説明

反射防止積層体

【課題】良好な反射防止特性を有しつつ、高い表面硬度を有する反射防止積層体を提供すること。
【解決手段】透明基材上に、チオール化合物を含む低屈折率層を積層してなる反射防止積層体である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は反射防止積層体に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、陰極管表示装置(CRT)などのディスプレイの表面には、高い表面硬度、あるいは白熱灯、蛍光灯などの外部光源から照射された光線による反射を防止する反射防止特性を付与するために反射防止フィルムなどの反射防止積層体が設けられている。通常、反射防止フィルムは、透明基材上にハードコート層と屈折率制御層とが積層した構成を有するものであり、該屈折率制御層は、反射防止に寄与するためには、より低屈折率であることが好ましい。低屈折率を達成するための方法としては、例えば、低屈折率層、中屈折率層、高屈折率層などの屈折率の異なる層を薄膜にして積層して屈折率制御層を形成する方法が知られている。また、例えば特許文献1及び2には、屈折率制御層に特定の微粒子を含有させた反射防止膜が開示されている。さらに、特許文献3には、屈折率制御層に低屈折率を発現する含フッ素材料を用いた反射防止性物品が開示され、特許文献4には、含フッ素化合物や含フッ素ビニルモノマーを含む共重合体を被膜形成用組成物として屈折率制御層に適用したものが開示されている。
【0003】
しかし、上記特許文献1及び2に開示される反射防止膜は、屈折率を低くするために微粒子を多量に用いた場合、屈折率制御層を構成するバインダー樹脂の割合が小さくなり、該制御層の硬度が著しく低下するといった問題があった。また、上記特許文献3に開示される反射防止性物品は、屈折率を低くするために含フッ素材料を多量に用いた場合、その低い反応性により架橋反応が十分に進行せず、該制御層の十分な硬度を確保できないといった問題があり、上記特許文献4に開示される被膜形成用組成物は、該制御層を構成するバインダー樹脂との不相溶による架橋硬化不良が生じてしまうといった問題があった。
このように、低屈折率(反射防止特性)と高い表面硬度とは相反する特性であり、これらを高いレベルで同時に有する反射防止積層体が望まれていた。
【特許文献1】特開2003−75605号公報
【特許文献2】特開2005−99778号公報
【特許文献3】特許第3017595号公報
【特許文献4】特開2005−196122号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、このような状況下で、良好な反射防止特性を有しつつ、高い表面硬度を有する反射防止積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、透明基材上に設ける低屈折率層にチオール化合物を用いることで、前記課題を解決し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【0006】
すなわち、本発明は、
(1)透明基材上に、チオール化合物を含む低屈折率層を積層してなる反射防止積層体、
(2)低屈折率層が、さらに微粒子を含むものである上記(1)に記載の反射防止積層体、及び
(3)低屈折率層が、さらにフッ素ポリマーを含むものである上記(1)又は(2)に記載の反射防止積層体、
を提供するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、良好な反射防止特性を有しつつ、高い表面硬度を有する反射防止積層体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明の反射防止積層体は、透明基材上に、チオール化合物を含む低屈折率層を積層してなるものである。本発明の反射防止積層体について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の反射防止積層体の好ましい層構成の一つを例にとって、その断面を示した模式図である。図1に示される反射防止積層体1は、透明基材2上に低屈折率層3が積層され、該透明基材2と低屈折率層3との間に、透明基材2側からハードコート層4と、中屈折率層5と、高屈折率層6とが順に積層されたものである。本発明の反射防止積層体1の層構成は、透明基材2上に低屈折率層3が積層されていれば特に制限されることはなく、例えば、透明基材/低屈折率層、透明基材/ハードコート層/低屈折率層、透明基材/ハードコート層/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層、透明基材/ハードコート層/高屈折率層/中屈折率層/低屈折率層、透明基材/中高屈折率層/低屈折率層などが挙げられる。また、これらの反射防止積層体1には帯電防止層を設けてもよく、上記した層構成において、通常透明基材と低屈折率層との間のいずれかの層に設けられる。
以下、透明基材2から順に説明する。
【0009】
[透明基材2]
本発明で用いられる透明基材2は、一般的に反射防止膜の基材として用いられる透明なものであれば特に限定されないが、好ましくはプラスチックフィルム、プラスチックシートなどを用途に応じて適宜選択することができる。
【0010】
