CN101241196B - 光学构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光学构件,所述光学构件具有利用涂敷法形成的反射膜、增反射膜、防反射膜。所述光学构件具有光学构件母体和在前述光学构件母体上交替层叠成的第1及第2无机化合物层,所述第1无机化合物层包含具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石,与所述光学构件母体相比,为高折射率,所述第2无机化合物层含有氧化硅,与所述光学构件母体相比,为低折射率。

Description

光学构件
技术领域
本发明涉及一种光学构件,例如涉及一种反射膜、增反射膜、防反射膜。
背景技术
由于氧化钛为高折射率,故通常用于光学构件的反射膜(特别是二色镜)、增反射膜、多层防反射膜等。
使用氧化钛等无机的氧化物形成的反射膜,与银、铝、铬那样的金属相比,耐浸蚀性高,因此,具有以下特征:即使在废气浓度高的道路旁边、海边、温泉等浸蚀性的气体浓度高的区域,其反射率的降低也难以进行。
含有氧化钛的膜通常是为了提高膜厚的均匀化而蒸镀形成。另一方面,通过涂敷形成含有氧化钛的膜时,由于黏合剂在有机材料中通过光催化剂作用被分解,故谋求无机材料。另外,由于作为氧化钛的前体使用二氧化钛溶胶,故涂敷后加热至300~700℃左右,因此,在不具有达到该温度的耐热性的基材中引起热变形。另外,由线膨胀率不同的多个构件形成的基材的情况,产生膜裂痕断裂等问题。也提案有这样一种膜,即使在低温下,也能够使氧化钛粒子分散于可以固化的树脂中,但由于氧化钛粒子使入射的光散射,故对基材的光透过性低。其导致在基材为透明时使透明性降低,基材有色时使其颜色模糊,有光泽的基材变化成消光状的表面。
用于反射膜、增反射膜等的光学构件用途的情况,在形成的光学构件的表面,首先形成低折射率的膜,在其上形成含有氧化钛的膜作为高折射率的膜。在将想提高反射率的波长设定为λ、将膜的折射率设定为n时,按照膜厚为λ/4n的方式进行制膜。为了提高反射率,通过交替层叠低折射率膜和高折射率膜,可以形成高折射率的膜。但是,当增大层叠数时,极大反射率变得非常大,但发挥高反射率的区域变窄。因此,可以通过形成不同膜厚的低折射率膜、高折射率膜,实现宽区域中的高折射率。另外,防反射膜的情况与反射膜、增反射膜相反,在最初形成基材的高折射率后,通过形成低折射率来制造。
[专利文献1]特开2006-12317
发明内容
如上所述,利用涂敷法形成的含有氧化钛的膜,需要高温下的处理,不能用于耐热性低的基材。另外,在不进行加热的方法中,对透明性等产生影响。
用于反射膜、增反射膜等光学构件的情况,当考虑可见区域时,膜厚非常小,为数十~110nm,要将其透明且均匀地进行涂敷制膜,需要在涂敷材料上下功夫。对氧化钛本身而言,即使为粒子,也不能确保透明性,因此,需要使用作为前体的二氧化钛溶胶。此时,通过加热,体积大大地收缩。这是因为,在二氧化钛溶胶变化成氧化钛时,与二氧化钛溶胶键合着的烷氧基解析。另外,氧化钛的比重为约1左右,与之相对,氧化钛的比重为3.9。其结果是,使用了四异丙基钛酸酯作为二氧化钛溶胶的情况,形成的氧化钛只有使用的二氧化钛溶胶的约7%的体积,使用了四正丙基钛酸酯的情况,形成的氧化钛也只有使用的二氧化钛溶胶的约6%的体积。因此,通过涂敷后的固化(二氧化钛溶胶→变化为氧化钛)产生裂缝,丧失透明性。这样的情况也有,在以光催化剂作用为目的的不透明的含氧化钛膜中正在研究涂敷法。另外,在光学构件用途中形成使用了氧化钛的高折射率膜时使用蒸镀法,利用涂敷法制膜的情况不存在。为了在光学构件用途中形成透明的高折射率的膜,需要可以允许固化时的体积收缩的无机黏合剂。
另外,在层叠高折射率膜和低折射率膜时,由于第2层以后是在制膜成的膜上涂敷涂料,因此,当制膜成的膜的膨胀、溶解产生时,膜厚、折射率等变化,对光学特性产生影响。因此,需要通过与层叠时的涂料接触,选择已经制膜的膜未膨胀、溶解的组成。
但是,假设利用涂敷法可以形成透明性高的高折射率膜,则对在现有的蒸镀法中为不可能的弯曲的结构或有凸起等的复杂的结构的基材也可以制膜。另外,在对大的基材进行制膜时,需要与其相称的大的真空容器,通过运行用于使大的真空容器內成为高真空的泵,电力消费量变大,因此为不现实的,但只要用涂敷法可以形成,就可以在常温下制膜,因此,不需要容器、泵,且以低电力可以制膜。
当然,通过现有蒸镀形成的高折射率膜形成制品(二色镜、付带增反射膜的反射镜等)用非真空工艺也可以形成,因此,从节能的观点来考虑,是有益的。
本发明的目的在于提供一种光学构件,所述光学构件具有利用涂敷法形成的反射膜、增反射膜、防反射膜。
我们对各种制膜材料、方法进行了研究,结果发现,由具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石构成的膜透明且显示高折射率,直至完成了本发明。而且发现,通过交替层叠该膜和由氧化硅构成的低折射率膜,也可以形成反射镜、增反射膜、防反射膜等。
即,本发明提供一种光学构件,其特征在于,备有光学构件母体和在上述光学构件母体上交替层叠成的第1及第2无机化合物层,上述第1无机化合物层包含具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石,其折射率比上述光学构件母体高,上述第2无机化合物层含有氧化硅,并且其折射率比上述光学构件母体低。
只要在光学构件母体的紧靠上方形成折射率比光学构件母体高的第1无机化合物层,就作为防反射膜起作用,只要在光学构件母体的紧靠上方形成折射率比光学构件母体低的第2无机化合物层,就作为反射膜或增反射膜起作用。
根据本发明,提供一种光学构件,所述光学构件具有利用涂敷法形成的反射膜、增反射膜、防反射膜。
附图说明
图1的(a)及(b)是本发明的反射膜的剖面模式图;
图2是表示由高折射率膜和低折射率膜的层叠数产生的反射率变化的曲线;
图3的(a)及(b)是重叠了层厚不同的高折射率层和低折射率层的本发明的反射膜的剖面模式图;
图4是重叠了层厚不同的高折射率层和低折射率层的本发明的反射膜的反射率的变化曲线;
图5是层叠了本发明中使用的高折射率膜和低折射率膜的玻璃板的断面照片;
图6是表示形成了单层结构的防反射膜和2层结构的防反射膜的透明基材的反射率的变化的曲线图;
图7的(a)及(b)是表示低折射率膜中的元素的存在强度的曲线图;
图8的(a)~(e)是表示本发明的光学构件的实例的剖面模式图;
图9是本发明的液晶投影型图像显示装置的光学系统模式图;
图10是本发明的前投影图像显示装置的模式图;
图11是本发明的背部投影图像显示装置的模式图;
图12的(a)及(b)是使用了本发明的自由曲面反射镜的图像显示装置的模式图;
图13的(a)~(c)是本发明的自由曲面反射镜的剖面模式图;
图14是本发明的光源单元的模式图;
图15是本发明的图像显示装置的模式图;
图16是用于本发明的图像显示装置的彩色滤光器的剖面模式图;
图17是本发明的采光装置的模式图;
图18是具有本发明的反射膜的车辆用灯单元的模式图;
图19是用具有本发明的防反射膜的丙烯酸板制作成的温室;
图20是具有本发明的反射膜及防反射膜的光记录介质的剖面模式图;
图21是从上看本发明的图像显示装置的概略图;
图22是从上看本发明的图像显示装置的概略图;
图23是本发明的手机的构成的概略图;
图24是本发明的手机的构成的概略图;
图25是本发明的等离子体电视机的剖面的概略图;
图26是本发明的太阳能发电模块的剖面的概略图;
图27是表示形成了本发明的反射膜的玻璃板的反射率的曲线图;
图28是表示在铝制反射膜上形成了本发明的反射膜时的反射率的曲线图;
图29是表示形成了本发明的防反射膜的玻璃板的反射率的曲线图;
图30是表示形成了本发明的防反射膜的玻璃板的反射率的曲线图;
图31是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表;
图32是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表;
图33是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表;
图34是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表;
图35是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表;
图36是表示评价了疏液处理完成的基板的表面的疏液性的结果的表。
符号的说明
1、22、63基材
2、17低折射率膜
3、18高折射率膜
15碳层
16、111玻璃板
19空隙
23、69、92反射膜
24入射的光
25光源
26第一反射器
27第二反射器
28、93、112、113防反射膜
29入射光
30出射光
31、91灯
32反射器
33凹透镜
34第1透镜阵列
35第2透镜阵列
36偏振光变换元件
37、38、39图形显示装置
40、41、42、43聚光透镜
44第1中继透镜
45第2中继透镜
46、47、48、49反射镜
50、51二色镜
52色合成棱镜
53投射棱镜
54、59屏幕
55、57、61光学单元
56、60、108壳
58背面反射镜
62自由曲面反射镜
64硬质层
65反射层
66低折射率层
67防污层
68高折射率层
70发光二极管芯片
71绝缘层
72引线架
73放热基板
74光源单元
75光学构件组
76非发光性显示面板
77R的滤光器
78反射透过G、B的光的反射层
79G的滤光器
80B的滤光器
81反射透过G的光、透过R、B的光的反射层
82反射透过B的光、透过R、G的光的反射层
83黑底
84建筑物
85曲面反射镜
86导光管
87采光部
88出光部
89保护盖
90筐体
94聚碳酸酯基板
95保护层
96记录层
97监视器
98衬垫
99在两面形成了防反射膜的玻璃板
100、105偏振光板
101透明的有机树脂
102图像显示部分
103形成了本发明的防反射膜的丙烯酸板
104操作部分
106、110缝隙
107树脂填充层
109面板
114玻璃基板
115表面电极
116上部光电变换层
117中间透明电极
118下部光电变换层
119背面电极
具体实施方式
首先,对本发明的概要进行说明。但是,只要不超过本发明的意图,本发明并不限定于这些具体例。
本发明在技术上重要的是,在基材上涂敷涂料后,通过进行加热而形成高折射率的膜、低折射率的膜,由此形成高反射率的膜。
图1是本发明的反射膜的剖面模式图,图2是表示利用高折射率层和低折射率层的层叠数的变化的曲线图,纵轴表示反射率,横轴表示波长。如图1所示,当在基材1上层叠低折射率膜2、高折射率膜3时,如图2所示,当层叠有2层(低折射率膜和高折射率膜各1层)的情况4、层叠有4层的情况(依次为低折射率膜、高折射率膜、低折射率膜、高折射率膜)5、层叠有6层的情况6、层叠有8层的情况7时,随着层叠数增加,极大反射率变大。另外,表示高的反射率的波长域(区域)变窄,特定的波长域的反射率变大。该技术可以用作二色镜。特定的波长域由高折射率膜和低折射率膜的膜厚来决定。在将表示极大反射率的波长设定为λ、将低折射率膜或高折射率膜的折射率设定为n时,以膜厚T满足下述式的方式进行制膜。
T=λ(4·n)
由于通过层叠带域变窄,因此,可以通过层叠厚度不同的低折射率膜、高折射率膜来扩展带域。图3是重叠了层厚不同的高折射率层和低折射率层的本发明的反射膜的剖面模式图,图4是重叠了层厚不同的高折射率层和低折射率层的本发明的反射膜的剖面模式图,纵轴表示反射率,横轴表示波长。如图3所示,通过层叠层厚不同的高折射率膜和低折射率膜,形成用于长波长的反射层8、用于中间波长的反射层9、用于短波长的反射层10,如图4所示,通过将用于长波长的反射层的反射率11,用于中间波长的反射层的反射率12,用于短波长的反射层的反射率13进行加合,总的反射率14在宽广的区域成为具有高反射率。由此可以形成通常的镜那样的对应宽广区域的反射膜。需要说明的是,图1、3的(a)的情况,高折射率膜位于最表面,在后述的防污处理时最表面优选低折射率膜一方。因此,如图1、3的(b)所示,进一步重叠1层低折射率膜也是有效的。是否层叠1层低折射率膜的本发明的反射膜的反射率几乎不变化。
