JPWO2019240003A1 - 光学特性制御フィルム及びそれを用いた表示装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムに用いられる光学特性制御フィルムであり、正面からの視認性に優れ、かつ寒冷地において水分の凝結等によるタッチパネルの誤作動の発生が抑制された光学特性制御フィルムを提供することである。本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する高屈折率層と低屈折率層が複数積層されて反射層ユニットを形成し、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、関係式(1)を満たすことを特徴とする。関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b)
Description
本発明は、光学特性制御フィルム及びそれを用いた表示装置に関する。より詳しくは、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムに適用される光学特性制御フィルムであって、正面からの視認性に優れ、かつ寒冷地において水分の凝結等によるタッチパネルの誤作動の発生が抑制された光学特性制御フィルム等に関する。
スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムとしては、誘電体多層膜を使用した技術として、ポリエステルとナイロンを用いた誘電体多層膜と遮光性の顔料を含む接着剤とからなる覗き見防止フィルムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムとして用いる場合、特許文献1に記載の誘電体多層膜では屈折率差が小さいため、斜めから見た際の発色を顕著にするためには積層数を増やす必要があり、厚い膜厚が必要であった。また、遮光性顔料を含有するため、正面から見た際に画面がより暗くなってしまうという問題があった。
さらに、本発明者の検討によれば、前記誘電体多層膜を使用した覗き見防止フィルムを具備した表示装置では、寒い場所ではタッチパネルの誤作動が起こることが分かった。この原因について調べてみると、近年のスマートフォンやタブレットの画面は高精細化が進んでおり、顔を近づけて操作する場面が増えてきたため、寒い場所では画面にかかった息が、温度の下がっている画面表面で露点に達し、水の微細な凝結が起こる。スマートフォンやタブレットで多く採用されている静電容量式のタッチパネルでは、その微細に凝結した水による静電容量の変化によるものか、タッチしたことによる静電容量の変化なのかを区別できず、誤作動が起こることが分かった。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムに適用される光学特性制御フィルムであって、正面からの視認性に優れ、かつ寒冷地において水分の凝結等によるタッチパネルの誤作動の発生が抑制された光学特性制御フィルムを提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有するフィルムであり、前記フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が特定の値以上であり、かつ、前記フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記フィルムの法線方向に対し60°の位置から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、特定の関係式を満たすことによって、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムに適用されたときに、正面からの視認性に優れ、かつ寒冷地において水分の凝結等によるタッチパネルの誤作動の発生が抑制された光学特性制御フィルムが得られることを見出した。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
1.樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有する光学特性制御フィルムであって、
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする光学特性制御フィルム。
関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b)
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする光学特性制御フィルム。
関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b)
2.前記親水性ポリマーがポリビニルアルコールであり、かつ、前記微粒子が金属酸化物微粒子であることを特徴とする第1項に記載の光学特性制御フィルム。
3.前記反射層ユニットの高屈折率層の層厚が95〜120nmの範囲内であり、かつ、低屈折率層の層厚が110〜135nmの範囲内であることを特徴とする第1項又は第2項に記載の光学特性制御フィルム。
4.前記高屈折率層と低屈折率層の合計層数が、20層以上である反射層ユニットを有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の光学特性制御フィルム。
5.光波長589.3nmにおける前記高屈折率層の屈折率が1.63〜1.83の範囲内であり、かつ、前記低屈折率層の屈折率が1.40〜1.60の範囲内であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の光学特性制御フィルム。
6.第1項から第5項までのいずれか一項に記載の光学特性制御フィルムを具備したことを特徴とする表示装置。
本発明の上記手段により、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムに適用される光学特性制御フィルムであって、正面からの視認性に優れ、かつ寒冷地において水分の凝結等によるタッチパネルの誤作動の発生が抑制された光学特性制御フィルムを提供することができる。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
本発明の光学特性制御フィルムは、屈折率調整に微粒子を用いることで、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が大きくなるため、同じ層厚でも斜めから見た時の発色がより顕著となる。これにより、層厚を厚くせず、かつ遮光性の顔料も不要となるため、正面から観察した際により明るく見えるようになる。
また、高屈折率層と低屈折率層とを積層した多層膜により光干渉の波長を調整することで、正面から見た時には分光透過率の極小値を赤外域に、斜めから見た時は分光透過率の極小値を可視光域になるように設計することで、覗き見防止効果を発現するものと推察される。
さらに、親水性ポリマーを使用しているため、付着した水分を吸水して水滴を形成させないことでフィルム上への水の凝結を防止し、水滴の形成による静電容量の変化を引き起こさないことにより、タッチパネルの誤作動を防止できるものと推察される。
本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有する光学特性制御フィルムであって、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、前記関係式(1)を満たすことを特徴とする。この特徴は、下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記親水性ポリマーがポリビニルアルコールであり、かつ、前記微粒子が金属酸化物微粒子であることが、吸水性と屈折率を調整する観点から、好ましい。
前記反射層ユニットの高屈折率層の層厚が95〜120nmの範囲内であり、かつ、低屈折率層の層厚が110〜135nmの範囲内であることが、屈折率調整と薄膜化の観点から好ましい。
また、前記高屈折率層と低屈折率層の合計層数が、20層以上である反射層ユニットを有し、光波長589.3nmにおける前記高屈折率層の屈折率が1.63〜1.83の範囲内であり、かつ、前記低屈折率層の屈折率が1.40〜1.60の範囲内であることが、正面からの視認性と覗き見防止フィルムとしての効果を両立する観点から、好ましい。
本発明の表示装置は、前記光学特性制御フィルムを具備したことを特徴とし、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムとして好適に用いることができる。
以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
≪本発明の光学特性制御フィルムの概要≫
本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有する光学特性制御フィルムであって、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする。
本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有する光学特性制御フィルムであって、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする。
関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b)
ここで、「可視光線透過率」とは、JIS S 3107:2013に規定される可視光線透過率試験によって得られる値である。本発明では、フィルム試験片に対して法線(90°)方向から測定した可視光線透過率(Tvis(a))と、当該法線方向から60°傾けた方向から測定した可視光線透過率(Tvis(b))の値を用いる。
ここで、「可視光線透過率」とは、JIS S 3107:2013に規定される可視光線透過率試験によって得られる値である。本発明では、フィルム試験片に対して法線(90°)方向から測定した可視光線透過率(Tvis(a))と、当該法線方向から60°傾けた方向から測定した可視光線透過率(Tvis(b))の値を用いる。
<可視光線透過率試験概要>
試験片は、厚さ3mmの板ガラスにこれと同じ寸法のフィルムを気泡が入らないように均一に貼り付けて作製する。なお、その大きさは、測定機器に適した寸法とする。試験片の前処理は、24時間以上静置する。
試験片は、厚さ3mmの板ガラスにこれと同じ寸法のフィルムを気泡が入らないように均一に貼り付けて作製する。なお、その大きさは、測定機器に適した寸法とする。試験片の前処理は、24時間以上静置する。
