JP2001511536A

JP2001511536A - 改良された反射防止複合材料

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Publication number: JP2001511536A
Application number: JP2000504475A
Authority: JP
Inventors: サイフ，モタシム; メーマリアン，ハツサン
Original assignee: シー・ピー・フイルムズ・インコーポレイテツド
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2001-08-14
Anticipated expiration: 2018-06-18
Also published as: CA2296339C; KR20010022046A; CA2296339A1; KR100391167B1; JP3464785B2; WO1999005546A1; CN1271420A; EP0998687A1; AU8258798A; US6266193B1

Abstract

(57)【要約】非常に高い可視光線透過率及び４００〜８００ｎｍの波長に亘り非常に低い可視光線反射率を有する反射防止複合材料を提供する。本発明の複合材料は、（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハードコート、（ｃ）約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有する薄い炭素層、及び（ｄ）前記の薄い炭素層上に堆積された複数の透明酸化物層対を含み、前記した透明酸化物層対の各々は（ｉ）約１．６５〜約２．６５の屈折率及び約１００〜約３２００オングストロームの平均厚さを有する第１透明酸化物及び（ｉｉ）約１．２〜約１．８５の屈折率及び約１００〜約３２００オングストロームの平均厚さを有する第２透明酸化物を含む。前記複合材料は、薄い炭化層と第１透明酸化物層との間に配置した中間酸化物層をも含み得る。前記した中間酸化物層は約１．５〜約２．２の屈折率及び４００〜約１０００オングストロームの厚さを有する。別の好ましい実施態様では、複合材料は更に約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する低表面エネルギーの最外透明層をも含む。別の好ましい実施態様では、透明層は真空または非真空方法、或いは両方法の組合せにより堆積される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の分野）本発明は、包括的には光学特性を示す改良された複合構造物に関し、より具体
的にはディスプレー用途で利用される反射防止特性を示す前記構造物に関する。

【０００２】（発明の背景）過去数年間、反射防止複合材料は多くの目的のために絶えず拡大している基準
で使用されてきた。反射防止複合材料は、最も一般的には反射“グレア”を最小
限に抑えるために窓、鏡、及びテレビスクリーンやコンピューターモニタースク
リーンを含めた各種ディスプレー用途に使用されている。

【０００３】前記複合材料の最も一般的な構造は、特定波長で１／４波長光学厚さを有する
ものである。この構造は可視範囲において表面の反射率を１％未満に低下させる
ことができる。

【０００４】典型的な反射防止複合材料は、光透過性基板及びその上に設けられた１つ以上
の透明な反射防止層から構成される。複合材料に機械的耐久性及び物理的強度を
与えるために、しばしば透明なハードコート層が基板と反射防止層との間に堆積
されている。各層に使用される材料及び各層の厚さは、複合材料を透過する光の
量は最大であり、複合材料により反射する光の量は最小となるように選択される
。

【０００５】今までに多数の反射防止複合材料が知られており、その多くは高屈折率材料及
び低屈折率材料の対からなる。この分野で最も初期の特許の１つである米国特許
第２，４７８，３８５号明細書には、ガラス基板上の中間／高／低屈折率材料の
３層構造が記載されている。

【０００６】反射防止コーティングに関わる別の先行特許は米国特許第３，４３２，２２５
号明細書であり、ここには２つの異なる材料、すなわちＺｒＯ_２及びＭｇＦ_２を
用いて４層反射防止コーティング系を組合せる方法が開示されている。この方法
の基本的問題はＭｇＦ_２が本質的に軟らかいことであり、そのためにこの方法は
あまり多くの分野で使用されていない。

【０００７】別の多層反射防止コーティングは米国特許第３，５６５，５０９号明細書に開
示されており、ここには製造を簡潔にするために２つの材料を用いて３層系を２
層に減らしている。

【０００８】最も一般的な反射防止コーティングは４層構造物である。この構造物は、幾つ
かの先行特許に記載されているような３種もしくは４種の異なる材料を用いるの
ではなく２種の反射防止コーティング材料から製造され得る。各層の厚さは、広
範囲のスペクトルにおいて最良の特性が得られるように最適化される。

【０００９】多くの反射防止複合材料の設計では、構造物の一部として高屈折率誘電性反射
防止層を使用している。電磁遮蔽及び静電放電制御が主眼である分野では、導電
性高屈折率酸化物、例えば酸化インジウムまたは酸化スズが前記構造物中に配合
されている。米国特許第４，４２２，７２１号明細書では、反射防止構造物の一
部としての導電性コーティングの使用を含んでいる。

【００１０】米国特許第５，１７０，２９１号明細書には、４層反射防止複合材料が開示さ
れており、ここではＤＣ反応性スパッタリングが好ましい堆積方法として示唆さ
れている。米国特許第５，５７９，１６２号明細書には、感温性基板に対する好
ましい堆積方法としてＤＣ反応性スパッタリングを使用する多層反射防止複合材
料が記載されている。

【００１１】現在公知の反射防止複合材料には幾つかの問題がある。第１の問題は、ポリマ
ー基板上に反射防止コーティングを堆積させるために特殊な方法が必要なことで
ある。

【００１２】第２の問題は、反射防止複合材料の複数の層を堆積させるために多くの製造方
法が提案されているが、実用的な方法かせ非常に少ないことである。このことは
、反射防止コーティングを連続ロールコーティング（ウェブ）システムで堆積さ
せる方法が公開されていないので特に重要である。

