JP3375793B2 - ハードコート層を有するプラスチックレンズ - Google Patents
ハードコート層を有するプラスチックレンズInfo
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Description
プラスチックレンズに関する。
擦傷性を向上させるためにプラスチックレンズ基材の表
面上にハードコート層を設けることが行なわれている
が、プラスチックレンズ基材上にハードコート層を設け
た場合、通常、プラスチックレンズ基材の屈折率がハー
ドコート層の屈折率よりも大きく、両者間に屈折率差が
存在するため、干渉縞が発生するという問題が惹起され
る。特に最近プラスチックレンズ基材は高屈折率化の傾
向にあるので、干渉縞の発生を防止、減少させることは
重要課題となっている。
として、特公昭63−37142号公報には、有機ケイ
素重合体からなるハードコート層に高屈折率付与成分で
あるSb2 O5 などの無機酸化物微粒子を含有させてハ
ードコート層の屈折率を上昇させてプラスチックレンズ
基材の屈折率とほぼ一致させる方法が開示されている。
ラスチックレンズ基材とハードコート層との間にプラス
チックレンズ基材屈折率とハードコート層屈折率との間
の単一の屈折率を有する熱硬化性ポリウレタン系プライ
マー層を溶液重合法により設ける方法が開示されてい
る。
7142号公報に開示されている方法は、屈折率が異な
るプラスチックレンズ基材ごとにハードコート層の屈折
率を変えなくてはならないため、レンズ基材ごとに、レ
ンズ基材とほぼ同一の屈折率のハードコート層を与える
ハードコート液を用意しなくてはならない不具合を有す
る。
れている方法は特定の波長では干渉縞の発生を防止、減
少できるものであるが、プライマー層の屈折率がプラス
チックレンズ基材側からハードコート層側に至るまで単
一であるため、特定波長外では干渉縞の発生を低減でき
ず、干渉縞の低減においては不十分なものであった。
るプラスチックレンズ基材各々に対してハードコート層
の組成を変えずに干渉縞の発生を広い波長域にわたって
防止、低減することができる、ハードコート層付きプラ
スチックレンズを提供することにある。
成するためになされたものであり、プラスチックレンズ
基材と、該プラスチックレンズ基材の屈折率と相違し、
厚み方向に単一の屈折率を有するハードコート層との間
にプライマー層を設けてなり、該プライマー層の屈折率
がプラスチックレンズ基材と該ハードコート層との屈折
率差を補償するように連続的または段階的に変化してい
る(ただし、該プライマー層の屈折率が全体にわたって
段階的に変化している場合を除く)ことを特徴とするハ
ードコート層を有するプラスチックレンズを要旨とす
る。以下、本発明を詳説する。
率とハードコート層の屈折率との相違により生じる干渉
縞の発生を広い波長域にわたって防止、低減させるのに
極めて有効なものであり、(a)プラスチックレンズ基
材の屈折率(nS )がハードコート層の屈折率(nH )
よりも大きい場合および(b)ハードコート層の屈折率
(nH )がプラスチックレンズ基材の屈折率(nS )よ
りも大きい場合のいずれも適用可能であるが、現在、市
販のハードコート層付きプラスチックレンズは上記
(a)の態様(nS >nH )が多いため、以下、本発明
のハードコート層付きプラスチックレンズをこの(a)
の態様に則して説明する。
チックレンズの模式的断面図を示す。図1において、1
はプラスチックレンズ基材であり、厚み方向に単一の屈
折率nS を有する。また2はハードコート層であり、図
1においては厚み方向に単一の屈折率nH を有するが、
ハードコート層は厚み方向に屈折率を変化させてもよ
い。なお、既に述べたようにプラスチックレンズ基材の
屈折率nS とハードコート層の屈折率nH とはnS >n
H の関係にある。
あるプライマー層である。プライマー層3の、プラスチ
ックレンズ基材との接触面の屈折率nPBはプラスチック
レンズ基材の屈折率nS と同値化または近似化させてあ
り、またプライマー層3の、ハードコート層との接触面
の屈折率nPTはハードコート層の屈折率nH と同値化ま
