KR20150118156A - 광학 부품 - Google Patents

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KR20150118156A
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film
refractive index
index layer
antifouling film
low
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KR1020157022449A
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겐스케 후지이
다카아키 무라카미
아키히코 요시하라
마사오 미야무라
Original Assignee
아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

(해결 수단) 투명 기체와, 상기 투명 기체 상에 적층된 저반사막과, 상기 저반사막 상에 적층된 방오막을 갖고 있고, 상기 방오막의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하인 광학 부품을 제공한다.

Description

광학 부품{OPTICAL COMPONENT}
본 발명은, 광학 부품에 관한 것이다.
액정 디스플레이 등의 각종 표시 장치나 카메라 등의 촬영 기기, 각종 광학 기기에 있어서, 표시 부재나 촬상 소자를 보호하기 위한 보호 부재나, 상기 기기를 구성하는 렌즈 등의 광학 기능 부재 등 (이하, 광학 부품이라고도 한다) 이 사용되고 있다.
이와 같은 광학 부품에 있어서는, 광을 투과시키기 위해 투명 기체가 사용되고 있으며, 그 투명 기체의 표면에 추가로 저반사막이 형성된 구성으로 되어 있다. 이것은, 입사된 광이 반사되어, 시인성 등이 저하되는 것을 억제하기 위해서이다. 또, 사용시에 사람의 손가락 등이 접촉하면 기름기, 땀, 화장료 등이 부착되어, 시인성 등에 영향을 주는 점에서, 오염물이 잘 부착되지 않고, 또 오염물을 제거하기 쉽도록, 저반사막 상에 추가로 방오막을 형성한 구성으로 되어 있다.
그러나, 방오막에 오염물이 부착된 경우, 방오막 표면을 천 등에 의해 몇 번 닦아내면, 방오막의 일부, 또 경우에 따라서는 전부가 제거되어, 내오염성이 저하된다는 문제가 있어, 종래부터 방오막의 내구성을 높이는 방법이 검토되어 왔다.
예를 들어 특허문헌 1 에는, 방오층의 내구성을 높이는 것을 목적으로 하여, 소정의 화합물로 이루어지는 방오층을 형성한 반사 방지 부재가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2001-281412호
그러나, 특허문헌 1 의 반사 방지 부재에 있어서는, 방오층의 일정한 내구성의 향상은 보여지지만, 실용상 충분한 내구성을 갖고 있다고는 할 수 없어, 추가적인 내구성의 향상이 요구되었다.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제를 감안하여, 투명 기체 상에 저반사막, 방오막이 적층된 광학 부품에 있어서, 방오막의 내구성을 높인 광학 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 투명 기체와,
상기 투명 기체 상에 적층된 저반사막과,
상기 저반사막 상에 적층된 방오막을 갖고 있고,
상기 방오막의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하인 광학 부품을 제공한다.
본 발명에 있어서는, 투명 기체 상에 저반사막, 방오막이 적층된 광학 부품에 있어서, 방오막의 내구성을 높인 광학 부품을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 관련된 광학 부품의 구성의 설명도이다.
도 2 는 실험예 1 에 있어서의 광학 부품의 SEM 화상이다.
도 3 은 실험예 6 에 있어서의 광학 부품의 SEM 화상이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시형태에 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 하기의 실시형태에 다양한 변형 및 치환을 부가할 수 있다.
본 실시형태에서는, 본 발명의 광학 부품에 대해 설명한다.
본 실시형태의 광학 부품은, 투명 기체와, 상기 투명 기체 상에 적층된 저반사막과, 상기 저반사막 상에 적층된 방오막을 갖고 있고, 상기 방오막의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 실시형태의 광학 부품에 대해 도 1 을 사용하여 설명한다. 도 1 은 본 실시형태의 광학 부품 (10) 의 단면도를 모식적으로 나타낸 것으로서, 투명 기체 (11) 상에 저반사막 (12) 과, 그 저반사막 (12) 상에 방오막 (13) 이 적층된 구성을 갖고 있다. 광학 부품 (10) 을 구성하는 각 부재에 대해 이하에 설명한다.
먼저, 투명 기체 (11) 의 재료로는 특별히 한정되는 것이 아니며, 적어도 가시광을 투과시키는 것이면, 각종 투명 기체가 이용 가능하다. 투명 기체로는 예를 들어, 플라스틱 기판, 사파이어 기판, 유리 기판 등을 들 수 있다. 그 중에서도 투명성이나 강도 등의 관점에서 투명 기체는 유리 기판이 바람직하다. 또, 특히 강도가 요구되는 용도에 있어서는 투명 기체로서 사파이어 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
투명 기체로서 유리 기판을 사용하는 경우, 유리의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니며, 무알칼리 유리나, 소다라임 유리, 알루미노실리케이트 유리 등 각종 유리를 이용할 수 있다. 그 중에서도 그 상면에 형성되는 층과의 밀착성의 관점에서, 소다라임 유리를 사용하는 것이 바람직하다.
투명 기체 (11) 가 유리 기판인 경우, 투명 기체 자체의 강도의 면에서는, 알루미노실리케이트 유리를 화학 강화 처리한 강화 유리 기판 (예를 들어, 「드래곤트레일 (등록 상표)」 등) 을 사용하는 것이 바람직하다.
화학 강화 처리란, 유리 표면의 이온 반경이 작은 알칼리 이온 (예를 들어, 나트륨 이온) 을 이온 반경이 큰 알칼리 이온 (예를 들어, 칼륨 이온) 으로 치환시키는 처리를 말한다. 예를 들어, 나트륨 이온을 함유하는 유리를 칼륨 이온을 함유하는 용융염으로 처리함으로써 화학 강화시킬 수 있다. 이와 같은 화학 강화 처리 후의 유리 기판 표면의 압축 응력층의 조성은 이온 교환 처리 전의 조성과 약간 상이하지만, 기판 심층부의 조성은 화학 강화 처리 전의 조성과 거의 동일하다.
화학 강화의 조건은 특별히 한정되는 것이 아니며, 화학 강화에 제공하는 유리의 종류나 요구되는 화학 강화의 정도 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.
