JP6616901B2 - 光学部材の製造方法 - Google Patents
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Description
実施形態1の光学部材の製造方法は、本発明の第一の光学部材の製造方法に関する。実施形態1の光学部材の製造方法について、図1を参照して以下に説明する。図1は、実施形態1の光学部材の製造方法を説明するための断面模式図である。
光硬化性樹脂及び離型剤を溶剤に溶解させ、樹脂溶液3を調製する。
(i)各種モノマー、光重合開始剤等を適宜混合させ、光硬化性樹脂(透明状態)を調製する。
(ii)光硬化性樹脂及び離型剤の混合物(白濁状態)を調製する。
(iii)光硬化性樹脂及び離型剤の混合物を溶剤に溶解させ、樹脂溶液3(透明状態又は若干の白濁状態)を調製する。
図1(a)に示すように、樹脂溶液3を基材2の表面上に塗布する。
樹脂溶液3の塗布物から溶剤を除去する加熱処理を行う。その結果、図1(b)に示すように、樹脂層4が形成される。
図1(c)に示すように、樹脂層4を間に挟んだ状態で、基材2を金型5に押し当てる。その結果、凹凸構造が樹脂層4の表面(基材2とは反対側の表面)に形成される。
樹脂層4を光照射によって硬化させる。その結果、図1(d)に示すように、重合体層6が形成される。
図1(e)に示すように、金型5を重合体層6から剥離する。その結果、光学部材1が完成する。重合体層6の表面(基材2とは反対側の表面)に形成された凹凸構造は、複数の凸部(突起)7が可視光の波長以下のピッチ(隣接する凸部7の頂点間の距離)Pで設けられる構造、すなわち、モスアイ構造(蛾の目状の構造)に相当する。よって、光学部材1は、モスアイ構造による優れた反射防止性(低反射性)を示すことができる。
Rf1−R2−D1 (A)
上記一般式(A)中、Rf1は、フルオロアルキル基、フルオロオキシアルキル基、フルオロアルケニル基、フルオロアルカンジイル基、及び、フルオロオキシアルカンジイル基からなる群より選択される少なくとも1つを含む部位を表す。R2は、アルカンジイル基、アルカントリイル基、又は、それらから導出されるエステル構造、ウレタン構造、エーテル構造、トリアジン構造を表す。D1は、光反応性基を表す。
CFn1H(3−n1)−(CFn2H(2−n2))kO−(CFn3H(2−n3))mO− (B)
−(CFn4H(2−n4))pO−(CFn5H(2−n5))sO− (C)
上記一般式(B)及び(C)中、n1は1〜3の整数であり、n2〜n5は1又は2であり、k、m、p、及び、sは0以上の整数である。n1〜n5の好ましい組み合わせとしては、n1が2又は3、n2〜n5が1又は2である組み合わせであり、より好ましい組み合わせとしては、n1が3、n2及びn4が2、n3及びn5が1又は2である組み合わせである。
実施形態2の光学部材の製造方法は、本発明の第二の光学部材の製造方法に関する。実施形態2の光学部材の製造方法について、図2を参照して以下に説明する。図2は、実施形態2の光学部材の製造方法を説明するための断面模式図である。実施形態2の光学部材の製造方法は、光硬化性樹脂及び離型剤を2層に分けて塗布した後、両層を一体化させること以外、実施形態1の光学部材の製造方法と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
図2(a)に示すように、光硬化性樹脂を含有する第一の樹脂8を、基材2の表面上に塗布する。次に、離型剤を含有する第二の樹脂9を、塗布された第一の樹脂8の表面(基材2とは反対側の表面)上に塗布する。
図2(b)に示すように、第一の樹脂8、及び、第二の樹脂9を間に挟んだ状態で、基材2を金型5に第一の樹脂8側から押し当てる。その結果、凹凸構造を表面(基材2とは反対側の表面)に有する樹脂層4が形成される。樹脂層4は、第一の樹脂8、及び、第二の樹脂9が一体化し、両樹脂の界面が存在しないものである。
