JP2014167621A - 反射防止フィルムおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射防止フィルム100は、基材10と、基材側から順に、中屈折率層20と、高屈折率層40と、低屈折率層50とを有する。反射防止フィルムの反射特性の光学設計を、波長580nmにおける振幅反射率図の複素平面を用いて行う際に、高屈折率層の積層軌跡の始点Aと終点Bとを結ぶ線分ABが振幅反射率図の実数軸と交差するようにして、基材、中屈折率層、高屈折率層および低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている。
【選択図】図1A
Description
1つの実施形態においては、上記線分ABと上記実数軸とが交差し、かつ、該線分ABと該実数軸とのなす角度θが65°≦θ≦90°となるようにして、上記基材、上記中屈折率層、上記高屈折率層および上記低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている。
1つの実施形態においては、上記反射防止フィルムの反射特性の光学設計を上記振幅反射率図の複素平面を用いて行う際に、550nm〜700nmの波長範囲にわたる光学設計のいずれにおいても、上記線分ABと上記実数軸とが交差するようにして、上記基材、上記中屈折率層、上記高屈折率層および上記低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている。
1つの実施形態においては、上記中屈折率層は単一層である。1つの実施形態においては、上記高屈折率層の厚みは50nm以下である。
1つの実施形態においては、上記中屈折率層は、上記基材側から順に配置された別の高屈折率層と別の低屈折率層との積層構造を有する。
本発明の別の局面によれば、反射防止フィルム付偏光板が提供される。この反射防止フィルム付偏光板は、上記の反射防止フィルムを含む。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記の反射防止フィルムまたは上記の反射防止フィルム付偏光板を含む。
図1Aは、本発明の1つの実施形態による反射防止フィルムの概略断面図である。反射防止フィルム100は、基材10と、基材10側から順に、中屈折率層20と、必要に応じて密着層30と、高屈折率層40と、低屈折率層50とを有する。本実施形態においては、中屈折率層20は単一層である。図1Bは、本発明の別の実施形態による反射防止フィルムの概略断面図である。本実施形態においては、中屈折率層20は、図1Aに示される単一層と光学的に等価な積層構造に置き換えられている。具体的には、反射防止フィルム101は、基材10と、基材10側から順に、別の高屈折率層21と、別の低屈折率層22と、高屈折率層40と、低屈折率層50とを有する。本明細書においては、便宜上、別の高屈折率層21と別の低屈折率層22との積層構造を中屈折率層と称する場合がある。この実施形態においては、必要に応じて、基材10と別の高屈折率層21との間に密着層30が配置されてもよい。なお、図1Aおよび図1Bのいずれの実施形態においても、反射防止フィルム全体の光学特性を損なわず、かつ、隣接する層間の密着性を高める限り、密着層30の配置位置は限定されない。本発明の反射防止フィルムを構成する各層の詳細については後述する。
基材10は、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切な樹脂フィルムで構成され得る。具体的には、基材10は、透明性を有する樹脂フィルムであり得る。フィルムを構成する樹脂の具体例としては、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリエステル系樹脂(例えば、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)、ポリアミド系樹脂(例えば、ナイロン−6、ナイロン−66)、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール樹脂、(メタ)アクリル樹脂、(メタ)アクリロニトリル樹脂、セルロース系樹脂(例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン)が挙げられる。基材は、単一層であってもよく、複数の樹脂フィルムの積層体であってもよく、樹脂フィルム(単一層または積層体)と下記のハードコート層との積層体であってもよい。基材(実質的には、基材を形成するための組成物)は、任意の適切な添加剤を含有し得る。添加剤の具体例としては、帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤が挙げられる。なお、基材を構成する材料は当業界において周知であるので、詳細な説明は省略する。
A−2−1.単一層としての中屈折率層
