JP2009042561A - 光学部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基材上に厚みの均一性が良好な反射防止膜を形成することができる光学部品の製造方法を提供する。
【解決手段】所定方向に分布する複数のノズルを有するヘッドアセンブリを用いて、このヘッドアセンブリに対して基材を前記所定方向と直交する直交方向に移動させながら当該基材上に前記ノズルの全部または一部からインクを滴下して反射防止膜を形成する。その際、基材上にインクが滴下されることにより形成されるドットの径をＤ、前記所定方向におけるドットピッチをＰ₁、前記直交方向におけるドットピッチをＰ₂とすると、Ｐ₁とＰ₂が略同じになるように、かつ、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄおよび０．２Ｄ＜Ｐ₂＜０．７Ｄの関係が満たされるように、ノズルからのインクの滴下を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、各種ディスプレイや光学デバイスに用いられる、反射防止膜を有する光学部品およびその製造法に関する。

近年、家庭においてもオフィスにおいても映像機器や情報機器、携帯機器の利用が急拡大している。それぞれの機器にはディスプレイが装着されており、最近の傾向としてそれらの画面サイズの大型化や高画質化が進展している。大型化や高画質化にともなってより見やすくなるよう視認性の改善が求められ、一般的には反射防止膜が形成された光学フィルムをディスプレイ前面に貼り付けることがなされている。

反射防止膜を形成する方法としては蒸着法やスパッタ法を用いたドライプロセスやダイコート法やスピンコート法、デップコート法などを用いたウェットプロセスが実用化されている。ドライプロセスによる反射防止膜の形成では、反射防止性能に優れているものの材料利用効率が低いことや高価な大型の真空装置を必要とすることからコストを低くすることが困難という課題がある。ウェットプロセスによる反射防止膜の形成では、コストや量産性に優れているものの多層化が難しく高性能な反射防止膜が得られない。また、両者ともフィルム上に反射防止膜を形成するため、フィルムを基板に貼り付けるための粘着層が必要となる。

最近では、ウェットプロセスの一種であるインクジェット方式により反射防止膜を基材上に直接形成することも検討され始めている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。しかし、インクジェット方式で反射防止膜の形成を行うと、特許文献１に記載されているように、虹模様として観察される光学干渉ムラが発生することがある。これは、反射防止膜の厚みの均一性が悪いことがその一因となっていると考えられる。
特開２００５−２５４０９６号公報 特開２００３−２７０４０３号公報 特開２００５−２２４７５４号公報

本発明は、このような事情に鑑み、基材上に厚みの均一性が良好な反射防止膜を形成することができる光学部品の製造方法およびこの製造方法により得られる光学部品を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、所定方向に分布する複数のノズルを有するヘッドアセンブリを用いて、このヘッドアセンブリに対して基材を前記所定方向と直交する直交方向に移動させながら当該基材上に前記ノズルの全部または一部からインクを滴下して反射防止膜を形成することにより光学部品を製造する方法であって、前記基材上に前記インクが滴下されることにより形成されるドットの径をＤ、前記所定方向における前記ドットのドットピッチをＰ₁、前記直交方向における前記ドットのドットピッチをＰ₂とすると、Ｐ₁とＰ₂が略同じになるように、かつ、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄおよび０．２Ｄ＜Ｐ₂＜０．７Ｄの関係が満たされるように、前記ノズルからのインクの滴下を行う光学部品の製造方法を提供する。

ここで、所定方向または直交方向におけるドットピッチとは、その方向に並ぶドットの中心間に対応する距離をいう。例えば、図６に示すようにドットが所定方向（図中ではＹ方向）および直交方向（図中ではドット形成方向）に共に直線状に並んでいる場合には、どちらの方向でもドットの中心間の距離がそのままピッチとなり、図８に示すように直交方向（図中ではドット形成方向）にはドットが直線状に並んでいるが、所定方向（図中ではＹ方向）にはドットが千鳥状に並んでいる場合には、直交方向ではドットの中心間の距離がそのままピッチとなるが、所定方向ではその方向におけるドットの中心同士の離間距離がピッチとなる。なお、図８に示すように、所定方向で隣り合うドットは直交方向にずれていてもよいが、そのずれ量は、Ｐ₂の１／２であることが好ましい。

また、本発明は、所定方向に分布する複数のノズルを有するヘッドアセンブリを用いて、このヘッドアセンブリに対して基材を前記所定方向と直交する直交方向に移動させながら当該基材上に前記ノズルの全部または一部からインクを滴下して形成された反射防止膜を有する光学部品であって、前記反射防止膜は、前記基材上に前記インクが滴下されることにより形成されるドットの径をＤ、前記所定方向における前記ドットのドットピッチをＰ₁、前記直交方向における前記ドットのドットピッチをＰ₂とすると、Ｐ₁とＰ₂が略同じになるように、かつ、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄおよび０．２Ｄ＜Ｐ₂＜０．７Ｄの関係が満たされるように、前記ノズルからのインクの滴下が行われて形成されたものである光学部品を提供する。

