JP5724171B2 - 光学素子およびその製造方法、原盤およびその製造方法、ならびに表示装置 - Google Patents

光学素子およびその製造方法、原盤およびその製造方法、ならびに表示装置 Download PDF

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Description

この発明は、光学素子およびその製造方法、原盤およびその製造方法、ならびに表示装置に関する。詳しくは、ハードコート層を備える光学素子に関する。
近年、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:LCD)やプラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)などの各種表示装置が広く普及している。これらの表示装置の画面は、太陽光や室内照明などの外光が映り込むことによって、特に明所での視認性が著しく阻害されるので、画面表面で外光を拡散反射させる防眩性フィルムなどの光学フィルムが多用されている。
従来、この光学フィルムでは、画面表面で外光を拡散反射させるために、表面に微細な凹凸構造を構成する手法を用いている。具体的には、透明プラスチック基材上に擦傷性を考慮してハードコート塗料に透明微粒子を分散した拡散層を塗布する方法が、現在の液晶表示装置の主流となっている。
しかしながら、最近の薄型テレビに代表される前述の各種表示装置では、画質の向上、高精細化が急速に進み、画素が小型化している。このため、光学フィルムを透過する光が防眩層中の微粒子や表面凹凸構造による屈折や拡散によって歪を受け、画像が不鮮明になったり輝度のバラツキ現象としてギラツキが発生したり、表面が白茶けた画質となり品位が著しく劣化するという問題がある。したがって、微粒子を用いて表面凹凸構造を形成する現行の光学フィルムは、上述したような画質の向上や高精細化に十分に追従できず、微粒子を用いないで表面凹凸構造を形成する光学フィルムの実現が望まれている。
従来、画面表面で外光を拡散反射させるために、表面に微細な凹凸構造を形成する手法として、下記の特許文献1〜4に示すように、微細な凹凸構造をエンボス(形状転写)によって形成する手法が検討されている。
特許文献1では、セルロース系プラスチックの偏光板保護フィルム表面にエンボス加工による微細凹凸粗面を形成し、さらに微細凹凸粗面の表層を有機溶剤で一部溶解することによって高鮮明度無反射偏光板を製造する方法が提案されている。
特許文献2では、透明プラスチックフィルム上に、電離放射線硬化型樹脂の粗い凹凸層と、その表面に沿って細かい凹凸とを形成する防眩性フィルムの製造方法が提案されている。この製造方法では、その粗い凹凸を、エンボス法、サンドブラスト法、および乾燥時の樹脂対流法のいずれかによって形成し、細かい凹凸を、薄膜状コート層、またはリフティング効果により形成する。
特許文献3では、エンボス加工によりフィルム表面に凹凸を付与する反射防止フィルムの製造方法が提案されている。この製造方法では、エンボス加工に使用する版の凹凸の算術平均粗さを0.05以上2.00μm以下とし、凹凸の平均周期を50μm以下とする。
特許文献4では、熱可塑性樹脂フィルムの製膜工程で、フィルム面に鋳型を押し当てて表面に凹凸を形成する前もしくは後にテンターにより延伸し、得られた凹凸面上にハードコート層を形成する防眩フィルムの製造方法が提案されている。
特公平4−59605号公報 特許第3374299号公報 特開2004−29240号公報 特開2005−156615号公報
上述したように、特許文献1では、偏光板保護フィルムとして、セルロース系プラスチック表面にエンボス加工で形成した微細凹凸粗面を有機溶剤で部分的に溶かして滑らかな凹凸面を作り、高鮮明度無反射偏光板としている。しかし、ハードコート層が表面に形成されていないため擦傷性に劣り、液晶テレビなど耐久性を必要とする液晶表示製品に使用することは困難である。また、特許文献1には、防眩性を発現させる表面形状については記載されていない。
特許文献2および3では、表面粗さで表面形状を規定しているが、算術平均粗さには大小の複雑な凹凸が統計的に含まれている。このため、拡散反射特性は全く制御されず、白茶けた防眩フィルムとなってしまい、画質が著しく悪化するという問題がある。
特許文献4では、熱可塑性樹脂フィルムの製膜工程で鋳型を押し当てて凹凸形状をフィルム表面に転写し、ハードコート層をフィルム表面に塗布形成する防眩フィルムが提案されている。しかしながら、表面形状に関しては、熱可塑性樹脂の凹凸面の中心線平均粗さRaが0.05〜10μmの範囲に限定されているだけであり(例えば請求項11参照)、防眩性を発現する表面形状については何ら記載されていない。したがって、拡散反射特性が全く制御されない、白茶けた防眩フィルムとなってしまい、画質が著しく悪化するという問題がある。
上述したように、微粒子を用いずに、表面形状によって防眩性を発現させる従来の光学フィルムでは、明確な表面形状については規定されていない。すなわち、表面性を単なる凹凸形状としている、面粗度(算術平均粗さ)によって表面形状を規定している、あるいは、拡散反射特性(光学特性)で表面形状を規定しているにすぎない。
したがって、この発明の目的は、微粒子を用いずに、高防眩性および高コントラストが得られる光学素子およびその製造方法、原盤およびその製造方法、ならびに表示装置を提供することにある。
この発明は、従来技術が有する上述の問題を解決すべく、鋭意検討した結果として案出されたものである。以下にその概要を説明する。
本発明者らは、3次元的に不規則な凹凸形状を表面に有する基材と、この基材上に形成されたハードコート層とを備える光学素子について鋭意検討を行った。このような光学素子は、サンドブラスト法やビーズブラスト法で作製したブラスト原盤を用いて、基材表面に凹凸形状を転写し、この凹凸表面上にハードコート層を形成する方法によって得ることができる。この光学素子では、ハードコート層は微粒子を含んでいないので、微粒子を表面から突出させることにより防眩性を発現させる従来の光学素子に比して光の透過性を向上し、高いコントラストを得ることができる。
しかし、本発明者らが上述の光学素子について検討を重ねたところ、当該光学素子では以下の問題があることを見出すに至った。すなわち、上述の方法では、粒径の揃った丸いガラスビーズを使用してブラスト加工したとしても、基材表面に転写された凸部の高さと径とに分布ができ、ハードコート塗布後の光学特性の制御が困難となる。例えば、比較的粗いビーズを使用してブラスト処理を行って原盤を作製し、この原盤を使用して基材表面に凹凸形状を転写した場合、転写した表面にハードコートを塗布すると、防眩性はあるものの、大きな突起によってぎらついた表面となる。一方、細かいビーズを使用してブラスト処理を行って原盤を作製し、この原盤を使用して基材表面に凹凸形状を転写した場合、浅く小さな構造体はハードコート層に埋もれてしまい平坦部ができて、防眩性がなくなる傾向がある。
そこで、本発明者らは、上述の問題を解決すべく、鋭意検討を行った。その結果、基材表面の構造体に倣って連続的な波面をハードコート層表面に形成し、連続的な波面の最大振幅Aおよび最小波長λを選択することを見出すに至った。すなわち、連続的な波面の最大振幅Aおよび最小波長λをほぼ一定とするとともに、最大振幅Aと波長λとの比率(A/λ)を0.002を超えて0.011以下の範囲内とすることを見出した。しかし、当該光学素子について本発明者らが実験により鋭意検討を重ねたところ、この光学素子では、以下の問題点があることを見出すに至った。すなわち、この光学素子では、構造体が規則的に形成されているため、ディスプレイの画素と光学素子の表面凹凸が干渉を起こし、モアレが発生しやすい。そのため、偏光板作製時に、光学素子を貼り合わせる角度を調整する必要などが生じる。
そこで、本発明者らは、上述の問題を解決すべく、鋭意検討を行った。その結果、以下の(1)〜(3)の関係を満たす構造体を表面に形成することで、モアレの発生を抑制でき、かつ、防眩性およびコントラストに優れた光学素子を得ることができることを見出すに至った。
(1)構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化する。
(2)構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にある。
(3)構造体の底面の最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たす。
この発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
第1の発明は、
凸部である複数の構造体が表面に形成された基材と、
基材上に形成されたハードコート層と
を備え、
基材の表面には、構造体により凹凸形状が形成され、
ハードコート層の表面には、基材の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成され、
ハードコート層の表面の凹凸形状は、基材の凹凸形状よりもなだらかであり、
構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
複数の構造体のうち、隣り合う構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
基材の凹凸形状の表面に、複数の微細構造体が形成されている光学素子である。
第2の発明は、
凹部である複数の転写用構造体を表面に形成することにより、凹凸形状を表面に有する原盤を形成する工程と、
原盤の凹凸形状を基材表面に転写することにより、凹凸形状を表面に有する基材を形成する工程と、
基材の凹凸形状上にハードコート層を形成する工程と
を備え、
転写用構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
複数の転写用構造体のうち、隣り合う転写用構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
ハードコート層の表面には、基材の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成され、
ハードコート層の表面の凹凸形状は、基材の凹凸形状よりもなだらかであり、
原盤の凹凸形状の表面に、複数の微細構造体が形成されている光学素子の製造方法である。
第3の発明は、
凹部である複数の転写用構造体を表面に備え、
表面には、転写用構造体により凹凸形状が形成され、
転写用構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
複数の転写用構造体のうち、隣り合う転写用構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
凹凸形状の表面に、複数の微細構造体が形成されている原盤である。
第4の発明は、
レーザー加工、またはエッチング処理により、複数の凹部を原盤の表面に形成する工程と、
複数の凹部が形成された原盤の表面全体に対して、エッチング処理を施し、複数の転写用構造体を形成する工程と
を備え、
転写用構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
複数の転写用構造体のうち、隣り合う転写用構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
凹部が形成された原盤の表面に、複数の微細構造体が形成されている原盤の製造方法である。
この発明において、楕円には、数学的に定義される完全な楕円のみならず、多少の歪みが付与された楕円(例えば長円、卵型など)も含まれる。円形には、数学的に定義される完全な円(真円)のみならず、多少の歪みが付与された円形も含まれる。多角形には、数学的に定義される完全な多角形のみならず、辺に歪みが付与された多角形、および角に丸みが付与された多角形、ならびに辺に歪みが付与され、かつ角に丸みが付与された多角形なども含まれる。ここで、歪みには丸みも含まれるものとする。
この発明では、ハードコート層は微粒子を含んでいないので、微粒子を表面から突出させることにより防眩性を発現させる従来の光学素子に比して光の透過性を向上し、高いコントラストを得ることができる。また、最小距離Rm以上、最大距離RM以下の範囲内でランダムに構造体の底面の大きさを変化させているので、モアレの発生を抑制することができる。また、構造体の底面同士が接するまたはほぼ接するように構造体を充填配置しているので、好ましい防眩性を得ることができる。また、構造体の底面の最小距離Rmと最大距離RMがRm/RM≦0.9の関係を満たすので、構造体の配置をランダムにすることができ、モアレの発生を抑制できる。
以上説明したように、この発明によれば、微粒子を用いずに、高防眩性および高コントラストが得られる。また、モアレの発生も抑制することができる。
図1は、この発明の第1の実施形態による液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。 図2は、この発明の第1の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。 図3は、基材の凹凸面の形状の一例を示す平面図である。 図4A、図4Bは、構造体の底面の定義を説明するための図である。 図5は、構造体の最小距離Rmおよび最大距離RMの好ましい範囲を示すグラフである。 図6は、基材を成形するエンボス転写装置の構成を示す断面図である。 図7は、エンボスロール表面の凹凸形状の一例を示す図である。 図8は、エンボスロール表面の凹凸形状の一例を示す図である。 図9は、エンボスロール表面の凹凸形状の一例を示す図である。 図10A〜図10Cは、乱数rおよび円の半径の例を示すグラフである。 図11A〜図11Cは、乱数rおよび円の半径の例を示すグラフである。 図12A〜図12Cは、ランダムドット生成アルゴリズムについて説明するための図である。 図13は、X軸上データの生成方法1について説明するためのフローチャートである。 図14は、X軸上データの生成方法2について説明するためのフローチャートである。 図15は、円の充填方法1について説明するためのフローチャートである。 図16は、円の充填方法2について説明するためのフローチャートである。 図17は、X軸上の開始点と終了点を同一パターンにする方法を説明するためのフローチャートである。 図18は、ランダムパターンの生成方法を実効するためのパターン生成装置の構成の一例を示すブロック図である。 図19は、この発明の第1の実施形態による光学フィルムの製造方法の工程について説明するための図である。 図20A〜図20Cは、この発明の第1の実施形態による光学フィルムの製造方法を説明するための工程図である。 図21A〜図21Cは、この発明の第1の実施形態による光学フィルムの製造方法を説明するための工程図である。 図22A〜図22Cは、この発明の第2の実施形態によるエンボスロールの作製方法を説明するための工程図である。 図23A〜図23Dは、この発明の第2の実施形態によるエンボスロールの作製方法を説明するための工程図である。 図24は、この発明の第3の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。 図25は、この発明の第4の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。 図26は、この発明の第5の実施形態による表示装置の構成例を示す断面図である。 図27は、この発明の第5の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。 図28は、この発明の第6の実施形態による表示装置の構成例を示す断面図である。 図29は、本発明の第7の実施形態による防眩性フィルムの製造方法の一例について説明するためのフローチャートである。 図30A〜図30Cは、本発明の第7の実施形態による防眩性フィルムの製造方法の一例について説明するための工程図である。 図31A〜図31Dは、本発明の第7の実施形態による防眩性フィルムの製造方法の一例について説明するための工程図である。 図32A〜図32Cは、本発明の第7の実施形態による防眩性フィルムの製造方法の一例について説明するための工程図である。 図33は、この発明の第8の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の凹凸面の形状の一例を示す平面図である。 図34Aは、この発明の第9の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の構成の第1の構成例を示す断面図である。図34Bは、この発明の第9の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の構成の第2の構成例を示す断面図である。 図35Aは、微細構造体の形状の第1の例を示す略線図である。図35Bは、微細構造体の形状の第2の例を示す略線図である。図35Cは、微細構造体の形状の第3の例を示す略線図である。 図36は、この発明の第10の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。 図37Aは、参考例1のTACフィルム表面を示す写真である。図37Bは、参考例のTACフィルム表面を示す写真である。 図38Aは、比較例8の配置パターンを示す図である。図38Bは、比較例9の配置ターンを示す図である。 図39Aは、参考例1の原盤の断面プロファイルを示す図である。図39Bは、参考例2の原盤の断面プロファイルを示す図である。図39Cは、比較例1の原盤の断面プロファイルを示す図である。 図40Aは、円柱状を有する複数の凹部が形成された原盤表面を示す写真である。図40Bは、円柱状を有する複数の凹部が形成された原盤表面の断面プロファイルを示す図である。 図41Aは、網目状につながった凹部が形成された原盤表面を示す写真である。図41Bは、図41Aに示すB−B線における断面プロファイルを示す図である。 図42Aは、ドーム状を有する複数の凹部が形成された原盤表面を示す写真である。図42Bは、第1のエッチング処理により形成された凹凸形状を示す断面プロファイルである。図42Cは、第2のエッチング処理により滑らかになった凹凸形状を示す断面プロファイルである。 図43は、構造粘性を示す降伏値を求めるためのグラフである。 図44Aは、参考例19の防眩性フィルムの基材の表面形状を示す図である。図44Bは、実施例20の防眩性フィルムの基材の表面形状を示す図である。
この発明の実施形態について図面を参照しながら、以下の順序で説明する。
(1)第1の実施形態(レーザー加工によりエンボスロールを作製した例)
(1.1)液晶表示装置の構成
(1.2)光学フィルムの構成
(1.3)エンボス転写装置
(1.4)転写ロールへの円の配置方法
(1.5)ランダムドット生成アルゴリズムについて
(1.5.1)X軸上データの生成方法1
(1.5.2)X軸上データの生成方法2
(1.5.3)円の充填方法1
(1.5.4)円の充填方法2
(1.5.5)タイリング方法
(1.6)パターン生成装置
(1.7)光学フィルムの製造方法
(2)第2の実施形態(エッチングによりエンボスロールを作製した例)
(3)第3の実施形態(帯電防止層をさらに形成した例)
(4)第4の実施形態(表面に反射防止層をさらに形成した例)
(5)第5の実施形態(ANRフィルムの第1の例)
(6)第6の実施形態(ANRフィルムの第2の例)
(7)第7の実施形態(2回のエッチングによりエンボスロールを作製した例)
(8)第8の実施形態(2種の構造体により基材の凹凸面が形成された光学フィルムの例)
(9)第9の実施形態(基材の凹凸面に微細構造体が形成された光学フィルムの例)
(10)第10の実施形態(構造体の側面にステップを形成した光学フィルムの例)
<1.第1の実施形態>
[1.1.液晶表示装置の構成]
図1は、この発明の第1の実施形態による液晶表示装置の構成の一例を示す断面図である。この液晶表示装置は、図1に示すように、光を出射するバックライト3と、バックライト3から出射された光を時間的空間的に変調して画像を表示する液晶パネル2とを備える。液晶パネル2の両面にはそれぞれ、偏光子2a、2bが設けられている。液晶パネル2の表示面側に設けられた偏光子2bには、光学フィルム(光学素子)1が設けられている。ここでは、フィルムには、従来、フィルムと称されるもののみならず、シートと称されるものも含むものと定義する。また、光学フィルム1またはハードコート層12が一主面に形成された偏光子2bを防眩性偏光子4と称する。
