JP6211485B2 - 反射防止光学部材 - Google Patents
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Description
所定の媒質より大きい第1の屈折率を有する透明基材と、複数の金属微粒子を含有する金属微粒子含有層と、所定の媒質より大きい第2の屈折率を有する誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し、
複数の金属微粒子の総数の60%以上が、直径の厚みに対する比が3以上である平板金属粒子であり、
平板金属粒子の主平面が、金属微粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向しており、
金属微粒子含有層において、複数の金属微粒子が導電路を形成することなく配置されており、
誘電体層の厚みが、入射光が誘電体層の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層の表面における反射光が、誘電体層と金属微粒子含有層との界面における反射光と干渉して打ち消される厚みであることを特徴とする。
所定の媒質とは入射光を伝播するものであり、本発明の反射防止光学部材の少なくとも表面が曝される大気(空気)、水などである。
また、誘電体層14の厚み14aは、入射光が誘電体層14の表面側から積層構造へ入射する場合の誘電体層14の表面における反射光LR1が、誘電体層14と金属微粒子含有層12との界面における反射光LR2と干渉して打ち消される厚みである。
また、反射防止効果としては、例えば、液晶ディスプレイ等の反射防止に用いる場合には、反射率0.5%以下の波長域が100nm以上の範囲に亘っていることが好ましい。
透明基材10としては、所定の媒質の屈折率n0より大きい第1の屈折率n1を有する所定波長の入射光に対し光学的に透明なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、反射防止をしたい波長が可視光域である場合には。透明基材としては、可視光線透過率が70%以上のもの、好ましくは80%以上のもの、反射防止をしたい波長が近赤外域である場合には、近赤外線域の透過率が高いものを用いればよい。
形状としては、例えば、フィルム状、平板状などが挙げられ、構造は、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、大きさは、用途に応じて定めればよい。
透明基材材料としては、例えば、ガラス、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエチレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロースアセテート等のセルロース系樹脂などからなるフィルム又はこれらの積層フィルムが挙げられる。これらの中で、特にトリアセチルセルロース(TAC)フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが好適である。
金属微粒子含有層12は、バインダ28中に複数の金属微粒子20が含有されてなる層である。本実施形態においては、図2に示す通り、金属微粒子は、平面視において、層中にランダム(非周期的に)に配置されている。
既述の通り、金属微粒子含有層12に含まれる複数の金属微粒子20の総数の60%以上が、2つの対向する主平面を有する平板金属粒子(平板状の金属粒子)であり、65%以上、さらには70%以上が平板金属粒子であることが好ましい。また、平板金属粒子20は、金属微粒子含有層12の一方の表面に偏析されていることが好ましい。
円相当径は、個々の粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径で表される。個々の粒子の投影面積は、電子顕微鏡写真上での面積を測定し、撮影倍率で補正する公知の方法により得ることができる。また、平均粒子直径(平均円相当径)は、200個の平板金属粒子の円相当径Dの統計で粒径分布(粒度分布)を得て、粒径分布から計算により求めた算術平均値である。平板金属粒子の粒度分布における変動係数は、粒度分布の標準偏差を前述の平均粒子直径で割った値(%)である。
平板金属粒子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、平均粒子直径は10〜500nmが好ましく、20〜300nmがより好ましく、50〜200nmがさらに好ましい。
本発明の反射防止光学部材では、平板金属粒子の厚みTは20nm以下であることが好ましく、2〜15nmであることがより好ましく、4〜12nmであることが特に好ましい。
粒子厚みTは、平板金属粒子の主平面間距離に相当し、例えば、図3及び図4に示す通りである。粒子厚みTは、原子間力顕微鏡(AFM)や透過型電子顕微鏡(TEM)により測定することができる。
TEMによる平均粒子厚みの測定方法としては、例えば、シリコン基板上に平板金属粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させた後、カーボン蒸着、金属蒸着による被覆処理を施し、集束イオンビーム(FIB)加工により断面切片を作成し、その断面をTEMによる観察することにより、粒子の厚み測定を行う方法などが挙げられる。
