JP2009203285A

JP2009203285A - 被膜形成用コーティング材組成物及び反射防止基材

Info

Publication number: JP2009203285A
Application number: JP2008044844A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Fukuzaki; 僚三福崎; Hikari Tsujimoto; 光辻本; Hiroshi Yokogawa; 弘横川
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】コストを削減して、高い反射防止性能を実現することができる被膜形成用コーティング材組成物およびこの被膜形成用コーティング材組成物で被覆された反射防止基材を提供する。
【解決手段】被膜形成用コーティング材組成物に関する。中空のシリカ粒子、中実の金属酸化物粒子、マトリクス形成樹脂を含有する。中実の金属酸化物粒子の含有量が中空のシリカ粒子の含有量よりも多いこと、および、中実の金属酸化物粒子の平均粒径が中空のシリカ粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、反射防止基材等の製造に用いられる被膜形成用コーティング材組成物及び反射防止基材に関するものである。

従来、反射防止基材等の被膜は、中空粒子を含有するコーティング材組成物を基材の表面に塗布し、これを乾燥させることによって形成されている（例えば、特許文献１参照。）。そして被膜中の中空粒子の中空部分によって被膜内部が疎な状態となり、被膜の低屈折率化を図ることができるのである。
特開２００１−２３３６１１号公報

しかし、中空粒子は、その製造プロセスが多段階にわたり高価格なものであるため、これを用いてコーティング材組成物を調製する場合のコストも増加するものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、コストを削減して、高い反射防止性能を実現することができる被膜形成用コーティング材組成物及び反射防止基材を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る被膜形成用コーティング材組成物は、中空のシリカ粒子、中実の金属酸化物粒子、マトリクス形成樹脂を含有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１において、中実の金属酸化物粒子の含有量が中空のシリカ粒子の含有量よりも多いことを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、中実の金属酸化物粒子の平均粒径が中空のシリカ粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る反射防止基材は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被膜形成用コーティング材組成物で基材の表面に被膜が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る被膜形成用コーティング材組成物によれば、中空のシリカ粒子を大量に使用しなくても、高い反射防止性能を実現することができるものである。

請求項２に係る発明によれば、相対的に高価格な中空のシリカ粒子の含有量を特に減らすことができるものである。

請求項３に係る発明によれば、形成される被膜中の空隙が増加することによって、低屈折率化を図ることができるものである。

本発明の請求項４に係る反射防止基材によれば、中空のシリカ粒子を大量に使用しなくても、高い反射防止性能を実現することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

本発明において被膜形成用コーティング材組成物は、中空のシリカ粒子、中実の金属酸化物粒子、マトリクス形成樹脂を含有するものである。

中実の金属酸化物粒子としては、例えば、中実のシリカ粒子（屈折率１．４６）のほか、ＺｎＯ（屈折率１．９０）、ＣｅＯ_２（屈折率１．９５）、Ｓｂ_２Ｏ_２（屈折率１．７１）、ＳｎＯ_２（屈折率１．９９７）、酸化インジウム錫（略称；ＩＴＯ、屈折率１．９５）、Ｉｎ_２Ｏ_３（屈折率２．００）、Ａｌ_２Ｏ_３（屈折率１．６３）、アンチモンドープ酸化錫（略称；ＡＴＯ、屈折率２．０）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（略称；ＡＺＯ、屈折率２．０）等を用いることができる。なお、中実の金属酸化物粒子の屈折率の高低は特に限定されるものではない。

そして、被膜形成用コーティング材組成物の乾燥後の固形分を１００重量部とすると、このうち中空のシリカ粒子は１０〜４５重量部、中実の金属酸化物粒子は２０〜５０重量部に設定することができる。この場合、特に中実の金属酸化物粒子の含有量は中空のシリカ粒子の含有量よりも多いことが好ましい。このように、従来用いられていた中空のシリカ粒子の一部を中実の金属酸化物粒子に置き換えて、相対的に高価格な中空のシリカ粒子の含有量を減らすことによって、コストをさらに削減することができるものである。

また中実の金属酸化物粒子の平均粒径が中空のシリカ粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。具体的には中実の金属酸化物粒子の平均粒径は１〜５０ｎｍであることが好ましく、１０〜５０ｎｍであることがより好ましい。一方、中空のシリカ粒子の平均粒径は２０〜１００ｎｍであることがより好ましい。このように中実の金属酸化物粒子の方が小さいと、中空のシリカ粒子間に入り込みやすくなり、形成される被膜中の空隙が増加することによって、低屈折率化を図ることができるものである。なお、平均粒径は、（株）島津製作所製「粉体比表面積測定装置ＳＳ−１００型」等を用いて粉末１ｇ当たりの表面積を測定し、この測定値を下記計算式に代入することによって求めることができる。

