CN1341866A - 具有抗反射膜的光学元件 - Google Patents

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Abstract

为了解决获得在塑料基材和抗反射涂层之间具有高粘合性、也具有优异的耐热性和抗冲击性的光学元件而提供了这种光学元件,它包括塑料基材和在其上依次提供的铌(Nb)基层和抗反射膜,其中该基层任选与一种或多种选自铝(Al),钽(Ta),铬(Cr)和其两种或多种混合物的组分相混合,这些成分的量达到整个层的50wt.%。

Description

具有抗反射膜的光学元件
本发明涉及一种具有抗反射膜的光学元件，特别是一种包括塑料基材和抗反射膜的光学元件，其中该元件在塑料基材和抗反射膜之间具有优异的粘合性，并且显示出良好的抗磨性、耐热性和抗冲击性。
在塑料基材上的包括抗反射膜的光学元件是公知的。提供在塑料基材表面上的用来增强基材和抗反射膜之间粘合性的薄金属薄膜层也使公知的。例如，JP-A-186202/1987公开了一种在塑料基材表面上具有薄金属薄膜层的光学元件，其中金属层是由选自Cu、Al、Ni、Au、Cr、Pd和Sn中的金属制成的。
然而，这些光学元件在其耐热性和抗冲击性方面是不令人满意的。因此，需要的是对这些物理性能的改进。
迄今为止，为了增强涂布薄膜的强度和抗冲击性，通常塑料镜片上具有SiO2基层。然而，该SiO2-层缺点在于它降低了塑料镜片的耐热性。
本发明被用来解决上述问题，即本发明的目的在于提供一种包括塑料基材和抗反射膜的光学元件，其中该元件在基材和抗反射膜之间具有优异的粘合性，并且显示出良好的耐热性和抗冲击性。
为了解决上述问题，本发明人进行了刻苦的研究，结果发现如果在形成光学元件的塑料基材和抗反射膜之间提供一个铌(Nb)层，光学元件的基材和抗反射层之间的粘合性、耐热性和抗冲击性均可提高。
由此，本发明提供了一种包括一塑料基材、在其上依次提供的一个铌(Nb)基层和一个抗反射膜的光学元件。
本发明光学元件具有铌基层，由此不但在塑料基材和抗反射膜之间具有优异的粘合性、耐热性和抗冲击性，而且还具有优异的抗磨性，金属所固有的吸收指数的性能低。
最优选的是，铌基层包括100wt.-％的铌。然而，还可以应用铌与其他成分例如铝(Al)，铬(Cr)，钽(Ta)及其两种或多种的混合物。这些附加成分的量可占整个层的50wt.-％，优选至多25wt.-％。
抗反射膜优选包括两个或更多的层。更优选的是，抗反射膜具有多层结构，其中低反射层和高反射层彼此交替存在。在后面将描述这种结构的两个详细实施方案。
优选铌基层是通过离子促进法来形成的，以进一步提高抗冲击性和抗磨性。还优选抗反射膜的至少一层是用离子促进法制备的。
在此，“离子促进法”是指也被称为“离子束促进汽相淀积法”的公知方法。根据这种方法，在气体氛围例如氩(Ar)或氧下通过应用等离子区进行汽相淀积将材料沉积在基材上，例如透镜基材。在常用的适于这种方法的设备中，优选的汽相淀积条件是加速电压为100-250V，加速电流为50-150mA。在如US5,268,781中给出了详细的描述。也可以从在此引用作为参考的M.Fliendner etal.，真空涂布机协会，Albuquerque，NM，USA.p237-241，1995年中获得进一步的描述。
在离子促进法中，氩(Ar)是优选的电离气体以防止所形成薄膜的氧化。这使所形成薄膜的质量稳定，并且易于用光学薄膜厚度计来控制薄膜的厚度。
为了确保塑料基材和基层之间的良好粘合性和在离子促进法中汽相淀积的初始薄膜形态良好的均匀性，可在形成基层之前对塑料基材进行离子枪预处理。在离子枪预处理中所用的电离气体可以是氧气或者氩气。考虑到功率范围，优选的是50-200V的加速电压，并且加速电流优选为50-150mA。
如果加速电压和加速电流中的一种或者两种都低于上述给出的各自的下限的话，有时候对提高塑料基材和形成在其上的基层之间的粘合性的效果是不够的。另外，如果加速电压和加速电流中的任一个或者两个都超过了各自的上限的话，塑料基材还有已固化的薄膜以及其上的硬涂层有时可能会变黄，或者光学元件的抗磨性有时会降低。
根据本发明，功能性的抗反射膜是在基材上已经形成了铌基层之后形成的。对于形成功能膜的方法没有特别限定。例如，它可以通过蒸汽沉积来形成，例如化学汽相淀积法(CVD)或物理汽相淀积法(PVD)，或者通过其它方法例如离子渗镀汽相淀积法。
优选的是抗反射膜包括作为低折射层的SiO2层和作为高折射层的TiO2层。如果需要的话。该抗反射膜还可以包括由铌制备的金属层。
如果作为低折射层的SiO2层是在用氩作为电离气体沉积SiO2的离子促进法中形成的，可以释放该层中的应力，由此提高抗磨性。为了获得这种理想的效果，离子促进法的条件优选设定为在汽相淀积装置中圆顶的离子流密度为15-35μA，加速电压为400-700V。
如果离子流密度小于15μA或者加速电压小于400V，释放应力和提高抗磨性的效果都是难于实现的。另外，如果离子流密度超过35μA或者加速电流超过700V，有时塑料基材会变黄，或者有时光学性能会有些恶化。
高折射层例如TiO2层也可以在离子促进法中形成。电离气体优选应用的是O2和Ar，更优选的是O2和Ar的混合物，因为这样可以改善所形成的高折射层的折射率，促进抗磨性的提高。O2和Ar的混合比例优选为1∶0.5-2。
形成高折射层的材料为TiO2，Nb2O5，Ta2O5，ZrO2，Y2O3及其混合物。优选的实例包括TiO2，Nb2O5，Ta2O5及其混合物。
如果应用的是TiO2，Nb2O5或者这两种化合物的混合物，离子促进法中的条件优选设定为在汽相淀积装置中圆顶的离子流密度为8-15μA，加速电压为300-700V。在电离气体混合物中O2和Ar的比例优选为1∶0.7至1∶1.0。
如果应用的是Ta2O5，或其与TiO2和/或Nb2O5的混合物，离子促进法中的条件优选设定为在汽相淀积装置中圆顶的离子流密度为12-20μA，加速电压为400-700V。在电离气体混合物中O2和Ar的比例优选为1∶0.5至1∶2.0。
如果离子流密度、加速电压和电离气体比例超出了所限定的范围，就不能获得所需的折射率，并且还会导致吸收指数的增加和/或抗磨性的降低。
优选本发明光学元件的基层厚度为1.0-5.0nm。如果厚度超出了限定的范围，有时薄膜中基层的吸光率可能会存在问题。
下面，通过对层中所用材料及其厚度的描述，给出了基层(BL)和形成在塑料基材上的抗反射膜的层结构的两个优选实施方案(A)和(B)。在这些实施方案中，第1-第7层的层合物充当抗反射膜。
             (A)               (B)
基层：      Nb，    1-5nm 基层：      Nb，    1-5nm
第一层：    SiO2，  5-50nm 第一层：    SiO2，  20-100nm
第二层：    TiO2，  1-15nm 第二层：    Nb，    1-5nm
第三层：    SiO2，  20-360nm 第三层：    SiO2，  20-100nm
第四层：    TiO2，  5-55nm 第四层：    TiO2，  5-55nm
