JP6105577B2 - 反射防止構造体及び表示装置 - Google Patents
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Description
ここで、このような表示をおこなうことを目的として、例えば印刷によりインクiをモスアイ表面上に入れる等、一部を不透明にする方法を採ったとき、その部分はモスアイ機能が消失し、表面反射が多くなるとともに透過率も低下する(図33における領域1015)。表示装置の前面にこのようなモスアイを設置すれば、表示画像が見えない、又は、見え辛くなってしまうおそれがある。
このように、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
(1)表示状態(オン)にある表示装置が背景に無い場合に、宣伝、ロゴ、標識等を表示する。例えば、表示装置等の前面に置かれたモスアイシートで、表示装置が非表示状態(オフ)となっている場合に、宣伝、ロゴ表示をすることができる。また、モスアイ形状はガラス等に貼り合わされると、表面反射が極端に低くなるため、ガラスの存在が容易に視認されなくなり、このため無意識に衝突し事故に発展する場合もあるところ、一部反射が有れば、壁を認識することができ、事故を防止できる。
なお、文字は、言語を表記するのに用いる符号を言い、記号は、文字以外の符号を言う。図形は、符号以外の、第2領域の輪郭線により特定の形状を示すものであればよい。
例えば、反射防止膜が貼られた壁の存在を認識させて衝突等の事故を防ぐためのものである。
上記第2領域における、第1領域の凹凸構造とは異なる構造は、例えば、平坦な形状、隣接する頂点間の幅が可視光波長を超える凹凸構造が挙げられるが、例えば平坦な形状が好ましい。上記平坦な形状は、例えば、製造工程中において、隣接する頂点間の幅が可視光波長以下であり、透明樹脂から構成される凹凸構造(モスアイ)が設けられていないものであってもよく、製造工程中において、隣接する頂点間の幅が可視光波長以下であり、透明樹脂から構成される凹凸構造(モスアイ)が設けられたが、更に、透明樹脂が該凹凸構造を埋めて表面が平坦化された透明樹脂から構成されるものであってもよく、いずれの形態もそれぞれ好ましい。
本発明の反射防止構造体の製造方法は、透明樹脂から構成される反射防止膜の製造方法であってもよい。上記反射防止膜の製造方法により製造される反射防止膜は、通常、第1領域がもつ凹凸構造、及び、第2領域がもつ構造が、透明樹脂から構成される。
本発明の製造方法により製造される反射防止構造体の好ましい形態は、それぞれ、上述した本発明の反射防止構造体の好ましい形態と同様である。
また本発明の製造方法における上記第2工程は、陽極酸化処理、及び/又は、エッチング処理の、処理回数、及び/又は、処理時間を変えて第1領域と第2領域とを作り分けるものであることが好ましい。
本発明の表示装置における上記第1領域がもつ凹凸構造、及び、上記第2領域がもつ構造は、透明樹脂から構成されることが好ましい。
本発明の表示装置は、非表示状態の時に、上記第2領域がロゴ及び/又は宣伝として用いられることが好ましい。
本発明の表示装置における凹凸構造等の好ましい形態は、上述した本発明の反射防止構造体における凹凸構造等の好ましい形態と同様である。
図1は、実施形態1の反射防止膜の平面模式図である。実施形態1の反射防止膜11は、表面に、可視光波長よりも周期(隣接する頂点間の幅)の小さな、透明樹脂から構成される凹凸構造(第1のモスアイ構造)をもつ第1領域13、及び、第1領域がもつ凹凸構造とは異なる、可視光波長よりも周期(隣接する頂点間の幅)の小さな、透明樹脂から構成される凹凸構造を表面にもつ第2領域(特性の異なる領域)15を有する。モスアイ構造を有する第1領域13、第2領域15は、反射防止膜11の表面での反射を低減するための凹凸構造が形成された領域である。実施形態1の反射防止膜11は、モスアイシートに相当する。
