JPH07325204A - 反射防止性を有する光学物品の製造方法 - Google Patents

反射防止性を有する光学物品の製造方法

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JPH07325204A
JPH07325204A JP7098680A JP9868095A JPH07325204A JP H07325204 A JPH07325204 A JP H07325204A JP 7098680 A JP7098680 A JP 7098680A JP 9868095 A JP9868095 A JP 9868095A JP H07325204 A JPH07325204 A JP H07325204A
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film
coating film
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organic compound
lens
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JP7098680A
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Satoshi Kubota
聡 久保田
Takao Mogami
隆夫 最上
Etsuo Okanoe
悦男 岡上
Mikito Nakajima
幹人 中島
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】プラスチック基材上に設けられた反射防止性を
有する無機コート膜に、フツ素置換基を有する反応性有
機化合物、またはフツ化水素および/または金属フツ化物
を反応させた反射防止性を有する光学物品。 【効果】本発明の光学物品は、表面の親水性が低下し
て、ヤケ現象が防止され、膜の耐水性・密着性を向上す
るという効果を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無機コート膜の表面状
態の改質法に関する。
【0002】
【従来の技術】真空蒸着法、イオンプレーテイング法、
スパツタリング法などによつて得られる無機コート膜は
眼鏡、レンズ等光学材料の反射防止膜、ハードコート
膜、各種機能性膜などに広く用いられている。特にSi
2,膜は、その基板との付着力、硬度、取扱い易さな
どの点で幅広く使用されている
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiO2等の
無機コート膜は、Si,Na,Ca,等の不純物を含む
水滴が付着した場合、乾燥する過程に於いて不純物が無
機コート膜表面に残り、いわゆるヤケ現象を超こす。
【0004】また、蒸着による膜はバルクに比べ一般に
密度が小さく、膜内での水分子の移動も容易であると考
えられる。その為、水分子が膜の表面に吸着、その後拡
散により膜と基材の界面に達し、膜の密着性に悪影響を
及ぼすなど、耐久性の低下を招いていた。
【0005】本発明は、このような問題点を解決するも
のでその目的とするところは、無機コート膜の表面状態
を改質し、上記に挙げた種々の間題を解決でき得る機能
を表面に持たせることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、無機
コート膜に、フツ素置換を有する反応性有機化合物、ま
たはフツ化水素および/または金属フツ化物と反応させる
ことを特徴とする。
【0007】本発明におけるフツ素置換基を有する反応
性有磯化合物とは、無機コート膜表面のOH基と反応可
能な官能基を有し、さらにフツ素置換基によつて表面エ
ネルギーを低減するものである。無機コート膜表面の−
OH基と反応可能な官能基を有する化合物は数々あり、
特に限定されない。たとえば、
【0008】
【表1】
【0009】(以下Rfは部分的にフツ素置換された有
機基を表わし、Xはハロゲンな表わす)で示されるカル
ボン酸ハロゲン化物、
【0010】
【表2】
【0011】(Rは炭素数1〜3のアルキル基を表わ
し、Yハロゲンイオン・硫酸イオン・カルボン酸イオン
等のアニオンを表わす)で示されるアンモニクム塩、R
f一N=C=Oで示されるイソシアン酸エステルまたは
Rf−N=C=Sて示されるチオイソシアン酸エステル
などが代表例であり、次の様な反応により無機コート膜
表面に結合していると考えられる。SiO2膜を例にと
れば、まず、カルボン酸ハロゲン化物は、
【0012】
【表3】
【0013】のように脱ハロゲン化水素反応を伴ない、
エステル結合により、Rf基が導入される。
【0014】また、アンモニウム塩との反応は、
【0015】
【表4】
【0016】となり、イオン結合となる。
【0017】イソシアン酸エステルおよびチオイソシア
ン酸エステルは類似の反応てあり、
【0018】
【表5】
【0019】の反応によりウレタン結合によつてRf基
が導入される。
【0020】ここで用いられるRf基は、フツ素を含有
する有機基であり、次の一般式で示されるものが、その
一例としてあげられる。
【0021】
【表6】
【0022】(ただし、Aはフツ素原子または水素原
子、nは1から18の整数、aは1または2、bは0ま
たは1、cは0から2の整数を表わす)
【0023】
【表7】
【0024】(ただし、mは0から17の整数、dは0
から5の整数、Rlは炭素数1から5のアルキル基を表
わす)
【0025】
【表8】
【0026】(ただし、lは0から5の整数を表わす) フツ素置換基を有する反応性有機化合物を無機コ−ト膜
