JPH1112375A - 防汚性薄膜の形成方法 - Google Patents

防汚性薄膜の形成方法

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JPH1112375A
JPH1112375A JP9167073A JP16707397A JPH1112375A JP H1112375 A JPH1112375 A JP H1112375A JP 9167073 A JP9167073 A JP 9167073A JP 16707397 A JP16707397 A JP 16707397A JP H1112375 A JPH1112375 A JP H1112375A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 防汚性薄膜を制御性よく安定的に形成する。
また、反射防止膜等の光学部材を被処理基材とした場合
でも、その光学部材の光学的性質が損なわれないように
均一な薄膜に形成する。 【解決手段】 防汚性薄膜を、被処理基材1の表面をフ
ルオロアルキルシラン2のモノマー蒸気に曝し、該表面
に真空紫外光Lを照射し、フルオロアルキルシラン2の
薄膜を形成することにより形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防汚性を必要とす
る各種基材の表面に、防汚性薄膜を形成する方法に関す
る。特に、光学部材(例えば、反射防止膜、光学フィル
ター、光学レンズ、液晶ディスプレー、テレビモニター
等)の表面に、各光学部材の光学性能を損なわせること
なく、防汚性薄膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】反射防止膜、光学フィルター、光学レン
ズ、液晶ディスプレー、テレビモニター等の光学部材に
は、汗や指紋等による汚れが付着する場合が多い。その
ような汚れは、一度付着すると除去することは容易でな
く、特に、反射防止膜付き光学部材では、付着した汚れ
が目立つために問題となる。
【0003】そこで、これら汚れの問題を解決する手段
として、防汚性あるいは撥水性のあるフルオロアルキル
シランの薄膜を、光学部材の表面に形成する方法が考案
されている。
【0004】例えば、特開平6−122778号公報に
は、プラズマCVD法を用いてフルオロアルキルシラン
の撥水性薄膜を形成する方法が開示されている。それに
よれば、次式(1)で表されるフルオロアルキルシラン
が重合するための反応促進のエネルギーとしてプラズマ
が用いられている。ここでプラズマが使用される理由と
しては、プラズマを使用しなければ、気化したフルオロ
アルキルシランのモノマー分子が被処理基材表面に単に
入射するだけであり、再蒸発はおこるが重合反応は起こ
らないと考えられているためである。
【0005】
【化1】 CF3(CF2n(CH2mSiA3 (1) (nは正の整数、mは0以上の整数、Aは加水分解可能
な置換基を表す。)
【0006】このプラズマCVD法は、より具体的に
は、図2に示すようなプラズマCVD装置20を使用し
て次のように行われる。即ち、プラズマCVD装置20
の反応室21内に被処理基材1を載置し、反応室21内
を真空ポンプで矢印Aのように排気する。次に、蒸着源
であるフルオロアルキルシラン2を充填したボトル22
をボトルヒーター23で加熱し、別の配管ヒーター24
でボトル22よりも高温に加熱した配管25を通してフ
ルオロアルキルシラン2の蒸気を反応室21内に導入す
る。一方、被処理基材1の上方に配されているコイル2
6にRF電源27から高周波を印加し、反応室21内に
プラズマを発生させる。そしてこのプラズマの作用によ
り、被処理基材1上に、フルオロアルキルシラン2の重
合による薄膜を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のプラズマを用い
てフルオロアルキルシランの薄膜を形成する方法では、
プラズマ自身がフルオロアルキルシランのモノマー蒸気
の電解・解離等のメカニズムで維持される。このプラズ
マ中の電子エネルギーは、平均で一般に5eV程度であ
る。しかし、そのエネルギー分布が広いため、プラズマ
中の電子には10eVを超える高エネルギーのものも相
当量含まれている。この高エネルギー電子が有するエネ
ルギー値は、フルオロアルキルシランのモノマー分子内
の化学結合エネルギーよりもはるかに高い。
