JP6711683B2 - 光学部材の製造方法、及び、光学部材 - Google Patents
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Description
実施形態1の光学部材の製造方法について、図1を参照して以下に説明する。図1は、実施形態1の光学部材の製造プロセスを説明するための断面模式図である。
まず、第一の樹脂3を基材2上に塗布する。
次に、第二の樹脂4を、塗布された第一の樹脂3上に塗布する。その結果、第二の樹脂4は、第一の樹脂3の基材2とは反対側に形成される。
次に、第一の樹脂3、及び、第二の樹脂4を間に挟んだ状態で、ニップロール10を用いて、基材2を金型5に押し当てる。その結果、凹凸構造を基材2とは反対側の表面に有する樹脂層7が形成される。樹脂層7は、第一の樹脂3、及び、第二の樹脂4が一体化し、両樹脂の界面が存在しないものである。金型5の表面には、フッ素系離型剤6が予め塗布されている。
次に、樹脂層7を硬化(重合)させ、重合体層8を形成する。その結果、光学部材1が完成する。重合体層8の基材2とは反対側の表面に形成された凹凸構造は、複数の凸部(突起)9が可視光の波長以下のピッチ(隣接する凸部9の頂点間の距離)Pで設けられる構造、すなわち、モスアイ構造(蛾の目状の構造)に相当する。よって、光学部材1は、モスアイ構造による優れた反射防止性(低反射性)を示すことができる。
実施形態2の光学部材の製造方法について、図3を参照して以下に説明する。図3は、実施形態2の光学部材の製造プロセスを説明するための断面模式図である。実施形態2の光学部材の製造方法は、第二の樹脂を金型上に塗布すること以外、実施形態1の光学部材の製造方法と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。なお、実施形態2の光学部材は、実施形態1の光学部材と同様であるため、説明を省略する。
まず、第一の樹脂3を基材2上に塗布する。
次に、第二の樹脂4を、金型5上(凹凸面上)に塗布する。金型5の表面には、フッ素系離型剤6が予め塗布されている。
次に、第一の樹脂3、及び、第二の樹脂4を間に挟んだ状態で、ニップロール10を用いて、基材2を金型5に押し当てる。その結果、凹凸構造を基材2とは反対側の表面に有する樹脂層7が形成される。
次に、樹脂層7を硬化(重合)させ、重合体層8を形成する。その結果、光学部材1が完成する。
実施例及び比較例において、光学部材を製造するために用いた材料は以下の通りである。
富士フイルム社製の「フジタック(登録商標)TD−60」を用い、その厚みは60μmであった。
表1及び表2に示すような組成の第一の樹脂A1〜A12を用いた。表1及び表2中の各第一の樹脂の組成に記載した数値の単位は重量部である。表1及び表2中の各材料名の表記は、以下の通りである。
・「DM」:KJケミカルズ社製の「DMAA」
・「UA」:共栄社化学社製の「UA−306H」
・「U1」:下記の方法で作製されたものを用いた。まず、撹拌機付きの丸型フラスコ(容量:300ml)に、ヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成工業社製)16.9gと、ジエチレングリコール(東京化成工業社製)1.0gとを入れ、定法に従って、温度70℃で5時間反応させた。その後、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート(東亞合成社製の「アロニックスM−400」)212gを加え、温度70℃で4時間反応させた。得られた反応物に対して、赤外分光吸収、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、及び、核磁気共鳴の分析を行い、所望のウレタンプレポリマーが得られたことを確認した。
・「U2」:下記の方法で作製されたものを用いた。まず、撹拌機付きの丸型フラスコ(容量:300ml)に、ヘキサメチレンジイソシアネート(東京化成工業社製)16.9gと、エチレングリコール(東京化成工業社製)3.5gとを入れ、定法に従って、温度70℃で5時間反応させた。その後、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート(東亞合成社製の「アロニックスM−400」)212gを加え、温度70℃で4時間反応させた。得られた反応物に対して、赤外分光吸収、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、及び、核磁気共鳴の分析を行い、所望のウレタンプレポリマーが得られたことを確認した。
