JP7382599B2 - 光学機能樹脂パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、車載用途のディスプレイ表面に配置される透明樹脂カバーレンズにおいて、高い表面硬度及び均一でムラのない反射防止性能に優れた光学機能樹脂パネルおよびその製造方法に関する。

液晶ディスプレイを用いて、自動車内でのナビゲーション、オーディオ、エンターテインメント、速度メーターなどの情報表示を行う機器の搭載が行われている。車載用のディスプレイの発展に伴い、搭載されるディスプレイの数やデザイン上での配置の多様化が進んできている。一方で、デザイン上の要望から、ディスプレイに太陽光が入らないような遮光カバーをつけることを嫌い、ディスプレイの表面に自動車の窓部から太陽光が直接入るような角度のコクピット上部の位置にディスプレイを配置することも要望されている。しかし、太陽光がディスプレイの表面で反射され、搭乗者の目に入ると、画面が見えにくくなるため、画面の視認性を向上させるためには、表面反射率の低減が必要とされている。

また、デザイン上の要望から、車載内装との統一感、シームレスを実現するために、ディスプレイをカバーする部材は、自由曲面のデザインを求められることになる。このため、表面反射率の低い、自由曲面形状の光学機能樹脂パネルが求められている。

ディスプレイには、画面操作が可能になるようにタッチパネル機能を持たせた光学機能樹脂パネルも求められている。操作するために人の手が触れるため、指紋や汚れが付着した際に、拭き取りのために、布等で擦られることになる。操作や拭き取りの際に、キズが付かないように、光学機能樹脂パネルの表面には、高い硬度と耐擦傷性を備えたハードコート機能も求められている。

従来の光学機能樹脂パネルの製造方法としては、転写用反射防止フィルムを用いて、加熱転写工法もしくはインモールド成形転写工法で製造されているものがある（例えば、特許文献１参照。）。図２は、特許文献１に記載された従来の光学機能樹脂パネルの構成を示す図である。

図２において、低屈折率層１２、高屈折率層１３、中屈折率層１６およびハードコート性および加熱接着性を有する層１４が樹脂成形品１７上に形成されている。アクリル樹脂板よりなる曲面を有する樹脂成形品に対して、支持フィルム上に形成した低屈折率層１２、高屈折率層１３、中屈折率層１６およびハードコート性および加熱接着性を有する層１４を塗工形成した後に、樹脂成形品に光学機能および高硬度機能を転写させて、光学機能樹脂パネルを製造している。

また、従来の光学機能樹脂パネルの製造方法として、インサート成形工法を用いて製造しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

インサート成形工法においては、熱可塑性透明基材フィルムの一面に、ハードコート層、高屈折率層、低屈折率層をこの順に積層し、インサート成形用反射防止フィルムを形成している。得られたインサート成形用反射防止フィルムのポリカーボネート層側が溶融樹脂と接触するように射出成型金型内のキャビティに保持し、溶融させたポリカーボネート樹脂を金型内に注入し、放冷して、樹脂成形品を製造している。成形と同時に融着するインサート成形融着法にて、反射防止フィルムの融着を行うことで、表面に反射防止機能を備える樹脂成形品を製造している。

透明基材フィルム上に、ハードコート層、高屈折率層、低屈折率層を形成する工法としては、ウェットコーティングが用いられ、各層をコーティングするごとに硬化、乾燥して形成する工法がある。各層は、規定の厚みで均一になるように形成される。特に、低反射率を実現するためには、高屈折率層および低屈折率層の厚みは高い均一性が求められる。厚みが変化すると、光学干渉で反射率を低減する光の波長が変化するため、反射光の色味を均一にするためには、高屈折率層および低屈折率層の厚みが均一である必要がある。

また、成形品に対して、低反射機能を後から付与する工法もある。例えば、無機系金属の低屈折材料および高屈折率材料をスパッタで飛散させ、成形品表面に薄い層を形成することで、低反射機能を成形品表面に付与している。

特開２００６－４８０２６号公報 特開２０１６－２００４９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている転写用反射防止フィルムおよび特許文献２に開示されているインサート成形用反射防止フィルムを用いて、曲面形状を備えた樹脂成形品表面に機能を付与する場合、曲面形状に合わせて、フィルムを変形させる。この場合には、フィルムの各層を伸ばしたり、湾曲変形させたりする必要性がある。そのためハードコート層の硬度を上げすぎると伸びずに割れてしまうため、ハードコート層の硬度を大きく高められない課題を有している。

