本發明涉及光學膜的制造方法以及光學膜。具體涉及具有納米尺寸的凹凸結構的光學膜的制造方法以及通過上述光學膜的制造方法制造的光學膜。
背景技術:
已知將具有納米尺寸的凹凸結構(納米結構)的光學膜用作防反射膜。根據這種凹凸結構,從空氣層向基材膜使折射率連續變化,因此能急劇減少反射光。然而,雖然這種光學膜中具有良好的防反射性,但是由于其表面的凹凸結構,當附著有指紋(皮脂)等污漬時,附著的污漬容易擴展,而且還存在難以擦拭進入到凸部間的污漬的問題。另外,附著的污漬的反射率與光學膜的反射率大不相同,因此容易視覺識別。因此,迫切需要具有疏水性和疏油性的具有良好防污性的光學膜。因此,提出了在凹凸結構的表面上形成由氟類材料構成的層,或者在凹凸結構中添加氟類材料的構成(例如,參照專利文獻1~3)。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:特開2003-172808號公報
專利文獻2:特開2007-178724號公報
專利文獻3:特開2014-153524號公報
專利文獻4:國際公開第2011/013615號
非專利文獻
非專利文獻1:R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.,14[2],1974,pp.147-154
非專利文獻2:J.Brandrup等,“溶解度參數值(Solubility Parameter Values)”,聚合物手冊(Polymer Handbook),第4版
非專利文獻3:K.Milam等,“OPTOOL(注冊商標)DAC-HP:觸摸面板畫面用耐指紋涂敷材料(OptoolTM DAC-HP:An Anti-fingerprint Coating Material for Touch Panel Screens)”,SID11DIGEST,2011,pp.1826-1829
非專利文獻4:納米科學株式會社,“XPS分析的豆知識”,“碳的化學狀態(C1s的鍵能量的遷移(化學遷移))”,[online],2014年,[平成27年11月6日檢索],互聯網(URL:http://www.nanoscience.co.jp/knowledge/XPS/knowledge02.html)
非專利文獻5:A.M.Ferraria等,“與直接氟化的HDPE有關的XPS的研究:問題和解決對策(XPS studies of directly fluorinated HDPE:problems and solutions)”,Polymer 44,2003,pp.7241-7249
非專利文獻6:賽默飛世爾科技株式會社(Thermo Fisher Scientific Inc.),“氧氣”,“一般的化學狀態的鍵能量(Binding energies of common chemical states)”,[online],2013年,[平成27年11月6日檢索],互聯網(URL:http://xpssimplified.com/elements/oxygen.php)
非專利文獻7:N.Stobie等,“摻雜銀的全氟聚醚聚氨酯涂敷:抗菌性和表面解析(Silver Doped Perfluoropolyether-Urethane Coatings:Antibacterial Activity and Surface Analysis)”,Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,Vol.72,2009,pp.62-67
技術實現要素:
發明要解決的問題
然而,現有的光學膜防污性不足,存在改善的余地。另外,在擦拭表面附著的污漬等時,容易擦掉用于提高防污性的氟類材料,關于提高耐擦傷性這一點也有改善的余地。
上述專利文獻1公開了在凹凸結構的表面上形成有包括聚四氟乙烯的疏水皮膜的構成。然而,在上述專利文獻1記載的發明中,凹凸結構與包括聚四氟乙烯的膜的緊貼性弱,因此容易剝離。另外,包括聚四氟乙烯的膜薄,因而強度弱,擦拭時聚四氟乙烯的濃度容易降低。根據以上內容,在提高耐擦傷性這一點存在改善的余地。
上述專利文獻2公開了在基材膜與金屬模具之間提供含有氟化合物的光固化性樹脂組合物并將其軋制后使其固化來形成凹凸結構的方法。然而,在上述專利文獻2記載的發明中,凹凸結構的表面的氟化合物的濃度不足,因此疏油性不足。因此,在提高防污性這一點存在改善的余地。
上述專利文獻3公開了在凹凸結構的表面上形成含有全氟聚醚羧酸的氟類潤滑劑的潤滑層的構成。然而,在上述專利文獻3記載的發明中,凹凸結構與氟類潤滑劑形成的潤滑層之間的緊貼性弱,因此容易剝離。因此,在提高耐擦傷性這一點存在改善的余地。
本發明是鑒于上述現狀而完成的,目的在于提供具有良好的防反射性并且防污性和耐擦傷性良好的光學膜的制造方法以及光學膜。
用于解決問題的方案
本發明的發明人研究了各種具有良好防反射性并且防污性和耐擦傷性良好的光學膜的制造方法,關注如下方法:涂敷下層樹脂和上層樹脂,在將該兩層層疊的狀態下,將金屬模具按壓到兩層,形成在表面具有納米尺寸的凹凸結構的樹脂層后,使該樹脂層固化。并且發現,上層樹脂的單體成分包括含氟單體,下層樹脂和上層樹脂中的至少一方單體成分包括與含氟單體相溶的相溶性單體,并且溶解在下層樹脂和上層樹脂中,由此使凹凸結構的表面附近的氟原子的濃度升高,其結果是疏水性和疏油性提高。另外,疏水性和疏油性的提高在形成有納米尺寸的凹凸結構的表面表現得比平坦面等通常的表面更顯著,可知能得到良好的防污性。還發現,通過使用相溶性單體,維持了凹凸結構的表面附近的氟原子的濃度,并且下層樹脂和上層樹脂在它們的界面局部地混合而聚合,其結果是形成兩者的緊貼性提高的樹脂層,能得到良好的耐擦傷性。根據以上內容,想到了能良好地解決上述問題,完成了本發明。
即,本發明的一個方式可以是一種光學膜的制造方法,上述光學膜的表面具有以可見光的波長以下的間距設有多個凸部的凹凸結構,上述光學膜的制造方法的特征在于,包括:工序(1),涂敷下層樹脂和上層樹脂;工序(2),在所涂敷的上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊的狀態下,將金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂,形成在表面具有上述凹凸結構的樹脂層;以及工序(3),使上述樹脂層固化,上述下層樹脂包括不含氟原子的至少一種第一單體,上述上層樹脂包括不含氟原子的至少一種第二單體和含氟單體,上述第一單體和上述第二單體中的至少一方包括與上述含氟單體相溶的相溶性單體,并且溶解在上述下層樹脂和上述上層樹脂中。
本發明的另一個方式也可以是通過上述光學膜的制造方法制造的光學膜。
本發明的另一個方式也可以是一種光學膜,包括在表面具有凹凸結構的固化樹脂層,上述光學膜的特征在于,上述凹凸結構以可見光的波長以下的間距設有多個凸部,上述固化樹脂層的構成原子包括碳原子、氮原子、氧原子和氟原子,在X射線光束直徑為100μm、分析面積為1000μm×500μm以及光電子的取出角度為45°的條件下用X射線光電子分光法測定的上述凹凸結構的表面的上述氟原子的數量相對于上述碳原子的數量、上述氮原子的數量、上述氧原子的數量以及上述氟原子的數量的總數量的比率為33原子%以上。
本發明的另一個方式也可以是一種光學膜,包括在表面具有凹凸結構的固化樹脂層,上述光學膜的特征在于,上述凹凸結構以可見光的波長以下的間距設有多個凸部,上述固化樹脂層的構成原子包括碳原子、氮原子、氧原子和氟原子,對于在X射線光束直徑為100μm、分析面積為1000μm×500μm以及光電子的取出角度為45°的條件下通過X射線光電子分光法測定的、上述凹凸結構的表面的O1s峰,在用來自C-O鍵的峰、來自C=O鍵的峰以及來自OCF2鍵的峰進行曲線擬合得到的譜中,來自上述OCF2鍵的峰面積相對于來自上述C-O鍵的峰面積和來自上述C=O鍵的峰面積之和的比率為0.3以上。
本發明的另一個方式也可以是一種光學膜,包括在表面具有凹凸結構的固化樹脂層,上述光學膜的特征在于,上述凹凸結構以可見光的波長以下的間距設有多個凸部,上述固化樹脂層的構成原子包括碳原子、氮原子、氧原子和氟原子,如果將在X射線光束直徑為100μm、分析面積為1000μm×500μm以及光電子的取出角度為45°的條件下通過X射線光電子分光法測定的上述凹凸結構的表面的上述氟原子的數量相對于上述碳原子的數量、上述氮原子的數量、上述氧原子的數量以及上述氟原子的數量的總數量的比率定義為MFS(單位:原子%),將在深度方向離上述凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)的位置處的上述氟原子的數量相對于上述碳原子的數量、上述氮原子的數量、上述氧原子的數量以及上述氟原子的數量的總數量的比率定義為MFD(單位:原子%),則滿足MFD/MFS=0.3時的D為240nm以上。
發明效果
根據本發明,能提供具有良好的防反射性并且防污性和耐擦傷性良好的光學膜的制造方法以及光學膜。
附圖說明
圖1是說明實施方式1的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~d)。
圖2是說明實施方式2的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。
圖3是說明實施方式3的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。
圖4是說明比較例1的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~d)。
圖5是說明比較例3的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。
圖6是示出實施例7中的反射率的測定結果的坐標圖。
圖7是示出研究例1~4的光學膜的表面的測量譜的坐標圖。
圖8是示出上層樹脂的厚度與接觸角之間的關系的坐標圖。
圖9是示出上層樹脂的厚度與凹凸結構的表面的氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率之間的關系的坐標圖。
圖10是示出研究例1~4的光學膜的表面的窄譜的坐標圖,(a)示出C1s峰,(b)示出N1s峰,(c)示出O1s峰,(d)示出F 1s峰。
圖11是示出圖10(a)中的研究例4的C1s峰的解析結果的坐標圖。
圖12是示出圖10(c)中的研究例4的O1s峰的解析結果的坐標圖。
圖13是示出上層樹脂的厚度與C1s峰中的來自CF2鍵的峰面積相對于CF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。
圖14是示出上層樹脂的厚度與C1s峰中的來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積相對于來自CF3鍵和OCF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。
圖15是示出上層樹脂的厚度與O1s峰中的來自OCF2鍵的峰面積相對于來自OCF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。
圖16是示出研究例1的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
圖17是示出研究例2的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
圖18是示出研究例3的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
圖19是示出研究例4的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
圖20是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的氟原子的分布狀態的坐標圖。
圖21是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的CF2鍵的分布狀態的坐標圖。
圖22是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的CF3鍵和OCF2鍵的分布狀態的坐標圖。
圖23是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的OCF2鍵的分布狀態的坐標圖。
圖24是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自CF2鍵的碳原子的存在比率的坐標圖。
圖25是示出研究例4的光學膜的固化樹脂層中的來自各鍵種的原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
圖26是舉例示出圖24中的研究例4的M1T以及M1ST的坐標圖。
圖27是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子的存在比率的坐標圖。
圖28是舉例示出圖27中的研究例4的M2T和M2ST的坐標圖。
圖29是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自OCF2鍵的氧原子的存在比率的坐標圖。
圖30是舉例示出圖29中的研究例4的M3T以及M3ST的坐標圖。
