JP2005234447A - Film having fine ruggedness on its surface, transparent antireflection film, manufacturing method thereof and optical member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面に微細な凹凸を有する膜、透明反射防止膜およびそれらの製造方法に関する。さらに、表面に微細な凹凸を有する反射防止膜およびそれを用いた光学部材に関する。具体的には、膜表面に微細な凹凸を有した亜鉛成分を含む膜およびその膜を低温で製造可能な方法およびその膜を用いた光学部材に関するものである。 The present invention relates to a film having fine irregularities on its surface, a transparent antireflection film, and a method for producing them. Furthermore, the present invention relates to an antireflection film having fine irregularities on the surface and an optical member using the same. Specifically, the present invention relates to a film containing a zinc component having fine irregularities on the film surface, a method capable of producing the film at a low temperature, and an optical member using the film.
亜鉛は極めて低価格であり、かつ埋蔵量、生産量ともに極めて多く、資源枯渇や安定供給の点で懸念がない利点を有している。亜鉛を含む材料の代表例である酸化亜鉛は粉末としては化粧料や帯電防止材料、膜としては光学材料、親水あるいは撥水性を示す防曇材料、ガスセンサー、太陽電池などに用いられる透明導電材料といった幅広い分野で利用されており、非常に有用である。特に、光学や防曇、透明導電材料に用いられる酸化亜鉛膜は注目されており、その膜の表面には微細な凹凸を有する例が多い。 Zinc is extremely low in price, has extremely large reserves and production, and has the advantage that there is no concern in terms of resource depletion and stable supply. Zinc oxide, which is a representative example of a material containing zinc, is a cosmetic or antistatic material as a powder, an optical material as a film, an antifogging material exhibiting hydrophilicity or water repellency, a gas sensor, a transparent conductive material used for solar cells, etc. It is used in a wide range of fields and is very useful. In particular, zinc oxide films used for optics, anti-fogging, and transparent conductive materials are attracting attention, and there are many examples having fine irregularities on the surface of the film.
従来より知られている膜表面に微細な凹凸を形成させる方法として、機械的粗面加工や化学的エッチングなどが挙げられる。例えば、スッパタリング法により作製した透明導電膜の用途では、酸化亜鉛膜を酸またはアルカリ溶液を用いてエッチングすることにより、表面に凹凸を形成させる方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。前記例で挙げた化学的エッチングや機械的粗面加工では、凹凸サイズを微小にすることに限界がありまた凹凸構造サイズの制御が困難である。 Conventionally known methods for forming fine irregularities on the film surface include mechanical roughening and chemical etching. For example, in the use of a transparent conductive film produced by a sputtering method, a method of forming irregularities on a surface by etching a zinc oxide film using an acid or an alkali solution is disclosed (for example, see Patent Document 1). ). In the chemical etching and mechanical roughening described in the above example, there is a limit to making the uneven size small, and it is difficult to control the uneven structure size.
その他表面に微細な凹凸を形成させる方法として、例えば、CVD法により作製した酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜の膜中に重水素を導入することにより表面凹凸形状を制御することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。また、ガスセンサの用途において、ゾル−ゲル法により作製した酸化亜鉛膜について、加水分解に際し蒸留水の添加量を調節することにより表面凹凸サイズを調節する方法が公表されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、これらの方法においても表面微細凹凸構造のサイズ制御は十分でなく、優れた要求性能が得られないという問題がある。 As another method for forming fine unevenness on the surface, for example, it is proposed to control the surface unevenness shape by introducing deuterium into a transparent conductive film mainly composed of zinc oxide prepared by CVD. (For example, refer to Patent Document 2). In addition, in a gas sensor application, a method for adjusting the surface unevenness size of a zinc oxide film produced by a sol-gel method by adjusting the amount of distilled water added during hydrolysis is disclosed (for example, Patent Document 3). reference). However, even in these methods, there is a problem in that the size control of the surface fine concavo-convex structure is not sufficient and excellent required performance cannot be obtained.
また光学用の用途、特に反射防止材料としては、表面微細凹凸を利用した反射防止膜の提案は数多くなされているが、凹凸構造サイズの制御が十分でないため、いまだ十分な反射防止性能を有した膜が得られていない。特に、亜鉛成分を含む膜においてはほとんど提案されていない。
上述したように、従来の技術では、表面に微細な凹凸を有する亜鉛成分を含む膜の凹凸構造サイズを制御できる範囲が十分であるとは言えず、例えば反射防止性能に挙げられる凹凸効果に要求される性能が十分発現されていない。 As described above, in the conventional technology, it cannot be said that the range in which the uneven structure size of the film containing a zinc component having fine unevenness on the surface can be controlled is sufficient, and for example, it is required for the uneven effect described in the antireflection performance. Performance is not fully expressed.
そこで、本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、表面に微細な凹凸構造を有し、その微細な凹凸の形成を幅広く制御可能な亜鉛成分を含む膜と、その製造方法を提供するものである。 Therefore, the present invention has been made in view of such conventional problems, a film having a fine concavo-convex structure on the surface, and a film containing a zinc component capable of widely controlling the formation of the fine concavo-convex, The manufacturing method is provided.
さらに、本発明は、表面に微細な凹凸を有する、可視光に対して優れた反射防止効果を示す反射防止膜およびそれを用いた光学部材を提供するものである。 Furthermore, the present invention provides an antireflection film having fine irregularities on the surface and showing an excellent antireflection effect for visible light, and an optical member using the same.
本発明は次に記載する事項により特定することができる。
すなわち、本発明は、亜鉛化合物を含有する溶液を塗布して形成した皮膜を20℃以上の含水液に浸漬し、該皮膜の表面に微細な凹凸を形成させてなることを特徴とする表面に微細な凹凸を有する膜である。
The present invention can be specified by the following items.
That is, the present invention provides a surface formed by immersing a film formed by applying a solution containing a zinc compound in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher to form fine irregularities on the surface of the film. It is a film having fine irregularities.
前記微細な凹凸の高さが0.005〜1μmであることを特徴とする。
前記微細な凹凸を有する膜の中心線平均粗さを面拡張した平均面粗さRa’値が5nm以上、かつ表面積比Sr=S/S0(但し、S0は測定面が理想的にフラットであるときの面積、Sは実際の測定面の表面積を示す。)が1.1以上であることを特徴とする。
The height of the fine irregularities is 0.005 to 1 μm.
The average surface roughness Ra ′ obtained by extending the center line average roughness of the film having fine irregularities is 5 nm or more and the surface area ratio Sr = S / S 0 (where S 0 is an ideally flat measurement surface) , S represents the actual surface area of the measurement surface.) Is 1.1 or more.
前記微細な凹凸を有する膜が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種を含有することを特徴とする。
前記微細な凹凸を有する膜に含有されるアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種の含有量が、膜重量に対して重量比で0.01以上1.0未満であることを特徴とする。
The film having fine irregularities contains at least one selected from alumina, silica, titania and zirconia.
The content of at least one selected from alumina, silica, titania and zirconia contained in the film having fine irregularities is 0.01 or more and less than 1.0 by weight with respect to the film weight. Features.
