TW202216458A - 光學積層體之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種具備耐久性優異之防污層之光學積層體之製造方法。
本發明之光學積層體之製造方法係塑膠膜、密接層、光學功能層、防污層依序積層而成之光學積層體之製造方法,且包含:密接層形成步驟,其係形成密接層;光學功能層形成步驟,其係形成光學功能層;表面處理步驟,其係對上述光學功能層之表面進行輝光放電處理;及防污層形成步驟,其係於表面經處理之上述光學功能層上形成防污層;上述輝光放電處理之累計輸出為130 W∙min/m
2以上2000 W∙min/m
2以下。
Description
本發明係關於一種光學積層體之製造方法。
例如於平板顯示器(FPD)、觸控面板、太陽電池等中,使用用於防止表面反射之各種抗反射膜作為光學積層體。
先前,作為抗反射膜,提出一種具備多層膜之抗反射膜,該多層膜係於透明基板上依序積層高折射率層與低折射率層而成。於此種抗反射膜之最外表面,通常形成有防污層(表面保護層),用於表面之保護、防污。
近年來,抗反射膜(光學積層體)常用於智慧型手機、各種操作機器之觸控面板。因此,要求提高光學積層體之耐磨耗性。
例如專利文獻1中揭示了一種透明基板積層體,其藉由使防污層之構成材料中所含之氟量為特定之範圍而提高了耐磨耗性。
專利文獻2中記載了一種防污層之形成方法,其係於形成防污層之前,對被處理基材上之至少單面進行預處理,於該預處理後之表面形成防污層。又,專利文獻2中記載了預處理為高頻放電電漿法、電子束法、離子束法、蒸鍍法、濺鍍法、鹼處理法、酸處理法、電暈處理法、大氣輝光放電電漿法中之任一方法。
專利文獻3中記載了一種防污性光學物品之製造方法,其係於藉由蒸鍍在基板表面形成抗反射膜後,導入氧氣或氬氣而進行電漿處理,其後,真空蒸鍍含氟有機矽化物而形成防污層。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2019/078313號
[專利文獻2]日本專利特開2006-175438號公報
[專利文獻3]日本專利特開2005-301208號公報
[專利文獻4]日本專利第6542970號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,專利文獻1中記載之透明基板積層體存在如下問題,即,當反覆進行摩擦後,有助於耐磨耗性之未反應物被擦掉,而無法維持較高之耐磨耗性。業界追求一種具備防污層之光學積層體,該防污層針對反覆摩擦能維持較高之耐磨耗性。
本發明係鑒於上述問題而完成者,其目的在於提供一種耐久性優異之光學積層體之製造方法。
[解決問題之技術手段]
為了解決上述問題,本發明提出以下方法。
[1]本發明之第1態樣之光學積層體之製造方法係塑膠膜、密接層、光學功能層、防污層依序積層而成之光學積層體之製造方法,包含:
密接層形成步驟,其係形成密接層;
光學功能層形成步驟,其係形成光學功能層;
表面處理步驟,其係以由下述式(1)表示之表面粗糙度之變化率為1~25%,或由下述式(2)表示之要素之平均長度之變化率為7~65%之方式,對上述光學功能層之表面進行處理;及
防污層形成步驟,其係於表面經處理之上述光學功能層上形成防污層;
表面粗糙度之變化率(%)=((Ra2/Ra1)-1)×100(%)∙∙∙式(1)
(式(1)中,Ra1表示對表面進行處理前之光學功能層之表面粗糙度(Ra),Ra2表示對表面進行處理後之光學功能層之表面粗糙度(Ra))
要素之平均長度之變化率(%)=((RSm2/RSm1)-1)×100(%)∙∙∙式(2)
(式(2)中,RSm1表示對表面進行處理前之光學功能層之要素之平均長度(RSm),RSm2表示對表面進行處理後之光學功能層之要素之平均長度(RSm))。
[2]本發明之第2態樣之光學積層體之製造方法係塑膠膜、密接層、光學功能層、防污層依序積層而成之光學積層體之製造方法,包含:
密接層形成步驟,其係形成密接層;
光學功能層形成步驟,其係形成光學功能層;
表面處理步驟,其係對上述光學功能層之表面進行輝光放電處理;及
防污層形成步驟,其係於表面經處理之上述光學功能層上形成防污層;
上述輝光放電處理之累計輸出為130 W∙min/m
2以上2000 W∙min/m
2以下。
[3]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可藉由濺鍍而形成上述密接層及上述光學功能層。
[4]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可於上述防污層形成步驟中,藉由真空蒸鍍而形成上述防污層。
[5]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可於減壓下連續地進行上述密接層形成步驟、上述光學功能層形成步驟、上述表面處理步驟及上述防污層形成步驟。
[6]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可於上述密接層形成步驟之前,具有形成硬塗層之硬塗層形成步驟。
[7]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可為,上述光學功能層包含選自抗反射層及選擇反射層中之任一種。
[8]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可為,上述光學功能層具備低折射率層。
[9]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可為,上述光學功能層形成步驟係將低折射率層與高折射率層交替地積層而形成積層體之步驟。
[10]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可於上述表面處理步驟中,對上述低折射率層之表面進行處理。
[11]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可為,上述低折射率層包含金屬之氧化物。
[12]本發明之第3態樣之光學積層體係透明基材、密接層、光學功能層及防污層依序積層而成,上述防污層包含蒸鍍防污性材料而成之蒸鍍膜。
[13]上述態樣之光學積層體亦可為,上述光學功能層包含選自抗反射層及選擇反射層中之任一種。
[14]上述態樣之光學積層體亦可為,上述光學功能層具備低折射率層。
[15]上述態樣之光學積層體亦可為,上述光學功能層包含低折射率層與高折射率層交替地積層而成之積層體。
[16]上述態樣之光學積層體亦可為,上述防污層與上述低折射率層相接地設置。
[17]上述態樣之光學積層體亦可為,上述密接層包含金屬或金屬之氧化物。
[18]上述態樣之光學積層體亦可為,上述防污性材料包含氟系有機化合物。
[19]上述態樣之光學積層體亦可於上述透明基材與上述密接層之間進而具備硬塗層。
[20]本發明之第4態樣之物品具備上述態樣之光學積層體。
[21]本發明之第5態樣之光學積層體之製造方法係如上述態樣之光學積層體之製造方法,具有防污層形成步驟,該防污層形成步驟係於上述光學功能層之一面側形成上述防污層,該防污層包含藉由真空蒸鍍蒸鍍防污性材料而成之蒸鍍膜。
[22]上述態樣之光學積層體之製造方法亦可具有藉由濺鍍而形成上述光學功能層之光學功能層形成步驟,且於減壓下連續地進行上述光學功能層形成步驟與上述防污層形成步驟。
[發明之效果]
根據本發明,可提供一種具備耐久性優異之防污層之光學積層體之製造方法。
以下,適當參照圖式對本實施方式進行詳細說明。以下說明中使用之圖式有時為方便起見而將作為特徵之部分放大表示,以便容易理解本發明之特徵,各構成要素之尺寸比率等有時與實際情況不同。以下說明中例示之材質、尺寸等為一例,本發明不限於該等,可於發揮其效果之範圍內適當變更地實施。
[光學積層體]
圖1係用以說明本實施方式之光學積層體之一例之剖視圖。
如圖1所示,本實施方式之光學積層體101係將透明基材11、密接層13、光學功能層14及防污層15依序積層而成。
密接層13係表現出密接之層。
光學功能層14係表現出光學功能之層。所謂光學功能,可例舉控制作為光之性質之反射與透過、折射之功能,例如可例舉抗反射功能、選擇反射功能、透鏡功能等。
光學功能層14較佳為包含選自抗反射層及選擇反射層中之任一種。抗反射層、選擇反射層及防眩層可使用眾所周知者。抗反射層、選擇反射層及防眩層均既可為單層,亦可為複數層之積層體。
圖2係表示本實施方式之光學積層體之另一例之剖視圖。
圖2所示之光學積層體102係將透明基材11、硬塗層12、密接層13、光學功能層14及防污層15依序積層而成。
密接層13係表現出密接之層。
光學功能層14係表現出光學功能之層。所謂光學功能,可例舉控制作為光之性質之反射與透過、折射之功能,例如可例舉抗反射功能、選擇反射功能、透鏡功能等。
光學功能層14較佳為包含選自抗反射層及選擇反射層中之任一種。抗反射層及選擇反射層可使用眾所周知者。抗反射層及選擇反射層均既可為單層,亦可為複數層之積層體。
圖3係表示本實施方式之光學積層體之另一例之剖視圖。
圖3所示之光學積層體10設置有抗反射層作為圖2所示之光學積層體102之光學功能層14。如圖2所示,光學功能層14(抗反射層)包含低折射率層14b與高折射率層14a交替地積層而得之積層體。圖2所示之光學功能層14從透明基材11側起,依序積層有硬塗層12、密接層13、高折射率層14a、低折射率層14b、高折射率層14a、低折射率層14b、防污層15。因此,防污層15與光學功能層14所具有之低折射率層14b相接。
透明基材11只要由能夠使可見光區域之光透過之透明材料形成即可。例如,適宜使用塑膠膜作為透明基材11。塑膠膜之構成材料之具體例可例舉:聚酯系樹脂、乙酸酯系樹脂、聚醚碸系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、聚烯烴系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、聚氯乙烯系樹脂、聚偏二氯乙烯系樹脂、聚苯乙烯系樹脂、聚乙烯醇系樹脂、聚芳酯系樹脂、聚苯硫醚系樹脂。
再者,本發明中提及之「透明材料」係指於不損及本發明之效果之範圍內,使用波長區域之光之透過率為80%以上之材料。
又,本實施方式中,「(甲基)丙烯酸」意指甲基丙烯酸及丙烯酸。
只要不會明顯損及光學特性,則透明基材11中亦可包含補強材料。補強材料例如為纖維素奈米纖維、奈米氧化矽等。尤其適宜使用聚酯系樹脂、乙酸酯系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚烯烴系樹脂作為補強材料。具體而言,適宜使用三乙醯纖維素(TAC)基材作為補強材料。
又,透明基材11亦可使用作為無機基材之玻璃膜。
若塑膠膜為TAC基材,則當於其一面側形成有硬塗層12時,會形成由構成硬塗層12之成分之一部分滲透而成之滲透層。其結果,透明基材11與硬塗層12之密接性變得良好,且可抑制因層間彼此之折射率差而產生干擾條紋。
透明基材11亦可為被賦予光學功能及/或物理功能之膜。作為具有光學及/或物理功能之膜之一例,可例舉偏光板、相位差補償膜、熱線遮斷膜、透明導電膜、增亮膜、阻隔性增強膜等。
透明基材11之厚度並無特別限定,例如較佳為25 μm以上。透明基材11之膜厚更佳為40 μm以上。
當透明基材11之厚度為25 μm以上時,能確保基材本身之剛性,即便對光學積層體10施加應力,亦不易產生皺褶。又,當透明基材11之厚度為25 μm以上時,即便於透明基材11上連續地形成硬塗層12,亦不易產生皺褶,製造上之顧慮較少,因而較佳。當透明基材11之厚度為40 μm以上時,更不易產生皺褶,因而較佳。
