(57)【要約】  【課題】  反射防止機能と防汚機能とを兼ね備えた保護フィルムを提供する。  【解決手段】  本発明の保護フィルムは、透明な支持基板と、この支持基板の表面に形成され、フッ素を含有する保護層とを有する。保護層は、凹部および凸部が周期的に連続な凹凸構造を有するものであり、凹凸構造は、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、保護層の屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４を満たすものである。【選択図】  図１０
2007076242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な支持基板と、
前記支持基板の表面に形成され、フッ素を含有する保護層とを有し、
前記保護層は、凹部および凸部が周期的に連続な凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、前記保護層の屈折率をｎｂとするとき、
ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４を満たすことを特徴とする保護フィルム。
【請求項２】
前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値よりも小さい請求項１に記載の保護フィルム。
【請求項３】
前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値の１／２以下である請求項１に記載の保護フィルム。
【請求項４】
前記保護層に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、６０％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項５】
前記保護層に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、４０％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項６】
前記凹部の前記保護層に対する面積比率は、２０％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項７】
前記凹部の前記保護層に対する面積比率は、４０％以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項８】
凹部および凸部が周期的に連続な凹凸構造を表面に有し、前記凹凸構造は、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４を満たす透明な支持基板と、
前記支持基板の表面に、前記凹凸構造を維持した状態で形成されたフッ素を含む材料からなる防汚機能層とを有することを特徴とする保護フィルム。
【請求項９】
前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値よりも小さい請求項８に記載の保護フィルム。
【請求項１０】
前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値の１／２以下である請求項８に記載の保護フィルム。
【請求項１１】
前記支持基板に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、６０％以下である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項１２】
前記支持基板に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、４０％以下である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項１３】
前記凹部の前記支持基板に対する面積比率は、２０％以上である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項１４】
前記凹部の前記支持基板に対する面積比率は、４０％以上である請求項８〜１０のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【請求項１５】
前記支持基板の裏面に下基板が設けられている請求項８〜１４のいずれか１項に記載の保護フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止機能と防汚機能とを兼ね備えた保護フィルムに関し、特に、液晶表示パネルなどのディスプレイに用いられ、その表示画面を汚れから保護するとともに、表示画面の反射光の低減を同時に実現する保護フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイ、およびプラズマディスプレイの普及に伴い、表示装置としては、平面基板のディスプレイ（ＦＰＤ、フラットパネルディスプレイ）が主流となってきている。
また、ＡＴＭ（Automatic Teller Machine）またはペン入力のタブレットＰＣなど、ディスプレイの表示画面に指またはペンなどで直接接触して機器の操作をするタッチパネルが増えてきている。
タッチパネルは、機器の操作のために、ディスプレイの表示画面の表面からの操作を検出する検出装置が設けられている。この検出装置は、例えば、導電性シートなど、ペンまたは指などの圧力を検知し、この検知結果に基づいて、機器の所定の操作が実行される。
しかしながら、ディスプレイの表示画面に検出装置を設けることにより、ディスプレイからの光出力の減少する。また、表示画面に指またはペンなどで直接接触するため、指の接触による指紋、皮脂、汗、および化粧品等の付着により視認性が劣化する。このようなことから、防汚の対策が重要になってきている。そこで、汚れを防止する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ディスプレイの使用範囲が、オフィス、家庭、および屋外など利用範囲が広くなってきている。この場合、外光のディスプレイへの映り込みが、表示画面の表示内容を識別しにくくなるなどの表示品質の低下を引き起こす要因となる。また、この外光のディスプレイへの映り込みが、目の疲労など健康障害を引き起こす要因ともなる。このため、可視光の広範囲にわたる反射防止フィルムの要求が高まっている。
そこで、従来、可視光の広範囲にわたる反射防止機能を備えた反射防止フィルムが提案されている（特許文献２、特許文献３および非特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１には、防汚性を必要とする各種被処理基材の表面に防汚層を形成するために使用する防汚剤が開示されている。この特許文献１の防汚剤は、フッ素を含む有機ケイ素化合物を含有するものである。また、特許文献１には、反射防止膜が形成された透明基材の表面に、防汚層が形成された反射防止部材が開示されている。この防汚層は、表面張力が小さいフッ素系薄膜を透明基材の表面にコートすることにより形成される。
【０００５】
特許文献２には、フィルム基材上の少なくとも片面に、屈折率が１．８０以上の高屈折率層と、屈折率が１．７０以下の低屈折率層とを交互に積層して反射防止層を形成し、この反射防止層の低屈折率層のうち少なくとも１層を有機樹脂から形成した反射防止フィルムが開示されている。この特許文献２の反射防止フィルムは、更に防汚性を高めるために反射防止層上に撥水・防汚層が形成されている。
特許文献２の反射防止フィルムは、ガラス板などと貼り合わせることにより光学部材を形成することができる。この光学部材をディスプレイに用いることによって、表示品質が向上し、表示画像がより明確に認識できる。
【０００６】
特許文献３においては、一般に、モスアイ（Moth-eye）構造と呼ばれている微細凹凸パターンが形成された反射防止物品が開示されている。
