JP2001295032A - 光学複合薄膜の形成方法およびそれを用いた光学物品 - Google Patents
光学複合薄膜の形成方法およびそれを用いた光学物品Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の屈折率を有し、膜設計を容易に行うこ
とのできる光学複合薄膜を形成する方法と、これを用い
た物品とを提供する。 【解決手段】 フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導
入した雰囲気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプ
レーティングによって基板上に堆積させて無機光学薄膜
の固有屈折率を変化させた光学複合薄膜を形成する。
とのできる光学複合薄膜を形成する方法と、これを用い
た物品とを提供する。 【解決手段】 フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導
入した雰囲気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプ
レーティングによって基板上に堆積させて無機光学薄膜
の固有屈折率を変化させた光学複合薄膜を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、光学薄膜
の形成方法およびそれを用いた光学物品に関するもので
ある。さらに詳しくは、この出願の発明は、無機光学薄
膜原材料に有機物を複合させて成膜することで、所望の
屈折率を有する光学複合薄膜を形成することのできる方
法に関するものである。
の形成方法およびそれを用いた光学物品に関するもので
ある。さらに詳しくは、この出願の発明は、無機光学薄
膜原材料に有機物を複合させて成膜することで、所望の
屈折率を有する光学複合薄膜を形成することのできる方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術とその課題】眼鏡レンズ、液晶、光ディス
クやダイクロイックミラー等のようにとりわけ光学用途
に使用される製品には、目的に応じた機能を有する光学
薄膜が施されている。その代表的なものの1つである反
射防止膜は、低屈折率膜、多層干渉膜、多孔質膜などと
して考慮されており、中でも、酸化亜鉛、酸化ケイ素な
どを蒸着した低屈折率膜が一般的に利用されている。
クやダイクロイックミラー等のようにとりわけ光学用途
に使用される製品には、目的に応じた機能を有する光学
薄膜が施されている。その代表的なものの1つである反
射防止膜は、低屈折率膜、多層干渉膜、多孔質膜などと
して考慮されており、中でも、酸化亜鉛、酸化ケイ素な
どを蒸着した低屈折率膜が一般的に利用されている。
【0003】この低屈折率膜は、屈折率:nの異なる媒
質界面に対して垂直に光が入射すると、その光の位相に
ずれが生じるという特性を利用したものである。たとえ
ば、ガラスやプラスチック等の基板上に低屈折率の薄膜
を形成すると、薄膜へ入射した光がガラス等に反射した
光を打ち消すことで実現される。薄膜の光学膜厚:nd
をλ/4(λ:入射光の波長)と設計した場合に、入射
光の位相のずれが180°で最大となり、反射は最小と
なる。たとえば、単層膜を例に挙げると、その屈折率が
ガラス等の物品表面を構成する材質の屈折率の平方根と
等しくなるように、また、膜厚がλ/4となるように設
計される。このようにして、反射防止膜は広く実用され
ている。
質界面に対して垂直に光が入射すると、その光の位相に
ずれが生じるという特性を利用したものである。たとえ
ば、ガラスやプラスチック等の基板上に低屈折率の薄膜
を形成すると、薄膜へ入射した光がガラス等に反射した
光を打ち消すことで実現される。薄膜の光学膜厚:nd
をλ/4(λ:入射光の波長)と設計した場合に、入射
光の位相のずれが180°で最大となり、反射は最小と
なる。たとえば、単層膜を例に挙げると、その屈折率が
ガラス等の物品表面を構成する材質の屈折率の平方根と
等しくなるように、また、膜厚がλ/4となるように設
計される。このようにして、反射防止膜は広く実用され
ている。
【0004】このような反射防止膜の膜構成や、薄膜の
製造方法などに関する多くの提案(特願平11−119
002、特願平8−282279)がなされている。し
かしながら、その設計は、膜材料の持つ固有屈折率に大
きく制限されており、材料の組み合わせと、膜厚および
膜数を制御するだけにとどまっていた。
製造方法などに関する多くの提案(特願平11−119
002、特願平8−282279)がなされている。し
かしながら、その設計は、膜材料の持つ固有屈折率に大
きく制限されており、材料の組み合わせと、膜厚および
膜数を制御するだけにとどまっていた。
【0005】そこで、この出願の発明は、以上の通りの
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、所望の屈折率を有し、膜設計を容易に行うこと
のできる光学複合薄膜を形成する方法と、これを用いた
物品を提供することを課題としている。
事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を
解消し、所望の屈折率を有し、膜設計を容易に行うこと
のできる光学複合薄膜を形成する方法と、これを用いた
物品を提供することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、以下の通りの発明を提供
する。
の課題を解決するものとして、以下の通りの発明を提供
する。
【0007】すなわち、まず第1には、この出願の発明
は、フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入した雰囲
気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプレーティン
グによって基板上に堆積させて無機光学薄膜の固有屈折
