JP7410431B2 - Thin film forming materials, optical thin films, and optical members - Google Patents

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Description

本発明は、薄膜の製造方法、薄膜形成材料、光学薄膜、及び光学部材に関する。 The present invention relates to a thin film manufacturing method, a thin film forming material, an optical thin film, and an optical member.

カメラや望遠鏡のレンズ表面には、反射光を低減するために薄膜がコーティングされている。反射光の低減効果を単層膜にて得ようとする場合、被成膜物の屈折率の平方根の数値と近い数値となる屈折率を有する光学薄膜を、被成膜物の最表面に形成することが効果的である。広域の波長に対する反射防止効果を得る場合には、多層膜を形成する必要がある。そのような多層膜でも、斜入射光に対する反射防止効果を高めるには、被成膜物の平方根を下回る屈折率を有する薄膜が必要とされる。 The lens surfaces of cameras and telescopes are coated with a thin film to reduce reflected light. When trying to obtain the effect of reducing reflected light with a single layer film, an optical thin film having a refractive index close to the square root of the refractive index of the object to be coated is formed on the outermost surface of the object to be coated. It is effective to do so. In order to obtain an antireflection effect over a wide range of wavelengths, it is necessary to form a multilayer film. Even in such a multilayer film, in order to enhance the antireflection effect against obliquely incident light, a thin film having a refractive index lower than the square root of the object to be coated is required.

被成膜物の平方根を下回る屈折率を有する薄膜を得るには、薄膜内に屈折率1.0の空気を含有することが有用であり、ゾルゲル法を含む様々な方法で空気を含有させた光学薄膜が提案されている。
例えば、特許文献1には、ガラス基板側から順に、真空蒸着法にて成膜したアルミナを主成分とする第1層と、真空蒸着法にて成膜したMgF及びSiOからなる群から選ばれた少なくとも1つの材料からなる第2層と、この第2層上にメソポーラスシリカナノ粒子の集合体からなる第3層を備えた反射防止膜が記載されている。
また、特許文献2には、基材上に、無機材料からなる無機下地層と、SiO等の無機酸化物を含む表面改質層と、表面改質層上に積層されたアクリル樹脂等のバインダーを含む密着層と、中空シリカ粒子がバインダーにより結着されてなる低屈折率層とを備えた反射防止膜が記載されている。
特許文献3には、フッ化マグネシウム(MgF)微粒子を分散させたゾル液と、非晶質酸化ケイ素系バインダー溶液とを混合した混合液を、基材に塗布して熱処理し、基材とMgF微粒子間が非晶質酸化ケイ素系バインダーにより結着されるとともに、MgF微粒子間に多数の空隙が形成された光学薄膜の製造方法が記載されている。
In order to obtain a thin film with a refractive index lower than the square root of the material to be deposited, it is useful to include air with a refractive index of 1.0 in the thin film, and air can be incorporated by various methods including the sol-gel method. Optical thin films have been proposed.
For example, Patent Document 1 describes, in order from the glass substrate side, a first layer mainly composed of alumina formed by vacuum evaporation, and a group consisting of MgF 2 and SiO 2 formed by vacuum evaporation. An antireflection film is described that includes a second layer made of at least one selected material and a third layer made of an aggregate of mesoporous silica nanoparticles on the second layer.
Furthermore, Patent Document 2 describes that an inorganic base layer made of an inorganic material, a surface modified layer containing an inorganic oxide such as SiO 2 , and an acrylic resin etc. laminated on the surface modified layer are formed on a base material. An antireflection film is described that includes an adhesive layer containing a binder and a low refractive index layer formed by hollow silica particles bound together by a binder.
Patent Document 3 discloses that a mixture of a sol liquid in which magnesium fluoride (MgF 2 ) fine particles are dispersed and an amorphous silicon oxide binder solution is applied to a base material and heat-treated. A method for manufacturing an optical thin film in which MgF 2 fine particles are bound together by an amorphous silicon oxide binder and a large number of voids are formed between the MgF 2 fine particles is described.

特開2010-38948号公報JP2010-38948A 特開2015-222450号公報JP2015-222450A 国際公開第2006/030848号International Publication No. 2006/030848

しかし、特許文献1から3に記載されている光学薄膜又は反射防止膜は、ゾルゲル法を利用して、微粒子とバインダーとを含むゾルをゲル化することで光学薄膜が形成されている。このゾルゲル法による薄膜の形成は大気中で行なわれるため、最表層よりも下層を真空中で形成した場合に、ゾルゲル法を行なうために大気開放されると異物が吸着されやすく、異物の除去を行なうことが必要となる問題がある。また、膜厚を精密に制御するためにはゾルの粘度の経時変化を厳密に管理することが必要であり、常時ゾルの粘度をモニターしながら薄膜を形成しなければならず、製造が煩雑となる場合がある。さらに、ディップコーティング法によりゾルを被成膜物に塗布する場合は過剰量のゾルが必要となり、スピンコーティング法によりゾルを被成膜物に塗布する場合は曲面へ均一な膜厚で塗布し難いという問題もある。 However, the optical thin films or antireflection films described in Patent Documents 1 to 3 are formed by gelling a sol containing fine particles and a binder using a sol-gel method. Formation of a thin film using this sol-gel method is performed in the atmosphere, so if the layer below the top layer is formed in a vacuum, foreign matter is likely to be adsorbed when exposed to the atmosphere to perform the sol-gel method, making it difficult to remove foreign matter. There are problems that need to be done. In addition, in order to precisely control the film thickness, it is necessary to strictly control the change in sol viscosity over time, and the viscosity of the sol must be constantly monitored while forming a thin film, which makes manufacturing complicated. It may happen. Furthermore, when applying sol to the object to be coated using the dip coating method, an excessive amount of sol is required, and when applying the sol to the object to be coated using the spin coating method, it is difficult to apply the sol to a curved surface with a uniform thickness. There is also the problem.

そこで、本発明の一実施形態は、上述したような課題を解決し、低屈折率の光学薄膜の製造方法、薄膜形成材料、光学薄膜及び光学部材を提供することを目的とする。 Therefore, one embodiment of the present invention aims to solve the above-mentioned problems and provide a method for manufacturing an optical thin film with a low refractive index, a thin film forming material, an optical thin film, and an optical member.

本発明は、以下の形態を包含する。
本発明の第一の実施形態は、非酸化雰囲気中で薄膜形成材料を物理蒸着法により被成膜物に堆積させて、蒸着膜を形成する工程と、前記蒸着膜をpH2.5以上pH3.5以下の範囲である酸性物質を含む第1の酸性溶液に接触させ、空隙を有する第1の薄膜を得る工程を含み、前記薄膜形成材料として、酸化インジウムと、酸化ケイ素とを含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下である混合物を用いることを特徴とする光学薄膜の製造方法である。
The present invention includes the following forms.
A first embodiment of the present invention includes a step of depositing a thin film-forming material on an object to be film-formed by physical vapor deposition in a non-oxidizing atmosphere to form a vapor-deposited film, and depositing the vapor-deposited film at a pH of 2.5 or more to pH 3. 5 or less to obtain a first thin film having voids, the thin film forming material includes indium oxide and silicon oxide; is 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide.

本発明の第二の実施形態は、酸化インジウムと、酸化ケイ素とを含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下の範囲で含まれる混合物であることを特徴とする薄膜形成材料である。 The second embodiment of the present invention is a mixture containing indium oxide and silicon oxide, in which indium oxide is contained in a range of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide. This is a characteristic thin film forming material.

本発明の第三の実施形態は、酸化ケイ素を含み、屈折率が1.300以下であることを特徴とする光学薄膜である。 A third embodiment of the present invention is an optical thin film containing silicon oxide and having a refractive index of 1.300 or less.

本発明の第四の実施形態は、酸化ケイ素を含み、シリカコートされてなる、屈折率が1.380以下であることを特徴とする光学薄膜である。 A fourth embodiment of the present invention is an optical thin film containing silicon oxide, coated with silica, and having a refractive index of 1.380 or less.

本発明の第五の実施形態は、前記光学薄膜と、被成膜物とを有する光学部材である。 A fifth embodiment of the present invention is an optical member having the optical thin film and a film-forming object.

本発明の一実施形態によれば、低屈折率の光学薄膜の製造方法、薄膜形成材料、光学薄膜及び光学部材を提供することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a low refractive index optical thin film, a thin film forming material, an optical thin film, and an optical member.

図1は、本発明の実施例1の光学薄膜の表面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。FIG. 1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the surface of the optical thin film of Example 1 of the present invention. 図2は、本発明の実施例1の光学薄膜の断面のSEM写真である。FIG. 2 is a SEM photograph of a cross section of the optical thin film of Example 1 of the present invention.

以下、本開示に係る光学薄膜の製造方法、薄膜形成材料、光学薄膜及び光学部材の一実施形態に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の一形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は、以下の光学薄膜の製造方法、薄膜形成材料、光学薄膜及び光学部材に限定されない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical thin film manufacturing method, thin film forming material, optical thin film, and optical member according to the present disclosure will be described below. However, one embodiment shown below is an illustration for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is limited to the following optical thin film manufacturing method, thin film forming material, optical thin film, and optical member. Not done.

薄膜の製造方法
本発明の一実施形態は、非酸化雰囲気中で薄膜形成材料を物理蒸着法により被成膜物に堆積させて、蒸着膜を形成する工程と、前記蒸着膜を、pH2.5以上pH3.5以下の範囲である酸性物質を含む第1の酸性溶液に接触させ、空隙を有する薄膜を得る工程とを含み、前記薄膜形成材料として、酸化インジウムと、酸化ケイ素とを含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下の範囲で含む混合物を用いる、薄膜の製造方法である。
Method for manufacturing a thin film One embodiment of the present invention includes a step of depositing a thin film forming material on an object to be deposited by physical vapor deposition in a non-oxidizing atmosphere to form a deposited film, and depositing the deposited film at a pH of 2.5. contact with a first acidic solution containing an acidic substance having a pH of 3.5 or less to obtain a thin film having voids, the thin film forming material containing indium oxide and silicon oxide; This is a method for producing a thin film using a mixture containing indium in a range of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide.

薄膜形成材料
本発明の一実施形態に係る薄膜形成材料は、酸化インジウムと酸化ケイ素とを含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下の範囲で含まれる混合物である。
Thin film forming material A thin film forming material according to an embodiment of the present invention contains indium oxide and silicon oxide, and indium oxide is contained in a range of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide. It is a mixture.

薄膜形成材料の原料に用いる酸化インジウムは、酸化インジウム(III)(In)であることが好ましい。酸化インジウム(III)(In)は、不可避的不純物を含んでいてもよい。原料として用いる酸化インジウム(III)(In)中、酸化インジウム(III)(In)の含有量は、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上である。 Indium oxide used as a raw material for the thin film forming material is preferably indium (III) oxide (In 2 O 3 ). Indium (III) oxide (In 2 O 3 ) may contain inevitable impurities. In the indium (III) oxide (In 2 O 3 ) used as a raw material, the content of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and even more preferably It is 99% by mass or more.

薄膜形成材料の原料に用いる酸化ケイ素は、主成分として一酸化ケイ素(SiO)であることが好ましい。本明細書において、「主成分として一酸化ケイ素(SiO)である」とは、原料の酸化ケイ素中、一酸化ケイ素(SiO)の含有量が50質量%以上であることを意味する。原料の酸化ケイ素中、一酸化ケイ素(SiO)の含有量は、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、よりさらに好ましくは99質量%以上である。 The silicon oxide used as the raw material for the thin film forming material preferably has silicon monoxide (SiO) as its main component. In this specification, "containing silicon monoxide (SiO) as a main component" means that the content of silicon monoxide (SiO) in the silicon oxide of the raw material is 50% by mass or more. The content of silicon monoxide (SiO) in the raw material silicon oxide is more preferably 80% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, even more preferably 99% by mass or more.