1つの実施形態においては、中屈折率層20は例えば図1Aに示すような単一層である。このような実施形態においては、中屈折率層20は、代表的には、バインダー樹脂と当該バインダー樹脂中に分散した無機微粒子とを含む。バインダー樹脂は、代表的には電離線硬化型樹脂であり、より具体的には紫外線硬化型樹脂である。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、(メタ)アクリレート樹脂(エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、アクリル(メタ)アクリレート、エーテル(メタ)アクリレート)などのラジカル重合型モノマーもしくはオリゴマーなどが挙げられる。アクリレート樹脂を構成するモノマー成分(前駆体)の分子量は、好ましくは200〜700である。(メタ)アクリレート樹脂を構成するモノマー成分(前駆体)の具体例としては、ペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA:分子量298)、ネオペンチルグリコールジアクリレート(NPGDA:分子量212)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA:分子量632)、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート(DPPA:分子量578)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA:分子量296)が挙げられる。必要に応じて、開始剤を添加してもよい。開始剤としては、例えば、UVラジカル発生剤(チバ・スペシャリティ・ケミカル社製イルガキュア907、同127、同192など)、過酸化ベンゾイルが挙げられる。上記バインダー樹脂は、上記電離線硬化型樹脂以外に別の樹脂成分を含んでいてもよい。別の樹脂成分は、電離線硬化型樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよく、熱可塑性樹脂であってもよい。別の樹脂成分の代表例としては、脂肪族系(例えば、ポリオレフィン)樹脂、ウレタン系樹脂が挙げられる。別の樹脂成分を用いる場合、その種類や配合量は、得られる中屈折率層の屈折率が上記の光学設計が良好に行えるよう調整される。
別の実施形態においては、中屈折率層は例えば図1Bに示すように、基材10側から順に別の高屈折率層21と別の低屈折率層22とが配置された積層構造を有する。上記のように、振幅反射率図において別の高屈折率層を経た別の低屈折率層の終点が中屈折率層の積層軌跡の終点と同じ位置となるように、別の高屈折率層および別の低屈折率層の厚みおよび/または屈折率を設定することができる。別の高屈折率層の具体的な構成材料等については、後述のA−4項における高屈折率層40の説明が参照され得る。別の低屈折率層の具体的な構成材料等については、後述のA−5項における低屈折率層50の説明が参照され得る。例えば、別の高屈折率層および別の低屈折率層の光学膜厚をそれぞれλ/8近傍で設計することにより、中屈折率層と光学的に等価な積層構造が実現され得る。なお、光学膜厚とは屈折率と厚みとの積であり、対象波長(ここでは580nm)に対する比で表される。
密着層30は、隣接する層間(図1Aの実施形態では中屈折率層20と高屈折率層40)の密着性を高めるために設けられ得る任意の層である。密着層は、例えばケイ素(シリコン)で構成され得る。密着層の厚みは、例えば2nm〜5nmである。なお、上記のとおり、隣接する層間の密着性を高める限り、密着層の形成位置は図示例には限定されない。
高屈折率層40は、低屈折率層50と組み合わせて用いることにより、それぞれの屈折率の違いにより反射防止フィルムが光の反射を効率よく防止することができる。高屈折率層40は、好ましくは低屈折率層50に隣接して配置され得る。さらに、高屈折率層40は、好ましくは低屈折率層50の基材側に配置され得る。このような構成であれば、非常に効率よく光の反射を防止することができる。
低屈折率層50は、上記のとおり、高屈折率層40と組み合わせて用いることにより、それぞれの屈折率の違いにより反射防止フィルムが光の反射を効率よく防止することができる。低屈折率層50は、好ましくは高屈折率層40に隣接して配置され得る。さらに、低屈折率層50は、好ましくは高屈折率層40の基材側と反対側に配置され得る。このような構成であれば、非常に効率よく光の反射を防止することができる。
以下、本発明の反射防止フィルムの製造方法の一例を説明する。
まず、基材10を準備する。基材10は、上記A−1項に記載のような樹脂を含む組成物から形成される樹脂フィルムを用いてもよく、市販の樹脂フィルムを用いてもよい。樹脂フィルムの形成方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。具体例としては、押出、溶液流涎法が挙げられる。樹脂フィルムの積層体を基材として用いる場合には、例えば共押出により基材を形成することができる。
次に、B−1項のように準備した基材10上に中屈折率層20を形成する。1つの実施形態においては、上記A−2−1項に記載のようなバインダー樹脂と無機微粒子とを含む中屈折率層形成用組成物(塗布液)を基材上に塗布する。塗布液の塗布性を向上させるために、溶剤を使用することができる。溶剤としては、バインダー樹脂および無機微粒子を良好に分散し得る任意の適切な溶剤を使用することができる。塗布方法としては、任意の適切な方法が採用され得る。塗布方法の具体例としては、上記B−1項に記載のようなものが挙げられる。次に、塗布した中屈折率層形成用組成物を硬化させる。上記A−2−1項に記載のようなバインダー樹脂を用いる場合には、硬化は電離線を照射することにより行われる。電離線として紫外線を用いる場合には、その積算光量は、好ましくは200mJ〜400mJである。必要に応じて、電離線照射の前および/または後に加熱処理を行ってもよい。加熱温度および加熱時間は、目的等に応じて適切に設定され得る。このように、本発明の製造方法の1つの実施形態においては、中屈折率層20がウェットプロセス(塗布および硬化)により形成される。別の実施形態においては、別の高屈折率層と別の低屈折率層との積層構造を中屈折率層として、後述のB−4およびB−5項のようにして形成してもよい。
