JP6513486B2 - Antifogging antireflective film, cover substrate with antifogging antireflective film, and method for producing antifogging antireflective film - Google Patents
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Description
本発明は、防曇性と反射防止能を併せて有する防曇性反射防止膜、防曇性反射防止膜付きカバー基体及び防曇性反射防止膜の製造方法に関する。 The present invention relates to an antifogging antireflective film having antifogging properties and antireflective ability, a cover substrate with an antifogging antireflective film, and a method for producing the antifogging antireflective film.
屋外に設置されるカメラ、ライダー(LIDAR: Light Detection and Ranging、又は、Laser Imaging Detection and Ranging)また計器類には、内部からの良好な視野並びに外部からの良好な視認性が求められる。通常これらの機器の光学系には、光を機器の内外に透過させるために、透明基材からなるフロントウインドウが設置されており、良好な視野、視認性を保つには、降雨時また寒冷時において、このフロントウインドウの表面が雨滴、結露などにより曇らないこと、すなわち防曇性が必要である。 A camera installed outdoors, a lidar (LIDAR: Light Detection and Ranging or Laser Imaging Detection and Ranging), and instruments are required to have a good visual field from the inside and a good visibility from the outside. Usually, in the optical system of these devices, a front window made of a transparent base material is installed to transmit light in and out of the device, and in order to maintain a good visual field and visibility, it is necessary to In this case, it is necessary that the surface of the front window is not fogged by raindrops, dew condensation or the like, that is, anti-fogging property.
ガラスなどの透明基材への防曇性付与は、一般に、基材表面を、水滴の接触角が10°以下である超親水性に改質することで行われる。
親水性を持たせるために、基板上に光触媒機能を有するTi、Ta、Nb、Zr等の酸化物を形成、又は、光触媒粒子を含有させる方法や、基板上に光触媒機能を有する酸化物や光触媒粒子の混合物層を形成して、その上に親水層としてSiO2膜等を形成する方法が多数開示されている。
例えば、表面を超親水性に改質する方法として、非特許文献1には、親水性表面を粗化することにより、超親水性が発現することが記載されている。
しかし、表面を粗化することにより超親水性を付与した場合、環境への長期曝露により、大気中の有機化合物、窒素化合物等が表面に付着して、超親水性が低下し防曇性が失われることがあった。
The addition of an antifogging property to a transparent substrate such as glass is generally performed by modifying the surface of the substrate to a superhydrophilic property in which the contact angle of water droplets is 10 ° or less.
A method of forming an oxide such as Ti, Ta, Nb, or Zr having a photocatalytic function on a substrate to have hydrophilicity, or including photocatalytic particles, an oxide having a photocatalytic function on a substrate, a photocatalytic function Many methods of forming a mixture layer of particles and forming a SiO 2 film or the like as a hydrophilic layer thereon are disclosed.
For example, as a method of modifying the surface to be superhydrophilic, Non-Patent Document 1 describes that superhydrophilicity is expressed by roughening the hydrophilic surface.
However, when superhydrophilicity is imparted by roughening the surface, organic compounds in the air, nitrogen compounds, etc. adhere to the surface due to long-term exposure to the environment, and the superhydrophilicity decreases and the antifogging properties It was lost.
この課題に対して、特許文献1には、光触媒性半導体材料とシリカを含む光触媒性被膜を基材上に成膜する方法が記載されている。また、特許文献2には、基板部材の表面に、光触媒反応を呈する透明な光触媒膜を成膜した後、その上に透明で多孔質な無機酸化膜を最表面に成膜配置する方法が記載されている。特許文献1,2の方法によれば、表面に有機化合物、窒素化合物等が付着した場合であっても、光触媒膜の光触媒反応によりそれらが分解除去されるため、超親水性が保たれ防曇性が継続する。 With respect to this problem, Patent Document 1 describes a method of forming a photocatalytic film containing a photocatalytic semiconductor material and silica on a substrate. Further, Patent Document 2 describes a method of forming a transparent photocatalyst film exhibiting photocatalytic reaction on the surface of a substrate member, and forming a transparent and porous inorganic oxide film on the outermost surface of the film. It is done. According to the methods of Patent Documents 1 and 2, even if organic compounds, nitrogen compounds, etc. adhere to the surface, they are decomposed and removed by the photocatalytic reaction of the photocatalyst film, so superhydrophilicity is maintained and antifogging Sex continues.
周知のように、光触媒膜には酸化チタン薄膜が一般的に用いられる。酸化チタンは屈折率2.2〜2.4であり、ガラスのような透明基材に比べ屈折率が高い。そのため透明基材上に酸化チタンを形成すると、反射率が大きくなり、入射光の一部が反射して、カメラ映像にフレアやゴーストを生じさせる原因となる。またカメラに入射する透過光の光量が減少してしまう。さらに表面への映り込みやグレアの原因ともなる。 As well known, a titanium oxide thin film is generally used for the photocatalytic film. Titanium oxide has a refractive index of 2.2 to 2.4, and has a higher refractive index than transparent substrates such as glass. Therefore, when titanium oxide is formed on the transparent substrate, the reflectance is increased, and a part of incident light is reflected to cause flare or ghost in a camera image. In addition, the amount of transmitted light entering the camera is reduced. It also causes glare and glare on the surface.
この課題に対して、特許文献3には、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層し、かつ最終層が酸化チタンである構造の反射防止膜が記載されている。また特許文献4には、フッ化物のような非親水性無機化合物からなる低屈折率層と、該低屈折率層の下層に設けられた酸化チタンからなる高屈折率層とからなる構造の反射防止膜が記載されている。さらに特許文献5には、最上層が親水性の低屈折率層であり、かつ該低屈折率層の下層に設けられた高屈折率層が酸化チタンである構造の反射防止膜が記載されている。
以上のように、特許文献3乃至5には、光触媒反応による超親水性と防曇性を有する反射防止膜が記載されている。
To address this problem, Patent Document 3 describes an antireflective film having a structure in which high refractive index layers and low refractive index layers are alternately stacked and the final layer is titanium oxide. Patent Document 4 discloses a reflection of a structure comprising a low refractive index layer made of a non-hydrophilic inorganic compound such as fluoride and a high refractive index layer made of titanium oxide provided in the lower layer of the low refractive index layer. A protective film is described. Furthermore, Patent Document 5 describes an antireflective film having a structure in which the uppermost layer is a hydrophilic low refractive index layer, and the high refractive index layer provided below the low refractive index layer is titanium oxide. There is.
As described above, Patent Documents 3 to 5 describe antireflective films having superhydrophilicity and antifogging properties by photocatalytic reaction.
光触媒反応を呈する光触媒膜により表面に付着した有機化合物や窒素化合物等を分解除去するとともに、セルフクリーニング効果によりフロントウインドウ表面の浄化と防曇性を確保するには、従来の光学設計のほかに触媒反応性と親水性をより促進させる必要がある。
また、鮮明な画像(視認性)を確保するには、検知波長領域において平常時はもちろん、光の有無、温度差の激しい場所や降雨、霧等の環境下においても、低反射率と防曇性を併せ持つことが望まれている。
In order to decompose and remove organic compounds, nitrogen compounds and the like attached to the surface by the photocatalyst film exhibiting photocatalytic reaction and to ensure the purification of the front window surface and the antifogging property by the self-cleaning effect, the catalyst besides the conventional optical design It is necessary to further promote reactivity and hydrophilicity.
In addition, in order to ensure a clear image (visibility), low reflectance and antifogging in the detection wavelength region as well as in the presence or absence of light, temperature extremes, rain, fog, etc. It is desirable to have sex.
しかし、本発明者らが特許文献3乃至5の実施の方法について検討したところ、特許文献3に記載の機能性反射防止膜では、最上層が酸化チタンであるため反射防止膜といえども十分な反射防止機能を得ることができないことが分かった。
また特許文献4に記載の反射防止膜では、最上層がフッ化物である非親水性無機化合物からなるため良好な超親水性は発現しないことが判明した。
さらに特許文献5に記載の反射防止膜では、最上層は酸化シリコンのような親水性無機化合物からなり、酸化チタン層と組み合わせることで超親水性と防曇性が発現することが判明したが、特許文献5に記載されている成膜時のスパッタ圧力範囲では、異常放電の発生や放電持続性の低下など管理すべき項目が多くなり安定した再現性に乏しい。
However, when the present inventors examined methods of carrying out Patent Documents 3 to 5, in the functional antireflection film described in Patent Document 3, even the antireflection film is sufficient because the uppermost layer is titanium oxide. It turned out that an antireflection function can not be obtained.
Moreover, in the anti-reflective film of patent document 4, since the uppermost layer consists of a non-hydrophilic inorganic compound which is a fluoride, it turned out that favorable super hydrophilicity is not expressed.
Furthermore, in the antireflective film described in Patent Document 5, it was found that the uppermost layer is composed of a hydrophilic inorganic compound such as silicon oxide, and superhydrophilicity and antifogging properties are exhibited when combined with the titanium oxide layer. In the sputtering pressure range at the time of film formation described in Patent Document 5, there are many items to be managed such as the occurrence of abnormal discharge and the decrease in discharge persistence, and the stable reproducibility is poor.
一般的に、現在のカメラ等を構成する光学系のフロントウインドウに用いられる透明基材は、1%未満の反射率が要求されている。また当該光学系の中心波長は、可視光(波長下限が360〜400nm,波長上限が780〜830nm)のみでなく近赤外(波長800〜2500nm)〜赤外(波長700nm〜1mm)となる場合もあり、透明基材には可視光〜近赤外光に及ぶ波長範囲のなかの特定波長において1%未満の反射率を持つことを要求されている。
以上のような状況に鑑み、本発明は、特定波長で1%未満の反射率となる反射防止性と、光触媒反応による超親水性並びに防曇性とを備えた透明の防曇性反射防止膜、防曇性反射防止膜付きカバー基体及び防曇性反射防止膜の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、紫外線等の特別な励起を必要とせずに、非太陽光下においても、長期間安定して親水性効果を維持し、波長400〜1500nmの範囲のうちの任意の200nmの波長範囲での平均反射率が1%以下であり、霧、降雨、温度変化等の環境下でもクリアーな視界を確保できる防汚性を備えた防曇性反射防止膜、防曇性反射防止膜付きカバー基体及び防曇性反射防止膜の製造方法を提供することにある。
In general, a transparent substrate used for a front window of an optical system constituting a current camera or the like is required to have a reflectance of less than 1%. In addition, when the center wavelength of the optical system is not only visible light (wavelength lower limit is 360 to 400 nm, wavelength upper limit is 780 to 830 nm) but near infrared (wavelength 800 to 2500 nm) to infrared (wavelength 700 nm to 1 mm) There is also a demand that the transparent substrate have a reflectance of less than 1% at a specific wavelength within the wavelength range from visible light to near infrared light.
