JPH04355404A - 撥水性薄膜を有する光学部材及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撥水性能の耐久性に優
れた撥水性薄膜を有する光学部材及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ等の光学部材に施された反射防止
膜は、一般にＺｒＯ２　、ＳｉＯ２　などの無機酸化物
を用いて真空蒸着法により形成されている。そのため、
汗、指紋などによる汚れが付着しやすく、且つこれらの
汚れを除去することが困難であった。これらの問題を解
決する方法としては、撥水組成物に光学部材を浸漬硬化
、塗布硬化させて撥水性薄膜を形成する方法が知られて
いる。その例として、特開昭６０−２２１４７０号公報
には、パーフルオロアルキル基置換アンモニウムシラン
の希釈溶液に樹脂（光学基板）を浸漬硬化又は塗布硬化
させて撥水性薄膜を形成する方法が開示されている。ま
た特開昭６２−１４８９０２号公報にはパーフルオロア
ルキル基置換アンモニウムシランの希釈溶液に樹脂（光
学基板）を浸漬硬化又は塗布硬化させて撥水性薄膜を形
成する方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−２２１４７０号公報、特開昭６２−１４８９０２
号公報などに開示されている撥水組成物に光学部材を浸
漬硬化、塗布硬化させてなる薄膜は、撥水性能の耐久性
に乏しく、使用とともに撥水性能が大きく低下するとい
う欠点を有していた。

【０００４】そこで、本発明の目的は、耐久性に優れた
撥水性薄膜を有する光学部材を提供することにある。さ
らに、本発明の目的は、眼鏡レンズ等の光学部材に、耐
久性に優れた撥水性薄膜を形成する方法を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した目的は以下の発
明により達成された。 その第１の発明は、下記一般式（Ｉ）

【０００６】

【化３】

【０００７】ＲはＣＨ３　またはＯＣＨ３　を示し、ｍ
とｎは１以上の整数 で表される有機ケイ素化合物を用いて真空蒸着法により
形成した薄膜を光学基板上に備えたことを特徴とする撥
水性薄膜を有する光学部材である。

【０００８】その第２の発明は、下記一般式（Ｉ）

【０
００９】

【化４】

【００１０】ＲはＣＨ３　またはＯＣＨ３　を示し、ｍ
とｎは１以上の整数 で表される有機ケイ素化合物を真空下、加熱蒸発させ、
光学基板上に付着させて、この光学基板上に薄膜を形成
したことを特徴とする撥水性薄膜を有する光学部材の製
造方法である。

【００１１】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明で用いる一般式（Ｉ）で表される有機ケイ素化合物
においてｍとｎは１以上の整数であり、より好ましくは
アミン当量が３００〜３００００である。このアミン当
量の範囲内であれば撥水性能の耐久性に優れた薄膜を形
成しやすくなる。

【００１２】一般式（Ｉ）で示される有機ケイ素化合物
、すなわちγ−（２−アミノエチルイミノ）プロピル変
性ポリジメチルシロキサンとしては、例えば以下のよう
なものが挙げられる。

【００１３】

【化５】

【００１４】

【化６】

【００１５】

【化７】

【００１６】

【化８】

【００１７】

【化９】

【００１８】上記化合物は、単独でも、２種以上を混合
して用いることもできる。

【００１９】本発明の製造方法は、レンズ等の光学部材
に一般に用いられている真空蒸着装置を用いて行うこと
ができる。以下、製法の一例を示す。

【００２０】一般式（Ｉ）で示されるγ−（２−アミノ
エチルイミノ）プロピル変性ポリジメチルシロキサン（
以下、「有機ケイ素化合物（Ｉ）」と記す）を真空下、
加熱蒸発させて光学基板上に薄膜を形成する。この薄膜
の膜厚は、基本的には有機ケイ素化合物（Ｉ）の蒸発量
に依存して変化する。本発明の撥水性薄膜は、薄膜の膜
厚をオングストロームオーダーで制御することにより、
良好な撥水性を有し、且つ反射防止特性の低下を防止可
能にした薄膜を得ることができる。したがって本発明で
は、有機ケイ素化合物（Ｉ）の蒸発量をより正確に調節
することが好ましい。そこで、この蒸発量をより正確に
調節する目的で、有機ケイ素化合物（Ｉ）を、例えばイ
ソプロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコー
ルに溶解して使用することができる。有機ケイ素化合物
（Ｉ）を希釈することで、蒸発量を精密に調節でき、そ
の結果、目的とする膜厚を有した薄膜を容易に得ること
ができる。溶液中の有機ケイ素化合物（Ｉ）の濃度は、
上記の目的を果たせれば特に制限はなく、有機ケイ素化
合物（Ｉ）の種類及び薄膜の膜厚等により適宜決めるこ
とができる。

