JP5564658B2 - 表示装置用透光性部材とその製造方法並びにそれらを用いた表示装置及び物品 - Google Patents
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Description
一方、特許文献2に記載の方法では、防汚処理時に溶媒を必要としないが、処理により透明度が劣化するという問題や、反応に長時間(数時間)を必要とするので効率が悪いという問題を有している。
更に、フェースプレートとなる基材が樹脂の場合、基材そのものの耐摩耗性が劣るため、耐候性、耐摩耗性等、耐久性も乏しいという課題があった。
フッ化炭素基を含む撥水撥油防汚膜で被覆された透明なハードコート膜により、基材の透明度を損なうことなく、撥水性、撥油性及び防汚性に加え、耐久性を向上できると共に基材表面での光の乱反射を抑制できる。
なお、「外側となる側の表面」とは、表示装置及び物品の構成部品として組み込んだ際に外側となる表面をいい、以下「外側表面」と略称する場合がある。
これらの硬質な材料をハードコート膜として用いることにより、表示装置用透光性部材の耐摩耗性、耐候性等の耐久性を向上できる。
なお、透明な充填剤の「大きさ」とは、充填剤が球状(ほぼ球状の場合も含む)の場合には直径を、楕円球状(ほぼ楕円球状の場合も含む)の場合には長径を、繊維状の場合には長さをそれぞれ意味する。
大きさが可視光の最大波長である400nm以下である透明な充填材を含むハードコート膜を用いることにより、透明度を低下させることなく耐久性を向上できる。
ハードコート膜の外側表面が凹凸を有しており、その表面に撥水撥油防汚膜が形成されていると、平坦な表面上に撥水撥油防汚膜が形成された場合よりも撥水撥油防汚性を向上できる。更に、凹凸の大きさが可視光の最大波長である400nm以下、好ましくは5nm以上100nm以下、より好ましくは10nm〜50nmであると、透明度を損なうことなく撥水撥油防汚性を向上できる。
これらの物品は、視認性の向上のために指紋等の付着防止機能や反射防止機能が要求されている上に、いずれも人体に接触することの多い物品に用いられるものであり、衛生上の観点からも防汚性が強く求められており、本発明を好適に適用することができる。
図1(a)に示すように、本発明の一実施の形態に係る表示装置用透光性部材10は、フッ化炭素基(図1には、一例としてヘプタデカフルオロデシル基CF3(CF2)7(CH2)2−を示している。)を含む化学吸着単分子膜(撥水撥油防汚膜の一例)15で被覆された透明なハードコート膜13が透明な基材(以下「透明基材」)11の外側となる側の表面(外側表面)に形成されている。ハードコート膜は、透明な微粒子(透明な充填材の一例、以下「透明微粒子」)12を含んでおり、その一部が外側表面に露出している。それにより、ハードコート膜13の表面は凹凸を有している。化学吸着単分子膜15は、表面に露出した透明微粒子12及びハードコート膜13の表面(外側表面)に共有結合している。
以下、各工程についてより詳細に説明する。
透明な基材11の大きさ、形状、材質及び用途については特に制限はなく、透明性を有する任意の材質、大きさ及び形状のものを用いることができる。材質の例としては、透明な樹脂等の有機高分子系材料、無機材料が挙げられる。
一方、ハードコート膜13の材質が無機酸化物の場合、前駆体は金属アルコキシドであり、前駆体の溶液はアルコール等の溶媒を含んでいる。重合反応を促進するために、水又は酸を加えてもよい。この場合において、前駆体の重合反応は、いわゆるゾル−ゲル法により進行する。すなわち、まず金属アルコキシドの加水分解及び重合により金属酸化物のゾルを生成させ、次いでゾルを含む溶液を加熱することによりゾルが重合して、3次元の網目構造を有する金属酸化物のゲルを形成する。
なお、用いられる微粒子は全てがほぼ同一の形状及び大きさを有している必要はなく、異なる形状及び大きさのものを任意の割合で含んでいてよい。例えば、図2に示すように、大きさの異なる微粒子を所定の割合で混合して用いてもよく、この場合、得られる表示装置用透光性部材10の外側表面がいわゆるフラクタル構造を呈し、撥水撥油防汚性を向上させることができる。
酸素、塩素等の反応性のガス雰囲気中で高周波放電によりプラズマを発生させると、酸素ラジカル(・O)、塩素ラジカル(・Cl)等のラジカルが生成する。これらのラジカルが、ハードコート膜13の表面を酸化エッチングし、透明微粒子12の一部を表面に露出させる(図1(c))。酸素ガス雰囲気中で低圧プラズマ処理を行った場合には、酸素ラジカルと硬質樹脂の炭化水素基との反応により、硬質樹脂からなるハードコート膜13の表面にヒドロキシル基(−OH)が導入される。
工程Cにおいて化学吸着単分子膜15の形成に使用する処理液は、膜化合物を溶媒中に分散させることにより調製される。ここで、「分散」とは、均一な溶液、懸濁液、及び乳濁液のいずれかを形成している状態を意味する。使用することができる膜化合物としては、鎖状のフッ化炭素基を含み、透明な微粒子12、及びヒドロキシル基、アミノ基等の活性水素基を有する低圧プラズマ処理後のハードコート膜13aの表面に結合することができる任意の化合物が挙げられる。好ましい表面官能基としては、多くの材料の表面に存在するヒドロキシル基と室温で比較的迅速に反応するアルコキシシリル基が挙げられる。また、単分子膜を形成するためには、親油性の官能基は、自己組織性を有する直鎖状の長鎖アルキル基等が好ましい。