また、本発明は、基材上に亜鉛化合物を含有する溶液を塗布して皮膜を形成させた後、20℃以上の含水液に浸漬して該皮膜表面に微細な凹凸を形成させることを特徴とする上記の微細な凹凸を有する膜の製造方法である。 Further, the present invention is characterized in that after a solution containing a zinc compound is applied on a substrate to form a film, the film surface is immersed in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher to form fine irregularities on the surface of the film. The method for producing a film having fine irregularities as described above.
基材上に亜鉛化合物を含有する溶液を塗布した後、乾燥あるいは熱処理を行い皮膜を形成させることが好ましい。
また、本発明は、亜鉛化合物を含有する溶液を塗布して形成した皮膜を20℃以上の含水液に浸漬し、該皮膜の表面に微細な凹凸を形成させてなることを特徴とする透明反射防止膜である。
It is preferable to form a film by applying a solution containing a zinc compound on the substrate, followed by drying or heat treatment.
Further, the present invention provides a transparent reflection characterized in that a film formed by applying a solution containing a zinc compound is immersed in a water-containing liquid at 20 ° C. or more to form fine irregularities on the surface of the film. It is a prevention film.
前記微細な凹凸の高さが0.005〜1μmであることを特徴とする。
前記微細な凹凸を有する膜の中心線平均粗さを面拡張した平均面粗さRa’値が5nm以上、かつ表面積比Sr=S/S0(但し、S0は測定面が理想的にフラットであるときの面積、Sは実際の測定面の表面積を示す。)が1.1以上であることを特徴とする。
The height of the fine irregularities is 0.005 to 1 μm.
The average surface roughness Ra ′ obtained by extending the center line average roughness of the film having fine irregularities is 5 nm or more and the surface area ratio Sr = S / S 0 (where S 0 is an ideally flat measurement surface) , S represents the actual surface area of the measurement surface.) Is 1.1 or more.
前記微細な凹凸を有する膜が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種を含有することを特徴とする。
前記微細な凹凸を有する膜に含有されるアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種の含有量が、膜重量に対して重量比で0.01以上1.0未満であることを特徴とする。
The film having fine irregularities contains at least one selected from alumina, silica, titania and zirconia.
The content of at least one selected from alumina, silica, titania and zirconia contained in the film having fine irregularities is 0.01 or more and less than 1.0 by weight with respect to the film weight. Features.
また、本発明は、基材上に亜鉛化合物を含有する溶液を塗布して皮膜を形成させた後、20℃以上の含水液に浸漬して該皮膜表面に微細な凹凸を形成させることを特徴とする上記の透明反射防止膜の製造方法である。 Further, the present invention is characterized in that after a solution containing a zinc compound is applied on a substrate to form a film, the film surface is immersed in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher to form fine irregularities on the surface of the film. The method for producing the transparent antireflection film as described above.
基材上に亜鉛化合物を含有する溶液を塗布した後、乾燥あるいは熱処理を行い皮膜を形成させることが好ましい。
また、本発明は、上記の透明反射防止膜を有する光学部材である。
It is preferable to form a film by applying a solution containing a zinc compound on the substrate, followed by drying or heat treatment.
Moreover, this invention is an optical member which has said transparent antireflection film.
本発明では、亜鉛化合物を有する皮膜を20℃以上の含水液に浸漬することにより、膜表面に微細な凹凸を形成させたことを特徴としており、これにより表面の微細な凹凸構造を幅広く制御できるようになり、本発明に係る光学部材は先行技術を上回る有意義な効果を達成することを可能にした。 The present invention is characterized in that fine irregularities are formed on the surface of the film by immersing the coating containing the zinc compound in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher, and thereby the fine irregularities on the surface can be widely controlled. Thus, the optical member according to the present invention made it possible to achieve a significant effect over the prior art.
本発明の膜および透明反射防止膜は、基材上に亜鉛化合物を有する溶液を塗布し皮膜を形成させた後、該皮膜付き基材を20℃以上の含水液に浸漬することにより、膜表面に微細な凹凸を形成させたことを特徴としており、さらにその微細な凹凸の高さが0.005〜1.0μmまたは平均面粗さRa’値が5nm以上、表面積比Srが1.1以上であることを特徴としている。 The film of the present invention and the transparent antireflection film are formed by coating a solution having a zinc compound on a substrate to form a film, and then immersing the substrate with the film in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher. In addition, the height of the fine unevenness is 0.005 to 1.0 μm, the average surface roughness Ra ′ value is 5 nm or more, and the surface area ratio Sr is 1.1 or more. It is characterized by being.
本発明では、20℃以上の含水液に浸漬することにより、亜鉛成分を含む膜表面上に微細な凹凸を形成させ、その微細な凹凸を幅広く制御できるようになった。さらに亜鉛化合物とアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアの少なくともいずれか1つの副成分を複合化させることにより、副成分由来の析出物との共析が可能となるため、共析物の形成する微細な凹凸により屈折率の制御が亜鉛成分のみからなる表面微細凹凸組織をもつ膜に比べ、より広範な範囲にわたって可能となった。また、本発明ではアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種の成分を複合化させる際に、それらの成分の含有量を制御することができることから、微細な凹凸と基材の中間的な屈折率を有し、微細な凹凸組織と基材間の屈折率を連続的に変化させることができる。 In the present invention, by immersing in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher, fine irregularities can be formed on the film surface containing the zinc component, and the fine irregularities can be widely controlled. Further, by combining the zinc compound and at least one of the subcomponents of alumina, silica, titania, and zirconia, it becomes possible to eutect with precipitates derived from the subcomponents. The refractive index can be controlled by the unevenness over a wider range compared to the film having a surface fine unevenness structure consisting only of the zinc component. Further, in the present invention, when at least one component selected from alumina, silica, titania, and zirconia is compounded, the content of these components can be controlled. The refractive index between the fine concavo-convex structure and the substrate can be continuously changed.
以上のことから、本発明の膜および透明反射防止膜はあらゆる基材の使用に対し、可視光において広帯域かつ低反射率の優れた反射防止効果を示す。さらに、本発明の膜および透明反射防止膜は、すべて無機成分からなり、また、全製造プロセスを100℃以下で行うことが可能であるため、耐熱性に優れていながら、有機高分子等の耐熱性に乏しい基材へ適応できる。 From the above, the film of the present invention and the transparent antireflection film exhibit an excellent antireflection effect with a wide band and low reflectance in visible light with respect to the use of any substrate. Furthermore, since the film of the present invention and the transparent antireflection film are all composed of inorganic components and the entire manufacturing process can be performed at 100 ° C. or lower, the heat resistance of organic polymers and the like is excellent while being excellent in heat resistance. Applicable to base materials with poor properties.
以上のように、本発明の膜および透明反射防止膜は可視光に対して優れた反射防止効果を示すと共に量産性に優れる透明反射防止膜及び光学部材を得ることができる。 As described above, the film and the transparent antireflection film of the present invention can provide a transparent antireflection film and an optical member that exhibit an excellent antireflection effect for visible light and are excellent in mass productivity.
本発明の膜および透明反射防止膜は、基材上に亜鉛化合物を含有する溶液を塗布し皮膜を形成させた後、該皮膜付き基材を20℃以上の含水液に浸漬することにより、膜表面に微細な凹凸を形成させることを特徴とする。 The film of the present invention and the transparent antireflection film are formed by applying a solution containing a zinc compound on a base material to form a film, and then immersing the base material with the film in a hydrous liquid at 20 ° C. or higher. It is characterized in that fine irregularities are formed on the surface.