率を変化させた光学複合薄膜を形成することを特徴とす
る光学複合薄膜の形成方法を提供する。
は、フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入した雰囲
気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプレーティン
グによって基板上に堆積させて無機光学薄膜の固有屈折
率を変化させた光学複合薄膜を形成することを特徴とす
る光学複合薄膜の形成方法を提供する。
【0008】そして、第2には、この出願の発明は、上
記第1の発明において、無機光学薄膜材料がSiO2で
あることや、第3には、無機光学薄膜がITO(インジ
ウム錫オキサイド)であること、第4には、有機物ガス
が、フッ素化炭化水素からなるガスであること、第5に
は、有機物ガスが、フッ素化炭化水素とともに、飽和炭
化水素、不飽和炭化水素、有機含酸素化合物、有機ケイ
素化合物、および有機含酸素高分子化合物から選ばれる
少くとも1種からなるものであること、第6には、有機
物ガスが、フッ素化炭化水素からなるガスと、CH4、
C2H6、C2H4、C2H2、PMMAおよびHMDSOか
ら選ばれる少なくとも1種からなるガスであることを特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
記第1の発明において、無機光学薄膜材料がSiO2で
あることや、第3には、無機光学薄膜がITO(インジ
ウム錫オキサイド)であること、第4には、有機物ガス
が、フッ素化炭化水素からなるガスであること、第5に
は、有機物ガスが、フッ素化炭化水素とともに、飽和炭
化水素、不飽和炭化水素、有機含酸素化合物、有機ケイ
素化合物、および有機含酸素高分子化合物から選ばれる
少くとも1種からなるものであること、第6には、有機
物ガスが、フッ素化炭化水素からなるガスと、CH4、
C2H6、C2H4、C2H2、PMMAおよびHMDSOか
ら選ばれる少なくとも1種からなるガスであることを特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
【0009】また、第7には、この出願の発明は、上記
いずれかの方法に真空蒸着、スパッタリング、イオンプ
レーティングの少なくとも1種の方法を組み合わせて多
層膜を形成することや、第8には、形成された光学複合
薄膜に、保護膜を設けるかあるいはアニールすること特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
いずれかの方法に真空蒸着、スパッタリング、イオンプ
レーティングの少なくとも1種の方法を組み合わせて多
層膜を形成することや、第8には、形成された光学複合
薄膜に、保護膜を設けるかあるいはアニールすること特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
【0010】さらに、第9には、この出願の発明は、上
記いずれかの発明の方法により形成された光学複合薄膜
を用いて作製された光学物品をも提供する。
記いずれかの発明の方法により形成された光学複合薄膜
を用いて作製された光学物品をも提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】この出願の発明は、上記の通りの
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。
【0012】この出願の発明が提供する光学複合薄膜の
形成方法は、フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入
した雰囲気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプレ
ーティングによって基板上に堆積させて無機光学薄膜の
固有屈折率を変化させた光学複合薄膜を形成する。
形成方法は、フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導入
した雰囲気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプレ
ーティングによって基板上に堆積させて無機光学薄膜の
固有屈折率を変化させた光学複合薄膜を形成する。
【0013】フッ素化炭化水素は、この出願の発明にお
いては、一般式として、CnHmFl(n,lは各々1以
上の数であり、mは0または1以上の数を示し、m+l
は、2nまたは2n+2である)で表わされるものとす
るが、より好ましくは、m=0であって、l=2n+2
である、一般式CnF2n+2で表される物質であり、これ
らの物質が、無機光学薄膜材料の屈折率を変化させる目
的で複合される。例えば、好適なフッ素化炭化水素とし
ては、CF4、C2F6、C3F8等が例示される。
いては、一般式として、CnHmFl(n,lは各々1以
上の数であり、mは0または1以上の数を示し、m+l
は、2nまたは2n+2である)で表わされるものとす
るが、より好ましくは、m=0であって、l=2n+2
である、一般式CnF2n+2で表される物質であり、これ
らの物質が、無機光学薄膜材料の屈折率を変化させる目
的で複合される。例えば、好適なフッ素化炭化水素とし
ては、CF4、C2F6、C3F8等が例示される。
【0014】有機物ガスは、上記のとおりのフッ素化炭
化水素のみであってもよいし、これと、飽和炭化水素、
不飽和炭化水素、有機含酸素化合物、有機ケイ素化合
物、および有機含酸素高分子化合物から選ばれる1種以
上のものとの組合わせであってもよい。たとえば、工業
的に生産されている代表的な光学ポリマーであるポリメ
タクリル酸メチルやポリカーボネート(PC)、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロ
エチレン、PFA、サイトップおよびヘキサメチルジシ
ロキサン(HMDSO)等や、(C3F6)3、(CF3)
2=CFOCH3、CF2CFClやアセチレン、エチレ
