JP3068243B2 - 反射防止膜を有する光学部材 - Google Patents

反射防止膜を有する光学部材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は反射防止膜を有する光学
部材に関する。
【0002】
【従来の技術】合成樹脂からなる光学部材の表面反射特
性を改善するために、合成樹脂の表面上に反射防止膜を
施すことは良く知られている。この反射防止膜を有する
光学部材として、例えば特開昭56−116003号公
報(以下、「公報1」という)には、基板をCR−39
(ジエチレングリコールビスアリルカーボネート)樹脂
とし、CR−39樹脂上に、基板側から順にSiO2
らなり膜厚が1.5λの下地層と、ZrO2 層とSiO
2 層とによって構成される2層等価膜からなり合計膜厚
が約0.25λの第1の低屈折率層と、ZrO2 からな
り膜厚が約0.50λの高屈折率層と、SiO2 からな
り膜厚が約0.25λの第2の低屈折率層とを有する反
射防止膜を設けた光学部材が開示されている。しかしな
がら、公報1に開示されている光学部材は、ガラス基板
のように蒸着時の基板温度を高くして反射防止膜を成膜
することができないため、例えばZrO2 からなる層は
耐熱温度が不充分となり、また経時的に耐熱温度が大き
く低下してしまう。したがって反射防止膜全体の耐熱温
度が実用上不充分で、さらに経時的な耐熱温度の低下が
大きく、例えば眼鏡レンズとして用いるには実用上不充
分である問題を有している。この問題を解決するため
に、例えば特開平2−291502号公報(以下、「公
報2」という)には、高屈折率層に、Ta2 5 、Zr
2 及びY2 3 を含む蒸着膜を用いた反射防止膜を有
する光学部材が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】公報2に開示されてい
る光学部材は、前述した公報1に開示されている光学部
材よりも初期の耐熱温度の面で改善されているが、反射
防止膜において経時的に耐熱温度が低下する程度が大き
いという問題を有する。この問題は例えば以下に記す不
具合が生じる。プラスチック製眼鏡フレームにプラスチ
ックレンズを枠入れする際にはプラスチック製眼鏡フレ
ームのリム部を加熱変形してプラスチックレンズを入れ
ている。前記眼鏡フレームのリム部を加熱して枠入れす
る際、眼鏡フレームのリム部とプラスチックレンズが接
触するので、プラスチックレンズも熱伝導により加熱さ
れやすい。したがって公報2に開示されている光学部材
を作製して4ヶ月以上経過した後にプラスチック製眼鏡
フレームに枠入れすると、前記光学部材の反射防止膜に
ひび割れが生じやすい。
【0004】本発明は上述した課題を解決するためにな
れたものであり。その目的は耐熱性が良好で且つ経時的
な耐熱温度の低下が小さい反射防止膜を有する光学部材
を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するためになされたもので、合成樹脂基材の上に、
基材側から順に、Y2 3 とLa2 3 とを含む層と、
SiO2 層より構成される第1の低屈折率層;Y2 3
とLa2 3 とを含む混合物からなる高屈折率層;Si
2 より構成される第2の低屈折率層を積層してなるこ
とを特徴とする反射防止膜を有する光学部材である。
【0006】以下、本発明について詳述する。本発明の
光学部材は合成樹脂基材の上に、反射防止効果を担う第
1の低屈折率層、高屈折率層、第2の低屈折率層を順に
積層するものである。反射防止膜の積層構造は実質的に
λ/4−λ/2−λ/4の3層膜を基本設計とすること
が好ましい。
【0007】第1の低屈折率層はY2 3 とLa2 3
とを含む層と、SiO2 層より構成される。
【0008】前記Y2 3 とLa2 3 とを含む層にお
いて、Y2 3 とLa2 3 とを必須成分にした理由
は、前記2成分を必須成分とすることにより、耐擦傷
性、耐熱性に優れ、経時的な耐熱温度の低下の程度が小
さい層を形成することができるためである。Y2 3
みを必須成分にすると経時的な耐熱温度の低下の程度が