伸び変形時の割れに対しては、アフターキュアタイプのハードコート材料を用いて、伸び変形時には、伸びやすい状態にして、割れを解決するような構成も考えられている。しかし、ハードコート層、低屈折率層、高屈折率層を構成するハードコート性の樹脂材料をアフターキュアタイプの樹脂材料ですべて構成した場合は、成形性の課題は解決するものの、基本的には、伸びや変形性を持たせた樹脂の構成になっている。このため、成形後にＵＶ照射をして硬度を上げたとしても、プリキュアタイプのハードコート材料のような高い硬度を出せない課題を有している。

また、低屈折率層および高屈折率層においては、曲面形状に合わせて、伸ばしたりすると、層の厚みが変化するため、反射率が下がる波長が変化する。このため、成形品の部位により、反射色が変化してしまい、反射色の色ムラが発生してしまい、高品位な光学機能樹脂パネルが提供できない課題を有している。

曲面形状を備えた成形品形状に対して、低反射機能を後から付与する工法もあるが、スパッタのような工法においては、スパッタターゲットの部位と成形品の部位との距離が立体的な形状においては変化する。そのため、スパッタで形成される低屈折率層および高屈折率層の厚みがばらつくことにより、均一な層厚の低反射機能を有する層の形成が難しい課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、樹脂成形品が立体的な曲面を有する形状において、高い表面硬度と均一な低反射率の表面機能を有する光学機能樹脂パネルおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学機能樹脂パネルは、射出成型樹脂と、
前記射出成型樹脂の表面に設けられた基材フィルムと、
前記基材フィルムの表面に設けられた紫外線硬化型のハードコート層と、
前記ハードコート層の表面に設けられた反射率制御層と、
を備え、
前記反射率制御層の厚みバラつきが１０％以内であり、
前記基材フィルム、前記ハードコート層、前記反射率制御層の順に表面硬度が高い。

以上のように、本発明に係る光学機能樹脂パネルによれば、樹脂成形品が立体的な形状を有している場合においても、高い表面硬度を備え、かつ、立体的な表面形状に対して、均一な低反射率の表面機能を有することができる。

実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの構造を示す断面図である。 特許文献１に記載された従来の反射防止フィルムを、曲面を有する転写対象物に付与した状態を示す断面図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法のうちの基材フィルム製造工程を示す図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法のうちのインサート成形用フィルム製造工程を示す図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法のうちのインサート成形工程を示す図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法のうちのインサート成形品後処理工程を示す図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法のうちのインサート成形品に反射率制御層を設ける工程を示す図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの製造方法によって得られる光学機能樹脂パネルの構成を示す図である。 実施の形態１に係るインサート成形用フィルムの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る加飾層を備えたインサート成形用フィルムの構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるインサート成形直後の光学機能樹脂パネルの平坦部の構成を示す断面図である。 実施の形態１におけるインサート成形直後の光学機能樹脂パネルの曲面部の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの曲面部の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る光学機能樹脂パネルの曲面部の構造を示す断面図である。

第１の態様に係る光学機能樹脂パネルは、射出成型樹脂と、
前記射出成型樹脂の表面に設けられた基材フィルムと、
前記基材フィルムの表面に設けられた紫外線硬化型のハードコート層と、
前記ハードコート層の表面に設けられた反射率制御層と、
を備え、
前記反射率制御層の厚みバラつきが１０％以内であり、
前記基材フィルム、前記ハードコート層、前記反射率制御層の順に表面硬度が高い。

第２の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、半硬化の紫外線硬化型の第１のハードコート層を備えたインサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップと、
インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップと、
前記インサート成形の後に紫外線硬化型の樹脂材料による反射率制御層を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップと、
前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを同時に硬化させるステップと、
を含む。

第３の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、上記第２の態様において、前記インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップの後、前記第１のハードコート層の材料よりも完全硬化時の表面硬度が高い紫外線硬化型の第２のハードコート層の材料を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップ
をさらに含み、
前記反射率制御層を塗布形成するステップは、前記第２のハードコート層の材料を立体的に塗布形成するステップの後に、反射率制御層を前記第２のハードコート層の表面に立体的に塗布形成すると共に、
前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを同時に硬化させるステップにおいて、インサート成形用フィルムの第１のハードコート層と塗布された第２のハードコート層と反射率制御層とを同時に硬化させてもよい。

第４の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、半硬化の紫外線硬化型の第１のハードコート層を備えたインサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップと、
前記賦形の後に、紫外線硬化型の樹脂材料による反射率制御層を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップと、
前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で硬化させるステップと、
インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップと、
を含む。

