JP6730694B2

JP6730694B2 - 汚れ消失性積層物、該汚れ消失性積層物を用いた画像表示装置および自動車部品

Info

Publication number: JP6730694B2
Application number: JP2018543572A
Authority: JP
Inventors: 野口　雄司; 雄司野口; 村上　亮; 亮村上; 聡哉渋川
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2020-07-29
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: JPWO2018066142A1; US20190233657A1; WO2018066142A1; CN109803821A; CN109803821B; EP3524424A1; EP3524424B1; EP3524424A4; US10815382B2

Description

本発明は、汚れ消失性積層物、該汚れ消失性積層物を用いた画像表示装置および自動車部品に係り、更に詳細には、表面に付着した指紋等の皮脂による光散乱をなくして視認性を向上できる汚れ消失性積層物に関する。

タッチパネルや携帯電話のディスプレィなどの人が直接触れる箇所の他、化粧パネル等で審美性が付与された箇所においては、指紋等の皮脂や手垢等の汚れが付着すると光の散乱が生じて皮脂汚れが目立ち易い。

上記タッチパネル等の皮脂汚れに対しては、従来から表面自由エネルギーが低い撥水・撥油性のある塗膜を表面に形成する方法が知られている。
しかし、撥水・撥油性のある塗膜であっても、皮脂の付着を完全に防止することはできず、わずかに付着した皮脂の接触角が大きくなって光を散乱し、かえって皮脂汚れが目立ち易いという問題がある。

特許文献１には、フィルム表面に付着した皮脂を該フィルム内に吸収し、かつ該フィルム内に拡散させることで、フィルム表面の皮脂量が減少し、最終的にはほとんど目立たなくなるとされる皮脂吸収拡散フィルムが開示されている。

国際公開公報第２００８／１２０５０５号

しかしながら、特許文献１に記載のものは、皮脂に対する親和性が大きいものであるため、フィルムに付着する皮脂量が多くなり、フィルム表面に付着した皮脂が吸収されて目立たなくなるまでに時間がかかる。
また、付着する皮脂量が多いため、皮脂吸収拡散フィルム内に吸収できる皮脂が飽和し易く、長期に亘り皮脂を吸収拡散することが困難である。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、皮脂汚れによる光の散乱を素早く低減すると共に、長期に亘り上記光の散乱を低減して視認性、審美性を向上させることができる汚れ消失性積層物を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、皮脂を撥いて皮脂の付着を低減すると共に、わずかに付着した皮脂を皮脂吸収拡散層に透過させる皮脂付着抑制層を、表面に設けることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の汚れ消失性積層物は、基材上に皮脂吸収拡散層と皮脂付着抑制層を順に積層したものである。
そして、上記皮脂付着抑制層が、皮脂を撥いて皮脂の付着を低減し、隙間を有する膜から成り、かつ、付着した皮脂を上記隙間から一部が露出した上記皮脂吸収拡散層側に透過させるものであり、
上記皮脂吸収拡散層が、上記皮脂付着抑制層を透過した皮脂を吸収して自らの層内に拡散するものであることを特徴とする。

また、本発明の画像表示装置は、上記汚れ消失性積層物を表面に備えることを特徴とする。

さらに、本発明の自動車部品は、上記汚れ消失性積層物を表面に備えることを特徴とする。

本発明によれば、皮脂の付着を低減すると共に、わずかに付着した皮脂を皮脂吸収拡散層側に透過させる皮脂付着抑制層を表面に設けることとしたため、皮脂汚れによる光の散乱を素早く低減できると共に、長期に亘り光の散乱を低減して視認性、審美性を回復できる汚れ消失性積層物を提供することができる。

本発明の汚れ消失性積層物の一例を示す断面図である。本発明の汚れ消失性積層物の作用を説明する図である。複数の溝を形成した皮脂付着抑制層一例を示す平面図である。本発明の汚れ消失性積層物の他の一例を示す断面図である。皮脂吸収拡散層の高分子材料の作用を説明する図である。

本発明の汚れ消失性積層物について詳細に説明する。
上記汚れ消失性積層物１は、図１に示すように、基材上に皮脂吸収拡散層３と皮脂付着抑制層２を順に積層した積層物である。