このように構成すると、文字、記号又は図形の部分にもモスアイが形成される。したがって、反射防止膜におけるモスアイ形状による低反射特性が大きく損なわれることは無く、充分に優れたものとすることができる。したがって、10%〜20%低い第2領域のモスアイは、第1領域のモスアイと組み合わせて表示装置に用いられたときに、表示性能を損うことなく充分に優れたものとすることができる上に、表示装置を非表示状態として使用しない場合等に、モスアイ形状を同様に有する第1領域との対比において、うっすらと文字、記号又は図形を認識させることができる。
これは、例えば、製品やメーカーの宣伝、及び/又は、モスアイの透明性が高いことに起因する事故を防止(ぶつかり防止)するために役立つ。または、デザイン上のアクセントとして好適に使用できる。
モスアイ形状の突起(凸部)は、200nm以下のピッチと200nm程度の高さが通常採られる。これは、モスアイ形状をもつ領域が、可視光領域において、充分に低く、一定した(波長により大きく反射率が変動しない)反射特性を持つように決められている。
最も低い高さ185nmでは赤領域の反射率が高くなり、モスアイ面が赤色を帯びることを示している。高さ210nmでは、赤領域の反射は抑えられ、緑色を帯びた色に見える。最も高い高さ280nmでは、図中の反射率を示した波形はフラットであり、可視光波長に対する極大は特になく、その反射率も可視光波長の全域で大変低く抑えられているから、モスアイ面からの反射色は、特に色はつかなく無色に近い。
このように高さによって、モスアイ面からの反射色はその色が異なって見えることが分かる。
尚、このグラフは入射光の入射角を5°とした場合の正反射のグラフである。
どの角度からモスアイを見るかでも反射の色味は変わり、モスアイ面に対して鉛直方向から傾くと見かけの高さが低くなることから、赤色領域の反射から増える。従って、高さ185nmのモスアイでは斜めから見るとより赤みが強調される。
モスアイ面の一部(第2領域15)における突起を、図4、図5に両矢印で示したように、第1領域13における突起と比較して低く作れば、例えば上述したように185nmの高さに作り込めば、その第2領域15のモスアイの反射光Rは例えば赤みを帯びたように設定可能である。一方、その他の領域つまりモスアイの高さが高い第1領域13における突起を上述したように280nmの高さに作れば、その領域の反射光は極めて少ないうえに、その反射光は、特定の色が強調されることはない。
このような第1領域13との対比における第2領域15を、図1に示したように一部に文字、記号又は図形として形成すれば、これらの文字、記号又は図形は、モスアイ面で色が変わった領域として認識される。
つまり、この反射防止膜(モスアイシート)11が表示装置の表示面に貼り合わされた場合でも、表示された画像に文字、記号又は図形が重なって見え難くなることはない。一方、表示装置が非表示状態(電源オフ)にされたような場合では、反射防止膜11が貼り合わされた面の反射で薄く、文字、記号又は図形が浮き出るように見えるため、ロゴ等を表示して宣伝に用いることが可能である。なお、実施形態1以外の、一部の領域のモスアイ形状を他の領域のモスアイ形状と異なるものとする実施形態(実施形態2、及び、実施形態2の第4〜第6変形例)についても、同様の効果を特に顕著に発揮できる。
なお、反射率(%)は、「XYZ表色系(CIE1931表色系)」のY値をいう。言い換えれば、XYZ表色系における、下記式によって求められる反射による物体色のX値、Y値、Z値のうちのY値を言う。
図6は、実施形態1の変形例の反射防止膜の平面模式図である。図7及び図8は、実施形態1の変形例の反射防止膜の断面模式図の一例である。それぞれ、図6に示したA−B線に沿った断面を模式的に示している。
モスアイが形成された反射防止膜(モスアイシート)111に、ロゴ等の文字、記号又は図形を入れる場合、その部分(第2領域115)のモスアイを機能しない構造とする方法と、その部分(第2領域115)のモスアイの反射特性を変える方法とがある。
