JPH1048402A

JPH1048402A - 光学的素子又は装置、これらの製造方法、及びその製造装置

Info

Publication number: JPH1048402A
Application number: JP8220545A
Authority: JP
Inventors: Ritsupii Baretsuto; バレット・リッピー; Hiroichi Ishikawa; 博一石川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: JP3614575B2

Abstract

(57)【要約】【課題】接着性、光学特性及び経済性に優れた光学的
素子又は装置、これらの製造方法、及びその製造装置を
提供すること。【解決手段】ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２未満の正数）か
らなる第１の層１と、ＳｉＯ₂からなる第２の層２と、
ＳｎＯ₂からなる第３の層５と、ＳｉＯ₂からなる第４
の層６とがこの順に基体３上に積層されている光学的素
子又は装置。この光学的素子又は装置を製造するに際
し、酸素を含む雰囲気中で物理的成膜法（スパッタリン
グ法、真空蒸着法等）により第１の層１を成膜する、光
学的素子又は装置の製造方法。この光学的素子又は装置
を製造するのに用いられ、酸素を含む雰囲気中で物理的
成膜法により前記第１の層１を成膜する成膜室６１と、
第２〜第４の層２、５、６をそれぞれ成膜する各成膜室
６２、６３、６４とを有する、光学的素子又は装置の製
造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学的素子又は装
置、これらの製造方法、及びその製造装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示素
子等の光学的素子又は装置の需要が著しく伸びてきてい
る。

【０００３】これらの光学的素子又は装置において、光
の透過率の向上、光の反射の防止、表示素子表面の保護
等の目的で、プラスチック等の基体上に酸化ケイ素及び
酸化スズ等からなる光学膜を設け、この光学膜の付いた
プラスチック等の基体を表示素子上に貼り付けることが
行われている。

【０００４】この光学膜は、主に外光の反射防止を目的
として、光学的素子又は装置の基体上に屈折率の異なる
複数の層として設けられている。

【０００５】しかし、上記の光学的素子又は装置に使用
する基体、特にプラスチック基板と光学膜との間には、
接着性、耐久性等の問題があった。そこで、陰極線管
（ＣＲＴ）、液晶表示素子等の光学的素子又は装置にお
いて、無機物である光学膜と有機物であるプラスチック
基板との間の密着性を向上させるために、一般的な方法
として、チタンやクロム等の反応性の高い薄膜（いわゆ
る接着膜又は接着層）を両者の間に極く薄く設けること
が行われている。

【０００６】図１０は、従来の光学的素子又は装置にお
ける反射防止構造の一例を示すものである。例えばポリ
エチレンテレフタレート（この上にシリコン樹脂含有の
ハードコート層が設けられていてもよい。）等からなる
基体３上に、チタン等の金属薄膜からなる厚さ５ｎｍ以
下の層７０と、二酸化スズ（ＳｎＯ₂）等の酸化物系の
透明電極層からなる厚さ１５ｎｍの層５ａと、主として
ＳｉＯ₂からなる厚さ２３ｎｍの層６ａと、二酸化スズ
（ＳｎＯ₂）等の酸化物系の透明電極層からなる厚さ１
００ｎｍの層５ｂと、主としてＳｉＯ₂からなる厚さ８
５ｎｍの層６ｂとが反射防止膜（ＡＲ膜）４として設け
られている。

【０００７】上記のような非常に薄くて反応性の高いチ
タンやクロム等の金属は、プラスチック等の基体と化学
的に結合して無機質の薄膜７０を形成し、この薄膜７０
に反応性の低い無機物である光学膜が密着するというも
のである。

【０００８】この金属薄膜６０は非常に薄いので、光学
膜の特性（例えば、光吸収性又は反射防止性等）に及ぼ
す影響は無視できるほど小さい。

【０００９】しかしながら、上記の金属薄膜７０からな
る接着層を形成するためには、光学膜の成膜用とは別の
成膜システム及び成膜プロセスを追加、導入しなければ
ならず、また、この追加の装置の設置をはじめ、接着層
用の材料、電力の供給及び維持管理等にコストがかかる
ため、経済的に優れた方法とは言い難い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、
反射防止用の光学膜の光学特性を保持しながら、上記の
金属薄膜の如き特別の接着層を追加することなしに、光
学膜の接着性を向上させ、かつ経済的にも優れた光学的
素子又は装置、これらの製造方法、及びその製造装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した目
的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、陰極線管等
の光学的素子又は装置の基体上に光学膜が積層されてい
る構造において、基体に接する層（第１層）に特定の材
質からなる層を用いることによって、接着性、光学特性
及び経済性に優れた光学的素子又は装置が得られること
を見い出し、本発明に到達した。

【００１２】即ち、本発明は、ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２
未満の正数）からなる第１層と、主としてＳｉＯ₂から
なる第２層と、その他の反射防止用の層とがこの順に基
体上に積層されている光学的素子又は装置（以下、本発
明による光学的素子又は装置と称する。）に係るもので
ある。

【００１３】ここで、上記の「光学的素子又は装置」と
は、光ビームの透過、出射及び入射が可能であり、光ビ
ームによる情報を伝達、出力及び入力できる素子又は装
置を意味し、例えば、陰極線管（ＣＲＴ：ブラウン管
等）、光学レンズ、光学プリズムを始めとする種々の素
子又は装置を包含するものである。

【００１４】本発明による光学的素子又は装置におい
て、ＳｉＯ_X中のＸは、２未満の正数（即ち、０＜Ｘ＜
２）でなければならない。

【００１５】これは、ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２未満の正
数）中の酸素原子の割合が安定組成（ＳｉＯ₂）に比べ
て少ないために、酸素原子の欠乏したＳｉＯ_Xが活性化
して反応性が高くなり、プラスチック等の基体に対する
接着性が著しく向上するものと考えられる。即ち、Ｓｉ
Ｏ_X中の酸素原子の割合が少ないほど接着性は向上す
る。しかしながら、Ｘ＝０であると、ＳｉＯ_Xはケイ素
の単体（Ｓｉ）になり、接着性には優れるが、光学吸収
が大きすぎ、光学特性が劣化する。このＸは０．２〜
１．８とするのが望ましく、０．５〜１．０とするのが
更に望ましい。