次に、樹脂層4を光照射によって硬化させる。その結果、図2(c)に示すように、重合体層6が形成される。
図2(d)に示すように、金型5を重合体層6から剥離する。その結果、光学部材1が完成する。
実施形態3の光学部材の製造方法は、本発明の第二の光学部材の製造方法に関する。実施形態3の光学部材の製造方法について、図3を参照して以下に説明する。図3は、実施形態3の光学部材の製造方法を説明するための断面模式図である。実施形態3の光学部材の製造方法は、第二の樹脂を金型の表面上に塗布すること以外、実施形態2の光学部材の製造方法と同様であるため、重複する点については説明を適宜省略する。
図3(a)に示すように、光硬化性樹脂を含有する第一の樹脂8を、基材2の表面上に塗布する。次に、離型剤を含有する第二の樹脂9を、金型5の表面(凹凸面)上に塗布する。
図3(b)に示すように、第一の樹脂8、及び、第二の樹脂9を間に挟んだ状態で、基材2を金型5に第一の樹脂8側から押し当てる。その結果、凹凸構造を表面(基材2とは反対側の表面)に有する樹脂層4が形成される。
次に、樹脂層4を光照射によって硬化させる。その結果、図3(c)に示すように、重合体層6が形成される。
図3(d)に示すように、金型5を重合体層6から剥離する。その結果、光学部材1が完成する。
実施例及び比較例において、光学部材を製造するために用いた材料は以下の通りである。
富士フイルム社製の「TAC−TD80U」を用い、その厚みは80μm、ヘイズは0.1%であった。
表1に示すような組成の光硬化性樹脂A1〜A4を用いた。各材料名の略記は、下記の通りである。表1中の数値は、各光硬化性樹脂中の各材料の含有率を示す。
<相溶性モノマー>
・「DM」:KJケミカルズ社製の「DMAA」
<各種モノマー>
・「U」:新中村化学工業社製の「U−10HA」
・「DPH」:新中村化学工業社製の「A−DPH」
・「TMM」:新中村化学工業社製の「A−TMM−3LM−N」
・「ATM」:新中村化学工業社製の「ATM−35E」
・「PG」:新中村化学工業社製の「NK ECONOMER A−PG5027E」
<光重合開始剤>
・「TPO」:BASF社製の「IRGACURE TPO」
表2に示すような組成の離型剤B1〜B3を用いた。各材料名の略記は、下記の通りである。表2中の数値は、各離型剤中の各材料の含有率を示す。離型剤B1中の有効成分の含有率は、20重量%であった。離型剤B2中の有効成分の含有率は、40重量%であった。
<フッ素含有モノマー>
・「DAC」:ダイキン工業社製の「オプツールDAC−HP」
・「FAAC」:ユニマテック社製の「CHEMINOX FAAC−6」
<反応性モノマー>
・「AC」:KJケミカルズ社製の「ACMO」
メチルエチルケトン(MEK、沸点:79.6℃)を用いた。
下記の方法で作製したものを用いた。まず、金型の材料となるアルミニウムを、10cm角のガラス基板上にスパッタリング法によって成膜した。成膜されたアルミニウムの層の厚みは、1.0μmであった。次に、成膜されたアルミニウムの層に対して、陽極酸化及びエッチングを交互に繰り返すことによって、多数の微小な穴(隣り合う穴の底点間の距離が可視光の波長以下)が設けられた陽極酸化層を形成した。具体的には、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、陽極酸化、エッチング、及び、陽極酸化を順に行う(陽極酸化:5回、エッチング:4回)ことによって、アルミニウムの内部に向かって細くなる形状(テーパー形状)を有する微小な穴(凹部)を多数形成し、その結果、凹凸構造を有する金型が得られた。陽極酸化は、シュウ酸(濃度:0.03重量%)を用いて、液温5℃、印加電圧80Vの条件下で行った。1回の陽極酸化を行う時間は、25秒とした。エッチングは、リン酸(濃度:1mol/l)を用いて、液温30℃の条件下で行った。1回のエッチングを行う時間は、25分とした。金型を走査型電子顕微鏡で観察したところ、凹部の深さは290nmであった。なお、金型の表面には、ダイキン工業社製の「オプツールAES4」によって事前に離型処理を施した。