例えば図6のように、モスアイシートに文字「A」を入れる場合、最も単純な方法は、透明樹脂から構成されるモスアイの構造を変えることなく、インク等で文字を直接プリントする方法がある。しかし、不透明なインクを用いると光まで透過出来なくなるので、向こうが見通せなくなる(不透明なインクを用いる場合は、後述する比較例1に該当する。)。
したがって、モスアイの特性を機能させない場合としては、(1)モスアイ形状をその部分に形成しない方法が挙げられる。すなわち、図7のように一部にモスアイ構造を有しない構成とすることができる。
同等の効果を得る別の方法として、モスアイを透明樹脂等の透明な材料で埋めてもよい。
これら(1)、(2)の方法は何れも、第1領域とともに、第2領域が、光透過性がある点において共通であり、モスアイを形成した反射防止膜が、表示装置の前に置かれる場合、窓や壁等を構成するガラス板に取り付けられ、反射防止膜を通して向こう側を見る場合に、形成される文字、記号又は図形が、その光透過性を大幅に犠牲にしない。
この反射率の差は視認されやすく、この場合正面から見たときもその写り込みの差として明確に領域が認識されやすくなる。
上記(1)の方法のように、一部領域(以下、領域Bとする。)にモスアイを形成しない場合、又はモスアイの機能を消滅させた場合では、モスアイ形成領域(以下、領域Aとする。)とモスアイ形成しない領域(領域B)との反射率に差が生じる。
モスアイの形成媒体である透明樹脂の屈折率が1.5で、周りが空気であるとすれば、垂直に近い状態(例えば、入射角〔面法線方向からの入射角度〕が5°)で入射された光は、図11及び図12に示したグラフの如く、領域Aの反射率約0.1%と、領域Bの反射率4%の差で、正面からでも写り込みの差が認識される。
しかし、領域Bは反射率が高くても、その部分は見通せる(透光領域である)ため、表示装置の前に置いても表示装置の表示画面を視覚的に妨げることはない。
領域Bは、どの方向からでも見えるため、一般的にはモスアイ形状をもつ反射防止膜等によって反射率が極端に下がり、壁が有ることが視認されないことによる衝突事故が懸念されるところ、モスアイ面の一部にこのような領域Bを設けることで、壁が有ることが認識されるので、事故防止として特に有用である。
なお、図15、図16に示したグラフは、高さの異なるモスアイをもつモスアイ面に対して反射率を測定したものである。それぞれのグラフとも、モスアイ面の法線方向に対し、光線の入射角度を変化させて反射率を測定している。
入射角が大きくなり、例えば60°になった場合、領域Aと領域Bでは、反射率に約2%程の開きがあるため、両領域の違いが認識され、両領域間の境界も認識されることになる。
なお、このように高さを変える方が、後述するような転写用型の作製時においても、陽極酸化条件とエッチング条件を領域間で変更しなくてもよく、簡単でより確実に領域A及びBの作り分けができるので、好ましい。
図17は、実施形態2の転写用型の模式図である。以下に、一部の反射特性が異なるモスアイ面の作製方法について詳しく説明する。
モスアイは、表面にその雌型となるパターンを形成したロール型等の転写用型321による連続転写にて形成される。ここでは、一例としてロール型の転写用型321で反射防止膜を作製する方法を示す。
ロール型の転写用型321は、例えば、アルミニウム(Al)を切削することで作製されたロール型、又は、基材となる薄いスリーブ管の表面にアルミニウムの膜を形成したもの等において、これらアルミニウムの表面を陽極酸化処理とエッチング処理とを繰返しおこなうことで作製される。すなわち、アルミニウムを陽極酸化することによって可視光波長オーダー以下の微小な穴(細孔)が多数形成されたアルミナ(Al2O3)(以下、陽極酸化ポーラスアルミナともいう。)を転写用型の表面に広い範囲で作製する。最終的に陽極酸化ポーラスアルミナが有する凹凸の形状は断面視したときに三角形であり、その形状は、アルミニウムの陽極酸化による細孔形成と、陽極酸化膜のエッチングとが繰り返されることによって形成される。