具體實施方式
以下披露實施方式,參照附圖更詳細地說明本發明,但是本發明不限于這些實施方式。此外,在以下的說明中,對相同部分或者具有同樣的功能的部分除了附帶字母以外將同樣的附圖標記在不同的附圖間共用,適當省略其重復的說明。另外,各實施方式的構成可以在不脫離本發明的要旨的范圍中適當地組合,也可以變更。
[實施方式1]
圖1是說明實施方式1的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~d)。以下,參照圖1詳細說明實施方式1的光學膜的制造方法。
(a)下層樹脂的涂敷
首先,如圖1(a)所示,在基材膜2上涂敷下層樹脂3。下層樹脂3的涂敷方法沒有特別限定,例如能舉出用凹版方式、狹縫模具方式等進行涂敷的方法。
(b)上層樹脂的涂敷
如圖1(b)所示,在已涂敷的下層樹脂3上涂敷上層樹脂4。其結果是,上層樹脂4形成在下層樹脂3的與基材膜2相反的一側。上層樹脂4的涂敷方法沒有特別限定,例如能舉出用噴射方式、凹版方式、狹縫模具方式等進行涂敷的方法。從能容易地調整膜厚并且抑制裝置成本的觀點出發,優選采用噴射方式。其中特別優選使用離心式噴嘴、靜電噴嘴或者超聲波噴嘴來進行涂敷。
(c)凹凸結構的形成
如圖1(c)所示,在已涂敷的下層樹脂3和上層樹脂4被層疊的狀態下,將金屬模具5從上層樹脂4側按壓到下層樹脂3和上層樹脂4,形成在表面具有凹凸結構的樹脂層8。在樹脂層8中,下層樹脂3和上層樹脂4一體化,不存在兩者的界面。形成于樹脂層8的凹凸結構相當于以可見光的波長以下的間距(相鄰的凸部6的頂點間的距離)P設有多個凸部(突起)6的結構即蛾眼結構(蛾子的目狀的結構)。
(d)樹脂層的固化
使形成有凹凸結構的樹脂層8固化。其結果是如圖1(d)所示,完成包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物的光學膜1。樹脂層8的固化方法沒有特別限定,能舉出光、熱、同時采用光和熱等方法,優選采用紫外線。對樹脂層8照射光的次數沒有特別限定,可以僅進行1次,也可以進行多次。另外,光照射可以從基材膜2側進行,也可以從樹脂層8側進行。
在上述制造工序中,例如,如果使基材膜2為卷狀,則能連續高效地進行上述工序(a)~(d)。
接著,以下說明制造光學膜1時使用的各構件。
基材膜2的材料例如能舉出三醋酸纖維素(TAC)(溶解度參數:12.2(cal/cm3)1/2)、聚對苯二甲酸(PET)(溶解度參數:10.7(cal/cm3)1/2)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(溶解度參數:9.06(cal/cm3)1/2)、環烯烴聚合物(COP)(溶解度參數:7.4(cal/cm3)1/2)、聚碳酸酯(PC)等,根據使用環境而進行選擇即可。根據這種材料,能得到硬度高、透明性和耐老化性良好的基材膜2。此外,基材膜2也可以實施易粘接處理,例如能使用實施了易粘接處理的TAC膜(溶解度參數:11(cal/cm3)1/2)。另外,基材膜2也可以實施皂化處理,例如能使用實施了皂化處理的TAC膜(溶解度參數:16.7(cal/cm3)1/2)。
基材膜2的厚度沒有特別限定,從確保透明性和加工性的觀點出發優選10μm以上,120μm以下,更優選40μm以上,80μm以下。
下層樹脂3包括不含氟原子的至少一種第一單體。這種第一單體例如能舉出聚氨酯丙烯酸酯、多官能丙烯酸酯、單官能丙烯酸酯等丙烯酸酯單體,能適當地使用2種以上丙烯酸酯單體的混合物(光固化性樹脂)。根據這種材料,在與基材膜2的組合中具有良好的折射率,能得到透明性、柔軟性以及耐老化性良好的下層樹脂3。
聚氨酯丙烯酸酯例如能舉出新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-7100,溶解度參數:10.2(cal/cm3)1/2,分子量:1700,表面張力:85.2dyn/cm)、新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:U-4HA,溶解度參數:11.3(cal/cm3)1/2,分子量:600,表面張力:66.6dyn/cm)、共榮社化學社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-306H,溶解度參數:10.8(cal/cm3)1/2、分子量:750,表面張力:70.0dyn/cm)、共榮社化學社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:AH-600,溶解度參數:10.9(cal/cm3)1/2,分子量:600,表面張力:63.1dyn/cm)等。
多官能丙烯酸酯例如能舉出新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:ATM-35E,溶解度參數:9.6(cal/cm3)1/2,分子量:1892,表面張力:76.8dyn/cm)、新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:A-TMM-3LM-N,溶解度參數:12.6(cal/cm3)1/2,分子量:298,表面張力:64.4dyn/cm)、第一工業制藥社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:TMP-3P,溶解度參數:9.4(cal/cm3)1/2,分子量:470,表面張力:45.2dyn/cm)、第一工業制藥社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:BPP-4,溶解度參數:9.8(cal/cm3)1/2,分子量:570,表面張力:51.4dyn/cm)、東邦化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:PD-070A,溶解度參數:8.9(cal/cm3)1/2、分子量:840,表面張力:51.6dyn/cm),共榮社化學社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:80MFA,溶解度參數:13.4(cal/cm3)1/2,分子量:350,表面張力:66.6dyn/cm)等。
單官能丙烯酸酯例如能舉出KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO(注冊商標),溶解度參數:12.0(cal/cm3)1/2,分子量:141,表面張力:43.7dyn/cm)、KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:HEAA(注冊商標),溶解度參數:14.4(cal/cm3)1/2,分子量:115,表面張力:45.7dyn/cm)、KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:DEAA(注冊商標),溶解度參數:10.1(cal/cm3)1/2,分子量:127,表面張力:28.0dyn/cm)、日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:CHDMMA,溶解度參數:11.6(cal/cm3)1/2,分子量:198,表面張力:43.5dyn/cm)、日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:4HBA,溶解度參數:11.6(cal/cm3)1/2,分子量:144,表面張力:36.3dyn/cm)、日本合成化學社制造的含乙酰乙酰氧基單體(產品名稱:AAEM,溶解度參數:10.6(cal/cm3)1/2,分子量:214,表面張力:39.5dyn/cm)等。
在本說明書中,溶解度參數是通過上述非專利文獻1和2記載的從分子結構推算的Fedors的推算法算出的。溶解度參數越小疏水性越高,溶解度參數越大親水性越高。
在本說明書中,表面張力是用浸透速度法測定的。浸透速度法是在柱體中用一定的壓力按緊填充對象物,根據關系式:l2/t=(r·γcosθ)/2η決定用水進行測定時的對象物的表面張力的方法。在上述關系式中,l表示水的浸透高度,t表示時間,r表示所填充的對象物的毛細半徑,γ表示表面張力,η表示水的粘度,θ表示接觸角。表面張力越小接觸角越大,表示疏水性越高。
下層樹脂3也可以還包括聚合引發劑。聚合引發劑例如能舉出光聚合引發劑等。光聚合引發劑對于活性能量射線是活性的,是用于引發使單體聚合的聚合反應而添加的化合物。光聚合引發劑例如能采用自由基聚合引發劑、陰離子聚合引發劑、陽離子聚合引發劑等。這種光聚合引發劑例如能舉出對-叔丁基三氯苯乙酮、2,2′-二乙氧基苯乙酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮等苯乙酮類;二苯甲酮、4,4′-雙二甲基氨基二苯甲酮、2-氯噻噸酮2-甲基噻噸酮、2-乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮等酮類;安息香、安息香甲基醚、安息香異丙基醚、安息香異丁基醚等安息香醚類;芐基二甲基縮酮、羥基環己基苯基酮等芐縮酮類等。光聚合引發劑中的公知產品能舉出BASF社制造的光聚合引發劑(產品名稱:IRGACURE(注冊商標)819)等。
下層樹脂3的厚度DL(涂敷后)沒有特別限定,優選3μm以上,30μm以下,更優選5μm以上,7μm以下。
下層樹脂3的粘度優選在25℃時大于10cp,不足10000cp。在下層樹脂3的25℃的粘度大于10cp的情況下,在下層樹脂3和上層樹脂4層疊的狀態下,能適當地防止上層樹脂4中包括的含氟單體混入下層樹脂3中,導致上層樹脂4的表面附近的氟原子7的濃度降低。在下層樹脂3的25℃的粘度不足10000cp的情況下,能適當地提高下層樹脂3的涂敷性。在本說明書中,粘度是用東機工業社制造的TV25型粘度計(產品名稱:TVE-25L)測定的。
上層樹脂4包括含氟單體。利用含氟單體,能使光學膜1的表面自由能量變低,與蛾眼結構進行組合從而能得到防污性良好的光學膜1。
優選含氟單體具有:含有從氟烷基、氟氧烷基、氟烯基、氟亞烷基以及氟氧基亞烷基的群選出的至少1個的部位和反應性部位。
氟烷基、氟氧烷基、氟烯基、氟亞烷基以及氟氧基亞烷基分別是用氟原子取代烴基、氧烷基、烯基、亞烷基以及氧基亞烷基所具有的氫原子中的至少一部分的取代基。氟烷基、氟氧烷基、氟烯基、氟亞烷基以及氟氧基亞烷基都是主要由氟原子和碳原子構成的取代基,也可以在其結構中存在分支部,也可以將多個該取代基連結。
反應性部位是指利用光、熱等外部能量與其它成分進行反應的部位。這種反應性部位能舉出烷氧基硅烷基、甲硅烷基醚基團、烷氧基硅烷基水解后的硅醇基、羧基、羥基、環氧基、乙烯基、烯丙基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基等。從反應性和操作性的觀點出發,反應性部位優選烷氧基硅烷基、硅烷基醚基團、硅醇基、環氧基、乙烯基、烯丙基、丙烯酰基或者甲基丙烯酰基,更優選乙烯基、烯丙基、丙烯酰基或者甲基丙烯酰基,特別優選丙烯酰基或者甲基丙烯酰基。
含氟單體的一個例子用下述通式(A)表示。
Rf1-R2-D1(A)
在上述通式(A)中,Rf1表示含有從包括氟烷基、氟氧烷基、氟亞烷基以及氟氧基亞烷基的群選出的至少1個的部位。R2表示亞烷基、次烷基或者從它們導出的酯結構、聚氨酯結構、醚結構、三嗪結構。D1表示反應性部位。
用上述通式(A)表示的單體能舉出例如2,2,2-三氟乙基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基丙烯酸酯、2-全氟丁基乙基丙烯酸酯、3-全氟丁基-2-羥基丙基丙烯酸酯、2-全氟己基乙基丙烯酸酯、3-全氟己基-2-羥基丙基丙烯酸酯、2-全氟辛基乙基丙烯酸酯、3-全氟辛基-2-羥基丙基丙烯酸酯、2-全氟癸基乙基丙烯酸酯、2-全氟-3-甲基丁基乙基丙烯酸酯、3-全氟-3-甲氧基丁基-2-羥基丙基丙烯酸酯、2-全氟-5-甲基己基乙基丙烯酸酯、3-全氟-5-甲基己基-2-羥基丙基丙烯酸酯、2-全氟-7-甲基辛基-2-羥基丙基丙烯酸酯、四氟丙基丙烯酸酯、八氟戊基丙烯酸酯、十二氟庚基丙烯酸酯、十六氟壬基丙烯酸酯、六氟丁基丙烯酸酯、2,2,2-三氟乙基甲基丙烯酸酯、2,2,3,3,3-五氟丙基甲基丙烯酸酯、2-全氟丁基乙基甲基丙烯酸酯、3-全氟丁基-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、3-全氟辛基-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、2-全氟-3-甲基丁基乙基甲基丙烯酸、3-全氟-3-甲基丁基-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-全氟-5-甲基己基乙基甲基丙烯酸酯、3-全氟-5-甲基己基-2-羥基丙基甲基丙烯酸酯、2-全氟-7-甲基辛基乙基甲基丙烯酸酯、3-全氟-7-甲基辛基乙基甲基丙烯酸酯、四氟丙基甲基丙烯酸酯、八氟戊基甲基丙烯酸酯、十二氟庚基甲基丙烯酸酯、十六氟壬基甲基丙烯酸酯、1-三氟甲基三氯乙基甲基丙烯酸酯、六氟丁基甲基丙烯酸酯、三丙烯酰-十七氟壬烯基-季戊四醇等。
另外,含氟單體的優選材料例如能舉出具有氟聚醚部位的材料。氟聚醚部位是包括氟烷基、氧氟烷基、氧氟亞烷基等的部位,是下述通式(B)或者(C)所代表的結構。
