JP5449760B2 - 塗布組成物、積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents
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Description
中でも平均反射率が1%以下の極低反射率を示す反射防止フィルムとしては、例えば基材上にハードコート層、中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層の異なる屈折率である4層の薄膜を積層することによって得られることが知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
この問題に関し、1の塗膜から2以上の層を形成することができる技術が開示されている(例えば、特許文献3及び4参照)。しかしながら、反射防止フィルムを少ない塗布工程で製造できる点でこの技術は優れているが、塗布溶剤の選択肢の自由度がなく、塗布後の乾燥工程の制御が困難であり、条件の変動や乾燥の不均一性によって精密な膜厚制御によって得られる高い反射防止性能を有する反射防止フィルムを得ることが困難である。
特に、上記のような表面エネルギーが低下した第一の無機微粒子は、空気界面側の上層に偏在させることができ、塗布膜内で多層構造を形成することが可能である。この時、同時に第二の無機微粒子を存在させれば、第一の無機微粒子の偏在に併せて第二の無機微粒子は下層を占めるようにすることができ、その結果、粒子同士を分離することが可能である。更にはバインダーの少なくとも1種が、含フッ素硬化性樹脂化合物であると、粒子同士の分離に加えて、バインダー同士の分離も可能となり、屈折率差が大きい多層構造を形成することができる。
本発明において、無機微粒子を表面修飾して表面エネルギーを低下させる特定の化合物とは、ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットを持つポリマーである。
本発明の課題は下記構成の構成によって達成される。
下記一般式[I]で表される構造を有するポリマーによって表面修飾された第一の無機微粒子、硬化性バインダー、溶剤、及び開始剤を含有し、
一般式[I]で表される構造を有するポリマーによって表面修飾された第一の無機微粒子の表面自由エネルギーは35mN/m以下であり、かつ
硬化性バインダーは、表面修飾された第一の無機微粒子よりも表面自由エネルギーが大きいものである、塗布組成物。
(式中、R1、R2は水素原子またはアルキル基を表す。L2は炭素数10以下の2価の連結基を表し、n2は0または1を表し、R11〜R15は各々独立に炭素数1〜5のアルキル基、またはアリール基を表し、qは10〜500の整数であり、Lは炭素数10以下の2価の連結基を表し、mは0または1を表し、Aは水酸基または加水分解可能な基を表し、yは0<y<100の数を表す。)
<2>
前記第一の無機微粒子が、前記一般式[I]で表される構造を有するポリマーと、重合性官能基を有する有機珪素化合物とで表面修飾された無機微粒子である<1>に記載の塗布組成物。
<3>
前記第一の無機微粒子がシリカ粒子である<1>又は<2>に記載の塗布組成物。
<4>
前記硬化性バインダーの少なくとも1種として含フッ素硬化性化合物を含有する<1>〜<3>のいずれか1項に記載の塗布組成物。
<5>
更に第二の無機微粒子を含有することを特徴とする<1>〜<4>のいずれか1項に記載の塗布組成物。
<6>
前記第二の無機微粒子が酸化チタンまたは酸化ジルコニウムの微粒子である<5>に記載の塗布組成物。
<7>
<1>〜<6>のいずれか1項に記載の塗布組成物を基材上に塗布する工程と、乾燥する工程と、硬化する工程とにより2層以上の多層構造を形成させる積層体の製造方法。
<8>
<7>に記載の製造方法を用いて作製された粒子含有層を有する積層体。
<9>
前記積層体が反射防止機能を有する<8>に記載の積層体。
本発明は上記<1>〜<9>に関するものであるが、参考のためにその他の事項(たとえば下記1〜11に記載した事項など)についても記載した。
1. ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマーによって表面修飾された第一の無機微粒子、硬化性バインダー、溶剤、及び開始剤を含有する塗布組成物。
2. 前記ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマーが、ポリジアルキルシロキサン基を側鎖に有する上記1に記載の塗布組成物。
3. 前記ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマーが、下記一般式[I]で表される構造を有する上記1または2に記載の塗布組成物。
4. 前記第一の無機微粒子が、前記ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマーと、重合性官能基を有する有機珪素化合物とで表面修飾された無機微粒子である上記1〜3のいずれかに記載の塗布組成物。
5. 前記第一の無機微粒子がシリカ粒子である上記1〜4のいずれかに記載の塗布組成物。
6. 前記硬化性バインダーが、含フッ素硬化性化合物である上記1〜5のいずれかに記載の塗布組成物。
7. 更に第二の無機微粒子を含有することを特徴とする上記1〜6のいずれかに記載の塗布組成物。
8. 前記第二の無機微粒子が酸化チタンまたは酸化ジルコニウムの微粒子である上記7に記載の塗布組成物。
9. 上記1〜8いずれかに記載の塗布組成物を基材上に塗布する工程と、乾燥する工程と、硬化する工程とにより2層以上の多層構造を形成させる積層体の製造方法。
10.上記9に記載の製造方法を用いて作製された粒子含有層を有する積層体。
11.前記積層体が反射防止機能を有する上記10に記載の積層体。
(ポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマー)
本発明におけるポリジアルキルシロキサン基を有するユニットと無機微粒子を表面修飾する反応基を有するユニットとを有するポリマーの質量平均分子量は、1000〜200000が好ましく、3000〜150000がより好ましく、10000〜100000が最も好ましい。
ここで、質量平均分子量は、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxL、TSKgel G2000HxL(何れも東ソー(株)製の商品名)のカラムを使用したGPC分析装置により、溶媒THF、示差屈折計検出によるポリスチレン換算で表した分子量である。
L2は炭素数10以下の2価の連結基を表し、好ましくは−COO−L’−または−O−L’−(L’はアルキレン基)で表される連結基であり、n2は0または1を表し、好ましくは1である。
R11〜R15は同一であっても異なってもよく、それぞれ炭素数1〜5のアルキル基またはアリール基を表し、好ましくは全てがメチル基であり、qは10〜500の整数であり、好ましくは10〜200である。
Lは炭素数10以下の2価の連結基を表し、好ましくは−COO−L’−または−O−L’−(L’はアルキレン基)で表される連結基であり、mは0または1を表す。
Aは水酸基または加水分解可能な基を表し、好ましくはメトキシ基またはエトキシ基である。
yはモル%を表し、好ましくは10〜90であり、特に好ましくは30〜90である。