第五层：    SiO2，  5-50nm 第五层：    SiO2，  5-50nm
第六层：    TiO2，  5-130nm 第六层：    TiO2，  5-130nm
第七层：    SiO2，  70-100nm 第七层：    SiO2，  70-100nm
对于塑料基材和抗反射膜之间粘合性和光学元件的耐热性和抗冲击性来说，上述薄膜厚度的范围是最优选的。
对用于本发明塑料基材的材料没有特别的限定。优选的实例包括甲基丙烯酸甲酯均聚物，甲基丙烯酸甲酯和一种或多种其他单体的共聚物，碳酸二甘醇双烯丙基酯均聚物，碳酸二甘醇双烯丙基酯和一种或多种其他单体的共聚物，含硫共聚物，卤素共聚物，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，不饱和聚酯，聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚氨酯和聚硫代氨基甲酸乙酯。
如果需要的话，本发明光学元件可以包括在塑料基材和基层之间的已固化薄膜。
对于已固化薄膜来说，优选应用包括金属氧化物胶粒和具有下面通式(1)的有机硅化合物的组合物：
     (R1)a(R2)bSi(OR4)4-(a+b)(1)其中R1和R2分别单独表示选自C1-8-烷基，C2-8-烯基，芳香基(苯基或5-或6-节杂环芳香基，该基团具有至少一个选自硫和氮任选被一个或多个C1-8-烷基替代的杂环原子)，C1-8-酰基，卤素，环氧丙氧基，环氧基，氯基，苯基，巯基，异丁烯酰氧基和氰基的一个基团；R3是选自C1-8-烷基，C1-8-酰基和苯基的基团；a和b分别单独为0或1。
通式(1)所示有机硅化合物的详细实例包括硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸正丙酯、硅酸异丙酯、硅酸正丁酯、硅酸仲丁酯、硅酸叔丁酯、四乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷、甲基三戊氧基硅烷、甲基三苯氧基硅烷、甲基三苄氧基硅烷、甲基三苯乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷，环氧丙氧基甲基三乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基三甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基三乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三丁氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三苯氧基硅烷、α-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、δ-环氧丙氧基丁基三甲氧基硅烷、δ-环氧丙氧基丁基三乙氧基硅烷、(3，4-环氧环已基)甲基三甲氧基硅烷、(3，4-环氧环己基)甲基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三丙氧硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三丁氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三苯氧基硅烷、γ-(3，4-环氧环己基)丙基三甲氧硅烷、γ-(3，4-环氧环己基)丙基三乙氧基硅烷、δ-(3，4-环氧环己基)丁基三甲氧基硅烷、δ-(3，4-环氧环己基)丁基三乙氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二甲氧基硅烷、环氧丙氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基甲基二甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基乙基甲基二乙氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、α-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、β-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二丁氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基甲基二苯氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙烯基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基乙烯基二乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基苯基二甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基苯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、苯基三乙酰氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三乙酰氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基三甲氧基硅烷、γ-异丁烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-疏基丙基三乙氧基硅烷、β-氰乙基三乙氧基硅烷、氯甲基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、苯甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯甲基二乙氧基硅烷、γ-氯丙甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙甲基二乙氧基硅烷、二甲基二乙酰氧基硅烷、γ-异丁烯酰氧基丙甲基二甲氧基硅烷，γ-异丁烯酰氧基丙甲基二乙氧基硅烷，γ-疏丙甲基二甲氧基硅烷γ-疏丙甲基二乙氧基硅烷，甲基乙烯基二甲氧基硅烷和甲基乙烯基二乙氧基硅烷。
金属氧化物胶粒通常为颗粒尺寸为1-500nm的细金属氧化物颗粒。其优选实例为氧化钨(WO3)、氧化锌(ZnO)、氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化锡(SnO2)、氧化铍(BeO)或氧化锑(Sb2O5)的胶粒。它们既可以单独使用也可以两种或多种结合使用。
具体实施方式
下面参照实施例来更加详细的描述本发明，然而这些实施例并不限制本发明的保护范围。
根据下面所提及的方法来评价下述实施例和比较例中获得的光学元件的物理性能。缩写pbw是指“重量份”。(1)光透射率和光反射系数
