JP7008127B2 - ニュートンリング防止フィルム並びにその製造方法及び用途 - Google Patents

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Description

本発明は、抵抗膜方式タッチパネルで発生するニュートンリングを防止又は抑制するためのフィルム並びにその製造方法、使用方法及び用途に関する。
近年、マンマシンインターフェースとしての電子ディスプレイの進歩に伴い、対話型の入力システムが普及し、なかでもタッチパネル(座標入力装置)をディスプレイと一体化した装置がATM(現金自動受払機)、商品管理、アウトワーク(外交、セールス)、案内表示、娯楽機器などで広く使用されている。液晶ディスプレイなどの軽量・薄型ディスプレイでは、キーボードレスにでき、その特長が生きることから、モバイル機器にもタッチパネルが使用されるケースが増えている。タッチパネルは、位置検出の方法により、光学方式、超音波方式、静電容量方式、抵抗膜方式などに分類できる。これらの方式のうち、抵抗膜方式は、構造が単純で価格/性能比も優れるという特徴を有している。
抵抗膜方式のタッチパネルは、対向する側に透明電極を有する2枚のフィルム又は板を一定間隔で保持して構成されている電気部品である。その作動方式は、一方の透明電極を固定した上で、視認側からペン又は指で他方の透明電極を押圧し、撓ませて、固定した透明電極と接触、導通することにより、検出回路が位置を検知し、所定の入力がなされる。このような作動方式において、ペン又は指で電極を押圧する際、押圧している指やペンなどのポインティング治具の周辺に、干渉による虹模様(いわゆる「ニュートンリング」と呼ばれる干渉色又は干渉縞)が現れることがあり、画面の視認性を低下させる。詳しくは、2枚の透明電極が接触するか又は接触のために撓み、対向する2枚の透明電極の間隔が可視光の波長程度(約0.5μm)となったときに、2枚の透明電極に挟まれた空間で反射光の干渉を生じ、ニュートンリングが発生する。このようなニュートンリングの発生は、抵抗膜方式のタッチパネルの原理上、不可避の現象である。
このようなタッチパネルにおけるニュートンリングを軽減する対策として、透明電極を有する支持体フィルムの表面に凹凸構造を形成する方法が提案されている。
特開2011-2820号公報(特許文献1)には、抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を有効に抑制できるニュートンリング防止フィルムとして、ポリマー及び硬化性樹脂前駆体を含み、相分離構造により形成された表面凹凸構造を有する等方散乱性アンチニュートンリング層を備えたフィルムが開示されている。この文献には、ニュートンリング防止フィルムのヘイズは0.1~50%の範囲から選択できると記載され、実施例のヘイズは3.6~19.9%である。また、ニュートンリング防止フィルムの透過像鮮明度(0.5mm幅の光学櫛)は50~100%と記載され、実施例の透過像鮮明度は65~80%である。
しかし、このニュートンリング防止フィルムでは、アンチニュートンリング性は優れるものの、光の散乱により視認性が低下する。近年、抵抗膜方式タッチパネルでも、液晶表示装置(LCD)や有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイなどの画像表示装置(デバイス)の高精細化が進んでおり、このニュートンリング防止フィルムでは、表面凹凸サイズが高精細表示の画素サイズとオーダー的に近く、表面凹凸によるレンズ効果でギラツキが発生する。
特開2016-22661号公報(特許文献2)には、映り込みやニュートンリングを抑制しつつ、ギラツキを抑制でき、かつ全ヘイズ及び内部ヘイズが低い光学積層体として、光透過性基材と、この基材の上に積層され、表面に特定の凹凸形状を有する光学層とを備えた積層体が開示されている。この光学層では、平均一次粒径1~100nmの無機酸化物微粒子や、平均一次粒径8μm未満の有機微粒子を用いて凹凸形状が形成されており、実施例では、平均一次粒径12nmのシリカ微粒子、平均一次粒径2μmのアクリル-スチレン共重合体粒子が配合されている。この文献には、前記光学積層体がタッチパネル付光学積層体として利用でき、静電容量式タッチパネルに好適であると記載されている。
しかし、この光学積層体は、粒子を含むため、表面の凹凸構造は、局部的な段差が発生するなど、均一性が低い。さらに、強度や剛性も充分でなく、静電容量式タッチパネルでは問題とならないが、抵抗膜方式タッチパネルでは、長期間に亘り繰り返し使用すると、タッチパネルとしての機能、性能及び耐久性が低下する。
特開2011-2820号公報(請求項1、段落[0080][0081]、実施例) 特開2016-22661号公報(特許請求の範囲、段落[0016][0065][0123]、実施例)
従って、本発明の目的は、抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を有効に抑制でき、かつ高精細のLCDや有機ELディスプレイにおいてもギラツキを抑制できるニュートンリング防止フィルム並びにその製造方法、使用方法及び用途(前記フィルムを備えた抵抗膜方式タッチパネル用電極基板及びタッチパネル)を提供することにある。
本発明の他の目的は、繰り返し使用してもニュートンリング防止効果が低下せず、耐久性に優れるニュートンリング防止フィルム並びにその製造方法、使用方法及び用途を提供することにある。
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討の結果、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化した硬化性樹脂前駆体とを含み、相分離構造を有し、かつ表面の算術平均表面粗さRaが30nm以下であるアンチニュートンリング層を、抵抗膜方式タッチパネルの電極基板に利用すると、抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を有効に抑制でき、かつ高精細のLCDや有機ELディスプレイにおいてもギラツキを抑制できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のニュートンリング防止フィルムは、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化した硬化性樹脂前駆体とを含むアンチニュートンリング層を含むフィルムであって、前記アンチニュートンリング層が相分離構造を有し、かつ前記アンチニュートンリング層表面の算術平均表面粗さRaが30nm以下である。本発明のニュートンリング防止フィルムは、平行光線透過率が90%以上であってもよい。本発明のニュートンリング防止フィルムは、ヘイズが3%以下であってもよい。本発明のニュートンリング防止フィルムは、0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した透過像鮮明度が90%以上であってもよい。前記アンチニュートンリング層は、前記ポリマーと前記硬化性樹脂前駆体とを1/99~60/40(重量比)の割合で含んでいてもよい。前記複数のポリマーは、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂とセルロースエステル類とを含み、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂とセルロースエステル類との重量割合が、前者/後者=80/20~99/1程度であってもよい。前記硬化性樹脂前駆体は、3以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能硬化性化合物及びフッ素含有硬化性化合物を含んでいてもよい。前記フッ素含有硬化性化合物の割合は、アンチニュートンリング層中0.05~1.5重量%程度である。本発明のニュートンリング防止フィルムは、粒子を含まないのが好ましい。本発明のニュートンリング防止フィルムは、前記アンチニュートンリング層と透明支持体とを含んでいてもよい。前記アンチニュートンリング層は、透明支持体上に形成されていてもよい。
本発明には、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化性樹脂前駆体と溶媒とを含む液相を、前記溶媒の蒸発に伴うスピノーダル分解により相分離させて相分離構造を形成し、前記硬化性樹脂前駆体を硬化させてアンチニュートンリング層を形成する前記ニュートンリング防止フィルムの製造方法も含まれる。
本発明には、前記ニュートンリング防止フィルムと、このニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層の上に透明導電層とを備えた抵抗膜方式タッチパネルの電極基板も含まれる。また、本発明には、この電極基板を備えた抵抗膜方式タッチパネルも含まれる。
本発明には、前記ニュートンリング防止フィルムを用いて抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を防止する方法も含まれる。
本発明では、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化した硬化性樹脂前駆体とを含み、相分離構造を有し、かつ表面の算術平均表面粗さRaが30nm以下であるアンチニュートンリング層を抵抗膜方式タッチパネルの電極基板に利用すると、抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を有効に抑制でき、かつ高精細のLCDや有機ELディスプレイ(高精細デバイス)においてもギラツキを抑制できる。さらに、アンチニュートンリング層が粒子を含まない前記抵抗膜方式タッチパネルは、繰り返し使用してもニュートンリング防止効果が低下せず、耐久性も向上できる。
