JP4606758B2 - 光機能性フィルム - Google Patents

Description

本発明は、フィルムからなる光透過性基材の一面が凹凸面とされ、該凹凸面上に、前記光透過性基材よりも低屈折率の低屈折率層からなる反射防止膜を有する光機能性フィルムに関するものであり、特に、反射防止シート、アンチグレアシート、プリズムシート、レンズシート等の光機能性フィルムに関する。

近年、ワープロ、コンピュータ、テレビ等の各種ディスプレイには、反射防止シート、プリズムシート、レンズシート等の様々な光学素子が使用されている。例えば反射防止シートは一般的に、シート状の基材の表面に微小な凹凸を設けたり、基材表面に低反射率の多層膜を形成することによって構成されている。またプリズムシートはシート状の基材の表面に微小なプリズム部を設けることにより、更にレンズシートは基材表面に複数の微小のレンズ部を設けることにより、それぞれ構成されている。これら光学素子の光学特性は、基材を構成する材料の屈折率や透過率等の光学特性と、基材表面に設けた凹凸やプリズム部等の形状により、ほぼ一義的に設定される。従って、これら光学素子の光学特性の自由度が比較的小さいという性質があった。例えば、輝度向上機能を有するレンズシートに反射防止機能を付加するのは困難であった。このため、各種ディスプレイの輝度向上と反射率の低減とを同時に達成するには、反射防止シートとレンズシートを同時に使用して、各シートの光学特性を補完させる、という使い方で対応してきた。

ところで最近になって、低屈折率を有する低屈折率層を基材の表面に積層して反射防止機能を高める技術が提案されている。下記特許文献１ないし３には、低屈折率層をディップコート法、ローラーコート法、グラビアコート法などのいわゆるウエット塗布方法によって積層させる技術が提案されている。
特開２０００−３２９９０５号公報 特開２００２−７１９０４号公報 特開２００２−８２２０７号公報

しかし、上記のウエット塗布方法で均一な膜厚の低屈折率層を形成するためには、基材表面が比較的平坦であることが要求される。仮に、レンズシートやプリズムシートのように、凹凸の大きな基材に対して上記のウエット塗布方法を適用すると、凹凸の凹んだ部分にウエット処理液が溜まってその部分に膜厚が大きな低屈折率層が形成され、凹凸の突き出した部分はウエット処理液が薄く付着してその部分に膜厚が比較的小さな低屈折率層が形成され、膜厚が一定にならないという問題があった。

また、低屈折率層をスパッタリング法や蒸着法等の所謂ドライ法によって形成する技術も知られている。例えばスパッタリング法を用いて、凹凸の大きな基材に対しても比較的均一な低屈折率層を形成することが考えられる。しかし、これら所謂ドライ法は、スパッタチャンバや真空チャンバなどの設備が必要になり、更にこれら設備の大型化も容易ではないので、一度に大きな面積の低屈折率層を形成するのが困難であり、コストも高くなるといった問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、均一な膜厚でしかも大きな面積に成膜可能な低屈折率層からなる反射防止膜を有する光機能性フィルムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の光機能性フィルムは、フィルムからなる光透過性基材の一面が凹凸面とされ、該凹凸面上に、正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層と、負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層とが交互に積層された積層膜からなる前記光透過性基材よりも低屈折率の低屈折率層が形成され、前記低屈折率層には、平面視したときの直径が２００ｎｍ未満で、深さが２００ｎｍ未満の空隙が複数形成され、前記低屈折率層の膜厚が一定とされ、前記低屈折率層の上面が前記凹凸面の形状に対応した凹凸状に形成され、前記凹凸面上に、前記低屈折率層からなる反射防止膜が形成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、凹凸面上に低屈折率層が備えられているので、凹凸面による光学特性と低屈折率層による反射防止特性とを相互に補完させることができ、優れた光機能性フィルムを構成できる。

また本発明においては、前記低屈折率層の屈折率が１．４５以下であることが好ましい。
また本発明においては、前記光透過性基材の一面が、表面粗さ（Ｒmax）２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲の凹凸面であり、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることが好ましい。この構成により本発明に係る光機能性フィルムを低反射性のアンチグレアシートとすることができる。

