JP7476803B2 - 反射防止フィルム、及び、反射防止フィルムを有する積層体フィルム - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08J7/04—Coating
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09D135/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least another carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2369/00—Characterised by the use of polycarbonates; Derivatives of polycarbonates
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2435/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a carboxyl radical, and containing at least one other carboxyl radical in the molecule, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2435/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of esters
Landscapes
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Description
(1)熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一方の表面上に積層され、前記基材層の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層とを有し、
前記高屈折率層が、
フルオレン系ジオール、イソシアネート、及び、(メタ)アクリレート由来のウレタン(メタ)アクリレートと、
(メタ)アクリレートとを含む樹脂材料の重合体を含む、反射防止フィルム。
(2)前記基材層の屈折率は、1.49~1.65であり、前記高屈折率層の屈折率は、1.68~1.75である、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(3)前記ウレタン(メタ)アクリレートが、下記式(I)で表される、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(A3)-O(OC)HN-A2-HN(OC)-O-A1-O-(CO)NH-A2-NH-(CO)O-(A3)・・・(I)
(式(I)において、
A1は、置換基を有していても良い合計炭素数8~60のフルオレン系ジオール由来のアルキレン基であり、
A2は、それぞれ独立して、置換基を有していても良い合計炭素数6~20の芳香族のイソシアネート由来のアルキレン基であり、
A3は、それぞれ独立して、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を含み、置換基を有していても良い合計炭素数4~30のアルキル基である)。
(4)前記ウレタン(メタ)アクリレートが、下記式(II)、(III)、(IV)、及び、(V)のいずれかで表される化合物を含む、上記(3)に記載の反射防止フィルム。
(6)前記(メタ)アクリレートが、エトキシ基を有するビスフェノールAジ(メタ)アクリレート化合物である、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(7)前記高屈折率層が、高屈折率部材をさらに含む、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(8)前記高屈折率部材がジルコニアを含む、上記(7)に記載の反射防止フィルム。
(9)前記高屈折率層が、前記樹脂材料と前記高屈折率部材とを10:90~40:60の重量比で含む、上記(7)に記載の反射防止フィルム。
(10)前記高屈折率層が、光開始剤を含む、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(11)前記樹脂材料が、前記ウレタン(メタ)アクリレートと前記(メタ)アクリレートとを99:1~50:50の重量比で含む、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(12)2層以上の前記基材層を含む、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(13)前記基材層の厚さが50~500μmであり、前記高屈折率層の厚さが10~200nmである、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(14)前記基材層よりも低い屈折率を有する低屈折率層をさらに有し、前記低屈折率層が、前記高屈折率層における前記基材層とは反対側の表面上に積層されている、上記(1)に記載の反射防止フィルム。
(15)前記基材層の屈折率は、1.49~1.65であり、前記高屈折率層の屈折率は、1.68~1.75であり、低屈折率層の屈折率は、1.31~1.40である、上記(14)に記載の反射防止フィルム。
(16)前記基材層の厚さが50~500μmであり、前記高屈折率層の厚さが10~200nmであり、前記低屈折率層の厚さが10~200nmである、上記(14)に記載の反射防止フィルム。
(17)210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状部に接する領域の半径Rが3.0mm以内である、上記(1)~(16)のいずれか一項に記載の反射防止フィルム。
(18)熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一方の表面上に積層され、前記基材層の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層とを有し、
