JP2002122820A - ハードコート層と反射防止膜を有する眼鏡レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】密着性や耐熱性を低下させずに耐擦傷性を向上
させた反射防止膜を有する眼鏡レンズを提供する。 【解決手段】ハードコート層側から、下地層としてのＳ
ｉＯ₂層、ＺｒＯ₂層とＳｉＯ₂層の等価膜からなる中屈
折率層、ＺｒＯ₂層からなる高屈折率層、ＳｉＯ ₂層から
なる低屈折率層の積層膜からなる反射防止膜において、
下地層のＳｉＯ₂層の膜厚を光学的膜厚で０．２５λか
ら０．５λと厚くし、ＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の物理膜厚
比を２．０：１≦ＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層≦３．０：１の
関係を満たすようにして、耐擦傷性の向上とともに密着
性と耐熱性の維持を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射防止膜を有する
眼鏡レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高い屈折率を有するレンズほど表面にお
ける光の反射率が上昇するため、屈折率の異なる薄膜を
積層させて光の干渉作用を利用した反射防止膜は眼鏡レ
ンズのような光の透過を目的とした光学部品には大変有
効であり、カメラのレンズなどにも広く利用されてい
る。

【０００３】反射防止膜によく用いられる物質は金属酸
化物である。反射防止膜の成膜方法は、真空蒸着法やス
パッタ法などの乾式工程が多い。特に低屈折率層と高屈
折率層の膜厚を調節して交互に積層させて、広い帯域を
持つ反射防止膜は多く用いられている。一方、合成樹脂
を用いることの多い眼鏡レンズにおいて、金属酸化物で
構成される反射防止膜はハードコート層とともにレンズ
の強度を高める重要な役割も担っている。中でも、ハー
ドコート層の表面に構築される下地層は反射防止膜の特
性に関与するとともに、反射防止膜の硬さにも大きな影
響を与えることが知られている。しかし、膜の密着性は
反射防止膜を構成する各物質層同士、本発明においては
ＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の膜厚比や応力のバランスによっ
て影響を受けるため、望む反射防止機能を保ちつつ膜厚
比を変えて強度を高めることは容易ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近、特に眼鏡レンズ
において高い耐擦傷性を有するレンズへの需要が高まっ
てきている。レンズの耐擦傷性を高める方法の一つとし
て、レンズの最表面にある反射防止膜の硬さを高めると
いった方法が挙げられる。主に金属酸化物を用いた反射
防止膜において硬さに最も影響を及ぼし、且つ反射防止
特性への影響が少ないのが下地層である。しかし、下地
層の厚さを増すことで反射防止膜の硬さを高めることが
出来るが、一方で膜構成が変わることにより各層の物質
間の応力バランスが崩れて密着性の低下等を起こして十
分な耐久性が得られないことが多い。本発明は、反射防
止膜内の応力のバランスを考慮して、十分な硬さと耐擦
傷性を有しつつ、且つ耐久性も兼ね備えた反射防止膜付
きの眼鏡レンズを提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために成されたものであり、請求項１に記載された
発明は、ハードコート層表面から順に、下地層としての
ＳｉＯ₂層、ＺｒＯ₂層とＳｉＯ₂層から構成される等価
膜からなる中屈折率層、ＺｒＯ₂層からなる高屈折率
層、ＳｉＯ₂層からなる低屈折率層を積層してなる反射
防止膜を有する眼鏡レンズで、前記下地層の膜厚が、設
計波長５００ｎｍ〜５５０ｎｍのときに光学的距離で
０．２５λ〜０．５λであることを特徴としている。

【０００６】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の発明で、反射防止膜をハードコート層上に積層する
前に、酸素プラズマを利用した酸素イオンビームによっ
て表面を清浄化することで、膜の密着性をより高めてい
ることを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載された発明は、ＳｉＯ₂層
とＺｒＯ₂層の総物理膜厚比を限定することにより、硬
さと密着性の双方を満足させることを可能とした。

【０００８】請求項４に記載された発明は、合成樹脂基
板上に塗布・硬化させてなるハードコート層において、
本発明を実現させるために最も有用なハードコート組成
に関するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の目的を満たす条件とし
て、第一に下地層の膜厚を増やして反射防止膜の硬さを
向上させられること、第二に各物質層間の膜厚や応力の
バランスをとることが出来て眼鏡レンズとしての性能を
十分に満たせる構成であること、第三に反射防止特性の
反射率と干渉色も現行の構成のものと同様に出来ること
の３つが挙げられる。