バックライト3としては、例えば、直下型バックライト、エッジ型バックライト、平面光源型バックライトを用いることができる。バックライト3は、例えば、光源、反射板、光学フィルムなどを備える。光源としては、例えば、冷陰極蛍光管(Cold Cathode Fluorescent Lamp:CCFL)、熱陰極蛍光管(Hot Cathode Fluorescent Lamp:HCFL)、有機エレクトロルミネッセンス(Organic ElectroLuminescence:OEL)、無機エレクトロルミネッセンス(Inorganic ElectroLuminescence:IEL)および発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)などが用いられる。
液晶パネル2としては、例えば、ツイステッドネマチック(Twisted Nematic:TN)モード、スーパーツイステッドネマチック(Super Twisted Nematic:STN)モード、垂直配向(Vertically Aligned:VA)モード、水平配列(In-Plane Switching:IPS)モード、光学補償ベンド配向(Optically Compensated Birefringence:OCB)モード、強誘電性(Ferroelectric Liquid Crystal:FLC)モード、高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDLC)モード、相転移型ゲスト・ホスト(Phase Change Guest Host:PCGH)モードなどの表示モードのものを用いることができる。
液晶パネル2の両面には、例えば偏光子2a、2bがその透過軸が互いに直交するようにして設けられる。偏光子2a、2bは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収により遮へいするものである。偏光子2a、2bとしては、例えば、高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたものを用いることができる。
[1.2.光学フィルムの構成]
図2は、この発明の第1の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。この光学フィルム1は、図2に示すように、凹部または凸部である構造体11aが表面に形成された基材11と、この基材11上に形成されたハードコート層12とを備える。なお、図2では、構造体11aが凸部である例が示されている。この光学フィルムは、表面に凹凸形状を有し、この凹凸形状により反射光を散乱させる防眩性フィルムである。ハードコート層12の表面には、基材11の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成されている。ハードコート層12の表面の凹凸形状は、基材11の凹凸形状よりもなだらかである。
基材11の表面には、構造体11aにより凹凸形状が形成されている。この凹凸形状は、連続的な凹凸形状であることが好ましい。ハードコート層12の表面には、基材11の凹凸形状に倣って連続波形が形成されている。基材11の表面、およびハードコート層12の表面に形成された凹凸形状は、2次元および/または3次元的に不規則(ランダム)であるため、モアレの発生を抑制することができる。ここで、2次元的に不規則とは、光学フィルム1の面内方向に凹凸形状が不規則に形成されていることをいう。また、3次元的に不規則とは、光学フィルム1の面内方向に凹凸形状が不規則に形成されているとともに、光学フィルム1の厚さ方向(凹凸の高さ方向)にも凹凸が不規則に形成されていることをいう。
図3は、基材の凹凸形状の一例を示す平面図である。構造体11aが以下の(1)〜(3)の関係を満たすことで、モアレの発生を抑制でき、かつ、防眩性およびコントラストに優れた光学フィルム1を得ることができる。
(1)構造体11aの底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化する。
(2)構造体11aの底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にある。
(3)構造体11aの底面の最小距離Rmと最大距離RMは、Rm/RM≦0.9の関係を満たす。
(1)の関係を満たさず、構造体11aの底面の大きさがランダムに変化しない場合には、モアレが発生してしまう。(2)の関係を満たさず、構造体11aの底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にない場合には、充填率が低下し、防眩性が低下する。(3)の関係を満たさず、0.9を超えると配置が規則的になり、モアレが発生しやすくなる。ここで、構造体11aの底面同士がほぼ接するとは、構造体11aの底面同士が5μm以上40μm以下の範囲内で隣接していることを意味する。
図4A、図4Bは、構造体の底面の定義を説明するための図である。構造体11aの底面は、図4Aに示すように、以下のようにして求めた値である。ある任意の構造体11aについて、z軸を含む面における断面形状を評価する。構造体11aの頂点からその側面を左右それぞれに下っていき、それぞれで最初に遭遇する極小値αの位置同士を任意の断面について結んでできた図形3vをxy平面に投影する。この投影してできた図形3wを構造体の底面と定義する。
また、図4Bに示すように、隣接する構造体11aの間に隙間がある場合、この隙間部分が平面状となる。この場合には、上記極小値αの位置は以下のように定義される。すなわち、構造体11aの頂点からその側面を左右それぞれに下っていき、構造体11aの側面と平面状の隙間部分との境界点を極小値αの位置とする。
構造体11aの高さとは、極小値と頂点のz軸方向の距離(z軸方向の位置の差)の最大値である。但し、z軸方向とは、基材11の厚さ方向である。x軸方向、およびy軸方向とは、基材11の面内において互いに直交するとともに、z軸と直交する方向である。
ここで、構造体11aの底面の最小距離Rmおよび最大距離RMは、以下のようにして測定されたものである。まず、VertScan2.0(対物レンズ倍率50倍)にて広さ209.8μm×157.5μmの矩形範囲を測定し、この測定範囲における基材11の表面凹凸についての3次元データを取得する。次に、その測定範囲の中で確認できるすべての構造体11aそれぞれに対して、上述の構造体11aの底面の定義に基づいて底面を確定し、各構造体11aの半径を求める。測定範囲の中で確認できるすべての構造体11aの半径のうち、最小のものをRm、最大のものをRMとする。この測定を基材表面の任意の10箇所で行い、それぞれの箇所で求めたRm、RMを単純平均して平均値Rm、RMを求める。そして、これらの平均値Rm、RMを、基材表面の構造体11aの最小距離Rm、最大距離RMとする。
図5は、構造体の最小距離Rmおよび最大距離RMの好ましい範囲を示す。図5Aおよび図5Bに示すように、構造体11aの最小距離Rmおよび最大距離RMは、好ましくはRm<RM≦75μm、より好ましくは10μm≦Rm<RM≦75μmの範囲内である。最小距離Rmが10μm未満になると、防眩性を得ようとすると白濁感が上昇し、白濁感を抑えようとすると防眩性が無くなる。すなわち、防眩性と白濁感の抑制とを両立することが困難になる。最大距離RMが75μmを超えると、表面がざらついたり、画面を見たときにぎらついて見えたりする。
最小距離Rmと最大距離RMがRm/RM≦0.9、10μm≦Rm<RM≦75μmの関係を満たす場合、ハードコート層12の表面の平均凹凸高さPVが、0.2μm≦PV≦1.6μmの範囲内であることが好ましい。PVが0.20μm未満になると、防眩性が得られなくなる傾向がある。PVが1.6μmを超えると、白濁感が上昇し、白濁度が0.7%を越える傾向がある。白濁度は、0.7%以下であることが好ましい。0.7%以下であると、バックライト光の散乱、および表面反射光の散乱を抑制でき、黒を黒として視認できるからである。PVは凸部(構造体11a)の最高点と(隣接する凸部間にできる)谷部の最低点の間の高さを示す。
最小距離Rmと最大距離RMがRm/RM≦0.9、10μm≦Rm<RM≦75μmの関係を満たす場合、ハードコート層12の表面の十点平均粗さRzが、0.1μm≦Rz≦1.6μmの範囲内であることが好ましい。Rzが0.1μm未満になると、防眩性が得られなくなる傾向がある。Rzが1.6μmを超えると、白濁感が上昇し、白濁度が0.7%を越える傾向がある。上述したように、白濁度が0.7%以下であると、バックライト光の散乱、および表面反射光の散乱を抑制でき、黒を黒として視認できるからである。
なお、構造体11aの底面が円形状である場合には、上述の各関係において、最小距離Rmは最小半径Rmであり、最大距離RMは最大半径RMである。また、構造体11aの底面が、楕円形状である場合には、最小距離Rmは短軸長さ(短径)の最小値Rmであり、最大距離RMは長軸長さ(長径)の最大値RMである。
全光線透過率は92%以上であることが好ましい。92%以上であると、基材11の透過性を劣化させることなく、バックライトからの光量を保てるからである。へイズは1.5%以下であることが好ましい。1.5%以下であると、バックライト光の散乱、および表面反射光の散乱を抑制でき、黒を黒として視認できるからである。内部へイズは、0.5%以下であることが好ましい。0.5%以下であると、バックライト光の散乱を抑制でき、より自然に近い色として色を視認できるからである。なお、ヘイズは、表面ヘイズと内部ヘイズとを加算したものである。
ハードコート層表面の凸部頂点間の平均距離RSmは、55μm以上500μm以下であることが好ましい。この範囲外であると、防眩性と、白濁およびぎらつきの抑制とを両立することが困難となる。
(基材)
基材11の凹凸面は、連続的な波面であることが好ましい。ハードコート層12の表面を基材11の凹凸面に倣うように形成することで、ハードコート層12の表面に連続的な波面を形成することができるからである。ここで、連続的な波面とは、基材表面に不連続点や段差がなく滑らかにつながっていると、具体的には、基材表面の任意の点において微分可能であることを示す。
基材11は、例えば、透明性を有するプラスチック基材である。基材11の形状としては、例えば、透明性を有するフィルム、シート、基板などを用いることができる。基材11の材料としては、例えば、公知の高分子材料を用いることができる。公知の高分子材料としては、具体的には例えば、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。基材11の厚さは、生産性の観点から38〜100μmであることが好ましいが、この範囲に特に限定されるものではない。
また、基材11は、偏光子2bの保護フィルムとしての機能を有することが好ましい。偏光子2bに保護フィルムを別途設ける必要がなくなるので、光学フィルム1を有する偏光子2bを薄型化できるからである。
基材11は、ハードコート層12が設けられる一主面に凹凸形状を有する。具体的には例えば、凹部または凸部である構造体11aが、2次元および/または3次元的に不規則(ランダム)に基材表面に形成されている。図2では、凸部である構造体11aが基材表面に形成された例が示されている。構造体11aは、この構造体11aの上部から底部に向かって広がる側面を有していることが好ましい。このような形状を有する場合、隣り合う構造体11aの底面同士が、接するまたはほぼ接することが好ましい。
凹部または凸部である構造体11aの形状としては、例えば、ドーム状、錐体状または柱状が挙げられるが、これらの形状に限定されるものではなく、所望とする光学特性に応じて任意に選択することができる。ドーム状としては、頂部が平坦でなく、曲面状の凸部となっているものが好ましい。このようなドーム状としては、例えば、半球状、半楕円球状を挙げることができる。錐体状としては、例えば、先端が尖った錐体状、先端に曲率を有する錐体状、先端が切り落とされた錐体状を挙げることができる。具体的には例えば、円錐状、円錐台状、楕円錐、楕円錐台状、多角錐状、多角錐台状などを挙げることができる。多角錐の形状としては、例えば、四角錐、六角錐、八角錐などの形状が挙げられる。柱状としては、例えば、円柱状、多角柱状などを挙げることができる。多角柱の形状としては、例えば、四角柱、六角柱、八角柱などの形状が挙げられる。また、構造体11aに形状異方性を付与してもよく、表示装置の水平方向および垂直方向の光学特性を調整する観点から、例えば基材11の面内方向のうち、直交する2方向に形状異方性を付与することが好ましい。具体的には、形状異方性を有する構造体11aの形状としては、例えば、楕円柱状、半楕円球状、楕円錐台状、一方向に引き伸ばされた多角柱状または多角錐状などが挙げられる。
構造体11aの底面の形状としては、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などを挙げることができる。これらの形状のうちの1種のみ、または2種以上の組み合わせを用いてもよい。この底面の多角形状としては、例えば、四角形状、六角形状、八角形状などが挙げられる。構造体11aの底面を楕円形状や多角形状にする場合には、構造体11aの底面が、例えば同一方向に揃うように構造体11aが基材表面に配置される。具体的には、構造体11aの底面を楕円形状にする場合には、その長軸方向または短軸方向が同一方向に揃うように配置される。構造体11aの底面を多角形状にする場合には、同一の角度を有する角が同一方向に揃うように配置される。構造体11aの底面の形状は、所望とする特性に応じて選択することが好ましい。例えば、構造体11aの底面の形状を楕円形状とした場合には、短軸方向に比して長軸方向がより滑らかな凹凸形状となるため、長軸方向からの外光の影響を受けにくくなり、表示画面などが白っぽくなることを抑制できる。また、短軸方向は、長軸方向に比して凹凸形状が荒れるため、良好な防眩性を確保することができる。すなわち、構造体11aの底面を楕円形状とした場合には、全体として高防眩性であり、かつ高コントラストな光学フィルム1を得ることができる。
(ハードコート層)
ハードコート層12は、基材11の表面、すなわち光学フィルムや表示装置などの表面に耐擦傷性と防眩性とを併せて付与するためのものであり、例えば、基材11より硬い高分子樹脂層である。ハードコート層表面には、基材11の構造体11aに倣って連続的な波面が形成されている。ハードコート層12の凹部および凸部の位置はそれぞれ、基材11の凹部および凸部の位置と対応している。ハードコート層表面の凹凸量は基材表面の凹凸量より小さくなり、ハードコート層の塗布厚が厚いほど凹凸量が小さくなる。任意の方向に切断したときのハードコート層断面が、連続波形状であることが好ましい。これにより、ハードコート層表面に滑らかなうねりを形成し、このうねりにより光を拡散することができる。ここで、連続的な波面とは、ハードコート層表面に不連続点や段差がなく滑らかにつながっており、具体的には、ハードコート層表面の任意の点において微分可能であることを示す。
[1.3.エンボス転写装置]
次に、図6を参照して、上述の構成を有する基材11を成形するエンボス転写装置について説明する。図6に示すように、このエンボス転写装置は、円柱状を有するエンボスロール21およびバックロール22を備える。
エンボスロール(ロール原盤)21としては、例えば、誘導発熱ジャケットロール、熱媒循環ロール、ヒーター内臓ロールなどの加熱ロールを用いることができる。ロール表面のエンボス加工の方法としては、レーザー彫刻が好ましい。また、500線/inchを超える超高密彫刻にはCO2レーザー、あるいはYAGレーザーで彫刻することが好ましい。表面処理としては、長期間使用の磨耗耐久性に優れる点で、硬質クロムメッキやセラミックス溶射が好ましい。例えば、エンボスロールの金属表面に酸化クロムのセラミックス溶射を100μm行ない、このセラミックス層にYAGレーザーで彫刻を施すことでエンボスロールを作製できる。なお、溶射の条件(セラミックスの種類、厚み)はこれに限定されるものではなく、レーザーとしても炭酸ガスレーザーを使用してもよい。
エンボスロール21は、その円柱面に基材11に凹凸形状を転写する凹凸形状(エンボス形状)を有する。具体的には、エンボスロール21の表面には、構造体11aを転写により形成するための凹部または凸部である構造体が形成されている。構造体の形状としては、例えば、上述した基材11における構造体11aの凹凸形状を反転した形状を用いることができる。
エンボスロール21で基材表面をプレス加工することで、基材表面に凹凸形状を形成することができる。基材11の凹凸表面上に塗布されるハードコート液の固形分と塗布厚みによって凹凸高さPVを変化させることで、拡散反射特性を制御し、所望のコントラストを持った防眩性フィルムを得ることができる。
バックロール22は、基材表面に微細なエンボスを転写するために高い圧力を必要とすることから、例えばJIS−D80度以上のゴム硬度を持ったゴム層、あるいはそれに相当する硬度の樹脂層を鉄ロール表面に施し、表面を研磨仕上げすることが好ましい。
また、バックロール22の鉄ロール内部で冷媒循環して冷却する、あるいは、冷却ロールまたは冷却ノズルを用いてゴム層、または樹脂層の表面を冷却することが好ましい。バックロール22のゴム層、または樹脂層が、エンボス処理中にエンボスロール21から連続的に伝熱されて、温度が上昇し、基材11が軟化する、あるいは溶けてしまうことを防ぐことができ、連続的なエンボス転写が可能になるからである。
図7〜図9は、エンボスロール表面の凹凸形状の一例を示す。図7は、円形状の底面を有する構造体21aを、その底面の大きさをランダムに変化させて配置した例である。図8は、六角状の底面を有する構造体21aを、その底面の大きさをランダムに変化させて配置した例である。図9は、楕円形状の底面を有する構造体21aを、その底面の大きさをランダムに変化させて配置した例である。
[1.4.転写ロールへの構造体の配置方法]
以下、転写ロールへの構造体21aの配置方法を具体的に説明する。ここでは、円形状の底面を有する構造体21aを配置する場合を例として説明するが、構造体21aの形状はこれに限定されるものではない。また、「転写ロールへの円の配置方法」、「ランダムドット生成アルゴリズム」は、以下に説明する例に限定されるものではなく、これ以外のものを用いることも可能である。特に、X軸上(最下段)のデータ生成方法、円の充填方法2、タイリング方法は、他の方法を用いることも可能である。また、以下に示す方法は、CPU(Central Processing Unit)などの制御部を有する電子計算機によって実行されるものである。
まず、X軸上の近傍に、Rm≦Ri≦RMを満足し、互いに接する円Ci(i=0,1,2,・・・)を描く。その描画方法の一例を以下に示す。
・原点(0,0)に半径R0(Rm≦R0≦RMの範囲でランダムに決定)の円C0を描く。
・円C1の半径R1をRm≦R1≦RMの範囲でランダムに決定する。
・−45°≦θr≦45°の範囲のθrをランダムに決定する。
・円C0と円C1が接し、円C0と円C1の中心を結ぶ直線とX軸の角度がθrになるような円C1の中心座標を求める。
・次に、円C1に対する円C2を求め、これを必要な範囲まで繰り返す。
次に、このようにして生成された一列のランダムパターンを最下段として、Rm≦R≦RMの範囲でランダムな円Cを、Y軸方向の正方向からこれらの最下段の円の列に接するように積み重ねる。その積み重ね方法の一例を以下に示す。
・y座標が最も小さい円を抽出しこの円Ciの中心座標を(xi,yi)、半径をRiとする。
・円Ci近傍で円Ciを除きy座標が最も小さい円を円Cjとし、この中心座標を(xj,yj) 、半径をRjとする。
次に、このように選択した2つの円Ci(中心座標(xi,yi)、半径Ri)と、円Cj(中心座標(xj,yj)、半径Rj)とに接する半径Rkの円Ckの中心座標(xk,yk)を下記のように求める。
k=Rm+(RM−Rm)×r
でRkを計算する。
cosθ={Ri 2−Rj 2+2(Ri−Rj)Rk+Lij 2}/{2(Ri+Rk)Lij}
∴θ=cos-1[{Ri 2−Rj 2+2(Ri−Rj)Rk+Lij 2}/{2(Ri+Rk)Lij}]
となる角度θを計算する。次に、この角度θを使って、中心座標(xk,yk)を下記式で計算する。
k=xi−(Ri+Rk){(xi−xy)cosθ−(yi−yj)sinθ}/Lij・・・(1)
k=yi−(Ri+Rk){(yi−yy)cosθ−(xi−xj)sinθ}/Lij・・・(2)
