JP2004037908A - Method for depositing antireflection film on organic material surface - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光関係素子、例えばLCD、PDA、CRT、PDP、各種のカメラ、太陽電池乃至車両の窓体などに使用する有機材表面への反射防止膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記光関係素子への反射防止膜の形成は、一般にスパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などの物理蒸着(PVD)法によって形成されている。これらの方法は、高温の状態で行われる必要があるため、プラスチックなどの有機材からなる基板にとっては、所定温度(例えば60℃)を超えると、基材が分解してガスを生じ、ある程度膜を曇らせて機能を低下させる虞がある。例えば、偏光板は、ポリビニルアルコール(PVA)からなる基板の両面にそれぞれ三酢酸繊維素(TAC)からなる層を形成した後、更に、一面に表面保護層を形成し、他面に光学粘着剤によって離形膜を覆うことにより形成された複合プラスチック材であるので、それを基材として使用してその外表面に、光に対する反射率を低減させることができる反射防止膜を形成する場合、形成の高温(略60℃以上時)により基板や三酢酸繊維素層・粘着剤などを分解してガスを生じ、前記最外層の離形膜に気泡を発生させた結果、偏光板の機能を低下させるのみならず、反射防止膜を形成するための反応室の真空度及び鍍材としてのターゲット材の純度を破壊するという欠点がある。したがって、低温で有機材表面へ反射防止膜を形成することができる方法が求められている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低温下に有機材表面へ反射防止膜を形成することができる方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、所定温度を超えると、分解によるガスの発生が無視できない有機材からなる基材を被鍍物とし、鍍材としてのターゲット材と共に反応室に置いた後、前記基材を前記所定温度より低い所定範囲内の作業温度にさせながら、励起によって前記ターゲット材の面から鍍材粒子を脱出させ、前記基材面へ移行させて、前記基材面に反射防止膜として付着させる有機材表面への反射防止膜の形成方法であって、前記基材と前記ターゲット材との間に所定距離を開けることにより、前記移行粒子の前記基材に到達して前記基材に付着する際の前記基材への衝突によって発生する熱効果を低減させ、前記反射防止膜の形成過程中における前記基材表面の作業温度を前記所定範囲内に保持することを特徴とする有機材表面への反射防止膜の形成方法を提供する。本発明のこの形成方法によると、前記反射防止膜の形成過程中における前記基材表面の温度を前記所定温度より低い所定範囲内の作業温度に保持することができるので、所定温度を超えると分解によるガスの発生により、製作しようとする光関係素子を曇らせてその光学機能を低下させる虞がない。
【0005】
ここで、有機材からなる基材とは、樹脂またはプラスチック材乃至その複合材からなるものをいう。前記励起とは、前記ターゲット材の面から鍍材粒子を脱出させるための各種の方法をいう。例えば電子束またはイオン束をもって前記ターゲット材の面に衝突し、前記鍍材粒子を飛ばし出す方法、または、前記ターゲット材を加熱してその表面から鍍材粒子を蒸発させる方法など。換言すれば、本発明の反射防止膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオン補助蒸着法(IBAD;Ion Beam Assisted Deposition)などまたはそれらの併用方法によって形成されることができる。また、前記所定範囲内の作業温度は、通常、低温、即ち60℃以下の温度をいう。前記所定距離は、40〜80cmの範囲内に限定することが好ましい。前記基材の表面粗さは、100nm以下であることが好ましい。前記ターゲット材は、高能量、低温度の前記鍍材粒子を生じることができるものが好ましい。
【0006】
そして、本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法は、更に、前記反射防止膜として、順次高屈折率層と低屈折率層と保護層とをなすよう、所定気体で前記基材表面を洗浄する工程と、高屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記基材面に前記高屈折率層を形成する工程と、前記高屈折率より低い低屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記高屈折率層上に前記低屈折率層を形成する工程と、前記低屈折率層上に前記保護層を形成する工程とを備えてなることができる。