大きくなり、またLa2 3 のみを必須成分にすると層
の耐擦傷性が弱くなってしまうため、耐熱性に優れ、経
時的な耐熱温度の低下が小さく、且つ良好な耐擦傷性を
有する反射防止膜を得ることができにくい。
【0009】Y2 3 とLa2 3 との混合比は、Y2
3 1モルに対してLa2 3 が0.01〜1モルが好
ましい。その理由は、La2 3 が0.01モル未満で
あると、経時的な耐熱温度の低下の程度が大きくなりや
すく、1モルを超えると充分な耐擦傷性を得ることがで
きにくくなるからである。尚、Y2 3 とLa2 3
を含む層には所望に応じてTa2 5 、ZrO2 、Si
2 、TiO2 などの金属酸化物を添加することができ
る。
【0010】Y2 3 とLa2 3 とを含む層の表面上
にはSiO2 層が積層される。SiO2 を用いた理由
は、耐熱性が良好で且つ、SiO2 の屈折率が1.43
〜1.47と低いため第1の低屈折率層全体の屈折率、
膜厚を比較的自由に調整することができるためである。
【0011】第1の低屈折率層の好ましい屈折率、膜厚
の実質的な範囲は屈折率が1.50〜1.65、膜厚が
0.15λ〜0.30λである。その理由は後述する高
屈折率層、第2の低屈折率層の組合せより反射防止膜全
体の反射防止効果を最大限に発揮させることができやす
いためである。
【0012】高屈折率層は、Y2 3 とLa2 3 とを
含む混合物からなる。Y2 3 とLa2 3 とを必須成
分としている理由、Y2 3 とLa2 3 との混合比及
び添加できる金属酸化物は、前記第1の低屈折率層のY
2 3 とLa2 3 とを含む層と同様であるので、ここ
ではその理由を省略する。
【0013】高屈折率層の好ましい屈折率、膜厚の実質
的な範囲は、屈折率が1.70〜1.95、膜厚が0.
45λ〜0.55λである。その理由は前記第1の低屈
折率層、第2の低屈折率層の組合せより反射防止膜全体
の反射防止効果を最大限に発揮させることができやすい
ためである。
【0014】次に第2の低屈折率層は、SiO2 より構
成され、前記高屈折率層の上に形成れるものである。第
2の低屈折率層を構成する物質としてSiO2 を用いた
理由は、SiO2 は低屈折率で耐熱温度が高く、さらに
前記高屈折率層のY2 3 とLa2 3 とを含む層との
密着性が良好なためである。
【0015】第2の低屈折率層の好ましい屈折率、膜厚
の実質的な範囲は、屈折率が1.43〜1.47、膜厚
が0.20λ〜0.30λである。その理由は、前記第
1の低屈折率層、高屈折率層で記した理由と同じなので
省略する。
【0016】本発明の光学部材に用いる合成樹脂として
は、メチルメタクリレート単独重合体、メチルメタクリ
レートと1種以上の他のモノマーとをモノマー成分とす
る共重合体、ジエチレングリコールビスアリルカーボネ
ート単独重合体、ジエチレングリコールビスアリルカー
ボネートと1種以上の他のモノマーとをモノマー成分と
する共重合体、イオウ含有共重合体、ハロゲン含有共重
合体、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニ
ル、不飽和ポリエステル、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリウレタンなどが挙げられる。
【0017】合成樹脂の上に反射防止膜を設ける場合に
は、合成樹脂表面に有機ケイ素化合物を含むハードコー
ト層をディッピング法、スピンコート法等の塗布法によ
り成膜し、このハードコード層上に反射防止膜を設ける
ことが好ましい。また、合成樹脂と反射防止膜との密着
性、耐擦傷性等の向上を図るうえで、合成樹脂と反射防
止膜との間、あるいは合成樹脂表面に成膜したハードコ
ード層と反射防止膜との間に下地層を介在させることが
好ましく、このような下地層としては、例えば酸化ケイ
素等の蒸着膜を使用することができる。
【0018】なお、本発明の反射防止膜を成膜するにあ
たっては、真空蒸着法の他、同様の焼結体をターゲット
材料とするスパッタリング法や、イオンプレーティング
法等の方法を用いることもできる。