金属微粒子含有層12中において、平板金属粒子の主面は金属微粒子含有層12の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向している。すなわち、図6において、金属微粒子含有層12の表面と、平板金属粒子20の主平面(円相当径Dを決める面)または主平面の延長線とのなす角度(±θ)が0°〜30°である。角度(±θ)が0°〜20°の範囲で面配向していることがより好ましく、0°〜10°の範囲で面配向していることが特に好ましい。反射防止光学部材の断面を観察した際、平板金属粒子20は、図6に示す傾角(±θ)が小さい状態で配向していることがより好ましい。θが±30°を超えると、反射防止光学部材における可視光線の吸収が増加してしまう恐れがある。
また、上述の角度θが0°〜±30°の範囲で面配向している平板金属粒子が、全平板金属粒子数の50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。
図7A〜図7Dは、金属微粒子含有層12における金属微粒子20の分布状態を模式的に示した平面図である。図中白抜き部分が金属微粒子20である。図7Aでは複数の金属微粒子20が面方向において全て(100%)孤立して分布されている。図7Bは複数の金属微粒子20のうち50%が孤立し、他の50%が隣接粒子と接触して部分的な連結状態24で分布している状態を示す。図7Cは複数の金属微粒子20のうち10%のみが孤立して存在し、他は隣接粒子と接触して部分的な連結状態24で分布している状態を示す。図7Aに示すように、金属微粒子20は互いに孤立していることが最も好ましいが、10%以上が孤立して配置されていれば十分に反射防止効果を得ることができる。他方、図7Dは複数の金属微粒子20のうち2%のみが孤立した場合の金属微粒子の分布を示すものであり、図7Dにおいては、画像中の一端から他端へ金属微粒子が連結して導電路26が形成されている。このように導電路26が形成されると、金属微粒子による可視光域波長の吸収率が上昇し、反射率も増加する。従って、本発明は図7A〜図7Cに示すように少なくとも金属粒子により導電路が形成されてない状態であることを要する。
図8および図9は、本発明の反射防止光学部材において、金属微粒子20の金属微粒子含有層28における存在状態を示した概略断面図である。
本発明の反射防止光学部材において金属微粒子含有層12の塗布膜厚みdは、塗布厚みを下げるほど、平板金属粒子の面配向の角度範囲が0°に近づきやすくなり、可視光線の吸収を減らすことができることから100nm以下であることが好ましく、3〜50nmであることがより好ましく、5〜40nmであることが特に好ましい。
また、平板金属粒子が金属微粒子含有層の一方の表面に露出しているとは、平板金属粒子の一方の表面の一部が、誘電体層との界面位置となっていることを意味する。図9は平板金属粒子の一方の表面が誘電体層との界面に一致している場合を示す図である。
本発明の反射防止光学部材では、金属微粒子含有層の塗布膜厚みdは平板金属粒子の平均円相当径Dに対し、d<D/2の場合が好ましく、より好ましくはd<D/4であり、d<D/8がさらに好ましい。金属微粒子含有層の塗布厚みを下げるほど、平板金属粒子の面配向の角度範囲が0°に近づきやすくなり、可視光線の吸収を減らすことができるため好ましい。
反射防止光学部材を上から見た時の基材の面積A(金属微粒子含有層に対して垂直方向から見たときの金属微粒子含有層の全投影面積A)に対する金属微粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕としては、5%以上が好ましく、10%以上70%未満がより好ましい。面積率が、5%以上であれば十分な反射防止効果が得られる。面積率が70%未満であれば、導電路が形成せず、可視光の吸収と反射を抑制して透過率の低下を抑制することができる。
金属微粒子含有層における平板金属粒子の配列は均一であることが好ましい。ここで言う配列の均一とは、各粒子に対する最近接粒子までの距離(最近接粒子間距離)を粒子の中心間距離で数値化した際、各々の粒子の最近接粒子間距離の変動係数(=標準偏差÷平均値)が小さいことを指す。最近接粒子間距離の変動係数は小さいほど好ましく、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、理想的には0%である。最近接粒子間距離の変動係数が大きい場合には、金属微粒子含有層内で平板金属粒子の粗密や粒子間の凝集が生じ、ヘイズが悪化する傾向があるため好ましくない。最近接粒子間距離は金属微粒子含有層塗布面をSEMなどで観察することにより測定が可能である。
平板金属粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが六角形状乃至円形状の平板金属粒子を合成し得るものとして挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が特に好ましい。六角形〜三角形状の平板金属粒子を合成後、例えば、硝酸、亜硫酸ナトリウム等の銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、加熱によるエージング処理などを行うことにより、六角形〜三角形状の平板金属粒子の角を鈍らせて、六角形状乃至円形状の平板金属粒子を得てもよい。