実施例1−1の光学部材を、実施形態1の光学部材の製造方法によって作製した。
光硬化性樹脂A1及び離型剤B1を混合させた後、その混合物を溶剤に溶解させ、樹脂溶液3を調製した。樹脂溶液3において、光硬化性樹脂A1の含有率は80重量%、離型剤B1の含有率は10重量%、溶剤の含有率は10重量%であった。すなわち、樹脂溶液3中の離型剤B1の有効成分の含有率は、2重量%であった。
樹脂溶液3を基材2の表面上に、帯状に滴下(塗布)した。その後、バーコーターを用いて、樹脂溶液3を基材2の表面全体に広げた。
基材2の表面上に樹脂溶液3の塗布物が配置された状態のものをオーブンに入れて、温度80℃で1分間加熱処理し、樹脂溶液3の塗布物から溶剤を揮発させた。その結果、樹脂層4が形成された。
樹脂層4を間に挟んだ状態で、基材2を金型5にハンドローラーで押し当てた。その結果、凹凸構造が樹脂層4の表面(基材2とは反対側の表面)に形成された。
凹凸構造を表面に有する樹脂層4に、基材2側から紫外線(照射量:200mJ/cm2)を照射して硬化させた。その結果、重合体層6が形成された。
金型5を重合体層6から剥離した。その結果、光学部材1が完成した。重合体層6の厚みTは、9.8μmであった。
凸部7の形状:釣鐘状
隣接する凸部7間のピッチP:200nm
凸部7の高さ:200nm
凸部7のアスペクト比:1
表3〜6に示すような組成に変更したこと以外、実施例1−1と同様にして、各例の光学部材を作製した。
実施例1−1〜1−9、及び、比較例1−1〜1−8の光学部材について、透明性、防汚性、及び、耐擦性を評価した。結果を表3〜6に示す。
透明性としては、各例の光学部材のヘイズを評価した。具体的には、日本電色工業社製のヘイズメーター「NDH7000」を用いて、各例の光学部材のヘイズを測定した。判定基準は、下記の通りとした。
◎:ヘイズが0.5%以下であった。
○:ヘイズが0.5%よりも高く、0.8%以下であった。
△:ヘイズが0.8%よりも高く、1.0%未満であった。
×:ヘイズが1.0%以上であった。
ここで、判定が◎、○、又は、△である場合を、許容可能なレベル(透明性が優れている)と判断した。
防汚性としては、各例の光学部材の指紋拭き取り性を評価した。具体的には、まず、各例の光学部材に対して、基材の重合体層とは反対側の表面に、光学粘着層を介して、黒アクリル板を貼り付けた。次に、各例の光学部材を、温度60℃、湿度95%の環境下で101日間放置し、更に、温度23℃、湿度50%の環境下で1日間放置した。そして、各例の光学部材の表面(重合体層の基材とは反対側の表面)に指紋を付着させた後、旭化成せんい社製の「ベンコット(登録商標)S−2」で10往復擦り、指紋が拭き取れるかどうかを、照度100lxの環境下で目視観察した。判定基準は、下記の通りとした。
○:指紋が完全に拭き取れ、拭き残りが見えなかった。
△:指紋は目立たないが、蛍光灯を映り込ませると拭き残りがわずかに見えた。
×:指紋が全く拭き取れなかった。
ここで、判定が○又は△である場合を、許容可能なレベル(防汚性が優れている)と判断した。
耐擦性としては、各例の光学部材について、不織布で表面を擦る前後での反射率の変化率を評価した。具体的には、まず、各例の光学部材に対して、基材の重合体層とは反対側の表面に黒アクリル板を貼り付けた。その後、温度23℃、湿度50%の環境下で、各例の光学部材の表面(重合体層の基材とは反対側の表面)に対して極角5°の方位から光源を照射し、入射角5°における正反射分光反射率を測定した。反射率の測定は、島津製作所社製の「UV−3100PC」を用い、380〜780nmの波長領域で行った。そして、測定結果から、450〜650nmの波長領域における平均反射率を算出し、その値を反射率A(単位:%)とした。
◎:反射率の変化率が、15%以下であった。