エチレン性不飽和基を有する有機珪素化合物の中でも(メタ)アクリル基を有する有機珪素化合物は、特に本発明に好ましく用いることができる。該化合物としては、γ−(メタ)アクリロキシメチルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシメチルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシエチルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシエチルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が例示できるが、これらに限定されない。
本発明における第一の無機微粒子としては、金属酸化物微粒子が好ましく、シリカ微粒子であることがより好ましい。シリカ微粒子は、一般的なシリカ微粒子(中実状シリカ微粒子)でも良いが、より屈折率を低下させるために中空状シリカ微粒子を用いることが好ましい。
(数式VIII) x=(4πa3/3)/(4πb3/3)×100
空隙率xは、好ましくは10〜60%、さらに好ましくは20〜60%、最も好ましくは30〜60%である。中空状シリカ微粒子の空隙率を上げると粒子としての屈折率が低くできるが、屈折率が1.15より小さくしようとすると、外殻の厚みが薄くなり過ぎて粒子の強度が不足するため好ましくない。これら中空状シリカ微粒子の屈折率は、アッベ屈折率計(アタゴ(株)製)にて測定を行うことができる。
平均粒子径の分布としては単分散であることが好ましい。無機微粒子の平均粒子径は、コールターカウンターにより測定することができる。
第一の無機微粒子は1種でもよいし、2種以上を用いてもよい。
また、硬化性バインダーとの表面自由エネルギー差としては10mN/m以上であることが好ましく、20mN/m以上であることがより好ましい。該表面自由エネルギー差が10mN/mより小さい場合は、分離性が悪くなる傾向がある。
本発明の塗布組成物に含まれる硬化性バインダーは、モノマーでも硬化することが可能なポリマーでもよい。主として紫外線・電子線によって硬化するモノマーまたはポリマー、即ち、電離放射線硬化型樹脂、電離放射線硬化型樹脂に熱可塑性樹脂と溶剤を混合したもの、熱硬化型樹脂などが挙げられる。好ましい硬化性バインダーとしては、表面修飾された第一の無機微粒子よりも表面自由エネルギーが大きいものであることが好ましく、35mN/m以上の表面自由エネルギーであることが好ましく、35mN/m〜70mN/mであることがより好ましく、35mN/m〜60mN/mであることが特に好ましい。表面修飾された第一の無機微粒子との表面自由エネルギー差については前述の通りである。なお、硬化性バインダー表面自由エネルギーは、バインダーを基材上に塗布した後、水とヨウ化メチレンの接触角を測定することにより算出することができる。
硬化性バインダーは1種でもよいし、2種以上を用いてもよい。
本発明の塗布組成物に用いられる溶剤としては、各成分を溶解または分散可能であること、塗布工程、乾燥工程において均一な面状となり易いこと、液保存性が確保できること、適度な飽和蒸気圧を有すること、等の観点で選ばれる各種の溶剤が使用できる。
溶媒は1種類でも良いし、2種類以上のものを混合して用いても良い。特に、乾燥負荷の観点から、常圧室温における沸点が100℃ 以下の溶剤を主成分とし、乾燥速度の調整のために沸点が100℃ 以上の溶剤を少量(沸点が100℃以下の溶剤100質量部に対して沸点が100℃以上の溶剤1〜50質量部、より好ましくは2〜40質量部、特に好ましくは3〜30質量部)含有させることが好ましい。沸点の異なる有機溶剤を少なくとも2種併用することで、多層構造を形成し易くなるばかりか、複数種のバインダーを使用する際のバインダーの分離がし易くなる等の効果が得られる。
本発明の塗布組成物に用いられる開始剤としては、光ラジカル開始剤あるいは熱ラジカル開始剤等のラジカル重合開始剤または光カチオン重合開始剤等を好ましく使用することができる。中でも光ラジカル重合開始剤または光カチオン重合開始剤が好ましく、特に好ましいのは光ラジカル重合開始剤である。開始剤は1種でも2種以上を用いてもよい。
最新UV硬化技術(p.159,発行人;高薄一弘,発行所;(株)技術情報協会,1991年発行)にも種々の例が記載されており本発明に有用である。
市販の光開裂型の光ラジカル(重合)開始剤としては、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製のイルガキュア(651,184,907)等が好ましい例として挙げられる。
光ラジカル(重合)開始剤は、硬化性バインダー100質量部に対して、0.1〜15質量部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1〜10質量部の範囲である。
光ラジカル(重合)開始剤に加えて、光増感剤を用いてもよい。光増感剤の具体例として、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン、ミヒラーのケトンおよびチオキサントンを挙げることができる。
具体的には、有機過酸化物として過酸化ベンゾイル、過酸化ハロゲンベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、過酸化ジブチル、クメンヒドロペルオキシド、ブチルヒドロペルオキシド、無機過酸化物として、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等、アゾ化合物として2−アゾ−ビス−イソブチロニトリル、2−アゾ−ビス−プロピオニトリル、2−アゾ−ビス−シクロヘキサンジニトリル等、ジアゾ化合物としてジアゾアミノベンゼン、p−ニトロベンゼンジアゾニウム等を挙げることができる。
本発明の塗布組成物は、第一の無機微粒子以外に第二の無機微粒子を含有させ、それぞれの微粒子が多層構造を形成させるようにすることもできる。第二の無機微粒子としては、屈折率の観点から金属酸化物微粒子を用いることが好適である。金属酸化物微粒子としてはアルミニウム、ジルコニウム、チタニウム、亜鉛、ゲルマニウム、インジウム、スズ、アンチモン及びセリウムよりなる群から選ばれる少なくとも一つの元素を含有する酸化物微粒子が好ましく用いられる。特に、反射防止機能を高めるためには、多層構造における屈折率差を大きくする必要があり、そのために用いる金属酸化物微粒子としては、酸化チタン、酸化ジルコニウムのうちより選ばれる少なくとも1種の金属酸化物が好ましい。耐光性の観点から、光触媒作用のないジルコニウムまたは光触媒作用を抑制したチタニウムから選ばれる金属酸化物を用いることが好ましい。
また、第二の無機微粒子を用いて積層膜に帯電防止性を付与する場合は、導電性の無機微粒子を用いることが好ましく、上述した金属群のうち、インジウム、亜鉛、錫、アンチモンのうちより選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物を主成分とする無機微粒子のうちより選ばれる少なくとも1種の金属酸化物を用いることが好ましい。
本発明の塗布組成物は、硬化性バインダーの少なくとも1種として含フッ素硬化性化合物を含有することができる。含フッ素硬化性化合物が本発明の表面修飾された第一の無機微粒子と一体となる層を形成することができれば、より屈折率の低い層を形成できるため好ましい。このような観点で、本発明に用い得る含フッ素硬化性樹脂化合物は、表面修飾された第一の無機微粒子との表面自由エネルギー差が少ないことが好ましく、該表面自由エネルギー差が10mN/m未満であることが好ましく、5mN/m以下であることがより好ましい。
