JP2014052432A - 防汚体、表示装置、入力装置および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】防汚体は、微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる。
【選択図】図1
Description
微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる防汚体である。
微細な凹凸構造が設けられた入力面を有し、
凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる入力装置である。
微細な凹凸構造が設けられた表示面を有し、
凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる表示装置である。
微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる電子機器である。
微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる防汚性物品である。
1.第1の実施形態(耐指紋表面を有する防汚性基材の例)
2.第2の実施形態(耐指紋表面を有する防汚性基材の例)
3.第3の実施形態(耐指紋表面を有する防汚性基材の例)
4.第4の実施形態(耐指紋表面を有する防汚性基材の例)
5.第5の実施形態(防汚性基材の製造方法の例)
6.第6の実施形態(耐指紋表面を有する表示装置の例)
7.第7の実施形態(耐指紋表面を有する入力装置の例)
8.第8の実施形態(耐指紋表面を有する電子機器の例)
[防汚性基材の構成]
図1Aは、本技術の第1の実施形態に係る防汚性基材の平面図である。図1Bは、図1Aに示したa−a線に沿った断面図である。図1Cは、図1Bの一部を拡大して表す断面図である。防汚性基材(防汚体)は、耐指紋機能を有する耐指紋表面(防汚性表面)Sを有している。この耐指紋表面Sは、後述する特定の分子構造を含有する化合物を含み、さらに表面に微細な凹凸構造を有している。このため、耐指紋表面Sに付着した指紋が、何もせずとも濡れ広がり、見えにくくなり易い。また、耐指紋表面Sに付着した指紋を指などで擦ってうすく濡れ広がらせて、目立たなくすることができる。微細凹凸面Sは、形状に揺らぎを有している。このように形状に揺らぎを有することで、分光を防ぐことができる。
基材11は、例えば、透明性を有する無機基材またはプラスチック基材である。基材11の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、板状、ブロック状などを用いることができる。無機基材の材料としては、例えば、石英、サファイア、ガラスなどが挙げられる。プラスチック基材の材料としては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、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)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、PC/PMMA積層体、ゴム添加PMMAなどがあげられる。基材に図柄や模様が印刷或いは蒸着されていても良い。外装用途に使用する場合、基材11は透明性を有しなくても良い。材料としては、例えば、ステンレス鋼、マグネシウム合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金、ガルバリウム鋼、炭素繊維強化プラスチックなどがあげられる。
防汚層12は、耐指紋表面Sに微細な凹凸構造を有している。この凹凸構造は、ランダムなナノ構造である。より具体的には、この凹凸構造は、基材11の表面にランダムに設けられたナノサイズの複数の構造体12aにより構成されている。このように凹凸構造をランダムなナノ構造とすることで、分光を防ぐことができる。
複数の構造体12aは、基材11の表面に対して凸状を有している。複数の構造体12aは、基材11の表面にランダムに設けられている。構造体12aの形状としては、例えば、ストライプ状、網目状または針状を用いることができる。図1Aでは、構造体12aがストライプ状である例が示されている。構造体12aの形状としては、例えば、ストライプ状、網目状または針状を用いることができる。ここで、ストライプ状および網目状は、耐指紋表面Sに対して垂直な方向から見たときの形状である。また、針状は、耐指紋表面Sの面内方向から見たときの形状である。
まず、耐指紋表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察する。次に、そのAFM像の断面プロファイルから、隣接する任意の2つの構造体12aを選び出し、それらの構造体間の距離(最小繰り返し構造のトップ間の最短距離)をピッチとして求める。次に、この手順を耐指紋表面の任意の10箇所で行い、ピッチP1、P2、・・・、P10を求める。次に、これらのピッチP1、P2、・・・、P10を単純に平均(算術平均)して平均ピッチPmを求める。
まず、耐指紋表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により視野3μm×3μmで観察する。次に、そのAFM像の断面プロファイルから、算術平均粗さra求める。次に、この手順を耐指紋表面の任意の10箇所で行い、ra1、ra2、・・・、ra10を求める。次に、これらのra1、ra2、・・・、ra10を単純に平均(算術平均)して算術平均粗さRaを求める。
第1の化合物は、末端以外の部分にエステル結合を有していればよく、有機材料でも有機−無機の複合材料でも、また高分子材料でも単分子材料でも構わない。また、第1の化合物は、エステル結合を有してさえいれば、それ以外の分子構造については特に限定されるものではなく、いかなる官能基、結合部位、ヘテロ原子、ハロゲン原子および金属原子などを有していてもよい。第1の化合物としては、例えば、下記の式(1)または式(2)に示す構造を分子内に有する化合物を用いることができる。
