JPH01257801A - 反射防止膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、プラスチック透明基材表面上に高屈折率薄
膜層と低屈折率薄膜層とを組合わせて形成させた反射防
止膜に関する。

［従来の技術］ 従来からプラスチック透明基材表面上に酸化物薄膜など
からなる高屈折率薄膜層と低屈折率薄膜層を真空蒸着法
やスパッタリング法により形成し、その分光反射率など
の性能に応じて各種分野で反射防止膜などとして利用す
ることは知られている。

このような反射防止膜は、一般にプラスチック透明基材
の屈折率より大きい屈折率を有する高屈折率薄膜を第１
層として形成し、また基材の屈折率より小さい屈折率を
有する低屈折率薄膜を第２層として形成して２層膜とな
し、それぞれ反射防止に寄与する光学的膜厚を設定する
に際し、第１層側においては反射光の強度が最小となる
領域、つまり光の波長大。の％領域で、また第２層側に
おいては反射光の強度が最小となるλ。の〆領域で設定
され反射防止膜が構成されるようになる。

そして、上記反射防止膜の作製においては、プラスチッ
ク透明基材表面上に高屈折率の無機質酸化物薄膜を形成
後低屈折率薄膜、例えばＭｇＦ、、を形成させることが
行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題１ ところが、上記ＭｇＦ２薄膜の形成は通常２００〜４０
０℃の加熱雰囲気中で行なう必要があり、この加熱雰囲
気中では基材となるプラスチック透明基材かその耐熱限
度を超えて特性を維持できなくなるという問題がある。

このため、必然的に基材の耐熱度を考慮しながら加熱温
度を下げるようにしてＭｇＦ２薄膜の形成を行なわなけ
れはならなくなり、この結果としてＭｇＦ２薄膜の硬度
が不足し擦傷性の弱いものとなるだけでなく、下地との
密着性も不足して耐久性がなく、実用上不適となるなど
新たな問題点となる。

一方、上記反射防止膜を構成する低屈折率材料としてＭ
ｇＦ２以外に耐久性のよい無機質酸化物、例えば５ＩＯ
２が知られているが、この屈折率は１４６であり、Ｍｇ
Ｆ２の屈折率１．３８に比べかなり高く、したがって、
この５ｉｎ２を使って反射防止効果を充分なものとする
には、少なくとも基材上に３層、あるいは４層以上とし
て形成する必要がある。ところが、Ｓ■０２薄膜を複数
層とさせて３層以上の構成にすれば上記のように設定さ
れる反射防止膜の膜厚が増加し、これに伴う膜応力のた
めクランクが発生し易くなる。そして、この現象は基材
としてプラスチック材料を用いたときには特に顕著に現
われ問題となる。

この発明は、上記従来の問題点に鑑み、基材上に高屈折
率薄膜と低屈折率薄膜とを積層させた反射防止膜におい
て、その積層による反射防止効果が高く、しかも反射防
止膜全体としての光学的膜厚を従来の２層構成の反射防
止膜と同程度として耐擦性や耐久性の良好な低屈折率薄
膜の形成をなしうるようにした反射防止膜を提供するこ
とを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、プラスチック透明基材として屈折率が１５〜
１８の範囲のものを用い、この基材側から順次屈折率ｎ
１が１．９５≦ｎ１≦２．１０の無機酸化物薄膜からな
る第１層と、屈折率ｎ２が２０≦０２≦２．２０である
無機質酸化物薄膜からなる第２層を上記第１層と屈折率
の差が０．０５≦（ｎ２−ｎｌ）≦０２となるようにし
て設けて高屈折率薄膜層となし、この第２層上に屈折率
ｎ３が１４５≦０３≦１．４７である無機質酸化物薄膜
からなる第３層、すなわち低屈折率薄膜層を形成させ、
これらの屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に対応する光学的膜厚
ｄ１、ｄ２、ｄ３を、設計波長λ。が４８０ｎｍ≦λ０
　　　λ０ λ。≦５６０ｎｍの範囲において１（土面）として設け
たときには、この積層体による反射防止効果が高く、か
つ従来の２層構成のものと同程度の膜厚で耐擦性や耐久
性の良い低屈折率薄膜が形成できることを知り、この発
明を完成するに至った。

