防反射多層膜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及在光學(xué)元件的表面上形成的防反射多層膜。
【背景技術(shù)】
[0002] 在例如數(shù)碼相機(jī)、圖像掃描儀、以及液晶顯示裝置、投影儀等光學(xué)設(shè)備中，使用有 透鏡、各種濾光器等光學(xué)元件。光學(xué)元件的形狀和光學(xué)的作用根據(jù)用途等有各種各樣，但無 論是哪種情況，一般都在光學(xué)元件的表面上設(shè)置有單層或多層的防反射膜。這是為了不因 光學(xué)元件的表面反射所帶來的損失而導(dǎo)致光的利用效率下降。
[0003] 作為防反射多層膜，已知有例如層疊折射率不同的多個(gè)電介質(zhì)材料而形成的結(jié)構(gòu) (所謂的電介質(zhì)多層膜）（專利文獻(xiàn)1、2)。根據(jù)所使用的波段，采用電介質(zhì)多層膜的防反射 多層膜的電介質(zhì)材料的組合、它們的折射率、以及各電介質(zhì)層的層數(shù)、層疊順序等不同，例 如，在使用兩種電介質(zhì)材料的情況下，交替地層疊由高折射率材料構(gòu)成的電介質(zhì)層和由低 折射率材料構(gòu)成的電介質(zhì)層。
[0004] 另外，還提出有從斜向?qū)o機(jī)材料進(jìn)行蒸鍍而形成一個(gè)斜向蒸鍍層，并將其用作 單層構(gòu)造的防反射膜的方案（專利文獻(xiàn)3、4)。
[0005] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2002-156507號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2006-119525號(hào)公報(bào) [0009] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開平7-027902號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開昭63-075701號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0012] 在大部分光學(xué)設(shè)備中，由于以露出的狀態(tài)配置光學(xué)元件，所以容易附著污垢、灰 塵。當(dāng)附著污垢、灰塵時(shí)，光學(xué)性能固然會(huì)變差。另外，還存在由于帶電等而使光學(xué)元件本 身吸附周邊的污垢、灰塵的情況。此外，即使在幾乎密閉的狀態(tài)下使用光學(xué)元件，也具有在 進(jìn)行維修的情況下暴露于外部空氣而附著污垢、灰塵等的可能性。
[0013] 這樣，在污垢、灰塵等附著于光學(xué)元件的表面的情況下，需要通過空氣除塵器等來 去除附著的污垢、灰塵，以不使光學(xué)性能劣化，但是一次完全地去除附著的污垢、灰塵并不 容易。例如，即使通過空氣除塵器吹入空氣，殘留有細(xì)小的污垢、灰塵的情況也較多。因此， 不僅在光學(xué)元件的表面上如上述那樣設(shè)置防反射膜，還期望設(shè)置防塵性的涂層。
[0014] 另一方面，若在防反射膜上進(jìn)一步設(shè)置防塵性的涂層，則工時(shí)增加，所以成本上 升。另外，還存在通過設(shè)置防塵性的涂層而使得防反射膜所帶來的反射防止效果降低的情 況。此外，由于光學(xué)元件的厚度因防塵性的涂層而增加，所以若對(duì)光學(xué)設(shè)備中使用的全部 的光學(xué)元件設(shè)置防塵性的涂層，則還存在整體形成無法忽視的厚度而妨礙光學(xué)設(shè)備的小型 化、薄型化的情況。
[0015] 本發(fā)明的目的在于，提供具有防塵性的防反射多層膜。
[0016] 用于解決技術(shù)問題的手段
[0017] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的防反射多層膜通過交替地層疊由高折射率的第一電 介質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層、和由折射率低于該第一電介質(zhì)的第二電介質(zhì)構(gòu)成的電介質(zhì)層的至少 兩種電介質(zhì)層而成，并且，由構(gòu)成防反射多層膜的多個(gè)電介質(zhì)中折射率最高的電介質(zhì)構(gòu)成 的多個(gè)電介質(zhì)層的至少一層為通過斜向蒸鍍而形成的斜向蒸鍍層。
[0018] 優(yōu)選防反射多層膜具有兩層以上的斜向蒸鍍層。優(yōu)選兩層以上的斜向蒸鍍層在斜 向蒸鍍層的面內(nèi)的光軸不同，以使得在各自的斜向蒸鍍層中產(chǎn)生的雙折射被在其他的斜向 蒸鍍層中產(chǎn)生的雙折射抵消。
[0019] 優(yōu)選在垂直方向上測(cè)定出的雙折射為lnm以下。優(yōu)選構(gòu)成斜向蒸鍍層的電介質(zhì)的 折射率為1.9以上且2. 5以下。
[0020] 優(yōu)選第一電介質(zhì)為五氧化二鉭或五氧化鈮。優(yōu)選第二電介質(zhì)為非化學(xué)計(jì)量性的氧 化娃。
[0021] 優(yōu)選在成為最上層的電介質(zhì)層上，形成有含有氟的保護(hù)層。優(yōu)選該保護(hù)層的厚度 為lnm以上且2nm以下。
[0022] 發(fā)明的效果
