JP4119925B2

JP4119925B2 - 反射防止フィルム

Info

Publication number: JP4119925B2
Application number: JP2006145353A
Authority: JP
Inventors: 田行光岩
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2006-05-25
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2017-01-20
Also published as: JP2006317957A

Description

発明の属する技術分野

本発明は、防眩性の光学的機能をもつフィルムに関し、特にワープロ、コンピュータ、テレビなどの各種ディスプレイ、液晶表示装置に用いる偏光板の表面、透明なプラスチック類からなりサングラスのレンズ、度付きメガネのレンズ、カメラ用ファインダーのレンズなどの光学レンズ、各種計器のカバー、自動車、電車などの窓ガラスの表面の反射防止フィルムに適する光学的特性に優れたフィルムに属する。

従来の技術

カーブミラー、バックミラー、ゴーグル、窓ガラス、パソコン、ワープロなどのディスプレイその他種々の商業ディスプレイなどには、ガラスやプラスチックなどの透明基板が使用されている。そして、これらの透明基板を通して物体や文字、図形などの視覚情報、あるいはミラーからの像を透明基板を通して反射層から観察する場合に、これら透明基板の表面が光を反射して、内部の必要な視覚情報が判読し難いという問題点があった。

従来、これらの光の反射を防止する技術には、ガラスやプラスチックなどの基材表面に反射防止塗料を塗工する方法、ガラスなどの透明基板の表面に厚み０．１μｍ程度のＭgＦ_２などの極薄膜や金属蒸着膜を設ける方法、プラスチックレンズなどの表面に電離放射線硬化型樹脂を塗工し、更に、その上に蒸着によりＳiＯｘやＭgＦ_２の膜を形成する方法、電離放射線硬化型樹脂の硬化膜の上に更に低屈折率の塗膜を形成したりする方法などがあった。

また、基材表面に光学薄膜層を多層で設け、光の干渉効果を利用してフィルムの分光最低反射率を下げてきた。しかしながら、多層の光学薄膜は各厚みの管理精度を要求される。すなわち、層構成が多い光学薄膜層の場合は、反射防止効果は得られるものの、光の干渉により発色する色を均一化することが難しい。また、層構成が少ない光学薄膜の場合は、充分な反射防止効果を得ることができないなどの問題があった。特に液晶ディスプレーなどの反射防止フィルムにおいては重要な課題の一つとなっていた。

更に、光干渉により、局所的に特定の波長領域で分光最低反射率を下げた場合には、必然的に、他の波長領域における分光反射率の数値が上がるという問題があった。また、充分な反射防止効果を与えるためには、光学薄膜層を多層にすることで、反射率が高い波長領域を極力せまくすることが行われていた。しかしながら、多層に光学薄膜層を設けることは、工程的に不安定であるという問題点があった。

本発明は、各種ディスプレイに使用して透明基板を通して識別する物体や文字、図形などの視覚情報、あるいはミラーからの像を透明基板を通して反射層から観察する場合に、これら透明基板の表面が光の反射を防止して、内部の必要な視覚情報を透過して、明瞭に判読できる反射防止フィルムの提供を課題とするものである。そして、光学薄膜層を少なくして光の干渉を緩和し、なお、かつ反射率が高い波長領域のせまい、フィルム全体としては低反射となる反射防止フィルムの提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するために本発明は、透明、かつ、表面に凹凸形状をもつ凹凸基材に、基材の屈折率よりも低い光学薄膜層をλ／４ｎ（但し、ｎ：屈折率、λ：５００〜６００ｎｍ）の膜厚で単層のみを設けた積層フィルムであって、積層フィルム全体のヘイズ値が４０％以下であり、かつ、可視光領域（以下、本明細書においては、３８０〜７８０ｎｍをいう。）における最低分光反射率と最高分光反射率との差が０．５％以下である反射防止フィルムである。そして、上記積層フィルム全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲の反射防止フィルムである。また、上記凹凸基材の最表面の表面平均粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍの反射防止フィルムである。そして、上記の凹凸基材と、光学薄膜層との屈折率差が０．０３〜０．１５である反射防止フィルムである。そして、透明な基材シート上に凹凸形状をもつ塗工層を介して、塗工層の屈折率よりも低い光学薄膜層をλ／４ｎ（但し、ｎ：屈折率、λ：５００〜６００ｎｍ）の膜厚で単層のみを設けた積層フィルムであって、積層フィルム全体のヘイズ値が４０％以下であり、かつ、可視光領域における最低分光反射率と最高分光反射率との差が０．５％以下である反射防止フィルムである。また、請求項５記載の積層フィルム全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲にある反射防止フィルムである。また、前記凹凸形状をもつ塗工層の最表面の表面粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍである反射防止フィルムである。そして、前記凹凸形状をもつ塗工層と、光学薄膜層との屈折率差が０．０３〜０．１５の反射防止フィルムである。更に前記の請求項５記載の塗工層が鉛筆硬度で２Ｈ以上の硬化皮膜の反射防止フィルムである。

