が反応することにより、上記バインダー成分Cと反応できる反応性官能基bを導入されることが好ましい。すなわち、表面修飾化合物として、水素結合形成基を有する化合物と、重合性不飽和基などの上記バインダー成分Cと反応できる反応性官能基bと水素結合形成基を有する化合物とを併用して用いることが好適な例として挙げられる。水素結合形成基の具体例としては、水酸基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基、アミド基、といった官能基、もしくはアミド結合を示すものである。ここで、アミド結合とは、−NHC(O)や>NC(O)−を結合単位に含むものを意味する。本発明の表面修飾化合物に用いられる水素結合形成基としては、中でもカルボキシル基、水酸基、アミド基が好ましい。
上記(i)の反応性無機微粒子Bに用いられる上記表面修飾化合物の分子量は500以下が好ましく、より好ましくは400以下、特に好ましくは200以下である。斯かる低分子量とすることで、無機微粒子表面を急速に占有し、無機微粒子同士の凝集を妨げることが可能であると推定される。
上記(i)の反応性無機微粒子Bに用いられる上記表面修飾化合物は、表面修飾のための反応条件下で好ましくは液体であり、分散媒中に溶解可能であるか又は少なくとも乳化可能であるのが好ましい。中でも分散媒中で溶解し、分散媒中で離散した分子又は分子イオンとして一様に分布して存在することが好ましい。
飽和又は不飽和カルボン酸としては、1〜24の炭素原子を有しており、例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、クエン酸、アジピン酸、琥珀酸、グルタル酸、シュウ酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びステアリン酸、並びに対応する酸無水物、塩化物、エステル及びアミド、例えばカプロラクタム等が挙げられる。前記カルボン酸には、炭素鎖がO‐基、S‐基又はNH‐基により遮断されるものも含まれる。特に好ましいものとしては、カルボン酸モノエーテルやカルボン酸ポリエーテルなどのカルボン酸エーテル、並びに対応する酸水化物、エステル及びアミド(例えば、メトキシ酢酸、3,6‐ジオキサヘプタン酸及び3,6,9‐トリオキサデカン酸)等が挙げられる。また、不飽和カルボン酸を用いると、重合性不飽和基を導入することができる。
好ましいアミンの例は、一般式Q3−nNH(n=0,1又は2)を有するものであり、残基Qは独立して、1〜12、更に好ましくは1〜6、特に好ましくは1〜4の炭素原子を有するアルキル(例えば、メチル、エチル、n‐プロピル、i‐プロピル及びブチル)、並びに6〜24の炭素原子を有するアリール、アルカリル又はアラルキル(例えば、フェニル、ナフチル、トリル及びベンジル)を表す。また、好ましいアミンの例としては、ポリアルキレンアミンが挙げられ、具体例は、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、アニリン、N‐メチルアニリン、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トルイジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンである。
好ましいβ‐ジカルボニル化合物は4〜12、特に5〜8の炭素原子を有するものであり、例えば、ジケトン(アセチルアセトンなど)、2,3‐ヘキサンジオン、3,5‐ヘプタンジオン、アセト酢酸、アセト酢酸‐C‐C‐アルキルエステル(アセト酢酸エチルエステルなど)、ジアセチル及びアセトニルアセトンが挙げられる。
アミノ酸の例としては、β‐アラニン、グリシン、バリン、アミノカプロン酸、ロイシン及びイソロイシンが挙げられる。
好ましいシランは、少なくとも1つの加水分解性基又はヒドロキシ基と、少なくとも1つの非加水分解性残基を有する加水分解性オルガノシランである。ここで加水分解性基としては、例えば、ハロゲン、アルコキシ基及びアシルオキシ基が挙げられる。非加水分解性残基としては、反応性官能基bを有する及び/又は反応性官能基bを有しない非加水分解性残基が用いられる。また、フッ素で置換されている有機残基を少なくとも部分的に有するシランを使用しても良い。
用いられるシランとしては特に限定されないが、例えば、CH=CHSi(OOCCH、CH=CHSiCl、CH=CH−Si(OC、CH=CH−Si(OCOCH、CH=CH−CH−Si(OC、CH=CH−CH−Si(OOCCH、γ‐グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(GPTS)、γ‐グリシジルオキシプロピルジメチルクロロシラン、3‐アミノプロピルトリメトキシシラン(APTS)、3‐アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)、N‐(2−アミノエチル)‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、N‐[N’‐(2’‐アミノエチル)‐2‐アミノエチル]‐3‐アミノプロピルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリメトキシシラン、2‐[メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピル]トリメトキシシラン、ビス‐(ヒドロキシエチル)‐3‐アミノプロピルトリエトキシシラン、N‐ヒドロキシエチル‐N‐メチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3‐(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン及び3‐(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
官能基を有する金属化合物としては、元素周期表の第1群III〜V及び/又は第2群II〜IVからの金属Mの金属化合物が挙げられる。斯かる金属化合物としては、例えば、ジルコニウム及びチタニウムのアルコキシド、M(OR)(M=Ti、Zr)、(式中、OR基の一部はβ‐ジカルボニル化合物又はモノカルボン酸などの錯生成剤により置換される)が挙げられる。重合性不飽和基を有する化合物(メタクリル酸など)が錯生成剤として使用される場合には、重合性不飽和基を導入することができる。
分散媒として、水及び/又は有機溶媒が好適に使用される。特に好ましい分散媒は、蒸留された(純粋な)水である。有機溶媒として、極性及び非極性及び非プロトン性溶媒が好ましい。それらの例として、炭素数1〜6の脂肪族アルコール(特にメタノール、エタノール、n‐及びi‐プロパノール及びブタノール)等のアルコール、アセトン及びブタノン等のケトン類、酢酸エチル等のエステル類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン及びテトラヒドロピラン等のエーテル類;ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド等のアミド類;スルホラン及びジメチルスルホキシド等のスルホキシド類及びスルホン類;及びペンタン、ヘキサン及びシクロヘキサン等の脂肪族(任意にハロゲン化された)炭化水素類が挙げられる。これらの分散媒は混合物として使用することができる。
分散媒は、蒸留(任意に減圧下)により容易に除去できる沸点を有することが好ましく、沸点が200℃以下、特に150℃以下の溶媒が好ましい。
(i)の反応性無機微粒子Bの調製に際し、分散媒の濃度は、通常40〜90重量%、好ましくは50〜80重量%、特に55〜75重量%である。分散液の残りは、未処理の無機微粒子及び上記表面修飾化合物から構成される。ここで、無機微粒子/表面修飾化合物の重量比は、100:1〜4:1とすることが好ましく、より好ましくは50:1〜8:1、特に好ましくは25:1〜10:1である。
(i)の反応性無機微粒子Bの調製は、好ましくは室温(約20℃)〜分散媒の沸点で行われる。特に好ましくは、分散温度は50〜100℃である。分散時間は、特に使用される材料の種類に依存するが、一般に数分から数時間、例えば1〜24時間である。
(ii)粒径30nm以上100nm以下の無機微粒子を疎水性ビニルモノマーに分散したモノマーを、親水化された多孔質膜を通して水中に吐出し、無機微粒子が分散したモノマー液滴の水分散体とした後、重合することにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
上記(ii)の反応性無機微粒子Bを用いると、粒度分布の点から単分散性がより高まり、粗大粒子を含む場合のイレギュラーな性能の発現を抑えられるという利点がある。
本発明に用いられる反応性無機微粒子Bは、少なくとも表面の一部に有機成分が被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する無機微粒子であるため、(ii)のタイプの反応性無機微粒子Bを製造する際の重合に用いられる疎水性ビニルモノマー中には、所望の反応性官能基を有するものであるか、又は後から所望の反応性官能基を導入可能とする別の反応性官能基を有するものを少なくとも含有させる。例えば、疎水性ビニルモノマーに予めカルボキシル基を有するものを使用し、重合させた後、当該カルボキシル基にグリシジルメタクリレートを反応させて、重合性不飽和基を導入することが挙げられる。
疎水性ビニルモノマーの具体例を挙げると、スチレン、ビニルトルエン、α‐メチルスチレン、ジビニルベンゼン等の芳香族ビニル化合物;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2‐ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸t‐ブチル、(メタ)アクリル酸n‐ヘキシル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2‐エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(ポリ)エチレングリコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールのモノ又はジ(メタ)アクリレート、1,4‐ブタンジオールのモノ又はジ‐(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンのモノ‐、ジ‐又はトリ‐(メタ)アクリレート等の不飽和カルボン酸エステル類;ジアリルフタレート、ジアリルアクリルアミド、トリアリル(イソ)シアヌレート、トリアリルトリメリテート等のアリル化合物;(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(ポリ)オキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。また、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどの共役ジエン化合物。さらに、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、グリシジルメタクリレート、ビニルピリジン、ジエチルアミノエチルアクリレート、N‐メチルメタクリルアミド、アクリロニトリルなどの反応性官能基含有モノマーが挙げられる。これらのなかでアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸など水溶性の高いモノマーはモノマー全体としての水溶解度が高くなって水中油滴型モノマーエマルジョンができなくなることのない範囲で使用できる。
(ii)で用いられる無機微粒子は粒径が小さいことと、疎水性ビニルモノマーによく分散することが必要である。ここで用いられる無機微粒子の粒径は30nm以上100nm以下であり、さらに好ましくは30nm以上70nm以下であり、さらに好ましくは40nm以上60nm以下である。また、無機微粒子が疎水性ビニルモノマーと親和性が悪いときは、無機微粒子表面を予め表面処理することが好ましい。当該表面処理には顔料分散剤を無機物表面に吸着させる分散剤処理、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等によるカップリング剤処理又はカプセル重合等によるポリマーコート処理等の既知の方法を適用することができる。
