WO2018207623A1 - 反射フィルム、反射光学素子、反射光学素子の成形方法及び反射フィルムの製造方法 - Google Patents

反射フィルム、反射光学素子、反射光学素子の成形方法及び反射フィルムの製造方法 Download PDF

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film
reflective
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基 森
勝己 古田
大 阿久津
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コニカミノルタ株式会社
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a reflection film, a reflection optical element, a method for forming the reflection optical element, and a method for manufacturing the reflection film.
  • Relatively large reflective optical elements such as f ⁇ mirrors and folding mirrors used in laser beam printers and multifunction devices, head-up displays, and large mirrors for projectors are reasons for reducing weight and cost. Therefore, the conversion from the conventional glass to the resin molded product has been carried out and has already been put into practical use.
  • a predetermined metal reflective surface is formed through a film-forming process such as vapor deposition on a molded product obtained by transferring a high-precision mirror surface of a mold by injection molding or the like. is doing.
  • the film formation process such as vapor deposition is performed by batch processing in a film formation chamber maintained in a predetermined environment.
  • a large-area molded product has a large area.
  • film formation is performed over a wide range, there is a problem that the number of molded products that can be formed per batch is reduced and the film formation cost is significantly increased.
  • one of the problems of the reflective optical element by such compounding is how to ensure high reflectivity.
  • the reflectance required for a large-sized optical mirror for the applications described above is generally required to be 90% or more in the visible light region.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which corrosion can be prevented for a long time in a high-temperature and high-humidity environment by providing silicon compound resin layers on the front and back of the silver film.
  • the silicon compound resin layer when used in a harsher environment, the silicon compound resin layer cannot withstand and may cause corrosion of silver.
  • the mirror shape is three-dimensional, it is necessary to stretch the plastic film in multiple directions for close contact, but it is necessary to protect the dielectric layer and silicon compound resin layer with high hardness and poor stretchability. If it is provided as a layer on a plastic film, there is a risk of film cracking due to deformation during close contact with the mirror shape.
  • the silicon compound resin since the silicon compound resin has a so-called catalyst poison, it needs to be handled with care such as contaminating a filter and the like, which may cause a problem on the film forming apparatus side.
  • the present condition is that the suitable reflective film which can form a large reflective optical element by combining with a resin molded product is not found.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and it is difficult to cause cracking even if it is combined regardless of the shape of the resin molded product, and it is excellent in durability. It is an object of the present invention to provide a reflective optical element, a method for forming a reflective optical element, and a method for manufacturing a reflective film.
  • the reflective film of the present invention is obtained by providing a silver layer and a polyurethane resin protective layer in this order on a plastic film.
  • the method for producing a reflective film of the present invention forms a silver layer on a continuously fed plastic film, and further forms a polyurethane resin protective layer on the silver layer.
  • a reflective film that is less likely to be cracked even if combined regardless of the shape of the resin molded product and has excellent durability, a reflective optical element in which the reflective film is combined with the resin molded product, and molding of the reflective optical element A method and a manufacturing method of a reflective film can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic view of a roll-to-roll vacuum deposition apparatus used for manufacturing a reflective film according to the present embodiment.
  • the roll-to-roll vacuum deposition apparatus of FIG. 1 is installed in a vacuum environment and supports an evaporation source 1 for generating a deposition flux 3 containing silver molecules as a deposition material and a plastic film 8.
  • a film forming roller 4 for receiving the vapor deposition flux 3 thereon and forming a thin film; and a shielding plate 6 for blocking a part of the vapor deposition flux 3 between the evaporation source 1 and the film forming roller 4. ing.
  • the present vacuum evaporation apparatus is provided with an unwinding roll and a winding roll (not shown). That is, the unwinding roll is provided through some rolls further ahead of the left tension roll 5 in FIG. 1, and the unprocessed plastic film 8 is wound around the unwinding roll.
  • the plastic film 8 for example, a PET film can be used, but is not limited thereto.
  • a winding roll is provided through several rolls further ahead of the right tension roll 5, and the treated plastic film 8 is wound around the winding roll.
  • the temperature of the film forming roller 4 is controlled by a known temperature adjusting means.
  • the shielding plate 6 has a function of shielding the vapor deposition flux 3 of the vapor deposition material emitted from the evaporation source 1.
  • a pair of shielding plates 6 is installed between the film forming roller 4 and the evaporation source 1 so as to be close to the film forming roller 4, and an opening 9 is formed therebetween.
  • the roll-to-roll vacuum deposition apparatus is not limited to the above. Moreover, you may form a silver layer by sputtering process using a sputtering device instead of a vacuum evaporation system.
  • the plastic film 8 continuously supplied from the unillustrated unwinding roller is wound around the outer periphery of the film forming roll 4 and then the exposed surface passes through the opening 9.
  • a silver layer having a desired thickness is formed by adhering silver molecules scattered from the evaporation source 1 through the opening 9.
  • the plastic film 8 on which the silver layer is formed on one side by the film forming roll 4 is separated from the outer periphery of the film forming roll 4 and is then wound around a winding roller (not shown) and conveyed to the next process. ing.
  • a silver layer can be continuously formed on one surface of the plastic film 8 by using the roll-to-roll vacuum deposition apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view of a roll coater device used for manufacturing the reflective film according to the present embodiment.
