ES2277876T3 - Elemento optico que tiene una pelicula antirreflectante. - Google Patents
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Abstract
Un elemento óptico que comprende un sustrato de plástico; una película curada, obtenida mediante curado de una composición de recubrimiento que comprende partículas coloidales de óxido metálico y un compuesto de organosilicio, sobre dicho sustrato de plástico; una capa básica de niobio metálico sobre dicha película curada; una película antirreflectante sobre dicha capa básica que comprende: a) capas del tipo lambda/4 - lambda/2 - lambda/4 o lambda/4 - lambda/4 - lambda/2 - lambda/4 en ese orden sobre el sustrato, siendo lambda la longitud de onda de la luz; b) en el que la capa del tipo lambda/2 es una película equivalente que contiene tres o cinco subcapas; c) la película equivalente tiene un índice de refracción resultante de desde 1, 80 hasta 2, 4; y d) cada subcapa con numeración par de la película equivalente es una subcapa de dióxido de silicio.
Description
Elemento óptico que tiene una película
antirreflectante.
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La presente invención se refiere a un elemento
óptico que tiene una película antirreflectante un sustrato de
plástico, en particular a un elemento óptico que tiene una película
antirreflectante sobre un sustrato de plástico, que tiene buena
resistencia al calor.
Hasta la fecha se conocen elementos ópticos que
tienen una película antirreflectante formada sobre un sustrato de
plástico. Por ejemplo, la patente japonesa abierta a consulta por el
público 291501/1990 describe un elemento óptico formado con una
película antirreflectante, que tiene una capa de alta refracción de
\lambda/2 que contiene dióxido de titanio como componente
mayoritario.
En general, sin embargo, la resistencia al calor
de tales elementos ópticos que tienen una película antirreflectante
proporcionada sobre un sustrato de plástico no es buena, comparado
con la de elementos ópticos que tienen una película
antirreflectante proporcionada sobre un sustrato de vidrio, por el
motivo de que el primero no puede calentarse durante la deposición
en fase de vapor. Por tanto, se han deseado elementos ópticos que
tienen una película antirreflectante proporcionada sobre un
sustrato de plástico y que tienen una resistencia al calor
mejorada.
El objeto de esta invención es proporcionar un
elemento óptico que tiene una película antirreflectante
proporcionada sobre un sustrato de plástico y que tiene buena
resistencia al calor.
El documento
US-A-5725959 describe un elemento
óptico que comprende un sustrato de plástico y una película
antirreflectante sobre el mismo, en el que la película
antirreflectante comprende capas del tipo
\lambda/4-\lambda/2-\lambda/4
o
\lambda/4-\lambda/4-\lambda/2-\lambda/4
en ese orden sobre el sustrato, siendo lambda la longitud de onda de
la luz. Una capa puede estar constituida como una película
equivalente que comprende dos o tres subcapas.
The Journal of the Optical Society of America,
Vol. 52 (4), págs. 431-436 (abril de 1962) describe
el uso de películas equivalentes en el diseño de recubrimientos
antirreflectantes de múltiples capas en el infrarrojo.
El documento
DB-A-1381185 describe películas
antirreflectantes de múltiples capas para rayos ultravioletas que
usan películas equivalentes para conseguir ciertos índices de
difracción.
Derwent WPI; AN: 1991-018878
(documento JP(A)2291501) describe una película
antirreflectante proporcionada sobre un material de base de
plástico y que comprende una capa de base que consiste en óxido de
silicio, una primera capa que consiste en una capa equivalente de
tres capas formada por una capa de óxido de titanio, una capa de
dióxido de silicio, y una capa de dióxido de titanio, una segunda
capa que consiste en dióxido de titanio, y una tercera capa que
consiste en dióxido de silicio. El material de base de plástico es
preferiblemente una lente de plástico.
El documento
DE-A1-4427215 describe películas
ultrafinas transparentes y eléctricamente conductoras sobre
sustratos de vidrio, material cerámico, y polímeros orgánicos. Tal
película puede consistir en niobio.
Los presentes inventores han estudiado
aplicadamente cómo solucionar los problemas indicados anteriormente,
y, como resultado, han encontrado que la resistencia al calor del
elemento óptico mejora significativamente mediante medios novedosos
de una película equivalente de al menos tres capas, mientras se
utiliza una capa de alta reflexión y una capa compuesta por una
sustancia de baja refracción, dióxido de silicio.
Específicamente, la invención proporciona un
elemento óptico según la reivindicación 1.