화학 강화 처리를 실시하기 위한 용융염으로는, 화학 강화에 제공하는 유리 기재에 따라 선택하면 된다. 화학 강화 처리를 실시하기 위한 용융염으로서 예를 들어, 질산칼륨, 황산나트륨, 황산칼륨, 염화나트륨 및 염화칼륨 등의 알칼리 황산염 및 알칼리 염화염 등을 들 수 있다. 이들 용융염은 단독으로 사용해도 되고, 복수 종을 조합하여 사용해도 된다.
용융염의 가열 온도는, 350 ℃ 이상이 바람직하고, 380 ℃ 이상이 보다 바람직하다. 또, 500 ℃ 이하가 바람직하고, 480 ℃ 이하가 보다 바람직하다.
용융염의 가열 온도를 350 ℃ 이상으로 함으로써, 이온 교환 속도가 지나치게 저하되어 화학 강화가 잘 들어가지 않게 되는 것을 방지할 수 있다. 또, 500 ℃ 이하로 함으로써 용융염의 분해·열화를 억제할 수 있다.
또, 유리를 용융염에 접촉시키는 시간은, 충분한 압축 응력을 부여하기 위해, 1 시간 이상이 바람직하고, 2 시간 이상이 보다 바람직하다. 또, 장시간의 이온 교환에서는, 생산성이 떨어짐과 함께, 완화에 의해 압축 응력값이 저하되기 때문에, 24 시간 이하가 바람직하고, 20 시간 이하가 보다 바람직하다.
투명 기체 (11) 의 형상에 관해서도 특별히 한정되는 것이 아니며, 광학 부품의 각종 용도에 따라 그 형상을 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 판상 형상이어도 되고, 면 내에 곡면이나 구면을 포함하는 형상이어도 된다.
투명 기체 (11) 의 표면 조도 Ra 는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기와 같이, 본 실시형태의 광학 부품에 있어서는, 방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하로 되어 있다. 그리고, 방오막 (13) 은 저반사막 (12) 상에, 저반사막 (12) 은 투명 기체 (11) 상에 적층되어 있다. 이 때문에, 방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 를 보다 용이하게 상기 범위로 하기 위해서는, 투명 기체 (11) 의 저반사막 (12) 이 적층되는 면 (11A), 및 저반사막 (12) 의 방오막 (13) 이 적층되는 면 (12A) 도 동일한 표면 조도 Ra 인 것이 바람직하다. 즉, 투명 기체 (11) 의 저반사막 (12), 방오막 (13) 이 순서대로 적층되는 면 (11A) 에 대해서는 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또, 후술하는 바와 같이 방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 는 2 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 따라서, 투명 기체 (11) 의 저반사막 (12), 방오막 (13) 이 순서대로 적층되는 면 (11A) 의 표면 조도 Ra 는 2 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다.
투명 기체 (11) 의 저반사막 (12) 및 방오막 (13) 을 순서대로 적층하는 면 (11A) 의 표면 조도 Ra 의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 후술하는 방오막 (13) 의 표면과 동일하게, 0.1 ㎚ 이상이 바람직하고, 0.5 ㎚ 이상이 보다 바람직하다.
또한, 투명 기체 (11) 의 저반사막 (12), 방오막 (13) 을 모두 적층하지 않거나, 또는 저반사막 (12) 만을 적층하는 면에 대해서는 그 표면 조도 Ra 는 광학부재의 용도 등에 따라 임의로 선택할 수 있다.
여기서, 표면 조도 Ra 란, 기준면 상에 취한 기준 길이에 포함되는 조도 곡선에 있어서, 기준면으로부터의 절대값 편차를 평균낸 값으로써, 0 에 가까울수록 완전한 평활면에 가까운 것을 나타낸다.
그리고, 투명 기체 (11) 의 적어도 일방의 면에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 저반사막 (12) 이 적층되어 있다.
저반사막 (12) 은 광학 부품 (10) 표면에서의 광의 반사를 억제할 수 있기 때문에, 저반사막을 갖는 광학 부품을 표시 장치의 커버 부재로서 사용한 경우, 주위의 광의 비침을 억제하여, 표시 장치의 표시의 시인성을 보다 높이는 것이 가능해진다. 또, 이러한 광학 부품을 카메라의 렌즈로서 사용한 경우에는, 광의 비침을 억제하여, 선명한 화상을 촬상 가능하다.
저반사막의 재료는 특별히 한정되는 것이 아니며, 광의 반사를 억제할 수 있는 재료이면 각종 재료를 이용할 수 있다. 예를 들어 저반사막으로는, 고굴절률층과 저굴절률층을 적층한 구성으로 할 수 있다. 여기서 말하는 고굴절률층이란, 파장 550 ㎚ 에서의 굴절률이 1.9 이상인 층이고, 저굴절률층이란, 파장 550 ㎚ 에서의 굴절률이 1.6 이하인 층이다.
고굴절률층과 저굴절률층은 각각 1 층씩 포함하는 형태여도 되지만, 각각 2 층 이상 포함하는 구성이어도 된다. 고굴절률층과 저굴절률층을 각각 2 층 이상 포함하는 경우에는, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 형태인 것이 바람직하다.
특히 반사 방지 성능을 높이기 위해서는, 저반사막은 복수의 층이 적층된 적층체인 것이 바람직하며, 예를 들어 그 적층체는 전체로 2 층 이상 6 층 이하의 층이 적층되어 있는 것이 바람직하고, 2 층 이상 4 층 이하의 층이 적층되어 있는 것이 보다 바람직하다. 여기서의 적층체는, 상기와 같이 고굴절률층과 저굴절률층을 적층한 적층체인 것이 바람직하고, 고굴절률층, 저굴절률층 각각의 층수를 합계한 것이 상기 범위인 것이 바람직하다.
고굴절률층, 저굴절률층의 재료는 특별히 한정되는 것이 아니며, 요구되는 반사 방지의 정도나 생산성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 고굴절률층을 구성하는 재료로는, 예를 들어 산화니오브 (Nb2O5), 산화티탄 (TiO2), 산화지르코늄 (ZrO2), 질화규소 (SiN), 산화탄탈 (Ta2O5) 에서 선택된 1 종 이상을 바람직하게 이용할 수 있다. 저굴절률층을 구성하는 재료로는, 산화규소 (SiO2), Si 와 Sn 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Zr 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Al 의 혼합 산화물을 함유하는 재료에서 선택된 1 종 이상을 바람직하게 이용할 수 있다.
