JPWO2007108294A1 - 防眩性フィルム - Google Patents

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Abstract

ポリマーで構成されたマトリックスと、このマトリックスと相分離し、かつポリマーで構成された複数のドメインとで構成された防眩層を備えたフィルムであって、前記防眩層の表面において前記ドメインと前記マトリックスとが凹凸状に形成され、かつ光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度が、光学櫛に対するフィルムの設置方向によって異なる防眩性フィルムを調製する。このフィルムは、0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度において、フィルムの製膜方向と光学櫛の櫛歯方向とが平行となる方向で設置した写像鮮明度と、前記製膜方向と前記櫛歯方向とが垂直となる方向で設置した写像鮮明度との差(絶対値)が1〜30程度であってもよい。この防眩性フィルムは、外光の映り込みやぎらつきが抑制された鮮明な画像を表示できる。

Description

本発明は、コンピュータ、ワードプロセッサ、テレビなどの各種ディスプレイ(液晶ディスプレイなど)に用いられる防眩性フィルム、その製造方法、及びこの防眩性フィルムを備えた表示装置に関する。
近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ディスプレイ、無機ELディスプレイ、FED(フィールドエミッションディスプレイ)などの各種ディスプレイの開発が進んでいる。特に、液晶ディスプレイは、テレビ(TV)用途もしくは動画表示用途で、表示装置としてめざましい進歩を遂げ、急速に普及が進んでいる。例えば、高速応答性を有する液晶材料の開発や、オーバードライブなどの駆動方式の改良により、従来、液晶が苦手としていた動画表示を克服するとともに、表示の大型化に対応した生産技術革新も進んでいる。
これらのディスプレイにおいて、画質を重視するテレビやモニタなどの用途、外光の強い屋外で使用されるビデオカメラなどの用途では、外光の映り込みを防止する処理が表面に施されるのが通例である。その手法の一つに防眩処理があり、例えば、通常、液晶ディスプレイの表面には防眩処理がなされている。防眩処理は、表面に微細な凹凸構造を形成することにより、表面反射光を散乱し、映り込み像をぼかす効果を有する。従って、防眩層では、クリアな反射防止膜とは異なり、鑑賞者、背景の形が映り込むといったことがないため、反射光が映像の邪魔をしにくい。
例えば、特開平11−337734号公報(特許文献1)には、液晶セルの材料として好適な偏光膜表面に形成される表面処理層として、表面に凹凸が形成された防眩処理層が開示されている。この文献には、前記防眩処理層は、樹脂液中に屈折率の高い微粒子を分散させたものをスピンコートなどで塗布して形成するか、あるいはアクリル樹脂だけをスピンコートなどで塗布した後に直接表面に機械的あるいは化学的に凹凸を付けるなどして形成することが記載されている。
特開2001−215307号公報(特許文献2)には、平均粒径15μmの透明微粒子を、前記平均粒径の2倍以上の厚さの被膜中に含有するアンチグレア層であって、前記被膜のうち空気と接触する片側に前記透明微粒子が偏在して表面微細な凹凸構造を形成したアンチグレア層が開示されている。
しかし、これらの防眩層は、防眩性付与のためのフィルム表面の凹凸によって表面での光の散乱が大きくなり、本来黒色に見える部分に散乱光が混入して白っぽくなる。すなわち、外光が強い場所などでは画面が全体的に白っぽくなり(白浮き)、コントラスト感に欠ける。特に、テレビ(TV)用途では、近年のホームシアターブームが追い風となって、より黒色が引き締まったコントラスト感の強い映像が要求される。さらに、これらの微粒子を用いた方法では、光の散乱方向に異方性を付与できる防眩層を製造するのは困難である。
特開平7−27920号公報(特許文献3)には、ワープロ、コンピュータ、テレビなどの各種ディスプレイ、特に液晶ディスプレイの表面に用いられる偏光板に貼着されるポリエチレンテレフタレートフィルムであって、表面に微細な凹凸を有する賦型フィルムの賦型によって防眩処理されたポリエチレンテレフタレートフィルムが開示されている。この文献には、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に、電離放射線硬化型樹脂組成物を塗工し、次に塗工された電離放射線硬化型樹脂組成物の未硬化状態の塗膜上に、表面に微細な凹凸を有するマット状の賦型フィルムをラミネートし、次にこのラミネートされた塗工物に電離放射線を照射して塗膜を完全硬化させ、次に前記マット状賦型フィルムを完全硬化された塗膜から剥離することにより表面に微細な凹凸を形成された防眩層を得ること記載されている。
しかし、このような賦形フィルムを用いる方法では、異方性のある微細な凹凸構造を製造するのは困難である。また、このようなマット状賦型フィルム自身を製造することは困難であるため、量産性が低い。さらに、このように人工的に規則性の配列を行った場合、どうしても反射光が干渉を起こし、虹色化を起こすことも知られている。
特開2004−126495号公報(特許文献4)では、少なくとも防眩層で構成された防眩性フィルムであって、前記防眩層が、表面に凹凸構造を有しており、入射光を等方的に透過して散乱し、かつ散乱光強度の極大値を示す散乱角が0.1〜10°であるとともに、全光線透過率が70〜100%である防眩性フィルムが開示されている。この文献には、少なくとも1つのポリマーと少なくとも一つの硬化性樹脂前駆体とを均一に溶解した溶液から溶媒を蒸発させてシートを製造する方法において、適当な条件でスピノーダル分解させ、その後前記前駆体を硬化させることにより、規則性を有する相分離構造及びその相分離構造に対応した表面凹凸構造が形成できることや、このような規則性を有する相分離構造を有する防眩層を、表示装置に装着すると、文字ボケが生じないクリアな画質が得られると同時に、白っぽさや白浮き(白滲み)のない良好な防眩効果が得られることが記載されている。さらに、前記フィルムを高精細表示装置に装着すると、表地面のギラツキを有効に除去でき、高性能な防眩機能が得られることが記載されている。
しかし、前記防眩性フィルムでは、等方的に散乱するため、散乱した反射光によりコントラスト感が低下する。また、この方法においても、相分離性の制御は難しく、原料のロット、ポリマー組成などのわずかな変化により、相分離構造のサイズが大きく変化してしまうため、防眩シートの安定した製造は困難である。
特開平11−337734号公報(請求項1、4及び8、段落番号[0001]) 特開2001−215307号公報(請求項1、段落番号[0012]) 特開平7−27920号公報(請求項1及び3、段落番号[0001][0020]) 特開2004−126495号公報(請求項1、21、段落番号[0090])
従って、本発明の目的は、外光の映り込みやぎらつきが抑制された鮮明な画像を表示できる防眩性フィルム、その製造方法及びこの防眩性フィルムを備えた表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、白っぽさや白浮き(白滲み)が低減されたコントラストの高い画像を表示できる防眩性フィルム、その製造方法及びこの防眩性フィルムを備えた表示装置を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、防眩性が高く、反射光の干渉による虹色化(モアレ)を抑制できる防眩性フィルム、その製造方法及びこの防眩性フィルムを備えた表示装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、外光の映り込みやぎらつきが抑制され、かつコントラストの高い鮮明な画像を表示できる防眩性フィルムを効率よく安定して製造できる方法を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ポリマーの相分離により複数のドメイン及びマトリックスで構成された凹凸部を形成し、写像鮮明度に異方性を有するフィルムを調製することにより、このフィルムを備える各種ディスプレイにおいて、外光の映り込みやぎらつきが抑制された鮮明な画像を表示できることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明の防眩性フィルムは、ポリマーで構成されたマトリックスと、このマトリックスと相分離し、かつポリマーで構成された複数のドメインとで構成された防眩層を備えたフィルムであって、前記防眩層の表面において、前記ドメインと前記マトリックスとが凹凸状に形成され、かつ光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度が、光学櫛に対するフィルムの設置方向によって異なる。例えば、0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度において、光学櫛に対するフィルムの設置方向を90度変化させたときの写像鮮明度の差(絶対値)が1〜30程度であってもよい。このフィルムにおいて、フィルム表面での反射光の散乱強度は異方性を有していてもよい。このフィルムにおいて、前記ドメイン内に、相分離により生成し、かつ少なくとも1つの凹凸部が形成されていてもよい。前記防眩層は、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体との硬化物であってもよい。また、硬化性樹脂前駆体の硬化により、凹凸形状が固定化されていてもよい。前記ポリマーは、互いに相分離可能な複数のポリマー[セルロース誘導体と、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、ポリカーボネート系樹脂及びポリエステル系樹脂から選択された少なくとも一種の樹脂など]で構成されるとともに、硬化性樹脂前駆体が、前記複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーと相溶性を有していてもよい。複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーが、硬化性樹脂前駆体の硬化反応に関与する官能基[(メタ)アクリロイル基などの重合性基など]を有していてもよい。本発明の防眩性フィルムは、透明ポリマーフィルムで構成された基材の上に前記防眩層が形成されていてもよい。また、本発明の防眩性フィルムには、前記防眩層の上に、さらに低屈折率の樹脂層が形成されていてもよい。低屈折率の樹脂層は、屈折率1.3〜1.47の屈折率を有する樹脂で構成されていてもよい。本発明の防眩性フィルムは、全光線透過率が70〜100%程度であるとともに、ヘーズが1〜30%程度であり、かつ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(写像)鮮明度が10〜70%程度であってもよい。また、本発明の防眩性フィルムは、フィルムへの入射光の透過において、入射光の一部が、入射光から0.01〜1°の角度で格子状回折を生じ、かつ散乱光プロファイルにおける出射角0°の光強度(I)に対する出射角30°の散乱光強度(I30)の比(I30/I)が、0.00001〜0.001%の範囲にあってもよい。このため、本発明の防眩性フィルムは、液晶表示装置、陰極管表示装置、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、表面電界ディスプレイ、リアプロジェクションテレビディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネル式入力装置などの表示装置に用いるのに適している。