图5是层叠了高折射率膜和低折射率膜的玻璃板的剖面TEM照片。需要说明的是,在该照片中,在高折射率膜上形成碳层15,该层在制作测定中的断面的样品时,仅为了使断面不断裂而形成,即使不存在也产生本发明的效果。在玻璃板16上形成低折射率膜17、高折射率膜18。在低折射率膜中看到空隙19。关于空隙进行后述。
图6是表示单层防反射膜形成时的反射率20及2层防反射膜形成时的反射率21的图表,纵轴表示反射率,横轴表示波长。在此,单层防反射膜是低折射率膜。如由图6所表明的那样,与通过在基材上形成低折射率膜而得到的单层型相比,防反射膜也预先在基板上形成高折射率膜后形成低折射率膜的一方,可以得到在宽广区域內表示低折射率的防反射膜。
为了可以形成上述二色镜、宽广区域的反射膜、防反射膜,需要几个精细的技术。将其示于下述。
(A)形成透明的高折射率膜的的涂料技术:如后所述,其通过含有二氧化钛溶胶和合成蒙脱石的涂料系统来完成。
(B)形成透明的低折射率膜的涂料技术:如后所述,其也通过含有水解性的硅化合物和氧化硅粒子的涂料来形成。
(C)作为重叠多次上述高折射率膜和低折射率膜的膜组成、涂料组成的技术:需要利用(A)、(B)的涂料形成的膜的耐溶剂性耐于(A)、(B)的涂料溶剂。
(D)可以以数十nm~百数十nm的膜厚制造高折射率的膜和低折射率的膜的技术:需要在涂敷(A)、(B)的涂料的方法上下功夫。其利用后述的涂敷方法来完成。
(E)固化温度为低温:由树脂等基材加工成复杂的形状,当固化温度升高时产生变形,因此,需要固化温度变低。其也使用后述的组成的涂料来完成。
对最初形成高折射率膜的涂料(高折射率膜涂料)及形成低折射率膜的涂料(低折射率膜涂料)进行说明,下面对涂敷方法、固化方法等进行说明。(1)高折射率膜涂料
高折射率膜涂料的主要的构成材料由赋予高折射率的二氧化钛溶胶、作为保持体即黏合剂的亲油性蒙脱石、及使二氧化钛溶胶和亲油性蒙脱石符合于涂敷条件而稀释的溶剂这3种构成。除此此外,用于抑制二氧化钛溶胶的水解的稳定剂、用于提高膜的雾度的粒子、用于使膜着色的着色剂等各种添加剂,根据用途只要是需要,就可以添加。
由于二氧化钛溶胶越以高浓度添加越容易水解,故涂料的寿命、所谓的有效寿命缩短,另外,根据作为形成膜的固体成分的材料的二氧化钛溶胶和亲油性蒙脱石的添加比率,折射率、透明性等不同。二氧化钛溶胶添加率越高,折射率越高。但是,存在膜的粗度升高、且透明性降低的倾向。粗度即粗化的程度,在用算术平均粗度Ra等求出时,优选为100nm以下。当大于其以上时,存在可见区域中的膜的透明性的程度大大降低的倾向。二氧化钛溶胶和亲油性蒙脱石的混合比率因二氧化钛溶胶的结构而不同。这是因为由二氧化钛溶胶生成的氧化钛的比率不同的缘故。因此,以氧化钛和亲油性蒙脱石的比率考虑时,氧化钛∶亲油性蒙脱石=9∶1的情况,形成的膜的折射率大致为2。当其以上氧化钛的比例增大时,表面的粗度升高,且透过率降低等作为光学薄膜的性能不充分,因此不优选。另一方面,氧化钛∶亲油性蒙脱石=1∶1的情况,形成的膜的折射率大致为1.6。而且铅笔硬度大致为H。当缩小其以上氧化钛的比例时,膜硬度非常降低。在作为氧化钛的前体的二氧化钛溶胶变化成氧化钛时,与亲油性蒙脱石进行交联而使膜的物理强度提高。但是,氧化钛的比例少的情况,交联的比例也降低,因此,物理强度降低。而且亲油性蒙脱石为粘土状物质,仅以它制成的膜非常脆。因此,氧化钛和亲油性蒙脱石的混合比率,当以氧化钛和亲油性蒙脱石的混合比率换算考虑时,氧化钛为:50~90%,亲油性蒙脱石:10~50%,此时优选的高折射率膜的折射率为1.6~2.0。
(i)二氧化钛溶胶
二氧化钛溶胶在氧化钛中键合烷氧基硅烷残基,利用水解进行脱醇反应,变化成氧化钛。另外,此时与亲油性蒙脱石的构成元素的一部分也形成键,也具有使亲油性蒙脱石不溶于有机溶剂的效果。存在如下倾向:就二氧化钛溶胶而言,分子内的钛的含量越高,越容易水解。因此,存在如下倾向:越使用分子内的钛的含量高的二氧化钛溶胶,作为高折射率膜涂料的有效寿命越短。
使用的二氧化钛溶胶可列举:四异丙氧基钛、四正丙氧基钛、四(2-乙基己基)钛、四(十七烷氧基)钛、四硬脂酰基氧基钛、二异丙氧基·双(乙酰乙酸酯)钛、二异丙氧基·双(三乙醇胺)钛(ビス(トリエタノ一ルアミナト)チタン)、二正丁氧基·双(三乙醇胺)钛、二异丙氧基·双(羧甲基甲氧基)钛、四(1-正丙基2-乙基丙氧基)钛等化合物。
(ii)黏合剂
由二氧化钛溶胶形成的氧化钛为锐钛矿型,因此显示光催化剂作用。因此,丙烯基、环氧基、尿烷等有机化合物的黏合剂通过其作用进行分解,引起膜剥离等,因此,以无机化合物为主要原料的材料适合。另外,在由二氧化钛溶胶变化成氧化钛时,体积缩小至10%以下,因此,有可能通过其收缩,膜中出现裂缝,透明性降低。因此,黏合剂优选利用光催化剂作用难以进行分解、且可以柔软地适应于体积收缩的黏合剂。另外,在二氧化钛溶胶变化成氧化钛时,优选如下的黏合剂:通过与氧化钛进行化学键合,使氧化钛以分子水平分散于膜內,其结果提高膜的透明性。
与其相当的材料可列举合成蒙脱石。蒙脱石由无机元素构成,内部具有可以与二氧化钛溶胶反应的羟基。因此,其结果,可以以分子水平使相当比例氧化钛分散于膜中。而且,蒙脱石的膜是纳米水平的层积叠成的结构,层间具有空隙。该空隙吸收通过二氧化钛溶胶变化成氧化钛而产生的体积变化(收缩),因此膜中难以出现裂缝。
使用的二氧化钛溶胶只要在水中某种程度上也是稳定的,就可以使用亲水性的蒙脱石。但是,许多二氧化钛溶胶存在与水接触时引起水解的倾向,在制膜时,由于水与通常的溶剂相比表面张力大,因此,也有在构件表面弹起,且不能形成平坦的膜的可能性。由于上述2个理由,使用的蒙脱石优选可溶于有机溶剂或分散性良好的蒙脱石。因此,可列举在亲水性的蒙脱石(例如合作化学制亲水性蒙脱石SWN、SWF、クニミネ工业制蒙脱石SA)中导入亲油性的残基的方法。例如通过在亲水性的蒙脱石中使具有烷基的硅烷偶合剂(例如六倍三甲氧基硅烷、十倍三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷等)起作用,可以使亲水性的蒙脱石变换成亲油性。另外,也可以使用已经为亲油性的蒙脱石。例如合作化学制亲油性蒙脱石SAN、SAN316、STN、SEN、SPN等。
(iii)添加剂
但是,仅用作为黏合剂的亲油性蒙脱石制成的膜的物理强度低,有可能因各种有机溶剂而水解。但是,通过与氧化钛形成化学键,膜的硬度升高,而且通过与氧化钛进行化学键合,相对于有机溶剂成为不溶或难溶。另外,存在如下倾向:通过在其中加入氧化硅的粒子,膜的硬度进一步提高。在二氧化钛溶胶变化成氧化钛时,其具有可以与氧化钛进行化学键合的羟基,且与蒙脱石相比为高硬度,因此,与仅蒙脱石作为黏合剂相比,黏合剂容易形成高硬度的膜。作为使用的氧化硅的粒子,在确保透明性的基础上,希望是小粒径。使用的氧化硅粒子为球形时,优选平均粒径为190nm以下,以使入射到膜中的可见光(波长为380~760nm)不散射。当为其以上时,由于入射的光散射,故可以看到膜浑浊,有时在应用于光学构件关系上产生不良。而且硅粒子为链状的情况以与上述同样的理由也优选粗度为190nm以下。需要说明的是,氧化硅粒子的粒子径越小,透明性越提高。因此,优选平均粒径为100nm以下,另外,本发明中硅粒子大小的下限,在可以得到的尺寸的关系中为9nm,但只要是良好地分散于膜中,即使比其小也没问题。
使用的氧化硅粒子可列举日本アエロジル公司制造的アエロジル。其中,需要选择平均粒径为数nm~100nm左右的氧化硅粒子。此外,氧化硅粒子可列举胶态硅石。胶态硅石可列举例如日产化学制オリガノ硅石溶胶、スノ一テツクス等。这些粒子多数表面具有羟基,因此亲水性高。而且,由于分散于有机溶剂或水,故也容易分散于涂料。另外,以这些为构件形成的膜为亲水性,同时,电阻非常低。具体来讲,为1×1010~10×1010Ω左右。该值非常小,为玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、PET树脂等的1万分之一~百万分之一。因此,难以附着尘土等尘埃。因此,最表面具有本发明的膜的光学构件有如下优点:即使在干燥的室内,也长时间表面不附着尘土。
但是,当对添加的涂料的分散性也不充分时,存在如下问题:通过凝聚形成大的二次粒子,且可以看到膜浑浊。因此,如果可能的话,最好使用可以良好地分散氧化硅粒子的溶剂,但通常也考虑因光学构件的种类而不能使用这样的溶剂的情况。因此,在这种情况添加分散剂。具体地优选非离子性的分散剂。一部分离子性的分散剂促进二氧化钛溶胶向氧化钛的反应。作为涂料的有效寿命短,因此不优选。
(iv)溶剂
使用的溶剂需要选择使二氧化钛溶胶、亲油性蒙脱石溶解或良好地分散的溶剂。二氧化钛溶胶,与水或甲醇、乙二醇、甘油等分子内具有羟基且羟基以外的部分小的溶剂接触时,容易进行分解为氧化钛,因此,以这些溶剂为涂料的溶剂的情况,存在有效寿命缩短的倾向。为了制备有效寿命长的涂料,溶剂需要选择不促进或者几乎不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应的溶剂。亲油性蒙脱石不特别引起由溶剂的影响产生的变性,因此在使用的二氧化钛溶胶中可以使用,且只要是使亲油性蒙脱石溶解或良好地分散的溶剂,就没有特别问题。在具有羟基的溶剂中,如丙醇、丁醇那样,羟基以外的部分某种程度上变大,由此,即使在分子内具有羟基,也几乎不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应,因此优选。具有苯、甲苯、二甲苯等芳香环的溶剂不具有羟基,因此不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应,因此优选。而且二氯甲烷、二氯乙烷等卤素类溶剂也不具有羟基,因此不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应,因此优选。己烷、辛烷等烃系溶剂也不具有羟基,因此不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应,因此优选。四氢呋喃、二噁烷等烃系溶剂也不具有羟基,因此不促进二氧化钛溶胶变化成氧化钛的反应,因此优选。
(v)制膜方法
本发明中使用的高折射率膜通过基材的前处理、涂敷、加热而形成。需要说明的是,记述为前处理在基材中进行,但在低折射率膜的上面进行制膜时,实际上不是对基材,而是对低折射率膜进行前处理。但在低折射率膜的上面进行制膜时,由于后述的氧化硅类的膜的情况润湿性高,因此不需要前处理。但是,由后述的氟系树脂等构成的低折射率膜有润湿性不充分的情况,因此进行前处理。
(a)前处理
在前处理中,由于使涂料均匀地附着,因此进行基材的洗涤、基材的润湿性。
1.基材的洗涤
在基材的洗涤中,使用可以良好地溶解或良好地除去附着于基材的污垢的溶剂、洗涤剂等。但是,基材为树脂的情况、例如为丙烯酸或聚碳酸酯的情况,与通过溶解表面而使其产生光晕(曇り)那样的溶剂(四氢呋喃、二噁烷、2-丁酮、乙酸乙酯等)相比,优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇系溶剂。基材为玻璃的情况,也可以通过浸渍于碱性溶液(例如氢氧化钠水溶液等)而薄薄地浸蚀表面,由此可以一并除去污垢,如果在浸渍时并用加热,则浸蚀灵敏地进行,从而。但是,当长时间进行加热时,有时浸蚀过于进行而在表面产生光晕,因此需要注意。
2.基材的润湿性提高
通过提高基材的润湿性而均匀地涂敷涂料,因此,膜厚的偏差少,且光学特性良好。为了提高基材的润湿性,可列举利用等离子体照射装置等机器的表面改性方法和使用酸、碱溶液等将表面进行化学改性的方法。
·利用机器的表面改性方法
该范畴的方法可列举:氧等离子体照射、放置于臭氧氛围气、UV照射等。活性的氧都作用于基材表面,生成羟基或羧基等。由于这些基团为亲水性,故生成了这些基团的表面润湿性提高。因此,利用涂敷容易得到均匀的厚度的膜。需要说明的是,UV照射是利用UV使空气中的氧变化成活性状态,且其对表面进行改性的照射,因此,可得到与氧等离子体照射、放置于臭氧氛围气类似的效果。其以外的方法可列举氩等离子体。即使照射氩等离子体,也提高润湿性。但是,等离子体产生装置的高频率电源的输出相同的情况,需要比氧等离子体延长照射时间。
·化学上进行改性的方法
当玻璃浸渍于氢氧化钠水溶液时,表面的硅-氧键断裂,生成羟基,因此润湿性提高。当丙烯酸板也与玻璃同样地浸渍于碱时,润湿性提高,该原理通过表面的酯基水解,且羟基或羧基暴露而提高亲水性。
