JP7326702B2 - 防汚膜付き透明基板および静電容量型インセルタッチパネル式液晶表示装置 - Google Patents
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Description
[1]透明基板と、前記透明基板の一方の主面上に、最表層として設けられた防汚膜とを有し、前記防汚膜の表面形状は算術平均粗さRaが0.01μm以上の凹凸形状であり、かつ前記防汚膜の表面で測定される表面抵抗率は1.0×109~1.0×1013Ω/□である、防汚膜付き透明基板。
[防汚膜付き透明基板]
実施形態の防汚膜付き透明基板は、透明基板と、前記透明基板の一方の主面上に、最表層として設けられた防汚膜とを有し、以下の(1)および(2)の特性を有する。
(1)防汚膜の表面形状は算術平均粗さRaが0.01μm以上の凹凸形状である。
(2)防汚膜の表面で測定される表面抵抗率が、1.0×109~1.0×1013Ω/□である。
防汚膜付き透明基板は、防汚膜の表面において、水の接触角が90度以上、かつ、オレイン酸の接触角が70度以上であることが好ましい。接触角は、接触角計(例えば、協和界面科学社製、DM-701)を用い、20±10℃の範囲内の条件下、1μLの液滴で測定する。防汚膜の表面における異なる5ヶ所で測定を行い、その平均値を算出し、その値を防汚膜の表面の接触角とする。
防汚膜付き透明基板は、防汚膜の表面において測定される粗さ曲線のスキューネスRskが-1.5~1.5であることが好ましく、-1.0~1.0がより好ましい。ここで、粗さ曲線のスキューネスRskは、二乗平均平方根高さ(Zq)の三乗によって無次元化した基準長さにおける高さZ(x)の三乗平均を表し、凹凸形状の平均線に対する偏りを表わす指標である。粗さ曲線のスキューネスRskの値がプラス(Rsk>0)であれば、凹凸形状が凹側に偏って突形状が鋭くなり、マイナス(Rsk<0)であれば、凹凸形状が凸側に偏って突形状が鈍くなる傾向である。なお、粗さ曲線の突形状が鈍い方が、鋭いものよりもヘイズは低くなる。
防汚膜付き透明基板のヘイズは、0.1~15.0%が好ましく、0.2~10.0%がより好ましく、0.5~5.0%が特に好ましい。ヘイズが上記範囲の下限値以上であれば、防眩性がより優れる。ヘイズが上記範囲の上限値以下であれば、画像表示装置の表示面に配置されたときに画像の視認性を損ないにくい。
防汚膜付き透明基板において防汚膜の表面で測定される光沢は、60゜鏡面光沢度(%)(Gloss)が、140%以下であることが好ましく、135%以下がより好ましく、130%以下がさらに好ましい。凹凸形状を有する表面における60゜鏡面光沢度は、防眩効果の指標である。60゜鏡面光沢度が上記の上限値以下であれば、十分な防眩効果が発揮される。
防汚膜付き透明基板の防汚膜表面における防眩性指標値(Diffusion)は、0.1以上であることが好ましく、0.2以上であることがより好ましい。防汚膜表面の防眩性指標値は、0.1以上であることで、画像表示装置に用いた場合に、優れた防眩性を発揮する。
防眩性指標値={(全反射光の輝度-45゜反射光の輝度)/(全反射光の輝度)} …式(I)
防汚膜付き透明基板の防汚膜表面におけるぎらつき指標値(Sparkle)は、90以下であることが好ましい。ぎらつき指標値は、液晶ディスプレイの表示面の上に防汚膜付き透明基板を防汚膜表面が上になるように置き、アイシステム社製、アイスケールISC-Aを用いて測定することができる。ぎらつき指標値は、値の大きいほどぎらつきの大きいことを表わす。
図1は、実施形態に係る防汚膜付き透明基板(A)の一例の断面を模式的に示す図である。図2は、図1に示す防汚膜付き透明基板の拡大した断面図を示す。図1に示す防汚膜付き透明基板10Aは、透明基板1と、透明基板1上に設けられた、導電性を有する導電性防眩層3Aと、導電性防眩層3A上に設けられた防汚膜2を有する。防汚膜2は、透明基板1の一方の主面Sa上の最表層を構成する。
