JP4834939B2

JP4834939B2 - 反射防止フィルム

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Publication number: JP4834939B2
Application number: JP2001257858A
Authority: JP
Inventors: 周二郎渡邉; 富夫小林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2021-08-28
Also published as: JP2003062920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスプレイ等の表面反射を抑える反射防止フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばＣＲＴ（陰極線管）やＬＣＤ（液晶表示装置）においては、その画面表面で外光が反射されるために、表示された画像が見づらくなるという問題がある。
一方、画像表示の際に印加される高電圧に起因して画面表面の電位が変化することにより画面表面に埃やゴミが付着したり、画面に近づいた人に放電現象が発生する場合がある。
このような現象の発生を防止するために、画面表面に帯電防止機能を付与し、さらには電磁放射遮蔽機能を付与するために、画面の表面に光反射防止膜を形成する技術が適用されている。
【０００３】
従来においては、ＣＲＴやＬＣＤの画面表面に反射防止（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、以下略してＡＲという。）機能を有するフィルムを被着させることにより、画面表面での外光の反射を防止したり、外光の映り込みを回避して画面を見やすくしたりしている。さらにはコントラストを上げて画質を向上させたり、透過率を上げることにより画面の明るさを向上させている。
また、反射防止フィルム中に導電性を有する層を形成して帯電防止効果や電磁遮蔽効果を持たせて、画面表面へのゴミや埃の付着防止を図ったり、人体に対する悪影響を回避したりしている。
【０００４】
ＣＲＴ用途の反射防止フィルムは、例えば、特開平１１−２１８６０３号公報、特開平９−８０２０５号公報、およびＨ．Ｉｓｈｉｋａｗａｅｔａｌ．／ｔｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ３５１（１９９９）２１２−２１５の文献等に示されている。
これらは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）基体の上にハードコート層が形成され、さらにその上にＳｉＯ_x／ＩＴＯ／ＳｉＯ₂／ＩＴＯ／ＳｉＯ₂やＳｉＯ_x／ＴｉＮ／ＳｉＯ₂等の積層構造のＡＲ層が形成された構成を有している。
【０００５】
一方、ＬＣＤ表面に形成する反射防止フィルムに関しては、例えば、「光学薄膜」（Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ著、日刊工業新聞社）等において、基体／高屈折率層／低屈折率層／高屈折率層／低屈折率層が積層された構成を有するものや、基体／中屈折率層／高屈折率層／低屈折率層が積層された構成を有するものが開示されている。
なお、工業的にはこれらの構成を基本として、基体と反射防止層との間の密着性を改善するために密着層を形成したり、最表面に防汚層等を付与したりして実用性を高めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来用いられている反射防止フィルムの多くは、基体上に形成される反射防止層を構成する層のうち、最も上層には低屈折率層としてＳｉＯ₂膜が形成されている。
しかしながら、ＳｉＯ₂は耐アルカリ特性に劣るため、反射防止フィルムの耐アルカリ特性の改善が必要とされている。
特に、ＬＣＤにおいては、反射防止フィルムを偏光板に貼り付ける工程がアルカリ性の環境下で行われるため、反射防止フィルムの耐アルカリ特性を改善させることが重要である。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の問題点に対処して、優れた反射防止機能を確保しつつ、高い耐アルカリ性を有する反射防止フィルムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基体上に異なる屈折率を有する層が交互に少なくとも３層積層されてなる反射防止層を有する反射防止フィルムに関するものであって、反射防止層を構成する層のうち、基体から最も離れた位置の層が、ＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金層で形成されてなるものとする。