CFn1H(3-n1)-(CFn2H(2-n2))kO-(CFn3H(2-n3))mO-(B)
-(CFn4H(2-n4))pO-(CFn5H(2-n5))sO-(C)
在上述通式(B)和(C)中,n1為1~3的整數,n2~n5為1或者2,k、m、p以及s為0以上的整數。n1~n5的優選組合是n1為2或者3,n2~n5為1或者2的組合,更優選的組合是n1為3、n2和n4為2、n3和n5為1或者2的組合。
氟聚醚部位中包含的碳數優選4以上,12以下,更優選4以上,10以下,進一步優選6以上,8以下。在碳數不到4的情況下,表面能量有可能會降低,在碳數超過12的情況下,對溶劑的溶解性有可能會降低。此外,含氟單體也可以在每1分子中具有多個氟聚醚部位。
含氟單體中的公知材料能舉出例如大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DAC-HP,溶解度參數:9.7(cal/cm3)1/2)、大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DSX)、旭硝子社制造的氟類添加劑(產品名稱:Afluid,溶解度參數:9~11(cal/cm3)1/2,表面張力:11dyn/cm)、DIC社制造的氟類添加劑(產品名稱:Megafac(注冊商標)RS-76-NS)、DIC社制造的氟類添加劑(產品名稱:Megafac RS-75)、油脂制品社制造的氟類添加劑(產品名稱:C10GACRY)、油脂制品社制造的氟類添加劑(產品名稱:C8HGOL)等。含氟單體優選利用紫外線進行固化,優選具有-OCF2-鏈和/或=NCO-鏈。
下層樹脂3中也可以包括含氟單體。在這種情況下,優選上層樹脂4中的含氟單體的濃度比下層樹脂3中的含氟單體的濃度高。特別優選下層樹脂3不包括含氟單體。
優選上層樹脂4中的含氟單體的濃度大于0重量%,不到20重量%。在含氟單體的濃度不到20重量%的情況下,能適當地防止由于含氟單體的量多而引起的白濁的發生。
上層樹脂4包括不含氟原子的至少一種第二單體。這種第二單體能舉出例如KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO)、KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:HEAA),KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:DEAA),日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:CHDMMA)、日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:4HBA)、日本合成化學社制造的含乙酰乙酰氧基單體(產品名稱:AAEM)等。
上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)沒有特別限定,優選0.1μm以上,15μm以下,更優選1μm以上,10μm以下,進一步優選2μm以上,8μm以下,特別優選5μm以上,8μm以下。也可以進一步將涂敷后的平滑性(流平性(性))高、表面張力低的氟類界面活性劑(例如,AGC清美化學社制造的氟類界面活性劑(產品名稱:瑟夫隆(Surflon)(注冊商標)S-232)),或者氟類溶劑(例如氟技術社制造的氟類溶劑(產品名稱:稀釋劑ZV))添加到上層樹脂4中。
優選上層樹脂4的粘度在25℃時大于0.1cp,不到100cp。在上層樹脂4的25℃的粘度不到100cp的情況下,能適當地確保上層樹脂4中包含的含氟單體的流動性,能適當提高上層樹脂4的涂敷性。在上層樹脂4的25℃的粘度大于0.1cp的情況下,能適當地提高上層樹脂4的涂敷性,能容易地控制上層樹脂4的厚度。
優選上層樹脂4中不添加溶劑。即,優選上層樹脂4是無溶劑系的樹脂。在上層樹脂4中不添加溶劑的情況下,不需要用于使溶劑干燥而將其除去的裝置,能抑制裝置成本。另外,不使用溶劑從而能相應地減少其成本,能提高生產率。另一方面,在對上層樹脂4添加溶劑的情況下,含氟單體過于混雜,有可能會導致光學膜1的表面附近的氟原子7的濃度降低。另外,揮發性變高,因此涂敷性有可能會降低。
上述第一單體和上述第二單體中的至少一方包括與含氟單體相溶的相溶性單體,并且溶解于下層樹脂3和上層樹脂4中。由此,含氟單體確保與相溶性單體的相溶性,并且聚集到光學膜1的表面附近,因此能提高該表面附近的氟原子7的濃度。在此,為了提高下層樹脂3與上層樹脂4的緊貼性,在兩者以單體狀態接觸時,它們的界面瞬時混合,聚合之后,單體成分連續地變化,實現不存在界面的狀態,這一點很重要。為了形成這種狀態的樹脂層8,以提高下層樹脂3與上層樹脂4的相溶性為目的添加相溶性單體。由此,能得到耐擦傷性良好的光學膜1。
相溶性單體例如能適當地使用光固化性樹脂用的反應性稀釋單體。反應性稀釋單體能舉出例如KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO)、KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:HEAA)、KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:DEAA)、日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:CHDMMA)、日本化成社制造的含羥基單體(產品名稱:4HBA)、日本合成化學社制造的含乙酰乙酰氧基單體(產品名稱:AAEM)等。利用這種材料,能使含氟單體良好地溶解。另外,與基材膜2(例如,TAC膜)的相溶性高,因此在添加到下層樹脂3中的情況下,能適當地提高基材膜2與下層樹脂3的緊貼性。優選相溶性單體在分子內具有酰胺鍵(酸アミド結合)。
優選含氟單體的溶解度參數為5(cal/cm3)1/2以上,11(cal/cm3)1/2以下。優選下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數為7(cal/cm3)1/2以上,16(cal/cm3)1/2以下。優選上層樹脂4中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數為7(cal/cm3)1/2以上,16(cal/cm3)1/2以下。
相溶性單體的溶解度參數沒有特別限定,能適當地選擇,但是從充分提高下層樹脂3與上層樹脂4的相溶性的觀點出發,優選5(cal/cm3)1/2以上,16(cal/cm3)1/2以下,更優選8.3(cal/cm3)1/2以上,9.7(cal/cm3)1/2以下,進一步優選8.3(cal/cm3)1/2以上,9.5(cal/cm3)1/2以下。由于相溶性單體的溶解度參數低,因此與含氟單體的相溶性更高,因此能大范圍地設定上層樹脂4中的含氟單體的濃度。因此,在上層樹脂4中的含氟單體的濃度高的情況下也能抑制白濁、層分離等的發生,使上層樹脂4固化后的外觀也良好。
在下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分由多種材料構成的情況下,將各材料的溶解度參數乘以各材料相對于除了相溶性單體以外的單體成分整體的重量比所得的積的總和定義為下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數(也簡稱為下層樹脂的溶解度參數。)。在上層樹脂4中的除了相溶性單體以外的單體成分由多種材料構成的情況下,將各材料的溶解度參數乘以各材料相對于除了相溶性單體以外的單體成分整體的重量比所得的積的總和定義為上層樹脂4中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數(也簡稱為上層樹脂的溶解度參數。)。在存在多種含氟單體的情況下,將各含氟單體的溶解度參數乘以各含氟單體相對于含氟單體成分整體的重量比所得的積的總和定義為含氟單體的溶解度參數。在存在多種相溶性單體的情況下,將各相溶性單體的溶解度參數乘以各相溶性單體相對于相溶性單體成分整體的重量比所得的積的總和定義為相溶性單體的溶解度參數。
關于相溶性單體的溶解度參數與含氟單體的溶解度參數之差,從充分提高兩者的相溶性的觀點出發,優選0(cal/cm3)1/2以上,4.0(cal/cm3)1/2以下,更優選0(cal/cm3)1/2以上,3.0(cal/cm3)1/2以下,進一步優選0(cal/cm3)1/2以上,2.5(cal/cm3)1/2以下。
關于相溶性單體的溶解度參數與下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差,從充分提高兩者的相溶性的觀點出發,優選0(cal/cm3)1/2以上,3.0(cal/cm3)1/2以下,更優選0(cal/cm3)1/2以上,2.0(cal/cm3)1/2以下。
關于相溶性單體的溶解度參數與上層樹脂4中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差,從充分提高兩者的相溶性的觀點出發,優選0(cal/cm3)1/2以上,3.0(cal/cm3)1/2以下,更優選0(cal/cm3)1/2以上,2.0(cal/cm3)1/2以下。
在下層樹脂3和上層樹脂4層疊的狀態下,從適當防止上層樹脂4中包含的含氟單體混入下層樹脂3中而上層樹脂4的表面附近的氟原子7的濃度降低的觀點出發,優選含氟單體的溶解度參數與下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差為3.0(cal/cm3)1/2以上,5.0(cal/cm3)1/2以下。
關于基材膜2的溶解度參數與下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差,從充分提高兩者的緊貼性的觀點出發,優選0(cal/cm3)1/2以上,5.0(cal/cm3)1/2以下。
相溶性單體包含于上述第一單體(下層樹脂3)和上述第二單體(上層樹脂4)中的至少一方,其方式舉出下述(i)~(iii)。
(i)相溶性單體包含于上述第一單體和上述第二單體的方式
下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數與含氟單體的溶解度參數之差大(例如,2.0(cal/cm3)1/2以上)的情況下是有效的。上述第一單體中包含的相溶性單體以及上述第二單體中包含的相溶性單體的溶解度參數可以相互不同,也可以是相同的。在兩者的溶解度參數不同的情況下,優選上述第一單體中包含的相溶性單體的溶解度參數大于上述第二單體中包含的相溶性單體的溶解度參數。在兩者的溶解度參數相同的情況下,也可以使用相同的相溶性單體,優選其溶解度參數為下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數與含氟單體的溶解度參數的中間值。
(ii)相溶性單體僅包含于上述第一單體的方式
優選相溶性單體的溶解度參數為下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數與含氟單體的溶解度參數的中間值。
(iii)相溶性單體僅包含于上述第二單體的方式
優選相溶性單體的溶解度參數為下層樹脂3中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數與含氟單體的溶解度參數的中間值。
將金屬模具5按壓到下層樹脂3和上層樹脂4,從而形成凹凸結構(蛾眼結構)。金屬模具5例如能使用通過下述方法制造的模具。首先,制造在鋁制的基材上按順序形成作為絕緣層的二氧化硅(SiO2)以及純鋁的膜的基板。此時,例如通過將鋁制的基材做成卷狀,能連續地形成絕緣層以及純鋁的層。接下來,對在該基板的表面形成的純鋁的層反復交替地進行陽極氧化和蝕刻,由此能制造蛾眼結構的陰模(金屬模具)。
優選對金屬模具5實施脫模處理。通過對金屬模具5實施脫模處理,能使金屬模具5的表面自由能量降低,在按壓金屬模具5時,能使含氟單體良好地聚集在樹脂層8(上層樹脂4)的表面附近。另外,能適當防止在使樹脂層8固化前含氟單體離開樹脂層8的表面附近。其結果是,能適當提高光學膜1的表面附近的氟原子7的濃度。優選脫模處理是利用硅烷偶聯劑的表面處理。硅烷偶聯劑優選使用氟類硅烷偶聯劑。
根據以上記載,通過實施方式1的光學膜的制造方法能在表面形成蛾眼結構,而且能形成提高了表面附近的氟原子7的濃度并且提高了下層樹脂3與上層樹脂4的緊貼性的樹脂層8,因此能制造具有良好的防反射性并且防污性和耐擦傷性良好的光學膜。
接下來,如下說明通過上述制造方法制造的光學膜1。
如圖1(d)所示,光學膜1按順序具備基材膜2和樹脂層8的固化物。光學膜1是以可見光的波長以下的間距P在表面設有多個凸部6的防反射膜,即相當于具有蛾眼結構的防反射膜。由此,光學膜1能由于蛾眼結構而表現出良好的防反射性(低反射性)。
凸部6的形狀沒有特別限定,例如能舉出由柱狀的下部和半球狀的上部構成的形狀(吊鐘狀)、錐體狀(玉米狀、圓錐狀)等頂端變細的形狀(錐體形狀)。另外,凸部6也可以是具有枝狀突起的形狀。枝狀突起表示與在為了制造金屬模具5而進行陽極氧化和蝕刻的過程中形成的間隔不規則的部分對應的凸部。在圖1(d)中,相鄰的凸部6的間隙的底邊為傾斜的形狀,但是也可以不傾斜而為水平的形狀。
