JP2014164102A - 反射防止物品及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明基材の少なくとも一方の面に、複数の微小突起が密接して配置されてなる微小突起群を備えた微小突起構造体と、被覆層とをこの順で有する反射防止物品であって、前記微小突起構造体において、隣接する前記微小突起間の距離が、反射防止を図る電磁波の波長帯域の最短波長以下であり、前記微小突起群は、少なくともその一部が、頂部微小突起と、該頂部微小突起の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起よりも高さが低い複数の周辺微小突起と、からなる凸状突起群を構成し、前記被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することを特徴とする、反射防止物品。
【選択図】図1
Description
このような微細凹凸を表面に有する反射防止物品は、外部に露出されて使用される場合が多いが、微細凹凸の存在により、表面が平滑な部材と比較して清掃が困難であるという問題があった。また、微細凹凸構造の耐擦傷性が実用上未だ不十分であり、例えば微細凹凸構造に他の物体が接触した場合に、反射防止機能が局所的に劣化したり、接触箇所に白濁や傷等が発生して外観不良が発生したりする場合があった。
また、特許文献2には、防汚性及び耐擦傷性を付与させることを目的として、凹凸層を特定の活性エネルギー線硬化樹脂で形成することにより、当該凹凸層表面を水接触角25°以下、弾性率200MPa以上とした反射防止物品が開示されている。
しかしながら、反射防止物品の耐汚染性及び耐擦傷性は、さらなる向上が求められている。
前記微小突起構造体において、隣接する前記微小突起間の距離が、反射防止を図る電磁波の波長帯域の最短波長以下であり、
前記微小突起群は、少なくともその一部が、頂部微小突起と、該頂部微小突起の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起よりも高さが低い複数の周辺微小突起と、からなる凸状突起群を構成し、
前記被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することを特徴とする。
本発明において、(メタ)アクリル樹脂は、アクリル樹脂及びメタクリル樹脂の各々を表し、(メタ)アクリレートは、アクリレート及びメタクリレートの各々を表す。
また、本発明において樹脂とは、モノマーやオリゴマーの他、ポリマーを含む概念である。
また、本発明において電磁波とは、可視及び非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。
本発明に係る反射防止物品は、透明基材の少なくとも一方の面に、複数の微小突起が密接して配置されてなる微小突起群を備えた微小突起構造体と、被覆層とをこの順で有する反射防止物品であって、
前記微小突起構造体において、隣接する前記微小突起間の距離が、反射防止を図る電磁波の波長帯域の最短波長以下であり、
前記微小突起群は、少なくともその一部が、頂部微小突起と、該頂部微小突起の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起よりも高さが低い複数の周辺微小突起と、からなる凸状突起群を構成し、
前記被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することを特徴とする。
それに対して、本発明の反射防止物品は、前記微小突起構造体を有することにより、反射防止効果を奏し、さらに、当該微小突起構造体上に形成された被覆層と、被覆層側の表面に前記突出部を有することにより、耐汚染性及び耐擦傷性に優れる。本発明の反射防止物品が、被覆層と前記突出部を有することにより耐汚染性及び耐擦傷性に優れるのは、まず、被覆層側表面に他の物体や手指等が接触した際に、他の部分に比べて高さの高い突出部に接触しやすく、突出部以外の部分には接触し難いことから、汚れの付着や損傷が突出部に集中し、突出部以外の部分においては低減する結果、被覆層側表面全体としては汚れの付着及び損傷が低減するためと推定される。更に、被覆層の存在により、微小突起構造体表面の強度が向上する他、微小突起間の谷部がある程度以上充填されることから、谷部に塵埃等の異物が溜まることが抑制されたり、微小突起同士のスティッキングが抑制されるためと推定される。
また、本発明の反射防止物品は、耐汚染性及び耐擦傷性に優れることから、反射防止機能の劣化や外観不良の発生も低減され、耐久性に優れる。
