KR20000023795A

KR20000023795A - 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품과 반사 방지막의 막 두께를 균일하게 하는 기구

Info

Publication number: KR20000023795A
Application number: KR1019997000279A
Authority: KR
Inventors: 요시하라마사아키; 가무라히토시; 가미야하지메
Original assignee: 야마나까 마모루; 호야 가부시키가이샤
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1999-01-15
Publication date: 2000-04-25
Also published as: AU741691B2; EP0928977A4; AU741691C; EP0928977A1; CN1239924C; CN1130575C; WO1998052074A1; AU7238798A; CN1226970A; CN1480744A; US6250758B1

Abstract

플라스틱 기재(10)의 표면에 반사 방지막(13)이 형성되어 이루어지는 플라스틱 광학 부품이다. 반사 방지막(13)은, 플라스틱 기재 측의 제1층(131)을 실질적으로 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층(132)을 저굴절률 물질로 하고, 이러한 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막이다. 플라스틱 기재(10)의 표면은 곡률을 가지고, 또한 복수의 상기 광학 렌즈 기재(10)가, 수평으로 배치되고 또한 회전 상태에 있는 원형 평판의 홀더(26)에, 수평 상태에서 동심원 위치로 배치된다. 스퍼터 성막 장치는 플라스틱 기재(10)의 표면에 면하는 타겟(31)을 구비한다. 막 두께 보정판은 타겟(31)과 홀더(26)의 사이에서 홀더의 주위 에지부와 중심부를 연결하는 방향으로 배치된 막 두께차 조정용 마스크부재(51, 52)이다.

Description

반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품과 반사 방지막의 막 두께를 균일하게 하는 기구 {PLASTIC OPTICAL DEVICES HAVING ANTIREFLECTION FILM AND MECHANISM FOR EQUALIZING THICKNESS OF ANTIREFLECTION FILM}

근래 안경 렌즈에서는 경량과 내충격성이 우수하다는 관점에서 재료로 플라스틱이 많이 사용되고 있다. 안경 플라스틱 렌즈에서는 그 양면에 반사 방지막이 형성되어 있다. 반사 방지막은 안경 플라스틱 렌즈에서의 표면 반사를 방지한다. 표면 반사가 생기면, 광학계의 투과율을 저하시키고, 결상(結像)에 기여하지 않는 광의 증가를 초래하고, 상의 콘트라스트를 저하시키는 원인으로 되기 때문이다. 안경 플라스틱 렌즈의 반사 방지막은 종래에는 주로 진공증착법에 의하여 단층막 도는 다층막으로 형성되어 있었다.

현재, 스퍼터법을 이용한 간단한 구성으로 안경 플라스틱 렌즈 등의 광학 렌즈에 반사 방지막을 성막하여, 생산성을 높인 성막의 방법 및 장치가 제안되어 있다.

이 스퍼터 성막 장치에서는 진공 플라스틱 렌즈를 대기에 노출시키지 않고 안경 플라스틱 렌즈의 표면에 다층의 반사 방지막을 성막할 수 있다. 또한 스퍼터 성막 장치는 안경 플라스틱 렌즈의 양면을 동시에 성막할 수 있다. 이 스퍼터 성막 장치는 이 렌즈의 양면에 동시에 성막을 행할 수 있으므로 렌즈 양면의 성막 조건이 동일하게 되어, 렌즈 양면에 동질의 막을 형성할 수 있는 이점을 가진다. 또한 렌즈 표면에 다층의 막을 퇴적시키는 경우로, 예를 들면 성질이 상이한 2종의 막(고굴절률 물질과 저굴절률 물질)을 교호(交互)로 반복 적층시켜 막 형성을 행하는 경우에, 상기 스퍼터 성막실 내에서 각 막의 성질에 따른 2개의 타겟을 준비하고, 타겟을 교환함으로써, 교호로 반복하여 스퍼터 성막을 행하면 되므로, 상기 스퍼터 성막 장치의 구성은 다층막의 성막을 용이하게 행할 수 있는 동시에 각 층의 막의 두께의 제어를 정확하게 행할 수 있다는 이점을 가진다. 각 층의 막의 두께를 정확하게 제어하면, 높은 평가를 받는 막 성능을 가진 반사 방지막을 형성할 수 있다.

그래서, 스퍼터법을 이용한 전술한 새로운 성막 방법 및 성막 장치를 이용하여 제작되는 안경 플라스틱 렌즈 등의 플라스틱 광학 부품의 반사 방지막에 대하여, 새로운 다층막 구조를 가지고, 막 성능에 대하여 높은 평가를 받는 반사 방지막을 제안하는 것이 가능하게 된다.

또, 안경 렌즈의 막 성능의 평가에서는, 간섭 색(干涉色, interference color)은 중요한 평가 항목으로 된다. 간섭 색은 백색 광의 간섭에 의하여 생기는 색이고, 다층 반사 방지막이 성막된 안경 플라스틱 렌즈인 경우에, 렌즈 표면 상에 굴절률이 상이한 투명한 박막이 접착되었을 때 반사광이 나타내는 간섭에 의한 색이다. 시판되는 반사 방지막을 가지는 렌즈의 간섭 색은, 일반적으로 청색계, 자주계, 그린계의 3개로 크게 구분된다. 그 중에서도 그린계의 간섭 색은 안생리학(眼生理學), 심미감이 우수하고, 특히 상업적으로 가치가 있는 항목이지만, 막의 소재 선택, 두께 설정, 성막조건 등의 여러 가지 기술적 문제가 있어, 이 간섭 색을 안정적으로 부여시키는 기술에 대해서는 아직 확립되어 있지 않았다. 상기 스퍼터법을 이용하면, 이 문제를 해결할 수 있는 가능성이 있다.

또한 유기물인 안경용 플라스틱 기재(基材)에 대하여, 반사 방지막의 제1층으로서 고굴절률 물질을 성막한 경우, 시간의 경과에 따른 흡수(吸水)(흡습)나 외부로부터의 가압에 의해 계면의 응력(應力) 밸런스가 변화하고, 반사 방지막에 계면으로부터 크랙이 생기기 쉬어진다는 문제가 일어난다. 예를 들면, 제1층으로서 고굴절률 물질로 성막한 다층의 반사 방지막이 형성된 안경 플라스틱 렌즈를, 안경 프레임에 상당히 강한 힘으로 조여 끼워 넣고 흡수시키면, 안경 플라스틱 렌즈의 에지 부분으로부터 크랙이 발생하는 경우가 있다. 크랙이 생기는 것은 안경 렌즈로서 상업적 가치를 저하시킨다. 따라서, 상기 크랙의 발생을 방지하는 방안이 요구된다.

현재 제안되어 있는 스퍼터법에 의한 광학 렌즈의 성막에서는, 통상 복수의 렌즈 기재(로트(lot) 단위)가 원형 평판의 홀더(기판 홀더 또는 렌즈 트레이)에 세트되고, 홀더를 회전시키면서 로트마다 성막 처리가 행해진다. 스퍼터법에 의한 성막은 막 두께 분포가 양호하다고 고려되고 있지만, 스퍼터법을 광학 렌즈의 박막 형성에 이용하는 경우에는, 더 정밀도가 높은 균일한 막 두께 분포가 요구된다. 특히 상기와 같이 스퍼터법을 이용하여 광학 렌즈의 표면에 반사 방지막을 성막하는 경우에는, 막 두께에 관하여 더 엄밀한 균일성이 요구된다. 렌즈 표면에서의 반사 방지막의 막 두께가 불균일하게 되면, 반사 색이 불균일하게 되어, 광학렌즈의 착용감과 상품가치를 저하시킨다.

또한, 광학 렌즈의 표면에 대해서는, 곡률을 가지며, 한 쪽의 면이 요면(凹面)으로 형성되고, 다른 쪽의 면이 철면으로, 각각 형성된다. 스퍼터법을 이용한 광학 렌즈의 표면에 반사 방지막의 성막에 의하면, 통상 홀더에 광학 렌즈를 수평 상태로 배치하고, 광학 렌즈의 양면의 각각에 면하도록 상측 타겟과 하측 타겟을 배치하여 양면에 대하여 동시에 스퍼터 성막을 행한다. 그러나, 전술한 바와 같이 광학 렌즈의 양면은 각각 고유의 곡률을 가지고, 이로 인하여 광학 렌즈의 각 표면에 면하는 타겟과 이 표면의 각 부의 거리가 상이하므로, 표면에서 막 두께를 균일하게 되도록 성막하는 것이 곤란하게 된다.

이상에 의하여, 본 발명의 목적은, 스퍼터법을 이용함으로써 반사 방지막을 제작하고, 막 성능에 대하여 높은 평가를 받는 새로운 다층막 구조의 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품을 제공함에 있다.