第５の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、上記第４の態様において、前記インサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップの後に、前記第１のハードコート層の材料よりも表面硬度が高い材料を用いた紫外線硬化型の第２のハードコート層の材料を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップ
をさらに含み、
前記反射率制御層を塗布形成するステップは、前記第２のハードコート層の材料を立体的に塗布形成するステップの後に、反射率制御層を前記第２のハードコート層の表面に立体的に塗布形成すると共に、
前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で硬化させるステップにおいて、前記第１のハードコート層と前記第２のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で同時に硬化させてもよい。

第６の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、上記第２から第５のいずれかの態様において、前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の表面硬度は、前記紫外線硬化型の第１のハードコート層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の表面硬度よりも高く、
前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の破断伸度の伸び率は、前記紫外線硬化型の第１のハードコート層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の破断伸度の伸び率より低くてもよい。

第７の態様に係る光学機能樹脂パネルの製造方法は、上記第２又は第４の態様において、紫外線硬化型の第１のハードコート層の表面に未反応の反応基が残るように前記第１のハードコート層を半硬化状態で硬化して前記インサート成形用フィルムを形成するステップ
をさらに含み、
前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを硬化させるステップにおいて、前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の反応基と、前記第１のハードコート層の未反応の反応基とが同時に反応するように紫外線照射で硬化密着させてもよい。

上記構成によって、樹脂成形品が立体的な曲面を有する形状において、高い表面硬度と均一な低反射率の表面機能を有し、低反射色の波長が樹脂成形品の形状や部位によらず高い均一性を有し、高い外観品位を備えた光学機能樹脂パネルおよびその製造方法を提供することができる。

以下、実施の形態に係る光学機能樹脂パネルについて、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの構造を示す断面図である。図１において、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
図１において、光学機能樹脂パネルは、射出成型樹脂１７の表面に、ハードコート層２１を形成した基材フィルム２０を備え、そのハードコート層２１の面に反射率制御層１１を形成することで構成されている。反射率制御層１１は、ハードコート層２１の側から表面側に向かって中屈折率層１６、高屈折率層１３、低屈折率層１２の順に構成されている。
実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルによれば、樹脂成形品が立体的な形状を有している場合においても、高い表面硬度を備え、かつ、立体的な表面形状に対して、均一な低反射率の表面機能を有することができる。そこで、反射率制御層の厚みが表面形状の部位によらず一定に形成されるため、反射色の均一性が保たれる。これにより、色ムラのない高品位な外観面を備えることができる。

実施の形態における製造法の各工程を記載したものを図３Ａ乃至図３Ｆに示す。
（１）基材フィルム製造工程において、基材フィルム２０を製造する（図３Ａ）。
（２）次に、インサート成形用フィルム製造工程において、基材フィルム２０上にハードコート層２１を形成し、インサート成形用フィルム２６を製造する（図３Ｂ）。
（３）次いで、インサート成形工程において、インサート成形用フィルム２６とインサート成形金型４０を用いて、インサート成形品を製造する（図３Ｃ）。
（４）インサート成形品処理工程において、インサート成形金型４０から取り出したインサート成形品４１の後処理を実施して、不要なゲート部分の除去加工処理や反り矯正のアニールを実施して、インサート成形品４１を完成させる（図３Ｄ）。インサート成形品４１は、インサート成形用フィルム２６と射出成型樹脂１７とからなる。
（５）反射率制御層形成工程において、塗布装置５１を用いて、インサート成形用フィルム２６の表面に反射率制御層１１を形成し、光学機能樹脂パネルを製造する（図３Ｅ）。
以下に各工程での詳細を記載する。

＜基材フィルム製造工程及びインサート成形用フィルム製造工程＞
図４は、実施の形態１に係るインサート成形用フィルム２６の構成を示す断面図である。図４において、射出成型樹脂の表面に形成するインサート成形用フィルム２６は、ポリカーボネート樹脂層３０およびアクリル樹脂層３１を押し出し成形した２層構造の基材フィルム２０を用いて、その表面にハードコート材料を塗工形成し、ハードコート層２１を形成した構造を有している。

ポリカーボネート樹脂層３０は、ベース層であり５０μｍから３００μｍの厚みで構成される。アクリル樹脂層３１の厚みは１０μｍから２００μｍの厚みで構成される。ポリカーボネート樹脂のベース層と射出成型樹脂とがインサート成形時に密着して、構成されるが、射出成型樹脂とベース層であるポリカーボネート樹脂層３０との密着性を上げるために、両者の間に接着層を形成してもよい。基材フィルム２０のポリカーボネート樹脂層３０と射出成型樹脂のポリカーボネート樹脂を同じ樹脂材料で揃えることにより、成形時の熱収縮や成形後の熱収縮の差がなくなるため、反りや寸法安定性に対して優れた成形品を構成することができる。