この微細凹凸パターンは、微細凹凸の頂点における周期ＰMAXと、可視光の波長帯域の真空中における最小波長λMINとの間に、ＰMAX≦λMINとなる関係が成立する非常に微細なものである。
【０００７】
また、特許文献３においては、ＰMAX≦λMINなる関係が成立する微細凹凸パターンを反射防止物品の表面に設けることにより、外界（空気）との境界部における急激で不連続な屈折率変化を、連続的で漸次推移する屈折率変化に変えることが可能となり、物品の表面における光反射が減る。
また、特許文献３においては、微細凹凸パターンは、スタンパーを圧接してエンボス加工を施すことにより比較的容易に形成することができる。
【０００８】
非特許文献１には、モスアイ構造の反射防止表面の光学特性が開示されており、モスアイ構造による反射防止効果について開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１４４０９７号公報
【特許文献２】特開平１１−６４６０２号公報
【特許文献３】特開２００４−２０５９９０号公報
【非特許文献１】S.J.Wilson and M.C.Hutley, Optica Acta vol.29 (1982)p993-1009.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の防汚剤は、油と同じく表面張力が低いｎ−ヘキサデカンにおける接触角が７３°と、９０°以下であり、ｎ−ヘキサデカンに対して撥液性を有するものではない。このため、特許文献１の防汚剤は、ｎ−ヘキサデカンと同じく表面張力が低い、汚れの主成分である油に対して撥液性を有するものではない。このように、特許文献１の防汚剤は、汚れの主成分である油に対して、十分な防汚性を有するものではないという問題点がある。
また、特許文献２においては、反射防止可能な波長範囲が狭く、また、多層構造であるため、製造工程が複雑であるという問題点がある。
【００１１】
さらに、特許文献３および非特許文献１においては、いずれもモスアイ構造により反射防止を実現するものの、防汚性が考慮されていない。このため、タッチパネルなどに適用した場合、指の接触による指紋、皮脂、汗、および化粧品等の付着により視認性の劣化を抑制することができないという問題点がある。
【００１２】
以下、更に有機溶剤または油について撥液性を得ることが容易でない理由について詳細に説明する。
図１５に示すように、平滑な固体１５０の表面１５０ａ上に置かれた液体１５２が作る接触角θは、液体１５２の表面張力γＬと固体１５０の表面張力γＳと、更に固体１５０と液体１５２の間に働く相互作用（界面張力）γＳＬとの関係で下記数式１のように表される。
【００１３】
【数１】
2007076242.tif 000003
【００１４】
また、固体−液体間の界面張力γＳＬは、下記数式２のように表される。
【００１５】
【数２】
2007076242.tif 000004
【００１６】
上記数式１および数式２を組み合わせることにより下記数式３が導かれる。この数式３は固体の表面張力γＳと液体の表面張力γＬとの大小関係で撥液性をあらわす接触角が導かれることを意味する。
【００１７】
【数３】
2007076242.tif 000005
【００１８】
ここで、接触角が９０°以上である場合、「撥液性」を示すと定義され、接触角が９０°未満である場合、「親液性」を示すと一般的に定義されている（高撥水技術の最新動向、東レリサーチセンター、ｐ１）。この撥液性を実現しうる関係は下記４式で表される。
【００１９】
【数４】
2007076242.tif 000006
【００２０】
すなわち、固体の表面張力γＳが液体の表面張力γＬの１／４以下である必要がある。水の表面張力が７４ｍＮ／ｍであり、水に対して撥液性を示すには固体の表面張力γＳはその１／４以下、すなわち、１９ｍＮ／ｍ以下である必要がある。ここで、下記表１に各物質の表面張力を示す。固体でその値を持つ材料としてテフロン（登録商標）またはサイトップ（登録商標）などが挙げられ、９０°以上の接触角θを得ることができる。
【００２１】
【表１】
2007076242.tif 000007
【００２２】
一方、有機溶剤、または油などは水に比べて著しく小さい値を持っている。例えば、デカンは、表面張力が２４ｍＮ／ｍであり、このような液体に対して撥液性を示すためには、６ｍＮ／ｍ以下の表面張力を持つ固体が必要である。このような固体としては、パーフルオロラウリック酸があるが、原子層オーダーの単分子膜しか形成できないこと、また水に対して撥液性を示さないことから、実際のところ実用的ではないと言える。
【００２３】
撥液性を向上させるもう一つの方法として、表面構造の導入が知られている。この表面構造のモデルとしては、大きく２つのモデルがある。１つは、図１６に示すように、固体１５４の表面にミクロな凹凸１５６を形成して表面積を増大させることで、接触角が増加するWentzel（ウェンゼル）モデルである。
ここで、図１６において、θは真の接触角（表面が平滑な場合の接触角θ（図１５参照））であり、θｆは見かけの接触角である。
接触角θと見かけの接触角θｆとの関係は下記数式５のように表される。なお、下記数式５におけるｒは表面増倍係数である。このｒは、真の表面積と見かけの表面積の比で表されるものである。
【００２４】
【数５】
2007076242.tif 000008
【００２５】
このウェンゼルモデルにおいては、親液性であるものは、より親液性になり、撥液性であるものは、より撥液性になる。
ここで、図１７は、縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθをとってウェンゼルモデルにおける接触角θと見かけの接触角θｆとの関係を示すグラフである。
図１７に示すように、ウェンゼルモデルにおいては、材料自体が対象となる液体に対して接触角が９０°以上（ｃｏｓθ＜０）でなければ、それ以上の接触角の向上は困難である。
また、ウェンゼルモデルにおいては、表面に凹凸などの表面構造がない場合、図１７に示す直線Ｌのようになる。この直線Ｌにおける表面増倍係数ｒは１（ｒ＝１）である。一方、表面に凹凸などの表面構造を有する場合、図１７に示す直線Ｍのようになる。表面に表面構造が導入されると、表面積が大きくなり、この直線Ｍにおける表面増倍係数ｒが１よりも大きくなる（ｒ＞１）。
【００２６】
また、表面構造モデルとしてはもう一つCassie（カッシー）モデルがある。図１８に示すように、カッシーモデルにおいては、固体１５８に凹部１６０が形成されている。この凹部１６０には固体１５８とは異なる物質１５９が充填されている。異なる表面張力をもつ２種の材料（固体１５８、および物質１５９）で表面が構成されている場合において、見かけの接触角θｆは表面１５８ａに露出した２種の材料（固体１５８、および物質１５９）と液体１６２と真の接触角θ１、θ２（図示せず）との関係で定まるものであり、下記数式６により表される。なお、下記数式６におけるＡ１、Ａ２はそれぞれ係数であり、複合表面における各物質の面積割合を示すものである。これらの係数Ａ１、Ａ２は下記数式７に示すような関係にある。
【００２７】
【数６】
2007076242.tif 000009
【００２８】
【数７】
2007076242.tif 000010
【００２９】
このカッシーモデルにおいては、２種の材料のうち、１種が空気である場合、すなわち、１種の材料（固体１５８）の表面に微細な凹凸が形成されている場合を考える。図１９（ａ）に示すように、固体１５８自体が対象となる液体１６２に対して撥液性を示す（θ１＞９０°）とき、凹部１６０には液体１６２が侵入できず、凹部１６０に空気層が存在することになる。
ここで、空気における接触角θ２は１８０°になることから、上記数式６で表される見かけの接触角θｆは、下記数式８のように表わすことができる。
【００３０】
【数８】
2007076242.tif 000011
【００３１】
一方、単一の固体１５８が対象となる液体に対して、親液性を示す（θ１＜９０°）とき、図１９（ｂ）に示すように、凹部１６０に液体１６２が侵入し、凹部１６０が液体１６２で満たされる。このとき、凹部１６０の液体との接触角は、０°であるから、上記数式６で表される見かけの接触角θｆは、下記数式９のように表わすことができる。
