WO2013099935A1 - スタンパとその製造方法、および成形体の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a stamper, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a molded body.
- a method for forming a fine concavo-convex structure on the surface of a molded body a method for directly processing the surface of a material, a transfer method for transferring the structure using a stamper (mold) having an inverted structure corresponding to the fine concavo-convex structure, etc.
- the latter method is superior in terms of productivity and economy.
- As a method for forming an inversion structure on a stamper an electron beam drawing method, a laser beam interference method, and the like are known.
- the surface of an aluminum substrate is anodized. The method is drawing attention.
- Anodized alumina formed by anodizing the surface of an aluminum substrate is an aluminum oxide film (alumite) and has a fine concavo-convex structure consisting of a plurality of recesses (pores) whose period is not more than the wavelength of visible light
- Patent Document 1 discloses a base material including a macro structure having a structure having an average size of about 10 to 100 times the wavelength of the line of radiation and a microstructure having a periodic sequence. Yes.
- Patent Document 2 a plurality of second protrusions having a two-dimensional size of 10 nm or more and less than 500 nm between and between the plurality of first protrusions having a two-dimensional size of 1 ⁇ m or more and less than 100 ⁇ m.
- Patent Document 3 discloses that a rough concavo-convex structure is formed on the surface by anodizing an aluminum base having an arithmetic average roughness Ra of 0.3 ⁇ m or less, and dropping off intermetallic compounds existing on the surface of the aluminum base.
- a stamper manufacturing method is disclosed in which a fine concavo-convex structure is formed on the rough concavo-convex structure.
- the molded object which has a fine concavo-convex structure on the surface is excellent in antireflection property, since the transmittance is too high, slight defects of the molded object such as chipping, scratches and dirt on the surface of the molded object may be noticeable. Further, when the molded body is affixed to an object, defects in the object and moiré with the object that were not a problem in the past may be noticeable.
- the molded product having the multi-concave structure transferred to the surface has anti-glare properties due to the rough uneven structure in addition to the antireflection property. Moreover, the molded object in which the multi-concave structure is transferred to the surface has an antiglare property, so that defects and moire of the molded object are not noticeable.
- the size of the rough concavo-convex structure tends to depend on the impurities of the aluminum base material. Therefore, if the impurities are not uniformly dispersed in the aluminum base material, the molded product that has transferred the multi-concave structure of the stamper is prone to defects such as unevenness, glare, and fading, and image sharpness deterioration. It was difficult to produce a molded article having good appearance and quality.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, a stamper capable of easily and easily producing a molded article having antireflection and antiglare properties and excellent appearance quality, and a method for producing the stamper. It is an object of the present invention to provide a method for producing the molded body used.
- the present invention has the following features. ⁇ 1> A method for producing a stamper in which a fine uneven structure is formed on the surface of an aluminum substrate, and after blasting the aluminum substrate, anodizing the treated surface of the blasted aluminum substrate, A structure in which a fine concavo-convex structure having a cycle shorter than the rough concavo-convex structure is formed on a rough concavo-convex structure having an arithmetic average roughness Ra of 0.01 ⁇ m or more and less than 0.50 ⁇ m and a period Sm of 0.5 to 95 ⁇ m Is formed on the surface of an aluminum substrate.
- ⁇ 2> The stamper manufacturing method according to ⁇ 1>, wherein the fine uneven structure includes a plurality of recesses having an average depth of 80 to 500 nm and a period of 20 to 400 nm.
- ⁇ 3> The method for producing a stamper according to ⁇ 1> or ⁇ 2>, wherein the aluminum substrate has a Vickers hardness of 20 to 100 Hv.
- ⁇ 4> The stamper manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein a shape of the abrasive used for the blasting process is a spherical shape having no sharp shape.
- ⁇ 5> The stamper manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the abrasive used for the blast treatment has a center particle diameter of 35 to 150 ⁇ m.
- ⁇ 6> The stamper manufacturing method according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein a movement speed of the discharge nozzle in the blasting process is 30 m / min or less.
- ⁇ 7> Any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein the discharge pressure in the blast treatment is 0.2 MPa or less, and the distance from the tip of the discharge nozzle to the aluminum base surface to be blasted is 300 mm or more.
- ⁇ 8> A method for manufacturing a molded body, wherein the surface structure of the stamper obtained by the method for manufacturing a stamper according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7> is transferred to the surface of the molded body.
- the fine concavo-convex structure includes a plurality of concave portions having an average depth of 80 to 500 nm and a period of 20 to 400 nm.
- the aluminum substrate has a Vickers hardness of 20 to 100 Hv.
- stamper manufacturing method of the present invention it is possible to obtain a stamper capable of easily and easily manufacturing a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent in appearance quality.
- a stamper of the present invention a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent in appearance quality can be easily produced with high productivity.
- a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent appearance quality can be obtained.
- each member has a different scale so that each member has a size that can be recognized on the drawings.
- (meth) acrylate means acrylate and methacrylate.
- (Co) polymer means a polymer and a copolymer.
- the stamper manufacturing method of the present invention manufactures a stamper having a multi-concave structure on the surface, in which a fine uneven structure having a shorter period than the rough uneven structure is formed on the rough uneven structure formed on the surface of the aluminum substrate. It is a method to do.
- the “period” of the concavo-convex structure is the average (average interval) of the distance from the center of the concave portion (or convex portion) constituting the concavo-convex structure to the concave portion (or convex portion) adjacent thereto. is there.
- an aluminum substrate having a work surface on which a fine concavo-convex structure is formed, which is used for manufacturing a stamper having a fine concavo-convex structure on its surface is used.
- the to-be-processed surface is a surface that contacts the molded body when transferring the surface of the stamper to the surface of the molded body, and is a surface on which a fine concavo-convex structure is formed partially or entirely.
- the purity of the aluminum substrate is preferably 98% by mass or more, more preferably 99% by mass or more, and further preferably 99.9% by mass or more.
- the purity is less than 98% by mass, there is a tendency that pores are not formed during anodization, or the shape of the pores is not vertical even if formed.
- a stamper manufactured from such an aluminum substrate having a purity of less than 98% by mass is not suitable for manufacturing an antireflection article, for example.
- the Vickers hardness is preferably 20 to 100 Hv, and more preferably 25 to 95 Hv.
- the outer shape processing such as polishing and cutting of the aluminum base material becomes easy. Moreover, it can suppress that the surface of an aluminum base material becomes a rough state more than necessary in the blasting process mentioned later.
- the shape of the aluminum substrate may be a flat plate or a roll.
- a roll shape is preferable in view of productivity.
- the surface of the aluminum substrate may be mirror-finished by a method such as mechanical polishing, feather polishing, or electrolytic polishing before being used for manufacturing a stamper described later.
- stampers In the present invention, by using the above-described aluminum base material, the processed surface of the aluminum base material is blasted, and then the processed surface is anodized so that the arithmetic average roughness Ra is 0.01 ⁇ m or more and less than 0.50 ⁇ m.
- a stamper is manufactured by forming, on a surface of an aluminum base material, a structure in which a fine concavo-convex structure having a period shorter than the rough concavo-convex structure is formed on a rough concavo-convex structure having a period Sm of 0.5 to 95 ⁇ m. .
- each step will be described in detail.
- blasting process As a method of blasting the aluminum base material, a known method can be adopted, and specifically, a method of discharging an abrasive onto the surface to be processed of the aluminum base material can be mentioned.
- abrasive a general abrasive used for blasting can be used, and examples thereof include glass beads, sand, and iron powder.
- spherical abrasives that do not have a sharp shape, such as glass beads, are preferred. The reason for this is as follows.
- the higher the purity of the aluminum base material the softer it becomes. Therefore, if the blast treatment is performed before the anodic oxidation, the aluminum base material is excessively processed and the treated surface tends to be extremely rough. That is, the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the rough concavo-convex structure tend to increase. As a result, the molded product that has transferred the multi-concave structure of the stamper is prone to defects such as glaring surfaces, fading colors and becoming whitish, and the haze of the molded product increases and image clarity is likely to deteriorate.
- the blast treatment can be performed without weakening the discharge pressure of the abrasive more than necessary, the surface of the aluminum substrate can be uniformly treated without unevenness.
- an abrasive having a sharp shape such as alumina particles is used, the aluminum base material is excessively processed, and the processed surface tends to be extremely rough.
- the term “spherical” is not limited to a true sphere, but also includes a shape having a length ratio (major axis / minor axis) of about 0.5 to 1 (for example, an elliptical sphere). To do. Further, “having no sharp shape” means not being square.
- the center particle size of the abrasive is preferably 35 to 150 ⁇ m, more preferably 40 to 140 ⁇ m.
- the center particle diameter of the abrasive is 35 ⁇ m or more, the antiglare property of the molded body to which the surface structure of the stamper is transferred is further improved.
- the center particle diameter of the abrasive is 150 ⁇ m or less, glare, fading, etc. of the molded product are further suppressed. Moreover, it can suppress that the haze of a molded object raises, and image clarity improves more.
- the “center particle size” is a particle size value when the integrated value is 50% by volume in the volume-based particle size distribution curve.
- the roll-shaped aluminum substrate 10 is supported by the support member 51 so that the rotation axis (rotation center) thereof is horizontal.
- a discharge nozzle 52 that discharges the abrasive is disposed above the aluminum substrate 10 so as to move in parallel along the rotation axis of the aluminum substrate 10.
