JP2015011164A - 光学部材及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 反射率特性と防塵特性に優れた光学部材及び撮像装置を提供する。
【解決手段】 基材100の上に配置された基材100の屈折率よりも低い低屈折率層101の表面に、頂点の間の距離が50nm以上600nm以下である複数の凸部102が形成されており、凸部102の頂点のうち基材100から最も離れた頂点から基材100の方向への深さ15nmでの占有面積率が40%以下であり、凸部102の頂点のうち基材100から最も離れた頂点から基材100の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲における凸部102の短径が15nm以上である。
【選択図】 図1
【解決手段】 基材100の上に配置された基材100の屈折率よりも低い低屈折率層101の表面に、頂点の間の距離が50nm以上600nm以下である複数の凸部102が形成されており、凸部102の頂点のうち基材100から最も離れた頂点から基材100の方向への深さ15nmでの占有面積率が40%以下であり、凸部102の頂点のうち基材100から最も離れた頂点から基材100の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲における凸部102の短径が15nm以上である。
【選択図】 図1
Description
本発明は、基材上に低屈折率層を備える光学部材及びその光学部材を備えた撮像装置に関する。
デジタルカメラ等の撮像装置では、撮影光束をCCDやC−MOS等の撮像素子で受光し、その撮像素子から出力される光電変換信号を画像データに変換して、メモリカード等の記録媒体に記録する。このような撮像装置では、撮像素子の被写体側に、ローパスフィルタや赤外線カットフィルタなどの光学フィルタが配置されている。
デジタルカメラではシャッタ等の機械的な作動部が光学フィルタ近傍に配置されており、それらの作動部から発生した塵埃等の異物が、光学フィルタに付着することがある。また、レンズ交換時に、デジタルカメラの外部の塵埃等が、レンズマウントの開口からデジタルカメラ本体内に入り込み、光学フィルタに付着することもある。光学フィルタに塵埃が付着すると、その付着部分が黒い点となって撮影画像に写り込んでしまい、撮影画像の品質を低下させてしまうことがある。
特許文献1には、塵埃の付着を抑制するために、光学フィルタの表面にフッ素を含む材料から構成された異物付着防止膜を形成することが開示されている。また、特許文献2には、光透過性部材の上に花弁状アルミナ膜からなる微細凹凸構造を有する防塵膜を形成することが開示されている。
しかし、特許文献1に記載された異物付着防止膜では、防塵特性は改善されるが、表面の反射率が大きくなってしまう。特許文献2に記載された防塵膜では、機械強度が弱く、簡単に凹凸構造が壊れるため、安定した反射率特性や防塵特性が得られない。
本発明の目的は、反射率特性と防塵特性に優れた光学部材及び撮像装置を提供することである。
本発明の光学部材は、基材と、前記基材の上に配置された基材の屈折率よりも低い低屈折率層と、を有し、前記低屈折率層の表面に、頂点の間の距離が50nm以上600nm以下である複数の凸部が形成されており、前記凸部の頂点のうち前記基材から最も離れた頂点から前記基材の方向への深さ15nmでの凸部の占有面積率が40%以下であり、前記凸部の頂点のうち前記基材から最も離れた頂点から前記基材の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲における凸部の短径の平均値が15nm以上であることを特徴とする。
本発明によれば、反射率特性と防塵特性に優れた光学部材及び撮像装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を示して、本発明を詳細に説明する。本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。
図1(a)は、本発明の光学部材の基材100に垂直な断面図である。本発明の光学部材は、基材100と、基材100の上に配置された基材100の屈折率よりも低い低屈折率層101と、を有している。低屈折率層101の表面には複数の凸部102が形成されており、凹凸構造が光学部材の表面に形成されている。なお、凸部102は、基材100から低屈折率層101の表面に向かって、その短径が小さくなっている。凸部102の短径とは、基材100に平行な凸部の断面図において、中心点を通る凸部102の周の任意の2点間の直線の距離うち最も短い距離のことである。
上記の構成により、本発明の光学部材は、基材100の低屈折率層101の表面に向かって実質的に屈折率が小さくなるように構成されるため、基材100のみからなる構成に対して反射率を低減することができる。
また、後述する各実施形態で作製される低屈折率層101では、隣り合う2つの凸部102の頂点と頂点との凸部102間の距離Dは50nm以上600nm以下である(条件1)。一方、空気中の塵埃の大きさは一般的には1μm以上である。このため、一般的な塵埃は、凸部102の間には入らず、凸部102と塵埃との接触面積が小さくなるため、光学部材の防塵特性を高めることができる。
防塵特性の向上のメカニズムを本発明者らは以下のように推測している。一般に、表面に凹凸がない場合、表面全体に塵埃を吸引する力(付着力)が発生する。一方、本発明の光学部材では、その表面の凸部にのみ付着力が発生する。図2を用いてこの説明を行う。
図2は、液架橋による付着力を模式的に示したものである。物体71(もしくは81)と塵埃72間に液体73があると、物体71(もしくは81)と塵埃72間に液架橋が形成され、その液架橋の空気界面の内側(液側)と外側(空気側)で圧力が異なり、液側の圧力の方が低い。空気側の圧力が大気圧に等しく、液側の圧力が大気圧より低い負圧となる。この負圧Pは、式1で表わされる。また、付着力Fは式2で表わされ、負圧Pに塵埃72との接触面積Sをかけた値となる。ここで、R1は、物体71(もしくは81)と塵埃72の間に形成される液体73の空気界面の曲率半径であり、R2は物体71(もしくは81)と液体73の接触領域の半径である。また、接触面積Sは、物体71(もしくは81)の表面積S0と表面における凸部の比率βとの積で表される。σは定数である。
P=σ(1/R1−1/R2) ・・・式1
F=PS=PS0β ・・・式2
図2(a)は、物体71の表面が平滑な面である場合を示し、R2は塵埃72の半径Rとなる。図2(b)は物体81が表面に複数の凸部を有する場合を示し、この場合R2は凸部の幅の半分R´となる。この凸部が、図1の低屈折率層101の表面の凹凸構造の凸部102に対応する。
F=PS=PS0β ・・・式2
図2(a)は、物体71の表面が平滑な面である場合を示し、R2は塵埃72の半径Rとなる。図2(b)は物体81が表面に複数の凸部を有する場合を示し、この場合R2は凸部の幅の半分R´となる。この凸部が、図1の低屈折率層101の表面の凹凸構造の凸部102に対応する。
付着力を小さくするためには、式1で示すように、R2をR1の値に近づけること、つまり、物体71(もしくは81)と液体73の接触面積を小さくすればよいことがわかる。
一方、式2で示すように、表面における凸部の比率βを小さくしても付着力を小さくすることができる。βを小さくするためには、凸部の幅を小さくする他、凸部の間の距離を大きくすることでも達成することができる。
図2(b)のように、必ずしも複数の凸部102の頂点部分が平坦でなくてもよい。例えば、図1(a)のような凸部102である。なお、複数の凸部102の頂点のうち最も基材100から離れた頂点を最頂点と称する。最頂点は、低屈折率層101(図2(b)の物体71)の中で塵埃72に最も近い点である。
塵埃72の表面形状や接触する際に塵埃72が変形することを考慮すると、凸部102の頂点だけでなく凸部102の側面の一部も塵埃72と接触する。つまり、液架橋による付着力は、凸部102の頂点とその周辺の凸部102の側面の表面積と関係する。ただし、液架橋による付着力が発生するのは、最頂点から基材100の方向への深さ15nmより基材100側にある凸部102の頂点とその周辺の側面の部分に限られる。これは、湿度によっては多少の変化があるものの、条件1を満たす凹凸構造では、最頂点から基材100の方向への深さ15nm程度より深い凸部102の側面には塵埃72が接触しないためである。
つまり、本出願人は、最頂点から基材100の方向への深さ15nmより基材100側にある凸部102の頂点とその周辺の側面の表面積を小さくすることにより、防塵特性を向上させることを見出した。具体的には、本発明の光学部材の低屈折率層101では、最頂点から基材100の方向への深さ15nmにおいて、凸部102の占有面積率が40%以下であること(条件2)を満たしている。以下、この条件2について説明する。