(b)涂敷方法
涂敷有旋涂、浸涂、棒涂、利用给料器的涂层、喷涂、流涂等,没有特别限定。为了控制适当的膜厚,需要使涂料的浓度及各自个别的涂敷方法的条件适合化。旋涂的情况旋转数和旋转时间对膜厚产生影响。旋转数的影响特别大,存在越提高旋转数,膜越变薄的倾向。浸涂的情况,浸渍时间和提升速度对膜厚产生影响。提升速度对影响特别大,存在越缩小提升速度,膜越变薄的倾向。棒涂的情况中适合的回数、采用给料器的涂层的情况中间隔的大小,喷涂的情况中喷雾的移动速度,流涂的情况中保持基材时的角度和使用的涂料的使用量等,为个别的涂敷条件。
涂敷时的目标厚度在形成反射膜、增反射膜时优选为50~170nm。理论上,膜厚t在将入射的光的波长设定为λ、将光入射的介质(本发明的高折射率膜的折射率)设定为n时,在t=λ/4n时,反射率极大。
入射的光为可见光区域(380~760nm)、半导体激光波长(405nm、670nm、780nm、830nm等)、YAG激光波长(1064nm等),在高折射率膜的折射率为1.6~2.0时,优选的最小膜厚为380/(4×2.0)
Figure 2008100089819_0
48nm。低于48nm的情况,在可见光区域的光入射时,作为高反射率的膜不能充分起作用。当也考虑将涂膜进行制膜时的膜厚分布时,最小膜厚优选以比上述稍微大的50nm为目标。另一方面,最大膜厚与1064/(4×1.6)
Figure 2008100089819_1
166相比,优选166nm。当也考虑将涂膜进行制膜时的膜厚分布时,最小膜厚优选以比166nm稍微大的170nm为目标。由以上的条件认为,在应用于反射膜、增反射膜时,本发明的高折射率膜的膜厚,50~170nm适合。
形成防反射膜时,因最终的层结构而不同,在膜厚为t=λ/2n或t=λ/4n时,反射率极小。当与反射膜、增反射膜的情况同样地考虑时,优选的最小膜厚为380/(4×2.0)
Figure 2008100089819_2
48nm,最大膜厚为1064/(2×1.6)333nm。当也考虑将涂膜进行制膜时的膜厚分布时,膜厚优选以分别比上述的计算值稍微大的50nm、340nm为目标。由以上的条件认为,在应用于防反射膜时,本发明的高折射率膜的膜厚,50~340nm适合。
(c)加热
涂敷工序后,为了使溶剂挥发或在二氧化钛溶胶中引起脱醇反应、且使其变化成氧化钛,进行加热。
但是,加热温度需要设定为基材的耐热温度以下,需要进行溶剂的选定、基材的选定、加热装置系统的选定。另外,当因加热后的冷却而在膜和基材的体积收缩率上存在差异时,有可能引起膜的剥离、基材的变形等问题,因此,基材和膜优选选择线膨胀率相近的。
(2)低折射率膜涂料
在形成低折射率膜时,也有如下方法:通过蒸镀形成氟化镁等低折射率材料,或通过将氟系树脂、例如将サイトツプ(旭硝子制造)进行涂敷、加热来进行制膜。但是,蒸镀等真空工艺,能量的使用量大,另外,也需要可以允许基材的形状、大小的真空槽。另外,サイトツプ等透明的氟系树脂通过氟系的溶剂而溶解或膨胀,因此,在形成反射膜后的氟系材料中的防污处理时,有可能会溶解、膨胀。因此,在本发明中,不使用真空工艺且使用由氧化硅类的材料构成的涂料作为用于制作在氟系溶剂中也不溶解、膨胀的膜的涂料。涂料的组成,具体来讲,由氧化硅粒子、水解性的硅化合物、溶剂构成。
在此,水解性的硅化合物通过加热引起脱醇反应、脱水反应,同时变化成氧化硅,且该氧化硅作为膜的黏合剂起作用。另外,氧化硅粒子具有用于在膜內形成空隙的功能。在膜內粒子积叠时,在粒子和粒子间形成间隙。该间隙用氧化硅的黏合剂阻塞一部分,其残留作为空隙形成于膜內。氧化硅本身折射率约为1.5,空隙部分折射率为1.0。因此,作为膜,折射率为低于1.5。玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、PET树脂等作为光学构件的基材使用的透明的材料,折射率大概为1.5左右,因此,具有空隙的氧化硅的膜,与光学构件的基材相比,显示低折射率。关于空隙,由图5的剖面TEM照片可以确认(图5的19)。
需要说明的是,用上述方法形成的低折射率膜的折射率,得到大概为1.1~1.4左右的折射率。折射率的控制通过使用的粒子的大小、形状、膜內的含有比例可以控制。另外,即使在涂料中的溶剂的发挥时,溶剂也通过从液体变化成气体时的体积膨胀形成空隙,因此,折射率也因使用的溶剂的种类及制膜时的加热温度等进行变化。
而且,水解性的硅化合物利用加热引起脱醇反应、脱水反应等时,引起体积收缩,因此,产生若干空隙,折射率为低于1.5。该现象也因使用的水解性的硅化合物的化学结构而不同,与其相伴,空隙产生的程度也不同。折射率可以从约1.4下降至1.45左右。下面对氧化硅粒子、水解性硅化合物、溶剂等进行记述。
(i)氧化硅粒子
氧化硅粒子为球形时,平均粒径优选为190nm以下,以使入射到膜中的可见光(波长为380~760nm)不散射。当为其以上时,由于入射的光进行散射,故可以看到膜浑浊,有时在应用于显示器的关联中产生不良。另外,硅粒子为链状的情况也优选以与上述同样的理由使粗度为190nm以下。需要说明的是,氧化硅粒子的粒子径越小,透明性越提高。因此,优选平均粒径为100nm以下,另外,本发明中硅粒子大小的下限,在可以得到的尺寸的关系中为9nm,但只要是良好地分散于膜中,即使比其小也没问题。
使用的氧化硅粒子可列举日本アエロジル公司制造的アエロジル。其中,需要选择平均粒径为数nm~100nm左右的氧化硅粒子。此外,氧化硅粒子可列举胶态硅石。胶态硅石可列举例如日产化学制有机硅石溶胶、スノ一テツクス等。这些粒子多数表面具有羟基,因此亲水性高。而且,由于分散于有机溶剂或水,故也容易分散于涂料。另外,以这些为构件形成的膜为亲水性,同时,电阻非常低。具体来讲,为1×1010~10×1010Ω左右。该值非常小,为玻璃、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、PET树脂等的1万分之一~百万分之一。因此,难以附着尘土等尘埃。因此,最表面具有本发明的膜的光学构件有如下优点:即使在干燥的室内,也长时间表面不附着尘土。
但是,在胶态硅石中优选的氧化硅粒子为链状。在膜的存在比例相同时,与球状的氧化硅粒子相比,容易降低形成的膜的折射率。膜的黏合剂、所谓的保持体为硅石溶胶,氧化硅作为膜的保持体的性能非常低。因此,如果没有硅石溶胶,则难以保持作为膜的形状,仅为粉体状态。因此,为了提高膜的物理强度,优选氧化硅的膜中的存在比例小的一方。与使用了球状的氧化硅的情况相比,使用了链状的氧化硅的一方可以形成折射率低的膜的理由不清楚,据推测,在膜中,与球状的氧化硅相比,采用容易形成空隙的形态。链状的氧化硅粒子的实例可列举日产化学制有机硅石溶胶IPA-ST-UP。
(ii)水解性硅化合物
作为涂膜材料,优选透明性高的无机类的高分子材料。无机类的高分子材料可列举具有水解性残基的硅化合物(一般名称为硅石溶胶)、具有水解性残基的钛化合物(一般名称为二氧化钛溶胶)等。这些是烷氧基硅烷或烷氧基钛聚合为分子量数千左右的化合物,为可溶于通常使用的有机溶剂的状态。通过将这些进行加热,可以形成氧化硅或氧化钛的黏合剂。其中,低折射率的材料一方在形成反射膜、防反射膜时有利。因此,在本发明中低折射率的材料优选具有水解性残基的硅化合物。
作为具有水解性残基的硅化合物可列举具有硅石溶胶及具有氨基或氯基、巯基等各种取代基的烷氧基硅烷等。具体的材料在后述的具有水解性残基的硅化合物的记述中显示。可列举硅石溶胶作为具有水解性残基的硅化合物之一。其是通过加热变化成氧化硅的物质。由于形成的氧化硅的透明性高,故光透过性高,适合于温室、水槽、图像形成装置等。而且与丙烯酸或聚碳酸酯等树脂相比,容易使氧化硅粒子分散于膜内部。当膜内部不能使氧化硅粒子分散时、即进行凝聚时,膜浑浊,入射光散射,降低光的透过率,因此不优选。其次,硅石溶胶的一般的制备方法如下。当在弱酸性条件下将四烷氧基硅烷进行加热时,烷氧基进行水解而成为羟基,其与附近的烷氧基硅烷基反应,形成硅-氧-硅的键,同时进行高分子量化。一般平均分子量为数千。当平均分子量过低时(分子量数百的情况),在通过其后的加热形成氧化硅的膜时,产生一部分挥发的问题。而且当平均分子量过高时(分子量数万以上的情况),由于不溶于使用的溶剂,故产生在进行涂料化时析出这样的问题。
在制作硅石溶胶时使用的四烷氧基硅烷可列举:四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四异丙氧基硅烷、四异丁氧基硅烷、四丁氧基硅烷等。除此之外,还可列举取代烷氧基硅烷基而具有氯基的硅化合物、例如四氯化硅等。
使用四烷氧基硅烷的情况,在将膜尽可能进行低折射率化时,使用键合的烷氧基的分子量大的四烷氧基硅烷是有效的。该方面是因为由脱醇反应引起的体积收缩变大的缘故。
除硅石溶胶之外,具有水解性残基的硅化合物除四烷氧基硅烷之外,含有具有氨基或氯基、巯基等的化合物。具体地可列举:3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基硅烷等。
(iii)添加剂
当具有作为使用的基体的水解性残基的硅化合物及对溶剂的分散性不充分时,存在可以看到通过凝聚而成为大的二次粒子的膜浑浊这样的问题。
因此,如果可能,则最好使用可以良好地分散氧化硅粒子的溶剂,但通常也考虑因基材的种类而不能使用这样的溶剂的情况。因此,在这种情况添加分散剂。具体地优选非离子性的分散剂。一部分离子性的分散剂有时促进具有水解性残基的硅化合物的聚合,有时在对基材涂敷前涂料的粘度显著升高,根据情况为凝胶状或完全固化至固体,不能涂敷,因此,期望确认在使用时是否不产生这种现象。另外,使用分散剂的情况,存在膜的强度降低的倾向,因此,期望进行研究,以尽可能不使用分散剂或即使使用,也尽可能为少量。
(iv)溶剂
在溶解具有水解性残基的硅化合物、且容易分散氧化硅粒子方面,涂料的溶剂优选具有羟基的醇系溶剂。具体地可列举:乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、正戊醇、异戊醇、叔戊醇等。此外,乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、甘油等具有多个羟基的溶剂也以同样的理由优选。另外,具有多个羟基的溶剂与具有1个羟基的溶剂相比,同程度的分子量的情况为高沸点,因此,在涂敷方法、条件等关系中需要难以挥发的溶剂的情况是有效的。
但是,醇系溶剂或具有多个羟基的溶剂,在难以使由碳酸酯、丙烯酸等树脂形成的基材膨胀、变形、溶解方面也优选。就醇系溶剂而言,存在碳原子数大的醇沸点升高的倾向。另外,存在分支越多沸点越低的倾向。在后述的制膜时,沸点比热固化的温度低一些的一方容易形成折射率低的膜。这是因为,在膜内部随着溶剂的气化产生的空隙的膜中所占的体积增加。
(v)制膜方法
将本发明的膜的形成方法概要示于下面。首先,在基材上涂敷上述涂料后,快速地进行加热,由此涂膜內的溶剂急剧地气化,在膜中产生起泡。当在该状态下膜进行固化时,作为空隙保持起泡部分,形成本发明中使用的低折射率膜。
图5是本发明的反射膜的剖面照片,基材为玻璃。在玻璃上形成低折射率膜,在其上形成高折射率膜。在本发明的低折射率膜的内部,可以确认几个空隙(照片的白部分19)的存在。
空隙的大小,由于形状为不定形的,故当以长轴进行观察时,确认大概为5~100nm的大小。另外,为了确认其为空隙,对空隙和不是空隙的部分的元素的存在强度进行了测定。图7是表示作为这种测定结果的低折射率膜中的元素的存在强度的曲线图,(a)表示空隙部分,(b)表示不是空隙的部分。由图7得知,空隙与不是空隙的部分相比,  碳、氧、硅等存在强度小。由该情况也可以确认空隙的存在。
如上所述,通过改变作为膜的黏合剂的氧化硅(折射率约为1.5)和空隙(折射率约为1.0)的在膜中所占的比例,可以控制折射率。具体来讲,空隙的比例越大,折射率越小。
另外,热固化中的涂膜中的溶剂的气化有助于空隙形成,因此,根据在制膜时使用的溶剂的沸点及在基材上涂敷涂料后的热固化温度,也可以控制空隙的形成。
制膜工序如下所述。首先,制膜时,当基材的润湿性低时,不能使涂料均匀地附着,因此,此时进行前处理。其次,在基材上进行涂敷。继续利用加热制膜。
(a)前处理
在前处理中,为了使涂料均匀地附着,进行基材的洗涤、基材的润湿性提高。