Z−SiXpY3-p (X)
なお、式(X)において、Zは炭素数25以下のアルキル基、フルオロアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Xは水素原子、又は前記Zより炭素数の少ないアルキル基、アリール基、ビニル基及びシリコーン基のいずれかを含む置換基を表し、
Yは、ハロゲン原子又はアルコキシル基を表し、
pは0、1又は2を表す。
CF3(CF2)m(CH2)nSi(OA)3 (I)
[CF3(CF2)m(CH2)n]2Si(OA)2 (II)
[CF3(CF2)m(CH2)n]3Si(OA) (III)
CF3(CF2)m−COO−(CH2)nSi(OA)3 (IV)
CF3(CF2)m−O−(CH2)nSi(OA)3 (V)
なお、式(XI)〜(XV)において、m及びnは、それぞれ独立して0以上24以下の整数を表し、Aはアルキル基、より好ましくはメチル基又はエチル基を表す。
(1) CF3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(2) CF3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15Si(OCH3)3
(3) CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(4) CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(5) CF3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(6) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3
(7) CF3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(8) CF3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15Si(OC2H5)3
(9) CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(10) CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(11) CF3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(12) CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3
(13) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3
(14) CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3
(21) CH3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(22) CH3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15Si(OCH3)3
(23) CH3(CH2)5(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(24) CH3(CH2)9Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(25) CH3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(26) CH3(CH2)7Si(OCH3)3
(27) CH3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(28) CH3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15Si(OC2H5)3
(29) CH3(CH2)7Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(30) CH3(CH2)9Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(31) CH3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(32) CH3(CH2)7Si(OC2H5)3
(33) CH3(CH2)7(CH2)2Si(OCH3)3
(34) CH3(CH2)7(CH2)2Si(OC2H5)3
R1は炭素数1〜20、より好ましくは炭素数12〜16のアルキル基を表し、
R2、R3、及びR4はメチル基又はエチル基、より好ましくはメチル基を表し、
Xはハロゲンを表す。
縮合触媒の添加量は、好ましくはアルコキシシラン化合物の0.2〜5質量%であり、より好ましくは0.5〜1質量%である。
カルボン酸金属塩ポリマーの具体例としては、ジブチルスズマレイン酸塩ポリマー、ジメチルスズメルカプトプロピオン酸塩ポリマーが挙げられる。
カルボン酸金属塩キレートの具体例としては、ジブチルスズビスアセチルアセテート、ジオクチルスズビスアセチルラウレートが挙げられる。
チタン酸エステルキレートの具体例としては、ビス(アセチルアセトニル)ジ−プロピルチタネートが挙げられる。
