JP4690065B2 - Antireflection film and optical component - Google Patents
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Description
本発明は、レンズ、表示パネルなどの光学部品に好適に用いられる反射防止膜、及びこの反射防止膜を備える光学部品に関する。 The present invention relates to an antireflection film suitably used for optical parts such as lenses and display panels, and an optical part including the antireflection film.
近年、ディスプレイのパネルやレンズなどの光学部品の素材として、ガラス素材のみならず、軽量化、及び低コスト化に優れるプラスチック素材が用いられるようになってきた。光学部品に使用されるプラスチック素材は、多様化が進んでいるが、その大部分は屈折率が1.45〜1.70の高い屈折率を示すものであり、ガラス素材の屈折率と同様の値を示している。従って、高い屈折率を有するこれらの素材をレンズなどに適用する場合、光の反射率が大きくなり、これに起因して透過光量の減少や、映り込みなどの問題が発生してしまう。 In recent years, not only glass materials but also plastic materials excellent in weight reduction and cost reduction have been used as materials for optical components such as display panels and lenses. The plastic materials used for optical parts are diversifying, but most of them show a high refractive index of 1.45 to 1.70, which is similar to the refractive index of glass materials. The value is shown. Therefore, when these materials having a high refractive index are applied to a lens or the like, the reflectance of light increases, and this causes problems such as a decrease in the amount of transmitted light and reflection.
そこで、透過光量の減少や映り込みなどの問題を防止すべく、通常は、光学部品の表面にスパッタ法や真空蒸着法などにより誘電体膜を積層して反射防止膜を形成する。反射防止膜としては、例えば、光ピックアップレンズに使用されるものとして、CD(Compact Disk)用の780nm近傍の波長と、DVD(Digital Versatile Disk)用の660nm近傍の波長において、反射防止の特性を示すものがある。 Therefore, in order to prevent problems such as a decrease in the amount of transmitted light and reflection, usually, an antireflection film is formed by laminating a dielectric film on the surface of the optical component by sputtering or vacuum deposition. As an anti-reflection film, for example, as used in an optical pickup lens, anti-reflection characteristics are exhibited at a wavelength near 780 nm for CD (Compact Disk) and at a wavelength near 660 nm for DVD (Digital Versatile Disk). There is something to show.
ところで、光ピックアップレンズにおいては、記録密度を向上するべくピックアップ波長をより短波長化する技術が必要となってきており、今後、400nm近傍の波長帯域を使用したものが多くなることが予想される。従って、互換化等の観点から、従来用いられていた波長帯域に加えて、従来用いられていた波長帯域より、さらに短波長帯域において低反射率特性を満足する反射防止膜が望まれている。すなわち、反射防止帯域の広帯域化を達成できる反射防止膜が望まれている。 By the way, in the optical pickup lens, a technique for shortening the pickup wavelength is required to improve the recording density, and it is expected that many lenses using a wavelength band near 400 nm will be used in the future. . Therefore, from the viewpoint of compatibility and the like, an antireflection film that satisfies low reflectance characteristics in a shorter wavelength band than the conventionally used wavelength band in addition to the conventionally used wavelength band is desired. That is, an antireflection film capable of achieving a wide antireflection band is desired.
反射防止帯域の広帯域化を実現する反射防止膜として、以下のようなものが提案されている。第1に、屈折率が1.8以上の薄膜と、屈折率が1.5以下の薄膜を交互に積層し、かつ、その積層数を多くする反射防止膜が提案されている。第2に、例えば、屈折率が1.45〜1.70のプラスチック素材の光学部品上に、屈折率1.5以下の単層を形成する反射防止膜が提案されている。第3に、反射防止膜全体を屈折率1.3〜1.4のSiO2膜で構成した反射防止膜が提案されている(特許文献1)。第4に、物理膜厚方向に屈折率を変化させたフッ素樹脂からなる層を数層積層する反射防止膜が提案されている(特許文献2)。
しかしながら、上記反射防止膜においては以下のような問題点があった。上記第1の反射防止膜においては、反射防止帯域の広帯域化が未だ不十分であった。また、反射防止膜全体の物理膜厚が厚くなってしまうため、光学基板として耐熱性の低いプラスチック素材等を用いる場合には、基板の変形が生じてしまう場合があった。これは、反射防止膜全体の物理膜厚を厚く形成するために、蒸着やスパッタに要する時間が長くなり、これに起因して基板温度が上昇してしまうためである。
上記第2の反射防止膜においては、波長帯域の広帯域化には有利である(使用する膜の屈折率が低いほど波長帯域を広くすることができる)ものの、反射率が高くなってしまうという問題点があった。
However, the antireflection film has the following problems. In the first antireflection film, the widening of the antireflection band is still insufficient. In addition, since the physical film thickness of the entire antireflection film is increased, the substrate may be deformed when a plastic material having low heat resistance is used as the optical substrate. This is because the time required for vapor deposition and sputtering increases because the physical film thickness of the entire antireflection film is increased, resulting in an increase in the substrate temperature.
The second antireflection film is advantageous for widening the wavelength band (the wavelength band can be increased as the refractive index of the film used is lower), but the reflectance is increased. There was a point.
