KR102056339B1 - 광학 제품 및 안경 플라스틱 렌즈 - Google Patents

Abstract

가시광 투과성이 높고, 반사율이 충분히 저감되어, 반사색이 극히 눈에 띄기 어려운 광학 제품이나 안경 플라스틱 렌즈를 제공한다.
광학 제품 기체의 위에 광학 다층막을 설치한 광학 제품으로서, 상기 광학 다층막에 있어서의 반사광의 색이, CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서, 0.27≤x≤0.31이면서 0.30≤y≤0.36의 조건을 만족시키고, 또한, 420나노미터(nm) 이상 680nm 이하의 파장 범위에서, 반사율이 항상 1퍼센트 이하이고, 상기 Y가 0.5퍼센트 이하이면서, 상기 광학 다층막은, 상기 광학 제품 기체측을 제 1층으로 한 경우에, 홀수층을 저굴절률층으로 함과 함께, 짝수층을 고굴절률층으로 한 합계 7층을 가지는 것이며, 제 6층의 광학막 두께가, λ를 설계 파장(480nm 이상 520nm 이하의 범위 내 중 어느 것의 값)으로서, 0.530λ 이상 0.605λ 이하이도록 한다.

Description

광학 제품 및 안경 플라스틱 렌즈{OPTICAL PRODUCT AND PLASTIC EYEGLASS LENS}

본 발명은, 안경 렌즈 등의 광학 제품 또는 안경 플라스틱 렌즈에 관한 것이다.

플라스틱제의 광학 제품에 있어서, 표면에 있어서의 반사를 저감하기 위해, 반사 방지막으로서의 광학 다층막을 표면에 형성하는 것이 행해지고 있다. 이와 같은 광학 다층막은, 저굴절률층과 고굴절률층을 몇 층 정도 교대로 적층함으로써 형성되고, 가공 안정성이나 외관상의 관점에서, 반사율의 극대점이 520nm(나노미터)부근이 되는 반사율의 분광 분포가 W형의 반사 방지막이 많이 이용되고, 광의 입사한 광학 다층막이 있는 광학 제품을 입사측으로부터 보면, 옅은 녹색의 반사상이 보이게 된다(안경 플라스틱 렌즈에 있어서도 볼 수 있는 현상이다).

이와 같은 옅은 녹색의 반사색에 관련된 반사상을 더 엷고 눈에 띄지 않게 한 광학 제품으로서, 하기 특허문헌 1의 것이 본 출원인에 의해 제안되어 있다. 하기 특허문헌 1의 광학 제품에서는, 반사색이 CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서 무색 투명이 되는 범위 내(0.27≤x≤0.30이면서 0.30≤y≤0.36)에 상당하는 색이 되고, 가시 영역 내에서 반사율이 1%(퍼센트) 이하로 극히 낮아진다. 그리고, 적합하게는, 저굴절률층과 고굴절률층을 합계 7층 교대로 적층한 경우의 제 4층 혹은 당해층 및 제 5층의 합계 물리막 두께를 특정 범위 내로 함으로써, 상기의 색도도에 관련된 범위 내가 되도록 되며, 극히 낮은 반사율을 나타내도록 되어 있다.

일본국 공개특허 특개2012-042830호 공보

특허문헌 1의 반사 방지막에 있어서는, 반사색이 무색으로 눈에 띄기 어렵지만, 예를 들면 도 1에 있어서 450∼650nm의 파장 영역에서 반사율이 0.5% 부근을 항상 유지하는 상태로 되어 있도록, 가시 영역에 있어서의 반사율을 더 저감하여 반사광을 눈에 띄지 않게 할 여지를 남기는 것으로 되어 있다.