第2の化合物は、環状炭化水素基を有している。環状炭化水素基は、例えば、不飽和環状炭化水素基および飽和環状炭化水素基のいずれであってもよく、不飽和環状炭化水素基および飽和環状炭化水素基の両方を分子内に有していてもよい。防汚層12が、不飽和環状炭化水素基を有する第2の化合物と飽和環状炭化水素基を有する第2の化合物とを両方含んでいてもよい。環状炭化水素基は単環式および多環式のいずれであってもよい。またこれらの環状炭化水素基は別の置換基を有していてもよい。別の置換基としては、例えば、炭化水素基、スルホ基(スルホン酸塩含む)、スルホニル基、スルホンアミド基、カルボン酸基(カルボン酸塩含む)、アミノ基、アミド基、リン酸基(リン酸塩、リン酸エステル含む)、フォスフィノ基、シラノール基、エポキシ基、イソシアネート基、シアノ基、チオール基または水酸基などである。第2の化合物は、環状炭化水素基を含んでいれば有機材料でも有機−無機の複合材料でも、また高分子材料でも単分子材料でも構わない。第2の化合物は、環状炭化水素基を有してさえいれば、それ以外の分子構造については特に限定されるものではなく、いかなる官能基、結合部位、ヘテロ原子、ハロゲン原子および金属原子などを有していてもよい。飽和環状炭化水素基としては、例えば、炭素数5以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ構造などを有する基を挙げることができる。より具体的には、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロドデシル基、アダマンチル基、ノルアダマンチル基、トリシクロデシル基、テトラシクロドデシル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、ステロイド基などを挙げることができる。不飽和環状炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ピレニル基、ペンタセニル基、アントリル基などを挙げることができる。
第3の化合物は、末端に鎖状炭化水素基(非環系炭化水素基)を有している。鎖状炭化水素基は、例えば、不飽和鎖状炭化水素基および飽和鎖状炭化水素基のいずれであってもよく、不飽和鎖状炭化水素基および飽和鎖状炭化水素基の両方を分子内に有していてもよい。鎖状炭化水素基は直鎖および分岐鎖のいずれであってもよく、直鎖の炭化水素基および分岐鎖の炭化水素基の両方を分子内に有していてもよい。また、鎖状炭化水素基は別の置換基を有していてもよい。別の置換基としては、例えば、炭化水素基、スルホ基(スルホン酸塩含む)、スルホニル基、スルホンアミド基、カルボン酸基(カルボン酸塩含む)、アミノ基、アミド基、リン酸基(リン酸塩、リン酸エステル含む)、フォスフィノ基、シラノール基、エポキシ基、イソシアネート基、シアノ基、チオール基または水酸基などが挙げられる。
防汚性基材が耐指紋表面Sを有しているか否かは、例えば以下のようにして確認することができる。まず、防汚性基材の表面の動的接触角を測定し、オレイン酸の前進接触角が15°以下であり、オレイン酸の後退接触角が10°以下の範囲内であるか否かを確認する。そして、オレイン酸の前進接触角およびオレイン酸の後退接触角が上記範囲内であれば、防汚性基材が耐指紋表面Sを有していると判断できる。また、耐指紋表面Sの表面形状は、走査型電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などによる表面観察により確認が可能である。
まず、防汚性基材の表面の材料を溶剤で抽出後、組成分析をガスクロマトグラフ質量分析法(Gas Chromatograph-Mass Spectrometry:GC−MASS)で行う。そして、上述の第1の化合物および第2の化合物の少なくとも一方が検出されれば、防汚性基材が耐指紋表面Sを有していると判断できる。
上述の2つの確認方法を組み合わせて、防汚性基材が耐指紋表面Sを有しているか否かを確認するようにしてもよい。
図2Aは、板状の原盤の一構成例を示す斜視図である。図2Bは、図2Aに示したa−a線に沿った断面図である。図2Cは、図2Bの一部を拡大して表す断面図である。板状の原盤31は、上述した構成を有する防汚性基材を作製するための原盤、より具体的には、上述した基材表面に複数の構造体12aを成形するための原盤である。原盤31は、例えば、微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、その表面が基材表面に複数の構造体12aを成形するための成形面とされる。この成形面には、例えば、複数の構造体32が設けられている。構造体32は、成形面に対して凹状を有している。原盤31の材料としては、金属材料を用いることができる。金属材料としては、例えば、Ni、NiP、Cr、Cu、Al、Fe、またはその合金を用いることができる。合金としては、ステンレス鋼(SUS)を用いることが好ましい。ステンレス鋼としては、ステンレス鋼(SUS)としては、例えば、SUS304、SUS420J2などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
図3は、板状の原盤を作製するためのレーザ加工装置の一構成例を示す概略図である。レーザ本体40は、例えば、サイバーレーザー株式会社製のIFRIT(商品名)である。レーザ加工に用いるレーザの波長は、例えば800nmである。ただし、レーザ加工に用いるレーザの波長は、400nmや266nmなどでもかまわない。繰り返し周波数は、加工時間と、形成される凹凸の狭ピッチ化とを考慮すると、大きいほうが好ましく、1000Hz以上であることが好ましい。レーザのパルス幅は短い方が好ましく、200フェムト秒(10-15秒)〜1ピコ秒(10-12秒)程度であることが好ましい。
F=P/(fREPT×S)
S=Lx×Ly
F:フルエンス
P:レーザのパワー
fREPT:レーザの繰り返し周波数