(A):グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテルのように分子内に予め自己架橋性官能基を有するモノマーの重合によって得られる構成単位、
(B):カルボキシル基やヒドロキシ基、アミノ基、スルホ基等を有するモノマー{例えば(メタ)アクリル酸、メチロール(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、アリルアクリレート、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、マレイン酸、クロトン酸等}の重合によって得られる構成単位、
(C):分子内に上記(A)、(B)の官能基と反応する基とそれとは別に架橋性官能基を有する化合物を、上記(A)、(B)の構成単位と反応させて得られる構成単位(例えばヒドロキシル基に対してアクリル酸クロリドを作用させる等の手法で合成できる構成単位)が挙げられる。
a.水酸基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、(メタ)アクリル酸クロリドを反応させてエステル化する方法、
b.水酸基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、イソシアネート基を含有する(メタ)アクリル酸エステルを反応させてウレタン化する方法、
c.エポキシ基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、(メタ)アクリル酸を反応させてエステル化する方法、
d.カルボキシル基を含有してなる架橋性官能基含有共重合体に、エポキシ基を含有する含有(メタ)アクリル酸エステルを反応させてエステル化する方法。
本発明では共重合体中の架橋性付与のための構成単位の導入量が10〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは15〜45モル%の場合であり、特に好ましくは20〜40モル%の場合である。
(積層体の構造)
本発明の積層体は、基材上に少なくとも本発明の塗布組成物を塗布して2層以上の多層構造が形成された積層体であり、この多層構造には以下の構造が含まれる。
(A)第一の無機微粒子が高密度に存在する層/実質的に第一の無機微粒子が存在しない層
(B)第一の無機微粒子が高密度に存在する層/第二の無機微粒子が高密度に存在する層
(C)第一の無機微粒子と含フッ素硬化性化合物が高密度に存在する層/含フッ素硬化性化合物以外の硬化性バインダーが高密度に存在する層
(D)第一の無機微粒子と含フッ素硬化性化合物が高密度に存在する層(低屈折率層)/第二の無機微粒子と含フッ素硬化性化合物以外の硬化性バインダーが高密度に存在する層(高屈折率層)
本発明に用いることができる基材としては種々の層を積層可能なものであればどのようなものでも良いが、連続搬送による高生産性の観点からフィルム基材が好ましい。
フィルム基材は、可視光の光線透過率に優れ(好ましくは光線透過率90%以上)、透明性に優れるもの(好ましくはヘイズ値1%以下)であれば特に制限はない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムが挙げられる。また、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムも挙げられる。更に、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルム等も挙げられる。特に光学的に複屈折の少ないものが好適に用いられる。
本発明の積層体は、塗布組成物を塗布する工程、乾燥する工程、硬化する工程により製造することが可能であり、上述のようにフィルム基材を用いることで連続的に塗布、乾燥、硬化工程を行うことができ、高い生産性を実現できる。この際、積層体はフィルム状の積層体、即ち反射防止フィルムが作製される。以下に各々の工程について説明する。なお、本発明の製造方法は前記工程以外にその他の工程を有していてもよい。
本発明の製造方法における塗布方法としては、例えば、ディップコート法、エアーナイフコート法、カーテンコート法、ローラーコート法、ワイヤーバーコート法、グラビアコート法やエクストルージョンコート法(ダイコート法)(米国特許2681294号明細書参照)、マイクログラビアコート法等の公知の方法が用いられ、その中でもマイクログラビアコート法、ダイコート法が高い生産性、塗膜の均一性の観点で好ましく用いられる。
本発明の製造方法において、本発明の塗布組成物を基材上に塗布した後、溶剤を乾燥するために加熱されたゾーンにウェブで搬送する。その際の乾燥ゾーンの温度としては25℃〜140℃が好ましく、乾燥ゾーンの前半は比較的低温に、後半は比較的高温にする等の調整をすることも好適である。但し、塗布組成物に含有される溶剤以外の成分の揮発が始まる温度以下とすることは必須である。これらの好ましい乾燥条件以外に乾燥工程の制約はなく、通常の塗布後乾燥に使用できる方法を用いることができる。
本発明において、塗布乾燥された積層体を紫外線照射および/または熱により硬化することができる。ここで紫外線照射による硬化とは、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等、また、ArFエキシマレーザ、KrFエキシマレーザ、エキシマランプまたはシンクロトロン放射光等の光源を用いて乾燥した膜に紫外線を照射して膜を硬化させることをいう。
照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20〜10000mJ/cm2が好ましく、さらに好ましくは、100〜2000mJ/cm2であり、特に好ましくは、400〜2000mJ/cm2である。
紫外線による硬化の場合、各層を1層ずつ照射してもよいし、積層後照射しても良い。紫外線照射の際に表面の硬化を促進させる目的で、窒素ガス等のパージをして酸素濃度を低下させることもできる。硬化させる環境の酸素濃度は5%以下が好ましい。本発明の反射防止フィルムのように最表層が低屈折率層を形成する場合には、酸素濃度は0.1%以下が好ましく、0.05%以下がより好ましく、0.02%以下が最も好ましい。
本発明の製造方法によって得られた積層体は粒子含有層を有することが好ましい。また、該積層体は反射防止機能を有することが好ましい。
本発明の積層体は、物理的強度を付与するために基材の一方の面にハードコート層を設けることができる。
また、ハードコート層の強度は、鉛筆硬度試験で、H以上であることが好ましく、2H以上であることがより好ましく、3H以上であることが更に好ましく、最も好ましくは5H以上である。
さらに、JIS K5400に従うテーバー試験で、試験前後の試験片の摩耗量が少ないほど好ましい。
本発明の積層体においては、帯電防止の目的で導電性層を設けることができ、それにより積層体表面でのゴミつきを防止することができる。導電性層は各層と別の単独層として設けても良いし、積層した層のいずれかが導電性層を兼ねるような兼用層として設けることも可能である。
フィルム基材上に形成した本発明の反射防止フィルムを液晶表示装置に用いる場合は、偏光板を作成するにあたり、反射防止フィルムを偏光膜の表面保護フィルム(偏光板用保護フィルム)として用いるために、低屈折率層を有する側とは反対側の透明支持体の表面、すなわち偏光膜と貼り合わせる側の表面を親水化することで、ポリビニルアルコールを主成分とする偏光膜との接着性を改良することが好ましい。