上記第3の反射防止膜においては、外気からの水分を吸水して、反射防止特性の経時変化を引き起こしてしまうという問題がある。これは、反射防止膜が緻密ではなく、不均質な膜質により形成されていることに起因する。その原因は、SiO2の通常の屈折率が1.45〜1.46であるところを、成膜時における蒸着材料の入射角を制御することにより屈折率を1.3〜1.4にしているためであると考えている。
上記第4の反射防止膜においては、製造時に連続的に屈折率を変化させる必要があり、製造条件が厳しく、安定した反射防止特性を有する反射防止膜を提供するのが難しいという問題がある。
The third antireflection film has a problem that it absorbs moisture from the outside air and causes a change in antireflection characteristics with time. This is due to the fact that the antireflection film is not dense but is formed with an inhomogeneous film quality. The cause is that the normal refractive index of SiO 2 is 1.45 to 1.46, and the refractive index is set to 1.3 to 1.4 by controlling the incident angle of the vapor deposition material during film formation. I think that is because.
In the fourth antireflection film, it is necessary to continuously change the refractive index at the time of manufacture, and there are problems that manufacturing conditions are severe and it is difficult to provide an antireflection film having stable antireflection characteristics.
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、反射帯域の広帯域化を達成しつつ反射防止特性に優れ、かつ、経時的な反射防止特性の変化を抑制できる反射防止膜、この反射防止膜を備える光学部品を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide an excellent antireflection characteristic while achieving a wide reflection band and to change the antireflection characteristic over time. An object of the present invention is to provide an antireflection film that can be suppressed and an optical component including the antireflection film.
本発明者らは、鋭意検討を重ね、反射防止膜の構成を複合的に設定することにより上記目的を達成し得ることを見出し、本件発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have made extensive studies and found that the object can be achieved by setting the composition of the antireflection film in a composite manner, and have completed the present invention.
本発明の第1の態様に係る反射防止膜は、光学基板上に、少なくとも2層以上の屈折率の異なる光学薄膜層を積層した反射防止膜であって、前記光学薄膜層は、フッ化マグネシウムを主成分とし、前記光学薄膜層の屈折率を波長600nmに対して1.30以上、1.40以下とし、前記光学薄膜層は、波長600nmに対する屈折率が1.30以上、1.35未満の層と、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の層とを備え、前記光学薄膜層のうち空気面から光が入射する最表層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上、1.40以下とし、前記屈折率が1.30以上、1.35未満の層は、前記屈折率が1.35以上、1.40以下の層に挟持されているものである。
なお、以降の説明において波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の範囲の層を「高屈折率層」とも呼ぶ。
The antireflection film according to the first aspect of the present invention is an antireflection film in which at least two optical thin film layers having different refractive indexes are laminated on an optical substrate, and the optical thin film layer comprises magnesium fluoride. The optical thin film layer has a refractive index of 1.30 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm, and the optical thin film layer has a refractive index of 1.30 or more and less than 1.35 with respect to a wavelength of 600 nm. And a layer having a refractive index of 1.35 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm, and the refractive index of the outermost layer on which light is incident from the air surface of the optical thin film layer is 1 with respect to a wavelength of 600 nm. The layer having a refractive index of 1.35 or more and less than 1.35 is sandwiched between layers having the refractive index of 1.35 or more and 1.40 or less. is there.
In the following description, a layer having a refractive index in the range of 1.35 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm is also referred to as a “high refractive index layer”.
本発明の第1の態様に係る反射防止膜によれば、光学薄膜層をフッ化マグネシウムを主成分とし、かつ、屈折率を波長600nmに対して1.30nm以上、1.40nm以下とすることにより、反射防止帯域の広帯域化を達成しつつ、反射防止特性の優れた反射防止膜を提供することができる。また、最表層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上とすることにより、膜内部が多孔質構造となることを抑制し、外部からの水分を吸水するのを防止できる。その結果、反射防止特性の経時的変化を効果的に抑制することができる。一方、最表層の屈折率を波長600nmに対して1.40以下とすることにより、光の吸収率が大きくなるのを抑制し、透過光量が低下するのを効果的に防止することができる。より好ましい最表層の屈折率の範囲は、波長600nmに対して1.37以上、1,39以下である。また、屈折率が1.30以上、1.35未満の層を屈折率が1.35以上、1.40以下の層に挟持する構成によれば、低屈折率層を反射防止膜内部に設けているのでより効果的に反射防止帯域の広帯域化を達成できる。また、低屈折率層を高屈折率層に挟持させているので、水分を吸水しやすい低屈折率層を高屈折率層により保護することができる。その結果、剥離の発生や、クラックの発生などを効果的に抑制し、機械的強度を向上させることができる。
According to the antireflection film of the first aspect of the present invention, the optical thin film layer is mainly composed of magnesium fluoride, and the refractive index is 1.30 nm or more and 1.40 nm or less with respect to a wavelength of 600 nm. Thus, it is possible to provide an antireflection film having excellent antireflection characteristics while achieving a wide antireflection band. Further, by setting the refractive index of the outermost layer to 1.35 or more with respect to a wavelength of 600 nm, it is possible to suppress the inside of the film from having a porous structure and to prevent water from being absorbed from the outside. As a result, it is possible to effectively suppress the temporal change of the antireflection characteristics. On the other hand, by setting the refractive index of the outermost layer to 1.40 or less with respect to the wavelength of 600 nm, it is possible to suppress an increase in the light absorptivity and to effectively prevent a decrease in the amount of transmitted light. A more preferable range of the refractive index of the outermost layer is 1.37 or more and 1,39 or less for a wavelength of 600 nm. Further, according to the configuration in which the layer having a refractive index of 1.30 or more and less than 1.35 is sandwiched between the layers having a refractive index of 1.35 or more and 1.40 or less, the low refractive index layer is provided inside the antireflection film. Therefore, the antireflection band can be more effectively widened. In addition, since the low refractive index layer is sandwiched between the high refractive index layers, the low refractive index layer that easily absorbs water can be protected by the high refractive index layer. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of peeling and the generation of cracks and improve the mechanical strength.