1.基材的洗涤
在基材的洗涤中,使用可以良好地溶解或良好地除去附着于基材的污垢的溶剂、洗涤剂等。但是,基材为树脂的情况、例如为丙烯酸或聚碳酸酯的情况,与通过溶解表面而产生光晕那样的溶剂(四氢呋喃、二噁烷、)相比,优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇系溶剂。基材为玻璃的情况,也可以通过浸渍于碱性溶液(例如氢氧化钠水溶液等)而薄薄地浸蚀表面,也一并除去污垢,如果在浸渍时并用加热,则浸蚀灵敏地进行,优选。但是,当长时间进行加热时,有时浸蚀过于进行而在表面产生光晕,因此需要注意。
2.基材的润湿性提高
通过提高基材的润湿性而均匀地涂敷涂料,因此,膜厚偏差少,且光学特性良好。为了提高基材的润湿性,可列举利用等离子体照射装置等机器的表面改性方法和使用酸、碱溶液等将表面进行化学改性的方法。
·利用机器的表面改性方法
该范畴的方法可列举:氧等离子体照射、放置于臭氧气氛、UV照射等。活性的氧都作用于基材表面,生成羟基或羧基等。由于这些基团为亲水性,故生成了这些基团的表面润湿性提高。因此,利用涂敷容易得到均匀的厚度的膜。需要说明的是,UV照射是利用UV使空气中的氧变化成活性状态,且其对表面进行改性的照射,因此,可得到与氧等离子体照射、放置于臭氧气氛类似的效果。其以外的方法可列举氩等离子体。即使照射氩等离子体,也提高润湿性。但是,等离子体产生装置的高频率电源的输出相同的情况,需要比氧等离子体延长照射时间。
·化学上进行改性的方法
当玻璃浸渍于氢氧化钠水溶液时,表面的硅-氧键断裂,生成羟基,因此润湿性提高。当丙烯酸板也与玻璃同样地浸渍于碱时,润湿性提高,该原理通过表面的酯基水解,且羟基或羧基暴露而提高亲水性。
(b)涂敷方法
涂敷有旋涂、浸涂、棒涂、利用给料器的涂层、喷涂、流涂等,没有特别限定。为了控制适当的膜厚,需要使涂料的浓度及各自个别的涂敷方法的条件适合化。旋涂的情况旋转数和旋转时间对膜厚产生影响。旋转数的影响特别大,存在越提高旋转数,膜越变薄的倾向。浸涂的情况,浸渍时间和提升速度对膜厚产生影响。提升速度对影响特别大,存在越缩小提升速度,膜越变薄的倾向。棒涂的情况中适合的回数、采用给料器的涂层的情况中间隔的大小,喷涂的情况中喷雾的移动速度,流涂的情况中保持基材时的角度和使用的涂料的使用量等,为个别的涂敷条件。
涂敷时的目标厚度优选为60~180nm。理论上,膜厚t在将入射的光的波长设定为λ、将光入射的介质(透明基材及本发明中使用的低折射率膜的折射率)设定为n时,在t=λ/4n时,反射率极小。另外,与高折射率膜组合低情况,该膜厚显示极大反射率。
入射的光为可见光区域(380~760nm)、半导体激光波长(405nm、670nm、780nm、830nm等)、YAG激光波长(1064nm等),介质的折射率,在将从玻璃(折射率约为1.5)至比较高折射率的蓝宝石玻璃基材(折射率约为1.7)认为是构件的使用范围时,优选的最小膜厚为380/(4×1.7)=56nm。当低于56nm时,在可见光区域的光入射时,不能充分地对反射率产生影响。当也考虑将涂膜制膜时的膜厚分布时,最小膜厚优选以比56nm稍微大的60nm为目标。另一方面,最大膜厚优选为1064/(4×1.5)=177nm。当考虑膜厚分布时,最大膜厚优选为180nm。由以上的条件认为,低折射率膜的膜厚,60~180nm适合。
c)加热
涂敷工序后,为了使溶剂挥发或通过黏合剂进行聚合进行加热。通过将加热温度设定为溶剂低沸点以上,在膜內产生气泡,最终作为空隙残留于膜中,结果为降低膜的折射率。
但是,除溶剂的沸点之外,加热温度需要设定为基材的耐热温度以下,另外,在使用热固化性的材料作为黏合剂时,需要设定为热固化温度以上。因此,为了满足这些要求,需要进行溶剂的选定、基材的选定、黏合剂材料的选定。而且,当通过加热后的冷却在膜和基材的体积收缩率上存在差异时,有可能引起膜的剥离、基材的变形等问题,因此,基材和膜优选选择材质相似的或线膨胀率相近的。以这种观点来考虑,在使用了优选的硅石溶胶作为黏合剂、使用了优选的氧化硅粒子作为无机氧化物粒子时,通过加热形成的膜变成氧化硅,因此,可以说线膨胀率接近的玻璃或石英作为基材优选。
(3)防污处理
通过热固化形成本发明的反射膜、增反射膜、防反射膜,通过其中形成由具有疏液性的含氟化合物构成的层,表面的防污性提高。其中,由具有疏液性的含氟化合物构成的层的厚度,为了不降低形成的反射膜、增反射膜、防反射膜的光学性能,需要非常薄地进行制膜。具体来讲,可以通过将上述高折射率膜、低折射率膜的制膜方法时叙述的膜厚的下限值设定为48nm,逃避对反射率对影响。
(i)处理概要
需要说明的是,由具有疏液性的含氟化合物构成的层的形成方式可列举下述2种。
·由具有疏液性的含氟化合物构成的涂膜
是形成由具有疏液性的含氟化合物构成的涂膜的方法。通过用涂膜覆盖表面,发挥疏液性。因此,防反射膜为低电阻的情况,由于覆盖疏液性的含氟化合物,因此,表面电阻升高,结果容易附着尘土等尘埃。
形成该膜的材料可列举サイトツプ(旭硝子制造)、INT304VC(INTスクリ一ン公司制造)等。用溶剂稀释这些后,进行涂敷、加热,由此使溶剂挥发,根据情况通过使其热固化来进行制膜。
·由具有全氟聚醚类或全氟烷基类的化合物构成的单分子膜
是使具有全氟聚醚或全氟烷基类、氟烷基类且具有烷氧基硅烷基的化合物键合于反射膜、增反射膜、防反射膜表面的方法。上述化合物的烷氧基硅烷基利用脱醇反应与反射膜、增反射膜、防反射膜表面的氧化硅部分、氧化钛部分进行化学键合,由此形成单分子膜。相当于这些的化合物,具体地可列举如下述所示的结构的化合物。
[F{CF(CF3)-CF2O}n-CF(CF3)]-X-Si(OR)3
{F(CF2CF2CF2O)n}-X-Si(OR)3
(RO)3Si-X-{(CF2CF2O)m(CF2O)n}-X-Si(OR)3
{H(CF2)n}-Y-Si(OR)3
{F(CF2)n}-Y-Si(OR)3
在此,X为全氟聚醚链和烷氧基硅烷残基的键合部位,Y为全氟烷基链或氟烷基链和烷氧基硅烷残基的键合部位,R为烷基,m和n为重复数。这些化合物不完全覆盖防反射膜表面,成为在防反射膜上如草那样地产生全氟聚醚链或全氟烷基链、氟烷基链那样的状况。由于并没有完全覆盖防反射膜的表面,故即使在膜为1011Ω以下的低电阻的情况下,进行了该方法后,膜也可以维持低电阻性。
而且,通过在表面形成这些全氟聚醚链或全氟烷基链、氟烷基链,提高表面的润滑性,因此,可以缓和由擦伤引起的表面的物理损伤,且形成耐擦伤性高的表面。
由以上来看,除防污性之外,在谋求表面的维持、耐擦伤性提高方面,形成疏液层时,使用末端具有烷氧基硅烷基的全氟聚醚化合物或全氟烷基化合物、氟烷基化合物的方法是有利的。
(ii)防污处理中使用的疏液剂
如上所述,作为疏液剂,末端具有烷氧基硅烷基的全氟聚醚化合物或全氟烷基化合物、氟烷基化合物是有效的。下述表示疏液剂及疏液膜形成方法。
·疏液剂
末端具有烷氧基硅烷基的全氟聚醚化合物、或全氟烷基化合物,具体地可列举以下的化合物1~16。
化合物1:F{CF(CF3)-CF2O}n-CF(CF3)-CONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物2:F{CF(CF3)-CF2O}n-CF(CF3)-CONH-(CH2)3-Si(OCH3)3
化合物3:F{CF2CF2CF2O}n-CF2CF2-CONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物4:F{CF2CF2CF2O}n-CF2CF2-CONH-(CH2)3-Si(OCH3)3
化合物5:H(CF2)6-CONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物6:H(CF2)6-CONH-(CH2)3-Si(OCH3)3
化合物7:H(CF2)8-CONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物8:H(CF2)8-CONH-(CH2)3-Si(OCH3)3
化合物9:F{CF2CF2CF2O}n-CF2CF2-CH2OCONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物10:
{(H3CH2CO)3Si-(CH2)3-NHCO2H2CF2C}{(CF2CF2O)m(CF2O)n}{(H3CH2CO)3Si-(CH2
)3-NHCO2H2CF2C
化合物11:H(CF2)6-CH2OCONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物12:H(CF2)8-CH2OCONH-(CH2)3-Si(OCH2CH3)3
化合物13:F(CF2)6-(CH2)2-Si(OCH3)3
化合物14:F(CF2)8-(CH2)2-Si(OCH3)3
化合物15:F(CF2)6-(CH2)2-Si(OCH2CH3)3
化合物16:F(CF2)8-(CH2)2-Si(OCH2CH3)3
其中,化合物1~12通过实行以下所示的合成方法来得到。化合物13~16,化合物名分别作为“1H、1H、2H、2H-全氟辛基三甲氧基硅烷”、“1H、1H、2H、2H-全氟辛基三乙氧基硅烷”、“1H、1H、2H、2H-全氟癸基三甲氧基硅烷”、“1H、1H、2H、2H-全氟癸基三乙氧基硅烷”由化学公司市售。另外,其他市售材料可列举ダイキン工业公司オプツ-ルDSX。另外,化合物1~4、9、10,具有如下特征:氟链为全氟聚醚,由具有该氟链的化合物形成的疏液膜,除水之外,即使长期间(1000小时)浸渍于发动机油或甘油等,疏水性也几乎不降低(降低量为5°以下)。如果用通式表示这些化合物,则如下所述。
[F{CF(CF3)-CF2O}n-CF(CF3)]-X-Si(OR)3
{F(CF2CF2CF2O)n}-X-Si(OR)3
(RO)3Si-X-{(CF2CF2O)m(CF2O)n}-X-Si(OR)3
在此,X为全氟聚醚链和烷氧基硅烷残基的键合部位,R为烷基,m和n为重复数。
化合物5~8、12~16,当长期间(1000小时)浸渍于发动机油或甘油时,与水当接触角从浸渍前(约110°)降低至与基材的接触角大致相同水平。
(化合物1的合成)
将デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份)溶解液3M公司制造PF-5080(100重量份),其中一边加入氯化亚硫酰(20重量份)且进行搅拌,一边回流48小时。用蒸发器使氯化亚硫酰和PF-5080挥发,得到杜邦157FS-L的酸氯化物(25重量份)。其中加入PF-5080(100重量份)、チツソ(株)制サイラエ一スS330(3重量份)、三乙基胺(3重量份),在室温下搅拌20小时。用昭和化学工业制造ラジオライトフアインフロ一A将反应液过滤,用蒸发器使滤液中的PF-5080挥发,得到化合物1(20重量份)。
(化合物2的合成)
取代チツソ(株)制サイラエ一スS330(3重量份),使用チツソ(株)制サイラエ一スS360(3重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物2(20重量份)。
(化合物3的合成)
取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造デムナムSH(平均分子量3500)(35重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物3(30重量份)。
(化合物4的合成)
取代チツソ(株)制サイラエ一スS330(3重量份),使用チツソ(株)制サイラエ一スS360(3重量份),取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造デムナムSH(平均分子量3500)(35重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物4(30重量份)。
(化合物5的合成)
取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造7H-十二氟庚酸(平均分子量346.06)(3.5重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物5(3.5重量份)。