그래서, 제 1항에 기재된 발명은, 가시광 투과성이 높고, 반사율이 충분히 저감되어, 반사색이 극히 눈에 띄기 어려운 광학 제품을 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 제 1항에 기재된 발명은, 광학 제품 기체(基體)의 위에 광학 다층막을 설치한 광학 제품으로서, 상기 광학 다층막에 있어서의 반사광의 색이, CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서, 0.27≤x≤0.31이면서 0.30≤y≤0.36의 조건을 만족시키고, 또한, 420나노미터 이상 680나노미터 이하의 파장 범위에서, 반사율이 항상 1퍼센트 이하이고, 상기 Y가 0.5퍼센트 이하이면서, 상기 광학 다층막은, 상기 광학 제품 기체측을 제 1층으로 한 경우에, 홀수층을 저굴절률층으로 함과 함께, 짝수층을 고굴절률층으로 한 합계 7층을 가지는 것이며, 제 6층의 광학막 두께가, λ를 설계 파장(480나노미터 이상 520나노미터 이하의 범위 내 중 어느 것의 값)으로서, 0.530λ 이상 0.605λ 이하인 것을 특징으로 하는 것이다.

제 2항 내지 제 4항에 기재된 발명은, 상기 목적에 부가하여, 반사광이 눈에 띄기 어려운 광학 제품을 비교적 간이하게 제공하고, 한층 더 반사광을 눈에 띄기 어렵게 하는 목적을 달성하기 위해, 상기 발명에 있어서, 상기 광학 다층막의 제 3층의 광학막 두께를, 0.160λ 이상 0.296λ 이하로 하거나, 상기 광학 다층막의 제 3층의 광학막 두께를 상기 λ로 나눈 값(p)과, 상기 광학 다층막의 제 6층의 광학막 두께를 상기 λ로 나눈 값(q)을, q＝－0.50p＋0.68로 나타내어지는 관계를 가지는 것으로 하거나, 상기 고굴절률층을, 티탄 산화물로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

제 5항에 기재된 발명은, 상기와 같은 반사광이 매우 눈에 띄기 어려운 미관이 우수한 광학 제품에 속하는 안경 플라스틱 렌즈를 제공할 목적을 달성하기 위한, 안경 플라스틱 렌즈에 관한 것이며, 상기 발명에 있어서, 상기 광학 제품 기체가 안경 플라스틱 렌즈 기체인 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 광학 제품에 있어서, 광학 다층막에 의해 반사 방지된 면조차 반사한 약간의 반사광이, CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서, 0.27≤x≤0.31 및 0.30≤y≤0.36의 조건을 만족시키고, 또한, 420나노미터 이상 680나노미터 이하의 파장 범위에서, 반사율이 항상 1퍼센트 이하이고, 상기 Y(시감도 반사율)가 0.5퍼센트 이하이면서, 광학 다층막이, 상기 광학 제품 기체측을 제 1층으로 한 경우에, 홀수층을 저굴절률층으로 함과 함께, 짝수층을 고굴절률층으로 한 합계 7층을 가지는 것이며, 제 6층의 광학막 두께가, λ를 설계 파장(480나노미터 이상 520나노미터 이하의 범위 내 중 어느 것의 값)으로서, 0.530λ 이상 0.605λ 이하이도록 한다. 따라서, 반사광에 대해, 반사율을 극히 낮은 수준으로 하면서, 종래의 반사색보다 매우 채도가 낮고, 색감이 적은 무채색에 가까운 것으로 할 수 있으며, 유목성(誘目性)이 낮아, 즉 눈에 띄기 어려운 것으로 할 수 있다.

도 1은, 실시예 1∼3 및 비교예 1의 분광 반사율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 2는, 실시예 4∼5 및 비교예 2의 분광 반사율 특성을 나타낸 그래프이다.
도 3의 (a)는, 실시예 1∼3 및 비교예 1에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치를 나타낸 도면이고, (b)는 실시예 4∼5 및 비교예 2에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치를 나타낸 도면이며, (c)는 실시예 1∼5 및 비교예 1∼2에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치 또는 시감도 반사율(Y)을 나타낸 표이다.
도 4는, 제 3층째와 제 6층째의 광학막 두께의 바람직한 상관을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명에 관련된 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명의 형태는, 이하의 것에 한정되지 않는다.