薄膜形成材料は、原料として酸化インジウム(III)(In)と、酸化ケイ素とを含み、酸化ケイ素の主成分として一酸化ケイ素(SiO)を含む混合物であり、薄膜形成材料中の酸化インジウム(III)(In)の含有量は、酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下の範囲である。この薄膜形成材料を用いて、非酸化雰囲気中で物理蒸着法により、二酸化ケイ素(SiO)と、酸化インジウム(I)(InO)とを含む蒸着膜を被成膜物に形成することができる。蒸着膜中には、極微量の酸化インジウム(III)(In)、及び/又はインジウム(In)を含む場合がある。薄膜形成材料に含まれる酸化インジウム(III)(In)は、加熱により酸化インジウム(I)(InO)とインジウム(In)と酸素(O)に解離される。薄膜形成材料に含まれる一酸化ケイ素(SiO)は、一酸化ケイ素(SiO)の酸化の標準生成自由エネルギーが酸化インジウム(I)(InO)の酸化の標準生成自由エネルギーよりも低いため、優先的に酸素(O)と反応して二酸化ケイ素(SiO)を生成する。非酸化雰囲気中で薄膜形成材料を用いて蒸着膜を形成した場合であっても、酸化インジウム(III)(In)から解離した酸素(O)は、優先的に一酸化ケイ素(SiO)に吸収されて二酸化ケイ素(SiO)を生成する。そのため、蒸着膜中には一酸化ケイ素(SiO)がほとんど残存しない。蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させて得られた第1の薄膜(光学薄膜)は、体色が黒色である一酸化ケイ素(SiO)由来の可視光の吸収を生じない。また、薄膜形成材料に含まれる酸化インジウム(III)(In)から解離した酸素(O)は、一酸化ケイ素(SiO)に吸収されて二酸化ケイ素(SiO)を生成するため、解離した酸化インジウム(I)(InO)のさらなる酸化による酸化インジウム(III)(In)の生成を抑えることができる。酸化インジウム(I)(InO)は、酸性物質に対する溶解性が非常に高いため、蒸着膜を、酸性物質を含む第1の酸性溶液に接触させることによって酸化インジウム(I)(InO)を優先的に溶出させ、所望の屈折率を満たす空隙を有し、骨格が二酸化ケイ素(SiO)によって構成された第1の薄膜(光学薄膜)を得ることができる。 The thin film forming material is a mixture containing indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and silicon oxide as raw materials, and silicon monoxide (SiO) as the main component of the silicon oxide. The content of indium (III) (In 2 O 3 ) is in the range of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide. Using this thin film forming material, a vapor deposited film containing silicon dioxide (SiO 2 ) and indium (I) oxide (In 2 O) is formed on an object by physical vapor deposition in a non-oxidizing atmosphere. I can do it. The deposited film may contain trace amounts of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and/or indium (In). Indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material is dissociated into indium (I) oxide (In 2 O), indium (In), and oxygen (O) by heating. Silicon monoxide (SiO) contained in the thin film forming material has a standard free energy of formation for oxidation of silicon monoxide (SiO) which is lower than that of indium (I) oxide (In 2 O). It preferentially reacts with oxygen (O) to produce silicon dioxide (SiO 2 ). Even when a deposited film is formed using a thin film forming material in a non-oxidizing atmosphere, oxygen (O) dissociated from indium (III) oxide (In 2 O 3 ) preferentially converts to silicon monoxide (SiO ) to produce silicon dioxide (SiO 2 ). Therefore, almost no silicon monoxide (SiO) remains in the deposited film. The first thin film (optical thin film) obtained by contacting the deposited film with the first acidic solution does not absorb visible light derived from silicon monoxide (SiO), which has a black body color. In addition, oxygen (O) dissociated from indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material is absorbed by silicon monoxide (SiO) to generate silicon dioxide (SiO 2 ), so it is dissociated. The formation of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) due to further oxidation of the indium (I) oxide (In 2 O) can be suppressed. Indium (I) oxide (In 2 O) has very high solubility in acidic substances, so indium (I) oxide (In 2 O) can be dissolved by bringing the deposited film into contact with a first acidic solution containing an acidic substance. ) can be preferentially eluted to obtain a first thin film (optical thin film) having voids satisfying a desired refractive index and having a skeleton composed of silicon dioxide (SiO 2 ).

酸化インジウム(III)(In)が解離して生成されたインジウム(In)は、酸化インジウム(III)(In)から解離した雰囲気中に含まれるインジウム(In)ガスの量が、3~5体積%程度(「酸化物の熱力学」イ・エス・クリコフ著、日ソ通信社、p.146、1987年)であり、蒸着膜形成時に雰囲気中に極微量含まれる場合がある。 Indium (In) produced by dissociation of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is the amount of indium (In) gas contained in the atmosphere dissociated from indium (III) oxide (In 2 O 3 ). is about 3 to 5% by volume (``Thermodynamics of Oxides'' by I. S. Kulikov, Nisso Tsushinsha, p. 146, 1987), and when it is contained in an extremely small amount in the atmosphere during the formation of a deposited film. There is.

酸化インジウム(III)(In)から解離した蒸気中にインジウム(In)が存在する場合には、インジウム(In)が酸化インジウム(III)(In)へ酸化する標準生成自由エネルギーが、一酸化ケイ素(SiO)が二酸化ケイ素(SiO)へ酸化する標準生成自由エネルギーよりもさらに低いため、インジウム(In)が酸素と反応して再び生成された酸化インジウム(III)(In)が蒸着膜中に含まれる原因となる場合がある。 When indium (In) is present in the vapor dissociated from indium (III) oxide (In 2 O 3 ), there is a standard formation freedom in which indium (In) oxidizes to indium (III) oxide (In 2 O 3 ). Since the energy is even lower than the standard free energy of formation of silicon monoxide (SiO) to oxidize to silicon dioxide (SiO 2 ), indium (III) oxide (In 2 O 3 ) may be included in the deposited film.

しかしながら、酸化インジウム(In)と酸化ケイ素(SiO)を含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下の範囲で含まれる薄膜形成材料を用いて形成した蒸着膜中には、後述するように、極微量の酸化インジウム(III)(In)及び/又はインジウム(In)しか含まれない。
蒸着膜中に酸化インジウム(III)(In)が存在する場合は、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させて透明な第1の薄膜が得られた場合であっても、この第1の薄膜をさらにpH2.0以下の強酸性溶液に浸漬すると、第1の薄膜の屈折率が低下する。強酸性溶液に接触させた第1の薄膜の屈折率が低下する場合には、第1の薄膜中に酸化インジウム(III)(In)が残存していることが確認できる。蒸着膜中にインジウム(In)を含む場合には、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させた際、薄膜の体色が黒色から灰色に変色し、その後透明になることから残存していることが確認できる。
However, using a thin film forming material containing indium oxide (In 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO), in which indium oxide is contained in a range of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide. The formed vapor deposited film contains only a trace amount of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and/or indium (In), as will be described later.
If indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is present in the deposited film, even if a transparent first thin film is obtained by contacting the deposited film with the first acidic solution, this When the first thin film is further immersed in a strongly acidic solution with a pH of 2.0 or less, the refractive index of the first thin film decreases. When the refractive index of the first thin film brought into contact with the strong acid solution decreases, it can be confirmed that indium (III) oxide (In 2 O 3 ) remains in the first thin film. When the deposited film contains indium (In), when the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, the color of the thin film changes from black to gray and then becomes transparent, indicating that it remains. This can be confirmed.

薄膜形成材料に含まれる酸化インジウム(III)(In)のモル比が、酸化ケイ素1モルに対して0.230未満であると、薄膜形成材料中の酸化インジウム(III)(In)が少なすぎて、蒸着膜中に酸化されない一酸化ケイ素(SiO)が残存する。蒸着膜中に一酸化ケイ素(SiO)が残存すると、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させても一酸化ケイ素(SiO)が溶出せず、得られる第1の薄膜(光学薄膜)中に体色が黒色の一酸化ケイ素(SiO)が残存する。第1の薄膜(光学薄膜)中に一酸化ケイ素(SiO)が残存すると、第1の薄膜(光学薄膜)は、一酸化ケイ素(SiO)由来の可視光の吸収が高くなる原因となる。また、蒸着膜に酸化されない一酸化ケイ素(SiO)が残存すると、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させても、蒸着膜から一酸化ケイ素(SiO)が溶出しないため、所望の空隙が形成されず、所望の屈折率を満たす空隙を有する第1の薄膜(光学薄膜)を形成することが困難となる。 When the molar ratio of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material is less than 0.230 to 1 mole of silicon oxide, the indium (III) oxide (In 2 O 3 ) in the thin film forming material is less than 0.230 per mole of silicon oxide. O 3 ) is too small, and unoxidized silicon monoxide (SiO) remains in the deposited film. If silicon monoxide (SiO) remains in the deposited film, the silicon monoxide (SiO) will not be eluted even if the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, and the silicon monoxide (SiO) will not be eluted in the resulting first thin film (optical thin film). Silicon monoxide (SiO), which has a black body color, remains. If silicon monoxide (SiO) remains in the first thin film (optical thin film), the first thin film (optical thin film) will cause high absorption of visible light derived from silicon monoxide (SiO). Furthermore, if unoxidized silicon monoxide (SiO) remains in the deposited film, silicon monoxide (SiO) will not be eluted from the deposited film even if the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, so that desired voids will be formed. This makes it difficult to form a first thin film (optical thin film) having voids that satisfy a desired refractive index.

薄膜形成材料に含まれる酸化インジウム(III)(In)のモル比が、酸化ケイ素1モルに対して0.270を超えると、酸化インジウム(III)(In)の量が多すぎて、多くの酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が蒸着膜中に生成され、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させた場合に、溶出される酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)の量が多すぎて、空隙が多くなりすぎ、骨格となる二酸化ケイ素(SiO)によって構成された第1の薄膜(光学薄膜)の強度が低下し、第1の薄膜が被成膜物から剥がれやすくなる。また、過剰な酸化インジウム(III)(In)からの解離により発生した過剰な酸素により、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が酸化インジウム(III)(In)に酸化し、第1の薄膜の屈折率が上昇する虞がある。 When the molar ratio of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material exceeds 0.270 to 1 mole of silicon oxide, the amount of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) So much indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) is generated in the deposited film that the oxidation eluted when the deposited film is brought into contact with the first acidic solution. If the amount of indium (I) (In 2 O) and/or indium (In) is too large, there will be too many voids, and the first thin film (optical thin film) composed of silicon dioxide (SiO 2 ) as a skeleton. The strength of the first thin film decreases, and the first thin film easily peels off from the object to be coated. In addition, excess oxygen generated by dissociation from excess indium (III) oxide (In 2 O 3 ) causes indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) to become indium (III) oxide ( There is a possibility that the refractive index of the first thin film may increase due to oxidation to In 2 O 3 ).

薄膜形成材料に含まれる酸化インジウム(III)(In)のモル比は、酸化ケイ素1モルに対して、0.230モル以上0.270モル以下の範囲であり、好ましくは0.240以上0.270モル以下の範囲であり、より好ましくは0.240以上0.265以下の範囲であり、さらに好ましくは0.250以上0.260以下の範囲であり、よりさらに好ましくは0.252以上0.258以下の範囲である。 The molar ratio of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material is in the range of 0.230 mol to 0.270 mol, preferably 0.240 mol to 1 mol of silicon oxide. 0.270 mol or less, more preferably 0.240 or more and 0.265 or less, still more preferably 0.250 or more and 0.260 or less, even more preferably 0.252 The range is from 0.258 to 0.258.

薄膜形成材料は、酸化インジウム(III)(In)と、酸化ケイ素(SiO、SiO)とを、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下となるように混合して原料混合物とし、この原料混合物をプレス成形して成形物とした後、焼成して、焼結した混合物(焼結体)であることが好ましい。薄膜形成材料として焼結した混合物(焼結体)を用いることにより、物理蒸着法によって、薄膜形成材料が略均一に気化し、酸化インジウム(III)(In)の熱分解により生じた酸化インジウム(I)(InO)と、二酸化ケイ素(SiO)が略均一に混合した蒸着膜を被成膜物の表面に略均等に堆積させることができる。 The thin film forming material contains indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO, SiO 2 ), with indium oxide being 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide. It is preferable that the raw material mixture be mixed to obtain a raw material mixture, press-molded to form a molded product, and then fired to obtain a sintered mixture (sintered body). By using a sintered mixture (sintered body) as a thin film forming material, the thin film forming material is almost uniformly vaporized by the physical vapor deposition method, and the thin film forming material is vaporized almost uniformly by the thermal decomposition of indium (III) oxide (In 2 O 3 ). A vapor deposition film containing a substantially uniform mixture of indium (I) oxide (In 2 O) and silicon dioxide (SiO 2 ) can be deposited substantially uniformly on the surface of the object.

