JP4795969B2 - 可視光吸収性多層抗反射コーティングで被覆された光学体とその製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1は、一酸化チタンの層で被覆されている光学表面を両側にもち、一酸化チタンの層は裏面がMgF2ベース抗反射層で被覆されている光互変性(フォトクロミック)眼用ガラスレンズについて記述している。
しかし、特許文献2では、酸化チタンベース層は抗反射性をもつ積層状態の一部を構成しないとしている。
本発明の更なる目的は、少なくとも主要面の一方に、好ましくは凹部裏面に、可視光吸収性抗反射コーティングで、均一な発色を示し、経時的に安定で抗紫外線である本明細書で定義される光学体を提供することである。
本発明の更なる目的は、基質を過熱することなしに、例えば上記で定義したような、真空蒸発によって抗反射コーティングを蒸着するための方法を提供することである。
同様によく知られているように、これらの層は、一般的には、例えばSiO,SiO2,Al2O3,TiO2,ZrO2,Ta2O5,Si3N4,またはMgF2のような酸化物、窒化物、無機フッ化物、またはこれらの混合物の層である。好ましくは、無機酸化物類が用いられる。
好ましくは、吸収性層は、すべての可視光領域の波長に対応する0.2から2.4の吸光係数(k)をもつ。
さらに好ましくは、本発明の不足当量酸化チタン吸収性層は窒素を含まない。
−少なくともひとつの高屈折率(HI)層は、不足当量酸化チタンを含む可視光吸収層で作られ、
−少なくともひとつの低屈折率(LI)層は、酸化ケイ素(SiO2)、および酸化アルミニウム(Al2O3)を含む。
特に有利なことは、SiO2/Al2O3混合物を含むLI層が、二つの不足当量酸化チタン可視光吸収性HI層に隣接していることである。
以下の例は、より詳細な発明を説明するものであるが、これらに限定されるものではない。
可視光領域での相対透過特性Tvは、以下の事項を考慮して、380から780nmの範囲で計算された。
−発光体(光源)C(CIE 1931)
−観察(observer) 2°
−発光体D65(CIE 1976)
−観察(observer) 10°
hは色相角
Cは彩度。
屈折率n、および各波長の関数である吸光係数が酸化チタンの「封止層」に対して決定された。すなわち、SiO2/Al2O3層がその上に蒸着され、全体はシリコン盤上に蒸着されている。
封止層の偏光解析スペクトルは5つの入射角に対して55から75°の範囲で測定され、プロフィルメータで測定したものにTiOx層の厚さを固定することによって、および以前に定義されたようにSiO2/Al2O3層の性質を用いて、同時変換され決定された。
強度I0の単色光が均質な媒体を通過するとき、表面に現れた光Iの強度は、吸収性媒体の厚さIが増大するにつれて指数関数的に減少する。
aは吸収係数(または減衰係数)として知られる定数であり、検討された媒体と波長で特徴づけられる。
反射率
これは、反射光束ΦRと入射光速Φとの比率によって二つの媒体の境界における反射率を特徴付ける。概して、分光(単色)反射率Rλは、入射光のそれぞれの波長λに対して決定される。
この因子は、目によって知覚されるのと同様に、すなわち目の相対分光感度特性Vλによってそれぞれの波長に対して重みをかけて、反射光束ΦRと入射光束Φとの比によって反射率の視覚効果を特徴付けるための眼光学において用いられる。この因子は、以下の公式を用いて計算される。
これは、射出表面から現れる光束Φvと、入射表面上の入射光束Φとの比によって、レンズの透過性を特徴づけている。一般に、レンズの分光透過特性Tλは、入射光のそれぞれの波長λに対して決定される。
ここでは、各波長に対する分光透過特性Tλの多様性を示すことによって光フィルターとしてのレンズの物理的性質を記述する。この曲線は、フィルターの分光選択性を観察し、以下の公式を用いて波長λ1からλ2までの範囲全体のレンズの物理的透過特性Tを決定することを可能にする。
この因子は、眼光学に特有のものである:これはひとつの数値で、フィルターの物理的性質を表す。すなわちレンズから現れる光束とレンズ上に入射する光束との比が、眼によって知覚されるのと同様に、目の相対分光感度特性Vλによって、それぞれの波長に対して重み付けられる。この因子は、以下の公式を用いて計算される。
多層積層状態の詳細な構造が表1に示されている。
ビスフェノールAポリカーボネートの無限焦点ガラス。
バクセンデン(Baxenden)製によるポリウレタンラテックスW234。厚さ:1μm。
エポキシシラン加水分解物(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)。厚さ:3μm。
