KR20240014563A - 광학 적층체, 물품 및 화상 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
(과제) 내찰상성이 우수한 광학 적층체, 물품 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 이 광학 적층체는, 투명 기재와 하드 코트층과 광학 기능층과 방오층이 순서대로 적층된 광학 적층체로서, 상기 하드 코트층은, 필러를 함유하고, 상기 하드 코트층은, 두께가 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이며, 상기 광학 적층체의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이다.
(해결 수단) 이 광학 적층체는, 투명 기재와 하드 코트층과 광학 기능층과 방오층이 순서대로 적층된 광학 적층체로서, 상기 하드 코트층은, 필러를 함유하고, 상기 하드 코트층은, 두께가 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이며, 상기 광학 적층체의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이다.
Description
본 발명은, 광학 적층체, 물품 및 화상 표시 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 플랫 패널 디스플레이 (FPD), 터치 패널, 태양 전지 등의 표면에, 반사 방지용의 광학 적층체를 형성하는 경우가 있다. 최근, 스마트 폰, 각종 조작 기기의 터치 패널 등의 시장의 증가에 수반하여, 반사 방지용 광학 적층체의 내찰상성의 향상이 요구되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 반사 방지층의 동마찰 계수를 규정함으로써, 내찰상성을 제어하는 것이 기재되어 있다. 또 예를 들어, 특허문헌 2 에는, 하드 코트층의 표면 조도 및 실리카 미립자 직경을 규정함으로써, 내찰상성을 제어하는 것이 기재되어 있다. 또 예를 들어, 특허문헌 3 에는, 저굴절률 나노 미립자의 평균 입자경 및 저굴절률층 내의 무기 입자의 고형분 비율을 규정함으로써, 기계 특성을 제어하는 것이 기재되어 있다.
광학 적층체의 내찰상성은 추가적인 향상이 요구되고 있어, 내찰상성을 높이기 위한 새로운 구성의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 내찰상성이 우수한 광학 적층체, 물품 및 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 제공한다.
(1) 제 1 양태에 관련된 광학 적층체는, 투명 기재와 하드 코트층과 광학 기능층과 방오층이 순서대로 적층된 광학 적층체로서, 상기 하드 코트층은, 필러를 함유하고, 상기 하드 코트층은, 두께가 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이며, 상기 광학 적층체의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이다.
(2) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 상기 광학 적층체의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 150 ㎚ 이상 2200 ㎚ 이하여도 된다.
(3) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 상기 하드 코트층의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 110 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하여도 된다.
(4) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 상기 광학 기능층은 적어도 저굴절률층을 포함해도 된다.
(5) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 상기 광학 기능층은 저굴절률층과 고굴절률층이 교대로 적층된 것이어도 된다.
(6) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 스틸울 슬라이딩 시험을 2000 사이클한 후의 수접촉각의 값이, 상기 스틸울 슬라이딩 시험 전의 수접촉각의 값의 84 ％ 이상이어도 된다.
(7) 상기 양태에 관련된 광학 적층체에 있어서, 상기 방오층은, 불소계 화합물을 포함해도 된다.
(8) 제 2 양태에 관련된 물품은, 상기 양태에 관련된 광학 적층체를 구비한다.
(9) 제 3 양태에 관련된 화상 표시 장치는, 화면과, 상기 화면의 표면에 형성된 상기 양태에 관련된 광학 적층체를 구비한다.
상기 양태에 관련된 광학 적층체, 물품 및 화상 표시 장치는, 내찰상성이 우수하다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체의 일례의 단면도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체를 제조하는 제조 장치의 일례의 모식도이다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체를 제조하는 제조 장치의 일례의 모식도이다.
이하, 본 실시형태에 대해, 도면을 적절히 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 특징을 알기 쉽게 하기 위해서 편의상 특징이 되는 부분을 확대하여 나타내고 있는 경우가 있어, 각 구성 요소의 치수 비율 등은 실제와는 상이한 경우가 있다. 이하의 설명에 있어서 예시되는 재료, 치수 등은 일례이고, 본 발명은 그것들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위에서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체 (10) 의 일례의 단면도이다. 광학 적층체 (10) 는, 투명 기재 (1) 와 하드 코트층 (2) 과 밀착층 (3) 과 광학 기능층 (4) 과 방오층 (5) 이 순서대로 적층되어 있다.
투명 기재 (1) 는, 가시광역의 광을 투과 가능한 투명 재료로 이루어진다. 투명 기재 (1) 는, 예를 들어, 플라스틱 필름이다. 플라스틱 필름의 구성 재료는, 예를 들어, 폴리에스테르계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지, (메트)아크릴계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리염화비닐리덴계 수지, 폴리스티렌계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리페닐렌설파이드계 수지이다. 투명 기재 (1) 는, 무기 기재이고, 유리 필름이어도 된다.
투명 기재 (1) 의 구성 재료는, 바람직하게는, 폴리에스테르계 수지, 아세테이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리올레핀계 수지이다. 투명 기재 (1) 는, 예를 들어, 트리아세틸셀룰로오스 (TAC) 기재가 바람직하다. 플라스틱 필름이 TAC 기재인 경우, 그 일면에 하드 코트층 (2) 을 형성했을 때에, 하드 코트층 (2) 을 구성하는 성분의 일부가 침투하여 이루어지는 침투층이 형성된다. 그 결과, 투명 기재 (1) 와 하드 코트층 (2) 의 밀착성이 양호하게 됨과 함께, 서로의 층 간의 굴절률차에서 기인한 간섭 무늬의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명에서 말하는 「투명 재료」란, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 사용 파장역의 광의 투과율이 80 ％ 이상의 재료인 것을 말한다. 또, 본 실시형태에 있어서 「(메트)아크릴」은, 메타크릴 및 아크릴을 의미한다.
투명 기재 (1) 는, 광학 특성을 현저하게 저해하지 않는 한에 있어서, 보강 재료를 포함하고 있어도 된다. 보강 재료는, 예를 들어, 셀룰로오스 나노 파이버, 나노 실리카 등이다.
투명 기재 (1) 는, 광학적 기능 및/또는 물리적 기능이 부여된 필름이어도 된다. 광학적 및/또는 물리적인 기능을 갖는 필름은, 예를 들어, 편광판, 위상차 보상 필름, 열선 차단 필름, 투명 도전 필름, 휘도 향상 필름, 배리어성 향상 필름 등이다.
투명 기재 (1) 의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 25 ㎛ 이상이며, 바람직하게는 40 ㎛ 이상이다. 투명 기재 (1) 의 두께가 25 ㎛ 이상이면, 기재 자체의 강성이 확보되어, 광학 적층체 (10) 에 응력이 가해져도 주름이 발생하기 어려워진다. 또 투명 기재 (1) 의 두께가 25 ㎛ 이상이면, 투명 기재 (1) 상에 하드 코트층 (2) 을 연속적으로 형성해도, 주름이 생기기 어려워 제조상의 염려가 적다. 투명 기재 (1) 의 두께가 40 ㎛ 이상이면, 보다 한층 주름이 생기기 어렵다.
제조 시에 있어서 광학 적층체 (10) 를 롤상으로 권취하고, 권출하는 경우, 투명 기재 (1) 의 두께는, 1000 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 600 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 투명 기재 (1) 의 두께가 1000 ㎛ 이하이면, 제조 도중의 광학 적층체 (10) 및 제조 후의 광학 적층체 (10) 를 롤상으로 감기 쉬워, 광학 적층체 (10) 의 제조 효율이 높아진다. 또, 투명 기재 (1) 의 두께가 1000 ㎛ 이하이면, 광학 적층체 (10) 의 박막화, 경량화가 가능해진다. 투명 기재 (1) 의 두께가 600 ㎛ 이하이면, 보다 효율적으로 광학 적층체 (10) 를 제조할 수 있음과 함께, 한층 더 박막화, 경량화가 가능해져, 바람직하다.
