KR920002551B1

KR920002551B1 - 합성수지제 광학부품의 반사방지막

Info

Publication number: KR920002551B1
Application number: KR1019890005516A
Authority: KR
Inventors: 가즈 이찌가와
Original assignee: 오림포스 고오가꾸 고교오 가부시끼가이샤; 시다야마 도시오
Priority date: 1988-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1992-03-27
Also published as: DE3909654A1; DE3909654C2; JPH01273001A; US4988164A; KR900016765A

Abstract

내용 없음.

Description

합성수지제 광학부품의 반사방지막

제1도는 본 발명의 합성수지제 광학부품의 반사방지막을 나타내는 측면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 사용한 진공증발 장치의 개략 구성도.

제3도~제7도는 각각 본 발명의 제1실시예로부터 제5실시예까지의 각 반사방지막의 분광반사율을 나타내는 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 합성수지제기판 2 : 제1층

3 : 제2층 4 : 제3층

5 : 제4층

본 발명의 합성수지제 광학부품의 반사방지막에 관한 것이다.

최근에, 렌즈등의 광학부품의 소재에는, 무기유리로 전환하여 무게가 가볍고, 그리고, 가공이 용이한 합성수지가 다량 사용되도록 요구되어 왔다.

그러나, 이 합성수지제 광학부품에는 무기 유리를 소재로한 것과 같이 빛의 반사가 크고, 또한, 유연하기 때문에 표면에 자국이 나기 쉽다는 문제가 있다.

이 때문에, 합성수지제 광학부품에는 경화보호를 겸비한 반사방지막을 사용할 필요가 있다.

반사방지막은 통상적으로, 진공증발(Vacuum evaporation)법으로 성형하는 것으로, 무기유리기판에 증발막을 성형하는데는 200~400℃로 기판가열을 하여 견고한 증발막을 얻고 있다.

그러나, 합성수지는 200~400℃로 가열하면 강도가 약화, 분해되어 버리기 때문에 무기유리같은 기판 가열에 의한 증발막 형성은 불가능하다.

그래서, 종래는 예를들면, 일본국 특개소 6-225101호 공보에 나타나 있는 바와 같이 기판 가열을 하지 않고, 합성수지제 기판의 표면에 반사방지막을 형성하는 방법이 행하여지고 있다.

이 반사방지막은 합성수지제 기판의 표면에 예컨데, SiO₂층을 저항가열법(抵抗加熱法)으로 SiO를 반응증발시켜 형성하고, 그 위에 Ta₂O₅층을 저항가열법 또는, 전자총법으로 증발성형하고, 또, 그 위에 SiO₂층을 저항가열법으로 SiO를 반응증발시키거나 또는, 전자총법으로 성형하고, 또, Ta₂O₅, SiO₂를 교대로 서로 반복하여 적층하여 5층 구조의 반사방지막으로 한 것이다.

이러한 반사방지막은 기판과의 밀착성 향상과 분광반사율의 저하가 도모되어 있다.

그러나, 상기 종래의 반사방지막은 예컨에, 「상온(20~25℃)→-30℃, 60분→상온, 30분→80℃, 60분→상온」이라는 사이클을 10회 반복한 열충격시험후에 미군열(microcrack)을 발생하는 문제가 있었다.

또, Ta₂O₅는 녹는점이 높기 때문에 전자총법등으로 증발을 시키면, 복사열이 크고, 연속해서 증발하는 경우에는 아크릴수지등으로 된 기판이 열변형하고, 광학정밀도가 약하다는 문제가 있다.

또, Ta₂O₅는 튀김(splash, Ta₂O₅가 입상으로 되어 부착함)을 발생하기 용이하고, 표면결함을 나타내어 외관성능상으로 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 감안하여 된 것으로 밀착성의 향상 및 저분광 반사율을 유지하면서 열충격 시험후에도 미균열의 발생이 없고, 외관성능이 양호한 합성수지제 광학부품의 반사방지막을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 합성수지제 기판의 표면에 그 표면측에서부터 순서대로 제1층, 제2층, 제3층 및 제4층의 4개로 층구조로 형성시킨 합성수지제 광학부품의 반사방지막에 있어서, λ=400~700nm에서, 제1층을 광학적막두께 0.06~0.125λ의 SiO로하고, 제2층을 광학적 막두께 0.43~0.125λ의 siO₂로 하고, 제3층을 광학적막두께 0.06~0.625λ의 CeO₂로 하고, 제4층을 광학적막두께 0.165~0.34λ의 SiO₂로 했다.

