JP6046733B2 - 反射防止フィルム及びその製造方法、並びに、表示装置 - Google Patents
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Description
基材と、前記基材上の樹脂層とを備える反射防止フィルムであってもよく、
前記樹脂層内には複数の空洞が存在してもよく、
前記樹脂層の屈折率は、前記基材の屈折率と異なってもよく、
前記樹脂膜は、土台部と、前記土台部上の複数の突起部とを含んでもよく、
前記複数の突起部は、前記土台部と一体的に形成されてもよく、
ある領域内において、前記土台部の厚みは、少なくとも一方向において変化していてもよい。
前記物体は、前記樹脂層に接触してもよく、
前記物体を含む領域内において、前記厚みは、前記物体からより遠い場所ほどより大きくてもよい。
前記製造方法は、
基材を準備することと、
硬化性樹脂組成物及び溶剤を含有する溶液を準備することと、
複数の孔が設けられた版を準備することと、
前記基材及び前記版の少なくとも一方の上に前記溶液を塗布することと、
前記版を前記基材に押し付けて、塗布された前記溶液を前記版及び前記基材の間に配置することと、
前記溶液が前記版及び前記基材に挟まれた状態で、前記硬化性樹脂組成物を硬化させることと、
前記基材と前記硬化性樹脂組成物の硬化物との積層体から前記版を剥離することと、
前記硬化性樹脂組成物の硬化後において、前記溶剤を揮発させることとを含んでもよい。
まず、ニュートンリング発生のメカニズムについて説明する。図1及び図2は、基材及び凸レンズの断面模式図である。図3は、ニュートンリングが発生した状態を示す模式図である。
図1に示すように、平坦性の高い基材10と凸レンズ11の凸面とを合わせ、凸レンズ11側から基材10を観察した時に、ニュートンリングが観察されることはよく知られている。図2に示すように、光の干渉により、凸面で反射した光と基材10の表面で反射した光とが強め合うポイントと打ち消し合うポイントとが生じる。図3に示すように、これらの部材に単色光を入射した場合にはリング状の明暗線(ニュートンリング)が生じ、白色光を入射した場合にはプリズムの効果によりリングが虹色になる。
図4に示すように、屈折率がn2の基材12上に、屈折率がn1(≠n2)の樹脂層13を形成した場合、空気/樹脂層13の界面と、樹脂層13/基材12の界面とでそれぞれ反射が生じる。この樹脂層13の厚みが光の波長に対して充分に大きくなく、かつ、該厚みが光の波長と同程度の範囲内で変化する場合、両界面における反射光の合成波が該厚みに応じて変化するため、干渉模様(ニュートンリング)が観察される。より詳細には、樹脂層13の厚みをdとし、光の波長をλとすると、下記式(1)を満たす場合は明線が、下記式(2)を満たす場合は暗線が発生する。ただし、mは、整数を表す。
2n1×d=(2m+1)λ/2 (1)
2n1×d=mλ (2)
まず、基材、溶剤入り樹脂(溶液)及び版(型)を準備する。
ガラス板を用いた場合は、ダイコーターを用いて版14及び基材16の少なくとも一方に溶剤入り樹脂15を薄く塗布する。次に、図5に示すように、溶剤入り樹脂15が介在した状態で基材16を版14に押し付ける。そして、版14及び溶剤入り樹脂15が互いに密着し、かつ、基材16及び溶剤入り樹脂15が互いに密着た状態で、基材16側から溶剤入り樹脂15に光(好ましくは紫外線)を照射する。その結果、モノマー及び/又はオリゴマーの重合反応が進行し、樹脂組成物が硬化し、樹脂組成物の硬化物である樹脂層19が形成される。その後、樹脂層19及び基材16の積層体を版14から剥離する。これにより、樹脂層19の表面に円錐状の形状が転写され、円錐状の突起部が形成される。
図6に示すように、露光から離型の段階で、溶剤入り樹脂15中の溶剤成分22が揮発し、その結果、透明な樹脂層19が形成され、樹脂層19に膜厚差が生じる。この原因は、以下のように考えられる。上述の通り溶剤成分の濃度は一様ではないので、その揮発量は場所によって異なると考えられる。そして、溶剤成分の揮発量がより多い領域ほど樹脂層19の厚みはより小さくなり、溶剤成分の揮発量がより少ない領域ほど樹脂層19の厚みはより大きくなると考えられる。その結果、溶剤成分の濃度分布に対応した樹脂層19の膜厚分布が生じると考えられる。
