JPH04308801A - プラスチック製光学材 - Google Patents

プラスチック製光学材

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JPH04308801A
JPH04308801A JP3099799A JP9979991A JPH04308801A JP H04308801 A JPH04308801 A JP H04308801A JP 3099799 A JP3099799 A JP 3099799A JP 9979991 A JP9979991 A JP 9979991A JP H04308801 A JPH04308801 A JP H04308801A
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JP
Japan
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layer
plastic
sio2
contact
optical material
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JP3099799A
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English (en)
Inventor
Takuya Nishimoto
卓矢 西本
Hiroyuki Nakae
中江 博之
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の利用分野】本発明は、多層反射防止膜を有する
プラスチック製光学材に関し、特に可視、紫外域での光
線透過性が良く、耐久性に優れたプラスチック製光学材
に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようする課題】プラスチ
ックレンズ、プラスチックフィルター、プラスチック窓
材等のプラスチック光学材は、軽量性、耐衝撃性、量産
性に優れているため、高性能なものが実現出来れば従来
の無機ガラス製光学材を凌ぐ工業材料としての地位を占
めるものになると期待されている。
【0003】高性能化の決め手は、光学的透過性であり
、一つはプラスチック材料の表面での光線の反射を低減
させて光線透過率を可及的に高くする役割をする反射防
止膜に掛かっている。この反射防止膜コーティング技術
における最も大きな問題点は、プラスチック材料表面上
にコートした反射防止膜にクラックが生じて所期の透過
率を実現出来ないことであった。この問題はプラスチッ
クが薄いフィルムの場合、またオレフィン系やフッ素系
樹脂の場合に、特に顕著であった。このクラックの発生
原因としては、プラスチック材料と反射防止膜を構成す
る材料との接着性の低さや熱膨張率の差の大きさ等が考
えられるが、基本的には界面の問題であるため、問題は
単純ではない。
【0004】特に、非晶質フッ素系樹脂材料に高性能の
反射防止膜を形成した例は従来皆無であった。それは、
ひとつには、フッ素系樹脂は他の材料との接着性が本質
的に悪いものであるから、反射防止膜を形成させること
自体が困難もしくは不可能と考えられていたことによる
。またさらには、非晶質フッ素系樹脂が極く最近世の中
に出現した新規材料であることにもよる。
【0005】一般に、反射防止膜の構成(材料、膜厚)
は、理論計算によってシュミュレーションして候補構成
を選び出すことはできる。しかしこれは界面の問題など
現実的な多くの要因を無視しているので、あくまでも構
成選択の指針を与えてくれるにすぎない。プラスチック
と反射防止膜との界面の問題、多層反射防止膜の場合に
は各層間の界面の問題が大きく影響するので、現実には
実験的な試行錯誤の結果に基づいて選定して行くしかな
い。
【0006】発明者らは、特願平2−228435で非
晶質フッ素系樹脂からなるプラスチックに接する層をS
iO2 、外気に接する層をMgF2 とする事により
、クラックの発生しない光透過性の良いプラスチック光
学材を提供できることを開示した。しかし、外気に接す
る層であるMgF2 は作製条件により十分な耐久性を
示さないことがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ために、特願平2−228435で開示した蒸着物質の
組合せにさらに、外気に接する層を種々の物質を用いて
蒸着したサンプルを作製し、検討した。その結果、Si
O2 を外気に接する層として用いたものが優れた光透
過性と耐久性を示すことを見いだした。本発明はこの知
見に基づきなされるに至ったものである。
【0008】すなわち本発明は、 (1)非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチックの表面
に多層反射防止膜を形成したプラスチック製光学材であ
って、該多層反射防止膜のプラスチックに接する層と外
気に接する層をSiO2 、該外気に接するSiO2 
層の直下の層をMgF2 により構成したことを特徴と
するプラスチック製光学材 (2)非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチックの表面
に5層からなる反射防止膜を形成したプラスチック製光
学材であって、該5層反射防止膜のプラスチックに接す
る層と外気に接する層をSiO2 、該外気に接するS
iO2 層の直下の層をMgF2 により構成したこと
を特徴とするプラスチック製光学材 (3)非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチックの表面
に4層からなる反射防止膜を形成したプラスチック製光
学材であって、該4層反射防止膜のプラスチックに接す
る層と外気に接する層をSiO2 、該外気に接するS
iO2 層の直下の層をMgF2 により構成したこと
を特徴とするプラスチック製光学材、及び (4)ペリクル材である(1)項、(2)項又は(3)
項のプラスチック製光学材、を提供するものである。
【0009】本発明の第1の具体例として次の4種類の
層構成があげられる。なおPl.は非晶質フッ素系樹脂
からなるプラスチックを示す。 ■SiO2 /MgF2 /ZrO2 /Y2 O3 
/SiO2 /Pl.■SiO2 /MgF2 /Y2
 O3 /MgO/SiO2 /Pl.■SiO2 /
MgF2 /ZrO2 /MgO/SiO2 /Pl.
