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WO2015037585A1 - 光学素子 - Google Patents

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WO2015037585A1
WO2015037585A1 PCT/JP2014/073812 JP2014073812W WO2015037585A1 WO 2015037585 A1 WO2015037585 A1 WO 2015037585A1 JP 2014073812 W JP2014073812 W JP 2014073812W WO 2015037585 A1 WO2015037585 A1 WO 2015037585A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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film
optical element
oxide
molded body
resin molded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/073812
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健作 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zeon Corp
Original Assignee
Zeon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeon Corp filed Critical Zeon Corp
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Priority to JP2015536584A priority patent/JPWO2015037585A1/ja
Priority to EP14843459.0A priority patent/EP3045939B1/en
Publication of WO2015037585A1 publication Critical patent/WO2015037585A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings

Definitions

  • the present invention relates to an optical element having excellent heat resistance and gas barrier properties that is mounted on a vehicle or used outdoors.
  • optical thin films such as metal reflection film, antireflection film, transparent conductive film, and wavelength selective transmission film are laminated on the surface of the resin molded body to form a multilayer film to give advanced functions.
  • optical components are widely used.
  • the multilayer film is used in a high temperature environment such as when mounted on a vehicle or installed outdoors.
  • micro cracks may be generated in the multilayer film, or the multilayer film may be peeled off from the resin molded body.
  • Patent Document 1 a method for forming an optical thin film on the surface of a resin molded body.
  • a vacuum vapor deposition method capable of forming a uniform film is generally used.
  • the optical thin film formed by this method tends to have insufficient adhesion strength with the resin molding.
  • Patent Document 1 a method of forming an optical thin film on the surface of a resin molded body by a sputtering method has been proposed.
  • the present inventors have made extensive studies to obtain an optical element using the alicyclic structure-containing polymer by utilizing the property that the polymer having excellent shape stability and transparency even under a high temperature environment.
  • a laminate (optical element) in which a silicon oxide film having a specific film density or higher is formed on the surface of a resin molded body made of an alicyclic structure-containing polymer has little yellowing in a high-temperature environment, and It has been found that the gas barrier property is also excellent (low oxygen permeability), and the present invention has been completed.
  • optical elements (1) to (4) are provided.
  • the inorganic compound is an inorganic oxide or an inorganic nitride.
  • the inorganic compound is silicon dioxide.
  • the layer made of the inorganic compound has an oxygen permeability of 10 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less.
  • an optical element excellent in heat resistance and gas barrier properties that is mounted on a vehicle or used outdoors is provided.
  • Examples of the alicyclic structure-containing polymer constituting the optical element of the present invention include (a) norbornene-based polymer, (b) monocyclic cyclic olefin polymer, (c) cyclic conjugated diene polymer, (d) vinyl fat.
  • Examples thereof include cyclic hydrocarbon polymers and hydrides thereof. Specific examples of these are described in International Publication WO2002 / 021517, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-116977, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-077751, and the like.
  • norbornene-based polymers cyclic conjugated diene polymers, vinyl alicyclic hydrocarbon polymers, and hydrides thereof are preferable, norbornene-based polymers, vinyl alicyclic hydrocarbon polymers, and hydrogens thereof. More preferred is a hydride of a norbornene polymer.
  • the molecular weight of the norbornene-based polymer, monocyclic olefin polymer or cyclic conjugated diene polymer is appropriately selected depending on the intended use, but is usually 5,000 to 500,000, preferably 8 in terms of weight average molecular weight. When it is in the range of 10,000 to 200,000, more preferably 10,000 to 100,000, the molding processability of the obtained resin composition and the mechanical strength of the obtained resin mold are highly balanced and suitable. is there.
  • the molecular weight of the vinyl alicyclic hydrocarbon polymer is appropriately selected depending on the purpose of use of the vinyl alicyclic hydrocarbon polymer, but is usually 10,000 to 300,000, preferably 15, in terms of weight average molecular weight.
  • the range is from 20,000 to 250,000, more preferably from 20,000 to 200,000. When the weight average molecular weight is within this range, the molding processability of the obtained resin composition and the mechanical strength of the obtained resin mold are highly balanced, which is preferable.
  • the glass transition temperature of the alicyclic structure-containing polymer can be in the range of 50 to 200 ° C. In particular, it is preferably in the range of 70 to 170 ° C, more preferably in the range of 90 to 140 ° C. When the glass transition temperature is in the above range, the balance between the strength characteristics and heat resistance of the resulting molded article and the molding processability of the resulting resin composition is excellent.
  • the norbornene-based polymer which is a preferable polymer will be described in detail.
  • the norbornene-based polymer is obtained by polymerizing a norbornene-based monomer that is a monomer having a norbornene skeleton, and is roughly classified into one obtained by ring-opening polymerization and one obtained by addition polymerization.
  • Examples of the ring-opening polymer obtained by ring-opening polymerization include ring-opening polymers of norbornene monomers, ring-opening polymers of norbornene monomers and other monomers capable of ring-opening copolymerization, and these A hydride etc. are mentioned.
  • Examples of the polymers obtained by addition polymerization include addition polymers of norbornene monomers and addition polymers of norbornene monomers and other monomers copolymerizable therewith.
  • a ring-opening polymer hydride of a norbornene monomer is preferable from the viewpoints of heat resistance, mechanical strength, moisture resistance, and the like.
  • norbornene monomers examples include bicyclo [2.2.1] hept-2-ene (common name: norbornene) and its derivatives (having substituents in the ring), tricyclo [4.3.0 1,6 . 1 2,5 ] deca-3,7-diene (common name: dicyclopentadiene) and derivatives thereof, 7,8-benzotricyclo [4.3.0.1 2,5 ] dec-3-ene (common) Name: methanotetrahydrofluorene, also referred to as 1,4-methano-1,4,4a, 9a-tetrahydrofluorene) and its derivatives, tetracyclo [4.4.0.1 2,5 .
  • dodec-3-ene (common name: tetracyclododecene) and its derivatives.
  • substituents include an alkyl group, an alkylene group, a vinyl group, an alkoxycarbonyl group, and an alkylidene group, and the norbornene-based monomer may have two or more of these.
  • These norbornene monomers are used singly or in combination of two or more.