次に、B−2項のようにして形成した中屈折率層20上に、必要に応じて密着層30を形成する。密着層30は、代表的にはドライプロセスにより形成される。ドライプロセスの具体例としては、PVD(Physical Vapor Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法が挙げられる。PVD法としては、真空蒸着法、反応性蒸着法、イオンビームアシスト法、スパッタリング法、イオンプレーティング法が挙げられる。CVD法としては、プラズマCVD法が挙げられる。インライン処理を行う場合には、スパッタリング法が好適に用いられ得る。密着層30は、例えば、ケイ素(シリコン)のスパッタリングにより形成される。なお、上記のとおり、密着層は任意であり省略されてもよい。また、密着層を形成する場合、隣接する層間の密着性を高める限り、その形成位置は図示例には限定されない。
次に、中屈折率層20上または密着層が形成されている場合には密着層30上に、高屈折率層40を形成する。高屈折率層40は、代表的にはドライプロセスにより形成される。1つの実施形態においては、高屈折率層40は、金属酸化物(例えば、Nb2O5)または金属窒化物のスパッタリングにより形成される。別の実施形態においては、高屈折率層40は、酸素を導入して金属を酸化させながらスパッタリングすることにより形成される。本発明においては、高屈折率層の厚みが非常に小さいので膜厚制御が重要であるが、適切なスパッタリングにより対応可能である。
最後に、B−4項のようにして形成した高屈折率層40上に、低屈折率層50を形成する。低屈折率層50は、1つの実施形態においてはドライプロセスにより形成され、例えば金属酸化物(例えば、SiO2)のスパッタリングにより形成される。低屈折率層50は、別の実施形態においてはウェットプロセスにより形成され、例えばポリシロキサンを主成分とする低屈折率材料の塗布により形成される。また、所望の膜厚に対して途中までスパッタリングを行い、それ以降を塗布にすることにより低屈折率層を形成してもよい。
本発明の反射防止フィルムは、CRT、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネルなどの画像表示装置における外光の映り込み防止に好適に利用することができる。本発明の反射防止フィルムは、単独の光学部材として使用してもよく、他の光学部材と一体化して提供してもよい。例えば、偏光板に貼り合わせて反射防止フィルム付偏光板として提供してもよい。このような反射防止フィルム付偏光板は、例えば液晶表示装置の視認側偏光板として好適に用いられ得る。
裏面反射率をカットするために、得られた反射防止フィルムを黒色アクリル板(三菱レイヨン社製、厚み2.0mm)に粘着剤を介して貼り合わせ、測定サンプルを作成した。このような測定サンプルについて、分光光度計U4100(日立ハイテクノロジー社製)を用い、5°正反射の可視光領域の反射率、20°方向からの入射光に対する反射率および40°方向からの入射光に対する反射率を測定した。得られた反射率のスペクトルからC光源2度視野における視感反射率(Y(%))ならびにL*a*b*表色系の色相a*およびb*を算出して求めた。
基材/中屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の構成を有する反射防止フィルムの反射特性の光学設計を、波長580nmにおける振幅反射率図の複素平面を用いて行った。その際、図2に示すように高屈折率層の積層軌跡の始点Aと終点Bとを結ぶ線分ABが振幅反射率図の実数軸と交差するようにして、基材、中屈折率層、高屈折率層および低屈折率層の屈折率および厚みを設定した。具体的には、以下の手順で反射防止フィルムを作製した。
基材としてハードコート(屈折率:1.53)付のトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを用いた。一方、ジルコニア粒子(平均粒径40nm、屈折率2.19)を全固形分の約70%含有する樹脂組成物(JSR社製、商品名「オプスターKZシリーズ」)をMIBKにて3%に希釈した塗布液(中屈折率層形成用組成物)を調製した。当該塗布液を、バーコーターを用いて上記基材上に塗布し、60℃にて1分間乾燥後、積算光量300mJの紫外線を照射し、中屈折率層(屈折率:1.76、厚み:104nm)を形成した。次に、Nb2O5をスパッタリングすることにより、中屈折率層上に高屈折率層(屈折率:2.33、厚み:19nm)を形成した。さらに、SiO2をスパッタリングすることにより、高屈折率層上に低屈折率層(屈折率:1.47、厚み:108nm)を形成した。このようにして、反射防止フィルムを作製した。結果を表1に示す。なお、表1には、線分ABと振幅反射率図の実数軸との交差角度も示す。
表1に示す構成で反射防止フィルムを作製した。得られた反射防止フィルムを上記光学特性の評価に供した。結果を表1に示す。
中屈折率層が別の高屈折率層/別の低屈折率層の積層構造を有する形態の反射防止フィルム、すなわち、基材/別の高屈折率層/別の低屈折率層/高屈折率層/低屈折率層の構成を有する反射防止フィルムについて実施例1と同様にして光学設計を行った。その際、図2に準じて高屈折率層の積層軌跡の始点Aと終点Bとを結ぶ線分ABが振幅反射率図の実数軸と交差するようにして、基材、別の高屈折率層、別の低屈折率層、高屈折率層および低屈折率層の屈折率および厚みを設定した。具体的には、以下の手順で反射防止フィルムを作製した。