於利用輥實施製造之情形時,透明基材11之厚度較佳為1000 μm以下,更佳為600 μm以下。當透明基材11之厚度為1000 μm以下時,容易將製造中途之光學積層體10及製造後之光學積層體10捲繞成捲筒狀,可高效率地製造光學積層體10。又,當透明基材11之厚度為1000 μm以下時,可使光學積層體10變薄、變輕。當透明基材11之厚度為600 μm以下時,可更高效率地製造光學積層體10,並且可使光學積層體10進一步變薄、變輕,因而較佳。
透明基材11可於表面預先實施濺鍍、電暈放電、紫外線照射、電子束照射、化學處理、氧化等蝕刻處理及/或底塗處理。藉由預先實施該等處理,可提高透明基材11與形成於其上之硬塗層12之密接性。又,亦較佳為於在透明基材11上形成硬塗層12之前,視需要對透明基材11之表面進行溶劑洗淨、超音波洗淨等,藉此對透明基材11之表面進行除塵、淨化。
硬塗層12可使用眾所周知者。硬塗層12可僅由黏合劑樹脂構成,亦可包含黏合劑樹脂、及不損及透明性之範圍內之填料。填料可使用包含有機物者,亦可使用包含無機物者,還可使用包含有機物及無機物者。
作為硬塗層12中使用之黏合劑樹脂,較佳為透明性材料,例如可使用游離輻射硬化型樹脂、熱塑性樹脂、熱固性樹脂等,其等係藉由紫外線、電子束而硬化之樹脂。
作為硬塗層12之黏合劑樹脂所使用之游離輻射硬化型樹脂,可例舉(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、苯乙烯、甲基苯乙烯、N-乙烯基吡咯啶酮等。
又,作為具有2個以上之不飽和鍵之游離輻射硬化型樹脂的化合物,例如可例舉三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、三季戊四醇八(甲基)丙烯酸酯、四季戊四醇十(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸三(甲基)丙烯酸酯、異三聚氰酸二(甲基)丙烯酸酯、聚酯三(甲基)丙烯酸酯、聚酯二(甲基)丙烯酸酯、雙酚二(甲基)丙烯酸酯、雙甘油四(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸金剛烷基酯、二(甲基)丙烯酸異𦯉基酯、二環戊烷二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二(甲基)丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯等多官能化合物等。尤其適宜使用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)及季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)。再者,「(甲基)丙烯酸酯」係指甲基丙烯酸酯及丙烯酸酯。又,作為游離輻射硬化型樹脂,亦可使用以PO(環氧丙烷)、EO(環氧乙烷)、CL(己內酯)等將上述化合物改性所得者。
作為硬塗層12之黏合劑樹脂所使用之熱塑性樹脂,例如可例舉苯乙烯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、乙酸乙烯酯系樹脂、乙烯醚系樹脂、含鹵素樹脂、脂環式烯烴系樹脂、聚碳酸酯系樹脂、聚酯系樹脂、聚醯胺系樹脂、纖維素衍生物、矽酮系樹脂及橡膠或彈性體等。上述熱塑性樹脂較佳為非晶質,且可溶於有機溶劑(尤其是可溶解複數種聚合物、硬化性化合物之通用溶劑)。尤其是,就透明性及耐候性之觀點而言,較佳為苯乙烯系樹脂、(甲基)丙烯酸系樹脂、脂環式烯烴系樹脂、聚酯系樹脂、纖維素衍生物(纖維素酯類等)等。
作為硬塗層12之黏合劑樹脂所使用之熱固性樹脂,例如可例舉酚系樹脂、尿素樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、三聚氰胺樹脂、胍胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚胺酯樹脂、環氧樹脂、胺基醇酸樹脂、三聚氰胺-尿素共縮合樹脂、矽樹脂、聚矽氧烷樹脂(包含籠狀、梯狀等所謂之倍半矽氧烷等)等。
硬塗層12可包含有機樹脂及無機材料,亦可為有機無機混合材料。可例舉藉由溶膠凝膠法形成之材料作為一例。無機材料例如可例舉氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦。作為有機材料,例如可例舉丙烯酸樹脂。
就防眩性、與後述之光學功能層14之密接性、抗黏連性之觀點而言,硬塗層12所含之填料可根據光學積層體10之用途而選擇各種材料。具體而言,例如可使用氧化矽(Si之氧化物)粒子、氧化鋁(aluminum oxide)粒子、有機微粒子等眾所周知者。
硬塗層12例如亦可包含黏合劑樹脂、作為填料之氧化矽粒子及/或氧化鋁粒子。藉由使氧化矽粒子及/或氧化鋁粒子作為填料分散於硬塗層12中,可於硬塗層12之表面形成微細之凹凸。該等氧化矽粒子及/或氧化鋁粒子亦可於硬塗層12之光學功能層14側之表面露出。該情形時,硬塗層12之黏合劑樹脂與光學功能層14強力接合。因此,硬塗層12與光學功能層14之密接性提高,硬塗層12之硬度提高,並且光學積層體10之耐擦傷性變得良好。
硬塗層12之填料之平均粒徑例如為800 nm以下,較佳為780 nm以下,進而較佳為100 nm以下。作為該尺寸之填料,例如適宜使用氧化矽粒子、氧化鋁粒子等。當填料之粒徑處於該範圍內時,光學積層體10整體之霧度值為2%以下。霧度為2%以下之光學積層體10透明度較高,為所謂之透明型抗反射膜。
硬塗層12之填料之平均粒徑例如可為0.5 μm以上。作為該尺寸之填料,例如適宜使用丙烯酸樹脂等有機微粒子。當填料之粒徑處於該範圍內時,光學積層體10整體之霧度值超過2%。霧度超過2%之光學積層體10具有防眩性,為所謂之防眩(AG)型抗反射膜。該情形時,填料之平均粒徑亦較佳為10 μm以下,進而較佳為5 μm以下,特佳為3 μm以下。
作為硬塗層12所含有之填料,為了對硬塗層12賦予強韌性,可於不損及光學特性之範圍內使用各種補強材料。補強材料例如可例舉纖維素奈米纖維。
硬塗層12之厚度並無特別限定,例如較佳為0.5 μm以上,更佳為1 μm以上。硬塗層12之厚度較佳為100 μm以下。當硬塗層12之厚度為0.5 μm以上時,可獲得充分之硬度,因此製造上不易產生刮痕。又,當硬塗層12之厚度為100 μm以下時,可使光學積層體10變薄、變輕。又,當硬塗層12之厚度為100 μm以下時,不易產生製造中途之光學積層體10彎折時所產生之硬塗層12之微裂痕,生產性變得良好。
硬塗層12可為單層,亦可為複數層積層而成。又,硬塗層12例如亦可進一步被賦予紫外線吸收性能、防靜電性能,折射率調整功能、硬度調整功能等眾所周知之功能。
又,對硬塗層12賦予之功能可賦予給單一硬塗層,亦可分割地賦予給複數層硬塗層。
密接層13係為了使作為有機膜之透明基材11或硬塗層12、與作為無機膜之光學功能層14良好地密接而形成之層。圖3所示之光學積層體10中,於硬塗層12與光學功能層14之間具備密接層13。密接層13具有使硬塗層12與光學功能層14密接之功能。密接層13較佳為包含氧缺陷狀態之金屬氧化物或金屬。所謂氧缺陷狀態之金屬氧化物係指氧數量低於化學計量組成之狀態之金屬氧化物。作為氧缺陷狀態之金屬氧化物,例如可例舉SiOx、AlOx、TiOx、ZrOx、CeOx、MgOx、ZnOx、TaOx、SbOx、SnOx、MnOx等。又,作為金屬,可例舉Si、Al、Ti、Zr、Ce、Mg、Zn、Ta、Sb、Sn、Mn、In等。密接層13例如可為SiOx中之x超過0且未達2.0者。又,密接層亦可由複數種金屬或金屬氧化物之混合物形成。
就維持透明性與光學功能層之密接性,獲得良好之光學特性之觀點而言,密接層之厚度較佳為超過0 nm且為20 nm以下,特佳為1 nm以上10 nm以下。
光學功能層14係表現出抗反射功能之積層體。圖3所示之光學功能層14係從密接層13側起依序交替地積層有高折射率層14a與低折射率層14b之合計4層之積層體。高折射率層14a與低折射率層14b之層數並無特別限定,高折射率層14a及低折射率層14b之層數可為任意層數。
圖3所示之光學積層體10中,光學功能層14包含低折射率層14b與高折射率層14a交替地積層而成之積層體,因此從防污層15側入射之光藉由光學功能層14而擴散。因此,能獲得抗反射功能,即,防止從防污層15側入射之光朝一方向反射。
低折射率層14b例如包含金屬之氧化物。低折射率層14b就易獲得與成本方面而言,可包含Si之氧化物,較佳為以SiO
2(Si之氧化物)等為主成分之層。SiO
2單層膜無色透明。本實施方式中,低折射率層14b之主成分意指低折射率層14b中含有50質量%以上之成分。
於低折射率層14b為以Si之氧化物為主成分之層之情形時,可包含未達50質量%之其他元素。所謂Si之氧化物,係指其他元素之含量較佳為10%以下。作為其他元素,例如可含有Na以提高耐久性,可含有Zr、Al或N以提高硬度,可含有Zr、Al以提高耐鹼性。
低折射率層14b之折射率較佳為1.20~1.60,更佳為1.30~1.50。作為低折射率層14b中使用之介電質,可例舉氟化鎂(MgF
2,折射率1.38)等。
高折射率層14a之折射率較佳為2.00~2.60,更佳為2.10~2.45。作為高折射率層14a中使用之介電質,可例舉五氧化鈮(Nb
2O
5,折射率2.33)、氧化鈦(TiO
2,折射率2.33~2.55)、氧化鎢(WO
3,折射率2.2)、氧化鈰(CeO
2,折射率2.2)、五氧化鉭(Ta
2O
5,折射率2.16)、氧化鋅(ZnO,折射率2.1)、氧化銦錫(ITO,折射率2.06)、氧化鋯(ZrO
2,折射率2.2)等。
於欲對高折射率層14a賦予導電特性之情形時,例如可選擇ITO、氧化銦-氧化鋅(IZO)。
光學功能層14例如較佳為使用包含五氧化鈮(Nb
2O
5,折射率2.33)者作為高折射率層14a,使用包含SiO
2者作為低折射率層14b。
低折射率層14b之膜厚只要為1 nm以上200 nm以下之範圍即可,可視需要抗反射功能之波長區域來適當選擇。
高折射率層14a之膜厚例如只要為1 nm以上200 nm以下即可,可視需要抗反射功能之波長區域來適當選擇。
高折射率層14a及低折射率層14b之膜厚可分別根據光學功能層14之設計來適當選擇。
例如可從密接層13側起依序形成5~50 nm之高折射率層14a、10~80 nm之低折射率層14b、20~200 nm之高折射率層14a、50~200 nm之低折射率層14b。
於形成有光學功能層14之層中之防污層15側,配置有低折射率層14b。於光學功能層14之低折射率層14b與防污層15相接之情形時,光學功能層14之抗反射性能變得良好,因而較佳。
防污層15形成於光學功能層14之最外表面,防止光學功能層14受到污損。又,防污層15於應用於觸控面板等時,可藉由耐磨耗性來抑制光學功能層14之損耗。
本實施方式之防污層15例如包含蒸鍍防污性材料而成之蒸鍍膜。本實施方式中,防污層15係藉由如下方法形成,即,於構成光學功能層14之低折射率層14b之一面,真空蒸鍍作為防污性材料之氟系有機化合物。本實施方式中,防污性材料包含氟系有機化合物,因此為耐摩擦性及耐鹼性更良好之光學積層體10。
作為構成防污層15之氟系有機化合物,較佳地使用包含氟改性有機基、反應性矽烷基(例如烷氧基矽烷)之化合物。作為市售品,可例舉OPTOOL DSX(大金股份有限公司製造)、KY-100 Series(信越化學工業股份有限公司製造)等。
作為構成防污層15之氟系有機化合物,可使用包含氟改性有機基、反應性矽烷基(例如烷氧基矽烷)之化合物,於使用包含SiO
2者作為與防污層15相接之光學功能層14之低折射率層14b之情形時,在作為氟系有機化合物之骨架之矽烷醇基與SiO
2之間形成矽氧烷鍵。因此,光學功能層14與防污層15之密接性變得良好,因而較佳。