【００３２】
【数９】
2007076242.tif 000012
【００３３】
ここで、図２０は、縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθ１をとってカッシーモデルにおける接触角θ１と見かけの接触角θｆとの関係を示すグラフである。
このカッシーモデルにおいても、図２０に示すように、親液性であるものは、より親液性になり、撥液性であるものは、より撥液性になる。
なお、カッシーモデルにおける接触角が９０°付近の急峻な変化については、ウェンゼルモデルが適用できるという説明もある。
【００３４】
また、ウェンゼルモデルおよびカッシーモデルを統合したウェンゼルーカッシー統合モデルが提案されている。このウェンゼルーカッシー統合モデルは、ウェンゼルモデル、カッシーモデルの両方の性質を示す。
図２１に示すように、ウェンゼルーカッシー統合モデルは、折れ線Ｋで示され、ｃｏｓθｆ＝ｃｏｓθのラインを境にして第１象現Ｄ１の上半分の第１Ａ象現Ｄ１１と第３象現Ｄ３の第３Ａ象現Ｄ３１の中に収まっている。第１Ａ象現Ｄ１１は親液性が増大する領域であり、接触角が減少する領域である。また、第３Ａ象現Ｄ３１は撥液性が増大する領域であり、接触角が増加する領域である。ウェンゼルーカッシー統合モデルでは、図２１に示すように、第１Ａ象現Ｄ１１および第３Ａ象現Ｄ３１の中だけで推移するに留まる。
【００３５】
このように、図１７、図２０および図２１に示すように、ウェンゼルモデルおよびカッシーモデルならびにウェンゼルーカッシー統合モデルのいずれにおいても、対象となる液体に対して固体自体が撥、すなわち、接触角＞９０°でない限り、固体に、表面構造が導入されても撥液性が向上することがない。したがって、有機溶剤または油などの表面張力が低い液体で、接触角９０°以上を示すことができる撥液性を示す撥液材料が存在しないため、有機溶剤または油で撥液性を実現することができない。
【００３６】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、反射防止機能と防汚機能とを兼ね備えた保護フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、透明な支持基板と、前記支持基板の表面に形成され、フッ素を含有する保護層とを有し、前記保護層は、凹部および凸部が周期的に連続な凹凸構造を有し、前記凹凸構造は、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、前記保護層の屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４を満たすことを特徴とする保護フィルムを提供するものである。
【００３８】
本発明においては、前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値よりも小さいことが好ましい。
また、本発明においては、前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値の１／２以下であることが好ましい。
【００３９】
さらにまた、本発明においては、前記保護層に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、６０％以下であることが好ましい。
さらに、本発明においては、前記保護層に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、４０％以下であることが好ましい。
【００４０】
また、本発明においては、前記凹部の前記保護層に対する面積比率は、２０％以上であることが好ましい。
さらに、本発明においては、前記凹部の前記保護層に対する面積比率は、４０％以上であることが好ましい。
【００４１】
また、本発明の第２の態様は、凹部および凸部が周期的に連続な凹凸構造を表面に有し、前記凹凸構造は、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４を満たす透明な支持基板と、前記支持基板の表面に、前記凹凸構造を維持した状態で形成されたフッ素を含む材料からなる防汚機能層とを有することを特徴とする保護フィルムを提供するものである。
【００４２】
本発明においては、前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値よりも小さいことが好ましい。
また、本発明においては、前記凸部は、先端部の曲率半径が、前記凹部の幅および前記凹部の深さのいずれか小さいほうの値の１／２以下であることが好ましい。
【００４３】
さらに、本発明においては、前記支持基板に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、６０％以下であることが好ましい。
さらにまた、本発明においては、前記支持基板に対する凸部を除いた前記凸部の面積比率は、４０％以下であることが好ましい。
【００４４】
また、本発明においては、前記凹部の前記支持基板に対する面積比率は、２０％以上であることが好ましい。
さらに、本発明においては、前記凹部の前記支持基板に対する面積比率は、４０％以上であることが好ましい。
【００４５】
さらにまた、本発明においては、前記支持基板の裏面に下基板が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００４６】
本発明の第１の態様の保護フィルムによれば、フッ素を含有する保護層に凹部および凸部を周期的に連続な凹凸構造を設け、この凹凸構造を、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、保護層の屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４の条件を満たすものとすることにより、保護層に含まれるフッ素により撥液効果が得られ、上記条件を満たす凹凸構造により反射防止効果が得られる。このように、防汚性能と反射防止性能との両方を兼ね備えた保護フィルムを得ることができる。
【００４７】
本発明の第２の態様の保護フィルムによれば、支持基板に凹部および凸部を周期的に連続な凹凸構造を設け、この凹凸構造を、周期をｔ（ｎｍ）、高さをｈ（ｎｍ）、支持基板の屈折率をｎｂとするとき、ｔ≦３９０／ｎｂ（ｎｍ）およびｈ／ｔ≧０．４の条件を満たすものとし、さらに、凹凸構造を維持した状態で、フッ素を含む材料からなる防汚機能層を支持基板に形成することにより、上記条件を満たす凹凸構造により反射防止効果が得られ、防汚機能層に含まれるフッ素により撥液効果が得られる。このように、防汚性能と反射防止性能との両方を兼ね備えた保護フィルムを得ることができる。
【００４８】
本発明の第１および第２の態様の保護フィルムによれば、防汚性能と反射防止性能との両方を兼ね備えるものであり、表面への蛍光灯または外光の映り込みが低減されるので、表示画像の視認性が向上するとともに、作業者の目の負担を低減することができる。また、指紋、皮脂、汗、および化粧品等が付着しにくく、かつ指紋、皮脂、汗、および化粧品等が付着しても落し易い。このようなことから、各種モニタの表示画面、またはタッチパネルの表示画面に設けた場合、視認性が優れ、汚れがつきにくく、かつ汚れがついても落し易いため、汚れによる視認性の低下を抑制することができ、かつ汚れが付きにくいので汚れを取り除く作業を簡略にすることができる。このため、無人化された各種モニタの表示画面、またはタッチパネルの表示画面に設けることが好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の保護フィルムを詳細に説明する。
【００５０】
本発明者は、表面構造，および撥液材料について鋭意検討した結果，表面構造，および撥液材料の最適化により、ウェンゼルモデル、カッシ−モデルの修正に基づく効果により撥液性が増大し、親液性から撥液性への改善が可能であることを見出した。すなわち，固体自体で接触角が９０°以下（親液性の材料）であっても、表面構造によって接触角が増加し９０°以上、または９０°以下であるものの接触角が増加することを見出した。これにより、汚れの主成分である油などの表面張力が低い液体に対して、接触角を大きくし、撥液性を得る手段を知見し、本発明に至った。