可視光線透過率(Tvis)は、例えば、日本分光(株)製紫外可視近赤外分光光度計V−670等の分光光度計用い、角度を変えて光波長380〜780nmの透過スペクトルをそれぞれ測定し、光波長ごとに重価係数をかけて加重平均して求める。
詳しくは、可視光線透過率(Tvis)は上記分光光度計を用い、ISO 9050に規定する試験方法によって求める当該JIS S 3107:2013に記載の表8に規定する各波長380〜780nmの分光透過率[T(λ)]を測定し、CIE昼光D65の分光分布、CIE明順応標準比視感度の波長分布及び波長間隔から得られる重価係数[DλV(λ)Δλ]を乗じて加重平均して求める。前記重価係数[DλV(λ)Δλ]は、JIS S 3107:2013の前記表8に規定する値を用いる。
本発明の光学特性制御フィルムの構成の一例を図によって説明する。
図1は、本発明の光学特性制御フィルムの構成の一例を示す模式図である。
本発明の光学特性制御フィルム1は、基材である透明樹脂基材2上に、反射層ユニット3として、低屈折率層3a及び高屈折率層3bを積層した構成であることが好ましい。透明樹脂基材2の裏面には、粘着層、帯電防止層やバックコート層を設けてもよく、透明樹脂フィルム2と反射層ユニット3の間には下引層を設けてもよい。また、反射層ユニット3上に傷付き防止のためや滑り性のために、必要であれば微粒子を含有するハードコート層4等を積層してもよい。
≪光学特性制御フィルムの構成≫
1.透明樹脂基材
本発明の光学特性制御フィルムに用いられる基材としては、透明樹脂基材であることが好ましく、特に限定されるものではない。
1.透明樹脂基材
本発明の光学特性制御フィルムに用いられる基材としては、透明樹脂基材であることが好ましく、特に限定されるものではない。
透明樹脂基材として使用できる樹脂としては特に制限はなく、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、変性ポリエステル等のポリエステル系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン類樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)等が挙げられる。
これらの樹脂は、単独で使用してもよいし、複数を併用してもよい。
樹脂基材の厚さ、種類は、本発明の光学特性制御フィルムの可視光線透過率の特性を満たす範囲で選択されるものであれば、特に限定されるものではない。
樹脂基材の厚さは、5〜200μm程度が好ましく、更に好ましくは15〜150μmである。樹脂基材は、2枚以上を重ねたものであってもよく、この際、樹脂基材の種類は同じでもよいし異なっていてもよい。
また、樹脂基材は、JIS R 3106:1998で示される可視光領域の透過率としては85%以上であることが好ましく、特に90%以上であることが好ましい。樹脂基材が上記透過率以上であることは、フィルム法線方向での本発明に係る可視光線透過率を、83%以上に調整しやすくする観点から、好ましい。
また、上記樹脂基材は、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。強度向上、熱膨張抑制の点から延伸フィルムが好ましい。
樹脂基材は、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押出機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を1軸延伸、テンター式逐次2軸延伸、テンター式同時2軸延伸、チューブラー式同時2軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、又は基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、樹脂基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向及び横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。
また、樹脂基材は、寸法安定性の観点から、弛緩処理、オフライン熱処理を行ってもよい。弛緩処理は樹脂基材の延伸製膜工程中の熱固定した後、横延伸のテンター内、又はテンターを出た後の巻き取りまでの工程で行われるのが好ましい。
弛緩処理は、処理温度が80〜200℃の範囲内で行われることが好ましく、より好ましくは処理温度が100〜180℃の範囲内である。
また、長手方向、幅手方向ともに、弛緩率が0.1〜10%の範囲内で行われることが好ましく、より好ましくは弛緩率が2〜6%の範囲内で処理されることである。
弛緩処理された樹脂基材は、オフライン熱処理を施すことにより耐熱性が向上し、さらに、寸法安定性が良好になる。
樹脂基材は、製膜過程で片面又は両面にインラインで下引層形成用塗布液を塗布することが、好ましい。本発明においては、製膜工程中での下引塗布をインライン下引という。本発明に有用な下引層形成用塗布液に使用する樹脂としては、ポリエステル樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレンイミンビニリデン樹脂、ポリエチレンイミン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、変性ポリビニルアルコール樹脂、又はゼラチン等が挙げられ、いずれも好ましく用いることができる。これらの下引層には、従来公知の添加剤を加えることもできる。そして、上記の下引層は、ロールコート、グラビアコート、ナイフコート、ディップコート、又はスプレーコート等の公知の方法によりコーティングすることができる。上記の下引層の塗布量としては、0.01〜2g/m2(乾燥状態)程度が好ましい。
2.反射層ユニット
本発明に係る反射層ユニットは、親水性ポリマーと微粒子を含有し、かつ屈折率の異なる層が2層以上積層されたものである。当該微粒子は金属酸化物粒子を用いることが好ましい。
本発明に係る反射層ユニットは、親水性ポリマーと微粒子を含有し、かつ屈折率の異なる層が2層以上積層されたものである。当該微粒子は金属酸化物粒子を用いることが好ましい。
反射層ユニットは、高屈折率層と低屈折率層とが交互に積層された積層体であることが好ましい形態である。ここで、「高屈折率層」及び「低屈折率層」なる用語は、隣接した2層の屈折率差を比較した場合に、屈折率が高い層を高屈折率層とし、屈折率が低い層を低屈折率層とすることを意味する。したがって、「高屈折率層」及び「低屈折率層」なる用語は、光反射フィルムを構成する各屈折率層において、隣接する二つの屈折率層に着目した場合に、各層が同じ屈折率を有する形態以外のあらゆる形態を含むものである。
反射層ユニットにおいて、低屈折率層は、主には親水性ポリマーと第1の金属酸化物粒子とから構成され、高屈折率層は、主には親水性ポリマーと第2の金属酸化物粒子とから構成されていることが好ましい。各層において用いられる親水性ポリマーは、同一であっても異なっていてもよい。
〔1〕親水性ポリマー
本発明において、親水性ポリマーとは、25℃の水100gに0.001g以上溶解するポリマーのことをいう。
本発明において、親水性ポリマーとは、25℃の水100gに0.001g以上溶解するポリマーのことをいう。
親水性ポリマーとしては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ゼラチン、デンプン、グアーガム、アルギン酸塩、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリアルキレンオキサイド、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリビニルメチルエーテル、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ナフタリンスルホン酸縮合物や、アルブミン、カゼイン等の蛋白質、又はアルギン酸ソーダ、デキストリン、デキストラン、デキストラン硫酸塩等の糖誘導体などを挙げられ、中でも、ポリビニルアルコールが好ましい。
その他、親水性ポリマーとしては、特開2012−27288号公報、特開2012−139938号公報、特開2012−185342号公報、特開2012−215733号公報、特開2012−220708号公報、特開2012−242644号公報、特開2012−252137号公報、特開2013−4916号公報、特開2013−97248号公報、特開2013−148849号公報、特開2014−89347号公報、特開2014−201450号公報、特開2014−215513号公報等に記載のものが挙げられる。
親水性ポリマーは、単独で、又は併用することができる。
ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールは、平均重合度が1000以上であることが好ましく、平均重合度が1500〜5000の範囲内であることが特に好ましい。
また、ケン化度は、70〜100mol%の範囲内であることが好ましく、80〜99.9mol%の範囲内であることが特に好ましい。
ポリビニルアルコールとしては、合成品を用いてもよいし市販品を用いてもよい。ポリビニルアルコールとして用いられる市販品の例としては、PVA−102、PVA−103、PVA−105、PVA−110、PVA−117、PVA−120、PVA−124、PVA−203、PVA−205、PVA−210、PVA−217、PVA−220、PVA−224、PVA−235(以上、株式会社クラレ製)、JC−25、JC−33、JF−03、JF−04、JF−05、JP−03、JP−04、JP−05、JP−45(以上、日本酢ビ・ポバール株式会社製)等が挙げられる。
反射層ユニットを構成する各層は、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、一部が変性された変性ポリビニルアルコールを含んでもよい。このような変性ポリビニルアルコールを含むと、膜の密着性や耐水性、柔軟性が改良される場合がある。
変性ポリビニルアルコールとしては、カチオン変性ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、ノニオン変性ポリビニルアルコール、又はビニルアルコール系ポリマーが挙げられる。また、酢酸ビニル系樹脂(例えば、株式会社クラレ製「エクセバール」)、ポリビニルアルコールにアルデヒドを反応させて得られるポリビニルアセタール樹脂(例えば、積水化学工業株式会社製「エスレック」)、シラノール基を有するシラノール変性ポリビニルアルコール(例えば、株式会社クラレ製「R−1130」)、分子内にアセトアセチル基を有する変性ポリビニルアルコール系樹脂(例えば、日本合成化学工業株式会社製「ゴーセファイマー(登録商標)Z/WRシリーズ」)等もポリビニルアルコール系樹脂に含まれる。