Una película equivalente es una película que
comprende más de una capa derivada de diferentes materiales
estables. Por medio de una película equivalente, pueden obtenerse
propiedades ópticas (por ejemplo, índice de refracción), que se
desean, incluso si éstas no pueden obtenerse usando una única capa
solamente. Las realizaciones preferidas de la invención se indican
en las reivindicaciones dependientes.
En la invención, si la capa de alta refracción
de \lambda/2 es una película equivalente de tres capas, se
obtiene el elemento óptico que tiene buenas propiedades de
resistencia al calor y antirreflexión. Para mejorar adicionalmente
las propiedades de resistencia al calor y antirreflexión, la capa de
alta reflexión de \lambda/2 puede estar compuesta por una
película equivalente de más de tres subcapas.
En vista de obtener buenas propiedades de
resistencia al calor y antirreflexión, la subcapa con numeración
impar de la película equivalente de \lambda/2 es preferiblemente
una subcapa que contiene una sustancia conocida de deposición en
fase de vapor, de alta reflexión tal como óxido de titanio, óxido de
zirconio, óxido de tántalo y óxido de niobio, más preferiblemente
una subcapa compuesta por al menos una sustancia de deposición en
fase de vapor seleccionada de TiO_{2}, Ta_{2}O_{5} y
Nb_{2}O_{5}, y lo más preferiblemente una subcapa de
Nb_{2}O_{5} como la sustancia de deposición en fase de vapor. En
vista de la eficacia de producción, es deseable que las subcapas
con numeración impar tengan todas la misma composición de
película.
El índice de refracción resultante de la capa de
alta refracción de \lambda/2 está en el intervalo de desde 1,80
hasta 2,40, pero preferiblemente en el intervalo de desde 1,85 hasta
2,25 para mejores propiedades físicas. La constitución de película
de la capa de alta refracción de \lambda/2 se hace de modo que
satisfaga el intervalo definido del índice de refracción.
En la invención, la capa de \lambda/4 que va a
formarse sobre la capa de alta refracción de \lambda/2 es
preferiblemente una capa de dióxido de silicio. La capa de
\lambda/4 que va a formarse bajo la capa de alta refracción de
\lambda/2 es preferiblemente una película equivalente de al menos
dos subcapas para buenas propiedades de antirreflexión y de
resistencia al calor. La película se construye preferiblemente de
una película equivalente de dos capas compuesta por una capa de
dióxido de silicio y una capa de una sustancia de deposición en fase
de vapor, de alta refracción tal como óxido de titanio, óxido de
zirconio, óxido de tántalo y óxido de niobio, o una película
equivalente de dos capas compuesta por una capa de dióxido de
silicio y una capa de óxido de niobio.
En vista de la eficacia de producción, es
deseable que los materiales de partida para la deposición en fase
de vapor en la formación de la película equivalente de \lambda/4
sean los mismos que para la deposición en fase de vapor en la
formación de la película equivalente de \lambda/2.
Para formar la capa preferida de óxido de
niobio, se emplean preferiblemente un método que usa un 100% de
óxido de niobio para la sustancia de deposición en fase de vapor
para formar la capa según un procedimiento asistido por iones, o un
método de sinterizar un polvo que contiene óxido de niobio, óxido de
zirconio y óxido de itrio y opcionalmente que contiene óxido de
aluminio, generar un vapor de la mezcla de óxidos procedente del
material sinterizado y depositar el vapor sobre un sustrato.
En el método de deposición del vapor sobre el
sustrato, la razón de mezcla del material que va a sinterizarse es
preferiblemente tal que el óxido de niobio representa desde el 60
hasta el 90% en peso de la totalidad de la composición para la
deposición en fase de vapor, el óxido de zirconio desde el 5 hasta
el 20% en peso, y el óxido de itrio desde el 5 hasta el 35% en
peso, para garantizar buenas propiedades físicas de la película. En
el caso en el que se añade óxido de aluminio, su cantidad es
preferiblemente de desde el 0,3 hasta el 7,5% en peso del total de
óxido de zirconio y óxido de itrio en él.
El elemento óptico de la invención tiene una
capa básica proporcionada entre el sustrato de plástico y la
película antirreflectante. Niobio metálico es el material de la capa
básica. En el caso de niobio metálico, su espesor de película es
preferiblemente de desde 0,005 \lambda hasta 0,015 \lambda, para
garantizar la transparencia de la película.
Las ventajas de la capa básica preferida de
niobio metálico son que garantiza una buena adhesividad entre el
sustrato de plástico y la película antirreflectante, es excelente en
su resistencia al calor, resistencia al impacto y resistencia a la
abrasión, y su absorción intrínseca para el metal es baja.
