JP2007118474A - 反射防止積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な反射防止性能を有し、かつ透明基材上に設けられた複数の層を構成する各層間の密着性および表面側の層の物理的強度に優れる反射防止積層体を提供すること。
【解決手段】反射防止シート１０は、透明基材シート１と、透明基材シート１の片面に設けられた第一層Ｈと、第一層Ｈの上に設けられた第二層Ｌとを備える。第一層Ｈおよび第二層Ｌは、それぞれ、バインダー樹脂中に発泡剤と平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料とを含有する組成物を透明基材シート１上に塗布することにより形成される。各層Ｈ，Ｌに用いるバインダー樹脂には同一のものが用いられる。第一層Ｈおよび第二層Ｌは、発泡剤の発泡により形成された発泡セルＣをそれぞれ有する。第二層Ｌのセル体積率は、第一層Ｈのセル体積率よりも大きいため、第二層Ｌの屈折率が第一層Ｈの屈折率よりも低い。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射防止積層体に関し、特に、十分な反射防止性能を有し、かつ物理的強度および層間の密着性に優れる反射防止積層体に関する。

従来、ガラスやプラスチック等の透明基材上に、酸化チタンや酸化ケイ素などの無機酸化物からなる薄膜を蒸着法やスパッタリング法などのドライコーティングにより形成した、光干渉を利用した反射防止積層体が知られている。しかしながら、このようなドライコーティングの製法は、成膜速度が遅く、生産性が高くないなどの問題がある。

そこで、特許文献１には、透明基材上に、所定の組成からなる低屈折率コーティング剤を塗布形成した低屈折率層を有する反射防止積層体が記載されている。このような製法によれば、上記ドライコーティングの製法に比べて、成膜が容易なため生産性を向上できる利点がある。また、特許文献１には、透明基材と低屈折率層との間にハードコート層を設けて、透明基材の物理的強度を高めることが記載されている。この際、ハードコート層の表面にアルカリ処理等の表面処理を施して、低屈折率層との密着性を向上させることが記載されている。

特開２００２−２３５０３６号公報

しかしながら、透明基材の上にハードコート層を設けて透明基材の物理的強度を高めることができるものの、最外層となる低屈折率層には傷がつきやすく、この低屈折率層が十分な物理的強度を有しないという問題がある。また、ハードコート層を表面処理しただけでは、ハードコート層と低屈折率層との密着性が必ずしも十分ではないという問題もある。

本発明の目的は、十分な反射防止性能を有し、かつ透明基材上に設けられた複数の層を構成する各層間の密着性および表面側の層の物理的強度に優れる反射防止積層体を提供することにある。

本発明によれば、（１）〜（５）に示す反射防止積層体が提供される。
（１）透明基材の少なくとも片面に、複数の層が設けられた反射防止積層体であって、前記複数の層を構成する各層は、バインダー樹脂中に発泡剤と平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料とを含有する組成物を塗布することにより形成されるとともに、前記発泡剤の発泡により前記バインダー樹脂中に形成された発泡セルを有し、各層に用いられる前記バインダー樹脂が同一のものであることを特徴とする反射防止積層体。
ここで、前記複数の層とは、互いに物理的または化学的に異なる層のことである。複数の層を構成する各層は、異なる配合の組成物を塗布することにより形成される層である。

（２）前記反射防止積層体において、前記複数の層では、前記バインダー樹脂中に占める前記発泡セルの体積割合であるセル体積率が、前記透明基材側の層から、前記透明基材とは遠い側の層に向かって順次高くなることを特徴とする反射防止積層体。

（３）前記反射防止積層体において、前記複数の層は、前記透明基材上に設けられた第一層と、この第一層の上に設けられた第二層とを有し、前記第二層のセル体積率が前記第一層のセル体積率よりも大きくなるとともに、前記第一層のセル体積率が０〜３０％であり、前記第二層のセル体積率が６０〜８０％であることを特徴とする反射防止積層体。

（４）前記反射防止積層体において、前記各層に用いられる発泡剤が同一のものであることを特徴とする反射防止積層体。

（５）前記反射防止積層体において、前記発泡剤が熱分解または化学反応によってガスを発生する化学発泡剤であることを特徴とする反射防止積層体。

本発明によれば、発泡剤の添加量等を調整しつつ、この発泡剤を用いてバインダー樹脂を発泡させてバインダー樹脂中に発泡セルを形成することにより、所望の屈折率を有する層を簡単に形成できる。この際、例えば、透明基材側の層については、セル体積率を低くして高屈折率の層とし、この層よりも表面側の層については、セル体積率を高めて低屈折率の層とすることにより、十分な反射防止性能を奏することができる。また、各層を形成するためのバインダー樹脂をすべて同一のものとしたので、各層間の密着性を向上できる。さらに、各層は、平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料を含有するため、各層の物理的強度を向上できる。このように反射防止性能や表面層の物理的強度等に優れる反射防止積層体は、液晶表示装置等のフラットパネルディスプレイに好適に用いることができる。