金属微粒子含有層12におけるバインダ28は、ポリマーを含むことが好ましく、透明ポリマーを含むことがより好ましい。ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子等の高分子などが挙げられる。その中でも、主ポリマーがポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂であることが好ましく、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂であることが平板金属粒子の80個数%以上を金属微粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在させやすい観点からより好ましい。
また、本明細書中、金属微粒子含有層に含まれる主ポリマーとは、金属微粒子含有層に含まれるポリマーの50質量%以上を占めるポリマー成分のことを言う。
金属微粒子含有層に含まれる金属微粒子に対するポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂の含有量が1〜10000質量%であることが好ましく、10〜1000質量%であることがより好ましく、20〜500質量%であることが特に好ましい。
バインダの屈折率nは、1.4〜1.7であることが好ましい。
誘電体層14の厚み14aは、既述の通り、誘電体層14の表面からの入射光の誘電体層14における反射光LR1が、入射光Lの金属微粒子含有層12における反射光LR2と干渉して打ち消される厚みである。ここで、「反射光LR1が、入射光Lの金属微粒子含有層12における反射光LR2と干渉して打ち消される」とは、反射光LR1と反射光LR2とが互いに干渉して全体としての反射光を低減することを意味し、完全に反射光がなくなる場合に限定されるものではない。
原理的には誘電体層14の厚みとしては、光路長λ/8が最適であるが、金属微粒子含有層の条件によって、λ/16〜λ/4程度の範囲で最適値は変化するため、層構成に応じて適宜設定すればよい。
誘電体層14は、所定の媒質の屈折率より大きい第2の屈折率を有するものであればその構成材料は特に制限されない。例えば、バインダ、マット剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤及び界面活性剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。バインダとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。
本発明の反射防止光学部材は、上記各層以外の層を備えていてもよい。
本発明の反射防止光学部材は、熱線を遮蔽するために、赤外領域に吸収を有する化合物を含有する赤外線吸収化合物含有層を有してもよい。以下、赤外領域に吸収を有する化合物を含有する層のことを、赤外線吸収化合物含有層ともいう。なお、赤外線吸収化合物含有層は、他の機能層の役割を果たしてもよい。
本発明の反射防止光学部材は、粘着剤層(以下、粘着層ともいう)を有することが好ましい。粘着層は、紫外線吸収剤を含むことができる。
粘着層の形成に利用可能な材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、アクリル樹脂、スチレン/アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの材料からなる粘着層は、塗布やラミネートにより形成することができる。
さらに、粘着層には帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤などを添加してもよい。
粘着層の厚みとしては、0.1μm〜10μmが好ましい。
耐擦傷性を付加するために、ハードコート性を有するハードコート層を含むことも好適である。ハードコート層には金属酸化物粒子や紫外線吸収剤を含むことができる。
ハードコート層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜その種類も形成方法も選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。ハードコート層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm〜50μmが好ましい。
一方、本発明の反射防止光学部材において、透明基材10の金属微粒子含有層とは反対側の面上に、バックコート層を有していてもよい。バックコート層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、赤外領域に吸収を有する化合物を含む層としてもよく、後述の金属酸化物粒子含有層としてもよい。
本発明の反射防止光学部材は、紫外線吸収剤が含まれている層を有することが好ましい。
紫外線吸収剤を含有する層は、目的に応じて適宜選択することができ、粘着層であってもよく、また、粘着層と金属微粒子含有層との間の層であってもよい。いずれの場合も、紫外線吸収剤は、金属微粒子含有層に対して、太陽光が照射される側に配置される層に添加されることが好ましい。
本発明の反射防止光学部材は、熱線を遮蔽するために、少なくとも1種の金属酸化物粒子を含有していても良い。