  • Examples of other monomers capable of ring-opening copolymerization with norbornene monomers include monocyclic cyclic olefin monomers such as cyclohexene, cycloheptene, and cyclooctene. These other monomers capable of ring-opening copolymerization with the norbornene-based monomer can be used alone or in combination of two or more.
  • ring-opening copolymerization of a norbornene monomer and other monomers capable of ring-opening copolymerization ring-opening copolymerization is possible with structural units derived from norbornene monomers in the ring-opening polymer.
  • the ratio of the other structural units derived from other monomers is usually in the range of 70:30 to 99: 1, preferably 80:20 to 99: 1, more preferably 90:10 to 99: 1 by weight. It chooses suitably so that it may become.
  • ⁇ -olefins having 2 to 20 carbon atoms such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, and derivatives thereof.
  • Cyclocyclones such as cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cyclooctene, 3a, 5,6,7a-tetrahydro-4,7-methano-1H-indene, and derivatives thereof; 1,4-hexadiene, 4-methyl-1; , 4-hexadiene, 5-methyl-1,4-hexadiene, non-conjugated dienes such as 1,7-octadiene, and the like.
  • ⁇ -olefin is preferable, and ethylene is particularly preferable.
  • Other monomers capable of addition copolymerization with norbornene-based monomers can be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio with the structural unit derived from the monomer is usually in the range of 30:70 to 99: 1, preferably 50:50 to 97: 3, more preferably 70:30 to 95: 5 by weight. It is selected appropriately.
  • a ring-opening polymer of a norbornene-based monomer, or a ring-opening polymer of a norbornene-based monomer and another monomer capable of ring-opening copolymerization with a monomer component is a known ring-opening polymerization. It can be obtained by polymerization in the presence of a catalyst.
  • the ring-opening polymerization catalyst include a catalyst comprising a metal halide such as ruthenium or osmium, a nitrate or an acetylacetone compound, and a reducing agent, or a metal halide or acetylacetone such as titanium, zirconium, tungsten, or molybdenum.
  • a catalyst comprising a compound and an organoaluminum compound can be used.
  • the ring-opening polymer hydride of a norbornene-based monomer is usually obtained by adding a known hydrogenation catalyst containing a transition metal such as nickel or palladium to the polymerization solution of the ring-opening polymer and then adding a carbon-carbon unsaturated bond. Can be obtained by hydrogenation.
  • An addition polymer of a norbornene monomer, or an addition polymer of a norbornene monomer and another monomer copolymerizable therewith, these monomers are added to a known addition polymerization catalyst, for example, It can be obtained by polymerization using a catalyst comprising a titanium, zirconium or vanadium compound and an organoaluminum compound.
  • Such compounding agents include antioxidants, rubbery polymers, other resins, UV absorbers, antistatic agents, slip agents, antifogging agents, natural oils, synthetic oils, plasticizers, organic or inorganic fillers, Antibacterial agents, deodorants, deodorizers and the like can be mentioned.
  • an antioxidant it is particularly preferable to contain an antioxidant.
  • the blending ratio of the antioxidant is usually 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic structure polymer.
  • the antioxidant to be used is not particularly limited, but those having a molecular weight of 700 or more are preferable. When the blending amount of the antioxidant is too large or the molecular weight of the antioxidant is too low, the antioxidant may be eluted from the molded product.
  • antioxidants include octadecyl-3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, tetrakis [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl).
  • antioxidants such as tris (cyclohexylphenyl) phosphite, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene; dimyristyl 3,3′-thiodipropionate, distearyl-3,3′-thio Dipropionate, lauryl stearyl-3,3'-thiodipropionate, pentaerythrito Le - tetrakis - sulfur-based antioxidants such as (beta-laurylthiopropionate); and the like.
  • These antioxidants can be used alone or in combination of two or more. Among these, a phenolic antioxidant is preferable.
  • the rubbery polymer is a polymer having a glass transition temperature of 40 ° C. or lower.
  • Rubbery polymers include rubber and thermoplastic elastomers. When there are two or more glass transition temperatures as in the block copolymer, the glass transition temperature can be used as a rubbery polymer if the lowest glass transition temperature is 40 ° C. or less.
  • the Mooney viscosity (ML1 + 4, 100 ° C.) of the rubbery polymer is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 5 to 300.
  • rubbery polymers include ethylene- ⁇ -olefin rubbers; ethylene- ⁇ -olefin-polyene copolymer rubbers; ethylene such as ethylene-methyl methacrylate and ethylene-butyl acrylate and unsaturated carboxylic acid esters.
  • the blending amount of the rubbery polymer is appropriately selected according to the purpose of use.
  • the compounding amount of the rubbery polymer is usually 0.01 to 100 parts by weight, preferably 0.1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic structure-containing polymer. It is in the range of 70 parts by weight, more preferably 1-50 parts by weight.
  • resins include low density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra low density polyethylene, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, polystyrene, hydrogenated polystyrene, Examples thereof include polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyphenylene sulfide, polyphenylene ether, polyamide, polyester, polycarbonate, cellulose triacetate, polyetherimide, polyimide, polyarylate, polysulfone, and polyethersulfone. These other resins can be used alone or in combination of two or more. The blending ratio of other resins can be appropriately selected within a range not impairing the object of the present invention.
  • ultraviolet absorbers and weathering stabilizers examples include 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylbenzoate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, and bis (1,2 , 2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -2- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butyl malonate, 4- [3- (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] -1- [2- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] ethyl] -2,2, Hindered amine compounds such as 6,6-tetramethylpiperidine; 2- (2-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl)- -Chlorobenzotriazole, 2- (3,5-d
  • the blending amount of the ultraviolet absorber and the weathering stabilizer is usually 0.001 to 5 parts by weight, preferably 0.01 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic structure-containing polymer.
  • Antistatic agents include long-chain alkyl alcohols such as stearyl alcohol and behenyl alcohol; alkylsulfonic acid sodium salts and / or alkylsulfonic acid phosphonium salts; fatty acid esters such as glycerol esters of stearic acid; hydroxyamine compounds; amorphous carbon; Examples thereof include tin oxide powder; antimony-containing tin oxide powder; The blending amount of the antistatic agent is usually in the range of 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the alicyclic structure-containing polymer.
