JP5163231B2 - 減反射材及びそれを備えた電子画像表示装置 - Google Patents
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Description
第1の発明の減反射材では、第1光学干渉層の屈折率はハードコート層の屈折率より高く、その屈折率差は0.01〜0.05であり、かつ第2光学干渉層の屈折率は第1光学干渉層の屈折率より低く設定され、第1光学干渉層の膜厚/第2光学干渉層の膜厚の比率が1.6〜1.8に設定されている。このため、減反射材の視感度波長範囲における反射率(反射スペクトル)を一定に近づける(フラット化する)ことができ、光の波長に対する反射スペクトルの変動を抑えることができる。従って、視感度波長範囲において反射率を一定化し、塗布層の膜厚変動に起因する着色むらを抑制することができる。
〔減反射材〕
図1に示すように、本実施形態の減反射材10は、透明樹脂フィルム11上に少なくともハードコート層12と、減反射層13としての第1光学干渉層13aと、同じく減反射層13としての第2光学干渉層13bとがこの順で積層されたものである。そして、第1光学干渉層13aの屈折率はハードコート層12の屈折率より高く、その屈折率差は0.01〜0.05であり、かつ第2光学干渉層13bの屈折率は第1光学干渉層13aの屈折率より低く、第1光学干渉層13aの膜厚/第2光学干渉層13bの膜厚の比率が1.6〜1.8である。
(透明樹脂フィルム11)
まず、透明樹脂フィルム11について説明する。該透明樹脂フィルム11は、屈折率(n)が1.45〜1.70の範囲内のものが好ましい。屈折率が低め(1.45〜1.55)の透明樹脂フィルム11を形成する透明樹脂基材としては、例えばトリアセチルセルロース(TAC、n=1.48)等のアセチルセルロース(酢酸セルロース)、アクリル樹脂(AC、n=1.50)等が挙げられる。また、屈折率が高め(1.55〜1.70)の透明樹脂基材としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET、n=1.65)等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート(PC、n=1.59)、ポリアリレート(PAR、n=1.60)及びポリエーテルスルフォン(PES、n=1.65)等が挙げられる。これらのうち、屈折率が低めの透明樹脂フィルム11としてはTACフィルムが、屈折率が高めの透明樹脂フィルム11としてはPETフィルムが、成形の容易性及び入手の容易さの点で好ましい。
(ハードコート層12)
次に、ハードコート層12について説明する。ハードコート層12の屈折率は1.45〜1.70の範囲内が好ましい。ハードコート層12の屈折率が1.45未満の場合又は1.70を超える場合には、透明樹脂フィルム11とハードコート層12の屈折率差から生じる干渉むらが顕著に表れるため好ましくない。また、ハードコート層12の膜厚は、1〜10μmであることが好ましい。ハードコート層12の膜厚が1μm未満の場合には、十分な表面強度が得られないため好ましくない。その一方、膜厚が10μmを超える場合には、ハードコート層12の耐屈曲性の低下等の問題が生じるため好ましくない。
(接着層14)
PETフィルムを使用する場合には、PETフィルム上に、透明樹脂フィルム11側から接着層14及びハードコート層12を積層することにより干渉むらを低減させることが望ましい。PETフィルム、接着層14及びハードコート層12の屈折率は、PETフィルムの屈折率>接着層14の屈折率>ハードコート層12の屈折率の関係を満たすことが好ましい。このとき、使用するハードコート層12の屈折率によって、接着層14の屈折率及び膜厚を調整することが望ましい。ハードコート層12の屈折率が1.45〜1.60の場合には、接着層14の屈折率は{(PETフィルムの屈折率)}×(ハードコート層12の屈折率)}1/2±0.03の範囲内でかつ膜厚は70〜130nmの範囲に調整する。接着層14の屈折率は、好ましくは上記範囲内であり、さらに好ましくは{(PETフィルムの屈折率)×(ハードコート層12の屈折率)}1/2±0.02の範囲内である。接着層14の屈折率は、{(PETフィルムの屈折率)×(ハードコート層12の屈折率)}1/2であるときに最も干渉むらを低減することができる。
(減反射層13)
次に、減反射層13について説明する。係る減反射層13は、第1光学干渉層13aと第2光学干渉層13bとから構成されている。第1光学干渉層13aの屈折率はハードコート層12及び第2光学干渉層13bより高く設定され、さらに第1光学干渉層13aとハードコート層12の屈折率差は0.01〜0.05に設定される。該屈折率差は0.01〜0.03であることが好ましい。この屈折率差が0.01より小さい場合には、ハードコート層12と第1光学干渉層13aとの界面での反射光が弱くなり過ぎて好ましくない。その一方、屈折率差が0.05より大きい場合には、ハードコート層12と第1光学干渉層13aとの界面における反射光が強くなり過ぎて、反射率のフラット化を達成することができなくなるため好ましくない。
〔電子画像表示装置〕
本実施形態の減反射材10は、色再現性向上効果、光の干渉むら抑制効果、さらに減反射効果を必要とする用途に好適に用いることができる。特に、電子画像表示装置のディスプレイの前面に備えて使用される。電子画像表示装置としては、例えばプラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ、ブラウン管等が挙げられる。そして、そのディスプレイ(画面)表面に直接又はディスプレイの前面に配置される板に粘着層を介して密着させて用いることができる。