【0008】そのため、フルオロアルキルシランの重合
と共にそのモノマー自身の破壊や分解も同時に進行す
る。したがって、この方法では制御性よくフルオロアル
キルシランを成膜することが困難であり、得られた薄膜
には予期できない不均一性が生じ、被処理基材の光学的
性質が損なわれたり、この蒸着材料が本来有する防汚性
や撥水性が発現しないという問題があった。
【0009】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、被処理基材の光学的性質を
損なうことなく、制御性よく、安定的に防汚性薄膜を形
成できるようにすることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するため、被処理基材の表面をフルオロアルキル
シランのモノマー蒸気に曝しながら該表面に真空紫外光
を照射し、フルオロアルキルシランの薄膜を形成するこ
とを特徴とする防汚性薄膜の形成方法を提供する。
【0011】特に、この方法において、フルオロアルキ
ルシランのモノマー蒸気温度を70〜200℃とし、照
射する真空紫外光の中心波長を100nm〜200nm
とする方法を提供する。
【0012】また、被処理基材として、反射防止膜など
の光学部材に上述の薄膜を形成する方法を提供する。
【0013】さらに、このような方法で形成した防汚性
薄膜それ自体や、このような防汚性薄膜を表面に有する
反射防止膜等の光学部材を提供する。
【0014】本発明の防汚性薄膜の形成方法によれば、
被処理基材の表面をフルオロアルキルシランのモノマー
蒸気に曝し、そこに真空紫外光を照射するので、この被
処理基材の表面では、フルオロアルキルシランの重合が
進行し、フルオロアルキルシランの薄膜が形成される。
【0015】この被処理基材へのフルオロアルキルシラ
ンのモノマーの蒸着と真空紫外光の照射により薄膜を形
成する方法は、所謂光CVD法に属する方法であり、こ
の薄膜の形成工程においてプラズマは使用しない。した
がって、フルオロアルキルシランの重合時にそのモノマ
ー自身の破壊や分解が生じることはなく、制御性よく、
均一な薄膜を形成することができる。
【0016】一方、フルオロアルキルシランの薄膜は、
汗、指紋、油性ペン等の汚れに対して優れた防汚効果を
発揮する。
【0017】よって、本発明の防汚性薄膜の形成方法に
よれば、反射防止膜等の光学部材を被処理基材とした場
合でも、その光学部材の光学的性質を損なうことなく、
防汚性を付与することが可能となる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0019】図1は、本発明の実施に好適に使用するこ
とのできる光CVD装置10の構成図である。本発明の
方法は、同図のような光CVD装置10を使用する場
合、次のように行うことができる。
【0020】まず、被処理基材1をその反応室11内に
載置し、真空ポンプで矢印Aのように排気する。次い
で、蒸着源とするフルオロアルキルシラン2をボトルヒ
ーター13付のボトル12に充填し、配管ヒーター14
付の配管15で反応室11内にそのモノマーの加熱蒸気
を導入し、このモノマー蒸気に被蒸着基材1の表面を曝
す。そして、光源16から光学窓17を通して真空紫外
線Lを照射する。なお、この光学窓17としては、照射
波長に対して透過率の高い光学材料から形成されている
ものを使用する。例えば、波長100〜200nmの真
空紫外光Lに対しては合成石英製のものを使用すること
ができる。
【0021】このような操作により被処理基材1の表面
にフルオロアルキルシランの重合による薄膜を形成する
ことができる。
【0022】ここで、使用するフルオロアルキルシラン
としては、従来のプラズマCVD法により防汚性薄膜を
形成する場合と同様の、次式(1)
【0023】
【化2】 CF3(CF2n(CH2mSiA3 (1) (nは正の整数、mは0以上の整数、Aは加水分解可能
な置換基を表す。)
【0024】で表される化合物を使用することができ
る。
【0025】式中、Aの置換基としては、具体的には、
エトキシ基、メトキシ基等をあげることができる。
【0026】式(1)で表されるフルオロアルキルシラ
ンの中でも、n=5〜10、m=2〜5、Aがメトキシ
基である化合物を使用することが好ましい。
【0027】また、被処理基材1に供給するフルオロア
ルキルシランのモノマー蒸気温度は、低すぎると蒸気圧
