JP2777937B2 - 樹脂製光学素子及びその製造方法 - Google Patents

樹脂製光学素子及びその製造方法

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JP2777937B2 JP2418669A JP41866990A JP2777937B2 JP 2777937 B2 JP2777937 B2 JP 2777937B2 JP 2418669 A JP2418669 A JP 2418669A JP 41866990 A JP41866990 A JP 41866990A JP 2777937 B2 JP2777937 B2 JP 2777937B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反射防止性、密着性、
耐擦傷性、耐湿性及び揮発性溶剤を用いたクリーニング
液によるクリーニングに対する耐久性に優れた反射防止
層を有する樹脂製光学素子及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂製光学素子は、従来より、ポリカー
ボネート樹脂(屈折率n:1.570)などからなる樹
脂製基板に光の透過率を向上させるための反射防止層を
形成して製造されている。このような反射防止層として
は、MgF(屈折率n:1.380)からなる単層の
反射防止層が知られている。膜厚94nmのMgF
をポリカーボネート樹脂基板に形成して得た光学素子の
反射特性は、図3中曲線aで示され、可視域中央付近で
の反射率は1%となる。
【0003】また、ZrO(屈折率n:1.950)
及びSiO(屈折率n:1.477)とからなる2層
構造、Al(屈折率n:1.631)、TiO
(屈折率n:2.349)及びSiO(屈折率n:
1.477)からなる反射防止層が知られている。図3
中、ポリカーボネート樹脂基板に膜厚133nmのZr
層と膜厚88nmのSiO層とからなる反射防止
層を形成した場合の反射特性は曲線bで、膜厚80nm
のAl層、膜厚111nmのTiO層及び膜厚
88nmのSiO層からなる反射防止層を形成した場
合の反射特性は、曲線cで示される。図示されるよう
に、これら反射防止層の可視域中央付近の反射率は各々
2.7%と、1.6%である。
【0004】更に可視域の反射防止特性を向上させるた
めに、様々な材料からなる多層構造の反射防止層が開発
されており、具体的には、膜厚36nmのAl
層、膜厚5nmのTiO層、膜厚36nmのAl
層、膜厚111nmのTiO層及び膜厚88nm
のSiO層からなる反射防止層が知られている。これ
をポリカーボネート樹脂基板に形成した場合の反射特性
は、図3中、曲線dで示され、可視域中央付近での反射
率は0.5%となる。また、従来では、このような反射
防止層は、常温で真空蒸着法により、各層を順次積層し
て形成されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
反射防止層では、高融点物質であるAl、TiO
及びSiOなどを樹脂基板に蒸着するため、積層中
の高融点蒸着物質からの輻射熱により樹脂基板が膨張
し、この際の基板と反射防止層との熱膨張差によって、
反射防止層にクラックが発生するという問題があった。
また、積層中にクラックが発生しなくても、熱膨張した
樹脂基板に形成した反射防止層には内部応力が蓄積され
るため、基板と反射防止層との密着性に劣り、反射防止
層には力や温度変化が加わった場合、例えば積層後基板
が冷却される際、樹脂基板が空気中の水分を吸収して膨
張する場合、或いはエーテルなどの揮発性溶剤をしみこ
ませたクリーニングペーパーで反射防止層表面を拭いた
場合にクラックが発生し易かった。
【0006】本発明は、このような従来技術に伴う問題
点を解決しようとするものであり、基板と反射防止層と
の密着性に擾れるとともに、耐擦傷性、耐湿性に優れ、
エーテルなどの揮発性溶剤を含むクリーニング液を用い
た場合のクリーニングに対する耐久性に優れた反射防止