透明基板1は、少なくとも可視光を透過する透明な材料からなり、互いに対向する2つの主面Sa、Sbを有する板状体であれば、特に限定されない。透明基板1を構成する材料としては、例えば、ガラス、樹脂、またはそれらの組み合わせ(複合材料、積層材料等)が挙げられる。ガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、リン酸系ガラス、無アルカリガラス等が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリメタクリル酸メチル等が挙げられる。
導電性防眩層3Aは、導電性を有するとともに、導電性防眩層3Aの防汚膜2側の主面3Asは入射光を乱反射させる構成である。
「シリカ前駆体」とは、シロキサン結合等によりシリカを主成分とするマトリックスを形成し得る物質を意味する。シリカ前駆体(a)としては、適宜公知のアルコキシシラン等のシラン化合物やその加水分解縮合物等を使用可能である。シリカ前駆体(a)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電剤(b)としては、第4級アンモニウム塩、リチウム塩等のイオン伝導型導電剤、金属微粒子、金属酸化物微粒子、カーボンナノチューブ、コーティング微粒子、ポリエチレンジオキシチオフェン系粒子等の電子伝導型導電剤が挙げられ、湿度による影響を受けにくい電子伝導型の導電剤が好適に使用される。また、電子伝導型導電剤の中でも、長期保管、耐熱性、耐湿熱性、耐光性が良好である、という観点から金属酸化物微粒子が好ましい。電子伝導型導電剤を、以下、「導電性微粒子(b1)」という。
液状媒体(c)は、シリカ前駆体(a)を溶解または分散するものであり、導電性微粒子(b1)やその他の粒子(d)を分散するものが好ましく用いられる。液状媒体(c)は、シリカ前駆体(a)を溶解または分散する溶媒または分散媒としての機能と、導電性微粒子(b1)やその他の粒子(d)を分散する分散媒としての機能の両方を有するものであってもよい。
導電性防眩層3Aを形成するための液状組成物(X1)は、必要に応じて、その他の粒子(d)を含有してもよい。液状組成物(X1)がその他の粒子(d)を含有することで、得られる導電性防眩層3Aの表面形状を、上記特徴を有する凹凸形状としやすい。
液状組成物(X1)は、上記各成分以外に、シリカ前駆体(a)を除くその他のバインダ(f)(以下、「その他のバインダ(f)」。)、添加剤(g)等を含有してもよい。その他のバインダ(f)としては、液体媒体(c)に溶解または分散する無機物や樹脂等が挙げられる。無機物としては、例えば、シリカ以外の金属酸化物、例えば、チタニア、ジルコニア等の前駆体が挙げられる。樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。
(1)液状組成物(X1)の調製および塗布
液状組成物(X1)は、上記各成分を混合することによって調製できる。液状組成物(X1)の塗布温度における粘度(以下、「液粘度」ともいう。)は、0.003Pa・s以下であることが好ましく、0.001~0.003Pa・sが特に好ましい。液粘度が上記の上限値以下であれば、液状組成物(X1)を噴霧したときに形成される液滴がより微細になり、所望の表面形状の導電性防眩層3Aが形成されやすい。液粘度が上記の下限値以上であれば、導電性防眩層3Aの表面凹凸形状が均一となる。液状組成物(X1)の粘度は、B型粘度計により測定される値である。
次いで、透明基板1の主面Sa上に形成された、液状組成物(X1)の塗膜を焼成する。これにより、塗膜中の液状媒体(c)等の揮発成分が揮発して除去され、また、塗膜中のシリカ前駆体(a)のシリカへの転化が進行する(例えば、シリカ前駆体(a)が、ケイ素原子に結合した加水分解性基を有するシラン化合物である場合に、加水分解性基がほぼ分解し、加水分解物の縮合が進行する)とともに膜が緻密化して、導電性防眩層3Aが形成される。