すなわち、この発明は屈折率が１５０〜１．８０の範囲
であるプラスチック透明基材表面上に、この透明基材表
面側から順次形成された屈折率ｎ１が１９５≦ｎ１≦２
．１０である無機質酸化物薄膜からなる第１層と、屈折
率ｎ２が２０≦ｎ２≦２２０である無機質酸化物薄膜か
らなる第２層と、屈折率ｎ３が１４５≦１３≦１４７で
ある無機質酸化物薄膜からなる第３層とからなり、上記
第１層、第２層、第３層の屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に対
応する光学的膜厚ｄ１、ｄ２、ｄ３が、ｎ１ｄｌ”ｎ２
ｄ２＝　ｎ　３　ｄ　３　＝”　（士ト）〔但しλ。は
設計波長で、Ｏ４８０ｎ≦λ。≦５６０ｎｍ］であり、
上記第１層の屈折率ｎ１と、第２層の屈折率ｎ２との差
が、０．０５≦（ｎ２−ｎｌ）≦０２〔但しｎ２＞ｎｌ
］であることを特徴とする反射防止膜に係る。

〔発明の構成・作用］ 第１図は、上記この発明に係る反射防止膜の構成を示す
もので、図中１はプラスチック透明基材で、その屈折率
は反射防止膜の基材として好適な１５〜１８の範囲にあ
る。２は屈折率ｎ１が１９５≦０１≦２１０の無機質酸
化物薄膜からなる第１層で、３は屈折率ｎ２が２．０≦
ｎ２≦２２０の無機質酸化物薄膜からなる第２層であり
、これらの差が、０．０５≦（ｎ２−ｎｌ）≦０２とな
るように設けられ両者で高屈折率薄膜層を形成する。４
は屈折率ｎ３が１４５≦ｎ３≦１４７の無機質酸化物薄
膜からなる第３層、すなわち低屈折率薄膜層である。

なお、上記薄膜の屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に対応する光
学的膜厚ｄ１、ｄ２、ｄ３は、設計波長λ。が＋ん）と
して設定される。

すなわち、この発明においては、高屈折率薄膜層となる
第１層２と第２層３を上記波長範囲において、その膜厚
ｄ１、ｄ２が各々ｂとなるように形成し、両者の総和を
もって反射光の強度が最小となる領域、つまりλ。の％
領域となるように設計されている。

したがって、この２層構成の高屈折率薄膜層を合わせて
も膜厚自体は従来のものと同程度となり、かつ、この高
屈折率薄膜層の形成により第３層４となる屈折率ｎ３が
１４５≦０３≦１４７の無機質酸化物薄膜、例えば５Ｉ
Ｏ２薄膜は、その屈折率の高さを特にそれ自体の積層に
よってカバーしなくても反射防止膜全体さして分光反射
率が小さくなるので好適に使用できるようになる。

上記この発明におけるプラスチック透明基材１としては
、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネイト、ポリ
スチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）などが挙げられる。

この基材１の表面に形成される上記第１層２および第２
層３は、化学的、物理的な耐久性などにすぐれる酸化ジ
ルコニウム（Ｚｒ０２）薄膜が最適となるが、この他チ
タンやイ゛ノトリウムなどの金属を含む酸化物薄膜やそ
の混合物で形成してもよい。