層を有する光学素子を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る樹脂製光学
素子は、樹脂基板と、該樹脂基板上に形成される下地層
と、該下地層上に形成される反射防止層とを有する樹脂
製光学素子であって、前記下地層がCoO層で形成さ
れ、前記反射防止層がAl層、TiO層及びS
iO層から形成されることを特徴としている。また、
本発明に係る樹脂製光学素子の製造方法は、ポリカーボ
ネート樹脂からなる樹脂基板上に、CoO層で形成され
る下地層と、Al層、TiO層及びSiO
から形成される反射防止層とを真空蒸着法にて形成する
に際して、前記樹脂基板の温度を80℃以下に維持した
ことを特徴とする。
【0008】以下、本発明に係る樹脂製光学素子及びそ
の製造方法を更に詳しく説明する。本発明では、下地層
及び反射防止層を構成する各層の積層順、積層枚数、膜
厚等は、反射防止を行なう光の波長帯域及び屈折率など
の樹脂基板の材質などにより適宜選択される。ここで、
図1を参照して、本発明に係る樹脂製光学素子の好まし
い1態様を説明する。図1は本発明に係る樹脂製光学素
子の好ましい1態様を示す断面概略図である。図示され
るように、この光学素子1は、樹脂基板a上に、下地層
bと、第1層のAl層c,第2層のTiO
d、第3層のAl層e、第4層のTiO層f及
び第5層のSiO層gからなる反射防止層hとを有し
ている。
【0009】 下地層bは、CoO層で形成される。C
oOは、樹脂基板aとの付着性に優れるとともに、熱膨
張率が基板aと反射防止層hを構成する材料の中間にあ
り、これらの間の熱膨張差を緩和する働きがある。この
ような構成の光学素子1において、各層の膜厚は、基板
の材質、反射防止を行なう光の波長帯域等により選択さ
れるが、可視域の光において反射防止を行なう場合、基
板aをポリカーボネート樹脂とすると、前記下地層bの
膜厚を10nm以下、好ましくは1〜5nm、反射防止
層hを構成する第1層cを膜厚32〜46nm、好まし
くは33〜39nm、第2層dを膜厚20nm以下、好
ましくは2〜8nm、第3層eを膜厚32〜46nm、
好ましくは33〜39nm、第4層fを膜厚95〜12
8nm、好ましくは101〜119nm,第5層gを膜
厚75〜110nm、好ましくは79〜97nmに設定
することが望ましい。
【0010】各層の膜厚をこのような値に設定すること
により、可視域での反射防止性に優れ、且つ基板aと反
射防止層hの密着性に擾れた光学素子を得ることができ
る。即ち、反射防止層hを構成する各層C,d,e,
f,gを上記値に設定することにより、光の干渉によ
り、充分な反射特性を得られる。また、下地層bは、膜
厚10nm以下で基板a及び反射防止層h間の膨張差の
緩和が充分可能である他、この値を越えると光の吸収が
大きくなるため好ましくない。
【0011】 本発明に係る樹脂製光学素子の製造方法
では、ポリカーボネート樹脂からなる樹脂基板上に、
oO層で形成される下地層と、Al層、TiO
層及びSiO層から形成される反射防止層とを真空蒸
着法にて形成しており、この際、樹脂基板の温度を80
℃以下、好ましくは30〜80℃に維持している。基板
の温度をこのような値に維持することにより、樹脂製基
板の熱膨張を押え、基板と反射防止層との熱膨張差によ
る影響を有効に緩和することができる。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【実施例】以下、本発明に係る光学素子及びその製造方
法の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。 (実施例1) 電子ビーム真空蒸着装置内に、ポリカーボネート樹脂
(屈折率n:1.570)からなる基板を据え付け、真
空度1×10−5torrで、CoOを約0.5nm/
秒の蒸着速度にて膜厚約2nmとなるように下地層を形
成した。この際、基板の温度は30℃であった。次に、
反射防止層の第1層として、Al層を1.8nm
/秒の蒸着速度にて膜厚約36nmとなるように形成し
た。この際、基板の温度は50℃であった。その後、真