また、本発明の反射防止物品は、前記被覆層の材料を適宜選択することにより、さらに耐汚染性、耐擦傷性等の機能を向上することができる。
図2は、本発明に係る反射防止物品の他の一例を模式的に示す断面図である。図2に示す反射防止物品1’は、透明基材2の一方の面に、当該透明基材2と一体となって微小突起構造体3が形成され、当該微小突起構造体3上に被覆層4を有する。
また、図1に示す反射防止物品1及び図2に示す反射防止物品1’においては、微小突起構造体3を構成する微小突起群の一部が、相対的に高さの高い頂部微小突起51と、該頂部微小突起51の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起51よりも高さが低い複数の周辺微小突起52とからなる凸状突起群5を構成し、被覆層4側の表面に、頂部微小突起51に由来する突出部6を有する。なお、図1及び図2は、連続する微小突起の頂点を結ぶ折れ線により断面を取って示す図である。
以下、本発明に係る反射防止物品が有する透明基材、微小突起構造体及び被覆層について、順に説明する。
前記透明基材としては、反射防止物品に用いられる公知の透明基材を適宜選択して用いることができ、特に限定されない。前記透明基材に用いられる材料としては、例えば、透明樹脂が挙げられる。透明樹脂としては、例えば、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂、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等のポリエステル系樹脂、ポリエチレンやポリメチルペンテン等のオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエーテルサルホンやポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等を挙げることができる。
また、前記透明基材に用いられる材料としては、前記透明樹脂の他に、例えばソーダ硝子、カリ硝子、鉛ガラス等の硝子、PLZT等のセラミックス、石英、蛍石等の各種透明無機材料等も挙げられる。
また、後述する微小突起構造体が、透明基材とは別の材料からなる微小突起層に形成される場合は、透明基材と当該微小突起層との密着性を向上させ、ひいては耐摩耗性を向上させるためのプライマー層を透明基材上に形成してもよい。このプライマー層は、透明基材および微小突起層との双方に密着性を有すれば良い。
前記プライマー層の材料としては、例えば、フッ素系コーティング剤及びシランカップリング剤等から適宜選択して使用することができる。前記フッ素系コーティング剤の市販品としては、例えば、フロロテクノロジー製のフロロサーフ FG−5010Z130等が挙げられ、前記シランカップリング剤の市販品としては、例えば、ハーベス製のデュラサーフプライマー DS−PC−3B等が挙げられる。
本発明の反射防止物品は、透明基材の少なくとも一方の面に、複数の微小突起が密接して配置されてなる微小突起群を備えた微小突起構造体を有する。
当該微小突起構造体は、図1に示したように、前記透明基材とは別の材料からなる微小突起層に形成されていても良いし、図2に示したように、透明基材の一方の面を賦形等することにより、透明基材の表面に形成されたものであっても良い。
本発明に係る反射防止物品を、視認性の向上を主目的として画像表示パネルに配置して使用する場合は、この最短波長Λminは、個人差、視聴条件を加味した可視光領域の最短波長(通常380nm)に設定され、隣接突起間距離dは、ばらつきを考慮して通常100〜300nmとされる。
前記微小突起構造体を構成する各微小突起は、基材に植立するように、さらに基材より先端側に向かうに従って徐々に断面積が小さくなるように(先細りとなるように)作製され、具体的な形状としては、例えば、半球、回転楕円体の半裁形状及び円錐形や四角錐形等の錐形体等が挙げられる。
前記微小突起の高さHは、反射防止効果の観点から、通常50〜350nmである。
前記微小突起構造体を構成する微小突起群は、少なくともその一部が、頂部微小突起と、該頂部微小突起の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起よりも高さが低い複数の周辺微小突起と、からなる一群の微小突起の集合(本発明において「凸状突起群」と称する。)を構成する。
本発明の反射防止物品は、前記微小突起構造体が前記凸状突起群を有することにより、前記微小突起構造体上に被覆層を形成した後の被覆層側表面に、前記凸状突起群が有する頂部微小突起に由来した突出部が形成される。
