JP2006184849A - 反射防止積層体、光学機能性フィルタ、光学表示装置および光学物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 透明基材2と、高屈折率透明薄膜層と金属薄膜層とが交互に設けられた導電性反射防止層5と、該導電性反射防止層5の最外層の高屈折率透明薄膜層15に接する低屈折率透明薄膜層6とを有する反射防止積層体1;該反射防止積層体1を有する光学機能性フィルタ、光学表示装置および光学物品。
【選択図】 図1
Description
また、本発明の目的は、さらに透明性および生産性が向上した反射防止積層体、該反射防止積層体を有する光学機能性フィルタ、光学表示装置および光学物品を提供することにある。
前記導電性反射防止層と低屈折率透明薄膜層との合計の物理膜厚は、135nm以下であることが望ましい。
550nmの光に対する前記低屈折率透明薄膜層の光学膜厚は、91.85nm以下であることが望ましい。
本発明の光学表示装置は、本発明の反射防止積層体を有することを特徴とするものである。
本発明の光学物品は、本発明の反射防止積層体を有することを特徴とするものである。
また、本発明の光学表示装置は、可視光領域の広い範囲にわたって反射率が充分に低く、かつ電磁波シールド性能を有する。
また、本発明の光学物品は、可視光領域の広い範囲にわたって反射率が充分に低く、かつ電磁波シールド性能を有する。
図1は、本発明の反射防止積層体の一例を示す断面図である。この反射防止積層体1は、透明基材2と、透明基材2上に設けられたハードコート層3と、ハードコート層3上に設けられたプライマー層4と、プライマー層4上に設けられた導電性反射防止層5と、導電性反射防止層5上に設けられた低屈折率透明薄膜層6と、低屈折率透明薄膜層6上に設けられた防汚層7と、透明基材2の他方の面に設けられた粘着層8とを有して概略構成されるものである。
透明基材2としては、透明性を有する無機化合物成形物または有機化合物成形物が挙げられる。本発明における透明性とは、可視光領域の波長の光が透過すればよいことを意味する。成形物の形状としては、表面が平滑であれば特に限定されず、板状、ロール状等が挙げられる。また、透明基材2は、透明性を有する無機化合物成形物または有機化合物成形物の積層体であってもよい。
透明性を有する有機化合物成形物としては、プラスチックが挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、ポリエチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース等が挙げられる。
ハードコート層3は、鉛筆等による引っ掻き傷、スチールウールによる擦り傷等の機械的外傷から透明基材2表面または透明基材2上に形成された各層を防護する層である。ハードコート層3を形成する材料としては、透明性、適度な硬度および機械的強度を有するものであればよく、アクリル系樹脂、有機シリコン系樹脂、ポリシロキサン等の樹脂材料が挙げられる。
プライマー層4は、ハードコート層3と導電性反射防止層5との間の密着性を向上させる層である。プライマー層4の材料としては、例えば、シリコン、ニッケル、クロム、錫、金、銀、白金、亜鉛、チタン、タングステン、ジルコニウム、パラジウム等の金属;これら金属の2種類以上からなる合金;これらの酸化物、弗化物、硫化物、窒化物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、密着性が向上するならば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。
プライマー層4は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、化学蒸着(CVD)法、湿式塗工法等の従来公知の方法で形成できる。
本発明における導電性反射防止層は、反射防止積層体に、反射防止性、電磁波シールド性、赤外線カット性を付与するものであり、高屈折率透明薄膜層と金属薄膜層とが1層ずつ交互に設けられ、高屈折率透明薄膜層の数がn+1であり、金属薄膜層の数がnである(ただし、nは1以上の整数である)。図示例の導電性反射防止層5はn=1の例である。
導電性反射防止層5は、透明基材2側から順に、高屈折率透明薄膜層11、保護層12、金属薄膜層13、保護層14および高屈折率透明薄膜層15から構成される。
高屈折率透明薄膜層11、15は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、CVD法、湿式塗工法等の従来公知の方法で形成できる。