〔実施形態の作用及び効果のまとめ〕
・ 本実施形態における減反射材10では、第1光学干渉層13aの屈折率はハードコート層12の屈折率より高く、その屈折率差は0.01〜0.05であり、かつ第2光学干渉層13bの屈折率は第1光学干渉層13aの屈折率より低く設定され、第1光学干渉層13aの膜厚/第2光学干渉層13bの膜厚の比率が1.6〜1.8に設定されている。このため、減反射材10の視感度波長範囲における反射率のフラット化を果たすことができる。従って、フラットな波長範囲の色が混ざって見えることになり、白っぽく着色していないように見える。なお、反射スペクトルがV字状になるとV字の底の波長の補色の色が見えるようになる。このため、第1光学干渉層13a及び第2光学干渉層13bの膜厚の変動により、反射スペクトルが変動し、そのV字の底の波長がずれると、場所によって様々な色が見え、着色むらが発生する。従って、減反射材10では、視感度波長範囲において反射率を一定化し、塗布層の膜厚変動に起因する着色むらを抑制することができる。
(1)屈折率1.49のアクリル樹脂板〔商品名:「デラグラスA」、旭化成ケミカルズ(株)製〕上に、ディップコーター〔(株) 杉山元医理器製〕により、減反射層13用の塗液をそれぞれ乾燥膜厚で光学膜厚が550nm程度になるように層の厚さを調整して塗布した。
(2)溶媒乾燥後、必要に応じて紫外線照射装置〔岩崎電気(株)製〕により窒素雰囲気下で120W高圧水銀灯を用いて、400mJの紫外線を照射して減反射層13用の塗液を硬化させた。
(3)アクリル樹脂板裏面をサンドペーパーで荒らし、黒色塗料で塗りつぶしたものを分光光度計〔「U−Best V560」、日本分光(株)製〕により、400〜650nmにおける5°、−5°正反射率を測定し、その反射率の極小値又は極大値を読み取った。
(4)反射率の極値より以下の式を用いて屈折率を計算した。
〔製造例1、接着層14を形成する塗布液(以下、接着層塗布液という)の調製〕
(1)ポリエステル1の合成
テレフタル酸ジメチル47質量部、イソフタル酸ジメチル9質量部、5−ナトリウムスルホイソフタル酸ジメチル5質量部、エチレングリコール36質量部、ジエチレングリコール3質量部を反応器に仕込み、これにテトラブトキシチタン0.05質量部を添加して窒素雰囲気下で温度を230℃に調整して加熱し、生成するメタノールを留去させてエステル交換反応を行った。次いで、反応系の温度を徐々に255℃まで上昇させ、系内を133Pa(1mmHg)の減圧にして重縮合反応を行い、ポリエステル1(Tg=71℃、質量平均分子量16000)を得た。
(2)アクリル樹脂水分散体の合成
四つ口フラスコに、イオン交換水302質量部を仕込んで窒素気流中で60℃まで昇温させ、次いで重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.5質量部、亜硝酸水素ナトリウム0.2質量部を添加し、さらに単量体として、メタクリル酸メチル23.3質量部、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン22.6質量部、ポリエチレンオキシド(n=10)メタクリル酸40.7質量部、アクリルアミド13.3質量部の混合物を3時間にわたり、液温が60〜70℃になるよう調整しながら滴下した。滴下終了後も同温度範囲に2時間保持しつつ、撹拌下に反応を継続させ、次いで冷却して固形分が25質量%のアクリル樹脂の水分散体(Tg=50℃)を得た。
(3)シリカ及びチタニアの複合無機粒子の合成
撹拌羽根付きの内容積4リットルのガラス製反応容器にメタノール140質量部、イソプロパノール260質量部及びアンモニア水(25質量%)100質量部を仕込み、反応液を調製し、反応液の温度を40℃に保持しつつ攪拌した。次に、3リットルの三角フラスコに、シリコンテトラメトキシド〔Si(OMe)4、コルコート(株)、商品名;メチルシリケート39〕542質量部を仕込み、撹拌しながら、メタノール195質量部と0.1質量%塩酸水溶液〔35質量%塩酸、和光純薬工業(株)を1/1000に水で希釈〕28質量部を加え、約10分間撹拌した。
(4)接着層塗布液の調製
ポリエステル1を67質量部、アクリル樹脂水分散体を20質量部、シリカ及びチタニア複合無機粒子を3質量部、添加剤としてカルナバワックス〔中京油脂(株)製 商品名セロゾール524〕を5質量部、濡れ剤としてポリオキシエチレン(n=7)ラウリルエーテル〔三洋化成工業(株)製、商品名ナロアクティーN−70〕を5質量部混合して、接着層塗布液を得た。
〔製造例2、塗液(N−1)の調製〕
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート70質量部、1,6−ビス(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)ヘキサン30質量部、光重合開始剤〔製品名「IRGACURE184」、チバジャパン(株)製〕4質量部及びイソプロパノール100質量部を混合して塗液(N−1)を調製した。該塗液(N−1)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.52であった。
〔製造例3、塗液(N−2)の調製〕