고굴절률층으로는, 생산성이나 굴절률의 정도에서, 상기 고굴절률층이 산화니오브층 또는 산화탄탈층에서 선택된 어느 일방으로 이루어지고, 상기 저굴절률층이 산화규소층인 것이 보다 바람직하다.
또, 막 재료의 경도와 표면 조도의 관점에서는, 고굴절률층이 질화규소층이고, 저굴절률층이 Si 와 Sn 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Zr 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Al 의 혼합 산화물을 함유하는 재료 중 어느 것인 것이 보다 바람직하다.
본 실시형태의 광학 부품에 있어서, 저반사막 (12) 은 투명 기체 (11) 의 적어도 일방에 형성되어 있지만, 투명 기체 (11) 의 양면에 형성하는 구성, 즉, 도 1 의 11A, 11B 양방에 형성하는 구성으로 할 수도 있다.
그리고, 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 광학 부품에 있어서는, 저반사막 (12) 상에 형성되는 방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 는 3 ㎚ 이하이다. 방오막의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 보다 크면, 방오막의 표면을 천 등으로 문지를 때, 압력이 방오막의 볼록부에 집중되어 가해지게 된다. 그 결과, 그 부분의 방오막 표면에 대한 전단 응력이 강해져, 방오막이 박리되기 쉬워지는 것으로 생각된다. 한편 방오막의 Ra 가 3 ㎚ 이하이면, 천 등이 표면의 요철 형상을 따라 변형될 수 있어, 방오막 표면 전체에 균일하게 하중이 가해진다. 따라서 방오막 표면에 대한 전단 응력이 작아져, 방오막의 박리가 억제되는 것으로 생각된다.
방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 를 보다 용이하게 상기 범위로 하기 위해서는, 저반사막 (12) 의 방오막 (13) 과 대향하는 면 (예를 들어 도 1 의 경우, 면 (12A)) 에 대해서도 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하로 되어 있는 것이 바람직하다.
또, 방오막 표면에 대한 전단 응력을 보다 작게 하는 관점에서, 방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 는 2 ㎚ 이하가 보다 바람직하고, 1.5 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다. 따라서, 저반사막 (12) 의 방오막 (13) 과 대향하는 면 (12A) 의 표면 조도 Ra 는 2 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 1.5 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다.
저반사막 (12) 의 방오막 (13) 과 대향하는 면 (12A) 의 표면 조도 Ra 의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 후술하는 방오막 (13) 의 표면과 동일하게, 0.1 ㎚ 이상이 바람직하고, 0.5 ㎚ 이상이 보다 바람직하다.
또한, 방오막 (13) 은 후술하는 바와 같이 사람 손에 닿을 가능성이 있는 면에 형성되는 점에서, 반사막 (12) 을 투명 기재의 양면에 형성한 경우에도, 일방의 반사막 상에만 방오막 (13) 을 형성하는 구성으로 할 수도 있다. 이 경우, 방오막을 형성하지 않은 반사막의 표면 조도에 대해서는 광학 부품의 용도 등에 따라 임의로 선택 가능하다.
저반사막 (12) 을 성막하는 방법은 특별히 한정되는 것이 아니며, 각종 성막 방법을 이용 가능하다. 특히, 그 표면의 표면 조도 Ra 의 값을 상기 바람직한 범위로 하기 위해, 펄스 스퍼터, AC 스퍼터, 디지털 스퍼터 등의 방법에 의해 성막을 실시하는 것이 바람직하다. 통상적인 마그네트론 스퍼터에 비해, 펄스 스퍼터나 AC 스퍼터에서는, 플라즈마의 에너지가 보다 많이 기판에 도달하거나, 혹은 성막 분자가 보다 많은 에너지를 갖고 기판에 도달한다. 이 때문에, 성막된 분자의 재배치를 촉진시키고, 그에 따라 조밀하고 평활한 막이 생성되는 것으로 생각된다.
예를 들어 펄스 스퍼터에 의해 성막을 실시할 때는, 불활성 가스와 산소 가스의 혼합 가스 분위기의 챔버 내에 투명 기체 (11) 를 배치하고, 이에 대하여, 원하는 조성이 되도록 타깃을 선택하여 성막할 수 있다.
이 때, 챔버 내의 불활성 가스의 가스종은 특별히 한정되는 것이 아니며, 아르곤이나 헬륨 등, 각종 불활성 가스를 이용할 수 있다.
그리고, 그 불활성 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 챔버 내의 압력은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.5 ㎩ 이하의 범위로 함으로써, 저반사막 표면의 표면 조도를 용이하게 상기 바람직한 범위로 할 수 있기 때문에 바람직하다. 이것은, 불활성 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 챔버 내의 압력이 0.5 ㎩ 이하이면, 성막 분자의 평균 자유 행정이 확보되고, 성막 분자가 보다 많은 에너지를 갖고 기판에 도달한다. 따라서 성막 분자의 재배치가 촉진되어, 비교적 조밀하고 평활한 표면의 막이 생성되기 때문인 것으로 생각된다. 불활성 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 챔버 내의 압력의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.1 ㎩ 이상인 것이 바람직하다.
또, 디지털 스퍼터는, 통상적인 마그네트론 스퍼터와는 상이하게, 먼저 스퍼터링에 의해 금속의 극박막을 형성하고 나서, 산소 플라즈마 혹은 산소 이온 혹은 산소 라디칼을 조사함으로써 산화시킨다는 공정을 동일 챔버 내에서 반복하여 금속 산화물의 박막을 형성하는 방법이다. 이 경우, 성막 분자가 기판에 착막되었을 때에는 금속이므로, 금속 산화물로 착막하는 경우에 비해 연성이 있는 것으로 추찰된다. 따라서 동일한 에너지로도 성막 분자의 재배치는 일어나기 쉬워져, 결과적으로 조밀하고 평활한 막이 생성되는 것으로 생각된다.
다음으로 방오막 (13) 에 대해 설명한다. 방오막 (13) 은 불소 함유 유기 규소 화합물에 의해 구성할 수 있다.
여기서, 불소 함유 유기 규소 화합물에 대해 설명한다. 본 실시형태에서 사용하는 불소 함유 유기 규소 화합물로는, 방오성, 발수성, 발유성을 부여하는 것이면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다.