투명 기재 (1) 는, 표면에 미리 스퍼터링, 코로나 방전, 자외선 조사, 전자선 조사, 화성, 산화 등의 에칭 처리 및/또는 하도 처리가 실시되어 있어도 된다. 이들 처리가 미리 실시되어 있음으로써, 투명 기재 (1) 상에 형성되는 하드 코트층 (2) 의 밀착성이 향상된다. 또 투명 기재 (1) 상에 하드 코트층 (2) 을 형성하기 전에, 필요에 따라, 투명 기재 (1) 의 표면에 대해 용제 세정, 초음파 세정 등을 실시함으로써, 투명 기재 (1) 의 표면을 제진, 청정화시켜도 된다.
하드 코트층 (2) 은, 바인더 수지와 필러를 포함한다. 하드 코트층 (2) 은, 이 외에 응집제를 포함해도 된다.
바인더 수지는, 바람직하게는 투명성을 갖는 것이며, 예를 들어, 자외선, 전자선에 의해 경화하는 수지인 전리 방사선 경화형 수지, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등이다.
바인더 수지인 전리 방사선 경화형 수지의 일례는, 에틸(메트)아크릴레이트, 에틸헥실(메트)아크릴레이트, 스티렌, 메틸스티렌, N-비닐피롤리돈 등이다. 또 전리 방사선 경화형 수지는, 2 이상의 불포화 결합을 갖는 화합물이어도 된다. 2 이상의 불포화 결합을 갖는 전리 방사선 경화형 수지는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨옥타(메트)아크릴레이트, 테트라펜타에리트리톨데카(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산트리(메트)아크릴레이트, 이소시아누르산디(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르트리(메트)아크릴레이트, 폴리에스테르디(메트)아크릴레이트, 비스페놀디(메트)아크릴레이트, 디글리세린테트라(메트)아크릴레이트, 아다만틸디(메트)아크릴레이트, 이소보로닐디(메트)아크릴레이트, 디시클로펜탄디(메트)아크릴레이트, 트리시클로데칸디(메트)아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메트)아크릴레이트 등의 다관능 화합물 등이다. 이들 중에서도, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트 (PETA), 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트 (DPHA) 및 펜타에리트리톨테트라아크릴레이트 (PETTA) 가, 바인더 수지에 바람직하게 사용된다. 또한, 「(메트)아크릴레이트」는, 메타크릴레이트 및 아크릴레이트를 가리키는 것이다. 또, 전리 방사선 경화형 수지로서, 상기 서술한 화합물을 PO (프로필렌옥사이드), EO (에틸렌옥사이드), CL (카프로락톤) 등으로 변성한 것이어도 된다. 전리 방사선 경화형 수지는, 아크릴계의 자외선 경화형 수지 조성물이 바람직하다.
또 바인더 수지인 열가소성 수지의 일례는, 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 아세트산비닐계 수지, 비닐에테르계 수지, 할로겐 함유 수지, 지환식 올레핀계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아미드계 수지, 셀룰로오스 유도체, 실리콘계 수지 및 고무 또는 엘라스토머 등이다. 상기 열가소성 수지는, 비결정성이고, 또한 유기 용매 (특히 복수의 폴리머, 경화성 화합물을 용해 가능한 공통 용매) 에 가용이다. 특히, 투명성 및 내후성이라는 관점에서, 바인더 수지는, 스티렌계 수지, (메트)아크릴계 수지, 지환식 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 셀룰로오스 유도체 (셀룰로오스에스테르류 등) 등인 것이 바람직하다.
바인더 수지인 열경화성 수지는, 예를 들어, 페놀 수지, 우레아 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 멜라민 수지, 구아나민 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 아미노알키드 수지, 멜라민-우레아 공축합 수지, 규소 수지, 폴리실록산 수지 (바구니상, 래더상 등의 이른바 실세스퀴옥산 등을 포함한다) 등이어도 된다.
하드 코트층 (2) 은, 유기 수지와 무기 재료를 포함하고 있어도 되고, 유기 무기 하이브리드 재료여도 된다. 일례로는, 졸 겔법으로 형성된 것을 들 수 있다. 무기 재료로는, 예를 들어, 실리카, 알루미나, 지르코니아, 티타니아를 들 수 있다. 유기 재료로는, 예를 들어, 아크릴 수지를 들 수 있다.
필러는, 유기물로 이루어지는 것이어도 되고, 무기물로 이루어지는 것이어도 되고, 유기물 및 무기물로 이루어지는 것이어도 된다. 하드 코트층 (2) 에 포함되는 필러는, 방현성, 후술하는 광학 기능층 (4) 과의 밀착성, 안티 블로킹성의 관점 등으로부터, 광학 적층체 (10) 의 용도에 따라 여러 가지 것을 선택할 수 있다. 구체적으로는 필러로서, 예를 들어, 실리카 (Si 의 산화물) 입자, 알루미나 (산화알루미늄) 입자, 유기 미립자 등 공지된 것을 사용할 수 있다. 하드 코트층 (2) 에 강인성을 부여하기 위해서, 광학 특성을 저해하지 않는 범위에서, 각종 보강재를 필러로서 첨가해도 된다. 보강재는, 예를 들어, 셀룰로오스 나노 파이버이다.
필러가 실리카 입자 및/또는 알루미나 입자인 경우, 필러의 평균 입자경은, 예를 들어 800 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 100 ㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 40 ㎚ 이상 70 ㎚ 이하이다. 필러가 유기 미립자인 경우, 유기 미립자의 평균 입자경은, 예를 들어 10 ㎛ 이하이며, 바람직하게는 5 ㎛ 이하이며, 보다 바람직하게는 3 ㎛ 이하이다.
필러는, 하드 코트층 (2) 내에서 일부가 응집하면서 분산되어 있다. 필러가 응집한 응집체는 2 차 입자가 된다. 예를 들어 하드 코트층 (2) 내의 수지분을 해 (海), 필러의 응집체를 도 (島) 로 하면, 하드 코트층 (2) 은 수지분과 필러가 해도 구조를 형성하고 있다. 필러의 응집체는, 하드 코트층 (2) 의 표면에 요철을 형성한다.
하드 코트층 (2) 의 표면을 원자간력 현미경 (AFM) 으로 측정하면, 필러의 응집체를 요철로서 확인할 수 있다. 하드 코트층 (2) 의 표면 형상은, 예를 들어, 히타치 하이테크 사이언스사 제조의 원자간력 현미경 (AFM5000) 을 사용하여 측정할 수 있다. 하드 코트층 (2) 의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, 예를 들어, 110 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 230 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 300 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하이다. 외관상의 평균 입자경이 커짐으로써 표면 요철이 커져, 보다 오목부의 슬라이딩 데미지를 억제할 수 있다. 그 결과, 슬라이딩 횟수를 늘려도 방오 특성이 유지하기 쉽고, 흠집이 나기 어려워진다.