应用Hitachi，Ltd.生产的U-3410分光光度计来测量在两面上均具有抗反射膜的作为样品的塑料透镜的光透射率(YT)和光反射系数(YR)。(2)薄膜粘合性
应用切割工具将塑料透镜的表面切割100个1mm×1mm的横纹。在这个横纹区域上施加胶带、纤维带，然后在一个冲程中剥离。计算剩余的横纹数目，在下面的表中将薄膜粘合性表示为(剩余横纹数)/100。(3)抗磨性
在1kgf/cm2的外加负载下用钢石棉摩擦塑料透镜的表面。摩擦20个冲程后，根据下面标准来评价塑料透镜的表面状况：
UA：几乎没有擦痕。
A：发现些许轻微擦痕。
B：发现许多轻微擦痕和一些较重的擦痕。
C：发现许多轻微的和较重的擦痕。
D：几乎被彻底剥离。(4)耐热性
将塑料透镜放入烘箱中预处理到选定的温度，并在其中保持1个小时。在从60℃开始增量为5°的不同的温度下进行这种试验。测量透镜不能承受的热处理并在1小时后破裂的温度。在下面的表中将该温度表示为耐热性。(5)抗碱性
在20℃下将塑料透镜浸入含水10％的NaOH溶液中1小时，根据下面标准来评价它的表面状况：
UA：几乎没有变化。
A：发现些许剥离点。
B：发现许多剥离点。
C：发现许多剥离点和一些剥离面。
D：几乎被彻底剥离。(6)抗冲击性
制备中心厚度为2.0mm、透镜焦度为0.00的塑料透镜，并用如FDA定义的方法来进行落球试验。“0”表示好的样品；“X”表示不好的样品。(7)层和薄膜的厚度
铌基层和抗反射膜各个层的厚度通过应用波长λ为500nm的光来测定。
实施例1-12
在玻璃容器中加入90pbw的胶态二氧化硅(Snowtex-40，Nissan ChemicalIndustries，Ltd.)，81.6pbw甲基三甲氧基硅烷和176pbwγ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷作为有机硅化合物，2.0pbw的0.5N的盐酸，和90pbw的水，并在室温下搅拌8小时。然后，在室温下将所得溶液保留16小时以获得水解溶液。向此溶液中加入120pbw的异丙醇、120pbw的正丁醇，16pbw的乙酰丙酮铝，0.2pbw的硅氧烷表面活性剂和0.1pbw的紫外线吸收剂。在室温下将该混合物搅拌8小时，然后在室温下熟化24小时以获得涂布溶液。
将塑料透镜基材(由碳酸二甘醇双烯丙基酯制成，折射率为1，50，中心厚度为2.0mm，透镜焦度为0.00)浸入涂布溶液中，其中该基材已经用含水碱性溶液预处理过了。完成浸渍后，以20cm/min的牵引速度取出塑料透镜。然后在120℃下加热该塑料透镜2小时，以形成固化薄膜。
接着，在表1-6所示的离子加速电压和暴露时间下，用氩气根据离子促进法对所得塑料透镜进行离子枪处理，由此获得具有已固化硬涂层(在下文中表示为层A)的产品。
然后根据表1-6中所示条件下的离子促进法，在硬涂层A上形成基层和如表1-6所示的由第一到第七层组成的功能性薄膜，由此获得塑料透镜样品。
根据上述方法(1)到(7)评价该样品，结果示于表1-6中。
比较例1-4
以与实施例1-12中同样的方法获得塑料透镜，除了没有形成基层，并且不是在离子促进法中而是在汽相淀积中形成的硬涂层和由第一到第七层组成的功能性薄膜。
根据上述方法(1)到(6)评价该塑料透镜，结果示于表7和8中。
表1
                     实施例1                   实施例2
塑料透镜基材                碳酸二甘醇双烯丙基酯            碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                       层A                     层A
预处理的离子加速电压                       150V                    150V
电流                       100mA                    100mA
暴露时间                        60秒                     60秒
所用气体                         Ar                      Ar
 薄膜类型  光学薄膜厚度     离子枪设定值  薄膜类型  光学薄膜厚度     离子枪设定值
基层     Nb     4.0nm   150V   100mA     Nb     4.0nm   150V   100mA
第一层     SiO2     31.5nm   450V   160mA     SiO2     22.0nm   450V   160mA
第二层     TiO2     3.5nm   360V   105mA     TiO2     29.0nm   360V   105mA
第三层     SiO2     235.0nm   450V   160mA     SiO2     48.5nm   450V   160mA
第四层     TiO2     23.5nm   360V   105mA     TiO2     98.0nm   360V   105mA
第五层     SiO2     42.5nm   450V   160mA     SiO2     23.5nm   450V   160mA
第六层     TiO2     251.5nm   360V   105mA     TiO2     88.0nm   360V   105mA
第七层     SiO2     118.0nm   450V   160mA     SiO2     130.0nm   450V   160mA
用于离子促进的气体                Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物                 Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物
                                         塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                       0.82％                      0.82％
光透射率(YT)，％                       99.0％                      99.0％
薄膜粘合性                      100/100                     100/100
抗磨性                        UA                      UA至A
耐热性                        95℃                      100℃
耐碱性                        UA                      UA至A
