JP2000231005A - 光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を有する基板の製造方法 - Google Patents
光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を有する基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の装置を用いて容易に生産性良く形成で
き、しかも十分な密着性が得られ、基板の面精度の劣化
がない光学薄膜及び光学薄膜を有する基板を製造する。 【構成】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか
一方の物質を光学膜用蒸着材料として真空蒸着装置内で
加熱することにより、前記物質による光学薄膜あるいは
この光学薄膜を有する基板を得る。また、ＭｏＯ３また
はＷＯ３の少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体
を混合したものを光学膜用蒸着材料として真空蒸着装置
内で加熱することにより、前記ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれかを含む光学薄膜、ＭｏＯ３またはＷ
Ｏ３の少なくともいずれかからなる光学薄膜、あるいは
これらの光学薄膜を有する基板を得る。
き、しかも十分な密着性が得られ、基板の面精度の劣化
がない光学薄膜及び光学薄膜を有する基板を製造する。 【構成】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか
一方の物質を光学膜用蒸着材料として真空蒸着装置内で
加熱することにより、前記物質による光学薄膜あるいは
この光学薄膜を有する基板を得る。また、ＭｏＯ３また
はＷＯ３の少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体
を混合したものを光学膜用蒸着材料として真空蒸着装置
内で加熱することにより、前記ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれかを含む光学薄膜、ＭｏＯ３またはＷ
Ｏ３の少なくともいずれかからなる光学薄膜、あるいは
これらの光学薄膜を有する基板を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学部品等の基板に対
し、光学膜用蒸着材料から光学薄膜を製造する方法及び
光学薄膜を有する基板の製造方法に関する。
し、光学膜用蒸着材料から光学薄膜を製造する方法及び
光学薄膜を有する基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、レンズ、ミラー、プリズム等の光
学部品の素材として、無機ガラスに代えてプラスチック
が多く用いられるようになってきている。その主な理由
は、軽量かつ低コストにて製作でき、しかも形状の自由
度が大きいという利点があるからである。また、かかる
利点を有することから、最近では光学部品以外の各種部
品にも幅広く利用されつつある。
学部品の素材として、無機ガラスに代えてプラスチック
が多く用いられるようになってきている。その主な理由
は、軽量かつ低コストにて製作でき、しかも形状の自由
度が大きいという利点があるからである。また、かかる
利点を有することから、最近では光学部品以外の各種部
品にも幅広く利用されつつある。
【０００３】ところが、これらプラスチックにて構成し
た部品は、ガラスや金属製の部品に比して耐磨耗性，耐
擦傷性が劣るために、何らかの表面処理を施さなければ
実用上問題が多い。特にプラスチックを光学部品として
使用する場合には、光学ガラスを光学部品として使用す
る場合と同様にその表面に対して光学薄膜を形成する必
要がある。
た部品は、ガラスや金属製の部品に比して耐磨耗性，耐
擦傷性が劣るために、何らかの表面処理を施さなければ
実用上問題が多い。特にプラスチックを光学部品として
使用する場合には、光学ガラスを光学部品として使用す
る場合と同様にその表面に対して光学薄膜を形成する必
要がある。
【０００４】プラスチック製光学部品の表面に形成され
る光学薄膜となる光学多層膜としては、主に反射防止膜
に関するものが多く提案されており、従来、例えば特開
昭６２−１９１８０１号公報に開示されているような反
射防止膜が知られている。これは、空気側からプラスチ
ック製基板側へ順に、ＳｉＯ２，ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２，
ＺｒＯ２，ＳｉＯ又はＳｉＯ２という４層構成からなる
ものである。
る光学薄膜となる光学多層膜としては、主に反射防止膜
に関するものが多く提案されており、従来、例えば特開
昭６２−１９１８０１号公報に開示されているような反
射防止膜が知られている。これは、空気側からプラスチ
ック製基板側へ順に、ＳｉＯ２，ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２，
ＺｒＯ２，ＳｉＯ又はＳｉＯ２という４層構成からなる
ものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】広い波長域にわたって
十分な反射防止効果を得る光学薄膜にするためには、低
屈折率物質と高屈折率物質とを組み合わせた構成とする
必要があり、高屈折率物質としては、前記従来技術に見
られるＺｒＯ２やＴｉＯ２が用いられる場合が多い。し
かしながら、ＺｒＯ２やＴｉＯ２等は融点が高く、通常
のガラス基板上に反射防止膜等の光学薄膜を形成する場
合と同じ装置のセッティング方法では、蒸発源からの輻