このようなプラスチックフィルム又はプラスチックシートとしては、各種の合成樹脂からなるものが挙げられる。合成樹脂としては、低密度ポリエチレン樹脂(線状低密度ポリエチレン樹脂を含む)、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、エチレンαオレフィン共重合体、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリブテン樹脂、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、オレフィン系熱可塑性エラストマーあるいは、これらの混合物などのポリオレフィン樹脂;ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート−イソフタレート共重合樹脂、ポリエステル系熱可塑性エラストマーなどのポリエステル樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸メチル樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸エチル樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル樹脂などのアクリル樹脂;ナイロン6又はナイロン66などで代表されるポリアミド樹脂;トリアセチルセルロース樹脂(TAC)、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース、セロファンなどのセルロース系樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリアリレート樹脂;又はポリイミド樹脂などが挙げられる。
【0011】
透明基材2としては、上記したプラスチックフィルム、プラスチックシートのなかから単独で、又は2種以上を選んで混合物として用いることができるが、柔軟性、強靭性、透明性などの観点から、ポリエチレンテレフタレート樹脂、トリアセチルセルロース樹脂が好ましい。
透明基材2の厚さについては特に制限はないが、通常25〜1000μm程度であり、耐久性やハンドリング性などを考慮すると、40〜80μmが好ましい。
【0012】
[低屈折率層3]
本発明における低屈折率層3は、チオール化合物を必須成分として含有し、必要に応じてバインダー樹脂などの任意成分により形成される。
低屈折率層3は、屈折率が1.5以下の層であり、屈折率は低ければ低いほど好ましいが、反射防止特性と表面硬度とのバランスを考慮すると、1.25〜1.45が好ましく、1.25〜1.35がより好ましい。この屈折率は、チオール化合物の含有量、あるいはフッ素ポリマーの使用、及びその使用量などによって、容易に制御が可能である。
低屈折率層3の厚さは、その所望する屈折率により異なるが、可視光領域における反射率を低減する観点から100〜120nm程度が好ましい。
【0013】
[チオール化合物]
低屈折率層3に用いられるチオール化合物は、チオール基を有する有機化合物であれば特に制限はないが、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
【0014】
【化1】

【0015】
一般式(1)中、R1は炭素原子、1価〜3価のいずれかの炭化水素基、又は一般式(6)で表される基を示す。
【0016】
【化2】

【0017】
nはR1の価数を示し、R1が炭素原子のときは4を示す。1価の炭化水素基としては、R4は水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、シクロアルケニル基、炭素数6〜10のアリール基、炭素数7〜10のアラルキル基などが挙げられる。2価の炭化水素基としては、炭素数2〜10のアルカンジイル基、炭素数3〜10のシクロアルケンジイル基、シクロアルカンジイル基、シクロアルケンジイル基、炭素数6〜10のアレーンジイル基、炭素数7〜10のアラルカンジイル基などが挙げられる。これらの基は分岐鎖を有していてもよく、置換されていてもよい。3価の炭化水素基としては、炭素数2〜10のアルカントリイル基、アルケントリイル基、炭素数3〜10のシクロアルカントリイル基、シクロアルケントリイル基、炭素数6〜10のアレーントリイル基、及び炭素数7〜10のアラルカントリイル基などが挙げられる。これらの基は分岐鎖を有していてもよく、置換されていてもよい。
【0018】
一般式(1)中、R2は水素原子、1価の炭化水素基、又は下記一般式(2)で表される基を示す。複数のR2は同じでも異なっていてもよく、そのうちの少なくとも1つは一般式(2)で表される基である。1価の炭化水素基は、上記したR1における1価の炭化水素と同じものが例示される。
【0019】
【化3】

【0020】
一般式(2)中、R3は水素原子、又は一般式(3)〜(5)のいずれかで表される基を示す。複数のR3は同じでも異なっていてもよく、そのうち少なくとも1つは一般式(3)又は(4)で表される基である。
一般式(3)中、R4は水素原子、又は1価の炭化水素基を示し、複数のR4は同じでも異なっていてもよい。一般式(4)中、R5は水素原子又は1価の炭化水素基を示し、複数のR5は同じでも異なっていてもよい。R4及びR5における1価の炭化水素基は、上記したR1における1価の炭化水素と同じものが例示される。pは1又は2、qは0〜2の整数、rは0又は1、sは0〜2の整数、tは0又は1を示し、複数のp、q、r及びsは同じでも異なっていてもよい。また、一般式(5)中、xは1又は2を示し、R2は上記と同じである。複数のxは同じでも異なっていてもよい。
【0021】
上記した一般式で表されるチオール化合物のなかでも、良好な反射防止特性と表面硬度とを得る観点から、昭和電工株式会社製の1,4−ビス(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン(「カレンズMT BD1(商標名)」)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)(「カレンズMT PE1(商標名)」)、1,3,5−トリス(3−メルカプトブチルオキシエチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン(「カレンズMT NR1(商標名)」)、あるいは堺化学工業株式会社製のトリメチロールプロパン(3−メルカプトプロピオネート)(「TMMP(商品名)」)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)(「PEMP(商品名)」)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−メルカプトプロピオネート)(「DPMP(商品名)」)、トリス〔(3−メルカプトプロピオニロキシ)−エチル〕イソシアヌレート(「TEMPIC(商品名)」)などが好ましい。