図1は、本発明のタッチパネルの一例を示す概略断面図である。 図2は、実施例3で得られたニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層表面のレーザー顕微鏡写真(10倍)である。 図3は、比較例1で得られたニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層表面のレーザー顕微鏡写真(10倍)である。 図4は、比較例2で得られたニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層表面のレーザー顕微鏡写真(10倍)である。
[ニュートンリング防止フィルム]
ニュートンリング防止フィルム(アンチニュートンリングフィルム)は、少なくともアンチニュートンリング層で構成されている。このアンチニュートンリング層の相分離構造は、液相からのスピノーダル分解(湿式スピノーダル分解)により形成されていてもよい。すなわち、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化性樹脂前駆体と溶媒とで構成された樹脂組成物の液相(又は均一溶液やその塗布層)から、溶媒を乾燥などにより蒸発又は除去する過程で、濃縮に伴って、スピノーダル分解による相分離が生じ、相間距離が比較的規則的な相分離構造を形成できる。より具体的には、前記湿式スピノーダル分解は、通常、1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化性樹脂前駆体と溶媒とを含む混合液又は樹脂組成物(均一溶液)を支持体にコーティングし、形成された塗布層から溶媒を蒸発させることにより行うことができる。前記支持体として剥離性支持体を用いる場合には、塗布層を硬化させて支持体から剥離することによりアンチニュートンリング層単独で構成されたニュートンリング防止フィルムを得ることができ、支持体として非剥離性支持体(好ましくは透明支持体)を用いる場合には、支持体とアンチニュートンリング層とで構成された積層構造のニュートンリング防止フィルムを得ることができる。
(ポリマー)
ポリマーとしては、通常、熱可塑性樹脂が使用される。熱可塑性樹脂としては、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、ポリエステル、ポリアミド、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリスルホン系樹脂(ポリエーテルスルホン、ポリスルホンなど)、ポリフェニレンエーテル系樹脂(2,6-キシレノールの重合体など)、セルロース誘導体(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など)、シリコーン樹脂(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など)、ゴム又はエラストマー(ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジエン系ゴム、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、シリコーンゴムなど)などが例示できる。これらの熱可塑性樹脂は、特開2011-2820号公報(特許文献1)に記載の熱可塑性樹脂であってもよい。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
これらの熱可塑性樹脂のうち、非結晶性であり、かつ有機溶媒(特に複数のポリマー及び/又は後述の硬化性化合物を溶解可能な共通溶媒)に可溶な樹脂が使用される。特に、成形性又は製膜性、透明性及び耐候性の高い樹脂、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース誘導体(セルロースエステル類など)などが好ましく、(メタ)アクリル系樹脂、セルロースエステル類が特に好ましい。
(メタ)アクリル系樹脂としては、(メタ)アクリル系単量体の単独又は共重合体、(メタ)アクリル系単量体と共重合性単量体との共重合体などが使用できる。(メタ)アクリル系単量体には、例えば、(メタ)アクリル酸;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシルなどの(メタ)アクリル酸C1-10アルキル;(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸シクロアルキル;(メタ)アクリル酸フェニルなどの(メタ)アクリル酸アリール;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;グリシジル(メタ)アクリレート;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのN,N-ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;(メタ)アクリロニトリル;イソボルニル(メタ)アクリレート、トリシクロデシル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどの橋架環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。共重合性単量体には、スチレン系単量体、ビニルエステル系単量体、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸などが例示できる。これらの単量体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
(メタ)アクリル系樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸エステル、メタクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸共重合体、メタクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸メチル-アクリル酸エステル-(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸エステル-スチレン共重合体(MS樹脂など)、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸メチル-(メタ)アクリル酸イソボルニル共重合体などが挙げられる。好ましい(メタ)アクリル系樹脂としては、ポリ(メタ)アクリル酸メチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1-6アルキル、特にメタクリル酸メチルを主成分(50~100重量%、好ましくは70~100重量%程度)とするメタクリル酸メチル系樹脂が挙げられる。さらに、(メタ)アクリル系樹脂は、シリコーン含有(メタ)アクリル系樹脂であってもよい。
セルロースエステル類としては、例えば、脂肪族有機酸エステル(セルロースジアセテート、セルローストリアセテートなどのセルロースアセテート;セルロースプロピオネート、セルロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのC1-6アシレート(好ましくはC2-6アシレート)など)、芳香族有機酸エステル(セルロースフタレート、セルロースベンゾエートなどのC7-12芳香族カルボン酸エステル)、無機酸エステル類(例えば、リン酸セルロース、硫酸セルロースなど)などが挙げられる。セルロースエステル類は、酢酸・硝酸セルロースエステルなどの混合酸エステルであってもよい。これらのセルロースエステル類は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのセルロースエステル類のうち、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースC2―4アシレートが好ましく、セルロースアセテートプロピオネートなどのセルロースアセテートC3-4アシレートが特に好ましい。
ポリマー[特に(メタ)アクリル系樹脂]としては、硬化反応に関与する官能基(又は後述の硬化性化合物と反応可能な官能基)を有するポリマーを用いることもできる。前記ポリマーは、官能基を主鎖に有していてもよく、側鎖に有していてもよい。前記官能基は、モノマーの共重合や共縮合などによりポリマーの主鎖に導入されてもよいが、通常、側鎖に導入される。このような官能基としては、縮合性基や反応性基(例えば、ヒドロキシル基、酸無水物基、カルボキシル基、アミノ基又はイミノ基、エポキシ基、グリシジル基、イソシアネート基など)、重合性基(例えば、ビニル、プロペニル、イソプロペニル、ブテニル、アリル基などのC2-6アルケニル基、エチニル、プロピニル、ブチニル基などのC2-6アルキニル基、ビニリデン基などのC2-6アルケニリデン基、又はこれらの重合性基を有する基((メタ)アクリロイル基など)など)などが挙げられる。これらの官能基のうち、重合性基が好ましい。