また、前記低屈折率層を形成する工程を繰り返して複数回行うことにより前記高屈折率層上に複数の低屈折率層を形成してもよい。なお、前記所定気体として、酸素、窒素、アルゴンから選ばれたものを使用することが好ましい。前記高屈折率を有する金属化合物として、屈折率が2.0以上の金属化合物、例えば、Ta2O5、Cr2O3、TiO2、ZnS、ZnO2、CdTe、CdS、Nd2O3などを使用することが好ましい。前記低屈折率を有する金属化合物として、屈折率が1.5以下の金属化合物、例えば、BaF2、MgF2、Na3AlF6、Na5Al3F14、SiO2、YbF3、CeF3などを使用することが好ましい。前記保護層として、MgF2、SiO2から選ばれたものを使用することが好ましい。前記高屈折率層の厚さは、10〜15nm程度に形成することが好ましい。前記保護層の厚さは、80〜120nm程度に形成することが好ましい。また、前記低屈折率層を形成する工程を4回繰り返し前記高屈折率層上に4層の低屈折率層を形成する場合、各低屈折率層の厚さは、それぞれ20〜40nm、65〜85nm、112.5〜187.5nm、20〜40nm程度に形成することが好ましい。前記低屈折率層を形成する工程を5回繰り返し前記高屈折率層上に5層の低屈折率層を形成する場合、各低屈折率層の厚さは、それぞれ20〜40nm、65〜85nm、112.5〜187.5nm、20〜40nm、80〜100nm程度に形成することが好ましい。
【0007】
そして、前記有機材表面への反射防止膜の形成方法によって製作された光関係素子は、前記反射防止膜の形成過程中における前記基材表面の温度を前記所定温度より低い所定範囲内の作業温度に保持したまま前記反射防止膜が形成されたため、所定温度を超えると分解によるガスの発生により素子を曇らせて機能を低下させることがなかったので、その信頼性、反射防止効果及び素子全体の品質などを確保することができる。
【0008】
ここで、前記光関係素子とは、光と作用関係があり、特に反射防止膜により反射作用を低減させる必要があるものをいう。例えば、偏光板、各種の画像表示装置、車両の窓、眼鏡、カメラのレンズなど。
【0009】
また、前記有機材表面への反射防止膜の形成方法によって製作された光関係素子は、その波長範囲450〜750nmでの光に対する平均反射率が0.5%以下あることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法の好ましい実施の形態を詳しく説明する。図1は、本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法の第1の実施の形態によって有機材製の基材の表面に反射防止膜を形成する場合のステップを示すフローチャートである。図示のように、本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法は、所定気体で前記基材の表面を洗浄する工程(ステップ1)と、高屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記基材面2に高屈折率層を形成する工程(ステップ2)と、前記高屈折率より低い低屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記高屈折率層上に第1〜4の低屈折率層を順次に形成する工程(ステップ3,4,5,6)と、前記第4の低屈折率層上に保護層を形成する工程(ステップ7)とからなる。以下、図2〜図6に示している実施例の形成順を追って前記有機材表面への反射防止膜の形成方法における各工程を詳しく説明する。前記実施例では、まず、図2のように、複合プラスチック材からなり、且つ表面粗さを約90nmにさせた偏光板を基材2とし、それを温度約50℃、真空度約2×10−3Paの反応室3内に置いた後、アルゴンイオン束41で前記基材2表面21を洗浄した(ステップ1)。そして、図3のように、前記のように洗浄した基材2を被鍍物とし、屈折率2.1のCeO2をターゲット材51として、加熱しながら、電圧6KVの電子束を用いて前記ターゲット材51の面に衝突し、前記ターゲット材51の面から鍍材粒子52を飛ばし出した後、イオン補助蒸着法(IBAD)により、前記鍍材粒子52を細かくて均一にしてから、前記基材面21に付着させて厚さ10〜15nm程度(この実施例では約13nm)の高屈折率層53を形成した(ステップ2)。前記高屈折率層形成工程5の過程中において、前記基材2と前記ターゲット材51との距離は60cmに保持し、且つ前記基材2の温度を約50℃に保持していた。それにより、前記鍍材粒子52の前記基材2に到達して前記基材2に付着する際の前記基材2への衝突によって発生する熱効果を低減させ、前記高屈折率層の形成過程中における前記基材の表面温度を約50℃に保持した。そして、図4のように、前記高屈折率層53が形成してある基材2を被鍍物とし、屈折率1.4のCeF3をターゲット材61として、前記基材2と前記ターゲット材61との距離を60cmに保持し、且つ前記基材2の温度を約50℃に保持したまま、前記高屈折率層53上に厚さ20〜40nm(この実施例では約30nm)の第1の低屈折率層63を形成した(ステップ3)。