(化合物6的合成)
取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造7H-十二氟庚酸(平均分子量346.06)(3.5重量份),取代チツソ(株)制サイラエ一スS310(2重量份),使用チツソ(株)制サイラエ一スS320(2重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物6(3.5重量份)。
(化合物7的合成)
取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造9H-十六氟壬酸(平均分子量446.07)(4.5重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物7(4.5重量份)。
(化合物8的合成)
取代デユポン公司制造杜邦157FS-L(平均分子量2500)(25重量份),使用ダイキン工业公司制造9H-十六氟壬酸(平均分子量446.07)(4.5重量份),取代チツソ(株)制サイラエ一スS310(2重量份),使用チツソ(株)制サイラエ一スS320(2重量份),除此之外,与化合物1的合成同样地操作,得到化合物8(4.5重量份)。
(化合物9的合成)
将ダイキン工业公司制造デムナムSA(平均分子量4000)(40重量份)溶解于3M公司制造HFE-7200(100重量份),其中加入二丁基锡月桂酯(0.3重量份),一边使体系內干燥氮气流动,一边在-5~0°进行冷却。滴加3-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷(3重量份)后,搅拌12小时。期间也使氮气流动,也继续进行冷却。用蒸发器使HFE-7200挥发后,用3M公司制造PF-5060萃取后,用二氯甲烷将该萃取液洗涤数次。使PF-5060挥发,得到化合物9(35重量份)。
(化合物10的合成)
取代ダイキン工业公司制造デムナムSA(平均分子量4000)(40重量份),使用アウジモント公司制造フオンブリンZ-DOL(平均分子量4000)(20重量份),除此之外,与化合物9的合成同样地操作,得到化合物10(30重量份)。
(化合物11的合成)
取代ダイキン工业公司制造デムナムSA(平均分子量4000)(40重量份),使用ダイキン工业公司制造7H-十二氟庚酸(平均分子量346.06)(3.5重量份),除此之外,与化合物9的合成同样地操作,得到化合物11(2重量份)。
(化合物12的合成)
取代ダイキン工业公司制造デムナムSA(平均分子量4000)(40重量份),使用ダイキン工业公司制造9H-十六氟壬酸(平均分子量446.07)(4.5重量份),除此之外,与化合物9的合成同样地操作,得到化合物12(4重量份)。
·疏液膜形成方法
使用末端具有烷氧基硅烷基的全氟聚醚化合物或全氟烷基化合物、氟烷基化合物的疏液膜形成方法如下所述。
首先,将末端具有烷氧基硅烷基的全氟聚醚化合物或全氟烷基化合物、氟烷基化合物溶解于溶剂。浓度因涂敷方法而不同,大概为0.01~1.0重量%。烷氧基硅烷基通过溶剂中的水分或从空气中进入溶剂的水分也缓慢地被水解,因此,溶剂优选进行脱水或选择氟系溶剂那样难溶解水的溶剂。作为氟系溶剂,具体地可列举:3M公司的FC-72、FC-77、PF-5060、PF-5080、HFE-7100、HFE-7200、デユポン公司制造バ一トレルXF等。这样制备溶解有全氟聚醚化合物或全氟烷基化合物的液体(以后记述为疏液处理剂)。
接着,在防反射膜表面涂敷疏液处理剂。涂敷的方法使用浸涂、旋涂等通常的涂敷方法。接着,进行加热。为了使烷氧基硅烷基与表面的羟基等形成键,加热是必要的条件,通常在120℃下进行10分钟左右,在100℃下进行30分钟左右,由此完成。在90℃下进行1小时左右。即使在常温下也进行,但需要很多时间。
最后,用氟系溶剂冲洗表面,除去剩余的溶剂,由此完成疏液处理。冲洗时使用的溶剂可以使用由疏液处理剂的说明提示的溶剂。
(4)使用的用途
如迄今为止记述的那样,本发明涉及一种具有反射膜、增反射膜、防反射膜的光学构件、图像形成装置等。因此,首先对光学构件进行记述,其次对使用它的图像形成装置等应用制品进行记述。
需要说明的是,在后述的实施例中,对本发明的反射膜及防反射膜的制膜方法进行记述。根据应用制品,基材、溶剂等有变更,但膜材料等是通用的,在实施例中仅记述制膜方法。对在应用制品的何处形成本发明的反射膜、防反射膜,在该项中进行记述。
(i)光学构件
在此,对应用的光学构件功能不同地记述用途。
(A)反射膜
本发明的反射膜,除可以在玻璃基材上形成之外,也可以在聚碳酸酯树脂基材、丙烯酸树脂基材等透明基材上形成。作为用途,可列举如图8所示的反射镜、反射器、二色镜。反射镜、反射器的情况,为了扩展维持高反射率的区域,需要形成图3所示的那样的厚度不同的膜。
在图8中,(a)的反射镜在基材22的表面形成本发明的反射膜23。因此,可以反射入射的光24。需要说明的是,反射镜被描绘在平板上,但光学构件在本发明的范围也包含后述的曲面形状的反射镜或筒状的反射镜。
(b)的反射器,基材部分分为2个。将保持光源25的一侧设定为第一反射器26,将不保持光源的部分设定为第二反射器27。此时,第一反射器26需要高耐热性的材料,以不使由光源25散发的热而变形。但是,由于第二反射器27不直接与光源25接触,因此,也可以使用耐热性不高的树脂性基材。需要说明的是,即使不分为2个的反射器,也可以形成本发明的高折射率膜、低折射率膜的层叠结构,因此,包含于本发明的范围。
(c)的棱镜及(d)的偏振光变换元件通过在两面形成后述的本发明的防反射膜28,可以在表面几乎不反射入射光29,放出出射光30。
(e)的二色镜在接受入射光的表面具有本发明的反射膜,在出射面具有本发明的防反射膜,由此,特定的波长的光反射,其以外的光透过。此时,出射光通过具有本发明的防反射膜而抑制界面反射,与没有防反射膜相比光亮加强。需要说明的是,二色镜的情况需要反射特定波长区域的光,因此,形成与其相符的厚度。
(B)增反射膜
本发明的增反射膜可以在玻璃基材或聚碳酸酯树脂基材、丙烯酸树脂基材等透明基材上形成。增反射膜为了进一步提高由铝或银等形成的反射膜的反射率而形成。形成部分为反射膜之上。作为用途可列举图如8所示的反射镜、反射器、二色镜。通过在这些反射膜表面形成增反射膜,可以提高反射膜的反射率。
(C)防反射膜
本发明的防反射膜可以在玻璃基材或聚碳酸酯树脂基材、丙烯酸树脂基材等透明基材上形成。
因此,对期望不反射太阳光而有效地获取的用途是有效的。例如,为了实现植物等的稳定且快速的成长,可列举应用于温室等透明壁。或者,为了抑制反射(映入),提高可见性,可列举应用于以动植物、昆虫、鱼类等的观察、鉴赏为目的的水槽等透明壁。
另外,同样地,为了抑制反射(映入),提高可见性,本发明可列举应用于在电视机或手机、导航系统、车辆的速度或旋转数等的显示等中所使用的液晶显示器、等离子体显示器、有机发光(有机EL)显示器这样的图像显示装置。具体来讲,优选在这些显示装置的显示部位的最表面形成。
而且,为了提高太阳光的发电效率,可列举应用于在太阳能电池面板上所形成的防反射膜。由于除太阳光之外,激光等的光也可以有效地入射,因此,对光记录介质的最表面也是有效的。
除防反射膜之外,由于最表面的膜为低电阻,故也具有难以附着尘土等尘埃的特征,因此,即使在温度低的冬季或粉尘多的环境下也提高光透过性,可见性也提高。而且,通过赋予疏液性,防污性也提高,因此,该效果作为结果也提高光透过性,可见性也提高。
(ii)适用制品
(A)反射膜、增反射膜的适用制品
作为反射膜的适用制品,可列举图像显示装置、住宅关系设备等。对这些分别记述。
1.图像显示装置
·投影型的图像显示装置
在图像显示装置中,可列举使用了反射膜、增反射膜、防反射膜的放映机型的图像显示装置。在该装置中,在光学系统中使用多个二色镜、反射镜、反射器等光学构件。将具体的光学系统的模式图示于图9。以下表示从灯输出的光至成为图像光的顺序。由灯31产生的白色光通过反射器32聚集,通过凹透镜33向第1透镜阵列34出射。第1透镜阵列将入射的光束分割为多个光束而导入,以使第2透镜阵列35和偏振光变换元件36有效地透过。就第2透镜阵列35而言,构成的透镜单元分别将对应的第1透镜阵列34的透镜单元的像投影在对应于红绿蓝(RGB)的3原色的图形显示元件37、38、39上。利用聚光透镜40、41、42、43、第1中继透镜44、第2中继透镜45将这些第1透镜阵列34的各透镜单元的投影像重叠在各图形显示元件37、38、39上。另外,在光学系统內也设有用于改变光的方向的反射镜46、47、48、49。在上述过程中,利用二色镜50、51,由光源产生的白色光分离为RGB3原色,分别照射在对应的图形显示元件37、38、39上。图形显示元件37、38、39上的图形利用色合成棱镜52进行色合成,进一步通过投影透镜53投影于屏幕54上,由此形成大画面图形。另外,第1中继透镜、第2中继透镜用于补偿如下情况:与图形显示元件37、38相比,来自图形显示元件39光源的光路变长。进而,聚光透镜41、42、43由于利用投射透镜进行有效的投射,故抑制图形显示元件37、38、39透过后的光线的扩展。
通过如以上那样在反射器32、反射镜46、47、48、49、二色镜50、51上设置本发明的反射膜,成为高反射率,提高光的利用效率,进而降低光源的输出,因此,也与节能有关。
另外,输出的光通过灯31的管球、聚光透镜40、41、42、43、中继透镜44、45、聚光透镜等各种透镜、透镜阵列34、35、偏振光变换元件36、图形显示元件37、38、39和色合成棱镜52,为此,在这些光通过面、即受光面和出光面的两面设有本发明的防反射膜,由此,抑制表面的反射,光透过性提高。另外,在二色镜50、51的光透过面也同样地设有本发明的防反射膜,由此,抑制表面的反射,光透过性提高。
图10表示使用了上述光学系统的正面投影型的图像显示装置的模式图。从光学单元55(除去图9的光学系统的屏幕的部分)输出的光学图像投射于屏幕54。
图11表示背面投影型的图像显示装置的光学系统的模式图。在壳56內有光学单元57(除去图9的光学系统的屏幕的部分)和背面反射镜58。从光学单元57出来的光由背面反射镜58改变方向后,投射于屏幕59。这样,在屏幕59上显示图像。屏幕59的光透过面,两面都设有本发明的防反射膜,由此,抑制表面的反射,提高光透过性。
图12表示本发明的图像显示装置的模式图。该装置,从壳60內的光学单元61出来的光学图形利用弯曲了的形状的反射镜(自由曲面反射镜)62控制光学图像的投射方向,同时被放大,投影于屏幕54。即,自由曲面反射镜62使利用平板的反射镜的光学图像的方向变换和利用透镜的扩大的2个功能成为一个。(a)显示光学单元与屏幕为一体的结构,(b)显示光学单元与屏幕分别的结构。自由曲面反射镜根据装置使用1个或多个。该方式的图像显示装置可以以非常短的投影距离放大光学图形,可以进行窄空间中的使用。
但是,在屏幕上投影光学图形的自由曲面反射镜,由于放映机的光学系统为最外侧,故有时用手触摸或擦拭污垢而被擦伤,因此,要求物理强度。因此,对自由曲面反射镜施行下述的办法。
图13表示自由曲面反射镜的剖面模式图。
首先,对(a)的构成进行说明。自由曲面反射镜62在基材63上设有硬质层64。由于自由曲面反射镜62形状复杂,因此,基材63,与玻璃或金属相比,聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等树脂一方容易成形。但是,由于基材63为有机树脂的情况比玻璃等柔软,因此,在用前面尖的物体按压时,基材63容易凹陷。由于凹陷时反射镜的表面变形,故不能投影所希望的光学图像。因此,通过设置硬质层,抑制对基材63的凹陷。在该上面设有反射层65。作为保护该反射层65不受冲击、擦伤的影像,并且使可见光透过的层,在反射层65上设有由氧化硅构成的低折射率层66。其上设有用于赋予防污性的防污层67。防污层67具有在低折射率层66的防污处理中使用的疏液剂、即全氟聚醚链或全氟烷基链、氟烷基链,使用末端具有烷氧基硅烷基的材料。其具有坚固地键合于氧化硅表面的特征。另外,由于防污层67具有全氟烷基链、氟烷基链,故也有润滑性,对擦伤特别有效。