抗冲击性                        O                       O
表2
                      实施例3                         实施例4
塑料透镜基材                碳酸二甘醇双烯丙基酯                    碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                        层A                           层A
预处理的离子加速电压                        150V                           150V
电流                        100mA                           100mA
暴露时间                        60秒                           40秒
所用气体                        Ar                           Ar
薄膜类型  光学薄膜厚度    离子枪设定值 薄膜类型  光学薄膜厚度      离子枪设定值
基层   Nb     3.5nm   150V   100mA   Nb     4.0nm   150V   100mA
第一层   SiO2     94.0nm   450V   160mA   SiO2     108.0nm   450V   160mA
第二层   Nb     3.5nm   360V   105mA   TiO2     52.5nm   360V   105mA
第三层   SiO2     94.0nm   150V   100mA   SiO2     271.8nm   450V   160mA
第四层   TiO2     225.5nm   360V   105mA   TiO2     38.6nm   360V   105mA
第五层   SiO2     42.6nm   450V   160mA   SiO2     38.6nm   450V   160mA
第六层   TiO2     249.0nm   360V   105mA   TiO2     242.8nm   360V   105mA
第七层   SiO2     117.0nm   450V   160mA   SiO2     119.0nm   450V   160mA
用于离子促进的气体                Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物                   Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物
                                        塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                 0.82％                     0.68％
光透射率(YT)，％                 99.0％                     99.3％
薄膜粘合性                 100/100                     100/100
抗磨性                 UA                     UA至A
耐热性                 95℃                     100℃
耐碱性                 UA                     UA
抗冲击性                 O                     O
表3
                   实施例5                      实施例6
塑料透镜基材              碳酸二甘醇双烯丙基酯               碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                      层A                       层A
预处理的离子加速电压                      150V                       150V
电流                      100mA                       100mA
暴露时间                      40秒                       40秒
所用气体                      Ar                       Ar
 薄膜类型  光学薄膜厚度     离子枪设定值   薄膜类型  光学薄膜厚度       离子枪设定值
基层     Nb     4.0nm   150V   100mA   Nb     3.5nm   150V   100mA
第一层     SiO2     7.9nm   450V   160mA   SiO2     111.9nm   450V   160mA
第二层     TiO2     28.4nm   360V   105mA   Nb     3.5nm   150V   100mA
第三层     SiO2     49.0nm   450V   160mA   SiO2     111.9nm   450V   160mA
第四层     TiO2     116.5nm   360V   105mA   TiO2     25.2nm   360V   105mA
第五层     SiO2     10.9nm   450V   160mA   SiO2     41.2nm   450V   160mA
第六层     TiO2     110.8nm   360V   105mA   TiO2     245.0nm   360V   105mA
第七层     SiO2     125.5nm   450V   160mA   SiO2     119.3nm   450V   160mA
用于离子促进的气体               Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物                   Nb和SiO2用氩气TiO2用氧气和氩气(1∶1)的混合物
                                        塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                     0.68％                         0.68％
