CN116075418B - 光学层叠体、物品 - Google Patents

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Abstract

该光学层叠体具有透明基材、设置于所述透明基材的至少一个表面的密合层、以及设置于所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面的光学层,所述密合层由金属材料构成,所述金属材料的熔点在100℃以上700℃以下的范围内。

Description

光学层叠体、物品
技术领域
本发明涉及光学层叠体以及具备该光学层叠体的物品。
本申请基于2020年11月30日在日本申请的特愿2020-198569号、以及2021年10月1日在日本申请的特愿2021-162899号主张优先权,并将其内容引用于此。
背景技术
一直以来,将光的波长程度的厚度的透明材料重叠多层而成的光学多层膜被应用于各种领域。特别是通过使反射的相位错开来减少表面上的光反射的防反射膜、仅使特定的波长透过或反射的波长选择膜等被应用于照相机的透镜、窗玻璃等。另外,电视等的显示器有时由于外部光的反射而难以看到显示内容,通过设置防反射膜,能够提高视觉辨认性。
随着近年来的电子技术的发展,在可携带的设备上搭载显示器的情况变多,在笔记本型个人计算机、智能手机等上搭载高精细的显示器。进而,最近,汽车的IT化发展,不仅搭载以往的速度计,还搭载显示各种信息的多个显示器。
对于这样的用途,从可携带的观点出发,期望轻量化,要求在膜上而非以往的玻璃上形成防反射膜。另外,即使显示器由玻璃构成,在可能破裂的情况下,也会通过在表面预先贴合膜来防止飞散,因此大多粘贴防反射膜。
作为光学多层膜的实现方法,有在大气中涂布折射率不同的材料的湿式法、以及在真空中使成膜材料飞散而成膜的干式法。湿式法虽然简便,但能够涂布的材料有限,难以形成具有光学多层膜所需的光学特性的层,并且难以层叠多个层。与此相对,在真空中成膜的方法能够多次层叠多种多样的材料。干式成膜法有几种方法,特别是对于在真空中使用等离子体的溅射法而言,即使是熔点高的材料也能够成膜,具有能够确保膜厚的均匀性等各种优点,因此被广泛用于光学薄膜的成膜。
另外,若使用溅射法,则能够实现长时间、均匀的膜厚分布,因此将其与膜输送装置组合而成的辊对辊溅射装置能够1次性进行大面积的成膜,具有工业上的优点。
然而,在膜上形成光学多层膜的情况下,多数情况下作为基材的膜为树脂(高分子)而形成光学多层膜的光学薄膜主要为氧化物,因此基材与薄膜之间的密合成为课题。从原理上而言,树脂为有机物,主要是基于共价键的结合,而氧化物为离子键性的结合,在它们的界面上结合形式不同,因此无法得到牢固的结合形式。另外,一般而言,膜表面附着有各种吸附分子,即使暴露于真空中,膜本身的表面也不会露出。从工业方面而言有时在膜表面附着有污垢等附着物,从制造膜方面而言有时不得不有意地涂布脱模剂等,这些也成为降低密合性的主要原因。
因此,需要改善树脂基板与氧化物的密合性。提出了各种方法,例如可以举出:使表面的粗糙度变大而使用所谓的锚固效应来物理性地提高密合性的方法;为了除去表面的污垢而以湿式对膜表面进行清洗的方法;在基板表面预先导入容易与氧化物结合的羟基等极性基团等。
另外,使等离子体与膜表面接触而除去膜表面的污垢并且在膜表面形成极性基团、自由基的等离子体处理具有不会大幅改变表面的粗糙度、并且不包括干燥等工序等优点,从而被广泛使用。特别是在上述辊对辊装置中,能够在对膜进行等离子体处理后连续地形成薄膜等优点也较多(专利文献1)。
进而,还研究了在膜表面导入促进树脂与氧化物的接合的密合层。特别是硅由于具有金属特性且结合为共价键,因此与树脂的亲和性强。另外,出于增加表面硬度的目的和提高滑动性的目的,基板侧也多数预先形成有包含无机填料的硬涂层,但该无机填料也大多使用SiO2,能够在填料的表面与硅的密合层之间带来较强的密合力(专利文献2)。进而,为了在形成厚的密合层的同时改善光学特性,也有使用在硅成膜时导入极微量的氧而实现部分氧缺损的状态的二氧化硅(SiOx:x=1~2)的例子(专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-166328号公报
专利文献2:日本专利第6207679号公报
专利文献3:日本特开2003-094546号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,作为密合层,在使用溅射法形成硅的情况下,难以使靶稳定地放电,存在靶表面一旦氧化则无法持续放电等工艺上的问题。另外,在硅成膜时导入极微量的氧而形成SiOx的情况下,还观察到由于氧化的程度相对于该导入氧量不恒定而导致靶表面的状态依赖于之前的氧导入量的滞后性,在同一条件下维持成膜是极其困难的。因此,要求开发一种即使在使用相对于大面积能够长时间连续地进行成膜的辊对辊溅射工艺的情况下,也能够稳定地形成可稳定地使透明基板与光学层牢固地密合的密合层的技术。
