(57)【要約】【課題】強酸や強アルカリ溶液を使用せず、成膜溶液が生産機材を腐蝕する恐れの無い、ゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法、および、低反射フィルムの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成する、ゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法、および、該ゾル−ゲル法により作成した成膜溶液を用いて低反射フィルムを製造する方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、
固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成する、ゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法。
【請求項２】
前記固体状触媒は多孔質粉末であることを特徴とする請求項１に記載のゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法。
【請求項３】
前記固体状触媒は酸性アルミナであることを特徴とする請求項１に記載のゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法。
【請求項４】
前記固体状触媒は塩基性アルミナであることを特徴とする請求項１に記載のゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法。
【請求項５】
前記液状反応混合物に対し、前記固体状触媒を１〜２０重量％用いることを特徴とする請求項１に記載のゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法。
【請求項６】
低反射フィルムの製造方法であって、
シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、
固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成し、
前記固体状触媒を前記成膜溶液から除去した後の成膜溶液を基板に塗布して乾燥させることにより低反射フィルムを製造する、方法。
【請求項７】
前記固体状触媒は多孔質粉末であることを特徴とする請求項６に記載の低反射フィルムの製造方法。
【請求項８】
前記固体状触媒は酸性アルミナであることを特徴とする請求項６に記載の低反射フィルムの製造方法。
【請求項９】
前記固体状触媒は塩基性アルミナであることを特徴とする請求項６に記載の低反射フィルムの製造方法。
【請求項１０】
前記液状反応混合物に対し、前記固体状触媒を１〜２０重量％用いることを特徴とする請求項６に記載の低反射フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低反射フィルム製造用の成膜溶液をゾル−ゲル法によって製造する方法、および、該成膜溶液を用いて低反射フィルムを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置の分野において、例えば伝統的な陰極線管（ＣＲＴ）ディスプレイや、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネルなどの表示装置には、表示装置の表示面により反射される外部からの光が目に映ることによって、表示装置の表示内容が見づらくなるのを防ぐため、反射防止フィルム（反射率０〜１％）か低反射フィルム（反射率１〜２％）が使用される。反射防止フィルムのコストが高いので、サイズの大きいディスプレイは一般的には低反射フィルムが採用される。
【０００３】
従来、低反射フィルムを製造するには、ゾル−ゲル技術を用い、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、メチルトリエトキシシラン （ＭＴＥＯＳ）などのアルコキシシラン化合物を反応物とするシリコン化合物を含む反応混合物 に、塩酸やアンモニアなどの強酸あるいは強アルカリを溶解させて、反応混合物の加水分解と凝縮反応に適する環境（ｐＨ＜２またはｐＨ＞１０）を作る。
【０００４】
ゾル−ゲルの処理過程において、ｐＨ値は加水分解と凝縮反応に大きく影響する。ｐＨ値が中性に近い４〜７の範囲内にあると、ゲルの凝縮や会合反応は好ましくない速さで発生するため、ゲルのサイズが大きくなりすぎて、基板に塗布してフィルムに形成するときにムラが生じやすい。このため、ｐＨ値は上記４〜７の範囲外に維持する必要がある。しかし、ｐＨ値が４〜７の範囲外の強い酸やアルカリを使用すると、成膜溶液を生産する機材の腐蝕もひどくなるため、取替えの費用や時間が共にかかる。また、強酸や強アルカリ溶液を安全に保存することにも困難が伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、強酸や強アルカリ溶液を使用せず、成膜溶液が生産機材を腐蝕する恐れの無い、ゾル−ゲル法によって低反射フィルムの生産用成膜溶液を製造する方法、および、該成膜溶液を用いて低反射フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成する、ゾル−ゲル法によって低反射フィルム生産用成膜溶液を製造する方法に関する。
