JPH0682603A - 反射防止性を有する光学物品及びその表面改質方法 - Google Patents

反射防止性を有する光学物品及びその表面改質方法

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JPH0682603A
JPH0682603A JP5016505A JP1650593A JPH0682603A JP H0682603 A JPH0682603 A JP H0682603A JP 5016505 A JP5016505 A JP 5016505A JP 1650593 A JP1650593 A JP 1650593A JP H0682603 A JPH0682603 A JP H0682603A
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optical article
film
antireflection
coating
silane compound
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JP5016505A
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Mikito Nakajima
幹人 中島
Etsuo Okanoe
悦男 岡上
Takao Mogami
隆夫 最上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反射防止性を有する光学物品の表面状態を改質
し、ヤケ現象の防止や、反射防止膜の密着性,耐久性を
向上させることを目的とする。 【構成】表層膜が主としてSiO2からなる反射防止膜
の表面に疎水性基を有する末端シラノールシラン化合物
を反応させる。反応は、反射防止性を有する光学物品を
液体のシラン化合物に浸漬させても良いし、気体のシラ
ン化合物にさらしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反射防止性を有する光
学物品及びその表面状態の改質法に関する。
【0002】
【従来の技術】真空蒸着法、イオンプレーティング法、
スパッタリング法などによって得られる無機コート膜
は、レンズ,ディスプレー装置のパネルや種々の光学材
料の反射防止膜,ハードコート膜,各種機能性膜などに
広く用いられている。特にSiO2膜は、その基板との
付着力、硬度、取扱い易さなどの点で幅広く使用されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiO2等の
無機コート膜は、Si,Na,Ca等の不純物を含む水
滴等が付着した場合、乾燥する過程に於いて不純物が無
機コート膜表面に残り、無機コート膜と強固に結合し,
いわゆるヤケ現象を起こす。
【0004】また、蒸着による膜はバルクに比べ一般に
密度が小さく、膜内での水分子、気体分子等の移動も容
易であると考えられている。そのため、水分子等が膜の
表面に吸着、その後拡散により膜と基材の界面に達し、
膜の密着性に悪影響を及ぼすなど、耐久性の低下を招い
ていた。
【0005】そこで本発明は、この様な問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、反射防止性を有す
る光学物品の表面状態を改質し、上記に挙げたようなヤ
ケ現象を解消できうる機能を表面に持たせるところにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の反射
防止性を有する光学物品及びその表面改質法は、合成樹
脂基材に設けられた表層膜が主としてSiO2からなる
単層または多層の反射防止膜の表面に疎水性を有する末
端シラノール有機シラン化合物を反応させたことを特徴
とする。
【0007】さらには、真空中あるいは大気中で気体の
上記シラン化合物を反応させたことを特徴とする。
【0008】反射防止性を有する光学物品に処理を行な
うには、すでに基材上に存在しているコート膜の性質,
密着性,耐久性を低下させずに処理を行なう必要があ
る。その為には、密着性,耐久性を低下させない温度及
び環境で、かつ反射防止膜等を処理する場合、分光特性
に影響を与えないなど、処理前の諸特性に影響を与えな
い程度の表面付近で反応を行なう処理が望ましい。
【0009】光学物品表面に撥水性を付与するには、従
来から用いられているシリコンオイルを薄く塗布した
り、四フッ化エチレンを表面に形成させて表面の撥水性
を高める方法が知られている。しかし、これらの方法
は、処理剤が、表面と反応するわけではなく化学的には
表面と結合しているとは言えない。その為、拭きや溶剤
で容易に表面から処理剤が脱落していた。また、末端シ
ラノールを有する有機ポリシロキサンなどSiO2と親
和性のよいと思われる物質も、長い分子鎖に対し数少な
いシラノール基を有しているだけで、塗布して乾燥させ
ただけでは十分な密着性は得られない。十分な密着性を
得るにはSiO2表面と処理剤を反応させることが大切
である。
【0010】本発明で用いるシラン化合物は、水酸基を
所有する無機コート膜と脱水反応が起こり、水酸基の存
在する表面の反応に非常に有効である。
【0011】例えば、SiO2膜表面付近では、下に示
すような反応が起こると考えられる。
【0012】
【化1】
【0013】本発明では、シラン化合物の反射防止膜表
面との反応に関与する基以外の置換基が疎水性の物を用