防污層15之光學厚度只要處於1 nm以上20 nm以下之範圍即可,較佳為3 nm以上10 nm以下之範圍。當防污層15之厚度為1 nm以上時,將光學積層體10應用於觸控面板用途等時,可充分地確保耐磨耗性。又,當防污層15之厚度為20 nm以下時,蒸鍍所需時間為短時間即可,可高效率地製造。
防污層15之表面粗糙度Ra根據光學積層體之用途或構成而有所不同。例如於光學積層體為不具有防眩功能之透明抗反射層(透明型抗反射膜)之情形時,防污層15之表面粗糙度Ra較佳為例如3 nm以上。上限並無特別限制,例如就耐擦傷性之方面而言較佳為9 nm以下。另一方面,於光學積層體為具有防眩功能之抗反射層(AG型抗反射膜)之情形時,防污層15之表面粗糙度Ra例如較佳為10 nm以上,更佳為30 nm以上。再者,此處所提及之防污層15之表面粗糙度Ra係進行耐擦傷性試驗之前之值。
防污層15之要素之平均長度RSm根據光學積層體之用途或構成而有所不同。例如於光學積層體為具有防眩功能之抗反射層(AG型抗反射膜)之情形時,防污層15之要素之平均長度RSm例如較佳為59 nm以上,更佳為92 nm以下。再者,此處所提及之防污層15之要素之平均長度RSm係進行耐擦傷性試驗之前之值。
防污層15可視需要包含光穩定劑、紫外線吸收劑、著色劑、防靜電劑、潤滑劑、調平劑、消泡劑、抗氧化劑、阻燃劑、紅外線吸收劑、界面活性劑等添加劑。
藉由蒸鍍而形成之防污層15與光學功能層14牢固地結合,空隙少而較為緻密。因此,本實施方式之防污層15表現出與藉由防污性材料塗佈等先前之方法形成之防污層不同之特性。
例如,本實施方式之透明型光學積層體10之防污層15具有以下特性。
(1)使鋼絲絨水平往復運動500次之擦傷性試驗後對水之接觸角差為12°以下。
(2)使鋼絲絨水平往復運動500次之擦傷性試驗後對水之接觸角為109°以上。
(3)使廢布(不織布擦拭布)往復移動4000次之擦傷性試驗後對水之接觸角為108°以上。
(4)使鋼絲絨水平往復運動500次之擦傷性試驗前後之SCI(Specular Component Include,考慮到正反射光之反射色之測定方法)的下述式(3)所示之L
*a
*b
*值之變化量(ΔE值)為3.0以下。
(5)使鋼絲絨水平往復運動500次之擦傷性試驗前後之SCE(Specular Component Exclude,不考慮到正反射光之反射色之測定法)的下述式(4)所示之L
*a
*b
*值之變化量(ΔE值)為0.5以下。
(6)於濃度0.1 mol/L之NaOH溶液(液溫55℃)中浸漬4小時後,藉由螢光X射線分析法(XRF)測得之氟殘存率為70%以上。
(7)超音波洗淨試驗後,藉由螢光X射線分析法(XRF)測得之氟殘存率為79%以上。
又,例如,本實施方式之AG型光學積層體10之防污層15具有以下特性。
(1)使廢布(不織布擦拭布)往復移動4000次之擦傷性試驗後,藉由X射線光電子分光測定器(ESCA)測得之氟殘存率為78%以上。
(2)於濃度0.1 mol/L之NaOH溶液(液溫55℃)中浸漬4小時後,藉由螢光X射線分析法(XRF)測得之氟殘存率為90%以上。
(3)超音波洗淨試驗後,藉由螢光X射線分析法(XRF)測得之氟殘存率為77%以上。
具備藉由蒸鍍形成之本實施方式之防污層15的光學積層體10與藉由塗佈形成之防污層相比,形成為空隙少而較為緻密。又,本實施方式之光學積層體10中,防污層15牢固地接合於與防污層15相接之低折射率層14b。因此,本實施方式之光學積層體10可見光透過性優異,對於反覆摩擦可維持較高之耐磨耗性,並且對於耐鹼性亦可維持較高之耐性。
[光學積層體之製造方法]
圖3所示之本實施方式之光學積層體10例如可藉由以下所示之方法製造。
本實施方式中,作為光學積層體10之製造方法之一例,例舉使用捲繞成捲筒狀之透明基材11製造光學積層體10之情形為例進行說明。
首先,將捲繞成捲筒狀之透明基材11捲出。繼而,藉由眾所周知之方法於透明基材11上塗佈包含作為硬塗層12之材料之漿料,且藉由與作為硬塗層12之材料對應之眾所周知之方法使漿料硬化。藉此,形成硬塗層12(硬塗層形成步驟)。其後,藉由眾所周知之方法將表面形成有硬塗層12之透明基材11捲取成捲筒狀。
其次,進行於硬塗層12上形成密接層13之密接層形成步驟、及形成光學功能層14之光學功能層形成步驟。其後,進行於光學功能層14上形成防污層15之防污層形成步驟。本實施方式中,較佳為於光學功能層形成步驟之前,進行對硬塗層12之表面進行處理之第1表面處理步驟後,進行密接層形成步驟及光學功能層形成步驟。又,本實施方式中,較佳為於光學功能層形成步驟之後,進行對光學功能層14之表面進行處理之第2表面處理步驟後,進行防污層形成步驟。
於本實施方式之光學積層體10之製造方法中,第1表面處理步驟、密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟較佳為將製造中途之光學積層體維持於減壓下之狀態而連續地進行。於將製造中途之光學積層體維持於減壓下之狀態而連續地進行第1表面處理步驟、密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟之情形時,例如可使用具備專利文獻4中所記載之薄膜形成裝置作為濺鍍裝置之裝置等。
作為可用於本實施方式之光學積層體之製造方法之製造裝置,具體而言,可例舉圖4所示之製造裝置20。
圖4所示之製造裝置20具備捲筒捲出裝置4、預處理裝置2A、濺鍍裝置1、預處理裝置2B、蒸鍍裝置3及捲筒捲取裝置5。如圖4所示,該等裝置4、2A、1、2B、3、5依序連結。圖4所示之製造裝置20係卷對卷方式之製造裝置,其將基材從捲筒捲出,使基材連續地通過經連結之裝置(圖4中之預處理裝置2A、濺鍍裝置1、預處理裝置2B、蒸鍍裝置3)後將其捲取,藉此於基材上連續地形成複數層。
使用卷對卷方式之製造裝置製造光學積層體10之情形時,製造中途之光學積層體10之搬送速度(線速)可適當設定。搬送速度例如較佳為設為0.5~20 m/min,更佳為設為0.5~10 m/min。
<捲筒捲出裝置>
圖4所示之捲筒捲出裝置4具有:內部形成規定之減壓環境之腔室34、將腔室34內之氣體排出而形成減壓環境1個或複數個真空泵21(圖4中為1個)、設置於腔室34內之捲出輥23及導輥22。如圖4所示,腔室34經由濺鍍裝置1之腔室31與預處理裝置2A連結。
於捲出輥23,捲繞有表面形成了塗層12之透明基材11。捲出輥23以規定之搬送速度,將表面形成有硬塗層12之透明基材11供給至預處理裝置2A。
<預處理裝置2A>
圖4所示之預處理裝置2A具有:內部形成規定之減壓環境之腔室32、罐輥26、複數個(圖4中為2個)導輥22、及電漿放電裝置42。如圖4所示,罐輥26、導輥22、電漿放電裝置42設置於腔室32內。如圖4所示,腔室32與濺鍍裝置1之腔室31連結。
罐輥26及導輥22以規定之搬送速度,搬送從捲筒捲出裝置4送來之形成有硬塗層12之透明基材11,將硬塗層12之表面經處理之透明基材11送出至濺鍍裝置1。
如圖4所示,電漿放電裝置42與罐輥26之外周面相隔規定之間隔而對向配置。電漿放電裝置42藉由輝光放電使氣體游離。作為氣體,較佳為價格低廉且惰性,不會影響到光學特性者,例如可使用氬氣、氧氣、氮氣、氦氣等。因氬氣質量大,化學性穩定,且易獲得,故較佳為使用氬氣作為氣體。
本實施方式中,作為電漿放電裝置42,較佳為使用藉由高頻電漿使氬氣離子化之輝光放電裝置。
<濺鍍裝置>
圖4所示之濺鍍裝置1具有:內部形成規定之減壓環境之腔室31、將腔室31內之氣體排出而形成減壓環境之1個或複數個真空泵21(圖4中為2個)、成膜輥25、複數個(圖4中為2個)導輥22、及複數個(圖4所示之例中為4個)成膜部41。如圖4所示,成膜輥25、導輥22及成膜部41設置於腔室31內。如圖4所示,腔室31與預處理裝置2B之腔室32連結。
成膜輥25及導輥22以規定之搬送速度,搬送從預處理裝置2A送來之形成有表面經處理之硬塗層12之透明基材11,將硬塗層12上形成有密接層13及光學功能層14之透明基材11供給至預處理裝置2B。
圖4所示之濺鍍裝置1中,於在成膜輥25上移行之透明基材11之硬塗層12上藉由濺鍍而積層密接層13,並於該密接層13上交替地積層高折射率層14a及低折射率層14b,形成光學功能層14。
如圖4所示,成膜部41與成膜輥25之外周面相隔規定之間隔而對向配置,以包圍成膜輥25之方式設置有複數個。成膜部41之數量係根據密接層13、形成光學功能層14之高折射率層14a與低折射率層14b之合計積層數來決定。由於密接層13及形成光學功能層14之高折射率層14a與低折射率層14b之合計積層數較多,因此於難以確保鄰接之成膜部41間之距離之情形時,亦可於腔室31內設置複數個成膜輥25,且於各成膜輥25之周圍配置成膜部41。於設置複數個成膜輥25之情形時,亦可視需要進而設置導輥22。亦可將複數台設置有成膜輥25與成膜部41之腔室31連結。又,為了易於確保鄰接之成膜部41間之距離,亦可適當變更成膜輥25之直徑。
於各成膜部41,分別設置有規定之靶材(未圖示)。藉由眾所周知之構造對靶材施加電壓。本實施方式中,於靶材附近設置有以規定之流量對靶材供給規定之反應性氣體及載氣之氣體供給部(未圖示)、及於靶材之表面形成磁場之眾所周知之磁場產生源(未圖示)。
靶材之材料、及反應性氣體之種類及流量係根據藉由通過成膜部41與成膜輥25之間而形成於透明基材11上之密接層13、高折射率層14a、低折射率層14b之組成來適當決定。例如於形成包含SiO
2之層之情形時,使用Si作為靶材,使用O
2作為反應性氣體。又,例如於形成包含Nb
2O
5之層之情形時,使用Nb作為靶材,使用O
2作為反應性氣體。
本實施方式中,自成膜速度之高速化之觀點考慮,作為濺鍍法,較佳為使用磁控濺鍍法。
再者,濺鍍法並不限於磁控濺鍍法,亦可採用二極濺鍍方式、三極濺鍍方式等,上述二極濺鍍方式中利用藉由直流輝光放電或高頻而產生之電漿,上述三極濺鍍方式中附加有熱陰極。
濺鍍裝置1具備作為測定部之光學監視器(未圖示),該光學監視器係於形成作為密接層13及光學功能層14之各層後,測定各層之光學特性。藉此,可確認所形成之密接層13及光學功能層14之品質。於濺鍍裝置1例如具有2個以上之腔室之情形時,較佳為於各腔室內設置光學監視器。
作為光學監視器(未圖示),例如可例舉藉由可於寬度方向上掃描之光學頭,測定形成於硬塗層12上之密接層13及光學功能層14之寬度方向之光學特性者。於具備此種光學監視器之情形時,例如測定反射率之峰值波長作為光學特性,並換算成光學厚度,藉此可測定密接層13及光學功能層14之寬度方向之光學厚度分佈。藉由使用光學監視器測定光學特性,可一面即時調整濺鍍條件,一面形成具備具有最佳光學特性之密接層13及光學功能層14之光學積層體10。
<預處理裝置2B>
圖4所示之預處理裝置2B具有:內部形成規定之減壓環境之腔室32、罐輥26、複數個(圖4中為2個)導輥22及電漿放電裝置42。如圖4所示,罐輥26、導輥22及電漿放電裝置42設置於腔室32內。如圖4所示,腔室32與蒸鍍裝置3之腔室33連結。
罐輥26及導輥22以規定之搬送速度,搬送從濺鍍裝置1送來之形成有至光學功能層14為止之各層之透明基材11,將光學功能層14之表面經處理之透明基材11送出至蒸鍍裝置3。
作為電漿放電裝置42,例如可使用與預處理裝置2A相同者。電漿放電裝置42藉由輝光放電使氣體游離。作為氣體,較佳為價格低廉且惰性,不會影響到光學特性者,例如可使用氬氣、氧氣、氮氣、氦氣等。氬氣或氧氣對光學功能層14之表面影響較大。尤其是,當使用質量大之氬氣時,易於調整光學功能層14之表面粗糙度Ra或要素之平均長度RSm。
<蒸鍍裝置>
圖4所示之蒸鍍裝置3具備內部形成規定之減壓環境之腔室33、將腔室33內之氣體排出而形成減壓環境之1個或複數個真空泵21(圖4中為1個)、複數個(圖4中為4個)個導輥22、蒸鍍源43及加熱裝置53。如圖4所示,導輥22與蒸鍍源43設置於腔室33內。腔室33與捲筒捲取裝置5之腔室35連結。