- the abrasive is discharged while the discharge nozzle 52 is reciprocated in parallel along the rotation axis with a predetermined swing width.
- the distance that the discharge nozzle 52 moves along the rotation axis while the roll-shaped aluminum base material 10 makes one rotation is called an operation pitch.
- the outer peripheral surface of the aluminum base material 10 is blasted according to the swing width of the discharge nozzle 52.
- the discharge nozzle 52 is moved along one side of the rectangular shape while discharging the abrasive from the discharge nozzle 52.
- the discharge nozzle 52 is moved by a predetermined distance (operation pitch) in a direction substantially orthogonal to the one side, and the discharge nozzle 52 is moved along the one side while discharging the abrasive material again. By repeating such an operation, the entire surface of the aluminum substrate is blasted.
- the moving speed of the discharge nozzle 52 is preferably 30 m / min or less. If the moving speed of the discharge nozzle 52 is 30 m / min or less, the aluminum substrate can be uniformly blasted.
- the lower limit value of the moving speed of the discharge nozzle 52 is preferably 5 m / min or more in that the surface of the aluminum substrate is excessively rough and difficult to be processed.
- the moving speed of the discharge nozzle 52 is obtained by dividing the relative moving distance between the aluminum base material and the discharge nozzle by time. When the aluminum substrate is a flat plate, the moving speed is a value obtained by dividing the total distance traveled by the discharge nozzle 52 on the flat plate by time. On the other hand, when the aluminum base material is in a roll shape, a value obtained by dividing the total distance that the discharge nozzle 52 spirally moves the outer peripheral surface of the aluminum base material by the time is the moving speed.
- the discharge pressure for discharging the abrasive is preferably 0.2 MPa or less, and more preferably 0.15 MPa or less.
- the discharge pressure is 0.2 MPa or less, it is possible to suppress an increase in the haze of the molded body to which the surface structure of the stamper is transferred.
- the lower limit value of the discharge pressure is preferably 0.03 MPa or more from the viewpoint that the antiglare property and appearance quality of the molded body are further improved.
- the distance r from the tip of the discharge nozzle 52 to the surface of the aluminum substrate 10 to be blasted is preferably 300 mm or more. If distance r is 300 mm or more, it can suppress that the haze of the molding which transferred the surface structure of a stamper raises.
- the upper limit of the distance r is preferably 700 mm or less from the viewpoint that it can be sufficiently blasted.
- the arithmetic average roughness Ra is 0.01 ⁇ m or more and less than 0.50 ⁇ m on the blasted processed surface (processed surface) of the aluminum substrate 10.
- a rough concavo-convex structure S1 having a period Sm of 0.5 to 95 ⁇ m is formed.
- the arithmetic average roughness Ra is 0.01 ⁇ m or more, the molded body to which the surface structure of the stamper is transferred exhibits an appropriate antiglare property, and defects and moire of the molded body are not noticeable.
- the arithmetic average roughness Ra is less than 0.50 ⁇ m, glare, fading and the like of the molded body are suppressed.
- the arithmetic average roughness Ra is preferably 0.03 ⁇ m or more, and more preferably 0.10 ⁇ m or more, in that defects and moire of the molded body are less noticeable. Moreover, in the point which the external appearance quality of a molded object improves more, less than 0.30 micrometer is preferable and 0.25 micrometer or less is more preferable.
- the arithmetic average roughness Ra is a value measured according to JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997).
- the arithmetic average roughness Ra of the rough concavo-convex structure S1 can be adjusted by the blasting conditions such as the distance r from the tip of the discharge nozzle to the surface of the aluminum base material to be blasted and the discharge pressure for discharging the abrasive. Specifically, when the distance r and / or the discharge pressure is increased, the arithmetic average roughness Ra tends to increase, and when the distance r and / or the discharge pressure is decreased, the arithmetic average roughness Ra tends to decrease. .
- the period Sm is 0.5 ⁇ m or more, the molded body to which the surface structure of the stamper is transferred exhibits an appropriate antiglare property, and the defect becomes inconspicuous.
- the cycle Sm is 95 ⁇ m or less, the appearance quality can be suitably maintained while maintaining the antiglare property of the molded body.
- the period Sm is preferably 1 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more in that the defects of the molded body are less noticeable.
- 90 micrometers or less are preferable and 70 micrometers or less are more preferable at the point which the external appearance quality of a molded object improves more.
- the period is a value measured according to JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997).
- the period Sm of the rough concavo-convex structure S1 can be adjusted by the density at which the abrasive is discharged onto the aluminum substrate in the blasting process, and the discharge density of the abrasive is adjusted by the moving speed of the discharge nozzle, the supply amount of the abrasive, etc. it can. Specifically, when the blast operation pitch is made sparse, the cycle Sm tends to increase, and when the blast operation pitch is made dense, the cycle Sm tends to decrease. Further, when the particle diameter of the abrasive is increased, the period Sm tends to increase, and when the particle diameter is decreased, the period Sm tends to decrease.
- First oxide film forming step (a) The treated surface of the blasted aluminum substrate is anodized in an electrolytic solution to form an oxide film on the treated surface (hereinafter also referred to as step (a)).
- Second oxide film forming step (c) The treated surface of the aluminum base material on which the pore generation point is formed is anodized again in the electrolytic solution to form an oxide film having pores corresponding to the pore generation point on the surface to be processed (hereinafter, step ( Also referred to as c)).
- Hole diameter expansion processing step (d) The diameter of the pores is enlarged (hereinafter also referred to as step (d)).
- step (e) If necessary, the second oxide film forming step (c) and the pore diameter expansion treatment step (d) are repeated (hereinafter also referred to as step (e)).
- the electrolytic solution include sulfuric acid, an oxalic acid aqueous solution, and a phosphoric acid aqueous solution.
- Examples of the method for removing the oxide film 12 include a method in which aluminum is not dissolved but a solution that selectively dissolves alumina is used. Examples of such a solution include a chromic acid / phosphoric acid mixed solution.
- Examples of the electrolytic solution include the same as in step (a).
- a pore diameter expansion treatment a method of immersing in a solution dissolving alumina and expanding the diameter of the pores formed in the step (c) by etching can be mentioned. Examples of such a solution include a phosphoric acid aqueous solution of about 5% by mass. The longer the time of step (d), the larger the pore diameter.
- the pores By repeating the step (c) and the step (d) as described above, as shown in FIG. 3 (f), the pores having a shape in which the diameter continuously decreases in the depth direction from the opening.
- a stamper 20 having anodized alumina (a porous oxide film (alumite) of aluminum) having 14 is obtained.
- the conditions of the step (c) and the step (d) for example, the time for anodization and the time for the pore size expansion treatment, pores having various shapes can be formed. Therefore, these conditions may be set as appropriate in accordance with the usage of the molded body to be manufactured using the stamper.
- this stamper is for manufacturing an antireflection article such as an antireflection film
- the period and depth of the pores can be arbitrarily changed by appropriately setting the conditions in this way, so that the optimum It is also possible to design a refractive index change. Specifically, when step (c) and step (d) are repeated under the same conditions, conical pores 14 as shown in FIG. 4 are formed.
- the number of repetitions in the step (e) the larger the number, the more smoothly tapered pores can be formed, and the total of the step (c) and the step (d) is preferably 3 times or more, more preferably 5 times or more. .
- the number of repetitions is 2 or less, the diameter of the pores tends to decrease discontinuously, and when an antireflection article such as an antireflection film is produced from such a stamper, the reflectance reduction effect is insufficient. There is a possibility.
- the stamper 20 manufactured in this way has a fine unevenness made of anodized alumina having a shorter period than the rough uneven structure S1 on the rough uneven structure S1 formed on the surface of the aluminum substrate 10.
- the structure S2 has a surface structure formed while reflecting the shape of the rough uneven structure S1.
- the period of the fine concavo-convex structure S2 is less than or equal to the wavelength of visible light, that is, 400 nm or less, a so-called Moth-Eye structure is formed, and a molded body to which the surface structure of the stamper is transferred can exhibit an effective antireflection function.
- the period of the fine concavo-convex structure is the average of the interval (p in the figure) from the center of the fine pore (concave) 14 of the fine concavo-convex structure to the center of the fine pore (concave) 14 adjacent thereto. It is.
- the period of the pores (recesses) 14 is preferably not more than the wavelength of visible light, that is, not more than 400 nm, more preferably not more than 200 nm, and particularly preferably not more than 150 nm. When the period is larger than 400 nm, visible light scattering is likely to occur, and the molded body to which the stamper surface structure is transferred tends to hardly exhibit a sufficient antireflection function.
- the period of the pores (recesses) 14 is preferably 20 nm or more.
- the depth of the pores (recesses) 14 is preferably 80 to 500 nm, more preferably 100 to 400 nm, and particularly preferably 130 to 300 nm. If the depth of the pores (recesses) 14 is 80 nm or more, the reflectivity of the surface of the molded body to which the surface structure of the stamper is transferred, that is, the transfer surface is lowered. As shown in FIG. 4, the depth of the pores (recesses) 14 is the distance (Dep in the figure) from the opening to the deepest part of the pores (recesses) 14 having a fine relief structure.
- the shape of the pores (recesses) 14 is not limited to the conical shape shown in FIG. 4 and may be, for example, a pyramid shape, a cylindrical shape, or an inverted bell shape, but a deep shape such as a conical shape or a pyramid shape.
