JP2015078924A - 防曇用フィルム及びそれを用いた計器 - Google Patents

Abstract

【課題】計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器に関し、外光反射や計器盤からカバープレートに出射する光の反射を防止すると共に環境温度の変化に対する結露を防止し、視認性を向上させる防曇用フィルムを提供する。【解決手段】計器盤１１と空気層１２を介して設けられたカバープレート１３の表面に設けられる防曇用フィルム１であって、防曇用フィルム１の片面に、表面凹凸により形成された構造体が所定ピッチで配列しているナノ構造体を有する。ナノ構造体は親水性樹脂から形成され、ナノ構造体が形成されている側のフィルム表面の水接触角が２５?よりも大きく６０?以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、防曇用フィルム及びそれを用いた計器に関する。

自動車やオートバイ等の車両に設けられている速度計、タコメータ等の計器として、計器盤上に空気層を介してカバープレートを設けたものが広く使用されている。このような計器では、カバープレートによる外光反射を防止すると共に、計器盤からカバープレートに出射する光がカバープレートで反射されることを防止し、外光下での計器盤の視認性を向上させることが望ましい。そこで、車両等に設ける計器のカバープレートの外表面に反射防止コートを設け、内表面にモスアイフィルムを設けることが提案されている（特許文献１）。

このモスアイフィルムは、略可視光波長以下の微細ピッチの表面凹凸により、可視光波長域の光に対して優れた反射防止効果を発揮するモスアイ構造を有するものであり、反射防止特性を有する光学素子として知られている（特許文献２）。

しかしながら、計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器のカバープレートに、単にモスアイフィルムを設けても、環境温度の急激な変化により、環境温度に対してカバープレートが低温になるとカバープレートに結露が生じてカバープレートが曇り、視認性が低下するという問題が生じる。

計器のカバープレートの結露に対しては、計器の室内に風を吹き出す空調装置を設けることが提案されている（特許文献３）。しかしながら、計器に空調装置を設けることは、機械的な構成が複雑になるので計器をコンパクトに製造することができなくなり、また、計器の製造コストの上昇を招く。

特表２００８−５０９８２９号公報 特許４９３５６２７号公報 特許３３８７２３２号公報

上述の従来技術に対し、計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器に関し、本発明は、外光反射や計器盤からカバープレートに出射する光の反射を防止すると共に環境温度の変化に対する結露を防止し、視認性を向上させたものを簡便な構成で低コストに製造できるようにすることを課題とする。

本発明者は、モスアイフィルムの製造に親水性樹脂を使用し、かつフィルム表面の水接触角度が特定の大きさとなるようにモスアイフィルムを製造すると、反射防止機能と防曇機能を兼ね備えたモスアイフィルムを低コストに製造できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、計器盤と空気層を介して設けられたカバープレートの表面に設けられる防曇用フィルムであって、該防曇用フィルムの片面に、表面凹凸により形成された構造体が所定ピッチで配列しているナノ構造体を有し、
ナノ構造体が親水性樹脂から形成され、
ナノ構造体が形成されている側の防曇用フィルム表面の水接触角が、２５°よりも大きく６０°以下である防曇用フィルムを提供する。

また、本発明は、計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器であって、カバープレートの表面に、上述の防曇用フィルムのナノ構造体を有する計器を提供する。

本発明の防曇用フィルムによれば、計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器のカバープレートの表面に貼着するという簡便な構成により、カバープレートにおける外光反射や、計器盤からカバープレートに出射する光の反射を防止することができ、環境温度の変化によりカバープレートが曇ることも防止することができ、種々の環境下における計器盤の視認性を向上させることができる。

特に、本発明の防曇用フィルムを、カバープレートの計器盤側の表面に貼着すると、計器の取り扱い時にカバープレートの外表面が擦れても防曇用フィルムの表面凹凸が損なわれることがない。

したがって、かかる防曇用フィルムを備えた計器は、反射防止特性や防曇特性に優れ、かつ低コストに、コンパクトに製造することが可能となる。よって、野外の環境下で使用される計器、例えばオートバイの計器や屋外作業用車両の計器等で有用となり、中でも、計器室内が密封されておらず、内外の空気が連通する構造の安価な計器で有用となる。

図１は、本発明の防曇用フィルムを用いた計器の（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。 図２は、防曇用フィルムの一態様の（ａ）平面図及び（ｂ）断面図である。 図３は、防曇用フィルムの他の態様の断面図である。 図４は、本発明の防曇用フィルムの作用の説明図である。

以下の本発明を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の防曇用フィルム１は、計器盤１１上に空気層１２を介してカバープレート１３を有する計器１０の該カバープレート１３の表面に貼着して使用されるものであり、好ましくはカバープレート１３の計器盤１１側の表面に貼着される。なお、このような計器１０は、車両等のスピードメータ、タコメータ等として広く普及しており、計器盤１１上には、通常、振れ角で計測値を示す針１４が設けられるため、計器盤１１とカバープレート１３とは間隙をあけて設けられ、両者の間には空気層１２が存在する。