本発明で用いる亜鉛化合物を含有する塗布溶液は、亜鉛化合物を有機溶媒に溶解させて得られる。
亜鉛化合物としては、例えば酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、サリチル酸亜鉛などが挙げられ、特に酢酸亜鉛、塩化亜鉛が好ましい。
The coating solution containing the zinc compound used in the present invention is obtained by dissolving the zinc compound in an organic solvent.
Examples of the zinc compound include zinc acetate, zinc chloride, zinc nitrate, zinc stearate, zinc oleate, and zinc salicylate, with zinc acetate and zinc chloride being particularly preferred.
有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコールもしくはエチレングリコール−モノ−n−プロピルエーテルなどのアルコール類;n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類;トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの各種の芳香族炭化水素類;ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの各種のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどの各種のケトン類;ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルのような各種のエーテル類;クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、テトラクロロエタンのような各種の塩素化炭化水素類;N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネートのような、非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。 Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, ethylene glycol or ethylene glycol mono-n-propyl ether; n-hexane, n-octane Various aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, cyclopentane and cyclooctane; various aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and ethylbenzene; ethyl formate, ethyl acetate, n-acetate Various esters such as butyl, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone Various ketones such as cyclohexanone; various ethers such as dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane and diisopropyl ether; various chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride and tetrachloroethane; N-methyl Examples include aprotic polar solvents such as pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, and ethylene carbonate.
本発明で使用される塗布溶液を調製するに当たり、溶液の安定性の点から上述した各種の有機溶媒のうちアルコール類特に、メタノール、2−プロパノール、2−メトキシエタノールを使用することが好ましい。亜鉛化合物に添加する有機溶媒の添加量は、亜鉛化合物に対してモル比で10〜20程度とすることが好ましい。 In preparing the coating solution used in the present invention, it is preferable to use alcohols, particularly methanol, 2-propanol, and 2-methoxyethanol, among the various organic solvents described above from the viewpoint of solution stability. The amount of the organic solvent added to the zinc compound is preferably about 10 to 20 in molar ratio with respect to the zinc compound.
なお、本発明において、Aの添加量はBに対してモル比で10とは、添加するAのモル量がBのモル量に対して10倍であることを表わす。 In addition, in this invention, the addition amount of A is 10 in molar ratio with respect to B, It means that the molar amount of A to add is 10 times with respect to the molar amount of B.
また、亜鉛化合物は有機溶媒のみでは溶解が困難であったり、溶液の安定性が低いことがあるため、安定化剤を添加したり、あるいは触媒を添加した水を添加することができる。安定化剤として例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアルカノールアミン類;アセチルアセトン、ジピロバイルメタン、トリフルオロアセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタンなどのβ−ジケトン化合物類;アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸アリル、アセト酢酸ベンジル、アセト酢酸−iso−プロピル、アセト酢酸−tert−ブチル、アセト酢酸−iso−ブチル、アセト酢酸−2−メトキシエチル、3−ケト−n−バレリック酸メチルなどのβ−ケトエステル化合物類等を挙げることができる。安定化剤の添加量は、アルコキシドに対しモル比で1程度にすることが好ましい。また触媒を添加した水を用いる場合は、触媒としてたとえば、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、アンモニア等を例示することができる。 In addition, since the zinc compound may be difficult to dissolve only with an organic solvent or the stability of the solution may be low, a stabilizer may be added, or water with a catalyst added may be added. Examples of stabilizers include alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine; β-diketone compounds such as acetylacetone, dipyrobaylmethane, trifluoroacetylacetone, hexafluoroacetylacetone, benzoylacetone, and dibenzoylmethane; Methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, allyl acetoacetate, benzyl acetoacetate, acetoacetate-iso-propyl, acetoacetate-tert-butyl, acetoacetate-iso-butyl, acetoacetate-2-methoxyethyl, 3-keto-n -Β-ketoester compounds such as methyl valeric acid can be mentioned. The addition amount of the stabilizer is preferably about 1 in terms of molar ratio to the alkoxide. Moreover, when using the water which added the catalyst, a nitric acid, hydrochloric acid, a sulfuric acid, phosphoric acid, an acetic acid, ammonia etc. can be illustrated as a catalyst, for example.
さらに、皮膜を形成する溶液塗布法としては、例えばディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法、ならびにこれらの併用等、既知の塗布手段が適宜採用することができる。膜厚は、ディッピング法における引き上げ速度やスピンコート法における基板回転速度などを変化させることと、塗布溶液の濃度を変えることにより制御することができる。なかでもディッピング法における引き上げ速度としては、必要な膜厚によって適宜選択すればよいが、浸漬後例えば約0.1乃至3.0mm/秒程度の静かな均一速度で引き上げることが好ましい。 Furthermore, as a solution coating method for forming a film, known coating means such as a dipping method, a spin coating method, a spray method, a printing method, a flow coating method, and a combination thereof can be appropriately employed. The film thickness can be controlled by changing the pulling speed in the dipping method, the substrate rotation speed in the spin coating method, and the like, and changing the concentration of the coating solution. In particular, the pulling speed in the dipping method may be appropriately selected depending on the required film thickness, but it is preferable to pull up at a quiet uniform speed of about 0.1 to 3.0 mm / second after immersion.
前記手法によって作製した皮膜は、室温で30分程度乾燥させればよい。また、必要に応じてさらに高い温度で乾燥あるいは熱処理させることも可能であり、熱処理温度が高いほど、より均質で大きな凹凸構造を形成させることができる。 The film produced by the above method may be dried at room temperature for about 30 minutes. Moreover, it is also possible to dry or heat-process at higher temperature as needed, and a higher uniform heat treatment temperature can form a more uniform and large uneven structure.
次いで、前記亜鉛化合物を含有する皮膜を20℃以上の含水液に浸漬処理することにより、亜鉛の酸化物または水酸化物またはそれらの水和物由来の微細な凹凸を形成させる。温水に浸漬することより、該皮膜の表層表面が解膠作用等を受け、構造の再配列が起こり、亜鉛の酸化物または水酸化物またはそれらの水和物が該皮膜の表層に析出、成長する。なお含水液とは水、または水とその他の溶剤との混合物を指し、その他の溶剤として水に可溶な溶剤で、例えばアルコール類が挙げられる。含水液の温度は40℃から100℃とすることが好ましい。含水液による処理時間としては約5分間ないし24時間程度である。 Next, the film containing the zinc compound is immersed in a water-containing liquid at 20 ° C. or higher to form fine irregularities derived from zinc oxide or hydroxide or hydrates thereof. By immersing in warm water, the surface layer of the film is subjected to peptization and the like, and rearrangement of the structure occurs, and zinc oxide or hydroxide or their hydrates precipitate and grow on the surface of the film To do. The water-containing liquid refers to water or a mixture of water and other solvents, and other solvents are water-soluble solvents such as alcohols. The temperature of the water-containing liquid is preferably 40 ° C to 100 ° C. The treatment time with the aqueous solution is about 5 minutes to 24 hours.