本発明によれば、優れた反射防止機能を確保しつつ、耐アルカリ性に優れた反射防止フィルムが得られる。
【０００９】
また、本発明においては、反射防止層を構成するＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金中のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒの含有率を特定する。
これにより、優れた反射防止機能を確保しつつ高い耐アルカリ特性を有する反射防止フィルムが得られる。
【００１０】
また、本発明の反射防止フィルムは、好ましくは基体と反射防止層との間に、Ｓｉ、ＳｉＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）、ＳｉＮ、ＳｉＯ_xＮ_y（但し、ｘ＝１〜２、ｙ＝０．２〜０．６）、ＣｒＯ_x（但し、ｘ＝０．２〜１．５）およびＺｒＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）から選択される少なくとも一種の材料からなる密着層を設けた構成とする。
これにより、基体と反射防止層との間の密着性の向上が図られ、反射防止フィルムの機械的強度の向上が図られる。
【００１１】
また、本発明においては、反射防止層の上に好ましくはパーフルオロポリエーテル基を持つアルコキシシラン化合物からなる防汚層が設ける。
これにより、反射防止フィルムの防塵、帯電防止効果が得られ、機械的強度の向上が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に本発明の反射防止フィルムの概略断面図を示す。
反射防止フィルムは、基体３上に、密着性を向上させるための密着層４を介して、第１の高屈折率層５，第１の低屈折率層７，第２の高屈折率層９，第２の低屈折率層１１，および第３の低屈折率層１３が順次積層されてなる反射防止層２０が形成され、この反射防止層２０上に防汚層１３が形成された構成を有している。
【００１４】
ここで、反射防止層２０を構成する各層において、第１および第２の高屈折率層５，９は、第１〜第３の低屈折率層７，１１，１３に比較して、高い屈折率を有する材料により形成されているものとする。
【００１５】
上記反射防止フィルムを構成する基体３としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の脂環式ポリオレフィン樹脂、ＴＡＣ（トリアセチレンセルロース）等の可視光域で透明性の高いフィルムを適用することができる。但し基体３は有機物に限らず、無機物であってもよい。
また、基体３は図１に示すように上記透明性の高いフィルム１上にハードコート層２を形成した構成としてもよい。
【００１６】
密着層４は、Ｓｉ、ＳｉＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）、ＳｉＮ、ＳｉＯ_xＮ_y（但し、ｘ＝１〜２、ｙ＝０．２〜０．６）、ＣｒＯ_x（但し、ｘ＝０．２〜１．５）およびＺｒＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）、ＴｉＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）から選択される少なくとも一種の材料を適用して形成するものとし、例えばＤＣスパッタリング法によって成膜することができる。
この密着層４は、反射防止フィルムの光学特性に影響を与えない程度に、約３〜５ｎｍの膜厚に形成する。
【００１７】
反射防止層２０を構成する各層は、スパッタリング法により順次成膜する。
第１の高屈折率層５および第２の高屈折率層９は、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅、ＳｉＮ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＩＴＯ（Ｔｉをドープした酸化インジウム）、ＩＺＯ（Ｚｒをドープした酸化インジウム）、ＧＺＯ（Ｚｒをドープした酸化ゲルマニウム）、ＡＺＯ（Ｚｒをドープした酸化アルミニウム）等の材料を適用して、例えばＡＣリアクティブスパッタ法によって成膜することができる。
【００１８】
第１の低屈折率層７、および第２の低屈折率層１１は、ＳｉＯ₂、ＭｇＦ₂等の材料を適用し、例えばＡＣリアクティブスパッタ法によって成膜することができる。
【００１９】
本発明の反射防止フィルムの反射防止層２０を構成する層のうち、基体３から最も離れた位置に形成されている層、すなわち図１中の第３の低屈折率層１３は、ＳｉとＺｒとの合金酸化物（Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ）を適用して成膜する。
