專利名稱:用于汽相淀積的組合物、使用該組合物形成抗反射膜的方法及其光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種適用于汽相淀積的組合物,和使用該組合物形成抗反射膜的方法,以及一種光學(xué)元件。
背景技術(shù):
為了提高包含合成樹脂的光學(xué)元件的表面反射特性,眾所周知的是在合成樹脂的表面上形成一層抗反射膜。例如,日本待審公開的專利申請(qǐng)№.116003/1981公開了一種具有在CR-39(二甘醇二烯丙基碳酸酯)樹脂底材上形成的抗反射膜的光學(xué)元件,其中抗反射膜包含具有1.5λ厚度由SiO2制成的基層,由ZrO2層和SiO2層構(gòu)成的其總厚度約為0.25λ的兩層等效膜制成的第一層,由ZrO2制成的厚度大約為0.50λ的第二層和由SiO2制成的厚度大約為0.25λ的第三層,它們以這樣的順序在CR-39樹脂底材上形成。
然而,當(dāng)通過汽相淀積在樹脂底材上形成抗反射膜時(shí),樹脂底材所承受的溫度不可能像玻璃底材那樣高。因此,就不能說,例如通過汽相淀積在樹脂底材上形成的ZrO2層的耐熱性是足夠的。另外,ZrO2層的耐熱性容易隨著時(shí)間而大大降低。其作為整體的抗反射膜的耐熱性不好而且容易隨時(shí)間而大大降低的光學(xué)元件,在實(shí)際使用中常常出現(xiàn)問題,例如作為眼鏡的鏡片。這是因?yàn)樵阽R片被安裝在鏡架之前眼鏡的塑料架被加熱,熱量傳遞給被安裝在鏡架上的鏡片。由于在熱膨脹等等方面的不同,低耐熱性的抗反射膜經(jīng)常開裂。
為了解決耐熱性的問題,例如,日本待審專利申請(qǐng)№.291502/1990和美國專利USP 5181141公開了一種具有抗反射膜的光學(xué)元件,該抗反射膜是由包含Ta2O5、ZrO2和Y2O3的汽相淀積膜形成的高折射層,還公開了形成包含Ta2O5、ZrO2和Y2O3的汽相淀積膜的汽相淀積組合物。
發(fā)明目的在日本待審公開專利申請(qǐng)No.291502/1990和USP5,181,141中公開了含有Ta2O5、ZrO2和Y2O3的汽相淀積組合物,需要相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間形成所需要的抗反射膜,并因此從生產(chǎn)效率方面考慮不令人滿意。
特別是在眼鏡領(lǐng)域,需要新的涂布有抗反射膜的用于塑料鏡片的光學(xué)元件,其具有良好耐熱性且不隨時(shí)間而降低。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種光學(xué)元件,它包含在低溫下必須在其上進(jìn)行汽相淀積合成樹脂底材,而且具有一層形成的抗反射膜的,其中抗反射膜的耐熱性良好而且隨著時(shí)間降低很少。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種組合物,它適用于汽相淀積而且能夠在較短時(shí)間內(nèi)形成高折射層而不會(huì)降低高折射層固有的物理特性,以及提供了一種形成抗反射膜的方法。
發(fā)明概述為了達(dá)到上述目的,我們,本發(fā)明的發(fā)明人刻苦地研究,結(jié)果,已經(jīng)發(fā)現(xiàn),除了氧化鋯和氧化釔之外,當(dāng)氧化鈮和任選的氧化鋁被加入到用于汽相淀積的常規(guī)組合物中,而且當(dāng)將所產(chǎn)生的組合物用于形成抗反射膜后,就能夠得到耐熱性好的多層抗反射膜,同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)就能夠形成汽相淀積膜,這樣就得出了本發(fā)明。
具體地說,本發(fā)明的第一方面是涉及一種組合物,它包含氧化鈮,氧化鋯,氧化釔,和可任選的氧化鋁。
本發(fā)明的第二方面是涉及一種用于形成抗反射膜的方法,它包括燒結(jié)氧化鈮、氧化鋯、氧化釔和可任選的氧化鋁的粉末混合物,蒸發(fā)該燒結(jié)的材料以形成混合氧化物的蒸汽,然后在底材上沉積混合的氧化物。
本發(fā)明的第三方面是涉及一種具有根據(jù)上述第二方面的方法在塑料底材上形成的抗反射膜的光學(xué)元件。