そして、低屈折率層の範囲をもっと厚くするため、図5のように、前記ステップ3と同様な低屈折率層形成工程を繰り返して3回行い、前記第1の低屈折率層63上に厚さ65〜85nm(この実施例では約75nm)の第2の低屈折率層71と、厚さ112.5〜187.5nm(可視光線の波長の四分の一;この実施例では、波長550nmの光をモード光とし、その波長の四分の一の約137.5nmを取った)の第3の低屈折率層72と、厚さ20〜40nm(この実施例では約30nm)の第4の低屈折率層73とを順次に形成した(ステップ4,5,6)。次に、図6のように、前記高屈折率層53及び前記第1〜4の低屈折率層63,71〜73が形成してある基材2を被鍍物とし、MgF2材をターゲット材81として、前記基材2と前記ターゲット材81との距離を約60cmに保持し、且つ前記基材2の温度を約50℃に保持したまま、前記第4の屈折率層73上に厚さ約100nmの保護層83を形成し(ステップ7)、前記基材2に反射防止膜20の形成を完成した。即ち、この実施例に形成された反射防止膜20は、前記高屈折率層53と前記第1〜4の低屈折率層63,71〜73と前記保護層83とからなり、即ち前記反射防止膜20を形成してなる反射防止膜付き光関係素子9の構成は図7に示している様である。
【0011】
本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法の第2の実施の形態の前記第1の実施の形態と異なる点は、前記保護層形成工程(ステップ7)の前に第5の低屈折率層形成工程を更に備え、即ち前記第4の低屈折率層73と前記保護層83との間に厚さ80〜100nmの第5の低屈折率層74を形成する。この第2の実施の形態の実施例は、実際に、約90nmの第5の低屈折率層74を形成した。換言すれば、この実施の形態において、反射防止膜201は、前記高屈折率層53と前記第1〜5の低屈折率層63,71〜74と前記保護層83とからなる。また、前記反射防止膜の形成方法によって製作された反射防止膜201付き光関係素子91の構成は図8に示している様である。図9は、前記第2の実施の形態によって製作された反射防止膜201付き光関係素子91の可視光線に対する反射率を示す。図示のように、この光関係素子91の可視光線の波長範囲450〜750nmでの光に対する平均反射率は、0.5%以下であり、波長550nmでの光に対する反射率は、0.2%以下である。
【0012】
【発明の効果】
本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法は、所定温度を超えると分解によるガスの発生が無視できない欠点がある有機材からなる基材へ低温下に反射防止膜を形成することができるため、所定温度を超えると分解によるガスの発生により、製作しようとする光関係素子を曇らせてその光学機能を低下させる虞がないので、該形成方法によって製作された光関係素子の信頼性、反射防止効果及び素子全体の品質などを確保することができる。
【0013】
以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、いろいろと変更して実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法の第1の実施の形態によって有機材製の基材の表面に反射防止膜を形成する場合のステップを示すフローチャート。
【図2】前記実施の形態における洗浄工程を示す説明図。
【図3】前記実施の形態における高屈折率層形成工程を示す説明図。
【図4】前記実施の形態における第1の低屈折率層形成工程を示す説明図。
【図5】前記実施の形態における第2、3、4の低屈折率層形成工程を示す説明図。
【図6】前記実施の形態における保護層形成工程を示す説明図。
【図7】前記実施の形態によって製作された光関係素子を示す縦断面図。
【図8】本発明の有機材表面への反射防止膜の形成方法の第2の実施の形態によって製作された光関係素子を示す縦断面図。
【図9】前記実施の形態によって製作された反射防止膜201付き光関係素子の可視光線に対する反射率を示す説明図。
【符号の説明】
2 基材
20,201 反射防止膜
21 基材表面
3 反応室
41 イオン束
51,61,81 ターゲット材
53 高屈折率層
63 第1の低屈折率層
71〜74 第2〜5の低屈折率層
83 保護層
9,91 光関係素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming an antireflection film on an organic material surface used for an optical element, for example, an LCD, a PDA, a CRT, a PDP, various cameras, a solar cell, or a window of a vehicle.