また本発明においては、前記光透過性基材の一面に複数のプリズム部が形成されて凹凸面とされ、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることが好ましい。この構成により、本発明に係る光機能性フィルムを低反射性のプリズムシートとすることができる。

また本発明においては、前記光透過性基材の一面に複数のマイクロレンズ部が形成されて凹凸面とされ、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることが好ましい。この構成により、本発明に係る光機能性フィルムを低反射性のレンズシートとすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、均一な膜厚でしかも大きな面積に成膜可能な低屈折率層からなる反射防止膜を有する光機能性フィルムを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の光機能性フィルムは、フィルムからなる光透過性基材の一面上に光透過性基材よりも低屈折率の低屈折率層が積層され、該低屈折率層から反射防止膜が構成されている。光透過性基材の一面は凹凸面とされ、この凹凸面上に、正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層と、負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層とが交互に積層された積層膜からなる前記低屈折率層が形成されている。前記低屈折率層は、凹凸面上に形成されているにも関わらず、膜厚が一定とされ、かつその上面が前記凹凸面の形状にほぼ対応した凹凸状に形成されている。また前記低屈折率層には、平面形状における直径が２００ｎｍ未満で、深さが２００ｎｍ未満の空隙が複数形成されていることが好ましい。更に前記低屈折率層の屈折率が１．４５以下とされていることが好ましい。

低屈折率層を構成する正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層は、溶液中で正に帯電し得る電解質高分子を含み、膜形成能を有する材料を用いて形成することができる。正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層の材料としては、溶液中で電離して正に帯電し得る正の高分子化合物を用いることができる。例えば、４級アンモニウム基、アミノ基など、溶液中で正の荷電を帯びることができる官能基を有する高分子化合物であって、水溶性または水分散性を有するもの、または水と有機溶媒との混合溶媒に対して可溶性または分散性を有するものを用いることができ、有機高分子化合物が好ましく用いられる。正の電解質高分子の具体例としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレン（＋）、ポリパラフェニレンビニレン、ポリエチルイミン、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリアリルアミン塩酸塩（ＰＡＨ：poly-allylaminehydrochloride）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＰＤＤＡ）、ポリビニルピリジン（ＰＶＰ）、ポリリジンなどを挙げることができる。

また、低屈折率層を構成する負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層は、溶液中で負に帯電し得る電解質高分子を含み、膜形成能を有する材料を用いて形成することができる。負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層の材料としては、溶液中で電離して負に帯電し得る負の高分子化合物を用いることができる。例えば、スルホン酸、硫酸、カルボン酸など、溶液中で負の荷電を帯びることができる官能基を有する高分子化合物であって、水溶性または水分散性を有するもの、または水と有機溶媒との混合溶媒に対して可溶性または分散性を有するものを用いることができ、有機高分子化合物が好ましく用いられる。負の電解質高分子の具体例としては、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）、ポリビニル硫酸（ＰＶＳ）、デキストラン硫酸、コンドロイチン硫酸、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡ）、ポリマレイン酸、ポリフマル酸ポリパラフェニレン（−）、ポリチオフェン-３-アセティックアシド、ポリアミック酸などを挙げることができる。

本発明に係る光機能性フィルムは、一面が凹凸面とされたフィルムからなる光透過性基材を用意し、この光透過性基材の一面上に、正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層と、負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層とが交互に積層された積層膜からなる低屈折率層を形成し、前記凹凸面上に前記低屈折率層からなる反射防止膜を積層することによって製造することができる。かかる積層膜からなる低屈折率層を形成するには、交互吸着法以外にも、例えばゾル-ゲル法、スピンコート法、ラングミュア-ブロジェット（Langmuir-Blodgett）法等の方法により形成することが可能であるが、本発明では特に交互吸着法が好適である。