ン等が、その一例として示される。これらの有機物は、
単独で用いてよいのはもちろんのこと、複数種類を混合
して用いてもよい。
化水素のみであってもよいし、これと、飽和炭化水素、
不飽和炭化水素、有機含酸素化合物、有機ケイ素化合
物、および有機含酸素高分子化合物から選ばれる1種以
上のものとの組合わせであってもよい。たとえば、工業
的に生産されている代表的な光学ポリマーであるポリメ
タクリル酸メチルやポリカーボネート(PC)、ポリエ
チレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロ
エチレン、PFA、サイトップおよびヘキサメチルジシ
ロキサン(HMDSO)等や、(C3F6)3、(CF3)
2=CFOCH3、CF2CFClやアセチレン、エチレ
ン等が、その一例として示される。これらの有機物は、
単独で用いてよいのはもちろんのこと、複数種類を混合
して用いてもよい。
【0015】無機光学薄膜材料は、広く一般に使用され
ているものが対象とされる。例えば、SiO2、MgF2
等の低屈折率を有するものをはじめとして、ITO(イ
ンジウム錫オキサイド)、Al2O3、SnO2、ZrO2
およびTiO2等の高屈折率を有するものなどが例示さ
れる。
ているものが対象とされる。例えば、SiO2、MgF2
等の低屈折率を有するものをはじめとして、ITO(イ
ンジウム錫オキサイド)、Al2O3、SnO2、ZrO2
およびTiO2等の高屈折率を有するものなどが例示さ
れる。
【0016】基板についても、その材質については特に
限定されず、たとえば、PC、PET等のプラスチック
材料や、ステンレス、アルミニウム等の金属材料、ガラ
ス等の無機材料にも幅広く適用することができる。
限定されず、たとえば、PC、PET等のプラスチック
材料や、ステンレス、アルミニウム等の金属材料、ガラ
ス等の無機材料にも幅広く適用することができる。
【0017】この出願の発明が提供する光学複合薄膜の
形成の様子を、図1に示した。
形成の様子を、図1に示した。
【0018】この発明の方法では、たとえば図1に例示
したように、無機光学薄膜材料(6)を配置した真空槽
(1)内に、供給口(4)よりフッ素化炭化水素を含む
有機物ガス(7)を導入し、反応性イオンプレーティン
グ法によって、基板(3)上に光学複合薄膜(10)を
形成する。
したように、無機光学薄膜材料(6)を配置した真空槽
(1)内に、供給口(4)よりフッ素化炭化水素を含む
有機物ガス(7)を導入し、反応性イオンプレーティン
グ法によって、基板(3)上に光学複合薄膜(10)を
形成する。
【0019】反応性イオンプレーティング法としては、
一般に知られている方法が利用できる。例えば、真空槽
(1)内に設置された高周波コイル(5)に高周波を印
加し、無機光学薄膜材料(6)を高周波励起させて低温
プラズマ(8)を発生させる方法などが例示される。こ
の場合、無機光学薄膜材料(6)と共に有機物ガス
(7)も同時にイオン化あるいは活性化されされるた
め、有機物ガス(7)は物質イオン(9)として存在す
る。基板(3)をプラズマの暗黒部に設置することで、
高い運動エネルギーを持つ電子によって基板(3)は自
動的に負電位となり、電界が生じる。そのため、電界に
よって無機光学薄膜材料の低温プラズマ(8)および有
機物ガスの物質イオン(9)は加速され、基板(3)上
に付着し、光学複合薄膜(10)を形成する。この光学
複合薄膜の形成には、たとえば、この出願の発明者らに
よって提案されたプラズマCVD装置(特開平1−33
935)などを利用することもできる。
一般に知られている方法が利用できる。例えば、真空槽
(1)内に設置された高周波コイル(5)に高周波を印
加し、無機光学薄膜材料(6)を高周波励起させて低温
プラズマ(8)を発生させる方法などが例示される。こ
の場合、無機光学薄膜材料(6)と共に有機物ガス
(7)も同時にイオン化あるいは活性化されされるた
め、有機物ガス(7)は物質イオン(9)として存在す
る。基板(3)をプラズマの暗黒部に設置することで、
高い運動エネルギーを持つ電子によって基板(3)は自
動的に負電位となり、電界が生じる。そのため、電界に
よって無機光学薄膜材料の低温プラズマ(8)および有
機物ガスの物質イオン(9)は加速され、基板(3)上
に付着し、光学複合薄膜(10)を形成する。この光学
複合薄膜の形成には、たとえば、この出願の発明者らに
よって提案されたプラズマCVD装置(特開平1−33
935)などを利用することもできる。
【0020】上記のように基板(3)上に形成された光
学複合薄膜(10)は、無機光学薄膜材料中に有機物が
バインダー的な存在として均質に入り込んだ組成とな
る。そのため、密着性のよい光学複合薄膜(10)を得
ることができる。
学複合薄膜(10)は、無機光学薄膜材料中に有機物が
バインダー的な存在として均質に入り込んだ組成とな
る。そのため、密着性のよい光学複合薄膜(10)を得
ることができる。
【0021】さらに、基板(3)の材質や選択した無機
光学薄膜材料(6)にあわせて、基板(3)温度、高周
波の出力、および有機物ガス(7)の種類と圧力等を調
節することができる。そのため、光学複合薄膜(10)
の膜厚および組成などを精密に制御することができる。
光学薄膜材料(6)にあわせて、基板(3)温度、高周
波の出力、および有機物ガス(7)の種類と圧力等を調
節することができる。そのため、光学複合薄膜(10)
の膜厚および組成などを精密に制御することができる。
【0022】これによって、光学材料の基本特性である
透明性を損ねることなく、従来固定されていた無機光学
材料の固有屈折率を変化させ、所望の屈折率を有する光
学複合薄膜の形成を可能とする。このことは、反射防止
膜の設計において屈折率の変化を容易なものとし、反射
率をシミュレーションする場合にも極めて有用である。
透明性を損ねることなく、従来固定されていた無機光学
材料の固有屈折率を変化させ、所望の屈折率を有する光
学複合薄膜の形成を可能とする。このことは、反射防止
膜の設計において屈折率の変化を容易なものとし、反射