本发明是鉴于上述情况而进行的,其目的在于提供一种透明基材与光学层牢固地密合而成的光学层叠体以及具备该光学层叠体的物品。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题,本发明人进行了深入研究,结果发现了通过使用金属材料作为密合层,能够使透明基材与光学层牢固地密合的条件。即,发现了:通过将熔点为700℃以下的金属材料作为密合层且在基材与氧化物之间成膜,能够实现牢固的密合。
因此,本发明为了解决上述课题,提供以下的方法。
本发明的一个方式的光学层叠体具有:透明基材、设置于上述透明基材的至少一个表面的密合层、以及设置于上述密合层的与上述透明基材相反一侧的表面的光学层,上述密合层由金属材料构成,上述密合层的厚度为8nm以下,上述金属材料的熔点在100℃以上700℃以下的范围内。
在本发明的一个方式的光学层叠体中,可以构成为,上述透明基材为树脂膜。
在本发明的一个方式的光学层叠体中,可以构成为,上述光学层为氧化物层。
在本发明的一个方式的光学层叠体中,可以构成为,上述光学层是将高折射率层和低折射率层交替层叠而成的交替层叠体。
在本发明的一个方式的光学层叠体中,可以构成为,波长550nm的光的透过率为91%以上。
本发明的一个方式的物品具备上述光学层叠体。
发明效果
根据本发明,能够提供透明基材与光学层牢固地密合而成的光学层叠体以及具备该光学层叠体的物品。
附图说明
图1为表示本发明的第一实施方式的光学层叠体的截面图。
具体实施方式
以下,适当参照附图对本实施方式进行详细说明。在以下的说明中使用的附图中,为了容易理解本发明的特征,方便起见,有时将成为特征的部分放大示出,各构成要素的尺寸比率等有时与实际不同。在以下的说明中例示的材质、尺寸等是一个例子,本发明并不限定于此,可以在起到其效果的范围内适当变更来实施。
图1是表示本发明的第一实施方式的光学层叠体的截面图。
本实施方式的光学层叠体10在透明基材11的一面侧依次层叠有密合层12和光学层13。
透明基材11只要由能够透过可见光区域的光的透明材料形成即可,例如优选使用树脂膜。作为树脂膜的材料,没有特别限定,例如可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚芳酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、三乙酰纤维素(TAC)或聚环烯烃(COC、COP)等。
透明基材11的厚度没有特别限定,但在树脂膜的情况下,考虑到制造时的易操作性和构件的薄型化,优选设为20μm以上200μm以下。另外,透明基材11的使用波长区域的光的透过率优选为80%以上。透明基材11的光的透过率更优选为88%以上,特别优选为90%以上。
透明基材11的厚度优选使用透射电子显微镜(TEM)来测定截面。这也适用于其他层的厚度测定。
透明基材11的光的透过率优选依据“JIS K-7105”,使用雾度计(例如NDH5000(日本电色工业株式会社制))进行测定。这也适用于光学层叠体10的光的透过率的测定。
另外,从提高光学层叠体10的耐擦伤性的观点出发,可以在透明基材11的至少一个表面设置例如被膜。作为被膜的材料,可以使用树脂、无机物或它们的混合物。另外,在使用树脂制被膜作为被膜的情况下,出于提高光学层叠体10的雾度和膜行进性的目的,也可以使有机或无机的粒子分散在树脂制被膜的内部。树脂制被膜例如可以通过溶液涂布法进行成膜。另外,树脂制被膜通过设置于透明基材11的密合层12侧的表面,从而对透明基材11与光学层13的密合性提高赋予辅助性的效果。
作为树脂制的被膜,从耐擦伤性的观点出发,可以举出作为硬涂层设置的被膜。作为硬涂层中使用的粘合剂树脂,优选为透明性的粘合剂树脂,例如可以使用作为通过紫外线、电子射线而固化的树脂的电离放射线固化型树脂、热塑性树脂或热固性树脂等。
作为硬涂层的粘合剂树脂中使用的电离放射线固化型树脂,可以举出(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯或N-乙烯基吡咯烷酮等。