In view of the circumstances as described above, the present invention is a transparent antifogging antireflective film having antireflectivity that provides a reflectance of less than 1% at a specific wavelength, and superhydrophilicity and antifogging properties by photocatalytic reaction. An object of the present invention is to provide a cover substrate with an antifogging antireflective film and a method of manufacturing the antifogging antireflective film.
Another object of the present invention is to maintain the hydrophilic effect stably for a long time even under non-sunlight, without requiring special excitation such as ultraviolet light, and any of the wavelength range of 400 to 1500 nm. Anti-fogging anti-reflection coating with anti-fogging property that has an average reflectance of 1% or less in the wavelength range of 200 nm and can ensure clear visibility even under fog, rainfall, temperature change, etc. environment, anti-fogging reflection It is an object of the present invention to provide a method for producing a cover substrate with a protective film and an antifogging antireflection film.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、透明基材上に、第一の誘電体膜と、該第一の誘電体膜にくらべて低い屈折率を有する第二の誘電体膜とを交互に少なくとも4層以上積層し、最上層が前記第二の誘電体膜である反射防止膜で構成し、前記第一の誘電体膜が光触媒反応を呈する無機化合物からなり、前記第二の誘電体膜が親水性の無機化合物からなることにより、反射防止性と光触媒反応による超親水性、防曇性を兼ね備えた透明基材が得られることを見出して、本発明をするに至った。
すなわち、前記課題は、本発明の防曇性反射防止膜によれば、防曇性反射防止膜であって、透明基材上の少なくとも一方の面に、第一の誘電体膜と、該第一の誘電体膜にくらべて低い屈折率を有する第二の誘電体膜とが交互に少なくとも4層以上積層され、最上層が前記第二の誘電体膜であり、前記第一の誘電体膜が光触媒反応を呈する無機化合物からなり、前記第二の誘電体膜が親水性の無機化合物からなり、複数の前記第一の誘電体膜のうち、最上層の前記第一の誘電体膜の膜厚は、200nm以上であり、複数の前記第二の誘電体膜のうち、最上層の前記第二の誘電体膜の膜厚は、20nm以上であり、前記第一の誘電体膜は、X線回折でのルチル(110)ピークに対するアナターゼ(101)ピークの強度比アナターゼ(101)/ルチル(110)が、2.0以上であり、アナターゼ(200)ピークに対するアナターゼ(101)ピークの強度比アナターゼ(101)/アナターゼ(200)が、2.0以上であって、アナターゼとルチルの混晶である酸化チタンを主成分とする無機化合物からなり、前記反射防止膜の反射率は、400〜1500nmの波長範囲内における第一の任意の指定波長a(nm)から、該第一の任意の指定波長より200nm大きい第二の指定波長b(nm)までの範囲における平均反射率が1%未満であり、且つ、前記最上層側の表面における水の接触角が10度以下を呈すること、により解決される。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors found that a first dielectric film and a second dielectric having a refractive index lower than that of the first dielectric film on a transparent substrate. The body film is alternately laminated with at least four layers, and the uppermost layer is composed of an antireflective film which is the second dielectric film, and the first dielectric film is made of an inorganic compound exhibiting a photocatalytic reaction, The present invention is based on the finding that a transparent substrate having both antireflective properties and superhydrophilicity and antifogging properties by photocatalytic reaction can be obtained by the second dielectric film being made of a hydrophilic inorganic compound. It reached.
That is, according to the antifogging antireflective film of the present invention , the subject is the antifogging antireflective film, wherein the first dielectric film is formed on at least one surface of the transparent substrate. At least four or more layers of second dielectric films having a refractive index lower than that of one dielectric film are alternately stacked, and the uppermost layer is the second dielectric film, and the first dielectric film Is an inorganic compound exhibiting a photocatalytic reaction, the second dielectric film is a hydrophilic inorganic compound, and the film of the first dielectric film as the uppermost layer among the plurality of first dielectric films The thickness is 200 nm or more, and the film thickness of the uppermost second dielectric film among the plurality of second dielectric films is 20 nm or more, and the first dielectric film is X Intensity ratio of anatase (101) peak to rutile (110) peak in line diffraction anatase (101) Rutile (110) is 2.0 or more, intensity ratio of anatase (101) peak to anatase (200) peak Anatase (101) / anatase (200) is 2.0 or more, and anatase and rutile The reflectance of the antireflective film is made of a first arbitrary designated wavelength a (nm) in the wavelength range of 400 to 1500 nm, and is made of an inorganic compound mainly composed of titanium oxide, which is a mixed crystal, from the first arbitrary designated wavelength a (nm). Average reflectance in a range up to a second designated wavelength b (nm) greater than any designated wavelength by 200 nm is less than 1%, and a contact angle of water on the surface on the uppermost layer side exhibits 10 degrees or less Is solved by.
このように構成しているので、特定波長範囲で1%未満の反射率となる反射防止性、並びに光触媒反応性と親水性を有する薄膜による積層体であって、表面の水の接触角が、10度以下である超親水性並びに防曇性を備えた透明基材を提供することが出来る。
また、光触媒反応を呈する無機化合物膜と、親水性を呈する無機化合物膜を積層し、最表面層が親水性を呈する無機化合物膜とすることにより、暗所での保存時間が900時間経過後においても、積層膜最表面の水の接触角が10度以下を保持できる積層体を形成することが可能となる。
また、このように、最上層の第一の誘電体膜の膜厚を200nm以上とすることにより、結晶性を備えた第一の誘電体膜を達成できる。また、最上層の第二の誘電体膜の膜厚を20nm以上とすることにより、反射防止効果を達成できる。
Since it is configured in this way, it is a laminate of a thin film having antireflectivity with a reflectance of less than 1% in a specific wavelength range, as well as photocatalytic reactivity and hydrophilicity, and the contact angle of water on the surface is It is possible to provide a transparent substrate having superhydrophilicity and antifogging property which is 10 degrees or less.
In addition, by laminating an inorganic compound film exhibiting a photocatalytic reaction and an inorganic compound film exhibiting hydrophilicity, and making the outermost surface layer an inorganic compound film exhibiting hydrophilicity, storage time in a dark place after 900 hours has passed. Also, it becomes possible to form a laminate capable of holding the contact angle of water on the outermost surface of the laminated film at 10 degrees or less.
In addition, by setting the film thickness of the uppermost first dielectric film to 200 nm or more as described above, the first dielectric film having crystallinity can be achieved. In addition, by setting the film thickness of the uppermost second dielectric film to 20 nm or more, the antireflection effect can be achieved.
太陽光、蛍光灯等の紫外光による紫外線が無い暗い所、また室温でも親水性を確保可能であることから、太陽光下、非太陽光下を問わず、霧、降雨、温度変化等の環境下でも、長期間安定して親水性効果を維持し、防汚性、防曇性を確保できる。また、触媒性を有することにより、抗菌性、抗ウィルス性の効果も得られる。
紫外線のない暗所、室温下において、水の接触角が成膜後から900時間経過後も10度以下に保持でき、かつ、400〜1500nmの範囲で、所望する波長帯200nmの平均反射率を1%以下に保持できるため、クリアーな視界を確保できる。
表層に触媒性の第一の誘電体膜と親水性の第二の誘電体膜を設け、さらに光学的要素を考慮した反射防止構成にすることで、触媒性、親水性、反射防止能という三つの効果を併せ持つ積層体が達成でき、より多元的な効果を得ることができる。
Environment such as fog, rainfall, temperature change, etc. under sunlight or non-sunlight, because it is possible to ensure hydrophilicity even in a dark place where there is no ultraviolet light due to ultraviolet light such as sunlight or fluorescent light and also at room temperature Even under the condition, the hydrophilic effect can be maintained stably for a long time, and the antifouling property and the antifogging property can be secured. Further, by having the catalytic property, an antibacterial and antiviral effect can be obtained.
In a dark place without ultraviolet light and at room temperature, the contact angle of water can be kept at 10 degrees or less even after 900 hours after film formation, and the average reflectance of the desired wavelength band of 200 nm in the range of 400 to 1500 nm. As it can be kept at less than 1%, a clear view can be secured.
By providing a catalytic first dielectric film and a hydrophilic second dielectric film on the surface layer, and further forming an antireflective structure in consideration of optical elements, it is possible to obtain three types of catalytic property, hydrophilicity and antireflective ability. A laminate having two effects can be achieved, and more multiple effects can be obtained.
また、前記第二の誘電体膜は、酸化シリコンを主成分とする無機化合物膜からなると好適である。
第一の誘電体膜を構成する無機化合物は、アナターゼ型結晶構造の酸化チタンを主成分とし、光触媒反応を呈する。この無機化合物膜の屈折率は、n=2.2〜2.5であり、第二の誘電体膜である酸化シリコンを主成分とする親水性の無機化合物膜の屈折率は、n=1.4〜1.5であるので、これらの高屈折率と低屈折率の膜を交互に積層して、最表面層を低屈折率の膜で構成することにより、必要とされる任意の特定波長範囲、たとえば、下限が360〜400nm、上限が760〜830nmである可視域のうち450〜650nmや、800〜2500nmの近赤外域のうち900〜1100nmの範囲の任意特定波長の200nmの範囲において、平均反射率が1%未満である防曇性反射防止膜を形成することが出来る。
Also, the second dielectric film, it is preferable that made of an inorganic compound film mainly composed of silicon oxide.