【００１０】この中で特に、膜内の応力バランスが重要
なポイントを占めていた。ＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の物理
膜厚比から見てみると、２．０：１≦ＳｉＯ₂層：Ｚｒ
Ｏ₂層≦３．０：１の間ならば反射防止膜の硬さ、耐久
性、反射特性とも良好であったが、３．５：１≦ＳｉＯ
₂層：ＺｒＯ₂層になると反射防止膜の硬さは向上した
が、耐久性に問題が生じた。

【００１１】この結果から下地層の厚さを増すにも限界
があると考え、２．０：１≦ＳｉＯ ₂層：ＺｒＯ₂層≦
３．０：１の範囲内で効果的な膜構成を検討した。

【００１２】一方、下地層を厚くすることによって密着
性の低下が起こる可能性があるため、蒸着前の表面処理
の段階でハードコート層と反射防止膜との密着性をより
高めることができる手法を導入することが有効であると
考えた。そこで、酸素プラズマを利用した酸素イオンビ
ームを照射する表面処理法を蒸着前に行うことを検討し
た。

【００１３】また、本発明で使用する（Ａ）成分の粒径
１〜１００ミリミクロンのＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔ
ａ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉか
ら選ばれる１種以上の金属酸化物からなる微粒子および
／またはＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔａ，Ｃｅ，Ｌａ，
Ｆｅ，Ｚｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉから選ばれる２種以
上の金属酸化物から構成される複合微粒子の具体的例と
しては、 ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，Ｓｂ₂Ｏ₅，Ｔ
ａ₂Ｏ₅，ＣｅＯ₂，Ｌａ₂Ｏ₃，Ｆｅ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，Ｗ
Ｏ₃，ＺｒＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＴｉＯ₂の無機酸化物微粒子
を分散媒たとえば水、アルコール系もしくはその他の有
機溶媒にコロイド状に分散させたものである。または、
これら無機酸化物の２種以上によって構成される複合微
粒子が水、アルコール系もしくはその他の有機溶媒にコ
ロイド状に分散したものである。さらにコーティング液
中での分散安定性を高めるためにこれらの微粒子表面を
有機ケイ素化合物またはアミン系化合物で処理したもの
を使用することも可能である。この際用いられる有機ケ
イ素化合物としては、単官能性シラン、あるいは二官能
性シラン、三官能性シラン、四官能性シラン等がある。
処理に際しては加水分解性基を未処理で行ってもあるい
は加水分解して行ってもよい。また処理後は、加水分解
性基が微粒子の−ＯＨ基と反応した状態が好ましいが、
一部残存した状態でも安定性には何ら問題がない。また
アミン系化合物としてはアンモニウムまたはエチルアミ
ン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−プロ
ピルアミン等のアルキルアミン、ベンジルアミン等のア
ラルキルアミン、ピペリジン等の脂環式アミン、モノエ
タノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノー
ルアミンがある。これら有機ケイ素化合物とアミン化合
物の添加量は微粒子の重量に対して１から１５％程度の
範囲内で加える必要がある。いずれも粒子径は約１〜３
００ｍμが好適である。

【００１４】続いて、（Ｂ）成分は、ビニル基、アリル
基、アクリル基、メタクリル基、エポキシ基、メルカプ
ト基、シアノ基、イソシアノ基、アミノ基等の重合可能
な反応基を有するシラン化合物であり、その具体的なも
のとして、ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリク
ロロシラン、ビニルトリ（β−メトキシ−エトキシ）シ
ラン、アリルトリアルコキシシラン、アクリルオキシプ
ロピルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピ
ルトリアルコキシシラン、メタクリルオキシプロピルジ
アルコキシメチルシラン、γ−グリシドオキシプロピル
トリアルコキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロ
ヘキシル）−エチルトリアルコキシシラン、メルカプト
プロピルトリアルコキシシラン、γ−アミノプロピルト
リアルコキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）−γ−ア
ミノプロピルメチルジアルコキシシラン等がある。

【００１５】この（Ｂ）成分は、２種以上混合して用い
てもかまわない。また、加水分解を行ってから用いる
か、もしくは硬化した後の被膜に酸処理を行うか、どち
らかの方法を取った方がより有効である。

【００１６】以下に本発明の実施例を示し、詳細の説明
をする。なお、実施例で形成された反射防止膜を有する
眼鏡レンズについては、以下に示す試験方法で各物性を
評価した。 （ａ）耐擦傷性試験 ＃００００のスチールウールで表面を、荷重１．００±
０．０５ｋｇで振幅３０ｍｍ、１０往復させたときの傷
の付き方によって耐擦傷性を評価した。 （ｂ）密着性試験 ＪＩＳ Ｋ５４００の碁盤目法・碁盤目テープ法に従
い、カッターナイフで１０×１０の碁盤目を作り、セロ
ファン粘着テープによる剥離試験で残った碁盤目の数を
数えて密着性を評価した。 （ｃ）耐熱性試験 反射防止膜形成後にオーブンで３０分加熱した後、クラ
ックの有無を評価した。加熱温度は４０℃よりはじめ
て、５℃ずつ上げた。