■SiO2 /MgF2 /ZrO2 /PbF2 /
SiO2 /Pl.この中では、前3者がより好ましい
【0010】本発明において多層反射防止膜中のプラス
チックに接するSiO2 層は、非晶質フッ素樹脂と上
層との密着性を向上させ、クラックが生じるのを防止す
る作用を有し、外気に接するSiO2 層は、耐摩耗性
、耐湿性を向上させる作用を有していると考えられる。
【0011】図1は本発明によるプラスチック製光学材
の一実施態様を示す断面図であって、図中1は可視、紫
外域での透過率の良い非晶質フッ素系樹脂、2はフッ素
系樹脂1上に被着されたSiO2 よりなる反射防止膜
第1層、3は反射防止膜第1層2上に被着されたY2 
O3 よりなる反射防止膜第2層、4は反射防止膜第2
層3上に被着されたZrO2 よりなる反射防止膜第3
層、5は反射防止膜第3層4上に被着されたMgF2 
よりなる反射防止膜第4層、6は反射防止膜第4層5上
に被着されたSiO2 よりなる反射防止膜第5層であ
る。
【0012】このような反射防止膜をプラスチック材料
の表面に形成させるには、真空蒸着法、イオンプレーテ
ィング法、スパッタリング法、CVD法などのいずれで
も良いが、好ましくは、電子ビームを用いる真空蒸着法
が良い。このような気相析出法では、装置の真空度を高
くしたり、析出速度を適度に制御すること等が適宜行わ
れる。多くの場合、原料としては、所望の反射防止膜を
構成する物質とおなじものを用い、これを蒸着やスパッ
タリングによりプラスチック上に析出させる。場合によ
り、反射防止膜の構成物質とは異なる原料を用いて、反
応析出させることもある。
【0013】本発明では、ZrO2 とは、ZrO2 
そのものとさらに数 mol%のY2 O3 を含むい
わゆる安定化ジルコニアをも意味するものとする。本発
明では、多くの場合Y2 O3 を含むZrO2 を用
いることが好ましい。反射防止膜によって特に透過をよ
くしたい波長は、蒸着物質の膜厚を設定することにより
任意に選択できる。前出■の層構成の場合、プラスチッ
クに接するSiO2 の膜厚を60〜100nm、Y2
 O3 の膜厚を40〜80nm、ZrO2の膜厚を4
0〜80nm、MgF2 の膜厚を40〜80nm、外
気に接するSiO2 の膜厚を10〜40nmの範囲の
中から、また、■の層構成の場合、プラスチックに接す
るSiO2 の膜厚を60〜100nm、MgOの膜厚
を40〜80nm、Y2 O3 の膜厚を40〜80n
m、MgF2 の膜厚を40〜80nm、外気に接する
SiO2 の膜厚を10〜40nmの範囲の中から適当
に選択することによって、今後使用が増加すると思われ
る、通称g線(436nm)、i線(365nm)での
透過率を95%以上、好ましくは、99%以上にするこ
とができる。
【0014】本発明の他の具体例としてさらに次の層構
成が挙げられる。 ■SiO2 /MgF2 /PbF2 /SiO2 /
Pl.この場合も前記の具体例■〜■と同様多層反射防
止膜中のプラスチックに接するSiO2 層は、非晶質
フッ素樹脂と上層との密着性を向上させ、クラックが生
じるのを防止する作用を有し、外気に接するSiO2 
層は、耐摩耗、耐湿性を向上させる作用を有していると
考えられる。一方、MgF2 層、PbF2 層の作用
は■〜■の場合と同様である。また、反射防止膜の形成
方法は前記の具体例■〜■の場合と同様である。
【0015】図2は本発明によるプラスチック製光学材
の他の実施態様を示す断面図であって、図中11は可視
、紫外域で透過率のよい非晶質フッ素系樹脂、12はフ
ッ素系樹脂11上に被着されたSiO2 よりなる反射
防止膜第1層、13は反射防止膜第1層12上に被着さ
れたPbF2 よりなる反射防止膜第2層、14は反射
防止膜第2層13上に被着されたMgF2よりなる反射
