JP5019243B1 - 反射防止フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 低屈折率層の素材に関係無く、そのさらに表面にＯＣＡや両面テープなどを積層した場合に確実にそれらと密着し、剥離し難いものと出来る反射防止フィルムを提供する。
【解決手段】 基材フィルムの表面に、光線屈折率が１．４６未満の層である低屈折率層を備えてなる反射防止フィルムであって、前記低屈折率層が、フッ素系樹脂を主成分とする塗料を用いて得られてなり、前記低屈折率層の表面に対し、プラズマ処理、コロナ処理、大気圧プラズマ、ＵＶ照射、イオンビーム照射、又はグロー放電処理、の何れかのドライ処理を施してなること、を特徴とする反射防止フィルムとした。
【選択図】 なし

Description

本発明は反射防止フィルムに関するものであって、具体的には、反射防止性能を向上させるためにフッ素系樹脂を用いてなると同時に、必要な密着強度も同時に確保してなる反射防止フィルムに関する。

液晶表示装置において、いわゆる映り込みや外光反射によるコントラスト低下により映像が見えにくいという問題解決のために、従来より反射防止機能を有した所謂反射防止フィルムを液晶表示装置の最表面に貼着することが広く行われている。

この反射防止フィルムは、基本的には光学干渉の原理を取り入れたものであり、少なくとも基体（支持体）の表面に低屈折率層を積層した構成を有している。尚、ここで低屈折率層と称している層における屈折率は、一般的には１．４６以下とされることが多い。

このような構成を有する積層体である反射防止フィルムに入射した光線は、低屈折率層の表面、及び低屈折率層と基体との界面において、それぞれ光線入射角に応じて反射波を生じるが、それらの反射波の波長同士がお互いを打ち消し合うことで、外光反射や映り込みの程度を弱めるようになっているのである。

そして上記の現象を用いることによりさらに確実に反射を防止するためには、低屈折率層の他に、光線屈折率が一般的には１．６５以上である高屈折率層と称呼される層を同時に用いること、さらには光線屈折率が一般的には１．４６を超えて１．６５未満である中屈折率層と称呼される層も設けること、等が行われている。そしてこれらの層を例えば「基材フィルム／高屈折率層／低屈折率層」等のように組み合わせることでより繊細な反射防止フィルムを作りだすことも行われている。

このような反射防止フィルムにおいて重要な低屈折率層を形成するために有効的な材料としてフッ素系樹脂が広く用いられている。その理由は主にフッ素系樹脂は一般的に屈折率が低く、防汚性を付加することも可能であること、一般に透明性にも優れること、があげられ、また反射防止フィルムの生産性の観点からいわゆるウェット方式による低屈折率層の積層が有利であること、という点も理由として、フッ素系樹脂を低屈折率層に用いることがよく行われている。

しかしフッ素系樹脂塗料は一般的にハジキ等を発生しやすく基材となるプラスチックフィルムの表面に均一に塗布することは易しいものではなかった。

そこで、例えば特許文献１に見られるように、フッ素系樹脂に何らかの物質を添加することにより、フッ素系樹脂の有する性質を失うこと無くプラスチックフィルム表面に均一にこれを塗布積層することを可能とすることが行われるようになっている。

特開２００５−２２１９６３

例えばこの特許文献１に見られるように、フッ素系樹脂を塗布して低屈折率層を形成することにより、確実に、層間剥離が生じないようにフッ素系樹脂による低屈折率層を基材フィルムの表面に積層することが可能となったが、このようにして積層されたフッ素系樹脂による低屈折率層の表面は通常平滑である。これは図らずも平滑にかつ強固にフッ素系樹脂を積層することを目的としているので当然なのであるが、その結果、かかるフッ素系樹脂による低屈折率層のさらに表面に何かを積層したり貼着することが非常に困難なものとなってしまう事態を招いてしまっており、問題であった。