蒸着は、バルザース BAK760装置を用いて行われた。
始めに、3x10−5mbarの真空状態が作られた。基質は、コモンウェルスマークIIイオン銃を用いてアルゴンイオンで衝撃を与えることによるイオン性予備クリーニング処理からなる表面処理を施された。
その後、電子銃(1nm/s 5×10−5mbar)からシリコン原料成分を蒸発させることにより、耐引っかきSiO2層(一層目)が前処理を施された表面へ蒸着された。
その後、抗反射積層状態(SiO2/Al2O3)の6番目の層が、1nm/s、10−5mbarで蒸着された。
最後に、ジュール効果を用いた蒸発によって、オプトロンにより製造された材料OF110Rの疎水性トップコートが蒸着された。
製品の分光反射率(15°の入射)を図1に示す。
可視光領域(380−780nm)での反射率の値は、抗反射処理の効率(Rm,Rv)を計算するため、およびCIE L*a*b*表色系における残存反射率の色を定量するために用いられる。これらの特性を表2に示す。
図2は、各波長に対する可視光領域における相対透過特性Tvを示す。本発明の抗反射コーティングは、15%オーダーの透過特性が得られる。
下の表3は、透過色をCIE L*a*b*系で評価(qualify)した。
自然放置の結果は実施例1と一致する。
Claims (20)
- 有機、または無機ガラスでできた透明基質を有し、主要面と裏面をもち、前記主要面の少なくともひとつが多層抗反射コーティングを有し、そこでは前記抗反射コーティングが不足当量酸化チタンを含む少なくとも二つの可視光吸収層を含み、少なくともひとつの基質表面に形成された抗反射コーティングが選択的に高屈折率(HI)、および低屈折率(LI)層の積層状態を含み、そこでは:
−少なくともひとつの可視光吸収層が不足当量酸化チタンを含む高屈折率(HI)層で、
−少なくともひとつの低屈折率(LI)層が酸化シリコンと酸化アルミニウムの混合物を含み、
その可視光吸収層において、可視光吸収層を含まない同様のものと比較して可視光の相対透過特性Tvが10%以上減少している光学体。 - 基質が有機ガラスよりなる請求項1に記載の光学体。
- 有機ガラス基質がポリカーボネートよりなる請求項2に記載の光学体。
- 酸化シリコンと酸化アルミニウムの混合物を含む低屈折率層(LI)が高屈折率(HI)可視光吸収層に隣接する請求項1〜3のいずれかに記載の光学体。
- 各抗反射コーティングの高屈折率層(HI)が、不足当量酸化チタンからなる可視光吸収層である請求項1〜4のいずれかに記載の光学体。
- 各抗反射コーティングの低屈折率層(LI)が、酸化シリコンと酸化アルミニウムの混合物を含む請求項1〜5のいずれかに記載の光学体。
- 吸収層にある不足当量酸化チタンが、xが2未満である式TiOxで与えられる請求項1〜6のいずれかに記載の光学体。
- xが、0.2から1.2の範囲である請求項7に記載の光学体。
- 不足当量酸化チタンがTiOとTi2O3の混合物から得られる請求項1〜6のいずれかに記載の光学体。
- TiOとTi2O3の混合物中のTiOの重量比が50%以上である請求項9に記載の光学体。
- SiO2/Al2O3低屈折率層(LI)において、Al2O3の重量で1〜5%含有している請求項1〜10のいずれかに記載の光学体。
- 抗反射積層状態が少なくとも4つの選択的HI/LI層を有する請求項1〜11のいずれかに記載の光学体。
- 基質上に形成された耐ひっかきコーティングを含み、抗反射コーティングが前記耐ひっかきコーティング上に蒸着されている請求項1〜12のいずれかに記載の光学体。
- 抗反射コーティングが基質の裏面に蒸着されている、請求項1〜13のいずれかに記載の光学体。
- 光学体が眼ガラスである、請求項1〜14のいずれかに記載の光学体。
- 抗反射積層状態の全ての層が真空蒸着されている、請求項1〜15のいずれかに記載の光学体の製造方法。
- 前記光学体の可視光の相対透過特性Tvが、40%以下である請求項1に記載の光学体。
- 抗反射積層状態が以下の層を含む、請求項12に記載の光学体:
25−35nmの不足当量酸化チタンの混合物層;
Al2O3が蒸着された10−20nmのSiO2層;
45−55nmの不足当量酸化チタンの混合物層;
Al2O3が蒸着された40−50nmのSiO2層;
35−45nmの不足当量酸化チタンの混合物層;
Al2O3が蒸着された70−80nmのSiO2層。 - 可視光吸収層を含まない同様のものと比較して可視光の相対透過特性Tvが40%以上減少している、請求項1に記載の光学体。
- 可視光吸収層を含まない同様のものと比較して可視光の相対透過特性Tvが80%以上減少している、請求項1に記載の光学体。
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