本発明の第2の態様に係る反射防止膜は、前記光学薄膜層のうち、前記光学基板と接する最下層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上、1.40nm以下とするものである。
なお、以降の説明において波長600nmに対する屈折率が1.30以上、1.35未満範囲の層を「低屈折率層」とも呼ぶ。
The antireflection film according to the second aspect of the present invention is such that the refractive index of the lowermost layer in contact with the optical substrate in the optical thin film layer is 1.35 nm or more and 1.40 nm or less with respect to a wavelength of 600 nm. is there.
In the following description, a layer having a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm in the range of 1.30 or more and less than 1.35 is also referred to as a “low refractive index layer”.
本発明の第2の態様に係る反射防止膜によれば、光学薄膜層の最下層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上とすることにより、膜内部が多孔質構造となることを防止し、光学基板内部の水分が光学薄膜層に侵入するのを抑制することができる。また、最下層の屈折率を波長600nmに対して1.40以下とすることにより、光の吸収率が大きくなるのを抑制し、透過光量が低下するのを効果的に防止することができる。また、光学基板と反射防止膜との密着力を高めるという効果も有する。より好ましい屈折率の範囲は、波長600nmに対して1.37以上、1,39以下である。
According to the antireflection film according to the second aspect of the present invention, by setting the refractive index of the lowermost layer of the optical thin film layer to 1.35 or more with respect to the wavelength of 600 nm, the inside of the film has a porous structure. It is possible to prevent the moisture inside the optical substrate from entering the optical thin film layer. Further, by setting the refractive index of the lowermost layer to 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm, it is possible to suppress an increase in the light absorption rate and effectively prevent a decrease in the amount of transmitted light. In addition, it has an effect of increasing the adhesion between the optical substrate and the antireflection film. A more preferable range of the refractive index is 1.37 or more and 1,39 or less for a wavelength of 600 nm.
本発明の第3の態様に係る反射防止膜は、前記光学薄膜層として、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の層を前記最表層と前記光学基板と接する最下層との間に備えていることを特徴とするものである。かかる構成によれば、反射防止膜の内部層に高屈折率層を備えているので、膜強度の強い反射防止膜を提供することができる。
In the antireflection film according to the third aspect of the present invention, as the optical thin film layer, a layer having a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm of 1.35 or more and 1.40 or less is a lowermost layer in contact with the outermost layer and the optical substrate. It is characterized by providing between. According to this configuration, since the high refractive index layer is provided in the inner layer of the antireflection film, an antireflection film having high film strength can be provided.
本発明の第4の態様に係る反射防止膜は、前記最表層の物理膜厚を5nm以上、300nm以下とするものである。最表層の層の物理膜厚を、5nm以上とすることにより、外気中の水分が第1の層を通過して第2の層で吸水され、膜の屈折率が変化することに起因して光学特性の経時的変化が起こるのを効果的に抑制できる。また、300nm以下とすることで、より効果的に反射防止帯域の広帯域化を図ることができる。より好ましい物理膜厚は、7nm以上、250nm以下である。
The antireflection film according to the fourth aspect of the present invention has a physical film thickness of the outermost layer of 5 nm or more and 300 nm or less. By setting the physical film thickness of the outermost layer to 5 nm or more, moisture in the outside air passes through the first layer and is absorbed by the second layer, resulting in a change in the refractive index of the film. It is possible to effectively suppress the change in optical characteristics over time. Further, by setting the thickness to 300 nm or less, it is possible to more effectively increase the antireflection band. A more preferable physical film thickness is 7 nm or more and 250 nm or less .
本発明の第5の態様に係る反射防止膜は、前記最下層の物理膜厚を2nm以上、300nm以下とするものである。最下層の物理膜厚を2nm以上とすることにより、光学基板内部にある水分が最下層を通過して、最下層上に積層されている光学薄膜層(特に、低屈折率層)に吸水されるのを効果的に抑制することができる。その結果、光学特性の経時的変化を防止することができる。一方、最下層の物理膜厚を300nm以下とすることにより、反射防止帯域の広帯域化を効果的に達成することができる。より好ましい物理膜厚は、5nm以上、250nm以下である。
In the antireflection film according to the fifth aspect of the present invention, the physical film thickness of the lowermost layer is 2 nm or more and 300 nm or less. By setting the physical film thickness of the lowermost layer to 2 nm or more, moisture inside the optical substrate passes through the lowermost layer and is absorbed by the optical thin film layer (particularly, the low refractive index layer) laminated on the lowermost layer. Can be effectively suppressed. As a result, it is possible to prevent changes in optical characteristics over time. On the other hand, when the physical film thickness of the lowermost layer is 300 nm or less, it is possible to effectively achieve an increase in the antireflection band. A more preferable physical film thickness is 5 nm or more and 250 nm or less.
