JP3723479B2 - 反射防止フィルム、およびこれを用いたディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ケイ素化合物からなるシリカ層、及び炭素を含有するシリカ層を積層してなる反射防止積層体を有する反射防止フィルム、およびこれを用いたディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴなどのコンピューター、ワープロ、テレビ、表示板等に使用される各種ディスプレイや、計器等の表示体、バックミラー、ゴーグル、窓ガラスなどには、ガラスやプラスチックなどの透明な基板が使用されているが、それらの透明な基板を通して、文字や図形その他の情報を読み取る場合には、透明な基板の表面で光が反射するとそれらの情報が読み取り難くなるという欠点がある。
【０００３】
現在では、上記欠点を解決するために、基材フィルム上に互いに屈折率の異なる層を積層した反射防止積層体を設けて反射防止フィルムを形成し、当該反射防止フィルムを前記透明な基板表面に貼ることにより光の反射を防止することが行われている。
【０００４】
そして、このような反射防止積層体の最外層（反射防止フィルムの基材とは反対の表面）には、効率よく光の反射を防止するために屈折率の小さい層を設けることが好ましいことが知られており、当該屈折率の小さい層としては、シリカ層が好適に用いられている。また、前記最外層の内側（反射防止フィルムの基材と前記最外層との間）には、最外層より屈折率の大きい層を複数設けることが好ましいことが知られている。
【０００５】
しかしながら、シリカ層の密度と屈折率との関係は一般的に比例関係にあるため、上記最外層として用いるシリカ層の場合においても、その屈折率を小さくするためには、密度を小さくすることが必要であるが、シリカ層の密度を小さくした場合、層内には空隙が多く存在することとなり、長期間にわたり使用した場合や、高温高湿度条件下で使用した場合には、前記シリカ層内の空隙に水分子が入り込み、当該シリカ層の屈折率が変化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来の反射防止フィルムの反射防止積層体においては、前記のように最外層としてはシリカ層を用いている場合が多いが、最外層以外の層（最外層とは屈折率の異なる層）は、それぞれ異なる原料を用いて形成されている場合が多い。例えば、低屈折率層と中屈折率層と高屈折率層とを基材フィルム上に積層してなる反射防止積層体においては、最外層となる低屈折率層としてはシリカ層を用い、中屈折率層と高屈折率層としては酸化チタン層を用いることが多く、当該中屈折率層や高屈折率層は、一般的にはスパッタリング法等により形成されている場合が多い。
【０００７】
したがって、従来の反射防止積層体を形成する際には、屈折率の異なる薄層、例えば中屈折率層や高屈折率層をそれぞれ別の原料を用いて別々にスパッタリング法等で形成する必要があったため、歩留まりが悪く、またコスト的にも問題が生じており、またそれぞれの層同士の密着性にも問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、低屈折率でありながら、長期間使用しても、また高温高湿度条件下で使用しても、屈折率に変化を生じないシリカ層を用い、合わせて、反射防止フィルムの反射防止積層体に用いられる薄層において、従来から最外層として用いられているシリカ層と同一の原料である酸化ケイ素によって形成することができ、生産性の高いシリカ層、および当該シリカ層を用いた反射防止フィルム、およびこれを用いたディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１において、少なくとも、反射防止積層体と基材とからなる反射防止フィルムであって、前記反射防止積層体の最外層は、有機ケイ素化合物からなるシリカ層であり、当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていることを特徴とする反射防止フィルムを提供する。
【００１０】
本発明の反射防止フィルムは、その反射防止積層体の最外層、つまり当該反射防止積層体において基材と反対側に設けられている層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層を用いている。このように最外層を有機ケイ素化合物からなるシリカ層とすることにより、当該シリカ層は、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物との結合も有する構造となるため、当該シリカ層の屈折率を低くすることができる。
【００１１】
そして、さらに本発明の反射防止フィルムは、前記最外層の内側、つまり反射防止積層体中において、基材と上記最外層との間に設けられている層には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されている。このように炭素を含有するシリカ層は、反射防止積層体の最外層として用いられる有機ケイ素化合物と比較して、屈折率を大きくすることができるため、前記最外層の内側の層として、つまり、前記最外層を低屈折率層とした場合において、当該炭素が含有するシリカ層を中屈折率層、または高屈折率層として好適に用いることができるからである。そして、当該シリカ層を中屈折率層または高屈折率層として用いることにより、前述の最外層を含め、反射防止積層体を形成する層の全てをシリカ層により形成することも可能となり、これにより反射防止積層体全体としての透明性や層同士の密着性を向上せしめることの可能である。
【００１２】
さらに、前記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層の屈折率が、１．４０〜１．４６（λ＝５５０ｎｍ）であり、その組成がＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）であることが好ましい。
【００１３】
シリカ層の屈折率を上記範囲内の値とすることにより、光学特性に優れ、反射防止フィルムにおける反射防止積層体の最外層として好適に利用することが可能となり、さらに、当該シリカ層をＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）たる組成を有する有機ケイ素化合物から構成することにより、当該シリカ層は、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物との結合も有する構造となるため、当該シリカ層の屈折率を低くすることができるからである。
【００１４】
従来のシリカ層においては、屈折率を低下させるためには、シリカ層の密度を小さくするために当該層内に空隙を設ける必要があったため、長期間にわたり使用したり、高温高湿度条件下で使用した場合には、層内の空隙に水分子が入り込むことがあり、その結果、屈折率に変化を生じることがあった。しかしながら、本発明のシリカ層においては、有機ケイ素化合物により層を構成することによって、層の組成により屈折率を低下させることができるため、層内に空隙を設ける必要がなく、したがって長期間の使用や、高温高湿度条件下での使用にあっても屈折率に変化を生じることはない。
【００１５】
また、前記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、前記炭素を含有するシリカ層の屈折率が、１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）であって、その組成がＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）であり、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。
【００１６】
炭素を含有するシリカ層の屈折率を１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）とすることにより、当該シリカ層を屈折率の異なる複数の薄層を積層してなる反射防止積層体を有する反射防止フィルムにおいて、当該反射防止積層体中の中屈折率層または高屈折率層として用いることが可能であり、さらに、層の組成をＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）とすることにより所望の屈折率とすることができるため、一般的に反射防止フィルムの最外層として用いられることが多いシリカ層と同じ酸化ケイ素（ＳｉＯx）を原料とすることができる。これにより、反射防止積層体を形成する際の歩留まりを向上することができ、またコストダウンを図ることも可能となる。また、本発明のシリカ層は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルムを構成する反射防止積層体中においても好適に用いることが可能である。
【００１７】
前記請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項４に記載するように、前記炭素を含有するシリカ層有におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合が１％以下であることが好ましい。
【００１８】
従来、中屈折率層や高屈折率層としてのシリカ層を形成するために、ＳｉＯXのＸの値を小さくして屈折率を調整した場合には、層中のＳｉ−Ｓｉ結合が増加し、その結果、当該シリカ層の可視光域での光吸収が徐々に増加してしまい、透過率が減少したり、透過色が変化したりする場合があった。しかしながら、シリカ層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合を１％以下とすることにより、層中にはＳｉ−Ｓｉ結合がほとんど存在していないと考えられ、したがってＳｉ−Ｓｉ結合の光吸収の影響を受けることがない。その結果、消衰係数を０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下とすることができる。
【００１９】
前記請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項５に記載するように、前記反射防止積層体の層構成が、基材側から中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であるか、または基材側から高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であり、高屈折率層および中屈折率層としては、炭素を含有するシリカ層が用いられ、低屈折率層としては、有機ケイ素化合物を用いていることが好ましい。
【００２０】
反射防止積層体の層構成を上記構成とし、それぞれの層として炭素を含有するシリカ層および有機ケイ素化合物を用いることにより、反射防止積層体全体として効率よく反射防止機能を発揮することができるからである。
【００２１】
さらに、前記請求項１乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項６に記載するように、前記反射防止積層体が、プラズマＣＶＤ法により形成されたものであることが好ましい。
【００２２】
本発明のシリカ層を形成する際にプラズマＣＶＤを用いることにより、反射防止積層体を形成するそれぞれの層を、一括して効率よく形成することができるからである。
また、請求項７に記載するように、前記基材と前記反射防止積層体との間にハードコート層が設けられていることが好ましく、請求項８に記載するように、前記反射防止積層体において、基材側とは反対側の表面には防汚層が設けられていることが好ましい。
また、請求項９において、前記請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とするディスプレイ装置を提供し、請求項１０において、前記請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、反射防止積層体中に、有機ケイ素化合物からなるシリカ層、および炭素を含有するシリカ層を用いた本発明の反射防止フィルムについて具体的に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の反射防止フィルムの概略断面図の一例を示したものである。図１に示すように、本発明の反射防止フィルム１は、基材２と、反射防止積層体３とにより構成されており、当該反射防止フィルム１の用途等に応じて、前記基材２と反射防止積層体３との間にハードコート層を設けたり、反射防止積層体の上に防汚層８等を設けたりすることが可能である。