  • the alicyclic structure-containing polymer is melt-kneaded with other compounding agents at a temperature of about 200 to 400 ° C. using, for example, a twin-screw kneader, and then pellets or granules. In general, the powder is used.
  • the resin molded body comprising the alicyclic structure-containing polymer is a plate-like, lens-shaped, disk-shaped, film or sheet-shaped resin composition obtained by blending the alicyclic structure-containing polymer with other compounding agents as desired. It can be used after being molded into various shapes suitable as optical components, such as prismatic.
  • the molding method include known molding methods such as a hot melt molding method such as an injection molding method, an extrusion molding method, and a press molding method; a molding method using a solution such as a cast molding method.
  • the optical element of the present invention forms a layer made of an inorganic compound having an inorganic film density of 2.3 g / cm 3 or more and a film thickness of 5 nm or more and 500 nm or less on the resin molded body made of the alicyclic structure-containing polymer. Is obtained. Further, the density of the inorganic film is preferably 2.75 g / cm 3 or less from the viewpoint of preventing the resin molded body forming the inorganic film from cracking.
  • an inorganic film made of an inorganic compound can be laminated on the surface of a resin molded body made of an alicyclic structure-containing polymer.
  • inorganic compounds examples include oxides and nitrides such as metals, alkali metals, and silicon. These inorganic compounds may be used singly or as a mixture of two or more.
  • the inorganic oxide examples include aluminum oxide, bismuth oxide, cerium oxide, chromium oxide, europium oxide, iron oxide, ruthenium oxide, indium oxide, lanthanum oxide, molybdenum oxide, magnesium oxide, neodymium oxide, lead oxide, praseodymium oxide. , Samarium oxide, antimony oxide, scandium oxide, tin oxide, titanium oxide, titanium monoxide, dititanium trioxide, tantalum pentoxide, tungsten oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, zinc oxide, silicon oxide, silicon monoxide, silicon dioxide Etc. These oxides may be a mixture (for example, a mixture of indium oxide and tin oxide: ITO). Of these, silicon dioxide is preferred.
  • the inorganic nitride include silicon nitride, aluminum nitride, indium nitride, tin nitride, copper nitride, iron nitride, magnesium nitride, zinc nitride, titanium nitride, gallium nitride, vanadium nitride, and chromium nitride.
  • the sputtering method a known sputtering method that is generally used can be used. Specifically, any method may be used, such as a plasma method such as dipole sputtering, tripolar or quadrupole sputtering, or magnetron sputtering; a beam method such as ion beam sputtering or ECR sputtering.
  • a plasma method such as dipole sputtering, tripolar or quadrupole sputtering, or magnetron sputtering
  • a beam method such as ion beam sputtering or ECR sputtering.
  • the power source any of a DC power source, an RF power source, and a microwave can be used.
  • the plasma method is preferable because the film density can be increased, and magnetron sputtering is more preferable.
  • the target material to be used can be appropriately selected according to the type of film, purpose of use, and the like.
  • a magnetron sputtering apparatus using an alternating current power source using a target of a metal oxide or silicon oxide (for example, SiO 2 ) is used.
  • oxygen gas or nitrogen gas is introduced into the chamber to form a film while making the material oxide or nitride.
  • Oxygen and nitrogen can be introduced into the chamber by adding a certain amount to an inert gas such as argon gas.
  • the degree of vacuum is 5 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 torr
  • the argon gas flow rate is 10 to 40 sccm
  • the oxygen gas is 0 to 5 sccm
  • the high frequency power is 100 to 500 W
  • Sputtering under such conditions can increase the density of the film.
  • a single layer film may be formed by the above method, but in order to obtain a film having more excellent optical performance, it is preferable to laminate two or more films having different components and compositions, and the refractive index. It is more preferable to alternately laminate films having different thicknesses.
  • the film can be laminated to about 10 to 20 layers.
  • the average film thickness of the sputtering film obtained by the above method is 5 to 500 nm in total, preferably 5 to 50 nm.
  • the laminate (optical element) obtained as described above has little yellowing in a high temperature environment (that is, excellent heat resistance) and excellent gas barrier properties (low oxygen permeability).
  • the optical element of the present invention is excellent in heat resistance.
  • the optical element of the present invention is left in an oven at 125 ° C. for 500 hours, and the color difference ( ⁇ YI) between the optical element before and after being left in the oven is determined. It can be confirmed that ⁇ YI is 0.1 to 5, preferably 0.1 to 3, when measured using a known spectral color difference meter.
  • the optical element of the present invention is excellent in gas barrier properties.
  • a film having an inorganic film laminated on the surface of the optical element of the present invention is adjusted to 23 ° C. and a relative humidity of 65%, and then a known oxygen permeation amount.
  • the oxygen transmission rate (ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm)) is preferably Since it is 10 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less, more preferably 7 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less, and even more preferably 3 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm) or less, confirmation is possible. it can.
  • the optical element of the present invention having such characteristics is suitable as an optical element such as an antireflection film, a reflection film, a wavelength selective transmission film, a transparent conductive film, and a polarizing film.
  • the obtained optical element can be used as an optical component such as a lens, a prism, an optical disk, an optical filter, a beam splitter, a mirror, a light guide plate, a touch panel, and a liquid crystal substrate.
  • monitoring and sensing optical elements mounted on automobiles such as back monitors, around view monitors, front side monitors, electronic mirrors, night views, pre-crash safety systems, cruise control, lane keeping assist It is preferably used as an in-vehicle optical element such as a drowsiness prevention system and sign recognition; an outdoor image recognition optical element such as a surveillance camera or an interphone.
  • an in-vehicle optical element such as a drowsiness prevention system and sign recognition
  • an outdoor image recognition optical element such as a surveillance camera or an interphone.
  • an oxygen permeation measuring device manufactured by Modern Control, Using the product name “OX-TRAN 2 / 21MH”), the oxygen transmission rate per 1 m 2 of film (ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm)) was measured.
  • Heat resistance evaluation The heat resistance of a substrate (optical element) in which an inorganic film is laminated on the surface of a resin molded body made of an alicyclic structure-containing polymer is determined by allowing this to stand in an oven at 125 ° C. for 500 hours before being put in the oven.
  • the color difference ( ⁇ YI) of the subsequent substrate was evaluated by measuring using a spectroscopic color difference meter “SE-2000” (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.). Further, the presence or absence of cracks in the inorganic film or the resin molded body was visually observed and evaluated.