本発明の微細な凹凸を形成させた膜および透明反射防止膜において、該膜の表面の微細な凹凸の高さは0.005〜1μmであることを特徴とする。微細凹凸構造の高さが、好ましくは0.01〜1.0μmであり、より好ましくは0.1〜0.8μmである。ここでの「表面凹凸の高さ」は被膜表面に形成された凸部の頂点と凹部の底点との高低差を指す。すなわち、被膜の表面凹凸の高さが0.005〜1.0μmとは、JIS−B−061の「表面粗さの定義と表示」に規定されている山頂と谷底との高低差を意味し、最大粗さ(Rmax)に相当するものである。凹凸の高さが0.005〜1μmであると、微細な凹凸による効果、特に反射防止性能が発現され、また凹凸の機械的強度が損なわれる恐れが無くなり、凹凸構造の製造コストも有利になる。 The film having the fine irregularities and the transparent antireflection film of the present invention are characterized in that the height of the fine irregularities on the surface of the film is 0.005 to 1 μm. The height of the fine concavo-convex structure is preferably 0.01 to 1.0 μm, more preferably 0.1 to 0.8 μm. Here, the “height of the surface irregularities” refers to the difference in height between the apex of the convex portion and the bottom point of the concave portion formed on the coating surface. In other words, the height of the surface irregularities of the film of 0.005 to 1.0 μm means the difference in height between the peak and the valley defined in “Definition and display of surface roughness” of JIS-B-061. This corresponds to the maximum roughness (Rmax). When the height of the unevenness is 0.005 to 1 μm, the effect due to the fine unevenness, in particular, the antireflection performance is exhibited, and the mechanical strength of the unevenness is not lost, and the manufacturing cost of the uneven structure is advantageous. .
本発明において、微細な凹凸の面密度も重要であり、これに対応する中心線平均粗さを面拡張した平均面粗さRa’値が5nm以上、より好ましく10nm以上、さらに10nm以上80nm以下、また表面積比Srが1.1以上で、より好ましく1.3以上、さらに1.5以上2.8以下である。 In the present invention, the surface density of fine irregularities is also important, and the average surface roughness Ra ′ value obtained by expanding the corresponding centerline average roughness is 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, further 10 nm or more and 80 nm or less, The surface area ratio Sr is 1.1 or more, more preferably 1.3 or more, and further preferably 1.5 or more and 2.8 or less.
得られた微細凹凸組織の評価方法の一つとして、走査型プローブ顕微鏡による微細凹凸組織表面の観察があり、該観察による該膜の中心線平均粗さRaを面拡張した平均面粗さRa’値と表面積比Srが求められる。すなわち、平均面粗さRa’値(nm)は、JIS B 0601で定義されている中心線平均粗さRaを、測定面に対し適用し三次元に拡張したもので、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現し、次の式(1)で与えられる。 One of the evaluation methods of the obtained fine uneven structure is observation of the surface of the fine uneven structure with a scanning probe microscope, and average surface roughness Ra ′ obtained by extending the center line average roughness Ra of the film by the observation. The value and the surface area ratio Sr are determined. That is, the average surface roughness Ra ′ value (nm) is obtained by applying the centerline average roughness Ra defined in JIS B 0601 to the measurement surface and extending it three-dimensionally. The absolute value of the deviation up to the average value ”is expressed by the following equation (1).
Ra’:平均面粗さ値(nm)、
S0 :測定面が理想的にフラットであるとした時の面積、|X R−X L|×|Y T−Y B|、
F(X,Y):測定点(X,Y)における高さ、XはX座標、YはY座標、
X L〜X R:測定面のX座標の範囲、
Y B〜Y T:測定面のY座標の範囲、
Z0 :測定面内の平均の高さ
また、表面積比(Sr)は、Sr=S/S0 〔S0 :測定面が理想的にフラットであるときの面積。S:実際の測定面の表面積。〕で求められる。なお、実際の測定面の表面積は次のようにして求める。先ず、最も近接した3つのデータ点(A,B,C)より成る微小三角形に分割し、次いで各微小三角形の面積△Sを、ベクトル積を用いて求める。△S(△ABC)=|AB×AC|/2〔但し、ABおよびACは各辺の長さ〕となり、この△Sの総和が求める表面積Sになる。
Ra’が5nm以上で、Srが1.1以上であると、前記の理由で微細な凹凸による効果が低下する恐れが無くなる。
Ra ′: average surface roughness value (nm),
S 0 : Area when the measurement surface is ideally flat, | X R −X L | × | Y T −Y B |,
F (X, Y): height at the measurement point (X, Y), X is the X coordinate, Y is the Y coordinate,
X L to X R : X coordinate range of the measurement surface,
Y B to Y T : Y coordinate range of the measurement surface,
Z 0 : Average height in the measurement surface The surface area ratio (Sr) is Sr = S / S 0 [S 0 : Area when the measurement surface is ideally flat. S: Surface area of the actual measurement surface. ]. The actual surface area of the measurement surface is obtained as follows. First, it is divided into minute triangles composed of the three closest data points (A, B, C), and then the area ΔS of each minute triangle is obtained using a vector product. ΔS (ΔABC) = | AB × AC | / 2 (where AB and AC are the lengths of the respective sides), and the sum of ΔS is the surface area S to be obtained.
When Ra ′ is 5 nm or more and Sr is 1.1 or more, there is no possibility that the effect due to the fine unevenness is lowered due to the above reason.
本発明の微細な凹凸を形成させた膜および透明反射防止膜が、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアから選ばれた少なくとも1種の副成分を含むことを特徴とする。副成分であるアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアの原料として、各々の金属アルコキシドや塩化物や硝酸塩などの塩化合物を用いることができる。製膜性の観点から、金属アルコキシドを用いるのが好ましい。 The film having fine irregularities and the transparent antireflection film of the present invention are characterized by containing at least one subcomponent selected from alumina, silica, titania, and zirconia. As raw materials for alumina, silica, titania and zirconia, which are accessory components, respective metal alkoxides and salt compounds such as chlorides and nitrates can be used. From the viewpoint of film formability, it is preferable to use a metal alkoxide.
アルミニウムアルコキシドとしては、例えば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム−n−ブトキシド、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム−tert−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナートなどが挙げられる。 Examples of the aluminum alkoxide include aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum-n-butoxide, aluminum-sec-butoxide, aluminum-tert-butoxide, and aluminum acetylacetonate.
シリコンアルコキシドとしては、一般式Si(OR)4 で表される各種のものを使用し、Rはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の同一または別異の低級アルキル基が挙げられる。 As the silicon alkoxide, various compounds represented by the general formula Si (OR) 4 are used, and R is the same or different lower group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, etc. An alkyl group is mentioned.
チタニウムアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラn−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン等が挙げられる。 Examples of the titanium alkoxide include tetramethoxy titanium, tetraethoxy titanium, tetra n-propoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, and tetraisobutoxy titanium.
ジルコニウムアルコキシドの具体例として、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラn−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラn−ブトキシド、ジルコニウムテトラt−ブトキシド等が挙げられる。溶液調製においては、亜鉛化合物の調製と同様に有機溶媒や安定化剤を用いて行う。 Specific examples of the zirconium alkoxide include zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetra n-propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra n-butoxide, zirconium tetra t-butoxide and the like. The solution preparation is performed using an organic solvent and a stabilizer as in the preparation of the zinc compound.
