塑料透镜 |
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| 申请号 | CN201280014502.9 | 申请日 | 2012-03-23 | 公开(公告)号 | CN103443663B | 公开(公告)日 | 2016-03-23 |
| 申请人 | HOYA株式会社; | 发明人 | 小乡洋一; 原田高志; 中村宪治; | ||||
| 摘要 | 以更低的成本制造带有防反射膜的塑料透镜。塑料透镜（1）构成为具备塑料基材（10）及防反射膜（11），该防反射膜（11）具有与塑料基材（10）的表面相接形成的具有无色透明性的导电层（13）以及形成于导电层（13）上的包含金属 氧 化物的防反射膜主体（12）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种塑料透镜，其是眼镜，该眼镜具备： |
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| 说明书全文 | 塑料透镜技术领域[0001] 本发明涉及例如用于眼镜等的塑料透镜。 背景技术[0002] 目前，为了提高透射率并得到清晰的视野，在眼镜透镜的表面上形成有由电介质层的多层膜构成的防反射膜。由于眼镜透镜存在视力矫正的目的，因此，在例如温度、湿度、室内、室外等条件不同的各种环境下被使用。因此，要求防反射膜的特性或其在上述各种使用环境下不会变化。 [0003] 但是，近年来，眼镜透镜的原材料的主流从无机玻璃转变为重量轻且不易碎裂的塑料材料，不易保持有机材料即塑料基材和由无机电介质构成的防反射膜的密合性。 [0004] 具体而言，塑料基材具有溶融温度及热变形温度低的特征。另外，塑料基材也存在从其内部放出气体的问题。因此，不可能对塑料基材同样实施在无机玻璃制的基材上形成蒸镀薄膜时所进行的温度300℃～400℃下的基材的加热处理。如果对塑料基材也可以进行温度300℃～400℃下的加热处理，则可以将密合性及耐久性优异的防反射膜形成于塑料基材上，但由于存在上述的塑料基材的特征及问题的等，因此，目前以温度60℃～80℃以下的低温在塑料基材上形成防反射膜。因此，防反射膜相对于塑料基材的密合力及耐久性低。 [0005] 因此，目前，为了消除防反射膜的上述问题，提案了各种技术（例如，参照专利文献1～3）。专利文献1～3中提出了在塑料基材上直接形成密合性优异的防反射膜的技术，专利文献1中提出了在防反射膜的基材侧的第一层设置金属膜作为密合层并在该金属膜上形成由电介质层构成的防反射膜的技术。另外，专利文献2中提出了将氧化铬膜作为密合层而成膜后在该密合层上形成防反射膜的技术。进而，专利文献3中提出了将一氧化硅作为密合层而成膜后在该密合层上形成防反射膜的技术。通过上述专利文献1～3中所述的技术制造的塑料透镜主要用于内置于照相机等的光学透镜。 [0006] 但是，上述专利文献1～3中使用的密合层的物质都是在可见光有吸收带的有色物质。因此，难以将上述专利文献1～3中提出的防反射膜适用于要求目测为透明（无色透明）的眼镜透镜。因此，目前，在眼镜透镜中，将含有SiO2胶的硬涂层材料涂布于塑料基材上形成硬涂层，并在硬涂层上形成防反射膜（例如，参照专利文献4）。 [0008] 专利文献1：（日本）特开昭60－156001号公报 [0009] 专利文献2：（日本）特开平6－138303号公报 [0010] 专利文献3：（日本）特开平6－208002号公报 [0011] 专利文献4：（日本）特开2003－206363号公报 [0012] 专利文献5：（日本）特开2007－271860号公报 [0013] 如上所述，目前，虽然提出了在塑料基材上形成有防反射膜的各种塑料透镜，但是在该技术领域尤其是在眼镜透镜的领域，期待能够以更低的成本制造带有防反射膜的塑料透镜的技术的开发。 