JP3577866B2

JP3577866B2 - 導電性反射防止フィルム

Info

Publication number: JP3577866B2
Application number: JP01276297A
Authority: JP
Inventors: 晴夫宇山; 隆宏原田; 和利清川
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-01-27
Also published as: JPH10206602A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイの表示画面表面に設けられた偏光フィルムなどの上に適用される導電性反射防止フィルムの係り、特に可視光の反射防止性能に優れ、かつ、反射防止層中の層間の密着性の良い、下地となるハードコート層に対する応力の小さな反射防止フィルムであり、かつ電磁波遮蔽機能を有する導電性反射防止フィルムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイの多くは、室内外問わず、外光が入射するような環境下で使用され、この入射光は、ディスプレイ内部において正反射され光源の虚像を表面上に再生したり、表示光に混合して表示品質を低下させる。
【０００３】
これらを防止するため、表示画面上に凹凸を設け、乱反射させたり、本発明のような高屈折率と低屈折率の材料を交互にｎ×ｄにおけるｎを均一に積層して構成される反射防止膜が利用されている。
【０００４】
さらに近年、表示画面の駆動回路から、あるいは表示画面を通して回路中への電磁波の侵入が問題となり、人体への影響あるいは機械の誤作動の原因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、乱反射させる方法では、ディスプレイ上の画像がぼやけて見えたりして、反射防止膜に比べると十分であるとは言えない。さらに、通常の厚さ方向に対してｎの値の均一な積層体では界面においても強固な材料である屈折率の高い材料を用いなければならないゆえに、脆性が強く応力が大きく、それにより作成した層ではのみならず、フィルム基材との密着性ならびに硬さの緩和のために設けたハードコート層との応力の差による耐性の劣化が生じ、クラックが発生し、品質の低下を招くことがある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、可視光の反射防止性能に優れ、かつ、反射防止層中の層間の密着性の良い、下地となるハードコート層に対する応力の小さい反射防止フィルムであり、かつ電磁波遮蔽機能を有する導電性反射防止フィルムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、フィルム上に、順次、ハードコート層、屈折率が異なり、かつ、少なくとも１層以上の導電性を有する無機化合物を積層した反射防止層、防汚層を積層した反射防止フィルムであり、各々の無機化合物層の光学膜厚（屈折率と形状膜厚が一定の場合ｎ（屈折率）×ｄ（形状膜厚）と規定される値であり、微小区間のｎとｄの積を膜厚分だけ積算した値）において、導電性を有する無機化合物の層以外の無機化合物層の厚さ方向のｎの値が不均一であり、かつ両端部分の屈折率が、中央部分の屈折率より低い事ことを特徴とする反射防止フィルムである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明を前提とし、無機化合物を積層した反射防止層中の導電性を有する無機化合物からなる層以外の高屈折率（ｎ＞１．９）材料が酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化錫のいずれかであることを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明を前提とし、無機化合物を積層した反射防止層中の導電性を有する無機化合物を有する無機化合物からなる層以外の層の低屈折率（ｎ＜１．６）材料が、酸化珪素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムの何れかであることを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明を前提とし、導電性を有する無機化合物が、酸化インジウムを主材料とする透明導電性材料あるいは酸化錫を主材料とする透明導電性材料あるいは酸化亜鉛を主材料とする透明導電性材料であることを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１および４記載の発明を前提とし、導電性を有する無機化合物がスパッタリングにより成膜されていることを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明を前提とし、ハードコート層が、光散乱性を有することを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明を前提とし、無機化合物を積層した反射防止層の層数が２層以上であることを特徴とする導電性反射防止フィルムである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性反射防止フィルムの一例を図１に示し、詳細に説明する。
【００１６】
この実施の形態に係る反射防止フィルムは、図１に示すように基材２、ハードコート層３、反射防止層４、防汚層５から構成されている。さらに４１は高屈折率材料層、４２は低屈折率材料層、４３は透明導電性材料層である。
【００１７】
尚、４１、４２の屈折率は図２に示すように不均一となっており、∫ｎｄｘ（但し、積分区間は膜の両面間（ｘ＝０からｄ迄））と規定される値である光学膜厚としては一定の値を取るように設計されている。４３の屈折率に関しては、電磁波遮蔽機能を持たせるためには均一の方が好ましい。本発明の主眼とする密着性に関しては、透明導電性が均一であっても、その材料層の表裏ともに不均一な層より構成されているので影響はない。
【００１８】
