JPH0381121B2

JPH0381121B2 -

Info

Publication number: JPH0381121B2
Application number: JP56060544A
Authority: JP
Inventors: Eichi Aren Toomasu
Original assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Current assignee: Optical Coating Laboratory Inc
Priority date: 1980-04-25
Filing date: 1981-04-20
Publication date: 1991-12-27
Also published as: EP0039125A3; DE3163154D1; ATE7175T1; JPS56167101A; CA1161701A; EP0039125A2; EP0039125B1; US4333983A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は一般に表面にオプテイカルコーテイン
グを有する物品に関するものであり、特に表面に
オプテイカルコーテイングを有する可撓性重合体
基体に関する。

一般に、オプテイカルコーテイング技術の主な
推力は、最終製品あるいは顧客へ輸送されて最終
製品に組み立てられる部品を製造するための剛性
基体上へのオプテイカルコーテイングの形成であ
つた。極めて高性能のオプテイカルコーテイング
を必要とする製品については、真空室内でその物
品上に直接オプテイカルコーテイングを形成させ
る方法の代替方法は一般に無い。高品質のオプテ
イカルコーテイングを製造する能力を有する会社
は少ないので、通常、物品または部品は専門のオ
プテイカルコーテイング会社に送られコーテイン
グしてもらつた後メーカーへ送り返されなければ
ならない。

しかし、あまり高性能のオプテイカルコーテイ
ングを必要としないオプテイカルコーテイングの
用途も数多くある。これらの製品の用途の場合に
は、メーカーと専門のオプテイカルコーテイング
工場との間で物品を送つたり送り返したりする輸
送業務の故に、製品の性能または外観を改良する
かあるいは他の利益を与えるかも知れないオプテ
イカルコーテイング技術の使用はしばしば敬遠さ
れる。さらに、多くの場合、オプテイカルコーテ
イングから利益を得ることができる製品形状は、
真空蒸着室内でその上にコーテイングを直接形成
するのが非常に困難であり、それであまりにも費
用がかかるので表面コーテイングを形成する費用
を正当化できないような形状である。あまり高性
能のオプテイカルコーテイングを必要としないオ
プテイカルコーテイングの用途では、オプテイカ
ルコーテイングを可撓性透明基体上に与え、次い
でこれを適当な接着剤を用いて製品にはりつけ得
ることが便利である。可撓性重合体基体上にオプ
テイカルコーテイングを与えることの重大な問題
の１つはオプテイカルコーテイングと基体表面と
の間の十分な付着を得ることが困難なことであ
る。重合体基体表面への多くのオプテイカルコー
テイング物質の付着はあまりにも不良なので、フ
イルム上の直接のコーテイングを耐久性の観点か
ら商業的に受容できる製品にし得ないことは一般
に知られている。

当業界では、重合体基体表面へのオプテイカル
コーテイング物質の付着を改良するために珪素の
酸化物および金属酸化物を重合体基体上の接着剤
層として使用できることが一般に知られている。
このことは、ガラスのような基体への薄膜の付着
を改良するために種々の金属酸化物を使用するこ
とができるという当業界に於ける一般的知識の拡
張を構成する。特に、ガラス基体上への金属薄膜
の付着を改良するために極めて薄い層の金属酸化
物が使用されている。この先行技術の方法の典型
的な例は米国特許第2628927号明細書に記載され
ており、この特許明細書には薄い金属膜からなる
オプテイカルコーテイングのための接着剤層とし
て種々の薄い金属酸化物および硫化物層の使用が
開示されている。該特許明細書に記載の金属酸化
物接着剤層は一般に僅か数Åから約100Åの厚さ
である。

米国特許第3356522号および第3356523号の各明
細書には、ポリカーボネートおよびポリスチレン
の重合体基体上の弗化マグネシウム反射防止コー
テイングのための接着剤層としての酸化珪素の使
用が記載されている。最も一般的な場合に於て、
該米国特許第3356522号および第3356523号の各明
細書には弗化マグネシウム反射防止コーテイング
の下の接着剤層として1/4波長の光学的厚さを有
する酸化珪素層を使用することが記載されてい
る。酸化珪素の1/4波長層の使用は弗化マグネシ
ウム反射防止層を重合体基体へ付着させるための
合理的に満足な接着剤コーテイングを与えるが、
酸化珪素層で得られるよりもさらに強力な重合体
基体表面へのオプテイカルコーテイングの付着を
与えることによつてコーテイングの耐久性を改良
する余地がある。可撓性重合体基体上へのオプテ
イカルコーテイングの改良された付着は、より耐
久性のオプテイカルコーテイングが所要な追加の
製品用途を生じるであろう。