本發(fā)明詳細(xì)描述下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明。
本發(fā)明的組合物是通過燒結(jié)包含氧化鈮粉末、氧化鋯粉末和氧化釔粉末的粉末混合物來制備的,優(yōu)選粉末混合物包含Nb2O5粉末、ZrO2粉末和Y2O3粉末,或者粉末混合物包含Nb2O5粉末、ZrO2粉末、Y2O3粉末和Al2O3粉末,它與通過單獨(dú)燒結(jié)ZrO2來制備用于汽相淀積的常規(guī)組合物相比,可在短時(shí)間內(nèi)就形成汽相淀積膜和高的制膜生產(chǎn)率。
本發(fā)明中混合這三種組分的原因是,在用電子槍加熱時(shí),單獨(dú)的氧化鈮顆粒經(jīng)常產(chǎn)生飛濺的問題。如果飛濺,就產(chǎn)生細(xì)小顆粒附著在鏡片底材上的影響,因而產(chǎn)生次品。另外,該薄膜就容易被著色(吸附)。為了提高例如耐酸性和耐堿性的耐化學(xué)藥品性差的趨勢(shì),就混合了多種成分。
添加的氧化鋯(ZrO2),在減少經(jīng)常在用電子槍加熱單獨(dú)的氧化鈮顆粒的汽相淀積中可以看到的飛濺,和因此產(chǎn)生的膜脫落和雜質(zhì)的粘附是有效的,而且能夠促進(jìn)獲得性能穩(wěn)定的汽相淀積膜。
添加的氧化釔(Y2O3)起到改變?cè)谟秒娮訕尲訜嵯峦ㄟ^汽相淀積形成薄膜的氧化物狀況的作用,而且在防止發(fā)生在通過單獨(dú)的氧化鈮顆?;蜓趸壓脱趸喌幕旌衔镱w粒的汽相淀積形成的薄膜上的著色(吸附)是有效的。
本發(fā)明中,上述被混合以形成用于汽相淀積組合物的三種組分,都表現(xiàn)出它們各自的作用,而且,另外所形成的抗反射膜的耐熱性隨著時(shí)間降低很少。這樣產(chǎn)生了意料不到的作用。
為了獲得更好的結(jié)果,下面是用于汽相淀積組合物中理想的混合比例。優(yōu)選的是基于汽相淀積的組合物的總量的基礎(chǔ)上,氧化鈮(以Nb2O5計(jì)算)的量是60至90重量%,更優(yōu)選的是80至90重量%,氧化鋯(以ZrO2計(jì)算)的量是5至20重量%,更優(yōu)選的是5至10重量%,和氧化釔(以Y2O3計(jì)算)的量是5至35重量%,更優(yōu)選的是5至10重量%。如果Nb2O5的量和/或ZrO2的量和/或Y2O3的量是在優(yōu)選的范圍內(nèi),所獲得的高折射層將表現(xiàn)出特別有利的吸收特性;如果Y2O3的量超過50重量%將進(jìn)一步使所獲得的抗反射膜改善耐酸性。
用于汽相淀積的組合物進(jìn)一步還包含氧化鋁以控制折射系數(shù)。
組合物中,氧化鋁(以Al2O3計(jì)算)的量?jī)?yōu)選是基于Nb2O5、ZrO2和Y2O3的總重量的0.3至7.5重量%,更優(yōu)選的是0.3至2.0重量%。高于優(yōu)選范圍下限的氧化鋁的量將在控制折射系數(shù)上產(chǎn)生更滿意的結(jié)果;沒有超過優(yōu)選范圍的上限的氧化鋁的量將使所獲得的抗反射膜具有特別好的耐堿性。不影響由Nb2O5、ZrO2和Y2O3產(chǎn)生的涂層特性,氧化鋁(Al2O3)能夠很好地控制涂層的折射系數(shù),而且其在優(yōu)選范圍內(nèi)的量將表明在這方面是特別有利的。
本發(fā)明的用于汽相淀積的組合物還進(jìn)一步包含例如氧化鉭(Ta2O5)、氧化鈦(TiO2)之類的其他金屬氧化物,而不會(huì)降低上述效果。在組合物總重量的基礎(chǔ)上其他任何金屬氧化物的量?jī)?yōu)選不超過30重量%,更優(yōu)選是10重量%。
用于本發(fā)明中多層抗反射膜的低折射層,例如,考慮到其耐熱性可以使用二氧化硅(SiO2)膜。
關(guān)于它的層結(jié)構(gòu),抗反射膜包括λ/4-λ/4的兩層膜,和λ/4-λ/4-λ/4或λ/4-λ/2-λ/4的三層膜。在本申請(qǐng)的上下文中,λ的值是在450納米至550納米的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中,λ的標(biāo)準(zhǔn)值為500納米。并不限制于此,抗反射膜還可以是任何其他的四層膜或多層膜。最接近底材的第一低折射層可以是任何已知的兩層等效膜,三層等效膜或其他的復(fù)合膜。