空度が9×10−5torrとなるまで酸素を導入し、
反射防止層の第2層として、TiO層を約0.5nm
/秒の蒸着速度にて膜厚約5nm形成した。この際、基
板の温度は60℃であった。
【0017】この第2層上に、反射防止層の第3層とし
て、Al層を約1.8nm/秒の蒸着速度にて膜
厚約36nm形成した。この際、基板の温度は75℃で
あった。基板を冷却するために5分間蒸着を中止し、基
板温度を55℃とした。次いで、真空度が9×10−5
torrとなるまで酸素を導入し、反射防止層の第4層
として、TiO層を約0.5nm/秒の蒸着速度にて
膜厚約55nm形成した。この際、基板の温度は80℃
であった。基板を冷却するために5分間蒸着を中止し、
基板温度55℃とした。更に酸素を真空度9×10−5
torrまで導入してTiO層を約0.5nm/秒の
蒸着速度にて膜厚約55nm形成し、合計110nmの
第4層とした。この時基板温度は80℃であった。最後
に、反射防止層の第5層として、SiO層を約1.3
nm/秒の蒸着速度にて膜厚約88nm形成した。この
際、基板の温度は75℃であった。基板を冷却するため
に5分間蒸着装置内に放置し、基板温度が55℃となっ
た時点で装置に大気を導入し、光学素子を取り出した。
【0018】 比較例1 電子ビーム真空蒸着装置内に、ポリカーボネート樹脂
(屈折率n:1.570)からなる基板を据え付け、真
空度1×10−5torrで、反射防止層の第1層とし
て、Al層を約1.8nm/秒の蒸着速度にて膜
厚約36nm形成した。この際、基板の温度は50℃で
あった。その後、真空度が9×10−5torrとなる
まで酸素を導入し、反射防止層の第2層として、TiO
層を約0.5nm/秒の蒸着速度にて膜厚約5nm形
成した。この際、基板の温度は60℃であった。
【0019】この第2層上に、反射防止層の第3層とし
て、Al層を約1.8nm/秒の蒸着速度にて膜
厚約36nm形成した。この際、基板の温度は75℃で
あった。基板を冷却するために5分間蒸着を中止し、基
板温度を55℃とした。次いで、真空度が9×10−5
torrとなるまで酸素を導入し、反射防止層の第4層
として、TiO層を約0.5nm/秒の蒸着速度にて
膜厚約55nm形成した。この際、基板の温度は80℃
であった。基板を冷却するために5分間蒸着を中止し、
基板温度55℃とした。更に酸素を真空度9×10−5
torrまで導入してTiO層を約0.5nm/秒の
蒸着速度にて膜厚約55nm形成し、合計110nmの
第4層とした。この時基板温度は80℃であった。最後
に、反射防止層の第5層として、SiO層を約1.3
nm/秒の蒸着速度にて膜厚約88nm形成した。この
際、基板の温度は75℃であった。基板を冷却するため
に5分間蒸着装置内に放置し、基板温度が55℃となっ
た時点で装置に大気を導入し、光学素子を取り出した。
【0020】 比較例2 電子ビーム真空蒸着装置内に、ポリカーボネート樹脂
(屈折率n:1.570)からなる基板を据え付け、真
空度1×10−5torrで、反射防止層の第1層とし
て、Al層を約1.8nm/秒の蒸着速度にて膜
厚約36nm形成した。この際、基板の温度は50℃で
あった。その後、真空度が9×10−5torrとなる
まで酸素を導入し、反射防止層の第2層として、TiO
層を約0.5nm/秒の蒸着速度にて膜厚約5nm形
成した。この際、基板の温度は60℃であった。
【0021】この第2層上に、反射防止層の第3層とし
て、Al層を約1.8nm/秒の蒸着速度にて膜
厚約36nm形成した。この際、基板の温度は75℃で
あった。次いで、真空度が9×10−5torrとなる
まで酸素を導入し、反射防止層の第4層として、TiO
層を約0.5nm/秒の蒸着速度にて膜厚約110n
m形成した。この際、基板の温度は110℃であった。
最後に、反射防止層の第5層として、SiO層を約
1.3nm/秒の蒸着速度にて膜厚約88nm形成し
た。この際、基板の温度は105℃であった。基板を冷
却するために5分間蒸着装置内に放置し、基板温度が8
0℃となった時点で装置に大気を導入し、光学素子を取
り出した。