防汚膜2は、防汚膜付き透明基板10Aの一方の最表層に位置する撥水撥油性を有する層である。防汚膜2は、導電性防眩層3Aの主面3As上に形成され、主面3Asの形状に追従した表面2sを有する。防汚膜2の表面2sで測定される、算術平均粗さRaは、0.01μm以上であり、表面抵抗率は1.0×109~1.0×1013Ω/□である。防汚膜2の表面2sにおける、算術平均粗さRa、表面抵抗率、および表面形状を示す各種指標の好ましい値は上記のとおりである。
防汚膜付き透明基板(B)について、透明基板、導電層、防眩層、防汚膜の順に積層された例を、図3を参照して、透明基板、防眩層、導電層、防汚膜の順に積層された例を、図4を参照して以下に説明する。
図5は、実施形態に係る防汚膜付き透明基板(C)の一例の拡大した断面を模式的に示す図である。図5に示す防汚膜付き透明基板10Cは、透明基板1Cと、透明基板1C上に設けられた、導電層4Cと、導電層4C上に設けられた防汚膜2を有する。防汚膜2は、透明基板1Cの一方の主面Sa上の最表層を構成する。透明基板1Cの防汚膜2側の主面Saは入射光を乱反射させる構成である。防汚膜付き透明基板10Cの各構成要素について以下に説明する。
実施形態の静電容量型インセルタッチパネル式液晶表示装置について、図7に示す一例の断面模式図を参照しながら説明する。
(表面特性)
防汚膜付き透明基板における防汚膜の表面抵抗値率(Ω/□)、60°鏡面光沢度(Gloss)、防眩性指標値(Diffusion)を上記の方法で測定した。また、防汚膜付き透明基板における防汚膜の粗さ曲線のスキューネスRsk、算術平均粗さRa、粗さ曲線の要素の平均長さRsmを、それぞれ上記の方法で測定した。
防汚膜付き透明基板のヘイズ(%)は、ヘイズメーター(村上色彩研究所社製HR-100型)を用いて、JIS K7136:2000に規定されている方法に従って測定した。
防膜付き基板を、静電容量型インセルタッチパネル式の液晶表示素子上に、防汚膜の形成された主面(凹凸を有する表面)が上になるように透明粘着剤を用いて固定した。電源をONにして、防膜付き基板の表面を指でタッチした際の白濁とタッチ感度を以下の評価基準で評価した。さらに、白濁とタッチ感度の評価結果から、総合評価を行った。
◎;ディスプレイが白濁しない。
○;ディスプレイの白濁が僅かにある(実用に影響しない)。
×;ディスプレイの白濁が目立つ。
◎;タッチ操作した際の応答速度が早い。
○;タッチ操作した際の応答速度がやや遅い(実用に影響しない)。
×;タッチ操作した際の応答速度が遅い。
◎;白濁、タッチ感度がいずれも◎である。
○;白濁、タッチ感度の一方が○であり、他方が◎である。
×;白濁、タッチ感度のいずれか一方、または両方の評価が×である。
(1)防眩層または導電性防眩層形成用
(シリカ前駆体)
シリカ前駆体(a)として、テトラエトキシシラン(以下、「TEOS」という。)およびプロピルトリメトキシシラン(以下、「PTMOS」という。)(いずれも信越シリコーン社製)を用いた。
鱗片状粒子分散液としてSLV液(AGCエスアイテック社製、サンラブリーLFS HN150を解砕し、水に分散させた鱗片状シリカ粒子の分散液)を用いた。SLV液中の鱗片状シリカ粒子の平均粒子径:175nm、平均アスペクト比(平均粒子径/平均厚み):80、鱗片状シリカ粒子濃度5質量%である。
導電性微粒子分散液としてはV-3561(日揮触媒化成製、平均粒子径:数~20nmのアンチモンドープ酸化スズの球状微粒子を約20質量%含むエタノールを主溶剤とする分散液)またはV-4564(日揮触媒化成製、平均粒子径:数~20nmの酸化アンチモンの球状微粒子を約40質量%含む1-メトキシ-2-プロパノールを主溶剤とする分散液)を用いた。