本発明には、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、溶媒とを含む溶液で構成された湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させるとともに、湿潤塗膜を乾燥させる工程において、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させる前記防眩性フィルムの製造方法も含まれる。この製造方法は、特に、互いに相分離可能な複数のポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、沸点100℃以上の溶媒とを含む溶液を基材の上に塗布して形成された湿潤塗膜を水平面に対して10〜90度傾斜させて載置した後、乾燥工程で、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させた後、その塗膜を硬化する方法であってもよい。また、溶媒は少なくとも2種類の沸点の異なる溶媒で構成されていてもよい。さらに、活性エネルギー線及び熱線から選択された少なくとも一種を作用させて、塗膜を硬化してもよい。
本発明では、防眩性フィルムにおいて写像鮮明度に異方性を有する表面凹凸構造が形成されているため、このフィルムを備えた各種ディスプレイにおいて、外光の映り込みやぎらつきが抑制された鮮明な画像を表示できる。また、白っぽさや白浮き(白滲み)が低減されたコントラストの高い画像を表示できる。さらに、防眩性が高く、反射光の干渉による虹色化(モアレ)を抑制できる。特に、このような特性を有する防眩性フィルムを効率よく安定して製造できる。すなわち、優れた防眩性フィルムを高い生産性で簡便に生産できるため、工業的に有利である。
図1は、光透過散乱特性(透過散乱光の角度分布)を測定するための装置を示す概略図である。
発明の詳細な説明
[防眩性フィルム]
本発明の防眩性フィルムは、防眩層を備えており、通常、基材の上に防眩層が形成されている。また、この防眩性フィルムの防眩層の上に、さらに低屈折率の樹脂層(低屈折率層)を形成してもよい。
(基材)
基材としては、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、光学部材を形成するための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(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、後述の防眩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、透明性ポリマーフィルム、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(PES)など]、ポリエーテルケトン系樹脂[ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)など]、ポリカーボネート系樹脂(PC)、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[アートン(ARTON)、ゼオネックス(ZEONEX)など]、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)などで形成されたフィルムが挙げられる。透明支持体は1軸又は2軸延伸されていてもよいが、光学的に等方性であるのが好ましい。好ましい透明支持体は、低複屈折率の支持シート又はフィルムである。光学的に等方性の透明支持体には、未延伸シート又はフィルムが例示でき、例えば、ポリエステル(PET、PBTなど)、セルロースエステル類、特にセルロースアセテート類(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アシレートなど)などで形成されたシート又はフィルムが例示できる。二次元的構造の支持体の厚みは、例えば、5〜2000μm、好ましくは15〜1000μm、さらに好ましくは20〜500μm程度の範囲から選択できる。
(防眩層)
防眩層はポリマーで構成されている。特に、本発明では、耐擦傷性を向上するために、ポリマーと硬化性樹脂前駆体とを組み合わせて用いてもよく、その場合は、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体との硬化物であってもよい。このような方法で防眩層を製造すると、硬化性樹脂前駆体の硬化により、フィルムの表面に規則的又は周期的な凹凸形状が固定化される。
(1)ポリマー成分
ポリマー成分としては、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)、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、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、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
スチレン系樹脂には、スチレン系単量体の単独又は共重合体(ポリスチレン、スチレン−α−メチルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体など)、スチレン系単量体と他の重合性単量体[(メタ)アクリル系単量体、無水マレイン酸、マレイミド系単量体、ジエン類など]との共重合体などが含まれる。スチレン系共重合体としては、例えば、スチレン−アクリロニトリル共重合体(AS樹脂)、スチレンと(メタ)アクリル系単量体との共重合体[スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体など]、スチレン−無水マレイン酸共重合体などが挙げられる。好ましいスチレン系樹脂には、ポリスチレン、スチレンと(メタ)アクリル系単量体との共重合体[スチレン−メタクリル酸メチル共重合体などのスチレンとメタクリル酸メチルを主成分とする共重合体]、AS樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体などが含まれる。
(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;トリシクロデカンなどの脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートなどが例示できる。共重合性単量体には、前記スチレン系単量体、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)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。
有機酸ビニルエステル系樹脂としては、ビニルエステル系単量体の単独又は共重合体(ポリ酢酸ビニル、ポリプロピオン酸ビニルなど)、ビニルエステル系単量体と共重合性単量体との共重合体(エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体など)又はそれらの誘導体が挙げられる。ビニルエステル系樹脂の誘導体には、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアセタール樹脂などが含まれる。
ビニルエーテル系樹脂としては、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビニルt−ブチルエーテルなどのビニルC1−10アルキルエーテルの単独又は共重合体、ビニルC1−10アルキルエーテルと共重合性単量体との共重合体(ビニルアルキルエーテル−無水マレイン酸共重合体など)が挙げられる。
ハロゲン含有樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、塩化ビニリデン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。
オレフィン系樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィンの単独重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体などの共重合体が挙げられる。脂環式オレフィン系樹脂としては、環状オレフィン(ノルボルネン、ジシクロペンタジエンなど)の単独又は共重合体(例えば、立体的に剛直なトリシクロデカンなどの脂環式炭化水素基を有する重合体など)、前記環状オレフィンと共重合性単量体との共重合体(エチレン−ノルボルネン共重合体、プロピレン−ノルボルネン共重合体など)などが例示できる。脂環式オレフィン系樹脂は、例えば、商品名「アートン(ARTON)」、商品名「ゼオネックス(ZEONEX)」などとして入手できる。
ポリカーボネート系樹脂には、ビスフェノール類(ビスフェノールAなど)をベースとする芳香族ポリカーボネート、ジエチレングリコールビスアリルカーボネートなどの脂肪族ポリカーボネートなどが含まれる。
ポリエステル系樹脂には、テレフタル酸などの芳香族ジカルボン酸を用いた芳香族ポリエステル[ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリC2−4アルキレンテレフタレートやポリC2−4アルキレンナフタレートなどのホモポリエステル、C2−4アルキレンアリレート単位(C2−4アルキレンテレフタレート及び/又はC2−4アルキレンナフタレート単位)を主成分(例えば、50重量%以上)として含むコポリエステルなど]が例示できる。コポリエステルとしては、ポリC2−4アルキレンアリレートの構成単位のうち、C2−4アルキレングリコールの一部を、ポリオキシC2−4アルキレングリコール、C6−10アルキレングリコール、脂環式ジオール(シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールAなど)、芳香環を有するジオール(フルオレノン側鎖を有する9,9−ビス(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)フルオレン、ビスフェノールA、ビスフェノールA−アルキレンオキサイド付加体など)などで置換したコポリエステル、芳香族ジカルボン酸の一部を、フタル酸、イソフタル酸などの非対称芳香族ジカルボン酸、アジピン酸などの脂肪族C6−12ジカルボン酸などで置換したコポリエステルが含まれる。ポリエステル系樹脂には、ポリアリレート系樹脂、アジピン酸などの脂肪族ジカルボン酸を用いた脂肪族ポリエステル、ε−カプロラクトンなどのラクトンの単独又は共重合体も含まれる。好ましいポリエステル系樹脂は、通常、非結晶性コポリエステル(例えば、C2−4アルキレンアリレート系コポリエステルなど)などのように非結晶性である。
ポリアミド系樹脂としては、ナイロン46、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン11、ナイロン12などの脂肪族ポリアミド、ジカルボン酸(例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸など)とジアミン(例えば、ヘキサメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン)とから得られるポリアミドなどが挙げられる。ポリアミド系樹脂には、ε−カプロラクタムなどのラクタムの単独又は共重合体であってもよく、ホモポリアミドに限らずコポリアミドであってもよい。