図7に示すように、基材16にダイヤモンドカッター24を押し込んだ後、図8に示すように、ダイヤモンドカッター24を基材16から離すことによって、図8及び図9に示すように、基材16の表面に凹部としてピンホール25を形成してもよい。また、版14及び/又は基材16の表面に凹凸(凹部及び凸部)を形成してもよい。凹凸(凹部及び凸部)は、例えば、サンドブラストによる凹凸形成技術を用いて形成することができる。凹部及び/又は凸部を形成することによって、干渉模様を容易に生じさせることができる。なお、図8及び図9に示した、基材16の厚みと、ピンホール25のサイズ及び配置場所は例示に過ぎず、これらに特に限定されない。
実施例1として、実施形態1に係る反射防止フィルムを実際に作製した。基材16としては、TACフィルム上にHC層が形成されたフィルム(以下、HC−TACフィルムとも言う。)を使用した。溶剤としては、重量比5:5のメチルエチルケトン(MEK)とトルエンの混合溶媒を用いた。樹脂組成物としては、紫外線硬化性樹脂組成物を用いた。溶剤:樹脂組成物=6:4の割合(重量比)で使用した。溶剤成分は、離型後に自然乾燥させることによって除去した。各作業をクリーンな環境でない実験室で行うことによって、溶剤入り樹脂に異物を自然に接触させた。モスアイ構造の突起部の高さは、200nm程度(100nm〜270nmの範囲内)であり、突起部間のピッチは、100nm程度(70nm〜130nmの範囲内)であった。なお、使用した樹脂組成物は、それのみから空洞がない樹脂を形成した場合に屈折率が1.5前後となるように調整されている。
図16に示すように、実施例1の反射防止フィルムは、干渉模様を生じさせることができた。
図17は、実施例1の反射防止フィルムに生じた干渉模様の平面模式図であり、図18及び19は、実施例1の反射防止フィルムの断面のSEM写真である。
図18は、図17に示した直径5mm程度のリング状の干渉模様の中央付近における樹脂層の断面を撮影したものである。図18に示すように、この場所での樹脂層、なかでも土台部の厚みは、略500nm程度であった。図19は、図17に示した干渉模様の端部における樹脂層の断面を撮影したものである。図19に示すように、この場所での樹脂層、なかでも土台部の厚みは、略1000nm程度であり、図18に示した中央部に比べて厚く形成されていた。これらの結果から、実施例1の反射防止フィルムでは、図1及び4で説明したメカニズムによって干渉模様が発生することが分かった。
実施例1の反射防止フィルムにおいて、550nmの光に対する樹脂層の屈折率nは、略1.44であった。図20中の実線の円で囲んだ領域内には、黄緑及び紫の明線が発生していることから、これらの明線は、上記第一条件下の明線に対応し、この領域における土台部の厚みは500×10−9m程度と考えられる。また、図20中の破線の円で囲んだ領域内には、赤、黄、水色及び青〜紫の明線が発生していることから、これらの明線は、上記第二条件下の明線に対応し、この領域における土台部の厚みは1000×10−9m程度と考えられる。このように、上記計算結果は、図20に示した干渉模様における色の分布とよく一致している。また、この結果は、本実施形態の反射防止フィルムにおいて干渉模様が樹脂層、特に土台部の不均一な厚みに起因して発生することを示唆している。
比較例1の反射防止フィルムは、一般的なモスアイフィルムである。図21に示すように、比較例1の反射防止フィルムは、意匠性を有さないが、実施例1の反射防止フィルムは、意匠性を有することが分かる。なお、一般的なLR又はARフィルムも意匠性を有さない。
図22に示すように、このサンプルは、黒アクリル板30と、実施例1の反射防止フィルム31とを有する。反射防止フィルム31は、糊材34を用いて黒アクリル板30上に貼付されている。反射防止フィルム31は、基材としてのHC−TACフィルム32と、HC−TACフィルム32上に形成された樹脂層33とを有し、樹脂層33の表面には、モスアイ構造が形成されている。反射防止フィルム31がモスアイ構造を有するため、図21に示したように干渉模様を容易に視認することかできる。他方、モスアイ構造を形成しなかった場合は、干渉模様を発生させることはできるが、それを視認することは困難となってしまう。樹脂層及び基材の間の界面での反射光に比べて樹脂層表面での反射光が大きくなってしまい、後者の光が支配的になるためである。