また、アクリル樹脂層３１は、成形品の表面側に構成され、ポリカーボネート樹脂層３０よりも樹脂の硬度が高いため、成形品の表面硬度を高めるために必要な層である。この層を厚くすることにより、表面硬度を高くすることが可能であるが、アクリル樹脂は衝撃で割れやすい特性を有するため、耐衝撃性の観点から、あまり厚く設定することは望ましくない。そのため、アクリル樹脂層３１は、ポリカーボネート樹脂層３０の厚みよりも薄い厚みで構成される。

インサート成形用フィルム２６は、ポリカーボネート樹脂層３０とアクリル樹脂層３１との２層構造の基材フィルム２０を用いて構成することが望ましいが、これに限られない。例えば、表面硬度がある程度低くても問題ない仕様であれば、構造を簡素化し、コスト削減を図るためにポリカーボネート樹脂層単体のフィルムや、形状として反りが問題にならない構造であれば、ＰＥＴフィルムを用いることもある。

基材フィルム２０上にハードコート層２１を形成してインサート成形用フィルム２６を構成する（図３Ｂ）。ハードコート層２１は、紫外線硬化型のアクリル樹脂とシリカ材料を成分とした材料を塗工、乾燥、硬化して、形成する。塗工は、グラビアコートを用いて行われるが、グラビアオフセット、ダイコート、リバースコートなどを用いて構成してもよい。このときハードコート層２１は、表面にタックの発生がないように乾燥、硬化されるが、後工程で、伸び変形させる賦形工程の際や、インサート成形の際に、ハードコート層が伸び変形しても、クラックが発生しないように伸び性を備えた状態で形成する必要がある。そのため、ハードコート層２１の厚みと硬化状態を設定する必要があり、厚みは５μｍ以上２０μｍ以下になるように塗工し、完全硬化しないように、硬化させる際に照射する紫外線の強度や時間を調整し、積算光量が完全硬化しない状態に設定する。後工程で必要な伸び性に対して、積算光量を設定して、ハードコート層２１を形成した。コーティング工法で形成することにより、ハードコート層の厚みを厚く形成することができる。ハードコート層２１の厚みが大きいほど、表面硬度を高めることができるが、材料使用量や材料コストの観点から、必要な表面硬度の仕様に対して、最適な厚みを設定することが望ましい。

図５は、加飾層を備えたインサート成形用フィルム２６の構成の断面を示した断面図である。基材フィルム２０上のハードコート層２１を構成しない逆側の面においては、インサート成形時に射出成型樹脂との密着性を高めるために、接着層２４を形成することもある。基材フィルム２０と接着層２４との間にも、基材フィルム２０と接着層２４の密着性を高めるために、プライマー層２２を形成することもある。また、基材フィルム２０上に意匠部を印刷することもあり、その場合も、基材フィルム２０の上にハードコート層２１を形成しない逆側の面において、印刷により加飾層２３を形成する。加飾層２３の印刷には、シルクスクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷を用いることができる。一般的にディスプレイ用との意匠として、画面部の黒枠や操作機能の文字やロゴの表示を印刷することが多い。

インサート成形を行うにあたって、基材フィルム２０上にハードコート層２１を構成したインサート成形用フィルム２６を成形品形状に対して、賦形する必要がある。平面状の成形品形状であれば、そのまま平面形状のフィルムを用いて、インサート金型に挿入し、射出成型にて、成形品を構成することができる。一方、曲面を有するような成形品形状においては、インサート成形用フィルム２６を成形品形状に合うように賦形する必要がある。

インサート成形用フィルム２６は、真空成形工法を用いて、所定の成形品形状に変形させるための治具を用いて、賦形して、形状を構成する。インサート成形用フィルム２６を賦形する工法は真空成形工法に限らず、真空圧空成形工法、プレス工法を用いることもできる。インサート成形用フィルム２６において、ハードコート層２１を半硬化状態のハードコート層としているため、クラックを発生させずに、所定の成形品形状に変形させることができる。賦形後のインサート成形用フィルム２６は、必要な部位のみを残すようにトリミングされ、インサート成形金型に挿入可能な状態に構成される。

