CN110291165A - 低折射率膜形成用液体组合物及使用该组合物的低折射率膜的形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的低折射率膜形成用液体组合物含有:(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂;(B)球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中的二氧化硅溶胶;及(C)有机溶剂,将所述环氧树脂干燥固化后的固体成分设为100质量%时,含有所述二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分100质量%~3000质量%。
Description
技术领域
本发明涉及一种低折射率膜形成用液体组合物以及使用该组合物的低折射率膜的形成方法,所述低折射率膜形成用液体组合物含有:具有萘骨架的环氧树脂、二氧化硅溶胶及有机溶剂。更详细而言,涉及一种用来形成低折射率膜的液体组合物以及使用该组合物的低折射率膜的形成方法,该低折射率膜即使在形成于透明基体表面的膜的厚度超过1μm的情况,形成的膜也没有龟裂,膜硬度高,折射率为1.4以下,可利用于防反射膜。
本申请基于2017年3月8日于日本申请的特愿2017-043546号主张优先权,将其内容援用于此。
背景技术
在过去,作为含有二氧化硅溶胶的低折射率膜形成用液体组合物,有文献公开了一种涂布液,由具有5nm~30nm的粒径的二氧化硅溶胶(a)及选自烷氧基硅烷的水解物、金属烷氧基化物的水解物及金属盐中的至少一种的成分(b)所构成,且在有机溶剂中,相对于(a)的SiO2100重量份,以换算为金属氧化物为10重量份~50重量份的比例含有(b)(参考例如专利文献1)。该涂布液中所含的二氧化硅溶胶,含有以SiO2计为5重量%~50重量%浓度的固体成分。
认为根据该涂布液,可得到机械强度优异、与基材的密合力高的低折射率防反射膜。
另一方面,作为含有具有萘骨架的环氧树脂的组合物,有文献公开了一种纤维强化复合材料用环氧树脂组合物,含有:以稠环式结构的形式含有具有选自萘骨架、二环戊二烯骨架中的至少一种的环氧树脂而得到的环氧树脂(以下称为特殊环氧树脂);及胶体分散型纳米二氧化硅微粒(参考例如专利文献2)。文献中记载了该环氧树脂组合物中所含有的胶体分散型纳米二氧化硅微粒为通过表面电荷等的作用,在环氧树脂等的液体中纳米二氧化硅微粒不会凝集而呈分散的二氧化硅微粒。并且还记载了胶体分散型纳米二氧化硅微粒的优选配合量,相对于环氧树脂成分100质量份为2质量份~40质量份,只要在2质量份以上,即可提高环氧树脂组合物的弹性率,另一方面若增加胶体分散型纳米二氧化硅微粒的配合量,则难以在环氧树脂中维持良好的分散状态。此外,还记载了通过将胶体分散型纳米二氧化硅微粒的配合量设为相对于环氧树脂成分100质量份为40质量份以下,可维持二氧化硅微粒对环氧树脂的分散性。该环氧树脂组合物,被认为作为纤维强化复合材料用的基体树脂表现出高弹性率与高耐热性及高韧性,且作为纤维强化复合材料表现出高抗拉强度及与碳纤维的高接着性。
专利文献1:日本特开平8-122501号公报(权利要求1、[0006]段)
专利文献2:日本特开2010-202727号公报(权利要求1、权利要求5、[0019]段、[0021]段、[0040]段)
在将专利文献1所示出的作为低折射率膜形成用液体组合物的涂布液涂布于透明基体表面,使其固化,形成厚度超过1μm的低折射率膜时,涂布液中所含有的选自烷氧基硅烷的水解物、金属烷氧基化物的水解物及金属盐中的至少一种的成分会在膜形成过程中收缩,因此会有膜因为其收缩应力而发生龟裂的不良状况。