セルロース誘導体のうち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有機酸エステルなど)、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)が例示でき、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。セルロース誘導体には、セルロースカーバメート類(例えば、セルロースフェニルカーバメートなど)、セルロースエーテル類(例えば、シアノエチルセルロース;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシC2−4アルキルセルロース;メチルセルロース、エチルセルロースなどのC1−6アルキルセルロース;カルボキシメチルセルロース又はその塩、ベンジルセルロース、アセチルアルキルセルロースなど)も含まれる。
好ましい熱可塑性樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体、シリコーン系樹脂、及びゴム又はエラストマーなどが挙げられる。前記熱可塑性樹脂としては、通常、非結晶性であり、かつ有機溶媒(特に複数のポリマーや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、透明性や耐候性の高い樹脂、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)などが好ましい。特に、本発明においては、熱可塑性樹脂として、セルロース誘導体が好ましい。セルロース誘導体は、半合成高分子であり、他の樹脂や硬化性樹脂前駆体と溶解挙動が異なるため、非常に良好な相分離性を有する。
前記ポリマー(熱可塑性樹脂)として、硬化反応に関与する官能基(硬化性前駆体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。このようなポリマーは、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、共重合や共縮合などにより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、縮合性又は反応性官能基(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)、重合性官能基(例えば、ビニル、プロペニル、イソプロペニル、ブテニル、アリルなどのC2−6アルケニル基、エチニル、プロピニル、ブチニルなどのC2−6アルキニル基、ビニリデンなどのC2−6アルケニリデン基、又はこれらの重合性官能基を有する官能基((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。
重合性基を側鎖に有する熱可塑性樹脂は、例えば、反応性基(前記縮合性又は反応性官能基の項で例示の官能基と同様の基など)を有する熱可塑性樹脂(i)と、この熱可塑性樹脂の反応性基に対する反応性基と、重合性官能基とを有する化合物(重合性化合物)(ii)とを反応させ、化合物(ii)が有する重合性官能基を熱可塑性樹脂に導入することにより製造できる。
前記反応性基を有する熱可塑性樹脂(i)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[例えば、(メタ)アクリル系樹脂(メタクリル酸メチル−(メタ)アクリル酸共重合体などの(メタ)アクリル酸−(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など)、末端カルボキシル基を有するポリエステル系樹脂又はポリアミド系樹脂など]、ヒドロキシル基を有する熱可塑性樹脂[例えば、(メタ)アクリル系樹脂((メタ)アクリル酸エステル−(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル共重合体など)、末端ヒドロキシル基を有するポリエステル系樹脂又はポリウレタン系樹脂、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのヒドロキシC2−4アルキルセルロース)、ポリアミド系樹脂(N−メチロールアクリルアミド共重合体など)など]、アミノ基を有する熱可塑性樹脂(例えば、末端アミノ基を有するポリアミド系樹脂など)、エポキシ基を有する熱可塑性樹脂(例えば、エポキシ基(グリシジル基など)を有する(メタ)アクリル系樹脂やポリエステル系樹脂など)などが例示できる。また、前記反応性基を有する熱可塑性樹脂(i)としては、スチレン系樹脂やオレフィン系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂に、共重合やグラフト重合により、前記反応性基を導入した樹脂を用いてもよい。これらの熱可塑性樹脂(i)のうち、反応性基としてカルボキシル基又はその酸無水物基、ヒドロキシル基やグリシジル基(特に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が好ましい。なお、前記(メタ)アクリル系樹脂のうち、前記共重合体は、(メタ)アクリル酸を50モル%以上含有するのが好ましい。前記熱可塑性樹脂(i)は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
重合性化合物(ii)の反応性基としては、熱可塑性樹脂(i)の反応性基に対して反応性の基、例えば、前記ポリマーの官能基の項で例示した縮合性又は反応性官能基と同様の官能基などが挙げられる。
前記重合性化合物(ii)としては、エポキシ基を有する重合性化合物[例えば、エポキシ基含有(メタ)アクリレート(グリシジル(メタ)アクリレート、1,2−エポキシブチル(メタ)アクリレートなどのエポキシC3−8アルキル(メタ)アクリレート;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)アクリレートなど)、アリルグリシジルエーテルなど]、ヒドロキシル基を有する化合物[ヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート、例えば、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C2−4アルキル(メタ)アクリレート;エチレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどのC2−6アルキレングリコールモノ(メタ)アクリレートなど]、アミノ基を有する重合性化合物[例えば、アミノ基含有(メタ)アクリレート(アリルアミンなどのC3−6アルケニルアミン;4−アミノスチレン、ジアミノスチレンなどのアミノスチレン類など)、イソシアネート基を有する重合性化合物[例えば、(ポリ)ウレタン(メタ)アクリレートやビニルイソシアネートなど]、カルボキシル基又はその酸無水物基を有する重合性化合物[例えば、(メタ)アクリル酸や無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸又はその無水物など]が例示できる。これらの重合性化合物(ii)は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
なお、熱可塑性樹脂(i)の反応性基と重合性化合物(ii)の反応性基との組合せとしては、例えば、以下の組合せなどが挙げられる。
(i-1)熱可塑性樹脂(i)の反応性基:カルボキシル基又はその酸無水物基
重合性化合物(ii)の反応性基:エポキシ基、ヒドロキシル基、アミノ基、イソシアネート基
(i-2)熱可塑性樹脂(i)の反応性基:ヒドロキシル基
重合性化合物(ii)の反応性基:カルボキシル基又はその酸無水物基、イソシアネート基
(i-3)熱可塑性樹脂(i)の反応性基:アミノ基
重合性化合物(ii)の反応性基:カルボキシル又はその酸無水物基、エポキシ基、イソシアネート基
(i-4)熱可塑性樹脂(i)の反応性基:エポキシ基
重合性化合物(ii)の反応性基:カルボキシル基又はその酸無水物基、アミノ基。
重合性化合物(ii)のうち、特に、エポキシ基含有重合性化合物(エポキシ基含有(メタ)アクリレートなど)が好ましい。
前記官能基含有ポリマー、例えば、(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は、例えば、「サイクロマーP」などとしてダイセル化学工業(株)から入手できる。なお、サイクロマーPは、(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である。
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当に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、互いに(溶媒の不存在下で)相分離可能であり、完全に溶媒が蒸発する前から液相で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つのポリマーとして適当に組み合わせて使用できる。例えば、第1のポリマーがスチレン系樹脂(ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体など)である場合、第2のポリマーは、セルロース誘導体(例えば、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エステル類)、(メタ)アクリル系樹脂(ポリメタクリル酸メチルなど)、脂環式オレフィン系樹脂(ノルボルネンを単量体とする重合体など)、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂(前記ポリC2−4アルキレンアリレート系コポリエステルなど)などであってもよい。また、例えば、第1のポリマーがセルロース誘導体(例えば、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エステル類)である場合、第2のポリマーは、スチレン系樹脂(ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体など)、(メタ)アクリル系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂(ノルボルネンを単量体とする重合体など)、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂(前記ポリC2−4アルキレンアリレート系コポリエステルなど)などであってもよい。複数の樹脂の組合せにおいて、少なくともセルロースエステル類(例えば、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脂肪族カルボン酸エステル類)を用いてもよい。
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。ポリマーの重量平均分子量は、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。