【００１６】図１（Ａ）は、本発明による光学的素子又
は装置における反射防止構造を例示するものであり、例
えばポリエチレンテレフタレート（この上にシリコン樹
脂含有のハードコート層が設けられていてもよい。）等
からなる基体３上に、本発明のＳｉＯ_X（但し、Ｘは２
未満の正数）からなる厚さ１５ｎｍの第１の層１と、主
としてＳｉＯ₂からなる厚さ２３ｎｍの第２の層２とが
順次積層して設けられており、この上に、二酸化スズ
（ＳｎＯ₂）等の酸化物系の透明電極層からなる厚さ１
００ｎｍの第３の層５と、主としてＳｉＯ₂からなる厚
さ８５ｎｍの第４の層６とが設けられ、反射防止膜（Ａ
Ｒ膜）４を構成している。

【００１７】図１（Ａ）に例示した構造において、層１
は基体３と層２との接着性を向上させる接着層の機能を
持つ他、層１と層２との積層構造は層５及び６と共に反
射防止構造を形成している。即ち、層１−２−５−６の
順に屈折率が大−小−大−小の配列になっているため、
外光の反射は効果的に屈折若しくは吸収され、反射防止
効果が得られる。

【００１８】また、図１（Ｂ）は、本発明の光学的素子
又は装置の構造を例示するものであり、図１（Ａ）の反
射防止膜４上に、例えばチタンやケイ素からなる厚さ１
０ｎｍ以下の接着層７を介して、例えばフルオロカーボ
ンからなるトップコート層８が厚さ１０ｎｍ以下に設け
られている。二酸化スズ（ＳｎＯ₂）等の酸化物系の透
明電極層からなる層５は帯電防止又は静電シールドのた
め、接地されていることが好ましい。

【００１９】上記した第１の層１は、２〜５０ｎｍ、更
には、５〜２５ｎｍの厚みに成膜されていることが好ま
しい。これが厚すぎると、光学特性に劣化が生じ、また
薄すぎると接着性に劣化が生じる。約１５ｎｍ程度が好
ましい。上記した第２の層２は、５〜５０ｎｍ、更には
１０〜３０ｎｍの厚みに成膜されていることが好まし
い。

【００２０】ここで、図１において、基体３上にはハー
ドコート層が設けられていてもよいし、基体３上に接着
剤層を介してプラスチックフィルム層が設けられ、この
上にハードコート層を介して、図１の反射防止構造が積
層されていてもよい。

【００２１】例えば、図２は、本発明による光学的素子
又は装置の他の例の概略断面図であるが、陰極線管等の
基体３上に接着層９を介してポリエチレンテレフタレー
ト等のプラスチックフィルム層１０が設けられ、この上
にシリコーン樹脂又はシリコン樹脂等の有機物を含有す
るハードコート層１１を介して、第１の層１、第２の層
２、第３の層５及び第４の層６からなる反射防止膜４が
積層し、更に接着層７を介してトップコート層８が積層
されている構造である。

【００２２】図１に例示した光学的素子又は装置の反射
防止構造は、図１０に示した従来の反射防止構造と比べ
て、基体３との接着に金属薄膜７０を用いず、ＳｉＯ_X
（但し、Ｘは２未満の正数）を用いているため、チタン
等の金属薄膜を追加するのではなく、従って、現在使用
されている製造装置に新たな成膜システムを追加する必
要はない。

【００２３】また、本発明は、本発明による光学的素子
又は装置を製造するに際し、酸素を含む雰囲気中で物理
的成膜法により前記第１層（ＳｉＯ_X）を成膜する、光
学的素子又は装置の製造方法（以下、本発明による製造
方法と称する。）を提供するものである。

【００２４】上記の物理的成膜法とは、いわゆるＰＶＤ
法であって、主として物理的な現象や変化を利用して薄
膜を形成する薄膜形成技術であり、例えば、スパッタリ
ング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げ
られる。

【００２５】また、酸素を含む雰囲気中で第１層の物理
的成膜を行うが、上述したように、第１層のＳｉＯ_X中
のＸは２未満の正数となるように酸素ガスの量を調整し
なければならない。

【００２６】本発明による製造方法においては、酸素ガ
スを含む雰囲気中で例えばケイ素ターゲットを酸素と反
応させた後、物理的に飛翔させ、ＳｉＯ_Xを成膜してお
り、特に、酸素ガスの量の調節は非常に重要である。但
し、ＳｉＯ_Xの状態は厳密には酸素ガスの導入量のみで
決定されるわけではない。

【００２７】更に、本発明は、ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２
未満の正数）からなる第１層と、主としてＳｉＯ₂から
なる第２層と、その他の反射防止用の層とがこの順に基
体上に積層されている本発明による光学的素子又は装置
を製造するのに用いられ、酸素を含む雰囲気中で物理的
成膜法により前記第１層を成膜する成膜室と、前記第２
層及び前記その他の反射防止用の層をそれぞれ成膜する
各成膜室とを有する、光学的素子又は装置の製造装置
（以下、本発明による製造装置と称する。）も提供する
ものである。

【００２８】本発明による製造装置は、この装置内で物
理的成膜を行うことができるが、物理的成膜法とは、上
述したように、いわゆるＰＶＤ法であって、主として物
理的な現象や変化を利用して薄膜を形成する薄膜形成技
術であり、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法等が挙げられ、本発明による製造
装置では前記いずれの方法も使用できる。

【００２９】また、酸素を含む雰囲気中で第１層の物理
的成膜を行うが、本発明による製造装置の第１層の成膜
室には、第１層のＳｉＯ_X中のＸが２未満の正数となる
ように、酸素量を適宜調整できるシステムが配置され
る。