본 발명에 있어서, 광학부품을 형성하는 합성수지로서는 아크릴수지, PC(폴리카보네이트), CR-39(디에틸렌글리콜비스아크릴카보네이트), AS(아크릴니트릴스티렌 혼성중합수지), PS(폴리스티렌), PSF(폴리술폰)등의 수지가 사용된다.

이러한 구성의 합성수지제 광학부품의 반사방지막에 있어서, 제1층 SiO층은, 고진공증발에 의해 형성시키고, 극히 얇은 층(nd=50nm이하)의 경우에는 파장(λ)=400~700nm에서 거의 흡수작용이 없고, 또, 굴절율이 1.8로 우수한 밀착성을 갖기 때문에 반사방지막의 기본특성을 부여하고, 밀착성의 향상작용을 나타낸다.

또한, 제2층 SiO₂층은, 고진공중발에 의해 형성시키고, 굴절율이 1.47로 SiO증상에 형성하는 것으로 내균열성의 향상작용을 자아낸다.

따라서, 제1층 및 제2층은 밀착성 및 내균열성을 유지한 기초층으로 된다.

또한, 제3층 CeO₂층은 고진공증발에 의해 형성시키고, 굴절율이 1.95로 반사방지박의 기본특성이 부여되어 있다.

그리고, 제3층은 제1층 및 제2층의 압축응력특성에 비하여 인장응력특성을 갖기 때문에 제4층에 SiO₂층을 형성시켜도 제3층이 중간층으로서 응력완화작용을 하고, 내균열성의 향상에 기여한다.

[실시예]

아래의 각 실시예는 각각 제1도에 나타난 구성의 반사방지감을 제2도에 나타난 진공증발장치를 사용하여 형성했다.

제1도에서, (1)은 합성수지제 기판으로, 이 합성수지제 기판(1)의 표면에는 SiO로 된 제1층이 형성되고, 제1층(2)위에는 SiO₂로 된 제2층(3)이 형성되며, 제2층(3)위에는 CeO₂로 된 제3층(4)가 형성되며, 제3층(4)위에는 SiO₂로 된 제4층(5)가 형성되어 있다.

한편, 제2도에서 (10)은 진공챔버, 그 진공챔버(10)내의 아래쪽에는 저항가열증발원(11) 및 전자총 증발원(12)가 각각 배설되어 있다.

(13)은 저항가열증발원(11)에 연결된 저항가열용융보오트, (14)는 전자총증발원의 허스라이너이다.

또한, 진공챔버(10)내의 위쪽에는 아크릴수지렌즈등의 합성수지제 기판(1)을 부착 가능하게 하고, 축중심에 회전 가능한 회전돔(15)가 설치되어 있다.

또한, (16)은 도시하지 않은 진공펌프에 접속된 진공배기관이다.

상기와 같은 구성의 진공증발장치로 본 발명의 반사방지막을 형성하는데는 우선 SiO를 저항가열용 용융 보오트(13)내에 넣음과 동시에 SiO₂및 CeO₂를 각각 허스라이너(14)의 분리된 위치에 별개로 넣는다.

또한, 회전돔(15)에는 합성수지제 기판()을 부착한다.

다음에, 진공배기관(16)을 끼워서 진공챔버(10)내를 1~2×10^-5Torr이상의 고진공으로 배기한다.

그리고, SiO를 상온 (20℃~25℃온도)로 저항가열용 보오트(13)내에서 증발시키고, 합성수지제 기판(1)의 표면에 고진공증발시켜 제1층(2)를 형성한다.

또한, 그때 진공챔버(10)내에는 O₂등의 가스 유입은 전혀 없다.

그후, 상기 증발로 인한 배기가스가 발생하기 때문에 더한층 진공배기를 하고, 앞서 기술한 1~2×10^-5Torr이상의 소정의 진공도에 달한 후, 상온에서 전자총증발원(12)를 작동시키고, 허스라이너(14)내에서 SiO₂를 용융증발시켜서 SiO로 된 제1층(2)위에 SiO₂로 된 제2층(3)를 형성한다.

그후, 동일하게 전자총증발원(12)를 작동시키고, 허스라이너(14)의 별개인 장소에 설치한 CeO₂를 용융증발시키고, SiO₂로 된 제2층(3)의 위에 CeO₂로 된 제3층(4)를 형성한다.

그리고, 최후에 제2층(3)과 같이하여 CeO₂로 된 제3층(4)의 위에 SiO₂로 된 제4층(5)를 형성한다.

