JPS6280603A - 反射防止性を有する光学物品及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は耐汚染性、耐凍傷性、耐加工性などに優れた反
射防止性を有する光学物品に関するものであり、とくに
光学用素子、たとえば眼鏡用レンズ、カメラ用レンズな
どの光学用レンズ、ざらにはＣＲＴ用の前面板として使
用されるフィルターなどに利用されるものである。

［従来の技術］ 透明材料を通して物を見る場合、反射光が強く、反射像
が明瞭であることはわずられしく、例えば眼鏡用レンズ
ではゴースト、フレアなどと呼ばれル反射像を生じて眼
に不快感を与えたりする。まタルッキンググラスなどで
はガラス面上の反射シた光のために内容物が判然としな
い問題が生ずる。

従来より反射防止のために、屈折率が基材と興なる物質
を、真空蒸着法などにより基材上に被膜形成させる方法
が行なわれた。この場合反射防止効果をもつとも高から
しめるためには基材を被覆する物質の厚みの選択が重要
であることが知られている。例えば、単層被膜において
は基材より低屈折率の物質を光学的膜厚を対象とする光
波長の１／４ないしはその奇数倍に選択することが極小
の反１ｆ−すなわち極大の透過率を与えることが知、　
　られている。

ここで、光学的膜厚とは被膜形成材料の屈折率と該被膜
の膜厚の積で与えられるものである。ざらに複層の反射
防止層の形成が可能であり、この場合の膜厚の選択に関
していくつかの提案がされテイル（光学技術）　ン９　
’）　トＶｏ１９．　Ｎ、　Ｂ、　１７〜２３．　（１
９７１））。

一方、特開昭５８−４６３０１号公報、特開昭５９−４
９５０１号公報、特開昭５９−５０４０１号公報には前
記の光学的膜厚の条件を満足させる複層からなる反射防
止膜を液状組成物を用いて形成せしめる方法について記
載されている。

近年になって、軽量、安全性、取り扱いやすざなどの長
所を活かして、プラスチックを基材とした反射防止性を
有する光学物品が考案され、実用化されている。その多
くはプラスチックの耐熱性の低さを補う目的で表層膜に
二浪化ケイ素を有するｍ構成が採用されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 蒸着法により形成された反則防止膜は被膜形成材料が主
として無機酸化物おるいは無機ハロゲン化物でおり、プ
ラスチック基材においてはその表層膜は二酸化ケイ素が
使用される。これらの反射防止膜は本質的には高い表面
硬度を有する反面、手垢、指紋、汗、ヘアーリキッド、
ヘアースプレーなどによる汚れが目立ちやすく、また除
れにくいという欠点があった。ざらには表面のすべりが
悪いために傷が太くなるなどの問題点を有している。ま
た、水に対する濡れ性が大きいために雨滴、水の飛沫が
付着すると大きく拡がり、眼鏡レンズなどにおいては大
面積にわたって物体がゆがんで見えるなどの問題点があ
った。

特開昭５８−４６３０１号公報、特開昭５９−４９５０
１号公報、特開昭５９−５０４０１号公報に記載の反射
防止膜においても硬い表面硬度を付与するためには最表
層膜中にシソカ′ｃ！ｉ粒子などに代表される無機物を
３０垂伍パ一セント以上含まれることが必要であるが、
このような膜組成から得られる反射防止膜には表面のす
ベリが悪く、布などの摩耗によって傷がつき易いなどの
問題点を有している。

また、これらの問題点を改良する目的で各種の表面処理
剤が提案され、市販されているが、いずれも水や各種の
溶剤によって澄解するために一時的に慨能を付与するも
のであり、永続性がなく耐久性に乏しいものであった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者は、上記の問題点を解決するために鋭意検討し
た結果、以下に述べる本発明に料理した。