Preferiblemente, la capa de niobio metálico (Nb) se forma en un
procedimiento asistido por iones.
En el procedimiento asistido por iones, se
prefiere argón (Ar) para el gas de ionización para evitar la
oxidación de la película que se está formando. Esto estabiliza la
calidad de la película formada y permite un fácil control del
espesor de la película mediante el uso de un medidor óptico del
espesor de película.
Para garantizar una buena adhesividad entre el
sustrato de plástico y la capa básica y para garantizar una buena
uniformidad de la morfología inicial de la película en la deposición
en fase de vapor en el procedimiento asistido por iones, el
sustrato de plástico puede someterse a un pretratamiento con cañón
iónico ("ion gun") antes de que se forme la capa básica sobre
el mismo. El gas de ionización en el pretratamiento con cañón iónico
puede ser cualquiera de oxígeno y Ar. Para el intervalo de potencia
preferido, la tensión de aceleración es de desde 50 V hasta 200 V,
y la corriente de aceleración es de desde 50 mA hasta 150 mA.
Puede emplearse un procedimiento habitual de
deposición en fase de vapor, un procedimiento asistido por iones o
similar para la formación de la película antirreflectante en el
elemento óptico de la invención.
El sustrato de plástico usado para el sustrato
óptico de la invención no está definido específicamente, incluyendo,
por ejemplo, homopolímeros de metacrilato de metilo, copolímeros de
metacrilato de metilo y uno o más de otros monómeros, homopolímeros
de bisalil-carbonato de dietilenglicol, copolímeros
de bisalil-carbonato de dietilenglicol y uno o más
de otros monómeros, copolímeros que contienen azufre, copolímeros
que contienen halógeno, policarbonatos, poliestirenos,
poli(cloruros de vinilo), poliésteres insaturados,
poli(tereftalatos de etileno), y poliuretanos.
El elemento óptico de la invención tiene una
película curada entre el sustrato de plástico y la capa básica.
Para la película curada, generalmente se usa una
fabricada mediante curado de una composición de recubrimiento que
comprende partículas coloidales de óxido metálico y un compuesto de
organosilicio.
Las partículas coloidales de óxido metálico
pueden ser, por ejemplo, partículas coloidales de óxido de tungsteno
(WO_{3}), óxido de zinc (ZnO), óxido de silicio (SiO_{2}),
óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), óxido de titanio (TiO_{2}),
óxido de zirconio (ZrO_{2}), óxido de estaño (SnO_{2}), óxido de
berilio (BeO) u óxido de antimonio (Sb_{2}O_{5}). Puede usarse
uno o más de estos óxidos metálicos o bien individualmente o bien
en una mezcla de dos o más de los mismos.
La invención proporciona además un elemento
óptico que tiene una película antirreflectante que comprende un
sustrato plástico que tiene una capa básica y una película
antirreflectante de un tipo \lambda/4 - \lambda/2 - \lambda/4
proporcionada sobre la misma, en el que
la capa básica y la película antirreflectante
tienen una construcción de capas de 1ª a 7ª subcapas de capa básica
(1ª subcapa) y \lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) - \lambda/2 (4ª a 6ª
subcapas) - \lambda/4 (7ª subcapa), y que satisface al menos uno
de los requisitos a) a j) expuestos a continuación:
- a)
- la 1ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- b)
- la 2ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- c)
- la 3ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- d)
- la 4ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- e)
- la 5ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- f)
- la 6ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- g)
- la 7ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- h)
- el índice de refracción resultante de \lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) es de desde 1,65 hasta 1,80,
- i)
- el índice de refracción resultante de \lambda/2 (4ª a 6ª subcapas) es de desde 1,85 hasta 2,25, o
- j)
- las capas de alta refracción (2ª, 4ª y 6ª subcapas) se construyen cada una de al menos un óxido metálico seleccionado de óxido de titanio, óxido de niobio y óxido de tántalo.
Para las realizaciones preferidas del elemento
óptico de la invención, por ejemplo, se mencionan las siguientes
constituciones (a) a (c).
\vskip1.000000\baselineskip
Constitución
(b)
\newpage
Constitución
(c)
La invención se describe en más detalle con
referencia a los siguientes ejemplos, que, sin embargo, no pretenden
restringir el alcance de la invención.
Las propiedades físicas de los elementos ópticos
obtenidos en los siguientes ejemplos 1 a 6 se midieron según los
métodos mencionados a continuación.