【００３０】以下に、本発明による製造方法及び製造装
置について詳細に例示する。

【００３１】図３は、本発明による光学的素子又は装置
の製造に使用できる製造装置の一例の概略断面図であ
る。この装置の真空槽２０内においては、仕切り板２１
で仕切られた各成膜室（チャンバー）６１、６２、６
３、６４があり、各成膜室６２、６３、６４には、図示
しない排気口、真空ポンプ、及びアルゴンガス、酸素ガ
ス等のガス導入口、冷却水導入口、高周波電源、ＡＣ電
源又は直流電源等がある。

【００３２】図３においては、時計方向に定速回転する
巻出しロール４１と、図中の反時計方向に定速回転する
巻取りロール４２とが設けられ、巻出しロール４１から
巻取りロール４２に未成膜のプラスチックフィルム５０
ａ、成膜後のプラスチックフィルム５０ｂが順次矢印Ｄ
方向に走行するようになされている。このプラスチック
フィルム５０ａは図１の基体３又は図２のハードコート
層１１付きのフィルム層１０に相当するものであり、ま
たプラスチックフィルム５０ｂはその上に図１の層１、
２、５、６等が順次成膜されたものであってよい。な
お、トップコート層８については、フィルムを巻き取っ
た後に形成するか、或いは、巻き取る前に図３の真空槽
２０内で形成してもよい。

【００３３】巻出しロール４１から巻取りロール４２側
にプラスチックフィルム５０ａ、５０ｂが順次走行する
中途部には、冷却キャン４４が設けられている。この冷
却キャン４４は、プラスチックフィルム５０ａ、５０ｂ
を図中の下方に引き出してから反時計方向に回転する構
成とされる。

【００３４】なお、巻出しロール４１、巻取りロール４
２、及び冷却キャン４４はそれぞれ、プラスチックフィ
ルム５０ａ、５０ｂの幅に対応する長さの円筒形をなす
ものであり、また、冷却キャン４４の内部には図示しな
い冷却装置が設けられ、プラスチックフィルム５０ａ、
５０ｂのスパッタリング時の温度上昇による変形等を抑
制し得るようになされている。

【００３５】従って、プラスチックフィルム５０ａ、５
０ｂは、巻出しロール４１から順次送り出され、更に冷
却キャン４４の周面上を通過し、巻取りロール４２に巻
き取られていく。なお、巻出しロール４１から冷却キャ
ン４４を経て、巻取りロール４２へプラスチックフィル
ムを所定のテンション下で搬送するためにガイドロール
４３がそれぞれ配設されている。そして、各成膜室内に
は、各ターゲットが冷却キャンと対向するように、電極
板上に設置されている。

【００３６】図３は、図１に示す積層構造物を製造する
装置に好適であり、成膜室６１内にはＳｉＯ_X層１用の
Ｓｉターゲット５１、成膜室６２内には例えば二酸化ケ
イ素２用のＳｉターゲット５２、成膜室６３内には二酸
化スズ５用のＳｎターゲット５３、成膜室６４内には二
酸化ケイ素６用のＳｉターゲット５４が配されている。
そして、各成膜室において、酸素ガスをそれぞれ供給し
ながらターゲット５１、５２、５３、５４を順次スパッ
タすることにより、図１に示した如き各層１、２、５、
６を積層することができる。

【００３７】なお、図３に示すような装置においては、
積層する層の数又は厚さにより、成膜室を適宜の個数設
けることができる。但し、第３層のＳｎＯ₂層と第４層
のＳｉＯ₂層は厚いので、実際にはターゲット数を増や
し、ラインスピードを一定として効率良く成膜するのが
よい。

【００３８】この装置においては特に、酸素ガス供給量
を調節するフィードバック手段が設けられている。即
ち、成膜室６１と成膜室６２との間の検出室６５には、
成膜室６１で成膜されたＳｉＯ_X層１の状態を検出する
ための光学モニター３０が配置されており、ここで検出
された情報が真空槽２０の外部に配置されているコント
ローラ３２ａに送られ、このコントローラ３２ａの制御
信号により酸素ガス調節バルブ３３で成膜室６１への酸
素ガスの供給量を調節する。この酸素ガス３４は、成膜
室６１に酸素ガス導入管３５を通して送られる。なお、
光学モニター３０は成膜室６１の内部に配置されていて
もよい。

【００３９】また、上記４層又は各層の成膜後の位置で
も、第１層成膜後であって第１層以外の膜が透明であれ
ば、上記の光学モニターを配して酸素ガス導入量を制御
することができる。なお、上記のような酸素ガス導入量
の制御は、第１層以外の層についても行ってよい。

【００４０】このフィードバック手段は、フィルム５０
ａ上に成膜されたＳｉＯ_Xの光の吸収を測定する光学モ
ニター３０を含み、ＳｉＯ_Xの状態（酸化度）を光学的
に検出し、これを電流又は電圧値に変換してコントロー
ラ３２ａで基準値と比較し、常に一定量の酸素が供給さ
れるように、コントローラ３２ａから制御信号を出力す
るものである。

【００４１】例えば、この光学モニター３０は、図４に
示すように、発光素子７１から出射した光ビームをＳｉ
Ｏ_X層１に照射し、その反射光ビームを受光素子７２に
入射させることによってＳｉＯ_Xの光の吸収度を測定
し、これをフィードバックする。

【００４２】詳しくは後述するが、光ビームの吸収の割
合とＳｉＯ_X中の酸素原子の割合との間には相関関係が
あり、ＳｉＯ_Xの状態は酸素ガスの流量によって制御可
能である。

【００４３】また、ＳｉＯ_Xの屈折率（ｎ）及び消衰係
数（ｋ）を検出する方法として、測定機器としては、光
偏向の測定機器にEllipsometer（Rudolph Research社製
の「AutoEL NIR-3」）等、膜厚の測定機器にSurface Pr
ofilometer（Tencor社製の「P-10」）等を使用し、これ
らの測定値から屈折率（ｎ）及び消衰係数（ｋ）を求め
ることができる。

【００４４】また、本発明による製造方法及びその装置
において、ＳｉＯ_Xの成膜中の状態を検出して得られる
情報をフィードバック手段に入力し、成膜されたＳｉＯ
_Xの光の吸収を測定する光学モニターの出力によって、
前記フィードバック手段のセットポイントを調整するこ
とができる。