S:レーザの照射位置での面積
Lx×Ly:ビームサイズ
なお、パルス数Nは、1箇所に照射されたパルスの数であり、以下の式で求められるものである。
N=fREPT×Ly/v
Ly:レーザの走査方向のビームサイズ
v:レーザの走査速度
図4A〜図5Cは、本技術の第1の実施形態に係る防汚性基材の製造方法の一例を説明するための工程図である。
まず、図4Aに示すように、板状の原盤31を準備する。この原盤31の被加工面である表面31Aは、例えば、鏡面状態となっている。なお、この表面31Aは鏡面状態となっていなくてもよく、例えば、表面31Aに、転写用のパターンよりも細かな凹凸が形成されていてもよいし、転写用のパターンと同等か、それよりも粗い凹凸が形成されていてもよい。
次に、上述のようにして得られた板状の原盤31を用いて、樹脂材料に形状転写し、基材11の表面に複数の構造体12aを形成することにより、上述の第1の実施形態に係る防汚性基材を作製する。形状転写の方法としては、例えばエネルギー線硬化性樹脂を用いる転写法(以下「エネルギー線転写法」という。)、熱硬化性樹脂を用いる転写法(以下「熱硬化転写法」という。)、または熱可塑性樹脂組成物を用いる転写法(以下「熱転写法」という。)を用いることができる。ここで、エネルギー線転写法には、2P転写法(Photo Polymerization:光硬化を利用した形状付与法)も含まれる。以下、構造形成工程を、エネルギー線転写法または熱硬化転写法を用いた構造形成工程と、熱転写法を用いた構造形成工程とに分けて説明する。
(樹脂組成物の調製工程)
図5A〜図5Cは、エネルギー線転写法または熱硬化転写法を用いた構造形成工程の一例を説明するための工程図である。まず、必要に応じて樹脂組成物を溶媒に溶かして希釈する。この際、必要に応じて樹脂組成物に各種添加剤を添加するようにしてもよい。溶媒による希釈は必要に応じて行われ、希釈不要の場合には、樹脂組成物を無溶媒で用いてもよい。
次に、図5Aに示すように、調製した樹脂組成物33を基材の表面に塗布または印刷する。塗布方法としては、例えば、ワイヤーバーコーティング、ブレードコーティング、スピンコーティング、リバースロールコーティング、ダイコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、リップコーティング、エアーナイフコーティング、カーテンコーティング、コンマコート法、ディッピング法などを用いることができる。印刷方式としては、例えば、凸版印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法、凹版印刷法、ゴム版印刷法、インクジェット法、スクリーン印刷法などを用いることができる。
次に、樹脂組成物33が溶媒を含んでいる場合には、必要に応じて樹脂組成物を乾燥させることにより、溶媒を揮発させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥であっても、乾燥温度や乾燥時間などを調整する人工的乾燥であってもよい。但し、乾燥時に塗料表面に風を当てる場合、塗膜表面に風紋が生じないようすることが好ましい。また、乾燥温度および乾燥時間は塗料中に含まれる溶媒の沸点によって適宜決定することが可能である。その場合、乾燥温度および乾燥時間は、基材11の耐熱性を配慮し、熱収縮により基材11の変形が起きない範囲で選定することが好ましい。
次に、図5Bに示すように、板状の原盤31と、基材11の表面に塗布された樹脂組成物33とを密着させ、樹脂組成物33を硬化させた後、硬化した樹脂組成物33と一体となった基材11を剥離する。これにより、図5Cに示すように、複数の構造体12aが基材11の表面に形成された防汚性基材が得られる。この際、必要に応じて、構造体12aと基材11との間に基底層12bをさらに形成するようにしてもよい。
図6A〜図6Cは、熱転写法を用いた構造形成工程の一例を説明するための工程図である。まず、図6Aに示すように、転写層としての樹脂層35が表面に設けられた基材11を形成する。樹脂層35は、例えば、熱可塑性樹脂組成物を含んでいる。熱可塑性樹脂組成物は、第1の化合物および第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる。熱可塑性樹脂組成物が、第2の化合物を含む場合には、この第2の化合物と共に第3の化合物をさらに含んでいることが好ましい。
第1の実施形態によれば、防汚層12が末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含み、防汚層12の耐指紋表面Sには複数の構造体12aが設けられている。したがって、防汚性基材の耐指紋表面Sに指紋を付着させた場合、何もせずとも指紋のパターンが濡れ広がり、見えにくくなる。また、微細凹凸面Sが形状に揺らぎを有することで、分光を防ぐことができる。
上述の第1の実施形態では、防汚層12が、環状炭化水素基を有する第2の化合物と、末端に鎖状炭化水素基を有する第3の化合物との両方の化合物を含む構成を例として説明したが、本技術はこの例に限定されるものではない。防汚層12が、環状炭化水素基を有し、かつ、末端に鎖状炭化水素基を有する第4の化合物を含む構成を採用してもよい。この場合にも、上述の第1の実施形態と同様の指紋払拭性を得ることができる。
図7Aは、第1の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、図7Aに示すように、基材11と防汚層12との間に設けられたアンカー層13をさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。このように基材11と防汚層12との間に設けられたアンカー層13を備えることで、基材11と防汚層12との密着性を向上することができる。アンカー層13の表面に微細な凹凸構造を設け、この凹凸構造に倣うようにして防汚層12を設けることで、複数の構造体12aを構成するようにしてもよい。