【００１３】現在公知の反射防止複合材料が抱える第３の問題は、反射防止複合材料の製造
においては必ず一般的に製造効率が乏しく、堆積速度が遅いことである。

【００１４】現在公知の反射防止複合材料が抱える第４の問題は、ポリマー基板、特にハー
ドコートを被覆したポリマー基板上に反射防止コーティングを付着させることが
非常に困難なことである。

【００１５】従って、上記した従来技術の問題を解消する改良された反射防止複合材料が必
要とされている。

【００１６】（要旨）本発明は上記した問題を解決する。本発明は、非常に高い可視光線透過率及び
４００〜８００ｎｍの範囲において非常に低い可視光線反射率を有する反射防止
複合材料である。前記コーテイングは、低い光反射率が要求され且つ電気及び磁
気遮蔽が要求される表面に対して好適であり得る。本発明の反射防止複合材料は
各種のディスプレー用途に利用される。

【００１７】１つの実施態様では、本発明は、（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆
積されたハードコート、（ｃ）前記ハードコート上に堆積された第１透明酸化物
層、及び（ｄ）前記の第１透明酸化物層上に堆積された第２透明酸化物層を含む
反射防止複合材料である。透明酸化物層が中間周波数ＡＣスパッタリングまたは
対称／非対称二極式ＤＣスパッタリングからなるパルスマグネトロンスパッタリ
ングにより堆積されていることが好ましくい。

【００１８】本発明の別の好ましい実施態様では、約２〜約１００オングストロームの平均
厚さを有する薄い炭素層がハードコートと基板との間に堆積されている。本発明
の別の好ましい実施態様では、約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有
する薄い炭素層が最外透明酸化物層と低表面エネルギー層との間に堆積されてい
る。

【００１９】本発明のより好ましい実施態様では、複合材料はハードコート上に少なくとも
１対の酸化物層を堆積して含む。酸化物層の各対は、（ｉ）ハードコート上に堆
積された、約１．６５〜約２．６５の屈折率及び約１００〜約３２００オングス
トロームの平均厚さを有する第１透明酸化物層及び（ｉｉ）前記した第１透明酸
化物層上に堆積された、約１．２〜約１．８５の屈折率及び約１００〜約３２０
０オングストロームの平均厚さを有する第２透明酸化物層を含む。

【００２０】すぐ上に記載した少なくとも１対の酸化物層を有する複合材料の好ましい実施
態様では、透明酸化物層の１つは三元酸化物層である。

【００２１】少なくとも１対の酸化物層を有する複合材料の別の好ましい実施態様では、約
４００〜約１０００オングストロームの厚さを有する酸化アルミニウムまたは酸
化ジルコニウムの層がハードコートと前記した対の酸化物層との間に堆積されて
いる。上記した層の代わりに、約１．５０〜約２．２０の屈折率を有する他の酸
化物を使用してもよい。

【００２２】少なくとも１対の酸化物層を有する複合材料の更に別の好ましい実施態様では
、最外対中の第２透明酸化物層は約１．２〜約１．８５の屈折率及び４０ダイン
／ｃｍ^２以下の低表面エネルギーを有する。

【００２３】別の好ましい実施態様では、低表面エネルギー層は真空蒸着させた有機／無機
混合物である。

【００２４】透明層は、真空または非真空方法、或いはその両方法の組合せにより堆積され
得る。

【００２５】ハードコート層は、約１．４〜約２の屈折率及び約０．５〜約１０ミクロンの
平均厚さを有する一般的な有機ハードコート層であり、好ましくは湿式化学方法
(wet chemistry process)により堆積される。ハードコート層は、約１．５〜約２の屈折率及び約０．５〜約１０ミクロンの平均厚さを有する無機材料または有
機／無機材料であってもよく、好ましくは真空方法により堆積される。

【００２６】本発明の特徴、態様及び作用効果は、以下の記載、特許請求の範囲及び添付の
図面からより理解されるであろう。

【００２７】（発明の説明）本発明の１つの実施態様及びその実施態様の幾つかの変形例を以下に詳細に記
載する。しかしながら、本発明がこれらの特定具体例に限定されるものとして本
明細書の記載を解釈すべきではない。当業者には多数の他の実施態様が分かるで
あろう。

【００２８】本発明は改良された反射防止複合材料である。本発明のすべての実施態様にお
いて、複合材料は基板及び前記基板上に堆積された１つ以上の反射防止層を含む
。

【００２９】基板は光透過性である。基板が剛性材料、例えばガラスまたは硬質ポリカーボ
ネートであってもよい。基板がロール形態で提供され得る可撓性材料、例えば可
撓性ポリマー材料であることが好ましい。通常、前記材料は可撓性ポリカーボネ
ート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及び優れた光学的及びロール構
造特性を有する他の可撓性ポリマー材料である。

【００３０】基板が可撓性材料の場合、基板に追加の物理的強度及び機械的耐久性を与える
ために通常透明なハードコートが設けられている。ハードコートは、反射防止複
合材料全体を構造化するために使用され得る幾つかの光学的特性をも有し得る。