最頂点から基材100の方向への深さ15nmより基材100側にある凸部102の頂点とその周辺の側面の表面積を精度よく算出することは、表面形状を精度よく測定する必要があるため困難である。そこで、本出願人は、条件2として、最頂点から基材100の方向への深さ15nmの基材100に平行な断面における凸部102の断面積を用いて規定している。これは、凸部102が上述したように、基材100から低屈折率層101の表面に向かって短径が小さくなっているため、上記の表面積と上記の断面積の間に正の相関が生じることを用いている。つまり、凸部302の塵埃72との接触領域の表面積を小さくするということは、上記の断面積を小さくすることと同義であるため、防塵特壊死を評価する上で置き換えても問題はない。
また、占有面積率は、基材100の単位面積当たりの、最頂点から基材100の方向への深さ15nmの基材100に平行な断面における凸部102の断面積の総和の割合である。具体的には、以下のとおりである。図1(b)は、最頂点から基材100の方向への深さ15nmの基材100に平行な断面図を示している。占有面積率は、この断面図において、四角で囲まれた領域(斜線領域103を含む)の面積のうち斜線領域103の総面積が占める割合である。なお、図1(b)の斜線領域103は、図1(a)の斜線部分に対応している。なお、凸部102の占有面積率が40%以下であることは、後述する実施例と比較例により説明を行うが、条件2を満たすことで付着力を低減することができる。
また、防塵の効果を発揮するためには、凸部102にある程度の機械強度が求められる。というのも機械強度が小さいと凸部102が外力により変形することにより、良好な防塵特性を備えた凹凸構造が維持できなくなってしまうからである。このため、本発明の光学部材の低屈折率層101では、最頂点から基材100の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲の短径Lの平均値が15nm以上である(条件3)。この条件3を満たすことで、必要な機械強度を得ることができる。なお、深さ5nm以上の地点での断面としたのは、平均値の信頼度を上げるためである。それは、深さ5nmよりも小さい地点での断面では凸部302の数自体が少ない、あるいはその短径Lが極端に小さくなるためである。
短径Lの平均値は、最頂点から基材100の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲の基材100に平行な複数の断面における凸部302の短径の平均値とする。つまり、平均値の算出に用いる凸部302の短径Lの値は、複数の凸部302それぞれに対して複数の値(例えば、深さ5nm、10nm、15nmの3つの断面であれば3つの値)を測定する。そして、それらすべての値の平均を凸部302の短径の平均値とする。なお、凸部高さが15nmに満たないときは、凸部高さに応じた浅い深さでの平均値とする。
占有面積率と凸部102の短径Lは以下のように測定することができる。具体的には走査型プローブ顕微鏡(以下SPMと略す)(E−Sweep、SII社製)を用いて1μm×1μmのスキャンエリアで形状を測定する(本検討ではDFMモードにて測定する)。
次に、測定した形状像のデータを解析する。まず、測定した形状像に異物や測定ノイズなど特異点や測定エラーがないことを確認後、試料の設置誤差を低減するため、傾き補正を行う。補正後、最頂点の高さが左右上下対称になるようにさらに傾き補正の調整を行う。なお、必要に応じてノイズやパーティクル影響を低減させる画像処理をさらに行ってもよい。
上記作業により得られた画像に対して、凸部の短径の平均値の算出は以下のように行う。まず、最頂点から基材100側への深さ5nm以上15nm以下の範囲内で基材100に平行な断面を5以上抽出する。ただし、算出する平均値の信頼度を高めるために、抽出した複数の断面の深さは1nm以上離したものを使用する。そして、1つの断面(上記スキャンエリア)において凸部302を抽出し、その短径を20以上抽出し、それを他の断面についても同様に短径を20以上抽出する。短径算出にはSPM画像解析ソフトを用いてもよい。本検討ではImageMetrology社製「SPIP ver.5.1.3」を使用した。ある深さにおけるスライス断面で、一つの凸部をスライスした輪郭内の2点間の最大距離をその凸部の長さとし、その凸部面積(穴を含む)で長さを割ったものが幅として計算される。このようにソフトにて計算された複数の凸部の幅の平均値を算出したものを、今回短径として用いた。このように抽出した各断面の各凸部10−2の短径の平均を頂点から基材100の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲の基材100に平行な複数の断面における凸部302の短径の平均値とする。なお、SPMでの計測が困難な試料に関しては、走査顕微鏡を代用してその観察画像からの計測値を使用してもよい。
また、占有面積率の算出は以下の通りに行う。最頂点から基材100の方に15nm移動した点における凸部102を抽出する。スキャンエリア内の凸部102対応する領域(図1(b)の斜線領域103)とそれ以外との2値化する処理を行い、凸部に対応する領域の合計面積を算出する。凸部102に対応する領域の合計面積をスキャンエリアの面積で割った値を凸部102の占有面積率とする。
また、防塵特性を向上させる目的においては、凸部102の短径の平均値は小さいほうが好ましい。具体的には、凸部の短径の平均値は60nm以下であることが好ましく、さらには45nm以下がより好ましい。
(第1の実施形態)
図3は、本実施形態の光学部材の一例を示す模式断面図である。本実施形態の光学部材は、基材30と、基材30の上に配置された複数の孔10を有する多孔質層31を有している。なお、多孔質層31が、本発明の低屈折率層に対応する。多孔質層31の表面に複数の凸部32が形成されている。
図3は、本実施形態の光学部材の一例を示す模式断面図である。本実施形態の光学部材は、基材30と、基材30の上に配置された複数の孔10を有する多孔質層31を有している。なお、多孔質層31が、本発明の低屈折率層に対応する。多孔質層31の表面に複数の凸部32が形成されている。
多孔質層31は、複数の孔10を有する構成のため基材30よりも屈折率が小さくなる。そのため、多孔質層がない構成よりも、光学部材の表面(多孔質層側)での反射が抑制されて、反射率が低減される。また、多孔質層31の表面の凸部32は、後述する製造方法の条件によって上記の条件1乃至3を満たすため、強度が強く、高い防塵特性を得ることができる。
また、多孔質層31の孔10が多孔質層31の内部だけでなく表面(基材100とは反対側の面)に存在していることが好ましい。凸部32内にも凹凸構造が形成されるため、液架橋の分散効果がより高められ、高い防塵特性を得ることができる。
多孔質層31としては、本発明を満たしていれば既存のいかなる多孔質材料を使用してもよい。多孔質層31は、相分離現象を利用した多孔質ガラス層、メソポーラスシリカに代表される多孔質シリカ層、多孔質ポリマー層などを用いることができる。その中でも、高い反射率と高い強度の両方を備えている点で、孔径が三次元的につながった構造であるスピノーダル型相分離を利用した多孔質ガラス層を多孔質層31として好適に使用することができる。
「相分離」について、ガラス体に酸化ケイ素、酸化ホウ素、アルカリ金属を有する酸化物を含むホウケイ酸塩ガラスを用いた場合を例に説明する。「相分離」とは、ガラス内部でアルカリ金属を有する酸化物と酸化ホウ素を相分離前の組成より多く含有する相(非酸化ケイ素リッチ相)と、アルカリ金属を有する酸化物と酸化ホウ素を相分離前の組成より少なく含有する相(酸化ケイ素リッチ相)に分離することを意味する。そして、相分離させたガラスをエッチング処理して、非酸化ケイ素リッチ相を除去することでガラス体に多孔構造を形成する。
相分離には、スピノーダル型とバイノーダル型がある。スピノーダル型の相分離により得られる多孔質ガラスの孔は表面から内部にまで連結した貫通孔である。より具体的には、スピノーダル型の相分離由来の多孔構造は、3次元的に孔が絡み合うような「アリの巣」状の構造であり、酸化ケイ素による骨格が「巣」で、貫通孔が「巣穴」にあたる。
一方、バイノーダル型の相分離により得られる多孔質ガラスは、球形に近い閉曲面で囲まれた孔である独立孔が不連続に酸化ケイ素による骨格の中に存在している構造である。
スピノーダル型の相分離由来の孔とバイノーダル型の相分離由来の孔は、電子顕微鏡による形態観察結果より判断され区別されうる。また、ガラス体の組成や相分離時の温度を制御することで、スピノーダル型の相分離かバイノーダル型の相分離かが決まる。
スピノーダル型の相分離由来の多孔構造は、表面から内部にまで連結した三次元網目状の貫通連続孔を有し、熱処理条件を変えることで任意に空孔率を制御することが可能である。この多孔構造では、三次元的に複雑に曲がりながら繋がりあう骨格を有しているため、空孔率を高くしても高い強度を有することができる。したがって、高い空孔率を維持しながらも優れた表面強度を有することができるため、優れた反射防止性能を持ちながら、かつ表面に触れても傷がつきにくい強度をもつ光学部材を提供することが可能となる。