防曇用フィルム１の表面には、図２に示すように、その表面凹凸により形成された微細な個々の構造体２が所定のピッチで配列することによりモスアイ構造を呈するナノ構造体３が形成されている。

ここで、個々の構造体２の形状自体には特に制限はなく、底面が、円形、楕円形、長円形、卵形等の錐体構造としてもよく、底面が、円形、楕円形、長円形、卵形等で、頂部が曲面に形成されていてもよく、頂部が平坦に形成されていてもよい。また、各構造体２の間に微小な凸部を設けてもよい。

ナノ構造体３は、ピッチＰ１の構造体２の配列Ｔ1、Ｔ2、…、Ｔiが、ピッチ（隣接する構造体の最小中心間距離）Ｐ２で多数配列したものとなっており、隣り合う配列の位置は、ピッチＰ１の１／２ずつ配列の延在方向にずれ、多数の構造体２の平面配置が、６方格子又は準６方格子となっている。なお、本発明において、構造体２の平面配置は４方格子や準４方格子としてもよい。ここで、準６方格子とは、正６方格子を、構造体２の配列Ｔ1、Ｔ2、…、Ｔiの延在方向に引き延ばすことにより格子配列を歪ませたパターンであり、準４方格子とは、正４方格子を構造体の配列の延在方向に引き延ばすことにより格子配列を歪ませたパターンである。

構造体２のピッチＰ１、Ｐ２は、好ましい反射防止性能を得る点から、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、構造体２の高さＨ１は、好ましくは１８０〜４２０ｎｍ、より好ましくは１９０〜２８０ｎｍである。

また、図２に示す防曇用フィルム１の場合、防曇用フィルム１の全厚Ｈ_tは、好ましくは０．１８〜１０μｍ、より好ましくは０．３〜８μｍである。これにより、防曇用フィルム１の巻き取りや枚葉処理などによって生じる応力により、防曇用フィルム１全体が歪み、ナノ構造体３の配列形状や、構造体２の高さがばらつくことを防止し、同一面内での性能を均一にすることができる。

図３に示すように、防曇用フィルム１には、ナノ構造体３の非形成面にベースフィルム４が積層されていてもよい。この場合、貼り合せ後の外観の点から、ベースフィルム４の厚さは２０〜２３０μｍが好ましく、防曇用フィルム１の全厚Ｈ_t’は、３０〜２５０μｍが好ましい。この際、構造体２が設けられている樹脂層の全体厚みＨ２は、外観および製造上の再現性や取り扱いの点から、好ましくは防曇用フィルム１の全厚Ｈ_t’の３０％以下、より好ましくは２〜２５％、更により好ましくは３〜２０％である。この厚みＨ２は、ナノ構造体３の高さＨ１と、ナノ構造体３を支持している樹脂層の厚さＨ３を足したものである。

この他、本発明の防曇用フィルムは、計器盤のカバープレートに一体に形成されていてもよい。

防曇用フィルム１のナノ構造体３の形成面の水接触角は、２５°よりも大きく６０°以下、特に３０°以下である。この水接触角は構造体２を形成する樹脂の選択、その樹脂に用いる添加剤の選択、構造体２のピッチ、凹凸の形状および角度等により制御することができる。水接触角を上述の範囲とすることにより、車両などの計器のカバープレートとして好適な防曇効果を得ることができ、かつ、構造体２を所望の形状及び所望のピッチに安定して形成することができる。これに対し、水接触角が２５°以下にすると、防曇用フィルム１の製造過程や流通形態において、ナノ構造体３の表面に保護フィルムを粘着剤を用いて設ける場合に、保護フィルムやその粘着剤とナノ構造体３の密着性が強くなりすぎて不具合が生じやすくなり、防曇用フィルムの製品としての品質の安定性が保てなくなる。反対に、水接触角６０°を超えると防曇性が不十分となる。

また、ナノ構造体３の形成面の水接触角を上述範囲とするために、好ましいナノ構造体を形成する樹脂には、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基等の親水性官能基を１種以上含有させることが好ましい。また、ナノ構造体３は、後述するように、紫外線硬化樹脂組成物等のエネルギー線硬化性樹脂組成物を用いて形成できることから、ナノ構造体３を形成する樹脂は、上述の親水性官能基を有するエネルギー線硬化性樹脂組成物、又は親水性官能基を有する添加剤を含有するエネルギー線硬化性樹脂組成物から形成することができる。

なお、図３に示したように、防曇用フィルム１を、ナノ構造体３を形成する樹脂層と、その基体となるベースフィルム４の積層体から形成する場合、ベースフィルム４は、種々の透明樹脂から形成することができ、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等から形成することができる。