以下、この方法を繰り返して、ランダムな半径の円を積み重ねることにより、ランダムパターンを生成する。
以下に、上述の式で用いられる記号を説明する。
・R:円の半径、Rm:最小の円の半径、RM:最大の円の半径
・ρ:0≦ρ≦1の値を一様に取る乱数
・r:0≦r≦1の値を取る乱数、rはρの関数r=f(ρ) であり、f(ρ)は図10Aに示すように、斜線の範囲内の値を取る任意の関数でよい。図10B〜図10C、および図11A〜図11Cに、乱数rおよび円の半径の例を示す。
・円Ci:座標(xi,yi)を中心とし、下記式で計算される半径Riの円
・Ri:円Ciの半径、Ri=Rm+(RM−Rm)×r
・Lij=√(xi−xj2+(yi−yj2
ここで、“√”は、“(xi−xj2+(yi−yj2”の平方根を意味する。
円Ciの中心座標(xi,yi)と、円Cjの中心座標(xj,yj)との間の距離
[1.5.ランダムドット生成アルゴリズムについて]
[1.5.1.X軸上データの生成方法1]
以下に計算条件設定値を示す。
m:円の最小半径(μm)
M:円の最大半径(μm)
m:X座標の最小値(mm)
M:X座標の最大値(mm)
θr:隣接する円の中心間を結ぶ直線とX軸の角度(−45°≦θr≦45°)
r:0.0〜1.0の範囲で得られる乱数値
算出された円中心座標値: P0(x0,y0;R0)、P1(x1,y1;R1)、・・・、Pn(xn,yn;Rn
図12Aにて斜線を付した円を次のアルゴリズムによって求める。隣合う円の半径および中心点間を結ぶ直線とX軸との角度をランダムに決定し、円同士が接するように並べて行く。
図13は、X軸上データの生成方法1について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS1において、計算条件Rm、RM、Xm、XMを設定する。次に、ステップS2において、P0を座標原点(x0,y0)=(0.0、0.0)に置き半径R0=Rm+(RM−Rm)×rをランダムに決定する。
次に、ステップS3において、座標Pn(xn,yn;Rn)を以下の式により決定する。
n=Rm+(RM−Rm)×r
n=xn-1−(Rn+Rn-1)×cos(θr
n=yn-1−(Rn+Rn-1)×sin(θr
次に、ステップS4において、Xn>XMであるか否かを判別する。ステップS4にてXn>XMであると判別された場合には、処理は終了する。ステップS4にてXn>XMでないと判別された場合には、処理はステップS5に進む。ステップS5において、座標Pn(xn,yn;Rn)を記憶する。次に、ステップS6において、nの値をインクリメントし、ステップS3に処理を移行する。
[1.5.2.X軸上データの生成方法2]
以下に計算条件設定値を示す。
m:円の最小半径(μm)
M:円の最大半径(μm)
m:X座標の最小値(mm)
M:X座標の最大値(mm)
r:Y座標の振り幅(%)、但しYr<100
r:0.0〜1.0の範囲で得られる乱数値
算出された円中心座標値: P0(x0,y0;R0),P1(x1,y1;R1),・・・,Pn(xn,yn;Rn)
図12Bにて斜線を付した円を次のアルゴリズムによって求める。円の半径およびY座標値を一定範囲内でランダムに決定し、隣り合う円が接するように並べて行く。
図14は、X軸上データの生成方法2について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS11において、計算条件Rm、RM、Xm、XM、Yrを設定する。次に、座標P0(x0,y0;R0)を以下の式により求める。
0=Rm+(RM−Rm)×r
0=Ym+(RM+Rm)×r×Yr
0=Xm+R0×cos(asin(Y0/R0))
次に、ステップS13において、Pn(xn,yn;Rn)を以下の式により求める。
n=Rm+(RM−Rm)×r
n=Ym+(RM+Rm)×r×Yr
n=Xn-1+(Rn−Rn-1)×cos(asin(Yn−Yn-1)/(Rn−Rn-1))
次に、ステップS14において、Xn>XMであるか否かを判別する。ステップS14にてXn>XMであると判別された場合には、処理は終了する。ステップS14にてXn>XMでないと判別された場合には、処理はステップS15に進む。ステップS15において、座標Pn(xn,yn;Rn)を記憶する。次に、ステップS16において、nの値をインクリメントし、ステップS13に処理を移行する。
[1.5.3.円の充填方法1]
以下に計算条件設定値を示す。
m:円の最小半径(μm)
M:円の最大半径(μm)
m:X座標の最小値(mm)
M:X座標の最大値(mm)
m:Y座標の最小値(mm)
M:Y座標の最大値(mm)
r:0.0〜1.0の範囲で得られる乱数値
算出された円中心座標値: P0(x0,y0;R0),(x1,y1;R1),・・・,(xn,yn;Rn)
図12Cにて斜線を付していない円を次のアルゴリズムによって求める。
図15は、円の充填方法1について説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS21において、計算条件Rm、RM、Xm、XM、Ym、YMを設定する。
次に、ステップS22において、中心円座標P0からPnのうちY座標値が最小な円Piを求める。次に、ステップS23において、Yi>YMである否かを判別する。ステップS23にてYi>YMであると判別された場合には、処理は終了となる。ステップS24において、Yi>YMでないと判別された場合には、Pi近傍でPiを除きY座標値が最小な円Pjを求める。次に、ステップS25において、PiとPjに接する円Pkの半径RkをRk=Rm+(RM−Rm)×rとし、Pkの座標を求める。
次に、ステップS26において、Pkが存在するか否かを判別する。ステップS26にてPkが存在しないと判別した場合には、ステップS27において、Pi、Pjの組み合わせは以後除外する。ステップS26にてPkが存在すると判別した場合には、ステップS28において、P0からPnにPkと重なる円が存在するか否かを判別する。ステップS28にて重なる円が存在すると判別した場合には、ステップS27において、Pi、Pjの組み合わせは以後除外する。次に、ステップS28にて重なる円が存在しない判別した場合には、ステップS29において、座標Pk(xk,yk;Rk)を記憶する。次に、ステップS30において、nの値をインクリメントし、ステップS22に処理を移行する。
なお、図15中にて、(*1)、(*2)は以下のことを示す。
(*1)Y座標の最小値ではなく、Piにおけるyi+Riの値(円の上面)が最小の円を求める方法も有効である。
(*2)Pkの計算には、上述した式(1)、(2)を用いる。
[1.5.4.円の充填方法2]
図16は、円の充填方法2について説明するためのフローチャートである。
円の充填方法2は、ステップS31、ステップS32の追加処理をさらに行う点において、上述の円の充填方法1と異なっている。この方法は、ランダム性を多少犠牲にして、充填率を向上させる手法である。
ステップS21〜S28までは円の充填方法1と同様である。次に、ステップS28にて重なる円が存在しない判別した場合には、ステップS29において、座標Pk(xk,yk;Rk)を記憶する。次に、ステップS30において、nの値をインクリメントし、ステップS22に処理を移行する。ステップS28にて重なる円が存在すると判別した場合には、ステップS31において、座標Pk(xk,yk;Rk)の半径を設定範囲内で小さくすれば重なりを回避できるか否かを判別する。ステップS31にて重なりを回避できないと判別した場合には、ステップS27において、Pi、Pjの組み合わせは以後除外する。ステップS31にて重なりを回避できると判別した場合には、ステップS32において、Rkを重なりが回避できる最大の値にする。次に、テップS29において、座標Pk(xk,yk;Rk)を記憶する。次に、ステップS30において、nの値をインクリメントし、ステップS22に処理を移行する。
[1.5.5.タイリング方法]
大面積のランダムパターンを生成する場合、光学特性に影響を及ぼさなくなる程度に充分な大きさのパターンを繰り返し繋げて用いることで、製作を効率的に行うことができる。繰り返し繋げる場合、パターン開始部の直線と、パターン終了部の直線の配置が同一である必要がある(図12D中で上段と下段の斜線を付した円)。
図17は、X軸上の開始点と終了点を同一パターンにする方法を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS41において、X軸上のデータを上述の方法で生成する。次に、ステップS42において、座標列P0〜Pmについて、それぞれのy座標値にYMを加算した座標値を新たな円として、Pm以降に追加する。次に、ステップS43において、円の充填を上述の方法で行い、座標P0〜Pnを得る。
上述のようにしてランダムパターンを形成することによって、モアレの発生を抑制できる光学フィルム1が得られる。このパターンは、レーザー加工やエッチング処理などによりエンボスロール表面に彫刻することができる。
なお、上述の説明では、円を用いてランダムパターンを形成しているが、ランダムパターンは特に円に限定されるわけではない。例えば、多角形、楕円などの形状でもランダムパターンを形成することができる(図7〜図9参照)。特に、図9に示すように、楕円を用いてランダムパターンを形成すると、光学フィルム1に光学的な異方性を発現させることができる。また、図9に示すランダムパターンでは、充填率も円の場合と同様な高い充填率となる。また、図9に示すランダムパターンでは、長軸方向が短軸方向に比して滑らかな凹凸になるため、その方向からの外光の影響を受けにくくなり、表示画面が白っぽくなることを抑制できる。一方、短軸方向は、長軸方向に比して荒れているため、防眩性が確保される。したがって、図9に示すランダムパターンでは、全体として高防眩、高コントラストな光学フィルム1が得られる。
[1.6.パターン生成装置]
図18は、上述したランダムパターンの生成方法を実効するためのパターン生成装置の構成の一例を示すブロック図である。パターン生成装置は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータや、コンピュータ装置に準じた構成の装置である。
パターン生成装置50において、バス40に対してCPU(Central Processing Unit)41、ROM(Read Only Memory)42、RAM(Random Access Memory)43が接続される。ROM42には、例えばパターン生成装置50を起動させるための初期プログラムが予め記憶される。RAM43は、CPU41のワークメモリとして用いられる。
バス40に対して、さらに、表示部44、入出力インターフェイス(入出力I/F)45、ハードディスクドライブ48および通信インターフェイス(通信I/F)49が接続される。表示部44は、パターン生成装置50に内蔵またはパターン生成装置50に接続して用いられ、CPU41で生成された表示制御信号に応じた表示を行う。入出力I/F45には、キーボードや所定の操作子が配置された操作パネルといった、ユーザからの入力を受け付けるための入力部46が接続されている。また、入出力I/F45には、CD(Compact Disc)やDVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体を再生可能なドライブ装置47も接続するようにしてもよい。
ハードディスクドライブ48には、このパターン生成装置50の動作を制御し、上述の各方法を実効するためのプログラムが格納される。CPU41は、例えばパターン生成装置50の起動時に、ROM42から読み出された初期プログラムに従いハードディスクドライブ48に記録されたプログラムを読み出し、RAM43上に展開してパターン生成装置50の動作を制御する。
通信I/F49は、例えば、LAN(Local Area Network)などのネットワークを介してレーザー加工装置に接続されている。CPU41が、通信I/F49を介して、レーザー加工装置を制御する。この際、レーザー加工装置の制御は、パターン生成装置50にて生成したランダムパターン、またはそれを必要に応じてタイリングしたパターンに基づき行われる。
[1.7.光学フィルムの製造方法]
次に、図19〜図21を参照して、上述の構成を有する光学フィルムの製造方法の一例について説明する。図19は、光学フィルムの作製工程を示す図である。なお、図19に示す一例の工程をインラインで行うことが可能である。ここでは、ランダムパターンが円形状である場合について光学フィルムの製造方法について説明するが、ランダムパターンの形状は円形状に限定されるものではない。
基材11の凹凸面に塗布する塗料としては、以下の条件(1)〜(3)を満たすものが好ましい。基材11の凹凸面上に塗料を塗布した場合に、液の表面張力と重力によるレベリングで塗膜表面が平坦になり防眩性が消失する、すなわち白濁が減少しコントラストが増加するが、防眩性が減少し外光が映りこんでしまう、ことを抑制できるからである。
(1)塗料が、乾燥によって揮発する溶剤、および透明樹脂を含有する。透明樹脂は、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、および乾燥硬化樹脂などからなる。塗布する塗料自体は、塗布直後には構造粘性を持たず、レベリングによって平坦な表面が形成される。
(2)塗料が、溶剤の揮発とともに構造粘性を発現し降伏値を持ちゲル化する特性を有する。
(3)塗料が、乾燥すると流動性を消失する(いわゆる乾燥硬化)する特性を有する。条件(2)を満たす塗料が、乾燥硬化する樹脂を含有していてもよい。
条件(2)を満たす特性を発現させるために、構造粘性剤を塗料に添加する。構造粘性剤としては、塗膜の透明性を保つために可視光に吸収のない数十nm以下の微粒子を使用することが好ましい。添加量は塗料の固形分、粒子の粒径、および表面性などによって適宜設定することが好ましい。その際、乾燥温度で流動性が変化するので、乾燥温度でゲル化する添加量を設定する。微粒子としては、シリカ、アルミナ、酸化チタン、シルコニア、酸化スズ、さらにはPTO、ATO、ITO、五酸化アンチモンなどの導電性粒子などを用いることができる。その他、微粒子間の相互作用によって構造粘性が発現するものであればよく、これら微粒子に限定されず、例えば微粒子間を結合する官能基を有するポリマーなどを添加してもよい。
条件(3)を満たす乾燥硬化樹脂としては、乾燥によって固体となるウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、スチレン樹脂、メラミン樹脂、セルロース系樹脂などが挙げられる。これに電離放射線硬化型オリゴマー、熱硬化型オリゴマーを適宜混合して使用することが好ましい。乾燥硬化樹脂を添加することによって、乾燥が進むとともに塗膜が流動しなくなる。樹脂は上述の例に限定されるものではなく、例えばポリマーとしては、アクリル二重結合のような電離放射線官能基、−OH基などの熱硬化性基を持つものを使用することも可能である。
このような塗料を基材11の凹凸面に塗布すると、乾燥初期の段階でまず塗膜表面近傍が流動しなくなる。その後、溶剤の揮発量に応じて厚み方向に塗膜が収縮する。また同時に塗膜全体も流動しなくなり平面方向のレベリングが抑制されるために、塗料表面から下地の凹凸までの深さに応じた凹凸が塗料表面に形成される。塗料表面の凹凸高さは、乾燥前の固形分に応じて下地の凹凸高さよりも小さくなるため、基材11の凹凸よりも滑らかになる。図21A〜図21Cに塗膜形成過程を示す。
(原盤作製工程)
図19に示す工程に先だって、原盤であるエンボスロール21を以下のようにして作製する。まず、図20Aに示すように、被加工体であるロール23を準備する。このロールの表面は、例えば、金属により形成されている。次に、図20Bに示すように、例えばセラミック溶射によりセラミック層24を形成する。次に、図20Cに示すように、上述のようにして生成したパターンを、レーザー加工によりロール23の表面に形成する。具体的には、最小半径Rm以上、最大半径RM以下の範囲内で構造体(転写用構造体)21aの底面の大きさをランダムに変化させるとともに、構造体21aの底面同士を接するまたはほぼ接するようにしながら、凹部または凸部である構造体21aを形成する。また、構造体21aの底面の最小半径Rmと最大半径RMは、Rm/RM≦0.9の関係を満たすようにする。これにより、基材表面の凹凸形状を反転した凹凸形状を有するエンボスロール(ロール原盤)21が得られる。
(巻出・転写工程)
次に、例えば、反物状に巻き取られた基材11を巻き出す。次に、図6に示したエンボス転写装置を用いて、エンボスロール21とバックロール22とをその間に基材11を挟んだ状態で連続的に回転しながら、基材11にエンボス形状を転写する。これにより、図21Aに示すように、基材11の表面に凹凸形状が形成される。このエンボス転写は、基材11を加熱および加圧して行うことが好ましい。低温および低圧の条件でエンボス転写を行うと、レーザー彫刻で形成した凹部の底までフィルムが達せず、凸部の山頂が平坦な高さの低い突起しかできない。一方、高温および高圧では、転写量は大きいものの基材が熱変形してしまい良好な基材11が得られない。線圧が高いほど転写量が増加するが、ロールの撓みが増大することで幅方向に均一な線圧が得られないことから、経済的な判断が伴う。従って、基材11の物性、寸法で最適なエンボス条件を見出すことが重要である。
(塗布工程)
次に、図21Bに示すように、ハードコート液13を基材11上に塗工する。塗工されたハードコート液13の液面はレベリングされているが、基材表面の凹凸形状との間の厚みが分布することから、乾燥時の体積変化によって滑らかな凹凸状の気液界面が形成される。これにより、ハードコート層12の表面凹凸量が基材11の表面凹凸量より小さい光学フィルム1を得ることができる。また、基材11の表面凹凸量は、例えば、塗工するハードコート液13の厚みによって制御できる。さらに、塗布から硬化に亘る全てのプロセスにおいて、非接触で表面形成できることから、欠陥のない品質の高い光学フィルム1を提供することができる。
塗工方法は、特に限定されるものではなく公知の塗工方法を用いることができる。公知の塗工方法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などが挙げられる。
ハードコート液13は、例えば、二官能以上のモノマーおよび/またはオリゴマーなどの樹脂原料、光重合開始剤、および溶剤を混合してハードコート液(塗料)を含んでいる。ハードコート液13は、溶剤の揮発とともに流動性を消失する特性を有するものを使用することが好ましい。乾燥のみで固体になったり、構造粘性を持ち降伏値を持つようになれば流動性が消失する。そうするために、例えば乾燥硬化ポリマーや微粒子ゾルなどを添加する。これによって、転写で形成した凹凸にならったより滑らかな凹凸を形成し、防眩性を維持したまま白濁を低下できる。通常使用される乾燥後でもレベリングするUV樹脂であると、表面が平坦になり防眩性が消失してしまう。更に必用に応じ光重合開始剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、酸化防止剤、粘度調整剤などを加えて混合して使用するようにしてもよい。基材11の表面凹凸量は、例えば、塗布するハードコート液13の固形分、塗布厚みによって制御できる。
ハードコート液としては、製造の容易性の観点からすると、光または電子線などにより硬化する電離放射線硬化型樹脂、または熱により硬化する熱硬化型樹脂を用いることが好ましく、紫外線により硬化する感光性樹脂が最も好ましい。このような感光性樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリオールアクリレート、ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレートなどのアクリレート系樹脂を用いることができる。例えば、ウレタンアクリレート樹脂は、ポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、あるいはプレポリマーを反応させ、得られた生成物に、水酸基を有するアクリレートまたはメタクリレート系のモノマーを反応させることによって得られる。硬化後の特性は適宜選択することが可能であり、例えば、画像透過性の観点点からすると透光性に優れるものが好ましく、耐傷性の観点からすると高硬度を有するものが好ましい。なお、感光性樹脂は、上述の例に特に限定されるものではなく、透光性を有するものであれば用いることができるが、着色やヘイズにより透過光の色相や透過光量が顕著に変化しないものが好ましい。特に使用する透明プラスチック基材との屈折率差が小さい樹脂を使用することが好ましい。屈折率差が大きい樹脂を使用すると基材界面で反射が発生し白濁してしまうからである。