【0019】本発明によれば、合成樹脂のように蒸着時
の基板温度を70〜85℃と低い温度で成膜しなくては
ならない場合でも耐熱性が良好で、経時的に耐熱性が低
下しにくい反射防止膜を有する光学部材を得ることがで
きる。
【0020】本発明の反射防止膜を有する光学部材は、
眼鏡レンズのほか、カメラ用レンズ、自動車の窓ガラ
ス、ワードプロセッサーのディスプレイに付設する光学
フィルターなどに使用することが可能である。
【0021】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定れるものではな
い。
【0022】なお実施例及び比較例で得られた反射防止
膜を有する光学部材は、以下に示す試験方法により、諸
物性を測定した。
【0023】(a)耐擦傷性試験 #0000のスチールウールにより表面を往復回数で1
0回こすって耐擦傷性を次のように判定した。 A:わずかに傷がつく B:多く傷がつく C:膜のはがれが生じる
【0024】(b)密着性試験 JIS−Z−1522に従いゴバン目を10×10個作
りセロファン粘着テープにより剥離試験を3回行い、残
ったゴバン目の数を数えた。
【0025】(c)視感反射率(片面) 日立製作所製U3410型自記分光光度計を用い、視感
反射率を求めた。
【0026】(d)耐熱性試験 蒸着膜形成直後の反射防止膜を有する光学部材をオーブ
ンに1時間入れて加熱し、クラックの発生の有無を調べ
た。加熱温度は50℃より始め、5℃ずつ上げて、クラ
ックが発生する温度を調べた。
【0027】(e)経時的な耐熱性試験 蒸着膜形成直後の反射防止膜を有する光学部材を4ヶ月
間屋外暴露を行ない、その後、前記した耐熱性試験と同
じ方法により評価を行なった。
【0028】
【実施例】実施例1 まず反射防止膜を設ける合成樹脂として、ジエチレング
リコールビスアリルカーボネートを主成分とし、紫外線
吸収剤として2−ヒドロキシ−4−n−オプトキシベン
ゾフェノンを、前者/後者に重量比が99.97/0.
03となるように含有する、屈折率が1.499のプラ
スチックレンズを用意した。
【0029】(i)ハードコード層(nd1.50)の
形成 前記プラスチックレンズを、80モル%のコロイダルシ
リカと20モル%のγ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシランを含有するコーティング液に浸漬硬化してハ
ードコード層を設けた。
【0030】(ii)反射防止膜の形成 前記ハードコード層を有するプラスチックレンズを80
℃に加熱し、前記ハードコード層の上に真空蒸着法(真
空度2×10-5Torr)によりSiO2 からなる下地
層[屈折率1.46、膜厚0.6λ(λは500nmで
ある)]を形成した。次に下地層の上にY2 3 とLa
2 3 との混合層(屈折率1.77、膜厚0.056λ
と、SiO2 層(屈折率1.46、膜厚0.11λ)よ
りなる第1の低屈折率層(屈折率1.56、膜厚0.1
66λ)を形成した。次にこの第1の低屈折率層の上に
2 3 とLa2 3との混合層より構成される高屈折
率層(屈折率1.77、膜厚0.50λ)を形成した。
次に前記高屈折率層の上にSiO2 からなる第2の低屈
折率層(屈折率1.46、膜厚0.25λ)を形成し
て、反射防止膜付きプラスチックレンズを得た。尚、前
記第1の低屈折率層から第2の低屈折率層は前記下地層
を形成した同様の真空蒸着法により形成した。
【0031】得られた反射防止膜付きプラスチックレン
ズの試験結果を表3に示す。実施例1で得られた反射防
止膜付きプラスチックレンズは耐擦傷性、密着性が良好
なだけでなく、クラック発生温度が110℃と耐熱性に
優れ、4ヶ月後のクラック発生温度が85℃と経時的な
耐熱温度の低下の程度が低いものであった。
【0032】実施例2 合成樹脂としてジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネート30重量部、ベンジルメタクリレート20重量
部、ジアリルテレフタレート45重量部及びメチルメタ
クリレート5重量部を出発原料とする屈折率が1.54
