JPH0580203A - プラスチツク製光学部品のハードコート膜 - Google Patents

プラスチツク製光学部品のハードコート膜

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JPH0580203A
JPH0580203A JP3239232A JP23923291A JPH0580203A JP H0580203 A JPH0580203 A JP H0580203A JP 3239232 A JP3239232 A JP 3239232A JP 23923291 A JP23923291 A JP 23923291A JP H0580203 A JPH0580203 A JP H0580203A
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JP
Japan
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layer
film
vapor deposition
sio
plastic
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Pending
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JP3239232A
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English (en)
Inventor
Norio Yatsuda
谷津田則夫
Hisao Inage
久夫 稲毛
Masao Takagi
正雄 高木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラスチック製光学部品の形状精度をそこなう
ことなく、プラスチック製光学部品の表面を改質・性能
向上することのできるハードコート膜を提供する。 【構成】プラスチック製光学部品5の表面に、表面側か
ら空気側に順に、第一層二酸化ケイ素1、第二層酸化ア
ルミニウム2、第三層酸化ジルコン3、第四層二酸化ケ
イ素4の四層構造の蒸着膜を形成してハードコート膜を
構成する。 【効果】プラスチック製光学部品の形状精度を損なうこ
となく、プラスチック製光学部品の表面硬度を鉛筆硬度
5H以上に改善し、セロハン粘着テープ剥離試験で剥離
することなく信頼性の高い、反射防止を兼ねたハードコ
ート膜を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はビデオカメラ、プロジェ
クションテレビ、スチルカメラなどの光学系に使用され
るプラスチック製光学部品の表面改質技術に係り、特
に、プラスチック製光学部品の表面硬化及び表面反射防
止を図るためのハードコート膜に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、レンズなどの光学部品の素材に
は、無機ガラスが使用されてきたが、近年、軽量でかつ
加工性が良く量産に適している点等で優れているプラス
チックがガラスに換えて多用されるようになってきた。
ところが、プラスチック製光学部品には表面硬度が低く
傷が付き易い欠点がある。このため、表面硬度が要求さ
れる部品の場合、プラスチック部材表面に有機シリカ系
樹脂等をディッピングで表面処理する方法が知られてお
り、特開昭57−201201号公報に記載のように、
紫外線硬化樹脂をディッピングで形成し、表面硬度を向
上させる方法が開示されている。しかし、ディッピング
の場合、膜厚は、塗布する溶剤の粘度と被処理部品の引
上げ速度で決定されるため、曲率をもったレンズ等の場
合、塗膜の膜厚管理が困難となり、また、塗布による被
処理部品の形状精度を維持する場合、多大な時間及び設
備を必要とする問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
スチック製光学部品の形状精度をそこなうことなく、プ
ラスチック製光学部品の表面を改質・性能向上すること
のできるハードコート膜を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、プラスチック製光学部品表面にハード