또, 상기 플라스틱 광학 부품을 안경 플라스틱 렌즈에 사용할 때, 이 렌즈에서 그린계의 간섭 색을 안정되게 부여하고, 안생리학, 심미감이 우수한 상업적으로 가치가 높은 반사 방지막이 형성되도록 한다.

본 발명의 다른 목적은, 유기물인 안경용 플라스틱 기재에 대하여 제1층에 고굴절률 물질을 성막하여 다층의 반사 방지막을 형성하는 경우에, 플라스틱 기재의 면을 개질(改質)하여 크랙의 발생을 방지하도록 한 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 스퍼터법으로 광학 렌즈 기재의 표면에 박막을 형성할 때, 표면에서의 막 두께 분포를 균일하게 할 수 있는 기구를 제공함에 있다.

본 발명은 플라스틱 광학 부품의 표면에 막 성능에 대하여 높은 평가를 받는 반사 방지막을 스퍼터(sputter)법으로 성막(成膜)하는 기술, 플라스틱 광학 부품이 안경 플라스틱 렌즈인 경우에 반사 방지막에서의 크랙 발생을 억제하는 기술, 또한 스퍼터법으로 만들어진 박막(薄膜)의 막 두께를 균일하게 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 반사 방지막의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 반사 방지막을 제작하는 스퍼터 성막 장치의 구성도이다.

도 3은 반사 방지막의 분광(分光) 반사율 곡선을 나타낸 그래프이다.

도 4는 다층의 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 5는 전처리된 안경 플라스틱 렌즈(A)와, 소정 범위 외의 막 두께를 가지는 전처리층을 가지는 안경 플라스틱 렌즈(B) 및 전처리가 실시되지 않은 안경 플라스틱 렌즈(C)를 비교하기 위한 단면도이다.

도 6은 막 두께 보정기구가 부설되는 스퍼터 성막 장치의 요부의 구성도이다.

도 7은 기판 홀더에서의 플라스틱 기재의 배치 상태와, 기판 홀더와 타겟과 막 두께 보정판과의 위치 관계를 나타낸 종단면도이다.

도 8은 상측의 막 두께 보정판의 평면 형상을 나타낸 평면도이다.

도 9는 하측의 막 두께 보정판의 평면 형상을 나타낸 평면도이다.

도 10은 타겟에서의 비에로젼부를 나타낸 도면이다.

본 발명의 플라스틱 광학 부품은, 플라스틱 기재의 최소한 한 쪽의 면에 반사 방지막을 형성하여 이루어지는 플라스틱 광학 부품이다. 이 반사 방지막은, 플라스틱 기재 측의 제1층을 실질적으로 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층을 저굴절률 물질로 하고, 이러한 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막이다. 반사 방지막의 주 파장 범위는 480∼550nm, 자극 순도 범위(刺戟純度範圍)는 10∼30%, 시감(視感) 반사율은 0.7∼1.8%로서, 반사 방지막은 그린계의 간섭 색을 나타내도록 형성된다. 이 플라스틱 광학 부품에서는, 그린계의 간섭 색이 생기도록 다층의 반사 방지막을 설계하여 제작하였으므로, 이 플라스틱 광학 부품을 안경 플라스틱 렌즈로서 사용하는 경우에, 심미감이 우수한 상업적인 가치가 높은 렌즈를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 플라스틱 광학 부품에서는, 반사 방지막이 플라스틱 기재 측의 제1층을 실질적으로 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층을 저굴절률 물질로 하고, 이러한 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막으로 구성되고, 또한 이 다층막 구조의 반사 방지막에서 중간 영역에 위치하는 저굴절률 물질의 막 두께를, 반사 방지막으로서 필요한 경도(硬度) 및 내구성이 얻어지도록 상대적으로 크게 하도록 하고 있다. 상기 반사 방지막은 제1층이 고굴절률 막, 제2층이 저굴절률 막이고, 고굴절률 막과 저굴절률 막이 교호로 성막된다. 반사 방지막을 형성하는 각층의 박막은, 그 막 두께나 막질(膜質)이 바람직한 요건을 만족시키도록 적절하게 제어되고, 그 결과 높은 막 성능을 가지는 반사 방지막이 실현된다. 또 막 설계의 관점에서도 용이하게 원하는 반사 방지막을 제작할 수 있다. 플라스틱 기재로 형성되는 반사 방지막으로서, 중간 영역에 위치하는 저굴절률 막의 막 두께를 크게 함으로써, 경도 및 내구성 등의 막 성능을 높이고 있다.

상기 플라스틱 광학 부품에서, 바람직하게는 상기의 고굴절률 물질은 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta) 중 어느 하나, 또는 이들 중 2개 이상의 합금으로 이루어지는 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이고, 상기의 저굴절률 물질은 실리콘(Si)의 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이다. 더 바람직하게는, 고굴절률 물질의 타겟은 Si를 포함하도록 구성된다. 이에 따라서, 고굴절률 막은 Si를 포함하여 형성되고, 막의 경도나 내구성 등이 개선된다. 바람직하게는, 고굴절률 물질의 성막 시에 고굴절률 물질의 타겟과는 별개로 Si의 타겟을 설치하고, 이들 2종류의 타겟을 동시에 스퍼터하여 고굴절률 물질을 혼합막으로서 성막하도록 하였다. 이 경우에도, 고굴절률 막 중에 Si를 포함하여 막의 경도 등이 개선된다.

상기의 플라스틱 광학 부품에서, 바람직하게는, 상기 반사 방지막의 총 막 두께가 4800∼5800Å의 범위에 포함되어 있고, 그 중 저굴절률 물질의 총 막 두께가 3500Å 이상이다. 상기 플라스틱 기재가 곡률을 가질 때, 반사 방지막을 광대역성(廣帶域性)의 막으로서 성막한다. 이에 따라서, 스퍼터법에 의한 성막 시의 곡률 의존에 의한 막 두께 분포차에 기인하는 간섭 색의 불균일과, 경사진 입사(入射)에 의한 간섭 색 변화를 저감시키는 것이 가능하게 된다. 상기 플라스틱 기재는 안경용의 플라스틱 렌즈 기재이고, 또한 상기 플라스틱 기재의 양면에 다층막의 구조를 가지는 상기 반사 방지막이 성막되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 반사 방지막은 10층으로 구성되고, 중간에 위치하는 제6층의 저굴절률 물질의 막 두께를 크게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 안경 플라스틱 렌즈는 전술한 플라스틱 광학 부품의 일예이고, 스퍼터법을 이용하여 플라스틱 기재 상에 반사 방지막이 형성되고, 이 반사 방지막은, 플라스틱 기재 측의 제1층을 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층을 저굴절률 물질로 하고, 이러한 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막이고, 또한 플라스틱 기재에 전처리층(前處理層)으로서 SiO_(2－x)의 초박막(超薄膜)이 성막되어 있다. 이 안경 플라스틱 렌즈에서는, 다층 구조의 반사 방지막의 제1층의 고굴절률 막과 플라스틱 기재 사이에 전처리층으로서의 초박막을 형성하였으므로, 전처리층에 의하여 반사 방지막에서의 크랙의 발생을 방지할 수 있다.

초박막의 막 두께는 15∼50Å의 범위에 포함되는 것이 바람직하다.

안경 플라스틱 렌즈에서도, 바람직하게는, 고굴절률 물질은 Zr, Ti, Ta 중 어느 하나, 또는 이들 중 2개 이상의 합금으로 이루어지는 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이고, 저굴절률 물질은 Si의 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이다.

안경 플라스틱 렌즈에서 바람직하게는 고굴절률 물질의 타겟은 Si를 포함하도록 구성된다. 이에 따라서, 고굴절률 막은 Si를 포함하여 형성되어, 막의 경도나 내구성 등이 개선된다.

안경 플라스틱 렌즈에서 바람직하게는 고굴절률 물질의 성막 시에 고굴절률 물질의 타겟과는 별개로 Si의 타겟을 설치하고, 이들 2종류의 타겟을 동시에 스퍼터하여 고굴절률 물질을 혼합막으로서 성막한다. 이 경우에도, 고굴절률 막 중에 Si를 포함하므로, 막의 경도 등이 개선된다. 안경 플라스틱 렌즈에서도 반사 방지막은 10층의 다층막이고, 중간에 위치하는 제6층의 저굴절률 물질의 막 두께를 크게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 플라스틱 광학 부품에 반사 방지막을 성막하는 스퍼터 성막 장치에서는, 반사 방지막의 막 두께 분포를 균일하게 하기 위하여 막 두께 보정기구가 설치된다. 이 막 두께 보정기구는, 스퍼터법으로 광학 렌즈 기재의 표면에 박막을 형성할 때, 이 박막의 막 두께차를 보정하는 막 두께 보정판에 의하여 구성된다. 막 두께 보정판은, 타겟과 기판 홀더 사이의 바람직한 위치에 배치되고, 이에 따라서 스퍼터 입자의 광학 렌즈 기재에 대한 직접적인 영향을 완하시키거나, 분산시키도록 작용한다. 이에 따라서, 기판 홀더 상의 복수의 광학 렌즈 기재에 성막되는 박막의 막 두께차를 작게 하고, 막 두께 분포의 균일성을 높인다.