210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状部に接する領域における、
(圧空成形後の所定の2点間の長さ‐圧空成形前の前記2点間の長さ)/圧空成形前の前記2点間の長さ×100(%)・・・式(A)で得られる値である伸び率(%)が、 前記金型の前記深絞り高さ(mm)の値を10倍した数値以上である、反射防止フィルム。
(19)熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一方の表面上に積層され、前記基材層の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層と、
前記基材層よりも低い屈折率を有するとともに、前記高屈折率層における前記基材層とは反対側の表面上に積層されている低屈折率層とを有し、
前記低屈折率層側の表面における反射率をJIS Z 8722-2009の条件で測定した値が2.0%以下である反射防止フィルムであって、
210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状部に接する領域の半径Rが3.0mm以内である、反射防止フィルム。
(20)透明樹脂基材と、上記(1)~(19)のいずれか一項に記載の反射防止フィルムとを有する、積層体フィルム。
本発明の反射防止フィルムは、熱可塑性樹脂を含む基材層と、基材層の少なくとも一方の表面上に積層され、基材層の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層とを有する。以下、このような積層体である反射防止フィルムに含まれる各層状部材について、説明する。
反射防止フィルムに含まれる基材層は、熱可塑性樹脂を含む。熱可塑性樹脂の種類について特に限定されないが、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、含ノルボルネン樹脂、ポリエーテルスルホン、セロファン、芳香族ポリアミド等の各種樹脂が用いられる。基材層の熱可塑性樹脂は、これらの選択肢のうち、少なくともポリカーボネート樹脂を含むことが好ましい。
また、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、15,000~40,000であることが好ましく、より好ましくは20,000~35,000であり、さらに好ましくは22,500~25,000である。
なお、ポリカーボネート樹脂と上述のアクリル樹脂を含む混合物を用いると、基材層、特に、積層体における基材層の表層(高屈折率層側の層)の硬度を向上させることができる点で好ましい。
また、表層としては、硬度の高いもの、特に、他の基材層よりも硬度の高いものの使用が好ましい。
反射防止フィルムに含まれる高屈折率層は、反射防止の機能を有する。このような高屈折率層は積層体において反射防止層として用いられる。
高屈折率層は、フルオレン系ジオール、イソシアネート、及び、(メタ)アクリレート由来のウレタン(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリレートとを含む樹脂材料の重合体を含む。すなわち、高屈折率層は、少なくとも、フルオレン系ジオール、イソシアネート、及び、(メタ)アクリレートの三成分を脱水縮合反応させて得られるウレタン(メタ)アクリレートと、(メタ)アクリレートとの混合物であることが好ましい。
高屈折率層の樹脂材料に含まれるウレタン(メタ)アクリレートは、下記式(I)で表される成分を少なくとも含むことが好ましい。
(A3)-O(OC)HN-A2-HN(OC)-O-A1-O-(CO)NH-A2-NH-(CO)O-(A3) ・・・(I)
(式(I)において、
A1は、置換基を有していても良い合計炭素数8~60のフルオレン系ジオールに由来のアルキレン基であり、
A2は、それぞれ独立して、置換基を有していても良い合計炭素数6~20の芳香族イソシアネート由来のアルキレン基であり、
A3は、それぞれ独立して、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を含み、置換基を有していても良い合計炭素数4~30のアルキル基であり、(メタ)アクリレートに由来する。
上述のA1のアルキレン基は、例えば、フェニル基等のアリール基である置換基を有していても良いフルオレン系ジオールであって、好ましくは合計炭素数12~54のフルオレン系ジオールに由来するものであり、さらに好ましくは合計炭素数16~48のフルオレン系ジオールに由来し、特に好ましくは合計炭素数20~40のフルオレン系ジオールに由来する。
上述のA1の構成単位を形成するためのフルオレン系ジオール、すなわち、フルオレン骨格を有する化合物の代表的な具体例としては、以下のものが挙げられる。なお本明細書において、フルオレン系ジオールは、3つ以上のヒドロキシル基を含むフルオレン化合物を包含するものである。
すなわち、2つのヒドロキシル基を有するフルオレン系ジオールとしては、例えば、9,9-ビス(ヒドロキシフェニル)フルオレン類、9,9-ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシフェニル)フルオレン類、9,9-ビス(ヒドロキシナフチル)フルオレン類、9,9-ビス(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシナフチル)フルオレン類などが挙げられる。
また、3つ以上のヒドロキシル基を有するフルオレン系ジオールとしては、例えば、9,9-ビス(ポリヒドロキシフェニル)フルオレン類、9,9-ビス[ポリ(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ)フェニル]フルオレン類、9,9-ビス(ポリヒドロキシナフチル)フルオレン類、9,9-ビス[ポリ(ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ)ナフチル]フルオレン類等が挙げられる。
上述のA2のアルキレン基は、例えば、メチル基等のアルキル基である置換基を有していも良い芳香族イソシアネートであって、好ましくは合計炭素数6~16の芳香族イソシアネートに由来するものであり、さらに好ましくは炭素数7~14の芳香族イソシアネートに由来し、特に好ましくは炭素数8~12の芳香族イソシアネートに由来する。