本発明におけるハードコート層３は、透明性があり、基材の屈折率とその屈折率が等しいことが望ましいが、厚さが５μｍ以上あれば、層である必要はない。また、材質としては密着性、硬さなどの要求する性能を満たすものであれば、いかなるものでも良く、またいかなる硬化方法であっても良いが、主として紫外線硬化型のアクリル樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。
【００１９】
さらに、光を散乱させるための材料は、ハードコート剤への透明粉末が好ましく、その透明材料として、例えば、透明顔料が利用でき、このような透明顔料としては、酸化チタン、酸化珪素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム等の無機化合物、硫酸バリウム等の無機塩、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等のフッ化物等が挙げられる。また、上記透明粉末として、ポリジビニルベンゼン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の樹脂粉末、これらの樹脂から構成される中空のビーズあるいはこれらの樹脂またはその中空ビーズ表面に表面処理を施した粉末などを利用することもできる。このような透明粉末樹脂は、上記透明樹脂層中で適当な大きさの平均粒径を有する物であれば良く、好ましくは〜３μｍ程度が望ましい。これらは基材に対して平滑に、かつ、均一に塗布されるものであり、その方法は、いかなる方法であっても構わない。
【００２０】
本発明における基材２は、透明なプラスチックフィルムであれば良く、目的に応じて適時、選択されるものである。ディスプレイの表面に使用するのであれば、複屈折のないものが要求され、例えば、ポリカーボネート、トリアセチルセルロース、ポリエーテルスルホン、ポリメチルアクリレート等が挙げられるが、ポリエチレンテレフタレート等汎用性のあるフィルムであっても構わない。その厚さは用途に応じて選定されるものである。
【００２１】
本発明における防汚層５は、本発明の反射防止層４を保護し、かつ、防汚性能を高めるものであり、性能の要求を満たすものであれば、いかなる材料であっても構わない。また、いかなる方法で層を形成しても構わない。厚さは反射防止層４の機能を阻害しないように設定しなければならず、好ましくは、２０ｎｍ以下、更に好ましくは１０ｎｍ以下である。材料としては、疎水基を有する化合物が良く、例としてはパーフルオロシラン、フルオロカーボン等が挙げられ、材料に応じて、蒸着、スパッタリング等の物理気相析出法、ＣＶＤのような化学気相析出法を用いることができる。
【００２２】
本発明における、反射防止層４は、高屈折率材料４１と低屈折率材料４２を交互に所定の光学膜厚で積層させることにより機能を発現するものである。
なお、一般の定義では屈折率と形状膜厚が一定と仮定した場合のｎ（屈折率）×ｄ（形状膜厚）と規定される値であるが、本発明の場合は一定ではない為に、∫ｎｄｘ（但し、積分区間は膜の両面間（ｘ＝０からｄ迄））と規定される値である。
高屈折率材料４１とは、ｎ＞１．９のものであり、低屈折率材料４２とは、ｎ＜１．６のものである。層数は１層でも必要条件を満たすものであれば良いが、反射率が０．５％となる可視領域での波長が狭く、２層以上積層させることにより反射率防止効果のある波長領域を広げることができ、４〜５層が好ましい。材料は請求項２あるいは請求項３において、限定しているが、材料間の密着性、即ち層間での応力の緩和（相殺）できるものであれば、これ以外の材料であっても構わない。
【００２３】
本発明を実施させる、即ち、ｎを不均一にするための成膜方法としては、成膜粒子を基材に対して、斜入射できる方法が好ましく、ｎの値の入射角度依存性を利用して成膜できる方法が好ましい。さらには導入ガスの量によってもｎを変えることができる。すなわち、スパッタリング方法よりも蒸着法の方がより好ましく、その際、適時、反応性蒸着あるいはプラズマやイオンビーム等によるアシスト蒸着を施しても構わない。さらには、ガス組成を適当に変化させたＣＶＤ方であっても構わず、フィルム基材にダメージを与えることなく、目的の性能を達することができるものであれば、いかなる成膜方法であっても構わない。
【００２４】
本発明における透明導電性材料層は、酸化インジウム、酸化錫、酸化亜鉛を主材料とした透明導電性材料であり、これらに少量の金属あるいは半導体を添加したものである。酸化インジウムに対しては錫をドープしたいわゆるＩＴＯが知られており、酸化錫に対してはアンチモン、酸化亜鉛に対してはアルミニウムなどが知られている。電磁波遮蔽機能に関しては、以下の式に示されるように、透明導電性の材料の層の抵抗値と遮蔽機能との間に関係がある。
電磁波遮蔽効果（ｄＢ）＝２０×ｌｏｇ（Ｅｉ／Ｅｔ）（１）
ここで、（１）式中、Ｅｉは電磁波遮蔽材料に入射した電磁波の電界強度、Ｅｔはこの電磁波遮蔽材料を透過した電界強度である。従って、本発明における抵抗値は１００Ω／□以下であることが望ましい。さらに好ましくは、５０Ω／□以下であることが望ましい。
【００２５】
本発明において、透明導電性材料層の形成にスパッタリング法を使用するのは、粒径をより小さくし、粒子同志の界面を少なくして抵抗値を下げるためである。スパッタリング法以外ではＣＶＤ法も適当であるが、膜の厚さの制御方法に問題あり、さらには蒸着法においては、基材がプラスチックであることより高温に曝すことができず、低抵抗化が困難である。スパッタリング法においてはいかなる方法でも良く、反応性スパッタリングでも通常のスパッタリングでも、マグネトロンを使用しようとも、直流でも交流でも、それらを重畳させようとも構わない。
【００２６】
【実施例】
高屈折率材料４１として、二酸化チタンを使用し、低屈折率材料４２として、二酸化珪素を、導電性材料４３としてＩＴＯ（酸化錫５重量％）を使用した。４１および４２に関しては蒸着法により、４３に関しては直流マグネトロンスパッタリング法により作成した。基材２にはトリアセチルセルロースを使用し、ハードコート層３として、紫外線硬化型のアクリル樹脂を使用し、マイクログラビアコートした。二酸化チタン、ＩＴＯを各１層、二酸化珪素を２層、次に示すｎｄ値で形成した。