いる。
【0014】本発明で用いうるシラン化合物としては、
トリメチルシラノール,トリエチルシラノール,ジフエ
ニルシランジオール,トリフェニルシラノール,1,4
−ビス(ヒドロキシジメチルシリル)ベンゼン,等が挙
げられる。本発明では、これらに限定されるのではな
く、−Si−OHの結合を有する構造ならば、本発明の
目的を達成出来ることは言うまでもない。また、本発明
において、使用するシラン化合物同志が反射防止膜表面
との反応前もしくは反応後結合し、ポリマー化すること
が有り得るが、本発明の目的とするところの重合度を得
るように調整すればなんら問題はない。また、目的に応
じて1種以上のシラン化合物を混合して用いても良い。
【0015】本発明において、疎水性の基を有するシラ
ン化合物を用いることにより、水によるヤケの防止、膜
の耐久性の向上、水による密着性の低下防止及び摩擦係
数の低下により耐摩耗性の向上などのメリットが得られ
る。
【0016】シラン化合物を反射防止膜表面に反応させ
るにはDiP法,スピンナー法,スプレー法等により表
面にシラン化合物を塗布し反応させる方法を用いる事が
出来るが、塗布膜厚を調整するためにシラン化合物を希
釈するための溶媒が必要となる。また、表面との反応に
寄与しなかったシラン化合物を洗浄するための溶媒も必
要である。水酸基を有する水系、アルコール系の溶媒
は、溶媒とシラン化合物が反応したり、溶解性、洗浄性
が悪いため、使用することが困難である。そのため、今
までは人体に有害な溶媒、環境に有害な溶媒(例えばフ
ロン)を使用することが一般的であった。フロンに関し
てはオゾン層破壊物質として世界的に全廃の動きがあ
り、環境保護の面からも使用を避けることが望ましい。
【0017】また、DiP法、スピンナー法、スプレー
法の場合、真空中で形成した反射防止性を有する光学物
品を、真空槽内から取り出して新たな工程を増す必要が
あり、洗浄工程も付設しなければならず効率的とは言え
ない。従って、反応方法としては、真空雰囲気中あるい
は大気中でシラン化合物のガスを反射防止膜表面と反応
させる方法など用いることが望ましい。
【0018】DiP法などの場合、塗布中の雰囲気、例
えば、湿度、温度をコントロールすることにより反応速
度が制御出来、また浸漬時間,液温,シラン化合物の濃
度を調節することにより所望の処理膜を得ることが出来
る。さらに、塗布後、コート膜の特性に影響を与えない
程度の加熱や光照射を行なうことにより反応を促進すれ
ばより効果的である。気体のシラン化合物で処理する場
合、真空槽内で反射防止膜を形成後、シラン化合物のガ
スを導入し、反応させてもよい。また、反射防止膜形成
後、アルゴンや酸素等のプラズマ雰囲気中にシラン化合
物のガスを導入し、反応性蒸着、反応性イオンプレーテ
ィング等を行なうことも可能である。
【0019】シラン化合物との反応性を高める為に前処
理として、反射防止膜表面を、洗浄,薬品処理,プラズ
マ処理を行なうことにより効果的である。
【0020】反応に用いるシラン化合物は、単体もしく
は混合で用いてもよく、溶媒で希釈したり、酸や塩基で
前処理して使用することも可能である。
【0021】反応が終了後、大気中の水分と反応したシ
ラン化合物,反射防止膜表面との反応に寄与できなかっ
たシラン化合物を洗浄により洗い流すことにより、処理
前の反射防止特性などの外観が変わらない処理を行なう
ことができる。
【0022】今まで述べた処理は、表層膜が主としてS
iO2からなる単層または多層の反射防止膜表面に可能
である。以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0023】
【実施例】
(実施例1)ジエチレングリコールビス(アリルカーボ
ネート)製樹脂からなる合成樹脂製レンズをアセトンで
洗浄し、その後真空蒸着法により基板温度50℃で、樹
脂表面に反射防止処理を行なった。膜構成はレンズ側か
らSiO2層がλ/4,ZrO2層とSiO2層の合計膜
厚がλ/4,ZrO2層がλ/4,最上層のSiO2層が
λ/4とした(ここでλ=520nm)。次にこのレン
ズをイソプロピルアルコールで洗浄し、十分乾燥させた
後、トリメチルシラノール50gとテトラヒドロフラン
450g混合した液温10℃の溶液に3分間浸漬した。
浸漬後、湿度75%、温度50℃の雰囲気中で15分間
放置し、その後アセトンにより洗浄を行なった。
【0024】洗浄後のレンズの外観、反射防止の特性に
大きな変化はみられなかった。
【0025】得られたコート膜の評価方法は以下に示す
方法を用いた。
【0026】 ヤケ性:水道水をコート膜表面にたら
し、乾燥させた後、布で残留物を拭き取った。
【0027】A:完全に拭き取れる B:一部残留物が残る C:残留物がほとんど残る 耐摩耗性:コート膜表面を布(木綿)で1kgの荷重
をかけ1000回摩擦した。傷のついた度合を以下の3
段階に分けて評価した。
【0028】A:全く傷がつかない B:1〜10本、細かい傷がつく C:細かく無数に傷がつく 密着性:37℃の純水に1週間浸漬した後コート膜
の密着性を調べた。
【0029】JIS・D−0202に準じてクロスカッ
トテープ試験によって行なった。即ち、ナイフを用い、
基盤表面に1mm間隔に切り目を入れ、1cm2のマス
目を形成させる。次にその上にセロファン粘着テープ
(日東化学(株)製“セロテープ”)を強くおしつけた
後、表面から90゜方向へ、急に引っ張り剥離したの