【００４５】これは、光学モニターにより成膜されたＳ
ｉＯ_Xの状態を検出し、この検出値をフィードバック手
段のセットポイント（基準値）として、成膜中のＳｉＯ
_Xの状態の検出情報と比較し、この情報をもとにコント
ローラにより、酸素ガス調節バルブで酸素ガスの量を調
節する。

【００４６】この成膜中のＳｉＯ_Xの状態の検出には、
図５に示すように、プラズマ強度センサー３８を用いる
ことがよい。或いは、図６に示すように、ターゲット５
１の電圧を酸素量の検出情報として用いることもできる
が、ターゲット電圧はターゲット上に堆積したＳｉＯ_X
により変動するからである。この場合は、電源３９がコ
ントローラを兼ねるため、回路構成がより簡略となり得
る。

【００４７】即ち、このようなＳｉＯ_Xの成膜中の状態
をプラズマ強度又はターゲット電圧を検出して得られる
情報をコントローラ３２ｂ又は電源３９に入力すると共
に、成膜されたＳｉＯ_Xの光の吸収を測定する光学モニ
ター３０の出力をコントローラ３２ｃ又は３２ｄを介し
て入力し、これによってコントローラ３２ｂ又は電源３
９のセットポイントを調整する。

【００４８】こうした調整方法は、図３に例示した光学
モニター３０からのみの情報をもとにフィードバック手
段で酸素ガスの量を調整する方法よりも、成膜中のＳｉ
Ｏ_Xの状態を検出できるため、成膜に実際に必要な酸素
ガスの量を正確にコントロールできるので、より精度の
高い成膜が可能である。

【００４９】また、図７に示したように、スパッタの場
合、酸素ガスの供給量によるプラズマのインピーダンス
は、酸化ケイ素及びケイ素単体の場合のプラズマのイン
ピーダンス間でヒステリシスを生じることが判明してい
る。

【００５０】即ち、このヒステリシスを利用し、第１層
を成膜するためには、酸素量が目的値Ｖ₁よりも少ない
安定状態（Ｓｉ）から矢印ａ₁のように成膜を開始し、
酸素量を増加させて前記目的値Ｖ₁に固定してＳｉＯ_X
を成膜する方法と、酸素量が目的値Ｖ₂よりも多い安定
状態（ＳｉＯ₂）から矢印ａ₂のように成膜を開始し、
酸素量を前記目的値Ｖ₂に固定してＳｉＯ_Xを成膜する
方法とがあり、いずれの方法も、成膜の開始状態により
酸素量を目的値に正確に固定できることになる。即ち、
目的とする酸化度に対応するインピーダンスを示すＳｉ
Ｏ_Xを成膜することができるのである。

【００５１】本発明による製造方法及び製造装置におけ
る物理的成膜法とは、いわゆるＰＶＤ法のことを示す
が、本発明においては、ＤＣ（直流）スパッタリング
法、ＲＦ（高周波）プラズマスパッタリング法、ＡＣス
パッタリング法等のスパッタリング法が好ましく、真空
蒸着法も使用できる。

【００５２】本発明において、第１層であるＳｉＯ_X層
は光学的に吸収をもつ層である。つまり、この第１層は
基板に対する接着機能のみを有する層ではなく、第１層
と第２層とが、その他の反射防止用の層と共に反射防止
構造を形成する。即ち、第１層は、接着機能及び光学的
機能を有する層である。

【００５３】ここで、その他の反射防止用の層は屈折率
の大きな層（例えば、酸化物系の透明電極層）と小さな
層（例えば、主としてＳｉＯ₂からなる層）をこの順に
積層したものであり、外光又は内光の光ビームの反射率
を減少させる機能を有する層（膜）である。第１層は、
第２層に比べて屈折率が大きく、上記のその他の反射防
止用の層と共に第１層と第２層とが反射防止構造を形成
し、光学膜として反射防止の機能を有している。

【００５４】図８は、ポリエチレンテレフタレート（Ｐ
ＥＴ）フィルム上に、図１（Ａ）に示した反射防止構造
（４層）を施した例と、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）単層の例とにおいて、入射波長による反射率
の変化を示すグラフである。

【００５５】ＰＥＴ単層の例に比べて、ＰＥＴ上に反射
防止構造を施した例は、波長４８０〜６００ｎｍの範囲
で優れた反射防止能を有していることが分かる。この波
長４８０〜６００ｎｍは可視光の波長範囲であり、特に
この範囲における反射率の向上が著しい。

【００５６】また、図９は、本発明による光学的素子又
は装置として、陰極線管１２のフェースプレート１３上
に上記の反射防止膜を設けた例である。即ち、図８に示
すように、可視光の波長範囲では反射率が小さいため
に、入射光に対して反射光の光量は非常に減少する。ま
た、ＳｎＯ₂層を接地しているために、陰極線管内から
外部に出射する電磁波の量は少なくなり、他の機器類や
人体に及ぼす電磁波の影響は極めて少ない。また、ほこ
り付着を防ぐ帯電防止効果も良好である。

【００５７】本発明においては、詳しくは後述するが、
光ビームの吸収の割合とＳｉＯ_X中の酸素原子の割合と
に相関関係があるので、ＳｉＯ_Xの好ましい成分をその
消衰係数（ｋ）及び屈折率（ｎ）に対応させて決定する
ことができる。即ち、波長５５０ｎｍにおいてＳｉＯ_X
の消衰係数（ｋ）が０．０１から０．０５であること、
また波長５５０ｎｍにおいてＳｉＯ_Xの屈折率（ｎ）が
１．８から２．３であることがそれぞれ好ましい。な
お、通常、過度の光吸収を避けるには、いずれの波長で
も屈折率（ｎ）は１．７〜２．３であり、また波長４５
０〜６５０ｎｍでは消衰係数（ｋ）が平均で０．０５以
下であることが必要とされている。