【００５１】
更に、本発明者は、微細凹凸（モスアイ）構造が反射防止機能を格段に向上させることができるとともに、従来の反射防止膜よりも容易に形成することができ、加えて、微細凹凸構造が防汚性を発現する構造と類似していることを知見した。本発明者が、更なる鋭意検討した結果、反射防止機能および防汚機能の両条件を満足させることができる条件を見出し、防汚機能と無反射機能（反射防止機能）との両方を兼ね備えた保護フィルムの発明に至った。
【００５２】
一般的に良く知られているモデル（ウェンゼルモデル、カッシーモデル）では、固体材料自体が撥液性を有するものでなければ、撥液性を向上させることは不可能（図１７、図２０および図２１参照）である。それらのモデルによれば、水のような表面張力が高い液体で高い接触角を得られても、有機溶剤、または油などの表面張力が低い液体に対しては、接触角が小さく、撥液性を示さないことが容易に予測される。多くの報告は、水での実験結果から高い撥液性を報告するものの、有機溶剤、または油などで実験することはない。そして、多くの発明では、撥液性について、水の実施例（実験結果）を示し、それに追加する形で実験をすることなく、従来のモデルから撥液性を示さないことが予測できるにもかかわらず、有機溶剤、または油などでも撥液性があるかのような記述をしている。これは正しい知見から得られた発明とはいえない。
【００５３】
例えば、図２１に示すように、ウェンゼルーカッシー統合モデルにおいては、ｃｏｓθｆ＝ｃｏｓθのラインを境にして第１象現Ｄ１の第１Ａ象現Ｄ１１と第３象現Ｄ３の第３Ａ象現Ｄ３１の中に収まり、第１Ａ象現Ｄ１、および第３Ａ象現Ｄ３の中だけで推移するに留まる。第１Ａ象現Ｄ１は親液性が増大し、接触角が減少する領域である。また、第３Ａ象現Ｄ３は撥液性が増大し、接触角が増加する領域である。ウェンゼルーカッシー統合モデルにおいても、水のような表面張力の高い液体で高い接触角が得られても、有機溶剤または油などの表面張力が低い液体に関しては接触角が小さく、撥液性を示さないことが容易に予測される。
【００５４】
また、図２１の他の領域を見てみると第１Ｂ象現Ｄ１２は親液性を有する固体材料に表面構造を導入することで親液性が減少する領域、すなわち、撥液性が増大する領域である。第１Ｂ象現Ｄ１２においては、表面構造を導入することで接触角が増加する。ただし、その接触角は９０°以下に留まる。
また、第４象現Ｄ４は親液性を有する固体材料に表面構造を導入することで撥液性に変化する領域である。表面構造を導入することにより、固体材料で９０°以下の接触角が９０°以上に増大することを意味する。
従って、第３Ａ象現Ｄ３、第１Ｂ象現Ｄ１、および第４象現Ｄ４は撥液性が増大する領域と言える。図１に示すようにｃｏｓθｆ＝ｃｏｓθのラインを境にして下半分の領域Ｊ１を撥液性の増大領域と、上半分の領域Ｊ２を親液性の増大領域とに分けることができる。
【００５５】
ここで、本発明者は、表面の凹凸構造の形状について詳細な検討を行った結果、従来のウェンゼルーカッシー統合モデルが場合によっては修正されうることを見出した。すなわち、材料の性質による接触角が９０°以下であっても、表面構造の導入によっては接触角を増加させることができる。これは、図１において第１Ｂ象現Ｄ１２と第４象現Ｄ４にも、表面構造によっては推移することが可能であることを意味する。
【００５６】
図２は、詳細な検討を行って得られた結果を示すグラフである。
材料の性質で決まる接触角θ１が９０°以下（ｃｏｓθ１＞０）であっても、凹部１６０が空気で占められる状態が維持（図１９参照、数式８参照）され、接触角θは増加する。
なお、この場合、接触角θｆは下記数式１０、１３で表される。数式１０は撥液性におけるカッシ−モデル（数式８）の制限（θ１＞９０°）がなく，接触角θ１が９０°以下でも成り立つ。この数式１０は、接触角θ１が数式１１により得られる遷移角度θｔより大きい場合に成り立つ。
【００５７】
【数１０】
2007076242.tif 000013
【００５８】
【数１１】
2007076242.tif 000014
【００５９】
また、接触角θ１がθｔより小さい場合には、修正されたウェンゼルモデル（下記数式１２）が成り立つ。この数式１２においては、付加係数ｂが追加されている。この付加係数ｂは、主にＡに依存する係数である。
また、この数式１２によれば、遷移角θｔ以上においても撥液増大領域である第４象現Ｄ４および第１Ｂ象現Ｄ１２に留まる。これはあたかも従来モデルのウェンゼルーカッシー統合モデルでカッシーモデルからウェンゼルモデルへ遷移する遷移角度が右方向（ｃｏｓθ１＝１側）にシフトしたように見ることができる。
【００６０】
【数１２】
2007076242.tif 000015
【００６１】
本発明においては、所定の液体に対して固体が親液性であってもその所定の液体に対して撥液性への遷移または親液性であるものの接触角の増大が許容される。このような傾向は凹凸の角度とパターン形状に関係している。
一般に接触角が９０°を境にして、親液性および撥液性を区別しているが熱力学的には、何の根拠もない。また、ウェンゼルモデル、カッシーモデルともに親液性、撥液性の性質を別々に考えており、その間の境界部分については、何ら考慮されていない。ウェンゼルモデルでは、材料の性質による接触角が９０°である場合、表面構造を導入しても変化なく９０°であり、カッシーモデルでは、９０°近辺で急激な変化が起こることになってしまう。実際の表面では両モデルで表わされるふるまいが混在しているはずであり、この接触角が９０°近辺の詳しい検討が必要である。そして、その詳細な検討の結果、カッシーモデルに従う表面構造において、その急激な変化が起こる遷移角度が構造によって異なること、そしてそれは、親液性材料でも表面構造で撥液性に変わりうることを見出した。
【００６２】
先ず、凹部を有する固体について説明する。本発明においては、図３（ａ）に示すように、固体１０に開口部の形状が円形の凹部１２が形成されている。この凹部１２においては、凹部１２の側壁（内壁）１２ａは、固体１０の厚さ方向に対して略平行に形成されている。
凹部１２の側壁（内壁）１２ａと固体１０の表面１０ａとの境界が不連続に変化する場合、液滴は、凹部１２の内部に侵入しにくい。これは、液滴が凹部１２の内部に侵入するためには、凹部１２の内部に存在している空気を追い出して、それと交換しなければならないためである。このことは、固体１０が液滴に対して親液性を有するものであっても同じであり、この空気と液滴との交換の容易さによって、遷移角度が決定される。凹部１２における側壁１２ａと固体１０の表面１０ａとのなす角度αにより空気と液滴との交換のし易さが変化する。
【００６３】
また、図３（ｂ）に示すように、凹部１２における側壁１２ａと固体１０の表面１０ａとの境界が連続的に変化する場合も、空気と液滴との交換が容易になる。側壁１２ａと固体１０の表面１０ａとの境界における曲率半径をρとするとき、曲率半径ρは、凹部１２の直径ｄ、凹部１２の深さｈとの関係で、空気と液体との交換が容易になり遷移角θｔが９０°以上になる。遷移角θｔを小さくするためには、曲率半径ρが、凹部１２の直径ｄおよび凹部１２の深さｈのいずれか小さい方の値よりも小さく、望ましくは、凹部１２の直径ｄおよび凹部１２の深さｈのいずれか小さい方の値の１／２以下である。深さｈは、望ましくは１μｍ以上、更に望ましくは２μｍ以上である。
また、凹部１２の直径ｄは、液滴に対して無視できるほど十分小さければよく、望ましくは５０μｍ以下、更に望ましくは１０μｍ以下、更に一層好ましくは５μｍ以下である。
【００６４】
次に、凸部を有する固体について説明する。本発明においては、図４（ａ）に示すように、固体１０に円柱状の凸部１３が独立して、２つ形成されている。各凸部１３の外壁１３ａは、固体１０の厚さ方向に対して略平行に形成されている。