표면이 곡률을 가지는 복수의 광학 렌즈 기재가, 회전 상태에 있는 원형 평판의 기판 홀더에 수평 상태에서 동심원 위치로 배치되고, 광학 렌즈 기재의 표면에 면하는 타겟이 구비된 스퍼터 성막 장치에서, 막 두께 보정판은, 타겟과 기판 홀더 사이에서 기판 홀더의 주위 에지부와 중심부를 연결하는 방향으로 배치된 막 두께차 조정용 마스크부재이다. 이 구성에 의하여, 기판 홀더에서, 예를 들면 3개의 동심원 위치에 배치된 다수의 광학 렌즈 기재에 대하여 동심원간의 광학 렌즈 기재에서 막 두께차를 작게 할 수 있어, 막 두께 분포를 균일하게 할 수 있다. 그리고 마스크부재로서 기능하는 막 두께 보정판의 부착 위치는, 광학 렌즈 기재에 대하여 상측과 하측의 어느 한 쪽 또는 양쪽의 개소이다.

타겟은 광학 렌즈 기재의 양면의 각각에 대향하는 상측 타겟과 하측 타겟으로 이루어지고, 상기의 마스크부재는 상측 타겟과 기판 홀더 사이에 배치되는 요면용(凹面用) 마스크부재와, 하측 타겟과 기판 홀더 사이에 배치되는 철면용 마스크부재로 이루어지도록 구성된다. 요면용 마스크부재에서는 광학 렌즈 기재의 존재 개소에 대응하는 부분에서 원주 방향의 치수가 다른 부분의 원주 방향의 치수보다 커지고, 철면용 마스크부재에서는 광학 렌즈 기재간의 경계 개소에 대응하는 부분에서 원주 방향의 치수가 다른 부분의 원주 방향의 치수보다 커지도록 구성된다. 마스크부재는, 타겟에 형성된 비에로젼부(non－erosion portion)로부터 비산(飛散)되는 미립자를 차단하는 작용도 가지고 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부 도면에 따라 설명한다.

본 실시형태에서는, 플라스틱 광학 부품으로서 안경 플라스틱 렌즈의 예를 들고, 이 안경 플라스틱 렌즈의 양면에 성막되는 반사 방지막에 대하여 설명한다. 본 발명에 의한 반사 방지막이 형성되는 광학 부품은 안경 플라스틱 렌즈가 가장 적합하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 반사 방지막의 막 구조의 대표적인 예를 나타내 모식적 단면도이고, 도 2는 스퍼터 성막 장치의 일예를 나타낸 구성도이다. 반사 방지막은 렌즈의 양면에 형성되지만, 도 1에서는 설명의 편의상, 한 쪽의 면의 반사 방지막만의 단면구조를 나타내고 있다. 렌즈의 다른 쪽의 면에도 동일한 구조를 가지는 반사 방지막이 형성되어 있다.

도 1에 도시한 플라스틱 기재(10)는 안경 플라스틱 렌즈의 기재이다. 플라스틱 기재(10)의 재질로는, 예를 들면 CR－39(디에틸렌 글리콜 비스알릴 카보네이트 중합체, nd=1.499)가 사용된다. 이 플라스틱 기재(10)의 표면에는 그 경도를 높일 목적으로 하드 막(11)이 코팅되어 있다. 하드 막(11)으로는 예를 들면 콜로이드상 실리카 함유의 유기 규소계 수지가 사용되고, 그 조성물의 상세한 것에 대해서는 일본국 특공평(特公平) 4－55615호 공보에 기술되어 있다.

그리고, 안경 플라스틱 렌즈의 플라스틱 기재는 통상, 곡률을 가지며, 만곡된 형상을 가지고 있다. 그러나, 도 1에서는 설명의 편의상, 평판의 형태로 도시되어 있다. 플라스틱 기재가 만곡되어 있을 때, 그 위에 성막되는 막은 일반적으로 기재 표면을 따라 만곡된다.

플라스틱 기재(10)에 형성되는 반사 방지막(13)은 본 실시형태에서는 하드 막(11)이 코팅되어 있으므로, 이 하드 막 위에 성막된다. 본 실시형태에 의한 반사 방지막(13)은 도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면 10층의 다층막으로서 구성된다. 이 반사 방지막(13)에서 플라스틱 기재(10) 측에 위치하는 최하층의 막(131)은 고굴절률 막이다. 고굴절률 막(131) 상에 다음에 성막되는 것은, 저굴절률 막(132)이다. 그후, 고굴절률 막과 저굴절률 막의 순서이고, 이들 막(133∼140)이 순차로 교호로 반복하여 성막된다. 그 결과, 제1층, 제3층, 제5층, 제7층, 제9층의 막(131, 133, 135, 137, 139)이 고굴절률 막으로 되고, 제2층, 제4층, 제6층, 제8층, 제10층의 막(132, 134, 136, 138, 140)이 저굴절률 막으로 되어 적층되어, 다층막 구조를 가지는 반사 방지막(13)이 형성된다. 제10층의 저굴절률 막(140)의 외측은 대기이다.

본 실시형태의 경우에서는, 상기 고굴절률 막을 형성하는 고굴절률 물질은 예를 들면 지르코늄(Zr)의 금속산화물(ZrO₂)이고, 상기 저굴절률 막을 형성하는 저굴절률 물질은 예를 들면 실리콘(Si)의 금속산화물(SiO₂)이다. 고굴절률 물질로서는, 그 외에 티탄(Ti), 탄탈(Ta) 중 어느 하나의 금속산화물(TiO₂나 Ta₂O₅등)을 이용할 수 있다. 또한 고굴절률 물질로서 지르코늄(Zr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta) 중 2개 이상의 합금으로 이루어지는 금속산화물을 이용할 수도 있다. 이상의 고굴절률 막과 저굴절률 막은 후술하는 바와 같이 스퍼터법을 이용하여 제작된다. 그러므로, 고굴절률 물질의 타겟과 저굴절률 물질의 타겟이 준비된다.

또, 상기 고굴절률 막에 대해서는, 전술한 고굴절률 물질과 Si를 포함하는 혼합막으로서 형성하는 것도 가능하다. 고굴절률 막 중에 Si를 포함시킴으로써, 막의 경도, 내구성 등의 성능을 개선할 수 있다. 이와 같은 혼합막을 만드는 방법으로는, 예를 들면 2개의 방법을 이용할 수 있다. 제1의 방법은 상기 고굴절률 물질의 타겟 중에 Si를 포함시키는 것이다. 이와 같은 타겟을 이용하여 스퍼터 성막을 행함으로써, Si를 포함하는 고굴절률 막을 퇴적시킬 수 있다. 제2의 방법은 상기 고굴절률 물질의 타겟과는 별개로 Si의 타겟을 설치하는 것이다. 고굴절률 물질의 타겟과 Si의 타겟은 동시에 스퍼터되어 혼합막이 형성된다. Si의 타겟은 저굴절률 물질의 타겟을 병용할 수도 있다.

전술한 바와 같이 형성되는 다층막 구조의 반사 방지막(13)에서, 각 층의 고굴절률 막과 저굴절률 막의 막 두께는 λ를 500nm(나노미터)로 할 때, 바람직하게는 다음과 같이 설정된다.

제1층의 고굴절률 막의 막 두께는 0.075λ∼0.085λ의 범위에 포함되고, 제2층의 저굴절률 막의 막 두께는 0.115λ∼0.130λ의 범위에 포함되고, 제3층의 고굴절률 막의 막 두께는 0.177λ∼0.199λ의 범위에 포함되고, 제4층의 저굴절률 막의 막 두께는 0.101λ∼0.114λ의 범위에 포함되고, 제5층의 고굴절률 막의 막 두께는 0.102λ∼0.115λ의 범위에 포함되고, 제6층의 저굴절률 막의 막 두께는 0.471λ∼0.511λ의 범위에 포함되고, 제7층의 고굴절률 막의 막 두께는 0.102λ∼0.115λ의 범위에 포함되고, 제8층의 저굴절률 막의 막 두께는 0.045λ∼0.060λ의 범위에 포함되고, 제9층의 고굴절률 막의 막 두께는 0.270λ∼0.304λ의 범위에 포함되고, 제10층의 저굴절률 막의 막 두께는 0.244λ∼0.275λ의 범위에 포함되도록 설정된다. 이상에서, 각 층의 가장 바람직한 막 두께의 값은 각 범위에서의 중심값이다.