【００２０】
ここで、ＳｉとＺｒとの合金酸化物は、その成分組成比によって屈折率が変化するため、成分比を調整し屈折率を最適化する。
図２に、ＳｉとＺｒとの合金酸化物の成分比と波長５５０［ｎｍ］の光に対する屈折率との関係を示す。横軸に合金中のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒの含有量［原子％］を示し、縦軸に屈折率を示す。
なお、Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ膜における酸素含有量は、各金属酸化物の化学量論組成に対応する。
【００２１】
図２に示すように、Ｚｒの含有量が増加するに従い屈折率が上昇する。
反射防止フィルムを構成する反射防止層２０においては、基体３から最も離れた位置に形成されている低屈折率層であるＳｉ−Ｚｒ−Ｏ膜の屈折率は、従来構造の反射防止フィルムにおいて適用されている材料のＳｉＯ_２（屈折率＝約１．４８）を用いた場合と比較して実用上遜色ないように、低減化して、反射防止機能を発揮させるため、１．５８以下、好ましくは１．５２以下に選定する。
よって図２よりＳｉ−Ｚｒ−Ｏ膜中のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒの含有量は２０［原子％］以下とすることが必要である。
【００２２】
また、反射防止フィルムの耐アルカリ性を向上させるためには、第３の低屈折率層１３すなわちＳｉ−Ｚｒ−Ｏ膜中のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒの含有量を５［原子％］以上、好ましくは１０〜１５［原子％］とすることが必要である。
【００２３】
上記第３の低屈折率層１３上には、防汚層１５を形成する。防汚層１５は例えばパーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を用いて湿式で成膜する。防汚層１５は反射防止フィルムの光学的特性に実用上の影響を与えない程度に充分薄層に形成する。
【００２４】
上記構成とすることにより、反射防止性能に優れかつ耐アルカリ性、防汚性に優れた反射防止フィルムを容易に製造することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の反射防止フィルムについて具体的な実施例を挙げて詳細に説明する。
なお、ここでは光学材料の実測した光学定数に基づく設計完成例を示しており、光学定数が変わると最適設計結果が変化する可能性がある。本発明は実施例に限定されることなく、本発明の要旨を損なわない範囲で任意に変更可能である。
【００２６】
［実施例１］
図１に示す反射防止フィルムにおいて、基体３として厚さ約８０［μｍ］のＴＡＣ（トリアセチレンセルロース：屈折率ｎ＝１．５０）のフィルム１上に膜厚約５［μｍ］のハードコート２を形成したものを使用する。基体３上には、ＳｉＯ_x（ｘ＝１〜２）からなる密着層４をＤＣスパッタリング法により約３［ｎｍ］の厚さに成膜した。
密着層４上には、第１の高屈折率層５として膜厚約１３［ｎｍ］のＮｂ₂Ｏ₅膜を、第１の低屈折率層７として膜厚約３６［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜を、順次ＡＣ反応性スパッタリング法により成膜した。
上記第１に低屈折率層７上に、第２の高屈折率層９として膜厚約１２０［ｎｍ］のＮｂ₂Ｏ₅膜を、第２の低屈折率層１１として膜厚約６０［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜を、それぞれＡＣ反応性スパッタリング法により順次成膜した。
第２の低屈折率層１１上に、第３の低屈折率層１３として、膜厚約３０［ｎｍ］のＳｉとＺｒの合金酸化物層をＡＣ反応性スパッタリング法により成膜した。
合金の金属組成比はＳｉ（９０原子％）Ｚｒ（１０原子％）Ｏとし、この組成比による屈折率は約１．５であった。
【００２７】
次に、第３の低屈折率層１３上に、パーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を用いて湿式法により厚さ約３〜５ｎｍの防汚層１５を形成して、最終的に目的とする反射防止フィルムを作製した。
上述した［実施例１］における反射防止フィルムの構成を概略的に示すと下記のようになる。
ＴＡＣ（８０μｍ）／ハードコート（５μｍ）／ＳｉＯｘ（３ｎｍ）／Ｎｂ₂Ｏ₅（１３ｎｍ）／ＳｉＯ₂（３６ｎｍ）／Ｎｂ₂Ｏ₅（１２０ｎｍ）／ＳｉＯ₂（６０ｎｍ）／Ｓｉ_９０Ｚｒ_１０Ｏ（３０ｎｍ）／防汚層（３〜５ｎｍ）
【００２８】
上記のように作製した本発明の反射防止フィルムの反射率特性を検査したところ、図３に示すような結果が得られた。