多孔質層31の空孔率は20%以上70%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以上60%以下である。空孔率が20%よりも小さいと多孔質層31の利点を十分に活かすことができず、また、空孔率が70%よりも大きいと、表面強度が低下する傾向にあるため好ましくない。なお、多孔質層31の空孔率が20%以上70%以下であることは、屈折率が1.10以上1.40以下に対応する。
空孔率の測定には下記の測定方法を用いることができる。電子顕微鏡写真の画像を骨格部分と孔部分とで2値化する処理を行う。具体的には走査電子顕微鏡(FE−SEM S−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて骨格の濃淡観察が容易な10万倍(場合によっては5万倍)の倍率で多孔質層31の表面観察を行う。観察された像を画像として保存し、画像解析ソフトを使用して、SEM画象を画像濃度ごとの頻度でグラフ化する。図4は、多孔質層31の画像濃度ごとの頻度を示す図である。図4の画像濃度の下向き矢印で示したピーク部分が前面に位置する骨格部分を示している。ピーク位置に近い変曲点を閾値にして明部(骨格部分)と暗部(孔部分)を白黒2値化する。黒色部分の面積の全体部分の面積(白色と黒色部分の面積の和)における割合について全画像の平均値を取り、空孔率とする。
多孔質層31の孔径は、好ましくは5nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上20nm以下である。孔径が5nmよりも小さいと多孔質層31の構造の特徴を十分に活かすことができず、孔径が50nmよりも大きいと、表面強度が低下する傾向にあるため好ましくない。さらに、孔径が20nm以下であると、光の散乱が著しく抑制されるので好ましい。また、孔径は、多孔質層31の厚さよりも小さいことが好ましい。
孔径とは、多孔質層31の任意の断面のうち5μm×5μmの領域内にある孔を複数の楕円で近似し、近似したそれぞれの楕円における短径の平均値であると定義する。具体的には、図5(a)に示すスピノーダル型の相分離を利用して形成された多孔質ガラス層の表面の電子顕微鏡写真を用い、孔10を複数の楕円11で近似し、それぞれの楕円における短径12の平均値を求めることで得られる。少なくとも30点以上計測し、その平均値を求める。
多孔質層31の骨格径は、好ましくは5nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは5nm以上20nm以下である。骨格径が50nmよりも大きい場合は光の散乱が目立ち、透過率が大きく下がってしまう。さらに、骨格径が20nm以下であると、光の散乱が抑制されるので好ましい。
骨格径とは、多孔質層31の任意の断面のうち5μm×5μmの領域内にある骨格を複数の楕円で近似し、近似したそれぞれの楕円における短径の平均値であると定義する。具体的には、図5(b)に示すスピノーダル型の相分離を利用して形成された多孔質層31の表面の電子顕微鏡写真を用い、骨格13を複数の楕円14で近似し、それぞれの楕円における短径15の平均値を求めることで得られる。少なくとも30点以上計測し、その平均値を求める。
なお、光の散乱は、光学部材の厚みなどの影響を複合的に受けるため、孔径と骨格径だけで一義的に定まるものではない点に留意する。
多孔質層31の厚さは特に制限はしないが、好ましくは0.1μm以上20.0μm以下であり、より好ましくは0.1μm以上10.0μm以下である。0.1μmより小さいと、高い空孔率(低屈折率)の効果が得られず、20.0μmよりも大きいと、散乱の影響が大きくなり光学部材として扱いにくくなる。
多孔質層31の厚さは、具体的には、走査電子顕微鏡(FE−SEMS−4800、日立製作所製)を用いて加速電圧5.0kVにて、SEMの像(電子顕微鏡写真)を撮影した。撮影した画像から基材30上の多孔質層31部分の厚さを30点以上計測し、その平均値を用いる。
多孔質層31は、その表面(基材30とは反対側)が上述したような複数の凸部32を有していれば、単層でもよいし複数層で構成されていてもよい。また、多孔質層31全体としては、基材30側から多孔質層31の表面に向かって、空孔率が大きくなる構成であると低反射率の効果がより得られるため好ましい。
本発明の光学部材は、以上説明した部材、構成の他に、各種機能を付与するための層を更に設けることができる。例えば、撥水性を付与するためにフルオロアルキルシランやアルキルシランなどの撥水性膜層を設けたりすることができる。本発明の構造によって、従来成し得なかった防塵特性を実現することができるが、凸部分の表面特性を制御することで、構造と表面特性の相乗効果により、更なる防塵特性を実現することが可能である。
また、基材30と多孔質層31とは接している必要はなく、基材30と多孔質層31との間に中間層が形成されていてもよい。この中間層は、基材30と多孔質層31との間の屈折率を有していることが望ましい。また、中間層の構成は、その屈折率は基材30から多孔質層31に向かって傾斜した単層あるいは積層構成を有していてもよい。中間層は非多孔質でもよい。
基材30としては、目的に応じて任意の材料を使用することができる。基材30としては、例えば石英ガラス、水晶が透明性、耐熱性、強度の観点から好ましい。また、基材30は異なる材料からなる層が積層された構成でもかまわない。また、基材30がローパスフィルタや赤外線カットフィルタ、レンズの材料であってもよい。基材30は非多孔質である。
基材30は透明であることが好ましい。基材30の透過率は可視光領域(450nm以上650nm以下の波長領域)で50%以上であることが好ましく、さらに好ましくは60%以上がよい。透過率が50%よりも小さい場合は光学部材として使用する際に問題が発生する場合がある。また、基材30のヘイズ値は0.2%以下のものが好ましい。
多孔質層31が相分離を利用した多孔質ガラス層である場合には、公知の方法で、基材30上に多孔質層31を形成することが可能である。例えば、以下のような工程を順に行えばよい。
(1)基材30の上に複数のガラス粉体を含むガラス粉体層を形成する工程
(2)ガラス粉体層の複数のガラス粉体を融着させて母体ガラス層を形成する工程
(3)母体ガラス層を相分離して相分離ガラス層を形成する工程
(4)相分離ガラス層をエッチング処理して多孔質ガラス層(多孔質層31)を形成する工程
(5)多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を形成する工程
なお、工程(5)は、工程(4)の後に行われてよいし、工程(4)と同時に行われてもよい。
(2)ガラス粉体層の複数のガラス粉体を融着させて母体ガラス層を形成する工程
(3)母体ガラス層を相分離して相分離ガラス層を形成する工程
(4)相分離ガラス層をエッチング処理して多孔質ガラス層(多孔質層31)を形成する工程
(5)多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を形成する工程
なお、工程(5)は、工程(4)の後に行われてよいし、工程(4)と同時に行われてもよい。
(1)ガラス粉体層を形成する工程
まず、基材30の上に、複数のガラス粉体を含むガラス粉体層を形成する。このガラス粉体の組成は、光学部材に応じて適宜設定すればよい。ガラス粉体層の形成方法としては、例えば、印刷法、スピンコート法、ディップコート法など膜形成が可能な全ての製造方法が挙げられる。この中で、任意のガラス組成のガラス粉体層を形成するために好適に使用される方法として、スクリーン印刷を用いた印刷法が挙げられる。
まず、基材30の上に、複数のガラス粉体を含むガラス粉体層を形成する。このガラス粉体の組成は、光学部材に応じて適宜設定すればよい。ガラス粉体層の形成方法としては、例えば、印刷法、スピンコート法、ディップコート法など膜形成が可能な全ての製造方法が挙げられる。この中で、任意のガラス組成のガラス粉体層を形成するために好適に使用される方法として、スクリーン印刷を用いた印刷法が挙げられる。
以下では、一般的なスクリーン印刷法を用いた方法を例示しながら説明する。スクリーン印刷法では、ガラス粉体をペースト化しスクリーン印刷機を使用して印刷されるため、ペーストの調製が必須である。
ガラス粉体となる基礎ガラスの製造方法は、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、各成分の供給源を含む原料を加熱溶融し、必要に応じて所望の形態に成形することにより製造することができる。相分離性のガラス粉体であるならば、いかなるガラス粉体を使用しても構わない。
