JP2003098307A - プラスチック光学基板への反射防止膜とその成膜方法 - Google Patents

プラスチック光学基板への反射防止膜とその成膜方法

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JP2003098307A
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plastic
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Motoo Izome
元夫 井染
Toshihiro Takao
敏弘 高尾
Shinya Tokunaga
慎弥 徳永
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Moriroku KK
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Moriroku KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクリル等の密着性を確保しにくいプラスチ
ック基板に光学的な低反射防止膜を密着性良く成膜する
ことを目的としたものである。 【構成】 プラスチック基板を用いた光学部品への反射
防止膜の成膜にあって、極薄い選択された光学基板を用
いて成膜された第一層、ほぼ1/4λに近い光学膜厚
で成膜された第二層、及び若しくはこれに加えトップコ
ートとして極薄い第三層からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話,パーソナ
ル デジタル アシスタント(PDA),パソコン,ワー
プロ等に用いる導光板もしくはカメラ,複写機,ファク
シミリ,レーザビームプリンタなど光学機器等のレン
ズ,プリズム等のプラスチック光学部品に用いる反射防
止膜に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プラスチック基板はガラス同様に
光学的特性に優れたものがあり、その加工性の良さ,コ
ストメリット,軽量化等の理由で利用されることが多く
なってきた。
【0003】それは近年、カメラ,レーザビームプリン
タ,複写機,ファクシミリなどの光学機械の軽量化や低
コスト化が進み、従来はガラスで作られていたレンズ等
の光学部品をプラスチックで製作することが多くなって
きたこと、プラスチックは極めて軽量であり、かつ成形
が容易であるために製造コストが低いという長所がある
ためである。
【0004】このプラスチック基板としては例えばアク
リル(PMMA),ポリカーボネート(PC),アクリ
ルブタジエンスチレン合成体(ABS),ポリエチレン
(PE)などがあり、光学部品として一般的である。
【0005】しかし、光学部品同様に光学特性を向上さ
せる為その表面又は、内側に反射防止膜を設ける事が要
求されるようになってきた。
【0006】而して従来ガラス基板の反射防止膜として
は一般に、真空蒸着法,スパッタリング法,イオンプレ
ーティング法等の乾式プロセスが用いられ、膜の密着
性,密度等の改善を目的として、200〜350℃程度
の加熱をしながら成膜している。
【0007】しかしながら、プラスチック基材では、軟
化点が低く(80℃〜150℃)到底加熱が出来ない
為、プラスチック基材との密着性が十分でなく、光学的
基板の選択は限られたものとなり、必ずしも光学的特
性,加工特性を生かしきれていない欠点があった。
【0008】またこの為一般的には、密着強度を得る為
にSiO2系の湿式法によるアンダーコートが必要であ
り、このようなアンダーコートを成膜する手段や方法は
過去多数案出されており、たとえばアクリル樹脂製のレ
ンズ等の素材の表面にたとえば屈折率1.48、光学膜
厚236.8nmの不飽和珪素酸化物のアンダーコート
を成膜するなどの手段は最もポピュラーなものである
が、この種のアンダーコート法では『厚さ』が不均一で
ピンホールの発生やゴミの付着の可能性があり光学部品
の歩留を著しく悪くするなどの問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、ポリカーボ