【００３１】本発明の１実施態様では、ハードコートは、約０．５〜約１０ミクロンの厚さ
及び約１．２〜約１の屈折率を有する“重厚な(massive)ハードコート”である。通常、前記の重厚なハードコート層は、真空蒸着されたときに少ない脱ガス性
に対して相容性の真空であるように選択される。前記の重厚なハードコート層を
製造するために使用される適当な材料は、（ｉ）ポリウレタン、（ｉｉ）重合性
長鎖アクリル樹脂及びメトキシシロキサン、及び（ｉｉｉ）シリケート、密に架
橋したアクリルポリマー、溶液流延エポキシ及びそれらの組合せである。

【００３２】本発明で有用な好ましい重厚なハードコートは約１．５〜約２の屈折率を有す
る無機ハードコートである。前記ハードコートはＡｌ_２Ｏ_３及び／またはＳｉＯ _２から構成され得る。或いは、重厚なハードコートは約１．５〜約２の屈折率を
有する有機／無機材料から構成され、好ましくは真空蒸着法により堆積される。

【００３３】１つ以上の反射防止層がハードコート上に堆積されている。前記反射防止層は
、該反射防止層が基板及びハードコートと共に反射防止特性を示す複合材料が形
成されるような厚さ及び屈折率を有するように選択される。

【００３４】好ましくは、薄い炭素層をハードコート層と反射防止層との間に堆積させる。
炭素層は約２〜約１００オングストロームの厚さを有する。炭素層は、特に反射
防止層をスパッタリングにより堆積させる場合にはハードコートと反射防止層と
の間の付着促進層として作用する。炭素層はハードコートを有する基板からの表
面ガス放出を最小限に抑えることも判明している。炭素層の種類及びその堆積方
法は、援用により本明細書に含まれるとする米国特許第４，８０２，９６７号明
細書、同第４，８６５，７１１号明細書、同第４，９１３，７６２号明細書（す
べてＷｉｌｆｒｅｄＫｉｔｔｌｅｒに付与）に詳しく記載されている。

【００３５】炭素層を使用しない場合には、ハードコートを有する基板と反射防止層との間
を十分に付着させるための試みにおいては化学処理、コロナ放電、グロー放電ま
たはサブ酸化物（プライマー）層の堆積のような他の方法が使用される。しかし
ながら、従来技術の試みはすべて不十分な付着しか与えないか、不当に高価であ
るか、または他の製造問題を伴う。

【００３６】本発明では、炭素の薄い層がハードコートの上に、好ましくはスパッタリング
により堆積されている。

【００３７】炭素層は、ハードコートの低表面エネルギーまたは臨界的な表面張力を有する
材料への付着を促進させるのに特に有用である。

【００３８】更に、炭素層はハードコートを用いる作業における重要な問題の１つであるハ
ードコートのガス放出を最小限に抑えることが判明した。ガス放出を最小限とす
ることにより、薄い炭素層を用いる本発明の複合材料は反射防止コーティングの
堆積の間かなり安定であり、均質である。

【００３９】炭素層は、基板とハードコート層との間及び低表面エネルギー層と最外透明酸
化物層との間に介在させる付着促進層としても使用することができる。例えば、
可撓性基板（通常、ＰＥＴ）、前記可撓性基板上に堆積される重厚なハードコー
ト層、及びハードコート層上に堆積される酸化物層を含み、前記基板とハードコ
ートとの間、ハードコートと酸化物層との間、及び／または酸化物層と４０ダイ
ン／ｃｍ^２未満の低表面エネルギー層との間に薄い炭素層を介在させた反射防止
複合材料が提供され得る。

【００４０】反射防止層は、当業界で公知の真空蒸着法により堆積され得る。例えば、蒸発
、、スパッタリング、ＰＥＣＶＤ等である。典型的な実施態様では、反射防止層
は単一または複数陰極スパッタリング方法により堆積される。

【００４１】本発明の１実施態様では、反射防止層は二陰極スパッタリング方法により堆積
される。二陰極スパッタリング方法は中間周波数ＡＣ正弦波パルス電源を用いる
。二陰極システムは、並列に配置した２つのマグネトロン陰極を用いる。二陰極
システムにより、アーク制御及び固有の陽極問題を含めた従来のＤＣマグネトロ
ンスパッタリングの問題が最小限に抑えられる。

【００４２】方法チャンバ、陽極及びターゲットの大部分がランダムに成長した絶縁層によ
り被覆されるようになるので反応性ＤＣスパッタリングでは固有の陽極問題が生
ずる。絶縁層により陽極及びシールドが被覆されると、方法の条件が変わり、困
難になる。多くの“ミクロアーク”が酸化物のスパッタリング中に生じ、そのた
めに堆積層に欠陥が生ずる。このアーキングを避けるために、ＲＦスパッタリン
グ法を使用している人もいるが、堆積速度が遅く、またネットワーク要求に合わ
せることが困難なためにＲＦスパッタリングの産業上の利用可能性は非常に限ら
れている。

【００４３】二陰極スパッタリングシステムでは、２つのマグネトロン源を二極式パルス発
生器に接続して、各陰極をマグネトロン放電の陰極及び陽極として交互に作用さ
せる。ＤＣスパッタリングとは対照的に、電力を２０〜１００ｋＨｚの範囲の周
波数を有するパルスモードで反応放電に供給し、絶縁領域の放電を妨げ、ターゲ
ットのアーキングを防止する。二陰極スパッタリングによりコーティング材料が
独創的にスパッター堆積され、さもなければＤＣスパッタリング方法を用いて大
規模に製造することができない。