이와 같은 불소 함유 유기 규소 화합물로는 예를 들어, 폴리플루오로폴리에테르기, 폴리플루오로알킬렌기 및 폴리플루오로알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 개 이상의 기를 갖는 불소 함유 유기 규소 화합물을 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 폴리플루오로폴리에테르기란, 폴리플루오로알킬렌기와 에테르성 산소 원자가 교대로 결합된 구조를 갖는 2 가의 기를 말한다.
이 폴리플루오로폴리에테르기, 폴리플루오로알킬렌기 및 폴리플루오로알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 개 이상의 기를 갖는 불소 함유 유기 규소 화합물의 구체예로는, 하기 일반식 (Ⅰ) ∼ (Ⅴ) 로 나타내는 화합물 등을 들 수 있다.
[화학식 1]
Figure pct00001
식 중, Rf 는 탄소수 1 ∼ 16 의 직사슬형의 폴리플루오로알킬기 (알킬기로서, 예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 등), X 는 수소 원자 또는 탄소수 1 ∼ 5 의 저급 알킬기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 등), R1 은 가수 분해 가능한 기 (예를 들어, 아미노기, 알콕시기 등) 또는 할로겐 원자 (예를 들어, 불소, 염소, 브롬, 요오드 등), m 은 1 ∼ 50, 바람직하게는 1 ∼ 30 의 정수 (整數), n 은 0 ∼ 2, 바람직하게는 1 ∼ 2 의 정수, p 는 1 ∼ 10, 바람직하게는 1 ∼ 8 의 정수이다.
CqF2q＋1CH2CH2Si(NH2)3 (Ⅱ)
여기서, q 는 1 이상, 바람직하게는 2 ∼ 20 의 정수이다.
일반식 (Ⅱ) 로 나타내는 화합물로는 예를 들어, n-트리플루오로(1,1,2,2-테트라하이드로)프로필실라잔 (n-CF3CH2CH2Si(NH2)3), n-헵타플루오로(1,1,2,2-테트라하이드로)펜틸실라잔 (n-C3F7CH2CH2Si(NH2)3) 등을 예시할 수 있다.
Cq'F2q'＋1CH2CH2Si(OCH3)3 (Ⅲ)
여기서, q' 는 1 이상, 바람직하게는 1 ∼ 20 의 정수이다.
일반식 (Ⅲ) 으로 나타내는 화합물로는, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸트리메톡시실란 (n-C8F17CH2CH2Si(OCH3)3) 등을 예시할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pct00002
식 (Ⅳ) 중, Rf2 는 -(OC3F6)s-(OC2F4)t-(OCF2)u- (s, t, u 는 각각 독립적으로 0 ∼ 200 의 정수) 로 나타내는 2 가의 직사슬형 폴리플루오로폴리에테르기이고, R2, R3 은 각각 독립적으로 탄소 원자수 1 ∼ 8 의 1 가 탄화수소기 (예를 들어, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기 등) 이다. X2, X3 은 독립적으로 가수 분해 가능한 기 (예를 들어, 아미노기, 알콕시기, 아실옥시기, 알케닐옥시기, 이소시아네이트기 등) 또는 할로겐 원자 (예를 들어, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등) 이고, d, e 는 독립적으로 1 ∼ 2 의 정수이고, c, f 는 독립적으로 1 ∼ 5 (바람직하게는 1 ∼ 2) 의 정수이고, a 및 b 는 독립적으로 2 또는 3 이다.
화합물 (Ⅳ) 가 갖는 Rf2 에 있어서 s ＋ t ＋ u 는 20 ∼ 300 인 것이 바람직하고, 25 ∼ 100 인 것이 보다 바람직하다. 또, R2, R3 으로는, 메틸기, 에틸기, 부틸기가 보다 바람직하다. X2, X3 으로 나타내는 가수 분해성기로는, 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 보다 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기가 특히 바람직하다. 또, a 및 b 는 각각 3 이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure pct00003
식 (Ⅴ) 중, v 는 1 ∼ 3 의 정수이고, w, y, z 는 각각 독립적으로 0 ∼ 200 의 정수이고, h 는 1 또는 2 이고, i 는 2 ∼ 20 의 정수이고, X4 는 가수 분해성기이고, R4 는 탄소수 1 ∼ 22 의 직사슬 또는 분기의 탄화수소기이고, k 는 0 ∼ 2 의 정수이다. w ＋ y ＋ z 는 20 ∼ 300 인 것이 바람직하고, 25 ∼ 100 인 것이 보다 바람직하다. 또, i 는 2 ∼ 10 인 것이 보다 바람직하다. X4 는 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 바람직하고, 메톡시기, 에톡시기가 보다 바람직하다. R4 로는, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기가 보다 바람직하다.
또, 시판되고 있는 폴리플루오로폴리에테르기, 폴리플루오로알킬렌기 및 폴리플루오로알킬기로 이루어지는 군에서 선택되는 1 개 이상의 기를 갖는 불소 함유 유기 규소 화합물로서, KP-801 (상품명, 신에츠 화학사 제조), KY178 (상품명, 신에츠 화학사 제조), KY-130 (상품명, 신에츠 화학사 제조), KY185 (상품명, 신에츠 화학사 제조), 옵툴 (등록 상표) DSX 및 옵툴 (등록 상표) AES (모두 상품명, 다이킨사 제조) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 불소 함유 유기 규소 화합물은, 대기 중의 수분과의 반응에 의한 열화 억제 등을 위해 불소계 용매 등의 용매와 혼합하여 보존되고 있는 것이 일반적인데, 이들 용매를 함유한 채로 성막 공정에 제공하면, 얻어진 박막의 내구성 등에 악영향을 미치는 경우가 있다.
이 때문에, 본 실시형태에 있어서는, 가열 용기에서 가열을 실시하기 전에 미리 용매 제거 처리를 실시한 불소 함유 유기 규소 화합물, 또는 용매로 희석되지 않은 (용매를 첨가하지 않은) 불소 함유 유기 규소 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 불소 함유 유기 규소 화합물 용액 중에 함유되는 용매의 농도로서 1 ㏖％ 이하의 것이 바람직하고, 0.2 ㏖％ 이하의 것이 보다 바람직하다. 용매를 함유하지 않는 불소 함유 유기 규소 화합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 불소 함유 유기 규소 화합물을 보존할 때에 사용되고 있는 용매로는, 예를 들어, 퍼플루오로헥산, 메타자일렌헥사플루오라이드 (C6H4(CF3)2), 하이드로플루오로폴리에테르, HFE7200/7100 (상품명, 스미토모 3M 사 제조, HFE7200 은 C4F9C2H5, HFE7100 은 C4F9OCH3 으로 나타낸다) 등을 들 수 있다.
