JP5491915B2

JP5491915B2 - 光学機能層の形成装置および形成方法

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Publication number: JP5491915B2
Application number: JP2010060238A
Authority: JP
Inventors: 智久西本; 定久世
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-03-17
Also published as: JP2011197016A

Description

本発明は光学機能層の形成装置および形成方法に関し、異なる仕様の光学機能層の形成が容易な光学機能層の形成装置および形成方法に関する。

近年、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイといった画像表示装置が各分野で盛んに用いられている。これらの表示画面には、視認性向上のために反射防止層を設けたり、また、写り込みを防いだり、ギラツキの少ない表示性能を得るために表面を凹凸にして反射光を散乱させる防眩層を付与することが行われている。また、必要に応じて基材への傷付き防止のためのハードコート層、導電性を付与するための透明な導電層、汚れを付着させにくくする防汚層が設けらける。さらに、印刷物の表面に、見栄えをよくするために光沢を付与する層が設けられる場合がある。
このような光学機能層は、例えば反射防止層は、高屈折率と低屈折率の複数の層を重ねて形成することにより得られる。また、複数の機能を持たせる場合には、それぞれの機能を持つ層を重ねて機能層を形成する。
これらの光学機能層の形成に際しては、例えば基材フィルム上にハードコート層を設け、その上に少なくとも１層の反射防止層および／または、防眩層を設けることにより反射防止フィルムを製造している例がある（特許文献１〜３など）。

特開２００８−２０７４７７号公報特開２００７−２５６４２０号公報特開２００７−１８７９７１号公報

特許文献1では、透明基材フィルムの表面にハードコート層を有し、さらに前記ハードコート層上に、特定の組成の高屈折率層および低屈折率層をこの順で有する反射防止フィルムおよびその製造方法が開示されている。

特許文献２では、基材シートの上にハードコートを形成するハードコート形成機構と、このハードコートの上に反射防止層を形成する反射防止層形成機構とを備える反射防止フィルムの製造装置であって、少なくともその一方に、インクジェット式の樹脂供給機構を有する製造装置が開示されている。

特許文献３では、支持体上にハードコート層と凸部状に形成される低屈折率層を有し、該低屈折率層がインクジェット法などにより形成されることを特徴とする防眩性反射防止フィルムの製造方法が開示されている。

しかし、これらの製造方法や製造装置は、いずれもハードコート層形成する塗布手段と反射防止層形成する塗布手段とが、別の塗布部に備えられ、機能的には単一仕様の反射防止フィルムを連続的に製造するものであった。このため、層厚さや層の屈折率の異なる反射防止層を形成するためには、塗布手段の仕様を変えたり、層形成用塗料を異なるものに交換する必要があった。

本発明では、上記従来技術の問題点を解決し、基材シート上に異なる仕様（厚さ、屈折率）の反射防止層を容易に形成することのできる光学機能層の形成装置および形成方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、基材上に、複数の光学機能層を形成するための形成装置について鋭意検討した結果、複数の光学機能層を形成するための形成装置の構成を下記のようにすることにより、上気目的が達成できることを見いだし、本発明をなすに至った。

すなわち、基材上に複数の光学機能層を形成するための形成装置であって、
前記複数の光学機能層を形成するための複数の機能層形成用塗料を前記基材上に液滴状にて吐出して、前記複数の光学機能層を形成する複数の液滴吐出手段を一体に備えて構成された液滴吐出部と、
この液滴吐出部を、前記基材上を移動可能にさせるための駆動機構と、を備え、
前記液滴吐出部が前記基材上を移動しつつ、前記複数の機能層形成用塗料を逐次、前記基材上に液滴状にて吐出することにより前記複数の光学機能層を形成することを特徴とする。

複数の光学機能層を形成するための複数の機能層形成用塗料を前記基材上に液滴状にて吐出して、前記複数の光学機能層を形成する複数の液滴吐出手段を一体に備えて構成された液滴吐出部と、この液滴吐出部を、前記基材上を移動可能にさせるための駆動機構と、を備え、前記液滴吐出部が前記基材上を移動しつつ、前記複数の機能層形成用塗料を逐次、前記基材上に液滴状にて吐出することができるので、例えば、第１の光学機能層を形成した後に、その上に第２の光学機能層を形成する際に、各液適量を変化させて各機能層の厚さを制御したり、屈折率の異なる別の機能層形成用塗料を吐出すれば、形成される光学機能層の屈折率を制御することができる。