本発明によれば、所定方向におけるドットピッチと直交方向におけるドットピッチが略同じになるとともにドットの径の０．２倍より大きくかつ０．７倍より小さくなるようにしたから、厚みの均一性が良好な反射防止膜を得ることができる。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造されるディスプレイ板用の光学部品の一例を示す断面図である。図１において、光学部品は、基材１と反射防止膜２から構成されている。ディスプレイ板用では、基材１は、透明なものであり、１〜３ｍｍの強化ガラスや、５０〜２００μｍの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）、アクリル、ポリイミドなどのプラスチックフィルムである。この上に形成された反射防止膜２は、屈折率の低いフッ素系の無機微粒子やフッ素樹脂材料で構成された低屈折率層形成用組成物（反射防止組成物）からなる低屈折率層がインクジェット方式で形成されることにより形成されたものである。なお、レンズ用の場合は、基材としては形状は異なるものの基本的には同様の材質のものを用い、反射防止膜２に関しても同様の材料で形成する。プラスチックフィルムやプラスチックレンズの場合はガラスに比べ硬度が低く耐擦傷性に劣るため、図示は省略するが、基材１と反射防止膜２の間に熱硬化型のセルロースエステル樹脂やポリカーボネイト樹脂、あるいは紫外線硬化型のアクリレート系樹脂やシリコーン系樹脂などのハードコート層を設けるとよい。

インクジェット方式による低屈折率層の形成は、インクとして低屈折率層形成用組成物を用い、これをヘッドアセンブリから吐出して基材上に塗布し、さらにこれを硬化させることにより行う。ヘッドアセンブリは複数個のヘッドモジュールから構成され、さらにヘッドモジュールは複数個のヘッドセルの集合体から構成されている。図２は、本実施形態および後述する各実施形態で用いるヘッドセルの模式図を示す。ヘッドセルはヘッドモジュールの、さらにはヘッドアセンブリの基本構成要素である。ヘッドセルＡはＳＵＳからなる圧力室部材３とその上に配置されたピエゾアクチュエーターＢ、およびその下に配置されたノズル板４から構成されている。ピエゾアクチュエーターＢは、ピエゾ素子５が電極６で挟まれた構造を有している。ノズル板４の材質はＳＵＳであり、その吐出面側の表面には撥水処理が施されていて、ここには直径１０μｍ〜２０μｍのノズル７が開けられている。

まず、低屈折率層形成用組成物からなるインク８が圧力室部材３の圧力室３１に導入される。圧力室３１の上に配置されているピエゾ素子５に電極６から電圧を印加することにより、圧力室３１内のインク８に圧力をかけ、ノズル７からインク８を微小液滴９として吐出させる。このときのピエゾ素子５にかける振動周波数やパルス数、電圧を調整したり、ノズル形状などの最適化を図ったりすることにより、ノズル７から吐出する液滴のサイズを直径１０〜１００μｍに制御する。このようにしてインクジェット方式では微小ノズルから微小液滴としてインクを吐出して基材上に滴下し、塗膜を形成する。ピエゾアクチュエーターＢにかける印加電圧のオンオフにより吐出のオンオフの制御もでき、インク８の滴下により形成されるドットの任意のパターンが基材上に形成できる。このときパターンに対応したオンオフの信号は装置に接続されたパーソナルコンピュターから送られる。本実施形態では材料の選択性の広さからピエゾ方式を採用しているが、インクを加熱して気泡を発生させる、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式やサーマル方式も用いることができる。

図３は、本実施形態で用いるヘッドモジュールの模式図を示す。これはヘッドモジュールＣを吐出面側からみた概略図である。図３ではノズル板４とノズル７のみが示されているが、その裏側には圧力室３１やピエゾアクチュエーターＢがそれぞれのノズル７に対応して形成されている。ヘッドモジュールＣは、幅が１．５ｃｍ、長さが４．５ｃｍの長方形状の形状を有している。ヘッドモジュールＣには、その長手方向に４０μｍの配列ピッチＰ₀で一列に並ぶように、直径２０μｍのノズル７が５００個形成されている。インクを吐出させるノズル７を適宜選択することにより、最狭４０μｍピッチからその整数倍のピッチで微小液滴を吐出できる。図４は、本実施形態で用いるヘッドアセンブリの模式図を示す。ヘッドアセンブリＤでは、広い面積の塗布に対応させるためにヘッドモジュールＣが複数個千鳥状に配置されていて、ノズル７が所定方向（以下、「Ｙ方向」という。）に配列ピッチＰ₀で連続的に直線状に配列されている。本実施形態では５０ｃｍの幅で塗布するために２５個のヘッドモジュールＣからなるヘッドアセンブリＤを採用している。ただし、モジュール数はこれに限定されるものではなく、基材の幅に応じて決定すればよい。