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート50質量部、オルガノシリカゾル〔商品名:「IPA−ST」、日産化学工業(株)製〕166質量部、メチルエチルケトン20質量部及び光重合開始剤〔商品名:「IRGACURE184」、チバジャパン(株)製〕4質量部を混合して塗液(N−2)を調製した。該塗液(N−2)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.49であった。
〔製造例4、塗液(N−3)の調製〕
アンチモンドープ酸化錫の30質量%メチルエチルケトン分散液〔商品名:「SNS−10M」、石原産業(株)製〕233質量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート30質量部及び光重合開始剤〔商品名:「IRGACURE184」、チバジャパン(株)製〕5質量部を混合して塗液(N−3)を調製した。該塗液(N−3)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.64であった。
〔製造例5、塗液(N−4)の調製〕
アンチモンドープ酸化錫の30質量%メチルエチルケトン分散液〔商品名:「SNS−10M」、石原産業(株)製〕100質量部、テトラメチロールメタントリアクリレート70質量部、光重合開始剤〔商品名:「KAYACURE BMS」、日本化薬(株)製〕5質量部及びブチルアルコール830質量部を混合して塗液(N−4)を調製した。該塗液(N−4)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.54であった。
〔製造例6、塗液(N−5)の調製〕
ジルコニア〔商品名:「ナノユース ZR−30AL」、日産化学工業(株)製〕283質量部、テトラメチロールメタントリアクリレート15質量部、光重合開始剤〔商品名:「KAYACURE BMS」、日本化薬(株)製〕5質量部及びブチルアルコール702質量部を混合して塗液(N−5)を調整した。該塗液(N−5)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.68であった。
〔製造例7、塗液(N−6)の調製〕
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート40質量部、中空シリカゾル〔商品名:「NY−1016SIV」、固形分濃度20質量%、平均粒子径60nm、触媒化成工業(株)製〕300質量部、光重合開始剤〔商品名:「KAYACURE BMS」、日本化薬(株)製〕5質量部を混合して、塗液(N−6)を調製した。該塗液(N−6)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.35であった。
〔製造例8、塗液(N−7)の調製〕
1,10−ジアクリロイルオキシ−2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9−ヘキサデカフルオロデカン40質量部、中空シリカゾル〔商品名:「NY−1016SIV」、固形分濃度20質量%、平均粒子径60nm、触媒化成工業(株)製〕300質量部、光重合開始剤〔商品名:「KAYACURE BMS」、日本化薬(株)製〕5質量部を混合して、塗液(N−7)を調製した。該塗液(N−7)の重合硬化物(窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化)の屈折率は1.32であった。
(実施例1)
膜厚が100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡績(株)製〕の易接着層が形成されていない面の上に、製造例1の接着層塗布液をグラビアコート法により、接着層14の膜厚が40nmになるように層の厚さを調整して塗布した。
(実施例2)
膜厚が100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡績(株)製〕の易接着層が形成されていない面の上に、製造例1の接着層塗布液をグラビアコート法により、膜厚が85nmになるように層の厚さを調整して塗布した。
(実施例3)
膜厚が80μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム〔商品名:「KC8UY」、コニカミノルタオプト(株)製〕上に、塗液(N−2)をバーコーターにより、膜厚が3μmになるように層の厚さを調整して塗布し、400mJ/cm2の紫外線により硬化し、ハードコート層12を得た。次に、そのハードコート層12上に、第1光学干渉層13aとして、塗液(N−4)をスピンコーターにより膜厚が160nmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化した。さらにその上に、第2光学干渉層13bとして、塗液(N−6)をスピンコーターにより膜厚が95nmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化し、減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率のスペクトルを図3(e)に示した。この図3(e)に示すように、実施例3では、視感度波長範囲において、比較例3〔図3(f)に示す〕又は比較例4〔図3(h)に示す〕に比べスペクトルの中心線が一層フラット化された。
(実施例4)