発明の実施形態

請求項１の発明は、図１に示すように、透明、かつ、表面に凹凸形状６をもつ凹凸基材２に、基材の屈折率よりも低い光学薄膜層５をλ／４ｎ（但し、ｎ：屈折率、λ：５００〜６００ｎｍ）の膜厚で単層のみ設けた積層フィルムである。そして、該積層フィルム全体のヘイズ値が４０％以下の範囲にある反射防止フィルム１である。そして、上記積層フィルム全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲の反射防止フィルム１である。また、上記凹凸基材２の最表面の表面平均粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍの反射防止フィルム１である。そして、上記の凹凸基材２と、光学薄膜層５との屈折率差が０．０３〜０．１５である反射防止フィルムである。そして、請求項５の発明は、図２に示すとおりの透明な基材シート３の上に凹凸形状６をもつ凹凸塗工層４を介して、前記の光学薄膜層５を設けた積層フィルムであり、該積層フィルム全体のヘイズ値が４０％以下の範囲にある反射防止フィルム１である。また、請求項５記載の積層フィルム全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲にある反射防止フィルム１である。また、前記凹凸形状をもつ塗工層４の最表面の表面粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍである反射防止フィルム１である。そして、前記凹凸形状をもつ塗工層４と、光学薄膜層５との屈折率差が０．０３〜０．１５である反射防止フィルム１である。また、請求項５記載の塗工層４が鉛筆硬度で２Ｈ以上の硬化皮膜の反射防止フィルム１である。

本発明は、凹凸形状を設けた透明基材に光学薄膜層を単層で設けることにより、凹凸形状の光拡散効果と、光学薄膜層の光干渉効果との組合せにより、積層フィルムが全体として、全光線透過率が高く、可視光領域における分光平均反射率が２％以下で、かつ最低分光反射率と最高分光反射率との差を０．５％以下の色むらがない反射防止フィルムを構成するものである。

請求項１の発明に使用する凹凸基材２は、屈折率が１．５％以上の透明なガラスなどのセラミックス、又は透明のプラスチックの延伸又は未延伸のフィルムから形成される。そして、通常の光学ガラスの他に、ポリエステル、トリ又はジアセチルセルロース、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタアクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂を使用することができる。フィルムの厚みは材料の剛性、強度、製造方法にもよるが、プラスチックフィルムでは３０〜１０００μｍ、セラミックスで２００〜３０００μｍである。そして、凹凸形状は、成膜を行うときに賦型フィルム、又は賦型板と積層したり、成膜を完了したフィルムをサンドブラストなどの処理で形成する。

上記の凹凸基材は、賦型を行うことによりヘイズを４０％以下とし、そしてその凹凸形状の表面粗度Ｒａは、０．１〜０．５μｍとする。このような凹凸形状に単層の光学薄膜層を設けることにより、可視光領域における分光平均反射率を、２．０％以下、かつ可視光領域における最低分光反射率と、最高分光反射率との差を０．５％以下にできる。分光反射率が２％以下であり、かつ可視光領域における最高分光反射率と最低分光反射率とのさが０．５％以下にすることが好ましい。表面粗度Ｒａが０．５μｍを超えると、表面が荒れて液晶ディスプレーなどの用途には不適当である。ヘイズが４０％を超えると全体に白っぽい表面となり、ディスプレーの用途には不適当である。また、表面粗度Ｒａが０．１μｍに充たないときは、表面凹凸による光拡散効果が不充分となり、単層のみの光学薄膜層では可視光領域における分光平均反射率を、２．０％以下にすることは困難である。

請求項５の発明における凹凸形状は、前記凹凸基材で作成したものと同一、又は表面硬度などの特性を向上させる目的で透明の基材シート３に塗工により形成する。そして、透明基材シート３に熱硬化型又は電離放射線硬化型組成物を主とする塗料を塗工して、基材シートとは異なる表面特性をもつ凹凸塗工層４を形成するものである。また、基材シートに、直接又は凹凸塗工層の接着を強固にするプライマー層を設けて、凹凸塗工層を形成することもできる。そして、凹凸塗工層の塗工量（本明細書においては、塗工量の厚みは固形分で記載する。）は、２〜２０μｍである。塗工量が２μｍ以下では、精度のある凹凸形状を賦型できないばかりでなく、塗工材料がもつ特性を発揮することができない。また、塗工量が２０μｍ以上になると、資源の浪費であり、硬化に時間を必要とし、塗工層の可撓性を損ない、加工工程で亀裂を生ずるなどの問題を発生することとなる。また、凹凸塗工層が熱可塑性樹脂を主とする組成物を塗工・賦型することでも形成できる。