필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, 오츠의 자동 임계값 설정법 (예를 들어, 전자 통신 학회 논문지 D63(4) p.349-356, 1980-04) 에 따라, AFM 을 사용하여 구해진다. 오츠의 자동 임계값 설정법은, 오츠 등에 의해 제안된 분류법이며, 클래스 내 분산을 최소로 하고, 클래스 간 분산을 최대로 하는 임계값을 설정하고, 어느 집단을 2 개의 클래스로 분류하는 방법이다. 이 방법으로 얻어지는 임계값은, 원래의 농담 화상으로서 얻어진 2 치 화상의 평균 제곱 오차를 최소로 하는 임계값과 동등하다.
AFM 은, AFM 의 탐침과 하드 코트층 (2) 의 표면의 거리의 차이를 농담 화상으로서 표시한다. 이 농담 화상을, 오츠의 자동 임계값 설정법에 따라서 분류함으로써, 하드 코트층 (2) 의 표면의 오목부와 볼록부가 분류된다. 분류된 볼록부의 평균 입자경이, 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 된다. 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경을 구할 때는, 필름 상의 임의의 5 점에서 10 × 10 ㎛ 범위를 AFM 으로 측정하고, 5 점 각각에서 구해진 평균 입자경을 또한 평균화한다.
필러의 응집의 정도는, 필러와 바인더 수지의 혼합 시의 교반 조건, 필러의 표면 처리, 응집제의 첨가 및 그 첨가량 등에 따라 제어할 수 있다. 응집제는, 예를 들어, 바인더 수지와의 상용성이 나쁜 물질이나 높은 극성을 갖는 극성 물질이다. 예를 들어, 고리형 구조 중에 산소 또는 질소를 갖는 화합물은, 응집제로서 기능한다. 응집제는, 이 외에 공지된 것을 사용할 수 있다.
하드 코트층 (2) 의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 예를 들어, 21 ㎚ 이상 110 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 50 ㎚ 이상 110 ㎚ 이하이다. 하드 코트층 (2) 의 표면의 산술 평균 조도는, 예를 들어, 1.7 ㎚ 이상 12 ㎚ 이하이다.
필러는, 하드 코트층 (2) 의 밀착층 (3) 측의 표면에 일부가 노출되어 있어도 된다. 이 경우, 하드 코트층 (2) 의 바인더 수지와 밀착층 (3) 이, 강하게 접합된다. 이 때문에, 하드 코트층 (2) 과 밀착층 (3) 의 밀착성이 향상되어, 하드 코트층 (2) 의 경도가 높아짐과 함께, 광학 적층체 (10) 의 내찰상성이 양호해진다.
하드 코트층 (2) 의 두께는, 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이다. 하드 코트층 (2) 의 두께가 3 ㎛ 이상이면, 바인더 수지의 경화 반응에 있어서의 산소에 의한 반응 저해를 억제할 수 있다. 또 하드 코트층 (2) 의 두께가 이 범위 내에 있음으로써, 하드 코트층 (2) 의 표면의 요철을 소정의 범위 내로 할 수 있다.
하드 코트층 (2) 은, 단일의 층이어도 되고, 복수의 층이 적층된 것이어도 된다. 또 하드 코트층 (2) 에는, 예를 들어, 자외선 흡수 성능, 대전 방지 성능, 굴절률 조정 기능, 경도 조정 기능 등 공지된 기능이 추가로 부여되어 있어도 된다. 또, 하드 코트층 (2) 에 부여되는 기능은, 단일의 하드 코트층 중에 부여되어 있어도 되고, 복수의 층으로 분할하여 부여되어 있어도 된다.
밀착층 (3) 은, 하드 코트층 (2) 과 광학 기능층 (4) 의 밀착을 양호하게 하기 위한 층이다. 하드 코트층 (2) 이 무기 재료인 경우에는, 밀착층 (3) 은 없어도 된다.
밀착층 (3) 은, 예를 들어, 산소 결손 상태의 금속 산화물 혹은 금속이다. 산소 결손 상태의 금속 산화물이란, 화학량론 조성보다 산소수가 부족한 상태의 금속 산화물을 말한다. 산소 결손 상태의 금속 산화물로는, 예를 들어, SiOx, AlOx, TiOx, ZrOx, CeOx, MgOx, ZnOx, TaOx, SbOx, SnOx, MnOx 등을 들 수 있다. 또 금속으로는, Si, Al, Ti, Zr, Ce, Mg, Zn, Ta, Sb, Sn, Mn 등을 들 수 있다. 밀착층 (3) 은, 예를 들어, SiOx 에 있어서의 x 가, 0 을 초과하고 2.0 미만인 것이어도 된다.
밀착층 (3) 의 두께는, 투명성을 유지하여, 양호한 광학 특성을 얻는 관점에서, 0 ㎚ 초과 20 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 1 ㎚ 이상 10 ㎚ 이하인 것이 특히 바람직하다.
광학 기능층 (4) 은, 광학 기능을 발현시키는 층이다. 광학 기능이란, 광의 성질인 반사와 투과, 굴절을 컨트롤하는 기능이며, 예를 들어, 반사 방지 기능, 선택 반사 기능, 방현 기능, 렌즈 기능 등을 들 수 있다. 광학 기능층 (4) 은, 예를 들어, 반사 방지층, 선택 반사층, 방현층이다. 반사 방지층, 선택 반사층, 방현층으로는, 공지된 것을 사용할 수 있다. 반사 방지층, 선택 반사층, 방현층은, 모두 단층이어도 되고, 복수의 층의 적층체여도 된다.
도 1 에 나타내는 광학 기능층 (4) 은, 반사 방지층이다. 도 1 에 나타내는 광학 기능층 (4) 은, 고굴절률층 (4a) 과 저굴절률층 (4b) 을 갖는다. 도 1 에 나타내는 광학 기능층 (4) 은, 밀착층 (3) 측으로부터 순서대로 고굴절률층 (4a) 과 저굴절률층 (4b) 이 교대로 적층된 합계 4 층의 적층체이다. 고굴절률층 (4a) 과 저굴절률층 (4b) 의 층수는, 특별히 한정되는 것이 아니고, 고굴절률층 (4a) 및 저굴절률층 (4b) 의 층수는, 임의의 층수로 할 수 있다.
도 1 에 나타내는 광학 적층체 (10) 는, 고굴절률층 (4a) 과 저굴절률층 (4b) 이 교대로 적층된 적층체의 계면의 각각에서 반사된 반사광이 간섭하는 것, 및, 방오층 (5) 측으로부터 입사한 광을 확산시킴으로써, 반사 방지 기능을 나타낸다.
저굴절률층 (4b) 은, 예를 들어, Si 의 산화물을 포함한다. 저굴절률층 (4b) 은, 예를 들어, SiO2 (Si 의 산화물) 등을 주성분으로 한 층이다. Si 의 산화물은, 입수가 용이하고 비용의 면에서 유리하다. SiO2 단층막은, 무색 투명하다. 본 실시형태에 있어서, 저굴절률층 (4b) 의 주성분이란, 저굴절률층 (4b) 중에 50 질량％ 이상 포함되는 성분인 것을 의미한다.
저굴절률층 (4b) 이, Si 의 산화물을 주성분으로 한 층인 경우, 50 질량％ 미만의 다른 원소를 포함해도 된다. Si 의 산화물과는 다른 원소의 함유량은, 바람직하게는 10 ％ 이하이다. 다른 원소는, 예를 들어, Na, Zr, Al, N 이다. Na 는, 저굴절률층 (4b) 의 내구성을 높인다. Zr, Al, N 은, 저굴절률층 (4b) 의 경도를 높이고, 내알칼리성을 높인다.