率をシミュレーションする場合にも極めて有用である。
【0023】また、この出願の発明は、上記発明の方法
において、無機光学薄膜材料がSiO2であることを特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
において、無機光学薄膜材料がSiO2であることを特
徴とする光学複合薄膜の形成方法を提供する。
【0024】SiO2は、光学材料としてはもちろん、
反射防止膜としても広く一般に使用されている材料であ
る。このSiO2に、フッ素化炭化水素、より好ましく
はCF4を上記発明の方法で複合させて、薄膜を形成す
る。このようにして得られた光学複合薄膜の屈折率は、
SiO2の固有屈折率(n=1.46)よりも低い値を
とる。さらに、フッ素化炭化水素の導入量を調節するこ
とにより、所望の屈折率を有するSiO2薄膜を得るこ
とができる。
反射防止膜としても広く一般に使用されている材料であ
る。このSiO2に、フッ素化炭化水素、より好ましく
はCF4を上記発明の方法で複合させて、薄膜を形成す
る。このようにして得られた光学複合薄膜の屈折率は、
SiO2の固有屈折率(n=1.46)よりも低い値を
とる。さらに、フッ素化炭化水素の導入量を調節するこ
とにより、所望の屈折率を有するSiO2薄膜を得るこ
とができる。
【0025】これによって、SiO2という安価で一般
的な光学材料に対して、反射防止膜に求められる低屈折
率特性を所望の値で実現することを可能とする。
的な光学材料に対して、反射防止膜に求められる低屈折
率特性を所望の値で実現することを可能とする。
【0026】また、無機光学薄膜材料としてITO(イ
ンジウム錫オキサイド)が用いられる場合には、低屈折
率特性とともに、導電性の光学薄膜の形成も可能とされ
る。
ンジウム錫オキサイド)が用いられる場合には、低屈折
率特性とともに、導電性の光学薄膜の形成も可能とされ
る。
【0027】また、この出願の発明の光学複合薄膜の形
成において、フッ素化炭化水素に加えてC2H2、PMM
AおよびHMDSO等から選ばれるガスが複合されるこ
とで、膜の密着性を向上させたり、膜割れを防止する等
の効果を得ることができる。特に、CF4にHMDSO
を複合することで、得られる光学複合薄膜の安定性を高
めることが可能となる。
成において、フッ素化炭化水素に加えてC2H2、PMM
AおよびHMDSO等から選ばれるガスが複合されるこ
とで、膜の密着性を向上させたり、膜割れを防止する等
の効果を得ることができる。特に、CF4にHMDSO
を複合することで、得られる光学複合薄膜の安定性を高
めることが可能となる。
【0028】これらの有機物ガスは、無機光学薄膜材料
の性質を向上したり、さらなる機能を付与する目的で複
合されるものであるため、上記以外にも様々な有機物が
複合されてもよいことはいうまでもない。加えて、新規
な特性を持つ光学薄膜材料の創製にもつながる可能性が
期待できる。
の性質を向上したり、さらなる機能を付与する目的で複
合されるものであるため、上記以外にも様々な有機物が
複合されてもよいことはいうまでもない。加えて、新規
な特性を持つ光学薄膜材料の創製にもつながる可能性が
期待できる。
【0029】そしてこの出願の発明の方法では、上記の
いずれかの光学複合薄膜の形成方法、もしくはこれに真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの少な
くとも1種の方法を組み合わせて多層膜を形成すること
を可能としている。
いずれかの光学複合薄膜の形成方法、もしくはこれに真
空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングの少な
くとも1種の方法を組み合わせて多層膜を形成すること
を可能としている。
【0030】反射防止膜をはじめとする光学薄膜は、例
えば、多層干渉を利用した多層膜等として考慮されてい
る。このような多層膜の形成は、この出願の発明の光学
複合薄膜の形成方法、もしくはこれに真空蒸着、スパッ
タリング、イオンプレーティングの少なくとも1種の方
法を組み合わせて行うことができる。たとえば、高屈折
率層を真空蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレ
ーティング法によって形成し、低屈折率層をこの発明の
方法で形成するなどの方法が例示される。
えば、多層干渉を利用した多層膜等として考慮されてい
る。このような多層膜の形成は、この出願の発明の光学
複合薄膜の形成方法、もしくはこれに真空蒸着、スパッ
タリング、イオンプレーティングの少なくとも1種の方
法を組み合わせて行うことができる。たとえば、高屈折
率層を真空蒸着法、スパッタリング法またはイオンプレ
ーティング法によって形成し、低屈折率層をこの発明の
方法で形成するなどの方法が例示される。
【0031】上記いずれかに記載の方法により形成され
た光学複合薄膜に、保護膜を設けるかあるいはアニール
処理を施すこともできる。
た光学複合薄膜に、保護膜を設けるかあるいはアニール
処理を施すこともできる。
【0032】保護膜としては、たとえば、反応性イオン
プレーティング方等によって高硬度の材料を最上層とし
て形成することなどが示される。一方、アニール処理
は、得られた光学複合薄膜を、適当な温度にまで加熱し
てからゆっくり冷却することなどが例示される。
プレーティング方等によって高硬度の材料を最上層とし
て形成することなどが示される。一方、アニール処理
は、得られた光学複合薄膜を、適当な温度にまで加熱し
てからゆっくり冷却することなどが例示される。
【0033】これにより、光学複合薄膜の表面硬度を向
上させることができ、また、得られた光学複合薄膜を経
時的に安定させることも可能となる。さらに、アニール
処理は、光学複合薄膜の密着性の向上やひずみの除去な
どといった効果が期待できる。
上させることができ、また、得られた光学複合薄膜を経
時的に安定させることも可能となる。さらに、アニール
処理は、光学複合薄膜の密着性の向上やひずみの除去な