上述のA2の構成単位を形成するためのイソシアネートは、高い屈折率を容易に実現できる芳香族イソシアネートであることが好ましいものの、脂肪族系、脂環式系等のイソシアネートも用いられる。
これらのイソシアネートの中でも、ジフェニルメタンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネートのトリメチロールプロパン(TMP)アダクト体、トルエンジイソシアネートのイソシアネート体、キシレンジイソシアネートのTMPアダクト体等が好ましい。
上述のA3のアルキル基は、例えば、アルコキシ基、アリールオキシ基等の置換基を有していても良く、好ましくは合計炭素数が6~24のアルキル基であり、合計炭素数は、好ましくは8~20である。また、A3のアルキル基における(メタ)アクリロイルオキシ基の数は、好ましくは1~3である。
ヒドロキシル基を有する単官能性(メタ)アクリル系化合物としては、例えば、ヒドロキシル基含有モノ(メタ)アクリレート{例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート[例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、6-ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシC2-20アルキル-(メタ)アクリレート、好ましくはヒドロキシC2-12アルキル-(メタ)アクリレート、さらに好ましくはヒドロキシC2-6アルキル-(メタ)アクリレート]、ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート[例えば、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどのポリC2-4アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート]、3以上のヒドロキシル基を有するポリオールのモノ(メタ)アクリレート[例えば、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレートなどのアルカンポリオールモノ(メタ)アクリレート、ジグリセリンモノ(メタ)アクリレートなどのアルカンポリオールの多量体のモノ(メタ)アクリレートなど]など}、N-ヒドロキシアルキル(メタ)アクリルアミド(例えば、N-メチロール(メタ)アクリルアミド、N-(2-ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミドなどのN-ヒドロキシC1-4アルキル(メタ)アクリルアミドなど)、これらの化合物(例えば、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート)のヒドロキシル基にラクトン(例えば、ε-カプロラクトンなどのC4-10ラクトン)が付加した付加体(例えば、ラクトンが1~5モル程度付加した付加体)などが挙げられる。
なお、これらの(メタ)アクリル系化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
(メタ)アクリロイルオキシ基を含有するアルキル基(A3)を形成するための化合物の好ましい具体例として、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレートが挙げられる。
高屈折率層の樹脂材料に含まれる(メタ)アクリレートは、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基と、少なくとも1つのビニルエーテル基とを含み、置換基を有していても良い炭素数4~20の化合物であることが好ましい。(メタ)アクリレートの炭素数は、好ましくは6~18であり、より好ましくは8~16である。(メタ)アクリレートの置換基としては、アルキル基などが挙げられる。
(メタ)アクリレートとして、例えば、下記式の(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル[アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル:VEEA]が用いられる。
また、高屈折率層の屈折率と基材層の屈折率との差は、少なくとも0.09であることが好ましく、より好ましくは少なくとも0.12であり、さらに好ましくは少なくとも0.15であり、特に好ましくは少なくとも0.17である。また、高屈折率層の屈折率と基材層の屈折率との差の範囲は、例えば、0.03~0.70であり、好ましくは0.10~0.50、さらに好ましくは、0.15~0.26である。このように、高屈折率層の屈折率の値と、基材層の屈折率の値との差を大きくすることにより、反射防止フィルムの高屈折率層側の表面の反射率を高くすることができる。
高屈折率層は、高屈折率部材を含むことが好ましい。高屈折率部材は、高屈折率層の屈折率の値を高くさせるために添加される。すなわち、高屈折率部材を用いて高屈折率層を形成することにより、高屈折率層と基材層との屈折率の差を大きくし、反射防止フィルムの反射率をより高くさせることができる。
高屈折率部材として、例えば、酸化チタン、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ、チタン酸鉛、鉛丹、黄鉛、亜鉛黄、酸化クロム、酸化第二鉄、鉄黒、酸化銅、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化バリウム、酸化インジウム、酸化ユーロピウム、酸化ランタン、ジルコン、酸化スズ、及び、酸化鉛、並びに、これらの複酸化物であるニオブ酸リチウム、ニオブ酸カリウム、タンタル酸リチウム、及び、アルミニウム・マグネシウム酸化物(MgAl2O4)等が挙げられる。
また、高屈折率部材として希土類酸化物を用いることができ、例えば、酸化スカンジウム、酸化イットリウム、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化ネオジム、酸化サマリウム、酸化ユウロピウム、酸化ガドリニウム、酸化テルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ホルミウム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イッテルビウム、酸化ルテチウム等を用いることができる。