感光性樹脂に含まれる光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、アントラキノン誘導体などを単独で、あるいは併用して用いることができる。この感光性樹脂には、皮膜形成をより良くさせる成分、例えばアクリル系樹脂などをさらに適宜選択配合してもよい。
溶剤としては、使用する樹脂原料を溶解すると共に、透明プラスチック基材との濡れ性が良好で、かつ、白化させないものが好ましく、例えば、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸第二ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸第二アミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、乳酸メチルなどのケトン類またはカルボン酸エステル類よりなる溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノールなどのアルコール類を挙げることができる。これらの溶剤は単一でも2成分以上の混合物でもよく、さらに、上記に例示したもの以外の溶剤を樹脂組成物の性能が損なわれない範囲で加えることもできる。
(乾燥工程)
次に、基材上に塗工されたハードコート液13を乾燥させることにより、溶剤を揮発させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥であっても、乾燥温度や乾燥時間などの調整による人工的乾燥であってもよい。但し、乾燥時に塗料表面に風を当てる場合、塗膜表面に風紋が生じないようすることが好ましい。風紋が生じると防眩層表面に所望のなだらかなウネリの微細凹凸形状が形成されにくくなる傾向があり、防眩性とコントラストとを両立することが困難になるからである。また、乾燥温度および乾燥時間はハードコート液中に含まれる溶剤の沸点によって適宜決定することが可能である。その場合、乾燥温度および乾燥時間は、基材11の耐熱性を配慮し、熱収縮により基材11の変形が起きない範囲で選定することが好ましい。
(硬化・巻取工程)
次に、図21Cに示すように、例えば電離放射線照射または加熱により、透明プラスチック基材上にて乾燥されたハードコート液13を硬化させる。これにより、エンボス形状を1つの山として、滑らかな微細凹凸形状を形成することができる。電離放射線としては、例えば、紫外線、可視光線、ガンマ線、電子線などを用いることができ、生産設備の観点から、紫外線が好ましい。積算照射量は、樹脂の硬化特性、樹脂や基材11の黄変抑制などを考慮して適宜選択することが好ましい。また、照射の雰囲気としては、樹脂硬化の具合に応じて適宜選択することができ、例えば、空気、窒素、アルゴンなどの不活性ガスの雰囲気が挙げられる。最後に、必要に応じて、光学フィルム1を反物状に巻き取る。
以上により、目的とする光学フィルム1が得られる。
この発明の第1の実施形態では、光学フィルム1が、構造体11aが表面に形成された基材11と、基材11上に形成されたハードコート層12とを備える。基材11の表面には、構造体11aにより凹凸形状が形成される。ハードコート層12の表面には、基材11の凹凸形状に倣って連続波形が形成される。構造体11aの底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下の範囲内でランダムに変化する。構造体11aの底面同士が接するまたはほぼ接するように構造体11aが充填配置される。構造体11aの底面の最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たす。以上の構成により、モアレが発生せず表面凹凸形状も制御でき、かつ、ハードコート塗布後に滑らかなうねりを形成できるとともに、輪郭がぼけた状態でモアレが発生しない高コントラストな防眩性フィルムを得ることができる。
<2.第2の実施形態>
第2の実施形態は、レーザー加工に代えて、エッチング処理によりエンボスロールを作製する点において、第1の実施形態とは異なっている。これ以外のことは、第1の実施形態と同様であるので、以下ではエンボスロールの作製工程について説明する。
図22、図23は、この発明の第2の実施形態によるエンボスロールの作製方法を説明するための工程図である。
(レジスト層形成工程)
まず、例えば、図22Aに示すように、被加工体であるロール23を準備する。次に、例えば、図22Bに示すように、ロール23の表面にレジスト層25を形成する。レジスト層25の材料としては、例えば、無機レジストおよび有機レジストのいずれも用いることができる。
(露光工程)
次に、例えば、図22Cに示すように、レジスト層25にレーザー光Lを照射することにより、露光パターン25aをレジスト層25に形成する。この露光パターン25aは、第1の実施形態と同様にして生成したパターンに応じて形成される。露光パターン25aの形状としては、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などを挙げることができる。具体的には、最小距離Rm以上、最大距離RM以下の範囲内で露光パターン25aの大きさをランダムに変化させるとともに、露光パターン25a同士を接するまたはほぼ接するようにしながら、レーザー光Lをレジスト層25に照射する。また、露光パターン25aの最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たすようにする。なお、露光パターン25aの底面が円形状である場合には、上述の各関係において、最小距離Rmは最小半径Rmであり、最大距離RMは最大半径RMである。また、露光パターン25aの底面が楕円形状である場合には、最小距離Rmは短軸長さ(短径)の最小値Rmであり、最大距離RMは長軸長さ(長径)の最大値RMである。
(現像工程)
次に、例えば、露光パターン25aが形成されるレジスト層25を現像する。これにより、図23Aに示すように、露光パターン25aに応じた開口部25bがレジスト層25に形成される。なお、図23Aでは、レジストとしてポジ型レジストを用い、露光部に開口部25bを形成する例が示されているが、レジストはこの例に限定されるものではない。すなわち、レジストとしてネガ型レジストを用い、露光部を残すようにしてもよい。
(エッチング工程)
次に、例えば、開口部25bが形成されたレジスト層25をマスクとして、ロール23の表面をエッチングする。これにより、図23Bに示すように、構造体21aが形成される。エッチングとしては、例えば、ドライエッチングおよびウエットエッチングのいずも用いることができるが、設備が簡易である点からすと、ウエットエッチングを用いることが好ましい。また、エッチングとしては、例えば、等方性エッチングおよび異方性エッチングのいずれも用いることができる。
(レジスト剥離工程)
次に、図23Cに示すように、例えば、アッシングなどにより、基材表面に形成されたレジスト層25を剥離する。これにより、基材11の表面の凹凸形状を反転した凹凸形状を有するエンボスロール(ロール原盤)21が得られる。
(メッキ工程)
次に、図23Dに示すように、必要に応じて、エンボスロール21の表面にメッキ処理を施し、ニッケルメッキなどのメッキ層26を形成する。
以上により、目的とするエンボスロール21が得られる。
この第2の実施形態では、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<3.第3の実施形態>
図24は、この発明の第3の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。この光学フィルムは、図24に示すように、基材11とハードコート層12との間に帯電防止層14が設けられている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。基材11、およびハードコート層12は、上述の第1の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
帯電防止層14は、樹脂、および帯電防止剤を含んでいる。必要に応じて、光安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、酸化防止剤、および粘度調整剤などの添加剤を帯電防止層に含ませるようにしてもよい。樹脂および帯電防止剤としては第1の実施形態におけるハードコート層12と同様のものを用いることができる。
この第3の実施形態では、基材11とハードコート層12との間に帯電防止層14を設けているので、モアレの発生が抑制されるとともに、高防眩性、高コントラスト、耐擦傷性、および帯電防止機能を有する光学フィルムを得ることができる。
<4.第4の実施形態>
図25は、この発明の第4の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。図25に示すように、この光学フィルム1は、ハードコート層12上に反射防止層15を備えている点において、第1の実施形態のものとは異なっている。基材11、およびハードコート層12は、上述の第1の実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
反射防止層15としては、例えば、中空微粒子を含む低屈折率層、またはフッ素系樹脂を含む低屈折率層を用いることができる。中空微粒子としては、シリカ、アルミナなどの無機微粒子、あるいはスチレン、アクリルなどの有機微粒子が挙げられるが、シリカ微粒子が特に好ましい。この中空微粒子は内部に空気を含有しているために、それ自身の屈折率は、通常の粒子と比較して低くなる。例えば、シリカ微粒子では屈折率=1.46であるのに対して中空シリカ微粒子では屈折率≦1.45である。
この第4の実施形態では、ハードコート層12上に反射防止層15を設けているので、第1の実施形態に比して防眩性を向上することができる。
<5.第5の実施形態>
この第5の実施形態は、上述の第1の実施形態において防眩性フィルムとして用いた光学フィルムを、アンチニュートンリング(Anti Newton-Ring:ANR)フィルムとして用いるものである。
図26は、この発明の第5の実施形態による表示装置の構成例を示す断面図である。この表示装置は、表示部31と、この表示部31の前面側に設けられた前面部材32とを備える。表示部31と前面部材32との間には、例えば空気層が形成されている。表示部31の前面側、および前面部材32の裏面側の少なくとも一方に、光学フィルム33が備えられている。図26では、表示部31の前面側、および前面部材32の裏面側の両方に光学フィルム33を備える表示装置の例が示されている。ニュートンリング発生の抑制の観点からすると、表示部31の表示面側、および前面部材32の裏面側の両方に光学フィルム33を備えることが好ましい。光学フィルム33と、前面部材32または表示部31とは、接着剤などを介して貼り合わされている。なお、本発明において、前面とは表示面となる側の面、すなわち観察者側となる面を示し、裏面とは表示面と反対となる側の面を示す。
表示部31としては、例えば、液晶ディスプイレイ、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプイレイ、プラズマディスプイレイ(Plasma Display Panel:PDP)、有機EL(Electro Luminescence)ディスプイレイ、無機ELディスプイレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプイレイ(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED)、電界放出型ディスプイレイ(Field Emission Display:FED)などを用いることができる。
前面部材32は、表示部31の前面(観察者側)に機械的、熱的、および耐候的保護や、意匠性を目的として用いるものである。前面部材32は、例えば、シート状、フィルム状、または板状を有する。前面部材32の材料としたは、例えば、ガラス、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエステル(TPEE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド(PI)、ポリアミド(PA)、アラミド、ポリエチレン(PE)、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン(PP)、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート(PC)などを用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではなく、透明性を有する材料であれば用いることができる。
図27は、光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。光学フィルム33は、表示装置におけるニュートンリングの発生を抑制するためのものである。図27に示すように、光学フィルム33は、基材34と、この基材34上に設けられたハードコート層35とを有する。光学フィルム33は、接着層36を介して前面部材32などの被着体に対して貼り付けられている。接着層36は、接着剤を主成分とする。この接着剤としては、例えば、光学フィルムの技術分野において公知のものを用いることがでる。なお、本明細書では、感圧性粘着剤(PSA:Pressure Sensitive Adhesive)などの粘着剤も接着剤の一種とみなす。
光学フィルム33としては、第1の実施形態における光学フィルム1と同様のものを用いることができる。具体的には、基材34、ハードコート層35としてはそれぞれ、第1の第1の実施形態における基材11、ハードコート層12と同様のものを用いることができる。
また、図27に示すように、反射光の低減の観点から、AR(Anti-Reflection)層37をハードコート層35上にさらに形成することが好ましい。AR層37としては、ドライ方式およびウエット方式のいずれのものも用いることができるが、ウエット方式のものが好ましい。ウエット方式のAR層37としては、例えば、フッ素系樹脂を含むもの、あるいはシリカなどの中空微粒子を含むものを用いることができる。
この発明の第5の実施形態によれば、表示部31の前面側、および前面部材32の裏面側の少なくとも一方に、光学フィルム33を配置している。これにより、ニュートンリングの発生を抑制する、もしくは気にならない程度までニュートンリングの発生を低減することが可能である。
<6.第6の実施形態>
図28は、この発明の第6の実施形態による表示装置の構成例を示す断面図である。この第6の実施形態は、表示部31と、この表示部31の裏面側に設けられた裏面部材38とを備え、表示部31の裏面側、および裏面部材38の前面側の少なくとも一方に、光学フィルム33を備える点において、第5の実施形態とは異なっている。
図28では、表示部31の裏面側、および裏面部材38の前面側の両方に光学フィルム33を備える表示装置の例が示されている。なお、上述の第5の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
裏面部材38は、例えば、シート状、フィルム状、または板状を有する。表示部が液晶ディスプイレイである場合、裏面部材38は、例えば、光源照度を面内で均一化するための拡散板または拡散シート、視野角を制御するためのレンズフィルム、光源からの光を偏光分離し再利用するための偏光分離反射フィルムなどである。
この第6の実施形態によれば、表示部31の裏面側、および裏面部材38の前面側の少なくとも一方に、光学フィルム33を配置することで、ニュートンリングの発生を抑制する、もしくは気にならない程度までニュートンリングの発生を低減することが可能である。
<7.第7の実施形態>
図29は、本発明の第7の実施形態による防眩性フィルムの製造方法の一例について説明するためのフローチャートである。図30〜図32は、この発明の第7の実施形態による光学フィルムの製造方法の一例を説明するための工程図である。この第7の実施形態は、複数の開口部を有するエッチングマスクを用いて、原盤の表面に対して第1のエッチング処理を施した後、エッチングマスクを原盤の表面から除去し、原盤の表面全体に対して、第2のエッチング処理を施す点において、第2の実施形態とは異なっている。
ここで第1のエッチング処理の深さD1とは、第1のエッチング処理により原盤表面に形成される凹状の構造体の中で最も深い値を指す。通常D1はエッチング液のエッチングレートとエッチング処理時間により決定される。同一のエッチング液を使用し、なおかつエッチング量がさほど多くない場合、D1はエッチング処理時間Te1に概略比例して増大する。
処理時間Te1のエッチングにて、第1のエッチング処理深さD1が得られた場合、このエッチング液のエッチングレートをD1/Te1として定義することができる。
第2のエッチング処理は、上記のようにして求めたエッチングレートD1/Te1のエッチング液を利用して、特定の時間Te2の間、ロール全表面をエッチングすることにより行われる。このとき上記エッチングレートD1/Te1にTe2を乗じた値を第2のエッチング処理の深さD2と定義する(D2=(D1/Te1)ラTe2)。
以下、図29に示すフローチャート、および図30〜図32に示す工程図を参照しながら、本発明の第7の実施形態に係る防眩性フィルムの製造方法の一例について説明する。
(メッキ処理工程)
まず、ステップS101において、必要に応じて、被加工体である基材21の表面に、メッキ処理を施し、銅メッキなどのメッキ層を形成する。被加工体である基材21の形状としては、例えば、板状、シート状、フィルム状、ブロック状、円柱状、円筒状などが挙げられる。
(レジスト層形成工程)
次に、ステップS102において、基材21の表面上に、レジスト層22を形成する(図30A参照)。レジスト層22の材料としては、例えば、無機レジストおよび有機レジストのいずれも用いることができる。なお、基材21が円柱状または円筒状を有する場合には、それらの外周面にレジスト層22を形成することが好ましい。
(露光工程)
次に、ステップS103において、例えば、レジスト層22にレーザー光L1を照射することにより、所定の露光パターンを有する複数の露光部22aをレジスト層22に形成する(図30B参照)。例えば、最小距離Rm以上、最大距離RM以下の範囲内で露光部22aの大きさをランダムに変化させるとともに、露光部22a同士を接するまたはほぼ接するようにしながら、レーザー光L1をレジスト層22に照射する。また、露光部22aの最小距離Rmと最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たすようにする。但し、最小距離Rm:露光部22aの重心から外周までの最短距離、最大距離RM:露光部22aの重心から外周までの最大距離である。露光部22aの形状としては、例えば、円形状、楕円形状、多角形状などを挙げることができる。なお、露光部22aが円形状である場合には、最小距離Rmは最小半径Rmであり、最大距離RMは最大半径RMである。また、露光部22aが楕円形状である場合には、最小距離Rmは短軸長さ(短径)の最小値Rmであり、最大距離RMは長軸長さ(長径)の最大値RMである。
(現像工程)
次に、ステップS104において、複数の露光部22aが形成されたレジスト層22を現像する。これにより、露光部22aに応じた開口部22bがレジスト層22に形成される(図30C参照)。なお、図30Cでは、レジストとしてポジ型レジストを用い、露光部22aが開口部22bとなる例が示されているが、レジストはこの例に限定されるものではない。すなわち、レジストとしてネガ型レジストを用い、露光部22aを残すようにしてもよい。
隣接する開口部22bの間の最小間隔dは、1μm以上、(D2×4)μm以下であることが好ましい。ここで、D2は、再エッチング(第2のエッチング処理)によるエッチング深さ(量)である。最小間隔が1μm未満であると、再エッチング時に、円柱形状などを有する凹部間の壁が破れてつながってしまい、平坦部が多くなり、防眩性が低下する傾向がある。最小間隔が(D2×4)μmを超えると、基材21の全面を再エッチングしても、平坦部が多くなってしまい、防眩性が低下する傾向がある。