在(b)的构成中,在反射层65上重叠低折射率层66、高折射率层68。该2个层作为增反射膜起作用。因此,与(a)的构成相比,反射层65的反射率提高。
在(c)的构成中,在(b)的构成上重叠低折射率层69、防污层67。由此,成为具有与(a)同样的防污性和与(b)同样的高反射率的自由曲面反射镜。
接着,将每层的说明记于以下。
作为硬质层,优选丙烯酸树脂,为了提高硬度,优选做成与季戊四醇等交联剂的聚合物。此外,可列举三聚氰胺类、硅系树脂。就膜而言,厚的一方难以凹陷,但当其过厚时,难以保持平坦性,有可能对基材的形状产生影响。因此,膜厚优选0.1~20μm。
反射层使用本发明的反射膜或铝、银、铬等作为通常的反射镜通用的材料。但是,如海的旁边及有温泉的宿店那样,在容易引起盐害的环境或硫化氢气体浓度高的环境下,铝、银等金属容易浸蚀,与其相伴,反射率降低。在这一点上,由于本发明的反射膜本来由氧化物所形成,因此,即使在上述气氛下也几乎不浸蚀,反射率也难以降低。
关于低折射率层、高折射率层、防污层,如上所述。
·液晶显示装置
在液晶显示装置中,使用本发明的反射膜作为LED光源单元的反射层是有效的。图14表示LED光源单元的模式图。在光源单元形成本发明的反射膜69。作为光源具有发光二极管芯片70,其由用绝缘层71夹持的引线框架72供给电力。另外,在绝缘层下设有放热基板73,以使逃避光源单元的产热。尽管如此,当连续照明12小时时,至100℃左右温度上升。但是,由于本发明的反射层耐热性高,因此几乎不引起该程度的温度下的变形,也几乎不降低反射膜69的反射率。
图15表示使用了该LED光源单元的图像显示装置。将上述光源单元74并列多个作为图像显示装置用光源。其上配置光学构件组75(图中没有详细记述,为扩散板、棱镜片材等),其上设有非发光型显示面板76(在此为液晶显示面板)。图中没有详细记述,非发光型显示面板76由背面侧偏振片、液晶层、彩色滤光器层、前面偏振片等构成。
此外,如上所述,本发明的反射膜以相同膜厚形成多层结构,由此也作为二色镜起作用,因此,也可以反射特定的波长域的光,并且透过其他特定的波长域的光。因此,图16表示使用了本发明的彩色滤光器的模式图。在R的滤光器77的下面设有,使透过R的滤光器77的光透过且反射透过G、B的滤光器79、80的光的反射层。由此反射的光朝向逆光单元(バツクライトユニツト)的反射膜,由该反射膜进行漫反射,且从G的滤光器79或B的滤光器80透过。由于通常没有反射层,故由R的滤光器77吸收透过G、B的滤光器79、80的光。但是,通过设置本发明的反射层78,这些光在由R的滤光器77吸收前被反射,而且由逆光单元的反射膜进行漫反射且一部分透过G、B的滤光器79、80,因此,光源的光的利用率升高。其可以减少来自逆光单元的光量,因此,从降低消费电力且节能、节省资源的观点来看是有效的。其他滤光器也同样,由反射层(在G的滤光器79的下面的透过G的滤光器79的光透过且反射透过R、B的滤光器77、80的光的反射层81,B的滤光器80的下面的透过B的滤光器80的光透过且反射透过R、G的滤光器77、79的光的反射层82)将通过滤光器吸收的光弹回背照光单元的反射膜,再一次返回彩色滤光器,由此进一步带来消费电力的降低。
需要说明的是,在R、G、B各滤光器之间有黑底83。而且即使没有R、G、B的各滤光器,也可以仅用本发明的反射层制造彩色滤光器。但是,通过设置R、G、B的各滤光器,有透过的波长域的色的纯度提高的倾向。
2.建筑物设备
本发明的反射膜可以通过涂敷形成,因此,在异型的构件中也可以形成。图17是表示作为利用了该反射膜的建筑物设备之一的采光装置的模式图。在建筑物84的屋上设有曲面反射镜85,且将太阳光聚光于导光管85的采光部87。在导光管86的内面形成本发明的反射膜。导光管86的内面形成有本发明的反射膜。由采光部87入射的太阳光在导光管86内面反射并前进,从出光部88出来。由此,即使在住宅的地下也可以导入太阳光。需要说明的是,在办公大楼中也可以,不限于地下,也可以从外界光线射入的窗户向不同的场所导光。导光管86需要在内部形成反射膜,但蒸镀等真空工艺中的制膜困难。但是,本发明的反射膜可以用涂敷方法形成,因此,粗的情况用喷雾等方法、细的情况用浸渍方法等可以涂敷形成。
3.其他
本发明的反射膜也可以灵活用作车辆用灯单元的反射膜。另外,在本来具有反射膜的灯单元的反射膜上作为增反射膜形成也是有效的。图18表示车辆用灯单元的模式图。灯单元由前面的保护盖89和筐体90构成。在筐体90上固定灯91,在筐体90的内面也形成反射膜92。在从灯91射出的光內,不面向保护盖89方向的光通过反射膜92反射,从保护盖89方向射出。利用蒸镀等本来具有反射膜时,其上形成本发明的反射膜作为增反射膜,由此可以提高反射率,且增大来自保护盖89侧的射出光量。因此,具有如下优点:为射出相同光量而所需的电力小了,随之带来蓄电池负担的降低及节能。
(A)防反射膜的适用制品
作为反射膜的适用制品,可列举温室、光记录介质、图像显示装置、太阳光发电模块等。对这些分别记述。
1.温室
用于实现植物等的稳定且快速地成长的温室等容器或建筑物具有透明的墙壁及屋顶,且以在内部注入太阳光的方式构成。但是,在建材为玻璃或丙烯酸树脂时,约8%左右的太阳光在表面被反射,因此,仅92%入射到温室内部。因此,在屋顶及墙面的两面形成本发明的反射膜(400~700nm到波长域中的平均反射率为0.5%),制作降低了反射率的温室。将该温室的模式图示于图19。通过形成防反射膜,反射率降低,由此照射光的约99%成为入射光,促进植物的成长。需要说明的是,本发明的防反射膜由于表面为低电阻,故也具有难以附着尘土等尘埃的特征,因此,即使在温度低的冬季或粉尘多的环境下也提高光透过性,可见性也提高。而且,通过赋予疏液性,防污性也提高,因此,该效果作为结果也提高光透过性,进一步促进植物的成长。
2.记录介质
在CD、DVD的记录再生中使用780nm的光。但是,关于DVD,最近以记录密度的提高为目标开始使用405nm的光。当使用光的反射率高的基板制作盘时,需要增大记录·再生时的高的强度。在不改变激光的输出而提高照射强度时,只要延长光对各个凹坑的照射时间即可,但对高速的记录·再生而言是不利的。因此,通过在盘表面降低使用的波长的光的反射率,光到达记录层的量变大,因此,成为可以以高速进行记录·再生的技术之一。
因此,通过设置本发明的防反射膜,可以在每1凹坑的记录·再生中减少光量,因此,在以与目前相同速度进行记录·再生时降低光源的光强度。在使用与目前相同光强度时,可以进行更高速的记录·再生。
图20表示使用了本发明的防反射膜的DVD盘的剖面图。在该DVD盘上,在形成了本发明的防反射膜93的聚碳酸酯基板94上形成保护层95、记录层96。在该盘上输入测试数据后进行再生时,将光的强度以现有的一半的0.5mW进行再生,但读出的数据正确。当用通常的数据进行同样的再生时,产生读出错误。其是因为表面的反射大,因此到达再生装置的受光部的读出光弱的缘故。由于通常使用1mW的光,故对读出没有障碍,但通过将读出光设定为一半的强度而引起上述障碍。由于设有本发明的防反射膜的DVD盘反射非常小,因此,通常认为,可以将读出光的大部分输入再生装置的受光部,由此难以引起上述障碍。
由以上确认,可以通过使用本发明的膜来制作即使DVD的读出光强度成为一半也可以读出的高灵敏度光记录介质。
3.图像显示装置
位于周围明亮环境的图像显示装置,具体来讲,在阴极射线管型显示器、液晶显示器、等离子体显示器、有机EL显示器、手机、PDA等许多作为图像显示装置的显示部位的画面上映入周围的物体,因此,与显示图像重合,显著降低可见性。其是画面反射可见光的原因。因此,可以通过形成本发明的防反射膜来抑制映入。
·液晶显示装置
使用图21、22,关于液晶显示装置的应用进行说明。图21、22是表示从上看本发明的图像显示装置的状态的概略图。其由32型液晶显示装置的尺寸进行说明,但通过改变使用的玻璃板的尺寸等,也可以应用于其他尺寸的液晶显示装置。
在纵460mm、横770mm、厚度3mm的玻璃板的两面制作形成了本发明的防反射膜的玻璃板。
接着,准备2台32型液晶显示装置,在1台面板的最表面如图21那样粘附在两面形成了防反射膜的玻璃板。其成为本发明的液晶显示装置之一。在液晶显示装置97上,通过高度1mm的衬垫98设置在两面形成了本发明的防反射膜的玻璃板99。另外,在液晶显示装置97的最表面有偏振光板100,其使用表面被粗化且反射光散射的类型。
接着,作为比较例,在32型液晶显示装置的另一台上,同样地粘附不形成防反射膜的玻璃板。以在窗边、并且太阳光相同水平照射到画面的方式设置粘附有形成了本发明的防反射膜的玻璃板的液晶显示装置和粘附有不形成防反射膜的比较例的玻璃板的液晶显示装置。其结果,与担心周围映入画面的粘附有不形成防反射膜的比较例的玻璃板的液晶显示装置相比,粘附有形成了本发明的防反射膜的玻璃板的液晶显示装置,抑制防反射膜入射的太阳光在表面进行反射,因此,成为几乎不担心周围映入画面的水平。
由以上显示,设有本发明的防反射膜的液晶显示装置,即使射入强的太阳光,也能够大致抑制周围映入画面,可以显示鲜明的图像。
接着,对图22所示的液晶显示装置97进行说明。其在由密封部98密封的偏振光板100和玻璃板99之间填充有透明的有机树脂(折射率约为1.5)101。由此,因偏振光板100和玻璃板99的界面被埋入而被埋入表面的反射率微小。由于反射显著的偏振光板100和相反侧的玻璃板99的表面形成本发明的防反射膜,故抑制映入,确认了可见性的提高。作为透明的树脂,在此使用了聚异丁烯,但如侧链上具有2-乙基己基等长链烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的共聚物那样,只要在常温下为橡胶状的树脂,则容易填充于振光板100和玻璃板99之间。
需要说明的是,此时,由于粗化面也被树脂埋入,因此,偏振光板100,不论是粗化的类型,还是平坦的类型,都可以使用。另外,玻璃板99可以是在两面形成了防反射膜的类型,也可以是仅一面、即仅最表面形成了防反射膜的类型。
·手机
接着,使用图23、24对手机的应用进行说明。图23、24是本发明的手机的构成的概略图。图23、24的手机取下了设置于图像显示部的最表面的丙烯酸板103,在该丙烯酸板103的两面形成了本发明的防反射膜后再进行安装。在图像显示部分102的最表面安装有形成了本发明的防反射膜的丙烯酸板103的手机,通过操作部分104进行操作。在图23的手机中,在形成了偏振光板105和防反射膜的丙烯酸板103之间有缝隙106。在图24的手机中,在形成了偏振光板105和防反射膜的丙烯酸板103之间有树脂填充层107。树脂填充层107由聚异丁烯构成。
当该2种本发明的手机及不施行抗反射处理的现有的手机的图像显示部分照着直射日光时,不施行抗反射处理的现有的手机,强烈影响周围景色的映入,图像认识困难。但是,在丙烯酸板上施行抗反射处理的本发明的手机,由于周围景色的映入弱,故图像认识容易。由以上显示,具有本发明的防反射膜的手机,即使在图像显示部分照射直射日光,周围景色的映入也弱,因此,可容易进行图像的认识。需要说明的是,不只是手机,由于PDF等具有同样构成的图像显示部分,因此,可得到与本实施例同样的效果。由以上可以认为,具有本发明的防反射膜的便携图像显示末端,在直射日光强的野外映入少,具有可见性高的图像显示部分。
·等离子体电视
接着,使用图25,对等离子体电视显像栏的应用进行说明。图25是本发明的等离子体电视显像栏的剖面概略图。在壳108中有形成图像的面板109,且通过缝隙110安装有玻璃板111。取下该玻璃板111,在表面形成本发明的防反射膜112。安装上述形成了防反射膜112的玻璃板111,以使形成防反射膜112的面成为表面。其成为本发明的等离子体电视显像机。
以在窗边、并且太阳光相同水平照射到画面的方式设置了在玻璃板111上形成了防反射膜112的本发明的等离子体电视显像机和现有的等离子体电视显像机。其结果,与担心周围映入画面的现有的等离子体电视显像机相比,在玻璃板111上形成了防反射膜112的本发明的等离子体电视显像机,其防反射膜抑制入射的太阳光在表面进行反射,因此,达到几乎不担心周围映入画面的水平。
由以上显示,设有本发明的防反射膜的等离子体电视显像机,即使射入强的太阳光,也大致抑制周围在画面的映入,可以显示鲜明的图像。