蒸鍍源43與光學功能層14之表面經處理之透明基材11對向地配置,該透明基材11於鄰接之2個導輥22間大致水平地被搬送。蒸鍍源43對光學功能層14上供給包含形成防污層15之材料之蒸發氣體。蒸鍍源43之朝向可任意設定。
加熱裝置53將形成防污層15之材料加熱至蒸氣壓溫度。作為加熱裝置53,可使用以電阻加熱方式、加熱器加熱方式、感應加熱方式、電子束方式進行加熱之裝置等。於電阻加熱方式中,將收容防污層15即防污性材料之容器作為電阻進行通電加熱。於加熱器加熱方式中,利用配置於容器外周之加熱器對容器進行加熱。於感應加熱方式中,從設置於外部之感應線圈利用電磁感應作用對容器或防污性材料進行加熱。
圖4所示之蒸鍍裝置3具備:導引板(未圖示),其將由蒸鍍源43蒸發之蒸鍍材料引導至規定之位置;膜厚計(未圖示),其供觀察藉由蒸鍍形成之防污層15之厚度;真空壓力計(未圖示),其測定腔室33內之壓力;及電源裝置(未圖示)。
導引板只要能將蒸發之蒸鍍材料引導至所期望之位置,則可為任意形狀。導引板非必要可不設置。
作為真空壓力計,例如可使用離子計等。
作為電源裝置,例如可例舉高頻電源等。
<捲筒捲取裝置>
圖4所示之捲筒捲取裝置5具有:內部形成規定之減壓環境之腔室35、將腔室35內之氣體排出而形成減壓環境之1個或複數個真空泵21(圖4中為1個)、設置於腔室35內之捲取輥24及導輥22。
於捲取輥24,捲繞有表面形成了至防污層15為止之各層之透明基材11(光學積層體10)。捲取輥24及導輥22以規定之捲取速度捲取光學積層體10。
亦可視需要而使用承載膜。
作為圖4所示之製造裝置20中設置之真空泵21,例如可使用幹式真空泵、油旋泵、渦輪分子泵、油擴散泵、低溫泵、濺鍍離子泵、吸氣泵等。真空泵21可適當選擇或者組合地使用,以於各腔室31、32、33、34、35中形成所期望之減壓狀態。
真空泵21只要可將濺鍍裝置1之腔室31與蒸鍍裝置3之腔室33這兩者維持於所期望之減壓狀態即可,製造裝置20之真空泵21之設置位置及數量並無特別限定。又,於圖4所示之製造裝置20中,捲筒捲出裝置4、預處理裝置2A、濺鍍裝置1、預處理裝置2B、蒸鍍裝置3及捲筒捲取裝置5連結。因此,真空泵21可分別設置於腔室31、32、33、34、35,只要可將濺鍍裝置1之腔室31與蒸鍍裝置3之腔室33這兩者維持於所期望之減壓狀態,則亦可僅設置於腔室31、32、33、34、35中之一部分腔室。
其次,說明使用圖4所示之製造裝置20,將製造中途之光學積層體10維持於減壓下之狀態而連續地進行第1表面處理步驟、密接層形成步驟及光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟、防污層形成步驟之方法。
首先,於捲筒捲出裝置4之腔室34內設置捲出輥23,該捲出輥23上捲繞有表面形成了硬塗層12之透明基材11。繼而,使捲出輥23及導輥22旋轉,以規定之搬送速度將表面形成了硬塗層12之透明基材11送出至預處理裝置2A。
其次,於預處理裝置2A之腔室32內進行第1表面處理步驟,作為對供形成密接層13及光學功能層14之表面之預處理。本實施方式中,對形成有硬塗層12之透明基材11進行第1表面處理步驟。
於第1表面處理步驟中,使罐輥26及導輥22旋轉,以規定之搬送速度來搬送形成有硬塗層12之透明基材11,同時對在罐輥26上移行之硬塗層12之表面進行處理。
作為硬塗層12之表面處理方法,例如可使用輝光放電處理、電漿處理、離子蝕刻、鹼處理等。該等方法中,較佳為使用輝光放電處理,原因在於其可實現大面積處理。輝光放電處理例如能以0.1~10 kwh之處理強度進行。
藉由對硬塗層12之表面進行輝光放電處理,能以奈米等級使硬塗層12之表面粗糙化,並且能去除存在於硬塗層12之表面之結合力較弱之物質。其結果,硬塗層12、及形成於硬塗層12上之光學功能層14之密接性變得良好。
其次,於濺鍍裝置1之腔室31內,進行密接層形成步驟及光學功能層形成步驟。具體而言,使成膜輥25及導輥22旋轉,以規定之搬送速度搬送形成有硬塗層12之透明基材11,同時於在成膜輥25上移行之硬塗層12上形成密接層13及光學功能層14。
本實施方式中,藉由以使設置於各成膜部41之靶材之材料、或從氣體供給部供給之反應性氣體之種類及流量發生變化之方式進行濺鍍,而形成密接層13,並於該密接層13上交替地積層高折射率層14a與低折射率層14b。即,於濺鍍裝置1內連續地進行密接層形成步驟與光學功能層形成步驟。藉此,形成密接層13、及作為抗反射層之光學功能層14。
於形成SiOx膜作為密接層13之情形時,較佳為使用矽靶材,於氧氣與氬氣之混合氣體環境下藉由反應性濺鍍而形成。
於藉由濺鍍而連續地積層密接層13、高折射率層14a及低折射率層14b之情形時,亦可於密接層13成膜時、高折射率層14a成膜時、及低折射率層14b成膜時改變靶材之材料來進行成膜。又,例如亦可使用1種材料作為靶材,藉由改變濺鍍時之氧(反應性氣體)流量而交替地形成包含靶材材料之層與包含靶材材料之氧化物之層來作為密接層13、高折射率層14a及低折射率層14b。
用以形成密接層13及光學功能層14之濺鍍時之壓力根據所要濺鍍之金屬而不同,可為2 Pa以下,較佳為1 Pa以下,更佳為0.6 Pa以下,特佳為0.2 Pa以下。若處於濺鍍時之壓力為1 Pa以下之減壓下之狀態,則成膜分子之平均自由行程變長,成膜分子維持著較高之能量積層,因此膜質緻密且更良好。
其後,藉由成膜輥25及導輥22之旋轉將硬塗層12上形成有密接層13及光學功能層14之透明基材11送出至預處理裝置2B。
其次,於預處理裝置2B之腔室32內,進行第2表面處理步驟,作為對供形成防污層15之表面之預處理。本實施方式中,對形成有藉由光學功能層形成步驟而獲得之光學功能層14之透明基材11,不與大氣接觸地維持於減壓下之狀態而連續地進行第2表面處理步驟。
於第2表面處理步驟中,使罐輥26及導輥22旋轉,以規定之搬送速度搬送形成有至光學功能層14為止之各層之透明基材11,同時對在罐輥26上移行之光學功能層14之表面進行放電處理。
作為光學功能層14之表面處理方法,例如可使用輝光放電處理、電漿處理、離子蝕刻、鹼處理等。該等方法中,較佳為使用輝光放電處理,原因在於其可實現大面積處理。輝光放電處理較佳為於氧氣或氬氣環境下進行。使用該等氣體時,容易調整光學功能層14之表面粗糙度。
當對光學功能層14之表面進行放電處理時,光學功能層14之表面受到蝕刻,光學功能層14之表面粗糙度發生變化。藉由使放電處理時之累計輸出處於適宜之範圍,可控制光學功能層14之表面粗糙度Ra。放電處理時之累計輸出為130 W∙min/m
2以上2000 W∙min/m
2以下。本實施方式中,所謂累計輸出係指放電處理時照射至光學功能層14之輝光放電輸出與照射時間之積除以單位面積所得之值。
放電處理之條件可適當設定。藉由適當設定放電處理之條件,使光學功能層14與形成於其上之防污層15之密接性變得良好,而獲得耐摩擦性及耐鹼性更為良好之光學積層體10。
放電處理後之光學功能層14之表面粗糙度Ra及要素之平均長度RSm根據設置於光學功能層14之下之硬塗層12之表面粗糙度要素之平均長度而不同。
又,放電處理後之光學功能層14之表面粗糙度Ra及要素之平均長度RSm會影響形成於光學功能層14之上之防污層15之表面粗糙度Ra及要素之平均長度RSm。
第2表面處理步驟中,以由下述式(1)表示之表面粗糙度之變化率為1~25%之方式,對光學功能層之表面進行處理。尤其於透明型抗反射膜之情形時,於該條件下對光學功能層之表面進行處理。例如,放電處理時之累計輸出係影響表面粗糙度之變化率之參數之一。
表面粗糙度之變化率(%)=((Ra2/Ra1)-1)×100(%)∙∙∙式(1)
(式(1)中,Ra1表示對表面進行處理前之光學功能層之表面粗糙度(Ra),Ra2表示對表面進行處理後之光學功能層之表面粗糙度(Ra))
第2表面處理步驟較佳為以由式(1)表示之表面粗糙度之變化率為5%~25%之方式進行,更佳為以表面粗糙度之變化率為8%~25%之方式進行,進而佳為以表面粗糙度之變化率為8%~20%之方式進行,進而更佳為以表面粗糙度之變化率為8%~15%之方式進行,更進而佳為以表面粗糙度之變化率為10%~14%之方式進行。當由式(1)表示之表面粗糙度之變化率為1%以上時,藉由進行第2表面處理步驟而提高光學功能層14與防污層15之密接性之效果較為顯著。又,當由式(1)表示之表面粗糙度之變化率為25%以下時,光學功能層14之厚度適宜,因此於光學功能層14上形成厚度均勻之防污層15。
又,第2表面處理步驟中,以由下述式(2)表示之要素之平均長度之變化率成為7~65%之方式,對光學功能層之表面進行處理。尤其於AG型抗反射膜之情形時,於該條件下對光學功能層之表面進行處理。例如,放電處理時之累計輸出係影響到要素之平均長度之參數之一。
要素之平均長度之變化率(%)=((RSm2/RSm1)-1)×100(%)…式(2)
(式(2)中,RSm1表示對表面進行處理前之光學功能層之要素之平均長度(RSm),RSm2表示對表面進行處理後之光學功能層之要素之平均長度(RSm))
第2表面處理步驟較佳為以由式(2)表示之要素之平均長度(RSm)之變化率為11%~62%之方式進行,更佳為以要素之平均長度(RSm)之變化率為11%~45%之方式進行,進而佳為以要素之平均長度(RSm)之變化率為11%~17%之方式進行。當由式(2)表示之要素之平均長度之變化率處於上述範圍內時,藉由進行第2表面處理步驟而提高光學功能層14與防污層15之密接性之效果較為顯著。又,當由式(2)表示之要素之平均長度之變化率為規定值以下時,光學功能層14之厚度適宜,因此於光學功能層14上形成厚度均勻之防污層15。
本實施方式中,光學功能層14之表面粗糙度(Ra)可藉由以下所示之方法測定。使用原子力顯微鏡(AFM:Atomic Force Microscope),測定光學功能層14之表面之1 μm
2面積範圍內之表面粗糙度Ra。表面粗糙度(Ra)係依據JIS B0601(ISO4287)測定。又,要素之平均長度(RSm)係使用原子力顯微鏡,於光學功能層14之表面之0.5 μm
2面積範圍內測定。要素之平均長度(RSm)亦依據JIS B0601(ISO4287)測定。
其後,藉由罐輥26及導輥22之旋轉將光學功能層14之表面經處理之透明基材11送出至蒸鍍裝置3。
其次,於蒸鍍裝置3之腔室33內進行防污層形成步驟。本實施方式中,將藉由第2表面處理步驟而獲得之光學功能層14之表面經處理之透明基材11,不與大氣接觸地維持於減壓下之狀態而進行防污層形成步驟。於防污層形成步驟中,使導輥22旋轉,以規定之搬送速度搬送光學功能層14之表面經處理之透明基材11,同時於光學功能層14之表面蒸鍍蒸鍍源43。
本實施方式中,例如藉由加熱裝置53將包含形成防污層15之氟系有機化合物之防污性材料加熱至蒸氣壓溫度,於減壓環境下從蒸鍍源43供給所獲得之蒸發氣體,使其附著於表面經處理之光學功能層14,藉由真空蒸鍍形成防污層15。
進行防污層15之真空蒸鍍時之壓力例如較佳為0.05 Pa以下,更佳為0.01 Pa以下,特佳為0.001 Pa以下。當進行真空蒸鍍時之壓力為0.05 Pa以下之減壓下之狀態時,成膜分子之平均自由行程較長,蒸鍍能量提高,因此獲得緻密且更良好之防污層15。
藉由以上方法,獲得光學積層體10,該光學積層體10於藉由濺鍍而形成之密接層13及光學功能層14上,藉由真空蒸鍍而形成有防污層15。
其後,藉由導輥22之旋轉將形成有至防污層15為止之各層之透明基材11(光學積層體10)送出至捲筒捲取裝置5。
繼而,於捲筒捲取裝置5之腔室35內,藉由捲取輥24及導輥22之旋轉,將光學積層體10捲繞於捲取輥24。