  • Example 1 A silicon oxide layer was formed on the surface of the resin molded body obtained in Production Example 1 by a sputtering method.
  • a magnetron sputtering apparatus manufactured by Shibaura Mechatronics, product name “i-Miller CFS-4EP-LL”
  • the surface of the resin molded body was set to room temperature, silicon oxide was used as a target, argon gas 20 sccm and oxygen gas 0.8 sccm were introduced, and sputtering was performed at a high frequency power of 400 W for 10 minutes.
  • the degree of vacuum was 5 ⁇ 10 ⁇ 4 to 1.0 ⁇ 10 ⁇ 2 torr.
  • the film thickness of the sputtering film was 124 nm, the film density was 2.31 g / cm 3 , and the oxygen permeability was 0.31 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2, and ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 1.5. In addition, no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 2 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sputtering time was 5 minutes.
  • the film thickness of the sputtering film was 62 nm
  • the film density was 2.31 g / cm 3
  • the oxygen permeability was 1.73 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2
  • ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 2.0.
  • no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 3 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sputtering time was 2.5 minutes.
  • the film thickness of the sputtering film was 31 nm
  • the film density was 2.32 g / cm 3
  • the oxygen permeability was 2.26 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2
  • ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 2.1.
  • no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 4 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sputtering time was 1 minute.
  • the film thickness of the sputtering film was 12 nm
  • the film density was 2.30 g / cm 3
  • the oxygen permeability was 2.63 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2
  • ⁇ YI of the multilayer substrate after being allowed to stand at 125 ° C. for 500 hours was 2.3.
  • no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 5 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sputtering time was 30 seconds.
  • the film thickness of the sputtering film was 6 nm
  • the film density was 2.31 g / cm 3
  • the oxygen permeability was 6.33 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2
  • ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 2.9.
  • no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 6 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the resin molded body surface was 50 ° C. and the sputtering time was 5 minutes.
  • the film thickness of the sputtering film was 63 nm, the film density was 2.40 g / cm 3 , and the oxygen permeability was 1.25 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2, and ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 1.6. In addition, no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 7 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the resin molded body surface was 80 ° C. and the sputtering time was 5 minutes.
  • the film thickness of the sputtering film was 58 nm, the film density was 2.55 g / cm 3 , and the oxygen permeability was 1.10 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2, and ⁇ YI of the multilayer substrate after standing at 125 ° C. for 500 hours was 1.8. In addition, no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 8 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the resin molded body surface was 130 ° C. and the sputtering time was 5 minutes. The film thickness of the sputtering film was 55 nm, the film density was 2.70 g / cm 3 , and the oxygen permeability was 0.81 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm). ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2, and ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 1.3. In addition, no cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • Example 2 A laminated substrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sputtering time was 20 seconds.
  • the film thickness of the sputtering film was 4 nm
  • the film density was 2.30 g / cm 3
  • the oxygen permeability was 18.6 ml / (m 2 ⁇ day ⁇ atm).
  • ⁇ YI of the obtained multilayer substrate was 0.2