[0002]
[Prior art]
The formation of the antireflection film on the optical device is generally formed by a physical vapor deposition (PVD) method such as a sputtering method, a vacuum deposition method, and an ion plating method. Since these methods need to be performed at a high temperature, for a substrate made of an organic material such as plastic, if the temperature exceeds a predetermined temperature (for example, 60 ° C.), the base material is decomposed to generate gas, and a film is formed to some extent. May be clouded and the function may be degraded. For example, as for a polarizing plate, a layer made of triacetate cellulose (TAC) is formed on both surfaces of a substrate made of polyvinyl alcohol (PVA), and then a surface protective layer is further formed on one surface, and an optical adhesive is formed on the other surface. Since it is a composite plastic material formed by covering the release film by using, it is used when forming an anti-reflection film capable of reducing the reflectance to light on its outer surface by using it as a base material. The high temperature (at about 60 ° C. or higher) decomposes the substrate, the triacetate cellulose layer, the adhesive, etc. to generate gas, which generates air bubbles in the outermost release film, thereby deteriorating the function of the polarizing plate. In addition to this, there is a disadvantage in that the degree of vacuum in the reaction chamber for forming the anti-reflection film and the purity of the target material as the plating material are destroyed. Therefore, there is a need for a method capable of forming an antireflection film on the surface of an organic material at a low temperature.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method capable of forming an antireflection film on an organic material surface at a low temperature.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, when a temperature exceeds a predetermined temperature, a base material made of an organic material whose generation of gas due to decomposition is not negligible is used as a substrate to be plated, and placed in a reaction chamber together with a target material as a plating material. Thereafter, while allowing the base material to be at a working temperature within a predetermined range lower than the predetermined temperature, the plating particles escape from the surface of the target material by excitation, and are transferred to the base material surface. A method of forming an anti-reflection film on the surface of an organic material to be attached as an anti-reflection film, by opening a predetermined distance between the base material and the target material, to reach the base material of the transition particles A heat effect generated by collision with the base material when adhering to the base material is reduced, and the working temperature of the base material surface during the formation process of the antireflection film is kept within the predetermined range. Organic material Method for forming a reflection preventing film to the surface. According to this forming method of the present invention, the temperature of the base material surface during the process of forming the antireflection film can be maintained at a working temperature within a predetermined range lower than the predetermined temperature. As a result, there is no danger of fogging the optical device to be manufactured and deteriorating its optical function.
[0005]
Here, the base material made of an organic material refers to a material made of a resin or a plastic material or a composite material thereof. The term “excitation” refers to various methods for allowing plating particles to escape from the surface of the target material. For example, a method of colliding the surface of the target material with an electron flux or an ion flux to eject the plating particles, or a method of heating the target material and evaporating the plating particles from the surface. In other words, the antireflection film of the present invention can be formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, an ion-assisted deposition method (IBAD; Ion Beam Assisted Deposition), or a combination method thereof. The working temperature within the predetermined range usually means a low temperature, that is, a temperature of 60 ° C. or less. Preferably, the predetermined distance is limited to a range of 40 to 80 cm. The surface roughness of the substrate is preferably 100 nm or less. The target material is preferably capable of producing the plating particles at a high capacity and a low temperature.
[0006]
Then, the method for forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention further comprises the step of forming the base material with a predetermined gas so that a high refractive index layer, a low refractive index layer, and a protective layer are sequentially formed as the antireflection film. A step of cleaning the surface, a step of forming the high-refractive-index layer on the substrate surface using a metal compound having a high refractive index as a target material, and a step of forming a metal compound having a low refractive index lower than the high-refractive index as the target material. Forming a low refractive index layer on the high refractive index layer, and forming the protective layer on the low refractive index layer. Also, a plurality of low refractive index layers may be formed on the high refractive index layer by repeating the step of forming the low refractive index layer a plurality of times. Preferably, the predetermined gas is selected from oxygen, nitrogen, and argon. As the metal compound having a high refractive index, a metal compound having a refractive index of 2.0 or more, for example, Ta 2 O 5 , Cr 2 O 3 , TiO 2 , ZnS, ZnO 2 , CdTe, CdS, Nd 2 O 3 and the like It is preferred to use Examples of the metal compound having a low refractive index, 1.5 or less of the metal compound is a refractive index, for example, BaF 2, MgF 2, Na 3
[0007]
The optical device manufactured by the method of forming an anti-reflection film on the surface of the organic material may have a temperature of the substrate surface during a process of forming the anti-reflection film within a predetermined range lower than the predetermined temperature. Since the anti-reflection film was formed while maintaining the temperature, when the temperature exceeded a predetermined temperature, gas generation due to decomposition did not fog the element and the function was not degraded. Etc. can be secured.
[0008]
Here, the light-related element refers to an element that has an operative relation with light, and in particular, it is necessary to reduce the reflection effect by an antireflection film. For example, polarizing plates, various image display devices, vehicle windows, glasses, camera lenses, and the like.