【０００７】
前記固体状触媒は多孔質粉末であることが好ましい。また、前記固体状触媒として、酸性アルミナまたは塩基性アルミナを用いることが更に好ましい。
【０００８】
前記液状反応混合物に対し、前記固体状触媒を１〜２０重量％用いることが好ましい。
【０００９】
また本発明は、低反射フィルムの製造方法であって、シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成し、前記固体状触媒を前記成膜溶液から除去した後の成膜溶液を基板に塗布して乾燥させることにより低反射フィルムを製造する方法をも提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成によれば、本発明は強酸や強アルカリ溶液の替わりに固体状触媒を使用してシリコン化合物を含む溶液のゾル−ゲル反応の発生に適する環境を作り出すことができる。これにより、強酸や強アルカリ溶液を使用しないため、強酸や強アルカリ溶液の運搬や保存、そして生産機材が強酸や強アルカリ溶液に腐蝕されることによって生じる危険やコストを回避し、安全かつ安価にムラの無い低反射フィルムを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下は本発明の内容について詳しく説明する。
本発明において、ゾル−ゲル法によって低反射フィルム製造用成膜溶液を製造する方法は、シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成することを含む。
【００１２】
本発明において、前記触媒としては、前記液状反応混合物に溶解できない酸性あるいはアルカリ性の固体状触媒が好適に使用される。
【００１３】
固体状酸性あるいはアルカリ性触媒を含む液状反応混合物のｐＨ値は、含有する固体状の酸性あるいはアルカリ性触媒の量に影響されるが、酸性あるいはアルカリ性の固体状触媒が除去されると、混合物のｐＨ値は中性に戻る。これは、固体状触媒は溶解しないため、溶液全体のｐＨ値に影響することができず、その周囲のｐＨ値を変えることしかできないからである。例えば、アルカリ性固体状触媒の近くにある溶液のｐＨ値は高められることになる。そして、固体状触媒を液状反応混合物内に満遍なく散布すると、液状反応混合物のｐＨ値を４〜５（酸性固体状触媒を使用する場合）、あるいは９〜１０（アルカリ性固体状触媒を使用する場合）にすることができ、凝縮や会合反応が好ましくない速さで生じる問題も発生しなくなる。
【００１４】
特に、固体状触媒が多孔質粉末である場合が最も好ましい。多孔質粉末を使用することによって、触媒粉末の孔内の反応混合物の酸性またはアルカリ性は一層高まることになり、反応混合物により加水分解と凝縮反応に適する環境を提供することができる。理想的な多孔質触媒としては、例えば、アクロス社製粒径５０〜２００μｍの酸性アルミナと塩基性アルミナ粉末が挙げられる。水中に重量比５％で、上記の酸性アルミナまたは塩基性アルミナ粉末を投入すると、４．０または９．５のｐＨ値を得ることができる。そして、１〜２０重量％の固体状触媒を本発明の液状反応混合物に投入することによって、本発明に適する反応環境を作ることができる。
【００１５】
加水分解と凝縮反応から得る成膜溶液は、共溶媒で希釈してから固体状触媒をろ過除去することができる。また、先に固体状触媒をろ過除去してから、共溶媒で成膜溶液を希釈することもできる。希釈した成膜溶液における固体物質の含量を重量比１０％以下に抑えることによって、ゲルの更なる会合反応の発生を防ぐことができる。
【００１６】
本発明に適するシリコン化合物としては、一般的に低反射フィルムの製造に使われるシリコン化合物を用いることができ、化学式R1Si(R2)3で表わすことができる。その化学式において、R1はアルコキシ基団、アルキル官能基、または全フルオロアルキル基団を表わし、R2は例えばハロゲンやC1-C5 アルコキシなど水に溶解できる基団を表わす。そのようなシリコン化合物の具体的な例は、例えば、テトラエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、3-メタクリロキシプロピル トリメトキシシランなどを挙げることができる。また、シリコン化合物は水溶性を有しないため、共溶媒としてイソプロパノールやエタノールを使用してシリコン化合物を溶解させることができる。
【００１７】
また、本発明はさらに、上記ゾル−ゲル法を用いて低反射フィルムを製造する方法、即ち、低反射フィルムの製造方法であって、シリコン化合物を含む液状の反応混合物を用意し、固体状触媒を用いて前記液状反応混合物の加水分解と凝縮反応を生じさせて成膜溶液を形成し、前記固体状触媒を前記成膜溶液から除去した後の成膜溶液を基板に塗布して乾燥させることにより低反射フィルムを製造する方法をも提供する。
【００１８】
特に、成膜溶液を基板に塗布する手順においては、ワイヤーコーティング、スピンコーティング、ディップコーティングなどの技術を用いることができる。上記基板としては、トリアセテートセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。基板の屈折率は１.４８以上が好ましい。上記乾燥の手順における乾燥温度は、基板の変形を起こさない温度であれば特に制限は無い。そして、基板に作成する低反射フィルムの屈折率は、基板の１.４８より低い１.３５〜１.４５の範囲であることが好ましい。