另一方面,专利文献2所表示的环氧树脂组合物,具有作为纤维强化复合材料用的基体树脂的功能,为了使强化纤维浸渍在该环氧树脂组合物中,通过加热使其固化,而得到纤维强化复合材料而使用。专利文献2所表示的环氧树脂组合物,为了使环氧树脂作为基体树脂来发挥功能,以相对于环氧树脂成分100质量份为2质量份~40质量份的低比例分散有胶体分散型纳米二氧化硅微粒。专利文献2记载了若增加二氧化硅微粒的配合量,则在环氧树脂中无法维持良好分散状态。本发明的低折射率膜形成用液体组合物,虽然也含有具有萘骨架的环氧树脂且含有二氧化硅粒子,但是构成与环氧树脂相比含有较多二氧化硅溶胶的富含二氧化硅溶胶。因此,如专利文献2所表示的环氧树脂组合物一样调整环氧树脂与二氧化硅粒子的配合比例时,即使适合形成纤维强化复合材料,但存在无法实现用于形成如下低折射率膜的液体组合物的问题,即该低折射率膜没有龟裂,膜硬度高,折射率为1.4以下,可利用于防反射膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用来形成低折射率膜的液体组合物及使用该组合物的低折射率膜的形成方法,该低折射率膜即使形成于透明基体表面的膜的厚度超过1μm时,所形成的膜也没有龟裂,膜硬度高,折射率为1.4以下,可利用于防反射膜。
本发明的第1观点为一种低折射率膜形成用液体组合物,其含有:(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂;(B)球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中而成的二氧化硅溶胶;及(C)有机溶剂,在将前述环氧树脂干燥固化后的固体成分设为100质量%时,含有100质量%~3000质量%的前述二氧化硅溶胶中所含有的SiO2成分。
本发明的第2观点为一种低折射率膜的形成方法,将第1观点的低折射率膜形成用液体组合物涂布于透明基体表面来形成低折射率膜。
本发明的第3观点为一种带低折射率膜的透明基体的制造方法,将通过第2观点的方法形成的低折射率膜设置于基体表面。
本发明的第1观点的低折射率膜形成用液体组合物,构成与环氧树脂相比含有较多二氧化硅溶胶的富含二氧化硅溶胶,而且在该二氧化硅溶胶中,液体介质中分散有球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子。因此,在将该液体组合物涂布于透明基体并使其固化来形成低折射率膜时,在透明基体表面形成了含有微小空孔的凹凸,可形成折射率为1.4以下的低折射率膜。并且,分子结构中具有萘骨架的环氧树脂与二氧化硅溶胶的混合性良好。即,即使将该环氧树脂与二氧化硅溶胶混合,环氧树脂本身也会溶解,二氧化硅溶胶的分散稳定性不会被破坏,因此二氧化硅粒子不会凝集。因此,能够形成如下低折射率膜,即该低折射率膜在所形成的膜的厚度超过1μm时,所形成的膜也没有龟裂,膜硬度与透明性高,可利用于防反射膜。
在本发明的第2观点的形成低折射率膜的方法中,通过上述低折射率膜形成用液体组合物来形成低折射率膜。因此,所形成的低折射率膜的折射率低为1.4以下,即使在膜的厚度超过1μm的情况下,所形成膜也没有龟裂,膜硬度与透明性高。
在本发明的第3观点的带低折射率膜的透明基体的制造方法中,可得到密合了如下低折射率膜的透明基体,即该低折射率膜具有超过1μm的膜厚,没有龟裂,且膜硬度与透明性高,折射率低为1.4以下。
附图说明
图1为使用本实施方式的低折射率膜形成用液体组合物,在透明玻璃基板表面形成低折射率膜的带低折射率膜的玻璃的剖视图。
图2为使用本实施方式的低折射率膜形成用液体组合物,在透明树脂薄膜表面形成低折射率膜的带低折射率膜的树脂薄膜的剖视图。
具体实施方式
接下来说明用来实施本发明的方式。
〔(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂〕
在前述专利文献2中,作为纤维强化复合材料用的基体树脂示出了环氧树脂组合物,但本实施方式的环氧树脂与专利文献2的环氧树脂不同。本实施方式的(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂是本实施方式的液体组合物的成分(以下称为“粘合剂成分”),使低折射率膜粘结于底层基体,成为低折射率膜的骨架成分。本实施方式的(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂为具有一分子内包含至少一个以上的萘环的骨架的环氧树脂,可举出萘酚系、萘二醇系等。作为萘型环氧树脂,可例示1,3-二缩水甘油醚萘、1,4-二缩水甘油醚萘、1,5-二缩水甘油醚萘、1,6-二缩水甘油醚萘、2,6-二缩水甘油基醚萘、2,7-二缩水甘油醚萘、1,3-二缩水甘油基酯萘、1,4-二缩水甘油基酯萘、1,5-二缩水甘油基酯萘、1,6-二缩水甘油基酯萘、2,6-二缩水甘油基酯萘、2,7-二缩水甘油基酯萘、1,3-四缩水甘油基胺萘、1,4-四缩水甘油基胺萘、1,5-四缩水甘油基胺萘、1,6-四缩水甘油基胺萘、1,8-四缩水甘油基胺萘、2,6-四缩水甘油基胺萘、2,7-四缩水甘油基胺萘等。作为分子结构中具有萘骨架的环氧树脂,只要含有上述萘型环氧树脂即可,可单独使用一种或同时使用两种以上。尤其,液状(25℃下为液状)的二官能萘型环氧树脂,从低粘度的观点看来为优选。也可同时使用液状的上述环氧树脂与固体的环氧树脂。通过使用分子结构中具有萘骨架的环氧树脂,能够制成用于形成低折射率膜的液体组合物,该低折射率膜即使膜厚超过1μm也没有龟裂,膜硬度高。作为更优选的萘型环氧树脂,可举出1,4-二缩水甘油醚萘、1,6-二缩水甘油醚萘、1,4-二缩水甘油基酯萘、1,8-四缩水甘油基胺萘。
〔(B)二氧化硅溶胶〕
本实施方式的(B)二氧化硅溶胶是球状胶体二氧化硅粒子与念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中而成的溶胶。一般而言,二氧化硅溶胶中所含的二氧化硅粒子,除了念珠状以外,还有球状、针状或板状的粒子等被广泛公知,但在本实施方式中,使用分散有球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子这两种的二氧化硅溶胶。若只使用球状胶体二氧化硅粒子,则涂膜的折射率并不充分降低,若只使用念珠状胶体二氧化硅粒子,则会成为膜硬度低的涂膜,因此使用分散有这两种的二氧化硅溶胶。
球状胶体二氧化硅粒子的平均粒径优选为2nm~80nm。若为2nm以下,则难以在单一分散状态下存在,容易成为凝集的形态,若为80nm以上,则涂膜表面的凹凸变大,膜的雾度容易增加。另一方面,上述念珠状胶体二氧化硅粒子是平均粒径为5nm~50nm的多个球状胶体二氧化硅粒子,通过含金属氧化物的二氧化硅接合而成的粒子。在此,将构成念珠状胶体二氧化硅粒子的多个球状胶体二氧化硅粒子的平均粒径设定在上述范围的原因在于在平均粒径小于下限值时,形成后的膜的折射率不易充分降低,另一方面,若超过上限值,则因为膜表面的凹凸,膜的雾度容易增加。其中,构成上述念珠状胶体二氧化硅粒子的多个球状胶体二氧化硅粒子的平均粒径更优选在5nm~30nm的范围。另外,上述球状胶体二氧化硅粒子的平均粒径是指取200个通过TEM观察所得到的粒子形状进行测量,对测得的粒径进行平均而所求得的粒径。并且,作为将球状胶体二氧化硅粒子接合的含金属氧化物的二氧化硅,可举出例如非晶质的二氧化硅或非晶质的氧化铝等。
本实施方式的二氧化硅溶胶,其SiO2浓度优选为5质量%~40质量%。若二氧化硅溶胶的SiO2浓度小于5质量%,则有时会有形成后的膜折射率不会充分降低的情况,另一方面,若大于40质量%,则有时会有二氧化硅溶胶中的SiO2容易凝集,液体变得不稳定的情况。更优选为二氧化硅溶胶的SiO2浓度为10质量%~30质量%的二氧化硅溶胶。
本实施方式的球状胶体二氧化硅粒子优选以使二氧化硅溶胶干燥固化时的成分(以下称为“二氧化硅溶胶的固体成分”)计含有0.5质量%~30质量%,念珠状胶体二氧化硅粒子优选以二氧化硅溶胶的固体成分计含有70质量%~99.5质量%。其理由是为了得到高膜折射率与高膜硬度。含有越多念珠状胶体二氧化硅粒子,膜的折射率越降低。通过二氧化硅溶胶中含有两种胶体二氧化硅粒子,能够简便地调整膜的折射率。另一方面,只有念珠状胶体二氧化硅粒子时,会成为膜硬度低的涂膜,因此优选含有球状胶体二氧化硅粒子。