另外,作为具有2个以上不饱和键的电离放射线固化型树脂的化合物,例如可以举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、双酚二(甲基)丙烯酸酯、二甘油四(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、二(甲基)丙烯酸异冰片酯、二环戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二(甲基)丙烯酸酯或二三羟甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯等多官能化合物等。其中,优选使用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)或季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)。需要说明的是,“(甲基)丙烯酸酯”是指甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯。另外,作为电离放射线固化型树脂,也可以使用将上述化合物用PO(环氧丙烷)、EO(环氧乙烷)、CL(己内酯)等改性而得到的树脂。
作为硬涂层的粘合剂树脂中使用的热塑性树脂,例如可以举出苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、乙酸乙烯酯系树脂、乙烯基醚系树脂、含卤素树脂、脂环式烯烃系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、纤维素衍生物、有机硅系树脂、橡胶或弹性体等。上述热塑性树脂优选为非结晶性且可溶于有机溶剂(特别是能够溶解多种聚合物、固化性化合物的通用溶剂)。特别是从透明性和耐候性的观点出发,优选苯乙烯系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、脂环式烯烃系树脂、聚酯系树脂或纤维素衍生物(纤维素酯类等)等。
作为硬涂层的粘结剂树脂中使用的热固性树脂,例如可以举出酚醛树脂、尿素树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、三聚氰胺树脂、胍胺树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基醇酸树脂、三聚氰胺-尿素共缩合树脂、硅树脂或聚硅氧烷树脂(包括笼状、梯状等所谓的倍半硅氧烷等)等。
硬涂层可以包含有机树脂和无机材料,也可以是有机无机复合材料。作为一例,可以举出通过溶胶凝胶法形成的物质。作为无机材料,例如可以举出二氧化硅、氧化铝、氧化锆或二氧化钛。作为有机材料,例如可以举出丙烯酸树脂。
从防眩性、与后述的光学层13的密合性、抗粘连性的观点出发,硬涂层中所含的填料可以根据光学层叠体10的用途选择各种填料。具体而言,例如可以使用二氧化硅(Si的氧化物)粒子、氧化铝粒子、有机微粒等公知的物质。
硬涂层例如可以包含粘合剂树脂、以及作为填料的二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子。通过在硬涂层中分散有作为填料的二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子,能够在硬涂层的表面形成微细的凹凸。这些二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子可以在硬涂层的光学层13侧的表面露出。在该情况下,硬涂层的粘合剂树脂与光学层13的下部所具有的密合层12接合。因此,硬涂层与光学层13的密合性也提高,硬涂层的硬度变高,并且对光学层叠体10的耐擦伤性提高赋予辅助性的作用。
作为硬涂层的填料的二氧化硅粒子和/或氧化铝粒子的平均粒径例如为800nm以下,优选为780nm以下,进一步优选为100nm以下。
从提高光学层叠体10的防眩性的观点出发,作为硬涂层中所含的填料,可以使用有机微粒。作为有机微粒,例如可以举出丙烯酸树脂等。有机微粒的粒径优选为10μm以下,更优选为7μm以下,进一步优选为5μm以下,特别优选为3μm以下。
作为硬涂层中含有的填料,为了对硬涂层赋予强韧性,可以在不损害光学特性的范围内使用各种增强材料。作为增强材料,例如可以举出纤维素纳米纤维。
硬涂层的厚度没有特别限定,例如优选为0.5μm以上,更优选为1μm以上。硬涂层的厚度优选为100μm以下。如果硬涂层的厚度为0.5μm以上,则可得到充分的硬度,因此不易产生制造上的划痕。另外,如果硬涂层的厚度为100μm以下,则能够实现光学层叠体10的薄膜化、轻量化。另外,如果硬涂层的厚度为100μm以下,则不易产生在制造中途的光学层叠体10弯曲时产生的硬涂层的微裂纹,生产率变得良好。