上述の多くの選択肢のうち、高屈折率部材としてはジルコニア(酸化ジルコニウム)が好ましい。
また、例えば粒子状である高屈折率部材は、金属酸化物等の外側表面を覆う表面処理層としての有機層のコーティングを含むことが好ましい。有機層のコーティングにより、高屈折率層を形成する樹脂材料に対する高屈折率部材の相溶性が向上し、高屈折率部材を樹脂材料に強固に結合させることができる。
表面処理層としては、紫外線反応(硬化)型の官能基が表面に導入された有機層のコーティング等が好ましい。
高屈折率層、又は、高屈折率層を形成する樹脂材料には、光開始剤(光重合開始剤)、レベリング剤との少なくとも1つが含まれることが好ましく、特に、光開始剤が含まれることが好ましい。他にも、樹脂材料には溶剤が含まれていても良い。また、レベリング剤の例としては、フッ素系レベリング剤、アクリル系レベリング剤、及び、シリコーン系レベリング剤が挙げられる。
高屈折率層の厚さは、特に制限されないが、好ましくは10~300nmであり、より好ましくは50~250nm、さらに好ましくは100~200nm、特に好ましくは130~170nmである。
高屈折率層は、基材層と、詳細を後述する低屈折率層との間に積層されていることが好ましい。このような積層体構造を有する反射防止フィルムにおいては、フィルム全体の反射率を確実に低下させることができる。
反射防止フィルムにおいては、低屈折率層をさらに有することが好ましい。低屈折率層は、基材層の屈折率よりも低い屈折率を有するものであり、 高屈折率層と同様に反射防止の機能を有する。低屈折率層は、高屈折率層における基材層とは反対側の表面上に積層されることが好ましい。
低屈折率層は、含フッ素ウレタンアクリレートと(メタ)アクリレートとを含む樹脂材料(低屈折率層用の樹脂材料)の重合体を含むことが好ましい。すなわち、低屈折率層は、少なくとも含フッ素ウレタンアクリレートと(メタ)アクリレートとを含む樹脂材料を硬化、重合させて形成されることが好ましい。
低屈折率層は、反射防止フィルムの反射を抑制するために、反射防止フィルムの最も外側に配置されることが好ましい。
低屈折率層の樹脂材料に含まれる含フッ素ウレタンアクリレートは、下記式(IV)で表される成分を少なくとも含むことが好ましい。
(A3)-O(OC)HN-A2-HN(OC)-O-A1-O-(CO)NH-A2-NH-(CO)O-(A3)・・・(IV)
上記式(IV)において、A1は、置換基を有していても良く、合計の炭素数が8以下の含フッ素ジオール由来のアルキレン基であることが好ましく、合計炭素数は、好ましくは6以下、例えば4個である。A1のアルキレン基に含まれる置換基としては、アルキル基などが挙げられる。
また、A2を形成する脂環式のイソシアネートとして、例えば、下記式のイソホロンジイソシアネートが用いられる。
また、A3を形成する化合物として、例えば、下記式のペンタエリスリトールトリアクリレートが用いられる。
このように、低屈折率部材と併用され得るウレタンアクリレート重合体としては、環状骨格を含むウレタンアクリレートが好ましい。より具体的には、イソシアネート化合物と、アクリレート化合物との重合体、あるいは、以下の式で表されるイソシアネート化合物、アクリレート化合物、及び、ポリオール化合物との重合体が挙げられる。
低屈折率層の樹脂材料に含まれる(メタ)アクリレートは、上述の樹脂材料、すなわち、高屈折率層の樹脂材料に含まれる(メタ)アクリレートと同じ種類の化合物が採用され得る。
例えば、低屈折率層を形成する(メタ)アクリレートとしては、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基と、少なくとも1つのビニルエーテル基とを含み、置換基を有していても良い炭素数4~20の化合物が用いられる。(メタ)アクリレートの炭素数は、好ましくは6~18であり、より好ましくは8~16である。(メタ)アクリレートの置換基としては、アルキル基などが挙げられる。
(メタ)アクリレートとして、例えば、(メタ)アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)が用いられる。
また、低屈折率層の屈折率と基材層の屈折率との差は、少なくとも0.09であることが好ましく、より好ましくは少なくとも0.12であり、さらに好ましくは少なくとも0.15であり、特に好ましくは少なくとも0.17である。このように、低屈折率層の屈折率の値と、基材層の屈折率の値との差を大きくすることにより、反射防止フィルムの低屈折率層側の表面の反射率を高くすることができる。
低屈折率層は、低屈折率部材を含むことが好ましい。低屈折率部材は、低屈折率層の屈折率を低下させるために添加される。すなわち、低屈折率部材を用いて低屈折率層を形成することにより、低屈折率層と基材層との屈折率の差を大きくし、反射防止フィルムの反射率をより低下させることができる。
低屈折率部材として、シリカ、金属フッ化物微粒子等が好ましく、シリカ、特に中空シリカがさらに好ましい。また、金属フッ化物微粒子を用いる場合、粒子に含まれる金属フッ化物としては、フッ化マグネシウム、フッ化アルミニウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム等が挙げられる。
低屈折率部材は、粒子状の部材であることが好ましく、粒子状の低屈折率部材の粒径(直径:平均粒径)は、特に制限されないが例えば10~200nmであり、好ましくは30~100nmであり、より好ましくは35~80nmであり、特に好ましくは45~65nmである。
低屈折率層、又は、低屈折率層を形成する樹脂材料には、光開始剤(光重合開始剤)、レベリング剤との少なくとも1つが含まれることが好ましく、特に、光開始剤が含まれることが好ましい。他にも、低屈折率層の樹脂材料には溶剤が含まれていても良い。また、レベリング剤の例としては、フッ素系レベリング剤、及び、シリコーン系レベリング剤が挙げられる。