ＳｉＯ_２およびＴｉＯ_２について、図２に示すようにｎを調整し、不均一とした。これらの膜は、プラズマアシスト蒸着法により形成する際の、粒子の基材への入射角を変化させて、不均一とした。防汚層としてパーフルオロシランをＣＶＤ法により５ｎｍ程度形成した。
【００２７】
この導電性反射防止フィルムの可視スペクトルを図３に示す。５５０ｎｍにおける反射率は０．５％であった。さらに６０℃、相対湿度９０％の雰囲気下に放置したところ、外観および性能の変化のみならず、クラックの発生も認められなかった。さらに本発明において作成したＩＴＯの抵抗値は８０Ω／□であり、電磁波遮蔽効果を測定したところ、−２０ｄＢであった。
【００２８】
比較として、入射角を一定として成膜した場合には、同様にして放置したところ、クラックが生じた。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１から７によれば、導電性反射防止フィルムが屈折率の異なる各々の無機化合物層の光学膜厚において、その層の厚さ方向のｎの値が斜入射あるいはガス供給量あるいは成膜方法を工夫する結果として、不均一であることにより、優れた耐性、応力緩和などを有する。図２、３中の他の層との界面の部分が応力緩和、密着性を強固にするように働き、効果を大にしている。
【００３０】
低抵抗値の透明導電性の材料の層を設けることにより電磁波遮蔽効果も付与でき、反射防止効果と電磁波遮蔽効果を有し、かつ上記のような特徴を有する従来にない導電性反射防止フィルムである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る導電性反射防止フィルムの断面図
【図２】本発明の実施の形態に係る部分の断面図
【図３】本発明の実施の一例のスペクトル
【符号の説明】
１…導電性反射防止フィルム２…基材３…ハードコート層
４…導電性反射防止層４１…高屈折率材料層４２…低屈折率材料層
４３…透明導電材料層５…防汚層

Claims

フィルム上に、順次、ハードコート層、屈折率が異なり、かつ、少なくとも１層以上の導電性を有する無機化合物を積層した反射防止層、防汚層を積層した反射防止フィルムであり、各々の無機化合物層の光学膜厚（屈折率と形状膜厚が一定の場合ｎ（屈折率）×ｄ（形状膜厚）と規定される値であり、微小区間のｎとｄの積を膜厚分だけ積算した値）において、導電性を有する無機化合物の層以外の無機化合物層の厚さ方向のｎの値が不均一であり、かつ両端部分の屈折率が、中央部分の屈折率より低い事ことを特徴とする反射防止フィルム。
上記無機化合物を積層した反射防止層中の導電性を有する無機化合物からなる層以外の高屈折率（ｎ＞１．９）材料が二酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ハフニウム、酸化セリウム、酸化錫のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の導電性反射防止フィルム。
上記無機化合物を積層した反射防止層中の導電性を有する無機化合物を有する無機化合物からなる層以外の層の低屈折率（ｎ＜１．６）材料が、二酸化珪素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の導電性反射防止フィルム。
上記導電性を有する無機化合物が、酸化インジウムを主材料とする透明導電性材料あるいは酸化錫を主材料とする透明導電性材料あるいは酸化亜鉛を主材料とする透明導電性材料であることを特徴とする請求項１記載の反射防止フィルム。
上記導電性を有する無機化合物がスパッタリングにより成膜されていることを特徴とする請求項１および４何れかに記載の導電性反射防止フィルム。
上記ハードコート層が、光散乱性を有することを特徴とする請求項１記載の導電性反射防止フィルム。
上記無機化合物を積層した反射防止層の層数が２層以上であることを特徴とする請求項１記載の導電性反射防止フィルム。