原料混合物をプレス成形した成形物は、不活性雰囲気中で焼成することが好ましい。不活性雰囲気とは、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)を雰囲気中の主成分とする雰囲気を意味する。不活性雰囲気は、必然的に不純物として酸素を含むことがあるが、本明細書において、雰囲気中に含まれる酸素の濃度が15体積%以下であれば不活性雰囲気とする。不活性雰囲気中の酸素の濃度は、好ましくは10体積%以下、より好ましくは5体積%以下、更に好ましくは1体積%以下である。不活性雰囲気中の酸素の濃度は少ない程好ましく、よりさらに好ましくは0.1体積%以下、特に好ましくは0.01体積%以下であり、最も好ましくは0.001体積%以下(10体積ppm以下)である。原料混合物をプレス成形した固形物は、不活性雰囲気中で焼成することにより、薄膜形成材料中に余分な酸化物を可能な限り含まないようにすることができる。 The molded product obtained by press-molding the raw material mixture is preferably fired in an inert atmosphere. The inert atmosphere means an atmosphere containing argon (Ar) and helium (He) as main components. An inert atmosphere may necessarily contain oxygen as an impurity, but in this specification, an atmosphere is defined as an inert atmosphere if the concentration of oxygen contained in the atmosphere is 15% by volume or less. The concentration of oxygen in the inert atmosphere is preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, even more preferably 1% by volume or less. The concentration of oxygen in the inert atmosphere is preferably as low as possible, even more preferably 0.1% by volume or less, particularly preferably 0.01% by volume or less, and most preferably 0.001% by volume or less (10% by volume or less). ). By firing the solid material obtained by press-molding the raw material mixture in an inert atmosphere, the thin film forming material can be made to contain as little excess oxide as possible.

原料混合物を焼成して焼結体とする温度は、好ましくは500℃以上900℃以下であり、より好ましくは600℃以上880℃以下であり、さらに好ましくは700℃以上850℃以下である。原料混合物を焼成する温度が上限値を超えると、酸化インジウム(III)(In)から還元された金属インジウム(In)が溶解、蒸発し、目的とした組成の薄膜形成材料を得ることができない。原料混合を焼成する温度が下限値未満であると、焼成して得られる焼結体の強度が不足するため蒸着中に熱応力により薄膜形成材料である焼結した混合物(焼結体)が割れる懸念がある。蒸着中に薄膜形成材料である焼結体が割れると、蒸発量が大きく変わってしまうため、安定した蒸着膜を成膜できない場合がある。 The temperature at which the raw material mixture is fired to form a sintered body is preferably 500°C or more and 900°C or less, more preferably 600°C or more and 880°C or less, and still more preferably 700°C or more and 850°C or less. When the temperature at which the raw material mixture is fired exceeds the upper limit, metallic indium (In) reduced from indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is dissolved and evaporated to obtain a thin film forming material with the desired composition. I can't. If the temperature at which the raw material mixture is fired is below the lower limit, the strength of the sintered body obtained by firing will be insufficient, and the sintered mixture (sintered body), which is the thin film forming material, will crack due to thermal stress during vapor deposition. There are concerns. If the sintered body, which is the thin film forming material, cracks during vapor deposition, the amount of evaporation will change significantly, making it impossible to form a stable vapor deposited film.

蒸着膜を形成する工程
本発明の一実施形態の製造方法は、非酸化雰囲気中で薄膜形成材料を物理蒸着法により被成膜物に堆積させて蒸着膜を形成する。
Step of Forming a Vapor Deposited Film In a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, a thin film forming material is deposited on an object to be film-formed by physical vapor deposition in a non-oxidizing atmosphere to form a vapor deposited film.

物理蒸着法としては、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等が挙げられる。中でも、電子ビーム蒸着法又は抵抗加熱蒸着法、を用いることが好ましく、電子ビーム蒸着法を用いることがより好ましい。電子ビーム蒸着法又は抵抗加熱蒸着法は、大面積又は曲率半径の小さい曲面にも均一に蒸着膜を形成することができる。さらに電子ビーム蒸着法は、薄膜形成材料に電子ビームを直接照射して加熱するため熱効率がよく、高融点で熱伝導率の低い酸化物等の薄膜形成材料であっても効率良く気化させて、比較的短い時間で被成膜物に、薄膜形成材料の組成に基づく安定した組成を有する蒸着膜を形成することができる。さらに蒸着膜は、イオンアシストを用いて形成してもよい。イオンアシストを用いる場合には、蒸着膜の成膜時にアシストのためのイオン源を備え、イオン銃(イオンビーム)でガスイオンを被成膜物に加速して照射しながら蒸着膜を形成するイオンビームアシスト蒸着(Ion-beam Assisted Deposition:IAD)を用いてもよい。イオンビームアシストのためのイオン源は不活性ガスイオンであることが好ましい。イオンビームアシストのための不活性ガスイオンは、Arイオン又はHeイオンが挙げられ、好ましくはArイオンである。 Examples of the physical vapor deposition method include electron beam evaporation, resistance heating evaporation, ion plating, and sputtering. Among these, it is preferable to use an electron beam evaporation method or a resistance heating evaporation method, and it is more preferable to use an electron beam evaporation method. The electron beam evaporation method or the resistance heating evaporation method can uniformly form a deposited film even on a large area or a curved surface with a small radius of curvature. Furthermore, the electron beam evaporation method has high thermal efficiency because the thin film forming material is directly irradiated with an electron beam to heat it, and even thin film forming materials such as oxides with a high melting point and low thermal conductivity can be vaporized efficiently. A deposited film having a stable composition based on the composition of the thin film forming material can be formed on the object in a relatively short time. Further, the deposited film may be formed using ion assist. When using ion assist, an ion source is provided to assist during the formation of a vapor deposited film, and an ion gun (ion beam) is used to accelerate and irradiate gas ions onto the object to be deposited while forming the vapor deposited film. Ion-beam assisted deposition (IAD) may also be used. Preferably, the ion source for ion beam assist is an inert gas ion source. Inert gas ions for ion beam assist include Ar ions and He ions, preferably Ar ions.

薄膜形成材料中に含まれる一酸化ケイ素(SiO)は黒色の酸化物であるため、非酸化雰囲気中で蒸着膜を成膜すると体色が黒色である一酸化ケイ素(SiO)が蒸着膜中に含まれ、この蒸着膜を用いた薄膜が光学薄膜として利用できない場合がある。それにもかかわらず非酸化雰囲気中で蒸着膜を形成することとしたのは、一酸化ケイ素(SiO)を優先的に酸素と反応させて二酸化ケイ素(SiO)を生成させるとともに、酸性溶液に対して溶解性が低い酸化インジウム(III)(In)の生成を抑制することができるためである。一酸化ケイ素(SiO)は、酸化インジウム(I)(InO)よりも酸化しやすいため、薄膜形成材料中に含まれる酸化インジウム(III)(In)から解離した酸素により一酸化ケイ素(SiO)が優先的に酸化されて二酸化ケイ素(SiO)となる。一方、酸化インジウム(I)(InO)は酸化されにくく、酸化インジウム(I)(InO)が酸化された酸化インジウム(III)(In)は生成されにくい。 Silicon monoxide (SiO) contained in the thin film forming material is a black oxide, so when a vapor-deposited film is formed in a non-oxidizing atmosphere, silicon monoxide (SiO), which has a black body color, is mixed into the vapor-deposited film. In some cases, a thin film using this vapor-deposited film cannot be used as an optical thin film. Despite this, we decided to form a vapor deposited film in a non-oxidizing atmosphere because silicon monoxide (SiO) is preferentially reacted with oxygen to generate silicon dioxide (SiO 2 ), and it also reacts with acidic solution. This is because the formation of indium (III) oxide (In 2 O 3 ), which has low solubility, can be suppressed. Silicon monoxide (SiO) is more easily oxidized than indium (I) oxide (In 2 O), so it is oxidized by oxygen dissociated from indium (III) oxide (In 2 O 3 ) contained in the thin film forming material. Silicon (SiO) is preferentially oxidized to silicon dioxide (SiO 2 ). On the other hand, indium (I) oxide (In 2 O) is difficult to oxidize, and indium (III) oxide (In 2 O 3 ), which is obtained by oxidizing indium (I) oxide (In 2 O), is difficult to generate.

蒸着膜形成時の非酸化雰囲気は、不活性雰囲気、還元雰囲気、及び真空を含み、いずれか1つ以上の雰囲気であればよい。不活性雰囲気は、原料混合物をプレス成形した成形物を焼成する不活性雰囲気と同様に、雰囲気中に含まれる酸素の濃度が15体積%以下であれば不活性雰囲気をいう。還元雰囲気は、水素、一酸化炭素などを含む混合ガスを雰囲気の主成分とする雰囲気をいう。真空とは圧力が1.0×10-5Pa以上1.0×10-2Pa以下の雰囲気をいう。本明細書において、真空とは、不活性雰囲気の主成分となるアルゴン(Ar)ガス、ヘリウム(He)ガスなどの不活性ガス、又は、水素、一酸化炭素などを含む混合ガスを雰囲気中に導入せずに、圧力が1.0×10-5Pa以上1.0×10-2Pa以下であり、酸素の濃度が15体積%以下である雰囲気をいう。非酸化雰囲気が真空である場合、雰囲気中のガス成分の大部分は水蒸気である。
蒸着膜形成時の非酸化雰囲気が、水素、一酸化炭素を含む混合ガスを導入した還元性雰囲気又は真空であると、酸化ケイ素に対する酸化インジウム(In/SiO)のモル比が比較的高くなり、薄膜形成材料から生成される蒸気中の酸素量が増加した場合であっても、薄膜形成材料から生成された酸化インジウム(I)(InO)が酸化するよりも速く、雰囲気中の混合ガス中に含まれる水素もしくは一酸化炭素、又は真空中に含まれる水素の方が優先して酸化し、蒸着膜中の酸化インジウム(III)(In)の生成を抑制することができる。
The non-oxidizing atmosphere during the formation of the deposited film may be any one or more of an inert atmosphere, a reducing atmosphere, and a vacuum. The inert atmosphere refers to an inert atmosphere if the concentration of oxygen contained in the atmosphere is 15% by volume or less, similar to the inert atmosphere in which a molded product obtained by press-molding the raw material mixture is fired. The reducing atmosphere refers to an atmosphere whose main component is a mixed gas containing hydrogen, carbon monoxide, and the like. Vacuum refers to an atmosphere with a pressure of 1.0×10 −5 Pa or more and 1.0×10 −2 Pa or less. In this specification, vacuum refers to an inert gas such as argon (Ar) gas or helium (He) gas, which is the main component of an inert atmosphere, or a mixed gas containing hydrogen, carbon monoxide, etc. An atmosphere in which the pressure is 1.0×10 −5 Pa or more and 1.0×10 −2 Pa or less, and the oxygen concentration is 15% by volume or less, without introducing oxygen. When the non-oxidizing atmosphere is a vacuum, the majority of the gaseous components in the atmosphere are water vapor.
When the non-oxidizing atmosphere during the formation of the deposited film is a reducing atmosphere containing a mixed gas containing hydrogen and carbon monoxide or a vacuum, the molar ratio of indium oxide (In 2 O 3 /SiO) to silicon oxide is relatively low. Even if the amount of oxygen in the vapor generated from the thin film forming material increases, the amount of oxygen in the atmosphere increases faster than the indium (I) oxide (In 2 O) generated from the thin film forming material oxidizes. Hydrogen or carbon monoxide contained in the mixed gas, or hydrogen contained in vacuum, oxidizes preferentially, suppressing the formation of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) in the deposited film. I can do it.

