JP2016102873A - 反射防止光学部材 - Google Patents

反射防止光学部材 Download PDF

Info

Publication number
JP2016102873A
JP2016102873A JP2014240548A JP2014240548A JP2016102873A JP 2016102873 A JP2016102873 A JP 2016102873A JP 2014240548 A JP2014240548 A JP 2014240548A JP 2014240548 A JP2014240548 A JP 2014240548A JP 2016102873 A JP2016102873 A JP 2016102873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
light
optical member
metal particle
antireflection optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP2014240548A
Other languages
English (en)
Inventor
安田 英紀
Hidenori Yasuda
英紀 安田
亮 松野
Akira Matsuno
亮 松野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2014240548A priority Critical patent/JP2016102873A/ja
Publication of JP2016102873A publication Critical patent/JP2016102873A/ja
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

【課題】可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す反射防止光学部材の提供。【解決手段】透明基材と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層と、誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し;平板状金属粒子は直径の厚みに対する比が3以上であり;平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向し;複数の平板状金属粒子が導電路を形成することなく配置され;光吸収性を有する材料を含む層を有し;光吸収性を有する材料の吸収ピーク波長が可視光帯域に存在し;誘電体層の厚みが、入射光が誘電体層の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層の表面における反射光を、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すことができる厚みである反射防止光学部材。【選択図】図11