なお、1つの凸状突起群が有する頂部微小突起は、1つのみであっても良いし、複数であっても良い。1つの凸状突起群において頂部微小突起が複数ある場合、複数の頂部微小突起とは、互いに隣接して配置され且つ高さの差が10nm未満の相対的に高さの高い複数の微小突起であり、当該複数の頂部微小突起の周囲に隣接して形成される相対的に高さが10nm以上低い微小突起が周辺微小突起である。
本発明の反射防止物品は、特に限定されないが、前記凸状突起群は1つの頂部突起と、複数の周辺微小突起とからなるものであることが好ましい。
なお、前記微小突起構造体が前記凸状突起群を有することは、原子間力顕微鏡(AFM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することができる。
ここで、凸状突起群の包絡面とは、例えば図3に示す凸状突起群5では、各微小突起の頂点(P1、P2、・・)を含んでなるベジェ曲線(又は、Bスプライン曲線)等によって作成され、曲線の一の下端部r0から頂部微小突起51の頂点(P1)を経て、他の下端部r0に至る部分に形成される曲面のことである。
このように、包絡面が略釣鐘形状の曲面である場合には、凸状突起群は、群全体として、いわゆるモスアイ構造における単一の微小突起が発揮する効果と同様の作用効果を発揮しうる。よって、凸状突起群を備える反射防止物品は、単一の微小突起のみが存在するときと、同等若しくはそれ以上の反射防止効果をも発揮しうるものである。
また、凸状突起群の幅Wが、380nm以下であれば、同様に、可視光線帯域の全波長の光線に対する反射防止効果の向上に寄与することができる。
なお、前記凸状突起群には、前記周辺微小突起にのみ隣接し、且つ前記頂部微小突起よりも高さが低い微小突起は含まれない。また、凸状突起群同士が隣接して形成される場合において、周辺微小突起が互いに隣接する凸状突起群に共有される場合がある。
前記凸状突起群を構成する微小突起の個数の割合は、例えば、前記微小突起構造体の表面をSEM等により観察し、画像解析により存在を確認できた微小突起の個数のうち、凸状突起群を構成する微小突起の個数の割合を算出することにより、求めることができる。
また、上述したように、本発明の反射防止物品においては、前記凸状突起群の頂部微小突起に由来して、被覆層側表面に突出部が形成されるため、前記凸状突起群構成比率が高いほど、被覆層側表面に形成される突出部の数は多くなる。
また、前記微小突起構造体が有する全微小突起のうち、前記頂部微小突起の個数の割合は、特に限定されないが、5%以上であることが好ましい。
前記微小突起構造体を構成する微小突起群の中には、頂点を複数有する微小突起(以下、「多峰性の微小突起」と称する場合がある。)が含まれていても良い。多峰性の微小突起を含むことにより、本発明の反射防止物品は反射防止性能がより向上する。なお、多峰性の微小突起との対比により、頂点が1つのみの微小突起を「単峰性の微小突起」と称する場合がある。また多峰性の微小突起、単峰性の微小突起に係る各頂点を形成する各凸部を、適宜、「峰」と称する。
前記微小突起構造体に備えられた微小突起が一定周期で規則正しく配置されている場合、前記微小突起の隣接突起間距離dは、前記反射防止効果を得るためには、例えば特開昭50−70040号公報、特許第4632589号公報、特許第4270806号公報等に開示のように、突起配列の周期p(d=p)となる。反射防止を図る電磁波を可視光とすると、可視光帯域の最長波長をλmax、最短波長をλminとした場合に、最低限、可視光線帯域の最長波長において反射防止効果を奏し得る必要最小限の条件は、Λmin=λmaxである為、p≦λmaxとなり、可視光線帯域の全波長に対して反射防止効果を奏し得る必要十分の条件は、Λmin=λminであるため、p≦λminとなる。
また突起高さについては、十分な反射防止効果を発現する為には、突起の高さの平均値HAVGが、HAVG≧0.2×λmax=156nm(λmax=780nmとして)とされ、通常350nm以下とされる。
DMIN=DAVG―2Σ
として定義する最小隣接突起間距離を以って周期Dの代わりとして設計する。即ち、微小突起群の残留反射光の散乱効果を十分奏し得る条件は、
DMIN>λmax
である。通常、D又はDMINは1〜200μm、好ましくは10〜100μmとされる。
なお、前記周期Dは、本発明の反射防止物品を、厚み方向に切断した垂直断面のTEM写真又はSEM写真を用いて観察することにより測定することができる。
前記微小突起構造体が透明基材と一体化したものである場合、前記微小突起構造体と前記透明基材との合計厚みは、特に限定されないが、通常20〜5300μmである。前記微小突起構造体と前記透明基材との合計厚みとは、透明基材の微小突起構造体が形成されていない面から、最も高さの高い微小突起の頂部の高さまでの透明基材平面に対する垂線方向の距離を意味する(図2中のt2)。