＜皮脂付着抑制層＞
上記皮脂付着抑制層２は、図２に示すように、皮脂５を撥いて汚れ消失性積層物１への皮脂５の付着を低減すると共に、皮脂５を完全に撥くことができず、わずかに付着した一部の皮脂５を皮脂吸収拡散層３側に透過させるものである。

上記皮脂付着抑制層により、汚れ消失性積層物に付着する皮脂量が減少し、皮脂汚れによる光の散乱を素早くかつ長期に亘り防止することができ、視認性・審美性を回復することができる。
さらに、汚れ消失性積層物に触れたときの滑り性を保持することができ、汚れ消失性積層物を用いたタッチパネルの操作性や操作感を向上できる。

上記皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーは１２〜２０ｍＪ／ｍ^２であることが好ましい。皮脂の表面自由エネルギーは、３０ｍＪ／ｍ^２程度であるため、皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーが上記範囲であることで、皮脂に対する忌避性と親和性とのバランスがとれて、皮脂の付着を低減すると共に、付着した皮脂を上記皮脂吸収拡散層側に透過させることができる。

つまり、皮脂付着抑制層の忌避性が高すぎると、皮脂が透過せずに皮脂付着抑制層表面に留まり易くなり、皮脂付着抑制層の親和性が高すぎると皮脂の付着量が多くなる。

皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーは、皮脂付着抑制層を構成する後述する材料や皮脂付着抑制層表面の微細な凹凸形状等により調節することができる。

皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーは、表面自由エネルギーが既知な３種類以上の液体試薬との接触角を計測し、臨界表面自由エネルギーを算出するＺｉｓｍａｎプロットにより測定できる。

上記皮脂付着抑制層は、含フッ素化合物を含む材料で形成することができる。
含フッ素化合物としては、上記皮脂吸収拡散層を構成する材料や、後述する吸油性微粒子と結合可能な化合物を使用することができ、例えば、フッ化物官能基パーフルオロポリエーテル構造を有するアルコキシシラン等の従来公知のフッ素を含むシランカップリング剤を挙げることができる。

上記皮脂付着抑制層２は、上記含フッ素化合物由来の膜で皮脂吸収拡散層の全面を欠陥が生じる膜厚で被覆したものであっても、上記含フッ素化合物由来の膜が複数の溝や孔等を有し、該フッ素化合物由来の膜の隙間から皮脂吸収拡散層３の一部が露出したものであってもよい。
図３に複数の溝を形成した皮脂付着抑制層の一例を示す。

また、上記皮脂付着抑制層２が隙間２１を有するものである場合、皮脂付着抑制層に付着した皮脂は上記皮脂付着抑制層に忌避され、皮脂付着抑制層上に留まることができずに隙間を通って皮脂付着抑制層側に透過し、皮脂による光の散乱が抑制される。

さらに、上記皮脂付着抑制層２は、図４に示すように、皮脂吸収拡散層から突出したものであることが好ましい。
皮脂付着抑制層２が皮脂吸収拡散層３から突出し、皮脂吸収拡散層３に向けた斜面を有することで、皮脂５が付着する面積が減少すると共に、皮脂付着抑制層２に付着した皮脂が上記隙間２１に移動し易くなり、光の散乱が素早く低減される。

上記隙間を有する皮脂付着抑制層は、皮脂付着抑制層の膜を形成した後、レーザでの描画や、フォトマスクで保護した後に紫外線等で焼失させて隙間を形成する方法や、スプレーコート法により噴霧した液滴をドット状に付着させる方法が挙げられる。

また、皮脂吸収拡散層から突出させる方法としては、膜厚が厚い皮脂付着抑制層の膜を形成して上記隙間を形成する方法や、上記含フッ素化合物でコートした吸油性微粒子を皮脂吸収拡散層の塗工液中に分散し、上記含フッ素化合物の忌避性により、上記微粒子を皮脂吸収拡散層の塗膜の表面に露出させることで形成できる。

上記含フッ素化合物由来の膜は、膜厚が１５ｎｍ以下であることが好ましく、単分子膜であることが好ましい。含フッ素化合物由来の膜の膜厚が１５ｎｍ以下であることで、分子レベルでの欠陥が生じて皮脂が次第に下層へ取り込まれる。また、上記範囲の表面自由エネルギーと相俟って、付着した皮脂が素早く皮脂吸収拡散層側に透過する。上記含フッ素化合物の単分子膜は蒸着法により形成できる。
なお、膜厚が２０ｎｍ以上になると皮脂が透過できないため、物理的に欠陥部分をつくる必要が生じる。