＜インサート成形工程＞
インサート成形金型４０に、賦形、トリミングされたインサート成形用フィルム２６を挿入、配置し、射出成型して、成形品を構成する（図３Ｃ）。射出成型樹脂の材料は、透明もしくは光透過率を制御したスモーク系のポリカーボネート樹脂を用いることができる。車載用途に用いられる場合には、耐衝撃性が重視されるため、物性的に優れたポリカーボネート樹脂を用いることが多いが、透明性を有する樹脂として、ＰＥＴ樹脂、アクリル樹脂、その他のエンジニアリングプラスチックを用いて、射出成型で形成してもよい。成形品は、流動性を考慮して、厚みは１ｍｍから５ｍｍの間で形成することができる。さらに、光学樹脂パネルの特性から、ディスプレイの透過性と成形品の耐衝撃性、剛性から、厚みは１．５ｍｍから３ｍｍの範囲が望ましい。流動性に対して、インサート成形金型は圧縮成形を用いることもできる。圧縮成形においては、樹脂流動時は圧縮部の空間を開いた状態で、樹脂を充填させることができるため、樹脂の流動性を向上させ、樹脂充填中に圧縮部を押し込んで、所定の厚みに成形することができる。

図６は、インサート成形金型４０にて、光学機能樹脂パネルのインサート成形品４１を成形し、金型から取り出されたインサート成形品４１である光学機能樹脂パネルの平坦部の状態を示す図である。インサート成形品４１である光学機能樹脂パネルは、射出成型されたポリカーボネート樹脂１７の表面に基材フィルム２０が密着し、基材フィルム２０上に形成されたハードコート層２１が構成された状態になっている。

インサート成形金型４０にて、光学機能樹脂パネルのインサート成形品４１は、通常、サイドゲート構造で成形されるため、後工程の支障になるようなゲート部は除去カットされる。ゲート部の除去は、プレスカットや切削加工や超音波カッターの工法を用いて行われる。

図７は、インサート成形品４１である光学樹脂パネルにおける曲面形状の部位の断面図を示す図である。インサート成形品４１の曲面形状においては、基材フィルム２０及びハードコート層２１は、賦形と射出成型の樹脂圧で曲面形状に伸ばされた状態になっている。そのため、基材フィルム２０及びハードコート層２１は伸びた分、伸ばされていない平坦部の厚みｄＨ１よりも、曲面部の厚みｄＨ２は薄くなった状態で成形されている。

＜反射率制御層形成工程＞
光学機能樹脂パネルのインサート成形品４１に対して、反射率制御層１１を形成する（図３Ｅ）。反射率制御層１１を形成する際に、インサート成形品４１の成形直後の状態では、通常、成形収縮の影響で反りや寸法誤差を持っている。反射率制御層１１の形成において、成形品の形状が安定していないと、反射率制御層１１の形成が安定して、高精度に形成できないこともあるため、成形品のアニールによって、反りや寸法を安定化させる。例えば、恒温槽内に成形品を設置して、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度以上の温度で静置して、反りや寸法を安定化させることができる。成形品の形状によっては、成形品を設置する面を成形品の形状に合わせた治具を使用することもある。実施の形態１においては、曲面形状に応じた治具を用いて、恒温槽内に設置し、１２０℃で２時間静置して、反りや寸法を安定化させる。ただし、インサート成形品４１の形状や成形状態により、寸法安定化が不要な場合は、アニールの実施は必須ではない。

反射率制御層１１は、例えば、屈折率層を調整する材料と紫外線硬化型の樹脂で構成されており、中屈折率層１６と高屈折率層１３と低屈折率層１２とを積層して形成される。低屈折率層１２の屈折率は１．３３以上１．４０以下、中屈折率層１６の屈折率は１．４２以上１．４８以下、高屈折率層１３の屈折率は１．５０以上１．６５以下程度が好ましい。膜厚は１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲で、所定の反射率特性になるように、材料の屈折率に対して、膜厚を設計して、形成する。反射率制御層１１は、所定の反射率に応じて、低屈折率層１２のみ、もしくは低屈折率層１２および高屈折率層１３のみで構成されることもある。

反射率制御層１１の反射特性は、反射光の波長に対して、材料の屈折率と膜厚により反射率が設定される。そのため、同じ材料の屈折率でも膜厚が変わると、反射光の波長に対する反射率が変わるため、反射色が変わる。したがって、膜厚のバラつきが発生すると、反射色の色ムラが発生するため、膜厚を均一に揃えることが、均一色での反射率制御層１１の形成には必要である。