相鄰的凸部6間的間距P只要為可見光的波長(780nm)以下即可,沒有特別限定,從確保充分的防污性的觀點出發,優選100nm以上,400nm以下,更優選100nm以上,200nm以下。在本說明書中,相鄰的凸部間的間距表示用日立高新技術社制造的掃描式電子顯微鏡(產品名稱:S-4700)拍攝的平面照片的1μm見方的區域內的除了枝狀突起以外的全部相鄰的凸部間的距離的平均值。此外,相鄰的凸部間的間距使用MEIWAFOSIS社制造的鋨涂覆機(產品名稱:Neoc-ST)將和光純藥工業社制造的氧化鋨VIII(厚度:5nm)涂敷在凹凸結構上的狀態下進行測定。
凸部6的高度沒有特別限定,從兼顧后述的凸部6的適當的高寬比的觀點出發,優選50nm以上,600nm以下,更優選100nm以上,300nm以下。在本說明書中,凸部的高度表示采用日立高新技術社制造的掃描式電子顯微鏡(產品名稱:S-4700)拍攝的截面照片中的除了枝狀突起以外的連續排列的10個凸部的高度的平均值。但是在選擇10個凸部時要除去有缺損、變形的部分(準備試料時變形的部分等)的凸部。試料采用在光學膜的沒有異常缺陷的區域采樣得到的試料,例如在光學膜為連續制造的卷狀的情況下,使用在其中央附近采樣的試料。此外,凸部的高度使用MEIWAFOSIS社制造的鋨涂覆機(產品名稱:Neoc-ST)將和光純藥工業社制造的氧化鋨VIII(厚度:5nm)涂敷在凹凸結構上的狀態下進行測定。
凸部6的高寬比沒有特別限定,優選0.8以上,1.5以下。在凸部6的高寬比為1.5以下的情況下,蛾眼結構的加工性足夠高,發生粘連、形成蛾眼結構時的轉印情況惡化(堵塞金屬模具5、纏繞等)的可能性低。在凸部6的高寬比為0.8以上的情況下,能充分防止發生摩爾紋、彩虹狀不均勻等光學現象,能實現良好的反射特性。在本說明書中,凸部的高寬比用上述方法測定,表示凸部的高度與相鄰的凸部間的間距之比(高度/間距)。
凸部6的配置沒有特別限定,可以隨機配置,也可以規則配置。從充分防止摩爾紋的發生的觀點出發,優選隨機配置。
優選相對于光學膜1的表面,水的接觸角為100°以上,十六烷的接觸角為40°以上。在這種情況下,能得到疏水性和疏油性足夠高的光學膜。另外,更優選相對于光學膜1的表面,水的接觸角為150°以上,十六烷的接觸角為90°以上。在這種情況下,疏水性和疏油性更高,即,能得到超疏水性和超疏油性的光學膜。水的接觸角是表示疏水性的程度的1個指標,水的接觸角越大表示疏水性越高。十六烷的接觸角是表示疏油性的程度的1個指標,十六烷的接觸角越大表示疏油性越高。在本說明書中,接觸角表示用協和界面科學社制造的便攜式接觸角計(產品名稱:PCA-1)通過θ/2法(按θ/2=arctan(h/r)計算。θ表示接觸角,r表示液滴的半徑,h表示液滴的高度。)測定的3處接觸角的平均值。在此,第1處測定點選擇試料的中央部分,第2和3處測定點選擇離第1處測定點20mm以上并且相對于第1處的測定點相互點對稱的位置的2個點。
[實施方式2]
圖2是說明實施方式2的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。實施方式2除了同時涂敷下層樹脂和上層樹脂以外,與實施方式1是同樣的,因此適當省略對重復的點的說明。
(a)下層樹脂和上層樹脂的涂敷
首先,如圖2(a)所示,使用在基材膜2上一起擠出下層樹脂3和上層樹脂4的方式來同時涂敷。其結果是,上層樹脂4形成在下層樹脂3的與基材膜2相反的一側。
(b)凹凸結構的形成
如圖2(b)所示,在所涂敷的下層樹脂3和上層樹脂4層疊的狀態下,將金屬模具5從上層樹脂4側按壓到下層樹脂3和上層樹脂4,形成在表面具有凹凸結構的樹脂層8。
(c)樹脂層的固化
使形成有凹凸結構的樹脂層8固化。其結果是,如圖2(c)所示,完成了包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物的光學膜1。
根據實施方式2的光學膜的制造方法,與實施方式1的光學膜的制造方法同樣,能制造具有良好的防反射性、防污性和耐擦傷性良好的光學膜。而且同時涂敷下層樹脂3和上層樹脂4,因此與實施方式1相比能減少工序數。
[實施方式3]
圖3是說明實施方式3的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。實施方式3除了變更上層樹脂的涂敷方法以外,與實施方式1同樣,因此對重復的點適當省略說明。
(a)下層樹脂和上層樹脂的涂敷
首先,如圖3(a)所示,在基材膜2上涂敷下層樹脂3。另一方面,在金屬模具5的凹凸面上涂敷上層樹脂4。此外,如圖3(a)所示,本實施方式中的上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)表示從金屬模具5的與凹部的底點對應的位置到與金屬模具5相反的一側的表面的距離。
(b)凹凸結構的形成
如圖3(b)所示,將涂敷有上層樹脂4的金屬模具5從上層樹脂4側按壓到基材膜2上所涂敷的下層樹脂3,由此使上層樹脂4層疊在下層樹脂3上,同時形成凹凸結構。其結果是形成在表面具有凹凸結構的樹脂層8。
(c)樹脂層的固化
使形成了凹凸結構的樹脂層8固化。其結果是,如圖3(c)所示,完成了包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物的光學膜1。
根據實施方式3的光學膜的制造方法,與實施方式1的光學膜的制造方法同樣,能制造具有良好防反射性并且防污性和耐擦傷性良好的光學膜。而且,同時進行將上層樹脂4層疊到下層樹脂3上的工作和形成凹凸結構的工作,因此與實施方式1相比能減少工序數。另外,對金屬模具5實施脫模處理,由此在使上層樹脂4層疊到下層樹脂3上之前使上層樹脂4中包含的含氟單體適當地聚集在金屬模具5側即上層樹脂4的表面附近。因此,能更適當地提高光學膜1的表面附近的氟原子7的濃度。
在本實施方式的金屬模具5的凹凸面上涂敷上層樹脂4的方式中,在上層樹脂4包括含氟單體(例如,大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DAC-HP))以及相溶性單體(例如,KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO))的情況下,只要將表面張力低的氟類界面活性劑(例如,AGC清美化學社制造的氟類界面活性劑(產品名稱:瑟夫隆(Surflon)S-232))或者氟類溶劑(例如,氟技術社制造的氟類溶劑(產品名稱:稀釋劑ZV))添加到上層樹脂4,就能有效地提高上層樹脂4涂敷后的平滑性(流平性),能有效地防止金屬模具5上發生液體排斥在這種情況下,優選氟類界面活性劑或者氟類溶劑相對于上層樹脂4的重量比為1重量%以上,200重量%以下。
以下舉出實施例和比較例進一步詳細說明本發明,本發明不限于這些例子。
(實施例1)
通過實施方式1的光學膜的制造方法制造了光學膜。制造工序如下。
(a)下層樹脂的涂敷
首先,用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.03)將下層樹脂3涂敷在基材膜2上。基材膜2以及下層樹脂3能使用以下材料。
<基材膜2>
實施了易粘接處理的東洋紡社制造的PET膜(產品名稱:COSMOSHINE(注冊商標)A4300)
基材膜2的溶解度參數為10.7(cal/cm3)1/2。基材膜2的厚度為75μm。
<下層樹脂3>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示在下層樹脂3中的各材料的濃度。)
·新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-7100):31重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:ATM-35E):40重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:A-TMM-3LM-N):27.5重量%
·BASF社制造的光聚合引發劑(產品名稱:IRGACURE819):1.5重量%
下層樹脂3(除了光聚合引發劑以外)的溶解度參數為10.5(cal/cm3)1/2。下層樹脂3的厚度DL(涂敷后)為7μm。
(b)上層樹脂的涂敷
在所涂敷的下層樹脂3上利用Sono-Tek社制造的超聲噴霧器(噴嘴的產品名稱:Vortex)涂敷上層樹脂4。上層樹脂4使用以下材料。
<上層樹脂4>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示上層樹脂4中的各材料的濃度。)
·含氟單體:大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DAC-HP):10重量%
·相溶性單體:KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO):90重量%
此外,用作含氟單體的“OPTOOL DAC-HP”的固形物濃度為10重量%。含氟單體的溶解度參數為9.7(cal/cm3)1/2。相溶性單體的溶解度參數為12.0(cal/cm3)1/2。上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)為1.3μm。
(c)凹凸結構的形成
在所涂敷的下層樹脂3和上層樹脂4層疊的狀態下,對下層樹脂3和上層樹脂4從上層樹脂4側按壓金屬模具5,形成在表面具有凹凸結構的樹脂層8。金屬模具5是通過下述方法制造的。
<金屬模具5>
首先,在玻璃基板上通過濺射法形成鋁膜。接下來,對形成膜的鋁反復交替地進行陽極氧化和蝕刻,由此形成設有大量微小孔(凹部)(相鄰的孔的底點間的距離為可見光的波長以下)的陽極氧化層。具體地說,按順序進行陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻以及陽極氧化(陽極氧化:5次,蝕刻:4次),由此形成大量具有向鋁的內部變細的形狀(錐狀)的微小的孔(凹部),其結果是能得到具有凹凸結構的金屬模具5。此時,調整進行陽極氧化的時間以及進行蝕刻的時間,由此能使金屬模具5的凹凸結構變化。在本實施例中,設進行1次陽極氧化的時間為316秒,進行1次蝕刻的時間為825秒。在掃描式電子顯微鏡下觀察金屬模具5時,凸部的間距為200nm,凸部的高度為350nm。此外,預先用大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DSX)對金屬模具5實施脫模處理。
(d)樹脂層的固化
用Fusion UV systems社制造的UV燈(產品名稱:LIGHT HANMAR6J6P3)從基材膜2側對形成了凹凸結構的樹脂層8照射紫外線(照射量:200mJ/cm2)使其固化。其結果是,完成了包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物的光學膜1。光學膜1的表面規格如下。
凸部6的形狀:吊鐘狀
凸部6的間距P:200nm
凸部6的高度:200~250nm
(實施例2)
除了將上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)設為6.5μm以外,通過與實施例1同樣的制造方法制造光學膜。
(實施例3)
通過實施方式3的光學膜的制造方法制造光學膜。制造工序如下。
(a)下層樹脂和上層樹脂的涂敷
首先,用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.03)將下層樹脂3涂敷到基材膜2上。另一方面,在金屬模具5的凹凸面上用Sono-Tek社制造的超聲噴霧器(噴嘴的產品名稱:Vortex)涂敷上層樹脂4。基材膜2、下層樹脂3、上層樹脂4以及金屬模具5使用與實施例1同樣的材料。下層樹脂3的厚度DL(涂敷后)為7μm。上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)為1.3μm。
(b)凹凸結構的形成
將涂敷有上層樹脂4的金屬模具5從上層樹脂4側按壓到基材膜2上涂敷的下層樹脂3,由此在使上層樹脂4層疊到下層樹脂3上的同時形成凹凸結構。
(c)樹脂層的固化
用Fusion UV systems社制造的UV燈(產品名稱:LIGHT HANMAR6J6P3)從基材膜2側對形成了凹凸結構的樹脂層8照射紫外線(照射量:200mJ/cm2)使其固化。其結果是,完成了包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物的光學膜1。光學膜1的表面規格如下。
凸部6的形狀:吊鐘狀
凸部6的間距P:200nm
凸部6的高度:200~250nm
(實施例4)
除了將上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)設為2.5μm以外,通過與實施例3同樣的制造方法制造光學膜。
(實施例5)
除了將上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)設為3.8μm以外,通過與實施例3同樣的制造方法制造光學膜。
(實施例6)
除了將上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)設為25.0μm以外,通過與實施例3同樣的制造方法制造光學膜。
(實施例7)