저굴절률층 (4b) 의 굴절률은, 예를 들어 1.20 이상 1.60 이하이며, 바람직하게는 1.30 이상 1.50 이하이다. 저굴절률층 (4b) 에 사용되는 유전체는, 예를 들어, 불화마그네슘 (MgF2, 굴절률 1.38) 등이다.
고굴절률층 (4a) 의 굴절률은, 예를 들어 2.00 이상 2.60 이하이며, 바람직하게는 2.10 이상 2.45 이하이다.
고굴절률층 (4a) 에 사용되는 유전체는, 예를 들어, 5산화니오브 (Nb2O5, 굴절률 2.33), 산화티탄 (TiO2, 굴절률 2.33 ∼ 2.55), 산화텅스텐 (WO3, 굴절률 2.2), 산화세륨 (CeO2, 굴절률 2.2), 5산화탄탈 (Ta2O5, 굴절률 2.16), 산화아연 (ZnO, 굴절률 2.1), 산화인듐주석 (ITO, 굴절률 2.06), 산화지르코늄 (ZrO2, 굴절률 2.2) 등이다. 고굴절률층 (4a) 에 도전 특성을 부여하고 싶은 경우, 예를 들어, 고굴절률층 (4a) 에 사용되는 유전체로서 ITO, 산화인듐산화아연 (IZO) 을 선택할 수 있다.
광학 기능층 (4) 은, 예를 들어, 고굴절률층 (4a) 으로서 5산화니오브 (Nb2O5, 굴절률 2.33) 로 이루어지는 것을 사용하고, 저굴절률층 (4b) 으로서 SiO2 로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
저굴절률층 (4b) 의 막두께는, 1 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하의 범위이면 되고, 반사 방지 기능을 필요로 하는 파장역에 따라 적절히 선택된다. 고굴절률층 (4a) 의 막두께는, 예를 들어, 1 ㎚ 이상 200 ㎚ 이하이면 되고, 반사 방지 기능을 필요로 하는 파장역에 따라 적절히 선택된다. 고굴절률층 (4a) 및 저굴절률층 (4b) 의 막두께는, 각각 광학 기능층 (4) 의 설계에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 밀착층 (3) 측으로부터 순서대로, 5 ∼ 50 ㎚ 의 고굴절률층 (4a), 10 ∼ 80 ㎚ 의 저굴절률층 (4b), 20 ∼ 200 ㎚ 의 고굴절률층 (4a), 50 ∼ 200 ㎚ 의 저굴절률층 (4b) 으로 할 수 있다.
광학 기능층 (4) 을 형성하고 있는 층 중 방오층 (5) 측에는, 예를 들어, 저굴절률층 (4b) 이 배치된다. 광학 기능층 (4) 의 저굴절률층 (4b) 이 방오층 (5) 과 접하고 있는 경우, 광학 기능층 (4) 의 반사 방지 성능이 양호해진다.
방오층 (5) 은, 광학 기능층 (4) 의 최외면 상에 있다. 방오층 (5) 은, 광학 기능층 (4) 의 오손을 방지한다. 또, 방오층 (5) 은, 터치 패널 등에 적용할 때에, 내마모성 및 내찰상성에 의해 광학 기능층 (4) 의 손모를 억제한다.
방오층 (5) 은, 예를 들어, 방오성 재료를 증착시킨 증착막이다. 방오층 (5) 은, 예를 들어, 광학 기능층 (4) 을 구성하는 저굴절률층 (4b) 의 일면에, 방오성 재료로서 불소계 화합물을 진공 증착함으로써 형성된다. 방오층 (5) 이 불소계 화합물을 포함하면, 광학 적층체 (10) 의 내마찰성 및 내알칼리성이 보다 향상된다.
방오층 (5) 에 포함되는 불소계 화합물은, 예를 들어 불소계 유기 화합물이다. 불소계 유기 화합물은, 예를 들어, 불소 변성 유기기와 반응성 실릴기 (예를 들어, 알콕시실란) 로 이루어지는 화합물이다. 방오층 (5) 에 사용할 수 있는 시판품으로는, 옵툴 DSX (다이킨 주식회사 제조), KY-100 시리즈 (신에츠 화학 공업 주식회사 제조) 등을 들 수 있다.
방오층 (5) 에 불소 변성 유기기와 반응성 실릴기 (예를 들어, 알콕시실란) 로 이루어지는 화합물을 사용하고, 광학 기능층 (4) 의 저굴절률층 (4b) 에 SiO2 를 사용한 경우, 불소계 유기 화합물의 골격인 실란올기와 SiO2 간에서 실록산 결합이 형성된다. 실록산 결합은, 광학 기능층 (4) 과 방오층 (5) 의 밀착성을 높인다.
방오층 (5) 의 광학 두께는, 예를 들어, 1 ㎚ 이상 20 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 3 ㎚ 이상 10 ㎚ 이하이다. 방오층 (5) 의 두께가 1 ㎚ 이상이면, 광학 적층체 (10) 를 터치 패널 용도 등에 적용했을 때에, 내마모성을 충분히 확보할 수 있다. 또 방오층 (5) 의 두께가 20 ㎚ 이하이면, 증착에 필요한 시간이 단시간이면 되어, 효율적으로 제조할 수 있다.
방오층 (5) 은, 필요에 따라, 광 안정제, 자외선 흡수제, 착색제, 대전 방지제, 활제, 레벨링제, 소포제, 산화 방지제, 난연제, 적외선 흡수제, 계면 활성제 등의 첨가제를 포함하고 있어도 된다.
증착에 의해 형성된 방오층 (5) 은, 광학 기능층 (4) 과 강고하게 결합하고, 공극이 적고 치밀하다. 그 때문에 증착에 의해 형성된 방오층 (5) 은, 방오성 재료의 도포 등 다른 방법에 의해 형성된 방오층과는 상이한 특성을 나타낸다.
증착에 의해 형성된 방오층 (5) 을 갖는 광학 적층체 (10) 는, 이하의 특성을 갖는다.
(1) 스틸울을 500 회 수평 왕복 운동시키는 것에 의한 찰상성 시험 후의 물에 대한 접촉각차가 10°이하이다.
(2) 스틸울을 500 회 수평 왕복 운동시키는 것에 의한 찰상성 시험 후의 물에 대한 접촉각이 110°이상이다.
(3) 웨이스트 래그 (부직포 와이퍼) 를 4000 회 왕복시키는 것에 의한 찰상성 시험 후의 물에 대한 접촉각이 100°이상이다.
(4) 스틸울을 500 회 수평 왕복 운동시키는 것에 의한 찰상성 시험 전후의 SCI (Specular Component Include, 정반사광을 고려에 넣은 반사색의 측정 방법) 에 의한 하기 식 (1) 로 나타내는 L*a*b* 치의 변화량 (ΔE 치) 이, 3.0 이하이다.
(5) 스틸울을 500 회 수평 왕복 운동시키는 것에 의한 찰상성 시험 전후의 SCE (Specular Component Exclude, 정반사광을 고려에 넣지 않은 반사색의 측정법) 에 의한 하기 식 (1) 로 나타내는 L*a*b* 치의 변화량 (ΔE 치) 이, 1.5 이하이다.
(6) 농도 0.1 mol/L 의 NaOH 용액 (액온 55 ℃) 에 4 시간 침지 후의 형광 X 선 분석법 (XRF) 에 의해 측정한 불소 잔존율이 70 ％ 이상이다.
식 (1) 중, L0*, a0*, b0* 는, 찰상성 시험 전의 값이며, L1*, a1*, b1* 는, 찰상성 시험 후의 값이다.