- a shape in which the pore cross-sectional area in the direction orthogonal to the vertical direction continuously decreases from the outermost surface in the depth direction is preferable.
- the shape of the stamper 20 may be a flat plate or a roll. Further, the surface of the stamper 20 on which the fine concavo-convex structure S2 is formed may be treated with a release agent so that the release is easy. Examples of the treatment method include a method of coating a silicone resin or a fluorine-containing polymer, a method of depositing a fluorine-containing compound, and a method of coating a fluorine-containing silane compound.
- a molded body can be directly manufactured from the stamper obtained by the manufacturing method of the present invention, but a replica may first be manufactured using the stamper as a prototype, and the molded body may be manufactured from this replica. Alternatively, a replica may be produced again using this replica as a prototype, and a molded body may be produced from the replica.
- a method for producing a replica for example, a thin film made of nickel, silver, or the like is formed on a master by electroless plating, sputtering, or the like, and then electroplating (electroforming) is performed using the thin film as an electrode. Examples of the method include a method in which the nickel layer is peeled off from the original mold after being deposited to form a replica.
- the arithmetic average roughness Ra as shown in FIG. 5 is 0.01 ⁇ m or more by anodizing the treated surface after blasting the aluminum base material.
- the surface of the aluminum substrate 10 has a structure in which a fine concavo-convex structure S2 having a period shorter than the rough concavo-convex structure S1 is superimposed on a rough concavo-convex structure S1 having a period of less than 0.50 ⁇ m and a period Sm of 0.5 to 95 ⁇ m.
- the stamper 20 formed in the above is obtained.
- the haze of the molded body is lowered, specifically, it tends to be 3 to 50%. Therefore, it is possible to obtain a molded article having excellent appearance quality (specifically, having few defects such as glare and fading, excellent visibility and good image clarity), and having both an antiglare function and an antireflection function.
- the stamper that forms the rough concavo-convex structure by forming the concavo-convex structure has a fine concavo-convex structure formed on the rough concavo-convex structure in which flat portions and pores (concave portions) having a falling angle of 90 ° or more are alternately repeated. After transferring the multi-concave structure to the surface of the molded body, it was difficult to remove the mold.
- a rough uneven structure is formed by blasting instead of forming a rough uneven structure using impurities contained in an aluminum base as in Patent Documents 2 and 3. To do. Therefore, the structure can be easily controlled without depending on the purity of aluminum and the content of impurities, and a rough uneven structure with a desired shape can be formed. Further, according to the stamper manufacturing method of the present invention, a fine uneven structure is formed by anodic oxidation, so that a large area stamper can be easily manufactured. Therefore, if a stamper with a large area is used, a molded body can be manufactured with high productivity. Moreover, in the present invention, a rough concavo-convex structure is formed by blasting before anodic oxidation.
- the rough concavo-convex structure S1 of the stamper 20 has a wavy shape in which concave portions and convex portions are alternately repeated. Therefore, the stamper obtained by the present invention can be easily punched, and a molded product can be easily produced.
- the method for producing a molded body of the present invention comprises a multi-concave structure (surface structure) comprising a rough concavo-convex structure and a fine concavo-convex structure formed on the surface of a stamper obtained by the stamper manufacturing method of the present invention. It is a method of transferring to the surface of the film. In the molded body manufactured by transferring the surface structure of the stamper, the inverted structure of the surface structure of the stamper is transferred to the surface in a relationship between the key and the keyhole. As a manufacturing method of a molded object, the following method is mentioned, for example.
- the active energy ray-curable resin composition is filled between the stamper and the transparent substrate (molded body), and the active energy ray-curable resin composition is in contact with the stamper while the active energy ray-curable resin composition is in contact with the stamper.
- the stamper After irradiating the active resin composition with active energy rays to cure the active energy ray curable resin composition, the stamper is peeled off from the cured product of the active energy ray curable resin composition on the surface of the transparent substrate.
- a method of obtaining a molded body having a multi-concave structure formed that is, forming a cured product in which the surface structure of a stamper is transferred to the surface of a transparent substrate).
- the active energy ray-curable resin composition is filled between the stamper and the transparent substrate, the surface structure of the stamper (multi-concave structure) is transferred to the active energy ray-curable resin composition, and the stamper is peeled off. Thereafter, the active energy ray-curable resin composition is irradiated with active energy rays to cure the active energy ray-curable resin composition, and the cured product of the active energy ray-curable resin composition is formed on the surface of the transparent substrate.
- a method of obtaining a molded body having a multi-concave structure formed of that is, forming a cured product in which the surface structure of a stamper is transferred to the surface of a transparent substrate).
- the method (i) will be described in detail.
- the stamper and the transparent substrate are opposed to each other, and the active energy ray-curable resin composition is filled and disposed between them.
- the surface on which the multi-concave structure of the stamper is formed (the surface of the stamper) is made to face the transparent substrate.
- the charged active energy ray-curable resin composition is irradiated with active energy rays (heat rays such as visible rays, ultraviolet rays, electron beams, plasma, infrared rays) from a high-pressure mercury lamp or metal halide lamp through a transparent substrate.
- the active energy ray-curable resin composition is cured. Thereafter, the stamper is peeled off.
- the active energy ray may be irradiated again after the stamper is peeled off.
- the irradiation amount of the active energy ray may be an energy amount that allows curing to proceed, and is usually 100 to 10,000 mJ / cm 2 .
- a molded object can be manufactured continuously.
- An example of the manufacturing method of the molded object using the manufacturing apparatus 30 shown in FIG. 6 is demonstrated.
- the resin composition 34 is supplied.
- the transparent base material 32 and the active energy ray curable resin composition 34 are nipped between the stamper 31 and the nip roll 36 whose nip pressure is adjusted by the pneumatic cylinder 35, and the active energy ray curable resin composition 34 is transparent.
- the stamper 31 While spreading uniformly between the base material 32 and the stamper 31, the pores (recesses) of the stamper 31 are filled.
- an active energy ray irradiation device 37 installed below the stamper 31 is used in a state where the active energy ray curable resin composition 34 is sandwiched between the stamper 31 and the transparent base material 32.
- the active energy ray curable resin composition 34 is irradiated with active energy rays from the transparent substrate 32 side to cure the active energy ray curable resin composition 34, so that the multi-layer of the stamper 31 is formed on the surface of the transparent substrate 32.
- a cured product 38 to which the uneven structure is transferred is formed.
- the material of the transparent substrate (molded body) may be any material that does not significantly inhibit the irradiation of active energy rays.
- PET polyethylene terephthalate
- methyl methacrylate (co) polymer polycarbonate
- styrene (co) Polymer methyl methacrylate-styrene copolymer
- cellulose diacetate cellulose triacetate
- cellulose acetate butyrate polyester
- polyamide, polyimide polyether sulfone
- polysulfone polypropylene
- polymethylpentene polyvinyl chloride
- polyvinyl acetal poly Examples include ether ketone, polyurethane, cycloolefin polymer, glass, quartz, and quartz.
- the shape of the transparent substrate can be appropriately selected according to the molded product to be produced.
- a sheet shape or a film shape is preferable.
- the surface of the transparent substrate has been subjected to, for example, various coatings, corona discharge treatment, etc. in order to improve adhesion to the active energy ray-curable resin composition, antistatic properties, scratch resistance, weather resistance, etc. Also good.
- the active energy ray-curable resin composition contains a polymerizable compound and a polymerization initiator.
- the polymerizable compound include monomers, oligomers, and reactive polymers having a radical polymerizable bond and / or a cationic polymerizable bond in the molecule.
- the active energy ray-curable resin composition may contain a non-reactive polymer and an active energy ray sol-gel reactive composition.
- Examples of the monomer having a radical polymerizable bond include a monofunctional monomer and a polyfunctional monomer.
- Monofunctional monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate, s-butyl (meth) acrylate, t- Butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, Phenoxyethyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate, glycidyl (meth
- Polyfunctional monomers include ethylene glycol di (meth) acrylate, tripropylene glycol di (meth) acrylate, isocyanuric acid ethylene oxide modified di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate , Neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,5-pentanediol di (meth) acrylate, 1,3-butylene glycol di (meth) acrylate, polybutylene glycol di (Meth) acrylate, 2,2-bis (4- (meth) acryloxypolyethoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4- (meth) acryloxyethoxyphenyl) propane, 2,2-bis (4- (3- (Meth) acryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl) propane, 1,2-bis (3- (meth) acryloxy-2-hydroxypropoxy
- Examples of the monomer having a cationic polymerizable bond include monomers having an epoxy group, an oxetanyl group, an oxazolyl group, a vinyloxy group, and the like, and a monomer having an epoxy group is particularly preferable.
- oligomer or reactive polymer examples include unsaturated polyesters such as a condensate of unsaturated dicarboxylic acid and polyhydric alcohol; polyester (meth) acrylate, polyether (meth) acrylate, polyol (meth) acrylate, epoxy (meth) Examples thereof include acrylates, urethane (meth) acrylates, cationic polymerization type epoxy compounds, homopolymers of the above-described monomers having a radical polymerizable bond in the side chain, and copolymerized polymers.
- unsaturated polyesters such as a condensate of unsaturated dicarboxylic acid and polyhydric alcohol
- non-reactive polymers examples include acrylic resins, styrene resins, polyurethanes, cellulose resins, polyvinyl butyral, polyesters, thermoplastic elastomers, and the like.