○:反射率の変化率が、15%よりも高く、25%未満であった。
△:反射率の変化率が、25%以上、30%以下であった。
×:反射率の変化率が、30%よりも高く、50%未満であった。
××:反射率の変化率が、50%以上であった。
ここで、判定が◎、○、又は、△である場合を、許容可能なレベル(耐擦性が優れている)と判断した。
実施例及び比較例において、光学部材を製造するために用いた材料は以下の通りである。なお、基材及び金型は、評価1で用いたものと同様であった。
表7に示すような組成の第一の樹脂C1〜C3を用いた。各材料名の略記は、評価1と同様である。表7中の数値は、各第一の樹脂中の各材料の含有率を示す。
表8に示すような組成の第二の樹脂D1〜D4を用いた。各材料名の略記は、評価1と同様である。表8中の数値は、各第二の樹脂中の各材料の含有率を示す。例えば、第二の樹脂D1は、下記の方法で調製された。まず、ダイキン工業社製の「オプツールDAC−HP」に対して、東京理化器械社製のロータリーエバポレーター「N−1110型」を用いて、N−アクリロイルモルホリン(KJケミカルズ社製の「ACMO」)への溶媒置換を行った。その後、富山産業社製のミニジェットオーブン「MD−92」を用いて、温度180℃で5時間加熱処理した。加熱処理後、「ACMO」を添加することによって、有効成分の含有率を10重量%に調整した。
実施例2−1の光学部材を、実施形態2の光学部材の製造方法によって作製した。
第一の樹脂C1を基材2の表面上に、バーコーターで塗布した。次に、第二の樹脂D1を、塗布された第一の樹脂C1の表面(基材2とは反対側の表面)上に、バーコーターで塗布した。
第一の樹脂C1、及び、第二の樹脂D1を間に挟んだ状態で、基材2を金型5に第一の樹脂C1側からハンドローラーで押し当てた。その結果、凹凸構造を表面(基材2とは反対側の表面)に有する樹脂層4が形成された。
凹凸構造を表面に有する樹脂層4に、基材2側から紫外線(照射量:200mJ/cm2)を照射して硬化させた。その結果、重合体層6が形成された。
金型5を重合体層6から剥離した。その結果、光学部材1が完成した。重合体層6の厚みTは、10.5μmであった。光学部材1の表面仕様は、下記の通りであった。
凸部7の形状:釣鐘状
隣接する凸部7間のピッチP:220nm
凸部7の高さ:200nm
凸部7のアスペクト比:約0.9
表9及び表10に示すような組成に変更したこと以外、実施例2−1と同様にして、各例の光学部材を作製した。表9及び表10には、第一の樹脂と第二の樹脂とを、各例の樹脂層中の比率で混合させた場合の濁度(単に、「濁度」と表記する)も示した。
実施例2−1、実施例2−2、及び、比較例2−1〜2−5の光学部材について、評価1と同様にして、透明性、防汚性、及び、耐擦性を評価した。結果を表9及び表10に示す。
本発明の一態様は、基材と、上記基材の表面上に配置される、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層とを備える光学部材の製造方法であって、光硬化性樹脂及び離型剤を溶剤に溶解させ、樹脂溶液を調製するプロセス(1)と、上記樹脂溶液を上記基材の表面上に塗布するプロセス(2)と、上記樹脂溶液の塗布物から上記溶剤を除去する加熱処理を行い、樹脂層を形成するプロセス(3)と、上記樹脂層を間に挟んだ状態で上記基材を金型に押し当て、上記凹凸構造を上記樹脂層の表面に形成するプロセス(4)と、上記樹脂層を光照射によって硬化させ、上記重合体層を形成するプロセス(5)とを含み、上記光硬化性樹脂及び上記離型剤は、互いに混合させた場合に、5度(カオリン)以上、25度(カオリン)以下の濁度を示す組み合わせであり、上記光学部材のヘイズは、1.0%未満である光学部材の製造方法(本発明の第一の光学部材の製造方法)であってもよい。この態様によれば、透明性を損なうことなく、防汚性及び耐擦性を高める光学部材の製造方法を実現することができる。
2:基材
3:樹脂溶液