交互吸着法は、光透過性基材を、正の帯電層の材料を含む溶液および負の帯電層の材料を含む溶液に交互に浸漬させることによって、光透過性基材の一面上に積層膜を形成する方法であり、周知の具体的手法を適宜用いることができる。光透過性基材表面が負に帯電している場合は、該光透過性基材上にまず正の帯電層を形成し、光透過性基材表面が正に帯電している場合は、該基材上にまず負の帯電層を形成する。最上層を、正の帯電層と負の帯電層のどちらにするかは任意である。このように交互吸着法では、光透過性基材を正の帯電層の材料を含む溶液および負の帯電層の材料を含む溶液に交互に浸漬させて吸着させるので、光透過性基材の一面が凹凸面であっても、これらの溶液が凹凸面の凹んだ部分や突出した部分に十分に接触し、かつ凹凸面の形状に対応して均一に吸着されるので、均一な膜厚の積層膜を容易に形成することができる。

積層膜を構成する正の帯電層と負の帯電層の層数および膜厚は光学設計に必要とされる厚みに応じて設定することができる。また、本発明において、正の帯電層を構成する電解質または負の帯電層を構成する電解質の少なくとも一方として、弱電解質を用いると、後述するように積層膜に空隙を形成し易いので好ましい。

交互吸着法による場合、正の帯電層の材料を含む溶液のｐＨ、および負の帯電層の材料を含む溶液のｐＨを最適値に制御することが好ましい。ここでの正の帯電層の材料を含む溶液のｐＨの最適値および負の帯電層の材料を含む溶液のｐＨの最適値は、該溶液に含まれている、帯電層を構成する材料が完全に解離しない値となるように設定される。

次に、形成した積層膜に対して酸処理またはアルカリ処理、還元処理、酸化処理を行って、該積層膜に空隙を形成する。具体的には、積層膜をアルカリ性溶液または酸性溶液、還元剤溶液、酸化剤溶液などに浸漬させるもしくは、該処理溶液のスチームなどで該処理を行うことができる。積層膜を構成している正の帯電層のｐＨよりも高いｐＨを有するアルカリ性溶液を用いて処理を行うと、正の帯電層に空隙を形成することができ、負の帯電層のｐＨよりも低いｐＨを有する酸性溶液を用いて処理を行うと、負の帯電層に空隙を形成することができる。酸処理とアルカリ処理の両方を任意の順序で行えば、積層膜を構成している正の帯電層と負の帯電層の両方に空隙を形成することができる。また、還元剤、酸化剤で処理を行うことによって、その化学結合を変化させることが可能となり、その結果ナノボイドが形成されることになる。

ここで、積層膜を構成している正の帯電層のｐＨおよび負の帯電層のｐＨとは、該積層膜を交互吸着法で形成した場合は、該交互吸着法に用いた正の帯電層の材料を含む溶液のｐＨ、および負の帯電層の材料を含む溶液のｐＨであり、積層膜を交互吸着法以外の方法で形成した場合は、正の帯電層に使用する材料の等電位点より高いｐＨ、負の帯電層に使用する材料の等電位点より低いｐＨであることが望ましいが、その限りではない。

このような酸処理またはアルカリ処理、還元処理、酸化処理によって形成される空隙は、形状は特に決まっていないが、表層に電子顕微鏡で確認できるような穴が形成されている必要はない。その理由は、該処理液に浸漬している時に、表層からその影響を受け、該薄膜が形状変化を行っているが、空気中へ出された瞬間、安定な表面構造に変化する為に、条件によっては、表層に空気孔が確認されることがある。空洞構造は空気が混入されていればよく、多孔質状、または繊維の束が集まった状態の繊維質構造であってもよい。

空隙は、低屈折率層の表面を平面視もしくは、断面を観察したときの該空隙の直径が２００ｎｍ未満の範囲であればよく、この範囲の大きさの空隙が形成されるように酸処理またはアルカリ処理、還元処理、酸化処理の処理条件を調整することが好ましい。しかし、該空隙が５０ｎｍ以上の大きさを持つ場合は、可視領域での透明性が落ちることとなり、透明性を要する光学用途で該薄膜を使用する際は、該空隙の大きさに十分留意する必要があるが、ヘイズなどを利用する場合は、この限りではない。また光透過性基材の一面に複数のマイクロレンズ部が形成されている場合は、空隙の直径をマイクロレンズ部の直径よりも小さくすることが光学特性上好ましい。更に光透過性基材の一面に複数のプリズム部が形成されている場合は、空隙の直径をプリズム部のピッチよりも小さくすることが光学特性上好ましい。また薄膜自身の強度を確保するうえで、空隙の深さは薄膜の厚みより小さいことが好ましい。