除了變更基材膜的材料、上層樹脂的涂敷所使用裝置以及上層樹脂的厚度以外,通過與實施例3同樣的制造方法制造光學膜。
基材膜2采用實施了易粘接處理的富士膠卷社制造的TAC膜(產品名稱:FUJITAC(注冊商標)TD80UL)。基材膜2的溶解度參數為11(cal/cm3)1/2。基材膜2的厚度為75μm。涂敷上層樹脂4的裝置使用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.02)。上層樹脂4的厚度DU(涂敷后)為2μm。
(實施例8)
除了不對金屬模具5預先實施脫模處理,將下層樹脂3的厚度DL(涂敷后)設為6μm以外,通過與實施例7同樣的制造方法制造光學膜。
(比較例1)
圖4是說明比較例1的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~d)。制造工序如下。
(a)下層樹脂的涂敷
首先,如圖4(a)所示,利用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.03)在基材膜102上涂敷下層樹脂103a。基材膜102和下層樹脂103a使用以下材料。
<基材膜102>
實施了易粘接處理的富士膠卷社制造的TAC膜(產品名稱:FUJITACTD80UL)
基材膜102的厚度為75μm。
<下層樹脂103a>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示下層樹脂103a中的各材料的濃度。)
·新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-7100):31重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:ATM-35E):40重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:A-TMM-3LM-N):27.5重量%
·BASF社制造的光聚合引發劑(產品名稱:IRGACURE819):1.5重量%
下層樹脂103a的厚度(涂敷后)為7μm。
(b)凹凸結構的形成
如圖4(b)所示,對所涂敷的下層樹脂103a按壓金屬模具105,形成凹凸結構。金屬模具105采用通過下述方法制造的模具。
<金屬模具105>
首先,在玻璃基板上通過濺射法形成鋁膜。接下來,對形成膜的鋁反復交替地進行陽極氧化和蝕刻,由此形成設有大量微小的孔(凹部)(相鄰的孔的底點間的距離為可見光的波長以下)的陽極氧化層。具體地說,按順序進行陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻、陽極氧化、蝕刻以及陽極氧化(陽極氧化:5次,蝕刻:4次),由此形成大量具有向鋁的內部變細的形狀(錐狀)的微小的孔(凹部),其結果是能得到具有凹凸結構的金屬模具105。在本比較例中,設進行1次陽極氧化的時間為316秒,進行1次蝕刻的時間為825秒。在掃描式電子顯微鏡下觀察金屬模具105時,凸部的間距為200nm,凸部的高度為350nm。此外,預先對金屬模具105用大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DSX)實施脫模處理。
(c)下層樹脂的固化
如圖4(c)所示,用Fusion UV systems社制造的UV燈(產品名稱:LIGHT HANMAR6J6P3)從基材膜102側對形成了凹凸結構的下層樹脂103a照射紫外線(照射量:200mJ/cm2)使其固化。然后,對固化的下層樹脂103a的表面實施氧(O2)等離子體處理后,用高頻(RF)濺射法在下層樹脂103a上形成二氧化硅(SiO2)膜,形成二氧化硅的層109。二氧化硅的層109的厚度為10nm。
(d)上層樹脂的涂敷
如圖4(d)所示,使用引導加熱方式(真空度:1×10-4~1×10-3Pa)在二氧化硅的層109上蒸鍍上層樹脂104。其結果是完成了光學膜101a。上層樹脂104使用含有氟原子107的大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DSX)。上層樹脂104的厚度為10nm以下。另外,光學膜101a的表面規格如下。
凸部106a的形狀:吊鐘狀
凸部106a的間距Q1:200nm
凸部106a的高度:200~250nm
(比較例2)
為了消除形成二氧化硅膜時對下層樹脂103a的損傷因而不形成二氧化硅膜,除此以外通過與比較例1同樣的制造方法制造光學膜。
(比較例3)
圖5是說明比較例3的光學膜的制造工序的截面示意圖(工序a~c)。制造工序如下。
(a)下層樹脂的涂敷
首先,如圖5(a)所示,用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.03)在基材膜102上涂敷添加了含有氟原子107的含氟單體的下層樹脂103b。基材膜102和下層樹脂103b采用如下材料。
<基材膜102>
實施了易粘接處理的富士膠卷社制造的TAC膜(產品名稱:FUJITACTD80UL)
基材膜102的厚度為75μm。
<下層樹脂103b>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示下層樹脂103b中的各材料的濃度。)
·新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-7100):24.5重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:ATM-35E):32.0重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:A-TMM-3LM-N):22.0重量%
·BASF社制造的光聚合引發劑(產品名稱:IRGACURE819):1.5重量%
·含氟單體:大金工業社制造的氟類添加劑(產品名稱:OPTOOL DAC-HP):20重量%
下層樹脂103b的厚度(涂敷后)為7μm。
(b)凹凸結構的形成
如圖5(b)所示,對所涂敷的下層樹脂103b按壓金屬模具105,形成凹凸結構。金屬模具105采用與比較例1同樣的模具。
(c)下層樹脂的固化
如圖5(c)所示,用Fusion UV systems社制造的UV燈(產品名稱:LIGHT HANMAR6J6P3)從基材膜102側對形成了凹凸結構的下層樹脂103b照射紫外線(照射量:200mJ/cm2)使其固化。其結果是完成了光學膜101b。光學膜101b的表面規格如下。
凸部106b的形狀:吊鐘狀
凸部106b的間距Q2:200nm
凸部106b的高度:200~250nm
[光學膜的評價]
表1示出針對實施例1~8以及比較例1~3的光學膜的防反射性、防污性(疏水性、疏油性以及擦拭性)、耐擦傷性、透明性以及光滑性的評價結果。
防反射性評價的是各例的樣本的視感反射率(Y值)。具體地說,相對于各例的樣本的表面從極角5°的方位照射光源,測定各例的樣本相對于入射光的各波長的正反射率。然后,將波長550nm的反射率(Y值)作為防反射性的評價指標。反射率使用日本分光社制造的分光光度計(產品名稱:V-560)在250~850nm的波長范圍中測定。反射率的測定是在各例的樣本的背面(未形成凹凸結構的面)貼附有三菱麗陽社制造的黑色的丙烯板(產品名稱:SHINKOLITE(注冊商標)EX-502)的狀態下進行的,光源采用C光源。圖6示出了反射率的測定結果的一個例子。圖6是示出實施例7的反射率的測定結果的坐標圖。在實施例7中,波長550nm處的Y值為0.05%,a*為-0.03,b*為-1.06。在此,針對基材膜2采用實施了易粘接處理的PET膜的各例(實施例1~6),將波長550nm處的Y值為0.3%以下的情況判斷為能允許的水平(防反射性良好)。另外,針對基材膜2(102)采用實施了易粘接處理的TAC膜的各例(實施例7、8以及比較例1~3),將波長550nm處的Y值為0.2%以下的情況判斷為能允許的水平(防反射性良好)。
防污性評價的是各例的樣本的疏水性、疏油性以及擦拭性。
疏水性評價的是水對各例的樣本的表面的接觸角。接觸角的測定方法如上述那樣。在此,將水的接觸角為100°以上的情況判斷為能允許的水平(疏水性良好)。
疏油性評價的是十六烷對各例的樣本的表面的接觸角。接觸角的測定方法如上述那樣。在此,將十六烷的接觸角為20°以上的情況判斷為能允許的水平(疏油性良好)。
擦拭性評價的是是否能擦去各例的樣本的表面附著的污漬。具體地說,首先,在各例的樣本的表面附著妮維雅花王社制造的妮維雅潤膚霜(Nivea cream)(注冊商標),在溫度25℃、濕度40~60%的環境下放置3天。然后,用KB世聯(KB Seiren)社制造的無紡布(產品名稱:SAVINA(注冊商標))對各例的樣本單向地擦拭50次,在照度100lx的環境下觀察能否擦去污漬。評價指標使用◎:污漬被完全擦去,○:不完全地擦去了污漬,△:大部分污漬不能被擦去,×:污漬完全沒有被擦去。在此,將評價結果為◎或者○的情況判斷為能允許的水平(擦拭性良好)。
通過以上的評價方法,將疏水性、疏油性以及擦拭性被判斷為能允許的水平的情況判斷為防污性良好。
耐擦傷性評價的是各例的樣本對鋼絲絨(SW)的耐性。具體地說,用日本鋼絲絨社制造的鋼絲絨(產品名稱:#0000)以施加一定負荷的狀態摩擦各例的樣本的表面,將損傷時候的負荷作為耐擦傷性的評價指標。用鋼絲絨摩擦時,試驗機使用新東科學社制造的表面性測定機(產品名稱:14FW),行程范圍為30mm,速度為100mm/s,摩擦次數為10個來回。另外,在照度100lx(熒光燈)的環境下用目視觀察有無損傷。在此,將鋼絲絨耐性為100g以上的情況判斷為能允許的水平(耐擦傷性良好)。
透明性評價的是各例的樣本的霧度(擴散度)。具體地說,對各例的樣本測定漫射透射率和全光線透射率,以由霧度(%)=100×(漫射透射率)/(全光線透射率)決定的霧度作為透明性的評價指標。漫射透射率和全光線透射率使用日本電色工業社制造的霧度計(產品名稱:NDH2000)測定。在此,將霧度為1.0%以下的情況判斷為能允許的水平(透明性良好)。
光滑性通過棉棒的觸診進行評價。評價指標使用◎:非常容易滑動,○:容易滑動,△:滑,×:不滑。在此,將評價結果為◎、○或者△的情況判斷為能允許的水平(光滑性良好)。
[表1]
如表1所示,實施例1~8均具有良好的防反射性并且防污性和耐擦傷性良好。其中,實施例2~8的防污性和耐擦傷性更加良好,實施例6、7防污性和耐擦傷性特別良好。即,從防污性和耐擦傷性特別良好的觀點出發,可知優選采用實施方式3的光學膜的制造方法。另外,將上層樹脂4的厚度相同的(1.3μm)的實施例1與實施例3進行比較,則實施例3的防污性和耐擦傷性良好。這表示在上層樹脂4的厚度相同的情況下,采用實施方式3的光學膜的制造方法能實現更良好的防污性和耐擦傷性。因此,根據實施方式3的光學膜的制造方法,即使將上層樹脂4涂敷得薄,也能有效地實現良好的防污性和耐擦傷性。另外,實施例1~5、7、8的透明性和光滑性也良好。
另一方面,如表1所示,在比較例1、2中,使下層樹脂103a固化后涂敷上層樹脂104,因此下層樹脂103a與上層樹脂104的緊貼性低,耐擦傷性差(比較例1),而且擦拭性也差(比較例1、2)。在比較例3中,為了提高防污性而使含氟單體的濃度比各實施例高,但是含氟單體導致發生白濁。
[提高防污性的研究]
如上所述,根據實施方式3的光學膜的制造方法,可知能實現更良好的防污性。以下舉出通過實施方式3的光學膜的制造方法制造的光學膜的研究例說明防污性良好的光學膜的優選特征。
(研究例1)
通過實施方式3的光學膜的制造方法制造光學膜。制造工序如下。
(a)下層樹脂和上層樹脂的涂敷
首先,用第一理化社制造的刮棒涂布機(產品名稱:No.06)在基材膜2上涂敷下層樹脂3。另一方面,在金屬模具5的凹凸面上用浜松納米技術社制造的靜電噴射器(產品名稱:PDS-D系列)涂敷上層樹脂4。對靜電噴嘴的施加電壓為2.5kV。基材膜2、下層樹脂3和上層樹脂4使用以下材料。金屬模具5使用與實施例1同樣的模具。
<基材膜2>
實施了易粘接處理的東洋紡社制造的PET膜(產品名稱:COSMOSHINE A4300)
基材膜2的厚度為60μm。
<下層樹脂3>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示下層樹脂3中的各材料的濃度。)
·新中村化學工業社制造的聚氨酯丙烯酸酯(產品名稱:UA-7100):31重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:ATM-35E):40重量%
·新中村化學工業社制造的多官能丙烯酸酯(產品名稱:A-TMM-3LM-N):27.5重量%
·BASF社制造的光聚合引發劑(產品名稱:IRGACURE819):1.5重量%
下層樹脂3的厚度DL(涂敷后)為14μm。
<上層樹脂4>
下述材料的混合物(各材料所標注的數值表示上層樹脂4中的各材料的濃度。)
·含氟單體A:10重量%
·含氟單體B:40重量%
·相溶性單體:KJ化學制品社制造的含酰胺基單體(產品名稱:ACMO):50重量%
含氟單體A為4-丙烯酰嗎啉(濃度:75%以上,85%以下)與全氟聚醚(PFPE)(濃度:15%以上,25%以下)的混合物(括弧中的數值表示含氟單體A中的各成分的濃度。),其固形物濃度為20重量%。上層樹脂4中的含氟單體A的固形物濃度為2.2重量%。含氟單體B是上述專利文獻4記載的氟類界面活性劑。上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量為2.1μl,涂敷面積為80mm×70mm。即,上層樹脂4的厚度(換算值)為0.375μm。