불소계 용매를 함유하는 불소 함유 유기 규소 화합물 용액으로부터의 용매 (용제) 의 제거 처리는, 예를 들어 불소 함유 유기 규소 화합물 용액을 넣은 용기를 진공 배기시킴으로써 실시할 수 있다.
진공 배기를 실시하는 시간에 대해서는, 배기 라인, 진공 펌프 등의 배기 능력, 용액의 양 등에 따라 변화하기 때문에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 10 시간 정도 이상 진공 배기시킴으로써 실시할 수 있다.
본 실시형태의 방오막의 성막 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상기와 같은 재료를 사용하여 진공 증착에 의해 성막하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 용매의 제거 처리는, 방오막을 성막하는 성막 장치의 가열 용기에 불소 함유 유기 규소 화합물 용액을 도입 후, 승온시키기 전에 실온에서 가열 용기 내를 진공 배기시킴으로써 실시할 수도 있다. 또, 가열 용기에 도입하기 전에 미리 이배퍼레이터 등에 의해 용매 제거를 실시해 둘 수도 있다.
단, 전술한 바와 같이 용매 함유량이 적거나 또는 함유하지 않는 불소 함유 유기 규소 화합물은 용매를 함유하고 있는 것과 비교하여, 대기와 접촉함으로써 열화되기 쉽다.
이 때문에, 용매 함유량이 적은 (또는 함유하지 않는) 불소 함유 유기 규소 화합물의 보관 용기는 용기 중을 질소 등의 불활성 가스로 치환, 밀폐시킨 것을 사용하여, 취급할 때에는 대기로의 노출, 접촉 시간이 짧아지도록 하는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 보관 용기를 개봉 후에는 바로 방오막을 성막하는 성막 장치의 가열 용기에 불소 함유 유기 규소 화합물을 도입하는 것이 바람직하다. 그리고, 도입 후에는, 가열 용기 내를 진공으로 하거나, 질소, 희가스 등의 불활성 가스에 의해 치환시킴으로써, 가열 용기 내에 함유되는 대기 (공기) 를 제거하는 것이 바람직하다. 대기와 접촉시키지 않고 보관 용기 (저장 용기) 로부터 본 제조 장치의 가열 용기에 도입할 수 있도록, 예를 들어 저장 용기와 가열 용기가 밸브가 형성된 배관에 의해 접속되어 있는 것이 보다 바람직하다.
그리고, 가열 용기에 불소 함유 유기 규소 화합물을 도입 후, 용기 내를 진공 또는 불활성 가스로 치환시킨 후에는, 바로 성막을 위한 가열을 개시하는 것이 바람직하다.
방오막의 성막 방법으로서, 본 실시형태의 설명에서는 용액 또는 원액의 불소 함유 유기 규소 화합물을 사용한 예를 서술하였지만, 이것에는 한정되지 않는다. 다른 방법으로서 예를 들어, 미리 포러스한 금속 (예를 들어, 주석이나 구리) 이나 섬유상 금속 (예를 들어, 스테인리스스틸) 에 불소 함유 유기 규소 화합물을 일정량 함침시킨, 이른바 증착용 펠릿이 시판되고 있으며 (일례로서, 캐논 옵트론사 제조의 서프클리어), 이것을 사용하는 방법이 있다. 이 경우, 증착 장치의 용량이나 필요 막두께에 따른 양의 펠릿을 증착원으로 하여, 간편하게 방오막을 성막할 수도 있다.
방오막 (13) 은, 상기와 같이, 저반사막 (12) 상에 적층되게 된다. 예를 들어 상기 서술한 바와 같이, 투명 기체 (11) 의 양면 (11A, 11B) 에 저반사막 (12) 을 성막한 경우에는, 양방의 저반사막 (12) 에 방오막을 성막할 수도 있지만, 어느 일방의 면에 대해서만 방오막 (13) 을 적층하는 구성으로 해도 된다. 이것은, 방오막 (13) 은 사람 손 등이 접촉할 가능성이 있는 장소에 대해 형성되어 있으면 되기 때문이며, 그 용도 등에 따라 선택할 수 있다.
그리고, 본 실시형태의 방오막에 대해서는 그 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하이고, 2 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 ㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 방오막 (13) 표면의 표면 조도가 이러한 범위에 있음으로써 방오막 (13) 의 내구성을 높일 수 있다.
방오막 (13) 의 표면 조도 Ra 의 하한값은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 0.1 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 0.5 ㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다.
이상, 본 실시형태의 광학 부품에 대해 설명해 왔지만, 본 실시형태의 광학 부품의 헤이즈는 1 ％ 이하인 것이 바람직하고, 0.5 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 헤이즈를 이 값으로 함으로써, 예를 들어 촬상 소자용 보호 부재로는 입사광의 확산을 억제하여, 보다 선명한 화상을 찍을 수 있다. 또 표시 장치용 보호 부재로는 보다 선명한 화상을 표시할 수 있다.
따라서, 액정 디스플레이 등의 각종 표시 장치나 카메라 등의 촬영 기기, 각종 광학 기기에 있어서, 표시 부재나 촬상 소자를 보호하기 위한 보호 부재 (커버 부재) 나, 상기 기기를 구성하는 렌즈 등의 광학 기능 부재 등으로서 보다 바람직하게 이용할 수 있다.
실시예
이하에 구체적인 실시예를 들어 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(1) 평가 방법
이하의 실험예에 있어서 얻어진 광학 부품의 특성 평가 방법에 대해 이하에 설명한다.
(저반사막의 표면 형상의 측정, 광학 부품의 형상 관찰)
이하의 실험예에 있어서 광학 부품의 방오막의 표면 형상의 측정, 평가를 이하와 같이 실시하였다.