本発明の基材上に複数の光学機能層を形成するための形成装置の一例である反射防止フィルムの製造装置（塗布装置）の要部平面図である。塗料吐出ヘッドの拡大図である。基材シート上に光学機能層を形成する際の塗料吐出ヘッドの動作をしめす説明図である。基材シート上に異なる仕様の光学機能層を形成した例をしめす説明図である。

図１に本発明の基材上に複数の光学機能層を形成するための形成装置の一例である反射防止フィルムの製造装置（塗布装置）の要部平面図を示す。透明基材上にハードコート層とその上に反射防止層を備えた反射防止フィルムを例にとって、この図に基づいて本発明の反射防止フィルムの製造装置について説明する。

本発明の反射防止フィルムの製造装置は、ハードコート層および少なくとも１層の反射防止層を形成するための液滴吐出手段である複数の吐出孔列２を一体に備える液滴吐出部である塗料吐出ヘッド１と、レール４と、レール４に沿って塗料吐出ヘッド１を移動走査可能にする不図示の駆動機構と、塗料吐出ヘッド１のヘッド走査方向両側に設けられた第１ＵＶ照射手段３１および第２ＵＶ照射手段３２と、基材シートＳを基材シート搬送方向に搬送する不図示の駆動機構を備える。塗料をＵＶ照射して硬化させる必要がない場合には、ＵＶ硬化手段は必須の構成要素ではないが、硬化速度の点から、ＵＶ照射して硬化させることが好ましい。

図２に塗料吐出ヘッド１の拡大図を示す。塗料吐出ヘッド１の基材シートＳ側の面には、塗料液滴を吐出する複数の吐出孔列２が配置されている。図の場合には、第１から第４の４列の吐出孔列２１，２２，２３，２４が配置されている。本例の反射防止フィルムの製造装置の場合には、第１吐出孔列２１は、ハードコート層を形成するためのハードコート層形成用塗料を基材シートＳ上に液滴状にて吐出する吐出孔列である。吐出孔列の内部には、不図示の塗料を液滴上に吐出するための機構が設けられ、不図示のチューブでハードコート層形成用塗料を収納した不図示の塗料タンクに連通している。

第２吐出孔列２２は、第１の反射防止層を形成するための第１の反射防止層形成用塗料を基材シートＳ上に液滴状にて吐出する吐出孔列である。第３、第４吐出孔列２３，２４は、同様に第２、第３の反射防止層形成用塗料を基材シートＳ上に液滴状にて吐出する吐出孔列である。

図３は、本例の反射防止フィルムの製造装置の動作を説明する説明図である。図に基づいて、透明な基材シート上にハードコート層と３層の反射防止層を形成する場合を例にとって説明する。
まず、基材シートＳ上にハードコート層Ｉ（図４参照）を形成するために、塗料吐出ヘッド１は、第１吐出孔列２１から所定量のハードコート層形成用塗料を基材シートＳ上に液滴状にて吐出しながら、基材シートＳ上を図の左から右へ移動走査する。この時、第１ＵＶ照射手段３１からＵＶ光を照射して、基材シートＳ上に形成された液状のハードコート層を硬化して、ハードコート層Ｉを形成する（図３のa）。この時基材シートＳは、搬送されず静止している。

塗料吐出ヘッド１は、基材シートＳ上の右端の所定の位置まで移動すると、次に塗料吐出ヘッド１は、第２吐出孔列２２から所定量の第１反射防止層形成用塗料をハードコート層Ｉ上に液滴状にて吐出しながら、基材シートＳ上を図の右から左へ移動走査する。この時、第２ＵＶ照射手段３２からＵＶ光を照射して、基材シートＳ上に形成された液状の第１反射防止層を硬化して、第１反射防止層IIを形成する（図３のｂ）。この時基材シートＳは、搬送されず静止している。