重合性基を側鎖に導入する方法としては、例えば、反応性基や縮合性基などの官能基を有する熱可塑性樹脂と、前記官能基との反応性基を有する重合性化合物とを反応させる方法などが挙げられる。官能基を有する熱可塑性樹脂において、官能基としては、カルボキシル基又はその酸無水物基、ヒドロキシル基、アミノ基、エポキシ基などが例示できる。
重合性化合物としては、例えば、カルボキシル基又はその酸無水物基を有する熱可塑性樹脂と反応させる場合、エポキシ基やヒドロキシル基、アミノ基、イソシアネート基などを有する重合性化合物などが挙げられる。これらのうち、エポキシ基を有する重合性化合物、例えば、エポキシシクロヘキセニル(メタ)アクリレートなどのエポキシシクロC5-8アルケニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテルなどが汎用される。
代表的な例としては、カルボキシル基又はその酸無水物基を有する熱可塑性樹脂とエポキシ基含有化合物、特に(メタ)アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)とエポキシ基含有(メタ)アクリレート(エポキシシクロアルケニル(メタ)アクリレートやグリシジル(メタ)アクリレートなど)の組み合わせが挙げられる。具体的には、(メタ)アクリル系樹脂のカルボキシル基の一部に重合性不飽和基を導入したポリマー、例えば、(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体のカルボキシル基の一部に、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチルアクリレートのエポキシ基を反応させて、側鎖に光重合性不飽和基を導入した(メタ)アクリル系ポリマー((株)ダイセル製、商品名「サイクロマーP」)などが使用できる。
熱可塑性樹脂に対する硬化反応に関与する官能基(特に重合性基)の導入量は、熱可塑性樹脂1kgに対して0.001~10モル、好ましくは0.01~5モル、さらに好ましくは0.02~3モル程度である。
これらのポリマーは適宜組み合わせて使用できる。すなわち、ポリマーは複数のポリマーで構成されていてもよい。複数のポリマーは、液相スピノーダル分解により、相分離可能であってもよい。また、複数のポリマーは、互いに非相溶であってもよい。複数のポリマーを組み合わせる場合、第1のポリマーと第2のポリマーとの組み合わせは特に制限されないが、加工温度付近で互いに非相溶な複数のポリマー、例えば、互いに非相溶な2つのポリマーを適当に組み合わせて使用できる。
なお、スピノーダル分解により生成された相分離構造は、活性光線(紫外線、電子線など)や熱などにより最終的に硬化し、硬化樹脂を形成することにより固定される。そのため、ニュートンリング防止フィルムが透明支持体を有する場合、硬化樹脂で構成されたアンチニュートンリング層の存在により、ITOなどの透明導電層をスパッタリングなどにより形成する際における透明支持体のダメージを軽減できる。特に、透明支持体がポリエチレンテレフタレートなどのプラスチックである場合、ダメージの軽減に加えて、透明支持体の内部から熱によりオリゴマーなどの低分子成分が析出することも抑制できる。さらに、硬化樹脂は、アンチニュートンリング層に耐擦傷性を付与でき、タッチパネル操作を繰り返しても表面構造の損傷などを抑制でき、耐久性を向上できる。
硬化後の耐擦傷性の観点から、複数のポリマーのうち、少なくとも一つのポリマー、例えば、互いに非相溶なポリマーのうち少なくとも一方のポリマー(第1のポリマーと第2のポリマーとを組み合わせる場合、特に両方のポリマー)が硬化性樹脂前駆体と反応可能な官能基を側鎖に有するポリマーであるのが好ましい。
第1のポリマーと第2のポリマーとの好ましい組み合わせとしては、(メタ)アクリル系樹脂(特に、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂)とセルロース誘導体(特に、セルロースエステル類)との組み合わせなどが挙げられる。
第1のポリマーと第2のポリマーとの割合(重量比)は、例えば、前者/後者=1/99~99/1、好ましくは5/95~95/5、さらに好ましくは10/90~90/10程度の範囲から選択できる。
重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂とセルロースエステル類との組み合わせの場合、両者の割合は、前者/後者=80/20~99/1、好ましくは81/19~95/5、さらに好ましくは81.5/18.5~90/10(特に82/18~85/15)程度である。セルロースエステル類の割合が少なすぎると、ニュートンリング防止フィルムに適した後述する凹凸構造による突起が形成されない虞があり、逆に多すぎると、突起が大きくなりすぎて光散乱が強くなり、ヘイズの上昇による視認性の低下及び高精細デバイスにおけるギラツキが発生する虞がある。
なお、相分離構造を形成するためのポリマーとしては、前記非相溶な2つのポリマーに加えて、前記熱可塑性樹脂や他のポリマーが含まれていてもよい。
ポリマーのガラス転移温度は、例えば-100~250℃、好ましくは-50~230℃、さらに好ましくは0~200℃程度(例えば50~180℃程度)の範囲から選択できる。なお、表面硬度の観点から、ガラス転移温度は、50℃以上(例えば70~200℃程度)、好ましくは100℃以上(例えば100~170℃程度)であるのが有利である。なお、ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用いて測定でき、例えば、示差走査熱量計(セイコー電子工業(株)製「DSC6200」)を用い、窒素気流下、昇温速度10℃/分で測定できる。ポリマーの重量平均分子量(GPC、ポリスチレン換算)は、例えば1,000,000以下、好ましくは1,000~500,000程度の範囲から選択できる。
(硬化性樹脂前駆体)
硬化性樹脂前駆体としては、熱や活性エネルギー線(紫外線や電子線など)などにより反応する官能基を有する化合物であり、熱や活性エネルギー線などにより硬化又は架橋して樹脂(特に硬化又は架橋樹脂)を形成可能な種々の硬化性化合物が使用できる。前記樹脂前駆体としては、例えば、熱硬化性化合物又は樹脂[エポキシ基、重合性基、イソシアネート基、アルコキシシリル基、シラノール基などを有する低分子量化合物(例えば、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂など)]、活性光線(紫外線など)により硬化可能な光硬化性化合物(光硬化性モノマー、オリゴマーなどの紫外線硬化性化合物など)などが挙げられ、光硬化性化合物は、EB(電子線)硬化性化合物などであってもよい。なお、光硬化性モノマー、オリゴマーや低分子量であってもよい光硬化性樹脂などの光硬化性化合物を、単に「光硬化性樹脂」という場合がある。
光硬化性化合物には、例えば、単量体、オリゴマー(又は樹脂、特に低分子量樹脂)が含まれる。単量体は、例えば、1つの重合性基を有する単官能単量体と、少なくとも2つの重合性基を有する多官能単量体とに分類できる。
単官能単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル系単量体、ビニルピロリドンなどのビニル系単量体、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレートなどの橋架環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
多官能単量体には、2~8程度の重合性基を有する多官能単量体が含まれる。2官能単量体としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(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、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートなどのアルキレングリコールジ(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、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリオキシテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの(ポリ)オキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート;トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、アダマンタンジ(メタ)アクリレートなどの橋架環式炭化水素基を有するジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
3~8官能単量体としては、例えば、グリセリントリ(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、トリメチロールエタントリ(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、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ペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