このような副成分を添加した亜鉛成分を有する膜の20℃以上の含水液による処理では、各成分の加温含水液に対する溶解度の差を用いて結晶化を行っているため、亜鉛成分のみを有する膜の処理に比べ、無機成分の組成を変化させることにより析出する亜鉛の酸化物または水酸化物またはそれらの水和物のサイズをさらに広範な範囲にわたって制御することができる。加えて副成分由来の析出物との共析が可能となるため、共析物の形成する微細な凹凸により屈折率の制御が広範な範囲にわたって可能となり、優れた反射防止性能を実現できる。 In the treatment with a water-containing liquid at 20 ° C. or higher of the film having a zinc component added with such a subcomponent, crystallization is performed using the difference in solubility of each component with respect to the heated water-containing liquid. Compared with the treatment of the film having the above, the size of the deposited zinc oxide or hydroxide or hydrate thereof can be controlled over a wider range by changing the composition of the inorganic component. In addition, since it is possible to eutect with precipitates derived from subcomponents, the refractive index can be controlled over a wide range by the fine irregularities formed by the eutectoid, and excellent antireflection performance can be realized.
本発明の微細な凹凸を有する亜鉛成分を含む膜および透明反射防止膜において、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアの含有量が、膜重量に対して重量比で0.01以上1.0未満であり、より好ましくは0.1以上0.8以下である。アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニアの含有量が重量比で0.01以上1.0未満であると、該表面上の亜鉛の酸化物または水酸化物またはそれらの水和物を主成分とする析出物のサイズ、結晶間距離が変化し、微細な凹凸の高さ、あるいは中心線平均面粗さRa’を前記範囲内で制御することができると共に、基材の屈折率との整合性が取れるようになり、基材との界面反射も極限にまで無くすことが可能となる。 In the film containing a zinc component having fine irregularities and the transparent antireflection film of the present invention, the content of alumina, silica, titania, zirconia is 0.01 or more and less than 1.0 by weight with respect to the film weight. More preferably, it is 0.1 or more and 0.8 or less. When the content of alumina, silica, titania, zirconia is 0.01 or more and less than 1.0 by weight, precipitation is mainly composed of zinc oxide or hydroxide or hydrates on the surface. The size of the object and the distance between crystals change, and the height of fine irregularities or the centerline average surface roughness Ra ′ can be controlled within the above range, and consistency with the refractive index of the substrate can be obtained. As a result, the interface reflection with the substrate can be eliminated to the limit.
本発明の膜および透明反射防止膜の膜厚は、0.05μm〜1.5μm、好ましくは0.1μm〜1μmが望ましい。なお、膜厚とは、表面の微細な凹凸を含めた膜の厚みを表わす。 The film thickness of the film of the present invention and the transparent antireflection film is 0.05 μm to 1.5 μm, preferably 0.1 μm to 1 μm. The film thickness represents the thickness of the film including fine irregularities on the surface.
本発明の光学部材で使用される基材としては、ガラス、プラスチック基材、ガラスミラー、プラスチックミラー等が挙げられる。プラスチック基材の代表的なものとしては、ポリエステル、トリアセチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ABS樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂のフィルムや成形品;不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、架橋型ポリウレタン、架橋型のアクリル樹脂、架橋型の飽和ポリエステル樹脂など各種の熱硬化性樹脂から得られる架橋フィルムや架橋した成形品等が挙げられる。ガラスの具体例として、無アルカリガラス、アルミナケイ酸ガラスを挙げることができる。本発明に用いられる透明基材は、最終的に使用目的に応じた形状にされ得るものであれば良く、平板、フィルムないしシートなどが用いられ、二次元あるいは三次元の曲面を有するものであっても良い。厚さは、適宜に決定でき5mm以下が一般的であるが、これに限定されない。 Examples of the substrate used in the optical member of the present invention include glass, a plastic substrate, a glass mirror, and a plastic mirror. Typical plastic substrates include thermoplastics such as polyester, triacetyl cellulose, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate, ABS resin, polyphenylene oxide, polyurethane, polyethylene, and polyvinyl chloride. Resin films and molded articles; crosslinked polyester films, crosslinked molded articles obtained from various thermosetting resins such as unsaturated polyester resins, phenolic resins, crosslinked polyurethanes, crosslinked acrylic resins, crosslinked saturated polyester resins, etc. Can be mentioned. Specific examples of the glass include alkali-free glass and alumina silicate glass. The transparent substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it can be finally shaped according to the purpose of use, and a flat plate, a film or a sheet is used and has a two-dimensional or three-dimensional curved surface. May be. The thickness can be appropriately determined and is generally 5 mm or less, but is not limited thereto.
本発明の膜および反射防止膜は、以上説明した層の他に、各種機能を付与するための層を更に設けることができる。例えば、膜硬度を向上させるために、ハードコート層を設けたり、透明基材とハードコート層との密着性を向上させるために接着剤層やプライマー層を設けたりすることができる。上記のように透明基材とハードコート層との中間に設けられるその他の層の屈折率は、透明基材フィルムの屈折率とハードコート層の屈折率の中間値とすることが好ましい。 The film and antireflection film of the present invention can further be provided with layers for imparting various functions in addition to the layers described above. For example, a hard coat layer can be provided in order to improve the film hardness, or an adhesive layer or a primer layer can be provided in order to improve the adhesion between the transparent substrate and the hard coat layer. As described above, the refractive index of the other layer provided between the transparent substrate and the hard coat layer is preferably an intermediate value between the refractive index of the transparent substrate film and the refractive index of the hard coat layer.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
各実施例、比較例で得られた、表面に微細な凹凸を有する透明膜について、下記の方法で評価を行った。
(1)被膜形状観察
走査型電子顕微鏡(FE−SEM、日立製作所製S5000)を用いて被膜の表層表面の写真観察(加速電圧;5.0kV、倍率;3万倍(表面))を行った。
走査型プローブ顕微鏡(SPM、DFMモード、セイコ−電子工業製SPI3800)を用いて、JISB0601で定義されている中心線平均粗さを面拡張した平均面粗さRa’値と表面積比Srを求めた。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to such examples.
The transparent film having fine irregularities on the surface obtained in each Example and Comparative Example was evaluated by the following method.
(1) Film shape observation Photograph observation (acceleration voltage: 5.0 kV, magnification: 30,000 times (surface)) of the surface layer of the film was performed using a scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S5000). .
Using a scanning probe microscope (SPM, DFM mode, Seiko Electronics Industries SPI3800), the average surface roughness Ra ′ and the surface area ratio Sr obtained by extending the centerline average roughness defined in JISB0601 were determined. .
(2)X線回折測定
X線回折装置(理学電気製RINT2100)を用い、CuKα線を用いて測定した。
(3)透過率測定
自動光学素子測定装置(ART−25GD、日本分光製)を用いた。円盤状ガラス板を使用した。透過率測定における光の入射角は0°であった。
(2) X-ray diffraction measurement Using an X-ray diffraction apparatus (RINT2100 manufactured by Rigaku Corporation), measurement was performed using CuKα rays.
(3) Transmittance measurement An automatic optical element measuring device (ART-25GD, manufactured by JASCO) was used. A disk-shaped glass plate was used. The incident angle of light in the transmittance measurement was 0 °.
実施例1
大きさ約100mm×100mm、厚さ約2mmのクリア・フロートガラス基板(組成はソーダライムシリケート系)をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し乾燥した後、コーティング用ガラス基板とした。
Example 1
A clear float glass substrate (composition is a soda lime silicate system) having a size of about 100 mm × 100 mm and a thickness of about 2 mm was ultrasonically washed with isopropyl alcohol and dried to obtain a glass substrate for coating.