【００２１】上記有機ケイ素化合物溶液は、適当な容器
に入れ、加熱蒸発させる。特に好ましい容器は、多孔性
材料であり、この多孔性材料に上記溶液を含浸させ、加
熱することにより適度な蒸着速度を得ることが可能であ
る。多孔性材料は、より具体的には銅などの熱伝導性の
高い金属粉末を焼結した焼結フィルターを用いることが
好ましい。又、多孔性材料は、適度な蒸着速度を得ると
いう観点からそのメッシュを４０〜２００ミクロン、好
ましくは、８０〜１２０ミクロンとすることが適当であ
る。

【００２２】又、有機ケイ素化合物（Ｉ）溶液を含む容
器の加熱温度は、２００〜３００℃、好ましくは２００
〜２４０℃とすることが適当な蒸着速度を得るという観
点から好ましい。

【００２３】真空蒸着装置内の真空度は、１０−３〜１
０−５Ｔｏｒｒ、好ましくは５×１０−３〜５×１０−
４Ｔｏｒｒとすることが適度な蒸着速度を得るために好
ましい。

【００２４】尚、蒸着速度は１×１０−３ｍｇ／ｃｍ２
　秒〜１×１０−５ｍｇ／ｃｍ２　秒の範囲に調節する
ことが均一な薄膜を得る上で好ましく、上記諸条件を調
整することで、この範囲の蒸着速度を得ることができる
。

【００２５】蒸発した有機ケイ素化合物（Ｉ）は、真空
蒸着装置内の光学基板上に付着して薄膜を形成する。本
発明において一般式（Ｉ）の有機ケイ素化合物に限定し
ている理由は、他の有機ケイ素化合物で真空蒸着法によ
り薄膜を形成しても基板との密着が弱く薄膜がすぐに剥
がれやすい場合が大半であるためである。

【００２６】本発明の方法によれば、従来法では困難で
あった薄膜の屈折率及び膜厚を自由に制御することがで
きる。即ち、薄膜の屈折率を制御することで撥水性の強
弱をコントロールできる。又、膜厚を制御することで撥
水性の強弱と反射防止特性の低下を防止（干渉色の変化
防止）することができる。さらに、真空蒸着法で薄膜を
形成しているため有機化合物（Ｉ）間の結合が強く、撥
水性能の耐久性にも優れている。

【００２７】上記の観点に基づいて、本発明では、反射
防止特性の低下を防止した屈折率が１．３５〜１．４２
（λ＝６３３ｎｍ）であり、かつ膜厚が１〜７０オング
ストロームの撥水性薄膜を有する光学部材を提供するこ
とができる。従来の方法では屈折率と膜厚の両者をこの
範囲にすることはほとんど不可能であった。

【００２８】尚、本発明において光学部材とは、眼鏡レ
ンズのみならず、カメラレンズ、ワードプロセッサーの
ディスプレー等に付設する光学フィルター、自動車の窓
ガラス等に用いられる広義の光学部材を意味する。

【００２９】本発明に用いる光学基板としては、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
タンなどのプラスチック製光学基板、あるいは無機ガラ
ス製光学基板などが挙げられる。

【００３０】さらに、これら基板上にハードコート層や
反射防止膜を有するものも光学基板に含める。従って、
光学基板としては、上記基板素材のみの基板、基板素材
上にハードコート層又は反射防止膜を設けた基板、さら
には基板素材上にハードコート層を設け、このハードコ
ート層上に反射防止膜を設けた基板の４種を例示するこ
とができる。

【００３１】尚、反射防止膜（蒸着膜）とは、例えばレ
ンズ等の光学基板表面の反射を減少させるために設けら
れたＺｒＯ２　、ＳｉＯ２　、ＴｉＯ２　、Ｔａ２　Ｏ
５　、Ｙ２　Ｏ３　、ＭｇＦ２　、Ａｌ２　Ｏ３　など
から形成される単層または多層膜またＣｒＯ２　などの
着色膜のことをいい、これらは真空蒸着法、イオンプレ
ーティング法、スパッタリング法などにより形成される
。