に反応させるには、原液のままあるいは有機溶剤に溶解
して、浸潰法、スピナー法、スプレー法等により塗布す
る方法、または、真空雰囲気中あるいは大気中て、フツ
素置換基を有する反応性有基化合物ガスと反応させる方
法などを用いることかてきる。また、反応を促進するた
めに熱を加えることが効果的であり、塗布中あるいは塗
布後に、無機コー卜膜の特性に影響を与えない程度の熱
を加えることが望ましい。
【0027】その他の方法として、無機コート膜の表面
に直接フツ素原子を結合させることも可能であり、それ
には、フツ化水素および/または金属フツ化物が用いられ
る。この場合には濃硫酸を併用すると、より効果的であ
り、反応は次式により進むものと考えられる。
【0028】
【表9】
【0029】本発明における金属フツ化物としては、N
aF,NaHF,CaF2,AlF3,ZnF2,Sb
3,SbF5,CrF2,CrF3,KF,CoF2,C
oF3,MgF2,TlF,TlF3,FeF2,Fe
3,NiF2,BaF2,などがその一例である。
【0030】無機コート膜にフツ化水素を反応させるに
は、真空あるいは大気中で、フツ化水素ガスと直接反応
させる方法、フツ化水素酸中あるいはこれと濃硫酸の混
合液中に浸漬する方法が用いられる。また、金属フツ化
物を反応させる場合は、該金属フツ化物を粉砕したもの
を濃硫酸中に投入し、この液に、無機コート膜を施した
基材を浸漬する方法が用いられる。しかし、フツ化水素
または金属フツ化物は非常に反応性が高く、コート膜を
エツチングし、特性を低下させる可能性があるため、反
応は短時間で行なうことが好ましい。
【0031】また、無機コート膜の反応性を高めるため
に、前処理として、無磯コート膜表面に対して、洗浄、
薬品処理あるいはプラズマ処理等を行なうと、より効果
的である。
【0032】反応が終了後、過剰の反応液は水または有
機溶剤て洗浄することによつて、処理前と反射防止特性
などの外観が変わらない無機コート膜を得ることができ
る。
【0033】以上はSiO2膜を代表例として述べた
が、本発明は、SiO,Al23,ZrO2,Ta
23,CeO2等あらゆる無機コート膜表面に施すこと
か可能である。
【0034】
【作用】無機コート膜、たとえば、SiO2膜などで
は、その表面に極性の大きな一OH基が露出しておりこ
れが水中に含まれる不純物を吸着し易いため、ヤケが起
こると説明できる。したがつて、無機コート膜表面を極
性の小さなあるいは疎水性の基て置換することにより、
ヤケの防止、さらに水浸透防止によつて、膜の密着性・
耐久性を向上できる。一般に、フツ素原子は電子密度が
高く低表面エネルギーであるため、高度の撥水撥油性を
示すことが知られている。本発明は、フツ素原子のこの
様な特性を利用したものであり、無機コート膜表面に、
フツ素原子あるいはフツ素置換基を有する有機基を導入す
ることによつて、ヤケの防止、膜の密着性の向上か可能
となり、表面の摩擦係数が低下するため、耐摩耗性もア
ツプする。
【0035】以下実施例に基づき本発明を詳細に説明す
るが本発明はこれらに限定されるものではない。
【0036】
【実施例】
(実施例一1)ジエチレングリコールビス(アリルカー
ボネ一ト)製樹脂からなる合成樹脂製レンズをアセトン
で洗浄し、その後真空蒸着法にエリ基板温度50℃で合
成樹脂製レンズ表面に反射防止処理を行なつた。膜構成
はレンズ側からSiO2の層がλ0/4,ZrO2層とS
iO2層の合計膜厚がλ0/4,ZrO2層がλ0/4,最
上層のSiO2層がλ0/4とした。次にこのレンズをイ
ソプロピルアルコールて洗浄し、充分乾燥させた後、脱
水された5%の3,3,4,4.5,5,5−へブタフ
ルオロイソシアネートのへキサン溶液に、10℃で30
秒間浸漬した。その後、該レンズを30℃の乾燥空気中
に1分間放置した後、イソプロバノール中に浸漬して未
反応のイソシアネートを洗い流し、さらにイソプロバノ
ールの蒸気洗浄により、乾燥した。洗浄・乾燥後のレン
ズの外観、反射防止特性に大きな変化はみられなかつ
た。
【0037】得られたコート膜の評価方法は以下に示す
方法を用いた。
【0038】ヤケ性:水道水をコート膜表面にたらし
乾燥させたのち、布で残留物を払き取つた。残留物が残
ればC、完全に払きとれればA、一部残ればBと許価し
た。
【0039】耐摩耗性:コート膜表面を布て1kgの荷
重をかけ1000回摩擦した。傷のついた度合を以下の
3段階に分けて評価した。
【0040】A:全く傷がつかない B:1〜10本、細かい傷がつく C:細かく無数に傷がつく 密着姓:37℃の純水にl週間浸漬した後の、コート
膜の密着性を調べた。コート膜の密着性は、JIS D
〜0202に準じてクロスカツトテープ試験によつた。
即ち、ナイフを用い、レンズ表面にlmm間隔に切れ目を
入れ、lmm2のマス目をl00個形成させる。次に、そ
の上にセロフアン粘着テープ(日東化学(株)製”セロ
テープ”)を強く押しつけた後、表面から90゜方向へ
急に引つ張り剥離した後、コート被膜の残つているマス
目の数をもつて密着性指標とした。
【0041】接触角:接触角(協和科学(株)製CA
−D型)を用いて、液滴法により測定した。
【0042】各試験の結果を表10に示した。
【0043】
【表10】
【0044】(実施例−2)クラウンガラスからなるレ
ンズ表面に、レンズ側から屈折率1.60の酸化アルミ
ニクムを1μm厚にアルゴンプラズマ中てイオンプレー
テイングした後、Crを0.002μm真空蒸着し、そ
の上にMgF2を0.12μmアルゴンプラズマ中でイオ
ンプレーテイングして反射防止層を形成した。この様に
して得られたレンズを、純水で洗浄後、十分に水を切り
乾燥させた。その後、10%のヨウ化3,3.4,4.