전술한 반사 방지막(13)에서는, 그 총 막 두께가 4800∼5800Å의 범위에 포함되는 것이 바람직하고, 또한 그 중 저굴절률 막의 총 막 두께가 3500Å 이상으로 되는 것이 바람직하다. 이는 반사 방지막으로서 요구되는 경도나 내마모성 등 내구성을 실현하기 위한 것이다.

본 실시형태의 경우에는, 특히 중간 영역에 위치하는 제6층의 저굴절률 막(136)의 막 두께를, 다른 막에 비하여 상대적으로 두껍게 하고 있고, 이에 따라서 반사 방지막(13)에서의 필요한 막 두께를 달성하고, 경도나 내구성 등의 요구조건을 만족시키고 있다. 복수의 저굴절률 막 중에 중간에 위치하는 막을 상대적으로 두껍게 한 것은, 막이 가지는 스트레스 등의 관점에서 이러한 구조가 적합하다는 이유에 따른 것이다.

그리고, 반사 방지막(13)의 다층의 층 수는 상기의 10층에 한정되지 않는다. 다층막 구조를 가지는 반사 방지막의 층 수는, 막의 생산성의 관점에서 말하면, 적은 쪽이 바람직하지만, 요구되는 막 성능과의 관계에서 임의로 결정되는 것이다.

또 통상의 안경 플라스틱 렌즈의 플라스틱 기재에서는, 전술한 바와 같이, 곡률을 가지고, 만곡형상을 가진다. 만곡된 플라스틱 기재에 대하여, 도 1에 도시된 다층막 구조를 가지는 반사 방지막(13)을, 후술하는 바와 같이 스퍼터법을 이용하여 제작하는 경우, 플라스틱 기재의 각 부의 곡률에 의존하여 막 두께 분포차가 생기고, 그것에 기인하는 간섭 색의 불균일이나, 경사진 입사에 의한 간섭 색 변화가 발생한다. 따라서, 이와 같은 문제를 저감시키기 위하여, 전술한 반사 방지막(13)은 광대역 특성을 가지는 막으로서 설계되는 것이 바람직하다.

다음에, 도 2를 참조하여, 스퍼터법을 이용한 상기 반사 방지막(13)의 제작 장치의 일예와 제작 프로세스를 개략적으로 설명한다. 도 2는 스퍼터 성막 장치의 요부의 종단면도를 나타낸다. 이 스퍼터 성막 장치에 의하면, 플라스틱 기재(10)의 양면에 동시에 전술한 다층막 구조를 가지는 반사 방지막(13)을 성막할 수 있다.

스퍼터 성막 장치는, 크게 나누면 처리 대상물을 반입하기 위한 도입실(21)과, 플라스틱 기재(10)의 양면에 고굴절률 막과 저굴절률 막을 교호로 성막하는 진공처리실(스퍼터 성막실)(22)과 예비처리실(23)로 구성된다. 도입실(21)과 진공처리실(22)과 예비처리실(23)의 각각의 사이는 게이트 밸브(24, 25)로 나뉘어져 있다. 게이트 밸브(24, 25)는 대상물을 반입, 반출할 때, 적당한 타이밍으로 개폐된다.

도입실(21)을 경유하여 스퍼터 성막 장치의 내부에 반입된 기판 홀더(26)는 게이트 밸브(24)를 통하여 진공처리실(22)의 내부에 세트된다. 도 2에서, 기판 홀더(26)를 이송하는 반입·반출기구의 도시는 생략되어 있다. 기판 홀더(26)는 예를 들면 원판 형상이다. 기판 홀더(26)에는 다수의 기재 지지공(26a)이 형성되어 있다. 이들 구멍(26a)에는 안경 플라스틱 렌즈용의 플라스틱 기재(10)가 배치되어 있다. 기재 지지공(26a)은 상측 및 하측으로 개구되어 있으므로, 기재 지지공(26a)에 지지된 플라스틱 기재(10)는 기판 홀더(26)의 상측 및 하측의 공간에 임한다. 그 결과, 플라스틱 기재(10)의 양면에, 스퍼터법에 의하여 전술한 반사 방지막(13)이 성막된다.

진공처리실(22)에서의 스퍼터 성막의 공정은, 금속계 박막을 형성하는 스퍼터 공정과, 이 스퍼터 공정에서 퇴적된 금속계 박막을 산화물 박막으로 변환하는 변환 공정으로 구성된다. 그러므로, 진공처리실(22)에는 장비 구성상, 스퍼터 공정 영역(22A)과 변환 공정 영역(22B)이 구비되어 있다.

진공처리실(22)에서, 기판 홀더(26)는 그 중심부를 상측 지지부재(27)와 하측 지지부재(28)에 의하여 지지되고, 수평상태로 배치되어 있다. 상측 지지부재(27)와 하측 지지부재(28)는 도시하지 않은 유압 실린더 등으로 상하로 구동되고, 또한 내장되는 모터 회전 기구에 의하여 회전 가능하게 할 수 있다. 플라스틱 기재(10) 상에 반사 방지막(13)을 성막함에 있어서, 상측 지지부재(27)와 하측 지지부재(28)의 회전 동작에 의하여, 기판 홀더(26)는 소요 회전 속도로 회전상태로 유지된다. 따라서, 기판 홀더(26)에 배치된 다수의 플라스틱 기재(10)는 스퍼터 공정 영역(22A)과 변환 공정 영역(22B)을 통과하고, 그 사이에 플라스틱 기재(10)는 스퍼터 공정 영역(22A)에서 스퍼터 성막 처리를 받고, 변환 공정 영역(22B)에서 변환 처리를 받게 된다.

스퍼터 공정 영역(22A)에서는, 기판 홀더(26)의 상방과 하방에 스퍼터 장치가 배치되어 있다. 각 스퍼터 장치는, 타겟(31), 스퍼터 전극(32), 스퍼터 전원(33), 스퍼터 가스 봄베(34), 및 마스 플로(mass flow)(콘트롤러)(35)로 구성된다. 기판 홀더(26)가 회전하고, 플라스틱 기재(11)가 상하의 타겟(31)의 사이에 오면, 스퍼터 상태에 있는 타겟(31)으로부터 발한 타겟 물질이 플라스틱 기재(11)의 양면에 퇴적되고, 플라스틱 기재(11)의 양면에 타겟 물질의 박막이 형성된다. 이때, 마스 플로(35)를 통하여 스퍼터 가스 봄베(34)에 의하여 아르곤가스 등의 스퍼터 가스가 도입되어 있고, 스퍼터 분위기가 조정된다.

진공처리실(22)에서의 스퍼터 성막에서는, 전술한 반사 방지막(13)을 제작하기 위하여, 상기의 스퍼터 공정과 후술하는 변환 공정에 따라, 제1층으로 고굴절률 막인 금속산화물(ZrO₂)이 성막되고, 제2층으로 저굴절률 막인 금속산화물(SiO₂)이 성막되고, 그후, 제10층까지 고굴절률 막(ZrO₂), 저굴절률 막(SiO₂)이 교호로 성막된다. 스퍼터 공정 영역(22A)에서는, 각 금속산화물의 바탕이 되는 금속이 퇴적된다. 제1층의 고굴절률 막(131)을 형성하기 위한 최초의 스퍼터 공정에서, 지르콘늄(Zr)으로 이루어진 타겟이 준비되고, 플라스틱 기재(10)의 양쪽의 면에는 Zr이 성막된다. 다음에, 제2층의 저굴절률 막(132)을 형성하기 위한 스퍼터 공정에서는, 실리콘(Si)으로 이루어지는 다른 타겟으로 교환되어, 스퍼터가 행해지고, 플라스틱 기재(10)의 양면에는 Si가 성막된다. 이와 같이 타겟을 교호로 고굴절률 막용 물질 또는 저굴절률 막용 물질로 교환함으로써, 고굴절률 막과 저굴절률 막을 교호로 적층시켜, 반사 방지막(13)을 제작할 수 있다. 그리고 도 2에서 타겟을 교환하는 기구의 도시는 생략되어 있다.

변환 공정 영역(22B)에서는, 기판 홀더(26)의 상방과 하방에 유도결합형 플라즈마 발생장치가 배치되어 있다. 유도결합형 플라즈마 발생장치는, 고주파 방전실(41), 고주파 코일(42), 매칭 박스(43), 고주파 전원(44), 반응성 가스 봄베(45), 및 마스 플로(46)로 구성된다. 기판 홀더(26)가 회전하고, 처리 대상의 플라스틱 기재(11)가 상하의 유도결합형 플라즈마 발생장치의 사이에 오면, 반응성 가스 봄베(45)로부터 마스 플로(46)를 통하여 도입된 산소의 플라즈마에 플라스틱 기재(10)가 노출되어, 스퍼터 공정에서 성막된 금속(Zr 또는 Si)이 산화되고, 산화물(ZrO₂또는 SiO₂)로 변환된다.

