CN101726767A

CN101726767A - 光学物品及其制造方法

Info

Publication number: CN101726767A
Application number: CN200910174021.4A
Authority: CN
Inventors: 野口崇; 西本圭司; 福井智仁
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2008-10-24
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2010-06-09
Also published as: US20100104838A1; JP2010102157A; EP2180356A1

Abstract

本发明涉及光学物品及其制造方法，本发明提供具有优异的耐擦伤性的抗反射层和其制造方法、以及形成有该抗反射层的塑料透镜。本发明的光学物品在基材上具备抗反射层，其特征在于，上述抗反射层由低折射率层和高折射率层交替层积的9层构成，构成上述抗反射层的各折射率层之中，以最靠近基材侧的层为第1层，依次向外侧连续赋予层编号，层编号每次增加1，将奇数编号层设定为低折射率层，将偶数编号层设定为高折射率层，设设计主波长λ₀在480nm～550nm的范围、上述各折射率层的光学膜厚为λ_k时，满足以下的式(1)或式(2)，所述k为上述层编号。0.8λ₀≤λ₁≤1.2λ₀(1)；0.8λ₀≤λ₃≤1.2λ₀(2)。

Description

光学物品及其制造方法

技术领域

本发明涉及在基材上具备抗反射层的光学物品及其制造方法。

背景技术

一般，在眼镜用的塑料透镜的表面设计有用于防止损伤的硬膜层、抗反射层。硬膜层形成于透镜基材表面，抗反射层形成于硬膜层表面。作为抗反射层，通常为具有不同折射率的物质交替层积形成的所谓的抗反射层。

作为这样的抗反射层，已知有增大了低折射率层和高折射率层的膜厚的抗反射层(例如参见专利文献1)。据记载，利用该抗反射层，内部应力倾向于压缩方向，可得到良好的耐久性。

专利文献1：日本特开2003-294906号公报

发明内容

但是，即使是专利文献1所述的眼镜透镜，其耐擦伤性也不一定充分。

因此，本发明的目的在于提供一种具有优异的耐擦伤性的光学物品及其制造方法。

本发明涉及一种光学物品，其在基材上具备抗反射层，其特征在于，上述抗反射层由低折射率层和高折射率层交替层积的9层构成，构成上述抗反射层的各折射率层之中，以最靠近基材侧的层为第1层，依次向外侧连续赋予层编号，层编号每次增加1，将奇数编号层设定为低折射率层，将偶数编号层设定为高折射率层，设设计主波长λ₀在480nm～550nm的范围、上述各折射率层的光学膜厚为λ_k(k为上述层编号)时，满足以下的式(1)和式(2)中的至少任意一个条件。

0.8λ₀≤λ₁≤1.2λ₀(1)

0.8λ₀≤λ₃≤1.2λ₀(2)

本发明中，由于第1层和第3层的至少任意一层以光学膜厚为0.8λ₀～1.2λ₀的范围形成，所以能够显著提高抗反射层的耐擦伤性。

本发明中，所述低折射率层优选由二氧化硅形成。

本发明中，由于低折射率层含有氧化硅，所以能够显著提高耐擦伤性。

本发明中，所述高折射率层优选由氧化锆形成。

本发明中，由于高折射率层含有氧化锆，所以能够增强高折射率层的硬度。因此，能够显著提高耐擦伤性。

本发明中，所述基材优选由塑料形成。

本发明中，由于基材使用了塑料，所以可以得到显著提高了耐擦伤性的塑料制光学物品。

本发明涉及上述的光学物品，其特征在于，所述光学物品为塑料透镜。

本发明中，由于在透镜基材上形成了上述的抗反射层，所以能够得到耐擦伤性高的塑料透镜。

本发明涉及一种光学物品的制造方法，其为制造上述光学物品的方法，其特征在于，该制造方法包括通过蒸镀形成上述高折射率层和上述低折射率层的蒸镀工序，上述高折射率层通过离子辅助蒸镀而形成。