투명 기체 상에 저반사막, 방오막을 형성한 후, 그 방오막의 평면 프로파일을 주사형 프로브 현미경 (세이코 인스트루사 제조, 형식 : SPA400) 으로 측정하였다. 측정 모드를 DFM 모드로 하고, 주사 에어리어를 3 ㎛ × 3 ㎛ 로 하였다. 그리고 얻어진 평면 프로파일로부터 JIS B 0601 (2001) 에 기초하여 표면 조도 Ra 의 값을 얻었다.
또한, 드물게 방오막 재료가 국소적으로 응집되어 있어, Ra 가 특이적으로 크게 나오는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 그 부분을 계산에서 제거하는 것이 필요하다.
또, 주사형 전자 현미경 (히타치 하이테크사, 형식 : SU8020) 을 사용하여, 방오막 성막 후의 시료 표면의 형상 관찰도 실시하였다.
(문지름 내구성 (내마모성) 시험, 방오막의 수 접촉각의 측정)
이하의 실험예에 있어서 방오막을 형성한 후의 시료에 대해, 그 시료의 방오막에 대해 문지름 내구성 시험을 이하의 순서에 의해 실시하였다.
먼저, 각 실험예의 방오막에 대해 이하의 순서에 의해 문지름 시험을 실시하였다.
저면이 10 ㎜ × 10 ㎜ 인 평면 금속 압자의 표면에 스틸울 ＃0000 을 장착하여, 샘플을 문지르는 마찰자로 하였다.
다음으로, 상기 마찰자를 사용하여 평면 마모 시험기 3 련식 (타이에이 과학 정기사 제조, 형식 : PA-300A) 으로 문지름 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 먼저 상기 마찰자의 저면이 샘플의 방오막면에 접촉하도록 마모 시험기에 장착하고, 마찰자에 대한 가중이 1000 g 이 되도록 추를 얹고, 평균 속도 6400 ㎜/min, 편도 40 ㎜ 로 왕복 슬라이딩하였다. 왕복 1 회를 문지름 횟수 1 회로 하여, 문지름 횟수가 2000 회가 되도록 문지름 시험을 실시하였다.
그 후, 방오막에 대해 이하의 순서에 의해 수 접촉각의 측정을 실시하였다.
방오막의 수 접촉각의 측정은, 자동 접촉각계 (쿄와 계면 과학사 제조, 형식 : DM-501) 를 사용하여, 방오막 상에 순수 1 ㎕ 를 적하하고, 그 접촉각을 측정함으로써 실시하였다. 측정시에는, 각 시료에 대해 방오막 표면의 10 개 지점에서 측정을 실시하고, 그 평균값을 당해 시료의 수 접촉각으로 하였다.
이 때, 수 접촉각이 90°이상을 합격으로 하고, 90°미만을 불합격으로 하여 평가하였다.
(2) 실험 순서
이하의 각 실험예의 순서에 대해 설명한다. 예 1 ∼ 5, 7 은 실시예이고, 예 6 은 비교예이다.
[예 1]
이하의 순서에 의해, 광학 부품을 제조하였다.
투명 기체로서 화학 강화 처리가 실시된 유리 기체 (아사히 유리사 제조, 드래곤트레일 (등록 상표)) 를 사용하였다.
그리고, 투명 기체의 일방의 면에 이하의 순서에 의해 저반사막을 성막하였다.
먼저, 아르곤 가스에 10 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 산화니오브 타깃 (AGC 세라믹스사 제조, 상품명 : NBO 타깃) 을 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 20 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠, 반전 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스 스퍼터링을 실시하여, 투명 기체의 일방의 면 상에 두께 14 ㎚ 의 산화니오브 (니오비아) 로 이루어지는 고굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 40 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 실리콘 타깃을 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 20 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠, 반전 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스 스퍼터링을 실시하여, 상기 고굴절률층 상에 두께 35 ㎚ 의 산화규소 (실리카) 로 이루어지는 저굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 10 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 산화니오브 타깃 (AGC 세라믹스사 제조, 상품명 : NBO 타깃) 을 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 20 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠, 반전 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스 스퍼터링을 실시하여, 상기 저굴절률층 상에 두께 118 ㎚ 의 산화니오브 (니오비아) 로 이루어지는 고굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 40 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 실리콘 타깃을 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 20 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠, 반전 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스폭 5 μsec 의 조건으로 펄스 스퍼터링을 실시하여, 두께 84 ㎚ 의 산화규소 (실리카) 로 이루어지는 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 하여, 산화니오브 (니오비아) 와 산화규소 (실리카) 가 합계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다.
이어서 저반사막 상에 방오막을 이하의 순서에 의해 성막하였다.
먼저, 방오막 재료 A (다이킨사 제조, 상품명 : 옵툴 (등록 상표) DSX 제) 를 가열 용기 내에 도입하였다. 그 후, 가열 용기 내를 진공 펌프로 10 시간 이상 탈기하여 용액 중의 용매 제거를 실시하여, 불소 함유 유기 규소 화합물 피막 형성용 조성물로 하였다.
이어서, 상기 불소 함유 유기 규소 화합물막 형성용 조성물이 들어 있는 가열 용기를 270 ℃ 까지 가열하였다. 270 ℃ 에 도달한 후, 온도가 안정될 때까지 10 분간 그 상태를 유지하였다.
그리고, 진공 챔버 내에 설치된 상기 저반사막이 적층된 투명 기체의 저반사막에 대하여, 상기 불소 함유 유기 규소 화합물막 형성용 조성물이 들어 있는 가열 용기와 접속된 노즐로부터 불소 함유 유기 규소 화합물막 형성용 조성물을 공급하여, 성막을 실시하였다.
성막시에는, 진공 챔버 내에 설치된 수정 진동자 모니터에 의해 막두께를 측정하면서 실시하고, 투명 기체 A 상에 형성된 불소 함유 유기 규소 화합물막의 막두께가 7 ㎚ 가 될 때까지 성막을 실시하였다.
불소 함유 유기 규소 화합물막이 7 ㎚ 가 된 시점에서 노즐로부터 원료의 공급을 정지시키고, 그 후 진공 챔버로부터 제조된 광학 부품을 꺼냈다.
꺼내어진 광학 부품은, 핫 플레이트에 막면을 상향으로 하여 설치하고, 대기 중에서 150 ℃, 60 분간 열처리를 실시하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다.
