JPH0239101A - 反射防止膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばプラスチックレンズ等のプラスチック
基材上に設けられる反射防止膜に関する。

［従来の技術］ プラスチック基材の表面の反射特性を改善するために、
プラスチック基材上に多層反射防止膜を設けることは良
く知られており、このような多層反射防止膜の膜格成物
質として、二酸化チタンが高屈折率であるというメリッ
トを活かして最近用いられてきている。そして二酸化チ
タン膜をプラスチック基材上に設ける方法として、例え
ば特開昭５５−６５２３９号公報には、高温加熱せずに
低温状態で先ずプラスチック基材に酸素イオンビームを
照射して基材の表面改質を行ない、次いで酸素イオンビ
ームを照射しながらチタン又は酸化チタンを基材上に飛
ばし、基材上に二酸化チタンを反応蒸着させることによ
り、基材上に二酸化チタン膜を形成させる方法が記載さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この特開昭５５−６５２３９号に記載の
方法は、熱によりプラスチック基材が表面変雪してしま
うのを防止するなめ、低温蒸着を行なっているので、形
成された二酸化チタン膜の表面硬度が低く、耐摩耗性が
劣るという欠点があった。

従って本発明の課題は、反射防止機能にすぐれていると
ともに、二酸化チタンを用いているにも拘らず耐摩耗性
にすぐれ、プラスチックレンズ基村上に設けるに好適な
反射防止膜を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上述の課題を解決するためになされたものであ
り、プラスチック基村上に設けられる本発明の反射防止
膜は、基材側から数えて、二酸化ゲイ素からなる膜厚が
λ／２〜５λである第１層、酸化ジルコニウムと二酸化
ケイ素からなる膜厚がλ／４である第２層、二酸化チタ
ンからなる膜厚がλ／２である第３層及び二酸化ケイ素
からなる膜厚がλ／４である第４層を有し、前記の第３
層は、プラスチック基材を５０〜１２０℃に加熱した状
態で基材に酸素イオンビームを照射しながらチタン又は
その酸化物を基材方向に飛ばして、二酸化チタンを蒸着
さぜなものであることを特徴とする。

以下、本発明の反射防止膜を詳細に説明する。

本発明の反射防止膜は、４層からなり、この反射防止膜
が設けられるプラスチック基材がら数えて、その第１層
は、二酸化ケイ素からなり、その膜厚はλ／２〜５λで
ある。第１層を構成する物質として二酸化ケイ素を選択
した理由は、プラスチックは一般的に膨張係数が大きく
、石英と比較すると、約２桁異なるが、二酸化ケイ素の
蒸着膜は、比較的にポーラスな膜であり、他の蒸着膜に
比ベプラスチックとの付着力が強く、また硬度が高いの
ですぐれた耐摩耗性が得られ、しかも膨張係数が大きい
プラスチックにも良く耐え、クラックが入りにくいから
である。またその膜厚をλ／２〜５λに限定した理由は
、二酸化ケイ素は上述の利点を有するものの、膜厚がλ
／２未満であると、硬度を高めることができず、十分な
耐摩耗性が得られず、一方、膜厚が５λを超えると、膜
の内部応力によりクラックが生じやすくなるからである
。特に好ましい第１層の膜厚は３／２λである。

次に上記第１層の上に形成される第２層は、酸化ジルコ
ニウムと二酸化ケイ素とからなり、その膜厚はλ／４で
ある。第２層を構成する物質として、酸化ジルコニウム
と二酸化ケイ素を選択し、２層等価膜としたのは、 （イ）これらの二物贋を用いることにより、この第２層
の屈折率を所望の値（１，７０〜１．８５）に調整でき
、これにより、この第２層と後記の第３層および第４層
との組み合せによってすぐれた反射防止効果が得られる
、 （ロ）酸化ジルコニウムと二酸化ケイ素からなる膜は膜
強度が高く、かつ前記第１層の二酸化ケイ素族に対して
も後記第３層の二酸化チタン膜に対しても付着力がある 等の理由によるものである。またこの第２層の膜厚をλ
／４に限定した理由は、後記の第３層の膜厚λ／２およ
び第４層の膜厚λ／４との関係において、第２層の膜厚
をλ／４にしないと、所望の反射防止効果が得られない
からである。

次に上記第２層の上に形成される第３層は、二酸化チタ
ンからなり、その膜厚はλ／２である。

第３！ＪＩを構成する物質として、二酸化チタンを選択
した理由は、 （ａ）二酸化チタンは屈折率２．４０の高屈折率物質で
あり、高屈折率の二酸化チタン膜からなる、この第３層
を前記の低屈折率の酸化ジルコニウムー二酸化ケイ素膜
からなる第２層と後記の低屈折率の二酸化ケイ素膜から
なる第４層との間に配置させることにより、所望の反射
防止効果が得られる、 （ｂ）二酸化チタンは第２層および第４層に対して付着
力がある 等の理由によるものである。また第３層の膜厚をλ／２
に限定したのは、上述の如く第２層の膜厚および第４層
の膜厚との関係において、この値にしないと所望の反射
防止効果が得られないからである。