5,5,6,6.6ーノナフルオロへキシルジメチルア
ンモニクムのテトラヒドロフラン(THF)溶液に、2
5℃てl分間浸漬し、引き上げ後、60℃の乾燥空気中
に、10分間放置した。引き続き、純水により充分洗浄
した後乾燥した。処理後の外観は、処理前とほとんど変
わりはなかつた。
【0045】(実施例一3)実施例一1で最上層のSi
2層を形成後、その表面をアルゴンガスプラズマで1
分間処理を行なつた後、該レンズを直ちに10%のパー
フルオロ(2ーメチルー3ーオキソへキサノイルフロラ
イド)を含むTHF溶液中に、50℃で2分間浸漬し
た。引き上げ後、THFおよび純水により洗浄し、乾燥
したが、外観上の変化は見られなかつた。
【0046】(実施例一4)イソプロピルアコールで洗
浄されたジエチレングリコールビス(アリルカーボネー
ト)製レンズを室温で5分間、5%水酸化ナトリクム水
溶液て処理を行い、以下に述べるコーテイング液を、デ
イツピング法により、液温5℃、引き上げ速度40cm/m
mの条件で塗布した。次に熱風乾燥炉中て80℃で30
分,13O℃で2時間加熱硬化させた。
【0047】コーテイング液は次の様にして作成した。
攪拌装置を備えた反応容器中にエタノール206部、エ
タノール分散コロイダルシリカ396部(触媒化成エ業
株式会社製”オスカル1232”固形分30%)、rー
グリシドキシプロピルトリメトキシシランの部分加水分
解物312部、フローコントロール剤0.2部(日本ユ
ニカー(株)製”レーク604”)及び0.05N酢酸
水溶液86部を加え、室温で3時間攪拌をし、コーテイ
ング液とした。
【0048】上記の様にして得られたレンズを、250
〜300メツシユのホタル石(CaF2)20%を含む、
96%濃硫酸中に、35℃で3秒間浸漬した。該レンズ
を、水および飽和NaHCO3水溶液、さらに純水によ
り洗浄した後乾燥した。外観上の変化はほとんど見られ
なかつた。
【0049】(実施例−5)実施例−1て最上層のSi
2層を形成後、そのレンズを15%フツ化水素酸中に1
0℃で5秒間浸漬した。その後、該レンズを水および飽
和NaHCO3水溶液、さらに純水により洗浄し乾燥し
た。外観上の変化はほとんど見られなかつた。
【0050】比較例 実施例−1て得られたイソシアネート処理前のレンズを
比較例−1とし、実施例−2で得られたアンモニウム塩
処理前のレンズを比較例−2とした。
【0051】
【発明の効果】以上のように、無機コート膜に、フツ素
置換基を有する反応性有機化合吻、またはフツ化水素お
よび/または金属フツ化物を反応させたことにより、表
面の親水性が低下して、ヤケ現象が防止され、膜の耐水
性・密着性を向上することができた。さらに、表面エネ
ルギーが低減されたため、人体から分泌される汗・脂肪
または食用油などの有機物による汚れも、テイッシュぺ
ーパーなどで拭くだけで簡単に取り除くことかてきた。
また、表面の摩擦係数が下がり、耐摩耗性を向上させる
効果をも有している。
【0052】本発明は、合成樹脂製およびガラス製眼鏡
レンズ、精密機器用光学ンンズ、表示パネル、時計用カ
バーガラス、窓ガラス等無機コート膜を使用した製品に
広く適用できる方法であり、その用途はさらに拡大され
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年5月24日
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、プラ
スチック基材の上方に最表層膜が主としてSiO 2から
なる単層または多層の反射防止膜を形成する工程、フッ
素置換基及び前記反射防止膜表面の−OH基と反応可能
な官能基を有する有機化合物(ただし、ハロゲン化シラ
ンを除く)を前記反射防止膜の表面に接触させ、前記反
射防止膜と前記有機化合物とを反応させる工程を有し、
前記有機化合物と前記反射防止膜表面の−OH基とを反
応させる温度は60℃以下であることを特徴とする。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】イソシアン酸エステルおよびチオイソシア
ン酸エステルは類似の反応あり、
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】(ただし、lは0から5の整数を表わす) フツ素置換基を有する反応性有機化合物を無機コ−ト膜
に反応させるには、原液のままあるいは有機溶剤に溶解