反射防止フィルムにおいては、基材層と反射防止層(高屈折率層及び低屈折率層)以外の層(付加層)を積層させても良い。例えば、反射防止フィルムにおいて、基材層と高屈折率層との間、基材層と低屈折率層との間、あるいは、高屈折率層と低屈折率層との間、に他の層を設けても良い。
他の層(付加層)の厚さは、特に制限されないが、好ましくは0.1~10μmであり、より好ましくは0.5~5μmである。
反射防止フィルムにおいては、上述の他の層(付加層)として、ハードコート層をさらに有していても良い。ハードコート層を設けることにより、反射防止フィルムの表面硬度が向上する。
また、低屈折率層、高屈折率層、及び、ハードコート層を含む積層体構造の反射防止フィルムにおいては、ハードコート層が、基材層と高屈折率層との間に積層されていることが好ましい。すなわち、基材層と高屈折率層に加え、低屈折率層とハードコート層をさらに含む積層体である反射防止フィルムにおいては、基材層、ハードコート層、高屈折率層、及び、低屈折率層の順にこれらの層が積層されていることが好ましい。
このような積層体構造を有する反射防止フィルムにおいては、高い反射防止効果が実現されるとともに、表面硬度、すなわち、基材層とは反対側の表面における硬度が向上される。
活性エネルギー線を用いて硬化させる塗料の一例としては、1官能あるいは多官能のアクリレートモノマーあるいはオリゴマーなどの単独あるいは複数からなる樹脂組成物、より好ましくは、ウレタンアクリレートオリゴマーを含む樹脂組成物等が挙げられる。これらの樹脂組成物には、硬化触媒として光重合開始剤が加えられることが好ましい。
また、熱硬化型樹脂塗料としてはポリオルガノシロキサン系、架橋型アクリル系などのものが挙げられる。この様な樹脂組成物は、アクリル樹脂またはポリカーボネート樹脂用ハードコート剤として市販されているものもあり、塗装ラインとの適正を加味し、適宜選択すれば良い。
これらの塗料には、必要に応じて、有機溶剤の他、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの各種安定剤やレベリング剤、消泡剤、増粘剤、帯電防止剤、防曇剤などの界面活性剤等を適宜添加してもよい。
そして、基材層の屈折率とハードコート層の屈折率との差は、0.04以下であることが好ましく、より好ましくは0.03以下であり、さらに好ましくは0.02以下である。
<反射率>
反射防止フィルムの外側の表面、すなわち、低屈折率層の基材層とは反対側の表面における反射率は、JIS Z 8722 2009の条件で測定した値が2.0%以下であることが好ましく、1.8%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましい。
反射防止フィルムの反射防止層側の表面は、高い硬度を有することが好ましい。具体的には、例えば低屈折率層側の基材層と反対側の表面において、JIS K-5400の規定する鉛筆硬度が、3B以上であることが好ましく、より好ましくは2B以上、さらに好ましくF以上、特に好ましくは2H以上である。
反射防止フィルムの低屈折率層側の表面は、耐擦傷性に優れていることが好ましい。具体的には、医療用不織布RPクロスガーゼ4号(オオサキメディカル株式会社製)に対して250g/cm2の荷重を掛けて、各実施例のフィルムの低屈折率層側の表面上に10回往復させたとき、視認され得る傷が生じないことが好ましい。
このように、上記半径Rの値が十分に小さい圧空成形体が得られるということは、反射防止フィルムが、金型の直角な領域に沿うように賦形されやすく、深絞り性、及び、直角形状賦形性に優れることを意味する。
反射防止フィルムにおいては、表面、特に、低屈折率層側の表面の状態が良好であることが好ましい。具体的には、低屈折率層を形成するための樹脂材料を塗布し、乾燥、硬化させるという工程を経ても、反射防止フィルムの表面に、クラック、白化、発泡、及び、ムラ(主に色ムラ)が観察されず、得られた反射防止フィルム表面の外観が良好であるといえることが好ましい。
反射防止フィルムは、成形時の伸び率にも優れている。具体的には、熱成形性の評価時と同様に、210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断したサンプルのポリカーボネート樹脂側を190℃で40秒予熱し、1mm以上の深絞り高さを有し、縦と横の長さがいずれも30mmである直角形状の突起部を有する金型に、基材層が接するように試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が金型の直角形状の突起部に接する領域において、以下のように算出される伸び率の値が高いことが好ましい。
伸び率の値は、具体的には、反射防止フィルムのサンプル表面に、例えば1mm等の所定の間隔の格子線を印刷し、圧空成形前に比べて圧空成形後に所定の格子線同士の間隔がどれだけ増加したかに基づき、以下の式(A)にて算出される。
(圧空成形後の格子状の線の間隔(mm))-圧空成形前の格子状の線の間隔(mm)/圧空成形前の格子状の線の間隔(mm)×100(%)・・・式(A)
上記式(A)は、すなわち、(圧空成形後の所定の2点間の長さ-圧空成形前の前記2点間の長さ)/(圧空成形前の前記2点間の長さ)×100(%)を示す式と等価であるともいえる。
このような上記式(A)を用いて、1mm以上の深絞り高さを有する直角形状部を覆うように圧空成形前の反射防止フィルムを配置した後、圧空成形後のある領域の伸び率(%)が算出できる。図3に例示されるように、いずれも1mm間隔の格子状の線を圧空成形前の反射防止フィルムの表面上に印刷しておき、圧空成形後の所定の領域、例えば図3にて菱形で囲まれる領域の格子線の間隔が2mmであれば、伸び率は、上記式(A)により、(2(mm)-1(mm))/1(mm)×100=100(%)と算出される。
例えば、210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上5mm以下の深絞り高さを持ち、縦と横の長さがいずれも30mmである直角形状の突起部を有する金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状部に接する領域における、式(A)で算出される伸び率(%)の値が、金型の深絞り高さ(mm)の値を10倍した数値(%)以上であることが好ましく、より好ましくは14倍した数値(%)以上である。