【００４４】二陰極マグネトロンスパッタリング方法は、従来のＤＣスパッタリング方法及
び他の従来コーティング方法、例えばＤＣ方法及びＲＦ方法に比べて以下の利点
を与える：（１）堆積速度が同等のＤＣ及びＲＦ−タイプのスパッタリング方法よりも速い
、（２）方法安定性が長期の作業期間にわたり高い、（３）アーキングによる層欠陥が最小である、（４）２％未満のクロスウェブ均一性が容易に達成され得る。

【００４５】二陰極スパッタリング方法は、特に複数の反射防止コーティング層を含む導電
性及び非導電性反射防止複合材料を製造するために好ましい。

【００４６】反射防止層が高絶縁性（例えば、誘電性）材料の場合には二陰極スパッタリン
グが特に好ましい。高絶縁性材料を反応性ＤＣスパッタリング堆積させる際、マ
グネトロン陰極上の絶縁層が絶縁破壊されるとアーキングが始まる。これは、堆
積装置がターゲットのスパッター浸食を“レーストラック”領域に限定するルー
ピング磁場を含んでいるからである。この領域では、スパッター速度がバックス
パッタリングにより生ずる成長よりも速い。しかしながら、レーストラックから
更に離れた場所では、成長速度がターゲット浸食を超え、その結果これらのター
ゲット部分は絶縁層で被覆されるであろう。この被覆により、各種タイプのアー
キングが生ずる。これらのアークのために、コーティング層に欠陥が生じ、方法
を制御することが非常に困難にもなる。

【００４７】ＤＣスパッタリングに関わる上記した問題はＲＦ方法を用いることにより大体
解決され得る。しかしながら、ＲＦスパッタリングの堆積速度は速くない。ＲＦ
スパッタリングは通常、高い熱基板負荷及び高い粒子エネルギーをも伴う。よっ
て、ＲＦスパッタリングは大面積基板コーティング及び感熱性可撓性フィルム基
板に対しては不向きである。

【００４８】本発明の別の実施態様における反射防止層の堆積方法は対称／非対称二極式パ
ルスＤＣスパッタリングである。非対称二極式パルスＤＣスパッタリングは、反
応性ＤＣスパッタリングに関連するターゲット中毒の問題を最小限に抑えるので
単陰極スパッタリングのために好ましい。反応性ＤＣスパッタリング方法では、
ターゲット表面に絶縁層が蓄積される傾向にある（“ターゲット中毒”）。絶縁
体がターゲットの表面上に堆積されるとコンデンサーが形成される。ターゲット
は１つのコンデンサーとして作用し、プラズマは他のコンデンサーとして作用し
、絶縁フィルムがコンデンサーの誘電体を形成する。ＤＣ流がコンデンサー中を
流れ得ないので、その後いろいろな問題が生ずる。第１の問題は、電流なしでは
ターゲットのこの領域からスパッタされ得ない。電流はイオン流であり、従って
アルゴンイオンがその領域に衝突しないとターゲット原子は放出され得ず、よっ
てスパッタリングは起こり得ない。第２の問題は、形成されたコンデンサーが印
加電圧まで完全に帯電する能力に耐えるに十分な誘電性を持たないことであり得
る。さもなければ、絶縁破壊により帯電粒子が突然放出され、局部電流密度が放
電領域に高まり、その結果アーキングが生ずる。このアーキングにより絶縁フィ
ルムに欠陥が生ずる。

【００４９】一方、非対称二極式パルスＤＣスパッタリングによれば、ターゲット上の絶縁
体をまず基板材料よりも高いスパッター収率でスパッタし得る条件を設定するこ
とができる。この好ましいスパッタリングにより、ターゲット中毒が効率的に解
消される。好ましいスパッタリングは、通常のＤＣ波形に逆電圧バイアスパルス
を付加することにより行うことができる。典型的なスパッタリングを−４００ボ
ルトで行う場合、極性は迅速に約＋１００ボルトに転換し、こうしてコンデンサ
ーはプラズマに露出される表面上で反対に（−１００ボルト）に帯電される。逆
パルスが終わり、電圧がスパッターモード（−４００ボルト）に戻るとすぐに、
コンデンサのプラズマ側は−１００ボルトに帯電される。ターゲットが−１００
ボルトに達する場合、プラズマ上の有効電圧は−５００ボルトである。よって、
アルゴンイオンは静電引力により絶縁体に引き寄せられ、超エネルギー（−５０
０ボルト）と衝突して、絶縁体をまずターゲットから飛ばし、ターゲット中毒及
びアーキングが解消される。

【００５０】非対称二極式パルスＤＣ方法は、コンデンサー上の電荷蓄積が破壊電圧を超え
るのを避けるのに十分な頻度でパルスが生じなければならないのでパルス周波数
に依存する。典型的な方法周波数は約８０〜約１５０ｋＨｚである。逆バイアス
によりコンデンサの帯電からシールド及びチャンバ壁のスパッタリングへの変化
が生ずるので、逆バイアスはあまり高くてはならない。典型的な使用電圧は約＋
７５〜約＋１５０ボルトである。

【００５１】二陰極対称／非対称二極式パルスＤＣ方法は、周期的方形波パルス鎖を有する
二極式パルス電源を使用する。これにより、ポジティブ及びネガティブパルス時
間が出力電圧に対して独立して制御され、最大の性能が発揮される。二極式パル
スＤＣの自由調節性及び選択性により、ｄｃ＋、ｄｃ−、単極＋及び単極＋コン
トロール機能が可能である。これにより、導体、半導体及び不導体のような材料
をプラズマ処理できる。