硬涂层可以是单一的层,也可以是多个层层叠而成的层。另外,也可以对硬涂层进一步赋予例如紫外线吸收性能、抗静电性能、折射率调整功能、硬度调整功能等公知的功能。
另外,对硬涂层赋予的功能可以赋予至单一的硬涂层中,也可以分割为多个层而赋予。
透明基材11并不限定于树脂膜。透明基材11例如可以是玻璃。玻璃可以是平板,也可以是例如透镜等那样具有凹凸面的形状。
密合层12是使透明基材11与光学层13密合的层。
密合层12由熔点为700℃以下的金属材料构成。金属材料可以是金属单质,也可以是合金。作为金属材料的例子,可以举出Al、Pb、Sn、In、Zn或Bi等金属。这些金属可以是单独的合金或包含多种元素的合金。需要说明的是,如果是Al等,则会发生自然氧化膜的形成,但该自然归属膜作为金属膜来处理。另外,在金属材料为合金的情况下,只要在所形成的膜的组成中熔点为700℃以下,则合金中所含的构成元素各自的熔点也可以为700℃以上。如果密合层12的膜厚过薄,则有可能无法形成层而使构成原子局部化,产生光吸收或者损害密合性。因此,密合层12的膜厚优选为0.5nm以上。另外,如果密合层12的膜厚超过8nm,则密合层12对光的吸收变得显著,有可能损害光学层叠体10的光透过性。因此,密合层12的膜厚优选在0.5nm以上8nm以下的范围内。密合层12的膜厚更优选为1nm以上5nm以下的范围内。
密合层12的成膜方法例如可以使用真空成膜法,没有特别限定,为了得到密合性,优选使用溅射法。
通常,在溅射法中,被等离子体加速后的稀有气体离子会与配置于阴极侧的被附着物质(溅射靶)碰撞,施加冲击,从而使被附着物质向空间飞出,被附着物质原子与以与阴极相对的方式配置的基板面碰撞而形成膜。已知,此时原子在基板上不立即停止而在表面移动。原子一边移动一边失去能量,最终附着于表面。因此,所赋予的能量越大,越能够带来表面上的扩散而形成均匀的膜,但在透明基材11为树脂膜的情况下,如果具有过高能量的粒子大量碰撞,则热负荷变大,有时透明基材11自身会变形。透明基材11的厚度越薄,该现象越显著。
另外,在使用高熔点的金属材料作为溅射靶的情况下,如果以低的电力进行溅射,则无法得到充分的能量,金属原子在透明基材11的表面凝聚而形成金属微粒,这有时会产生光的吸收。
本发明人使用各种金属材料通过溅射法形成金属材料膜并进行研究,发现了密合性优异的金属材料膜的熔点均低。即,发现了:如果使用熔点为700℃以下的金属材料,则即使在透明基材11为树脂膜的情况下,也能够在不产生由热负荷引起的变形的情况下形成牢固的密合层12。
在使用熔点为700℃以下的金属材料来形成密合层12的情况下,与使用高熔点的金属材料的情况相比,获得相同的成膜速度所需的电力更少。进而,在到达透明基材11后直至在基板表面停止为止所移动的距离也长,即使是复杂的表面形状,也可追随性良好地形成均匀的膜。
因此,之后成膜的光学层13不与透明基材11直接接触,而是经由以低熔点的金属材料构成的密合层12而与透明基材11接合,因此即使在透明基材11为树脂膜的情况下,也能够得到牢固的密合。
密合层12中使用的金属材料的熔点为700℃以下即可,但从溅射靶的制造和工艺的观点出发,其熔点需要为100℃以上。
光学层13是用于获得作为光学层叠体10的目的的光学效果的层。光学效果是控制反射、透过、折射等光的性质的效果,例如可以举出防反射效果、选择反射效果、防眩效果、透镜效果等。在图1中,光学层13为将高折射率层13a和低折射率层13b交替地各层叠2层而成的交替层叠体。需要说明的是,在图1中,高折射率层13a和低折射率层13b的层数各自为2层,但高折射率层13a和低折射率层13b的层数没有限制。另外,光学层13可以根据其目的来设定层叠的层的材料、构成、膜厚。光学层13可以是单层。
在使用光学层13作为防反射层的情况下,其构成也可以是将折射率为1.9以上的高折射率层13a和折射率为1.6以下的低折射率层13b交替层叠而成的交替层叠体。特别是,从透明基材11侧起依次层叠有第一高折射率层13a、第一低折射率层13b、第二高折射率层13a、第二低折射率层13b的交替层叠体不仅能够充分确保光学特性,而且从工业生产率的观点出发也经常使用。通常,高折射率层13a和低折射率层13b优选各自为透明。为了形成透明的高折射率层13a和低折射率层13b,优选将它们设为氧化物。当然,即使为了实现光学功能而有意地形成具有光学吸收的层,也不会脱离本发明的主旨。进而,为了使光学层表面或除了与基材的界面以外的层叠界面具有功能性,也可以存在有机物等氧化物以外的物质。