が不足であり、高すぎると蒸気圧過剰となり、分解の可
能性が生じるため、蒸気圧が1Torr程度となる温度
が好ましい。このような温度は、材料によっても異なる
が、通常70〜200℃である。
【0028】真空紫外光Lとしては、その中心波長が1
00nm〜200nmにあり、この範囲に強度をもつも
のが好ましい。真空紫外光Lの波長が長すぎるとフルオ
ロアルキルシランの重合膜が形成されにくく、短すぎる
とプラズマを使用した場合と同様に分解が起こるので好
ましくない。また、上記の波長よりも短い短波長の光を
発する実用的な光源は入手できないことからも真空紫外
光Lの好ましい波長範囲は上記の通り、100nm〜2
00nmとすることが好ましい。、この他、この薄膜形
成時の条件としては、反応室11内を1×10-5Tor
r〜1×10-2Torr程度の真空とすることが好まし
く、特に、5×10-4Torr程度とすることが好まし
い。
【0029】反応時間としては、材料の種類、圧力、真
空紫外光の強度にもよるが、通常、10秒〜600秒と
することが好ましい。
【0030】このような方法でフルオロアルキルシラン
の薄膜を形成する被処理基材1自体には特に制限はない
が、所期の設計通りの厳密な表面性が必要とされる反射
防止膜を被処理基材とする場合に、本発明の効果を顕著
に得ることができる。このような反射防止膜としては、
例えば、MgF2、LiF2、ThF4、SiO、Si
2、ZrO2、CeO2、AI23、TiO2、Ta36
などのフッ化物、酸化物を単層で、あるいは積層したも
のをあげることができる。この他、本発明を適用する好
ましい被処理基材1としては、偏光板、あるいはこれら
を貼り付けたメガネ等の光学レンズや液晶ディスプレイ
等の光学部材をあげることができる。
【0031】以上、図1に示した光CVD装置10を使
用して本発明を実施する場合について詳細に説明した
が、本発明はこれに限定されない。例えば、被処理基材
1がフィルム状である場合には、巻き取り式真空成膜装
置を使用し、その成膜室を10E−4Torr以下に排
気し、次いで加熱気化したフルオロアルキルシランのモ
ノマー蒸気を導入し、その成膜室にフィルム状被処理基
材を走行させながら光学窓を通して真空紫外光を照射す
ることが好ましい。
【0032】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。
【0033】実施例1 図1の光CVD装置10を使用し、次のようにフルオロ
アルキルシランの薄膜を被処理基材1に形成した。
【0034】まず、被処理基材1として、100mm角
で厚さ80μmのトリアセチルセルロースフィルム上
に、アクリル樹脂からなるハードコート層と無機酸化物
の積層体からなる反射防止膜とを積層した光学部材を反
応室11内に設置した。このときの設置位置は、光源1
6のランプ面から30mmの距離とした。そして反応室
11内を真空排気した。
【0035】一方、式(1)のフルオロアルキルシラン
(信越化学製:KBM7803)をステンレス製のボト
ル12に500cc仕込み、これをボトルヒーター13
で90℃に加熱し、気化させてモノマー蒸気とした。別
の配管ヒーター14で配管15を110℃に加熱保温
し、この配管15を通して上述のモノマー蒸気を反応室
11に導入した。このとき、反応室11の内圧力はダイ
ヤフラム式圧力計ではかったところ1E−3Torrで
あった。
【0036】次に、光源16としてキセノンエキシマラ
ンプ(ウシオ電機製:UER20−172)を使用し、
中心波長172nm、半値幅14nmの真空紫外光源L
を合成石英製の光学窓17を通して10分間照射し、こ
れにより被処理基材1の表面に防汚性薄膜を形成した。
【0037】薄膜形成後、被処理基材1を取り出してそ
の被処理基材1表面の水に対する接触角を協和界面科学
製FACE CA−Z型試験器を用いて測定した。この
場合、測定は5回繰り返し、その5回の測定値の最高値
と最低値を除去した残り3つの測定値の平均を当該被処
理基材1の接触角とした。その結果、表1に示すよう
に、水の接触角は115.8度であった。
【0038】次に、薄膜形成した被処理基材1の表面を
クリーニングペーパー(旭化成社製、ベンコットンCT
−8)を用いて軽く100往復拭き取り、その後上記と
同様に接触角を測定した。その結果、表1に示すように
接触角の低下はほとんど無く、耐久性のある良好な撥水
性が確認された。また、被処理基材1の上につけた指紋