本发明中，由于用离子辅助法形成高折射率层，所以能够有效地提高高折射率层的密度，能够显著提高耐擦伤性。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的眼镜用塑料透镜的示意性截面图。

图2是表示上述实施方式中的蒸镀装置的示意图。

符号说明

1...基材(透镜基材)；2...硬膜层；3...抗反射层；3L1、3L2、3L3、3L4、3L5...低折射率层(二氧化硅层、SiO₂层)；3H1、3H2、3H3、3H4...高折射率层(氧化锆层、ZrO₂层)；11...真空容器；12、13...蒸发源；14...加热装置；15...基材支持台；16...基材加热用加热器；17...灯丝；18...离子枪；20...排气装置；21...涡轮分子泵；22...压力调节阀；30...气体供给装置；31...气缸；32...流量控制装置；50...压力计；100...蒸镀装置

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式。

本实施方式的光学物品是眼镜用塑料透镜。

图1中示出本实施方式的眼镜用塑料透镜10的示意性截面图。在眼镜用塑料透镜10的基材1的表面上设计有用于防止损伤的硬膜层2。并且，在硬膜层2的表面上设计有由9层构成的作为光学多层膜的抗反射层3。

●基材)

以下基于附图说明本发明的实施方式。

作为基材1，例如可以使用作为透明塑料的丙烯酸树脂、硫代氨基甲酸乙酯系树脂、甲基丙烯酸系树脂、烯丙基系树脂、环硫系树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、二甘醇双烯丙基碳酸酯(CR-39)、聚氯乙烯、含卤素的共聚物，优选使用含硫的共聚物。

基材1的折射率优选为1.6以上。特别优选烯丙基碳酸酯系树脂、丙烯酸酯系树脂、甲基丙烯酸酯系树脂、硫代氨基甲酸乙酯系树脂或者环硫系树脂。这些树脂中，在折射率的方面特别优选硫代氨基甲酸乙酯系树脂或环硫系树脂。

●硬膜层)

硬膜层2由有机材料单质、无机材料单质或者它们的复合材料形成，但从获得高硬度的方面和可调整折射率的方面出发，优选复合材料。通过将硬膜层2的折射率调整为与基材1的折射率相同的程度，可以防止在硬膜层2与基材1的界面因反射产生的干涉条纹和防止透过率降低。

具体地说，用于形成硬膜层2的硬膜液含有以下的(A)成分和(B)成分时，作为固化后的硬膜层能够具有充分的硬度，所以是优选的。另外，有时透镜基材含有硬膜层。

(A)通式R¹SiX¹ ₃表示的有机硅化合物

(式中，R¹为具有可聚合的反应基的有机基团，例如是碳原子数为1～6的烃基。X¹表示水解性基团。)

(B)含有具有金红石型结晶结构的二氧化钛的无机氧化物颗粒

作为(B)成分，优选粒径为1～200μm的金红石型二氧化钛颗粒。从调整折射率的方面考虑，优选除这些颗粒以外混合粒径为1～200μm的硅、锡、锆、锑的金属的氧化物颗粒；或者它们的复合氧化物颗粒，形成复合材料来制成硬膜层。

并且，作为无机材料使用钛时，为了防止其光活性引起的硬膜层2和基材1的耐光性降低(具体地说，黄变导致的透过率的降低、界面劣化导致的层剥离的产生)，优选使用具有金红石型结晶结构的钛氧化物、钛氧化物的周围包覆了二氧化硅的结构的复合氧化物颗粒。从不易损伤的方面考虑，硬膜层2的厚度优选为0.5～10μm。

另外，为了获得基材1与硬膜层2的密合性，可以在基材1与硬膜层2的界面设置底涂层。

●抗反射层)

