説明

光反射防止シートとその製造方法およびその光反射防止シートを用いたタッチパネルおよびディスプレイ

【課題】
反射防止膜とベースシートの密着性の低下を防止して、長期にわたり安定した反射防止性能を発揮することが期待できる光反射防止シートおよび当該シートを用いたタッチパネルやディスプレイを提供する。
【解決手段】
電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシート1と、前記ベースシート1上に設けられた中間層8と、前記中間層8上に設けられた透明無機酸化物層4とを備えた構成とし、前記中間層8は、前記ベースシート1側から、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2及び電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層3を順次積層してなる光反射防止シート。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシート上に設けた反射防止膜の密着性を向上させた光反射防止シートとその製造方法およびその光反射防止シートを用いたタッチパネルおよびディスプレイに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、カソードレイチューブ(CRT)、有機発光ディスプレイ(OLED)、電子ペーパーなど、様々なディスプレイが開発されている。これらはテレビの他、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、ノートパソコン、OA・医療機器、POSレジスタ、発券機、カーナビゲーションシステム、FA機器、デジタルサイネージなどとしても利用されており、民生または公共機関・学校・病院などを問わず、広く用いられている。また、各種ディスプレイの表面に、入力手段として配設されるタッチパネルが広く普及している。
【0003】
ディスプレイやタッチパネルの最表面には、太陽光や室内照明などの外光が写り込んで画像表示性能が低下するのを防止する手段として、光反射防止シートが設けられる。このような光反射防止シートの利用により、外光の反射率(全光線反射率)を3〜4%程度低減することができる。光反射防止シートは、ディスプレイの視認性を向上させるためには必須機能と言える。
【0004】
光反射防止シートは、通常、樹脂からなるベースシートの一方の主面に、屈折率の異なる透明無機酸化物(SiOとTiOなど)を交互に積層した反射防止膜が形成される。そして、ベースシートの他方の主面には粘着層または接着層が形成され、ディスプレイやタッチパネルの最表面に全面貼合されて使用される。
【0005】
前記ベースシートには、透明性が求められ、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ノルボルネン等の環状オレフィン系樹脂などの透明フィルム材料が用いられる。また通常、ベースシートの表面硬度を確保するため、前記透明フィルム材料の表面に、紫外線硬化型アクリル樹脂や熱硬化シリコーン樹脂等からなるハードコート層をディップコーティングやロールコーティング法により形成した後、前記ハードコート層上に反射防止膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2004−85643号公報
【特許文献2】特許第3366864号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
光反射防止シートは、これが適用されるタッチパネルやディスプレイとともに、使用状況や使用環境によっては過酷な温湿度変化や強度の高い光照射に曝される場合がある。特に屋外での用途や車内に載置される自動販売機、ガソリンスタンド用POSシステム、ナビゲーションシステム等への用途では長期間に渡り太陽光線照射、高温・多湿環境等の影響を被りやすい。また、工場や公共施設で使用する場合でも、水銀灯などの各種照明光源によって、特定波長の光照射を継続的に受ける場合がある。
【0008】
上記のような環境では、紫外線や可視光短波長側の光(波長300〜550nm)により、ベースシートが劣化反応を引き起こすため、このような光照射環境下で光反射防止シートを使用すると、比較的短期間のうちにベースシートから反射防止膜が剥離してしまう。
【0009】
また、光反射防止シートが高温・多湿環境の大気中に曝されると、大気中の酸素や水蒸気が反射防止膜及びベースシートの界面付近に侵入して拡散する。この酸素や水蒸気は、反射防止膜と接するベースシートの極表面領域(表面から約10nm以下の深さ領域)において、ベースシートを劣化(低分子化)させる反応(酸化反応または加水分解)を促進させ、反射防止膜がベースシートに及ぼす応力に耐えられず、比較的短期間のうちにベースシートは反射防止膜と剥離してしまうことがある。
【0010】
このような応力による剥離の問題は、現在、反射防止膜を形成する上で回避が難しい問題となっている。例えば低屈折率層(SiOなど)と高屈折率層(TiOなど)からなる積層単位を幾つも積層して反射防止膜を構成する場合を考えると、膜厚に比例して各層の界面に作用する応力も増加する。このため、常にベースシートと反射防止膜との密着性の低下を引き起こし易く、剥離を生じ易い。このような反射防止膜の剥離の問題は、光反射防止シートを良好に使用し続ける上で、是非とも解決すべき課題である。
【0011】
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、反射防止膜とベースシートの密着性の低下を防止して、長期にわたり安定した反射防止性能を発揮することが期待できる光反射防止シートおよび当該シートを用いたタッチパネルやディスプレイの提供を目的とする。従って、この光反射防止シートは、屋外を含む過酷な環境下等に好適に使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明の光反射防止シートは、電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシートと、前記ベースシート上に設けられた中間層と、前記中間層上に設けられた透明無機酸化物層とを備え、前記中間層は、前記ベースシート側から、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層及び電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層を順次積層したことを特徴とする。
