(57)【要約】【課題】ランダムな凹凸構造を有する、高透過率で高透過鮮明度の低反射フィルムおよびその作製方法を提供する。【解決手段】本低反射フィルムは、高さおよび周期が不規則な凹凸表面構造を有し、凹凸の平均ピッチＳｍ、平均高さｈｍとして、下記数式を満たすフィルムであって、凹凸面内の中で平坦面の占める面積割合が3％以下、アスペクト比0.5以下の緩斜面の占める面積割合が30％以下の構造を有する。ここで、下記数式中、λは光学波長であり、可視光の場合は中心波長530ｎｍを示す。  (数１)  0.2λ ＜ Ｓｍ ＜ 0.8λ  0.4λ ＜ ｈｍ ＜ 1.0λ  3 ＞ ｈｍ／Ｓｍ ＞ 0.5【選択図】図１
2015197462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さおよび周期が不規則な凹凸表面構造を有し、凹凸の平均ピッチＳｍ、平均高さｈｍとして、下記数式を満たすフィルムであって、凹凸面内の中で平坦面の占める面積割合が3％以下、アスペクト比0.5以下の緩斜面の占める面積割合が30％以下の構造を有する低反射フィルム：
(数１)
0.2λ ＜ Ｓｍ ＜ 0.8λ
0.4λ ＜ ｈｍ ＜ 1.0λ
3 ＞ ｈｍ／Ｓｍ ＞ 0.5
（上記数式中、λは光学波長であり、可視光の場合は中心波長530ｎｍを示す。）。
【請求項２】
前記凹凸表面構造は、凹凸が1μｍ２内に15以上存在することを特徴とする請求項１に記載の低反射フィルム。
【請求項３】
前記凹凸表面構造は、凹凸が1μｍ２内に30以上存在することを特徴とする請求項１に記載の低反射フィルム。
【請求項４】
前記凹凸表面構造は、基材フィルム上に積層された紫外線硬化樹脂に金型表面の凹凸を転写して成形されたものであり、
前記基材フィルムの屈折率ｎ１，紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２を1.4〜1.7の範囲とし、かつ、ｎ１，ｎ２の屈折率の差が0.1以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の低反射フィルム。
【請求項５】
前記凹凸表面構造は、基材フィルム上に積層された紫外線硬化樹脂に金型表面の凹凸を転写して成形されたものであり、
前記基材フィルムの屈折率ｎ１，紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２を1.4〜1.7の範囲とし、かつ、ｎ１，ｎ２の屈折率が0.05以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の低反射フィルム。
【請求項６】
凹凸の平均ピッチが1μｍ以上の第１凹凸表面に、
前記凹凸表面構造の第２凹凸を重畳したことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の低反射フィルム。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の低反射フィルムの作製方法であって、
基材フィルム表面に紫外線硬化樹脂を塗布するステップと、
ブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を有する金型を作製するステップと、
上記金型を用いて前記基材フィルム表面に塗布した紫外線硬化樹脂を転写成形するステップと、
転写成形した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させて、前記基材フィルム表面に凹凸表面構造を形成させるステップと、
を備え、
前記ブラスト粒子は、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で3000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子であることを特徴とする低反射フィルムの作製方法。
【請求項８】
前記ブラスト粒子は、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で6000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子であることを特徴とする請求項７に記載の低反射フィルムの作製方法。
【請求項９】
前記金型を作製するステップにおいて、
金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、
JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で6000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子、あるいは、平均粒径２〜４μｍの粒度の研磨砥石で前記金型表面を均一研磨仕上げするステップを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の低反射フィルムの作製方法。
【請求項１０】
前記金型を作製するステップにおいて、
金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、
JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で8000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子、あるいは、平均粒径０〜２μｍの粒度の研磨砥石で前記金型表面を均一研磨仕上げするステップを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の低反射フィルムの作製方法。
【請求項１１】
前記金型を作製するステップにおいて、
金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、
10μｍ〜300μｍの中粒径のブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を形成するステップを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の低反射フィルムの作製方法。
【請求項１２】
前記金型を作製するステップにおいて、
金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、
10μｍ〜300μｍの中粒径のブラスト粒子と前記非球形硬質微粉研磨粒子を配合させたブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を形成するステップを備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の低反射フィルムの作製方法。
【請求項１３】
請求項６に記載の低反射フィルムから成ることを特徴とする低反射ＡＧ（アンチグレア）フィルム。
【請求項１４】
凹凸の平均ピッチが1μｍ以上の第１凹凸表面に、凹凸の平均ピッチが光学波長λ以下のサブミクロンの第２凹凸を重畳したことを特徴とする低反射ＡＧ（アンチグレア）フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高透過で高透過鮮明度の低反射フィルムに関し、特に、モスアイ構造（登録商標）を有する低反射フィルムおよびその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリズムシートにおいていわゆるモスアイ（ｍｏｔｈ−ｅｙｅ）構造を設けることにより、光利用効率を向上させ、広範囲の波長にわたって高い反射防止効果を持たせられることが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
モスアイ構造は、物質の表面に入射電磁波（例えば、可視光）の波長以下の構造を持つ凹凸が密集した結果、凹凸表面の反射率が低減される構造をいう。モスアイ（ｍｏｔｈ−ｅｙｅ）構造は、スクリーン、ディスプレイ等の反射防止膜として使用することが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００３】
特許文献１では、プリズムシートが有するモスアイ構造として、表面の凹凸構造における凹凸の度合いが、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１２００１で定義される輪郭曲線の算術平均高さをＲａ（３）、輪郭曲線要素の平均長さをＲＳｍ（３）としたとき、０．００１μｍ＜Ｒａ（３）＜５．０μｍかつ、０．００１μｍ＜ＲＳｍ（３）＜０．５μｍ  かつ、０．０１＜Ｒａ（３）／ＲＳｍ（３）＜５．０  の関係を満たしていることが好ましいと開示されている。
また、特許文献１では、一次元又は二次元的に周期的な回折格子構造である場合、その周期をＡ、深さをＨとした時、０．０５μｍ＜Ａ＜２．０μｍ、かつ０．０５μｍ＜Ｈ＜５．０μｍ、かつ０．２＜Ｈ／Ａ＜５．０を満たすことが好ましいとされている。
しかし、特許文献１に開示された構造は、バックライトシステムにおいて積層プリズムシートの少なくとも１面をモスアイ構造にすることにより、その面の表面反射率を抑制し透過率を向上して光利用効率を向上しようとするものであるが、特許文献１の図１のような平坦部のあるモスアイ構造では低反射を妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７７６３２号公報
【特許文献２】特表２００１−５１７３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記状況に鑑みて、本発明は、モスアイ構造を有し、高透過率で高透過鮮明度の低反射フィルムおよびその作製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく、本発明の低反射フィルムは、高さおよび周期が不規則な凹凸表面構造を有し、凹凸の平均ピッチＳｍ、平均高さｈｍとして、下記数式を満たすランダムモスアイ構造を有するフィルムであって、凹凸面内の中で平坦面の占める面積割合が3％以下、アスペクト比0.5以下の緩斜面の占める面積割合が30％以下の構造を有する。ここで、下記数式中、λは光学波長であり、可視光の場合は中心波長530ｎｍを示す。
【０００７】
(数１)
0.2λ ＜ Ｓｍ ＜ 0.8λ