防止膜第3層、15は反射防止膜第3層14上に被着さ
れたSiO2 よりなる反射防止膜第4層である。
【0016】この実施態様においても反射防止膜によっ
てとくに透過をよくしたい波長は、蒸着物質の膜厚を設
定することにより任意に選択できる。■の層構成の場合
、プラスチックに接するSiO2 の膜厚を60〜10
0nm、PbF2 の膜厚を30〜60nm、MgF2
 の膜厚を40〜80nm、外気に接するSiO2 の
膜厚を10〜40nmの範囲の中から適当に選択するこ
とによって、通称g線(436nm)、i線(365n
m)での透過率を95%以上、好ましくは99%以上に
することができる。
【0017】本発明において、上述の多層構成反射防止
膜は非晶質フッ素系樹脂の表面に形成されている。この
樹脂は、例えば、フィルム状、シート状、板状、線条体
、レンズ状等の異形断面形状等などの成形体である。 反射防止膜はこのような成形体の表面の一部または全部
に形成されている。フィルム、シート、板、レンズ等の
ように、明らかに2つの表面がある場合には、多くの場
合、2つの表面を共に反射防止膜で被着する。要は、光
学部材の使用法に係わっており、光線が通過する経路に
ある樹脂成形体の界面は全て上記の反射防止膜を形成さ
せる。
【0018】本発明において、用いられるフッ素系樹脂
としては、例えば次のようなものがある。
【0019】
【化1】
【0020】(d)上記(a)、(b)、(c)を構成
する単量体の一種もしくは二種以上と他の共重合性の含
フッ素単量体との共重合体。
【0021】これらのうち、次のような主鎖に環構造を
有するフッ素樹脂が代表的なものである。
【0022】
【化2】
【0023】本発明に用いられる、フッ素系樹脂は、例
えば、一般式
【化3】 (ただし、n=0〜5、m=0〜5、m+n=1〜6で
ある。)で表わされる末端二重結合を二つ有するパーフ
ルオロエーテルやパーフルオロ−2,2−ジメチル−1
,3−ジオキソールをラジカル重合せしめて得られる。 また共重合体は、上記のパーフルオロエーテル又は、パ
ーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール
とフルオロオレフィンやフルオロビニルエーテルなどの
含フッ素単量体との共重合により得られる。単量体とし
ては、例えば、テトラフルオロエチレン、パーフルオロ
ビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオ
ロエチレンなどである。
【0024】本発明にて用いる樹脂は、結晶を持たない
いわゆる非晶質のものである。それは微結晶による光の
透過阻害がおこらないからである。本発明において特に
好ましいフッ素系樹脂としては、例えば Du Pon
t社の製造になる主鎖に環構造を有するフッ素樹脂「F
PX」または「テフロンAF」(商品名)や旭硝子(株
)の製造になる主鎖に環構造を有するフッ素樹脂「CY
TOP」(商品名)等を例示することができる。
【0025】本発明の光学材は、例えば、次のようなも
のである。異形断面成形体のものとしては、例えば光学
用レンズがある。可視域から紫外域の光線を集散させる
ために有用である。シート状部材の一例は、紫外線照射
装置の透過窓材等がある。無機ガラス部材に比べ軽量で
耐衝撃性があり、工業的価値がたかい。フィルム状部材
の一例はペリクルである。ペリクルは、超高密度集積回
路いわゆるLSIを製造する際、そのフォトリソグラフ
ィー工程において使用するフォトマスク又はレチクルの
防塵用保護カバー体である。従来のペリクルは、厚さ数
ミクロンのセルロース系フィルムに反射防止膜を形成さ
せ、これを金属製の所定寸法の枠に弛み無く張りつけた
ものであった。セルロース系のペリクルはi線(365
nm)以下の短波長紫外線域の透過性が十分でなく、実