【0013】
前記電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシートは硬度が高いため、別途ハードコートが不要であり、層構成が少なくなり、その結果剥離可能性のある界面を減らすことができる。また前記ベースシートは化学的にも安定な材料のため、過酷な光照射環境や高温高湿環境においても安定した形態を維持できるため、基材劣化に起因する剥離は発生し難くなる。
【0014】
またベースシートと透明無機酸化物層との間に上記2層からなる中間層を設けることにより、電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシートとの密着性はアクリル樹脂−シリカハイブリッド層により確保され、また透明無機酸化物層との密着性は電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層により確保されることで、ベースシートと透明無機酸化物層との密着性が向上する。
【0015】
当該光反射防止シートの電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層は、有機成分および無機酸化物をともに含んでなり、少なくとも前記透明無機酸化物層と接する表面から深さ10nm以内の領域における、当該層の有機成分中の有機元素数Aに対する無機酸化物中の無機元素数Bの比率B/Aが、元素数比で0.05以上0.35以下の範囲であることを特徴とする。
【0016】
本構成により、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層が透明無機酸化物層と接触する表面近傍の領域において、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層中に無機酸化物が多く存在する構成となり、互いの構成成分が類似するように図られ、両者の親和性が格段に改善される。したがって、従来に比べて電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層と透明無機酸化物層の密着性が飛躍的に向上され、容易に剥離を生ずることがない。
【0017】
なお、前期の比率B/Aが0.05未満であると、前記透明無機酸化物層との密着性が十分得られない。また前記の比率B/Aが0.35より大きくなると、前記有機無機複合体樹脂層表面の無機酸化物が多くなりすぎるため、表面にクラックが発生しやすくなる。
【0018】
ここで、前記有機無機複合体樹脂層に含まれる無機酸化物成分にはSi、Ti、Zr、Sn、Sb、Alの少なくともいずれかの元素が含まれ、前記の比率B/Aは、有機無機複合体樹脂層に含まれる無機酸化物成分を構成する各元素の和と、有機成分の炭素との元素数比(Si+Ti+Zr+Sn+Sb+Al)/Cであって、前記の比率B/Aは前記有機無機複合体樹脂層において、その前記表面から深さ方向に向かって、一定または漸減するように設定することもできる。
【0019】
本構成により、前記有機無機複合体樹脂層の透明無機酸化物層と接触する表面近傍の領域においては無機酸化物が多く存在する構成となり、またアクリル樹脂−シリカハイブリッド層と接触する表面近傍の領域においては有機成分が多く存在する構成となる。これにより、それぞれ互いの構成成分が類似することで、前記有機無機複合体樹脂層の上下両層との親和性が格段に改善される。
【0020】
また、前記有機無機複合体樹脂層には、平均一次粒径が5〜40nmであって、SiO、TiO、ZrO、SnO、ATO、Alの中の少なくともいずれかからなる無機酸化物微粒子が、20重量%以上90重量%以下の範囲で分散されている構成とすることもできる。このように調整しておくことで、前記の比率B/Aが、元素数比で0.05以上0.35以下の範囲にすることができる。
【0021】
透明無機酸化物層表面から深さ10nmの領域における有機成分に対する無機酸化物の前記の比率B/Aを0.05以上0.35以下に調整する方法としては、例えば、(1)特許文献2に記載のSiなどの半導体や金属の極薄層を形成する方法、(2)シランカップリング剤を用いてこれを表面に気相接触させる方法(シランカップリング剤による表面修飾)、(3)シリコーン成分(紫外線や熱に対する反応性・非反応問わず)を混合しておく方法などでも、可能である。しかし、(1)〜(3)に例示した方法では、本発明の効果は全く得られず、むしろ耐光耐久性を低下させてしまうことがある。
【0022】
本発明の効果が得られる理由として、本発明では、前記有機無機複合体樹脂層とこの層に分散されている無機酸化物とが、いわゆる投錨(アンカー)効果等により物理的に結合しているためであり、この点が例示した(1)〜(3)とは決定的に異なる点である。
【0023】
本発明では、透明無機酸化物層と接触する表面近傍の前記有機無機複合体樹脂層表面の無機酸化物が元々リッチとなっていて、元々有機高分子の光酸化劣化の影響などを受けにくいのであるが、もし有機高分子の劣化が生じてもアンカー作用があるため透明無機酸化物層の剥離が極めて生じにくいと考えられる。
【0024】
当該光反射防止シートの前記有機無機複合体樹脂層は、厚みが3000nm以上9000nm以下であることを特徴とする。3000nm未満であると表面領域において避けられない酸素阻害の影響を全厚み領域で受けてしまい、結果的に重合反応が進まず硬化不良となる。また、9000nmより厚いと弾性が低減するため表面にクラックが発生しやすくなる。
【0025】
当該光反射防止シートの前記アクリル樹脂−シリカハイブリッド層は、原材料がシリカ前駆体を含むことを特徴とする。
【0026】
前記アクリル樹脂−シリカハイブリッド層により可とう性が付与されるため、反射防止膜および前記有機無機複合体樹脂層がベースシート側に対して及ぼす応力が低減される。そのため、たとえベースシートが大気中の酸素や水蒸気の侵入を受け、紫外線照射等を受けて劣化が進行しても、反射防止膜および前記有機無機複合体樹脂層とベースシートとの密着性は良好に保たれる。
【0027】
前記透明無機酸化物層は、少なくとも2種類以上の異なる層を積層した多層構造を有することを特徴とする。これにより、人間が感知し易い可視光(例えば550nm近傍の波長可視光)の反射率を効果的に低減でき、光反射防止シートとしての特性を向上させることができる。
【0028】
さらに前記透明無機酸化物層は、第一の屈折率と異なる第二の屈折率を有する第二層と、第一の屈折率を有する第一層とを同順に積層し、前記第二層及び第一層の積層単位を2以上繰り返して積層することもできる。上記のように繰り返し積層することで、より高い反射防止性を付与することができる。