0.4λ ＜ ｈｍ ＜ 1.0λ
3 ＞ ｈｍ／Ｓｍ ＞ 0.5
【０００８】
本発明の低反射フィルムによれば、ランダムなモスアイ構造を有し、高透過率で高透過鮮明度、低反射を実現できる。
上述の通り、プリズムシートにおいていわゆるモスアイ構造を設けることにより、光利用効率を向上させ、広範囲の波長にわたって高い反射防止効果を持たせられることが知られている。しかしながら、既存のモスアイ構造では、凸部形状が台形柱や円柱構造の場合までモスアイ構造に含まれ、平坦面あるいは緩斜面の割合が多く、低反射を実現することが困難であった。
平坦面や緩斜面は屈折率変化が急激になるため、低反射効果が損なわれる要因となる。すなわち、緩やかに屈折率を変化させるには、平坦面や緩斜面はできるだけ避けた方が低反射効果は高くなる。このことから、理想的なモスアイ構造は、平坦部および緩斜面ができるだけ少なく、アスペクト比が高いものが好ましい。
そのため、本発明の低反射フィルムでは、凹凸面内の中で平坦面の占める面積割合が3％以下、アスペクト比0.5以下の緩斜面の占める面積割合が30％以下の構造を有することにより、低反射を実現する。なお、アスペクト比0.5以下の緩斜面の占める面積割合が30％以下の構造を有し、かつ、平坦部のないモスアイ構造が更に好ましい。
【０００９】
本発明の低反射フィルムにおいて、凹凸表面構造は、凹凸が1μｍ２内に15以上存在することが好ましく、凹凸が1μｍ２内に30以上存在することがより好ましい。
凹凸が1μｍ２内に15以上存在する凹凸表面構造にすることにより、１％以下の低反射率を実現することができる。また、凹凸が1μｍ２内に30以上存在する凹凸表面構造にすることにより、0.5％以下の低反射を実現することができる。
なお、凹凸が1μｍ２内に15未満であれば、アスペクト比が低い場合に１％を超える反射率となる。
【００１０】
また、本発明の低反射フィルムにおいて、凹凸表面構造は、基材フィルム上に積層された紫外線硬化樹脂に金型表面の凹凸を転写して成形されたものであり、基材フィルムの屈折率ｎ１と紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２の差が0.1以下であることが好ましい。
より好ましくは、基材フィルムの屈折率ｎ１と紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２の差を0.05以下にする。
基材フィルムの屈折率ｎ１，紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２を1.4〜1.7の範囲とし、かつ、ｎ１，ｎ２の屈折率の差を0.1以下にすることにより、界面反射率を0.2％以下にできる。さらに、ｎ１，ｎ２の屈折率の差が0.05以下にすることにより、界面反射率を0.05％以下にできる。
なお、基材フィルムの屈折率ｎ１，紫外線硬化樹脂の屈折率ｎ２は、1.45〜1.65の範囲が好ましく、更に好ましくは、1.5〜1.6の範囲とする。
【００１１】
また、本発明の低反射フィルムにおいて、凹凸の平均ピッチが1μｍ以上の第１凹凸表面に、上述の凹凸表面構造の第２凹凸を重畳したことが好ましい。
1μｍ以上の第１凹凸表面に、上述の凹凸表面構造の第２凹凸を重畳させることにより、親水性や撥水性の向上による防汚効果、高ヘイズで高透過率、かつ高透過鮮明度、並びに密着防止効果を高める低反射面を実現することができる。1μｍ以上の第１凹凸表面により拡散性が向上することから、映り込みが防止でき、特に黒色が鮮明に表現できる。そのため、低反射ＡＧ（アンチグレア）フィルムとして好適である。
【００１２】
また、凹凸の平均ピッチが1μｍ以上の第１凹凸表面に、凹凸の平均ピッチが光学波長λ以下のサブミクロンの第２凹凸を重畳した低反射フィルムも、低反射ＡＧ（アンチグレア）フィルムとして好適に用いることができる。1μｍ以上の第１凹凸表面に、光学波長λ以下のサブミクロンの第２凹凸を重畳させることにより、親水性や撥水性の向上による防汚効果、高ヘイズで高透過率、かつ高透過鮮明度、並びに密着防止効果を高める低反射面を実現することができる。
【００１３】
ここで、親水性、撥水性の向上は、Wenzelの式から第２凹凸で表層のθを制御することによって得ることができる。Wenzelの式では、樹脂平坦面の接触面積（Ｓｈ）、樹脂凹凸面の接触面積（Ｓｗ）、樹脂平坦時の液の接触角（θｈ）、樹脂凹凸時の液の接触角（θｗ）とした場合に、下記式が成り立つ。
【００１４】
（数１）
ＣＯＳθｗ＝ｒ×ＣＯＳθｈ    （但し、ｒ＝Ｓｗ／Ｓｈ）
【００１５】
そして、樹脂平坦時の液の接触角（θｈ）および樹脂凹凸時の液の接触角（θｗ）の関係が、９０°＜θｈ＜θｗ  の時に撥水性が向上し、一方、９０°＞θｈ＞θｗ  の時に親水性が向上する。
【００１６】
次に、本発明の低反射フィルムの作製方法について説明する。
本発明の低反射フィルムの作製方法は、１）〜４）のステップを備える。
１）基材フィルム表面に紫外線硬化樹脂を塗布するステップ
２）ブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を有する金型を作製するステップ
３）上記金型を用いて基材フィルム表面に塗布した紫外線硬化樹脂を転写成形するステップ