본 발명에 있어서의 광학 제품의 일례로서의 광학 렌즈는, 렌즈 기체의 표면에, 하드 코트막 및 광학 다층막을, 렌즈 기체로부터 이 순서로 가지고 있다. 또한, 렌즈 기체 표면과 하드 코트막의 사이에 프라이머층을 형성하거나, 광학 다층막의 표에 오염 방지막을 형성하거나, 렌즈 기체 표면과 하드 코트막의 사이나 하드 코트층과 광학 다층막의 사이 혹은 광학 다층막과 오염 방지막의 사이 등에 중간층을 구비시키거나, 하드 코트막을 생략하거나 하는 등, 막 구성을 다른 것으로 변경할 수 있다. 또한, 렌즈 기체의 이면이나 표리 양면에 하드 코트막이나 광학 다층막 등을 형성해도 된다. 또한, 오염 방지막은, 바람직하게는 퍼플루오로 폴리에테르기를 가지는 실란 화합물에 의해 형성된다.

렌즈 기체의 재질(기재)로서는, 예를 들면 플라스틱이나 유리를 들 수 있고, 플라스틱으로서는, 예를 들면 폴리우레탄 수지, 에피설파이드 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리에테르술폰 수지, 폴리4-메틸펜텐-1 수지, 디에틸렌글리콜비스알릴카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 또한, 렌즈로서 굴절률이 높아 바람직한 것으로서, 예를 들면 폴리이소시아네이트 화합물과 폴리티올 및/또는 함유황 폴리올을 부가 중합하여 얻어지는 폴리우레탄 수지를 들 수 있고, 더욱 굴절률이 높아 바람직한 것으로서, 에피설파이드기와 폴리티올 및/또는 함유황 폴리올을 부가 중합하여 얻어지는 에피설파이드 수지를 들 수 있다.

또한, 하드 코트막은, 특히 오르가노실록산계 수지와 무기산화물 미립자로 구성되는 것이 바람직하다. 그것을 위한 하드 코트액은, 물 혹은 알코올계의 용매에 오르가노실록산계 수지와 무기산화물 미립자졸을 주성분으로서 분산(혼합)하여 조정된다.

오르가노실록산계 수지는, 알콕시실란을 가수 분해하여 축합시킴으로써 얻어지는 것이 바람직하다. 알콕시실란의 구체예로서, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 에틸실리케이트를 들 수 있다. 이들 알콕시실란의 가수 분해 축합물은, 당해 알콕시실란 화합물 혹은 그들의 조합을, 염산 등의 산성 수용액으로 가수 분해함으로써 제조된다.

한편, 무기산화물 미립자로서, 예를 들면, 산화 아연, 이산화 규소, 산화 알루미늄, 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 베릴륨, 산화 안티몬, 산화 텅스텐, 산화 세륨의 각 졸을 단독으로 또는 2종 이상을 혼정화(混晶化)한 것을 사용할 수 있다. 무기산화물 미립자의 크기는, 하드 코트막의 투명성을 확보하기 위해, 1∼100나노미터(nm)인 것이 바람직하고, 1∼50nm인 것이 보다 바람직하다. 또한, 무기산화물 미립자의 배합량은, 하드 코트막에 있어서의 경도나 강인성의 적절한 정도로의 확보를 위해, 하드 코트 성분 중 40∼60중량%를 차지하는 것이 바람직하다.

게다가, 하드 코트액 중에는, 필요에 따라, 경화 촉매로서, 아세틸아세톤 금속염, 에틸렌디아민 사아세트산 금속염 등을 첨가하는 것이 가능하다. 또한, 하드 코트액 중에, 필요에 따라, 계면 활성제, 착색제, 용매 등을 첨가함으로써, 코팅제를 조정하는 것도 가능하다.

