JPS59136706A - 酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構成される高耐久性多層膜の製造方法 - Google Patents

酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構成される高耐久性多層膜の製造方法

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JPS59136706A
JPS59136706A JP58011152A JP1115283A JPS59136706A JP S59136706 A JPS59136706 A JP S59136706A JP 58011152 A JP58011152 A JP 58011152A JP 1115283 A JP1115283 A JP 1115283A JP S59136706 A JPS59136706 A JP S59136706A
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JP
Japan
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film
glass
oxide
layer
layers
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JP58011152A
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English (en)
Inventor
Kenji Nakano
健司 中野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/20Filters
    • G02B5/28Interference filters
    • G02B5/285Interference filters comprising deposited thin solid films

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】 本発明(よ、主として光干渉を利用する光学的多層干渉
膜の製造方法の改良に関するものである。
光学的多層干渉膜は反則増加、反射防止、2色フィルタ
ー、バントパスフィルター、コールドミラー、ホットミ
ラー等に用いられている。従来〜多層膜は、その低屈折
材料として、化学的安定性、硬さ等の点で勝れているた
めに酸化珪素膜が、高屈折材料として酸化チタン膜が使
用されている。
この酸化珪素膜と酸化チタン膜とを用いた多層膜におい
て、例えばガラス等の反射防止膜として、ガラス/Ti
 Oz”/Si O2/Ti O2/Si 02等の多
層膜系の最外層に酸化珪素膜が形成されて用いられてい
る。逆に、ガラス等の赤外線反射11 加膜トL、 テ
、)J−y)、/T: 02 /Si Ot /Tio
2の3層構成の反射増加膜や、ガラス/Ti02 / 
S t 02/ T i Ot / S i Ot /
 T i Otの5層構成の反則増加膜が知られている
。又、8膜の厚さは、膜を構成する材料の屈折率の関係
において、1/4波長膜厚とすることにより、材料の屈
折率と膜厚を適当に選択し、酸化珪素膜と酸化チタン膜
を交互に積E’Jることにより特定の波長の光に対して
、反射を防止したり、逆に反射を増大さVることか知ら
れている。
従来の酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構成されている多
層膜は、CV l) ?7の化学的被膜形成方法や、真
空蒸着、スパッタリング等の物理的被膜形成方法で作ら
れているが、多層膜の機械的強度が比較的弱<、+成域
的な摩擦等にJ:り被膜が容易に傷つき、光干渉4効果
が阻害されるという問題点があった。
本発明は上記問題点を克服するもので、機械的摩擦等に
すぐれた高耐久性多層膜の製造方法を提供することを目
的とするものである。
本発明の酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構成される高耐
久性多層膜の製造方法は、基板表面上に真空蒸着、イオ
ンブレーティング、スパッタリング等の物理的被膜形成
方法で少なくとも1層の酸化珪素膜と少なくとも1層の
酸化チタン膜とよりなる多層膜を形成する方法において
、上記酸化珪素膜と上記酸化チタン膜との間に上記物理
的被膜形成方法で酸化アルミニウム、酸化マグネシウム
、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム
、酸化バリウム、酸化マンガンの1種または2種以上よ
りなる中間物質の中間層を含む多層膜を形成した後、該
多層膜を加熱して該中間層の中間物質をそれに隣接する
酸化珪素膜および酸化チタン膜中に拡散させ拡散層とす
−ることを特徴とづる酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構
成されることを特徴とするものである。
本発明は、酸化珪素膜と酸化チタン膜との親和性が弱く
、このために両膜間の結合力が弱く、剥離等が生じ易い
欠点を確認し、酸化珪素膜と酸化チタン膜との境界部に
両者に比較的親和性の高い中間物質を介在させ、両膜の
間の親和性を高めることにより耐久性を向上させるもの
である。
本発明の製造方法の高耐久性多層膜に用いられる基板と
しては、ガラス板、ガラス光学部品、透明プラスチック
