JPH05288903A - 超微粒子膜 - Google Patents

超微粒子膜

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JPH05288903A
JPH05288903A JP4088579A JP8857992A JPH05288903A JP H05288903 A JPH05288903 A JP H05288903A JP 4088579 A JP4088579 A JP 4088579A JP 8857992 A JP8857992 A JP 8857992A JP H05288903 A JPH05288903 A JP H05288903A
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JP
Japan
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particles
film
ultrafine particles
solution
base board
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Pending
Application number
JP4088579A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Ono
雅彦 小野
Kiju Endo
喜重 遠藤
Hiromitsu Kawamura
啓溢 河村
Katsumi Obara
克美 小原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】ブラウン管11の表面に塗布浴槽12を取付
け、塗布浴槽12内に反射防止機能を有するSiO2
微粒子と帯電防止機能を有するSnO2超微粒子を混合
した塗布溶液13を充たし、その後、一定速度で塗布溶
液13を上昇あるいは下降させる。 【効果】超微粒子と基板を密着させるバインダの膜厚を
粒子径の半分以下にすることにより、優れた反射防止効
果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画面表示面板及び陰極
線管,液晶表示装置、その他のディスプレイ装置等に用
いられるガラス及びプラスチック表面の反射及び帯電防
止膜に関する。
【0002】
【従来の技術】反射防止膜は古くから研究されており、
CRT表面の反射光を低減するための反射防止フィルタ
等に用いられている。反射防止膜にはいろんなものが考
えられているが、主として多層膜と不均質膜が利用され
ている。
【0003】多層膜は透明性板表面に低屈折率物質と高
屈折率物質とを少なくとも3層積層した構造であり、そ
の反射防止効果は多層間での光学的干渉作用の総合効果
である。多層膜はフィジックス・オブ・シン・フィルム
の2号(1964年)243項〜284項に論じられて
いる)。
【0004】また、膜厚方向に屈折率分布を持つ不均質
膜は、膜の平均屈折率が基板ガラスよりも低い場合に反
射防止膜となる。不均質膜は透明性板表面を多孔質化し
たものが一般的である。
【0005】ガラス表面に島状の金属蒸着膜を形成後、
スパッタエッチングにより微細な凹凸を形成して不均質
膜を作り、反射率を低減する方法がアプライド・フィジ
ックス・レター36号(1980年)の727項〜73
0項において論じられている。
【0006】またソーダガラスをSiO2 過飽和のH2
SiF6溶液に浸漬し、表面を多孔質化して反射率を低
減する方法がソーラ・エネルギー,6号(1980年)
の28項〜34項において論じられている。
【0007】一方、陰極線管ではガラス表面の帯電防止
のために導電性膜を形成し反射防止の工夫も要求されて
いる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では膜形成法
がスパッタリング,真空蒸着法に限られ、かつ膜厚の高
精度制御が必要であるため、コストが高く大面積の基板
への適用が困難であるという問題があった。特に従来技
術は、導電性膜と反射防止膜をそれぞれ形成する2層構
造であり、生産性,価格の点で問題があった。
【0009】また、超微粒子を利用した反射防止膜の場
合は、超微粒子が高密度に規則正しく基板上に配列し、
かつ、超微粒子と基板を密着させるバインダの膜厚が粒
子径の半分以下の場合に最も小さな反射率が得られる。
【0010】図1は超微粒子が整然と規則正しく透明性
基板上に配列された場合の断面模式図を示す。1は超微
粒子、2はバインダ層、3は基板である。この場合、n
0 は空気の屈折率、n1は空気側の超微粒子da層の屈折