４）転写成形した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させて、基材フィルム表面に凹凸表面構造を形成させるステップ
【００１７】
上記のブラスト粒子は、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で3000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子である。より好ましくは、ブラスト粒子は、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で6000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子である。例えば、非球形硬質微粉研磨粒子は、非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子が好適に用いることができる。
非球形の微粉ブラスト用いることにより、微小な平坦部や緩斜面の形成を避けることができ、モスアイ構造の低反射の効果を最大限発揮させることができる。
【００１８】
本発明の低反射フィルムの作製方法における金型を作製するステップにおいて、金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で6000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子、あるいは、平均粒径２〜４μｍの粒度の研磨砥石で前記金型表面を均一研磨仕上げするステップを備えることが好ましい。
より好ましくは、金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）で8000番以上の非球形硬質微粉研磨粒子、あるいは、平均粒径０〜２μｍの粒度の研磨砥石で前記金型表面を均一研磨仕上げするステップを備える。
例えば、非球形硬質微粉研磨粒子は、非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子が好適に用いることができる。
非球形の微粉ブラストや微粒子砥石を用いることにより、微小な平坦部や緩斜面の形成を避けることができ、モスアイ構造の低反射の効果を最大限発揮させることができる。
【００１９】
本発明の低反射フィルムの作製方法における金型を作製するステップにおいて、金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、10μｍ〜300μｍの中粒径のブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を形成するステップを備えることが好ましい。
より好ましくは、金型表面にブラスト粒子を衝打させる前処理として、10μｍ〜300μｍの中粒径のブラスト粒子と前記非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子を配合させたブラスト粒子を衝打させて凹凸表面構造を形成するステップを備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の低反射フィルムによれば、高透過率、高透過鮮明度、低反射であるといった効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の反射防止構造の説明図
【図２】凹凸の平均周期Ｓｍおよび平均高さｈｍの説明図
【図３】円錐構造単体での反射率シミュレーョンのグラフ
【図４】従来のモスアイ構造と本発明のランダムモスアイ構造の模式図
【図５】緩斜面の面積比３０％以下の根拠の説明図
【図６】製作フローの説明図
【図７】非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子の顕微鏡写真
【図８】非球形ブラスト粒子と球形ブラスト粒子の反射率曲線図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【００２３】
図１は、本発明の反射防止構造の説明図を示している。図１（Ａ）は光学平坦面における屈折率変化を説明するものであり、図１（Ｂ）は本発明の反射防止構造における屈折率変化を説明するものである。
図１（Ａ）に示すように、光学平坦面として空気とＵＶ硬化樹脂（屈折率ｎ）の界面を例に示している。図１（Ａ）の右のグラフに示すように、空気とＵＶ硬化樹脂の界面では屈折率の急激な変化が生じるため、そこで一部の光が反射する。一方、図１（Ｂ）に示すように、ＵＶ硬化樹脂（屈折率ｎ）の表面に波長以下のピッチ（Ｐ）で、高さｈの円錘構造を形成すると空気から内部のＵＶ硬化樹脂に向かって屈折率が緩やかに変化する。
【００２４】
図２は、凹凸の平均ピッチＳｍおよび平均高さｈｍの説明図である。高さおよび周期が不規則な凹凸表面構造を有する場合、凹凸の平均ピッチＳｍ、平均高さｈｍはそれぞれ下記式から算出できる。
【００２５】
【数２】
2015197462.tif 000003
【００２６】
【数３】
2015197462.tif 000004
【００２７】