또한, 앞서 기술한 층을 형성하는데는 앞층의 형성시에 발생한 배기가스를 제거하여 소정의 진공도로 하고나서 행하는 것이다.

증발 종료후, 10분간 냉각시키고, 진공챔버(10)내부를 대기압으로 한 후, 원하는 반사방지막을 갖춘 합성수지제 광학부품(렌즈)를 진공챔버(10)밖으로 꺼낸다.

[(제1실시예)]

표 1에 나타난 바와 같은 구성의 반사방지막을 만들었다.

[표 1]

본 실시예의 반사방지막은, 제3도에 나타난 바와 같은 분광반사율을 갖고 있었다. 즉, 파장 λ≒400~680nm에서 1% 이하의 값을 나타냈다.

[(제2실시예)]

표 2에 나타난 바와 같은 구성의 반사방지막을 만들었다.

[표 2]

본 실시예의 반사방지막은, 제4도에 나타난 바와 같은 분광반사율을 갖고 있었다. 즉, 파장 λ=400~700nm에서 대강 1%이하의 값을 나타냈다.

[(제3실시예)]

표 3에 나타난 바와 같은 구성의 반사방지막을 만들었다.

[표 3]

본 실시예의 반사방지막을 제5도에 나타난 바와 같은 분광방사율을 갖고 있었다. 즉, 파장 λ=400~700nm에서 최저 분광반사율 0.9%이하의 값을 나타냈다.

(제4실시예)

표 4에 나타난 바와 같은 구성의 반사방지막을 만들었다.

[표 4]

본 실시예의 반사방지막은 제6도에 나타난 바와 같은 분광방사율을 갖고 있었다. 즉, 파장 λ=400~700nm에서 최저분광반사율 0.2%이하의 값을 나타냈다.

(제5실시예)

표 5에 나타난 바와 같은 구성의 반사방지막을 만들었다.

[표 5]

본 실시예의 반사방지막은, 제7도에 나타난 바와 같은 분광방사율을 갖고 있었다. 즉, 파장 λ=400~700nm에서 최저분광반사율 0.5%이하의 값을 보였다.

(제6실시예)

폴리카보네이트로 된 합성수지제 기판의 표면에 앞서 기술한 제4실시예와 같은 구성의 반사방지막을 형성했다. 이상 제1~6실시예의 반사방사막에 대하여, 기판과의 밀착성, 내균열성 및 표면결합(외관성능)의 좋고 나쁨을 평가하는 시험을 실시했다.

그 결과를 표 6에 나타낸다.

또한 비교를 위하여, 종래예의 반사방지막에 대하여도 같은 시험을 실시하고 그 결과를 표 6에 같이 나타낸다.

밀착성 시험은 폭 10mm의 점착테이프(셀로판 점착테이프)를 반사방지막에 붙이고, 점착테이프의 한끝은 45℃의 각도로 순간적으로 잡아 떼어 막의 박리상태를 관찰하여 평가했다. 또한, 내균열성은, 열충격시험(사이클+70℃← →-30℃)를 10사이클 반복하고, 균열발생을 관찰하여 평가했다.

[표 6]

○ ; 양호 △ ; 약간양호, × ; 불량

이상과 같이, 본 발명의 합성수지제 광학부품의 반사방지막에 의하면, λ=400~700nm에서, 제1층을 광학적 막두께 0.06~0.125λ의 SiO로 하고, 제2층을 광학적 막두께 0.043~0.125λ의 SiO₂로 하고, 제3층을 광학적 막두께 0.06~0.625λ의 CeO₂로 하고, 제4층을 광학적 막두께 0.165~0.34λ의 SiO₂로 되어 있으므로, 기판과의 밀착성의 향상 및 저분광 반사율을 유지함과 더불어, 열충격시험에도 미균열 발생이 없고, 외관성능도 양호하게 된다.

Claims

합성수지제 기판의 표면에, 그 표면으로부터 순서대로 제1층, 제2층, 제3층 및 제4층의 4층구조로 형성된 합성수지제 광학부품의 반사방지막에 있어서, λ=400~700nm에서, 제1층은 광학적 막두께 0.06~0.125λ의 SiO로 되고, 제2층은 광학적 막두께 0.043~0.125λ의 SiO₂로 되고, 제3층은 광학적 막두께 0.06~0.625λ의 CeO₂로 되고, 제4층은 광학적 막두께 0.165~0.34λ의 SiO₂로 된 것을 특징으로 하는 합성수지제 광학부품의 반사방지막.