射熱の影響で、プラスチック基板が加熱され、基板の表
面がダメージを受けて膜の密着性が劣化したり、あるい
は光学部品にとって最も重要である面精度を劣化させる
おそれがある。これは、特に、熱に弱いアクリル樹脂
（ＰＭＭＡ）を基板に用いた場合に顕著である。その対
策としては、蒸発源から基板までの距離を長くしたり、
蒸発源と基板との間に遮蔽板を設けて、蒸発源からの輻
射熱の影響を少なくする方法が考えられる。
十分な反射防止効果を得る光学薄膜にするためには、低
屈折率物質と高屈折率物質とを組み合わせた構成とする
必要があり、高屈折率物質としては、前記従来技術に見
られるＺｒＯ２やＴｉＯ２が用いられる場合が多い。し
かしながら、ＺｒＯ２やＴｉＯ２等は融点が高く、通常
のガラス基板上に反射防止膜等の光学薄膜を形成する場
合と同じ装置のセッティング方法では、蒸発源からの輻
射熱の影響で、プラスチック基板が加熱され、基板の表
面がダメージを受けて膜の密着性が劣化したり、あるい
は光学部品にとって最も重要である面精度を劣化させる
おそれがある。これは、特に、熱に弱いアクリル樹脂
（ＰＭＭＡ）を基板に用いた場合に顕著である。その対
策としては、蒸発源から基板までの距離を長くしたり、
蒸発源と基板との間に遮蔽板を設けて、蒸発源からの輻
射熱の影響を少なくする方法が考えられる。
【０００６】しかし、上記方法は、いずれもハード上の
大幅な改善が必要となるため、従来のガラス基板上への
反射防止膜等の光学薄膜を形成するための装置をそのま
まプラスチック基板用に使用することができないという
不具合があった。また、上記方法では、各基板に対して
必然的に蒸着時間が長くなり、生産性の点でも好ましく
なかった。
大幅な改善が必要となるため、従来のガラス基板上への
反射防止膜等の光学薄膜を形成するための装置をそのま
まプラスチック基板用に使用することができないという
不具合があった。また、上記方法では、各基板に対して
必然的に蒸着時間が長くなり、生産性の点でも好ましく
なかった。
【０００７】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、従来の装置を用いて容易に生産性良く形
成でき、しかも十分な密着性が得られ、基板の面精度の
劣化もない光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を有する基
板の製造方法を提供することを目的とする。
されたもので、従来の装置を用いて容易に生産性良く形
成でき、しかも十分な密着性が得られ、基板の面精度の
劣化もない光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を有する基
板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】上記問題点
は、蒸発源からの輻射熱の低い材料を用いることができ
れば、前述の装置改造の必要性がなく、生産性の悪さ、
密着性および面精度の劣化等を解決することができるこ
とを見い出した。このような材料として、ＭｏＯ３，Ｗ
Ｏ３，ＣｅＯ２の３つを挙げることができる。Ｍｏ
Ｏ３，ＷＯ３は、従来、光学薄膜用材料としてはほとん
ど注目されていなかった材料であるが、完全に酸化した
状態であれば光の吸収の問題も無く、屈折率は１．８５
〜２．１程度（蒸着条件によって変化する）であること
を見い出した。したがって、ＭｏＯ３，ＷＯ３を高屈折
率物質として使用し、広帯域の反射防止膜となる光学薄
膜を形成することが可能である。
は、蒸発源からの輻射熱の低い材料を用いることができ
れば、前述の装置改造の必要性がなく、生産性の悪さ、
密着性および面精度の劣化等を解決することができるこ
とを見い出した。このような材料として、ＭｏＯ３，Ｗ
Ｏ３，ＣｅＯ２の３つを挙げることができる。Ｍｏ
Ｏ３，ＷＯ３は、従来、光学薄膜用材料としてはほとん
ど注目されていなかった材料であるが、完全に酸化した
状態であれば光の吸収の問題も無く、屈折率は１．８５
〜２．１程度（蒸着条件によって変化する）であること
を見い出した。したがって、ＭｏＯ３，ＷＯ３を高屈折
率物質として使用し、広帯域の反射防止膜となる光学薄
膜を形成することが可能である。
【０００９】一方、ＣｅＯ２は可視域の短波長側に吸収
があるため、反射防止膜としての光学薄膜には使用上あ
まり好ましくない。特に、撮像系レンズへの適用は不適
である。そこで、ＭｏＯ３，ＷＯ３を用いた光学薄膜を
基板上に形成することが好ましい。
があるため、反射防止膜としての光学薄膜には使用上あ
まり好ましくない。特に、撮像系レンズへの適用は不適
である。そこで、ＭｏＯ３，ＷＯ３を用いた光学薄膜を
基板上に形成することが好ましい。
【００１０】上記に鑑みて本発明は、ＭｏＯ３またはＷ
Ｏ３の少なくともいずれか一方の物質を光学薄膜用蒸着
材料として真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した
蒸着材料が蒸着源となるように加熱することにより前記
ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成
される光学薄膜を形成する工程と、を有する光学薄膜の
製造方法とした。
Ｏ３の少なくともいずれか一方の物質を光学薄膜用蒸着
材料として真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した
蒸着材料が蒸着源となるように加熱することにより前記
ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成
される光学薄膜を形成する工程と、を有する光学薄膜の
製造方法とした。