本発明の第6の態様に係る光学部品は、上記いずれかの態様の反射防止膜と、光学基板とを備えるものである。かかる態様によれば、反射防止帯域の広帯域化を達成しつつ反射防止特性に優れ、経時的な反射防止特性の変化を抑制できる光学部品を提供することができる。
An optical component according to a sixth aspect of the present invention includes the antireflection film according to any one of the above aspects and an optical substrate. According to this aspect, it is possible to provide an optical component that is excellent in the antireflection characteristic while achieving a wide antireflection band and can suppress a change in the antireflection characteristic over time.
本発明によれば、反射防止帯域の広帯域化を達成しつつ反射防止特性に優れ、かつ、経時的な反射防止特性の変化を抑制できる反射防止膜、及びこの反射防止膜を備える光学部品を提供することができるという優れた効果がある。 According to the present invention, there is provided an antireflection film that is excellent in antireflection characteristics while achieving a wide antireflection band and that can suppress changes in antireflection characteristics over time, and an optical component including the antireflection film. There is an excellent effect that can be done.
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。 Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described. It goes without saying that other embodiments may also belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention.
図1は、本実施形態に係る光学部品の構成を示す概略断面図である。本実施形態に係る光学部品10は、光学基板1、反射防止膜2を備える。反射防止膜2は、フッ化マグネシウム(以下、「MgF2」と略記する。)を主成分とする、少なくとも2層以上の屈折率の異なる光学薄膜層を積層して形成される。数層の薄膜を積層して所望の光学特性条件を満足するように各層の屈折率、物理膜厚を調整する。光学薄膜層の波長600nmに対する屈折率は、1.30以上、1.40以下となるようにする。このようにすることにより、反射防止帯域の広帯域化を達成しつつ、反射防止特性に優れた反射防止膜を提供することができる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an optical component according to this embodiment. An
本実施形態に係る反射防止膜2は、5層の光学薄膜層を備える。具体的には、光学薄膜層として第1の層3(最下層)、第2の層4、第3の層5、第4の層6、第5の層7(最表層)を備える。なお、図1は、本実施形態を説明するための模式図であり、物理膜厚等のサイズは実際とは異なったものとなっている。
The
光学基板1としては、非晶質ガラス、結晶化ガラス、プラスチック素材、若しくは他の公知の素材からなるものを用いることができる。
ガラス素材としては、例えば、LiNbO3、LiTaO3,TiO2、SrTiO3,Al2O3,MgOなどの酸化物単結晶や酸化物多結晶からなる基板を用いることができる。また、CaF2,MgF2BaF2、LiFなどのフッ化物からなる単結晶又は多結晶基板を用いてもよい。さらに、NaCl、KBr,KClなどの塩化物、臭化物からなる単結晶、多結晶基板等を用いてもよい。
プラスチック素材としては、ポリメタクリルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、環状オレフィン系樹脂等を用いることができる。
As the
As the glass material, for example, a substrate made of oxide single crystal or oxide polycrystal such as LiNbO 3 , LiTaO 3 , TiO 2 , SrTiO 3 , Al 2 O 3 , MgO can be used. A single crystal or polycrystalline substrate made of a fluoride such as CaF 2 , MgF 2 BaF 2 , or LiF may be used. Further, a single crystal or a polycrystalline substrate made of chloride or bromide such as NaCl, KBr, or KCl may be used.
As the plastic material, polymethacryl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), cyclic olefin resin, or the like can be used.
以下、本実施形態に係る光学薄膜層について詳述する。
第1の層3(最下層)は、光学基板1と接する層であり、屈折率を波長600nmに対して1.35以上、1.40以下(以下、波長600nmに対する屈折率1.35〜1.40の範囲の層を「高屈折率層」とも呼ぶ)とする。光学薄膜層の最下層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上とすることにより、膜内部が多孔質構造となることを抑制し、光学基板内部の水分が光学薄膜層に侵入するのを抑制することができる。また、最下層の屈折率を波長600nmに対して1.40以下とすることにより、光の吸収率が大きくなるのを抑制し、透過光量が低下するのを効果的に防止することができる。また、光学基板と反射防止膜との密着力を高めるという効果も有する。より好ましい屈折率の範囲は、波長600nmに対して1.37以上、1,39以下である。
なお、物理膜厚の測定は、分光エリプソメータを用いて波長400〜800nmの範囲で測定した。また、屈折率は、分光エリプソメータを用いて測定した。
Hereinafter, the optical thin film layer according to the present embodiment will be described in detail.
The first layer 3 (lowermost layer) is a layer in contact with the
The physical film thickness was measured in the wavelength range of 400 to 800 nm using a spectroscopic ellipsometer. The refractive index was measured using a spectroscopic ellipsometer.