【００１９】
次いで、本発明の各具体的な実施例について説明する。
＜実施例１＞
１３ｇの酸性アルミナ（ＡＣＲＯＳ社製）を固体状触媒として５０ｇの純水に投入する。固体状触媒が投入された混合物のｐＨ値が約４〜５であることを確認した後、８０ｇのイソプロパノール（ＴＥＤＩＡ社製、共溶媒として使用する）と、５０ｇのテトラエトキシシラン（信越化学工業社製）と、３０ｇのトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン（デグサ社製）とを混合物に投入して反応溶液とし、そして、反応溶液を７０℃まで加熱して１２時間かき混ぜて成膜溶液を作製する。続いて、成膜溶液を常温まで冷却し、イソプロパノールとブタノールが６：４の重量比で混合した１８９０ｇの共溶媒を成膜溶液に投入して成膜溶液を希釈し、固体成分の含量を２％重量比まで下げ、５μｍのフィルターを使用して酸性アルミナを除去する。続いて、作製した成膜溶液をＡ４サイズ、ＰＥＴ材の基板（ＴＯＹＯＢＯ社製、屈折率１.６５）に、厚さ５μｍになるように塗布し、５分間１１０℃の乾燥処理を行って厚さ０.１μｍの低反射フィルムを製造する。完成した低反射フィルムに対し、入射角５°の可視光線で測定した平均反射率は１.３％であり、低反射フィルムとして使用することができる。
【００２０】
＜実施例２＞
実施例１から回収した酸性アルミナを再び固体状触媒として使用し、同じ手順に沿って低反射フィルムを製造する。作成した低反射フィルムに対して測定した平均反射率は実施例１と同じく１.３％である。即ち、本発明において、回収した固体状触媒であっても触媒として再利用できることが証明された。
【００２１】
＜実施例３＞
４.０８ｇの塩基性アルミナ（ＡＣＲＯＳ社製）を固体状触媒として１７.７７ｇの純水に投入する。固体状触媒が投入された混合物のｐＨ値が約９〜１０であることを確認した後、１５７ｇのイソプロパノール（ＴＥＤＩＡ社製、共溶媒として使用する）と、２０.５ｇのテトラエトキシシラン（信越化学工業社製）と、２.５ｇのトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン（デグサ社製）とを混合物に投入して反応溶液とし、そして、反応溶液を６０℃まで加熱して６０時間かき混ぜて成膜溶液を作製する。続いて、成膜溶液を常温まで冷却し、イソプロパノールとブタノールが６：４の重量比で混合した４００ｇの共溶媒を成膜溶液に投入して成膜溶液を希釈し、固体成分の含量を２％重量比まで下げ、５μｍのフィルターを使用して塩基性アルミナを除去する。続いて、実施例１と同じ手順で塗布と乾燥工程を行い、低反射フィルムを製造する。完成した低反射フィルムに対し、入射角５°の可視光線で測定した平均反射率は１.７％であり、低反射フィルムとして使用することができる。
【００２２】
＜実施例４＞
２.４４ｇの塩基性アルミナ（ＡＣＲＯＳ社製）を固体状触媒として３.９ｇの純水に投入する。固体状触媒が投入された混合物のｐＨ値が約１０であることを確認した後、１５７ｇのイソプロパノール（ＴＥＤＩＡ社製、共溶媒として使用する）と、２０.５ｇのテトラエトキシシラン（信越化学工業社製）とを混合物に投入して反応溶液とし、そして、反応溶液を６０℃まで加熱して１６時間かき混ぜて成膜溶液を作製する。続いて、成膜溶液を常温まで冷却し、イソプロパノールとブタノールが６：４の重量比で混合した３５０ｇの共溶媒を成膜溶液に投入して成膜溶液を希釈し、固体成分の含量を２％重量比まで下げ、５μｍのフィルターを使用して塩基性アルミナを除去する。続いて、実施例１と同じ手順で塗布と乾燥工程を行い、低反射フィルムを製造する。完成した低反射フィルムに対し、入射角５°の可視光線で測定した平均反射率は１.７％であり、低反射フィルムとして使用することができる。
【００２３】
＜比較例＞
ｐＨ値が約４〜５になるように０.１Ｍの塩酸水溶液を触媒として５０ｇの純水に投入し、実施例１と同じく８０ｇのイソプロパノール（ＴＥＤＩＡ社製、共溶媒として使用する）と、５０ｇのテトラエトキシシラン（信越化学工業社製）と、３０ｇのトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン（デグサ社製）とを混合物に投入して反応溶液とし、そして、反応溶液を７０℃まで加熱して６時間かき混ぜて成膜溶液を作製する。しかし、反応の過程において急激な凝縮と会合反応が発生し、常温まで冷却する時、成膜溶液は白濁した色を呈した。また、実施例１と同じ手順で塗布と乾燥工程を行ったが、成膜溶液中のゲルのサイズが大きくなりすぎて、基板に均一に塗布することができず、ムラの無いフィルムを得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に従い、固体状触媒を使用して、シリコン化合物を含む溶液のゾル−ゲル反応を生じさせるのに適する環境を作る方法によれば、強酸や強アルカリ溶液を使用しないため、強酸や強アルカリ溶液の運搬や保存によって、また、生産機材が強酸や強アルカリ溶液に腐蝕されることによって生じる危険やコストを回避し、安全かつ安価にムラの無い低反射フィルムを製造することができる。