如图1所示，抗反射层3具有低折射率层3L1、3L2、3L3、3L4、3L5与高折射率层3H1、3H2、3H3、3H4交替层积形成的9层结构。

本实施方式中，低折射率层3L1、3L2、3L3、3L4、3L5为二氧化硅层(SiO₂层)。

作为可在高折射率层3H1、3H2、3H3、3H4使用的物质，可举出ZrO₂(氧化锆)、Ta₂O₅(酸化钽)、TiO₂(二氧化钛)等，本实施方式所使用的氧化锆层是硬质的，以较少层数就能提高目的的耐擦伤性，所以是最优选的。

将抗反射层3形成在基材1或硬膜层2上时，使用离子辅助电子束蒸镀装置。但是，在形成低折射率层时，不必一定使用离子辅助电子束蒸镀装置。

图2是制造本实施方式的抗反射层3时所用的蒸镀装置100的示意图。图2中，蒸镀装置100具备真空容器11、排气装置20(其具有涡轮分子泵21和压力调整阀22)、气体供给装置30(其具有气缸31和流量控制装置32)和用于指示真空容器11内的压力的压力计50。

真空容器11具备：使蒸镀材料设置于真空容器11内的蒸发源(坩埚)12、13；用于加热熔解(蒸发)蒸发源12、13的蒸镀材料的加热装置14；用于安放基材1的基材支持台15；用于加热基材1的基材加热用加热器16；灯丝17；和将导入的气体离子化并加速后照射到基材1上的离子枪18；等等。并且，根据需要可以具备用于将残留在真空容器11内的水分除去的冷阱、用于控制层厚的装置等。

蒸发源12、13是设置蒸镀材料的坩埚，被配置在真空容器11的下部。

加热装置14中，利用离子枪18使灯丝17放热所产生的热电子加速、偏向，对设置于蒸发源12、13的蒸镀材料进行照射，从而使其蒸发。进行所谓的电子束蒸镀。对加速电流值没有特别限制，但由于加速电流值与蒸镀速度存在密切的关系，所以可以根据必要的蒸镀速度，调整加速电流值。

另外，作为使蒸镀材料蒸发的其他方法，有在钨等电阻中通电来使蒸镀材料熔融/气化的方法(所谓的电阻加热蒸镀)、对欲蒸发的材料照射高能量激光的方法等。

基材支持台15是用于安放规定数量的基材1的支持台，被配置在与蒸发源12、13对向的真空容器11内的上部。基材支持台15优选具有旋转机构用于确保在基材1上形成的抗反射层3的均一性且提高量产性。

基材加热用加热器16由例如红外线灯构成，被配置在基材支持台15的上部。基材加热用加热器16通过加热基材1，从而使基材1的气体排出或者使水分挥散，确保在基材1的表面形成的层的密合性。

另外，除红外线灯以外，可以使用电阻加热器等。但基材1的材质为塑料的情况下，优选使用红外线灯。

在以上说明的真空容器11内的基材支持台15上安放形成有硬膜层2的基材1，使蒸镀装置100运转，形成抗反射层3。

蒸镀的条件优选加速电压为700～1000V、加速电流为500～1200mA。

此处，可以通过加速电压或加速电流的强弱以及蒸镀时间的长短来容易地控制膜的厚薄。

另外，根据需要也可以在抗反射层3上形成防污层或具有防雾性的层。

本实施方式具有以下效果。

抗反射层3由9层构成，低折射率层3L1或3L3以0.8λ₀～1.2λ₀的厚度形成，所以能够显著提高抗反射层3的耐擦伤性，能够提供耐擦伤性优异的眼镜用塑料透镜10。