결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 주사형 전자 현미경 (히타치 하이테크사, 형식 : SU8020) 에 의한 표면 형상 관찰 결과를 도 2 에 나타낸다. 도 2 중, 21 로 나타내는 범위가 광학 부품의 상면 부분, 즉, 방오막의 면으로서, 도 1 의 13A 부분에 대응한다. 그리고, 22 로 나타내는 범위가 광학 부품의 측면으로서, 예를 들어 도 1 의 10A 부분에 대응한다.
[예 2]
이하의 순서에 의해, 광학 부품을 제조하였다.
투명 기체로서 화학 강화 처리가 실시된 유리 기체 (아사히 유리사 제조, 상품명 : 드래곤트레일 (등록 상표)) 를 사용하였다.
그리고, 투명 기체의 일방의 면에 이하의 순서에 의해 저반사막을 성막하였다.
먼저, 아르곤 가스에 10 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 산화니오브 타깃 (AGC 세라믹스사 제조, 상품명 : NBO 타깃) 을 2 개 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 30 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠ 의 조건으로 AC 스퍼터링을 실시하여, 투명 기체의 일방의 면 상에 두께 14 ㎚ 의 산화니오브 (니오비아) 로 이루어지는 고굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 40 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 실리콘 타깃을 2 개 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 30 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠ 의 조건으로 AC 스퍼터링을 실시하여, 상기 고굴절률층 상에 두께 35 ㎚ 의 산화규소 (실리카) 로 이루어지는 저굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 10 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 산화니오브 타깃 (AGC 세라믹스사 제조, 상품명 : NBO 타깃) 을 2 개 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 30 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠ 의 조건으로 AC 스퍼터링을 실시하여, 상기 저굴절률층 상에 두께 118 ㎚ 의 산화니오브 (니오비아) 로 이루어지는 고굴절률층을 형성하였다.
이어서, 아르곤 가스에 40 체적％ 의 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 도입하면서, 실리콘 타깃을 2 개 사용하여, 압력 0.3 ㎩, 주파수 30 ㎑, 전력 밀도 3.8 W/㎠ 의 조건으로 AC 스퍼터링을 실시하여, 두께 84 ㎚ 의 산화규소 (실리카) 로 이루어지는 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 하여, 산화니오브 (니오비아) 와 산화규소 (실리카) 가 합계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다.
그 후, 예 1 과 동일하게 하여 방오막을 형성하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
[예 3]
이하의 순서에 의해, 광학 부품을 제조하였다.
투명 기체로서 화학 강화 처리가 실시된 유리 기체 (아사히 유리사 제조, 상품명 : 드래곤트레일 (등록 상표)) 를 사용하였다. 박막 형성 장치에는, Ta 타깃을 구비한 캐소드, Si 타깃을 구비한 캐소드, 플라즈마원, 투명 기체를 세팅할 수 있는 회전 드럼으로 이루어지는 장치를 사용하였다. 그리고, 투명 기체의 일방의 면에 이하의 순서에 의해 저반사막을 성막하였다.
박막 형성 장치의 진공도가 2 × 10-4 ㎩ 이하가 된 후, Ta 타깃에 아르곤 가스를 40 sccm, 플라즈마원에 산소 가스를 180 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Ta 타깃의 캐소드에 전력 3 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 1.1 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 두께 14 ㎚, 굴절률 (n) 2.20 의 고굴절률층을 형성하였다.
다음으로, Si 타깃에 아르곤 가스를 30 sccm, 플라즈마원에 산소 가스를 180 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Si 타깃의 캐소드에 전력 6 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 0.95 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 고굴절률층 상에 두께 33 ㎚, 굴절률 (n) 1.48 의 저굴절률층을 형성하였다.
그 후, 이 저굴절률층 상에, 상기 서술한 고굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 121 ㎚ 인 고굴절률층을 형성하였다. 다시 이 고굴절률층 상에, 상기 서술한 저굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 81 ㎚ 인 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 하여, 산화탄탈과 산화규소 (실리카) 가 합계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다.
이어서, 예 1 과 동일하게 하여 방오막을 형성하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
[예 4]
본 실시예에서는 방오막을 형성하는 재료를 방오막 재료 B (신에츠 화학사 제조, 상품명 : KY-185) 로 한 점 이외에는, 예 2 와 동일하게 하여 광학 부품을 제조하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
[예 5]
이하의 순서에 의해, 광학 부품을 제조하였다.
투명 기체로서 화학 강화 처리가 실시된 유리 기체 (아사히 유리사 제조, 상품명 : 드래곤트레일 (등록 상표)) 를 사용하였다. 박막 형성 장치에는, Si 타깃을 구비한 캐소드, Sn 함유 Si 타깃을 구비한 캐소드, 플라즈마원, 투명 기체를 세팅할 수 있는 회전 드럼으로 이루어지는 장치를 사용하였다. 그리고, 투명 기체의 일방의 면에 이하의 순서에 의해 저반사막을 성막하였다.
박막 형성 장치의 진공도가 2 × 10-4 ㎩ 이하가 된 후, Si 타깃에 아르곤 가스를 85 sccm, 플라즈마원에 질소 가스를 105 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Si 타깃의 캐소드에 전력 6 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 0.55 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 두께 26 ㎚, 굴절률 (n) 2.09 의 고굴절률층을 형성하였다.
다음으로, Si 타깃과 Sn 함유 Si 타깃에 각각 아르곤 가스를 40 sccm, 플라즈마원에 산소 가스를 140 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Si 타깃의 캐소드에 전력 6 ㎾ 를, Sn 함유 Si 타깃에 전력 0.6 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 0.85 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 고굴절률층 상에 두께 30 ㎚, 굴절률 (n) 1.49 의 저굴절률층을 형성하였다.
그 후, 이 저굴절률층 상에, 상기 서술한 고굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 50 ㎚ 인 고굴절률층을 형성하였다. 다시 이 고굴절률층 상에, 상기 서술한 저굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 88 ㎚ 인 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 하여, 질화규소 (질화실리콘) 와 Si 와 Sn 의 혼합 산화물이 합계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다.
이번에는, Si 타깃과 Sn 함유 Si 타깃을 사용하였지만, Sn 함유 Si 타깃만으로 저굴절률층을 성막해도 된다. 또, 이번에는 Sn 함유 Si 타깃을 사용하였지만, Zr 함유 Si 타깃이나 Al 함유 Si 타깃이어도 된다.