本発明においては、正の帯電層と負の帯電層とが交互に積層された積層膜は、正に帯電した電解質高分子と、負に帯電した電解質高分子とが電気的な力で結合しているので、酸処理またはアルカリ処理を行うことにより、積層膜中の電解質高分子が容易に解離して移動し、空隙が形成される。また、酸化処理もしくは還元処理により、一時的にその電気的な力で結合している部位もしくは、結合に関与していない部位に還元剤もしくは酸化剤のようなものが作用することにより、該薄膜内部で、分子移動が発生し、構造が変化することによって、空隙が形成される。

そして、積層膜に、このような空隙を形成して積層膜の構造を変化させることにより、低屈折率層全体の屈折率（バルクの屈折率）を、空隙を形成する前の積層膜の屈折率よりも低くすることができる。すなわち、積層膜中にこのような空隙を形成すると、積層膜中に微細な空気層が多数混在した状態となり、通常、空気の屈折率は積層膜を構成している材料の屈折率よりも低いので、空隙を含む積層膜全体の屈折率（低屈折率層のバルクの屈折率）は、空気層が混在したことにより低減される。これにより、例えば、低屈折率層の屈折率を１．４５以下、好ましくは１．４以下、より好ましくは１．３以下に低減させることが可能である。反射防止効果を得ようとする中心波長において良好な反射防止効果が得られるように、積層膜を構成する各層の屈折率を適宜設定するのが好ましい。

また、正の帯電層と負の帯電層とが交互に積層されてなる低屈折率層は、各層が電気的な力によって結合しているので、層間の接着力が強く、粘着テープなどを用いても容易に剥離されない。さらに、熱処理などを用いて、該イオン結合を共有結合にすることも、使用する高分子電解質によっては可能である。

本発明においては、正の帯電層を構成する電解質および負の帯電層を構成する電解質は強電解質でも弱電解質でもよいが、弱電解質の方が空隙は形成されやすい。この理由は定かではないが、弱電解質は電離が容易なので深部まで電離されやすいためと推定される。したがって、正の帯電層を構成する電解質および負の帯電層を構成する電解質の少なくとも一方として弱電解質を用いることが好ましい。正に帯電する弱電解質の例としては、ポリアニリン等が挙げられ、負に帯電する弱電解質の例としては、ポリアクリル酸等が挙げられる。

本発明に係る低屈折率層は、アンチグレアシート、プリズムシート、レンズシート等のような凹凸形状を有する光透過性基材を、そのまま溶液槽に浸漬してディッピング法と同じような要領で簡単に形成することができる。すなわち、本発明で使用する交互吸着法は、ドライプロセスの真空蒸着やスパッタリングのように、光透過性基材表面上へ材料が吸着することで堆積される為、基板表面が凹凸面であっても、交互吸着膜がその凹凸に追従する形でコーティングすることができる。

本発明の光機能性フィルムにおける反射防止膜を構成する低屈折率層の各層の膜厚はｎｄ＝λ／４（ｎは中心波長の屈折率、ｄは膜厚、λは反射率を下げたい波長）に近くなるように設計されることが好ましい。このように設計されることによって、反射率を下げたい波長の光が、各層の表面で反射される反射光と各層の内部端面で反射される反射光とが打ち消し合い、反射防止効果が効率よく発現される。そして、該低屈折率層よりも屈折率が高い層は、光透過性基材であってもよいし、光透過性基材上に高屈折率薄膜を形成し、その上に本発明にかかる低屈折率層を形成してもよい。また、低屈折率層上に防汚層、帯電防止層やハードコート層など内部でもその機能を発現する層の場合は、該低屈折率層上だけでなく、その内部に任意に形成してもよい。

光透過性基材は、可視光帯域において透明なものに限らない。本発明で使用した交互吸着法は、Ｒmaxが２０ｎｍ以上の凹凸面を持った光透過性基材、複数のプリズム部が形成されてなる凹凸面を有する光透過性基材、複数のマイクロレンズが形成されてなる凹凸面を有する光透過性基材、にそれぞれ適用できる。すなわち、従来のウエットコーティングによって均一コーティングが不可能であった、表面粗さが２０ｎｍ以上であり、ＡＧ（アンチグレア）処理やプリズム構造やレンズ状構造などの機能性を付与した光透過性基材でも適用できる。