本實施方式中,較佳為於減壓下連續地進行光學功能層形成步驟與防污層形成步驟。尤其是,於如使用圖4所示之製造裝置20之本實施方式之製造方法,以卷對卷方式連續地製造作為捲繞體之光學積層體10之情形時,更佳為於維持著減壓狀態之線內連續地進行光學功能層形成步驟與防污層形成步驟。所謂線內,係指不使光學功能層形成步驟中形成之光學功能層14與大氣接觸地進行防污層形成步驟。藉由於減壓下連續地進行光學功能層形成步驟與防污層形成步驟,而抑制於形成防污層15之前,在光學功能層形成步驟中所形成之光學功能層14上產生自然氧化膜。又,可防止捲取捲筒時之異物等污染物附著於光學功能層14上,而妨礙光學功能層14與防污層15之密接性。因此,與光學功能層形成步驟後,將形成有至光學功能層14為止之各層之透明基材11從減壓狀態之腔室取出,其後,再次設置於腔室內而於減壓下進行防污層形成步驟之情形相比,能獲得光學功能層14與防污層15之密接性良好且透明性優異之光學積層體。
又,本實施方式之光學積層體10所具有之防污層15為蒸鍍膜,因此與例如藉由塗佈法形成之防污膜相比,能獲得較高之耐磨耗性及耐液性。推測其原因如下。即,於藉由塗佈法形成之防污膜中,存在因塗料中所含之溶劑而產生之空隙。與此相對,蒸鍍膜中不存在因溶劑而產生之空隙。因此,推測蒸鍍膜與藉由塗佈法形成之防污膜相比密度高,能獲得較高之耐磨耗性及耐鹼性。
本實施方式之光學積層體10之製造方法包含:密接層形成步驟,其係形成密接層13;光學功能層形成步驟,其係藉由交替地積層高折射率層14a與低折射率層14b而形成光學功能層14;第2表面處理步驟,其係對光學功能層14之表面進行處理;及防污層形成步驟,其係於表面經處理之光學功能層14上形成防污層15。因此,光學功能層14與形成於光學功能層14上之防污層15之密接性良好,摩擦性及耐鹼性更為良好。
尤其是,於在第2表面處理步驟中,以由式(1)表示之表面粗糙度之變化率為1~25%之方式對光學功能層之表面進行處理之情形時,光學功能層14之表面變化為適宜之粗糙度,且藉由蝕刻而表面活化,因此光學功能層14上與形成於其上之防污層15之反應性提高,因而較佳。又,於第2表面處理步驟中,以由式(2)表示之要素之平均長度之變化率為7~65%之方式對光學功能層之表面進行處理之情形亦相同。
又,本實施方式之光學積層體10之製造方法中,能以卷對卷方式連續地形成光學積層體10,且能高精度地控制膜厚,因此較佳為於光學功能層形成步驟中,藉由濺鍍形成光學功能層14。
本實施方式中,將製造中途之光學積層體維持於減壓下之狀態而連續地進行第1表面處理步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟之情形時,只要為不妨礙各製造步驟之範圍,則例如於濺鍍裝置與蒸鍍裝置中,腔室內之減壓條件亦可不同。
本實施方式中,較佳為於密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、防污層形成步驟之任一個以上之步驟中,隨時間經過而藉由測定器測定成膜結果,並將其結果反饋給相當於後續步驟之製造步驟之條件。藉此,容易使光學積層體整體之特性最佳化,可使光學積層體之面內特性均勻。又,亦可藉由測定器進行同一步驟中之製造條件之反饋。該情形時,該步驟中成膜之層具有均勻且穩定之特性。
本實施方式中,例舉於光學功能層形成步驟與防污層形成步驟之間進行第2表面處理步驟之情形為例進行了說明,但第2表面處理步驟只要視需要進行即可,亦可不進行。於不進行第2表面處理步驟之情形時,亦較佳為於減壓下連續地進行光學功能層形成步驟與防污層形成步驟。
本實施方式中,例舉使用圖4所示之製造裝置20,以卷對卷方式連續地製造光學積層體10之情形為例進行了說明,該製造裝置20具備預處理裝置2A、濺鍍裝置1、預處理裝置2B、蒸鍍裝置3、捲筒捲出裝置4及捲筒捲取裝置5,但製造光學積層體10之製造裝置不限於圖4所示之製造裝置20。
例如,亦可使用如下製造裝置,該製造裝置不包含預處理裝置2A及預處理裝置2B,使捲筒捲出裝置4、濺鍍裝置1、蒸鍍裝置3及捲筒捲取裝置5依序連結。
圖4所示之製造裝置20亦可於蒸鍍裝置3之腔室33與預處理裝置2B之腔室32之間設置有預處理室(未圖示),該預處理室用以將供形成防污層15之光學功能層14之表面洗淨。
圖4所示之製造裝置20亦可於蒸鍍裝置3之腔室33與捲筒捲取裝置5之腔室35之間設置有後處理室(未圖示),該後處理室用以進行形成有至防污層15為止之各層之透明基材11之冷卻及/或檢查。
圖4所示之製造裝置20亦可於捲筒捲出裝置4與濺鍍裝置1之間設置有硬塗層形成裝置,該硬塗層形成裝置用以於透明基材11之表面形成硬塗層12。該情形時,較佳為不僅光學功能層14與防污層15能以卷對卷方式連續地製造,硬塗層12亦能以卷對卷方式連續地製造。
本實施方式中,例舉使用濺鍍裝置進行光學功能層形成步驟,使用蒸鍍裝置進行防污層形成步驟之情形為例進行了說明,但於不進行第2表面處理步驟之情形時,亦可利用相同裝置(1個腔室內)進行光學功能層形成步驟與防污層形成步驟。
本實施方式之光學積層體10中,亦可視需要於透明基材之與形成有光學功能層等之面對向之面設置各種層。例如,亦可設置用於與其他構件接著之黏著劑層。又,亦可隔著該黏著劑層設置其他光學膜。作為其他光學膜,例如可例舉偏光膜、相位差補償膜、作為1/2波長板、1/4波長板發揮功能之膜等。
又,亦可於透明基材之對向之面直接形成具有抗反射、選擇反射、防眩、偏光、相位差補償、視角補償或放大、導光、擴散、增亮、色相調整、導電等功能之層。
又,光學積層體之形狀可為平滑形狀,亦可為蛾眼、具有表現出防眩功能之奈米級之凹凸構造之形狀。又,亦可為透鏡、稜鏡等從微米級至毫米級之幾何學形狀。形狀例如可藉由光微影與蝕刻之組合、形狀轉印、熱壓等形成。本實施方式中,藉由蒸鍍等成膜,因此即便於基材具有例如凹凸形狀之情形時,亦可維持其凹凸形狀。
本實施方式之物品係例如液晶顯示面板、有機EL(Electroluminescence,電致發光)顯示面板等於圖像顯示部之顯示面設置有上述光學積層體10者。藉此,例如可對智慧型手機或操作機器之觸控面板顯示部賦予較高之耐磨耗性及耐鹼性,可實現耐久性優異、適合實際使用之圖像顯示裝置。
又,物品不限於圖像顯示裝置,只要為例如表面設置有本實施方式之光學積層體之窗玻璃、護目鏡、太陽電池之受光面、智慧型手機之畫面、個人電腦之顯示器、資訊輸入終端、平板終端、AR(augmented reality,擴增實境)器件、VR(virtual reality,虛擬實境)器件、光電顯示板、玻璃桌表面、遊戲機、飛機、火車等之運行支援裝置、導航系統、儀錶板、光學感測器之表面等能夠應用光學積層體10者,則可為任意者。
以上,對本發明之實施方式進行了說明,但該實施方式係作為示例提出者,並不意圖限定發明之範圍。該實施方式能以其他各種方式實施,可於不脫離發明主旨之範圍內進行各種省略、置換、變更。該等實施方式及其變化包含於發明之範圍及主旨中,同樣包含於申請專利範圍所記載之發明及其等同之範圍內。
例如,可形成防眩層來代替硬塗層12,或視需要而附加具有柔軟性之軟塗層等任意功能層。亦可積層該等層。
[實施例]
已驗證了本發明之效果。
再者,以下實施例及比較例中製作之光學積層體係作為抗反射膜發揮功能之一例,本發明之主旨並不限定於該等。
(實施例1~5、比較例2、比較例4)
首先,準備平均粒徑50 nm之氧化矽粒子(填料)之含量相對於樹脂組合物(黏合劑樹脂)之總固體成分為28質量%之光硬化性樹脂組合物。樹脂組合物係如表1所示,使氧化矽粒子、丙烯酸酯、調平劑、及光聚合起始劑溶解於溶劑中製備而成。
[表1]
品名 | 製造商 | 構造 | 調配比 | |
丙烯酸酯 | CN968 | SARTOMER | 丙烯酸胺基甲酸酯寡聚物 | 8% |
SR444 | SARTOMER | 季戊四醇三丙烯酸酯 | 7% | |
SR610 | SARTOMER | 聚乙二醇(600)二丙烯酸酯 | 11% | |
氧化矽粒子 | IPA-ST-L | 日產化學 | 粒徑40~50 nm氧化矽溶膠(固形物成分30%,IPA溶劑) | 37% |
起始劑 | Irgacure184 | BASF | 起始劑 | 2% |
溶劑 | PGMA | 丙二醇單甲醚乙酸酯 | 30% | |
乙酸丁酯 | 5% | |||
合計 | 100% | |||
調平劑 | BYK377 | BYK | 聚醚改性聚二甲基矽氧烷 | 每上述合計100重量份為0.01重量份 |
SR610:聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇鏈之平均分子量600
CN968:具有聚酯骨架之6官能脂肪族丙烯酸胺基甲酸酯
Irgacure184:1-羥基環己基苯基酮
<硬塗層形成步驟>
準備厚度80 μm、長度3900 m之捲筒狀TAC膜作為透明基材11,藉由凹版塗佈機於TAC膜上塗佈表1所示之光硬化性樹脂組合物,照射光而使該樹脂組合物硬化,形成厚度5 μm之硬塗層12。
其次,以卷對卷方式藉由以下所示之方法於形成有硬塗層12之透明基材11上,依序連續地製造密接層13、光學功能層14及防污層15,製作實施例1~5、比較例2、比較例4之光學積層體(抗反射膜)。
使用圖4所示之製造裝置20作為製造裝置。又,線速設為2 m/min。將製造中途之光學積層體維持於減壓下之狀態而連續地進行第1表面處理步驟、密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟。
<第1表面處理步驟>
其次,將輝光放電處理之處理強度設為4000 W∙min/m
2,對硬塗層12進行輝光放電處理。
<密接層形成步驟及光學功能層形成步驟>
於壓力1.0 Pa以下之腔室內,在輝光放電處理後之硬塗層12上藉由濺鍍而形成厚度5 nm之包含SiOx之密接層13,且於密接層上形成光學功能層14(積層體),該光學功能層14包含厚度15 nm之Nb
2O
5膜(高折射率層)、厚度38 nm之SiO
2膜(低折射率層)、厚度30 nm之Nb
2O
5膜(高折射率層)、及厚度102 nm之SiO
2膜(低折射率層)。
<第2表面處理步驟>
對光學功能層14之表面進行輝光放電處理。輝光放電係首先使腔室內之壓力為2×10
-5Pa之後,從線性離子源內向腔室內以800 sccm導入氬氣,使腔室內之壓力為0.4 Pa。根據輝光放電之電壓、電流值、處理時間來調整輝光放電之累計輸出。
對於實施例1~3,將輝光放電處理之累計輸出設為326 W∙min/m
2。
對於實施例4,將輝光放電處理之累計輸出設為760 W∙min/m
2。
對於實施例5,將輝光放電處理之累計輸出設為1086 W∙min/m
2。
對於比較例2,將輝光放電處理之累計輸出設為3260 W∙min/m
2。
對於比較例4,將輝光放電處理之累計輸出設為109 W∙min/m
2。
又,將下述式(1)表示之表面粗糙度之變化率示於表2中。
表面粗糙度之變化率(%)=((Ra2/Ra1)-1)×100(%)∙∙∙式(1)
(式(1)中,Ra1表示對表面進行處理前之光學功能層之表面粗糙度(Ra),Ra2表示對表面進行處理後之光學功能層之表面粗糙度(Ra))
<防污層形成步驟>
其次,以蒸鍍腔室內壓力0.01 Pa以下、蒸鍍溫度230℃、線速2.0 m/min,藉由蒸鍍而於光學功能層14上形成包含具有氟之有機化合物即具有全氟聚醚基之烷氧基矽烷化合物(KY-1901,信越化學工業股份有限公司製造)之防污層15。將所獲得之防污層15之光學膜厚示於表2中。
其後,捲取成捲筒狀而獲得實施例1~5、比較例2、比較例4之光學積層體(抗反射膜)。
[表2]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | |||
透明基材 | 種類 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | |
膜厚(μm) | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | ||