回転対流によって隆起した表面の凹凸形状(例えば、対流細胞により配列、サイズを制御された相分離構造によって隆起した表面の凹凸形状)は、活性光線(紫外線、電子線など)や熱線などにより最終的に硬化し、硬化樹脂を形成する。そのため、防眩性フィルムに耐擦傷性(ハードコート性)を付与でき、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、通常、20/80〜80/20程度、特に30/70〜70/30程度である。特に、第1のポリマーにセルロース誘導体を用いる場合、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=1/99〜30/70、好ましくは5/95〜28/72、さらに好ましくは10/90〜27/73(特に、15/85〜25/75)程度である。
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つのポリマー以外にも、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。
(2)硬化性樹脂前駆体
硬化性樹脂前駆体としては、熱線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、イソシアネート基、アルコキシシリル基、シラノール基、重合性基(ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基など)などを有する低分子量化合物(又はプレポリマー、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の低分子量樹脂など)]、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、プレポリマーなどの紫外線硬化性化合物など)などが例示でき、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。硬化性樹脂前駆体は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
前記光硬化性化合物は、通常、光硬化性基、例えば、重合性基(ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基など)や感光性基(シンナモイル基など)を有しており、特に重合性基を有する光硬化性化合物(例えば、単量体、オリゴマー(又は樹脂、特に低分子量樹脂))が好ましい。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。
重合性基を有する光硬化性化合物のうち、単量体としては、例えば、単官能性単量体[(メタ)アクリル酸エステルなどの(メタ)アクリル系単量体、例えば、アルキル(メタ)アクリレート(メチル(メタ)アクリレートなどのC1−6アルキル(メタ)アクリレートなど)、シクロアルキル(メタ)アクリレート、橋架環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレート(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)、グリシジル(メタ)アクリレート;酢酸ビニルなどのビニルエステル、ビニルピロリドンなどのビニル系単量体など]、少なくとも2つの重合性不飽和結合を有する多官能性単量体[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)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;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)アクリレートなどの3〜6個程度の重合性不飽和結合を有する多官能性単量体]が例示できる。
重合性基を有する光硬化性化合物のうち、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。
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、実用的に有利な樹脂前駆体は、紫外線硬化性モノマー、紫外線硬化性樹脂である。さらに、耐擦傷性などの耐性を向上させるため、光硬化性樹脂は、分子中に2個以上(好ましくは2〜6個、さらに好ましくは2〜4個程度)の重合性不飽和結合を有する化合物であるのが好ましい。
硬化性樹脂前駆体の分子量としては、ポリマーとの相溶性を考慮して5000以下(例えば、100〜5000)、好ましくは2000以下(例えば、150〜2000)、さらに好ましくは1000以下(例えば、200〜1000)程度である。
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用いてもよい。例えば、熱硬化性樹脂前駆体は、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用いてもよく、光硬化性樹脂前駆体は光重合開始剤と組み合わせて用いてもよい。
前記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例示できる。
光硬化剤などの硬化剤の含有量は、硬化性樹脂前駆体100重量部に対して0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは1〜8重量部(特に1〜5重量部)程度であり、3〜8重量部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や架橋剤を含んでいてもよい。例えば、光硬化性樹脂前駆体は、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。
本発明において、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するのが好ましい。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や、(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、防眩層としての機能が低下する。
なお、熱可塑性樹脂と硬化性樹脂前駆体(又は硬化樹脂)とは、通常、互いに非相溶である。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、互いに非相溶な2つの熱可塑性樹脂と、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、前記非相溶な熱可塑性樹脂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)を有する熱可塑性樹脂であってもよい。
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のポリマーのうち少なくともいずれか一方の樹脂と相溶すればよく、両方のポリマー成分と相溶してもよい。両方のポリマー成分に相溶する場合、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してもよい。
選択した複数のポリマー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が有効に相分離せず、防眩性膜としての機能が低下する。
硬化性モノマーと互いに非相溶な複数のポリマーとは、少なくとも1成分のポリマーと硬化性モノマーとが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、ポリマーAとポリマーBとで構成する場合、硬化性モノマーは少なくともポリマーA又はポリマーBのどちらかと相溶すればよく、好ましくは、両方のポリマー成分と相溶してもよい。両方のポリマー成分に相溶する場合、ポリマーA及び硬化性モノマーを主成分とした混合物と、ポリマーB及び硬化性モノマー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。
なお、複数のポリマーの相分離性、及びポリマーと硬化性モノマーとの相分離性は、それぞれ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、通常、ポリマーと、樹脂前駆体の硬化により生成した硬化又は架橋樹脂とは互いに屈折率が異なる。また、複数のポリマー(第1のポリマーと第2のポリマー)の屈折率も互いに異なる。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)の屈折率の差は、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。
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、楕円体状、長方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(上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。本発明において、防眩性膜の相分離構造は、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防眩性フィルムの表面に微細な凹凸を形成できる。
このように、相分離によって表面に凹凸形状を形成した防眩層は、微粒子を分散して表面凹凸形状を形成する方法と異なり、層の内部で散乱を引き起こすような微粒子を防眩層内に含まない。このため、層の内部におけるヘイズ(層の内部で散乱を引き起こす内部ヘイズ)は低く、例えば、0〜1%程度であり、好ましくは0〜0.8%(例えば、0.01〜0.8%)、さらに好ましくは0〜0.5%(例えば、0.1〜0.5%)程度である。なお、内部ヘイズは、防眩層の表面凹凸を平坦化するように上から樹脂層をコートするか、透明粘着層を介して平滑な透明フィルムと防眩層の表面凹凸を貼り合わせて、ヘイズを測定することにより測定できる。
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、ポリマー成分が海相を形成してもよいが、表面硬度の観点から、ポリマー成分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、乾燥後には防眩層の表面に微細な凹凸を形成できる。特に、本発明では、写像鮮明度及び光散乱強度において異方性を有するため、島状ドメインが異形状(楕円体状、長方体状などの長形状など)であってもよい。さらに、これらの異形の島状ドメインが部分的に結合して連なった山脈状ドメインを形成してもよい。
ポリマーと硬化性樹脂前駆体との割合(重量比)は、特に制限されず、例えば、前者/後者=5/95〜95/5程度の範囲から選択でき、表面硬度の観点から、好ましくは5/95〜60/40程度であり、さらに好ましくは10/90〜50/50、特に10/90〜40/60程度である。特に、ポリマーの全部又は一部にセルロース誘導体を用いる場合、ポリマーと硬化性樹脂前駆体との割合(重量比)は、例えば、前者/後者=10/90〜80/20、好ましくは20/80〜70/30、さらに好ましくは30/70〜50/50程度である。
防眩層の厚みは、例えば、0.3〜20μm程度、好ましくは1〜18μm(例えば、3〜16μm)程度であってもよく、通常、5〜15μm(特に7〜13μm)程度である。
(低屈折率層)
低屈折率層は、低屈折率樹脂で構成されている。低屈折率層を前記防眩層の少なくとも一方の面に積層することにより、光学部材などにおいて、低屈折率層を最表面となるように配設した場合などに、外部からの光(外部光源など)が、防眩性フィルムの表面で反射するのを有効に防止できる。
低屈折率樹脂の屈折率は、例えば、1.30〜1.49、好ましくは1.36〜1.49、さらに好ましくは1.38〜1.48程度である。