高屈折率層は、その上に形成される低屈折率層のバルクの屈折率よりも、屈折率が高ければよく、その材料や製法は特に限定されない。例えば、高屈折率薄膜としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）薄膜やＴｉＯ_２（酸化チタン）薄膜など無機材料からなる薄膜を用いることができる。または、有機バインダー中にＴｉＯ_２を分散させた分散体を用いて高屈折率薄膜を形成することもできる。製法としては、例えばコーティング法やスパッタ法を適用することができる。
光透過性基材の厚さおよび高屈折率薄膜の厚さは、特に限定されないが、上述したように高屈折率薄膜の厚さは、低屈折率層の厚さと同様、使用波長帯域で良好な反射防止効果が得られるように適宜設定されることが好ましい。

また、防汚層の材料としては、シリコーンや光触媒等を用いることができる。製法は特に限定されないが、例えばウエットコート法や真空蒸着法を用いることができる。光機能性フィルムの最上層として防汚層を形成することにより、汚れがつきにくくなり、防汚性を向上させることができる。これにより、例えば指紋等の汚れが付着し難くなる。防汚層の膜厚は光機能性フィルムの光学的特性に影響を与えない範囲で設定される。例えば５０ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以下がより好ましい。また、ハードコート層や帯電防止層などは最上層でなくても機能を付与することが出来る。

図１ないし図３には、本実施形態に係る光機能性フィルムの具体例を示す。図１は本実施形態の光機能性フィルムの一例であるアンチグレアシートの断面模式図であり、図２は本実施形態の光機能性フィルムの別の例であるプリズムシートの断面模式図であり、図３は本実施形態の光機能性フィルムの他の例であるレンズシートの断面模式図である。

図１に示すアンチグレアシート（光機能性フィルム）１は、フィルムからなる光透過性基材２と、この光透過性基材２の一面２ａ上に形成された低屈折率層３とから構成されている。光透過性基材２の一面２ａは、表面粗さ（Ｒmax）２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲の凹凸面２ｂとされている。この凹凸面２ｂ上に、膜厚が一定とされ、かつその上面３ａが凹凸面２ｂの形状にほぼ対応した低屈折率層３が形成されている。光透過性基材一面２ａ（２ｂ）の表面粗さ（Ｒmax）は２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲が好ましく、５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲がより好ましい。表面粗さがこの範囲から外れると、アンチグレアシートとしての低反射特性や反射光によるぎらつき防止が達成できなくなるとともに、均一な低屈折率層の形成が困難になる。また、低屈折率層３の膜厚は特に限定されないが、ｎｄ＝λ／４の条件を満たす膜厚を選択することができる。ここで、ｎは低屈折率層３の屈折率であり、λは低屈折率層３によって反射率を下げたい光の波長であり、ｄが低屈折率層３の膜厚である。例えば、波長（λ）６００ｎｍの反射率を下げたい場合には、屈折率（ｎ）が１．５である場合、厚み（ｄ）は１００ｎｍ程度となる。使用する目的に合わせ適宜、膜厚が設定されるが、好ましい膜厚としては、２０ｎｍないし５００ｎｍの範囲が例示できる。