たとえば、第１層２をＹ２Ｏ３を数１０％含むＺｒＯ２
薄膜で、第２層３はＴｌＯ２を数１０％含むＺｒＯ２薄
膜で形成するようにしてもよい。

このようなＺｎＯ２あるいはＹ２Ｏ３、ＴｌＯ２などの
薄膜は、真空蒸着、イオンブレーティング、スパッタリ
ングなどの方法により形成されるが、たとえば反応性ス
パッタリングにより金属ＺｒをターゲットとしてＺｒＯ
２薄膜を形成する場合、その形成時における酸素ガス流
量を制御することにより特定範囲丙で種々の屈折率をも
つＺｒＯ２薄膜が形成できるようになる。

すなわち、第２図として示すように、反応性スパッタリ
ングの真空槽内に導入する酸素ガス流量を変化させるこ
とにより、析出するＺｎＯ２薄膜の屈折率は１９５〜２
２０の範囲で任意に作製できる。

このようにして作製される第１層２と第２層３とは、こ
の発明において、各々屈折率が００５≦（ｎ２−ｎｌ）
≦０２の関係になるように形成され、かつ、この屈折率
ｎ１、ｎ２に対応する光学的膜厚ｄ１、ｄ２は、設計波
長ス。が４８０ｎｍ≦λ０≦５６０ｎｍの範囲において
各々ｂとして設定される。

この理由は、上記範囲内において第３層４を形成した後
の反射防止効果が最も顕著となるためで、例えば上記第
１層２と第２層３との屈折率の差をｎ２−ｎｌ（０，０
５として形成させると、両者の差がほとんどなくなり上
記従来の高、低屈折率薄膜層估 の設定態様となって反射防止効果が小さくなるので好ま
しくなく、またｎ２−ｎｌ）０．２とすると、その構成
から反射防止域が狭くなり実用に供せなくなるので不適
となる。

さらに、光学的膜厚ｄ１、ｄ２は、上述したように設計
波長大。との関係において各々ちとして設定され、積層
後このｄｌ、ｄ２の総和によって反射光の強度の最小と
なるんとされ位置するようになる。したがって、高屈折
率薄膜自体としての膜厚は、従来のものと同程度となる
。

この発明における上記屈折率ｎ３が１．４５≦０３≦１
４７の第３層４は、化学的、物理的な特性、例えば耐擦
性や耐久性にすぐれた酸化ケイ素（ＳｉＯ□）が最適と
なる。

上記屈折率ｎ３に対応する光学的膜厚ｄ３は、設計波長
λ。が４８０ｎｍ≦λ。≦５６０ｎｍにおいて、入°で
設定される。そして、上記高屈折率薄膜層を形成する第
１層２と第２層３の膜厚との関係において反射光の強度
が最小となる領域に定められる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の反射防止膜は、従来の反射防
止膜とほぼ同程度の光学的膜厚をもって構成され、した
がって膜厚の増大によるクラックなどの問題がなく、一
方その分光反射率は後述のように低屈折率薄膜としてＭ
ｇＦ２を用いたものと同程度であり、しかもＭｇＦ２薄
膜形成時の処理温度によって生じる耐擦性や耐久性の弱
さの問題もなく、高、低屈折率薄膜の形成が容易である
ので、この種の反射防止膜を利用する各種分野に適用さ
れれば、その高い反射防止効果を認識され、実用価値の
大きいものとして評価されうるものきなる。

［実施例］ 以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例１ プラスチック透明基材として屈折率ｎ　＝　１．６９、
厚み１００ｐのＰＥＴフィルムを用いて、ソノ−面が蒸
着面となるように真空蒸着槽内にセットし、この槽内が
４．Ｘ１０Ｐａ　　になるように排気したのち、アルゴ
ンカスと酸素カスを導入して真空度が５Ｘ１０　　Ｐａ
となるように調整した。

次に酸素カスの流量を２０　ｓｅｃｍとして金属Ｚｒを
ターゲットとする反応性高周波スパッタにより上記ＰＥ
Ｔフィルム上に第１層として屈折率ｎ１＝２０、光学的
膜厚ｄｌ＝６６ｎｍのＺｒＯ２薄膜を形成した。