より具体的には、本実施例の反射防止フィルムによれば、深絞り高さが1mmである金型の直角形状部を覆うように配置した後、圧空成形において、10(%)以上、さらには14(%)以上の伸び率を実現することができる。また、本実施例の反射防止フィルムを深絞り高さが3mmである金型の直角形状部(突起部)を覆うように配置して圧空成形すると、30(%)以上、さらには42(%)以上の伸び率を実現することができる。同様に、金型の直角形状部の深絞り高さが7mmであれば、少なくとも70%、さらには約100%(98%)の伸び率が達成可能である。
本発明の積層体フィルムは、透明樹脂基材と、上述の反射防止フィルムとを有する。透明樹脂基材としては、例えば、ビスフェノールAのポリカーボネート層上にメタクリル樹脂層を積層させたもの、及び、ビスフェノールAのポリカーボネート層上にビスフェノールCのポリカーボネート層を積層させたもの等が用いられ、透明樹脂基材の厚さは、特に制限されないが、好ましくは30μm~1000μm(1mm)であり、より好ましくは50μm~700μmであり、さらに好ましくは100μm~500μmである。
積層体フィルムとして、例えば、コンピューター画面、テレビ画面、プラズマディスプレーのパネル等の表面に貼付されるフィルム、及び、液晶表示装置に使用される偏光板、サングラスレンズ、度付き眼鏡レンズ、カメラ用ファインダーレンズ、様々な計器のカバー、自動車のガラス、電車のガラス、車載用表示パネルや電子機器筐体等の表面に用いられるフィルムが挙げられる。
反射防止フィルムの製造においては、まず、基材層が形成されことが好ましい。基材層の製造においては、樹脂組成物等の材料を従来の手法で層状(シート状)に加工する。例えば、押出成形、キャスト成形による方法である。押出成形の例としては、本発明の樹脂組成物のペレット、フレークあるいは粉末を押出機で溶融、混練後、Tダイ等から押出し、得られる半溶融状のシートをロールで挟圧しながら、冷却、固化してシートを形成する方法が挙げられる。
特許第6078258号公報の合成例2と同様の製法により、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン/2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン=6/4(重量比)の共重合体のポリカーボネートを製造した。
上述のように合成した2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル)プロパン(ビスフェノールC)と2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)の共重合体から成る厚さ60μmの第1ポリカーボネート樹脂層20と、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)の重合体(ユーピロンS-2000(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製))から成る厚さ240μmのポリカーボネート樹脂22とを、共押出法の手法で積層させ、合計厚みが300μmである透明基材層を形成した(図1参照)。
こうして得られた基材層のうち、第1ポリカーボネート樹脂層の屈折率の値は1.577であり、第2ポリカーボネート樹脂層の屈折率の値は1.584であった。
次に、高屈折率層を形成するために、硬化性の高屈折率塗料を以下のように調製した。
まず、攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロート、及び、乾燥空気導入管を備えた3Lの5つ口フラスコに、予め乾燥空気を流入させて系内を乾燥させた。そして5つ口フラスコに、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(田岡化学株式会社製のTBIS-G)553重量部、2-ヒドロキシー3-フェノキシプロピルアクリレート(共栄社化学株式会社製M-600A)592重量部、重合触媒としてのジブチル錫ラウリレート1.5重量部、2,6-tertーブチルー4-メチルフェノール(BHT)3重量部、及び、溶剤としてのメチルエチルケトン1500重量部を投入して均一に混合し、60℃に加温した。その後、キシレンジイソシアネート(三井化学株式会社製XDI)448重量部を反応系に投入後、70℃にて反応させた。反応物中のイソシアネート残基が消費されたことを赤外線吸収スペクトルで確認し、反応を終了させ、2官能ウレタンアクリレートオリゴマーを得た。
こうして得られた高屈折率層用の2官能ウレタンアクリレートオリゴマーを、以下、第1のウレタンアクリレート液とする。
まず、攪拌機、温度計、冷却器、滴下ロート及び乾燥空気導入管を備えた3Lの5つ口フラスコに、予め乾燥空気を流入させて系内を乾燥させた。そして5つ口フラスコに、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル]フルオレン(田岡化学株式会社製のTBIS-G)467重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート(共栄社化学株式会社製PE-3A)945重量部、重合触媒としてのジブチ錫ラウリレート1.5重量部、2,6-tert-ブチル-4-メチルフェノール(BHT)3重量部、及び、溶剤としてのメチルエチルケトン1200重量部を投入して均一に混合し、60℃に加温した。その後、キシレンジイソシアネート(三井化学株式会社製XDI)395重量部を反応系に投入後、70℃にて反応させた。反応物中のイソシアネート残基が消費されたことを赤外線吸収スペクトルで確認し、反応を終了させ2官能ウレタンアクリレートオリゴマーを得た。
こうして得られた高屈折率層用の2官能ウレタンアクリレートオリゴマーを、以下、第2のウレタンアクリレート液とする。
さらに、ジルコニアを含む第1、及び、第2の樹脂材料のそれぞれに対し、光開始剤として1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(BASF社製I-184)を5重量%溶解させ、溶剤(プロピレングリコールモノメチルエーテル)を加えて、固形分が7重量%となるように濃度を調整した。