【００２５】
以下に本発明の反射防止フィルム１の各構成について詳しく説明する。
【００２６】
［１］反射防止積層体
図１に示すように、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３は、その最外層に有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を有しており、かつ当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層（図１においては、符号５および６）が少なくとも一層形成されていることを特徴とするものである。ここで、反射防止積層体３の最外層とは、いわゆる光学層（反射防止を目的として形成されている層）からなる反射防止積層体中において最も外側に位置する層、つまり基材２と反対側に位置する層のことをいい、当該反射防止積層体には、光学層以外の層、例えばハードコート層７や防汚層８は含まれない。
【００２７】
反射防止フィルムにおける反射防止積層体の最外層を有機ケイ素化合物からなるシリカ層とすることにより、当該層の屈折率を小さくすることができる。また当該最外層の内側に、炭素を含有するシリカ層を形成することにより、反射防止積層体中における中屈折率層、または高屈折率層として好適に用いることができる。
【００２８】
（１）有機ケイ素化合物からなるシリカ層
本発明の反射防止フィルム１の反射防止積層体３においては、上記のように有機ケイ素化合物からなるシリカ層が最外層４として用いられている。そして、具体的には、当該最外層４は以下に列記する特徴を有していることが好ましい。
【００２９】
ア．屈折率が１．４０〜１．４６であり、層の組成がＳｉxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）である。
イ．Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1である。
ウ．耐湿熱試験後の屈折率の変化が０．０１以下である。
【００３０】
以上ア〜ウの特徴について具体的に説明する。
【００３１】
上記アの特徴について
当該シリカ層４は、基材２と、反射防止積層体３とを有する反射防止フィルム１において、前記反射防止積層体３の最外層として用いられる層であるため、その屈折率は小さいほどよく、当該範囲内の屈折率であれば、当該シリカ層４を反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができるからである。
【００３２】
また、当該シリカ層４は、ＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）なる組成を有する有機ケイ素化合物により形成されていることが好ましい。
【００３３】
ここで、上記のように、当該シリカ層４中の酸素原子（Ｏ）の数ｘは１．６〜１．９であることが好ましい。これは、酸素原子の数が１．６より少なくなると、当該シリカ層４の屈折率が大きくなり、反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができなくなるからである。一方、酸素原子の数ｘを１．９より多くすることは、ケイ素原子の構造上不可能である。したがって、酸素原子（Ｏ）の数ｘは１．６〜１．９であることが好ましい。
【００３４】
また、当該シリカ層４中の炭素原子（Ｃ）の数ｙは０．２〜１．０であることが好ましい。これは、炭素原子の数が０．２より少ないと、当該シリカ層４の組成のみで屈折率を低くすることが不可能となり、反射防止積層体３の最外層として使用することができる屈折率とするためには、シリカ層中に空隙を設ける必要性が生じてしまい、そうすると、高温高湿度条件下等で使用した場合には屈折率に変化を生じてしまう（高屈折率になってしまう。）こととなり安定した反射防止フィルムを提供することができないからである。一方、炭素原子の数ｙを１．０より多くすると、当該シリカ層４全体が脆くなり、層の形成自体が不可能となるからである。
【００３５】
このように、屈折率を１．４０〜１．４６とし、かつその組成がＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）である有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を最外層とすることにより、当該シリカ層４は、低屈折率であるため反射防止フィルム１における反射防止積層体の最外層として好適に用いることができる。
【００３６】
そして、さらに、当該シリカ層４を構成する酸化ケイ素（ＳｉＯx）、つまりケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、有機物（炭素（Ｃ）と水素（Ｈ））が結合されているため、当該シリカ層４に空隙を設けなくても低屈折率とすることができ、したがって、当該シリカ層４は、長期間にわたり使用したり高温多湿条件下で使用した場合であっても、当該シリカ層４の屈折率が変化することがないといった特徴をも有している。
【００３７】
上記イの特徴について
当該シリカ層４においては、Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1であることが好ましい。
【００３８】
上述したように、当該シリカ層４は、ケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、有機物（炭素（Ｃ）と水素（Ｈ））が結合されている構造となっていることが好ましい。本発明においては、前記結合されている有機物の構造を限定するものではなく、当該シリカ層４の屈折率が１．４０〜１．４６の範囲内であり、層の組成が前記の範囲内であればいかなる構造を有する有機物であってもよい。
【００３９】
しかしながら、シリカ層の組成が前記▲１▼の範囲内にあるシリカ層の中でも特に、シリカ層内のＣ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1であることが好まく、さらには、Ｃ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が０．３〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が３〜１５ｃｍ-1であることが好ましい。
【００４０】
ここで、上記赤外線の吸収は、公知のＩＲスペクトル透過法により測定したものであり、各ストレッチング振動の赤外線吸収における∫（α／ｆ）ｄｆの値を算出したものである（α：吸収係数、ｆ：周波数）。そして、Ｃ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収は、波長２８００〜３１００ｃｍ-1の吸収スペクトルから、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収については、波長３０００〜３８００ｃｍ-1の吸収スペクトルから吸光度を用いて算出したものである。
【００４１】
シリカ層内のＣ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収、及びＯ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収がそれぞれ上記範囲内である当該シリカ層４は、有機ケイ素化合物からなることが明らかであり、低屈折率で、かつ耐湿熱性を有するシリカ層ということができ、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができるからである。
【００４２】
上記ウの特徴について
また、当該シリカ層４においては、耐湿熱試験後の屈折率の変化が０．０１以下であることが好ましい。
【００４３】
ここで、耐湿熱試験とは、環境試験機内で８０℃、相対湿度９０％の条件に１０００時間保存することにより行われる試験のことである。
【００４４】
当該シリカ層４においては、上述してきたような構成を有し、当該耐湿熱試験前の屈折率と試験後の屈折率とを比較した場合にその変化が０．０１以下であるため、充分に実施に耐えうるシリカ層であるということができる。
【００４５】
（２）炭素を含有するシリカ層
本発明の反射防止フィルム１の反射防止積層体３においては、上記のように有機ケイ素化合物からなるシリカ層が最外層４として用いられ、かつ、その内側には炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていることに特徴有しており、具体的には、当該炭素を含有するシリカ層５、６は、屈折率が１．５５〜２．５０（λ＝５５０ｎｍ）であり、層の組成がＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）であり、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。
【００４６】
これは、当該シリカ層５、６は、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の一層として、より具体的には中屈折率層または高屈折率層として利用されるものであり、そのためには、当該シリカ層５，６の屈折率は上記の範囲であることが好ましいからである。
【００４７】
また、当該シリカ層５、６は、ＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）なる組成、つまり、単なる酸化ケイ素（ＳｉＯx）による層ではなく、炭素（Ｃ）を含有するシリカ層で形成されていることが好ましい。このように、炭素を含有することにより、当該シリカ層５、６を所望の屈折率とすることができるからである。
【００４８】
ここで、当該シリカ層５、６中の酸素原子（Ｏ）の数ｘは０．５〜１．７であることが好ましい。これは、酸素原子の数が０．５より少なくなると、それだけケイ素原子（Ｓｉ）とケイ素原子（Ｓｉ）とが結合する割合、つまりＳｉ−Ｓｉ結合の割合が増加することになり、消衰係数が増加し、その結果、当該シリカ層５、６の透明度が低下してしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなるからである。一方、酸素原子の数ｘを１．７より多くすると、単なるシリカ層（ＳｉＯ2）と同様の屈折率（１．４６〜１．５５）になってしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３を構成する中屈折率または高屈折率層として好適に用いることができないからである。
【００４９】
また、当該シリカ層５、６中の炭素原子（Ｃ）の数ｙは０．２〜２．０であることが好ましい。これは、炭素原子の数が０．２より少ないと単なるシリカ層（ＳｉＯ2）と同様の屈折率（１．４６〜１．５５）となってしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなるからである。また一方、炭素原子の数ｙを２．０より多くすると、当該シリカ層５、６の透明度が低下してしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなると同時にシリカ層の内部応力が増加して、層へのクラック発生や、層剥がれなどが発生しやすくなるからである。
【００５０】
ここで、当該シリカ層５、６においては、上記炭素原子の数（Ｃ）ｙは０．２〜１．０であることが特に好ましい。
【００５１】
さらに当該シリカ層５、６においては、その消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。当該炭素を含有するシリカ層５、６は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中においても好適に用いることが可能だからである。
【００５２】
ここで上記消衰係数とは、層の各波長における吸収割合を示す数値であり、屈折率の虚数部分にあたる。具体的には、分光器で測定した透過、反射スペクトルにＣａｕｇｈｙの式を適用することにより算出できる。また、光学異方性のない基材（例えば、ケイ素、ポリカーボネート、ガラス等）上へ作製した薄層を、エリプソメトリ（偏光解析法）を用いる方式でも算出することができる。
【００５３】
また、当該炭素を含有するシリカ層にあっては、その屈折率が１．５５以上１．８０未満（λ＝５５０ｎｍ）であって、層の組成をＳｉＯaＣb（ａ＝０．７〜１．７、ｂ＝０．２〜１．４）とすることができ、ａ＝１．０〜１．７、ｂ＝０．２〜１．０とすることが特に好ましい。このような屈折率および組成とすることにより、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の中屈折率層６として好適に用いることができるからである。