また、図２に示すプリズムシート（光機能性フィルム）１１は、フィルムからなる光透過性基材１２と、この光透過性基材１２の一面１２ａ上に形成された低屈折率層１３とから構成されている。光透過性基材１２の一面１２ａは、複数のプリズム部１４が形成されてなる凹凸面１２ｂとされている。この凹凸面１２ｂ上に、膜厚が一定とされ、かつその上面１３ａが凹凸面１２ａの形状にほぼ対応した低屈折率層１３が形成されている。プリズム部１４は、断面視略三角形状の凸部１４ａとされている。この凸部１４ａは、図２中手前側から奥側に向けて延長形成されている。凸部１４ａの頂角θは例えば７０°以上１５０°以下の範囲とされ、凸部同士のピッチＰは例えば３０μｍ以上１００μｍ以下に範囲とされている。プリズム部１４の寸法形状がこの範囲から外れると、プリズムシートとしての光学特性が達成できなくなるとともに、均一な低屈折率層の形成が困難になる。またプリズム部１４の形状は図２に示す形状に限らず、断面視略半円状でもよい。また、低屈折率層１３の膜厚は特に限定されないが、ｎｄ＝λ／４の条件を満たす膜厚を選択することができる。例えば、波長（λ）６００ｎｍの反射率を下げたい場合には、屈折率（ｎ）が１．５である場合、厚み（ｄ）は１００ｎｍ程度となる。使用する目的に合わせ適宜、膜厚が設定されるが、好ましい膜厚としては、２０ｎｍないし５００ｎｍの範囲が例示できる。

更に、図３に示すレンズシート（光機能性フィルム）２１は、フィルムからなる光透過性基材２２と、この光透過性基材２２の一面２２ａ上に形成された低屈折率層２３とから構成されている。光透過性基材２２の一面２２ａは、複数のマイクロレンズ部２４が形成されてなる凹凸面２２ｂとされている。この凹凸面２２ｂ上に、膜厚が一定とされ、かつその上面２３ａが凹凸面２２ｂの形状にほぼ対応した低屈折率層２３が形成されている。マイクロレンズ部２４は、平面視略円形状で、かつ断面視略凸レンズ状に形成されており、焦点距離が４０μｍ以上１４０μｍ以下の範囲とされている。また、直径Ｒが１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲とされ、曲率半径が０．６μｍ以上５０μｍ以下の範囲とされている。またマイクロレンズ部２４同士の間隔が例えば３００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下の範囲とされている。マイクロレンズ部２４の寸法形状がこの範囲から外れると、レンズシートとしての高輝度特性が達成できなくなるとともに、均一な低屈折率層の形成が困難になる。また、低屈折率層２３の膜厚は特に限定されないが、ｎｄ＝λ／４の条件を満たす膜厚を選択することができる。例えば、波長（λ）６００ｎｍの反射率を下げたい場合には、屈折率（ｎ）が１．５である場合、厚み（ｄ）は１００ｎｍ程度となる。使用する目的に合わせ適宜、膜厚が設定されるが、好ましい膜厚としては、２０ｎｍないし５００ｎｍの範囲が例示できる。

以下、具体的な実施例を示して本発明の効果を明らかにする。
（対照例１）
正の電解質高分子としてポリアリルアミン塩酸塩（ＰＡＨ、分子量＝５５０００）を用意し、負の電解質高分子としてポリアクリル酸（ＰＡＡ、分子量＝９００００）を用意した。いずれも１０^-２モル／Ｌの濃度の水溶液を作製してそれぞれ反応槽に収容した。
これとは別に、リンス浴に利用する純水として、比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水を用意した。
厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材を化学的にエッチングしたエッチングマットＰＥＴ（表面粗さＲａが約７６ｎｍ（Ｒmax０．４μｍ））を使用した。その表面は、ＵＶ／Ｏ_３処理を約５分間行い、接触角で未処理と比較して５度以上の低くなることを確認した。

次に、まずＰＡＨ溶液（ｐＨ＝７．５）中にエッチングマットＰＥＴを１５分間浸漬させてＰＡＨからなる膜を成膜した後、それをＰＡＡ溶液（ｐＨ＝３．５）中に１５分間浸漬させてＰＡＡからなる膜を成膜した。このようにしてＰＡＨからなる膜とＰＡＡからなる膜を交互に成膜して、合計で８サイクル実施した。このようにして対照例１の低屈折率層を有するアンチグレアシートを形成した。低屈折率層の厚みは、基材が凹凸構造を持っているために直接の測定が困難であるが、シリコンウエハ上に同様に薄膜を作製した場合は、約８０ｎｍ程度になることを確認した。