率、n2はda層の超微粒子側の屈折率、nsは超微粒子
とバインダとで形成される層の屈折率、ngは透明性板
の屈折率とするとda層の反射率Raは数1で、db層の
屈折率Rbは数2にそれぞれ示す。
【0011】 Ra=1−(4n0n1n2ns)/{(n1ns+n0n2)2−(n1 2n0 2)(ns 2-n2 2)sin2(δa/2)} …(数1) ただし、δa=(2π/λ)(n1+n2)da Rb=1−(4n2ns 2ng)/{n2 2(n2+ng)2−(ng 2−ns 2)(ns 2−n2 2)sin2b/2)} …(数2) ただし、δb=(2π/λ)(2ns)db また、超微粒子の存在しない部分の反射率をRc とした
とき、合計の反射率Rは超微粒子の存在しない部分の面
積比をαとして数3で示すことができる。
【0012】 R=(1−α)(Ra+Rb)+αRc …(数3) 通常、ガラス体と同様のバインダを用いた場合にはRc
は4.2%である。
【0013】Ra は、n0=1.0,n1=1.10,n2
=1.38,ns=1.47と仮定すると、λ=550n
mで約0.19%となる。またRbは透明性板をガラスと
すると、ng =1.53、他の屈折率はRaの場合と同一
と仮定すると、λ=550nmで約0.04%となる。
【0014】従って、(Ra+Rb)≪Rc であり、αが
小さいほど反射率は小さくなることがわかる。言い替え
ると超微粒子を規則正しく緻密に塗布し、バインダの膜
厚が粒子径の半分以下のときに最も反射率が小さくな
る。
【0015】本発明の目的は、低コストでかつ大面積に
適用できる帯電,反射防止膜とこれを適用した画像表示
板を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的は、超微粒子が
均一に分散された塗布溶液を、前処理を施した基板表面
側に設置された浴槽内に充たした後、一定速度で引き抜
くかあるいは一定速度で浴槽内に充たしていくことによ
り達成される。
【0017】本発明の超微粒子膜は、反射防止機能を有
する超微粒子と帯電防止機能を有する超微粒子を混合し
た塗布液を前記浴槽内に導入し、一定速度で基板表面を
上昇あるいは下降させて基板表面に超微粒子膜を形成す
ることを特徴とする。
【0018】前記前処理は、基板を酸,アルカリ,中性
洗剤等で洗浄し、表面の水分を除去し表面を乾燥する。
【0019】本発明の超微粒子膜は、超微粒子が単層配
列した膜においてバインダが粒子を完全に覆っている場
合、粒子上部のバインダをエッチングし粒子の表面凹凸
を増大させることを特徴とする。
【0020】
【作用】超微粒子膜をブラウン管ガラス表面に塗布する
際、図2に示すように超微粒子と基板を密着させるバイ
ンダが粒子の表面を覆ってしまった場合、表面の凹凸を
減少させてしまい光学特性に悪影響を与える。これに対
して、図3に示すようにバインダが粒子の下部のみの場
合は表面凹凸が増大し良好な光学特性が得られる。
【0021】図4の(1)は、バインダの膜厚が粒子径
の半分よりも厚い場合の正反射率曲線である。このとき
の波長550nmにおける正反射率は3.9% と大きい
値を示す。これに対して図4の(2)は、バインダの膜
厚が半分以下の場合の正反射率曲線である。このときの
波長550nmにおける正反射率は0.08% と非常に
小さい値となる。
【0022】このように、本発明の超微粒子膜は粒子表
面の凹凸が十分あるために正反射率が小さくなる。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例につき図面に基づいて
説明する。
【0024】超微粒子の機能は透明性,透光性に支障の
無いかぎり特に限定はされないが、平均粒径は100n
m程度のものがよい。代表的な機能は帯電防止,反射防
止である。
【0025】帯電防止超微粒子は、SnO2(酸化ス
ズ),SnO2+Sb23(酸化アンチモン),In2
3(酸化インジウム),In23+Sb23の群から選
ばれる。反射防止超微粒子はSiO2(二酸化ケイ素),
Mg22(フッ化マグネシウム)の群から選ばれる。反射
防止機能を有する超微粒子の平均粒径は100〜150
nmが望ましい。SiO2 の場合100nmより小さな
粒径では形成された膜の表面が平坦になり過ぎて十分な
反射防止効果が得られない恐れがあり、一方150nmよ
り大きな粒径では反射防止効果は得られるが、拡散反射
が大きくなり、その結果、白濁すると同時に解像度が低
下する恐れがあるからである。従って反射防止用超微粒
子の粒径は100〜150nmが望ましい。
【0026】帯電防止用超微粒子の平均粒径は10nm
以下が望ましい。また、帯電防止用超微粒子は2種以上