つまり、低屈折率層をフッ素系樹脂で形成した反射防止フィルムを液晶表示装置等の部材に貼着して利用しようとしても、液晶表示装置の部材に貼着するための光学用透明接着剤（ＯＣＡ）やこれに類似する両面テープが反射防止フィルムを構成するフッ素系樹脂による低屈折率層の表面と確実に貼着せず、その結果必要な密着性が得られず、また肝心の使用時において液晶表示装置表面から容易に剥離してしまい、結局使い勝手の悪い反射防止フィルムとなってしまうのである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、低屈折率層の素材に関係無く、そのさらに表面にＯＣＡや両面テープなどを積層した場合に確実にそれらと密着し、剥離し難いものと出来る反射防止フィルムを提供することである。

上記課題を解決するため、本願発明の請求項１に記載の発明は、基材フィルムの表面に、光線屈折率が１．４６未満の層である低屈折率層を備えてなる反射防止フィルムであって、前記低屈折率層が、フッ素系樹脂を主成分とする塗料を用いて得られてなり、前記低屈折率層の表面に対し、透明金属化合物を核付金属として散在させた反射防止フィルムであって、前記核付金属が単位面積部分に渡り均等に積層されているものと仮想した仮想層の厚みが単位面積あたり側面視平均厚みで１ｎｍ以上１５ｎｍ以下となるように透明金属化合物を核付金属として散在させてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反射防止フィルムであって、前記透明金属化合物が、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、酸化ニオブ、窒化珪素の何れかもしくは複数であること、を特徴とする。

本願発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の反射防止フィルムであって、前記基材フィルムと前記低屈折率層との間に、光線屈折率が１．６５以上の高屈折率層と、光線屈折率が１．４６を超えて１．６５未満である中屈折率層と、ハードコート性を備えたハードコート層と、光線屈折率が１．４６を超えて２．００未満であり且つハードコート性を備えたハードコート中高屈折率層と、以上の層のいずれか１層又は２層以上を備えてなること、を特徴とする。

本願発明の請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３に記載の反射防止フィルムであって、ドライコーティング法により前記低屈折率層表面を処理した後の前記低屈折率層表面における純水接触角が９０°以下であること、を特徴とする。

本願発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の反射防止フィルムであって、ドライコーティング法により前記低屈折率層表面を処理した後の前記低屈折率層表面に光学粘着層を設けた場合の、前記低屈折率層と前記光学粘着層との間の層間密着力が８００ｇ／２５ｍｍ以上であること、を特徴とする。

以上のように、いわゆるウェットコーティング法による積層が困難であったフッ素系樹脂による塗料を用いた低屈折率層を備える従来の反射防止フィルムにおいては、フッ素系樹脂塗料による低屈折率層の表面が滑らか過ぎるため、表面にさらにＯＣＡや両面テープ
等を積層又は貼着しても充分にそれらが密着しないため、そのような反射防止フィルムを液晶表示装置等の画像表示面に貼着して用いることは困難であったところ、本願発明に係る反射防止フィルムであれば、フッ素系樹脂塗料により得られる低屈折率層の特性を維持しつつ、この低屈折率層表面にいわゆる核付金属による層を設けることで、つまり核付金属層が低屈折率層とその表面に積層しようとする物質との間に介在しているので、低屈折率層とその表面積層物との間に充分な層間密着力を確保出来るようになる。そして表面積層物としてＯＣＡや両面テープ等を用いれば、例えば携帯電話のような小型液晶表示装置の表面に容易に本願発明にかかる反射防止フィルムを貼着することが可能となり、同時にいったん貼着したならば層間密着力が確保されているので剥離しにくいものと出来るようになる。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。尚、ここで示す実施の形態はあくまでも一例であって、必ずもこの実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
本願発明に係る反射防止フィルムに関して、第１の実施の形態として説明する。
本実施の形態にかかる反射防止フィルムは、基材フィルムの表面に、光線屈折率が１．４６未満の層である低屈折率層を備えてなる構成を有する。そして低屈折率層が、フッ素系樹脂を主成分とする塗料を用いて得られるものであり、低屈折率層の表面に対し、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、酸化ニオブ、窒化珪素の何れかもしくは複数である透明金属化合物を施してなる。