【００５４】
さらに、当該炭素を含有するシリカ層にあっては、その屈折率が１．８０以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）であって、層の組成をＳｉＯdＣe（ｄ＝０．５〜０．９、ｅ＝１．０〜２．０）とすることもでき、ｄ＝０．５〜１．２、ｅ＝０．２〜１．０とすることもできる。この場合には、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の高屈折率層５として好適に用いることができるからである。
【００５５】
ここで、前記中屈折率層６および高屈折率層５とは、反射防止積層体３を構成する薄層をそれぞれの屈折率により相対的に比較した場合において、それぞれの薄層を区別するための名称であり、比較的屈折率の高い層を高屈折率層、比較的屈折率の低い層を低屈折率層とし、前記高屈折率層と低屈折率層の中間の屈折率を有する層を中屈折率層としている。一般的には、屈折率が１．８０以上を高屈折率層、１．５５以上１．８０未満を中屈折率層、１．５５未満を低屈折率層とする場合が多い。
【００５６】
さらに、高屈折率層５や中屈折率層６として用いられる炭素を含有するシリカ層にあっては、当該層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合が１％以下であることが好ましい。シリカ層中のＳｉ−Ｓｉ結合は可視光領域で光を吸収するので、この結合が層中に多く存在していると、当該層の透過率が低下したり、透過色の変化が生じる場合があるからである。ここで、当該層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合とは、つまりＳｉ−Ｓｉ結合とＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−Ｃ結合を全体とした場合のＳｉ−Ｓｉ結合の占める割合のことである。
【００５７】
本発明におけるシリカ層中のＳｉ−Ｓｉ結合の割合は、光電子分光測定における波形分離に基づくものである。具体的には、高分子分光測定装置（VG Scientific製：ESCALAB 220i-XL）を用い、以下の条件でＳｉの２ｐスペクトルを測定した際の割合である。なお、測定は、Ａｒイオンにより約数ｎｍをエッチング後に行い、結合エネルギーの補正は、Ｃ−Ｃ結合の１ｓピークを２８４．６ｅＶとして補正した。また、波形分離にあっては、各結合の結合エネルギーを、Ｓｉ−Ｏは１０３．５ｅＶ、Ｓｉ−Ｓｉは９９．０ｅＶ、Ｓｉ−Ｃは１００．５ｅＶとして分離した。
【００５８】
（測定条件）
Ｘ線源：単色化Ａｌ Ｋα線
Ｘ線出力：１０ＫＶ，２０ｍＡ
測定領域：０．７ｍｍφ
光電子脱出深度：９０度
【００５９】
（３）反射防止積層体の層構成について
上述してきたように、本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体の層構成については、その最外層が有機ケイ素化合物からなるシリカ層であり、その内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されているものであればよく、特に限定するものではなく、反射防止積層体全体として、反射防止効果を奏するように自由に積層することが可能である。
【００６０】
中でも、本発明における反射防止積層体の層構成としては、図１に示すように、最外層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を低屈折率層として用い、その直下の層（基材方向に隣接する層）には、上述してきた炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用い、さらに前記高屈折率層の直下の層にも、炭素を含有するシリカ層６を中屈折率層として用いる構成が好ましい。
【００６１】
また、反射防止積層体の層構成としては、図２に示すように、最外層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を低屈折率層として用い、その直下の層（基材方向に隣接する層）には、上述してきた炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用い、前記高屈折率層の直下の層には、前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を用い、さらにその直下の層には、前記炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用いる構成とすることも好ましい。
【００６２】
反射防止積層体３の層構成を上述のようにすることにより、効率よく反射防止をすることができるとともに、反射防止積層体を構成する各層は、全てシリカ層とすることができるため、各層間の密着性を向上することができるからである。
【００６３】
ここで、前記低屈折率層として用いられる有機ケイ素化合物からなるシリカ層４の厚さについては、本発明の反射防止フィルムにおいては特に限定されるものではなく、反射防止の効果を奏する程度の厚さであれば特に限定されるものではないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍ、特に、５０〜１５０ｎｍの範囲内が好ましい。上記範囲より層厚が薄い場合には、反射防止効果を奏しない場合があるためであり、また、上記範囲より厚い場合には、層全体がもろくなってしまい成形性に欠ける場合があるからである。
【００６４】
また、前記高屈折率層として用いられる炭素を含有するシリカ層５の厚さについても、特に限定されるものではなく、反射防止効果を奏することができればいかなる厚さでもよいが、０．００５〜０．３μｍが特に好ましく、０．０１〜０．１５μｍがさらに好ましい。層の厚さが０．００５μｍより薄いと、反射防止効果をほとんど期待できないからであり、逆に層の厚さが０．３μｍより厚いと、層の応力による基材変形や層剥れを発生するからである。
【００６５】
また、前記中屈折率層として用いられる炭素を含有するシリカ層６の厚さについても、上述した高屈折率層と同様の理由により、０．００５〜０．３μｍが特に好ましく、０．０１〜０．１５μｍがさらに好ましい。
【００６６】
ここで、本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体においては、最外層が有機ケイ素化合物からなり、その内側に炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていればよく、当該構成を有するものであれば、反射防止積層体全体をシリカ層で形成する必要はなく、たとえば、上記高屈折率層としては、酸化チタン層を用いることも可能であり、さらに中屈折率層としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＮ、ＳｉＯＮや、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＺｎＯ2の微粒子を有機ケイ素化合物等に分散したもの等を用いることも可能である。また、中屈折率層６は必ずしも一層である必要はなく複数の異なった層を積層して全体として上記の屈折率となるような層構成とすることにより当該層を中屈折率層とすることも可能である。
【００６７】
［２］基材
次に基材２について説明する。本発明の反射防止フィルム１において、基材２は、前記の反射防止積層体３と反対側に位置するものであり、当該反射防止フィルム１の土台となる部分である。基材２は、可視光域で透明な高分子フィルムであれば特に限定されるものではない。
【００６８】
前記高分子フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系フィルム、ポリウレタン系フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネイトフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、トリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、アクリロニトリルフィルム、メタクリロニトリルフィルム等が挙げられる。さらには、無色のフィルムがより好ましく使用できる。中でも、一軸または二軸延伸ポリエステルフィルムが透明性、耐熱性に優れていることから好適に用いられ、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが好ましい。また、光学異方性のない点でトリアセチルセルロースも好適に用いられる。高分子フィルムの厚みは、通常は６μm〜１８８μm程度のものが好適に用いられる。
【００６９】
[３]ハードコート層
さらに、本発明の反射防止フィルム１においては、前述してきた反射防止積層体３、および基材２に加えて、ハードコート層７を設けることも可能である。
【００７０】
本発明に用いられるハードコート層７は、反射防止フィルム１に強度を持たせることを目的として形成される層である。従って、反射防止フィルム１の用途によっては必ずしも必要なものではない。
【００７１】
ハードコート層７を形成するための材料としては、同様に可視光域で透明な材料であり反射防止フィルムに強度をもたせることができるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＵＶ硬化型アクリル系ハードコートや熱硬化型シリコーン系ハードコート等を用いることができる。また、当該ハードコート層の肉厚は、通常１〜３０μｍの範囲内であり、このようなハードコート層７の製造方法は、通常のコーティング方法を用いることも可能であり、特に限定されるものではない。
【００７２】
また、ハードコート層７を設ける位置であるが、ハードコートを設ける目的は、反射防止フィルム１に強度を持たせることであり、反射防止機能を向上せしめるためのものではないため、最外層の有機ケイ素化合物からなるシリカ層４から離れた位置に設置することが好ましく基材２のすぐ上に設置することが好ましい。
【００７３】
［４］その他の層
本発明の反射防止フィルム１においては、前述してきた反射防止積層体３、基材２、ハードコート層７の他にも、当該反射防止フィルムの用途等に応じて任意に他の層を積層することが可能である。
【００７４】
例えば、当該反射防止フィルムをコンピュータなどのディスプレイに用いる場合においては、当該ディスプレイ表面が汚れることを防止するために防汚層８を設けることも可能である。当該防汚層８としては、フルオロアルキル基含有有機ケイ素化合物、アルキル基含有有機ケイ素化合物等を挙げることができる。
【００７５】
次に、本発明の反射防止フィルムの製造方法について説明する。
【００７６】
本発明においては、上述してきたような反射防止積層体を形成することが可能であれば、その製造方法について特に限定するものではなく、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、あるいは、ゾルゲル法等によるウェットコーティングなどの方法を用いることができる。
【００７７】
上記製造方法の中でも、本発明のシリカ層及び反射防止フィルムを製造する際には、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００７８】
ここで、プラズマＣＶＤ法とは、所定のガスが導入された反応室内でプラズマ生成することにより原子または分子ラジカル種が生成されて固体表面に付着し、多くの場合、表面反応によってさらに揮発性分子を放出して固体表面に取り込まれる現象を利用した成層方法である。プラズマＣＶＤ法を用いて本発明の反射防止フィルムを形成することにより、複数の層を一括して効率よく形成することができる。また、当該プラズマＣＶＤ法には、プラズマを発生するために用いる電力の印加方法の違いにより、容量結合型プラズマＣＶＤ法と、誘導結合型のプラズマＣＶＤ法の２種類があるが、本発明においてはどちらのプラズマＣＶＤ法を用いることも可能である。
【００７９】
ここで、本発明においては上記のようなプラズマＣＶＤ法の中でも、図３に示すようなプラズマＣＶＤ装置を用いることが特に好ましい。当該プラズマＣＶＤ装置により本発明の反射防止フィルムを連続的に製造でき、かつ基材となる高分子フィルムの温度制御も正確に行うことができるからである。
【００８０】