蒸着膜形成時の非酸化雰囲気中の酸素濃度は、15体積%以下であればよく、好ましくは10体積%以下、より好ましくは5体積%以下、更に好ましくは1体積%以下である。所望の屈折率を有する第1の薄膜を得るために、蒸着膜を成膜するときの非酸化雰囲気中の酸素の濃度は少ない程好ましく、よりさらに好ましくは0.1体積%以下、特に好ましくは0.01体積%以下であり、最も好ましくは0.001体積%以下(10体積ppm以下)である。蒸着膜形成時の非酸化雰囲気中の酸素濃度が高いと、雰囲気中の酸素によって、生成された酸化インジウム(I)(InO)及び/またはインジウム(In)が再び酸化して、蒸着膜中に酸化インジウム(III)(In)が生成されて、蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させても酸化インジウム(III)(In)が溶出せず、蒸着膜中の残存し、所望の低い屈折率を有する薄膜が得られない場合がある。酸化インジウム(III)(In)は、屈折率が約2.0程度と比較的高く、蒸着膜中に酸化インジウム(III)(In)が残存すると、所望の低い屈折率を有する薄膜が得られない。一方、蒸着膜形成時の非酸化雰囲気中の酸素濃度が低いと、雰囲気中の酸素が少ないため、薄膜形成材料から生成された酸化インジウム(I)(InO)が雰囲気中の酸素によって再び酸化されることを抑制することができ、蒸着膜中に酸化インジウム(III)が生成されることを抑制することができる。 The oxygen concentration in the non-oxidizing atmosphere at the time of forming the deposited film may be 15% by volume or less, preferably 10% by volume or less, more preferably 5% by volume or less, still more preferably 1% by volume or less. In order to obtain the first thin film having the desired refractive index, the concentration of oxygen in the non-oxidizing atmosphere when forming the vapor deposition film is preferably as low as possible, even more preferably 0.1% by volume or less, particularly preferably It is 0.01 volume % or less, most preferably 0.001 volume % or less (10 volume ppm or less). If the oxygen concentration in the non-oxidizing atmosphere during the formation of the deposited film is high, the generated indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) will be oxidized again by the oxygen in the atmosphere, and the deposited film will be Indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is generated in the deposited film, and even if the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, indium (III) oxide (In 2 O 3 ) is not eluted and remains in the deposited film. may remain, making it impossible to obtain a thin film with a desired low refractive index. Indium (III) oxide (In 2 O 3 ) has a relatively high refractive index of about 2.0, and if indium (III) oxide (In 2 O 3 ) remains in the deposited film, the desired low refractive index will be reduced. It is not possible to obtain a thin film having . On the other hand, if the oxygen concentration in the non-oxidizing atmosphere at the time of vapor deposition film formation is low, the indium (I) oxide (In 2 O) generated from the thin film forming material will be regenerated by the oxygen in the atmosphere because there is less oxygen in the atmosphere. Oxidation can be suppressed, and generation of indium (III) oxide in the deposited film can be suppressed.

蒸着膜形成時の非酸化雰囲気の圧力は、使用する物理蒸着法の種類によって異なる。物理蒸着法として、電子ビーム蒸着法を使用する場合には、被成膜物に蒸着膜を形成する際の雰囲気圧力は、好ましくは1.0×10-5Pa以上5.0×10-2Pa以下、より好ましくは1.0×10-5Pa以上1.0×10-2Pa以下、さらに好ましくは5.0×10-5Pa以上1.0×10-2Pa以下である。非酸化雰囲気が真空である場合は、不活性ガス又は混合ガスを雰囲気中に導入していない真空雰囲気の圧力が、1.0×10-5Pa以上1.0×10-2Pa以下であればよい。蒸着膜形成時の雰囲気圧力が前記範囲であると、薄膜形成材料から生成された酸化インジウム(I)(InO)が雰囲気中の酸素によって再び酸化されることを抑制することができ、蒸着膜中に酸化インジウム(III)(In)が生成されることを抑制することができる。蒸着膜形成時の非酸化雰囲気の圧力は、例えば、蒸着装置内にアルゴンなどの不活性ガス又は混合ガスを導入することによって制御することができる。 The pressure of the non-oxidizing atmosphere during the formation of the deposited film varies depending on the type of physical vapor deposition method used. When electron beam evaporation is used as the physical vapor deposition method, the atmospheric pressure when forming the vapor deposited film on the object is preferably 1.0×10 −5 Pa or more and 5.0×10 −2 Pa or less, more preferably 1.0×10 −5 Pa or more and 1.0×10 −2 Pa or less, and even more preferably 5.0×10 −5 Pa or more and 1.0×10 −2 Pa or less. If the non-oxidizing atmosphere is a vacuum, the pressure of the vacuum atmosphere without introducing an inert gas or mixed gas into the atmosphere may be 1.0 × 10 -5 Pa or more and 1.0 × 10 -2 Pa or less. Bye. When the atmospheric pressure during vapor deposition film formation is within the above range, it is possible to suppress the indium (I) oxide (In 2 O) generated from the thin film forming material from being oxidized again by oxygen in the atmosphere, and the vapor deposition Generation of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) in the film can be suppressed. The pressure of the non-oxidizing atmosphere during the formation of the deposited film can be controlled, for example, by introducing an inert gas such as argon or a mixed gas into the deposition apparatus.

本発明の一実施形態の製造方法において、被成膜物は、ガラスから形成されたものであってもよく、プラスチックから形成されたものであってもよい。ガラスとしては、光学ガラスが挙げられる。プラスチックとしては、ポリエステル系、アクリル系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリオレフィン系の樹脂が挙げられる。被成膜物の形態は、例えば平板状又は曲面を有するレンズ状の基板であってもよく、フレキシブルシートであってもよい。本発明の一実施形態の製造方法は、比較的低温でも蒸着膜の形成が可能であるので、耐熱性の低い材料から形成された被成膜物に対しても屈折率が低い光学薄膜を形成することができる。 In the manufacturing method of one embodiment of the present invention, the object to be film-formed may be made of glass or plastic. Examples of the glass include optical glass. Examples of plastics include polyester-based, acrylic-based, polycarbonate-based, polyamide-based, polyimide-based, polyethersulfone-based, polysulfone-based, and polyolefin-based resins. The form of the object to be film-formed may be, for example, a flat plate-like or lens-like substrate having a curved surface, or a flexible sheet. Since the manufacturing method of one embodiment of the present invention enables the formation of a deposited film even at a relatively low temperature, it is possible to form an optical thin film with a low refractive index even on a deposition target made of a material with low heat resistance. can do.

第1の酸性溶液と接触させる工程
本発明の一実施形態の製造方法は、前記蒸着膜を、pH2.5以上pH3.5以下の範囲である酸性物質を含む第1の酸性溶液に接触させ、空隙を有する第1の薄膜を得る工程を含む。
A step of bringing the deposited film into contact with a first acidic solution A manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes: bringing the deposited film into contact with a first acidic solution containing an acidic substance having a pH of 2.5 or more and a pH of 3.5 or less; The method includes a step of obtaining a first thin film having voids.

薄膜形成材料として、酸化インジウムと酸化ケイ素を含み、酸化インジウムが酸化ケイ素1モルに対して0.230モル以上0.270モル以下である混合物を用いて、物理蒸着法によって、被成膜物に形成された蒸着膜は、二酸化ケイ素(SiO)と、酸化インジウム(I)(InO)とを含む。これらの蒸着膜を構成する物質のうち、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)は、酸性物質に対する溶解性が非常に高いため、第1の酸性溶液に含まれる酸性物質が弱酸性物質であっても、pH2.5以上pH3.5以下の範囲である第1の酸性溶液に蒸着膜を接触させることによって酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)を優先的に溶出させ、所望の屈折率を満たす空隙を有し、骨格が二酸化ケイ素(SiO)によって構成された第1の薄膜(光学薄膜)を得ることができる。 As a thin film forming material, a mixture containing indium oxide and silicon oxide, in which indium oxide is present in an amount of 0.230 mol or more and 0.270 mol or less per 1 mol of silicon oxide, is used to form a film on the object by physical vapor deposition. The formed deposited film contains silicon dioxide (SiO 2 ) and indium (I) oxide (In 2 O). Among the substances constituting these deposited films, indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) have very high solubility in acidic substances, so they are Even if the substance is a weakly acidic substance, indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium ( By preferentially eluting In), it is possible to obtain a first thin film (optical thin film) having voids satisfying a desired refractive index and having a skeleton composed of silicon dioxide (SiO 2 ).

多層膜を形成するために、蒸着膜に、当該蒸着膜とは異なる他の組成の膜が積層されている場合であっても、第1の酸性溶液に含まれる酸性物質が弱酸性物質であるため、他の組成の膜に影響を与えることなく、蒸着膜中の酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)を溶出させて、二酸化ケイ素(SiO)の骨格が形成され、所望の空隙率を有する第1の薄膜(光学薄膜)を得ることができる。蒸着膜に積層される膜の組成としては、例えばアルミナを含む組成が挙げられる。 Even if the deposited film is laminated with a film having a composition different from that of the deposited film in order to form a multilayer film, the acidic substance contained in the first acidic solution is a weakly acidic substance. Therefore, indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) in the deposited film can be eluted to form a silicon dioxide (SiO 2 ) skeleton without affecting films of other compositions. A first thin film (optical thin film) having a desired porosity can be obtained. The composition of the film laminated on the vapor-deposited film includes, for example, a composition containing alumina.

本発明の一実施形態の製造方法によって得られる第1の薄膜(光学薄膜)は、前記蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させることによって、溶出しやすい酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)を蒸着膜内からほぼ全て溶出させることができ、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)の溶出によって骨格となる二酸化ケイ素(SiO)の間に空隙が生成され、空隙率が高く、屈折率の低い第1の薄膜を有する光学薄膜を形成することができる。 The first thin film (optical thin film) obtained by the manufacturing method of one embodiment of the present invention is made of indium (I) oxide (In 2 O) that is easily eluted by contacting the deposited film with a first acidic solution. And/or almost all indium (In) can be eluted from within the deposited film, and by eluting indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In), silicon dioxide (SiO 2 ), which becomes the skeleton, can be eluted. It is possible to form an optical thin film having a first thin film having a high porosity and a low refractive index by creating voids therebetween.

蒸着膜は、酸化インジウム(III)(In)及び/又はインジウム(In)を含む場合があるが、その場合であっても、蒸着膜に含まれる酸化インジウム(III)(In)及び/又はインジウム(In)の量は、第1の薄膜を、pH2.0以下の強酸性溶液に接触させた後に、第1の薄膜の屈折率が約0.01低下する程度の極微量である。第1の薄膜の屈折率が約0.01低下する程度の極微量とは、極微量の酸化インジウム(III)(In)と共に極微量の二酸化(SiO)が脱離して、第1の薄膜の空隙率が約3%増加する程度の量である。
蒸着膜中の二酸化ケイ素(SiO)の一部は、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)に取り囲まれており、この酸化インジウム(I)に取り囲まれた二酸化ケイ素(SiO)の一部も、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が蒸着膜から溶出する際に同時に蒸着膜から外れる場合がある。第1の薄膜をpH2.0以下の強酸性溶液に接触させると、第1の薄膜中に極微量含まれる酸化インジウム(III)(In)と共に、酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)に取り囲まれた極微量の二酸化ケイ素(SiO)が脱離して、第1の薄膜の屈折率が約0.01低下し、空隙率が約3%程度増加する。
The deposited film may contain indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and/or indium (In), but even in that case, the indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and/or the amount of indium (In) is such that the refractive index of the first thin film decreases by approximately 0.01 after the first thin film is brought into contact with a strongly acidic solution having a pH of 2.0 or less. It is a trace amount. The extremely small amount that causes the refractive index of the first thin film to decrease by about 0.01 means that a very small amount of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and a very small amount of dioxide (SiO 2 ) are desorbed and This is an amount that increases the porosity of the thin film No. 1 by about 3%.
A part of silicon dioxide (SiO 2 ) in the deposited film is surrounded by indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In), and silicon dioxide surrounded by this indium (I) oxide A part of (SiO 2 ) may also come off from the deposited film at the same time as indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) is eluted from the deposited film. When the first thin film is brought into contact with a strong acidic solution having a pH of 2.0 or less, indium ( I ) oxide (In 2 O ) and/or a very small amount of silicon dioxide (SiO 2 ) surrounded by indium (In) is desorbed, the refractive index of the first thin film decreases by about 0.01, and the porosity increases by about 3%. .

酸化インジウム(I)(InO)は、体色が黒色であり、第1の薄膜(光学薄膜)に酸化インジウム(I)(InO)が残存していると、可視光を吸収する。例えば分光光度計で薄膜の吸収率{100-(透過率+反射率)}を測定することによって、薄膜が可視光を吸収した場合には薄膜の吸収率が上昇し、吸収率が上昇している場合には、薄膜中に酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が残存していることを確認することができる。 Indium (I) oxide (In 2 O) has a black body color, and if indium (I) oxide (In 2 O) remains in the first thin film (optical thin film), it absorbs visible light. . For example, by measuring the absorption rate {100 - (transmittance + reflectance)} of a thin film with a spectrophotometer, it can be seen that when a thin film absorbs visible light, the absorption rate of the thin film increases; If so, it can be confirmed that indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) remains in the thin film.

第1の酸性溶液に含まれる酸性物質としては、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸等の有機酸が挙げられる。酸性物質は、緩衝作用のある複数の酸解離定数を持つ酸が好ましく、弱酸性物質であるクエン酸、シュウ酸がより好ましい。緩衝作用の無い酸では、pHが上昇しやすいため酸処理時間が長時間必要になりやすい。 Examples of the acidic substance contained in the first acidic solution include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and organic acids such as acetic acid, citric acid, and oxalic acid. The acidic substance is preferably an acid that has a buffering effect and has a plurality of acid dissociation constants, and weakly acidic substances such as citric acid and oxalic acid are more preferable. An acid without a buffering effect tends to increase the pH and therefore tends to require a long acid treatment time.