併用してもよい。反射防止用超微粒子と併用する場合の
帯電防止用超微粒子の粒径は、反射防止用超微粒子の粒
径に対して1/10以下が望ましい。すなわち、粒径の
異なる2種類の超微粒子を混合した溶液を塗布した場
合、粒径比が1/10以内では比較的良く分散される
が、1/10以上では分散されずに粒径の小さな超微粒
子は網目状に分散するからである。
【0027】このことから帯電防止用超微粒子の粒径が
反射防止用超微粒子粒径の1/10以内では、導電性が
なくなる程度まで良く分散されてしまい、その結果、帯
電防止機能を発揮しない。一方、その粒径比が1/10
以上では網目状に凝集するので導電性膜となり、帯電防
止機能を発揮する。本発明の場合、反射防止用超微粒子
の適正粒径は100〜150nmであるので、このこと
から帯電防止用超微粒子の適正粒径は10nm以下が望
ましい。
【0028】また、反射防止用超微粒子と帯電防止用超
微粒子との構成割合は、帯電防止用超微粒子が全超微粒
子量の10%以上であることが望ましい。尚、この量が
50%以上になると反射防止機能の低下をきたす恐れが
あり、50%以下に調整する必要がある。また、同様の
理由により反射防止用超微粒子の粒径に対して2〜3倍
の粒径をもつ超微粒子を少なくとも全超微粒子量の20
重量%以下混合させることが望ましい。
【0029】膜の形成には、ディップコーティング法を
用いる。ブラウン管表面を容器の側面部にあけた穴から
露出させ、ブラウン管表面に超微粒子を混入した塗布液
を充たし、容器内部の液を上昇あるいは下降させる。こ
の方法は、表面形状が複雑なものにも適している。
【0030】塗布後の加熱処理は、炉中150℃〜40
0℃で焼成するのが実用的である。
【0031】本発明の超微粒子膜の形成には、所定の超
微粒子にバインダを加えた塗布溶液を用いる。
【0032】基板がガラスのときは、バインダとしてS
i(OR)4(Rはアルキル基)を使用する。Si(O
R)4が分解するために水及び触媒として硝酸などを加
えて塗布溶液を調整する。
【0033】さらに、帯電防止効果を付与するために周
期律表第II族、第III 族金属の塩を添加しても良い。代
表的な例はアルミニウムの塩酸塩や硝酸塩,硫酸塩及び
カルボン酸塩が挙げられる。
【0034】塗布溶液の混合方法は、まず、エチルシリ
ケート(Si(OC25)4)をエタノールに溶解し、さ
らに加水分解のためのH2Oと、触媒としてのHNO3
を添加した溶液を作り、この溶液に粒径120nmのほ
ぼ球形のSiO2 超微粒子を重量%で10%と、粒径6
nmのSnO2 超微粒子を重量%で約10%添加する。
このとき十分分散するように溶液のPHを調整する。
【0035】この溶液をディップコーティング法によ
り、塗布液の上昇あるいは下降速度10mm/s以下で塗
布を行った。その後、150℃で30分間空気中で焼成
し、エチルシリケート(Si(OC25)4)を分解し
た。溶液に添加したSiO2超微粒子は、分解してでき
たSiO2 がバインダの役目を果たすので、お互いに強
固に接着され、基板表面とも強固に接着固定される。こ
の方法により基板表面に超微粒子による均一な連続した
凹凸を形成することができる。
【0036】一方、バインダが超微粒子を完全に覆って
しまった場合、粒子上部のバインダをエッチングしバイ
ンダから粒子を露出させる。このエッチングにより表面
凹凸を増大させ良好な反射特性を得ることができる。
【0037】この膜を形成したブラウン管の表面に入射
角5度で光を入射させ、反射率を測定した結果、波長5
50nmにおいて0.08% の低反射率が得られた。
【0038】このような帯電,反射防止膜を形成するプ
ロセスでは、完成したブラウン管に、直接、膜を形成す
ることができ、また既存のSi(OR)4 アルコール溶液
にSiO2 超微粒子とSnO2 とを混合して塗布,焼成
するだけでよく、弗酸などの有害な薬品の使用は一切な
く、品質一定で、しかも、低コストで製造することがで
きる。
【0039】以下、本発明をブラウン管の全面パネル表
面に適用した例を示す。
【0040】図1は本発明の装置例を示す。図1におい
て、11はブラウン管、12は塗布浴槽、13は塗布溶
液、14は加圧調整用バルブ、15はオーバーフロー用
バルブ、16は溶液タンク、17は溶液供給加圧バル
ブ、18はリーク用バルブである。
【0041】この構成で、ブラウン管11に塗布浴槽1
2を取り付けた。塗布浴槽12の取付け面には、塗布過
程で塗布液及び加圧ガスが漏れないようにOリングが施
されており、かつ作業性を考慮してブラウン管を挿入す
るだけでシールできるようになっている。
【0042】次に超微粒子が混合された塗布溶液を塗布