(ii)においては、無機微粒子を分散した疎水性ビニルモノマーを水中に乳化するために、親水化された多孔質膜を通して水中に吐出する。当該多孔質細孔は平均細孔径0.01〜5μm、且つ、均一な孔径であり、さらに膜の表裏を貫通するものである必要がある。膜の材質としてはガラスが好ましく、具体例としては火山灰シラスを主原料として焼成したSiO‐Al‐B‐CaO系のガラスを熱処理でミクロ相分離させ、ホウ酸に富む相を酸で溶解除去して得る多孔質ガラス(SPG:Shirasu Porous Glass)が好ましい。
(ii)において、多孔質膜を通して無機微粒子を含有する疎水性ビニルモノマーを押し出す水相には、モノマー液滴の安定剤として界面活性剤又は水溶性高分子を存在させる必要がある。安定化剤がないと、膜を通して吐出したモノマー液滴は互いに融合して幅広い粒径分布となる。好ましい安定化剤としては、モノマー液滴が1μm程度以上の場合は、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン等の水溶性高分子系の安定化剤がよく、これに少量のアニオン系界面活性剤又は非イオン系乳化剤を添加することも好ましい。例えば、ラウリル硫酸ナトリウムを乳化剤、1‐ヘキサデカノールを共乳化剤とする組み合わせは液滴表面に強く吸着し安定化効果が大きく、(ii)における安定化剤として特に好ましい。
(ii)において、乳化された無機微粒子を含むモノマー液滴の水分散体を重合するには、主に油溶性ラジカル開始剤を使用する。油溶性ラジカル開始剤として使用できる開始剤を例示すると、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ系開始剤、ベンゾイルペルオキシド、2、4‐ジクロルベンゾイルペルオキシドなどの芳香族過酸化物、イソブチルペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ(2‐エチルヘキシルペルオキシ)ジカーボネートなどの脂肪族系過酸化物が挙げられる。これらは乳化の前に予めモノマー相に溶解して使用することができる。また、ハイドロキノン、塩化鉄などの水溶性ラジカル重合禁止剤を添加しても良い。
(iii)無機微粒子に導入する反応性官能基b、下記化学式(1)に示す基、及びシラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基、を含む化合物と、コアとなる無機微粒子としての金属酸化物微粒子とを結合することにより得られる、表面に反応性官能基bを有する無機微粒子。
化学式(1)
−Q−C(=Q)−NH−
(化学式(1)中、Qは、NH、O(酸素原子)、またはS(硫黄原子)を示し、QはO又はSを示す。)
上記(iii)の反応性無機微粒子Bを用いる場合には、有機成分量向上の点から分散性、および膜強度がより高まるという利点がある。
まず、無機微粒子に導入する反応性官能基b、上記化学式(1)に示す基、及びシラノール基又は加水分解によってシラノール基を生成する基、を含む化合物(以下、反応性官能基修飾加水分解性シランという場合がある)について説明する。
上記反応性官能基修飾加水分解性シランにおいて、無機微粒子に導入する反応性官能基は、上記バインダー成分Cと反応可能なように適宜選択すれば特に限定されない。上述したような重合性不飽和基を導入するのに適している。
上記反応性官能基修飾加水分解性シランにおいて、上記化学式(1)に示す基[−Q−C(=Q)−NH−]は、具体的には、[−O−C(=O)−NH−]、[−O−C(=S)−NH−]、[−S−C(=O)−NH−]、[−NH−C(=O)−NH−]、[−NH−C(=S)−NH−]、及び[−S−C(=S)−NH−]の6種である。これらの基は、1種単独で又は2種以上を組合わせて用いることができる。中でも、熱安定性の観点から、[−O−C(=O)−NH−]基と、[−O−C(=S)−NH−]基及び[−S−C(=O)−NH−]基の少なくとも1種を併用することが好ましい。前記化学式(1)に示す基[−Q−C(=Q)−NH−]は、分子間において水素結合による適度の凝集力を発生させ、硬化物にした場合、優れた機械的強度、基材との密着性及び耐熱性等の特性を付与することが可能になると考えられる。
また、加水分解によってシラノ−ル基を生成する基としては、ケイ素原子上にアルコキシ基、アリールオキシ基、アセトキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等を有する基を挙げることができ、アルコキシシリル基又はアリールオキシシリル基が好ましい。シラノール基又は、加水分解によってシラノ−ル基を生成する基は、縮合反応又は加水分解に続いて生じる縮合反応によって、金属酸化物微粒子と結合することができる。
上記反応性官能基修飾加水分解性シランの好ましい具体例としては、例えば、下記化学式(2)に示す化合物を挙げることができる。
Figure 0005397220
化学式(2)中、R、Rは同一でも異なっていてもよいが、水素原子又はCからCのアルキル基又はアリール基であり、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、オクチル、フェニル、キシリル基等を挙げることができる。ここでmは1、2又は3である。
[(RO) 3−mSi‐]で示される基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基、トリフェノキシシリル基、メチルジメトキシシリル基、ジメチルメトキシシリル基等を挙げることができる。斯かる基のうち、トリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基等が好ましい。
はCからC12の脂肪族又は芳香族構造を有する2価の有機基であり、鎖状、分岐状又は環状の構造を含んでいてもよい。斯かる有機基としては例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキサメチレン、シクロヘキシレン、フェニレン、キシリレン、ドデカメチレン等を挙げることができる。これらのうち好ましい例は、メチレン、プロピレン、シクロヘキシレン、フェニレン等である。
また、Rは2価の有機基であり、通常、分子量14から1万、好ましくは、分子量76から500の2価の有機基の中から選ばれる。例えば、ヘキサメチレン、オクタメチレン、ドデカメチレン等の鎖状ポリアルキレン基;シクロヘキシレン、ノルボルニレン等の脂環式又は多環式の2価の有機基;フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ポリフェニレン等の2価の芳香族基;及びこれらのアルキル基置換体、アリール基置換体を挙げることができる。また、これら2価の有機基は炭素及び水素原子以外の元素を含む原子団を含んでいてもよく、ポリエーテル結合、ポリエステル結合、ポリアミド結合、ポリカーボネート結合、さらには前記化学式(1)に示す基を含むこともできる。
は(n+1)価の有機基であり、好ましくは鎖状、分岐状又は環状の飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基の中から選ばれる。
Y’は反応性官能基を有する1価の有機基を示す。上述のような反応性官能基そのものであっても良い。例えば、反応性官能基bを重合性不飽和基から選択する場合、(メタ)アクリロイル(オキシ)基、ビニル(オキシ)基、プロペニル(オキシ)基、ブタジエニル(オキシ)基、スチリル(オキシ)基、エチニル(オキシ)基、シンナモイル(オキシ)基、マレエート基、(メタ)アクリルアミド基等を挙げることができる。また、nは好ましくは1〜20の正の整数であり、さらに好ましくは1〜10、特に好ましくは1〜5である。
本発明で用いられる反応性官能基修飾加水分解性シランの合成は、例えば、特開平9−100111号公報に記載された方法を用いることができる。すなわち、例えば、重合性不飽和基を導入する場合、(イ)メルカプトアルコキシシランと、ポリイソシアネート化合物と、イソシアネート基と反応可能な活性水素基含有重合性不飽和化合物との付加反応により行うことができる。また、(ロ)分子中にアルコキシシリル基及びイソシアネート基を有する化合物と、活性水素基含有重合性不飽和化合物との直接的反応により行うことができる。さらに、(ハ)分子中に重合性不飽和基及びイソシアネート基を有する化合物と、メルカプトアルコキシシラン又はアミノシランとの付加反応により直接合成することもできる。
(iii)の反応性無機微粒子Bの製造においては、反応性官能基修飾加水分解性シランを別途加水分解操作を行った後、これと無機微粒子を混合し、加熱、攪拌操作を行う方法、反応性官能基修飾加水分解性シランの加水分解を無機微粒子の存在下に行う方法、又は、他の成分、例えば、多価不飽和有機化合物、単価不飽和有機化合物、放射線重合開始剤等の存在下、無機微粒子の表面処理を行う方法を選ぶことができるが、反応性官能基修飾加水分解性シランの加水分解を無機微粒子の存在下行う方法が好ましい。(iii)の反応性無機微粒子Bを製造する際、その温度は、通常20℃以上150℃以下であり、また処理時間は5分〜24時間の範囲である。
加水分解反応を促進するため、触媒として酸、塩又は塩基を添加してもよい。酸としては、有機酸及び不飽和有機酸;塩基としては、3級アミン及び4級アンモニウムヒドロキシドが好適な物として挙げられる。これら酸、塩基触媒の添加量は反応性官能基修飾加水分解性シランに対して0.001〜1.0重量%、好ましくは0.01〜0.1重量%である。
反応性無機微粒子Bとしては、分散媒を含有しない粉末状の微粒子を用いてもよいが、分散工程を省略でき、生産性が高い点から微粒子を溶剤分散ゾルとしたものを用いることが好ましい。
反応性無機微粒子Bの含有量は、凹凸層の当該反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、5重量部以上20重量部以下であることが好ましく、更に7重量部以上15重量部以下であることが好ましい。5重量部未満の場合、凹凸層表面の硬度が不十分となる恐れがあり、20重量部超過の場合、充填率が上がり過ぎ、かえって膜強度が下がってしまう恐れがある。
前記反応性無機微粒子Bの含有量は、前記透光性微粒子Aの全量100重量部に対し、70〜1000重量部であることが好ましく、更に好ましくは80〜750重量部であり、特に好ましくは150〜500重量部である。反応性無機微粒子Bの含有量が70重量部未満の場合には、防眩層の凹凸層に所望の凹凸形状を形成することができないことがあり、防眩性が低下し、膜強度を上げることができない恐れがある。一方、1000重量部を超える場合には、前記反応性無機微粒子Bのコストが上がることに加え、当該無機微粒子Bが凝集しやすくなるため、コントラストが低下する恐れがある。
<1−3.硬化性バインダー系>
本明細書において、硬化性バインダー系の構成成分とは、バインダー成分Cの他に、必要に応じてバインダー成分C以外の硬化性バインダー成分、ポリマー成分、重合開始剤等の硬化後に後述する凹凸層のマトリクス成分となるものを表す。
<1−3−1.バインダー成分C>
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物において、バインダー成分Cは、前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bと架橋反応性を有する反応性官能基cを有し、当該反応性官能基bと当該反応性官能基cが架橋結合し、網目構造が形成される。また、当該バインダー成分Cは、十分な架橋性を得るために、当該反応性官能基cを3つ以上有することが好ましい。当該反応性官能基cとしては、重合性不飽和基が好適に用いられ、好ましくは光硬化性不飽和基であり、特に好ましくは電離放射線硬化性不飽和基である。その具体例としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性二重結合及びエポキシ基等が挙げられる。
バインダー成分Cとしては、硬化性有機樹脂が好ましく、塗膜とした時に光が透過する透光性のものが好ましい。その具体例としては、紫外線若しくは電子線で代表される電離放射線により硬化する樹脂である電離放射線硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂と溶剤乾燥型樹脂(熱可塑性樹脂など、塗工時に固形分を調整するための溶剤を乾燥させるだけで、被膜となるような樹脂)との混合物、又は熱硬化性樹脂の三種類が挙げられ、好ましくは電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