次に、該インクジェット方式によるディスプレイ板用の光学部品の作製について説明する。図５はインクの塗布を行う状況を示している。２５個のヘッドモジュールからなるヘッドアセンブリＤを有する塗布装置は温湿度やクリーン度が管理された部屋に置かれている。特に、低屈折率層形成用組成物からなるインクの粘度は周囲温度に強く影響を受けるために、部屋の温度はプラスマイナス１℃以内と厳密に管理する。基材１はサイズが縦５０ｃｍ、横８５ｃｍで厚さ３ｍｍの強化ガラスである。基材はこれに限定されるものではなくＰＥＴ、ＴＡＣ、アクリルなどのプラスチックフィルムでもよい。また、サイズや厚み形状もこれに限定されるものではなく目的やデバイスに応じて決定する。基材１の表面は、事前に前の工程で紫外線の照射や放電ガスとの接触を通じて洗浄されている。本実施形態では１８５ｎｍや２５４ｎｍの短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて１〜２分間の処理をしている。この表面処理された基材１の上にインクジェット方式で低屈折率層形成用組成物からなる低屈折率層を形成していく。

低屈折率層形成用組成物は、重合性有機化合物、低屈折微粒子、有機溶剤、添加剤から構成されている。低反射率を実現するためには、屈折率が低い低屈折微粒子を用いることと、重合性有機化合物はできるだけ少なくすることが重要である。重合性有機化合物はいわゆるバインダーであり、ビニル基、アリル基などの不飽和結合を有しラジカル重合で硬化する化合物やシロキサンなどのカチオン重合で硬化する化合物などである。本実施形態では紫外線硬化樹脂であるシリコーン樹脂を用いているが、熱硬化樹脂でも硬化温度が基板の物性に影響を与えない範囲であるなら使用可能である。低屈折微粒子は、中空球状シリカ、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどの無機微粒子やフッ素系樹脂からなる有機微粒子であり、その粒径は１０〜１００ｎｍである。本実施形態ではフッ素系樹脂の有機微粒子を用いている。２００ｎｍより大きな粒子を使用した場合はノズルで目詰まりが発生しやすい傾向にあることから上記の範囲が適切である。このほかフッ素をもつ架橋構造を有するポリマーをバインダー兼低屈折材料として用いることも何ら問題はない。有機溶剤は、例えば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類、その他有機溶媒の中から適宜選択し、あるいはこれらを混合したものを用いる。本実施形態ではエタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコールを混合したものを用いている。添加剤は硬化触媒や界面活性剤、表面張力調整剤などである。微粒子とバインダーの比率は微粒子１質量部に対して、バインダーが０．５〜２質量部である。バインダー量を増やすと硬化後の基板との接着性はよくなるが、一方で反射防止膜の屈折率が低下するため、それらのバランスを考慮して決める。

有機溶剤が重量比率で９２〜９６％と最も高く、その他の材料、すなわち、重合性有機化合物、低屈折微粒子、添加剤を合わせたものは残りの４〜８％である。このように低濃度の設計をしているのはその他の材料の重量比率を上げていくとノズルでの目詰まりが発生しやすい傾向にありそれを避けるためである。このように作製された低屈折率層形成用組成物からなるインクの粘度は３〜１０ｍＰａ・ｓ、表面張力は２０〜４０ｄｙｎｅ／ｃｍであり、インクジェット方式で安定に塗布できるような材料構成や配合比となっている。

次に、低屈折率層形成用組成物のインクジェット方式による塗布条件について説明する。ヘッドモジュールの吐出面と基材の間の距離は約０．８ｍｍであり、この間で球状の液滴が形成される。ヘッドアセンブリＤと基材１を平行に配置し、ヘッドアセンブリＤを固定した状態で、基材をＹ方向と直交する直交方向（以下、「Ｘ方向」という。）に移動させながら、より詳しくはＸ方向の一方に搬送しながら発生した液滴を基材上に着弾させることにより塗布を行う。塗布厚みは１〜１０μｍであり、その厚みはＹ方向の吐出距離間隔や基材搬送速度および吐出時間間隔（吐出タイミング）、ピエゾアクチュエーターの駆動パルス数や駆動電圧で調整できる。ドット位置の規制から、吐出距離間隔などが所定の値に決められている場合は、ピエゾアクチュエーターの駆動パルス数と駆動電圧を調整しておこなう。ピエゾアクチュエーターの駆動パルス数を増やすことや駆動電圧を上げることにより吐出量を増やすことができ厚く塗布できる。本実施形態では塗布厚は２〜５μｍが中心であり、硬化後の厚みが７０〜１２０ｎｍとなり、いわゆる光学膜厚（光学膜厚とは、層の屈折率とｎと膜厚ｄとの積により定義される量である）がλ／４近傍となるように調整する。λとしては、可視域内の波長、具体的には、視感度が高い５５０ｎｍ程度の値を採用するとよい。