【0022】
低屈折率層3におけるチオール化合物の含有量は、0.1〜10質量%が好ましく、0.1〜7.5質量%がより好ましく、1〜5質量%がさらに好ましい。後述するバインダー樹脂と併用する場合には、チオール化合物のチオール化合物とバインダー樹脂との合計に対する含有量は、0.5〜20質量%が好ましく、1〜15質量%がより好ましく、2.5〜12.5質量%がさらに好ましい。チオール化合物の含有量が上記範囲内にあれば、反射防止特性を低下させることなく、良好な表面硬度が得られ、また良好な透明性も得られる。また、バインダー樹脂と併用する場合においては、上記範囲内とすることで、バインダー樹脂の量が確保されるので良好な表面硬度が得られる。
【0023】
[微粒子]
低屈折率層3は、その屈折率を低下させるため、すなわち反射防止特性を向上させる目的で、さらに微粒子を好ましく含むことができる。微粒子としては、無機系、有機系のいずれであっても制限なく用いることができるが、反射防止特性をより向上させ、かつ良好な表面硬度を確保する観点から、それ自身が空隙を有する微粒子が好ましく用いられる。
それ自身が空隙を有する微粒子は、微細な空隙を外部や内部に有しており、例えば屈折率1の空気などの気体が充填されているので、それ自身の屈折率が低いという特徴を有している。このような空隙を有する微粒子としては、無機系あるいは有機系の多孔質微粒子、中空微粒子などが挙げられ、例えば多孔質シリカ、中空シリカ微粒子や、アクリル樹脂などが用いられた多孔質ポリマー微粒子や中空ポリマー微粒子が挙げられる。無機系の微粒子としては、特開2001−233611号公報で開示される技術を用いて調製した空隙を有するシリカ微粒子が、有機系の微粒子としては、特開2002−80503号公報で開示される技術を用いて調製した中空ポリマー微粒子などが好ましい一例として挙げられる。
【0024】
また、微粒子としては、その形態、構造、凝集状態、膜内部での分散状態により、内部及び/又は表面の少なくとも一部にナノポーラス構造の形成が可能な微粒子も好ましく挙げられる。
このような微粒子としては、上記したシリカの微粒子や、比表面積を大きくすることを目的として製造され、充填用カラム及び表面の多孔質部に各種化学物質を吸収させる除放材、触媒固定用に使用される多孔質微粒子、又は断熱材や低誘電材に用いられることを目的とする中空微粒子の分散体や凝集体などが挙げられる。具体例としては、例えば「Nipsil(商品名)」、「Nipgel(商品名)」:日本シリカ工業株式会社製や、「コロイダルシリカUPシリーズ(商品名)」:日産化学工業株式会社などが挙げられる。
【0025】
微粒子の平均粒径は、5〜200nmが好ましく、5〜100nmがより好ましく、10〜80nmがさらに好ましい。微粒子の平均粒径が上記範囲内にあれば、低屈折率層3の透明性を損なうことがなく、良好な微粒子の分散状態が得られる。
低屈折率層3における微粒子の含有量は、10〜95質量%が好ましく、20〜70質量%がより好ましく、30〜70質量%がさらに好ましい。微粒子の含有量が上記範囲内にあれば、良好な反射防止特性と表面硬度とが得られる。
【0026】
[フッ素ポリマー]
低屈折率層3は、その屈折率を低下させるために、さらにフッ素ポリマーを好ましく含むことができる。フッ素ポリマーとしては、例えばポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレンなどが好ましく挙げられ、なかでも親水基と架橋基とを有し、数平均分子量が1万以上であるものが好ましい。このようなフッ素ポリマーは、市販品として容易に入手可能であり、例えば官能基含有フッ素樹脂「オブツールAR−110(商品名)」:ダイキン工業株式会社製などが挙げられる。
低屈折率層3におけるフッ素ポリマーの含有量は、1〜40質量%が好ましく、5〜35質量%がより好ましく、10〜30質量%がさらに好ましい。また、後述するバインダー樹脂と併用する場合には、フッ素ポリマーのフッ素ポリマーとバインダー樹脂との合計に対する含有量は、50〜80質量%程度とするのが好ましく、50〜70質量%がより好ましい。フッ素ポリマーの含有量を上記範囲内とすることで、フッ素原子による低屈折率を達成しつつ実用に耐えうる強度を維持することができる。
【0027】
[バインダー樹脂]
低屈折率層3は、成膜性や膜強度などの観点から、バインダー樹脂を含有することが好ましい。バインダー樹脂としては、上記したチオール化合物をはじめとし、必要に応じて加えられる微粒子、フッ素ポリマーなどを低屈折率層3の層中に、加熱あるいは紫外線、電子線などの電離放射線を照射することにより架橋硬化することで固定化できる樹脂が好ましく挙げられる。より具体的には、バインダー樹脂としては、例えば、メラミン系、ユリア系、エポキシ系、ケトン系、ジアリルフタレート系、不飽和ポリエステル系、及びフェノール系などの熱硬化性樹脂、ならびに電離放射線硬化性樹脂が挙げられる。なかでも、電離放射線硬化性樹脂が好ましい。
【0028】
電離放射線硬化性樹脂とは、電磁波または荷電粒子線の中で分子を架橋、重合させ得るエネルギー量子を有するもの、すなわち、紫外線又は電子線などを照射することにより、架橋、硬化する樹脂をいう。具体的には、従来電離放射線硬化性の樹脂として慣用されている重合性モノマー及び重合性オリゴマー(ないしはプレポリマー)の中から適宜選択して用いることができる。