電離放射線硬化性樹脂の具体例としては、(メタ)アクリレート基等のラジカル重合性官能基を有する化合物、例えば、(メタ)アクリレート系のオリゴマー、プレポリマー、又は単量体(モノマー)が挙げられる。より具体的には、(メタ)アクリレート系オリゴマー又はプレポリマーとしては、比較的低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂、多価アルコール等の多官能化合物の(メタ)アルリル酸エステルから成るオリゴマー又はプレポリマーが挙げられる。また、(メタ)アクリレート系単量体としては、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキサンジオール(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6‐ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートトリメチロールプロパントリ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリレート系化合物以外の例としては、スチレン、メチルスチレン、N‐ビニルピロリドン等の単官能又は多官能単量体、又はビスフェノール型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、芳香族ビニルエーテル、脂肪族ビニルエーテル等のオリゴマー又はプレポリマー等のカチオン重合性官能基を有する化合物が挙げられる。
電離放射線硬化性樹脂を紫外線硬化性樹脂として使用する場合には、光重合開始剤又は光重合促進剤として増感剤を添加することができる。
光重合開始剤の具体例としては、ラジカル重合性官能基を有する樹脂系の場合は、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α‐アミロキシムエステル、テトラメチルチュウラムモノサルファイド、ベンゾイン類、ベンゾインメチルエーテル、チオキサントン類、プロピオフェノン類、ベンジル類、アシルホスフィンオキシド類、1‐ヒドロキシ‐シクロヘキシル‐フェニル‐ケトン、等が挙げられ、これらを単独で、又は混合して用いる。1‐ヒドロキシ‐シクロヘキシル‐フェニル‐ケトンは、例えば商品名イルガキュア184(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)として入手可能である。また、α‐アミノアルキルフェノン類としては、例えば商品名イルガキュア907、369として入手可能である。
カチオン重合性官能基を有する樹脂系の場合は、光重合開始剤として、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、メタセロン化合物、ベンゾインスルホン酸エステル等を単独又は混合物として用いる。
また、光増感剤を混合して用いることが好ましく、その具体例としては、n‐ブチルアミン、トリエチルアミン、ポリ‐n‐ブチルホスフィン等が挙げられる。
光重合開始剤の添加量は、電離放射線硬化性組成物100重量部に対し、0.1〜10重量部である。
電離放射線硬化性樹脂に混合して使用される溶剤乾燥型樹脂としては、主として熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂は一般的に例示されるものが利用される。溶剤乾燥型樹脂の添加により、塗布面の塗膜欠陥を有効に防止することができる。好ましい熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、有機酸ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、オレフィン系樹脂(脂環式オレフィン系樹脂を含む)、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリスルホン系樹脂(例えば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン)、ポリフェニレンエーテル系樹脂(例えば、2,6‐キシレノールの重合体)、セルロース誘導体(例えば、セルロースエステル類、セルロースカーバメート類、セルロースエーテル類)、シリコーン樹脂(例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン)、ゴム又はエラストマー(例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン等のジエン系ゴム、スチレン‐ブタジエン共重合体、アクリロニトリル‐ブタジエン共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム)等が好ましい。
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂を用いる場合、必要に応じて、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤等をさらに添加して使用することができる。
<1−3−2.その他の成分>
本発明の好ましい態様によれば、後述の塗工液に、フッ素系又はシリコーン系等のレベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤を添加した塗工液は、塗布又は乾燥時に塗膜表面に対して塗工安定性、滑り性、防汚染性、及び耐擦傷性を付与することができる。
<1−4.溶剤>
溶剤としては、例えば、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、ブタノール、イソブチルアルコール等のアルコール類;メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロルエタン等のハロゲン化炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素またはこれらの混合物が挙げられる。
<1−5.防眩層用硬化性樹脂組成物の調製>
本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物は、一般的な調製法に従って、上記成分を混合し分散処理することにより調製される。混合分散には、ペイントシェーカー又はビーズミル等を用いることができる。透光性微粒子A及び反応性無機微粒子Bが溶剤中に分散された状態で得られる場合には、その分散状態のまま、前記硬化性バインダー系、溶剤を含むその他の成分を適宜加え、混合し分散処理することにより調製される。
<2.防眩フィルム>
本発明に係る防眩フィルムは、透明基材フィルムの観察者側に、最表面が凹凸形状を有する防眩層を備える防眩フィルムであって、
前記防眩層が、凹凸層のみからなる単一層か、又は、凹凸層と当該凹凸層の観察者側に配置された表面形状調整層を含む2層以上からなる積層構造を有し、
当該凹凸層は、前記請求項1乃至13のいずれかに記載の防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、当該凹凸層のヘイズ値が、下記式I〜IIIの関係を満たし、
当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面及びその近傍の表層領域に、当該表層領域よりも透明基材フィルム側の領域に比べて前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が少ないスキン層を有しており、
当該スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が、当該凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数の80%以下であることを特徴とする。
(I)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<|Hz(hW+W+W)−Hz(W+W+W)|
(II)|Hz(hW)−Hz(W)|<2
(III)|Hz(hW+W)−Hz(W+W)|<2
(但しHz(W)、Hz(hW)、Hz(W+W)、Hz(hW+W)、Hz(W+W+W)、Hz(hW+W+W)は各組成物におけるヘイズ値を示す。カッコ内のWは反応性無機微粒子B、バインダー成分C、透光性微粒子Aの各組成物における重量を示し、hは1以上の定数。)
本発明に係る防眩フィルムは、透明基材フィルム上に、前記本発明に係る防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物からなる防眩層を備えることにより、防眩フィルム全体の耐擦傷性を向上させることができる。
前記透光性微粒子Aの含有量は、凹凸層の前記反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、1重量部以上5重量部以下であり、且つ、当該凹凸層の凸部の膜厚が前記透光性微粒子Aの平均粒径+1.5μm以下、より好ましくは+1.0μm以下、当該凹凸層の凹部の膜厚は前記透光性微粒子Aの平均粒径より小さいことが好ましい。
膜厚が上記の様な条件を満たすことにより、明所コントラストの向上に有効な最低限の膜厚を確保することができる。また、防眩層の薄膜化、及び当該防眩層の薄膜化による透光性微粒子の含有量の減少により、本発明の防眩フィルムは、外部散乱性(外部ヘイズ)を維持したまま、暗所コントラストの低下を抑制できる。
薄膜化とそれによる透光性微粒子の含有量の減少により、内部ヘイズが低下する。内部ヘイズの低下により、本発明の防眩フィルムを用いたディスプレイパネルの正面コントラストの低下を抑制することができる。
外部ヘイズと内部ヘイズの和が同じで、外部ヘイズ及び内部ヘイズがそれぞれ異なる2種類の防眩フィルムでは、外部ヘイズと内部ヘイズの和が同じでも、内部ヘイズの小さい防眩フィルムの方が、内部ヘイズの大きい防眩フィルムに比べて、正面コントラストの低下を抑制する効果が大きい。また、理由は定かではないが、内部ヘイズの低下による正面コントラストが向上する効果は、視野角の広いディスプレイパネルに用いた場合よりも、視野角の狭いディスプレイパネルに用いた場合に大きい。
視野角は、透明基材フィルム側の表面に粘着剤をつけた本発明の防眩フィルムを貼り合せた液晶パネルを、ELDIM社製 EZ Contrastを用いることにより測定できる。
以下に、視野角の測定について、図を用いて説明する。
図4に示す様に、防眩フィルムを貼り合せたディスプレイパネルがX−Y平面内に位置するものとし、ディスプレイパネルの法線をZ軸とする。続いて図5に示すようにX−Y平面内において、X軸から時計回りに方位角を設定し、方位角45°の方向を決める。
続いて、図6に示す様に、前記方位角45°上において、コントラストが150に低下するまで、Z軸上からX−Y平面に視点を傾けていく。このとき、ディスプレイパネルに対してZ軸と視点のなす角が極角である。
上記極角が大きいほど、すなわち、ディスプレイパネル正面からディスプレイパネル平面までコントラストが大きく確保できるものほど、視野角が広い。これに対し、極角が小さければ、正面から視点を傾けて行った際にすぐにコントラストが一定値(150)まで低下してしまうため、視野角が狭いことになる。
以下、本発明に係る防眩フィルムの層構成について説明する。
図7は本発明に係る防眩フィルムの基本的な層構成の一例の断面図である。透明基材フィルム3のいずれか一方の面に防眩層2が設けられており、防眩層2は、必ず観察者70側の表面に配置する。
尚、本発明において観察者70側とは、本発明に係る防眩フィルムを画像表示装置に配置する際に、観察者70に向ける面を意味する。また、本発明において、表示装置側とは、本発明に係る防眩フィルムを画像表示装置に配置する際に、画像表示装置本体に向ける面を意味する。また、透明基材フィルム3は1層のみに限定されず、2層以上存在してもよい。
防眩層2は、少なくとも凹凸層4を有する。本発明において、凹凸層4とは、防眩層2の最表面に凹凸形状を付与する層である。