重合体基体上に耐久性オプテイカルコーテイン
グを与えるために従来とられて来たもう１つの方
法は米国カリフオルニア州サンタローザ市のオプ
テイカルコーテイングラボラトリーで商業的に用
いられている方法であり、1970年６月22日付出願
の米国特許出願第48035号明細書（現在放棄され
ている）に教示されている。この方法では剛性重
合体基体上に形成されたオプテイカルコーテイン
グ例えば反射防止コーテイングの耐久性を増加さ
せるためにその基体上に実質的に厚い酸化珪素層
を用いている。この方法によると、1/4波長の多
数倍の厚さの酸化珪素層の使用は重合体基体に対
してかなり強力に付着する極めて耐久性のオプテ
イカルコーテイングをもたらす。この方法で得ら
れる構造物の耐久性は主としてより軟かい重合体
表面上に実際に不動態ガラス層を形成する酸化珪
素コーテイングの厚さによるものと思われる。可
撓性重合体基体上に実質的に厚い酸化珪素層を用
いることは、この厚い酸化珪素層が輸送中または
使用中に曲げられる際にひび割れする傾向がある
ので満足な解決を与えないと考えられる。その
上、重合体基体上に厚い酸化珪素層を形成させる
費用が高いので、この方法は商業的に魅力のない
ものである。特に、可撓性基体のロールのコーテ
イング用装置では、基体上に厚いコーテイングを
作るため基体を多数回の蒸着サイクルを通さねば
ならないので、法外な製造時間を費さねばならな
い。

従つて、本発明の主目的は可撓性重合体基体上
の改良オプテイカルコーテイングを提供すること
である。

特に、本発明の１つの目的は可撓性重合体基体
上に形成されるオプテイカルコーテイング用の改
良接着剤層を提供することである。

本発明のもう１つの目的は可撓性重合体基体上
に高度に密着したオプテイカルコーテイングを形
成させるための改良方法を提供することである。

本発明によつて、可撓性重合体基体上に175n
ｍよりも厚く形成された酸化アルミニウム層が、
後でその上に付着されるオプテイカルコーテイン
グのための最適な接着剤層を与えるという驚くべ
き事実が発見された。従つて、本発明は175nｍ
よりも厚く形成された酸化アルミニウムの第１薄
膜層と、該第１層上に形成されかつ所定の光学的
性質を有する第２薄膜層からなるオプテイカルコ
ーテイングとを少なくとも一表面上に担持してい
る透明な可撓性重合体基体を特徴とする。

１つの特別な実施態様に於て、オプテイカルコ
ーテイングは基体の屈折率の平方根にほぼ等しい
屈折率を有しかつ所定の設計波長に於て1/4波長
の奇数倍に実質的に等しい光学的厚さに形成され
ている少なくとも１層の透明な誘電物質層からな
る反射防止コーテイングである。

１つの好ましい実施態様に於て、重合体基体は
通常マイラ（Mylar）という名称で市販されてい
る屈折率が約1.64のポリエチレンテレフタレート
からなり、オプテイカルコーテイングは約1.38の
屈折率を有しかつ約500〜600nｍの範囲内の設計
波長に於て1/4波長に等しい光学的厚さに形成さ
れた単一層の弗化マグネシウム層からなる。

本発明は、もう１つの面に於て、175nｍより
も厚く形成された酸化アルミニウムの第１薄膜層
と、該第１層上に形成されかつ所定の光学的性質
を有する第２薄膜層からなるオプテイカルコーテ
イングとを上表面および下表面のおのおのの上に
担持している透明な可撓性重合体基体を特徴とす
る。

本発明のもう１つの面によれば、可撓性重合体
基体上に高度に密着したオプテイカルコーテイン
グを形成させる方法が提供され、この方法は真空
蒸着室内に可撓性重合体基体を置く工程と、基体
の少なくとも一表面上に175nｍよりも厚く酸化
アルミニウム層を蒸着させる工程と、この酸化ア
ルミニウム層上にオプテイカルコーテイングを蒸
着させる工程とからなる。

本発明は好ましくはポリエチレンテレフタレー
ト基体上に酸化アルミニウム層を用いるが、最適
な酸化アルミニウム接着剤層はポリカーボネー
ト、ナイロン、カプトン（Kapton）および種々
のアクリル樹脂のような、他の型の可撓性重合体
基体にオプテイカルコーテイングを付着させる同
じ目的をも果たす。従つて、本発明は可撓性重合
体基体上に安価な方法で高度に耐久性のオプテイ
カルコーテイングを形成させることができるとい
う利益を与える。

かくして175nｍよりも厚い酸化アルミニウム
接着剤層は、多数の分野で商業的に利用されるの
に十分な耐久性のオプテイカルコーテイングを有
する、オプテイカルコーテイング被覆可撓性基体
の製造を可能にする。例えば、可撓性重合体基体
上に形成されるオプテイカルコーテイングが反射
防止コーテイングである場合には、このコーテイ
ングはタイプライターや他の器械などの製品のプ
ラスチツクカバーならびに陰極線管上および自動
車や航空機用の器械パネル上のフエースパネルの
反射を減少するために利用するのに十分耐久性で
ある。マイラ上の反射防止コーテイングは太陽エ
ネルギーの高い透過率と低い反射率とを与えるた
めのソーラーカバーとしても使用できる。マイラ
可撓性基体はカバーの背後にある太陽光吸収体の
他の構成成分によつて放出される赤外線に対する
バリヤーとしても働く。この高度に耐久性のオプ
テイカルコーテイングを可撓性重合体基体上に形
成させることにより、製品メーカーは単にオプテ
イカルコーテイングを表面に有する基体のロール
を購入し、この被覆基体を所望の形状に切りかつ
その後でそれを物品に付与すればよい。これは
種々の製品上に適度に働くオプテイカルコーテイ
ングを与える安価で有効な方法となる。