【0029】
重合性モノマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つ(メタ)アクリレート単量体が好適であり、なかでも多官能性(メタ)アクリレートが好ましい。
多官能性(メタ)アクリレートとしては、分子内にエチレン性不飽和結合を2個以上有する(メタ)アクリレートであればよく、特に制限はない。具体的には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、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレートモノステアレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、イソシアヌレートジ(メタ)アクリレートなどのジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレートなどのトリ(メタ)アクリレート;ジ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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどの4官能以上の(メタ)アクリレート;上記した多官能性(メタ)アクリレートのエチレンオキシド変性品、カプロラクトン変性品、プロピオン酸変性品などが挙げられる。これらの多官能性(メタ)アクリレートは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0030】
本発明においては、上記した多官能性(メタ)アクリレートとともに、その粘度を低下させるなどの目的で、単官能性(メタ)アクリレートを、本発明の目的を損なわない範囲で適宜併用することができる。
【0031】
次に、重合性オリゴマーとしては、分子中にラジカル重合性不飽和基を持つオリゴマー、例えば、エポキシ(メタ)アクリレート系、ウレタン(メタ)アクリレート系、ポリエステル(メタ)アクリレート系、ポリエーテル(メタ)アクリレート系のオリゴマーなどが挙げられる。
さらに、重合性オリゴマーとしては、他にポリブタジエンオリゴマーの側鎖に(メタ)アクリレート基をもつ疎水性の高いポリブタジエン(メタ)アクリレート系オリゴマー、主鎖にポリシロキサン結合をもつシリコーン(メタ)アクリレート系オリゴマー、小さな分子内に多くの反応性基をもつアミノプラスト樹脂を変性したアミノプラスト樹脂(メタ)アクリレート系オリゴマー、あるいはノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族ビニルエーテル、芳香族ビニルエーテルなどの分子中にカチオン重合性官能基を有するオリゴマーなどがある。
【0032】
重合性オリゴマーは、数平均分子量(GPC法で測定したポリスチレン換算の数平均分子量)が20000以下のものが好ましい。このような重合性オリゴマーを使用することで、その粘度を低下させて塗布適性を向上させることができる。
このようなオリゴマーは、市販品として容易に入手可能であり、市販品としては、例えば「エポキシエステル(商品名):共栄社化学株式会社製、「エポキシ(商品名):昭和高分子株式会社製などのエポキシ(メタ)アクリレート系オリゴマー;「紫光(商品名)」;日本合成化学工業株式会社製、「ウレタンアクリレート(商品名)」;共栄社化学株式会社製などのウレタン(メタ)アクリレート系オリゴマーが挙げられる。
【0033】
上記した重合性モノマー及び重合性オリゴマーは、低屈折率層3の架橋密度を高める効果が大きいので、表面硬度の向上を図ることが可能であり、また、流動性(チキソ性)が高いことから塗布適性が高いものである。これらの重合性モノマー及び重合性オリゴマーは、必要に応じて主鎖や側鎖に(メタ)アクリレート基を有する数平均分子量が20000以上の反応性ポリマー、あるいは主鎖や側鎖にパーフルオロポリエーテルなどのフッ素成分を含む(メタ)アクリレート基を有する反応性ポリマーなどとともに好ましく使用することができる。このような数平均分子量が大きい反応性ポリマーを用いることで、複雑な形状に追従しうるなどの成膜性が向上し、バインダー樹脂の硬化時に反射防止積層体のカールや反りなどの発生を抑制することが可能となる。
このような反応性ポリマーは、例えばメタクリル酸メチルとグリシジルメタクリレートとをあらかじめ重合し共重合体を得て、次いで該共重合体のグリシジル基とメタクリル酸やアクリル酸のカルボキシル基とを縮合させることで得ることができる。また、反応性ポリマーは市販品として容易に入手可能であり、市販品としては例えば「マクロモノマー(商品名)」:東亞合成株式会社製などが挙げられる。
【0034】
本発明においては、電離放射線硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂を好ましく用いることができる。光重合用開始剤を必要とせず、安定な硬化特性が得られることから電子線硬化性樹脂がより好ましいが、紫外線硬化性樹脂も後述する光重合開始剤との併用により何らの支障なく用いられる。
【0035】