Usando un espectrofotómetro,
U-3410 fabricado por Hitachi, Ltd., se midió la
transmitancia luminosa, Y de una lente de plástico como una
muestra, que tiene una película antirreflectante en ambas
superficies.
Usando un espectrofotómetro,
U-3410 fabricado por Hitachi, Ltd., se midió la
reflectancia luminosa, Z de una lente de plástico como una muestra,
que tiene una película antirreflectante en ambas superficies.
Usando una herramienta de corte, se cortó la
superficie de una lente de plástico para tener 100 cortes
transversales de 1 mm x 1 mm cada uno. Se pegó una cinta
adhesiva, Cellotape sobre su área de corte transversal, y se
despegó de un tirón. Se contó el número de cortes transversales que
quedaron y se muestra en las siguientes tablas, en las que (número
de cortes transversales que quedan)/100 indica la adhesividad.
Se frotó la superficie de una lente de plástico
con lana de acero bajo una carga de 1 kgf/cm^{2} aplicada a la
misma. Tras 20 pasadas de frotado, se evaluó la condición de la
superficie de la lente de plástico según los siguientes
criterios:
- UA:
- Poco arañado.
- A:
- Se encuentran unos cuantos puntos despegados.
- B:
- Se encuentran muchas marcas de arañazos finos y unas cuantas marcas de arañazos gruesos.
- C:
- Se encuentran muchas marcas de arañazos finos y gruesos.
- D:
- Casi completamente despegado.
Se calentó una lente de plástico en un horno
seco durante 1 hora, y se tomó la lectura de la temperatura a la
que se agrietó. Específicamente, se calentó en primer lugar a 50ºC,
se elevó la temperatura a intervalos de 5ºC, y se tomó la lectura
de la temperatura a la que se agrietó.
Se sumergió una lente de plástico en una
disolución acuosa de NaOH al 10% durante 1 hora, y se evaluó la
condición de su superficie según los siguientes criterios:
- UA:
- Poco cambiada.
- A:
- Se encuentran unos cuantos puntos despegados.
- B:
- Se encuentran muchos puntos despegados en toda la superficie.
- C:
- Se encuentran muchos puntos despegados en toda la superficie, y se encuentran unos cuantos cuadrados despegados.
- D:
- Casi completamente despegado.
Se preparó una lente de plástico que tiene un
espesor central de 2,0 mm y una potencia de lente de 0,00 y se
sometió a una prueba de caída de bola definida por la FDA. "O"
indica muestras buenas; y "x" indica muestras rechazadas.
Ejemplos 1 a
6
Se cargaron 90 partes en peso de sílice coloidal
(Snowtex-40, disponible de Nissan Chemical
Industries, Ltd.), 81,6 partes en peso de metiltrimetoxisilano y
176 partes en peso de
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano como
compuestos de organosilicio, 2,0 partes en peso de ácido clorhídrico
0,5 N, 20 partes en peso de ácido acético, y 90 partes en peso de
agua en un recipiente de vidrio, y se agitó la disolución a
temperatura ambiente durante 8 horas. Luego, se dejó la disolución
resultante a temperatura ambiente durante 16 horas para obtener una
disolución hidrolizada. A esta disolución se añadieron 120 partes en
peso de alcohol isopropílico, 120 partes en peso de alcohol
n-butílico, 16 partes en peso de acetilacetona de
aluminio, 0,2 partes en peso de un tensioactivo de silicona, y 0,1
partes en peso de un absorbente de UV. Se agitó la mezcla a
temperatura ambiente durante 8 horas, y luego se envejeció a
temperatura ambiente durante 24 horas para obtener una disolución
de recubrimiento.
Se sumergió un sustrato de lente de plástico
(fabricada de bisalil-carbonato de dietilenglicol, y
que tiene un índice de refracción de 1,50, un espesor central de
2,0 mm y una potencia de lente de 0,00 (esto puede denominarse a
continuación en el presente documento como "sustrato A"), que
se había pretratado con una disolución alcalina acuosa, en la
disolución de recubrimiento. Tras finalizar la inmersión, se extrajo
la lente de plástico a una velocidad de tracción de 20 cm/min.
Luego, se calentó la lente de plástico a 120ºC durante 2 horas para
formar una película curada. A continuación, se sometió la lente de
plástico resultante a un tratamiento con cañón iónico según un
procedimiento asistido por iones usando un gas de Ar en las
condiciones de la tensión de aceleración iónica y el tiempo de
exposición tal como se muestra en las tablas 1 a 6, haciendo así que
tenga una capa de recubrimiento dura curada (esto se denomina como
"capa A").