用于本發(fā)明的光學(xué)元件的合成樹脂底材,例如,可以使用異丁烯酸甲酯均聚物,異丁烯酸甲酯和一種或多種其他單體作為單體成分的共聚物,二甘醇二烯丙基碳酸酯均聚物,二甘醇二烯丙基碳酸酯和一種或多種其他單體作為單體成分的共聚物,含硫共聚物,含鹵素共聚物,聚碳酸酯,聚苯乙烯,聚氯乙烯,不飽和聚酯,聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氨基甲酸酯等等。
本發(fā)明中為了在合成樹脂上形成抗反射膜,最好是以浸漬、旋涂或類似的方法首先在合成樹脂表面形成包含有機(jī)硅聚合物的硬涂層,然后在硬涂層上形成抗反射膜。典型的用于硬涂層的組合物和涂覆方法在EP1041404中公開。為了提高合成樹脂底材和抗反射膜之間的粘附性,耐擦傷性等等,最好是在合成樹脂表面和抗反射膜之間,或者在合成樹脂底材上形成的硬涂層和抗反射膜之間涂布一基層。該基層可以是例如氧化硅的汽相淀積膜或類似的膜。適用的基層在USP5181141中公開。
在本發(fā)明中,優(yōu)選的組合物包括三組分組合物,即氧化鈮、氧化鋯和氧化釔,也可以是四組分組合物,即氧化鈮、氧化鋯、氧化釔和氧化鋁。
最好是通過混合氧化鈮(Nb2O5)粉末、氧化鋯(ZrO2)粉末和氧化釔(Y2O3)粉末,可任選地,氧化鋁(Al2O3)粉末和可任選其他金屬氧化物的粉末(這些被混合的粉末在下文也可被稱為粉末混合物),而后擠壓粉末混合物,接著通過例如電子束的加熱而在底材上淀積其蒸汽來制備本發(fā)明的組合物。通過擠壓和燒結(jié)而制備的顆粒形式的燒結(jié)材料的使用是更優(yōu)選的,因?yàn)槟軌驕p少汽相淀積的時(shí)間。粉末混合物中或燒結(jié)顆粒中每一種氧化物的含量,可以根據(jù)形成的高折射層的所需特性而適當(dāng)?shù)淖兓?br>
如上文中所述,本發(fā)明的抗反射膜可以通過燒結(jié)包含氧化鈮粉末、氧化鋯粉末,氧化釔粉末,和可任選的氧化鋁粉末和任選的其他金屬氧化物粉末的粉末混合物,產(chǎn)生混合氧化物的蒸汽,接著在底材上沉積所產(chǎn)生的蒸汽而形成的。優(yōu)選地,形成抗反射膜的方法與離子輔助方法結(jié)合。這種離子輔助方法在M.Flinder等人,Society of Vacuum Coater Albuquerque,NM,USA.P.237-241,1995中描述,在這里被引證。
與離子輔助方法結(jié)合,膜的形成就產(chǎn)生了各種優(yōu)點(diǎn)。具體的,當(dāng)通過用氧離子輔助的汽相淀積而形成的高折射層,能夠進(jìn)一步減少鏡片的吸收。當(dāng)使用氧氣和氬氣的混合氣體的離子輔助方法時(shí),就能夠提高耐堿性。優(yōu)選地,混合氣體包含90至95%的氧氣和5至10%的氬氣。如果氧氣的量太小,所形成的膜不能保持其光學(xué)特性。使用適當(dāng)量的氬氣,能夠提高膜密度。
為了獲得本發(fā)明中用于汽相淀積的組合物,粉末混合物可以用任何常規(guī)的方法被擠壓。優(yōu)選地,例如是在200kg/cm2至400kg/cm2(從19.6至39.2MPa)的壓力下被擠壓。燒結(jié)溫度依賴于組合物組成的成分等而變化,但是可以在例如1000至1400℃的范圍。燒結(jié)時(shí)間變化依賴于燒結(jié)溫度等等,但一般是在1至48小時(shí)的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的高折射膜可以在通常條件下通過真空蒸發(fā)、濺射、離子電鍍或類似的任何方法以上述汽相淀積組合物蒸發(fā)方法來形成。這些通常的方法在由Leon I.Maissel和Reinhand Glang編輯的《Handbook of Thin FilmTechnology》中有更詳細(xì)的描述。也就是,從用于汽相淀積的組合物產(chǎn)生組合物的混合氧化物的蒸汽,而后產(chǎn)生的蒸汽被淀積在底材上。加熱合成樹脂底材的溫度變化依賴于合成樹脂的耐熱性,但可以是在例如70至85℃的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的方法,即使膜的形成必須是在70至85℃的低溫范圍內(nèi)進(jìn)行的情況下,該溫度是考慮到合成樹脂底材中的底材在蒸發(fā)時(shí)的加熱溫度,也能夠獲得具有好的耐熱性的抗反射膜,該耐熱性隨著時(shí)間幾乎不降低。