この第１層上に、酸素カス流量を１４　ｓｅｃｍとして
」−２反応性高周波スパッタにより屈折率ｎ２＝２１、
光学的膜厚ｄ２＝６３ｎｍのＺｒＯ２薄膜からなる第２
層を形成した。

さらに、この第２層」二に酸素カスをわずかに含んだア
ルゴンガス雰囲気中で８１０２をターゲットとする反応
性スパッタにより屈折率ｎ３＝１．４６、光学的膜厚ｄ
３＝９０ｎｍの５ｉ０２簿膜を第３層として形成した。

このようにして作製したＰＥＴフィルムを基材とする３
層反射防止膜の光の各波長に対する分光反射率特性を第
３図に示す。

比較例１ 実施例１と同じＰＥＴフィルムを用い、実施例１と同様
に操作して上記ＰＥＴフィルム上へ第１層として屈折率
ｎ１＝２．０５、光学的膜厚ｄｌ＝１２０ｎｍのＺｒＯ
２薄膜を形成し、次いで実施例１と同様にして上記第１
層上に屈折率ｎ３＝１．４６、光学的膜厚ｄ３＝９０ｎ
ｍのＳｉＯ２薄膜を第２層（低屈折率薄膜）として形成
した。

比較例２ 実施例１と同じＰＥＴフィルムを用い、実施例１と同様
に操作して上記ＰＥＴフィルム上へ第１層として屈折率
ｎ１＝２．０５、光学的膜厚ｄｌ＝１２０ｎｍのＺｒＯ
２薄膜を形成し、次いでＭｇＦ２をターゲットとする以
外は実施例１と同様にして上記第１層上に屈折率ｎ４＝
１．３８、光学的膜厚ｄ４＝９５ｎｍのＭｇＦ２薄膜を
第２層（低屈折率薄膜）として形成した。

上記比較例１と比較例２によって作製したＰＥＴフィル
ムを基体とする２層反射防止膜の光の各波長に対する分
光反射率特性を各々第４図に示す。

第３図、第４図の結果からも明らかなように、この発明
に係る実施例１による３層反射防止膜は、その光学的全
膜厚が比較例１とほぼ同じ程度でありながら、分光反射
率は設計波長λ。＝５３０ｎｍ領域において図示のよう
に非常に小さく格段にすぐれたものとなる。また、比較
例２のように、屈折率ｎ４＝１．３８のＭｇＦ２薄膜を
用いたものと比較しても遜色はなくほぼ同等の特性を示
している。

しかも比較例２にみられるようなＭｇＦ２の製膜時の処
理温度によって発生するトラブルもなく、高、低側屈折
率薄膜の形成が容易で、耐擦傷性や密着性にすぐれた反
射防止膜が得られた。

実施例２ 透明基板として屈折率ｎ　＝　１．、４８、厚み１０Ｐ
のポリメチルメタクリレート板を用い、実施例１と同様
な操作により酸素ガス流量を１１　ｓｅｃｍとして金属
Ｚｒをターゲットとする反応性高周波スパッタにより上
記ポリメチルメタクリレート板上に第１層として屈折率
ｎ１＝１．９５、光学的膜厚ｄｌ＝６２ｎｍのＺｒＯ２
薄膜を形成した。

この第１Ｒ上に、酸素ガス流量を２５ｓｅｃｍとし」二
記高周波スパッタにより屈折率ｎ２＝２．１５、光学的
膜厚（１２＝６８ｎｍのＺ　ｒ０２薄膜からなる第２層
を形成した。