以下、本発明の一実施形態に係る反射防止積層体である反射防止シート１０について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の反射防止シート１０を示す断面図である。図１に示すように、反射防止シート１０は、透明基材である透明基材シート１と、透明基材シート１の片面（図１中の上面）に設けられた、透明基材シート１側の層としての第一層Ｈと、第一層Ｈの上に設けられた、透明基材シート１とは遠い側の層としての第二層Ｌとを備えて構成されている。

透明基材シート１の材質としては、特に限定されないが、例えば、ガラスや、透明樹脂を用いることができる。透明樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ノルボルネン系樹脂などの脂環式構造を有する樹脂等を用いることができる。なお、透明樹脂とは、１ｍｍ厚で測定した全光線透過率が８０％以上の樹脂のことである。

第一層Ｈは、バインダー樹脂中に発泡剤と平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料とを含有する組成物を、透明基材シート１の上に塗布することにより形成される。このような組成物は、バインダー樹脂１００重量部のうちの１０〜３０重量部に発泡剤および球状材料を加えて混錬した後、残りのバインダー樹脂７０〜９０重量部を加えることにより調製できる。このように調製された組成物を基材シート１の表面に塗布し、オーブンにて９０℃で３分間乾燥させて成形する。なお、球状材料の平均粒径は、５００個の粒子を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等により得られる二次電子放出のイメージ写真からの目視やイメージ写真を画像処理することにより、または、動的散乱法、静的散乱法等を利用する粒度分布計等により測定できる。ここでいう平均粒径は、個数平均粒径を示す。

バインダー樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレンや、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等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる。

発泡剤としては、無機系や有機系の化学発泡剤を用いることができる。このような化学発泡剤は、熱分解や化学反応によってガスを発生する。無機系の発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、ホウ化水素ナトリウム、軽金属、アジド化合物などを挙げることができる。また、有機系の発泡剤としては、アゾ系、ニトロソ系、ヒドラジド系（オキシビスベンゼンスルホンヒドラジド（ＯＢＳＨ）など）、セミカルバジド系、ヒドラゾ系、テトラゾール系、トリアジン系、エステル系等を挙げることができる。これらの発泡剤を、単独または任意に組み合わせて使用できる。

平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料としては、ガラスビーズや、ＰＭＭＡビーズ（ポリメタクリル酸メチルビーズ）、アルミナビーズ、シリカビーズ等を用いることができる。

第一層Ｈの平均厚みは、特に限定されないが、好ましくは０．３〜２０μｍであり、より好ましくは３〜１０μｍである。また、第一層Ｈの屈折率は、１．５５以上であることが好ましく、１．６以上であることがより好ましい。第一層Ｈの屈折率を上記範囲とするために、第一層Ｈでは、後述するセル体積率（％）を０〜３０％とすることが好ましい。

セル体積率（％）は、（発泡厚み−塗工厚み）／（発泡厚み）×１００の式により求めることができる。ここで、発泡厚みとは、発泡した後の層の総厚み寸法である総発泡厚みから、透明基材の厚みを引いた厚みのことである。また、塗工厚みとは、塗工した後の層の総厚み寸法である総塗工厚みから、透明基材の厚みを引いた厚みのことである。なお、セル体積率は、例えば、発泡剤の添加量により調整することができる。

第二層Ｌは、第一層Ｈと同様に、バインダー樹脂中に発泡剤と平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料とを含有する組成物を、第一層Ｈの上に塗布することにより形成される。バインダー樹脂としては、第一層Ｈと同じものが用いられる。同じバインダー樹脂を用いることにより、第一層Ｈと第二層Ｌとの密着性を向上できる。また、発泡剤としては、第一層Ｈと同様のものを用いることができ、この際、第一層Ｈで用いた発泡剤と同じものを用いることが好ましい。同じ発泡剤を用いることにより、第一層Ｈと第二層Ｌとの間で発泡のタイミングを合わせることができ、エアーパンク等の発生を防止できる。また、平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料としては、第一層Ｈと同様のものを用いることができ、第一層Ｈと同じものを用いることが好ましい。