図３に示すプラズマＣＶＤ装置３０は、容量結合型のプラズマＣＶＤ装置であり、ウエッブ状の高分子フィルム３１は基材巻き出し部３２より巻きだされて、真空容器３３中の反応室（ａ，ｂ，ｃ）に導入される。そして、当該反応室内の成層用ドラム３４上で所定の層が形成され、基材巻き取り部３６により巻き取られる。
【００８１】
当該プラズマＣＶＤ装置３０は、複数（３つ）の反応室を有している点に特徴を有し、夫々の反応室（ａ，ｂ，ｃ）は隔離壁３５で隔離されることで形成されている。ここで、以下の説明の便宜上、当該３つの反応室を右側から反応室ａ、反応室ｂ、反応室ｃとする。そして、各反応室には、夫々電極版ａ１、ｂ１、ｃ１及び原料ガス導入口ａ２、ｂ２、ｃ２が設置されている。各反応室（ａ，ｂ，ｃ）は、成層用ドラム３４の外周に沿って設置されている。これは、反射防止積層体が形成される高分子フィルムは、成層用ドラム３４と同期しながら反応室内に挿入され、かつ成層用ドラム上において反射防止積層体を形成するものであることから、このように配置することにより連続して各層を積層することができるからである。
【００８２】
上述したようなプラズマＣＶＤ装置によれば、各反応室へ導入する原料ガスを変化させることにより、夫々の反応室内で独立して層を形成することが可能である。
【００８３】
例えば、図１に示す反射防止フィルム１においては、まず、基材として例えばＰＥＴフィルム２上にハードコート層７を従来からのウェットコーティングにより形成して、その後、炭素を含有するシリカ層からなる中屈折率層６、および高屈折率層５、さらに最外層として用いられる有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を当該プラズマＣＶＤ装置３０により形成することができる。つまり、反応室ａ、ｂ、ｃには、それぞれの層の原料となるケイ素を含むガスを導入することにより、高分子フィルム３１が成層用ドラム３４を経て基材巻き取り部３６へ巻き取られるまでに当該高分子フィルム３１上に中屈折率層、高屈折率層及び最外層としてのシリカ層（低屈折率層）とが形成された反射防止フィルム１を形成することが可能となる。
【００８４】
本発明の反射防止フィルム１を上記図３に示すプラズマＣＶＤ装置で製造する場合において、反射防止積層体３を構成するそれぞれのシリカ層（低屈折率層、有屈折率層、高屈折率層）を形成するための原料としては、有機シリコーンが好ましく、具体的には、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン等である。
【００８５】
なお、本発明は、上述してきた反射防止フィルム及びその製造方法に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的範囲と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
また、本発明の反射防止フィルムはディスプレイ装置、例えば、液晶ディスプレイ装置に好適に用いることが可能である。
【００８６】
【実施例】
本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００８７】
（実施例）
本発明の実施例として図３の装置を使用して、図１に示す反射防止フィルム１を形成した。この際、反応室ａにおいては、中屈折率層としての炭素を含有するシリカ層６を形成し、反応室ｂにおいては、高屈折率層としての炭素を含有するシリカ層５を形成し、さらに反応室ｃにおいては、最外層としての有機ケイ素化合物からなるシリカ層を形成することにより、前記３つの層を同時に積層した。以下にそれぞれの反応室の条件を示す。
【００８８】
（反応室ａ：中屈折率層の形成）
原料ガス ：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量 ：１ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量 ：０．２ｓｌｍ
Ｈｅガスの流量 ：１ｓｌｍ
電力 ：３ｋＷ
プラズマ生成手段 ：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００８９】
（反応室ｂ：高屈折率層の形成）
原料ガス ：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量 ：１ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量 ：０ｓｌｍ
Ｈｅガスの流量 ：１ｓｌｍ
プラズマ生成手段 ：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００９０】
（反応室ｃ：最外層の形成）
原料ガス：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量：１．０ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量：３．０ｓｌｍ
成層速度：０．２５μｍ・ｍ／ｍｉｎ
プラズマ生成手段：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００９１】
また、基材２には、ＰＥＴフィルム（商品名：ルミラーＴ６０ 東レ製）を用い、プラズマＣＶＤ装置により、反射防止積層体を積層する前にウェットコーティングによりハードコート層を積層した。
【００９２】
（反射防止フィルムの特性）
上記条件により、図１に示す反射防止フィルム１を形成することができた。
【００９３】
当該反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層としての有機ケイ素化合物からなるシリカ層４（上記反応室ｃで積層）の特性は以下のようであった。
【００９４】
屈折率：１．４３
組成：ＳｉＯ1.6Ｃ0.5：Ｈ
Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収：０．７ｃｍ-1
Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収：５．２ｃｍ-1
【００９５】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、赤外線吸収の測定には赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【００９６】
また、当該反射防止フィルム１を、環境試験機を用いて、８０℃、相対湿度９０％の条件下に１０００時間保存した（耐湿熱試験）後、再度前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層４の屈折率を測定した。その結果を以下に示す。
耐湿熱試験後の屈折率：１．４３
【００９７】
上記より、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層である有機ケイ素化合物からなるシリカ層４は、屈折率が小さく最外層として好適であり、かつ耐湿熱性をも有していることが明らかとなった。
【００９８】
また、反射防止フィルム１の反射防止積層体３における中屈折率層としての炭素を含有するシリカ層６（上記反応室ａで積層）の特性は以下のようであった。
屈折率：１．７６（λ＝５５０ｎｍ）
組成：ＳｉＯ0.9Ｃ1.2Ｈ
消衰係数：０．００４２（λ＝５５０ｎｍ）
【００９９】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、シリカ層中の結合状態の把握に赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【０１００】
上記の結果より、当該実施例で形成した炭素を含有するシリカ層６は、その屈折率が反射防止フィルムにおける反射防止積層体の中屈折率層として好適に用いることができるとともに、消衰係数も小さため透明性に優れていることが明らかとなった。
【０１０１】
さらに、反射防止フィルム１の反射防止積層体３における高屈折率層としての炭素を含有するシリカ層５（上記反応室ａで積層）の特性は以下のようであった。
【０１０２】
屈折率：２．１０（λ＝５５０ｎｍ）
組成：ＳｉＯ0.7Ｃ1.5Ｈ
消衰係数：０．０００８（λ＝５５０ｎｍ）
【０１０３】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、シリカ層中の結合状態の把握に赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【０１０４】
上記の結果より、前記中屈折率層としてのシリカ層６と同様に、当該実施例で形成した炭素を含有するシリカ層５は、その屈折率が反射防止フィルムにおける反射防止積層体の高屈折率層として好適に用いることができるとともに、消衰係数も小さため透明性に優れていることが明らかとなった。
【０１０５】
また、上記実施例のように反射防止フィルム１における反射防止積層体３を構成するそれぞれの層を全てシリカ層とすることにより反射防止効果を奏し、かつ透明性があり、それぞれの層同士の密着性のよい反射防止フィルムを得ることができた。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体においては、その最外層として有機ケイ素化合物からなるシリカ層を用い、かつ当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されているため、最外層にあっては、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物も結合している構造となるため、層内に空隙を設けることなく低屈折率とすることができる。また、本発明のシリカ層は、上記のように層内に空隙がないため、耐湿熱性にも優れている。
【０１０７】
さらに、前記反射防止積層体を形成する炭素を含有するシリカ層は、その屈折率が１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）とすることにより、いわゆる中屈折率層または高屈折率層として用いることが可能であり、さらに、前記最外層として用いられているシリカ層と同じ酸化ケイ素（ＳｉＯx）を原料としているため、反射防止積層体を形成する際の歩留まりを向上することができ、またコストダウンを図ることも可能となるだけでなく、反射防止積層体を形成するそれぞれの層の密着度を向上することもできる。また、当該炭素を含有するシリカ層は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルムを構成する反射防止積層体中においても好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射防止フィルムの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の反射防止フィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の反射防止フィルムを製造するためのプラズマＣＶＤ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…反射防止フィルム
２…基材
３…反射防止積層体
４…有機ケイ素化合物からなるシリカ層（最外層）
５…炭素を含有するシリカ層（高屈折率層）
６…炭素を含有するシリカ層（中屈折率層）
７…ハードコート層
８…防汚層
３０…プラズマＣＶＤ装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ケイ素化合物からなるシリカ層、及び炭素を含有するシリカ層を積層してなる反射防止積層体を有する反射防止フィルム、およびこれを用いたディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＣＲＴなどのコンピューター、ワープロ、テレビ、表示板等に使用される各種ディスプレイや、計器等の表示体、バックミラー、ゴーグル、窓ガラスなどには、ガラスやプラスチックなどの透明な基板が使用されているが、それらの透明な基板を通して、文字や図形その他の情報を読み取る場合には、透明な基板の表面で光が反射するとそれらの情報が読み取り難くなるという欠点がある。
【０００３】
現在では、上記欠点を解決するために、基材フィルム上に互いに屈折率の異なる層を積層した反射防止積層体を設けて反射防止フィルムを形成し、当該反射防止フィルムを前記透明な基板表面に貼ることにより光の反射を防止することが行われている。
【０００４】