各凸部１３の外壁１３ａの間の境界が不連続に変化する場合、液滴は、凸部１３の間に侵入しにくい。これは、液滴が凸部１３の間に侵入するためには、凸部１３の間に存在している空気を追い出して、それと交換しなければならないためである。このことは、固体１０が液滴に対して親液性を有するものであっても同じであり、この空気と液滴との交換の容易さによって、遷移角度が決定される。凸部１３における外壁１３ａと、この凸部１３の上面１３ｂとのなす角度β（以下、角部１３ｃの角度βともいう）により空気と液滴との交換のし易さが変化する。
【００６５】
また、図４（ｂ）に示すように、凸部１３における外壁１３ａと上面１３ｂとの境界が連続的に変化する場合も、空気と液滴との交換が容易になる。凸部１３における外壁１３ａと上面１３ｂとの境界（角部１３ｃ）における曲率半径をρとするとき、曲率半径ρは、凸部１３の直径ｄ、凸部１３の高さｈとの関係で、空気と液体との交換が容易になり遷移角θｔが９０°以上になる。遷移角θｔを小さくするためには、曲率半径ρが、凸部１３の直径ｄおよび凸部１３の高さｈのいずれか小さい方の値よりも小さく、望ましくは、凸部１３の直径ｄおよび凸部１３の高さｈのいずれか小さい方の値の１／２以下である。凸部１３の高さｈは、望ましくは１μｍ以上、更に望ましくは２μｍ以上である。
また、凸部１３の直径ｄは、液滴に対して無視できるほど十分小さければよく、望ましくは５０μｍ以下、更に望ましくは１０μｍ以下、更に一層好ましくは５μｍ以下である。なお、本発明においては、凸部１３の高さは、凹部の深さと同じものとして扱うこととし、同一符号を付す。
【００６６】
親液性の固体に凹凸構造を導入して撥液性を増大させる条件は、凹凸パターンによって異なる。また、凹部の面積比率および固体自体の表面張力によって、その表面構造による接触角の増大の割合が変化する。まず、固体の表面に、開口部の形状が円形の凹部１２、または円柱状の凸部１３が複数形成されているパターンについて説明する。
上記数式１および数式１０から、みかけの接触角θｆ、面積比率Ａ、液体の表面張力、および固体の表面張力が下記数式１３で表される。下記数式１３において、見かけの接触角θｆが９０°以上になる関係は、下記数式１４で表される。対象となる液滴によりこの関係を満たす固体材料、凹部の面積比率Ａを決定することにより、平坦な表面における接触角が９０°以下であっても、接触角が９０°以上になるか、または接触角は９０°以下であるものの増加する。
【００６７】
【数１３】
2007076242.tif 000016
【００６８】
【数１４】
2007076242.tif 000017
【００６９】
上記数式１３および数式１４における凹部１２の面積比率Ａは、図５（ａ）に示すように、仮想的な六角形Ｕの中心に同じ大きさの円形状の凹部１２が形成されていることを仮定して算出される凹部１２の面積比率である。すなわち、凹部１２の配置が最密充填である場合にものおける面積比率である。この面積比率Ａは、下記数式１５により表されるものである。なお、下記数式１５におけるｄは凹部１２の直径であり、ｐは六角形Ｕの大きさである。
【００７０】
【数１５】
2007076242.tif 000018
【００７１】
また、凹部１２の面積比率Ａは、２０％以上であることが好ましく、更に好ましくは４０％以上である。凹部１２の面積比率Ａを高くすることにより、液体が空気に接触する割合が増え、見かけの接触角θｆが高くなる。
【００７２】
また、図６に示すように、固体１０の表面１０ａに、凸部１３が複数設けられた凸パターンにおける凸部１３の面積比率Ａは、図５（ｂ）に示すように、仮想的な六角形Ｕの中心に同じ大きさの円柱状の凸部１３が形成されていることを仮定して算出される凸部１３の面積比率である。すなわち、凸部１３の配置が最密充填である場合にものおける面積比率である。この面積比率Ａは、下記数式１６により表されるものである。なお、下記数式１６におけるｄは凸部１３の直径であり、ｐは六角形Ｕの大きさである。
【００７３】
【数１６】
2007076242.tif 000019
【００７４】
また、凸部１３の固体１０の表面１０ａに対する凸部１３を除いた面積比率Ａは、６０％以下であることが好ましく、更に好ましくは４０％以下である。凸部１３の固体１０の表面１０ａに対する凸部１３を除いた面積比率Ａを低くすることにより、液体が空気に接触する割合が増え、見かけの接触角θｆが高くなる。
【００７５】
次に、本発明の微細凹凸構造により無反射機能（反射防止機能）を実現できる原理について詳細について説明する。
図７（ａ）は、屈折率が一様な媒質における反射を説明する模式図であり、（ｂ）は、図７（ａ）における屈折率の分布を示す模式図である。
図７（ａ）に示すように、屈折率がｎ０の媒質２０から屈折率がｎ１の一様な媒質２２に、入射光Ｅｉを入射角度を０°で入射させた場合、一部が媒質２２を透過する透過光Ｅｔとなり、一部が媒質界面２４で反射する反射光Ｅｒとなる。このとき、媒質界面２４における反射率Ｒは数式１７で表される。
【００７６】
【数１７】
2007076242.tif 000020
【００７７】
ここで、上記数式１７の反射率Ｒの関係を保護フィルムに当てはめる。保護フィルムにおいては、媒質２０は、例えば、空気である。この空気の屈折率ｎ０は１である。また、媒質２２は、例えば、ガラスである。このガラスの屈折率ｎ１は１．５である。上数式１７より反射率Ｒは４％となる。
【００７８】
図７（ｂ）に示すように、入射方向における屈折率の分布Ｃ１において、媒質界面２４近傍で、屈折率が大きく変化する段差部Ｃ１１が生じる。反射光Ｅｒは、両媒質間の媒質界面２４における屈折率の不連続性（段差部Ｃ１１）に起因して生じる。従って、屈折率が大きく変化する不連続性（段差部Ｃ１１）をなくすことより、反射率を小さくすることができる。すなわち、連続的な屈折率分布を有する媒質２６（図８（ａ）参照）を用いることより、図８（ｂ）に示すように、媒質界面２８近傍で、入射方向における屈折率の分布Ｃ２が連続的に変化する変化部Ｃ２１となり、媒質界面２８での反射光Ｅｒを低減することができる。すなわち、反射率を小さくすることができる。
【００７９】
上述のような反射光Ｅｒを低減する方法の１つとして、入射光Ｅｉの波長より小さい大きさの凹凸を入射光Ｅｉの入射面に設けることにより、連続的な屈折率とし、反射光を低減する方法がある。
【００８０】
ここで、図９（ａ）は、反射光を低減する凹凸構造を示す模式図であり、（ｂ）は、図９（ａ）の凹凸構造における屈折率の分布を示す模式図である。
例えば、図９（ａ）に示すような凹凸構造３０がある。この凹凸構造３０においては、基板３２の表面３２ａに、高さｈの凸部３４が間隔ｔで複数設けられている。この間隔ｔを入射光Ｅｉの波長よりも小さくする。これにより、間隔ｔが光の波長より短いため、入射光Ｅｉは、その凹凸構造３０からの平均的な屈折率を感じる。その屈折率は任意の深さでの屈折率の面積平均になり、屈折率は、入射方向に連続的に変化する。図９（ｂ）に示すように、屈折率の分布Ｃ３は、段差部が生じることなく、連続的に変化し、凹凸構造３０の表面近傍において、屈折率の分布Ｃ３が連続的に変化する変化部Ｃ３１となる。
【００８１】
なお、屈折率の変化が連続関数であるということは、光の進行方向に微小距離Δｚ隔てた２点（ｚ、ｚ＋Δｚ）において、点ｚにおける屈折率をｎ０とし、点ｚ＋Δｚにおける屈折率をｎ１としたとき、Δｚ→０ならばｎ１→ｎ０となり、上記数式１７から、Ｒ→０になる。ただし、詳細には高さｈとの関係で反射率Ｒは最適化される。
【００８２】
媒質中を伝搬する光の波長はその屈折率をｎとするとλ／ｎで表され、空気中よりも短くなる。微細凹凸構造の周期ｔ（ｎｍ）は、その凹凸構造を構成する媒質の屈折率中での波長より小さくなることが望ましい（数式１８）。可視光の波長範囲は、波長が３８０ｎｍから６３０ｎｍであり、最短波長（３８０ｎｍ）の光において、上記数式１１を満足すればよい。媒質の材料としては、フッ素系ポリマ、またはテフロン（登録商標）ＡＦ（フッ素樹脂）を用いた場合、屈折率は１．３である。これにより、微細凹凸構造の周期ｔは２９０ｎｍ以下であればよい。
【００８３】
【数１８】