図３は、円錐構造単体での反射率シミュレーョンのグラフを示している。
図３（１）は円錐構造単体での反射率シミュレーョン結果を示しており、図３（２）は、（１）の低反射領域の拡大グラフを示している。グラフにおいて、横軸は円錐の高さ(波長λの倍数)、縦軸は反射率(％)である。反射率シミュレーョンの条件としては、円錐直径が0.5λ、樹脂屈折率nが1.52、波長λが530ｎｍとしている。
図３（１）（２）から、円錐の高さ(波長λの倍数)が、波長λの0.4〜1倍の範囲である場合、反射率が0.3以下と低くなることから、本発明の低反射フィルムにおいて、平均高さｈｍを0.4λ〜 1.0λとしている。
【００２８】
図４は、従来のモスアイ構造と本発明のランダムモスアイ構造の模式図を示している。
図４（１）に示す従来のモスアイ構造では、円錐の高さやピッチが揃い整列した構造になっているのに対して、図４（２）に示す本発明のランダムモスアイ構造では、円錐の高さやピッチがランダムな構造になっている。
【００２９】
緩斜面の面積比３０％以下の根拠について、図５を参照して以下説明する。アスペクト比が0.5の凸部を半球面と仮定する。実際にランダム形状の緩斜面の面積を計算或いは測定するのは困難であるため、アスペクト比0.5の場合、半球面と近似的に仮定する。
半球面の表面積に対して、アスペクト比0.5における傾斜角４５°以下の表面積の割合は、29.3％〜30％と算定できる。緩斜面は屈折率変化が急激になるので低反射効果が損なわれる。緩やかに屈折率を変化させるには緩斜面はできるだけ避けた方が低反射効果は高い。急激な屈折率変化の最たるものは平坦面であり、平坦面３％以下については少なくとも平坦面の反射率の３％以下にしたいということから条件にしている。実際のところ、平坦面の形状や平坦面を囲む構造の形状により面積比だけで反射率を算出できるものではないが、最大の反射率として、面積比で示しても問題は生じないと推察する。
【実施例１】
【００３０】
本発明の低反射フィルムの作製方法の一実施例を説明する。
図６を参照して、低反射フィルムの作製について説明する。低反射フィルムの作製プロセスでは、図示しない巻出しロールから巻き出された基材フィルム１０ａに対して、上面をロール１２、下面をロール１１で挟持することにより、ロール１３の表面からロール１２の表面に搬送した紫外線硬化樹脂を、基材フィルム１０ａの上面に塗布する。塗布された紫外線硬化樹脂は、ロール１１とロール状金型１４の挟持部分で基材フィルム１０ａが押圧され、ロール状金型１４の表面に形成された凸凹のパターンと同一のパターンが基材フィルム１０ａの上面に塗布した紫外線硬化樹脂に形成される。ロール状金型１４表面のパターンと同じパターンが形成された紫外線硬化樹脂は、基材フィルム１０ａの下面に設けたＵＶランプから照射される紫外線により硬化する。このようにして得られた基材フィルム１０ａは、ロール１５によりロール状金型１４からリリースされ、基材フィルム上にランダムな凹凸構造が形成されたフィルム１０ｂとなる。
【００３１】
このように、低反射フィルムの作製プロセスでは、ブラスト粒子を衝打したロール状金型１４を用いて、透明基材の基材フィルム表面に塗布した紫外線硬化樹脂を転写成形し、転写成形した紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化させて、基材フィルム表面にランダムな凹凸構造を有する低反射フィルムを作製する。
なお、低反射フィルムの作製プロセスは、上述した処理とは異なる処理であっても構わない。
【００３２】
図７は、ブラスト粒子として用いた非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子の顕微鏡写真を示している。ここで、非球形硬質アルミナ微粉研磨粒子の粒番号と平均粒子径の関係を下記表１に示す。表１における粒番号は、JIS規格 R6001（研磨微粉の粒度）に対応している。また、研磨砥石の粒度と平均粒径の関係を下記表２に示す。
【００３３】
【表１】
2015197462.tif 000005
【００３４】
【表２】
2015197462.tif 000006
【００３５】
（試作評価結果）
図８に、非球形ブラスト粒子と球形ブラスト粒子とを比較した反射率曲線を示す。図８から、非球形ブラスト粒子を用いた方が、球形ブラスト粒子を用いるよりも、反射率が低くなることがわかる。ここで、非球形ブラスト粒子と球形ブラスト粒子は、それぞれ平均１７μｍタイプを使用した。なお、反射率測定は、ＣＭ−２５００ｄ（ミノルタ製）を用いて相対反射率を測定している。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、プリズムシートや反射防止フィルムに有用である。
【図１】
2015197462.tif 000007
【図２】
2015197462.tif 000008
【図３】
2015197462.tif 000009
【図４】
2015197462.tif 000010
【図５】
2015197462.tif 000011
【図６】
2015197462.tif 000012
【図７】
2015197462.tif 000013
【図８】
2015197462.tif 000014