液状媒体として、ソルミックス(登録商標)AP-11(日本アルコール販売社製;エタノール85質量%、イソプロピルアルコール10質量%、メタノール5質量%の混合溶媒。以下、「AP-11」という。)、ジアセトンアルコール(DAA)およびプロピレングリコール(PG)を用いた。
(2)導電層形成用
上記導電性微粒子分散液および液状媒体を材料として用いた。
(3)防汚膜形成用
(含フッ素有機ケイ素化合物)
含フッ素有機ケイ素化合物としてAflud(登録商標) S-550(旭硝子社製)を用いた。
(液状媒体)
フッ素系溶剤として、アサヒクリンAC-6000(商品名;旭硝子社製、以下「AC-6000」という。)を用いた。
防汚膜付き透明基板(A)に相当する例として、以下の方法で図2の防汚膜付き透明基板10Aと同様の積層構成の例8~19、21、22の防汚膜付き透明基板(I)を作製した。比較例として、同様の方法で、導電性防眩層のかわりに防眩層または本発明の条件に合わない導電性防眩層を有する例1~7、20の防汚膜付き透明基板(Icf)を作製した。
AP-11、アルコキシシラン、濃度60質量%の硝酸水溶液、導電性微粒子分散液、SLV液を表1の例4~19に示す量用いて導電性防眩層形成用液状組成物の前駆体液を作製した。このとき、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、AP-11に、アルコキシシラン、導電性微粒子分散液、SLV液を添加し、25℃にて30分間混合した。この混合液に、濃度60質量%の硝酸水溶液を、表1の例4~19に示す量、それぞれ滴下し、さらに、60℃で60分間混合して、導電性防眩層形成用液状組成物の前駆体液を得た。得られた前駆体液100gを、表1の例4~19に示す希釈溶媒で希釈することで導電性防眩層形成用液状組成物を得た。
AP-11、アルコキシシラン、濃度10質量%の硝酸水溶液、導電性微粒子分散液、水を表1の例20~22に示す量用いて導電性防眩層形成用液状組成物の前駆体液を作製した。このとき、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、AP-11の一部に、アルコキシシランを添加し、25℃にて30分間混合した。この混合液に、濃度10質量%の硝酸水溶液を、表1に示す量、それぞれ滴下し、25℃で60分間混合した。さらに、この混合液にAP-11の残部、導電性微粒子分散液を添加し、25℃で15分間混合することで、導電性防眩層形成用液状組成物の前駆体液を得た。得られた前駆体液を、表1の例20~22に示す希釈溶媒で希釈することで導電性防眩層形成用液状組成物を得た。
AP-11、アルコキシシラン、濃度60質量%の硝酸水溶液、SLV液を表1の例1~3に示す量用いて防眩層形成用液状組成物の前駆体液を作製した。このとき、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、AP-11に、アルコキシシラン、SLV液を添加し、25℃にて30分間混合した。この混合液に、濃度60質量%の硝酸水溶液を、表1の例1~3に示す量、それぞれ滴下し、さらに、60℃で60分間混合して、防眩層形成用液状組成物の前駆体液を得た。得られた前駆体液100gを、表1の例1~3に示す希釈溶媒で希釈することで防眩層形成用液状組成物を得た。
AC-6000に、Aflud S-550が0.1質量%となるように添加し、よく撹拌混合することで防汚膜形成用組成物を得た。
上記で得られた導電性防眩層形成用液状組成物または防眩層形成用液状組成物を、静電塗装装置(液体静電コーター、旭サナック社製)によって、洗浄、乾燥後のガラス基板(フロート法で成形したソーダライムガラス、厚さ;1mm)上に塗布して塗膜を形成した。静電塗装装置の静電塗装ガンとしては、回転霧化式静電自動ガン(旭サナック社製、サンベル、ESA120、カップ径70mm)を用いた。