これにより、パターン325が形成されていたところは、その周りと比較して、処理工程が少なくなる。したがって、陽極酸化処理とエッチング処理とをそれぞれ複数回実施した後では、最初にパターン325が有ったところは、その周りと比べて、形成された型の深さが浅く形成されている(転写用型321における第2領域。)。
このように形成された型で転写されたモスアイ面は、対応するパターンの所のみ、その高さが低くなる(反射防止膜における第2領域を構成する)。この第2領域は、周りの第1領域と反射特性が異なることになる。
先ず、上述したように薄いスリーブ管等の基材の上にアルミニウム膜を成膜する(工程P1)。その膜厚は、例えば1.0μmとすることができる。次に、陽極酸化を実施する(工程P2)がその条件は、シュウ酸0.6wt%、液温5℃の液中で、印加電圧80Vとして陽極酸化を実施する。この陽極酸化時間を調節することで、形成される穴の大きさ(深さ)に違いが生まれる。陽極酸化時間は、例えば30秒で実施される。この陽極酸化処理工程P2では、アルミニウム膜が酸化アルミニウム322AOになるとともに、印加電圧に応じて、大よそ一定の間隔で穴を開けることができる。
次に、上記工程で作製した転写用型からモスアイ構造を作製する。この工程は例えば転写用型の表面上に、透光性を有する光重合性樹脂溶液を滴下したのち、基材を貼り合わせ、紫外(UV)光を該樹脂層に対して照射して樹脂層を硬化させ、その後硬化してできた樹脂フィルム及び基材フィルムの積層フィルムを型から剥離する方法で作製される。ここでは、コンベアー方式で送られてくる基材(例えば、TACフィルム)上に、光重合性樹脂溶液を例えばグラビアロールによるコート法、ダイコート法等で塗布し、80℃下で樹脂を乾燥させる。そして回転するロール状の転写用型に押し当てて、2J/cm2積算光量で露光を施した後に転写型から剥離する。これらを順次連続して実施する一般的なロール・ツー・ロール方式等で転写型の凹凸を転写してモスアイ構造をもったフィルムを作製することができる。
なお、この方法に限られず、例えば、熱プレス法(エンボス法)、射出成形法、ゾルゲル法等の複製法、又は、微細凹凸賦形シートのラミネート法、微細凹凸層の転写法等の各種方法を、反射防止物品の用途及び基材の材料等に応じて適宜選択すればよい。
実施形態2の変形例の反射防止膜の製造方法について、以下に詳述する。以下に示す製造方法では、まず、実施形態2の変形例の反射防止膜に凹凸を形成するための転写用型を作製し、次に、基材表面に塗布された樹脂膜の表面にその転写用型を押し当て、転写用型の凹凸形状を膜表面に転写(インプリント)し、それと同時に樹脂膜に所定の条件を加えて反射防止膜表面に転写された凹凸形状を硬化させて所定の凹凸形状を成型する。以下では、反射防止膜の作製方法として、反射防止膜を作製するための転写用型の作製方法についても言及する。
方法
(1)一部のモスアイ形状を無くしてしまう(凹凸構造を無くす)。
これにより、モスアイ形状を無くした領域(第2領域)は、特に視認し易いものとなる。正面からでも写り込みの差で認識できる(実施形態1の変形例、後述する実施形態2の第1〜第3変形例)。危険防止用途にはこちらの方が良い。
(1)−i:型に関する方法。
(1)−i−A:型の凹凸構造を埋める。
(1)−i−B:型の一部にモスアイ構造を工程途中で作らない。
(1)−i−B−a:型の一部にマスクをして、陽極酸化処理工程/エッチング処理工程(AO/Et)が出来ないようにする。
(1)−ii:フィルムに関する方法。具体的には、フィルムのその部分(第2領域)を埋める。
(2)一部の領域のモスアイ形状を変える。この方法は、正面からでは認識し難いため煩わしくないという利点がある。斜め方向からの方がはっきり視認できる(実施形態1、実施形態2、後述する実施形態2の第4〜第6変形例)。例えば、ロゴや宣伝を表示するのに好ましい。
(2)−i:型に関する方法。具体的には、部分的に突起を低く作る。