次に図６を参照して基材上にインクが滴下されることにより形成されるドット１０のドットピッチの条件について説明する。本実施形態では、ドット１０はマトリクス状に配置される。Ｙ方向のドットピッチＰ₁はヘッドモジュールのノズルのうちどのノズルから吐出を行うかを選択して調整する。すなわち、ドットピッチＰ₁は、全てのノズルから吐出させると配列ピッチＰ₀と同じ４０μｍとなり、一つおきに吐出させると配列ピッチＰ₀の２倍の８０μｍ、二つおきに吐出させると配列ピッチＰ₀の３倍の１２０μｍとなる。同様にして、１６０μｍ、２００μｍ、２４０μｍ、２８０μｍと、配列ピッチＰ₀の整数倍のドットピッチＰ₁を実現できる。また、Ｘ方向のドットピッチＰ₂はＹ方向のドットピッチＰ₁と基本的には同じ長さとし、そのドットピッチＰ₂は吐出時間間隔と基材搬送速度で調整する。すなわち吐出時間間隔を５００μｓｅｃと一定にすると基材搬送速度を８ｃｍ／ｓｅｃ、１６ｃｍ／ｓｅｃ、２４ｃｍ／ｓｅｃ、３２ｃｍ／ｓｅｃ、４０ｃｍ／ｓｅｃ、４８ｃｍ／ｓｅｃ、５６ｃｍ／ｓｅｃとすることで４０μｍ、８０μｍ、１２０μｍ、１６０μｍ、２００μｍ、２４０μｍ、２８０μｍのドットピッチＰ₂が得られる。あるいは、基材搬送速度を３２ｃｍ／ｓｅｃと一定にすると吐出時間間隔を１２５μｓｅｃ、２５０μｓｅｃ、３７５μｓｅｃ、５００μｓｅｃ、６２５μｓｅｃ、７５０μｓｅｃ、８７５μｓｅｃとすることで、４０μｍ、８０μｍ、１２０μｍ、１６０μｍ、２００μｍ、２４０μｍ、２８０μｍのドットピッチが得られる。

上記のようにドットピッチＰ₁，Ｐ₂を共に４０μｍから２８０μｍまで４０μｍ刻みに設定したときに、ドットの径（ドットサイズ）Ｄによって反射防止膜の厚みの均一性がどう変わるかを調べる検証実験を行った。ドットサイズＤは基材１を停止してワンショット信号でインクを一滴吐出し、硬化させて光学顕微鏡で観察して確認する。ドットサイズは溶剤の種類の選択や基板の表面処理によって変化させることができ、本実施形態ではドットサイズが１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍの５種類について検証実験を行った。例えば、ドットサイズを２００μｍとする場合は、５０〜８０ｎｍのフッ素樹脂微粒子が３重量％、シリコーン系バインダーと光硬化開始剤が１．５重量％、残りはエタノール、イソピプロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコールの混合溶剤であるインクを用い、基材の表面処理としては、卓上型紫外線洗浄改質装置ＰＬ１６−１１０（セン特殊光源株式会社製）を用い、低圧水銀ランプからの１８５ｎｍや２５７ｎｍの短波長紫外線を６０秒照射する。
表１は検証結果をまとめたものである。

均一性の評価としては、３波長蛍光灯で照らす角度と目視する角度をいろいろ変えて干渉ムラを観察することと、光学顕微鏡でドットの様子を観察することの二通りの方法で評価した。表中、○は塗布の外周以外は干渉ムラが見られなく、また、明瞭なドットも見られないものである。一方、×（ａ）は顕微鏡でドットの輪郭が見えるものであり、×（ｂ）は明らかに干渉ムラが見えるものである。かっこの中の数値はドットピッチＰのドットサイズＤに対する比率である。この表より、検証したドットサイズ１００〜３００μｍの範囲において、ドットピッチＰが０．２Ｄ〜０．７Ｄという範囲に入るときは均一性が良好であることがわかる。すなわち、使用するインクおよび基材の表面処理の状態に応じて、予め測定しておいたまたは想定されるドットサイズＤから、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄとなるようにどのノズルからインクの吐出を行うかを決定するとともに、Ｐ₂＝Ｐ₁となるように基材搬送速度および吐出時間間隔を決定すればよい。なお、厚みの均一性をより高いレベルで得るためには、ドットサイズＤは、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、ドットピッチＰ₁，Ｐ₂は、４０μｍ以上１６０μｍ以下であることが好ましい。