すなわち本発明は下記の構成からなる。

「（１）　　プラスチック蟇材上に設けられた表層膜が
主として二酸化ケイ素からなる単層または多層の反射防
止層の表面に末端シラノール有機ポリシロキサンからな
る物質が被覆され、該光学物品の表面反射率が３パーセ
ント以下、かつ水に対する静止接触角が６０度以上であ
ることを特徴とする反射防止性を有する光学物品。

（２）　　基材の表面に、表層膜が主として二酸化ケイ
元素でのる無機物からなる単層または多層の反射防止ｌ
ｌ１ｌＥ：設け、その表面に１ｇ水性を有する末端シラ
ノール有感ポリシロキサン含有液状組成物からなるコー
ティング組成物を塗布し、しかる後乾燥することを特徴
とする反射防止性を有する光学物品の製造方法。」 ここで、表）２Ｈが主として二葭化ケイ素からなる単層
または多層の反射防止膜とは各種の組合せ゛が可能であ
る。とくに表層膜より下層を形成する物質の膜構成は要
求される性能、例えば耐熱性、反射防止性、反射光色、
耐久性、表面硬度などによって実験的に定められるべき
ものである。

またこれらの反射防止膜を形成する二酸化ケイ素を含め
た各種無機物の被膜化方法としては、真空蒸着法、イオ
ンブレーティング法、スパッタリング法などに代表され
る各種のＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）がある。

前記ＰＶＤ法に適した無機物としては、５ｉＯｚ以外に
ＡＱｚＯ３，２ｒＯｚ、ＴｉＯ２゜Ｔａ２０５．ＨｆＯ
２，Ｓｉｎ、Ｔｉｅ、Ｔｉｚ０３、Ｙ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ
３，ＭＱＯ，Ｃｅ０ｚなどの無Ｒｒ！を化物が好ましく
適用される。

以上のＰＶＤ法によって形成されるところの反射防止膜
の最外表層膜は主として二酸化ケイ素であることが必要
である。すなわち、二酸化ケイ素以外の場合には十分な
表面硬度を得られないばかりか、本発明の目的である耐
汚染性、耐凍傷性の向上、ざらにはこれら性能の耐久性
が顕著に現われない。

また、表層膜の膜厚は反射防止効果以外の要求性能によ
ってそれぞれ決められるべきものであるが、とくに反射
防止効果を最大限に発揮させる目的には表層膜の光学的
膜厚を対象とする光波長の１／４ないしはその奇数倍に
選択することが極小の反射率すなわち極大の透過率を与
えるという点から好ましい。

一方、前記表層膜の下層部については特に限定されない
。すなわち、表層膜を直接基材上に被膜形成させること
も可能であるが、反射防止効果をより顕著なものとする
ためには、基材上に表層膜より屈折率の高い被膜を１層
以上被覆することが有効である。これら複層の反射防止
膜の膜厚および屈折率の選択に関してもいくつかの提案
がなされている（光学技術］ンタクトＶｏ１９．　Ｎ、
ｈ８．１７〜２３、　（１９７１））。

本発明はこれらの実質的に表層膜が二薗化ケイ素からな
る単層または多層の反射防止膜の表面に末端シラノール
有機ポリシロキサンからなる物質が被覆されるものであ
るが、ここで末端シラノール有はポリシロキサンとは末
端にシラノール基を有するポリジメチルシロキサン、ポ
リメチルフェニルシロキサン、ポリメチルビニルシロキ
サンなどのポリアルキル、ポリアルケニル、あるいはボ
リアリールシロキサンなどがその例として挙げられる。

また、かかる末端シラノール有機ポリシロキサンの分子
量は特に限定されないが、安定性、取り扱いやすさなど
の点から、数平均分子量で１０００〜１００万、ざらに
好ましくは２０００〜５０万のものが使用される。