ス板、プラスチック光学部品等の基板を用いることがで
きる。
物理的被膜形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンブレーティング法が使用できる。真空蒸
着法は、熱着材料である酸化珪素及び酸化チタンならび
に中間物質である酸化アルミニウムや酸化マグネシウム
を高真空下で蒸発させ、基板表面に蒸着させるものであ
る。この酸化珪素あるいは酸化チタンそれに中間物質を
電子線加熱、抵抗加熱等の加熱手段により蒸発させる。
イオンプレーディング、スパッタリングについても基本
的には真空蒸着法と同じで酸化珪素膜、酸化チタン膜、
中間膜を形成する酸化珪素、酸化チタンおよび中間物質
をそれぞれ蒸発させて所定の中間層を持つ酸化珪素膜と
酸化チタン膜の多層膜を形成することができる。
中間層の厚さは20〜70オングストロ一ム程度が適当
である。中間層が厚くなると多層膜の強度が増加する。
しかし逆に境界が不鮮明になり光干渉膜としての性質が
低下づる。中間層の厚さが薄くなると逆に多層膜の強度
は低く、光学的性質は向上する。
多層膜の加熱工程は中間層の中間物質を加熱による熱拡
散で酸化珪素膜、酸化チタン膜中に拡散さヒ゛るもので
ある。加熱温度としては400℃〜800℃が適当であ
る。加熱時間としては400℃で2時間程度、700℃
で20分公租である。
この加熱により中間層が消失し、拡散層となる。
拡散層としての厚さは30〜100オンダストロ一ム程
度が好ましい。
なお、基板にガラス板を使用する場合は、この加熱工程
を利用して、ガラスの成形強化処理を、同時に実施する
ことが可能となる。
以下、実施例を説明覆る。
本発明の実施例の多層膜を持つ強化ガラスの断面を第4
図に示づ。この多層膜は強化ガラス1の表面に第″1層
2としC厚さ0,1ミクロンの酸化チタン膜、第2層3
として厚さ0.18ミクロンの酸化珪素膜、第3層4と
して厚さ0.1ミクロンの酸化チタン膜、第4層5とし
て厚さ0.18ミクロンの酸化チタン膜、第5層6とし
て厚さ0゜1ミクロンの酸化チタン膜及び最外層となる
第6層7として厚さ0.09ミクロンの酸化珪素膜とよ
りなり、かつ各酸化珪素膜と酸化チタン膜の境界部に第
5図に拡大して概念的に示Jように酸化アミニウムより
なる中間物質を混在さUた中間層8を形成させたもので
ある。
実施例の物理的被膜形成方法として第1図にその概略断
面を示ず東学蒸着装置を用いてガラス板表面に多1i?
i HRを真空@むしたものである。この真空蒸着装置
は、真空容器10内に4個の蒸発物質を保持り゛る4個
のルツボ11〜14をもつ回転可能な円盤状のホルダー
15(第2図)と電子ビーム照射装置16とからなる蒸
発装置をもつ。ガラス板1は真空容器10の1一方の基
板ホ!レダー17に保持され、かつガラス板1とルツボ
11〜14の間にはスクリーン18が回動可能に配置さ
れている。ルツ、ボ11には酸化チタンが、ルツボ12
には酸化アルミニウムが、ルツボ13には酸化珪素が入
れられている。真空容器10内を高真空にし、まずルツ
ボ11内の酸化チタンを電子ビーム照射装置16で加熱
し、ガラス板1の表面に所定の厚さの酸化チタン膜を形
成する。ここC゛ホルダー15回転してルツボ12内の
酸化アルミニウムを加熱し、酸化アルミニウムを蒸着し
、酸化アルミニウムの薄い中間層を形成づる。次に、ホ
ルダー15を回転し、ルツボ13内の酸化珪素を加熱し
、酸化珪素の膜を形成づる。この操作をくりかえし、第
3図に示す多層膜をガラス板1の表面に形成する。ここ
では酸化チタン股20.40.60の、厚さは1000
オンゲス1−ロームに、酸化珪素膜30.50の厚さは
1800オングストロームに、最上層の酸化珪素膜70
は反躬防11°膜として900Aングストロームとした
。なお、多層膜の耐摩耗性、光学的性質を調べるため、
酸化アルミニウムの中間層の厚さをO〜1’ 5071
ングス1〜ロームの間で種々変えたものを製作した。
次に、得られた多層膜をもつガラス板を400℃〜70
0℃に加熱し、中間層が酸化珪素膜および酸化チタン股
に拡散し、中間層がるイr実に拡散層となるまで加熱し
た。なJ5一部の試料については加熱時間を変え1、中
間層が残存してしている状態のものを作った。、拡rl
I層を形成した多層膜をもつガラス板1の(j11成を
模式的に第4図およびその一部拡大図である第5図に示
す。
その後、4r、lられた多層H父の耐久性を調べるため
に、多層膜の表面にテーパ一式摩擦試験機においてアル
ミナ粉末人硬質ゴムでできた摩耗輪を荷重500g、摩
耗輪の回転速度70ppm(摩耗輪回転半径3.50m
)′c1000回転時間多層膜の表面を摩擦しlζ。次
に摩擦ににつで摩耗された表面の摩耗程度を観察するた
めに、曇ガラスの曇度を見るヘーズ値を求めた。尚、ヘ
ーズ値は、ガラス表面で光が散乱されず全て直進する場
合をOとし、ガラス表面で10.0%散乱する場合を1
00とする値で、入射光線とその直線延長上に設(プた
透過光線の光量を測定づ−ることにより、ヘーズ値が求
められる。ここでは、テーパー弐厚擦試験により多層膜
が傷つけられ、多層膜で光が散乱されることを利用する
もので、ヘーズ値が大きい程耐摩耗性が悪いことを示す
指標になる。
まず、熱処理時間とヘーズ値の関係を第6図に示づ。こ
こで使用した中間製品の多層膜は酸化アルミニウムの膜
厚が50オンゲス]〜ロームのものである。第6図より
、700℃rlよ約30分、5500℃では約60分の
熱処理が必要であることがわかる。
さらに、中間層の膜厚を変え、拡散層の厚さどヘーズ値