除此之外,EL方式的显示器也在最表面的基板表面形成本发明的防反射膜,由此,反射率降低且透过率提高,因此,具有如下优点:亮度提高,可以降低发光量,发光元件的寿命提高及节能性也提高。
4.太阳光发电模块
太阳光发电模块抑制受光部表面的反射,且提高透过率,由此可以提高光的利用效率。
在太阳光发电模块的表面形成本发明的防反射膜。将该太阳光发电模块的构成模式图示于图26。在形成了防反射膜113的玻璃基板114的下面形成表面电极115、上部光电变换器116、中间透明电极117、下部光电变换器118、背面电极119。
以照射同程度太阳光的方式配置了上述形成了本发明的防反射膜的太阳光发电模块和不形成本发明的防反射膜的现有的太阳光发电模块后,测定了发电量。其结果,形成了本发明的防反射膜的太阳光发电模块,与现有的模块相比,约10%发电量大。
求出形成了本发明的防反射膜的玻璃基板和不形成的玻璃基板的波长400~700nm中的反射率的平均值后,不形成防反射膜的玻璃基板为10%,而形成了防反射膜的玻璃基板为0.5%。由此可以认为,在不反射太阳光而进入光电变换层方面,发电量提高了。
由以上显示,具有本发明的防反射膜的太阳光发电模块,玻璃基板表面的反射少,因此,可以以高率进行发电。
如以上那样可以判断为,本发明的反射膜、增反射膜、防反射膜对光学制品、光利用制品等用途是非常有效的。
[实施例]
应用于由上述说明的制品的反射膜、防反射膜,通过下述实施例对制膜方法等进行具体说明,本发明的范围并不限定于这些实施例。
在实施例1~4中,对本发明的反射膜(包含增反射膜)的制膜方法进行说明。另外,在实施例5、6中,对本发明的防反射膜的制膜方法进行说明。在本实施例中,基材使用玻璃板,但通过变更适宜基材和尺寸或控制膜厚,可以应用于上述制品。
<实施例1>
首先表示对玻璃板的反射膜制作方法。
(1)涂料涂敷的前处理
在纵100nm、横100nm、厚度1.1mm、折射率1.52的玻璃基板上,用低压汞灯照射紫外光。通过将照射光量设定为10mW、将照射时间设定为5分钟,与接受紫外光照射的玻璃板表面的水的接触角为10°以下。需要说明的是,与紫外光照射前的玻璃板表面的水的接触角为30~35°。
(2)低折射率膜涂料制备
硅石溶胶(磷酸酸性,溶剂为水∶乙醇=1∶4,烷氧基硅烷聚合物含5重量%)(80重量份),作为无机氧化物粒子的氧化硅的分散液(平均粒径为10~50nm,无机氧化物粒子分为10重量%)(120重量份),其中混合2-丙烷(280重量份),由此制备用于形成低折射率膜的涂料(以后记述为低折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为83℃。
(3)高折射率膜涂料制备
作为二氧化钛溶胶的四正丁基钛(40重量份),作为亲油性蒙脱石的合作化学制蒙脱石SAN(3重量份),其中混合作为溶剂的甲苯(600重量份),由此制备用于形成高折射率膜的涂料(以后记述为高折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为118℃。
(4)低折射率膜制膜
1.涂敷
将低折射率膜涂料以旋涂涂敷于施行了(1)的前处理的玻璃板上。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1200rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为100℃的恒温箱中,加热10分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在表面形成了折射率为1.33、膜厚为90nm的低折射率膜的玻璃板完成。
(5)高折射率膜制膜
将高折射率膜涂料以旋涂涂敷于形成了低折射率膜的上面。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1800rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为100℃的恒温箱中,加热10分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在低折射率膜的表面形成了折射率为1.79、膜厚为67nm的高折射率膜的玻璃板完成。
(6)多层制膜
通过反复进行、(5)的操作,交替层叠低折射率膜、高折射率膜。最后进行(4)的操作,在玻璃板的一面形成了低折射率膜为6层、高折射率膜为5层、最表面为低折射率膜的多层膜(本发明的反射膜)。
(7)评价试验
测定具有由(1)~(7)的操作形成的本发明的反射膜的玻璃板的反射率,将结果示于图27的曲线图。纵轴以%表示反射率,横轴以nm表示波长。由在一面形成了本发明的反射膜时的表示反射率的120确认,为极大反射率在483nm处显示87.4%的反射膜。
需要说明的是,在400nm及600nm附近,反射率显示2%以下,由此表明,仅在限定的波长域具有作为显示高反射率的二色镜的性能。
<实施例2>
使用由实施例1制备好的涂料,在由实施例1制作的反射膜上交替层叠总计10层(使高折射率膜为5层,使低折射率膜为5层)高折射率膜和低折射率膜。需要说明的是,降低旋涂的旋转数进行制膜,以使膜厚为,高折射率膜为84nm,低折射率膜为113nm。测定该玻璃板的反射率后,在420~680nm的范围内显示反射率为60%以上的反射率。显示如上述那样层叠低折射率膜、低折射率膜,由此可以形成显示宽广区域中的高反射率的反射膜。
<实施例3>
使用由实施例1制备好的涂料,在实施例1中一面形成了反射膜的玻璃板的未形成反射膜的面上,形成与实施例1同样的多层膜(使低折射率膜为6层,使高折射率膜为5层)。由此制作在两面形成了本发明的反射膜的玻璃板。
测定该玻璃板的反射率。将结果并记于图27。由在两面形成了本发明的反射膜时的表示反射率的121确认,为极大反射率在483nm处显示93.3%的反射膜。也显示通过在两面形成反射膜,反射率进一步变大。
需要说明的是,在400nm及600nm附近,反射率显示4%以下,由此表明,仅在限定的波长域具有显示作为高反射率的二色镜的性能。
<实施例4>
在玻璃板上以蒸镀形成厚度约100nm的铝薄膜。将测定该膜的反射率的结果示于图28。纵轴以%表示反射率,横轴以nm表示波长。表示铝薄膜的反射率的122,在400~700nm的区域內大致为90%。
在该铝薄膜上使用由实施例1制备好的低折射率膜涂料和高折射率膜涂料,交替形成总计3层(在铝薄膜上形成折射率为1.33、膜厚为64nm的低折射率膜,其上形成折射率为1.77、膜厚为45nm的高折射率膜,最表面形成折射率为1.33、膜厚为13nm的低折射率膜)低折射率膜和高折射率膜。该3层层叠膜在本发明的反射膜中作为增反射膜起作用。
需要说明的是,与实施例1相比,需要使形成的膜厚变薄,因此,将涂敷时的旋涂速度变高一些。
在图28中,表示形成了本发明的反射膜的铝薄膜的反射率的123,在400~700nm的区域內大致为95%。因此,反射率也提高约5%,由此显示,本发明的反射膜作为增反射膜也起作用。
<实施例5>
首先表示对玻璃板的防反射膜制作方法。
(1)涂料涂敷的前处理
在纵100nm、横100nm、厚度1.1mm、折射率1.52的玻璃基板上,用低压汞灯照射紫外光。通过将照射光量设定为10mW、将照射时间设定为5分钟,与接受紫外光照射的玻璃板表面的水的接触角为10°以下。需要说明的是,与紫外光照射前的玻璃板表面的水的接触角为30~35°。
(2)低折射率膜涂料制备
硅石溶胶(磷酸酸性,溶剂为水∶乙醇=1∶4,烷氧基硅烷聚合物含5重量%)(70重量份),作为无机氧化物粒子的氧化硅的分散液(平均粒径为10~50nm,无机氧化物粒子分为10重量%)(120重量份),其中混合2-丙烷(280重量份),由此制备用于形成低折射率膜的涂料(以后记述为低折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为83℃。
(3)高折射率膜涂料制备
作为二氧化钛溶胶的四正丁基钛(35重量份),作为亲油性蒙脱石的合作化学制蒙脱石SAN(3重量份),其中混合作为溶剂的甲苯(600重量份),由此制备用于形成高折射率膜的涂料(以后记述为高折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为118℃。
(4)高折射率膜制膜
1.涂敷
将高折射率膜涂料以旋涂涂敷于施行了(1)的前处理的玻璃板上。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1200rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为100℃的恒温箱中,加热10分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在表面形成了折射率为1.77、膜厚为149nm的高折射率膜的玻璃板完成。
(5)低折射率膜制膜
将低折射率膜涂料以旋涂涂敷于形成了高折射率膜的上面。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1200rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为160℃的恒温箱中,加热10分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在高折射率膜的表面形成了折射率为1.31、膜厚为96nm的低折射率膜。完成了具有2层膜的玻璃板。该2层膜为本发明的防反射膜。
需要说明的是,作为单层的防反射膜,也准备仅制膜了低折射率膜的玻璃板,用于后述的评价。
(6)评价试验
测定具有由(1)~(5)的操作形成的具有本发明的防反射膜的玻璃板的反射率,将结果示于图29。纵轴以%表示反射率,横轴以nm表示波长。当观察为进行比较而制膜好的单层防反射膜的显示反射率的124时,极小反射率在513nm处为0.42%。另外,反射率0.5%以下的区域狭窄,为471~565nm。目视可看到单层的防反射膜,膜为紫色。其原因如下:510nm附近的反射率变小,相对来讲,400~450nm附近和600~700nm附近的光进行反射,可看到该区域的光为混合的颜色,即紫色。
与此相对,表示形成了本发明的防反射膜时的反射率的125,极小反射率有622nm(反射率0.12%)和447nm(反射率0.027%)2处,反射率0.5%以下的区域宽广,为440~698nm,该区域包含可见区域(400~700nm)的大部分。因此,可看到膜为无色透明。
需要说明的是,不形成防反射膜的玻璃板,在作为可见区域的400~700nm的区域内,反射率约为4%。
由以上显示,本发明的防反射膜是在宽广区域內具有高的抗反射性能的防反射膜。
<实施例6>
首先表示对玻璃板的反射膜制作方法。
(1)涂料涂敷的前处理
在纵100nm、横100nm、厚度1.1mm、折射率1.52的玻璃基板上,用低压汞灯照射紫外光。通过将照射光量设定为10mW、将照射时间设定为5分钟,与接受紫外光照射的玻璃板表面的水的接触角为10°以下。需要说明的是,与紫外光照射前的玻璃板表面的水的接触角为30~35°。
(2)低折射率膜涂料制备
硅石溶胶(磷酸酸性,溶剂为水∶乙醇=1∶4,烷氧基硅烷聚合物含5重量%)(80重量份),作为无机氧化物粒子的氧化硅的分散液(平均粒径为10~50nm,无机氧化物粒子分为10重量%)(120重量份),其中混合2-丙烷(280重量份),由此制备用于形成低折射率膜的涂料(以后记述为低折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为83℃。
(3)高折射率膜涂料制备
作为二氧化钛溶胶的四正丁基钛(30重量份),作为亲油性蒙脱石的合作化学制蒙脱石SAN(5重量份),其中混合作为溶剂的甲苯(600重量份),由此制备用于形成高折射率膜的涂料(以后记述为高折射率膜涂料)。需要说明的是,该涂料的沸点为118℃。
(4)高折射率膜制膜
1.涂敷
将高折射率膜涂料以旋涂涂敷于施行了(1)的前处理的玻璃板上。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1200rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为100℃的恒温箱中,加热19分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在表面形成了折射率为1.66、膜厚为157nm的高折射率膜的玻璃板完成。