【0029】
また本発明の光反射防止シートを、最表面に貼合または接着したディスプレイまたはタッチパネルとすることができる。本発明の光反射防止シートをディスプレイやタッチパネルの最表面に設けることで、過酷な環境下等で使用した場合にも、長期にわたり安定した反射防止機能を発揮できる。
【0030】
本発明の光反射防止シートの製造方法は、連続的に繰り出した第一のフィルム基材の表面に、電離放射線硬化型アクリル樹脂の前駆体ペーストを塗布してペースト層を形成するペースト塗布ステップと、前記ペースト層の上に第二のフィルム基材をラミネートするウェットラミネート処理ステップと、ラミネート処理ステップ後にペースト層に電離放射線を照射して当該ペースト層を硬化させることにより電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルムを形成する樹脂硬化ステップと、前記樹脂硬化ステップ後に、電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルムから前記第一および第二のフィルム基材を剥離してベースシートを得る剥離ステップと、前記ベースシート上にアクリル樹脂―シリカハイブリッドを塗布し硬化させることにより第一の中間層を形成する樹脂硬化ステップと、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂を塗布、硬化させることにより第二の中間層を形成する樹脂硬化ステップと、前記中間層上に透明無機酸化物層を形成する薄膜形成ステップとを含むことを特徴とする。
【0031】
このような電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシートは、キャスティングにより連続シート成型し、電離放射線照射による硬化を行うことで効率よく製造できる利点がある。さらにこのようにロール・ツー・ロール加工を行うことで、電離放射線硬化後のベースシートの表面に対し、スパッタリングや蒸着加工等による薄膜形成やウェットコーティング等による薄膜形成も連続的に行うことが可能となり、光反射防止シートの製造効率が飛躍的に向上するメリットがある。
【発明の効果】
【0032】
本発明により、反射防止膜とベースシートの密着性の低下を防止して、屋外を含む過酷な環境下等においても、長期にわたり安定した反射防止性能を発揮することが期待できる光反射防止シートとその製造方法、および当該シートを用いたタッチパネルやディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】図1は本発明の実施形態に関わる光反射防止シートを示す模式的断面図である。
【図2】図2は本発明の実施形態に関わる光反射防止シートのベースシートの製造方法を示す模式図である。
【図3】図3は本発明の実施形態に関わる光反射防止シートを用いたディスプレイ装置の構成例を示す模式的断面図である。
【図4】図4は本発明の実施形態に関わる光反射防止シートを用いた抵抗膜式タッチパネルの構成とこれに組み合わされるLCDとの構成例を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。
【0035】
<実施の形態1>(光反射防止シート)
図1は本発明の実施形態に関わる光反射防止シート21を示す模式的断面図である。
【0036】
ベースシート1は、電離放射線硬化型アクリル樹脂からなる。電離放射線とは、紫外線や電子線などを含む。前記電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシート1は硬度が高いため、別途ハードコートが不要であり、層構成が少なくなり、その結果剥離可能性のある界面を減らすことができる。またベースシート1は化学的にも安定な材料のため、過酷な光照射環境や高温高湿環境においても安定した形態を維持できるため、基材劣化に起因する剥離は発生し難くなる。
【0037】
ベースシート1は、電離放射線硬化型アクリル樹脂を出発原料として用いた場合、非常に硬度の高い樹脂シートを形成することができる(たとえば鉛筆硬度で3H〜9H)。
【0038】
好ましいベースシート1について以下に説明する。電離放射線硬化型アクリル樹脂材料と重合開始剤に対し、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、イソブチルアルコール(IBA)、エチルアルコール、メチルアルコール、ノルマルブチルアルコール(NBA)、シクロヘキサノン(CAN)、ジアセチルアセトン(DAA)、酢酸ブチル、酢酸エチル、イソプロピルアルコール(IPA)等の溶媒を加えて塗料(揮発性溶液)を調整する。なお、さらにSiO、ZrO、SnO等の無機酸化物成分を含むナノ酸化物粒子材料を添加してもよい。これらの粒子材料としては、パウダーまたは有機溶媒に均一分散された各種市販品を利用することができる。
【0039】
但し、製造上の理由により、ベースシート1に有機溶媒を用いない方が好ましい場合がある。その場合は以下に述べるモノマーを有機溶媒の代わりに反応性希釈剤として用いることが可能である。
【0040】
電離放射線硬化型アクリル樹脂材料は、分子構造中のモノマーやオリゴマーによって、光硬化後のベースシートの硬度や巻取性(割れやすさ)が決定される。従って、電離放射線硬化型アクリル樹脂材料の選定は重要である。具体的には骨格中にビニル基を含むモノマー、オリゴマー成分を用いる。このうちモノマーは反応性希釈剤とも呼ばれ、アクリル系モノマー、例えば3官能モノマーとしてトリメチロールプロパントリアクリレート(TMPT)あるいはそれのEO変性、PO変性物、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PET−3A)、4官能モノマーとしてはペンタエリスリトールテトラアクリレート、6官能モノマーとしてはジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPE−6A)などが例示できる。一方、オリゴマーとしては、ビニル基を含むウレタン系やエポキシ系オリゴマー成分を適宜選択して導入する。
【0041】
これらのモノマー成分とオリゴマー成分の導入については、可撓性と硬度を両立させるために事前に最適量を求めておくことが好ましい。一般に、オリゴマー成分の比率が高くなれば(モノマー成分がゼロの場合も含む)、可撓性の増加に伴いロール・ツー・ロール成型し易くなるが、硬度は低下する。逆に、オリゴマー成分の比率が低くなれば(オリゴマー成分がゼロの場合も含む)、可撓性は低下するが硬度を高めることができる。
