JP2005062674A - 板状光学部品 - Google Patents

Abstract

【構成】 板状光学部品１０は基板１２を含み、その一方面に反射防止微細構造１４が形成され、他方面に反射防止層１８が形成される。反射防止微細構造１４は均一な四角錘の突起１６を配列させた集合体である。
【効果】 基板１２の両面に反射防止機能を持たせ、特に内面側に反射防止微細構造１４を形成したため、基板１２と空気層との界面では、屈折率が徐々に変化し、反射による透過光量の低下が抑えられる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、板状光学部品に関し、特にたとえば、ディスプレイを保護するカバーガラスなどの板状光学部品に関する。

従来の板状光学部品の一例が特許文献１に開示されている。この特許文献１の反射防止成形品では、一方面に透明低反射層が積層され、他方面に微細凹凸形状が形成されため、低反射層で反射が防止され、微細凹凸で反射が拡散されて、防眩される。
特開２００１−３３０７０４号公報［Ｇ０２Ｂ １／１１、Ｂ３２Ｂ ７／０２、Ｂ３２Ｂ ３１／２２、Ｇ０２Ｂ ５／０２、Ｇ０２Ｆ １／１３３５］

特許文献１の従来技術では、微細凹凸は防眩効果を得るために光を拡散させるものであり、その形状は特に規定されておらず、微細凹凸により生じる光拡散の程度をヘイズ値で規定している。ヘイズ値は０．１〜８．０と、光拡散効果による反射防止効果と白濁（透明性）との兼合いにより決められているため、反射防止成形品に照射される光を全て透過させるものではなく、光透過率は高くない。このため、液晶ディスプレイなどから発せられる表示光がカバーガラスを透過する光量が少なくなり、視認性が落ちるという問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、透過光量の低下なしに反射防止できる、板状光学部品を提供することである。

請求項１の発明は、両面反射防止機能を設けた板状光学部品において、基板の一方面に反射防止層を形成し、基板の他方面に反射防止微細構造を形成したことを特徴とする板状光学部品である。

請求項１の発明では、たとえば、反射防止微細構造の型が形成された基板用金型に樹脂を流し込み、基板と反射防止微細構造とを一体成形する。そして、その基板の反射防止微細構造が設けられていない面に反射防止層を蒸着法、スパッタリング法、およびフィルムを貼り付ける方法などにより形成する。

このように、基板および反射防止微細構造を一体成形するようにすれば、基板を製造した後に基板の表面に微細構造を形成する必要がなく、これらを簡単に製造することができる。

基板の両面にそれぞれ反射防止層および反射防止微細構造を形成することにより、光が反射防止層側から板状光学部品へ入射される際、反射防止層が板状光学部品へ入射する光の反射を防止し、さらに反射防止微細構造が板状光学部品から外部へ出射する光の反射を防止する。このため、板状光学部品の両面で光の反射が防止され、光の透過率を向上させることができる。また、光が反射防止微細構造側から入射される場合も同様である。
請求項２の発明は、請求項１に従属し、反射防止層は外側に露出する面に形成され、反射防止微細構造は外側に露出しない面に形成される板状光学部品である。

請求項２の発明では、この板状光学部品をたとえば液晶パネルのカバーガラスとして液晶ディスプレイに取り付ける際、反射防止層が形成された面を外側に露出するようにし、反射防止微細構造を形成した面をディスプレイ側になるように配置する。

このように、外側に露出しない基板の一方面に反射防止微細構造を設けると、拡散反射光も含めて光の反射が生じないため、カバーガラスとして板状光学部品の表面において液晶パネルから発せられる表示光は反射による光量を低下させずに、板状光学部品を透過する。

また、反射防止微細構造は外側に露出しないため、その表面に摩擦などにより生じる傷や汚れなどが付着せず、反射防止効果を維持することができる。

請求項３の発明は、請求項１または２に従属し、反射防止層が反射防止膜である板状光学部品である。

請求項３の発明では、外側の空気層と反射防止膜との界面および反射防止膜と基板との界面、また反射防止膜が多層膜の場合は各層間の界面でそれぞれ反射光が生じ、それらが干渉して反射光全体を弱める。

請求項４の発明は、請求項１または２に従属し、反射防止層が反射防止フィルムである板状光学部品である。

請求項４の発明では、たとえば、まず反射防止フィルムを金型内に装着しておき、そこへ樹脂を流し込んで基板を射出成形する。

このフィルムインサート成形を用いると、基板成形と同時に反射防止フィルムを基板表面に形成することができるため、基板形成後に反射防止フィルムを基板表面に貼り付ける必要がなく、簡単に板状光学部品を製造することができる。