【００３２】又、ハードコート層としては、有機ケイ素
化合物、アクリル化合物等を含んだ硬化膜を例示できる
。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、有機ケイ素化合物については
知られていない真空蒸着法を用いて、耐久性に優れた撥
水性薄膜を有する光学部材を提供する。さらに、本発明
では、従来困難であった撥水性薄膜の屈折率及び膜厚を
適宜制御することができ、所望の撥水性を有する光学部
材を提供できる。さらに、反射防止膜を有する光学部材
については色設定が難しい反射防止膜の干渉色を変化さ
せることなく、容易に撥水性を付与することもできる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 １．撥水性処理剤の調整 一般式（Ｉ）で表される化合物（商品名：ＫＦ８５７、
信越化学工業（株）、屈折率１．４１０、アミン当量８
３０）をイソプロピルアルコールで３重量％に希釈した
溶液を撥水処理剤とした。

【００３５】２．反射防止膜付プラスチックレンズの作
成 プラスチックレンズとして、ジエチレングリコールビス
アリルカーボネート重合体系プラスチックレンズ（ＨＯ
ＹＡ（株）製Ｈｉ−Ｌｕｘ、屈折率１．４９９度数０．
００）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２×１０−５Ｔｏｒｒ）により二酸化ケイ
素からなる下地層〔屈折率１．４６、膜厚０．５λ（λ
は５５０ｎｍである）〕を形成した。次にこの下地層の
上に、プラスチックレンズを加熱した状態でプラスチッ
クレンズに酸素イオンビームを照射するイオンビームア
シスト法にて二酸化チタンからなる層（膜厚０．０６λ
）、真空蒸着法にて二酸化ケイ素からなる層（膜厚０．
１２λ）、さらにイオンビームアシスト法にて二酸化チ
タンからなる層（膜厚０．０６λ）よりなる３層等価膜
である第１の低屈折率層（屈折率１．７０、膜厚０．２
４λ）を形成した。

【００３６】次にこの第１の低屈折率層の上に、プラス
チックレンズを約７０℃に加熱した状態でプラスチック
レンズに酸素イオンビームを照射するイオンビームアシ
スト法により二酸化チタンからなる高屈折率層（屈折率
２．４０、膜厚０．５λ）を形成した。次にこの高屈折
率層の上に、真空蒸着法（真空度２×１０−５Ｔｏｒｒ
）により二酸化ケイ素からなる第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。このレンズの視感反射
率は０．４％であった。

【００３７】３．物性評価 （１）水に対する静止接触角 接触角計（協和界面化学（株）製品、ＣＡ−Ｄ型）を使
用し、室温下で直径１．５ｍｍの水滴を針先に作り、こ
れをレンズの凸面の最上部に触れさせて、液滴を作った
。この時に生ずる液滴と面との角度を測定し静止接触角
とした。

【００３８】（２）視感反射率（片面）日立製作所製Ｕ
３４１０型自記分光高度計を用い視感反射率を測定した
。

【００３９】（３）外観 目視にて干渉色の色ムラ及び干渉色変化があるかどうか
を肉眼で調べた。（眼鏡レンズとして使用できる外観か
どうかを調べた）

【００４０】（４）耐久性 セーム皮を２５℃の水に５分間浸漬し、その後空気中に
取出した。このセーム皮で５００ｇの荷重をかけて撥水
性膜を有するプラスチックレンズ表面を５００回擦り、
その後（１）で記述した同じ方法で水に対する静止接触
角を測定した。

【００４１】（５）薄膜の膜厚測定 エリプソメトリー（偏光反射解析法）で測定した。 溝尻光学製、エリプソメーター λ＝６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）

【００４２】（６）膜屈折率の測定 エリプソメトリー（偏光反射解析法）で測定した。 溝尻光学製、エリプソメーター λ＝６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）

【００４３】（実施例１） 前記撥水処理剤を０．３５ｍｌしみ込ませたステンレス
製焼結フィルター（メッシュ８０〜１００ミクロン、１
８φ×３ｍｍ）を真空蒸着装置内にセットし、２５０℃
に加熱した。装置の真空度は１０−４Ｔｏｒｒとした。 上記条件で前記プラスチックレンズに成膜を行った。

