光学构件的制作方法

1.本公开涉及光学构件。


背景技术：

2.近年来，开发了ar(augmented reality：增强现实)设备或mr(mixed reality：混合现实)设备等可穿戴设备(专利文献1)。可穿戴设备具备光学构件。光学构件具备透射可见光线的透明基板和设置于透明基板的至少一个主面的光学多层膜。
3.光学多层膜没有特别限定，例如为防反射膜。防反射膜是将由高折射率的电介质(例如tio2)构成的第一层和由低折射率的电介质(例如sio2)构成的第二层交替层叠而成的，利用光的干涉作用来抑制可见光线的反射。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特表2020－533721号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.已知光学多层膜的光学特性的入射角依赖性高。由于入射角发生变化，从而光路长度发生变化，光学特性发生变化。例如，由于入射角发生变化，从而特定的波长的反射率发生变化。其结果是，有时光学构件的色调根据视线相对于光学构件的角度的变化而变化。
9.例如，在可穿戴设备具备右眼用的光学构件和左眼用的光学构件的情况下，当观察者站在比可穿戴设备的左右方向中心靠右侧或左侧时，观察者的视线相对于光学构件的角度在右眼用和左眼用中不同。因此，有时在右眼用和左眼用中光学构件看起来为不同的色调。
10.本公开的一个方式提供一种抑制由视线相对于光学构件的角度的变化引起的光学构件的色调的变化的技术。
11.用于解决课题的技术方案
12.本公开的一个方式所涉及的光学构件具备：透明基板，透射可见光线；及光学多层膜，设置于所述透明基板的至少一个主面。设置于所述透明基板的所述一个主面的所述光学多层膜中，(a)对于入射角为5
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(5
°
)
450～650max
为2.00％以下，(b)对于入射角为30
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(30
°
)
450～650max
为2.00％以下，(c)表现出反射率30％的入射角为5
°
的光的波长λ(5
°
)为365nm～425nm，且(d)表现出反射率30％的入射角为30
°
的光的波长λ(30
°
)为365nm～425nm。
13.发明效果
14.根据本公开的一个方式，能够抑制由视线相对于光学构件的角度的变化引起的光学构件的色调的变化。
附图说明
15.图1是一个实施方式所涉及的光学构件的剖视图。
16.图2是表示光学多层膜的一例的剖视图。
17.图3是表示例1的光学多层膜的反射率的图。
18.图4是表示例2的光学多层膜的反射率的图。
19.图5是表示例3的光学多层膜的反射率的图。
20.图6是表示例4的光学多层膜的反射率的图。
21.图7是表示例5的光学多层膜的反射率的图。
22.图8是表示例6的光学多层膜的反射率的图。
具体实施方式
23.以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。另外，在各附图中，对相同或相应的结构有时标注相同的标号，并省略说明。说明书中，表示数值范围的“～”意味着包括其前后记载的数值作为下限值和上限值。
24.首先，参照图1，对一个实施方式所涉及的光学构件1进行说明。光学构件1的用途没有特别限定，例如为可穿戴设备。可穿戴设备是ar(augmented reality：增强现实)设备或mr(mixed reality：混合现实)设备等。
25.另外，光学构件1的用途也可以为显示器或电子纸等图像显示装置。显示器例如是lcd(liquid crystal display：液晶显示器)、lcos(liquid crystal on silicon：液晶覆硅)、oled(organic light emitting diode：有机发光二极管)或mems(micro electro mechanical system：微机电系统)。
26.光学构件1具备透射可见光线的透明基板2。透明基板2具有第一主面21和与第一主面21相反朝向的第二主面22。从(a)减少在成膜第一光学多层膜3a和第二光学多层膜3b等时产生的翘曲、(b)薄型化和(c)抑制破裂的观点出发，透明基板2的厚度优选为0.1mm以上且5.0mm以下，更优选为0.1mm～1.0mm。
27.透明基板2的材料只要是透射可见光线的材料，则既可以是有机材料也可以是无机材料，没有特别限定。透明基板2也可以是复合不同的多种材料而成的基板。透明基板2可以是单层构造，也可以是多层构造。作为透明基板2的无机材料，优选使用玻璃或晶体材料。