電離放射線硬化性樹脂として紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、光重合開始剤を、上記したチオール化合物と紫外線硬化性樹脂とフッ素ポリマーとを合わせた紫外線硬化性樹脂成分100質量部に対して、0.5〜10質量部程度添加することが好ましく、3〜5質量部の添加がより好ましい。光重合開始剤としては、従来慣用されているものから適宜選択することができ、特に限定されず、例えば、分子中にラジカル重合性不飽和基を有する重合性モノマーや重合性オリゴマーに対しては、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、ベンゾイン系、ケタール系、アントラキノン系、ジスルフィド系、チオキサントン系、チウラム系、フルオロアミン系などの光重合開始剤が挙げられる。なかでも、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系が好ましく、2−ヒドロキシ−1−{(4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル)−2−メチル−プロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オンなどがより好ましく、2−ヒドロキシ−1−{(4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル)−2−メチル−プロパン−1−オンが、紫外線吸収波長の領域が広くラジカル発生効率が非常に高く、反応性が高いため、表面硬度に優れた低屈折率層を得られるので特に好ましい。これらの光重合開始剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−1−{(4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチル−プロピオニル)−ベンジル]−フェニル)−2−メチル−プロパン−1−オンを採用する場合、該光重合開始剤を10質量部に対して、上記したその他の重合開始剤を好ましくは1〜5質量部、より好ましくは1〜3質量部の割合で併用することができる。併用されるその他の重合開始剤としては、上記したものが挙げられるが、なかでも1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニル−ケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン、ベンジルジメチルケトン、1−(4−ドデシルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンゾフェノン、ベンゾインなどが好ましい。
【0036】
低屈折率層3は、バインダー樹脂として電離放射線硬化性樹脂が採用される場合、有機変性シリコーンオイルを含有することが好ましい。有機変性シリコーンオイルは、電離放射線硬化性樹脂との相乗効果により、主に本発明の反射防止積層体に耐汚染性などの表面物性を付与する目的で添加されるものである。
有機変性に用いられる有機官能基としては、(メタ)アクリル基、アミノ基、シラノール基、フルオロアルキル基、メルカプト基、カルボキシル基などが挙げられ、そのうち(メタ)アクリル基、アミノ基、シラノール基が、低屈折率層3におけるその他の成分との相溶性と、得られる表面硬度とのバランスに優れていることから、好ましく、有機変性シリコーンオイルは、このような有機官能基を1〜6つ有するものが好ましい。
また、有機変性シリコーンオイルの構造は、置換される有機官能基の結合位置によって、側鎖型、両末端型、片末端型、側鎖両末端型に大別されるが、有機官能基の結合位置には、特に制限はない。
【0037】
上記有機変性シリコーンオイルの添加量は、耐汚染性の向上とその使用効果を十分に得る観点から、低屈折率層3を構成するシリコーンオイル以外の全成分100質量部に対して0.3〜8質量部が好ましく、1〜5質量部がより好ましい。また、シリコーン(メタ)アクリレートの官能基当量(分子量/官能基数)としては、通常100〜20000程度のもの、好ましくは100〜10000の条件を有するものが挙げられる。
【0038】
また、低屈折率層3には、所望される物性に応じて、各種添加剤が配合される。添加剤としては、例えば耐候性改善剤、耐摩耗性向上剤、重合禁止剤、架橋剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、接着性向上剤、酸化防止剤、レベリング剤、チクソ性付与剤、カップリング剤、可塑剤、消泡剤、充填剤、溶剤などが挙げられる。
【0039】
[低屈折率層3の形成]
低屈折率層3の形成について、その好ましい形成方法の一例を、以下説明する。
【0040】
[低屈折率層形成塗工物の調製]
まず、チオール化合物、バインダー樹脂、必要に応じて添加される微粒子、及び各種添加剤を、それぞれ所定の割合で均質に混合して、必要に応じて溶剤に溶解させて低屈折率層形成塗工物を調製する。該低屈折率形成塗工物は、生産性を考慮すると溶剤に溶解させた液状であることが好ましい。液状の低屈折率層形成塗工物の粘度は、後述の塗工方式により、基材の表面に未硬化樹脂層を形成し得る粘度であればよく、特に制限はない。
【0041】
低屈折率層形成塗工物に好ましく用いられる溶剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)などのアルコール類;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のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;ハロゲン化炭化水素類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、あるいはこれらの混合物が挙げられる。これらのなかでも、ケトン類の有機溶剤が好ましい。ケトン類を用いた場合、低屈折率層形成塗工物の塗工性が向上し、塗工後における溶剤の蒸発速度が適度であるため乾燥むらが生じにくく、均一な厚さの大面積塗膜(低屈折率層3)を容易に得ることができる。
【0042】
溶剤の量は、各成分を均一に溶解、分散することができ、塗工物の調製後の保存時に凝集しないように、かつ塗工時に希薄すぎないような濃度となるように適宜調整する。低屈折率層形成塗工物中の溶剤の含有量は、50〜99.5質量%が好ましく、70〜97質量%とすることが好ましい。このような含有量とすることで、特に分散安定性に優れ、かつ長期保存に適した塗工物が得られる。