【0042】
モノマー成分及びオリゴマー成分の重合開始剤としては、例えばチバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製イルガキュア907(2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノプロパン−1−オン)やイルガキュア184などの一般的な光重合開始剤を用いればよい。
【0043】
上記塗料を用いて公知のキャスティング法及び電離放射線照射工程を実施することにより、シート成型体(ベースシート1)を得る。ここで、上記塗料に含まれるラジカル開始剤が電離放射線照射によりラジカルを発生し、生成したラジカルを開始点として3次元状に架橋反応(重合反応)が進む。これにより、ベースシート1は3次元のネットワークポリマー構造を有するため、機械強度(硬度、耐擦傷性など)に優れ、別途、ハードコート処理を行うことが不要な利点がある。
【0044】
なお、ベースシート1に高硬度及び耐熱性の両特性を付与したい場合は、シロキサン骨格を分子鎖中に導入したり、粒径100nm以下のシリカ微粒子(いわゆるナノシリカ)を分散させることもできる。この場合、シロキサン骨格は、ゾル・ゲル法を利用してアクリルモノマーとシロキサンを付加重合させる(ハイブリッド化)方法などがある。この具体的な方法としては、例えば、「プラスチックハードコート材料の最新技術」(シーエムシー出版、2008)を参照することができる。
【0045】
またベースシート1の表面には、所定の表面粗さを持つ担持体を圧着して形状賦型(エンボス賦型)を行うなどの表面処理を施しても良い。
【0046】
ベースシート1は、例えば図2に示す方法で作成される。具体的には、まず連続的に繰り出した第一のフィルム基材10の表面に、電離放射線硬化型アクリル樹脂の前駆体からなる塗工用ペースト11を塗布してペースト層12を形成(ペースト塗布ステップ)し、前記ペースト層12の上に第二のフィルム基材13をラミネート(ウェットラミネート処理ステップ)する。その後にペースト層12に電離放射線14を照射して当該ペースト層12を硬化させることにより電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルム15を形成(樹脂形成ステップ)する。最後に、前記第一のフィルム基材10および第二のフィルム基材13を剥離して、電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルム15を得る(剥離ステップ)。
【0047】
このような電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシート1は、キャスティングにより連続シート成型し、電離放射線照射による硬化を行うことで効率よく製造できる利点がある。さらにこのようにロール・ツー・ロール加工を行うことで、電離放射線硬化後のベースシート1の表面に対し、スパッタリングや蒸着加工等による薄膜形成やウェットコーティング等による薄膜形成も連続的に行うことが可能となり、光反射防止シート21の製造効率が飛躍的に向上するメリットがある。
【0048】
中間層8は、ベースシート1側から、アクリル樹脂―シリカハイブリッド層2、および電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層3を積層して構成される。
【0049】
アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2は、アクリル樹脂にシリカ成分を含有した材料から構成される。好ましい材料としては、ポリ(メタ)アクリル酸エステル樹脂及びシリカ前駆体を含むのもの(例えば荒川化学工業株式会社製「コンポセランAC601」等)が例示される。
【0050】
上記のアクリル樹脂としては、一般的なアクリル基を含むモノマー及びオリゴマーがブレンドされた樹脂成分を選択することができる。また上記のシリカ前駆体としてはシリコンアルコキシドなどを用いることができるが、可とう性を発現させるためには、それぞれ、アクリル酸基数、アルコキシル基数の低いものが好ましい。アクリル樹脂―シリカハイブリッド層2は、ベースシート1の上にコロナ処理を施して、上記材料を塗布した後、熱または紫外線等の照射により硬化させて形成される。
【0051】
アクリル樹脂―シリカハイブリッド層2により可とう性が付与されるため、透明無機酸化物層4および有機無機複合体樹脂層3がベースシート1側に対して及ぼす応力が低減される。そのため、たとえベースシート1が大気中の酸素や水蒸気の侵入を受け、紫外線照射等を受けて劣化が進行しても、透明無機酸化物層4および有機無機複合体樹脂層3とベースシート1との密着性は良好に保たれる。
【0052】
電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層3の好ましい材料としては、JSR株式会社製「Z7524」、チッソ株式会社製「U1006」等が例示されるが、特に特許文献WO2008/069217に記載の材料が好適に用いられる。
【0053】
有機無機複合体樹脂層3の厚みは1μm以上10μm以下の範囲が好適である。材料としては、電離放射線硬化型アクリル樹脂やウレタン樹脂等の有機成分を主成分とし、これに無機酸化物(Si、Ti、Zr、Sn、Sb、Alの少なくともいずれかの元素を含む酸化物)を含んでなる。
【0054】
有機無機複合体樹脂層3は、透明無機酸化物層4と接する表面とその近傍領域において、無機酸化物の比率が、これ以外の領域よりも所定の値まで高くなるように設定されている。ここで言う「近傍領域」とは、前記表面から少なくとも深さ10nm以内の領域を指す。しかしながら、これより深い領域にわたって、前記無機酸化物の比率が、当該領域以外に比べて高い構成であってもよい。
【0055】
具体的には、有機無機複合体樹脂層3において、透明無機酸化物層4と接する表面とその近傍領域における有機成分中の有機元素数A(ここでは炭素成分)に対する、無機酸化物中の無機元素数B(ここではSi、Ti、Zr、Sn、Sb、Alの元素数和)の比率B/A(すなわち(Si+Ti+Zr+Sn+Sb+Al)/C)が0.05以上0.35以下、好ましくは0.1以上0.3以下となるように調整されている。
【0056】