2007076242.tif 000021
【００８４】
凹凸構造の断面形状は実効的な屈折率を連続的にする必要がある。実効的な屈折率はある深さでの空気と媒質の断面積比率で平均化された値をとるため断面形状も連続的である必要がある。またこのパターンは凸部が個々に突き出ているドットパターンでも良いし、その逆に凹部が個々に引っ込んでいるホールパターンでもよい。
【００８５】
また、深さｈはその周期ｔとのアスペクト比ｈ／ｔから計算で求められ（非特許文献１参照）、下記数式１９で表される関係を満足するとき十分に低い反射率Ｒになる。
【００８６】
【数１９】
2007076242.tif 000022
【００８７】
なお、媒質に、テフロン（登録商標）ＡＦ（フッ素樹脂）を用いた場合、周期ｔは、ｔ≦２９０ｎｍであり、高さｈは、ｈ≧１２０ｎｍである。これにより、反射を防止することができる。
以上のことから、接触角を増加する条件、および反射光を低減することができる条件（上記数式１８および数式１９）の両方を満足することにより、防汚性および反射防止性が優れた保護フィルムを得ることができる。
【００８８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[第１の実施形態]
図１０（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）の模式的平面図である。
【００８９】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態の保護フィルム４０は、支持基板４２と、この支持基板４２の表面に形成される保護層４４とを有する。
支持基板４２は、保護層４４を支持するものであり、表面が平坦なものである。この支持基板４２は、例えば、可視光域（波長が３８０〜６３０ｎｍ）において透明なプラスチックフィルムにより形成されるものである。
【００９０】
この支持基板４２に用いるプラスチックフィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、およびプロピオニルセルロースなどのセルロースエーテル、または、例えば、ポリプロピレン、ポリエチラン、およびポリメチルペンテンなどのポリオレフィンにより形成されたものが好ましい。
【００９１】
保護層４４は、防汚性能および反射防止性能が優れた無反射防汚層である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、保護層４４は、その表面４４ａに凸部４６と凹部４８とが連続して並んで周期的に連続に形成されている。このように、保護層４４においては、凸部４６と凹部４８とにより周期的に連続な凹凸構造が構成される。
【００９２】
また、保護層４４を構成する材料としては、可視光領域（波長が３８０ｎｍ〜６３０ｎｍ）において透明性が優れ、表面張力が小さいことが必要である。これらの条件を満たす材料としては、例えば、フッ素系ポリマ、エチレン四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、サイトップ（登録商標）、テフロン（登録商標）ＡＦが挙げられる。これらの材料は表面張力が小さく、可視光領域において透明で、なおかつ屈折率が低いものである。このように、本実施形態の保護層４４は、フッ素を含む材料により構成されている。
【００９３】
ここで、図１１は、図１０（ｂ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
上述の如く、保護層４４の表面に形成された凸部４６および凹部４８からなる凹凸構造は、正弦波関数のような連続的で規則的な周期性をもつ周期構造を有する。凹凸構造が規則的な周期性を有するため、凸部４６の先端部は連続的に変化する形状となる。これにより、凸部４６の先端部（角部４６ｃを含む）は所定の曲率を有することが好ましい。
【００９４】
図１１に示すように、保護層４４の凹凸構造における凸部４６および凹部４８の周期をｔとする。また、凸部４６の高さをｈとし、凸部４６の幅をｄとする。
凸部４６の高さｈは、凸部４６の頂点４６ａから凹部４８の底までの距離である。
【００９５】
次に、凸部４６の幅ｄについて説明する。
凸部４６のｈ／２の高さに線Ｖを引き、この線Ｖと、凸部４６の側壁４６ｂとが交わる点Ｑにおける接線Ｔｂと、凹部４６の頂点４６ａにおける接線Ｔａとが交差する点ｗをする。このとき、１つの凸部４６における点ｗの２点間の距離が凸部４６の幅ｄである。
【００９６】
また、凹凸構造における凸部４６および凹部４８の周期ｔは、凸部４６および凹部４８の繰返しの長さであり、隣接する凸部４６における同じ側の点ｗの２点間距離である。また、凹部４８の幅ｓは、周期ｔから凸部の幅ｄを引いたものである。
【００９７】
次に、本実施形態の保護フィルム４０において、反射が防止されるに必要な条件について説明する。本実施形態の保護フィルム４０において、保護層４４は、上記数式１８、および数式１９を満足するものである。
例えば、可視光の最短波長を３８０ｎｍとする。また、保護層４４を、例えば、テフロン（登録商標）ＡＦ（屈折率１．３）により構成する。この場合、保護層４４の屈折率ｎｂは１．３である。
反射が防止されるに必要な条件については、上記数式１８により、周期ｔは２９０ｎｍ以下である。また、凸部４６の高さｈは、数式１９から凸部４６の高さｈは１２０ｎｍ以上である。
【００９８】
次に、本実施形態の保護フィルム４０において、防汚性を得るために必要な必要な条件について説明する。
本実施形態の保護フィルム４０において、防汚性を得るためには、凹凸構造における上記数式１６により得られる面積比率が６０％以下である。好ましくは、面積比率は４０％以下である。
【００９９】
また、周期ｔが２９０ｎｍであり、かつ面積比率が６０％である場合には、上記数式１６により、凸部４６の幅ｄは１６７ｎｍとなる。また、図１１に示すように、凹部４８の幅ｓは１２３ｎｍ（＝２９０ｎｍ−１６７ｎｍ）となる。
さらに、凸部４６の曲率半径ρは、凹部４８の幅ｓおよび凸部の高さｈ（凹部４８の深さｈ）よりも小さいことが好ましい。そこで、凸部４６の幅ｄは１６７ｎｍであり、曲率半径ρをｄ／２とすると、曲率半径ρは８３．５ｎｍである。この曲率半径ρは、凹部４８の幅ｓ（＝１２３ｎｍ）および凸部４６の高さｈ（＝１２０ｎｍ）よりも小さい。このようにして、反射防止性が発現する条件と防汚性が発現する条件との両方を満足する凹凸構造が得られる。
なお、凸部４６の角部４６ｃの角度βは１２６°以下であり、望ましくは１１５°以下である。
【０１００】
本実施形態の保護フィルム４０の製造方法について説明する。
先ず、可視光域において透明なセルロースエーテルまたはポリオレフィンなどからなる支持基板４２を用意する。
次に、支持基板４２の表面に保護層４４を構成するフッ素系ポリマ、エチレン四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、サイトップ（登録商標）、またはテフロン（登録商標）ＡＦなどの材料を塗布し、塗膜を形成する。
次に、凹凸構造の凹凸パターンが形成された金型を塗膜の表面に押し付けて塗膜を昇温するか、または塗膜を昇温した状態で金型を塗膜の表面へ押し付け、固化させ、金型のパターンを塗膜の表面に転写する。
次に、金型を塗膜から離す。このようにして、本実施形態の保護フィルム４０を作製することができる。
【０１０１】
本実施形態においては、凸部４６および凹部４８に用いられる金型は、基台（図示せず）に凹凸部（図示せず）が形成されている。この凹凸部は、保護層４４の凸部４６および凹部４８を形成するものである。基台の凹凸部は、凸部４６および凹部４８が上述の反射防止の機能および防汚の機能が発現する形状、大きさ、および面積比率を満足する凹凸パターンに形成されている。なお、金型の凹凸部の凹凸パターンは、例えば、リソグラフィ法、ドライエッチング、またはめっきなどにより形成されるものである。
【０１０２】
