JPWO2009144970A1 - 反射防止膜及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施形態1の反射防止膜の断面模式図である。図1に示すように、実施形態1の反射防止膜10の表面には、可視光波長よりも周期の小さな凹凸構造(第一の凹凸構造;モスアイ構造)13、及び、可視光波長よりも周期の大きな凹凸構造(第二の凹凸構造;散乱凹凸構造)14の二段階の凹凸構造が形成された表面層11、及び、表面層11の下層に位置する下地層12で構成されている。モスアイ構造13は反射防止膜10表面での反射を低減するための凹凸構造であり、散乱凹凸構造14は実施形態1の反射防止膜10を2枚重ね合わせたときに、2枚重ね合わせた反射防止膜10を透過する光の透過散乱強度分布の半値角を1.0°以上に調整するための凹凸構造である。すなわち、実施形態1は、透過散乱強度分布の半値角を調整する手段として、本発明の第一の好ましい形態を用いている。
図2は、実施形態1の反射防止膜のモスアイ構造の斜視図である。(a)はモスアイ構造の単位構造が円錐状のときを示し、(b)はモスアイ構造の単位構造が四角錐状のときを示す。図2に示すように、実施形態1の反射防止膜のモスアイ構造13の凹凸は、複数の微小な凸部21が可視光波長よりも周期の小さな繰り返し単位をもって並んで配置されているということもできる。モスアイ構造13において、凸部21の頂上部が頂点tであり、各凸部21同士が接する点が底点bである。図2に示すように、モスアイ構造13の隣接する頂点間の幅wは、凸部21の頂点tからそれぞれ垂線を同一平面上まで下ろしたときの二点間の距離で示される。また、モスアイ構造の頂点から底点までの高さhは、凸部21の頂点tから底点bの位置する平面まで垂線を下ろしたときの距離で示される。
図4は、実施形態1の反射防止膜の散乱凹凸構造を拡大した斜視図である。図4に示すように、実施形態1の反射防止膜の散乱凹凸構造は、複数の微小な凸部31が可視光波長よりも周期の大きな繰り返し単位をもって並んで配置されているということもできる。散乱凹凸構造において、凸部31の頂上部が頂点Tであり、各凸部31同士が接する点が底点Bである。図4に示すように、散乱凹凸構造の隣接する頂点間の幅Wは、凸部31の頂点Tからそれぞれ垂線を同一平面上まで降ろしたときの二点間の距離で示される。
反射防止膜の散乱凹凸構造を形成するための凹凸形状を金型の表面に形成するために、まず、金型の材料となるアルミニウム(Al)基板を用意し、その表面にあらかじめサンドブラスト処理を行い、可視光波長オーダー以上の凹凸を形成する。具体的には、無数の研摩粒を加圧空気で吹き付け、この研摩粒で接着面の異物や有機質を除去するとともに、無数の凹凸をAl表面に形成する。研摩粒としては、アルミナ、カーボランダム、アランダム、ダイヤモンド、エメリー、ざくろ石、炭化硼素、ベンガラ、酸化クロム、ガラス粉、焼成ドロマイト、無水硅酸等が挙げられ、例えば、これらを50〜2000メッシュの粒子とし、空気圧2〜15kg/cm2の条件で噴射して凹凸を形成する。実施形態1の反射防止膜の散乱凹凸構造の大きさは、サンドブラスト処理に用いる粒子の径、粒子の硬度、サンドブラスト処理の時間の程度により調整することができ、これにより、上記半値角の値を制御することができる。
次に、上記工程で作製した金型の凹凸形状を基材上に塗布された膜に転写する工程へと進む。ここでは、コンベアー方式で送られてくる膜に対し、回転するロール状の金型を押し当てて、順次、膜の表面に凹凸形状を転写するロール・ツー・ロール方式を採用する。図8は、金型の凹凸形状を反射防止膜に転写する工程を示す断面模式図である。
実施形態1の反射防止膜の特性を調べるために、実際に反射防止膜を作製して実施例1の反射防止膜とし、評価試験1を行った。実施例1の反射防止膜の製造方法について、以下に説明する。まず、金型の作製については、アルミニウム基板に対して、メッシュ♯180のAl2O3粒子を用いて、エア圧0.8MPaの条件でサンドブラスト処理を行った後、電解液として0.05mol/Lのシュウ酸(3℃)を用いて陽極酸化を5分間行い、陽極酸化ポーラスアルミナ層(第一次ポーラスアルミナ層)をアルミニウム基板表面に形成した。続いて、陽極酸化ポーラスアルミナ層を表面に含むアルミニウム基板を8mol/Lの燐酸(30℃)に30分間浸漬させて、第一次ポーラスアルミナ層を除去した。続いて、同じ条件で陽極酸化を30秒間行うステップと、1mol/Lの燐酸(30℃)に19分間浸漬させてエッチングを行うステップとを交互に5回繰り返し、最後に同じ条件で陽極酸化を30秒間行い、新たな陽極酸化ポーラスアルミナ層(第二次ポーラスアルミナ層)を形成した。