用上の問題があった。本発明の部材からなるペリクルは
従来のペリクルにおきかわるものである。
【0026】本発明のプラスチック光学材は、450n
m以下の短波長域の光線透過性にすぐれている。特に、
i線(365nm)とg線(436nm)の両波長にお
いて同時に99%以上の高い光線透過性を有することが
でき、これが大きな特徴である。
【0027】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に
説明する。
【0028】実施例1 非晶質フッ素系樹脂フィルムとして、旭硝子社製「サイ
トップ」(屈折率n=1.34)を用い、スピンコート
法により10μm厚のフィルムを作製した。このフィル
ムの両面上に電子線蒸着装置を用いて、第1層としてS
iO2 の膜厚を70nm、第2層としてY2 O3 
の膜厚を55nm、第3層として2 mol%Y2O3
 入りZrO2 の膜厚を50nm、第4層としてMg
F2 の膜厚を55nm、第5層としてSiO2 の膜
厚を15nm、としてそれぞれ蒸着した。
【0029】図3にこのプラスチック製光学材の垂直入
射光に対する透過率特性を示す。365nmでの透過率
は99.4%、436nmでの透過率は99.4%であ
った。また、このプラスチック製光学材を80℃、80
%RHの環境下で24時間放置していたが、透過特性に
何等の変化もなかった。
【0030】実施例2 非晶質フッ素系樹脂フィルムとして、 Du Pont
社製「テフロンAF1600」(屈折率n=1.31)
を用い、押出成形法により1mm厚のシートを作製した
。このシートの両面上に電子線蒸着装置を用いて、第1
層としてSiO2 の膜厚を90nm、第2層としてM
gOの膜厚を65nm、第3層としてY2 O3 の膜
厚を65nm、第4層としてMgF2 の膜厚を50n
m、第5層としてSiO2の膜厚を20nm、としてそ
れぞれ蒸着した。
【0031】図4にこのプラスチック製光学材の垂直入
射光に対する透過率特性を示す。365nmでの透過率
は99.6%、436nmでの透過率は99.6%であ
った。また、このプラスチック製光学材を80℃、80
%RHの環境下で24時間放置していたが、透過特性に
何等の変化もなかった。また、このプラスチック製光学
材の表面に3M社製スコッチテープを接着させ、素早く
引くというピールテストを行ったが、蒸着膜の剥離はな
かった。
【0032】実施例3 非晶質フッ素系樹脂フィルムとして、Du Pont 
社製「テフロンAF1600」(屈折率n=1.31)
を用い、押出成形法により1mm厚のシートを作製した
。このシートの両面上に電子線蒸着装置を用いて、第1
層としてSiO2 の膜厚を75nm、第2層としてP
bF2 の膜厚を45nm、第3層としてMgF2 の
膜厚を55nm、第4層としてSiO2 を膜厚20n
m、としてそれぞれ蒸着した。図5にこのプラスチック
製光学材の垂直入射光に対する透過率特性を示す。36
5nmでの透過率は99.4%、436nmでの透過率
は99.5%であった。
【0033】また、このプラスチック製光学材を80℃
、80%RHの環境下で24時間放置していたが、透過
特性に何らの変化もなかった。また、このプラスチック
製光学材の表面に3M社製スコッチテープを接着させ、
素早く引くというピールテストを行ったが、蒸着膜の剥
離はなかった。
【0034】<比較例>非晶質フッ素系樹脂フィルムと
して、旭硝子社製「サイトップ」(屈折率n=1.34
)を用い、スピンコート法により10μm厚のフィルム
を作製した。このフィルムの両面上に電子線蒸着装置を
用いて、第1層としてSiO2 の膜厚を75nm、第
2層としてY2 O3 の膜厚を55nm、第3層とし
て2 mol%Y2O3 入りZrO2 の膜厚を50