上記元素成分および組成比は、X−ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)によって確認および定量分析することができる。XPS測定時に、Arイオンでのスパッタエッチングを併用することで、層の深さ方向プロファイルも測定できる。
【0057】
有機無機複合体樹脂層3は、例えば特許文献WO2008/069217に示すような方法を用いて構成することができる。特許文献WO2008/069217は、(a)RSiX4−nで表わされる有機ケイ素化合物の縮合物を主成分とし、(b)金属キレート化合物、金属有機酸塩化合物、2以上の水酸基もしくは加水分解性基を有する金属化合物、それらの加水分解物、およびそれらの縮合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の350nm以下の波長の光に感応する光感応性化合物、及び/またはそれから誘導される化合物、(c)電離放射線硬化性化合物を含有することを特徴とする有機無機複合体である。このような有機無機複合体は、(a)(b)(c)の原料を配合した塗料をアクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の表面に塗布した後、溶媒を乾燥除去し、その後、電離放射線照射し重合させて構成することができる。このようにして得られた有機無機複合体樹脂層3の表面は無機酸化物(シロキサン)成分リッチとなる。また、有機無機複合体樹脂層3は前記表面から深さ方向に向かって一定または漸減する傾斜組成を有した構成となる。
【0058】
これらの方法により、有機無機複合体樹脂層3の表面には、無機酸化物成分リッチな領域5が形成されるので、このような無機酸化物成分リッチな領域5を持たない従来の中間層に比べ、有機無機複合体樹脂層3の上に積層される透明無機酸化物層4との相性が改善され、優れた密着性が発揮される。
【0059】
透明無機酸化物層4は、有機無機複合体樹脂層3から順に、高屈折層6、低屈折層7を積層した透明無機酸化物層として構成される。
【0060】
これらはいずれも各種薄膜形成法(例えばスパッタリング法、電子ビーム法、イオンビーム法、真空蒸着法、プラズマCVD法、Cat−CVD法、MBE法等)のいずれかを用いて形成できるが、タッチパネルのような厚みや表面抵抗の均一性が要求される用途に対しては、スパッタリング法が好適に用いられる。これらの成膜を実施することで、透明無機酸化物層4の合計厚みは50nm以上300nm以下、ここでは243nmに設定されている。透明無機酸化物層4の構成要素となる各層は、それぞれ所定の透明性及び屈折率を有し、外光反射の防止性等、光学特性を付与するために配設される。
【0061】
高屈折層6は、厚み30nm程度の透明無機材料からなる第一層であり、例示するならばSiON、あるいはSiO−SnO系、SiO−TiO系の膜等であってもよい。高屈折層6の屈折率は、後述の低屈折層7の屈折率よりも高い1.6〜2.4程度(波長630nm)に設定される。
【0062】
低屈折層7は、透明無機酸化物中の第二の屈折層であって、酸化ケイ素(SiO)を主成分とする無機成分を含んでなる第二層である。屈折率は1.46程度(波長630nm)に設定されている。
【0063】
このように高屈折層6、低屈折層7は、互いに異なる屈折率を有する層として構成されており、これらを利用することでベースシート1に良好な光学特性(透明性)が付与される。
【0064】
なお、高屈折層6、低屈折層7は、繰り返し積層して配設させてもよいが、あまり積層数を増すとベースシート1に反りが発生したり、透明無機酸化物層4にクラックが発生するので留意する必要がある。
【0065】
<実施の形態2>(ディスプレイ装置)
図3は本発明の実施形態に関わる光反射防止シート21を用いたディスプレイ装置の構成例を示す模式的断面図である。
【0066】
ディスプレイ装置20は、LCDユニット23の上に、偏光板ユニット22、光反射防止シート21を順次積層して構成される。
【0067】
LCDユニット23は、一対のガラス基板28の間にLCD29を介設してなる。なお、LCD29はTFT型、単純マトリクス型などが適用できる。LCDユニット23の積層構造も上記に限られない。また、CRT、PDP等の他の種類のディスプレイであってもよい。
【0068】
偏光板ユニット22は、一対のTAC(トリアセチルセルロース)からなる透明基板25の間に、偏光子26を介設し、上面側の透明基板25の表面にHC層24を形成してなる。偏光板ユニット22はLCDユニット23の上面に対し、粘着層27により貼着されている。
【0069】
HC層24の上面には、光反射防止シート21が、ベースシート1、第一の中間層2、第二の中間層3、透明無機酸化物層4の順に積層されるように配設される。
【0070】
このような構成を持つディスプレイ装置20では、光反射防止シート21によって、外界からの入射光がディスプレイ面において反射するのが防止され、良好な透明性が発揮される。このため、ディスプレイ装置本来の画像表示性能の発揮を期待することができる。
【0071】
<実施の形態3>(タッチパネル)
図4は本発明の実施形態に関わる光反射防止シート21を用いた抵抗膜式タッチパネル30(以下、単に「タッチパネル30」と称する。)の構成とこれに組み合わされるLCDとの構成例を示す模式的断面図である。
【0072】
図4に示されるように、タッチパネル30では、上から順に光反射防止シート21、フィルム32a、スペーサー35、配線基板36、リブスペーサー34、フィルム32b等を積層してなる。
【0073】
フィルム32bの下面には、さらに接着層などを含む複数層からなる中間層37を介してLCD38が同順に積層されており、全体としてLCD一体型タッチパネルが構成されている。
【0074】
通常、光反射防止シート21とフィルム32aは、接着層31を介して全面貼合されて用いられる。フィルム32a、32bは、それぞれの片面に形成されている透明導電膜33a、33bが一定間隔をおいて対向するように、対をなして配置されている。
【0075】
透明導電膜33a、33bの周囲には、粘着材、粘着シート、プラスチックフィルム両面に粘着材層を有する両面テープ等のいずれかで構成されたリブスペーサー34が配設される。これにより、通常は当該透明導電膜33a、33b同士が互いに一定間隔を置くように対向配置されている。
【0076】
さらに、透明導電膜33bの表面には、マトリクス状に半球状の突起スペーサー35が一定間隔毎に配設され、透明導電膜33a、33b同士の不要な接触が回避されている。透明導電膜33a、33bの間には、配線基板36が介設される。
【0077】
