JP2021144201A - 反射防止フィルムおよび画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、一実施形態にかかる反射防止フィルムの構成を模式的に示す断面図である。反射防止フィルム100は、フィルム基材1上に反射防止層5を備える。反射防止層5は、複数の薄膜の積層体である。図1に示す反射防止層5は、フィルム基材1側から、高屈折率層51,53,55と低屈折率層52,54,56とを交互に積層した6層の薄膜からなる多層膜である。
フィルム基材1は、可撓性のフィルム10を含む。フィルム基材1の厚みは特に限定されないが、強度や取扱性等の作業性、薄層性等の観点から、5〜300μm程度が好ましく、10〜250μmがより好ましく、20〜200μmがさらに好ましい。
フィルム基材1上には、反射防止層5の密着性向上等を目的として、プライマー層3が設けられてもよい。プライマー層3を構成する材料としては、例えば、シリコン、ニッケル、クロム、インジウム、スズ、金、銀、白金、亜鉛、チタン、タングステン、アルミニウム、ジルコニウム、パラジウム等の金属;これらの金属の合金;これらの金属の酸化物、フッ化物、硫化物または窒化物;等が挙げられる。中でも、プライマー層の材料は好ましくは無機酸化物層であり、化学量論組成よりも酸素量が少ない酸化物でもよい。
反射防止層5は、屈折率の異なる複数の薄膜の積層体である。なお、本明細書において、「屈折率」は、特に断りがない場合は波長550nmにおける屈折率である。
反射防止フィルムは、反射防止層5上に、付加的な機能層を備えていてもよい。例えば、外部環境からの汚染防止や、付着した汚染物質の除去を容易とする等の目的で、反射防止層5上に防汚層(不図示)を設けてもよい。
反射防止フィルムは、視認角度による反射光の特性の変化が小さいことが好ましい。光の特性は、色相、彩度および明度の3つの指標により評価できる。反射光の特性は、照射する光のスペクトルに依存する。以下では、反射防止フィルムの反射防止層5側(フィルム基材1と反対側)の面に、CIE標準光源D65を照射した際の反射光の特性について言及する。
視感反射率Yは、反射光の明度を表す指標であり、XYZ表色系(またはYxy表色系)におけるY値である。視感反射率Yは、完全反射体のY値が100%となるように規格化されている。
CIELAB色空間(L*a*b*色空間)では、明度をL*で表現し、色相および彩度をクロマティクネス指数a*およびb*で表現する。a*およびb*が0の場合は無彩色であり、+a*は赤方向、−a*は緑方向、+b*は黄方向、−b*は青方向を示す。図2に示すa*b*平面では、半径方向が彩度、周方向が色相に対応している。
反射防止層を構成する薄膜の膜厚を適切に設計することにより、上記の特性を有する反射防止フィルムが得られる。反射光の特性(スペクトル)は、光学モデル計算により正確に評価することが可能である。光学計算により多層光学薄膜の反射スペクトルを求める方法としては、薄膜のそれぞれの界面に対して薄膜干渉の公式を繰り返し適用して、多重反射した波を全て足し合わせる方法;およびマックスウェル方程式の境界条件を考慮して転送行列により反射スペクトルを計算する方法、等が知られている。
反射防止フィルムは、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の画像表示装置の表面に配置して用いられる。例えば、液晶セルや有機ELセル等の画像表示媒体を含むパネルの視認側表面に反射防止フィルムを配置することにより、外光の反射を低減して、画像表示装置の視認性を向上できる。反射防止フィルムを他のフィルムと積層してもよい。例えば、フィルム基材1の反射防止層形成面と反対側に偏光子を貼り合わせることにより、反射防止層付き偏光板を形成できる。
反射防止フィルムに、波長λの光を入射角度θ°で入射した際の正反射率を、波長380〜780nmの範囲の1nm刻みで光学モデル計算により算出し、反射率スペクトルR(λ)を求めた。
各実施例および比較例では、低屈折率層として酸化シリコン(SiO2)を用い、高屈折率層として、酸化ニオブ(Nb2O5)、酸化チタン(TiO2)、窒化シリコン(Si3N4)、酸窒化シリコン(SiON)を用いた。酸窒化シリコンは、スパッタ成膜時の酸素導入量を変更して、相対的に酸素量の少ないSiON(1)と相対的に酸素量の多いSiON(2)の2種類の薄膜を形成し、分光エリプソメトリーにより測定した屈折率を用いた。それ以外の薄膜の屈折率は、データベースの値を用いた。それぞれの薄膜の波長400nm,500nmおよび700nmにおける屈折率n400、n550、n700、ならびにアッベ数νDを表1に示す。
ハードコートフィルムのアクリル系ハードコート層上に、8.2nmの酸化ニオブ層、42.2nmの酸化シリコン層、24.6nmの酸化ニオブ層、18.6nmの酸化シリコン層、80.8nmの酸化ニオブ層、10.8nmの酸化シリコン層、25.6nmの酸化ニオブ層、および25.6nmの酸化シリコン層を順に積層した8層構成の反射防止層を備え、その上に厚み5nmのフッ素系樹脂からなる防汚層を備える反射防止フィルムについて上記の光学シミュレーションを実施した。ハードコートフィルム(アクリル系ハードコート層)およびフッ素系樹脂からなる防汚層の屈折率は、分光エリプソメトリーによる実測値(ハードコート層の波長550nmにおける屈折率;1.54、防汚層の波長550nmにおける屈折率:1.32)を用いた。光学シミュレーションにおいては、裏面反射の影響を排除するために、ハードコートフィルムのフィルム基材の厚みを∞とした。
高屈折率層の材料、積層構成(反射防止(AR)層を構成する薄膜の合計数)および各層の膜厚を表2に示すように変更した反射防止フィルムについて、実施例1と同様の光学シミュレーションを実施した。
実施例1〜7および比較例1,2の反射防止フィルムの構成および光学シミュレーションの結果を表2に示す。表2において、各層の厚みの数値の単位はnmであり、フィルム基材に近い側から1層目、2層目、3層目…として記載している。反射光の特性は、θ=2°(正面)と、θ=20°、40°、50°の結果を示している。
<実施例1A>