金属酸化物粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、錫ドープ酸化インジウム(以下、「ITO」と略記する。)、アンチモンドープ酸化錫(以下、「ATO」と略記する。)、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、ガラスセラミックス、6硼化ランタン(LaB6)、セシウムタングステン酸化物(Cs0.33WO3、以下「CWO」と略記する。)などが挙げられる。これらの中でも、熱線吸収能力に優れ、平板金属粒子と組み合わせることにより幅広い熱線吸収能を有する反射防止構造が製造できる点で、ITO、ATO、CWO、6硼化ランタン(LaB6)がより好ましく、1,200nm以上の赤外線を90%以上遮蔽し、可視光透過率が90%以上である点で、ITOが特に好ましい。
金属酸化物粒子の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、針状、板状などが挙げられる。
金属微粒子含有層12の形成方法には、特に制限はない。例えば、透明基材の表面上に、平板金属粒子を含有する分散液(平板金属粒子分散液)を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
誘電体層14は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
ハードコート層は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
粘着層は、塗布により形成することが好ましい。例えば、基材、金属微粒子含有層、紫外線吸収層などの下層の表面上に積層することができる。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
粘着剤を予め離型フィルム上に塗工及び乾燥させたフィルムを作製しておいて、当該フィルムの粘着剤面と本発明の反射防止構造表面とをラミネートすることにより、ドライな状態のままの粘着剤層を積層することが可能である。このときのラミネートの方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
本発明の反射防止光学部材を使って、窓ガラスの類に機能性を付与する場合は、粘着剤を積層して窓ガラスの室内側、もしくは窓ガラスの両面に貼り付けることが好ましい。窓ガラスに反射防止光学部材(反射防止フィルム)を貼り付ける際、粘着剤層を塗工、あるいは、ラミネートにより設け、あらかじめ窓ガラス表面と反射防止フィルムの粘着剤層表面に界面活性剤(主にアニオン系)を含んだ水溶液を噴霧してから、粘着剤層を介して窓ガラスに反射防止フィルムを設置すると良い。水分が蒸発するまでの間、粘着剤層の粘着力は落ちるため、ガラス表面では反射防止フィルムの位置の調整が可能である。窓ガラスに対する反射防止フィルムの貼り付け位置が定まった後、スキージー等を用いて窓ガラスと反射防止フィルムの間に残る水分をガラス中央から端部に向けて掃き出すことにより、窓ガラス表面に反射防止フィルムを固定できる。このようにして、窓ガラスに反射防止フィルムを設置することが可能である。
高屈折率層16の屈折率は1.55以上、特に1.6以上であることが好ましい。
高屈折率層16は、屈折率が1.55より大きいものであればその構成材料は特に制限されない。例えば、バインダ、金属酸化物微粒子、マット剤、及び界面活性剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。バインダとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。
金属酸化物微粒子の材料としては、バインダの屈折率よりも大きな屈折率を持つ金属微粒子を用いる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、錫ドープ酸化インジウム(以下、「ITO」と略記する。)、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ジルコニア等が挙げられる。
まず、各実施例および比較例の作製に用いた各種塗布液の調製および評価について説明する。
NTKR−4(日本金属工業(株)製)製の反応容器にイオン交換水13Lを計量し、SUS316L製のシャフトにNTKR−4製のプロペラ4枚およびNTKR−4製のパドル4枚を取り付けたアジターを備えるチャンバーを用いて撹拌しながら、10g/Lのクエン酸三ナトリウム(無水物)水溶液1.0Lを添加して35℃に保温した。8.0g/Lのポリスチレンスルホン酸水溶液0.68Lを添加し、更に0.04Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いて23g/Lに調製した水素化ホウ素ナトリウム水溶液0.041Lを添加した。0.10g/Lの硝酸銀水溶液13Lを5.0L/minで添加した。
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水16.7Lを計量した。SUS316L製のアジターで低速撹拌を行いながら、脱イオン処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量20万)1.4kgを添加した。更に、脱イオン処理、蛋白質分解酵素処理、および過酸化水素による酸化処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量2.1万)0.91kgを添加した。その後40℃に昇温し、ゼラチンの膨潤と溶解を同時に行って完全に溶解させた。