・「UF」:共栄社化学社製の「UF−8001G」
・「IB」:共栄社化学社製の「ライトアクリレートIBXA」
・「EG」:共栄社化学社製の「ライトアクリレート14−EGA」
・「PT」:新中村化学工業社製の「NKエステルA−PTMG−65」
・「ND」:共栄社化学社製の「ライトアクリレート1,9ND−A」
・「M」:東亞合成社製の「アロニックスM−400」
・「IR184」:BASF社製の「IRGACURE 184」
・「IRTPO」:BASF社製の「IRGACURE TPO」
下記材料を混合して得られた第二の樹脂B1を用いた。各材料に付した数値は、第二の樹脂B1中の各材料の含有率を示す。第二の樹脂B1の粘度は、第一の樹脂A1〜A12と同様に測定すると、25℃において、12mPa・sであった。第二の樹脂B1の溶解度パラメータは、第一の樹脂A1〜A12と同様に測定すると、9.7(cal/cm3)1/2であった。
<反応性基を有するモノマー>
・KJケミカルズ社製の「ACMO」:40重量%
<フッ素系界面活性剤>
・AGCセイミケミカル社製の「サーフロン」:50重量%
フッ素系界面活性剤は、パーフルオロアルキル(カルボン酸塩)鎖を含有するものであった。
<フッ素含有モノマー>
・ダイキン工業社製の「オプツールDAC−HP」:10重量%
フッ素含有モノマーは、パーフルオロポリエーテル鎖を含有するものであった。
下記の方法で作製したものを用いた。まず、金型5の材料となるアルミニウムを、スパッタリング法によってガラス基板上に成膜した。次に、成膜されたアルミニウムの層に対して、陽極酸化及びエッチングを交互に繰り返すことによって、多数の微小な穴(隣り合う穴(凹部)の底点間の距離が可視光の波長以下)が設けられた陽極酸化層を形成した。具体的には、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、及び、陽極酸化を順に行う(陽極酸化:5回、エッチング:4回)ことによって、アルミニウムの層の内部に向かって細くなる形状(テーパー形状)を有する微小な穴(凹部)を多数形成し、その結果、凹凸構造を有する金型5が得られた。この際、1回の陽極酸化を行う時間を316秒とし、1回のエッチングを行う時間を825秒とした。金型5を走査型電子顕微鏡で観察したところ、隣接する凹部間のピッチ(底点間の距離)は200nm、凹部の深さは350nmであった。
ダイキン工業社製の「オプツールDSX」を用いた。
実施例1の光学部材を、実施形態1の光学部材の製造方法によって作製した。
まず、第一の樹脂3を基材2上に、第一理化社製のバーコーター「No.05」で塗布した。
次に、第二の樹脂4を、塗布された第一の樹脂3上に、Sono−Tek社製の超音波スプレー(ノズルの製品名:Vortex)で塗布した。その結果、第二の樹脂4は、第一の樹脂3の基材2とは反対側に形成された。
次に、第一の樹脂3、及び、第二の樹脂4を間に挟んだ状態で、ニップロール10を用いて、基材2を金型5に押し当てた。その結果、凹凸構造を基材2とは反対側の表面に有する樹脂層7が形成された。金型5の表面には、フッ素系離型剤6(厚み:2〜3nm)が予め塗布されていた。
次に、樹脂層7に、HERAEUS社製のUVランプ「LIGHT HANMAR6J6P3」を用いて、基材2側から紫外線(照射量:1J/cm2)を照射して硬化(重合)させ、重合体層8を形成した。重合体層8の厚みTは、7μmであった。その後、剥離ロール11を用いて重合体層8を金型5から剥離した。その結果、光学部材1が完成した。
凸部9の形状:釣鐘状
隣接する凸部9間のピッチP:200nm
凸部9の高さ:200〜225nm
凸部9のアスペクト比:1.0〜1.125
表3及び表4に示すような材料に変更したこと以外、実施例1と同様にして、各例の光学部材を作製した。
実施例1〜5、及び、比較例1〜7の光学部材について、基材と重合体層との間の密着性(以下、単に、密着性とも言う。)と、防汚性と、耐擦性と、透明性と、色味のムラとを評価した。結果を表3及び表4に示す。
密着性は、「JIS K 5600−5−6」に準拠した試験によって評価された。カット数は100個であり、その間隔は1mmであった。剥離用のテープとしては、ニチバン社製の「セロテープ(登録商標)」を用いた。試験結果については、「X/100」で示した(X:基材上の重合体層が剥がれなかった升目の個数)。試験結果の分類が0又は1である場合を、許容可能なレベル(密着性が優れている)と判断した。