(1)浸漬法
アルカリ液の中に上記のような反射防止フィルムを適切な条件で浸漬して、フィルム全表面のアルカリと反応性を有する全ての面を鹸化処理する手法であり、特別な設備を必要としないため、コストの観点で好ましい。アルカリ液は、水酸化ナトリウム水溶液であることが好ましい。好ましい濃度は0.5〜3mol/lであり、特に好ましくは1〜2mol/lである。好ましいアルカリ液の液温は30〜70℃、特に好ましくは40〜60℃ である。
上記の鹸化条件の組合せは比較的穏和な条件同士の組合せであることが好ましいが、反射防止フィルムの素材や構成、目標とする接触角によって設定することができる。
アルカリ液に浸漬した後は、フィルムの中にアルカリ成分が残留しないように、水で十分に水洗したり、希薄な酸に浸漬してアルカリ成分を中和することが好ましい。
親水化された表面は、ポリビニルアルコールを主成分とする接着層との接着性を改良するのに有効である。
鹸化処理は、低屈折率層を有する側とは反対側の透明支持体の表面の水に対する接触角が低いほど、偏光膜との接着性の観点では好ましいが、一方、浸漬法では同時に低屈折率層を有する表面までアルカリによるダメージを受ける為、必要最小限の反応条件とすることが重要となる。アルカリによる反射防止層の受けるダメージの指標として、反射防止構造層を有する側とは反対側の透明支持体の表面、すなわち反射防止フィルムの貼り合わせ面の、水に対する接触角を用いた場合、特に支持体がトリアセチルセルロースであれば、20度〜50度、好ましくは30度〜50度、より好ましくは40度〜50度を上記接触角とするのが好ましい。50度以上では、偏光膜との接着性に問題が生じる為、好ましくない。一方、20度未満では、反射防止層の受けるダメージが大きすく物理強度や耐光性を損なうため好ましくない。
上述の浸漬法における反射防止膜へのダメージを回避する手段として、適切な条件でアルカリ液を反射防止膜を有する表面と反対側の表面のみに塗布、加熱、水洗、乾燥するアルカリ液塗布法が好ましく用いられる。なお、この場合の塗布とは、鹸化を行う面に対してのみアルカリ液などを接触させることを意味し、この時、反射防止フィルムの貼り合わせ面の水に対する接触角が、10〜50度となるように鹸化処理を行なうことが好ましい。また、塗布以外にも噴霧、液を含んだベルト等に接触させる、などによって行われることも含む。これらの方法を採ることにより、別途、アルカリ液を塗布する設備、工程が必要となるため、コストの観点では(1)の浸漬法に劣る。一方で、鹸化処理を施す面にのみアルカリ液が接触するため、反対側の面にはアルカリ液に弱い素材を用いた層を有することができる。例えば、蒸着膜やゾル− ゲル膜では、アルカリ液によって、腐食、溶解、剥離など様々な影響が起こるため、浸漬法では設けることが望ましくないが、この塗布法では液と接触しないため問題なく使用することが可能である。
偏光板とは、偏光膜と該偏光膜の表側および裏側の両面を保護する2枚の保護フィルムとを有する積層板であって、該保護フィルムの少なくとも一方が、反射防止フィルムとなる態様を含んでいる。以下、反射防止フィルムの場合を例に説明する。
偏光板は、偏光膜の保護フィルム(偏光板用保護フィルム)の少なくとも一方に、反射防止フィルムを有する。反射防止フィルムの透明支持体がポリビニルアルコールからなる接着剤層を介して偏光膜に接着しており、もう一方の偏光膜の保護フィルムが接着剤層を介して偏光膜の反射防止フィルムが接着している主面と反対側の主面と接着している。もう一方の保護フィルムの偏光膜と接着している主面と反対側の主面には粘着剤層を有している。
本発明の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムとして用いることにより、物理強度、優れた反射防止機能を有する偏光板が作製でき、大幅なコスト削減が可能となる。
また、本発明の反射防止フィルムを偏光板用保護フィルムの一方に、後述する光学異方性のある光学補償フィルムを偏光膜の保護フィルムのもう一方に用いた偏光板を作製することにより、さらに、液晶表示装置の明室でのコントラストを改良し、上下左右および斜め方向の視野角を非常に広げることができる偏光板を作製できる。
光学補償フィルム(位相差フィルム)は、液晶表示画面の視野角特性を改良することができる。
光学補償フィルムとしては、公知のものを用いることができるが、視野角を広げるという点では、特開2001−100042号に記載されているディスコティック構造単位を有する化合物からなる光学異方性を有する層を有し、該ディスコティック化合物と支持体とのなす角度が透明支持体からの距離に伴って変化していることを特徴とする光学補償フィルムが好ましい。
該角度は光学異方性層の支持体面側からの距離の増加とともに増加していることが好ましい。
光学補償フィルムを偏光膜の保護フィルムとして用いる場合、偏光膜と貼り合わせる側の表面が鹸化処理されていることが好ましく、前記の鹸化処理に従って実施することが好ましい。
また、光学異方性層が更にセルロースエステルを含んでいる態様、光学異方性層と透明支持体との間に配向層が形成されている態様、該光学異方性層を有する光学補償フィルムの透明支持体が、光学的に負の一軸性を有し、且つ該透明支持体面の法線方向に光軸を有し、更に下記の条件を満足する様態も好ましい。
20≦{(nx+ny)/2−nz}×d≦400
上記の条件式において、nxは、フィルム面内の遅相軸方向(屈折率が最大となる方向)の屈折率、nyは、フィルム面内の進相軸方向(屈折率が最小となる方向)の屈折率、nzは、フィルムの厚み方向の屈折率であり、またdは光学補償層の厚みを表す。
本発明の積層体、特に反射防止フィルムを有する画像表示装置としては、液晶表示装置(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OLED)や陰極管表示装置(CRT)、電界放出ディスプレイ(FED)、表面電界ディスプレイ(SED)等が挙げられ、中でも、本発明の反射防止フィルムは、液晶パネル画面の表面フィルムとして使用することが好ましい。本発明の反射防止フィルムを有する偏光板を有する画像表示装置としては、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OLED)のような画像表示装置が挙げられる。本発明の画像表示装置においては、本発明の反射防止フィルムを有する偏光板を、液晶表示装置の液晶セルのガラスに直接または他の層を介して接着して用いる。
また、透過型または半透過型の液晶表示装置に用いる場合には、市販の輝度向上フィルム( 偏光選択層を有する偏光分離フィルム、例えば住友3M(株)製のD−BEFなど)と併せて用いることにより、さらに視認性の高い表示装置を得ることができる。
また、λ/4板と組み合わせることで、反射型液晶用の偏光板や、OLED用表面保護板として表面および内部からの反射光を低減するのに用いることができる。
(ハードコート層用塗布液Aの調製)
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA、日本化薬(株)製)306質量部を16質量部のメチルエチルケトンと220質量部のシクロヘキサノンの混合溶媒に溶解した。得られた溶液に、光重合開始剤(イルガキュア184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)7.5質量部を加え、溶解するまで撹拌した後に、450質量部のMEK−ST(平均粒径10〜20nm、固形分濃度30質量%のSiO2ゾルのメチルエチルケトン分散物)を添加し、撹拌して均一溶液を得た。この溶液を孔径3μmのポリプロピレン製フィルター(PPE−03)で濾過し、ハードコート層用塗布液Aを調整した。