（実施例１）
対照例１と同様にして、エッチングマットＰＥＴ上にＰＡＨからなる膜とＰＡＡからなる膜を交互に成膜した。次に、作製した薄膜を、ｐＨ約２．５に調整した塩酸中に２分間浸漬した後、比抵抗が１８ＭΩ・ｃｍ以上の超純水で洗浄することによって、積層膜の表面に微細な空隙を形成して低屈折率層とした。これにより基材上に空隙を有する積層膜からなる低屈折率層が形成されてなる実施例１のアンチグレアシートを得た。なお、洗浄する水は、超純水に限らず、蒸留水、イオン交換水、精製水と呼ばれる通常の水道水に何かしらの精製工程を経たものでの同様の構造変化の効果を得られる。

（比較例１）
対照例１と同様にエッチングマットＰＥＴを用意した。このエッチングマットＰＥＴを比較例１のアンチグレアシートとした。

（比較例２）
対照例１と同様にエッチングマットＰＥＴを用意した。次にＰＡＡのみ純水へ溶解させたものを用意し、エッチングマットＰＥＴに対して０．１ｇ／ｍ^２（約１００ｎｍ）程度の膜厚になるようにＰＡＡ膜をメイヤーバー工法で成膜した。このようにして比較例２のアンチグレアシートを得た。

対照例１および実施例１並びに比較例１および２のアンチグレアシートについて、透過率、ヘイズおよび反射率の光波長依存性を次のようにして評価した。透過率、ヘイズは、作製した各シートをそのまま、ＪＩＳ Ｋ ３１５０に規定の方法に準じて測定した。反射率は、作製したサンプルの一面を、スチールウールなどを用いて表面を荒らした後、黒インキを塗布して、この面における光の反射を無くした状態で、逆面の反射防止膜を測定した。測定は、日本分光株式会社製 紫外可視分光器 Ｖ-５７０を用いて、入射光の波長を４００ｎｍ〜７５０ｎｍの範囲で２ｎｍ単位で変化させつつ、入射角５°で正反射率を測定し、得られた測定チャートを得た。さらに、透過率は、ＪＩＳ Ｋ ７１０５の光線透過率及びヘイズ測定系に順ずる形で測定した。また、実施例１については、低屈折率層を電子顕微鏡で観察した。

図４に、実施例１のアンチグレアシートの電子顕微鏡写真を示す。
図４に示されるように、低屈折率層には微細な空隙が多数形成されている。この空隙の平面形状における直径は２０ｎｍ以上であることがわかる。また、空隙は、特定直径の空隙が均一に形成しているのではなく、ランダムに異なる直径の異なる空隙が分散していることが分かる。このことから、作製された低屈折率層が、高分子と空気の混合層となっているために、高分子のみの状態と比較して屈折率が下がっており、反射防止性能を付与できることが示唆される。
また、塩酸中に浸積することにより、膜が空気を含み膨らむ。すなわち、第三成分を混合させて蒸発させることによって空隙を作成する方法と異なり、高分子を酸・アルカリに浸漬させることで、膜の構造を変化させ、空隙を作製することになる。このことは第三成分を取り除くと言う方法と異なり、第三成分が残るということがないために、汚染のない多孔質体を作成する方法である。

更に、透過率とヘイズの測定結果を表１に示し、反射率の光波長依存性を図５に示す。表１に示すように、対照例１および実施例１は比較例１よりも透過率が上昇した。このことは、交互吸着を行うことで、反射防止性能が発現されたことを意味する。
次に比較例２では、ＰＡＡ膜を、対照例１および実施例１における低屈折率層と同程度の厚みに塗工したにもかかわらず、透過率およびヘイズが低下した。これは、ＰＡＡ膜表面にメイヤーバーでこすって傷をつけてしまったことと、凹部分に溶液が溜まり、ＰＡＡ膜表面が凹凸面に追従せずに平坦になってしまった為と考えられる。このことからメイヤーバーなどの塗工ヘッドが基材に接触する可能性のある成膜方法は、このような凹凸面に対する薄膜形成に適さないと考えられる。