(2)−i−A:AO/Etの一部を省くことで、形状を変える。
(2)−i−A−a:型の一部にマスクを行い、AO/Etを実施する。途中でマスクを剥がす。
(2)−i−B:型の一部を埋める。
(2)−i−B−a:インクジェットのような、塗出量を微小に変化して制御できる印刷で埋める。
(2)−i−C:型の一部の抵抗を変えることで、形状を変える。
(2)−i−C−a:膜厚を変える。
(2)−i−C−b:材料を変える。
(2)−i−D:型作製の条件を一部変える。
(2)−i−D−a:AO時の電極を文字、記号又は図形に合わせた形状にし、電極間距離を詰める。
(2)−ii:フィルムに関する方法。具体的には、フィルムのその部分(第2領域)をインクジェットのような、微小に塗出量が制御できる印刷で部分的に埋める。
図21は、実施形態2の第1変形例の転写用型の製造工程途中における断面を示す模式図である。図22は、実施形態2の第1変形例の転写用型の断面を示す模式図である。
モスアイ型を一旦形成した後、その一部を埋めることで、モスアイが転写できる領域(第1領域423)、及び、モスアイが転写できない領域(第2領域425)を形成する。なお、本明細書中、転写用型におけるモスアイ構造を、モスアイ型とも言う。
図23は、実施形態2の第2変形例の転写用型の製造工程途中における断面を示す模式図である。図24は、実施形態2の第2変形例の転写用型の断面を示す模式図である。
転写用型の製造工程中に型の一部(製造工程中の第2領域524)だけにマスクMを施し、その部分(第2領域525)に凹凸構造を形成させない。
図25は、実施形態2の第3変形例の反射防止膜の製造工程途中における断面を示す模式図である。図26は、実施形態2の第3変形例の反射防止膜の断面を示す模式図である。
反射防止膜(フィルム)上の一部(第2領域615)に透明樹脂でモスアイを埋めることでその機能を消失させる。
図27は、実施形態2の第4変形例の転写用型の製造工程途中における断面を示す模式図である。図28は、実施形態2の第4変形例の転写用型の断面を示す模式図である。
モスアイ型の作製工程である、陽極酸化(AO)/エッチング(Et)の一部を、マスクをすることで一部スキップさせる。全てスキップさせるわけでないので、マスク部分に対応する領域(第2領域725)は、周りの第1領域723よりもモスアイ形状の高さが低い。
図29は、実施形態2の第5変形例の転写用型の製造工程途中における断面を示す模式図である。図30は、実施形態2の第5変形例の転写用型の断面を示す模式図である。
図29に示したようにモスアイ型を通常通り作製した後に、特定領域(第2領域825)を、樹脂rが塗布されたものとする(ホールを完全に埋めてしまわない。)。
図31は、実施形態2の第6変形例の反射防止膜の製造工程途中における断面を示す模式図である。図32は、実施形態2の第6変形例の反射防止膜の断面を示す模式図である。
モスアイ型から転写されたフィルムの一部領域に透明樹脂を塗布する(図32における第2領域915。モスアイを全て埋めない。)。
本発明の凹凸構造等の構成は、電子顕微鏡(SEM)で観察することにより確認することができる。
上述した実施形態における転写用型の表面形状、反射防止膜及び表示装置の表面形状は、モスアイ構造による凹凸を除けば、表面はほぼ平坦であるが、陽極酸化処理よりも先にあらかじめサンドブラスト処理を行っておく等して、散乱凹凸構造を設けても構わない。
上述した各実施形態において反射防止膜の主成分は、モスアイ構造を精密に形成するという観点から、一定の条件で硬化する光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂を用いることができる。ここで、反射防止膜の下地層(内部)等には、部分的に反射防止膜の主成分である樹脂材料の屈折率と異なる屈折率を有する材料(透明ビーズ等)を散在させてもよい。
また、実施形態2において示した陽極酸化処理工程は、シュウ酸を用いるものであったが、その他の硫酸、燐酸等の酸性電解液、又は、アルカリ性電解溶液を用いてもよい。