- active energy ray sol-gel reactive composition examples include alkoxysilane compounds and alkyl silicate compounds.
- R 11 x Si (OR 12 ) y (1) As an alkoxysilane compound, the compound of following formula (1) is mentioned.
- alkoxysilane compound examples include tetramethoxysilane, tetra-i-propoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-t-butoxysilane, methyltriethoxysilane, Examples include methyltripropoxysilane, methyltributoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylpropoxysilane, and trimethylbutoxysilane.
- alkyl silicate compound examples include a compound of the following formula (2).
- R 21 to R 24 each represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and z represents an integer of 3 to 20.
- alkyl silicate compound examples include methyl silicate, ethyl silicate, isopropyl silicate, n-propyl silicate, n-butyl silicate, n-pentyl silicate, acetyl silicate and the like.
- examples of the photopolymerization initiator include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyl, benzophenone, p-methoxybenzophenone, 2,2-diethoxy.
- examples of the polymerization initiator include benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, methyl orthobenzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, t- Thioxanthones such as butylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2,4-diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone; diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, benzyl Dimethyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone, 2-methyl-2-morpholino (4-thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpho Benzophene ether such as benzoin methyl ether, benzo
- thermal polymerization initiator examples include methyl ethyl ketone peroxide, benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peroxy octoate, organic peroxides such as t-butylperoxybenzoate and lauroyl peroxide; azo compounds such as azobisisobutyronitrile; N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-p- Examples thereof include a redox polymerization initiator combined with an amine such as toluidine.
- the active energy ray-curable resin composition may contain an antistatic agent, a release agent, an additive such as a fluorine compound for improving the antifouling property; fine particles, and a small amount of solvent, if necessary.
- the molded body thus manufactured includes a transfer surface on which the surface structure of the stamper 20 as shown in FIG. 5 is transferred in a relationship between a key hole and a key.
- a rough concavo-convex structure formed on the surface of the aluminum base material and a fine concavo-convex made of anodized alumina formed on the rough concavo-convex structure are provided on the transfer surface of the molded body 40.
- a surface structure reflecting both structures is formed.
- the transfer surface may be provided on the entire surface of the molded body 40 or may be provided on a part of the surface. In particular, when the molded body 40 has a film shape, the entire surface of one surface may be provided with a transfer surface, or may be provided on a part of one surface. Further, the transfer surface may or may not be provided on the other surface.
- the molded body 40 obtained by the present invention reflects a rough uneven structure of a stamper, and preferably has an arithmetic average roughness Ra of 0.01 ⁇ m or more measured according to JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997). Since it exists in the range of less than 0.50 micrometer, anti-glare property can be expressed more.
- the period Sm of the rough concavo-convex structure measured according to JIS B 0601: 2001 (ISO 4287: 1997) is preferably 0.5 to 95 ⁇ m.
- the molded object 40 obtained by this invention has the fine concavo-convex structure in which the fine concavo-convex structure of the stamper was reflected, it can express an antireflection function.
- the period of the fine concavo-convex structure (the average (average interval) of the intervals p ′ from the center of the convex part 41 to the convex part 41 adjacent thereto) is a period less than the wavelength of visible light, that is, 400 nm or less. Can exhibit an excellent antireflection function. Further, when the height of the convex portion 41 (the vertical distance H from the tip of the convex portion 41 to the bottom portion of the adjacent concave portion 42) is 80 to 500 nm, the reflectance is further lowered.
- the surface structure (multi-concave structure) of the stamper obtained by the stamper manufacturing method of the present invention is transferred to the molded body. Therefore, since it has antireflection properties and excellent antiglare properties, it is possible to produce a molded product in which defects and moire are hardly noticeable.
- the stamper used in the method for producing a molded body of the present invention is produced by anodizing after blasting, the arithmetic average roughness Ra is 0.01 ⁇ m or more and less than 0.50 ⁇ m, and has a rough uneven structure.
- a fine concavo-convex structure is formed on a rough concavo-convex structure having a period Sm of 0.5 to 95 ⁇ m. Therefore, the haze of a molded body produced using this stamper tends to be lowered, specifically, it is likely to be 0.3 to 50%. Therefore, it is possible to obtain a molded article having excellent appearance quality (specifically, having few defects such as glare and fading, excellent visibility, and good image clarity).
- the stamper used in the method for manufacturing a molded body of the present invention forms a fine concavo-convex structure by anodic oxidation, so that a large area stamper can be used for manufacturing the molded body. Therefore, if a stamper with a large area is used, a molded body can be manufactured with high productivity.
- the stamper used in the method for producing a molded body forms a rough concavo-convex structure by blasting before anodic oxidation.
- the rough concavo-convex structure of the stamper is It has a wave shape in which concave and convex portions are alternately repeated. Therefore, if it is this invention, it will be easy to peel a molded object from a stamper (it is easy to demold), and a molded object can be manufactured simply.
- the molded product obtained by the present invention has both antireflection properties and antiglare properties and is excellent in appearance quality, and is particularly suitable as an antireflection film (including an antireflection film) or a three-dimensional antireflection material.
- an image display device such as a liquid crystal display device, a plasma display panel, an electroluminescence display, and a cathode tube display device, a lens, a show window, a spectacle lens, and a half-wave plate It is used by being attached to the surface of an object such as a low-pass filter.
- a transparent molded body having a shape corresponding to the application can be manufactured in advance, and this can be used as a member constituting the surface of the object.
- the molded body may be affixed not only to the surface but also to the front plate, or the front plate itself may be formed from the molded body.
- the molded body includes optical applications (optical waveguides, relief holograms, lenses, polarized light separation elements, crystal devices, etc.), cell culture sheets, super water-repellent films, super hydrophilic films, and the like.
- the super water-repellent film can be used by being attached to windows of automobiles, railway vehicles, etc., and can be used for preventing snow and ice from headlamps and lighting.
- the arithmetic average roughness Ra and period Sm of the rough concavo-convex structure of the molded body to which the surface structure (multi-concave structure) of the stamper is transferred are measured, and the measured values are used as the arithmetic average roughness Ra and period of the rough concavo-convex structure of the stamper.
- Sm the arithmetic average roughness Ra and the period Sm were measured using a scanning probe microscope (“SPI4000 Probe Station, SPA400 (unit)” manufactured by SII Nano Technology, Inc.), the surface of the stamper was directly measured. In the data processing, flat processing was performed after performing primary inclination correction processing.
- the back surface of the molded body (the surface on which the surface structure of the stamper is not transferred) is applied with black spray, and this is used as a sample.
- a spectrophotometer manufactured by Hitachi, Ltd., “U-4100”
- an incident angle of 5 ° The relative reflectance of the surface of the molded body (transfer surface onto which the stamper surface structure was transferred) was measured in the wavelength range of 380 nm to 780 nm.
- the molded body was placed horizontally with the surface on which the fine concavo-convex structure was formed as the upper surface.
- a CCFL light source was disposed at a position of 45 ° from the normal direction and a height of 30 cm, and the specularly reflected CCFL image was visually observed and evaluated according to the following criteria.
- X The outline of the CCFL image can be clearly recognized.
- Example 1 Manufacture of stampers> An aluminum rolled sheet (thickness 0.5 mm, Vickers hardness 35 Hv) having a purity of 99.3% by mass is used as a spherical abrasive having no sharp shape (hereinafter also referred to as “non-sharp spherical”) as glass. Using beads (Potters Barotini Co., Ltd., “J400”, center particle size 45 ⁇ m), discharge pressure 0.05 MPa, operation pitch 2.5 mm, discharge nozzle moving speed 20 m / min, blasting from the tip of the discharge nozzle Blasting was performed under the condition of a distance (r) 520 mm to the surface of the aluminum substrate to be treated.
- a distance (r) 520 mm to the surface of the aluminum substrate to be treated.
- step (a) the blasted aluminum base material was anodized in a 0.3 M oxalic acid aqueous solution at a bath temperature of 16 ° C. and a direct current of 40 V for 30 minutes to form an oxide film (step (a)).
- the formed oxide film was once dissolved and removed in a 6% by mass phosphoric acid and 1.8% by mass chromic acid mixed aqueous solution (step (b)), and then again under the same conditions as in step (a). Anodized for 2 seconds to form an oxide film (step (c)).
- the substrate was immersed in a 5% by mass phosphoric acid aqueous solution (30 ° C.) for 8 minutes, and subjected to a pore diameter expansion treatment (step (d)) for expanding the pores of the oxide film. Further, the step (c) and the step (d) were repeated, and these were performed a total of 5 times (step (e)) to form anodized alumina on the aluminum base material. Subsequently, it was immersed in a 0.1% by weight diluted solution of OPTOOL DSX (manufactured by Daikin Industries, Ltd.) for 10 minutes, air-dried for 24 hours, and the surface of the anodized alumina was treated with a release agent to obtain a stamper.
- OPTOOL DSX manufactured by Daikin Industries, Ltd.
- ⁇ Preparation of active energy ray-curable resin composition 45 parts by weight of a condensation reaction mixture of succinic acid / trimethylolethane / acrylic acid molar ratio 1: 2: 4, 45 parts by mass of 1,6-hexanediol diacrylate (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.) 10 parts by mass of radically polymerizable silicone oil (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “X-22-1602”), 3 parts by mass of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (manufactured by Ciba Specialty Chemicals, Inc., “Irgacure 184”), 0.2 parts by mass of bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide (“Irgacure 819” manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) is mixed to obtain an active energy ray-curable resin composition. It was.