第2光学干渉層13bとして塗液(N−7)を用いた以外は、実施例3と同様にして、減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率のスペクトルを図3(g)に示した。この図3(g)に示すように、実施例4では、視感度波長範囲(光の波長500〜650nm)において、比較例4〔図3(h)に示す〕に比べスペクトルの中心線が一層フラット化された。
(実施例5)
膜厚が100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡績(株)製〕の易接着層が形成されていない面の上に、接着層塗布液をグラビアコート法により膜厚が10nmになるように層の厚さを調整して塗布した。
(比較例1)
膜厚が100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム〔商品名:「A4100」、東洋紡績(株)製〕の易接着層が形成されていない面の上に、塗液(N−2)をバーコーターにより、膜厚が3μmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、大気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化し、ハードコート層12を得た。次に、そのハードコート層12上に、第1光学干渉層13aとして、塗液(N−4)をスピンコーターにより膜厚が100nmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化した。
(比較例2)
第1光学干渉層13aの塗液として塗液(N−2)を用いた以外は、実施例2と同様にして減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率のスペクトルを図3(d)に示した。
(比較例3)
第1光学干渉層13aの膜厚を100nmになるように層の膜厚を調整して塗布した以外は、実施例3と同様にして減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率のスペクトルを図3(f)に示した。
(比較例4)
第1光学干渉層13aの膜厚を260nmになるように層の膜厚を調整して塗布した以外は、実施例3と同様にして、減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率を図3(h)に示した。
(比較例5)
膜厚が80μmのトリアセチルセルロース(TAC)フィルム〔商品名:「KC8UY」、コニカミノルタオプト(株)製〕上に、塗液(N−1)をバーコーターにより、膜厚が3μmになるように層の厚さを調整して塗布し、400mJ/cm2の紫外線により硬化し、ハードコート層12を得た。次に、そのハードコート層12上に、第1光学干渉層13aとして塗液(N−3)をスピンコーターにより膜厚が100nmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化した。さらにその上に、第2光学干渉層13bとして、塗液(N−6)を膜厚が100nmになるように層の厚さを調整して塗布し、乾燥後、窒素雰囲気下で400mJ/cm2の紫外線により硬化し、減反射材10を作製した。得られた減反射材10の視感度反射率、波長500〜650nmでの反射率の振幅の差の最大値、abクロマCab*及び着色抑制効果を評価した結果をそれぞれ表1に示した。減反射材10の分光反射率のスペクトルを図3(j)に示した。
・ 前記ハードコート層12を形成する組成物に、カルボキシル基、アミノ基などを有する単量体を配合し、透明樹脂フィルム11に対するハードコート層12の密着性を向上させるように構成することもできる。
〇 前記透明樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂又はアセチルセルロースにより形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の減反射材。このように構成した場合、請求項1から請求項3のいずれかに係る発明の効果に加えて、成形が容易でかつ入手が容易であると共に、透明樹脂フィルムの屈折率を高く又は低く設定することができる。
Claims (4)
- 透明樹脂フィルム上に少なくともハードコート層と、第1光学干渉層と、第2光学干渉層とがこの順で積層された減反射材において、
前記第1光学干渉層の屈折率はハードコート層の屈折率より高く、その屈折率差は0.01〜0.05であり、かつ第2光学干渉層の屈折率は第1光学干渉層の屈折率より低く、第1光学干渉層の膜厚/第2光学干渉層の膜厚の比率が1.6〜1.8であることを特徴とする減反射材。 - 光の波長500〜650nmの領域における反射率の振幅の差の最大値が1%以下であり、かつJIS Z8720に基づくCIE標準イルミナントD65に対するJIS Z8729に基づくabクロマCab*={(a*)2+(b*)2}1/2が5以下であることを特徴とする請求項1に記載の減反射材。
- JIS Z8720に基づくCIE標準イルミナントD65に対するJIS Z8701に基づく視感度反射率Yが1.5%以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の減反射材。
- 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の減反射材を、ディスプレイの前面に備えることを特徴とする電子画像表示装置。
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