たは近似化させてある。例えば屈折率nPBと屈折率nS
との差および屈折率nPTと屈折率nH との差はいずれも
±2%以内に規定する。プライマー層3の中間の屈折率
は図1においてnPIで示され、この屈折率nPIは後記す
るように屈折率nPBと屈折率nPTの間の値である。
の接触面の屈折率nPBは、プライマー層3の、ハードコ
ート層との接触面の屈折率nPTよりも大きいが、本態様
によれば、プライマー層3の厚さ方向の屈折率を、プラ
スチックレンズ基材1側からハードコート層2側に向け
て連続的にまたは段階的に減少させてある。このプライ
マー層3の厚さ方向の屈折率を減少させた具体例を示す
と図2のようになる。
おける屈折率を、一次曲線的に連続して減少させた場合
を示し、nPB=nS 、nPT=nH であり、nPT<nPI<
nPBの関係が成立する。
おける屈折率を、二次曲線的に連続して減少させた場合
を示し、この場合にもnPB=nS 、nPT=nH であり、
nPT<nPI<nPBの関係が成立する。
ける屈折率を、段階的に減少させた場合を示し、この場
合にもnPB=nS 、nPT=nH であり、nPT<nPI<n
PBの関係が成立する。
方向における屈折率を減少させる基本形を示したもので
あり、これら基本形を適宜組み合せることにより、プラ
イマー層の厚さ方向における屈折率を減少させることも
できる。また図2(a)〜(c)に示した以外の形でプ
ライマー層の厚さ方向における屈折率を減少させてもよ
いことはもちろんである。
るのが好ましい。その理由は、この層厚範囲であると、
プライマー層形成における良好な再現性、およびプラス
チックレンズにおいて良好な耐熱性、耐擦傷性を得るこ
とができるからである。
レンズにおいて用いられるプラスチックレンズ基材とし
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。これらのプラスチ
ックレンズ基材の屈折率nS は、通常1.49〜1.6
5の範囲が一般的である。
レンズにおいてプライマー層は、上記したような屈折率
特性を有するものであるが、このようなプライマー層
は、有機ケイ素化合物と酸素ガスを用い、酸素ガスの流
量を連続的または段階的に変化させるプラズマCVD法
により形成するのが好ましい。
の形成に用いる有機ケイ素化合物としては、テトラメチ
ルシラン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシ
ラン、ジフェニルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシ
ロキサン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメト
キシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキ
シシラン、テトラエトキシシラン、トリメチルビニルシ
ラン、トリメチルメトキシシラン、トリイソプロポキシ
ビニルシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、
アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、アリ
ルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ア
リロキシトリメチルシラン、ジメチルジビニルシラン、
エトキシジメチルビニルシラン、メトキシジメチルビニ
ルシラン、テトラビニルシラン、トリアセトキシビニル
シラン、テトラビニルシラン、ヘキサメチルジシラザ
ン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメチル
シラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、アニリノトリメチルシ
ラン、ジエトキシジフェニルシラン、フェニルトリビニ
ルシラン、N−メチル−N−トリメチルシリルアセトア
ミド、ヘキサエチルジシロキサン、ジアリルジメチルシ
ラン、トリメチルシリルイソシアネート、メチルトリプ
ロポキシシラン、シブトキシジアセトキシシランなどの