加熱溶融する場合の加熱温度は、原料組成等により適宜設定すれば良いが、通常は1350℃以上1450℃以下、特に1380℃以上1430℃以下の範囲が好ましい。
ペーストとして使用するためには、基礎ガラスを粉体化してガラス粉体にする。粉体化の方法は、特に方法を限定する必要がなく、公知の粉体化方法が使用可能である。粉体化方法の一例として、ビーズミルに代表される液相での粉砕方法や、ジェットミルなどに代表される気相での粉砕方法が挙げられる。ペーストには、上記ガラス粉体と共に、熱可塑性樹脂、可塑剤、溶剤等が含まれる。
ペーストに含有されるガラス粉体の割合としては、30.0重量%以上90.0重量%以下、好ましくは35.0重量%以上70.0重量%以下の範囲が望ましい。
ペーストに含有される熱可塑性樹脂は、乾燥後の膜強度を高め、また柔軟性を付与する成分である。熱可塑性樹脂として、ポリブチルメタアクリレート、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能である。これら熱可塑性樹脂は、単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。
ペーストに含有される可塑剤として、ブチルベンジルフタレート、ジオクチルフタレート、ジイソオクチルフタレート、ジカプリルフタレート、ジブチルフタレート等があげられる。これらの可塑剤は、単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。
ペーストに含有される溶剤として、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート等が挙げられる。前記溶剤は単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。
ペーストの作製は、上記の材料を所定の割合で混練することにより行うことができる。このようにして作製されたペーストをスクリーン印刷法を用いて、基材上に塗布して、ガラス粉体層を形成する。具体的には、ペーストを塗布した後、ペーストの溶媒成分を乾燥・除去することで、ガラス粉体層を形成する。
溶媒を乾燥・除去する温度、時間は使用する溶媒に応じて適宜、変更することができるが、熱可塑性樹脂の分解温度より低い温度で乾燥することが好ましい。乾燥温度が熱可塑性樹脂の分解温度より高い場合、ガラス粒子が固定されず、ガラス粉体層にしたときに欠陥が発生する傾向がある。
また、基材30を用いることにより、相分離工程時の熱処理によるガラス層の歪みを抑制する効果や、多孔質ガラス層の厚みを調整しやすいという効果が得られる。
基材30の軟化温度は、後述する相分離工程での加熱温度(相分離温度)以上であることが好ましく、さらに好ましくは相分離温度に100℃を加算した温度以上である。ただし、基材30が結晶の場合は溶融温度を軟化温度とする。軟化温度が相分離温度よりも低いと、相分離工程時において基材30の歪みが発生することがあるため、好ましくない。
(2)母体ガラス層を形成する工程
次に、ガラス粉体層を加熱して、ガラス粉体どうしを融着し、相分離性の母体ガラス層を基材30の上に形成する。相分離性とは、ある加熱温度で、上述した相分離現象が生じる特性を有することである。
次に、ガラス粉体層を加熱して、ガラス粉体どうしを融着し、相分離性の母体ガラス層を基材30の上に形成する。相分離性とは、ある加熱温度で、上述した相分離現象が生じる特性を有することである。
ガラス粉体はガラス転移温度Tg(℃)以上の温度で熱処理することで、融着が可能ではあるが、相分離性のガラス粉体では結晶化温度Tc(℃)以上の温度領域で熱処理することで、膜中の空隙が少なくなり、より均質な膜が形成される。
融着温度はガラスの種類によって適宜定まるため、本発明を何ら限定するものではないが、一般的な相分離ガラスで好適に使用される融着温度は600℃以上1200℃以下であるが、空隙を抑制するために本発明では、結晶化温度以上1200℃以下とする。なお、1200℃よりも高いとガラスの組成が変動し、相分離が発生しないことがある。
ガラス粉体どうしを融着させるための、加熱時間は、加熱温度によって適宜変更することができるが5分間以上50時間以下が好ましい。
融着温度までの昇温速度は、母体ガラス層に応じて適宜変更することができる。
融着時の加熱方法としては、公知の熱処理方法が使用可能である。熱処理方法の一例として、電気炉、オーブン、赤外放射などが挙げられ、対流型、放射型、電動型などの任意の加熱方式が使用可能である。この中でも特に赤外放射炉がガラス粉体の融着を促進する点で好適に使用される。
また、焼成をする雰囲気は酸素リッチ雰囲気(酸素濃度が50%以上)であると、バインダー樹脂成分を効果的に分解するため、膜中のバインダー樹脂成分由来の空隙を低減することができるためより好ましい。なお、上述したペーストの溶媒成分の除去は、このガラス粉体層を融着時に同時におこなってもよい。
また、母体ガラス層を形成した後に、母体ガラス層の表面を平坦化する処理を行ってもよい。具体的には、母体ガラス層の表面を研磨することが望ましい。またこの平坦化する処理は、後述する相分離ガラス層を形成した後で行ってもよい。表面の平坦化処理は、母体ガラス層を形成した後のみでもよいし、相分離ガラス層を形成した後のみでもよいし、両方の後でそれぞれ行ってもよい。
(3)相分離ガラス層を形成する工程
続いて、母体ガラス層を相分離して、相分離ガラス層を基材30の上に形成する。相分離ガラス層を形成するための相分離工程は、より具体的には450℃以上750℃以下の温度で3時間以上100時間以下、保持することにより行われる。この相分離工程での加熱温度は、一定温度である必要はなく、温度を連続的に変化させたり、異なる複数の温度段階を経てもよい。また、相分離処理時間を制御することで、後述する多孔質ガラス層の空孔率を調整することができる。
続いて、母体ガラス層を相分離して、相分離ガラス層を基材30の上に形成する。相分離ガラス層を形成するための相分離工程は、より具体的には450℃以上750℃以下の温度で3時間以上100時間以下、保持することにより行われる。この相分離工程での加熱温度は、一定温度である必要はなく、温度を連続的に変化させたり、異なる複数の温度段階を経てもよい。また、相分離処理時間を制御することで、後述する多孔質ガラス層の空孔率を調整することができる。
また、光学部材は非常に低いヘイズが必要とされるため、光学部材として利用する際には、多孔質ガラス層の骨格径や孔などの構造が微細であることが、ヘイズを低減するためには好ましい。
相分離処理の加熱方法としては、公知の熱処理方法が使用可能である。熱処理方法の一例として、電気炉、オーブン、赤外放射などが挙げられ、対流型、放射型、電動型などの任意の加熱方式が使用可能である。
(4)多孔質ガラス層を形成する工程
次に、相分離ガラス層をエッチング処理して、多孔質ガラス層を基材30の上に形成する。エッチング処理によって、相分離されたガラス層の酸化ケイ素リッチ相を残しながら、非酸化ケイ素リッチ相を除去することができ、残った部分が多孔質層の骨格に、除去された部分が多孔質ガラス層の孔になる。
次に、相分離ガラス層をエッチング処理して、多孔質ガラス層を基材30の上に形成する。エッチング処理によって、相分離されたガラス層の酸化ケイ素リッチ相を残しながら、非酸化ケイ素リッチ相を除去することができ、残った部分が多孔質層の骨格に、除去された部分が多孔質ガラス層の孔になる。
非酸化ケイ素リッチ相を除去するエッチング処理は、水溶液に接触させることで可溶相である非酸化ケイ素リッチ相を溶出する処理(ウエットエッチング)が一般的である。水溶液をガラスに接触させる手段としては、水溶液中にガラスを浸漬させる手段が一般的であるが、ガラスに水溶液を塗布するなど、ガラスと水溶液が接触する手段であれば何ら限定されない。エッチング処理に必要な水溶液としては、水、酸溶液、アルカリ溶液など、非酸化ケイ素リッチ相を溶出可能な既存の溶液を使用することが可能である。また、用途に応じてこれらの水溶液に接触させる工程を複数種類選択してもよい。
この水溶液としては特に酸溶液が好ましく、例えば塩酸、硝酸等の無機酸が好ましい。酸溶液は通常は水を溶媒とした水溶液を用いるのが好ましい。酸溶液の濃度は、通常は0.1mol/L以上2.0mol/L以下の範囲内で適宜設定すればよい。酸溶液を用いた酸処理工程では、酸溶液の温度を15℃以上100℃以下の範囲とし、処理時間は1時間以上500時間以下とすればよい。
ガラス組成や作製条件によっては、相分離処理後のガラス表面にエッチングを阻害する酸化ケイ素層が厚み20nm以上30nm以下で発生する場合がある。この表面の酸化ケイ素層を研磨や酸、アルカリ処理などで除去することもできる。
この中でも特に研磨をすることが光学部材表面の平坦性を確保し、ヘイズ(散乱)を低下させることができるため好ましい。
また、酸溶液やアルカリ溶液などで処理をした後に水処理をすることが好ましい。水処理を施すことで、多孔質ガラス層の骨格への残存成分の付着物を抑制することができ、より多孔度の高い多孔質層が得られ、かつ、散乱を抑える傾向にある。