具有本發(fā)明的抗反射膜的光學(xué)元件不僅可以被用作眼鏡的鏡片,而且用于照相機(jī)的鏡頭,汽車的擋風(fēng)玻璃,文字處理裝置的顯示器的濾光片等等。
實(shí)施例參考下述實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明在詳細(xì)的描述。在下述的實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中所制造的具有抗反射膜的光學(xué)元件的物理特性,將根據(jù)下面所述的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)定。(1)用于汽相淀積的組合物的熔化條件根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)檢查熔化條件UA不飛濺。A很少飛濺。B常常飛濺。C一直飛濺。在本申請(qǐng)的上下文中,“飛濺”是作為確定用于汽相淀積組合物表面情況的參數(shù)。(2)細(xì)小雜質(zhì)的粘附條件在完成汽相淀積后,通過飛濺在汽相淀積中鏡片表面上細(xì)小顆粒粘附條件的狀態(tài)是通過肉眼檢查和根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估確定的。
UA沒有發(fā)現(xiàn)細(xì)小雜質(zhì)。
A發(fā)現(xiàn)1至5個(gè)細(xì)小雜質(zhì)。
B發(fā)現(xiàn)6至10個(gè)細(xì)小雜質(zhì)。
C發(fā)現(xiàn)11個(gè)或更多個(gè)細(xì)小雜質(zhì)。(3)耐堿性測(cè)試鏡片在20℃下被浸入10重量%的氫氧化鈉水溶液中。在30分鐘和60分鐘之后,檢查它們其涂膜是否被剝離下來,鏡片的表面是否粗糙。
UA幾乎沒有發(fā)現(xiàn)剝離點(diǎn)。
A在整個(gè)表面上發(fā)現(xiàn)最大為0.1毫米的小的剝離點(diǎn),或發(fā)現(xiàn)幾個(gè)約0.3毫米直徑的剝離點(diǎn)。
B剝離點(diǎn)的密度高于等級(jí)A,較大的剝離點(diǎn)的比例高于等級(jí)A。
C在表面上到處發(fā)現(xiàn)約0.3毫米的剝離點(diǎn),或小剝離點(diǎn)的密度高。
D在表面上到處發(fā)現(xiàn)剝離點(diǎn),表面看起來為白色。所有其他的不比上述差的樣品都?xì)w于等級(jí)D中。(4)耐擦傷性測(cè)試用#0000號(hào)鋼棉摩擦表面而且是在施加1千克的重力的情況下。在摩擦20次后,根據(jù)下述標(biāo)準(zhǔn)檢查表面情況。
UA幾乎沒有被擦傷。
A被輕微擦傷。
B擦傷較多。
C涂膜隆起。(5)粘附性測(cè)試根據(jù)JIS-Z-1522,表面被切成具有10×10橫切塊,用粘合帶Cellotape(商標(biāo)名,由Nichiban Corp.制造)剝離橫切塊測(cè)試三次,計(jì)算保留的橫切塊的數(shù)量。(6)反光率使用由Hitachi Ltd.制造的U-3410分光光度計(jì),測(cè)量光反射性。(7)透光率使用由Hitachi Ltd.制造的U-3410分光光度計(jì),測(cè)量光透射率。(8)吸光率通過從100%中去除反光率和透光率就得到了吸光率。(9)耐熱性測(cè)試汽相淀積膜形成后立即將抗反射膜的光學(xué)元件在烘箱上加熱1小時(shí),然后檢查它是否裂開。具體的,首先將其在50℃加熱60分鐘,然后以5℃的間隔(每一間隔持續(xù)30分鐘)升溫,接著讀出其裂開的溫度。
進(jìn)一步,汽相淀積膜形成后立即將具有抗反射膜的光學(xué)元件暴露在空氣中2個(gè)月以進(jìn)行耐熱性測(cè)試,然后使它們經(jīng)歷相同的耐熱性測(cè)試和上述評(píng)估。