이어서, 방오막의 형성은, 예 1 과 동일하게 하여 방오막을 형성하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
[예 6]
본 실험예에서는 저반사막을 형성할 때의 조건을 이하와 같이 한 점 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 광학 부품을 제조하였다.
즉, 성막 중의 압력을 0.7 ㎩ 로 한 것 이외에는 예 1 과 동일하게 하여, 산화니오브 (니오비아) 와 산화규소 (실리카) 가 총계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다. 그 후, 예 1 과 동일하게 하여 방오막을 형성하고, 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다.
결과를 표 1 에 나타낸다. 또, 주사형 프로브 현미경에 의한 표면 형상 관찰 결과를 도 3 에 나타낸다. 도 3 중, 31 로 나타내는 범위가 광학 부품의 상면 부분, 즉, 방오막의 면으로서, 도 1 의 13A 부분에 대응한다. 그리고, 32 로 나타내는 범위가 광학 부품의 측면으로서, 예를 들어 도 1 의 10A 부분에 대응한다.
[예 7]
이하의 순서에 의해, 광학 부품을 제조하였다.
투명 기체로서 사파이어 기체 (주식회사 신코사 제조) 를 사용하였다. 박막 형성 장치에는, Si 타깃을 구비한 캐소드, Al 타깃을 구비한 캐소드, 플라즈마원, 투명 기체를 세팅할 수 있는 회전 드럼으로 이루어지는 장치를 사용하였다. 그리고, 투명 기체의 일방의 면에 이하의 순서에 의해 저반사막을 성막하였다.
박막 형성 장치의 진공도가 2 × 10-4 ㎩ 이하가 된 후, Si 타깃에 아르곤 가스를 85 sccm, 플라즈마원에 질소 가스를 105 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Si 타깃의 캐소드에 전력 6 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 0.55 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 두께 17 ㎚, 굴절률 (n) 2.09 의 고굴절률층을 형성하였다.
다음으로, Si 타깃과 Al 타깃에 각각 아르곤 가스를 40 sccm, 플라즈마원에 산소 가스를 140 sccm 으로 도입하였다. 그 후, Si 타깃의 캐소드에 전력 6 ㎾ 를, Al 타깃에 전력 4 ㎾ 를, 플라즈마원에 전력 0.85 ㎾ 를 투입하여 스퍼터링을 실시하여, 고굴절률층 상에 두께 21 ㎚, 굴절률 (n) 1.49 의 저굴절률층을 형성하였다.
그 후, 이 저굴절률층 상에, 상기 서술한 고굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 134 ㎚ 인 고굴절률층을 형성하였다. 다시 이 고굴절률층 상에, 상기 서술한 저굴절률층과 동일한 재료를 사용하여, 동일한 형성 방법에 의해 두께가 82 ㎚ 인 저굴절률층을 형성하였다.
이와 같이 하여, 질화규소 (질화실리콘) 와 Si 와 Al 의 혼합 산화물이 합계 4 층 적층된 저반사막을 형성하였다.
이번에는, Si 타깃과 Al 타깃을 사용하여 Si 와 Al 의 혼합 산화물을 형성하였지만, Al 함유 Si 타깃을 사용하여 저굴절률층을 성막해도 된다. 또, 저굴절률층은, 예를 들어 Si 와 Sn 의 혼합 산화물을 함유하는 재료나, Si 와 Zr 의 혼합 산화물을 함유하는 재료로 할 수도 있기 때문에, 이번에는 Al 타깃을 사용하였지만, Al 타깃 대신에 Zr 타깃이나 Sn 타깃을 사용해도 된다.
이어서, 방오막을 형성하는 재료를 방오막 재료 C (신에츠 화학사 제조, 상품명 : KY-178) 로 한 점 이외에는 예 1 과 동일하게 하여, 방오막을 형성하였다.
이와 같이 하여 얻어진 시료에 대해 상기 표면 조도의 측정, 문지름 내구성 시험을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure pct00004
표 1 에 나타낸 결과에 의하면, 본 발명의 규정을 충족시키는 예 1 ∼ 예 5, 7 에 대해서는 문지름 내구성 시험에 있어서 수 접촉각이 90°이상으로 되어 있어, 합격 기준을 만족시키는 반면, 비교예인 예 6 에 대해서는 60°로서 합격 기준을 만족시키지 않았다.
예 6 에서는 문지름 내구 시험 후의 수 접촉각이 매우 작아진 점에서, 방오막이 박리, 마모되었음을 알 수 있다. 이것은, 방오막의 표면 조도 Ra 가 3.4 ㎚ 로 예 1 ∼ 예 5 와 비교하여 큰 것에서 기인하는 것으로 생각된다.
이상과 같이, 본 발명의 규정을 충족시키는 예 1 ∼ 예 5, 7 은, 비교예인 예 6 과 비교하여 방오막의 내구성이 매우 높아진 것을 확인할 수 있었다.
이상에 광학 부품을 실시형태 및 실시예 등으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예 등에 한정되지 않는다. 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 변경이 가능하다.
본 출원은, 2013년 2월 22일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 2013-033388호에 기초한 우선권을 주장하는 것으로서, 일본 특허출원 2013-033388호의 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
11 : 투명 기체
12 : 저반사막
13 : 방오막

Claims (6)

  1. 투명 기체와,
    상기 투명 기체 상에 적층된 저반사막과,
    상기 저반사막 상에 적층된 방오막을 갖고 있고,
    상기 방오막의 표면 조도 Ra 가 3 ㎚ 이하인 광학 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기체가 유리 기판인 광학 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명 기체가 사파이어 기판인 광학 부품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사막이 고굴절률층과 저굴절률층의 적층체이고,
    상기 고굴절률층이 산화니오브층 또는 산화탄탈층에서 선택된 어느 일방으로 이루어지고,
    상기 저굴절률층이 산화규소층인 광학 부품.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사막이 고굴절률층과 저굴절률층의 적층체이고,
    상기 고굴절률층이 질화규소층이고,
    상기 저굴절률층이 Si 와 Sn 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Zr 의 혼합 산화물을 함유하는 재료, Si 와 Al 의 혼합 산화물을 함유하는 재료 중 어느 것인 광학 부품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사막이 복수의 층이 적층된 적층체로서, 그 적층체는 전체로 2 층 이상 6 층 이하의 층이 적층되어 있는 광학 부품.
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