塗料吐出ヘッド１は、基材シートＳ上の左端の所定の位置まで移動すると、次に塗料吐出ヘッド１は、第３吐出孔列２３から所定量の第２反射防止層形成用塗料を第１反射防止層II上に液滴状にて吐出しながら、基材シートＳ上を図の左から右へ移動走査する。この時、第１ＵＶ照射手段３１からＵＶ光を照射して、基材シートＳ上に形成された液状の第２反射防止層を硬化して、第２反射防止層IIIを形成する（図３のｃ）。この時基材シートＳは、搬送されず静止している。

塗料吐出ヘッド１は、基材シートＳ上の右端の所定の位置まで移動すると、次に塗料吐出ヘッド１は、第４吐出孔列２４から所定量の第３射防止層形成用塗料を第２反射防止層III上に液滴状にて吐出しながら、基材シートＳ上を図の右から左へ移動走査する。この時、第１ＵＶ照射手段３１からＵＶ光を照射して、基材シートＳ上に形成された液状の第３反射防止層を硬化して、第３反射防止層IVを形成する（図３のｄ）。この時基材シートＳは、搬送されず静止している。

以上の一連の動作により、基材シート上にハードコート層と３層の反射防止層が形成される。この一連の動作の後、基材シートは所定量搬送され、次の位置で、また同様の一連の動作を行うことにより同様にハードコート層と３層の反射防止層が形成される。この時基材シートの搬送量を制御することにより、基材シート上に連続的な反射防止層を形成したり、間欠的に反射防止層を形成することができる。

以上、基材シート上にハードコート層と３層の反射防止層を形成する場合について説明したが、動作パターンを変えることにより、ハードコート層の上に１、２層の反射防止層形成することや、あらかじめハードコート層が設けられている基材シート上に少なくとも１層の反射防止層を形成することができることは言うまでもない。

また、本発明の反射防止フィルムの製造装置によれば、連続した基体シート状に異なる仕様の反射防止層を形成することができる。その一例の製造例を図４に示す。図４に示した例では、連続した基体シート状にａ〜ｄの仕様の異なる反射防止層が形成されている。

例えば塗料吐出ヘッド１に第１〜第４の吐出孔列２１〜２４が設けられており第１吐出孔列２１には、屈折率ｒ_１のハードコート層形成用塗料、第２〜第４の吐出孔列２２〜２４には、それぞれ屈折率ｒ_２〜ｒ_４の反射防止層形成用塗料が連通している。このような構成にすると、例えば、ａは、第１吐出孔列２１から所定量のハードコート層形成用塗料を基材シートＳ上に液滴状にて吐出し、ＵＶ光を照射して、ハードコート層Ｉを形成した上に、第２〜第４の任意の吐出孔列２２〜２４から所定量の反射防止層形成用塗料をハードコート層Ｉ上に液滴状にて吐出し、ＵＶ光を照射して、反射防止層IIを形成することができるので、ａから得られる反射防止フィルムは、屈折率ｒ_１のハードコート層Ｉ上に屈折率ｒ_２〜ｒ_４から選ばれるの任意の１層の反射防止層IIを有するものとすることができる。

同様にｂ、ｃから得られる反射防止フィルムは、屈折率ｒ_１のハードコート層上に屈折率ｒ_２〜ｒ_４から選ばれる任意の屈折率を有する２〜３層の反射防止層II、III、またはII、III、IVを有するものとすることができる。

ｄから得られる反射防止フィルムは、屈折率ｒ_１のハードコート層Ｉ上に屈折率ｒ_２〜ｒ_４から選ばれる任意の屈折率を有する２層の反射防止層II、IIIを有し、さらにその上に屈折率ｒ_２〜ｒ_４から選ばれる任意の屈折率を有する防眩層IVを有するものとすることができる。防眩層を形成するためには反射防止層形成用塗料を吐出孔列から液滴上にて吐出する際に、塗膜が形成されるように均一に吐出するのではなく、部分的に液滴が重なるように吐出位置をコントロールして突起が形成されるようにすればよい。