実施例1の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する8層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。それぞれの反射防止フィルムにおける反射防止層の膜厚、2°正反射光の特性、およびθ=5〜45°の範囲におけるYθ/Y2およびΔa*b*の最大値を表3に示す。表3において、No.1の反射防止フィルムは、実施例1と同じである。No.2〜5は第1層(高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.6〜9は第2層(低高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.10〜13は第3層(高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.14〜17は第4層(低高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.18〜21は第5層(高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.22〜25は第6層(低高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.26〜29は第7層(高屈折率層)の厚みを変更したものであり、No.30〜33は第8層(低高屈折率層)の厚みを変更したものである。
実施例2の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する8層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表4に示す。
実施例3の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する6層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表5に示す。
実施例4の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する6層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表6に示す。
実施例5の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する6層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表7に示す。
比較例1の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する4層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表8に示す。
比較例2の反射防止フィルムにおいて、反射防止層を構成する4層の薄膜の膜厚を、1層ずつ変化させて同様のシミュレーションを実施した。各層の膜厚および評価結果を表9に示す。
<実施例1B>
実施例1の反射防止フィルムにおいて、ハードコートフィルムのアクリル系ハードコート層と反射防止層(1層目のNb2O5層)との間に、厚み3nmのSiOxプライマー層(x=0.65、波長550nmにおける屈折率;1.72)を追加して、同様のシミュレーションを実施した。実施例1Bの光学シミュレーションの結果を、実施例1の結果とともに表10に示す。
3 プライマー層
5 反射防止層
51,53,55 低屈折率層
52,54,56 高屈折率層
100 反射防止フィルム
Claims (11)
- フィルム基材上に複数の薄膜からなる反射防止層を備える反射防止フィルムであって、
前記反射防止層は、前記薄膜として、低屈折率層と、前記低屈折率層よりも高い屈折率を有する高屈折率層とを含み、
前記反射防止層側から照射したD65光源の正反射光が下記の特性(A)および(B)を満たす、反射防止フィルム:
(A) 2°入射光の正反射光の視感反射率Y2と、θ°入射光の正反射光の視感反射率Yθが、5〜50°の範囲の任意の角度θにおいて、Yθ/Y2≦6.0
(B) 2°入射光の正反射光のクロマティクネス指数a* 2およびb* 2と、θ°入射光の正反射光のクロマティクネス指数a* θおよびb* θが、5〜50°の範囲の任意の角度θにおいて、{(a* 2−a* θ)2+(b* 2−b* θ)2}1/2≦6.0。 - 前記高屈折率層は、波長550nmにおける屈折率が1.80以上であり、
前記低屈折率層は、波長550nmにおける屈折率が1.50以下である、請求項1に記載の反射防止フィルム。 - 前記高屈折率層は、波長400nmにおける屈折率が1.84〜2.55であり、波長700nmにおける屈折率が1.78〜2.35である、請求項1または2に記載の反射防止フィルム。
- 前記高屈折率層は、アッベ数νDが20以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止層は、前記低屈折率層と前記高屈折率層を合計で5層以上含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 2°入射光の正反射光の視感反射率Y2が1.0%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フィルム。
- θ°入射光の正反射光の視感反射率Yθが、5〜50°の範囲の任意の角度θにおいて、3.0%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 2°入射光の正反射光のクロマティクネス指数a* 2およびb* 2が、{(a*)2+(b* 2)2}1/2≦5.0を満たす、請求項1〜7のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- θ°入射光の正反射光のクロマティクネス指数a* θおよびb* θが、5〜50°の範囲の任意の角度θにおいて、{(a* θ)2+(b* θ)2}1/2≦9.0を満たす、請求項1〜8のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止層を構成する複数の薄膜がいずれもセラミック薄膜である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の反射防止フィルム。
- 画像表示媒体の視認側表面に、請求項1〜10のいずれか1項に記載の反射防止フィルムが配置されている、画像表示装置。
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