第1の酸性溶液のpHは、pH2.5以上pH3.5以下の範囲であり、好ましくはpH2.7以上pH3.2以下の範囲である。酸性物質を含む溶液のpHが2.5を下回ると、得られる第1の薄膜と被成膜物との密着性が低く、酸性物質を含む溶液と接触させた後に第1の薄膜が被成膜物から剥離する場合がある。第1の酸性溶液のpHが3.5を超えると、蒸着膜中に含まれる酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)の溶解速度が遅くなり、酸化インジウム(InO)及び/又はインジウム(In)を全て溶出させるまでに時間を要し、製造効率が低下するため、好ましくない。 The pH of the first acidic solution is in the range of pH 2.5 or more and pH 3.5 or less, preferably in the range of pH 2.7 or more and pH 3.2 or less. If the pH of the solution containing an acidic substance is less than 2.5, the adhesion between the obtained first thin film and the object to be coated will be low, and the first thin film will not be formed after contacting with the solution containing an acidic substance. It may peel off from the film. When the pH of the first acidic solution exceeds 3.5, the dissolution rate of indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) contained in the deposited film becomes slow, and indium oxide (In 2 This is not preferable because it takes time to completely elute O) and/or indium (In), which reduces production efficiency.

蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させる温度は、室温であれば十分であり、室温は15℃以上28℃以下の範囲であり、好ましくは15℃以上25℃以下の範囲である。蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させる温度は、高いほど蒸着膜中の酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)の溶出を促進させることができ、接触時間を短縮することができるので、製造上好ましい。温度が高すぎると、第1の酸性溶液の溶媒が蒸発し、pHが下がってしまうため、密閉容器とするか、pHを常時監視し、調整するための設備が必要となるので、製造コストが高くなる虞がある。低すぎると、冷却装置が必要となる場合があるので製造コストが高くなる虞がある。
蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させる時間は、薄膜全体が透明になる時間であればよい。
Room temperature is sufficient for the temperature at which the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, and the room temperature is in the range of 15°C to 28°C, preferably in the range of 15°C to 25°C. The higher the temperature at which the deposited film is brought into contact with the first acidic solution, the more the elution of indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) in the deposited film can be promoted, and the contact time can be shortened. This is preferable in terms of manufacturing. If the temperature is too high, the solvent of the first acidic solution will evaporate and the pH will drop, so a closed container or equipment to constantly monitor and adjust the pH is required, which reduces manufacturing costs. There is a risk that the price will rise. If it is too low, a cooling device may be required, which may increase manufacturing costs.
The time for which the vapor deposited film is brought into contact with the first acidic solution may be any time that the entire thin film becomes transparent.

蒸着膜を第1の酸性溶液に接触させる方法は、一般的には第1の酸性溶液中に蒸着膜を形成した被成膜物を浸漬させる方法や、被成膜物に形成された蒸着膜のみを第1の酸性溶液中に浸漬させる方法が挙げられる。蒸着膜を第1の酸性溶液に浸漬させる方法では、所定時間経過後に蒸着膜中の酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が溶出する。蒸着膜中の酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が溶出し、場合によっては酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)に覆われた二酸化ケイ素(SiO)が酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)と共に溶出することによって、空隙を有する薄膜が得られる。 The method of bringing the vapor deposited film into contact with the first acidic solution is generally a method of immersing the object on which the vapor deposited film has been formed in the first acidic solution, or a method of bringing the vapor deposited film formed on the object into the film into contact with the first acidic solution. One example is a method of immersing only the first acidic solution in the first acidic solution. In the method of immersing the deposited film in the first acidic solution, indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) in the deposited film is eluted after a predetermined period of time. Indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) in the deposited film is eluted, and in some cases, indium dioxide covered with indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) is dissolved. A thin film having voids is obtained by eluting silicon (SiO 2 ) together with indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In).

第1の薄膜:光学薄膜
本発明の一実施形態の方法によって製造された第1の薄膜は、酸化ケイ素を含み、屈折率が1.300以下の光学薄膜である。第1の薄膜(光学薄膜)は、二酸化ケイ素(SiO)と酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)とを含む蒸着膜から酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が溶出されてなる空隙を有し、二酸化ケイ素(SiO)を骨格とする、屈折率が1.300以下の光学薄膜である。第1の薄膜(光学薄膜)は、好ましくは屈折率が1.250以下、より好ましくは屈折率が1.200以下、さらに好ましくは屈折率が1.170以下である。第1の薄膜(光学薄膜)は、蒸着膜を構成する酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が溶出して空隙が多数形成され、溶出されずに残った二酸化ケイ素(SiO)が骨格となって構成される。第1の薄膜には、骨格を構成する二酸化ケイ素(SiO)の他に、極めて僅かな量の酸化インジウム(III)(In)を含む場合があり、その含有量は、第1の酸性溶液で処理した後の第1の薄膜を、pH2.0以下の強酸性溶液に接触した後の第1の薄膜の屈折率が約0.01低下する量である。
First Thin Film: Optical Thin Film The first thin film manufactured by the method of one embodiment of the present invention is an optical thin film containing silicon oxide and having a refractive index of 1.300 or less. The first thin film (optical thin film) is made of indium (I) oxide (In 2 O) from a deposited film containing silicon dioxide (SiO 2 ) and indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) . It is an optical thin film having a refractive index of 1.300 or less, having voids formed by elution of indium (In), and having a silicon dioxide (SiO 2 ) skeleton. The first thin film (optical thin film) preferably has a refractive index of 1.250 or less, more preferably 1.200 or less, and even more preferably 1.170 or less. In the first thin film (optical thin film), indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) constituting the deposited film are eluted to form a large number of voids, and the silicon dioxide remaining without being eluted is formed. (SiO 2 ) serves as a skeleton. The first thin film may contain an extremely small amount of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) in addition to silicon dioxide (SiO 2 ) that constitutes the skeleton, and the content is equal to or less than the first thin film. This is the amount by which the refractive index of the first thin film after being treated with the acidic solution is brought into contact with a strong acidic solution having a pH of 2.0 or less by about 0.01.

光学薄膜である第1の薄膜は、屈折率が1.300以下なので、可視域全体にわたり反射防止効果を高めることができる。
光学薄膜の屈折率は、分光光度計で反射スペクトルを測定し、入射光強度を100としたときの反射光強度の極小値を反射率として測定し、この測定した反射率の極小値からフレネル係数を用いて算出することができる。
Since the first thin film, which is an optical thin film, has a refractive index of 1.300 or less, the antireflection effect can be enhanced over the entire visible region.
The refractive index of an optical thin film is determined by measuring the reflection spectrum with a spectrophotometer, measuring the minimum value of the reflected light intensity when the incident light intensity is 100, and calculating the Fresnel coefficient from the minimum value of the measured reflectance. It can be calculated using

光学薄膜である空隙を有する第1の薄膜は、空隙率が30%以上90%以下の範囲であることが好ましい。第1の薄膜の空隙率が30%以上であれば薄膜の屈折率を低くすることができ、90%以下であれば、被成膜物上に形成した薄膜を維持する強度を有しつつ、薄膜の屈折率を低くすることができる。光学薄膜である第1の薄膜は、空隙率が、より好ましくは40%以上90%以下の範囲であり、さらに好ましくは50%以上90%以下の範囲であり、よりさらに好ましくは60%以上85%以下の範囲である。光学薄膜の空隙率(全気孔率Vp)は、後述する実施例に基づき、Lorenz-Lorenz式を用いて求めることができる。 The first thin film having voids, which is an optical thin film, preferably has a porosity in a range of 30% or more and 90% or less. If the porosity of the first thin film is 30% or more, the refractive index of the thin film can be lowered, and if it is 90% or less, it has the strength to maintain the thin film formed on the object to be film-formed. The refractive index of the thin film can be lowered. The first thin film, which is an optical thin film, has a porosity that is more preferably 40% or more and 90% or less, still more preferably 50% or more and 90% or less, and even more preferably 60% or more and 85% or more. % or less. The porosity (total porosity Vp) of the optical thin film can be determined using the Lorenz-Lorenz formula based on the examples described later.

第1の薄膜がシリカコートをされた第2の薄膜を得る工程
本発明の一実施形態に係る製造方法は、前記第1の薄膜の表面を、シリカコート形成材料でコーティングした後に熱処理して第2の薄膜を得る工程を含む。第2の薄膜は、被成膜物に形成された第1の薄膜がシリカコートされてなるものであり、第1の薄膜と第1の薄膜をコートするシリカとを含むものである。本発明の一実施形態に係る製造方法において、空隙を有する第1の薄膜に全体にシリカコートが形成されるように、シリカコート形成材料を第1の薄膜の表面にコーティングした後、熱処理することが好ましい。
Step of obtaining a second thin film in which the first thin film is coated with silica A manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes coating the surface of the first thin film with a silica coat forming material and then heat-treating the surface of the first thin film. The method includes the step of obtaining a thin film of No. 2. The second thin film is formed by coating the first thin film formed on the object to be coated with silica, and includes the first thin film and silica coating the first thin film. In the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, heat treatment is performed after coating the surface of the first thin film with a silica coat forming material so that a silica coat is formed on the entire first thin film having voids. is preferred.

シリカコート形成材料は、シリコンアルコキシドを含むことが好ましい。シリカコートは、ゾルゲル法によって形成されるものであることが好ましい。シリコンアルコキシドは、アルコキシル基を2つ以上有するシラン化合物であることが好ましく、具体的にはジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトライソプロポキシシラン、及びテトラブトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。 The silica coat forming material preferably contains silicon alkoxide. The silica coat is preferably formed by a sol-gel method. The silicon alkoxide is preferably a silane compound having two or more alkoxyl groups, specifically dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, 3- It is preferable to use at least one selected from the group consisting of glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS), tetraisopropoxysilane, and tetrabutoxysilane.

シリカコート形成材料は、成膜を良好とするために、溶媒を含むことが好ましく、溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサンノン、イソホロン等のケトン類が挙げられる。溶媒は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。シリカコート形成材料は、好ましくはシリコンアルコキシドと溶媒とを含み、さらに第2の酸性溶液が添加されたものであることが好ましい。 In order to improve film formation, the silica coat forming material preferably contains a solvent. Examples of solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and butanol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and isophorone. Examples include: One type of solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination. The silica coat forming material preferably contains a silicon alkoxide and a solvent, and further preferably includes a second acidic solution.

本発明の一実施形態に係る製造方法は、前記シリカコート形成材料がシリコンアルコキシドを含むものである場合、シリコンアルコキシドを加水分解するためにシリカコート形成材料に第2の酸性溶液を添加することを含み、前記第2の酸性溶液のpHがpH0.8以上pH1.8以下の範囲であることが好ましく、より好ましくはpH1.0以上pH1.5以下である。 The manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes, when the silica coat forming material contains silicon alkoxide, adding a second acidic solution to the silica coat forming material in order to hydrolyze the silicon alkoxide, The pH of the second acidic solution is preferably in the range of pH 0.8 or more and pH 1.8 or less, more preferably pH 1.0 or more and pH 1.5 or less.

前記シリカコート形成材料に添加する第2の酸性溶液は、pHがpH0.8以上pH1.8以下の範囲であれば、シリカコート形成材料中にシリコンアルコキシドが含まれる場合、シリコンアルコキシドを加水分解させ、その後脱水縮合させることができる。第1の薄膜の表面をシリカコート形成材料でコーティングすることによって、第1の薄膜の表面がシリカコートされてなる、第2に薄膜を得ることができる。第2の薄膜は、第1の薄膜とこれにコートされたシリカとを含み、十分な膜強度を持たせることができる。シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液のpHが、pH0.8未満若しくはpH1.8を超えると、加水分解中にシリコンアルコキシドの加水分解によって生成された粒子の粒子成長が促進されすぎて、第1の薄膜の表面を覆うようにシリカコートされにくくなる。シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液に含まれる酸性物質は、塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸及び酢酸から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 The second acidic solution added to the silica coat forming material can hydrolyze silicon alkoxide if the silica coat forming material contains silicon alkoxide, as long as the pH is in the range of pH 0.8 or more and pH 1.8 or less. , followed by dehydration condensation. By coating the surface of the first thin film with a silica coat forming material, a second thin film in which the surface of the first thin film is coated with silica can be obtained. The second thin film includes the first thin film and silica coated thereon, and can have sufficient film strength. If the pH of the second acidic solution added to the silica coat forming material is less than pH 0.8 or greater than pH 1.8, the particle growth of particles generated by hydrolysis of silicon alkoxide during hydrolysis will be excessively promoted. Therefore, it becomes difficult to coat the surface of the first thin film with silica. The acidic substance contained in the second acidic solution added to the silica coat forming material is preferably at least one selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, oxalic acid, and acetic acid.