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)5.4質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.2質量部、メチルエチルケトン85質量部およびシクロヘキサノン9.4質量部を添加して攪拌し、塗布液Bを調製した。
(中空シリカ粒子分散液 S−1の調製)
中空シリカ粒子微粒子ゾルA(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径60nm、シリカ濃度20%)500質量部に、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30.5質量部およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセテート1.51質量部、メチルエチルケトン500質量部加えて混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。この混合液を60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加して分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%の重合性官能基を有する有機珪素化合物で表面修飾した中空シリカ粒子分散液S−1を得た。
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA) 2.4質量部
中空シリカ粒子分散液S−1(18.2%) 17.5質量部
イルガキュア907 0.1質量部
メチルエチルケトン 77.1質量部
シクロヘキサノン 2.9質量部
層厚80μmの透明支持体としてのトリアセチルセルロースフィルム(TD80UF、富士フィルム(株)製、屈折率1.48)上に、前記組成のハードコート層用塗布液Aをグラビアコーターを用いて塗布した。100℃で乾燥した後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら160W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布層を硬化させ、厚さ8μmのハードコート層Aを形成した。
ハードコート層Aの上に、塗布液Bをグラビアコーターを用いて塗布した。塗布膜の乾燥条件は90℃、30秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量400mJ/cm2の照射量とした。
塗布液Bを用いて塗布した塗布膜の上に、塗布液Cをグラビアコーターを用いて塗布した。塗布膜の乾燥条件は60℃、75秒とし、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプを用いて、照度400mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とした。
比較例1に示した反射防止フィルム101の作製方法における塗布液B及び塗布液Cを、下記の1液2層塗布液W−0に変更して1液性とし、さらに塗布方法を下記の塗布方法に変更した以外は比較例1と同様にして反射防止フィルム102を作製した。
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を2.7質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを1.2質量部、中空シリカ粒子分散液S−1を8.7質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.2質量部、メチルエチルケトンを84.3質量部およびシクロヘキサノンを2.9質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−0を調製した。
層厚80μmのトリアセチルセルロースフィルム上に、比較例1と同様の方法でハードコート層Aを作製し、その層上に1液2層塗布液W−0をグラビアコーターを用いて塗布した。膜厚は200nmになるように調整した。
塗布後25℃にて90秒静置後、90℃で60秒間乾燥し、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプを用いて、照度400mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とし、反射防止フィルム102を作製した。
比較例2に示した反射防止フィルム102の作製方法における1液2層塗布液W−0を、下記の1液2層塗布液W−1に変更した以外は比較例2と同様にして反射防止フィルム103を作製した。
中空シリカ粒子微粒子ゾルA(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径60nm、シリカ濃度20%)500質量部に、一般式[I]の例I−1を30質量部、及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート1.5質量部、メチルエチルケトン500質量部加えて混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。この混合液を60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加して分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%のポリジアルキルシロキサン基を有するポリマーで表面修飾した中空シリカ粒子分散液S−2を得た。
ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を2.7質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを1.2質量部、中空シリカ粒子分散液S−2を8.7質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.2質量部、メチルエチルケトンを84.3質量部およびシクロヘキサノンを2.9質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−1を調製した。
ハードコート層Aの上に、比較例1と同様の方法で1液2層塗布液W−1を膜厚は200nmになるようグラビアコーターを用いて塗布し硬化させた。
上記反射防止フィルム101〜103を以下の方法で評価した。
硬化後の反射防止フィルムサンプルを厚み方向に垂直に切削し、断面を透過型電子顕微鏡で観察して、断面画像における各々の粒子厚みと異種粒子同士の混合量を評価した。各々の粒子厚みにムラが無くかつ異種粒子同士の混合が無いものを○、各々の粒子厚みのムラあるいは異種粒子の混合量が10%以内であるものを△、各々の粒子厚みのムラあるいは異種粒子の混合量が10%より大きく30%以内であるものを×、各々の粒子厚みのムラあるいは異種粒子の混合量が30%より大きいものを××として評価した。