なお、本発明のタッチパネルの構成は図4の構成に限定されるものではなく、例えば透明導電膜が形成されるフィルム32a、32bはガラス基板であってもよい。また、フィルムとガラス基板との積層枚数、積層順等についても適宜変更調整が可能である。
【0078】
さらに本発明を適用するタッチパネル30の入力方式はいずれの方式であってもよく、例えば静電容量式であってもよい。なお、タッチパネル30と組み合わされるディスプレイは、当然ながらLCDに限らず、CRT、有機EL、PDP、電子ペーパー等の他の種類のディスプレイであってもよい。
【0079】
ここにおいて、本実施の形態のタッチパネル30の主たる特徴は、光反射防止シート21に本発明のシートを使用した点にある。当該光反射防止シート21は、反射防止の機能を発現する透明無機酸化物層4とベースシート1との間における密着性が向上されている。このため、タッチパネル30の使用中または保管中において、当該フィルムが外部から紫外線や可視光短波長側の比較的高エネルギーの光を継続的に受けたとしても、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層3と透明無機酸化物層4との剥離を防止し、長期間の優れた耐光耐久性を発揮することで安定した形態を維持できるようになっている。
【0080】
したがって、このような効果が得られることにより、タッチパネル30を紫外線照射量が比較的多い野外で使用したり、高温環境下になりやすいカーナビゲーションシステムで使用するほか、波長300nm以上550nm以下の光が連続的に照射される環境で継続的に使用しても、長期間にわたり安定した入力特性を維持することができる。
【実施例】
【0081】
<事前検討(中間層厚みの検討)>
実施例・比較例に用いる中間層材料の厚み条件の検討を行った。各材料、塗布条件、厚み条件出しに関して、以下に記載する。
【0082】
1.中間層8の材料と硬化条件
1−1.アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の材料
アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の材料として、荒川化学工業株式会社製「コンポセランAC601」を採用した。硬化条件は、120℃で5分間の乾燥とした。
【0083】
1−2.有機無機複合体樹脂層3の材料
1−2−1.有機無機複合体樹脂A(紫外線硬化型)
有機無機複合体樹脂3の材料として、以下の手順で作成したものを採用した。
【0084】
(1).光感応性化合物
ジイソプロポキシビスアセチルアセトナートチタン(日本曹達株式会社製、T−50、酸化チタン換算固形分量:16.5重量%)30.3gをエタノール/酢酸エチル/2−ブタノール=60/20/20の混合溶媒58.4gに溶解後、攪拌しながらイオン交換水11.3g(10倍モル/酸化チタンのモル)をゆっくり滴下し、加水分解させた。1日後に溶液を濾過し、黄色透明な酸化チタン換算濃度5重量%の酸化チタンナノ分散液[A−1]を得た。酸化チタンの平均粒径は4.1nmで単分散性であった。
【0085】
(2).有機ケイ素化合物
有機ケイ素化合物として、ビニルトリメトキシシラン[B−1](信越化学工業株式会社製、KBM−1003)を使用した。
【0086】
(3).(光感応性化合物+シラン化合物加水分解縮合物)混合溶液
元素比(Ti/Si=1/9)になるように、上記[A−1]と[B−1]を混合した液[C−1]を作製した。[C−1]の固形分は27重量%であった。
【0087】
(4).紫外線硬化性化合物溶液
紫外線硬化性化合物として、ウレタンアクリレートオリゴマー(日本合成化学工業株式会社製、紫光UV7600B)を30重量%となるようにエタノール/酢酸エチル/2−ブタノール=60/20/20の混合溶媒に溶解させた。この溶液に光重合開始剤として、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(和光純薬工業株式会社製)をウレタンアクリレートオリゴマーの固形分に対して4重量%となるように溶解させ、溶液[D−1]を作製した。
【0088】
(5).有機無機複合体樹脂の調製
固形分の割合が10重量%/90重量%=[C−1]/[D−1]となるように、上記[C−1]液と[D−1]溶液を混合させ、塗膜形成用溶液[E−1]を作製した。以上により得られた材料を、「有機無機複合体樹脂A」と称する。硬化条件は、80℃で2分間の乾燥後、紫外線500mJ/cm照射とした。
【0089】
1−2−2.有機無機複合体樹脂B(熱硬化型)
有機無機複合体樹脂3の比較材料として、日本精化株式会社製 熱硬化型ゾル−ゲル液(商品名「NSC2451」、以下「有機無機複合体樹脂B」と記載)を採用した。硬化条件は、120℃で5分間の乾燥とした。
【0090】
2.中間層8の厚み条件出し
以下のとおり、バーコートの塗工条件を変えながら中間層8の各層の厚みの条件出しを行った。厚みの測定には、大塚電子株式会社製MCPD−3000を用いた。
2−1.アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の厚み条件出し
バーコート用のバーは、テスター産業株式会社製SA−203バーコーター、シャフト径12.7mmを用いた。ROD No.を10に固定し、塗工液(荒川化学工業株式会社製「コンポセランAC601」)をMEKによって希釈しながら、厚みを変化させた。
【0091】
【表1】

【0092】
2−2.有機無機複合体樹脂層3の厚み条件出し
塗工液(有機無機複合体樹脂A及び有機無機複合体樹脂B)の希釈は行わず、バーコート用のバー(テスター産業株式会社製SA−203)のROD No.を変えながら、厚みを変化させた。
【0093】
【表2】

【0094】
これら中間層材料を塗工することにより表面硬度が低下する可能性があるため、塗工の厚みは薄い方が好ましい。アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の厚みは100nm以下、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2と有機無機複合体樹脂層3のトータル厚みも1000nm以下の範囲で設定した。しかし有機無機複合体樹脂Aは薄くしすぎると硬化不良となる可能性があるので3000nm程度とした。
【0095】
以上、コンポセランAC601は1/20希釈の溶液で、有機無機複合体樹脂AはROD No.10で、有機無機複合体樹脂BはROD No.4で形成した膜厚を基本設定条件とし、この範囲で行った実施例・比較例を以下に詳説する。

【0096】
<実施例1>