  • ⁇ YI of the multilayer substrate after being left at 125 ° C. for 500 hours was 6.9. No cracks were observed in either the inorganic film or the resin molded body.
  • the optical elements in which silicon oxide having a film thickness of 5 nm or more and a film density of 2.3 or more are formed on the resin molded body have reduced hue change at high temperature.
  • the laminated substrate when the inorganic film is not laminated (Comparative Example 1) or when the inorganic film is as thin as 4 nm (Comparative Example 2), the laminated substrate (optical element) is accelerated in yellowing under high temperature conditions. I understand that. It can also be seen that if the film density is less than 2.3 g / cm 3 , ⁇ YI increases and cracks occur in the inorganic film (Comparative Example 3).

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Abstract

　本発明は、脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体に、膜密度が２．３ｇ／ｃｍ３以上、膜厚が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の無機化合物からなる層が形成されてなる光学素子である。本発明によれば、車両に搭載され、あるいは屋外で用いられる、耐熱性に優れた光学素子が提供される。

Description

光学素子
　本発明は、車両に搭載され、あるいは屋外で用いられる、耐熱性とガスバリア性に優れた光学素子に関する。
　従来、樹脂成形体の表面に、金属反射膜、反射防止膜、透明導電膜、及び波長選択透過膜などの各種光学薄膜を何層にも積層して多層膜を形成し、高度な機能を付与した光学部品が広く用いられている。このような光学部品では、樹脂成形体と多層膜との密着強度が不十分な場合には、車両に搭載された場合や、屋外に設置された場合等のような高温環境下において、多層膜と樹脂成形体との熱膨張率の違いによって、多層膜にマイクロクラックが発生したり、多層膜が樹脂成形体から剥離したりすることがある。
　樹脂成形体表面に光学薄膜を形成する方法としては、均一な膜を形成できる真空蒸着法が一般的である。しかしながら、この方法で形成される光学薄膜は、樹脂成形体との密着強度が不十分になり易い。
　このため、スパッタリング法によって樹脂成形体表面に光学薄膜を形成する方法が提案されている（特許文献１）。
特開２００２－３３１６１３号公報
　本発明者らは、脂環構造含有重合体が高温環境下でも形状安定性及び透明性に優れるという性質を利用し、このものを用いた光学素子を得るべく鋭意検討した。その結果、脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体表面に、特定の膜密度以上の酸化シリコン膜が形成されてなる積層体（光学素子）は、高温環境下における黄変が少なく、かつ、ガスバリア性にも優れる（酸素透過率が低い）ことを見出し、本発明を完成させるに至った。
　かくして本発明によれば、下記（１）～（４）の光学素子が提供される。
（１）脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体に、膜密度が２．３ｇ／ｃｍ３以上、膜厚が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の無機化合物からなる層が形成されてなる光学素子。
（２）前記無機化合物が、無機酸化物または無機窒化物である（１）に記載の光学素子。
（３）前記無機化合物が、二酸化ケイ素である（１）に記載の光学素子。
（４）前記無機化合物からなる層の酸素透過率が、１０ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）以下である（１）に記載の光学素子。
　本発明によれば、車両に搭載され、あるいは屋外で用いられる、耐熱性とガスバリア性に優れた光学素子が提供される。
　本発明の光学素子を構成する脂環構造含有重合体としては、（ａ）ノルボルネン系重合体、（ｂ）単環の環状オレフィン重合体、（ｃ）環状共役ジエン重合体、（ｄ）ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物などが挙げられる。これらの具体例は、国際公開ＷＯ２００２／０２１５１７号、特開２００６－１１６９７７号公報、特開２０１０－０７７２５１号公報などに記載されている。
　これらの中でも、ノルボルネン系重合体、環状共役ジエン重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物が好ましく、ノルボルネン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素化物がより好ましく、ノルボルネン系重合体の水素化物が特に好ましい。
　ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン重合体又は環状共役ジエン重合体の分子量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、重量平均分子量で、通常５，０００～５００，０００、好ましくは８，０００～２００，０００、より好ましくは１０，０００～１００，０００の範囲であるときに、得られる樹脂組成物の成形加工性及び得られる樹脂型の機械的強度が高度にバランスされて好適である。
　ビニル脂環式炭化水素重合体の分子量は、ビニル脂環式炭化水素重合体の使用目的に応じて適宜選択されるが、重量平均分子量で、通常１０，０００～３００，０００、好ましくは１５，０００～２５０，０００、より好ましくは２０，０００～２００，０００の範囲にある。重量平均分子量がこの範囲にあると、得られる樹脂組成物の成形加工性及び得られる樹脂型の機械的強度とが高度にバランスされるので好ましい。
　脂環構造含有重合体のガラス転移温度は５０～２００℃の範囲とすることができる。中でも、７０～１７０℃の範囲にあると好ましく、９０～１４０℃の範囲にあるとより好ましい。ガラス転移温度が上記範囲にあるときに、得られる成形体の強度特性及び耐熱性並びに得られる樹脂組成物の成形加工性のバランスに優れる。
　以下、好ましい重合体であるノルボルネン系重合体について詳述する。
　ノルボルネン系重合体は、ノルボルネン骨格を有する単量体であるノルボルネン系単量体を重合してなるものであり、開環重合によって得られるものと、付加重合によって得られるものに大別される。
　開環重合によって得られるものとしては、ノルボルネン系単量体の開環重合体及びノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環重合体、ならびにこれらの水素化物などが挙げられる。
　付加重合によって得られるものとしてノルボルネン系単量体の付加重合体及びノルボルネン系単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との付加重合体などが挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系単量体の開環重合体水素化物が、耐熱性、機械的強度、防湿性などの観点から好ましい。
　ノルボルネン系単量体としては、ビシクロ［２．２．１］ヘプト－２－エン（慣用名：ノルボルネン）及びその誘導体（環に置換基を有するもの）、トリシクロ［４．３．０１，６．１２，５］デカ－３，７－ジエン（慣用名：ジシクロペンタジエン）及びその誘導体、７，８－ベンゾトリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ－３－エン（慣用名：メタノテトラヒドロフルオレン、１，４－メタノ－１，４，４ａ，９ａ－テトラヒドロフルオレンともいう）及びその誘導体、テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ－３－エン（慣用名：テトラシクロドデセン）及びその誘導体、などが挙げられる。
　置換基としては、アルキル基、アルキレン基、ビニル基、アルコキシカルボニル基、アルキリデン基などが例示でき、上記ノルボルネン系単量体は、これらを２種以上有していてもよい。具体的には、８－メトキシカルボニル－テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ－３－エン、８－メチル－８－メトキシカルボニル－テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ－３－エン、８－エチリデン－テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ－３－エンなどが挙げられる。
　これらのノルボルネン系単量体は、それぞれ単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。