實(shí)施例1、實(shí)施例4、對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例4由二甘醇二丙烯基碳酸酯為主要成分和包含紫外線吸收劑,2-羥基-4-正辛氧基二苯酮以前者與后者的重量比為99.97/0.03構(gòu)成的塑料鏡片(CR-39底材A),制備涂覆抗反射膜的合成樹脂底材,其折射系數(shù)為1.499。硬涂層的形成(nd 1.50)塑料鏡片浸入在包含80摩爾%的膠態(tài)二氧化硅和20摩爾%的γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷的涂覆溶液中,并在其上固化成一層硬涂層。
在實(shí)施例1中,將其上形成了硬涂層的塑料鏡片在80℃下加熱,在硬涂層上通過真空蒸發(fā)(在2×10-5Torr的真空中)形成由二氧化硅構(gòu)成的基層(具有折射系數(shù)1.46和0.4875λ(λ=500納米)厚度)。接著,通過加熱用于汽相淀積的三組分組合物A(Nb2O5∶ZrO2∶Y2O3=76∶16.6∶7.4重量%)制備一層膜(具有2.12的折射系數(shù)和0.0502λ的厚度),該組合物是通過混合Nb2O5粉末、ZrO2粉末和Y2O3粉末,在300kg/cm2的壓力下擠壓所得到的混合物,然后用170毫安的輸出電流下的電子槍加熱到1300℃時(shí)燒結(jié)它們而得到的。在其上還形成一層由二氧化硅構(gòu)成的第一低折射層(具有1.46的折射系數(shù)和0.0764λ的厚度)。在第一低折射層上,用汽相淀積組合物A形成一層高折射層(具有2.12的折射系數(shù)和0.4952λ的厚度);接著在其上形成由二氧化硅構(gòu)成的第二低折射層(具有1.46的折射系數(shù)和0.2372λ的厚度),以獲得具有抗反射膜的塑料鏡片。低折射層和高折射層都是用與形成基層相同的真空蒸發(fā)方式形成的。
在實(shí)施例4中,抗反射膜是用與汽相淀積組合物B相同的真空蒸發(fā)的方式形成的,汽相淀積的組合物B是通過在汽相淀積組合物A中加入1重量%的三氧化二鋁而形成的,汽相淀積組合物B被用于形成高折射層。
在對(duì)比實(shí)施例1中,通常的ZrO2蒸汽源被用作形成涂覆在塑料鏡片的抗反射膜的高折射層;在對(duì)比實(shí)施例4中,單獨(dú)使用氧化鈮蒸汽源用于形成它們。
實(shí)施例2、實(shí)施例5、對(duì)比實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例5142重量份的有機(jī)硅化合物,即γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷被放置在玻璃容器中,邊攪拌邊逐滴加入1.4重量份的0.01N的鹽酸和32重量份的水。在滴加后,攪拌24小時(shí)以獲得水解的γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷溶液。在溶液中加入460重量份的氧化錫-氧化鋯混合溶膠(在甲醇中分散,具有31.5重量%的總金屬氧化物含量和平均顆粒尺寸10至15納米),300重量份的乙基溶纖劑,0.7重量份的硅氧烷表面活性劑的潤(rùn)滑劑,和8重量份的乙酰丙酮鋁固化劑?;旌衔锉粩嚢杈鶆蚪又^濾以制備涂覆溶液。硬涂層的形成塑料鏡片底材(由Hoya Corporation制造的用于眼鏡的塑料鏡片,EYAS(商標(biāo)名)具有1.60的折射系數(shù)-底材B),用堿性水溶液進(jìn)行預(yù)處理,而后浸入在涂覆溶液中。在被浸入到其中后,鏡片底材以20厘米/分鐘的拉出速率被取出。然后,塑料鏡片在120℃時(shí)被加熱2小時(shí)以形成硬涂層B。
另外,如下面的表中所示,形成5層的抗反射膜來生產(chǎn)塑料鏡片,在實(shí)施例2中汽相淀積組合物A被用于形成第二和第四層高折射層;在實(shí)施例5中汽相淀積組合物B被用于形成抗反射膜;在對(duì)比實(shí)施例2中通常的ZrO2蒸汽源用于形成抗反射膜;在對(duì)比實(shí)施例5中單獨(dú)的氧化鈮蒸汽源用于形成抗反射膜。