水処理工程における温度は、一般的には15℃以上100℃以下の範囲が好ましい。水処理工程の時間は、対象となるガラスの組成、大きさ等に応じて適宜定めることができるが、通常は1時間以上50時間以下とすればよい。
(5)多孔質ガラス層の表面に複数の凸部を形成する工程
最後に、多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を形成する。この工程は、多孔質ガラス層を形成する工程で行われるウエットエッチングと同時に行われてもよいし、多孔質ガラス層を形成する工程の後に、例えばドライエッチングや機械研磨などの既存のいかなる手法を用いてもよい。その中でも、多孔質ガラス層を形成する工程において、過エッチングを行うことが好ましい。過エッチングとは、骨格部分の一部をウエットエッチングによって過剰に溶解させることであり、この過エッチングにより、多孔質ガラス層の表面に凹凸構造(凸部32)を形成することを意味する。
最後に、多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を形成する。この工程は、多孔質ガラス層を形成する工程で行われるウエットエッチングと同時に行われてもよいし、多孔質ガラス層を形成する工程の後に、例えばドライエッチングや機械研磨などの既存のいかなる手法を用いてもよい。その中でも、多孔質ガラス層を形成する工程において、過エッチングを行うことが好ましい。過エッチングとは、骨格部分の一部をウエットエッチングによって過剰に溶解させることであり、この過エッチングにより、多孔質ガラス層の表面に凹凸構造(凸部32)を形成することを意味する。
本実施形態の製造方法では、ガラス粉体を融着しているため、ガラス粉体間の粒界に起因する組成ずれやガラス粉体由来の凹凸形状が、相分離ガラス層の表面に残存しやすいと考える。このような相分離ガラス層に対して過エッチングを行うと、組成ずれの部分や凹凸構造によって過エッチングの度合いが異なり、多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を容易に形成することができると考える。さらには、過エッチングを行うと、骨格が部分的に溶解するため、多孔質ガラス層の骨格が低密度化し、空孔率が高くなるため、多孔質ガラス層の屈折率が低下する。この結果、通常の多孔質ガラス層よりも更なる低反射率特性を実現できる。
凸部が条件1乃至3を満たすためには、過エッチングの条件は、以下のとおりである。すなわち、上述した多孔質ガラス層を形成する工程において、エッチング温度を高温にする手法や、エッチング時間を長時間にする手法が挙げられる。具体的には、酸溶液を用いた酸処理工程で、酸溶液の温度を80℃以上100℃以下の範囲、または処理時間を20時間以上500時間以下とすればよい。その中でも、エッチングスピードが速く、相分離ガラス層の表面の形状に応じて多孔質ガラス層の表面の凸部32を形成しやすくなるため、エッチング温度を高温にすることが好ましい。
また、多孔質ガラス層の表面に複数の凸部32を形成するため方法として、以下の方法を利用することができる。すなわち、上述した工程(2)において、母体ガラス層の表面に複数の凸部32を形成し、表面の凸部32が保持されたまま、工程(3)、(4)を行う方法である。つまり、本実施形態の光学部材の製造方法は以下の工程を有している。
(1)基材30の上に複数のガラス粉体を含むガラス粉体層を形成する工程
(2A)ガラス粉体層の複数のガラス粉体を融着させて母体ガラス層を形成する工程
(2B)母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成する工程
(3’)母体ガラス層を相分離して、複数の凸部を有する相分離ガラス層を形成する工程
(4’)相分離ガラス層をエッチング処理して、複数の凸部32を有する多孔質ガラス層を形成する工程
工程(2A)と工程(2B)は同時に行ってもよいし、工程(2A)の後に工程(2B)を行ってもよい。工程(2A)と工程(2B)は同時に行う場合、ガラス粉体の組成、ガラス粉体の粒径・粒度分布、ガラス粉体の融着条件(熱処理温度、熱処理時間、昇温速度など)で適宜制御して、母体ガラス層の表面に、条件1乃至3を満たす複数の凸部を形成することができる。例えば、昇温速度を大きくすることで、母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成することができる。一方、工程(2A)の後に工程(2B)を行う場合、ドライエッチングや機械研磨によって、母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成することができる。
(2A)ガラス粉体層の複数のガラス粉体を融着させて母体ガラス層を形成する工程
(2B)母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成する工程
(3’)母体ガラス層を相分離して、複数の凸部を有する相分離ガラス層を形成する工程
(4’)相分離ガラス層をエッチング処理して、複数の凸部32を有する多孔質ガラス層を形成する工程
工程(2A)と工程(2B)は同時に行ってもよいし、工程(2A)の後に工程(2B)を行ってもよい。工程(2A)と工程(2B)は同時に行う場合、ガラス粉体の組成、ガラス粉体の粒径・粒度分布、ガラス粉体の融着条件(熱処理温度、熱処理時間、昇温速度など)で適宜制御して、母体ガラス層の表面に、条件1乃至3を満たす複数の凸部を形成することができる。例えば、昇温速度を大きくすることで、母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成することができる。一方、工程(2A)の後に工程(2B)を行う場合、ドライエッチングや機械研磨によって、母体ガラス層の表面に複数の凸部を形成することができる。
このように、相分離処理前に、母体ガラス層の表面に予め複数の凸部を形成することで、通常の相分離処理、エッチング処理を行うだけで多孔質ガラス層の表面に凸部32が形成される。
(第2の実施形態)
図6は、本実施形態の光学部材の模式断面図である。図6で示すように、本実施形態の光学部材は、基材40と、基材40の上に配置された基材40の屈折率よりも低い屈折率を有する粒子43を含む粒子層41を有している。粒子層41の表面に複数の凸部42を有している。粒子層41は、基材40よりも屈折率が低い屈折率を有する粒子43を有している。この粒子層41が本発明の光学部材の低屈折率層に相当する。
図6は、本実施形態の光学部材の模式断面図である。図6で示すように、本実施形態の光学部材は、基材40と、基材40の上に配置された基材40の屈折率よりも低い屈折率を有する粒子43を含む粒子層41を有している。粒子層41の表面に複数の凸部42を有している。粒子層41は、基材40よりも屈折率が低い屈折率を有する粒子43を有している。この粒子層41が本発明の光学部材の低屈折率層に相当する。
粒子層41は、基材40よりも屈折率が小さく、粒子層41がない構成に比べて光学部材の表面(粒子層41と空気との界面)での反射が抑制されて、反射率が低減される。また、粒子層41の表面の凸部42が、後述する製造方法の条件によって上記の条件1乃至3を満たしているため、強度が強く、高い防塵特性を得ることができる。
粒子層41の屈折率は、基材40の屈折率との差が0.10以上あることが好ましく、さらに、0.20以上の差があることがより好ましい。この数値範囲にある際には、表面での反射光をより効率的に抑えることができる。
また、粒子層41の厚さが50nm以上400nm以下であることが好ましく、より好ましくは200nm以下である。50nmよりも小さいと、防塵性能に対して効果がある大きさの凸部42の形成が困難であり、高い防塵性能が得られなくなる。また、400nmよりも大きいと、散乱が大きくなってしまう。粒子層41の厚さは、第1の実施形態の多孔質層31と同様の方法で測定することができる。
粒子43は、基材40よりも屈折率が低い屈折率を有する粒子であれば如何なる粒子を使用してもよい。この粒子43の屈折率は、基材40の屈折率よりも0.10以上の差を有することが好ましく、さらには、その差が0.20以上であることのより好ましい。この範囲の粒子43を含む粒子層41は表面での反射光をより効率的に抑えることができる。
粒子43として好適に使用される材質は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化イットリウムが挙げられる。また、粒子43としては、これらの酸化物を二種類以上複合した粒子を用いることができる。その他に、粒子43の材質としては、ポリスチレン、シリコーン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、スチレンアクリル、ポリイミド、ポリ乳酸などが挙げられる。