この防曇用フィルム１の製造方法としては、例えば、特許４９３５６２７号公報（特許文献２）に記載のように、レーザ光を用いたフォトリソグラフィによりロール状のガラス原盤に表面凹凸を形成し、次いで、その表面凹凸上に、紫外線硬化性樹脂組成物等のエネルギー線硬化性樹脂組成物塗布し、その上に透明基板を配置し、透明基板の上から紫外線等のエネルギー線を照射して樹脂組成物を硬化させ、その硬化物をガラス原盤から剥離する。こうしてガラス原盤の表面凹凸をナノ構造体３の形成樹脂に転写することにより防曇用フィルム１を製造することができる。また、ガラス原盤上の防曇用フィルムにベースフィルムを積層し、その積層体をガラス原盤から剥離することにより、図３に示した、ベースフィルム４を備えた防曇用フィルム１を製造することができる。

一方、この防曇用フィルム１のナノ構造体３を有する計器１０は、計器盤１１とカバープレート１３との間に空気層１２を有するものであれば特に制限はない。カバープレート１３の材質は、ガラス、アクリル樹脂、透明なエンジニアリングプラスチック等とすることができる。これらは計器として使用できるのであれば、特に制限はされない。

ナノ構造体３を計器１０のカバープレート１３の表面に設ける方法としては、防曇用フィリウム１をカバープレート１３に貼着する方法や、ナノ構造体３とカバープレート１３とを一体成型する方法をあげることができる。

また、カバープレート１３への防曇用フィルム１の貼着は、従来の粘着シートやエネルギー線硬化型接着材等の接着剤の使用により行うことができる。また、予め、防曇用フィルム１のナノ構造体３の非形成面に、粘着層を形成しておいてもよい。

なお、このような接着剤又は粘着層は、防曇用フィルムの製品間の光透過率のバラツキ防止のために、ナノ構造体３を形成する樹脂又はナノ構造体３のベースとなっているベースフィルム４を形成する樹脂と略同一の屈折率を備え、且つ透過率が好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上であることが望ましい。

一方、ナノ構造体３とカバープレート１３との一体成型は、上述のようにガラス原盤の表面凹凸をナノ構造体３に転写するときに、カバープレート１３も同時に（ないしは同一の工程で）成型すればよい。

図４は、防曇用フィルム１を設けた本発明の計器１０の作用の説明図である。同図（ａ）に示したように、外光Ｌ１は、まず、空気Ａ１とカバープレート１３との界面Ｓ１で反射し、次に、この界面Ｓ１を透過した光は、カバープレート１３と防曇用フィルム１との界面Ｓ２で反射し、さらに防曇用フィルム１と計器１０内の空気Ａ２との界面Ｓ３で反射し、計器１０内の空気Ａ２と計器盤１１との界面Ｓ４で反射する。そして、この反射光Ｌ２は、防曇用フィルム１と計器１０内の空気Ａ２との界面Ｓ３で反射し、その透過光がカバープレート１３と防曇用フィルム１との界面Ｓ２で反射し、空気Ａ１とカバープレート１３との界面Ｓ１で反射する。この場合、防曇用フィルム１と計器１０内の空気Ａ２との界面Ｓ３で生じる反射光は、防曇用フィルム１のナノ構造体３のモスアイ構造の作用により、著しく低減する。なお、カバープレート１３と防曇用フィルム１との界面Ｓ２で生じる反射光は、カバープレート１３と防曇用フィルム１との屈折率差が、カバープレート１３と空気Ａ１、Ａ２との屈折率差や、防曇用フィルム１と空気Ａ１、Ａ２との屈折率差ほど大きくないので無視することができる。

したがって、例えば、同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）の計器１０で防曇用フィルムを使用しない場合に、空気Ａ１とカバープレート１３との界面Ｓ１、カバープレート１３と計器１０内の空気Ａ２との界面Ｓ１’による外光Ｌ１のトータルでの反射率が７．５％となり、計器盤１１からカバープレート１３に出射する光Ｌ２の界面Ｓ１’、Ｓ１によるトータルでの反射率が７．５％となるときに、同図（ａ）に示すように防曇用フィルム１を使用した場合には、外光Ｌ１の上述の界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によるトータルの反射率が４．２％となり、計器盤１０からカバープレート１３に出射する光Ｌ２の界面Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１によるトータルの反射率が４．２％となる。

よって、外光反射により視認性が低下しやすく、温度変化の大きい環境で使用される、オートバイや屋外作業用車両の計器などで、本発明の防曇用フィルム１は特に有用となり、中でも、計器室の内外の空気が連通する構造の計器等において有用となる。