次に上記第３層の上に形成される第４層は、二酸化ケイ
素からなり、その膜厚はλ／４である。

第３Ｎｉを構成する物質として、二酸化ケイ素を選択し
たのは、 ■二酸化ケイ素は屈折率１．４７の低屈折率物質であり
、この屈折率の二酸化ケイ素からなる第４層を、低屈折
率の第２層上に設けられた高屈折率の第３７Ｗの上に設
けることにより、所望の反射防止効果が得られる、 ■二酸化ケイ素膜は膜強度が強く、かつ二酸化チタンか
らなる第３層に対する付着力が強い等の理由による。第
４Ｎｉの膜厚をλ／４に限定した理由は、上述の如く第
２７Ｗの膜厚および第４Ｍの膜厚との関係において、こ
の値にしないと所望の反射防止効果が得られないからで
ある。

上述の如く本発明の反射防止膜は４層からなるが、４層
に限定した理由は以下のとおりである。

（ｉ）反射防止膜の暦数を増していくと、一般に反射防
止域は広くなるが、暦数が多い程、製品毎の反射防止膜
の膜厚の再現性が低下し、干渉色の再現性も悪化する。

例えば眼鏡レンズの場合、一対で使用するため左右のレ
ンズの膜厚の誤差が大きくて、干渉色の再現性が悪化す
ると、商品価値が薄れてしまう。

本発明者の検討によれば、４層まででは、上記の膜厚の
再現性の低下およびこれに基づく干渉色の再現性の悪化
が起りにくいことが明らかとなっている。

（ｉｉ）本発明の反射防止膜を構成する４層のうち、第
１層は反射防止膜とプラスチック基材との密着性を高め
、かつ反射防止膜の硬度を向上させて耐摩耗性を高める
、いわゆる硬化膜としての機能を有するものであり、反
射防止効果を担うのは、残りの第２，３および４層であ
るが、これら３層の物質および膜厚を上述の如く限定す
ることにより、十分な反射防止効果が得られる。

（ｉｉｉ）反射防止膜を構成する層の数を増していくと
、−ｍに反射防止膜にクラックが発生しやすくなるが、
４層からなる本発明の反射防止膜においてはクラックが
発生しにくい。

本発明の反射防止膜においては、前記の二酸化チタンか
らなる第３層が、基材を加熱した状態で酸素イオンビー
ム照射蒸着法により形成されていることを特徴とする。

すなわち、第３層は、プラスチック基材を５０〜１２０
℃に加熱した状態で基材に酸素イオンビームを照射しな
がらチタン又はその酸化′Ｓ（−酸化チタン、二酸化チ
タン等）を基材方向に飛ばして、二酸化チタンを蒸着さ
せる方法により形成されている。この酸素イオンビーム
照射蒸着法においてプラスチック基材を５０〜１２０℃
に加熱する理由は、５０℃未満であると、形成される二
酸化チタン膜の硬度が十分でなく、一方、１２０℃を超
えるとプラスチック基材が熱変形し歪みなどが発生する
恐れがあるからである。この酸素イオンビーム照射蒸着
法における他の条件（例えば基材への酸素イオンビーム
の照射方法、原料であるチタン又はその酸化物の蒸発方
法など）は通常採用されている条件の中から適宜選択さ
れる。

なお、上述の如く第３層は酸素イオンビーム照射蒸着法
により形成されるが、残りの第１Ｍ、第２層および第４
層は、真空蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタ
リング法、ＣＶＤ法などの通常の成膜手段により形成さ
れる。

本発明の反射防止膜が形成されるプラスチック基材とし
ては、プラスチックレンズを用いるのが好ましく、その
例としてセルロース系プラスチックレンズ、ジエチレン
グリコールビスアリルカーボネート重合体を含むポリカ
ーボネート系プラスチックレンズ、ポリスチレン系プラ
スチックレンズ、ポリウレタン系プラスチックレンズ、
ポリ塩化ビニル系プラスチックレンズ等が挙げられる。

これらのプラスチックレンズ基材は表面処理を施したも
のでも良く、表面処理の具体例としてはプラスチックレ
ンズ基村上に有機物（例えば有機ケイ素化合物）、無機
物（例えばコロイダルシリカ）またはこれらの混合物か
らなる表面処理膜を形成することが挙げられる。

上述のように２、プラスチック基材を５０〜１２０℃に
加熱した状態で酸素イオンビーム照射蒸着法により二酸
化チタンからなる第３層を形成するが、第３層形成時に
は、既にプラスチック基村上に、二酸化ケイ素からなる
第１層と酸化ジルコニウムー二酸化ケイ素からなる第２
層が成膜済であり、これらが１１種の保護膜となって、
加熱によるプラスチック基材の変形を防止するので、プ
ラスチックレンズに歪みの発生等の問題は起りにくい。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ （１）プラスチックレンズ上への反射防止膜の形成プラ
スチックレンズとして、ポリウレタン系プラスチックレ
ンズ（ＨＯＹ、ＩＪＩＩ製Ｈｉ−ＬｕｘＥＸＣ）を用い
、このプラスチックレンズ上に先ず真空蒸着法（真空度
２Ｘ１０””Ｔｏｒｒ）により二酸化ケイ素膜からなる
第１層［屈折率１．４７、膜厚３／２λ（＾は５５０ｎ
ｍである）］を形成した。