浴槽12とブラウン管表面との間に形成された空間に導
入した。この塗布液の導入は、まずオーバーフロー用バ
ルブ15及び溶液供給用バルブ17を開いた。
【0043】この操作により溶液タンク16に充填され
ている塗布溶液13を加圧してブラウン管上に満たした
後に、オーバーフロー用バルブ15及び溶液供給用バル
ブ17を閉じた後、加圧調整用バルブ14とリーク用バ
ルブ18を開くとブラウン管表面に満たされている塗布
溶液13は溶液タンク16に戻される。この場合、加圧
調整用バルブ14に加えるガス圧力とリーク用バルブ1
8の開閉度によって、塗布溶液13がブラウン管表面上
を一定速度で下降する速度を調整することができる。
【0044】次に、この塗布溶液の混合方法について述
べる。
【0045】まず、エチルシリケート(Si(OC
25)4)をエタノールに溶解し、さらに加水分解のため
のH2Oと、触媒としてのHNO3とを添加した溶液を作
り、この溶液に粒径120nmのほぼ球形のSiO2
微粒子を重量%で10%と、粒径6nmのSnO2 超微
粒子を重量%で2%添加する。このとき十分分散するよ
うに溶液のPHを調整する。
【0046】次にこの溶液を上記方法によりブラウン管
表面に満たし、10mm/s以下の速度で塗布液を降下し
て塗布を行った。その後、150℃で30分間空気中で
焼成し、エチルシリケート(Si(OC25)4)を分解し
た。溶液に添加したSiO2超微粒子は、分解してできた
SiO2 がバインダの役目を果たすので、お互いに強固
に接着されると同時に、ブラウン管表面に強固に接着,
固定される。この方法により、ブラウン管表面には超微
粒子による均一な連続した凹凸を形成することができ
た。
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、超微粒子による微小凹
凸を簡単な塗布方法で形成できるため帯電,反射防止膜
を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】超微粒子が単層配列した場合の断面図。
【図2】バインダが粒子の表面を覆ってしまった場合の
断面図。
【図3】バインダが粒子の下部のみに存在する場合の断
面図。
【図4】本発明の超微粒子膜を反射防止膜に適用した場
合の反射率特性図。
【図5】本発明の一実施例にかかわる装置の系統図。
【符号の説明】
11…ブラウン管、12…塗布浴槽、13…塗布溶液、
14…加圧調整用バルブ、15…オーバーフロー用バル
ブ、16…溶液タンク、17…溶液供給加圧バルブ、1
8…リーク用バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 克美 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超微粒子膜において、超微粒子が単層配列
    し、基板に前記超微粒子を密着させるバインダの膜厚が
    超微粒子径の半分以下であることを特徴とする超微粒子
    膜。
JP4088579A 1992-04-09 1992-04-09 超微粒子膜 Pending JPH05288903A (ja)

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JP4088579A JPH05288903A (ja) 1992-04-09 1992-04-09 超微粒子膜

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JP4088579A JPH05288903A (ja) 1992-04-09 1992-04-09 超微粒子膜

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996025677A1 (fr) * 1995-02-17 1996-08-22 Washi Kosan Co., Ltd. Structure de surface convexe d'un grain ultra-fin
US6075652A (en) * 1995-02-17 2000-06-13 Washi Kosan Co., Ltd. Convex-microgranular surface structure
JP2014528983A (ja) * 2011-08-17 2014-10-30 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー ナノ構造物品及びそれを製造するための方法

Cited By (4)

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