증착에 의해 형성된 방오층 (5) 은, 도포에 의해 형성한 방오층과 비교하여, 공극이 적고 치밀하다. 또 증착에 의해 형성된 방오층 (5) 은, 도포에 의해 형성한 방오층 (5) 과 비교하여, 저굴절률층 (4b) 에 대해 강고하게 접합한다.
광학 적층체 (10) 의 최표면 (방오층 (5) 의 표면) 에는 요철이 형성되어 있다. 광학 적층체 (10) 의 최표면의 요철은, 하드 코트층 (2) 의 표면에 형성된 요철에서 기인한다. 하드 코트층 (2) 상에는, 밀착층 (3), 광학 기능층 (4), 방오층 (5) 이 적층되어 있지만, 각 층의 두께는 하드 코트층 (2) 의 표면의 요철을 메울 정도로 두껍지 않다. 따라서, 광학 적층체 (10) 의 최표면에는, 하드 코트층 (2) 의 표면의 요철을 반영한 요철이 형성되어 있다.
광학 적층체 (10) 의 최표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 40 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이다. 광학 적층체 (10) 의 최표면에 있어서의 10 점 평균 조도 Rz 가 소정의 범위 내에 있으면, 닦아내기 등의 접촉에 대해 방오층 (5) 이 박리되기 어려워진다. 방오층 (5) 이 박리되지 않으면, 광학 적층체 (10) 의 내찰상성이 향상된다.
광학 적층체 (10) 의 산술 평균 Ra 는, 예를 들어, 1.9 ㎚ 이상 13 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 4 ㎚ 이상 13 ㎚ 이하이다.
광학 적층체 (10) 의 표면을 원자간력 현미경 (AFM) 으로 측정하면, 하드 코트층 (2) 의 필러의 응집체에서 기인한 요철을 확인할 수 있다. 광학 적층체 (10) 의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, 예를 들어, 150 ㎚ 이상 2200 ㎚ 이하이며, 바람직하게는 340 ㎚ 이상 2200 ㎚ 이하이다. 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, 하드 코트층 (2) 의 표면에 있어서의 측정 방법과 동일하다.
광학 적층체 (10) 의 표면에 대해 스틸울 슬라이딩 시험을 2000 사이클한 후의 수접촉각의 값은, 스틸울 슬라이딩 시험 전의 수접촉각의 값의 84 ％ 이상이며, 바람직하게는 88 ％ 이상이다.
[광학 적층체의 제조 방법]
일례로서, 롤상으로 감긴 투명 기재 (1) 를 사용하여 광학 적층체 (10) 를 제조하는 경우를 설명한다.
먼저, 롤상으로 감긴 투명 기재 (1) 를 권출한다. 그리고, 공지된 방법에 의해 투명 기재 (1) 상에 하드 코트층 (2) 이 되는 재료를 포함하는 슬러리를 도포하고, 하드 코트층 (2) 이 되는 재료에 대응하는 공지된 방법에 의해 경화시킨다. 여기서, 하드 코트층 (2) 이 되는 재료를 포함하는 슬러리에, 예를 들어, 응집제를 첨가한다. 또 하드 코트층 (2) 이 되는 재료를 포함하는 슬러리에, 하드 코트층 (2) 의 수지분과 상용성이 나쁜 재료 (예를 들어, 고리형 구조 중에 산소 또는 질소를 갖는 화합물) 를 혼입시켜도 된다. 경화 후의 하드 코트층 (2) 의 표면에는, 소정의 요철이 형성된다. 그리고, 표면에 하드 코트층 (2) 이 형성된 투명 기재 (1) 를, 공지된 방법에 의해 롤상으로 권취한다.
이어서, 하드 코트층 (2) 상에, 밀착층 (3) 을 형성하는 밀착층 형성 공정, 및 광학 기능층 (4) 을 형성하는 광학 기능층 형성 공정을 실시한다. 그 후, 광학 기능층 (4) 상에 방오층 (5) 을 형성하는 방오층 형성 공정을 실시한다. 광학 기능층 형성 공정 전에, 하드 코트층 (2) 의 표면을 처리하는 제 1 표면 처리 공정을 실시해도 된다. 또, 광학 기능층 형성 공정 후에, 반사 방지막의 표면을 처리하는 제 2 표면 처리 공정을 실시해도 된다.
또 제 1 표면 처리 공정과 밀착층 형성 공정, 및, 광학 기능층 형성 공정과 제 2 표면 처리 공정과 방오층 형성 공정은, 제조 도중의 광학 적층체를 감압하의 상태로 유지하고, 연속하여 실시하는 것이 바람직하다.
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체 (10) 의 제조에 사용할 수 있는 제조 장치의 일례이다. 제조 장치 (20) 는, 롤 권출 장치 (14) 와 전처리 장치 (12A) 와 스퍼터링 장치 (11) 와 전처리 장치 (12B) 와 증착 장치 (13) 와 롤 권취 장치 (15) 를 구비하고, 이 순서로 연결되어 있다. 제조 장치 (20) 는, 롤로부터 기재를 권출하고, 이들 연결된 장치를 순서대로 통과시킨 후에 권취함으로써, 롤 투 롤 방식으로 광학 적층체 (10) 를 제작한다.
제조 도중의 광학 적층체 (10) 의 반송 속도 (라인 스피드) 는, 적절히 설정할 수 있다. 반송 속도는, 예를 들어, 0.5 ∼ 20 m/min 으로 하는 것이 바람직하고, 0.5 ∼ 10 m/min 으로 하는 것이 보다 바람직하다.
롤 권출 장치 (14) 는, 챔버 (34) 와 진공 펌프 (21) 와 권출 롤 (23) 과 가이드 롤 (22) 을 갖는다. 챔버 (34) 내는, 진공 펌프 (21) 로 감압되어 있다. 진공 펌프 (21) 는, 공지된 펌프이다. 권출 롤 (23) 에는, 하드 코트층 (2) 이 형성된 투명 기재 (1) 가 감겨져 있다. 권출 롤 (23) 은, 소정의 반송 속도로, 하드 코트층 (2) 이 형성된 투명 기재 (1) 를, 전처리 장치 (12A) 에 공급한다.
전처리 장치 (12A) 는, 챔버 (32) 와 캔 롤 (26) 과 가이드 롤 (22) 과 플라스마 방전 장치 (42) 를 갖는다. 캔 롤 (26), 가이드 롤 (22) 및 플라스마 방전 장치 (42) 는, 챔버 (32) 내에 설치되어 있다. 챔버 (32) 는, 챔버 (31, 34) 와 연결되어 있다. 챔버 (32) 내는, 감압되어 있다.
캔 롤 (26) 및 가이드 롤 (22) 은, 소정의 반송 속도로, 롤 권출 장치 (14) 로부터 이송된 필름을 반송한다.
플라스마 방전 장치 (42) 는, 캔 롤 (26) 의 외주면과 소정의 간격으로 이간하여 대향 배치되어 있다. 플라스마 방전 장치 (42) 는, 기체를 글로 방전에 의해 전리시킨다. 기체는, 예를 들어, 아르곤 가스, 산소 가스, 질소 가스, 헬륨 가스 등이다. 아르곤 가스는, 저렴 또한 불활성이고 광학 특성에 영향을 미치지 않기 때문에 바람직하다. 플라스마 방전 장치 (42) 는, 예를 들어, 아르곤 가스를 고주파 플라스마에 의해 이온화하는 글로 방전 장치이다.