そして、このような反射防止積層体の最外層（反射防止フィルムの基材とは反対の表面）には、効率よく光の反射を防止するために屈折率の小さい層を設けることが好ましいことが知られており、当該屈折率の小さい層としては、シリカ層が好適に用いられている。また、前記最外層の内側（反射防止フィルムの基材と前記最外層との間）には、最外層より屈折率の大きい層を複数設けることが好ましいことが知られている。
【０００５】
しかしながら、シリカ層の密度と屈折率との関係は一般的に比例関係にあるため、上記最外層として用いるシリカ層の場合においても、その屈折率を小さくするためには、密度を小さくすることが必要であるが、シリカ層の密度を小さくした場合、層内には空隙が多く存在することとなり、長期間にわたり使用した場合や、高温高湿度条件下で使用した場合には、前記シリカ層内の空隙に水分子が入り込み、当該シリカ層の屈折率が変化してしまうという問題があった。
【０００６】
また、従来の反射防止フィルムの反射防止積層体においては、前記のように最外層としてはシリカ層を用いている場合が多いが、最外層以外の層（最外層とは屈折率の異なる層）は、それぞれ異なる原料を用いて形成されている場合が多い。例えば、低屈折率層と中屈折率層と高屈折率層とを基材フィルム上に積層してなる反射防止積層体においては、最外層となる低屈折率層としてはシリカ層を用い、中屈折率層と高屈折率層としては酸化チタン層を用いることが多く、当該中屈折率層や高屈折率層は、一般的にはスパッタリング法等により形成されている場合が多い。
【０００７】
したがって、従来の反射防止積層体を形成する際には、屈折率の異なる薄層、例えば中屈折率層や高屈折率層をそれぞれ別の原料を用いて別々にスパッタリング法等で形成する必要があったため、歩留まりが悪く、またコスト的にも問題が生じており、またそれぞれの層同士の密着性にも問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、低屈折率でありながら、長期間使用しても、また高温高湿度条件下で使用しても、屈折率に変化を生じないシリカ層を用い、合わせて、反射防止フィルムの反射防止積層体に用いられる薄層において、従来から最外層として用いられているシリカ層と同一の原料である酸化ケイ素によって形成することができ、生産性の高いシリカ層、および当該シリカ層を用いた反射防止フィルム、およびこれを用いたディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１において、少なくとも、反射防止積層体と基材とからなる反射防止フィルムであって、前記反射防止積層体の最外層は、有機ケイ素化合物からなるシリカ層であり、当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていることを特徴とする反射防止フィルムを提供する。
【００１０】
本発明の反射防止フィルムは、その反射防止積層体の最外層、つまり当該反射防止積層体において基材と反対側に設けられている層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層を用いている。このように最外層を有機ケイ素化合物からなるシリカ層とすることにより、当該シリカ層は、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物との結合も有する構造となるため、当該シリカ層の屈折率を低くすることができる。
【００１１】
そして、さらに本発明の反射防止フィルムは、前記最外層の内側、つまり反射防止積層体中において、基材と上記最外層との間に設けられている層には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されている。このように炭素を含有するシリカ層は、反射防止積層体の最外層として用いられる有機ケイ素化合物と比較して、屈折率を大きくすることができるため、前記最外層の内側の層として、つまり、前記最外層を低屈折率層とした場合において、当該炭素が含有するシリカ層を中屈折率層、または高屈折率層として好適に用いることができるからである。そして、当該シリカ層を中屈折率層または高屈折率層として用いることにより、前述の最外層を含め、反射防止積層体を形成する層の全てをシリカ層により形成することも可能となり、これにより反射防止積層体全体としての透明性や層同士の密着性を向上せしめることの可能である。
【００１２】
さらに、前記請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載するように、前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層の屈折率が、１．４０〜１．４６（λ＝５５０ｎｍ）であり、その組成がＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）であることが好ましい。
【００１３】
シリカ層の屈折率を上記範囲内の値とすることにより、光学特性に優れ、反射防止フィルムにおける反射防止積層体の最外層として好適に利用することが可能となり、さらに、当該シリカ層をＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）たる組成を有する有機ケイ素化合物から構成することにより、当該シリカ層は、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物との結合も有する構造となるため、当該シリカ層の屈折率を低くすることができるからである。
【００１４】
従来のシリカ層においては、屈折率を低下させるためには、シリカ層の密度を小さくするために当該層内に空隙を設ける必要があったため、長期間にわたり使用したり、高温高湿度条件下で使用した場合には、層内の空隙に水分子が入り込むことがあり、その結果、屈折率に変化を生じることがあった。しかしながら、本発明のシリカ層においては、有機ケイ素化合物により層を構成することによって、層の組成により屈折率を低下させることができるため、層内に空隙を設ける必要がなく、したがって長期間の使用や、高温高湿度条件下での使用にあっても屈折率に変化を生じることはない。
【００１５】
また、前記請求項１または請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載するように、前記炭素を含有するシリカ層の屈折率が、１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）であって、その組成がＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）であり、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。
【００１６】
炭素を含有するシリカ層の屈折率を１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）とすることにより、当該シリカ層を屈折率の異なる複数の薄層を積層してなる反射防止積層体を有する反射防止フィルムにおいて、当該反射防止積層体中の中屈折率層または高屈折率層として用いることが可能であり、さらに、層の組成をＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）とすることにより所望の屈折率とすることができるため、一般的に反射防止フィルムの最外層として用いられることが多いシリカ層と同じ酸化ケイ素（ＳｉＯx）を原料とすることができる。これにより、反射防止積層体を形成する際の歩留まりを向上することができ、またコストダウンを図ることも可能となる。また、本発明のシリカ層は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルムを構成する反射防止積層体中においても好適に用いることが可能である。
【００１７】
前記請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項４に記載するように、前記炭素を含有するシリカ層有におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合が１％以下であることが好ましい。
【００１８】
従来、中屈折率層や高屈折率層としてのシリカ層を形成するために、ＳｉＯXのＸの値を小さくして屈折率を調整した場合には、層中のＳｉ−Ｓｉ結合が増加し、その結果、当該シリカ層の可視光域での光吸収が徐々に増加してしまい、透過率が減少したり、透過色が変化したりする場合があった。しかしながら、シリカ層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合を１％以下とすることにより、層中にはＳｉ−Ｓｉ結合がほとんど存在していないと考えられ、したがってＳｉ−Ｓｉ結合の光吸収の影響を受けることがない。その結果、消衰係数を０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下とすることができる。
【００１９】
前記請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項５に記載するように、前記反射防止積層体の層構成が、基材側から中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であるか、または基材側から高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であり、高屈折率層および中屈折率層としては、炭素を含有するシリカ層が用いられ、低屈折率層としては、有機ケイ素化合物を用いていることが好ましい。
【００２０】
反射防止積層体の層構成を上記構成とし、それぞれの層として炭素を含有するシリカ層および有機ケイ素化合物を用いることにより、反射防止積層体全体として効率よく反射防止機能を発揮することができるからである。
【００２１】
さらに、前記請求項１乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の発明においては、請求項６に記載するように、前記反射防止積層体が、プラズマＣＶＤ法により形成されたものであることが好ましい。
【００２２】
本発明のシリカ層を形成する際にプラズマＣＶＤを用いることにより、反射防止積層体を形成するそれぞれの層を、一括して効率よく形成することができるからである。
また、請求項７に記載するように、前記基材と前記反射防止積層体との間にハードコート層が設けられていることが好ましく、請求項８に記載するように、前記反射防止積層体において、基材側とは反対側の表面には防汚層が設けられていることが好ましい。
また、請求項９において、前記請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とするディスプレイ装置を提供し、請求項１０において、前記請求項１乃至請求項８のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置を提供する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、反射防止積層体中に、有機ケイ素化合物からなるシリカ層、および炭素を含有するシリカ層を用いた本発明の反射防止フィルムについて具体的に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の反射防止フィルムの概略断面図の一例を示したものである。図１に示すように、本発明の反射防止フィルム１は、基材２と、反射防止積層体３とにより構成されており、当該反射防止フィルム１の用途等に応じて、前記基材２と反射防止積層体３との間にハードコート層を設けたり、反射防止積層体の上に防汚層８等を設けたりすることが可能である。
【００２５】
以下に本発明の反射防止フィルム１の各構成について詳しく説明する。
【００２６】
［１］反射防止積層体
図１に示すように、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３は、その最外層に有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を有しており、かつ当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層（図１においては、符号５および６）が少なくとも一層形成されていることを特徴とするものである。ここで、反射防止積層体３の最外層とは、いわゆる光学層（反射防止を目的として形成されている層）からなる反射防止積層体中において最も外側に位置する層、つまり基材２と反対側に位置する層のことをいい、当該反射防止積層体には、光学層以外の層、例えばハードコート層７や防汚層８は含まれない。