Description

本発明は、反射防止光学部材に関する。より詳しくは、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す反射防止光学部材に関する。
可視光に対する反射防止光学部材として、誘電体多層膜や、多層膜中に金属微粒子層からなる可視光波長吸収層を備えた反射防止膜を有する光学部材が知られている。
十分な反射防止効果を得るために、最外層より一層内側に吸収材料を含むものが提案されている。
例えば、特許文献1には、基材フィルム上に複数の薄膜を塗工してなる反射防止フィルムにおいて、基材フィルムから最も隔離した最外層よりも一層だけ基材フィルム側の層が光の吸収性を有する反射防止フィルムであって、最外層の屈折率が1.49〜1.52であり、最外層よりも1層だけ基材フィルム側の層の屈折率実数部が1.45〜1.85であり、最外層よりも1層だけ基材フィルム側の層の屈折率実数部と最外層の屈折率実数部との差が0.09以下であり、最外層よりも1層だけ基材フィルム側の層の波長550nmにおける減衰係数kが、0.1<k<5である反射防止フィルムが記載されている。特許文献1によれば、このような構成により、反射率が低く且つ耐擦傷性にも優れた反射防止フィルムを提供すると記載がある。ただし、特許文献1には、平板状金属粒子を含むことについての記載は無い。
特許文献2には、透明性を有する帯電防止層と、低屈折率層とが組み合わせて形成されてなる、反射防止積層体が記載されている。特許文献2には、帯電防止層が粒径0.01〜0.1μmを有する金属である導電性微粒子を含んでなるとの記載もある。さらには、導電性微粒子の形状は、球状、針状、鱗片状など様々なものを用いることができるとの記載がある。ただし、特許文献2には、平板状金属粒子と、その他の吸収材料を同時に含む事についての記載はない。
特許4400458号 特開2005−316426号公報 特開2011−118347号公報
しかし、本発明者らが特許文献1や2に記載の反射防止光学部材の性能を検討したところ、特許文献1や2に記載の最外層より一層内側に吸収材料を含む反射防止光学部材は550nm近傍の帯域の反射防止を目的とする反射防止光学部材であることがわかった。実際、特許文献1や2に記載の反射防止光学部材は、可視光の幅広い帯域においては低い反射率は示さないものであり、これらの文献に記載の方法では広帯域の反射防止効果を得ることは出来ないことがわかった。
一方、特許文献3には、少なくとも1種の金属粒子を含有する金属粒子含有層を有してなり、金属粒子が、略六角形状又は略円盤形状の金属平板粒子を60個数%以上有し、金属平板粒子の主平面が、金属粒子含有層の一方の表面に対して0°〜±30°の範囲で面配向している熱線遮蔽材が記載されている。さらに特許文献3の比較例2などには、球状粒子と略六角形状の金属平板粒子を含む金属粒子含有層の例も記載されている。
しかし、特許文献3に記載の発明は用途が反射防止光学部材ではなく熱線遮蔽材であり、このため、金属粒子含有層を覆う保護層に相当する誘電体層の厚みが、誘電体層表面からの反射と金属粒子含有層からの反射が互いに打ち消される厚みとは異なるものである。
本発明が解決しようとする課題は、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す反射防止光学部材を提供することである。
本発明者らが上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の複数の平板状金属粒子を特定の面配向状態で含む金属粒子含有層の上に誘電体層を有し、さらに光吸収性を有する材料を含む層を有し、前述の光吸収性を有する材料の吸収強度が最大となる吸収ピーク波長が可視光帯域に存在させ、さらに誘電体層の厚みを可視光の入射光の反射を防止できる厚みに制御することで、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す反射防止光学部材を提供できることを見出すに至った。
上記の課題を解決するための具体的な手段である本発明および本発明の好ましい態様は、以下のとおりである。
[1] 可視光の入射光の反射を防止する反射防止光学部材であって、
透明基材と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層と、誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し、
平板状金属粒子は平均直径の平均厚みに対する比が3以上であり、
平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向し、
金属粒子含有層の中で、複数の平板状金属粒子が導電路を形成することなく配置され、
光吸収性を有する材料を含む層を、金属粒子含有層、金属粒子含有層と誘電体層との間にさらに配置される層、または、透明基材と金属粒子含有層との間にさらに配置される層のうちの少なくとも1つの層として有し、
光吸収性を有する材料の吸収強度が最大となる吸収ピーク波長が可視光帯域に存在し、
誘電体層の厚みが、入射光が誘電体層の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層の表面における反射光を、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すことができる厚みである反射防止光学部材。
[2] [1]に記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料を含む層を、金属粒子含有層として有することが好ましい。
[3] [1]に記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料を含む層を、金属粒子含有層と誘電体層との間にさらに配置される層として有することが好ましい。
[4] [1]に記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料を含む層を、透明基材と金属粒子含有層との間にさらに配置される層として有することが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、誘電体層の厚みが400nm以下であることが好ましい。
[6] [1]〜[5]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、誘電体層の厚みが、入射光の波長をλnmとした場合に光路長がλ/4以下であることが好ましい。
[7] [1]〜[6]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、金属粒子含有層の中に、複数の平板状金属粒子のうち50%以上が互いに孤立して配置されたことが好ましい。
[8] [1]〜[7]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、金属粒子含有層における複数の平板状金属粒子の平面視における面積率が5〜70%であることが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料の吸収ピーク波長が400〜600nmの間に存在することが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料が、90nm以下の球状金属ナノ粒子であることが好ましい。
[11] [10]に記載の反射防止光学部材は、球状金属ナノ粒子が、4mg/m2以上含まれていることが好ましい。
[12] [10]または[11]に記載の反射防止光学部材は、球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が60nmより大きく90nm以下であり、光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち6個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。
[13] [10]または[11]に記載の反射防止光学部材は、球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nmより大きく60nm以下であり、光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち17個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。
[14] [10]または[11]に記載の反射防止光学部材は、球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nm以下であり、光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち40個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。
[15] [1]〜[9]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料が、有機または無機の色素材料であることが好ましい。
[16] [1]〜[15]のいずれか1つに記載の反射防止光学部材は、入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅が200nm以上であることが好ましい。
本発明の反射防止光学部材は、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す。
本発明の反射防止光学部材の実施形態の第1の態様の断面を示す概略図である。 本発明の反射防止光学部材の実施形態の第2の態様の断面を示す概略図である。 本発明の反射防止光学部材の実施形態の第3の態様の断面を示す概略図である。 金属粒子含有層の平面視のSEM画像である。 平板状金属粒子の一例を示す概略図である。 平板状金属粒子の他の一例を示す概略図である。 平板状金属粒子のアスペクト比毎の透過率の波長依存性のシミュレーションを示す図である。 本発明の反射防止光学部材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態を示した概略断面図であって、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層(基材の平面とも平行)と平板状金属粒子の主平面(円相当径Dを決定する面)とのなす角度(θ)を説明する図を示す。 本発明の反射防止光学部材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態を示した概略断面図であって、金属粒子含有層の反射防止構造の深さ方向における平板状金属粒子の存在領域を示す図である。 本発明の反射防止光学部材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の他の一例を示した概略断面図である。 実施例2、比較例1、比較例4の反射防止光学部材についての反射率の波長依存性の実験結果を示したグラフである。
以下、本発明の反射防止光学部材について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[反射防止光学部材]
本発明の反射防止光学部材は、可視光の入射光の反射を防止する反射防止光学部材であって、
透明基材と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層と、誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し、
前述の平板状金属粒子は平均直径の平均厚みに対する比が3以上であり、
前述の平板状金属粒子の主平面が前述の金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向し、
前述の金属粒子含有層の中で、前述の複数の平板状金属粒子が導電路を形成することなく配置され、
光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層、前述の金属粒子含有層と前述の誘電体層との間にさらに配置される層、または、前述の透明基材と前述の金属粒子含有層との間にさらに配置される層のうちの少なくとも1つの層として有し、
前述の光吸収性を有する材料の吸収強度が最大となる吸収ピーク波長が可視光帯域に存在し、
前述の誘電体層の厚みが、前述の入射光が前述の誘電体層の表面側から前述の積層構造へ入射する場合の前述の誘電体層の表面における反射光を、前述の誘電体層側の前述の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すことができる厚みである。
このような構成により、本発明の反射防止光学部材は、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す。平板状金属粒子を含む金属粒子含有層により反射防止効果が生じることは知られていなかった。更に、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層と、可視光帯域の光吸収性を有する材料を有する層とを組み合わせることにより、低い反射率を示す帯域が広帯域化することは知られておらず、予期することは出来なかった。
本発明における、可視光の入射光が誘電体層の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層の表面における反射光を、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すメカニズムを具体的に説明する。
金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合の入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅は広い方が好ましい。金属粒子含有層の入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅は、金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合に50nm以上であることが好ましく、100nm以上であることがより好ましく、130nm以上であることが特に好ましい。
可視光の入射光の波長帯域や光吸収性を有する材料の吸収ピーク波長とも関連するが、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光の強度が最小となる反射防止ピーク波長は、金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合に550〜800nmとすることが好ましく、575〜750nmとすることがより好ましく、600〜700nmとすることが特に好ましい。
光吸収性を有する材料を含む層の入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅は、光吸収性を有する材料を含む層が平板状金属粒子を含まない場合に50nm以上であることが好ましく、60nm以上であることがより好ましく、70nm以上であることが特に好ましい。
可視光の入射光の波長帯域や金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合の誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光の強度が最小となる反射防止ピーク波長とも関連するが、光吸収性を有する材料を含む層の吸収ピーク波長は、光吸収性を有する材料を含む層が平板状金属粒子を含まない場合に400〜600nmとすることが好ましく、400〜500nmとすることがより好ましい。
以下、本発明の反射防止光学部材の好ましい態様について記載する。
<構成>
本発明の反射防止光学部材の第1の態様は、前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層として有する。
本発明の反射防止光学部材の第2の態様は、前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層と前述の誘電体層との間にさらに配置される層として有する。
本発明の反射防止光学部材の第3の態様は、前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の透明基材と前述の金属粒子含有層との間にさらに配置される層として有する。
図1、図2および図3は、それぞれ本発明の反射防止光学部材の実施形態の第1の態様、第2の態様および第3の態様の断面を示す概略図である。
図1に示すように、第1の態様の反射防止光学部材1は、透明基材2と、複数の平板状金属粒子42を含む金属粒子含有層4と、誘電体層5とをこの順に積層してなる積層構造を有し、前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層4として有する。