以下の手順で実施例及び比較例の各サンプルを作製した。
【0097】
(ベースシート1の作成)
電離放射線硬化型アクリル樹脂材料として、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PET−3A)75重量部に対して、3官能ウレタンアクリレート(第一工業製薬製ニューフロンティアR1302)25重量部を混合したものを用意した。これに光重合開始剤(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ株式会社製イルガキュア184)5重量部混合することにより、電離放射線硬化型の塗工用ペースト11を作製した。
この塗工用ペースト11を、何ら表面処理が施されていない透明なPETフィルムを2枚用意し、一方のPETフィルム(第一のフィルム基材10)の表面に、バー(テスター産業株式会社製SA−203 ROD. No 200)を用いて塗布した。得られた塗布膜(ペースト層12)の表面に、他方のPETフィルム(第二のフィルム基材13)を設置・貼合した(このPETフィルム/塗布膜/PETフィルムの積層体を「積層体A」と称する)。塗布膜は流動性を有するため、前記設置貼合を行う際には、塗布膜の所定厚みが保たれるように極力低押圧で貼合した。また、PETフィルムの間に気泡が入らないように留意した。
【0098】
続いて積層体Aに対し、外部より高圧水銀ランプ(管長1200mm、出力電力15kW)を用い、紫外線を約10秒間にわたり照射して塗布膜を硬化した。硬化完了後、積層体Aから2枚のPETフィルムを剥離して取り除いたものをサンプルに用いるベースシート1とした(これを「成型体A」と称する)。成型体Aは適度な屈曲性を有する一方で、鉛筆硬度は9Hを有しており、非常に高硬度であることが確認できた。
【0099】
(アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の作製)
前記製法により形成した厚み200μmのベースシート1に、コロナ処理を0.6kw出力下を2m/minで通過させて施し、コンポセランAC601の固形分5%溶液を、テスター産業株式会社製SA−203 ROD No.10のバーで塗布し、120℃ 5分乾燥させ、100nm以下の膜を得た。
【0100】
(有機無機複合体樹脂層3の作製)
有機無機複合体樹脂Aを、テスター産業株式会社製SA−203 ROD No.10のバーを用いて塗布し、80℃ 2分乾燥後、紫外線500mJ/cm照射して硬化させ3369nmの膜を得た。この表面のXPSによる元素数比測定結果は、(Si+Ti)/C=0.16であった。また、ここで得られた膜表面から3μm以上深層部分の元素数比測定結果は、(Si+Ti)/C=0.12であった。
【0101】
(透明無機酸化物層4の作製)
以下に示す無機酸化物層4を構成する第一層〜第四層を順次積層した。これらの各層は、スパッタリング装置の内部に成膜対象フィルムを載置し、基板温度は60℃に設定し、装置内部を減圧するとともにArガス及びOガスを導入し、各種セラミックターゲットを用いて形成した。
【0102】
第一層(高屈折層)は、膜厚13nm、屈折率2.3の酸化ニオブ(Nb)層とした。第二層(低屈折層)は、膜厚28nm、屈折率1.46の酸化珪素(SiO)層とした。第三層(高屈折層)は、膜厚112nm、屈折率2.3の酸化ニオブ(Nb)層とした。第四層(低屈折層)は、膜厚90nm、屈折率1.46の酸化珪素(SiO)層とした。
【0103】
<実施例2>
実施例1のサンプルにおいて、有機無機複合体樹脂Aの厚みを8566nm(ROD No.14のバー使用)とした点のみ異なる構成を別途作成した。
【0104】
<実施例3>
実施例1のサンプルにおいて、コンポセランAC601の厚みを1758nm(原液を使用)とした点のみ異なる構成を別途作成した。
【0105】
<比較例1>
実施例1のサンプルにおいて、有機無機複合体樹脂Aを省いた点のみ異なる構成を別途作成した。
【0106】
<比較例2>
実施例1のサンプルにおいて、コンポセランAC601の厚みを1758nm(原液を使用)とし、有機無機複合体樹脂Aを省いた点のみ異なる構成を別途作成した。
【0107】
<比較例3>
実施例1のサンプルにおいて、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層に有機無機複合体樹脂Bを用い、厚みを749nm(ROD No.4のバーを使用)とした点のみ異なる構成を別途作成した。
【0108】
<比較例4>
実施例1のサンプルにおいて、有機無機複合体樹脂層3に有機無機複合体樹脂Bを用い、厚みを3653nm(ROD No.14のバーを使用)とした点のみ異なる構成を別途作成した。
【0109】
<比較例5>
実施例1のサンプルにおいて、コンポセランAC601の厚みを1758nm(原液を使用)とし、有機無機複合体樹脂層3に有機無機複合体樹脂Bを用い、厚みを749nm(ROD No.4のバーを使用)とした点のみ異なる構成を別途作成した。
【0110】
[密着性の評価]
上記作製した各サンプルについて、スガ試験機株式会社製の紫外線フェードメーター(光源はカーボンアーク)を用いて所定時間(最長528時間)にわたり紫外線照射処理を施した後、ニチバン株式会社製「セロテープ(登録商標)」を貼り、膜面に対し垂直方向にテープを0.5から1.0秒の時間で瞬時にひき剥がし、目視にて膜剥離の有無を観察した。膜剥離が生じていない場合のみを良好とした。以上評価結果を表3に示す。
【0111】
【表3】

【0112】
実施例1〜3では、有機無機複合体樹脂層3に有機無機複合体樹脂Aを用いることにより、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2、有機無機複合体樹脂層3のいずれの厚み依存もなく、良好な剥離耐久性が発揮されることが確認できた。
【0113】
これに対し、比較例1及び2では、実施例1〜3と同じコンポセランAC601を用いたアクリル樹脂−シリカハイブリッド層2を備えるが、有機無機複合体樹脂層3が介在していないことで剥離耐久性が低下した。アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の厚膜化の効果も見られなかった。
【0114】
この差異は、有機無機複合体樹脂層3を介在させることで、有機無機複合体樹脂層3の透明無機酸化物層4と接触する表面近傍の領域においては無機酸化物が多く存在し、またアクリル樹脂−シリカハイブリッド層2と接触する表面近傍の領域においては有機成分が多く存在する構成となり、各隣接層との構成成分が類似し、有機無機複合体樹脂層3の上下両層との親和性が格段に改善されたためと考えられる。