本発明の他の目的および特徴ならびに利益は添
付図面と共に下記の詳細な説明を読むことによつ
て明らかになるであろう。

第１図は可撓性重合体基体１１と酸化アルミニ
ウムの薄膜層１２と弗化マグネシウムの薄膜層１
３とからなる被覆物品１０の形での本発明の１つ
の実施態様を示す。可撓性重合体基体１１は好ま
しくは約0.0762mm（３ミル）の厚さ（他の厚さも
使用できるが）のポリエチレンテレフタレート
（PET）である。酸化アルミニウム層１２は真空
蒸着によつて可撓性基体１１の表面１１Ａ上に形
成される。本発明によれば、酸化アルミニウム膜
の厚さは好ましくは175nｍより厚い。ここで約
170nｍは560nｍの設計波長に於てほぼ1/2波長の
光学的厚さに相当する。後で明らかになるが、酸
化アルミニウム層のこの最小厚さの値は弗化マグ
ネシウム層１３の最適付着を得るために臨界的で
ある。弗化マグネシウム層１３は反射防止コーテ
イングとして働き、酸化アルミニウム層１２の上
に560nｍの設計波長に於て1/4波長の光学的厚さ
である厚さに真空蒸着される。約560nｍの波長
は、約400〜750nｍにわたる可視スペクトルのほ
ぼ中央であるので、設計波長として典型的に選ば
れたものである。

第２図は未被覆PET基体および第１図に示し
た反射防止コーテイングを有するPET基体の両
方の分光反射率および分光透過率を示す。第２図
はPET基体の表面上に弗化マグネシウム反射防
心層を使用することにより反射率（％）が実質的
に減少することを示している。図からわかるよう
に、未被覆基体の反射率は約６％であるが、被覆
基体の反射率は可視スペクトルのほとんどにわた
つて実質的に２％以下であり、560nｍの設計波
長に於ては約0.5％に減少する。第２図はこの可
視スペクトルのほとんどにわたる反射率の実質的
な減少が透過率の実質的な犠牲なしに得られるこ
とも示している。第２図に示した分光性能曲線は
第１図に示した被覆基体が有用な反射防止性を有
することを示してはいるが、この反射防止特性の
保持性は可撓性基体１１上の弗化マグネシウム層
１３の耐久性に高度に依存している。

前述のように、本発明者らは175nｍよりも厚
い酸化アルミニウム接着剤層１２の使用はこの厚
さより薄い酸化アルミニウム層に比べて重合体基
体上へのオプテイカルコーテイングの付着の劇的
な増加を生じるという驚くべき発見をした。オプ
テイカルコーテイングの接着強度の指示は第３図
に示した引掻き試験装置２０を用いて定量的に行
うことができる。引掻き試験装置２０は、ホース
２１Ａで真空ポンプに連結している真空チヤツク
２１を用いて、上面に試料１０（例えば第１図に
示した部品）を有するガラス板２１Ｂを移動台２
２上の適所に保持する。試料１０のガラス板２１
Ｂ上への取付けは両面テープを用いて行うことが
できる。移動台２２は駆動モーター２３によつ
て、好ましくは毎秒0.003cm未満の速度で往復的
に駆動される。圧子２６は炭化タングステン製で
あり、第４図に拡大断面で示されている球形先端
を有する。圧子２６は、高性能ベアリングを用い
て点２５に於て旋回される支点棒２４に取付けら
れている。

支点棒の一端に自重重り28（W₂）を載せて圧子
２６の重量と釣り合わせて±0.15ｇの精度で圧子
の初期ゼロバランスを与える。次に約10ｇから
220ｇまでの範囲で荷重27（Ｗ）を増して一連の引
掻きをすることによつて引掻き試験を行うことが
できる。次に、これらの荷重で行つた個個の引掻
きを測微接眼レンズを備えた光学顕微鏡で検査し
て引掻き幅を測定し、その引掻き幅でコーテイン
グ破損の証拠があるかどうかを決定する。コーテ
イング破損が現われた特別な荷重に於ける引掻き
幅を測定することによつて、コーテイングの剪断
応力を計算することができる。この計算は下記の
実験的方法で行うことができる。

硬い球形圧子をPETのようなずつと軟かい表
面に荷重をかけて機械的に押しつけると、表面は
推定できる形で変形される。この変形は圧子にか
ける荷重の大きさによつて弾性的な場合もあり、
または非弾性的な場合もある。弾性的に変形され
た表面は荷重を除くと原形に復帰するので、表面
が非弾性的に変形される場合しか永久引掻き傷は
生じない。非弾性的変形を生じるのに所要な限界
力Ｗは下記の方程式で与えられる。