皮脂吸収拡散層の膜厚は、イオン掘削しながらX線による元素分析（ＸＰＳ）することにより、深さ方向に検出されるフッ素元素濃度で測定できる。

＜皮脂吸収拡散層＞
上記皮脂吸収拡散層３は、皮脂と親和性を有し、皮脂を吸収して自らの層内に拡散するものであり、三次元網目構造を有する高分子材料を含むものであり、必要に応じて吸油性微粒子を含有して成る。

上記高分子材料は、皮脂と親和性を有するものである。図５に皮脂吸収拡散層の拡大図を示す。上記高分子材料は、図５に示すように、三次元網目構造の分子鎖間の細孔内に皮脂を侵入させて吸収・拡散して保持する。三次元網目構造の高分子材料は、架橋点を有するため、皮脂が細孔内に侵入しても溶解することがない。

上記高分子材料としては、シリコーンエラストマーを使用することができ、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、メチルビニルシリコーンエラストマー、メチルフェニルシリコーンエラストマー、フルオロシリコーンエラストマー、又はこれらの共重合体やメタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体などが挙げることができる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

上記皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーは、上記皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーよりも大きいことが好ましい。表面自由エネルギーが皮脂付着抑制層よりも皮脂に近いことで、皮脂との親和性が皮脂付着抑制層よりも高くなり、皮脂付着抑制層に付着した皮脂が皮脂吸収拡散層側に移動し易くなる。

具体的には、上記皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーが１８〜５０ｍＪ／ｍ^２であることが好ましく、３０〜５０ｍＪ／ｍ^２であることがより好ましい。

上記のように、皮脂の表面自由エネルギーは、３０ｍＪ／ｍ^２程度であり、皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーが上記範囲内であることで皮脂との親和性が高く、吸収拡散が促進されて皮脂の吸収速度が向上する。

皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーは、表面に形成された皮脂付着抑制層を剥がして、皮脂吸収拡散層を露出させ、上記皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーと同様にして測定できる。

上記吸油性微粒子としては、シリカ、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムなどの無機多孔質微粒子を挙げることができる。

上記吸油性微粒子の皮脂吸収拡散層中の含有量は、特に制限はないが、吸油性微粒子の含有量が多くなるとヘイズ値が大きくなることがあるため、透明性が要求される場合は１０質量％以下であることが好ましい。

＜基材＞
上記基材４としては、特に制限はなく、従来公知のガラス、樹脂や金属等を使用することができ、透明な基材は画像表示装置やタッチパネル等の光学部品に好適に使用できる。

＜汚れ消失性積層物＞
上記汚れ消失性積層物は、表面粗さ（Ｒａ）が１０〜２００ｎｍであることが好ましく、１５ｎｍ以上であることがより好ましい。
表面粗さ（Ｒａ）が１０ｎｍ以上であることで、皮脂付着抑制層に付着する皮脂の量を減少させることができ、２００ｎｍ以下であることで表面凹凸による光の散乱を防止して視認性を向上させることができる。

上記汚れ消失性積層物の表面粗さ（Ｒａ）は、皮脂吸収拡散層に添加する吸油性微粒子や、皮脂付着抑制層の隙間等により調節できる。

上記汚れ消失性積層物の表面粗さ（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定できる。

また、上記汚れ消失性積層物はヘイズ値（Ｈｚ）が３％以下であることが好ましい。ヘイズ値が上記範囲にあることで、自動車部品や画像表示装置等の光学部品等に要求される透明性が得られる。

上記ヘイズ値は、ＪＩＳＫ７１３６に準拠し、ヘイズ・透過率計（株式会社村上色彩技術研究所製）を用いて測定できる。

＜画像表示装置＞
本発明の画像表示装置は、上記汚れ消失性積層物を備えて成る。画像表示装置が上記汚れ消失性積層物を備えることで、長期に亘り指紋等の皮脂汚れを防止して、視認性を回復することができる。