實(shí)施例3、實(shí)施例6、對(duì)比實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例6100重量份的有機(jī)硅化合物,即將γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷放置在玻璃容器中,通過攪拌加入1.4重量份的0.01N的鹽酸和23重量份的水。在添加后,攪拌24小時(shí)以獲得水解的γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷溶液。另一方面,200重量份的無機(jī)顆粒物質(zhì),由氧化鈦、氧化鋯和氧化硅為主要成分構(gòu)成的顆粒的混合溶膠(在甲醇中分散,具有20重量%的總固體含量和平均顆粒尺寸為5至15納米,其中,核心顆粒中鈦/硅的原子比例是10,外殼與內(nèi)核的重量比為0.25,根據(jù)日本待審公開專利申請(qǐng)№.270620/1988能夠制備這種溶膠),與100重量份的乙基溶纖劑,0.5重量份的硅氧烷表面活性劑的潤(rùn)滑劑,和3.0重量份的乙酰丙酮鋁固化劑混合。將所產(chǎn)生的混合物加入水解的γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷并充分?jǐn)嚢?。過濾制備涂覆溶液。硬涂層的形成塑料鏡片底材(由Hoya Corporation制造的用于眼鏡的塑料鏡片,Teslalid(商標(biāo)名)具有1.71的折射系數(shù)-底材C),用堿性水溶液進(jìn)行預(yù)處理,而后浸入在涂覆溶液中。在被浸入到其中后,鏡片底材以20厘米/分鐘的拉出速率被取出。然后,塑料鏡片在120℃時(shí)被加熱2小時(shí)以形成硬涂層C。
另外,如下面的表中所示,形成7層的抗反射膜來生產(chǎn)塑料鏡片,在實(shí)施例3中汽相淀積組合物A用于形成第二、第四和第六層高折射膜;在實(shí)施例6中汽相淀積組合物B用于形成抗反射膜;在對(duì)比實(shí)施例3中通常的ZrO2蒸汽源用于形成抗反射膜;在對(duì)比實(shí)施例6中單獨(dú)的氧化鈮蒸汽源用于形成抗反射膜。
表1表示塑料鏡片底材,硬涂層,汽相淀積組合物和抗反射膜構(gòu)成層的厚度,以及在實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例中物理特性的數(shù)據(jù)。
在所有的實(shí)施例和在單獨(dú)使用氧化鈮形成抗反射膜的高折射層的對(duì)比實(shí)施例4和6中,用離子預(yù)處理底材,離子輔助高折射層的形成。實(shí)際上,在離子預(yù)處理和離子輔助過程中,都使用氧氣。在離子預(yù)處理中,加速電壓為150伏,電流為100毫安,暴露時(shí)間為60秒,在離子輔助過程中,加速電壓為100伏,加速電流為100毫安。在對(duì)比實(shí)施例1至3中,其中使用通常的ZrO2蒸汽源形成抗反射膜的高折射層,沒有用離子對(duì)底材進(jìn)行預(yù)處理,高折射層的形成沒有離子的輔助。
表1表1-1
表2表1-2
如表1所示,在實(shí)施例1至6中使用本發(fā)明汽相淀積組合物A和B防止飛濺,和穩(wěn)定沉積。因此,沒有在鏡片表面發(fā)現(xiàn)通過飛濺有細(xì)小顆粒的粘附,因此獲得優(yōu)異的薄光學(xué)膜。
在表1中還顯示,使用本發(fā)明汽相淀積的組合物A或B的實(shí)施例1至6涂覆有抗反射膜的塑料鏡片,與在對(duì)比實(shí)施例1至6中獲得的涂覆有抗反射膜的塑料鏡片相比,都具有較好耐熱性,而且它們的耐熱性隨時(shí)間基本不變化。
實(shí)施例7至實(shí)施例18以在實(shí)施例1至6中相同的方式但是沒有離子輔助,在表2和表3中的條件下形成抗反射膜,而且測(cè)試它們的特性。盡管沒有離子輔助,獲得了如在表2和表3中所示的良好的物理特性。
在表中,λ表示光的波長(zhǎng),λ=500納米。
表3表2
表4表3
上面表中組合物A和組合物B是指用組合物A或組合物B制成的涂層。