さらに、本発明の反射防止フィルムの製造装置によれば、複数の吐出孔列から液滴を同時に吐出して基体シート上にて、混合することにより、各液から形成される屈折率の間の屈折率の反射防止層を形成することができる。

ハードコート層形成用塗料、反射防止層形成用塗料には従来公知のエネルギー線硬化性材料を用いることができる。これらの材料としては、エチレン性二重結合を２個以上有する多官能モノマーが好ましく用いられるが、エチレン性二重結合を１個有する単官能モノマーを併用して塗料の粘度を制御することが好ましい。本発明の反射防止フィルムの製造装置に用いる塗料の好ましい粘度範囲は、２５℃において４〜５０ｍＰａ・ｓの範囲が好ましい。

これらのエネルギー線硬化性材料の選択や、透明性無機材料を配合することにより各層の屈折率を制御することができる。例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（ＤＰＨＡ）からなるクリア液から形成される塗膜は屈折率１．５２のものが得られ、このクリア液にアンチモン酸亜鉛を配合した塗液から形成される塗膜は、屈折率１．６２のものが得られ、このクリア液に酸化チタンを配合した塗液から形成される塗膜は、屈折率１．８５のものが得られ、このクリア液に中空シリカを配合した塗液から形成される塗膜は、屈折率１．３６のものが得られるので、これらの塗液とクリア液とを、吐出孔列から同時に吐出して基体シート上にて適宜混合することにより、屈折率１．３６〜１．８５の範囲の反射防止層を自在に形成することができ、ハードコート層上に適切な層厚さで形成することにより、効果的な反射防止フィルムを製造することができる。

光学機能層としては、１．反射防止ａ（干渉作用）、２．反射防止ｂ（乱反射作用、ヘイズ）、３．帯電防止（導電性付与）、４．光沢付与、５．ハードコート・印刷面保護、６．防汚性付与などの機能を有する機能層が挙げられる。

また、本発明によれば、印刷物上に上記機能層を設けることもできる、これにより、印刷物に反射防止性や光沢を付与して品位を向上させたり、印刷面を保護したり、防汚性を付与したりすることができる。

本発明によれば、塗料を交換することなく、基材シート上に異なる仕様（厚さ、屈折率）の反射防止層を容易に形成でき、また、用意した異なる屈折率の塗料を基材シート上で混合することにより、任意の屈折率の光学機能層を形成することができる。

１塗料吐出ヘッド
２吐出孔列
４レール
２１第１吐出孔列
２２第２吐出孔列
２３第３吐出孔列
２４第４吐出孔列
３１第１ＵＶ照射手段
３２第２ＵＶ照射手段
Ｓ基材シート
Ｉハードコート層
II 第１反射防止層
III 第２反射防止層
IV 第３反射防止層または防眩層

Claims

基材上に複数の光学機能層を形成するための光学機能層形成方法であって、前記複数の光学機能層を形成するための複数の機能層形成用塗料を前記基材上に液滴状にて吐出する複数の液滴吐出手段を一体に備えて構成された液滴吐出部を有する塗布装置を用い、第１の光学機能層を形成する第１の液滴吐出手段から、前記第１の光学機能層形成用塗料を前記基材上に液滴状にて吐出して、第１の光学機能層を形成する第１の光学機能層形成工程と、
この第１の光学機能層の上に、第２の液滴吐出手段から、前記第２の光学機能層形成用塗料を前記第１の光学機能層の上に液滴状にて吐出して、第２の光学機能層を形成する第２の光学機能層形成工程と、を少なくとも含むことを特徴とする光学機能層形成方法。
基材上に複数の光学機能層を形成するための形成方法であって、前記複数の光学機能層を形成するための複数の機能層形成用塗料を前記基材上に液滴状にて吐出する複数の液滴吐出手段を一体に備えて構成された液滴吐出部を有する塗布装置を用い、各光学機能層の形成にあたり、複数の液滴吐出手段から同時に複数の光学機能層形成用塗料を吐出して基体シート上にて、混合することにより光学機能層を形成する工程を含み、基材上に複数の光学機能層を形成することを特徴とする基材上に複数の光学機能層を形成するための形成方法。