本発明の防眩フィルムは、画像表示装置に必要とされる各種機能を付与することができる点から、図8に示すように前記防眩層2が、2層以上からなり、当該防眩層2が凹凸層4の観察者70側に表面形状調整層5を有する積層構造としてもよい。凹凸層4の上に表面形状調整層5を形成することにより、前記凹凸層4が、例えば、適切な防眩性能を発揮するためには、微細化された凹凸形状である場合や、大きすぎる凹凸差を有する場合も、防眩層2の観察者70側の表面を、なめらかで緩やかな所望の凹凸形状にし、且つ、様々な機能を防眩フィルムに付与することが可能となる。
表面形状調整層5は、更に帯電防止剤、屈折率調整剤、防汚染剤、撥水剤、撥油剤、指紋付着防止剤、高硬化剤および硬度調整剤を含有していても良い。
また、表面形状調整層5が低屈折率層を兼ねることにより、防眩層に反射防止性能を付与してもよいが、図9に示すように、前記防眩層2が2層以上からなり、表面形状調整層5とは別に観察者70側に更に低屈折率層6を有していてもよい。この低屈折率層6は、当該層の下地となる凹凸層4又は表面形状調整層5の表面の凹凸形状に追随した形状を有しており、表面の凹凸形状は下地となる層の表面と同等の凹凸形状となる。また、低屈折率層6の他、任意の層が観察者70側に存在してもよい。尚、低屈折率層6は、当該低屈折率層6を積層する画像表示装置側の層の屈折率よりも低い屈折率を有している。
以下、本発明の防眩フィルムを構成する各層について順に説明する。
<2−1.透明基材フィルム>
透明基材フィルムの材質は、特に限定されないが、防眩フィルムに用いられる一般的な材料を用いることができ、例えば、セルロースアシレート、シクロオレフィンポリマー、アクリレート系ポリマー、又はポリエステルを主体とするものが好ましい。ここで、「主体とする」とは、基材構成成分の中で最も含有割合が高い成分を示すものである。
セルロースアシレートの具体例としては、セルローストリアセテート、セルロースジアセテート、セルロースアセテートブチレート等が挙げられる。シクロオレフィンポリマーとしては、例えば、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素系重合体樹脂等が挙げられ、より具体的には、日本ゼオン(株)製のゼオネックスやゼオノア(ノルボルネン系樹脂)、住友ベークライト(株)製 スミライトFS‐1700、JSR(株)製 アートン(変性ノルボルネン系樹脂)、三井化学(株)製 アペル(環状オレフィン共重合体)、Ticona社製の Topas(環状オレフィン共重合体)、日立化成(株)製 オプトレッツOZ‐1000シリーズ(脂環式アクリル樹脂)等が挙げられる。アクリレート系ポリマーの具体例としては、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸メチル‐(メタ)アクリル酸ブチル共重合体等が挙げられる。ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。
本発明にあっては、透明基材フィルムが薄膜の柔軟性に富んだフィルム状態として使用する場合、その厚さは、20μm以上300μm以下、好ましくは30μm以上200μm以下である。透明基材フィルムは、その上に防眩層を形成するのに際して、接着性向上のために、コロナ放電処理、酸化処理等の物理的な処理の他、アンカー剤又はプライマーと呼ばれる塗料の塗布を予め行なってもよい。
<2−2.防眩層>
防眩層は本発明の防眩フィルムに必須の層であり、前記防眩層用硬化性樹脂組成物、又は当該防眩層用硬化性樹脂組成物、及び前記表面形状調整層用硬化性樹脂組成物を硬化して得られる。当該防眩層は、透明基材フィルムの観察者側の表面に設けられる。ここで、観察者側とは、本発明に係る防眩フィルムをディスプレイ(画像表示装置)に設置した際に、観察者に向ける面を意味する。防眩層は1層又は2層以上からなり、少なくとも凹凸層を有し、その最表面は凹凸形状を有する。
本発明にあっては、上記透明基材等の表面に、予め調製しておいた凹凸層を積層してもよい。この場合、別途調製された凹凸層であってもよい。
本発明に係る凹凸層は、防眩性を付与するための透光性微粒子A、耐擦傷性を付与するための反応性無機微粒子B、及び基材や隣接する層に対する密着性を付与するためのバインダー成分Cを必須成分とする、硬化性バインダー系の硬化後に凹凸層のマトリクスを形成する成分を含有し、更に必要に応じて、帯電防止剤、レベリング剤等の添加剤、屈折率調整、架橋収縮防止、高押し込み強度付与のための無機フィラー等を含有して形成される。
<2−2−2.凹凸層の形成>
本発明の防眩フィルムの実施形態の一例として、硬化性バインダー系として光硬化性バインダー系を用い、凹凸層が、前記透明基材フィルムの観察者側の表面に、当該光硬化性バインダー系に透光性微粒子A、及び反応性無機微粒子Bを添加した防眩層用硬化性樹脂組成物を塗工液として、塗工して凹凸層を形成する方法によって形成された防眩フィルムを挙げることができる。
このとき、前記透光性微粒子Aは、好ましくは、第1の微粒子と第2の微粒子からなるか、第1の微粒子と第2の微粒子と第3の微粒子からなるのがよい。
塗工液を透明基材フィルムに塗布する方法としては、ロールコート法、ミヤバーコート法、グラビアコート法等の塗布方法が挙げられる。塗工液の塗布後に、乾燥と紫外線硬化を行う。防眩層用硬化性樹脂組成物を、塗布後、数秒程度ですばやく乾燥させることで、厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が、凹凸層の透明基材フィルム側とは反対側の空気界面とその近傍(スキン層)では少なくなる。もしくは、固形分濃度を調製して溶液粘度を上げることでも同様の効果(スキン層)を得ることができる。紫外線源の具体例としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト蛍光灯、メタルハライドランプ灯の光源が挙げられる。紫外線の波長としては、190〜380nmの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、または直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。
光硬化性バインダー系の構成成分を硬化させることにより、当該光硬化性バインダー系の構成成分中に含まれる、前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bと前記バインダー成分Cの反応性官能基cが架橋結合し、網目構造が形成される。また、光硬化性バインダー系の構成成分中の透光性微粒子Aが固定されて、凹凸層の最表面に所望の凹凸形状が形成される。
凹凸層用組成物を付与して凹凸層を形成する場合には、凹凸層用組成物をゲル分率で30%以上80%以下、好ましくは下限が35%以上であり、より好ましくは40%以上であり、好ましくは上限が70%以下であり、より好ましくは60%以下で硬化させることが、凹凸層と表面形状調整層との密着性と、耐擦傷性がよい点から好ましい。
尚、ゲル分率は、例えば、該組成物が紫外線硬化性樹脂の場合には、以下の方法により求めることができる。まず、サンプルとして、凹凸層用組成物の成分のうち、モノマー、オリゴマー、ポリマー、その他添加剤など、透光性微粒子A及び反応性無機微粒子Bを含む粒子以外の成分を含むインキを作製し、厚さ50μmのPET基材上に、5μmの膜厚に塗工し、10〜100mJの範囲で10mJ間隔でUV照射条件を変えて照射したサンプルを各々作製する。次に、当該サンプルを10cm角に切り、n数を三点取り、重さを測定し、この重さをM1とする。次に、モノマーが溶解すると考えられる溶剤(アセトン、メチルエチルケトン、酢酸メチル、トルエン、及びその混合溶媒など。アクリレート系組成物の場合、代表的にはアセトン、メチルエチルケトン)に12時間以上浸漬し、溶剤から各サンプルを取り出して、オーブンで十分乾燥(60℃×2分)し、乾燥したサンプルの重さ測定し、この重さをM2とする。次に、溶剤に浸漬前の重さM1と、乾燥したサンプルの重さM2との差をとり、この値をΔMとする。最後に、下記式を用いて各照射量毎のゲル分率(%)を算出する。
「ゲル分率(%)」=100−ΔM/M1
本発明に係る防眩フィルムにおいて、凹凸層の膜厚が0.5μm以上13μm以下であることが好ましく、さらに0.5μm以上7μm以下であることが、硬度、耐擦傷性等の物性面が良好であり、生産性も良好な点から好ましい。膜厚を0.5μm以上とすることで十分な耐擦傷性を付与することができ、13μm以下とすることでクラックの発生を抑制することができる。
<2−3.その他の層>
本発明に係る防眩フィルムは、上記したように透明基材、防眩層により基本的には構成されてなる。しかしながら、防眩フィルムとしての機能又は用途を加味して、本発明に係る凹凸層の他に、更に下記のような一又は二以上の層を含有していてもよい。また更に、中屈折率層や高屈折率層を含んで形成しても良い。
<2−3−1.表面形状調整層>
本発明にあっては、凹凸層表面の凹凸形状を調整するために、凹凸層の上に表面形状調整層を形成しても良い。表面形状調整層は、凹凸層の表面粗さにおいて凹凸スケール(凹凸の山高さと山間隔)の1/10以下のスケールで凹凸形状に沿って存在している微細な凹凸を埋めて、スムージングを掛けて凹凸表面を滑らかにしたり、あるいは、凹凸の山間隔や山高さ、山の頻度(個数)の調整をする。また、表面形状調整層に、帯電防止、屈折率調整、高硬度化、防汚染性等の機能をさらに付与してもよい。
表面調整層の膜厚(硬化時)は0.6μm以上15μm以下であることが好ましく、より好ましくは3μm以上8μm以下である。尚、上記表面調整層の厚みは、後述するレーザー顕微鏡観察、SEM又はTEM観察による、防眩層の層厚の測定方法と同様に測定した値である。
<2−3−1−1.表面形状調整層用硬化性樹脂組成物>
表面形状調整層は、バインダー成分の他、必要に応じて、適宜、有機系微粒子やシリカ等の無機系微粒子を含む表面形状調整層用硬化性樹脂組成物を硬化させて形成することができる。
バインダー成分(モノマー、オリゴマー等の樹脂成分を包含する)としては、透明性のものが好ましく、その具体例としては、紫外線または電子線により硬化する樹脂である電離放射線硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂と溶剤乾燥型樹脂との混合物、又は熱硬化性樹脂の三種類が挙げられ、好ましくは電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。
電離放射線硬化性樹脂の具体例としては、凹凸層で述べた樹脂を挙げることができる。また、必要に応じて電離放射線硬化性樹脂に混合して使用することができる光重合開始剤、光重合促進剤、光増感剤、溶剤乾燥型樹脂等も、凹凸層で述べたものをそれぞれ使用することができる。
上記表面調整層は、流動性を調整する有機微粒子やシリカ微粒子を含有するものであってもよい。微粒子の中でも好ましいのは、コロイダルシリカである。従来、表面調整層の形成によって微細な凹凸を目止めして、スムージングをかけようとすると、過剰なスムージングがかかってしまうことによって、防眩性が著しく低下してしまう。しかし、上記コロイダルシリカを含有する組成物によって被膜の形成を行うと、防眩性と黒色再現性の両立を図ることができる。斯かる効果が得られる作用は、明確ではないが、コロイダルシリカを含有する組成物は、その流動性が制御されることによって表面の凹凸形状への追随性が良好であることから、スムージングにおいて、従来の表面調整層では完全にれてしまう下地凹凸層にある微細な凹凸形状に、適度な滑らかさを付与させながら完全に潰さず残すことができるものと推測される。
本発明において「コロイダルシリカ」とは、コロイド状態のシリカ微粒子を水又は有機溶媒に分散させたコロイド溶液を意味する。上記コロイダルシリカの粒径(直径)は、1〜50nm程度の微粒子であることが好ましい。尚、本発明におけるコロイダルシリカの粒径は、BET法による平均粒径(BET法により表面積を測定し、粒子が真球であるとして換算して平均粒径を算出する)である。
<2−3−1−2.表面形状調整層の形成法>
表面形状調整層用組成物を塗布する方法としては、ロールコート法、ミヤバーコート法、グラビアコート法等の塗布方法が挙げられる。表面形状調整層用組成物の塗布後に、乾燥と紫外線硬化を行う。紫外線源の具体例としては、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、カーボンアーク灯、ブラックライト蛍光灯、メタルハライドランプ灯の光源が挙げられる。紫外線の波長としては、190〜380nmの波長域を使用することができる。電子線源の具体例としては、コッククロフトワルト型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、または直線型、ダイナミトロン型、高周波型等の各種電子線加速器が挙げられる。