The inorganic compound which comprises a 1st dielectric material film has a titanium oxide of anatase type crystal structure as a main component, and exhibits a photocatalytic reaction. The refractive index of this inorganic compound film is n = 2.2 to 2.5, and the refractive index of the hydrophilic inorganic compound film mainly composed of silicon oxide which is the second dielectric film is n = 1. Since they are from 4 to 1.5, any particulars required may be made by alternately laminating these high and low refractive index films and constructing the outermost surface layer with a low refractive index film Wavelength range, for example, in the range of 450 nm to 650 nm in the visible range with the lower limit of 360 to 400 nm and the upper limit of 760 to 830 nm, and in the range of 200 nm of any specific wavelength in the range of 900 nm to 1100 nm of the near infrared range of 800 to 2500 nm An antifogging antireflective film having an average reflectance of less than 1% can be formed.
また、暗所での保存時間が900時間経過後において、前記最上層側の表面の水の接触角が、10度以下を呈すると好適である。
このように構成しているため、紫外線等による特別な励起を必要とせず、長期間親水性を保持可能な機能膜が提供できる。
Also, after the storage time has elapsed 900 hours in a dark place, the contact angle of water of the uppermost side of the surface, it is preferable that exhibits a 10 ° or less.
Since it comprises in this way, the functional film which can maintain hydrophilicity for a long period of time can be provided, without requiring special excitation by ultraviolet light etc.
また、前記のいずれかに記載の防曇性反射防止膜付き透過型カバー基体であると好適である。
また、前記のいずれかに記載の防曇性反射防止膜の製造方法であって、前記透明基材上の少なくとも一方の面に、前記第一の誘電体膜と、該第一の誘電体膜にくらべて低い屈折率を有する前記第二の誘電体膜とを、交互に、最上層が前記第二の誘電体膜となるように、少なくとも4層以上積層すると好適である。
Further, it is preferable that is anti-fogging antireflection film-transmissive cover base body according to any one of the.
Also provided is a method for producing anti-fogging antireflection film according to any one of the, at least one surface on the transparent substrate, the first dielectric film and, said first dielectric film Preferably, at least four or more layers of the second dielectric film having a refractive index lower than that of the second dielectric film are alternately laminated so that the uppermost layer is the second dielectric film.
本発明によれば、特定波長範囲で1%未満の反射率となる反射防止性、並びに光触媒反応性と親水性を有する薄膜による積層体であって、表面の水の接触角が、10度以下である超親水性並びに防曇性を備えた透明基材を提供することが出来る。
また、光触媒反応を呈する無機化合物膜と、親水性を呈する無機化合物膜を積層し、最表面層が親水性を呈する無機化合物膜とすることにより、暗所での保存時間が900時間経過後においても、積層膜最表面の水の接触角が10度以下を保持できる積層体を形成することが可能となる。
According to the present invention, it is a laminate of a thin film having antireflection property and photocatalytic reactivity and hydrophilicity with a reflectance of less than 1% in a specific wavelength range, and the contact angle of water on the surface is 10 degrees or less It is possible to provide a transparent substrate having superhydrophilicity and antifogging properties.
In addition, by laminating an inorganic compound film exhibiting a photocatalytic reaction and an inorganic compound film exhibiting hydrophilicity, and making the outermost surface layer an inorganic compound film exhibiting hydrophilicity, storage time in a dark place after 900 hours has passed. Also, it becomes possible to form a laminate capable of holding the contact angle of water on the outermost surface of the laminated film at 10 degrees or less.
以下、本発明の一実施形態に係る防曇性の反射防止膜ARについて図面を用いて詳細に説明する。以下の説明は非限定的な例示であり、本発明はこれらに限定されるものではない。
本明細書において「光触媒」とは、光があたると触媒作用を発揮する材料をいう。光触媒の代表的なものとしては、酸化チタン光触媒がある。
酸化チタン光触媒は、光があたると、様々な有機物を分解する分解力と、表面が水にぬれやすくなる親水性の作用を発揮する。分解力によって、汚れや臭いの除去作用や抗菌作用を発揮し、親水性によって、雨水がかかると汚れの下に入り込み、汚れを浮き上がらせて流し落とす効果、曇り止め効果を発揮する。
本明細書において、「アナターゼ(鋭錐石)」及び「ルチル(金紅石)」とは、正方晶系の酸化チタンの結晶形態である。
X線回折像は各結晶固有のものであり、また、結晶系により格子定数、つまり、X線回折の干渉角度が異なるため、混合物系における酸化チタン結晶の有無及び酸化チタンの各結晶形態の含有率は、X線回折により検査、定量可能である。
Hereinafter, the antifogging antireflection film AR according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following description is a non-limiting example, and the present invention is not limited thereto.
In the present specification, “photocatalyst” refers to a material that exerts a catalytic action when exposed to light. A titanium oxide photocatalyst is a typical example of the photocatalyst.
When exposed to light, the titanium oxide photocatalyst exerts a decomposing power to decompose various organic substances and a hydrophilic function that makes the surface easily wet with water. By decomposing ability, it exerts the action of removing stains and odors and antibacterial action, and by the hydrophilicity, when it receives rain water, it gets under the stains, exerts an effect of making the stains float up and sink off, and an antifogging effect.
In the present specification, "anatase (apyrite)" and "rutile (gold erythrocite)" are crystal forms of tetragonal titanium oxide.
Since the X-ray diffraction image is unique to each crystal and the lattice constant, that is, the interference angle of X-ray diffraction differs depending on the crystal system, the presence or absence of titanium oxide crystal in the mixture system and the inclusion of each crystal form of titanium oxide The rate can be examined and quantified by X-ray diffraction.
また、本明細書において、「水の接触角」(θ:contact angle)とは、水によるぬれの程度を定量化する値であって、固体表面が液体及び気体と接触しているとき、この3相の接触する境界線において液体面が固体面と成す角度をいう。接触角が小さくなるほど、親水性の性質が高いことを示す。
本明細書において、「最上層」とは、基板から最も遠い側の層を意味する。
Furthermore, in the present specification, “water contact angle” (θ: contact angle) is a value that quantifies the degree of wetting by water, and when the solid surface is in contact with liquid and gas, It refers to the angle that the liquid surface makes with the solid surface at the boundary where three phases contact. The smaller the contact angle, the higher the hydrophilic character.
As used herein, "top layer" means the layer furthest from the substrate.
(防曇性反射防止膜)
図1に示すように、本実施形態の防曇性の反射防止膜ARは、透明の基板10上の少なくとも一方の面に形成され、基板10側から、下地層20と、第一の誘電体膜である無機化合物層からなる高屈折率膜30と、前記第一の誘電体層にくらべ低い屈折率を有する第二の誘電体膜である無機化合物層からなる低屈折率膜40とが交互に積層された構造を有し、最上層が低屈折率膜40となるように構成されている。高屈折率膜30と低屈折率膜40は、それぞれ複数存在してよい。また、防曇性の反射防止膜ARは、基板10の少なくとも一方の面に形成されていればよく、基板10の全面に形成されていても、面の所定の部分に形成されていてもよい。
(Anti-fogging antireflective film)
As shown in FIG. 1, the antifogging antireflective film AR of the present embodiment is formed on at least one surface on a transparent substrate 10, and an underlayer 20 and a first dielectric are provided from the substrate 10 side. A high refractive index film 30 composed of an inorganic compound layer which is a film and a low refractive index film 40 composed of an inorganic compound layer which is a second dielectric film having a refractive index lower than that of the first dielectric layer alternately And the uppermost layer is configured to be the low refractive index film 40. A plurality of high refractive index films 30 and a plurality of low refractive index films 40 may be present. Further, the antifogging antireflective film AR may be formed on at least one surface of the substrate 10, and may be formed on the entire surface of the substrate 10 or may be formed on a predetermined portion of the surface. .
基板10は、硝子、樹脂(フィルムを含む)、セラミックス、その他のいずれでもよく、屈折率が略1.4〜1.7程度の公知の透明基材である。 The substrate 10 may be any of glass, resin (including film), ceramics, and others, and is a known transparent base material having a refractive index of about 1.4 to 1.7.
下地層20は、基板10に接触するよう、基板10に最も隣接して設けられた層であり、後述する高屈折率膜30と同じ材料又は低屈折率膜40と同じ材料で形成しても良く、また密着性の向上、屈折率調整また基板10からの原子拡散防止などの目的で高屈折率膜30、低屈折率膜40以外の第三の屈折率を有する誘電体膜、例えば、高屈折率膜30の材料と低屈折率膜40の材料との混合物により形成される薄膜、その他の、高屈折率膜30と低屈折率膜40の中間の屈折率を有する膜であっても良い。
第一の誘電体膜としての高屈折率膜30は、低屈折率膜40にくらべて屈折率が高い層であり、屈折率は1.9〜2.5、より好ましくは2.2〜2.5である。高屈折率膜30には、光触媒反応を呈するチタン、ニオブ、ジルコン等の遷移金属の化合物である無機化合物が用いられる。例えばアナターゼ型結晶構造を有する酸化チタン膜が好適に用いられる。
The underlayer 20 is a layer provided closest to the substrate 10 so as to be in contact with the substrate 10, and may be formed of the same material as the high refractive index film 30 described later or the same material as the low refractive index film 40. Dielectric film having a third refractive index other than the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 for the purpose of improving adhesion, adjusting the refractive index, and preventing atomic diffusion from the substrate 10, for example, high A thin film formed of a mixture of the material of the refractive index film 30 and the material of the low refractive index film 40, or any other film having an intermediate refractive index between the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 may be used. .
The high refractive index film 30 as the first dielectric film is a layer having a refractive index higher than that of the low refractive index film 40, and the refractive index is 1.9 to 2.5, more preferably 2.2 to 2. .5. For the high refractive index film 30, an inorganic compound which is a compound of a transition metal such as titanium, niobium, or zircon exhibiting a photocatalytic reaction is used. For example, a titanium oxide film having an anatase type crystal structure is suitably used.