ざらに前記被膜形成後の光学物品の表面反射率は３パー
セント以下、かつ水に対する静止接触角が６０度以上で
あることが必要であるが、ここで表面反射率とは被膜形
成面での全光線における反射率のことであり、光学物品
の両面にそれぞれ反射防止膜および被膜が形成されてい
る場合には、その両面での反射率は６パーセント以下と
定義されるものである。被膜形成後の光学物品の表面反
射率が３パーセン１〜を越える場合には、もはや反射防
止効果を期待することができない。光学物品が無色透明
な場合には１００％から光学物品の全光線透過率を引い
た値の半分がその面の表面反射率とも言うことができる
。

すなわち、表面反射率が３％を越える場合には、眼鏡用
レンズではゴースト、フレアなどと呼ばれる反射像を生
じて眼に不快感を与えたりする。またルッキンググラス
、ＣＲＴ用フィルターなどでは面上の反射した光のため
に内容物、表示文字などが判然としないという問題が生
ずる。

ざらに、被膜形成後の光学物品においては水に対する静
止接触角が６０度以上でおることが必要であるが、ここ
で水に対する静止接触角とは直径２ミリ以下の水滴を光
学物品上に形成させ、その時の接触角を測定するところ
の液滴法による静止接触角のことである。水に対する静
止接触角が６０度未満の場合には耐汚染性の効果が小さ
く、表面すべりが悪いという問題がある。また撥水効果
を期待する場合には７５度以上が好ましい。

末端シラノール有酸ポリシロキサンからなる被膜の膜厚
についてはとくに限定されるものではないが、反射防止
性と水に対する静止接触角とのバランスおよび表面硬度
との関係から０．５μｍからｏ、ｏｏｉμｍ、ざらに好
ましくは０．３μｍから０．００５μｍが好ましい。

次に塗布方法としては通常のコーティング作業で用いら
れる方法が適用可能であるが、反射防止効果の均一性、
ざらには反射干渉色のコントロールという観点からスピ
ン塗装、浸漬塗装、カーテンフロー塗装などが好ましく
用いられる。また作業性の点から紙、布などの材料に液
を含浸させて塗布流延させる方法も好ましく使用される
。

これらの有機物含有硬化性物質は通常揮発性溶媒に希釈
して塗布される。溶媒として用いられるものは、特に限
定されないが、使用にあたっては組成物の安定性、ニヱ
化ケイ素膜に対する濡れ性、揮発性などを考慮して決め
られるべきである。また溶媒は′１種のみならず２種以
上の混合物として用いることも可能である。

本発明においてプラスチック基材とは、有機高分子から
なる光学物品であればいかなるものでも良いのであるが
、透明性、屈折率、分散などの光学特性、ざらには耐衝
撃性、耐熱性、耐久性などの諸物性からみてとくにポリ
メチルメタクツレートおよびその共重合体、ポリカーボ
ネ−！・、ジエチレングリコールビスアリルカーボネー
ト（ＣＲ−３９）、（臭素化）ビスフェノールＡのジ（
メタ）アクリレート重合体およびその共重合体、（臭素
化）ビスフェノールＡのモノ（メタ）アクリレートのウ
レタン変性モノマーの重合体およびその共重合体、ポリ
エステルとくにポリエチレンテレフタレート、および不
飽和ポリエステル、アクリロニトリル−スチレン共重合
体、塩化ビニル、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが好
ましい。

ざらにハードコートなどの被膜材料で被覆された上記の
プラスチックを基体とした反射防止膜にも好ましく適用
できる。とくに本発明の無機物からなる反射防止膜の下
層にある被膜材料によって付着性、硬度、耐薬品性、耐
久性、染色性などの諸物性を向上させることができる。

また、硬度向上のためにはこれまでプラスチックの表面
高硬度化被膜として知られる各種の材料を適用したもの
を用いることができる（持分ｌＢ５５Ｏ−２８０９２号
公報、特公昭５０−２８４４６号公報、特公昭５０−３
９４４９号公報、特公昭５１−２４３６８号公報、特開
昭５２−１１２６９８号公報、持分１）２５７−２７３
５号公報）。ざらには、（メタ）アクリル芯とペンタエ
リスリトールなどから得られるアクリル系架橋物であっ
てもよい。