【００１７】実施例−１ （１）ハードコート液の調整 プロピレングリコールモノメチルエーテル１３６０ｇ、
メタノール分散二酸化チタン−二酸化ジルコニウム−二
酸化ケイ素複合微粒子ゾル（触媒化成工業（株）製、商
品名「オプトレイク１１２０Ｚ（Ｓ−７・Ａ８）、固形
分濃度２０重量％」６４５０ｇおよびγ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン１７００ｇを混合した。こ
の混合液に０．０５Ｎ塩酸水溶液５００ｇを撹拌しなが
ら滴下し、４時間撹拌後一昼夜熟成させた後、Ｆｅ（II
I）アセチルアセトネート１０ｇ、シリコン系界面活性
剤（日本ユニカー（株）製、商品名「Ｌ−７００１」）
３ｇを添加し４時間撹拌後一昼夜熟成させて塗液とし
た。 （２）塗布および硬化 このようにして得られた塗液で、アルカリ処理を施した
屈折率１．６７眼鏡レンズ（セイコーエプソン（株）
製、セイコースーパーソブリンレンズ生地）に浸漬法に
て塗布を行った。引き上げ速度は、２０ｃｍ／ｍｉｎと
した。塗布後８０℃で２０分間風乾した後１３０℃で１
２０分間焼成を行った。 （３）反射防止膜の形成 （２）で得られたハードコート層の表面に光学的膜厚で
０．４３λ（λ＝５００ｎｍ）のＳｉＯ₂層で構成され
る下地層（屈折率１．４６）を形成した。次に、膜厚
０．１０λのＺｒＯ₂層（屈折率１．９９）と膜厚０．
０６λのＳｉＯ₂層（屈折率１．４６）から構成される
中屈折率層（屈折率１．８０）を形成した。続いて、膜
厚０．２３λのＺｒＯ₂層（屈折率１．９９）からなる
高屈折率層を形成した。最後に膜厚０．２４λのＳｉＯ
₂層（屈折率１．４６）からなる低屈折率層を形成して
反射防止膜を構築した。下地層から低屈折率層にいたる
まで、真空蒸着法（真空度２．０×１０^-5Ｔｏｒｒ）に
よって形成した。この構成による反射防止膜の反射特性
を計算機によってシミュレーションした結果は図１のよ
うになる。このときのＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の物理膜厚
比はＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層＝３．０：１であった。得ら
れた反射防止膜を有する眼鏡レンズの評価結果を表１に
示す。

【００１８】実施例−２ （１）ハードコート液の調整 ２−ブトキシエタノール１７００ｇ、メタノール分散二
酸化チタン−二酸化錫複合微粒子ゾル（触媒化成工業
（株）製、商品名「オプトレイク１１２０Ｚ（８Ｒｕ・
Ａ８）」、固形分濃度２０重量％）５９００ｇおよびγ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン１８３０ｇ
を混合した。この混合液に０．０５Ｎ塩酸水溶液５５０
ｇを撹拌しながら滴下し、４時間撹拌後一昼夜熟成させ
た後、Ａｌ（III）アセチルアセトネート１０ｇ、シリ
コン系界面活性剤（日本ユニカー（株）製、商品名「Ｌ
−７００１」）３ｇを添加し４時間撹拌後一昼夜熟成さ
せて塗液とした。 （２）塗布および硬化 このようにして得られた塗液で、アルカリ処理を施した
屈折率１．６７眼鏡レンズ（セイコーエプソン（株）
製、セイコースーパーソブリンレンズ生地）に浸漬法に
て塗布を行った。引き上げ速度は、２０ｃｍ／ｍｉｎと
した。塗布後８０℃で２０分間風乾した後１３０℃で１
２０分間焼成を行った。 （３）反射防止膜の形成 ハードコート層の表面に光学膜厚で０．２５λ（λ＝５
２０ｎｍ）のＳｉＯ₂層から構成される下地層（屈折率
１．４６）を形成した。次に膜厚０．１１λのＺｒＯ₂
層と膜厚０．０８λのＳｉＯ₂層とで作られる等価膜か
らなる中屈折率層（屈折率１．７４）を形成した。続い
て膜厚０．２９λのＺｒＯ₂層からなる高屈折率層（屈
折率１．９９）を形成した。最後に膜厚０．２６λのＳ
ｉＯ₂層からなる低屈折率層を形成して反射防止膜を構
築した。下地層から低屈折率層にいたるまで、実施例１
と同様に真空蒸着法によって形成した。この構成による
反射防止膜の反射特性を計算機によってシミュレーショ
ンした結果は図２のようになる。このときのＳｉＯ₂層
とＺｒＯ₂層の物理膜厚比はＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層＝
２．０：１であった。得られた反射防止膜を有する眼鏡
レンズの評価結果を表１に示す。