9のプラスチックレンズを用いた。
【0033】(i)ハードコード層(nd1.56)の
形成 前記プラスチックレンズを50モル%の五酸化アンチモ
ンゾルと50モル%のγ−グリシドキシプロピルトリメ
トキシシランとを含有するコーティング液に浸漬してハ
ードコード層を設けた。
【0034】さらに実施例1と同様な方法で、表1に示
す膜構成を有する反射防止膜付きプラスチックレンズを
得た。実施例2で得られた反射防止膜付きプラスチック
レンズも表3に示すように耐熱性に優れ、経時的な耐熱
性の低下の小さいものであった。
【0035】実施例3〜6 表1と表2に示したプラスチックレンズ基板を用い、第
1の低屈折率層、高屈折率層、第2の低屈折率層を表1
と表2に示したような膜構成にした以外は実施例1、2
と同様にして反射防止膜付きプラスチックレンズを得
た。得られた反射防止膜付きプラスチックレンズは、表
3から表4に示すように耐擦傷性、密着性は実施例1、
2と同様なものが得られ、更に耐熱性、経時的な耐熱性
の低下も実施例1、2のもと同様で優れたものであっ
た。
【0036】比較例1〜2 比較例として特開平2−291502号公報に開示され
ている反射防止膜付きプラスチックレンズの例を挙げ
る。第1の低屈折率層、高屈折率層、第2の低屈折率層
を表2に示した膜構成にした以外は実施例1、2と同様
にして反射防止膜付きプラスチックレンズを得た。得ら
れた反射防止膜付きプラスチックレンズは、表4に示す
ように耐擦傷性、密着性、耐熱性は実施例1、2と同様
なものが得られたが、4ヶ月屋外暴露した後のクラック
発生温度が55℃と、経時的な耐熱温度の低下が実施例
のレンズと比べ大きいものであった。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
【発明の効果】本発明の反射防止膜を有する光学部材
は、耐擦傷性、密着性、耐熱性が良好なばかりでなく、
経時的な耐熱性の低下が小さい。したがって、本発明の
光学部材は例えば、作製して長時間保存する可能性のあ
る眼鏡レンズなどに好適に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−250001(JP,A) 特開 平2−251901(JP,A) 特開 昭58−130139(JP,A) 特開 昭61−7683(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 1/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂基材の上に、基板側から順に、
    2 3とLa2 3 とを含む層と、SiO2 層より構
    成される第1の低屈折率層;Y2 3 とLa2 3 とを
    含む混合物からなる高屈折率層;SiO2 より構成され
    る第2の低屈折率層を積層してなることを特徴とする反
    射防止膜を有する光学部材。
  2. 【請求項2】 第1の低屈折率層から第2の低屈折率層
    の光学的膜厚が設計波長をλとしたとき、500nm〜
    600nmにおいて 第1の低屈折率層 0.15λ〜0.30λ 高屈折率層 0.45λ〜0.55λ 第2の低屈折率層 0.20λ〜0.30λ であ
    り、 屈折率が、 第1の低屈折率層 1.50〜1.65 高屈折率層 1.70〜1.95 第2の低屈折率層 1.43〜1.47 であることを特徴とする請求項1記載の反射防止膜を有
    する光学部材。
  3. 【請求項3】 合成樹脂基材と第1の低屈折率層の間に
    有機ケイ素化合物を含むハードコート層を設けたことを
    特徴とする請求項1または2記載の反射防止膜を有する
    光学部材。
  4. 【請求項4】 前記反射防止膜を有する光学部材が眼鏡
    用レンズであることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
    か1項に記載の反射防止膜を有する光学部材。
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