図３に示すように、本発明の反射防止フィルムは、可視領域の波長の光に対する反射率の低減化が図られており、良好な反射防止特性を示した。
【００２９】
次に、上記のようにして作製した本発明の反射防止フィルムの耐アルカリ性試験を行った。
耐アルカリ性試験においては、１［規定］の水酸化ナトリウム水溶液中に反射防止フィルムを５［分間］浸す前後における反射防止フィルムの反射率［％］を測定した。図４に測定結果を示す。
図４においては、耐アルカリ性試験前の反射率を実線で示し、耐アルカリ性試験後の反射率を破線で示す。
図４に示すように、本発明の反射防止フィルムは、耐アルカリ性試験の前後のいずれにおいても、可視領域の波長の光に対する反射率の低減化が図られており、良好な反射防止特性を示すことがわかった。
【００３０】
［比較例］
次に、［比較例］として従来構造の反射防止フィルムを作製した。この例においては、上記［実施例１］において作製した反射防止フィルムの、ＳｉＺｒＯ合金からなる第３の低屈折率層１３を形成せず、第２の高屈折率層９上に、ＳｉＯ₂よりなる第２の低屈折率層１１を膜厚約９０（ｎｍ）に形成した。
下記に［比較例］の反射防止フィルムの構造を概略的に示す。
ＴＡＣ（８０μｍ）／ハードコート（５μｍ）／ＳｉＯｘ（３ｎｍ）／Ｎｂ₂Ｏ₅（１３ｎｍ）／ＳｉＯ₂（３６ｎｍ）／Ｎｂ₂Ｏ₅（１２０ｎｍ）／ＳｉＯ₂（９０ｎｍ）／防汚層（３〜５ｎｍ）。
【００３１】
上記のようにして作製した［比較例］の反射防止フィルムに対し、耐アルカリ性試験を行った。上記［実施例１］において行った試験方法と同様として反射率を測定した。測定結果を図５に示す。
図５においては、耐アルカリ性試験前の反射率を実線で示し、耐アルカリ性試験後の反射率を破線で示す。
図５に示すように、従来の反射防止フィルムは、耐アルカリ性試験前に比較して試験後に、可視領域の波長の光に対する反射率が上昇してしまい、反射防止特性が劣化していることがわかった。
【００３２】
［実施例２］
次に、本発明の反射防止フィルムの第２の適用例について、図６に概略断面図を示して説明する。
基体３として約８０［μｍ］の厚さのＴＡＣ（トリアセチレンセルロース：屈折率ｎ＝１．５０）フィルム１上に膜厚約５［μｍ］のハードコート２を形成したものを使用した。基体３上には、ＳｉＯ_x（ｘ＝１〜２）からなる密着層４をＤＣスパッタリング法により約３［ｎｍ］の厚さに成膜した。
【００３３】
次に、密着層４上に高屈折率層として、上記［実施例１］のＮｂ₂Ｏ₅膜に代えて、ＩＴＯにより膜厚約１８［ｎｍ］の導電層２５を形成した。このように導電性を有する層を形成することにより、最終的に得られる反射防止フィルムに静電気除去効果を付与することができる。
【００３４】
導電層２５上には、第１の低屈折率層７として膜厚約３６［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜を、順次ＡＣ反応性スパッタリング法により成膜した。
次に、第２の高屈折率層９として膜厚約１２０［ｎｍ］のＮｂ₂Ｏ₅膜を、第２の低屈折率層１１として膜厚約６０［ｎｍ］のＳｉＯ₂膜を、それぞれＡＣ反応性スパッタリング法により順次成膜した。
第２の低屈折率層１１上に、第３の低屈折率層１３としてＳｉとＺｒの合金酸化物層をＡＣ反応性スパッタリング法により成膜した。
合金の金属組成比はＳｉ（９０原子％）Ｚｒ（１０原子％）Ｏとして屈折率は約１．５とした。
【００３５】
次に、第３の低屈折率層１３上に、パーフルオロポリエーテル基を有するアルコキシシラン化合物を用いて湿式法により厚さ約３〜５ｎｍの防汚層１５を形成して、最終的に目的とする反射防止フィルムを作製した。
上述した［実施例２］における反射防止フィルムの構成を、下記に概略的に示す。
ＴＡＣ（８０μｍ）／ハードコート（５μｍ）／ＩＴＯ（１３ｎｍ）／ＳｉＯ₂（３６ｎｍ）／Ｎｂ₂Ｏ₅（１２０ｎｍ）／ＳｉＯ₂（６０ｎｍ）／Ｓｉ_９０Ｚｒ_１０Ｏ（３０ｎｍ）／防汚層（３〜５ｎｍ）
【００３６】
上記のように作製した本発明の反射防止フィルムに対し、反射率特性を検査したところ、図７に示す結果が得られた。
図７に示すように、本発明の［実施例２］の反射防止フィルムは、可視領域の波長の光に対する反射率の低減化が図られており、良好な反射防止特性を示した。
【００３７】
なお、ＩＴＯは上記Ｎｂ₂Ｏ₅膜に比較して、短波長領域の光に対する吸収率が高いため、透過率が劣化するという欠点があるが、１００００［Ω／□］程度の導電性を付与するためには、膜厚を約１０〜２０［ｎｍ］程度とすればよいので、可視領域の光に対する透過率の低下は実用上問題にはならない。
上記導電層２５としては、ＩＴＯの他にＧＺＯ（Ｇｅ−Ｚｒ−Ｏ），ＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｒ−Ｏ），ＡＺＯ（Ａｌ−Ｚｒ−Ｏ）等を使用することができる。