由于构成抗反射层3的高折射率层3H1、3H2、3H3、3H4为氧化锆，所以能够增强高折射率层的硬度。因此，能够提供耐擦伤性更优异的抗反射层。

并且，由于构成抗反射层3的高折射率层通过离子辅助真空蒸镀法形成，所以能够有效提高高折射率层的密度，能够显著提高抗反射层3的耐擦伤性。

另外，用于实施本发明的最佳构成、方法等虽然在以上的记载中公开，但本发明并不限于此。

即，本发明中主要对特定实施方式特别地进行了图示且进行了说明，但在不脱离本发明的技术思想和目的的范围的情况下，本领域技术人员可以对上述的实施方式中的形状、材质、数量、其他的详细构成施加各种变形。

因此，对上述公开的形状、材质等的限定的记载是为了易于理解本发明的示例性记载，并不限定本发明，所以脱离这些形状、材质等的限定的一部分限定或者全部限定的部件的名称的记载包含在本发明中。

本实施方式中，作为高折射率层的构成物质使用了ZrO₂，但也可以使用其他的物质，如TiO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅等。

实施例

下面，对本发明的实施例进行说明，但本发明不受以下实施例的限定，在能达成本发明目的的范围内的变形、改良等包含在本发明中。另外，各符号的含义与上述实施方式的相同。

具体地说，如下所示，制造具备抗反射层3等的眼镜用塑料透镜10，进行耐擦伤性的评价。

[实施例1]

〔眼镜用塑料透镜的制造〕

(硬膜层的形成)

如下制备硬膜液：将丙二醇单甲醚1360g、甲醇分散的二氧化钛-二氧化锆-氧化硅复合微粒溶胶(触媒化成工业(株)制造、商品名“Optolake1120Z(S-7/A8)”、固体成分浓度为20重量％)6450g和γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷1700g混合，搅拌下在该混合液中滴加0.05N盐酸水溶液500g，搅拌4小时后，熟化一昼夜，然后添加乙酰丙酮酸铁(III)10g、硅系表面活性剂(日本Unicar(株)制造、商品名“L-7001”)3g，搅拌4小时后，熟化一昼夜。

在实施了碱性处理的折射率为1.67的眼镜透镜(精工爱普生(株)制造、SSV(Seiko Super Sovereign)透镜素片)上，用这样得到的硬膜液通过浸渍法进行涂布。提拉速度设定为20cm/min。涂布后，在80℃风干20分钟，然后在130℃烧制120分钟，形成硬膜层2。

(抗反射层的形成)

使用图2所示的蒸镀装置100，在上述得到的硬膜层2的表面以表1所示的光学膜厚形成抗反射层3。从硬膜层2侧起，依次层积低折射率层和高折射率层共9层，设置抗反射层3。

此时，低折射率层使用氧化硅，高折射率层使用氧化锆。并且，对于真空度，低折射率层以8.0×10^-4Pa蒸镀，高折射率层以6.0×10^-3Pa利用离子辅助蒸镀进行成膜。离子辅助蒸镀的条件为加速电压800V、加速电流250mA、氧气20sccm。

此处，第1层的低折射率层3L1的光学膜厚为1.000λ₀，是9层中形成得最厚的层。表1中给出了抗反射膜3的光学膜厚。

(防污层的形成)

使用信越化学工业株式会社制造的含氟有机硅化合物(产品名KY-130)。此处，将KY-130稀释在氟类溶剂(住友3M株式会社制造：NOVEC HFE-7200)中，制备成固体成分浓度为3质量％的溶液，将其1g浸渗在多孔陶瓷制造的颗粒中，干燥后用作蒸镀源。

将该蒸镀源设置在图2的蒸镀装置100上，然后用卤素灯加热，使含氟有机硅化合物蒸发，从而在抗反射层3上形成防污层。

[实施例2]

实施例2中，将第3层的低折射率层3L2的光学膜厚设定为1.16λ₀，为9层中形成得最厚的层。其他制造条件与实施例1的相同。表1中给出了抗反射膜3的光学膜厚。

[比较例1]

比较例1中，从硬膜层2侧起依次层积低折射率层和高折射率层，形成共5层的抗反射层3。比较例1中，第1层的低折射率层3L1为0.43λ₀，是5层中形成得最厚的层，但不足实施例1的第1层的低折射率层3L1的光学膜厚的一半。