【００５８】本発明による光学的素子又は装置におい
て、基体はガラス、シリコン等の無機物でもよいが、Ｐ
ＥＴ等の有機物からなることが好ましい。基体が有機物
であると、第１層のＳｉＯ_Xが極めて優れた接着性を示
す。ここで「基体」とは、光学的素子又は装置におい
て、光学的素子又は装置の本体を含むものである。

【００５９】また、上記の有機物は、樹脂であることが
更に好ましい。樹脂としては、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）等の合成樹脂が特に好ましく、従来公知
の樹脂であればいかなるものでも使用できる。

【００６０】既に図２で示したが、基体上には有機物か
らなるハードコート層が設けられ、このハードコート層
上に第１層のＳｉＯ_Xが設けられている構造であること
が好ましい。ハードコート層を設けることによって、光
学的素子又は装置の機械的強度が向上し、耐久性にも優
れたものとなる。このハードコート層の材料もプラスチ
ックを始め、ハードコート層として使用される従来公知
の材料が使用できる。

【００６１】このハードコート層は、シリコーン樹脂を
含む層であっても、本発明の第１層との接着性は良好で
ある。

【００６２】また、第２層はＳｉＯ_X及びＳｎＯ₂より
も小さい屈折率を示し、かつＳｎＯ₂を変質させない材
質からなるのがよく、ＳｉＯ₂が好適である。

【００６３】この第２層上に設けられる反射防止膜は、
ＳｎＯ₂、ＩＴＯ（indium tin oxide）等の酸化物系の
透明電極層からなる第３層と、主としてＳｉＯ₂からな
る第４層とによって形成されていることが好ましい。即
ち、第３層は屈折率が大きく、第４層は屈折率が小さい
ので、第１層、第２層、第３層及び第４層によって反射
防止膜を形成できる。

【００６４】また、この反射防止膜上に、チタンやケイ
素等からなる接着層を介して表面保護のためにトップコ
ート層が形成されていることが好ましく、これらはいず
れもスパッタ法等で成膜可能である。

【００６５】トップコート層としては、フルオロカーボ
ンを用いることが好ましく、耐刷性等に優れた従来公知
のフルオロカーボンを使用できるが、特に、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロポリエー
テル（ＰＦＰＥ）又はこれらの混合物を使用することが
好ましい。トップコート層下の接着層としてシリコン
（ケイ素）を用いると、接着力が向上する。

【００６６】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００６７】１．単層コーティングしたサンプルの剥離
テスト（１）単層コーティングしたサンプルの作製基体として、膜厚６μｍのハードコート層（タフトッ
プ：東レ社製）の設けられている膜厚０．１８８ｍｍの
ポリエチレンテレフタレート（東レ社製）を５ｃｍ四方
に切断し、エタノールで洗浄、乾燥した。

【００６８】その後、スパッタリング装置（ＭＲＣ社製
のＲ＆Ｄ）において、３０分間減圧（脱気）を行い、圧
力２ｍＴｏｒｒに調整した成膜室内で下記の表１に示す
材質の層（上述の第１層に相当）を成膜した。

【００６９】但し、成膜の前に１分間、ターゲットをシ
ャッタで覆って、プレスパッタリングを行い、そしてＭ
ＲＣ社製のスパッタ装置「Ｒ＆Ｄ」（以下、同様）によ
るＤＣ（直流）スパッタリング法を用いて、１分間成膜
を行った。このときの膜厚は１００〜２００ｎｍとし
た。また、ＳｉＯ_Xを成膜する際の導入ガス（Ａｒ＋Ｏ
₂）の総量は６０ｓｃｃｍであった。成膜時のアルゴン
ガス、酸素ガス、窒素ガス、ＤＣ（直流）スパッタリン
グ時の電力を下記の表２に記載する。

【００７０】また、下記の表１の材質において、（）
内には、ガスの総量６０ｓｃｃｍのうちの酸素ガスの量
（単位ｓｃｃｍ）を示したものである（以下、同様）。
また、ＴｉＮ_X（Ｗ）は、Ｗをドープした第１層の材質
である。

【００７１】（２）サンプルの剥離テスト以下の剥離テストをテスト１、テスト２、テスト３、テ
スト４の順に行った（これらの各テストは以下の他の例
でも同様に行った）。

【００７２】「テスト１」では、半径約３０ｍｍの球状
の重錘に４層に重ねた布を被し、これにエタノールを含
浸し、２ｋｇ重の力で４０回（２０往復）、サンプルの
層の表面をラビングする。このテストにおいては、サン
プルの表面が外観的に変化しないものを「○」とし、多
少の膜の剥離がすじ状に生じたものを「△」、膜が剥離
したものを「×」とした。

【００７３】「テスト２」では、テスト１において、半
径約３０ｍｍの球状の重錘に１層の布を被せたものを使
用した。この場合も、テスト１と同様に、サンプルの表
面が外観的に変化しないものを「○」とし、多少の膜の
剥離がすじ状に生じたものを「△」、膜が剥離したもの
を「×」とした。

【００７４】「テスト３」では、沸騰した水中に１０分
間サンプルを浸し、その後、テスト１と同様に膜の剥離
テスト及びその評価を行った。

【００７５】「テスト４」では、沸騰した水中に１０分
間サンプルを浸し、その後、テスト２と同様に膜の剥離
テスト及びその評価を行った。

【００７６】但し、通常、４層に重ねた布よりも、１層
の布の場合の方が膜の剥離が生じ易く、より厳しいテス
トである。また、沸騰した水中に１０分間サンプルを浸
すことによって、サンプルの耐熱性及び耐湿性の評価が
できる。

【００７７】＊：４層コーティング型の陰極線管上の第１層に用いる場合、光学的に使用できる屈折率（ｎ）と消衰係数（ｋ）とを有するサンプル。

【００７８】＊：電気伝導性を有するＳｎＯ_Xを陰極線管上の４層の反射防止膜用として成膜するのに最適の量の酸素ガスを導入した。

【００７９】（３）結果表１から、各例のサンプルは、その耐剥離性から３つの
ランクに分けることができる。例１〜６は剥離し易く、
実用には耐えがたいサンプル、例７〜１３は剥離しにく
いが、厳しい環境下では剥離し易いサンプル、例１４〜
１９のサンプルは剥離しにくく、機械的耐久性に優れて
いるサンプルである（但し、例１９のＳｉは光吸収が多
すぎる欠点がある）。