図2に示すように、第2の態様の反射防止光学部材1は、透明基材2と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層4と、光吸収性を有する材料を含む層6と、誘電体層5とをこの順に積層してなる積層構造を有する。
図3に示すように、第3の態様の反射防止光学部材1は、透明基材2と、光吸収性を有する材料を含む層6と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層4と、誘電体層5とをこの順に積層してなる積層構造を有する。
第1の態様、第2の態様および第3の態様のいずれの態様の場合も、本発明の反射防止光学部材は、前述の誘電体層5の厚みが、前述の入射光が前述の誘電体層5の表面側から前述の積層構造へ入射する場合の前述の誘電体層5の表面における反射光Aを、前述の誘電体層5側の前述の金属粒子含有層4の界面における反射光Cと干渉させて打ち消すことができる厚みである。
なお、反射率はいずれも表面に対して垂直に光を入射させた場合についてのものである。各図においては、反射防止構造における表面もしくは裏面からの入射による反射であることをわかりやすく示すために便宜上、垂直から傾いた入反射軸が示されているに過ぎない。
反射防止構造3の詳細な構成例を図1に示す。
図1に示すように、第1の態様の反射防止構造3Aは、バインダー41に複数の平板状金属粒子42が分散されてなる金属粒子含有層4と、金属粒子含有層4の表面4a側に形成された誘電体層5とからなり、前述の金属粒子含有層4が光吸収性を有する材料を含む層でもある。ここで、誘電体層5は、透明基材2の屈折率よりも低い屈折率を有する層であることが好ましい。
図2および図3に示すように、第2の態様または第3の態様の反射防止構造3Bは、光吸収性を有する材料を含む層6と、金属粒子含有層4および誘電体層5からなる。
反射防止構造は、さらに他の層を備えていてもよい。
金属粒子含有層4中の平板状金属粒子42の平均直径の平均厚みに対する比(アスペクト比)は3以上である。
金属粒子含有層における前述の複数の平板状金属粒子の平面視における面積率が5〜70%であることが好ましく、10%以上40%以下であることがより好ましい。ここで、バインダー41中に複数分散配置される平板状金属粒子42の総数のうち60%以上がアスペクト比3以上を満たせばよい。
平板状金属粒子のアスペクト比が3以上であれば、可視光帯域の光の吸収を抑制し、反射防止光学部材に入射した光の反射防止機能を奏するための干渉に寄与する反射光の反射率を十分大きなものとすることができる。
また、面積率を10%以上、40%以下とすることにより、可視光帯域の光の吸収を更に抑制し、反射防止光学部材に入射した光の反射防止機能を奏するための干渉に寄与する反射光の反射率透過率を更に大きなものとすることができる。
平板状金属粒子42の主平面が、金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向する。平板状金属粒子の金属粒子含有層に含まれる全平板状金属粒子の主平面が、金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向していなくてもよい。平板状金属粒子42の主平面が、金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向している平板状金属粒子の金属粒子含有層に含まれる全平板状金属粒子に対する割合は、後述する。
平板状金属粒子は、面方向に導電路を形成していない。なお、平板状金属粒子同志は厚み方向において重なりを有さず、単層に配置されていることが好ましい。
可視光の入射光の波長λは目的に応じて任意に設定することができるが、例えば、目の視感度のある380nm〜780nmとすることができる。通常は単波長ではなくある波長範囲の光、例えば、可視光帯域を含む白色光などが入射光として用いられる。本発明の反射防止光学部材は、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示すことが好ましく、前述の入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅が150nm以上であることが好ましく、200nm以上であることがより好ましい。
本発明の反射防止光学部材は、ガラス(好ましくはガラス板)に貼り合せることが好ましい。本発明の反射防止光学部材を貼り合せたガラスを、以下、機能性ガラスとも言う。
本発明の反射防止光学部材1は、機能性を付与したいガラス板の少なくとも一方の表面に貼付されて用いられることが好ましく、機能性を付与したいガラス板の表裏に貼付されて用いられることがより好ましい。窓ガラス等に用いられる機能性ガラスとしては、1)一方の面からの可視光透過率が高く(概ね80%以上)、視界がクリアであること、2)電波透過性が高く、携帯電話の電波を妨げないことが必要とされている。本発明の反射防止光学部材の好ましい態様では、上記2つの要件を同時に満たすことができる。
ここで、ガラス板は、建築物の窓、ショーウィンドウ、あるいは車窓など用に用いられるガラスであることが好ましい。
機能性ガラスは、本発明の反射防止光学部材を備えているので、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す。また、機能性ガラスは好ましくは電波透過性を有するものであり、この好ましい態様であれば携帯電話等の電波を透過させることができるため、建物の窓ガラス、ショーウィンドウ、車窓などに好適に用いることができる。
以下において、反射防止光学部材の各要素についてより詳細に説明する。
<透明基材>
透明基材2としては、可視光の入射光に対し光学的に透明なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。透明基材2としては、可視光透過率が70%以上のもの、さらには可視光透過率が80%以上のものが好ましい。
透明基材2はフィルム状であればよく、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、大きさは、用途に応じて定めればよい。
透明基材2としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1等のポリオレフィン系樹脂;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;ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロースアセテート等のセルロース系樹脂などを含むフィルム又はこれらの積層フィルムが挙げられる。これらの中で、特にトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好適である。
透明基材2の厚みは、通常は10μm〜500μm程度である。透明基材2の厚みとしては、さらに10μm〜100μmであることが好ましく、20〜75μmであることがより好ましく、35〜75μmであることが特に好ましい。透明基材2の厚みが十分に厚いと、接着故障が起き難くなる傾向にある。また、透明基材2の厚みが十分に薄いと、反射防止膜として建材や自動車の窓ガラスに貼り合わせる際、材料としての腰が強過ぎず、施工し易くなる傾向にある。更に、透明基材2が十分に薄いことにより、可視光透過率が増加し、原材料費を抑制できる傾向にある。
透明基材2としてセルロース系樹脂を含むフィルムを用いる場合、セルロース系樹脂を含むフィルムは反射防止構造が形成される面にハードコート層を備えることが好ましい。市販のTACフィルムとして、富士フイルム(株)製TD60ULなどが挙げられる。
透明基材2としてPETフィルムを用いる場合、PETフィルムは反射防止構造が形成される面に易接着層を備えることが好ましい。易接着層を備えるPETフィルムを用いることで、PETフィルムと積層される層との間に生じるフレネル反射を抑制することができ、より反射防止効果を高めることができるからである。易接着層の膜厚としては、反射を防止したい波長に対して、光路長が1/4となるようにすることが好ましい。このような易接着層を備えるPETフィルムとして、東レ株式会社製ルミラー、東洋紡績株式会社製コスモシャインなどが挙げられる。
<金属粒子含有層>
金属粒子含有層4は、複数の平板状金属粒子42を含む層であり、バインダー41中に複数の平板状金属粒子42が含有されてなる層であることが好ましい。図4は、金属粒子含有層の一例の平面視のSEM画像である。図4に示すように、平板状金属粒子42は互いに孤立して分散配置されていることが好ましく、前述の金属粒子含有層の中に、前述の複数の平板状金属粒子のうち50%以上が互いに孤立して配置されたことが好ましい。また、光吸収性を有する材料を含む層を金属粒子含有層として有する場合も、金属粒子含有層の中で、複数の平板状金属粒子と光吸収性を有する材料とが面方向に導電路を形成していないことが好ましい。
(平板状金属粒子)
金属粒子含有層4に含まれる複数の平板状金属粒子42は、2つの対向する主平面を有する平板粒子である。平板状金属粒子42は、金属粒子含有層4の一方の表面に偏析されていることが好ましい。
平板状金属粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光の反射率が高い点から、銀、金、アルミニウム、銅、ロジウム、ニッケル、白金などが好ましく、その中でも銀がより好ましい。
平板状金属粒子42の主平面の形状としては、例えば、六角形状、三角形状、円形状などが挙げられる。これらの中でも、可視光透過率が高い点で、主平面の形状が六角形以上の多角形状〜円形状であること(六角形状乃至円形状の平板状金属粒子であること)が好ましく、図5に示すような六角形状または図6に示すような円形状であることが特に好ましい。
これら複数の形状の平板状金属粒子を2種以上混ぜて使用しても良い。
本明細書中、円形状とは、後述の平均円相当径の50%以上の長さを有する辺の個数が1個の平板状金属粒子当たり0個である形状のことを言う。円形状の平板状金属粒子としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で平板状金属粒子を主平面の上方から観察した際に、角が無く、丸い形状であれば特に制限はない。
本明細書中、六角形状とは、後述の平均円相当径の20%以上の長さを有する辺の個数が1個の平板状金属粒子当たり6個である形状のことを言う。なお、その他の多角形についても同様である。六角形状の平板状金属粒子としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で平板状金属粒子を主平面の上方から観察した際に、六角形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状の角が鋭角のものでも、鈍っているものでもよいが、可視光帯域の吸収を軽減し得る点で、角が鈍っているものであることが好ましい。角の鈍りの程度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
−平均粒子径(平均円相当径)および変動係数−
円相当径は、個々の粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径で表される。個々の粒子の投影面積は、電子顕微鏡写真上での面積を測定し、撮影倍率で補正する公知の方法により得ることができる。また、平均粒子径(平均円相当径)は、200個の平板状金属粒子の円相当径Dの統計で粒径分布(粒度分布)が得られ、算術平均を計算することができる。平板状金属粒子の粒度分布における変動係数は、粒度分布の標準偏差を前述の平均粒子径(平均円相当径))で割った値(%)で求めることができる。
本発明の反射防止光学部材において平板状金属粒子の粒度分布における変動係数としては、35%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下が特に好ましい。変動係数は、35%以下であることが反射防止構造における可視光線の吸収を減らす観点から好ましい。
平板状金属粒子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、平均粒子径は10〜500nmが好ましく、20〜300nmがより好ましく、50〜200nmがさらに好ましい。
−平板状金属粒子の厚み・アスペクト比−
本発明の反射防止光学部材では、平板状金属粒子の厚みTは20nm以下であることが好ましく、2〜15nmであることがより好ましく、4〜12nmであることが特に好ましい。
粒子厚みTは、平板状金属粒子の主平面間距離に相当し、例えば、図5及び図6に示す通りである。粒子厚みTは、原子間力顕微鏡(AFM)や透過型電子顕微鏡(TEM)により測定することができる。
AFMによる平均粒子厚みの測定方法としては、例えば、ガラス基板に平板状金属粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させて、粒子1個の厚みを測定する方法などが挙げられる。
TEMによる平均粒子厚みの測定方法としては、例えば、シリコン基板上に平板状金属粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させた後、カーボン蒸着、金属蒸着による被覆処理を施し、集束イオンビーム(FIB)加工により断面切片を作製し、その断面をTEMによる観察することにより、粒子の厚み測定を行う方法などが挙げられる。
本発明において、平板状金属粒子20の平均直径(平均円相当径)Dの平均厚みTに対する比D/T(アスペクト比)は3以上であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
可視光の入射光が誘電体層の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層の表面における反射光を、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すために、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光の波長帯域が前述の可視光の入射光の波長帯域と重なるように調整し、光吸収性を有する材料の光吸収作用との相乗効果によって可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示す反射防止光学部材を提供する観点から、平板状金属粒子のアスペクト比は3〜40が好ましく、5〜40がより好ましい。
可視光線の吸収とヘイズを減らす観点から、平板状金属粒子のアスペクト比は3〜40が好ましく、5〜40がより好ましい。アスペクト比が3以上であれば可視光線の吸収を抑制でき、40未満であれば可視光帯域でのヘイズも抑制できる。
図7に円形状金属粒子のアスペクト比が変化した場合の透過率の波長依存性のシミュレーション結果を示す。円形状金属粒子として、厚みTを10nmとし、直径Dを80nm、120nm、160nm、200nm、240nmと変化させた場合について検討した。図7に示す通り、アスペクト比が大きくなるにつれて吸収ピーク(透過率のボトム)が長波長側にシフトし、アスペクト比が小さくなるにつれ吸収ピークは短波長側にシフトする。アスペクト比が3未満となると、吸収ピークが可視光帯域に近くなり、アスペクト比が1では吸収ピークは可視光帯域となる。このようにアスペクト比が3以上であれば、可視光に対し透過率を向上させることができる。特にアスペクト比は5以上であることが好ましい。
−面配向−
金属粒子含有層中において、平板状金属粒子の主面は金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向している。すなわち、図8において、金属粒子含有層4の表面と、平板状金属粒子の主平面(円相当径Dを決める面)または主平面の延長線とのなす角度(±θ)が0°〜30°である。平板状金属粒子の主面は金属粒子含有層の表面に対して角度(±θ)が0°〜20°の範囲で面配向していることがより好ましく、0°〜10°の範囲で面配向していることが特に好ましい。反射防止光学部材の断面を観察した際、平板状金属粒子は、図8に示す傾角(±θ)が小さい状態で配向していることがより好ましい。θが±30°を超えると、反射防止光学部材における可視光線の吸収が増加してしまう恐れがある。
また、上述の角度θが0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、全平板状金属粒子数の50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