硬塗層 | 膜厚(μm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
填料粒徑(μm) | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | ||
放電處理 | 有無 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 | 有 | 無 | 無 | |
累計輸出(W∙min/m 2) | 326 | 326 | 326 | 760 | 1086 | 0 | 3260 | 0 | 109 | ||
防污層形成方法 | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 塗佈 | 蒸鍍 (連續) | ||
膜厚(nm) | 5.0 | 4.0 | 3.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 7.0 | 5.0 | ||
防污層Ra(nm) | 7.9 | 6.3 | 7.0 | 7.8 | 7.2 | 5.1 | 8.6 | 2.3 | 7.1 | ||
表面處理前後之表面粗糙度Ra變化率(%) | 10 | 10 | 10 | 12 | 14 | - | 30 | - | 0.7 | ||
初始狀態 | 接觸角(°) | 純水 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 114 | 120 |
油酸 | 84 | 82 | 80 | 83 | 83 | 80 | 80 | 76 | - | ||
正十六烷 | 73 | 72 | 71 | 73 | 72 | 72 | 73 | 65 | - | ||
碘甲烷 | 93 | 92 | 88 | 92 | 91 | 87 | 90 | 88 | - | ||
ESCA | 氟量 | 210517 | 212170 | 193200 | 240275 | 240138 | 220770 | 240258 | 200218 | 230310 | |
XRF | 氟量 | 0.0474 | 0.0400 | 0.0396 | 0.0513 | 0.0507 | 0.057 | 0.0528 | 0.0579 | 0.0498 |
(比較例1)
以與實施例1相同之方式進行至光學功能層形成步驟之後,不進行第2表面處理步驟而進行防污層形成步驟,於光學功能層14上形成防污層15,除此以外以與實施例1相同之方式,製作比較例1之光學積層體(抗反射膜)。
(比較例3)
以與實施例1相同之方式進行至光學功能層形成步驟之後,將形成有硬塗層12、密接層13及光學功能層14之TAC膜捲取,從製造裝置取出該TAC膜,設置於卷對卷方式之塗佈裝置(塗佈機)。其後,於大氣壓下,將形成有硬塗層12、密接層13及光學功能層14之TAC膜捲出,使用凹版塗佈機以20 m/min之線速於光學功能層14之SiO
2膜(低折射率層)上塗佈防污劑。
使用將具有全氟聚醚基之烷氧基矽烷化合物(KY-1901,信越化學工業股份有限公司製造)用氟溶劑(Fluorinert FC-3283:3M日本股份有限公司製造)稀釋至濃度0.1質量%而得者作為防污劑。以乾燥後之厚度為表2所示之膜厚之方式塗佈防污劑。
藉由以下所示之方法,分別調查所獲得之實施例1~5、比較例1~4之光學積層體(抗反射膜)的防污層之表面粗糙度Ra。將其結果示於表2中。
(防污層之表面粗糙度Ra之測定)
從捲取有光學積層體之各捲筒之長度方向中央位置且捲筒寬度方向中央位置,切下50 mm×50 mm之測定樣品。使用原子力顯微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)(商品名SPA400,NanoNaviII;日立股份有限公司製造)觀察樣品之表面,測定1 μm
2之面積範圍內之表面粗糙度Ra。於樣品上之3處進行測定,將其平均值作為測定值。
防污層之表面粗糙度Ra受到其下之光學功能層之表面粗糙度Ra影響。尤其是,藉由蒸鍍形成之防污層並未如藉由塗佈法形成之防污層般存在因塗料中所含之溶劑產生之空隙,而是高密度地形成,因此與藉由塗佈法形成之防污層相比,其下之光學功能層之表面粗糙度Ra之影響較大。光學功能層之表面因進行輝光放電處理而表面粗糙度變大,防污層之表面粗糙度受其影響而變大。又,於光學功能層與大氣接觸之情形時,於光學功能層之上形成有自然氧化膜,藉由輝光放電處理而使表面粗糙化之效果較小,與此相對,於光學功能層及防污層不與大氣接觸地形成之情形時,不受上述影響。又,實施例1與比較例1之表面粗糙度之差由有無進行輝光放電處理引起。
(實施例6~8、比較例5~8)
實施例6~8、比較例5~8與實施例1~5、比較例1~3之不同點在於,改變了硬塗層之構成。實施例6~8、比較例5~8中,未進行硬塗層形成步驟,而使用市售品(大日本印刷股份有限公司製造)之膜。硬塗層係具有平均粒徑2 μm之填料之丙烯酸系樹脂組合物之硬化物。硬塗層之膜厚為3 μm。將該硬塗層積層於厚度80 μm之TAC(透明基材)上。而且,實施例6~8、比較例5及6中,對該硬塗層依序進行第1表面處理步驟、密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟。比較例7未進行第2表面處理步驟。比較例8未進行第2表面處理步驟,而以與比較例3相同的方式,藉由塗佈法形成防污層。
第2表面處理步驟中進行了輝光放電處理之各例之累計輸出如下。
對於實施例6、8,將輝光放電處理之累計輸出設為1086 W∙min/m
2。
對於實施例7,將輝光放電處理之累計輸出設為1629 W∙min/m
2。
對於比較例5,將輝光放電處理之累計輸出設為3260 W∙min/m
2。
對於比較例6,將輝光放電處理之累計輸出設為109 W∙min/m
2。
又,該等實施例及比較例中,測定了下述式(2)表示之要素之平均長度之變化率。
要素之平均長度之變化率(%)=((RSm2/RSm1)-1)×100(%)∙∙∙式(2)( 式(2)中,RSm1表示對表面進行處理前之光學功能層之要素之平均長度(RSm),RSm2表示對表面進行處理後之光學功能層之要素之平均長度(RSm))
(防污層之要素之平均長度RSm之測定)
從捲取有光學積層體之各捲筒之長度方向中央位置且捲筒寬度方向中央位置,切下50 mm×50 mm之測定樣品。使用原子力顯微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)(商品名SPA400,NanoNaviII;日立股份有限公司製造)對樣品之表面進行測定,選定3處不受硬塗層中所含之用以表現防眩功能之填料影響之俯視下之直線,根據該3處直線處之實際凹凸,算出0.5 μm
2之面積範圍內之要素之平均長度RSm作為平均值。將該等例之結果彙總於表3中。
[表3]
實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 比較例5 | 比較例6 | 比較例7 | 比較例8 | |||
透明基材 | 種類 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | |
膜厚(μm) | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 | ||
硬塗層 | 膜厚(μm) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
填料粒徑(μm) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | ||
放電處理 | 有無 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 | 無 | |
累計輸出(W∙min/m 2) | 1086 | 1629 | 1086 | 3260 | 109 | 0 | 0 | ||
防污層形成方法 | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 塗佈 | ||
膜厚(nm) | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 3.0 | ||
防污層RSm(nm) | 59.2 | 76.8 | 59.2 | 92.8 | 55 | 53.1 | 53.1 | ||
表面處理前後之表面粗糙度RSm變化率(%) | 11.5% | 44.6% | 11.5% | 74.8% | 3.6% | - | - | ||
初始狀態 | 接觸角(°) | 純水 | 116.7 | 117.7 | 117.0 | 117.0 | 117.1 | 116.3 | 115.4 |
油酸 | 77 | 78 | 77 | 79 | 78 | 77 | 79 | ||
正十六烷 | 68 | 71 | 71 | 71 | 71 | 71 | 72 | ||
碘甲烷 | 91 | 92 | 90 | 90 | 90 | 89 | 92 | ||
XRF | 氟量 | 0.0465 | 0.0480 | 0.0410 | 0.0500 | 0.0500 | 0.0419 | 0.0531 |
(實施例9~12、比較例9~12)
實施例9~12、比較例9~12與實施例1~5、比較例1~3之不同點在於,改變了硬塗層之構成。實施例9~12、比較例9~12中,未進行硬塗層形成步驟,而使用市售品(大日本印刷股份有限公司製造)之膜。硬塗層係具有平均粒徑2 μm之填料之丙烯酸系樹脂組合物之硬化物。硬塗層之膜厚為5 μm。將該硬塗層積層於厚度60 μm之TAC(透明基材)上。繼而,實施例9~12、比較例9及10中,對該硬塗層依序進行第1表面處理步驟、密接層形成步驟、光學功能層形成步驟、第2表面處理步驟及防污層形成步驟。比較例11未進行第2表面處理步驟。比較例12未進行第2表面處理步驟,而以與比較例3相同之方式,藉由塗佈法形成防污層。
第2表面處理步驟中進行了輝光放電處理之各例之累計輸出如下。
對於實施例9、12,將輝光放電處理之累計輸出設為1086 W∙min/m
2。
對於實施例10,將輝光放電處理之累計輸出設為1629 W∙min/m
2。
對於實施例11,將輝光放電處理之累計輸出設為543 W∙min/m
2。
對於比較例9,將輝光放電處理之累計輸出設為3260 W∙min/m
2。
對於比較例10,將輝光放電處理之累計輸出設為109 W∙min/m
2。
將該等例之結果彙總於表4中。
[表4]
實施例9 | 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 比較例9 | 比較例10 | 比較例11 | 比較例12 | |||
透明基材 | 種類 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | TAC膜 | |
膜厚(μm) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | ||
硬塗層 | 膜厚(μm) | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | |
填料粒徑(μm) | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | ||
放電處理 | 有無 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 | 無 | |
累計輸出(W∙min/m 2) | 1086 | 1629 | 543 | 1086 | 3260 | 109 | 0 | 0 | ||