28.玻璃是钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃、石英玻璃或铝硅酸盐玻璃。玻璃也可以是化学强化玻璃。化学强化玻璃是在玻璃化转变点以下的温度下通过离子交换在玻璃表面形成压缩应力层而成的玻璃。压缩应力层通过将玻璃所含的离子半径小的碱金属离子交换为离子半径更大的碱离子而形成。
29.晶体材料可以是双折射性晶体，例如是二氧化硅、铌酸锂或蓝宝石。
30.光学构件1例如具备第一光学多层膜3a和第二光学多层膜3b。第一光学多层膜3a形成于透明基板2的第一主面21。第二光学多层膜3b形成于透明基板2的第二主面22。另外，光学构件1只要具备第一光学多层膜3a和第二光学多层膜3b中的至少一方即可。
31.接着，参照图2对第一光学多层膜3a的结构进行说明。第二光学多层膜3b的结构与第一光学多层膜3a的结构相同，因此省略说明。第一光学多层膜3a例如是将折射率不同的第一层31和第二层32交替层叠而成的防反射膜，利用光的干涉作用来抑制可见光线的反
射。
32.第二层32具有比第一层31高的折射率。即，第一层31是低折射率层，第二层32是高折射率层。另外，在本技术说明书中，在仅记为“折射率”的情况下，意味着波长为500nm的光的折射率。
33.第一层31的折射率优选小于1.60，更优选为1.45～1.55。第一层31的材料例如是氧化硅(例如二氧化硅：sio2)、氟化镁(例如mgf2)或氧氮化硅。
34.第二层32的折射率优选为1.60以上，更优选为2.20～2.50。第二层32的材料例如是氧化钽(例如五氧化二钽：ta2o5)、氧化钛(例如二氧化钛：tio2)或氧化铌(例如五氧化二铌：nb2o5)。
35.另外，第一光学多层膜3a除了第一层31和第二层32以外，还可以具备未图示的第三层。第三层具有与第一层31和第二层32不同的折射率。第一光学多层膜3a也可以以所期望的顺序具备第一层31、第二层32和第三层。对于第二光学多层膜3b也同样。
36.第一光学多层膜3a具有下述(a)～(d)的物性。(a)对于入射角为5
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(5
°
)
450～650max
为2.00％以下。(b)对于入射角为30
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(30
°
)
450～650max
为2.00％以下。(c)表现出反射率30％的入射角为5
°
的光的波长λ(5
°
)为365nm～425nm。(d)表现出反射率30％的入射角为30
°
的光的波长λ(30
°
)为365nm～425nm。
37.第一光学多层膜3a的反射率是由第一光学多层膜3a(包括第一光学多层膜3a与透明基板2的界面)反射的光的强度相对于对第一光学多层膜3a从与透明基板2的相反侧(图2中为左侧)以所期望的入射角入射的光的强度的比例。这里，“被反射的光”仅包括被正反射的光，不包括被漫反射的光。
38.由第一光学多层膜3a反射的光不包括由第二光学多层膜3b(包括第二光学多层膜3b与透明基板2的界面)反射的光。另外，在不存在第二光学多层膜3b的情况下，由第一光学多层膜3a反射的光不包括由透明基板2的第二主面22反射的光。在本技术说明书中，所谓第一光学多层膜3a的反射率，不是意味着光学构件1的双面反射率，而是意味着光学构件1的单面反射率。
39.第一光学多层膜3a的反射率例如通过使用了光学薄膜计算软件(software spectra，inc.公司制，tfcalc(注册商标))的模拟来计算。
40.第一光学多层膜3a的反射率也能够用市售的分光光度计进行测定。在用市售的分光光度计对第一光学多层膜3a的反射率进行测定的情况下，只要在除去第二光学多层膜3b的基础上，使透明基板2的第二主面22粗糙化而使光散射，或在透明基板2的第二主面22涂布黑色墨而使光被吸收即可。另外，如上所述，第二光学多层膜3b是任意的结构，也可以不形成。作为市售的分光光度计，例如可举出紫外可见近红外分光光度计(日立高科技公司制，商品名uh-4150)或紫外可见近红外分光光度计(日本分光公司制，v-770)。
41.通过使第一光学多层膜3a具有上述(a)～(d)的物性，能够在宽的入射角的范围内将从蓝色到红色的可见光线(波长为450nm～650nm的可见光线)的反射率抑制为2.00％，并且将紫色的可见光线的反射率维持在30％以上。其结果是，即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也能够抑制光学构件1的色调的变化。更具体而言，即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也能够将光学构件1的色调维持在紫色到蓝色的范围。