【００８０】更に、図９に示したような陰極線管（ＣＲ
Ｔ）の使用には、光学特性も要求され、これを満たすも
のは、例１４（材質：ＳｉＯ_X（１７））、例１５（材
質：ＳｉＯ_X（１６））、例１６（材質：ＳｉＯ_X（１
５））である。

【００８１】但し、上記の光学特性は、サンプルの屈折
率（ｎ）及び消衰係数（ｋ）の特性であり、測定に際し
ては、シリコン基板上に上記した層を成膜し、光偏向を
Ellipsometer（Rudolph Research社製の「AutoEL NIR-
3」）により、膜厚をSurfaceProfilometer（Tencor社製
の「P-10」）によりそれぞれ測定し、これらから屈折率
（ｎ）と消衰係数（ｋ）を求めた（以下、同様）。

【００８２】２．多層コーティングしたサンプルの剥離
テスト（１）多層コーティングしたサンプルの作製単層コーティングしたサンプルの作製と同様の基体上
に、上記の「Ｒ＆Ｄ」で多層コーティングした陰極線管
（ＣＲＴ）用のサンプルを作製した。作製したサンプル
の材質は、下記の表３に示す。

【００８３】（２）サンプルの剥離テスト単層コーティングしたサンプルの剥離テストと同様に、
各サンプルの最表層上から剥離テストを行い、このテス
トの結果を下記の表３に示す。図９に示した陰極線管
（ＣＲＴ）用の構造（ＣＲＴ仕様）にした際の最良の第
１層：ＳｉＯ_X（１５）、ＳｉＯ_X（１６）、ＳｉＯ_X
（１７）の成膜速度及び波長４０５．０ｎｍ、５４６．
１ｎｍ、６３２．８ｎｍにおける屈折率（ｎ）及び消衰
係数（ｋ）を下記の表４に示す。

【００８４】＊：基体を予めプラズマ放電処理しておけば、テスト４で結果は○となる。

【００８５】

【００８６】（３）結果表３より、基体上に４層を積層した場合でも、第１層に
ＳｉＯ_Xを使用したサンプルは剥離しにくく、機械的耐
久性に優れている。

【００８７】また、表４より、例２４（材質：ＳｉＯ_X
（１５））、例２５（材質：ＳｉＯ_X（１６））、例２
６（材質：ＳｉＯ_X（１７））のサンプルはいずれも波
長５４６．１ｎｍでｎが１．８〜２．３、ｋが０．０１
〜０．０５の範囲にあり、光学特性に優れていることが
分かる。

【００８８】３．ＣＲＴ仕様の反射防止膜の透過率（１）サンプルの作製上述の方法によって作製された例２４（材質：ＳｉＯ_X
（１５））、例２５（材質：ＳｉＯ_X（１６））、例２
６（材質：ＳｉＯ_X（１７））のサンプルに加えて、第
１層にＳｎＯ_Xを使用した例２７のサンプルを作製し
た。

【００８９】（２）サンプルの透過率測定上述の４つのサンプルの光の透過率を測定した。但し、
使用した測定機器はパーキンエルマー社製のラムダ１９
分光光度計である。下記の表５にその結果を示す。測定
値はＣＲＴ仕様の反射防止膜における光の透過率を、最
小透過率及び平均透過率について測定した（但し、数値
は波長４５０〜６５０ｎｍの範囲のものである）。

【００９０】

【００９１】（３）結果第１層にＳｉＯ_Xを使用したサンプルは、ＳｎＯ_Xを第
１層に使用したサンプルに比べて透過率がやや落ちてい
るが、この透過率の減少は、例えばＣＲＴの性能を劣化
させる程のものではない。そして、ＳｉＯ_Xを用いたサ
ンプルの透過率は大きく、十分であることが分かる。

【００９２】４．評価本実施例では、ＤＣスパッタリング法を用い、プラズマ
による基体のクリーニングはスパッタ前に予め行われて
おらず、成膜室の脱気も十分とは言えない等の劣悪条件
下で上述の各例のサンプルを作製したが、このような条
件下でも、例２４、例２５、例２６のようなサンプルは
極めて優れた接着性と光学特性とを兼ね備えている。従
って、これらのサンプルは、他の条件で成膜すると、劣
悪条件よりも良い条件で成膜されるため、得られる性能
は一層向上することは明らかである。

【００９３】・接着性について上記した表１から分かるように、ＳｉＯ_Xにおいて、酸
素ガスの量が少ないほど、即ち、ＳｉＯ_X中の酸素原子
の量が少ないほど接着性がよい。これは、酸素原子の欠
乏が接着性を向上させているものと考えられる。酸素供
給量としては、１７ｓｃｃｍ以下がよい。

【００９４】・光学効果について上記した表４より、ＳｉＯ_Xにおいて、酸素ガスの量が
多いほど、即ち、ＳｉＯ_X中の酸素原子の量が多いほど
屈折率が小さくなる。ＣＲＴ仕様の第１層においては、
屈折率が大きいほうが光学特性に優れるため、酸素ガス
の量は少ない方がよいが、酸素ガスの量が少なすぎる
と、ｋが大きくなり、光の吸収が大きくなりすぎるた
め、反射防止膜の機能に問題がある。逆に、酸素ガスの
量が多いと、ｋが小となり、光吸収が少なく、反射が生
じ易くなる。例２４、２５、２６のサンプルは、いずれ
も優れた光学特性を示す。

【００９５】以上、本発明を実施例について説明した
が、上述した実施例は本発明の技術的思想に基づいて更
に変形が可能である。

【００９６】例えば、上述した光学的素子又は装置の層
構成や材質、形状等は種々変更でき、特に陰極線管以外
にも、光学レンズ、光学プリズム、半導体、液晶素子
等、様々な光学系、光源装置、光情報処理装置に対して
本発明を適用できる。