并且，比较例1中不是通过离子辅助蒸镀而是通过真空蒸镀形成的抗反射层3。其他的制造条件与实施例1的相同。抗反射层3的膜厚构成列于表1。

[比较例2]

比较例2中，与比较例1同样，抗反射层3共5层，光学膜厚也具有与比较例1相同的构成。其他的制造条件与实施例1的相同。抗反射层3的膜厚构成列于表1。

[表1]

λ₀为设计中心波长，λ₀＝500nm。

〔评价方法〕

用以下所示方法测定眼镜用塑料透镜10的耐擦伤性。

(耐擦伤性试验)

使用COLTS Laboratories社制造的Bayer试验机，用500g的介质在以上述制造条件制作的实施例1、2和比较例1、2的试验品以及标准透镜(株式会社SUNLUX制：CR39)上往复600次，同时造成损伤(COLTSLaboratories社指定的标准条件)。

测定该带有损伤的眼镜用塑料透镜10的雾度值H(试验机：SUGATEST INSTRUMENTS株式会社制造的电脑自动操作雾度测定仪)，利用以下所示的计算式，求出Bayer值R，进行耐擦伤性的评价。

对于式中的标号，R：Bayer值、H：雾度值、ST：标准透镜、SA：试验品的眼镜透镜。即，Bayer值R越大，耐擦伤性越好。

〔评价结果〕

(耐擦伤性试验)

耐擦伤性试验的结果列于表2。

[表2]

	Bayer值	蒸镀方法
	Bayer值	蒸镀方法	实施例1	14.70	有离子辅助
实施例2	14.50	有离子辅助	实施例1	14.70	有离子辅助
实施例2	14.50	有离子辅助	比较例1	8.01	无离子辅助
比较例2	9.32	有离子辅助	比较例1	8.01	无离子辅助

由上述结果可知，实施例1和实施例2的Bayer值R都在14.0以上，具有高耐擦伤性。

与此相对，比较例1、2的Bayer值R小于10.0，耐擦伤性低于实施例1、2。并且可知，从耐擦伤性的方面考虑，优选通过离子辅助蒸镀成膜。

工业实用性

本发明可以用于眼镜用塑料透镜，除此以外也可以用于防尘玻璃、防尘水晶、聚光透镜、棱镜、光盘的抗反射、显示屏的抗反射、太阳能电池的抗反射、光隔离器。

Claims

1.一种光学物品，其在基材上具备抗反射层，其特征在于，

上述抗反射层由低折射率层和高折射率层交替层积的9层构成，

构成上述抗反射层的各折射率层之中，以最靠近基材侧的层为第1层，依次向外侧连续赋予层编号，层编号每次增加1，将奇数编号层设定为低折射率层，将偶数编号层设定为高折射率层，

设设计主波长λ₀在480nm～550nm的范围、上述各折射率层的光学膜厚为λ_k时，满足以下的式(1)和式(2)中的至少任意一个条件，所述k为上述层编号，

0.8λ₀≤λ₁≤1.2λ₀(1)

0.8λ₀≤λ₃≤1.2λ₀(2)。

2.如权利要求1所述的光学物品，其特征在于，所述低折射率层由二氧化硅形成。

3.如权利要求1或2所述的光学物品，其特征在于，所述高折射率层由氧化锆形成。

4.如权利要求1～3中任一项所述的光学物品，其特征在于，所述基材由塑料形成。

5.如权利要求1～4中任一项所述的光学物品，其特征在于，所述光学物品为塑料透镜。

6.一种光学物品的制造方法，其是制造权利要求1～5中任一项所述的光学物品的方法，其特征在于，

该制造方法包括通过蒸镀形成所述高折射率层和所述低折射率层的蒸镀工序，

所述高折射率层通过离子辅助蒸镀来形成。