光透射率(YT)，％                     99.3％                         99.3％
薄膜粘合性                     100/100                         100/100
抗磨性                     UA至A                         UA
耐热性                     100℃                         95℃
耐碱性                     UA至A                         UA
抗冲击性                      O                         O
表4
                   实施例7                      实施例8
塑料透镜基材              碳酸二甘醇双烯丙基酯               碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                    层A                      层A
预处理的离子加速电压                    150V                      150V
电流                    100mA                      100mA
暴露时间                    60秒                      60秒
所用气体                    Ar                      Ar
 薄膜类型  光学薄膜厚度    离子枪设定值   薄膜类型  光学薄膜厚度    离子枪设定值
基层     Nb     4.0nm   150V   100mA     Nb     4.0nm   150V   100mA
第一层     SiO2     14.6nm   450V   160mA     SiO2     10.5nm   450V   160mA
第二层     Ta2O5     9.5nm   420V   120mA     Ta2O5     26.0nm   420V   120mA
第三层     SiO2     292.0nm   450V   160mA     SiO2     54.2nm   450V   160mA
第四层     Ta2O5     66.8nm   420V   120mA     Ta2O5     94.0nm   420V   120mA
第五层     SiO2     29.7nm   450V   160mA     SiO2     24.2nm   450V   160mA
第六层     Ta2O5     124.9nm   420V   120mA     Ta2O5     91.0nm   420V   120mA
第七层     SiO2     131.2nm   450V   160mA     SiO2     134.1nm   450V   160mA
用于离子促进的气体              Nb和SiO2用氩气Ta2O5用氧气和氩气(1∶0.25)的混合物                  Nb和SiO2用氩气Ta2O5用氧气和氩气(1∶0.25)的混合物
                                       塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                      0.80％                      0.80％
光透射率(YT)，％                      99.1％                      99.1％
薄膜粘合性                      100/100                      100/100
抗磨性                      UA                      UA
耐热性                      95℃                      95℃
耐碱性                      UA                      UA
抗冲击性                      O                      O
表5
                       实施例9                     实施例10
塑料透镜基材                  碳酸二甘醇双烯丙基酯                碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                          层A                      层A
预处理的离子加速电压                          150V                     150V
电流                          100mA                     100mA
暴露时间                          60秒                     60秒
所用气体                          Ar                     Ar
 薄膜类型  光学薄膜厚度      离子枪设定值  薄膜类型  光学薄膜厚度      离子枪设定值
基层   Nb     4.0nm   150V   100mA   Nb     4.0nm   150V   100mA
第一层   SiO2     33.5nm   450V   160mA   SiO2     10.5nm   450V   160mA
第二层   Nb2O5     4.5nm   360V   105mA   Nb2O5     26.4nm   360V   105mA
第三层   SiO2     292.0nm   450V   160mA   SiO2     54.2nm   450V   160mA
第四层   Nb2O5     23.9nm   360V   105mA   Nb2O5     94.0nm   360V   105mA
第五层   SiO2     46.2nm   450V   160mA   SiO2     24.2nm   450V   160mA
第六层   Nb2O5     243.8nm   360V   105mA   Nb2O5     91.0nm   360V   105mA