发明内容[0014] 本发明是根据上述需求而完成的，本发明的目的在于以更低的成本制造带有防反射膜的塑料透镜。 [0015] 为了解决上述问题，本发明的塑料透镜具备：塑料基材；防反射膜，其具有与塑料基材的表面相接形成的具有无色透明性的导电层及形成于该导电层上的包含金属氧化物的防反射膜主体。 [0016] 如上所述，本发明的塑料透镜中，在防反射膜的塑料基材侧的接触面上形成具有无色透明性的导电层，由此，提高塑料基材及防反射膜间的界面的密合性及耐久性。因此，根据本发明，不需要设置硬涂层，因此，能够以更低的成本制造带有防反射膜的塑料透镜。附图说明 [0017] 图1是表示本发明一实施方式的塑料透镜的基本构成的概略剖面图。 [0018] 图2是比较例1的塑料透镜的概略剖面图。 [0019] 图3是表示实施例1及比较例5的塑料透镜中的可见光区域的透射率特性的图。 [0020] 符号说明 [0021] 1：塑料透镜、10：基材、11：防反射膜、12：防反射膜主体、13：导电层具体实施方式 [0022] 以下，参照附图对本发明一实施方式的塑料透镜的构成例按下述顺序进行说明。但是，本发明并不限定于下述例子。 [0023] 1.塑料透镜的基本构成例 [0024] 2.各种实施例及评价结果 [0025] （1.塑料透镜的基本构成例） [0026] ［膜剥落的原因及其抑制原理］ [0027] 如上所述，现有的眼镜透镜中，在塑料基材上未直接形成防反射膜，而是经由在有机树脂中分散有无机溶胶的硬涂层在塑料基材上形成防反射膜。关于使用硬涂层的理由，如上所述，是为了提高塑料基材及防反射膜间的界面的密合性及耐久性，并满足塑料透镜的产品规格。 [0028] 在如上述设有硬涂层的情况下，由于增加了将硬涂层涂布在塑料基材上的工序，因此，制造成本增高。因此，为了以更低的成本制造塑料透镜，优选不设置硬涂层。 [0029] 但是，如上所述，不易保持由有机材料形成的塑料基材和由无机电介质形成的防反射膜的密合性。实际上，如后述，根据本发明者们的评价实验（加速耐气候性试验），在不设置硬涂层而将防反射膜直接形成于塑料基材的情况下，通过紫外线照射处理，明显观测到防反射膜的膜剥落。 [0030] 作为由于紫外线照射而产生的防反射膜的膜剥落的原因，例如考虑如下原因。 [0031] 防反射膜的膜剥落主要在紫外线照射后产生，考虑到其原因为由于向塑料透镜照射紫外线光而在塑料基材内、尤其是表面附近产生的极化电荷。 [0032] 防反射膜由禁带宽的电介质形成，因此，紫外线光到达塑料基材。于是，在吸收了紫外线光的塑料基材（基材聚合物）上，由于该光能量而产生局部极化。由此，向在紫外线照射前仅作用有分子间力的微弱密合力的塑料基材及防反射膜间界面施加紫外线照射引起的塑料基材侧的极化所带来的静电力。其结果考虑到，在紫外线照射时，由于向塑料基材及防反射膜间的界面施加的静电力，塑料基材及防反射膜间的界面的结合被破坏，产生膜剥落。 [0033] 此外，在塑料基材和防反射膜之间设有硬涂层的情况下，硬涂层内包含无机溶胶（主要为SiO2胶）。因此，在防反射膜及硬涂层间的界面（有机－无机界面）不仅作用分子间力，也作用无机－无机间的离子结合的引力，因此，考虑到在两者的界面上可得到牢固的密合力。 [0034] 从以上考察可知，本发明中，为了抑制将防反射膜直接形成于塑料基材上时所产生的防反射膜的膜剥落，对塑料基材吸收紫外线光时产生的局部极化进行消除或缓和。 [0035] 具体而言，塑料基材通常由绝缘性高分子形成，因此，具有一旦产生极化则难以消除其电荷偏移这一性质。因此，本发明中，为了快速消除或缓解塑料基材的极化、尤其是塑料基材的表面附近产生的局部极化（电荷偏移），而在防反射膜的塑料基材侧的表面形成导电性膜。但是，作为导电性膜，为了确保塑料透镜的无色透明性，使用具有无色透明性的导电性膜（透明导电膜）。 [0036] 即，本发明中，在防反射膜的塑料基材的接触面上形成透明导电膜，利用该透明导电膜的导电性使塑料基材的表面附近产生的电荷偏移返回原来的状态。