また、前記微小突起構造体は、透明基材の両面に形成されていても良い。
前記微小突起構造体を透明基材とは別の層として積層する場合の、当該微小突起層は、樹脂を含有してなるものであることが好ましく、更に樹脂組成物の硬化物からなることが好ましい。
前記微小突起層の形成に用いられる樹脂組成物は、少なくとも樹脂を含み、必要に応じて重合開始剤等その他の成分を含有する。
前記樹脂としては、特に限定されないが、例えば、アクリレート系、エポキシ系、ポリエステル系等の電離放射線硬化性樹脂、アクリレート系、ウレタン系、エポキシ系、ポリシロキサン系等の熱硬化性樹脂、アクリレート系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系等の熱可塑性樹脂等の各種材料及び各種硬化形態の賦型用樹脂を使用することができる。なお、電離放射線とは、分子を重合させて硬化させ得るエネルギーを有する電磁波または荷電粒子を意味し、例えば、すべての紫外線(UV−A、UV−B、UV−C)、可視光線、ガンマー線、X線、電子線等が挙げられる。なお、前記樹脂は、非反応性重合体を含有してもよい。
本発明の反射防止物品は、前記微小突起構造体上に前記被覆層を有し、当該被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することを特徴とする。
ここでの突出部とは、図1及び図2に示されるように、(1)前記微小突起構造体3が有する前記凸状突起群5の前記頂部微小突起51に被覆層4が追従することによって、又は、図示はしないが、(2)前記頂部微小突起が被覆層から露出することによって、被覆層側表面に相対的に高い頂部が形成されてなるものである。すなわち、前記頂部微小突起に由来する突出部には、(1)被覆層の表面が前記微小突起に追従して形成されてなる突出部と(2)頂部微小突起が被覆層から露出して形成されてなる突出部がある。
本発明の反射防止物品は、被覆層側表面に突出部を有することにより、上述したように耐汚染性及び耐擦傷性に優れる。すなわち、被覆層側表面に他の物体や手指等が接触した際に、他の部分に比べて高さの高い突出部に接触しやすく、突出部以外の部分には接触し難いことから、汚れの付着や損傷が突出部に集中し、突出部以外の部分においては低減する結果、被覆層側表面全体としては汚れの付着及び損傷が低減する。
なお、被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することは、原子間力顕微鏡(AFM)又は走査型電子顕微鏡(SEM)により観察することができる。
なお、平均高低差h2は、突出部の頂部の高さから周辺微小突起の頂部上の被覆層側表面の高さまでの透明基材平面に対する垂線方向の距離である。
前記被覆層としては、例えば、防汚層、耐擦傷層又は低屈折率層として機能する層等が挙げられ、これらの機能を兼ね備えた層が好適に用いられる。なお、前記被覆層は、単層からなるものであっても良いし、複数の層を積層した多層からなるものであっても良い。
前記フッ素系化合物としては、例えばフッ素系樹脂が挙げられる。フッ素系樹脂としては、反応性官能基を有するフッ素系樹脂が好適に用いられる。中でも、微小突起構造体を構成する材料に比較的導入し易い水酸基と反応し得る点から、当該反応性官能基としてはアルコキシシリル基が好適に用いられる。反応性官能基を有するフッ素系樹脂としては、例えば、パ−フルオロポリエーテル基またはフルオロアルキル基を持つアルコキシシラン化合物等が挙げられる。パーフルオロポリエーテル基又はフルオロアルキル基をもつアルコキシシラン化合物は、低い表面エネルギーを持つため、優れた耐汚染性及び撥水性効果を発揮し、パーフルオロポリエーテル基を含むことにより潤滑効果を発揮する。
式(1)
CF3CF2CF2(OCF2CF2CF2)nOCF2CF2CH2CH2−Si(OR)3
(式(1)中、Rは炭素数4以下のアルキル基であり、nは1〜50の整数である。)
前記シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイル;アルキル変性シリコーンオイル、アラルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル等の反応性又は非反応性の変性シリコーンオイル等が挙げられる。
前記シリコーンオイルの市販品としては、例えば、日本ユニカー(株)製のL−45、L−930、Y−7499、FZ−3704、FZ−3501、FZ−3785等、信越化学工業(株)製のKFシリーズ、FL100等、東レ・ダウコーニング(株)製のSH3746FLUID等が挙げられる。