第1の層3(最下層)の物理膜厚は2nm以上、300nm以下とすることが好ましい。最下層の物理膜厚を2nm以上とすることにより、光学基板内部にある水分が最下層を通過して、最下層上に積層されている光学薄膜層(特に、低屈折率層)に吸水されるのを効果的に抑制することができる。その結果、光学特性の経時的変化を防止することができる。一方、最下層の物理膜厚を300nm以下とすることにより、反射防止帯域の広帯域化を効果的に達成することができる。より好ましい物理膜厚は、5nm以上、250nm以下である。とりわけ、光学基板1として、水分を吸収しやすいプラスチック素材を適用する場合には、効果が大きい。なお、水分を吸水しにくいガラス基板などを光学基板1として用いる場合には、高屈折率層を設けなくてもよい。
The physical film thickness of the first layer 3 (lowermost layer) is preferably 2 nm or more and 300 nm or less. By setting the physical film thickness of the lowermost layer to 2 nm or more, moisture inside the optical substrate passes through the lowermost layer and is absorbed by the optical thin film layer (particularly, the low refractive index layer) laminated on the lowermost layer. Can be effectively suppressed. As a result, it is possible to prevent changes in optical characteristics over time. On the other hand, when the physical film thickness of the lowermost layer is 300 nm or less, it is possible to effectively achieve an increase in the antireflection band. A more preferable physical film thickness is 5 nm or more and 250 nm or less. In particular, when a plastic material that easily absorbs moisture is applied as the
第2の層4は、波長600nmに対する屈折率が1.30以上、1.35未満(以降、屈折率がこの範囲にある層を「低屈折率層」ともいう)のMgF2からなる薄膜である。低屈折率層を設けることにより、反射防止帯域を拡大することができる。低屈折率層の物理膜厚は、特に限定されないが、前述したように物理膜厚が厚くなると蒸着やスパッタに要する時間が長くなり、基板温度が上昇して基板等の変形等が生じる場合等があるので、用いる基板、求められる反射防止帯域等を考慮して決定する。紫外、可視、赤外帯域で使用する場合には、反射防止特性の観点から300nm以下とすることがより好ましい。
The
第3の層5は、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の高屈折率層からなるMgF2からなる薄膜である。通常、MgF2膜は、波長600nmに対する屈折率が高いほど緻密な構造を有し、波長600nmに対する屈折率が低いほど多孔質の構造を有する。従って、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の高屈折率層を中間層に用いることにより、中間層に緻密な構造を形成せしめ、膜の機械的強度を強くすることができる。なお、反射防止帯域の広帯域化を効果的に達成するために、この第3の層5は、反射防止効果に影響を与えない範囲の物理膜厚とすることが好ましい。
The
第4の層6は、波長600nmに対する屈折率が1.30以上、1.35未満の低屈折率層からなるMgF2からなる光学薄膜層である。低屈折率層を設けることにより、より効果的に反射防止帯域の広帯域化を図ることができる。第4の層6の物理膜厚は、特に限定されないが、前述したように物理膜厚が厚くなると蒸着やスパッタに要する時間が長くなり、基板温度が上昇して基板等の変形等が生じる場合等があるので、用いる基板、求められる反射防止帯域等を考慮して決定する。紫外、可視、赤外帯域で使用する場合には、反射防止特性の観点から300nm以下とすることがより好ましい。 The fourth layer 6 is an optical thin film layer made of MgF 2 made of a low refractive index layer having a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm of 1.30 or more and less than 1.35. By providing the low refractive index layer, the antireflection band can be more effectively widened. Although the physical film thickness of the fourth layer 6 is not particularly limited, as described above, when the physical film thickness increases, the time required for vapor deposition and sputtering increases, and the substrate temperature rises and deformation of the substrate occurs. Therefore, it is determined in consideration of the substrate to be used, the required antireflection band, and the like. When used in the ultraviolet, visible, and infrared bands, the thickness is more preferably 300 nm or less from the viewpoint of antireflection properties.
第5の層7(最表層)は、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の高屈折率層からなるMgF2からなる光学薄膜層である。最表層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上とすることにより、膜内部が多孔質構造となることを抑制し、外部から水分を吸水するのを防止できる。その結果、反射防止特性の経時的変化を効果的に抑制することができる。一方、最表層の屈折率を波長600nmに対して1.40以下とすることにより、光の吸収率が大きくなるのを抑制し、透過光量が低下するのを効P果的に防止することができる。より好ましい屈折率の範囲は、波長600nmに対する1.37以上、1,39以下である。 The fifth layer 7 (outermost layer) is an optical thin film layer made of MgF 2 composed of a high refractive index layer having a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm of 1.35 or more and 1.40 or less. By setting the refractive index of the outermost layer to 1.35 or more with respect to a wavelength of 600 nm, it is possible to suppress the inside of the film from having a porous structure and to prevent water from being absorbed from the outside. As a result, it is possible to effectively suppress the temporal change of the antireflection characteristics. On the other hand, by setting the refractive index of the outermost layer to 1.40 or less with respect to the wavelength of 600 nm, it is possible to suppress the increase in the light absorption rate and effectively prevent the transmitted light amount from decreasing. it can. A more preferable range of the refractive index is 1.37 or more and 1,39 or less for a wavelength of 600 nm.