オリゴマー又は樹脂としては、ビスフェノールA-アルキレンオキサイド付加体の(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート(ビスフェノールA型エポキシ(メタ)アクリレート、ノボラック型エポキシ(メタ)アクリレートなど)、ポリエステル(メタ)アクリレート(例えば、脂肪族ポリエステル型(メタ)アクリレート、芳香族ポリエステル型(メタ)アクリレートなど)、(ポリ)ウレタン(メタ)アクリレート(ポリエステル型ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエーテル型ウレタン(メタ)アクリレートなど)、シリコーン(メタ)アクリレートなどが例示できる。これらの(メタ)アクリレートオリゴマー又は樹脂には、前記ポリマーにおける(メタ)アクリル系樹脂の項で例示された共重合性単量体が含まれていてもよい。これらの光硬化性化合物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
さらに、硬化性樹脂前駆体は、アンチニュートンリング層の強度を向上する点などから、フッ素原子や無機粒子を含有していてもよい。フッ素原子を含有する前駆体(フッ素含有硬化性化合物)としては、前記単量体及びオリゴマーのフッ化物、例えば、フッ化アルキル(メタ)アクリレート[例えば、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレートやトリフルオロエチル(メタ)アクリレートなど]、フッ化(ポリ)オキシアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート[例えば、フルオロエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、フルオロプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートなど]、フッ素含有エポキシ樹脂、ウレタン系樹脂などが挙げられる。無機粒子を含有する前駆体としては、例えば、表面に重合性基を有する無機粒子(例えば、重合性基を有するシランカップリング剤で表面を修飾したシリカ粒子など)などが挙げられる。表面に重合性基を有するナノサイズのシリカ粒子としては、例えば、JSR(株)から、多官能ハイブリッド系UV硬化剤(Z7501)が市販されている。
好ましい硬化性樹脂前駆体は、短時間で硬化できる光硬化性化合物、例えば、紫外線硬化性化合物(モノマー、オリゴマーや低分子量であってもよい樹脂など)、EB硬化性化合物である。特に、実用的に有利な硬化性樹脂前駆体は、紫外線硬化性化合物である。さらに、タッチパネルとしての繰り返しの使用に対する耐久性を向上させるため、光硬化性化合物は、2官能以上(好ましくは2~10官能、さらに好ましくは3~8官能程度)の光硬化性化合物、特に、多官能(メタ)アクリレート、例えば、3官能以上(特に4~8官能)の(メタ)アクリレートを含むのが好ましい。
さらに、本発明では、硬化性樹脂前駆体は、5~7官能(メタ)アクリレートと、3~4官能(メタ)アクリレートとを組み合わせてもよい。両者の割合(重量比)は、例えば、前者/後者=100/0~30/70、好ましくは99/1~50/50、さらに好ましくは90/10~60/40(特に75/25~65/35)程度である。
また、硬化性樹脂前駆体は、表面張力を低下させ、アンチニュートンリング層の表面に微細な凹凸構造を形成し、ヘイズ値を低下できるとともに、アンチニュートンリング層の強度も向上できる点から、多官能(メタ)アクリレート[3以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能硬化性化合物]に加えて、前記フッ素含有硬化性化合物(特に、フッ化アルキル鎖を含む(メタ)アクリレートなどのフッ素原子及び(メタ)アクリロイル基を有する単量体)を含むのが好ましい。フッ素含有硬化性化合物の割合は、アンチニュートンリング層中0.01重量%以上であり、例えば0.05~1.5重量%、好ましくは0.06~1重量%、さらに好ましくは0.07~0.5重量%(特に0.08~0.2重量%)程度である。フッ素含有硬化性化合物の割合が少なすぎると、微細な凹凸構造の形成が困難となる虞がある。
硬化性樹脂前駆体の数平均分子量としては、ポリマーとの相溶性を考慮して5000以下、好ましくは2000以下、さらに好ましくは1000以下程度である。なお、数平均分子量は、膜浸透圧法で測定できる。
硬化性樹脂前駆体は、その種類に応じて、硬化剤と組み合わせてもよい。例えば、熱硬化性樹脂は、アミン類、多価カルボン酸類などの硬化剤と組み合わせてもよく、光硬化性樹脂は、光重合開始剤と組み合わせてもよい。光重合開始剤としては、慣用の成分、例えば、アセトフェノン類又はプロピオフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、チオキサントン類、アシルホスフィンオキシド類などが挙げられる。光重合開始剤(光硬化剤)などの硬化剤の含有量は、アンチニュートンリング層中0.1~20重量%、好ましくは0.5~10重量%、さらに好ましくは1~8重量%(特に1~5重量%)程度であり、1~2重量%程度であってもよい。
さらに、硬化性樹脂前駆体は、硬化促進剤と組み合わせてもよい。例えば、光硬化性樹脂は、光硬化促進剤、例えば、第三級アミン類(ジアルキルアミノ安息香酸エステルなど)、ホスフィン系光重合促進剤などと組み合わせてもよい。
(ポリマーと硬化樹脂前駆体との組み合わせ)
ポリマーと硬化樹脂前駆体とは、少なくとも1つのポリマー及び少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体のうち、少なくとも2つの成分が、加工温度付近で互いに相分離する組み合わせで使用される。相分離する組み合わせとしては、例えば、(a)複数のポリマー同士が互いに非相溶で相分離する組み合わせ、(b)ポリマーと硬化性樹脂前駆体とが非相溶で相分離する組み合わせ、(c)複数の硬化性樹脂前駆体同士が互いに非相溶で相分離する組み合わせなどが挙げられる。これらの組み合わせのうち、通常、(a)複数のポリマー同士の組み合わせや、(b)ポリマーと硬化性樹脂前駆体との組み合わせであり、特に(a)複数のポリマー同士の組み合わせが好ましい。相分離させる両者の相溶性が高い場合、溶媒を蒸発させるための乾燥過程で両者が有効に相分離せず、アンチニュートンリング層としての機能が低下する。
なお、ポリマーと硬化性樹脂前駆体(又は硬化樹脂)とは、互いに相溶であってもよく、非相溶であってもよい。ポリマーと硬化性樹脂前駆体とが非相溶で相分離する場合に、ポリマーとして複数のポリマーを用いてもよい。複数のポリマーを用いる場合、少なくとも1つのポリマーが樹脂前駆体(又は硬化樹脂)に対して非相溶であればよく、他のポリマーは前記樹脂前駆体と相溶してもよい。
また、ポリマーと硬化性樹脂前駆体とは、互いに非相溶な2つのポリマーと、硬化性化合物(特に複数の硬化性官能基を有するモノマー又はオリゴマー)との組み合わせであってもよい。さらに、硬化後の耐擦傷性の観点から、前記非相溶なポリマーのうち一方のポリマー(特に両方のポリマー)が硬化反応に関与する官能基(前記硬化性樹脂前駆体の硬化に関与する官能基)を有するポリマーであってもよい。
ポリマーを互いに非相溶な複数のポリマーで構成して相分離する場合、硬化性樹脂前駆体は、非相溶な複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーと加工温度付近で互いに相溶する組合せで使用される。すなわち、互いに非相溶な複数のポリマーを、例えば、第1のポリマーと第2のポリマーとで構成する場合、硬化性樹脂前駆体は第1のポリマー及び第2のポリマーの少なくとも一方と相溶すればよく、好ましくは両方のポリマーと相溶してもよい。両方のポリマーに相溶する場合、第1のポリマー及び硬化性樹脂前駆体を主成分とした混合物と、第2のポリマー及び硬化性樹脂前駆体を主成分とした混合物との少なくとも二相に相分離する。
具体的には、複数のポリマーがセルロースエステル類と重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂との組み合わせであり、かつ硬化性樹脂前駆体が多官能(メタ)アクリレートである場合、ポリマー同士が非相溶で相分離するとともに、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂と多官能(メタ)アクリレートとの組み合わせも非相溶で相分離し、セルロースエステル類と多官能(メタ)アクリレートとが相溶であってもよい。
選択した複数のポリマー及び硬化性樹脂前駆体の相溶性が高い場合、溶媒を蒸発させるための乾燥過程でポリマー同士又はポリマーと前駆体とが有効に相分離せず、アンチニュートンリング層としての機能が低下する。複数のポリマーや前駆体の相分離性は、双方の成分に対する良溶媒を用いて均一溶液を調製し、溶媒を徐々に蒸発させる過程で、残存固形分が白濁するか否かを目視にて確認することにより簡便に判定できる。
さらに、ポリマーと硬化又は架橋樹脂との屈折率の差、複数のポリマー(第1のポリマーと第2のポリマー)との屈折率の差は、それぞれ、例えば0.001~0.2、好ましくは0.05~0.15程度であってもよい。なお、屈折率は、プリズムカップラー(メトリコン社製)を用いて、25℃、波長633nmで測定できる。