防汚膜付き透明基板(B)に相当する例として、以下の方法で図3の防汚膜付き透明基板10Baと同様の積層構成の例25~40、43~45の防汚膜付き透明基板(II)を作製した。比較例として、同様の方法で、本発明の条件に合わない導電層を有する例23、24、41、42の防汚膜付き透明基板(IIcf)を作製した。
導電性微粒子分散液V-4564またはV-3561、TEOS、水、硝酸60%水溶液を、AP-11を用いて、表3の例23~42の導電層形成用組成物の前駆体液の質量になるように混合し、室温25℃で一時間撹拌後、5℃で24時間静置した。次に、希釈溶媒と前駆体液を表3の質量になるように混合し、導電層形成用組成物を得た。
導電性微粒子分散液V-4564またはV-3561、TEOS、水、硝酸10%水溶液を、AP-11を用いて、表3の例43~45の導電層形成用組成物の前駆体液の質量になるように混合し、60℃で一時間撹拌後、5℃で24時間静置した。次に、希釈溶媒と前駆体液を表3の質量になるように混合し、導電層形成用組成物を得た。
表1の例1、例2または例20に示すのと同様の各成分を用いて同様の方法で防眩層形成用液状組成物または導電性防眩層形成用液状組成物を作製した。
上記導電層形成用組成物を静電塗装装置(液体静電コーター、旭サナック社製)によって、洗浄、乾燥後のガラス基板(フロート法で成形したソーダライムガラス、厚さ;1mm)上に表3に示す所定回数塗布して塗膜を形成した。静電塗装装置の静電塗装ガンとしては、回転霧化式静電自動ガン(旭サナック社製、サンベル、ESA120、カップ径70mm)を用いた。
1…透明基板、2…防汚膜、3A…導電性防眩層、3B…防眩層、4A,4B,4C…導電層、5…印刷層。
100…静電容量型インセルタッチパネル式液晶表示装置
20…静電容量型インセルタッチパネル式液晶表示素子、11…透明粘着層
Claims (8)
- 透明基板と、
前記透明基板の一方の主面上に、最表層として設けられた防汚膜とを有し、
前記防汚膜の表面形状は算術平均粗さRaが0.01μm以上0.14μm以下の凹凸形状であり、前記防汚膜の表面の粗さ曲線のスキューネスRskが0.31~1.5であり、かつ
前記防汚膜の表面で測定される表面抵抗率は2.6×10 10 ~1.0×1013Ω/□である、防汚膜付き透明基板。 - 前記透明基板と前記防汚膜の間に、導電性を有する導電性防眩層を有し、前記導電性防眩層の前記防汚膜側の主面は入射光を乱反射させる構成である請求項1記載の防汚膜付き透明基板。
- 前記透明基板と前記防汚膜の間に、導電層および防眩層を有し、前記防眩層の前記防汚膜側の主面は入射光を乱反射させる構成である請求項1記載の防汚膜付き透明基板。
- 前記透明基板側から、前記防眩層および前記導電層の順に設けられ、前記導電層と前記防汚膜の間に密着層を有する請求項3記載の防汚膜付き透明基板。
- 前記透明基板と前記防汚膜の間に導電層を有するとともに、前記透明基板の前記防汚膜側の主面は入射光を乱反射させる構成である、請求項1記載の防汚膜付き透明基板。
- 前記導電層と前記防汚膜の間に密着層を有する請求項5記載の防汚膜付き透明基板。
- 前記透明基板がガラス基板である請求項1~6のいずれか1項記載の防汚膜付き透明基板。
- 静電容量型インセルタッチパネル式の液晶表示素子と、防汚膜付き透明基板とを有し、
前記防汚膜付き透明基板は、透明基板と、前記透明基板の一方の主面上に、最表層として設けられた防汚膜とを有し、前記防汚膜の表面形状は算術平均粗さRaが0.01μm以上0.14μm以下の凹凸形状であり、前記防汚膜の表面の粗さ曲線のスキューネスRskが0.31~1.5であり、前記防汚膜の表面で測定される表面抵抗率は2.6×10 10 ~1.0×1013Ω/□であって、かつ、前記液晶表示素子の視認側に、前記透明基板が前記液晶表示素子側に位置するように設けられる、
静電容量型インセルタッチパネル式液晶表示装置。
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