凹凸塗工層が形成する屈折率と、光学薄膜層がもつ屈折率との差が、０．０３に充たないときは、干渉効果を奏さず、また、０．１５を超えると、干渉効果により発色する。したがって、上記屈折率の差は、０．０３〜０．１５好ましくは０．０５〜０．１０である。

凹凸塗工層は、小ロットで生産する凹凸形状の賦型に適するばかりでなく、基材シートの表面特性、擦り傷などの発生を防止する硬度や、異物の付着を防止する防汚性を付与するために設けるものである。したがって、熱可塑性樹脂ばかりでなく、フィルムによる凹凸賦型が容易な硬化型樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化型樹脂などに必要によっては、界面活性剤や、離形材料を添加したものの使用が好ましい。例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート、ポリメチルペンテン、ポリイミド、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂の他に、ポリエステル・イソシアネート、ポリエーテル・イソシアネート、エポキシ・イソシアネートなどの二液反応型樹脂がある。更に好ましくは、ポリエステル・（メタ）アクリレート（本明細書においては、・・メタアク・・・と・・アク・・とを・・（メタ）アク・・と記載する。）、エポキシ（メタ）アクリレート、多官能（メタ）アクリレートなどを主成分とする電離放射線硬化型樹脂である。これらの樹脂を基材シートに塗工し、溶融状態あるいは未硬化の状態で、賦型フィルムと圧着・賦型して、冷却や、加熱及び／又は電離放射線で硬化して凹凸塗工層を構成するものである。また、硬化した塗工層をサンドブラスト処理により凹凸形状を形成することもできる。

凹凸塗工層は、賦型フィルムによる形成の他に、上記の樹脂ワニスに、無機又は有機微粒子を分散した組成物を塗工して形成することができる。上記の塗工用組成物は、熱硬化型樹脂、及び／又は電離放射線型樹脂を１重量部に対して、ＩＴＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３や、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリメチルメタアクリレートなどから１種類以上の微粒子から選択したマット材が、０．２〜２０重量部で構成されている。

光学薄膜層は、基材シートより屈折率が小さくすることが好ましく、ＳiＯｘ（ｘは１．５〜４．０）である。ＳiＯｘを蒸着、プラズマＣＶＤ又はスパッタリングで設ける。そして、ＳiＯｘの原料は、好ましくは有機シロキサンを原料ガスとして、他の無機蒸着源が存在しない条件でプラズマＣＶＤで被蒸着フィルムをできるだけ低温度に維持することが好ましい。本発明の光学薄膜層（ＳiＯｘ層）には未分解の有機シロキサンを含むことがＳiＯｘの可撓性と接着性を維持することに効果がある。光学薄膜層の厚さｄは、λ／４ｎ（但し、λが５００〜６００ｎｍ、ｎを１．５とすれば、ｄは約８０〜１００ｎｍ）を満足する厚みｄで設けることが好ましい。厚みが上記の数値以下（例えば、８０ｎｍでは干渉効果を示さず全光線透過率が充分でなく、上記の数値を超える（例えば１００ｎｍ）と発色するという問題がある。

以下、実験例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１又は図２に示すとおりの、表１に示す厚み８０μｍの凹凸基材２もしくは、基材シート３としてのトリアセチルセルロースフィルムに下記に示す「塗工液組成物」を約７μｍ塗工し、各種の賦型フィルムを積層し、紫外線照射装置で（８０Ｗ／ｃｍ×１０ｍ／ｍｉｎ×４回）の条件で硬化後、賦型フィルムを剥離し、表面に凹凸塗工層５をもつ積層フィルムを作製した。次いで、上記積層フィルムを、６０℃の８％苛性ソーダ水溶液で２分間ケン化処理後水洗・乾燥した。更に、比較例５（＊）を除く他の積層フィルムの凹凸形状６の面にＳiＯｘを、λ／４（約９０ｎｍ）の膜厚で蒸着し本発明の実施例及び比較例のヘイズ又は表面粗さをもつ反射防止フィルム１を構成した。
「塗工液組成物」
・ペンタエリスリトールトリアクリレート（官能アクリレート）１００重量部
・光重合開始剤３重量部
・プロピオン酸セルロース１．２５重量部
・シリコーン（レベリング剤）０．１重量部