請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに従属し、反射防止層上にフッ素系防汚膜を形成した板状光学部品である。

請求項５の発明では、反射防止層上にフッ素系防汚膜を形成すると、反射防止層表面の表面張力が小さくなり、汚れ等が反射防止層表面に付着しにくく、かつ仮に汚れ等が付着しても容易に取り除くことができる。

この発明によれば、板状光学部品の一方面に反射防止層を形成し、他方面に反射防止微細構造を設けるので、反射による光量の低下がない。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１に示すこの発明の一実施例である板状光学部品１０は平板の基板１２を備える。

基板１２はポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート、ＭＳ樹脂、ポリプロピレン、透明ＡＢＳ樹脂、透明ポリスチレン、透明エポキシ樹脂、ポリアレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、透明ナイロン樹脂、透明ポリブチレンテレフタレート、透明フッ素樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、透明フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン／マレイミド共重合体、透明フェノール樹脂、ノンブロム系難燃ＰＣ、ＡＲＴＯＮ／ＰＰＳアロイなどの透明な樹脂から形成される。その一方面に反射防止微細構造１４が形成される。

反射防止微細構造１４は図２に示す微細な四角錐の突起１６、１６，…が四角形の面を基板１２側にして頂点１６ａが外側に突出するように、多数密接して水平方向および垂直方向に連続した形状である。そのピッチｐはたとえば４００ｎｍ以下、高さｈは４００ｎｍ以上である。

基板１２の反射防止微細構造１４が形成された面と反対の面に反射防止層１８として反射防止膜２０が設けられる。反射防止膜２０は基板１２より屈折率の低い単層膜または高屈折率の薄膜と低屈折率の薄膜を積層した多層膜である。高屈折率層は酸化チタン、酸化亜鉛、五酸化タンタルおよび酸化ジルコニウムなど、低屈折率層は酸化ケイ素およびフッ化マグネシウムなどが用いられる。多層膜２０はたとえば、酸化ケイ素２０ａ、酸化亜鉛２０ｂ、酸化ケイ素２０ｃ、酸化亜鉛２０ｄおよび酸化ケイ素２０ｅの各層が順番に積層された５層の膜であり、それぞれの層の厚さは数十ｎｍから百数十ｎｍである。

板状光学部品１０を製造する場合、反射防止微細構造１４の型（図示せず）が形成された基板１２の金型内に加熱溶融させた樹脂を流し込む。金型に樹脂が充填されると圧力をかけ、その後、冷却固化させて基板１２および反射防止微細構造１４を一体成形する。この基板１２の反射防止微細構造１４が形成されていない面上に酸化ケイ素および酸化チタンの反射防止膜２０を順番にスパッタリング法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法などにより成膜する。

このような板状光学部品１０を液晶ウィンドウなどの液晶ディスプレイに用いる場合、液晶パネル側に基板１２の反射防止微細構造１４が形成されている面を向け、外側（空気層）に基板１２の反射防止膜２０が形成されている面を向けて、液晶パネルを覆うように板状光学部品１０を装着する。

このように、板状光学部品１０の一方面に形成した反射防止微細構造１４に均一な四角錘の突起１６を配列させた集合体を用いると、基板１２と空気層との界面における屈折率は図３に示すように、空気層から基板１２側へ深さが深くなるほど、空気層の屈折率１から基板１２のたとえばポリカーボネートの屈折率約１．５９へ徐々に増加する。つまり、空気に対して反射防止微細構造１４が占める体積の割合は空気層から基板１２側へ徐々に増加するのに伴い、その屈折率が連続的に変化する。このため、急激な屈折率の差により生じるフレネル反射を防止することができる。

板状光学部品１０の他方面に形成した反射防止層１８に屈折率および膜厚が異なる５層の薄膜を積層した反射防止膜２０を用いると、空気層と反射防止膜２０との界面、反射防止膜２０と基板１２との界面、および各層間の界面で生じる各反射光が干渉して反射光全体を弱める。図４に示すように、基板１２上に酸化ケイ素２０ａ、酸化ジルコニウム２０ｂ、酸化ケイ素２０ｃ、酸化ジルコニウム２０ｄおよび酸化ケイ素２０ｅの各層を順番に積層した反射防止膜２０の表面では反射率が反射防止処理をしない基板１２の両面で生じるフレネル反射率の８〜１０％に対して、他方の反射防止微細構造１４と合わせて、可視光の全領域で反射率が低くなり、透過率が上がる。