- the transfer surface had convex portions with a period p ′: 100 nm and a height H: 190 nm.
- the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the molded body were the same as the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the stamper.
- the reflectance, the total light transmittance, and the haze were measured, and anti-glare property and appearance quality were evaluated. The results are shown in Table 2.
- Example 2 Lump-like aluminum having a purity of 99.97% by mass was cut into a roll having a diameter of 200 mm and a width of 320 mm, and the surface was cut into a mirror surface, which was used as an aluminum substrate. Further, a stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the blasting conditions were changed as shown in Table 1. A molded body was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained stamper. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning electron microscope, and the pore size was measured. Further, the surface of the obtained molded body was measured with a stylus roughness meter, and the result was taken as the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the stamper. The results are shown in Table 2. Further, the obtained molded body was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
- Examples 3 to 4 A stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the blasting conditions were changed as shown in Table 1. Using the obtained stamper, a molded body was produced in the same manner as in Example 1. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning electron microscope, and the pore size was measured. Further, the surface of the obtained molded body was measured with a stylus roughness meter, and the result was taken as the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the stamper. The results are shown in Table 2. Further, the obtained molded body was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
- Comparative Example 1 A stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that blasting was not performed. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning electron microscope, and the pore size was measured. The results are shown in Table 2. Further, a molded body was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained stamper, and measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
- “Comparative Example 2” A stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the blasting conditions were changed as shown in Table 1. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning probe microscope and a scanning electron microscope, and the arithmetic average roughness Ra, period Sm, and pore size were measured. The results are shown in Table 2. Further, a molded body was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained stamper, and measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
- “Comparative Example 3” Abrasive non-spherical (hereinafter also referred to as “sharp non-spherical”) alumina particles (“A220”, Showa Denko Co., Ltd., center particle size 45 ⁇ m) having a sharp shape were used as the abrasive, and the blasting conditions were shown in Table 1.
- a stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the above was changed. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning probe microscope and a scanning electron microscope, and the arithmetic average roughness Ra, period Sm, and pore size were measured. The results are shown in Table 2. Further, a molded body was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained stamper, and measurement and evaluation were performed. The results are shown in Table 2.
- “Comparative Example 4” A stamper was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the blasting conditions were changed as shown in Table 1. Using the obtained stamper, a molded body was produced in the same manner as in Example 1. The surface of the obtained stamper was observed with a scanning electron microscope, and the pore size was measured. Further, the surface of the obtained molded body was measured with a stylus roughness meter, and the result was taken as the arithmetic average roughness Ra and the period Sm of the stamper. The results are shown in Table 2. Further, the obtained molded body was measured and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
- the molded products obtained in Examples 1 to 4 were excellent in antireflection properties, antiglare properties and appearance quality.
- the obtained molded product was inferior in antiglare property.
- the arithmetic average roughness Ra of the rough concavo-convex structure is 0.50 ⁇ m or more, and glare occurs.
- the appearance quality was inferior.
- the molded body obtained in Comparative Example 4 using a stamper having a rough uneven structure with an arithmetic average roughness Ra of 1.274 ⁇ m and a rough uneven structure period Sm of 136 ⁇ m has high haze and fades in appearance quality. , Glare and the like were observed, and the image clarity was inferior.
- stamper manufacturing method of the present invention it is possible to obtain a stamper capable of easily and easily manufacturing a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent in appearance quality.
- a stamper of the present invention a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent in appearance quality can be easily produced with high productivity.
- a molded article having antireflection properties and antiglare properties and excellent in appearance quality can be obtained.
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Abstract
Description
本願は、2011年12月27日に、日本に出願された特願2011-285652号、に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