防污層形成方法 | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 蒸鍍 (連續) | 塗佈 | ||
膜厚(nm) | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 3.0 | ||
防污層RSm(nm) | 60.9 | 86.2 | 60.9 | 62.1 | 108 | 54 | 53.4 | 53.4 | ||
表面處理前後之表面粗糙度RSm變化率(%) | 14.0% | 61.4% | 14.0% | 16.3% | 102.2% | 1.1% | - | - | ||
初始狀態 | 接觸角(°) | 純水 | 117.0 | 116.3 | 116.9 | 117.3 | 117 | 117.1 | 116.3 | 114.4 |
油酸 | 80 | 80 | 79 | 78 | 79 | 78 | 77 | 77 | ||
正十六烷 | 72 | 71 | 72 | 70 | 71 | 71 | 71 | 69 | ||
碘甲烷 | 89 | 91 | 91 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | ||
XRF | 氟量 | 0.0506 | 0.0478 | 0.0522 | 0.0456 | 0.0500 | 0.05 | 0.0438 | 0.0593 |
又,分別調查上述實施例及比較例之光學積層體(抗反射膜)之特性。將其結果示於以下之表中。特性測定中所使用之試驗片係從捲取有光學積層體之捲筒之長度方向大致中央附近切下。
[表5]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 120 | 114 | 120 |
往復移動500次 | 120 | 120 | 117 | 120 | 119 | 110 | 112 | 114 | 112 | ||
往復移動1000次 | 120 | 117 | 114 | 120 | 118 | 108 | 111 | 112 | 110 | ||
往復移動2000次 | 120 | 114 | 111 | 120 | 113 | 103 | 108 | 101 | 102 | ||
往復移動4000次 | 119 | 111 | 108 | 120 | 109 | 103 | 105 | 94 | 102 | ||
接觸角差 | 1 | 9 | 12 | 0 | 11 | 17 | 15 | 20 | 18 | ||
ESCA氟量 | 試驗前 | 210517 | 212170 | 193200 | 240275 | 240138 | 221656 | 240258 | 200218 | 230310 | |
試驗後 | 209800 | - | - | 187210 | 174074 | 154836 | 157374 | 160583 | 157709.5 | ||
殘存率 | 99.7% | - | - | 77.9% | 72.5% | 69.9% | 65.5% | 80.0% | 68% | ||
耐鹼性試驗 | 色相變化 | △E值(SCI) | 0.8 | 2.3 | 3.6 | 2.9 | 3.5 | 13.3 | 6.3 | 36.7 | 8 |
XRF氟量 | 試驗前 | 0.0474 | 0.0400 | 0.0396 | 0.0513 | 0.0507 | 0.0570 | 0.0528 | 0.0579 | 0.0498 | |
試驗後 | 0.0433 | 0.0387 | 0.0377 | 0.043 | 0.0564 | 0.0108 | 0.0025 | 0.0100 | 0.011 | ||
殘存率 | 91.4% | 96.8% | 95.2% | 83.8% | 91.5% | 18.9% | 4.7% | 17.3% | 22% |
[表6]
實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 比較例5 | 比較例6 | 比較例7 | 比較例8 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 118 | 117 | 118 | 117 | 117.1 | 118 | 117 |
往復移動500次 | 118 | 118 | 116 | 115 | 115 | 115 | 115 | ||
往復移動1000次 | 113 | 114 | 114 | 112 | 114 | 114 | 115 | ||
往復移動2000次 | 113 | 114 | 115 | 110 | 113 | 113 | 114 | ||
往復移動4000次 | 110 | 114 | 114 | 107 | 111 | 110 | 112 | ||
接觸角差 | 7 | 3 | 4 | 10 | 6.1 | 8 | 5 | ||
ESCA氟量 | 試驗前 | 232500 | 240000 | 205000 | 235000 | 237500 | 209500 | 265500 | |
試驗後 | 190566 | 198726 | 198726 | 184446 | 192606 | 190566 | 194646 | ||
殘存率 | 82.0% | 82.8% | 96.9% | 78.5% | 81.1% | 91.0% | 73.3% | ||
耐鹼性試驗 | 色相變化 | △E值(SCI) | 3.3 | 1.2 | 3.0 | 25 | 23 | 20.8 | 25.1 |
XRF氟量 | 試驗前 | 0.0465 | 0.0480 | 0.0410 | 0.047 | 0.0475 | 0.419 | 0.0531 | |
試驗後 | 0.0433 | 0.0471 | 0.0384 | 0.0195 | 0.0219 | 0.0215 | 0.0219 | ||
殘存率 | 93.0% | 98.0% | 93.8% | 41.4% | 46.2% | 51.4% | 41.2% |
[表7]
實施例9 | 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 比較例9 | 比較例10 | 比較例11 | 比較例12 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 115 | 115 | 115 | 117 | 117 | 117 | 117 | 118 |
往復移動500次 | 121 | 121 | 119 | 119 | 116 | 115 | 119 | 117 | ||
往復移動1000次 | 121 | 121 | 119 | 118 | 114 | 112 | 117 | 116 | ||
往復移動2000次 | 119 | 121 | 116 | 114 | 111 | 109 | 114 | 115 | ||
往復移動4000次 | 115 | 121 | 117 | 111 | 110 | 107 | 114 | 115 | ||
接觸角差 | 0 | -6 | -2 | 6 | 7 | 10 | 3 | 3 | ||
ESCA氟量 | 試驗前 | 253000 | 239000 | 261000 | 228000 | 250500 | 246000 | 219000 | 296500 | |
試驗後 | 200766 | 213006 | 204846 | 192606 | 190566 | 184446 | 198726 | 200766 | ||
殘存率 | 79.4% | 89.1% | 78.5% | 84.5% | 76.1% | 75.0% | 90.7% | 67.7% | ||
耐鹼性試驗 | 色相變化 | △E值(SCI) | 3.1 | 2.0 | 2.3 | 2.7 | 32 | 30 | 34.8 | 23.4 |
XRF氟量 | 試驗前 | 0.0506 | 0.0478 | 0.0522 | 0.0456 | 0.0501 | 0.0492 | 0.0438 | 0.0593 | |
試驗後 | 0.0473 | 0.0460 | 0.0498 | 0.0431 | 0.0124 | 0.0145 | 0.0079 | 0.0268 | ||
殘存率 | 93.5% | 96.1% | 95.4% | 94.5% | 24.7% | 29.5% | 18.1% | 45.2% |
[表8]
實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 | 比較例4 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 120 | 118 | 121 | 118 | 118 | 117 | 116 | 113 | 118 |
往復移動250次 | 114 | - | - | 112 | 112 | 105 | 111 | 103 | 108 | ||
往復移動500次 | 112 | 109 | 109 | 110 | 110 | 99 | 109 | 98 | 104 | ||
接觸角差 | 8 | 9 | 12 | 8 | 8 | 18 | 7 | 14 | 14 | ||
色相變化 | △E值(SCI) | 2.4 | 1.76 | 1.42 | 1.0 | 0.9 | 3.92 | 2.0 | 3.5 | 3.2 | |
△E值(SCE) | 0.5 | 0.2 | 0.18 | 0.41 | 0.3 | 0.56 | 0.24 | 0.12 | 0.5 | ||
超音波洗淨 | XRF | 洗淨前 | 0.0474 | 0.0400 | 0.0396 | 0.0513 | 0.0507 | 0.0570 | 0.528 | 0.579 | 0.0498 |
洗淨後 | 0.0406 | 0.0418 | 0.0424 | 0.455 | 0.0403 | 0.0347 | 0.402 | 0.0363 | 0.033 | ||
XRF殘存率 | 85.7% | 104.5% | 107.1% | 88.7% | 79.5% | 60.9% | 76.1% | 62.7% | 66% |
[表9]
實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 比較例5 | 比較例6 | 比較例7 | 比較例8 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 117.2 | 116.5 | 116.5 | 117 | 117.1 | 115.5 | 115.4 |
往復移動100次 | 96.1 | 96.3 | 94.2 | 91.3 | 93 | 92.1 | 100 | ||
接觸角差 | 21.1 | 20.2 | 22.3 | 25.7 | 24.1 | 23.4 | 15.4 | ||
色相變化 | △E值(SCI) | 1.8 | 1.66 | 1.12 | 1.7 | 1.4 | 1.81 | 1.78 | |
超音波洗淨 | XRF | 洗淨前 | 0.0465 | 0.0480 | 0.0410 | 0.047 | 0.0475 | 0.0419 | 0.0531 |
洗淨後 | 0.0394 | 0.0371 | 0.0361 | 0.039151 | 0.031825 | 0.0344 | 0.0337 | ||
XRF殘存率 | 84.7% | 77.3% | 88.0% | 83.3% | 67.0% | 82.1% | 63.5% |