比較例2の反射防止フィルムは、表面にモスアイ構造の反転形状を有する版の代わりに平坦なガラス板を用いたことを除いて、実施例1の反射防止フィルムと同様に作製した。したがって、比較例2の反射防止フィルムは、表面にモスアイ構造を有さないことを除いて、実施例1の反射防止フィルムと実質的に同じである。図23において、右側に実施例1の反射防止フィルムが配置され、左側に比較例2の反射防止フィルムが配置されている。
図24に示すように、このサンプルは、黒アクリル板40と、比較例2の反射防止フィルム41とを有する。反射防止フィルム41は、糊材44を用いて黒アクリル板40上に貼付されている。反射防止フィルム41は、基材としてのHC−TACフィルム42と、HC−TACフィルム42上に形成された樹脂層43とを有し、樹脂層43の表面は平坦である。図23に示すように、比較例2の反射防止フィルムが配置された領域においても、実施例1の反射防止フィルムと同様の原理により、干渉模様を出現させることができる。しかしながら、図24に示すように、モスアイ構造が無い場合は、樹脂層43の表面での反射率が略4%程度あり、樹脂層43及びHC−TACフィルム42の間の界面での反射率に比べてかなり大きい。そのため、干渉模様が目立たなくなってしまう。
光学顕微鏡の光量を8通りに変化させ、各光量におけるニュートンリングの視認性を評価した。図25(a)〜図25(h)に示すように、モスアイ構造を有する実施例1の反射防止フィルムにおいては、8つの光量のうちの5つでニュートンリングを視認できた(図25(b)〜図25(f))。一方で、図26(a)〜図26(h)に示すように、モスアイ構造を有さない比較例2の反射防止フィルムにおいては、8つの光量のうちの2つでしかニュートンリングを視認できなかった(図26(f)及び図26(g))。このことから、実施例1の反射防止フィルムに発生するニュートンリングは、モスアイ構造を有さない反射防止フィルムに発生するニュートンリングと比較して、広い光量の範囲において視認しやすいと言える。
図27に示すように、ニュートンリングの中心に粒子状の異物18が存在していることが分かる。
実施例2として、実施形態1に係る表示装置を実際に作製した。図28は、実施例2の表示装置の断面模式図である。
図28に示すように、実施例2の表示装置は、液晶ディスプレイ35と、上述の実施例1の反射防止フィルム31とを有する。反射防止フィルム31は、糊材34を用いて液晶ディスプレイ35上に貼付されている。反射防止フィルム31は、基材としてのHC−TACフィルム32と、HC−TACフィルム32上に形成された樹脂層33とを有し、樹脂層33の表面には、モスアイ構造が形成されている。
液晶ディスプレイがオフ状態の場合、図29に示すように、黒アクリル板を用いた場合と同様に、干渉模様による意匠性が発揮されている。他方、液晶ディスプレイがオン状態の場合、図30に示すように、液晶ディスプレイに含まれるバックライトからの光により干渉模様のコントラスト比が低下し、その視認が困難となる。したがって、液晶ディスプレイの映像を視認することができる。
図32は、図31の反射スペクトルの測定に用いたサンプルの断面模式図である。このサンプルは、図31に示すように、黒アクリル板50と、糊層51と、TACフィルム52と、HC層53と、アンチリフレクション(AR)層55とを有していた。AR層55は、実施例1で使用したのと同じ溶剤入り樹脂から形成された層である。ただし、全ての層は平坦であり、AR層55にモスアイ構造は形成されていない。黒アクリル板50の厚みは、3mm以上であり、糊層51の厚みは、20μmであり、TACフィルム52の厚みは、80μmであり、HC層53の厚みは、2〜5μmであり、AR層55の厚みは、5μm以下であった。
空気と物質の界面で生じる反射率Rを求める式、
R=(n−1)2/(n+1)2 (nは物質の屈折率)
を用いて、反射率R(図31)から屈折率n(図33)を導いた。ただし、厳密には一部計算を簡略化した。