ち、コート被膜の残っているマス目をもって密着性の指
標とした。
【0030】 接触角:接触角計(協和化学(株)製
CA−D型)を用いて液滴法により測定した。
【0031】(実施例2)実施例1で、シラン化合物に
よる処理をする前のレンズを用い、以下に示す方法で処
理を行なった。
【0032】トリエチルシラノール100gとテトラヒ
ドロフラン300gとを混合した液温20℃の溶液に3
0秒浸漬した後、ジエチルアミン蒸気中に1分間放置
し、水洗した。得られたコート膜の評価方法は実施例1
に示した評価方法に従って行った。
【0033】(実施例3)実施例1で最上層にSiO2
層を形成後、SiO2表面をアルゴンプラズマで1分間
処理を行った後に、トリメチルシラノールを5cc/m
inの割合で真空槽内へ2分間導入した。その時の表面
温度は60℃であった。その後レンズを大気中に取り出
した。外観は、処理前とほとんど変化がなかった。得ら
れたコート膜の評価方法は実施例1に従って行った。
【0034】(実施例4)イソプロピルアルコールで洗
浄されたアクリル板を、以下に述べるコーティング液
で、ディッピング法により、液温5℃、引き上げ速度2
0cm/minの条件で塗布した後、熱風乾燥炉中で70℃
で5時間加熱硬化し、さらに、殺菌ランプ((株)東芝
製GL−10)とアクリル板との距離を10cmにし、
30秒間光照射を行った。
【0035】コーティング液は次の様にして作成した。
【0036】攪袢装置を備えた反応容器中にエタノール
200g,エタノール分散コロイダルシリカ180g
(触媒化成工業(株)製“オスカル1232”),γ−
メタクリロオキシプロピルトリメトキシシラン45g,
γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン30g,
フローコントロール剤0.5g,アルミニウムアセチル
アセトネート3g及び0.05N硝酸40gを加え、室
温で2時間攪袢をし、コーティング液とした。
【0037】上記の様にして得られたアクリル板に、実
施例1と同様に反射防止処理を行い、その後、ジフェニ
ルシランジオール15gメチルセロソルブ240gを混
合した液温10℃の溶液に、2分間浸漬し、その後、湿
度70%,温度40℃の雰囲気中に10分間放置した。
その後、水洗及びアセトンによる洗浄を行った。洗浄上
りの外観に特に変化はみられなかった。得られたコート
膜の評価方法は実施例1に従って行った。
【0038】(比較例1)実施例1で得られたシラン化
合物による処理をする前の反射防止膜つきの合成樹脂製
レンズを比較例1とした。
【0039】(比較例2)実施例4で得られたシラン化
合物による処理をする前の反射防止膜つきのアクリル板
を比較例2とした。
【0040】上記、実施例1〜4,比較例1〜2の評価
結果はまとめて表1に示した。
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】反射防止性を有する光学物品表面に疎水
性を有するシラン化合物を反応させたことにより、光学
物品表面の物性が変化し、光学物品の特性を著しく変化
させることができる。疎水性を表面に持たせたことによ
り、水やその中に含まれる不純物と光学物品表面の結合
性が弱まり、ヤケ現象の防止につながる。
【0043】また、疎水性である為に、水に対し表面が
フィルターの役目をはたし、水分による反射防止膜全体
の耐久性劣化を防ぐことができる。さらに表面の摩擦係
数が低下することにより、付着したゴミなどのすべりが
よくなり耐摩耗性が向上する。さらに水滴が、容易に膜
から落ちるため、雨の日などに便利である。
【0044】気体のシラン化合物を反応させる方法を用
いると、溶剤(例えばフロン)を使用する必要がなくな
り、地球に優しい処理が可能となる。
【0045】本発明は、このような効果を有するため、
合成樹脂製眼鏡レンズ,カメラレンズ,表示用パネル,
時計用ガラス,窓ガラス等、反射防止性を有する光学部
品に適用することが可能である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合成樹脂製基材に設けられた表層膜が主
    としてSiO2からなる単層または多層の反射防止膜の
    表面に疎水性基を有する末端シラノール有機シラン化合
    物を反応させたことを特徴とする反射防止性を有する光
    学物品。
  2. 【請求項2】 反射防止性を有する光学物品が合成樹脂
    製レンズまたはハードコート層を有する合成樹脂製レン
    ズであることを特徴とする請求項1記載の反射防止性を
    有する光学物品。
  3. 【請求項3】 合成樹脂製レンズが眼鏡用レンズである
    ことを特徴とする請求項2記載の反射防止性を有する光
    学物品。
  4. 【請求項4】 基材の表面に、表層膜が主としてSiO
    2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、その表面に真空中あるいは大気中で気体の疎水性
    基を有する末端シラノール有機シラン化合物を反応させ
    たことを特徴とする反射防止性を有する光学物品の表面
    改質方法。
JP5016505A 1993-02-03 1993-02-03 反射防止性を有する光学物品及びその表面改質方法 Pending JPH0682603A (ja)

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