【0043】
[低屈折率層形成塗工物の塗工と硬化]
このようにして調製された低屈折率層形成塗工物を、透明基材2の表面に、硬化後の厚さが所定の厚さとなるように、グラビアコート、バーコート、ロールコート、リバースロールコート、コンマコートなどの公知の方式、好ましくはグラビアコートにより塗工し、未硬化樹脂層を形成させる。
このようにして形成された未硬化樹脂層に、溶媒などを蒸発させる目的で乾燥を行い、次いで加熱又は電子線、紫外線などの電離放射線を照射して該未硬化樹脂層を硬化させて、低屈折率層3を得る。
【0044】
上記未硬化樹脂層を硬化させる際に、電離放射線として電子線を用いる場合、その加速電圧については、用いる樹脂や層の厚みに応じて適宜選定し得るが、通常加速電圧70〜300kV程度で未硬化樹脂層を硬化させることが好ましい。
なお、電子線の照射においては、加速電圧が高いほど透過能力が増加するため、基材として電子線により劣化する基材を使用する場合には、電子線の透過深さと未硬化樹脂層の厚みとが実質的に等しくなるように、加速電圧を選定することにより、基材への余分の電子線の照射を抑制することができ、過剰電子線による基材の劣化を最小限にとどめることができる。
【0045】
照射線量は、表面賦型層における硬化性樹脂の架橋密度が飽和する量が好ましく、通常5〜300kGy(0.5〜30Mrad)、好ましくは10〜50kGy(1〜5Mrad)の範囲で選定される。
さらに、電子線源としては、特に制限はなく、例えばコックロフトワルトン型、バンデグラフト型、共振変圧器型、絶縁コア変圧器型、あるいは直線型、ダイナミトロン型、高周波型などの各種電子線加速器を用いることができる。
電離放射線として紫外線を用いる場合には、波長190〜380nmの紫外線を含むものを放射する。紫外線源としては特に制限はなく、例えば高圧水銀燈、低圧水銀燈、メタルハライドランプ、カーボンアーク燈などが用いられる
【0046】
また、電離放射線硬化性樹脂組成物に含まれる溶媒などを蒸発させる目的で行う乾燥の温度条件は、室温〜55℃の範囲が好ましく、室温〜50℃であることがより好ましく、乾燥時間は10〜120秒間が好ましく、30〜90秒間がより好ましい。なお、室温は通常20℃程度である。
【0047】
このようにして、形成された低屈折率層3には、各種の添加剤を添加して各種の機能、例えば、高硬度で耐擦傷性を有する、いわゆるハードコート機能、防曇コート機能、防汚コート機能、防眩コート機能、反射防止コート機能、紫外線遮蔽コート機能、赤外線遮蔽コート機能などを付与することもできる。
【0048】
[ハードコート層4]
本発明の反射防止積層体1は、反射防止積層体1に耐擦傷性などの表面硬度の性能を向上させる目的で、ハードコート層4を有することができる。ここで、ハードコートとは、JIS5600−5−4:1999で規定される鉛筆硬度試験で「H」以上の硬度を示す性能のことをいう。
ハードコート層は、電離放射線硬化性樹脂を架橋硬化させて得られるものが好ましい。ハードコート層4を形成する電離放射線硬化性樹脂は、上記したバインダー樹脂に用いられる電離放射線硬化性樹脂のなかから適宜選択して用いられる。電離放射線硬化型樹脂が紫外線硬化性樹脂の場合に用いられる光重合開始剤も、先に例示したものの中から適宜選定して用いられる。また、上記した低屈折率層形成塗工物に用いられる各種添加剤も、同様に使用可能である。
【0049】
ハードコート層4は硬化後の膜厚が0.1〜100μmの範囲にあることが好ましく、0.8〜20μmの範囲がより好ましい。膜厚が上記範囲内にあれば、充分なハードコート性能が得られ、外部からの衝撃に対して割れにくくなる。また、本発明においては、ハードコート層4が、下記に説明するような中屈折率層5または高屈折率層6の機能を兼ね備えるものであってもよい。
【0050】
[中屈折率層5及び高屈折率層6]
本発明の反射防止積層体1において、反射防止性能を向上させる目的で、中屈折率層5及び高屈折率層6が設けられていてもよい。ここで、中屈折率層5及び高屈折率層6は、反射防止積層体1の態様として上記したように、中屈折率層5及び高屈折率層6は同時に設けられる必要はなく、例えば図2に示されるように中高屈折率層7として一層で設けられていてもよい。
中屈折率層5、高屈折率層6あるいは中高屈折率層7(以下、これらの屈折率層ということがある。)の屈折率は、1.5〜2.00の範囲内で任意に設定することができる。すなわち、中屈折率層5は、少なくとも上記した低屈折率層3よりも屈折率が高く、高屈折率層6よりも屈折率が低いものであり、屈折率の高低は相対的なものである。中屈折率層5及び高屈折率層6の屈折率は上記したように相対的なものであるが、通常中屈折率層5の屈折率は1.5〜1.8の範囲であり、高屈折率層6の屈折率は1.65〜2.0の範囲である。
【0051】
これら屈折率層は、バインダー樹脂と、粒子径100nm以下であり、所定の屈折率を有する超微粒子とにより形成されてよい。このような所定の屈折率を有する微粒子の具体例(かっこ内は屈折率を示す)としては、酸化亜鉛(1.90)、チタニア(2.3〜2.7)、セリア(1.95)、スズドープ酸化インジウム(1.95)、アンチモンドープ酸化スズ(1.80)、イットリア(1.87)、ジルコニア(2.0)が挙げられる。また、バインダー樹脂としては、上記したバインダー樹脂のなかから適宜選択して用いられる。
【0052】
超微粒子の屈折率はバインダー樹脂よりも高いものが好ましい。これらの屈折率層の屈折率は超微粒子の含有率によって一般に定まることから、超微粒子の添加量が多い程、屈折率層の屈折率は高くなる。よって、バインダー樹脂と、超微粒子との添加比率を調整することにより、所定の屈折率を有する屈折率層を形成することが可能である。超微粒子が導電性を有するものであれば、このような超微粒子を用いて形成された屈折率層は帯電防止性を兼ね備えたものとなる。これらの屈折率層は、化学蒸着法(CVD)、物理蒸着法(PVD)などの蒸着法により形成したチタニア又はジルコニアのような屈折率の高い無機酸化物の蒸着膜とし、あるいは、チタニアのような屈折率の高い無機酸化物微粒子を分散させた膜とすることができる。