コート膜を形成する方法として、真空蒸着を採用し、蒸
着材料、膜構成、蒸着条件の各適正化を行った。
【0005】
【作用】真空蒸着でハードコート膜を形成する場合、膜
厚はÅ単位で制御することができる。このため、プラス
チック製光学部品の形状精度をそのまま維持することが
できる。また、膜構成の工夫により、反射防止を兼ねた
ハードコート膜も実現できる。さらに、蒸着材料、膜構
成、蒸着条件を各々適正化することにより、鉛筆硬度5
H以上、セロハン粘着テープ剥離試験で剥離のないハー
ドコート膜が得られる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、まず、
本発明の着眼点について説明する。
【0007】まず、蒸着材料として、数種の蒸着材料の
検討を行った。
【0008】プラスチック製光学部品の場合、熱変形温
度が80℃と低いことから、従来ガラスレンズ等の反射
防止コートで行われるホットコート(基板を300〜5
00℃に加熱し、蒸着することにより、硬度、信頼性等
の向上を図る方法)を用いることができない。このた
め、低温(80℃以下)蒸着でも硬くなることを選定基
準とした。この結果、SiO2、ZrO2、Al23を選
定した。
【0009】膜構成として、可視光全般に渡り高透過率
を得るためには、理論的に、中屈折率−高屈折率−低屈
折率の構成が必要である。また、硬度向上を図るには、
膜を厚く設ける必要がある。このため、プラスチック製
光学部品との密着性が良く、膜を厚く設けても透過率へ
の影響が小さいSiO2をプラスチック製光学部品表面
に設けることにした。従って、膜構成は、プラスチック
製光学部品の表面に、表面側から空気側に順にSiO2
−Al23−ZrO2−SiO2とした。
【0010】蒸着条件として、蒸着材料の加熱・蒸発は
電子ビーム銃の電流を上昇させながら行うことで、密着
性、信頼性等の向上が図れるという知見に基づいて適正
化を図った。
【0011】以下、本発明の実施例を図1から図8を用
いて説明する。
【0012】本実施例の反射防止を兼ねたハードコート
の膜構成を図1に示す。
【0013】PMMAからなる両凸のプラスチックレン
ズを図2に示す。
【0014】5は図2に示すPMMAからなる両凸のプ
ラスチックレンズ、1はプラスチックレンズ5の上に設
けた第一層のSiO2層であり、光学的膜厚は1.04
μm(2λ;λは設計波長であり、本実施例ではλ=5
20nm)、2は、第一層のSiO2層1の上に設けた
第二層Al23層であり、光学的膜厚は0.13μm
(λ/4)、3は第二層Al23層2の上に設けた第三
層ZrO2層であり、光学的膜厚は0.26μm(λ/
2)、4は第三層ZrO2層3の上に設けた第四層Si
2層であり、光学的膜厚は0.13μm(λ/4)で
ある。反射防止効果は、第二層Al23層2と第三層Z
rO2層3と第四層SiO2層4の三層により得られる。
【0015】真空蒸着装置の概要を図3に示す。
【0016】真空蒸着は、真空槽6内部をクライオポン
プ等の排気ユニット14により排気し、2×10~5To
rr前後の高真空とし、無酸素銅等で作られた蒸着材料
るつぼ12に入れたSiO2、ZrO2等の蒸着材料10
を電子ビーム銃7で加熱・蒸発させ、この蒸発粒子をプ
ラスチックレンズ5等の基板表面に付着させる方法であ
る。蒸着材料るつぼ12は回転式になっており、多層膜
を真空をやぶることなく形成することができる。蒸着の
開始及び終了は、蒸着材料るつぼ12の上に設けられた
シャッタ11の開閉により行う。基板の加熱はハロゲン
ヒータ13等のヒータで行う。膜厚制御は、モニタガラ
スの反射率、或は透過率を光電式膜厚計8が読み取り、
これによりシャッタ11の開閉を制御することにより行
う。基板を保持する回転式レンズホルダ5は、基板に付
着する膜の厚さ分布を低減するため、自転を行う。
【0017】この構成の真空蒸着装置により本実施例の
反射防止を兼ねたハードコート膜を形成するには、ま
ず、SiO2、Al23、ZrO2をそれぞれの蒸着材料
るつぼ12に別個に入れる。この際、SiO2は、第一
層と第四層の分をそれぞれ別個に入れた方が良い。これ
は、加熱工程前半程、活性な蒸着粒子が発生するためで
ある。即ち、一つのSiO2蒸着源で第一層と第四層を
蒸着した場合、クラックが入りやすくなる。