防汚性としては、指紋拭き取り性を評価した。具体的には、まず、各例の光学部材の表面(重合体層の基材とは反対側の表面)に指紋を付着させて、温度25℃、湿度40〜60%の環境下で3日間放置した。その後、KBセーレン社製の不織布「ザヴィーナ(登録商標)」を用いて、各例の光学部材の表面を一方向に50回拭き、指紋が拭き取れるかどうかを、照度100lx(蛍光灯)の環境下で目視観察した。判定基準は、下記の通りとした。
◎:指紋が完全に拭き取れ、拭き残りが見えなかった。
○:指紋が拭き取れるが、浅い角度から観察すると拭き残りが見えた。
△:大部分の指紋が拭き取れなかった。
×:指紋が全く拭き取れなかった。
ここで、評価結果が◎又は○である場合を、許容可能なレベル(防汚性が優れている)と判断した。
耐擦性としては、スチールウール耐性と、滑り性とを評価した。
レベル1:荷重Gが10g未満であった(スチールウール耐性が最も悪い)。
レベル2:荷重Gが10g以上、30g未満であった。
レベル3:荷重Gが30g以上、50g未満であった。
レベル4:荷重Gが50g以上、80g未満であった。
レベル5:荷重Gが80g以上、100g未満であった。
レベル6:荷重Gが100g以上、120g未満であった。
レベル7:荷重Gが120g以上、150g未満であった。
レベル8:荷重Gが150g以上、180g未満であった。
レベル9:荷重Gが180g以上、200g未満であった。
レベル10:荷重Gが200g以上であった(スチールウール耐性が最も良い)。
ここで、評価結果がレベル6〜10である場合を、許容可能なレベル(スチールウール耐性が優れている)と判断した。
透明性としては、各例の光学部材の白濁の有無を評価した。具体的には、各例の光学部材に対して、照度100lx(蛍光灯)の環境下で透過像を目視観察し、白濁があるかどうかを確認した。判定基準は、下記の通りとした。
○:白濁しているのが見えなかった。
×:白濁しているのが見えた。
色味のムラは、下記の方法によって評価された。まず、黒色のアクリル板を、各例の光学部材の背面(基材の重合体層とは反対側の表面)に粘着剤(パナック社製の「PDS1」)を介して貼り付けた。そして、照度100lx(蛍光灯)の環境下で、各例の光学部材の表面(重合体層の基材とは反対側の表面)を浅い角度から目視観察し、色味のムラがあるかどうかを確認した。判定基準は、下記の通りとした。
○:色味のムラが見えなかった。
×:色味のムラが見えた。
実施例3〜5の光学部材について、防汚性を評価する目的から、表面に対するヘキサデカンの接触角を測定した。具体的には、各例の光学部材の表面(重合体層の基材とは反対側の表面)に対して、ヘキサデカンを滴下し、滴下直後、1分後、2分後、3分後、及び、4分後の接触角を測定した。測定結果を表5に示す。表5中の接触角は、協和界面科学社製のポータブル接触角計「PCA−1」を用いて、θ/2法(θ/2=arctan(h/r)、θ:接触角、r:液滴の半径、h:液滴の高さ)で測定された、3箇所の接触角の平均値を示す。ここで、1箇所目の測定点としては、各例の光学部材の中央部分を選択し、2箇所目及び3箇所目の測定点としては、1箇所目の測定点から20mm以上離れ、かつ、1箇所目の測定点に対して互いに点対称な位置にある2点を選択した。
本発明の一態様は、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層を備える光学部材の製造方法であって、第一の樹脂を基材上に塗布するプロセス(1)と、第二の樹脂を上記第一の樹脂及び金型のうちの少なくとも一方上に塗布するプロセス(2)と、上記第一の樹脂及び上記第二の樹脂を間に挟んだ状態で、上記基材を上記金型に押し当て、上記凹凸構造を表面に有する樹脂層を形成するプロセス(3)と、上記樹脂層を硬化させ、上記重合体層を形成するプロセス(4)とを含み、上記金型の表面は、フッ素系離型剤で離型処理が施されており、上記第一の樹脂は、樹脂成分を含み、上記樹脂成分は、上記樹脂成分の全量を100重量%とするとき、(メタ)アクリルアミド類を10重量%以上、30重量%以下、6官能以上のウレタンプレポリマーを20重量%以上、45重量%以下含有し、上記第二の樹脂は、上記第二の樹脂の全量を100重量%とするとき、反応性基を有するモノマーを10重量%以上、50重量%以下、フッ素系界面活性剤を10重量%以上、70重量%以下、フッ素含有モノマーを0重量%よりも多く、20重量%以下含有する光学部材の製造方法であってもよい。この態様によれば、上記基材と上記重合体層との間の密着性と、防汚性と、耐擦性とに優れた光学部材を製造することができる。