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水8.2Lを計量し、100g/Lの硝酸銀水溶液8.2Lを添加した。SUS316L製のアジターで高速撹拌を行いながら、140g/Lの亜硫酸ナトリウム水溶液2.7Lを短時間で添加して、亜硫酸銀の白色沈澱物を含む混合液を調製した。この混合液は、使用する直前に調製した。
前述の平板銀粒子分散液A1を遠沈管に800g採取して、1NのNaOHおよび/または1Nの硫酸を用いて25℃でpH=9.2±0.2に調整した。遠心分離機(日立工機(株)製himacCR22GIII、アングルローターR9A)を用いて、35℃に設定して9000rpm60分間の遠心分離操作を行った後、上澄液を784g捨てた。沈殿した平板銀粒子に0.2mMのNaOH水溶液を加えて合計400gとし、撹拌棒を用いて手撹拌して粗分散液にした。これと同様の操作で24本分の粗分散液を調製して合計9600gとし、SUS316L製のタンクに添加して混合した。更に、Pluronic31R1(BASF社製)の10g/L溶液(メタノール:イオン交換水=1:1(体積比)の混合液で希釈)を10cc添加した。プライミクス(株)製オートミクサー20型(撹拌部はホモミクサーMARKII)を用いて、タンク中の粗分散液混合物に9000rpmで120分間のバッチ式分散処理を施した。分散中の液温は50℃に保った。分散後、25℃に降温してから、プロファイルIIフィルター(日本ポール(株)製、製品型式MCY1001Y030H13)を用いてシングルパスの濾過を行った。
このようにして、分散液A1に脱塩処理および再分散処理を施して、平板銀粒子分散液B1を調製した。
平板銀粒子分散液A1の中には、六角形状乃至円形状および三角形状の平板粒子が生成していることを確認した。なお、分散液A1中においては、金属微粒子は全て平板金属粒子であった。平板銀粒子分散液AのTEM観察により得られた像を、画像処理ソフトImageJに取り込み、画像処理を施した。数視野のTEM像から任意に抽出した500個の粒子に関して画像解析を行い、同面積円相当直径を算出した。これらの母集団に基づき統計処理した結果、平均直径は120nmであった。
平板銀粒子分散液B1を同様に測定したところ、粒度分布の形状も含め平板銀粒子分散液A1とほぼ同じ結果を得た。
平板銀粒子分散液A1及びB1の調液において、厚みと直径、及びアスペクト比が表1のようになるように、作製時の各溶液の濃度、加熱温度、及びpHを調整し、平板銀粒子分散液A2〜A4及びB2〜B4を作製した。
塗布液C1A,C1B,C1C、C2〜C4、D1およびE1を表2に示す材料の組成比で調製した。
なお、表2の金属微粒子含有層用の塗布液C1Aのうち、平板銀粒子分散液B1の代わりに、シグマアルドリッチ製の銀ナノ粒子(直径10nmの、アスペクト比1の球状粒子)分散水溶液を用いた以外は、塗布液C1Aと同様にして調製して塗布液C5を得た。
TACフィルム(フジタック、80μm、屈折率1.5)の表面上に、金属微粒子含有層用の塗布液C1Aを、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが20nmになるように塗布した。その後、130℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、金属微粒子含有層を形成した。形成した金属微粒子含有層の上に、誘電体層用の塗布液D1を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが60nmになるように塗布した。その後、130℃で1分間加熱し、乾燥、固化し、実施例1の反射防止光学部材を得た。
TACフィルム(フジタック、80μm、屈折率1.5)の表面上に、実施例1において、金属微粒子含有層用の塗布液C1Aをそれぞれ表に記載の塗布液に変更した他は、実施例1と同様の方法により、実施例2−6、比較例4の反射防止光学部を得た。
実施例7として、図10に示した高屈折率層14を備えた層構成を有する反射防止光学部材を作製した。
TACフィルム(フジタック、80μm、屈折率1.5)の表面上に、高屈折率層用の塗布液E1をワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが55nmになるように塗布した。その後、金属微粒子含有層用の塗布液C1Aを、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが10nmになるように塗布した。その後、130℃で1分間分間加熱し、乾燥、固化し、金属微粒子含有層を形成した。形成した金属微粒子含有層の上に、誘電体層用の塗布液D1を、ワイヤーバーを用いて、乾燥後の平均厚みが70nmになるように塗布した。その後、130℃で1分間加熱し、乾燥、固化することにより実施例7の反射防止光学部材を得た。
TACフィルム(フジタック、80μm、屈折率1.5)の表面上に、実施例1において、金属微粒子含有層用の塗布液C1Aを高屈折率層用の塗布液E1に変更して乾燥後の平均厚みが85nmになるように変更し、誘電体層用の塗布液D1の乾燥後の平均厚みが100nmになるように変更した他は、実施例1と同様に、比較例2の反射防止光学部材の作製を行った。