塗布後は塗膜の乾燥、硬化をおこなう。塗膜中の溶剤を蒸発させるためには、熱風を吹きかける、ヒーターで加熱する、赤外線ランプなどの輻射熱を利用するなどの方法がある。溶剤の特性に合わせて上記の乾燥方法を単独で、あるいは組み合わせて行い、また、熱のかけ方も塗膜面側から、あるいは裏側から、あるいは両方からと最適化な条件で行う。本実施形態では急激な乾燥による塗布むらを避けるため、室温で１分間放置する自然乾燥をとった。ただし、高沸点溶剤の比率が多い場合は、５０〜１００℃のオーブンに１〜３分入れて乾燥させてもよい。

乾燥後、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で塗膜を硬化させる。このとき照射時間は３〜１０秒で、積算光量は２００〜１５００ｍＪ／ｃｍ²である。この条件下では塗膜は十分硬化し、基材にしっかりと密着する。

金属アルコキシド材料からなる反射防止組成物を用いてゾルゲル法によって反射防止膜を形成してもよいが、このときには反応に２００〜３００℃と高温が必要とされるため使用できる基材に制限がある。

以上の工程を経てディスプレイ板用の光学部品は完成する。完成した反射防止膜のヘイズは０．２％、膜強度は鉛筆硬度で３Ｈ、屈折率は１．３５〜１．４０であった。反射防止性能を評価するため分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣ（島津製作所社製）により３５０〜８５０ｎｍの範囲の反射率を測定した。その結果、視感度の高い５５０ｎｍの波長における反射率はガラスのみの場合は４．５％であり、本発明の反射防止膜を形成することにより１．０〜１．５％へと抑えることができた。

この方式では、ガラス基材上に反射防止膜を直接形成することができ、コストダウンできるメリットもある。一方、フィルムやシート上にも形成することができるが、その場合は粘着剤でフィルムやシートをガラス基材に接着させる必要がある。

なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、ヘッドモジュールＣを斜めに傾けた状態で並べてヘッドアセンブリＤを構成してもよい。このようにすれば、ノズル７がＹ方向に所定の配列ピッチＰ₀で鋸歯状に配列されるようになる。例えば、ヘッドモジュールＣの角度を約２６．６度にすれば、図８に示すようなドットがＹ方向に千鳥状に並ぶとともにＰ₁＝Ｐ₂＝Ｐ₀となるドットパターンを形成することができる。このように、本実施形態では、ノズル７はＹ方向に分布していればよく、その態様は種々変更可能である。

（実施形態２）
次に、実施形態２について、図７、図８を用いて説明する。この実施形態２が実施形態１と異なる点は、Ｙ方向のドット配置が異なることである。上記以外は実施形態１とまったく同じ材料やプロセスを採用しており、共通する内容に関し詳細は割愛する。図７は、ヘッドアセンブリＤを構成するヘッドモジュールＣの吐出面側から見た模式図である。図７にはノズル板４とノズル７ａ、７ｂのみが示されているが、その裏側には圧力室３やピエゾアクチュエーターＢがそれぞれのノズル７ａ、７ｂに対応して形成されているのは実施形態１と同じである。ヘッドモジュールＣは幅が１．５ｃｍ、長さが４．５ｃｍの長方形の形状を有している。ヘッドモジュールＣには、２列のノズル群、ノズル７ａ群とノズル７ｂ群が形成されている。各ノズル群はＹ方向に２４０μｍのピッチで並ぶ２５０個のノズルを有しており、その２列のノズル群はＹ方向に１２０μｍ、Ｘ方向に６０μｍずれて配置されている。ノズルの直径はそれぞれのノズル群とも２０μｍである。すなわち、実施形態２では、ノズル７が６０μｍＸ方向に振れながら１２０μｍの配列ピッチＰ₀でＹ方向に千鳥状に配列されていて、合計５００個のノズルにより１２０μｍの間隔で微小液滴を吐出できるようになっている。このときのドット配置を図８で説明する。ドットピッチＰ₁とＰ₂は同じであるが隣との位置関係が相対的にＸ方向の距離で０．５Ｐ₂、すなわち６０μｍずれている。

実施形態２においても実施形態１と同様に、ドットサイズＤが１００μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、２５０μｍ、３００μｍの５種類について検証実験を行った。試作したサンプルについては、実施形態１と同様の評価、３波長蛍光灯で照らす角度と目視する角度をいろいろ変えて干渉ムラを観察することと、光学顕微鏡でドットの様子を観察することを行った。その結果、ドットピッチＰ₁，Ｐ₂が１２０μｍの場合、このようなドット配置においてもドットピッチＰ₁，Ｐ₂が０．２Ｄ〜０．７Ｄという関係を満足するドットサイズＤ領域においては厚みの均一性が良好であることを確認した。すなわち、ドットサイズＤが２００〜３００μｍ程度になると考えられる場合は、全てのノズルからインクの吐出を行うようにするとともに、Ｐ₂＝１２０μｍとなるように基材搬送速度および吐出時間間隔を決定すればよい。