平均粒径＝６／（比重×比表面積）×１００００〔μｍ〕
中空のシリカ粒子は、外殻（シェル）の内部に空洞又は多孔質構造が形成されたものであり、このようなものであれば特に限定されるものではないが、具体的には次のようなものを用いることができる。例えば、シリカ系無機酸化物からなる外殻の内部に空洞又は多孔質構造を有するものを中空のシリカ粒子として用いることができる。ここで、シリカ系無機酸化物とは、（Ａ）シリカ単一層、（Ｂ）シリカとシリカ以外の無機酸化物とからなる複合酸化物の単一層、及び（Ｃ）上記（Ａ）層と（Ｂ）層との二重層を包含するものをいう。なお、外殻は細孔を有する多孔質なものであってもよいし、細孔が閉塞されて空洞を密封したものであってもよい。

従来の被膜は、中空のシリカ粒子の中空部分によって被膜内部が疎な状態となり、被膜の低屈折率化を図ることができるのであるが、本発明の被膜は、中空のシリカ粒子の中空部分に加えて、中空のシリカ粒子間に中実の金属酸化物粒子が入り込んで形成された空隙部分によって被膜内部が疎な状態となり、被膜の低屈折率化を図ることができるのであり、高い反射防止性能を実現することができるものである。

またマトリクス形成樹脂としては、例えば、メチルシリケートやフッ素基含有樹脂等を用いることができる。このうちフッ素基含有樹脂としては、長鎖フルオロアルキル基を含有するフッ素基含有ポリマー等を用いることができる。さらにこのフッ素基含有ポリマーを形成するためのモノマーとしては、例えば、テトラフロロエチレン、ヘキサフロロプロピレン、３，３，３−トリフロロプロピレン等のフロロオレフィン類；アルキルパーフロロビニルエーテル類又はアルコキシアルキルパーフロロビニルエーテル類；パーフロロ（メチルビニルエーテル）、２０パーフロロ（エチルビニルエーテル）、パーフロロ（プロピルビニルエーテル）、パーフロロ（ブチルビニルエーテル）、パーフロロ（イソブチルビニルエーテル）等のパーフロロ（アルキルビニルエーテル）類；パーフロロ（プロポキシプロピルビニルエーテル）等のパーフロロ（アルコキシアルキルビニルエーテル）類等を用いることができる。これらのモノマーは１種又は２種以上を用いることができ、さらに他のモノマーと共重合することもできる。

そして、被膜形成用コーティング材組成物を調製するにあたっては、まずイソプロピルアルコール等の有機溶媒に中空のシリカ粒子、中実の金属酸化物粒子、マトリクス形成樹脂を加え、さらに硝酸水溶液等の酸触媒を加えて、これを混合することによって混合液を得る。その後、この混合液を静置するとシリコーンレジンが得られ、このシリコーンレジンをイソプロピルアルコール等の有機溶媒で希釈することによって、被膜形成用コーティング材組成物を調製することができる。このように、被膜形成用コーティング材組成物の調製の際には、中空のシリカ粒子のみを用いるのではなく、この一部を低価格な中実の金属酸化物粒子に置き換えて、両者を併用するようにしているので、従来よりもコストを削減することができるものである。

次に上記のようにして調製された被膜形成用コーティング材組成物を用いて反射防止基材を製造することができる。具体的には、基板ガラス等の基材の表面をコロナ処理した後、ワイヤバーコーター等によってこの表面に被膜形成用コーティング材組成物を塗布しこれを加熱乾燥して、被膜形成用コーティング材組成物で基材の表面に被膜を形成することによって、反射防止基材を製造することができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
マトリクス形成樹脂であるメチルシリケート「ＭＳ５１」（三菱化学（株）製）を５．６重量部、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を４１０．５重量部、平均粒径６０ｎｍの中空シリカ粒子を含有する中空シリカＩＰＡ分散ゾル（固形分２０重量％：触媒化成工業（株）製）を５５．５重量部、平均粒径１０〜２０ｎｍの中実シリカ粒子を含有するシリカゾル（固形分３０重量％：日産化学工業（株）製）を４７．４重量部配合し、さらにこれに酸触媒として０．１Ｎ硝酸水溶液を５０．０重量部加えて、これをよく混合することによって混合液を得た。その後、この混合液を２５℃の恒温雰囲気下で２４時間静置すると、重量平均分子量１４００で固形分５．０重量％のシリコーンレジンが得られた。そして、全固形分が３重量％になるようにこのシリコーンレジンをＩＰＡで希釈することによって、被膜形成用コーティング材組成物を調製した。