どといった効果が期待できる。
【0034】この出願の発明は、上記いずれかに記載の
方法により形成された光学複合薄膜を用いて作製された
ことを特徴とする光学物品を提供する。
方法により形成された光学複合薄膜を用いて作製された
ことを特徴とする光学物品を提供する。
【0035】上記発明の方法で形成された光学複合薄膜
を用いた光学物品としては、たとえば、レンズなどの反
射防止膜付き部品、エッジフィルター、ダイクロイック
ミラー等が示される。この光学複合薄膜は、有機物と複
合化されているために基板との密着性および耐久性に優
れ、高い表面硬度を有している。さらに、設計自由度の
高い製造方法によって作製されているため、所望の屈折
率を有し、高品質な光学複合薄膜を実現している。
を用いた光学物品としては、たとえば、レンズなどの反
射防止膜付き部品、エッジフィルター、ダイクロイック
ミラー等が示される。この光学複合薄膜は、有機物と複
合化されているために基板との密着性および耐久性に優
れ、高い表面硬度を有している。さらに、設計自由度の
高い製造方法によって作製されているため、所望の屈折
率を有し、高品質な光学複合薄膜を実現している。
【0036】これによって、高い品質と光学特性が付与
された光学物品が提供される。
された光学物品が提供される。
【0037】以下、添付した図面に沿って実施例を示
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明す
る。
【0038】
【実施例】(実施例1)ガラス基板上に、SiO2にC
F4を複合させた光学複合膜を、膜厚3/4λの設計で
作製した。なお、CF4の複合量は、CF4導入ガス圧を
変化させることで5段階に変化させて成膜し、試料1〜
5とした。それぞれの成膜条件は、表1に示したとおり
である。
F4を複合させた光学複合膜を、膜厚3/4λの設計で
作製した。なお、CF4の複合量は、CF4導入ガス圧を
変化させることで5段階に変化させて成膜し、試料1〜
5とした。それぞれの成膜条件は、表1に示したとおり
である。
【0039】成膜直後、および10日後の光学複合膜の
屈折率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、そ
の結果も表1に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直
後から10日後までの間に中心波長のピークがシフトし
た幅をnmで表したものである。
屈折率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、そ
の結果も表1に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直
後から10日後までの間に中心波長のピークがシフトし
た幅をnmで表したものである。
【0040】
【表1】
【0041】表1より、SiO2(n=1.46)にC
F4を複合させることで、光学複合膜の屈折率を低下さ
せることが可能なことが確認された。さらに、CF4の
複合量を増やすにつれて、光学複合膜の屈折率が低下し
ていくことがわかった。すべての試料は、成膜10日後
の屈折率に大きな変化がなく、光学複合膜の屈折率が安
定していることが確認された。
F4を複合させることで、光学複合膜の屈折率を低下さ
せることが可能なことが確認された。さらに、CF4の
複合量を増やすにつれて、光学複合膜の屈折率が低下し
ていくことがわかった。すべての試料は、成膜10日後
の屈折率に大きな変化がなく、光学複合膜の屈折率が安
定していることが確認された。
【0042】CF4導入ガス圧を6×10-2Paとして
成膜した試料4は、波長シフト幅が最も少なく、膜硬度
も鉛筆硬度でHBと硬く、品質のよいものが得られた。
(実施例2)ガラス基板上に、1層目としてAl2O3膜
をA:真空蒸着法(VD)およびB:高周波イオンプレ
ーティング法(RF−IP)により成膜した。2層目と
してSiO2にCF4を複合させた光学複合膜を、実施例
1の試料4と同じ条件で成膜し、反射防止膜とした。
成膜した試料4は、波長シフト幅が最も少なく、膜硬度
も鉛筆硬度でHBと硬く、品質のよいものが得られた。
(実施例2)ガラス基板上に、1層目としてAl2O3膜
をA:真空蒸着法(VD)およびB:高周波イオンプレ
ーティング法(RF−IP)により成膜した。2層目と
してSiO2にCF4を複合させた光学複合膜を、実施例
1の試料4と同じ条件で成膜し、反射防止膜とした。
【0043】これらの成膜条件を、表2に示した。ま
た、得られた反射防止膜の分光反射曲線を図2の
(A)、(B)に示した。図中の(A)、(B)は分光
反射特性の実測値を、Sは設計シミュレーションによる
値を示している。なお、比較のために、1層目および3
層目がTiO2膜、2層目および4層目がSiO2膜の無
機4層反射防止膜の分光反射曲線をRとして示した。
た、得られた反射防止膜の分光反射曲線を図2の
(A)、(B)に示した。図中の(A)、(B)は分光
反射特性の実測値を、Sは設計シミュレーションによる
値を示している。なお、比較のために、1層目および3
層目がTiO2膜、2層目および4層目がSiO2膜の無
機4層反射防止膜の分光反射曲線をRとして示した。
【0044】得られた反射防止膜の波長550nmにお
ける反射率と、鉛筆硬度および密着性試験の結果も表2
に示した。
ける反射率と、鉛筆硬度および密着性試験の結果も表2
に示した。
【0045】
【表2】
【0046】その結果、作成2日後に、得られた反射防
止膜の反射率が少し上昇していることが確認された。密
着性および膜硬度については良好な反射防止膜が作製で
きたことがわかった。
止膜の反射率が少し上昇していることが確認された。密
着性および膜硬度については良好な反射防止膜が作製で
きたことがわかった。
【0047】また、図2より、試料A、Bともに、設計
シミュレーションに近く、波長460〜620nmの可
視光全域で低い反射率を示す反射防止膜が得られたこと
が確認された。