金属薄膜層13の材料としては例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、パラジウム等の金属;これら金属の2種類以上を含んだ合金が挙げられる。これらのうち、銀、銀を含む合金、銀を含む混合物が好適である。銀は、波長550nmの光の屈折率が0.055と小さく、一方、消衰係数は3.32と大きい。屈折率に対する消衰係数の比が他の金属に比べて大きいため金属性が高い、つまり導電性が高い。
保護層12、14の材料としては、例えば、亜鉛、シリコン、ニッケル、クロム、金、白金、アルミニウム、マグネシウム、ニオブ、ルテニウム、レニウム、ロジウム、アンチモン、チタン、パラジウム、ビスマス、錫等の金属;これらの金属の2種類以上を含有した合金;これらの金属の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物が挙げられる。
金属薄膜層13の両面に保護層を設ける場合、これら保護層は、同じ材料、同じ成膜方法および同じ膜厚でなくてもよい。また、保護層を設ける位置は、図示例のように高屈折率透明薄膜層と金属薄膜層との間に限定はされず、透明基材と防汚層の間に設けられていればよい。
低屈折率透明薄膜層6は、波長550nmの光の屈折率が1.7未満であり、かつ波長550nmの光の消衰係数が0.5以下である層である。
低屈折率透明薄膜層6は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、CVD法、湿式塗工法等の方法で形成できる。
防汚層7は、反射防止積層体1の表面についた水滴、指紋等の拭き取りを容易にし、かつ表面への衝撃による擦り傷等の外傷を防止する層である。防汚層7の材料としては、撥水性、撥油性および低摩擦性を有するものであればよく、例えば、シリコン酸化物、弗素含有シラン化合物、フルオロアルキルシラザン、フルオロアルキルシラン、弗素含有シリコン系化合物、パーフルオロポリエーテル基含有シランカップリング剤等が挙げられる。
防汚層7の物理膜厚は、5〜10nm程度である。防汚層7の膜厚を変化させることによって反射防止積層体1の反射色度を制御することが可能である。
粘着層8は、可視光領域の波長の光を透過し、かつ粘着性を有するものであればよい。粘着層8は、光学的性能の観点から、波長500〜600nmの光の屈折率が1.45〜1.7であり、消衰係数がほぼ0であることが好ましい。
粘着層8の材料としては例えば、アクリル系接着剤、シリコン系接着剤、ウレタン系接着剤、ポリビニルブチラール接着剤(PVA)、エチレン−酢酸ビニル系接着剤(EVA)、ポリビニルエーテル、飽和無定形ポリエステル、メラミン樹脂等が挙げられる。
反射防止積層体1は、横軸の実数軸が屈折率であり、縦軸の虚数軸が消衰係数であるアドミッタンス図において、波長550nmの光における反射防止積層体のアドミッタンス軌道の終点座標が、屈折率が0.5〜1.5の範囲であり、かつ消衰係数が−0.5〜0.5の範囲であることが好ましく、屈折率が0.8〜1.2の範囲であり、かつ消衰係数が−0.2〜0.2の範囲であることがより好ましく、屈折率が0.9〜1.1の範囲であり、かつ消衰係数が−0.1〜0.1の範囲であることが特に好ましい。終点座標がこの範囲にあれば、反射防止性能に優れた反射防止積層体1が得られる。
アドミッタンス図は、石英ガラス上に成膜した各層の材料の屈折率および消衰係数をあらかじめ測定しておき、反射防止積層体の各層の光学膜厚、屈折率および消衰係数からアドミッタンス軌道(透明基材2の屈折率および消衰係数を始点座標とし、該透明基材2上に各層を積層していったときの屈折率および消衰係数の変化)をコンピュータにより計算して作成することにより得られる。
以上説明した反射防止積層体1にあっては、低屈折率透明薄膜層6を、導電性反射防止層5の高屈折率透明薄膜層15に接するように設けることにより、反射防止積層体1は、反射率が充分に低くなる可視光領域の光の波長の範囲が充分に広くなる。
また、反射防止積層体1に関して、低屈折率透明薄膜層6を設けることにより、導電性反射防止層5が3層構造(n=1)のように層数が少ない、つまりは薄膜であっても、反射率が低くなる可視光領域の波長の範囲を充分に広くすることができる。
本発明の光学機能性フィルタは、本発明の反射防止積層体を有するものである。本発明の光学機能性フィルタとしては、CRT用フィルタ、液晶表示装置用フィルタ、プラズマディスプレイパネル用フィルタ、エレクトロルミネッセンス(EL)用フィルタ、フィールドエミッションディスプレイ(FED)用フィルタ、リアプロジェクションTV用フィルタ、表面電界ディスプレイ(SED)用フィルタ等が挙げられる。
プラズマディスプレイパネル用フィルタにおいては、本発明の反射防止積層体以外に、他の層として、防眩性を確保するアンチグレア層、ニュートンリングの発生を抑制するアンチニュートンリング層、色補正層、赤外線カット層、紫外線カット層、ガスバリア層、電磁波シールド層、帯電防止層等を設けてもよい。