(エッチング工程)
次に、ステップS105において、複数の開口部22bが形成されたレジスト層22をエッチングマスクとして、基材21の表面にエッチング処理(第1のエッチング処理)を施す。これにより、凹部21aが形成される(図31A参照)。エッチングとしては、例えば、ドライエッチングおよびウエットエッチングのいずも用いることができるが、設備が簡易である点からすと、ウエットエッチングを用いることが好ましい。また、エッチングとしては、例えば、等方性エッチングおよび異方性エッチングのいずれも用いることができ、所望とする構造体11aの形状に応じて適宜選択することが好ましい。エッチング処理の深さD1は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましい。0.5μm未満であると、防眩性を維持するにハードコート膜厚を薄くする必要があり、鉛筆硬度が劣化する傾向がある。または、再エッチング処理により、凹部の深さが浅くなる或いは平坦部が多くなり、防眩性が低下する傾向がある。一方、10μmを超えると、ハードコート塗布後にザラツキ感が生じる、または、白濁を小さくするためにハードコート厚みを厚くする必要があり、カールが大きくなる。また、転写速度が下がり、生産性が悪くなる傾向がある。エッチング液としては、例えば、塩化第二銅エッチング液(塩化第二銅、塩酸、水)を使用することができるが、これに限定されるわけではない。
(レジスト剥離工程)
次に、ステップS106において、アッシングなどにより、基材表面に形成されたレジスト層22を剥離する(図31B参照)。これにより、例えば同一深さを有する凹部21aが基材表面に形成される。すなわち、基材表面に凹凸面が形成される。
(再エッチング工程)
次に、ステップS107において、基材21の凹凸面全体に再エッチング処理(第2のエッチング処理)を施す。これにより、基材21の表面に形成された複数の凹部21aを、例えば円柱状からドーム状に変えることにより、滑らかな凹凸面を有する原盤23が得られる(図31C参照)。この原盤23の凹凸面は、基材11の凹凸面を反転したものであり、連続的な波面であることが好ましい。基材11に連続的な波面を転写することができるからである。ここで、連続的な波面とは、原盤表面に不連続点や段差がなく滑らかにつながっていると、具体的には、原盤表面の任意の点において微分可能であることを示す。この再エッチングの深さD2は、(D1×0.6)μm以上(D1×2)μm以下であることが好ましい。(D1×0.6)μm未満であると、ドーム形状などの形成が不十分となり、平坦部が残り、直線傾斜があり、防眩性の改善が不十分となる傾向がある。一方、(D1×2)μmを超えると、凹部の深さが浅くなり過ぎ、或いは平坦部が多くなり、防眩性が低下する傾向がある。
原盤(例えばロール原盤)23上に形成される構造体(転写用構造体)21aは、原盤表面に形成される、ある種の形状と大きさにより定義される開口部と、特定の値の深さとを有する凹状の構造として確認できる。すなわち、フィルム上に形成される構造体を反転した構造として確認できる。
上記凹状構造の形状を確認または測定するためには、UV硬化樹脂などを使用して原盤23から採取したレプリカ形状(凸状の構造体)を確認または測定すればよい。例えば、以下のようにして、UV硬化樹脂などを使用して原盤23からレプリカを採取することができる。まず、表層が平坦で、かつ透明なフィルム基材(たとえばPETフィルム)と原盤表面との間にUV硬化樹脂を適量充填し、UV硬化樹脂がフィルムと原盤23に挟み込まれた領域において平坦に広がる状態になるまで十分にならした上で、フィルム側からUV光を適当な時間照射して硬化させればよい。その後、フィルムを原盤表面より剥離することで、フィルム基材上にUV硬化樹脂からなる凸状の構造体が形成されたレプリカを得ることができる。
転写用の構造体(凹状構造体)21aの底面の重心、半径、および深さなどの定義については、上記レプリカが有する凸状の構造体に対して、上述した光学素子上の構造体11aの定義を当てはめれば良い。但し、転写用の構造体21aの深さとは、レプリカが有する凸状構造体の高さを意味し、Z軸はレプリカ採取時に使用したフィルム基材表面に垂直な方向とし、底面およびその半径を定義するための射影面はこのZ軸と垂直に交わる任意の平面とする。測定方法も光学素子上の構造体11aを評価する際に使用した方法と同様の方法を適用すれば良い。
(メッキ処理工程)
次に、ステップS108において、必要に応じて、原盤23の凹凸面にメッキ処理を施し、Crメッキなどのメッキ層を形成する。
(形状転写工程)
次に、ステップS109において、基材11の平滑な表面に対して原盤23を押し当てるとともに、基材11を加熱することにより、原盤23の凹凸形状を基材11に転写する(図31D参照)。これにより、凹凸面を有する基材11が得られる。
(塗工工程)
次に、ステップS110において、樹脂組成物(以下、適宜塗料とも称する)13を基材11の凹凸面上に塗工する(図32A参照)。塗工方法は、特に限定されるものではなく、公知の塗工方法を用いることができる。公知の塗工方法としては、例えば、マイクログラビアコート法、ワイヤーバーコート法、ダイレクトグラビアコート法、ダイコート法、ディップ法、スプレーコート法、リバースロールコート法、カーテンコート法、コンマコート法、ナイフコート法、スピンコート法などが挙げられる。
(樹脂組成物)
樹脂組成物としては、後工程である乾燥工程(ステップS111)において、粘度が上昇し、流動性が失われる特性を有するものが好ましい。後工程である乾燥工程において、基材11の凹凸面に樹脂組成物を追随させることができるからである。樹脂組成物としては、製造の容易性の観点からすると、光または電子線などにより硬化する電離放射線硬化型樹脂、または熱により硬化する熱硬化型樹脂を用いることが好ましい。電離放射線硬化型樹脂としては、光により硬化する感光性樹脂組成物が好ましく、紫外線により硬化する紫外線硬化型樹脂組成物が最も好ましい。電離放射線硬化型樹脂、または熱硬化型樹脂は、粘度調整剤、および溶剤を含んでいることが好ましい。これらの材料を含むことで、後工程である乾燥工程において、基材11の凹凸面に樹脂組成物を追随させることができるからである。
(紫外線硬化型樹脂組成物)
紫外線硬化型樹脂組成物は、例えば、アクリレートと、光重合開始剤と、粘度調整剤と、溶剤とを含有している。また、紫外線硬化型樹脂組成物が、防汚性付与の観点から、防汚剤をさらに含有していることが好ましい。また、紫外線硬化型樹脂組成物が、基材11への濡れ性向上の観点から、レベリング剤をさらに含有することが好ましい。また、紫外線硬化型樹脂組成物が、帯電防止機能を防眩性フィルム1に付与する観点から、帯電防止剤をさらに含有することが好ましい。また、紫外線硬化型樹脂組成物が、必要に応じて、ハードコートに内部ヘイズを付与する有機または無機フィラーをさらに含有するようにしてもよい。このようにフィラーを含有させる場合、フィラーとマトリクスとの屈折率差は、0.01以上であることが好ましい。フィラーの平均粒径は、0.1〜1μmであることが好ましい。また、紫外線硬化型樹脂組成物が、必要に応じて、光安定剤、難燃剤および酸化防止剤などをさらに含有するようにしてもよい。
以下、アクリレート、光重合開始剤、粘度調整剤、溶剤、帯電防止剤、防汚剤、およびレベリング剤について順次説明する。
(アクリレート)
アクリレートとしては、2個以上の(メタ)アクリロイル基を有するモノマーおよび/またはオリゴマーを用いることが好ましい。このモノマーおよび/またはオリゴマーとしては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレートなどを用いることができる。ここで、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基およびメタアクリロイル基のいずれかを意味するものである。ここで、オリゴマーとは、分子量500以上60000以下の分子をいう。
(光重合開始剤)
光重合開始剤としては、公知の材料から適宜選択したものを使用できる。公知の材料としては、例えば、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体、アントラキノン誘導体などを単独で、または併用して用いることができる。重合開始剤の配合量は、固形分中0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましい。0.1質量%未満であると、光硬化性が低下し、実質的に工業生産に適さない。一方、10質量%を超えると、照射光量が小さい場合に、塗膜に臭気が残る傾向にある。ここで、固形分とは、硬化後のハードコート層12を構成する全ての成分、例えば溶剤および粘度調整剤以外の全ての成分をいう。具体的には例えば、アクリレート、光重合開始剤、無機酸化物フィラー、帯電防止剤、レベリング剤、および防汚剤などを固形分という。
(粘度調整剤)
粘度調整材(構造粘性剤)としては、例えば、無機系および/または有機系の粘度調整剤を用いることができ、両者を併用することが好ましい。両者を併用すると、形状追随性が高まるからである。無機系の粘度調整剤としては、例えば、無機酸化物フィラーを用いることができる。無機酸化物フィラーとしては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、五酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化インジウム錫(Indium Tin Oxide:ITO)、酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫(Antimony-doped tin oxide:ATO)、酸化アルミニウム亜鉛(Alminum Zinc Oxide:AZO)などを用いることができる。無機酸化物フィラー表面は、末端に(メタ)アクリル基、ビニル基、またはエポキシ基などの官能基を有する有機系分散剤で表面処理されていることが好ましい。有機系分散剤としては、例えば、上記官能基を末端に有するシランカップリング剤が好適である。末端にアクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製KBM−5103を挙げることができる。末端にメタクリル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製KBM−502、KBM−503、KBE−502、KBE−503を挙げることができる。末端にビニル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製KA−1003、KBM−1003、KBE−1003を挙げることができる。末端にエポキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、信越化学工業株式会社製KBM−303、KBM−403、KBE−402、KBE−403を挙げることができる。シランカップリング剤の他、有機カルボン酸を用いるようにしてもよい。このように表面処理された無機酸化物フィラーを用いることで、後述する塗膜の硬化工程において、無機酸化物フィラーがその周囲にある(メタ)アクリルモノマーおよび/またはオリゴマーなどのアクリレートと一体化し、塗膜硬度や可撓性が向上する。
無機酸化物フィラーは、その表面にOH基などを有することが好ましい。これにより、後述する塗膜の乾燥工程において、溶剤が蒸発する過程で、無機酸化物フィラー表面のOH基などと、粘度調整剤の有する官能基とが、水素結合または配位結合し、塗料の粘度が上昇し、好ましくは塗料がゲル化する。このように粘度が上昇することで、塗料が基材11の凹凸形状に追随し、塗料表面に基材21の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成される。
無機酸化物フィラーの平均粒径は、例えば、1nm以上100nm以下である。無機酸化物フィラー配合量は、固形分中10質量%以上70質量%以下であることが好ましい。なお、全固形分を100質量%としている。10質量%未満であると、溶媒蒸発過程で系が高粘度化しなくなる、または、高粘度化に必要な粘度調整剤量が多くなりすぎ、塗料に濁りが生じる、もしくは塗膜硬度が劣化する傾向がある。一方、70質量%を超えると、硬化膜の可撓性が低下する傾向がある。
有機系の粘度調整剤としては、例えば、ヒドロキシ基(OH基)、カルボキシル基(COOH基)、ウレア基(−NH−CO−NH−)、アミド基(−NH−CO−)、アミノ基(NH2)基を有する分子を用いることができ、これらの官能基から選ばれる少なくとも1種の官能基を2個以上有する分子を用いることが好ましい。また、粘度調整剤としては、無機酸化物フィラーの凝集を抑制する観点からすると、カルボキシル基を有する分子を用いることが好ましい。公知のタレ止め剤、沈降防止剤を適用することも可能である。粘度調整剤としては、例えば、ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYK−405、BYK−410、BYK−411、BYK−430、BYK−431、共栄社化学株式会社製のターレン1450、ターレン2200A、ターレン2450、フローレンG−700、フローレンG−900などが好適である。粘度調整剤の配合量は、全塗料100質量部に対して0.001〜5質量部であることが好ましい。最適な配合量は、無機酸化物フィラーの材料種および配合量、粘度調整剤の材料種、ならびに所望のハードコート膜厚に応じて適宜選択することが好ましい。
(溶剤)
溶剤としては、使用するアクリレートなどの樹脂原料を溶解すると共に、基材11との濡れ性が良好で、かつ、基材11を白化させないものが好ましい。このような溶剤としては、例えば、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸第二ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸第二アミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、乳酸メチルなどのケトン類またはカルボン酸エステル類、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソランなどのエーテル類を挙げることができる。これらの溶剤は単一でも2成分以上の混合物でもよく、さらに、上記に例示したもの以外の溶剤を樹脂原料の性能が損なわれない範囲で加えることもできる。
(帯電防止剤)
樹脂組成物は、上述のように、帯電防止剤をさらに含有することが好ましい。帯電防止剤としては、四級アンモニウム塩、導電性ポリマー、イオン性液体、および導電性微粒子の少なくとも1種を含んでいることが好ましい。
四級アンモニウム塩としては、4級アンモニウム塩基を分子中に有する化合物を用いることが好ましい。4級アンモニウム塩基を分子中に有する化合物としては、1個または2個以上の4級アンモニウム塩基と、1個または2個以上の(メタ)アクリロイル基とを有するモノマーおよび/またはオリゴマーを用いることが好ましい。その分子内の4級アンモニウム塩基により、帯電防止機能をハードコート層12に付与することができる。また、モノマーおよび/またはオリゴマーが(メタ)アクリロイル基を有することで、紫外線照射によりマトリクス樹脂などと一体化する。これにより、4級アンモニウム塩のブリードアウトが抑止される。
4級アンモニウム塩基を分子中に有する化合物としては、例えば、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メタクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート、メタクリロイルオキシエチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、メタクリロイルアミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムp−トルエンスルホネート、メタクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムp−トルエンスルホネートなどを挙げることができる。
導電性ポリマーとしては、例えば、置換または無置換のポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体が挙げられる。特にポリピロール、ポリチオフェン、ポリN−メチルピロール、ポリ3−メチルチオフェン、ポリ3−メトキシチオフェン、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、およびこれらから選ばれる1種または2種からなる(共)重合体が好適である。
導電性ポリマーとしては、紫外線硬化型樹脂組成物との相溶性が良いものを選択することが好ましい。相溶性が悪い場合、所望の帯電防止性能を得るために必要な導電性ポリマーの配合量が多くなり、機械特性劣化や着色(透明性劣化)などを招くことになる。
導電性ポリマーが、導電性向上の観点から、ドーパントを含有することが好ましい。ドーパントとしては、例えば、ハロゲン化合物、ルイス酸、プロトン酸などが挙げられる。具体的には、有機カルボン酸、有機スルホン酸などの有機酸、有機シアノ化合物、フラーレン、水素化フラーレン、カルボン酸化フラーレン、スルホン酸化フラーレンなどが挙げられる。ポリスチレンスルホン酸をドープしたポリエチレンジオキシチオフェン溶液は、比較的熱安定性が高く、重合度が低いことから、塗膜成形後の透明性が有利となる点で好ましい。
(防汚剤)
樹脂組成物は、上述のように、防汚剤をさらに含有することが好ましい。防汚剤としては、1個以上の(メタ)アクリル基、ビニル基、またはエポキシ基を有するシリコーンオリゴマーおよび/またはフッ素含有オリゴマーを用いることが好ましい。防眩性フィルム1に耐アルカリ性を付与する必要がある場合、フッ素含有オリゴマーを用いることが好ましい。上記シリコーンオリゴマーおよび/またはフッ素オリゴマーの配合量は、固形分の0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましい。0.01質量%未満であると、防汚機能が不十分となる傾向がる。一方、5質量%を超えると、塗膜硬度が低下する傾向がある。防汚剤としては、例えば、DIC株式会社製のRS−602、RS−751−K、サートマー社製のCN4000、ダイキン工業株式会社製のオプツールDAC−HP、信越化学工業株式会社製のX−22−164E、チッソ株式会社製のFM−7725、ダイセル・サイテック株式会社製のEBECRYL350、デグサ社製のTEGORad2700などを用いることが好ましい。
(レベリング剤)
紫外線硬化型樹脂組成物は、上述したように、基材11への濡れ性向上の観点から、公知のレベリング剤をさらに含有することが好ましい。レベリング剤の配合量は、固形分の0.01質量%以上5質量%以下であることが好ましい。0.01質量%未満であると、濡れ性の向上が不十分になる傾向がある。5質量%を超えると、塗膜硬度が低下する傾向がある。
(乾燥工程)
次に、ステップS111において、基材11の凹凸面上に塗工された樹脂組成物13を乾燥させることにより、溶剤を揮発させる。乾燥条件は特に限定されるものではなく、自然乾燥であっても、乾燥温度や乾燥時間などを調整する人工的乾燥であってもよい。但し、乾燥時に塗料表面に風を当てる場合、塗膜表面に風紋が生じないようすることが好ましい。また、乾燥温度および乾燥時間は塗料中に含まれる溶剤の沸点によって適宜決定することが可能である。その場合、乾燥温度および乾燥時間は、基材11の耐熱性を配慮し、熱収縮により基材11の変形が起きない範囲で選定することが好ましい。
溶剤が蒸発する過程で、塗料の固形分濃度が上昇し、無機酸化物フィラーと粘度調整剤とが系内で水素結合または配位結合などの結合を介したネットワークを形成し、粘度が上昇し、高粘度化する。このように高粘度化することにより、基材11の凹凸形状が乾燥した樹脂組成物の表面13sに残される(図32B参照)。すなわち、乾燥した樹脂組成物の表面13sに適度な滑らかさが形成され、防眩性が発現する。上述のように、脂組成物が溶媒蒸発過程で高粘度化すると、乾燥後の樹脂組成物が基材11の凹凸形状に倣い、防眩性が発現する。これに対して、紫外線硬化型樹脂組成物が高粘度化しない場合、乾燥した樹脂組成物により、基材11の凹凸形状がつぶれてしまい、防眩性が得られなくなる。
(硬化工程)