スピノーダル分解において、相分離の進行に伴って共連続相構造を形成し、さらに相分離が進行すると、連続相が自らの表面張力により非連続化し、液滴相構造(球状、真球状、円盤状や楕円体状などの独立相の海島構造)となる。従って、相分離の程度によって、共連続相構造と液滴相構造との中間的構造(前記共連続相から液滴相に移行する過程の相構造)も形成できる。アンチニュートンリング層の相分離構造は、海島構造(液滴相構造、又は一方の相が独立または孤立した相構造)、共連続相構造(又は網目構造)であってもよく、共連続相構造と液滴相構造とが混在した中間的構造であってもよい。これらの相分離構造により溶媒乾燥後にはアンチニュートンリング層の表面に微細な凹凸を形成できる。
前記相分離構造において、表面凹凸構造を形成し、かつ表面硬度を高める点からは、少なくとも島状ドメインを有する液滴相構造であるのが有利である。なお、ポリマーと前記前駆体(又は硬化樹脂)とで構成された相分離構造が海島構造である場合、ポリマーが海相を形成してもよいが、表面硬度の観点から、ポリマーが島状ドメインを形成するのが好ましい。なお、島状ドメインの形成により、乾燥後にはアンチニュートンリング層の表面に微細な凹凸を形成できる。本発明では、相分離した成分で凹凸構造が形成されているため、硬質の微粒子などを含有させて凹凸構造を形成した場合に比べて、表面の凹凸構造がなだらかな形状を有する構造であり、かつ凸部の脱落も抑制できる。従って、アンチニュートンリング層は、抵抗膜方式タッチパネルで重要となる打鍵耐久性に優れ、アンチニュートンリング層とITOなどの金属酸化物で形成された透明導電層とを備えた電極基板を繰り返し打鍵しても(例えば、数十万回以上打鍵しても)、透明導電層の割れや損傷を抑制できる。
さらに、前記相分離構造のドメイン間の距離は、不規則であってもよいが、通常、実質的に規則性又は周期性を有している。例えば、ドメイン間の平均距離(平均相間距離)は、例えば1~70μm(例えば1~40μm)、好ましくは2~50μm(例えば3~30μm)、さらに好ましくは5~20μm(特に10~20μm)程度であってもよい。なお、ドメイン間の平均距離(平均相間距離)は、透過型電子顕微鏡写真の観察により測定できる。
ポリマーの割合は、微細な凹凸構造を形成する点から、ポリマーと硬化性樹脂前駆体との総量に対して60重量%以下が好ましい。詳しくは、ポリマーと硬化性樹脂前駆体との割合(重量比)は、例えば1/99~60/40、好ましくは2/98~50/50(例えば5/95~40/60)程度であり、ニュートンリング防止フィルムをロールに巻き取るときのブロッキングを抑制できる点から、さらに好ましくは10/90~35/65(特に15/85~25/75)程度である。ポリマーの割合が多すぎると、凹凸構造の凸部が大きくなり過ぎるため、ギラツキが発生し易くなったり、ヘイズの上昇により白濁し易くなる上に、硬化性樹脂前駆体の割合が低下することにより機械的強度が低下する虞がある。
アンチニュートンリング層の厚み(平均厚み)は、例えば0.3~20μm程度、好ましくは1~15μm(例えば1~10μm)程度であってもよく、通常2~10μm(特に3~7μm)程度である。なお、アンチニュートンリング層単独でニュートンリング防止フィルムを構成する場合、アンチニュートンリング層の厚み(平均厚み)は、例えば1~100μm、好ましくは3~50μm程度の範囲から選択してもよい。
前記のように、ニュートンリング防止フィルムは、アンチニュートンリング層単独で構成してもよく、支持体と、この支持体上に形成されたアンチニュートンリング層とで構成してもよい。支持体としては、光透過性を有する支持体、例えば、合成樹脂フィルムなどの透明支持体が使用される。また、光透過性を有する支持体は、光学部材で利用される透明ポリマーフィルムで構成されていてもよい。
(透明支持体)
透明支持体(又は基材シート)としては、ガラス、セラミックスの他、樹脂シートが例示できる。透明支持体を構成する樹脂としては、前記アンチニュートンリング層と同様の樹脂が使用できる。好ましい透明支持体としては、透明ポリマーフィルムが挙げられる。透明ポリマーフィルムを構成する樹脂としては、例えば、セルロース誘導体[セルローストリアセテート(TAC)、セルロースジアセテートなどのセルロースアセテートなど]、ポリエステル系樹脂[ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアリレート系樹脂など]、ポリスルホン系樹脂[ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど]、ポリエーテルケトン系樹脂[ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトンなど]、ポリカーボネート系樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネートなど)、ポリオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、環状ポリオレフィン系樹脂[トパス(TOPAS)、アートン(ARTON)、ゼオネックス(ZEONEX)などの商品名で市販されている樹脂]、ハロゲン含有樹脂(ポリ塩化ビニリデンなど)、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂(ポリスチレンなど)、酢酸ビニル系又はビニルアルコール系樹脂(ポリビニルアルコールなど)が挙げられる。透明支持体は1軸又は2軸延伸されていてもよい。
光学的に等方性の透明支持体には、ガラス、未延伸又は延伸プラスチックシート又はフィルムが例示できる。このようなシート又はフィルムを構成する樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂(PET、PBTなど)、セルロースエステル類(セルロースジアセテート、セルローストリアセテートなどのセルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースアセテートC3-4アシレート)、特に、PETなどのポリエステル系樹脂が挙げられる。これらの支持体のうち、ニュートンリング防止フィルムを上部電極基板(指又はペンなどの押圧部材と接触する側の電極基板)に用いる場合は、可撓性が必要であるため、プラスチックシート又はフィルム(未延伸又は延伸プラスチックシート又はフィルム)を利用できる。
透明支持体は、通常、二次元的構造を有している。二次元的構造を有する支持体の平均厚みは、例えば5~2000μm、好ましくは15~1000μm、さらに好ましくは20~500μm程度である。
(ニュートンリング防止フィルムの特性)
本発明のニュートンリング防止フィルムは、表面に前記相分離構造に対応した微細な凹凸構造が形成されているため、タッチパネル(特に抵抗膜方式タッチパネル)におけるニュートンリングの発生を有効に予防又は抑制できる。さらに、前記ニュートンリング防止フィルムは、透過像の鮮明性も高いため、表示装置の表示部に対して、高精細デバイスにおいてもギラツキが抑制された鮮明な画像を表示でき、コントラストも向上できる。
さらに、前記のように、相分離構造において、ドメイン間の平均距離(平均相間距離)は実質的に規則性又は周期性を有している。そのため、ニュートンリング防止フィルムに入射して透過する光は、平均相間距離(又は表面凹凸構造の周期性)に対応したブラッグ反射により、直進透過光とは離れた特定角度に散乱光極大を示す。従って、直進透過光のプロファイルに対して表面凹凸による散乱光が悪影響を及ぼすことがなく、従来の微粒子分散型のアンチニュートンリング層とは異なり、ニュートンリングを抑制するだけでなく、表示装置の画像に対してギラツキも解消できる。
本発明のニュートンリング防止フィルムは、低ギラツキ性に優れており、有機ELディスプレイ上で測定した輝度分布の標準偏差(ギラツキ値)が7.5以下であり、例えば4.1~7、好ましくは4.3~6.5、さらに好ましくは4.5~6(特に4.8~5.5)程度である。本明細書及び特許請求の範囲では、輝度分布の標準偏差は、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
本発明のニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層は、微細な凹凸構造を有しており、具体的には、表面の算術平均表面粗さRaは30nm以下(例えば1~30nm)であり、好ましくは2~25nm(例えば3~20nm)、さらに好ましくは5~15nm(特に8~12nm)程度である。算術平均表面粗さRaが大きすぎると、光散乱性が強すぎて、高精細デバイスにおける低ギラツキ性が低下する虞がある。
本明細書及び特許請求の範囲では、算術平均表面粗さRaは、JIS B0601に準拠して、接触式表面粗さ計(東京精密(株)製「サーフコム(surfcom)570A」)を用いて測定できる。
本発明のニュートンリング防止フィルムの全光線透過率は90%以上であってもよく、例えば90~100%、好ましくは90.5~98%、さらに好ましくは91~95%(特に91~93%)程度である。全光線透過率が低すぎると、画像表示装置の視認部におけるコントラストが低下する虞がある。
本発明のニュートンリング防止フィルムのヘイズは3%以下であってもよく、例えば0.1~3%(例えば0.3~3%)、好ましくは0.4~2.5%(例えば0.5~2%)、さらに好ましくは0.8~1.8%(特に1~1.5%)程度である。本発明では、このような低いヘイズ値を有することにより、アンチニュートンリング性と高精細デバイスにおける低ギラツキ性とを両立できる。ヘイズが大きすぎると、高精細デバイスにおける低ギラツキ性が低下する虞がある。