本实施方式的二氧化硅溶胶中的球状胶体二氧化硅粒子,能够通过对硅酸钠进行离子交换,制备出活性硅酸后,将其在加热下添加至以NaOH进行pH调整的含种子粒子的水溶液中,使粒子生长的水玻璃法来制作。在本实施方式中,例如也能够使用日本特开昭61-158810号公报所记载的二氧化硅溶胶等。在日本特开昭61-158810号公报中,首先,使浓度为0.5质量%~7质量%的碱硅酸盐的水溶液与强酸型阳离子交换树脂接触,进行脱碱,从而制备出硅酸液。在此硅酸液中加入酸,在pH2.5以下且温度0℃~98℃的条件下对硅酸液进行酸处理,从而得到酸性硅酸胶体液。将所得到的酸性硅酸胶体液中的杂质除去,制备出寡硅酸溶液。在该寡硅酸溶液的一部分中加入氨或胺,在pH7~10且60℃~98℃的温度下加热,制备出恢复溶胶(ヒールゾル)。在该尾料溶胶中徐缓滴入寡硅酸溶液的剩余部分,使胶体粒子生长,从而得到二氧化硅溶胶。
另外,球状胶体二氧化硅粒子,能够通过被称为烷氧基化物法,尤其是所谓的Stoeber法,即在碱性催化剂的存在下使硅酸烷基酯(四烷氧基硅烷)水解,同时进行缩合、粒子生长,并且制造出二氧化硅粒子的方法来制作。在本实施方式中,也可使用例如日本特开昭63-291807号公报所记载的高纯度球状二氧化硅等。在日本特开昭63-291807号公报中,在酸或碱催化剂的存在下使硅酸酯与水进行反应,产生二氧化硅凝胶,将所产生的二氧化硅凝胶分离之后,进行干燥及烧成,制造出合成二氧化硅。此时,使与水没有相溶性的有机溶剂与非离子表面活性剂存在于硅酸酯、水及催化剂的混合溶液中,一边形成油中水滴型乳液,一边产生二氧化硅凝胶。
本实施方式的二氧化硅溶胶中的念珠状胶体二氧化硅粒子,具体而言,优选多个球状二氧化硅粒子通过含金属氧化物的二氧化硅等的接合部接合。念珠状胶体二氧化硅粒子,可通过使用先前制作出的含有球状胶体二氧化硅粒子的酸性溶胶,进一步经过制造出由水玻璃法产生的球状二氧化硅粒子的过程,通过含金属氧化物的二氧化硅等将球状二氧化硅粒子接合而得到。作为分散有这种念珠状胶体二氧化硅粒子的二氧化硅溶胶,例如能够使用日本专利第4328935号所记载的二氧化硅溶胶等。日本专利第4328935号的二氧化硅溶胶为具有SiO2浓度50重量%以下的浓度且稳定的溶胶。关于分散于二氧化硅溶胶的液状介质中的胶体二氧化硅粒子的形状,作为由动态光散射法测得的粒径D1具有50nm~500nm的尺寸。若通过电子显微镜来观察,则该粒子是由球状胶体二氧化硅粒子与接合该球状胶体二氧化硅粒子的二氧化硅所构成,球状胶体二氧化硅粒子具有只在一平面内连接的形状。而且,以连接的程度来说,念珠状胶体二氧化硅粒子为球状胶体二氧化硅粒子的平均粒径(由利用氮气吸附法测得的比表面积Sm2/g通过D2=2720/S的算式得到的平均粒径)D2与上述D1的比D1/D2值为3以上的念珠状。另外,球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子的上述制造方法为一例,本发明不受限于上述方法,能够以各种方法制造出球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子。
〔液体介质〕
作为本实施方式的二氧化硅溶胶的液体介质、即二氧化硅溶胶的分散介质,优选与以下叙述的有机溶剂相同的介质,但并不限于此。在液体介质为有机溶剂的情况,二氧化硅溶胶会成为有机二氧化硅溶胶,通过存在于该胶体二氧化硅粒子表面的硅醇基而具有活性,随着介质的除去,结果不可逆地变为二氧化硅凝胶。作为有机二氧化硅溶胶的液体介质即有机溶剂,可举出不阻碍该胶体二氧化硅粒子的活性的如以下叙述的有机溶剂。
〔(C)有机溶剂〕