2:基材
3:第一の樹脂
4:第二の樹脂
5:金型
6:フッ素系離型剤
7:樹脂層
8:重合体層
9:凸部
10:ニップロール
11:剥離ロール
P:ピッチ
T:重合体層の厚み
T1:第一の樹脂の厚み
T2:第二の樹脂の厚み
Claims (9)
- 複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層を備える光学部材の製造方法であって、
第一の樹脂を基材上に塗布するプロセス(1)と、
第二の樹脂を前記第一の樹脂及び金型のうちの少なくとも一方上に塗布するプロセス(2)と、
前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂を間に挟んだ状態で、前記基材を前記金型に押し当て、前記凹凸構造を表面に有する樹脂層を形成するプロセス(3)と、
前記樹脂層を硬化させ、前記重合体層を形成するプロセス(4)とを含み、
前記金型の表面は、フッ素系離型剤で離型処理が施されており、
前記第一の樹脂は、樹脂成分を含み、
前記樹脂成分は、前記樹脂成分の全量を100重量%とするとき、(メタ)アクリルアミド類を10重量%以上、30重量%以下、6官能以上のウレタンプレポリマーを20重量%以上、45重量%以下含有し、
前記第二の樹脂は、前記第二の樹脂の全量を100重量%とするとき、反応性基を有するモノマーを10重量%以上、50重量%以下、フッ素系界面活性剤を10重量%以上、70重量%以下、フッ素含有モノマーを0重量%よりも多く、20重量%以下含有することを特徴とする光学部材の製造方法。 - 前記第一の樹脂の粘度は、25℃において、70mPa・s以上、10000mPa・s以下であることを特徴とする請求項1に記載の光学部材の製造方法。
- 前記第一の樹脂の溶解度パラメータは、10(cal/cm3)1/2以上、12(cal/cm3)1/2以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光学部材の製造方法。
- 前記第一の樹脂の溶解度パラメータと前記第二の樹脂の溶解度パラメータとの差は、0(cal/cm3)1/2以上、3(cal/cm3)1/2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記第一の樹脂は、更に、前記樹脂成分の全量を100重量部とするとき、重合開始剤を0.1重量部以上、10重量部以下含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記(メタ)アクリルアミド類は、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミドを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記6官能以上のウレタンプレポリマーは、ヘキサメチレンジイソシアネートを構成成分として含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記フッ素系界面活性剤及び前記フッ素含有モノマーは、−OCF2−鎖及び=NCO−鎖のうちの少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 基材と、前記基材の表面上に配置される、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層とを備える光学部材であって、
前記重合体層は、第一の樹脂上に第二の樹脂が積層され、前記第二の樹脂側から前記凹凸構造が型押しされた状態で、前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂を硬化させた硬化物であり、
前記第一の樹脂は、樹脂成分を含み、
前記樹脂成分は、前記樹脂成分の全量を100重量%とするとき、(メタ)アクリルアミド類を10重量%以上、30重量%以下、6官能以上のウレタンプレポリマーを20重量%以上、45重量%以下含有し、
前記第二の樹脂は、前記第二の樹脂の全量を100重量%とするとき、反応性基を有するモノマーを10重量%以上、50重量%以下、フッ素系界面活性剤を10重量%以上、70重量%以下、フッ素含有モノマーを0重量%よりも多く、20重量%以下含有することを特徴とする光学部材。
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