상기와 같이 진공처리실(22)에서 내부에 회전 가능하게 세트된 기판 홀더(26) 상의 다수의 플라스틱 기재(10)의 양면에 대하여, 타겟을 교환하면서 스퍼터 공정과 변환 공정을 반복함으로써, 플라스틱 기재(10)의 양면에, 도 1에 도시한 ZrO₂(고굴절률 막)와 SiO₂(저굴절률 막)으로 이루어지는 다층막 구조를 가지는 반사 방지막(13)이 형성된다.

그리고 진공처리실(22)의 내부에는 상기의 스퍼터 공정 영역(22A)과 변환 공정 영역(22B)을 분리하기 위하여 차폐부재(47)가 설치되어 있다.

전술한 스퍼터 성막 장치에서, 스퍼터 공정에서의 고굴절률 막인 ZrO₂의 성막 조건의 일예는 다음과 같다.

(1) 스퍼터 가스：아르곤가스(Ar)가 사용되고, 380∼580cc/분(分)의 범위 내의 유량이 공급된다.

(2) 산화용 가스：산소가스(O₂)가 46∼60cc/분의 범위 내의 유량으로 공급된다.

(3) 성막 시의 진공도：8.7×10^－3Torr이다.

(4) 스퍼터 출력：직류 전력이 3.3∼3.7kW의 범위 내에서 공급된다.

(5) 산화 건 출력：고주파(RF)전력이 0.4kW 공급된다.

(6) 성막 레이트：320∼360Å/분이다.

또, 스퍼터 성막 장치에서, 스퍼터 공정에서의 저굴절률 막인 SiO₂의 성막 조건의 일예는 다음과 같다.

(1) 스퍼터 가스：아르곤가스(Ar)가 사용되고, 110∼190cc/분의 범위 내의 유량이 공급된다.

(2) 산화용 가스：산소가스(O₂)가 64∼70cc/분의 범위 내의 유량으로 공급된다.

(3) 성막 시의 진공도：2.4×10^－3Torr이다.

(4) 스퍼터 출력：직류전력이 5.1∼5.3kW의 범위 내에서 공급된다.

(5) 산화 건 출력：고주파(RF)전력이 0.4kW 공급된다.

(6) 성막 레이트：340∼380Å/분이다.

이상과 같이 하여 얻어진 반사 방지막(13)을 가지는 안경 플라스틱 렌즈의 이 반사 방지막에 대하여, 성막 후 초기의 막 성능과, 항온항습 1개월 후의 막 성능을 다음에 나타낸다.

상기 막 성능에서는, 내마모성, 밀착성, 내알칼리성, 내열성, 내산성, 내인공발 한(耐人工發汗), 간섭 색에 대하여 다음의 요령으로 평가, 측정하였다.

(1) 내마모성：스틸 울 테스트(steel wool test)가 행해졌다. 이 테스트에서는 스틸울＃0000으로 반사 방지막을 문질러 상처가 나는 정도를 눈으로 보아 판단하였다.

(2) 밀착성：반사 방지막을 가진 플라스틱 렌즈의 표면을 1mm 간격으로 100눈금으로 크로스커트하고, 셀로판 테이프를 강하게 접착한 후, 급속히 벗겨 다층 반사 방지막의 박리의 유무를 조사하였다.

(3) 내알칼리성：10wt% NaOH 수용액에, 반사 방지막을 가진 플라스틱 렌즈를 1시간 침지(沈漬)하고 다층 반사 방지막의 표면의 침식 상태를 관찰하였다.

(4) 내열성：반사 방지막을 가진 플라스틱 렌즈를 오븐에 1시간 넣어 가열하고, 크랙의 발생의 유무를 조사하였다. 가열온도는 70℃부터 시작하여 5℃씩 높여 크랙이 발생하는 온도에 의하여 우열을 판정하였다.

(5) 내산성：10wt% HCl 수용액 및 10wt% H₂SO₄수용액에, 반사 방지막을 구비한 플라스틱 렌즈를 1시간 침지하고, 다층 반사 방지막의 표면의 침식 상태를 관찰하였다.

(6) 내인공발한：NaCl, Na₂S, NH₄, 유산을 포함하는 인공적으로 만들어진 땀에, 반사 방지막을 구비한 플라스틱 렌즈를 20℃의 온도에서 24시간 침지하고 다층 반사 방지막의 표면의 침식 상태를 관찰하였다.

(7) 간섭 색：형광등에 의한 반사광을 눈으로 보아 관찰하였다.

상기의 평가·측정에 따른 상기 반사 방지막(13)의 성막 후 초기의 막 성능은 다음과 같다.

(1) 내마모성은 거의 상처가 생기지 않아 문제가 없었다.

(2) 밀착성은 100눈금 전부에서 박리가 인지되지 않았다.

(3) 내알칼리성은 거의 손상이 없어 문제가 없었다.

(4) 내열성은 75℃에서 크랙이 발생하였다.

(5) 내산성은 변화가 인지되지 않아 문제가 없었다.

(6) 내인공발한은 변화가 인지되지 않아 문제가 없었다.

(7) 간섭 색은 그린이었다.

또한, 상기의 평가·측정에 따른 상기 반사 방지막(13)의 항온항습 1개월 후의 막 성능은 다음과 같다.

(1) 내마모성은 거의 상처가 생기지 않아 문제가 없었다.

(2) 밀착성은 100눈금 전부에서 박리가 인지되지 않았다.

(3) 내알칼리성은 거의 손상이 없어 문제가 없었다.

(4) 내열성은 60℃에서 크랙이 발생하였다.

(5) 내산성은 변화가 인지되지 않아 문제가 없었다.

(6) 내인공발한은 변화가 인지되지 않아 문제가 없었다.

(7) 그린계의 간섭 색에 변화가 인지되지 않아 문제가 없었다.

또, 도 3은 반사 방지막(13)의 분광 반사율 곡선의 측정예를 나타낸다. 이 분광 반사율 곡선으로부터 명확히 나타난 바와 같이 대략 420∼740nm의 넓은 파장 범위에서 낮은 반사율이 달성되어, 광대역의 반사 방지막이 실현되어 있다. 또, 특히 대략 480∼550nm의 파장 범위에서는 반사율이 상대적으로 높아져 있다.

또한 상기 반사 방지막에서는, 주 파장 범위를 480∼550nm으로 하고, 자극 순도 범위를 10∼30%로 하고, 시감 반사율을 0.7∼1.8%로 함으로써, 간섭 색을 그린계로 하고 있다. 일반적으로 반사 물체의 색(본 실시형태에서는 예를 들면 렌즈의 표면의 반사 방지막의 간섭 색)을 표시하는 경우에 이용되는 것은, 시감 반사율과 색도(色度)이지만, 색도는 단색 표시하는 경우에 주 파장과 자극 순도를 이용한다. 여기에서 시감 반사율은 물체로부터 반사되는 광속(光束)과 물체에 입사되는 광속의 비로 표시되고, 3자극값의 Y값에 상당하고, 다음의 식으로 부여된다.

시감 반사율：R, 입사광의 분광 조성：P_λ, 비시감도(比視感度)：V_λ, 분광 반사율：R_λ로 하면,

이것은 분광 조성(P_λ)의 광이 렌즈에 입사한 경우, 어느 정도 명확하게 보이는지가 기준으로 된다.

주 파장 및 자극 순도는 모두 단색 표시에 의하여 색도를 표시하는 한 요소이고, 특히 색도도(色度圖) 상에서 색도 좌표로 표시되는 점과 광원을 연결한 선이 스펙트럼 궤적과 교차하는 점에 대응하는 파장을 주 파장이라고 한다.

도 3에 도시한 분광 반사율 곡선을 가지는 본 실시형태에 의한 반사 방지막에서는, 주 파장은 508nm, 자극 순도는 22%, 시감 반사율은 0.963%이고, 그린계의 간섭 색을 나타내고 있었다.

상기에서는, 반사 방지막을 스퍼터법을 이용하여 성막하는 방법을 설명하였지만, 동일한 다층막 구조를 가지는 반사 방지막은 그 외의 방법, 예를 들면 진공증착법이나 CVD법 등으로 제작할 수도 있다.

또, 상기 실시형태에서는 안경 플라스틱 렌즈 기재의 양면에 다층막 구조의 반사 방지막이 형성되었지만, 다른 플라스틱 광학 부품의 경우에는, 한 쪽의 면에만 상기 반사 방지막이 형성되는 것도 가능하다.