【００５２】通常、絶縁層に対して、堆積速度を早め、アーキングを解消し、高品質フィル
ムを低温で得るためにパルスＤＣスパッタリングを使用することができる。正弦
（ＡＣ）スパッタリングとは異なり、二極式パルスＤＣ（方形波形）ではプラズ
マ密度とアーキングの回避の間のバランスを調整するために“オン／オフ”時間
を独立して制御できる。ポジティブ及びネガティブなパルス幅は数マイクロ秒〜
約１．５秒のかなりの範囲に亘り調節可能であり、可変オフ時間をパルス間で利
用できる。周波数は変更可能である。

【００５３】中間周波数ＡＣパルス電源及び対称／非対称二極式ＤＣスパッタリング方法を
用いる二陰極スパッタリング方法は、長尺の基板材料上に反射防止層を堆積し得
る広域ロール塗布機に容易に適合され得る。

【００５４】本発明の好ましい実施態様では、少なくとも１対の酸化物層よりなる反射防止
層がハードコート層の上に堆積されている。酸化物層の各対は、（ｉ）ハードコ
ート上に堆積された、約１．６５〜約２．６５の屈折率及び約１００〜約３２０
０オングストロームの平均厚さを有する第１透明酸化物層及び（ｉｉ）前記の第
１透明酸化物層上に堆積された、約１．２〜約１．８５の屈折率及び約１００〜
約３２００オングストロームの平均厚さを有する第２透明酸化物層を含む。好ま
しくは、第１透明酸化物層は電気伝導性コーティングである。

【００５５】１つの最も好ましい実施態様では、透明酸化物層の１つはＩｎＺｎＳｎＯ_ｘ、
ＩｎＺｎＧａＯ_ｘやＩｎＺｎＭｇＯ_ｘのような三元合金である。

【００５６】別の非常に好ましい実施態様では、約４００〜約１０００オングストロームの
厚さを有する酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの層がハードコートと１
対の酸化物層との間に介在している。この介在層は、約１．５０〜２．２０の屈
折率を有するように選択される。

【００５７】本発明のすべての実施態様において、汚れ防止層として一般的に知られている
低表面エネルギー層を反射防止層の上に設けることができる。通常、前記汚れ防
止層は約４０ダイン／ｃｍ^２以下の低表面エネルギーを有する。本発明の独自の
実施態様では、少なくとも１対の酸化物層で最外対の第２透明酸化物層は約１．
２〜１．８５の屈折率及び４０ダイン／ｃｍ^２以下の低表面エネルギーを有する
。

【００５８】本発明の好ましい実施態様では、炭素をコートしたハードコートと１対の透明
酸化物層との間に酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムの層を介在させるこ
とにより、４層以上の反射防止層を有する従来の複合材料と同様に機能する２つ
の反射防止層を有する複合材料を製造することができる。

【００５９】図１Ａ及び４Ａに、４つの反射防止層をハードコート層上に堆積して含む２種
の反射防止複合材料を図示する。図２Ａに２つの反射防止層を有する反射防止複
合材料、図３Ａに３つの反射防止層を有する反射防止複合材料を図示する。

【００６０】図１Ｂに、図１Ａに図示したような反射防止複合材料の反射防止特性を示す。
基板はＰＥＴであり、１．６５の屈折率を有する。ハードコートは無機Ａｌ_２Ｏ _３材料であり、基板上に蒸着されている。ハードコートは１．７０の屈折率を有
し、４ミクロンの平均厚さを有する。炭素層は５オングストロームの平均厚さを
有する。炭素層は真空蒸着法により堆積されている。第１透明酸化物層は１．４
６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。第２透明酸化物層は１．７０の屈折率を有
するＡｌ_２Ｏ_３である。第３透明酸化物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯであ
り、第４透明酸化物層は１．４６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。透明酸化物
層の各々は、中間周波数ＡＣ正弦波スパッタリング及び対称／非対称二極式パル
スＤＣスパッタリングからなるパルスマグネトロンスパッタリングにより堆積さ
れている。低表面エネルギー層は第４透明酸化物層の上に堆積されている。低表
面エネルギー層は１．３８の屈折率及び２０オングストロームの平均厚さを有す
るフルオロポリマー材料である。低表面エネルギー層は約４０ダイン／ｃｍ^２未
満の表面エネルギーを有する。

【００６１】図２Ｂに、図２Ａに図示したような２層構造を有する２種の反射防止複合材料
の反射防止特性を示す。いずれの構造においても、基板材料はＰＥＴであり、１
．６５の屈折率を有する。ハードコートは基板上に設けられたＵＶ硬化アクリル
系ハードコートである。ハードコートは１．６３の屈折率及び６ミクロンの平均
厚さを有する。炭素層は５オングストロームの平均厚さを有する。炭素層は真空
蒸着により堆積されている。第１透明酸化物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯ
である。第２透明酸化物層は１．４６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。透明酸
化物層の各々は、中間周波数ＡＣ正弦波スパッタリング及び対称／非対称二極式
パルスＤＣスパッタリングからなるパルスマグネトロンスパッタリングにより堆
積されている。低表面エネルギー層は第２透明酸化物層の上に堆積されている。
低表面エネルギー層は１．３８の屈折率及び２０オングストロームの平均厚さを
有するフルオロポリマー材料である。低表面エネルギー層は約４０ダイン／ｃｍ ^２未満の表面エネルギーを有する。

