JP5420978B2 - 反射防止フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、反射防止フィルムおよびその製造方法に関し、とくに、表面にセルフクリーニング機能等の特定の機能を付与した反射防止フィルムとその製造方法に関する。

透明フィルムの片面に、規則的な微細凹凸構造層を設けることにより、フィルム全体の光透過率を高く保ちながら、微細凹凸構造面に優れた反射防止機能を持たせるようにした反射防止フィルムが最近公表された（特許文献１、２）。これら特許文献１、２では、陽極酸化により形成した規則的な微細凹凸構造を有するアルミナを鋳型として用い、該鋳型と透明フィルムの間に活性エネルギー線（例えば、紫外線）硬化性組成物を充填し、活性エネルギー線照射により組成物を硬化後鋳型を離型し、硬化した微細凹凸構造面を有する組成物層を透明フィルムの片面上に残すことにより、上記のような優れた特性の反射防止フィルムを得ている。

一方、酸化チタンに代表される光触媒が、紫外線等の照射により優れた光触媒機能を発揮し、有機物の分解等に利用できることは広く知られている。しかし一般に、酸化チタン等により形成される光触媒層は、連続的な表面を構成する層として形成される場合、多かれ少なかれ光の透過を遮断してしまうので、全体として高い光透過率の維持が求められる上述のような反射防止フィルムと組み合わせるという着想は、これまでなかった。

しかし、反射防止フィルムの機能に、光触媒層が発揮可能な種々の優れた機能を付加することができれば、反射防止フィルムの使用範囲、用途が飛躍的に拡大することが期待されるので、このような新規技術の開発が望まれていた。

ＷＯ ２００８／００１８４７Ａ１号公報 ＷＯ ２００９／０５４５１３Ａ１号公報

そこで本発明の課題は、上記のような要望を満たすために、表面にセルフクリーニング機能等の光触媒層が有する種々の優れた機能を付与した、新しい反射防止フィルムおよびその製造方法を提供することにある。

本発明は、光触媒微粒子が分散した懸濁液を用いて、透明フィルムの片面に規則的な微細凹凸構造層を設けた反射防止フィルムの微細凹凸構造面に、光触媒微粒子が断続的に固着されるようにコーティングすることを特徴とする、表面機能性を備えた反射防止フィルムの製造方法を提供する。適切な条件設定により、コーティングという簡便な方法にて、目標とする光触媒微粒子の断続的な固着形態を実現できる。

この反射防止フィルムの製造方法においては、とくに、光触媒微粒子が分散した懸濁液を所定の孔径のフィルターで濾過することにより分散している光触媒微粒子の粒径を所定サイズ以下に揃え、得られた懸濁液を用いて反射防止フィルムの微細凹凸構造面に光触媒微粒子をディップコーティングすることが好ましい。所定の孔径のフィルターで濾過して懸濁液を得ることにより、所望の光触媒微粒子の断続固着形態が得られやすくなり、ディップコーティングにより、適切な条件を選択することで、容易に所望の光触媒微粒子表面固着形態が得られるようになる。

また、上記反射防止フィルムの製造方法においては、コーティング用懸濁液として、光触媒微粒子が分散した２−プロパノール懸濁液を用いることができる。この懸濁液を使用することにより、後述の試験結果に示すように、本発明で目標とした反射防止フィルムが容易にかつ確実に得られた。

また、上記反射防止フィルムの製造方法においては、固着された光触媒微粒子に種々の有用な光触媒機能を発揮させることが好ましく、とくに、反射防止フィルムの光触媒微粒子の固着面に紫外線を照射して該面を超親水化しておくことが好ましい。

光触媒微粒子としては、優れた光触媒機能を発揮できる点、入手のし易さの点で、酸化チタン微粒子を用いることが好ましい。

本発明に係る反射防止フィルムおよびその製造方法によれば、規則的な微細凹凸構造面を有する反射防止フィルムに、光触媒微粒子を特定の形態で固着させることにより、反射防止フィルムとしての性能を適切に維持しつつ、光触媒が有する種々の有用な機能を付与することができ、反射防止フィルムの適用範囲を大幅に拡大することができる。

本発明の一実施態様に係る表面機能性を備えた反射防止フィルムの概略断面図である。 図１の構造における基材としての反射防止フィルムの概略断面図である。 懸濁液へのディップコーティング前の反射防止フィルムの表面の観察結果を示す図である。 懸濁液へのディップコーティング後の本発明に係る反射防止フィルムの表面の観察結果を示す図である。 本発明に係る反射防止フィルムを含む各フィルムの反射率特性図である。 本発明に係る反射防止フィルムを含む各フィルムの透過率特性図である。 本発明に係る反射防止フィルムと基材としての反射防止フィルムの紫外線照射時間と接触角との関係図である。 紫外線照射による超親水化後の本発明に係る反射防止フィルムの超親水性維持特性図である。 基材としての反射防止フィルムの紫外線照射による有機物分解特性発現の様子を示す図である。 本発明に係る反射防止フィルムの紫外線照射による有機物分解特性発現の様子を示す図である。