또한 상기의 실시형태에서는, 반사 방지막(13)의 제1층이 고굴절률 막(131)으로 되어 있었지만, 엄밀하게 제1층일 필요는 없다. 예를 들면, 하드 막(12)과 고굴절률 막(131) 사이에 다른 막을 존재시키는 것도 가능하다. 따라서 고굴절률 막(131)은 반사 방지막(13)에서 실질적으로 제1층이면 된다. 이 점에 대해서는 또한 제2의 실시형태에서 상세하게 설명한다.

이상의 플라스틱 광학 부품에 의하면, 스퍼터법을 이용하여 플라스틱 기재의 예를 들면 양면에, 제1층을 고굴절률 물질, 제2층을 저굴절률 물질로 하고, 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층한 다층막 구조의 반사 방지막을 성막하고, 이 반사 방지막에서 중간의 저굴절률 물질의 막 두께를 상대적으로 크게 하였으므로, 높은 평가를 받는 막 성능을 가지는 반사 방지막을 실현할 수 있다. 또, 상기 반사 방지막을 광대역성의 막으로서 성막하였으므로, 플라스틱 기재가 곡률을 가질 때, 스퍼터법에 의한 성막 시의 곡률 의존에 의한 막 두께 분포차에 기인하는 간섭 색의 불균일과, 경사진 입사에 의한 간섭 색 변화를 저감시킬 수 있다. 또한 그린계의 간섭 색이 안정되게 얻어지고, 안생리학, 심미감이 우수한 상업적으로 가치가 높은 반사 방지막을 만들 수 있다.

다음에, 도 4와 도 5를 참조하여 제2의 실시형태가 설명된다. 이 실시형태에서는 플라스틱 광학 부품을 안경 플라스틱 렌즈로 한정한다. 플라스틱 기재(10)의 표면에 형성되는 막 구조가, 크랙 발생을 방지하기 위하여 개량되어 있다. 도 4와 도 5에서, 도 1에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명의 반복을 생략한다.

도 4에서 부호 10은 플라스틱 기재를 나타내고, 부호 11은 하드 막을 나타내고, 부호 13은 반사 방지막을 나타내고 있다. 플라스틱 기재(10), 하드 막(11), 반사 방지막(13)은 상기 실시형태에서 설명한 것들과 동일하다. 반사 방지막(13)은 실제로 상기 하드 막(11) 상에 성막되어 있다. 더 상세하게 설명하면, 본 실시형태의 경우에는, 하드 막(11)과 반사 방지막(13) 사이에, 전처리층으로서 SiO_(2－x)(x=0, 1)의 초박막(12)이 성막되어 있다. 즉, 다층막 구조를 가지는 반사 방지막(13)을 플라스틱 기재(10)에 형성함에 있어서, 전처리층으로서 SiO_(2－x)의 초박막(12)이 성막된다. 초박막(12)의 막 두께는 15∼50Å의 범위에 포함되는 것이 바람직하다. 이와 같은 초박막(12)을 전처리층으로서 형성함으로써, 플라스틱 기재(10)의 계면과 고굴절률 막(131) 사이의 응력 밸런스가 적절하게 되도록 변화한다. 그 결과, 내습(耐濕), 가압에 기인하는 반사 방지막(13)에서의 크랙의 발생을 방지하고, 안경 플라스틱 렌즈로서의 외관성을 양호하게 유지할 수 있다. 또 당연하지만, 반사 방지막(13)과 플라스틱 기재(10)와의 밀착성도 높게 유지할 수 있다. 그리고 상기 초박막(12)의 막 두께가 50Å을 넘으면, 밀착성이 저하된다는 문제가 생긴다.

다음에, 도 5를 참조하여 상기 구성을 가지는 반사 방지막(A)과, 다른 구성을 가지는 2열의 반사 방지막(B), (C)을 비교한다. 도 5 (A)에서, 다층막 구조의 반사 방지막(13)은 10층의 고굴절률 막과 저굴절률 막으로 이루어진다. 반사 방지막(13)의 도면 중 좌측 단의 1∼10의 숫자는 층 번호를 나타내고 있다. 제1층의 고굴절률 막부터 제10층의 저굴절률 막까지의 각 층의 두께는, 도면 중에 기입된 대로 0.08λ, 0.12λ, 0.19λ, 0.11λ, 0.11λ, 0.49λ, 0.11λ, 0.05λ, 0.29λ, 0.26λ이다. 이러한 막 두께는 전술한 각 층의 막 두께의 범위에 포함되어 있다. 반사 방지막(13)의 상기 구조는, 도 5 (B), (C)의 각 반사 방지막에서도 동일하다.

도 5 (A)의 구성에서는, 상기 반사 방지막(13)이 표면에 하드 막(11)이 코팅된 플라스틱 기재(10) 상에, 15Å의 두께를 가지는 SiO_(2－x)의 초박막(12)을 개재하여 형성되어 있다. 즉, SiO_(2－x)의 초박막(12)이 전처리로 형성되어 있다. 그리고 제10층의 저굴절률 막의 상측은 대기로 되어 있다.

상기에 대하여 도 5 (B)의 구성에서는, 반사 방지막(13)과, 표면에 하드 막(11)이 코팅된 플라스틱 기재(10)와의 사이에, 동일하게 SiO_(2－x)의 박막(12a)이 전처리로 형성되어 있다. 그러나, 이 예에서는 박막(12a)의 막 두께는 80Å으로, 50Å보다 크고, 전술한 범위에 포함되지 않는 것으로 되어 있다.

또한 도 5 (C)의 구성에서는, 반사 방지막(13)과, 표면에 하드 막(11)이 코팅된 플라스틱 기재(10)와의 사이에, SiO_(2－x)의 박막이 형성되어 있지 않다. 즉, 전술한 초박막에 의한 전처리가 전혀 실시되어 있지 않다. 반사 방지막(13)은 하드 막(11)이 코팅된 플라스틱 기재(10) 상에 직접 성막되어 있다.

다음에, 도 5의 (A), (B), (C)에 도시된 구성을 가지는 각 안경 플라스틱 렌즈의 막 성능을 비교한다. 이 비교에서는, 도 5의 (A), (B), (C)에 도시된 각 구성을 가지는 안경 플라스틱 렌즈를 제작하고, 이러한 안경 플라스틱 렌즈를 안경 프레임에 끼워 넣고, 습도 90%, 온도 40℃의 항온항습로에 24시간 방치하고, 그후 반사 방지막의 밀착성과 안경 플라스틱 렌즈의 외관(크랙 발생의 유무)을 조사하였다. 그리고, 「밀착성」은 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈의 표면을 1mm 간격으로 100눈금으로 크로스커트하고, 셀로판 테이프를 강하게 접착한 후, 급속히 벗겨 반사 방지막의 박리의 유무를 조사함으로써 평가된다.

그 결과, 도 5 (A)의 구성을 가지는 안경 플라스틱 렌즈에서는, 밀착성은 100/100으로 박리는 인지되지 않고, 또한 외관에 변화는 생기지 않았다. 또, 도 5 (B)의 구성을 가지는 안경 플라스틱 렌즈에서는, 밀착성은 1/100으로 모두 박리되어, 성능이 매우 좋지 않았다. 다만, 외관에는 변화가 없었다. 도 5 (C)의 구성을 가지는 안경 플라스틱 렌즈에서는, 밀착성이 100/100으로 되어 양호하였지만, 외관에 대해서는 렌즈의 에지부로부터 크랙이 발생한다는 문제가 생겼다.

이상의 비교로 명확히 나타난 바와 같이, 안경 플라스틱 렌즈(플라스틱 기재(10))에서 전처리로서의 초박막(12)이 형성된 반사 방지막(13)은 밀착성 및 외관의 면에서 높은 막 성능을 가지는 것이다. 또 덧붙여 말하면, 이 반사 방지막(13)은 내마모성, 내알칼리성, 내열성, 내산성, 내인공발한의 면에서 우수한 막 성능을 발휘한다. 이 반사 방지막에서도, 분광 반사율 곡선에서는 대략 420∼740nm의 넓은 파장 범위에서 낮은 반사율이 달성되어, 광대역의 반사 방지막이 실현되어 있다. 특히 대략 480∼550nm의 파장 범위에서는 반사율이 상대적으로 높아져 있다. 또한 전술한 초박막 및 반사 방지막은 주 파장 범위를 480∼550nm으로 하고, 자극 순도 범위를 10∼30%로 하고, 시감 반사율을 0.7∼1.8%로 함으로써, 간섭 색을 그린계로 하고 있다.

이상의 안경 플라스틱 렌즈에 의하면, 제1층이 고굴절률 막인 다층의 반사 방지막을 스퍼터법으로 형성하는 경우에, 전처리층으로 SiO_(2－x)의 초박막을 형성하였으므로, 반사 방지막에서의 크랙의 발생을 방지하고, 안경 플라스틱 렌즈로서의 외관을 양호하게 할 수 있다. 또, 초박막 등에서 그린계의 간섭 색이 안정되게 얻어져, 안생리학, 심미감이 우수한 상업적으로 가치가 높은 안경 플라스틱 렌즈를 제작할 수 있다.