次に、ステップS112において、例えば電離放射線照射L2または加熱により、基材11の凹凸面上にて乾燥された樹脂組成物13を硬化させる。これにより、滑らかな凹凸形状を有するハードコート層12が形成される(図32C参照)。電離放射線としては、例えば、電子線、紫外線、可視光線、ガンマ線、電子線などを用いることができ、生産設備の観点から、紫外線が好ましい。積算照射量は、樹脂の硬化特性、樹脂や基材11の黄変抑制などを考慮して適宜選択することが好ましい。また、照射の雰囲気としては、樹脂組成物の種類に応じて適宜選択することが好ましく、例えば、空気、窒素、アルゴンなどの不活性ガスの雰囲気が挙げられる。
以上により、目的とする防眩性フィルム1が得られる。
また、下地パターン(基材11の凹凸パターン)の形成法は、突起径分布選択性、ランダム配置性、高さ制御性、および突起形状(傾斜)制御性などを有するものであればよく、上述の形成方法に限定されるものではない。例えば金属金型上にレジストを塗布後、コンピュータ生成したランダムパターンをレーザー光によりアブレーション除去し、金属を溶解するエッチャントにより、金属金型ロールに突起を形成する方法を用いることができる。また、上記下地パターンの径のインクリメント/デクリメントを行ったパターンを用い、再度このレーザー・エッチング手法を多段に繰り返す方法も用いることができる。これらの手法でパターン形成後、レジストを剥離し全体的にエッチングすることで、傾斜を緩やかにすることができる。
コンピュータによりランダムパターンを生成する際に、円形パターンの直径分布を狭くしたり、パターン密度を上げるためにパターン間の配置の制約を行うと、ランダム性が落ち、表示装置に適用した際にモアレは生成しないものの、反射光が分光する傾向がある。このため、円形パターンの直径分布を広くとり、配置上の制約は設けないことが好ましい。例えば、円形パターンの直径分布としては、好ましくは150μm以下、より好ましくは20μm以上150μm以下に広く取ることが好ましい。このような円形パターンの直径分布範囲を選択することで、自己相関関数の最大値を0.1以下に抑えることができ、分光現象を緩和することができる。なお、基材11の構造体底面の直径分布は、上述したコンピュータにより生成した円形パターンのものとほぼ同一となる。
また、所望の拡散反射角度特性を実現するため、金型のエッチング深さ、およびレジスト剥離後の全体エッチング時間などを調整することが好ましい。また、無機フィラー、および粘度調整剤などを添加してレベリング性を調整した樹脂を、基材11の凹凸面上に膜厚を調整して塗布することが好ましい。
上述したように、第1の実施形態によれば、まず、複数の開口部22bを有するエッチングマスクを用いて、基材表面に対して第1のエッチング処理を施し、エッチングマスクを基材表面から除去する。次に、エッチングマスクが除去された基材表面の全体に対して、第2のエッチング処理(再エッチング処理)施すことにより、滑らかな凹凸を有する原盤23を作製する。このような原盤23により成形された基材上に、乾燥により流動性が失われるハードコート塗料を塗布、乾燥、硬化させることで、基材表面の凹凸に倣ったハードコート層12が形成される。したがって、高防眩、および低白濁の両特性を満たす防眩性フィルムが得られる。
<8.第8の実施形態>
[8.1.光学フィルムの構成]
図33は、この発明の第8の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の凹凸面の形状の一例を示す平面図である。図33に示すように、第8の実施形態による光学フィルムは、構造体11が第1の構造体11a1と第2の構造体11a2とを含む点において、第1の実施形態のものとは異なっている。
第1の構造体11a1の底面の大きさが、10μm≦R1m<R1M≦75μmの範囲内でランダムに変化し、第2の構造体11a2の底面の大きさが、R2m<R2M≦R1mの範囲内でランダムに変化することが好ましい。但し、最小距離R1m:第1の構造体11a1の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離、最大距離R1M:第1の構造体11a1の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離である。また、最小距離R2m:第2の構造体11a2の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離、最大距離R2M:第2の構造体11a2の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離である。10μm>R1mであると、該当する構造体が概略平坦化してしまい、表面のざらつきが生じる傾向にある。R1M>75μmであると、表面がざらついたり、画面を見たときにぎらついて見えたりする。
第2の構造体11a2が第1の構造体11a1の間の隙間に配置されるとともに、第1の構造体11a1の高さの最小値h1、および第2の構造体11a2の高さの最大値h2が、h1≧h2の関係を満たす場合には、第1の構造体11a1、および第2の構造体11a2の底面の大きさが以下のように変化することが好ましい。すなわち、第1の構造体11a1の底面の大きさが、R1m<R1M≦75μmの範囲内でランダムに変化し、第2の構造体11bの底面の大きさが、R2m<R2M≦R1mの範囲内でランダムに変化することが好ましい。R1M>75μmであると、表面がざらついたり、画面を見たときにぎらついて見えたりする。
第1の構造体11a1の高さの最小値h1、および第2の構造体11a2の高さの最大値h2が、h1≧h2の関係を満たすとともに、第1の構造体11a1および第2の構造体11a2の高さがばらついていることが好ましい。このようにすることで、構造体11の径の大きさに応じて構造体11の高さがばらつき、光学素子表面に3次元的にランダムな面状を付与することができる。この結果、構造体11の高さが揃うことによって生じる反射光の虹模様、すなわち分光現象を抑制することができるからである。
[8.2.光学フィルムの製造方法]
この第8の実施形態により光学フィルムの製造方法は、以下に示す露光工程を備える以外の点において、第1の実施形態のものと異なっている。まず、上述の第1の実施形態と同様にして、第1の構造体11a1に対応する露光部を形成する。次に、この露光部の間の隙間に、第2の構造体11a2に対応する露光部を配置する。
以下では、これらの第1の構造体11a1、および第2の構造体11a2を形成するための凹部をそれぞれ、第1の凹部(第1の転写用構造体)、第2の凹部(第2の転写用構造体)と称する。
エッチングプロセスによる原盤作製を行う場合、第1の凹部および第2の凹部の深さは、(1)凹部の底面の大きさ、(2)隣接する凹部の底面同士の間隔、(3)隣接する凹部の底面の大きさ、(4)その他原盤加工条件に依存してばらつく傾向にある。したがって、エッチングプロセスにより原盤を作製する際に、上記(1)〜(4)の条件を適宜調整することにより、第1の凹部、および第2の凹部の深さを意図的にばらつかせることができる。特に、第2の凹部の底面半径の最大値RMを第1の凹部の底面半径の最小値Rm以下に設定することにより、第2の凹部の深さを第1の凹部の深さよりも浅く設定することができる。なお、これらの第1の凹部、および第2の凹部をフィルムに転写すると、フィルム上に第1の構造体11a1、および第2の構造体11a2を形成することができる。
上述した原盤側における第1の凹部および第2の凹部の深さばらつきに応じて、光学フィルム側における第1の構造体11a1、および第2の構造体11a2の高さについても意図的にばらつきを生じさせることができる。これにより、光学フィルム1として、反射光が虹がかった状態になる、いわゆる分光現象を抑制することができる。
また、原盤側において第1の凹部に対して第2の凹部をさらに追加することにより、原盤上に存在する凹部の密度を高めることができる。これにより、光学フィルム上に形成される構造体11aの密度を高めることができる。このように構造体11aの密度が向上することで、光学フィルム1の凹凸面において平坦部分が減少し、その結果として防眩性を高めることができる。
<9.第9の実施形態>
図34Aは、この発明の第9の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の構成の第1の例を示す断面図である。図34Aに示すように、基体11は、ハードコート層12が形成される凹凸面に複数の微細構造体11cを備える点において、第1の実施形態とは異なっている。微細構造体11cは、例えば、構造体11aの表面のうちの少なくとも一部に形成される。ギラツキ低減の観点からすると、構造体11の表面全体に微細構造体11cを形成することが好ましい。微細構造体11cは、構造体11aよりも小さい凸部または凹部である。なお、微細構造体11cが基材11の凹凸面に形成されているか否かは、例えば以下のようにして確認することができる。すなわち、TACフィルムなどの基材11を溶剤により溶解し、ハードコート層12と基材11との界面を露出させ、この界面を顕微鏡を用いて観察することにより、微細構造体11cの形成の有無を確認できる。
微細構造体11cの形状としては、ドット状、線状などを挙げることができ、これらの形状を組合せて用いてもよい。線状としては、直線状、曲線状、円環状ならびにそれらの組合せを挙げることができ、所望とする特性に応じて、これらの形状のうちから適宜選択することが好ましい。微細構造体11cの高さおよび幅は、例えば、構造体11aのものよりも小さく形成されている。微細構造体11cは、構造体11aよりも短い周期で基材11の凹凸面に形成されている。微細構造体11cは、例えば、エッチング工程において用いられるエッチング液に界面活性剤を添加することにより形成することができる。
図35Aは、微細構造体の形状の第1の例を示す略線図である。図35Aに示すように、ドット状に突出した複数の微細構造体11cが、構造体11aの表面に形成されている。複数の微細構造体11cの配置は特に限定されるものではなく、所望とする特性に応じて規則的配置およびランダム配置のいずれを採用してもよい。
図35Bは、微細構造体の形状の第2の例を示す略線図である。図35Bに示すように、直線状に突出した複数の微細構造体11cが、構造体11aの頂部から底部に向かって延在されている。
図35Cは、微細構造体の形状の第3の例を示す略線図である。図35Cに示すように、円環状に突出した複数の微細構造体11cが、構造体11aの頂部から底部に渡って形成されている。すなわち、構造体11aの表面には蛇腹状の稜が形成されている。
この発明の第9の実施形態では、ハードコート層12が形成される凹凸面に微細な複数の構造体11cを形成しているので、内部ヘイズ(例えば1〜5%)を付与することができる。このような基材11を備える光学フィルム1を表示装置の表面に適用した場合には、ギラツキを低減することができる。なお、微細構造体11cの大きさや形状などを適宜調整することで、微細構造体11cが形成されていない場合とほぼ同様な凹凸形状(すなわち拡散反射特性)とすることができる。
図34Bは、この発明の第9の実施形態による光学フィルムに備えられる基材の構成の第2の例を示す断面図である。図34Bに示すように、この第2の例は、隣り合う構造体11aの間に隙間11dが形成されている点において、第1の例とは異なっている。このように隙間11dが形成されている場合には、構造体11aの表面、および構造体11a間の隙間11dの少なくとも一方に、微細構造体11cを形成するようにしてもよい。ギラツキの低減の観点からすると、構造体11aの表面、および構造体11a間の隙間11dの両方に微細構造体11cを形成することが好ましい。
<10.第10の実施形態>
図36は、この発明の第10の実施形態による光学フィルムの構成の一例を示す断面図である。第10の実施形態は、構造体11aが側面に1つまたは2つ以上のステップStを備え、構造体11aが2つまたは3つ以上の段構造体からなる段構造を有している点において、第1の実施形態とは異なっている。2つまたは3つ以上の段構造体は、基体側からハードコート層の表面側に向かって、小さくなるように構成されている。図36では、構造体11aが側面に1つのステップを備え、段構造が第1の段構造体16b、および第2の段構造体16aからなる例が示されている。構造体11aは、全体としてドーム形状を有することが好ましい。各段を形成する段構造体の底面の形状は、同一形状に限定されるものではなく、異なる形状としてもよい。
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
参考例1)
まず、エンボスロールを以下のようにして作製した。計算条件設定値(Rm:17.5μm、RM:25μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成した。図7は、このパターンを2mm×2mmの範囲で切り出した図である。
次に、この生成したパターンをタイリングしてエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。エッチングの深さを約5μmとした。バックロールには、鉄ロール表面にJIS-D90度の硬度のゴムを巻いて研磨仕上げしたものを使用した。また、エンボスロールには加熱用ヒーターを内蔵し200℃以上まで温度調節できるようにした。バックロールは、鉄ロール表面にJIS-D90度の硬度のゴムを巻いて研磨仕上げし、水冷の冷却ロールと空冷ノズルを用いた。
次に、エンボスロールとバックロールの間に80μm厚のトリアセチルセルロース(TAC)フィルムを挟んだ状態で連続的に回転しながら加熱・加圧して、TACフィルム表面に以下のようにして凹凸を形成した。具体的には、180℃に加熱したエンボスロールと50℃に冷却したバックロールとの間に80μm厚のTACフィルムを挟んだ状態で連続的に回転しながら、線圧2000N/cmでニップした。これにより、エンボスロールの凹凸形状をTAC表面に連続的に転写した。次に、この転写後のTACフィルム表面をレーザー顕微鏡で観察した。図37Aに、TACフィルム表面の写真(レーザー顕微鏡での共焦点画像)を示す。また、参考のために、Rm:25μm、RM:30μmでパターン配置し、同一半径25μmでレーザー彫刻したエンボスロールを使用して転写したTACフィルム表面の写真を図37Bに示す。
次に、以下の材料をディスパーで2時間攪拌し、ハードコート液を調製した。
UV硬化ウレタンアクリルオリゴマー:100質量部
反応開始剤 IRG-184:5質量部
シリカゾル(粒径30nmのシリカを分散したMIBK分散液 固形分30%):500質量部
MIBK:85質量部
次に、調製したハードコート液をワイヤーバーにより凹凸表面に塗布した。この際、硬化後に所望のPVの値となるように、ワイヤーバーの番手で塗布厚を調整した。次に、80℃のオーブンに2分間放置して溶剤を揮発させることにより、ハードコート液を乾燥させた。次に、TACフィルムを紫外線硬化炉に搬送し、出力160W、積算光量300mJ/cm2でUV照射しハードコート層を形成した。これにより、PVが0.26μmの防眩性フィルムが作製された。
参考例2)
計算条件設定値(Rm:12μm、RM:17μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.27の防眩性フィルムを作製した。
参考例3)
計算条件設定値(Rm:49μm、RM:70μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.67の防眩性フィルムを作製した。
参考例4)
計算条件設定値(Rm:11μm、RM:25μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.30の防眩性フィルムを作製した。
参考例5)
計算条件設定値(Rm:21μm、RM:25μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.26の防眩性フィルムを作製した。
参考例6)
計算条件設定値(Rm:10μm、RM:11.1μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.23の防眩性フィルムを作製した。
参考例7)
計算条件設定値(Rm:67.5μm、RM:75μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが1.54の防眩性フィルムを作製した。
参考例8)
エンボスロールの表面形状をレーザー加工で作製した以外は参考例1と同様にして、PVが0.27の防眩性フィルムを作製した。
(比較例1)
計算条件設定値(Rm:8μm、RM:11μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.23の防眩性フィルムを作製した。
(比較例2)
計算条件設定値(Rm:56μm、RM:80μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが1.03の防眩性フィルムを作製した。
(比較例3)
計算条件設定値(Rm:24μm、RM:25μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)の条件でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.39の防眩性フィルムを作製した。
(比較例4)
参考例6の計算条件設定値でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。このエンボスロールを使用しTAC表面に凹凸を形成した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが0.19の防眩性フィルムを作製した。
(比較例5)
参考例7の計算条件設定値でパターンを生成し、この生成パターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、PVが1.68の防眩性フィルムを作製した。
(比較例6)
#300のガラスビーズを使用してブラスト処理したロールをエンボスロールとして使用した。白濁が0.3となる塗布厚でハードコート液をTACフィルムの凹凸表面に塗布した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、防眩性フィルムを作製した。
(比較例7)
#400のガラスビーズを使用してブラスト処理したロールをエンボスロールとして使用した。白濁が0.3となる塗布厚でハードコート液をTACフィルムの凹凸表面に塗布した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、防眩性フィルムを作製した。
(比較例8)
同一半径25μmの円を格子状に配列させたパターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。このエンボスロールを使用しTAC表面に凹凸を形成した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、防眩性フィルムを作製した。
(比較例9)
同一半径25μmの円を千鳥状に配列させたパターンをエッチングで彫刻し、エンボスロールを作製した。このエンボスロールを使用しTAC表面に凹凸を形成した。これ以外のことは、参考例1と同様にして、防眩性フィルムを作製した。
<充填率の評価>
充填率は生成した円の面積と区画面積の比で表す。円と円の隙間は平坦であり、充填率(1−充填率)は円が占める面積率を表している。区画面積は、パターンの全面積(円の面積とその間の隙間の面積とを加算した面積)である。平坦部が多いと、すなわち充填率が低いと防眩性が低下するので、高い充填率が要求される。ここで、充填率の基準として、比較例8(図38A)および比較例9(図38B)の充填率を示す。同一半径の円を格子状に配列させた場合の充填率(図38A参照)は、78.5%、同一半径の円を千鳥状に配列させた場合の充填率(図38B参照)は、90.7%である。
<白濁度の評価>
裏面反射の影響を抑えるため、防眩性フィルムは粘着剤を介して黒色アクリル板に貼合して評価サンプルとした。次に、エックスライト社製の積分球型分光測色計SP64を用い、拡散光を試料表面に照射して試料法線方向から8°方向に傾いた位置に存在する検出器で反射光を測定するd/8°光学系にて測定を行った。測定値は正反射成分を除き拡散反射成分のみ検出するSPEXモードを採用し、検出視野角2°にて行った。なお、本測定の白濁度は、視覚的に感じる白濁感と相関があることを実験により確認している。その結果を表1に示す。