シリカコート形成材料をコーティングする方法は、例えばスピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法、フローコート法、バーコート法、リバースコート法、グラビアコート法、印刷法が挙げられる。 Examples of methods for coating with the silica coat forming material include spin coating, dip coating, spray coating, flow coating, bar coating, reverse coating, gravure coating, and printing.

第1の薄膜の表面にシリカコート形成材料をコーティングした後、熱処理する温度は、シリカコートを形成可能な温度であればよく、250℃以上350℃以下が好ましく、280℃以上320℃以下がより好ましい。又、熱処理する時間は、シリカコートを形成可能な時間であればよく、好ましくは0.5時間以上3時間以下であり、さらに好ましくは0.5時間以上2時間以下である。 After coating the surface of the first thin film with the silica coat-forming material, the heat treatment temperature may be any temperature that can form a silica coat, preferably 250°C or more and 350°C or less, more preferably 280°C or more and 320°C or less. preferable. Further, the heat treatment time may be any time as long as it is possible to form a silica coat, and is preferably 0.5 hours or more and 3 hours or less, and more preferably 0.5 hours or more and 2 hours or less.

第1の薄膜がシリカコートをされてなる第2の薄膜:光学薄膜
第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜は、酸化ケイ素を含み、屈折率が1.380以下であることが好ましい。
A second thin film formed by coating the first thin film with silica: an optical thin film The second thin film formed by coating the first thin film with silica contains silicon oxide and has a refractive index of 1.380 or less. preferable.

光学薄膜である第2の薄膜は、第1の薄膜の骨格となる酸化ケイ素(SiO)の表面を覆うようにシリカコートされてなるものである。第1の薄膜の骨格となる酸化ケイ素(SiO)は空隙を有するため、表面が網目状になっていると推測され、この表面に沿ってシリカがコートされると推測される。光学薄膜である第2の薄膜は、第1の薄膜の表面がシリカコートされてなるため、十分な膜強度を有する。 The second thin film, which is an optical thin film, is coated with silica so as to cover the surface of silicon oxide (SiO 2 ), which is the skeleton of the first thin film. Since silicon oxide (SiO 2 ), which forms the skeleton of the first thin film, has voids, it is assumed that the surface is mesh-like, and that silica is coated along this surface. The second thin film, which is an optical thin film, has sufficient film strength because the surface of the first thin film is coated with silica.

また、光学薄膜である第2の薄膜は、屈折率が1.380以下と低く、従来の低屈折材料として知られているフッ化マグネシウム(MgF)の屈折率である1.380と同等以下の屈折率となる。第2の薄膜は、屈折率が1.380以下と低いので、例えば光学ガラス又はプラスチックを被成膜物とした場合、被成膜物の屈折率の平方根(約1.200から約1.300)に近い値となり、反射防止効果を高めることができる。第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜の屈折率は、好ましくは1.380以下、より好ましくは1.300以下、さらに好ましくは1.250以下、よりさらに好ましくは1.200以下である。 In addition, the second thin film, which is an optical thin film, has a low refractive index of 1.380 or less, which is equal to or lower than 1.380, which is the refractive index of magnesium fluoride (MgF 2 ), which is known as a conventional low refractive material. The refractive index is . Since the second thin film has a low refractive index of 1.380 or less, for example, when optical glass or plastic is the object to be coated, the second thin film has a refractive index of about 1.200 to about 1.300 ), and the antireflection effect can be enhanced. The refractive index of the second thin film obtained by coating the first thin film with silica is preferably 1.380 or less, more preferably 1.300 or less, still more preferably 1.250 or less, even more preferably 1.200 or less. It is.

光学部材
本発明の一実施形態の光学薄膜と、被成膜物とを備えた光学部材は、天体望遠鏡、眼鏡レンズ、カメラ、バンドパスフィルター、ビームスプリッター等の光学ピックアップ部品を備えたディスクドライブ装置、高精細の液晶パネルを備えた表示装置等の光学部材として利用することができる。また、光学薄膜を発光装置の外部への光の取り出し部分に適用することで、発光装置から外部へ光の射出を促進させ、光の取り出し効率の向上や発熱の軽減を期待することができる。
Optical member An optical member including an optical thin film and a film-forming object according to an embodiment of the present invention is a disk drive device equipped with optical pickup parts such as an astronomical telescope, an eyeglass lens, a camera, a bandpass filter, and a beam splitter. , it can be used as an optical member for display devices and the like equipped with high-definition liquid crystal panels. In addition, by applying an optical thin film to the part of the light emitting device that extracts light to the outside, it is possible to promote the emission of light from the light emitting device to the outside, and to improve the light extraction efficiency and reduce heat generation.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

実施例1
薄膜形成材料の製造
酸化インジウム(III)粉末(In)(純度:99.99質量%)160gと、一酸化ケイ素粉末(SiO)(純度:99.9質量%)100gとを1Lのナイロンポットに投入し、これらの粉末とともに直径20mm(φ20)のナイロンボールを投入し、凝集物をほぐしながら30分混合し、原料混合物を得た。酸化ケイ素1モルに対する酸化インジウムのモル比(In/SiOモル比)は、0.254であった。原料混合物をポットから取り出し、プレス成形し成形体とした。この成形体を不活性雰囲気(アルゴン(Ar):99.99体積%)中で、800℃で2時間焼成し、薄膜形成材料(焼結体)1を得た。
Example 1
Production of thin film forming material 160 g of indium (III) oxide powder (In 2 O 3 ) (purity: 99.99 mass %) and 100 g of silicon monoxide powder (SiO) (purity: 99.9 mass %) were added to 1 L of A nylon ball with a diameter of 20 mm (φ20) was added together with these powders, and the mixture was mixed for 30 minutes while loosening aggregates to obtain a raw material mixture. The molar ratio of indium oxide to 1 mole of silicon oxide (In 2 O 3 /SiO molar ratio) was 0.254. The raw material mixture was taken out from the pot and press-molded into a molded body. This molded body was fired at 800° C. for 2 hours in an inert atmosphere (argon (Ar): 99.99% by volume) to obtain a thin film forming material (sintered body) 1.

第1の蒸着膜の製造
被成膜物として、円板状の両面研磨板ガラス(ショット(SCHOTT AG)社製、BK-7)を用いた。蒸着装置内に、被成膜物と、薄膜形成材料1を配置し、蒸着装置内の圧力を1.0×10-4Paまで減圧した状態で、薄膜形成材料1に電子ビーム(日本電子株式会社製、JEBG-102UH0)を140mAで照射し、基板状の被成膜物の片面に酸化インジウム(I)(InO)と二酸化ケイ素(SiO)とを含む蒸着膜を形成した。成膜時の被成膜物の温度を100℃とし、成膜時にイオン銃(シンクロン社製NIS-150)から放出されたArイオンによるイオンビームアシスト蒸着(Ion-beam Assisted Deposition:IAD)(加速電圧値-加速電流値=900V-900mA)を用いた。被成膜物のチャージアップを防止するため、ニュートラライザー(株式会社シンクロン、RFN‐2、バイアス電流値=1000mA)を併用した。
Manufacture of the first vapor deposited film A disc-shaped double-sided polished plate glass (manufactured by SCHOTT AG, BK-7) was used as the object to be deposited. The object to be deposited and the thin film forming material 1 were placed in a vapor deposition apparatus, and while the pressure inside the vapor deposition apparatus was reduced to 1.0×10 -4 Pa, an electron beam (JEOL Ltd.) was applied to the thin film forming material 1. A vapor deposited film containing indium (I) oxide (In 2 O) and silicon dioxide (SiO 2 ) was formed on one side of a substrate-shaped object to be film-formed by irradiating the substrate with a JEBG-102UH0 (manufactured by JEBG-102UH0) at 140 mA. The temperature of the film to be deposited during film formation was 100°C, and ion-beam assisted deposition (IAD) (accelerated Voltage value-acceleration current value=900V-900mA) was used. In order to prevent charge-up of the film to be deposited, a neutralizer (RFN-2, manufactured by Synchron Co., Ltd., bias current value = 1000 mA) was used.

空隙を有する第1の薄膜の製造
pH3.2のシュウ酸溶液を第1の酸性溶液として用い、このシュウ酸溶液に蒸着膜が形成された被成膜物を室温で浸漬し、蒸着膜から酸化インジウム(I)(InO)を優先的に溶出させて、空隙を有する第1の薄膜を作製した。蒸着膜と酸性溶液との接触時間(浸漬時間)は、90分間とし、可視光の吸収の無い第1の薄膜を得た。得られた空隙を有する第1の薄膜の屈折率を後述する方法によって測定した。屈折率が1.091である空隙を有する第1の薄膜が得られた。第1の薄膜に含まれる酸化インジウム(III)(In)及び/又はインジウム(In)の量は、第1の薄膜をpH2.0以下の強酸性溶液と接触させた後に、第1の薄膜の屈折率が0.011低下する量であり、空隙率で約3%増加する量(共に脱落した二酸化ケイ素(SiO)を含む)であった。
Manufacturing a first thin film with voids An oxalic acid solution with a pH of 3.2 is used as the first acidic solution, and the object on which a vapor deposited film has been formed is immersed in this oxalic acid solution at room temperature to remove oxidation from the vapor deposited film. Indium (I) (In 2 O) was preferentially eluted to produce a first thin film having voids. The contact time (immersion time) between the deposited film and the acidic solution was 90 minutes to obtain a first thin film that did not absorb visible light. The refractive index of the obtained first thin film having voids was measured by the method described below. A first thin film with voids having a refractive index of 1.091 was obtained. The amount of indium (III) oxide (In 2 O 3 ) and/or indium (In) contained in the first thin film is determined by contacting the first thin film with a strong acidic solution having a pH of 2.0 or less. This amount decreased the refractive index of the thin film by 0.011, and increased the porosity by approximately 3% (including silicon dioxide (SiO 2 ) which was dropped).

第2の薄膜の製造
シリカコート形成材料としてテトラエトキシシラン(TEOS、信越化学工業社製)0.5gを脱水したエタノール12.85g中に添加し、その後、第2の酸性溶液としてpH1.0の塩酸を0.47g添加して、調整した液を24時間混合することでシリカコート形成材料を製造した。空隙を有する第1の薄膜の表面に、シリカコート形成材料を滴下し、含浸させた後、第1の薄膜を回転することで余分なシリカコート形成材料を第1の薄膜の表面から除去し、第1の薄膜の表面をシリカコート形成材料でコーティングし、300℃で1時間保持し、第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.139であった。
Production of second thin film 0.5 g of tetraethoxysilane (TEOS, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) as a silica coat forming material was added to 12.85 g of dehydrated ethanol, and then a second acidic solution with a pH of 1.0 was added to 12.85 g of dehydrated ethanol. A silica coat forming material was manufactured by adding 0.47 g of hydrochloric acid and mixing the prepared liquid for 24 hours. After dropping the silica coat forming material onto the surface of the first thin film having voids and impregnating it, removing the excess silica coat forming material from the surface of the first thin film by rotating the first thin film, The surface of the first thin film was coated with a silica coat forming material and held at 300° C. for 1 hour to produce a second thin film in which the first thin film was coated with silica. The refractive index of the second thin film obtained was 1.139.

実施例2
In粉末155g、SiO粉末100g(In/SiOモル比が0.246)を混合し、実施例1と同様にして焼結した薄膜形成材料2を得た。この薄膜形成材料2を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.140であった。
Example 2
155 g of In 2 O 3 powder and 100 g of SiO powder (In 2 O 3 /SiO molar ratio is 0.246) were mixed and sintered in the same manner as in Example 1 to obtain a thin film forming material 2. Using this thin film forming material 2, a first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1 except that it was not coated with silica. The refractive index of the obtained thin film was 1.140.

実施例3
第1の酸性溶液としてpH2.5のシュウ酸溶液を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.094であった。
Example 3
A first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1, except that an oxalic acid solution with a pH of 2.5 was used as the first acidic solution, and the film was not coated with silica. The refractive index of the obtained thin film was 1.094.