本申請(qǐng)的實(shí)施例描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而,具有實(shí)施例的組合物之間組合比例的組合物也是優(yōu)選的。同樣地,具有實(shí)施例中公開的那些厚度之間的厚度的抗反射膜也是優(yōu)選的。最后,具有實(shí)施例中公開的那些涂層結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件也是優(yōu)選的。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)從上述的實(shí)施例中明顯地得出,本發(fā)明能夠獲得具有抗反射膜和良好的耐熱性的光學(xué)元件,其耐熱性隨著時(shí)間基本不變化,而且汽相淀積必須是在低溫下在合成樹脂底材上進(jìn)行加工的。
另外,使用本發(fā)明的組合物和根據(jù)本發(fā)明的用于形成抗反射膜的方法,能夠在較短的時(shí)間內(nèi)形成高折射層,而且其固有的良好物理特性完全沒有降低。本發(fā)明的組合物和方法確保了高工作效率。
權(quán)利要求
l.一種組合物,它包含氧化鈮、氧化鋯和氧化釔。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物,它包含基于組合物總重量,60%至90%氧化鈮(按照Nb2O5計(jì)算)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的組合物,它包含基于組合物總重量,5%至20%氧化鋯(按照ZrO2計(jì)算)。
4.如權(quán)利要求1至3中任一所述的組合物,它包含基于組合物總重量,5%至35%氧化釔(按照Y2O3計(jì)算)。
5.如權(quán)利要求l至4中任一所述的組合物,它另外還包含氧化鋁。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物,其中氧化鋁的含量(按照Al2O3計(jì)算)為氧化鈮、氧化鋯和氧化釔的總重量的0.3%至7.5%。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的組合物用于汽相淀積的用途。
8.一種形成抗反射膜的方法,它包含燒結(jié)權(quán)利要求1至6中任一所述的組合物,蒸發(fā)所產(chǎn)生的氧化物,然后在底材上沉積該蒸汽。
9.如權(quán)利要求8所述的方法,其中底材為任選在其上有一層或多層涂層的塑料底材。
10.如權(quán)利要求8或9所述的用于形成抗反射膜的方法,該方法與一種離子輔助的方法結(jié)合。
11.一種抗反射膜,它包含有以交替的形式的一層或多層二氧化硅涂層和一層或多層根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)的方法獲得的涂層。
12.權(quán)利要求11所述的抗反射膜在光學(xué)元件方面的用途。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用途,其中的光學(xué)元件選自眼鏡的鏡片、照相機(jī)的鏡頭、用于汽車的擋風(fēng)玻璃和文字處理裝置顯示器的濾光片。
14.一種光學(xué)元件,它具有在塑料底材上形成的硬涂層以及其上形成的權(quán)利要求11所述的抗反射膜。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)元件,它選自眼鏡的鏡片、照相機(jī)的鏡頭、汽車的擋風(fēng)玻璃和文字處理裝置顯示器的濾光片。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種用于制造具有在合成樹脂底材上形成的多層抗反射膜的光學(xué)元件的方法,其中所形成的抗反射膜具有良好的耐熱性,而且其耐熱性隨著時(shí)間降低很少。該方法使得在較短時(shí)間內(nèi)形成高折射層成為可能,而不降低涂層固有的良好的物理特性。多層抗反射膜中的至少一個(gè)高折射層包含氧化鈮、氧化鋯、氧化釔,和可任選的氧化鋁。
文檔編號(hào)G02B1/11GK1354370SQ0114368
公開日2002年6月19日 申請(qǐng)日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者三石剛史, 嘉村齊, 新出謙一, 武井博基, 小林明德, 高橋幸弘, 渡邊裕子 申請(qǐng)人:保谷株式會(huì)社