【００１１】また、本発明は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれか一方の物質を光学薄膜用蒸着材料と
して真空蒸着装置内に配置する工程と、真空蒸着装置内
の前記蒸着材料との対向位置に、光学薄膜を形成する基
板を取り付ける工程と、前記蒸着材料を加熱して蒸着源
とするとともに、この蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ
３の少なくともいずれか一方で形成される光学薄膜を前
記基板上に形成する工程と、を有する光学薄膜を有する
基板の製造方法とした。
少なくともいずれか一方の物質を光学薄膜用蒸着材料と
して真空蒸着装置内に配置する工程と、真空蒸着装置内
の前記蒸着材料との対向位置に、光学薄膜を形成する基
板を取り付ける工程と、前記蒸着材料を加熱して蒸着源
とするとともに、この蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ
３の少なくともいずれか一方で形成される光学薄膜を前
記基板上に形成する工程と、を有する光学薄膜を有する
基板の製造方法とした。
【００１２】また、本発明は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この後、この蒸着
材料を真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した蒸着
材料が蒸発源となるように加熱することにより前記Ｍｏ
Ｏ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成され
る光学薄膜を形成する工程と、を有する光学薄膜の製造
方法とした。
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この後、この蒸着
材料を真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した蒸着
材料が蒸発源となるように加熱することにより前記Ｍｏ
Ｏ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成され
る光学薄膜を形成する工程と、を有する光学薄膜の製造
方法とした。
【００１３】また、本発明は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この後、この蒸着
材料を真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した蒸着
材料が蒸発源となるように加熱し、この蒸着材料中のＭ
ｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成さ
れる光学薄膜を形成する工程と、この光学薄膜の上に前
記ＭｏＯ３またはＷＯ ３とは異なる誘電体からなる光学
薄膜を形成する工程と、を有する多層の光学薄膜の製造
方法とした。
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この後、この蒸着
材料を真空蒸着装置内に配置する工程と、配置した蒸着
材料が蒸発源となるように加熱し、この蒸着材料中のＭ
ｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で形成さ
れる光学薄膜を形成する工程と、この光学薄膜の上に前
記ＭｏＯ３またはＷＯ ３とは異なる誘電体からなる光学
薄膜を形成する工程と、を有する多層の光学薄膜の製造
方法とした。
【００１４】また、本発明は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この蒸着材料を真
空蒸着装置内に配置する工程と、真空蒸着装置内の前記
蒸着材料との対向位置に、光学薄膜を形成する基板を取
り付ける工程と、前記蒸着材料を加熱して蒸着源とする
とともに、この蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少
なくともいずれか一方と前記誘電体との蒸気圧の差によ
り、前記蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくと
もいずれか一方で形成される光学薄膜を前記基板上に形
成する工程と、を有するようにして光学薄膜を有する基
板を製造することにした。
少なくともいずれか一方の物質に他の誘電体を混合して
光学膜用蒸着材料を作成する工程と、この蒸着材料を真
空蒸着装置内に配置する工程と、真空蒸着装置内の前記
蒸着材料との対向位置に、光学薄膜を形成する基板を取
り付ける工程と、前記蒸着材料を加熱して蒸着源とする
とともに、この蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少
なくともいずれか一方と前記誘電体との蒸気圧の差によ
り、前記蒸着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくと
もいずれか一方で形成される光学薄膜を前記基板上に形
成する工程と、を有するようにして光学薄膜を有する基
板を製造することにした。
【００１５】ＭｏＯ３，ＷＯ３を蒸着材料として抵抗加
熱法により蒸着を行うことは難しくないのに対して、電
子ビーム法により蒸着を行なおうとした場合、電子ビー
ムが反射してしまって、蒸着材料を加熱することが難し
い。しかし、ＭｏＯ３，ＷＯ ３に他の誘電体を少量混合
することにより、電子ビームの反射を抑制することがで
きる。この場合の混合物としては、後述のＳｉＯ２の他
に、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２等を