アニオン変性ポリビニルアルコールは、例えば、特開平1−206088号公報に記載されているようなアニオン性基を有するポリビニルアルコール、特開昭61−237681号公報及び同63−307979号公報に記載されているようなビニルアルコールと水溶性基を有するビニル化合物との共重合体、及び特開平7−285265号公報に記載されているような水溶性基を有する変性ポリビニルアルコールが挙げられる。
また、ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開平7−9758号公報に記載されているようなポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、特開平8−25795号公報に記載されているような疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体、シラノール基を有するシラノール変性ポリビニルアルコール、又はアセトアセチル基やカルボニル基、カルボキシ基などの反応性基を有する反応性基変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。
カチオン変性ポリビニルアルコールは、例えば、特開昭61−10483号公報に記載されているような、第1級〜第3級アミノ基や第4級アンモニウム基を上記ポリビニルアルコールの主鎖又は側鎖中に有するポリビニルアルコールであり、カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体をケン化することにより得られる。
ビニルアルコール系ポリマーとしては、エクセバール(商品名:株式会社クラレ製)やニチゴーGポリマー(商品名:日本合成化学工業株式会社製)などが挙げられる。
反射層ユニットを構成する各層は、上記説明した親水性ポリマー以外に、本発明の目的効果を損なわない範囲でその他公知のバインダー樹脂を含んでいてもよい。
〔2〕金属酸化物粒子
本発明において、低屈折率層及び高屈折率層は、金属酸化物粒子を含有することが好ましい。
本発明において、低屈折率層及び高屈折率層は、金属酸化物粒子を含有することが好ましい。
〔2.1〕低屈折率層中の金属酸化物粒子:第1の金属酸化物粒子
低屈折率層に用いられる金属酸化物粒子としては、例えば、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ等が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカゾル、特に酸性のコロイダルシリカゾルを用いることがより好ましく、有機溶媒に分散させたコロイダルシリカを用いることが特に好ましい。
低屈折率層に用いられる金属酸化物粒子としては、例えば、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、コロイダルアルミナ等が挙げられる。これらのうち、コロイダルシリカゾル、特に酸性のコロイダルシリカゾルを用いることがより好ましく、有機溶媒に分散させたコロイダルシリカを用いることが特に好ましい。
また、屈折率をより低減させるために、低屈折率層の金属酸化物粒子として、粒子の内部に空孔を有する中空微粒子を用いてもよく、特に酸化ケイ素(二酸化ケイ素)の中空微粒子が好ましい。また、酸化ケイ素以外の公知の金属酸化物粒子(無機酸化物粒子)も使用することができる。
屈折率を調整するため、金属酸化物粒子は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
低屈折率層に含まれる二酸化ケイ素粒子は、その平均粒径(個数平均:直径)が3〜100nmの範囲内であることが好ましい。1次粒子の状態で分散された二酸化ケイ素の1次粒子の平均粒径(塗布前の分散液状態での粒径)は、3〜50nmの範囲内であることがより好ましく、3〜40nmの範囲内であることが更に好ましく、3〜20nmの範囲内であることが特に好ましく、4〜10nmの範囲内であることが最も好ましい。また、2次粒子の平均粒径としては、30nm以下であることが、ヘイズが少なく可視光透過性に優れる観点で好ましい。
また、低屈折率層に含まれる二酸化ケイ素粒子の粒径は、1次平均粒径の他に、体積平均粒径により求めることもできる。
本発明で用いられるコロイダルシリカは、ケイ酸ナトリウムの酸等による複分解やイオン交換樹脂層を通過させて得られるシリカゾルを加熱熟成して得られるものであり、例えば、特開昭57−14091号公報、特開昭60−219083号公報、特開昭60−219084号公報、特開昭61−20792号公報、特開昭61−188183号公報、特開昭63−17807号公報、特開平4−93284号公報、特開平5−278324号公報、特開平6−92011号公報、特開平6−183134号公報、特開平6−297830号公報、特開平7−81214号公報、特開平7−101142号公報、特開平7−179029号公報、特開平7−137431号公報、国際公開第94/26530号などに記載されているものである。
このようなコロイダルシリカは合成品を用いてもよいし、市販品を用いてもよい。市販品としては、日産化学工業株式会社から販売されているスノーテックスシリーズ(スノーテックスOS、OXS、S、20、30、40、O、N、C等)が挙げられる。
コロイダルシリカは、その表面をカチオン変性されたものであってもよく、また、Al、Ca、Mg又はBa等で処理されたものであってもよい。
また、低屈折率層の二酸化ケイ素粒子としては、上述のように、中空粒子を用いることもできる。中空微粒子を用いる場合には、平均粒子空孔径が、3〜70nmの範囲内であると好ましく、5〜50nmの範囲内であるとより好ましく、5〜45nmの範囲内であると更に好ましい。なお、中空微粒子の平均粒子空孔径とは、中空微粒子の内径の平均値である。中空微粒子の平均粒子空孔径は、上記範囲であれば、十分に低屈折率層の屈折率が低屈折率化される。
平均粒子空孔径は、電子顕微鏡観察で、円形、楕円形又は実質的に円形は楕円形として観察できる空孔径を、ランダムに50個以上観察し、各粒子の空孔径を求め、その数平均値を求めることにより得られる。なお、平均粒子空孔径は、円形、楕円形又は実質的に円形若しくは楕円形として観察できる空孔径の外縁を、2本の平行線で挟んだ距離のうち、最小の距離を意味する。
低屈折率層における二酸化ケイ素粒子の含有量は、低屈折率層の全固形分に対して、20〜90質量%の範囲内であることが好ましく、30〜85質量%の範囲内であることがより好ましく、40〜80質量%の範囲内であることが更に好ましい。20質量%以上であると、所望の屈折率が得られ90質量%以下であると塗布性が良好となり好ましい。
〔2.2〕高屈折率層中の金属酸化物粒子:第2の金属酸化物粒子
高屈折率層においては、第2の金属酸化物粒子を含有することが好ましい。高屈折率層に適用する第2の金属酸化物粒子としては、上記説明した低屈折率層に適用する第1の金属酸化物粒子とは異なる金属酸化物粒子であることが好ましい。
高屈折率層においては、第2の金属酸化物粒子を含有することが好ましい。高屈折率層に適用する第2の金属酸化物粒子としては、上記説明した低屈折率層に適用する第1の金属酸化物粒子とは異なる金属酸化物粒子であることが好ましい。
高屈折率層に用いられる金属酸化物粒子としては、酸化チタン粒子、酸化ジルコニウム粒子、酸化亜鉛粒子、アルミナ粒子、コロイダルアルミナ、酸化ニオブ粒子、酸化ユウロピウム粒子、ジルコン粒子等を挙げられる。上記金属酸化物粒子は、それぞれ1種単独で用いても、又は2種以上混合して用いてもよい。上記金属酸化物粒子の中でも、酸化ジルコニウム粒子を含有することが好ましい。酸化ジルコニウム粒子を含む高屈折率層は、透明でより高い屈折率を発現することができる。また、光触媒活性が低いことから、高屈折率層や隣接した低屈折率層の耐光性、耐候性が高くなる。なお、本発明において、酸化ジルコニウムとは二酸化ジルコニウム(ZrO2)を意味する。
酸化ジルコニウム粒子は、立方晶でも正方晶であってもよく、また、それらの混合物であってもよい。
高屈折率層に含まれる酸化ジルコニウム粒子の大きさは、特に制限されるものではないが、体積平均粒径又は1次平均粒径により求めることができる。高屈折率層で用いられる酸化ジルコニウム粒子の体積平均粒径は、100nm以下であることが好ましく、1〜100nmの範囲内であることがより好ましく、2〜50nmの範囲内であることが更に好ましい。
また、高屈折率層で用いられる酸化ジルコニウム粒子の1次平均粒径は、100nm以下であることが好ましく、1〜100nmの範囲内であることがより好ましく、2〜50nmの範囲内であることが更に好ましい。
体積平均粒径又は1次平均粒径が1〜100nmの範囲内であれば、ヘイズが少なく可視光透過性に優れている。
なお、本発明において、体積平均粒径は、粒子そのものをレーザー回折散乱法、動的光散乱法、又は電子顕微鏡を用いて観察する方法や、屈折率層の断面や表面に現れた粒子像を電子顕微鏡で観察する方法により、1000個の任意の粒子の粒径を測定し、それぞれd1、d2、・・・、di、・・・、dkの粒径を持つ粒子がそれぞれn1、n2、・・・、ni、・・・、nk個存在する粒子の集団において、粒子1個あたりの体積をviとした場合に、体積平均粒径mv={Σ(vi・di)}/{Σ(vi)}で表される体積で重み付けされた平均粒径を算出することによって求めることができる。
また、1次平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)等による電子顕微鏡写真から計測することができる。動的光散乱法や静的光散乱法等を利用する粒度分布計等によって計測してもよい。
透過型電子顕微鏡から求める場合、粒子の1次平均粒径は、粒子そのもの、又は屈折率層の断面や表面に現れた粒子を電子顕微鏡で観察し、1000個の任意の粒子の粒径を測定し、その単純平均値(個数平均)として求められる。ここで、個々の粒子の粒径は、その投影面積に等しい円を仮定したときの直径で表したものである。
また、酸化ジルコニウム粒子としては、水系の酸化ジルコニウムゾルの表面を変性して有機溶剤等に分散可能な状態にしたものを用いてもよい。
酸化ジルコニウム粒子又はその分散液の調製方法としては、従来公知のいずれの方法も用いることができる。例えば、特開2014−80361号公報に記載されるように、ジルコニウム塩を水中にてアルカリと反応させて、酸化ジルコニウム粒子のスラリーを調製し、有機酸を加えて水熱処理する方法が用いられうる。
酸化ジルコニウム粒子は、市販のものを使用してもよく、例えば、SZR−W、SZR−CW、SZR−M、及びSZR−K等(以上、堺化学工業株式会社製)を好適に使用することができる。