反射防止フィルムサンプルの裏面(支持体側)をサンドペーパーで粗面化した後に黒色インクで処理し、裏面反射をなくした状態で、表面側を、分光光度計(日本分光(株)製)を用いて、380〜780nmの波長領域において、入射角5°における積分分光反射率を測定した。結果には450〜650nmの積分反射率の算術平均値を用いた。
反射防止フィルムサンプルを25℃60%RHにて1時間置いた後、サンプル表面を、スチールウールを擦り材として、ラビングテスターにて以下の条件で擦りテストを行い、耐擦傷性を評価した。擦りテストを終えたサンプル裏面を黒色インクで処理し、サンプル表面の擦り部分の傷を観察した。サンプル表面にキズが全く無く、反射光の目視評価でも見えないものを◎、反射光の目視評価ではキズが見えないものを○、反射光の目視評価でキズが見えるがほとんど気にならないものを△、反射光の目視評価でキズが見え、キズが気になるものを×とした。
評価条件
擦り材:スチールウール(日本スチールウール(株)製、グレード No.0000)
試料と接触するテスターのこすり先端部(1cm×1cm)に巻いて、バンドで固定した。
移動距離(片道):13cm
こすり速度:13cm/秒
荷重:300g/cm2
先端部接触面積:1cm×1cm
擦り回数:10往復
反射防止フィルムサンプルの低屈折率層を有する側の表面にカッターナイフで碁盤目状に縦11本、横11本の切り込みを入れて合計100個の正方形の升目を刻み、日東電工(株)製のポリエステル粘着テープ(NO.31B)を圧着して密着試験を同じ場所で繰り返し5回行った。剥がれの度合いを以下の4段階で評価した。
◎:100個の升目中に剥がれが全く認められなかったもの。
○:100個の升目中に剥がれが認められたものが2升以内のもの。
△:100個の升目中に剥がれが認められたものが3〜10升のもの。
×:100個の升目中に剥がれが認められたものが10升を越えたもの。
それらに対し、実施例1では、第一、第二塗布層を1層塗布で2層分離させているので、生産効率が高く、粒子の偏在性、積分反射率及び耐擦傷性は比較例1と同等であり、更に密着性も優れている結果が得られた。実施例1の反射防止フィルム102の密着性が優れているのは、1層塗布で2層分離させているため、層の界面結合が良好であるためと考えられる。
比較例1に示した反射防止フィルム101の作製方法における塗布液B及び塗布液Cを、塗布液D及び塗布液Eに変更して反射防止フィルム201を作製した。
酸化ジルコニウム微粒子ゾル(メチルエチルケトン酸化ジルコニウムゾル、住友大阪セメント(株)製 平均粒子径10nm、酸化ジルコニウム質量濃度30%)21.0質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)2.7質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.1質量部、メチルエチルケトン73.7質量部およびシクロヘキサノン2.5質量部を添加して攪拌し、塗布液Dを調製した。
ペンタエリスリトールトリアクリレートを2.2質量部、中空シリカ粒子分散液S−1(18.2%)を15.8質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.1質量部、メチルエチルケトンを78.9質量部、シクロヘキサノンを3質量部を添加して攪拌し、塗布液Eを調製した。
反射防止フィルム201の断面切片を透過型電子顕微鏡にて観察すると、塗布液Dにより形成された塗布膜は膜厚110nm、塗布液Eにより形成された塗布膜は膜厚90nmであった。この時、中空シリカ粒子は塗布膜上部の90nmに、酸化ジルコニウム粒子は塗布膜下部の110nmに均一分布しており、各々の粒子厚みは均一でムラが無くかつ異種粒子同士の混合も無いことが確認できた。
反射防止フィルム201の作製方法における塗布液D及びEを下記の1液2層塗布液W−2に変更して反射防止フィルム202を作製した。
酸化ジルコニウム微粒子ゾル(酸化ジルコニウム質量濃度30%)を10.5質量部、中空シリカ粒子分散液S−1を8.7質量部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを1.1質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.1質量部、メチルエチルケトンを75.7質量部、シクロヘキサノンを2.5質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−2を調製した。
反射防止フィルム102と同様にハードコート層A上に1液2層塗布液W−2をグラビアコーターを用いて膜厚は200nmになるように調整して塗布した。
塗布後25℃にて90秒静置後、90℃で60秒間乾燥し、紫外線硬化条件は酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプを用いて、照度400mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量とし、反射防止フィルム202を作製した。
反射防止フィルム202の作製方法における1液2層塗布液W−2を下記の1液2層塗布液W−3に変更したこと以外は同様にして反射防止フィルム203を作製した。
酸化ジルコニウム微粒子ゾル(酸化ジルコニウム質量濃度30%)を10.5質量部、中空シリカ粒子分散液S−2を8.7質量部、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを1.1質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.1質量部、メチルエチルケトンを75.7質量部、シクロヘキサノンを2.5質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−3を調製した。
(塗布液Fの調製)
(アルミニウム含有酸化亜鉛微粒子分散液A−1の調製)
アルミニウム含有酸化亜鉛微粒子(ハクスイテック(株)製、パゼットCK(商品名)、一次粒径30nm)、分散剤(楠本化成(株)製、PLAAD ED211(商品名)、数平均分子量40,000の高分子ポリカルボン酸のアミドアミン塩、固形分量50%)、メチルエチルケトンを、30/3/67(質量比)の配合量で混合した。この分散液をアルミ皿に2g秤量後、175℃のホットプレート上で1時間乾燥、秤量して固形分含量を求めたところ、33%であった。また、この分散液を磁性るつぼに2g秤量後、80℃のホットプレート上で30分予備乾燥し、750℃のマッフル炉中で1時間焼成した後の無機残渣より、固形分中の無機含量を求めたところ、30%であった。
ペイントシェーカの50mlポリ瓶に、ガラスビーズ40g(TOSHINRIKO製、BZ−01、ビーズ径0.1mm、体積約16ml)と上記混合液(30g)を入れて8時間分散し、アルミニウム含有酸化亜鉛微粒子分散液A−1を得た。