以下、順次説明をする。
基材となるプラスチックフィルムは、本実施の形態においては特段制限されるものではなく、従来公知に反射防止フィルムの基材フィルムとして用いられるものであれば良い。例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムや、ナイロンフィルム、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルム、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＰＤＥ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）フィルム、ポリカーボネート（ＰＣ）フィルム、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）フィルム、等であれば良い。

用いられるフィルムの厚みは特段制限するものではないが、本実施の形態においては後述するような、プラズマ処理等を実行しても破損しない程度の厚みは必要であり、また最終的に反射防止フィルムにおける光学特性に応じた厚みとする必要があることは詳細を述べるまでもなく当然のことである。

この点を考慮してより具体的に検討するならば、フィルムの厚みは２５μｍ以上２５０μｍ以下であることが好ましいと言える。これは２５μｍ以下であると後述する積層工程を施す際に行われる種々の処理に耐えられずに破損する可能性が高いからであり、２５０μｍ以上であると実際に得られる反射防止フィルムの光学特性、即ち光線透過性において不利となってしまうからである。

尚、本実施の形態では５０μｍの厚みを有するＰＥＴフィルムであるものとするが、必ずしもこれに限定されるものではないことを断っておく。

次に、本実施の形態における低屈折率層につき説明する。
まず本願発明における屈折率につき予め述べておく。低屈折率層とは光線屈折率が１．４６以下の層であり、光線屈折率が１．６５以上の層を高屈折率層、光線屈折率が１．４６を超えて１．６５未満である層を中屈折率層、と称するものとする。尚、本願発明においては光線屈折率が１．４６を超えて２．００未満であり且つハードコート性を備えたハードコート中高屈折率層も想定するが、これについては後述する。

本実施の形態における低屈折率層は上記の通り光線屈折率が１．４６以下となるように積層、形成されるのであるが、本実施の形態ではフッ素系樹脂を用いて形成されるものとする。尚、フッ素系樹脂として例えば四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂などが利用可能であるが、本実施の形態においては四フッ化エチレン樹脂を用いることとする。

フッ素系樹脂を用いる理由は次の通りである。即ち先に述べたように、フッ素系樹脂は一般的に屈折率が低く、防汚性を付加することも可能であること、透明性にも優れているからである。また反射防止フィルムの生産性の観点からいわゆるウェットコーティング方式による低屈折率層の積層が有利であること、という点も理由として挙げられる。

以上説明したフッ素系樹脂をＰＥＴフィルム表面に積層する方法は従来公知の手法でよく、例えばグラビアコーティング法やリバースコーティング法、ダイコーティング法等のいわゆるウェットコーティング法とすればよい。そして本実施の形態ではグラビアコーティング法により形成されるものとする。

このようにしてＰＥＴフィルムの表面にフッ素系樹脂による低屈折率層を積層したら、次に低屈折率層の表面に対し密着性改善のための処理を行う。

この密着性改善のための処理とは、後述するように本実施の形態に係る反射防止フィルムを例えば携帯電話のような小型の液晶表示装置表面に貼着するに際して、装置表面に打擲するために用いるＯＣＡと、本実施の形態にかかる反射防止フィルム表面と、が確実に密着し、かつ容易に剥離しないようにするために、予め反射防止フィルムの貼着面である低屈折率層表面に対し前処理を行うことである。

さらに説明を続ける。
本実施の形態ではかかる前処理として、いわゆる核付金属を低屈折率層の表面に積層する処理を行う。ここで、本実施の形態における核付金属につき説明する。