さらに、本発明で用いられる酸化ジルコニウム粒子は、単分散であることが好ましい。
高屈折率層における酸化ジルコニウム粒子の含有量としては、特に制限されないが、高屈折率層の全固形分に対して、15〜95質量%の範囲内であることが好ましく、20〜90質量%の範囲内であることがより好ましく、30〜90質量%の範囲内であることが更に好ましい。上記範囲とすることで、光反射特性の良好なものとできる。
なお、酸化ジルコニウムと他の金属酸化物微粒子を組み合わせる場合、高屈折率層に用いられる金属酸化物粒子の総量(酸化ジルコニウム粒子と上記酸化ジルコニウム以外の高屈折率金属酸化物微粒子との合計量)に対して、酸化ジルコニウム粒子の含有量は80〜100質量%の範囲内であることが好ましく、90〜100質量%の範囲内であることが好ましく、100質量%であることが更に好ましい。
〔2.3〕各屈折率層に適用可能なその他の添加剤
高屈折率層及び低屈折率層に適用可能な各種の添加剤を、以下に列挙する。例えば、特開昭57−74193号公報、特開昭57−87988号公報、特開昭62−261476号公報等に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、特開昭57−87989号公報、特開昭60−72785号公報、特開昭61−146591号公報、特開平1−95091号公報、特開平3−13376号公報等に記載の退色防止剤、アニオン、カチオン又はノニオンの各種界面活性剤、特開昭59−42993号公報、特開昭59−52689号公報、特開昭62−280069号公報、特開昭61−242871号公報、特開平4−219266号公報等に記載の蛍光増白剤、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のpH調整剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、防黴剤、帯電防止剤、マット剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、ポリエステル樹脂、減粘剤、滑剤、赤外線吸収剤、色素、又は顔料等の公知の各種添加剤などが挙げられる。
高屈折率層及び低屈折率層に適用可能な各種の添加剤を、以下に列挙する。例えば、特開昭57−74193号公報、特開昭57−87988号公報、特開昭62−261476号公報等に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、特開昭57−87989号公報、特開昭60−72785号公報、特開昭61−146591号公報、特開平1−95091号公報、特開平3−13376号公報等に記載の退色防止剤、アニオン、カチオン又はノニオンの各種界面活性剤、特開昭59−42993号公報、特開昭59−52689号公報、特開昭62−280069号公報、特開昭61−242871号公報、特開平4−219266号公報等に記載の蛍光増白剤、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のpH調整剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、防黴剤、帯電防止剤、マット剤、熱安定剤、酸化防止剤、難燃剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、ポリエステル樹脂、減粘剤、滑剤、赤外線吸収剤、色素、又は顔料等の公知の各種添加剤などが挙げられる。
〔3〕反射層ユニットの形成方法
反射層ユニットの形成方法としては、前述のように、樹脂基材上に、高屈折率層と低屈折率層とから構成されるユニットを形成することができる方法であれば、いかなる方法でも用いられ得る。
反射層ユニットの形成方法としては、前述のように、樹脂基材上に、高屈折率層と低屈折率層とから構成されるユニットを形成することができる方法であれば、いかなる方法でも用いられ得る。
具体的には、樹脂基材上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に塗布、乾燥して積層体を形成することが好ましい。具体的には以下の形態が挙げられる。
(i)樹脂基材上に、高屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して高屈折率層を形成した後、低屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して低屈折率層を形成し、これを順次繰り返し行い、反射層ユニットを形成する方法
(ii)樹脂基材上に、低屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して低屈折率層を形成した後、高屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して高屈折率層を形成し、これを順次繰り返し行い、反射層ユニットを形成する方法
(iii)樹脂基材上に、高屈折率層形成用塗布液と、低屈折率層形成用塗布液とを逐次重層塗布した後乾燥して、所定の層数の高屈折率層及び低屈折率層で構成されている反射層ユニットを形成する方法
(iv)樹脂基材上に、高屈折率層形成用塗布液と、低屈折率層形成用塗布液とをウェット状態で複数層積層し、所定の層数を同時重層塗布・乾燥して、高屈折率層及び低屈折率層を含む反射層ユニットを形成する方法
中でも、より簡便な製造プロセスとなる上記(iv)の方法が好ましい。すなわち、反射層ユニットの形成方法としては、水系同時重層塗布法により、高屈折率層及び低屈折率層とを複数層積層することを含むことが好ましい。
(ii)樹脂基材上に、低屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して低屈折率層を形成した後、高屈折率層形成用塗布液を塗布・乾燥して高屈折率層を形成し、これを順次繰り返し行い、反射層ユニットを形成する方法
(iii)樹脂基材上に、高屈折率層形成用塗布液と、低屈折率層形成用塗布液とを逐次重層塗布した後乾燥して、所定の層数の高屈折率層及び低屈折率層で構成されている反射層ユニットを形成する方法
(iv)樹脂基材上に、高屈折率層形成用塗布液と、低屈折率層形成用塗布液とをウェット状態で複数層積層し、所定の層数を同時重層塗布・乾燥して、高屈折率層及び低屈折率層を含む反射層ユニットを形成する方法
中でも、より簡便な製造プロセスとなる上記(iv)の方法が好ましい。すなわち、反射層ユニットの形成方法としては、水系同時重層塗布法により、高屈折率層及び低屈折率層とを複数層積層することを含むことが好ましい。
塗布方式としては、例えば、ロールコーティング法、ロッドバーコーティング法、エアナイフコーティング法、スプレーコーティング法、カーテン塗布方法、米国特許第2761419号明細書、同第2761791号明細書に記載のホッパーを使用するスライドビード塗布方法、又はエクストルージョンコート法等が好ましく用いられる。
高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液を調製するための溶媒は、特に制限されないが、水、有機溶媒、又はその混合溶媒が好ましい。本発明においては、各屈折率層の構成バインダー樹脂としてポリビニルアルコールを主として用いることが好ましいが、ポリビニルアルコールを用いることにより水系溶媒による塗布が可能となる。
さらに、本発明では、ヘイズの低減やクラックの抑制のため、2種以上のカチオンポリマーを低屈折率層塗布液に添加することが好ましい。水系溶媒は、有機溶媒を用いる場合と比較して、大規模な生産設備を必要とすることがないため、生産性の点で好ましく、また環境保全の点でも好ましい。
2種以上のカチオンポリマーの含有量は、各カチオンポリマーが、酸化ケイ素粒子を含む金属酸化物粒子の合計質量に対して、例えば0.5〜20質量%の範囲内であり、2〜20質量%の範囲内であることが好ましく、3〜10質量%の範囲内であることがより好ましく、1〜10質量%の範囲内であることが更に好ましく、2〜5質量%の範囲内であることが特に好ましい。
有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノールなどのアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテル類、ジメチルホルムアミドなどのアミド類、又はアセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類などが挙げられる。
これら有機溶媒は、単独でも又は2種以上混合して用いてもよい。環境面、操作の簡便性などから、塗布液の溶媒としては、水系溶媒が好ましく、水、又は水とメタノール、エタノール、若しくは酢酸エチルとの混合溶媒がより好ましく、水が特に好ましい。
水と少量の有機溶媒との混合溶媒を用いる際、当該混合溶媒中の水の含有量は、混合溶媒全体を100質量%として、80〜99.9質量%の範囲内であることが好ましく、85〜99.5質量%の範囲内であることがより好ましい。混合溶媒中の水の含有量を80質量%以上にすることで、溶媒の揮発による体積変動が低減でき、ハンドリングが向上し、また、99.9質量%以下にすることで、液添加時の均質性が増し、安定した液物性を得ることができる。
高屈折率層形成用塗布液中の樹脂の濃度(複数種類の樹脂を用いる場合は、その合計濃度)は、0.5〜10質量%の範囲内であることが好ましい。
また、高屈折率層形成用塗布液中の金属酸化物粒子の合計濃度は、1〜50質量%の範囲内であることが好ましい。
低屈折率層形成用塗布液中の樹脂の濃度は、0.5〜10質量%の範囲内であることが好ましい。
また、低屈折率層形成用塗布液中の金属酸化物粒子の合計濃度は、1〜50質量%の範囲内であることが好ましい。
高屈折率層形成用塗布液の調製方法は、特に制限されず、例えば、金属酸化物粒子、親水性ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール、更に必要に応じて添加されるその他の添加剤を添加し、撹拌混合する方法が挙げられる。この際、各成分の添加順も特に制限されず、撹拌しながら各成分を順次添加し混合してもよいし、撹拌しながら一度に添加し混合してもよい。
低屈折率層形成用塗布液の調製方法も、特に制限されず、例えば、金属酸化物粒子、親水性ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール、更に必要に応じて添加されるその他の添加剤を添加し、撹拌混合する方法が挙げられる。この際、各成分の添加順も特に制限されず、撹拌しながら各成分を順次添加し混合してもよいし、撹拌しながら一度に添加し混合してもよい。