また、粒子43としては、上記で挙げた材質で構成された粒子の内部に空洞あるいは、表面に孔を有しているものを、より低い屈折率を有する点で好適に使用できる。具体的には1nm以上10nmの孔を有する構造や中空構造の粒子(中空粒子)を使用してもよい。特に、環境安定性の観点から、中空粒子がより好ましい。
また、表面を修飾して、表面の化学状態を変化させた粒子43を用いることもできる。具体的には無機酸化物粒子の表面にシランカップリング剤等を用いて有機修飾させたものが挙げられる。
粒子43の粒子径は、10nm以上100nm以下であることが好ましい。10nmよりも小さいと、光学部材の表面に凸部42を形成することが困難になる傾向にある。また、100nmよりも大きいと、凸部42の大きさ(凸部42の幅)が大きくなるため、塵埃との接点の低付着力を実現することが困難になる傾向にある。
粒子層41は、複数の粒子43の間をつなぐバインダーを含有していてもよく、バインダーによって粒子層41の強度が高くなる傾向にあるため好ましい。
バインダーとしては、粒子層41の屈折率が基材40の屈折率よりも小さくなれば何ら限定されるものではない。バインダーの具体的な材料として、単量体、二量体、三量体以上の有機高分子、ゾル−ゲル法で得られる無機高分子などを使用してもよい。有機高分子としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びその誘導体、エポキシ樹脂からなる群などが挙げられる。
また、バインダーとしてゾル−ゲル法により作製した無機材料でもかまわない。具体的な無機材料としては、酸化ケイ素が挙げられる。その他にも、無機材料として酸化アルミ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの高屈折率材料と酸化ケイ素やフッ化マグネシウムなどの低屈折率材料を組合せた材料を用いることができる。
また、より充填しやすく、充填率の制御が行いやすいものとして、重合度の低い高分子をバインダーとして好適に用いることができる。また、バインダーの他に粘度や表面張力を調製する溶剤を加えてもよい。また、粒子43の間の付着性を上げるため、シランカップリング剤を加えてもよい。また、粒子層41は、粒子43の他に、屈折率を調整するために材料を1つ以上含んでいてもよい。以上の複数の機能を備えさせるため、多種の材料を組み合わせてもよい。
粒子の重量パーセント濃度Cpとのバインダーの重量パーセント濃度Cbとした際に、Cp/Cbの成分比の値が3.0よりも大きいことが好ましい。3.0よりも大きいと、粒子に対するバインダーが少ないため、粒子形状によって粒子層41の表面に凸部42が形成されやすく、防塵性能を得やすくなる。
本発明において、1つの凸部42が複数の粒子43で構成されていることが好ましい。複数の粒子43が一つの接点に存在することで凸部42による液架橋の低下と、凸部42での接点箇所を少なくして接点面積を低下することによる液架橋の低下の両方の相乗効果が発揮される。この結果、本発明の光学部材では、高い防塵特性を得ることができる発揮することができる。
また、基材40と粒子層41とは接している必要はなく、基材40と粒子層41との間に、中間層が形成されていてもよい。中間層は、基材40と粒子層41との間の屈折率を有していることが好ましく、中間層が存在することで光学部材の表面での低反射特性を実現することができる傾向にある。また、中間層の構成は、その屈折率は基材40から粒子層41に向かって傾斜した単層あるいは積層構成を有していてもよい。なお、基材40としては、実施形態1で挙げたものと同じものを用いることができる。
本発明の光学部材は本発明の範囲を満たす光学部材が作製可能であれば、いかなる製造方法を用いてもよい。以下に本発明の製造方法を、粒子層41の粒子43として酸化ケイ素粒子(シリカ粒子)を用いたものを例に説明するが、本発明の光学部材の作製方法を何ら限定するものではない。
本発明では基材40の上にシリカ粒子を含有した粒子層41を形成する方法としては、スピンコート法、ディップコーティング法、スプレー法ならびにキャピラリーコート法などが好適に用いられる。
以下、スピンコート法を一例に本発明の光学部材の製造方法を詳細に説明する。
はじめに粒子層41を形成するための塗工液を調製する。塗工液として基材40よりも低い屈折率を有するシリカ粒子を溶媒に分散した粒子分散液を使用することができ、塗工液の粘度、濃度などは光学部材に合わせて適宜調製することが可能である。
シリカ粒子の重量パーセント濃度Cpは4.0wt%以上であることが好ましく、より好ましくは5.0wt%以上である。Cpが上記の範囲内であることで乾燥時にシリカ粒子の凝集が適切に進行し、防塵特性を発揮する条件1乃至3を満たす凸部42が粒子層41の表面に形成されやすくなる。
シリカ粒子を分散する溶媒としては、シリカ粒子が一定の分散を保つために、シリカ粒子と親和性が高いものを適宜使用することが可能である。親和性が低いと、シリカ粒子が凝集し沈殿することがある。具体的な溶媒として水溶媒、有機溶媒若しくは水溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いることができる。また、水溶媒では、純水等を用いることができる。また、有機溶媒としては、メタノールやエタノール等のアルコール、メチルエチルケトン、アセトン、アセチルアセトン等のケトン、ヘキサン、シクロヘキサン等の炭化水素等が用いられる。
また、理想的な凸部42を形成するためには溶媒の沸点が100℃以上であることが好ましく、より好ましくは130℃以上である。具体的には、2−エトキシエタノール(エチルセロソルブ)などが好適に使用できる。この範囲の沸点の溶媒では乾燥時に適切な速度で溶媒の蒸発が行われるため、シリカ粒子の凝集が進行し、防塵特性に適した凸部42が形成されやすくなる。
また、シリカ粒子の分散性を制御するために、塗工液に添加材が適宜添加されていてもよい。
塗工液の塗工条件は、本発明の範囲内の光学部材が形成可能であれば特に限定されるものではなく、目的に応じて適宜変更することが可能である。
スピンコートの条件に関しては、何ら本発明を限定するものではないが、成膜する回転数まで急激に上昇させるのではなく、その回転数よりも低い回転数で一定時間回転させた方が好ましい。具体的には、一定の低回転数で回転させる時間を設けてもよいし、回転数を緩やかに上昇させて低回転数で回転させる時間を長くしてもよい。後者の場合、具体的には、回転数の増加速度は2000rpm/s以下であることが好ましい。なお、低回転数とは、100rpm以上3000rpm以下である。低回転数で回転される時間は、1秒以上が好ましい。
上述した低回転数の回転を設けない場合、成膜の際に溶媒が均一に蒸発されるため、粒子層41の表面に凸部42を形成しにくくなる傾向にある。特に沸点が異なる2種類以上の溶媒を含有する塗工液でかつ回転数の上昇速度が2000rpm/s以下の場合、回転数を上げる際に、溶媒の沸点に応じて塗工液の粘度が段階的に変化すると推測され、粒子層41の表面に条件1乃至3を満たす凸部42が形成されやすくなる。
塗工液をスピンコートする際の温度は、目的とする光学部材の凸部42に応じて適宜変更することができる。その中でも具体的には10℃以上40℃以下の範囲が制御容易である点で好ましい。
光学部材の物理強度を高めるため、適当な熱を掛けてシリカ粒子の表面を溶融し、隣接するシリカ粒子の間をつないでもよい。また、光学部材の物理強度を高める別の方法としては、粒子分散液の塗工前、または、塗工後に、粒子をつなぐバインダーを含有するバインダー含有液を塗工してもよい。
バインダー含有液の粘度、濃度などは光学部材に合わせて適宜調製することが可能である。バインダーの重量パーセント濃度Cbは2.0wt%以下であることが好ましく、より好ましくは1.0wt%以下である。Cbがこの範囲内であることで乾燥後に粒子形状に応じた微細な凸部42が形成されやすく、防塵特性を発揮する凸部42が形成されやすくなる。
バインダーを分散する溶媒としては、バインダーの分散・溶解を得るために、バインダーと親和性が高いものを適宜使用することが可能である。親和性が低いと、バインダーが凝集し沈殿することがある。溶媒はバインダーに応じて適宜選択することができるが、具体的な溶媒として水溶媒、有機溶媒若しくは水溶媒と有機溶媒の混合溶媒を用いることができる。バインダーの分散、溶解性を制御するために、バインダー含有液には添加材が適宜添加されていてもよい。
バインダー含有液を塗工する際の温度は、特に限定されないが、一般的な範囲として10℃以上40℃以下の範囲が成膜の制御が容易である点で好ましい。
また、粒子分散液とバインダー含有液は個別に塗布してもよく、それらを混合して塗布してもよい。粒子分散液、バインダー含有液を塗工した後に、溶媒成分の揮発を制御するために乾燥工程を行ってもよい。