【００２７】
反射防止フィルムにおける反射防止積層体の最外層を有機ケイ素化合物からなるシリカ層とすることにより、当該層の屈折率を小さくすることができる。また当該最外層の内側に、炭素を含有するシリカ層を形成することにより、反射防止積層体中における中屈折率層、または高屈折率層として好適に用いることができる。
【００２８】
（１）有機ケイ素化合物からなるシリカ層
本発明の反射防止フィルム１の反射防止積層体３においては、上記のように有機ケイ素化合物からなるシリカ層が最外層４として用いられている。そして、具体的には、当該最外層４は以下に列記する特徴を有していることが好ましい。
【００２９】
ア．屈折率が１．４０〜１．４６であり、層の組成がＳｉxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）である。
イ．Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1である。
ウ．耐湿熱試験後の屈折率の変化が０．０１以下である。
【００３０】
以上ア〜ウの特徴について具体的に説明する。
【００３１】
上記アの特徴について
当該シリカ層４は、基材２と、反射防止積層体３とを有する反射防止フィルム１において、前記反射防止積層体３の最外層として用いられる層であるため、その屈折率は小さいほどよく、当該範囲内の屈折率であれば、当該シリカ層４を反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができるからである。
【００３２】
また、当該シリカ層４は、ＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）なる組成を有する有機ケイ素化合物により形成されていることが好ましい。
【００３３】
ここで、上記のように、当該シリカ層４中の酸素原子（Ｏ）の数ｘは１．６〜１．９であることが好ましい。これは、酸素原子の数が１．６より少なくなると、当該シリカ層４の屈折率が大きくなり、反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができなくなるからである。一方、酸素原子の数ｘを１．９より多くすることは、ケイ素原子の構造上不可能である。したがって、酸素原子（Ｏ）の数ｘは１．６〜１．９であることが好ましい。
【００３４】
また、当該シリカ層４中の炭素原子（Ｃ）の数ｙは０．２〜１．０であることが好ましい。これは、炭素原子の数が０．２より少ないと、当該シリカ層４の組成のみで屈折率を低くすることが不可能となり、反射防止積層体３の最外層として使用することができる屈折率とするためには、シリカ層中に空隙を設ける必要性が生じてしまい、そうすると、高温高湿度条件下等で使用した場合には屈折率に変化を生じてしまう（高屈折率になってしまう。）こととなり安定した反射防止フィルムを提供することができないからである。一方、炭素原子の数ｙを１．０より多くすると、当該シリカ層４全体が脆くなり、層の形成自体が不可能となるからである。
【００３５】
このように、屈折率を１．４０〜１．４６とし、かつその組成がＳｉＯxＣy：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）である有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を最外層とすることにより、当該シリカ層４は、低屈折率であるため反射防止フィルム１における反射防止積層体の最外層として好適に用いることができる。
【００３６】
そして、さらに、当該シリカ層４を構成する酸化ケイ素（ＳｉＯx）、つまりケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、有機物（炭素（Ｃ）と水素（Ｈ））が結合されているため、当該シリカ層４に空隙を設けなくても低屈折率とすることができ、したがって、当該シリカ層４は、長期間にわたり使用したり高温多湿条件下で使用した場合であっても、当該シリカ層４の屈折率が変化することがないといった特徴をも有している。
【００３７】
上記イの特徴について
当該シリカ層４においては、Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1であることが好ましい。
【００３８】
上述したように、当該シリカ層４は、ケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、有機物（炭素（Ｃ）と水素（Ｈ））が結合されている構造となっていることが好ましい。本発明においては、前記結合されている有機物の構造を限定するものではなく、当該シリカ層４の屈折率が１．４０〜１．４６の範囲内であり、層の組成が前記の範囲内であればいかなる構造を有する有機物であってもよい。
【００３９】
しかしながら、シリカ層の組成が前記▲１▼の範囲内にあるシリカ層の中でも特に、シリカ層内のＣ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が０．１〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が１〜３０ｃｍ-1であることが好まく、さらには、Ｃ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が０．３〜１ｃｍ-1であり、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収が３〜１５ｃｍ-1であることが好ましい。
【００４０】
ここで、上記赤外線の吸収は、公知のＩＲスペクトル透過法により測定したものであり、各ストレッチング振動の赤外線吸収における∫（α／ｆ）ｄｆの値を算出したものである（α：吸収係数、ｆ：周波数）。そして、Ｃ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収は、波長２８００〜３１００ｃｍ-1の吸収スペクトルから、Ｏ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収については、波長３０００〜３８００ｃｍ-1の吸収スペクトルから吸光度を用いて算出したものである。
【００４１】
シリカ層内のＣ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収、及びＯ−Ｈ結合のストレッチング振動の赤外線吸収がそれぞれ上記範囲内である当該シリカ層４は、有機ケイ素化合物からなることが明らかであり、低屈折率で、かつ耐湿熱性を有するシリカ層ということができ、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層として好適に用いることができるからである。
【００４２】
上記ウの特徴について
また、当該シリカ層４においては、耐湿熱試験後の屈折率の変化が０．０１以下であることが好ましい。
【００４３】
ここで、耐湿熱試験とは、環境試験機内で８０℃、相対湿度９０％の条件に１０００時間保存することにより行われる試験のことである。
【００４４】
当該シリカ層４においては、上述してきたような構成を有し、当該耐湿熱試験前の屈折率と試験後の屈折率とを比較した場合にその変化が０．０１以下であるため、充分に実施に耐えうるシリカ層であるということができる。
【００４５】
（２）炭素を含有するシリカ層
本発明の反射防止フィルム１の反射防止積層体３においては、上記のように有機ケイ素化合物からなるシリカ層が最外層４として用いられ、かつ、その内側には炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていることに特徴有しており、具体的には、当該炭素を含有するシリカ層５、６は、屈折率が１．５５〜２．５０（λ＝５５０ｎｍ）であり、層の組成がＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）であり、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。
【００４６】
これは、当該シリカ層５、６は、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の一層として、より具体的には中屈折率層または高屈折率層として利用されるものであり、そのためには、当該シリカ層５，６の屈折率は上記の範囲であることが好ましいからである。
【００４７】
また、当該シリカ層５、６は、ＳｉＯxＣy（ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）なる組成、つまり、単なる酸化ケイ素（ＳｉＯx）による層ではなく、炭素（Ｃ）を含有するシリカ層で形成されていることが好ましい。このように、炭素を含有することにより、当該シリカ層５、６を所望の屈折率とすることができるからである。
【００４８】
ここで、当該シリカ層５、６中の酸素原子（Ｏ）の数ｘは０．５〜１．７であることが好ましい。これは、酸素原子の数が０．５より少なくなると、それだけケイ素原子（Ｓｉ）とケイ素原子（Ｓｉ）とが結合する割合、つまりＳｉ−Ｓｉ結合の割合が増加することになり、消衰係数が増加し、その結果、当該シリカ層５、６の透明度が低下してしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなるからである。一方、酸素原子の数ｘを１．７より多くすると、単なるシリカ層（ＳｉＯ2）と同様の屈折率（１．４６〜１．５５）になってしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３を構成する中屈折率または高屈折率層として好適に用いることができないからである。
【００４９】
また、当該シリカ層５、６中の炭素原子（Ｃ）の数ｙは０．２〜２．０であることが好ましい。これは、炭素原子の数が０．２より少ないと単なるシリカ層（ＳｉＯ2）と同様の屈折率（１．４６〜１．５５）となってしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなるからである。また一方、炭素原子の数ｙを２．０より多くすると、当該シリカ層５、６の透明度が低下してしまい、反射防止フィルム１の反射防止積層体３中の一層として好適に用いることができなくなると同時にシリカ層の内部応力が増加して、層へのクラック発生や、層剥がれなどが発生しやすくなるからである。
【００５０】
ここで、当該シリカ層５、６においては、上記炭素原子の数（Ｃ）ｙは０．２〜１．０であることが特に好ましい。
【００５１】
さらに当該シリカ層５、６においては、その消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることが好ましい。当該炭素を含有するシリカ層５、６は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中においても好適に用いることが可能だからである。
【００５２】
ここで上記消衰係数とは、層の各波長における吸収割合を示す数値であり、屈折率の虚数部分にあたる。具体的には、分光器で測定した透過、反射スペクトルにＣａｕｇｈｙの式を適用することにより算出できる。また、光学異方性のない基材（例えば、ケイ素、ポリカーボネート、ガラス等）上へ作製した薄層を、エリプソメトリ（偏光解析法）を用いる方式でも算出することができる。
【００５３】
また、当該炭素を含有するシリカ層にあっては、その屈折率が１．５５以上１．８０未満（λ＝５５０ｎｍ）であって、層の組成をＳｉＯaＣb（ａ＝０．７〜１．７、ｂ＝０．２〜１．４）とすることができ、ａ＝１．０〜１．７、ｂ＝０．２〜１．０とすることが特に好ましい。このような屈折率および組成とすることにより、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の中屈折率層６として好適に用いることができるからである。
【００５４】
さらに、当該炭素を含有するシリカ層にあっては、その屈折率が１．８０以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）であって、層の組成をＳｉＯdＣe（ｄ＝０．５〜０．９、ｅ＝１．０〜２．０）とすることもでき、ｄ＝０．５〜１．２、ｅ＝０．２〜１．０とすることもできる。この場合には、反射防止フィルム１を構成する反射防止積層体３中の高屈折率層５として好適に用いることができるからである。
【００５５】