　ノルボルネン系単量体と開環共重合可能な他の単量体としては、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどの単環の環状オレフィン系単量体などを挙げることができる。
　これらの、ノルボルネン系単量体と開環共重合可能な他の単量体は、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。ノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体とを開環共重合する場合は、開環重合体中のノルボルネン系単量体由来の構造単位と開環共重合可能なその他の単量体由来の構造単位との割合が、重量比で通常７０：３０～９９：１、好ましくは８０：２０～９９：１、より好ましくは９０：１０～９９：１の範囲となるように適宜選択される。
　ノルボルネン系単量体と付加共重合可能なその他の単量体としては、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセンなどの炭素数２～２０のα－オレフィン、及びこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン、３ａ，５，６，７ａ－テトラヒドロ－４，７－メタノ－１Ｈ－インデンなどのシクロオレフィン、及びこれらの誘導体；１，４－ヘキサジエン、４－メチル－１，４－ヘキサジエン、５－メチル－１，４－ヘキサジエン、１，７－オクタジエンなどの非共役ジエン；などが挙げられる。これらの中でも、α－オレフィンが好ましく、エチレンが特に好ましい。
　ノルボルネン系単量体と付加共重合可能なその他の単量体は、それぞれ単独で、又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
　ノルボルネン系単量体と、これと付加共重合可能なその他の単量体とを付加共重合する場合は、付加重合体中のノルボルネン系単量体由来の構造単位と付加共重合可能なその他の単量体由来の構造単位との割合が、重量比で通常３０：７０～９９：１、好ましくは５０：５０～９７：３、より好ましくは７０：３０～９５：５の範囲となるように適宜選択される。
　ノルボルネン系単量体の開環重合体、又はノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環重合体は、単量体成分を、公知の開環重合触媒の存在下で重合して得ることができる。開環重合触媒としては、例えば、ルテニウム、オスミウムなどの金属のハロゲン化物と、硝酸塩又はアセチルアセトン化合物、及び還元剤とからなる触媒、又は、チタン、ジルコニウム、タングステン、モリブデンなどの金属のハロゲン化物又はアセチルアセトン化合物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒を用いることができる。
　ノルボルネン系単量体の開環重合体水素化物は、通常、上記開環重合体の重合溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、炭素－炭素不飽和結合を水素化することにより得ることができる。
　ノルボルネン系単量体の付加重合体、又はノルボルネン系単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との付加重合体は、これらの単量体を、公知の付加重合触媒、例えば、チタン、ジルコニウム又はバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物とからなる触媒を用いて重合させて得ることができる。
　脂環構造含有重合体には、合成樹脂に一般的に用いられる各種配合剤を添加してもよい。
　かかる配合剤としては、酸化防止剤、ゴム質重合体、その他の樹脂、紫外線吸収剤、帯電防止剤、スリップ剤、防曇剤、天然油、合成油、可塑剤、有機又は無機の充填剤、抗菌剤、消臭剤、脱臭剤等が挙げられる。
　これらの中でも、酸化防止剤を含有させることが特に好ましい。酸化防止剤の配合割合は、前記脂環構造重合体１００重量部に対して、通常０．０１～５重量部、好ましくは０．０１～１重量部の範囲である。
　用いる酸化防止剤としては、特に制限されないが、その分子量が７００以上であるものが好ましい。酸化防止剤の配合量が多すぎたり、酸化防止剤の分子量が低すぎたりする場合には、酸化防止剤が成形品から溶出するおそれがある。
　用いる酸化防止剤の具体例としては、オクタデシル－３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート、テトラキス〔メチレン－３－（３’，５’－ジ－ｔ－ブチル－４’－ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、ペンタエリスリチル－テトラキス〔３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕等のフェノール系酸化防止剤；トリフェニルホスファイト、トリス（シクロヘキシルフェニル）ホスファイト、９，１０－ジヒドロ－９－オキサ－１０－ホスファフェナントレン等リン系酸化防止剤；ジミリスチル３，３’－チオジプロピオネート、ジステアリル－３，３’－チオジプロピオネート、ラウリルステアリル－３，３’－チオジプロピオネート、ペンタエリスリトール－テトラキス（β－ラウリル－チオプロピオネート）等のイオウ系酸化防止剤；等が挙げられる。これらの酸化防止剤は１種単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、フェノール系酸化防止剤が好ましい。
　ゴム質重合体は、ガラス転移温度が４０℃以下の重合体である。ゴム質重合体にはゴムや熱可塑性エラストマーが含まれる。ブロック共重合体のごとくガラス転移温度が２点以上ある場合は、最も低いガラス転移温度が４０℃以下のものであれば、ゴム質重合体として用いることができる。ゴム質重合体のムーニー粘度（ＭＬ１＋４，１００℃）は、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常、５～３００である。
　ゴム質重合体の具体例としては、エチレン－α－オレフィン系ゴム；エチレン－α－オレフィン－ポリエン共重合体ゴム；エチレン－メチルメタクリレート、エチレン－ブチルアクリレート等のエチレンと不飽和カルボン酸エステルとの共重合体；エチレン－酢酸ビニル共重合体等のエチレンと脂肪酸ビニルとの共重合体；アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸２－エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル等のアクリル酸アルキルエステルの重合体；ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレンとブタジエン又はイソプレンとのランダム共重合体、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体、ブタジエン－イソプレン共重合体、ブタジエン－（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体、ブタジエン－（メタ）アクリル酸アルキルエステル－アクリロニトリル共重合体、ブタジエン－（メタ）アクリル酸アルキルエステル－アクリロニトリル－スチレン共重合体等のジエン系ゴム；ブチレン－イソプレン共重合体；スチレン－ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン－ブタジエンブロック共重合体、水素化スチレン－ブタジエンランダム共重合体、スチレン－イソプレンブロック共重合体、水素化スチレン－イソプレンブロック共重合体等の芳香族ビニル－共役ジエン系ブロック共重合体、低結晶性ポリブタジエン樹脂、エチレン－プロピレンエラストマー、スチレングラフトエチレン－プロピレンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、エチレン系アイオノマー樹脂等が挙げられる。
　ゴム質重合体の配合量は、使用目的に応じて適宜選択される。耐衝撃性や柔軟性が要求される場合、ゴム質重合体の配合量は、前記脂環構造含有重合体１００重量部に対して、通常０．０１～１００重量部、好ましくは０．１～７０重量部、より好ましくは１～５０重量部の範囲である。
　その他の樹脂としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリスチレン、水素化ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、セルローストリアセテート、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等が挙げられる。
　これらのその他の樹脂は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。その他の樹脂の配合割合は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜選択することができる。