金属粒子含有層の一方の表面に対して平板状金属粒子の主平面が面配向しているかどうかは、例えば、適当な断面切片を作製し、この切片における金属粒子含有層及び平板状金属粒子を観察して評価する方法を採ることができる。具体的には、ミクロトーム、集束イオンビーム(FIB)を用いて反射防止光学部材の断面サンプルまたは断面切片サンプルを作製し、これを、各種顕微鏡(例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等)を用いて観察して得た画像から評価する方法などが挙げられる。
上述の通り作製した断面サンプルまたは断面切片サンプルの観察方法としては、サンプルにおいて金属粒子含有層の一方の表面対して平板状金属粒子の主平面が面配向しているかどうかを確認し得るものであれば、特に制限はないが、例えば、FE−SEM、TEMなどを用いる方法が挙げられる。断面サンプルの場合は、FE−SEMにより、断面切片サンプルの場合は、TEMにより観察を行ってもよい。FE−SEMで評価する場合は、平板状金属粒子の形状と傾角(図8の±θ)が明瞭に判断できる空間分解能を有することが好ましい。
−金属粒子含有層の厚み、平板状金属粒子の存在範囲−
図9および図10は、平板状金属粒子42の金属粒子含有層4における存在状態を示した概略断面図である。
金属粒子含有層4の塗布膜厚みは、塗布厚みを下げるほど、平板状金属粒子の面配向の角度範囲が0°に近づきやすくなり、可視光線の吸収を減らすことができることから100nm以下であることが好ましく、3〜50nmであることがより好ましく、5〜40nmであることが特に好ましい。
金属粒子含有層4の塗布膜厚みdが平板状金属粒子の平均円相当直径Dに対し、d>D/2の場合、平板状金属粒子42の80個数%以上が、金属粒子含有層4の表面からd/2の範囲に存在することが好ましく、d/3の範囲に存在することがより好ましく、平板状金属粒子の60個数%以上が金属粒子含有層の一方の表面に露出していることが更に好ましい。平板状金属粒子が金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在するとは、平板状金属粒子の少なくとも一部が金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に含まれていることを意味する。図9は、金属粒子含有層の厚みdがd>D/2である場合を表した模式図であり、特に平板状金属粒子の80個数%以上がfの範囲に含まれており、f<d/2であることを表した図である。
また、平板状金属粒子が金属粒子含有層の一方の表面に露出しているとは、平板状金属粒子の一方の表面の一部が、誘電体層側の界面位置となっていることを意味する。図10は平板状金属粒子の一方の表面が誘電体層側の界面に一致している場合を示す図である。
ここで、金属粒子含有層中の平板状金属粒子存在分布は、例えば、反射防止光学部材断面をSEM観察した画像より測定することができる。
なお、金属粒子含有層の塗布膜厚みdは平板状金属粒子の平均円相当径Dに対し、d<D/2の場合が好ましく、より好ましくはd<D/4であり、d<D/8がさらに好ましい。金属粒子含有層の塗布膜厚みを下げるほど、平板状金属粒子の面配向の角度範囲が0°に近づきやすくなり、可視光線の吸収を減らすことができるため好ましい。
金属粒子含有層における平板状金属粒子のプラズモン共鳴波長λ(図7における吸収ピーク波長)は、反射防止したい波長より長波である限り制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光線の吸収とヘイズを減らす観点から、700nm〜2,500nmであることが好ましい。
−平板状金属粒子の面積率−
金属粒子含有層に対して垂直方向から見たときの金属粒子含有層の全投影面積Aに対する平板状金属粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕としては、5〜70%であることが可視光帯域の光の吸収を抑制し、反射防止光学部材に入射した光の反射防止機能を奏するための干渉に寄与する反射光の反射率を十分大きなものとすることができる観点から好ましく、5%以上40%以下がより好ましい。
ここで、面積率は、例えば反射防止光学部材を上からSEM観察で得られた画像や、AFM(原子間力顕微鏡)観察で得られた画像を画像処理することにより測定することができる。
−平板状金属粒子の配列−
金属粒子含有層における平板状金属粒子の配列は均一であることが好ましい。ここで言う配列の均一とは、各平板状金属粒子に対する最近接粒子までの距離(最近接粒子間距離)を平板状金属粒子の中心間距離で数値化した際、各々の平板状金属粒子の最近接粒子間距離の変動係数(=標準偏差÷平均値)が小さいことを指す。最近接粒子間距離の変動係数は小さいほど好ましく、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、理想的には0%である。最近接粒子間距離の変動係数が十分に小さい場合には、金属粒子含有層内で平板状金属粒子の粗密や粒子間の凝集が生じにくくなり、ヘイズが改善する傾向があるため好ましい。最近接粒子間距離は金属粒子含有層塗布面をSEMなどで観察することにより測定が可能である。
また、金属粒子含有層と誘電体層との境界は同様にSEMなどで観察して決定することができ、金属粒子含有層の厚みdを決定することができる。なお、金属粒子含有層に含まれるバインダーと同じ種類のバインダーを用いて、金属粒子含有層の上に誘電体層を形成する場合であっても、通常はSEM観察した画像によって金属粒子含有層との境界を判別することができ、金属粒子含有層の厚みdを決定することができる。なお、境界が明確でない場合には、最も基板から離れて位置されている平板金属の表面を境界とみなす。
−平板状金属粒子の合成方法−
平板状金属粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を合成し得るものとして挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が特に好ましい。平板状金属粒子が平板状銀粒子(銀ナノディスクと呼ばれることもある)である場合、六角形〜三角形状の平板状銀粒子を合成後、例えば、硝酸、亜硫酸ナトリウム等の銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、加熱によるエージング処理などを行うことにより、六角形〜三角形状の平板状金属粒子の角を鈍らせて、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を得てもよい。
平板状金属粒子が平板状銀粒子である場合、平板状金属粒子の合成方法としては、その他、予めフィルム、ガラスなどの透明基材の表面に種晶を固定後、平板に銀を結晶成長させてもよい。
本発明の反射防止光学部材において、平板状金属粒子は、所望の特性を付与するために、更なる処理を施してもよい。更なる処理としては、例えば、高屈折率シェル層の形成、分散剤、酸化防止剤等の各種添加剤を添加することなどが挙げられる。
(バインダー)
金属粒子含有層4におけるバインダー41は、ポリマーを含むことが好ましく、透明ポリマーを含むことがより好ましい。ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子等の高分子などが挙げられる。その中でも、主ポリマーがポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂であることが好ましく、ポリエステル樹脂またはポリウレタン樹脂であることが平板状金属粒子の80個数%以上を金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在させやすい観点からより好ましい。
バインダーは2種以上を併用して使用してもよい。
ポリエステル樹脂の中でも、飽和ポリエステル樹脂であることが二重結合を含まないために優れた耐候性を付与できる観点からより特に好ましい。また、水溶性・水分散性の硬化剤等で硬化させることで高い硬度・耐久性・耐熱性を得られる観点から、分子末端に水酸基またはカルボキシル基を持つことがより好ましい。
ポリマーとしては、商業的に入手できるものを好ましく用いることもでき、例えば、互応化学工業(株)製の水溶性ポリエステル樹脂であるプラスコートZ−687や、DIC(株)製のポリウレタン水溶液であるハイドランHW−350などを挙げることができる。
また、本明細書中、金属粒子含有層に含まれる主ポリマーとは、金属粒子含有層に含まれるポリマーの50質量%以上を占めるポリマー成分のことを言う。
金属粒子含有層に含まれる平板状金属粒子に対するポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂の含有量が1〜10000質量%であることが好ましく、10〜1000質量%であることがより好ましく、20〜500質量%であることが特に好ましい。
バインダーの屈折率nは、1.4〜1.7であることが好ましい。
(他の添加剤)
金属粒子含有層がポリマーを含み、ポリマーの主ポリマーがポリエステル樹脂である場合には、架橋剤を添加することが膜強度の観点から好ましい。
また、金属粒子含有層がポリマーを含む場合、界面活性剤を添加することがハジキの発生を抑えて良好な面状な層が得られる観点から好ましい。
架橋剤や界面活性剤としては、特開2014−194446号公報の0066段落に記載の材料などを用いることができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
平板状金属粒子を金属粒子含有層には、この平板状金属粒子を構成する銀などの金属の酸化を防止するために、メルカプトテトラゾール、アスコルビン酸等の酸化防止剤を吸着していてもよい。また、酸化防止を目的として、Ni等の酸化犠牲層が平板状金属粒子の表面に形成されていてもよい。また、酸素を遮断することを目的として、SiO2などの金属酸化物膜で被覆されていてもよい。
平板状金属粒子を金属粒子含有層には、分散性付与を目的として、例えば、4級アンモニウム塩、アミン類等のN元素、S元素、及びP元素の少なくともいずれかを含む低分子量分散剤、高分子量分散剤などの分散剤を添加してもよい。
平板状金属粒子分散液に防腐剤を含有することが、反射防止性能を維持しつつ、可視光透過率も改善する観点から好ましい。防腐剤の機能や防腐剤の例としては特開2014−184688号公報の0073〜0090段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
本発明では、平板状金属粒子の調製や再分散の工程において、消泡剤を使用することが好ましい。消泡剤の機能や消泡剤の例としては特開2014−184688号公報の0091および0092段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
<光吸収性を有する材料を含む層>
本発明の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層、前述の金属粒子含有層と前述の誘電体層との間にさらに配置される層、または、前述の透明基材と前述の金属粒子含有層との間にさらに配置される層のうちの少なくとも1つの層として有し、
前述の光吸収性を有する材料の吸収強度が最大となる吸収ピーク波長が可視光帯域に存在する。
光吸収性を有する材料としては、可視光帯域(好ましくは380nm〜780nm)に吸収ピーク波長を持つ材料であるかぎり特に制限は無く、各種の球状金属ナノ粒子、色素材料を用いることが出来る。
本発明の反射防止光学部材は、光吸収性を有する材料の吸収ピーク波長は、可視光帯域に存在し、400nm〜600nmの間に存在することがより好ましく、400〜500nmの間に存在することが特に好ましい。400nm〜600nmとすることで、反射防止帯域を特に広げることが可能である。
(球状金属ナノ粒子)
本発明の反射防止光学部材は、前述の光吸収性を有する材料が、90nm以下の球状金属ナノ粒子であることが好ましい。
球状金属ナノ粒子の材料としては、金、銀、銅、アルミニウム、プラチナ、パラジウムなどを用いることが出来、その中でも特に強い局在プラズモン共鳴現象が起こる観点から銀が好ましい。これらの材料を用いることで、局在プラズモン共鳴現象により少量の添加で大きな吸収を得ることが出来る。
球状金属ナノ粒子の平均粒子直径の大きさとしては、90nm以下とすることが好ましく、より好ましい平均粒子直径の大きさについては適切な個数比とも関連するので後述する。球状金属ナノ粒子の平均粒子直径を90nm以下とすることで、前述の局在プラズモン共鳴現象により、吸収ピーク波長を可視光帯域とすることが出来る。90nm以下の場合、吸収ピーク波長が赤外域となりにくく、反射防止効果が大きくなる。また、ヘイズが小さくなり、白濁するという弊害も生じにくい。
本発明の反射防止光学部材では、球状金属ナノ粒子は、4mg/m2以上含まれていることが好ましく、5mg/m2以上含まれていることがより好ましい。球状金属ナノ粒子の含まれている量が4mg/m2以上の場合、可視光の幅広い帯域において、低い反射率とする効果を得ることが出来る。球状金属ナノ粒子の含まれている量の上限値については特に制限はないが、可視光帯域の光の吸収を抑制する観点から50mg/m2以下とすることが好ましい。
球状金属ナノ粒子は、平板状金属粒子に対して、適切な個数比とすることが好ましい。この範囲は球状金属ナノ粒子の平均直径によって異なる。
球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が60nmより大きく90nm以下の場合、全ての金属粒子のうち6個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が60nmより大きく90nm以下の場合、全ての金属粒子のうち球状金属ナノ粒子の含まれている割合の上限値については特に制限はないが、可視光帯域の光の吸収を抑制する観点から60個数%以下とすることが好ましい。
球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nmより大きく60nm以下の場合、全ての金属微粒子のうち17個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nmより大きく60nm以下の場合、全ての金属粒子のうち球状金属ナノ粒子の含まれている割合の上限値については特に制限はないが、可視光帯域の光の吸収を抑制する観点から80個数%以下とすることが好ましい。
球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nm以下の場合、全ての金属微粒子のうち40個数%以上が球状金属ナノ粒子であることが好ましい。球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nm以下の場合、全ての金属粒子のうち球状金属ナノ粒子の含まれている割合の上限値については特に制限はないが、可視光帯域の光の吸収を抑制する観点から97個数%以下とすることが好ましい。
(色素材料)
本発明の反射防止光学部材は、前述の光吸収性を有する材料が、有機または無機の色素材料であることも好ましい。
色素材料としては、各種の有機または無機の色素材料を用いることが出来る。
無機の色素材料としては、量子ドット材料を用いることが出来る。量子ドット材料を用いることで、色素材料の耐久性が高くなる。CdS、CdSeなどのコア型量子ドット、CdSe/ZnSなどのコアシェル型量子ドット、CdSeS/ZnS合金などの合金型量子ドットを用いることが出来る。無機の色素材料の粒径(一次粒子径)は、ヘイズを抑制し、同時に粒子同士の凝集を防ぐ観点から1〜100nmであることが好ましく、2〜50nmであることがより好ましい。
有機の色素材料としては、可視光に吸収ピーク波長を有する公知の染料などを挙げることができ、例えば特許第4932414号に記載の染料を用いることが好ましい。
<誘電体層>
本発明の反射防止光学部材は、誘電体層の厚みが、前述の入射光が前述の誘電体層の表面側から前述の積層構造へ入射する場合の前述の誘電体層の表面における反射光を、前述の誘電体層側の前述の金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すことができる厚みである。
図1〜図3では、誘電体層5の厚みは、誘電体層5の表面からの入射光の誘電体層5における反射光Aが、入射光の金属粒子含有層4における反射光Cと干渉して打ち消される厚みである。ここで、「反射光Aが、入射光の金属粒子含有層4における反射光Cと干渉して打ち消される」とは、反射光Aと反射光Cとが互いに干渉して全体としての反射光を低減することを意味し、完全に反射光がなくなる場合に限定されるものではない。
誘電体層5の厚みは具体的には、400nm以下であることが好ましく、入射光の波長をλnmとした場合に、光路長がλ/4以下となる厚みであることがより好ましい。光路長は、誘電体層の屈折率によって変化するので、誘電体層の材料に応じて適宜設定すればよい。