内容量100mlのステンレス製撹拌機付オートクレーブに酢酸エチル40ml、ヒドロキシエチルビニルエーテル14.7gおよび過酸化ジラウロイル0.55gを仕込み、系内を脱気して窒素ガスで置換した。さらにヘキサフルオロプロピレン(HFP)25gをオートクレーブ中に導入して65℃まで昇温した。オートクレーブ内の温度が65℃に達した時点の圧力は、0.53MPa(5.4kg/cm2)であった。該温度を保持し8時間反応を続け、圧力が0.31MPa(3.2kg/cm2)に達した時点で加熱をやめ放冷した。室温まで内温が下がった時点で未反応のモノマーを追い出し、オートクレーブを開放して反応液を取り出した。得られた反応液を大過剰のヘキサンに投入し、デカンテーションにより溶剤を除去することにより沈殿したポリマーを取り出した。さらにこのポリマーを少量の酢酸エチルに溶解してヘキサンから2回再沈殿を行うことによって残存モノマーを完全に除去した。乾燥後ポリマー28gを得た。次に該ポリマーの20gをN,N−ジメチルアセトアミド100mlに溶解、氷冷下アクリル酸クロライド11.4gを滴下した後、室温で10時間攪拌した。反応液に酢酸エチルを加え水洗、有機層を抽出後濃縮し、得られたポリマーをヘキサンで再沈殿させることによりパーフルオロオレフィン共重合体P−1を19g得た。
酸化ジルコニウム微粒子ゾル(酸化ジルコニウム質量濃度30%)を10.5質量部と中空シリカ粒子微粒子ゾルAを7.8質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを0.3質量部、パーフルオロオレフィン共重合体P−1を0.9質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.1質量部、メチルエチルケトンを76.6質量部およびシクロヘキサノンを2.5質量部添加して攪拌後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、高屈折率層と低屈折率層の1液2層塗布液W−4を調製した。
トリアセチルセルロースフィルム(TD80UF、富士フィルム(株)製、屈折率1.48)上に、前記組成のハードコート層用塗布液Aを、続いて塗布液Fをグラビアコーターを用いて膜厚が60nmとなるよう塗布した。ハードコート層の乾燥、硬化条件は反射防止フィルム101と同様とし、塗布液Fの乾燥条件は90℃、30秒、紫外線硬化条件は酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら180W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量400mJ/cm2の照射量とした。
その後、1液2層塗布液W−4を膜厚200nmとなるよう塗布し、塗布後25℃にて90秒静置後、90℃で60秒間乾燥し、酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量として反射防止フィルム301を作製した。
(1液2層塗布液W−5の調製及び塗布方法)
酸化ジルコニウム微粒子ゾル(酸化ジルコニウム質量濃度30%)を10.5質量部と中空シリカ粒子分散液S−1を8.7質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)を1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレートを0.3質量部、パーフルオロオレフィン共重合体P−1を0.9質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)を0.1質量部、メチルエチルケトンを75.7質量部およびシクロヘキサノンを2.5質量部を添加して攪拌後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、高屈折率層と低屈折率層の1液2層塗布液W−5を調製した。
反射防止フィルム301の作製方法における1液2層塗布液W−4の代わりに調整した1液2層塗布液W−5を用いること以外は同様にして、反射防止フィルム302を作製した。
(中空シリカ粒子分散液S−3の調製)
中空シリカ粒子微粒子ゾルAを500質量部に、一般式[I]の例I−2を30質量部、メチルエチルケトンを500質量部およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテートを1.5部加え混合した後に、イオン交換水9部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%のポリジアルキルシロキサン基を有するポリマーで表面修飾した中空シリカ粒子微粒子ゾルS−3を得た。得られた分散液のIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5%以下であった。
反射防止フィルム302の作製方法における中空シリカ粒子分散液S−1の代わりに、得られた中空シリカ粒子分散液S−3を用いること以外は同様にして、1液2層塗布液W−6を調製した。
反射防止フィルム302の作製方法におけるW−5の代わりにW−6を用いること以外は同様にして、反射防止フィルム303を作製した。
(中空シリカ粒子分散液S−4の調製)
中空シリカ粒子微粒子ゾルA500質量部に、一般式[I]の例I−2を30質量部、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン10質量部、メチルエチルケトン500質量部およびジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート1.5質量部加え混合した後に、イオン交換水9部を加えた。60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加し、分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%のポリジアルキルシロキサン基を有するポリマーで表面修飾した中空シリカ粒子微粒子ゾルS−4を得た。得られた分散液のIPA残存量をガスクロマトグラフィーで分析したところ0.5%以下であった。
反射防止フィルム302の作製方法における中空シリカ粒子分散液S−1の代わりに、得られた中空シリカ粒子分散液S−4を用いること以外は同様にして、1液2層塗布液W−7を調製した。反射防止フィルム302の作製方法における1液2層塗布液W−5の代わりに調製した1液2層塗布液W−7を用いること以外は同様にして、反射防止フィルム304を作製した。
以下の方法により反射防止フィルム401を作製した。
酸化チタン微粒子ゾル(平均粒子径30nm、酸化チタン濃度30%のメチルエチルケトン分散液)21.0質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)2.7質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.1質量部、メチルエチルケトン73.7質量部およびシクロヘキサノン2.5質量部を添加して攪拌し、塗布液Hを調製した。
シリカ粒子微粒子ゾルB(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径45nm、シリカ濃度30%)333質量部に、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン30.5質量部、メチルエチルケトン333質量部及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート1.5質量部加えて混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。この混合液を60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加して分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%の重合性官能基を有する有機珪素化合物で表面修飾した中空シリカ粒子分散液SS−1を得た。