由此，本发明中改善了塑料基材及防反射膜间的密合性。 [0037] ［塑料透镜的基本构成］ [0038] 图1表示本发明一实施方式的塑料透镜的基本构成。此外，图1是本实施方式的塑料透镜的概略剖面图，图1中，为了简化说明，表示塑料透镜的局部概略截面。 [0039] 塑料透镜1具备基材10（塑料基材）和与该基材10相接而形成的防反射膜11。 [0040] 基材10由目前眼镜透镜等塑料透镜中所利用的塑料基材构成。具体而言，基材10可以由例如烯丙基树脂、氨基甲酸乙酯树脂、聚硫化物树脂、聚碳酸酯树脂等树脂材料形成。另外，也可以由环烯聚合物·环状烯烃共聚物（COP·COC）、PMMA（Poly methyl methacrylate）等材料形成基材10。 [0041] 防反射膜11具有防反射膜主体12和形成于防反射膜主体12的基材10侧的表面的导电层13。此外，本实施方式中，导电层13作为使防反射膜主体12和基材10密合的密合层而发挥作用。 [0042] 防反射膜主体12由无机电介质（金属氧化物）层的多层膜构成。例如，防反射膜主体12可以由交替层叠SiO2层和ZrO2层的多层膜构成。 [0043] 导电层13由具有无色透明性的导电膜（透明导电膜）构成。此外，关于导电层13，只要为具有无色透明性及导电性的材料，则可由任意材料形成。例如，导电层13可由In2O3及SnO2构成的ITO（Indium Tin Oxide）膜构成。而且，导电层13可由包含例如In（铟）、Sn（锡）、Zn（锌）、及Ti（钛）中的至少一种元素的氧化物的透明导电膜构成。另外，导电层13的膜厚可设为例如10～30nm左右。 [0044] （2.各种实施方式及评价结果） [0045] 接着，对本实施方式中制造的塑料透镜1的各种实施例的构成及对各种实施例的塑料透镜1进行的密合性评价试验进行说明。 [0046] ［实施例1及评价试验1］ [0047] （1）实施例1的塑料透镜的构成 [0048] 实施例1中，使用折射率不同的各种基材10制造塑料透镜1。具体而言，按照如下所述制造实施例1的各种塑料透镜1。 [0049] 实施例1中，首先，准备折射率为1.50、1.55、1.60、1.67及1.70五种基材10。 [0050] 接着，用洗涤器洗涤准备好的各种基材10。具体而言，首先用弱碱性洗涤剂（pH～9.5）对各种基材10进行1分钟超音波洗涤。接着，利用纯水对各种基材10进行超音波洗涤并除去洗涤剂，之后，干燥各种基材10。 [0051] 然后，通过真空蒸镀法在通过上述的洗涤工序洗涤之后的各种基材10上形成厚度约为10nm的ITO膜，从而形成导电层13。然后，通过真空蒸镀法在导电层13上交替层叠七层SiO2层和ZrO2层，形成防反射膜主体12。在实施例1中，这样在各种基材10上形成防反射膜11。 [0052] 此外，该例中，在将导电层13（ITO膜）形成于基材10上的状态下，测定了导电层13的表面阻抗（表面电阻）。具体而言，通过金属膏在导电层13上形成电极，之后，使用数字万用表CD800a（Sanwa制）测定导电层13的表面阻抗。另外，对于阻抗值10MΩ以上的高阻抗样品，使用高阻抗用电阻率仪MCP－ＨT450（三菱化学Analytech制）进行电阻测定。 4 其结果，导电层13的表面阻抗为1×10Ω左右。 [0053] （2）评价试验1 [0054] 评价试验1中，进行了如上所述制造的实施例1的各种塑料透镜1中的防反射膜11的密合力及其耐久性（紫外线耐久性）的评价。具体而言，使用紫外线荧光灯式的加速耐气候性试验机QUV（Q－Lab Corporation制），对上述各种塑料透镜1进行规定时间（该例中，为40小时及168小时）的加速处理（加速耐气候性试验），评价加速处理前后的防反射膜 11相对于基材10的密合力。 [0055] 此外，评价试验1中使用的加速耐气候性试验机QUV为耐气候试验机的世界性标准机，例如，为对应JIS、ISO、ASTM等主要国内外的规格的耐气候性加速试验。另外，该例中，加速试验所使用的紫外线灯使用高精度地再现太阳光的紫外线光谱的灯UVA－3402 （Q－Lab Corporation制），其照度为0.2W/m。而且，该例的加速耐气候性试验中，在保持在加速耐气候性试验机QUV内的45℃的容器内放置了各塑料透镜1的状态下，每四小时重复紫外线照射处理和湿度90%的加湿处理。 [0056] 另外，评价试验1中，防反射膜11相对于基材10的密合力的评价在网格试验中进行。具体而言，进行如下试验，即，在塑料透镜1的防反射膜11侧的表面的局部形成格子状的切痕，并用胶带剥离该格子状的切痕部分。 [0057] （3）评价结果 [0058] 将上述评价试验1的结果示于下表1。表1是具备折射率不同的各种基材10的各种塑料透镜1的密合力的耐久性的评价结果，表示加速处理前（初始状态）、40小时的加速处理后、以及168小时的加速处理后的网格试验（corss hatch试验）的评价结果。此外，表1中的加速处理时间的各列中所记载的数值表示网格试验后未产生膜剥落的部分的面积比例（%）。 [0059] [表1] [0060] [0061] 如表1所示，该例的塑料透镜1中，在加速处理前的初始状态下，与基材10的种类（折射率）无关，未产生膜剥落的部分的面积的比例为100%，未观测到膜剥落。此外，该例的塑料透镜1中，即使在40小时及168小时的加速处理后，与基材10的种类（折射率）也无关，未产生膜剥落的比例为80%以上。尤其可知，在除使用了折射率为1.55的基材10的塑料透镜1以外的塑料透镜1中，未产生膜剥落的比例为90%以上非常高的比例。 [0062] （4）比较例1 [0063] 在此，为了与上述表1所示的实施例1的塑料透镜1的评价结果进行比较，制作了将不具备导电层的防反射膜直接设于基材上的塑料透镜（比较例1），对于该比较例1的塑料透镜，也与实施例1（评价试验1）相同，进行了防反射膜相对于基材10的密合力及其耐久性的评价。 [0064] 图2表示比较例1的塑料透镜2的概略剖面图。此外，在图2所示的比较例1的塑料透镜2中，对与图1所示的上述实施方式（实施例1）的塑料透镜1相同的构成标注相同的符号。 [0065] 比较例1的塑料透镜2具备基材10和与该基材10相接形成的防反射膜21。此外，基材10与实施例1相同，使用折射率为1.50、1.55、1.60、1.67或者1.70的基材10。另外，比较例1中，由交替层叠七层SiO2层和ZrO2层的多层膜构成防反射膜21。即，比较例1的防反射膜21为与实施例1的防反射膜主体12相同的构成。此外，比较例1中，与实施例1相同，通过对基材10进行洗涤之后，使用真空蒸镀法在该基材10上形成防反射膜21，来制造各种塑料透镜2。 [0066] 将对上述构成的比较例1的各种塑料透镜2进行的加速耐气候性试验的结果示于下表2。 [0067] [表2] [0068] [0069] 如表2所示，比较例1中，在加速处理前的初始状态下，与实施例1相同，与基材10的种类（折射率）无关，未产生膜剥落的部分的面积的比例为100%，未观测到膜剥落。 [0070] 但是，40小时的加速处理后，在除使用折射率1.60的基材10的塑料透镜2以外的塑料透镜2中，产生膜剥落的比例为90%以上。而且，在168小时的加速处理后，在除使用了折射率为1.60的基材10的塑料透镜2以外的塑料透镜2中，未产生膜剥落的部分的面积比例为0%，产生膜剥落的比例为100%。 [0071] 另外，在使用了折射率为1.60的基材10的塑料透镜2中，在168小时的加速处理后，未产生膜剥落的部分的面积比例也为90%，比上述实施例1的使用折射率为1.60的基材10的塑料透镜1中的其比例（93%）小。即，可知即使在使用了折射率为1.60的基材10的比较例1的塑料透镜2中，相比较于与实施例1对应的塑料透镜1，防反射膜的耐久性降低。 [0072] 从上述的评价试验1（表1及2）的结果来看可知，如实施例1那样，通过在防反射膜11的基材10侧的表面设置导电层13，基材10及防反射膜11间的界面上的密合性及耐久性提高。 [0073] 此外，实施例1的塑料透镜1的膜构成和比较例1的塑料透镜2的膜构成不同，因此，作用于塑料透镜的膜应力在两者之间也不同。但是，相对于比较例1的塑料透镜2的膜应力，如实施例1那样，在防反射膜主体12和基材10之间增加厚度为10nm左右的薄的导电层13时所产生的膜应力的变化为－3%左右。该膜应力的变化量为塑料透镜1的样本间的膜应力的误差程度。因此，难以通过两者的膜应力的差来说明实施例1及比较例1间的上述防反射膜的密合力的耐久性的差。 [0074] ［实施例2及评价试验2］ [0075] 在实施例2的塑料透镜1中，利用由厚度为约10nm的ZnO构成的透明导电膜构成导电层13。除此之外的构成（基材10的折射率等）与上述实施例1相同。此外，该例的导8 电层13的表面阻抗为约2×10Ω左右。 [0076] 评价试验2中，与上述评价试验1相同，进行实施例2的各种塑料透镜1中的防反射膜11的密合力及其耐久性（紫外线耐久性）的评价。 [0077] 下表3中表示评价试验2的结果。此外，表3中表示168小时的加速处理后的评价结果。另外，为了进行比较，表3中也示出了对具有与上述比较例1相同的构成的塑料透镜2进行的评价试验2的结果（表3中的SiO2的栏）。需要说明的是，表3所示的比较例1的样品是与表2所示的比较例1的样品不同的样品。 [0078] [表3] [0079] [0080] 由表3可知，在利用由ZnO构成的透明电极膜构成导电层13的情况下，与比较例1相比，基材10及防反射膜11间的界面的密合性及耐久性也提高。因此，从上述评价试验 1及2来看认为防反射膜11相对于上述的基材10的密合力及其耐久性的提高（改善）效果源于导电层13的导电性。 [0081] ［评价试验3］ [0082] 评价试验3中，对防反射膜和基材之间设置硬涂层的情况和未设置硬涂层的情况下的密合性的差异进行了评价。 [0083] （1）比较例3（无硬涂层）及比较例4（有硬涂层） [0084] 为了进行上述评价，比较例3中，在上述实施例1的塑料透镜1（图1）中，取代导电层13，作为密合层使用SiO2膜、Al2O3膜、ZrO2膜、Ta2O5膜、或者Ｎb2O5膜而制造各种塑料透镜。 [0085] 进而，在此，制造在上述比较例3的各种塑料透镜中，在防反射膜和基材之间新设置了硬涂层的各种塑料透镜（比较例4）。此外，比较例3及4中，作为基材10使用折射率为1.50的基材。 [0086] （2）评价试验3 [0087] 在评价试验3中，与上述评价试验1相同，进行了比较例3及4的各种塑料透镜中的防反射膜的密合力及其耐久性（紫外线耐久性）的评价。其评价结果示于下表4及表5中。 [0088] 表4中表示对比较例3的各种塑料透镜进行的168小时的加速处理后的评价结果。此外，为了进行比较，表4同时表示使用了折射率为1.50的基材10的上述实施例1的塑料透镜1的评价结果（表4中的ITO栏）。另外，表5中表示对比较例4的各种塑料透镜进行了168小时的加速处理后的评价结果。 [0089] [表4] [0090]无HC SiO2 Al2O3 ZrO2 Ta2O5 Nb2O5 ITO 初始状态 99 92 99 95 98 99 加速处理后 0 24 20 3 7 97 [0091] [表5] [0092]有HC SiO2 Al2O3 ZrO2 Ta2O5 Nb2O5 初始状态 99 85 99 99 99 加速处理后 98 54 96 97 98 [0093] 由表4可知，在未设置硬涂层的比较例3的塑料透镜中，在加速处理后，显著地产生防反射膜的膜剥落。即，可知，在作为密合层使用不具有导电性的SiO2膜、Al2O3膜、ZrO2膜、Ta2O5膜、及Ｎb2O5膜的情况下，不能得到防反射膜相对于基材的密合力的耐久性。 [0094] 但是，如表5所示，即使在使用不具有导电性的膜作为密合层的情况下，通过设置硬涂层，也能够得到防反射膜的密合力的耐久性。即，从表4及表5的结果可知，将不具有导电性的SiO2膜、Al2O3膜、ZrO2膜、Ta2O5膜及Ｎb2O5膜作为密合层使用的情况下，若不设置硬涂层，则不能得到对紫外线具有耐久性的防反射膜。 [0095] 与之相对，如上述实施例1，在将具有导电性的膜（ITO膜）作为密合层使用的情况下，如表4所示可知，即使不设置硬涂层，在加速处理后也难以引起膜剥落，防反射膜11相对于基材10的密合力的耐久性得到提高（改善）。 [0096] 由上述评价试验3也可知，通过在防反射膜11的基材10侧的表面设置导电膜，基材10及防反射膜11间的界面的密合性及耐久性得到提高（改善）。 [0097] ［评价试验4］ [0098] 上述专利文献1中，提出了在基材及防反射膜间的界面设置厚度为2nm左右的金属薄膜作为密合层的技术。但是，专利文献1中所使用的密合层的物质为在可见光有吸收带的有色物质。在照相机等光学系中所使用的光学透镜中，可以忽略此类金属薄膜上的可见光成分被吸收的影响，但是，在要求目测为透明（无色透明）的眼镜透镜中，不能利用这样的有色彩的密合层。 [0099] 因此，评价试验4中，对在上述实施例1中制造的塑料透镜1的光学特性进行评价。具体而言，对由厚度为10nm的ITO膜构成导电层13（密合层）的实施例1的塑料透镜1的可见光区域的透射率特性进行调查。此外，基材10由折射率为1.50的基材构成，防反射膜主体12由交替层叠七层SiO2层和ZrO2层的多层膜构成。 [0100] 另外，在评价试验4中，为了进行比较，制造将厚度为2nm的Ti薄膜（金属薄膜）作为密合层设置于基材及防反射膜间的界面的塑料透镜（比较例5），同样对该比较例5的塑料透镜进行可见光区域的透射率特性。 [0101] 此外，各塑料透镜的透射率使用分光光度计Ｕ－4100（日立制作所制）进行测定。另外，该透射率测定中，去除反射率的影响，求出了真正的透射率T*。真正的透射率T＊由透射率的测定值T及反射率的测定值R通过计算式T＊＝T/（1－R）计算出。 [0102] 图3中表示上述的透射率特性的评价结果。此外，图3中所示的特性为上述实施例1及比较例5的塑料透镜的可见光区域的透射率光谱，横轴表示波长，纵轴表示真正的透射率T＊。另外，图3中的粗实线所表示的特性为实施例1的塑料透镜1的透射率光谱，图3中的粗虚线所表示的特性为比较例5的塑料透镜的透射率光谱。 [0103] 由图3可知，在实施例1的塑料透镜1中，在可见光区域中，可得到与比较例5相比较高的透射率。具体而言，在比较例5的塑料透镜中，可见光区域的透射率平均值为95.6%，目测确认透镜颜色发黑。与之相对，在实施例1的塑料透镜1中，可见光区域的透射率平均值为98.8%，得到了较高的透明性。另外，通过目视确认实施例1的塑料透镜1的透明性后，证实得到了无色透明的塑料透镜1。 [0104] 从上述评价试验4的结果可知，在实施例1的塑料透镜1中，不仅能够提高（改善）基材10及防反射膜11间的界面的密合性及耐久性，还能够确保透镜的无色透明性。因此，实施例1的塑料透镜1适合作为眼镜透镜。 [0105] 从上述的各种实施例及各种评价试验的结果可知，如图1所示的构成的上述实施方式（各种实施例）的塑料透镜1，通过在防反射膜11的基材10侧的表面（接触面）设置由透明导电膜构成的导电层13，能够提高基材10及防反射膜间的界面的密合性及耐久性。而且，在上述实施方式（各种实施例）的塑料透镜1中，无需设置硬涂层，因此，能够以低成本制造塑料透镜1。即，在上述实施方式（各种实施例）中，能够以更低的成本制造质量优异的塑料透镜。 |
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