上記実験の（表１）に示すヘイズ及び表面粗さをもつ実施例及び比較例の各試料について、次のように反射防止フィルムとしての分光反射率、全光線透過率、発色の程度およびグロスの測定と評価を行った結果を（表２）に示す。
・表面粗さ：小坂研究所製サーフコーダーＡＹ−３１により測定する。
・ヘイズ：東洋精機（株）製直読式ヘイズメーターにより測定する。
・分光反射率：島津製作所製分光反射率測定器ＭＰＣ−３１００を用いて可視光領域の範囲における、全光線透過率及び最高分光反射率と最低分光反射率とを測定し、その差を算出する。
・グロス：村上色彩技術研究所製グロスメーターＧＭ−３Ｄを用いて、入射光６０度におけるグロスを評価する。
・発色の程度：光干渉による発色の程度を目視で評価する。
３：発色の程度が大２：若干発色する１：殆ど発色がない

・比較例１はヘイーズが高く画像の鮮明性が劣るものであった。

［発明の効果］
本発明の反射防止フィルムは、以上説明したように、凹凸形状を賦型したヘイズが４０％以下、あるいは、硬化型の塗工層に凹凸形状を設けたヘイズが４０％以下のフィルムに、光学薄膜層を単層に設けて形成するものである。したがって、単層の光学薄膜層の形成は、多層のものと比較して生産上の管理が容易であり、可視光領域において、分光平均反射率が２％以下の低反射率の反射防止フィルムを提供できる効果を奏する。また、従来の反射防止フィルムとは異なり、可視光領域における、最高分光反射率と最低分光反射率との差が０．５％以下を実現できるため、高い分光反射率の波長領域でも反射防止効果を阻害することがない。そして、硬化型凹凸塗工層を設けた反射防止フィルムは表面特性に優れた効果を奏する。

本発明の反射防止フィルムの層構成を示す断面概略図である。本発明の反射防止フィルムの他の層構成を示す断面概略図である。

符号の説明

１反射防止フィルム
２凹凸基材
３基材シート
４凹凸塗工層
５光学薄膜層
６凹凸形状

Claims

表面に凹凸形状を有する透明な凹凸基材と、該凹凸基材の上に光学薄膜層を単層のみで設けてなる反射防止フィルムであって、
前記凹凸基材の最表面の表面平均粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍであり、
前記光学薄膜層の屈折率が前記凹凸基材の屈折率よりも低いものであり、
前記光学薄膜層の膜厚ｄがλ／４ｎ（ｎは屈折率を示し、λは５００〜６００ｎｍ）であり、
前記反射防止フィルム全体として、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）における最低分光反射率と最高分光反射率との差が０．５％以下であり、
前記反射防止フィルムにおける全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲にあり、
前記反射防止フィルムにおけるＳｍ値が５６．７６μｍ〜８７．６０μｍの範囲にある、反射防止フィルム。
前記反射防止フィルムにおけるＳｍ値（μｍ）が５６．７６、５７．８２、６４．１０、６８．３７、８５．７９又は８７．６０である、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における６０°グロスが１４．７〜３３．１の範囲にある、請求項１又は２に記載の反射防止フィルム。
前記凹凸基材と、前記光学薄膜層との屈折率差が０．０３〜０．１５である、請求項１〜３の何れか一項に記載の反射防止フィルム。
透明基材シートと、該透明基材シート上に、表面に凹凸形状を有する凹凸塗工層を介して、光学薄膜層を単層のみで設けてなる反射防止フィルムであって、
前記凹凸塗工層の最表面の表面平均粗度Ｒａが０．１〜０．５μｍであり、
前記光学薄膜層の屈折率が前記凹凸塗工層の屈折率よりも低いものであり、
前記光学薄膜層の膜厚ｄがλ／４ｎ（ｎは屈折率を示し、λは５００〜６００ｎｍ）であり、
前記反射防止フィルム全体として、可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）における最低分光反射率と最高分光反射率との差が０．５％以下であり、
前記反射防止フィルムにおける全体のヘイズ値が２０〜４０％の範囲にあり、
前記反射防止フィルムにおけるＳｍ値が５６．７６μｍ〜８７．６０μｍの範囲にある、反射防止フィルム。
前記反射防止フィルムにおけるＳｍ値（μｍ）が５６．７６、５７．８２、６４．１０、６８．３７、８５．７９又は８７．６０である、請求項５に記載の反射防止フィルム。
前記反射防止フィルムにおける６０°グロスが１４．７〜３３．１の範囲にある、請求項５又は６に記載の反射防止フィルム。
前記前記凹凸塗工層と、前記光学薄膜層との屈折率差が０．０３〜０．１５である、請求項５〜７の何れか一項に記載の反射防止フィルム。
前記反射防止フィルムにおけるＳｍ値（μｍ）が５６．７６以上５７．８２以下であり、６４．１０以上６８．３７以下であり、又は８５．７９以上８７．６０以下である、請求項１又は５に記載の反射防止フィルム。