  • the roll coater apparatus shown in FIG. 2 includes a gravure roll 11, a pickup roll 12, and a storage tank 13.
  • a mixed liquid 14 using an isocyanate resin as a curing agent and a polyester or acrylic resin as a main agent is stored in the storage tank 13.
  • the mixed liquid 14 becomes a polyurethane resin film by drying after coating.
  • the “polyurethane resin” is a polymer compound having a urethane bond in the molecule, and is usually produced by a reaction between a polyol and an isocyanate.
  • the polyol include polycarbonate polyols, polyester polyols, polyether polyols, polyolefin polyols, and acrylic polyols. These compounds may be used alone or in combination.
  • This roll coater is also provided with an unwinding roll and a winding roll (not shown). That is, an unwinding roll is provided on the upstream side on the left side in FIG. 2, and a plastic film 8 having a silver layer formed on one side (the lower surface in FIG. 2) is wound around the unwinding roll. Further, a winding roll is provided on the downstream side on the right side in FIG. 2, and the treated plastic film 8 is wound around the winding roll.
  • the mixed liquid 14 stored in the storage tank 13 is transferred to the gravure roll 11 through a rubber pickup roll 12 immersed in the mixed liquid 14, and is removed from the unwinding roll by the gravure roll 11. It applies
  • the plastic film 8 is taken up by a take-up roller (not shown), further cut into a predetermined size, and then conveyed to the next process to be combined with a molded product.
  • the process of forming the polyurethane resin is not limited to the above, and can be formed by various processes such as a roll coater method such as a gravure coater, a reverse coater, and a comma coater, or a die coater method using a slot die.
  • a base layer of polyurethane resin is formed on one side of the plastic film 8 using a roll coater as shown in FIG.
  • a silver film is formed using a roll-to-roll vacuum deposition apparatus, and a protective layer of polyurethane resin is formed again using a roll coater apparatus as shown in FIG. 2 to produce a reflective film.
  • an adhesive layer may be provided on the surface opposite to the one side on which the silver layer is provided, regardless of whether or not the base layer is provided on the plastic film 8. By providing the adhesive layer, a strong adhesive force can be secured when the plastic film 8 is attached to the molded product.
  • FIG. 3 is a diagram showing an insert molding process of the reflective optical element. A method of manufacturing a reflective optical element using insert molding will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.
  • the mold 21 has a convex curved transfer surface 21a, an intake hole 21b having one end opened to the transfer surface 21a, and an eject pin 21c arranged so as to protrude from the transfer surface 21a. ing. The other end of the intake hole 21b is connected to an external negative pressure mechanism (not shown). The eject pin 21c can be protruded or retracted by the drive mechanism 21d.
  • the mold 22 has a concave curved transfer surface 22a facing the transfer surface 21a.
  • the plastic film 8 on which the silver layer and the polyurethane resin are formed as described above is cut into a predetermined size. Further, as shown in FIG. 3A, the cut plastic film 8 is transported by using the transport device 23 with the dies 21 and 22 separated from each other, and the side on which the silver layer and the protective layer are provided is transferred to the transfer surface 21a. To approach. At this time, if the inside of the suction hole 21b is set to a negative pressure by the negative pressure mechanism, the plastic film 8 is brought into close contact with the curved transfer surface 21a by the atmospheric pressure. At this time, the silver layer and the protective layer of the polyurethane resin are bent, but cracks and the like do not occur. Further, the transport device 23 releases the plastic film 8 and then retracts it from between the molds.
  • the molds 21 and 22 are brought close to each other to perform clamping, and a gate (not shown) is formed in a cavity formed between the transfer surface 21a (plastic film 8) and the transfer surface 22a.
  • the molten resin is injected through When the injected resin is solidified, it is integrated with the plastic film 8. At this time, although the silver layer and the protective layer of the polyurethane resin are heated, cracks and cracks do not occur due to thermal expansion.
  • the molds 21 and 22 are separated and opened, and the eject pin 21c is projected using the drive mechanism 21d as shown in FIG. It can be taken out.
  • a molded product becomes a reflective optical element OE having a highly accurate reflective surface with high reflectivity at low cost by insert molding of the plastic film 8.
  • the plastic film 8 is shown in a flat shape.
  • the plastic film 8 may be formed in a shape close to the product shape in advance, or a film may be formed on the transfer surface 22a side by providing an intake hole on the mold 22 side. May be held and transferred to take out the molded product from the mold 21 side.
  • the reflective optical element OE according to the present embodiment is provided with a protective layer of polyurethane resin on the silver layer, corrosion of silver can be effectively suppressed. Moreover, when a base layer is provided in the plastic film 8, peeling and cracking of the silver layer during stretching can be further effectively suppressed.
  • FIG. 4 is a graph showing the reflection characteristics when the thickness of the protective layer having a refractive index of 1.6 is changed to 100 nm, 500 nm, 1000 nm, and 2000 nm, where the vertical axis represents the reflectance and the horizontal axis represents the wavelength. Yes.
  • the thickness of the protective layer is 2000 nm or less, a reflectance of 90% or more can be secured in the visible light region (wavelength 400 to 600 nm).