基材としてハードコート(屈折率:1.53)付のトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを用いた。次に、Nb2O5をスパッタリングすることにより、基材上に別の高屈折率層(屈折率:2.33、厚み:14nm)を形成した。続いて、SiO2をスパッタリングすることにより、別の高屈折率層上に別の低屈折率層(屈折率:1.47、厚み:49nm)を形成した。さらに、Nb2O5をスパッタリングすることにより、別の低屈折率層上に高屈折率層(屈折率:2.33、厚み:26nm)を形成した。最後に、SiO2をスパッタリングすることにより、高屈折率層上に低屈折率層(屈折率:1.47、厚み:115nm)を形成した。このようにして、反射防止フィルムを作製した。結果を表2に示す。なお、表2には、線分ABと振幅反射率図の実数軸との交差角度も示す。
表2に示す構成で反射防止フィルムを作製した。得られた反射防止フィルムを上記光学特性の評価に供した。結果を表2に示す。
なお、各実施例および比較例においては、線分ABと振幅反射率図の実数軸との交差ならびに交差角度は、中屈折率層(実施例6〜10および比較例3においては別の高屈折率層と別の低屈折率層)、高屈折率層および低屈折率層の厚みを変化させることにより制御したが、各層の屈折率を変化させてもよく、各層の屈折率と厚みを組み合わせて変化させてもよいことは、図2から明らかである。
580nmにおいて実施例1と同様の光学設計を行った。さらに、設計波長を550nm、650nmおよび700nmに変更して光学設計を行った。それぞれの設計波長における振幅反射率図を、後述の実施例12の結果と併せて図6に示す。
580nmにおいて実施例2と同様の光学設計を行った。さらに、設計波長を550nm、650nmおよび700nmに変更して光学設計を行った。それぞれの設計波長における振幅反射率図を、実施例11の結果と併せて図6に示す。
表1および表2から明らかなように、反射防止フィルムの反射特性の光学設計を、波長580nmにおける振幅反射率図の複素平面を用いて行う際に、高屈折率層の積層軌跡の始点Aと終点Bとを結ぶ線分ABが振幅反射率図の実数軸と交差するようにして、各層の屈折率および/または厚み(ここでは厚み)を設計することにより、優れた反射特性を実現するに加えて、正面方向および斜め方向のいずれの入射光の反射色相についても色付きのない反射防止フィルムを得ることができた。さらに、線分ABと実数軸の交差角度θが75°以上となる実施例においては、斜め方向からの入射光の反射色相が顕著に改善され得ることがわかる。加えて、実施例11と12とを比較すると明らかなように、580nmでの交差角度θを最適化することにより、広帯域の波長領域において線分ABと実数軸との交差が担保され、優れた反射特性を有する反射防止フィルムを得ることができる。
20 中屈折率層
21 別の高屈折率層
22 別の低屈折率層
30 密着層
40 高屈折率層
50 低屈折率層
100 反射防止フィルム
Claims (8)
- 基材と、該基材側から順に、中屈折率層と、高屈折率層と、低屈折率層と、を有する反射防止フィルムであって、
該反射防止フィルムの反射特性の光学設計を、波長580nmにおける振幅反射率図の複素平面を用いて行う際に、該高屈折率層の積層軌跡の始点Aと終点Bとを結ぶ線分ABが該振幅反射率図の実数軸と交差するようにして、該基材、該中屈折率層、該高屈折率層および該低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている、反射防止フィルム。 - 前記線分ABと前記実数軸とが交差し、かつ、該線分ABと該実数軸とのなす角度θが65°≦θ≦90°となるようにして、前記基材、前記中屈折率層、前記高屈折率層および前記低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている、請求項1に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止フィルムの反射特性の光学設計を前記振幅反射率図の複素平面を用いて行う際に、550nm〜700nmの波長範囲にわたる光学設計のいずれにおいても、前記線分ABと前記実数軸とが交差するようにして、前記基材、前記中屈折率層、前記高屈折率層および前記低屈折率層の屈折率および/または厚みが設計されている、請求項1または2に記載の反射防止フィルム。
- 前記中屈折率層が単一層である、請求項1から3のいずれかに記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率層の厚みが50nm以下である、請求項4に記載の反射防止フィルム。
- 前記中屈折率層が、前記基材側から順に配置された別の高屈折率層と別の低屈折率層との積層構造を有する、請求項1から3のいずれかに記載の反射防止フィルム。
- 請求項1から6のいずれかに記載の反射防止フィルムを含む、反射防止フィルム付偏光板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の反射防止フィルムまたは請求項7に記載の反射防止フィルム付偏光板を含む、画像表示装置。
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