これは上述したように低屈折率層の表面に散在させるものであるが、本来の核付金属の目的は、特定の２層の間において層間密着力を確保するためのものである。

本実施の形態では、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、酸化ニオブ、窒化珪素等の透明金属化合物であれば良いものとし、ここでは酸化珪素を用いることとする。透明である理由は、例えば本実施の形態にかかる反射防止フィルムを携帯電話の液晶表示装置部分に貼着するような利用方法を考えたとき、当然ながら視認性を確保する必要があり、故に核付金属といえどある程度の透明性が確保されていなければならないからである。

しかし単純に、低屈折率層の表面に核付金属層を設けたとしても、それが適量でないと、例えば可撓性が失われる、光線透過率が低下してしまう、等の問題が生じることも考えられる。

そこでこのような現象を回避するためには、単純に考えるならば核付金属層を除去することであるが、そうすると本末転倒となり、即ち層間密着力が確保できなくなり、所望の場所に本実施の形態にかかる反射フィルムを貼着出来なくなる。

そこで、本願発明にかかる発明者は、基材フィルム表面に散在させる核付金属であって、その層間密着力を確保するために好適な量を探り、同時に積層物を変質させない最大量の核付金属を探った。その結果、核付金属は次の条件を満たすように積層させればよいことがわかった。即ち、低屈折率層の表面に対し、単位面積あたり側面視平均厚みで１ｎｍ以上１５ｎｍ以下となるように透明金属化合物を核付金属として付着させると好適であることが判った。

この点に関し簡単に述べておく。
核付金属とは上述したように低屈折率層の表面に存在しているのであるが、これを拡大して見るとこれは金属が連続して存在しているのではなく、あたかも島状に点在しているものである。そしてその島状に点在する金属を核として、その周囲・表面に徐々に積層物が積層され、やがて隣接する核付金属を起点として成長した積層物が接合し、一連の積層体となるのである。故に金属の核を付ける、という意味で核付金属と称しているのであるが、この核付金属が特定表面に存在する割合として、本願発明では以下のように定義づける。

即ち、特定の表面における一定の面積部分を取り出し、取り出した該部分を側面から観察した時に、点在している核付金属の高さ、即ち厚みを「均した状態」を仮想することで、仮想厚みを算出し、その厚みをもって核付金属の存在する量を定義付けるのである。

そして本願発明においては上述の通り、核付金属を低屈折率層表面に散在させた後に、特定の単位面積を取り出し、該単位面積部分を側面から観察し、核付金属の存在部分の側面視の高さ（厚み）を測定し、それを単位面積部分に渡り均等に積層されているものと仮想し、その仮想層の厚みを算出した結果、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下であれば後述する条件をも同時に満たすものとなり、即ち好適であることを見いだしたのである。

その条件とは次の通りである。
密着性と純水接触角との間には一定の相関性が存在することより、これを透明性を確保しつつ必要とすべき層間密着力を得られる目安とすれば好適であることを本願発明にかかる発明者は見いだした。即ち、何ら処理をしていないフッ化系樹脂による低屈折率層の表面の純水接触角を測定すると１０５°であったところ、所望の密着力を結果として確保した時の純水接触角は９０°以下であった。

つまりこのことより、処理後の表面における純水接触角が９０°以下となるように前処理を行うと透明性を損なうことなく所望の層間密着力が確保出来る、即ちフッ素系樹脂による低屈折率層を設けた反射防止フィルムでありながら、低屈折率層側を所望の液晶表示装置等の表面にＯＣＡや両面テープを用いて貼着しても、ＯＣＡや両面テープと低屈折率層表面とを充分に密着させられることが判った。

よって、本実施の形態にかかる反射防止フィルムの低屈折率層表面、即ち反射防止フィルムの最表面に対し、結果として純水接触角が９０°以下となるように核付金属層を積層すればよいと言えるのである。

透明金属を核付層として積層する方法は従来公知の手法でよく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、又はイオンプレーティング法等のいわゆるドライコーティング法によればよい。