本発明の光学表示装置は、本発明の反射防止積層体を有するものである。具体的には、CRT、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、SEDパネル等の光学表示装置の前面に、本発明の反射防止積層体、または本発明の光学機能性フィルタを設けたものである。
本発明の光学物品は、本発明の反射防止積層体を有するものである。具体的には、窓ガラス、眼鏡、ゴーグル等の光学物品に、本発明の反射防止積層体、または本発明の光学機能性フィルタを設けたものである。
本発明の光学機能性フィルタ、光学表示装置および光学物品にあっては、本発明の反
射防止積層体を有するものであるため、可視光領域の広い範囲にわたって反射率が充分に
低く、かつ電磁波シールド性能を有する。
[実施例1]
透明基材2である、厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(波長550nmの光の屈折率1.51、消衰係数0)(以下、TACフィルムと記す)上に、紫外線硬化型アクリル系樹脂(共栄社化学(株)製、商品名:PE−3A)をウェットコーティングによって成膜し、物理膜厚5μmのハードコート層3を形成した。
ハードコート層3上に、SiOx をスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚3nmのプライマー層4を形成した。
プライマー層4上に、インジウム中にセリウム10原子%を含有する透明導電酸化物材料(ICO)をスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚27nm、波長550nmの光に対する光学膜厚59.4nmの高屈折率透明薄膜層11(波長550nmの光の屈折率2.2、消衰係数0.001)を形成した。
高屈折率透明薄膜層11上に、ニクロムをスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚0.8nmの保護層12を形成した。
保護層12上に、銀中に金1.5原子%および銅0.5原子%を含有する合金をスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚9nmの金属薄膜層13(波長550nmの光の屈折率0.09、消衰係数3.51)を形成した。
金属薄膜層13上に、ニクロムをスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚0.8nmの保護層14を形成した。
保護層14上に、インジウム中にセリウム10原子%を含有する透明導電酸化物材料(ICO)をスパッタリング法により堆積させ、物理膜厚20nm、波長550nmの光に対する光学膜厚44nmの高屈折率透明薄膜層15(波長550nmの光の屈折率2.2、消衰係数0.001)を形成した。
さらに、低屈折率透明薄膜層6上に、弗素系材料(信越化学工業(株)製、商品名:KP801M)を真空蒸着法により堆積させ、物理膜厚6nmの防汚層7を形成した。TACフィルムの他方の面に、アクリル系接着剤を塗布して粘着層8を形成し、反射防止積層体1を得た。
プライマー層4から防汚層7までの物理膜厚は106.6nmである。光学的な役割を果たしている層である導電性反射防止層5および低屈折率透明薄膜層6の物理膜厚は96nmとさらに薄い。
高屈折率透明薄膜層の材料を、ICOからITO(酸化インジウム90質量%、酸化錫10質量%)に変更した以外は、実施例1と同様にして反射防止積層体1を得た。
各層の物理膜厚を以下のように変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例1と同じ層構成の反射防止積層体1を得た。
TACフィルム(80nm)/ハードコート(5nm)/SiOx (3nm)/ICO(40nm)/NiCr(0.8nm)/銀合金(11nm)/NiCr(0.8nm)/ICO(27nm)/SiO2 (31nm)/防汚(6nm)。
プライマー層4から防汚層7までの合計の物理膜厚は119.6nmである。
実施例1〜3で得られた反射防止積層体について、以下の評価を行った。結果を表1、表2、図3〜図9に示す
(1)光学特性:
視感平均反射率および視感平均透過率は、角度αを5゜に設定してU−4100形 自記分光光度計((株)日立製作所製)により測定した。
(2)表面抵抗:
表面抵抗は、Loresta HP MCP−T410(三菱化学(株)製)を用いて、四探針法により測定した。