シミュレーションに近く、波長460〜620nmの可
視光全域で低い反射率を示す反射防止膜が得られたこと
が確認された。
【0048】特に、1層目のAl2O3膜を真空蒸着法で
成膜し、2層目のCF4導入ガス圧を6×10-2Paと
して成膜した試料Aは、極めて良好な反射特性を示すこ
とがわかった。 (実施例3) <1> ガラス基板上に、SiO2にCF4およびHMD
SOを複合させた単層複合膜を、膜厚が3/4λとなる
ように成膜した。成膜条件は表3のとおりであり、CF
4とHMDSOの導入ガス圧が合わせて6×10-2Pa
となるように4種類の配合を設定し、試料6〜9とし
た。
成膜し、2層目のCF4導入ガス圧を6×10-2Paと
して成膜した試料Aは、極めて良好な反射特性を示すこ
とがわかった。 (実施例3) <1> ガラス基板上に、SiO2にCF4およびHMD
SOを複合させた単層複合膜を、膜厚が3/4λとなる
ように成膜した。成膜条件は表3のとおりであり、CF
4とHMDSOの導入ガス圧が合わせて6×10-2Pa
となるように4種類の配合を設定し、試料6〜9とし
た。
【0049】成膜直後、および1ヶ月後の複合膜の屈折
率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、その結
果を表3に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直後か
ら1ヶ月後までの間に中心波長のピークがシフトした幅
をnmで表したものである。
率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、その結
果を表3に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直後か
ら1ヶ月後までの間に中心波長のピークがシフトした幅
をnmで表したものである。
【0050】<2> ガラス基板上に、1層目としてA
l2O3膜を、真空蒸着法(VD)によって実施例2と同
様に成膜した。次いで、2層目として、SiO2にCF4
およびHMDSOを複合させた膜厚2/4λの複合膜
を、上記<1>と同様に成膜し、試料10〜13とし
た。
l2O3膜を、真空蒸着法(VD)によって実施例2と同
様に成膜した。次いで、2層目として、SiO2にCF4
およびHMDSOを複合させた膜厚2/4λの複合膜
を、上記<1>と同様に成膜し、試料10〜13とし
た。
【0051】得られた膜の成膜1ヶ月後の波長シフト幅
と、密着性を調べ、その結果を表3に示した。
と、密着性を調べ、その結果を表3に示した。
【0052】
【表3】
【0053】表3より、HMDSOの複合量が増える
と、単層膜(試料6〜9)では反射率が上昇することが
確認され、2層膜(試料11〜13)では波長シフト幅
が少なくなることが確認された。
と、単層膜(試料6〜9)では反射率が上昇することが
確認され、2層膜(試料11〜13)では波長シフト幅
が少なくなることが確認された。
【0054】試料10は、1層目をAl2O3膜として2
層目に(SiO2+CF4)膜を成膜した実施例2のAに
相当する。この場合、成膜1ヶ月後の密着性試験で膜割
れを起こしてしまい、密着性がよくない結果となった。
しかし、HMDSOを複合する(試料11〜13)こと
で、膜割れを起こさず、密着性のよい複合膜が得られる
ことがわかった。
層目に(SiO2+CF4)膜を成膜した実施例2のAに
相当する。この場合、成膜1ヶ月後の密着性試験で膜割
れを起こしてしまい、密着性がよくない結果となった。
しかし、HMDSOを複合する(試料11〜13)こと
で、膜割れを起こさず、密着性のよい複合膜が得られる
ことがわかった。
【0055】また、高周波を印加して成膜した試料9お
よび試料13は、波長シフト幅が少なく、経時的に安定
した複合膜となることが確認された。
よび試料13は、波長シフト幅が少なく、経時的に安定
した複合膜となることが確認された。
【0056】以上の結果から、SiO2にCF4およびH
MDSOを併用し、周波数を高くして複合膜を作製する
ことで、SiO2の固有屈折率の低下、波長シフトの低
減、膜密着力の改善につながることがわかった。 (実施例4)ガラス基板上に、ITO(Indium Tin Oxid
e)にCF4を複合させた光学複合膜を、膜厚λ/4の設
計で作製した。なお、CF4の複合量は、CF4導入ガス
圧を変化させることで5段階に変化させて成膜し、試料
14〜18とした。それぞれの成膜条件は、表4に示し
たとおりである。
MDSOを併用し、周波数を高くして複合膜を作製する
ことで、SiO2の固有屈折率の低下、波長シフトの低
減、膜密着力の改善につながることがわかった。 (実施例4)ガラス基板上に、ITO(Indium Tin Oxid
e)にCF4を複合させた光学複合膜を、膜厚λ/4の設
計で作製した。なお、CF4の複合量は、CF4導入ガス
圧を変化させることで5段階に変化させて成膜し、試料
14〜18とした。それぞれの成膜条件は、表4に示し
たとおりである。
【0057】成膜直後、および10日後の光学複合膜の
屈折率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、そ
の結果も表1に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直
後から10日後までの間に中心波長のピークがシフトし
た幅をnmで表したものである。
屈折率と、密着性、鉛筆硬度、波長シフト幅を調べ、そ
の結果も表1に示した。なお、波長シフト幅は、成膜直
後から10日後までの間に中心波長のピークがシフトし
た幅をnmで表したものである。
【0058】
【表4】
【0059】表4より、ITO(n=1.920)にC
F4を複合させることで、光学複合膜の屈折率を低下さ
せることが可能なことが確認された。さらに、CF4の
複合量を増やすにつれて、光学複合膜の屈折率が低下し
ていくことがわかった。すべての試料は、成膜10日後
の屈折率に大きな変化がなく、光学複合膜の屈折率が安