特に、高屈折率膜30は、光触媒性薄膜である酸化チタンを主成分とする無機化合物薄膜で、アナターゼ型とルチル型の混晶であり、アナターゼ(101)/ルチル(110)のピーク強度比が2.0以上、好ましくは3.0以上であり、アナターゼ型酸化チタンの結晶性は、アナターゼ(101)/アナターゼ(200)のピーク強度比が2.0以上、より好ましくは3.0以上であるとよい。
基板10から最も遠い最上層の低屈折率膜40に接して形成される複数の高屈折率膜30のうち最上層の高屈折率膜30の膜厚は、100nm以上、好ましくは200nm以上である。
高屈折率膜30の形成方法については、特に限定されないが真空を利用する蒸着やスパッタリング、イオンプレーティング、CVD等、ドライ(乾式)プロセスによる成膜方法が可能である。
In particular, the high refractive index film 30 is an inorganic compound thin film mainly composed of titanium oxide which is a photocatalytic thin film, and is a mixed crystal of anatase type and rutile type, and the peak intensity ratio of anatase (101) / rutile (110) Is 2.0 or more, preferably 3.0 or more, and the crystallinity of the anatase type titanium oxide is such that the peak intensity ratio of anatase (101) / anatase (200) is 2.0 or more, more preferably 3.0 or more It is good.
The film thickness of the high refractive index film 30 of the uppermost layer among the plurality of high refractive index films 30 formed in contact with the low refractive index film 40 of the uppermost layer farthest from the substrate 10 is 100 nm or more, preferably 200 nm or more .
The method for forming the high refractive index film 30 is not particularly limited, but film forming methods using a dry (dry) process such as evaporation, sputtering, ion plating, and CVD using vacuum can be used.
第二の誘電体膜としての低屈折率膜40は、高屈折率膜30にくらべ屈折率が低い層であり、屈折率1.35〜1.55程度の薄膜である。
低屈折率膜40には、親水性を呈する無機化合物が用いられる。例えば酸化シリコン膜が好適に用いられる。
基板10から最も遠い最上層の低屈折率膜40の膜厚は、5nm以上、より好ましくは特定波長領域の中心波長をλnmとした場合に、中心波長(λ)の1/4以下である。
低屈折率膜40の形成方法については、特に限定されないが高屈折率膜30と同様に真空を利用する蒸着やスパッタリング、イオンプレーティング、CVD等、ドライ(乾式)プロセスによる成膜方法が可能である。
高屈折率膜30と低屈折率膜40それぞれの膜厚は、波長400〜1500nmの波長範囲内における第一の任意の指定波長a(nm)から、第一の任意の指定波長a(nm)よりも200nm大きい第二の任意の指定波長b(b=a+200)までの間の200nmの範囲での平均反射率が、1%未満となるように決定される。
The low refractive index film 40 as the second dielectric film is a layer having a lower refractive index than the high refractive index film 30, and is a thin film having a refractive index of about 1.35 to 1.55.
For the low refractive index film 40, an inorganic compound exhibiting hydrophilicity is used. For example, a silicon oxide film is preferably used.
The film thickness of the low refractive index film 40 in the uppermost layer farthest from the substrate 10 is 5 nm or more, more preferably 1⁄4 or less of the central wavelength (λ) when the central wavelength of the specific wavelength region is λ nm.
The method of forming the low refractive index film 40 is not particularly limited, but similar to the high refractive index film 30, deposition methods using vacuum, sputtering, ion plating, CVD, and other film forming methods by dry (dry) processes are possible. is there.
The film thickness of each of the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 is the first arbitrary designated wavelength a (nm) from the first arbitrary designated wavelength a (nm) within the wavelength range of wavelength 400 to 1500 nm. The average reflectance in the range of 200 nm to the second arbitrary designated wavelength b (b = a + 200) larger by 200 nm is determined to be less than 1%.
高屈折率膜30、低屈折率膜40において、膜厚に各層の屈折率を乗じた光学膜厚は、特定波長領域の中心波長をλnmとした場合に、概ね、λ/20〜1.1λの範囲である。なお、この特定波長領域は、第一の任意の指定波長aから第二の任意の指定波長bまでの200nmの範囲であってもよい。
なお、基板10直上に積層される高屈折率膜30と低屈折率膜40は、その直上に更に配置される高屈折率膜30と低屈折率膜40のそれぞれと同じ、又は、光学定数(屈折率や消衰係数)が対応する値を有する物質から形成すればよく、基板10直上に積層される高屈折率膜30と低屈折率膜40の材料の混合物を含めて、特に構成する物質を限定するものではない。
なお最上層の高屈折率膜30及び低屈折率膜40は、それぞれ、酸化チタン、酸化シリコンから形成されるが、それ以外の高屈折率膜30及び低屈折率膜40は、それぞれ、酸化チタン、酸化シリコン以外の無機誘電体から形成してもよい。最上層の高屈折率膜30以外の高屈折率膜30は、光触媒性のない酸化チタンでもよく、他の高屈折率材で構成してもよい。
In the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40, the optical film thickness obtained by multiplying the film thickness by the refractive index of each layer is approximately λ / 20 to 1.1 λ when the central wavelength of the specific wavelength region is λ nm. Range. The specific wavelength range may be a range of 200 nm from the first arbitrary designated wavelength a to the second arbitrary designated wavelength b.
The high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 stacked directly on the substrate 10 have the same optical constants or the same optical constants as those of the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 arranged directly above them. It is possible to form a substance having a corresponding value of the refractive index and the extinction coefficient, and in particular, a substance including a mixture of materials of the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 stacked directly on the substrate 10 There is no limitation on
The uppermost layer, the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40, are respectively formed of titanium oxide and silicon oxide, but the other high refractive index films 30 and the low refractive index film 40 are each formed of titanium oxide. And inorganic dielectrics other than silicon oxide. The high refractive index film 30 other than the uppermost high refractive index film 30 may be titanium oxide without photocatalytic property, or may be made of other high refractive index material.
本実施形態において、特定波長領域での平均反射率が1%未満となるようにそれぞれ決定された膜厚で、光触媒反応を呈する無機化合物からなる高屈折率膜30と親水性の低屈折率膜40を図1に示すように交互に積層することで、超親水性及び防曇性を有する反射防止膜ARを得ることが出来る。
更に、最表層の低屈折率膜40は、酸化シリコンを主成分とする無機化合物膜である親水性を呈する薄膜が形成される。
In the present embodiment, the high refractive index film 30 and the hydrophilic low refractive index film made of an inorganic compound exhibiting a photocatalytic reaction with a film thickness determined so that the average reflectance in a specific wavelength region is less than 1%. By alternately laminating 40 as shown in FIG. 1, an antireflective film AR having superhydrophilicity and antifogging properties can be obtained.
Further, the outermost low refractive index film 40 is a thin film exhibiting hydrophilicity, which is an inorganic compound film mainly composed of silicon oxide.
これにより、透明基板上に形成された積層体は、光触媒機能を呈し、親水機能を有し、400〜1500nmの波長範囲内における第一の任意の指定波長aから、第一の任意の指定波長よりも200nm大きい第二の任意の指定波長bまでの波長範囲200nmにおける平均反射率が1%未満であり、且つ、表面の水の接触角が、暗い所で少なくとも700時間以上900時間、長いもので1800時間保管した後であっても10度以下である良好な防曇性反射防止膜を形成することが出来る。 Thus, the laminate formed on the transparent substrate exhibits a photocatalytic function and has a hydrophilic function, and from the first arbitrary specified wavelength a in the wavelength range of 400 to 1500 nm, the first arbitrary specified wavelength The average reflectance in the wavelength range of 200 nm to the second arbitrary designated wavelength b larger than 200 nm is less than 1%, and the contact angle of water on the surface is long at least 700 hours or more and 900 hours in the dark It is possible to form a good antifogging antireflective film that is 10 degrees or less even after storage for 1,800 hours.
本実施形態の方法では、高屈折率膜30と低屈折率膜40の積層構造を、蒸着、スパッタといった物理的気相成長法で一貫して成膜することが出来るため、数nm以下の膜厚制御が可能であり、塗布や浸漬等の他の方法を併用した場合にくらべより良好な低い反射率を得ることが出来る。 In the method of the present embodiment, the laminated structure of the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 can be consistently formed by physical vapor deposition such as vapor deposition and sputtering, so a film of several nm or less Thickness control is possible, and it is possible to obtain a lower reflectance than in the case where other methods such as coating and immersion are used in combination.
(防曇性反射防止膜付き透過型カバー基体)
本実施形態の防曇性の反射防止膜ARが形成された基板10は、屋外用のカメラ、ライダー(LIDAR: Light Detection and Ranging、又は、Laser Imaging Detection and Ranging)また計器類のカバー基体として用いられる。
つまり、基板10が、予め計器等のカバー形状になるように切断、成形、接着等により加工され、この加工された基板10に、本実施形態の防曇性の反射防止膜ARが施されて、防曇性反射防止膜付き透過型カバー基体が製造される。
なお、基板10上に本実施形態の防曇性の反射防止膜ARが施された後で、計器等のカバー形状になるように切断、成形、接着等により加工されてもよい。
このように構成された本実施形態の防曇性反射防止膜付き透過型カバー基体は、計器等のフロントウインドウ等に用いられ、内部からの良好な視野並びに外部からの良好な視認性が保持される。200nmの特定波長範囲における平均反射率が1%以下であるため、計器の機能に応じて、赤外線ビームの透過や、外部からの計器の指示板の視認が好適に行われる。
(Transparent cover base with antifogging antireflective film)
The substrate 10 on which the antifogging antireflective film AR of the present embodiment is formed is used as a cover substrate for an outdoor camera, a lidar (LIDAR: Light Detection and Ranging, or Laser Imaging Detection and Ranging), or instruments. Be
That is, the substrate 10 is processed in advance by cutting, molding, bonding or the like so as to have a cover shape such as an instrument, and the antifogging antireflective film AR of the present embodiment is applied to the processed substrate 10. A transmission cover substrate with an antifogging antireflective film is manufactured.
In addition, after the anti-fogging anti-reflection film AR of the present embodiment is provided on the substrate 10, the anti-fogging anti-reflection film AR may be processed by cutting, molding, bonding or the like so as to have a cover shape.
The anti-fogging anti-reflection coated transmission type cover substrate of this embodiment is used for a front window of an instrument etc., and a good visual field from the inside and a good visibility from the outside are maintained. Ru. Since the average reflectance in a specific wavelength range of 200 nm is 1% or less, transmission of an infrared beam and visual recognition of the indicator plate of the instrument from the outside are suitably performed according to the function of the instrument.