【００６２】図２Ａに図示した反射防止特性を有する２種の反射防止複合材料の唯一の違い
は、ハードコートの屈折率及びコーティングの厚さである。

【００６３】図３Ｂに、２種の反射防止複合材料の反射防止特性を示し、該反射防止複合材
料の一方は図３Ａに図示したような３層構造を有し、他方は図１Ａに図示したよ
うな４層構造を有する。３層構造の場合、基板材料はＰＥＴであり、１．６５の
屈折率を有する。ハードコートは基板上に設けられたＵＶ硬化アクリル系ハード
コートである。ハードコートは１．５０の屈折率及び６ミクロンの平均厚さを有
する。炭素層は５オングストロームの平均厚さを有し、真空蒸着により堆積され
ている。第１透明酸化物層は１．７０の屈折率を有するＡｌ_２Ｏ_３である。第２
透明酸化物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯである。第３透明酸化物層は１．
４６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。低表面エネルギー層は第３透明酸化物層
の上に堆積されている。低表面エネルギー層は１．３８の屈折率及び２０オング
ストロームの平均厚さを有するフルオロポリマー材料である。低表面エネルギー
層は約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する。

【００６４】図３Ｂに示す反射防止特性を有する４層構造は１．６５の屈折率を有するＰＥ
Ｔ基板を有する。ハードコートは基板上に設けられたＵＶ硬化アクリル系ハード
コート材料である。ハードコートは１．５０の屈折率及び６ミクロンの平均厚さ
を有する。炭素層は５オングストロームの平均厚さを有する。炭素層は真空蒸着
により堆積されている。第１透明酸化物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯであ
る。第２透明酸化物層は１．４６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。第３透明酸
化物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯであり、第４透明酸化物層は１．４６の
屈折率を有するＳｉＯ_２である。透明酸化物層の各々は、中間周波数ＡＣ正弦波
スパッタリング及び対称／非対称二極式パルスＤＣスパッタリングからなるパル
スマグネトロンスパッタリングにより堆積されている。低表面エネルギー層は１
．３８の屈折率及び２０オングストロームの平均厚さを有するフルオロポリマー
材料である。低表面エネルギー層は約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギー
を有する。

【００６５】図４Ｂに、図４Ａに図示したような反射防止複合材料の反射防止特性を示す。
この実施態様では、基板はＰＥＴであり、１．６５の屈折率を有する。ハードコ
ートは基板上に設けられたＵＶ硬化アクリル系ハードコート材料である。ハード
コートは１．５０の屈折率及び６ミクロンの平均厚さを有する。炭素層は５オン
グストロームの平均厚さを有し、真空蒸着により堆積されている。第１透明酸化
物層は２．０の屈折率を有するＩＴＯである。第２透明酸化物層は１．４６の屈
折率を有するＳｉＯ_２である。第３透明酸化物層は２．０の屈折率を有するＩＴ
Ｏであり、第４透明酸化物層は１．４６の屈折率を有するＳｉＯ_２である。透明
酸化物層の各々は、中間周波数ＡＣ正弦波スパッタリング及び対称／非対称二極
式パルスＤＣスパッタリングからなるパルスマグネトロンスパッタリングにより
堆積されている。低表面エネルギー層は１．３８の屈折率及び２０オングストロ
ームの平均厚さを有するフルオロポリマー材料である。低表面エネルギー層は湿
式化学及びスパッタリングにより堆積されている。低表面エネルギー層は約４０
ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する。

【００６６】（実施例）以下、本発明の特徴を有する反射防止複合材料の製造を記載する。本実施例は
例示の目的のみで提示したにすぎず、発明の範囲を限定するつもりはない。

【００６７】実施例４層の反射防止複合材料を、図５に図示したような実験室規模の研究開発用ロ
ール−ロールスパッタリングコーターを用いて製造する。陰極の大きさは１５”
×４．５”、ドラムの大きさは１６”である。図５に、実験室規模のＲ＆Ｄスパ
ッタリングコーターの概略図を示す。

【００６８】真空コーティング方法の説明基板１７５ミクロンのハードコート付きＰＥＴのフレキシブルロール。ＰＥＴの屈
折率は１．６５であり、ハードコートは厚さ６ミクロン、屈折率１．５０を有す
る。

【００６９】パス１グロー放電（プラズマ清浄）工程条件：ガス ……アルゴン：酸素（５０：５０）、電力 ……５０ワット、電圧 ……９００ボルト、電流 ……０．０６アンペア、速度 ……２．５フィート／分。

【００７０】パス２炭素層工程条件：ターゲット……炭素（９９．９９９９％）、ガス ……アルゴン１００ｓｃｃｍ、電力 ……１．５キロワット、電圧 ……５６２ボルト、電流 ……２．６８アンペア、速度 ……２４フィート／分、動圧 ……２．５６ミクロン、堆積方法 ……ＤＣスパッタリング。