第七层   SiO2     121.2nm   450V   160mA   SiO2     134.1nm   450V   160mA
用于离子促进的气体                  Nb和SiO2用氩气Nb2O5用氧气和氩气(1∶0.11)的混合物                   Nb和SiO2用氩气Nb2O5用氧气和氩气(1∶0.11)的混合物
                                         塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                       0.68％                      0.68％
光透射率(YT)，％                       99.3％                      99.3％
薄膜粘合性                       100/100                      100/100
抗磨性                       UA                      UA至A
耐热性                       95℃                      100℃
耐碱性                       UA                      UA至A
抗冲击性                       O                       O
表6
                      实施例11                     实施例12
塑料透镜基材                  碳酸二甘醇双烯丙基酯               碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                        层A                       层A
预处理的离子加速电压                        150V                      150V
电流                        100mA                      1OOmA
暴露时间                        40秒                      40秒
所用气体                        Ar                      Ar
 薄膜类型 光学薄膜厚度      离子枪设定值  薄膜类型  光学薄膜厚度    离子枪设定值
基层     Nb     3.5nm   150V   100mA     Nb     4.0nm   150V   100mA
第一层     SiO2     111.6nm   450V   160mA     SiO2     10.5nm   450V   160mA
第二层     Nb     3.5nm   150V   100mA     Nb2O5     26.4nm   360V   105mA
第三层     SiO2     111.6nm   450V   160mA     SiO2     54.2nm   450V   160mA
第四层     Nb2O5     24.9nm   360V   105mA     Nb2O5     94.0nm   360V   105mA
第五层     SiO2     39.5nm   450V   160mA     SiO2     24.2nm   450V   160mA
第六层     Nb2O5     236.3nm   360V   105mA     Nb2O5     91.0nm   360V   105mA
第七层     SiO2     120.2nm   450V   160mA     SiO2     134.5nm   450V   160mA
用于离子促进的气体                    Nb和SiO2用氩气Nb2O5用氧气和氩气(1∶0.11)的混合物               Nb和SiO2用氩气Nb2O5用氧气和氩气(1∶0.11)的混合物
                                        塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                      0.68％                   0.68％
光透射率(YT)，％                      99.3％                   99.3％
薄膜粘合性                     100/100                  100/100
抗磨性                       UA                   UA至A
耐热性                       95℃                   100℃
耐碱性                       UA                   UA至A
抗冲击性                       O                     O
表7
                     比较例1                        比较例2
塑料透镜基材               碳酸二甘醇双烯丙基酯                  碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                       层A                          层A
预处理的离子加速电压                    没有预处理                       没有预处理
电流
暴露时间
所用气体
 薄膜类型 光学薄膜厚度    离子枪设定值 薄膜类型  光学薄膜厚度        离子枪设定值
基层    -    -     -    -    -       -      -     -
第一层   SiO2   31.5nm     -    -   SiO2     22.0nm      -     -
第二层   TiO2   3.5nm     -    -   TiO2     29.0nm      -     -
第三层   SiO2   238.0nm     -    -   SiO2     48.5nm      -     -
第四层   TiO2   23.5nm     -    -   TiO2     98.0nm      -     -
第五层   SiO2   425.0nm     -    -   SiO2     23.5nm      -     -