  • the image data may need to be corrected when an image is formed using the reflective optical element.
  • the thickness of the protective layer is 500 nm or less, the increase / decrease in reflectivity according to the wavelength is reduced, thereby simplifying or omitting the correction process.
  • the thickness of the protective layer is less than 10 nm, the concentration at the time of application becomes remarkably thin, it becomes difficult to form a uniform film, and silver corrosion tends to occur.
  • a uniform film thickness can be ensured by setting the thickness of the protective layer to 10 nm or more.
  • FIG. 5 is a graph showing the reflection characteristics when the refractive index of the protective layer having a thickness of 1000 nm is changed to 1.4, 1.6, 1.8, and 2.0, and the vertical axis represents the reflectance.
  • the horizontal axis is the wavelength.
  • the refractive index of the protective layer is 1.7, a reflectance of 90% or more can be secured in the visible light region (wavelength 400 to 600 nm).
  • the refractive index is less than 1.4, the degree of freedom in selecting the material may be limited, so the refractive index is preferably 1.4 or more.
  • Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 and 2 having a film configuration (no base layer) as shown in FIG. 6 were produced as follows.
  • a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 100 ⁇ m was used as a plastic film (hereinafter referred to as a base material).
  • silver (Ag) was formed into a film having a thickness of 150 nm by vacuum deposition.
  • a substrate in which only a silver layer was formed was used as Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 was obtained by forming a silver layer on a substrate and then vacuum-depositing 5 layers of dielectric multilayer films (SiO 2 , TiO 2, etc.) to a target thickness (about 1 ⁇ m). Further, after forming a silver layer on the base material, the concentration of a resin described later on the upper surface side was adjusted with an appropriate solvent, applied with a bar coater, and immediately after that, the solvent was volatilized in a drying furnace. At that time, a protective layer was formed so as to have a target thickness by chemical reaction, and several comparative examples and examples were prepared. First, Comparative Example 3 was prepared using a 1 ⁇ m thick silicone resin (solvent type) as the protective layer.
  • solvent type solvent type
  • Example 2 a polyurethane resin 1 having a thickness of 1 ⁇ m as a protective layer (a polyester resin as a main agent and a polyisocyanate resin as a curing agent) was used as Example 1, and a polyurethane resin 2 having a thickness of 1 ⁇ m as a protective layer (an acrylic resin as a main agent) In Example 2, a polyisocyanate resin) was used as the curing agent. Further, a protective layer using an acrylic resin (solvent type) having a thickness of 2 ⁇ m was set as Comparative Example 4, and a protective layer using a fluororesin (solvent type) having a thickness of 2 ⁇ m was set as Comparative Example 5.
  • the comparative examples 1 to 5 and examples 1 and 2 thus produced were subjected to an Ag corrosion test and a film peeling test. More specifically, in the Ag corrosion test, the presence or absence of corrosion (whitening) of the silver layer was visually observed during exposure for 1000 hours in an environment at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85% RH. If there was no corrosion even after 1000 hours of exposure, the evaluation was rated as ⁇ , if there was no corrosion within 200 hours, the evaluation was ⁇ , and if corrosion occurred within 200 hours, the evaluation was rated as x.
  • the protective layer has an effect of suppressing aggregation of the silver layer (Ag), it is necessary to directly join the silver layer.
  • another layer may be provided on the protective layer.
  • you may provide another layer between a silver layer and a film base material.
  • Comparative Example 1 described above, Comparative Examples 6 to 8, and Examples 3 and 4 having a film configuration (with an underlayer) as shown in FIG. 7 were prepared as follows.
  • As the substrate a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 100 ⁇ m was used. Since Comparative Example 1 has been described above, a description thereof will be omitted.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a silver layer and a protective layer were formed in the same manner as in Example 1 on a polyurethane resin 1 having a thickness of 1 ⁇ m as a base layer (polyester resin as a main agent and polyisocyanate resin as a curing agent). It was.
  • a silver layer and a protective layer were formed in the same manner as in Example 2 on the one using polyurethane resin 2 (acrylic resin as a main agent and polyisocyanate resin as a curing agent) having a thickness of 1 ⁇ m as an underlayer. It was.
  • a silver layer and a protective layer were formed in the same manner as in Comparative Example 4 on the one using an acrylic resin (solvent type) having a thickness of 2 ⁇ m as a base layer to obtain Comparative Example 8.
  • an acrylic resin solvent type
  • an adhesive layer was formed in the same manner as described above.
  • the comparative examples 6 to 8 and examples 3 and 4 produced in this way were subjected to an Ag corrosion test, a film peeling test, and a stretchability test.
  • the details of the Ag corrosion test and the film peeling test and the evaluation method have been described above, and will be omitted.
  • Comparative Examples 6 to 8 and Examples 3 and 4 were used as test pieces having a length of 100 mm and a width of 15 mm, respectively, and the ambient temperature was set to 125 ° C.
  • the film was stretched to a film stretching ratio of 10% over the name AUTOGRAPH, and the reflectance reduction evaluation was performed. As a result, when the reflectivity decrease was not recognized, the evaluation was “good”, and when the reflectivity decrease due to the occurrence of crack was recognized, the evaluation was “poor”.
  • the evaluation results are summarized in Table 2.