また、本発明において、同時重層塗布を行う場合、高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液に用いるポリビニルアルコールのケン化度が異なることが好ましい。ケン化度が異なることによって塗布、乾燥工程の各工程において層の混合を抑制することができる。
同時重層塗布を行う際の高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液の温度は、スライドホッパー塗布方式を用いる場合は、25〜60℃の温度範囲が好ましく、30〜45℃の温度範囲がより好ましい。また、カーテン塗布方式を用いる場合は、25〜60℃の温度範囲が好ましく、30〜45℃の温度範囲がより好ましい。
同時重層塗布を行う際の高屈折率層形成用塗布液と低屈折率層形成用塗布液の粘度は、特に制限されない。しかしながら、スライドビード塗布方式を用いる場合には、上記の塗布液の好ましい温度の範囲において、5〜160mPa・sの範囲内が好ましく、更に好ましくは60〜140mPa・sの範囲内である。また、カーテン塗布方式を用いる場合には、上記の塗布液の好ましい温度の範囲において、5〜1200mPa・sの範囲内が好ましく、更に好ましくは25〜500mPa・sの範囲内である。
このような粘度の範囲であれば、効率よく同時重層塗布を行うことができる。
塗布及び乾燥方法の条件は、特に制限されないが、例えば、逐次塗布法の場合は、まず、30〜60℃に加温した高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液のいずれか一方を樹脂基材上に塗布、乾燥して層を形成した後、もう一方の塗布液をこの層上に塗布、乾燥して積層膜前駆体(ユニット)を形成する。乾燥する際は、形成した塗膜を、30℃以上で乾燥することが好ましい。例えば、湿球温度5〜50℃、膜面温度5〜100℃(好ましくは10〜50℃)の範囲で乾燥することが好ましく、例えば、40〜60℃の温風を1〜5秒吹き付けて乾燥する。
また、同時重層塗布を行う場合の塗布及び乾燥方法の条件は、高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液を30〜60℃に加温して、樹脂基材上に高屈折率層形成用塗布液及び低屈折率層形成用塗布液の同時重層塗布を行った後、形成した塗膜の温度を好ましくは1〜15℃に一旦冷却し(セット)、その後10℃以上で乾燥することが好ましい。より好ましい乾燥条件は、湿球温度5〜50℃、膜面温度10〜50℃の範囲の条件である。例えば、40〜80℃の温風を1〜5秒吹き付けて乾燥する。また、塗布直後の冷却方式としては、形成された塗膜の均一性向上の観点から、水平セット方式で行うことが好ましい。
〔4〕層構成の設計
本発明に係る反射層ユニットの好ましい高屈折率層及び低屈折率層の合計層数は、正面からの視認性(Tvis(a))を向上する観点から、50層以下、より好ましくは45層以下である。また、覗き見防止性の観点から、高屈折率層及び低屈折率層の合計層数の下限は15層以上、より好ましくは20層以上であることが好ましい。
本発明に係る反射層ユニットの好ましい高屈折率層及び低屈折率層の合計層数は、正面からの視認性(Tvis(a))を向上する観点から、50層以下、より好ましくは45層以下である。また、覗き見防止性の観点から、高屈折率層及び低屈折率層の合計層数の下限は15層以上、より好ましくは20層以上であることが好ましい。
反射層ユニットにおいて、高屈折率層と低屈折率層との屈折率の差を大きく設計することが、少ない層数で所望の光線に対する反射率を高くすることができるという観点から好ましい。本発明においては、少なくとも隣接した2層(高屈折率層及び低屈折率層)の屈折率差が0.15以上であることが好ましく、より好ましくは0.2以上であり、特に好ましくは0.21以上である。また、上限は特に制限はないが通常0.5以下である。
この屈折率差及び必要な層数は、市販の光学設計ソフトを用いて計算することができる。例えば、近赤外線反射率90%以上を得るためには、屈折率差が0.1より小さいと200層以上の積層が必要になり、生産性が低下するだけでなく、積層界面での散乱が大きくなり、透明性が低下し、故障なく製造することも非常に困難になる場合がある。
反射層ユニットにおいて、高屈折率層及び低屈折率層を交互に積層する場合には、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が、上記好適な屈折率差の範囲内にあることが好ましい。ただし、例えば、最下層が樹脂基板との接着性改良層として形成される場合などにおいて、最下層に関しては上記好適な屈折率差の範囲外の構成であってもよい。
本発明の光学特性制御フィルムは、当該光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことによって、正面から見たときの視認性と覗き見防止性との両立を図ること特徴とする。
関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b)
光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))は、好ましくは85%以上、より好ましくは87%以上であると、正面から見たときの視認性に優れる。
光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))は、好ましくは85%以上、より好ましくは87%以上であると、正面から見たときの視認性に優れる。
覗き見防止性は、高屈折率層と低屈折率層とを積層した多層膜により光干渉の波長を調整することで、正面から見た時には透過スペクトルの極小値を赤外域に、斜めから見た時は透過スペクトルの極小値を可視光域になるように設計することで、斜めから見た時の視認性を低下させ、覗き見防止効果を発現する。
覗き見防止性を高めるには、関係式(1)において、Tvis(a)/Tvis(b)の好ましい範囲としては1.4〜2.0の範囲内、より好ましくは1.5〜1.7の範囲内である。
このような機能を発現するのに必要となる多層膜構造を光学シミュレーション(FTG Software Associates Film DESIGN Version 2.23.3700)で求めた結果、1.7以上、望ましくは1.73以上の高屈折率層を利用し、高屈折率層と低屈折率層の合計層数を20層以上積層した場合に、優れた特性が得られることが分かった。例えば、高屈折率層と低屈折率層(屈折率=1.45)とを交互に20層積層したモデルのシミュレーション結果を見ると、高屈折率層の屈折率が1.6では反射率が30%にも達しないが、1.7になると約60%の反射率が得られる。
高屈折率層は、光波長589.3nmにおける屈折率が1.63〜1.83の範囲内であることが好ましく、より好ましくは1.70〜1.80の範囲内である。
低屈折率層は、光波長589.3nmにおける屈折率が1.10〜1.60の範囲内であることが好ましく、より好ましくは1.40〜1.60の範囲内である。
屈折率層の1層(最下層、最表層を除く)あたりの厚さ(乾燥後の厚さ)は、20〜1000nmの範囲内であることが好ましく、50〜500nmの範囲内であることがより好ましく、50〜350nmの範囲内であることが中でも好ましい。
特に、上記光学シミュレーションによれば、本発明の光学特性制御フィルムを覗き見防止フィルムとして用いることを考慮して、前記関係式(1)を満たすには、前記反射層ユニットの高屈折率層の層厚としては、が95〜120nmの範囲内に調整し、かつ、低屈折率層の膜厚を110〜135nmの範囲内に調整することが、好ましい。
3.その他の構成層
本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材の反射層ユニットと対向する最表面上、又は前記半野草ユニット上に、更なる機能の付加を目的として、導電性層、帯電防止層、ガスバリアー層、易接着層(接着層)、防汚層、消臭層、流滴層、易滑層、ハードコート層、耐摩耗性層、反射防止層、電磁波シールド層、紫外線吸収層、赤外線吸収層、印刷層、蛍光発光層、ホログラム層、剥離層、粘着層、又は上記高屈折率層及び低屈折率層以外の赤外線カット層(金属層、液晶層)、着色層(可視光線吸収層)などの機能層の一つ以上を有していてもよい。
本発明の光学特性制御フィルムは、樹脂基材の反射層ユニットと対向する最表面上、又は前記半野草ユニット上に、更なる機能の付加を目的として、導電性層、帯電防止層、ガスバリアー層、易接着層(接着層)、防汚層、消臭層、流滴層、易滑層、ハードコート層、耐摩耗性層、反射防止層、電磁波シールド層、紫外線吸収層、赤外線吸収層、印刷層、蛍光発光層、ホログラム層、剥離層、粘着層、又は上記高屈折率層及び低屈折率層以外の赤外線カット層(金属層、液晶層)、着色層(可視光線吸収層)などの機能層の一つ以上を有していてもよい。
〔3.1〕ハードコート層
光学特性制御フィルムは、耐擦過性を高めるための表面保護層として、熱や紫外線などで硬化する樹脂を含むハードコート層を有していてもよい。
光学特性制御フィルムは、耐擦過性を高めるための表面保護層として、熱や紫外線などで硬化する樹脂を含むハードコート層を有していてもよい。
ハードコート層で使用される硬化樹脂としては、熱硬化型樹脂や紫外線硬化型樹脂が挙げられるが、成型が容易なことから、紫外線硬化型樹脂が好ましく、その中でも鉛筆硬度が少なくとも2Hのものがより好ましい。このような硬化型樹脂は、単独でも又は2種以上組み合わせても用いることができる。
紫外線硬化型樹脂としては(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、エポキシ樹脂、又はオキセタン樹脂が挙げられ、これらは無溶剤型の樹脂組成物としても使用できる。
上記紫外線硬化型樹脂を用いる場合、硬化促進のために、光重合開始剤を添加することが好ましい。
光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、チウラム化合物類、又はフルオロアミン化合物などが用いられる。光重合開始剤の具体例としては、2,2′−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、1−ヒドロキシジメチルフェニルケトン、2−メチル−4′−メチルチオ−2−モリホリノプロピオフェノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モリホリノフェニル)−ブタノン1などのアセトフェノン類、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルレタールなどのベンゾイン類、ベンゾフェノン、2,4′−ジクロロベンゾフェノン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、p−クロロベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、アントラキノン類、又はチオキサントン類などがある。