光学機能樹脂パネルのインサート成形品４１の表面に反射率制御層１１を塗布装置５１で塗布して形成する。インサート成形品４１に密着された基材フィルム２０上に形成されているハードコート層２１は、半硬化状態のままで維持されている。この状態においては、ハードコート層２１の表面には、紫外線硬化型の樹脂の未反応基が残ったままになっている。その状態のままで、反射率制御層１１をハードコート層２１の表面に塗布した後に、紫外線照射をして、硬化させると、ハードコート層２１の紫外線硬化型の樹脂の未反応基と、反射率制御層１１の紫外線硬化型の樹脂の反応基とが、同時に反応し、強固な密着状態を形成することができる。

また、インサート成形品４１の平坦部および曲面部においても、ハードコート層２１の表面に均一な反射率制御層１１を塗布形成するために、反射率制御層１１の塗布材料の粘度を低く、濡れ広がり状態を高めて、面積当たりの塗布量を揃えて、塗布する。これにより、面内に均一な反射率制御層１１を形成することができる。

反射率制御層１１の形成において、反射光の波長に対して、所定の反射率が１％以上２％以下でよい場合は、低屈折率層１２のみを塗布形成した１層構成での反射率制御層１１を構成する。所定の反射率が０．５％以上１％以下を求められる場合は、高屈折率層１３を塗布形成した後に、低屈折率層１２を塗布形成した２層構成での反射率制御層１１を構成する。また、反射光の波長に対して、幅広い波長幅で０．５％以上１％以下の低い反射特性が求められる場合は、中屈折率層１６を塗布形成した後に、高屈折率層１３を形成し、その後、低屈折率層１２を塗布形成した３層構成で反射率制御層１１を構成する。

反射率制御層１１を形成する紫外線硬化型の樹脂は、塗布で形成するため、伸び性が不要なため、基材フィルム２０上に形成されるハードコート層２１を構成する紫外線硬化型の樹脂よりも表面硬度を高く、かつ破断伸度の伸び性を低く設定できる。また、紫外線を照射し、硬化させる際に、窒素パージ環境下で紫外線照射をすることにより、紫外線硬化型の樹脂の表面において、酸素阻害による硬化不足を防止することができる。

図８は、実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルの曲面部の構成を示す断面図である。曲面部においては、インサート成形品４１の表面は、基材フィルム２０およびその表面に形成されているハードコート層２１の平坦部の厚みｄＨ１に対して、ハードコート層２１の曲面部の厚みｄＨ２は伸び変形のため薄くなっており、ｄＨ１＞ｄＨ２となる。

一方、反射率制御層１１は、インサート成形後に形成されるため、平坦部の厚みｄＲ１と曲面部の厚みｄＲ２は、ほぼ均一な膜厚で形成されている。反射率制御層１１の膜厚のバラつきは、１０％以内で形成することにより、反射率が最も低い波長の差が約２０ｎｍ程度であり、色ムラの違和感が少ない状態になる。さらに、５％以内の厚みバラつきであれば、ほぼ色ムラがない状態で形成されるため、より好ましい状態になる。

反射率制御層１１を形成する塗布装置５１の工法としては、ディッピング、スプレー、インクジェット工法を用いることができるが、面積当たりの塗布量や曲面部位への安定的な塗布量の制御においては、曲面塗布が可能なインクジェット装置を使用することが好ましい。

一般的に硬度と伸び性とは相反する特性である。このため、実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルは、曲面形状での伸び追従性を高めるために、インサート成形用フィルム２６を構成する基材フィルム２０とハードコート層２１の伸び性を上げると、表面硬度を高く設定することができない。そのため、インサート成形後に形成する反射率制御層１１の紫外線硬化型の樹脂材料の硬度を高めるような設計にしている。つまり、射出成型樹脂１７と密着する基材フィルム２０を最も伸び性が高く、硬度が低い特性とし、半硬化状態のハードコート層２１をその次に伸び性が高く、硬度が低い特性とし、最後に塗布工法で形成する反射率制御層１１を最も伸び性が低く、硬度が高い設定とすることができる。

具体的には、伸び性を破断伸度で評価し、伸び率「Ａ％＝ΔＬ（破断伸度での伸びた長さ）÷Ｌ（評価前長さ）」で定義した場合、基材フィルム２０の破断伸度伸び性は５０％以上１５０％とし、表面硬度はＨＢ以上２Ｈ以下を用いる。この表面硬度は、ＪＩＳ Ｋ５４００－５－４（対応国際規格：ＩＳＯ／ＤＩＳ １５１８４：１９９６）の塗料一般試験方法のうち第５部 塗膜の機械的性質に記載の「引っかき法（鉛筆法）」に基づく、いわゆる「鉛筆硬度」である。ハードコート層２１は、半硬化状態における破断伸度伸び率は２０％以上５０％以下とし、表面硬度はＦ以上２Ｈ以下であるが、完全硬化状態においては、破断伸度伸び率が１０％以上２０％以下、表面硬度は２Ｈ以上４Ｈ以下となるような材料を用いる。反射率制御層１１は、硬化形成後の破断伸度伸び率は５％以上１０％以下、表面硬度は４Ｈ以上６Ｈ以下となるような材料を用いる。