アルミニウム基材の表面を陽極酸化することによって形成される陽極酸化アルミナは、アルミニウムの酸化皮膜(アルマイト)であり、周期が可視光の波長以下である複数の凹部(細孔)からなる微細凹凸構造を有する。
例えば特許文献1には、幅射線の波長のほぼ10~100倍程度の平均大きさの構造体を有するマクロ構造体と、周期的シーケンスを備えたミクロ構造体を備える基材が開示されている。
特許文献2には、2次元的な大きさが1μm以上100μm未満である複数の第1凸部の上とこれらの間に、2次元的な大きさが10nm以上500nm未満の複数の第2凸部が形成され、かつ複数の第1凸部の表面の膜面に対する立ち上がり角が90°以上である反射防止膜を形成するためのスタンパが開示されている。
特許文献3には、表面の算術平均粗さRaが0.3μm以下であるアルミニウム基材を陽極酸化し、アルミニウム基材の表面に存在する金属間化合物を脱落させることで、表面に粗い凹凸構造を形成させると同時に、該粗い凹凸構造上に微細凹凸構造を形成させるスタンパの製造方法が開示されている。
一方、マルチ凹凸構造が表面に転写された成形体は、反射防止性に加え、粗い凹凸構造によって防眩性も有するものとなる。また、マルチ凹凸構造が表面に転写された成形体は、防眩性を有することで成形体の欠陥やモアレが目立たなくなる。
また、特許文献2、3に記載のスタンパの製造方法では、粗い凹凸構造の大きさはアルミニウム基材の不純物に依存しやすい。そのため、アルミニウム基材に不純物が均一に分散していない場合、スタンパのマルチ凹凸構造を転写した成形体は、ムラ、ギラツキ、色褪せ等の欠陥や、画像鮮明性の低下などが発生しやすく、再現性よく外観品位に優れた成形体を製造することが困難であった。
また、特許文献2に記載のスタンパでは、成形体の表面にマルチ凹凸構造を転写した後、型抜きしにくく、第1凸部の形状を立ち上がり角度が90°以上の形状にするのが困難であった。
<1> アルミニウム基材の表面に微細凹凸構造が形成されたスタンパの製造方法であって、アルミニウム基材をブラスト処理した後、ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を陽極酸化することによって、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、周期Smが0.5~95μmである粗い凹凸構造上に、該粗い凹凸構造よりも周期が短い微細凹凸構造が形成された構造をアルミニウム基材の表面に形成する、スタンパの製造方法。
<2> 前記微細凹凸構造は、平均深さが80~500nmであり、周期が20~400nmである複数の凹部からなる、<1>に記載のスタンパの製造方法。
<3> 前記アルミニウム基材のビッカース硬さが20~100Hvである、<1>または<2>に記載のスタンパの製造方法。
<4> 前記ブラスト処理に使用する研磨材の形状が、鋭利な形状を有さない球状である、<1>~<3>のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
<5> 前記ブラスト処理に使用する研磨材の中心粒径が35~150μmである、<1>~<4>のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
<6> 前記ブラスト処理における吐出ノズルの移動速度が30m/分以下である、<1>~<5>のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
<7> 前記ブラスト処理における吐出圧力が0.2MPa以下であり、吐出ノズルの先端からブラスト処理されるアルミニウム基材表面までの距離が300mm以上である、<1>~<6>のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
<8> <1>~<7>のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法で得られたスタンパの表面構造を成形体本体の表面に転写する、成形体の製造方法。
<10> 前記微細凹凸構造は、平均深さが80~500nmであり、周期が20~400nmである複数の凹部からなる、<9>に記載のスタンパ。
<11> 前記アルミニウム基材のビッカース硬さが20~100Hvである、<9>または<10>に記載のスタンパ。
本発明のスタンパによれば、反射防止性および防眩性を有し、かつ外観品位に優れた成形体を生産性よく簡便に製造できる。
本発明の成形体の製造方法によれば、反射防止性および防眩性を有し、かつ外観品位に優れた成形体が得られる。
なお、図1~7においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材に毎に縮尺を異ならせてある。
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートおよびメタクリレートを意味する。また、「(共)重合体」は、重合体および共重合体を意味する。
本発明のスタンパの製造方法は、アルミニウム基材の表面に形成された粗い凹凸構造上に、該粗い凹凸構造よりも周期が短い微細凹凸構造が形成されたマルチ凹凸構造を表面に有するスタンパを製造する方法である。
なお、本発明において凹凸構造の「周期」とは、凹凸構造を構成する凹部(または凸部)の中心からこれに隣接する凹部(または凸部)までの間隔の平均(平均間隔)のことである。
アルミニウム基材としては、微細凹凸構造を表面に有するスタンパの製造に用いられる、微細凹凸構造が形成される被加工面を有するアルミニウム基材を使用する。
被加工面とは、スタンパの表面を成形体の表面に転写する際に成形体本体に接触する面であり、その一部または全面に微細凹凸構造が形成される面である。
本発明では、上述したアルミニウム基材を用い、アルミニウム基材の被加工面をブラスト処理した後、該処理面を陽極酸化することで、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、周期Smが0.5~95μmである粗い凹凸構造上に、該粗い凹凸構造よりも周期が短い微細凹凸構造が形成された構造をアルミニウム基材の表面に形成して、スタンパを製造する。
以下、各工程について詳しく説明する。
アルミニウム基材をブラスト処理する方法としては、公知の方法を採用でき、具体的には、研磨材をアルミニウム基材の被加工面に吐出する方法が挙げられる。
研磨材としては、ブラスト処理に用いられる一般的な研磨材を使用でき、例えばガラスビーズ、砂、鉄粉などが挙げられる。特に、ガラスビーズなど、鋭利な形状を有さない球状の研磨材が好ましい。係る理由は以下の通りである。
ブラスト処理において鋭利な形状を有さない球状の研磨材を用いれば、アルミニウム基材が過剰に処理されにくくなり、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、周期Smが0.5~95μmである粗い凹凸構造が形成されやすくなる。しかも、必要以上に研磨材の吐出圧力を弱めることなくブラスト処理できるので、アルミニウム基材の表面をムラなく均一に処理することができる。
一方、アルミナ粒子など鋭利な形状を有する研磨材を用いると、アルミニウム基材が過剰に処理されて、処理面が極端に粗い状態になりやすい。
また、「鋭利な形状を有さない」とは、角ばっていないことを意味する。
ここで、「中心粒径」とは、体積基準粒度分布曲線において、積算値が50体積%のときの粒径値である。
まず、ロール状のアルミニウム基材10をその回転軸(回転中心)が水平になるように支持部材51で支持する。ついで、アルミニウム基材10の上方に、アルミニウム基材10の回転軸に沿って平行に移動するように、研磨材を吐出する吐出ノズル52を配置する。ついで、アルミニウム基材10を回転させながら、吐出ノズル52を所定の振り幅で、回転軸に沿って平行に往復移動させつつ研磨材を吐出する。なお、ロール状のアルミニウム基材10が一回転する間に、吐出ノズル52が回転軸に沿って移動する距離を操作ピッチという。これにより、吐出ノズル52の振り幅に応じてアルミニウム基材10の外周面がブラスト処理される。
また、アルミニウム基板が矩形状である場合、吐出ノズル52から研磨材を吐出させながら、矩形形状の一辺に沿って吐出ノズル52を移動させる。次いで、該一辺と略直交する方向に所定距離(操作ピッチ)だけ吐出ノズル52を移動させ、再度研磨材を吐出させながら該一辺に沿って吐出ノズル52を移動させる。このような動作を繰り返し行うことで、アルミニウム基板の表面全体がブラスト処理される。
なお、吐出ノズル52の移動速度とは、アルミニウム基材と吐出ノズルとの相対的な移動距離を時間で除したものである。アルミニウム基材が平板である場合は、平板上を吐出ノズル52が移動した総距離を時間で除した値が移動速度である。一方、アルミニウム基材がロール状である場合は、吐出ノズル52がアルミニウム基材の外周面を螺旋状に移動した総距離を時間で除した値が移動速度となる。
算術平均粗さRaが0.01μm以上であれば、スタンパの表面構造を転写した成形体が適度な防眩性を発揮し、成形体の欠陥やモアレが目立たなくなる。一方、算術平均粗さRaが0.50μm未満であれば、成形体のギラツキ、色褪せ等が抑制される。また、成形体のヘイズが上昇するのを抑制でき、画像鮮明性も向上する。よって、外観品位に優れた成形体が得られる。算術平均粗さRaは、成形体の欠陥やモアレがより目立たなくなる点で、0.03μm以上が好ましく、0.10μm以上がより好ましい。また、成形体の外観品位がより向上する点で、0.30μm未満が好ましく、0.25μm以下がより好ましい。
粗い凹凸構造S1の算術平均粗さRaは、吐出ノズルの先端からブラスト処理されるアルミニウム基材の表面までの距離rや、研磨材を吐出する吐出圧力等のブラスト処理条件によって調節できる。具体的には、距離rおよび/または吐出圧力を大きくすると、算術平均粗さRaは大きくなる傾向にあり、距離rおよび/または吐出圧力を小さくすると、算術平均粗さRaは小さくなる傾向にある。
粗い凹凸構造S1の周期Smは、ブラスト処理において、アルミニウム基材に研磨材を吐出する密度によって調整することができ、研磨材の吐出密度は吐出ノズルの移動速度や研磨材の供給量等によって調節できる。具体的には、ブラストの操作ピッチを疎にすると周期Smは大きくなる傾向にあり、ブラストの操作ピッチを密にすると周期Smは小さくなる傾向にある。また、研磨材の粒子径を大きくすると周期Smは大きくなる傾向にあり、粒子径を小さくすると周期Smは小さくなる傾向にある。
ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を陽極酸化する方法としては、下記の工程を順に行う方法が好ましい。
第1の酸化皮膜形成工程(a):
ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を電解液中、陽極酸化して、前記処理面に酸化皮膜を形成する(以下、工程(a)とも記す。)。
酸化皮膜除去工程(b):
酸化皮膜を除去し、陽極酸化の細孔発生点を処理面に形成する(以下、工程(b)とも記す。)。
第2の酸化皮膜形成工程(c):
細孔発生点が形成されたアルミニウム基材の処理面を電解液中、再度陽極酸化して、細孔発生点に対応した細孔を有する酸化皮膜を被加工面に形成する(以下、工程(c)とも記す。)。
孔径拡大処理工程(d):
細孔の径を拡大させる(以下、工程(d)とも記す。)。
繰り返し工程(e):
必要に応じて、第2の酸化皮膜形成工程(c)と孔径拡大処理工程(d)とを繰り返し行う(以下、工程(e)とも記す。)。
工程(a)では、ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を電解液中、定電圧下で陽極酸化し、図3(a)に示すように、アルミニウム基材10の処理面に、細孔11を有する酸化皮膜12を形成する。
電解液としては、硫酸、シュウ酸水溶液、リン酸水溶液等が挙げられる。
工程(b)では、工程(a)により形成された酸化皮膜12を除去することにより、図3(b)に示すように、除去された酸化皮膜12の底部(バリア層と呼ばれる)に対応する周期的な窪み、すなわち、細孔発生点13を形成する。陽極酸化の細孔発生点13を形成することで、最終的に形成される細孔の規則性を向上させることができる。
工程(c)では、細孔発生点13が形成されたアルミニウム基材10を電解液中、定電圧下で再度陽極酸化し、再び酸化皮膜を形成する。
これにより、図3(c)に示すように、円柱状の細孔14が形成された酸化皮膜15を形成できる。
電解液としては、工程(a)と同様のものが挙げられる。
工程(d)では、工程(c)で形成された細孔14の径を拡大させる細孔径拡大処理を行って、図3(d)に示すように、細孔14の径を図3(c)の場合よりも拡径する。