図7Bは、第2の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、図7Bに示すように、基材11と防汚層12との間に設けられたハードコート層14をさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。基材11としてプラスチックフィルムなどの樹脂基材を用いる場合には、このようにハードコート層14を設けることが特に好ましい。上述したように基材11と防汚層12との間にハードコート層14を備えることで、実用特性(例えば耐久性や鉛筆硬度など)を向上することができる。ハードコート層14の表面に微細な凹凸構造を設け、この凹凸構造に倣うようにして防汚層12を設けることで、複数の構造体12aを構成するようにしてもよい。
図7Cは、第3の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、図7Cに示すように、基材11と防汚層12との間に設けられたハードコート層14と、基材11とハードコート層14との間に設けられたアンカー層13とをさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。基材11としてプラスチックフィルムなどの樹脂基材を用いる場合には、このようにハードコート層14を設けることが特に好ましい。
図8Aは、第4の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、図8Aに示すように、基材11の両面にハードコート層14をさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。防汚層12は、基材11の両面に設けられたハードコート層14のうちの一方の表面上に設けられる。基材11としてプラスチックフィルムなどの樹脂基材を用いる場合には、このようにハードコート層14を設けることが特に好ましい。
図8Bは、第5の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、図8Bに示すように、基材11の両面にアンカー層13およびハードコート層14をさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。アンカー層13が、基材11とハードコート層14との間に設けられる。防汚層12は、基材11の両面に設けられたハードコート層14のうちの一方の表面上に設けられる。基材11としてプラスチックフィルムなどの樹脂基材を用いる場合には、このようにハードコート層14を設けることが特に好ましい。
図8Cは、第6の変形例に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。この防汚性基材は、防汚性を有する透明導電性基材であり、図8Cに示すように、防汚層12の側とは反対側となる基材11の表面に、透明導電層15をさらに備える点において、第1の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。透明導電層15は、所定の電極パターンを有する透明電極であってもよい。電極パターンとしては、ストライプ状などが挙げられるが、これに限定されるものではない。透明導電層15の表面に必要に応じてオーバーコート層をさらに備えるようにしてもよい。基材11と透明導電層15との間に必要に応じてハードコート層および/またはアンカー層をさらに備えるようにしてもよい。
図9Aは、本技術の第2の実施形態に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。図9Bは、図9Aの一部を拡大して表す断面図である。この防汚性基材は、図9Aおよび図9Bに示すように、基材21と複数の構造体22とが一体的に形成されている点において、第1の実施形態とは異なっている。基材21と構造体22の材料としては、上述の第1の実施形態における防汚層12と同様の材料が用いられる。具体的には、基材21と構造体22の材料としては、熱可塑性樹脂組成物を含むものが好ましい。この場合、熱可塑性樹脂組成物は、第1の化合物および第2の化合物の少なくとも一方を含んでいることが好ましい。基材21および構造体22はそれぞれ、構成材料以外の点では上述の第1の実施形態における基材11および構造体12aと同様である。
第2の実施形態では、基材21と複数の構造体22とが一体的に形成されているので、防汚性基材の構成を簡略化することができる。また、基材21と複数の構造体22とが透明性を有している場合には、基材21と複数の構造体22との間の界面反射を抑制することができる。
[防汚性基材の構成]
図10Aは、本技術の第3の実施形態に係る防汚性基材の一構成例を示す断面図である。図10Bは、図10Aの一部を拡大して表す断面図である。この防汚性基材は、基材11と、この基材11の表面に設けられた防汚構造層23とを備える。防汚構造層23は、基材11の表面に設けられた微細構造層24と、この微細構造層24の微細構造面に設けられた防汚層25とを備える。なお、第3の実施形態において第1の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
次に、上述の構成を有する防汚性基材の製造方法について説明する。
まず、上述の第1の化合物および第2の化合物のいずれの材料も含まれていない従来公知のエネルギー線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を用いる以外は、上述の第1の実施形態と同様にして、基材11の表面に内部構造体24aを形成する。但し、内部構造体24aの高さおよびアスペクト比などは、後工程で形成される表面構造体23aの高さおよびアスペクト比などが上述の第1の実施形態における構造体12aと同様になるように設定される。この工程において、必要に応じて基材11の表面と内部構造体24aとの間に基底層24bを設けるようにしてもよい。