ここで、前記中屈折率層６および高屈折率層５とは、反射防止積層体３を構成する薄層をそれぞれの屈折率により相対的に比較した場合において、それぞれの薄層を区別するための名称であり、比較的屈折率の高い層を高屈折率層、比較的屈折率の低い層を低屈折率層とし、前記高屈折率層と低屈折率層の中間の屈折率を有する層を中屈折率層としている。一般的には、屈折率が１．８０以上を高屈折率層、１．５５以上１．８０未満を中屈折率層、１．５５未満を低屈折率層とする場合が多い。
【００５６】
さらに、高屈折率層５や中屈折率層６として用いられる炭素を含有するシリカ層にあっては、当該層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合が１％以下であることが好ましい。シリカ層中のＳｉ−Ｓｉ結合は可視光領域で光を吸収するので、この結合が層中に多く存在していると、当該層の透過率が低下したり、透過色の変化が生じる場合があるからである。ここで、当該層中におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合とは、つまりＳｉ−Ｓｉ結合とＳｉ−Ｏ結合とＳｉ−Ｃ結合を全体とした場合のＳｉ−Ｓｉ結合の占める割合のことである。
【００５７】
本発明におけるシリカ層中のＳｉ−Ｓｉ結合の割合は、光電子分光測定における波形分離に基づくものである。具体的には、高分子分光測定装置（VG Scientific製：ESCALAB 220i-XL）を用い、以下の条件でＳｉの２ｐスペクトルを測定した際の割合である。なお、測定は、Ａｒイオンにより約数ｎｍをエッチング後に行い、結合エネルギーの補正は、Ｃ−Ｃ結合の１ｓピークを２８４．６ｅＶとして補正した。また、波形分離にあっては、各結合の結合エネルギーを、Ｓｉ−Ｏは１０３．５ｅＶ、Ｓｉ−Ｓｉは９９．０ｅＶ、Ｓｉ−Ｃは１００．５ｅＶとして分離した。
【００５８】
（測定条件）
Ｘ線源：単色化Ａｌ Ｋα線
Ｘ線出力：１０ＫＶ，２０ｍＡ
測定領域：０．７ｍｍφ
光電子脱出深度：９０度
【００５９】
（３）反射防止積層体の層構成について
上述してきたように、本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体の層構成については、その最外層が有機ケイ素化合物からなるシリカ層であり、その内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されているものであればよく、特に限定するものではなく、反射防止積層体全体として、反射防止効果を奏するように自由に積層することが可能である。
【００６０】
中でも、本発明における反射防止積層体の層構成としては、図１に示すように、最外層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を低屈折率層として用い、その直下の層（基材方向に隣接する層）には、上述してきた炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用い、さらに前記高屈折率層の直下の層にも、炭素を含有するシリカ層６を中屈折率層として用いる構成が好ましい。
【００６１】
また、反射防止積層体の層構成としては、図２に示すように、最外層には、有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を低屈折率層として用い、その直下の層（基材方向に隣接する層）には、上述してきた炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用い、前記高屈折率層の直下の層には、前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を用い、さらにその直下の層には、前記炭素を含有するシリカ層５を高屈折率層として用いる構成とすることも好ましい。
【００６２】
反射防止積層体３の層構成を上述のようにすることにより、効率よく反射防止をすることができるとともに、反射防止積層体を構成する各層は、全てシリカ層とすることができるため、各層間の密着性を向上することができるからである。
【００６３】
ここで、前記低屈折率層として用いられる有機ケイ素化合物からなるシリカ層４の厚さについては、本発明の反射防止フィルムにおいては特に限定されるものではなく、反射防止の効果を奏する程度の厚さであれば特に限定されるものではないが、好ましくは１０〜１０００ｎｍ、特に、５０〜１５０ｎｍの範囲内が好ましい。上記範囲より層厚が薄い場合には、反射防止効果を奏しない場合があるためであり、また、上記範囲より厚い場合には、層全体がもろくなってしまい成形性に欠ける場合があるからである。
【００６４】
また、前記高屈折率層として用いられる炭素を含有するシリカ層５の厚さについても、特に限定されるものではなく、反射防止効果を奏することができればいかなる厚さでもよいが、０．００５〜０．３μｍが特に好ましく、０．０１〜０．１５μｍがさらに好ましい。層の厚さが０．００５μｍより薄いと、反射防止効果をほとんど期待できないからであり、逆に層の厚さが０．３μｍより厚いと、層の応力による基材変形や層剥れを発生するからである。
【００６５】
また、前記中屈折率層として用いられる炭素を含有するシリカ層６の厚さについても、上述した高屈折率層と同様の理由により、０．００５〜０．３μｍが特に好ましく、０．０１〜０．１５μｍがさらに好ましい。
【００６６】
ここで、本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体においては、最外層が有機ケイ素化合物からなり、その内側に炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されていればよく、当該構成を有するものであれば、反射防止積層体全体をシリカ層で形成する必要はなく、たとえば、上記高屈折率層としては、酸化チタン層を用いることも可能であり、さらに中屈折率層としては、例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＮ、ＳｉＯＮや、ＺｒＯ2、ＳｉＯ2、ＺｎＯ2の微粒子を有機ケイ素化合物等に分散したもの等を用いることも可能である。また、中屈折率層６は必ずしも一層である必要はなく複数の異なった層を積層して全体として上記の屈折率となるような層構成とすることにより当該層を中屈折率層とすることも可能である。
【００６７】
［２］基材
次に基材２について説明する。本発明の反射防止フィルム１において、基材２は、前記の反射防止積層体３と反対側に位置するものであり、当該反射防止フィルム１の土台となる部分である。基材２は、可視光域で透明な高分子フィルムであれば特に限定されるものではない。
【００６８】
前記高分子フィルムとしては、例えば、トリアセチルセルロースフィルム、ジアセチルセルロースフィルム、アセテートブチレートセルロースフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム、ポリアクリル系フィルム、ポリウレタン系フィルム、ポリエステルフィルム、ポリカーボネイトフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリエーテルフィルム、トリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、アクリロニトリルフィルム、メタクリロニトリルフィルム等が挙げられる。さらには、無色のフィルムがより好ましく使用できる。中でも、一軸または二軸延伸ポリエステルフィルムが透明性、耐熱性に優れていることから好適に用いられ、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが好ましい。また、光学異方性のない点でトリアセチルセルロースも好適に用いられる。高分子フィルムの厚みは、通常は６μm〜１８８μm程度のものが好適に用いられる。
【００６９】
[３]ハードコート層
さらに、本発明の反射防止フィルム１においては、前述してきた反射防止積層体３、および基材２に加えて、ハードコート層７を設けることも可能である。
【００７０】
本発明に用いられるハードコート層７は、反射防止フィルム１に強度を持たせることを目的として形成される層である。従って、反射防止フィルム１の用途によっては必ずしも必要なものではない。
【００７１】
ハードコート層７を形成するための材料としては、同様に可視光域で透明な材料であり反射防止フィルムに強度をもたせることができるものであれば特に限定されるものではなく、例えばＵＶ硬化型アクリル系ハードコートや熱硬化型シリコーン系ハードコート等を用いることができる。また、当該ハードコート層の肉厚は、通常１〜３０μｍの範囲内であり、このようなハードコート層７の製造方法は、通常のコーティング方法を用いることも可能であり、特に限定されるものではない。
【００７２】
また、ハードコート層７を設ける位置であるが、ハードコートを設ける目的は、反射防止フィルム１に強度を持たせることであり、反射防止機能を向上せしめるためのものではないため、最外層の有機ケイ素化合物からなるシリカ層４から離れた位置に設置することが好ましく基材２のすぐ上に設置することが好ましい。
【００７３】
［４］その他の層
本発明の反射防止フィルム１においては、前述してきた反射防止積層体３、基材２、ハードコート層７の他にも、当該反射防止フィルムの用途等に応じて任意に他の層を積層することが可能である。
【００７４】
例えば、当該反射防止フィルムをコンピュータなどのディスプレイに用いる場合においては、当該ディスプレイ表面が汚れることを防止するために防汚層８を設けることも可能である。当該防汚層８としては、フルオロアルキル基含有有機ケイ素化合物、アルキル基含有有機ケイ素化合物等を挙げることができる。
【００７５】
次に、本発明の反射防止フィルムの製造方法について説明する。
【００７６】
本発明においては、上述してきたような反射防止積層体を形成することが可能であれば、その製造方法について特に限定するものではなく、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、熱ＣＶＤ法、あるいは、ゾルゲル法等によるウェットコーティングなどの方法を用いることができる。
【００７７】
上記製造方法の中でも、本発明のシリカ層及び反射防止フィルムを製造する際には、プラズマＣＶＤ法を用いることが好ましい。
【００７８】
ここで、プラズマＣＶＤ法とは、所定のガスが導入された反応室内でプラズマ生成することにより原子または分子ラジカル種が生成されて固体表面に付着し、多くの場合、表面反応によってさらに揮発性分子を放出して固体表面に取り込まれる現象を利用した成層方法である。プラズマＣＶＤ法を用いて本発明の反射防止フィルムを形成することにより、複数の層を一括して効率よく形成することができる。また、当該プラズマＣＶＤ法には、プラズマを発生するために用いる電力の印加方法の違いにより、容量結合型プラズマＣＶＤ法と、誘導結合型のプラズマＣＶＤ法の２種類があるが、本発明においてはどちらのプラズマＣＶＤ法を用いることも可能である。
【００７９】
ここで、本発明においては上記のようなプラズマＣＶＤ法の中でも、図３に示すようなプラズマＣＶＤ装置を用いることが特に好ましい。当該プラズマＣＶＤ装置により本発明の反射防止フィルムを連続的に製造でき、かつ基材となる高分子フィルムの温度制御も正確に行うことができるからである。
【００８０】
図３に示すプラズマＣＶＤ装置３０は、容量結合型のプラズマＣＶＤ装置であり、ウエッブ状の高分子フィルム３１は基材巻き出し部３２より巻きだされて、真空容器３３中の反応室（ａ，ｂ，ｃ）に導入される。そして、当該反応室内の成層用ドラム３４上で所定の層が形成され、基材巻き取り部３６により巻き取られる。
【００８１】
当該プラズマＣＶＤ装置３０は、複数（３つ）の反応室を有している点に特徴を有し、夫々の反応室（ａ，ｂ，ｃ）は隔離壁３５で隔離されることで形成されている。ここで、以下の説明の便宜上、当該３つの反応室を右側から反応室ａ、反応室ｂ、反応室ｃとする。そして、各反応室には、夫々電極版ａ１、ｂ１、ｃ１及び原料ガス導入口ａ２、ｂ２、ｃ２が設置されている。各反応室（ａ，ｂ，ｃ）は、成層用ドラム３４の外周に沿って設置されている。これは、反射防止積層体が形成される高分子フィルムは、成層用ドラム３４と同期しながら反応室内に挿入され、かつ成層用ドラム上において反射防止積層体を形成するものであることから、このように配置することにより連続して各層を積層することができるからである。
【００８２】
上述したようなプラズマＣＶＤ装置によれば、各反応室へ導入する原料ガスを変化させることにより、夫々の反応室内で独立して層を形成することが可能である。
【００８３】