上記記載の実施の形態に係る光学機能樹脂パネルと従来の光学機能樹脂パネルとを対比して説明する。まず、従来の先行文献にあるようにハードコート層および反射率制御層を同時に形成した場合、表面硬度を例えば４Ｈ以上に高く設定すると、破断伸度伸び性が２０％以下と低くなる。しかも、反射率制御層の厚み変化も伸び性限界値付近では２０％近く薄くなり、色ムラが発生する可能性がある。一方、本実施の形態においては、２０％以上の伸び性が必要な曲面形状にも、表面硬度４Ｈ以上かつ反射率制御層の厚み変化が１０％以下で、対応できる課題を解決している。また、表面硬度が６Ｈと高い硬度の設定をすると、従来の先行文献では、ほぼ伸び性が不要な平坦形状しか対応できないが、本実施の形態１においては、伸び性が２０％以上５０％以内の曲面形状への対応を可能としている。

本実施の形態１に係る光学機能樹脂パネルによって、樹脂成形品が立体的な曲面を有する形状において、高い表面硬度と均一な低反射率の表面機能とを有し、低反射色の波長が樹脂成形品の形状や部位によらず高い均一性を有し、高い外観品位を備えた光学機能樹脂パネルおよびその製造方法を提供することができる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る光学機能樹脂パネルの構造を示す断面図である。図９において、図１および図３と同じ構成要素については同じ符号を用い、その説明を省略する。
図９において、インサート成形品４１の表面には、インサート成形用の基材フィルム２０およびその表面に形成された第１のハードコート層２１を有している。また、第１のハードコート層２１の表面に対して、塗布によるハードコート材料による第２のハードコート層２５を形成した上で、反射率制御層１１を形成している。

塗布により形成される第２のハードコート層２５のハードコート材料は、塗布で形成されるため、伸び性が不要である。そのため、第２のハードコート層２５のハードコート材料は、インサート成形用の基材フィルム２０上に形成されたハードコート材料による第１のハードコート層２１の紫外線硬化型の樹脂の表面硬度よりも高い表面硬度に設定できる。さらに、破断伸度の伸び性を低く設定することができる。これによって、インサート成形品４１の表面硬度をさらに上げることができる。インサート成形品４１の曲面部において、伸び変形により薄くなった第１のハードコート層２１の表面に、塗布により第２のハードコート層２５を形成することにより、表面硬度の低下を防ぐと同時にハードコート層の厚みを増すことにより、高い表面硬度を実現できる。

また、塗布により第２のハードコート層２５を加えて、ハードコート層全体の厚みを増やすことができる。このため、所定の表面硬度を実現するために、インサート成形用の基材フィルム２０上に形成する伸び性が必要な第１のハードコート層２１の厚みはあらかじめ薄くした状態にすることもできる。高い表面硬度は、塗布で形成する第２のハードコート層２５でカバーできる。このため、２層分のハードコート層の厚みは、インサート成形用フィルムのみで形成する場合よりも、薄くできるため、ハードコート層を形成する材料削減の観点では優位である。

塗布による第２のハードコート層２５の形成の工法は、ディッピング、スプレー、インクジェット工法を用いることができる。
なお、以下の製造方法は、実施の形態１に記載の製造方法と同様であるので説明を省略する。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係る光学機能樹脂パネルは、樹脂成形品が立体的な曲面を有する形状において、高い表面硬度と均一な低反射率の表面機能を有し、低反射色の波長が樹脂成形品の形状や部位によらず高い均一性を有し、高い外観品位を備えた特徴を有する。そこで、車載ディスプレイのカバーパネルやディスプレイを備えたタブレット、ノートパソコン、スマートフォンなどの電機製品のディスプレイカバーパネル、航空機の機内エンターテインメント用途のディスプレイカバーパネル、産業機械の操作ディスプレイのカバーパネルなどの反射防止の光学機能や傷付き防止や耐擦傷の高い表面硬度機能を備えた光学機能樹脂パネルおよびその製造方法の用途にも適用できる。