第六层   TiO2   251.5nm     -    -   TiO2     88.0nm      -     -
第七层   SiO2   118.0nm     -    -   SiO2     130.0nm      -     -
                                        塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                     1.1％                         1.1％
光透射率(YT)，％                     98.7％                         98.7％
薄膜粘合性                     95/100                        95/100
抗磨性                       B                         B至C
耐热性                      70℃                         70℃
耐碱性                       B                         B至C
抗冲击性                      X                          O
表8
                   比较例3                         比较例4
塑料透镜基材              碳酸二甘醇双烯丙基酯                   碳酸二甘醇双烯丙基酯
硬涂层                      层A                           层A
预处理的离子加速电压                   没有预处理                        没有预处理
电流
暴露时间
所用气体
 薄膜类型  光学薄膜厚度   离子枪设定值   薄膜类型   光学薄膜厚度      离子枪设定值
基层      -       -   -    -      -       -      -    -
第一层     SiO2     14.6nm   -    -     SiO2     10.5nm      -    -
第二层     Ta2O5     9.5nm   -    -     Ta2O5     26.4nm      -    -
第三层     SiO2     292.0nm   -    -     SiO2     54.2nm      -    -
第四层     Ta2O5     66.8nm   -    -     Ta2O5     94.0nm      -    -
第五层     SiO2     29.7nm   -    -     SiO2     24.2nm      -    -
第六层     Ta2O5     124.9nm   -    -     Ta2O5     91.0nm      -    -
第七层     SiO2     131.2nm   -    -     SiO2     134.1nm      -    -
                                      塑料透镜性能的评价
光反射率(YR)，％                    1.2％                        1.2％
光透射率(YT)，％                   98.6％                        98.6％
薄膜粘合性                   95/100                        95/100
抗磨性                     B                        B至C
耐热性                    70℃                        75℃
耐碱性                     B                        B
抗冲击性                     X                        X
如表1-6所示，实施例1-12的塑料透镜具有非常小的反射率(0.68-0.82％)和高的透光率(99.0-99.3％)。此外，它们的薄膜粘合性、抗磨性、耐热性、耐碱性和抗冲击性都很好。
与其相比，比较例1-4中的塑料透镜具有高的反射率(1.1-1.2％)和低的透光率(98.6-98.7％)，如表7和8中所示。此外，它们的薄膜粘合性、抗磨性、耐热性、耐碱性和抗冲击性也都不如实施例1-12中的好。
如上面所详细描述的那样，本发明光学元件具有低反射率和高透光率的抗反射膜。并且诶在塑料基层和抗反射膜之间具有优异的粘合性和抗磨性、耐热性、耐碱性和抗冲击性。

Claims (11)

1.一种光学元件，包括塑料基材和在其上依次提供的铌(Nb)基层和抗反射膜，其中该基层任选以一种或多种选自铝(Al)，钽(Ta)，铬(Cr)和其两种或多种混合物的组分的混合形式，这些成分的量至多为整个层的50wt.-％。
2.任一前述权利要求所述的光学元件，其中基层由Nb组成。
3.如权利要求1或2所述的光学元件，其中基层厚度为1.0-5.0mm。
4.任一前述权利要求所述的光学元件，其中基层是通过离子促进法获得的。
5.任一前述权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜包括两个或更多个层。
6.任一前述权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜的至少一层是通过离子促进法获得的。
7.任一前述权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜包括低反射SiO2层和高反射TiO2层。
8.任一前述权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜包括一个由铌制备的层。
9.如权利要求1-4和6中任一权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜包括由SiO2制成的第一、第三、第五和第七层，和由TiO2制成的第二、第四和第六层，其中第一至第七层是在基层上连续提供的。
10.如权利要求1-6中任一权利要求所述的光学元件，其中抗反射膜包括由SiO2制成的第一、第三、第五和第七层，由Nb制成的第二层和由TiO2制成的第四和第六层，其中第一至第七层是在基层上连续提供的。
11.任一前述权利要求所述的光学元件，进一步包括在塑料基材和基层之间的已固化薄膜。
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