次にこの第１層の上に、真空蒸着法（真空度２Ｘ　１０
””Ｔｏ　ｒ　ｒ　）により酸化ジルコニウムと二酸化
ケイ素の２層等価膜からなる第２層（屈折率１．８０．
膜厚λ／４〉を形成した。

次にプラスチックレンズを加熱した状態でレンズに酸素
イオンビームを照射しながら二酸化チタンを蒸発さぜな
後、これを第２層上に蒸着させることにより、二酸化チ
タン膜からなる第３層（屈折率２．４０．膜厚λ／２）
を形成した。この酸素イオンビーム照射蒸着法による第
３層の形成に際して、プラスチックレンズの加熱温度を
４０゜５０．８０，１２０及び１３０°Ｃと５水準変動
させた。

次に、上で得られた第３層上に、真空蒸着法（真空度２
Ｘ１０’Ｔｏｒｒ）により二酸化ケイ素からなる第４層
（屈折率１．４７．膜厚λ／４）を形成して、第３層成
膜時の基材温度が異なる５社類の反射防止膜を得た。

（２）得られた反射防止膜の性能試験 得られた５種類の反射防止膜について、耐摩耗性、密着
性、視感透過率、視感反射率およびレンズの歪みを試験
した。試験方法は、以下の通りである。

＜ａ＞耐摩耗性 ＃０ＯＯＯのスチールウールにより表面を１０回（往復
）こすって耐摩耗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 （ｂ）密着性 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回行ない、
残ったゴバン目の数を調べな。

（ｃ）視感透過率、視感反射率 ３４０形自記分光光度Ｊ］を用い、視感透過率。

視感反射率を測定した。

（ｄ）レンズの歪み 歪み計を用い目視で調べた。

試験結果は表−１に示す。表−１より、酸素イオンビー
ム照射蒸着法による二酸化チタン膜の成膜に際して、プ
ラスチックレンズ基材温度を５０〜１２０°Ｃに設定す
ると、耐摩耗性、密着性、視怒透過率、視感反射率およ
びレンズの歪みの全ての項目ですぐれた反射防止膜が得
られるのに対し、５０℃未満の場合（４０℃）、耐摩耗
性が悪化し、１２０℃を超える場合（１３０℃〉、レン
ズの歪みか発生することが明らかである。

比較例に 酸化チタンからなる第３層の形成を、ブラ゛スチックレ
ンズ基材を８０℃に加熱しつつ真空蒸着法（真空度２Ｘ
１０””Ｔｏ　ｒ　ｒ　）により行なった以外は実施例
１と同様にして反射防止膜を形成し、各種性能を試験し
な。結果は表−１に示すように耐摩耗性が著しく劣るこ
とが明らかとなった。

比較例２ 第２層として、酸化ジルコニウムと二酸化ケイ素からな
る２層等価膜を真空蒸着法（真空度２×１０−５Ｔｏ　
ｒ　ｒ　）により成膜する代りに、酸化マグネシウム膜
を同一の真空度の真空蒸着法により成膜し、これを第２
層（屈折率１．７４．膜厚λ／４）とした以外は実施例
］−と同様にして（二酸化チタンからなる第３層の形成
も基材温度８０℃にて酸素イオンビーム照射蒸着法で実
施した）、プラスチックレンズ上に反射防止膜を形成し
たが、得られた、第２層が酸化マグネシウムからなる反
射防止膜は表−１に示すように耐摩耗性が劣ることが明
らかとなった。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の反射防止膜は本来の反射
防止機能にすぐれているとともに、耐摩耗性にもすぐれ
ているので、例えばプラスチックレンズ上に好ましく設
けられる。また本発明の反射防止膜は、その形成過程で
高温下の二酸化チタン蒸着工程を含むにも拘らず、プラ
スチック基Ｈの変形等が起らないという利点も有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基材上に設けられる反射防止膜にお
   いて、基材側から数えて、二酸化ケイ素からなる膜厚が
   λ／２〜５λである第１層、酸化ジルコニウムと二酸化
   ケイ素からなる膜厚がλ／４である第２層、二酸化チタ
   ンからなる膜厚がλ／２である第３層及び二酸化ケイ素
   からなる膜厚がλ／４である第４層を有し、前記の第３
   層は、プラスチック基材を５０〜１２０℃に加熱した状
   態で基材に酸素イオンビームを照射しながらチタン又は
   その酸化物を基材方向に飛ばして、二酸化チタンを蒸着
   させたものであることを特徴とする反射防止膜。