<2−3−2.低屈折率層>
低屈折率層は、外部からの光(例えば蛍光灯、自然光等)が防眩フィルムの表面にて反射する際、多層膜での光の干渉効果によってその反射率を低くするという役割を果たす層である。本発明の好ましい態様によれば、単層からなる防眩層、つまり凹凸層の観察者側か、又は、二層以上からなる防眩層、つまり、表面形状調整層の観察者側表面に低屈折率層を形成する。低屈折率層は、当該低屈折率層の屈折率が当該低屈折率層の透明基材フィルム側に隣接する層の屈折率より低いものである。
本発明の好ましい態様によれば、低屈折率層に隣接する凹凸層又は表面形状調整層の屈折率が1.5以上であり、低屈折率層の屈折率が1.45以下であり、好ましくは1.42以下で構成されてなるものが好ましい。
低屈折率層としては、好ましくは(1)シリカ又はフッ化マグネシウムを含有する樹脂、(2)低屈折率樹脂であるフッ素系樹脂、(3)シリカ又はフッ化マグネシウムを含有するフッ素系樹脂、(4)シリカ又はフッ化マグネシウムの薄膜等のいずれかで構成される。フッ素樹脂以外の樹脂については、凹凸層を構成する樹脂と同様の樹脂を用いることができる。
上記フッ素系樹脂としては、少なくとも分子中にフッ素原子を含む重合性化合物又はその重合体を用いることができる。重合性化合物は、特に限定されないが、例えば、電離放射線で硬化する官能基、熱硬化する極性基等の硬化反応性の基を有するものが好ましい。また、これらの反応性の基を同時に併せ持つ化合物でもよい。この重合性化合物に対し、重合体とは、上記のような反応性基などを一切もたないものである。
電離放射線硬化性基を有する重合性化合物としては、エチレン性不飽和結合を有するフッ素含有モノマーを広く用いることができる。より具体的には、フルオロオレフィン類(例えばフルオロエチレン、ビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロブタジエン、パーフルオロ‐2,2‐ジメチル‐1,3‐ジオキソール等)を例示することができる。(メタ)アクリロイルオキシ基を有するものとして、2,2,2‐トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3‐ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、2‐(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2‐(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2‐(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、2‐(パーフルオロデシル)エチル(メタ)アクリレート、α‐トリフルオロメタクリル酸メチル、α‐トリフルオロメタクリル酸エチルのような、分子中にフッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物;分子中に、フッ素原子を少なくとも3個持つ炭素数1〜14のフルオロアルキル基、フルオロシクロアルキル基又はフルオロアルキレン基と、少なくとも2個の(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する含フッ素多官能(メタ)アクリル酸エステル化合物等もある。
熱硬化性極性基として好ましいのは、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基等の水素結合形成基である。これらは、塗膜との密着性だけでなく、シリカなどの無機超微粒子との親和性にも優れている。熱硬化性極性基を持つ重合性化合物としては、例えば、4‐フルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体;フルオロエチレン‐炭化水素系ビニルエーテル共重合体;エポキシ、ポリウレタン、セルロース、フェノール、ポリイミド等の各樹脂のフッ素変性品などを挙げることができる。
電離放射線硬化性基と熱硬化性極性基とを併せ持つ重合性化合物としては、アクリル酸又はメタクリル酸の部分又は完全フッ素化アルキル、アルケニル、アリールエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルエーテル類、完全又は部分フッ素化ビニルエステル類、完全又は部分フッ素化ビニルケトン類等を例示することができる。
また、フッ素原子を持つ重合性化合物や重合体とともに、防眩層用硬化性樹脂組成物で述べたような各樹脂成分を混合して使用することもできる。更に、反応性基等を硬化させるための硬化剤、塗工性を向上させたり、防汚染性を付与するために、各種添加剤、溶剤を適宜使用することができる。
<2−3−3.防汚染層>
本発明の好ましい態様によれば、低屈折率層の最表面の汚れ防止を目的として防汚染層を設けてもよく、好ましくは低屈折率層が形成された基材フィルムの一方の面と反対の面側に防汚染層が設けられてなるものが好ましい。防汚染層は、防眩フィルムの防汚染性及び耐擦傷性のさらなる改善を図ることが可能となる。
防汚染剤の具体例としては、分子中にフッ素原子を有する光硬化性樹脂組成物への相溶性が低く、低屈折率層中に添加することが困難とされるフッ素系化合物及び/又はケイ素系化合物、分子中にフッ素原子を有する光硬化性樹脂組成物及び微粒子に対して相溶性を有するフッ素系化合物及び/又はケイ系化合物が挙げられる。
<2−4.添加剤>
上記各層は、更に別の機能を有していてもよく、例えば、帯電防止剤、屈折率調整剤、防汚染剤、硬度調整剤等の機能付加成分を含んでなる組成物により形成されてもよい。機能付加成分は、上記各層のうち、特に表面形状調整層に含有させることが好ましい。
<2−4−1.帯電防止剤(導電剤)>
上記各層、特に表面形状調整層中に、帯電防止剤を含有させることにより、光学積層体の表面における塵埃付着を有効に防止することができる。帯電防止剤の具体例としては、第4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、第1〜第3アミノ基等のカチオン性基を有する各種のカチオン性化合物、スルホン酸塩基、硫酸エステル塩基、リン酸エステル塩基、ホスホン酸塩基等のアニオン性基を有するアニオン性化合物、アミノ酸系、アミノ硫酸エステル系等の両性化合物、アミノアルコール系、グリセリン系、ポリエチレングリコール系等のノニオン性化合物、スズ及びチタンのアルコキシドのような有機金属化合物並びにそれらのアセチルアセトナート塩のような金属キレート化合物等が挙げられ、さらに上記に列記した化合物を高分子量化した化合物が挙げられる。また、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、又は金属キレート部を有し、且つ、電離放射線により重合可能なモノマー、若しくはオリゴマー、又は官能基を有するカップリング剤のような有機金属化合物等の重合性化合物も帯電防止剤として使用できる。
また、前記帯電防止剤の他の例としては、導電性微粒子が挙げられる。当該導電性微粒子の具体例としては、金属酸化物からなるものを挙げることができる。そのような金属酸化物としては、ZnO(屈折率1.90、以下、カッコ内の数値は屈折率を表す。)、CeO(1.95)、Sb(1.71)、SnO(1.997)、ITOと略して呼ばれることの多い酸化インジウム錫(1.95)、In(2.00)、Al(1.63)、アンチモンドープ酸化錫(略称;ATO、2.0)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(略称;AZO、2.0)等を挙げることができる。前記導電性微粒子の平均粒径は、0.1nm〜0.1μmであることが好ましい。斯かる範囲内であることにより、前記導電性微粒子をバインダーに分散した際、ヘイズがほとんどなく、全光線透過率が良好な高透明な膜を形成可能な組成物が得られる。
<2−4−2.屈折率調整剤>
防眩層に、屈折率調整剤を添加することにより、防眩層表面の反射防止特性を調整できる。当該屈折率調整剤には、低屈折率剤、中屈折率剤、高屈折率剤等が挙げられる。
<2−4−2−1.低屈折率剤>
低屈折率剤は、その屈折率が防眩層より低いものである。本発明の好ましい態様によれば、防眩層の屈折率が1.5以上であり、低屈折率剤の屈折率が1.5未満であり、好ましくは1.45以下で構成されるものが好ましい。
具体的には、低屈折率層の説明において挙げた低屈折率剤を好ましく用いることができる。低屈折率剤を含有させた表面形状調整層の膜厚は、当該層が最外層となり、耐擦傷性や硬度が必要であるため、1μmよりも厚いことが好ましい。
<2−4−2−2.高屈折率剤/中屈折率剤>
反射防止性をさらに向上させるために、高屈折率剤、中屈折率剤を表面形状調整層に含有させてもよい。高屈折率剤、中屈折率剤の屈折率は1.46〜2.00の範囲内で設定されてよく、中屈折率剤は、その屈折率が1.46〜1.80の範囲内のものを意味し、高屈折率剤は、その屈折率が1.65〜2.00の範囲内のものを意味する。
斯かる高屈折率剤/中屈折率剤としては、微粒子が挙げられ、その具体例としては、酸化亜鉛(1.90)、チタニア(2.3〜2.7)、セリア(1.95)、スズドープ酸化インジウム(1.95)、アンチモンドープ酸化スズ(1.80)、イットリア(1.87)、ジルコニア(2.0)が挙げられる。
<2−4−3.レベリング剤>
防眩層は、レベリング剤を添加することができる。レベリング剤の好ましいものとしては、フッ素系又はシリコーン系等のレベリング剤が挙げられる。レベリング剤は、防眩層用樹脂組成物に対して、塗布又は乾燥時の塗膜表面に対する塗工性を向上させ、滑り性、防汚染性、及び耐擦傷性を付与する。
<2−4−4.硬度調整剤(高硬化剤)>
防眩層には、耐擦傷性を付与するために、硬度調整剤(高硬化剤)を添加することができる。硬度調整剤の具体例としては、例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレートプレポリマー、若しくは、トリメチロールプロパントリ(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)アクリレート等の3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーを単独で又はこれらの中から2種以上選択して組み合わせて配合した電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。
本発明は、上記形態に限定されるものではない。上記形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。尚、実施例中、部は特に特定しない限り重量部を表す。また、平均膜厚は、得られた防眩フィルム断面のTEM写真において、5箇所を測定し、その平均値とした。
(製造例1−1:反応性無機微粒子B(1−1)の調製)
(1)表面吸着イオン除去
粒径90nmの水分散コロイダルシリカ(商品名;スノーテックスZL、日産化学工業(株)製、pH9〜10)を陽イオン交換樹脂(商品名;ダイヤイオンSK1B、三菱化学(株)製)400gを用いて3時間イオン交換を行い、次いで、陰イオン交換樹脂(商品名;ダイヤイオンSA20A、三菱化学(株)製)200gを用いて3時間イオン交換を行った後、洗浄し固形分濃度20重量%のシリカ微粒子の水分散体を得た。
この時、シリカ微粒子の水分散体のNaO含有量は、シリカ微粒子当たり各7ppmであった。
(2)表面処理(単官能モノマーの導入)
上記(1)の処理を行ったシリカ微粒子の水分散液10gに150mLのイソプロパノール、4.0gの3,6,9‐トリオキサデカン酸、及び4.0gのメタクリル酸を加え、30分間撹拌し混合した。
得られた混合液を、60℃で5時間加熱しながら撹拌する事で、シリカ微粒子表面にメタクリロイル基が導入されたシリカ微粒子分散液を得た。得られたシリカ微粒子分散液を、ロータリーエバポレーターを用いて蒸留水、及びイソプロパノールを留去させ、乾固させないようにメチルエチルケトンを加えながら、最終的に残留する水やイソプロパノールを0.1重量%とし、固形分50重量%のシリカ分散メチルエチルケトン溶液を得た。