有機ケイ素化合物が挙げられる。
ス量、有機ケイ素ガス量、投入パワーに対しプラズマ重
合膜としてそれぞれ固有の屈折率を有しており、プラス
チックレンズ基材の屈折率nS およびハードコート層の
屈折率nH の値を考慮してプライマー層用の有機ケイ素
化合物は選択使用される。
成においては、上記有機ケイ素化合物とともに酸素ガス
を使用し、酸素ガスの流量を連続的または段階的に上昇
させる。有機ケイ素化合物とともに酸素ガスを使用する
ことにより、有機ケイ素化合物と酸素との反応によるシ
ロキサン結合が形成されて膜の屈折率が低下するが、上
記のように酸素ガスの流量を連続的または段階的に上昇
させることにより、膜中のシロキサン結合の形成度合を
調整することにより、プライマー層の厚さ方向における
屈折率を、プラスチックレンズ基材側からハードコート
層側に向けて連続的または段階的に減少させることがで
きる。
CVD法において、屈折率の異なる有機ケイ素化合物を
複数種用い、高屈折率用の有機ケイ素化合物を先ず供給
し、以下順次低屈折率用の有機ケイ素化合物を供給する
ことにより、または高屈折率と低屈折率用の有機ケイ素
化合物を同時供給することにより、プライマー層の厚み
方向における屈折率を連続的または段階的に減少させる
ことができることはもちろんであり、これに上記の酸素
ガスの流量調節を組み合せることにより、プライマー層
の屈折率分布の調整を更に円滑に行なうことができる。
レンズにおいて、ハードコート層の材料としては、プラ
イマー層の材料として例示した有機ケイ素化合物を用い
るのが好ましい。その理由は、この有機ケイ素化合物を
用いると、プライマー層形成で用いたと同様のプラズマ
CVD法によりハードコート層を形成することができ、
同一のプラズマCVD装置においてプライマー層とハー
ドコート層とを一挙に形成できるからである。
とは、いずれも有機ケイ素化合物を用いるプラズマCV
D法により形成されているため、プライマー層とハード
コート層には明確な区別はなく、プライマー層をハード
コート層の一部と見ることもできる。従って、ハードコ
ート層を2層とし、プラスチック基材側の第1の層を屈
折率調整層としての機能(すなわちプライマー層として
の機能)を持たせ、その上に所定の屈折率の第2の層を
設ける態様も本発明に包含される。
形成は上記の有機ケイ素化合物とともに、酸素ガスを用
い、酸素ガスの流量を上記プライマー層形成時よりも多
くして、有機ケイ素化合物と酸素の反応によるシロキサ
ン結合が多く形成するように実施するのが好ましい。そ
の理由は、ハードコート層中のシロキサン結合が多いと
ハードコート層の耐擦傷性が向上するからである。その
場合にはプライマー層とハードコート層との明確な境界
がない場合があり、プライマー層とハードコート層とを
一体的な層として見ることができる。
ードコート層について説明してきたが、ハードコート層
は、プラズマCVD法以外の方法、例えばγ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシランなどの重合性有機ケイ
素化合物を重合して硬化被覆膜を形成する方法によって
形成してもよいことはもちろんである。
レンズは、それ自体十分な反射防止能を有するものであ
るが、必要に応じて反射防止層を設けることもできる。
反射防止層は、SiO2 、TiO2 、ZrO2 などを用
いてPVD法あるいはCVD法により形成することが好
ましい。このことにより、真空をやぶらずにプライマー
層、ハードコート層、反射防止層を形成でき、従来と比
べ製造時間の短縮が可能となる。
る。
装置において、真空槽1内にある絶縁された基材ホルダ
2にジエチレングリコールビスアリルカーボネート単独
重合体よりなるレンズ基材3(屈折率1.50)をセッ
トし、真空槽1内を排気バルブ4により0.001torr
まで排気した。
給管6を通し、ヘキサメチルジシロキサンガスを0.0
25torrまで導入した。そして真空槽1内の電極7,8
に240ワットの高周波電力(13.56MHz )を投入
し30秒間プラズマ重合を行なって層屈折率が約1.4
9程度となるように第1のプライマー層の形成を行なっ
た。