하드 코트막의 막 두께는, 0.5∼4.0㎛(마이크로미터)로 하는 것이 바람직하고, 1.0∼3.0㎛로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 막 두께의 하한에 관하여, 너무 얇으면 실용적인 경도가 얻어지지 않기 때문에, 너무 얇지 않게 설정된다. 한편, 상한에 대해서는, 두껍게 하면 그만큼 경도가 오르지만, 너무 두껍게 하면 크랙의 발생 가능성이 높아져, 더욱 약해지기 쉬운 등, 물성면으로의 문제가 생길 가능성이 높아지기 때문에, 너무 두껍지 않게 설정된다.

광학 다층막은, 진공 증착법이나 스퍼터법 등에 의해, 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층시켜 형성된다. 각 층에는 무기산화물이 이용되고, 무기산화물로서 예를 들면 산화 규소나, 이것보다 굴절률이 높은 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 알루미늄, 산화 이트륨, 산화 탄탈, 산화 하프늄, 산화 주석, 산화 니오브, 산화 세륨, 산화 인듐을 들 수 있다. 또한, 부족 당량 산화 티탄(TiOx, x＜2로 2에 가깝다)을 이용할 수 있고, 적어도 1층에 있어서 ITO막을 이용할 수 있다.

광학 다층막은, 반사 방지막으로서 설계되고, 또한 이하의 특성이 부여되어 있다. 즉, 약간 반사되는 반사광의 색에 대해, CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서의 x가 0.27∼0.31의 범위 내이면서 y가 0.30∼0.36의 범위 내가 되는, 색이 극히 눈에 띄기 어려운 것이 된다. 또한, 가시 파장 범위인 420∼680nm에 있어서, 반사율이 1% 이하가 되면서 시감도 반사율(Y)이 0.5% 이하가 되도록 되어 있다.

실시예

《개요》

이하에 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 광학 제품에 속하는 것으로서, 실시예 1∼5를 작성하였다. 또한, 실시예 1∼5와 대비시키기 위해, 본 발명에 속하지 않은 비교예 1∼2를 작성하였다. 그리고, 실시예 1∼5 및 비교예 1∼2의 각각에 관하여, 가시광 영역에 있어서의 분광 반사율 특성의 측정과, 반사를 방지하고 또한 반사된 반사광의 각 CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)의 측정을 실시하였다.

《구성》

실시예 1∼5 및 비교예 1∼2의 렌즈 기체는 플라스틱제의 플랫 렌즈로 하고, 어느 것에 있어서도 굴절률 1.60의 폴리우레탄 수지를 이용하였다. 이들의 렌즈 기체는, 안경 플라스틱 렌즈 기체로서 이용하는 것이 가능하고, 안경 플라스틱 렌즈에 있어서의 표준적인 크기로 하였다.

그리고, 각각의 렌즈 기체의 표면에, 각종의 반사 방지막을 형성하였다. 어느 것이나 7층 구조의 광학 다층막이며, 렌즈 기체측부터 순서대로 1∼7층째로 하면, 홀수층을 이산화 규소(저굴절률 재료)로 형성함과 함께 짝수층을 이산화 티탄(고굴절률 재료)으로 형성하였다. 그리고, 다음에 나타낸 [표 1]∼[표 7]과 같은 광학막 두께를 각각 가지도록, 1∼7층째를 순서대로 증착하였다. 여기에서, [표 1]∼[표 5]는 순서대로 실시예 1∼5에 있어서의 각 층의 광학막 두께 등을 나타내고, [표 6]∼[표 7]은 순서대로 비교예 1∼2에 있어서의 각 층의 광학막 두께 등을 나타낸다. 또한, 이하에서는 설계 파장(중심 파장)(λ)으로서 주로 500nm를 상정하고 있지만, 480∼520nm의 범위에 있어서 임의로 변경하는 것이 가능하다. 또한, λ＝500nm의 경우, 이산화 규소의 굴절률은 1.4693이며, 이산화 티탄의 굴절률은 2.4176이다.