低屈折率樹脂としては、例えば、メチルペンテン樹脂、ジエチレングリコールビス(アリルカーボネート)樹脂、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)などのフッ素樹脂などが挙げられる。また、低屈折率層は、通常、フッ素含有化合物を含有するのが好ましく、フッ素含有化合物を用いると、低屈折率層の屈折率を低減できるため、屈折率を適宜選択できる。
前記フッ素含有化合物としては、フッ素原子と、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(架橋性基又は重合性基などの硬化性基など)とを有し、熱や活性エネルギー線などにより硬化又は架橋してフッ素含有樹脂(特に硬化又は架橋樹脂)を形成可能なフッ素含有樹脂前駆体が挙げられる。
このようなフッ素含有樹脂前駆体としては、例えば、フッ素原子含有熱硬化性化合物又は樹脂[フッ素原子とともに、反応性基(エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシル基、ヒドロキシル基など)、重合性基(ビニル基、アリル基、(メタ)アクリロイル基など)などを有する低分子量化合物]、活性光線(紫外線など)により硬化可能なフッ素原子含有光硬化性化合物又は樹脂(光硬化性フッ素含有モノマー又はオリゴマーなどの紫外線硬化性化合物など)などが例示できる。
前記熱硬化性化合物又は樹脂としては、例えば、少なくともフッ素含有モノマーを用いて得られる低分子量樹脂、例えば、構成モノマーとしてのポリオール成分の一部又は全部に代えてフッ素含有ポリオール(特にジオール)を用いて得られるエポキシ系フッ素含有樹脂;同様に、ポリオール及び/又はポリカルボン酸成分の一部又は全部に代えて、フッ素原子含有ポリオール及び/又はフッ素原子含有ポリカルボン酸成分を用いて得られる不飽和ポリエステル系フッ素含有樹脂;ポリオール及び/又はポリイソシアネート成分の一部又は全部に代えて、フッ素原子含有ポリオール及び/又はポリイソシアネート成分を用いて得られるウレタン系フッ素含有樹脂などが例示できる。これらの熱硬化性化合物又は樹脂は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
前記光硬化性化合物には、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。単量体としては、例えば、前記防眩層の項で例示の単官能性単量体及び多官能性単量体に対応するフッ素原子含有単量体[(メタ)アクリル酸のフッ化アルキルエステルなどのフッ素原子含有(メタ)アクリル系単量体、フルオロオレフィン類などのビニル系単量体などの単官能性単量体;1−フルオロ−1,2−ジ(メタ)アクリロイルオキシエチレンなどのフッ化アルキレングリコールのジ(メタ)アクリレートなど]が例示できる。また、オリゴマー又は樹脂としては、前記防眩層の項で例示のオリゴマー又は樹脂に対応するフッ素原子含有オリゴマー又は樹脂などが使用できる。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。
フッ素含有樹脂の硬化性前駆体は、例えば、溶液(コート液)状の形態で入手でき、このようなコート液は、例えば、日本合成ゴム(株)製「TT1006A」及び「JN7215」や、大日本インキ化学工業(株)製「ディフェンサTR−330」などとして入手できる。
低屈折率層の厚みは、例えば、0.05〜2μm、好ましくは0.06〜1μm(例えば、0.08〜0.5μm)、さらに好ましくは0.1〜0.3μm程度である。
(防眩性フィルム)
本発明の防眩性フィルムは、防眩層が、相分離した複数のドメイン及びマトリックスで構成されるとともに、前記ドメインとマトリックスと(前記ドメインとマトリックスとの間)が凹凸状に形成されている。前記ドメインは、閉じた凹凸状(ループ状)域であり、通常、このループ状(外ループ)は、略閉じていればよい。また、前記ドメインは、略全てが独立していてもよいが、一部の隣接するドメインが細長い(幅の狭い)連絡部で接続されていてもよい。
すなわち、本発明では、対流セル(対流細胞)の配列に応じた比較的制御された間隔で、その表面に、対流セル(外ループ)として、凹凸形状が形成されている。セル状回転対流によって形成された凹凸形状は、通常、実質的に規則性又は周期性を有している。例えば、平均凸間距離Smが20〜300μm程度であってもよく、好ましくは25〜250μm、さらに好ましくは30〜200μm程度である。平均凸間距離Smは、例えば、対流発生時の塗膜厚みによって制御可能である。
防眩性フィルム表面の粗さとしては、中心線平均粗さRaが、例えば、0.05〜0.5μm、好ましくは0.06〜0.4μm、さらに好ましくは0.07〜0.25μm(特に0.08〜0.22μm)程度である。また、防眩性フィルムに低屈折率層がコートされている場合は、低屈折率層をコートした後の値がこの範囲にあるのが好ましい。
特に、本発明の防眩性フィルムは、異方性を有しており、例えば、光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像(透過像)鮮明度が、光学櫛に対するフィルムの設置方向によって異なっている。具体的には、0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度において、光学櫛に対するフィルムの設置方向を90度変化させたときの写像鮮明度の差(絶対値)は、例えば、1〜30、好ましくは5〜28、さらに好ましくは10〜26(特に15〜25程度)である。このようなフィルムは、後述するように、通常、湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させることにより製造される。得られたフィルムは、重力の作用により異方性を付与されるためか、重力が作用した方向に平行な方向を光学櫛の櫛歯方向と平行に設置した写像鮮明度は、重力が作用した方向に平行方向を光学櫛の櫛歯方向と垂直に設置した写像鮮明度よりも大きい。
写像鮮明度とは、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。写像鮮明度は、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。写像鮮明度の値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、防眩性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]。
前記写像鮮明度測定の測定装置としては、写像性測定器(スガ試験機(株)製、ICM−1DP)が使用できる。光学櫛としては、0.125〜2mm幅の光学櫛を用いることができる。
同様に、本発明の防眩性フィルムは、フィルム表面での反射光の散乱強度も異方性を有している。すなわち、前記方法で得られたフィルムにおいて、フィルム表面での反射における散乱光強度は、重力が作用した方向よりも、重力が作用した方向に垂直な方向において大きくなる。
さらに、本発明の防眩性フィルムは、防眩層の製造における対流の配列に応じた間隔で凹凸が形成される。このため、比較的規則性の高い細胞状対流から形成した防眩層を有するフィルムでは、フィルムに光が入射する際、透過した光の一部が、その配列状態に応じた回折を生じる。本発明の防眩性フィルムの回折パターンは、配列と回折パターンとの関係について公知のパターンであってもよく、好ましくは、対角線上に(中心から等しい距離で、かつ中心に対して向かい合って)2点スポット状で散乱強度が現れるタイプなどである。
さらに、本発明の防眩性フィルムは、前記ドメイン内に、相分離により生成し、かつ少なくとも1つの凹凸部(内部セル)が形成されていてもよい。この凹凸部は、対流セルの中央部又はその周辺部に相当する位置に、上昇流によって隆起された凸部(微小隆起領域)又は陥没した凹部(微小陥没領域)として形成されていてもよい。この凹凸部も閉じたループ状(内ループ)であり、通常、この内ループは、略閉じていてもよい。また、内ループは、独立している場合が多いが、一部の隣接するループは、細長い(幅の狭い)連絡部で接続されていてもよい。特に、一個のドメイン内に1〜数個(例えば、1〜3個)程度の凹凸部(特に点状凸部)が形成されていてもよい。凹凸部(内ループ)の形状(フィルム表面の二次元形状)は、特に限定されず、不定形、円形、楕円形、多角形などであり、通常、円形又は楕円形である。なお、一個の対流セル内につき、上昇流又は相分離構造による微小凹凸部が形成されると、光散乱特性が向上するため、映り込み画像のぎらつきを抑制できる。さらに、細胞セルの内ループの間隔がより均等になり、ドメインが均一な凹凸形状を形成するため、特に好ましい。
内ループ(微小凹凸部)の大きさ(径)は、例えば、3〜150μm程度であってもよく、好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは10〜50μm(特に15〜40μm)程度である。内ループの面積比は、外ループ内の1〜80%(外ループ内で内ループが占める面積割合)、好ましくは3〜50%、さらに好ましくは5〜40%(特に10〜30%)程度である。
本発明の防眩性フィルムは、フィルムへの入射光の透過において、入射光の一部が、入射光から特定の角度(0.3°程度)(回折角度)で格子状回折を生じる。具体的には、このような回折角度は、例えば、0.01〜1°、好ましくは0.05〜0.8°、さらに好ましくは0.1〜0.7°(特に0.15〜0.5°)程度である。
本発明の防眩性フィルムの全光線透過率は、例えば、70〜100%、好ましくは80〜99%、さらに好ましくは85〜98%(特に88〜97%)程度である。
本発明の防眩性フィルムのヘイズは1〜50%であり、好ましくは2〜40%、さらに好ましくは3〜35%(特に、5〜30%)程度である。また、低屈折率層をコーティングした場合には、ヘイズは防眩層単独フィルムのヘイズよりも一般的に1〜10%程度低下する。防眩層と低屈折率層とを組み合わせた場合のヘイズは、例えば、1〜30%、好ましくは2〜25%、さらに好ましくは2〜20%程度であり、通常、3〜15%程度である。低屈折率層を形成する場合には、ヘイズの低下を考慮して調節するのが好ましい。
ヘーズ及び全光線透過率は、JIS K7105に準拠して、日本電色工業(株)製、NDH−300Aヘーズメーターを用いて測定できる。
本発明の防眩性フィルムの写像鮮明度は、0.5mm幅の光学櫛を使用した場合、10〜70%であり、好ましくは15〜60%、さらに好ましくは20〜50%(特に25〜45%)程度である。0.25mm幅の光学櫛を使用した場合は、10〜70%であり、好ましくは20〜60%、さらに好ましくは25〜50%程度である。写像鮮明度が前記範囲にあると、映り込みの輪郭を十分ぼやかすことができるため、良好な防眩性を付与できる。写像鮮明度が高すぎると、映り込み防止効果が低下する。一方、写像鮮明度が小さすぎると、前記の映り込みは防止できるが、画像の鮮明さが低下する。
本発明の防眩性フィルムは、所望の視認特性を達成するため(特に、画像のシャープ性を向上させるため)、散乱光プロファイルにおける出射角0°の光強度(I)に対する出射角30°の散乱光強度(I30)の比(I30/I)が、0.00001〜0.001%の範囲に調整されている。前記光散乱強度比I30/Iは、好ましくは0.00003〜0.0009%、さらに好ましくは0.00005〜0.0008%(特に0.00007〜0.0007%)程度である。