Ｗ＝（13.1）P₁ ³r²（１／E₁＋１／E₂）² (1) 上記方程式中、P₁は未被覆PETの硬度の0.4倍
に等しく、ｒは圧子の半径であり、E₁およびE₂
はそれぞれ圧子およびPETの弾性率である。炭
化タングステン圧子の弾性率は4.8×10¹¹Paであ
り、PETの弾性率は4.6×10⁹Paである。測定さ
れたPETの硬度値1500Kg／cm²を用いて計算する
と、PETのＷは0.1ｇである。引掻き試験に用い
られる荷重すなわち10〜200ｇはすべてこの限界
値0.1ｇを十分に越えていた。

方程式(1)中で用いた未被覆基体の硬度Ｐは次式
で与えられる。

Ｐ＝Ｗ／πa² 上式中、ａは第４図中に示した接触円の半径で
あり、Ｗは圧子上の荷重である。表面の引掻試験
に於ては、表面上のオプテイカルコーテイングの
存在は基体の機械的性質に寄与せず、従つて引掻
き幅は荷重と基体の硬度とによつてのみ決定され
ると仮定する。基体表面が圧子によつて変形され
るとき、これら２つの表面間のコーテイングは変
形過程によつて生じる剪断応力と引張応力の両方
に曝される。剪断応力は基体表面が圧子のエツジ
と交差する点で最大である。もしコーテイングを
横切るこの剪断応力によつて生じる界面に於ける
力が界面に於ける接着結合より大きい場合には、
コーテイングの接着破壊が起こり、圧子のぬぐい
取り作用によつてコーテイングが除かれる。この
場合、剪断応力Ｆの大きさは次式を用いて求める
ことができる。

Ｆ＝aP／（r²−a²）^1/2 上式中、ａは接触円の半径であり（引掻き幅の
半分にも等しい）、ｒは圧子の半径であり、第３
図に示した代表的な装置では100μであつた。

この引掻き試験装置と前述した解析方法を利用
し、種々の物質および物質厚さの接着剤層上の1/
４波長弗化マグネシウム層からなる種々のオプテ
イカルコーテイングについて引掻き試験を行つ
た。第５図はバツチ型コーターおよび原型ロール
コーターの両方で形成された種々の厚さの酸化珪
素および種々の厚さの酸化アルミニウム接着剤層
であつてその上にλ／４の弗化マグネシウム層を
有するものについてこの引掻き試験を行つた結果
を図示したものである。第５図に示すように、酸
化珪素接着剤層を用いてオプテイカルコーテイン
グによつて維持され得る最大剪断応力は、接着剤
層の厚さが560nｍの波長に於て1/8波長光学的厚
さから全波長の光学的厚さまで増加するときほん
の僅かにしか増加しない。これに反して、種々の
厚さの酸化アルミニウム接着剤層によつて耐えら
れる最大剪断応力は560nｍの波長に於ける1/2波
長の光学的厚さ（約170nｍの物理的厚さに相当
する）に於て劇的に増加した。

第５図に示すように、酸化アルミニウム層がバ
ツチ型コーターで形成された場合もロールコータ
ーで形成された場合も共に、酸化アルミニウム層
の1/2波長の光学的厚さに於てコーテイングが耐
え得る最大剪断応力がほぼピークに達する。しか
し、ロールコーターで形成された酸化アルミニウ
ム層によつて維持し得る最大剪断応力は、ロール
コーターで用いられる蒸着速度がバツチコーター
より高速度であるため、バツチコーターの場合の
最大剪断応力よりも幾分低かつた。しかし、これ
らの実験の結果から、560nｍの設計波長に於い
て酸化アルミニウムの1/2波長の光学的厚さ（す
なわち172nｍの厚さ）は可撓性重合体基体への
オプテイカルコーテイングの最大付着をもたら
す、高度に最適な接着剤層の厚さを構成すること
は明らかである。

同様な方法で他の種々の金属酸化物を試験した
が、酸化アルミニウム層で示されたような、特別
な層の厚さに於て接着強度の驚異的な増加を示し
たものは無かつた。しかも、試験した他の金属酸
化物層で、酸化アルミニウム層が示すレベルの接
着強度を示したものも無かつた。従つて、重合体
基体上の最大のオプテイカルコーテイング付着お
よびかくして最大のコーテイング耐久性は175n
ｍよりも厚い酸化アルミニウム接着剤層の使用に
よつて達成され得ると結論される。

170nｍよりも厚い厚さに於ける酸化アルミニ
ウム層の接着強度の劇的な増加の理由は現時点で
はよくわかつていない。この現象は蒸着した酸化
アルミニウムの柱状構造に関連があると思われ
る。説明は何であろうとも、酸化アルミニウムの
この厚さに於て接着強度が劇的に増加するという
発見は可撓性重合体基体上に高度付着性オプテイ
カルコーテイングを形成することを可能にする。