またさらに、このようにして基材フィルムの表面にフッ素系樹脂を主とする材料により低屈折率層を形成し、さらに低屈折率層表面を、最終的にその面の純水接触角が９０°以下となるようにプラズマ処理等で荒らす処理を行った本実施の形態にかかる反射防止フィルムにおいて、低屈折率層表面に光学粘着層を設けた場合の、低屈折率層と光学粘着層との間の層間密着力が８００ｇ／２５ｍｍ以上であるように表面を荒らしておけば、実際に本実施の形態にかかる反射防止フィルムを、光学粘着層を介して液晶表示装置部材等に貼着しても、これが容易に剥離離脱しないものとすることが出来るようになる。

以上、本実施の形態において基材フィルム／低屈折率層、というもっとも単純な構成を有する反射防止フィルムを例に説明をしたが、反射防止フィルムの構成としては当然これ以外にも種々考えられ、また実際に存在する。例えば低屈折率層以外に、光線屈折率が１．６５以上の高屈折率層や、光線屈折率が１．４６を超えて１．６５未満である中屈折率層を、基材フィルムと低屈折率層との間に設けることも行われる。また実際の使用を考えて、いわゆるハードコート（ＨＣ）性を備えたハードコート層を積層することで、反射防止フィルムにハードコート性を付与することもよく行われている。さらには光線屈折率が１．４６を超えて２．００未満であり且つハードコート性を備えたハードコート中高屈折率層なるものを積層することも行われている。

まとめると、例えば反射防止フィルムとして次のような構成が考えられる。
１） 基材フィルム／低屈折率層（本実施の形態）
２） 基材フィルム／ＨＣ／低屈折率層
３） 基材フィルム／中屈折率層／低屈折率層
４） 基材フィルム／ＨＣ／高屈折率層／低屈折率層
５） 基材フィルム／ＨＣ／中屈折率層／低屈折率層
６） 基材フィルム／ＨＣ／低屈折率層／高屈折率層／低屈折率層

しかし本願発明にあっては、本実施の形態にて説明したように、反射防止フィルムの最表面には常時低屈折率層が存在しているのであるから、上記のいかなる構成であったとしても、やはり最表面層の低屈折率層の表面に対し、前処理を施せば良いのである。

本願発明をさらに実施例により説明する。

（実施例１〜４）
基材フィルムとして、ＰＥＴフィルム（厚み５０μｍ）を用意する。
このフィルムの表面に対し、透明金属化合物を四フッ化エチレン樹脂を低屈折率層として積層する。
積層方法は従来公知のウェットコーティング法であり、具体的にはバーコート法により積層する。積層の厚みは１００ｎｍである。
次に、この低屈折率層のさらに表面に、核付金属としての透明金属化合物を積層する。
核付金属として酸化珪素と酸化チタンと、を用いる。
積層方法は従来公知のドライコーティング法であり、具体的には真空蒸着法により積層する。

尚、それらの核付金属の単位面積あたりの側面視平均厚みは以下の通りとした。
酸化珪素を用い厚みが５ｎｍのものを「実施例１」、酸化珪素を用い厚みが１３ｎｍのものを「実施例２」、酸化チタンを用い厚みが７ｎｍのものを「実施例３」、酸化チタンを用い厚みが１４ｎｍのものを「実施例４」とした。
尚、核付金属を積層していないものを「比較例」とした。

以上のようにして得られた５つの反射防止フィルムをそれぞれ、以下の点につき測定した。

（光学特性）
全光線透過率（ＴＴ％）
測定方法は日本電色株式会社製ヘイズメーカー（ＮＤＨ−２０００）を用い、ＪＩＳ＿Ｋ＿７１３６に準じて測定した。
ヘイズ値（Ｈａｚｅ）
測定方法は日本電色株式会社製ヘイズメーカー（ＮＤＨ−２０００）を用い、ＪＩＳ＿Ｋ＿７１３６に準じて測定した。