다음에 도 6∼도 10을 참조하여 제3의 실시형태를 설명한다. 이 실시형태에서는 전술한 제2의 스퍼터 성막 장치의 구성에서, 플라스틱 기재(10)의 양면에 성막되는 박막의 막 두께의 균일성을 높이기 위한 기계가 부가되어 있다. 도 6에서는, 도 2에서 설명된 요소와 실질적으로 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 여기에서 상세한 설명을 반복하는 것은 생략한다. 그리고 기재(10)의 재질은 플라스틱에 한정되지 않고, 예를 들면 글라스재라도 된다.

플라스틱 기재(10)는 메니스커스 형상의 안경 플라스틱 렌즈의 기재이다. 플라스틱 기재(10)의 양면에는 안경 플라스틱 렌즈로서 반사 방지막이 형성되고, 이 반사 방지막은 전술한 대로 고굴절률 막(예를 들면 ZrO₂)과 저굴절률 막(예를 들면 SiO₂)이 교호로 적층되어 이루어지는 다층의 막이다. 플라스틱 기재(10)는 안경 플라스틱 렌즈이므로, 그 양면은 곡률을 가지고 있다. 구체적으로 플라스틱 기재(10)의 한 쪽의 면은 요면이고, 다른 쪽의 면은 돌출한 면으로 되어 있다. 플라스틱 기재(10)는 기판 홀더(26)에 수평 상태로 세트되어 있다. 이 상태에서, 플라스틱 기재(10)는 통상 그 상면 측이 요면, 그 하면 측이 철면으로 되어 있다.

스퍼터 성막 장치의 구성, 동작은 앞에 설명된 대로이다. 도 6에 도시된 스퍼터 성막 장치에서 특징적인 구성은 진공처리실(22)의 스퍼터 공정 영역(22A)에 설치된 막 두께 보정기구이다.

막 두께 보정기구는, 스퍼터 공정 영역(22A)에서의 상하의 타겟(31)의 각각과 기판 홀더(26)와의 사이에 배치되는 막 두께 보정판(51, 52)에 의하여 구성된다. 그리고 도 6에서 막 두께 보정판(51, 52)은 도시되어 있지 않다. 빈 공간을 이용함으로써, 지지 구조를 위하여 임의의 구조가 채용될 수 있다. 상기의 막 두께 보정판(51, 52)은 기능적으로는 기판 홀더(26)의 회전동작에 의하여 타겟(31)의 중앙부에 대향하는 위치에 도래한 플라스틱 기재(10)를, 바람직한 형태(피복 패턴)로 덮는 마스크부재이다. 원하는 피복 패턴을 가지는 마스크부재로서 기능하는 막 두께 보정판에서 몇 개의 플라스틱 기재(10)를 덮음으로써, 타겟(31)으로부터의 스퍼터 입자를 부분적으로 차단하고, 각 플라스틱 기재(10)의 표면에 퇴적되는 박막의 막 두께를 보정하고, 이 표면에서의 막 두께를 균일하게 하는 것이 가능하게 된다.

도 7∼도 9를 참조하여 막 두께 보정판에 대하여 상세히 설명한다. 도 7은 기판 홀더(26)에 세트되는 플라스틱 기재(10)의 배치 상태와 상하의 타겟(31)과 막 두께 보정판(51, 52)의 관계를 확대하여 더 구체적으로 나타내고, 도 8은 막 두께 보정판(51)의 평면 형상의 일예를 나타내고, 도 9는 막 두께 보정판(52)의 평면 형상의 일예를 나타낸다.

도 7에서, 화살표(53)의 방향을 기판 홀더(26)의 회전 중심의 방향으로 하고, d1은 기판 홀더(26)와 하측 타겟(31)과의 거리, d2는 플라스틱 기재(10)와 하측 타겟(31)과의 거리이다. 기판 홀더(26)가 형성된 상기 기재 지지공(26a)에, 플라스틱 기재(10)가 부착구(54)를 통하여 명확하게 나타난 바와 같이, 플라스틱 기재(10)는 상면을 요면으로 하고, 하면을 철면으로 하여 배치되어 있다. 플라스틱 기재(10)의 철면의 최하점이 상하의 타겟(31)의 대략 중앙 위치로 되도록 배치 위치가 설정되어 있고, 이에 따라서 기판 홀더(26)의 위치도 결정되어 있다. 따라서, 상기의 거리(d2)는 하측 타겟(31)과 플라스틱 기재(10)의 하면의 최하점과의 사이에서 설정되어 있다. 또 기판 홀더(26)와 하측 타겟(31)의 거리(d1)는 기판 홀더(26)와 상측 타겟(31)과의 거리보다 약간 크게 되어 있다.

또, 기판 홀더(26)에서 복수의 플라스틱 기재(10)는 예를 들면 도 8에 도시된 바와 같이, 동심원(55, 56, 57) 상의 위치에 배치되어 있다. 본 실시형태의 경우에는 3개의 동심원이 이용되고 있다. 또한 도 8 및 도 9로부터 명확히 나타난 바와 같이, 상하의 타겟(31)의 평면 형상은, 바람직하게는 중심부 측이 단변이고 또한 주위 에지부 측이 장변으로 된 사다리꼴 형상으로 되어 있다.

기판 홀더(26)에서 상기와 같은 배치 상태로 세트된 복수의 플라스틱 기재(10)에 대하여, 상측 타겟(31)과의 사이에 도 8에 도시한 평면 형상을 가지는 전술한 막 두께 보정판(51)이 배치된다. 막 두께 보정판(51)은 그 길이방향이 기판 홀더(26)의 중심부와 주위 에지부를 연결하는 직선의 방향(지름방향)을 향하도록 배치된다. 막 두께 보정판(51)에서는, 바람직하게는 동심원(55∼57)에 대응하는 부분(플라스틱 기재의 배치 개소 또는 존재 개소)의 원주 방향의 길이가 다른 부분의 원주 방향의 길이보다 길게 되어 있고, 또한 막 두께 보정판(51)에서의 동심원(55∼57)에 대응하는 부분의 길이가, 주위 에지부로부터 중심부를 향함에 따라 점차 작아지도록 설정되어 있다. 이에 따라서, 회전하는 기판 홀더(26)에서, 상측 타겟(31)의 대략 중앙부에 대향하는 위치에 도래한 플라스틱 기재(10)의 상면(요면)은, 막 두께 보정판(51)에 의하여 소정의 범위가 피복되게 된다. 그 결과, 막 두께 보정판(51)의 마스크 작용으로, 플라스틱 기재(10)의 상면(요면)에 퇴적되는 박막의 막 두께는, 그 막 두께차가 보정되어, 이 상면에서 균일하게 된다. 그리고, 막 두께 보정판(51)의 평면 형상은 도 8에 도시된 것에 한정되지 않는다.

동일하게 하여, 기판 홀더(26)에서의 복수의 플라스틱 기재(10)에 대하여, 하측 타겟(31)과의 사이에 도 9에 도시한 평면 형상을 가지는 전술한 막 두께 보정판(52)이 배치된다. 막 두께 보정판(52)은 그 길이방향이, 기판 홀더(26)의 중심부와 주위 에지부를 연결하는 직선의 방향을 향하도록 배치되고, 바람직하게는 동심원(55∼57)의 중간부(플라스틱 기재의 경계 개소)에 대응하는 부분의 원주방향의 길이가 다른 부분의 원주방향의 길이보다 길게 되어 있다. 이에 따라서, 회전하는 기판 홀더(26)에서, 하측 타겟(31)의 대략 중앙부에 대향하는 위치에 도래한 플라스틱 기재(10)의 하면(철면)은 막 두께 보정판(52)에 의하여 소정의 범위가 피복되게 된다. 그 결과, 막 두께 보정판(52)의 마스크 작용으로, 플라스틱 기재(10)의 하면(철면)에 퇴적되는 박막의 막 두께는 그 막 두께차가 보정되어, 이 하면에서 균일하게 된다. 그리고 막 두께 보정판(52)의 평면 형상은, 도 9에 도시된 것에 한정되지 않는다.