こうして得られた、第1の高屈折率塗料(ジルコニア含有樹脂材料)をA-1、第2の高屈折率塗料(ジルコニア含有樹脂材料)をA-2とする。
A-1の樹脂材料(モノマー)の屈折率は1.5667であり、ジルコニア添加後の屈折率は、1.7213であった。また、A-2の樹脂材料(モノマー)の屈折率は1.5460であり、ジルコニア添加後の屈折率は、1.7172であった。
こうして得られた、第3の高屈折率塗料(ジルコニア含有樹脂材料)をA-3、第4の高屈折率塗料(ジルコニア含有樹脂材料)をA-4とする。
A-3の樹脂材料(モノマー)の屈折率は1.5580であり、ジルコニア添加後の屈折率は、1.7196であった。またA-4の樹脂材料(モノマー)の屈折率は1.5373であり、ジルコニア添加後の屈折率は、1.7155であった。
次に、低屈折率層を形成するために、硬化性の低屈折率塗料を以下のように調製した。
まず、攪拌機、温度計、冷却器、モノマ一滴下ロート及び乾燥空気導入管を備えた5つ口フラスコに、予め乾燥空気を流入させて系内を乾燥させた。そして5つ口フラスコに、2,2,3,3-テトラフルオロ-1,4ブタンジオール(Exfluor Research Corporation 製のC4DIOL)58.9重量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート279.8重量部、重合触媒としてのジブチ錫ラウリレート0.5重量部、及び溶剤としてのメチルエチルケトン500重量部を投入し、60℃に加温した。その後、イソホロンジイソシアネート161.3重量部を投入後、60~70℃にて反応させた。反応物中のイソシアネート残基が消費されたことを赤外線吸収スペクトルで確認し、反応を終了させ6官能ウレタンアクリレートオリゴマーを得た。
さらに、アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)を、ウレタンアクリレートオリゴマー(ウレタンアクリレート液)に対して、ウレタンアクリレート液/VEEA=90/10(wt%)の割合で混合した。
こうして得られた低屈折率塗料を、低屈折率塗料Bとする。
なお、低屈折率塗料の樹脂材料、すなわち、中空シリカ添加前の屈折率は1.486であり、中空シリカ添加後の低屈折率塗料Bの屈折率の値は、1.3651であった。
こうして得られた基材層のうち、ポリカーボネート樹脂層の屈折率の値は1.584であり、メタクリル樹脂層の屈折率の値は1.491であった。
なお、基材層としてのポリカーボネート樹脂層の屈折率の値は1.584であった。
[実施例7~12]
また、実施例2、4、及び6における高屈折率塗料A-2の代わりに高屈折率塗料A-4を用いた他は、実施例2、4、及び6と同様にして、実施例8、10、及び12の反射防止フィルムを製造した。
基材層としてのポリカーボネート樹脂層の屈折率の値は1.584であった。
また、ウレタンアクリレート液として、上述の高屈折率塗料A-1及びA-2とは異なる市販品を使用した。すなわち、フルオレン骨格を含んでいないCN-968(脂肪族ウレタンヘキサアクリレートオリゴマー;サートマー(Sartomer)製)をウレタンアクリレート液として用い、アクリル酸2-(2-ビニロキシエトキシ)エチル(VEEA)を、ウレタンアクリレート液に対して、ウレタンアクリレート液/VEEA=90/10(wt%)の割合で混合した。
こうして得られた高屈折率塗料C-1を用いた他は、実施例1と同様に反射防止フィルムを製造した。
<物性測定>
密着性:
硬化皮膜にカッターで1mm間隔に縦横に各11本の切れ目を入れて100個のマス目を作り、この目にセロテープ(登録商標)(ニチバン株式会社製粘着テープ)を貼り付けた後、90°の方向に一気に剥した。硬化皮膜が剥離せず、残ったマス目の数を数えた。
そして、全てマス目に塗膜がある状態を「良好」、少しでも剥離した状態を「不良」と評価した。
JIS K-5400の条件に基づき測定を行い、傷の入らないもっとも硬い鉛筆の番手で評価した。
耐擦傷性:
医療用不織布RPクロスガーゼ4号(オオサキメディカル株式会社製)に対して250g/cm2の荷重を掛けて、各実施例のフィルムの低屈折率層側の表面上に10回往復させ、傷の状況を目視で判定した。
JIS K0062-1992に準じて、株式会社アタゴ製のアッベ屈折計(型式:NAR-1T LIQUID)を用いて、25℃で波長589nmのD線により屈折率の値(nD)を測定した。なお、溶剤を含んだ溶液においては、溶剤を含んだ状態のままで屈折率を測定し、測定された値と溶剤の希釈率から、溶剤を除いた溶液の屈折率の値を算出した。
日本電色工業株式会社製のSD6000により、JIS Z 8722-2009に沿って測定した。測定は、各実施例のフィルムの裏面(基材層側)からの反射を防ぐため、塗工面の反対の面に黒のビニルテープを貼り、反射率を測定した。具体的には、D65の光源下において、正反射光と拡散反射光を合わせて測定するSCI(Specular Component Include)方式により反射率を測定した。このように測定された反射率を用いて、JIS Z8701に規定されている反射の刺激値Yである、視感反射率を算出した。
各実施例で得られた反射防止フィルムを210mm×297mm×(厚さ)0.3mmに裁断し、得られたサンプルのポリカーボネート樹脂側を190℃約40秒予熱した。その直後に、1.5MPaの高圧空気により、深絞り高さで、直角形状の突起部を有する金型を用いて圧空成形を行なった。なお、深絞り高さは、直角形状金型において1mm、2mm、さらには5mm以上と1mmきざみで設定した。そして、1mm以上の深絞り高さを有するとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を有する金型を用いて圧空成形を行なったときに得られた圧空成形体の金型の直角形状部に接する領域の半径Rの値を測定し、下記表1にて「直角形状半径R(mm)」として記載した。この値が小さいほど、優れた成形性を有するといえる。
なお、直角形状部の半径Rの測定は、接触式輪郭形状測定機CONTOURECORD2700/503(株式会社東京精密製)を使用し、実測した。
圧空成形前の反射防止フィルムの上記サンプルの表面において、一定の間隔の格子状の線を印刷した。そして圧空成形後のサンプルの隣同士の線の間隔がどの程度伸びたかを示す結果に基づき、上記式(A)に沿って伸び率を算出したところ、28~42%であった。