さらに、この第２層上に実施例１と同様にして屈折率ｎ
３＝］、４６、光学的膜厚ｄ３＝９０ｎｍの５１０２薄
膜を第３Ｒとして形成した。

このようにして作製したポリメチルメタクリレート板を
基材とする３層反射防止膜の光の各波長に対する分光反
射率特性を第５図に示す。

比較例３ 実施例２と同じポリメチルメタクリレート板を用い、実
施例１と同様に操作して上記ポリメチルメタクリレート
板」ニへ第１層として屈折率ｎ　］、　＝２．０５、光
学的膜厚ｄｌ＝Ｉ２０ｎｍのＺｒＯ２薄膜を形成し、次
いで実施例１と同様にして上記第１層上に屈折率ｎ３＝
１．４６、光学的膜厚ｄ３−９０ｎｍの５ＩＯ２薄膜を
第２層（低屈折率薄膜）として形成した。

このようにして作製したポリメチルメタクリレート板を
基材とする２層反射防止膜の光の各波長に対する分光反
射率特性を第６図に示す。

第５図の結果からも明らかなように、この発明に係る実
施例２による３層反射防止膜は、設計波長大。＝５３０
ｎｍ領域において分光反射率は０８％と小さくなってい
るのに対し、第６図に示す比較例３のものは、設計波長
λ。＝５３０１ｍ領域で分光反射率は３％と大きくなっ
ており、これからも実施例２に係る反射防止膜のすぐれ
た反射防止効果が証明できる。しかも、両者の反射防止
膜の厚さは、はぼ同程度であり、製膜操作も３層を形成
する実施例２において特に煩雑性はなく良好に行なえ、
クランクのない耐擦傷性や密着性などにすぐれた反射防
止膜が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の反射防止膜の構成を示す縦断面図、
第２図はこの発明の高屈折率薄膜形成時の酸素ガス流量
と析出ＺｒＯ２薄膜の屈折率との関係を示す特性図、第
３図および第５図は各々この発明の実施例における光の
波長と分光反射率との関係を示す特性図、第４図および
第６図は各々第３図および第５図で示した実施例に対応
した比較例における光の波長と分光反射率との関係を示
す特性図である。 １　プラスチック透明基材、２−無機質酸化物薄膜（第
１層）、３　無機質酸化物薄膜（第２層）、４−無機質
酸化物薄膜（第３層）特許出願人　　日東電気工業株式
会社 １寸（Ｙ）　（Ｎ　、−○ （７，）与樗双甑（ の寸（”）　Ｎ　、　０ （Ｚ）幇挿）産嵜 区　　　　　　　　　　　　　　　区 −へ 派　　　　　　　　　　　　　壊 ６一 第５図 駈 複１ 第６図 °、−Ａ ））へ　　　ヨＬ１埋□（自ｍ） 。＼　１ 億３ 蒼 寅２ ）ｄ 佑１ 光　ヨ皮、＆（口ｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）屈折率が１．５０〜１．８０の範囲であるプラス
   チック透明基材表面上に、この透明基材表面側から順次
   形成された屈折率ｎ１が１．９５≦ｎ１≦２．１０であ
   る無機質酸化物薄膜からなる第１層と、屈折率ｎ２が２
   ．０≦ｎ２≦２．２０である無機質酸化物薄膜からなる
   第２層と、屈折率ｎ３が１．４５≦ｎ３≦１．４７であ
   る無機質酸化物薄膜からなる第３層とからなり、上記第
   １層、第２層、第３層の屈折率ｎ１、ｎ２、ｎ３に対応
   する光学的膜厚ｄ１、ｄ２、ｄ３が、ｎ１ｄ１＝ｎ２ｄ
   ２＝ｎ３ｄ３＝λ＿０／４（±λ＿０／２０）〔但しλ
   ＿０は設計波長で、４８０ｎｍ≦λ＿０≦５６０ｎｍ〕
   であり、上記第１層の屈折率ｎ１と第２層の屈折率ｎ２
   との差が、０．０５≦（ｎ２−ｎ１）≦０．２〔但しｎ
   ２＞ｎ１〕であることを特徴とする反射防止膜。