第3の実施形態では、微細構造層24の複数の内部構造体24aに倣うように防汚層25を設け、複数の表面構造体25を耐指紋表面Sに構成しているので、上述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
図11A〜図11Cは、本技術の第4の実施形態に係る防汚性基材の構成例を示す模式図である。第4の実施形態に係る防汚性基材は、内部構造体24aの表面に吸着化合物25aが吸着されて、防汚層25が形成されている点において、第3の実施形態に係る防汚性基材とは異なっている。ここで、基材11の表面に防汚層25以外の機能層(アンカー層、ハードコート層など)がさらに設けられていてもよい。防汚層25は、例えば、吸着化合物25aにより形成される単分子層である。吸着化合物25aが吸着される領域は、内部構造体24aが設けられた基材11の一方の表面に限定されるものではなく、基材11の両方の表面、またはそれらの一部の領域であってもよく、手や指などで頻繁に触れる表面または所定の領域のみに選択的に吸着化合物25aを吸着させるようにしてもよい。
以下、ウエットプロセスを用いた防汚性基材の製造方法の一例について説明する。
まず、吸着化合物25aを溶媒に溶かして処理溶液を調製する。吸着化合物25aが常温で液体である場合、または加熱処理などを施して液体状態にした場合には、吸着化合物25aを溶媒に溶かさずに、そのまま用いるようにしてもよい。この処理溶液が内部構造体24aの表面に接近することで、吸着化合物25aが吸着される。処理溶液中の吸着化合物の量を増やしたほうが吸着速度は向上するため、化合物濃度は大きいほうが好ましく、具体的には0.01質量%以上が好ましい。
次に、例えば、処理対象物である基材11を処理溶液に浸漬するか、もしくは処理対象物である基材11の一方または両方の表面に一定量の処理溶液を塗布または印刷する。
第4の実施形態によれば、内部構造体24aの表面に吸着化合物25aを吸着させて、防汚層25を内部構造体24aの表面に形成しているので、上述の第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
上述の第3の実施形態および第4の実施形態では、防汚層25の形成方法としてウエットプロセスを用いる方法を例として説明したが、防汚層25の形成方法はこの例に限定されるものではなく、ドライプロセスを用いることも可能である。すなわち、ドライプロセスにより、上述の第3の実施形態または第4の実施形態の防汚層25を内部構造体24aの表面に直接成膜することも可能である。
第5の実施形態は、ロール原盤を用いて防汚性基材を製造する点において、第1の実施形態とは異なっている。
図12Aは、ロール原盤の一構成例を示す斜視図である。図12Bは、図12Aに示したa−a線に沿った断面図である。図12Cは、図12Bの一部を拡大して表す断面図である。ロール原盤51は、上述した構成を有する防汚性基材を作製するための原盤、より具体的には、上述した基材表面に複数の構造体12aを成形するための原盤である。ロール原盤51は、例えば、円柱状または円筒状の形状を有し、その円柱面または円筒面が基材表面に複数の構造体12aを成形するための成形面とされる。この成形面には、例えば、複数の構造体52が設けられている。構造体52は、成形面に対して凹状を有している。
図13は、ロール原盤を作製するためのレーザ加工装置の一構成例を示す概略図である。レーザ加工装置は、リニアステージ44に代えて、ロール原盤51を回転させる構成を有している点以外は、上述の第1の実施形と同様である。
図14A〜図16Bは、本技術の第5の実施形態に係る防汚性基材の製造方法の一例を説明するための工程図である。なお、第5の実施形態において第1または第3の実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明を省略する。
まず、図14Aに示すように、円柱状または円筒状のロール原盤51を準備する。このロール原盤51の被加工面である表面51Aは、例えば、鏡面状態となっている。なお、この表面51Aは鏡面状態となっていなくてもよく、例えば、表面51Aに、転写用のパターンよりも細かな凹凸が形成されていてもよいし、転写用のパターンと同等か、それよりも粗い凹凸が形成されていてもよい。
次に、上述のようにして得られたロール原盤51を用いて、樹脂材料に形状転写し、基材11の表面に複数の構造体12aを形成することにより、上述の第1の実施形態に係る防汚性基材を作製する。形状転写の方法としては、例えばエネルギー線転写法、熱硬化転写法、または熱転写法を用いることができる。以下、構造形成工程を、エネルギー線転写法または熱硬化転写法を用いた構造形成工程と、熱転写法を用いた構造形成工程とに分けて説明する。
(樹脂組成物の調製工程)
図15A、図15Bは、エネルギー線転写法または熱硬化転写法を用いた構造形成工程の一例を説明するための工程図である。まず、必要に応じて樹脂組成物を溶媒に溶かして希釈する。この際、必要に応じて樹脂組成物に各種添加剤を添加するようにしてもよい。溶媒による希釈は必要に応じて行われ、希釈不要の場合には、樹脂組成物を無溶媒で用いてもよい。
次に、図15Aに示すように、調製した樹脂組成物33を基材の表面に塗布または印刷する。
次に、樹脂組成物33が溶媒を含んでいる場合には、必要に応じて樹脂組成物を乾燥させることにより、溶媒を揮発させる。
次に、図15Bに示すように、ロール原盤51と、基材11の表面に塗布された樹脂組成物33とを密着させ、樹脂組成物33を硬化させた後、硬化した樹脂組成物33と一体となった基材11をロール原盤51から剥離する。これにより、図15Cに示すように、複数の構造体12aが基材11の表面に形成された防汚性基材が得られる。この際、必要に応じて、構造体12aと基材11との間に基底層12bをさらに形成するようにしてもよい。
図16A、図16Bは、熱転写法を用いた構造形成工程の一例を説明するための工程図である。まず、図16Aに示すように、基材21を形成する。基材21は、例えば、熱可塑性樹脂組成物を含んでいる。熱可塑性樹脂組成物は、第1の化合物および第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる。熱可塑性樹脂組成物が、第2の化合物を含む場合には、この第2の化合物と共に第3の化合物をさらに含んでいることが好ましい。
