JP2693500B2 - 反射防止膜 - Google Patents

反射防止膜

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JP2693500B2 JP63189948A JP18994888A JP2693500B2 JP 2693500 B2 JP2693500 B2 JP 2693500B2 JP 63189948 A JP63189948 A JP 63189948A JP 18994888 A JP18994888 A JP 18994888A JP 2693500 B2 JP2693500 B2 JP 2693500B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えばプラスチックレンズ等のプラスチッ
ク基材上に設けられる反射防止膜に関する。
[従来の技術] プラスチック基材の表面の反射特性を改善するため
に、プラスチック基材上に多層反射防止膜を設けること
は良く知られており、このような多層反射防止膜の膜構
成物質として、二酸化チタンが高屈折率であるというメ
リットを活かして最近用いられてきている。そして二酸
化チタン膜をプラスチック基材上に設ける方法として、
例えば特開昭55−65239号公報には、高温加熱せずに低
温状態で先ずプラスチック基材に酸素イオンビームを照
射して基材の表面改質を行ない、次いで酸素イオンビー
ムを照射しながらチタン又は酸化チタンを基材上に飛ば
し、基材上に二酸化チタンを反応蒸着させることによ
り、基材上の二酸化チタン膜を形成させる方法が記載さ
れている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この特開昭55−65239号に記載の方法
は、熱によりプラスチック基材が表面変質してしまうの
を防止するため、低温蒸着を行なっているので、形成さ
れた二酸化チタン膜の表面硬度が低く、低摩耗性が劣る
という欠点があった。
従って本発明の課題は、反射防止機能にすぐれている
とともに、二酸化チタンを用いているにも拘らず耐摩耗
性にすぐれ、プラスチックレンズ基材上に設けるに好適
な反射防止膜を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明は上述の課題を解決するためになされたもので
あり、プラスチック基材上に設けられる本発明の反射防
止膜は、基材側から数えて、二酸化ケイ素からなる膜厚
がλ/2〜5λである第1層、酸化ジルコニウムと二酸化
ケイ素の2層等価膜からなる膜厚がλ/4である第2層、
二酸化チタンからなる膜厚がλ/2である第3層及び二酸
化ケイ素からなる膜厚がλ/4である第4層を有し、前記
の第3層は、プラスチック基材を50〜120℃に加熱した
状態で基材に酸素イオンビームを照射しなからチタン又
はその酸化物を基材方向に飛ばして、二酸化チタンを蒸
着させたものであることを特徴とする。
以下、本発明の反射防止膜を詳細に説明する。
本発明の反射防止膜は、4層からなり、この反射防止
膜が設けられるプラスチック基材から数えて、その第1
層は、二酸化ケイ素からなり、その膜厚はλ/2〜5λで
ある。第1層を構成する物質として二酸化ケイ素を選択
した理由は、プラスチックは一般的に膨張係数が大き
く、石英と比較すると、約2桁異なるが、二酸化ケイ素
の蒸着膜は、比較的にポーラスな膜であり、他の蒸着膜
に比べプラスチックとの付着力が強く、また硬度が高い
のですぐれた耐摩耗性が得られ、しかも膨張係数が大き
いプラスチックにも良く耐え、クラックが入りにくいか
らである。またその膜厚をλ/2〜5λに限定した理由
は、二酸化ケイ素は上述の利点を有するものの、膜厚が
λ/2未満であると、硬度を高めることができず、十分な
耐摩耗性が得られず、一方、膜厚が5λを超えると、膜
の内部応力によりクラックが生じやすくなるからであ
る。特に好ましい第1層の膜厚は3/2λである。
次に上記第1層の上に形成される第2層は、酸化ジル
コニウムと二酸化ケイ素の2層多等価膜からなり、その
膜厚はλ/4である。第2層においては酸化ジルコニウム
からなる膜が前述した第1層側に形成されており、当該
酸化ジルコニウムからなる膜上に二酸化ケイ素からなる
膜が形成されている。第2層を構成する物質として、酸
化ジルコニウムと二酸化ケイ素を選択し、2層等価膜と
したのは、 (イ)これらの二物質を用いることにより、この第2層
の屈折率を所望の値(1.70〜1.85)に調整でき、これに
より、この第2層と後記の第3層および第4層との組み
合せによってすぐれた反射防止効果が得られる、 (ロ)酸化ジルコニウムと二酸化ケイ素からなる2層等
価膜は膜強度が高く、かつ前記第1層の二酸化ケイ素膜
に対しても後記第3層の二酸化チタン膜に対しても付着
力がある 等の理由によるものである。またこの第2層の膜厚をλ
/4に限定した理由は、後記の第3層の膜厚λ/2および第
4層の膜厚λ/4との関係において、第2層の膜厚をλ/4
にしないと、所望の反射防止効果が得られないからであ