(b)凹凸結構的形成
將涂敷有上層樹脂4的金屬模具5從上層樹脂4側按壓到基材膜2上涂敷的下層樹脂3,由此在使上層樹脂4層疊到下層樹脂3上的同時形成凹凸結構。
(c)樹脂層的固化
用LPL社制造的攝影燈(產品名稱:VL-G151)從基材膜2側對形成了凹凸結構的樹脂層8照射紫外線3分鐘使其固化(累計光量:54mJ/cm2)。其結果是,完成了包括在表面具有凹凸結構的樹脂層8的固化物(以下也稱為固化樹脂層。)的光學膜1。在光學顯微鏡下進行觀測時,固化樹脂層的厚度為11.5μm。光學膜1的表面規格如下。
凸部6的形狀:吊鐘狀
凸部6的間距P:200nm
凸部6的高度:250~300nm
(研究例2)
除了變更上層樹脂對金屬模具的涂敷量以外,通過與研究例1同樣的制造方法制造光學膜。
上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量為6.5μl,涂敷面積為80mm×70mm。即,上層樹脂4的厚度(換算值)為1.16μm。
(研究例3)
除了變更上層樹脂對金屬模具的涂敷量以外,通過與研究例1同樣的制造方法制造光學膜。
上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量為13.3μl,涂敷面積為80mm×70mm。即,上層樹脂4的厚度(換算值)為2.38μm。
(研究例4)
除了變更上層樹脂對金屬模具的涂敷量以外,通過與研究例1同樣的制造方法制造光學膜。
上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量為30.5μl,涂敷面積為80mm×70mm。即,上層樹脂4的厚度(換算值)為5.45μm。
(評價1)
針對研究例1~4的光學膜評價防污性(疏水性、疏油性以及指紋擦拭性)。表2示出評價結果。
疏水性評價的是水對各研究例的樣本的表面的接觸角。疏油性評價的是十六烷對各研究例的樣本的表面的接觸角。接觸角的測定方法如上述那樣。
指紋擦拭性評價的是各研究例的樣本的表面附著的指紋的擦拭容易度。具體地說,首先,對各研究例的樣本的表面附著指紋,在溫度25℃、濕度40~60%的環境下放置3天。然后,用KB世聯社制造的無紡布(產品名稱:SAVINA)對各研究例的樣本單向地擦拭50次,在照度100lx的環境下進行觀察。指紋的擦拭容易度按A、B、C以及D的順序提高評價(D:最容易擦拭)。
[表2]
如表2所示,按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序,防污性變高。即,可知只要上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量變多(上層樹脂4變厚),防污性就會變高。在此,將研究例1與研究例2進行比較,疏油性為相互相同的程度,而研究例2比研究例1的指紋擦拭性良好。認為這是由于指紋中不僅含有油分也含有水分,疏水性(研究例2比研究例1的疏水性高)也有助于指紋擦拭性。
(評價2)
對研究例1~4的光學膜的表面即凹凸結構的表面進行X射線光電子分光法(XPS:X射線光電子能譜分析(X-ray Photoelectron Spectroscopy))的測定。根據X射線光電子分光法,對試料的表面照射X射線,測定由此飛出的光電子的動能,從而能分析試料的構成原子的組成和化學鍵狀態(鍵種類)。測定裝置使用ULVAC-PHI社制造的X射線光電子分光分析裝置(產品名稱:PHI 5000VersaProbe II),其規格如下述那樣。
<裝置規格>
·X射線源:單色化AlKα線(1486.6eV)
·分光器:靜電同心半球型分析器
·放大器:多頻道式
圖7是示出研究例1~4的光學膜的表面的測量譜的坐標圖。圖7中的縱軸的“c/s”是“counts/秒”的簡寫。這一點在其它圖中也同樣。測量譜的測定條件如下述那樣。
<測定條件>
·X射線光束直徑為:100μm(25W,15kV)
·分析面積:1000μm×500μm
·光電子的取出角度:45°
·通過能量:187.85eV
如圖7所示,研究例1~4的光學膜中均檢測出了C1s峰、N1s峰、O1s峰以及F1s峰。即,可知研究例1~4的光學膜的固化樹脂層的構成原子包括碳原子、氮原子、氧原子和氟原子。
接下來,根據圖7所示的結果算出凹凸結構的表面的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率。表3表示算出結果。在本說明書中,凹凸結構的表面指從凹凸結構的最表面到深度方向6nm以內的區域。
[表3]
表3所示,凹凸結構的表面的氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率(以下也稱為氟含有率。)按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序變多,可知與表2所示的防污性強相關。即,可知如果上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量多(上層樹脂4厚),凹凸結構的表面的氟含有率就高,防污性就高。優選凹凸結構的表面的氟含有率為16原子%以上,更優選為33原子%以上,進一步優選為43原子%以上,特別優選為48原子%以上。凹凸結構的表面的氟含有率的優選上限值為55原子%,更優選的上限值為50原子%。在凹凸結構的表面的氟含有率大于55原子%的情況下,固化樹脂層有可能會出現白濁。
在此,表4示出將表3所示的各數值的單位從“原子%”變換為“mass%”的結果。
[表4]
在上述非專利文獻3的表3中記載了提高表面的氟原子的濃度的狀態。然而,如表4所示,根據研究例2~4的光學膜,與上述非專利文獻3記載的狀態相比,能實現表面的氟原子的濃度高的狀態。
將由上述評價1和上述評價2得到的結果相對于上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量即上層樹脂4的厚度進行匯總,結果如圖8和圖9那樣。圖8是示出上層樹脂的厚度與接觸角之間的關系的坐標圖。圖9是示出上層樹脂的厚度與凹凸結構的表面的氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率之間的關系的坐標圖。
將圖8與圖9進行比較可知,水的接觸角相對于上層樹脂4的厚度的趨勢與凹凸結構的表面的氟含有率相對于上層樹脂4的厚度的趨勢是相似的。即,凹凸結構的表面的氟含有率越高,則水的接觸角越大,可知其結果是疏水性變高。另一方面,認為關于十六烷的接觸角相對于上層樹脂4的厚度的趨勢,除了凹凸結構的表面的氟含有率相對于上層樹脂4的厚度以外,與其它因素也有關系。
(評價3)
通過X射線光電子分光法測定研究例1~4的光學膜的表面的窄譜,調查十六烷的接觸角相對于上層樹脂4的厚度的趨勢與包含氟原子的鍵種之間的相關性。
圖10是示出研究例1~4的光學膜的表面的窄譜的坐標圖,(a)表示C1s峰,(b)表示N1s峰,(c)表示O1s峰,(d)表示F1s峰。窄譜的測定條件如下。
·X射線光束直徑為:100μm(25W,15kV)
·分析面積:1000μm×500μm
·光電子的取出角度:45°
·通過能量:46.95eV
接下來,將得到的窄譜的峰分離為多個峰,根據各峰位置和形狀鑒定與各峰對應的鍵種。以下舉例示出研究例4的C1s峰以及O1s峰的解析結果。對其它研究例也同樣進行解析。
圖11是示出圖10(a)中的研究例4的C1s峰的解析結果的坐標圖。在圖11中,峰CR相當于圖10(a)中的研究例4的C1s峰。另一方面,峰C1~C7是用來自各鍵種的峰對峰CR(C1s峰)進行曲線擬合得到的譜。此外,對得到的譜進行帶電校正使得峰C1的位置為284.6eV。
表5示出了峰C1~C7的位置以及鑒定出的鍵種。在鑒定各鍵種時,使用了上述非專利文獻4記載的信息以及上述非專利文獻5的表1。
[表5]
如表5所示,峰C7鑒定為“CF3鍵和OCF2鍵”,而如上述非專利文獻5的表1所示,來自CF3鍵的峰與來自OCF2鍵的峰處于大致相同的位置,因此是難以分離兩者的峰。
圖12是示出圖10(c)中的研究例4的O1s峰的解析結果的坐標圖。在圖12中,峰OR相當于圖10(c)中的研究例4的O1s峰。另一方面,峰O1~O3是用來自各鍵種的峰對峰OR(O1s峰)進行曲線擬合得到的譜。
表6示出峰O1~O3的位置以及鑒定出的鍵種。在鑒定各鍵種時使用了上述非專利文獻6記載的信息。
[表6]
如表6所示,峰O3鑒定為“OFx鍵”,根據上述非專利文獻7的圖2,可知與OCF2鍵對應。OCF2鍵例如是作為含氟單體A的含有成分的PFPE中包含的鍵。PFPE中的來自OCF2鍵的峰比通常向高能量側遷移。
根據以上分析,能將研究例1~4的光學膜的表面的窄譜的峰分別分為來自CF2鍵的峰(峰C6)、來自CF3鍵和OCF2鍵的峰(峰C7)、來自OCF2鍵的峰(峰O3)以及來自其他鍵種的峰。
接下來,按每個研究例算出來自CF2鍵的峰(峰C6)、來自CF3鍵和OCF2鍵的峰(峰C7)以及來自OCF2鍵的峰(峰O3)分別相對于來自其它鍵種的峰的峰面積的比率。峰面積用ULVAC-PHI社制造的數據解析軟件(產品名稱:MultiPak)算出。
圖13是示出上層樹脂的厚度與C1s峰中的來自CF2鍵的峰面積相對于CF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。圖13中的各數據點的規格如下。
·“○”:來自CF2鍵的峰面積(峰C6的面積)相對于來自C-C鍵等的峰面積(峰C1的面積)的比率
·“□”:來自CF2鍵的峰面積(峰C6的面積)相對于來自C-O鍵、C-N鍵等的峰面積(峰C2的面積與峰C3的面積之和)的比率
·“△”:來自CF2鍵的峰面積(峰C6的面積)相對于來自CHF鍵、COO鍵等的峰面積(峰C4的面積與峰C5的面積之和)的比率
在此,在圖13中的縱軸中,上述“○”和“□”對應于左側的縱軸,上述“△”對應于右側的縱軸。
圖14是示出上層樹脂的厚度與C1s峰中的來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積相對于來自CF3鍵和OCF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。圖14中的各數據點的規格如下。
·“○”:來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積(峰C7的面積)相對于來自C-C鍵等的峰面積(峰C1的面積)的比率
·“□”:來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積(峰C7的面積)相對于來自C-O鍵、C-N鍵等的峰面積(峰C2的面積與峰C3的面積之和)的比率
·“△”:來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積(峰C7的面積)相對于來自CHF鍵、COO鍵等的峰面積(峰C4的面積與峰C5的面積之和)的比率
在此,在圖14中的縱軸中,上述“○”和“□”對應于左側的縱軸,上述“△”對應于右側的縱軸。
圖15是示出上層樹脂的厚度與O1s峰中的來自OCF2鍵的峰面積相對于來自OCF2鍵以外的鍵種的峰面積的比率之間的關系的坐標圖。在圖15中,“○”表示來自OCF2鍵的峰面積(峰O3的面積)相對于來自C-O鍵的峰面積(峰O1的面積)與來自C=O鍵的峰面積(峰O2的面積)之和的比率。如圖15所示,來自OCF2鍵的峰面積相對于來自C-O鍵的峰面積與來自C=O鍵的峰面積之和的比率在研究例1(上層樹脂4的厚度:0.375μm)中為0.102,在研究例2(上層樹脂4的厚度:1.16μm)中為0.355,在研究例3(上層樹脂4的厚度:2.38μm)中為0.696,在研究例4(上層樹脂4的厚度:5.45μm)中為1.027。
將圖8與圖13~15進行比較可知,與十六烷的接觸角相對于上層樹脂4的厚度的趨勢最相關的是圖15所示的來自OCF2鍵的峰面積相對于來自C-O鍵的峰面積與來自C=O鍵的峰面積之和的比率。由以上分析可知,來自OCF2鍵的峰面積相對于來自C-O鍵的峰面積與來自C=O鍵的峰面積之和的比率越高,十六烷的接觸角越大,其結果是疏油性變高。優選來自OCF2鍵的峰面積相對于來自C-O鍵的峰面積與來自C=O鍵的峰面積之和的比率為0.1以上,更優選0.3以上,進一步優選0.6以上,特別優選1以上。關于來自OCF2鍵的峰面積相對于來自C-O鍵的峰面積與來自C=O鍵的峰面積之和的比率的優選上限值為1.1。
(評價4)
為了對研究例1~4的光學膜調查固化樹脂層的構成原子的分布狀態,一邊利用氣體團簇離子束(GCIB:Gas Cluster Ion Beam)對凹凸結構進行蝕刻一邊利用X射線光電子分光法進行測定。
氣體團簇離子束由數十乃至數千個原子構成,是每個原子的能量非常低的離子束。例如,利用氬氣體團簇離子束對試料進行濺射時,不會發生濺射原子的殘留,因此能實現用C60離子無法實現的每1原子1~20eV程度的超低能量離子蝕刻。另外,在濺射后的試料表面幾乎不會發生由氬氣體團簇離子引起的化學變化,因此能實現對有機物的蝕刻。測定裝置能使用在ULVAC-PHI社制造的X射線光電子分光分析裝置(產品名稱:PHI 5000VersaProbe II)中搭載有同社制造的氬氣體團簇濺射離子槍(產品名稱:06-2000)的裝置。