高折射率层13a的折射率优选为2.00~2.60,更优选为2.10~2.45。作为这样的高折射率的氧化物,可以举出氧化铌(Nb2O5,折射率2.33)、氧化钛(TiO2,折射率2.33~2.55)、氧化钨(WO3,折射率2.2)、氧化铈(CeO2,折射率2.2)、五氧化钽(Ta2O5,折射率2.16)、氧化锌(ZnO,折射率2.1)、氧化铟锡(ITO,折射率2.06)等。
低折射率层13b的折射率优选为1.20~1.60,更优选为1.30~1.50。作为这样的低折射率的氧化物,可以使用以SiO2(Si的氧化物)等为主成分的氧化物。含有Si的氧化物的氧化物可以以50原子%以内含有其他元素。例如,为了提高耐久性,可以含有Na,为了提高硬度,可以含有Zr、Al或N。这些元素的含量优选为10原子%以下。
需要说明的是,低折射率材料层和高折射率材料层的折射率可以使用分光椭偏仪来确认。
通过将高折射率层13a和低折射率层13b交替层叠,从与透明基材11相反一侧的面侧入射的光相互干涉,由此能够使反射光的强度降低,发挥防反射功能。
构成光学层13的高折射率层13a和低折射率层13b例如可以通过溅射法进行成膜。
在通过溅射法形成密合层12和光学层13的情况下,例如可以使用日本特开2014-34701号公报中记载的薄膜形成装置。例如,该薄膜形成装置在真空槽(腔室)内具有:供给部,其从卷出辊取出透明基材11;成膜室单元,其在透明基材11上(在光学层13侧设置树脂制被膜的情况下为树脂制被膜上)形成密合层12和光学层13而制作光学层叠体10;以及卷取部,其卷取光学层叠体10。成膜室单元具有阴极部,该阴极部设置有用于将密合层12和光学层13进行成膜的溅射靶。在将密合层12设为1层、将光学层13设为将高折射率层13a和低折射率层13b交替地各层叠2层而成的交替层叠体的情况(形成合计5层的情况)下,使用5个阴极部。
即,上述薄膜形成装置通过辊对辊法,在树脂膜等透明基材11上进行基于溅射的成膜,能够设置多个溅射靶,而且,一旦设置辊,则能够在维持真空气氛的状态下将不同的多种材料进行成膜。进而,在上述薄膜形成装置中,在溅射时除了作为溅射气体的氩气以外,还能够将氧气导入至等离子体中,由此能够在透明基材11上形成溅射靶材料的氧化物。
在本实施方式的光学层叠体10中,可以在光学层13的与密合层12侧相反一侧的面设置防污层。作为防污层的材料,可以使用氟系有机化合物。作为氟系有机化合物的例子,可以举出由氟改性有机基团和反应性甲硅烷基(例如烷氧基硅烷)构成的化合物。氟系有机化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,在本实施方式的光学层叠体10中,可以根据需要在透明基材11的与密合层12侧相反一侧的面设置各种层。例如,也可以设置用于与其他构件粘接的粘着剂层。另外,也可以借助该粘着剂层设置其他光学膜。作为其他光学膜的例子,例如可以举出偏振膜、相位差补偿膜、作为1/2波长板或1/4波长板发挥功能的膜等。
根据如上构成的本实施方式的光学层叠体10,由于介于透明基材11与光学层13之间的密合层12由熔点在100℃以上700℃以下的范围内的金属材料形成,因此能够使透明基材11与光学层13牢固地密合。即,熔点在100℃以上700℃以下的范围内的金属材料能够通过溅射法以较低的电力进行成膜,因此即使在透明基材11为树脂膜的情况下,也能够均匀地形成金属材料膜(密合层12)。通过在透明基材11的表面均匀地形成密合层12,不易引起光学层13与透明基材11的表面直接接触,可在密合层12的表面均匀地形成光学层13,因此透明基材11与光学层13的密合性提高。
另外,在透明基材11上设置有树脂制被膜的情况下,对于树脂制被膜也可以说与透明基材11为树脂膜的情况下的上述作用同样。
在本实施方式的光学层叠体10中,在密合层12的厚度为0.5nm以上的情况下,能够使透明基材11与光学层13更可靠地密合。另外,在密合层12的厚度为8nm以下的情况下,能够将密合层12对光的吸收抑制为实用上没有问题的水平。
根据本实施方式的光学层叠体10,即使在透明基材11为树脂膜、光学层13为氧化物层的情况下,也能够使它们牢固地密合。
在本实施方式的光学层叠体10中,在光学层13为将高折射率层13a和低折射率层13b交替层叠而成的交替层叠体的情况下,能够用作防反射膜。特别是在波长550nm的光的透过率为91%以上的情况下,能够有利地用作防反射膜。光学层叠体10中的波长550nm的光的透过率更优选为92%以上。
本实施方式的物品是在例如液晶显示面板、有机EL显示面板等图像显示部的显示面设置有上述光学层叠体10的物品。由此,例如能够对智能手机、操作设备的触摸面板显示部赋予高耐磨性,能够实现耐久性优异的图像显示装置。