前記シリコーン界面活性剤の市販品としては、例えば、日本ユニカー(株)製のシリコーン界面活性剤SILWET L−77、L−720、L−7001、FZ−2101、FZ−2120、FZ−2166、FZ−2191等が挙げられる。また、SUPERSILWET SS−2801、SS−2805、ABN SILWET FZ−2203等が挙げられる。
光硬化性化合物としては、光硬化性官能基を有する化合物が挙げられる。光硬化性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等のエチレン性不飽和結合基及びエポキシ基、オキセタニル基等が挙げられる。光硬化性官能基を有する化合物としては、エチレン性不飽和結合基を有する化合物が好ましく、エチレン性不飽和結合基を2つ以上有する化合物がより好ましく、中でも、エチレン性不飽和結合基を2つ以上有する多官能性(メタ)アクリレート系化合物が更により好ましい。
3官能以上の(メタ)アクリレート系化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸変性トリ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
また、これら(メタ)アクリレートは、分子骨格の一部を変性しているものでもよく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、カプロラクトン、イソシアヌル酸、アルキル、環状アルキル、芳香族、ビスフェノール等による変性がなされたものも使用することができる。
ウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、多価アルコール及び有機ジイソシアネートとヒドロキシ(メタ)アクリレートとの反応によって得られる。
また、エポキシ(メタ)アクリレートで好ましいものは、3官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレート、2官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等と多塩基酸と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレート、及び2官能以上の芳香族エポキシ樹脂、脂環族エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂等とフェノール類と(メタ)アクリル酸とを反応させて得られる(メタ)アクリレートである。
前記微小突起構造体を形成する材料よりも屈折率の小さい材料としては、例えば、低屈折率無機微粒子、低屈折率樹脂、低屈折率無機微粒子を含有する樹脂等が挙げられる。
前記低屈折率樹脂としては、例えば、前記防汚性を付与する材料層として用いることができるフッ素系樹脂等が挙げられる。
前記低屈折率無機微粒子を含有する樹脂に用いられる樹脂としては、前記低屈折率樹脂、及び前記微小突起構造体の形成に用いられる樹脂等が挙げられる。
なお、微小突起間の谷部の深さとは、高さが同じ微小突起間の谷部の場合は、当該微小突起の頂部の高さから、当該谷部の最深部の高さまでの透明基材平面に対する垂線方向の距離を意味する。高さが異なる微小突起間の谷部の深さは、当該谷部を構成する微小突起のうち最も高さの低い微小突起の頂部の高さから、谷部の最深部の高さまでの透明基材平面に対する垂線方向の距離(例えば図3(a)に示すL)を意味する。
また、前記被覆層の厚さは、頂部微小突起由来の突出部が形成されるような膜厚であれば特に限定されない。前記微小突起構造体の各微小突起の頂部は、被覆層から露出していても良いが、当該各微小突起が被覆層に覆われている場合は、例えば各微小突起の頂部から被覆層表面までの透明基材平面に対する垂線の距離(例えば図1中のt3)は、通常、平均1〜50nmであり、10〜30nmであることが好ましい。
また、本発明の反射防止物品は、反射防止を図る電磁波領域における透過率が80%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。ここで、反射防止物品の透過率は、JIS K7361−1(プラスチック−透明材料の全光透過率の試験方法)により測定することができる。
本発明の反射防止物品の製造方法は、上述した本発明の反射防止物品を製造することができる方法であれば特に限定されないが、例えば、(i)透明基材上に微小突起構造体を形成する工程、(ii)当該微小突起構造体上に被覆層を形成する工程、を含む製造方法が挙げられる。前記(ii)の工程における被覆層の形成方法は、既に説明した通りであるので、ここでは省略する。
以下、前記(i)の工程における微小突起構造体の形成方法について詳細に説明する。