【００７１】パス３第１透明酸化物層工程条件：ターゲット……Ｉｎ／Ｓｎ（９０／１０）、ガス ……アルゴン１００ｓｃｃｍ、酸素３４ｓｃｃｍ電力 ……２．５キロワット、電圧 ……３６９ボルト、電流 ……６．８アンペア、速度 ……４．５フィート／分、動圧 ……２．５４ミクロン、堆積方法 ……非対称二極式パルスＤＣスパッタリング。

【００７２】パス４第２透明酸化物層工程条件：ターゲット……シリコン（ホウ素添加）、ガス ……アルゴン６８ｓｃｃｍ、酸素２５ｓｃｃｍ電力 ……２．５キロワット、電圧 ……３９６ボルト、電流 ……６．３アンペア、速度 ……２．６フィート／分、動圧 ……２．０ミクロン、堆積方法 ……非対称二極式パルスＤＣスパッタリング。

【００７３】パス５第３透明酸化物層工程条件：ターゲット……インジウム：スズ（９０：１０）、ガス ……アルゴン１００ｓｃｃｍ、酸素３４ｓｃｃｍ電力 ……２．５キロワット、電圧 ……３６９ボルト、電流 ……６．８アンペア、速度 ……１．６３フィート／分、動圧 ……２．５４ミクロン、堆積方法 ……非対称二極式パルスＤＣスパッタリング。

【００７４】パス６第４透明酸化物層工程条件：ターゲット……シリコン（ホウ素添加）、ガス ……アルゴン６８ｓｃｃｍ、酸素２５ｓｃｃｍ電力 ……２．５キロワット、電圧 ……３９６ボルト、電流 ……６．３アンペア、速度 ……０．６８フィート／分、動圧 ……２．０ミクロン、堆積方法 ……非対称二極式パルスＤＣスパッタリング。

【００７５】ハードコート付きＰＥＴを真空蒸着後、サンプル上に非常に薄い低表面エネル
ギー層（フルオロポリマー）を湿式化学により堆積させた。

【００７６】上記した反射防止複合材料の特性は次の通りである。総透過率：＞９２％、４５０〜６５０ｎｍ範囲の反射率平均：０．４５％、付着性試験（碁盤目１００１．５ｍｍ平方、スナップ５回）：合格、硬度試験（ＡＳＴＭＤ３３６３）：合格（３Ｈ鉛筆）、スチールウール研磨（＃００００スチールウール、６０ストローク、２００ｇ重
量）：合格（目に見える損傷なし）、湿潤試験（５０℃、９５％ＲＨで４８時間）：反射率、付着及びエタノール研磨
合格、電気伝導率：２５０オーム／平方未満、低表面エネルギー層（汚れ防止）：４０ダイン／ｃｍ^２未満。

【００７７】製造したサンプルは、優れた反射防止特性、非常に高い耐久性、非常に低い反
射率及び良好な透過率を有していた。これらのサンプルをディスプレースクリー
ン（テレビまたはコンピューターモニター）に適用すると、スクリーン上の光グ
レアを低減させることにより明るさが劇的に増加した。

【００７８】本発明について説明してきたが、本発明の範囲及び公平な趣旨を逸脱すること
なく多数の変更及び改変をなし得ることは明白である。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】本発明の特徴を有する反射防止複合材料の線図である。