【0018】回転式レンズホルダ15には、プラスチッ
クレンズ5を取り付ける。
【0019】次に、真空槽6内部をクライオポンプ等の
排気ユニット14により1〜2×10~5Torr前後の
高真空に排気する。そして、SiO2を電子ビーム銃7
で加熱・蒸発させ、この蒸発粒子をプラスチックレンズ
5の基板表面に付着させ第一層のSiO2層1を形成す
る。この際、蒸着は、電子ビーム銃7の電流を上昇させ
ている時から開始する。その後、同じく電子ビーム銃7
を作動させ、蒸着材料るつぼ12の別の箇所に設けたA
23を加熱・蒸発させ、第一層のSiO2層1の上に
Al23からなる第二層のAl23層2を形成する。し
かる後、同じく電子ビ−ム銃7を作動させ、蒸着材料る
つぼ12の別の箇所に設けたZrO2を加熱・蒸発さ
せ、第二層のAl23層2の上にZrO2からなる第三
層のZrO2層3を形成する。そして最後に、同じく電
子ビーム銃7を作動させ、蒸着材料るつぼ12の別の箇
所に設けたSiO2を加熱・蒸発させ、第三層のZrO2
層3の上にSiO2からなる第4層のSiO2層4を形成
する。
【0020】上記本実施例により得られた蒸着膜(反射
防止兼ハードコート膜)の性能を説明する。
【0021】本実施例により得られたプラスチックレン
ズ5の分光透過率を図4に示す。
【0022】蒸着加工しない無垢なプラスチックレンズ
PMMAの場合、分光透過率は92%である。このこと
から、本実施例により、分光透過率は、波長400nm
から700nmの範囲で平均7%前後向上することがで
きた。これにより、光学性能を十分に満足することので
きるプラスチックレンズを得ることが可能となった。
【0023】本実施例により得られた反射防止兼ハード
コート膜の信頼性試験の結果を図5に示す。
【0024】結果の説明の前に、鉛筆硬度試験及びセロ
ハン粘着テープ剥離試験の説明を図6、図7を用いて行
う。
【0025】鉛筆硬度試験の治具を図6に示す。
【0026】この治具は、プラスチックレンズ5を保持
し、かつ、保持台18の上を移動するスライド式レンズ
保持ホルダ19、芯の先端形状をサンドペーパで円筒形
状としエッジをもつ鉛筆20と、鉛筆20を保持し、か
つ、鉛筆20の芯先端の、被測定物であるプラスチック
レンズ5と接触するエッジ部に垂直に500gの荷重が
かかるように設けたおもし21を設置する鉛筆ホルダ2
2、鉛筆ホルダ22の高さを調節し、かつ、保持する保
持棒23及び両者を連結する弾性部材24より構成され
る。
【0027】次に、試験手順を説明する。まず、被測定
物であるプラスチックレンズ5をスライド式レンズ保持
ホルダ19に設置する。次に、サンドペーパで芯先端に
エッジ部を設けた鉛筆20を鉛筆ホルダ22に装着す
る。次に、スライド式レンズ保持ホルダ19と鉛筆ホル
ダ22の位置を調節し、プラスチックレンズ5の蒸着面
の最外周部に鉛筆20のエッジ部が接する様にする。こ
の場合、エッジ部がまちがいなくプラスチックレンズ5
の表面に接触させるために、鉛筆20を鉛筆ホルダ22
に装着する角度は、垂直方向から45°になることが望
ましい。さらに、曲率をもつレンズの場合、保持台18
も曲率を有する構造とすることにより、常に、鉛筆20
の角度が、芯のエッジ部と接触するプラスチックレンズ
5表面の接線方向と45°となることが望ましい。
【0028】次に、スライド式レンズ保持ホルダ19
を、鉛筆20の芯のエッジ部が、プラスチックレンズ5
の蒸着面最外周から、レンズ中心を通り、対向する蒸着
面最外周まで切開・引っ掻く様に移動させる。この時の
移動速度は1cm/秒〜2cm/秒ぐらいが目安である。試
験は、一回行う毎に、鉛筆20の芯をサンドペーパでみ
がきエッジ部を形成して行う。
【0029】セロハン粘着テープ剥離試験の方法を図7
に示す。
【0030】セロハン粘着テープ25は、一般に市販さ
れているものでJIS−Z−1522の規格内であれば
良い。
【0031】このセロハン粘着テープ25を被測定物で
あるプラスチックレンズ5に、空気だまり無く密着させ
る。
【0032】次に、このセロハン粘着テープ25を、プ
ラスチックレンズ5のレンズ面に対し直角方向に瞬間的
に素早く引きはがす。その後、蒸着面の剥離有無を判定
する。
【0033】次に、本実施例の反射防止兼ハードコート