黒板アクリル板:三菱レーヨン製 アクリライト黒502(3mm厚)
貼合するときに使用する粘着剤:巴川製紙所製 ノンサポート粘着フィルムTU41A
<防眩性の評価>
光学フィルムにむき出しの蛍光灯を写し、反射像のぼやけ方を下記の基準で評価した。その結果を表1に示す。
◎:蛍光灯の輪郭が分からない(2本の蛍光灯が1本に見える)
○:蛍光灯がある程度認識できるが、輪郭がぼやけている
×:蛍光灯がそのまま写りこむ
<凹凸形状の評価>
Laser tec社製のファイブラインコンフォーカル顕微鏡 OPTELIC S130を使用した。
試料:白濁測定と同様に黒色アクリル板にフィルムを貼って測定試料とした。
対物:50倍、接眼:10倍
Z軸方向にスキャンし、Z像を取り込む。
200μm×200μmの中に観察される凸部頂上を通るように計測断面位置を設定した。次に、その断面の段差から、凸部(構造体)の高さを測定した。この高さの測定を10箇所で行った後、測定値を加算平均して、凸部(構造体)の平均高さPVとした。その結果を表1に示す。
また、最も隣接した円と円との平均中心間距離PPを以下のようにして求めた。上述の計算条件設定値に基づき生成したパターンから中心間距離PPを10箇所で求めた後、加算平均して、平均中心間距離PPとした。その結果を表1に示す。
<モアレ、ぎらつきの評価>
17インチのモニター(SXGA 1280x1024)に緑色の画像を出し、そこにフィルムをのせて、モアレが発生しているか、ぎらついて見えるかどうか目視で判断した。その結果を表1に示す。
表1に、上述の各評価結果をまとめて示す。
表1から、以下のことがわかる。
参考例1〜8の防眩性フィルムでは、モアレおよびぎらつきの発生のない高コントラストな防眩性フィルムが得られる。また、参考例1〜8の防眩性フィルムは、(1)構造体の底面の大きさがランダムに変化し、(2)構造体の底面同士が接するまたはほぼ接する関係にあり、(3)構造体の底面の最小半径Rmと最大半径RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たしている。したがって、上記(1)〜(3)の関係を満たすことで、モアレ、ぎらつきの発生のない高コントラストな防眩性フィルムが得られることがわかる。
(比較例10)
転写ロールを以下のようにして作製した。まず、転写ロールとしての鉄芯(φ100mm、面長300mm)の表面に銅メッキを施した。次に、銅メッキが施されたロール表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層を形成した。次に、このフォトレジスト層をレーザー露光し、格子パターンの露光部を形成した後、現像した。これにより、格子パターンの開口部がフォトレジスト層に形成され、エッチングマスクが得られた。次に、エッチングマスクが形成された転写ロールを回転させながら、その転写ロール表面に対してエッチング液を吹き付けることにより、転写ロール表面に対して第1のエッチング処理を行った。これにより、格子パターンに配置された多数の開口部がロール表面に形成された。次に、フォトレジスト層をロール表面から取り除いた後、ロール面全体を均一に再度エッチングすることにより、ロール表面に対して第2のエッチング処理を行った。エッチング液としては、塩化第二銅エッチング液(塩化第二銅、塩酸、水)を使用した。次に、ロール表面に硬質Crメッキを5μm施すことにより、目的とする転写ロールを得た。
以下に、転写ロールの露光条件、およびエッチング条件を示す。
(露光条件)
露光部の形状:円形
露光部の円直径:40μm、
露光パターン:格子パターン
隣接する露光部の円周の最小間隔(以下、最小露光部間隔と称する。):20μm(=D2×2.9)
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:7.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:7μm(D2=D1×0.93)
なお、エッチング時間とエッチング深さとは比例するので、エッチング時間を合わせて、所定深さ分だけ全表面のエッチングを行った。
(比較例11)
円直径35μm、最小穴間隔25μm(=D2×3.6)の格子パターンの露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例1と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は比較例10と同様にして転写ロールを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:7.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:7μm(D2=D1×0.93)
参考例9)
円形のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、最小穴間隔:2μm(=D2×0.29))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例1と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は比較例10と同様にして転写ロールを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:7.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:7μm(D2=D1×0.93)
次に、転写ロール温度170℃、線圧200kg/cmで、転写ロールの凹凸をTAC(トリアセチルセルロース)フィルム表面に形状転写した。次に、以下の材料をディスパーで2時間攪拌し、ハードコート塗料を調製した。次に、調製したハードコート塗料を、白濁0.3〜0.4となる塗布厚でTACフィルムの形状転写面上に塗布し、乾燥させた後、紫外線を照射して硬化させることにより、TACフィルムの形状転写面上にハードコート層を形成した。以上により、目的とする防眩性フィルムを得た。
(ハードコート塗料)
UV硬化ウレタンアクリルオリゴマー:100質量部
反応開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:Irgacure184):5質量部
シリカゾル(粒径30nmのシリカを分散したメチルイソブチルケトン(MIBK)分散液、固形分30%):500質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK):85質量部
参考例10)
円形のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、最小穴間隔:8μm(=D2×1.6))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例9と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例9と同様にして防眩性フィルムを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:5.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:5μm(D2=D1×0.91)
参考例11)
円形のランダムパターン(Rm:12.5μm、RM:20μm、最小穴間隔:5μm(=D2×1))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例9と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例9と同様にして防眩性フィルムを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:4.1μm
第2のエッチング処理の深さD2:5μm(D2=D1×1.2)
参考例11では、参考例9、10と比べて原盤の穴径が小さく、転写速度をさらに上げ、生産性を向上できるとわかる。原盤の穴径が小さいほど、転写工程にてTACへ熱がより効率的に伝わるためと考えられる。
(比較例12)
円直径30μm、最小穴間隔30μm(=D2×4.3)の格子パターンの露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例1と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例10と同様にして転写ロールを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:7.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:7μm(D2=D1×0.93)
参考例12)
円形のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、最小穴間隔:5μm(=D2×1.7))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例9と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例9と同様にして防眩性フィルムを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:5.25μm
第2のエッチング処理の深さD2:3μm(D2=D1×0.57)
参考例13)
円形のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、最小穴間隔:2μm(=D2×0.13))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例9と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例9と同様にして防眩性フィルムを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:7.5μm
第2のエッチング処理の深さD2:16μm(D2=D1×2.1)
参考例14)
円形のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、最小穴間隔:1μm(=D2×2.5))の露光部をフォトレジスト層に形成する以外は参考例9と同様にして、ロール表面にエッチングマスクを形成した。次に、このエッチングマスクを用いて以下の条件でエッチングする以外は参考例9と同様にして防眩性フィルムを得た。
(エッチング条件)
第1のエッチング処理の深さD1:0.4μm
第2のエッチング処理の深さD2:0.4μm(D2=D1×1)
上述のようにして得られた参考例9〜14、比較例10〜12のロール原盤、および防眩性フィルムについて以下の評価を行った。
<防眩性の評価>
防眩性フィルムにむき出しの蛍光灯を写し、反射像のぼやけ方を下記の基準で評価した。
○:蛍光灯の輪郭が完全に見えない。
△:蛍光灯が霧状にぼけて見える中に、輪郭が薄く見える。
×:蛍光灯がぼけず、はっきり認識でき、輪郭も見える。
<白濁度の評価>
まず、裏面反射の影響を抑えるため、防眩性フィルムを粘着剤を介して黒色アクリル板に貼合して評価サンプルとした。次に、エックスライト社製の積分球型分光測色計SP64を用い、拡散光を試料表面に照射して試料法線方向から8°方向に傾いた位置に存在する検出器で反射光を測定するd/8°光学系にて測定を行った。測定値は正反射成分を除き拡散反射成分のみ検出するSPEXモードを採用し、検出視野角2°にて測定した。なお、本測定の白濁度は、視覚的に感じる白濁感と相関があることを実験により確認している。その結果を表2に示す。
黒板アクリル板:三菱レーヨン製 アクリライト黒502(3mm厚)
貼合するときに使用する粘着剤:巴川製紙所製 ノンサポート粘着フィルムTU41A
<断面形状の評価>
まず、Laser tec社製のファイブラインコンフォーカル顕微鏡OPTELIC S130を使用して以下のようにして測定した。Z軸方向にスキャンし、Z像を取り込んで、穴中心部を通るように直線を引き断面形状を測定した。以下に測定条件を示す。
試料:白濁測定と同様に黒色アクリル板にフィルムを貼って測定試料とした。
対物:50倍
接眼:10倍
次に、測定した断面形状から、凹部のつながり、および平坦部の有無があるか否かを評価した。その結果を表2に示す。また、図39A〜図39Cに、比較例10〜12のロール原盤の断面プロファイルを代表して示す。
表2から、2回目のエッチングの深さD2がD1×0.6以上である参考例9、10では、2回目のエッチングの深さD2がD1×0.6未満である参考例12に比べて、転写速度を上げ、生産性を向上できることがわかる。
図39A、および図39Bから、比較例10、11の原盤では、平坦部の無い連続した波状の凹凸形状が得られていることがわかる。これに対して、図39Cから、比較例12の原盤では、凹部間に平坦部が残っていることがわかる。
ケミカル(湿式)エッチング(第1のエッチング処理)により、レジスト層の開口部半径よりも原盤表面を浅く彫ると、円柱形状を有する複数の凹部が原盤に形成される(図40A、図40B参照)。このような原盤の凹部を基材に転写すると、円柱形状を有する複数の突起が基材上に形成される。また、隣接する凹部の間の距離によっては、エッチング時に凹部間がつながり、凹部により網目状のアレイが形成されてしまう(図41A、図41B参照)。このようなアレイが形成された原盤を用いて基材を成形すると、光学特性の劣化を招くこととなる。したがって、凹部間がつながらないように円柱状の凹部を形成するためには、凹部間に隙間を設ける必要がある。上述のような凹部間のつながりを回避するためには、現像後において円形状の開口部の間の最小間隔を1μm以上に設定することが好ましい。
また、基材の凹凸上に、乾燥とともに流動しなくなるハードコート塗料を塗布すると、波面状の表面が得られるものの、円柱状の凸部の間(波面の谷部となっている部分)と、円柱状の凸部の上面(波面の頂部となっている部分)とが平坦となる傾向がある。また、頂部と谷部との間の傾斜は直線状になる傾向がある。そのため、白濁感を抑えようとして、滑らかな連続した波面を得ようとすると、平坦部が増加して防眩性が低下してしまう傾向がある。
上述のような防眩性の低下を抑制するためには、原盤の凹部の形状を直線部分の無いドーム形状に変え、また独立に存在している円柱状の穴部を連続した凹凸形状に変えることが好ましい。このような連続した凹凸形状を原盤表面に形成するためには、多段階のエッチング処理を原盤作製工程にて採用すればよい。すなわち、浅い円柱状の凹部をエッチングにより形成し、レジスト層を取り除いて原盤の金属表面を露出させた後に、ロール表面の全面を再度エッチングするようにすればよい(図42A〜図42C参照)。エッチング条件によりドーム形状の度合いが変化し、この度合いの変化が拡散反射特性に影響するので、エッチングの深さ、および凹部間の間隔を適宜調整することが好ましい。
参考例15)
転写ロールを以下のようにして作製した。まず、転写ロールとしての鉄芯(φ100mm、面長300mm)の表面に銅メッキを施した。次に、銅メッキが施されたロール表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層を形成した。
また、計算条件設定値(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)で、円形パターンを生成した後に、円と円の隙間に半径15μm〜23.5μmの円を配置した。次に、この生成パターンに基づき、ロール表面に形成したフォトレジスト層をレーザー露光し、ランダムパターンの露光部を形成した後、現像した。これにより、ランダムパターンの開口部がフォトレジスト層に形成され、エッチングマスクが得られた。
次に、エッチングマスクが形成されたロールを回転させながら、そのロール表面に対してエッチング液を吹き付け、ロール表面に対してエッチング処理を行うことにより、深さ5μmの円柱形状の穴部を形成した。これにより、ランダムパターンに配置された多数の穴部がロール表面に形成された。エッチング液としては、塩化第二銅エッチング液(塩化第二銅、塩酸、水)を使用した。
次に、得られた転写ロールを用いて、転写ロール温度170℃、線圧200kg/cmの条件で、転写ロールの凹凸をTAC(トリアセチルセルロース)フィルム表面に形状転写した。次に、以下の材料をディスパーで2時間攪拌し、ハードコート塗料を調製した。次に、調製したハードコート塗料をTACフィルムの形状転写面上に塗布し、乾燥させた後、紫外線を照射して硬化させることにより、TACフィルムの形状転写面上にハードコート層を形成した。なお、乾燥後のハードコート層表面の平均凹凸高さPVが0.25μmとなるようにハードコート塗料の塗布厚を調整した。
以上により、目的とする防眩性フィルムを得た。
(ハードコート塗料)
UV硬化ウレタンアクリルオリゴマー:100質量部
反応開始剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:Irgacure184):5質量部
シリカゾル(粒径30nmのシリカを分散したメチルイソブチルケトン(MIBK)分散液、固形分30%):500質量部
メチルイソブチルケトン(MIBK):85質量部
参考例16)
下記のように、生成パターンの条件、およびハードコート塗料の塗布厚を調整する以外は参考例15と同様にして防眩性フィルムを得た。
(生成パターンの条件)
計算条件設定値(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)で、円形パターンを生成した。なお、参考例15のように、円と円の隙間に円を配置する処理は省略した。
(ハードコート塗料の塗布厚)
乾燥後のハードコート層表面の平均凹凸高さPVが0.50μmとなるようにハードコート塗料の塗布厚を調整した。
参考例17)
下記のように、生成パターンの条件、およびハードコート塗料の塗布厚を調整する以外は参考例15と同様にして防眩性フィルムを得た。
(生成パターンの条件)
計算条件設定値(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)で、円径パターンを生成した後に、円と円の隙間に半径7.5μm〜23.5μmの円を配置した。
(ハードコート塗料の塗布厚)
乾燥後のハードコート層表面の平均凹凸高さPVが0.25μmとなるようにハードコート塗料の塗布厚を調整した。
参考例18)
まず、形状転写の工程までの一連の工程を参考例16と同様に行い、凹凸表面に形成されたTACフィルムを得た。次に、下記の固形分25%の塗布液を調製し、この塗料をTACフィルム凹凸表面にPVが0.25μmとなるように塗布した。
紫外線硬化型アクリルオリゴマー(粘度5,000cps/25℃):100質量部
反応開始剤イルガキュアー184:5質量部
MIBK:315質量部
次に、80℃で2分間乾燥した後、紫外線硬化炉に搬送し、出力160W、積算光量300mJ/cm2で紫外線硬化させることにより、目的とする防眩性フィルムを作製した。
上述した参考例で使用した塗料の粘度特性の比較を表3に示す。
<粘度特性の評価>
HAAKE RheoStress RS75を使用して測定した。
構造粘性を示す降伏値はCassonの式に基づき、せん断速度の平方根とせん断応力の平方根をプロットし切片から求めた。プロット例を図43に示す。
<防眩性の評価>判断基準を変更
光学フィルムにむき出しの蛍光灯を写し、反射像のぼやけ方を下記の基準で評価した。
◎:蛍光灯の輪郭が完全に見えない。
○:蛍光灯が霧状にぼけて見える中に、輪郭が薄く見える。
×:蛍光灯がぼけず、はっきり認識でき、輪郭も見える。
<虹模様の評価>
黒板アクリル板に貼ったフィルムに蛍光灯を映しこみ、周囲の虹模様を観察し、下記の基準で評価した。
○:ごく浅い角度(斜め)から見て虹模様が見えない
△:ごく浅い角度から見ると虹模様が見える
×:正面から見ても、虹模様が見える
表4から以下のことがわかる。
参考例15、16、17を比較すると、円と円の隙間に小さい円をさらに配置した参考例15、17は、円と円の隙間に小さい円を配置していない参考例16と比較して、原盤の凹凸面における凹部の充填率、すなわち防眩性フィルムの凹凸面における構造体の密度が高く、高い防眩性が得られることが分かる。