  • the present invention has been described above with reference to the embodiment, the present invention is not limited to this.
  • the combination of the reflective film and the molded product is not limited to insert molding, but includes cases where the reflective film is bonded to a resin molded product.
  • the reflective film of the present invention and the reflective optical element using the same are used in laser beam printers and multifunction devices because they are less likely to crack even if they are combined regardless of the shape of the resin molded product, and have excellent durability. It can be suitably used for relatively large reflective optical elements such as f ⁇ mirrors, folding mirrors, head-up displays, and large mirrors for projectors.

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Abstract

本発明の課題は、樹脂成形品の形状にかかわらず複合化しても割れなどが生じにくく、耐久性に優れる反射フィルム、反射フィルムを樹脂成形品と複合化した反射光学素子、反射光学素子の成形方法、及び反射フィルムの製造方法を提供することである。 本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルム上に、銀層と、ポリウレタン樹脂の保護層とを、この順序で設けてなることを特徴とする。

Description

反射フィルム、反射光学素子、反射光学素子の成形方法及び反射フィルムの製造方法
 本発明は、反射フィルム、反射光学素子、反射光学素子の成形方法及び反射フィルムの製造方法に関する。
 レーザービームプリンタや複合機等に用いられているfθミラーや折返しミラー、ヘッドアップディスプレイやプロジェクター用の大型ミラーなどの比較的大型の反射光学素子は、軽量化、低コスト化への対応等の理由から、従来のガラス製から樹脂成形品への転換が行われ、既に実用化されている。これらの反射光学素子については、一般的には金型の高精度の鏡面を射出成形などにより転写して得られた成形品に蒸着等の成膜プロセスを介して、所定の金属反射面を形成している。
 ところで、この蒸着等の成膜プロセスは、所定の環境に維持された成膜室にてバッチ処理により行われるが、成膜室の大きさが制限されることから、大型の成形品に大面積にわたって成膜を行う場合、1バッチあたりに成膜できる成形品の個数が少なくなり、成膜コストが顕著に増大するという課題がある。このような課題に対して、金属シートや、金属薄膜を形成したフィルムなどをプラスチック成形品と複合化することにより、より低コストで反射光学素子を形成する試みがある。
 ところで、このような複合化による反射光学素子の課題の一つに、高反射率をいかに確保するかということがある。上述したような用途の大型光学ミラーに求められる反射率は、一般的に可視光領域で90%以上が要求される。しかしながら、従来、反射材として広く用いられているアルミニウムシートやステンレスシートはもちろん、アルミニウムを蒸着したプラスチックフィルムでも、このように高い反射率を確保することが困難である。
 高い反射率を得る手法の1つとして、樹脂成形品への蒸着でも用いられているように、アルミニウム膜の上に複数の誘電体膜を形成して増反射させる技術がある。しかし、このように誘電体膜を設けると、温度変化時の熱膨張や成形品への転写時の変形により、容易に割れが生じてしまい、反射率低下や外観損失を招くことから、かかる技術の大型ミラーへの適用は現状では困難であるといえる。
 又、高い反射率を得る別な手法として、プラスチックフィルムに銀を蒸着する技術も提案されている。しかるに、銀膜は比較的反射率が高いという利点がある一方で、銀自体が水分や塩素などのガスにより腐食しやすいという課題がある。この課題に対し特許文献1には、銀膜の表裏にケイ素化合物樹脂層を設けることで、高温多湿環境下で長時間、腐食防止ができるとされる技術が開示されている。
特許第3645398号明細書
 しかしながら、特許文献1の技術では、より厳しい環境において使用された場合、ケイ素化合物樹脂層が耐えられず銀の腐食を招く恐れがある。また、ミラー形状が3次元的である場合など、プラスチックフィルムを複数方向に延伸させて密着させる必要が生じるが、硬度が高く延伸性に劣る誘電体層やケイ素化合物樹脂層を、銀層の保護層としてプラスチックフィルムに設けると、ミラー形状への密着時の変形による膜割れが生じる恐れがある。更に、ケイ素化合物樹脂は、いわゆる触媒毒があるとされるため、フィルターなどを汚染するなど取扱いに注意が必要で、成膜装置側にて問題を発生させる恐れがある。このように、樹脂成形品と複合化することで大型の反射光学素子を形成できる適切な反射フィルムが見当たらないのが現状である。