42.另外，作为抑制由视线相对于光学构件1的角度的变化引起的光学构件1的色调的变化的方法，也考虑到即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也将光学构件1的色调维持为红色的方法，但与维持在紫色到蓝色的范围的情况相比，难以实现。这从图3～图8可以明确。
43.图3～图8是表示后述的例1～例6的光学多层膜的反射率的图。从上述各图可以明确，随着入射角变大，反射率为2.00％以下的波长区域向低波长侧偏移。此外，该偏移在红色的波长区域比在蓝色的波长区域更显著。即，在红色的波长区域中，与蓝色的波长区域相比，伴随入射角的变化的表现出最大反射率的波长的变化大，伴随入射角的变化的反射光的色调的变化大。因此，难以在450nm～650nm的宽的波长范围内将反射率抑制在2.00％以下，并且将光学构件1的色调维持为红色。
44.另外，作为抑制由视线相对于光学构件1的角度的变化引起的光学构件1的色调的变化的方法，还考虑将光学多层膜构成为，即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也不会使光学构件1被目视确认为特定的色调(即，反射光变为无色)。然而，为了将光学多层膜构成为使反射光变为无色，以即使入射角变大，可见光线的波长区域的最大反射率也为一定以下(例如，1％以下)的方式构成光学多层膜。于是，光学多层膜的层数需要较多，从制造成本、生产率和翘曲等观点出发难以实现。
45.根据本实施方式，为了即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也将光学构件1的色调特意维持为紫色到蓝色而不是无色，第一光学多层膜3a具有上述(a)～(d)的物性。因此，根据本实施方式，即使视线相对于光学构件1的角度发生变化，也能够抑制光学构件1的色调的变化。该效果在光学构件1用于可穿戴设备的情况下是显著的。
46.例如，在可穿戴设备具备右眼用的光学构件1和左眼用的光学构件1的情况下，当观察者站在比可穿戴设备的左右方向中心靠右侧或左侧时，观察者的视线相对于光学构件的角度在右眼用和左眼用中不同。即使在该情况下，由于在右眼用和左眼用中光学构件1看起来为相同的色调，所以外观设计性良好。
47.r(5
°
)
450～650max
例如为0.01％～2.00％，优选为0.05％～1.50％，进一步优选为0.10～1.20％。如果r(5
°
)
450～650max
为2.00％以下，则容易将反射光的色调维持在紫色到蓝色的范围。另外，如果r(5
°
)
450～650max
为0.01％以上，则光学多层膜的层数较少即可，制造成本和生产率良好。
48.r(30
°
)
450～650max
例如为0.01％～2.00％，优选为0.05％～1.50％，进一步优选为0.10～1.20％。如果r(30
°
)
450～650max
为2.00％以下，则容易将反射光的色调维持在紫色到蓝色的范围。另外，如果r(30
°
)
450～650max
为0.01％以上，则光学多层膜的层数较少即可，制造成本和生产率良好。
49.λ(5
°
)例如为365nm～425nm，优选为380nm～410nm。λ(30
°
)例如为365nm～425nm，优选为380nm～410nm。如果λ(5
°
)和λ(30
°
)为365nm～425nm，则容易将反射光的色调维持在紫色到蓝色的范围。
50.第一光学多层膜3a优选除了上述(a)～(d)以外，还具有下述(e)～(f)的物性。(e)对于入射角为5
°
且波长为950nm的光的反射率r(5
°
)
950
为10.00％以下。(f)对于入射角为5
°
且波长为1350nm的光的反射率r(5
°
)
1350
为15.00％以下。
51.通过使第一光学多层膜3a具有上述(e)～(f)的物性，能够透射近红外线，也能够
优选用作使用近红外线的传感检测的光学构件。在该情况下，透明基板2不仅透射可见光线，还透射近红外线。
52.r(5
°
)
950
例如为0.01％～10.00％，优选为0.10％～8.00％。r(5
°
)
1350
例如为0.01％～15.00％，优选为0.10％～11.00％。
53.另外，第一光学多层膜3a只要具有上述(a)～(d)的物性即可，也可以不具有上述(e)～(f)的物性。第一光学多层膜3a除了防止可见光线的反射以外，例如还可以具有遮挡红外线或紫外线、防污、防尘或提高耐久性等功能。