另外,作为物品,并不限定于图像显示装置,例如在表面设置有本实施方式的光学层叠体的窗玻璃、护目镜、太阳能电池的受光面、智能手机的画面、个人计算机的显示器。信息输入终端、平板终端、电光显示板、玻璃桌表面、游戏机、飞机或电车等的运行辅助装置、导航系统、仪表盘、光学传感器的表面等只要能够应用光学层叠体10,则可以是任意的。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但该实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。该实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨中,并且同样包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。
实施例
以下,列举实施例和比较例对本发明进行具体说明,但本发明并不限定于以下的实施例。
[实施例1]
作为透明基材11,准备在厚度80μm的TAC上形成有4μm含有氧化硅微粒的丙烯酸树脂制被膜(硬涂层)的树脂膜。在该树脂膜的丙烯酸树脂制被膜上,使用薄膜形成装置,通过溅射法依次形成密合层12和光学层13。
丙烯酸树脂制被膜通过如下方法形成:使用棒涂机将具有下述表1所示组成的涂布液涂布在透明基材11上,照射紫外线使其发生光聚合而使其固化。
[表1]
作为薄膜形成装置,使用日本特开2014-34701号公报记载的装置。该薄膜形成装置能够同时依次层叠多种材料的薄膜。在本实施例中,从靠近树脂膜的卷出侧的一侧起依次配置铝、氧化铌、硅、氧化铌、硅的溅射靶。各个溅射靶与独立的电源连接,能够投入任意的电力进行放电。另外,各个溅射靶分别收纳于独立的容器内,隔开溅射靶的隔壁仅在罐状辊附近具有微小的间隙,能够实现实质上不同的气体气氛。
将该薄膜形成装置的真空槽内整体进行真空排气至1×10-3Pa以下。接着,一边以成为150sccm的流量的方式利用质量流量控制器调整氩气一边向设置有铝靶的第一阴极部导入,对铝靶施加电力而使其放电,进行基于溅射的成膜。此时的树脂膜的行进速度为3m/min.。对于施加于铝靶的电力,预先测定电力与成膜的铝膜的膜厚的关系,以能够在行进速度为3m/min.的树脂膜上形成0.5nm膜厚的铝膜的方式进行调整。
在第一阴极部形成铝膜(密合层)后,在第二阴极部形成氧化铌膜(高折射率层13a)。一边以成为150sccm的流量的方式利用质量流量控制器调整氩气一边向第二阴极部导入,对氧化铌靶施加电力而使其放电,进行基于溅射的成膜。此时,与氩气分开地,一边利用质量流量控制器调整一边导入微量的氧,以不引起由氧不足引起的光吸收的方式调整氧量,得到良好的氧化铌膜。对于施加于氧化铌靶的电力,预先测定电力与成膜的氧化铌膜的膜厚的关系,以能够在行进速度为3m/min.的树脂膜上形成10nm膜厚的氧化铌层(波长550nm下的折射率为2.33)的方式进行调整。
在第二阴极部形成氧化铌膜(高折射率层)后,在第三阴极部形成氧化硅膜(波长550nm下的折射率为1.45)(低折射率层)。一边以成为150sccm的流量的方式利用质量流量控制器调整氩气一边向第三阴极部导入,对硅靶施加电力而使其放电,进行基于溅射的成膜。此时,与氩气分开地,一边用质量流量控制器调整一边导入氧,得到良好的氧化硅膜。对于施加于硅靶的电力,预先测定电力与成膜的氧化硅膜的膜厚的关系,以能够在行进速度为3m/min.的树脂膜上形成40nm膜厚的氧化硅膜的方式进行调整。
同样地,分别在第四阴极部形成氧化铌膜,接着在第五阴极部形成氧化硅膜。此时,分别调整电力,使得在第四阴极部氧化铌膜的膜厚成为100nm,在第五阴极部的氧化硅的厚度成为90nm。
如上所述,在树脂膜上形成1层密合层12、以及作为将高折射率层和低折射率层交替层叠4层而成的交替层叠体的光学层,制作图1所示构成的光学层叠体(防反射膜)。将光学层叠体连续地卷取后,向薄膜形成装置的真空槽内整体导入大气,取出卷取的光学层叠体。
需要说明的是,在本实施例中,使用1个阴极来形成1个层,但并非必须使用1个阴极。考虑到热负荷和电力负荷,也可以使用多个阴极来形成1个层。
[实施例2]
在第一阴极部,将铝膜(密合层)的膜厚调整为1nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例3]
在第一阴极部,将铝膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例4]
在第一阴极部,将铝膜(密合层)的膜厚调整为4nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例5]
在第一阴极部,将铝膜(密合层)的膜厚调整为6nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例6]