また、参考例15、17の方が、参考例16と比較して、より底面の小さい構造体を有しているため、防眩性フィルム上に形成される構造体の高さばらつきが大きく、結果として反射光の虹模様、すなわち分光が抑制されていることが分かる。
以下に説明する参考例19、実施例20において、物性値の測定、および特性評価は、下記のようにして測定、および評価したものである。
<ハードコート層膜厚>
ハードコート層の膜厚(平均膜厚)は、厚み測定器(TESA株式会社製、電気マイクロメータ)を用いて以下のようにして求めたものである。まず、接触端子として6mmφの円筒形状のものを用い、ハードコート層が潰れない程度の低荷重で、円筒端子をハードコート層に接触させ、防眩性フィルムの厚さを任意の5点で測定した。次に、測定した防眩性フィルムの厚さを単純に加算平均し、防眩性フィルム総厚の平均値DAを求めた。次に、同一の防眩性フィルムの未塗布部の厚さを任意の5点で測定した。次に、測定した基材(転写基材)の厚さを単純に加算平均し、基材の平均厚みDBを求めた。次に、防眩性フィルム総厚の平均値DAから基材の平均厚みDBを差し引き、その値をハードコート層の膜厚とした。
<表面形状>
転写基材、およびハードコート層の表面を、以下のようにして評価、および観察した。
表面粗さは、触針式表面粗さ測定器((株)小阪研究所製、サーフコーダET4000A)で評価した。走査速度を0.1mm/sec、評価長さを4mmとした。
表面形状観察は、Ryoka Systems Inc.非接触表面・層断面形状計測システム VertScan2.0で評価した。測定はVS-Measure(Version 1.0.2)で行った。520nmの波長フィルタ、X50倍の対物レンズ(或いは、X20倍の対物レンズ)を使用し、観察領域は190μmX140μm(或いは、520μmX390μm)とした。3D画像は、VS-Viewer(Version 4.2.2)にて表示した。
<全光線透過率Tt>
防眩性フィルムの全光線透過率Ttは、防眩性フィルムをそのままの状態で、JIS K7361に準拠した株式会社村上色彩技術研究所製のHM−150で評価した。
<トータルHAZE>
防眩性フィルムのトータルHAZEは、防眩性フィルムをそのままの状態で、JIS K7136に準拠した株式会社村上色彩技術研究所製のHM−150で評価した。
<内部HAZE>
防眩性フィルムの内部HAZEは、ハードコート面にTACフィルム(富士写真フィルム株式会社製、フィルム厚:80μm)を光学的に透明な粘着剤を用いて貼合した試験片について、JIS K7136に準拠した株式会社村上色彩技術研究所製のHM−150で評価した。
<白濁>
白濁度の具体的な測定法を以下に示す。まず、防眩性フィルムの裏面に粘着剤を介して黒色アクリル板に貼合した。次に、積分球型分光測色計(エックスライト社製、商品名:SP64)を用い、拡散光を試料表面に照射して試料法線方向から8°方向に傾いた位置に存在する検出器で反射光を測定するd/8°光学系にて測定を行った。測定値は正反射成分を除き拡散反射成分のみ検出するSPEXモードを採用し、検出視野角2°にて行った。
<光沢>
防眩性フィルムの光沢度を以下のようにして測定した。防眩性フィルムを粘着剤により黒板アクリル板(三菱レイヨン株式会社製アクリライトL 502)に貼合し、Gardner社製マイクロトリグロスにより光沢度の測定を行った。なお、表5には20°光沢度を示した。
<防眩性の評価>
防眩性の評価は、防眩性フィルムを黒板アクリル板に粘着シートを介して貼り付け、自分の顔をフィルムから約30cmの位置から映し込み、瞳のぼやけ方を下記の基準で評価した。
◎:瞳がぼやけて、輪郭が見えない
○:瞳の輪郭が薄く見える
×:瞳がくっきりと映りこむ
<黒さの評価>
黒さの評価は、防眩性フィルムを黒板アクリル板に粘着シートを介して貼り付け、むき出しの蛍光灯を映し込み、拡散光の広がりを下記の基準で評価した。
◎:拡散光の広がり範囲が狭く、広がった範囲を超えると突如黒い領域となる
○:拡散光の広がり範囲は狭いが、広がった範囲を超えた場所でうっすらと拡散光が確認できる
×:拡散光の広がり範囲が広く、白ちゃけて見える
<ギラツキ>
ソニー製液晶テレビ BRAVIA KDL−40F1のパネル表面からアンチグレア付き偏光板を剥離し、アンチグレア処理のないTAC表面を有する偏光板を貼合した。その上に、参考例19、実施例20に係る防眩性フィルムを光学的に透明な粘着剤を用いて貼合した。次に、得られた液晶テレビを起動し、緑色表示状態にして下記の基準でギラツキを評価した。
◎:あらゆる角度から観察してギラツキが感じられない
○:正面から観察してギラツキがないが、斜めから観察してギラツキが少し感じられる
×:正面から観察してギラツキが感じられる
参考例19)
フォトリソグラフィー技術により、表面に凹凸形状を有する転写ロール原盤を以下のようにして作製した。まず、転写ロール原盤としての鉄芯(φ100mm、面長300mm)の表面に銅メッキを施した。次に、銅メッキが施されたロール表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層を形成した。
次に、円径のランダムパターン(Rm:23.5μm、RM:38.5μm、Xm:0.0mm、XM:40.0mm、Ym:0.0mm、YM:40.0mm)を生成した後、生成した円と円の隙間に半径15μm〜23.5μmの円を配置し、露光パターンとした。次に、この露光パターンに基づきフォトレジスト層をレーザー露光した後、現像した。これにより、複数の開口部がランダムパターンに配置されたエッチングマスクが得られた。
次に、エッチングマスクが形成された転写ロール原盤を回転させながら、そのロール表面に対してエッチング液を吹き付けることにより、ロール表面に対してエッチング処理(第1のエッチング処理)を行った。これにより、深さD1:5.5μmの円柱形状の穴(凹部)が形成された。
次に、フォトレジスト層を転写ロール原盤の表面から取り除いた後、ロール面全体を均一にエッチング深さD2:5μm(D2=D1×0.91)で再度エッチング処理(第2のエッチング処理)を行った。これにより、円柱形状の穴が滑らかな曲面形状の穴に変化した。次に、ロール表面に硬質Crメッキを5μm施すことにより、目的とする転写ロール原盤を作製した。
次に、作製した転写ロール原盤を用いた形状転写(転写ロール温度:170℃、線圧:200kg/cm、転写速度:8m/min)により、TACフィルム(富士写真フィルム株式会社製、フィルム厚:80μm)表面に凹凸を形成した。次に、TACフィルム表面の凹凸形状を観察した。その結果を図44Aに示す。次に、基材表面の凹凸形状の表面粗さ評価した。その結果、Ra(算術平均粗さ)=0.623μm、Rz(十点平均粗さ)=2.163μm、RSm(粗さ曲線要素の平均長さ)=78μmであった。
次に、下記配合の紫外線硬化型樹脂組成物をTACフィルムの凹凸の表面上に、コイルバーで塗工した後、紫外線硬化型樹脂組成物を80℃で1.5分乾燥させた。この乾燥により、粘度調整剤が構造粘性を発現し、流動性が低下し、紫外線硬化型樹脂組成物の表面がTACフィルム表面の凹凸形状に追随した。次に、窒素雰囲気下で350mJ/cm2の紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂組成物を硬化させることにより、TACフィルム表面上にハードコート層を形成した。これにより、防眩性フィルムが得られた。
・6官能ウレタンアクリレート 14.39質量部
(サートマー製、商品名:CN9006)
・4官能アクリルモノマー:ペンタエリスリトールテトラアクリレート 7.19質量部
(新中村化学工業株式会社製、商品名:A−TMMT)
・無機系の粘度調整剤:シリカフィラー 16質量部
(日揮触媒化成株式会社製、OSCALシリーズの粒径25nm品。粒子表面を末端アクリル基を含有するシランカップリング剤(例えば、信越化学工業株式会社製KBM−5103)で処理した。)
・重合開始剤 2質量部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名:Irgacure184)
・レベリング剤:有効成分(フッ化アクリルポリマー)30質量%の3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール溶液) 0.07質量部
(共栄社化学株式会社製、商品名:KL−600)
・防汚剤:フッ化アクリレート 1質量部
(DIC株式会社製、商品名:RS−751−K)
・有機系の粘度調整剤:カルボキシル基含有ポリマー変性物 0.03質量部
(共栄社化学株式会社製、商品名:G−700)
・溶剤:イソプロピルアルコール(IPA) 37.33質量部
・溶剤:1,3−ジオキソラン 21.99質量部
(実施例20)
エッチング液に界面活性剤の添加する以外は参考例19と同様にして、防眩性フィルムを得た。なお、実施例20でも参考例19と同様に、防眩性フィルムの作製工程において、TACフィルム表面の凹凸形状を観察した。その結果を図44Bに示す。また、基材表面の凹凸形状の表面粗さ評価した。その結果、Ra(算術平均粗さ)=0.503μm、Rz(十点平均粗さ)=1.973μm、RSm(粗さ曲線要素の平均長さ)=74μmであった。
表5に、参考例19、実施例20の防眩性フィルムの評価結果を示す。
上述の評価結果により以下のことがわかった。
・エッチング液に界面活性剤を添加しなかった参考例19の防眩性フィルムでは、基材表面に微細構造体が形成されておらず、滑らかの表面を有している。これに対して、エッチング液に界面活性剤を添加した実施例20の防眩性フィルムでは、基材表面に微細構造体が形成されており、荒れた表面を有している。
・実施例20の防眩性フィルムでは、参考例19の防眩性フィルムに比してトータルヘイズ、および内部ヘイズが1%程度上昇している。これは、基材表面に微細構造体が形成されているためである。
・実施例20の防眩性フィルムでは、参考例19の防眩性フィルムに比してギラツキが低減されている。これは、微細構造体により内部ヘイズが付与されたためである。すなわち、微細構造体により基材表面に光散乱効果が付与されたためである。
参考例19と実施例20とでは、上述のようにTACフィルムの表面形状に違いがあるが、ハードコート層の表面形状はほぼ同一である。このため、白濁、光沢、防眩性、および黒さの評価結果は、参考例19と実施例20とでほぼ同等である。
以上、この発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、形状、材料および構成などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、形状、材料および構成などを用いてもよい。
また、上述の第1〜第10の実施形態の各構成は、この発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、上述の実施形態では、液晶ディスプレイの表示面に備えられる光学フィルムおよびその製造方法にこの発明を適用する場合を例として説明したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、プラズマディスプレイ(Plasma Display Panel:PDP)、エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)ディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED)などの各種表示装置の表示面に用いられる光学フィルムおよびその製造方法に適用可能である。また、この発明は表示装置の大きさに特に限定されるものではなく、小型から大型までのすべての表示装置にこの発明は適用可能である。
また、上述の実施形態では、基材上にハードコート層12を形成する場合を例として説明したが、ハードコート層12を形成しない状態で基材11を拡散シートや拡散板などとして活用することも可能である。このようにして活用する場合、基材11の両面に対して、上述の実施形態の凹凸形状を形成した構成としてもよい。これにより、基材11の両面に拡散作用を付与することができる。
また、上述の実施形態において、基材11に微粒子を含有させてもよい。また、基材11の裏面に凹凸形状を形成するようにしてもよい。この凹凸形状の形成方法としては、例えば、エンボス加工、シボ加工を挙げることができる。また、基材裏面に、微粒子を含有する樹脂層を設け、この樹脂層の表面から微粒子を突出させるようにしてもよい。また、基材11に微粒子を含有させるとともに、これらの微粒子の一部を基材裏面から突出させるようにしてもよい。また、基材11の内部に微粒子を含有させるとともに、基材11の裏面に凹凸形状を形成するようにしてもよい。このような構成を採用することで、基材11の内部および/または裏面に拡散作用を付与することができる。なお、このような構成を採用する場合、ハードコート層12の形成を省略し、基材11の表面の凹凸形状が露出した構成としてもよい。これにより、基材11を拡散シートや拡散板などとして用いることができる。
また、上述の第7の実施形態では、エッチング処理(第1のエッチング処理)により形成した凹部に対して、再度エッチング処理(第2のエッチング処理)を施す場合を例として説明したが、この発明はこの例に特に限定されるものではない。例えば、レーザ加工により形成した凹部に対して、再度エッチング処理(第2のエッチング処理)を施すようにしてもよい。すなわち、第1の実施形態による光学フィルムの製造方法において、レーザ加工による凹部形成する工程の後に、エッチング処理を施す工程をさらに備えるようにしてもよい。
また、上述の実施形態において、ケミカルエッチングによりエンボスロールを作製する場合、ランダムパターンをエッチングして柱状の穴を彫った後、レジストを全面除去し、ロール表面全体をエッチングして滑らかな表面形状の穴を作製するようにしてもよい。
1 光学フィルム
2 液晶パネル
2a、2b 偏光子
3 バックライト
4 防眩性偏光子
11 基材
11a 構造体
12 ハードコート層
13 ハードコート液
14 帯電防止層
15 反射防止層
21 エンボスロール
21a 構造体
22 バックロール
23 ロール
24 セラミック層
25 レジスト層
25a 露光パターン
25b 開口部
26 メッキ層

Claims (16)

  1. 凸部である複数の構造体が表面に形成された基材と、
    上記基材上に形成されたハードコート層と
    を備え、
    上記基材の表面には、上記構造体により凹凸形状が形成され、
    上記ハードコート層の表面には、上記基材の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成され、
    上記ハードコート層の表面の凹凸形状は、上記基材の凹凸形状よりもなだらかであり、
    上記構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:上記構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:上記構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
    上記複数の構造体のうち、隣り合う上記構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
    上記最小距離Rmと上記最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
    上記基材の凹凸形状の表面に、複数の微細構造体が形成されている光学素子。
  2. 上記最大距離RMが、Rm<RM≦75μmの範囲内である請求項1記載の光学素子。
  3. 上記最大距離RMおよび最小距離Rmが、10μm≦Rm<RM≦75μmの関係を満たす請求項1記載の光学素子。
  4. 上記構造体は、第1の構造体と第2の構造体とを含み、
    上記第1の構造体の底面の大きさが、10μm≦R1m<R1M≦75μm(但し、最小距離R1m:上記第1の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離R1M:上記第1の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
    上記第2の構造体の底面の大きさが、R2m<R2M≦R1m(但し、最小距離R2m:上記第2の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離R2M:上記第2の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化する請求項1記載の光学素子。
  5. 上記構造体は、
    第1の構造体と、
    上記第1の構造体間の隙間に配置された第2の構造体と
    を含み、
    上記第1の構造体の高さの最小値h1、および上記第2の構造体の高さの最大値h2が、h1≧h2の関係を満たし、
    上記第1の構造体の底面の大きさが、R1m<R1M≦75μm(但し、最小距離R1m:上記第1の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離R1M:上記第1の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
    上記第2の構造体の底面の大きさが、R2m<R2M≦R1m(但し、最小距離R2m:上記第2の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離R2M:上記第2の構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化する請求項1記載の光学素子。
  6. 上記第1の構造体の高さの最小値h1、および上記第2の構造体の高さの最大値h2が、h1≧h2の関係を満たすとともに、上記第1の構造体および上記第2の構造体の高さがばらついている請求項5記載の光学素子。
  7. 上記ハードコート層は、無機系および/または有機系の粘度調整剤を含有する請求項1記載の光学素子。
  8. 上記ハードコート層の表面の平均凹凸高さPVが、0.2μm≦PV≦1.6μmの範囲内である請求項1記載の光学素子。
  9. 上記ハードコート層の表面の十点平均粗さRzが、0.1μm≦Rz≦1.6μmの範囲内である請求項1記載の光学素子。
  10. 白濁度が、0.7%以下の範囲内である請求項1記載の光学素子。
  11. 上記構造体の底面の形状が、円形状、楕円形状、および多角形状の少なくとも1種である請求項1記載の光学素子。
  12. 上記構造体は、該構造体の上部から底部に向かって広がる側面を有し、
    上記複数の構造体のうち、隣り合う上記構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にある請求項1記載の光学素子。
  13. 請求項1〜12のいずれか1項に記載の光学素子を備える表示装置。
  14. 凹部である複数の転写用構造体を表面に形成することにより、凹凸形状を表面に有する原盤を形成する工程と、
    上記原盤の凹凸形状を基材表面に転写することにより、凹凸形状を表面に有する基材を形成する工程と、
    上記基材の凹凸形状上にハードコート層を形成する工程と
    を備え、
    上記転写用構造体の底面の大きさが、最小距離Rm以上、最大距離RM以下(但し、最小距離Rm:上記転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最短距離の最小値、最大距離RM:上記転写用構造体の底面の重心から、底面の周縁までの最大距離の最大値)の範囲内でランダムに変化し、
    上記複数の転写用構造体のうち、隣り合う上記転写用構造体の底面同士が、接するまたはほぼ接する関係にあり、
    上記最小距離Rmと上記最大距離RMが、Rm/RM≦0.9の関係を満たし、
    上記ハードコート層の表面には、上記基材の凹凸形状に倣った凹凸形状が形成され、
    上記ハードコート層の表面の凹凸形状は、上記基材の凹凸形状よりもなだらかであり、
    上記原盤の凹凸形状の表面に、複数の微細構造体が形成されている光学素子の製造方法。
  15. 上記原盤の作製工程では、レーザー加工またはエッチング処理により、上記転写用構造体が形成される請求項14記載の光学素子の製造方法。
  16. 上記転写用構造体が、ロール状原盤表面に形成されている請求項14記載の光学素子の製造方法。
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