さらに、画像のシャープ性を向上する点から、散乱光プロファイルにおける出射角0°の光強度(I)に対する出射角10°の散乱光強度(I10)の比(I10/I)は、例えば、0.0001〜0.1%、好ましくは0.0003〜0.008%、さらに好ましくは0.0005〜0.005%程度である。
散乱光プロファイルは、防眩性フイルムについて、ゴニオフォトメーター、例えば、市販の自動変角光度計(GP−200型、(株)村上色彩技術研究所製)を用いて測定できる。例えば、防眩性フィルムを透過した光の角度分布は、図1に示すように、He−Neレーザなどのレーザ光源1と、ゴニオフォトメーターに設置した光受光器4を備えた測定装置を用いて測定できる。なお、この例では、レーザ光源1からのレーザ光をNDフィルタ2を介して試料3に照射し、試料からの散乱光を、レーザ光の光路に対して散乱角度θで変角可能であり、かつ光電子増幅管を備えた検出器(光受光器)4により検出し、散乱強度と散乱角度θとの関係を測定している。このような装置として、レーザ光散乱自動測定装置(日本科学エンジニアリング(株)製)を利用できる。
[防眩性フィルムの製造方法]
本発明の防眩性フィルムは、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、溶媒とを含む溶液で構成された湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させるとともに、湿潤塗膜を乾燥させる工程において、湿潤(未乾燥)塗膜に細胞状回転対流を発生させることにより製造できる。より具体的には、通常、前記溶液を基材にコーティングし、得られた湿潤塗膜を傾斜させるとともに、塗膜から溶媒を蒸発させることにより行うことができる。さらに、互いに相分離可能な複数のポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、沸点100℃以上の溶媒とを含む溶液を基材の上に塗布し、得られた湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させて載置した後、乾燥工程で、湿潤塗膜に細胞状回転対流(対流セル)を発生させた後、その塗膜を硬化して製造するのが好ましい。なお、前記基材として剥離性基材を用いる場合には、基材から塗膜を剥離して、防眩性膜としてもよい。
(細胞状回転対流)
本発明では、前記溶液を塗布した後、細胞状回転対流により、塗膜表面を隆起させて、表面に規則的又は周期的な凹凸形状を形成する。一般に、回転対流は、溶媒の蒸発乾燥とともに塗膜の表面付近が蒸発熱により冷却された結果、塗膜の上層と下層との間で限界以上の温度差が生じることにより発生する。このような対流は、ベナール型対流と称されている。また、ベナール型対流は、ベナールによって発見され、レイリーによって理論体系付けられたため、ベナール・レイリー対流とも称される。その限界温度差ΔTは、塗膜の厚さd、塗膜(溶液)の動粘性係数ν、塗膜の温度伝導率κ、塗膜の体積膨張係数α、重力加速度gによって決定される。対流は、以下の式で定義されるレイリー数Raが、特定の臨界値を超えると発生する。
Ra=(α・g・ΔT・d)/(κ・ν)
このようにして発生した対流は、規則正しく上昇運動と下降運動とが繰り返され、膜表面に規則的又は周期的な凹凸形状が細胞状に配列される。この細胞のアスペクト比(塗布方向/厚み方向)は2/1〜3/1程度になることが知られている。
また、細胞状回転対流の方式は特に限定されず、他の対流であってもよく、例えば、表面張力の不均一分布によるマランゴーニ対流(密度差対流)であってもよい。
(対流と相分離の併用)
本発明では、このように回転対流を発生させ、対流の流れ及び固形分濃度差によって生じる表面の凹凸形状を形成するが、このような対流とともに、互いに相分離性を有する2つの成分(ポリマー及び硬化性樹脂前駆体のうち少なくとも2つの成分)を含有する溶液を用いて前記成分を相分離し、相分離構造を形成してもよい。対流と相分離との併用における詳しいメカニズムは解明できていないが、次のように推定できる。
対流と相分離とを併用することにより、まず、塗布後に対流細胞が発生する。次に、それぞれの対流細胞内で相分離が発生し、相分離の構造は時間とともに巨大化していくが、対流の細胞壁で相分離の成長は止まる。その結果として、対流細胞のサイズ、配列に応じた間隔に制御され、相分離構造に伴う良好な形・高さの凹凸形状が形成される。すなわち、形、配列、大きさともに、充分に制御された防眩性フィルムが得られる。
(溶媒)
本発明では、ポリマー及び硬化性樹脂前駆体を含む溶液中の溶媒を蒸発させることにより、前記対流や相分離を行うことができる。特に、溶液に含まれる成分の中でも、溶媒は、安定的に対流を発生させるために必要不可欠である。それは、蒸発に伴う気化熱により塗膜表面の温度を低下させる作用を有するからであり、さらに、発生した対流を滞りなく流すための流動性の作用を有するためである。
溶媒は、用いる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、混合溶媒の場合、少なくとも1種類は固形分(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)、ハロゲン化炭化水素類(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など)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、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)などが例示できる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
なお、特開2004−126495号公報には、本発明と同様に、少なくとも1つのポリマーと少なくとも一つの硬化性樹脂前駆体とを均一に溶解した溶液から溶媒を蒸発させてシートを製造する方法において、適当な条件でスピノーダル分解させ、その後前記前駆体を硬化させることにより防眩層を作製する方法が開示されている。この文献では、スピノーダル分解での相分離により、防眩性フィルムの表面に凹凸形状を形成する方法は開示されているが、細胞状回転対流については記載されていない。
本発明では、このような対流セルを発生させるために、溶媒として、常圧で沸点100℃以上の溶媒を用いるのが好ましい。さらに、対流セルを発生させるためには、溶媒が少なくとも2種類の沸点の異なる溶媒で構成されているのが好ましい。また、高沸点の溶媒の沸点は100℃以上であり、通常、100〜200℃程度であり、好ましくは105〜150℃、さらに好ましくは110〜130℃程度である。特に、対流セルと相分離とを併用させる観点から、沸点100℃以上の溶媒を少なくとも1種と、沸点100℃未満の溶媒を少なくとも1種とを組み合わせて用いるのが好ましい。このような混合溶媒を用いると、低沸点の溶媒が、蒸発に伴う上層と下層との温度差を発生させ、高沸点の溶媒が塗膜中に残留し、流動性を維持する。
常圧で沸点100℃以上の溶媒としては、例えば、アルコール類(ブタノール、ペンチルアルコール、ヘキシルアルコールなどのC4−8アルキルアルコールなど)、アルコキシアルコール類(メトキシプロパノール、ブトキシエタノールなどのC1−6アルコキシC2−6アルキルアルコールなど)、アルキレングリコール類(エチレングリコールやプロピレングリコールなどのC2−4アルキレングリコールなど)、ケトン類(シクロヘキサノンなど)などが挙げられる。これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、ブタノールなどのC4−8アルキルアルコール、メトキシプロパノールやブトキシエタノールなどのC1−6アルコキシC2−6アルキルアルコール、エチレングリコールなどのC2−4アルキレングリコールなどが好ましい。
沸点の異なる溶媒の比率としては、特に限定されないが、沸点100℃以上の溶媒と、沸点100℃未満の溶媒を併用した場合(それぞれ、2種以上併用した場合は合計の重量比として)、例えば、前者/後者=10/90〜70/30、好ましくは10/90〜50/50、さらに好ましくは15/85〜40/60(特に20/80〜40/60程度)である。
また、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、透明支持体を溶解や侵食、又は膨潤させない溶媒を選択してもよい。例えば、透明支持体としてトリアセチルセルロース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、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、防眩性フィルムを形成できる。
(溶液の粘度及び濃度)
本発明によれば、対流が発生した際の溶液粘度が低すぎると、対流に伴い隆起した表面の凹凸形状を保持するために、溶液の粘度は適度に高いのが好ましく、かつ対流が滞りなく流れるためには適度に溶液の粘度は低いのが好ましい。このような溶液の粘度にするために、溶液の固形分濃度は、例えば、5〜50重量%、好ましくは10〜40重量%、さらに好ましくは15〜35重量%程度である。
(塗布厚み)
所望のサイズの細胞状回転対流を発生させるためには、溶液の塗布厚みは、例えば、10〜200μm、好ましくは15〜100μm、さらに好ましくは20〜50μm程度である。対流細胞のアスペクト比が2〜3になることを利用して、例えば、凹凸形状の凸間距離を50μm程度にする場合は、20〜50μm程度の塗布厚みで、基材上に溶液を塗布すれば、溶液中の低沸点溶媒の一部が蒸発することにより、塗膜厚みが薄くなると同時に塗膜の上層と下層との間で温度差が発生し、50μm程度のサイズを有する細胞状回転対流を発生させることができる。
(異方性の付与方法)
防眩層に異方性を付与するためには、前記溶液を基材に塗布した後、塗膜の硬化前に(例えば、乾燥工程において又は乾燥工程の前段階の工程として)、湿潤塗膜を水平面に対して、所定の角度(例えば、30〜90度、好ましくは45〜90度、さらに好ましくは60〜90度、通常、略90度の角度)傾斜させる。
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、シルクスクリーンコータ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などが汎用される。一般的に、防眩層の製造において、製膜方向(フィルムのMD方向、又はバーコーターなどのコーターを動かした方向)に細胞状対流は並び易い傾向がある。従って、重力を作用させる方向としても、塗膜の面方向のうち、特に、製膜方向と、重力方向とが略平行となる方向に向かって塗膜を傾斜させる(すなわち、製膜方向の端部を持ち上げて傾斜させる)のが好ましい。
異方性を付与する方法としては、通常、このような塗布方法によって基材上に塗膜を形成した後、湿潤塗膜を水平面に対して略90度(垂直)となるように、すなわち、塗膜の面方向が重力方向と略平行になるように、湿潤塗膜を傾斜させて(立てて)所定時間載置して、細胞状回転対流する方法が使用される。このような湿潤塗膜の傾斜は、塗布液の塗布後速やかに行うのが好ましい。さらに、このような載置は、乾燥工程(例えば、乾燥機を用いた加熱工程)において行われてもよいが、乾燥工程の前工程として、例えば、乾燥機に投入する前に、常温又は室温(例えば、0〜40℃、好ましくは5〜30℃程度)で行うのが好ましい。