用いることができる。これらの高融点物質との混合物を
蒸着材料とした場合には、蒸気圧が大幅に異なることか
ら、蒸着膜中にはＭｏＯ３，ＷＯ３のみしか存在しない
ことになる。混合物の添加量としては１重量％以上あれ
ば十分である。なお、この光学膜用蒸着材料について
は、プラスチック基板上への光学薄膜としての反射防止
膜に限らず、広範囲に利用できることはもちろんであ
る。
熱法により蒸着を行うことは難しくないのに対して、電
子ビーム法により蒸着を行なおうとした場合、電子ビー
ムが反射してしまって、蒸着材料を加熱することが難し
い。しかし、ＭｏＯ３，ＷＯ ３に他の誘電体を少量混合
することにより、電子ビームの反射を抑制することがで
きる。この場合の混合物としては、後述のＳｉＯ２の他
に、Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２等を
用いることができる。これらの高融点物質との混合物を
蒸着材料とした場合には、蒸気圧が大幅に異なることか
ら、蒸着膜中にはＭｏＯ３，ＷＯ３のみしか存在しない
ことになる。混合物の添加量としては１重量％以上あれ
ば十分である。なお、この光学膜用蒸着材料について
は、プラスチック基板上への光学薄膜としての反射防止
膜に限らず、広範囲に利用できることはもちろんであ
る。
【００１６】前述のように、ＭｏＯ３，ＷＯ３は反射防
止膜等の光学薄膜を構成する高屈折率物質として使用で
きるものであり、基板を加熱せずに成膜した場合の屈折
率はそれぞれ約２．０，１．８５である。また、従来の
高屈折率物質であるＺｒＯ２やＴｉＯ２等と比較して低
融点であり、さらに、非常に蒸気圧の高い物質であるた
め、蒸発源にて加えるエネルギーを極めて低く設定する
ことができる。その結果、ハード上の改造を何ら加える
ことなく、蒸発源からの輻射熱を低く抑えることがで
き、基板の表面ダメージによる膜の密着性劣化や、面精
度の劣化が生じることもない。
止膜等の光学薄膜を構成する高屈折率物質として使用で
きるものであり、基板を加熱せずに成膜した場合の屈折
率はそれぞれ約２．０，１．８５である。また、従来の
高屈折率物質であるＺｒＯ２やＴｉＯ２等と比較して低
融点であり、さらに、非常に蒸気圧の高い物質であるた
め、蒸発源にて加えるエネルギーを極めて低く設定する
ことができる。その結果、ハード上の改造を何ら加える
ことなく、蒸発源からの輻射熱を低く抑えることがで
き、基板の表面ダメージによる膜の密着性劣化や、面精
度の劣化が生じることもない。
【００１７】ＭｏＯ３，ＷＯ３は、前述のようにいずれ
も光学薄膜用材料としては従来ほとんど注目されていな
かった材料であるが、完全に酸化した状態であれば、波
長４２０ｎｍ以上の光の吸収は全く無く、４００ｎｍで
の吸収も２％弱であって、光学特性から見ても実用上、
何ら問題は無い。
も光学薄膜用材料としては従来ほとんど注目されていな
かった材料であるが、完全に酸化した状態であれば、波
長４２０ｎｍ以上の光の吸収は全く無く、４００ｎｍで
の吸収も２％弱であって、光学特性から見ても実用上、
何ら問題は無い。
【００１８】なお、ＭｏＯ３，ＷＯ３を用いて多層の光
学薄膜を構成する場合、他の誘電体との混合物にして使
用しても良いのはもちろんである。ＭｏＯ３とＷＯ３と
の混合物でも良いし、ＭｏＯ３と他の誘電体、ＷＯ３と
他の誘電体、あるいはＭｏＯ ３とＷＯ３と他の誘電体と
いう混合物も用いることが可能である。この場合、特に
ＳｉＯ２との混合により、耐ヒートサイクル性や機械的
強度が向上することが確認されている。
学薄膜を構成する場合、他の誘電体との混合物にして使
用しても良いのはもちろんである。ＭｏＯ３とＷＯ３と
の混合物でも良いし、ＭｏＯ３と他の誘電体、ＷＯ３と
他の誘電体、あるいはＭｏＯ ３とＷＯ３と他の誘電体と
いう混合物も用いることが可能である。この場合、特に
ＳｉＯ２との混合により、耐ヒートサイクル性や機械的
強度が向上することが確認されている。
【００１９】本発明における基板のうちのプラスチック
とは、特に制限は無く、アクリル、ポリカーボネート、
ＣＲ−３９、エネルギー硬化型樹脂等を含む。実施例に
おけるＳｉの酸化物層とは、ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）の
組成のもののいずれでも良い。この第１層目の光学的膜
厚ｎｄを２ｎｍ以上としたのは、２ｎｍ未満では、ヒー
トサイクル試験によりクラックが発生するからである。
この点については、実施例にて詳細に説明する。また、
第２層目以降の高屈折率層は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
みにて構成しても良いし、他の誘電体との混合物層とし
ても良い。
とは、特に制限は無く、アクリル、ポリカーボネート、
ＣＲ−３９、エネルギー硬化型樹脂等を含む。実施例に
おけるＳｉの酸化物層とは、ＳｉＯｘ（ｘ＝１〜２）の
組成のもののいずれでも良い。この第１層目の光学的膜
厚ｎｄを２ｎｍ以上としたのは、２ｎｍ未満では、ヒー
トサイクル試験によりクラックが発生するからである。
この点については、実施例にて詳細に説明する。また、
第２層目以降の高屈折率層は、ＭｏＯ３またはＷＯ３の
みにて構成しても良いし、他の誘電体との混合物層とし
ても良い。
【００２０】
【実施例１】表１に示すような構成で光学薄膜としての
反射防止膜を構成した。すなわち、屈折率ｎ＝１．４９
のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなるプラスチック基板
の表面に、ＭｏＯ３とＳｉＯ２とを交互に積層したもの
である。
反射防止膜を構成した。すなわち、屈折率ｎ＝１．４９
のアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）からなるプラスチック基板
の表面に、ＭｏＯ３とＳｉＯ２とを交互に積層したもの
である。
【００２１】
【表１】
【００２２】上記構成の反射防止膜は、図１に示す真空
蒸着装置を用いて形成した。１０は真空チャンバで、真
空チャンバ１０内の下方位置には、抵抗加熱蒸発源１１
および電子銃蒸発源１２がそれぞれ配列されている。１
３は抵抗加熱蒸発源１１に取り付けた抵抗加熱用溶融ボ
ートで、１４は電子銃蒸発源のハースライナである。真
空チャンバ１０内の上方位置には、基板１を取付け可能
にし、軸中心に回転自在の回転ドーム１５が配設されて
いる。１６は図示を省略した真空ポンプに接続された真
空排気管である。蒸発源から基板１までの距離は、５２
０ｍｍである。上記の説明からわかるように、本装置
は、従来のガラス基板上に反射防止膜を形成する装置と
何ら異なる点は無い。
蒸着装置を用いて形成した。１０は真空チャンバで、真
空チャンバ１０内の下方位置には、抵抗加熱蒸発源１１
および電子銃蒸発源１２がそれぞれ配列されている。１
３は抵抗加熱蒸発源１１に取り付けた抵抗加熱用溶融ボ
ートで、１４は電子銃蒸発源のハースライナである。真
空チャンバ１０内の上方位置には、基板１を取付け可能
にし、軸中心に回転自在の回転ドーム１５が配設されて
いる。１６は図示を省略した真空ポンプに接続された真
空排気管である。蒸発源から基板１までの距離は、５２
０ｍｍである。上記の説明からわかるように、本装置
は、従来のガラス基板上に反射防止膜を形成する装置と
何ら異なる点は無い。
【００２３】図１の装置を用いて表１の構成の反射防止
膜を製造する方法を以下に示す。ＭｏＯ３層は、ＭｏＯ
３を顆粒状にしたものをＭｏ製のボート１３に入れて、
酸素ガスを全圧が２×１０−４Ｔｏｒｒになるまで導入
しながら抵抗加熱法により形成した。また、ＳｉＯ２層
は、ＳｉＯ２を顆粒状にしたものをハースライナ１４に
入れて、電子ビーム法により形成した。
膜を製造する方法を以下に示す。ＭｏＯ３層は、ＭｏＯ
３を顆粒状にしたものをＭｏ製のボート１３に入れて、
酸素ガスを全圧が２×１０−４Ｔｏｒｒになるまで導入
しながら抵抗加熱法により形成した。また、ＳｉＯ２層
は、ＳｉＯ２を顆粒状にしたものをハースライナ１４に
入れて、電子ビーム法により形成した。
【００２４】上記のようにして製造した反射防止膜の分
光反射率を測定したところ、図２のようになっており、
プラスチック基板への反射防止膜として十分な特性を有
していた。また、セロハンテープを用いた剥離試験によ
る密着性評価試験の結果も良好であった。基板の面精度
の変化もなかった。
光反射率を測定したところ、図２のようになっており、
プラスチック基板への反射防止膜として十分な特性を有
していた。また、セロハンテープを用いた剥離試験によ
る密着性評価試験の結果も良好であった。基板の面精度
の変化もなかった。
【００２５】本実施例においては、ＭｏＯ３が解離して
酸素欠乏状態になり、可視光を吸収するようになるのを
防止するために、成膜中にＯ２ガスを導入したが、その
代わりに酸素プラズマを用いたり、あるいは酸素イオン
ビームを用いたりしても同様の結果が得られた。
酸素欠乏状態になり、可視光を吸収するようになるのを
防止するために、成膜中にＯ２ガスを導入したが、その
代わりに酸素プラズマを用いたり、あるいは酸素イオン
ビームを用いたりしても同様の結果が得られた。
【００２６】
【実施例２】表２に示す構成の光学薄膜としての反射防
止膜を、図１に示す装置を用いて、ＷＯ３を原料として
Ｗ製のボートを用いる以外は実施例１と全く同様の製造
方法にして形成した。分光反射率は図３のように十分な
特性を有しており、密着性も良好であった。
止膜を、図１に示す装置を用いて、ＷＯ３を原料として
Ｗ製のボートを用いる以外は実施例１と全く同様の製造
方法にして形成した。分光反射率は図３のように十分な
特性を有しており、密着性も良好であった。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【実施例３】表３に示す構成の光学薄膜としての反射防
止膜を図１に示す装置を用いて形成した。第２層及び第
４層は、ＭｏＯ３及びＷＯ３粉末を重量比で２：１とな
るように混合した顆粒をＭｏ製ボート１３に入れて、酸
素ガスを全圧が８×１０−５Ｔｏｒｒになるまで導入し
ながら、抵抗加熱法により形成した。
止膜を図１に示す装置を用いて形成した。第２層及び第
４層は、ＭｏＯ３及びＷＯ３粉末を重量比で２：１とな
るように混合した顆粒をＭｏ製ボート１３に入れて、酸
素ガスを全圧が８×１０−５Ｔｏｒｒになるまで導入し
ながら、抵抗加熱法により形成した。
【００２９】
【表３】
【００３０】分光反射率は、図４のように十分な特性を
有しており、密着性も良好であった。ＭｏＯ３とＷＯ３
との混合比を変化させることで屈折率を調節することが
可能である。
有しており、密着性も良好であった。ＭｏＯ３とＷＯ３
との混合比を変化させることで屈折率を調節することが
可能である。
【００３１】
【実施例４】表４に示す構成の光学薄膜としての反射防
止膜を図１に示す装置を用いて形成した。第１層のＳｉ
Ｏ層は、ＳｉＯ原料をＭｏ製のボート１３に入れて、酸
素ガスを導入しながら抵抗加熱法により形成した。第２
層のＭｏＯ３層は、ＭｏＯ３粉末９７〜９８重量％とＡ
ｌ２Ｏ３粉末２〜３重量％とを混合してペレット状に固
めたものを原料としてハースライナ１４に載置し、電子
ビーム法により形成した。第３層のＳｉＯ２層は、Ｓｉ
Ｏ２顆粒をハースライナ１４に載置し、電子ビーム法に
より形成した。
止膜を図１に示す装置を用いて形成した。第１層のＳｉ
Ｏ層は、ＳｉＯ原料をＭｏ製のボート１３に入れて、酸
素ガスを導入しながら抵抗加熱法により形成した。第２