微小突起構造体形成用原版の凹凸形状を微小突起構造体形成用樹脂組成物に賦型し、該樹脂組成物を硬化させる方法は、該樹脂組成物の種類等に応じて適宜選択することができる。
前記微小突起構造体形成用原版の凹凸形状を有する面は、特に限定されないが、酸化されやすく、陽極酸化による加工が容易である点から、アルミニウムからなることが好ましい。
前記微小突起構造体形成用原版は、具体的には、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属製の母材の表面に、直接に又は各種の中間層を介して、スパッタリング等により純度の高いアルミニウム層が設けられ、当該アルミニウム層に凹凸形状を形成したものが挙げられる。前記母材は、前記アルミニウム層を設ける前に、電解溶出作用と、砥粒による擦過作用の複合による電解複合研磨法によって母材の表面を超鏡面化しても良い。
前記微小突起構造体形成用原版に凹凸形状を形成する方法としては、例えば、陽極酸化法によって前記アルミニウム層の表面に複数の微小孔を形成する陽極酸化工程と、前記アルミニウム層をエッチングすることにより前記微小孔の開口部にテーパー形状を形成する第1エッチング工程と、前記アルミニウム層を前記第1エッチング工程のエッチングレートよりも高いエッチングレートでエッチングすることにより前記微小孔の孔径を拡大する第2エッチング工程とを順次繰り返し実施することによって形成することができる。
前記微小突起構造体形成用原版に凹凸形状を形成する際には、アルミニウム層の純度(不純物量)や結晶粒径、陽極酸化処理及び/又はエッチング処理の諸条件を適宜調整することによって、所望の形状とすることができる。前記陽極酸化処理において、より具体的には、液温、印加する電圧、陽極酸化に供する時間等の管理により、微小な孔をそれぞれ目的とする深さ及び形状に作製することができる。
このようにして、前記微小突起構造体形成用原版は、深さ方向に徐々に孔径が小さくなる多数の微小孔が密に作製される。当該微小突起構造体形成用原版を用いて製造される微小突起構造体には、前記微小孔に対応して、頂部に近付くに従って徐々に径が小さくなる微小突起が密接して配置されてなる微小突起群が形成される。
本発明において用いられるロール金型としては、例えば、母材として、円筒形状の金属材料を用い、当該母材の周側面に、直接に又は各種の中間層を介して設けられたアルミニウム層に、上述したように、陽極酸化処理、エッチング処理の繰り返しにより、微小突起構造体の形状に対応する凹凸形状が作製されたものが挙げられる。
図9は、透明基材2上に形成された紫外線硬化性樹脂組成物からなる微小突起層3a上に、微小突起構造体を形成する工程を示す図である。この製造工程は、樹脂供給工程において、ダイ12により、帯状フィルム形態の透明基材2に、微小突起層3aとなる微小突起構造体の受容層3a’を構成する未硬化で液状の紫外線硬化性樹脂組成物を塗布する。尚、紫外線硬化性樹脂組成物の塗布については、ダイ12による場合に限らず、各種の手法を適用することができる。続いて、押圧ローラ14により、反射防止物品の賦型用金型であるロール金型13の周側面に透明基材2を加圧押圧し、これにより透明基材2に未硬化の受容層3a’を密着させると共に、ロール金型13の周側面に作製された微小な凹凸形状の凹部に受容層3a’を構成する紫外線硬化性樹脂組成物を充分に充填する。この状態で、紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂組成物を硬化させ、これにより透明基材2の表面に微小突起構造体を有する微小突起層3aが形成される。続いて剥離ローラ15を介してロール金型13から、硬化した微小突起層3aと一体に透明基材2を剥離する。必要に応じてこの透明基材2に粘着層等を作製した後、所望の大きさに切断する。これにより、ロール材による長尺の透明基材2に、賦型用金型であるロール金型13の周側面に作製された凹凸形状を順次賦型して、効率良く大量生産される。
個々の微小突起の高さのばらつきは、ロール金型に形成される微小孔の深さのばらつきによるものであり、このような微小孔の深さのばらつきは、陽極酸化処理におけるばらつきに起因するものと言える。これにより相対的に高さの高い頂部微小突起と、相対的に高さの低い複数の周辺微小突起とを混在させるには、陽極酸化処理におけるばらつきを大きくすることにより実現することができる。すなわち、陽極酸化処理における条件を、所定範囲に限定した場合に、微小孔のばらつきが、一定の規則性に基づいてばらつき、前記微小突起構造体に、一定割合で凸状突起群が形成される。