定していることが確認された。 (実施例5)表4の試料16の成膜条件でPC板にIT
Oを膜厚2000Åにて成膜したところ、光学薄膜とし
て使用できる図3のチャートを得た。 (実施例6)表4の試料18の成膜条件でガラス板上に
ITOを膜厚2000Åで成膜したところ、光学薄膜と
して品質良く使用できる図4のチャートを得た。 (実施例7)表4の試料15の成膜条件で光学多層膜を
形成し、その特性を調べた。
F4を複合させることで、光学複合膜の屈折率を低下さ
せることが可能なことが確認された。さらに、CF4の
複合量を増やすにつれて、光学複合膜の屈折率が低下し
ていくことがわかった。すべての試料は、成膜10日後
の屈折率に大きな変化がなく、光学複合膜の屈折率が安
定していることが確認された。 (実施例5)表4の試料16の成膜条件でPC板にIT
Oを膜厚2000Åにて成膜したところ、光学薄膜とし
て使用できる図3のチャートを得た。 (実施例6)表4の試料18の成膜条件でガラス板上に
ITOを膜厚2000Åで成膜したところ、光学薄膜と
して品質良く使用できる図4のチャートを得た。 (実施例7)表4の試料15の成膜条件で光学多層膜を
形成し、その特性を調べた。
【0060】すなわちPC基板上に高周波イオンプレー
ティングにてITOにCF4を複合させた光学薄膜と、
Al2O3、SiC2膜をλ/4波長にて積層させ、両面
4層の光学反射防止膜を作成した。
ティングにてITOにCF4を複合させた光学薄膜と、
Al2O3、SiC2膜をλ/4波長にて積層させ、両面
4層の光学反射防止膜を作成した。
【0061】ITOの導伝性を利用した導伝性AR(反
射防止膜)が得られた。
射防止膜)が得られた。
【0062】本薄膜の光学特性は、図5のように、品質
の良い反射防止膜であることを示した。
の良い反射防止膜であることを示した。
【0063】この場合の導電性の薄膜の構成は 基 板 PC 第1層 ITO+CF4 第2層 SiO2 第3層 ITO+CF4 第4層 Al2O3 であり、成膜後の膜割れもなく、常温放置および加湿後
も同様であった。
も同様であった。
【0064】ガラス基板やPC以外のPET、PMMA
板にもITO+CF4で成膜した一層膜や多層膜として
の光学薄膜の形成が可能となることがわかった。 (実施例8)ガラス基板上に高周波イオンプレーティン
グにて、表4の試料17の成膜条件を使い導電性AR膜
を作成した。
板にもITO+CF4で成膜した一層膜や多層膜として
の光学薄膜の形成が可能となることがわかった。 (実施例8)ガラス基板上に高周波イオンプレーティン
グにて、表4の試料17の成膜条件を使い導電性AR膜
を作成した。
【0065】この場合の導電薄膜の構成は 基 板 ガラス板 第1層 ITO+CF4 第2層 SiO2 第3層 TiO2 第4層 SiO2 で、ITOにCF4を複合させた光学薄膜とSiO2、T
iO2、SiO2膜をλ/4波長にて積層させ、4層の光
学反射防止膜を作成した。
iO2、SiO2膜をλ/4波長にて積層させ、4層の光
学反射防止膜を作成した。
【0066】作成した膜は、図6のように、常態、加湿
後においても変化なく、導電性AR膜としての特性を示
した。
後においても変化なく、導電性AR膜としての特性を示
した。
【0067】もちろん、この発明は以上の例に限定され
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
るものではなく、細部については様々な態様が可能であ
ることは言うまでもない。
【0068】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、基板との密着性および耐久性に優れており、さら
に、所望の屈折率を実現できるため、自由度の高い設計
を可能とする光学複合薄膜の形成方法が提供される。
って、基板との密着性および耐久性に優れており、さら
に、所望の屈折率を実現できるため、自由度の高い設計
を可能とする光学複合薄膜の形成方法が提供される。
【図1】この発明の方法による光学複合薄膜の形成の概
略を例示した図である。
略を例示した図である。
【図2】反射防止膜の分光反射曲線と、設計シミュレー
ションによる分光反射曲線を例示した図である。
ションによる分光反射曲線を例示した図である。
【図3】PC板ITO成膜品の透過率曲線を例示した図
である。
である。
【図4】ガラス板ITO成膜品の透過率曲線を例示した
図である。
図である。
【図5】多層膜の反射率特性を例示した図である。
【図6】別の多層膜の反射率特性を例示した図である。
1 真空槽 2 排気口 3 基板 4 ガス供給口 5 高周波コイル 6 無機光学薄膜材料 7 有機物ガス 8 無機光学薄膜材料の低温プラズマ 9 有機物ガスの物質イオン 10 光学複合薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 14/24 C23C 14/24 N 14/34 14/34 N 14/58 14/58 B G02B 1/11 G02B 1/10 A 1/10 Z (72)発明者 村山 洋一 東京都新宿区下落合3丁目17番44号 ドム ス目白304 (72)発明者 柏木 邦宏 埼玉県志木市本町2−11−47 Fターム(参考) 2K009 AA04 AA07 AA15 BB02 BB06 BB11 CC02 CC03 CC26 CC42 DD03 DD06 DD07 4G059 AA11 AB01 AB09 AB11 AB17 AC04 EA01 EA02 EA03 EA04 EA05 EB02 EB03 EB04 GA01 GA02 GA04 GA12 4K029 AA09 BA42 BA43 BA44 BA46 BA48 BB02 BC07 CA01 CA03 CA05 DD02 GA03
Claims (9)
- 【請求項1】 フッ素化炭化水素含有の有機物ガスを導
入した雰囲気下で、無機光学薄膜材料を反応性イオンプ
レーティングによって基板上に堆積させて無機光学薄膜
の固有屈折率を変化させた光学複合薄膜を形成すること