nm、第4層としてMgF2 の膜厚を70nm、とし
てそれぞれ蒸着した。
【0035】このプラスチック製光学材の垂直入射光に
対する透過率特性を測定したところ、365nmでの透
過率は99.5%、436nmでの透過率は99.4%
であったが、80℃、80%RHの環境下で24時間放
置し、透過特性を再測定したところ、365nmでの透
過率は94.3%、436nmでの透過率は93.8%
と悪化していた。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラスチ
ック製光学材は、可視、紫外域での透過性の良い非晶質
透明フッ素系樹脂に相性の良い反射防止膜を有し、透過
特性、密着性、及び耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプラスチック製光学材の一実施例
を示す断面図である。
【図2】プラスチック製光学材の他例の側面図である。
【図3】実施例1の垂直入射光に対する透過率特性を示
すグラフである。
【図4】実施例2の垂直入射光に対する透過率特性を示
すグラフである。
【図5】実施例3の垂直入射光に対する透過率特性を示
すグラフである。
【符号の説明】
1、11    可視、紫外域での透過率の良い非晶質
フッ素系樹脂フィルム 2、12    SiO2 層 3          Y2 O3 層4      
    ZrO2 層 5、14    MgF2 層 6、15    SiO2 層 13        PbF2 層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチ
    ックの表面に多層反射防止膜を形成したプラスチック製
    光学材であって、該多層反射防止膜のプラスチックに接
    する層と外気に接する層をSiO2 、該外気に接する
    SiO2 層の直下の層をMgF2 により構成したこ
    とを特徴とするプラスチック製光学材。
  2. 【請求項2】  非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチ
    ックの表面に5層からなる反射防止膜を形成したプラス
    チック製光学材であって、該5層反射防止膜のプラスチ
    ックに接する層と外気に接する層をSiO2 、該外気
    に接するSiO2層の直下の層をMgF2 により構成
    したことを特徴とするプラスチック製光学材。
  3. 【請求項3】  非晶質フッ素系樹脂からなるプラスチ
    ックの表面に4層からなる反射防止膜を形成したプラス
    チック製光学材であって、該4層反射防止膜のプラスチ
    ックに接する層と外気に接する層をSiO2 、該外気
    に接するSiO2層の直下の層をMgF2 により構成
    したことを特徴とするプラスチック製光学材。
  4. 【請求項4】  ペリクル材である請求項(1)、(2
    )又は(3)記載のプラスチック製光学材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001011427A3 (en) * 1999-08-11 2001-10-11 Dupont Photomasks Inc Dust cover/pellicle for a photomask

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WO2001011427A3 (en) * 1999-08-11 2001-10-11 Dupont Photomasks Inc Dust cover/pellicle for a photomask

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