【0115】
ここで、上記評価とは別に、ベースシート1上に有機無機複合体樹脂Aのみを塗工及び有機無機複合体樹脂Bのみを塗工した構成のサンプルも作製したが、これら材料自体のベースシートとの密着性が悪く、透明無機酸化物層4も備えたトータルの層構成での剥離耐久性の評価は実施していない。
【0116】
また、比較例3及び4及び5では、実施例1〜3と同じコンポセランAC601を用いたアクリル樹脂−シリカハイブリッド層2を備えるが、有機無機複合体樹脂層3に有機無機複合体樹脂Bを用いることで剥離耐久性が低下した。
【0117】
比較例4は、有機無機複合体樹脂層3の厚みを標準厚み条件よりも厚くしたものであり、剥離耐久性が比較例3よりも向上していることから有機無機複合体樹脂層3の厚膜化の効果は確認されたが、実施例1〜3の性能には及ばなかった。
【0118】
比較例5はアクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の厚みを標準厚み条件よりも厚くものであり、剥離耐久性は比較例3と変わらず、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層2の厚膜化の効果は見られなかった。
【0119】
以上の実験結果より、従来技術に対する本発明の優位性が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0120】
本発明にかかる光反射防止シートは、ディスプレイやタッチパネルといった種々の表示デバイス表面に貼り付けて利用でき、ベースシートが化学的に安定であることや、反射防止膜の密着性が良好であることから、表示デバイス表面の耐久性が必要となる場合にも適用できる。
【符号の説明】
【0121】
1 ベースシート
2 アクリル樹脂―シリカハイブリッド層(第一の中間層)
3 有機無機複合体樹脂層(第二の中間層)
4 透明無機酸化物層
5 無機酸化物成分リッチな領域
6 高屈折層
7 低屈折層
8 中間層
21 光反射防止シート

【特許請求の範囲】
【請求項1】
電離放射線硬化型アクリル樹脂からなるベースシートと、前記ベースシート上に設けられた中間層と、前記中間層上に設けられた透明無機酸化物層とを備え、前記中間層は、前記ベースシート側から、アクリル樹脂−シリカハイブリッド層及び電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂層を順次積層したことを特徴とする光反射防止シート。
【請求項2】
前記有機無機複合体樹脂層は、有機成分および無機酸化物をともに含んでなり、少なくとも前記透明無機酸化物層と接する表面から深さ10nm以内の領域における、当該層の有機成分中の有機元素数Aに対する無機酸化物中の無機元素数Bの比率B/Aが、元素数比で0.05以上0.35以下であることを特徴とする、請求項1に記載の光反射防止シート。
【請求項3】
前記有機無機複合体樹脂層に含まれる無機酸化物成分にはSi、Ti、Zr、Sn、Sb、Alの少なくともいずれかの元素が含まれ、前記の比率B/Aは、前記有機無機複合体樹脂層に含まれる無機酸化物成分を構成する各元素の和と、有機成分の炭素との元素数比(Si+Ti+Zr+Sn+Sb+Al)/C)であって、前記の比率B/Aは、前記有機無機複合体樹脂層において、その前記表面から深さ方向に向かって、一定または漸減するように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の光反射防止シート。
【請求項4】
前記有機無機複合体樹脂層には、平均一次粒径が5〜40nmであって、SiO、TiO、ZrO、SnO、ATO、Alの中の少なくともいずれかからなる無機酸化物微粒子が、20重量%以上90重量%以下の範囲で分散されていることを特徴とする請求項1〜3に記載の光反射防止シート。
【請求項5】
前記有機無機複合体樹脂層は、厚みが3000nm以上9000nm以下であることを特徴とする請求項1〜4に記載の光反射防止シート。
【請求項6】
前記アクリル樹脂−シリカハイブリッド層は、原材料がシリカ成分を含むことを特徴とする請求項1〜5に記載の光反射防止シート。
【請求項7】
前記透明無機酸化物層は、少なくとも2種類以上の異なる層を積層した多層構造を有することを特徴とする請求項1〜6に記載の光反射防止シート。
【請求項8】
前記透明無機酸化物層は、第一の屈折率と異なる第二の屈折率を有する第二層と、第一の屈折率を有する第一層とを同順に積層し、前記第二層及び第一層の積層単位を2以上繰り返して積層していることを特徴とする請求項7に記載の光反射防止シート。
【請求項9】
請求項1〜8に記載の光反射防止シートを最表面に貼合または接着したディスプレイ。
【請求項10】
請求項1〜8に記載の光反射防止シートを最表面に貼合または接着したタッチパネル。
【請求項11】
連続的に繰り出した第一のフィルム基材の表面に、電離放射線硬化型アクリル樹脂の前駆体ペーストを塗布してペースト層を形成するペースト塗布ステップと、前記ペースト層の上に第二のフィルム基材をラミネートするウェットラミネート処理ステップと、ラミネート処理ステップ後にペースト層に電離放射線を照射して当該ペースト層を硬化させることにより電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルムを形成する樹脂硬化ステップと、前記樹脂硬化ステップ後に、電離放射線硬化型アクリル樹脂フィルムから前記第一および第二のフィルム基材を剥離してベースシートを得る剥離ステップと、前記ベースシート上にアクリル樹脂―シリカハイブリッドを塗布し硬化させることにより第一の中間層を形成する樹脂硬化ステップと、電離放射線硬化型の有機無機複合体樹脂を塗布、硬化させることにより第二の中間層を形成する樹脂硬化ステップと、前記中間層上に透明無機酸化物層を形成する薄膜形成ステップとを含むことを特徴とする光反射防止シートの製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2012−208448(P2012−208448A)
【公開日】平成24年10月25日(2012.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−76108(P2011−76108)
【出願日】平成23年3月30日(2011.3.30)
【出願人】(000001339)グンゼ株式会社 (919)
【Fターム(参考)】