(防曇性反射防止膜の製造方法)
本実施形態の防曇性の反射防止膜ARは、以下の工程で製造される。
透明な基板10を蒸着装置内にセットし、蒸発源に市販の酸化シリコン等の低屈折率膜40の材料等からなる下地層20の材料をセットして装置内真空度を1.5×10−3 Pa未満まで排気する。その後、基板温度を200〜300℃に保ちながら、電子銃を用いて材料を蒸発させ、基板10上に、下地層20として、5〜50nm形成する。このとき、必要により酸素またはアルゴン、またはそれらの混合ガスのイオン等でアシストする。
なお、この下地層20は、基板10にアルカリ金属類が含有されない場合は形成しなくてもよい。
(Method of manufacturing antifogging antireflective film)
The antifogging antireflective film AR of the present embodiment is manufactured by the following steps.
The transparent substrate 10 is set in a vapor deposition apparatus, and the material of the base layer 20 made of a commercially available low refractive index film 40 material such as silicon oxide is set in an evaporation source to set the vacuum degree in the apparatus to 1.5 × 10. Exhaust to less than -3 Pa. Thereafter, while maintaining the substrate temperature at 200 to 300 ° C., the material is evaporated using an electron gun to form an underlayer 5 to a thickness of 5 to 50 nm on the substrate 10. At this time, if necessary, ions or the like of oxygen or argon, or a mixed gas thereof are assisted.
The base layer 20 may not be formed when the substrate 10 does not contain an alkali metal.
その後、蒸発源に、市販の酸化チタン等の高屈折率膜30の材料をセットして、装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気し、基板温度を200〜300℃に保ちながら、電子銃を用いて高屈折率30の材料を蒸発させ、下地層20上に、第一の誘電体膜である高屈折率膜30の材料20〜50nmを、酸素またはアルゴン、またはそれらの混合ガスでイオン照射(イオン電流300〜1000mA)しながら、高屈折率膜30として形成する。
つづいて、蒸発源に市販の酸化シリコン等の低屈折率膜40の材料をセットして、装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気し、基板温度を200〜300℃に保ちながら、電子銃を用いて第二の誘電体膜である低屈折率膜40の材料25〜100nmを、高屈折率膜30上に、低屈折率膜40として形成する。このとき、必要により酸素またはアルゴン、またはそれらの混合ガスのイオン等でアシストする。
その後、高屈折率膜30、低屈折率膜40を、順次、同様に形成する。但し、このとき、高屈折率膜30の膜厚は、100nm以上、好ましくは200nm以上、低屈折率膜40の膜厚は、5nm以上、より好ましくは中心波長(λ)の1/4以下とする。
高屈折率材料30と低屈折率材料40及びその他の材料のセットは、回転型蒸発源に初めからセットしておくと排気時間の短縮が図れる。以上で、本実施形態の防曇性の反射防止膜ARを完成する。
なお、本実施形態の防曇性の反射防止膜ARは、スパッタリング、イオンプレーティング、CVD等の他の、ドライ(乾式)プロセスによっても製造可能である。
Thereafter, a commercially available high refractive index film 30 material such as titanium oxide is set in an evaporation source, the degree of vacuum in the apparatus is exhausted to less than 1.5 × 10 −3 Pa, and the substrate temperature is set to 200 to 300 ° C. The material of high refractive index 30 is evaporated by using an electron gun while maintaining the same, and 20 to 50 nm of the material of high refractive index film 30 which is the first dielectric film, oxygen or argon, or those The high refractive index film 30 is formed while being irradiated with ions (ion current: 300 to 1000 mA) with the mixed gas of
Subsequently, a material of a low refractive index film 40 such as silicon oxide commercially available is set in an evaporation source, the degree of vacuum in the apparatus is exhausted to less than 1.5 × 10 −3 Pa, and the substrate temperature is 200 to 300 ° C. While maintaining, a material 25 to 100 nm of the low refractive index film 40 which is the second dielectric film is formed as the low refractive index film 40 on the high refractive index film 30 using an electron gun. At this time, if necessary, ions or the like of oxygen or argon, or a mixed gas thereof are assisted.
Thereafter, the high refractive index film 30 and the low refractive index film 40 are sequentially formed in the same manner. However, at this time, the film thickness of the high refractive index film 30 is 100 nm or more, preferably 200 nm or more, and the film thickness of the low refractive index film 40 is 5 nm or more, more preferably 1/4 or less of the central wavelength (λ). Do.
A set of the high refractive index material 30 and the low refractive index material 40 and other materials can shorten the evacuation time if they are initially set in the rotary evaporation source. Above, the anti-fogging anti-reflective film AR of this embodiment is completed.
The antifogging antireflective film AR of the present embodiment can also be manufactured by other dry (dry) processes such as sputtering, ion plating, and CVD.
以下、本発明を、具体的実施例に基づき更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
(試験例1〜8 2層構造の積層体A〜Hの作製)
透明な硝子基板を蒸着装置内にセットし、蒸発源に市販の酸化チタンをセットして装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気した後、基板温度を300℃に保ちながら、電子銃を用いてイオンアシストを行いながら酸化チタンを蒸発させ、基板表面に第一の誘電体膜である酸化チタン膜20nm,50nm,100nm,200nmを酸素イオン照射(イオン電流1000mA)しながら形成した。
つづいて、回転型蒸発源の酸化シリコンをセットして電子銃を用いて第二の誘電体膜である酸化シリコン膜をそれぞれの酸化チタン膜上に20nm形成し、それぞれ試験例1〜4の積層体A〜Dを得た。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific examples, but the present invention is not limited to these examples.
(Test Examples 1 to 8 Preparation of Laminates A to H with Two-Layer Structure)
A transparent glass substrate is set in a vapor deposition apparatus, a commercially available titanium oxide is set as an evaporation source, the degree of vacuum in the apparatus is evacuated to less than 1.5 × 10 −3 Pa, and the substrate temperature is maintained at 300 ° C. The titanium oxide is evaporated while performing ion assist using an electron gun, and the first dielectric film, titanium oxide film 20 nm, 50 nm, 100 nm, 200 nm, is formed while being irradiated with oxygen ions (ion current 1000 mA). did.
Subsequently, silicon oxide as a rotary evaporation source is set, and a silicon oxide film as a second dielectric film is formed on each titanium oxide film to a thickness of 20 nm using an electron gun. I got the body A ~ D.
成膜した試験例1〜4の積層体A〜Dの4種類のそれぞれについて、X線回析装置(日本電子製,XRD-H250315-1974)を用いて結晶性を調査した。試験例1〜4の積層体A〜DのX線回折を、図2に示す。
酸化チタン膜の膜厚が20nmの積層体A(試験例1)では結晶配向は認められず、膜厚50nmの積層体B(試験例2)では若干のアナターゼ(101)及びルチル(110)の配向が認められるものの顕著なピークにはいたらなかった。膜厚100nmの積層体C(試験例3)と200nmの積層体D(試験例4)で結晶に配向が認められた。酸化チタンの膜厚増加に伴って、結晶配向性は明確になってくると共にアナターゼ型の(200)方位が明確になることが分かった。アナターゼ型の(101)/(200)の比は、2.0以上であるが、アナターゼ(101)/ルチル(110)の比は、酸化チタン膜の膜厚増加に伴って大きくなり、2.0以上となるのは酸化チタンの膜厚が200nmのときであった。
The crystallinity of each of the four types of laminates A to D of Test Examples 1 to 4 in which films were formed was investigated using an X-ray diffraction apparatus (XRD-H250315-1974, manufactured by Nippon Denshi K.K.). The X-ray diffraction of laminates A to D of Test Examples 1 to 4 is shown in FIG.
No crystal orientation is observed in the laminate A (Test Example 1) having a film thickness of 20 nm of the titanium oxide film, and some laminates B (Test Example 2) having a film thickness of 50 nm have some anatase (101) and rutile (110). Although the orientation was observed, it did not come to a prominent peak. In the laminate C with a film thickness of 100 nm (Test Example 3) and the laminate D with a film thickness of 200 nm (Test Example 4), alignment was observed in the crystals. It was found that as the film thickness of titanium oxide increases, the crystal orientation becomes clear and the (200) orientation of anatase type becomes clear. Although the ratio of (101) / (200) of the anatase type is 2.0 or more, the ratio of anatase (101) / rutile (110) becomes larger as the film thickness of the titanium oxide film increases; The value of 0 or more was when the film thickness of titanium oxide was 200 nm.
次に、イオンアシスト効果を検証するために、酸化チタン膜200nmを形成時に酸素イオンのイオン電流を500mA,300mAでそれぞれイオンアシストを行い、その後、それぞれの酸化チタン膜に対して酸化シリコン膜20nmを成膜して、それぞれ試験例5,6の積層体E,Fを得た。 Next, in order to verify the ion assist effect, when forming a titanium oxide film 200 nm, the ion current of oxygen ions is applied at 500 mA and 300 mA respectively, and then a silicon oxide film 20 nm is formed for each titanium oxide film. Film formation was performed to obtain laminates E and F of Test Examples 5 and 6, respectively.
成膜した2種類の積層体E,F(試験例5,6)のそれぞれについて、試験例1〜4の積層体A,B,C,Dと同様にX線回析装置を用いて結晶性を調査した。積層体E,F(試験例5,6)のX線回折を、図2に示す。図2,図3のX線回折チャートは、成膜時要件の違いを対比しやすくするため、重ね書きして示している。
イオン電流500mA,300mAのいずれでも、結晶配向は認められ、アナターゼ型の(101)/(200)の比は、2.0以上であり、アナターゼ(101)/ルチル(110)の比も、2.0以上となった。また、イオン電流300mAにおけるピーク強度はイオン電流500mAよりも低く、本成膜条件においてより良い結晶性成長には、少なくともイオン電流300mA以上が必要であることが分かった。
Similar to the laminates A, B, C, and D of Test Examples 1 to 4 with respect to each of the two types of laminates E and F (Test Examples 5 and 6) formed into a film, crystallinity using an X-ray diffraction apparatus investigated. The X-ray diffraction of the laminates E and F (Test Examples 5 and 6) is shown in FIG. The X-ray diffraction charts of FIG. 2 and FIG. 3 are shown by being overwritten in order to make it easy to compare the difference in the film formation requirements.