ネートもしくはアクリルが光学基板として用いられてい
る光学特性や加工特性として最適なのはアクリルである
が、前記の手法では膜の密着性が得られない問題があ
り、やむなく複屈折があり加工特性にやや問題のあるポ
リカーボネートがコンパクトディスク(CD)やデジタ
ルバーサタイルディスク(DVD)等の記録媒体に用い
られている所以であり、特に最近急激な発展を示してい
る携帯電話用の照明光学部品である導光板では、表面に
詳細なグレーティングを設けており加工性光学特性の優
れたアクリルが注目されているのではあるが、現状にお
いてアクリルに所望の光学膜を密着強度を持たせて成膜
することが出来ないとされていた。
【0010】即ちそのプラスチックも密着性が得られな
い原因としては、アクリル樹脂のように成膜時における
蒸発源の放射熱による表面からのガス発生、被膜の積層
歪の発生等の原因が考えられているが、未だこれを解決
に至る発明はなされていないのが現状である。
【0011】而して本発明は、上記従来の技術を有する
問題点に鑑みてなされたものであり、可視光域および近
赤外光域を含む広い波長領域の光に対してすぐれた反射
防止特性を有するプラスチック光学基板の反射防止膜を
提供すること及びその成膜方法を提唱することを目的と
するものである。
【0012】他に本発明は、アクリル等の密着性を確保
しにくいプラスチック基板に光学的な低反射防止膜を密
着性良く成膜することを目的としたものである。
【0013】また本発明は上記プラスチック基板への被
膜の密着強度を得るための度重なる研究開発を行い、そ
の結果密着強度を向上させ低反射特性に優れた膜の構成
及びその成膜方法を提唱することができたことである。
【0014】
【本発明を解決する手段】本発明の特徴は、上記の諸問
題を解決するために従来の光学膜の積層方法と異なり、
第一層に極薄い選択された光学基板を用い、第二層にほ
ぼ1/4λに近い光学膜厚の反射防止膜を得ること及
びその成膜方法を提唱したことである。
【0015】具体的に、かかる第一層はTiO2,Si
O2,ZrO2,Cr2O3の酸化物もしくは、これら
の混合物の一種もしくは、二種以上の基板を用いること
で、充分なプラスチック基板との密着性を確保したこと
である。
【0016】さらに他の本発明の特徴は、上記第一及び
第二層に加え、SiO2又はMgF2で構成されその膜
厚は50Å〜300Åの範囲にある第三層を有する構成
及びその成膜方法を提唱したことである。即ちこの第三
層を設けることの構成と成膜方法により、より剥離しな
い密着強度をもつ低反射防止膜を得ることが出来たので
ある。
【0017】また本発明では上記の第一層と第二層とを
重ね合せ第1の光学基板本体をさらに1乃至幾重にも、
重ね合せたこともその特徴である。
【0018】さらに上記、第一層と第二層と第三層とを
重ね合せ第2の光学基板本体をさらに1乃至幾重にも、
重ね合せたこともその特徴である。
【0019】総じて本発明の特徴は、上記のように多層
膜にすることで反射防止膜の反射防止特性を広域化し、
可視光域および近赤外光域を含む広い波長領域の光に対
する反射防止特性を大幅に改善することができたことで
ある。
【0020】加えて本発明の他の特徴として上記第二層
はSiO2又はMgF21/4λの光学膜厚により構
成されていることであって、これにより特に防止膜の耐
久性を向上させ得たことである。なお、上記のプラスチ
ック基板は、アクリルのようなメタクリル系樹脂が良い
が、これに限定されることなくポリカーボネートのよう
な環状ポレオレフィン系樹脂であれば、いずれの基板で
も本発明の範疇にあるものである。
【0021】なお本発明は他に秀れた作用,効果を有す
るが以下の実施例でこれを詳述する。
【0022】
【実施の態様】本発明を実施するに当って光学膜の積層
方法は従来の構成及び方法と異なり、上記のように第一
層に極薄い選択された光学基板を用い、第二層にほぼ1
/4λ に近い光学膜厚の成膜をさせるものである。
【0023】さらにはトップコートとして極薄い第三層
を設けることにより通常のスコッチテープテスト(JI
S規格No.K−5400)では剥離しない密着強度を
もつ低反射防止膜を得ることが出来たのである。
【0024】即ち詳しく説明すると、第一層はTiO
2,SiO2,ZrO2,Cr2O3の酸化物もしく