比較例3の反射防止フィルムは、溶剤入り樹脂の代わりに、溶剤を含まない樹脂組成物を用いたことを除いて、実施例1の反射防止フィルムと同様に作製した。図34に示すように、比較例3の反射防止フィルムでは、樹脂層中に空洞は発生していない。
図35及び図36に示すように、実施例1の反射防止フィルムでは、樹脂層中に多数の空洞が観察される。これは溶剤が残留している状態で樹脂組成物を露光したため、硬化しない溶剤の合間を縫って樹脂が硬化したためと考えられる。この多数の空洞内に空気(屈折率=1)が存在するため、実施例1の反射防止フィルムにおいて、樹脂層は、図31に示したような反射特性を示し、HC層よりも低い屈折率を有すると考えられる。
HC層用樹脂をTACフィルム上に塗布する際は、粘度を低下させ塗布性を高めるために、HC層用樹脂に溶剤を混ぜるのが一般的である。したがって、実施例1で使用したHC−TACフィルムでは、図37及び図38に示すように、HC層36とTACフィルム38との間に混合層(ミキシング層)37が形成されていると考えられる。他方、図35〜図38に示すように、樹脂層33及びHC層36の間には明確な界面が存在すると考えられる。また、HC−TACフィルムだけを観察しても干渉模様は確認できなかったが、これは、HC層とTACフィルムとの間の混合層に依るものと考えられる。
HC層の付いていないTACフィルムを用いて、実施形態1と同様にして、比較例4の反射防止フィルムを作製した。比較例4の反射防止フィルムでは、干渉模様は発現しなかった。これは、HC層の付いていないTACフィルムを用いることで、溶剤成分がTACフィルム中に浸透し、屈折率が変化する界面が損なわれているためと考えられる。言い換えると、図39に示すように、樹脂層53とTACフィルム52との間に混合層57が形成され、樹脂層53とTACフィルム52との間の界面がはっきりせず、ここでの反射が起こりにくいためと考えられる。
図40及び図41に示されるように、比較例4では、樹脂層とTACフィルムとの間の界面を確認することができない。
基材として、HC−TACフィルムの代わりに、アクリルフィルムを用いたことを除いて、実施例1と同様にして実施例3の反射防止フィルムを作製した。
図42に示すように、実施例3の反射防止フィルムにおいても樹脂層中に多数の空洞が観察された。また、図43に示すように、実施例3の反射防止フィルムでは、アクリルフィルムと樹脂層との間にはっきりと界面が確認できた。
本実施形態は、溶剤入り樹脂が異なることを除いて、実施形態1と実質的に同じである。したがって、本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については説明を省略する。
図44に示すように、樹脂固形分218、すなわち溶剤入り樹脂中の樹脂組成物と、溶剤成分との相溶性が不充分な場合、版214及び基材216の間に挟まれた溶剤入り樹脂215中において樹脂固形分218が不均一に分散し、溶剤成分が不均一に分布することになる。そのため、図45に示すように、場所によって揮発する溶剤成分222の量が異なり、その結果、樹脂層219の厚みが場所によって異なることになる。溶剤成分の濃度分布に対応して樹脂層219の膜厚分布が生じる。したがって、本実施形態に係る反射防止膜は、干渉模様を生じさせることのできる反射防止部材となる。
本実施形態は、溶剤成分の濃度を不均一化させる手段が異なることを除いて、実施形態1と実質的に同じである。したがって、本実施形態では、本実施形態に特有の特徴について主に説明し、実施形態1と重複する内容については説明を省略する。
まず、図46に示すように、版314上に予め構造物318を形成しておく。構造物318は、版314、溶液入り樹脂315及び基材316とは異なる物体の一種である。そして、溶剤入り樹脂315が版314及び構造物318に接すると、図46に示すように、構造物318付近に溶剤成分が局所的に集中する。構造物318は、版314とは異なるものであるので、版314と構造物318とでは、通常、それらの表面状態(例えば表面エネルギー)が互いに異なると考えられる。版314の表面は、上述のように疎水性であるが、構造物318の水に対する親和性の程度は、版314の表面のそれとは異なると考えられる。