또 상기의 막 두께 보정판(51, 52)은 별개의 관점에서 다음과 같은 작용을 가지는 마스크부재로서 기능한다. 즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 다이형의 형상을 가지는 타겟(31)은, 통상은 고유의 마그넷 구조(미도시)를 구비하고, 스퍼터링에 의한 성막 작용에 의하면, 타겟 중심부에 이등변 삼각형의 형상에 유사한 비에로젼부(58)가 형성된다. 타겟(31)에 이와 같은 비에로젼부(58)가 존재하면, 비에로젼부(58)의 타겟 표면에 반응생성물이 퇴적되는 것에 기인하여 이상(異常) 방전이 생기기 쉽게 된다. 그 결과, 반응생성물이 미립자로서 비에로젼부(58)로부터 비산되고, 플라스틱 기재(10)의 표면에 도달하여 부착된다. 그러나, 상기 스퍼터 성막 장치에서는, 전술한 바와 같이 막 두께 보정판(51, 52)을 기판 홀더(26)와 상하의 타겟(31)의 사이에 배치하고, 막 두께 보정판이 타겟에 대향하게 되는 플라스틱 기재(10)를 피복하도록 했으므로, 비에로젼부(58)로부터 비산된 미립자를 차단하고, 이 미립자가 플라스틱 기재(10)의 표면으로 도달하는 것을 방지할 수 있다.

이상의 막 두께 보정기구에 의하면, 스퍼터 성막 장치에서 스퍼터법을 이용하여 광학 렌즈 기재의 양면 또는 한 쪽의 면에 박막을 성막하는 경우에, 광학 렌즈 기재의 표면에서의 박막의 막 두께를 균일하게 할 수 있어, 양호한 막 두께 분포를 실현할 수 있다. 또, 막 두께 보정판에 의하여 타겟의 비에로젼부로부터 비산되는 미립자도 차단할 수 있다.

플라스틱 광학 부품으로, 높은 평가를 받는 막 성능을 가지는 반사 방지막을 부착하는 데 적합하고, 반사 방지막을 광대역성의 막으로서 성막하고, 플라스틱 기재가 곡률을 가질 때, 막 두께 분포차에 기인하는 간섭 색의 불균일과, 경사진 입사에 의한 간섭 색 변화를 저감시킨다. 그린계의 간섭 색이 안정되게 얻어지고, 안생리학, 심미감이 우수한 상업적으로 가치가 높은 반사 방지막을 만들 수 있다. 안경 플라스틱 렌즈의 경우에는 전처리층으로 SiO_(2－x)의 초박막이 반사 방지막에서의 크랙의 발생을 방지한다. 막 두께 보정기구의 막 두께 보정판은 스퍼터 성막에 의한 광학 렌즈 기재의 표면에서의 박막의 막 두께를 균일하게 한다.

Claims

플라스틱 기재(基材)(10)의 최소한 한 쪽의 면에 반사 방지막(13)을 형성하여 이루어지는 플라스틱 광학 부품으로서,

상기 반사 방지막(13)은, 상기 플라스틱 기재 측의 제1층(131)을 실질적으로 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층(132)을 저굴절률 물질로 하고, 이들 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호(交互)로 적층하여 성막된 다층막이고, 또한 그 주(主) 파장 범위가 480∼550nm, 자극 순도 범위가 10∼30%, 시감(視感) 반사율이 0.7∼1.8%로서, 그린계의 간섭 색을 나타내는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
플라스틱 기재(10)의 최소한 한 쪽의 면에 반사 방지막(13)을 형성하여 이루어지는 플라스틱 광학 부품으로서,

상기 반사 방지막(13)은, 상기 플라스틱 기재 측의 제1층(131)을 실질적으로 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층(132)을 저굴절률 물질로 하고, 이들 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막이고,

상기 다층막 상에서 중간 영역에 위치하는 상기 저굴절률 물질의 막 두께를, 필요한 경도(硬度) 및 내구성(耐久性)이 얻어지도록, 상대적으로 크게 한 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고굴절률 물질은 Zr, Ti, Ta 중 어느 하나, 또는 이들 중 2개 이상의 합금으로 이루어지는 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이고, 상기 저굴절률 물질은 Si의 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물인 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제3항에 있어서, 상기 고굴절률 물질의 상기 타겟은 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제3항에 있어서, 상기 고굴절률 물질의 성막(成膜) 시에 상기 고굴절률 물질의 상기 타겟과는 별개로 Si의 타겟을 설치하고, 2종류의 상기 타겟을 동시에 스퍼터하여 상기 고굴절률 물질을 혼합막으로서 성막한 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제1항∼제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 방지막의 총 막 두께가 4800∼5800Å의 범위에 포함되고, 그 중 상기 저굴절률 물질의 총 막 두께가 3500Å 이상인 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제1항∼제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 기재가 곡률을 가질 때, 상기 반사 방지막을 광대역성(廣帶域性)의 막으로 형성하고, 스퍼터법 성막 시의 곡률 의존에 따른 막 두께 분포차에 기인하는 간섭 색의 불균일과 경사진 입사(入射)에 의한 간섭 색 변화를 저감시킨 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제1항∼제3항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 기재는 안경 플라스틱 렌즈 기재이고, 상기 플라스틱 기재의 양면에 상기 반사 방지막이 성막되는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
제1항∼제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 10층으로 구성되고, 중간에 위치하는 제6층(136)의 상기 저굴절률 물질의 막 두께를 크게 한 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 플라스틱 광학 부품.
플라스틱 기재(10)에 스퍼터법을 이용하여 반사 방지막(13)을 형성하여 이루어지는 안경 플라스틱 렌즈로서,

상기 반사 방지막(13)은, 상기 플라스틱 기재 측의 제1층(131)을 고굴절률 물질로 하고 또한 그 다음의 층(132)을 저굴절률 물질로 하고, 이들 고굴절률 물질과 저굴절률 물질을 교호로 적층하여 성막된 다층막이고,

상기 플라스틱 기재에 전처리층(前處理層)으로서 SiO_(2－x)의 초박막(超薄膜)(12)을 성막한 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈.
제10항에 있어서, 상기 초박막(12)의 막 두께는 15∼50Å의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 고굴절률 물질은 Zr, Ti, Ta 중 어느 하나, 또는 이들 중 2개 이상의 합금으로 이루어지는 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물이고, 상기 저굴절률 물질은 Si의 타겟을 사용하여 스퍼터법으로 성막된 금속산화물인 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈.
제12항에 있어서, 상기 고굴절률 물질의 상기 타겟은 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 안경 플라스틱 렌즈.
제12항에 있어서, 상기 고굴절률 물질의 성막 시에 상기 고굴절률 물질의 상기 타겟과는 별개의 Si의 타겟을 설치하고, 2종류의 상기 타겟을 동시에 스퍼터하여 상기 고굴절률 물질을 혼합막으로서 성막한 것을 특징으로 하는 안경 플라스틱 렌즈.
제10항∼제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 10층의 다층막이고, 중간에 위치하는 제6층(136)의 상기 저굴절률 물질의 막 두께를 크게 한 것을 특징으로 하는 반사 방지막을 가지는 안경 플라스틱 렌즈.
스퍼터법으로 광학 렌즈 기재(10)의 표면에 박막을 형성하는 성막 장치에 사용되고, 상기 박막의 막 두께차를 보정하는 막 두께 보정판을 구비하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막용의 막 두께 보정 기구.
제16항에 있어서, 상기 광학 렌즈 기재(10)의 표면은 곡률을 가지고, 또한 복수의 상기 광학 렌즈 기재(10)가, 수평으로 배치되고 또한 회전 상태에 있는 원형 평판의 홀더(26)에, 수평 상태에서 동심원 위치로 배치되고,

상기 성막 장치는 상기 광학 렌즈 기재(10)의 표면에 면하는 타겟(31)을 구비하고,

상기 막 두께 보정판은, 상기 타겟(31)과 상기 홀더(26) 사이에서 상기 홀더의 주위 에지부와 중심부를 연결하는 방향으로 배치된 막 두께차 조정용 마스크부재(51, 52)인 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막용의 막 두께 보정기구.
제17항에 있어서, 상기 타겟(31)은 상기 광학 렌즈 기재(10)의 양면의 각각에 대향하는 상측 타겟과 하측 타겟으로 이루어지고,

상기 마스크부재는, 상기 상측 타겟(31)과 상기 홀더(26) 사이에 배치되는 요면용(凹面用) 마스크부재(51)와 하측 타겟(31)과 상기 홀더(26) 사이에 배치되는 철면용(凸面用) 마스크부재(52)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막용의 막 두께 보정기구.
제18항에 있어서, 상기 요면용 마스크부재(51)에서는 상기 광학 렌즈 기재의 존재 개소에 대응하는 부분에서 원주 방향의 치수가 다른 부분의 원주 방향의 치수보다 커지고, 상기 철면용 마스크부재(52)에서는 상기 광학 렌즈 기재간의 경계 개소에 대응하는 부분에서 원주 방향의 치수가 다른 부분의 원주 방향의 치수보다 커지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막용의 막 두께 보정기구.
제17항∼제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크부재(51, 52)는, 상기 타겟(31)에 형성된 비에로젼부(non－erosion portion)로부터 비산(飛散)되는 미립자를 차단하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 성막용의 막 두께 보정기구.