このようにして得られた反応性無機微粒子B(1−1)は、日機装(株)社製Nanotrac粒度分析計により測定した結果、d50=92nmの平均粒径を有していた。また、シリカ微粒子表面を被覆する有機成分量は、熱重量分析法により測定した結果4.05×10−3g/mであった。
(製造例1−2:反応性無機微粒子B(1−2)の調製)
(1)表面吸着イオン除去
製造例1−1と同様に、表面吸着イオンを除去したシリカ微粒子の水分散液を得た。
(2)表面処理(多官能モノマーの導入)
製造例1−1において、メタクリル酸をジペンタエリスリトールペンタアクリレート(商品名;SR399、サートマー(株)製)に変更した以外は、製造例1−1と同様の手法で表面処理を行った。
このようにして得られた反応性無機微粒子B(1−2)は、上記粒度分析計により測定した結果、d50=93nmの平均粒径を有していた。また、シリカ微粒子表面を被覆する有機成分量は熱重量分析法により測定した結果3.84×10−3g/mであった。
(製造例2:反応性無機微粒子B(2)の調製)
フェライト磁性体の油性分散体(タイホー工業(株)製フェリコロイド、粒径40nm)40g、スチレン94g、ビニルベンゼン1g、グリシジルメタクリレート5g、及びアゾビスイソブチロニトリル3gを混合し、冷却しながら10分間分散し、無機微粒子を分散した疎水性ビニルモノマーを得た。多孔質膜として、SiO‐Al‐B‐CaO系ガラスを熱処理でミクロ相分離させ、ホウ酸に富む相を酸で溶解除去して多孔化した管(伊勢化学(株)製SPG、細孔径0.3μm)を2規定硫酸に70℃で2時間浸漬し、水で十分洗浄して親水化処理をした。続いて、ラウリル硫酸ナトリウム10gと1‐ヘキサデカノール25.3gに水2Lに添加した溶液に超音波照射を10分行ってゲル構造を破壊した水溶液に浸し、超音波を照射しながら減圧脱気を行い多孔質ガラス内部の気泡を除いた。次にこの多孔質ガラス管の内側に上記水溶液を200mL/分の流速で流し、外側に1.3kg/cmの圧力で無機微粒子を分散した疎水性ビニルモノマーを流した。多孔質ガラスの内側から流出する水相には疎水性ビニルモノマー相が乳化された微小液滴が存在し白濁した。得られた無機微粒子を分散した疎水性ビニルモノマー液滴の水分散体のうち1Lを70℃、8時間撹拌し重合反応を行い、磁性体含有ポリマー粒子(反応性無機微粒子B(2))を得た。このようにして得られた反応性無機微粒子B(2)は、上記粒度分析計により測定した結果、d50=63nmの平均粒径を有していた。また、表面を被覆する有機成分量は熱重量分析法により測定した結果5.35×10−3g/mであった。
(製造例3:反応性無機微粒子B(3)の調製)
乾燥空気中、メルカプトプロピルトリメトキシシラン7.8部、ジブチルスズジラウレート0.2部からなる溶液に対し、イソフォロンジイソシアネート20.6部を撹拌しながら50℃で1時間かけて滴下後、60℃で3時間撹拌した。これにペンタエリスリトールトリアクリレート71.4部を30℃で1時間かけて滴下後、60℃で3時間加熱撹拌することで化合物(1)を得た。
窒素気流下、メタノールシリカゾル(商品名、日産化学工業(株)製、メタノール溶剤コロイダルシリカ分散液(数平均粒径0.050μm、シリカ濃度30%))88.5部(固形分26.6部)、上記で合成した化合物(1)8.5部、p−メトキシフェノール0.01部の混合液を、60℃、4時間撹拌した。続いて、この混合溶液に化合物(2)としてメチルトリメトキシシラン3部を添加し、60℃、1時間撹拌した後、オルト蟻酸メチルエステル9部を添加し、さらに1時間同一温度で加熱撹拌することで架橋性無機微粒子を得た。このようにして得られた反応性無機微粒子B(3)は、上記粒度分析計により測定した結果、d50=63nmの平均粒径を有していた。また、表面を被覆する有機成分量は熱重量分析法により測定した結果7.08×10−3g/mであった。
<参考実験1>
透明基材フィルムとして、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの一方の側に、下記組成の「防眩層塗工液」(透光性微粒子Aの含有率を3%とする)をミヤバーコートで3.5g/m塗工し、溶剤を蒸発乾燥後、酸素濃度を0.1%以下に保って、80W/cmの紫外線照射装置で10m/minの速度で2度照射することにより、平均膜厚2.1μmの防眩フィルムを得た。
ここで、透光性微粒子Aの含有率とは、反応性無機微粒子Bと硬化性バインダー系の合計量に対する透光性微粒子Aの含有量の割合(百分率)を表す。
「防眩層塗工液」
・ ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(商品名;PET−30、日本化薬(株)製):42.5重量部
・ 光重合開始剤(商品名;イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製):2重量部
・ シリコーン(レベリング剤):1重量部
・ シリカ(透光性微粒子A)(平均粒径3.5μm):1.5重量部
・ トルエン:34重量部
上記防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aの含有率を、0%、5%、7%、10%、15%となるように、「防眩層塗工液」をそれぞれ調整し、上記同様に各サンプルについて、防眩フィルムを得た。
<参考実験2>
透明基材フィルムとして、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの一方の側に、上記製造例1−1で製造した反応性無機微粒子B(1−1)を含む下記組成の「防眩層塗工液」(反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を5%、透光性微粒子Aの含有率を3%とする)をミヤバーコートで3.5g/m塗工し、溶剤を蒸発乾燥後、酸素濃度を0.1%以下に保って、80W/cmの紫外線照射装置で10m/minの速度で2度照射することにより、平均膜厚2.1μmの防眩フィルムを得た。
ここで、反応性無機微粒子Bの含有率とは、反応性無機微粒子Bと硬化性バインダー系の合計量に対する反応性無機微粒子Bの含有量の割合(百分率)を表す。
「防眩層塗工液」
・ ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(商品名;PET−30、日本化薬(株)製):42.5重量部
・ 光重合開始剤(商品名:イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製):2重量部
・ シリコーン(レベリング剤):1重量部
・ 反応性無機微粒子B(1−1)(平均粒径92nm):2.5重量部
・ シリカ(透光性微粒子A)(平均粒径3.5μm):1.5重量部
・ トルエン:34重量部
上記防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aの含有率を、0%、5%、7%、10%、15%となるように、「防眩層塗工液」をそれぞれ調整し、上記同様に各サンプルについて、防眩フィルムを得た。
<参考実験3>
参考実験2において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を、10%となるように調製した以外は、前記参考実験2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<参考実験4>
参考実験2において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を、15%となるように調製した以外は、前記参考実験2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<参考実験5>
参考実験2において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を、20%となるように調製した以外は、前記参考実験2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<参考実験6>
参考実験2において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を、25%となるように調製した以外は、前記参考実験2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<参考実験7>
参考実験2において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を、30%となるように調製した以外は、前記参考実験2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<評価方法>
上記、各参考実験に対して、各サンプルごとに、JIS K 7105:1981「プラスチックの光学的特性試験方法」に準じて、防眩性フィルムの最表面のヘイズ値を測定した。その結果を表1に記載する。
<実施例1>
透明基材フィルムとして、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルムの一方の側に、上記製造例1−1で製造した反応性無機微粒子B(1−1)を含む下記組成の「防眩層塗工液」(反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を5%、透光性微粒子Aの含有率を7%とする)をミヤバーコートで3.5g/m塗工し、溶剤を蒸発乾燥後、酸素濃度を0.1%以下に保って、80W/cmの紫外線照射装置で10m/minの速度で2度照射することにより、平均膜厚2.1μmの防眩フィルムを得た。
「防眩層塗工液」
・ ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)(商品名;PET−30、日本化薬(株)製):42.5重量部
・ 光重合開始剤(商品名;イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製):2重量部
・ シリコーン(レベリング剤):1重量部
・ 反応性無機微粒子B(1−1)(平均粒径92nm):2.5重量部
・ シリカ(透光性微粒子A)(平均粒径3.5μm):3.5重量部
・ トルエン:34重量部
参考例1
実施例1の防眩フィルムの製造において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を10%となるように調製した以外は、前記実施例1と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例2
実施例1の防眩フィルムの製造において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を15%となるように調製した以外は、前記実施例1と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例3
実施例1の防眩フィルムの製造において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を30%となるように調製した以外は、前記実施例1と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例4
実施例1の防眩フィルムの製造において、製造例1−1で得られた反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を50%となるように調製した以外は、前記実施例1と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例5
参考例2の防眩フィルムの製造において、バインダー成分Cとして、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)を用いた以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例6
参考例2の防眩フィルムの製造において、バインダー成分Cとして、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)、及びウレタン(UA)を用いた以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例7