【００１９】比較例−１ 前記実施例の比較として比較例１を挙げる。下地層の膜
厚を本発明の範囲外である０．０８λ（λ＝５２０ｎ
ｍ）とした。下地層に続いて、膜厚０．１３λのＺｒＯ
₂層と膜厚０．０６λのＳｉＯ₂層からなる中屈折率層
（屈折率１．８０）を形成し、次に膜厚０．２６λのＺ
ｒＯ₂層からなる高屈折率層（屈折率１．９９）、最後
に膜厚０．２５５λのＳｉＯ₂層（屈折率１．４６）か
らなる低屈折率層を形成して反射防止膜を有する眼鏡レ
ンズを得た。このときのＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の物理膜
厚比はＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層＝１．４：１であった。得
られた反射防止膜を有する眼鏡レンズの評価結果を表１
に示す。

【００２０】比較例−２ 前記実施例の比較として比較例２を挙げる。本例は膜応
力バランスの比較に主眼を置いていたため、反射防止特
性は特に考慮していない。下地層の膜厚を本発明の範囲
外である０．６５λ（λ＝５２０ｎｍ）とした。下地層
に続いて膜厚０．１３λのＺｒＯ₂層と膜厚０．０６λ
のＳｉＯ₂層からなる中屈折率層（屈折率１．８０）を
形成し、次に膜厚０．２８λのＺｒＯ₂層（屈折率１．
９９）からなる高屈折率層を形成し、最後に膜厚０．２
７λのＳｉＯ₂層からなる低屈折率層を形成して反射防
止膜を有する眼鏡レンズを得た。このときのＳｉＯ₂層
とＺｒＯ₂層の物理膜厚比はＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層＝
３．５：１であった。評価結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の反射防止膜を有する眼鏡レンズ
によって、その他の特性を損なわずに耐擦傷性を向上さ
せることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による反射防止特性のシミュ
レーション結果。

【図２】本発明の実施例２による反射防止特性のシミュ
レーション結果。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関 浩幸 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 Ｆターム(参考） 2H006 BA03 BA04 2K009 AA06 AA15 CC03 CC09 CC42 DD02 DD03 DD17 EE00 4J038 DL031 DL051 DL081 DL091 DL111 GA01 GA02 GA07 GA09 GA13 HA216 HA446 KA08 KA12 KA20 NA11 NA17 PB08 PC08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂基板上にハードコート層を有
   し、ＳｉＯ₂層を下地層とし、前記下地層の表面から順
   にＺｒＯ₂層とＳｉＯ₂層で構成される等価膜からなる中
   屈折率層、ＺｒＯ₂層からなる高屈折率層、ＳｉＯ₂層か
   らなる低屈折率層を積層してなる反射防止膜を有する眼
   鏡レンズにおいて、前記下地層の厚さが光学距離で０．
   ２５λ〜０．５λ（λ＝５２０ｎｍ）であることを特徴
   とする眼鏡レンズ。
2. 【請求項２】 前記下地層を蒸着する前のハードコート
   層の表面処理として、酸素プラズマから作り出された酸
   素イオンのビームを照射することによって表面の清浄化
   を行うことを特徴とする請求項１記載の眼鏡レンズ。
3. 【請求項３】 下地層、中屈折率層、高屈折率層および
   低屈折率層の膜構成において、ＳｉＯ₂層とＺｒＯ₂層の
   物理膜厚比が、２．０：１≦ＳｉＯ₂層：ＺｒＯ₂層≦
   ３．０：１であることを特徴とする請求項１あるいは２
   記載の眼鏡レンズ。
4. 【請求項４】 前記ハードコート層が少なくとも下記の
   成分（Ａ）および（Ｂ）を主成分とすることを特徴とす
   る請求項２記載の眼鏡レンズ。（Ａ）．粒径１〜１００
   ミリミクロンのＳｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔａ，Ｃｅ，
   Ｌａ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉから選ばれる
   １種以上の金属酸化物からなる微粒子および／またはＳ
   ｉ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔａ，Ｃｅ，Ｌａ，Ｆｅ，Ｚ
   ｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｉｎ，Ｔｉから選ばれる２種以上の金属
   酸化物から構成される複合微粒子（Ｂ）．少なくとも一
   個以上の重合可能な反応基を有するシラン化合物