第5の実施形態によれば、原盤としてロール原盤51を用いるので、ロール・ツー・ロール工程などにより防汚性基材を作製することができる。したがって、防汚性基材の生産性を向上することができる。
図17は、本技術の第6の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す斜視図である。図17に示すように、表示装置101の表示面S1に防汚体100が設けられている。防汚体100としては、例えば、防汚層、防汚構造層または防汚性基材が用いられる。防汚層としては、例えば、第1の実施形態に係る防汚層12が用いられる。防汚構造層としては、例えば、第3または第4の実施形態に係る防汚構造層23が用いられる。防汚性基材としては、例えば、第1〜第4の実施形態に係る防汚性基材のいずれかが用いられる。防汚体として防汚性基材を用いる場合には、防汚性基材を表示装置101の表示面S1に貼合層を介して貼り合わせる構成を採用することができる。この構成を採用する場合には、防汚性基材の基材11としては、透明性および可撓性を有するシートなどを用いることが好ましい。
第6の実施形態によれば、表示装置101の表示面S1を耐指紋表面Sとすることができるので、表示装置101の表示面S1に指紋が付着した場合、何もせずとも指紋のパターンが濡れ広がり、見えにくくなる。したがって、表示装置101の視認性を向上することができる。
図18Aは、本技術の第7の実施形態に係る表示装置の一構成例を示す斜視図である。図18Aに示すように、表示装置101の表示面S1上に入力装置102が設けられている。そして、入力装置102の入力面S2上に防汚体100が設けられている。表示装置101と入力装置102とは、例えば粘着剤などからなる貼合層を介して貼り合わされている。防汚体100としては、例えば、防汚層、防汚構造層または防汚性基材が用いられる。防汚層としては、例えば、第1の実施形態に係る防汚層12が用いられる。防汚構造層としては、例えば、第3または第4の実施形態に係る防汚構造層23が用いられる。防汚性基材としては、例えば、第1〜第4の実施形態に係る防汚性基材のいずれかが用いられる。防汚体として防汚性基材を用いる場合には、防汚性基材を入力装置102の入力面S2に貼合層を介して貼り合わせる構成を採用することができる。この構成を採用する場合には、防汚性基材の基材11としては、透明性および可撓性を有するシートなどを用いることが好ましい。
第7の実施形態によれば、入力装置102の入力面S2を耐指紋表面Sとすることができるので、入力装置102の入力面S2に指紋が付着した場合、何もせずとも指紋のパターンが濡れ広がり、見えにくくなる。したがって、入力装置102が設けられた表示装置101の視認性を向上することができる。
図18Bは、本技術の第7の実施形態に係る入力装置の変形例を示す分解斜視図である。図18Bに示すように、入力装置102の入力面S2にフロントパネル(表面部材)103をさらに備えるようにしてもよい。この場合、フロントパネル103のパネル表面S3に防汚体100が設けられる。入力装置102とフロントパネル(表面部材)103とは、例えば粘着剤などからなる貼合層により貼り合わされる。
本技術の第8の実施形態に係る電子機器は、第6の実施形態、または第7の実施形態もしくはその変形例に係る表示装置101を備えている。この電子機器の筐体の表面には、必要に応じて防汚体が設けられている。防汚体としては、防汚層、防汚構造層または防汚性基材が用いられる。防汚層としては、例えば、第1の実施形態に係る防汚層12が用いられる。防汚構造層としては、例えば、第3または第4の実施形態に係る防汚構造層23が用いられる。防汚性基材としては、例えば、第1〜第4の実施形態に係る防汚性基材のいずれかが用いられる。防汚性基材自体により電子機器の筐体を構成するようにしてもよい。
以下に、本技術の第8の実施形態に係る電子機器の例について説明する。
第8の実施形態によれば、電子機器が第6の実施形態、または第7の実施形態もしくはその変形例に係る表示装置101を備えているので、電子機器の表示装置101の視認性を向上することができる。また、電子機器の表示装置101の視認性をさらに向上することができる。
まず、基材表面にDLCを被膜することにより、原盤を作製した。次に、この原盤のDLC膜の表面に対して、フェムト秒レーザを利用して微細な凹凸構造を形成した。この際、表1に示すレーザ加工条件にてレーザ加工を行った。以上により、形状転写用の板状の原盤が得られた。なお、原盤のサイズは、2cm×2cmの矩形状とした。
下記の式(10)に示す構造を有する化合物:95質量%
光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュアー184):5質量%
まず、上述の実施例1〜4と同様にして、UVインプリントにより微細な凹凸構造をゼオノアフィルム(日本ゼオン社製、登録商標)の表面に形成した。次に、以下のようにして微細な凹凸構造の表面にコーティング層をさらに形成した。
下記の式(10)に示す構造を有する化合物:1.5質量%
光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュアー184):0.075質量%
シクロヘキサノン: 96.325質量%
光学フィルムの形状転写面に、下記配合を有するUV硬化性樹脂をスピンコートで塗布したこと以外は実施例5と同様にして防汚性フィルムを作製した。ここで、UV硬化性樹脂としては、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物を含むものを用いた。
ジペンタエリスリトール ヘキサアクリレート(DPHA):3.5質量%
光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュアー184):0.175質量%