54.从提高生产率和抑制翘曲的观点出发，第一光学多层膜3a的层数优选为15以下，更优选为13以下。另外，从可见光线的低反射性的观点出发，第一光学多层膜3a的层数优选为5以上，更优选为7以上。
55.从提高生产率和抑制翘曲的观点出发，第一光学多层膜3a的膜厚优选为1000nm以下，更优选为700nm以下。从可见光线的低反射性的观点出发，第一光学多层膜3a的膜厚优选为300nm以上，更优选为400nm以上。
56.第一光学多层膜3a的成膜方法既可以是干式，也可以是湿式。干式的成膜方法例如是溅射法、离子辅助蒸镀(iad：ion assisted deposition)法或加热蒸镀法。湿式的成膜方法例如是喷涂法或浸渍法。
57.另外，光学构件1在本实施方式中在第一光学多层膜3a与透明基板2之间什么都不具备，但也可以具备密合强化膜等。密合强化膜提高第一光学多层膜3a与透明基板2的密合性。另外，也可以在第一光学多层膜3a与透明基板2之间形成紫外线吸收膜或紫外线反射膜。
58.光学构件1的翘曲优选为20μm～120μm。如果光学构件1的翘曲为120μm以下，则透射像的变形的影响小。另一方面，如果光学构件1的翘曲为20μm以上，则能够使作为光学构件1发生翘曲的主要原因的光学多层膜的物理膜厚变厚，容易得到所期望的光学特性。另外，如果光学构件1的翘曲为20μm以上，则不存在考虑到光学构件1的翘曲而在透明基板2的双面设置相同程度的物理膜厚的光学多层膜等限制，制造成本降低。光学构件1的翘曲更优选为22μm～110μm。
59.光学构件1的翘曲使用神津精机株式会社制的表面形状测定系统dyvoce(型号：k2-310)按照以下步骤进行测定。首先，以三点支承光学构件1的背面(例如透明基板2的第二主面22)的周缘，并用激光位移计测定光学构件1的表面(例如第一光学多层膜3a的表面)的形状。根据该测定结果，利用dyvoce系统来计算翘曲。翘曲是将用最小二乘法对光学构件1的表面进行近似而得到的平面作为基准高度，从光学构件1的表面的最高点与最低点之间的高低差(＞0)中除去光学构件1的自重挠曲的成分而求出的。为了除去自重挠曲的成分，通过将光学构件1上下翻转，以三点支承光学构件1的表面的周缘，用激光位移计测定光学构件1的背面的形状，并求出背面形状与表面形状的差，从而能够除去自重挠曲的成分。
60.【实施例】
61.以下，对实验数据进行说明。下述例1～例3为实施例，例4～例6为比较例。
62.(例1～例6)
63.在例1～例6中，准备玻璃基板作为透明基板，仅在玻璃基板的第一主面通过溅射法形成光学多层膜(更详细而言为防反射膜)，由此制作出光学构件。在例1～例6中所准备
的玻璃基板为钠钙玻璃基板(agc公司制，商品名as2，长100mm、宽100mm、厚0.4mm)。另外，在例1～例6中所形成的防反射膜是将由sio2(折射率为1.48)构成的第一层和由tio2(折射率为2.47)构成的第二层交替层叠而成的。
64.将例1的光学多层膜的层构造示于表1。另外，表1～表6所示的膜厚为物理膜厚。
65.【表1】
66.例1
[0067][0068]
在表1中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为11的层与空气相接。例1的光学多层膜的层数为11，膜厚为651.12nm。
[0069]
将例2的光学多层膜的层构造示于表2。
[0070]
【表2】
[0071]
例2
[0072][0073]
在表2中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为10的层与空气相接。例2的光学多层膜的层数为10，膜厚为415.12nm。
[0074]
将例3的光学多层膜的层构造示于表3。
[0075]
【表3】
[0076]
例3
[0077][0078]
在表3中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为11的层与空气相接。例3的光学多层膜的层数为11，膜厚为532.98nm。
[0079]
将例4的光学多层膜的层构造示于表4。
[0080]
【表4】
[0081]
例4
[0082][0083]
在表4中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为9的层与空气相接。例4的光学多层膜的层数为9，膜厚为445.46nm。
[0084]
将例5的光学多层膜的层构造示于表5。
[0085]
【表5】
[0086]
例5
[0087][0088]