在第一阴极部,将铝膜(密合层)的膜厚调整为8nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例7]
在第一阴极部,使用锌靶代替铝靶,将锌膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例8]
在第一阴极部,使用锡靶代替铝靶,将锡膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[实施例9]
在第一阴极部,使用铟靶代替铝靶,将铟膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例1]
在第一阴极部,不使阴极部放电,不形成铝膜,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例2]
在第一阴极部,使用钛靶代替铝靶,将钛膜(密合层)的膜厚调整为1nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例3]
在第一阴极部,使用钛靶代替铝靶,将钛膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例4]
在第一阴极部,使用钛靶代替铝靶,将钛膜(密合层)的膜厚调整为3nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例5]
在第一阴极部,使用钛靶代替铝靶,将钛膜(密合层)的膜厚调整为4nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例6]
在第一阴极部,使用银靶代替铝靶,将银膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例7]
在第一阴极部,使用银靶代替铝靶,将银膜(密合层)的膜厚调整为4nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例8]
在第一阴极部,使用锗靶代替铝靶,将锗膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例9]
在第一阴极部,使用锗靶代替铝靶,将锗膜(密合层)的膜厚调整为4nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例10]
在第一阴极部,使用钨靶代替铝靶,将钨膜(密合层)的膜厚调整为2nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例11]
在第一阴极部,使用钨靶代替铝靶,将钨膜(密合层)的膜厚调整为4nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[比较例12]
在第一阴极部,使用铟靶代替铝靶,将铟膜(密合层)的膜厚调整为10nm,除此以外,在与实施例1相同的条件下制作光学层叠体。
[评价结果]
对于将实施例和比较例中得到的光学层叠体切出任意尺寸而制作的试样,进行以下的测定、评价。将其结果与构成密合层的金属材料、该金属的体熔点(bulk meltingpoint)、密合层的膜厚一起示于下述的表2。
(全光线透过率)
全光线透过率依据“JIS K-7105”,使用“NDH5000”(日本电色工业株式会社制)进行测定。在本发明中,优选密合层的光吸收小。因此,在实施例和比较例中制作的光学层叠体(防反射膜)的情况下,优选全光线透过率高。在不使用防反射膜时的TAC膜的情况下,由于具有约90%的透过率,因此为了发挥作为防反射膜的功能,优选通过施加防反射膜而使全光线透过率为91%以上。
(密合性)
密合性依据“JIS K5400”,利用交叉阴影法(cross-hatch method)进行评价。即,利用刀具在试样的光学层叠体侧的表面以1mm间隔切出11条切痕,以与其正交的方式切出11条切痕,形成100个方格。将形成了方格的试样在温度25℃、相对湿度60%RH的条件下静置2小时后,使粘着带与方格的部分密合,在气泡不再进入的状态下一下子剥离。将其重复3次,用光学显微镜等测量剥离的方格的数量。需要说明的是,将各方格中的三分之一以上的部分剥离的情况设为剥离。测量未剥离而残留的方格的数量(残留数),将相对于方格总数(100个)的剥离数作为密合性的指标。
在光学层叠体中,不仅是刚制造后的初期,长期的耐久性也是重要的。因此,进行将试样在温度85℃、相对湿度85%RH的环境下静置500小时的环境试验,对于该环境试验的试样也同样地评价密合性。