本発明の原理をPET基体を用いる代表的実施
態様によつて説明したが、この酸化アルミニウム
接着剤層のピーク付着の現象は、同じ接着力現象
が関係するポリカーボネート、ナイロン、カプト
ンおよび種々のアクリル樹脂のような他の型の可
撓性重合体基体上でも利用することができる。こ
の接着剤層の方法はこれらの他の重合体基体上で
使用できるが、酸化アルミニウムとPETとは屈
折率が接近しているので、好ましい基体はPET
である。酸化アルミニウムの屈折率は約1.63であ
り、PETの屈折率は約1.64である。上に挙げた他
の物質の屈折率は一般に約1.5である。従つて、
PET上の酸化アルミニウム接着剤層は屈折率が
合つているため光学的観点から本質的に不動性で
ある。このことは他の基体物質ではあてはまらな
い。この酸化アルミニウム層の光学的不動性は最
適化酸化アルミニウム接着剤層上に形成されるべ
きオプテイカルコーテイング構造の設計に於て接
着剤層を考慮せずに接着剤層を利用することを可
能にする。

第１図に示すようにPETフイルム上に反射防
止コーテイングを形成させるため弗化マグネシウ
ムの単一層を用いて本発明の基本的原理を説明し
たが、175nｍよりも厚いの厚さの高度付着性酸
化アルミニウム層を用いてPETフイルム上に数
多くの他の型のオプテイカルコーテイングを形成
させることができることは言うまでもない。例え
ば、米国特許第3185020号および第3432225号の各
明細書に示されているような他の型の反射防止コ
ーテイングも弗化マグネシウムの単一層の代わり
に用いることができる。しかし、弗化マグネシウ
ムの単一層はPET基体上に容易に形成できるの
で、適度な光学的性質だけが所要な場合には、弗
化マグネシウムの単一層が一般に好ましい。

また、本発明によつて最適化酸化アルミニウム
接着剤層を用いて、反射防止以外の性能特性をも
つオプテイカルコーテイングをも可撓性重合体基
体上で使用できることも言うまでもない。例え
ば、米国特許第3682528号明細書記載の赤外干渉
フイルターは可撓性重合体基体上に形成された最
適化酸化アルミニウム接着剤層上に形成されたオ
プテイカルコーテイングとして利用することがで
きる。本発明で使用できる他の型のオプテイカル
コーテイングは1979年12月26日付出願の米国特許
出願第108004号明細書に記載されているコーテイ
ングである。特に、該出願明細書中に開示されて
いるホツトミラーおよびコールドミラー型のオプ
テイカルコーテイングならびに該出願明細書中に
教示されている装飾用二色性コーテイングは本発
明に関連して利用することができる。さらに、本
発明を用いて可撓性重合体基体上の最適化酸化ア
ルミニウム層の上に単に金属反射層を作り、ミラ
ー様外観が所望な場合の高度反射性オプテイカル
コーテイングを与えることができることも当然で
ある。

第６図は、可撓性重合体基体３１の上表面３１
Ａと下表面３１Ｂの両方の上にオプテイカルコー
テイングが形成されている被覆物品３０を示す。
各表面上のコーテイングは175nｍよりも厚い最
適厚さを有する酸化アルミニウムの第１層３２
Ａ，３２Ｂからなる。両表面上に形成される次の
層は弗化マグネシウム反射防止コーテイング３３
Ａ，３３Ｂである。これらの弗化マグネシウム層
もまた560nｍの設計波長に於て1/4波長の光学的
厚さである厚さに形成される。

第７図は第６図に示した物品３０の分光反射率
特性および分光透過率特性を示す。第７図に示し
た分光反射率特性を第２図に示した片面コーテイ
ングの分光反射率特性と比較すると、両面コーテ
イングの反射率の方が片面コーテイングよりも幾
分高いことがわかる。しかし、反射率は可視スペ
クトルの大部分にわたつて依然として３％以下で
あり、これは両面被覆基体が有利である製品用途
のための十分な反射防止性能である。

第８図は２層反射防止コーテイングを用いる物
品４０を示す。この場合には、可撓性基体４１上
に酸化アルミニウムの第１層４２が形成されてお
り、この酸化アルミニウム層上に反射防止コーテ
イングからなる層４３および４４が形成されてい
る。酸化アルミニウム層４２は少なくとも約
170nｍの最適接着剤厚さに形成されている。反
射防止コーテイングの第１層４３は好ましくは約
1.89の屈折率を有する物質の層でありかつ好まし
くは設計波長に於て1/2波長の光学的厚さに等し
い厚さに形成されている。物品４０の１例を実際
に製造する場合、反射防止コーテイングの第１層
４３は1.63の屈折率を有する酸化アルミニウムと
約2.1の屈折率を有する第２物質との混合物を用
いて形成された。この第２物質の組成は米国特許
第3034924号明細書に一般的に記載されている。
また、約2.1の屈折率を有する多数の金属酸化物
（例えば酸化ジルコニウム）があり、酸化アルミ
ニウムとの混合物でこの層を形成するため用いる
ことができる。反射コーテイングの第２層４４は
弗化マグネシウムの1/4波長層である。