【0053】
これら屈折率層の膜厚は10〜300nmの範囲が好ましく、30〜200nmの範囲であることがより好ましい。上記の屈折率層(中屈折率層、高屈折率層あるいは中高屈折率層)は透明基材2に直接設けてもよいが、透明基材2にハードコート層4を設け、ハードコート層4と低屈折率層3との間に設けることが好ましい。
【0054】
[帯電防止層]
本発明の反射防止積層体1において、静電気の発生の抑制、ゴミの付着の排除、および外部からの静電気障害の抑制を図る目的で、帯電防止層が設けられていてもよい。
帯電防止層に用いられる帯電防止剤としては、特に制限なく、イオン導電性材料、電子導電材料、無機微粒子などが用いられる。帯電防止剤としては、例えば、第4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、第1〜第3アミノ基等のカチオン性基を有する各種のカチオン性帯電防止剤;スルホン酸塩基、硫酸エステル塩基、リン酸エステル塩基、ホスホン酸塩基などのアニオン性基を有するアニオン系帯電防止剤;アミノ酸系、アミノ硫酸エステル系などの両性帯電防止剤;アミノアルコール系、グリセリン系、ポリエチレングリコール系などのノニオン性の帯電防止剤;スズやチタンのアルコキシドのような有機金属化合物やそれらのアセチルアセトナート塩のような金属キレート化合物などの各種界面活性剤型帯電防止剤;さらには上記した帯電防止剤を高分子量化した高分子型帯電防止剤などが挙げられる。また、第3級アミノ基や第4級アンモニウム基、金属キレート部を有し電離放射線により重合可能なモノマーやオリゴマー、そして電離放射線により重合可能な官能基を持つカップリング剤のような有機金属化合物などの重合性帯電防止剤も使用できる。
【0055】
また、帯電防止剤としては、粒子径が100nm以下の無機酸化物超微粒子、例えば酸化スズ、スズドープ酸化インジウム(ITO)、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、インジウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化アンチモン、酸化インジウムなどを用いることもできる。特に、粒径が可視光線の波長以下の100nm以下とすることで、成膜後透明になり、反射防止フィルムの透明性が損なわれない。
【0056】
帯電防止層は、透明基材2の上に直接設けてもよいが、ハードコート層4、各屈折率層中に上記した帯電防止剤を分散させても同様の効果を得ることができる。帯電防止層の厚さは、反射防止性能に影響を与えない程度とする観点から、30nm以下の範囲が好ましい。また、帯電防止層は、上記した各屈折率層と同様にして形成することができる。
【実施例】
【0057】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
【0058】
(評価方法)
1.最低反射率(反射防止特性の評価)
各実施例及び比較例で得られた積層体について、正反射測定装置を備えた分光度計(「UV−3100PC(型番)」:島津製作所株式会社製)を用い、波長550nmにおける極小値を最低反射率とした。最低反射率が小さければ小さいほど、積層体は優れた反射防止特性を有することを示す。
2.透明性の評価
各実施例及び比較例で得られた積層体について、JIS K7361−1に準拠して測定されたヘイズ値と、透明基材のヘイズ値との差の割合が1.5%であるかどうかで評価した。
3.表面硬度の評価(耐擦傷性)
各実施例及び比較例で得られた積層体について、スチールウール(#0000)に一定荷重をかけて10往復摩擦して、目視した結果を下記の基準で評価した。
◎ :全く傷がつかなかった
○ :傷の本数が1〜5本であった
△ :傷の本数が6から10本であった
× :傷の本数が11本以上であった
剥離:低屈折率層が剥離してしまった
【0059】
調製例1:低屈折率層形成塗工物1の調製
下記組成の成分を下記の質量比で混合して、低屈折率層形成塗工物1を調製した。
低屈折率層形成塗工物1
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA):9.5質量部
チオール化合物1*1:0.5質量部
中空シリカ粒子分散液*2:75質量部
光重合開始剤*3:0.5質量部
防汚剤*4:0.5質量部
メチルイソブチルケトン:560質量部
*1,「カレンズMT PE1(商品名)」:昭和電工株式会社製,ペンタエリエスリトールテトラキス(3−メルカプトブチレート)
*2,分散液中の中空シリカ粒子含有量は20質量%であり、溶剤(メチルイソブチルケトン)含有量は80質量%である。また、中空シリカ粒子の平均粒径は60nmであり、表面に光硬化性反応基を有している。
*3,「イルガキュア127(商品名)」:チバスペシャルティケミカルズ株式会社製
*4,「X−22−164E(商品名)」:信越化学工業株式会社製
【0060】
調製例2:ハードコート層形成塗工物1の調製
下記組成の成分を下記の質量比で混合して、ハードコート層形成用塗工物1を調製した。
ハードコート層形成用塗工物1
ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA):30質量部
光重合開始剤*1:0.5質量部
メチルイソブチルケトン:73.5質量部
*1,上記低屈折率形成塗工物1に用いられるものと同じである。
【0061】
実施例1