(42) CF3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
(43) CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(44) CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(45) CF3COO(CH2)15SiCl3
(46) CF3(CF2)5(CH2)2Si(NCO)3
(47) CF3CH2O(CH2)15Si(NCO)3
(48) CF3(CH2)3Si(CH3)2(CH2)15Si(NCO)3
(49) CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(NCO)3
(50) CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9Si(NCO)3
(51) CF3COO(CH2)15Si(NCO)3
(52) CF3(CF2)5(CH2)2Si(NCO)3
平均粒径15nm程度のシリカ微粒子を準備して、十分に洗浄及び乾燥後、紫外線硬化型アクリル系ハードコート樹脂の溶液に混合し、微粒子含有塗布液を調製した。
実施例1と同様の方法を用い、平均粒径50nmのシリカ微粒子と平均粒径10nmのシリカ微粒子とを1:7程度に混合したものを混合した微粒子含有塗布液を調製し、ディスプレイのフェースプレートとなる透明アクリル樹脂板の表面に塗布後、紫外線を照射して硬化させた。以下、実施例1と同様に低圧プラズマ処理及び化学吸着単分子膜の形成を行うと、図2に示したような表面近傍断面がフラクタル構造の反射防止膜で覆われたディスプレイ用フェースプレートを製造できた。液滴法を用いて表面の水滴接触角を測定したところ、約148°(実用上は、135°であることが好ましい。)であった。このようにして得られたディスプレイ用フェースプレートは、実施例1において作製したものに比べて防汚性を更に向上できた。
さらにまた、実施例2と同様の方法を用いて、表面に撥水撥油防汚性反射防止膜を形成したPETフィルムを製作し、LCDディスプレイのフェースプレートの表面に貼り付けてテスト使用した。その結果、指紋の付着が殆ど見られず、更に室内の蛍光灯等の映り込みを効率よく低減でき、LCDディスプレイのフェースプレートの防汚性及び視認性を大幅に向上できた。
11、21 透明基材
12 透明微粒子
22 大きな透明微粒子
22a 小さな透明微粒子
13、23 ハードコート膜
13a 低圧プラズマ処理後のハードコート膜
14 低圧プラズマ処理後のハードコート膜で被覆された透明基材
15、25 フッ化炭素基を有する化学吸着単分子膜
Claims (8)
- フッ化炭素基を含む撥水撥油防汚膜で被覆された透明なハードコート膜が透明な基材の外側となる側の表面に形成され、可視光域で透明な透光性部材であって、前記透明なハードコート膜には、大きさが5nm以上400nm以下で、球状、棒状及び繊維状のいずれかの形状を有し、平均サイズの異なる2種類以上のものが混合された透明な充填材が埋設されており、該充填材の一部が露出して、前記ハードコート膜の表面が5nm以上400nm以下の凹凸を有することを特徴とする表示装置用透光性部材。
- 前記ハードコート膜が、多官能アクリレート系樹脂、オキセタン系樹脂、及び硬化型シリコーン系樹脂のいずれかからなる硬質樹脂膜、並びにシリカを含むゾルゲル膜のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の表示装置用透光性部材。
- 前記充填材として平均サイズ50nmの微粒子と平均サイズ10nmの微粒子を混合したものが用いられていることを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置用透光性部材。
- 透明な基材の外側となる側の表面に、大きさが5nm以上400nm以下で、球状、棒状及び繊維状のいずれかの形状を有し、平均サイズの異なる2種類以上のものが混合された透明な充填材が埋設されたハードコート膜を形成する工程Aと、
反応性のガスを含む雰囲気中で前記ハードコート膜の表面を低圧プラズマ処理し、前記ハードコート膜の一部をエッチングして前記透明な充填材の少なくとも一部を前記外側となる側の表面に露出させ、前記ハードコート膜の表面に5nm以上400nm以下の凹凸を形成する工程Bと、
低圧プラズマ処理後の前記ハードコート膜及び露出した前記充填材の表面にフッ化炭素基を含む撥水撥油防汚膜を形成する工程Cとを有することを特徴とする表示装置用透光性部材の製造方法。 - 前記工程Aにおいて、前記充填材として平均サイズ50nmの微粒子と平均サイズ10nmの微粒子を混合したものを用いることを特徴とする請求項4記載の表示装置用透光性部材の製造方法。
- 請求項1から3のいずれか1項記載の表示装置用透光性部材を用いた表示装置。
- 請求項6記載の表示装置を用いた物品。
- 前記物品が、携帯電話、電子計算機又は電子計算機用表示装置、携帯情報端末、GPS端末、テレビジョン受像器、キャッシュディスペンサー装置及び現金自動預け払い機のいずれかであることを特徴とする請求項7記載の物品。
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