第９図は第８図に示した物品４０の分光反射率
を示す。図からわかるように、二重層反射防止コ
ーテイングの反射率は第２図に示した単一層反射
防止コーテイングの対応する反射率よりも可視ス
ペクトル全体にわたつてかなり低い。

第１０図は１つの型のロールコーテイング装置
５０を示す。この装置はコストの点から可撓性重
合体基体上に薄膜を形成するための好ましい型の
装置である。ロールコーテイング装置５０は口５
１Ａから脱気される真空室５１を含む。真空室５
１内には供給ロール５２と巻取りロール５３とが
ある。供給ロール５２には重合体基体のコイル５
４が担持されている。供給ロールおよび巻取りロ
ールはサーボ式に駆動され、可撓性基体が蒸着室
中を通るときに基体が一定の線速度を維持するよ
うになつている。図からわかるように、基体は供
給ロール５２から一組のローラー上へ送られ、次
いでチルドラム５５と接触する。チルドラム５５
を通つた後、もう一組のローラーによつて巻取り
ロール５３上へ案内される。これらのローラーの
幾つかは単なるアイドラローラーであり、残りの
ローラーは可撓性基体上に一様な張力を保つため
の張力調節用ローラーである。チルドラム５５は
ドラム中に流体を循環させることによつて包囲温
度または包囲温度より低温に保つことができる。
チルドラムは蒸気源からの高温物質および放出放
射線が可撓性基体を衝撃するとき基体を冷却して
過熱による破壊を防ぐために用いられる。

真空室５１内には、シールド５６Ａで囲まれた
グロー放電電極５６がある。このグロー放電電極
５６は蒸着室の外部にある高電圧電源（図には示
してない）に接続されている。このグロー放電電
極５６はそのそばを通る可撓性フイルムをイオン
化ガスのプラズマ中に浸漬させるために用いられ
る。このイオン化ガスのプラズマは、真空室内に
十分な酸素をブリードするかあるいは真空室内残
留ガスを利用して電極５６からの電場の影響の下
でイオン化し、電極付近に局在化プラズマを生成
することによつて生成される。この局在化プラズ
マ中を通過する可撓性フイルムはイオンおよび電
子の衝撃を受け、コーテイング物質を表面上に蒸
着させるためにコンデイシヨニングされる。

真空室５１内には１対の電子ビーム源５７およ
び５８もある。これらの電子ビーム源の一方は酸
化アルミニウムの蒸着に利用され、他方は弗化マ
グネシウムの蒸着に利用される。電子銃蒸着源５
７，５８のおのおのは電子銃５７Ａ，５８Ａを含
み、電子銃５７Ａ，５８Ａは電子ビーム５７Ｂ，
５８Ｂを与え、電子ビーム５７Ｂ，５８Ｂは磁場
（図には示してない）で曲げられ、蒸着源坩堝５
７Ｃ，５８Ｃ中の蒸着源物質の表面を衝撃する。
一般に、これらの電子銃蒸着源には既に蒸着源坩
堝中にあつた物質が蒸着過程中に費消されるにつ
れて坩堝中に自動的に供給される物質の補給物も
含まれている。可撓性フイルムの比較的狭い領域
に物質の蒸着を限定するためチルドラム５５に接
触してマスク装置５９が設けられている。これは
一様な薄膜特性を保つために可撓性基体上物質の
蒸着の角度を最小にする。

他の型のロールコーテイング装置も使用でき
る。例えば、各電子銃蒸着源について別個のチル
ドラムを用いることができる。異なる物質のより
多くの層を用いてより複雑なオプテイカルコーテ
イングを蒸着させるための大規模ロールでは、お
のおのが別個のチルドラムに付随する３個以上の
蒸着源を用いることができる。

第１１図は第１０図に示したようなロールコー
テイング装置または上記した他の型の装置で可撓
性重合体基体上にオプテイカルコーテイングを形
成させる現在のところ好ましい方法を示す。第１
１図は可撓性基体とその上に形成された３層の薄
膜層６２，６３，６４とからなるオプテイカルコ
ーテイング被覆物品６０を示す。層６２および６
３は酸化アルミニウムの1/4波長層（560nｍに於
ける）であり、層６４は弗化マグネシウムの1/4
波長層である。第１１図は第１０図のロールコー
テイング装置でこのオプテイカルコーテイング構
造を形成させる好ましい工程順序をも示してい
る。図に示すように、第１工程では可撓性基体６
１をグロー放電処理にかけて酸化アルミニウムの
蒸着のために表面６１Ａをコンデイシヨニングす
る。これは、第１０図に示したグロー放電電極を
活性にしながら蒸着室中を通して重合体基体の第
１回目の通過を行い、基体表面をイオン化ガスの
プラズマ中に浸漬させることによつて行なわれ
る。