原理的には誘電体層5の厚みとしては、光路長λ/8が最適であるが、金属粒子含有層の条件によって、λ/16〜λ/4程度の範囲で最適値は変化するため、層構成に応じて適宜設定すればよい。
誘電体層5は、その構成材料は特に制限されない。透明基材2の屈折率よりも小さい屈折率を有することが、全体としての反射光を低減する観点から、好ましい。
誘電体層としては、例えば、バインダーとして熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、エネルギー放射線硬化性ポリマー、エネルギー放射線硬化性モノマー等を含む組成物を、熱乾燥または、エネルギー放射線を照射することで硬化させた層であり、屈折率が低い低屈折粒子をバインダーに分散させた層、屈折率が低い低屈折粒子をモノマー、重合開始剤とともに重縮合または架橋させた層、屈折率が低いバインダーを含む層などを挙げることができる。
エネルギー放射線硬化性ポリマーの例としては、特に限定するものではないが、ユニディックEKS−675(DIC社製紫外線硬化型樹脂)等が挙げられる。エネルギー放射線硬化性モノマーとしては、特に限定するものではないが、後述の含フッ素多官能モノマー等が好ましい。
(含フッ素多官能モノマー)
誘電体層を設ける際に使用する組成物には、含フッ素多官能モノマーを含んでいてもよい。含フッ素多官能モノマーとは、主に複数のフッ素原子と炭素原子から成る(但し、一部に酸素原子及び/又は水素原子を含んでもよい)、実質的に重合に関与しない原子団(以下、「含フッ素コア部」ともいう)と、エステル結合やエーテル結合などの連結基を介して、ラジカル重合性、カチオン重合性、または縮合重合性などの重合性を有する、3つ以上の重合性基を有する含フッ素化合物であり、好ましくは5つ以上、より好ましくは6つ以上の重合性基を有する。
さらに含フッ素多官能モノマーは、そのフッ素含有量が含フッ素多官能モノマーの35質量%以上であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上、よりさらに好ましくは45質量%以上である。フッ素化合物におけるフッ素含有量が35質量%以上であると、重合体の屈折率を下げることができ、塗膜の平均反射率が下がるので好ましい。
3つ以上の重合性基を有する含フッ素多官能モノマーは、重合性基を架橋性基とする架橋剤であってもよい。
含フッ素多官能モノマーは2種以上を併用してもよい。
以下に含フッ素多官能モノマーの好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらによって限定されない。
Figure 2016102873
Figure 2016102873
M−1〜M−13のフッ素含有率は、それぞれ37.5質量%,46.2質量%,48.6質量%,47.7質量%,49.8質量%,45.8質量%,36.6質量%,39.8質量%,44.0質量%,35.1質量%,44.9質量%,36.2質量%,39.0質量%である。
(含フッ素ポリマー)
含フッ素多官能モノマーは、種々の重合方法により重合して、含フッ素ポリマー(重合体)として使用することができる。重合に際しては、単独重合、または共重合してもよく、さらには、含フッ素ポリマーを架橋剤として用いてもよい。
含フッ素ポリマーは複数のモノマーから合成してもよい。含フッ素ポリマーは2種以上を併用して使用してもよい。
用いられる溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールなどが挙げられる。これらは、単独あるいは2種以上混合して用いてもよい。
ラジカル重合の開始剤としては、熱の作用によりラジカルを発生するもの、あるいは光の作用によりラジカルを発生するもののいずれの形態も可能である。
熱の作用によりラジカル重合を開始する化合物としては、特開2013−254183号公報の0136段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
光の作用によりラジカル重合を開始する化合物(光ラジカル重合開始剤)としては、特開2013−254183号公報の0137段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
ラジカル重合開始剤の添加量は、ラジカル反応基が重合反応を開始できる量であれば特に制限されないが、一般的には硬化性樹脂組成物中の全固形分に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%であり、特に好ましくは2〜5質量%である。
ラジカル重合開始剤は2種以上を併用しても良い。その場合、ラジカル重合開始剤の総量が上記質量%に含まれることが好ましい。
重合温度は特に制限は無いが、開始剤の種類によって適宜、調節すればよい。また、光ラジカル重合開始剤を用いる場合には、特に加熱の必要は無いが、加熱してもよい。
含フッ素重合体を形成する硬化性樹脂組成物には、上記に加えて、皮膜硬度、屈折率、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性の観点から、各種の添加剤を含有することもできる。 例えば、(中空)シリカ等の無機酸化物微粒子、シリコーン系あるいはフッ素系の防汚剤、もしくは、滑り剤などを添加することができる。これらを添加する場合には、硬化性樹脂組成物の全固形分に対して0〜30質量%の範囲であることが好ましく、0〜20質量%の範囲であることがより好ましく、0〜10質量%の範囲であることが特に好ましい。
<ハードコート層>
耐擦傷性を付加するために、ハードコート性を有するハードコート層を含むことも好適である。ハードコート層には金属酸化物粒子や紫外線吸収剤を含むことができる。
ハードコート層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜その種類も形成方法も選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。ハードコート層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm〜50μmが好ましい。
<粘着剤層>
ガラス板に反射防止光学部材を貼付する場合には反射防止光学部材の透明基材2の裏面に粘着剤層が形成されることが好ましい。
この粘着剤層には、紫外線吸収剤を含むことができる。
粘着剤層の形成に利用可能な材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、アクリル樹脂、スチレン/アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの材料からなる粘着剤層は、塗布やラミネートにより形成することができる。
さらに、粘着剤層には帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤などを添加してもよい。
粘着剤層の厚みとしては、0.1μm〜10μmが好ましい。
<その他の層・成分>
本発明の反射防止光学部材は、上記各層以外の層を備えていてもよい。たとえば、赤外線吸収化合物含有層、紫外線吸収剤含有層などを備えていてもよい。
(紫外線吸収剤)
本発明の反射防止光学部材は、紫外線吸収剤が含まれている層を有することが好ましい。
紫外線吸収剤を含有する層は、目的に応じて適宜選択することができ、特開2014−184688号公報の0148〜0155段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
(金属酸化物粒子)
本発明の反射防止光学部材は、熱線を遮蔽するために、少なくとも1種の金属酸化物粒子を含有していても良い。
金属酸化物粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、錫ドープ酸化インジウム(以下、「ITO」と略記する。)、アンチモンドープ酸化錫(以下、「ATO」と略記する。)、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、ガラスセラミックス、6硼化ランタン(LaB6)、セシウムタングステン酸化物(Cs0.33WO3、以下「CWO」と略記する。)などが挙げられる。これらの中でも、熱線吸収能力に優れ、平板状金属粒子と組み合わせることにより幅広い熱線吸収能を有する反射防止構造が製造できる点で、ITO、ATO、CWO、6硼化ランタン(LaB6)がより好ましく、1,200nm以上の赤外線を90%以上遮蔽し、可視光透過率が90%以上である点で、ITOが特に好ましい。
金属酸化物粒子の一次粒子の体積平均粒径としては、可視光透過率を低下させないため、0.1μm以下が好ましい。
金属酸化物粒子の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、針状、板状などが挙げられる。
<反射防止光学部材の製造方法>
次に、各層の形成方法について説明する。
(金属粒子含有層の形成方法)
金属粒子含有層4の形成方法には、特に制限はない。例えば、透明基材などの任意の下層の表面上に、平板状金属粒子を含有する分散液(平板状金属粒子分散液)を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
なお、面配向を促進するために、平板状金属粒子を塗布後、カレンダーローラーやラミローラーなどの圧着ローラーを通してもよい。
(光吸収性を有する材料を含む層の形成方法)
光吸収性を有する材料を含む層の形成方法には、特に制限はない。
光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層として有する第1の態様の場合、平板状金属粒子分散液に光吸収性を有する材料を添加した分散液を調製して、金属粒子含有層かつ光吸収性を有する材料を含む層を形成することができる。
前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の金属粒子含有層と前述の誘電体層との間にさらに配置される層として有する第2の態様の場合や、前述の光吸収性を有する材料を含む層を、前述の透明基材と前述の金属粒子含有層との間にさらに配置される層として有する第3の態様の場合は、独立した層として光吸収性を有する材料を含む層を形成することができる。独立した層として光吸収性を有する材料を含む層を形成する方法としては、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、光吸収性を有する材料を添加した分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
(誘電体層の形成方法)
誘電体層5は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
(ハードコート層の形成方法)
ハードコート層は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
(粘着剤層の形成方法)
粘着剤層は、塗布により形成することが好ましい。例えば、基材、金属粒子含有層、紫外線吸収層などの下層の表面上に積層することができる。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
粘着剤を予め離型フィルム上に塗工及び乾燥させたフィルムを作製しておいて、作製したフィルムの粘着剤面と本発明の反射防止構造表面とをラミネートすることにより、ドライな状態のままの粘着剤層を積層することが可能である。このときのラミネートの方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
<機能性ガラスの作製方法>
本発明の反射防止光学部材を使って、窓ガラスの類に機能性を付与する場合は、特開2014−184688号公報の0169段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
窓ガラスへの機能性の付与は、ガラス板にラミネーター設備を使って機械的に本発明の反射防止光学部材を貼り付ける加熱もしくは加圧ラミネートという手法によっても達成される。加熱もしくは加圧ラミネートについては特開2014−184688号公報の0169段落の記載を参照することができ、この公報の記載は本明細書に組み込まれる。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[調製例]
まず、各実施例および比較例の反射防止光学部材の作製に用いた各種塗布液の調製および評価について説明する。
<銀平板粒子分散液Aの調製>
NTKR−4(日本金属工業(株)製)製の反応容器にイオン交換水13Lを計量し、SUS316L製のシャフトにNTKR−4製のプロペラ4枚およびNTKR−4製のパドル4枚を取り付けたアジターを備えるチャンバーを用いて撹拌しながら、10g/Lのクエン酸三ナトリウム(無水物)水溶液1.0Lを添加して35℃に保温した。さらにこの反応容器に、8.0g/Lのポリスチレンスルホン酸水溶液0.68Lを添加し、更に0.04mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて23g/Lに調製した水素化ホウ素ナトリウム水溶液0.041Lを添加した。さらにこの反応容器に、0.10g/Lの硝酸銀水溶液13Lを5.0L/minで添加した。
さらにこの反応容器に、10g/Lのクエン酸三ナトリウム(無水物)水溶液1.0Lとイオン交換水11Lを添加して、更に80g/Lのヒドロキノンスルホン酸カリウム水溶液0.68Lを添加した。撹拌を800rpm(round per minute)に上げて、さらにこの反応容器に、0.10g/Lの硝酸銀水溶液8.1Lを0.95L/minで添加した後、30℃に降温した。
さらにこの反応容器に、44g/Lのメチルヒドロキノン水溶液8.0Lを添加し、次いで、後述する40℃のゼラチン水溶液を全量添加した。撹拌を1200rpmに上げて、さらにこの反応容器に、後述する亜硫酸銀白色沈殿物混合液を全量添加した。
調製液のpH変化が止まった段階で、さらにこの反応容器に、1mol/LのNaOH水溶液5.0Lを0.33L/minで添加した。その後、さらにこの反応容器に、2.0g/Lの1−(m−スルホフェニル)−5−メルカプトテトラゾールナトリウム水溶液(NaOHとクエン酸(無水物)とを用いてpH=7.0±1.0に調節して溶解した)0.18Lを添加し、更に70g/Lの1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン(NaOHで水溶液をアルカリ性に調節して溶解した)0.078Lを添加した。このようにして銀平板粒子分散液Aを調製した。
(ゼラチン水溶液の調製)
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水16.7Lを計量した。SUS316L製のアジターで低速撹拌を行いながら、脱イオン処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量20万)1.4kgを添加した。更に、この溶解タンクに、脱イオン処理、蛋白質分解酵素処理、および過酸化水素による酸化処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量2.1万)0.91kgを添加した。その後40℃に昇温し、ゼラチンの膨潤と溶解を同時に行って完全に溶解させた。
(亜硫酸銀白色沈殿物混合液の調製)
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水8.2Lを計量し、100g/Lの硝酸銀水溶液8.2Lを添加した。SUS316L製のアジターで高速撹拌を行いながら、この溶解タンクに、140g/Lの亜硫酸ナトリウム水溶液2.7Lを短時間で添加して、亜硫酸銀の白色沈澱物を含む亜硫酸銀白色沈殿物混合液を調製した。この亜硫酸銀白色沈殿物混合液は、使用する直前に調製した。
<銀平板粒子分散液Bの調製>
前述の銀平板粒子分散液Aを遠沈管に800g採取して、1mol/LのNaOHおよび/または0.5mol/Lの硫酸を用いて25℃でpH=9.2±0.2に調整した。遠心分離機(日立工機(株)製himacCR22GIII、アングルローターR9A)を用いて、35℃に設定して9000rpmで60分間の遠心分離操作を行った後、上澄液を784g捨てた。沈殿した銀平板粒子に0.2mmol/LのNaOH水溶液を加えて合計400gとし、撹拌棒を用いて手撹拌して粗分散液にした。これと同様の操作で24本分の粗分散液を調製して合計9600gとし、SUS316L製のタンクに添加して混合した。更に、このタンクに、界面活性剤であるPluronic31R1(BASF社製)の10g/L溶液(メタノール:イオン交換水=1:1(体積比)の混合液で希釈)を10mL添加した。プライミクス(株)製オートミクサー20型(撹拌部はホモミクサーMARKII)を用いて、タンク中の粗分散液と界面活性剤の混合物に9000rpmで120分間のバッチ式分散処理を施した。分散中の液温は50℃に保った。分散後、25℃に降温してから、プロファイルIIフィルター(日本ポール(株)製、製品型式MCY1001Y030H13)を用いてシングルパスの濾過を行った。