膜の信頼性試験結果を、再度、図5により説明する。
【0034】試験条件は、標準、吸湿、高温、低温、ヒ
ートサイクルの五試験を行った。この結果、硬度はいず
れの試験においても5H以上を有していた。また、密着
力も、セロハン粘着テープ剥離試験にて、剥離が無く、
良好であった。
【0035】次に、本実施例の反射防止兼ハードコート
膜の膜構成における第一層SiO2の膜厚と密着力の関
係を述べる。
【0036】第一層SiO2の膜厚と反射防止兼ハード
コート膜の密着力の関係を図8に示す。
【0037】図から明らかの様に、良好な密着力を得る
ためには、第一層SiO2の膜厚は0.2μm以上必要
である。
【0038】一方、膜構成において、本実施例では、 プラスチックレンズ − SiO2 − Al23 − ZrO2 − SiO2 膜厚 2λ − λ/4 − λ/2 − λ/4 の構成で、反射防止兼ハードコート膜を形成したが、膜
構成として、 プラスチックレンズ − SiO2 − Al23 − ZrO2 − SiO 膜厚 2λ − λ/4 − λ/4 − λ/4 プラスチックレンズ − SiO2 − Al23 − ZrO2 − SiO2 膜厚 0.2μm以上− λ/4 − λ/2 − λ/4 プラスチックレンズ − SiO2 − Al23 − ZrO2 − SiO2 膜厚 0.2μm以上− λ/4 − λ/4 − λ/4 を用いても、本実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【0039】また、ZrO2のかわりにZrO2とTiO
2の混合物を用いても本実施例と同様の効果を得ること
ができる。
【0040】
【発明の効果】本発明は、真空蒸着でプラスチック製光
学部品の表面処理を行うため、プラスチック製光学部品
の形状精度をそこなうことなく、プラスチック製光学部
品の表面硬度を鉛筆硬度5H以上に改善し、セロハン粘
着テープ剥離試験で剥離することなく、反射防止を兼ね
たハードコート膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の反射防止兼ハードコート膜
の断面図、
【図2】プラスチックレンズの断面図、
【図3】蒸着装置の説明図、
【図4】透過率の説明図、
【図5】信頼性試験結果の説明図、
【図6】鉛筆硬度試験の説明図、
【図7】セロハン粘着テープ剥離試験の説明図、
【図8】第一層SiO2の膜厚と反射防止兼ハードコー
ト膜の密着力の関係の説明図。
【符号の説明】
1…第一層SiO2、 2…第二層Al23、 3…第三層ZrO2、 4…第四層SiO2、 5…プラスチックレンズ、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチック製光学部品の表面に、前記表
    面側から空気側に順に、第一層、第二層、第三層、第四
    層の四層構造の蒸着膜を形成してハードコート膜を構成
    する構造であって、λを透過光あるいは反射光の波長の
    中心値とした時に、前記第一層は厚さ0.2μm以上の
    二酸化ケイ素SiO2からなり、前記第二層は厚さλ/
    4の酸化アルミニウムAl23からなり、前記第三層は
    厚さλ/4、またはλ/2の酸化ジルコンZrO2又は
    酸化ジルコンZrO2と酸化チタンTiO2の混合物から
    なり、前記第四層は厚さλ/4の二酸化ケイ素SiO2
    からなることを特徴とするプラスチック製光学部品のハ
    ードコート膜。
JP3239232A 1991-09-19 1991-09-19 プラスチツク製光学部品のハードコート膜 Pending JPH0580203A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012054579A (ja) * 2004-07-27 2012-03-15 Cree Inc P型窒化物発光デバイス用の極薄オーミックコンタクトおよび形成方法
CN109963000A (zh) * 2017-12-25 2019-07-02 蓝思科技(长沙)有限公司 粉色装饰膜用镀膜层、粉色装饰膜、粉色盖板、制作方法及手机

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