12 低屈折率層
16 高屈折率層
18 付加層(他の層)
20 第1ポリカーボネート樹脂層(基材層)
22 第2ポリカーボネート樹脂層(基材層)
Claims (17)
- 熱可塑性樹脂を含む基材層と、
前記基材層の少なくとも一方の表面上に積層され、前記基材層の屈折率よりも高い屈折率を有する高屈折率層と、
前記高屈折率層における前記基材層とは反対側の表面上に積層され、前記基材層の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折率層と
を有し、
前記高屈折率層が、
フルオレン系ジオール、イソシアネート、及び、(メタ)アクリレート由来のウレタン(メタ)アクリレートと、
(メタ)アクリレートとを含む樹脂材料の重合体を含み、
前記ウレタン(メタ)アクリレートが、下記式(I)で表され、
(A3)-O(OC)HN-A2-HN(OC)-O-A1-O-(CO)NH-A2-NH-(CO)O-(A3)・・・(I)
(式(I)において、
A1は、置換基を有していても良い合計炭素数8~60のフルオレン系ジオール由来のアルキレン基であり、
A2は、それぞれ独立して、置換基を有していても良い合計炭素数6~20の芳香族のイソシアネート由来のアルキレン基であり、
A3は、それぞれ独立して、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基を含み、置換基を有していても良い合計炭素数4~30のアルキル基である)
前記式(I)で表されるウレタン(メタ)アクリレートが、下記式(II)、(III)、(IV)、及び、(V)のいずれかで表される化合物を含む
- 前記基材層の屈折率は、1.49~1.65であり、前記高屈折率層の屈折率は、1.68~1.75である、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記(メタ)アクリレートが、少なくとも1つの(メタ)アクリロイルオキシ基と、少なくとも1つのビニルエーテル基とを含み、置換基を有していても良い炭素数4~20の化合物である、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記(メタ)アクリレートが、エトキシ基を有するビスフェノールAジ(メタ)アクリレート化合物である、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率層が、高屈折率部材をさらに含む、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率部材がジルコニアを含む、請求項5に記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率層が、前記樹脂材料と前記高屈折率部材とを10:90~40:60の重量比で含む、請求項5に記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率層が、光開始剤を含む、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記樹脂材料が、前記ウレタン(メタ)アクリレートと前記(メタ)アクリレートとを99:1~50:50の重量比で含む、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 2層以上の前記基材層を含む、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記基材層の厚さが50~500μmであり、前記高屈折率層の厚さが10~200nmである、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記基材層の屈折率は、1.49~1.65であり、前記高屈折率層の屈折率は、1.68~1.75であり、低屈折率層の屈折率は、1.31~1.40である、請求項1~11のいずれか一項に記載の反射防止フィルム。
- 前記基材層の厚さが50~500μmであり、前記高屈折率層の厚さが10~200nmであり、前記低屈折率層の厚さが10~200nmである、請求項1~12のいずれか一項に記載の反射防止フィルム。
- 210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状の突起部に接する領域の半径Rが3.0mm以内である、請求項1~13のいずれか一項に記載の反射防止フィルム。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の反射防止フィルムであって、
210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状の突起部に接する領域における、
(圧空成形後の所定の2点間の長さ-圧空成形前の前記2点間の長さ)/圧空成形前の前記2点間の長さ×100(%)・・・式(A)で得られる値である伸び率(%)が、
前記金型の前記深絞り高さ(mm)の値を10倍した数値以上である、反射防止フィルム。 - 請求項1~14のいずれか一項に記載の反射防止フィルムであって、
前記基材層よりも低い屈折率を有するとともに、前記高屈折率層における前記基材層とは反対側の表面上に積層されている低屈折率層とを有し、
前記低屈折率層側の表面における反射率をJIS Z 8722-2009の条件で測定した値が2.0%以下であり、
210mm×297mm×0.3mm(厚さ)に裁断して得られた前記反射防止フィルムの試料において前記基材層を190℃で40秒間予熱し、1mm以上の深絞り高さを持つとともに縦と横のサイズがいずれも30mmである直角形状の突起部を含む金型に、前記基材層が接するように前記試料を配置し、1.5MPaの高圧空気を用いて前記試料の圧空成形を行なったとき、得られた圧空成形体が前記金型の前記直角形状の突起部に接する領域の半径Rが3.0mm以内である、反射防止フィルム。 - 透明樹脂基材と、請求項1~16のいずれか一項に記載の反射防止フィルムとを有する、積層体フィルム。
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