以下、本発明をより具体的に実施例により説明する。
実施例１
親水性樹脂を使用し、特許４９３５６２７号公報（特許文献２）に記載の方法で、構造体のピッチＰ１が２００ｎｍ、ピッチＰ２が２００ｎｍ、高さＨ１が２００ｎｍで、防曇性フィルムの層厚Ｈ２が１００μｍの防曇用フィルムを製造した。

実施例２
親水性樹脂の配合量を、実施例１の場合の重量比で６０％とする以外は実施例１と同様にして防曇用フィルムを製造した。

比較例１
実施例１において、親水性樹脂に代えてポリカーボネートを使用する以外は、実施例１と同様にして防曇用フィルムを製造した。

比較例２
実施例１と同様の親水性樹脂を用いて両面が平坦な防曇用フィルムを製造した。この防曇用フィルムの層厚は実施例１と同じである。

評価
（１）水接触角
実施例１，２及び比較例１，２の防曇用フィルムの水接触角を計測した。この場合、実施例１，２及び比較例１では、ナノ構造体の形成面の水接触角を計測し、比較例２では平坦面の水接触角を計測した。結果を表１に示す。

（２）防曇性試験
発明の効果をより容易に比較するため、オートバイの速度計の計器盤上のアクリル板（厚さ３ｍｍ）を取り外し、その両面に、実施例１，２及び比較例１，２の防曇用フィルムのナノ構造体の非形成面を貼着した。
その後、このアクリル板を−５℃の恒温槽に０．５時間置いた。そして、恒温槽から取り出し、計器盤上に設置し、恒温槽からの取り出し直後、３０秒後、１分後、３分後に、アクリル板を通して計器盤を観察し、計器盤の目盛の判読の可否により次の基準で評価した。結果を表１に示す。

○：全目盛が判読可能
△：部分的に判読可能
×：判読不能

（３）視認性試験
実施例１，２及び比較例１，２の防曇用フィルムのナノ構造体の非形成面をアクリル板（厚さ３ｍｍ）に粘着シートより貼着し、オートバイの速度計の構成部品である計器盤の上５ｃｍの位置に載置した。
この場合、アクリル板の左右半分のみを防曇用フィルムの貼着領域とし、残り半分は防曇用フィルムの非貼着領域とし、防曇用フィルムの貼着領域と非貼着領域の境界線で計器盤が二等分されるように計器盤上にアクリル板を載置した。

このアクリル板を通して計器盤を観察し、外光の映り込みの程度を、防曇用フィルムの貼着領域と非貼着領域で比較し、次の基準で評価した。
○：防曇用フィルムの貼着領域が非貼着領域に比して映り込みの程度が低い
×：防曇用フィルムの貼着領域と非貼着領域とで映り込みの程度に差がない

実施例１，２の防曇用フィルムによれば防曇性も視認性も良好であるが、非親水性樹脂でナノ構造が形成されている比較例１のフィルムでは防曇性が劣っており、親水性樹脂でフィルムが形成されているがナノ構造を有さない比較例２のフィルムは視認性が悪く、防曇性も劣っていることがわかる。

１ 防曇用フィルム
２ 構造体
３ ナノ構造体
４ ベースフィルム
１０ 計器
１１ 計器盤
１２ 空気層
１３ カバープレート
Ａ１、Ａ２ 空気
Ｓ１ 空気とカバープレートとの界面
Ｓ２ カバープレートと防曇用フィルムとの界面
Ｓ３ 防曇用フィルムと計器内の空気との界面
Ｓ４ 計器内の空気と計器盤との界面

Claims (8)

1. 計器盤と空気層を介して設けられたカバープレートの表面に設けられる防曇用フィルムであって、該防曇用フィルムの片面に、表面凹凸により形成された構造体が所定ピッチで配列しているナノ構造体を有し、
   ナノ構造体が親水性樹脂から形成され、
   ナノ構造体が形成されている側の防曇用フィルム表面の水接触角が、２５°よりも大きく６０°以下である防曇用フィルム。
2. フィルム表面の水接触角が３０°以下である請求項１記載の防曇用フィルム。
3. 構造体のピッチが１０００ｎｍ以下である請求項１又は２記載の防曇用フィルム。
4. 構造体のピッチが１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である請求項３記載の防曇用フィルム。
5. 構造体の高さ１８０〜４２０ｎｍである請求項１〜４のいずれかに記載の防曇用フィルム。
6. 表面凹凸が、レーザ光を用いたフォトリソグラフィにより形成した原盤の表面凹凸を親水性樹脂に転写することにより形成されている請求項１〜５のいずれか記載の防曇用フィルム。
7. 計器盤上に空気層を介してカバープレートを有する計器であって、カバープレートの表面に、請求項１〜６のいずれかに記載の防曇用フィルムのナノ構造体を有する計器。
8. カバープレートの計器側の表面に防曇用フィルムが貼着されている請求項７記載の計器。

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