酢酸亜鉛無水物〔Zn(CH3 COO)2 〕をメタノール〔MeOH〕中に溶解させ、1M希塩酸〔HClaq.〕を添加し、約1時間室温で攪拌した。ここで溶液の重量比は、Zn(CH3 COO)2 :MeOH:HClaq.=7:50:20の割合とした。以上のようにして、亜鉛化合物含有溶液である塗布液を調製した。 Anhydrous zinc acetate [Zn (CH 3 COO) 2 ] is dissolved in methanol [MeOH], and 1M diluted hydrochloric acid [HClaq. And stirred at room temperature for about 1 hour. Here, the weight ratio of the solution was Zn (CH 3 COO) 2 : MeOH: HClaq. = The ratio was 7:50:20. As described above, a coating solution that was a zinc compound-containing solution was prepared.
次いで、前記被覆用ガラス基板を、該塗布液中に浸漬した後、ディッピング法(2mm/秒の引き上げ速度、20℃、56%R.H.)で、ガラス基板の表面に塗布膜を形成した。乾燥後、100℃で1時間熱処理し、透明な皮膜を得た。次に、60℃の純水中に5分間浸漬したのち、100℃で10分間乾燥させた。 Subsequently, after the glass substrate for coating was immersed in the coating solution, a coating film was formed on the surface of the glass substrate by a dipping method (2 mm / sec pulling rate, 20 ° C., 56% RH). . After drying, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to obtain a transparent film. Next, after being immersed in pure water at 60 ° C. for 5 minutes, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes.
得られた膜表面の走査型電子顕微鏡(FE−SEM)観察、走査型プローブ顕微鏡(SPM)観測を行った。FE−SEM像を図1に示す。図1のFE−SEM像より、皮膜表層全体に約10〜300nmの粒状析出物からなる微細な凹凸が多数形成されていることがわかる。SPM像でも同様のスケールの微細な凹凸が観測され、得られた平均面粗さRa’値(nm)と表面積比Srは、Ra’=30nmとSr=1.7であった。また、微微な凹凸の高さは約0.3μmで、膜の厚さは約350nmであった。 The obtained film surface was observed with a scanning electron microscope (FE-SEM) and a scanning probe microscope (SPM). An FE-SEM image is shown in FIG. From the FE-SEM image in FIG. 1, it can be seen that many fine irregularities made of granular precipitates of about 10 to 300 nm are formed on the entire surface layer of the film. In the SPM image, fine unevenness of the same scale was observed, and the obtained average surface roughness Ra ′ value (nm) and surface area ratio Sr were Ra ′ = 30 nm and Sr = 1.7. The height of the fine irregularities was about 0.3 μm, and the thickness of the film was about 350 nm.
また、X線分析測定から前記粒状の析出物は酸化亜鉛の結晶であることがわかった。60℃の純水中に浸漬する前の皮膜の表層は平板状のものが重なり合っているようなほぼ滑らかな組織であり、この膜のX線回折ピークが原料である酢酸亜鉛に帰属されることから、60℃の純水中に浸漬することにより皮膜表層に酸化亜鉛結晶の析出物が現れ、微細な凹凸が形成されたことがわかった。さらに加温温度の上昇や浸漬時間の増加に伴って酸化亜鉛結晶が成長するため、粒子径が増大しRa’値(nm)と表面積比Srが増加することがわかった。
実施例1で得られた、表面に微細な凹凸をもつ膜の透過率は約96%であり、表面に形成された微細な凹凸により優れた反射防止性能を示した。ここで、透過率は、表面に微細な凹凸を有する膜を形成させたガラス基板の透過率を表す。
Further, it was found from the X-ray analysis measurement that the granular precipitate was a zinc oxide crystal. The surface layer of the film before being immersed in pure water at 60 ° C. has an almost smooth structure in which flat ones overlap, and the X-ray diffraction peak of this film is attributed to zinc acetate as a raw material. From the results, it was found that by immersing in pure water at 60 ° C., precipitates of zinc oxide crystals appeared on the surface layer of the film, and fine irregularities were formed. Furthermore, it was found that since the zinc oxide crystal grows as the heating temperature rises and the immersion time increases, the particle diameter increases and the Ra ′ value (nm) and the surface area ratio Sr increase.
The transmittance of the film having fine unevenness on the surface obtained in Example 1 was about 96%, and the antireflection performance was excellent due to the fine unevenness formed on the surface. Here, the transmittance represents the transmittance of a glass substrate on which a film having fine irregularities is formed on the surface.
実施例2
実施例1と同様の亜鉛化合物含有溶液である塗布液を用い、実施例1と同様の洗浄を行った同様のガラス基板を、該塗布液中に浸漬した後、ディッピング法(2mm/秒の引き上げ速度、20℃、56%R.H.下)で、ガラス基板の表面に塗布膜を形成した。乾燥後、100℃で1時間熱処理し、透明な皮膜を得た。次に、60℃の純水とエタノールの混合液(50/50wt%)中に5分間浸漬したのち、100℃で10分間乾燥させた。
Example 2
A similar glass substrate that had been washed in the same manner as in Example 1 using a coating solution that was the same zinc compound-containing solution as in Example 1 was dipped in the coating solution, and then dipped (increase of 2 mm / second). The coating film was formed on the surface of the glass substrate at a speed of 20 ° C. and 56% RH (under). After drying, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to obtain a transparent film. Next, it was immersed in a mixed solution (50/50 wt%) of pure water and ethanol at 60 ° C. for 5 minutes and then dried at 100 ° C. for 10 minutes.
得られた膜表面のFE−SEM観察、SPM観測を行った。FE−SEM像を図2に示す。図2に示すFE−SEM像よりわかるように、実施例1と形状が異なる析出物からなる約5〜200nmの微細な凹凸が膜表層全体にわたって観測された。SPM測定より得られる平均面粗さRa’値(nm)と表面積比Srは、Ra’=10nmとSr=1.2であった。また、微微な凹凸の高さは約0.2μmで、膜の厚さは約250nmであった。
実施例2で得られた、表面に微細な凹凸をもつ膜の透過率は約95%であり、優れた反射防止性能を示した。
The obtained film surface was subjected to FE-SEM observation and SPM observation. An FE-SEM image is shown in FIG. As can be seen from the FE-SEM image shown in FIG. 2, fine irregularities of about 5 to 200 nm composed of precipitates having a shape different from that in Example 1 were observed over the entire surface layer. The average surface roughness Ra ′ value (nm) and surface area ratio Sr obtained from the SPM measurement were Ra ′ = 10 nm and Sr = 1.2. Further, the height of the fine irregularities was about 0.2 μm, and the thickness of the film was about 250 nm.
The transmittance of the film having fine irregularities on the surface obtained in Example 2 was about 95%, indicating excellent antireflection performance.
実施例3
酢酸亜鉛2水和物〔Zn(CH3 COO)2 ・2H2 O〕を2−メトキシエタノール〔2ME〕中に溶解させ、安定化剤として、モノエタノールアミン〔MEA〕を添加し、約3時間室温で攪拌した。ここで溶液の重量比は、Zn(CH3 COO)2 ・2H2 O:2ME:MEA=14:80:4の割合とした。以上のようにして、亜鉛化合物含有溶液である塗布液を調製した。
Example 3
Zinc acetate dihydrate [Zn (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O] is dissolved in 2-methoxyethanol [2ME], and monoethanolamine [MEA] is added as a stabilizer for about 3 hours. Stir at room temperature. Here, the weight ratio of the solution was Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O: 2ME: MEA = 14: 80: 4. As described above, a coating solution that was a zinc compound-containing solution was prepared.