その結果、構造物318の配置場所に対応して溶剤成分の濃度分布が生じる。そのため、図47に示すように、構造物318付近で揮発する溶剤成分322の量が相対的に多くなり、その結果、構造物318の配置場所に対応して樹脂層319の厚みが変化することになる。詳細には、構造物318周辺では、構造物318により近い場所ほど樹脂層319の厚みがより小さくなる。換言すると、構造物318を含む領域(任意の領域)内において、樹脂層319の土台部の厚みは、構造物318からより遠い場所ほどより大きくなる。したがって、本実施形態では、干渉模様を容易に制御することができる。なお、上記領域の大きさは特に限定されないが、土台部の厚みは、構造物318から略1cm以内の領域内で徐々に大きくなっていてもよい。
図48に示すように、構造物318は、基材316上に予め形成されていてもよい。これによっても、図49に示すように、樹脂層319の膜厚を制御することができる。
11:凸レンズ
13、19、33、43、53、219、319:樹脂層
14、214、314:版
15、215、315:溶剤入り樹脂
18:異物
20:モスアイ構造
21:突起部
22、222、322:溶剤成分
23:土台部
24:ダイヤモンドカッター
25:ピンホール
30、40、50:黒アクリル板
31、41:反射防止フィルム
32、42:HC−TACフィルム
34、44:糊材
35:液晶ディスプレイ
36、53:HC層
37、57:混合層
38、52:TACフィルム
51:糊層
55:AR層
218:樹脂固形分
318:構造物
Claims (7)
- 基材と、前記基材上の樹脂層とを備える反射防止フィルムであって、
前記樹脂層内には複数の空洞が存在し、
前記樹脂層の屈折率は、前記基材の屈折率と異なり、両屈折率の差は、0.001〜0.2であり、
前記樹脂層は、土台部と、前記土台部上の複数の突起部とを含み、
前記複数の突起部は、前記土台部と一体的に形成され、
ある領域内において、前記土台部の厚みは、少なくとも一方向において変化しており、
前記反射防止フィルムは、前記樹脂層及び前記基材と異なる物体を更に備え、
前記反射防止フィルムは、空気/前記樹脂層の界面と、前記樹脂層/前記基材の界面とにおける反射光の合成波によるニュートンリングが発生するものであり、
前記物体は、前記樹脂層に接触し、かつ、前記ニュートンリングの中心部に存在し、
前記物体を含む領域内において、前記厚みは、前記物体からより遠い場所ほどより大きい反射防止フィルム。 - 前記物体は、異物を含む請求項1記載の反射防止フィルム。
- 前記基材は、表面に凹部及び/又は凸部を有する請求項1又は2記載の反射防止フィルム。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の反射防止フィルムを備える表示装置。
- 基材を準備することと、
硬化性樹脂組成物及び溶剤を含有する溶液を準備することと、
複数の孔が設けられた版を準備することと、
前記基材及び前記版の少なくとも一方の上に前記溶液を塗布することと、
前記版を前記基材に押し付けて、塗布された前記溶液を前記版及び前記基材の間に配置することと、
前記溶液が前記版及び前記基材に挟まれた状態で、前記硬化性樹脂組成物を硬化させることと、
前記基材と前記硬化性樹脂組成物の硬化物との積層体から前記版を剥離することと、
前記硬化性樹脂組成物の硬化後において、前記溶剤を揮発させることとを含み、
前記溶液は、前記版が押し当てられた状態で、前記版、前記溶液及び前記基材と異なる物体に接触している反射防止フィルムの製造方法。 - 前記物体は、異物を含む請求項5記載の反射防止フィルムの製造方法。
- 前記基材及び/又は前記版の表面に凹部及び/又は凸部が形成されている請求項5又は6記載の反射防止フィルムの製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
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JP2012207209 | 2012-09-20 | ||
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