次に、図２に示すように、実施例１は反射率が大幅に低減した。反射率は波長に対して変化しており、凹凸面だけの反射防止性能（ＡＧ性能）のみならず、低屈折率層による反射防止性能も付与できていることが分かった。このことは、基材ＰＥＴフィルムの屈折率（１．４５程度）より、だいぶ低い屈折率（１．２０程度）まで空隙形成によって屈折率を低下させることにより、基材ＰＥＴフィルムとの屈折率差を大きく出来た為と考えられる。このことより、ＰＥＴ基材の場合は、交互吸着法にさらに塩酸処理を加えることで、ウエットコーティングでＡＧ効果による反射性能だけではなく、ＡＧ面へＡＲ効果による反射防止性能を付与して、さらに透過性、反射防止性能を向上させることが出来ることが分かった。屈折率の高い層（通常の有機薄膜より高い層）を交互吸着を行う基板に設けられれば、塩酸処理を行わなくても、交互吸着膜を作製するだけで、反射防止性能を得られることが反射防止の原理の式（１）から容易に推定される。

ただし、ｎ_c：低屈折率層の屈折率、ｎ₀：低屈折率層の上層（空隙の形成領域）の屈折率、ｎ_s：基板の屈折率である。

このことから、基材はＰＥＴフィルムに限定されずに、様々なフィルムに適用できることが分かる。

以上のように、本発明によれば、正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層と、負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層とが交互に積層された積層膜からなる薄膜が、アンチグレア（ＡＧ）面に作製され、なおかつ、反射防止膜性能を持つことが確認でき、ウエットコーティングで不可能とされた、凹凸面への均一コーティングが出来ることが確認された。このことによって、ウエットコーティングでＡＧやレンズ面、プリズム面などの光機能性フィルムの透過率を向上させ、反射率を低下させることが可能となり、安価に性能の向上が出来ることが確認された。さらに、制御したい波長に効果があるように厚みを最適にすることによって赤外線反射防止膜なども作製が可能である。また、多層化することによってカラーフィルター機能等も付与が可能となる。
さらに、交互吸着法だけでも可能であるが、真空蒸着やスパッタリングなどドライプロセスとの組み合わせによって高屈折率層と低屈折率層の積層を行うことによって、ドライプロセスだけより大変安価で、生産性の高い反射防止膜を基材の表面の凹凸に寄らずに作製できることが分かった。

図１は、本発明の実施形態である光機能性フィルムの一例であるアンチグレアシートの断面模式図。 図２は、本発明の実施形態である光機能性フィルムの一例であるプリズムシートの断面模式図。 図３は、本発明の実施形態である光機能性フィルムの一例であるレンズシートの断面模式図。 図４は、実施例１のアンチグレアシートの低屈折率層のＳＥＭ写真。 図５は、対照例１および実施例１並びに比較例１および２の反射率の光波長依存性を示すグラフ。

１…アンチグレアシート（光機能性フィルム）、２、１２、２２…光透過性基材、２ａ，１２ａ，２２ａ…一面、２ｂ，１２ｂ，２２ｂ…凹凸面、３、１３、２３…低屈折率層、３ａ、１３ａ，２３ａ…上面、１１…プリズムシート（光機能性フィルム）、２１…レンズシート（光機能性フィルム）

Claims (5)

1. フィルムからなる光透過性基材の一面が凹凸面とされ、該凹凸面上に、正の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層と、負の電荷を有する電解質高分子からなる帯電層とが交互に積層された積層膜からなる前記光透過性基材よりも低屈折率の低屈折率層が形成され、
   前記低屈折率層には、平面視したときの直径が２００ｎｍ未満で、深さが２００ｎｍ未満の空隙が複数形成され、
   前記低屈折率層の膜厚が一定とされ、前記低屈折率層の上面が前記凹凸面の形状に対応した凹凸状に形成され、
   前記凹凸面上に、前記低屈折率層からなる反射防止膜が形成されていることを特徴とする光機能性フィルム。
2. 前記低屈折率層の屈折率が１．４５以下であることを特徴とする請求項１に記載の光機能性フィルム。
3. 前記光透過性基材の一面が、表面粗さ（Ｒmax）２０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下の範囲の凹凸面であり、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光機能性フィルム。
4. 前記光透過性基材の一面に複数のプリズム部が形成されて凹凸面とされ、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光機能性フィルム。
5. 前記光透過性基材の一面に複数のマイクロレンズ部が形成されて凹凸面とされ、該凹凸面上に、前記低屈折率層からなる前記反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光機能性フィルム。

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