また、粒子層41の強度を上げるために、塗工液を成膜した後に熱処理工程を有することができる。熱処理温度は、バインダーが分解しない温度で熱処理をすることが好ましい。なお、粒子43として、孔を有する粒子を使用する場合は熱処理によって孔が消失し屈折率が著しく上昇しない条件下で熱処理を行う必要がある。例えば、ゾル−ゲル法により作製した無機材料であれば、50℃以上700℃以下の温度で熱処理を行うことで、無機材料の重縮合を進行させ強度を向上することが可能である。熱処理時間は材料によって適宜定めることができる。
熱処理を行う方法としては、公知の熱処理方法が使用可能である。熱処理方法の一例として、電気炉、オーブン、赤外放射などが挙げられ、対流型、放射型、電動型などの任意の加熱方式が使用可能である。
また、粒子層41はバインダーを用いずに複数の粒子43を融着させた構成であってもよい。この場合、粒子間に空隙が生じる構成となり、第1の実施形態の多孔質層とみなすこともできる。この構成の製造方法の一例を以下に示す。
すなわち、有機ポリマー中にシリカ粒子を含有させて基材上に成膜し、シリカ粒子の何化点温度以上で加熱処理することにより、有機ポリマーを分解し、かつシリカ粒子どうしを結着させて粒子層を形成することができる。なお、加熱処理は、一定温度である必要はなく、温度を連続的に変化させたり、異なる複数の温度段階を経てもよい。粒子層の凹凸構造は、加熱処理によって有機ポリマーが表面から分解していくとともに、膜内で均一に分散していた粒子が自重により徐々に移動し、基材側が密で表面側が疎な状態となり、粒子どうしが結着されて形成されると考えられる。
有機ポリマー中にシリカ粒子を含有させた膜の形成方法は、印刷法、真空蒸着法、スパッタ法、スピンコート法、ディップコート法など可能な全ての製造方法が挙げられる。
有機ポリマーは、シリカ粒子の軟化点温度(約600℃)以上の温度を大気中で印加することで分解されるものであれば特に限定されない。例えば、ポリビニルアルコール、ポリピニルピロリドン、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタアクリレート、ポリブチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリレート、エチルセルロース等が使用可能である。これら熱可塑性樹脂は、単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。
また、膜の形成にウェット工程を利用する場合に含有される溶剤として、水、イソプロピルアルコール、アセトン、メタノール、エタノール、ターピネオール、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタジオールモノイソブチレート等が挙げられる。この溶剤もシリカ粒子の軟化点温度以上の温度を大気中で印加することで分解する成分であれば特に限定されない。溶剤は単独あるいは複数を混合して使用することが可能である。
シリカ粒子の割合としては、全体に対して5.0重量%以上60.0重量%以下、好ましくは5.0重量%以上25.0重量%以下の範囲が望ましい。この範囲にすると、条件1乃至3を満たす凸部を粒子層の表面に形成することができる。
本発明の光学部材は、以上説明した部材、構成の他に、各種機能を付与するための層を更に設けることができる。例えば、撥水性を付与するためにフルオロアルキルシランやアルキルシランなどの撥水性膜を粒子層41の表面に凸部42の形状にならって設けたりすることができる。また、基材40との密着性を向上させるために接着剤層やプライマー層を粒子層41と基材40との間に設けたりすることもできる。
(第3の実施形態)
図7は、本実施形態の光学部材の断面図を示している。本実施形態の光学部材は、基材50と、基材50の上に配置された複数の第1粒子53を含む下地層55と、粒径が第1粒子53の粒径よりも小さく、屈折率が第1粒子53の屈折率以下である複数の第2粒子56と、を有している。第2粒子56からなる粒子層が下地層55の上に積層されている。この下地層55と第2粒子56からなる粒子層との積層体が本発明の低屈折率層に相当する。また、本実施形態の光学部材の表面には、凸部52が形成されている。
図7は、本実施形態の光学部材の断面図を示している。本実施形態の光学部材は、基材50と、基材50の上に配置された複数の第1粒子53を含む下地層55と、粒径が第1粒子53の粒径よりも小さく、屈折率が第1粒子53の屈折率以下である複数の第2粒子56と、を有している。第2粒子56からなる粒子層が下地層55の上に積層されている。この下地層55と第2粒子56からなる粒子層との積層体が本発明の低屈折率層に相当する。また、本実施形態の光学部材の表面には、凸部52が形成されている。
また、下地層55の第1粒子53は、基材50の上に1層のみで構成されている。下地層55は、複数の第1粒子53の他に、第1粒子53と基材50とで構成される空間に配置された、屈折率が基材50の屈折率以下である充填材54をさらに含んでいる。ただし充填材54は、第1粒子53を完全に覆うのではなく、少なくとも第1粒子53の表面が露出するように形成されている。なお、第1粒子53の屈折率は、基材50の屈折率以下である。このため、下地層55の屈折率は、基材50の屈折率よりも低い屈折率を有している。
そして、複数の第2粒子56を含む粒子層は、下地層55の上に、下地層55の表面の形状にならって形成される。この結果、光学部材の表面には、図7で示すように凹凸構造が形成される。
上記の構成により、本発明の光学部材は、基材50から表面に向かって実質的に屈折率が小さくなるように構成されるため、基材50のみからなる構成に対して反射率を低減することができる。また、光学部材の表面の凸部52が、上記の条件1乃至3を満たすため、強度が強く、高い防塵性能を有することができる。
基材50としては、第1及び第2の実施形態と同じものを使用することができる。
下地層55は、上述したように、複数の第1粒子53と、充填材54と、を有している。下地層55の膜厚は、第1粒子53の粒径と同じである。また、下地層55の屈折率は、基材50の屈折率以下である。下地層55の表面自体には、第1粒子53の形状にならって凹凸構造が形成される。
第1粒子53は、基材50の上に1層のみで構成され、その屈折率は基材50の屈折率以下である。また、第1粒子53の屈折率は、第2粒子56の屈折率以上とすることが、より反射防止機能を高める点で好ましい。第1粒子53の粒径は、100nm以上200nm以下であることが好ましい。この粒径が100nmより小さいと、光学部材の表面の実質的な屈折率の変化が急峻になってしまい、反射防止効果が低減する。また、粒径が100nm以上であると、最表面の凹凸構造のピッチが大きくなり、塵埃との接触点(接触面積)が小さくなるため、防塵性能が向上する。また、粒径が200nmより大きいと、光学部材の散乱の大きくなり、ヘイズ値が10%程度になってしまうため、光学部材としては適さない。なお、第1粒子53と後述する第2粒子56の粒径を選択することで条件1乃至3を満たす凸部52を得ることができる。
第1粒子53は屈折率と粒子粒径が上記の範囲であれば、材質は特に限定されるものではない。第1粒子53は、好適には、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化イットリウムの粒子あるいは前記酸化物を二種類以上複合した粒子が用いられる。そのほかに、第1粒子53としては、ポリスチレン、シリコーン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、スチレンアクリル、ポリイミド、ポリ乳酸の粒子などが用いられる。第1粒子53は屈折率を低くするために、粒子の内部に空洞あるいは、表面に孔を有していてもよい。具体的には1nm以上10nmの孔を有する構造や中空構造の粒子(中空粒子)を使用してもよい。
基材50上に第1粒子53を1層で積層する方法としては、スピンコート法、ディップコーティング法、キャピラリーコート法などが好適に用いられる。より具体的には、単分散で安定な第1粒子53のコロイド液を調製し、上記の方法を用いて基材50上にそのコロイド液を塗布する。塗布したコロイド液中の第1粒子53は、溶媒の揮発とともに密に凝集されて、基材50上に1層のみの単層を形成する。コロイド液の濃度や粘度は、上記の各方法に対応して調製する。
また、コロイド液中に第1粒子53を安定に分散させる為に、第1粒子53の表面を修飾して、表面の化学状態を変化させてもよい。具体的には無機酸化物粒子の表面にシランカップリング剤等を用いて有機修飾させてもよい。
また、ラングミミュアーブロジェット法も第1粒子53を1層のみで基材50の上に積層する方法として好適に用いることができる。展開槽と呼ばれる液相にコロイド液を滴下し、展開槽の液相と気相の界面に第1粒子53の単層を形成する。更に、基材50を展開槽に浸漬して第1粒子53の単層を基材50に写し取ることにより、基材50上に第1粒子53の単層を形成することができる。