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例1−2で得られた反応性無機微粒子B(1−2)を用い、防眩層の平均膜厚を3.5μmにした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例8
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例2で得られた反応性無機微粒子B(2)を用い、防眩層の平均膜厚を3.5μmにした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例9
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、防眩層の平均膜厚を3.5μmにした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例10
参考例2の防眩フィルムの製造において、透明基材フィルムとして80μm厚のシクロオレフィンポリマー(COP)フィルムを用いた以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例11
参考例2の防眩フィルムの製造において、透明基材フィルムとして80μm厚のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例12
参考例2の防眩フィルムの製造において、透明基材フィルムとして80μm厚のアクリル系樹脂フィルムを用いた以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例13
参考例2の防眩フィルムの製造において、ポリメチルメタクリレート(PMMA)とスチレンを主成分とする、平均粒径が7.5μmの透光性微粒子Aを用い、該透光性微粒子Aの含有率を10%となるように調製し、防眩層の平均膜厚を12μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例14
参考例2の防眩フィルムの製造において、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を主成分とする、平均粒径が5.2μmの透光性微粒子Aと、バインダー成分Cとして、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)とウレタン(UA)を用い、該透光性微粒子Aの含有率を10%となるように調製し、防眩層の平均膜厚を20μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例15
参考例2の防眩フィルムの製造において、ポリメチルメタクリレート(PMMA)とエチレングリコールジメタクリレート(EtGDMA)を主成分とする、平均粒径が10μmの透光性微粒子Aと、バインダー成分Cとして、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)とウレタン(UA)を用い、該透光性微粒子Aの含有率を12%となるように調製し、防眩層の平均膜厚を20μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例16
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子Bとして、製造例1−2で得られた反応性無機微粒子B(1−2)を用い、平均粒径をd50=60nmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例17
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子B(1−1)の含有率を1%にした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例18
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子B(1−1)の表面を被覆する有機成分量を0.80×10−3g/mにした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例19
参考例2の防眩フィルムの製造において、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を主成分とする、平均粒径が5.2μmの透光性微粒子Aを用い、防眩層の平均膜厚を35μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
参考例20
参考例2の防眩フィルムの製造において、防眩層の平均膜厚を0.4μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
<実施例22>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、当該反応性無機微粒子B(3)の平均粒径を42μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例23>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、当該反応性無機微粒子B(3)の平均粒径を63μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例24>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、当該反応性無機微粒子B(3)の平均粒径を44μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例25>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、当該反応性無機微粒子B(3)の平均粒径を92μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例26>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた平均粒径63μmの反応性無機微粒子B(3)を用い、反応性無機微粒子Bの含有率を10%となるように調製し、透光性微粒子Aとして、平均粒径2μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を4%とし、凹部膜厚を0.8μm、凸部膜厚を4μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例27>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた平均粒径63μmの反応性無機微粒子B(3)を用い、反応性無機微粒子Bの含有率を10%となるように調製し、透光性微粒子Aとして、平均粒径3.5μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を4%とし、凹部膜厚を1.2μm、凸部膜厚を4.5μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例21
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた平均粒径63μmの反応性無機微粒子B(3)を用い、反応性無機微粒子Bの含有率を10%となるように調製し、透光性微粒子Aとして、平均粒径2μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を6.5%とし、凹部膜厚を0.6μm、凸部膜厚を4.5μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
参考例22
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた平均粒径63μmの反応性無機微粒子B(3)を用い、反応性無機微粒子Bの含有率を10%となるように調製し、透光性微粒子Aとして、平均粒径3.5μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を6.5%とし、凹部膜厚を1.3μm、凸部膜厚を5.5μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例30>
参考例1の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた平均粒径63μmの反応性無機微粒子B(3)を用い、透光性微粒子Aとして、平均粒径2.3μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を3.5%とし、凸部膜厚を2.5μmとした以外は、前記参考例1と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例31>
実施例30の防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aの含有率を4.0%とした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例32>
実施例30の防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aの含有率を4.5%とした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例33>
実施例30の防眩フィルムの製造において、凸部膜厚を2.3μmとした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例34>
実施例30の防眩フィルムの製造において、凸部膜厚を2.8μmとした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例35>
実施例30の防眩フィルムの製造において、外部ヘイズを9.0%とした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例36>
実施例31の防眩フィルムの製造において、外部ヘイズを9.0%とした以外は、前記実施例31と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例37>
実施例32の防眩フィルムの製造において、外部ヘイズを9.0%とした以外は、前記実施例32と同様にして、防眩フィルムを得た。
<実施例38>
実施例30の防眩フィルムを、粘着剤を用いて以下に示す正面コントラスト及び図10に示す様なコントラスト視野角を有する液晶パネルに貼り合せ、ディスプレイを得た。
液晶モード:TN(ツイステッド ネマチック)
正面コントラスト:1100対1
コントラスト視野角:図10
<実施例39>
実施例38において、外部ヘイズ9.5%の防眩フィルムを用いた以外は、実施例38と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<実施例40>
実施例38において、外部ヘイズ7.5%の防眩フィルムを用いた以外は、実施例38と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<実施例41>
実施例38において、外部ヘイズ5.5%の防眩フィルムを用いた以外は、実施例38と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<実施例42>
実施例38において、液晶パネルを以下に示す正面コントラスト及び図11に示す様なコントラスト視野角を有する液晶パネルとした以外は実施例38と同様にして、ディスプレイを得た。
液晶モード:TN(ツイステッド ネマチック)
正面コントラスト:750対1
コントラスト視野角:図11
<実施例43>
実施例42において、外部ヘイズ7.5%の防眩フィルムを用いた以外は、同様にしてディスプレイを得た。
<実施例44>
実施例38において、液晶パネルを以下に示す正面コントラスト及び図12に示す様なコントラスト視野角を有する液晶パネルとした以外は実施例38と同様にして、ディスプレイを得た。
液晶モード:IPS(In Plane Switching)
正面コントラスト:350対1
コントラスト視野角:図12