 本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、樹脂成形品の形状にかかわらず複合化しても割れなどが生じにくく、耐久性に優れる反射フィルム、反射フィルムを樹脂成形品と複合化した反射光学素子、反射光学素子の成形方法、及び反射フィルムの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の反射フィルムは、プラスチックフィルム上に、銀層と、ポリウレタン樹脂の保護層とを、この順序で設けたものである。
 本発明の反射フィルムの製造方法は、連続的に給送されるプラスチックフィルムに対して銀層を形成し、更に、前記銀層の上にポリウレタン樹脂の保護層を形成するものである。
 本発明によれば、樹脂成形品の形状にかかわらず複合化しても割れなどが生じにくく、耐久性に優れる反射フィルム、反射フィルムを樹脂成形品と複合化した反射光学素子、反射光学素子の成形方法、及び反射フィルムの製造方法を提供することができる。
本実施の形態にかかる反射フィルムを製造するために用いるロールトゥロール方式の真空蒸着装置の概略図である。 本実施の形態にかかる反射フィルムを製造するために用いるロールコータ装置の概略図である。 反射光学素子のインサート成形工程を示す図である。 反射光学素子のインサート成形工程を示す図である。 反射光学素子のインサート成形工程を示す図である。 反射光学素子のインサート成形工程を示す図である。 屈折率1.6である保護層の膜厚を、100nm、500nm、1000nm、2000nmと変化させた際の反射特性を示すグラフである。 厚みが1000nmである保護層の屈折率を、1.4、1.6、1.8、2.0と変化させた際の反射特性を示すグラフである。 反射フィルムにおける下地層なしの層構成を示す概略図である。 反射フィルムにおける下地層ありの層構成を示す概略図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかる反射フィルムを製造するために用いるロールトゥロール方式の真空蒸着装置の概略図である。図1のロールトゥロール方式の真空蒸着装置は、真空の環境下に設置されており、蒸着材料としての銀分子を含む蒸着フラックス3を発生するための蒸発源1と、プラスチックフィルム8を支持し、その上に蒸着フラックス3を受けて薄膜を形成するための成膜ローラ4と、蒸発源1と成膜ローラ4の間に蒸着フラックス3の一部を遮るための遮蔽板6と、を備えている。
 本真空蒸着装置には、図示していない巻き出しロールと巻き取りロールが備えられている。すなわち、図1で左側のテンションロール5の更に先には幾つかのロールを介して巻き出しロールが備えられており、巻き出しロールには処理前のプラスチックフィルム8が巻き付けられている。プラスチックフィルム8としては、例えばPETフィルムを用いることができるが、それに限られない。また図1で右側のテンションロール5の更に先には幾つかのロールを介して巻き取りロールが備えられており、巻き取りロールには処理後のプラスチックフィルム8が巻き付けられる。
 成膜ローラ4は、公知の温度調整手段により温度制御されている。遮蔽板6は、蒸発源1から発せられる蒸着材料の蒸着フラックス3を遮る機能を有する。一対の遮蔽板6が、成膜ローラ4と蒸発源1の間に、成膜ローラ4に近接させて設置され、その間に開口部9を形成している。尚、ロールトゥロール方式の真空蒸着装置は以上に限られない。又、真空蒸着装置の代わりに、スパッタリング装置を用いてスパッタリング処理により銀層を形成しても良い。
 本実施の形態によれば、不図示の巻き出しローラから連続的に供給されるプラスチックフィルム8は、成膜ロール4の外周に巻き付いた後、その露出した表面が開口部9を通過する際に、蒸発源1から開口部9を介して飛散してきた銀分子が付着することで、所望の厚さの銀層が成膜されるようになっている。
 成膜ロール4にて片面に銀層を成膜したプラスチックフィルム8は、成膜ロール4の外周から離脱した後、不図示の巻き取りローラに巻き取られ、次工程に搬送されるようになっている。このように本実施の形態にかかるロールトゥロール方式の真空蒸着装置を用いることで、プラスチックフィルム8の片面に連続的に銀層を成膜できる。
 図2は、本実施の形態にかかる反射フィルムを製造するために用いるロールコータ装置の概略図である。図2に示すロールコータ装置は、グラビアロール11と、ピックアップロール12と、貯留槽13とを有する。貯留槽13内には、硬化剤にイソシアネート樹脂を用い、主剤にポリエステルやアクリル系樹脂を用いた混合液14が貯留されている。混合液14は、塗布後に乾燥させることでポリウレタン樹脂の被膜となる。「ポリウレタン樹脂」とは、ウレタン結合を分子内に有する高分子化合物のことであり、通常ポリオールとイソシアネートの反応により作製される。ポリオールとしては、ポリカーボネートポリオール類、ポリエステルポリオール類、ポリエーテルポリオール類、ポリオレフィンポリオール類、アクリルポリオール類が挙げられ、これらの化合物は単独で用いても、複数種用いてもよい。
 本ロールコータ装置にも、図示していない巻き出しロールと巻き取りロールが備えられている。すなわち、図2で左側になる上流側に巻き出しロールが備えられており、巻き出しロールには片面(図2で下面)に銀層を成膜されたプラスチックフィルム8が巻き付けられている。また図2で右側になる下流側には巻き取りロールが備えられており、巻き取りロールには処理後のプラスチックフィルム8が巻き付けられる。