第5の層7(最表層)の物理膜厚は、5nm以上、300nm以下とすることが好ましい。最表層の層の物理膜厚を、5nm以上とすることにより、外気中の水分が第1の層を通過して第2の層で吸水され、膜の屈折率が変化することに起因して光学特性の経時的変化が起こるのを効果的に抑制できる。また、300nm以下とすることで、より効果的に反射防止帯域の広帯域化を図ることができる。より好ましい物理膜厚は、7nm以上、250nm以下である。 The physical thickness of the fifth layer 7 (outermost layer) is preferably 5 nm or more and 300 nm or less. By setting the physical film thickness of the outermost layer to 5 nm or more, moisture in the outside air passes through the first layer and is absorbed by the second layer, resulting in a change in the refractive index of the film. It is possible to effectively suppress the change in optical characteristics over time. Further, by setting the thickness to 300 nm or less, it is possible to more effectively increase the antireflection band. A more preferable physical film thickness is 7 nm or more and 250 nm or less.
本実施形態においては、膜強度の強い高屈折率層により低屈折率層を挟持する構成としている。このようにすることにより、水分を吸水しやすい低屈折率層を高屈折率層により保護することができる。その結果、剥離の発生や、クラックの発生などを効果的に抑制し、機械的強度を向上させることができる。また、高温環境下で膜内部の空気や水分が膨張することによって発生するマイクロクラックの増加を抑制できる。 In the present embodiment, the low refractive index layer is sandwiched between the high refractive index layers having strong film strength. By doing so, the low refractive index layer that easily absorbs moisture can be protected by the high refractive index layer. As a result, it is possible to effectively suppress the occurrence of peeling and the generation of cracks and improve the mechanical strength. In addition, it is possible to suppress an increase in microcracks that occur due to expansion of air and moisture inside the film in a high temperature environment.
なお、膜強度を必要としない場合や、マイクロクラックが発生しない環境下で使用する場合、マイクロクラックが問題とならない用途に用いる場合には、上記高屈折率層である第3の層5を設けなくてもよい。
When the film strength is not required, when used in an environment where microcracks do not occur, or when used for applications where microcracks are not a problem, the
次に、反射防止膜2の製造方法について説明する。反射防止膜2は、真空成膜法により行うことができる。真空成膜法には、真空蒸着法、スパッタ法、化学気相成長法、レーザーブレイション法などの各種成膜法を用いることができる。
本実施形態においては、MgF2からなる光学薄膜層の屈折率を変化させる膜を形成する必要がある。通常、上記製膜方法における成膜条件を制御することで膜質を制御することができる。また、真空蒸着法を用いる場合、蒸気流の一部をイオン化すると同時に基板側にバイアスを印加するイオンプレーティング法、クラスタイオンビーム法、若しくはイオン銃を用いて基板にイオンを照射するイオンアシスト蒸着法を用いると膜質の制御に有効である。
スパッタ法としては、DC反応性スパッタ法、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法などを用いることができる。また、化学的気相法としては、プラズマ重合法、光アシスト気相法、熱分解法、有機金属化学気相法などを用いることができる。
Next, a method for manufacturing the
In the present embodiment, it is necessary to form a film that changes the refractive index of the optical thin film layer made of MgF 2 . Usually, the film quality can be controlled by controlling the film forming conditions in the film forming method. When vacuum deposition is used, ion-assisted deposition that ionizes a part of the vapor flow and ion-biased to the substrate using an ion plating method, a cluster ion beam method, or an ion gun that simultaneously applies a bias to the substrate side Using this method is effective in controlling the film quality.
As the sputtering method, a DC reactive sputtering method, an RF sputtering method, an ion beam sputtering method, or the like can be used. Further, as the chemical vapor phase method, a plasma polymerization method, a light-assisted vapor phase method, a thermal decomposition method, a metal organic chemical vapor phase method, or the like can be used.
本実施形態に係る反射防止膜2によれば、MgF2を主成分とする単一の材料により構成されているので、材料、設備、タクト面ともに優れる。従って、低コスト化を達成できる。また、反射防止膜として、MgF2を主成分とし、かつ、屈折率が波長600nmに対して1.30〜1.40の範囲のものを用いることにより、反射防止帯域の広帯域化を図ることができる。また、本実施形態によれば、従来例として前述した第1の反射防止膜のように厚膜にならずに、薄膜化を達成できるので、特にプラスチック素材を光学基板として用いる場合の基板の変形等の問題を回避することができる。
本実施形態に係る反射防止膜2は、例えば、CD、DVD用のピックアップレンズや、携帯、デジタルカメラ等に搭載されるレンズ等に好適に用いることができるが、これらに限定されず、反射防止特性が要求される部品全般に対して適用可能である。
According to the
The
次に、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。
なお、物理膜厚及び屈折率は、分光エリプソメーター(SOPRA社製)を用い、400〜800nmの範囲を測定した。反射率測定は、分光光度計((株)島津製作所製)を用い、波長350〜800nmの範囲で測定した。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, the scope of the present invention is not limited to the following example at all.
In addition, the physical film thickness and the refractive index measured the range of 400-800 nm using the spectroscopic ellipsometer (made by SOPRA). The reflectance was measured using a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation) in the wavelength range of 350 to 800 nm.