これらの光重合開始剤は単独で用いてもよいし、2種以上の組合せや、共融混合物であってもよい。特に、硬化性組成物の安定性や重合反応性等からアセトフェノン類を用いることが好ましい。
このような光重合開始剤は市販品を用いてもよく、例えば、BASFジャパン社製のイルガキュア(登録商標)819、184、907、651などが好ましい例示として挙げられる。
ハードコート層には、添加剤として、例えば安定剤、界面活性剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、抗酸化剤、熱安定剤、滑剤、充填剤、着色剤、色素、又は接着調整剤等を含有させることもできる。
ハードコート層の厚さは、ハードコート性の向上と、光反射フィルムの透明性の向上という観点から、0.1〜50μmの範囲内であることが好ましく、1〜20μmの範囲内であることがより好ましい。
ハードコート層の形成方法は特に制限されず、例えば、上記各成分を含むハードコート層形成用塗布液を調製した後、塗布液をワイヤーバー等により塗布し、熱又は紫外線で塗布液を硬化させ、ハードコート層を形成する方法などが挙げられる。
〔3.2〕その他の層
光学特性制御フィルムは、上述した層以外の層(その他の層)を有していてもよい。例えば、その他の層として、中間層を設けることができる。ここで、中間層とは、樹脂基材と反射層ユニットとの間の層(前記下引層)や、樹脂基材とハードコート層との間の層を意味する。中間層の構成材料としては、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられ、添加剤の相溶性、Tgが低い物質が好ましいが、それを満たしていればいずれを用いてもよい。
光学特性制御フィルムは、上述した層以外の層(その他の層)を有していてもよい。例えば、その他の層として、中間層を設けることができる。ここで、中間層とは、樹脂基材と反射層ユニットとの間の層(前記下引層)や、樹脂基材とハードコート層との間の層を意味する。中間層の構成材料としては、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられ、添加剤の相溶性、Tgが低い物質が好ましいが、それを満たしていればいずれを用いてもよい。
中間層のガラス転移温度(Tg)は、30〜120℃の範囲内であれば、十分な耐候性が得られるため好ましく、より好ましくは30〜90℃の範囲内である。
中間層には、添加剤として、例えば安定剤、界面活性剤、赤外線吸収剤、紫外線吸収剤、難燃剤、帯電防止剤、抗酸化剤、熱安定剤、滑剤、充填剤、着色剤、色素、接着調整剤等を含有させることもできる。
4.貼合対象
本発明の光学特性制御フィルムは、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムとして、当該スマートフォンやタブレットのタッチパネル上に貼合される。
本発明の光学特性制御フィルムは、スマートフォンやタブレットの覗き見防止フィルムとして、当該スマートフォンやタブレットのタッチパネル上に貼合される。
貼合する場合は、本発明の樹脂基材の反射層ユニットとは反対側の面に粘着層を形成し、当該粘着層を介してタッチパネルに貼合されることが好ましい。
粘着層に用いられる粘着剤は、ウレタン系粘着剤、エポキシ系粘着剤、水性高分子−イソシアネート系粘着剤、熱硬化型アクリル粘着剤等の硬化型粘着剤、ポリエーテルメタクリレート型、エステル系メタクリレート型、又は酸化型ポリエーテルメタクリレート等の嫌気性粘着剤などを用いることができる。上記粘着剤としては1液型であってもよいし、使用前に2液以上を混合して使用する2液型であってもよい。粘着剤液の濃度は、接着後の層厚、塗布方法、塗布条件等により適宜決定されれば良く、通常は0.1〜50質量%である。
粘着層の厚さは、粘着効果、乾燥速度等の観点から、通常1〜50μm程度の範囲であることが好ましい。粘着層に用いる具体的な材料としては、例えば、綜研化学社製「SKダインシリーズ」、東洋インキ社製「Oribain BPWシリーズ、BPSシリーズ」、荒川化学社製「アルコン」「スーパーエステル」「ハイペール」等の粘着剤を好適に用いることができる。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
≪光学特性制御フィルムの作製≫
〈光学特性制御フィルム1の作製〉
(1)低屈折率層形成用塗布液1の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%の酸性コロイダルシリカの水溶液(ST−OXS、濃度10%、平均1次粒径:4〜6nm、日産化学工業株式会社製、表中SiO2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリビニルアルコールの8質量%水溶液(JP−45、重合度4500、ケン化度88mol%、日本酢ビ・ポバール株式会社製)386.3g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、及び5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液1を得た。
〈光学特性制御フィルム1の作製〉
(1)低屈折率層形成用塗布液1の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%の酸性コロイダルシリカの水溶液(ST−OXS、濃度10%、平均1次粒径:4〜6nm、日産化学工業株式会社製、表中SiO2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリビニルアルコールの8質量%水溶液(JP−45、重合度4500、ケン化度88mol%、日本酢ビ・ポバール株式会社製)386.3g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、及び5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液1を得た。
低屈折率層形成用塗布液1を用いて作製した単層の光波長589.3nmにおける屈折率は、1.50であった。なお、屈折率の測定方法は下記のとおりである(以下、実施例において、屈折率は同様に測定した。)。
(単膜屈折率の測定)
屈折率を測定するため、基材上に低屈折率層形成用塗布液1を単層で塗布したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに裁断した後、下記の方法に従って屈折率を求めた。日立製の分光光度計 U−4100(固体試料測定システム)を用いて、各サンプルの測定面とは反対側の面(裏面)を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5°正反射の条件にて589.3nmの反射率の測定を行い、その結果より屈折率を求めた。
(単膜屈折率の測定)
屈折率を測定するため、基材上に低屈折率層形成用塗布液1を単層で塗布したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに裁断した後、下記の方法に従って屈折率を求めた。日立製の分光光度計 U−4100(固体試料測定システム)を用いて、各サンプルの測定面とは反対側の面(裏面)を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5°正反射の条件にて589.3nmの反射率の測定を行い、その結果より屈折率を求めた。
(2)高屈折率層形成用塗布液1の調製
30質量%の酸化ジルコニウム粒子の分散液(SZR−W、ジルコニアゾル、粒度分布:D50 3〜5nm、堺化学工業株式会社製、表中ZrO2と表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、更にエチレン変性ポリビニルアルコールの8質量%水溶液(株式会社クラレ製、エクセバールRS2117、ケン化度:97.5〜99mol%)を120.4g加え、更に純水9.9gを加えた。これを10分撹拌後、親水性ポリマーとしてのポリビニルアルコールの6質量%水溶液(JC−40、ケン化度:99mol%以上、日本酢ビ・ポバール株式会社製)240.8g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液1を得た。高屈折率層形成用塗布液1を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
30質量%の酸化ジルコニウム粒子の分散液(SZR−W、ジルコニアゾル、粒度分布:D50 3〜5nm、堺化学工業株式会社製、表中ZrO2と表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、更にエチレン変性ポリビニルアルコールの8質量%水溶液(株式会社クラレ製、エクセバールRS2117、ケン化度:97.5〜99mol%)を120.4g加え、更に純水9.9gを加えた。これを10分撹拌後、親水性ポリマーとしてのポリビニルアルコールの6質量%水溶液(JC−40、ケン化度:99mol%以上、日本酢ビ・ポバール株式会社製)240.8g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液1を得た。高屈折率層形成用塗布液1を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
(3)反射層ユニットの形成
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液1及び高屈折率層形成用塗布液1を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:117nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:101nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液1及び高屈折率層形成用塗布液1を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:117nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:101nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
〈光学特性制御フィルム2の作製〉