このようにして、銀平板粒子分散液Aに脱塩処理および再分散処理を施して、銀平板粒子分散液Bを調製した。
<平板状金属粒子の評価>
銀平板粒子分散液Aの中には、六角形状乃至円形状および三角形状の平板状金属粒子が生成していることを確認した。銀平板粒子分散液AのTEM観察により得られた像を、画像処理ソフトImageJに取り込み、画像処理を施した。数視野のTEM像から任意に抽出した500個の粒子に関して画像解析を行い、同面積円相当直径を算出した。これらの母集団に基づき統計処理した結果、平板状金属粒子の平均直径は120nmであった。
銀平板粒子分散液Bを同様に測定したところ、粒度分布の形状も含め銀平板粒子分散液Aとほぼ同じ結果を得た。
銀平板粒子分散液Bをシリコン基板上に滴下して乾燥し、銀平板粒子の個々の厚みをFIB−TEM法により測定した。銀平板粒子分散液B1中の銀平板粒子10個を測定して平均厚みは8nmであった。
以上より、銀平板粒子分散液Bには、平均直径の平均厚みに対する比が15.0である平板状金属粒子が含まれることを確認した。
[実施例1]
<金属粒子含有層用の塗布液の調製>
下記表1の組成で、光吸収性を有する材料である球状金属ナノ粒子を金属粒子含有層に含む態様の金属粒子含有層を形成するための、金属粒子含有層用の塗布液1の調製を行った。
各値の単位は質量部である。
(金属粒子含有層用の塗布液1の組成)
Figure 2016102873
<ハードコート層用塗布液の調製>
下記表2の組成でハードコート層用塗布液の調製を行った。
各値の単位は質量部である。
(ハードコート層用塗布液の組成)
Figure 2016102873
レベリング剤A
Figure 2016102873
<誘電体層用塗布液の調製>
下表の組成で誘電体層用塗布液の調製を行った。
各値の単位は質量部である。
(誘電体層用塗布液の組成)
Figure 2016102873
化合物M−11
Figure 2016102873
<積層構造の形成>
透明基材であるTACフィルム(TD60UL 富士フイルム(株)製、60μm、屈折率1.5)の表面上に、ハードコート層用塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが10μmになるように塗布した。その後、90℃で1分間加熱して、乾燥した後、酸素濃度1%以下となるように窒素パージしながら、F600用DバルブUVランプ(フュージョンUVシステムズ製)を用いて、照度80mW/cm2、照射量100mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜をハーフキュアさせ、ハードコート層を形成した。
形成したハードコート層の上に、金属粒子含有層用の塗布液1を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるように塗布した。その後、110℃で1分間加熱し、乾燥、固化し、金属粒子含有層を形成した。
形成した金属粒子含有層の上に、誘電体層用の塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが90nmになるように塗布した。その後、60℃で1分間加熱し、乾燥し、酸素濃度0.5%以下となるように窒素パージしながら、F600用DバルブUVランプ(フュージョンUVシステムズ製)を用いて、照度200mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させ、誘電体層を形成した。
以上の過程により、実施例1の反射防止光学部材を得た。
[実施例2〜8]
金属粒子含有層用の塗布液1の代わりに、球状金属ナノ粒子の平均直径、球状金属ナノ粒子の塗布量が下記表4の実施例2〜7に記載した塗布量となるように球状金属ナノ粒子の種類、各溶液の量を調整した金属粒子含有層用の塗布液を用いた他は、実施例1と同様にして、実施例2〜7の反射防止光学部材を得た。
球状金属ナノ粒子の平均直径が40nmの球状金属ナノ粒子はシグマアルドリッチ製の銀ナノ粒子分散液(吸収ピーク波長420nm)を用いた。球状金属ナノ粒子の平均直径が60nmの球状金属ナノ粒子はシグマアルドリッチ製の銀ナノ粒子分散液(吸収ピーク波長450nm)を用いた。球状金属ナノ粒子の平均直径が100nmの球状金属ナノ粒子はシグマアルドリッチ製の銀ナノ粒子分散液(吸収ピーク波長540nm)を用いた。
また、実施例8では、誘電体層の厚みを90nmから300nmに変更した以外は実施例2と同様にして、実施例8の反射防止光学部材を得た。
[比較例1〜8]
金属粒子含有層用の塗布液1の代わりに、球状金属ナノ粒子の平均直径、球状金属ナノ粒子の塗布量が下記表4の比較例1〜8に記載した塗布量となるように球状金属ナノ粒子の種類、各溶液の量を調整した金属粒子含有層用の塗布液を用いた他は、実施例1と同様にして、比較例1〜8の反射防止光学部材を得た。
[評価]
<球状金属ナノ粒子の個数%>
作製した各実施例及び比較例の反射防止光学部材を日立ハイテクノロジーズ社製電子顕微鏡 S4100により観察し、表面形態画像を取得した。画像を画像処理ソフトImageJに取り込み、平板状金属粒子の個数N1、球状金属ナノ粒子の個数N2をカウントし、球状金属ナノ粒子の個数%を(N2)/(N1+N2)として求めた。
得られた結果を下記表4に記載した。
<平板状金属粒子の面配向>
エポキシ樹脂で反射防止光学部材を包埋処理した後、液体窒素で凍結した状態で剃刀で割断し、反射防止光学部材の垂直方向断面試料を作製した。この垂直方向断面試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、100個の平板状金属粒子について、平板状金属粒子の主平面と、金属粒子含有層の表面とのなす角を求めた。
各実施例及び比較例1の反射防止光学部材について、平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の表面に対して0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子の全平板状金属粒子に対する割合(個数%)を求めた。
平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の表面に対して0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子の全平板状金属粒子に対する割合が90%以上である場合をA、70%以上90%未満である場合をB、50%以上70%未満以上である場合をC、50%未満である場合をDとして評価した。A、BまたはC評価であることが好ましく、AまたはB評価であることがより好ましく、A評価であることが特に好ましい。
得られた結果を下記表4に記載した。
<平板状金属粒子の面積率>
各実施例と比較例の反射防止光学部材の作製の際に、金属粒子含有層を形成後、誘電体層の形成前に、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を行い得られた画像を2値化し、金属粒子含有層を上から見た場合の透明基材の面積Aに対する金属微粒子の面積の合計値Bの割合である面積率[(B/A)×100]を求めた。
得られた結果を下記表4に記載した。
<反射防止性能>
(0.5%バンド幅)
大塚電子製反射膜厚分光計FE3000を用い、誘電体層側から各実施例及び比較例の反射防止光学部材に300〜800nmの波長帯域の可視光を入射した際の入射光の反射率を測定した。
入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅を”0.5%バンド幅”と定義した。0.5%バンド幅が150nm未満のときC、150nm以上200nm未満のときB、200nm以上のときAと評価した。実用上、AまたはB評価であることが好ましく、A評価であることがより好ましい。
得られた結果を下記表4に記載した。
(反射率の波長依存性)
0.5%バンド幅の測定と同様の方法で、各実施例及び比較例の反射防止光学部材の反射率の波長依存性を測定した。
図11は、実施例2、比較例1、比較例4の反射防止光学部材についての反射率の波長依存性の実験結果を示したグラフである。図11中、実線は実施例2の結果、破線は比較例1の結果、一点鎖線は比較例4の結果を示す。
図11より、平板状金属粒子と5mgの光吸収性を有する材料の両方を含む実施例2の場合には広帯域の反射防止効果が得られるが、等量の平板状金属粒子のみを含む比較例1、等量の光吸収性の材料のみを含む比較例4の場合には、高い反射防止効果は得られないことが分かった。また、図11の比較例1のグラフより、誘電体層側の金属粒子含有層の界面における反射光の強度が最小となる反射防止ピーク波長は、各実施例の反射防止光学部材が金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合に、約655nmとなることがわかった。さらに、各実施例の反射防止光学部材の金属粒子含有層の入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅は、金属粒子含有層に光吸収性を有する材料を含まない場合に約140nmであることがわかった。
Figure 2016102873
以上の結果のように、各実施例の反射防止光学部材は、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示すことを確認できた。
一方、比較例1より、光吸収性を有する材料を含む層を有さない場合は、反射防止性能を示す帯域が狭いことがわかった。
比較例2〜8より、平板状金属粒子を含まない場合は、光吸収性を有する材料の種類や量を変えたとしても、反射防止性能を示す帯域が狭いことがわかった。
[実施例9]
実施例1と同様に、透明基材であるTACフィルム上に、ハードコート層を形成した。
その後、比較例1に用いた金属粒子含有層用の塗布液をワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるようにハードコート層の上に塗布した。その後、110℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、平板状金属粒子を含むものの光吸収性を有する材料を含まない、金属粒子含有層(1)を形成した。
さらに、比較例3に用いた金属粒子含有層用の塗布液をワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるように、金属粒子含有層(1)の上に塗布した。その後、110℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、光吸収性を有する材料を含むものの平板状金属粒子を含まない、金属粒子含有層(2)を形成した。
形成した金属粒子含有層(2)の上に、誘電体層用の塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが90nmになるように塗布した。その後、60℃で1分間分間加熱し、乾燥し、酸素濃度0.5%以下となるように窒素パージしながら、F600用DバルブUVランプ(フュージョンUVシステムズ製)を用いて、照度200mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させ、誘電体層を形成した。
以上の過程により、光吸収性を有する材料を含む層である金属粒子含有層(2)を、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層(1)と誘電体層との間にさらに配置される層として有する、実施例9の反射防止光学部材を得た。
[実施例10]
実施例1と同様に、透明基材であるTACフィルム上に、ハードコート層を形成した。
その後、比較例3に用いた金属粒子含有層用の塗布液をワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるようにハードコート層の上に塗布した。その後、110℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、光吸収性を有する材料を含むものの平板状金属粒子を含まない、金属粒子含有層(1)を形成した。
さらに、比較例1に用いた金属粒子含有層用の塗布液をワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるように塗布した。その後、110℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、平板状金属粒子を含むものの光吸収性を有する材料を含まない、金属粒子含有層(2)を形成した。
形成した金属粒子含有層の上に、誘電体層用の塗布液を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが90nmになるように塗布した。その後、60℃で1分間分間加熱し、乾燥し、酸素濃度0.5%以下となるように窒素パージしながら、F600用DバルブUVランプ(フュージョンUVシステムズ製)を用いて、照度200mW/cm2、照射量300mJ/cm2の紫外線を照射して塗布膜を硬化させ、誘電体層を形成した。
以上の過程により、光吸収性を有する材料を含む層である金属粒子含有層(1)を、透明基材と金属粒子含有層(2)との間にさらに配置される層として有する、実施例10の反射防止光学部材を得た。
[実施例9および10の反射防止光学部材の評価]
実施例9および10の反射防止光学部材を、実施例1の反射防止光学部材と同様にして評価した。
そのうち、0.15%バンド幅の結果を下記表5に示した。
Figure 2016102873
以上の結果のように、実施例9および10の反射防止光学部材において、平板状金属粒子と、光吸収性を有する材料が異なる層にある場合においても、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示すことを確認できた。
[実施例11]
金属粒子含有層用塗布液1の調製において、球状金属ナノ粒子を含有させるために用いたシグマアルドリッチ製の銀ナノ粒子分散液の代わりにシグマアルドリッチ製CdSeS/ZnS合金である量子ドットの水分散液(球状金属ナノ粒子、一次粒子径としての直径6nm、吸収ピーク波長490nm、1mg/mL)を用いた他は、実施例1の場合と同様に、実施例11の反射防止光学部材を得た。
[比較例9]
金属粒子含有層用塗布液1の調製において銀平板粒子分散液Bを用いなかったほかは実施例11と同様に、比較例9の反射防止光学部材を作製した。
[実施例11および比較例9の反射防止光学部材の評価]
実施例11および比較例9の反射防止光学部材を、実施例1の反射防止光学部材と同様にして評価した。
そのうち、0.5%バンド幅の結果を、比較例1の結果とあわせて下記表6に示した。
Figure 2016102873
以上の結果のように、実施例11の反射防止光学部材において、光吸収性を有する材料として量子ドットを用いた場合においても、可視光の幅広い帯域において、低い反射率を示すことを確認できた。
一方、比較例9より、平板状金属粒子を含まない場合は、光吸収性を有する材料として量子ドットを用いたとしても、反射防止性能を示す帯域が狭いことがわかった。
[平板状金属粒子の導電路形成と配置の確認]
各実施例の反射防止光学部材について、走査型電子顕微鏡(SEM)で2.5μm×2.5μmの領域で観察を行い、得られた像の左端から右端まで、金属粒子が連続して繋がっている場合に導電路が形成されているとし、途中で金属粒子が離れている場合に導電路が形成されていないと判断した。
その結果、各実施例の反射防止光学部材は、いずれも金属粒子含有層の中で、複数の平板状金属粒子が面方向に導電路を形成していなかったことがわかった。なお、平板状金属粒子同志は厚み方向において重なりを有さず、単層に配置されていることもわかった。また、光吸収性を有する材料を含む層を金属粒子含有層として有する場合も、金属粒子含有層の中で、複数の平板状金属粒子と光吸収性を有する材料とが面方向に導電路を形成していなかったこともわかった。
さらに、図4に示すように、金属粒子含有層の中に、複数の平板状金属粒子のうち80%以上が互いに孤立して配置されていることを確認した。また、光吸収性を有する材料を含む層を金属粒子含有層として有する場合も、金属粒子含有層の中で、複数の平板状金属粒子と光吸収性を有する材料の合計のうち70%以上が互いに孤立して配置されていることもわかった。
1 反射防止光学部材
2 透明基材
3、3A、3B 反射防止構造
4 金属粒子含有層
5 誘電体層
6 ハードコート層
41 バインダー
42 平板状金属粒子
T 平板状金属粒子の(平均)厚み
D 平板状金属粒子の(平均)直径