反射防止シート１は、例えば、透明基材シート１の上に第一層Ｈを形成するための組成物を塗工、乾燥して第一層Ｈを形成した後、この第一層Ｈの上に、第二層Ｌを形成するための組成物を塗工、乾燥して第二層Ｌを形成し、次いで、前記発泡剤の分解温度に加熱して、各層Ｈ，Ｌの発泡を行うことにより形成することができる。

第二層Ｌの発泡後の平均厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜１，０００ｎｍであり、より好ましくは３０〜５００ｎｍである。また、第二層Ｌの屈折率は、第一層Ｈに比べて小さくなっている。第二層Ｌの屈折率は、１．３７以下であることが好ましく、１．２５〜１．３６であることがより好ましい。第二層Ｌの屈折率を上記範囲とするために、前記セル体積率（％）を６０〜８０％とすることが好ましい。第一層Ｈでのセル体積率を３０％以下にするとともに、第二層Ｌでのセル体積率を６０％以上とすることにより、透明基材シート１側の層である第一層Ｈから、透明基材シート１とは反対側としての表面側の層である第二層Ｌに向かってセル体積率が順次高くなっている。

このような反射防止シート１は、波長４３０〜７００ｎｍにおける入射角５度での反射率の最大値が通常は１．４％以下であり、好ましくは１．３％以下である。また、波長５５０ｎｍにおける入射角５°での反射率が０．６％以下である。

なお、本発明は、前記実施形態には限定されない。
例えば、前記実施形態では、反射防止シート１０において、第一層Ｈと第二層Ｌとの２層の構成としたが、３層以上の複数の層構成としてもよい。この際、例えば、透明基材シート１側の層から、透明基材シート１とは遠い側の層に向かって順次屈折率が低くなるように、換言すれば、セル体積率が大きくなるように各層を構成することができる。また、複数の層は、例えば、透明基材シート１側の層から順に高屈折率層と低屈折率層とが交互に繰り返すような構成としてもよい。このような構成は、セル体積率を適宜調整することにより達成できる。なお、透明基材をシート状としたが、これには限定されない。また、前記実施形態では、前記層H，Lは、透明基材シート１の一方の面にのみ形成されたが、透明基材シート１の両方の面に形成されてもよい。要するに、前記層H，Lは、透明基材シート１の少なくとも片面に形成されればよい。

以下、本発明の反射防止積層体について、実施例および比較例を用いてより具体的に説明する。なお、本発明は、下記実施例等には限定されない。

実施例および比較例では、下記試験および評価を行った。
（１）耐擦傷性（スチールウール試験）
スチールウール＃００００に荷重０．０２５ＭＰａをかけた状態で、反射防止積層体の表面を１０往復させ、往復させた後の表面状態を目視で観測した。
○：傷が認められない。
×：傷が認められる。

（２）鉛筆硬度
ＪＩＳ Ｋ５６００−５−4に準じて、５００ｇ荷重で測定した。

（３）反射率
分光光度計（紫外可視近赤外光光度計Ｖ−５５０、日本分光社製）を用いて、入射角５°にて波長５５０ｎｍにおける反射率を測定した。

（４）セル体積率（％）
上記した、セル体積率（％）＝（発泡厚み−塗工厚み）／（発泡厚み）×１００の式により求めた。

（５）密着性
反射防止積層体の表面を１ｍｍ角の碁盤目を１００目作成し、その碁盤目に粘着セロハン（ニチバン社製工業用２４ｍｍ巾セロテープ）を貼り、この粘着セロハンを剥がして剥離した数を目視により判定し、１００目中の剥離しなかった数で評価した。例えば、下記表１に示した「７０／１００」とは、１００目のうち７０目が剥離しなかったことを意味している。

＜実施例＞
図１に示す構成の反射防止シート１０を作製した。
まず、透明基材シート１として、厚み７０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製フィルム（東洋紡績社製 Ａ４３００）を用いた。この透明基材シート１上に後述する第一層形成用組成物Ａをバーコーターで塗布した後、この組成物Ａを９０℃にて３分間乾燥させて、透明基材シート１の上に第一層Ｈを形成した。第一層Ｈの乾燥後の厚みは５μｍであった。次に、第一層Ｈの上に、後述する第二層形成用組成物Ｂをバーコーターで塗布した後、この組成物Ｂを９０℃にて３分間乾燥させて、第一層Ｈの上に第二層Ｌを形成した。第二層Ｌの乾燥後の厚みは１００ｎｍであった。その後、第一層Ｈおよび第二層Ｌに対して１３０℃にて４５秒間の加熱を行って、各層Ｈ，Ｌに含まれる発泡剤を分解させ、各層Ｈ，Ｌのバインダー樹脂であるフッ素樹脂を発泡させた。このようにして反射防止シート１０を得た。得られた反射防止シート１０の構成および評価結果を表１に示す。