(実施例1) 実施例1に係る反射防止膜として、上記実施形態に係る反射防止膜2の構成を用いた(図1参照)。光学基板1としては、環状オレフィン系樹脂基板を用いた具体的な光学薄膜層の構成は、以下のとおりである。すなわち、第1の層3(最下層)として、物理膜厚が3nm、屈折率が波長600nmに対して1.38のMgF2膜を積層した。第2の層4として、物理膜厚が43.7nmで屈折率が波長600nmに対して1.30のMgF2層、第3の層5として、物理膜厚が3nmで屈折率が波長600nmに対して1.38のMgF2層、第4の層6として、物理膜厚が33.8nmで屈折率が波長600nmに対して1.34のMgF2層を積層した。また、第5の層7(最表層)は、物理膜厚が10nmで屈折率が波長600nmに対して1.38のMgF2層により形成した。
Example 1 As the antireflection film according to Example 1, the configuration of the
第1の層3、第3の層5、及び第5の層7の高屈折率層は、真空蒸着装置を用いて以下のように成膜した。すなわち、蒸着材料としてMgF2の顆粒を用い、真空度1.0×10−3Paとし、導入ガスは用いずに、成膜開始時の基板温度が25℃の条件下、蒸着レートを1nm/sec(すなわち、10Å/sec)として成膜を行った。また、第2の層4及び第4の層6の低屈折率層は、蒸着材料としてMgF2の顆粒を用い、真空度1.5×10−2Paとし、導入ガスをArガスとした。また、ガスの導入量は50sccm、成膜開始時の基板温度が25℃の条件下、蒸着レートを0.2nm/sec(すなわち、2Å/sec)として成膜を行った。
The high refractive index layers of the
(比較例1) 図2(a)は、比較例1に係る光学部品100の構成を示す概略断面図である。光学基板101上に、反射防止膜102を備える。反射防止膜102は、第1の層103と第2の層104からなる2層構造により構成されている。光学基板101は、上記実施例1と同様に環状オレフィン系樹脂基板からなり、第1の層103は、物理膜厚が94.9nmで、波長600nmに対する屈折率が1.30のMgF2膜からなり、第2の層104は、物理膜厚1nmで、波長600nmに対する屈折率が1.38のMgF2膜からなる。光学基板101上に、上記実施例1と同様の方法及び条件により、第1の層103及び第2の層104を順次積層することにより光学部品100を得る。
Comparative Example 1 FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of an
(比較例2) 図2(b)は、比較例2に係る光学部品200の構成を示す概略断面図である。光学基板201上に、反射防止膜202を備える。反射防止膜202は、第1の層203と第2の層204からなる2層構造により構成されている。光学基板201は、上記実施例1と同様に環状オレフィン系樹脂基板からなり、第1の層203は、物理膜厚が84.6nmで、屈折率が波長600nmに対して1.30のMgF2膜からなり、第2の層204は、物理膜厚10.0nmで屈折率が波長600nmに対して1.30のMgF2膜からなる。光学基板201上に、順次第1の層203、第2の層204を積層することにより光学部品200を得る。なお、第1の層203は、上記実施例1に係る第2の層4と同様の方法により形成した。また、第2の層204は、真空蒸着法により、MgF2顆粒を蒸着材料とし、真空度を1.1×10−2Paとし、導入ガスとしてArを用い
、ガス流量を30sccm、成膜開始時の基板温度を25℃、蒸着レートを0.3nm/sec(すなわち、3Å/sec)として成膜を行った。
(Comparative example 2) FIG.2 (b) is a schematic sectional drawing which shows the structure of the
[特性評価]
上記実施例1、比較例1及び比較例2に係る光学部品について、経時的な反射防止特性評価、機械特性評価を行った。具体的には、耐環境加速試験を85℃、85%RHの条件下で500時間行った。そして、このサンプルの膜表面の目視観察及びテープ引き剥がし試験を行った。また、耐環境加速試験前後における反射率の測定を行った。
[Characteristic evaluation]
The optical components according to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were evaluated for antireflection characteristics and mechanical characteristics over time. Specifically, the accelerated environmental resistance test was performed for 500 hours under the conditions of 85 ° C. and 85% RH. And the visual observation of the film | membrane surface of this sample and the tape peeling test were done. In addition, the reflectance was measured before and after the accelerated acceleration test.