　紫外線吸収剤及び耐候安定剤としては、２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジルベンゾエート、ビス（２，２，６，６－テトラメチル－４－ピペリジル）セバケート、ビス（１，２，２，６，６－ペンタメチル－４－ピペリジル）－２－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）－２－ｎ－ブチルマロネート、４－〔３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕－１－［２－〔３－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオニルオキシ〕エチル］－２，２，６，６－テトラメチルピペリジン等のヒンダードアミン系化合物；２－（２－ヒドロキシ－５－メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２－（３－ｔ－ブチル－２－ヒドロキシ－５－メチルフェニル）－５－クロロベンゾトリアゾール、２－（３，５－ジ－ｔ－ブチル－２－ヒドロキシフェニル）－５－クロロベンゾトリアゾール、２－（３，５－ジ－ｔ－アミル－２－ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系化合物；２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル－３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンゾエート、ヘキサデシル－３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンゾエート等のベゾエート系化合物；等が挙げられる。
　これらの紫外線吸収剤及び耐候安定剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。
　紫外線吸収剤及び耐候安定剤の配合量は、前記脂環構造含有重合体１００重量部に対して通常０．００１～５重量部、好ましくは０．０１～２重量部の範囲である。
　帯電防止剤としては、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール等の長鎖アルキルアルコール；アルキルスルホン酸ナトリウム塩及び／又はアルキルスルホン酸ホスホニウム塩；ステアリン酸のグリセリンエステル等の脂肪酸エステル；ヒドロキシアミン系化合物；無定形炭素；酸化スズ粉；アンチモン含有酸化スズ粉；等を例示することができる。帯電防止剤の配合量は、前記脂環構造含有重合体１００重量部に対して、通常０．００１～５重量部の範囲である。
　他の配合剤を用いる場合、脂環構造含有重合体を他の配合剤と共に、例えば二軸混練機等により、２００～４００℃程度の温度にて溶融混練した後、ペレット状物や顆粒状物、粉末状物とするのが一般的である。
　脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体は、前記脂環構造含有重合体に、所望に応じ他の配合剤を配合した樹脂組成物を、板状、レンズ形状、ディスク状、フィルム又はシート状、プリズム状などの、主に光学部品として好適な各種形状に成形して使用することができる。成形方法としては、射出成形法、押出成形法、プレス成形法などの加熱溶融成形法；キャスト成形法などの溶液を用いた成形法；等の公知の成形方法が挙げられる。
　本発明の光学素子は、前記脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体に、無機膜の密度が２．３ｇ／ｃｍ３以上、膜厚が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の無機化合物からなる層を形成して得られるものである。また、無機膜の密度は、該無機膜を形成する樹脂成形体にクラックを生じさせないなどの観点から、好ましくは２．７５ｇ／ｃｍ３以下である。
　無機膜の形成方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法等の公知の成膜方法を採用することができる。本発明においては、より密着強度に優れる無機膜を形成する観点から、スパッタリング法が好ましい。
　スパッタリング法によれば、脂環構造含重合体からなる樹脂成形体表面に、無機化合物からなる無機膜を積層形成することができる。
　無機化合物としては、金属やアルカリ金属、ケイ素などの、酸化物や窒化物が挙げられる。これらの無機化合物は、単独でも２種以上を混合したものであってもよい。
　無機酸化物の具体例としては、酸化アルミニウム、酸化ビスマス、酸化セリウム、酸化クロム、酸化ユーロピウム、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化インジウム、酸化ランタン、酸化モリブデン、酸化マグネシウム、酸化ネオジミウム、酸化鉛、酸化プラセオジミウム、酸化サマリウム、酸化アンチモン、酸化スカンプジウム、酸化スズ、酸化チタン、一酸化チタン、三酸化二チタン、五酸化タンタル、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化ケイ素、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素などが挙げられる。これらの酸化物は混合物（例えば、酸化インジウムと酸化錫の混合物：ＩＴＯ）であってもよい。これらの中でも、二酸化ケイ素が好適である。
　無機窒化物の具体例としては、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化インジウム、窒化スズ、窒化銅、窒化鉄、窒化マグネシウム、窒化亜鉛、窒化チタン、窒化ガリウム、窒化バナジウム、窒化クロムなどが挙げられる。
　スパッタリング法としては、一般的に用いられている公知のスパッタリング法を用いることができる。具体的には、２極スパッタ、３極或いは４極スパッタ、マグネトロンスパッタなどのプラズマ方式によるもの；イオンビームスパッタ、ＥＣＲスパッタなどのビーム方式によるもの；などいずれの方式でも良い。また、電源は直流電源及びＲＦ電源、マイクロ波のいずれも使用できる。これらの中でも、膜密度を高めることができる点から、プラズマ方式によるものが好ましく、マグネトロンスパッタによるのがより好ましい。
　使用するターゲット材料は、膜の種類、使用目的等に合わせて適宜選択することができる。一般に、酸化物の膜を形成する場合には、金属酸化物や酸化ケイ素（例えばＳｉＯ２）のターゲットを用い、交流電源を用いたマグネトロンスパッタリング装置を使用する。
　スパッタリング反応時に、チャンバー内に酸素ガスや窒素ガスを導入して材料を酸化物や窒化物にしながら膜形成を行うことを特徴とする。酸素や窒素は、アルゴンガスなどの不活性ガスに一定量を添加することによりチャンバー内に導入することができる。
　樹脂成形体に積層する無機化合物からなる層の膜密度を、２．３ｇ／ｃｍ３以上にするには、スパッタリングに際して、（α）真空度を高くする、（β）補助ガスを用いる、（γ）補助ガスの流量を調節する、（δ）高周波電力を大きくするなどの、スパッタリング条件を適宜調節したり、真空蒸着の場合には、樹脂成形体に用いる脂環構造含有重合体のガラス転移温度以下の温度であって、できる限り高温で真空蒸着するなどの、真空蒸着の条件を調整したりすればよい。
　例えば、高周波マグネトロンスパッタリング法を用いる場合、真空度は５×１０－４～１．０×１０－２ｔｏｒｒ、アルゴンガス流量１０～４０ｓｃｃｍ、酸素ガス０～５ｓｃｃｍを導入し、高周波電力１００～５００Ｗ、という条件でスパッタリングすることで、膜の密度を高くすることができる。
　本発明においては、以上の方法により単層膜を形成してもよいが、より光学性能に優れる膜を得るためには、成分や組成の異なる膜を２層以上積層するのが好ましく、屈折率の異なる膜を交互に積層するのがより好ましい。膜は1０～２０層程度に積層することもできる。
　以上の方法により得られるスパッタリング膜の平均膜厚は、合計で、５～５００ｎｍ、好ましくは５～５０ｎｍである。
　以上のようにして得られる積層体（光学素子）は、高温環境下における黄変が少なく（すなわち、耐熱性に優れる）、かつ、ガスバリア性にも優れる（酸素透過率が低い）。
　本発明の光学素子が耐熱性に優れることは、本発明の光学素子を、１２５℃のオーブン中に５００時間放置して、オーブンに入れる前と、放置後の光学素子の色差（△ＹＩ）を、公知の分光式色差計を用いて測定した場合、ΔＹＩが、０．１～５、好ましくは０．１～３であることから確認することができる。
　また、本発明の光学素子がガスバリア性に優れることは、フィルム状の本発明の光学素子表面に無機膜を積層したフィルムを、２３℃、相対湿度６５％に調整した後、公知の酸素透過量測定装置を用いて、フィルム１ｍ２当たりの酸素透過率（ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ））を測定した場合、酸素透過率（ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ））が、好ましくは１０ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）以下、より好ましくは７ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）以下、さらに好ましくは３ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）以下であることから、確認することができる。
　このような特性を有する本発明の光学素子は、反射防止膜、反射膜、波長選択透過膜、透明導電膜、及び偏光膜などの光学素子として好適である。得られる光学素子（積層体）は、レンズ、プリズム、光ディスク、光学フィルター、ビームスプリッター、ミラー、導光板、タッチパネル、液晶基板などの光学部品として使用することができる。
　特に、自動車に搭載するモニタ用途、センシング用途の光学素子、例えばバックモニター、アラウンドビュー・モニター、フロントサイド・モニター、電子ミラー、ナイトビュー、プリクラッシュ・セーフティ・システム、クルーズ・コントロール、レーンキーピング・アシスト、居眠り運転防止システム、標識認識などの車載用光学素子；屋外に設置される画像認識用光学素子で、例えば監視カメラ、インターホンなどの屋外用光学素子；としての使用が好ましい。