[表10]
實施例9 | 實施例10 | 實施例11 | 實施例12 | 比較例9 | 比較例10 | 比較例11 | 比較例12 | |||
廢布擦傷性試驗 | 純水接觸角(°) | 往復移動0次 | 117.0 | 116.3 | 116.9 | 117.3 | 117 | 117.1 | 116.3 | 114.4 |
往復移動100次 | 107.0 | 108.2 | 102.6 | 97.8 | 97 | 99 | 98.3 | 97.0 | ||
接觸角差 | 10.0 | 8.1 | 14.3 | 19.5 | 20 | 18.1 | 18.0 | 17.4 | ||
色相變化 | △E值(SCI) | 0.51 | 1.52 | 1.11 | 1.32 | 1.7 | 1.2 | 0.97 | 1.16 | |
超音波洗淨 | XRF | 洗淨前 | 0.506 | 0.0478 | 0.0522 | 0.0456 | 0.0501 | 0.0492 | 0.0438 | 0.0593 |
洗淨後 | 0.432 | 0.0415 | 0.0405 | 0.0389 | 0.041984 | 0.030996 | 0.0376 | 0.0339 | ||
XRF殘存率 | 85.4% | 86.8% | 77.6% | 85.3% | 83.8% | 63.0% | 85.8% | 57.2% |
(1)接觸角(防污性)
(1-1)對純水之接觸角測定試驗
使用全自動接觸角計DM-700(協和界面化學股份有限公司製造),按照以下條件藉由橢圓擬合法進行測定。將蒸餾水裝入玻璃注射器中,於該玻璃注射器之前端安裝不鏽鋼製之針,向光學積層體(試驗片)滴下純水。
純水之滴下量:2.0 μL
測定溫度:25℃
於試驗片表面之任意6處,測定滴下純水經過4秒後之接觸角,將該接觸角之平均值設為純水接觸角。
(1-2)對油酸、正十六烷、二碘甲烷(試劑)之接觸角測定試驗
使用全自動接觸角計DM-700(協和界面化學股份有限公司製造),按照以下條件藉由橢圓擬合法進行測定。將上述各試劑裝入玻璃注射器中,於該玻璃注射器之前端安裝不鏽鋼製之針,分別向光學積層體(試驗片)滴下各試劑。
各試劑之滴下量:2.0 μL
測定溫度:25℃
於試驗片表面之任意10處,測定滴下各試劑經過4秒後之接觸角,將該接觸角之平均值設為對油酸、正十六烷、二碘甲烷各者之接觸角。
(2)氟量測定試驗
測定光學積層體(試驗片)之氟量(cps:每單位時間之計數)(洗淨前氟量(初始狀態之氟量))。
氟量之測定使用了X射線光電子分光測定器(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis,ESCA)(PHI5000 VersaProb*eIII,ULVAC-PHI股份有限公司製造)、及螢光X射線分析法(X-ray fluorescence analysis,XRF)(EDX-8000,島津製作所股份有限公司製造)。藉由X射線光電子分光測定器及螢光X射線分析法求出之氟值(cps)係根據測定所得之初始狀態n=3、耐鹼性試驗後n=15之結果算出之平均值。
(3)耐鹼性試驗
測定光學積層體(試驗片)之光學特性(處理前樣品)。
其次,調整濃度0.1 mol/L之氫氧化鈉水溶液(試劑)。
繼而,使內徑38 mm之圓筒狀構件與光學積層體(試驗片)密接,向其中滴下試劑,並用玻璃板蓋住上表面開口。繼而,保持於液溫55℃,靜置4小時後,用蒸餾水將各試驗片洗淨而獲得處理後樣品。
(3-1)光學特性測定(色相變化)
用透明膠帶將上述處理前樣品及處理後樣品之背面貼附於黑色壓克力板,而消除背面反射。繼而,測定光學特性。
光學測定中使用了積分球分光測色計(SP-64:X-rite股份有限公司製造)。設定為D65光源、10°,算出處理前樣品及處理後樣品之藉由SCI(Specular Component Include,考慮到正反射光之反射色之測定方法)測得之上述式(2)所示之L*a*b*(依據CIE1976)值之變化量即ΔE值。
(3-2)利用鹼性溶液之氟殘留量測定試驗
以與上述(2)之試驗相同之方式,使用ESCA或XRF,利用鹼性溶液測定處理後樣品之氟量(cps),算出處理後樣品之氟殘存率(%)。
(4)使用鋼絲絨之擦傷性試驗
使用依據JIS L0849之摩擦試驗機I形,使摩擦體沿著光學積層體(試驗片)之表面水平往復運動而獲得試驗片。
使用鋼絲絨(邦士達股份有限公司製造#0000號)作為摩擦體。試驗設定為負重1000g/cm
2、行程75 mm、速度7 mm/s。表中示出摩擦體之水平往復移動次數。
(4-1)接觸角
以與上述(1-1)之試驗相同之方式,測定摩擦後之試驗片之接觸角,求出試驗片之摩擦前與水平往復運動500次(實施例6~12、比較例5~12為水平往復運動100次)之摩擦後之接觸角差。於摩擦後30分鐘以內實施試驗。
(4-2)光學特性測定(色相變化)
以與上述(3-1)之試驗相同之方式,算出試驗片之摩擦前與水平往復運動500次(實施例6~12、比較例5~12為水平往復運動100次)之摩擦後之藉由SCI測得之ΔL
*a
*b
*值之變化量即ΔE值。
又,以與上述(3-1)之試驗相同之方式,算出試驗片之摩擦前與水平往復運動500次(實施例6~12、比較例5~12為水平往復運動100次)之摩擦後之藉由SCE(Specular Component Exclude,未考慮到正反射光之反射色之測定法)測得之上述式(3)所示之L
*a
*b
*值之變化量即ΔE值。
(5)使用廢布(不織布擦拭布)之擦傷性試驗
除使用廢布(不織布擦拭布)(benkot lint-free CT-8,旭化學處理工業股份有限公司製造)作為摩擦體以外,以與使用鋼絲絨之擦傷性試驗相同之方式實施擦傷性試驗。試驗設定為負重250g/cm
2、行程25 mm、速度50 mm/s。表中示出摩擦體之水平往復運動次數。
(5-1)接觸角
以與上述(1-1)之試驗相同之方式,測定摩擦後之試驗片之接觸角,求出試驗片之摩擦前與水平往復運動4000次之摩擦後之接觸角差。於摩擦後30分鐘以內實施試驗。
(5-2)氟殘留量測定試驗
以與上述(2)之試驗相同之方式,利用ESCA,測定使用廢布水平往復運動4000次後之處理後樣品之氟量(cps),算出處理後樣品之氟殘存率(%)。
(6)超音波洗淨試驗
將氟系溶劑(Fluorinert FC-3283:3M日本股份有限公司製造)裝入容器中,於其中浸漬光學積層體(試驗片),使用超音波洗淨器(USK-5R、As ONE公司製造),以40 KHz、240 W施加10分鐘超音波。其後,使用上述氟系溶劑來沖洗試驗片。繼而,使用XRF來測定超音波洗淨後樣品之氟量(cps),算出洗淨後樣品之氟殘存率(%)。
如表2~表4所示,執行對光學功能層14之表面進行處理之表面處理步驟、及於表面經處理之光學功能層14上形成防污層15之防污層形成步驟之實施例1~5之光學積層體,相比於未進行表面處理步驟之比較例1,耐鹼性試驗之氟殘留率較高,色相變化ΔE亦較小,為5以下,可確認耐鹼性良好。
又,實施例1~5之光學積層體相比於比較例1及2,使用廢布(不織布擦拭布)之擦傷性試驗中之接觸角差較小,為14以下,氟殘留率較高。
實施例1~5之光學積層體相比於比較例1及2,耐鹼性試驗中之色相變化較小,氟殘留率較高。
實施例1~5之光學積層體相比於比較例3,使用廢布(不織布擦拭布)之擦傷性試驗中之接觸角差較小,為14以下,且耐鹼性試驗中之色相變化較小,氟殘存率較高。
1:濺鍍裝置
2A:預處理裝置
2B:預處理裝置
3:蒸鍍裝置
4:捲筒捲出裝置
5:捲筒捲取裝置
10:光學積層體
11:透明基材
12:硬塗層
13:密接層
14:光學功能層
14a:高折射率層
14b:低折射率層
15:防污層
20:製造裝置
21:真空泵
22:導輥
23:捲出輥
24:捲取輥
25:成膜輥
26:罐輥
31,32,33,34,35:腔室
41:成膜部
42:電漿放電裝置
43:蒸鍍源
53:加熱裝置
101:光學積層體
102:光學積層體
圖1係表示本實施方式之光學積層體之一例之剖視圖。
圖2係表示本實施方式之光學積層體之另一例之剖視圖。
圖3係表示本實施方式之光學積層體之另一例之剖視圖。
圖4係用以說明本實施方式之光學積層體之製造方法中所能使用之製造裝置的一例之概略圖。
11:透明基材
13:密接層
14:光學功能層
15:防污層
101:光學積層體
Claims (12)
- 一種光學積層體之製造方法,該光學積層體係塑膠膜、密接層、光學功能層、防污層依序積層而成,該製造方法包含: 密接層形成步驟,其係形成密接層; 光學功能層形成步驟,其係形成光學功能層; 表面處理步驟,其係以由下述式(1)表示之表面粗糙度之變化率為1~25%,或由下述式(2)表示之要素之平均長度之變化率為7~65%之方式,對上述光學功能層之表面進行處理;及 防污層形成步驟,其係於表面經處理之上述光學功能層上形成防污層; 表面粗糙度之變化率(%)=((Ra2/Ra1)-1)×100(%)∙∙∙式(1) (式(1)中,Ra1表示對表面進行處理前之光學功能層之表面粗糙度(Ra),Ra2表示對表面進行處理後之光學功能層之表面粗糙度(Ra)) 要素之平均長度之變化率(%)=((RSm2/RSm1)-1)×100(%)∙∙∙式(2) (式(2)中,RSm1表示對表面進行處理前之光學功能層之要素之平均長度(RSm),RSm2表示對表面進行處理後之光學功能層之要素之平均長度(RSm)) 。
- 一種光學積層體之製造方法,該光學積層體係塑膠膜、密接層、光學功能層、防污層依序積層而成,該製造方法包含: 密接層形成步驟,其係形成密接層; 光學功能層形成步驟,其係形成光學功能層; 表面處理步驟,其係對上述光學功能層之表面進行輝光放電處理;及 防污層形成步驟,其係於表面經處理之上述光學功能層上形成防污層; 上述輝光放電處理之累計輸出為130 W∙min/m 2以上2000 W∙min/m 2以下。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中於上述密接層形成步驟及上述光學功能層形成步驟中,藉由濺鍍而形成上述密接層及上述光學功能層。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中於上述防污層形成步驟中,藉由真空蒸鍍而形成上述防污層。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中於減壓下連續地進行上述密接層形成步驟、上述光學功能層形成步驟、上述表面處理步驟及上述防污層形成步驟。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中於上述密接層形成步驟之前,具有形成硬塗層之硬塗層形成步驟。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中上述光學功能層包含選自抗反射層及選擇反射層中之任一種。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中上述光學功能層具備低折射率層。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中上述光學功能層形成步驟係將低折射率層與高折射率層交替地積層而形成積層體之步驟。
- 如請求項8之光學積層體之製造方法,其中於上述表面處理步驟中,對上述低折射率層之表面進行處理。
- 如請求項8之光學積層體之製造方法,其中上述低折射率層包含金屬之氧化物。
- 如請求項1或2之光學積層體之製造方法,其中上述密接層包含金屬或金屬氧化物。
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