4:樹脂層
5:金型
6:重合体層
7:凸部
8:第一の樹脂
9:第二の樹脂
P:ピッチ
T:重合体層の厚み
T1:第一の樹脂の厚み
T2:第二の樹脂の厚み
Claims (10)
- 基材と、前記基材の表面上に配置される、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層とを備える光学部材の製造方法であって、
光硬化性樹脂及び離型剤を溶剤に溶解させ、樹脂溶液を調製するプロセス(1)と、
前記樹脂溶液を前記基材の表面上に塗布するプロセス(2)と、
前記樹脂溶液の塗布物から前記溶剤を除去する加熱処理を行い、樹脂層を形成するプロセス(3)と、
前記樹脂層を間に挟んだ状態で前記基材を金型に押し当て、前記凹凸構造を前記樹脂層の表面に形成するプロセス(4)と、
前記樹脂層を光照射によって硬化させ、前記重合体層を形成するプロセス(5)とを含み、
前記光硬化性樹脂及び前記離型剤は、互いに混合させた場合に、5度(カオリン)以上、25度(カオリン)以下の濁度を示す組み合わせであり、
前記光学部材のヘイズは、1.0%未満であることを特徴とする光学部材の製造方法。 - 基材と、前記基材の表面上に配置される、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられる凹凸構造を表面に有する重合体層とを備える光学部材の製造方法であって、
第一の樹脂及び第二の樹脂を塗布するプロセス(1)と、
前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂を間に挟んだ状態で、基材を金型に前記第一の樹脂側から押し当て、前記凹凸構造を表面に有する樹脂層を形成するプロセス(2)と、
前記樹脂層を光照射によって硬化させ、前記重合体層を形成するプロセス(3)とを含み、
前記第一の樹脂は、光硬化性樹脂を含有し、
前記第二の樹脂は、離型剤を含有し、
前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂は、互いに混合させた場合に、22.1度(カオリン)以上、28.3度(カオリン)以下の濁度を示す組み合わせであり、
前記光学部材のヘイズは、1.0%未満であることを特徴とする光学部材の製造方法。 - 前記第一の樹脂及び前記第二の樹脂は、溶剤を含有していないことを特徴とする請求項2に記載の光学部材の製造方法。
- 前記樹脂層中の前記離型剤の有効成分の含有率は、0.1重量%以上、10重量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記離型剤は、光反応性基を有するフッ素樹脂であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記光硬化性樹脂は、前記離型剤と相溶する相溶性モノマーを含有し、
前記光硬化性樹脂中の前記相溶性モノマーの含有率は、5重量%以上、30重量%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の光学部材の製造方法。 - 前記重合体層の厚みは、5.0μm以上、20.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記ピッチは、100nm以上、400nm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記複数の凸部の高さは、各々、50nm以上、600nm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
- 前記複数の凸部のアスペクト比は、各々、0.8以上、1.5以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の光学部材の製造方法。
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