【００９７】各層の成膜方法については、その種類ごと
に適切な方法を採用でき、スパッタリング法、真空蒸着
法、コーティング法等を適切に組み合わせることができ
る。

【００９８】更に、各層の製造方法及び製造装置におい
て、上述したフィードバック手段以外にも、検出された
情報をもとに、成膜時の温度、圧力、電圧、酸素ガス、
アルゴンガス等、種々のパラメーターを適切に設定し、
最適な状態にするフィードバック手段を採用することが
できる。フィードバック手段は自動であってもよいし、
手動であってもよい。

【００９９】

【発明の作用効果】本発明によれば、ＳｉＯ_X（但し、
Ｘは２未満の正数）からなる第１層と、主としてＳｉＯ
₂からなる第２層と、その他の反射防止用の層とがこの
順に基体上に積層されているので、特別の接着層を追加
することなしに接着性、光学特性及び経済性にも優れる
光学的素子又は装置を提供できる。

【０１００】また、本発明の製造方法によれば、酸素を
含む雰囲気中で物理的成膜法により前記第１層を成膜す
るので、上記の優れた光学的素子又は装置を効率良くか
つ経済的に製造することができる。

【０１０１】更に、本発明の製造装置によれば、酸素を
含む雰囲気中で物理的成膜法により前記第１層を成膜す
る成膜室と、前記第２層及び前記その他の反射防止用の
層をそれぞれ成膜する各成膜室とを有するので、本発明
の製造装置を用いて、上記の優れた光学的素子又は装置
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の反射防止膜の構造例Ｉの概略
断面図であり、（Ｂ）は本発明の光学的素子の構造例Ｉ
の概略断面図である。