[0009]
Further, the optical-related element manufactured by the method for forming an anti-reflection film on the surface of the organic material preferably has an average reflectance of 0.5% or less with respect to light in a wavelength range of 450 to 750 nm.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the method for forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a flowchart showing steps in the case of forming an antireflection film on the surface of a substrate made of an organic material according to the first embodiment of the method for forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention. As shown in the drawing, the method for forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention includes a step of cleaning the surface of the base material with a predetermined gas (step 1), and a method of using a metal compound having a high refractive index as a target material. Forming a high refractive index layer on the substrate surface 2 (step 2); and forming a first to fourth low refractive index layers on the high refractive index layer using a metal compound having a low refractive index lower than the high refractive index as a target material. It comprises a step of sequentially forming a refractive index layer (
[0011]
The second embodiment of the method of forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention is different from the first embodiment in that a fifth low-reflection film is formed before the protective layer forming step (step 7). A refractive index layer forming step is further provided, that is, a fifth low
[0012]
【The invention's effect】
The method for forming an anti-reflection film on the surface of an organic material according to the present invention can form an anti-reflection film at a low temperature on a substrate made of an organic material that has a drawback that gas generation due to decomposition cannot be ignored when the temperature exceeds a predetermined temperature. When the temperature exceeds a predetermined temperature, the generation of gas due to decomposition causes no fogging of the optical device to be manufactured and the possibility of deteriorating its optical function. The antireflection effect and the quality of the entire device can be ensured.
[0013]
The embodiments described above are intended to clarify the technical contents of the present invention, and the present invention is not limited to such specific examples and is not interpreted in a narrow sense. Various modifications can be made within the spirit and scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing steps when an antireflection film is formed on a surface of a substrate made of an organic material according to a first embodiment of the method of forming an antireflection film on an organic material surface of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a cleaning step in the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing a high refractive index layer forming step in the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory view showing a first low refractive index layer forming step in the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view showing second, third, and fourth low refractive index layer forming steps in the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory view showing a protective layer forming step in the embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an optical device manufactured according to the embodiment.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an optical device manufactured according to a second embodiment of the method for forming an antireflection film on the surface of an organic material according to the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the reflectance with respect to visible light of the optical device with the
[Explanation of symbols]
2
Claims (10)
前記基材と前記ターゲット材との間に所定距離を開けることにより、前記移行粒子の前記基材に到達して前記基材に付着する際の前記基材への衝突によって発生する熱効果を低減させ、前記反射防止膜の形成過程中における前記基材表面の作業温度を前記所定範囲内に保持することを特徴とする有機材表面への反射防止膜の形成方法。When the temperature exceeds a predetermined temperature, a base material made of an organic material whose generation of gas due to decomposition is not negligible is to be plated, and after being placed in a reaction chamber together with a target material as a plating material, the base material is cooled to a predetermined temperature lower than the predetermined temperature. The plating particles escape from the surface of the target material by excitation while being brought into a working temperature within the range, are transferred to the substrate surface, and are reflected on the organic material surface to be attached to the substrate surface as an antireflection film. A method for forming a prevention film, comprising:
By providing a predetermined distance between the base material and the target material, a thermal effect generated by collision of the migrating particles with the base material when the migrated particles reach the base material and adhere to the base material is reduced. A method of forming an anti-reflection film on an organic material surface, wherein the working temperature of the surface of the base material during the process of forming the anti-reflection film is maintained within the predetermined range.
高屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記基材面に前記高屈折率層を形成する工程と、
前記高屈折率より低い低屈折率を有する金属化合物をターゲット材として前記高屈折率層上に前記低屈折率層を形成する工程と、
前記低屈折率層上に前記保護層を形成する工程とを備えてなることを特徴とする請求項1に記載の有機材表面への反射防止膜の形成方法。As the antireflection film, so as to sequentially form a high refractive index layer, a low refractive index layer and a protective layer,
Forming the high refractive index layer on the substrate surface using a metal compound having a high refractive index as a target material,
Forming the low refractive index layer on the high refractive index layer using a metal compound having a low refractive index lower than the high refractive index as a target material,
Forming the protective layer on the low refractive index layer. The method of forming an antireflection film on an organic material surface according to claim 1, further comprising: forming the protective layer on the low refractive index layer.
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