本発明に係る反射防止物品は、後述する画像表示装置の他、各種物品に用いることができる。また、後述する画像表示装置の実施形態では、反射防止物品を液晶表示パネル、電場発光表示パネル、プラズマ表示パネル等の各種画像表示パネルの表面側に配置して視認性を向上する場合であるが、本発明の反射防止物品は、これに限らず、例えば液晶表示パネルの裏面側に配置してバックライトから液晶表示パネルへの入射光の反射損失を低減させる場合(入射光利用効率を増大させる場合)にも広く適用することができる。尚、ここで画像表示パネルの表面側とは、該画像表示パネルの画像光の出光面であり、画像観察者側の面でもある。又、画像表示パネルの裏面側とは、該画像表示パネルの表面の反対側面であり、バックライト(背面光源)を用いる透過型画像表示裝置の場合は、該バックライトからの照明光の入光面でもある。
本発明に係る画像表示装置は、画像表示パネルの出光面上に、前記本発明に係る反射防止物品を配置してなることを特徴とする。
画像表示装置に用いる本発明の反射防止物品は、特に限定されないが、フィルム状であることが好ましい。
なお、本発明の画像表示装置にあっては、単に表示機能のみを有する装置(例えば、LCDモニター、CRTモニター等)でも良いが、装置の機能の一部として表示機能を有する装置も該当する。例えば、前述の用途で述べた如く、PDA乃至は携帯情報端末、カーナビゲーションシステム等である。
(微小突起構造体形成用金型の作製)
純度99.50%の圧延されたアルミニウム板を、研磨後、0.02Mシュウ酸水溶液の電解液中で、印加電圧40V、20℃の条件にて120秒間、陽極酸化を実施した。次に、第一エッチング処理として、陽極酸化後の電解液で60秒間エッチング処理を行った。続いて、第二エッチング処理として、1.0Mリン酸水溶液で150秒間孔径処理を行った。さらに、上記処理を繰り返し、これらを合計5回追加実施した。これにより、アルミニウム基板上に微小孔が密に形成された陽極酸化アルミニウム層が形成された。最後に、フッ素系離型剤を塗布し、余分な離型剤を洗浄することで、微小突起構造体形成用金型を得た。なお、アルミニウム層に形成された微細な凹凸形状は、平均隣接微小孔間距離100nm、平均深さ200nmで、一部の微小孔に深さのばらつきがある形状であった。
ジペンタエリスリトールへキサアクリレート(DPHA)20重量部、アロニックスM−260(東亜合成社製)70重量部、ヒドロキシエチルアクリレート10重量部、及び光重合開始剤としてルシリンTPO(BASF社製)3重量部を混合し、紫外線硬化性の微小突起構造体形成用樹脂組成物を調製した。
前記微小突起構造体形成用樹脂組成物を、前記微小突起構造体形成用金型の凹凸形状を有する面が覆われ、微小突起構造体が形成される微小突起層の硬化後の厚さが20μmとなるように塗布、充填し、その上に透明基材として厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製)を斜めから貼り合わせた後、貼り合わせられた貼合体をゴムローラーで10N/cm2の加重で圧着した。金型全体に均一な組成物が塗布されたことを確認し、フィルム側から2000mJ/cm2のエネルギーで紫外線を照射して微小突起構造体形成用樹脂組成物を硬化させた。その後、金型より剥離し、透明基材と、微小突起構造体との積層体を得た。得られた積層体表面の断面をSEMにより観察したところ、平均隣接微小突起間距離100nm、平均高さ200nmの微小突起群が形成されていた。また、微小突起群の一部に、高さが異なる凸状突起群に相当する構造が観察された。更に、得られた積層体表面をSEMにより上方から観察したところ、画像解析により存在を確認できた219個の微小突起のうち、約20%の微小突起が、凸状突起群を構成していることが確認された。
得られた積層体の微小突起構造体上に、フッ素含有コーティング剤((株)フロロテクノロジー製、フロロサーフFG5010Z130−0.1)を塗布、乾燥することにより、防汚層、耐擦傷層、及び低屈折率層として機能する被覆層を形成し、実施例1の反射防止物品を得た。得られた反射防止物品の被覆層側表面をSEMにより観察したところ、前記凸状突起群の頂部微小突起に由来した突出部が形成されていた。また、微小突起間の谷部において、当該谷部の深さの70〜100%が被覆層により充填されていた。
実施例1において、被覆層を形成しないこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の反射防止物品とした。なお、比較例1の反射防止物品は、被覆層を有しないことにより、被覆層側表面に形成される突出部を有し得ない。
各実施例及び各比較例で得られた反射防止物品について、下記の評価を行った。評価結果をそれぞれ表1に示す。