本実施形態の保護フィルム４０においては、保護層４４に形成する凸部４６および凹部４８を反射防止の機能および防汚性の機能が発現する形状、大きさおよび面積比率とすることにより、反射光を低減することができるとともに、汚れの主成分である油の接触角を大きくすることができる。これにより、本実施形態の保護フィルム４０においては、表面への蛍光灯または外光の映り込みが低減されるので、表示画像の視認性が向上するとともに、作業者の目の負担を低減することができる。また、指紋、皮脂、汗、および化粧品等が付着しにくく、かつ指紋、皮脂、汗、および化粧品等の付着しても落し易い。
このようなことから、本実施形態の保護フィルム４０を、各種モニタの表示画面、またはタッチパネルの表示画面に設けた場合、視認性が優れ、汚れがつきにくく、かつ汚れがついても落し易いため、汚れによる視認性の低下を抑制することができるとともに、汚れが付きにくいので汚れを取り除く作業を簡略にすることができる。このため、本実施形態の保護フィルム４０を、無人化された各種モニタの表示画面、またはタッチパネルの表示画面に設けることは好適である。
【０１０３】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態の保護フィルムについて説明する。なお、本実施形態においては、図１０（ａ）および（ｂ）ならびに図１１に示す第１の実施形態の保護フィルム４０と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図１２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１２（ａ）の模式的平面図である。図１３は、図１２（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【０１０４】
図１２（ａ）に示すように、本実施形態の保護フィルム５０は、第１の実施形態の保護フィルム４０（図１０（ａ）参照）に比して、保護層５２の構成が異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【０１０５】
本実施形態の保護層５２は、図１２（ｂ）に示すように、その表面５２ａに凹部５４が所定の間隔を設けて複数形成されている。図１２（ａ）に示すように、保護層５２においては、凹部５４と、この凹部５４に隣接する凹部５４との間が凸部５６となる。保護層５２には、これらの凹部５４および凸部５６とが連続的な周期構造で形成されている。この保護層５２の凹凸構造は、正弦波関数のような連続的で規則的な周期性を有するものである。凹凸構造が、規則的な周期性をもつものであり、凹部の角部５４ｃは、連続的に変化する形状となる。このため、角部５４ｃは、所定の曲率を有することが好ましい。
【０１０６】
保護層５２は、第１の実施形態の保護層４４と同様に、フッ素を含む材料により構成されていればよい。保護層５２は、例えば、フッ素系ポリマ、エチレン四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、サイトップ（登録商標）、テフロン（登録商標）ＡＦが挙げられる。
【０１０７】
図１３に示すように、保護層５２の凹凸構造における凹部５４および凸部５６の周期をｔとする。また、凹部５４の深さをｈとする。
凹部５４の深さｈは、保護層５２の表面から凹部５４の底部までの距離である。
本実施形態においても、第１の実施形態の凸部４６と同様に、凸部５６の幅ｄが定義される。この凸部５６の幅ｄは、凸部５６のｈ／２の高さで線Ｖを引き、この線Ｖと、凹部５４の内壁５４ｂとが交わる点Ｑにおける接線Ｔｂと、保護層５２の表面５２ａ、すなわち、凸部５６の頂点における接線Ｔａとが交差する点ｗをする。１つの凸部５６における点ｗの２点間の距離を、凸部５６の幅ｄとする。また、凹部５４の幅ｓは、周期ｔから凸部５６の幅ｄを引いたものである。
【０１０８】
本実施形態の保護フィルム５０において、反射が防止されるに必要な条件は、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様である。保護層５２に、例えば、テフロン（登録商標）ＡＦ（屈折率１．３）を用いた場合、周期ｔは２９０ｎｍ以下であり、凹部５４の深さｈは１２０ｎｍ以上である。
【０１０９】
また、本実施形態の保護フィルム５０において、防汚性を得るために必要な凹凸構造における上記数式１５により得られる面積比率は２０％以上であり、更に好ましくは４０％以上である。
また、上記数式１５から、周期ｔが２９０ｎｍであり、かつ面積比率が２０％である場合、凸部５６の幅ｄは１１８ｎｍとなる。また、また、図１３に示すように、凹部５４の幅ｓは１７２ｎｍ（＝２９０ｎｍ−１１８ｎｍ）となる。
また、凹部５４の内壁５４ｂと保護層５２の表面５２ａとの境界における曲率半径ρは、凹部５４の幅ｓおよび凸部の高さｈ（凹部５４の深さｈ）よりも小さいことが好ましい。曲率半径ρをｄ／２とすると、曲率半径ρは５９ｎｍである。この曲率半径ρは、凹部５４の幅ｓ（＝１７２ｎｍ）および凹部５４の深さｈ（＝１７０ｎｍ）よりも小さい。このようにして、本実施形態においては、反射防止性が発現する条件と防汚性が発現する条件との両方を満足する凹凸構造が得られる。
なお、凹部５４の内壁５４ｂと保護層５２の表面５２ａとのなす角度α（凹部５４の角部５４ｃの角度α）は１２６°以下であり、望ましくは１１５°以下である。
【０１１０】
また、本実施形態の保護フィルム５０の製造方法も、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様であり、その詳細な説明は省略する。
先ず、可視光域において透明なセルロースエーテルまたはポリオレフィンなどからなる支持基板４２を用意する。
次に、支持基板４２の表面に保護層５２を構成するフッ素系ポリマ、エチレン四フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）、サイトップ（登録商標）、またはテフロン（登録商標）ＡＦなどの材料を塗布し、塗膜を形成する。
次に、凹凸構造のパターンが形成された金型を塗膜の表面に押し付けて塗膜を昇温するか、または塗膜を昇温した状態で金型を塗膜の表面へ押し付け、固化させ、金型のパターンを塗膜の表面に転写する。次に、金型を塗膜から離す。このようにして、保護フィルム５０を作製することができる。
なお、本実施形態の保護フィルム５０においても、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【０１１１】
[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態の保護フィルム６０について説明する。なお、本実施形態においては、図１０（ａ）および（ｂ）ならびに図１１に示す第１の実施形態の保護フィルム４０と同一構成物には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図である。
【０１１２】
図１４に示すように、本実施形態の保護フィルム６０は、第１の実施形態の保護フィルム４０（図１０（ａ）参照）に比して、保護層４４が設けられておらず、可視光域において透明な支持基板６２に凸部６４および凹部６６が形成されている点、および支持基板６２の凸部６４および凹部６６に防汚機能層６８が形成されている点が異なり、それ以外の構成については、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【０１１３】
支持基板６２としては、例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、およびプロピオニルセルロースなどのセルロースエーテル、または、例えば、ポリプロピレン、ポリエチラン、およびポリメチルペンテンなどのポリオレフィンを用いることができる。また、本実施形態の支持基板６２は、上記数式１８、および数式１９を満足するものである。
【０１１４】
防汚機能層６８は、それ自身が撥液性を有するものであり、例えば、パーフルオロ基を含むフルオロアルキルシランなどのフッ素系低分子材料により構成されるものである。
また、防汚機能層６８は、支持基板６２に形成された凸部６４および凹部６６により構成される凹凸構造を維持することができる程度の厚さが十分薄いものである。