して、浸潰法、スピナー法、スプレー法等により塗布す
る方法、または、真空雰囲気中あるいは大気中て、フツ
素置換基を有する反応性有化合物ガスと反応させる方
法などを用いることができる。また、反応を促進するた
めに熱を加えることが効果的であり、塗布中あるいは塗
布後に、無機コー卜膜の特性に影響を与えない程度の熱
を加えることが望ましい。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】反応が終了後、過剰の反応液は水または有
機溶剤洗浄することによつて、処理前と反射防止特性
などの外観が変わらない無機コート膜を得ることができ
る。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0034
【補正方法】変更
【補正内容】
【0034】
【作用】無機コート膜、たとえば、SiO2膜などで
は、その表面に極性の大きな一OH基が露出しておりこ
れが水中に含まれる不純物を吸着し易いため、ヤケが起
こると説明できる。したがつて、無機コート膜表面を極
性の小さなあるいは疎水性の基て置換することにより、
ヤケの防止、さらに水浸透防止によつて、膜の密着性・
耐久性を向上できる。一般に、フツ素原子は電子密度が
高く低表面エネルギーであるため、高度の撥水撥油性を
示すことが知られている。本発明は、フツ素原子のこの
様な特性を利用したものであり、無機コート膜表面に、
フツ素原子あるいはフツ素置換基を有する有機基を導入す
ることによつて、ヤケの防止、膜の密着性の向上可能
となり、表面の摩擦係数が低下するため、耐摩耗性もア
ツプする。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】
【実施例】 (実施例一1)ジエチレングリコールビス(アリルカー
ボネ一ト)製樹脂からなる合成樹脂製レンズをアセトン
で洗浄し、その後真空蒸着法にエリ基板温度50℃で合
成樹脂製レンズ表面に反射防止処理を行なつた。膜構成
はレンズ側からSiO2の層がλ0/4,ZrO2層とS
iO2層の合計膜厚がλ0/4,ZrO2層がλ0/4,最
上層のSiO2層がλ0/4とした。次にこのレンズをイ
ソプロピルアルコール洗浄し、充分乾燥させた後、脱
水された5%の3,3,4,4.5,5,5−へブタフ
ルオロイソシアネートのへキサン溶液に、10℃で30
秒間浸漬した。その後、該レンズを30℃の乾燥空気中
に1分間放置した後、イソプロバノール中に浸漬して未
反応のイソシアネートを洗い流し、さらにイソプロバノ
ールの蒸気洗浄により、乾燥した。洗浄・乾燥後のレン
ズの外観、反射防止特性に大きな変化はみられなかつ
た。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正内容】
【0044】(実施例−2)クラウンガラスからなるレ
ンズ表面に、レンズ側から屈折率1.60の酸化アルミ
ニクムを1μm厚にアルゴンプラズマ中てイオンプレー
テイングした後、Crを0.002μm真空蒸着し、そ
の上にMgF2を0.12μmアルゴンプラズマ中でイオ
ンプレーテイングして反射防止層を形成した。この様に
して得られたレンズを、純水で洗浄後、十分に水を切り
乾燥させた。その後、10%のヨウ化3,3.4,4.
5,5,6,6.6ーノナフルオロへキシルジメチルア
ンモニクムのテトラヒドロフラン(THF)溶液に、2
5℃l分間浸漬し、引き上げ後、60℃の乾燥空気中
に、10分間放置した。引き続き、純水により充分洗浄
した後乾燥した。処理後の外観は、処理前とほとんど変
わりはなかつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 幹人 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プラスチック基材上に設けられた反射防止
    性を有する無機コート膜に、フツ素置換基を有する反応
    性有機化合物、またはフツ化水素および/または金属フツ
    化物を反応させることを特徴とする反射防止性を有する
    光学物品。
JP7098680A 1995-04-24 1995-04-24 反射防止性を有する光学物品の製造方法 Pending JPH07325204A (ja)

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