次に、第２工程では、酸化アルミニウムの電子
ビーム源を活性化させながら蒸着室のコーテイン
グ領域を通して可撓性固体の第２回目の通過を行
い、可撓性基体６１の表面６１Ａ上に酸化アルミ
ニウムの1/4波長層を蒸着させる。その後で、酸
化アルミニウム源を活性化したまゝ再び蒸着室の
コーテイング領域を通して基体を通過させてもう
１層の酸化アルミニウム1/4波長層を蒸着させる。
ここで言う1/4波長層も560nｍの設計波長に関す
るものであり、従つて２つの酸化アルミニウム層
の実際の物理的厚さはおのおの約85nｍである。
この方法の第４工程では、弗化マグネシウム源を
活性化させながら蒸着室のコーテイング領域を通
して可撓性基体の第４回目の通過を行い、弗化マ
グネシウムの1/4波長層を蒸着させる。これらの
工程はすべて真空を破ることなく順次に行われ
る。勿論、蒸着源坩堝中に他の物質を用いること
によつて最適化酸化アルミニウム接着剤層上に他
の最終コーテイングを形成させることもできる。

引掻き耐久性の観点からの改良されたコーテイ
ング付着の定量的測定に加えて、最適酸化アルミ
ニウム接着剤層を含む被覆PETフイルムについ
て摩擦耐久性を測定するための試験をも行つた。
かかる試験の結果は最適酸化アルミニウム層の厚
さに於て摩擦耐久性が改良されるが、その増加は
前述したより苛酷な引掻き耐久性試験で示された
ほど大きくはないことを示した。最適酸化アルミ
ニウム接着剤層を用いる可撓性重合体基体上の反
射防止コーテイングの試料を相対標準型の72時間
湿度−温度試験を用いる環境試験にもかけたが、
試料はこの環境試験に合格した。この環境試験
後、同じ試料を付着のための標準テープ試験にか
けたが、この試験にも合格した。かくして、
175nｍより厚い最適厚さ値の酸化アルミニウム
接着剤層の使用により、高度の摩擦耐久性および
引掻き耐久性の両方と環境試験に合格することが
できる接着強度とを有するオプテイカルコーテイ
ング物品が得られることが示された。従つて、最
適酸化アルミニウム層厚さの使用によつて、合理
的な製品寿命にわたつてオプテイカルコーテイン
グの劣化なしにかなり苛酷な商業的環境中で使用
することができる可撓性重合体基体上のオプテイ
カルコーテイングの形成が可能になる。

本発明は、比較的低価格の方法で、可撓性重合
体基体を高速ロールコーテイング装置中でコーテ
イングして可撓性基体上にオプテイカルコーテイ
ングを形成させることを可能にする。コーテイン
グ設計が比較的少数の層を有しかつ比較的薄いも
のであるならば、種々のオプテイカルコーテイン
グを使用することができる。従つて、最適酸化ア
ルミニウム接着剤層を用いて可撓性重合体基体上
に適度な性能のオプテイカルコーテイングを形成
させることができ、オプテイカルコーテイング被
覆基体のロールは、これをメーカーが自社の製品
に適用できるように直接メーカーへ送ることがで
きる。

以上、本発明を代表的な物品および方法に関し
て開示したが、開示した物品および方法に於ける
数多くの変更が特許請求の範囲中に記載した本発
明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは
当業者には明らかな筈である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による可撓性重合体基体上のオ
プテイカルコーテイングおよび接着剤層の部分正
面図であり、第２図は上面に反射防止コーテイン
グが形成されている重合体基体の反射率の減少を
示すグラフであり、第３図は種々の接着剤層の相
対付着を測定するために用いられる引掻き試験装
置の概略図であり、第４図は引掻き試験法の理論
を説明するのに有用な、第３図に示した装置の一
部分の拡大図であり、第５図は種々の厚さに形成
された酸化アルミニウムおよび酸化珪素の層上へ
のオプテイカルコーテイングの付着を示すグラフ
であり、第６図は両表面上に接着剤層およびオプ
テイカルコーテイングを有する可撓性重合体基体
の部分正面図であり、第７図は第６図に示した物
品の分光性能のグラフであり、第８図は２層反射
防止コーテイングを用いる本発明の別の実施態様
であり、第９図は第８図に示した物品の分光反射
率を示すグラフであり、第１０図は本発明の有用
なロールコーテイングの特徴を示す概略図であ
り、第１１図はロールコーテイング装置中で行わ
れる好ましいコーテイング方法によつて上面に形
成されたオプテイカルコーテイングを有する可撓
性重合体基体の部分正面図である。図中、１０，３０，１４は被覆物品、１１，３
１，４１は可撓性重合体基体、１１Ａは可撓性重
合体基体の表面、３１Ａは可撓性重合体基体の上
表面、３１Ｂは可撓性重合体基体の下表面、１２
は酸化アルミニウム薄膜層、３２Ａ，３２Ｂ，４
２は酸化アルミニウム第１層、１３は弗化マグネ
シウム薄膜層、３３Ａ，３３Ｂは可撓性重合体基
体反射防止コーテイング、４３，４４は反射防止
コーテイング層、５０はロールコーテイング装
置、５１は真空室（蒸着室）である。