基板ガラス（屈折率１．５２）の表面を０．７ｋＷの強度でコロナ処理した後、ワイヤバーコーターＮｏ．４によってこの表面に被膜形成用コーティング材組成物を塗布し、これを１００℃で５分間加熱乾燥して被膜を形成することによって反射防止基材を製造した。

（実施例２）
マトリクス形成樹脂であるメチルシリケート「ＭＳ５１」（三菱化学（株）製）を１１．２重量部、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を４１４．４重量部、平均粒径６０ｎｍの中空シリカ粒子を含有する中空シリカＩＰＡ分散ゾル（固形分２０重量％：触媒化成工業（株）製）を５５．５重量部、平均粒径１０〜２０ｎｍの中実シリカ粒子を含有するシリカゾル（固形分３０重量％：日産化学工業（株）製）を３７．９重量部配合し、さらにこれに酸触媒として０．１Ｎ硝酸水溶液を５０．０重量部加えて、これをよく混合することによって混合液を得た。その後、この混合液を２５℃の恒温雰囲気下で２４時間静置すると、重量平均分子量１４００で固形分５．０重量％のシリコーンレジンが得られた。そして、全固形分が３重量％になるようにこのシリコーンレジンをＩＰＡで希釈することによって、被膜形成用コーティング材組成物を調製した。

（比較例１）
マトリクス形成樹脂であるメチルシリケート「ＭＳ５１」（三菱化学（株）製）を３３．５重量部、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を４３０部、平均粒径６０ｎｍの中空シリカ粒子を含有する中空シリカＩＰＡ分散ゾル（固形分２０重量％：触媒化成工業（株）製）を５５．５重量部配合し、さらにこれに酸触媒として０．１Ｎ硝酸水溶液を５０．０重量部加えて、これをよく混合することによって混合液を得た。その後、この混合液を２５℃の恒温雰囲気下で２４時間静置すると、重量平均分子量１８００で固形分５．０重量％のシリコーンレジンが得られた。そして、全固形分が３重量％になるようにこのシリコーンレジンをＩＰＡで希釈することによって、被膜形成用コーティング材組成物を調製した。

下記［表１］に乾燥後の被膜の固形分比率を示す。

そして各反射防止基材の被膜について下記のような光学特性を検査した。

（光学特性）
・濁度（ヘイズ）
ヘイズメータ（日本電色工業（株）製「ＮＤＨ２０００」）を使用し、ヘイズ値を測定した。

・全光線透過率
ヘイズメータ（日本電色工業（株）製「ＮＤＨ２０００」）を使用し、全光線透過率を測定した。

・５°正反射−最小反射率
分光光度計（（株）日立製作所製「Ｕ−４１００」）を使用し、５°正反射率を測定し、最小の反射率を求めた。

・５°正反射−視感反射率
分光光度計（（株）日立製作所製「Ｕ−４１００」）を使用し、５°正反射率を測定し、そのスペクトルに視感度をかけて算出した。

上記光学特性の検査結果を下記［表２］に示す。

・反射スペクトル
分光光度計（（株）日立製作所製「Ｕ−４１００」）を使用し、５°正反射率を測定し、測定波長４００ｎｍ−８００ｎｍについての反射率をグラフ化した。これを図１に示す。

上記［表２］にみられるように、ヘイズ及び全光線透過率については、実施例１、２及び比較例１はいずれも光学的に問題のないレベルであることが確認される。しかし、最小反射率及び視感反射率については、実施例１、２の方がブランクの比較例１よりも良好であることが確認される。このように、本発明によれば、被膜の反射率特性を向上させることができるものである。

反射防止基材の被膜の５°正反射率を測定波長４００ｎｍ−８００ｎｍについてグラフ化したものである。

Claims

中空のシリカ粒子、中実の金属酸化物粒子、マトリクス形成樹脂を含有することを特徴とする被膜形成用コーティング材組成物。
中実の金属酸化物粒子の含有量が中空のシリカ粒子の含有量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の被膜形成用コーティング材組成物。
中実の金属酸化物粒子の平均粒径が中空のシリカ粒子の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の被膜形成用コーティング材組成物。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の被膜形成用コーティング材組成物で基材の表面に被膜が形成されていることを特徴とする反射防止基材。