黒アクリル板(日東樹脂工業製、製品名CLAREX)に粘着剤(パナック製、製品名パナクリーンPDS1)により形成した厚さ25μmの粘着剤層を介して、実施例1及び比較例1で得られた反射防止物品の透明基材側を貼合し、分光器(島津製作所製、分光光度計UV−3100PC)を用いて、D65光源、2度視野の条件にて、5度反射Y値を測定した。
実施例1及び比較例1で得られた反射防止物品のヘイズを、JIS K 7136に準拠して、村上色彩技術研究所社製、HM−150を用い、室温、大気中で測定した。
(1)指紋付着性評価
黒アクリル板(日東樹脂工業製、製品名CLAREX)に粘着剤(パナック製、製品名パナクリーンPDS1)により形成した厚さ25μmの粘着剤層を介して、実施例1及び比較例1で得られた反射防止物品の透明基材側を貼合し、分光測色計(コニカミノルタ製、CM−2600d)を用いて、C光源、2度視野、L*,a*,b*、N=3の条件にて、正反射光を含むSCI方式、及び正反射光を除いたSCE方式で測色した。
次いで、上記反射防止物品の被覆層側表面に、1μLの人工指紋液(JIS K2246:2007の記載に準じて調製した)が付着した人工指を圧力400g/cm2で3秒間圧着することにより指紋を付着させ、指紋が付着した反射防止物品について、上記と同様にしてSCI方式及びSCE方式で測色した。
各反射防止物品において、指紋付着前後の色差(SCIΔE*ab)及び(SCEΔE*ab)を算出した。
上記指紋付着性評価で用いた指紋が付着した反射防止物品の指紋を、ウエス(日本製紙クレシア製、製品名キムワイプ)で30往復乾拭きし、上記と同様にしてSCI方式及びSCE方式で測色した。
各反射防止物品において、指紋拭き取り前後の色差(SCIΔE*ab)及び(SCEΔE*ab)を算出した。
黒アクリル板(日東樹脂工業製、製品名CLAREX)に粘着剤(パナック製、製品名パナクリーンPDS1)により形成した厚さ25μmの粘着剤層を介して、実施例1及び比較例1で得られた反射防止物品の透明基材側を貼合し、分光測色計(コニカミノルタ製、CM−2600d)を用いて、C光源、2度視野、L*,a*,b*、N=3の条件にて、正反射光を含むSCI方式、及び正反射光を除いたSCE方式で測色した。
次いで、上記反射防止物品の被覆層側表面を、ウエス(日本製紙クレシア製、製品名キムワイプ)を使用し荷重450gで400往復擦り試験を実施し、試験後の反射防止物品について、上記と同様にしてSCI方式及びSCE方式で測色した。
各反射防止物品において、往復擦り試験前後の色差(SCIΔE*ab)及び(SCEΔE*ab)を算出した。
実施例1で得られた反射防止物品は、一部が凸状突起群を構成する微小突起群を備えた微小突起構造体上に被覆層を有し、当該被覆層側表面に突出部を有していた。その結果、指紋付着前後及び指紋拭き取り前後における色差が小さく、耐汚染性に優れていた。さらに、往復擦り試験前後の色差も小さく、耐擦傷性にも優れていた。また、実施例1で得られた反射防止物品は、反射率が低く、反射防止性能に優れ、透明性にも優れていた。
一方、比較例1で得られた反射防止物品は、微小突起構造体上に被覆層を有していなかったため、反射防止性能及び透明性には優れていたものの、指紋付着前後の色差及び指紋拭き取り前後の色差が大きく、耐汚染性に劣っていた。さらに、往復擦り試験前後の色差も大きく、耐擦傷性にも劣っていた。
2 透明基材
3 微小突起構造体
3a 微小突起層
3a’ 受容層
4 被覆層
5 凸状突起群
51 頂部微小突起
52 周辺微小突起
6 突出部
7 各微小突起間の谷底を連ねた包絡面
12 ダイ
13 ロール金型
14、15 ローラ
g 溝
40 画像表示装置
41 画像表示パネル
Claims (3)
- 透明基材の少なくとも一方の面に、複数の微小突起が密接して配置されてなる微小突起群を備えた微小突起構造体と、被覆層とをこの順で有する反射防止物品であって、
前記微小突起構造体において、隣接する前記微小突起間の距離が、反射防止を図る電磁波の波長帯域の最短波長以下であり、
前記微小突起群は、少なくともその一部が、頂部微小突起と、該頂部微小突起の周囲に隣接して形成されており該頂部微小突起よりも高さが低い複数の周辺微小突起と、からなる凸状突起群を構成し、
前記被覆層側の表面が、前記頂部微小突起に由来する突出部を有することを特徴とする、反射防止物品。 - 前記被覆層を形成する材料の屈折率が、前記微小突起構造体を形成する材料の屈折率よりも小さい、請求項1に記載の反射防止物品。
- 画像表示パネルの出光面上に、請求項1又は2に記載の反射防止物品を配置してなる、画像表示装置。
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