(5)低折射率膜制膜
将低折射率膜涂料以旋涂涂敷于形成了高折射率膜的上面。需要说明的是,旋涂条件,以最初旋转数350rpm为5秒,继续以旋转数1200rpm为旋转时间20秒。涂敷过的涂料,目视在玻璃基板上大致均匀地扩展。
2.加热
旋涂后,快速地将玻璃板放入控制为160℃的恒温箱中,加热10分钟。由此,二氧化钛溶胶变化为氧化钛,完成了热固化。这样,在高折射率膜的表面形成了折射率为1.33、膜厚为96nm的高折射率膜的具有2层膜的玻璃板完成。该2层膜是本发明的防反射膜。
需要说明的是,作为单层的防反射膜,也准备仅制膜了低折射率膜的玻璃板,用于后述的评价。
(6)评价试验
测定具有由(1)~(5)的操作形成的具有本发明的防反射膜的玻璃板的反射率,将结果示于图30。纵轴以%表示反射率,横轴以nm表示波长。当观察为进行比较而制膜好的单层防反射膜的显示反射率的126时,极小反射率在524nm处为0.63%。另外,反射率0.7%以下的区域狭窄,为480~575nm。目视可看到单层的防反射膜,膜为紫色。其原因如下:520nm附近的反射率变小,相对来讲,400~450nm附近和600~700nm附近的光进行反射,可看到该区域的光为混合的颜色,即紫色。
与此相对,表示形成了本发明的防反射膜时的反射率的127,极小反射率有641nm(反射率0.18%)和439nm(反射率0.16%)2处,反射率0.7%以下的区域宽广,为409~750nm,该区域包含可见区域(400~700nm)的大部分。因此,可看到膜为无色透明。
由以上显示,本发明的防反射膜是在宽广区域內具有高的抗反射性能的防反射膜。
<实施例7>
在实施例1~6中,在形成了本发明的反射膜及防反射膜的玻璃板上进行疏液处理。
(i)疏液处理液制备
最初制备化合物1~16的0.5重量%溶液(溶剂为3M公司制造フロリナ一トPF-5080)。将这些设定为疏液处理液。另外,将制备的化合物1的0.5重量%PF-5080溶液设定为[1],将化合物2的0.5重量%PF-5080溶液设定为[2],......将化合物16的0.5重量%PF-5080溶液设定为[16]。
其次,为了比较,将旭硝子公司制造サイトツプCTL-107M的0.1%溶液用作。
(2)疏液处理液
·使用疏液处理液[1]~[16]的情况
在疏液处理液中浸渍各自的基板3分钟。取出基板,将内部加热到120℃,在加热好的恒温槽內放置10分钟。取出基板,用PF-5080冲洗表面,除去剩余的疏液处理液而完成处理。
·使用疏液处理液[17]的情况
在疏液处理液中浸渍各自的基板3分钟。取出基板,将内部加热到120℃,在加热好的恒温槽內放置30分钟。取出基板,完成处理。
(3)疏液性评价
用与水的接触角评价疏液处理完的基板的表面的疏液性。将结果示于图31~36的表中。另外,疏液处理前的与水的接触角及疏液处理前后的铅笔的硬度也并记。
疏液处理前,任何防反射膜对水的接触角都为低于10°。但是,通过疏液处理,任何膜接触角都变大。折射率、反射率在疏液处理前后都没有产生可以观测的水平变化。因此,疏液处理显示,没有降低与其有关的性能。
但是,用サイトツプCTL-107M的0.1%(疏液处理液[17])处理过的膜电阻升高。其认为是由于,サイトツプCTL-107M几乎完全覆盖防反射膜表面,与此相对,化合物1~6在反射膜在防反射膜表面的各处通过烷氧基硅烷基键合疏液性的氟系链,因此,结果没有完全覆盖防反射膜。当膜电阻升高时,结果成为容易带电的膜,因此,出现容易附着尘土或尘埃的问题,因此,没有提高膜电阻的化合物1~16,在可以维持膜中难以附着尘土或尘埃的状态方面优选。另外显示,与疏液处理的有无无关,与玻璃板(表面电阻率:1012~1014Ω)的电阻相比,由于本发明的反射膜、防反射膜的电阻小,故仅与玻璃相比,也可以抑制尘土或尘埃等的附着。
由以上显示,在即使赋予疏液性也不提高膜电阻方面,末端具有烷氧基硅烷基的氟系化合物优选。
其次,当看膜的铅笔硬度时,利用化合物1~16处理过的膜与没有处理的膜相比,铅笔硬度升高,但用サイトツプCTL-107M处理过的膜,为与疏液处理前的膜相同水平的耐擦性。由以上表明,通过本疏液处理,耐擦性也提高。
需要说明的是,用疏液处理中使用的化合物进行比较时,在使用了化合物1~4、9、10时,接触角具有高的倾向。特别是使用了化合物3、4、9、10的情况,接触角高,在任何膜中都显示接触角100°以上。化合物1~4、9、10为具有全氟聚醚链的化合物,其他为具有全氟烷基链或氟烷基链的化合物。由该情况显示,用具有全氟聚醚链的化合物进行疏液处理的一方可以形成疏液性优异的膜。
<实施例8>
在制备高折射率膜涂料时,取代作为亲油性蒙脱石的合作化学制蒙脱石SAN(3重量份),使用合作化学制蒙脱石SPN(3重量份),除此之外,与实施例1同样地制备高折射率膜涂料,使用其将高折射率膜进行制膜。该膜的折射率为1.79。
使用上述高折射率膜涂料及实施例1中使用的低折射率膜涂料,与实施例1同样地进行多层制膜。其结果确认,该膜的反射率,极大反射率为483nm,为在该波长中显示反射率87.3%的反射膜。
<实施例9>
在制备高折射率膜涂料时,取代作为亲油性蒙脱石的合作化学制蒙脱石SAN(3重量份),使用合作化学制蒙脱石SPN316(3重量份),除此之外,与实施例1同样地制备高折射率膜涂料,使用其将高折射率膜进行制膜。该膜的折射率为1.79。
使用上述高折射率膜涂料及实施例1中使用的低折射率膜涂料,与实施例1同样地进行多层制膜。其结果确认,该膜的反射率,极大反射率为483nm,为在该波长中显示反射率87.3%的反射膜。
<实施例10>
在制备高折射率膜涂料时,取代作为二氧化钛溶胶的四正丁氧基钛(40重量份),使用四异丙氧基钛(33重量份),除此之外,与实施例1同样地制备高折射率膜涂料,使用其将高折射率膜进行制膜。该膜的折射率为1.79。
使用上述高折射率膜涂料及实施例1中使用的低折射率膜涂料,与实施例1同样地进行多层制膜。其结果确认,该膜的反射率,极大反射率为483nm,为在该波长中显示反射率87.4%的反射膜。
<实施例11>
在制备低折射率膜涂料时,取代硅石溶胶(80重量份),使用乙烯基三甲氧基硅烷(10重量份),除此之外,与实施例1同样地制备低折射率膜涂料,使用其将低折射率膜进行制膜。该膜的折射率为1.33。
使用上述低折射率膜涂料及实施例1中使用的高折射率膜涂料,与实施例1同样地进行多层制膜。其结果确认,该膜的反射率,极大反射率为483nm,为在该波长中显示反射率87.4%的反射膜。

Claims (19)

1.一种光学构件,其特征在于,具备:
光学构件母体;
无机化合物层,其设置在所述光学构件母体上,并且包含具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石,而且其折射率比所述光学构件母体高;
其他无机化合物层,其设置在所述无机化合物层上且是用含有氧化硅粒子和水解性硅化合物的涂料形成的,并且折射率比所述光学构件母体低。
2.一种光学构件,其特征在于,具备:
光学构件母体;
无机化合物层,其设置在所述光学构件母体上且是用含有氧化硅粒子和水解性硅化合物的涂料形成的,并且折射率比所述光学构件母体低;及
其他无机化合物层,其设置在所述无机化合物层上,并且包含具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石,而且其折射率比所述光学构件母体高。
3.一种光学构件,其特征在于,具备:
光学构件母体、
在所述光学构件母体上形成的第1无机化合物层及第2无机化合物层,
所述第1无机化合物层和第2无机化合物层是交替层叠的,
所述第1无机化合物层包含具有水解性残基的钛化合物和亲油性蒙脱石,并且其折射率比所述光学构件母体高,
所述第2无机化合物层是用含有氧化硅粒子和水解性硅化合物的涂料形成的,并且其折射率比所述光学构件母体低。
4.如权利要求3所述的光学构件,其特征在于,所述第2无机化合物层由氧化硅粒子和水解性硅化合物所形成。
5.如权利要求3所述的光学构件,其特征在于,所述第2无机化合物层具有长轴为5~100nm大小的空隙。
6.如权利要求3所述的光学构件,其特征在于,在最表面上形成有所述第2无机化合物层。
7.如权利要求6所述的光学构件,其特征在于,在形成于所述最表面上的第2无机化合物层的表面上,键合有具有全氟聚醚链或氟烷基链的化合物。
8.如权利要求7所述的光学构件,其特征在于,所述具有全氟聚醚链或氟烷基链的化合物使用
[F{CF(CF3)-CF2O}n-CF(CF3)]-X-Si(OR)3
{F(CF2CF2CF2O)n}-X-Si(OR)3
(RO)3Si-X-{(CF2CF2O)m(CF2O)n}-X-Si(OR)3
{H(CF2)n}-Y-Si(OR)3
{F(CF2)n}-Y-Si(OR)3
键合于所述第2无机化合物层的表面,其中,X为全氟聚醚链和烷氧基硅烷残基的键合部位,Y为氟烷基链和烷氧基硅烷残基的键合部位,R为烷基,m和n为重复单元数。
9.如权利要求3所述的光学构件,其特征在于,所述光学构件母体的材料为实质上透明的有机树脂、含有硅的有机物及/或无机物。
10.如权利要求3所述的光学构件,其特征在于,
位于所述光学构件母体的某一面的紧靠上方的是第2无机化合物层,
在所述光学构件母体的与层叠有所述第1及第2无机化合物层的面相反的面上设有由铝、银、铬中任意种构成的反射层。
11.如权利要求3所述的光学构件,其为透镜、棱镜、二色镜、偏振光变换元件、图形显示元件、灯的管球、反射镜或图像显示装置的图像显示面构件,其特征在于,位于所述光学构件母体的至少1个面的紧靠上方的是第1无机化合物层。
12.一种投影型显示装置,其至少具备具有灯及反射器的光源、图形显示元件、色合成棱镜、二色镜和反射镜,用反射镜使来自光源的光束反射而射出,且用图形显示元件将来自所述光源的射出光束进行光强度调制,用透镜放大所述光强度调制成的图形光而进行显示,其特征在于,反射器、二色镜、反射镜中的至少1个为权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第2无机化合物层。
13.一种投影型显示装置,其至少具备具有灯及反射器的光源、图形显示元件、色合成棱镜、二色镜和反射镜,用反射镜使来自光源的光束反射而射出,且用图形显示元件将所述来自光源的射出光束进行光强度调制,用透镜放大所述光强度调制成的图形光而进行显示,其特征在于,透镜、偏振光变换元件、二色镜、图形显示元件、色合成棱镜、灯的管球中的至少1个是权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第1无机化合物层。
14.如权利要求13所述的投影型显示装置,其特征在于,还具备从背面投影所述图形光的屏幕,该屏幕是权利要求3所述的光学构件,在前面层叠有所述第1及第2无机化合物层。
15.一种采光装置,其具备采入户外光线的装置、导出采入的户外光线的导光管和将导出的户外光射出的出光部,其特征在于,所述导光管是权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第2无机化合物层。
16.如权利要求15所述的采光装置,其特征在于,在所述光学构件母体的与层叠所述第1及第2无机化合物层的面相反的面上,设有包含铝或银的反射层。
17.一种温室,其具有至少1面以上的透明的壁面,其特征在于,所述透明的壁面是权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第1无机化合物层。
18.一种太阳能发电模块,其至少具备绝缘性光透过基材、表面电极、光电变换层、中间透明电极及背面电极,其特征在于,所述绝缘性光透过基材是权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第1无机化合物层。
19.一种液晶显示装置用逆光灯单元,其具备发光层及反射层,其特征在于,所述反射层是权利要求3所述的光学构件,其中位于所述光学构件母体的紧靠上方的是第2无机化合物层。
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