は、これらの混合物の一種もしくは、二種以上の基板を
用いることでプラスチック基板との密着性を確保させた
ものである。
【0025】より具体的に公知の光学膜は、一般的に1
/4λ,1/2λ,1/8λ等の膜厚を設定しな
いと、光学設計が実現できず低反射膜構成が出来ないと
されている。
【0026】この点本願発明者らの研究によれば第一層
の膜厚が700Åより厚くなると膜の歪が大きくなりア
クリル基板との剥離が生じるようになることを見出し
た。
【0027】従って望ましくは、50Å〜300Åの厚
さが最適であり、この厚さでは、一般的な光学理論に
『低反射膜』にならないとされていても、上記第一層が
50Å〜300Åであっては十分に低反射膜が構成され
ることを発明実施したのであって、これにより密着性お
よび低反射膜の両特性を満足しかつ耐湿性,耐摩耗性の
向上を行うことができた反射防止膜とその成膜方法を提
唱できたのである。
【0028】
【実施例1】図1で洗浄されたアクリル基板(1)に第
一層(2)真空蒸着法でTiO2膜を約150Å成膜
し、又必要により50Å〜300Å程度のトップ層を設
けることにより、第二層(3)としてMgF2を約1/
4λ成膜した。
【0029】
【実施例2】次いで第一実施例で成膜された反射防止膜
上に、図2の様に第三層(4)の保護膜として約150
ÅのSiO2膜を成膜した。この結果かかる反射防止膜
は 表1 のとおり、中心波長550nmで反射率0.2%以下と
なった。
【0030】またクロスカットによるスコッチテープ剥
離テストでもアクリル基板(1)と、上記第一層(2)
との密着性は確実で、脱落数は0であった。
【0031】
【実施例4】洗浄されたアクリル基板(1)に実施例1
と同様にTiO2膜を約150Åを成膜し第二層(3)
としてSiO2膜を約1/4λ成膜した。この結果成
膜された反射防止膜は、 表2 のように中心波長550nmで反射率0.2%以下とな
った。
【0032】
【実施例5】続いて上記図1に示した第一層(2)と第
二層(3)を第1の光学基板本体(A)とし、図3に示
すようにこの光学基板本体(A1)(A2)を上記アク
リル基板(1)に適宜の手段で重ね合せたところ、単に
第一層(2)と第二層(3)とをアクリル基板(1)に
重ね合せただけの図4のグラフのような特性に比較して
図5のグラフに示すように秀れた特性があることが判明
した。
【0033】その結果上記基板本体(A1)にさらに同
一の基板本体(A2)及び基板本体(AN)を重ね合せ
ることにより、単層に比し複数の基板本体(A1)乃至
(AN)を設けた相乗作用分の特性を得ることができ
た。
【0034】
【実施例6】同様に上記図2に示した第一層(2)と第
二層(3)と第三層(4)を第1の光学基板本体(B)
とし、図4に示すようにこの光学基板本体(B1)(B
2)を上記アクリル基板(1)に適宜の手段で重ね合せ
たところ、単に第一層(2)と第二層(3)及び第三層
(4)とをアクリル基板(1)に重ね合せただけの特性
に比較してさらに秀れた特性があることが判明した。
【0035】その結果上記基板本体(B1)にさらに同
一の基板本体(B2)及び基板本体(BN)を重ね合せ
ることにより、単層に比し複数の基板本体(B1)乃至
(BN)を設けた相乗作用分の特性を得ることができ
た。
【0036】なおそれぞれの実施例でクロスカットによ
るスコッチテープ剥離テストでも脱落者は0であり、そ
の密着性が確実であることが立証された。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば前記のように従来密着力
のある成膜が不可能とされたアクリル基板であっても、
光学特性の優れた、かかるアクリルのようなプラスチッ
ク基板に光学多層膜を設けることが可能となり、導光
板,レンズ,プリズム,LCD基板等への応用が出来る
ようになった。特に携帯電話,ノートパソコン用の光学
部品のプラスチック化による軽量化、コスト低減を可能
としたものである。
【0038】また従来技術は、5層以上の成膜構成を必
要としたが、本発明はその膜厚が薄いため大幅に成膜時
間を短縮することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に於ける二層状態の反射防止膜を説明す