板状光学部品１０の反射防止微細構造１４を形成した面を液晶パネルなどの発光する側に向けることにより、外側に露出されないため傷や汚れなどが付着せず、反射防止効果を維持できる。

なお、反射防止微細構造１４に四角錘の突起１６を用いたが、これに代えて円錐や三角錐などの多角錘などを用いてもよい。

図５に示すこの発明の他の一実施例である板状光学部品１０は図１に示す板状光学部品１０とほぼ同じであるが、反射防止膜２０の表面上にフッ素系防汚膜２２を付加する。これ以外の部分に関しては図１実施例の示す板状光学部品１０と同様であるため、説明は省略する。

フッ素系防汚膜２２は四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン、旭硝子製「サイトップ」、三菱樹脂製「フルオロ−ジュＬＧ」などから形成され、その膜厚は１０ｎｍ以下である。

フッ素系防汚膜２２を反射防止層１８上に付加する場合、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スプレーコート、スピンコートおよび静電塗装などにより成膜する。

フッ素系防汚膜２２を反射防止層１８上に付加すると、反射防止層１８表面の表面張力が小さくなり、汚れ等が反射防止層１８表面に付着しにくく、かつ仮に汚れ等が付着しても容易に取り除くことができる。

フッ素系防汚膜２２の膜厚を１０ｎｍ以下にすることにより、反射防止層１８の光学特性にほとんど影響を与えない。

なお、フッ素系防汚膜２２の膜厚を１０ｎｍ以下としたが、防汚膜に用いる樹脂の防汚効果および透明性などを考慮してこれ以上厚みにしてもよい。

図６に示すこの発明の他の一実施例である板状光学部品１０は図１に示す板状光学部品１０とほぼ同じであるが、反射防止層１８として反射防止フィルム２４を用いる。反射防止フィルム２４は透明フィルム２６上に直接または他の層を介して反射防止膜２０が形成されたものである。

反射防止フィルム２４の透明フィルム２６は高い透光性を有する樹脂であり、たとえばポリカーボネート、アクリル樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）などの熱可塑性樹脂から形成される。その厚みは特に制限されないが、７０〜２２０μｍ程度が一般的である。この透明フィルム２６の表面に反射防止膜２０を設けられ、反射防止膜２０は単層または異なった屈折率を有する複数の薄膜の積層体であり、図１実施例の反射防止膜２０の反射防止膜と同様であるため、説明は省略する。さらに、この反射防止層１８上に図５に示すフッ素系防汚膜２２を設けてもよい。

この反射防止フィルム２４を用いた板状光学部品１０を製造する場合、図７に示すように反射防止フィルム２４を反射防止微細構造１４の型が形成された基板用金型２８に挿入し、金型２８を閉める。この金型２８に基板１２に用いる樹脂１２ａを流し込むと、反射防止フィルム２４が基板１２上に固化されて一体化される。

このように反射防止層１８として反射防止フィルム２４を用いてインサート成形すると、反射防止微細構造１４が設けられた透明フィルム２６と同時に反射防止フィルム２４を透明フィルム２６表面に形成することができるため、透明フィルム２６形成後に反射防止フィルム２４を基板１２表面に貼り付ける必要がなく、簡単に板状光学部品１０を製造することができる。

この発明の一実施例の板状光学部品を示す断面図である。 図１実施例の板状光学部品の一方面に形成した反射防止微細構造を示す斜視図である。 図１実施例の反射防止微細構造の屈折率の変化を示すグラフである。 図１実施例の反射防止層の反射率を示すグラフである。 この発明の他の実施例の板状光学部品を示す断面図である。 この発明の他の実施例の板状光学部品を示す断面図である。 図６実施例の板状光学部品の製造工程を示す図解図である。

符号の説明

１０…板状光学部品
１２…基板
１４…反射防止微細構造
１８…反射防止層
２０…反射防止膜
２２…フッ素系防汚層
２４…反射防止フィルム

Claims (5)

1. 基板の両面に反射防止機能を設けた板状光学部品において、
   基板の一方面に反射防止層を形成し、前記基板の他方面に反射防止微細構造を形成したことを特徴とする、板状光学部品。
2. 前記反射防止層は外側に露出する面に形成され、前記反射防止微細構造は外側に露出しない面に形成される、請求項１記載の板状光学部品。
3. 前記反射防止層が反射防止膜である、請求項１または２記載の板状光学部品。
4. 前記反射防止層が反射防止フィルムである、請求項１または２記載の板状光学部品。
5. 前記反射防止層上にフッ素系防汚膜を形成した、請求項１ないし４のいずれかに記載の板状光学部品。

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