A continuación, se formó una película funcional
compuesta por la 1ª a 8ª subcapas mostradas en las tablas 1 a 3
sobre la capa A de recubrimiento dura, según un procedimiento
asistido por iones en las condiciones mostradas en las tablas 1 a
3, obteniéndose así lentes de plástico.
Se evaluaron las lentes de plástico según los
métodos de prueba (1) a (7) mencionados anteriormente, y los
resultados se muestran en las tablas 1 a 6. En las tablas, \lambda
indica la longitud de onda de la luz aplicada, y \lambda = 500
nm. Los índices de refracción resultantes de \lambda/4 y
\lambda/2 en los ejemplos 1 a 6 se muestran en la tabla 8.
Ejemplos 7 a 24, y ejemplos
comparativos 1 a
6
Las propiedades físicas de los elementos ópticos
obtenidos en los ejemplos 7 a 24 y los ejemplos comparativos 1 a 6
se evaluaron según los métodos mencionados anteriormente.
Se determinó la condición de estado fundido
según los siguientes criterios:
- UA:
- Sin salpicar.
- A:
- Un poco salpicado.
- B:
- Salpicado frecuentemente.
- C:
- Siempre salpicado.
Se determinó el estado de unión de las
partículas finas sobre la superficie de la lente mediante
salpicadura, etcétera, según los siguientes criterios:
- UA:
- No se encuentran partículas finas.
- A:
- Se encuentran partículas finas en de 1 a 5 manchas.
- B:
- Se encuentran partículas finas en de 6 a 10 manchas.
- C:
- Se encuentran partículas finas en 11 o más manchas.
Se sumergió una lente de plástico en una
disolución acuosa de NaOH al 10%. Tras 30 minutos y 60 minutos, se
determinó en la lente con respecto a si la película de recubrimiento
se había despegado o no, y con respecto a si la superficie de la
lente se había vuelto rugosa o no.
- UA:
- Se encuentran unos cuantos puntos despegados.
- A:
- Se encuentran pequeños puntos despegados de cómo máximo 0,1 mm de tamaño en la superficie completa, o se encuentran unos cuantos puntos despegados de aproximadamente 0,3 mm de diámetro.
- B:
- La densidad de puntos despegados es mayor que en la categoría A y la proporción de puntos despegados grandes es mayor que en la categoría A.
- C:
- Se encuentran puntos despegados de aproximadamente 0,3 mm de tamaño en toda la superficie, o la densidad de puntos despegados pequeños es alta.
- D:
- Se encuentran más puntos despegados en toda la superficie y la superficie parece blanca. Todos los inferiores a esas muestras están en la clasificación D.
Se frota la superficie de una lente de plástico
con lana de acero nº0000. Tras 10 pasadas de frotado, se evaluó la
condición de la superficie de la lente de plástico según los
siguientes criterios:
- UA:
- Poco arañado.
- A:
- Ligeramente arañado.
- B:
- Muy arañado.
- C:
- Película de recubrimiento hinchada.
Según la norma
JIS-Z-1522, se cortó la superficie
de una lente de plástico para tener cortes transversales de 10 x
10, y se sometió a prueba tres veces para determinar el despegado
del corte transversal con una cinta adhesiva, Cellotape. Se contó
el número de cortes transversales que quedaban.
Usando un espectrofotómetro,
U-3410 fabricado por Hitachi, Ltd., se midió la
reflectancia luminosa, Y de una lente de plástico.
\vskip1.000000\baselineskip
Usando un espectrofotómetro,
U-3410 fabricado por Hitachi, Ltd., se midió la
transmitancia luminosa, Z de una lente de plástico.
\vskip1.000000\baselineskip
Se obtuvo la absorbancia de una lente de
plástico restando la reflectancia luminosa y la transmitancia
luminosa del 100%.
\vskip1.000000\baselineskip
Se calentó un elemento óptico que tiene una
película antirreflectante inmediatamente después de formarse una
película por deposición en fase de vapor en un horno durante 1 hora,
y se comprobó en relación a si se agrietó o no. Específicamente, se
calentó en primer lugar a 50ºC, se elevó la temperatura a intervalos
de 5ºC, y se tomó la lectura de la temperatura a la que se
agrietó.
Para la prueba de resistencia al calor con un
transcurso de tiempo, se expuso un elemento óptico que tiene una
película antirreflectante inmediatamente después de formarse una
película por deposición en fase de vapor al aire durante 2 meses, y
se evaluó en la misma prueba de resistencia al calor que
anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
De la misma manera que en los ejemplos 1 a 6,
se prepararon un sustrato A y una capa A de recubrimiento dura.