圖16是示出研究例1的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。圖17是示出研究例2的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。圖18是示出研究例3的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。圖19是示出研究例4的光學膜的固化樹脂層中的各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。
氬氣體團簇離子束發生的濺射條件以及帶電中和條件如下述那樣。此外,X射線光電子分光法的測定條件與上述評價3的窄譜的測定條件同樣。
<濺射條件>
·離子源:氬氣體團簇離子束
·加速電壓:10kV(15mA發射)
·試料電流:30nA
·光柵區域:4mm×3mm
·Zalar旋轉:未使用
·濺射時間:81分鐘(1.5分×2周期,3分×8周期以及6分×9周期的合計時間)
·濺射率(蝕刻率):27nm/分(聚羥基苯乙烯換算)
<帶電中和條件>
·電子槍:偏壓1.0V(20μA發射)
·離子槍:3V(7mA發射)
圖16~19中的橫軸D(單位:μm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖16~19中的縱軸“原子濃度”表示各原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率(單位:原子%)。
如圖16~19所示,可知氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率(氟含有率)在固化樹脂層的深度方向減少。即,可知氟含有率在固化樹脂層的表面側(凹凸結構的表面側)高。
接下來,算出固化樹脂層中的氟原子的濃度。表7示出算出結果。利用下述式分別針對圖16~19算出固化樹脂層中的氟原子的濃度。
[固化樹脂層中的氟原子的濃度](單位:%)=[氟原子的曲線下的面積]/[繪圖區域的面積]
在此,具體地說,[繪圖區域的面積]指的是橫軸的范圍的長度(11.5μm:固化樹脂層的厚度)與縱軸的范圍的長度(100%)之積。
[表7]
如表7所示,固化樹脂層中的氟原子的濃度高的為1%程度,透明性高。而如表3所示,可知凹凸結構的表面的氟含有率高,氟原子以高濃度存在于固化樹脂層的表面側(凹凸結構的表面側)。因此,根據研究例1~4的光學膜,能兼具透明性和防污性。另外,優選固化樹脂層中的氟原子的濃度為2%以下,更優選為1.1%以下。在固化樹脂層中的氟原子的濃度大于2%的情況下,固化樹脂層有可能發生白濁。
(評價5)
對在上述評價4中得到的結果更詳細地調查固化樹脂層中的氟原子的分布狀態。圖20是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的氟原子的分布狀態的坐標圖。氬氣體團簇離子束的濺射條件、帶電中和條件以及X射線光電子分光法的測定條件與上述評價4是同樣的。
圖20中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖20中的縱軸“MFD/MFS”如下定義,表示MFD相對于MFS的比率。
·MFS(單位:原子%):凹凸結構的表面的氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率
·MFD(單位:原子%):在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)的位置處的氟原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率
如圖20所示,可知氟原子的數量對碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率(氟含有率)在固化樹脂層的深度方向減少。另外,可知氟含有率的減少趨勢按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序變平緩。即,可知上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量越多(上層樹脂4越厚),氟原子就能存在至固化樹脂層的更深部。滿足MFD/MFS=0時的D在研究例1中為1050nm以上的范圍,在研究例2中為1220nm以上的范圍,在研究例3中為1380nm以上的范圍,在研究例4中為1540nm以上的范圍。如圖20所示,滿足MFD/MFS=0.3時的D在研究例1中為200nm,在研究例2中為240nm,在研究例3中為275nm,在研究例4中為350nm。優選滿足MFD/MFS=0.3時的D為200nm以上,更優選為240nm以上,進一步優選為275nm以上,特別優選為350nm以上。在滿足MFD/MFS=0.3時的D為240nm以上的情況下,實現了在凹凸結構的凸部6的內部整體(凸部6的高度:250~300nm)分布有更多的氟原子的狀態,防污性足夠高。滿足MFD/MFS=0.3時的D的優選上限值為350nm。
(評價6)
通過上述評價5可知固化樹脂層中的氟原子的分布狀態。接下來,將相對于固化樹脂層的深度方向的譜的峰按每個鍵種分離,由此調查固化樹脂層中的含氟單體A和含氟單體B的含有成分(CF2鍵、CF3鍵以及OCF2鍵)的分布狀態。
圖21是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的CF2鍵的分布狀態的坐標圖。圖21中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖21中的縱軸“M1D/M1S”如下定義,表示M1D相對于M1S的比率。
·M1S:從凹凸結構的表面檢測出的C1s峰中的來自CF2鍵的峰面積
·M1D:在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)的位置處檢測出的C1s峰中的來自CF2鍵的峰面積
在此,設為來自CF2鍵的峰相當于從C1s峰分離的峰(例如,圖11中的峰C6)來進行解析。
如圖21所示,可知CF2鍵的量在固化樹脂層的深度方向減少。另外,可知CF2鍵的量的減少趨勢按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序變得平緩。即,可知上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量越多(上層樹脂4越厚),CF2鍵就能存在至固化樹脂層的更深部。
圖22是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的CF3鍵和OCF2鍵的分布狀態的坐標圖。圖22中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖22中的縱軸“M2D/M2S”如下定義,表示M2D相對于M2S的比率。
·M2S:從凹凸結構的表面檢測出的C1s峰中的來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積
·M2D:在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)的位置檢測出的C1s峰中的來自CF3鍵和OCF2鍵的峰面積
在此,設為來自CF3鍵和OCF2鍵的峰相當于從C1s峰分離的峰(例如,圖11中的峰C7)來進行解析。
如圖22所示,可知CF3鍵和OCF2鍵的量在固化樹脂層的深度方向減少。另外,可知CF3鍵和OCF2鍵的量的減少趨勢按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序變得平緩。即,可知上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量越多(上層樹脂4越厚),CF3鍵和OCF2鍵就存在至固化樹脂層的更深部。
圖23是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的OCF2鍵的分布狀態的坐標圖。圖23中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖23中的縱軸“M3D/M3S”如下定義,表示M3D對M3S的比率。
·M3S:從凹凸結構的表面檢測出的O1s峰中的來自OCF2鍵的峰面積
·M3D:在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)的位置檢測出的O1s峰中的來自OCF2鍵的峰面積
在此,設為來自OCF2鍵的峰相當于從O1s峰分離的峰(例如,圖12中的峰O3)來進行解析。
如圖23所示,可知OCF2鍵的量在固化樹脂層的深度方向減少。另外,可知OCF2鍵的量的減少趨勢按研究例1、研究例2、研究例3以及研究例4的順序變得平緩。即,可知上層樹脂4對金屬模具5的涂敷量越多(上層樹脂4越厚),OCF2鍵就能存在至固化樹脂層的更深部。
如圖21~23所示,可知含氟單體A和含氟單體B的含有成分(CF2鍵、CF3鍵以及OCF2鍵)以高濃度存在于在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為1μm以內的區域。因此,調查含氟單體A和含氟單體B的含有成分以何種程度的濃度存在。
圖24是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自CF2鍵的碳原子的存在比率的坐標圖。圖24中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖24中的縱軸“M1ST/M1T”如下定義,表示M1ST相對于M1T的比率。
·M1T:相當于固化樹脂層中的來自CF2鍵的碳原子的數量
·M1ST:相當于在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)以內的區域中存在的來自CF2鍵的碳原子的數量
D=1000nm(1μm)時的M1ST/M1T在研究例1~4中均為1。
M1T以及M1ST按以下的順序計算。以下舉例示出對研究例4的計算方法。對其它研究例也同樣進行計算。
首先,按每個鍵種分離在固化樹脂層的深度方向的譜的峰,算出來自各鍵種的原子濃度。圖25是示出研究例4的光學膜的固化樹脂層中的來自各鍵種的原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率的坐標圖。在圖25中,提取出峰C6(CF2鍵)、峰C7(CF3鍵和OCF2鍵)以及峰O3(OCF2鍵)進行圖示。
圖25中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖25中的縱軸“原子濃度”表示來自各鍵種的原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率(單位:原子%)。具體地說,如下述那樣。
·C1s(C6):來自CF2鍵的碳原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率
·C1s(C7):來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率
·O1s(O3):來自OCF2鍵的氧原子的數量相對于碳原子的數量、氮原子的數量、氧原子的數量以及氟原子的數量的總數量的比率
接下來,基于圖25示出的結果,如圖26所示,從曲線下的面積計算M1T以及M1ST。圖26是示出圖24中的研究例4的M1T以及M1ST的坐標圖。
·M1T:C1s(C6)的曲線下的面積
·M1ST:C1s(C6)的曲線下的橫軸0~D的范圍的面積
圖27是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子的存在比率的坐標圖。圖27中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖27中的縱軸“M2ST/M2T”如下定義,表示M2ST相對于M2T的比率。
·M2T:相當于固化樹脂層中的來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子的數量
·M2ST:相當于在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)以內的區域中存在的來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子的數量
D=1000nm(1μm)時的M2ST/M2T在研究例1~4中均為1。
M2T和M2ST通過以下的順序計算。以下,舉例示出對研究例4的計算方法。對其它研究例也同樣進行計算。
基于圖25所示的結果,如圖28所示,從曲線下的面積計算M2T和M2ST。圖28是舉例示出圖27中的研究例4的M2T和M2ST的坐標圖。
·M2T:C1s(C7)的曲線下的面積
·M2ST:C1s(C7)的曲線下的橫軸0~D的范圍的面積