更に、反射防止膜に対してモスアイ構造を形成するための転写用型の製造方法について説明したが、転写用型の製造方法はこれらの手段に限定されない。上述のような陽極酸化及びエッチングを行う方法のほかに、電子線描画法、レーザー光の干渉露光を行う方法等が挙げられる。
図33は、比較例1の反射防止膜の断面模式図の一例である。透明樹脂から構成されるモスアイの構造を変えることなく、インクiで記号を直接プリントしている。不透明なインクiを用いるため、光が透過出来なくなるので、向こうが見通せなくなる。
13、113、213、613、913:(反射防止膜の)第1領域
15、115、215、615、915:(反射防止膜の)第2領域
15L:ロゴ
15F:図形
321:転写用型
322AO、322AOEt、323AO:酸化アルミニウム
322Al、322AlEt、323Al:アルミニウム
323、423、523、723、823:(転写用型の)第1領域
325、425、525、725、825:(転写用型の)第2領域
422、522、722、822:(製造中の転写用型の)第1領域
424、524、724、824:(製造中の転写用型の)第2領域
612、912:(製造中の反射防止膜の)第1領域
614、914:(製造中の反射防止膜の)第2領域
1013、1015:領域
i:インク
M:マスク
r:樹脂
Claims (6)
- 隣接する頂点間の幅が可視光波長以下であり、透明体で構成された凹凸構造を表面に有する反射防止構造体であって、
該反射防止構造体は、該凹凸構造を表面にもつ第1領域、及び、該第1領域がもつ凹凸構造とは異なる、透明体で構成された構造を表面にもつ第2領域を有し、
該第2領域における該第1領域の凹凸構造とは異なる構造は、該凹凸構造が透明樹脂で埋められることにより隣接する頂点間の幅が可視光波長以下である凹凸構造が設けられていない平坦な形状を有し、該第2領域の平面形状を視認可能にするものであり、
該第2領域は、視認性を高めて注意を喚起するために用いられるものであり、該第2領域の平面形状は、文字、記号及び図形からなる群より選択される少なくとも1つを構成する
ことを特徴とする反射防止構造体。 - 前記第2領域は、ロゴ及び/又は宣伝として用いられている
ことを特徴とする請求項1に記載の反射防止構造体。 - 隣接する頂点間の幅が可視光波長以下である凹凸構造を表面に有する透明体が表示面に配置された表示装置であって、
該透明体は、該凹凸構造を表面にもつ第1領域、及び、該第1領域がもつ凹凸構造とは異なる構造を表面にもつ第2領域を有し、
該第2領域における該第1領域の凹凸構造とは異なる構造は、該凹凸構造が透明樹脂で埋められることにより隣接する頂点間の幅が可視光波長以下である凹凸構造が設けられていない平坦な形状を有し、該第2領域の平面形状を視認可能にするものであり、
該第2領域は、視認性を高めて注意を喚起するために用いられるものであり、該第2領域の平面形状は、文字、記号及び図形からなる群より選択される少なくとも1つを構成する
ことを特徴とする表示装置。 - 前記第1領域の凹凸構造、及び、前記第2領域の構造は、透明樹脂から構成される
ことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。 - 前記表示装置は、液晶表示装置、プラズマディスプレイパネル、又は、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイである
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の表示装置。 - 前記表示装置が非表示状態の時に前記第2領域がロゴ及び/又は宣伝として用いられる
ことを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載の表示装置。
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