なお、例えば、Ｐ₀を６０μｍにした場合には、ノズル７ａ群のノズルからのみインクを吐出させるとともに、吐出時間間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃにすれば、Ｐ₁＝Ｐ₂＝２Ｐ₀となる図６のようなマトリクス状のドットパターンを形成することも可能である。

（実施形態３）
よりいっそう反射率を低減させるためには反射防止膜を多層構造とし、各層の屈折率や膜厚を最適化し、表面反射光と界面反射光を干渉、打ち消しあわせることが有効である。実施形態３は、反射防止膜を２層とした構成に本発明を適用したものであり、図９の光学部品の断面図を用いて説明する。図９において基材１は実施形態１と同様の材質である。この上に高屈折率層２ａが、さらにその上に低屈折率層２ｂが積層されていて、この２層により反射防止効果を得ている。それぞれの層は、それぞれの層に対応した２種類の材料組成物、すなわち高屈折率層形成用組成物と低屈折率形成用組成物がインクとして用いられ、これらが個々にインクジェット方式で塗布されて形成される。

次に、２層構造の反射防止膜の作製について説明するが、材料やプロセスで実施形態１と共通する内容の詳細は割愛する。基材１は、事前に前の工程で１８５ｎｍや２５４ｎｍの短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて１〜２分間処理されている。この表面処理された基材１の上にまず高屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。高屈折率層形成用組成物は、基本的な構成は実施形態１で説明した低屈折率層形成用組成物と同じである。すなわち、重合性有機化合物、低屈折微粒子の代わりとなる高屈折微粒子、有機溶剤、添加剤である。このとき低反射率を実現するためには、高屈折率層２ａは屈折率が高いほうがよく、そのためにはより高い屈折率の微粒子を用いること、また、重合性有機化合物はできるだけ少なくすることが重要である。重合性有機化合物はいわゆるバインダーであり高屈折微粒子材料と相性のよいものを選択する。高屈折微粒子は、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化スズ、ＩＴＯなどの無機微粒子であり、その粒径は１０〜１００ｎｍである。本実施形態では二酸化チタンの無機微粒子を用いている。２００ｎｍより大きな粒子を使用した場合はノズルで目詰まりが発生しやすい傾向があるのは実施形態１と同じである。

高屈折率層形成用組成物の塗布は実施形態１と同じ構成のヘッドモジュールやヘッドアセンブリで行う。液滴のドットピッチＰ₁，Ｐ₂は１２０μｍであり、インクを吐出させるノズルを二つおきにすることと、吐出時間間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは２〜５μｍであり、硬化後の厚みが６０〜９０ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／４近傍となるように調整する。

この後、塗布された高屈折率層２ａを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。硬化後の高屈折率層２ａのヘイズは０．２％、膜強度は鉛筆硬度で３Ｈ、屈折率は１．６５〜１．８０となっていた。

次に、低屈折層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する前に、基材の前処理に使ったものと同じ表面改質装置を用いて高屈折率層２ａの表面を１〜２分間処理する。その後、低屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。低屈折率層形成用組成物の材料や塗布プロセス条件は実施形態１と同じである。すなわち、ヘッドアセンブリは同じ構成のものを用い、ドットピッチＰ₁，Ｐ₂は１２０μｍであり、インクを吐出させるノズルを二つおきにすることと、吐出時間間隔が５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは２〜５μｍであり、硬化後の厚みが７０〜１２０ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／４近傍となるように調整する。

この後、塗布された低屈折率層２ｂを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。

反射防止性能を評価するため分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣ（島津製作所社製）により３５０〜８５０ｎｍの範囲の反射率を測定した。その結果、５５０ｎｍという視感度の高い波長での反射率を０．５％に抑えることができた。３波長蛍光灯での干渉ムラの観察や光学顕微鏡でのドットの観察においても、厚みの均一性が良好であることを確認した。

（実施形態４）
次に、実施形態４について、図１０の光学部品の断面図を用いて説明する。この実施形態４は、実施形態３よりもさらに３５０〜８５０ｎｍという広範囲の波長領域で反射率を下げるために、反射防止膜を４層とした構成に本発明を適用したものである。図１０において基材１は実施形態１、３と同様の材質、形状である。この上に高屈折率層２ａを、さらにその上に低屈折率層２ｂ、高屈折率層２ｃ、低屈折率層２ｄを順次積層し、この４層により反射防止効果を得ている。高屈折率層２ａと高屈折率層２ｃは同じ組成の高屈折層形成用組成物が、低屈折率層２ｂと低屈折率層２ｄも同じ組成の低屈折層形成用組成物がそれぞれインクジェット方式で塗布され形成されている。