【００４４】その結果、膜厚３０オングストローム、膜
屈折率１．４１を有する薄膜が形成された。その水接触
角は１００°であった。視感反射率は０．４％と処理前
の反射防止膜の視感反射率と変わらず、また干渉色の色
ムラ及び干渉色変化は見られず、撥水性能の耐久性も良
好であった。

【００４５】（実施例２〜４） 前記撥水処理剤を０．２６ｍｌ（実施例２）、０．３２
ｍｌ（実施例３）、０．２８ｍｌ（実施例４）にした以
外は、すべて実施例１と同様に行った。その結果、表１
に示すように実施例１同様に優れた物性をもつ薄膜が形
成された。

【００４６】（実施例５〜１２） 前記撥水処理剤を、商品名：ＫＦ３９３、信越化学工業
（株）、屈折率１．４２１、 アミン当量３６０　　　　　　（実施例５）商品名：Ｋ
Ｆ８５９、信越化学工業（株）、屈折率１．４０３、 アミン当量２２，５００（実施例６） 商品名：ＫＦ８６０、信越化学工業（株）、屈折率１．
４０４、 アミン当量７，６００　　（実施例７）商品名：ＫＦ８
６１、信越化学工業（株）、屈折率１．４０７、 アミン当量２，０００　　（実施例８）商品名：ＫＦ８
６２、信越化学工業（株）、屈折率１．４０７、 アミン当量１，９００　　（実施例９）商品名：ＫＦ８
６７、信越化学工業（株）、屈折率１．４０７、 アミン当量１，７００　　（実施例１０）商品名：ＫＦ
８６９、信越化学工業（株）、屈折率１．４０５、 アミン当量３，８００　　（実施例１１）商品名：ＫＦ
８８０、信越化学工業（株）、屈折率１．４０５、 アミン当量１，９００　　（実施例１２）にした以外は
、すべて実施例１と同様に行った。その結果、表１及び
表２に示すように実施例１同様に優れた物性をもつ薄膜
が形成された。尚、実施例５〜７で用いた撥水処理剤は
前述した一般式（Ｉ）に該当する化合物である。

【００４７】（比較例１） 実施例１と同様な反射防止膜付きプラスチックレンズに
撥水処理剤（実施例１と同様）を０．５ｃｍ／秒の引き
上げ速度で浸漬塗布した。塗布後５０℃、１時間の条件
で加熱処理を行いプラスチックレンズ上に薄膜を形成し
た。膜屈折率は１．４１であり、膜厚は１００オングス
トロームであった。その結果、表１に示すように水接触
角は９５°であったが、反射防止特性が低下し、耐久性
（水接触角）が６０°と落ち、更に干渉色の色ムラ、干
渉色変化が見られ、さらに反射防止膜の反射特性を低下
させるものであった。

【００４８】（比較例２） 撥水処理剤の濃度を０．０１重量％にした以外は比較例
１と同様に行った。その結果、表１に示すように、反射
防止膜の反射特性が低下せず、干渉色の色ムラ、干渉色
変化が見られなかったが、水接触角が８０°と低く、さ
らに撥水性能の耐久性（水接触角）も５０°と低いもの
であった。

【００４９】（参考例１） 撥水処理剤にて処理せず、実施例１と同様の反射防止膜
付きプラスチックレンズの水接触角について測定した。 その結果、水接触角が７°であった。

【００５０】

【表１】

【００５２】

【表２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　下記一般式（Ｉ） 【化１】 ＲはＣＨ３　またはＯＣＨ３　を示し、ｍとｎは１以上
   の整数で表される有機ケイ素化合物を用いて真空蒸着法
   により形成した薄膜を光学基板上に備えたことを特徴と
   する撥水性薄膜を有する光学部材。
2. 【請求項２】　　下記一般式（Ｉ） 【化２】 ＲはＣＨ３　またはＯＣＨ３　を示し、ｍとｎは１以上
   の整数で表される有機ケイ素化合物を真空下、加熱蒸発
   させ、光学基板上に付着させて、この光学基板上に薄膜
   を形成したことを特徴とする撥水性薄膜を有する光学部
   材の製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項２記載の光学部材において、前
   記薄膜の屈折率が１．３５〜１．４２であり、且つ膜厚
   が１〜７０Åであることを特徴とする撥水性薄膜を有す
   る光学部材。