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 142 partes en peso de un compuesto
de organosilicio,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano en un
recipiente de vidrio, al que se añadieron gota a gota 1,4 partes en
peso de ácido clorhídrico 0,01 N y 32 partes en peso de agua con
agitación. Tras la finalización de la adición, se agitó la mezcla
durante 24 horas para obtener una disolución de
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano hidrolizado.
A la disolución, se añadieron 460 partes en peso de sol compuesto
de óxido estánnico-óxido de zirconio (disperso en metanol, que
tiene un contenido total en óxido metálico del 31,5% en peso y que
tiene un tamaño medio de partícula de desde 10 a 15 milimicras),
300 partes en peso de etil-cellosolve, 0,7 partes en
peso de un lubricante, tensioactivo de silicona, y 8 partes en peso
de un agente de curado, acetilacetonato de aluminio. Tras agitar
bien, se filtró la mezcla para preparar una disolución de
recubrimiento.
A continuación, se sumergió un sustrato de lente
de plástico (una lente de plástico para gafas, EYAS (un nombre
comercial) fabricado por Hoya Corporation, que tiene un índice de
refracción de cómo máximo 1,60 (esto puede denominarse a
continuación en el presente documento como "sustrato B")), que
se había pretratado con una disolución alcalina acuosa, en la
disolución de recubrimiento. Tras sumergirla, se extrajo la lente de
plástico a una velocidad de tracción de 20 cm/min. Luego, se
calentó la lente de plástico a 120ºC durante 2 horas para formar
una capa de recubrimiento dura (la capa se denomina como "capa
B").
\vskip1.000000\baselineskip
Se cargaron 100 partes en peso de un compuesto
de organosilicio,
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano en un
recipiente de vidrio, al que se añadieron 1,4 partes en peso de
ácido clorhídrico 0,01 N y 23 partes en peso de agua con agitación.
Tras la adición, se agitó la mezcla durante 24 horas para obtener
una disolución de
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano hidrolizado.
A continuación, se mezclaron 200 partes en peso de una sustancia
particulada inorgánica, sol compuesto de partículas compuestas
principalmente por óxido de titanio, óxido de zirconio y óxido de
silicio (disperso en metanol, que tiene un contenido total en
sólidos del 20% en peso y que tiene un tamaño medio de partícula de
desde 5 hasta 15 milimicras (en éste, la razón atómica de Ti/Si en
las partículas finas del núcleo es de 10, y la razón en peso de la
cubierta con respecto al núcleo es de 0,25) con 100 partes en peso
de etil-cellosolve, 0,5 partes en peso de un
lubricante, tensioactivo de silicona, y 3,0 partes en peso de un
agente de curado, acetilacetonato de aluminio. Se añadió la mezcla
resultante a la disolución de
\gamma-glicidoxipropiltrimetoxisilano hidrolizado,
y se agitó bien. Se filtró la mezcla para preparar una disolución
de recubrimiento.
\newpage
A continuación, se sumergió un sustrato de lente
de plástico (una lente de plástico para gafas, TESLAID (un nombre
comercial) fabricado por Hoya Corporation, que tiene un índice de
refracción de 1,71 (esto puede denominarse a continuación en el
presente documento como "sustrato C")), que se había pretratado
con una disolución alcalina acuosa, en la disolución de
recubrimiento. Tras finalizar la inmersión, se extrajo la lente de
plástico a una velocidad de tracción de 20 cm/min. Luego, se
calentó la lente de plástico a 120ºC durante 2 horas para formar
una capa de recubrimiento dura (la capa se denomina como "capa
C").
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, se formó una película funcional
de múltiples capas tal como se muestra en las tablas 4 a 7 sobre la
capa A, B o C de recubrimiento dura, según las condiciones del
procedimiento mostradas en las tablas 4 a 7. Así, se obtuvieron
lentes de plástico.
Se evaluaron las lentes de plástico según los
métodos de prueba (1) a (7) mencionados anteriormente, y los
resultados se muestran en las tablas. En las tablas, \lambda
indica la longitud de onda de la luz aplicada, y \lambda = 500
nm.
En los ejemplos 7 a 12, se sometió la
composición A en las tablas a formación de película no según un
procedimiento asistido por iones. Se formaron la película compuesta
por la composición A en los ejemplos 13 a 18, y la capa de óxido
de niobio en los ejemplos 19 a 24 según un procedimiento asistido
por iones, en el que la razón de oxígeno/argón era de 9/1, y las
condiciones del cañón iónico eran 320 A y 140 mA. En los ejemplos
25 a 27, la sustancia de alta refracción usada fue óxido de
titanio, y se formó su película no según un procedimiento asistido
por iones.