优选密合性高,期望在交叉阴影法中未剥离而残留的方格数量(残留数)高。
[表2]
由表2可知,将体熔点为660℃的铝膜作为密合层的实施例1~6的光学层叠体,虽然全光线透过率依赖于密合层的膜厚而变化,但在膜厚为0.5~8nm的范围内为91%以上,可以说是良好的。另外,可以说初期和环境试验后的密合性也充分。在将与铝膜相比熔点低的锌膜(体熔点420℃)、锡膜(体熔点232℃)和铟膜(体熔点157℃)作为密合层的实施例7、实施例8和实施例9的光学层叠体中,也显示出全光线透过率和密合性均优异的结果。
以上的结果表明,通过使用熔点为700℃以下的金属材料,形成密合层时,在树脂膜的表面形成均匀的金属材料膜,能够兼顾良好的光学特性和密合性。
未形成密合层的比较例1的光学层叠体的全光线透过率变低了,推测这是由于从树脂膜放出的水分对光学层造成影响而形成了低级氧化物。另外,可以确认,关于比较例1的光学层叠体的密合性,即使在初期也观察到剥离,密合性差。因此,省略了环境试验。
将体熔点为1668℃的钛膜作为密合层的比较例2~5的光学层叠体能够确保初期的密合性。但是,环境试验后的密合性均不充分。通过增加密合层的膜厚,可观察到密合性的提高,但伴随密合层的膜厚增加,观察到全光线透过率降低的倾向。因此,未发现兼顾全光线透过率和环境试验后的密合性的条件。
对于将体熔点为962℃的银膜作为密合层的比较例6~7的光学层叠体10而言,密合层的膜厚为2nm的比较例6中,初期的密合性、全光线透过率均变低了。认为这是因为银容易凝聚。因此,在比较例6中,省略了环境试验。另一方面,在膜厚为4nm的比较例7的光学层叠体中,虽然初期的密合性、全光线透过率可容许,但环境试验后的密合性不充分。
将体熔点为938℃的锗膜作为密合层的比较例8~9的光学层叠体能够确保全光线透过率和初期密合。但是,环境试验后的密合性均变低。
将体熔点为3422℃的钨膜作为密合层的比较例10~11的光学层叠体能够确保全光线透过率。但是,密合层的膜厚为2nm的比较例10的初期密合性变低。因此,省略了环境试验。另外,密合层的膜厚为4nm的比较例11的环境试验后的密合性变低。
将体熔点为157℃、厚度为10nm的铟膜作为密合层的比较例12的结果是全光线透过率低于91%。这表示由于密合层的厚度较厚而存在光吸收的影响,若密合层的厚度超过8nm,则在实用上不利。
如上所述,由实施例和比较例的结果证实了本发明的效果。
符号说明
10…光学层叠体
11…透明基材
12…密合层
13…光学层
13a…高折射率层
13b…低折射率层。

Claims (9)

1.一种光学层叠体,其具有:透明基材、设置于所述透明基材的至少一个表面的树脂制被膜、形成于所述树脂制被膜上的密合层、以及形成于所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面的光学层,
所述密合层由Al或In构成,
所述密合层的厚度为1nm以上8nm以下,
所述光学层为氧化物层。
2.根据权利要求1所述的光学层叠体,所述透明基材为树脂膜。
3.根据权利要求1所述的光学层叠体,所述光学层为将高折射率层和低折射率层交替层叠合计4层以上而成的交替层叠体。
4.根据权利要求2所述的光学层叠体,所述光学层为将高折射率层和低折射率层交替层叠合计4层以上而成的交替层叠体。
5.根据权利要求3所述的光学层叠体,在所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面上层叠有所述高折射率层。
6.根据权利要求4所述的光学层叠体,在所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面上层叠有所述高折射率层。
7.一种光学层叠体,其具有:透明基材、设置于所述透明基材的至少一个表面的树脂制被膜、形成于所述树脂制被膜上的密合层、以及形成于所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面的光学层,
所述密合层由Al或In构成,
所述密合层的厚度为1nm以上8nm以下,
所述光学层为将高折射率层和低折射率层交替层叠而成的交替层叠体,
在所述密合层的与所述透明基材相反一侧的表面上层叠有由氧化铌膜构成的所述高折射率层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学层叠体,波长550nm的光的透过率为91%以上。
9.一种物品,其具备权利要求1至8中任一项所述的光学层叠体。
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