如前所述,二氧化硅溶胶含有液体溶剂。在本实施方式的低折射率膜形成用液体组合物中,除了该液体溶剂以外还含有有机溶剂,这是为了调整低折射率膜的透明性、膜厚、与底层基材的密合性。因此,有机溶剂,可从二氧化硅溶胶的液体溶剂及其以外的溶剂中广泛地选择。本实施方式的(C)有机溶剂,优选使用醇、酮、二醇醚、或二醇醚乙酸酯。为了提升最终得到的低折射率膜形成用液体组合物的涂布性,作为有机溶剂尤其优选使用醇、二醇醚或二醇醚乙酸酯。
作为上述醇,可例示甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇(IPA)等。并且,作为酮,可例示丙酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)等。并且,二醇醚,可例示乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单乙醚、丙二醇单乙醚、二丙二醇单乙醚、三乙二醇单丁醚、四乙二醇二甲醚、聚乙二醇二甲醚等。并且,作为二醇醚乙酸酯,可例示乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚乙酸酯、聚乙二醇单甲醚乙酸酯等。其中,从膜形成时可得到良好的涂布性的观点考虑,尤其优选为乙醇、IPA、MEK、MIBK、乙二醇单甲醚、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚或丙二醇单甲醚乙酸酯。
另外,上述有机溶剂的含量,会依照目标膜厚的不同而有所不同。上述有机溶剂的含量,相对于低折射率膜形成用液体组合物100质量份优选为含有0.5质量份~90质量份。在下限值以下时,会有低折射率膜形成用液体组合物在透明基体的涂布性差,且不易得到均匀的低折射率膜的情形。另一方面,若超过上限值,则会有膜厚变薄,不易表现出防反射功能的情形。其中,有机溶剂的比例尤其优选为1质量份~80质量份。
〔低折射率膜形成用液体组合物的制备方法〕
关于本实施方式的低折射率膜形成用液体组合物,混合(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂、及(B)球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中而成的二氧化硅溶胶,制备出混合液,在该混合液中混合(C)有机溶剂,从而制备出低折射率膜形成用组合物。在此,以将环氧树脂干燥固化后的固体成分(以下称为“环氧树脂的固体成分”或“粘合剂固体成分”)设为100质量%时,含有二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分100质量%~3000质量%,优选为300质量%~2000质量%,更优选为500质量%~2000质量%,进一步优选为1000质量%~1700质量%的方式,混合(A)环氧树脂与(B)二氧化硅溶胶。若二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分小于100质量%,则会有形成后的膜的折射率不会充分降低的情形,另一方面,若大于3000质量%,则成分不足,由此膜硬度会降低。另外,作为设定SiO2成分的方法,在将(A)环氧树脂与(B)二氧化硅溶胶混合之前,预先将(B)二氧化硅溶胶在650℃下烧成30分钟后求得固体成分量(SiO2成分),混合(A)环氧树脂与(B)二氧化硅溶胶时,根据(B)二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分,以SiO2成分在规定范围的方式,混合(A)环氧树脂与(B)二氧化硅溶胶。
〔低折射率膜的形成方法〕
将以这种方式制备出的低折射率膜形成用液体组合物涂布在透明基体表面而形成低折射率膜。作为透明基体,可举出透明玻璃基板、透明树脂基板、透明树脂薄膜等。作为玻璃基板的玻璃,可举出透明玻璃、高透光玻璃、钠钙玻璃、绿玻璃等的具有高可见光透过率的玻璃。作为树脂基板或树脂薄膜的树脂,可举出聚甲基丙烯酸甲酯等的丙烯酸系树脂或聚亚苯基碳酸酯等的芳香族聚碳酸酯系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等的芳香族聚酯系树脂等的树脂。