（第一層形成用組成物Ａ）
バインダー樹脂であるフッ素樹脂の２０重量部に、アルミナビーズ（住友化学工業社製、平均粒径１００ｎｍ）１０部と、発泡剤（オキシビスベンゼンスルホンヒドラジド（ＯＢＳＨ）、大塚化学社製、分解温度１３０℃）２部とを加え、攪拌機にて２０００ｒｐｍで５分間攪拌した。その後、残りのバインダー樹脂８０重量部を加えて、さらに１０００ｒｐｍで１５分間攪拌した。

（第二層形成用組成物Ｂ）
バインダー樹脂であるフッ素樹脂の１５重量部にアルミナビーズ（住友化学工業社製、平均粒径５００ｎｍ）１０部と、発泡剤（オキシビスベンゼンスルホンヒドラジド（ＯＢＳＨ）、大塚化学社製、分解温度１３０℃）５部を加え、攪拌機にて２０００ｒｐｍで５分間攪拌した。その後、残りのバインダー樹脂８５重量部を加えて、さらに１０００ｒｐｍで１５分間攪拌した。

＜比較例１＞
前記第一層形成用組成物Ａおよび第二層形成用組成物Ｂにおいて、発泡剤を添加しなかった点以外は、実施例１と同様にして反射防止シートを得た。得られた反射防止シートの構成および評価結果を表１に示す。

＜比較例２＞
前記第一層形成用組成物Ａおよび第二層形成用組成物Ｂにおいて、球状材料であるアルミナビーズを添加しなかった点以外は、実施例１と同様にして反射防止シートを得た。得られた反射防止シートの構成および評価結果を表１に示す。

＜比較例３＞
前記第二層形成用組成物Ｂに用いるバインダー樹脂としてフッ素樹脂の代わりにシリコーン樹脂を用いたこと以外は、実施例１と同様にして反射防止シートを得た。得られた反射防止シートの構成および評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例の反射防止シート１０では、耐擦傷性および鉛筆硬度に優れているため十分な物理的強度を有するとともに、密着性にも優れ、かつ反射率が良好なものが得られたことがわかる。これに対して、比較例１の反射防止シートでは反射率が不十分であり、比較例２の反射防止シートでは表面強度が不十分であり、比較例２の反射防止シートでは密着性が不十分であった。

本発明の一実施形態に係る反射防止シートを模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 透明基材シート（透明基材）
１０ 反射防止シート
Ｃ 発泡セル
Ｈ 第一層（透明基材側の層）
Ｌ 第二層（透明基材とは遠い側の層）

Claims (5)

1. 透明基材の少なくとも片面に、複数の層が設けられた反射防止積層体であって、
   前記複数の層を構成する各層は、バインダー樹脂中に発泡剤と平均粒径が５００ｎｍ以下の球状材料とを含有する組成物を塗布することにより形成されるとともに、前記発泡剤の発泡により前記バインダー樹脂中に形成された発泡セルを有し、
   各層に用いられる前記バインダー樹脂が同一のものであることを特徴とする反射防止積層体。
2. 請求項１に記載の反射防止積層体において、
   前記複数の層では、前記バインダー樹脂中に占める前記発泡セルの体積割合であるセル体積率が、前記透明基材側の層から、前記透明基材とは遠い側の層に向かって、順次高くなることを特徴とする反射防止積層体。
3. 請求項２に記載の反射防止積層体において、
   前記複数の層は、前記透明基材上に設けられた第一層と、この第一層の上に設けられた第二層とを有し、
   前記第二層のセル体積率が前記第一層のセル体積率よりも大きくなるとともに、前記第一層のセル体積率が０〜３０％であり、前記第二層のセル体積率が６０〜８０％であることを特徴とする反射防止積層体。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の反射防止積層体において、
   前記各層に用いられる発泡剤が同一のものであることを特徴とする反射防止積層体。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の反射防止積層体において、
   前記発泡剤が熱分解または化学反応によってガスを発生する化学発泡剤であることを特徴とする反射防止積層体。
   
   

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