例えば、図１に示す反射防止フィルム１においては、まず、基材として例えばＰＥＴフィルム２上にハードコート層７を従来からのウェットコーティングにより形成して、その後、炭素を含有するシリカ層からなる中屈折率層６、および高屈折率層５、さらに最外層として用いられる有機ケイ素化合物からなるシリカ層４を当該プラズマＣＶＤ装置３０により形成することができる。つまり、反応室ａ、ｂ、ｃには、それぞれの層の原料となるケイ素を含むガスを導入することにより、高分子フィルム３１が成層用ドラム３４を経て基材巻き取り部３６へ巻き取られるまでに当該高分子フィルム３１上に中屈折率層、高屈折率層及び最外層としてのシリカ層（低屈折率層）とが形成された反射防止フィルム１を形成することが可能となる。
【００８４】
本発明の反射防止フィルム１を上記図３に示すプラズマＣＶＤ装置で製造する場合において、反射防止積層体３を構成するそれぞれのシリカ層（低屈折率層、有屈折率層、高屈折率層）を形成するための原料としては、有機シリコーンが好ましく、具体的には、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）、テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、メチルシラン、ジメチルシラン、トリメチルシラン、ジエチルシラン、プロピルシラン、フェニルシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラエトキシシラン等である。
【００８５】
なお、本発明は、上述してきた反射防止フィルム及びその製造方法に限定されるものではない。上記実施の形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的範囲と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
また、本発明の反射防止フィルムはディスプレイ装置、例えば、液晶ディスプレイ装置に好適に用いることが可能である。
【００８６】
【実施例】
本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【００８７】
（実施例）
本発明の実施例として図３の装置を使用して、図１に示す反射防止フィルム１を形成した。この際、反応室ａにおいては、中屈折率層としての炭素を含有するシリカ層６を形成し、反応室ｂにおいては、高屈折率層としての炭素を含有するシリカ層５を形成し、さらに反応室ｃにおいては、最外層としての有機ケイ素化合物からなるシリカ層を形成することにより、前記３つの層を同時に積層した。以下にそれぞれの反応室の条件を示す。
【００８８】
（反応室ａ：中屈折率層の形成）
原料ガス ：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量 ：１ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量 ：０．２ｓｌｍ
Ｈｅガスの流量 ：１ｓｌｍ
電力 ：３ｋＷ
プラズマ生成手段 ：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００８９】
（反応室ｂ：高屈折率層の形成）
原料ガス ：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量 ：１ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量 ：０ｓｌｍ
Ｈｅガスの流量 ：１ｓｌｍ
プラズマ生成手段 ：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００９０】
（反応室ｃ：最外層の形成）
原料ガス：（ＣＨ3）3ＳｉＯＳｉ（ＣＨ3）3とＯ2
原料ガスの流量：１．０ｓｌｍ
Ｏ2ガスの流量：３．０ｓｌｍ
成層速度：０．２５μｍ・ｍ／ｍｉｎ
プラズマ生成手段：１３．５６ＭＨｚのＲＦ波
【００９１】
また、基材２には、ＰＥＴフィルム（商品名：ルミラーＴ６０ 東レ製）を用い、プラズマＣＶＤ装置により、反射防止積層体を積層する前にウェットコーティングによりハードコート層を積層した。
【００９２】
（反射防止フィルムの特性）
上記条件により、図１に示す反射防止フィルム１を形成することができた。
【００９３】
当該反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層としての有機ケイ素化合物からなるシリカ層４（上記反応室ｃで積層）の特性は以下のようであった。
【００９４】
屈折率：１．４３
組成：ＳｉＯ1.6Ｃ0.5：Ｈ
Ｃ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収：０．７ｃｍ-1
Ｏ−Ｈストレッチング振動の赤外線吸収：５．２ｃｍ-1
【００９５】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、赤外線吸収の測定には赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【００９６】
また、当該反射防止フィルム１を、環境試験機を用いて、８０℃、相対湿度９０％の条件下に１０００時間保存した（耐湿熱試験）後、再度前記有機ケイ素化合物からなるシリカ層４の屈折率を測定した。その結果を以下に示す。
耐湿熱試験後の屈折率：１．４３
【００９７】
上記より、本発明の反射防止フィルム１における反射防止積層体３の最外層である有機ケイ素化合物からなるシリカ層４は、屈折率が小さく最外層として好適であり、かつ耐湿熱性をも有していることが明らかとなった。
【００９８】
また、反射防止フィルム１の反射防止積層体３における中屈折率層としての炭素を含有するシリカ層６（上記反応室ａで積層）の特性は以下のようであった。
屈折率：１．７６（λ＝５５０ｎｍ）
組成：ＳｉＯ0.9Ｃ1.2Ｈ
消衰係数：０．００４２（λ＝５５０ｎｍ）
【００９９】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、シリカ層中の結合状態の把握に赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【０１００】
上記の結果より、当該実施例で形成した炭素を含有するシリカ層６は、その屈折率が反射防止フィルムにおける反射防止積層体の中屈折率層として好適に用いることができるとともに、消衰係数も小さため透明性に優れていることが明らかとなった。
【０１０１】
さらに、反射防止フィルム１の反射防止積層体３における高屈折率層としての炭素を含有するシリカ層５（上記反応室ａで積層）の特性は以下のようであった。
【０１０２】
屈折率：２．１０（λ＝５５０ｎｍ）
組成：ＳｉＯ0.7Ｃ1.5Ｈ
消衰係数：０．０００８（λ＝５５０ｎｍ）
【０１０３】
なお、上記の組成分析には光電子分光分析装置を用い、シリカ層中の結合状態の把握に赤外吸収分光分析装置を用い、光学特性測定には紫外可視分光分析装置とエリプソメーターを用いた。
【０１０４】
上記の結果より、前記中屈折率層としてのシリカ層６と同様に、当該実施例で形成した炭素を含有するシリカ層５は、その屈折率が反射防止フィルムにおける反射防止積層体の高屈折率層として好適に用いることができるとともに、消衰係数も小さため透明性に優れていることが明らかとなった。
【０１０５】
また、上記実施例のように反射防止フィルム１における反射防止積層体３を構成するそれぞれの層を全てシリカ層とすることにより反射防止効果を奏し、かつ透明性があり、それぞれの層同士の密着性のよい反射防止フィルムを得ることができた。
【０１０６】
【発明の効果】
本発明の反射防止フィルムにおける反射防止積層体においては、その最外層として有機ケイ素化合物からなるシリカ層を用い、かつ当該最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されているため、最外層にあっては、これを構成するケイ素原子（Ｓｉ）と酸素原子（Ｏ）に加え、メチル基（−ＣＨ3）等の有機物も結合している構造となるため、層内に空隙を設けることなく低屈折率とすることができる。また、本発明のシリカ層は、上記のように層内に空隙がないため、耐湿熱性にも優れている。
【０１０７】
さらに、前記反射防止積層体を形成する炭素を含有するシリカ層は、その屈折率が１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）とすることにより、いわゆる中屈折率層または高屈折率層として用いることが可能であり、さらに、前記最外層として用いられているシリカ層と同じ酸化ケイ素（ＳｉＯx）を原料としているため、反射防止積層体を形成する際の歩留まりを向上することができ、またコストダウンを図ることも可能となるだけでなく、反射防止積層体を形成するそれぞれの層の密着度を向上することもできる。また、当該炭素を含有するシリカ層は、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であるため、層の透明度も充分であり、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に使用される各種ディスプレイにおいて用いられる反射防止フィルムを構成する反射防止積層体中においても好適に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射防止フィルムの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の反射防止フィルムの他の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の反射防止フィルムを製造するためのプラズマＣＶＤ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１…反射防止フィルム
２…基材
３…反射防止積層体
４…有機ケイ素化合物からなるシリカ層（最外層）
５…炭素を含有するシリカ層（高屈折率層）
６…炭素を含有するシリカ層（中屈折率層）
７…ハードコート層
８…防汚層
３０…プラズマＣＶＤ装置
Claims (8)
- 少なくとも、反射防止積層体と基材とからなる反射防止フィルムであって、
前記反射防止積層体の最外層は、有機ケイ素化合物からなるシリカ層であり、当該シリカ層の屈折率が、１．４０〜１．４６（λ＝５５０ｎｍ）、その組成がＳｉＯ x Ｃ y ：Ｈ（ｘ＝１．６〜１．９、ｙ＝０．２〜１．０）、かつ、
前記最外層の内側には、炭素を含有するシリカ層が少なくとも一層形成されており、当該シリカ層の屈折率が、１．５５以上２．５０以下（λ＝５５０ｎｍ）、その組成がＳｉＯ x Ｃ y （ｘ＝０．５〜１．７、ｙ＝０．２〜２．０）、消衰係数が０．０１８（λ＝５５０ｎｍ）以下であることを特徴とする反射防止フィルム。 - 前記炭素を含有するシリカ層有におけるケイ素原子（Ｓｉ）の全結合に対するＳｉ−Ｓｉ結合の割合が１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止積層体の層構成が、基材側から中屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であるか、または基材側から高屈折率層、低屈折率層、高屈折率層、低屈折率層であり、高屈折率層および中屈折率層としては、炭素を含有するシリカ層が用いられ、低屈折率層としては、有機ケイ素化合物を用いていることを特徴とする前記請求項１又は請求項２に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止積層体が、プラズマＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルム。
- 前記基材と前記反射防止積層体との間にハードコート層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルム。
- 前記反射防止積層体において、基材側とは反対側の表面にはプラズマＣＶＤ法により形成された防汚層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルム。
- 前記請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とするディスプレイ装置。
- 前記請求項１乃至請求項６のいずれかの請求項に記載の反射防止フィルムが用いられていることを特徴とする液晶ディスプレイ装置。
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