る。
次に上記第2層の上に形成される第3層は、二酸化チ
タンからなり、その膜厚はλ/2である。第3層を構成す
る物質として、二酸化チタンを選択した理由は、 (a)二酸化チタンは屈折率2.40の高屈折率物質であ
り、高屈折率の二酸化チタン膜からなる、この第3層を
前記の低屈折率の酸化ジルコニウム−二酸化ケイ素膜か
らなる第2層と後記の低屈折率の二酸化ケイ素膜からな
る第4層との間に配置させることにより、所望の反射防
止効果が得られる、 (b)二酸化チタンは第2層および第4層に対して付着
力がある 等の理由によるものである。また第3層の膜厚をλ/2に
限定したのは、上述の如く第2層の膜厚および第4層の
膜厚との関係において、この値にしないと所望の反射防
止効果が得られないからである。
次に上記第3層の上に形成される第4層は、二酸化ケ
イ素からなり、その膜厚はλ/4である。第3層を構成す
る物質として、二酸化ケイ素を選択したのは、 二酸化ケイ素は屈折率1.47の低屈折率物質であり、こ
の屈折率の二酸化ケイ素からなる第4層を、低屈折率の
第2層上に設けられた高屈折率の第3層の上に設けるこ
とにより、所望の反射防止効果が得られる。
二酸化ケイ素膜は膜強度が強く、かつ二酸化チタンか
らなる第3層に対する付着力が強い 等の理由による。第4層の膜厚をλ/4に限定した理由
は、上述の如く第2層の膜厚および第4層の膜厚との関
係において、この値にしないと所望の反射防止効果が得
られないからである。
上述の如く本発明の反射防止膜は4層からなるが、4
層に限定した理由は以下のとおりである。
(i)反射防止膜の層数を増していくと、一般に反射防
止域は広くなるが、層数が多い程、製品毎の反射防止膜
の膜厚の再現性が低下し、干渉色の再現性も悪化する。
例えば眼鏡レンズの場合、一対で使用するため左右のレ
ンズの膜厚の誤差が大きくて、干渉色の再現性が悪化す
ると、商品価値が薄れてしまう。
本発明の検討によれば、4層まででは、上記の膜厚の
再現性の低下およびこれに基づく干渉色の再現性の悪化
が起りにくいことが明らかとなっている。
(ii)本発明の反射防止膜を構成する4層のうち、第1
層は反射防止膜とプラスチック基材との密着性を高め、
かつ反射防止膜の硬度を向上させて耐摩耗性を高める、
いわゆる硬化膜としての機能を有するものであり、反射
防止効果を担うのは、残りの第2,3および4層である
が、これらの3層の物質および膜厚を上述の如く限定す
ることにより、十分な反射防止効果が得られる。
(iii)反射防止膜を構成する層の数を増していくと、
一般に反射防止膜にクラックが発生しやすくなるが、4
層からなる本発明の反射防止膜においてはクラックが発
生しにくい。
本発明の反射防止膜においては、前記の二酸化チタン
からなる第3層が、基材を加熱した状態で酸素イオンビ
ーム照射蒸着法により形成されていることを特徴とす
る。すなわち、第3層は、プラスチック基材を50〜120
℃に加熱した状態で基材に酸素イオンビームを照射しな
がらチタン又はその酸化物(一酸化チタン、二酸化チタ
ン等)を基材方向に飛ばして、二酸化チタンを蒸着させ
る方法により形成されている。この酸素イオンビーム照
射蒸着法においてプラスチック基材を50〜120℃に加熱
する理由は、50℃未満であると、形成される二酸化チタ
ン膜の硬度が十分でなく、一方、120℃を超えるとプラ
スチック基材が熱変形し歪みなどが発生する恐れがある
からである。この酸素イオンビーム照射蒸着法における
他の条件(例えば基材への酸素イオンビームの照射方
法、原料であるチタン又はその酸化物の蒸発方法など)
は通常採用されている条件の中から適宜選択される。
なお、上述の如く第3層は酸素イオンビーム照射蒸着
法により形成されるが、残りの第1層、第2層および第
4層は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッ
タンリング法、CVD法などの通常の成膜手段により形成
される。
本発明の反射防止膜が形成されるプラスチック基材と
しては、プラスチックレンズを用いるのが好ましく、そ
の例としてセルロース系プラスチックレンズ、ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート重合体を含むポリ
カーボネート系プラスチックレンズ、ポリスチレン系プ
ラスチックレンズ、ポリウレタン系プラスチックレン
ズ、ポリ塩化ビニル系プラスチックレンズ等が挙げられ
る。
これらのプラスチックレンズ基材は表面処理を施した
ものでも良く、表面処理の具体例としてはプラスチック
レンズ基材上に有機物(例えば有機ケイ素化合物)、無
機物(例えばコロイダルシリカ)またはこれらの混合物
からなる表面処理膜を形成することが挙げられる。
上述のように、、プラスチック基材を50〜120℃に加
熱した状態で酸素イオンビーム照射蒸着法により二酸化
チタンからなる第3層を形成するが、第3層形成時に
は、既にプラスチック基材上に、二酸化ケイ素からなる
第1層と酸化ジルコニウム−二酸化ケイ素からなる第2