 図2において、貯留槽13内に貯留された混合液14は、混合液14内に浸漬されるゴム製のピックアップロール12を介してグラビアロール11に転写され、グラビアロール11によって、巻き出しロールから連続的に供給されたプラスチックフィルム8の銀層上に所望の厚さで塗布される。その後、プラスチックフィルム8は乾燥工程を経て、銀層の上にポリウレタン樹脂を保護層として被覆させたプラスチックフィルム8、すなわち反射フィルムが得られる。かかるプラスチックフィルム8は、不図示の巻き取りローラに巻き取られ、更に所定のサイズにカットされた後、成形品と複合化される次工程へと搬送されるようになっている。尚、ポリウレタン樹脂を形成する工程は、以上に限られず、グラビアコーターやリバースコーター、コンマコーターなどのロールコーター法やスロットダイなどによるダイコーター法等、種種の工程により形成することができる。
 変形例として、プラスチックフィルム8に下地層を設ける場合、プラスチックフィルム8の片面に対して、図2のようなロールコータ装置を用いてポリウレタン樹脂の下地層を形成し、その後、図1のようなロールトゥロール方式の真空蒸着装置を用いて銀層を形成し、再び図2のようなロールコータ装置を用いてポリウレタン樹脂の保護層を形成して、反射フィルムを製造することができる。尚、プラスチックフィルム8に下地層を設けるか否かにかかわらず、銀層を設けた片面とは反対側の面に接着層を設けても良い。接着層を設けることで、成形品にプラスチックフィルム8を貼り付ける際に強固な接着力を確保できる。
 図3は、反射光学素子のインサート成形工程を示す図である。インサート成形を用いた反射光学素子の製造方法について、図3A~Dを参照して説明する。図3A~Dにおいて、金型21は、凸曲面状の転写面21aと、一端が転写面21aに開口する吸気孔21bと、転写面21aから突き出し可能に配置されたイジェクトピン21cとを有している。吸気孔21bの他端は、外部の負圧機構(不図示)に接続されている。又、イジェクトピン21cは、駆動機構21dにより突き出し又は引き込みが可能となっている。一方、金型22は、転写面21aに対向して凹曲面状の転写面22aを有している。
 まず、前工程として、上述のように銀層とポリウレタン樹脂を形成したプラスチックフィルム8を所定サイズに裁断する。更に、図3Aに示すように、金型21,22を離間させた状態で、搬送装置23を用いて,裁断したプラスチックフィルム8を搬送し、銀層と保護層を設けた側を転写面21aに接近させる。このとき、負圧機構により吸気孔21b内を負圧にすると、プラスチックフィルム8は大気圧により曲面状の転写面21aに対して密着する。この際に、銀層及びポリウレタン樹脂の保護層は曲げられるが、割れなどが生じることがない。更に、搬送装置23は、プラスチックフィルム8を解放させた後に金型間から退避させる。
 その後、図3Bに示すように、金型21、22を互いに接近させて型締めを行い、転写面21a(プラスチックフィルム8)と転写面22aの間に形成されたキャビティ内に、不図示のゲートを介して溶融した樹脂を射出する。射出した樹脂が固化することで、プラスチックフィルム8と一体化することとなる。この際に、銀層及びポリウレタン樹脂の保護層は加熱されるが、熱膨張などで割れやヒビなどが生じることがない。
 その後、図3Cに示すように、金型21、22を離間して型開きし、更に図3Dに示すように駆動機構21dを用いてイジェクトピン21cを突き出すことで、転写面21aから成形品を取り出すことができる。かかる成形品は、プラスチックフィルム8をインサート成形することにより、低コストながらも高反射率を備えた高精度な反射面を有する反射光学素子OEとなる。尚、図3Aではプラスチックフィルム8はフラットな形状で示しているが予め製品形状に近い形状にフォーミングしたものであっても構わないし、金型22側に吸気孔を設けて転写面22a側でフィルムを保持して転写させて金型21側から成形品を取り出すようにしても構わない。
 本実施の形態にかかる反射光学素子OEは、銀層の上にポリウレタン樹脂の保護層を設けているので、銀の腐食を有効に抑制できる。又、プラスチックフィルム8に下地層を設けた場合、延伸時の銀層の剥離やクラックを更に有効に抑制できる。
 以下、本発明者らが行った検討結果について説明する。本発明者らは、まず保護層の厚みに対する反射光学素子の反射特性について検討した。図4は、屈折率1.6である保護層の膜厚を、100nm、500nm、1000nm、2000nmと変化させた際の反射特性を示すグラフであり、縦軸を反射率、横軸を波長としている。図4の検討結果によれば、保護層の膜厚を2000nm以下とすれば、可視光域(波長400-600nm)において、90%以上の反射率を確保できることがわかる。
 但し、波長によって反射率の増減が大きくなりすぎると、反射光学素子を用いて画像を形成しようとするときに、画像データの補正が必要になる場合がある。これに対し、保護層の厚みを500nm以下とすれば、波長に応じた反射率の増減が小さくなるので,それにより補正処理の簡素化もしくは省略ができる。一方、保護層の厚みが10nmを下回ると、塗布時の濃度が顕著に薄くなり、均一に成膜することが難しくなり、銀の腐食を招きやすくなる。これに対し、保護層の厚みを10nm以上とすることで、均一な膜厚を確保することができる。