플라스마 방전 장치 (42) 는, 밀착층 (3) 및 광학 기능층 (4) 이 형성되는 표면에 대한 전처리로서, 제 1 표면 처리 공정을 실시한다. 제 1 표면 처리 공정에서는, 캔 롤 (26) 및 가이드 롤 (22) 을 회전시켜, 소정의 반송 속도로, 하드 코트층 (2) 의 표면을 처리한다. 플라스마 방전 장치 (42) 는, 예를 들어, 글로 방전 처리, 플라스마 처리, 이온 에칭, 알칼리 처리 등을 실시한다. 글로 방전 처리는, 대면적 처리가 가능하다. 글로 방전 처리를 실시하면, 하드 코트층 (2) 의 표면이 나노 레벨로 조면화됨과 함께, 하드 코트층 (2) 의 표면에 존재하는 결합력이 약한 물질이 제거된다. 그 결과, 하드 코트층 (2) 과, 하드 코트층 (2) 상에 형성되는 밀착층 (3) 의 밀착성이 향상된다.
플라스마 방전 장치 (42) 를 통과 후의 필름은, 스퍼터링 장치 (11) 로 반송된다.
스퍼터링 장치 (11) 는, 챔버 (31) 와 진공 펌프 (21) 와 성막 롤 (25) 과 가이드 롤 (22) 과 성막부 (41) 를 갖는다. 성막 롤 (25), 가이드 롤 (22) 및 성막부 (41) 는, 챔버 (31) 내에 설치되어 있다. 챔버 (31) 는, 진공 펌프 (21) 로 감압되어 있다. 스퍼터링 장치 (11) 의 챔버 (31) 내에서는, 밀착층 형성 공정 및 광학 기능층 형성 공정을 실시할 수 있다.
성막 롤 (25) 및 가이드 롤 (22) 은, 소정의 반송 속도로, 필름을 반송한다. 스퍼터링 장치 (11) 는, 성막 롤 (25) 상을 주행하는 투명 기재 (1) 의 하드 코트층 (2) 상에, 스퍼터링에 의해 밀착층 (3), 고굴절률층 (4a) 및 저굴절률층 (4b) 을 순서대로 적층한다. 고굴절률층 (4a) 및 저굴절률층 (4b) 을 교대로 적층함으로써, 광학 기능층 (4) 이 형성된다.
성막부 (41) 는, 성막 롤 (25) 의 외주면과 소정의 간격으로 이간하여 대향 배치되고, 성막 롤 (25) 을 둘러싸도록 복수 형성되어 있다. 성막부 (41) 의 수는, 밀착층 (3) 과, 광학 기능층 (4) 을 형성하고 있는 고굴절률층 (4a) 과 저굴절률층 (4b) 의 합계 적층수에 따라 결정된다. 성막 롤 (25) 또는 챔버 (31) 를 복수 형성하여, 성막부 (41) 를 배치하는 스페이스를 확보해도 된다.
각 성막부 (41) 는, 예를 들어, 스퍼터링 장치이다. 각 성막부 (41) 에는, 예를 들어, 타깃, 타깃에 대한 전압 인가부, 반응 가스 등을 공급하는 가스 공급부, 타깃 표면에 자장을 형성하는 자장 발생원이 있다. 타깃은, 성막하는 막에 따라 상이하다. 예를 들어, SiO2 로 이루어지는 층을 형성하는 경우, 타깃으로서 Si 를 사용하고, 반응성 가스로서 O2 를 사용한다. 또, 예를 들어, Nb2O5 로 이루어지는 층을 형성하는 경우, 타깃으로서 Nb 를 사용하고, 반응성 가스로서 O2 를 사용한다. 성막부 (41) 의 성막 방법은, 예를 들어, 스퍼터링법이며, 바람직하게는 마그네트론 스퍼터법이다. 이 외, 직류 글로 방전 또는 고주파에 의해 발생시킨 플라스마를 이용하는 2 극 스퍼터링 방식, 열음극을 부가하는 3 극 스퍼터링 방식이어도 된다.
스퍼터링 장치 (11) 는, 각 층을 성막한 후에 광학 특성을 측정하는 광학 모니터를 가져도 된다. 광학 모니터는, 각 층의 품질을 체크한다. 광학 모니터는, 예를 들어, 폭 방향으로 스캔 가능한 광학 헤드에 의해 각 층의 폭 방향의 광학 특성을 측정한다. 광학 모니터는, 예를 들어, 광학 특성으로서 반사율의 피크 파장을 측정하고, 광학 두께로 환산함으로써, 각 층의 폭 방향의 광학 두께 분포를 측정할 수 있다. 광학 모니터를 사용하여 광학 특성을 측정함으로써, 리얼 타임으로 스퍼터 조건을 조정하면서, 최적의 광학 특성을 갖는 밀착층 (3) 및 광학 기능층 (4) 을 형성할 수 있다.
밀착층 (3) 및 광학 기능층 (4) 이 형성된 필름은, 전처리 장치 (12B) 로 반송된다.
전처리 장치 (12B) 는, 챔버 (32) 와 캔 롤 (26) 과 가이드 롤 (22) 과 플라스마 방전 장치 (42) 를 갖는다. 전처리 장치 (12B) 의 구성은, 전처리 장치 (12A) 와 동일하다. 전처리 장치 (12B) 의 챔버 (32) 내에서는, 방오층 (5) 이 형성되는 표면에 대한 전처리로서 제 2 표면 처리 공정을 실시한다. 제 2 표면 처리 공정을 실시한 후의 필름의 표면은, 표면 조도가 변화하는 경우가 있다. 제 2 표면 처리 공정의 조건을 변경함으로써, 방오층 (5) 이 적층되는 표면의 표면 조도를 조정해도 된다. 전처리가 실시된 필름은, 증착 장치 (13) 로 반송된다.
증착 장치 (13) 는, 챔버 (33) 와 진공 펌프 (21) 와 가이드 롤 (22) 과 증착원 (43) 과 가열 장치 (53) 를 갖는다. 챔버 (33) 내는 진공 펌프 (21) 로 감압되어 있다. 증착 장치 (13) 는, 반송된 필름에 방오층 (5) 을 증착한다.
증착원 (43) 은, 인접하는 2 개의 가이드 롤 (22) 간을 대략 수평으로 반송되는 필름과 대향하는 위치에 있다. 증착원 (43) 은, 방오층 (5) 이 되는 재료로 이루어지는 증발 가스를, 광학 기능층 (4) 상에 공급한다. 증착원 (43) 의 방향은, 임의로 설정할 수 있다.
가열 장치 (53) 는, 방오층 (5) 이 되는 재료를 증기압 온도로 가열한다. 가열 장치 (53) 는, 예를 들어, 저항 가열 방식, 히터 가열 방식, 유도 가열 방식, 전자빔 방식으로 가열하는 것이다.
증착 장치 (13) 는, 예를 들어, 안내판과 막후계와 진공압계와 전원 장치를 구비한다. 안내판은, 증발시킨 증착 재료를, 원하는 위치로 유도한다. 막후계는, 증착된 막두께를 측정한다. 진공압계는, 챔버 (33) 내의 진공도를 측정한다. 진공압계는, 예를 들어, 이온 게이지 등이다. 전원 장치는, 예를 들어, 고주파 전원 등이다.
증착 장치 (13) 에서 방오층 (5) 이 형성된 필름은, 롤 권취 장치 (15) 로 반송된다. 광학 기능층 형성 공정부터 방오층 형성 공정까지는, 감압 상태를 유지한 채로 인라인으로 연속하여 실시하는 것이 바람직하다. 자연 산화막의 생성, 이물질 등의 컨태미네이션을 피할 수 있다.