通过在上述透明基体表面涂布上述低折射率膜形成用液体组合物,并在规定温度下进行干燥之后,进行加热处理,从而能够在透明基体表面形成膜厚为0.1μm~2.0μm,优选为0.6μm~1.2μm的没有龟裂的低折射率膜。即,即使膜厚大于1μm也能够形成没有龟裂的低折射率膜。作为低折射率膜形成用液体组合物的涂布方法,可例示旋转涂布法、模具涂布法或喷雾法等。使低折射率膜形成用液体组合物干燥时的温度可为40℃~300℃,时间也可为5分钟~120分钟,但并不限于此。在透明基体为透明玻璃基板时,通过在氧化气氛下,在50℃~300℃的温度下保持5分钟~60分钟来进行加热处理。该温度与保持时间,可根据所要求的膜硬度来决定。通过以上方式,如图1所示,形成了在透明玻璃基板11表面形成有低折射率膜12的带低折射率膜的玻璃10。并且,基材为透明树脂薄膜时,通过在氧化气氛下,在40℃~120℃的温度下保持5分钟~120分钟来进行加热处理。该温度与保持时间,可根据所要求的膜硬度与底层薄膜的耐热性来决定。通过以上方式,如图2所示,形成了在透明树脂薄膜21表面形成有低折射率膜22的带低折射率膜的树脂薄膜20。低折射率膜12或22的膜厚小于0.1μm时,会有无法充分抑制透明基体的反射的不良状况,若大于2.0μm,则会有膜内部应力集中且变得容易发生龟裂的不良状况。
实施例
接着,对本发明的实施例与比较例一起进行详细说明。
〔7种树脂〕
将本发明的实施例1~8及比较例2~6所使用的7种树脂示于表1。在表1中,作为分子结构中具有萘骨架的环氧树脂示出了J1:EXA-4700(DIC CORPORATION制)、J2:HP-4700(DIC CORPORATION制)、J3:HP-4710(DIC CORPORATION制)、J4:HP-6000(DIC CORPORATION制)、J5:HP-4032SS(DIC CORPORATION制),作为不具有萘骨架的环氧树脂示出了J6:EPICLON 850(DIC CORPORATION制),作为非环氧树脂的树脂示出了丙烯酸树脂的J7:ACRYDIC A-9585(DIC CORPORATION制)。
[表1]
<实施例1>
将作为粘合剂成分的分子骨架中具有萘骨架的环氧树脂的J1:EXA-4700(DICCORPORATION制)混合到球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在丙二醇单甲醚(以下称为PGME)的液体介质中而成的二氧化硅溶胶。此时的粘合剂成分与二氧化硅溶胶的混合比例,是以将作为粘合剂成分的环氧树脂的干燥固化后的成分,即粘合剂固体成分设为100质量%时,含有二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分为2000质量%的比率来混合。作为该比率(二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分),示于以下的表2。在实施例1中为20/1。为了使该混合液成为适合涂布的粘度,加入PGME作为有机溶剂,制备出低折射率膜形成用液体组合物。以相对于低折射率膜形成用液体组合物100质量%成为10质量%的比例的方式添加了用于调整该粘度的PGME。
<实施例2~8、比较例1~6>
由表1所示的种类的树脂之中,如以下的表2所示,选择了实施例2~8、比较例2~6的作为粘合剂成分的树脂。另一方面,比较例1的粘合剂成分选择了烷氧基硅的水解物。该烷氧基硅的水解物可通过如下方法得到:使用四甲氧基硅烷作为烷氧基硅,相对于四甲氧基硅烷1质量份,添加水1.2质量份、甲酸0.02质量份、作为有机溶剂的异丙醇(IPA)2.0质量份,在55℃下搅拌1小时。