以下に、本発明の望ましい実施の形態について、各種試験結果とともに説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る反射防止フィルムを、概念的に示している。図１において、１は本発明に係る表面機能性を備えた反射防止フィルム全体を示している。この表面機能性を備えた反射防止フィルム１は、基材として前述の特許文献１や特許文献２に記載されているのと同等の反射防止フィルム２を有しており、この反射防止フィルム２は、図２にも示すように、透明フィルム３と、透明フィルム３の片面に設けられた規則的な微細凹凸構造層４とからなる。この反射防止フィルム２の微細凹凸構造層４の微細凹凸構造面に、酸化チタン微粒子からなる光触媒微粒子５が、微細凹凸構造面の表面全面を覆うのではなく、フィルム面方向に断続的に固着されることにより、本発明に係る表面機能性を備えた反射防止フィルム１が構成されている。光触媒微粒子５は、微細凹凸構造層４の実質的に凸部の頂部に相当する部位に、フィルム面方向に断続的に固着されており、微細凹凸構造層４の実質的に凹部に相当する部位６は、空洞状態に維持されている。

基材としての反射防止フィルム２は、前述の特許文献１や特許文献２に記載されているのと同等の方法により作製すればよい。すなわち、陽極酸化により形成した規則的な微細凹凸構造を有するアルミナを鋳型（図示略）として用い、該鋳型と透明フィルム３の間に活性エネルギー線硬化性組成物を充填し、活性エネルギー線照射により組成物を硬化後鋳型を離型し、硬化した微細凹凸構造面を有する組成物層（つまり、上記微細凹凸構造層４）を透明フィルム３の片面上に残すことにより、上記のような反射防止フィルム２を得ることができる。透明フィルム３の材質としては、上記活性エネルギー線照射を著しく阻害しなければ、特に限定されない。また、微細凹凸構造層４の材質としての活性エネルギー線硬化性組成物としては、分子中にラジカル重合性結合または／およびカチオン重合性結合を有する各種のモノマー、オリゴマー、反応性ポリマーを適宜混合したものを使用でき、非反応性ポリマーを添加してもよい。また、活性エネルギー線ゾルゲル反応性組成物を使用することも可能である。

このように作製された基材としての反射防止フィルム２の微細凹凸構造層４上に光触媒微粒子５が断続的に固着されるが、所定形態への固着は例えば次のように行われる。以下に、実際に行った試験に基づいて説明する。

反射防止フィルム２として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主要構成成分とするフィルム（三菱レイヨン（株）製）を用い、該反射防止フィルム２の微細凹凸構造層４上への光触媒微粒子５の断続的な固着のために、酸化チタン微粒子が１重量％分散した２−プロパノール懸濁液（（株）テイカ製）を用いた。この２−プロパノール懸濁液を孔径サイズ０．４５μｍのメンブレンフィルターで濾過することにより、分散している酸化チタン微粒子を所定サイズ以下に揃えた。得られた懸濁液を用いて、上記反射防止フィルム２をディップコーティング（引上げ速度：３０ｍｍ／ｓｅｃ）し、微細凹凸構造層４上に断続的に酸化チタン微粒子を固着させた。

上記ディップコーティング前の反射防止フィルム２のみの、電子顕微鏡による表面の観察結果を図３に、ディップコーティング後の酸化チタン微粒子が断続的に固着された状態の表面の観察結果を図４に、それぞれ示す。図４に示すように、酸化チタン微粒子は微細凹凸構造層４の表面を全面にわたって覆うことなく、断続的に固着されていることが分かる。

このようにして得られた本発明に係る表面機能性を備えた反射防止フィルム１と、基材としての反射防止フィルム２のみの場合と、さらに通常のＰＥＴフィルム（つまり、反射防止フィルム２における透明フィルム３と同等のフィルム）とについて、各種の特性を比較した。

図５に、照射光の波長と反射率との関係を示し、図６に、波長と透過率との関係を示す。図５に示すように、本発明に係る酸化チタン微粒子を断続的に固着した反射防止フィルム１は、基材としての反射防止フィルム２のみの場合に比べ、若干反射率が高くなり反射防止性能は若干低下するものの、通常のＰＥＴフィルムに比べると、はるかに低い反射率を有し優れた反射防止性能が維持されていることが分かる。また、図６に示すように、本発明に係る酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１は、基材としての反射防止フィルム２のみの場合や通常のＰＥＴフィルムに比べ、酸化チタン微粒子による光の吸収等により、透過率は若干低下するものの、十分に高い透過率が維持されていることが分かる。すなわち、基材としての反射防止フィルム２の性能を大きく損なうことなく、十分に優れた反射防止性能および透過性能が共に維持されていることが分かる。