The crystal orientation is observed at any of the ion currents of 500 mA and 300 mA, and the anatase type (101) / (200) ratio is 2.0 or more, and the anatase (101) / rutile (110) ratio is also 2 .0 or more. In addition, it was found that the peak intensity at an ion current of 300 mA is lower than the ion current of 500 mA, and at least an ion current of 300 mA or more is required for better crystalline growth under the present film forming conditions.
次に、第一の誘電体膜である酸化チタン膜の膜厚を100nmとして、酸化チタン膜及び酸化シリコン膜の成膜時の基板温度を低く設定し、第二の誘電体膜である酸化シリコン膜の膜厚を厚くした場合(積層体G)と、通常温度にて下地層に酸化シリコン膜を形成した場合(積層体H)について確認した。
積層体Gの成膜においては、始めに、蒸発源に市販の酸化チタンをセットして、装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気した後、基板温度を200℃に保ちながら、電子銃を用いて酸化チタンを蒸発させ、基板表面に第一の誘電体膜である酸化チタン膜100nmを、酸素イオン照射しながら形成した。つづいて、回転型蒸発源の酸化シリコンをセットして、電子銃を用いて酸化シリコンを蒸発させ、第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を酸化チタン膜上に70nm形成した。
Next, setting the film thickness of the titanium oxide film which is the first dielectric film to 100 nm, the substrate temperature at the time of forming the titanium oxide film and the silicon oxide film is set low, and silicon oxide which is the second dielectric film It was confirmed that the thickness of the film was increased (stacked body G) and the case where the silicon oxide film was formed on the underlayer at normal temperature (laminated body H).
In the film formation of the laminate G, first, a commercially available titanium oxide is set as an evaporation source, the degree of vacuum in the apparatus is exhausted to less than 1.5 × 10 −3 Pa, and then the substrate temperature is maintained at 200 ° C. Then, titanium oxide was evaporated using an electron gun, and a titanium oxide film 100 nm, which was a first dielectric film, was formed on the substrate surface while being irradiated with oxygen ions. Subsequently, silicon oxide as a rotary evaporation source was set, the silicon oxide was evaporated using an electron gun, and a silicon oxide film as a second dielectric film was formed to a thickness of 70 nm on the titanium oxide film.
積層体Hの成膜においては、装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気した後、板温度を300℃に保ちながら、下層として第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を20nm形成した。その後、つづけて、第一の誘電体膜である酸化チタン膜100nmを酸素イオン照射しながら形成した。さらに、その上に第二の誘電体膜である酸化シリコン膜20nmを形成した。 In the film formation of the layered product H, after evacuating the in-apparatus vacuum degree to less than 1.5 × 10 −3 Pa and then maintaining the plate temperature at 300 ° C., a silicon oxide film which is a second dielectric film as a lower layer Of 20 nm. Thereafter, a titanium oxide film 100 nm, which is a first dielectric film, was formed while being irradiated with oxygen ions. Furthermore, a silicon oxide film 20 nm which is a second dielectric film was formed thereon.
(実施例1 4層構造の積層体Iの作製)
基本構成である4層構成の積層体を得るため、透明な硝子基板10を蒸着装置内にセットし、蒸発源に市販の酸化チタンをセットして装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気した後、基板温度を300℃に保ちながら、電子銃を用い、イオンアシストを行いながら酸化チタンを蒸発させ、基板10表面に、第一の誘電体膜である酸化チタン膜20nmを、高屈折率膜30として、酸素イオン照射(イオン電流1000mA)しながら形成した。
つづいて、酸素ガスの導入量を40sccmに変更して、回転型蒸発源の酸化シリコンをセットして、電子銃を用いて第二の誘電体膜である酸化シリコン膜からなる低屈折率膜40を酸化チタン膜の高屈折率膜30上に、25nm形成した。再び初めの酸化チタンの成膜条件にて第一の誘電体膜である酸化チタンの高屈折率膜30を膜厚240nm形成し、最後に第二の誘電体膜である酸化シリコン膜からなる低屈折率膜40を90nm形成して、実施例1の積層体Iを得た。
Example 1 Preparation of Laminate I of Four-Layer Structure
In order to obtain a four-layered laminated body which is a basic configuration, the transparent glass substrate 10 is set in a vapor deposition apparatus, and a commercially available titanium oxide is set as an evaporation source, and the vacuum degree in the apparatus is 1.5 × 10 −3. After exhausting to less than Pa, titanium oxide is evaporated while performing ion assist using an electron gun while maintaining the substrate temperature at 300 ° C., and a titanium oxide film 20 nm as a first dielectric film is formed on the surface of the substrate 10 The high refractive index film 30 was formed while being irradiated with oxygen ions (ion current: 1000 mA).
Subsequently, the amount of introduced oxygen gas is changed to 40 sccm, silicon oxide as a rotary evaporation source is set, and a low refractive index film 40 made of a silicon oxide film as a second dielectric film using an electron gun. Was formed on the high refractive index film 30 of titanium oxide film to a thickness of 25 nm. A high refractive index film 30 of titanium oxide, which is the first dielectric film, is formed to a film thickness of 240 nm under the first film formation conditions of titanium oxide, and finally a low dielectric film consisting of a silicon oxide film which is the second dielectric film. The refractive index film 40 was formed to 90 nm to obtain a laminate I of Example 1.
(実施例2 下地層20+4層構造の積層体Jの作製)
本例では、下地層20として、第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を形成した実施例2の積層体Jを作製した。
透明な硝子基板10を蒸着装置内にセットし、蒸発源に市販の酸化シリコンをセットして装置内真空度を1.5×10−3Pa未満まで排気した。その後、基板温度300℃に保ちながら、電子銃を用いて酸化シリコンを蒸発させ、基板10上に、第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を、下地層20として、20nm形成した。
(Example 2 Preparation of Laminate J of Base Layer 20 + 4 Layer Structure)
In this example, a laminate J of Example 2 in which a silicon oxide film as a second dielectric film was formed as the base layer 20 was produced.
A transparent glass substrate 10 was set in a vapor deposition apparatus, a commercially available silicon oxide was set as an evaporation source, and the degree of vacuum in the apparatus was evacuated to less than 1.5 × 10 −3 Pa. Thereafter, while maintaining the substrate temperature at 300 ° C., silicon oxide was evaporated using an electron gun, and a silicon oxide film as a second dielectric film was formed on the substrate 10 as a base layer 20 to a thickness of 20 nm.
その後、実施例1同様に、蒸発源に市販の酸化チタンをセットして、基板温度を300℃に保ちながら、電子銃を用い、イオンアシストを行いながら、酸化チタンを蒸発させ、下地層20の酸化シリコン膜上に、第一の誘電体膜である酸化チタン膜20nmを、イオン照射(イオン電流1000mA)しながら、高屈折率膜30として形成した。つづいて、蒸発源に市販の酸化シリコンをセットして、電子銃を用いて第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を、酸化チタンの高屈折率膜30上に、低屈折率膜40として、33nm形成した。再び初めの酸化チタンの成膜条件にて第一の誘電体膜である酸化チタン膜厚270nmを、高屈折率膜30として形成し、最後に第二の誘電体膜である酸化シリコン膜を低屈折率膜40として、98nm形成し、実施例2の積層体Jを得た。 Thereafter, as in Example 1, commercially available titanium oxide is set as an evaporation source, titanium oxide is evaporated while performing ion assist using an electron gun while maintaining the substrate temperature at 300 ° C. On the silicon oxide film, a titanium oxide film 20 nm, which is a first dielectric film, was formed as a high refractive index film 30 while being irradiated with ions (ion current: 1000 mA). Subsequently, a commercially available silicon oxide is set as an evaporation source, and a silicon oxide film as a second dielectric film is used as a low refractive index film 40 on the high refractive index film 30 of titanium oxide using an electron gun. , 33 nm formed. Under the first titanium oxide film forming conditions, the first dielectric film titanium oxide film thickness 270 nm is formed as the high refractive index film 30, and finally the second dielectric film silicon oxide film is low. The refractive index film 40 was formed to 98 nm to obtain a laminate J of Example 2.
試験例1〜8及び実施例1,2の一連の成膜条件で作製した積層体A〜Jと、試験例1の酸化シリコン膜成膜と同様の工程で酸化シリコン膜のみを成膜した積層体Kについて、成膜時の基板温度、各層の膜厚、成膜時のイオンアシスト電流、X線解析によるアナターゼ型の(101)/(200)の比、およびアナターゼ(101)/ルチル(110)の比の一覧を、表1に示す。 Laminates A to J prepared under a series of film forming conditions of Test Examples 1 to 8 and Examples 1 and 2, and a stack in which only a silicon oxide film was formed in the same process as the silicon oxide film formation of Test Example 1 For body K, substrate temperature at film formation, film thickness of each layer, ion assist current at film formation, ratio of (101) / (200) anatase type by X-ray analysis, and anatase (101) / rutile (110) A list of the ratios of) is given in Table 1.
また、試験例1〜8及び実施例1,2の一連の成膜条件で作製した積層体A〜Jと、試験例1の酸化シリコン膜成膜と同様の工程で酸化シリコン膜のみを成膜した積層体Kについて、成膜直後(0時間)、成膜後48〜1800時間経過後に、積層体表面における水の接触角の測定を行った。
成膜サンプルは、紫外線の影響を極力避けるために、成膜直後からアルミ製のボックスでカバーしておき、測定するたびに取り出して水の接触角を測定した後速やかに同様の方法で保管した。接触角の測定は、協和界面科学社製のCA−X型装置を用いて、θ/2法により行った。測定結果を表2に、時間経過と接触角についてのグラフを図4〜図7に示す。
Further, only the silicon oxide film was formed in the same steps as the film formation of the laminates A to J prepared under the series of film forming conditions of Test Examples 1 to 8 and Examples 1 and 2 and the silicon oxide film formation of Test Example 1 About the laminated body K, the contact angle of water on the surface of the laminated body was measured immediately after the film formation (0 hour) and after 48 to 1800 hours after the film formation.
In order to avoid the influence of ultraviolet light as much as possible, the film formation sample was covered with an aluminum box immediately after the film formation, removed each time it was measured, measured the contact angle of water, and stored it in the same manner immediately. . The contact angle was measured by a θ / 2 method using a CA-X type apparatus manufactured by Kyowa Interface Science. The measurement results are shown in Table 2, and graphs of time lapse and contact angle are shown in FIGS.