本明細書及び特許請求の範囲では、全光線透過率、及びヘイズは、JIS K7136に準拠して、ヘイズメーター(日本電色工業(株)製、商品名「NDH-5000W」)を用いて測定できる。
本発明のニュートンリング防止フィルムの透過像鮮明度は、0.5mm幅の光学櫛を使用した場合、90%以上であってもよく、例えば90~l00%、好ましくは92~99%、さらに好ましくは93~98%(特に94~97%)程度である。透過像鮮明度が前記範囲にあると、直進透過光の散乱が少ないため、タッチパネルを高精細デバイスの上に配設した場合であっても、各々の画素からの散乱が少なくなり、ギラツキを防止でき、コントラストも向上できる。透過像鮮明度が低すぎると、高精細デバイスにおける低ギラツキ性が低下する虞がある。
透過像鮮明度とは、フィルムを透過した光のボケや歪みを定量化する尺度である。透過像鮮明度は、フィルムからの透過光を移動する光学櫛を通して測定し、光学櫛の明暗部の光量により値を算出する。すなわち、フィルムが透過光をぼやかす場合、光学櫛上に結像されるスリットの像は太くなるため、透過部での光量は100%以下となり、一方、不透過部では光が漏れるため0%以上となる。透過像鮮明度の値Cは光学櫛の透明部の透過光最大値Mと不透明部の透過光最小値mから次式により定義される。
C(%)=[(M-m)/(M+m)]×100
すなわち、Cの値が100%に近づく程、ニュートンリング防止フィルムによる像のボケが小さい[参考文献;須賀、三田村,塗装技術,1985年7月号]。
(ニュートンリング防止フィルムの製造方法)
本発明のニュートンリング防止フィルムは、前記ポリマーと硬化性樹脂前駆体と溶媒とを含む液相(又は液状組成物)を、前記溶媒の蒸発に伴うスピノーダル分解により相分離させて相分離構造を形成する工程(相分離工程)と、前記硬化性樹脂前駆体を硬化させ、少なくともアンチニュートンリング層を形成する工程(硬化工程)とを経ることによりを得ることができる。
前記相分離工程は、通常、前記ポリマーと硬化性樹脂前駆体と溶媒とを含む混合液(特に均一溶液などの液状組成物)を前記支持体に塗布又は流延する工程と、塗布層又は流延層から溶媒を蒸発させて規則的又は周期的な平均相間距離を有する相分離構造を形成する工程とで構成されており、前記前駆体を硬化させることによりニュートンリング防止フィルムを得ることができる。好ましい態様では、前記混合液として、前記熱可塑性樹脂と、光硬化性化合物と、光重合開始剤と、前記熱可塑性樹脂および光硬化性化合物を可溶な溶媒とを含む組成物が使用でき、スピノーダル分解により形成された相分離構造の光硬化性成分を光照射により硬化することによりアンチニュートンリング層が形成される。また、他の好ましい態様では、前記混合液として、前記互いに非相溶な複数のポリマーと、光硬化性化合物と、光重合開始剤と、溶媒とを含む組成物が使用でき、スピノーダル分解により形成された相分離構造の光硬化性成分を光照射により硬化することによりアンチニュートンリング層が形成される。
湿式スピノーダル分解において、溶媒は、前記ポリマー及び硬化性樹脂前駆体の種類及び溶解性に応じて選択でき、少なくとも固形分(複数のポリマー及び硬化性樹脂前駆体、反応開始剤、その他添加剤)を均一に溶解できる溶媒であればよい。そのような溶媒としては、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノール、1-メトキシ-2-プロパノールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)などが挙げられる。また、溶媒は混合溶媒であってもよい。
これらの溶媒のうち、メチルエチルケトンなどのケトン類を含むのが好ましく、ケトン類と、アルコール類(ブタノールなど)及び/又はセロソルブ類(1-メトキシ-2-プロパノールなど)との混合溶媒が特に好ましい。このような混合溶媒において、アルコール類及び/又はセロソルブ類(両者を含む場合、総量)の割合は、ケトン類100重量部に対して10~100重量部、好ましくは30~80重量部、さらに好ましくは40~60重量部程度である。このような混合溶媒がアルコール類とセロソルブ類とを含む場合、セロソルブ類の割合は、アルコール類100重量部に対して、例えば1~100重量部、好ましくは10~90重量部、さらに好ましくは30~80重量部程度である。本発明では、溶媒を適宜組み合わせることにより、スピノーダル分解による相分離を調整し、微細な凹凸形状を形成できる。
混合液中の溶質(ポリマー及び硬化性樹脂前駆体、反応開始剤、その他添加剤)の濃度は、相分離が生じる範囲及び流延性やコーティング性などを損なわない範囲で選択でき、例えば1~80重量%、好ましくは5~60重量%、さらに好ましくは15~50重量%(特に20~50重量%)程度である。溶質の割合が多すぎると、相分離が強くなり、突起の量が増えて散乱が強くなることによりヘイズが高くなるため、ギラツキが発生する虞があり、逆に少なすぎると、相分離によるアンチニュートンリング層に適した突起を形成できない虞がある。
混合液又は塗布液を透明支持体に塗布する場合、透明支持体の種類に応じて、透明支持体を溶解若しくは侵食又は膨潤しない溶媒を選択してもよい。例えば、透明支持体としてポリエステルフィルムを用いる場合、混合液又は塗布液の溶媒として、例えば、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、イソプロパノール、1-ブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、トルエンなどを用いると、フィルムの性質を損なうことなく、アンチニュートンリング層を形成できる。
塗布方法としては、慣用の方法、例えば、ロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、リバースコーター、バーコーター、コンマコーター、ディップ・スクイズコーター、ダイコーター、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、シルクスクリーンコーター法、ディップ法、スプレー法、スピナー法などが挙げられる。これらの方法のうち、バーコーター法やグラビアコーター法などが汎用される。なお、必要であれば、塗布液は複数回に亘り塗布してもよい。
前記混合液を流延又は塗布した後、溶媒の沸点よりも低い温度(例えば、溶媒の沸点よりも1~120℃、好ましくは5~50℃、特に10~50℃程度低い温度)で溶媒を蒸発させることにより、スピノーダル分解による相分離を誘起することができる。溶媒の蒸発は、通常、乾燥、例えば、溶媒の沸点に応じて、30~200℃、(例えば30~100℃)、好ましくは40~120℃、さらに好ましくは60~100℃(特に70~90℃)程度の温度で乾燥させることにより行うことができる。
このような溶媒の蒸発を伴うスピノーダル分解により、相分離構造のドメイン間の平均距離に規則性又は周期性を付与できる。そして、スピノーダル分解により形成された相分離構造は、硬化工程において、前駆体を硬化させることにより直ちに固定化できる。前駆体の硬化は、硬化性樹脂前駆体の種類に応じて、加熱、光照射など、あるいはこれらの方法の組合せにより行うことができる。加熱温度は、硬化物が前記相分離構造を有する限り、適当な範囲、例えば50~150℃程度から選択でき、前記相分離工程と同様の温度範囲から選択してもよい。
光照射は、光硬化性成分などの種類に応じて選択でき、通常、紫外線、電子線などが利用できる。汎用的な露光源は、通常、紫外線照射装置である。
光源としては、例えば、紫外線の場合は、Deep UV ランプ、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光源(ヘリウム-カドミウムレーザー、エキシマレーザーなどの光源)などを利用できる。照射光量(照射エネルギー)は、塗膜の厚みにより異なり、例えば10~10000mJ/cm、好ましくは20~5000mJ/cm、さらに好ましくは30~3000mJ/cm程度である。光照射は、必要であれば、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
[電極基板]
本発明の電極基板は、タッチパネル(特に抵抗膜方式タッチパネル)の電極基板であり、前記ニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層の上に透明導電層が形成されている。
透明導電層は、透明電極として利用されている慣用の透明導電層、例えば、酸化インジウム-酸化錫系複合酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、InO、SnO、ZnOなどの金属酸化物や、金、銀、白金、パラジウムなどの金属で構成された層(特に、ITO膜などの金属酸化物層)で構成されている。このような透明導電層は、慣用の方法、例えば、スパッタリング、蒸着、化学的気相成長法など(通常、スパッタリング)により形成できる。透明導電層の厚み(平均厚み)は、例えば0.01~0.05μm、好ましくは0.015~0.03μm、さらに好ましくは0.015~0.025μm程度である。本発明では、アンチニュートンリング層の凹凸構造を有する表面に、透明導電層を形成することにより、透明導電層を均一で規則的な凹凸構造とすることができ、透明導電層と両極の透明導電層間に含まれる空気層との界面反射光の干渉によるニュートンリングの発生を抑制できる。さらに、このような凹凸構造は、相分離により形成されているため、なだらかで且つ規則的な凹凸構造を有し、透明導電層がITOなどの金属酸化物で形成されていても、打鍵耐久性に優れる。