厚さ80μmのトリアセチルセルロース(TAC)樹脂フィルム上に、ハードコート層形成塗工物1をバーコーティングし、50℃、1分の乾燥を行い、溶剤を除去した後、紫外線照射装置(フュージョンUVシステムジャパン株式会社製 光源Hバルブ)を用いて、照射線量30mJ/cm2で紫外線照射を行い硬化させて、厚さ約10μmのハードコート層を得た。
次に、得られたハードコート層上に、調製例1で調製した低屈折率層形成塗工物1をバーコーティングし、50℃、1分の乾燥を行い、溶剤を除去した後、照射線量200mJ/cm2で紫外線照射を行い硬化させて、厚さ約100nmの低屈折率層を形成し、透明基材/ハードコート層/低屈折率層を有する反射防止積層体を得た。得られた反射防止積層体について、上記の評価方法により評価した結果を第1表に示す。
【0062】
実施例2〜6、比較例1
実施例1において、低屈折率層形成塗工物1を第1表に示される低屈折率層塗工物にかえる以外は、実施例1と同様にして反射防止積層体を得た。得られた反射防止積層体を評価した結果を第1表に示す。
【0063】
実施例7〜12、比較例2
実施例1において、低屈折率層形成塗工物1を第2表に示される低屈折率層塗工物にかえる以外は、実施例1と同様にして反射防止積層体を得た。得られた反射防止積層体を評価した結果を第2表に示す。
【0064】
【表1】

*1〜*4,上記と同様である。
*5,「カレンズMT BD1(商品名)」:昭和電工株式会社製,1,4−ビス−(3−メルカプトブチリルオキシ)ブタン
*6,「PEMP(商品名)」:堺化学工業株式会社製,ペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)
【0065】
【表2】

*1〜*3、*5及び*6,上記と同様である。
*7,「AR−110(商品名)」:ダイキン工業株式会社
*8,「KF8008(商品名)」:信越化学株式会社製
【0066】
実施例1〜12で得られた反射防止積層体は、全ての評価において優れており、良好な反射防止特性を有しつつ、高い表面硬度を有するものであることが示された。また、低屈折率層にフッ素ポリマーを用いた実施例7〜12で得られた反射防止積層体は、多少の表面硬度の低下はみられるものの、実用的には問題ない性能を有しており、かつさらに優れた反射防止特性を有するものであることが示された。一方、低屈折率層がチオール化合物を有さない比較例1及び2で得られた積層体は、表面硬度の点で不十分であった。
【産業上の利用可能性】
【0067】
本発明によれば、良好な反射防止特性を有しつつ、高い表面硬度を有する反射防止積層体を得ることができる。本発明の反射防止積層体は、高い表面硬度を付与し、かつ白熱灯、蛍光灯などの外部光源から照射された光線による反射を防止する目的で、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、陰極管表示装置(CRT)などのディスプレイの表面に好適に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【0068】
【図1】本発明の反射防止積層体の断面を示す模式図である。
【図2】本発明の反射防止積層体の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
【0069】
1.反射防止積層体
2.透明基材
3.低屈折率層
4.ハードコート層
5.中屈折率層
6.高屈折率層
7.中高屈折率層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明基材上に、チオール化合物を含む低屈折率層を積層してなる反射防止積層体。
【請求項2】
チオール化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1に記載の反射防止積層体。
【化1】

(一般式(1)中、R1は炭素原子、1価〜3価のいずれかの炭化水素基、又は一般式(6)で表される基を示す。nはR1の価数を示し、R1が炭素原子のときは4を示す。R2は、水素原子、1価の炭化水素基、又は下記一般式(2)で表される基を示す。複数のR2は同じでも異なっていてもよく、そのうちの少なくとも1つは一般式(2)で表される基である。一般式(2)中、R3は水素原子、又は一般式(3)〜(5)のいずれかで表される基を示す。複数のR3は同じでも異なっていてもよく、そのうちの少なくとも1つは一般式(3)又は(4)で表される基である。一般式(3)中、R4は水素原子、又は1価の炭化水素基を示し、複数のR4は同じでも異なっていてもよい。一般式(4)中、R5は水素原子、又は1価の炭化水素基を示し、複数のR5は同じでも異なっていてもよい。pは1又は2、qは0〜2の整数、rは0又は1、sは0〜2の整数、tは0又は1を示し、複数のp、q、r及びsは同じでも異なっていてもよい。また、一般式(5)中、xは1又は2を示し、R2は上記と同じである。複数のxは同じでも異なっていてもよい。
【化2】

【請求項3】
低屈折率層が、さらに微粒子を含むものである請求項1又は2に記載の反射防止積層体。
【請求項4】
微粒子が、空隙を有する微粒子である請求項3に記載の反射防止積層体。
【請求項5】
低屈折率層が、さらにフッ素ポリマーを含むものである請求項1〜4のいずれかに記載の反射防止積層体。
【請求項6】
フッ素ポリマーが、親水基と架橋基とを有する数平均分子量が1万以上である請求項5に記載の反射防止積層体。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−229598(P2009−229598A)
【公開日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−72439(P2008−72439)
【出願日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【出願人】(000002897)大日本印刷株式会社 (14,506)
【Fターム(参考)】