シクロヘキサノン:96.325質量%
光学フィルムの形状転写面に、下記配合を有するUV硬化性樹脂をスピンコートで塗布したこと以外は実施例5と同様にして防汚性フィルムを作製した。ここで、UV硬化性樹脂としては、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物を含むものを用いた。
フッ素原子及びシロキサン部位を有するアクリレートオリゴマー:1.75質量%
ジペンタエリスリトール ヘキサアクリレート(DPHA):1.75質量%
光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、商品名:イルガキュアー184):0.175質量%
シクロヘキサノン:96.325質量%
ゼオノアフィルムの表面にUV硬化性樹脂を塗布し、形状転写せずに硬化することにより、平坦な表面を有する防汚性フィルムを得た。なお、UV硬化性樹脂としては、上述の実施例1〜7と同様のものを用いた。
上述のようにして得られた実施例1〜7、比較例1の防汚性フィルムの(a)転写面の凹凸形状(表面構造、平均ピッチ、算術平均粗さ)、(b)AR機能、(c)指紋のパターン見え、および(d)指払拭性を評価した。
(表面構造)
微細な凹凸構造を有する耐指紋表面を原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により観察し、表面構造を確認した。図21A、図22A、図23A、図24A、図25Aはそれぞれ、実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5の反射防止フィルム表面のAFM像を示す。図21B、図22B、図23B、図24B、図25Bはそれぞれ、図21A、図22A、図23A、図24A、図25Aのa−a線に沿った断面プロファイルを示す。
平均ピッチPmはAFM像の断面プロファイルから以下のようにして求めた。まず、AFM像の断面プロファイルから、隣接する任意の2つの構造体を選び出し、それらの構造体間の距離(最小繰り返し構造のトップ間の最短距離)をピッチとして求めた。次に、この手順を耐指紋表面の任意の10箇所で行い、ピッチP1、P2、・・・、P10を求めた。次に、これらのピッチP1、P2、・・・、P10を単純に平均(算術平均)して平均ピッチPmを求めた。
算術平均粗さRaはAFM像から以下のようにして求めた。
まず、耐指紋表面Sを原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)により視野3μm×3μmで観察する。次に、そのAFM像の断面プロファイルから、算術平均粗さra求める。次に、この手順を耐指紋表面の任意の10箇所で行い、ra1、ra2、・・・、ra10を求める。次に、これらのra1、ra2、・・・、ra10を単純に平均(算術平均)して算術平均粗さRaを求める。
防汚性フィルムのAR機能を以下のようにして評価した。
防汚性フィルムをその評価面(耐指紋表面)が上になるように黒色アクリル板(三菱レイヨン株式会社製、商品名:アクリライト)に両面粘着シート(日東電工株式会社製、商品名:LUCIACS CS9621T)を用いて貼合した。次に、外光を斜め45°から入射させ、以下の基準で評価を行った。
×:構造がない部分と比較しても差が分からない場合
○:構造がない部分と比較して黒みが増していた場合
◎:構造がない部分と比較して評価結果「○」よりもさらに黒みが増していた場合
防汚性フィルムをその評価面(耐指紋表面)が上になるように黒色アクリル板(三菱レイヨン株式会社製、商品名:アクリライト)に両面粘着シート(日東電工株式会社製、商品名:LUCIACS CS9621T)を用いて貼合した。次に、耐指紋表面に指紋を付着させ、3分後に蛍光灯を写し込み、目視で表面を観察し、以下の基準で評価をおこなった。
×:指紋のパターンが消えなかった場合
○:指紋のパターンが消え、見えにくくなっていた場合
◎:指紋のパターンが消え、評価結果「○」よりもさらに見えにくくなっていた場合
耐指紋表面にわざと通常よりも液量の多い指紋を付着させ、指で10往復払拭後に蛍光灯を写し込み、目視で表面を観察し、以下の基準で評価をおこなった。
◎:油よごれがなくなっていた場合
○:油よごれがわずかに残っていた程度の場合
×:油よごれがかなり残っていた場合
複数のナノ構造体を耐指紋表面に形成すると共に、それらの構造体に第2の化合物を含ませることで、指紋のパターン見えを抑制することができる。
複数のナノ構造体を耐指紋表面に形成することで、AR機能を得ることができる。
(1)
微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる防汚体。
(2)
上記凹凸構造は揺らいでいる(1)に記載の防汚体。
(3)
上記凹凸構造は、ランダムなナノ構造により構成されている(1)から(2)のいずれかに記載の防汚体。
(4)
上記凹凸構造は、ストライプ状、網目状または針状の構造体を含んでいる(1)から(3)のいずれかに記載の防汚体。
(5)
上記表面の算術平均粗さは、5nm以上100nm以下の範囲内である(1)から(4)のいずれかに記載の防汚体。
(6)
表面を有する基材と、
上記基材の表面に設けられた防汚層と
を備え、
上記防汚層は、上記凹凸構造が設けられた上記表面を有している(1)から(5)のいずれかに記載の防汚体。
(7)
上記防汚層は、エネルギー線硬化性樹脂組成物および熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方の樹脂組成物を含み、
上記樹脂組成物は、上記第1の化合物、および上記第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる(6)に記載の防汚体。
(8)
上記第1の化合物および上記第2の化合物は、添加剤である(1)から(7)のいずれかに記載の防汚体。
(9)