(1)低屈折率層形成用塗布液2の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%のフッ化マグネシウム水溶液(ステラケミファ株式会社製、D50 30nm、表中MgF2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリアクリル酸ナトリウム18.9g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液2を得た。
低屈折率層形成用塗布液2を用いて作製した単層の屈折率は、1.50であった。
(1)低屈折率層形成用塗布液2の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%のフッ化マグネシウム水溶液(ステラケミファ株式会社製、D50 30nm、表中MgF2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリアクリル酸ナトリウム18.9g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液2を得た。
低屈折率層形成用塗布液2を用いて作製した単層の屈折率は、1.50であった。
(2)高屈折率層形成用塗布液2の調製
30質量%の硫化亜鉛粒子の分散液(下記方法により硫化亜鉛粒子を調製、表中ZnSと表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、親水性ポリマーとしてのポリアクリル酸ナトリウム14.3g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液2を得た。
30質量%の硫化亜鉛粒子の分散液(下記方法により硫化亜鉛粒子を調製、表中ZnSと表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、親水性ポリマーとしてのポリアクリル酸ナトリウム14.3g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液2を得た。
(硫化亜鉛粒子の調製)
硫化亜鉛ナノ粒子の調製硫化リチウム0.7gを水500mLに溶解して硫化リチウム水溶液を調液した。また、酢酸亜鉛2.7g及びヒドロキシエチルセルロース(重合度600)5gを水500mLに溶解して酢酸亜鉛水溶液を調液した。混合器として、IMM(Institute fur Mikrotechnik Mianz)製のチャンネルの幅が40μm、深さが200μmのマイクロリアクター(Interdigital single mixing device)を用い、流れ方向の接触界面4mm、層流による接触時間は約1ミリ秒として、硫化亜鉛粒子を調製し、固形分30質量%の分散液とした。得られた粒子は、平均粒子サイズが5nmで変動係数が18%であった。
高屈折率層形成用塗布液2を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
硫化亜鉛ナノ粒子の調製硫化リチウム0.7gを水500mLに溶解して硫化リチウム水溶液を調液した。また、酢酸亜鉛2.7g及びヒドロキシエチルセルロース(重合度600)5gを水500mLに溶解して酢酸亜鉛水溶液を調液した。混合器として、IMM(Institute fur Mikrotechnik Mianz)製のチャンネルの幅が40μm、深さが200μmのマイクロリアクター(Interdigital single mixing device)を用い、流れ方向の接触界面4mm、層流による接触時間は約1ミリ秒として、硫化亜鉛粒子を調製し、固形分30質量%の分散液とした。得られた粒子は、平均粒子サイズが5nmで変動係数が18%であった。
高屈折率層形成用塗布液2を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
(3)反射層ユニットの形成
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液2及び高屈折率層形成用塗布液2を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ40μmのトリアセテート(TAC)フィルム:コニカミノルタ株式会社製、コニカミノルタTAC、KC4UA)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:113nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:98nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液2及び高屈折率層形成用塗布液2を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ40μmのトリアセテート(TAC)フィルム:コニカミノルタ株式会社製、コニカミノルタTAC、KC4UA)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:113nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:98nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
〈光学特性制御フィルム3の作製〉
(1)低屈折率層形成用塗布液3の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%の酸性コロイダルシリカの水溶液(ST−OXS、濃度10%、平均1次粒径:4〜6nm、日産化学工業株式会社製、表中SiO2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリビニルピロリドンの8質量%水溶液(ポリビニルピロリドンK−85W(日本触媒製)を純水で希釈)386.3g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、及び5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液3を得た。
低屈折率層形成用塗布液3を用いて作製した単層の屈折率は、1.50であった。
(1)低屈折率層形成用塗布液3の調製
撹拌容器にカチオンポリマーとしてメチルジアリルアミン塩酸塩重合体(3級アミン塩を含む。)(PAS−M−1、重量平均分子量20000、50質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)4.0g、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体(4級アンモニウム基を含む。)(PAS−H−5L、重量平均分子量30000、28質量%水溶液、ニットーボーメディカル株式会社製)5.0g、ゆすぎ水31g、及びホウ酸(3質量%水溶液)31.9gを混合した。ここに、10質量%の酸性コロイダルシリカの水溶液(ST−OXS、濃度10%、平均1次粒径:4〜6nm、日産化学工業株式会社製、表中SiO2と表記)を489.9g加えた。これを撹拌しながら40℃まで加温した。ここに、親水性ポリマーとしてのポリビニルピロリドンの8質量%水溶液(ポリビニルピロリドンK−85W(日本触媒製)を純水で希釈)386.3g、エマルジョン樹脂(スーパーフレックス650、第一工業製薬株式会社)30.5g、及び5質量%の界面活性剤の溶液(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社)6.3g、及び純水15gの混合液を加え、40℃で撹拌、混合し、低屈折率層形成用塗布液3を得た。
低屈折率層形成用塗布液3を用いて作製した単層の屈折率は、1.50であった。
(2)高屈折率層形成用塗布液3の調製
20質量%のシリカ変性酸化チタンの分散液(下記方法により酸化チタン粒子を調製、表中TiO2と表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、親水性ポリマーとしてのポリビニルピロリドン14.3g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液3を得た。
20質量%のシリカ変性酸化チタンの分散液(下記方法により酸化チタン粒子を調製、表中TiO2と表記)384.8gに対してクエン酸水溶液(1.9質量%)を175.4g加えた。これに界面活性剤(ソフタゾリンLMEB−R、川研ファインケミカル株式会社製)の5質量%水溶液を1.94g添加し、これを40℃まで加温した。次いで、親水性ポリマーとしてのポリビニルピロリドン14.3g及び純水66.7gを加えた。この後、40℃で180分間撹拌し、高屈折率層形成用塗布液3を得た。
(シリカ変性酸化チタン粒子の分散液の調製)
シリカ変性酸化チタン粒子(ルチル型)の分散液を、以下のように調製した。
シリカ変性酸化チタン粒子(ルチル型)の分散液を、以下のように調製した。
硫酸チタン水溶液を公知の方法により熱加水分解して、酸化チタン水和物を得た。得られた酸化チタン水和物を水に懸濁させて、酸化チタン水和物の水性懸濁液(TiO2濃度:100g/L)10Lを得た。これに、水酸化ナトリウム水溶液(濃度10mol/L)30Lを撹拌下で添加し、90℃に昇温して、5時間熟成した。得られた溶液を塩酸で中和し、濾過、水洗することで、塩基処理チタン化合物を得た。
次に、塩基処理チタン化合物をTiO2濃度20g/Lになるよう純水に懸濁させて撹拌した。撹拌下、TiO2量に対し0.4モル%の量のクエン酸を添加した。95℃まで昇温し、濃塩酸を塩酸濃度が30g/Lとなるように加え、液温を維持して3時間撹拌した。ここで、得られた混合液のpH及びゼータ電位を測定したところ、25℃におけるpHは1.4、ゼータ電位は+40mVであった。また、ゼータサイザーナノ(マルバーン社製)により粒径測定を行ったところ、体積平均粒子径は35nm、単分散度は16%であった。また、酸化チタンゾル液を105℃で3時間乾燥させて粒子粉体を得て、日本電子データム株式会社製、JDX−3530型を用いてX線回折の測定を行い、ルチル型粒子であることを確認した。
上記ルチル型酸化チタン粒子を含む20.0質量%の酸化チタンゾル水系分散液1kgに純水1kgを添加して、10.0質量%の酸化チタンゾル水系分散液を調製した。
上記10.0質量%の酸化チタンゾル水系分散液の0.5kgに、純水2kgを加えた後、90℃に加熱した。その後、SiO2濃度が2.0質量%のケイ酸水溶液0.1kgを徐々に添加した。得られた分散液をオートクレーブ中、175℃で18時間加熱処理を行い、限外濾過を用いて脱塩、さらに濃縮することで、SiO2で被覆されたルチル型構造を有する酸化チタンを含む、20質量%のシリカ変性酸化チタン粒子の分散液(ゾル水分散液)を得た。このとき、シリカの被覆量は酸化チタン粒子に対して4質量%であった。また、ゼータサイザーナノ(マルバーン社製)によりシリカ変性酸化チタン粒子(ルチル型)の粒径測定を行ったところ、体積平均粒子径は35nm、単分散度は16%であった。