入と前記高周波電力の投入を一旦停止し、新たに50℃
に加熱されたトリメチルビニルシラン充填容器9と酸素
ガスボンベ10から供給管6を通し、トリメチルビニル
シランのガスを0.025torrまで導入した後、O2 ガ
ス流を5sccmから50sccmまで連続的に上昇させながら
240ワットの高周波電力のもとで5分間プラズマ重合
によって第2プライマー層の形成を行なった。
続け、O2 ガス流を50sccmに保持したまま15分間連
続してハードコート層を形成し全膜形成を終了した。な
お、第1のプライマー層からハードコート層までの合計
膜厚は2.3ミクロンであった。得られたハードコート
層付きプラスチックレンズの物性評価結果は表1に示し
た。
装置において、真空槽1内にある絶縁された基材ホルダ
2に、ジエチレングリコールビスアリルカーボネート、
ジアリルイソフタレートおよびベンジルメタクリレート
の共重合体よりなるレンズ基材3(屈折率1.56)を
セットし、真空槽1内を排気バルブ4により0.001
torrまで排気した。
ルジメチルシランガス0.010torrを、そして50℃
に加熱された容器5からトリメチルビニルシランガス
0.015torrを供給管6に通し導入した後、真空槽内
の電極7,8に240ワットの高周波電力(13.56
MHz )を投入し60秒間プラズマ重合を行って第1のプ
ライマー層の形成を行った。この第1のプライマー層は
約1.54の屈折率を有し、レンズ基材屈折率(1.5
6)と近似している。
を停止すると同時に、O2 ガス流を15sccm導入し、O
2 ガス流を15sccmから50sccmまで連続的に上昇させ
ながら、240ワットの高周波電力のもとで継続して5
分間プラズマ重合によって第2のプライマー層を形成し
た。
まま25分間プラズマ重合を行ってハードコート層を形
成して、全膜形成を終了した。これらの全体の膜厚は
2.0ミクロンである。得られたハードコート層付きプ
ラスチックレンズの物性評価結果は表1に示した。
イ素化合物を主成分とするコーティング組成物を塗布硬
化してハードコート層付きプラスチックレンズを作製し
た。
スターラーを備えたガラス製の容器にγ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン70重量部を加え、攪拌し
ながら、0.1規定塩酸16重量部を滴下した。滴下終
了後、24時間攪拌を行ない加水分解物を得た。つい
で、メタノール分散酸化アンチモンゾル(固形分30
%、平均粒子径15ミリミクロン)78重量部、溶媒と
してイソプロピルアルコール80重量部、エチルセロソ
ルブ80重量部、さらに滑剤としてシリコーン系界面活
性剤1重量部、硬化剤として、アルミニウムアセチルア
セトネート4重量部を加え、充分に攪拌した後、濾過を
行ないコーティング液とした。
コールビスアリルカーボネートとベンジルメタクリレー
トとジアリルイソフタレートからなるプラスチックレン
ズ(屈折率1.56)を45℃の10%NaOH水溶液
に5分間浸漬して充分に洗浄を行なった後、上記の方法
で調製されたコーティング液を用いて、ディップ法(引
き上げ速度14cm/分)でコーティングを行ない130
℃で2時間加熱しハードコート層を形成した。得られた
ハードコート層付きプラスチックレンズの物性評価結果
は表1に示した。
で得られたハードコート層付きプラスチックレンズは耐
擦傷性、干渉縞、密着性、耐衝撃性、耐水性のすべての
項目において優れた結果を示した。これに対しハードコ
ート液をプラスチックレンズ基材に塗布硬化させて得た
比較例1のハードコート層付きプラスチックレンズは耐
擦傷性および耐水性において劣っていた。
ハードコート層付きプラスチックレンズの物性測定方法
は以下のとおりである。
きにくさを目視で判断した。判断基準は次のようにし
た。 A…強く擦ってもほとんど傷がつかない B…強く擦るとかなり傷が着く C…レンズ基材と同等の傷が着く
る。 A…干渉縞がほとんど見えない B…少し見える C…かなり見える
名“セロテープ”ニチバン(株)製品)を強く貼りつけ
て急速に剥がし、硬化膜の剥離の有無を調べた。
gの鋼球を落下させ破損の有無を調べた。
性試験を行なった。