在实施例2~8、比较例l~3及比较例5、6中,使用了球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在PGME液体介质中而成的二氧化硅溶胶。另一方面,在比较例4中,使用了球状胶体二氧化硅粒子分散在PGME液体介质中而成的二氧化硅溶胶。另外,在实施例2~8、比较例2~6中,以二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分的比率成为表2所示的比率的方式,混合树脂的粘合剂成分与二氧化硅溶胶。在比较例5中,是专利文献2的权利要求5所记载的比率的范围中,以二氧化硅粒子成为最多的比率进行配合。具体而言,以环氧树脂100质量份、二氧化硅粒子40质量份与特殊环氧树脂5质量份的方式配合。依照该配合比率,(二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分)为40/105,在表2中以8/21来表示。在比较例1中,以二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分的比率成为表2所示的比率,而且烷氧基硅的水解物的干燥固化后的固体成分的比率成为表2所示的比率的方式,混合烷氧基硅的水解物这一粘合剂成分与二氧化硅溶胶。
此外,在实施例2~8、比较例1~6中,作为二氧化硅溶胶的液体溶剂及混合粘合剂成分与二氧化硅溶胶的有机溶剂,选择了表2所示的溶剂。具体而言,在实施例2~3、5、6及比较例1~6中,使用了PGME作为上述溶剂。在实施例4、8中,使用了丙二醇-1-单甲醚-2-乙酸酯(PGMEA)作为上述溶剂。并且,在实施例7中,使用了甲基乙基酮(MEK)作为上述溶剂。以与实施例1相同的比例添加了用于调整低折射率膜形成用液体组合物的粘度的有机溶剂。
[表2]
<比较测试及评估>
分别将实施例1~8及比较例1~6所得到的低折射率膜形成用液体组合物在50mm×50mm的厚度0.7mm的透明钠钙玻璃基板表面以1000rpm的转速旋转涂布60秒钟,在130℃下干燥20分钟之后,在200℃下烧成5分钟,得到14种评价用的带低折射率膜的玻璃。对于形成于玻璃基板表面的14种低折射率膜,依照以下所示的方法分别评价膜厚、可见透光率、折射率、膜龟裂的有无、及膜硬度。将这些结果示于表2。
(1)膜厚
膜厚是通过扫描式电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制SU-8000)进行截面观察来测定。
(2)可见光透过率
使用分光光度计(Hitachi High-Technologies Corporation制U-4100),依照标准(JIS R3216-1998)测定波长450nm的可见透光率。关于可见光透过率的评价,将带低折射率膜的玻璃在波长450nm的透过率为93%以上时评为“良好”,90%以上且小于93%时评为“合格”,小于90%评为“不良”。
(3)折射率
使用分光椭圆偏光装置(J.A.Woollam Japan Corp.制M-2000)作测定,将解析到的光学常数中的633nm的值设为折射率。
(4)膜龟裂的有无
关于膜龟裂的有无,通过使用肉眼及实体显微镜(倍率50倍),在1cm×1cm的范围进行观察来确认。肉眼及实体显微镜都确认出完全没有龟裂时设为“良好”,虽然以肉眼无法确认龟裂,但以实体显微镜确认10μm以下的龟裂为3条以下时设为“合格”,以肉眼、实体显微镜两者皆可确认有龟裂时设为“不良”。
(5)膜硬度
使用JIS-S6006所规定的测试用铅笔,根据JIS-K5400所规定的铅笔硬度评价法,使用750g的砝码,以各硬度的铅笔在规定表面重复刮3次,测定产生1条伤痕为止的硬度。数字越高,表示硬度越高。将H以上评为膜硬度优异,未达H(F、HB、B)评为膜硬度较差。
由表2明显可知,在比较例1中,使用了烷氧基硅的水解物作为粘合剂成分,因此低折射率膜的折射率低为1.21。并且,即使其膜厚为0.7μm也发生了龟裂,且膜硬度较差为“F”。
在比较例2中,使用了不具有萘骨架的环氧树脂作为粘合剂成分,因此即使低折射率膜的膜厚为1.5μm时没有发生龟裂,但其折射率高达1.43,且膜硬度较差为“B”。