本発明における末端シラノール有瓢ポリシロキサン物質
の塗布にあたっては、塗布されるべき反、射防止膜の表
面は清浄化されていることが好ましく、清浄化に際して
は界面活性剤による汚れ除去、ざらには有機溶剤による
脱脂、フレオンによる蒸気洗浄などが適用される。また
密着性、耐久性の向上を目的として各種の前処理を施す
ことも有効な手段であり、とくに好ましく用いられる方
法としては活性化ガス処理、酸、アルカリなどによる薬
品処理などが挙げられる。

本発明によって得られる反射防止性を有する光学物品は
通常の反射防止膜より汚れにくく、汚れが目立たない。

ざらには汚れがとれやすい、あるいは表面のすべりが良
好なために傷がつきにくいなどの長所を有し、かつこれ
らの性能に加えて摩耗に関しても耐久性がおるというこ
とから、眼鏡レンズ、カメラレンズ、双眼鏡用レンズ等
の光学用レンズはもとより、各種ディスプレイ、とくに
ＣＲＴ用ディスプレイ、およびその前面板などに好まし
く使用される。

本発明の特徴を明瞭にするため次に実施例を挙げるが、
本発明はこれらの実１に例に限定されるものではない。

なお実施例中の部数は重足部を表わす。

［実施例］ 実施例１、比較例１ （１）コーティング用１の作成 Ｔ−グリシドキシプロピルメチルジェトキシシラン１２
８．７部をビーカーに入れ、液温な１０℃に保ちながら
０．０５７１定塩醒水溶液１８．７部を少しずつ滴下し
、加水分解を行なった。滴下終了後この液にγ−クロロ
プロピルトリメトキシシラン６９．３部を加え、１０℃
に冷却しながらざらに０．０１規定塩酸水溶液１８．９
部を少しずつ滴下し、シランの加水分解物を得た。滴下
終了後この液にメタノール分散シリカゾル（固形分３０
％＞４５１．６部、ジエチレングリコールジメチルエー
テル３４．４部、メチルアルコール２６３．８部、シリ
コーン系界面活性剤１．５部、アセチルアセトンアルミ
ニウム、１１３．５部を加え、十分攪拌混合して塗料を
）ｑた。

（２）　　コーティングレンズの作成 ジエチレングリコールごスアリルカーボネート重合体（
ＣＲ≧３９）からなるレンズを先ずカセイソーダの水溶
液に浸漬したのち、良く水洗乾燥し、上記（１）で作成
したコーティング用組成物を引き上げ速度１００ｍ／分
の条件でレンズ両面に浸漬塗布し、次いで９０℃で４時
間加熱乾燥してコーティングレンズを得た。

（３）反射防止膜の作製 前記（２＞によって得られたコーティングレンズの上に
無機物質のＺ　ｒｏｚ　／Ｔ　ｉ　０２　／Ｙ２０３　
。

ＴａｚＯｓ、５ｉＯｚを真空蒸着法でこの順序にそれぞ
れ光学的膜厚をλ／４（λは５４０止）に設定して、レ
ンズの両面に多層被覆させた。

得られた反射防止プラスチック成形体の反射干渉色はグ
リーンを呈し、全光線透過率は９８．１２％であった。

（４）　　末端シラノール有機ポリシロキサン含有コー
ティング組成物の調製 両末端にシラノール基を有するジメチルポリシロキサン
（数平均分子１２６，０００）　０．４部にメチルイソ
ブチルケトン２４０部、シクロへキサノン１６０部をそ
れぞれ添加混合し、均一な溶液としたのち、ざらに）−
過精製を行なってコーティング組成物を得た。

（５）塗布および乾燥 前記（３）で得た反射防止膜の表面に（４）で調整した
コーティング組成物を１０部ｍ／ｍｉｎの引き上げ速度
で浸漬塗布した。塗布後は空温条件下で１昼夜放置して
乾燥し、反射防止性を有する光学物品を得た。