上記添加剤は、レベリング剤である(8)に記載の防汚体。
(10)
上記基材の表面には複数の構造体が設けられ、
上記基材の複数の構造体の表面に倣うように上記防汚層が設けられている(6)に記載の防汚体。
(11)
上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方は、上記基材の複数の構造体の表面に吸着されている(10)に記載の防汚体。
(12)
上記防汚層は、上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方を含む単分子層である(11)に記載の防汚体。
(13)
上記構造体は、熱可塑性樹脂組成物を含み、
上記熱可塑性樹脂組成物は、上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる(1)から(5)のいずれかに記載の防汚体。
(14)
上記第1の化合物は、下記の式(1)または式(2)で表され、
上記第2の化合物は、下記の式(3)または式(4)で表される(1)から(5)のいずれかに記載の防汚体。
上記防汚層が、上記第2の化合物とともに、末端に鎖状炭化水素基を有する第3の化合物をさらに含んでいる(1)から(5)のいずれかに記載の防汚体。
(16)
上記第3の化合物は、下記の式(5)または式(6)で表される(15)に記載の防汚体。
上記凹凸構造間の凹部は、上記表面にある液体に対して正の毛管圧力を及ぼす(1)から(16)のいずれかに記載の防汚体。
(18)
防汚体が設けられた入力面を有し、
上記防汚体は、(1)から(17)のいずれかに記載の防汚体である入力装置。
(19)
防汚体が設けられた表示面を有し、
上記防汚体は、(1)から(17)のいずれかに記載の防汚体である表示装置。
(20)
(1)から(17)のいずれかに記載の防汚体を備える電子機器。
(21)
(1)から(17)のいずれかに記載の防汚体を備える防汚性物品。
12、25 防汚層
12a、22 構造体
12b、24b 基底層
13 アンカー層
14 ハードコート層
15 透明導電層
23 防汚構造層
23a 表面構造体(第1構造体)
24 微細構造層
24a 内部構造体(第2構造体)
25a 吸着化合物
31 板状の原盤
32、52 構造体
52 ロール原盤
101、113、125、133、143 表示装置
102 入力装置
103 フロントパネル
111 テレビ装置
112、124、132、142 筐体
121 ノート型パーソナルコンピュータ
131 携帯電話
141 タブレット型コンピュータ
S 耐指紋表面(防汚性表面)
S1 表示面
S2 入力面
Claims (21)
- 微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる防汚体。 - 上記凹凸構造は揺らぎを有している請求項1に記載の防汚体。
- 上記凹凸構造は、ランダムなナノ構造である請求項1に記載の防汚体。
- 上記凹凸構造は、ストライプ状、網目状または針状の構造体を含んでいる請求項1に記載の防汚体。
- 上記表面の算術平均粗さは、5nm以上100nm以下の範囲内である請求項1に記載の防汚体。
- 表面を有する基材と、
上記基材の表面に設けられた防汚層と
を備え、
上記防汚層は、上記凹凸構造が設けられた上記表面を有している請求項1に記載の防汚体。 - 上記防汚層は、エネルギー線硬化性樹脂組成物および熱硬化性樹脂組成物の少なくとも一方の樹脂組成物を含み、
上記樹脂組成物は、上記第1の化合物、および上記第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる請求項6に記載の防汚体。 - 上記第1の化合物および上記第2の化合物は、添加剤である請求項1に記載の防汚体。
- 上記添加剤は、レベリング剤である請求項8に記載の防汚体。
- 上記基材の表面には複数の構造体が設けられ、
上記基材の複数の構造体の表面に倣うように上記防汚層が設けられている請求項6に記載の防汚体。 - 上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方は、上記基材の複数の構造体の表面に吸着されている請求項10に記載の防汚体。
- 上記防汚層は、上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方を含む単分子層である請求項11に記載の防汚体。
- 上記構造体は、熱可塑性樹脂組成物を含み、
上記熱可塑性樹脂組成物は、上記第1の化合物および上記第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる請求項1に記載の防汚体。 - 上記第1の化合物は、下記の式(1)または式(2)で表され、
上記第2の化合物は、下記の式(3)または式(4)で表される請求項1に記載の防汚体。
- 上記防汚層が、上記第2の化合物とともに、末端に鎖状炭化水素基を有する第3の化合物をさらに含んでいる請求項1に記載の防汚体。
- 上記第3の化合物は、下記の式(5)または式(6)で表される請求項15に記載の防汚体。
- 上記凹凸構造間の凹部は、上記表面にある液体に対して正の毛管圧力を及ぼす請求項1に記載の防汚体。
- 微細な凹凸構造が設けられた入力面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる入力装置。 - 微細な凹凸構造が設けられた表示面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる表示装置。 - 微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる電子機器。 - 微細な凹凸構造が設けられた表面を有し、
上記凹凸構造は、末端以外の部分にエステル結合を有する第1の化合物、および環状炭化水素基を有する第2の化合物の少なくとも一方を含んでいる防汚性物品。
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