表2及び図4〜図7の結果より、試験例4の積層体D〜試験例6の積層体F,試験例8の積層体H,実施例1,2の積層体I,Jにおいて、水の接触角が10度以下を保持していた。
そして、水の接触角が10度以下となった試験例4の積層体D〜試験例6の積層体F,試験例8の積層体H,実施例1,2の積層体I,Jでは、アナターゼ型の(101)/(200)の比、およびアナターゼ(101)/ルチル(110)の比が、それぞれ、2.0以上であった。
また、水の接触角が10度以下となった試験例4の積層体D〜試験例6の積層体F,試験例8の積層体H,実施例1,2の積層体I,Jでは、第一の誘電体である酸化チタン膜のうち最表層の膜が、200nmであるか、下地層20として酸化シリコン層があり、かつ、第一の誘電体である酸化チタン膜のうち最表層の膜が、200nmであった。
この結果から、第一の誘電体である酸化チタン膜では、膜厚100nm以上、好ましくは200nm以上において、アナターゼ型の(101)/(200)の比、およびアナターゼ(101)/ルチル(110)の比が、それぞれ、2.0以上という、好適な結晶性が得られることが分かった。また、下地層20として酸化シリコン層がある場合は、酸化チタン膜の膜厚100nm以上で、好適な結晶性が得られることが分かった。更に、基板温度200℃では、結晶配向は起こらず、好適な結晶性を得るためには、基板温度300℃以上が必要であることが分かった。
From the results of Table 2 and FIGS. 4 to 7, in the laminate F of Test Example 4 to the laminate F of Test Example 6, the laminate H of Test Example 8 and the laminates I and J of Examples 1 and 2, water Contact angle of 10 degrees or less.
And, in the laminate D of Test Example 4 to the contact angle of water of 10 degrees or less, the laminate F of Test Example 6, the laminate H of Test Example 8, and the laminates I and J of Examples 1 and 2, The anatase type (101) / (200) ratio and the anatase (101) / rutile (110) ratio were each 2.0 or more.
In the laminate D of Test Example 4 to the contact angle of water of 10 degrees or less, the laminate F of Test Example 6, the laminate H of Test Example 8, and the laminates I and J of Examples 1 and 2, Of the titanium oxide film which is the first dielectric, the film of the outermost layer is 200 nm or there is a silicon oxide layer as the underlayer 20 and the outermost layer of the titanium oxide film which is the first dielectric The film was 200 nm.
From this result, in the titanium oxide film which is the first dielectric, in the film thickness of 100 nm or more, preferably 200 nm or more, the ratio of (101) / (200) of anatase type and anatase (101) / rutile (110) It has been found that the preferred crystallinity of 2.0 or more can be obtained, respectively. In addition, in the case where there is a silicon oxide layer as the base layer 20, it was found that suitable crystallinity can be obtained with a film thickness of 100 nm or more of the titanium oxide film. Furthermore, it was found that no crystal orientation occurs at a substrate temperature of 200 ° C., and a substrate temperature of 300 ° C. or more is necessary to obtain suitable crystallinity.
第一の誘電体膜である光触媒反応を呈する無機化合物である酸化チタン膜の結晶性は、下層に酸化シリコンの薄膜を介在させること、成膜時にイオンアシストすることや、成膜時の温度を変化させることによってその様態を変えることができ、これらの条件を適正に組み合わせることにより、酸化チタン膜が結晶性を得ることが可能であることが分かった。 The crystallinity of the titanium oxide film, which is an inorganic compound exhibiting a photocatalytic reaction, which is the first dielectric film, involves interposing a thin film of silicon oxide in the lower layer, ion assistance during film formation, and temperature during film formation. It was found that the aspect can be changed by changing, and it is possible to obtain crystallinity of the titanium oxide film by properly combining these conditions.
また、表2の結果において、水の接触角が10度以下となった試験例4の積層体D〜試験例6の積層体F,試験例8の積層体H,実施例1,2の積層体I,Jでは、最表層に形成される第二の誘電体である酸化シリコンの膜が少なくとも20nm以上であった。 Further, in the results of Table 2, the laminate D of Test Example 4 in which the contact angle of water was 10 degrees or less, the laminate F of Test Example 6 and the laminate F of Test Example 8 and the laminate of Examples 1 and 2 In the bodies I and J, the film of silicon oxide as the second dielectric formed on the outermost layer was at least 20 nm or more.
以上より、第一の誘電体膜である光触媒反応を呈する無機化合物の酸化チタンの結晶性、特に、アナターゼ型の(101)/(200)の比、およびアナターゼ(101)/ルチル(110)の比がそれぞれ2.0以上であり、かつ、第二の誘電体膜である親水性の無機化合物の膜が20nm以上であるときに、水の接触角が暗所でも長時間にわたって10度以下に保持できることが、本例の測定結果より明確になった。 From the above, the crystallinity of the titanium oxide of the inorganic compound exhibiting a photocatalytic reaction which is the first dielectric film, in particular, the (101) / (200) ratio of anatase type, and of the anatase (101) / rutile (110) When the ratio of each is 2.0 or more, and the film of the hydrophilic inorganic compound which is the second dielectric film is 20 nm or more, the contact angle of water is 10 degrees or less over a long time even in the dark It became clearer than the measurement result of this example that it can hold.
また、反射率について、酸化チタン200nmと酸化シリコン20nmの二層積層構成からなる試験例4の積層体Dの分光反射率を図8に、4層積層標準構成からなる実施例1の積層体Iの分光反射率を図9に、20nmの下地層20を備えた実施例2の積層体Jの分光反射率を図10に示す。
試験例4では、図8に示すように、波長400〜700nmにおける反射率が、3〜33%であったのに対し、実施例1,2では、図9,図10に示すように、500〜700nmの特定波長範囲200nmの間の反射率が、1%以下であった。
With regard to the reflectance, FIG. 8 shows the spectral reflectance of the laminate D of Test Example 4 comprising a two-layer laminate structure of titanium oxide 200 nm and silicon oxide 20 nm, and the laminate I of Example 1 comprising a four-layer lamination standard configuration. The spectral reflectance of the laminate J of Example 2 provided with the 20 nm underlayer 20 is shown in FIG. 10, and the spectral reflectance of the laminate J of Example 2 is shown in FIG.
In Test Example 4, as shown in FIG. 8, the reflectance at a wavelength of 400 to 700 nm was 3 to 33%, whereas in Examples 1 and 2, 500 and 500, as shown in FIGS. The reflectance in the specific wavelength range of 200 nm of ̃700 nm was 1% or less.
なお、550nmでの光学膜厚ndは、試験例4の1層目(酸化チタン膜)では、460、2層目(酸化シリコン膜)では、29.2、実施例1の1層目高屈折率膜30(酸化チタン膜)では、46、2層目低屈折率膜40(酸化シリコン膜)では、36.5、3層目高屈折率膜30(酸化チタン膜)では、552、4層目低屈折率膜40(酸化シリコン膜)では、131.4、実施例2の下地層20(酸化シリコン膜)では、29.2、1層目高屈折率膜30(酸化チタン膜)では、46、2層目低屈折率膜40(酸化シリコン膜)では、48.18、3層目高屈折率膜30(酸化チタン膜)では、621、4層目低屈折率膜40(酸化シリコン膜)では、143.08であった。
また、これら実施例1,2の積層体I,Jの水の接触角は、1000時間経過しても10度以下を維持しており、実施例1では、1800時間経過後でも10度以下を維持することが確認できた。
The optical thickness n d at 550 nm is 460 in the first layer (titanium oxide film) of Test Example 4, 29.2 in the second layer (silicon oxide film), and the first layer height in Example 1 The refractive index film 30 (titanium oxide film) is 46, the second low refractive index film 40 (silicon oxide) is 36.5, and the third high refractive index film 30 (titanium oxide) is 552, 4 The layer low refractive index film 40 (silicon oxide film) is 131.4, the base layer 20 (silicon oxide film) of Example 2 is 29.2, and the first layer high refractive index film 30 (titanium oxide film) 46, the second layer low refractive index film 40 (silicon oxide film) is 48.18, the third layer high refractive index film 30 (titanium oxide film) is 621, the fourth layer low refractive index film 40 (silicon oxide film) Membrane) was 143.08.
In addition, the contact angles of water of the laminates I and J of Examples 1 and 2 maintain 10 degrees or less even after 1000 hours, and in Example 1 10 degrees or less even after 1800 hours. It has been confirmed to maintain.
また、実施例1の積層体表面を原子間力顕微鏡(AFM, Atomic Force Microscope, オリンパス製,NV2000)で測定した。AFMとは、SPM(走査プローブ顕微鏡)の一種である。SPMとは、プローブ(探針)で試料表面を走査して、その表面形状や物性を知る顕微鏡の総称であり、AFMでは、プローブ先端の原子と試料表面に存在する原子との間に発生する原子間力(引力、斥力)を利用して測定する。
本例のAFMでは、5μm×5μmの範囲を測定した。図11にその測定結果及び表面観察像を示す。
In addition, the surface of the laminate of Example 1 was measured by an atomic force microscope (AFM, Atomic Force Microscope, manufactured by Olympus, NV 2000). AFM is a type of SPM (scanning probe microscope). SPM is a general term for a microscope that scans the surface of a sample with a probe (probe) to know its surface shape and physical properties. With AFM, it is generated between atoms at the tip of the probe and atoms present on the surface of the sample Measure using atomic force (gravity, repulsion).
In the AFM of this example, a range of 5 μm × 5 μm was measured. The measurement result and surface observation image are shown in FIG.