層のＭｏＯ３層は、ＭｏＯ３粉末９７〜９８重量％とＡ
ｌ２Ｏ３粉末２〜３重量％とを混合してペレット状に固
めたものを原料としてハースライナ１４に載置し、電子
ビーム法により形成した。第３層のＳｉＯ２層は、Ｓｉ
Ｏ２顆粒をハースライナ１４に載置し、電子ビーム法に
より形成した。
【００３２】
【表４】
【００３３】上記のようにして形成した反射防止膜の分
光反射率は図５のように十分な特性を有しており、密着
性も良好であった。
光反射率は図５のように十分な特性を有しており、密着
性も良好であった。
【００３４】本実施例においては、ＭｏＯ３にＡｌ２Ｏ
３を少量添加したものを蒸着材料として用いたために、
電子ビームが反射することなく、蒸着材料を電子銃にて
容易に加熱することができた。なお、Ａｌ２Ｏ３の代わ
りにＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２を混合しても、同
様の効果が得られた。他の多くの高融点酸化物でも同様
の効果が得られる。
３を少量添加したものを蒸着材料として用いたために、
電子ビームが反射することなく、蒸着材料を電子銃にて
容易に加熱することができた。なお、Ａｌ２Ｏ３の代わ
りにＺｒＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２を混合しても、同
様の効果が得られた。他の多くの高融点酸化物でも同様
の効果が得られる。
【００３５】
【実施例５】表５に示す構成で光学薄膜としての反射防
止膜を製造した。すなわち、屈折率ｎ＝１．５８のポリ
カーボネート樹脂（ＰＣ）からなるプラスチック基板の
表面にＳｉＯ２と、ＭｏＯ３とＳｉＯ２との混合物とを
交互に積層したものである。
止膜を製造した。すなわち、屈折率ｎ＝１．５８のポリ
カーボネート樹脂（ＰＣ）からなるプラスチック基板の
表面にＳｉＯ２と、ＭｏＯ３とＳｉＯ２との混合物とを
交互に積層したものである。
【００３６】ＭｏＯ３とＳｉＯ２との混合物層は、以下
のようにして形成した。ＭｏＯ３顆粒とＳｉＯ２顆粒と
を重量比で４：１となるように混合したものを蒸着材料
とした。これをハースライナ１４に入れて、酸素ガスを
１×１０−４Ｔｏｒｒ導入しながら、電子ビーム法によ
り蒸着した。
のようにして形成した。ＭｏＯ３顆粒とＳｉＯ２顆粒と
を重量比で４：１となるように混合したものを蒸着材料
とした。これをハースライナ１４に入れて、酸素ガスを
１×１０−４Ｔｏｒｒ導入しながら、電子ビーム法によ
り蒸着した。
【００３７】
【表５】
【００３８】上記のようにして形成した反射防止膜の分
光反射率は、図６のように十分な特性を有しており、密
着性も良好であった。本実施例の反射防止膜は、ＭｏＯ
３にＳｉＯ２を混合しているために、特にヒートサイク
ルに強く、「２０℃１時間→−４０℃１時間→２０℃１
時間→７０℃１時間保持」を１サイクルとして２０サイ
クルを繰り返した後も、密着性の劣化やクラックの発生
等の問題は一切生じなかった。
光反射率は、図６のように十分な特性を有しており、密
着性も良好であった。本実施例の反射防止膜は、ＭｏＯ
３にＳｉＯ２を混合しているために、特にヒートサイク
ルに強く、「２０℃１時間→−４０℃１時間→２０℃１
時間→７０℃１時間保持」を１サイクルとして２０サイ
クルを繰り返した後も、密着性の劣化やクラックの発生
等の問題は一切生じなかった。
【００３９】ＳｉＯ２の混合量は、１０重量％以上で、
上記と同様の効果が得られる。混合量を変化させること
で、屈折率を変化させることも可能である。また、ＷＯ
３とＳｉＯ２との混合膜でも、同様に耐ヒートサイクル
性等の耐久性に優れていることを確認した。
上記と同様の効果が得られる。混合量を変化させること
で、屈折率を変化させることも可能である。また、ＷＯ
３とＳｉＯ２との混合膜でも、同様に耐ヒートサイクル
性等の耐久性に優れていることを確認した。
【００４０】
【実施例６】表６に示す構成で光学薄膜としての反射防
止膜を形成した。すなわち、屈折率ｎ＝１．４９のアク
リル樹脂（ＰＭＭＡ）からなるプラスチック基板の表面
に、ＷＯ３とＳｉＯ２とを交互に積層したものである。
止膜を形成した。すなわち、屈折率ｎ＝１．４９のアク
リル樹脂（ＰＭＭＡ）からなるプラスチック基板の表面
に、ＷＯ３とＳｉＯ２とを交互に積層したものである。
【００４１】図１に示す装置を用いて表６に示す構成の
反射防止膜を形成した。ＷＯ３層は、ペレット状にした
ものを電子銃により加熱して形成した。また、ＳｉＯ２
層はＳｉＯ２を顆粒状にしたものをハースライナ１４に
入れて、電子銃により加熱して形成した。
反射防止膜を形成した。ＷＯ３層は、ペレット状にした
ものを電子銃により加熱して形成した。また、ＳｉＯ２
層はＳｉＯ２を顆粒状にしたものをハースライナ１４に
入れて、電子銃により加熱して形成した。
【００４２】
【表６】
【００４３】上記のようにして形成した反射防止膜の分
光反射率を測定したところ、図７に示すようになってお
り、プラスチック基板への反射防止膜として十分な特性
を有していた。また、セロハンテープを用いた剥離試験
による密着性評価試験の結果も良好であった。基板の面
精度の変化もなかった。
光反射率を測定したところ、図７に示すようになってお
り、プラスチック基板への反射防止膜として十分な特性
を有していた。また、セロハンテープを用いた剥離試験
による密着性評価試験の結果も良好であった。基板の面
精度の変化もなかった。
【００４４】さらに、上記のようにして形成した反射防
止膜のヒートサイクル試験を行った。「２０℃１時間→
−４０℃１時間→２０℃１時間→７０℃１時間保持」を
１サイクルとして、２０サイクル繰り返した後も、密着
性の劣化やクラックの発生等の問題は一切生じなかっ