具体的には、コーターを用いて基材フィルムに塗液を塗布した後、基材フィルムの一端(特に、製膜方向の端部、すなわち製膜方向と垂直となる一辺)を持ち上げ、速やかに宙吊り状態にし、所定の時間が経過した後、乾燥機に投入する方法であってもよい。また、連続式コート機の場合は、コーターヘッドの上方に乾燥炉入り口を設けることにより、基材への塗布液の塗布後、連続的にコンベアなどの搬送機によって基材が上方に運ばれる過程で、湿潤塗膜の面方向が重力方向と略平行な状態となって運搬された後、乾燥炉に搬入される方法であってもよい。
湿潤塗膜を前記方向に載置して重力を作用させると、防眩層に異方性が発現する機構については不明な点が多いが、重力によって対流の細胞が縦長になると推定できる。湿潤塗膜を前記方向に載置しておく時間(通常、載置後、乾燥機に投入するまでの時間)は、1秒〜10分程度の範囲から選択でき、例えば、5秒〜5分、好ましくは10〜60秒、さらに好ましくは10〜40秒(特に15〜30秒)程度である。
本発明では、このような方法において、傾斜角度、載置時間、温度などを調整することにより、異方性の程度をコントロールできる。
(乾燥温度)
前記溶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、高沸点溶媒の沸点よりも1〜120℃、好ましくは5〜80℃、特に10〜60℃程度低い温度)で溶媒を蒸発させることにより、細胞状回転対流および相分離を誘起するのが好ましい。例えば、溶媒の沸点に応じて、30〜200℃、好ましくは40〜120℃、さらに好ましくは50〜100℃程度の温度で乾燥させてもよい。
まず、細胞状回転対流を発生させるためには、支持体上に塗布して流延させた後、直ちにオーブンなどのなどの乾燥機に投入して乾燥させるのではなく、一定時間(例えば、1秒〜1分間、好ましくは3〜30秒間、さらに好ましくは5〜20秒間程度)、常温又は室温(例えば、0〜40℃、好ましくは5〜30℃程度)で放置(特に、前述の如く、湿潤塗膜を傾斜させて載置)した後に、乾燥機に投入するのが好ましい。
また、乾燥風量は、特に限定されないが、風量が強すぎると、回転対流が充分に発生する前に乾燥して固化するため、乾燥風量は50m/分以下(例えば、1〜50m/分)、好ましくは1〜30m/分、さらに好ましくは1〜20m/分程度であってもよい。乾燥風を防眩性フィルムに当てる角度は、特に限定されず、例えば、フィルムに対して平行であってもよいし、垂直であってもよい。
特に、細胞状回転対流を発生させるために、溶媒存在下で、対流セルの形成を阻害しない外力又は相分離域での対流を阻害しない外力、例えば、無風又は低風量で乾燥するのが好ましい。すなわち、具体的には、前述の乾燥温度を有する乾燥器内で、無風又は低風量(例えば、0.1〜8m/分、好ましくは0.5〜6m/分、さらに好ましくは1〜5m/分程度)で加熱することにより、細胞状回転対流を発生することができる。なお、低風量とする代わりに、乾燥風をフィルムに当てる角度を、例えば、70°以下、好ましくは5〜60°、さらに好ましくは10〜50°程度に低めに設定してもよい。無風又は低風量での加熱時間は、例えば、1秒〜1分、好ましくは3〜30秒、さらに好ましくは5〜20秒(特に7秒〜15秒)程度である。
(硬化処理)
前記溶液を乾燥した後、熱線や活性エネルギー線(紫外線や電子線など)により、塗膜を硬化又は架橋する。硬化方法は、硬化性樹脂前駆体の種類に応じて選択できるが、通常、紫外線や電子線などの光照射により硬化する方法が用いられる。汎用的な露光源は、通常、紫外線照射装置である。なお、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。
(低屈折率層の製造方法)
低屈折率層の形成方法は、特に制限されず、前記防眩層上に、少なくとも前記樹脂系材料で構成された層を形成できればよいが、通常、前記防眩層上に、低屈折率成分を含む塗工液を塗布又は流延し、熱又は活性光線などにより塗膜を硬化させることにより低屈折率層を形成できる。
前記塗工液は、低屈折率成分(フッ素含有化合物など)の他に、通常、有機溶媒[例えば、低屈折率樹脂の種類に応じて、前記防眩層の項で例示の溶媒と同様の有機溶媒]の他、反応性稀釈剤(多官能(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル系モノマーなど)などを含んでいてもよい。このような溶媒は、塗膜に伴って、蒸発除去してもよく、溶媒が反応性稀釈剤である場合には、フッ素含有樹脂前駆体の硬化に伴って、重合により、硬化させてもよい。前記塗工液は、さらに、硬化剤[有機過酸化物などの熱重合開始剤;光重合開始剤(1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトンなどのケトン系重合開始剤など)など]を含んでいてもよい。また、前記塗工液は、架橋剤などを含んでいてもよい。
低屈折率層用塗工液中の固形分(低屈折率成分、硬化反応可能な化合物、その他添加剤)の濃度は、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、0.1〜50重量%、好ましくは0.5〜10重量%、さらに好ましくは1〜5重量%程度である。
[光学部材]
本発明の防眩性フィルムは、光散乱特性について異方性を有するとともに、細胞状回転対流により、各凸部が均一に制御された凹凸形状を有するため、均質で高品位な防眩性を有している。さらに、高い耐擦傷性(ハードコート性)を有するとともに、透過散乱光の強度分布を制御できる。特に、透過光を異方的に透過して散乱させながら、特定の角度範囲での散乱強度を大きくできる。さらに、透過像の鮮明性に優れており、表示面での文字ボケも少ない。また、低屈折率層を形成した場合は、その表面では、外光反射を効率よく防止できる。そのため、本発明の防眩性フィルムは、光学部材等の用途に適しており、前記支持体を、種々の光学部材を形成するための透明ポリマーフィルムで構成することもできる。透明ポリマーフィルムと組み合わせて得られた防眩性フィルムは、そのまま光学部材として用いてもよく、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)と組み合わせて光学部材を形成してもよい。すなわち、光学要素の少なくとも一方の光路面に前記防眩性フィルム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防眩性フィルムを積層してもよく、導光板の出射面に防眩性フィルムを配設又は積層してもよい。
耐擦傷性が付与されている防眩性フィルムは、保護フィルムとしても機能させることができる。そのため、本発明の防眩性フィルムは、偏光板の2枚の保護フィルムのうち少なくとも一方の保護フィルムに代えて、防眩性フィルムを用いた積層体(光学部材)、すなわち、偏光板の少なくとも一方の面に防眩性フィルムが積層された積層体(光学部材)として利用するのに適している。
[表示装置]
本発明の防眩性フィルムは、種々の表示装置、例えば、液晶表示(LCD)装置、陰極管表示装置、有機又は無機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、表面電界ディスプレイ(SED)、リアプロジェクションテレビディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネル付き表示装置などの表示装置に使用できる。これらの表示装置は、前記防眩性フィルムや光学部材(特に偏光板と防眩性フィルムとの積層体など)を光学要素として備えている。特に、高精細又は高精彩液晶ディスプレイなどの大型液晶表示装置に装着しても映り込みを防止できるため、液晶表示装置などに好ましく使用できる。
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前記防眩性フィルムや光学部材(特に偏光板と防眩性フィルムとの積層体)を配設できる。例えば、反射部材と表示ユニットとの間、表示ユニットの前面などに前記防眩性フィルムや光学部材を配設又は積層できる。
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。なお、通常、導光板の裏面には、光源からの光を出射面側へ反射させるための反射部材が配設されている。このような透過型液晶表示装置では、通常、光源から前方の光路内に前記防眩性フィルムや光学部材を配設又は積層できる。例えば、導光板と表示ユニットとの間、表示ユニットの前面などに前記防眩性フィルムや光学部材を配設又は積層できる。
本発明は、防眩性及び光散乱性が必要とされる種々の用途、例えば、前記光学部材や、液晶表示装置(特に高精細又は高精彩表示装置)などの表示装置の光学要素として有用である。
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1
側鎖に重合性不飽和基を有するアクリル樹脂[(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;ダイセル化学工業(株)製、サイクロマーP(ACA)320M、固形分44.2重量%、溶剤:1−メトキシ−2−プロパノール(MMPG)(沸点119℃)]5.88重量部、セルロースアセテートプロピオネート(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、CAP−482−20)0.8重量部、多官能アクリル系UV硬化モノマー(ダイセルサイテック(株)製、DPHA)3.3重量部、多官能アクリル系UV硬化モノマー(ダイセルサイテック(株)製、PETIA)3.3重量部、及び光開始剤(チバスペシャルティーケミカルズ社製、イルガキュア184)0.5重量部を、メチルエチルケトン(MEK)(沸点80℃)24.7重量部、1−ブタノール(BuOH)(沸点113℃)5.2重量部、及び1−メトキシ−2−プロパノール(沸点119℃)4.5重量部の混合溶媒に溶解した。なお、セルロースアセテートプロピオネートとアクリル樹脂は非相溶であり、得られた溶液は濃縮とともに相分離性を示す。この溶液を、36番のワイヤーバーを用いてトリアセチルセルロースフィルム上に塗布した後、直ちにフィルムの一端(製膜方向の端部)を持ち上げ、縦(垂直)に吊るした。縦に吊るして30秒間保持した後、直ちに80℃、ファン風速4m/分の防爆オーブン内に投入し、1分間乾燥させることにより、対流セル中に相分離構造を発生させ、表面凹凸構造を有する厚さ約10.5μmのコート層を形成した。そして、コート層に、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)からの紫外線を約30秒間照射することによりUV硬化処理し、ハードコート性および表面凹凸構造を有する防眩性フィルムを作製した。
実施例2
側鎖に重合性不飽和基を有するアクリル樹脂[(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;ダイセル化学工業(株)製、サイクロマーP(ACA)320M、固形分44.2重量%、溶剤:1−メトキシ−2−プロパノール(MMPG)(沸点119℃)]5.66重量部、セルロースアセテートプロピオネート(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、CAP−482−20)0.6重量部、多官能アクリル系UV硬化モノマー(ダイセルサイテック(株)製、DPHA)2.76重量部、多官能アクリル系UV硬化モノマー(ダイセルサイテック(株)製、PETIA)2.76重量部、及び光開始剤(チバスペシャルティーケミカルズ社製、イルガキュア184)0.4重量部を、メチルエチルケトン(MEK)25重量部、1−ブタノール(BuOH)5.24重量部、及び1−メトキシ−2−プロパノール3重量部の混合溶媒に溶解した。得られた溶液を用いてパイロット機にて塗布を行った。なお、このパイロット機は、コーターヘッドがマイクログラビア方式(45番)であり、乾燥炉(温度70℃、ファン風速4m/分)は10mである。さらに、乾燥炉の入口はコーターヘッドのほぼ真上にあり、コーターヘッドでコートされて30cm進んだ後に、フィルムが縦に立つように(フィルムの製膜方向が重力方向と略平行な状態で)真上に上がり、約2m進んだ(上昇した)後に乾燥炉に入るようなパスになっている。このパイロット機を用いて、線速6m/分でトリアセチルセルロースフィルム上に溶液を塗布し、表面凹凸構造を有する厚さ約10μmのコート層を形成した。そして、乾燥炉から出てきたコート層に、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)からの紫外線を約30秒間照射することによりUV硬化処理し、ハードコート性および表面凹凸構造を有する防眩性フィルムを作製した。