をクリーニングペーパーで拭き取る指紋の拭き取り試験
ったところ、指紋を完全に拭き取ることができ、被処理
基材1の表面に形成された薄膜の良好な防汚性が確認で
きた。
【0039】比較例1 実施例1と同様の被処理基材1をプラズマCVD装置の
反応室に設置し、その反応室内を真空排気してそこにフ
ルオロアルキルシラン(信越化学製:KBM7803)
のモノマーを導入し、その反応室に設置した電極に1
3.56MHzのRF電力を50W印加してプラズマを
発生させ、そのプラズマを1分間維持させることにより
被処理基材1の表面に薄膜を形成した。
【0040】その後、実施例1と同様に、被処理基材1
の表面をクリーニングペーパーで100往復拭き取る前
後の水の接触角をそれぞれ測定した。この結果を表1に
示す。
【0041】表1の結果から、比較例1の薄膜はクリー
ニングペーパーで拭き取った後の水の接触角が大きく低
下し、初期撥水性においても耐久性においても、上記実
施例1の薄膜より劣っていることが確認できた。また、
実施例1と同様に指紋の拭き取り試験を行ったところ、
比較例1の薄膜では拭き残りが生じ、指紋を完全に拭き
取ることはできなかった。
【0042】
【表1】 薄膜 拭取前の 拭取後の 指紋の 形成方法 接触角 接触角 拭取試験 実施例1 光CVD法 115.8度 110.6度 拭き残りなし 比較例1 フ゜ラス゛マCVD法 106.5度 85.3度 拭き残りあり
【0043】
【発明の効果】本発明の防汚性薄膜の形成方法によれ
ば、制御性よく安定的に、耐久性、撥水性に優れた防汚
性薄膜を形成することができる。また、この方法により
形成される防汚性薄膜は均一性に優れた薄膜となるの
で、反射防止膜等の光学部材を被処理基材とした場合
に、その光学部材の光学的性質が損なわれることを防止
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に使用する光CVD装置の説明図
である。
【図2】従来のプラズマCVD装置の説明図である。
【符号の説明】
1 被処理基材 2 フルオロアルキルシラン 10 光CVD装置 11 反応室 12 ボトル 13 ボトルヒーター 14 配管ヒーター 15 配管 16 光源 17 光学窓 L 真空紫外光

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理基材の表面をフルオロアルキルシ
    ランのモノマー蒸気に曝しながら該表面に真空紫外光を
    照射し、フルオロアルキルシランの薄膜を形成すること
    を特徴とする防汚性薄膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 フルオロアルキルシランのモノマー蒸気
    温度が70〜200℃である請求項1記載の防汚性薄膜
    の形成方法。
  3. 【請求項3】 真空紫外光の中心波長が100nm〜2
    00nmである請求項1又は2に記載の防汚性薄膜の形
    成方法。
  4. 【請求項4】 被処理基材が光学部材である請求項1〜
    3のいずれかに記載の防汚性薄膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 光学部材が反射防止膜である請求項4記
    載の防汚性薄膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 被処理基材がフィルム状である場合に、
    巻き取り式真空成膜装置の成膜室を排気し、次いで加熱
    気化したフルオロアルキルシランのモノマー蒸気を導入
    し、その成膜室にフィルム状被処理基材を走行させなが
    ら光学窓を通して真空紫外光を照射する請求項1〜5の
    いずれかに記載の防汚性薄膜の形成方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の方法で
    形成された防汚性薄膜。
  8. 【請求項8】 表面に請求項1〜6のいずれかに記載の
    方法で形成された防汚性薄膜を有する光学部材。
  9. 【請求項9】 表面に請求項1〜6のいずれかに記載の
    方法で形成された防汚性薄膜を有する反射防止膜。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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