La composición A para los ejemplos 7 a 18 en
las tablas 4 y 5 significa una película compuesta por una
composición de deposición en fase de vapor de tres componentes, que
se preparó mezclando polvo de Nb_{2}O_{5}, polvo de ZrO_{2} y
polvo de Y_{2}O_{3} y luego sinterizando la muestra bajo una
presión de 300 kg/cm^{2} a una temperatura de 1300ºC
(Nb_{2}O_{5}/ZrO_{2}/Y_{2}O_{3} = (76 al 90%)/(16,6 al
5%)/(7,4 al 5%), en una base en peso).
Los índices de refracción resultantes de las
películas equivalentes, \lambda/4 y \lambda/2 en los ejemplos 1
a 27 se muestran en la tabla 8.
En los ejemplos comparativos 1 y 2, se usó óxido
de tántalo como la sustancia de deposición en fase de vapor, de
alta refracción. En éstos, se formaron una capa básica compuesta por
dióxido de silicio; una película equivalente de dos capas de
\lambda/4 compuesta por una capa de óxido de tántalo y una capa de
dióxido de silicio; una capa de óxido de tántalo de \lambda/2; y
una capa de dióxido de silicio de \lambda/4.
En el ejemplo comparativo 3, se usaron la capa C
de recubrimiento dura, el sustrato C, y óxido de tántalo como la
sustancia de deposición en fase de vapor, de alta refracción. En
éste, se formaron una 3ª capa compuesta por dióxido de silicio; una
película equivalente de dos capas de \lambda/4 compuesta por una
capa de óxido de tántalo y una capa de dióxido de silicio; una capa
de óxido de tántalo de \lambda/2; y una capa de dióxido de silicio
de \lambda/4.
En los ejemplos comparativos 4 y 5, se usó óxido
de titanio como la sustancia de deposición en fase de vapor, de
alta refracción. En éstos, se formaron una capa básica compuesta por
dióxido de silicio; una película equivalente de dos capas de
\lambda/4 compuesta por una capa de óxido de titanio y una capa de
dióxido de silicio; una capa de óxido de titanio de \lambda/2; y
una capa de dióxido de silicio de \lambda/4.
En el ejemplo comparativo 6, se usaron la capa C
de recubrimiento dura, el sustrato C, y óxido de titanio como la
sustancia de deposición en fase de vapor, de alta refracción. En
éste, se formaron una 3ª capa compuesta por dióxido de silicio; una
película equivalente de dos capas de \lambda/4 compuesta por una
capa de óxido de titanio y una capa de dióxido de silicio; una capa
de óxido de titanio de \lambda/2; y una capa de dióxido de silicio
de \lambda/4. En estos ejemplos comparativos 1 a 6, las películas
no se formaron según un procedimiento asistido por iones.
Como resultado, los ejemplos comparativos 1, 2 y
3 fueron inferiores en la resistencia al calor a los ejemplos 22,
23 y 24, respectivamente.
Tal como se describió en detalle anteriormente
en el presente documento, el elemento óptico que tiene una película
antirreflectante de la invención tiene las ventajas de buena
reflectancia luminosa, transmitancia luminosa, adhesividad,
resistencia a la abrasión, resistencia a los álcalis y resistencia
al impacto, y tiene la ventaja adicional de una resistencia al
calor mejorada.
La invención proporciona además una película
antirreflectante de un tipo \lambda/4 - \lambda/2 - \lambda/4
o \lambda/4 - \lambda/4 - \lambda/2 - \lambda/4 (\lambda
= 500 nm), en el que la capa de \lambda/2 es una película
equivalente que contiene al menos tres subcapas y que tiene un
índice de refracción de desde 1,80 hasta 2,40, y la subcapa con
numeración par de la película equivalente es una capa de dióxido de
silicio. Preferiblemente la subcapa con numeración impar de la
película equivalente de \lambda/2 es una capa de al menos un
óxido metálico seleccionado de óxido de titanio, óxido de zirconio,
óxido de niobio y óxido de tántalo, más preferiblemente óxido de
niobio.
La película antirreflectante así como el
elemento óptico que tiene una película antirreflectante de la
invención pueden usarse para gafas.