（表面状態）
それぞれの反射防止フィルムの低屈折率層表面における純水接触角を測定した。
接触角計は協和界面科学株式会社製ＤＭ−３０１を用いた。

（剥離強度）
それぞれの反射防止フィルムを２５ｍｍ幅で裁断し、次いでその低折率層表面に光学粘着剤を貼付した。
・ 光学粘着剤の名称：住友スリーエム株式会社製の８１４６−１を用いる。
・ 貼付方法：室温にてノンアルカリガラスにＯＣＡを貼り、その上に低屈層がくるように反射防止フィルムを貼り付けた。

次いで貼付した光学粘着剤を剥離した。
剥離の方法は剥離界面を１８０°とし、島津製作所株式会社オートグラフＡＧＳ−１００Ａを用い、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張り剥離力を評価した。
剥離に要した力を層間密着力（ｇｆ／２５ｍｍ）とした。

それぞれの測定結果を表１に示す。

この表より、本願発明にかかる実施例１〜４であれば、ＴＴ％はいずれも９２％を超え、またｈａｚｅ値は０．８％を下回っている良好な透明性を維持している事が判る。そして同時に、いずれの場合の純水接触角も９０°を下回っており、また剥離強度も８００ｇｆ／２５ｍｍを超えていることより、良好な透明性を維持しつつ、所望の層間密着力を確保している、即ち、光学粘着剤を用いても容易に剥離しない、ということが判る。

その一方で、比較例１であれば、ＴＴ％は９２％を超え、またｈａｚｅ値は０．８％を下回っていることより、良好な透明性を維持している事が判る。しかし純水接触角が９０°を超え、また剥離強度は１００に満たないことより、光学特性的には良好なものであっても、光学粘着剤を用いた場合容易に剥離してしまうことが判る。

以上説明した本願発明にかかる反射防止フィルムであれば、その最表面に位置する低屈折率層の表面に対しＳｉＯ２やＴｉＯ２等を核付することで、光学特性を犠牲にすること無く密着性を良好にしたものとできるので、これを例えばタッチパネルなどのような画像表示装置の表面に貼着して利用しても不用意に剥離することが無くなり、好適なものと出来る。

Claims (5)

1. 基材フィルムの表面に、光線屈折率が１．４６未満の層である低屈折率層を備えてなる反射防止フィルムであって、
   前記低屈折率層が、フッ素系樹脂を主成分とする塗料を用いて得られてなり、
   前記低屈折率層の表面に対し、透明金属化合物を核付金属として散在させた反射防止フィルムであって、
   前記核付金属が単位面積部分に渡り均等に積層されているものと仮想した仮想層の厚みが単位面積あたり側面視平均厚みで１ｎｍ以上１５ｎｍ以下となるように透明金属化合物を核付金属として散在させてなること、
   を特徴とする、反射防止フィルム。
2. 請求項１に記載の反射防止フィルムであって、
   前記透明金属化合物が、酸化珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛、酸化ニオブ、窒化珪素の何れかもしくは複数であること、
   を特徴とする、反射防止フィルム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の反射防止フィルムであって、
   前記基材フィルムと前記低屈折率層との間に、
   光線屈折率が１．６５以上の高屈折率層と、
   光線屈折率が１．４６を超えて１．６５未満である中屈折率層と、
   ハードコート性を備えたハードコート層と、
   光線屈折率が１．４６を超えて２．００未満であり且つハードコート性を備えたハードコート中高屈折率層と、
   以上の層のいずれか１層又は２層以上を備えてなること、
   を特徴とする、反射防止フィルム。
4. 請求項１ないし請求項３に記載の反射防止フィルムであって、
   ドライコーティング法により前記低屈折率層表面を処理した後の前記低屈折率層表面における純水接触角が９０°以下であること、
   を特徴とする、反射防止フィルム。
5. 請求項４に記載の反射防止フィルムであって、
   ドライコーティング法により前記低屈折率層表面を処理した後の前記低屈折率層表面に光学粘着層を設けた場合の、前記低屈折率層と前記光学粘着層との間の層間密着力が８００ｇ／２５ｍｍ以上であること、
   を特徴とする、反射防止フィルム。