ックレンズが広い波長域に亘って干渉縞の発生が防止、
低減されることを確認するため、実施例1および2で得
られたハードコート層付きプラスチックレンズについて
380〜780nmの波長域における反射率曲線を測定し
た。測定結果は図4および図5に示す。図4において、
実線は実施例1のハードコート層付きプラスチックレン
ズの反射率曲線であり、点線はプライマー層を設けない
以外は実施例1と同様に作製した比較のハードコート層
付きプラスチックレンズの反射率曲線図である。これら
の2つの曲線を対比すると、実線の方が点線よりも、3
80〜780nmに亘って波形の振幅が小さく干渉縞の発
生が広い波長域で防止、低減されていることが明らかで
ある。実施例2のハードコート層付きプラスチックレン
ズの反射率曲線(実線)とプライマー層を設けない比較
のハードコート層付きプラスチックレンズの反射率曲線
(点線)とを対比した場合にも、実施例2のハードコー
ト層付きプラスチックレンズは広い波長域において干渉
縞の発生が防止、低減できることが明らかである。
ハードコート層の組成を変えずに干渉縞の発生を広い波
長域に亘って防止、低減できる、ハードコート層付きプ
ラスチックレンズが提供された。
ズの模式的断面図
ズにおけるプライマー層の屈折率分布を示す図
ズの製造に用いたプラズマCVD装置の概略図
ンズの反射率曲線図
ンズの反射率曲線図
Claims (7)
- 【請求項1】 プラスチックレンズ基材と、該プラスチ
ックレンズ基材の屈折率と相違し、厚み方向に単一の屈
折率を有するハードコート層との間にプライマー層を設
けてなり、該プライマー層の屈折率がプラスチックレン
ズ基材と該ハードコート層との屈折率差を補償するよう
に連続的または段階的に変化している(ただし、該プラ
イマー層の屈折率が全体にわたって段階的に変化してい
る場合を除く)ことを特徴とするハードコート層を有す
るプラスチックレンズ。 - 【請求項2】 プラスチックレンズ基材の屈折率がハー
ドコート層の屈折率よりも大きく、プライマー層の屈折
率がプラスチックレンズ基材側からハードコート層側に
向けて連続的または段階的に減少していることを特徴と
する請求項1に記載のハードコート層を有するプラスチ
ックレンズ。 - 【請求項3】 プライマー層が、有機ケイ素化合物と酸
素ガスを用い、酸素ガス流量を連続的または段階的に上
昇させるプラズマCVD法により形成されたものである
ことを特徴とする請求項1または2に記載のハードコー
ト層を有するプラスッチクレンズ。 - 【請求項4】 ハードコート層が、有機ケイ素化合物と
酸素ガスを用いるプラズマCVD法により形成されたも
のであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項
に記載のハードコート層を有するプラスチックレンズ。 - 【請求項5】 ハードコート層の上に、CVD法または
PVD法により形成された反射防止層を有することを特
徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のハードコ
ート層を有するプラスチックレンズ。 - 【請求項6】 有機ケイ素化合物と酸素ガスを用い、酸
素ガス流量を連続的または段階的に上昇させるプラズマ
CVD法によりプライマー層をプラスチックレンズ基材
上に形成し、次いで有機ケイ素化合物と酸素ガスを用い
るプラズマCVD法により、ハードコート層を形成する
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の
ハードコート層を有するプラスチックレンズの製造方
法。 - 【請求項7】 有機ケイ素化合物と酸素ガスを用い、酸
素ガス流量を連続的または段階的に上昇させるプラズマ
CVD法によりプライマー層をプラスチックレンズ基材
上に形成し、次いで有機ケイ素化合物と酸素ガスを用い
るプラズマCVD法によりハードコート層を形成し、さ
らにCVD法またはPVD法により反射防止層を形成す
ることを特徴とする請求項5に記載のハードコート層を
有するプラスチックレンズの製造方法。
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