次に、４層構造の反射防止膜の作製について説明するが、材料やプロセスで実施形態１や３と共通する内容は割愛する。基材１は、事前に前の工程で短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて１〜２分間処理されている。この表面処理された基材１の上に高屈折率層２ａを形成するために高屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。高屈折率層２ａのための高屈折率層形成用組成物は重合性有機化合物、高屈折微粒子、有機溶剤、添加剤から成り、高屈折微粒子は粒径１０〜１００ｎｍの二酸化チタンの無機微粒子である。

高屈折率層形成用組成物の塗布は実施形態１や３と同じ構成のヘッドモジュールやヘッドアセンブリで行う。液滴のドットピッチＰはＰ₁，Ｐ₂は１２０μｍであり、インクを吐出させるノズルを二つおきにすることと、吐出時間間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは４〜８μｍであり、硬化後の厚みが１００〜２００ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／２近傍となるように調整する。

この後、塗布された高屈折率層２ａを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。

次に、この上に積層する低屈折率層２ｂのための前処理として、短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて高屈折率層２ａの表面を１〜２分間処理する。その後、低屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。低屈折率層２ｂのための低屈折率層形成用組成物のインク材料は重合性有機化合物、低屈折微粒子、有機溶剤、添加剤から成り、低屈折微粒子は粒径１０〜１００ｎｍのフッ素系樹脂の有機微粒子である。低屈折率層形成用組成物の塗布は実施形態１や３と同じ構成のヘッドモジュールやヘッドアセンブリでおこなう。液滴のドットピッチＤは１２０μｍであり、吐出間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは４〜８μｍであり、硬化後の厚みが１５０〜２５０ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／２近傍となるように調整する。

この後、塗布された低屈折率層２ｂを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。次に、この上に積層する高屈折率層２ｃのための前処理として、短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて低屈折率層２ｂの表面を１〜２分間処理する。その後、高屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。

高屈折率層２ｃのための高屈折率層形成用組成物は重合性有機化合物、高屈折微粒子、有機溶剤、添加剤から成り、高屈折微粒子は粒径１０〜１００ｎｍの二酸化チタンの無機微粒子である。高屈折率層形成用組成物の塗布は実施形態１や３と同じ構成のヘッドモジュールやヘッドアセンブリで行う。液滴のドットピッチＰ₁，Ｐ₂は１２０μｍであり、インクを吐出させるノズルを二つおきにすることと、吐出時間間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは２〜５μｍであり、硬化後の厚みが６０〜９０ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／４近傍となるように調整する。この後、塗布された高屈折率層２ｃを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。

次に、この上に積層する低屈折率層２ｄの形成のための前処理として、短波長紫外線を利用した表面改質装置を用いて高屈折率層２ｃの表面を１〜２分間処理する。その後、低屈折率層形成用組成物をインクジェット方式で塗布する。低屈折率層２ｄのための低屈折率層形成用組成物は重合性有機化合物、低屈折微粒子、有機溶剤、添加剤から成り、低屈折微粒子は粒径１０〜１００ｎｍのフッ素系樹脂の有機微粒子である。低屈折率層形成用組成物の塗布は実施形態１や３と同じ構成のヘッドモジュールやヘッドアセンブリで行う。液滴のドットピッチＰ₁，Ｐ₂は１２０μｍであり、インクを吐出させるノズルを二つおきにすることと、吐出時間間隔を５００μｓｅｃ、基材搬送速度を２４ｃｍ／ｓｅｃと設定することにより得られる。ドットサイズＤは２５０μｍである。塗布厚みは２〜５μｍであり、硬化後の厚みが７０〜１２０ｎｍ、すなわち光学膜厚でλ／４近傍となるように調整する。この後、塗布された低屈折率層２ｄを室温で１分間放置して自然乾燥させ、続いて、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプなどを有する紫外線硬化装置で硬化させる。

以上の工程を経てディスプレイ板用の４層の反射防止膜を有する光学部品は完成する。反射防止性能を評価するため分光光度計ＵＶ−３１００ＰＣ（島津製作所社製）により３５０〜８５０ｎｍの範囲の反射率を測定した。その結果、５５０ｎｍという視感度の高い波長での反射率を０．３％に抑えることができ、かつ２層では５％と高かった４００ｎｍや７００ｎｍの反射率を、４層では２．５％に抑えることができた。また、３波長蛍光灯での干渉ムラの観察や光学顕微鏡でのドットの観察においても、厚みの均一性が良好であることを確認した。

本発明にかかる光学部品およびその製造方法は、単層や多層において、均一で高性能な反射防止膜、すなわち、光学干渉ムラがなく反射率の低い反射防止膜を有する光学部品を得ることが可能となること、また、シンプルで小型な生産設備を用いることができるため生産のタクトが短縮されて高スループットが実現でき、結果的には低コストで製造できることから光学部品の製造にはきわめて有用である。