るための断面拡大説明図
【図2】同三層状態の反射防止膜を説明するための断面
拡大説明図
【図3】図1の二層状態を2乃至N層重ね合せた反射防
止膜を説明するための断面拡大説明図
【図4】図2により成膜された反射防止膜の特性を示す
グラフであり、図中下方の特性曲線は上方の特性曲線を
拡大したものである。
【図5】図2の三層状態を2乃至N層重ね合せた反射防
止膜を説明するための断面拡大説明図
【図6】図3により成膜された反射防止膜の特性を示す
グラフであり、図中下方の特性曲線は上方の特性曲線を
拡大したものである。
【符号の説明】
1 アクリル基板 2 第一層 3 第二層 4 第三層 A 基板本体 B 基板本体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 14/08 C23C 14/10 14/10 14/20 A 14/20 G02B 1/10 A Fターム(参考) 2K009 AA02 AA05 AA06 BB11 BB14 BB24 CC03 CC06 4F100 AA05C AA05D AA20B AA20C AA20D AA21B AA22B AA27B AK01A AK02A AK25A AK45A BA03 BA04 BA07 BA10A BA10C BA10D EH66 GB90 JN01B JN30 YY00B YY00D 4K029 AA11 BA43 BA46 BA48 BB02 BC08 BD00 CA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチック基板を用いた光学部品への反
    射防止膜であって、少なくとも第一層の素材がTiO
    2,SiO2,ZrO2,Cr2O3から選ばれる一種
    もしくは二種以上の合成された透明膜で構成され、かつ
    その実質膜厚が10Å〜500Åの範囲にあり、 第二層がMgF2又はSiO2で構成され、中心波長λ
    とするとともに光学膜厚が1/8λ〜1/2λ
    の構成を含んでいる成膜で構成されることが特徴のプラ
    スチック光学基板への反射防止膜とその成膜方法。
  2. 【請求項2】上記請求項1に示す、第一層と第二層とを
    重ね合せ第1の光学基板本体をさらに1乃至幾重にも、
    重ね合せたことを特徴とするプラスチック光学基板への
    反射防止膜とその成膜方法。
  3. 【請求項3】プラスチック基板を用いた光学部品への反
    射防止膜であって、 少なくとも第一層の素材がTiO2,SiO2,ZrO
    2,Cr2O3から選ばれた一種もしくは二種以上の合
    成された透明膜で構成され、 かつその実質膜厚が10Å〜500Åの範囲にあり、 第二層がMgF2又はSiO2で構成され、 中心波長λとするとともに光学膜厚が1/8λ〜1
    /2λであり、 第三層がSiO2又はMgF2で構成され、 その膜厚は50Å〜300Åの範囲にあることを特徴と
    したプラスチック光学基板への反射防止膜とその成膜方
    法。
  4. 【請求項4】上記、請求項3に示す、第一層と第二層と
    第三層とを重ね合せ第2の光学基板本体をさらに1乃至
    幾重にも、重ね合せたことを特徴とするプラスチック光
    学基板への反射防止膜とその成膜方法。
  5. 【請求項5】上記請求項1乃至4における第二層は、S
    iO2又はMgF2/4λの光学膜厚により構成され
    ることを特徴とするプラスチック光学基板への反射防止
    膜とその成膜方法。
  6. 【請求項6】上記請求項1又は請求項5におけるプラス
    チック板は、アクリルなどメタクリル系樹脂もしくはポ
    リカーボネートのような環状ポリオレフィン系樹脂であ
    ることを特徴とするプラスチック光学板への反射防止膜
    とその成膜方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014080726A1 (ja) * 2012-11-21 2014-05-30 株式会社 村上開明堂 親水性部材およびその製造方法

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