<実施例45>
実施例44において、外部ヘイズ7.5%の防眩フィルムを用いた以外は、同様にしてディスプレイを得た。
<実施例46>
実施例38において、液晶パネルを以下に示す正面コントラスト及び図13に示す様なコントラスト視野角を有する液晶パネルとした以外は実施例38と同様にして、ディスプレイを得た。
液晶モード:IPS(In Plane Switching)
正面コントラスト:600対1
コントラスト視野角:図13
<実施例47>
実施例46において、外部ヘイズ7.5%の防眩フィルムを用いた以外は、同様にしてディスプレイを得た。
<比較例1>
参考例2の防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aを含有せず、防眩層の平均膜厚を6.2μmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
<比較例2>
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子Bを含有しない以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
<比較例3>
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子Bの代わりに、製造例1−1で、粒径90nmの水分散コロイダルシリカ(商品名;スノーテックスZL、日産化学工業(株)製、pH9〜10)の表面吸着イオン除去を行った後、表面処理を行わないシリカ微粒子を用いた以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例4>
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子B(1−1)の平均粒径を10nmにした以外は、前記参考例2と同様にして防眩フィルムを得た。
<比較例5>
参考例2の防眩フィルムの製造において、製造例3で得られた反応性無機微粒子B(3)を用い、当該反応性無機微粒子B(3)の平均粒径を20μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例6>
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子Bの含有率を0%とし、透光性微粒子Aとして、平均粒径2μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を7.5%となるように調製し、凹部膜厚を2.2μm、凸部膜厚を5.8μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例7>
参考例2の防眩フィルムの製造において、反応性無機微粒子Bの含有率を0%とし、透光性微粒子Aとして、平均粒径2μmのシリカ微粒子を用い、透光性微粒子Aの含有率を10%となるように調製し、凹部膜厚を2.0μm、凸部膜厚を5.5μmとした以外は、前記参考例2と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例8>
実施例30の防眩フィルムの製造において、透光性微粒子Aの含有率を10.0%、反応性無機微粒子Bの含有率を0%、凸部膜厚を4.2μmとした以外は、前記実施例30と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例9>
比較例8の防眩フィルムの製造において、外部ヘイズを9.0%とした以外は、前記比較例8と同様にして、防眩フィルムを得た。
<比較例10>
実施例38において、防眩フィルムを透光性微粒子Aの導入率10%、反応性無機微粒子の導入率0%、凸部膜厚4.2μm、内部ヘイズ1.2%、外部ヘイズ4.5%とした以外は、実施例38と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<比較例11>
比較例10において、防眩フィルムを外部ヘイズ12.5%の防眩フィルムとした以外は、比較例10と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<比較例12>
比較例10において、防眩フィルムを外部ヘイズ23.5%の防眩フィルムとした以外は、比較例10と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<比較例13>
実施例42において、防眩フィルムを内部ヘイズ1.2%、外部ヘイズ12.5%、凸部膜厚4.2μmの防眩フィルムとした以外は、実施例42と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<比較例14>
実施例44において、防眩フィルムを内部ヘイズ1.2%、外部ヘイズ12.5%、凸部膜厚4.2μmの防眩フィルムとした以外は、実施例44と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
<比較例15>
実施例46において、防眩フィルムを内部ヘイズ1.2%、外部ヘイズ12.5%、凸部膜厚4.2μmの防眩フィルムとした以外は、実施例46と同様にして、防眩フィルムを液晶パネルに貼り合せたディスプレイを得た。
上記、実施例1、参考例1乃至20、及び比較例1乃至4に対して、以下の(1)〜(4)を評価した。その結果を表2に記載する。尚、表2乃至4の項目中、A/(B+C)、及びB/(B+C)のCは、硬化性バインダー系を意味する。
(1)鉛筆硬度試験
異なる硬度の鉛筆を用い、500g荷重下でJIS K5600に準拠した試験法で行った。傷は目視で確認した。5本引いた線のうち、傷のなかった本数が4本、又は5本のときを合格とし、表2の評価結果は、(傷なしの本数)/(5本線)を意味する。
(2)スチールウール試験
試験対象の防眩フィルムの表面を、スチールウールの#0000番を用いて、500gの荷重で20回擦り、傷の有無を測定するものである。
評価○:傷無し
評価×:傷有り
(3)ヘイズ
JIS K7105:1981「プラスチックの光学的特性試験方法」に準じて、防眩フィルムの最表面のヘイズ値を測定した。
(4)クラック性
10×2cmの大きさに切り取った防眩フィルムを、防眩層面を上にして曲率のある円柱に巻きつけ、ひび割れが発生し始める曲率直径を測定することで評価した。
(評価基準)
評価○:10mm以内であった。
評価△:10−20mmであった。
評価×:20mm以上であった。
上記、実施例22乃至25、及び比較例5に対して、以下の(5)、及び(6)を評価した。その結果を表3に記載する。
(5)分散性評価
SEM写真を用いて、凹凸層の厚み方向断面の1μm幅の領域における反応性無機微粒子Bの数を当該凹凸層の1μm幅の領域の面積で割り、平均粒子数を求めた。同様にSEM写真を用いて、スキン層の厚み方向断面の1μm幅の領域における反応性無機微粒子Bの数を当該スキン層の1μm幅の領域の面積で割り、平均粒子数を求めた。前記スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの平均粒子数を前記凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの平均粒子数で割った値に100をかけてスキン層平均粒子数割合(%)を求めた。
(6)耐けん化性試験
得られた防眩フィルムのA4版2枚分の大きさのものを60℃、2規定の水酸化ナトリウム水溶液200ccに2分間浸漬した後、純水で洗浄してけん化処理を行った。次に、けん化処理後の水酸化ナトリウム水溶液を採取し、100℃で加熱濃縮を行った後、純水を加え、さらに硝酸を加えて酸性とした。ICP発光分光分析法により、当該水酸化ナトリウム水溶液中のケイ素(Si)含有量を測定した。
(評価基準)
評価◎:水酸化ナトリウム水溶液中のSi含有量が、2.0μg/gより少なかった。
評価○:水酸化ナトリウム水溶液中のSi含有量が、2.0μg/g〜8.0μg/gであった。
評価×:水酸化ナトリウム水溶液中のSi含有量が、8.0μg/gを超えた。
上記、実施例26乃至27、参考例21乃至22、並びに比較例6、及び比較例7に対して、上記(3)、及び以下の(7)を評価した。その結果を表4に記載する。
(7)正面コントラスト(C/R)低下率測定
以下に示す液晶モード、正面コントラスト及び図10に示すコントラスト視野角を有する液晶パネルの防眩フィルムを貼り合せていない状態(グレア)と、粘着剤を用いて防眩フィルムを当該パネルに貼合せた状態(ディスプレイ)の両方における白表示、黒表示における輝度を測定してコントラストを算出し、ディスプレイのグレアに対する正面コントラスト低下率を算出した。なお、輝度測定には(株)トプコンテクノハウス製 BM−5A輝度計を用いた。
液晶モード:TN(ツイステッド ネマチック)
正面コントラスト:750対1
コントラスト視野角:図10
上記実施例30乃至37並びに比較例8及び比較例9に対して、上記(1)、(3)及び(7)を評価した。その結果を表5に示す。
上記実施例38乃至47及び比較例10乃至15で用いた防眩フィルムに対して、上記(3)を、上記実施例38乃至47及び比較例10乃至15で用いた各液晶パネル及び得られたディスプレイに対して、以下の(7’)、(8)及び(9)を評価した。その結果を表6に示す。
(7’)正面コントラスト(C/R)低下率測定
液晶パネルの防眩フィルムを貼り合せていない状態(グレア)と、防眩フィルムを貼り合せた状態(ディスプレイ)の両方における白表示、黒表示における輝度を測定してコントラストを算出し、ディスプレイのグレアに対する正面コントラスト低下率を算出した。なお、輝度測定には(株)トプコンテクノハウス製 BM−5A輝度計を用いた。
(8)表面状態(ぎらつき)測定
画面を緑色にした状態で目視評価した。
評価○:貼合前後で変化なし。
評価△:貼合面の一部がぎらつく。
評価×:全面がぎらつく。
(9)コントラスト(C/R)視野角測定
ELDIM社製、EZ Contrastを用いて、コントラストが最大であるディスプレイ正面(ディスプレイの法線上)から、方位角45°方向において、極角を変化させ、コントラストが150まで低下した時の極角を測定した。
Figure 0005397220
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Claims (1)

  1. 透明基材フィルムの観察者側に、最表面が凹凸形状を有する防眩層を備える防眩フィルムであって、
    前記防眩層が、凹凸層のみからなる単一層か、又は、凹凸層と当該凹凸層の観察者側に配置された表面形状調整層を含む2層以上からなる積層構造を有し、
    当該凹凸層は、防眩層用硬化性樹脂組成物の硬化物からなり、当該凹凸層のヘイズ値が5〜20%であり、
    前記防眩層用硬化性樹脂組成物が、
    (1) 平均粒径が1μm以上10μm以下の透光性微粒子A、
    (2) 平均粒径が30nm以上100nm以下であり、少なくとも表面の一部を有機成分で被覆され、当該有機成分により導入された反応性官能基bを表面に有する反応性無機微粒子B、及び
    (3) 前記反応性無機微粒子Bの反応性官能基bとの架橋反応性を有する反応性官能基cを有するバインダー成分Cを含み、系内における硬化反応性も有する硬化性バインダー系、を含有する防眩層用硬化性樹脂組成物であって、
    前記防眩層用硬化性樹脂組成物における前記反応性無機微粒子Bの含有量が、当該反応性無機微粒子Bと前記硬化性バインダー系の構成成分との合計量100重量部に対し、5〜20重量部であって、
    当該凹凸層の透明基材フィルムとは反対側の界面及びその近傍の表層領域に、当該表層領域よりも透明基材フィルム側の領域に比べて前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が少ないスキン層を有しており、
    当該スキン層の厚さは、透明基材フィルムとは反対側の界面から前記反応性無機微粒子Bの平均粒径の5倍の厚さであり、
    当該スキン層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数が、当該凹凸層の厚み方向断面における単位面積当たりの前記反応性無機微粒子Bの平均粒子数の80%以下であることを特徴とする、防眩フィルム。
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