１１ 反射率制御層
１２ 低屈折率層
１３ 高屈折率層
１６ 中屈折率層
１７ 射出成型樹脂
２０ 基材フィルム
２１ ハードコート層（第１のハードコート層）
２２ プライマー層
２３ 加飾層
２４ 接着層
２５ 第２のハードコート層
２６ インサート成形用フィルム
３０ ポリカーボネート樹脂層
３１ アクリル樹脂層
４０ インサート成形金型
４１ インサート成形品
５１ 塗布装置

Claims (9)

1. 立体形状を有する基材フィルムと、
   前記基材フィルムの裏面側に設けられた射出成型樹脂と、
   前記基材フィルムの表面側に設けられた紫外線硬化型の第１のハードコート層と、
   前記第１のハードコート層の表面に設けられた反射率制御層と、
   を備え、
   前記反射率制御層の厚みバラつきが１０％以内であり、
   前記基材フィルム、前記第１のハードコート層、前記反射率制御層の順に表面硬度が高く、
   前記反射率制御層の表面硬度は、前記第１のハードコート層の表面硬度よりも高く、
   前記反射率制御層の破断伸度の伸び率は、前記第１のハードコート層の破断伸度の伸び率より低い、光学機能樹脂パネル。
2. 半硬化の紫外線硬化型の第１のハードコート層を備えたインサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップと、
   インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップと、
   前記インサート成形の後に紫外線硬化型の樹脂材料による反射率制御層を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップと、
   前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを同時に硬化させるステップと、
   を含む、光学機能樹脂パネルの製造方法。
3. 前記インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップの後、前記第１のハードコート層の材料よりも完全硬化時の表面硬度が高い紫外線硬化型の第２のハードコート層の材料を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップ
   をさらに含み、
   前記反射率制御層を塗布形成するステップは、前記第２のハードコート層の材料を立体的に塗布形成するステップの後に、反射率制御層を前記第２のハードコート層の表面に立体的に塗布形成すると共に、
   前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを同時に硬化させるステップにおいて、インサート成形用フィルムの第１のハードコート層と塗布された第２のハードコート層と反射率制御層とを同時に硬化させる、
   請求項２に記載の光学機能樹脂パネルの製造方法。
4. 半硬化の紫外線硬化型の第１のハードコート層を備えたインサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップと、
   前記賦形の後に、紫外線硬化型の樹脂材料による反射率制御層を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップと、
   前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で硬化させるステップと、
   インサート成形で前記インサート成形用フィルムを射出成型樹脂と一体化するステップと、
   を含む、光学機能樹脂パネルの製造方法。
5. 前記インサート成形用フィルムを立体形状に賦形するステップの後に、前記第１のハードコート層の材料よりも表面硬度が高い材料を用いた紫外線硬化型の第２のハードコート層の材料を前記第１のハードコート層の表面に立体的に塗布形成するステップ
   をさらに含み、
   前記反射率制御層を塗布形成するステップは、前記第２のハードコート層の材料を立体的に塗布形成するステップの後に、反射率制御層を前記第２のハードコート層の表面に立体的に塗布形成すると共に、
   前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で硬化させるステップにおいて、前記第１のハードコート層と前記第２のハードコート層と前記反射率制御層とを紫外線照射で同時に硬化させる、
   請求項４に記載の光学機能樹脂パネルの製造方法。
6. 前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の表面硬度は、前記紫外線硬化型の第１のハードコート層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の表面硬度よりも高く、
   前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の破断伸度の伸び率は、前記紫外線硬化型の第１のハードコート層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の破断伸度の伸び率より低い、請求項２から５のいずれか一項に記載の光学機能樹脂パネルの製造方法。
7. 紫外線硬化型の第１のハードコート層の表面に未反応の反応基が残るように前記第１のハードコート層を半硬化状態で硬化して前記インサート成形用フィルムを形成するステップ
   をさらに含み、
   前記第１のハードコート層と前記反射率制御層とを硬化させるステップにおいて、前記反射率制御層に含まれる紫外線硬化型の樹脂材料の反応基と、前記第１のハードコート層の未反応の反応基とが同時に反応するように紫外線照射で硬化密着させる、
   請求項２又は４に記載の光学機能樹脂パネルの製造方法。
8. 前記基材フィルムと前記射出成型樹脂との間に設けられた加飾層をさらに備える、請求項１に記載の光学機能樹脂パネル。
9. 前記第１のハードコート層の上に設けられ、前記第１のハードコート層よりも表面硬度が高い第２のハードコート層をさらに備える、請求項１又は８に記載の光学機能樹脂パネル。

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