実施例4
第1の酸性溶液としてpH2.7のシュウ酸溶液を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.093であった。
Example 4
A first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1 except that an oxalic acid solution with a pH of 2.7 was used as the first acidic solution and that it was not coated with silica. The refractive index of the obtained thin film was 1.093.

実施例5
第1の酸性溶液としてpH3.5のシュウ酸溶液を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.092であった。
Example 5
A first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1, except that an oxalic acid solution with a pH of 3.5 was used as the first acidic solution, and the film was not coated with silica. The refractive index of the obtained thin film was 1.092.

実施例6
第1の酸性溶液としてpH3.0の塩酸溶液を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.095であった。
Example 6
A first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1 except that it was not coated with silica using a hydrochloric acid solution with a pH of 3.0 as the first acidic solution. The refractive index of the obtained thin film was 1.095.

実施例7
Arイオンによるイオンビームアシスト蒸着を用いず、シリカコートされていないこと以外は実施例2と同様にして空隙を有する第1の薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.266であった。
Example 7
A first thin film having voids was produced in the same manner as in Example 2 except that ion beam assisted vapor deposition using Ar ions was not used and silica coating was not used. The refractive index of the obtained thin film was 1.266.

比較例1
In粉末140g、SiO粉末100g(In/SiOモル比が0.222)を混合し、実施例7と同様にして焼結した薄膜形成材料3を得た。この薄膜形成材料3を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例7と同様にして空隙を有する薄膜を作製した。得られた薄膜の屈折率は1.321であった。
Comparative example 1
140 g of In 2 O 3 powder and 100 g of SiO powder (In 2 O 3 /SiO molar ratio is 0.222) were mixed and sintered in the same manner as in Example 7 to obtain a thin film forming material 3. Using this thin film forming material 3, a thin film having voids was produced in the same manner as in Example 7 except that it was not coated with silica. The refractive index of the obtained thin film was 1.321.

比較例2
In粉末180g、SiO粉末100g(In/SiOモル比が0.286)を混合し、実施例1と同様にして焼結した薄膜形成材料4を得た。この薄膜形成材料4を用いたこと以外は実施例1と同様にして蒸着膜を作製し、蒸着膜を、実施例1と同様の第1の酸性溶液に接触させたが、酸処理後に蒸着膜が被成膜物から剥離してしまい、空隙を有する薄膜を得ることはできなかった。
Comparative example 2
180 g of In 2 O 3 powder and 100 g of SiO powder (In 2 O 3 /SiO molar ratio is 0.286) were mixed and sintered in the same manner as in Example 1 to obtain a thin film forming material 4. A vapor deposited film was produced in the same manner as in Example 1 except that this thin film forming material 4 was used, and the vapor deposited film was brought into contact with the same first acidic solution as in Example 1, but after the acid treatment, the vapor deposited film peeled off from the object to be film-formed, making it impossible to obtain a thin film with voids.

比較例3
第1の酸性溶液としてpH2.0のシュウ酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして蒸着膜を作製し、蒸着膜を、実施例1と同様の第1の酸性溶液に接触させたが、酸処理後に蒸着膜が被成膜物から剥離してしまい、空隙を有する薄膜を得ることはできなかった。
Comparative example 3
A deposited film was produced in the same manner as in Example 1 except that an oxalic acid solution with a pH of 2.0 was used as the first acidic solution, and the deposited film was brought into contact with the same first acidic solution as in Example 1. However, the deposited film peeled off from the object to be deposited after the acid treatment, and a thin film with voids could not be obtained.

比較例4
第1の酸性溶液としてpH4.0としたシュウ酸溶液を用い、シリカコートされていないこと以外は実施例1と同様にして空隙を有する薄膜を作製した。得られた薄膜は透明にならなかった。
Comparative example 4
A thin film having voids was produced in the same manner as in Example 1 except that it was not coated with silica, using an oxalic acid solution adjusted to pH 4.0 as the first acidic solution. The resulting thin film did not become transparent.

薄膜(光学薄膜)の評価
以下のように実施例及び比較例の光学薄膜である第1の薄膜の評価を行なった。結果を表1に示す。
Evaluation of Thin Film (Optical Thin Film) The first thin film, which is the optical thin film of Examples and Comparative Examples, was evaluated as follows. The results are shown in Table 1.

屈折率
分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ、製品名:U-4100、入射角5°)を用いて、実施例の空隙を有する薄膜(光学薄膜)の反射スペクトルを測定した。入射光強度を100としたときの反射光強度の極小値を反射率として測定し、この測定した反射率からフレネル係数を用いて屈折率を算出した。
実施例において、薄膜を形成する基板状の被成膜物として両面研磨ガラスを用いていることから、測定から得られた反射率R’は、裏面反射を含む多重繰り返し反射を含んでいる。測定された反射率R’は、多重繰り返し反射を含んでいることから、薄膜の反射率Rは、以下の式(1)で表すことができる。
Refractive index Using a spectrophotometer (Hitachi High-Technologies Corporation, product name: U-4100, incident angle 5°), the reflection spectrum of the thin film (optical thin film) having voids of Example was measured. The minimum value of the reflected light intensity when the incident light intensity is 100 was measured as the reflectance, and the refractive index was calculated from the measured reflectance using the Fresnel coefficient.
In the examples, since double-sided polished glass is used as the substrate-like film-forming object on which the thin film is formed, the reflectance R' obtained from the measurement includes multiple repeated reflections including backside reflection. Since the measured reflectance R' includes multiple repeated reflections, the reflectance R of the thin film can be expressed by the following equation (1).

前記式(1)中において、Rは基板(被成膜物)の反射率である。実際に測定された薄膜の反射率R’から式(1)に基づき、薄膜の反射率Rを算出した。薄膜の反射率Rは、裏面からの反射を考慮しない反射率である。
薄膜の反射率Rは、フレネル係数を用いると、基板(被成膜物)の屈折率nと薄膜の屈折率nを以下の式(2)を用いて表すことができる。
In the above formula (1), R o is the reflectance of the substrate (film-forming object). The reflectance R of the thin film was calculated based on equation (1) from the actually measured reflectance R' of the thin film. The reflectance R of the thin film is a reflectance that does not take into account reflection from the back surface.
The reflectance R of the thin film can be expressed using the following equation (2) using the Fresnel coefficient, the refractive index nm of the substrate (film-forming object), and the refractive index n of the thin film.

ここで、大気の屈折率を1と近似し、基板の屈折率nの平方根よりも薄膜の屈折率nが大きい場合には、以下の式(3)で薄膜の屈折率nを表すことができる。 Here, if the refractive index of the atmosphere is approximated as 1 and the refractive index n of the thin film is larger than the square root of the refractive index n m of the substrate, then the refractive index n of the thin film can be expressed by the following equation (3). can.

また、基板の屈折率nの平方根よりも薄膜の屈折率nが小さい場合には、以下の式(4)で薄膜の屈折率nを表すことができる。 Further, when the refractive index n of the thin film is smaller than the square root of the refractive index nm of the substrate, the refractive index n of the thin film can be expressed by the following equation (4).

前記式(1)ないし(4)に基づき、光学薄膜である第1の薄膜及び第2の薄膜の屈折率nを算出した。なお、光学薄膜の屈折率nに関して、「小檜山光信著、「光学薄膜の基礎理論-フレネル係数、特性マトリクス-」、株式会社オプトロニクス社出版、平成23年2月25日、増補改訂版第1刷」を参照にした。 The refractive index n of the first thin film and the second thin film, which are optical thin films, was calculated based on the above formulas (1) to (4). Regarding the refractive index n of optical thin films, please refer to "Mitsunobu Kohiyama, "Basic Theory of Optical Thin Films - Fresnel Coefficients, Characteristic Matrix", published by Optronics Co., Ltd., February 25, 2011, expanded and revised edition 1st printing. ” was used as a reference.

空隙率(%)
光学薄膜である第1の薄膜及び第2の薄膜の空隙率(全気孔率Vp)は、下記式(5)に示すLorenz-Lorenz式を用いて求めた。下記式(5)において、nは薄膜の観測された屈折率であり、nは薄膜の骨格の屈折率である。薄膜の屈折率nは、前記式(1)から(4)に基づき求めた空隙を有する薄膜(光学薄膜)の屈折率である。薄膜の骨格の屈折率nは、主に二酸化ケイ素(SiO)から構成されているため、二酸化ケイ素(SiO)の屈折率(1.460)を用いて求めた。
Porosity (%)
The porosity (total porosity Vp) of the first thin film and the second thin film, which are optical thin films, was determined using the Lorenz-Lorenz equation shown in equation (5) below. In the following equation (5), n f is the observed refractive index of the thin film, and n b is the refractive index of the skeleton of the thin film. The refractive index n f of the thin film is the refractive index of a thin film (optical thin film) having voids determined based on the above formulas (1) to (4). The refractive index n b of the thin film skeleton is mainly composed of silicon dioxide (SiO 2 ), and therefore was determined using the refractive index of silicon dioxide (SiO 2 ) (1.460).

吸収率(%)
分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ、製品名:U-4100、入射角5°)を用いて、実施例の空隙を有する薄膜(光学薄膜)の吸収率を測定した。入射光強度を100としたときの反射光強度と透過光強度を測定し、それらを入射光強度100から減じた値を吸収率として測定した。吸収率は、短波長側が高くなるので、390nmから410nmの平均値とした。
Absorption rate (%)
Using a spectrophotometer (Hitachi High-Technologies Corporation, product name: U-4100, incident angle 5°), the absorption rate of the thin film (optical thin film) having voids of the example was measured. The reflected light intensity and the transmitted light intensity were measured when the incident light intensity was set to 100, and the value obtained by subtracting them from the incident light intensity of 100 was measured as the absorption rate. Since the absorption rate is higher on the shorter wavelength side, it was taken as an average value from 390 nm to 410 nm.

表1に示すように、実施例1から7の第1の薄膜は、屈折率が1.300以下と低くすることができた。Arイオンによりイオンビームアシスト蒸着(IAD)を用いた実施例1から6の第1の薄膜は、屈折率が1.170以下とより屈折率を低くすることができた。実施例1の第1の薄膜は、分光光度計で透過率と反射率から吸収率を測定したところ、吸収率は十分低く、薄膜中に体色が黒色である酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)は存在せず、酸性物質との接触によって薄膜中の酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)が全て溶出していることが確認できた。また、実施例1の第1の薄膜は、体色が黒色である一酸化ケイ素(SiO)も存在していないことが確認できた。 As shown in Table 1, the first thin films of Examples 1 to 7 were able to have a low refractive index of 1.300 or less. The first thin films of Examples 1 to 6 using ion beam assisted deposition (IAD) using Ar ions were able to lower the refractive index to 1.170 or less. The absorption rate of the first thin film of Example 1 was measured using a spectrophotometer based on the transmittance and reflectance, and the absorption rate was found to be sufficiently low . It was confirmed that no indium (I) (O) and/or indium (In) was present, and all indium (I) oxide (In 2 O) and/or indium (In) in the thin film was eluted by contact with the acidic substance. Ta. Furthermore, it was confirmed that silicon monoxide (SiO), which has a black body color, was not present in the first thin film of Example 1.

比較例1に示すように、薄膜形成材料のIn/SiOモル比が0.222であり、薄膜形成材料のIn/SiOのモル比が0.230を下回ると、第1の薄膜は、屈折率が1.321であり、屈折率が1.300以下と低くならなかった。比較例2に示すように、薄膜形成材料のIn/SiOモル比が0.286であり、薄膜形成材料のIn/SiOモル比が0.270モルを上回ると第1の酸性溶液との接触によって蒸着膜が剥がれ、被成膜物の所望とする部分に空隙を有する第1の薄膜を形成することができなかった。 As shown in Comparative Example 1, when the In 2 O 3 /SiO molar ratio of the thin film forming material is 0.222 and the In 2 O 3 /SiO molar ratio of the thin film forming material is less than 0.230, the first The refractive index of the thin film was 1.321, and the refractive index did not become lower than 1.300. As shown in Comparative Example 2, the In 2 O 3 /SiO molar ratio of the thin film forming material is 0.286, and when the In 2 O 3 /SiO molar ratio of the thin film forming material exceeds 0.270 mol, the first The vapor deposited film peeled off due to contact with the acidic solution, and it was not possible to form the first thin film having voids in the desired portion of the object to be film-formed.