層が成膜済であり、これらが1種の保護膜となって、加
熱によるプラスチック基材の変形を防止するので、プラ
スチックレンズに歪みの発生等の問題は起りにくい。
[実施例] 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例1 (1)プラスチックレンズ上への反射防止膜の形成プラ
スチックレンズとして、ポリウレタン系プラスチックレ
ンズ(HOYA(株)製Hi−LuxEXC)を用い、このプラスチ
ックレンズ上に先ず真空蒸着法(真空度2×10-5Torr)
により二酸化ケイ素膜からなる第1層[屈折率1.47,膜
厚3/2λ(λは550nmである)]を形成した。
次にこの第1層の上に、真空蒸着法(真空度2×10-5
Torr)により酸化ジルコニウムと二酸化ケイ素の2層等
価膜からなる第2層(屈折率1.80,膜厚λ/4)を形成し
た。
次にプラスチックレンズを加熱した状態でレンズに酸
素イオンビームを照射しながら二酸化チタンを蒸発させ
た後、これを第2層上に蒸着させることにより、二酸化
チタン膜からなる第3層(屈折率2.40,膜厚λ/2)を形
成した。この酸化イオンビーム照射蒸着法による第3層
の形成に際して、プラスチックレンズの加熱温度を40,5
0,80,120及び130℃と5水準変動させた。
次に、上で得られた第3層上に、真空蒸着法(真空度
2×10-5Torr)により二酸化ケイ素からなる第4層(屈
折率1.47,膜厚λ/4)を形成して、第3層成膜時の基材
温度が異なる5種類の反射防止膜を得た。
(2)得られた反射防止膜の性能試験 得られた5種類の反射防止膜について、耐摩耗性、密
着性、視感透過率、視感反射率およびレンズの歪みを試
験した。試験方法は、以下の通りである。
(a)耐摩耗性 #0000のスチールウールにより表面を10回(往復)こ
すって耐摩耗性を次のように判定した。
A:わずかに傷がつく B:多く傷がつく C:膜のはがれが生じる (b)密着性 JIS−Z−1522に従いゴバン目を10×10個作りセロフ
ァン粘着テープにより剥離試験を3回行ない、残ったゴ
バン目の数を調べた。
(c)視感透過率,視感反射率 340形自記分光光度計を用い、視感透過率,視感反射
率を測定した。
(d)レンズの歪み 歪み計を用いて目視で調べた。
試験結果は表−1に示す。表−1により、酸素イオン
ビーム照射蒸着法による二酸化チタン膜の成膜に際し
て、プラスチックレンズ基材温度を50〜120℃に設定す
ると、耐摩耗性、密着性、視感透過率、視感反射率およ
びレンズの歪みの全ての項目ですぐれた反射防止膜が得
られるのに対し、50℃未満の場合(40℃)、耐摩耗性が
悪化し、120℃を超える場合(130℃)、レンズの歪みが
発生することが明らかである。
比較例1 二酸化チタンからなる第3層の形成を、プラスチック
レンズ基材を80℃加熱しつつ真空蒸着法(真空度2×10
-5Torr)により行なった以外は実施例1と同様にして反
射防止膜を形成し、各種性能を試験した。結果は表−1
に示すように耐摩耗性を著しく劣ることが明らかとなっ
た。
比較例2 第2層として、酸化ジルコニウムと二酸化ケイ素から
なる2層等価膜を真空蒸着法(真空度2×10-5Torr)に
より成膜する代りに、酸化マグネシウム膜を同一の真空
度の真空蒸着法により成膜し、これを第2層(屈折率1.
74,膜厚λ/4)とした以外は実施例1と同様にして(二
酸化チタンからなる第3層の形成も基材温度80℃にて酸
素イオンビーム照射蒸着法で実施した)、プラスチック
レンズ上に反射防止膜を形成したが、得られた、第2層
が酸化マグネシウムからなる反射防止膜は表−1に示す
ように耐摩耗性が劣ることが明らかとなった。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明の反射防止膜は本来の反
射防止機能にすぐれているとともに、耐摩耗性にもすぐ
れているので、例えばプラスチックレンズ上に好ましく
設けられる。また本発明の反射防止膜は、その形成過程
で高温下の二酸化チタン蒸着工程を含むにも拘らず、プ
ラスチック基材の変形等が起らないという利点も有す
る。

Claims (1)

    (57)【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る反射防止
    膜において、基材側から数えて、二酸化ケイ素からなる
    膜厚がλ/2〜5λである第1層、酸化ジルコニウムと二
    酸化ケイ素の2層等価膜からなる膜厚がλ/4である第2
    層、二酸化チタンからなる膜厚がλ/2である第3層及び
    二酸化ケイ素からなる膜厚がλ/4である第4層を有し、
    前記の第3層は、プラスチック基材を50〜120℃に加熱
    した状態で基材に酸素イオンビームを照射しながらチタ
    ンまたはその酸化物を基材方向に飛ばして、二酸化チタ
    ンを蒸着させたものであることを特徴とする反射防止
    膜。
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