　以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。以下の実施例及び比較例において、部又は％は、特に断りがない限り、重量基準である。
　本実施例における評価は以下の方法で行った。
（膜厚、密度）
　無機膜の膜厚及び密度は、脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体表面に無機膜を積層した基板（光学素子）を用い、ブルカー社製、高分解能Ｘ線回折装置「Ｄ８　Ｄｉｓｃｏｖｅｒ」を用いて、Ｘ線反射率を測定（ＸＲＲ測定）することにより求めた。
（酸素透過率）
　面積５０ｃｍ２のフィルム（脂環構造含有重合体からなる樹脂フィルム表面に無機膜を積層したフィルム）を、２３℃、相対湿度６５％に調整した後、酸素透過量測定装置（モダンコントロール社製、商品名「ＯＸ－ＴＲＡＮ　２／２１ＭＨ」）を用いて、フィルム１ｍ２当たりの酸素透過率（ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ））を測定した。
（耐熱性評価）
　脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体表面に無機膜を積層した基板（光学素子）の耐熱性は、このものを１２５℃のオーブン中に５００時間放置して、オーブンに入れる前と、放置後の基板の色差（△ＹＩ）を、分光式色差計「ＳＥ－２０００」（日本電色工業社製）を用いて測定することにより評価した。また、無機膜や樹脂成形体におけるクラックの有無を目視で観察して評価した。
（製造例１：樹脂成形体の製造）
　脂環構造含有重合体として、ノルボルネン系開環重合体水素化物である「ＺＥＯＮＥＸ（登録商標）　Ｆ５２Ｒ」（日本ゼオン社製）を使用して、樹脂成形体を製造した。射出成型装置（ファナック社製「ＲＯＢＯＳＨＯＴ（登録商標）　α１００Ｂ」）を用いて成形し、厚さ３ｍｍ長さ６５ｍｍ、幅６５ｍｍの板を得た。成形温度は、金型温度１４０℃、シリンダー温度２８０℃とした。
（実施例１）
　製造例１で得た樹脂成形体表面に、スパッタリング法にて酸化珪素層を形成した。
　スパッタリングには、マグネトロンスパッタ装置（芝浦メカトロニクス社製、製品名「ｉ－Ｍｉｌｌｅｒ　ＣＦＳ－４ＥＰ－ＬＬ」）を使用した。樹脂成形体表面の温度を常温にして、ターゲットには酸化珪素を用い、アルゴンガス２０ｓｃｃｍ、酸素ガス０．８ｓｃｃｍを導入して高周波電力４００Ｗで１０分間スパッタリングを実施した。真空度は５×１０－４～１．０×１０－２ｔｏｒｒであった。スパッタリング膜の膜厚は１２４ｎｍ、膜密度は２．３１ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は０．３１ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは１．５であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例２）
　スパッタ時間を５分とした以外は、実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は６２ｎｍ、膜密度が２．３１ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は１．７３ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは２．０であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例３）
　スパッタ時間を２．５分とした以外は、実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は３１ｎｍ、膜密度が２．３２ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は２．２６ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは２．１であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例４）
　スパッタ時間を１分とした以外は、実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は１２ｎｍ、膜密度が２．３０ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は２．６３ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは２．３であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例５）
　スパッタ時間を３０秒とした以外は実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は６ｎｍ、膜密度が２．３１ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は６．３３ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは２．９であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例６）
樹脂成形体表面の温度を５０℃にし、スパッタ時間を５分とした以外は実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は６３ｎｍ、膜密度が２．４０ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は１．２５ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは１．６であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例７）
　樹脂成形体表面の温度を８０℃にし、スパッタ時間を５分とした以外は実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は５８ｎｍ、膜密度が２．５５ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は１．１０ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは１．８であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（実施例８）
　樹脂成形体表面の温度を１３０℃にし、スパッタ時間を５分とした以外は実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は５５ｎｍ、膜密度が２．７０ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は０．８１ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは１．３であった。また、無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（比較例１）
　製造例１で得た樹脂成形体を１２５℃で５００時間放置したところ、基板の△ＹＩは２３．７であった。無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（比較例２）
　スパッタ時間を２０秒とした以外は、実施例１と同様にして積層基板を得た。スパッタリング膜の膜厚は４ｎｍ、膜密度が２．３０ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は１８．６ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは６．９であった。無機膜及び樹脂成形体の何れにもクラックは観察されなかった。
（比較例３）
　製造例１で得た樹脂成形体表面に、真空蒸着法にて酸化珪素層を形成した。真空蒸着には、高周波誘導加熱式蒸着機を使用した。４０℃に温度設定した冷却基盤にフィルムを固定後、真空容器を５×１０－３Ｐａまで減圧排気した。誘導加熱によりるつぼ内の酸化珪素を昇華させ、２×１０－２Ｐａでゲートを開口し３０秒間製膜を行い、５０ｎｍのシリカ膜を得た。この膜の膜密度は２．２１ｇ／ｃｍ３、酸素透過率は３５．２ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）であった。得られた積層基板の△ＹＩは０．２であり、１２５℃で５００時間放置した後の積層基板の△ＹＩは１８．７であった。また、シリカ膜にクラックが発生した。
　これらの結果から、樹脂成形体に膜厚が５ｎｍ以上で、膜密度が２．３以上の酸化珪素を成膜した光学素子（実施例１～８）は、高温での色相変化が低減されていることがわかる。
　一方、無機膜を積層しない場合（比較例１）や、無機膜の膜厚が４ｎｍと薄い場合（比較例２）には、積層基板（光学素子）は、高温条件で黄変が促進してしまうことがわかる。また、膜密度が２．３ｇ／ｃｍ３未満であると、ΔＹＩが増大し、無機膜にクラックが発生してしまうことがわかる（比較例３）。

Claims (4)

  1. 　脂環構造含有重合体からなる樹脂成形体に、膜密度が２．３ｇ／ｃｍ３以上、膜厚が５ｎｍ以上５００ｎｍ以下の無機化合物からなる層が形成されてなる光学素子。
  2. 　前記無機化合物が、無機酸化物または無機窒化物である請求項１記載の光学素子。
  3. 　前記無機化合物が、二酸化ケイ素である請求項１記載の光学素子。
  4. 　前記無機化合物からなる層の酸素透過率が、１０ｍｌ／（ｍ２・ｄａｙ・ａｔｍ）以下である請求項１に記載の光学素子。
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