孔径拡大処理の具体的方法としては、アルミナを溶解する溶液に浸漬して、工程(c)で形成された細孔の径をエッチングにより拡大させる方法が挙げられる。このような溶液としては、例えば、5質量%程度のリン酸水溶液等が挙げられる。工程(d)の時間を長くするほど、細孔の径は大きくなる。
工程(e)では、再度、工程(c)を行って、図3(e)に示すように、細孔14の形状を径の異なる2段の円柱状とし、その後、再度、工程(d)を行う。このように工程(c)と工程(d)を繰り返す、繰り返し工程(e)により、図3(f)に示すように、直径が開口部から深さ方向に連続的に減少する形状の細孔14を有する陽極酸化アルミナ(アルミニウムの多孔質の酸化皮膜(アルマイト))が形成されたスタンパ20が得られる。
具体的には、同じ条件で工程(c)と工程(d)とを繰り返せば、図4に示すような円錐形状の細孔14が形成される。
細孔(凹部)14の周期は、可視光線の波長以下、すなわち400nm以下が好ましく、200nm以下がより好ましく、150nm以下が特に好ましい。周期が400nmより大きいと可視光の散乱が起こりやすくなり、スタンパの表面構造を転写した成形体が十分な反射防止機能が発現しにくくなる傾向にある。細孔(凹部)14の周期は、20nm以上が好ましい。
細孔(凹部)14の深さは、図4に示すように、微細凹凸構造の細孔(凹部)14の開口部から最深部までの距離(図中のDep)である。
また、スタンパ20の微細凹凸構造S2が形成された表面は、離型が容易になるように、離型剤で処理されていてもよい。処理方法としては、例えば、シリコーン樹脂またはフッ素含有ポリマーをコーティングする方法、フッ素含有化合物を蒸着する方法、フッ素含有シラン化合物をコーティングする方法等が挙げられる。
レプリカの作製方法としては、例えば、原型上にニッケル、銀等による薄膜を無電界めっき、スパッタ法等により形成し、ついでこの薄膜を電極として電気めっき(電鋳法)を行って、例えばニッケルを堆積させた後、このニッケル層を原型から剥離して、レプリカとする方法等が挙げられる。
また、上述したように、特許文献1に記載の方法では、フォトレジスト層を露光させることでミクロ構造体を形成しているため、大面積のスタンパを製造するには不向きであり、成形体を生産性よく製造するのは困難であった。さらに、特許文献2に記載のような立ち上がり角が90°以上である反射防止膜を形成するためのスタンパや、特許文献3に記載のようなアルミニウム基材の表面に存在する金属間化合物を脱落させることで粗い凹凸構造を形成させるスタンパは、平坦な部分と立下り角度が90°以上の細孔(凹部)とが交互に繰り返す粗い凹凸構造上に、微細凹凸構造が形成されたものであり、マルチ凹凸構造を成形体の表面に転写した後、型抜きするのが困難であった。
また、本発明のスタンパの製造方法であれば、陽極酸化により微細凹凸構造を形成するので、大面積のスタンパを容易に製造できる。よって、大面積のスタンパを用いれば、生産性よく成形体を製造できる。しかも、本発明では、陽極酸化の前にブラスト処理することで粗い凹凸構造を形成する。よって、図5に示すように、スタンパ20の粗い凹凸構造S1は、特許文献2、3に記載のスタンパとは異なり、凹部と凸部とが交互に繰り返した、波状である。そのため、本発明により得られるスタンパは型抜きしやすく、簡便に成形体を製造できる。
本発明の成形体の製造方法は、本発明のスタンパの製造方法で得られたスタンパの表面に形成された粗い凹凸構造と微細凹凸構造とからなるマルチ凹凸構造(表面構造)を、成形体本体の表面に転写する方法である。
スタンパの表面構造を転写して製造された成形体は、その表面にスタンパの表面構造の反転構造が、鍵と鍵穴の関係で転写される。
成形体の製造方法としては、例えば、下記の方法が挙げられる。
スタンパと透明基材とを対向させ、これらの間に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を充填、配置する。この際、スタンパのマルチ凹凸構造が形成された側の面(スタンパの表面)が、透明基材と対向するようにする。ついで、充填された活性エネルギー線硬化性樹脂組成物に、透明基材を介して活性エネルギー線(可視光線、紫外線、電子線、プラズマ、赤外線等の熱線)を例えば高圧水銀ランプやメタルハライドランプから照射して、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を硬化する。その後、スタンパを剥離する。その結果、透明基材の表面に、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物の硬化物からなるマルチ凹凸構造が形成された成形体が得られる。この際、必要に応じて、スタンパの剥離後に再度活性エネルギー線を照射してもよい。
活性エネルギー線の照射量は、硬化が進行するエネルギー量であればよく、通常、100~10000mJ/cm2である。
マルチ凹凸構造を表面に有するロール状のスタンパ31の表面と、該スタンパ31の表面に沿って移動する帯状の透明基材(成形体本体)32との間に、タンク33から活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34を供給する。
スタンパ31と、空気圧シリンダ35によってニップ圧が調整されたニップロール36との間で、透明基材32および活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34をニップし、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34を透明基材32とスタンパ31との間に均一に行き渡らせると同時に、スタンパ31の細孔(凹部)内にも充填する。
スタンパ31を回転させながら、スタンパ31と透明基材32との間に活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34が挟まれた状態で、スタンパ31の下方に設置された活性エネルギー線照射装置37を用い、透明基材32側から活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34に活性エネルギー線を照射し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物34を硬化させることによって、透明基材32の表面にスタンパ31のマルチ凹凸構造が転写された硬化物38を形成する。
剥離ロール39により、表面に硬化物38が形成された透明基材32をスタンパ31から剥離することで、成形体40を得る。
透明基材の表面は、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物との密着性、帯電防止性、耐擦傷性、耐候性等の改良のために、例えば各種コーティング、コロナ放電処理等が施されていてもよい。
重合性化合物としては、分子中にラジカル重合性結合および/またはカチオン重合性結合を有するモノマー、オリゴマー、反応性ポリマー等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物は、非反応性のポリマー、活性エネルギー線ゾルゲル反応性組成物を含んでいてもよい。
単官能モノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、s-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、アルキル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-メトキシエチル(メタ)アクリレート、2-エトキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート誘導体;(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリロニトリル;スチレン、α-メチルスチレン等のスチレン誘導体;(メタ)アクリルアミド、N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-ジエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド誘導体等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
活性エネルギー線ゾルゲル反応性組成物としては、アルコキシシラン化合物、アルキルシリケート化合物等が挙げられる。
R11 xSi(OR12)y ・・・(1)。
ただし、R11、R12は、それぞれ炭素数1~10のアルキル基を表し、x、yは、x+y=4の関係を満たす整数を表す。
R21O[Si(OR23)(OR24)O]zR22 ・・・(2)。
ただし、R21~R24は、それぞれ炭素数1~5のアルキル基を表し、zは、3~20の整数を表す。
なお、転写面は、成形体40の表面全体に備わっていてもよく、表面の一部に備わっていてもよい。特に、成形体40が膜形状の場合は、一方の表面の全面に転写面が備わっていてもよく、一方の表面の一部に備わっていてもよい。また、他方の表面に転写面が備わっていてもよく、備わっていなくてもよい。
また、本発明により得られる成形体40は、スタンパの微細凹凸構造が反映された微細凹凸構造を有するため、反射防止機能を発現できる。特に、微細凹凸構造の周期(凸部41の中心からこれに隣接する凸部41までの間隔p’の平均(平均間隔))が可視光の波長以下の周期、すなわち400nm以下であれば、有効な反射防止機能を発現できる。また、凸部41の高さ(凸部41の先端から隣接する凹部42の底部までの垂直距離H)が80~500nmであれば、反射率がより低下する。
加えて、本発明の成形体の製造方法に用いるスタンパは、ブラスト処理した後に陽極酸化して製造されるので、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、粗い凹凸構造の周期Smが0.5~95μmの粗い凹凸構造上に微細凹凸構造が形成されている。よって、このスタンパを用いて製造される成形体のヘイズが下がりやすく、具体的には0.3~50%になりやすい。よって、外観品位に優れた(具体的には、ギラツキ、色褪せ等の欠陥が少なく視認性に優れ、画像鮮明性が良好な)成形体が得られる。
しかも、成形体の製造方法に用いるスタンパは、陽極酸化の前にブラスト処理することで粗い凹凸構造を形成するので、特許文献2、3に記載のスタンパとは異なり、スタンパの粗い凹凸構造は、凹部と凸部とが交互に繰り返した、波状である。そのため、本発明であればスタンパから成形体を剥離しやすく(型抜きしやすく)、簡便に成形体を製造できる。
成形体が膜形状である場合には、例えば、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、陰極管表示装置のような画像表示装置、レンズ、ショーウィンドー、眼鏡レンズ、1/2波長板、ローパスフィルター等の対象物の表面に貼り付けて使用される。
成形体が立体形状である場合には、予め用途に応じた形状の透明な成形体を製造しておき、これを上記対象物の表面を構成する部材として使用することもできる。
また、対象物が画像表示装置である場合には、その表面に限らず、その前面板に対して成形体を貼り付けてもよいし、前面板そのものを成形体から構成することもできる。
(算術平均粗さRaおよび周期Smの測定)
JIS B 0601:2001(ISO 4287:1997)に準拠してスタンパの粗い凹凸構造の算術平均粗さRaおよび周期Smを求めた。
なお、触針粗さ計(株式会社東京精密製、「SUPERCOM1400LCD」)を用いて算術平均粗さRaおよび周期Smを測定する場合は、軟質なアルミニウムの表面を正確に測定することが困難な場合がある。よって、スタンパの表面構造(マルチ凹凸構造)を転写した成形体の粗い凹凸構造の算術平均粗さRaおよび周期Smを測定し、その測定値をスタンパの粗い凹凸構造の算術平均粗さRaおよび周期Smとした。
走査型プローブ顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、「SPI4000プローブステーション、SPA400(ユニット)」)を用いて算術平均粗さRaおよび周期Smを測定する場合は、スタンパの表面を直接測定した。データ処理は、一次傾き補正処理を行った後に、フラット処理を実施した。
スタンパの縦断面または表面に白金を1分間蒸着し、走査電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JSM‐7400F」)を用いて加速電圧:3.00kVの条件でスタンパの表面を観察した。得られた画像から、粗い凹凸構造上に形成された陽極酸化アルミナからなる微細凹凸構造の細孔(凹部)の周期、および細孔の深さを10箇所で測定し、平均値を求めた。