ペンタエリスリトールトリアクリレート2.2質量部、シリカ粒子分散液SS−1(18.2%)15.8質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.1質量部、メチルエチルケトン78.9質量部、シクロヘキサノン3質量部を添加して攪拌し、塗布液を調製した。その後、得られた溶液を攪拌後、孔径1μmのポリプロピレン製フィルターでろ過して、塗布液Hを調製した。
そのハードコート層Aの上に、塗布液F、塗布液G、塗布液Hをグラビアコーターを用いて逐次塗布、乾燥し、紫外線硬化し、反射防止フィルム401を作製した。
反射防止フィルム401の断面切片を透過型電子顕微鏡にて観察すると、塗布液Fにより形成された層は膜厚60nm、塗布液Gにより形成された層は膜厚110nm、塗布液Hにより形成された層は膜厚90nmであった。この時、シリカ粒子は塗布液Hにより形成された塗布膜最上層の90nmに、酸化チタン粒子は塗布液Gにより形成された110nm膜の中に均一分布しており、シリカ粒子及び酸化チタン粒子各々の粒子厚みは均一でムラが無くかつ異種粒子同士も無いことが確認できた。
反射防止フィルム401の塗布液G及び塗布液Hを下記の1液2層塗布液W−8に変更したこと以外は同様にして反射防止フィルム402を作製した。
シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径45nm、シリカ濃度30%)333質量部に、一般式[I]の例I−1を30質量部、メチルエチルケトン333質量部及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート1.5質量部加えて混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。この混合液を60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加して分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%のポリジアルキルシロキサン基を有するポリマーで表面修飾した中空シリカ粒子分散液SS−2を得た。
酸化チタン微粒子ゾル(二酸化チタン質量濃度30%)10.5質量部とシリカ粒子分散液SS−2を8.7質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート0.3質量部、パーフルオロオレフィン共重合体P−1を0.9質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.1質量部、メチルエチルケトン75.7質量部およびシクロヘキサノン2.5質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−8を調製した。
トリアセチルセルロースフィルム(TD80UF、富士フィルム(株)製、屈折率1.48)上に、前記組成のハードコート層用塗布液Aを塗布し、続いて前期塗布液Fをグラビアコーターを用いて膜厚が60nmとなるよう塗布した。
その後、1液2層塗布液W−8を膜厚200nmとなるよう塗布し、塗布後25℃にて90秒静置後、90℃で60秒間乾燥し、酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、照度400mW/cm2、照射量600mJ/cm2の照射量として反射防止フィルム402を作製した。
反射防止フィルム402の1液2層塗布液W−8を下記の1液2層塗布液W−9に変更したこと以外は同様にして反射防止フィルム403を作製した。
シリカ粒子微粒子ゾル(イソプロピルアルコールシリカゾル、平均粒子径45nm、シリカ濃度30%)333質量部に、一般式[I]の例I−1を30質量部、γ−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン10質量部、メチルエチルケトン333質量部及びジイソプロポキシアルミニウムエチルアセトアセテート1.5質量部加えて混合した後に、イオン交換水9質量部を加えた。この混合液を60℃で8時間反応させた後に室温まで冷却し、アセチルアセトン1.8質量部を添加して分散液を得た。その後、シリカの含率がほぼ一定になるようにシクロヘキサノンを添加しながら、圧力30Torrで減圧蒸留による溶媒置換を行い、最後に濃度調整により固形分濃度18.2%のポリジアルキルシロキサン基を有するポリマーと重合性官能基を有する有機珪素化合物とで表面修飾した中空シリカ粒子分散液SS−3を得た。
酸化チタン微粒子ゾル(二酸化チタン質量濃度30%)10.5質量部とシリカ粒子分散液SS−3を8.7質量部に、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物(DPHA)1.3質量部、ペンタエリスリトールトリアクリレート0.3質量部、パーフルオロオレフィン共重合体P−1を0.9質量部、光重合開始剤(イルガキュア184)0.1質量部、メチルエチルケトン75.7質量部およびシクロヘキサノン2.5質量部を添加して攪拌し、1液2層塗布液W−9を調製した。
反射防止フィルム402の1液2層塗布液W−8を1液2層塗布液W−9に変更したこと以外は同様にして反射防止フィルム403を作製した。
Claims (9)
- 下記一般式[I]で表される構造を有するポリマーによって表面修飾された第一の無機微粒子、硬化性バインダー、溶剤、及び開始剤を含有し、
一般式[I]で表される構造を有するポリマーによって表面修飾された第一の無機微粒子の表面自由エネルギーは35mN/m以下であり、かつ
硬化性バインダーは、表面修飾された第一の無機微粒子よりも表面自由エネルギーが大きいものである、塗布組成物。
(式中、R1、R2は水素原子またはアルキル基を表す。L2は炭素数10以下の2価の連結基を表し、n2は0または1を表し、R11〜R15は各々独立に炭素数1〜5のアルキル基、またはアリール基を表し、qは10〜500の整数であり、Lは炭素数10以下の2価の連結基を表し、mは0または1を表し、Aは水酸基または加水分解可能な基を表し、yは0<y<100の数を表す。) - 前記第一の無機微粒子が、前記一般式[I]で表される構造を有するポリマーと、重合性官能基を有する有機珪素化合物とで表面修飾された無機微粒子である請求項1に記載の塗布組成物。
- 前記第一の無機微粒子がシリカ粒子である請求項1又は2に記載の塗布組成物。
- 前記硬化性バインダーの少なくとも1種として含フッ素硬化性化合物を含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の塗布組成物。
- 更に第二の無機微粒子を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の塗布組成物。
- 前記第二の無機微粒子が酸化チタンまたは酸化ジルコニウムの微粒子である請求項5に記載の塗布組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の塗布組成物を基材上に塗布する工程と、乾燥する工程と、硬化する工程とにより2層以上の多層構造を形成させる積層体の製造方法。
- 請求項7に記載の製造方法を用いて作製された粒子含有層を有する積層体。
- 前記積層体が反射防止機能を有する請求項8に記載の積層体。
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