《분광 반사율 특성·반사광의 표색계의 색도도(x, y, Y)》

도 1에, 실시예 1∼3 및 비교예 1의 분광 반사율 특성을 나타낸 그래프를 나타내고, 도 2에, 실시예 4∼5 및 비교예 2의 분광 반사율 특성을 나타낸 그래프를 나타낸다. 또한, 도 3(a)에, 실시예 1∼3 및 비교예 1에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치를 나타낸 도를 나타내고, 도 3(b)에, 실시예 4∼5 및 비교예 2에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치를 나타낸 도면을 나타내고, 도 3(c)에, 실시예 1∼5 및 비교예 1∼2에 관련된, 반사광의 CIE 표색계의 색도도에 있어서의 각 위치 내지 시감도 반사율(Y)을 나타낸 표를 나타낸다.

분광 반사율은, 렌즈 분광 반사율 측정기(올림푸스 주식회사제 USPM-RU)를 사용하여, 렌즈 편면을 측정한 것이다. 또한, 각 색도 좌표값은, 광원을 D65광원으로 하고, 시야각을 2도로 하여, 분광 반사율로부터 분광 측색법에 의해 물체색으로서 산출한다.

실시예 1(3층째 광학막 두께 0.296λ·6층째 광학막 두께 0.532λ)에서는, (x, y)＝(0.30, 0.33)이고, 반사 방지막을 위해 가시광 영역에 있어서 약간의 강도로 되어 있는 반사광의 채도는 극히 낮아 거의 무색이다. 또한, 시감도 반사율(Y)은 0.27로 0.5% 이하의 극히 낮은 값으로 되어 있다. 또한, λ＝500nm이고, 이하 특기가 없는 한 동일하다.

실시예 2(3층째 광학막 두께 0.251λ·6층째 광학막 두께 0.556λ)에서는, (x, y)＝(0.31, 0.33)으로 역시 극히 저채도이고, 시감도 반사율(Y)도 0.24로 극히 낮다. 실시예 3(3층째 광학막 두께 0.204λ·6층째 광학막 두께 0.571λ)에서는, (x, y)＝(0.31, 0.35)로 역시 극히 저채도이고, 시감도 반사율(Y)도 0.22로 극히 낮다.

실시예 4(3층째 광학막 두께 0.191λ·6층째 광학막 두께 0.580λ)에서는, (x, y)＝(0.30, 0.33)으로 역시 극히 저채도이고, 시감도 반사율(Y)도 0.27로 극히 낮다. 실시예 5(3층째 광학막 두께 0.162λ·6층째 광학막 두께 0.604λ)에서는, (x, y)＝(0.30, 0.30)으로 역시 극히 저채도이고, 시감도 반사율(Y)도 0.34로 극히 낮다.

이것에 대해, 비교예 1(3층째 광학막 두께 0.123λ·6층째 광학막 두께 0.508λ)에서는, 시감도 반사율(Y)이 0.41이 되지만, (x, y)＝(0.35, 0.27)로 극히 저채도라고는 말할 수 없고 반사광에 약간이지만 색이 입혀지게 된다. 또한, 비교예 2(3층째 광학막 두께 0.159λ·6층째 광학막 두께 0.629λ)에서는, (x, y)＝(0.31, 0.31)로 극히 저채도가 되지만, 시감도 반사율(Y)이 0.74가 되어, 0.50 이하라는 수준에는 도달하지 않는 것이 된다.

《평가 등》

상술한 바와 같이, 실시예 1∼5에 의하면, 홀수층이 저굴절률층이면서 짝수층이 고굴절률층인 합계 7층의 광학 다층막(반사 방지막)에 있어서, 0.27≤x≤0.31이면서 0.30≤y≤0.36이고, 420∼680nm의 파장 범위에서 반사율이 항상 1%이며, 또한 시감도 반사율(Y)이 0.5%이하인, 반사광이 극히 조금밖에 발생하지 않고 게다가 반사광의 색이 무채색이며 반사광이 극히 눈에 띄기 어려운 광학 제품을 제공할 수 있다. 이 광학 제품에 있어서는, 비교예 1∼2를 함께 생각하면, 광학 다층막의 제 6층째의 광학막 두께가, 0.530λ 이상 0.605λ 이하가 되는 것이다.