このような静電気除去効果を有する導電層２５を形成した反射防止フィルムは、当該反射防止フィルムをディスプレイに貼り付ける工程において静電気の発生を低減化させることができるので、特に、ＬＣＤ（液晶表示素子）や有機ＥＬディスプレイ用途として好適である。
【００３８】
【発明の効果】
上記したように、請求項１に係る発明によれば、基体上に、異なる屈折率を有する層が、交互に、少なくとも３層積層されてなる反射防止層を有する反射防止フィルムに関し、反射防止層を構成する層のうち、基体から最も離れた位置の層を、ＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金層で形成されてなるものに特定したことにより、優れた反射防止機能を確保しつつ、耐アルカリ性に優れた反射防止フィルムを得ることができた。
【００３９】
また、請求項１に係る発明によれば、反射防止層を構成するＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金中のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒの含有量を特定したことにより、ＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金層の屈折率の低減化を図りつつ、耐アルカリ性の向上を図ることができ、優れた反射防止機能と、高い耐アルカリ性とを有する反射防止フィルムが得られた。
【００４０】
また、請求項３に係る発明によれば、基体と反射防止層との間に、密着層を設けた構成としたことにより、基体と反射防止層との間の密着性の向上が図られ、反射防止フィルムの機械的強度、耐久性の向上が図られた。
【００４１】
請求項４に係る発明によれば、パーフルオロポリエーテル基を持つアルコキシシラン化合物からなる防汚層を表面に設けることにより、耐汚染性に優れた反射防止フィルムを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射防止フィルムの一実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ膜のＳｉとＺｒとの合計量に対するＺｒ含有量による屈折率変化を示す図である。
【図３】実施例１の反射率特性を示す図である。
【図４】実施例１の耐アルカリ試験の前後における反射率特性を示す図である。
【図５】従来の反射防止フィルムの耐アルカリ試験の前後における反射率特性を示す図である。
【図６】本発明の反射防止フィルムの他の一例の形態を示す概略断面図である。
【図７】実施例２の反射率特性を示す図である。
【符号の説明】
１……フィルム、２……ハードコート、３……基体、４……密着層、５……第１の高屈折率層、７……第１の低屈折率層、９……第２の高屈折率層、１１……第２の低屈折率層、１３……第３の低屈折率層、１５……防汚層、２０……反射防止層、２５……導電層、２９……高屈折率層、３０……反射防止層

Claims

基体と、
上記基体上に、異なる屈折率を有する層が交互に少なくとも３層積層されてなる反射防止層と
を有し、
上記反射防止層は、上記基体上に、第１の高屈折率層、第１の低屈折率層、第２の高屈折率層、第２の低屈折率層、および第３の低屈折率層が順次積層された構成を有し、
上記反射防止層を構成する層のうち、上記基体から最も離れた位置の層が、ＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金層で形成され、
上記ＳｉとＺｒとを含有する酸化物合金の、Ｚｒの含有率が、ＳｉとＺｒの合計量に対して、５［原子％］〜２０［原子％］であることを特徴とする反射防止フィルム。
上記酸化物合金層の、波長５５０［ｎｍ］の光に対する屈折率（ｎ）が、１．５８以下であることを特徴とする請求項１に記載の反射防止フィルム。
上記基体と上記反射防止層との間に、Ｓｉ、ＳｉＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）、ＳｉＮ、ＳｉＯ_xＮ_y（但し、ｘ＝１〜２、ｙ＝０．２〜０．６）、ＣｒＯ_x（但し、ｘ＝０．２〜１．５）およびＺｒＯ_x（但し、ｘ＝１〜２）から選択される少なくとも一種の材料からなる密着層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の反射防止フィルム。
上記反射防止層上に、パーフルオロポリエーテル基を持つアルコキシシラン化合物からなる防汚層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の反射防止フィルム。