防汚機能層６８は、例えば、厚さが１０ｎｍ以下である。この防汚機能層６８の厚さは、反射防止性の発現条件および防汚性の発現条件に比べて十分薄く、支持基板６２に形成される反射防止性が発現する条件と防汚の条件を満たす凹凸構造に影響を与えることなく、支持基板６２の局所的な凹凸構造が維持される。
【０１１５】
本実施形態の保護フィルム６０においては、凹凸構造の反射防止性が発現する条件は、支持基板６２の屈折率が１．４程度であり、第１および２の実施形態に比して、多少大きくなるものの、反射防止性と防汚性との両方の機能を有するものとすることができる。
【０１１６】
なお、本実施形態の保護フィルム６０においては、防汚機能層６８を設けることにより、支持基板６２の凹凸構造に基づく局所的な凹凸構造を有する表面構造による撥液性を発現させることができるとともに、防汚機能層６８よる撥液性の効果の２つの効果を得ることができる。
【０１１７】
また、本実施形態の保護フィルム６０の製造方法も、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様であり、その詳細な説明は省略する。
先ず、可視光域において透明なセルロースエーテルまたはポリオレフィンなどからなる支持基板６２を用意する。
次に、支持基板６２の表面に、凹凸構造のパターンが形成された金型を塗膜の表面に押し付けて塗膜を昇温するか、または塗膜を昇温した状態で金型を塗膜の表面へ押し付け、固化させ、金型のパターンを塗膜の表面に転写する。次に、金型を塗膜から離す。
次に、例えば、酸素プラズマを用いて凸部６４および凹部６６のクリーニングを行う。
【０１１８】
次に、凸部６４および凹部６６に、例えば、スピンコート、液中に浸漬する方法、真空蒸着、または気相吸着により、支持基板６２に形成された凸部６４および凹部６６により構成される凹凸構造を維持できる程度に厚さが十分薄い、例えば、１０ｎｍ以下の厚さの防汚機能層６８を形成する。このようにして、図１４に示す保護フィルム６０を作製することができる。
なお、本実施形態の保護フィルム６０においても、第１の実施形態の保護フィルム４０と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【０１１９】
また、本実施形態の保護フィルム６０においては、支持基板６２の裏面に、可視光域において透明な下基板を設けてもよい。
さらに、本実施形態においては、支持基板６２に形成した凹凸構造は、支持基板６２の表面に凸部６４を形成するものに限定されるものではなく、第２の実施形態のように、支持基板６２の表面に凹部を形成するものであってもよい。
【０１２０】
以上のように、本発明の保護フィルムにおいては、指紋、皮脂、汗、および化粧品などの汚れを防ぐことができるため、タッチパネル、または各種モニタの表面に貼り付けるフィルターなどに好適に用いることができる。
【０１２１】
以上、本発明の保護フィルムについて説明したが、本発明は上述の実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθをとって撥液性増大の領域と、親液性の増大領域とを示すグラフである。
【図２】縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθ１をとって本発明の表面構造モデルにおける接触角θ１と見かけの接触角θｆとの更に詳細な関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の表面構造モデルにおける凹部の形状を示す模式的断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の表面構造モデルにおける凸部の形状を示す模式的断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の表面構造モデルにおける開口部が円形の凹部の面積比率を算出するモデルを示す模式図であり、（ｂ）は、本発明の表面構造モデルにおける円柱状の凸部の面積比率を算出するモデルを示す模式図である。
【図６】凸部が複数設けられた凸パターンの構造を示す模式的斜視図である。
【図７】（ａ）は、屈折率が一様な媒質における反射を説明する模式図であり、（ｂ）は、図７（ａ）における屈折率の分布を示す模式図である。
【図８】（ａ）は、連続的な屈折率分布を有する媒質における反射を説明する模式図であり、（ｂ）は、図８（ａ）における屈折率の分布を示す模式図である。
【図９】（ａ）は、反射光を低減する凹凸構造を示す模式図であり、（ｂ）は、図９（ａ）の凹凸構造における屈折率の分布を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）の模式的平面図である。
【図１１】図１０（ｂ）のＩ−Ｉ線による断面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図であり、（ｂ）は、図１２（ａ）の模式的平面図である。
【図１３】図１２（ｂ）のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る保護フィルムを示す模式的断面図である。
【図１５】平面上に滴下された液体の表面張力と、固体の表面張力と、固体と液体との間に働く界面張力と、接触角との関係を示す模式図である。
【図１６】ウェンゼル（Wentzel）モデルを示す模式図である。
【図１７】縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθをとってウェンゼルモデルにおける接触角θと見かけの接触角θｆとの関係を示すグラフである。
【図１８】カッシー（Cassie）モデルを示す模式図である。
【図１９】（ａ）は、カッシーモデルにおいて、固体が撥液性を有する状態を示す模式的断面図であり、（ｂ）は、カッシーモデルにおいて、固体が親液性を有する状態を示す模式的断面図である。
【図２０】縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθ１をとってカッシーモデルにおける接触角θ１と見かけの接触角θｆとの関係を示すグラフである。
【図２１】縦軸にｃｏｓθｆをとり、横軸にｃｏｓθ１をとってウェンゼルーカッシー統合モデルにおける接触角θと見かけの接触角θｆとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  固体
１０ａ  表面
１２ａ  側壁
１２、４８、５６、６６  凹部
１３、４６、５４、６４  凸部
１３ａ  外壁
１３ｂ  上面
４６ｃ，５４ｃ  角部
４０、５０、６０  保護フィルム
４２、６２  支持基板
４４、５２  保護層
５４ｂ  内壁
６８  防汚機能層
【図１】
2007076242.tif 000023
【図２】
2007076242.tif 000024
【図３】
2007076242.tif 000025
【図４】
2007076242.tif 000026
【図５】
2007076242.tif 000027
【図６】
2007076242.tif 000028
【図７】
2007076242.tif 000029
【図８】
2007076242.tif 000030
【図９】
2007076242.tif 000031
【図１０】
2007076242.tif 000032
【図１１】
2007076242.tif 000033
【図１２】
2007076242.tif 000034
【図１３】
2007076242.tif 000035
【図１４】
2007076242.tif 000036
【図１５】
2007076242.tif 000037
【図１６】
2007076242.tif 000038
【図１７】
2007076242.tif 000039
【図１８】
2007076242.tif 000040
【図１９】
2007076242.tif 000041
【図２０】
2007076242.tif 000042
【図２１】
2007076242.tif 000043