롤 권취 장치 (15) 는, 챔버 (35) 와 진공 펌프 (21) 와 권취 롤 (24) 과 가이드 롤 (22) 을 갖는다. 챔버 (35) 내는, 진공 펌프 (21) 로 감압되어 있다. 권취 롤 (24) 은, 방오층 (5) 까지 형성된 광학 적층체 (10) 를 권취한다. 권취 롤 (24) 및 가이드 롤 (22) 은, 소정의 권취 속도로, 광학 적층체 (10) 를 권취한다. 필요에 따라, 캐리어 필름도 사용해도 된다. 상기 순서를 거침으로써, 광학 적층체 (10) 를 제작할 수 있다.
제 1 실시형태에 관련된 광학 적층체 (10) 는, 표면이 소정의 형상을 가짐으로써, 닦아내기 등의 접촉이 있던 경우여도, 방오층 (5) 이 박리되기 어렵다. 광학 적층체 (10) 로부터 방오층 (5) 이 서로 박리됨으로써, 광학 적층체 (10) 의 내찰상성이 저하하기 어렵다. 즉, 광학 적층체 (10) 는, 장시간에 걸쳐, 내찰상성을 유지할 수 있다.
이상, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 특허 청구 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 여러 가지의 변형·변경이 가능하다.
예를 들어, 광학 적층체 (10) 는, 투명 기재 (1), 하드 코트층 (2), 밀착층 (3), 광학 기능층 (4) 및 방오층 (5) 이외의 층을 가져도 된다. 또 광학 적층체 (10) 는, 투명 기재 (1) 의 광학 기능층 (4) 등이 형성된 면과 대향하는 면에, 필요에 따라 각종 층을 가져도 된다. 예를 들어, 다른 부재와의 접착에 사용되는 점착제층이 형성되어 있어도 된다. 또, 이 점착제층을 개재하여 다른 광학 필름이 형성되어 있어도 된다. 다른 광학 필름은, 예를 들어 편광 필름, 위상차 보상 필름, 1/2 파장판, 1/4 파장판으로서 기능하는 필름 등이 있다.
또 투명 기재 (1) 의 대향하는 면에, 반사 방지, 선택 반사, 방현, 편광, 위상차 보상, 시야각 보상 또는 확대, 도광, 확산, 휘도 향상, 색상 조정, 도전 등의 기능을 갖는 층이 직접 형성되어 있어도 된다. 광학 적층체 (10) 의 표면에는, 모스아이, 방현 기능을 발현하는 나노 오더의 요철 구조를 형성해도 된다. 광학 적층체 (10) 의 표면에는, 렌즈, 프리즘 등의 마이크로 내지 밀리 오더의 기하학 형상이 형성되어 있어도 된다.
또 광학 적층체 (10) 는, 여러 가지 물품에 적용할 수 있다. 예를 들어, 액정 표시 패널, 유기 EL 표시 패널 등, 화상 표시부의 화면에 광학 적층체 (10) 를 형성해도 된다. 이로써, 예를 들어, 스마트 폰이나 조작 기기의 터치 패널 표시부가 높은 내찰상성을 나타내어, 실사용에 바람직한 화상 표시 장치가 얻어진다.
또 물품은 화상 표시 장치에 한정되지 않고, 창유리, 고글, 태양 전지의 수광면, 스마트 폰의 화면이나 퍼스널 컴퓨터의 디스플레이, 정보 입력 단말, 태블릿 단말, AR (확장 현실) 디바이스, VR (가상 현실) 디바이스, 전광 표시판, 유리 테이블 표면, 유기기 (遊技機), 항공기나 전철 등의 운행 지원 장치, 내비게이션 시스템, 계기판, 광학 센서의 표면 등에 광학 적층체 (10) 를 적용할 수 있다.
실시예
「실시예 1」
먼저, 평균 입경 50 ㎚ 의 실리카 입자 (필러) 의 함유량이 수지 조성물 (바인더 수지) 의 고형분 전체에 대해, 28 질량％ 인 광 경화성의 수지 조성물을 준비하였다. 수지 조성물은, 표 1 에 나타내는 바와 같이 실리카 입자, 아크릴레이트, 레벨링제, 및 광 중합 개시제를 용제에 용해시키고, 마지막에 응집제를 첨가하여 조제하였다.
두께 80 ㎛, 길이 3900 m 의 롤상의 TAC 필름을 투명 기재 (1) 로서 준비하고, TAC 필름 상에 상기 서술한 광 경화성의 수지 조성물을 그라비아 코터에 의해 도포하였다. 그리고, 수지 조성물에 광을 조사하여 경화시켜, 두께 10 ㎛ 의 하드 코트층 (2) 을 형성하였다.
그리고 제작된 하드 코트층 (2) 의 표면 조도 (산술 표면 조도 Ra, 10 점 평균 조도 Rz) 및 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경을 구하였다. 표면 조도 및 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, AFM 으로 측정하였다.
다음으로, 롤 투 롤 방식으로, 이하에 나타내는 방법에 의해, 하드 코트층 (2) 이 형성된 투명 기재 (1) 상에, 밀착층 (3) 과 광학 기능층 (4) 과 방오층 (5) 을 이 순서로 연속적으로 제조하여, 실시예 1 의 광학 적층체 (반사 방지 필름) 를 제작하였다.
제조 장치는, 도 2 에 나타내는 제조 장치 (20) 를 사용하였다. 라인 스피드는 2 m/min 으로 하였다. 제 1 표면 처리 공정과 밀착층 형성 공정과 광학 기능층 형성 공정과 제 2 표면 처리 공정과 방오층 형성 공정을, 제조 도중의 광학 적층체를 감압하의 상태로 유지한 채로 연속하여 실시하였다.
하드 코트층 (2) 에 대해, 글로 방전 처리의 처리 강도를 4000 W·min/㎡ 로 하여, 글로 방전 처리를 실시하였다. 그리고, 글로 방전 처리 후의 하드 코트층 (2) 상에, 압력 1.0 Pa 이하의 챔버 내에서, 스퍼터링에 의해 두께 5 ㎚ 의 SiOx 로 이루어지는 밀착층 (3) 을 성막하고, 밀착층 상에 두께 15 ㎚ 의 Nb2O5 막 (고굴절률층), 두께 38 ㎚ 의 SiO2 막 (저굴절률층), 두께 30 ㎚ 의 Nb2O5 막 (고굴절률층), 및 두께 102 ㎚ 의 SiO2 막 (저굴절률층) 으로 이루어지는 광학 기능층 (4) (적층체) 을 성막하였다.
그리고, 광학 기능층 (4) 의 표면에 글로 방전 처리를 실시하였다. 글로 방전 처리의 적산 출력은 326 W·min/㎡ 였다.
다음으로, 광학 기능층 (4) 상에, 증착 챔버 내 압력 0.01 Pa 이하, 증착 온도 230 ℃, 라인 스피드 2.0 m/min, 불소를 갖는 유기 화합물인 퍼플루오로폴리에테르기를 갖는 알콕시실란 화합물 (KY-1901, 신에츠 화학 공업 주식회사 제조) 로 이루어지는 방오층 (5) 을 증착에 의해 형성하였다. 그 후, 롤상으로 권취하여, 실시예 1 의 광학 적층체 (반사 방지 필름) 를 얻었다.