アドミッタンス図は、石英ガラス上に成膜した材料の屈折率および消衰係数を分光エリプソメータVASE(ジェー・エー・ウーラム・ジャパン(株)製)を用いて、あらかじめ測定しておき、反射防止積層体の各層の光学膜厚、屈折率および消衰係数からアドミッタンス軌道をコンピュータにより計算して作成した。
L*a*b*表色系色度は、角度αを連続的に変えながら測定した。測定にはU−4100形 自記分光光度計((株)日立製作所製)を用いた。
クロスカットテープピール試験は、以下のように行った。
反射防止積層体の防汚層側の表面の1cm×1cmの範囲に、1mm間隔で切れ目を入れ、10×10マスにクロスカットした。クロスカット部分にセロハンテープを貼り付け、ついで引き剥がしたとき、剥がれずに残っているマスの数を評価した。表中、100/100はマスが一つも剥がれなかったことを示す。
スチールウールラビング試験は、以下のように行った。
250g重/cm2 の荷重で、1cm×1cmの面積を持ったスチールウール(ボンスターNo.0000、日本スチールウール(株)製)を反射防止積層体の防汚層側の表面に当て、防汚層表面を10往復擦過したときの擦り傷の程度を評価した。
鉛筆硬度試験は、以下のように行った。
硬度2Hの鉛筆の芯に500g重の荷重をかけながら、硬度2Hの芯を防汚層表面に沿って走行させたときの傷の有無を評価した。5回評価して5本とも傷が付かない場合5/5と標記した。
実施例2における極座標上の原点を除く曲線上の各点は、θが270°〜340°の範囲であり、かつrが16下の範囲であった。
2 透明基材
3 ハードコート層
4 プライマー層
5 導電性反射防止層
6 低屈折率透明薄膜層
7 防汚層
8 粘着層
11 高屈折率透明薄膜層
12 保護層
13 金属薄膜層
14 保護層
15 高屈折率透明薄膜層
Claims (9)
- 透明基材と、
高屈折率透明薄膜層と金属薄膜層とが交互に設けられ、高屈折率透明薄膜層の数がn+1であり、金属薄膜層の数がnである導電性反射防止層(ただし、nは1以上の整数である。)と、
該導電性反射防止層の最外層の高屈折率透明薄膜層に接する低屈折率透明薄膜層と
を有することを特徴とする反射防止積層体。 - 前記nが、1であることを特徴とする請求項1記載の反射防止積層体。
- 前記導電性反射防止層と低屈折率透明薄膜層との合計の物理膜厚が、135nm以下であることを特徴とする請求項2記載の反射防止積層体。
- 550nmの光に対する前記低屈折率透明薄膜層の光学膜厚が、91.85nm以下であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項に記載の反射防止積層体。
- 横軸の実数軸が屈折率であり、縦軸の虚数軸が消衰係数であるアドミッタンス図において、波長550nmの光における反射防止積層体のアドミッタンス軌道の終点座標が、屈折率が0.5〜1.5の範囲であり、かつ消衰係数が−0.5〜0.5の範囲であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項に記載の反射防止積層体。
- 反射防止積層体表面上の測定点Sにおける法線L1を含む面内に、法線L1を挟んで光源および観測点を配置し、光源と測定点Sとを結ぶ直線L2と法線L1とがなす角度および観測点と測定点Sとを結ぶ直線L3と法線L1とがなす角度をそれぞれ同じαとし、該角度αを0°から90°まで連続的に変化させたときに観測点にて測定される色度を、L*a*b*表色系色度図座標(ただし、L*が0におけるa*b*平面座標とする。)に図示した曲線において、
(i)L*a*b*表色系色度図座標の原点Oから曲線上の点Pまでの距離をrとし、a*の正軸とOPとのなす左回りの角度をθとする極座標で表したとき、原点Oを除く曲線上の各点Pが、θが240°〜360°の範囲であり、かつrが45以下の範囲である、または、
(ii)曲線上の角度αが0°の点P0 がL*a*b*表色系色度図座標の原点Oと重なるように曲線上の各点Pを平行移動した後、L*a*b*表色系色度図座標の原点Oから移動後の曲線上の点P’までの距離をr’とし、a*の正軸とOP’とのなす左回りの角度をθとする極座標で表したとき、原点Oを除く移動後の曲線上の各点P’が、θが45°〜165°の範囲であり、かつr’が55以下の範囲であることを特徴とする請求項1ないし5いずれか一項に記載の反射防止積層体。 - 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の反射防止積層体を有する光学機能性フィルタ。
- 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の反射防止積層体を有する光学表示装置。
- 請求項1ないし6のいずれか一項に記載の反射防止積層体を有する光学物品。
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