次いで、実施例1と同様の洗浄を行った同様のガラス基板を、該塗布液中に浸漬した後、ディッピング法(1mm/秒の引き上げ速度、20℃、56%R.H.)で、ガラス基板の表面に塗布膜を形成した。乾燥後、100℃で1時間熱処理し、透明な皮膜を得た。次に、60℃の純水中に20分間浸漬したのち、100℃で10分間乾燥させた。 Next, the same glass substrate that had been cleaned in the same manner as in Example 1 was immersed in the coating solution, and then dipped (with a pulling rate of 1 mm / second, 20 ° C., 56% RH). A coating film was formed on the surface of the substrate. After drying, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to obtain a transparent film. Next, after being immersed in pure water at 60 ° C. for 20 minutes, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes.
得られた膜表面のFE−SEM観察、SPM観測を行ったところ、実施例1と形状が類似した析出物からなる約50〜500nmの微細な凹凸が膜表層全体にわたって観測された。SPM測定より得られる平均面粗さRa’値(nm)と表面積比Srは、Ra’=40nmとSr=1.8であった。また、微微な凹凸の高さは約0.4μmで、膜の厚さは約500nmであった。
また、X線分析測定から前記微細な凹凸は酸化亜鉛の結晶であることがわかった。
実施例3で得られた、表面に微細な凹凸をもつ膜の透過率は約96%であり、優れた反射防止性能を示した。
When FE-SEM observation and SPM observation were performed on the obtained film surface, fine irregularities of about 50 to 500 nm consisting of precipitates having a shape similar to that of Example 1 were observed over the entire surface of the film. The average surface roughness Ra ′ value (nm) and the surface area ratio Sr obtained from the SPM measurement were Ra ′ = 40 nm and Sr = 1.8. Further, the height of the fine irregularities was about 0.4 μm, and the thickness of the film was about 500 nm.
Further, from the X-ray analysis measurement, it was found that the fine irregularities were zinc oxide crystals.
The transmittance of the film having fine irregularities on the surface obtained in Example 3 was about 96%, indicating excellent antireflection performance.
実施例4
亜鉛化合物含有溶液にアルミニウム化合物およびジルコニウム化合物を添加した溶液を調製した。亜鉛化合物含有溶液は実施例3と同様の方法で調製した。
Example 4
A solution in which an aluminum compound and a zirconium compound were added to a zinc compound-containing solution was prepared. A zinc compound-containing solution was prepared in the same manner as in Example 3.
アルミニウム化合物およびジルコニウム化合物を含有した溶液は、以下のように調製した。アルミニウム−sec−ブトキシド〔Al(O−sec−Bu)3 〕を2−プロパノール〔IPA〕中に溶解させ、安定化剤として、アセト酢酸エチル〔EAcAc〕を添加し、約3時間室温で攪拌することにより、Al2 O3 ゾル溶液を調製した。ここで溶液のモル比は、Al(O−secBu)3 :IPA:EAcAc=1:20:1の割合である。 A solution containing an aluminum compound and a zirconium compound was prepared as follows. Aluminum-sec-butoxide [Al (O-sec-Bu) 3 ] is dissolved in 2-propanol [IPA], ethyl acetoacetate [EAcAc] is added as a stabilizer, and the mixture is stirred for about 3 hours at room temperature. Thus, an Al 2 O 3 sol solution was prepared. Here, the molar ratio of the solution is a ratio of Al (O-secBu) 3 : IPA: EAcAc = 1: 20: 1.
一方、ジルコニウム−iso−プロポキシド〔Zr(O−iso−Pr)4 〕もIPA中に溶解させ、EAcAcを添加し、約3時間室温で攪拌することにより、ZrO2 ゾル溶液を調製した。溶液のモル比は、Zr(O−iso−Pr)4 :IPA:EAcAc=1:20:1の割合である。 On the other hand, zirconium-iso-propoxide [Zr (O-iso-Pr) 4 ] was also dissolved in IPA, EAcAc was added, and the mixture was stirred at room temperature for about 3 hours to prepare a ZrO 2 sol solution. The molar ratio of the solution is a ratio of Zr (O-iso-Pr) 4 : IPA: EAcAc = 1: 20: 1.
このZrO2 ゾル溶液を前記Al2 O3 ゾル溶液中に、重量比で、Al2 O3 :ZrO2 =0.9:0.1となるように添加し約30分間攪拌した後、0.01M希塩酸〔HClaq.〕を添加し、約3時間室温で攪拌した。ここで、HClaq.の添加量は、モル比でAl(O−sec−Bu)3 とZr(O−iso−Pr)4 の各々2倍量の合計量とした。以上のようにして、Al2 O3 −ZrO2 混合液を調製した。 The ZrO 2 sol solution was added to the Al 2 O 3 sol solution in a weight ratio of Al 2 O 3 : ZrO 2 = 0.9: 0.1 and stirred for about 30 minutes. 01M dilute hydrochloric acid [HClaq. And stirred at room temperature for about 3 hours. Here, HClaq. The addition amount of A was a total amount of Al (O-sec-Bu) 3 and Zr (O-iso-Pr) 4 each in a molar ratio. As described above, an Al 2 O 3 —ZrO 2 mixed solution was prepared.
このAl2 O3 −ZrO2 混合液を前記亜鉛化合物を含有する溶液中に、重量比で、Zn:Al:Zr=30:18:1となるように添加し、約30分間攪拌した。以上のようにして、アルミニウム化合物およびジルコニウム化合物を含む亜鉛化合物含有溶液である塗布液を調製した。 This Al 2 O 3 —ZrO 2 mixed solution was added to the solution containing the zinc compound at a weight ratio of Zn: Al: Zr = 30: 18: 1 and stirred for about 30 minutes. As described above, a coating solution that was a zinc compound-containing solution containing an aluminum compound and a zirconium compound was prepared.
次いで、実施例1と同様の洗浄を行った同様のガラス基板を、該塗布液中に浸漬した後、ディッピング法(1mm/秒の引き上げ速度、20℃、56%R.H.)で、ガラス基板の表面に塗布膜を形成した。乾燥後、100℃で1時間熱処理し、透明な皮膜を得た。次に、60℃の純水中に30分間浸漬したのち、100℃で10分間乾燥させた。 Next, the same glass substrate that had been cleaned in the same manner as in Example 1 was immersed in the coating solution, and then dipped (with a pulling rate of 1 mm / second, 20 ° C., 56% RH). A coating film was formed on the surface of the substrate. After drying, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to obtain a transparent film. Next, after being immersed in pure water at 60 ° C. for 30 minutes, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes.