（６〉　　性能評価 得られた光学物品の性能は下記の方法に従って試験を行
なった。なお、比較例として末端シラノール有機ポリシ
ロキサンを被覆しないものについても試験した。結果を
第１表に示す。

（イ）　水に対する静止接触角 接触角計（協和界面科学（株）製品、ＣＡ−Ｄ型）を使
用し、空温下で直径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ざぜて、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。

（ロ）　外観 肉眼にて反則干’ｆ＞色およびその均一性、濁りなどを
観察した。

（ハ）　反射防止性 全光線透過率（Ｔ　ｉ＞を測定し、下式によって片面の
表面反射率を求めて反射防止性を評価した。

片面の表面反射率が３バーセン１〜以下の場合にはほと
んどゴースト、フレアーが感知できず、実用上問題がな
かった。

反射防止性（表面反射率〉− （１００−Ｔｉ）／２ （ニ）　耐汚染性試験 水道水５ｍｌをレンズ凹面にしたたらせ、至温雰囲気下
で４８時間放置後、布で拭いた時の水垢の残存状態を観
察した。水垢が除去できた時を良好とし、除去できなか
った時を不良とした。

（ホ）　表面すべり性 指の爪でレンズ表面を引っかいた時の引っかかり具合を
評価した。判定方法は次のとおりでめる。

○：まったく引っかからない △：強くすると引っかかる ×：弱くしても引っかかる （へ）　耐久性試験 アセトンを含浸させたベーパーで表面を２０回擦った後
に前記（ホ）の表面すべり性を行なった。

（ト）　耐摩耗性試験 レンズ表面を羊毛フェルトで２均荷重下で５００回凍っ
た優に前記（イ〉の水に対する静止接触烏を測定して、
摩耗に対する耐久性試験を行なった。

比較例２ 実施例１においてコーティング組成物のシリコーンをト
リメチルシリルで末端ｉ１ｍされたポリジメチルシロキ
サンを使用する以外はすべて同様に行なった。結果を第
１表に示す。

［発明の効果］ 本発明によって得られる反射防止性を有する光学物品は
以下のような効果がある。

（１）　　指紋、手垢などによる汚れがつきにくく、ま
た目立ちにくい。これらの効果が永続的に保持される。

（２）水垢などが付着し、乾燥されても容易に除去する
ことが可能である。

（３）　　表面すべり性が良好であり、実質的に傷がつ
きにくい。

（４）　　撥水性があるために、雨滴などが付いても容
易に振り落とすことができる。

（５）　　ワードプロセッサーなどのディスプレーの光
学フィルターに使用するときは、はこりなどの汚れがつ
きにくく、使用性がよい。

（６）　　摩耗に対する耐久性があり、眼鏡用レンズと
しての使用性がよい。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラスチック基材上に設けられた表層膜が主とし
   て二酸化ケイ素からなる単層または多層の反射防止膜の
   表面に末端シラノール有機ポリシロキサンからなる物質
   が被覆され、該光学物品の表面反射率が３パーセント以
   下、かつ水に対する静止接触角が６０度以上であること
   を特徴とする反射防止性を有する光学物品。
2. （２）反射防止性を有する光学物品が光学用素子である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の反射
   防止性を有する光学物品。
3. （３）光学用素子が眼鏡用レンズであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）項記載の反射防止性を有する
   光学物品。
4. （４）光学用素子がＣＲＴ用フィルターであることを特
   徴とする特許請求の範囲第（２）項記載の反射防止性を
   有する光学物品。
5. （５）基材と反射防止膜との間にハードコート層を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の反
   射防止性を有する光学物品。
6. （６）基材の表面に、表層膜が主として二酸化ケイ元素
   である無機物からなる単層または多層の反射防止膜を設
   け、その表面に撥水性を有する末端シラノール有機ポリ
   シロキサン含有液状組成物からなるコーティング組成物
   を塗布し、しかる後乾燥することを特徴とする反射防止
   性を有する光学物品の製造方法。