との関係、ならびに耐摩耗試験面の多層膜の視感度補正
後の可視光反則率との関係線図を、第7−図に示す。こ
こで視感度補正後の可視光反射率とは反射光に人間の目
の視感度係数をか【ノ、可視域で規格化した値で規定さ
れる。ヘーズ値は、拡散層の膜厚が507Iングストロ
ームに増加する間急速に低下し、5%から約?%になる
。さらに、拡散層の膜厚が50Aングス1〜ロームから
100オングストロームに増加゛するにつれ、ヘーズ値
は徐々に低下し、2%〜1.5%に低下する。100A
ングスト1コーム以上ではヘーズ値の値は変化しない。
一方、可視光透過率は拡散層の平均膜厚の増加と共に、
約3.6%程度から徐々に増大し、平均膜厚5071ン
グスト[1−ムで約5%、100オンゲスl−ロームで
約6%、50オングストロームで約8%程度の可視光反
射率となる。
第7図にす、1幾械的摩擦抵抗を高めるためには、拡散
層の厚さは3OA−ングストローム以上、より好ましく
は50オングストロームであるのが好ましい。一方、拡
散層の膜厚が増加するにつれ、多層膜の境界部分かばや
り、光学的干渉膜として用いるn’A Qh性が劣化す
る。このため、多層膜の拡散層の厚さは、100オング
ストローム以下、より好ましくは75Aングス1−ロー
ム以下が好ましい。
このために、拡散層の厚さとしては30〜100・オン
グストロームより好ましくは50〜75オングストロ一
ム程度が最適であるのがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の多層膜を製造づるのに用いた
真空蒸着装置の概略図、第2図は第1図のホルダーの拡
大平面図、第3図は実施例の真空蒸着で得られた中間製
品の断面図、第4図は本発明の実施例の方法で得られた
多層膜のIli面図、第5図は第4図の拡散層中の中間
物質の存在程度を模式的にホラ拡大模式図、第6図は加
熱時間と得られる多層膜の耐久性の指標であるヘーズ値
の関係を示す線図、第7図は拡散層の膜厚と多層膜の耐
久性の指標であるヘーズ値ならびに多層膜の可視光反射
率の関係を示す線図である。 1・・・ガラス板 2.4.6・・・酸化チタン膜 3.5.7・・・酸化珪素膜 8・・・拡散層 11.12.13.14・・・ルツボ 15・・・ルツボホルダー 16・・・電子線照射装置 特許出願人  トヨタ自動車株式会社 代理人  弁理士  大川 宏 同   弁理士  膝行 修 同   弁理士  丸山明夫 第1図 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板表面上に真空蒸着、イオンブレーティング、
    スパッタリング等の物理的被膜形成方法で少なくとも1
    層の酸化珪素(SiOg)It!5と少なくとも1層の
    酸化チタン(TiOz)膜どよりなる多層膜を形成する
    方法において、 上記酸化珪素膜と上記酸化チタン膜との間に上記物理的
    被膜形成方法で酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、
    酸化ジルニ1ニウム、酸化カルシウム、酸化ナトリウム
    、酸化バリウム、酸化マンガンの1種または2種以上J
    、りなる中間物質の中間層を含む多層膜を形成した後、
    該多層膜を加熱して該中間層の中間物質をそれに隣接す
    る酸化珪素膜J5よび酸化チタン膜中に拡散させ拡散層
    とすることを特徴とする酸化l・素膜と酸化チタン膜と
    で構成される高耐久性多層膜の製造方法。
  2. (2)拡散層中の中間物質のm度は中心部で最も高く、
    該中心部より遠ざかるにつれ減少するようにする特許請
    求の範囲第1項記載の製造方法。
  3. (3)拡散層の厚さを30〜100オングストロームと
    する特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
  4. (4)基板はガラスであり、多層膜の加熱時に該ガラス
    を同時に加熱し、その後該ガラスを急冷して強化ガラス
    とする特許請求の範囲第1項記載の製造方法。
JP58011152A 1983-01-25 1983-01-25 酸化珪素膜と酸化チタン膜とで構成される高耐久性多層膜の製造方法 Pending JPS59136706A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0300579A2 (de) * 1987-07-22 1989-01-25 Philips Patentverwaltung GmbH Optisches Interferenzfilter
EP0305135A2 (en) * 1987-08-26 1989-03-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical interference film having high and low refractive index layers inter-layer connection of which is strengthened
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JP2003344645A (ja) * 2002-05-27 2003-12-03 Hamamatsu Photonics Kk 光反射膜及び光反射膜の製造方法

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