在比较例3中,使用了丙烯酸树脂作为粘合剂成分,因此即使低折射率膜的膜厚为1.5μm时没有发生龟裂,但其折射率高达1.47,且膜硬度较差为“HB”。
在比较例4中,使用了具有萘骨架的环氧树脂作为粘合剂成分,但二氧化硅溶胶中的胶体二氧化硅粒子只有球状胶体二氧化硅粒子,并不含念珠状胶体二氧化硅粒子,因此即使低折射率膜的膜厚为1.5μm时没有发生龟裂,膜硬度优异为“H”但其折射率高达1.45。
在比较例5中,使用了具有萘骨架的环氧树脂作为粘合剂成分,并含有球状胶体二氧化硅粒子与念珠状胶体二氧化硅粒子作为二氧化硅溶胶中的胶体二氧化硅粒子,但以相对于二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分为800质量%,粘合剂固体成分为2100质量%(二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分=8/21)的比率的方式混合二氧化硅溶胶与作为粘合剂成分的具有萘骨架的环氧树脂,因此即使低折射率膜的膜厚为1.5μm时没有发生龟裂,膜硬度优异为“H”,但其折射率高达1.55。
在比较例6中,使用了具有萘骨架的环氧树脂作为粘合剂成分,含有球状胶体二氧化硅粒子与念珠状胶体二氧化硅粒子作为二氧化硅溶胶中的胶体二氧化硅粒子,但以相对于二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分为90质量%,粘合剂固体成分为1000质量%(二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分=9/10)的比率的方式混合二氧化硅溶胶与作为粘合剂成分的具有萘骨架的环氧树脂,因此即使低折射率膜的膜厚为1.5μm时没有发生龟裂,膜硬度优异为“H”,但其折射率高达1.53。
相对于此,在实施例1~8中,使用了分子结构中具有萘骨架的环氧树脂作为粘合剂成分,并使用了球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中而成的二氧化硅溶胶,涂布如下低折射率膜形成用液体组合物来形成低折射率膜,因此在膜厚为0.6μm~2.0μm的范围,膜没有发生龟裂,膜的折射率低为1.21~1.36,膜硬度全部优异为H以上。该低折射率膜形成用液体组合物将环氧树脂的固体成分设为100质量%时,以100质量%~3000质量%(二氧化硅溶胶中的SiO2成分/粘合剂固体成分=1/1~30/1)的比率含有二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分。
产业上的可利用性
在本发明中,通过将低折射率膜形成用液体组合物涂布于玻璃、薄膜等的透明基体,形成低折射率膜,从而能够得到带低折射率膜的玻璃或薄膜。低折射率膜可利用于显示面板、太阳能电池、光学透镜、镜子、眼镜等。
符号说明
10-带低折射率膜的玻璃,11-透明玻璃基板,12-低折射率膜,20-带低折射率膜的树脂薄膜,21-透明树脂薄膜,22-低折射率膜。
Claims (3)
1.一种低折射率膜形成用液体组合物,其含有:
(A)分子结构中具有萘骨架的环氧树脂;
(B)球状胶体二氧化硅粒子及念珠状胶体二氧化硅粒子分散在液体介质中的二氧化硅溶胶;及
(C)有机溶剂,
将所述环氧树脂干燥固化后的固体成分设为100质量%时,含有100质量%~3000质量%的所述二氧化硅溶胶中所含的SiO2成分。
2.一种低折射率膜的形成方法,将权利要求1所述的低折射率膜形成用液体组合物涂布在透明基体表面来形成低折射率膜。
3.一种带低折射率膜的透明基体的制造方法,将通过权利要求2所述的方法形成的低折射率膜设置于基体表面。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190927 |
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