그리고 제작한 광학 적층체의 표면 조도 (산술 표면 조도 Ra, 10 점 평균 조도 Rz) 및 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경을 구하였다. 표면 조도 및 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경은, AFM 으로 측정하였다.
또 광학 적층체의 광학 특성을 측정하였다. 광학 특성은, 확산 반사광 (SCE), 헤이즈, 투과율 (TT) 을 측정하였다. 광학 특성은, 광학 분광계 닛폰 전색 공업사 제조의 NDH-5000SP 를 사용하여 측정하였다. 또 광학 적층체에 있어서의 광학 기능층의 밀착성 시험도 실시하였다. 밀착성은, JIS K5400 에 준거한 크로스 컷 테스트법으로 평가하였다.
또 광학 적층체에 대해 내찰상 시험을 실시하였다. 내찰상 시험은, 스틸울 시험과 펜 슬라이딩 시험을 실시하였다.
스틸울 시험은, JIS L0849 에 준거한 마찰 시험기 I 형을 사용하여 실시하였다. 스틸울 (본스타 주식회사 제조 ＃0000 번) 을 마찰체로서 사용하고, 마찰체를 광학 적층체의 표면을 따라 수평 왕복시켰다. 시험 설정은, 하중 1000 g/㎠, 스트로크 75 ㎜, 속도 7 ㎜/s 로 하였다. 수평 왕복은, 2000 회, 3000 회 및 4000 회의 각각을 준비하였다. 그리고, 스틸울 시험 후의 샘플의 접촉각을 측정하였다.
접촉각은, 전자동 접촉각계 DM-700 (쿄와 계면 화학 주식회사 제조) 을 사용하고, 이하의 조건으로 타원 피팅법에 의해 측정하였다. 증류수를 유리 시린지에 넣고, 그 선단에 스테인리스제의 바늘을 장착하고, 광학 적층체 (시험편) 에 순수를 적하하였다.
순수의 적하량 : 2.0 μL
측정 온도 : 25 ℃
순수를 적하하고 4 초 경과 후의 접촉각을, 시험편 표면의 임의의 6 지점에서 측정하고, 그 평균값을 순수 접촉각 (WCA) 으로 하였다.
또 스틸울 시험 후의 샘플의 육안 검사를 실시하고, 육안으로 확인할 수 있는 흠집의 유무를 확인하였다. 육안 평가는, 흠집을 확인할 수 없는 것을 「○」, 흠집이 확인되는 것을 「×」로서 평가하였다.
펜 슬라이딩 시험은, 200 g 의 하중으로 슬라이딩 속도 60 rpm 으로 실시하였다. 슬라이딩 거리는, 5 ㎝ 로 하고, 동일 지점을 50000 회 직선 슬라이딩하였다. 펜 슬라이딩 시험의 평가는, 슬라이딩부를 육안으로 확인했을 때에 흠집을 확인할 수 없는 것을 「○」, 슬라이딩부를 육안으로 확인했을 때에 흠집이 확인되는 것을 「×」로서 평가하였다.
「실시예 2 ∼ 실시예 5」
실시예 2 ∼ 실시예 5 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께 및 하드 코트층 (2) 을 형성하기 위한 수지 조성물에 첨가하는 응집제의 첨가량을 변경한 점이 실시예 1 과 상이하다. 실시예 2 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 10 ㎛ 로 하였다. 실시예 3 은, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 3 ㎛ 로 하였다. 실시예 4 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 25 ㎛ 로 하였다. 실시예 5 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 5 ㎛ 로 하였다.
실시예 2 ∼ 5 에 대해서도, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하고, 하드 코트층 (2) 의 표면 상태, 광학 적층체의 표면 상태, 광학 적층체의 광학 특성, 광학 적층체의 내찰상성 시험을 실시하였다.
「비교예 1 ∼ 비교예 5」
비교예 1 내지 비교예 5 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께 및 하드 코트층 (2) 을 형성하기 위한 수지 조성물에 첨가하는 응집제의 첨가량을 변경한 점이 실시예 1 과 상이하다. 비교예 1 은, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 3 ㎛ 로 하였다. 비교예 2 및 3 은, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 10 ㎛ 로 하였다. 비교예 4 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 1 ㎛ 로 하였다. 비교예 5 는, 하드 코트층 (2) 의 막두께를 30 ㎛ 로 하였다.
비교예 1 내지 비교예 4 에 대해서도, 실시예 1 과 동일한 평가를 실시하고, 하드 코트층 (2) 의 표면 상태, 광학 적층체의 표면 상태, 광학 적층체의 광학 특성, 광학 적층체의 내찰상성 시험을 실시하였다. 비교예 5 는, 하드 코드층 (2) 을 경화 후에 샘플 전체면에 크랙이 발생하고, 그 후의 성막 처리에서 그 크랙이 더욱 진행되었다. 따라서, 비교예 5 에 대해서는 내찰상성 시험을 실시하지 않았다. 또 비교예 5 는, 밀착성에 대해서도 정확한 평가를 할 수 없었다. 비교예 1 내지 비교예 5 의 광학 적층체는, 스틸울 시험 후에, 육안으로 표면에 흠집이 확인된 시점에서, 스틸울 시험에 의한 사이클 시험을 종료하였다.
이하의 표에, 실시예 1 ∼ 5 및 비교예 1 ∼ 5 의 결과를 정리하였다. 표 2 에 있어서, HC 는 하드 코드층이며, WCA 는 접촉각이다.
1 : 투명 기재
2 : 하드 코트층
3 : 밀착층
4 : 광학 기능층
4a : 고굴절률층
4b : 저굴절률층
5 : 방오층
10 : 광학 적층체
2 : 하드 코트층
3 : 밀착층
4 : 광학 기능층
4a : 고굴절률층
4b : 저굴절률층
5 : 방오층
10 : 광학 적층체
Claims (6)
- 투명 기재와 하드 코트층과 방오층이 순서대로 적층된 광학 적층체로서,
상기 하드 코트층은, 필러를 함유하고, 상기 하드 코트층은, 두께가 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이며,
상기 광학 적층체의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이고, 상기 광학 적층체의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 150 ㎚ 이상 2200 ㎚ 이하이고,
상기 방오층은 불소계 화합물을 포함하고, 상기 방오층은 SiO2 의 스퍼터 막으로 이루어지는 저굴절률층 상에 형성되어 있는, 광학 적층체. - 투명 기재와 하드 코트층과 방오층이 순서대로 적층된 광학 적층체로서,
상기 하드 코트층은, 필러를 함유하고, 상기 하드 코트층은, 두께가 3 ㎛ 이상 25 ㎛ 이하이며,
상기 광학 적층체의 표면의 10 점 평균 조도 Rz 는, 19 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이고, 상기 하드 코트층의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 110 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하이고, 상기 방오층은 불소계 화합물을 포함하고, 상기 방오층은 SiO2 의 스퍼터 막으로 이루어지는 저굴절률층 상에 형성되어 있는, 광학 적층체. - 제 1 항에 있어서,
상기 하드 코트층의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 필러의 응집체의 외관상의 평균 입자경이 110 ㎚ 이상 1600 ㎚ 이하인, 광학 적층체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
스틸울 슬라이딩 시험을 2000 사이클한 후의 수접촉각의 값이, 상기 스틸울 슬라이딩 시험 전의 수접촉각의 값의 84 ％ 이상인, 광학 적층체. - 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 광학 적층체를 구비하는, 물품.
- 화면과, 상기 화면의 표면에 형성된 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 광학 적층체를 구비하는, 화상 표시 장치.
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