具備防反射膜的光學(xué)部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在表面具備防反射膜的光學(xué)部件。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在利用玻璃、塑料等透光性部件的透鏡(透明基材)中，為了降低因表面反射引起的透射光的損失，在光入射面設(shè)置有防反射結(jié)構(gòu)體(防反射膜)。
[0003]例如，作為相對于可見光的防反射結(jié)構(gòu)體，已知有電介質(zhì)多層膜、比可見光的波長更短的間距(Pitch)的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體(所謂的蛾眼結(jié)構(gòu))等(專利文獻(xiàn)1?3等)。
[0004]專利文獻(xiàn)1中，公開有基材上經(jīng)由透明薄膜層形成有細(xì)微的凹凸膜的結(jié)構(gòu)。凹凸膜為以氧化鋁為主要成分的膜，透明薄膜層是含有氧化鋯、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋅中的至少一種的層。
[0005]專利文獻(xiàn)2中公開有如下結(jié)構(gòu)，S卩，其為在基材上經(jīng)由中間層形成有凹凸結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)，中間層為不同于凹凸結(jié)構(gòu)層的材料，中間層中與凹凸結(jié)構(gòu)層相鄰的層具有與凹凸結(jié)構(gòu)層的折射率大致相等的折射率。
[0006]通常，構(gòu)成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體的材料與透明基材的折射率不同。因此，用于透明基材的防反射時(shí)，需避免在防反射結(jié)構(gòu)體與透明基材之間產(chǎn)生折射率高低差。具體而言，已知有如專利文獻(xiàn)1那樣在透明薄膜層中混合高折射率的化合物的方法，如專利文獻(xiàn)2那樣設(shè)置具有薄膜層與基材的中間的折射率的中間層的方法，或者如專利文獻(xiàn)3所示，設(shè)置折射率從微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體向基材沿膜厚方向階段性地發(fā)生變化的折射率傾斜薄膜層的方法。
以往技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2005-275372號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利公開2010-66704號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本專利公開2013-33241號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明要解決的技術(shù)課題
[0008]并且，具備微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體作為防反射結(jié)構(gòu)時(shí)，存在若微細(xì)凹凸的高度(深度)變大則結(jié)構(gòu)上耐久性變差的問題，尤其在通過以勃姆石等氧化鋁作為主要成分的凹凸膜構(gòu)成微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體時(shí)，不易增大微細(xì)凹凸的高度(深度)。
[0009]本發(fā)明人等進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體中，若折射率的變化率變得陡峭，則反射光暫留，無法獲得充分的防反射性能。
[0010]如已述，為了基板的防反射而設(shè)置由具有不同于基板的折射率的材料構(gòu)成的防反射結(jié)構(gòu)體(防反射膜)時(shí)，以往例中，在基板與防反射結(jié)構(gòu)體之間，為了減少兩者的折射率差，利用具有兩者之間的折射率的中間層或使折射率階段性地發(fā)生變化的折射率傾斜薄膜，但為了獲得充分的性能，需要使這些中間層或折射率傾斜薄膜層的膜厚相當(dāng)大。厚膜化會(huì)導(dǎo)致制造時(shí)間、制造成本的上升，因此存在制造適用性較差的問題。并且，通過本發(fā)明人等的研究，發(fā)現(xiàn)僅通過在基板與防反射結(jié)構(gòu)體之間具備用于縮小兩者之間的折射率差的中間層等，無法說在微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體中存在折射率的變化率陡峭的部分時(shí)產(chǎn)生的反射光的抑制效果充分。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種具備生產(chǎn)適用性良好且具有充分的光學(xué)特性的防反射膜的光學(xué)部件。
用于解決技術(shù)課題的手段
[0012]本發(fā)明的光學(xué)部件，其為具備透明基材及形成于透明基材表面的防反射膜的光學(xué)部件，其中，
防反射膜具備:折射率向厚度方向的透明基材側(cè)逐漸變大的折射率傾斜結(jié)構(gòu)層、及配置于折射率傾斜結(jié)構(gòu)層與透明基材之間并用于通過干涉作用抑制反射光的干涉層，
透明基材的折射率與折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的最靠透明基材側(cè)的折射率不同，
干涉層的折射率沿厚度方向發(fā)生變化，在與折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的邊界及與透明基材的邊界具有與兩者的折射率不連續(xù)的值，且折射率傾斜結(jié)構(gòu)層側(cè)與透明基材側(cè)的值互不相同。
[0013]S卩，本發(fā)明的光學(xué)部件中，在厚度方向上，將折射率傾斜結(jié)構(gòu)層與干涉層的邊界位置設(shè)為Zl，將干涉層與透明基材的邊界位置設(shè)為22時(shí)，將位置z i中的折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的折射率設(shè)為ni(Zl)、干涉層的折射率設(shè)為叫(21)，將位置z2中的干涉層的折射率設(shè)為n2(z2)、透明基材的折射率設(shè)為n3時(shí)，為n Jz!)乒n^njz!)乒n2(z!)、n2(z2)乒n^njz!)乒n2(z2)。
[0014]尤其，優(yōu)選透明基材的折射率大于折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的最靠透明基材側(cè)的折射率(ni (Zl) < n3)，干涉層中，與所述折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的邊界位置處的折射率大于與所述透明基材的邊界位置處的折射率(112(21) >n2(z2))。