上記画像表示装置としては、携帯電話、パーソナルコンピュータ、券売機、銀行の端末、タッチパネル、電子黒板などを挙げることができる。

＜自動車部品＞
本発明の自動車部品は、上記汚れ消失性積層物を備えて成る。自動車部品が上記防汚構造体を備えることで、長期に亘り指紋等の皮脂汚れを防止し、視認性・審美性を回復することができる。

上記自動車部品としては、カーナビゲーションのタッチパネル、カメラレンズ、ミラー、ガラスウィンドウ、メーターパネル、ウィンドウパネル等の透明部品の他、皮脂汚れにより審美性が低下するコンソールパネルやドアパネル等、化粧パネルを用いた不透明部品を挙げることができる。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
ポリジメチルシロキサン（信越シリコーン社製：２液型シリコーンゴム：ＫＥ−１０９Ｅ）のＡ液及びＢ液を均一に混合して皮脂吸収拡散層塗工液を作製した。

上記皮脂吸収拡散層塗工液を、乾燥後の膜厚が１０μｍになるようにバーコーターを用いて透明ガラス基材上に塗布し、１５０℃で１時間加熱乾燥して皮脂吸収拡散層を形成した。

上記皮脂吸収拡散層の表面に、パーフルオロポリエーテル構造を有するアルコキシシラン（ダイキン工業社製：オプツールＤＳＸ）を真空蒸着法で５ｎｍの膜厚となる条件で蒸着し、含フッ素化合物の単分子膜で形成された皮脂付着抑制層を形成して汚れ消失性積層物を得た。

［実施例２］
メタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体（大成ファインケミカル社製）のＡ液及びＢ液を均一に混合して皮脂吸収拡散層塗工液を作製した。

上記皮脂吸収拡散層塗工液を、乾燥後の膜厚が１０μｍになるように、バーコーターを用いて透明ガラス基材上に塗布し、１５０℃で１時間加熱乾燥して皮脂吸収拡散層を形成する他は実施例１と同様にして汚れ消失性積層物を得た。

［実施例３］
皮脂吸収拡散層の表面に、パーフルオロポリエーテル構造を有するアルコキシシラン（ダイキン工業社製：オプツールＤＳＸ）を真空蒸着法で１０ｎｍの膜厚となる条件で蒸着し、含フッ素化合物で形成された皮脂付着抑制層を形成して汚れ消失性積層物を得た。

［実施例４］
メタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体（大成ファインケミカル社製）のＡ液及びＢ液を均一に混合し、上記メタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体の固形分に対して、３質量％のコロイダルシリカ（平均粒径５０ｎｍ；日産化学社製：スノーテックス：ＳＴ−５０）を混練分散して皮脂吸収拡散層塗工液を作製した。

［実施例５］
コロイダルシリカ（平均粒径５０ｎｍ；日産化学社製：スノーテックス：ＳＴ−５０）の表面をパーフルオロシランで処理して疎水性コロイダルシリカを得た。

メタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体（大成ファインケミカル社製）のＡ液及びＢ液を均一に混合し、上記メタクリル酸メチル−ポリジメチルシロキサン共重合体の固形分に対して、６質量％の上記疎水性コロイダルシリカを混練分散させて塗工液を作製した。

上記塗工液を、乾燥後の膜厚が１０μｍになるように、バーコーターを用いて透明ガラス基材上に塗布し、１５分放置して上記疎水性コロイダルシリカを表面に露出させた後、１５０℃で１時間加熱乾燥して皮脂吸収拡散層上に疎水性コロイダルシリカの皮脂付着抑制層が形成された汚れ消失性積層物を得た。

［実施例６］
ポリジメチルシロキサン（信越シリコーン社製：２液型シリコーンゴム：ＫＥ−１０９Ｅ）のＡ液及びＢ液を均一に混合し、上記ポリジメチルシロキサンの固形分に対して、４質量％の上記疎水性コロイダルシリカを混練分散させて塗工液を作製した。

［実施例７］
疎水性コロイダルシリカの添加量を３質量％にする他は実施例６と同様にして、皮脂吸収拡散層上に疎水性コロイダルシリカの皮脂付着抑制層が形成された汚れ消失性積層物を得た。

［実施例８］
疎水性コロイダルシリカの添加量を８質量％にする他は実施例６と同様にして、皮脂吸収拡散層上に疎水性コロイダルシリカの皮脂付着抑制層が形成された汚れ消失性積層物を得た。