た。
止膜のヒートサイクル試験を行った。「２０℃１時間→
−４０℃１時間→２０℃１時間→７０℃１時間保持」を
１サイクルとして、２０サイクル繰り返した後も、密着
性の劣化やクラックの発生等の問題は一切生じなかっ
た。
【００４５】
【実施例７】表６の第１〜５層目は実施例６と全く同じ
で、第１層目を無くしたもの、及び第１層目の膜厚を変
えた時の密着性、耐ヒートサイクル性についての評価結
果を表７にまとめて示す。第１層目のＳｉＯ２層が無い
場合は、目視ではっきりとわかるクラックが全面に発生
するため、不良であるが、ＳｉＯ２層の光学的膜厚が５
ｎｍ以上あれば、クラックは全く発生しなくなる。Ｓｉ
Ｏ２層の光学的膜厚が２ｎｍの場合、クラックの発生は
目視ではわからないが、光学顕微鏡（５０倍）で見ると
クラックの発生が確認された。しかし、これは光学特性
上は問題ないレベルのものであった。このように、第１
層目のＳｉＯ２層の光学的膜厚は、少なくとも２ｎｍ以
上、好ましくは５ｎｍ以上であることが望ましい。これ
は、本実施例に限らず、他の膜構成、他のプラスチック
基板の場合も同様であった。
で、第１層目を無くしたもの、及び第１層目の膜厚を変
えた時の密着性、耐ヒートサイクル性についての評価結
果を表７にまとめて示す。第１層目のＳｉＯ２層が無い
場合は、目視ではっきりとわかるクラックが全面に発生
するため、不良であるが、ＳｉＯ２層の光学的膜厚が５
ｎｍ以上あれば、クラックは全く発生しなくなる。Ｓｉ
Ｏ２層の光学的膜厚が２ｎｍの場合、クラックの発生は
目視ではわからないが、光学顕微鏡（５０倍）で見ると
クラックの発生が確認された。しかし、これは光学特性
上は問題ないレベルのものであった。このように、第１
層目のＳｉＯ２層の光学的膜厚は、少なくとも２ｎｍ以
上、好ましくは５ｎｍ以上であることが望ましい。これ
は、本実施例に限らず、他の膜構成、他のプラスチック
基板の場合も同様であった。
【００４６】
【表７】
【００４７】上記のように、ヒートサイクル試験により
クラックが発生するのは、試験中にプラスチック基板が
膨張、収縮を繰り返すのに対して、ＭｏＯ３，ＷＯ３は
これに追随できずに応力が大きくなり、遂には破壊して
しまうからである。第１層目のＳｉの酸化物層は、この
応力を緩和する働きを持つので、クラックの発生を防止
することができると考えることができる。
クラックが発生するのは、試験中にプラスチック基板が
膨張、収縮を繰り返すのに対して、ＭｏＯ３，ＷＯ３は
これに追随できずに応力が大きくなり、遂には破壊して
しまうからである。第１層目のＳｉの酸化物層は、この
応力を緩和する働きを持つので、クラックの発生を防止
することができると考えることができる。
【００４８】
【実施例８】表８に示す構成の反射防止膜を図１に示す
装置を用いて形成した。第１層目のＳｉＯ層は、ＳｉＯ
原料をＭｏ製のボート１３に入れて、抵抗加熱法により
形成した。第２，４層目のＷＯ３層、第３，５層目のＳ
ｉＯ２層は、実施例６と同様に電子銃による加熱により
形成した。また、第１〜５層目の成膜中には、酸素を２
×１０−４Ｔｏｒｒ導入した。
装置を用いて形成した。第１層目のＳｉＯ層は、ＳｉＯ
原料をＭｏ製のボート１３に入れて、抵抗加熱法により
形成した。第２，４層目のＷＯ３層、第３，５層目のＳ
ｉＯ２層は、実施例６と同様に電子銃による加熱により
形成した。また、第１〜５層目の成膜中には、酸素を２
×１０−４Ｔｏｒｒ導入した。
【００４９】
【表８】
【００５０】このようにして形成した反射防止膜の分光
反射率は図８に示すように充分な特性を有しており、密
着性も良好であった。また、ヒートサイクルによるクラ
ックの発生、密着性の劣化もなかった。
反射率は図８に示すように充分な特性を有しており、密
着性も良好であった。また、ヒートサイクルによるクラ
ックの発生、密着性の劣化もなかった。
【００５１】
【実施例９】実施例８のＷＯ３をＭｏＯ３に置き換え
て、同様の実験を行った。その結果、密着性に優れてお
り、ヒートサイクルによるクラックの発生もなかった。
て、同様の実験を行った。その結果、密着性に優れてお
り、ヒートサイクルによるクラックの発生もなかった。
【００５２】
【実施例１０〜１３】上記実施例はアクリル樹脂基板上
への反射膜の例であったが、表９には、他の基板を用い
た例を示す。いずれも密着性が良く、ヒートサイクルに
よるクラックの発生もない。
への反射膜の例であったが、表９には、他の基板を用い
た例を示す。いずれも密着性が良く、ヒートサイクルに
よるクラックの発生もない。
【００５３】
【表９】
【００５４】
【発明の効果】以上のように、本発明の光学薄膜の製造
方法及び光学薄膜を有する基板の製造方法によれば、低
融点であり、蒸気圧の高い物質であるＭｏＯ３，ＷＯ３
を光学膜用蒸着材料として用いたことにより、蒸発源か
らの輻射熱を低く抑えることができることになり、よっ
て従来の真空蒸着装置に何ら改造を加えることなくＭｏ
Ｏ３，ＷＯ３を含む光学薄膜あるいはこの光学薄膜を有
する基板を製造することができる。そして、基板がプラ
スチックであっても、表面ダメージによる光学薄膜の密
着性劣化や面粘度の劣化を生じさせない光学薄膜を製造
できる。
方法及び光学薄膜を有する基板の製造方法によれば、低
融点であり、蒸気圧の高い物質であるＭｏＯ３，ＷＯ３
を光学膜用蒸着材料として用いたことにより、蒸発源か
らの輻射熱を低く抑えることができることになり、よっ
て従来の真空蒸着装置に何ら改造を加えることなくＭｏ
Ｏ３，ＷＯ３を含む光学薄膜あるいはこの光学薄膜を有
する基板を製造することができる。そして、基板がプラ
スチックであっても、表面ダメージによる光学薄膜の密
着性劣化や面粘度の劣化を生じさせない光学薄膜を製造
できる。