比較例3に示すように、第1の酸性溶液のpHが低すぎると、接触後に蒸着膜が剥がれ、被成膜物の所望とする部分に空隙を有する第1の薄膜を形成することができなかった。さらに比較例4に示すように、第1の酸性溶液のpHが高すぎると、第1の薄膜中に黒色物質が認められ、黒色物質である酸化インジウム(I)(InO)及び/又はインジウム(In)を溶出させることができなかった。 As shown in Comparative Example 3, if the pH of the first acidic solution is too low, the deposited film will peel off after contact, making it impossible to form the first thin film with voids in the desired portion of the film-forming object. There wasn't. Furthermore, as shown in Comparative Example 4, when the pH of the first acidic solution is too high, a black substance is observed in the first thin film, and the black substance indium (I) oxide (In 2 O) and/or Indium (In) could not be eluted.

次に、第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜の実施例1、8から14について説明する。 Next, Examples 1 and 8 to 14 of the second thin film in which the first thin film is coated with silica will be described.

実施例8
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pH1.5の塩酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして、第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.171であった。
Example 8
A second thin film obtained by coating the first thin film with silica in the same manner as in Example 1 except that a hydrochloric acid solution with a pH of 1.5 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. was created. The refractive index of the second thin film obtained was 1.171.

実施例9
シリカコート形成材料として、シリコンアルコキシドに3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、第1の薄膜がシリカコートされなる第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.178であった。
Example 9
A second thin film in which the first thin film was coated with silica was prepared in the same manner as in Example 1 except that 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) was used as the silicon alkoxide as the silica coat forming material. did. The refractive index of the second thin film obtained was 1.178.

実施例10
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pHが0.5の塩酸溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.159であった。
Example 10
The first thin film was coated with silica in the same manner as in Example 1, except that a hydrochloric acid solution with a pH of 0.5 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. A thin film was prepared. The refractive index of the second thin film obtained was 1.159.

実施例11
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pHが2.0の塩酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.151であった。
Example 11
A second thin film was prepared in which the first thin film was coated with silica in the same manner as in Example 1 except that a hydrochloric acid solution with a pH of 2.0 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. A thin film was prepared. The refractive index of the second thin film obtained was 1.151.

実施例12
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pHが3.0の塩酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.100であった。
Example 12
A second thin film was prepared in which the first thin film was coated with silica in the same manner as in Example 1 except that a hydrochloric acid solution with a pH of 3.0 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. A thin film was prepared. The refractive index of the second thin film obtained was 1.100.

実施例13
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pHが4.0の塩酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.120であった。
Example 13
A second thin film was prepared in which the first thin film was coated with silica in the same manner as in Example 1 except that a hydrochloric acid solution with a pH of 4.0 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. A thin film was prepared. The refractive index of the second thin film obtained was 1.120.

実施例14
シリカコート形成材料に添加される第2の酸性溶液として、pHが5.0の塩酸溶液を用いたこと以外は実施例1と同様にして第1の薄膜がシリカコートされてなる、第2の薄膜を作製した。得られた第2の薄膜の屈折率は1.107であった。
Example 14
A second thin film was prepared in which the first thin film was coated with silica in the same manner as in Example 1 except that a hydrochloric acid solution with a pH of 5.0 was used as the second acidic solution added to the silica coat forming material. A thin film was prepared. The refractive index of the second thin film obtained was 1.107.

薄膜(光学薄膜)の評価
実施例1、8から14の第2の薄膜の評価として、屈折率及び空隙率は、実施例1の第1の薄膜の評価と同様の評価を行なった。結果を表2に示す。
Evaluation of thin film (optical thin film) As the evaluation of the second thin film of Examples 1 and 8 to 14, the refractive index and porosity were evaluated in the same manner as the evaluation of the first thin film of Example 1. The results are shown in Table 2.

膜強度試験
第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜(光学薄膜)の上にシルボン紙を重ね、シルボン紙の上から鉛筆硬度試験器(JIS K5600 引っかき硬度(鉛筆法)を準拠した。)を用いて、500g/cmの荷重をかけながら、乾式で20往復した。シルボン紙を外し、第2の薄膜(光学薄膜)の表面を目視で確認し、傷又は反射光の色変化が確認できたものを良くない(B:Bad)と評価し、第2の薄膜の表面に変化がないものを良い(G:good)として評価した。結果を表2に示す。なお、(B:Bad)と評価された実施例も、シリカコートなしの実施例と比較すると良好な膜強度が得られた。
Film strength test A sheet of Silbon paper was placed on top of the second thin film (optical thin film) in which the first thin film was coated with silica, and a pencil hardness tester (JIS K5600 scratch hardness (pencil method) compliant with the Silbon paper was used). .), 20 reciprocations were carried out in a dry manner while applying a load of 500 g/cm 2 . Remove the silbon paper and visually check the surface of the second thin film (optical thin film). If there are scratches or color changes in the reflected light, it is evaluated as bad (B: Bad) and the surface of the second thin film (optical thin film) is evaluated as bad. Those with no change on the surface were evaluated as good (G: good). The results are shown in Table 2. In addition, the examples evaluated as (B: Bad) also had good film strength when compared with the examples without silica coating.

SEM画像
走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜のSEM画像を得た。図1は、実施例1の第2の薄膜(光学薄膜)の表面のSEM写真であり、図2は、実施例1の第2の薄膜(光学薄膜)の断面のSEM写真である。
SEM Image A SEM image of the second thin film obtained by coating the first thin film with silica was obtained using a scanning electron microscope (SEM). FIG. 1 is a SEM photograph of the surface of the second thin film (optical thin film) of Example 1, and FIG. 2 is a SEM photograph of a cross section of the second thin film (optical thin film) of Example 1.

表2に示すように、実施例1、8から14の第1の薄膜は、屈折率が1.300以下であり、より具体的には屈折率が1.098以下と低くすることができた。また、実施例1、8から14の第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜は、屈折率が1.380以下であり、より具体的には、屈折率が1.178以下であり、従来の低屈折材料として知られているフッ化マグネシウム(MgF)の屈折率(1.380)よりも低くすることができた。 As shown in Table 2, the first thin films of Examples 1 and 8 to 14 had a refractive index of 1.300 or less, and more specifically, the refractive index could be as low as 1.098 or less. . Further, the second thin film obtained by coating the first thin film of Examples 1, 8 to 14 with silica has a refractive index of 1.380 or less, more specifically, a refractive index of 1.178 or less. The refractive index (1.380) of magnesium fluoride (MgF 2 ), which is known as a conventional low refractive material, could be lowered.

実施例1に示すように、pHが1.0の第2の酸性溶液が添加されたシリカコート形成材料を用いた場合や、実施例8に示すように、pH1.5の第2の酸性溶液が添加されたシリカコート形成材料を用いた場合や、実施例9に示すように、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS)を含むシリカコート形成材料を用いた場合も、得られた第2の薄膜は、十分な膜強度を示した。 As shown in Example 1, when a silica coat forming material to which a second acidic solution with a pH of 1.0 was added was used, and as shown in Example 8, a second acidic solution with a pH of 1.5 was used. In the case of using a silica coat forming material to which is added, or as shown in Example 9, when using a silica coat forming material containing 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), the obtained Thin film No. 2 showed sufficient film strength.

実施例11から14に示すように、pHが1.8を超えてpHの高い第2の酸性溶液が添加されたシリカコート形成材料を用いたり、実施例10に示すように、pHが0.8未満のpHの低い第2の酸性溶液が添加されたシリカコート形成材料を用いたりすると、第2の薄膜は十分な膜強度を得ることができなかった。 As shown in Examples 11 to 14, a silica coat-forming material to which a second acidic solution with a high pH of more than 1.8 was added was used, and as shown in Example 10, a silica coat-forming material with a high pH of more than 1.8 was used. When a silica coat forming material to which a second acidic solution with a low pH of less than 8 was added was used, the second thin film could not obtain sufficient film strength.

図1に示すように、実施例1の第1の薄膜は、二酸化ケイ素(SiO)で構成された骨格の間に、酸化インジウム(I)(InO)が溶出することによって形成された空隙が存在する。図2に示すように、実施例1の第1の薄膜がシリカコートされてなる第2の薄膜の断面を観察すると、二酸化ケイ素(SiO)で形成された骨格は、被成膜物から薄膜の表面まで連続し、例えばシリカ粒子の集合体から構成された薄膜とは異なる形状となっていることが確認できる。 As shown in FIG. 1, the first thin film of Example 1 was formed by elution of indium (I) oxide (In 2 O) between a skeleton composed of silicon dioxide (SiO 2 ). A void exists. As shown in FIG. 2, when observing the cross section of the second thin film obtained by coating the first thin film of Example 1 with silica, the skeleton formed of silicon dioxide (SiO 2 ) is removed from the thin film from the object to be filmed. It can be confirmed that the film continues all the way to the surface, and has a shape different from that of, for example, a thin film composed of an aggregate of silica particles.

本発明の一実施形態における薄膜の製造方法によれば、低屈折率の光学薄膜を比較的に容易に製造することができ、カメラレンズのみならず、高精細の液晶パネル等にも利用できる光学薄膜を提供することができる。本発明の一実施形態における光学薄膜は、天体望遠鏡、眼鏡レンズ、カメラ、バンドパスフィルター、ビームスプリッター等の光学ピックアップ部品を備えたディスクドライブ装置、高精細の液晶パネルを備えた表示装置等の光学部材として利用することができる。 According to the method for manufacturing a thin film in an embodiment of the present invention, it is possible to relatively easily manufacture an optical thin film with a low refractive index, and the optical film can be used not only for camera lenses but also for high-definition liquid crystal panels, etc. A thin film can be provided. The optical thin film in one embodiment of the present invention is suitable for use in optical devices such as astronomical telescopes, spectacle lenses, cameras, disk drive devices equipped with optical pickup parts such as bandpass filters and beam splitters, and display devices equipped with high-definition liquid crystal panels. It can be used as a member.

Claims (7)

薄膜形成材料を非酸化雰囲気中で物理蒸着法により被成膜物に堆積させて、二酸化ケイ素と、酸化インジウム(I)とを含む蒸着膜を形成する工程と、
前記蒸着膜を、酸性物質を含み、pH2.5以上pH3.5以下の範囲である第1の酸性溶液に接触させることによって酸化インジウム(I)を優先的に溶出させ、空隙を有し、二酸化ケイ素を骨格とする第1の薄膜を得る工程と、
前記第1の薄膜の表面を、シリカコート形成材料でコーティングした後、熱処理して第2の薄膜を得る工程を含むことを特徴とする光学薄膜の製造方法。
a step of depositing a thin film-forming material on an object to be film-formed by physical vapor deposition in a non-oxidizing atmosphere to form a vapor-deposited film containing silicon dioxide and indium (I) oxide;
By bringing the deposited film into contact with a first acidic solution containing an acidic substance and having a pH of 2.5 to 3.5, indium (I) oxide is preferentially eluted, and the indium dioxide Obtaining a first thin film having a silicon skeleton;
A method for producing an optical thin film, comprising a step of coating the surface of the first thin film with a silica coat forming material and then heat-treating the surface to obtain a second thin film.
前記第1の薄膜の屈折率が1.30以下である、請求項1に記載の光学薄膜の製造方法。 The method for manufacturing an optical thin film according to claim 1, wherein the first thin film has a refractive index of 1.30 or less. 空隙率が30%以上90%以下の範囲内である、請求項1又は2に記載の光学薄膜の製造方法。 The method for producing an optical thin film according to claim 1 or 2, wherein the porosity is in the range of 30% or more and 90% or less. 前記第1の薄膜の屈折率が1.300以下であり、
前記第2の薄膜は、屈折率が1.100以上1.178以下であり、空隙率が58.2%以上76.1%以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の光学薄膜の製造方法。
the first thin film has a refractive index of 1.300 or less,
The second thin film has a refractive index of 1.100 or more and 1.178 or less, and a porosity of 58.2% or more and 76.1% or less, according to any one of claims 1 to 3. Method for manufacturing optical thin films.
前記第1の薄膜の前記骨格が、前記被成膜物から第1の薄膜の表面まで連続する、請求項1から4のいずれか1項に記載の光学薄膜の製造方法。 5. The method for manufacturing an optical thin film according to claim 1, wherein the skeleton of the first thin film is continuous from the object to be formed to the surface of the first thin film. 前記被成膜物は、ガラス又はプラスチックからなる、請求項1から5のいずれか1項に記載の光学薄膜の製造方法。 6. The method for producing an optical thin film according to claim 1, wherein the object to be film-formed is made of glass or plastic. 前記光学薄膜は発光装置の外部への光の取り出し部分に適用される、請求項1から6のいずれか1項に記載の光学薄膜の製造方法。 7. The method of manufacturing an optical thin film according to claim 1, wherein the optical thin film is applied to a portion of a light emitting device from which light is extracted to the outside.
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