[0023] 在本發(fā)明的防反射多層膜中，交替地層疊折射率不同的至少兩種電介質(zhì)層，并且， 由折射率最高的電介質(zhì)構(gòu)成的多個(gè)電介質(zhì)層的至少一層為通過斜向蒸鍍而形成的斜向蒸 鍍層，從而除了起到反射防止功能之外，還能夠起到防塵功能。由此，能夠防止在防反射多 層膜上附著污垢、灰塵而導(dǎo)致光學(xué)性能變差。
【附圖說明】
[0024] 圖1是示出本發(fā)明的防反射多層膜的一個(gè)例子的剖視圖。
[0025] 圖2是示出用于形成防反射多層膜的蒸鍍裝置的說明圖。
[0026] 圖3是示出由四層構(gòu)成的防反射多層膜的剖視圖。
[0027] 圖4是示出由八層以上構(gòu)成的防反射多層膜的剖視圖。
[0028] 圖5是示出防反射多層膜的變形例的剖視圖。
[0029] 圖6是示出各斜向蒸鍍層的蒸鍍方向的說明圖。
[0030] 圖7是示出三層作為圖1的斜向蒸鍍層的高折射率層的蒸鍍方向的說明圖。
[0031] 圖8是示出設(shè)置有耐油性涂層的防反射多層膜的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 如圖1所示，防反射多層膜10形成在光學(xué)元件11的表面上，并抑制光學(xué)元件11 的表面反射，使向光學(xué)元件11入射的入射光量增大。光學(xué)元件11進(jìn)行可視光的折射等光 學(xué)功能，例如是以玻璃、塑料（樹脂）為基材而形成的透鏡、濾光器等。在圖1中，光學(xué)元件 11的基材露出，但是也可以在光學(xué)元件11的例如玻璃等基材的表面上，將偏振光分離膜、 分色膜等光學(xué)功能膜形成在基材上。在該情況下，防反射多層膜10被設(shè)置在光學(xué)功能膜 上。另外，在圖1中，將光學(xué)元件11描繪成平面狀，但在光學(xué)元件11為凸透鏡或凹透鏡的 情況下形成為曲面形狀。這樣，本發(fā)明的防反射多層膜10形成在具有各種表面形狀且實(shí)施 了表面處理的光學(xué)元件上。
[0033] 防反射多層膜10是層疊折射率不同的兩種電介質(zhì)層（電介質(zhì)薄膜）而形成的電 介質(zhì)多層膜，例如，從光學(xué)元件11側(cè)起以高折射率的電介質(zhì)層（以下稱為高折射率層）12、 低折射率的電介質(zhì)層（以下稱為低折射率層）13、高折射率層12、...的方式交替地層疊高 折射率層12和低折射率層13而形成，低折射率層13暴露于空氣界面。構(gòu)成防反射多層膜 10的高折射率層12和低折射率層13的層數(shù)是任意的，例如，將高折射率層12和低折射率 層13的疊層各堆疊三層，總共形成有六層。高折射率層12和低折射率層13分別形成為幾 十nm左右的厚度，防反射多層膜10的整體例如為200~300nm左右的厚度。
[0034] 在高折射率層12中，使用與形成低折射率層13的材料相比為高折射率的材料，例 如五氧化二鉭（Ta 205)或五氧化銀（Nb205)、氧化鈦（Ti0 2)、氧化絡(luò)（Cr203)、氧化錯(cuò)（ZrO)、硫 化鋅（ZnS)等高折射率的無機(jī)材料。形成高折射率層12的材料只要折射率比低折射率層 13高，則可以是任意的，但優(yōu)選使用折射率大概為1. 9以上且2. 5以下的材料，在上述的各 材料中，優(yōu)選使用五氧化二鉭或五氧化鈮中的任意一種。這是因?yàn)?，與使用其他材料的情況 相比，容易對(duì)防反射多層膜10賦予防塵性。在本實(shí)施方式中，高折射率層12使用五氧化二 鉭。
[0035] 另外，高折射率層12是從斜向?qū)⑸鲜龅母哒凵渎实臒o機(jī)材料蒸鍍到光學(xué)元件11 的表面而形成的所謂的斜向蒸鍍層（斜向蒸鍍膜）。因此，高折射率層12并非各向同性，具 有由高折射率材料構(gòu)成的微小的柱狀構(gòu)造體相對(duì)于光學(xué)元件11的表面傾斜地林立的微細(xì) 的內(nèi)部構(gòu)造。
[0036] 低折射率層13是由與形成高折射率層12的材料相比折射率低的材料構(gòu)成的電介 質(zhì)薄層，例如，使用氧化鋁（A1 203)、二氧化硅（Si02)、非化學(xué)計(jì)量性的氧化硅（Si02_ x，0<X < 1)、氟化鎂（MgF2)等低折射率的無機(jī)材料。形成低折射率層13的材料只要折射率比高 折射率層12低，則可以是任意的，但優(yōu)選使用折射率大概為1. 3以上且不足1. 9的材料，在 上述的各材料中，特別優(yōu)選使用非化學(xué)計(jì)量性的氧化硅。這是因?yàn)?，與使用其他材料的情況 相比，容易對(duì)防反射多層膜10賦予防塵性。在本實(shí)施方式中，低折射率層13使用非化學(xué)計(jì) 量性的氧化硅。需要說明的是，在低折射率材料中，氟化鎂的折射率最低，為1. 38,另外，氧 化硅的折射率為1. 45。
[0037] 低折射率層13通過從相對(duì)于光學(xué)元件11的表面實(shí)質(zhì)上大致垂直的方向?qū)⒉牧项w 粒蒸鍍?cè)诠鈱W(xué)元件11的表面而形成。因此，低折射率層13不具有上述高折射率層12那樣 的微細(xì)的內(nèi)部構(gòu)造，是各向同性且致密的層（所謂的固體層）。
[0038] 通過下面的試驗(yàn)來確認(rèn)如上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的防反射多層膜10的防塵性。 首先，準(zhǔn)備兩張玻璃基板（肖特公司制造的D263)作為光學(xué)元件11，在一方的玻璃基板的表 面上形成本發(fā)明的防反射多層膜10,在另一方的玻璃基板的表面上形成全部使用各向同性 且致密的層作為高折射率層和低折射率層的以往的防反射多層膜。需要說明的是，在該實(shí) 驗(yàn)中使用的本發(fā)明的防反