アンチニュートンリング層の上に形成される透明導電層は、タッチパネルの種類に応じて、通常、アナログ方式では面状に形成され、デジタル方式ではストライプ状に形成される。透明導電層を面状又はストライプ状に形成する方法としては、例えば、アンチニュートンリング層の全面に透明導電層を形成した後、エッチングにより面状又はストライプ状にパターン化する方法、予めパターン状に形成する方法などが挙げられる。
本発明の電極基板は、透明導電層が形成された面の反対面に、さらにハードコート層が形成されていてもよい。ハードコート層としては、慣用の透明樹脂層、例えば、前記硬化性樹脂前駆体の項で例示された光硬化性化合物で形成されたハードコート層の他、透明樹脂中に無機又は有機微粒子を含有する防眩性ハードコート層、アンチニュートンリング層と同様に透明樹脂を相分離させて得られる防眩性ハードコート層などが利用できる。ハードコート層の厚み(平均厚み)は、例えば0.5~30μm、好ましくは1~20μm、さらに好ましくは2~15μm程度である。
本発明の電極基板は、さらに他の光学要素(例えば、偏光板、位相差板、導光板などの光路内に配設される種々の光学要素)と組み合わせてもよい。すなわち、光学要素の少なくとも一方の光路面に前記電極基板を配設又は積層してもよい。例えば、前記位相差板の少なくとも一方の面に電極基板を積層してもよく、導光板の出射面に電極基板を配設又は積層してもよい。偏光板や位相差フィルムと組み合わされた電極基板は、反射防止機能を有するインナー型タッチパネルに好適に利用できる。
[タッチパネル]
本発明のタッチパネル(特に抵抗膜方式タッチパネル)は、前記電極基板を備えている。図1は、本発明のタッチパネルの一例を示す概略断面図である。このタッチパネル10は、上部電極基板11と下部電極基板13とがスペーサー12を介して積層されており、上部電極基板11の透明導電層11aと下部電極基板13の透明導電層13aとが対向し、液晶パネル20の上に配設されている。
上部電極基板11は、透明プラスチックフィルムで構成された透明基板11cの一方の面(パネル表側又は上部の面)にハードコート層11dが形成され、他方の面(パネル裏側又は下部の面)にアンチニュートンリング層11bが形成されている。アンチニュートンリング層11bの表面(パネル裏側又は下部の面)には前記透明導電層11aが形成されており、アンチニュートンリング層11bの表面が均一で規則的な凹凸構造を有するため、透明導電層11aの表面もアンチニュートンリング層11bの凹凸構造に追従した凹凸構造を有している。上部電極基板11は、指やペンなどの押圧部材によって押圧することにより、透明導電層11aが撓んで下部電極基板13の透明導電層13aと接触して導通し、位置検出が行われる。本発明では、上部電極基板11の透明導電層11aの表面がアンチニュートンリング層11bに追随して均一な凹凸構造を有しているため、上部電極基板11を押圧しても、上部電極基板11とスペーサー12によって形成された空間(空気層)との界面反射光の干渉によるニュートンリングの発生を抑制できる。
スペーサー12は、透明樹脂で構成されており、タッチパネルの非押圧時に上部電極基板11と下部電極基板13とを非接触状態に保持するため、透明導電層11a及び13aの表面でパターン化された点状又はドット状に形成されている。このようなスペーサー12は、通常、硬化性樹脂前駆体の項で例示された光硬化性化合物などを用いて光照射に対するマスクを利用したパターニングにより形成される。スペーサーは形成しなくてもよく、形成する場合には、例えば、隣接するスペーサー同士の間隔を、例えば、0.1~20mm(特に1~10mm)程度に調整してもよい。スペーサーの形状は、特に限定されず、円柱状、四角柱状、球状などであってもよい。スペーサーの高さは、例えば、1~100μm程度であり、通常、3~50μm(特に5~20μm)程度である。スペーサーの平均径は、例えば、1~100μm程度であり、通常、10~80μm(特に20~50μm)程度である。
下部電極基板13は、前記スペーサー12を介在させて、上部電極基板11の下部に配設されており、ガラスで構成された透明基板13cの一方の面(パネル表側又は上部の面)に、透明導電層13aが形成され、他方の面(パネル裏側又は下部の面)にハードコート層13dが形成されている。図1の例では、下部電極基板13の透明導電層13aの表面は平滑であるが、上部電極基板11と同様に、アンチニュートンリング層を形成し、表面に凹凸構造を形成してもよい。上部電極基板11及び下部電極基板13の双方にアンチニュートンリング層を形成することにより、アンチニュートンリング効果を向上できる。一方、上部電極基板11に凹凸構造を形成することなく、下部電極基板13にアンチニュートンリング層を形成してもよい。アンチニュートンリング効果とタッチパネルの下部に配設する表示装置の視認性とを両立できる点からは、一方の電極基板(特に上部電極基板)にアンチニュートンリング層を形成するのが好ましい。透明基板13cは、上部電極基板の透明基板11cとは異なり、可撓性は必要ないため、ガラス基板などの非可撓性材料であってもよいが、透明基板11cと同様の可撓性を有する透明プラスチックフィルムであってもよい。
このような上下電極基板を備えたタッチパネル10は、液晶表示(LCD)装置である液晶パネル20の上に配設されている。本発明では、前記アンチニュートンリング層11bは、透過光を等方的に透過して散乱させながら、特定の角度範囲での光散乱強度を向上できるため、ニュートンリングの防止だけでなく、液晶パネル20の視認性をも向上できる。具体的には、液晶パネルの表示部におけるギラツキを抑制できるとともに、透過像の鮮明性に優れ、表示面での文字ボケを抑制できる。
なお、液晶表示装置は、外部光を利用して、液晶セルを備えた表示ユニットを照明する反射型液晶表示装置であってもよく、表示ユニットを照明するためのバックライトユニットを備えた透過型液晶表示装置であってもよい。前記反射型液晶表示装置では、外部からの入射光を、表示ユニットを介して取り込み、表示ユニットを透過した透過光を反射部材により反射して表示ユニットを照明できる。反射型液晶表示装置では、前記反射部材から前方の光路内に、偏光板とニュートンリング防止フィルムとを組み合わせたタッチパネルを配設してもよい。
透過型液晶表示装置において、バックライトユニットは、光源(冷陰極管などの管状光源,発光ダイオードなどの点状光源など)からの光を一方の側部から入射させて前面の出射面から出射させるための導光板(例えば、断面楔形状の導光板)を備えていてもよい。また、必要であれば、導光板の前面側にはプリズムシートを配設してもよい。
タッチパネルの下部に配設する表示装置は、液晶表示装置に限定されず、プラズマディスプレイ装置、有機又は無機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置などの表示装置(特に、高精細のLCD及び有機ELディスプレイ)であってもよい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。実施例及び比較例で用いた原料は以下の通りであり、実施例及び比較例で得られたニュートンリング防止フィルムを以下の項目で評価した。
[原料]
側鎖に重合性基を有するアクリル樹脂(ACAZ322M):(メタ)アクリル酸-(メタ)アクリル酸エステル共重合体のカルボキシル基の一部に、3,4-エポキシシクロヘキセニルメチルアクリレートを付加させた化合物;(株)ダイセル製、商品名「サイクロマーP(ACA)Z322M」、固形分40重量%、溶剤:1-メトキシ-2-プロパノール(MMPG)(沸点119℃)
セルロースアセテートプロピオネート(CAP):アセチル化度=2.5%、プロピオニル化度=46%、ポリスチレン換算数平均分子量75,000;イーストマン社製、商品名「CAP-482-20」
六官能アクリル系UV硬化モノマー(DPHA):ダイセル・オルネクス(株)製、商品名「DPHA」)
三官能アクリル系UV硬化モノマー(PETRA):ダイセル・オルネクス(株)製、商品名「PETRA」
フッ素含有UV硬化性化合物(Polyfox3320):Omnova Solution社製、商品名「Polyfox3320」
光開始剤A(Irg184):BASFジャパン(株)製、商品名「イルガキュア184」
光開始剤B(Irg907):BASFジャパン(株)製、商品名「イルガキュア907」
ハードコート液:サンノプコ(株)製、商品名「ノプコキュアSHC-017R」
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:三菱ケミカル(株)製、商品名「O321E188」、厚み188μm。
[ヘイズ、全光線透過率及び平行光線透過率]
ヘイズメーター(日本電色(株)製、商品名「NDH-5000W」)を用いて、JIS K7136に準拠して測定した。なお、ヘイズの測定は、凹凸構造を有する表面が受光器側となるように配置して測定した。
[透過像鮮明度]
ニュートンリング防止フィルムの写像鮮明度を、写像測定器(スガ試験機(株)製、商品名「ICM-1T」)を用いて、光学櫛(櫛歯の幅=0.5mm)で、JIS K7105に基づいて測定した。
[表面粗さRa]
JIS B0601に準拠して、接触式表面粗さ計(東京精密(株)製「サーフコム570A)を用いて、走査範囲3mm、走査回数2回の条件で、算術平均表面粗さ(Ra)を測定した。
[アンチニュートンリング(ANR)性]
ニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層の上に酸化インジウム-酸化錫系複合酸化物(ITO)をスパッタリングすることにより透明導電層を形成し、上部電極基板とした。このITO処理による透明導電層の厚みは0.02μmであった。更に、基板としてガラス基板を用い、同様のITO処理を行って透明導電層を設けることにより、下部電極基板を作製した。下部電極基板の透明導電層の上に、光硬化性アクリル樹脂(デュポン(株)製「リストン」)を塗布して層を設け、パターニングして紫外線露光することによりスペーサーを形成した。このスペーサーは、高さ9μm、直径30μmの円柱で、スペーサー間隔は3mmとした。このようにして作製した上部電極基板と下部電極基板とを透明電極層が対向するように配置することにより、タッチパネルを構成した。上部電極基板と下部電極基板との間の間隔はスペーサーの高さに相当する。タッチパネルの上部電極基板を26g/cmの圧力でペン先によって押圧し、ニュートンリングの発生状況を目視にて確認し、以下の基準で判定した。
○:ニュートンリングの発生がないか、あったとしても、気にならない程度であった
△:ニュートンリングが若干発生した
×:ニュートンリングが発生した。
[ディスプレイの輝度分布の標準偏差(ギラツキ値)]
表示装置としてスマートフォン(三星電子(株)製「Galaxy SII」)を用い、そのディスプレイの表面に、各サンプルのニュートンリング防止フィルムを光学糊により貼り付けた。なお、このスマートフォンのディスプレイの解像度は217ppiとなる。そして、ギラツキ検査機(コマツNTC(株)製)を用い、各サンプルのニュートンリング防止フィルムを介して、ディスプレイの輝度分布の標準偏差(ギラツキ値)を測定し、以下の基準でギラツキを評価した。なお、ニュートンリング防止フィルムを貼り付けていないディスプレイの輝度分布の標準偏差(ギラツキ値)をブランクとした。
〇:ブランクのギラツキ値との差が2未満
×:ブランクのギラツキ値との差が2以上。
実施例1
側鎖に重合性不飽和基を有するアクリル樹脂4.0重量部、セルロースアセテートプロピオネート0.2重量部、六官能アクリル系UV硬化モノマー20.7重量部、三官能アクリル系UV硬化モノマー13.8重量部、後述する配合量のフッ素含有UV硬化性化合物、光開始剤A、光開始剤Bを、メチルエチルケトン(MEK)(沸点80℃)37.0重量部、1-ブタノール(1-BuOH)(沸点113℃)12.5重量部、及び1-メトキシ-2-プロパノール(MMPG)(沸点119℃)10.1重量部の混合溶媒に溶解した。この溶液を、ワイヤーバー♯18を用いてPETフィルム上に流延した後、80℃のオーブン内で60秒間放置し、溶媒を蒸発させて厚み約7μmの塗膜(アンチニュートンリング層)を形成した。なお、フッ素含有UV硬化性化合物、光開始剤A及び光開始剤Bの割合は、それぞれアンチニュートンリング層中0.5重量%、0.7重量%及び0.4重量%である。その後、コートフィルムを紫外線照射装置(ウシオ電機(株)製、高圧水銀ランプ、紫外線照射量:800mJ/cm)に通して、紫外線硬化処理を行い、ハードコート性及び表面凹凸構造を有する層(アンチニュートンリング層)を形成した。さらに、アンチニュートンリング層が形成されていない面に、ハードコート液を、ワイヤーバー♯10を用いて流延した後、80℃のオーブン内で60秒間放置し、溶媒を蒸発させてハードコート層を形成し、試験用ニュートンリング防止フィルムを得た。
実施例2及び3
原料及び溶媒の組成を表1に示す組成に変更する以外は実施例1と同様にしてニュートンリング防止フィルムを得た。
比較例1
原料及び溶媒の組成を表1に示す組成に変更し、アンチニュートンリング層を形成するためのワイヤーバーを♯28に変更し、かつ乾燥条件を50℃、30秒間に変更する以外は実施例1と同様にして厚み約12μmのアンチニュートンリング層を有するニュートンリング防止フィルムを得た。
比較例2
原料及び溶媒の組成を表1に示す組成に変更し、かつ乾燥条件を60℃、60秒間に変更する以外は実施例1と同様にして厚み約8μmのアンチニュートンリング層を有するニュートンリング防止フィルムを得た。
実施例及び比較例で得られたニュートンリング防止フィルムの評価結果を表2に示す。
Figure 0007008127000001
なお、表1中の数値について、光開始剤及びフッ素含有UV硬化性化合物は「アンチニュートンリング層中の重量%」であり、他の成分は「重量部」である。
Figure 0007008127000002
表2の結果から明らかなように、実施例のニュートンリング防止フィルムでは、アンチニュートンリング性と低ギラツキ性とを両立できるのに対して、比較例のニュートンリング防止フィルムではギラツキが強い。実施例3及び比較例1~2で得られたニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層表面のレーザー顕微鏡写真(10倍)を、それぞれ、図2~4に示す。これらの図から明らかなように、実施例では、比較例に比べて、アンチニュートンリング層の表面に微細な凹凸構造が形成されている。
本発明のニュートンリング防止フィルムは、カーナビゲーション用ディスプレイ、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピューター(PC)、タブレットPC、テレビ、遊技機器、モバイル機器、時計、電卓などの電気・電子又は精密機器の表示部において、表示装置(液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置、有機又は無機EL表示装置など)と組み合わせて用いられるタッチパネル(特に抵抗膜方式タッチパネル)に利用でき、なかでも、アンチニュートンリング性と低ギラツキ性とを両立できる点から、高精細のLCD及び有機ELディスプレイに好適である。
10…タッチパネル
11…上部電極基板
12…スペーサー
13…下部電極基板
11a,13a…透明導電層
11b…アンチニュートンリング層
11c,13c…透明基板
11d,13d…ハードコート層
20…液晶パネル

Claims (12)

  1. 1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化した硬化性樹脂前駆体とを含むアンチニュートンリング層を含むフィルムであって、0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した透過像鮮明度が92%以上であり、前記アンチニュートンリング層が相分離構造を有し、かつ前記アンチニュートンリング層表面の算術平均表面粗さRaが3~15nmであるニュートンリング防止フィルム。
  2. 平行光線透過率が90%以上である請求項1記載のニュートンリング防止フィルム。
  3. ヘイズが3%以下である請求項1又は2記載のニュートンリング防止フィルム。
  4. アンチニュートンリング層が、ポリマーと硬化性樹脂前駆体とを1/99~60/40(重量比)の割合で含む請求項1~3のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルム。
  5. 複数のポリマーが、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂とセルロースエステル類とを含み、重合性基を有する(メタ)アクリル系樹脂とセルロースエステル類との重量割合が、前者/後者=80/20~99/1である請求項1~4のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルム。
  6. 硬化性樹脂前駆体が、3以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能硬化性化合物及びフッ素含有硬化性化合物を含み、前記フッ素含有硬化性化合物の割合が、アンチニュートンリング層中0.05~1.5重量%である請求項1~5のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルム。
  7. 粒子を含まない請求項1~6のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルム。
  8. アンチニュートンリング層と透明支持体とを含む請求項1~7のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルム。
  9. 1又は複数のポリマーと1又は複数の硬化性樹脂前駆体と溶媒とを含む液相を、前記溶媒の蒸発に伴うスピノーダル分解により相分離させて相分離構造を形成し、前記硬化性樹脂前駆体を硬化させてアンチニュートンリング層を形成する請求項1~8のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルムの製造方法。
  10. 請求項1~8のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルムと、このニュートンリング防止フィルムのアンチニュートンリング層の上に透明導電層とを備えた抵抗膜方式タッチパネルの電極基板。
  11. 請求項10記載の電極基板を備えた抵抗膜方式タッチパネル。
  12. 請求項1~8のいずれかに記載のニュートンリング防止フィルムを用いて抵抗膜方式タッチパネルにおけるニュートンリングの発生を防止する方法。
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