이와 같이, 제 6층째의 광학막 두께가 상기 특정 범위가 되는 것은, 약간 반사되는 반사광에 대하여, 극히 저채도로 하고, 시감도 반사율도 높은 수준으로 저감시킬 때에 유효하지만, 또한, 제 3층째의 광학막 두께에 대하여, 다음의 범위로 하면, 더욱 유효하다. 즉, 제 3층째의 광학막 두께는, 적합하게는, 0.160λ 이상 0.296λ 이하이다.

또한, 특히 실시예 1∼5에 의하면, 제 3층째와 제 6층째의 광학막 두께를 서로 관련된 것으로 하면, 반사광의 무색화나 시감도 반사율의 고수준화에 더욱 도움이 되는 것이 판명된다. 이 관련성을 설명하는 그래프를, 도 4에 나타낸다. 도 4에 나타내어진 바와 같이, 제 3층째의 광학막 두께를 설계 파장(λ)으로 나눈 값을 p로 하고, 제 6층째의 광학막 두께를 설계 파장(λ)으로 나눈 값을 q로 하면, 이들의 광학막 두께는, 적합하게는 다음 식에 나타내어지는 상관을 가진다.

q＝－0.50p＋0.68

또한, 실시예 1∼5에 대하여, 별도, 밀착 성능이나 내자비(耐煮沸) 성능, 내한(耐汗) 성능, 내염(耐鹽) 성능, 내습(耐濕) 성능을 테스트하였으나, 광학 다층막의 제 3층째나 제 6층째가 다른 층에 비교하여 두꺼운지의 여부에 관계없이, 어느 것이나 양호한 성능을 가지는 것이었다.

Claims (9)

1. 광학 제품 기체의 위에 광학 다층막을 설치한 광학 제품으로서,
   상기 광학 다층막에 있어서의 반사광의 색이, CIE 표색계의 색도도(x, y, Y)에 있어서, 0.27≤x≤0.31이면서 0.30≤y≤0.36의 조건을 만족시키고,
   또한, 420나노미터 이상 680나노미터 이하의 파장 범위에서, 반사율이 항상 1퍼센트 이하이고,
   상기 Y가 0.5퍼센트 이하이면서,
   상기 광학 다층막은, 상기 광학 제품 기체측을 제 1층으로 한 경우에, 홀수층을 저굴절률층으로 함과 함께, 짝수층을 고굴절률층으로 한 합계 7층을 가지는 것이며, 제 6층의 광학막 두께가, λ를 설계 파장(480나노미터 이상 520나노미터 이하의 범위 내 중 어느 것의 값)으로서, 0.530λ 이상 0.605λ 이하이고,
   상기 광학 다층막의 제 3층의 광학막 두께를 상기 λ로 나눈 값(p)과, 상기 광학 다층막의 제 6층의 광학막 두께를 상기 λ로 나눈 값(q)이, 이하에 나타낸 식으로 나타내어지는 관계를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광학 제품.
   q＝－0.50p＋0.68
2. 제 1항에 있어서,
   상기 광학 다층막의 제 3층의 광학막 두께가, 0.160λ 이상 0.296λ 이하인 것을 특징으로 하는 광학 제품.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 고굴절률층은, 티탄 산화물인 것을 특징으로 하는 광학 제품.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 고굴절률층은, 티탄 산화물인 것을 특징으로 하는 광학 제품.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 광학 제품에 있어서, 상기 광학 제품 기체가 안경 플라스틱 렌즈 기체인 것을 특징으로 하는 안경 플라스틱 렌즈.
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