Claims (9)
1. Un elemento óptico que comprende un sustrato
de plástico; una película curada, obtenida mediante curado de una
composición de recubrimiento que comprende partículas coloidales de
óxido metálico y un compuesto de organosilicio, sobre dicho
sustrato de plástico; una capa básica de niobio metálico sobre dicha
película curada; una película antirreflectante sobre dicha capa
básica que comprende:
a) capas del tipo \lambda/4 - \lambda/2 -
\lambda/4 o \lambda/4 - \lambda/4 - \lambda/2 - \lambda/4
en ese orden sobre el sustrato, siendo \lambda la longitud de
onda de la luz;
b) en el que la capa del tipo \lambda/2 es una
película equivalente que contiene tres o cinco subcapas;
c) la película equivalente tiene un índice de
refracción resultante de desde 1,80 hasta 2,4; y
d) cada subcapa con numeración par de la
película equivalente es una subcapa de dióxido de silicio.
2. El elemento óptico como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que cada subcapa con numeración impar de la
película equivalente de \lambda/2 es una subcapa compuesta por al
menos un óxido metálico seleccionado de óxido de titanio, óxido de
zirconio, óxido de niobio y óxido de tántalo.
3. El elemento óptico como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que cada subcapa con numeración impar de la
película equivalente de \lambda/2 es una subcapa compuesta por
óxido de niobio.
4. El elemento óptico según la reivindicación 3,
en el que la capa de \lambda/4 formada debajo de la capa de
\lambda/2 es una película equivalente de al menos dos
subcapas.
5. El elemento óptico según la reivindicación 4,
en el que la capa de \lambda/4 formada debajo de la capa de
\lambda/2 se construye de las mismas capas de óxido metálico
usadas en las subcapas con numeración impar y con numeración par de
\lambda/2.
6. El elemento óptico según la reivindicación 4,
en el que la película equivalente de \lambda/4 se construye de
una subcapa compuesta por óxido de niobio y una subcapa compuesta
por dióxido de silicio.
7. El elemento óptico según una cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 6, que comprende la película
antirreflectante del tipo \lambda/4 - \lambda/2 - \lambda/4,
en el que
la capa básica y la película antirreflectante
tienen una construcción de capas de la 1ª a la 7ª subcapas de una
capa básica (1ª subcapa) y \lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) -
\lambda/2 (4ª a 6ª subcapas) - \lambda/4 (7ª subcapa), y que
satisface al menos uno de los requisitos a) a j) expuestos a
continuación:
- a)
- la 1ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- b)
- la 2ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- c)
- la 3ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- d)
- la 4ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- e)
- la 5ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- f)
- la 6ª subcapa es una capa de alta refracción que tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
- g)
- la 7ª subcapa es una capa de dióxido de silicio que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
- h)
- el índice de refracción resultante de \lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) es de desde 1,65 hasta 1,80,
- i)
- el índice de refracción resultante de \lambda/2 (4ª a 6ª subcapas) es de desde 1,85 hasta 2,25, o
- j)
- las subcapas de alta refracción (2ª, 4ª y 6ª subcapas) se construyen cada una de al menos un óxido metálico seleccionado de óxido de titanio, óxido de niobio y óxido de tántalo.
8. El elemento óptico según una cualquiera de
las reivindicaciones 3 a 7, que comprende la película
antirreflectante de un tipo \lambda/4 - \lambda/2 -
\lambda/4, en el que la capa básica y la película antirreflectante
tienen una construcción de capas de la 1ª a la 7ª subcapas de una
capa básica (1ª subcapa) y \lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) -
\lambda/2 (4ª a 6ª subcapas) - \lambda/4 (7ª subcapa), y en el
que
la 1ª subcapa es una capa de dióxido de silicio
que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
la 2ª subcapa es una capa de alta refracción que
tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
la 3ª subcapa es una capa de dióxido de silicio
que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
la 4ª subcapa es una capa de alta refracción que
tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
la 5ª subcapa es una capa de dióxido de silicio
que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
la 6ª subcapa es una capa de alta refracción que
tiene un índice de refracción de desde 2,04 hasta 2,37,
la 7ª subcapa es una capa de dióxido de silicio
que tiene un índice de refracción de desde 1,43 hasta 1,47,
el índice de refracción resultante de
\lambda/4 (2ª y 3ª subcapas) es de desde 1,65 hasta 1,80,
el índice de refracción resultante de
\lambda/2 (4ª a 6ª subcapas) es de desde 1,85 hasta 2,25, o
las subcapas de alta refracción (2ª, 4ª y 6ª
subcapas) se construyen cada una de al menos un óxido metálico
seleccionado de óxido de titanio, óxido de niobio y óxido de
tántalo.
9. Uso del elemento óptico según una cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 8 para gafas.
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