を特徴とする光学複合薄膜の形成方法。 - 【請求項2】 無機光学薄膜材料がSiO2であること
を特徴とする請求項1記載の光学複合薄膜の形成方法。 - 【請求項3】 無機光学薄膜材料が、ITOであること
を特徴とする請求項1記載の光学複合薄膜の形成方法。 - 【請求項4】 有機物ガスが、フッ素化炭化水素からな
るガスであることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れかに記載の光学複合薄膜の形成方法。 - 【請求項5】 有機物ガスが、フッ素化炭化水素ととも
に、飽和炭化水素、不飽和炭化水素、有機含酸素化合
物、有機ケイ素化合物、および有機含酸素高分子化合物
から選ばれる少くとも1種からなることを特徴とする請
求項1ないし4のいずれかに記載の光学複合薄膜の形成
方法。 - 【請求項6】 フッ素化炭化水素とともに含有される有
機物ガスが、CH4、C2H6、C2H4、C2H2、PMM
AおよびHMDSOから選ばれる少なくとも1種からな
るガスであることを特徴とする請求項5記載の光学複合
薄膜の形成方法。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の方
法に真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング
の少なくとも1種の方法を組み合わせて多層膜を形成す
ることを特徴とする光学複合薄膜の形成方法。 - 【請求項8】 請求項1ないし7いずれかに記載の方法
により形成された光学複合薄膜に、保護膜を設けるかあ
るいはアニール処理を施すことを特徴とする光学複合薄
膜の形成方法。 - 【請求項9】 請求項1ないし8いずれかに記載の方法
により形成された光学複合薄膜を用いて作製されたこと
を特徴とする光学物品。
Priority Applications (3)
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DE10336041A1 (de) * | 2003-08-01 | 2005-02-17 | Merck Patent Gmbh | Optisches Schichtsystem mit Antireflexeigenschaften |
DE102005007825B4 (de) | 2005-01-10 | 2015-09-17 | Interpane Entwicklungs-Und Beratungsgesellschaft Mbh | Verfahren zur Herstellung einer reflexionsmindernden Beschichtung, reflexionsmindernde Schicht auf einem transparenten Substrat sowie Verwendung einer derartigen Schicht |
WO2016075435A1 (en) * | 2014-11-12 | 2016-05-19 | Pilkington Group Limited | Coated glass article, display assembly made therewith and method of making a display assembly |
FR3045672B1 (fr) | 2015-12-18 | 2018-03-16 | Corporation De L'ecole Polytechnique De Montreal | Article comprenant une couche organique-inorganique de bas indice de refraction |
EP3296799B1 (en) | 2016-09-20 | 2024-05-22 | Essilor International | Optical article with blue cut, high uv cut and high clarity |
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EP3693765B1 (en) | 2019-02-05 | 2023-04-19 | Essilor International | Article coated with an antireflective coating having improved optical properties |
EP3693766B1 (en) | 2019-02-05 | 2024-10-30 | Corporation de L'Ecole Polytechnique de Montreal | Article coated with a low refractive index layer based on fluorinated organosilicon compounds |
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---|---|---|---|---|
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2000
- 2000-11-29 JP JP2000362927A patent/JP2001295032A/ja active Pending
-
2001
- 2001-02-12 EP EP01301190A patent/EP1123905A3/en not_active Withdrawn
- 2001-02-12 US US09/780,410 patent/US20020008018A1/en not_active Abandoned
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EP1123905A2 (en) | 2001-08-16 |
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