 次に本発明者らは、保護層の屈折率に対する反射光学素子の反射特性について検討した。図5は、厚みが1000nmである保護層の屈折率を、1.4、1.6、1.8、2.0と変化させた際の反射特性を示すグラフであり、縦軸を反射率、横軸を波長としている。図5の検討結果によれば、保護層の屈折率を1.7とすれば、可視光域(波長400-600nm)において、90%以上の反射率を確保できることがわかる。但し、屈折率が1.4を下回ると、材料の選定の自由度が制限される恐れがあるので、屈折率は1.4以上とすることが好ましい。
 次に、本発明者らは実施例を作製し、比較例と共に試験に供することで、その効果を確認した。まず、図6に示すような膜構成(下地層なし)を持つ比較例1~5、実施例1、2を、以下の要領で作製した。プラスチックフィルム(以下、基材という)には、厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。この基材に、銀(Ag)を真空蒸着により厚み150nmになるよう成膜した。基材に銀層のみを形成したものを比較例1とした。
 基材に銀層を形成した後、誘電体多層膜(SiO、TiO等)5層を目標の厚み(1μm程度)になるよう真空蒸着したものを、比較例2とした。又、基材に銀層を形成した後、その上面側に後述する樹脂を適切な溶剤で濃度調整をし、バーコーターで塗布して、その後すぐに乾燥炉にて、溶剤を揮発させた。その際、化学反応させて目標の厚みになるよう保護層を成膜していくつかの比較例と実施例を作成した。まず、保護層として厚さ1μmのシリコーン樹脂(溶剤系)を用いたものを比較例3とした。又、保護層として厚さ1μmのポリウレタン樹脂1(主剤としてポリエステル樹脂、硬化剤としてポリイソシアネート樹脂)を用いたものを実施例1とし、保護層として厚さ1μmのポリウレタン樹脂2(主剤としてアクリル樹脂、硬化剤としてポリイソシアネート樹脂)を用いたものを実施例2とした。更に、保護層として厚さ2μmのアクリル樹脂(溶剤系)を用いたものを比較例4とし、保護層として厚さ2μmのフッ素樹脂(溶剤系)を用いたものを比較例5とした。尚、比較例1~5、実施例1、2において、基材の反対面側に接着層として、アクリル樹脂やその他合成樹脂を溶剤で溶融したものをスクリーン印刷にて成膜したのちに乾燥炉にて溶剤を揮発させて数μmの厚みに形成した。
 このようにして製作した比較例1~5、実施例1、2を、Ag腐食試験と膜剥離試験に供試した。より具体的には、Ag腐食試験では、温度85℃、相対湿度85%RHの環境下に、1000時間曝露する間、銀層の腐食(白化)の有無を目視により観察した。1000時間曝露後も腐食がなければ評価を○とし、200時間以内に腐食がなければ、評価△とし、200時間以内に腐食が生じれば評価を×とした。
 一方、膜剥離試験では、温度85℃、相対湿度85%RHの環境下に、1000時間曝露する間、銀層の剥離の有無を目視により観察した。1000時間曝露後も剥離なしであれば評価を○とし、剥離があれば評価を×とした。その評価結果を表1にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の評価結果によれば、比較例1のように銀層のみで保護層がなければ、腐食が発生することが分かる。又、比較例2、3のように、誘電体多層膜又はシリコーン樹脂を保護層とした場合、共に膜剥離試験は評価が○であるが、Ag腐食試験で評価が△であり、実用に供し得ないことが分かる。更に、比較例4のように、アクリル樹脂を保護層とした場合、膜剥離試験もAg腐食試験も評価が×であり、実用に供し得ないことが分かる。又、比較例5のように、フッ素樹脂を保護層とした場合、膜剥離試験は評価が○であるが、Ag腐食試験で評価が×であり、実用に供し得ないことが分かる。
 これに対し、実施例1、2のように、ポリウレタン樹脂を保護層とした場合、共に膜剥離試験もAg腐食試験も評価が○となり、十分に実用に供し得ることが分かる。この結果により、ポリイソシアネート樹脂のように窒素を含む材料を硬化剤した材料を成膜することでAgの凝集を抑えられ、銀層の腐食を抑えられることが分かった。
 尚、保護層は銀層(Ag)の凝集を抑える効果があるので、直接、銀層に接合する必要がある。但し、保護層の上に他の層を設けても良い。又、銀層とフィルム基材との間に別の層を設けてもよい。
 更に本発明者らは、下地層ありの実施例を作製し、下地層ありの比較例と共に試験に供することで、その効果を確認した。まず、上述した比較例1、図7に示すような膜構成(下地層あり)を持つ比較例6~8、実施例3、4を、以下の要領で作製した。基材には、厚み100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いた。比較例1については、上述したので省略する。
 この基材に、下地層として誘電体多層膜(Al等)2層を目標の厚み(1μm程度)になるよう真空蒸着したものに、比較例2と同様に銀層及び保護層を形成して、比較例6とした。又、基材に後述する樹脂を適切な溶剤で濃度調整をし、バーコーターで塗布して、その後すぐに乾燥炉にて、溶剤を揮発させた。その際、化学反応させて目標の厚みになるよう下地層を成膜していくつかの比較例と実施例を作成した。まず、下地層として厚さ1μmのシリコーン樹脂(溶剤系)を用いたものに、比較例3と同様に銀層及び保護層を形成して、比較例7とした。更に、下地層として厚さ1μmのポリウレタン樹脂1(主剤としてポリエステル樹脂、硬化剤としてポリイソシアネート樹脂)を用いたものに、実施例1と同様に銀層及び保護層を形成して、実施例3とした。又、下地層として厚さ1μmのポリウレタン樹脂2(主剤としてアクリル樹脂、硬化剤としてポリイソシアネート樹脂)を用いたものに、実施例2と同様に銀層及び保護層を形成して、実施例4とした。更に、下地層として厚さ2μmのアクリル樹脂(溶剤系)を用いたものに、比較例4と同様に銀層及び保護層を形成して、比較例8とした。但し、下地層としてフッ素樹脂(溶剤系)を用いると、銀層の形成が困難となるので、これは供試品としなかった。さらに、比較例6~8、実施例3、4において、上述と同様に接着層を形成した。