転写面が形成された成形体の縦断面または表面に白金を5分間蒸着し、走査電子顕微鏡(日本電子株式会社製、「JSM‐7400F」)を用いて加速電圧:3.00kVの条件で成形体の転写面を観察した。得られた画像から、転写面に形成されたスタンパの微細凹凸構造に由来する凸部の周期、および凸部の高さを10箇所で測定し、平均値を求めた。
成形体の裏面(スタンパの表面構造が転写されていない面)を黒色スプレーで塗り、これをサンプルとし、分光光度計(株式会社日立製作所製、「U‐4100」)を用いて入射角5°、波長380nm~780nmの範囲で成形体の表面(スタンパの表面構造が転写された転写面)の相対反射率を測定した。
成形体の微細凹凸構造が形成された面を上面にして水平に置いた。CCFL光源を法線方向から45°、高さ30cmの位置に配置し、正反射したCCFL像を目視観察し、以下に示す基準で評価した。
◎:CCFL像の輪郭を認識できない。
○:CCFL像の輪郭を僅かに認識できる。
×:CCFL像の輪郭を明確に認識できる。
成形体を目視で検査し、以下の項目について外観品位の評価を行った。
防眩性の評価と同様に成形体を配置して法線方向から目視観察し、以下に示す基準で評価した。
○:色褪せていない。
△:やや色あせて、白っぽい茶色になっている。
×:色褪せて白っぽい茶色が目立つ。
画像表示装置に成形体を載せて暗室の中で目視観察し、以下に示す基準で評価した。
○:ぎらつきが見えない。
×:ぎらつきが見える。
画像表示装置に成形体を載せ、画像表示装置上に表示させた文字の鮮明性を目視観察し、以下に示す基準で評価した。
○:文字がはっきりと認識できる。
△:文字がややぼやける。
×:文字がぼやける。
ヘイズメーター(株式会社村上色彩技術研究所製、「HM-150」)を用い、JIS K 7136:2000(ISO 14782:1999)に準拠して、成形体の拡散透過率および全光線透過率を測定し、ヘイズ(%)を求めた。
<スタンパの製造>
純度99.3質量%のアルミニウム圧延板(厚さ0.5mm、ビッカース硬さ35Hv)を、鋭利な形状を有さない球状(以下、「非鋭利な球状」ともいう。)の研磨材としてガラスビーズ(ポッターズ・バロティーニ株式会社製、「J400」、中心粒径45μm)を用いて、吐出圧力0.05MPa、操作ピッチ2.5mm、吐出ノズルの移動速度20m/分、吐出ノズルの先端からブラスト処理されるアルミニウム基材の表面までの距離(r)520mmの条件でブラスト処理した。
ついで、ブラスト処理したアルミニウム基材を、0.3Mシュウ酸水溶液中で、浴温16℃、直流40Vの条件下で30分間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した(工程(a))。形成された酸化皮膜を、6質量%のリン酸と1.8質量%のクロム酸混合水溶液中で一旦溶解除去した(工程(b))後、再び工程(a)と同一条件下において、30秒間陽極酸化を行い、酸化皮膜を形成した(工程(c))。その後、5質量%リン酸水溶液(30℃)中に8分間浸漬して、酸化皮膜の細孔を拡径する細孔径拡大処理(工程(d))を施した。さらに工程(c)と工程(d)を繰り返し、これらを合計で5回行い(工程(e))、アルミニウム基材上に陽極酸化アルミナを形成した。次いで、オプツールDSX(ダイキン工業株式会社製)の0.1質量%希釈溶液に10分間浸漬し、24時間風乾して、陽極酸化アルミナの表面を離型剤で処理してスタンパを得た。
なお、得られたスタンパの表面を走査型プローブ顕微鏡および走査電子顕微鏡で観察したところ、図4に示すように、周期p:100nm、深さDep:210nmの円錐状のテーパー状細孔(凹部)からなる微細凹凸構造が、算術平均粗さRa:0.02μm、周期Sm:6.0μmの粗い微細凹凸構造上に形成された、図5に示すような表面構造が形成されていた。
コハク酸/トリメチロールエタン/アクリル酸のモル比1:2:4の縮合反応混合物の45質量部、
1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(大阪有機化学工業株式会社製)の45質量部、
ラジカル重合性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、「X-22-1602」)の10質量部、
1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・スペシャリティーケミカルズ株式会社製、「イルガキュア184」)の3質量部、
ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルホスフィンオキサイド(チバ・スペシャリティーケミカルズ株式会社製、「イルガキュア819」)の0.2質量部
を混合し、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を得た。
活性エネルギー線硬化性樹脂組成物をスタンパの表面上に数滴垂らし、さらにその上に成形体本体(透明基材)として厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡株式会社製、「A-4300」)を押し広げながら被覆した後、フィルム側から1600mJ/cm2のエネルギーで紫外線を照射して活性エネルギー線硬化性樹脂組成物を光硬化させた。その後、フィルムとスタンパを剥離して、成形体を得た。
得られた成形体の表面(転写面)は、スタンパの表面構造が転写されていた。
なお、得られた成形体の表面を走査型プローブ顕微鏡および走査電子顕微鏡で観察したところ、転写面には、図7に示すように、周期p’:100nm、高さH:190nmの凸部が形成されていた。また、成形体の算術平均粗さRaおよび周期Smは、スタンパの算術平均粗さRaおよび周期Smの値と同様であった。
得られた成形体について、反射率、全光線透過率およびヘイズを測定し、防眩性および外観品位の評価を行った。結果を表2に示す。
純度99.97質量%の塊状アルミニウムを直径200mm、幅320mmのロール状に切断し、表面を切削加工して鏡面化し、これをアルミニウム基材として用いた。また、ブラスト条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパを用いて実施例1と同様にして成形体を製造した。
得られたスタンパの表面を走査電子顕微鏡で観察し、細孔の寸法を測定した。また、得られた成形体の表面を触針粗さ計で測定し、その結果をスタンパの算術平均粗さRaおよび周期Smをとした。結果を表2に示す。
また、得られた成形体について、実施例1と同様にして測定および評価を行った。結果を表2に示す。
ブラスト条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパを用いて実施例1と同様に成形体を製造した。
得られたスタンパの表面を走査電子顕微鏡で観察し、細孔の寸法を測定した。また、得られた成形体の表面を触針粗さ計で測定し、その結果をスタンパの算術平均粗さRaおよび周期Smをとした。結果を表2に示す。
また、得られた成形体について、実施例1と同様にして測定および評価を行った。結果を表2に示す。
ブラスト処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパの表面を走査電子顕微鏡で観察し、細孔の寸法を測定した。結果を表2に示す。
また、得られたスタンパを用いて実施例1と同様にして成形体を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
ブラスト条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパの表面を走査型プローブ顕微鏡および走査電子顕微鏡で観察し、算術平均粗さRaおよび周期Smと細孔の寸法を測定した。結果を表2に示す。
また、得られたスタンパを用いて実施例1と同様にして成形体を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
研磨材として鋭利な形状を有する非球状(以下、「鋭利な非球状」ともいう。)のアルミナ粒子(昭和電工株式会社製、「A220」、中心粒径45μm)を用い、ブラスト条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパの表面を走査型プローブ顕微鏡および走査電子顕微鏡で観察し、算術平均粗さRaおよび周期Smと細孔の寸法を測定した。結果を表2に示す。
また、得られたスタンパを用いて実施例1と同様にして成形体を製造し、測定および評価を行った。結果を表2に示す。
ブラスト条件を表1のように変更した以外は、実施例1と同様にしてスタンパを製造した。得られたスタンパを用いて実施例1と同様に成形体を製造した。
得られたスタンパの表面を走査電子顕微鏡で観察し、細孔の寸法を測定した。また、得られた成形体の表面を触針粗さ計で測定し、その結果をスタンパの算術平均粗さRaおよび周期Smをとした。結果を表2に示す。
また、得られた成形体について、実施例1と同様にして測定および評価を行った。結果を表2に示す。
一方、ブラスト処理を行わずに製造したスタンパを用いた比較例1で得られた成形体や、粗い凹凸構造の算術平均粗さRaが0.01μm未満であるスタンパを用いた比較例2で得られた成形体は、防眩性に劣っていた。
鋭利な形状を有する非球状の研磨材を用いて製造したスタンパを用いた比較例3で得られた成形体では、粗い凹凸構造の算術平均粗さRaが0.50μm以上となり、ギラツキが発生し外観品位に劣っていた。
粗い凹凸構造の算術平均粗さRaが1.274μmであり、粗い凹凸構造の周期Smが136μmであるスタンパを用いた比較例4で得られた成形体は、ヘイズが高く、外観品位においても色褪せ、ギラツキなどが見られ、画像鮮明性にも劣っていた。
本発明のスタンパによれば、反射防止性および防眩性を有し、かつ外観品位に優れた成形体を生産性よく簡便に製造できる。
本発明の成形体の製造方法によれば、反射防止性および防眩性を有し、かつ外観品位に優れた成形体が得られる。
11、14 細孔(凹部)
12、15 酸化皮膜
13 細孔発生点
20、31 スタンパ
32 透明基材(成形体本体)
38 硬化物
40 成形体
41 凸部
42 凹部
52 吐出ノズル
S1 粗い凹凸構造
S2 微細凹凸構造
Claims (11)
- アルミニウム基材の表面に微細凹凸構造が形成されたスタンパの製造方法であって、
アルミニウム基材をブラスト処理した後、ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を陽極酸化することによって、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、周期Smが0.5~95μmである粗い凹凸構造上に、該粗い凹凸構造よりも周期が短い微細凹凸構造が形成された構造をアルミニウム基材の表面に形成する、スタンパの製造方法。 - 前記微細凹凸構造は、平均深さが80~500nmであり、周期が20~400nmである複数の凹部からなる、請求項1に記載のスタンパの製造方法。
- 前記アルミニウム基材のビッカース硬さが20~100Hvである、請求項1または2に記載のスタンパの製造方法。
- 前記ブラスト処理に使用する研磨材の形状が、鋭利な形状を有さない球状である、請求項1~3のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
- 前記ブラスト処理に使用する研磨材の中心粒径が35~150μmである、請求項1~4のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
- 前記ブラスト処理における吐出ノズルの移動速度が30m/分以下である、請求項1~5のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
- 前記ブラスト処理における吐出圧力が0.2MPa以下であり、吐出ノズルの先端からブラスト処理されるアルミニウム基材表面までの距離が300mm以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のスタンパの製造方法で得られたスタンパの表面構造を成形体本体の表面に転写する、成形体の製造方法。
- アルミニウム基材の表面に微細凹凸構造が形成されたスタンパであって、
ブラスト処理されたアルミニウム基材の処理面を陽極酸化することによって、算術平均粗さRaが0.01μm以上0.50μm未満であり、周期Smが0.5~95μmである粗い凹凸構造上に、該粗い凹凸構造よりも周期が短い微細凹凸構造が形成された構造が、アルミニウム基材の表面に形成された、スタンパ。 - 前記微細凹凸構造は、平均深さが80~500nmであり、周期が20~400nmである複数の凹部からなる、請求項9に記載のスタンパ。
- 前記アルミニウム基材のビッカース硬さが20~100Hvである、請求項9または10に記載のスタンパ。
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