比較例1
溶液をトリアセチルセルロースフィルム上に塗布した後、垂直に吊すことなく、30秒間放置し、80℃、風速4m/分の防爆オーブン内に投入した以外は実施例1と同様にして、10.5μmのコート層を形成させた。そして、コート層に、メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)からの紫外線を約30秒間照射することによりUV硬化処理し、ハードコート性および表面凹凸構造を有する防眩性フィルムを作製した。
実施例3
実施例1のハードコート性および表面凹凸構造を有するコート層に、低屈折率層として、熱硬化性含フッ素化合物塗工液(日産化学(株)製、LR204−6、固形分1重量%)を5番のワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥後、90℃で5分間熱硬化させ、低反射防眩性フィルムを作製した。
比較例2
比較例1のハードコート性および表面凹凸構造を有するコート層に、低屈折率層として、熱硬化性含フッ素化合物塗工液(日産化学(株)製、LR204−6、固形分1重量%)を5番のワイヤーバーを用いて塗布し、乾燥後、90℃で5分間熱硬化させ、低反射防眩性フィルムを作製した。
前記実施例及び比較例で得られた防眩性フィルムを以下の項目で評価した。結果を表1に示す。
[全光線透過率及びヘイズ]
ヘイズメーター(日本電色(株)製、商品名「NDH−5000W」)を用いて測定した。
[写像鮮明度]
防眩性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−1DD」)を用いて、光学櫛(櫛歯の幅=0.25mm、0.5mm)を用いて、JIS K7150に基づいて測定した。写像鮮明度は、フィルムの製膜方向と光学櫛の櫛歯の方向とが平行になるようにフィルムを設置した場合(方法1)と、フィルムの製膜方向と光学櫛の櫛歯の方向とが直交するようにフィルムを設置した場合(方法2)について測定し、両者の差(絶対値)を算出した。
[透過散乱特性]
防眩性フィルムの透過散乱特性を、変角光度計測定装置((株)村上色彩技術研究所製、GP−200)を用いて測定し、出射角0°、30°の透過散乱光強度を測定し、散乱強度比を求めた。
[実装評価]
防眩性フィルムの裏面を粘着処理し、それぞれ、正面輝度450cd/m、コントラスト400対1、20型、解像度60ppiのVA(垂直配向)型LCDパネルの表面に、防眩層の製膜方向(MD方向)が重力方向と垂直となる方向(水平方向)となるように、貼り付け、以下の方法でぎらつき及び防眩性を評価した。
(ぎらつき)
パネル表面から1m離れた距離から画面に緑又は白を表示し、ぎらつきが感じられるかどうかを以下の基準で評価した。
◎:全くぎらつかない
○:ぎらつきは認められるが気にならないレベルである
△:ぎらつきが認められ、気になるレベルである
×:強いぎらつきが認められ、非常に気になる。
(防眩性)
パネルから斜め上方向に5m離れた天井に備え付けた蛍光灯ついて、LCDパネル(電源オフ又は黒表示)の表面での照り返しを観察し、その映り込みの輪郭がぼかされているかどうかを以下の基準で評価した。
◎:蛍光灯の輪郭が全く映り込まない
○:蛍光灯の輪郭の映り込みはわずかに認められるが、気にならないレベルである
△:蛍光灯の輪郭の映り込みが認められ、気になるレベルである
×:強く蛍光灯の輪郭が映り込み、非常に気になる。
Figure 2007108294
表1の結果から明らかなように、実施例1〜3の防眩性フィルムは、ぎらつきがなく、防眩性が高い。これに対して、比較例1及び2の防眩性フィルムでは、ぎらつき及び映り込みが共に気になる。
本発明には、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、溶媒とを含む溶液で構成された湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させるとともに、湿潤塗膜を乾燥させる工程において、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させる前記防眩性フィルムの製造方法も含まれる。この製造方法は、特に、互いに相分離可能な複数のポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、沸点100℃以上の溶媒とを含む溶液を基材の上に塗布して形成された湿潤塗膜を水平面に対して10〜90度傾斜させて載置した後、乾燥工程で、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させた後、その塗膜を硬化する方法であってもよい。また、溶媒は少なくとも2種類の沸点の異なる溶媒で構成されていてもよい。さらに、活性エネルギー線及び熱から選択された少なくとも一種を作用させて、塗膜を硬化してもよい。
回転対流によって隆起した表面の凹凸形状(例えば、対流細胞により配列、サイズを制御された相分離構造によって隆起した表面の凹凸形状)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。そのため、防眩性フィルムに耐擦傷性(ハードコート性)を付与でき、耐久性を向上できる。
(2)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。
(硬化処理)
前記溶液を乾燥した後、熱や活性エネルギー線(紫外線や電子線など)により、塗膜を硬化又は架橋する。硬化方法は、硬化性樹脂前駆体の種類に応じて選択できるが、通常、紫外線や電子線などの光照射により硬化する方法が用いられる。汎用的な露光源は、通常、紫外線照射装置である。なお、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。

Claims (20)

  1. ポリマーで構成されたマトリックスと、このマトリックスと相分離し、かつポリマーで構成された複数のドメインとで構成された防眩層を備えたフィルムであって、前記防眩層の表面において、前記ドメインと前記マトリックスとが凹凸状に形成され、かつ光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度が、光学櫛に対するフィルムの設置方向によって異なる防眩性フィルム。
  2. 0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度において、光学櫛に対するフィルムの設置方向を90度変化させたときの写像鮮明度の差(絶対値)が1〜30である請求項1記載の防眩性フィルム。
  3. フィルム表面での反射光の散乱強度が異方性を有している請求項1記載の防眩性フィルム。
  4. ドメイン内に、相分離により生成し、かつ少なくとも1つの凹凸部が形成されている請求項1記載の防眩性フィルム。
  5. 防眩層が、少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体との硬化物である請求項1記載の防眩性フィルム。
  6. 硬化性樹脂前駆体の硬化により、凹凸形状が固定化されている請求項5記載の防眩性フィルム。
  7. ポリマーが、互いに相分離可能な複数のポリマーで構成されるとともに、硬化性樹脂前駆体が、前記複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーと相溶性を有する請求項5記載の防眩性フィルム。
  8. 複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーが、硬化性樹脂前駆体の硬化反応に関与する官能基を有している請求項7記載の防眩性フィルム。
  9. 複数のポリマーのうち、少なくとも1つのポリマーが、(メタ)アクリロイル基を有する請求項7記載の防眩性フィルム。
  10. 互いに相分離可能な複数のポリマーが、セルロース誘導体と、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、ポリカーボネート系樹脂及びポリエステル系樹脂から選択された少なくとも一種の樹脂とで構成されるとともに、前記複数のポリマーのうち少なくとも1つのポリマーが、重合性基を有している請求項7記載の防眩性フィルム。
  11. 透明ポリマーフィルムで構成された基材の上に防眩層が形成されている請求項1記載の防眩性フィルム。
  12. 防眩層の上に、さらに低屈折率の樹脂層が形成されている請求項1記載の防眩性フィルム。
  13. 低屈折率の樹脂層が、屈折率1.3〜1.47の屈折率を有する樹脂で構成されている請求項12記載の防眩性フィルム。
  14. 全光線透過率が70〜100%であるとともに、ヘーズが1〜30%であり、かつ0.5mm幅の光学櫛を用いた写像性測定器で測定した写像鮮明度が10〜70%である請求項1記載の防眩性フィルム。
  15. フィルムへの入射光の透過において、入射光の一部が、入射光から0.01〜1°の角度で格子状回折を生じ、かつ散乱光プロファイルにおける出射角0°の光強度(I)に対する出射角30°の散乱光強度(I30)の比(I30/I)が、0.00001〜0.001%の範囲にある請求項1記載の防眩性フィルム。
  16. 液晶表示装置、陰極管表示装置、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、表面電界ディスプレイ、リアプロジェクションテレビディスプレイ、プラズマディスプレイ及びタッチパネル式入力装置から選択された少なくとも一種の表示装置に用いられる請求項1記載の防眩性フィルム。
  17. 少なくとも1つのポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、溶媒とを含む溶液で構成された湿潤塗膜を水平面に対して傾斜させるとともに、湿潤塗膜を乾燥させる工程において、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させる請求項1記載の防眩性フィルムの製造方法。
  18. 互いに相分離可能な複数のポリマーと、少なくとも1つの硬化性樹脂前駆体と、沸点100℃以上の溶媒とを含む溶液を基材に上に塗布して形成された湿潤塗膜を水平面に対して10〜90度傾斜させて載置した後、乾燥工程で、湿潤塗膜に細胞状回転対流を発生させた後、その塗膜を硬化する請求項17記載の製造方法。
  19. 溶媒が少なくとも2種類の沸点の異なる溶媒で構成されている請求項17記載の製造方法。
  20. 活性エネルギー線及び熱線から選択された少なくとも一種を作用させて、塗膜を硬化する請求項17記載の製造方法。
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