Claims (16)

  1. 可視光の入射光の反射を防止する反射防止光学部材であって、
    透明基材と、複数の平板状金属粒子を含む金属粒子含有層と、誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し、
    前記平板状金属粒子は平均直径の平均厚みに対する比が3以上であり、
    前記平板状金属粒子の主平面が前記金属粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向し、
    前記金属粒子含有層の中で、前記複数の平板状金属粒子が導電路を形成することなく配置され、
    光吸収性を有する材料を含む層を、前記金属粒子含有層、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との間にさらに配置される層、または、前記透明基材と前記金属粒子含有層との間にさらに配置される層のうちの少なくとも1つの層として有し、
    前記光吸収性を有する材料の吸収強度が最大となる吸収ピーク波長が可視光帯域に存在し、
    前記誘電体層の厚みが、前記入射光が前記誘電体層の表面側から前記積層構造へ入射する場合の前記誘電体層の表面における反射光を、前記誘電体側の前記金属粒子含有層の界面における反射光と干渉させて打ち消すことができる厚みである反射防止光学部材。
  2. 前記光吸収性を有する材料を含む層を、前記金属粒子含有層として有する請求項1に記載の反射防止光学部材。
  3. 前記光吸収性を有する材料を含む層を、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との間にさらに配置される層として有する請求項1に記載の反射防止光学部材。
  4. 前記光吸収性を有する材料を含む層を、前記透明基材と前記金属粒子含有層との間にさらに配置される層として有する請求項1に記載の反射防止光学部材。
  5. 前記誘電体層の厚みが400nm以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  6. 前記誘電体層の厚みが、前記入射光の波長をλnmとした場合に光路長がλ/4以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  7. 前記金属粒子含有層の中に、前記複数の平板状金属粒子のうち50%以上が互いに孤立して配置された請求項1〜6のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  8. 前記金属粒子含有層における前記複数の平板状金属粒子の平面視における面積率が5〜70%である請求項1〜7のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  9. 前記光吸収性を有する材料の吸収ピーク波長が400〜600nmの間に存在する請求項1〜8のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  10. 前記光吸収性を有する材料が、90nm以下の球状金属ナノ粒子である請求項1〜9のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  11. 前記球状金属ナノ粒子が、4mg/m2以上含まれている請求項10に記載の反射防止光学部材。
  12. 前記球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が60nmより大きく90nm以下であり、前記光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち6個数%以上が前記球状金属ナノ粒子である請求項10または11に記載の反射防止光学部材。
  13. 前記球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nmより大きく60nm以下であり、前記光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち17個数%以上が前記球状金属ナノ粒子である請求項10または11に記載の反射防止光学部材。
  14. 前記球状金属ナノ粒子の平均粒子直径が40nm以下であり、前記光吸収性を有する材料を含む層に含まれる全ての金属粒子のうち40個数%以上が前記球状金属ナノ粒子である請求項10または11に記載の反射防止光学部材。
  15. 前記光吸収性を有する材料が、有機または無機の色素材料である請求項1〜9のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
  16. 前記入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅が200nm以上である請求項1〜15のいずれか1項に記載の反射防止光学部材。
JP2014240548A 2014-11-27 2014-11-27 反射防止光学部材 Abandoned JP2016102873A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014240548A JP2016102873A (ja) 2014-11-27 2014-11-27 反射防止光学部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014240548A JP2016102873A (ja) 2014-11-27 2014-11-27 反射防止光学部材