図７は、上記本発明に係る酸化チタン微粒子を断続的に固着した反射防止フィルム１に紫外線を照射（強度：３０ｍＷ／ｃｍ² ）した場合の水の接触角の変化を示しており、とくに超親水性（接触角１０°以下）を呈するまでの経過を示している。図７に示すように、基材としての反射防止フィルム２は、酸化チタン微粒子を有していないので、紫外線を照射しても基本的に接触角は変化しないが、本発明に係る酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１では、短時間のうちに超親水化が達成できることが分かる。

図８は、上記のように超親水化された本発明に係る酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１を暗所に放置し、超親水性がどの程度長く維持されるかを調べた結果をしめしている。図８に示すように、少なくとも１８日間超親水性が維持されることが分かる。

このような親水性により、酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１に、表面が水分によって曇らない防曇性を付与することができる。また、表面に水が液滴の形態では付着しにくくなり、薄い膜状に展延するので、表面上に存在する汚れ等（油汚れを含む）が讓許されやすくなり、優れた易汚れ除去性が実現される。この易汚れ除去性は、次に説明する有機物分解性とも関連する。すなわち、表面に付着している有機物やその表面と接触する有機物等の分解が可能になれば、表面に直接接していた薄層が消失可能となるので、その上に存在していた層があたかも表面から浮いた状態になるかの如く移動や除去され易い状態となり、極めて容易に拭い去ることができるようになる。例えば、表面に付着した異物層や、油層（例えば、タッチパネル等の表面上の指紋跡などの油層）が極めて容易に拭い去ることができるようになる。

このような有機物分解性は、酸化チタン微粒子からなる光触媒微粒子に例えば紫外線を照射することにより発現される。紫外線照射による有機物分解性の発現について、メチレンブルーを用いた色素分解試験により確認した。図９は、基材としての反射防止フィルム２のみの場合の紫外線照射部（３０ｍＷ／ｃｍ² 、３０分）（図の左半分）と、マスクを施した未照射部（図の右半分）とを比較して示しており、図１０は、本発明に係る酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１の紫外線照射部（３０ｍＷ／ｃｍ² 、３０分）（図の左半分）と、マスクを施した未照射部（図の右半分）とを比較して示している。酸化チタン微粒子からなる光触媒微粒子を持たない基材としての反射防止フィルム２では有機物分解性は基本的に発現しなかったが、図１０に示すように、本発明に係る酸化チタン微粒子固着反射防止フィルム１では、紫外線照射により色素が分解され、色素含有の試験液が透明に近くなった。

このように、本発明に係る光触媒微粒子断続固着反射防止フィルム１においては、基材としての反射防止フィルム２の反射防止性能や透過率を大きく損なうことなく、種々の表面機能性の付与が可能となる。

本発明に係る表面機能性を備えた反射防止フィルムは、従来の反射防止フィルムの適用用途は勿論のこと、新たに付与された表面機能性により、適用可能な分野の範囲が大幅に拡大される。

１ 表面機能性を備えた反射防止フィルム
２ 基材としての反射防止フィルム
３ 透明フィルム
４ 微細凹凸構造層
５ 光触媒微粒子
６ 微細凹凸構造層の凹部に相当する部位

Claims (5)

1. 光触媒微粒子が分散した懸濁液を用いて、透明フィルムの片面に規則的な微細凹凸構造層を設けた反射防止フィルムの微細凹凸構造面に、光触媒微粒子が断続的に固着されるようにコーティングすることを特徴とする、表面機能性を備えた反射防止フィルムの製造方法。
2. 光触媒微粒子が分散した懸濁液を所定の孔径のフィルターで濾過することにより分散している光触媒微粒子の粒径を所定サイズ以下に揃え、得られた懸濁液を用いて反射防止フィルムの微細凹凸構造面に光触媒微粒子をディップコーティングする、請求項１に記載の反射防止フィルムの製造方法。
3. 光触媒微粒子が分散した２−プロパノール懸濁液を用いる、請求項１または２に記載の反射防止フィルムの製造方法。
4. 光触媒微粒子の固着面に紫外線を照射して該面を超親水化する、請求項１〜３のいずれかに記載の反射防止フィルムの製造方法。
5. 光触媒微粒子として酸化チタン微粒子を用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の反射防止フィルムの製造方法。

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