高屈折率層形成用塗布液3を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
高屈折率層形成用塗布液3を用いて作製した単層の屈折率は、1.73であった。
(3)反射層ユニットの形成
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液3及び高屈折率層形成用塗布液3を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:121nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:105nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
32層同時塗布が可能なスライドホッパー方式の塗布装置を用い、上記調製した低屈折率層形成用塗布液3及び高屈折率層形成用塗布液3を45℃に保温しながら、45℃に加温した長尺の樹脂基材(長さ1000m、厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム:東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、21層同時重層塗布(低屈折率層及び高屈折率層を交互に合計21層積層)を行った。この際、最下層(樹脂基材側)及び最上層は低屈折率層(乾燥後の厚さ:108nm)とし、それ以外は低屈折率層(乾燥後の厚さ:121nm)及び高屈折率層(乾燥後の厚さ:105nm)がそれぞれ交互に積層されるようにして、合計21層から構成される反射層ユニットを形成した。
〈光学特性制御フィルム4の作製〉
光学特性制御フィルム1の作製において、低屈折率層の層厚を109nm及び高屈折率層の層厚を94nmに変更し、基材としてTACを用いた以外は同様にして、光学特性制御フィルム4を得た。
光学特性制御フィルム1の作製において、低屈折率層の層厚を109nm及び高屈折率層の層厚を94nmに変更し、基材としてTACを用いた以外は同様にして、光学特性制御フィルム4を得た。
〈光学特性制御フィルム5の作製〉
光学特性制御フィルム2の作製において、基材としてTACを用い、親水性ポリマーとしてポリビニルピロリドンを用い、低屈折率層の層厚を125nm及び高屈折率層の層厚を109nmに変更した以外は同様にして、光学特性制御フィルム5を得た。
光学特性制御フィルム2の作製において、基材としてTACを用い、親水性ポリマーとしてポリビニルピロリドンを用い、低屈折率層の層厚を125nm及び高屈折率層の層厚を109nmに変更した以外は同様にして、光学特性制御フィルム5を得た。
〈光学特性制御フィルム6の作製〉
光学特性制御フィルム1の作製において、親水性ポリマーとしてポリアクリル酸ナトリウムを用い、低屈折率層の層厚を140nm及び高屈折率層の層厚を121nmに変更した以外は同様にして、光学特性制御フィルム6を得た。
光学特性制御フィルム1の作製において、親水性ポリマーとしてポリアクリル酸ナトリウムを用い、低屈折率層の層厚を140nm及び高屈折率層の層厚を121nmに変更した以外は同様にして、光学特性制御フィルム6を得た。
〈光学特性制御フィルム7の作製〉
特開2006−168335号公報段落番号〔0011〕及び〔0013〕の記載内容に沿って、基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、低屈折率層としてナイロン(屈折率1.53)と高屈折率層としてポリエステル(屈折率1.57)の2種類の屈折率の異なるフィルムを交互に合計60層積層して、光学特性制御フィルム7を得た。
特開2006−168335号公報段落番号〔0011〕及び〔0013〕の記載内容に沿って、基材としてポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡株式会社製、コスモシャインA4300)上に、低屈折率層としてナイロン(屈折率1.53)と高屈折率層としてポリエステル(屈折率1.57)の2種類の屈折率の異なるフィルムを交互に合計60層積層して、光学特性制御フィルム7を得た。
《評価》
作製した光学特性制御フィルム1〜7について、下記各評価を行った。
作製した光学特性制御フィルム1〜7について、下記各評価を行った。
評価結果を表Iに示す。
〈可視光線透過率〉
作製した光学特性制御フィルム1〜7について、JIS S 3107:2013に規定される可視光線透過率試験によって、フィルム試験片に対して法線(90°)方向から測定した可視光線透過率(Tvis(a))と、当該法線方向から60°傾けた方向から測定した可視光線透過率(Tvis(b))を求めた。
作製した光学特性制御フィルム1〜7について、JIS S 3107:2013に規定される可視光線透過率試験によって、フィルム試験片に対して法線(90°)方向から測定した可視光線透過率(Tvis(a))と、当該法線方向から60°傾けた方向から測定した可視光線透過率(Tvis(b))を求めた。
可視光線透過率試験は、JIS S 3107:2013に基づいて行った。
分光透過率の測定は、日本分光製紫外可視近赤外分光光度計V−670を用いた。
〈凝結評価〉
作製した光学特性制御フィルムを5℃の恒温槽中に30分間放置した後、温度20℃、湿度65%RHの室内に取り出し、フィルム面の凝結を目視で評価した。
作製した光学特性制御フィルムを5℃の恒温槽中に30分間放置した後、温度20℃、湿度65%RHの室内に取り出し、フィルム面の凝結を目視で評価した。
◎:フィルム面の凝結は見られない
○:フィルム面の凝結はわずかに見られる
×:フィルム面の凝結が明らかに見られる
〈覗き見防止評価〉
本発明のフィルムのアプリケーションの一つとして覗き見防止フィルムがあげられる。
○:フィルム面の凝結はわずかに見られる
×:フィルム面の凝結が明らかに見られる
〈覗き見防止評価〉
本発明のフィルムのアプリケーションの一つとして覗き見防止フィルムがあげられる。
作製した光学特性制御フィルムの反射層ユニットと対向する面の基材にエポキシ系粘着剤を含有する粘着層を形成した後、スマートフォンの画面に貼り付け、正面(フィルム面の法線方向)から見た時と、斜め方向(フィルム面の法線方向から60°傾けた方向)から見た時の文字の視認性を評価した。
◎:60°の角度から見た時は全く文字が読めず、覗き見防止効果が非常に高い
○:60°の角度から見た時は文字が読みにくく、覗き見防止効果を発現している
×:60°の角度から見た時にも文字を読むことができ、覗き見防止効果がない
○:60°の角度から見た時は文字が読みにくく、覗き見防止効果を発現している
×:60°の角度から見た時にも文字を読むことができ、覗き見防止効果がない
表Iの結果から、本発明の光学特性制御フィルムは、正面からの視認性(Tvis(a))と覗き見防止性に優れ、かつ、寒冷地を想定した水分の凝結が防止されており、タッチパネルの誤作動の発生が抑制されるものと考えられる。
本発明の光学特性制御フィルムは、正面からの視認性と覗き見防止性に優れ、かつ、寒冷地を想定した水分の凝結が防止されていることから、誤作動の発生が抑制されるタッチパネル用途の光学フィルムとして利用される。
1 光学特性制御フィルム
2 透明樹脂基材
3 反射層ユニット
3a 低屈折率層
3b 高屈折率層
4 ハードコート層
2 透明樹脂基材
3 反射層ユニット
3a 低屈折率層
3b 高屈折率層
4 ハードコート層
Claims (6)
- 樹脂基材上に、親水性ポリマーと微粒子を含有する複数の高屈折率層と低屈折率層とで構成された反射層ユニットを有する光学特性制御フィルムであって、
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))が83%以上であり、かつ、
前記光学特性制御フィルム面の法線方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(a))と、前記光学特性制御フィルムの法線方向に対し60°傾けた方向から見たときの可視光線透過率(Tvis(b))の比率が、下記関係式(1)を満たすことを特徴とする光学特性制御フィルム。
関係式(1) 1.4≦Tvis(a)/Tvis(b) - 前記親水性ポリマーがポリビニルアルコールであり、かつ、前記微粒子が金属酸化物微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の光学特性制御フィルム。
- 前記反射層ユニットの高屈折率層の層厚が95〜120nmの範囲内であり、かつ、低屈折率層の層厚が110〜135nmの範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学特性制御フィルム。
- 前記高屈折率層と低屈折率層の合計層数が、20層以上である反射層ユニットを有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の光学特性制御フィルム。
- 光波長589.3nmにおける前記高屈折率層の屈折率が1.63〜1.83の範囲内であり、かつ、前記低屈折率層の屈折率が1.40〜1.60の範囲内であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の光学特性制御フィルム。
- 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載光学特性制御フィルムを具備したことを特徴とする表示装置。
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---|---|---|---|
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---|---|
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Citations (6)
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-
2019
- 2019-06-06 JP JP2020525498A patent/JPWO2019240003A1/ja active Pending
- 2019-06-06 WO PCT/JP2019/022496 patent/WO2019240003A1/ja active Application Filing
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