TACフィルム(フジタック、80μm、屈折率1.5)の表面上に、実施例1において、誘電体層用の塗布液D1の乾燥後の平均厚みが650nmになるように変更した他は、実施例1と同様に、比較例3の反射防止光学部材の作製を行った。
大塚電子製反射膜厚分光計FE3000を用い、誘電体層側から各例の光学フィルムに光を入射した際の、波長550nmにおける反射率の測定を行った。反射率が0.5%以上のとき不良(NG)、反射率が0.5未満のとき良(OK)と評価した。
日立ハイテクノロジーズ製分光光度計U4000を用い、誘電体層側から各例の光学フィルムに光を入射した際の、波長550nmにおける透過率の測定を行った。透過率が80%未満のとき不良(NG)、透過率が80%以上のとき良(OK)と評価した。
大塚電子製反射膜厚分光計FE3000を用い、誘電体層側から各例の光学フィルムに光を入射した際の反射率を測定し、反射率が0.5%以下となる波長帯域幅を”0.5%バンド幅”と定義した。0.5%バンド幅が100nm未満のとき不良(NG)、100nm以上のとき良(OK)と評価した。
得られた反射防止膜について、走査型電子顕微鏡(SEM)で2.5μm×2.5μmの領域で観察を行い、得られた像の左端から右端まで、微粒子が連続して繋がっている場合に導電路が形成されているとし、途中で微粒子が離れている場合に導電路が形成されていないと判断した。
各実施例と比較例の作製の際に、金属微粒子含有層を形成後、誘電体層の形成前に、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を行い得られた画像を2値化し、金属微粒子含有層を上から見た場合の基材の面積Aに対する金属微粒子の面積の合計値Bの割合である面積率[(B/A)×100]を求めた。
図11における実施例1の2はTAC(n1=1.5;80μm)、金属微粒子含有層10nm、誘電体層(n2=1.35;65nm)、実施例7の2はTAC(n1=1.5;80μm)、高屈折率層(n3=1.6;60nm)、金属微粒子含有層10nm、誘電体層(n2=1.35;70nm)とした。
図11に示す通り、実施例1の2、実施例7の2共に透明基材自体の反射率と比較して、金属膜含有層および誘電体層の積層構造により低い反射率を実現することができた。特に実施例7の2では、広帯域に亘って反射率0.5%以下とすることができた。
10 透明基材
12 金属微粒子含有層
14 誘電体層
20 平板金属粒子
21 六角形状金属粒子(平板金属粒子の一形態)
22 円形状金属粒子(平板金属粒子の他の一形態)
28 バインダ
T 金属粒子の(平均)厚み
D 金属粒子の(平均)粒子径または(平均)円相当径
Claims (13)
- 所定波長の入射光の反射を防止する、所定の媒質中で用いられる反射防止光学部材であって、
前記所定の媒質より大きい第1の屈折率を有する透明基材と、
複数の金属微粒子を含有する金属微粒子含有層と、
前記所定の媒質より大きい第2の屈折率を有する誘電体層とをこの順に積層してなる積層構造を有し、
前記複数の金属微粒子の総数の60%以上が、直径の厚みに対する比が3以上である平板金属粒子であり、
前記平板金属粒子の主平面が、前記金属微粒子含有層の表面に対して0°〜30°の範囲で面配向しており、
前記金属微粒子含有層において、前記複数の金属微粒子が導電路を形成することなく配置されており、
前記誘電体層の厚みが、前記入射光が該誘電体層の表面側から前記積層構造へ入射する場合の該誘電体層の表面における反射光が、該誘電体層と前記金属微粒子含有層との界面における反射光と干渉して打ち消される厚みであることを特徴とする反射防止光学部材。 - 前記所定波長が、前記平板金属粒子のプラズモン共鳴波長と比較して短波である請求項1記載の反射防止光学部材。
- 前記誘電体層の厚みが400nm以下である請求項1または2記載の反射防止光学部材。
- 前記誘電体層の厚みが、前記所定波長をλとしたとき光路長λ/4以下の厚みである請求項1から3いずれか1項記載の反射防止光学部材。
- 前記所定波長の入射光が可視光である請求項1から4いずれか1項記載の反射防止光学部材。
- 前記直径が300nm以下である請求項1から5いずれか1項記載の反射防止光学部材。
- 前記金属微粒子が銀からなるものである請求項1から6いずれか1項記載の反射防止光学部材。
- 前記第1の屈折率が1.8未満である請求項1から7いずれか1項記載の反射防止光学部材。
- 前記金属微粒子含有層において、前記複数の金属微粒子のうち50%以上が互いに孤立して配置されている請求項1から8いずれか1項に記載の反射防止光学部材。
- 前記透明基材と前記金属微粒子含有層との間に前記第1の屈折率より大きい第3の屈折率を有する高屈折率層を備えている請求項1から9いずれか1項に記載の反射防止光学部材。
- 前記金属微粒子含有層における前記複数の金属微粒子の平面視における面積率が5%以上、70%以下である請求項1から10いずれか1項に記載の反射防止光学部材。
- 前記入射光の透過率が80%以上である請求項1から11いずれか1項に記載の反射防止光学部材。
- 前記入射光の反射率が0.5%以下となる波長帯域幅が100nm以上である請求項1から12いずれか1項に記載の反射防止光学部材。
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