【0022】 このようにして得られた実施例1及び比
較例1〜2の光学素子を用いて、以下に説明する試験方
法により、密着性、耐擦傷性、耐湿性及び揮発性溶剤を
含むクリーニング液に対する耐久性を測定した。即ち、
密着性テストでは、幅18mmのセロハンテープを反射
防止層に張り付け、45゜方向の角度から瞬時に引きは
がして剥離状態を観察した。耐擦傷性では、レンズクリ
ーニングペーパーにより150往復反射防止層表面をこ
すり、傷発生の有無を観察した。耐湿性テストでは、温
度60℃、湿度90%の条件下に光学素子を放置し、4
8時間後にその表面を観察した。また、クリーニング液
を用いた場合の耐久性では、エーテル70重量%とメタ
ノール30重量%とからなるクリーニング液で、レンズ
クリーニングペーパーを濡らし、150往復反射防止層
表面をこすり、傷発生の有無を観察した。結果を表1に
示す。
【0023】
【表1】
【0024】 表1に示されるように、実施例1の光学
素子は、密着性、耐擦傷性、耐湿性及び揮発性溶剤を含
むクリーニング液に対する耐久性の各テストでまったく
異常が無い。下地層がなく、基板を80℃以下に維持し
て反射防止層を形成した比較例1の光学素子は、クリー
ニング液に対する耐久性にやや劣り、下地層がなく、反
射防止層形成時に基板温度が80℃を越えた比較例2の
光学素子は耐擦傷性、耐湿性及び揮発性溶剤を含むクリ
ーニング液に対する耐久性のいずれにおいても劣ってい
る。また、上記試験前後の光学素子の反射特性を測定し
たところ、本実施例の光学素子は、可視域において優れ
た反射特性を示し、且つこの上記テスト前後でほとんど
反射特性が変化しなかった。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、反射防止特性、特
に可視域での反射防止特性に優れ、かつ密着性に特に優
れると共に、耐擦傷性、耐湿性及び揮発性溶剤を含むク
リーニング液に対する耐久性に優れた反射防止層を有
し、光学フィルタ、レンズ及びパネル等の多くの用途に
好適に使用できる光学素子を提供することが可能であ
る。また、ポリカーボネート樹脂からなる樹脂基板上
に、下地層と反射防止層とを真空蒸着法にて形成するに
際して、前記樹脂基板の温度を80℃以下に維持するこ
とで、成膜を容易に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光学素子の断面概略図。
【図2】従来の反射防止層を有する樹脂製光学素子の反
射特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1 光学素子 a 樹脂製基板 b 下地層 c 第1層 d 第2層 e 第3層 f 第4層 g 第5層 h 反射防止層

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂基板と、該樹脂基板上に形成される
    下地層と、該下地層上に形成される反射防止層とを有す
    る樹脂製光学素子であって、 前記下地層がCoO層で形成され、 前記反射防止層がAl層、TiO層及びSiO
    層から形成される、ことを特徴とする樹脂製光学素
    子。
  2. 【請求項2】 前記樹脂基板がポリカーボネート樹脂か
    らなり、前記下地層の厚さが10nm以下であり、前記
    反射防止層が厚さ32〜46nmのAl層、厚さ
    20nm以下のTiO層、厚さ32〜46nmのAl
    層、厚さ95〜128nmのTiO層及び厚さ
    75〜110nmのSiO層を順次積層してなること
    を特徴とする請求項1記載の樹脂製光学素子。
  3. 【請求項3】 ポリカーボネート樹脂からなる樹脂基板
    上に、CoO層で形成される下地層と、Al層、
    TiO層及びSiO層から形成される反射防止層と
    を真空蒸着法にて形成するに際して、前記樹脂基板の温
    度を80℃以下に維持したことを特徴とする樹脂製光学
    素子の製造方法。
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