[0015]或者，優(yōu)選透明基材的折射率小于折射率傾斜結(jié)構(gòu)層最靠透明基材側(cè)的折射率(ni(Zl) >n3)，干涉層中，與折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的邊界位置處的折射率小于與透明基材的邊界位置處的折射率(n2(Zl) <n2(z2))0
[0016]折射率傾斜結(jié)構(gòu)層中，具有厚度方向上的折射率的變化率△ η/ △ d與防反射對象光的波長λ之間的關(guān)系成為λ X Δη/Ad > 1.5的部分時(shí)，本發(fā)明尤其有效。
[0017]防反射對象光是指在本發(fā)明的光學(xué)部件中需要防反射的光，根據(jù)用途而不同，例如為可見光、紅外光等。
[0018]另外，優(yōu)選干涉層由3種以上的元素構(gòu)成，其組成比沿厚度方向發(fā)生變化，從而折射率沿厚度方向發(fā)生變化。
[0019]具體而言能夠如下，即，干涉層由硅氧氮化物構(gòu)成，氧與氮的組成比沿厚度方向發(fā)生變化，從而折射率沿厚度方向發(fā)生變化。
[0020]或者能夠如下，即，干涉層為硅氧化物與鈦氧化物的混合層，硅氧化物與鈦氧化物的含有比例沿厚度方向發(fā)生變化，從而折射率沿厚度方向發(fā)生變化。
[0021 ] 折射率傾斜結(jié)構(gòu)層可由透明的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體構(gòu)成，所述透明的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體具有間距比防反射對象光的波長更短的微細(xì)凹凸。
[0022]折射率傾斜結(jié)構(gòu)層可由透明的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體構(gòu)成，所述透明的微細(xì)凹凸結(jié)構(gòu)體具有周期比防反射對象光的波長更短的微細(xì)凹凸。
[0023]折射率傾斜結(jié)構(gòu)層可由折射率從遠(yuǎn)離透明基材的一側(cè)向靠近透明基材的一側(cè)單調(diào)增加的折射率傾斜薄膜構(gòu)成。
[0024]折射率傾斜結(jié)構(gòu)層可由尺寸比防反射對象光的波長更小的透明微粒無規(guī)則地配置而成的微粒層構(gòu)成。
發(fā)明效果
[0025]本發(fā)明的光學(xué)部件中，在折射率傾斜結(jié)構(gòu)層與干涉層的邊界、干涉層與基材的邊界中，由于具有折射率不連續(xù)的折射率廓線，從而通過具有這2個(gè)折射率不連續(xù)的邊界，能夠干擾防反射對象光的因折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的最靠基材側(cè)的折射率與基材的折射率之間的折射率差而產(chǎn)生的反射光和在折射率傾斜結(jié)構(gòu)層中存在陡峭的折射率變化時(shí)產(chǎn)生的反射光等，從而能夠使從折射率傾斜結(jié)構(gòu)層的表面?zhèn)热肷涞姆婪瓷鋵ο蠊庀蚬鈱W(xué)部件外部的反射光非常小。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第1例的圖。
圖3是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第1例的設(shè)計(jì)變更例的圖。
圖4是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第2例的圖。
圖5是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第2例的設(shè)計(jì)變更例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第3例的圖。
圖7是表示本發(fā)明的光學(xué)部件的折射率廓線的第4例的圖。
圖8是表示光學(xué)部件的第1實(shí)施方式的剖面示意圖。
圖9是表示光學(xué)部件的第2實(shí)施方式的剖面示意圖。
圖10是表示光學(xué)部件的第3實(shí)施方式的剖面示意圖。
圖11是表示光學(xué)部件的第4實(shí)施方式的剖面示意圖。
圖12是表示折射率廓線與反射率的模擬結(jié)果的圖。
圖13是表示比較例1的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖14是表示在比較例1的光學(xué)部件中，相對于波長540nm的光的反射率與傾斜膜厚的光學(xué)模擬結(jié)果的圖。
圖15是表示實(shí)施例1的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖16是表示實(shí)施例2的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖17是表示比較例2的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖18是表示實(shí)施例1、實(shí)施例2及比較例2的反射率的模擬結(jié)果的圖。
圖19是表示實(shí)施例3的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖20是表示比較例3的光學(xué)部件的折射率廓線的圖。
圖21是表示實(shí)施例3及比較例3的反射率的模擬結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0028]圖1是表示本發(fā)明的光學(xué)部件1的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖1所示，光學(xué)部件1由透明基材30及形成于透明基材30表面的防反射膜40構(gòu)成。防反射膜40由折射率從表面?zhèn)认蚧?0側(cè)逐漸變大的折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10及設(shè)置于該折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10與透明基材30之間且用于通過干擾來抑制反射光的干涉層20構(gòu)成。
[0029]光學(xué)部件1中，透明基材30的折射率與折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10的最靠透明基材30側(cè)的折射率不同，干涉層20的折射率沿厚度方向發(fā)生變化，在與折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10的邊界及與透明基材30的邊界具有與兩者的折射率不連續(xù)的值，且折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10側(cè)與透明基材30側(cè)的值互不相同。
[0030]S卩，光學(xué)部件1中，在厚度方向上，將折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10與干涉層20的邊界位置設(shè)為Zl，將干涉層20與透明基材30的邊界位置設(shè)為22時(shí)，將位置z i中的折射率傾斜結(jié)構(gòu)層10的折射率(折射率傾斜結(jié)