圖29是示出研究例1~4的光學膜的固化樹脂層中的來自OCF2鍵的氧原子的存在比率的坐標圖。圖29中的橫軸D(單位:nm)表示在深度方向離凹凸結構的表面的距離,是聚羥基苯乙烯換算值。圖29中的縱軸“M3ST/M3T”如下定義,表示M3ST相對于M3T的比率。
·M3T:相當于固化樹脂層中的來自OCF2鍵的氧原子的數量
·M3ST:相當于在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為D(單位:nm)以內的區域中存在的來自OCF2鍵的氧原子的數量
D=1000nm(1μm)時的M3ST/M3T在研究例1~3中為1,在研究例4中為0.99。
M3T和M3ST通過以下的順序計算。以下舉例示出了對研究例4的計算方法。對其它研究例也同樣進行計算。
基于圖25所示的結果,如圖30所示,從曲線下的面積計算M3T和M3ST。圖30是舉例示出圖29中的研究例4的M3T以及M3ST的坐標圖。
·M3T:O1s(O3)的曲線下的面積
·M3ST:O1s(O3)的曲線下的橫軸0~D的范圍的面積
如圖24、圖27以及圖29所示,D=1000nm(1μm)時,各研究例中的M1ST/M1T、M2ST/M2T以及M3ST/M3T均為0.99以上。即,來自CF2鍵的碳原子、來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子、來自OCF2鍵的氧原子分別在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為1μm以內的區域中的數量為固化樹脂層中的數量的99%以上。含氟單體A和含氟單體B的含有成分以高濃度存在于固化樹脂層的表面側(凹凸結構的表面側),從充分提高防污性的觀點出發,優選從包括來自CF2鍵的碳原子、來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子以及來自OCF2鍵的氧原子的群選出的至少一種原子在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為1μm以內的區域中的數量為固化樹脂層中的數量的95%以上,更優選99%以上。另外,進一步優選來自CF2鍵的碳原子、來自CF3鍵和OCF2鍵的碳原子以及來自OCF2鍵的氧原子分別在深度方向離凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為1μm以內的區域中的數量為固化樹脂層中的數量的99%以上。
通過以上內容可知,當考慮到在上述評價4中記載的內容時,即使固化樹脂層中的氟原子的濃度為2%以下的低的狀態,含氟單體A和含氟單體B的含有成分也會以高濃度存在于固化樹脂層的表面側(凹凸結構的表面側)。由于這種狀態,能實現防污性足夠良好的光學膜。
[附注]
本發明的一個方式可以是一種光學膜的制造方法,上述光學膜的表面具有以可見光的波長以下的間距設有多個凸部的凹凸結構,上述光學膜的制造方法的特征在于,包括:工序(1),涂敷下層樹脂和上層樹脂;工序(2),在所涂敷的上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊的狀態下,將金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂,形成在表面具有上述凹凸結構的樹脂層;以及工序(3),使上述樹脂層固化,上述下層樹脂包括不含氟原子的至少一種第一單體,上述上層樹脂包括不含氟原子的至少一種第二單體和含氟單體,上述第一單體和上述第二單體中的至少一方包括與上述含氟單體相溶的相溶性單體,并且溶解在上述下層樹脂和上述上層樹脂中。
上述工序(1)中的“涂敷下層樹脂和上層樹脂”不僅包括將上述下層樹脂和上述上層樹脂重疊涂敷在同一基材上的情況,也包括將上述下層樹脂和上述上層樹脂涂敷在不同的基材上的情況。將上述下層樹脂和上述上層樹脂涂敷在不同的基材上的情況例如也可以是將上述下層樹脂涂敷在基材膜上,將上述上層樹脂涂敷在上述金屬模具上。
另外,上述工序(2)中的“在所涂敷的上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊的狀態下,將金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂”不僅包括在上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊后按壓上述金屬模具的情況,也包括一邊層疊上述下層樹脂和上述上層樹脂一邊按壓上述金屬模具的情況。換言之,在上述工序(2)中,包括將使上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊(以下也稱為層疊化步驟。)和將上述金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂(以下也稱為按壓步驟。)以不同的定時或者相同的定時進行的方法。
以不同的定時進行上述層疊化步驟和上述按壓步驟的方法優選以下的方法(i)~(iv)。
(i)將上述下層樹脂和上述上層樹脂按順序涂敷到基材膜上(上述層疊化步驟),然后,將上述金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂(上述按壓步驟)。
即,上述工序(1)也可以通過將上述下層樹脂和上述上層樹脂按順序涂敷到基材膜上來進行。在這種情況下,能將一般涂敷方式(例如,凹版方式、狹縫模具方式等)的裝置并列設置來適當地進行上述下層樹脂和上述上層樹脂的涂敷。
(ii)將上述下層樹脂和上述上層樹脂同時涂敷到基材膜上(上述上層樹脂形成在上述下層樹脂的與基材膜相反的一側)(上述層疊化步驟),然后,將上述金屬模具從上述上層樹脂側按壓到上述下層樹脂和上述上層樹脂(上述按壓步驟)。
即,上述工序(1)也可以通過同時將上述下層樹脂和上述上層樹脂涂敷到基材膜上來進行。在這種情況下,能適當地進行上述下層樹脂和上述上層樹脂的涂敷。而且,與將上述下層樹脂和上述上層樹脂按順序涂敷到上述基材膜上的情況相比,能使涂敷裝置簡單化,減少工序數,因此生產率高。
(iii)按順序將上述上層樹脂和上述下層樹脂涂敷到上述金屬模具上(上述層疊化步驟),然后,將涂敷有上述上層樹脂和上述下層樹脂的上述金屬模具按壓到基材膜(上述按壓步驟)。
即,上述工序(1)也可以通過將上述上層樹脂和上述下層樹脂按順序涂敷到上述金屬模具上來進行。在這種情況下,例如如果上述金屬模具采用柔性金屬模具,就能與上述基材膜的形狀無關地容易地形成上述凹凸結構。
(iv)將上述上層樹脂和上述下層樹脂同時涂敷到上述金屬模具上(上述下層樹脂形成在上述上層樹脂的與上述金屬模具相反的一側)(上述層疊化步驟),然后,將涂敷有上述上層樹脂和上述下層樹脂的上述金屬模具按壓到基材膜(上述按壓步驟)。
即,上述工序(1)通過將上述上層樹脂和上述下層樹脂同時涂敷到上述金屬模具上來進行。在這種情況下,例如如果上述金屬模具采用柔性金屬模具,就能與上述基材膜的形狀無關地容易地形成上述凹凸結構。
以相同的定時進行上述層疊化步驟和上述按壓步驟的方法優選以下的方法(v)。
(v)將上述下層樹脂涂敷到基材膜上,將上述上層樹脂涂敷到上述金屬模具上,然后,一邊將涂敷有上述上層樹脂的上述金屬模具從上述上層樹脂側按壓到涂敷于上述基材膜上的上述下層樹脂(上述按壓步驟),一邊使上述上層樹脂層疊到上述下層樹脂上(上述層疊化步驟)。
即,上述工序(1)通過將上述下層樹脂涂敷到基材膜上,將上述上層樹脂涂敷到上述金屬模具上來進行,上述工序(2)通過將涂敷有上述上層樹脂的上述金屬模具從上述上層樹脂側按壓到涂敷于上述基材膜上的上述下層樹脂來進行。在這種情況下,能同時進行使上述上層樹脂層疊到上述下層樹脂上和形成上述凹凸結構。而且,與按順序將上述下層樹脂和上述上層樹脂涂敷到上述基材膜上的情況相比,能減少工序數。另外,根據本方法,能適當提高防污性,特別是能將上層樹脂的構成材料的損耗抑制為最小限度。
以下舉出本發明的光學膜的制造方法的優選特征的例子。各例也可以在不脫離本發明的要旨的范圍中適當地組合。
也可以通過噴射方式涂敷上述上層樹脂。由此,能容易地調整上述上層樹脂的厚度,特別是在想通過適當地提高上述上層樹脂的表面附近的氟原子的濃度而使上述上層樹脂變薄的情況下,也能以均勻的厚度進行涂敷。在想將上述上層樹脂涂敷得薄的情況下,優選例如用離心式噴嘴、靜電噴嘴、超聲波噴嘴等進行涂敷。上述上層樹脂中包含的上述含氟單體比較昂貴,因此將上述上層樹脂涂敷得薄從而能減少上述光學膜的材料成本。另外,通過采用噴射方式能抑制裝置成本。
上述金屬模具也可以實施脫模處理。由此,能使上述金屬模具的表面自由能量變低,在按壓上述金屬模具時,能使上述含氟單體適當地聚集到上述樹脂層(上述上層樹脂)的表面附近。另外,能適當防止在使上述樹脂層固化前上述含氟單體從上述樹脂層的表面附近離開。其結果是能適當地提高上述光學膜的表面附近的氟原子的濃度。
上述脫模處理也可以是利用硅烷偶聯劑的表面處理。由此,能適當地進行上述脫模處理。
上述下層樹脂的粘度也可以在25℃時大于10cp,不到10000cp。由此,能防止在上述上層樹脂和上述下層樹脂層疊的狀態下,上述上層樹脂中包含的上述含氟單體混入上述下層樹脂中,上述上層樹脂的表面附近的氟原子的濃度降低。另外,能適當地提高上述下層樹脂的涂敷性。
上述上層樹脂的粘度也可以在25℃時大于0.1cp,不到100cp。由此,能適當地確保上述上層樹脂中包含的含氟單體的流動性。而且,能適當地提高上述上層樹脂的涂敷性。
上述含氟單體也可以利用紫外線進行固化。由此,能有效地利用上述含氟單體。
上述上層樹脂中的上述含氟單體的濃度也可以大于0重量%,不到20重量%。由此,能適當地防止上述含氟單體的量變多導致發生白濁。
上述上層樹脂中也可以不添加溶劑。即,上述上層樹脂也可以是無溶劑系的樹脂。在上述上層樹脂中不添加溶劑的情況下,不需要用于使上述溶劑干燥而除去的裝置,能抑制裝置成本。另外,不使用上述溶劑,因此相應地減少成本,能提高生產率。另一方面,在上述上層樹脂中添加溶劑的情況下,上述含氟單體過于混雜,有可能會導致上述光學膜的表面附近的氟原子的濃度降低。另外,揮發性變高,因此有可能會導致涂敷性降低。
上述相溶性單體也可以在分子內具有酰胺鍵。由此,能有效地利用上述相溶性單體。
上述相溶性單體的溶解度參數與上述含氟單體的溶解度參數之差也可以為0(cal/cm3)1/2以上,4.0(cal/cm3)1/2以下。由此,能充分提高上述相溶性單體與上述含氟單體的相溶性。
上述相溶性單體的溶解度參數與上述下層樹脂中的上述除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差也可以為0(cal/cm3)1/2以上,3.0(cal/cm3)1/2以下。由此,能充分提高上述相溶性單體與上述下層樹脂的相溶性。
上述相溶性單體的溶解度參數與上述上層樹脂中的除了上述相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差也可以為0(cal/cm3)1/2以上,3.0(cal/cm3)1/2以下。由此,能充分提高上述相溶性單體與上述上層樹脂的相溶性。
上述含氟單體的溶解度參數與上述下層樹脂中的上述除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差也可以為3.0(cal/cm3)1/2以上,5.0(cal/cm3)1/2以下。由此,能適當地防止在上述下層樹脂和上述上層樹脂層疊的狀態下,上述上層樹脂中包含的上述含氟單體混入上述下層樹脂中,上述上層樹脂的表面附近的氟原子的濃度降低。
上述基材膜的溶解度參數與上述下層樹脂中的除了相溶性單體以外的單體成分的溶解度參數之差也可以為0(cal/cm3)1/2以上,5.0(cal/cm3)1/2以下。由此,能充分提高上述基材膜與上述下層樹脂的緊貼性。
以下,舉出本發明的光學膜的優選特征的例子。各例也可以在不脫離本發明的要旨的范圍中適當地組合。
也可以是相對于上述光學膜的表面,水的接觸角為100°以上,十六烷的接觸角為40°以上。由此,能得到疏水性和疏油性足夠高的上述光學膜。
上述凹凸結構的表面的上述氟原子的數量相對于上述碳原子的數量、上述氮原子的數量、上述氧原子的數量以及上述氟原子的數量的總數量的比率也可以為43原子%以上。由此,能實現防污性足夠良好的上述光學膜。
上述固化樹脂層中的上述氟原子的濃度也可以為2%以下,在X射線光束直徑為100μm、分析面積為1000μm×500μm以及光電子的取出角度為45°的條件下通過X射線光電子分光法進行測定時,從包括來自CF2鍵的上述碳原子、來自CF3鍵和OCF2鍵的上述碳原子以及來自上述OCF2鍵的上述氧原子的群選出的至少一種原子在深度方向離上述凹凸結構的表面通過聚羥基苯乙烯換算為1μm以內的區域中的數量為上述固化樹脂層中的數量的95%以上。由此,在上述固化樹脂層中的上述氟原子的濃度低至2%以下的狀態下,包含上述氟原子的鍵種也會以高濃度存在于上述固化樹脂層的表面側(上述凹凸結構的表面側),能實現防污性足夠良好的上述光學膜。
附圖標記說明:
1、101a,101b:光學膜
2、102:基材膜
3、103a,103b:下層樹脂
4、104:上層樹脂
5、105:金屬模具
6、106a,106b:凸部
7、107:氟原子
8:樹脂層
109:二氧化硅的層
P、Q1、Q2:間距
DL:下層樹脂的厚度
DU:上層樹脂的厚度
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、CR、O1、O2、O3、OR:峰