【図２】本発明の光学的素子の構造例IIの概略断面図で
ある。

【図３】同、製造方法及び製造装置の一例の概略断面図
である。

【図４】同、製造方法及び製造装置に使用できる光学セ
ンサーの概略断面図である。

【図５】同、製造方法及び製造装置に使用できるフィー
ドバック手段を含む概略図である。

【図６】同、製造方法及び製造装置に使用できるフィー
ドバック手段を含む概略図である。

【図７】同、製造方法及び製造装置におけるスパッタ時
の酸素量によるプラズマのインピーダンスの変化を示す
ヒステリシス曲線図である。

【図８】ポリエチレンテレフタレートと、ポリエチレン
テレフタレート上に反射防止膜を施した時の波長による
反射率の変化を示したグラフである。

【図９】本発明の光学的装置の構造例における外光の反
射防止と内側の電磁波シールドを示した概略断面図であ
る。

【図１０】従来の反射防止膜の構造例の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ＳｉＯ_X層、２、６、６ａ、６ｂ…ＳｉＯ₂層、３
…基体、４…反射防止膜、５、５ａ、５ｂ…ＳｎＯ
₂層、７、９…接着層、８…トップコート層、１０…プ
ラスチック層、１１…ハードコート層、１２…陰極線管
（ＣＲＴ）、２０…真空槽、２１…仕切り板、３０…光
学センサー、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ…コント
ローラ、３３…酸素ガスの調節バルブ、３４…酸素ガス
供給源、３５…酸素ガス導入管、３８…プラズマ強度セ
ンサー、３９…電源（電圧）、４１…巻出しロール、４
２…巻取りロール、４４…冷却キャン５０ａ、５０ｂ…プラスチックフィルム、５１、５２、
５４…シリコンターゲット、５３…Ｓｎターゲット、６
１…ＳｉＯ_X層成膜室、６２、６４…ＳｉＯ₂層成膜
室、６３…ＳｎＯ₂層成膜室、６５…検出室、７１…発
光素子、７２…受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２未満の正数）か
らなる第１層と、主としてＳｉＯ₂からなる第２層と、
その他の反射防止用の層とがこの順に基体上に積層され
ている光学的素子又は装置。
【請求項２】第１層が光学的に吸収をもつ、請求項１
に記載した光学的素子又は装置。
【請求項３】第１層と第２層とが、その他の反射防止
用の層と共に反射防止構造を形成している、請求項１に
記載した光学的素子又は装置。
【請求項４】波長５５０ｎｍにおいて、ＳｉＯ_Xの消
衰係数（ｋ）が０．０１から０．０５である、請求項１
に記載した光学的素子又は装置。
【請求項５】波長５５０ｎｍにおいて、ＳｉＯ_Xの屈
折率（ｎ）が１．８から２．３である、請求項１に記載
した光学的素子又は装置。
【請求項６】基体が有機物からなる、請求項１に記載
した光学的素子又は装置。
【請求項７】有機物が樹脂からなる、請求項６に記載
した光学的素子又は装置。
【請求項８】基体上に、有機物を含むハードコート層
が設けられ、このハードコート層上に第１層が設けられ
ている、請求項１に記載した光学的素子又は装置。
【請求項９】ハードコート層がシリコーン樹脂を含
む、請求項８に記載した光学的素子又は装置。
【請求項１０】その他の反射防止用の層が、酸化物系
の透明電極層からなる第３層と、主としてＳｉＯ₂から
なる第４層とによって形成されている、請求項１に記載
した光学的素子又は装置。
【請求項１１】その他の反射防止用の層上に、接着層
を介してトップコート層が形成されている、請求項１に
記載した光学的素子又は装置。
【請求項１２】ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２未満の正数）
からなる第１層と、主としてＳｉＯ₂からなる第２層
と、その他の反射防止用の層とがこの順に基体上に積層
されている光学的素子又は装置を製造するに際し、酸素
を含む雰囲気中で物理的成膜法により前記第１層を成膜
する、光学的素子又は装置の製造方法。
【請求項１３】酸素を含む雰囲気中の酸素量をフィー
ドバック手段で制御する、請求項１２に記載した製造方
法。
【請求項１４】成膜されたＳｉＯ_Xの光の吸収を測定
する光学モニターを含むフィードバック手段によって酸
素量を制御する、請求項１３に記載された製造方法。
【請求項１５】ＳｉＯ_Xの成膜中の状態を検出して得
られる情報をフィードバック手段に入力し、成膜された
ＳｉＯ_Xの光の吸収を測定する光学モニターの出力によ
って、前記フィードバック手段のセットポイントを調整
する、請求項１４に記載した製造方法。
【請求項１６】成膜中のプラズマの状態をプラズマ強
度センサーによって検出する、請求項１５に記載した製
造方法。
【請求項１７】成膜中のＳｉＯ_X用のターゲット電圧
を検出する、請求項１５に記載した製造方法。
【請求項１８】酸素量が目的値よりも少ない安定状態
から成膜を開始して、前記酸素量を前記目的値に固定し
てＳｉＯ_Xを成膜する、請求項１２に記載した製造方
法。
【請求項１９】酸素量が目的値よりも多い安定状態か
ら成膜を開始して、前記酸素量を前記目的値に固定して
ＳｉＯ_Xを成膜する、請求項１２に記載した製造方法。
【請求項２０】物理的成膜法としてスパッタリング法
を用いる、請求項１２に記載した製造方法。
【請求項２１】物理的成膜法として真空蒸着法を用い
る、請求項１２に記載した製造方法。
【請求項２２】光学的に吸収をもつ第１層を形成す
る、請求項１２に記載した製造方法。
【請求項２３】第１層と第２層とその他の反射防止用
の層とによって反射防止構造を形成する、請求項１２に
記載した製造方法。
【請求項２４】波長５５０ｎｍにおける消衰係数
（ｋ）が０．０１から０．０５であるＳｉＯ_Xを成膜す
る、請求項１２に記載した製造方法。
【請求項２５】波長５５０ｎｍにおける屈折率（ｎ）
が１．８から２．３であるＳｉＯ_Xを成膜する、請求項
１２に記載した製造方法。
【請求項２６】基体を有機物で形成する、請求項１２
に記載した製造方法。
【請求項２７】有機物として樹脂を用いる、請求項２
６に記載した製造方法。
【請求項２８】基体上に、有機物を含むハードコート
層を設け、このハードコート層上に第１層を設ける、請
求項１２に記載した製造方法。
【請求項２９】シリコーン樹脂を含むハードコート層
を形成する、請求項２８に記載した製造方法。
【請求項３０】その他の反射防止用の層を、酸化物系
の透明電極層からなる第３層と、主としてＳｉＯ₂から
なる第４層とによって形成する、請求項１２に記載した
製造方法。
【請求項３１】その他の反射防止用の層上に、接着層
を介してトップコート層を形成する、請求項１２に記載
した製造方法。
【請求項３２】ＳｉＯ_X（但し、Ｘは２未満の正数）
からなる第１層と、主としてＳｉＯ₂からなる第２層
と、その他の反射防止用の層とがこの順に基体上に積層
されている光学的素子又は装置を製造するのに用いら
れ、酸素を含む雰囲気中で物理的成膜法により前記第１
層を成膜する成膜室と、前記第２層及び前記その他の反
射防止用の層をそれぞれ成膜する各成膜室とを有する、
光学的素子又は装置の製造装置。
【請求項３３】酸素を含む雰囲気中の酸素量がフィー
ドバック手段で制御される、請求項３２に記載した製造
装置。
【請求項３４】成膜されたＳｉＯ_Xの光の吸収を測定
する光学モニターを含むフィードバック手段によって酸
素量が制御される、請求項３３に記載された製造装置。
【請求項３５】ＳｉＯ_Xの成膜中の状態を検出して得
られる情報がフィードバック手段に入力され、成膜され
たＳｉＯ_Xの光の吸収を測定する光学モニターの出力に
よって、前記フィードバック手段のセットポイントが調
整される、請求項３４に記載した製造装置。
【請求項３６】成膜中のプラズマの状態がプラズマ強
度センサーによって検出される、請求項３５に記載した
製造装置。
【請求項３７】成膜中のＳｉＯ_X用のターゲット電圧
が検出される、請求項３５に記載した製造装置。
【請求項３８】酸素量が目的値よりも少ない安定状態
から成膜を開始して、前記酸素量を前記目的値に固定し
てＳｉＯ_Xが成膜される、請求項３２に記載した製造装
置。
【請求項３９】酸素量が目的値よりも多い安定状態か
ら成膜を開始して、前記酸素量を前記目的値に固定して
ＳｉＯ_Xが成膜される、請求項３２に記載した製造装
置。
【請求項４０】物理的成膜法がスパッタリング法であ
る、請求項３２に記載した製造装置。
【請求項４１】物理的成膜法が真空蒸着法である、請
求項３２に記載した製造装置。
【請求項４２】第１層が光学的に吸収をもつ、請求項
３２に記載した製造装置。
【請求項４３】第１層と第２層とが、その他の反射防
止用の層と共に反射防止構造を形成している、請求項３
２に記載した製造装置。
【請求項４４】波長５５０ｎｍにおいて、ＳｉＯ_Xの
消衰係数（ｋ）が０．０１から０．０５である、請求項
３２に記載した製造装置。
【請求項４５】波長５５０ｎｍにおいて、ＳｉＯ_Xの
屈折率（ｎ）が１．８から２．３である、請求項３２に
記載した製造装置。
【請求項４６】基体が有機物からなる、請求項３２に
記載した製造装置。
【請求項４７】有機物が樹脂からなる、請求項４６に
記載した製造装置。
【請求項４８】基体上に、有機物を含むハードコート
層が設けられ、このハードコート層上に第１層が設けら
れる、請求項３２に記載した製造装置。
【請求項４９】ハードコート層がシリコーン樹脂を含
む、請求項４８に記載した製造装置。
【請求項５０】その他の反射防止用の層が、酸化物系
の透明電極層からなる第３層と、主としてＳｉＯ₂から
なる第４層とによって形成される、請求項３２に記載し
た製造装置。
【請求項５１】その他の反射防止用の層上に、接着層
を介してトップコート層が形成される、請求項３２に記
載した製造装置。