［実施例９］
実施例１で作製した汚れ消失性積層物の表面にピッチが２ｍｍ、線幅が１．５ｍｍのフォトマスクをかぶせ、５０Ｔｏｒｒ以下の真空チャンバー中で真空紫外線（波長１８０ｎｍ：ウシオ電機製エキシマランプユニット）を２０分間照射して、０．５ｍｍの溝を１．５ｍｍ間隔で有する皮脂付着抑制層が形成された汚れ消失性積層物を得た。

［比較例１］
皮脂付着抑制層を形成しない他は、実施例２と同様にして汚れ消失性積層物を得た。

［比較例２］
透明ガラス基材の表面に、パーフルオロポリエーテル構造を有するアルコキシシラン（ダイキン工業社製：オプツールＤＳＸ）を真空蒸着法で２０ｎｍの膜厚となる条件で蒸着し、含フッ素化合物で形成された皮脂付着抑制層を形成して汚れ消失性積層物を得た。

［比較例３］
デシルトリエトキシシランが１質量％のエタノール溶液に、０．１質量％の硝酸を加え、１時間撹拌した後、透明ガラス基材に直接塗布し、１００℃で１時間乾燥後、エタノールで余剰分を洗浄して皮脂付着抑制層を形成し、汚れ消失性積層物を得た。

＜評価＞
上記実施例１〜９及び比較例１〜３の汚れ消失性積層物に指紋を付着させ、経時的変化を目視観察により、下記の基準で評価した。評価結果を汚れ消失性積層物の構成と合わせて表１に示す。

４：指紋が目立つ（指紋の形を保持）
３：指紋跡が目立つ（指紋の形は不明瞭）
２：見る角度により付着物が目立つ
１：注意深く見れば付着物を確認できる
０：付着跡がわからない

実施例２は、比較例１よりも指紋消失までの時間が短く、皮脂付着抑制層の効果が確認できた。
また、表面粗さ（Ｒａ）が、１５ｎｍ以上の実施例４〜８は、実施例１〜３よりも付着する皮脂の量が少なく、視認性が向上した。
さらに、皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーが、３０〜５０ｍＪ／ｍ^２である実施例２〜５は皮脂との親和性が高く皮脂の吸収速度が速かった。
実施例９は、皮脂付着抑制層にパターニングにより隙間を形成したことで、皮脂が皮脂吸収拡散層に移動し易かった。

１汚れ消失性積層物
２皮脂付着抑制層
２１隙間
３皮脂吸収拡散層
３１高分子鎖
４基材
５皮脂

Claims

基材上に皮脂吸収拡散層と皮脂付着抑制層を順に積層した汚れ消失性積層物であって、
上記皮脂付着抑制層が、皮脂を撥いて皮脂の付着を低減し、隙間を有する膜から成り、かつ、付着した皮脂を上記隙間から一部が露出した上記皮脂吸収拡散層側に透過させるものであり、
上記皮脂吸収拡散層が、上記皮脂付着抑制層を透過した皮脂を吸収して自らの層内に拡散させるものであることを特徴とする汚れ消失性積層物。
上記皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーが、
１２〜２０ｍＪ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１記載の汚れ消失性積層物。
上記皮脂付着抑制層が、上記皮脂吸収拡散層から突出した形状を有するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚れ消失性積層物。
上記皮脂付着抑制層が、上記含フッ素化合物由来の単分子膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
上記皮脂吸収拡散層が、
三次元網目構造を有する高分子材料を１種以上の含むものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
上記皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーが、上記皮脂付着抑制層の表面自由エネルギーよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
皮脂吸収拡散層の表面自由エネルギーが、１８〜５０ｍＪ／ｍ^２である請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
上記基材が透明であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
表面粗さ（Ｒａ）が、１０〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
ヘイズ値（Ｈｚ）が、３％以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物。
表面に汚れ消失性積層物を備える画像表示装置であって、
上記汚れ消失性積層物が、請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物であることを特徴とする画像表示装置。
表面に汚れ消失性積層物を備える自動車部品であって、
上記汚れ消失性積層物が、請求項１〜１０のいずれか１つの項に記載の汚れ消失性積層物であることを特徴とする自動車部品。