実施形態1の反射防止膜の好ましい条件を調べるために、2枚重ね合わせた反射防止膜を透過する光の透過散乱強度分布の半値角が1.0°以上である反射防止膜について、半値角が異なる3つの反射防止膜を、メッシュ♯180のAl2O3粒子を用いて、それぞれエア圧0.1MPa(サンプル3)、0.2MPa(サンプル4)、0.3MPa(サンプル5)と、異なる条件でサンドブラスト処理して作製した金型を用いて作製し、それぞれ実施例2、実施例3及び実施例4の反射防止膜とした。また、実施例2、実施例3及び実施例4の反射防止膜のそれぞれについて透過散乱強度分布の半値角を調べるために、評価試験1のときと同様、反射防止膜、TACフィルム、ガラス、TACフィルム、及び、反射防止膜をこの順に貼り合わせた評価サンプルを作製して、それぞれサンプル3、サンプル4及びサンプル5とし、それぞれについて透過散乱強度分布の半値角を測定した。その結果、図17に示すようなグラフが得られた。
実施形態1の反射防止膜の好ましい条件を調べるために、実施例1及び比較例2の反射防止膜を用いて実際に下記実施形態3の液晶表示装置に適用し、目視による視認評価試験を行って暗室表示における各反射防止膜の表示品位を確認した。このとき液晶表示装置は、画素サイズが20型WXGA(100μm×30μm)のものを、カラーフィルタが緑(G)単色のものを用いた。
実施形態1では、ミクロンオーダー以上の散乱凹凸構造を有した表面上にモスアイ構造を形成することで透過光を散乱させているが、実施形態2では、ほぼ平坦な表面に対してモスアイ構造を形成することとし、ミクロンオーダー以上の散乱凹凸構造の代わりに、モスアイ構造を有する表面層より下の層に光散乱性を有する透明ビーズ(散乱体)を混入することによって透過光を散乱させている。すなわち、実施形態2は、透過散乱強度分布の半値角を調整する手段として、本発明の第二の好ましい形態を用いている。
実施形態2の反射防止膜の特性を調べるために、実際に反射防止膜を作製して実施例5の反射防止膜とし、評価試験4を行った。金型は、表面の平滑性を確保するため、アルミニウム基板ではなくガラス基板にアルミ薄膜を約1μm成膜したものを用い、実施形態1と同様に陽極酸化とエッチングを繰り返す方法によって陽極酸化ポーラスアルミナ(ナノメートルオーダーの微小な穴が表面に形成されたアルミナ)を作製した。
実施形態3は、本発明の表示装置の一例である。実施形態3の表示装置は液晶表示装置(LCD)であり、実施形態1又は2の反射防止膜を表示面に備えており、光源等の像の映り込みが少ない表示を提供することができる。
11:表面層
12:下地層
13:第一の凹凸構造、微細凹凸構造、モスアイ構造
14:第二の凹凸構造、散乱凹凸構造
21:凸部(モスアイ構造)
22:下地部
31:凸部(散乱凹凸構造)
41:セル
42、63:細孔
43:バリア層
44、51、61:アルミニウム基板
52:ポーラスアルミナ層(第一次ポーラスアルミナ層)
53:ポーラスアルミナ層(第二次ポーラスアルミナ層)
62:ポーラスアルミナ層
71:基材フィルムロール
72:ダイコーター
73、75、76、78:ピンチロール
74:金型ロール
77:ラミネーションフィルムロール
80:硬化処理
81:基材フィルム
82:(塗布された)樹脂膜
83:(凹凸を有する)樹脂膜
84:ラミネーションフィルム
85:積層フィルムロール
91:凸部(金型)
92:凹部(金型)
111、121、131:反射防止膜
122:反射体
132:TACフィルム
133:ガラス
141:単位面積
142:凸部(散乱凹凸構造)
151:表面層
152:下地層
153:透明ビーズ
161:アレイ基板
162:カラーフィルタ基板
163:液晶層
171:支持基板(アレイ基板側)
172:電極
173:半導体層
174:TFT
175:層間絶縁膜
176:画素電極
181:支持基板(カラーフィルタ基板側)
182:樹脂層
183:対向電極
191:外光(LCDの表面で反射する成分)
192:外光(LCD内へと進む成分)
Claims (7)
- 隣接する頂点間の幅が可視光波長以下である微細凹凸構造を表面に有する反射防止膜であって、
2枚重ね合わせた該反射防止膜を透過する光の透過散乱強度分布の半値角は、1.0°以上である
ことを特徴とする反射防止膜。 - 前記半値角は、2.8°以下であることを特徴とする請求項1記載の反射防止膜。
- 前記反射防止膜は、反射防止膜の主成分と異なる屈折率を有し、かつ1μm以上の粒径を有する散乱体を内部に含むことを特徴とする請求項1又は2記載の反射防止膜。
- 前記散乱体は、1μm以上の距離を隔てて不規則に存在していることを特徴とする請求項3記載の反射防止膜。
- 前記反射防止膜は、隣接する頂点間の幅が1μm以上である散乱凹凸構造を、あわせて表面に有することを特徴とする請求項1又は2記載の反射防止膜。
- 前記散乱凹凸構造は、100μm2あたりの凸部の個数が60個以上であることを特徴とする請求項5記載の反射防止膜。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の反射防止膜を表示面に備えることを特徴とする表示装置。
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