得られた膜表面のFE−SEM観察、SPM観測を行ったところ、実施例1〜3でみられた形状とは異なる析出物からなる約50〜500nmの微細な凹凸が膜表層全体にわたって観測された。SPM測定より得られる平均面粗さRa’値(nm)と表面積比Srは、Ra’=60nmとSr=2.0であった。また、微微な凹凸の高さは約0.5μmで、膜の厚さは約550nmであった。
実施例4で得られた、表面に微細な凹凸をもつ膜の透過率は約97%であり、優れた反射防止性能を示した。
When FE-SEM observation and SPM observation were performed on the obtained film surface, fine irregularities of about 50 to 500 nm composed of precipitates different from the shapes seen in Examples 1 to 3 were observed over the entire film surface layer. It was. The average surface roughness Ra ′ value (nm) and the surface area ratio Sr obtained from the SPM measurement were Ra ′ = 60 nm and Sr = 2.0. The height of the fine irregularities was about 0.5 μm, and the thickness of the film was about 550 nm.
The transmittance of the film having fine irregularities on the surface obtained in Example 4 was about 97%, indicating excellent antireflection performance.
実施例5
亜鉛化合物含有溶液に、アルミニウム化合物、ケイ素化合物およびチタン化合物を添加した溶液を調製した。亜鉛化合物含有溶液は実施例3と同様の方法で調製した。
Example 5
A solution was prepared by adding an aluminum compound, a silicon compound, and a titanium compound to a zinc compound-containing solution. A zinc compound-containing solution was prepared in the same manner as in Example 3.
アルミニウム化合物、ケイ素化合物およびチタン化合物が含有した溶液は、以下のように調製した。Al(O−sec−Bu)3 をIPA中に溶解させ、安定化剤として、EAcAcを添加し、約3時間室温で攪拌することにより、Al2 O3 ゾル溶液を調製した。ここで溶液のモル比は、Al(O−secBu)3 :IPA:EAcAc=1:20:1の割合とした。 The solution containing the aluminum compound, silicon compound and titanium compound was prepared as follows. Al (O-sec-Bu) 3 was dissolved in IPA, EAcAc was added as a stabilizer, and stirred at room temperature for about 3 hours to prepare an Al 2 O 3 sol solution. Here, the molar ratio of the solution was Al (O-secBu) 3 : IPA: EAcAc = 1: 20: 1.
一方、テトラエトキシシラン〔TEOS〕、IPA、0.01M〔HClaq.〕を混合し、約3時間室温で攪拌することにより、SiO2 ゾル溶液を調製した。溶液のモル比は、TEOS:IPA:HClaq.=1:20:2とした。 On the other hand, tetraethoxysilane [TEOS], IPA, 0.01M [HClaq. ] Was mixed and stirred at room temperature for about 3 hours to prepare a SiO 2 sol solution. The molar ratio of the solution was TEOS: IPA: HClaq. = 1: 20: 2.
チタニウム−n−ブトキシド〔Ti(O−n−Bu)4 〕もIPA中に溶解させ、EAcAcを添加し、約3時間室温で攪拌することにより、TiO2 ゾル溶液を調製した。溶液のモル比は、Ti(O−n−Bu)4 :IPA:EAcAc=1:20:1の割合とした。 Titanium-n-butoxide [Ti (On-Bu) 4 ] was also dissolved in IPA, EAcAc was added, and stirred at room temperature for about 3 hours to prepare a TiO 2 sol solution. The molar ratio of the solution was Ti (On-Bu) 4 : IPA: EAcAc = 1: 20: 1.
これらAl2 O3 ゾル、SiO2 ゾル、TiO2 ゾル溶液を重量比で、Al2 O3 :SiO2 :TiO2 =0.7:0.2:0.1となるように混合し約30分間攪拌することにより、Al2 O3 −SiO2 −TiO2 混合液を調製した。このAl2 O3 −SiO2 −TiO2 混合液を前記亜鉛化合物含有溶液中に、重量比で、Zn:Al:Si:Ti=30:14:2:1となるように添加し、約30分間攪拌した。以上のようにして、アルミニウム化合物、ケイ素化合物およびチタン化合物を含む亜鉛化合物含有溶液である塗布液を調製した。 These Al 2 O 3 sol, SiO 2 sol, and TiO 2 sol solutions are mixed so that the weight ratio is Al 2 O 3 : SiO 2 : TiO 2 = 0.7: 0.2: 0.1. By stirring for a minute, an Al 2 O 3 —SiO 2 —TiO 2 mixed solution was prepared. This Al 2 O 3 —SiO 2 —TiO 2 mixed solution was added to the zinc compound-containing solution in a weight ratio of Zn: Al: Si: Ti = 30: 14: 2: 1, and about 30 Stir for minutes. As described above, a coating solution that was a zinc compound-containing solution containing an aluminum compound, a silicon compound, and a titanium compound was prepared.
次いで、実施例1と同様の洗浄を行った同様のガラス基板を、該塗布液中に浸漬した後、ディッピング法(1mm/秒の引き上げ速度、20℃、56%R.H.)で、ガラス基板の表面に塗布膜を形成した。乾燥後、100℃で1時間熱処理し、透明な皮膜を得た。次に、60℃の純水中に30分間浸漬したのち、100℃で10分間乾燥させた。 Next, the same glass substrate that had been cleaned in the same manner as in Example 1 was immersed in the coating solution, and then dipped (with a pulling rate of 1 mm / second, 20 ° C., 56% RH). A coating film was formed on the surface of the substrate. After drying, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour to obtain a transparent film. Next, after being immersed in pure water at 60 ° C. for 30 minutes, it was dried at 100 ° C. for 10 minutes.
得られた膜表面のFE−SEM観察、SPM観測を行ったところ、実施例4で得られた形状と類似した析出物からなる約50〜700nmの微細な凹凸が膜表層全体にわたって観測された。SPM測定より得られる平均面粗さRa’値(nm)と表面積比Srは、Ra’=80nmとSr=2.2であった。また、微微な凹凸の高さは約0.6μmで、膜の厚さは約700μmであった。
実施例5で得られた、表面に微細な凹凸をもつ膜の透過率は約96%であり、優れた反射防止性能を示した。
When FE-SEM observation and SPM observation were performed on the surface of the obtained film, fine irregularities of about 50 to 700 nm composed of precipitates similar to the shape obtained in Example 4 were observed over the entire film surface layer. The average surface roughness Ra ′ value (nm) and the surface area ratio Sr obtained from the SPM measurement were Ra ′ = 80 nm and Sr = 2.2. Further, the height of the fine unevenness was about 0.6 μm, and the thickness of the film was about 700 μm.
The transmittance of the film having fine irregularities on the surface obtained in Example 5 was about 96%, indicating excellent antireflection performance.
本発明の膜および透明反射防止膜は、任意の透明基材に対応でき、可視光に対して優れた反射防止効果を示すので、ワープロ、コンピュータ、テレビ、プラズマディスプレイパネル等の各種ディスプレイ、液晶表示装置に用いる偏光板、透明プラスチック類からなるサングラスレンズ、度付メガネレンズ、カメラ用ファインダーレンズ等の光学レンズ、各種計器のカバー、自動車、電車等の窓ガラス等の光学部材に利用することができる。 The film of the present invention and the transparent antireflection film can be applied to any transparent substrate and exhibit an excellent antireflection effect on visible light. Therefore, various displays such as word processors, computers, televisions, plasma display panels, and liquid crystal displays It can be used for optical members such as polarizing plates used in the apparatus, optical lenses such as sunglasses lenses made of transparent plastics, prescription eyeglass lenses, camera finder lenses, covers for various instruments, window glass for automobiles, trains, etc. .
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