在表5中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为7的层与空气相接。例5的光学多层膜的层数为7，膜厚为833.10nm。
[0089]
将例6的光学多层膜的层构造示于表6。
[0090]
【表6】
[0091]
例6
[0092][0093]
在表6中，光学多层膜的层编号表示将层层叠起来的顺序。在光学多层膜中，层编号为1的层与玻璃基板的第一主表面相接，层编号为5的层与空气相接。例6的光学多层膜的层数为5，膜厚为304.67nm。
[0094]
(光学特性)
[0095]
以下主要参照图3～图8和表7对在例1～例6中制作出的光学构件的光学特性进行说明。图3～图8和表7所示的反射率和表7所示的反射光的色调通过使用了光学薄膜计算软件(software spectra，inc.公司制、tfcalc(注册商标))的模拟而计算出。
[0096]
【表7】
[0097][0098]
在表7中，所谓“5
°
反射光的色调”，是在白色光相对于光学多层膜从与透明基板相反的一侧光垂直地(即以0
°
的入射角)入射时，由光学多层膜以5
°
的反射角反射的光的色调。同样地，所谓“30
°
反射光的色调”，是在白色光相对于光学多层膜从与透明基板相反的一侧光垂直地入射时，由光学多层膜以30
°
的反射角反射的光的色调。色调用cie1976(l*，a*，b*)色空间的坐标和视觉的颜色表示。
[0099]
如表7所示，例1～例3的光学多层膜与例4～例6的光学多层膜不同，具有所有上述(a)～(d)的物性。即，例1～例3的光学多层膜与例4～例6的光学多层膜不同，r(5
°
)
450～650max
为2.00％以下，r(30
°
)
450～650max
为2.00％以下，λ(5
°
)为365nm～425nm，且λ(30
°
)为365nm～425nm。其结果是，例1～例3的光学多层膜与例4～例6的光学多层膜不同，即使视线相对于光学构件的角度发生变化，也能够将光学构件的色调维持为紫色到蓝色。
[0100]
以上，对本公开所涉及的光学构件进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式等。在发明请求保护的范围所记载的范围内，能够进行各种变更、修正、置换、附加、删除及组合。这些当然也属于本公开的技术范围。
[0101]
标号说明
[0102]
1 光学构件；
[0103]
2 透明基板；
[0104]
21 第一主面；
[0105]
22 第二主面；
[0106]
3a第一光学多层膜(光学多层膜)；
[0107]
3b第二光学多层膜(光学多层膜)；
[0108]
31 第一层；
[0109]
32 第二层。

技术特征：
1.一种光学构件，具备：透明基板，透射可见光线；及光学多层膜，设置于所述透明基板的至少一个主面，其中，设置于所述透明基板的所述一个主面的所述光学多层膜中，(a)对于入射角为5
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(5
°
)
450～650max
为2.00％以下，(b)对于入射角为30
°
且波长为450nm～650nm的光的最大反射率r(30
°
)
450～650max
为2.00％以下，(c)表现出反射率30％的入射角为5
°
的光的波长λ(5
°
)为365nm～425nm，且(d)表现出反射率30％的入射角为30
°
的光的波长λ(30
°
)为365nm～425nm。2.根据权利要求1所述的光学构件，其中，设置于所述透明基板的所述一个主面的所述光学多层膜中，(e)对于入射角为5
°
且波长为950nm的光的反射率r(5
°
)
950
为10.00％以下，且(f)对于入射角为5
°
且波长为1350nm的光的反射率r(5
°
)
1350
为15.00％以下。3.根据权利要求1所述的光学构件，其中，所述透明基板是玻璃基板。4.根据权利要求1所述的光学构件，其中，设置于所述透明基板的所述一个主面的所述光学多层膜的层数为15以下。5.根据权利要求1所述的光学构件，其中，所述光学构件的翘曲为20μm～120μm。6.根据权利要求1所述的光学构件，其中，所述光学构件用于可穿戴设备。

技术总结
本发明涉及一种光学构件，提供抑制由视线相对于光学构件的角度的变化引起的光学构件的色调的变化的技术。光学构件具备：透明基板，透射可见光线；及光学多层膜，设置于所述透明基板的至少一个主面。设置于所述透明基板的所述一个主面的所述光学多层膜中，(A)对于入射角为5


技术研发人员：关真悟
受保护的技术使用者：AGC株式会社
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/9/25