 このようにして製作した比較例6~8、実施例3、4を、Ag腐食試験と膜剥離試験と延伸性試験に供試した。Ag腐食試験と膜剥離試験の詳細と評価手法については、上述しているため省略する。一方、延伸性試験については、比較例6~8、実施例3、4を、それぞれ長さ100mm、幅15mmの試験片として、雰囲気温度を125℃に設定し、試験器(島津製作所製、製品名AUTOGRAPH)にかけて、フィルムの延伸率10%まで延伸させて反射率低下評価を行った。その結果、反射率低下が認められない場合、評価を○とし、クラック発生による反射率低下が認められた場合、評価を×とした。その評価結果を表2にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2の評価結果によれば、比較例1、8の場合、5%の延伸にて反射率が低下し、実用に供し得ないことが分かる。又、比較例6、7の場合、1%の延伸にて反射率が低下し、実用に供し得ないことが分かる。尚、比較例6は比較例2に対して、下地層を設けることでAg腐食試験の評価が○となる。特に、誘電体多層膜の場合には膜応力が大きいため、下地層を設けて初めて評価が○となると考えられる。又、比較例8は比較例4に対して、下地層を設けることでAg腐食試験の評価が○となっている。
 これに対し、実施例3、4の場合、Ag腐食と膜剥離の評価に加えて、延伸性の評価も○となり、クラック抑制が十分で実用に供し得ることが分かる。特に、硬化剤のイソシアネート樹脂が、Ag腐食や延伸性の向上に有効である。
 尚、下地層も銀層との密着力確保が必要なので、両者は直接接合させることが必要になる。但し、下地層とフィルム基材の間に他の層を設けても良い。
 以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明はこれに限られない。例えば、反射フィルムと成形品との複合化は、インサート成形に限られず、反射フィルムを樹脂成形品に接着する場合も含む。
 本発明の反射フィルム及びそれを用いた反射光学素子は、樹脂成形品の形状にかかわらず複合化しても割れなどが生じにくく、耐久性に優れることから、レーザービームプリンタや複合機等に用いられているfθミラーや折返しミラー、ヘッドアップディスプレイやプロジェクター用の大型ミラーなどの比較的大型の反射光学素子に好適に用いることができる。
1      蒸発源
3      蒸着フラックス0
4      成膜ローラ
5      テンションロール
6      遮蔽板
8      プラスチックフィルム
9      開口部
11      グラビアロール
12      ピックアップロール
13      貯留槽
13      貯留部
14      混合液
21      金型
21a      転写面
21b      吸気孔
21c      イジェクトピン
21d      駆動機構
22      金型
22a      転写面
23      搬送装置
OE      反射光学素子

Claims (12)

  1.  プラスチックフィルム上に、銀層と、ポリウレタン樹脂の保護層とを、この順序で設けた反射フィルム。
  2.  前記プラスチックフィルムと前記銀層との間に、ポリウレタン樹脂の下地層を設けた請求項1に記載の反射フィルム。
  3.  前記ポリウレタン樹脂の保護層の厚みが10nm以上、2000nm以下である請求項1又は2に記載の反射フィルム。
  4.  前記ポリウレタン樹脂の保護層の厚みが10nm以上、500nm以下である請求項1~3のいずれか一項に記載の反射フィルム。
  5.  前記ポリウレタン樹脂の保護層の屈折率が1.4以上、1.7以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の反射フィルム。
  6.  前記プラスチックフィルムにおける前記銀層とは反対側の面に接着層を設けた請求項1~5のいずれか一項に記載の反射フィルム。
  7.  請求項1~6のいずれか一項に記載の反射フィルムを樹脂成形品の表面に貼り付けてなる反射光学素子。
  8.  請求項1~6のいずれか一項に記載の反射フィルムを金型内に配置して、溶融した樹脂を前記反射フィルムに接するように前記金型内に射出して、前記樹脂を固化させることで前記反射フィルムと前記樹脂とを一体化する反射光学素子の成形方法。
  9.  連続的に給送されるプラスチックフィルムに対して銀層を形成し、更に、前記銀層の上にポリウレタン樹脂の保護層を形成する反射フィルムの製造方法。
  10.  前記銀層を形成する前に前記プラスチックフィルムに対して、ポリウレタン樹脂の下地層を形成し、その上に前記銀層を形成する請求項9に記載の反射フィルムの製造方法。
  11.  前記銀層は真空蒸着法又はスパッタリング法により形成する請求項9又は10に記載の反射フィルムの製造方法。
  12.  硬化剤にイソシアネート樹脂を用い、主剤にポリエステルやアクリル系樹脂を用いた混合液を、前記プラスチックフィルムに成膜された前記銀層に塗布した後に、乾燥工程により反応させることにより、前記ポリウレタン樹脂の保護層として形成する請求項9~11のいずれか一項に記載の反射フィルムの製造方法。
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