本発明の実施形態１に係る製造方法により製造されるディスプレイ板用光学部品の断面図である。 本発明の実施形態１に係る製造方法で用いるヘッドセルの模式図である。 図２のヘッドセルが複数連なったヘッドモジュールの模式図である。 図３のヘッドモジュールを複数有するヘットアセンブリの模式図である。 図４のヘッドアセンブリを用いて基材上にインクの塗布を行う説明図である。 図４のヘッドアセンブリを用いたときに形成されるドットパターンを示す図である。 本発明の実施形態２に係る製造方法で用いるヘッドモジュールの模式図である。 図７のヘッドモジュールを複数有するヘッドアセンブリを用いたときに形成されるドットパターンを示す図である。 本発明の実施形態３に係る製造方法により製造されるディスプレイ板用光学部品の断面図である。 本発明の実施形態４に係る製造方法により製造されるディスプレイ板用光学部品の断面図である。 （ａ）は変形例のヘッドアセンブリの模式図、（ｂ）はノズルの配列状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 基材
２ 反射防止膜
２ａ，２ｃ 高屈折率層
２ｂ，２ｄ 低屈折率層
３ 圧力室部材
３１ 圧力室
４ ノズル板
５ ピエゾ素子
６ 電極
７ ノズル
７ａ ノズル
７ｂ ノズル
８ インク
９ 液滴
１０ ドット
Ａ ヘッドセル
Ｂ ピエゾアクチュエーター
Ｃ ヘッドモジュール
Ｄ ヘッドアセンブリ
Ｐ₁ 所定方向におけるドットピッチ
Ｐ₂ 直交方向におけるドットピッチ

Claims (11)

1. 所定方向に分布する複数のノズルを有するヘッドアセンブリを用いて、このヘッドアセンブリに対して基材を前記所定方向と直交する直交方向に移動させながら当該基材上に前記ノズルの全部または一部からインクを滴下して反射防止膜を形成することにより光学部品を製造する方法であって、
   前記基材上に前記インクが滴下されることにより形成されるドットの径をＤ、前記所定方向における前記ドットのドットピッチをＰ₁、前記直交方向における前記ドットのドットピッチをＰ₂とすると、Ｐ₁とＰ₂が略同じになるように、かつ、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄおよび０．２Ｄ＜Ｐ₂＜０．７Ｄの関係が満たされるように、前記ノズルからのインクの滴下を行う光学部品の製造方法。
2. 前記ドットの径Ｄは、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、前記ドットピッチＰ₁，Ｐ₂は、４０μｍ以上１６０μｍ以下である請求項１に記載の光学部品の製造方法。
3. 前記ノズルは前記所定方向に所定の配列ピッチで直線状に配列されていて、前記ドットピッチＰ₁は前記配列ピッチの整数倍である請求項１または２に記載の光学部品の製造方法。
4. 前記ノズルは前記所定方向に所定の配列ピッチで千鳥状に配列されていて、前記ドットピッチＰ₁は前記配列ピッチの整数倍である請求項１または２に記載の光学部品の製造方法。
5. 前記インクとして低屈折率層形成用組成物を用い、前記基材上に前記低屈折率層形成用組成物からなる低屈折率層を形成することにより前記反射防止膜を形成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部品の製造方法。
6. 前記インクとして高屈折率層形成用組成物と低屈折率層形成用組成物を用い、前記基材上に前記高屈折率層形成用組成物からなる高屈折率層と前記低屈折率層形成用組成物からなる低屈折率層を順に形成することにより前記反射防止膜を形成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学部品の製造方法。
7. 前記低屈折率層形成用組成物は、重合性有機化合物、低屈折微粒子、有機溶剤、添加剤を含むものである請求項５または６に記載の光学部品の製造方法。
8. 前記高屈折率層形成用組成物は、重合性有機化合物、高屈折微粒子、有機溶剤、添加剤を含むものである請求項６に記載の光学部品の製造方法。
9. 前記重合性有機化合物は、紫外線硬化樹脂である請求項７または８に記載の光学部品の製造方法。
10. 所定方向に分布する複数のノズルを有するヘッドアセンブリを用いて、このヘッドアセンブリに対して基材を前記所定方向と直交する直交方向に移動させながら当該基材上に前記ノズルの全部または一部からインクを滴下して形成された反射防止膜を有する光学部品であって、
    前記反射防止膜は、前記基材上に前記インクが滴下されることにより形成されるドットの径をＤ、前記所定方向における前記ドットのドットピッチをＰ₁、前記直交方向における前記ドットのドットピッチをＰ₂とすると、Ｐ₁とＰ₂が略同じになるように、かつ、０．２Ｄ＜Ｐ₁＜０．７Ｄおよび０．２Ｄ＜Ｐ₂＜０．７Ｄの関係が満たされるように、前記ノズルからのインクの滴下が行われて形成されたものである光学部品。
11. 前記ドットの径Ｄは、１５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、前記ドットピッチＰ₁，Ｐ₂は、４０μｍ以上１６０μｍ以下である請求項１０に記載の光学部品。

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