【００５５】また、ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくとも
いずれか一方の物質に他の誘電体を混合した光学膜用蒸
着材料を用いた場合には、この蒸着材料を蒸発源とする
際に蒸気圧の差により容易に蒸着することができるよう
になるので、ＭｏＯ３，ＷＯ ３を光学薄膜の層を容易に
形成することが可能である。
いずれか一方の物質に他の誘電体を混合した光学膜用蒸
着材料を用いた場合には、この蒸着材料を蒸発源とする
際に蒸気圧の差により容易に蒸着することができるよう
になるので、ＭｏＯ３，ＷＯ ３を光学薄膜の層を容易に
形成することが可能である。
【図１】本発明の実施例で用いた真空蒸着装置を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図２】本発明の実施例１による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例２による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例３による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例４による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例５による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例６による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例８による反射防止膜の分光反射
率特性を示すグラフである。
率特性を示すグラフである。
１ 基板
Claims (5)
- 【請求項１】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいず
れか一方の物質を光学薄膜用蒸着材料として真空蒸着装
置内に配置する工程と、 配置した蒸着材料が蒸着源となるように加熱することに
より前記ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一
方で形成される光学薄膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする光学薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいず
れか一方の物質を光学薄膜用蒸着材料として真空蒸着装
置内に配置する工程と、 真空蒸着装置内の前記蒸着材料との対向位置に、光学薄
膜を形成する基板を取り付ける工程と、 前記蒸着材料を加熱して蒸着源とするとともに、この蒸
着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか
一方で形成される光学薄膜を前記基板上に形成する工程
と、 を有することを特徴とする光学薄膜を有する基板の製造
方法。 - 【請求項３】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいず
れか一方の物質に他の誘電体を混合して光学膜用蒸着材
料を作成する工程と、 この後、この蒸着材料を真空蒸着装置内に配置する工程
と、 配置した蒸着材料が蒸発源となるように加熱することに
より前記ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一
方で形成される光学薄膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする光学薄膜の製造方法。 - 【請求項４】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいず
れか一方の物質に他の誘電体を混合して光学膜用蒸着材
料を作成する工程と、 この後、この蒸着材料を真空蒸着装置内に配置する工程
と、 配置した蒸着材料が蒸発源となるように加熱し、この蒸
着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか
一方で形成される光学薄膜を形成する工程と、 この光学薄膜の上に前記ＭｏＯ３またはＷＯ３とは異な
る誘電体からなる光学薄膜を形成する工程と、 を有することを特徴とする多層の光学薄膜の製造方法。 - 【請求項５】 ＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいず
れか一方の物質に他の誘電体を混合して光学膜用蒸着材
料を作成する工程と、 この蒸着材料を真空蒸着装置内に配置する工程と、 真空蒸着装置内の前記蒸着材料との対向位置に、光学薄
膜を形成する基板を取り付ける工程と、 前記蒸着材料を加熱して蒸着源とするとともに、この蒸
着材料中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか
一方と前記誘電体との蒸気圧の差により、前記蒸着材料
中のＭｏＯ３またはＷＯ３の少なくともいずれか一方で
形成される光学薄膜を前記基板上に形成する工程と、 を有することを特徴とする光学薄膜を有する基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020664A JP3404346B2 (ja) | 1992-11-27 | 2000-01-28 | 光学薄膜の製造方法及び光学薄膜を有する基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34147492 | 1992-11-27 | ||
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