図3に、実施例1に係る光学部品の波長350〜800nmにおける耐環境加速試験前後の反射率のプロファイルを示す。また、図4(a)に、比較例1に係る光学部品の波長350〜800nmにおける耐環境加速試験前後の反射率プロファイル、図4(b)に、比較例2に係る光学部品の波長350〜800nmにおける耐環境加速試験前後の反射率プロファイルを示す。また、表1に、耐環境加速試験後の膜表面観察、テープ引き剥がし試験の結果、及び500nmにおける反射率変化量の値を示す。
実施例1、比較例1及び比較例2に係る光学部品の耐環境加速試験前の反射率は、図3及び図4に示すように、ほぼ同様のプロファイルを示している。これは、実施例1に係る低屈折率層と高屈折率層とから構成された反射防止膜2の反射率が、比較例1及び比較例2に係る低屈折率層のみで構成された反射防止膜の反射率と比べて遜色がないことを示している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the reflectance of the optical component according to Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 before the environmental resistance acceleration test shows almost the same profile. This is because the reflectance of the
実施例1に係る光学部品の耐環境加速試験後の反射率は、図3に示すように、耐環境試験前のプロファイルと略一致したプロファイルを示し、経時的な反射率の変化が観察されなかった。500nmにおける反射率の変化量を計算したところ、0.01%であった。一方、比較例1及び比較例2に係る光学部品の耐環境加速試験後の反射率は、図4に示すように、経時的な反射率の変化が350〜800nmの波長全域に亘って確認された。比較例1に係る反射防止膜102と、比較例2に係る反射防止膜202の波長500nmにおける反射率の変化量を計算したところ、それぞれ0.40%、1.00%であった。実施例1に係る光学部品によれば、低屈折率層のみから構成される反射防止膜と遜色ない反射率を実現し、かつ、経時的な反射防止特性の変化を抑制できることがわかる。
As shown in FIG. 3, the reflectance after the environmental resistance acceleration test of the optical component according to Example 1 shows a profile that substantially matches the profile before the environmental resistance test, and no change in reflectance over time is observed. It was. The amount of change in reflectance at 500 nm was calculated and found to be 0.01%. On the other hand, as shown in FIG. 4, the reflectance after the accelerated environmental resistance test of the optical components according to Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is confirmed over the entire wavelength range of 350 to 800 nm. It was. The amount of change in reflectance at a wavelength of 500 nm of the
耐環境加速試験後にテープ引き剥がし試験を行ったところ、表1に示すとおり、本発明に係る実施例1の反射防止膜2は、剥離が発生しなかった。一方、比較例1に係る反射防止膜102においては、一部剥離が、比較例2に係る反射防止膜202においては、全面剥離が発生した。
When the tape peeling test was performed after the accelerated environmental resistance test, as shown in Table 1, the
耐環境加速試験後に膜表面観察を行ったところ、表1に示すとおり、本発明に係る実施例1の反射防止膜2は、異常が観察されなかったのに対し、比較例1に係る反射防止膜102はマイクロクラックが、比較例2に係る反射防止膜202にはクラックが発生した。
When the film surface was observed after the accelerated environmental resistance test, as shown in Table 1, the
1 光学基板
2 反射防止膜
3 第1の層
4 第2の層
5 第3の層
6 第4の層
7 第5の層
10 光学部品
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光学薄膜層は、フッ化マグネシウムを主成分とし、
前記光学薄膜層の屈折率を波長600nmに対して1.30以上、1.40以下とし、
前記光学薄膜層は、波長600nmに対する屈折率が1.30以上、1.35未満の層と、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の層とを備え、
前記光学薄膜層のうち空気面から光が入射する最表層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上、1.40以下とし、
前記屈折率が1.30以上、1.35未満の層は、前記屈折率が1.35以上、1.40以下の層に挟持されている反射防止膜。 An antireflection film in which at least two optical thin film layers having different refractive indexes are laminated on an optical substrate,
The optical thin film layer is composed mainly of magnesium fluoride,
The refractive index of the optical thin film layer is 1.30 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm,
The optical thin film layer includes a layer having a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm of 1.30 or more and less than 1.35, and a layer with a refractive index with respect to a wavelength of 600 nm of 1.35 or more and 1.40 or less.
Of the optical thin film layer, the refractive index of the outermost layer on which light enters from the air surface is 1.35 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm ,
The antireflective film in which the layer having a refractive index of 1.30 or more and less than 1.35 is sandwiched between layers having the refractive index of 1.35 or more and 1.40 or less .
前記光学薄膜層のうち、前記光学基板と接する最下層の屈折率を波長600nmに対して1.35以上、1.40nm以下とする反射防止膜。 The antireflection film according to claim 1,
Of the optical thin film layer, an antireflection film having a refractive index of a lowermost layer in contact with the optical substrate of 1.35 to 1.40 nm with respect to a wavelength of 600 nm .
前記光学薄膜層として、波長600nmに対する屈折率が1.35以上、1.40以下の層を前記最表層と前記光学基板と接する最下層との間に備えていることを特徴とする反射防止膜。 The antireflection film according to claim 1 or 2,
An antireflection film comprising a layer having a refractive index of 1.35 or more and 1.40 or less with respect to a wavelength of 600 nm as the optical thin film layer between the outermost layer and the lowermost layer in contact with the optical substrate. .
前記最表層の物理膜厚を5nm以上、300nm以下とする反射防止膜。 In the antireflection film according to claim 1, 2, or 3,
An antireflection film in which a physical film thickness of the outermost layer is 5 nm or more and 300 nm or less .
前記最下層の物理膜厚を2nm以上、300nm以下とする反射防止膜。 In the antireflection film according to any one of claims 1 to 4,
An antireflection film in which the physical film thickness of the lowermost layer is 2 nm or more and 300 nm or less .
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0727902A (en) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Dainippon Printing Co Ltd | Antireflection film and production thereof |
JPH1177876A (en) * | 1997-04-09 | 1999-03-23 | Canon Inc | Anti-fogging coating and optical part using same |
JP2002214403A (en) * | 2000-11-02 | 2002-07-31 | Dainippon Printing Co Ltd | Antireflection film |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0727902A (en) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Dainippon Printing Co Ltd | Antireflection film and production thereof |
JPH1177876A (en) * | 1997-04-09 | 1999-03-23 | Canon Inc | Anti-fogging coating and optical part using same |
JP2002214403A (en) * | 2000-11-02 | 2002-07-31 | Dainippon Printing Co Ltd | Antireflection film |
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