図11の左欄中ほどのProfile Curve(断面曲面)は、AFMの測定生データからノイズだけを除去した断面曲面から求めた数値である。その粗さパラメータには、SPa、SPq、SRmax、SPp、SPvがあり、本例におけるこれらの粗さパラメータの測定値は、図11左欄中ほどに示す。また、これらの粗さパラメータの定義は、以下の通りである。
SPa(断面曲面内における平均粗さ)は、中心線(または中心面)からの距離の絶対値を合計し、平均した数値である。測定した線または面の平均的な粗さを表している。
SPq(断面曲面内における二乗平均平方根)は、中心線(または中心面)からの距離を二乗し、その合計を平均した数値の平方根をとったものである。粗さのばらつきを表している。
The Profile Curve (cross-sectional curved surface) in the middle of the left column of FIG. 11 is a numerical value obtained from the cross-sectional curved surface from which only noise is removed from the measured raw data of AFM. The roughness parameters include SPa, SPq, SRmax, SPp, and SPv, and the measured values of these roughness parameters in this example are shown in the left column of FIG. Moreover, the definition of these roughness parameters is as follows.
SPa (average roughness in a sectional curved surface) is a numerical value obtained by summing the absolute values of the distances from the center line (or center plane). It represents the average roughness of the measured line or surface.
SPq (root mean square in a sectional curved surface) is obtained by squaring the distance from the center line (or center plane) and taking the square root of the value obtained by averaging the sum. It represents the variation of roughness.
SRmax(断面曲面における最大高さ)は、中心線(または中心面)から最も離れている山と、最も離れている谷の合計であり、測定した面内における粗さの最大値となる。異常粒子のような突起があれば山高さが大きくなり、キズがあれば谷深さが大きくなるため、これら表面の異常はこの数値に影響を及ぼす。
SPp(断面曲面内における山頂と中心面との最大間隔)は、中心線(または中心面)と、中心線から最も離れている山との距離である。
SPv(断面曲面内における谷底と中心面との最大間隔)は、中心線(または中心面)と、中心線から最も離れている谷との距離である。
SRmax (maximum height of the sectional curved surface) is the sum of the peak farthest from the center line (or center plane) and the valley farthest from the center line (or center plane), and is the maximum value of the measured in-plane roughness. Anomalous particle-like projections increase the peak height, and flaws increase the valley depth, so these surface anomalies affect this figure.
SPp (the maximum distance between the peak and the central plane in the sectional curved surface) is the distance between the central line (or central plane) and the mountain farthest from the central line.
SPv (the maximum distance between the valley bottom and the center plane in the sectional curved surface) is the distance between the center line (or center plane) and the valley farthest from the center line.
一方、Roughness Curve(粗さ曲面)は、AFMの測定生データからノイズとうねりを除去した粗さ曲面から求めた数値である。その粗さパラメータには、SRa、SRq、SRy、SRp、SRvがあり、本例におけるこれらの粗さパラメータの測定値は、図11左欄下部に示す。また、これらの粗さパラメータの定義は、以下の通りである。
SRa(粗さ曲面内における平均粗さ)は、中心線(または中心面)からの距離の絶対値を合計し、平均した数値であり、測定した線または面の平均的な粗さを表している。SRaは、JIS(日本工業規格)では、Raと表記されている。
SRq(粗さ曲面内における二乗平均平方根)は、中心線(または中心面)からの距離を二乗し、その合計を平均した数値の平方根をとったものである。粗さのばらつきを表している。SRqは、JIS(日本工業規格)では、RMSと表記されている。
On the other hand, the Roughness Curve (roughness surface) is a numerical value obtained from the roughness surface from which the noise and the wave have been removed from the raw measurement data of AFM. The roughness parameters include SRa, SRq, SRy, SRp and SRv, and the measured values of these roughness parameters in this example are shown in the lower left column of FIG. Moreover, the definition of these roughness parameters is as follows.
SRa (average roughness in a roughness surface) is a value obtained by summing the absolute values of the distances from the center line (or center plane) and averaging, and represents the average roughness of the measured line or surface There is. SRa is described as Ra in JIS (Japanese Industrial Standard).
SR q (root mean square in the roughness surface) is obtained by squaring the distance from the center line (or center plane) and taking the square root of the value obtained by averaging the sum. It represents the variation of roughness. SRq is described as RMS in JIS (Japanese Industrial Standard).
SRy(粗さ曲面における最大高さ)は、中心線(または中心面)から最も離れている山と、最も離れている谷の合計であり、測定した面内における粗さの最大値となる。異常粒子のような突起があれば山高さが大きくなり、キズがあれば谷深さが大きくなるため、これら表面の異常はこの数値に影響を及ぼす。SRyは、JIS(日本工業規格)では、Rz(又はP-V)と表記されている。
SRp(粗さ曲面内における山頂と中心面との最大間隔)は、中心線(または中心面)と、中心線から最も離れている山との距離である。
SRv(粗さ曲面内における谷底と中心面との最大間隔)は、中心線(または中心面)と、中心線から最も離れている谷との距離である。
本例では、測定範囲の1辺の長さの1/3をうねりのカットオフ値としたため、Roughness Curveの各粗さパラメータでは、1.667E+03nm以上の波長のうねりを除去している。
本例の平均面粗さRaは3〜4nmの範囲内、面内最大高低差Rmaxは20〜40nmの範囲内であった。
The SRy (maximum height of the roughness surface) is the sum of the peak farthest from the center line (or center plane) and the valley farthest from the center line (or center plane), and is the maximum value of the roughness in the measured plane. Anomalous particle-like projections increase the peak height, and flaws increase the valley depth, so these surface anomalies affect this figure. SRy is described as Rz (or PV) in JIS (Japanese Industrial Standard).
SRp (the maximum distance between the peak and the center plane in the roughness surface) is the distance between the center line (or center plane) and the peak farthest from the center line.
SRv (the maximum distance between the valley bottom and the center plane in the roughness surface) is the distance between the center line (or center plane) and the valley farthest from the center line.
In this example, since 1/3 of the length of one side of the measurement range is taken as the cutoff value of the undulation, undulations of wavelengths of 1.667E + 03 nm or more are removed in each roughness parameter of the Roughness Curve.
The average surface roughness Ra of this example was in the range of 3 to 4 nm, and the in-plane maximum height difference Rmax was in the range of 20 to 40 nm.
上記各試験例及び実施例より、下地層20を含めるか否かの構成、膜厚100nm以上の範囲内で選択される最表層から2層目の第一の誘電体膜である酸化チタン膜の構成、近赤外域での分光特性等は、第一の誘電体膜が光触媒反応を呈する無機化合物からなり、第二の誘電体膜が親水性の無機化合物からなることを条件に、光学設計の範囲内で自由に設計可能であることが分かった。 From the above test examples and examples, the configuration as to whether or not the underlayer 20 is included, and the titanium oxide film being the first dielectric film as the second layer from the outermost layer selected within the range of a film thickness of 100 nm or more Configuration, spectral characteristics in the near infrared region, etc., for the optical design on condition that the first dielectric film is made of an inorganic compound exhibiting photocatalytic reaction and the second dielectric film is made of a hydrophilic inorganic compound. It turned out that it can design freely within the limits.
AR 反射防止膜
10 基板
20 下地層
30 高屈折率膜
40 低屈折率膜
AR antireflective film 10 substrate 20 underlayer 30 high refractive index film 40 low refractive index film
Claims (5)
透明基材上の少なくとも一方の面に、第一の誘電体膜と、該第一の誘電体膜にくらべて低い屈折率を有する第二の誘電体膜とが交互に少なくとも4層以上積層され、最上層が前記第二の誘電体膜であり、
前記第一の誘電体膜が光触媒反応を呈する無機化合物からなり、
前記第二の誘電体膜が親水性の無機化合物からなり、
複数の前記第一の誘電体膜のうち、最上層の前記第一の誘電体膜の膜厚は、200nm以上であり、複数の前記第二の誘電体膜のうち、最上層の前記第二の誘電体膜の膜厚は、20nm以上であり、
前記第一の誘電体膜は、X線回折でのルチル(110)ピークに対するアナターゼ(101)ピークの強度比アナターゼ(101)/ルチル(110)が、2.0以上であり、アナターゼ(200)ピークに対するアナターゼ(101)ピークの強度比アナターゼ(101)/アナターゼ(200)が、2.0以上であって、アナターゼとルチルの混晶である酸化チタンを主成分とする無機化合物からなり、
前記反射防止膜の反射率は、400〜1500nmの波長範囲内における第一の任意の指定波長a(nm)から、該第一の任意の指定波長より200nm大きい第二の指定波長b(nm)までの範囲における平均反射率が1%未満であり、且つ、前記最上層側の表面における水の接触角が10度以下を呈することを特徴とする防曇性反射防止膜。 Antifogging antireflective film,
At least four or more layers of a first dielectric film and a second dielectric film having a refractive index lower than that of the first dielectric film are alternately stacked on at least one surface of a transparent substrate And the uppermost layer is the second dielectric film,
The first dielectric film is made of an inorganic compound exhibiting photocatalytic reaction,
The second dielectric film is made of a hydrophilic inorganic compound,
The film thickness of the first dielectric film of the uppermost layer among the plurality of first dielectric films is 200 nm or more, and the second of the uppermost layer of the plurality of second dielectric films is Film thickness of the dielectric film is 20 nm or more,
The first dielectric film has an anatase (101) / rutile (110) intensity ratio of anatase (101) peak to rutile (110) peak in X-ray diffraction of 2.0 or more, and anatase (200) An intensity ratio of anatase (101) peak to peak anatase (101) / anatase (200) is 2.0 or more, and it is composed of an inorganic compound mainly composed of titanium oxide which is a mixed crystal of anatase and rutile,
The reflectance of the anti-reflection film is a first designated wavelength a (nm) within a wavelength range of 400 to 1500 nm and a second designated wavelength b (nm) larger by 200 nm than the first designated wavelength. The antifogging anti-reflection film characterized in that the average reflectance in the range up to is less than 1%, and the contact angle of water on the surface on the top layer side is 10 degrees or less.
前記透明基材上の少なくとも一方の面に、前記第一の誘電体膜と、該第一の誘電体膜にくらべて低い屈折率を有する前記第二の誘電体膜とを、交互に、最上層が前記第二の誘電体膜となるように、少なくとも4層以上積層することを特徴とする防曇性反射防止膜の製造方法。 A method for producing an antifogging antireflective film according to any one of claims 1 to 3 , which is:
The first dielectric film and the second dielectric film having a refractive index lower than that of the first dielectric film are alternately displayed on at least one surface of the transparent substrate. A method for producing an antifogging antireflective film, comprising laminating at least four layers so that the upper layer is the second dielectric film.
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