【図１Ｂ】図１Ａに図示したような反射防止複合材料の反射防止特性を示すグラフである
。

【図２Ａ】本発明の特徴を有する第２の反射防止複合材料の線図である。

【図２Ｂ】図２Ａに図示したような反射防止複合材料の反射防止特性を示すグラフである
。

【図３Ａ】本発明の特徴を有する第３の反射防止複合材料の線図である。

【図３Ｂ】図３Ａに図示したような反射防止複合材料の反射防止特性を示すグラフである
。

【図４Ａ】本発明の特徴を有する第４の反射防止複合材料の線図である。

【図４Ｂ】図４Ａに図示したような別の反射防止複合材料の反射防止特性を示すグラフで
ある。

【図５】本発明で使用可能なスパッターコーティング機の設計図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０９／０８５，８４４ (32)優先日平成10年５月28日(1998．5．28) (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷＦターム(参考） 2K009 AA05 AA06 AA07 AA15 BB02 BB14 BB24 CC01 CC03 CC26 DD03 DD04 DD08 DD09 EE05 4G059 AA01 AC04 FA15 FA17 FA21 FA22 FB01 GA02 GA04 GA12 GA16 4K029 AA09 AA11 AA24 BA34 BA43 BA44 BA50 BA62 BB02 BC08 CA01 CA05 DC29 FA01 【要約の続き】非真空方法、或いは両方法の組合せにより堆積される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハード
コート、（ｃ）約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有する薄い炭素層
、（ｄ）前記の薄い炭素層上に堆積された第１透明酸化物層、及び（ｅ）前記の
第１透明酸化物層上に堆積された第２透明酸化物層を含むことを特徴とする反射
防止複合材料。
【請求項２】透明酸化物層が中間周波数Ａ／Ｃスパッタリングにより堆積
されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項３】透明酸化物層が対称／非対称二極式Ｄ／Ｃスパッタリングに
より堆積されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材
料。
【請求項４】更に、約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する
低表面エネルギーの最外透明層を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載
の反射防止複合材料。
【請求項５】低表面エネルギー層が真空蒸着された有機／無機混合物であ
ることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の反射防止複合材料。
【請求項６】低表面エネルギー層が最外透明酸化物層に隣接して配置され
ており、約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有する薄い炭素層が低表
面エネルギー層と最外透明酸化物層との間に堆積されていることを特徴とする請
求の範囲第４項に記載の反射防止複合材料。
【請求項７】第１透明酸化物層が約１．６５〜約２．６５の屈折率及び約
１００〜約３２００オングストロームの平均厚さを有し、第２透明酸化物層が約
１．２〜約１．８５の屈折率及び約１００〜約３２００オングストロームの平均
厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項８】透明酸化物層の１つが三元酸化物層であることを特徴とする
請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項９】薄い炭素層と第１透明酸化物層との間に、約４００〜約１０
００オングストロームの厚さ及び約１．５〜約２．２の屈折率を有する中間酸化
物層が配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合
材料。
【請求項１０】薄い炭素層と第１透明酸化物層との間に、酸化アルミニウ
ム及び酸化ジルコニウムからなる金属酸化物の群から選択され、約４００〜約１
０００オングストロームの厚さを有する中間酸化物層が配置されていることを特
徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項１１】更に、基板から最も遠くに配置された、約１．２〜約１．
８５の屈折率及び約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する最外透明
酸化物層を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項１２】ハードコートが、約１．５〜約２の屈折率及び約０．５〜
約１０ミクロンの平均厚さを有する無機材料または有機／無機材料であることを
特徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項１３】（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハー
ドコート、（ｃ）薄い炭素層上に堆積された第１透明酸化物層、及び（ｄ）前記
の第１透明酸化物層上に堆積された第２透明酸化物層を含み、前記の透明酸化物
層が中間周波数Ａ／Ｃスパッタリングにより堆積されていることを特徴とする反
射防止複合材料。
【請求項１４】（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハー
ドコート、（ｃ）薄い炭素層上に堆積された第１透明酸化物層、及び（ｄ）前記
の第１透明酸化物層上に堆積された第２透明酸化物層を含み、前記の透明酸化物
層が対称／非対称二極式Ｄ／Ｃスパッタリングにより堆積されていることを特徴
とする反射防止複合材料。
【請求項１５】（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハー
ドコート、（ｃ）前記のハードコート上に堆積された、約１．５〜約２．２の屈
折率を有する中間酸化物層、（ｄ）前記の中間酸化物層上に堆積された第１透明
酸化物層、及び（ｅ）前記の第１透明酸化物層上に堆積された第２透明酸化物層
を含むことを特徴とする反射防止複合材料。
【請求項１６】中間酸化物層が酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムか
らなる中間酸化物の群から選択されることを特徴とする請求の範囲第１５項に記
載の反射防止複合材料。
【請求項１７】（ａ）光透過性基板、（ｂ）前記基板上に堆積されたハー
ドコート、（ｃ）約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有する薄い炭素
層、及び（ｄ）前記の薄い炭素層上に堆積された複数の透明酸化物層対を含み、
前記の透明酸化物層対の各々は（ｉ）約１．６５〜約２．６５の屈折率及び約１
００〜約３２００オングストロームの平均厚さを有する第１透明酸化物及び（ｉ
ｉ）約１．２〜約１．８５の屈折率及び約１００〜約３２００オングストローム
の平均厚さを有する第２透明酸化物を含むことを特徴とする反射防止複合材料。
【請求項１８】透明酸化物層は中間周波数Ａ／Ｃスパッタリングにより堆
積されていることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の反射防止複合材料。
【請求項１９】透明酸化物層は対称／非対称二極式Ｄ／Ｃスパッタリング
により堆積されていることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の反射防止複
合材料。
【請求項２０】更に、約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有す
る低表面エネルギーの最外透明層を含むことを特徴とする請求の範囲第１７項に
記載の反射防止複合材料。
【請求項２１】低表面エネルギー層は真空蒸着された有機／無機混合物で
あることを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２２】低表面エネルギー層は最外透明酸化物層に隣接して配置さ
れており、約２〜約１００オングストロームの平均厚さを有する薄い炭素層が低
表面エネルギー層と最外透明酸化物層との間に堆積されていることを特徴とする
請求の範囲第２１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２３】透明酸化物層の１つが三元酸化物層であることを特徴とす
る請求の範囲第１７項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２４】薄い炭素層と第１透明酸化物層との間に中間酸化物層が配
置されており、この中間酸化物層は約４００〜約１０００オングストロームの厚
さ及び約１．５〜約２．２の屈折率を有することを特徴とする請求の範囲第１７
項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２５】薄い炭素層と第１透明酸化物層との間に、酸化アルミニウ
ム及び酸化ジルコニウムからなる金属酸化物の群から選択され、約４００〜約１
０００オングストロームの厚さを有する中間酸化物層が配置されていることを特
徴とする請求の範囲第１７項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２６】更に、基板から最も遠くに配置した、約１．２〜約１．８
５の屈折率及び約４０ダイン／ｃｍ^２未満の表面エネルギーを有する最外透明酸
化物層を含むことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２７】ハードコートが、約１．５〜約２の屈折率及び約０．５〜
約１０ミクロンの平均厚さを有する無機材料または有機／無機材料であることを
特徴とする請求の範囲第１７項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２８】追加の透明層が非真空方法により堆積されていることを特
徴とする請求の範囲第１項に記載の反射防止複合材料。
【請求項２９】追加の透明層が真空または非真空方法、或いはその両方法
の組合せにより堆積されていることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の反
射防止複合材料。