Claims

【特許請求の範囲】１ 175nｍよりも厚く形成された酸化アルミニ
ウムの第１薄膜層と、該第１層上に形成されてい
て所定の光学的性質を有し、酸化アルミニウムの
該第１薄膜層によつて支持体上に直接接着されて
いる第２薄膜層からなるオプテイカルコーテイン
グとを、少なくとも一表面上に担持している透明
な可撓性重合体基体。２該オプテイカルコーテイングが該基体の屈折
率の平方根にほぼ等しい屈折率を有しかつ所定の
設計波長に於て1/4波長の奇数倍に実質的に等し
い光学的厚さに形成されている１層の透明誘電物
質層からなる反射防止コーテイングである特許請
求の範囲第１項記載の基体。３該重合体基体が約1.64の屈折率を有するポリ
エチレンテレフタレートからなり、該オプテイカ
ルコーテイングが約500〜600nｍの範囲内の所定
の設計波長に於て1/4波長の光学的厚さに形成さ
れた約1.38の屈折率を有する弗化マグネシウムの
単一層からなる特許請求の範囲第２項記載の基
体。４該重合体基体がポリエチレンテレフタレート
からなり、該オプテイカルコーテイングが、該酸
化アルミニウム層上に、約500〜600nｍの範囲内
の所定の設計波長に於て1/2波長に等しい光学的
厚さに形成された約1.89の屈折率を有する透明な
誘電物質の第１層と該設計波長に於て1/4波長に
等しい光学的厚さに形成された約1.38の屈折率を
有する弗化マグネシウムから成る第２層とからな
る特許請求の範囲第２項記載の基体。５該オプテイカルコーテイングの該第１層が約
1.63の屈折率を有する酸化アルミニウムと1.89よ
り実質的に大きい屈折率を有する誘電物質との混
合物からなる特許請求の範囲第４項記載の基体。６上表面および下表面のおのおのの上に、
175nｍよりも厚く形成された酸化アルミニウム
の第１薄膜層と、該第１層上に形成されていて所
定の光学的性質を有する第２薄膜層からなるオプ
テイカルコーテイングとを担持している特許請求
の範囲第１項記載の基体。７該オプテイカルコーテイングが、該基体の屈
折率の平方根にほぼ等しい屈折率を有しかつ所定
の設計波長に於て1/4波長の奇数倍に実質的に等
しい光学的厚さに形成された１層の透明な誘電物
質層からなる反射防止コーテイングである特許請
求の範囲第６項記載の基体。８該重合体基体が約1.64の屈折率を有するポリ
エチレンテレフタレートからなり、該オプテイカ
ルコーテイングが約500〜600nｍの範囲内の所定
の設計波長に於て1/4波長に等しい光学的厚さに
形成された約1.38の屈折率を有する弗化マグネシ
ウムの単一層からなる特許請求の範囲第７項記載
の基体。９該重合体基体がポリエチレンテレフタレート
からなり、該オプテイカルコーテイングが約500
〜600nｍの範囲内の所定の設計波長に於て1/2波
長に等しい光学的厚さに該酸化アルミニウム層上
に形成された約1.89の屈折率を有する透明な誘電
物質の第１層と該設計波長に於て1/4波長に等し
い光学的厚さに形成された約1.38の屈折率を有す
る弗化マグネシウムからなる第２層とからなる特
許請求の範囲第７項記載の基体。１０該オプテイカルコーテイングの該第１層が
約1.63の屈折率を有する酸化アルミニウムと1.89
より実質的に大きい屈折率を有する誘電物質との
混合物からなる特許請求の範囲第９項記載の基
体。１１可撓性重合体基体を真空蒸着室内に置く工
程と、該基体の少なくとも一表面上に175nｍよりも
厚く酸化アルミニウム層を蒸着させる工程と、該酸化アルミニウム層上にオプテイカルコーテ
イングを蒸着させる工程とを含む、可撓性重合体基体上に反射防止オプテイ
カルコーテイングを形成する方法。１２可撓性重合体基体がポリエチレンテレフタ
レートフイルムであり、酸化アルミニウム層上に
蒸着させるオプテイカルコーテイングが、約500
〜600nｍの範囲内の設計波長に於て1/4波長に等
しい光学的厚さの弗化マグネシウム層からなる反
射防止オプテイカルコーテイングである特許請求
の範囲第１１項記載の方法。１３可撓性重合体基体がポリエチレンテレフタ
レートフイルムであり、酸化アルミニウム層上に
オプテイカルコーテイングを蒸着させる工程が、
約1.89の屈折率を有する透明な誘電物質の層を約
500〜600nｍの範囲内の設計波長に於て1/2波長
に実質的に等しい光学的厚さに、該酸化アルミニ
ウム層上に蒸着させる工程と、該誘電物質の第１層上に、該設計波長に於て1/
４波長に実質的に等しい光学的厚さに弗化マグネ
シウム層を蒸着させる工程とを含む特許請求の範
囲第１１項記載の方法。