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016102873A true JP2016102873A (ja) 2016-06-02

Family

ID=56088008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014240548A Abandoned JP2016102873A (ja) 2014-11-27 2014-11-27 反射防止光学部材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016102873A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210113917A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치
KR20210114303A (ko) * 2020-03-10 2021-09-23 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004031813A1 (ja) * 2002-10-02 2004-04-15 Bridgestone Corporation 反射防止フィルム
JP2014046597A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Fujifilm Corp 多層構造および貼合せ構造体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004031813A1 (ja) * 2002-10-02 2004-04-15 Bridgestone Corporation 反射防止フィルム
JP2014046597A (ja) * 2012-08-31 2014-03-17 Fujifilm Corp 多層構造および貼合せ構造体

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210113917A (ko) * 2020-03-09 2021-09-17 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치
KR102614318B1 (ko) * 2020-03-09 2023-12-14 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치
KR20210114303A (ko) * 2020-03-10 2021-09-23 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치
KR102614320B1 (ko) * 2020-03-10 2023-12-14 삼성에스디아이 주식회사 열선 차단용 광학 필름 및 이를 포함하는 광학표시장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6514657B2 (ja) 反射防止光学部材
JP6211485B2 (ja) 反射防止光学部材
JP6284762B2 (ja) 熱線遮蔽材および窓ガラス
JPWO2015159517A1 (ja) 反射防止フイルムおよび機能性ガラス
JP5833518B2 (ja) 熱線遮蔽材
US11226437B2 (en) High refractive index film and optical interference film
WO2013137373A1 (ja) 赤外線遮蔽フィルム
JP2013068945A (ja) 熱線遮蔽材
JP6012527B2 (ja) 熱線遮蔽材、合わせガラス用中間膜および合わせガラス
JPWO2017068789A1 (ja) 反射防止フィルムおよび機能性ガラス
JPWO2017159621A1 (ja) 反射防止フィルムおよび機能性ガラス
JP6395576B2 (ja) 赤外線反射材料、熱線遮蔽材および窓ガラス
JP2016102873A (ja) 反射防止光学部材
JP5828824B2 (ja) 金属平板粒子分散液、金属平板粒子分散液の製造方法および熱線遮蔽材
JP2013077007A (ja) 熱線遮蔽材
JP5878050B2 (ja) 熱線遮蔽材
JP2014070255A (ja) 金属平板粒子分散液とその製造方法および熱線遮蔽材
WO2016143881A1 (ja) 反射防止光学部材
US11007752B2 (en) Far infrared reflective film, heat shield film, and heat shield glass

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170306

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171017

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171018

A762 Written abandonment of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762

Effective date: 20171206