充填材54は、複数の第1粒子53と基材50との間に形成される空間を少なくとも充填している。この空間が充填されているため、光学部材の散乱が抑制される。具体的には、充填材54は、基材50から第1粒子53の半径分の高さまで充填されていればよい。また、それ以上の高さまで充填材54が形成されていてもよいが、高い防塵特性を得るには、第1粒子53の表面が露出して、下地層55の表面に凹凸構造が形成されている必要がある。
充填材54の屈折率は、基材50の屈折率以下である。また、光学部材の表面から基材50にかけて徐々に屈折率が大きくして反射防止効果がより高まるため、充填材54の屈折率は、第2粒子56の屈折率以上、さらには第1粒子53の屈折率以上であることがより好ましい。
充填材54の材質は、屈折率が上記の範囲であれば特に限定されるものではない。例えば、充填材54の材質は、単量体、二量体、三量体以上の有機高分子、ゾル−ゲル法で得られる無機高分子などを用いることができる。有機高分子としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びその誘導体、エポキシ樹脂からなる群などが挙げられる。また充填材54としては、ゾル−ゲル法により作製した無機材料でもかまわない。具体的な例としては、酸化ケイ素が挙げられる。そのほかに、上記の無機材料としては、酸化アルミ、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどの高屈折率材料と酸化ケイ素やフッ化マグネシウムなどの低屈折率材料を組合せた材料でも構わない。また、充填材54は、より充填しやすく、充填率の制御が行いやすいものとして、重合度の低い高分子も好適に用いるこができる。
充填材54の材料を、第1粒子53と基材50との間の空間に浸入させる方法として、例えばディップコート法、スピンコート法、スプレー法ならびにこれらの併用等、既知の充填手段を適宜採用することができる。また、その他の方法として、充填材54を蒸着させる方法も採用することができる。なお、第1粒子53と基材50との間の空間に充填材54を浸入させやすくするため、充填材54に粘度や表面張力を調製する溶剤を加えてもよい。また、第1粒子53と基材50との間の空間に充填材54を強制的に浸入させるため、密閉容器中で脱気しながら充填してもよい。充填材54が有機材料を含有する場合には、基材50への付着性を上げるために、充填材54にシランカップリング剤を加えてもよい。
また、充填材54の屈折率を調整するために、充填材54としては屈折率の異なる複数の材料を組み合わせて用いてもよい。さらに、充填材54が複数の機能を備えるように、多種の材料を充填材54として組み合わせてもよい。
充填材54は、第1粒子53と基材50との間の空間を充填した後、固定するために硬化させることが好ましい。充填材54を硬化させる方法として、充填材54の材料が熱硬化性であれば熱で硬化させ、光硬化性物質であれば光重合開始剤を添加して光照射により硬化させる。
第2粒子56を含む粒子層は、下地層55の第1粒子53によって形成された凹凸構造にならって、下地層55(第1粒子53)の上に形成されている。第2粒子56の屈折率は、第1粒子の屈折率以下である。第2粒子56の粒径は、第1粒子53の粒径よりも小さければよいが、より防塵特性を高めるという観点で10nm以上50nm以下であることが好ましい。なお、第2粒子56は1つの第1粒子53の上に複数個積層されていることが好ましく、下地層55の面積の60%以上を覆っていれば、屈折率の実質的な傾斜構造が形成されて低い反射率が得られ、かつ防塵性能を高めることができるために好ましい。
第2粒子56は屈折率と粒子粒径が上記の範囲であれば、材質は特に限定されるものではない。第2粒子56は、好適には、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化イットリウムの粒子あるいは前記酸化物を二種類以上複合した粒子が用いられる。そのほかに、第1粒子53としては、ポリスチレン、シリコーン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート、スチレンアクリル、ポリイミド、ポリ乳酸の粒子などが用いられる。第2粒子56は屈折率を低くするために、粒子の内部に空洞あるいは、表面に孔を有していてもよい。具体的には1nm以上10nmの孔を有する構造や中空粒子を使用してもよい。
下地層55の上に複数の第2粒子56を含む粒子層を積層する方法としては、スピンコート法、ディップコーティング法、キャピラリーコート法などが好適に用いられる。より具体的には、単分散で安定な第2粒子56のコロイド液を調製し、上記の方法を用いて基材50上にそのコロイド液を塗布する。塗布したコロイド液中の第2粒子56は、溶媒の揮発とともに密に凝集されて、下地層55の上に第2粒子56を含む粒子層を形成する。コロイド液の濃度や粘度は、上記の各方法に対応して調製する。
また、コロイド液中に第2粒子56を安定に分散させる為に、第2粒子56の表面を修飾して、表面の化学状態を変化させてもよい。具体的には無機酸化物粒子の表面にシランカップリング剤等を用いて有機修飾させてもよい。
また、この粒子層は、第1粒子53によって形成された凹凸構造が反映されるならば、第2粒子56の単層であってもよいし、第2粒子56が積層された構成であってもよい。
また、光学部材の物理強度を補強する目的で、第1粒子53と第2粒子56の界面、または第2粒子56どうしの界面の密着性をあげる補強材を、第2粒子56を形成する際に溶液(コロイド液)に添付してもよい。具体的には、補強材としては、シランカップリング剤や、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及びその誘導体、エポキシ樹脂からなる群などが挙げられる。また、これらの補強材を第2粒子56の塗布後に、ディップコート法、スピンコート法、スプレー法などにより塗布してもよいし、補強材を気体状態にして蒸着させてもよい。また、第2粒子56の塗布後に、所定の温度の熱をかけて第2粒子56の表面を溶融し、隣接する第2粒子56どうしを結着させてもよい。
本発明の光学部材は、以上説明した部材、構成の他に、各種機能を付与するための層を更に有することができる。例えば、撥水性を付与するためにフルオロアルキルシランやアルキルシランなどの撥水性層が、光学部材の最表面に設けられていてもよい。ただし、光学部材の最表面に下地層55、第2粒子56の形状が反映されるように、上記撥水性層やその他の機能層が設けられている必要がある。
また、基材50と下地層55との密着性を向上させるために接着剤層やプライマー層が設けられていてもよい。そのほか、基材50と下地層55との間に、基材50の屈折率と下地層55の屈折率との間の屈折率を有する中間層を設けてもよい。この中間層は、単層でもよく2層以上積層されていてもよい。中間層の屈折率は、基材50から下地層55に向かって徐々に小さくなる構成が、反射防止性能を向上させる上で好ましい。
本発明の光学部材は、具体的にはテレビやコンピュータなどの各種ディスプレイ、液晶表示装置に用いる偏光板、カメラ用ファインダーレンズ、プリズム、フライアイレンズ、トーリックレンズなどの光学部材、さらにはそれらを用いた撮影光学系、双眼鏡などの観察光学系、液晶プロジェクターなどに用いる投射光学系、レーザービームプリンターなどに用いる走査光学系などの各種レンズなどが挙げられる。
(第4の実施形態)
本発明の光学部材は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラのような撮像装置にも搭載されてもよい。特に、本発明の光学部材は、ローパスフィルタなどの撮像装置で効果的に使用することができる。ローパスフィルタなどの光学フィルタは最表面の一枚に防塵特性を付与することが重要であるため複数枚で使用することがなく、各光学部材に求められる散乱のマージンが大きい。また、そのような光学フィルタは曲率を有さない形状が多いため、斜入射による散乱が問題となりにくい。したがって、凸部は、高い防塵性を備える範囲の大きさで形成しても、散乱が問題にならない。このため、本発明の光学部材を備えた撮像装置は、低散乱で高い防塵特性を備えることができる。
本発明の光学部材は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラのような撮像装置にも搭載されてもよい。特に、本発明の光学部材は、ローパスフィルタなどの撮像装置で効果的に使用することができる。ローパスフィルタなどの光学フィルタは最表面の一枚に防塵特性を付与することが重要であるため複数枚で使用することがなく、各光学部材に求められる散乱のマージンが大きい。また、そのような光学フィルタは曲率を有さない形状が多いため、斜入射による散乱が問題となりにくい。したがって、凸部は、高い防塵性を備える範囲の大きさで形成しても、散乱が問題にならない。このため、本発明の光学部材を備えた撮像装置は、低散乱で高い防塵特性を備えることができる。
図8は、本発明の光学部材を用いたカメラ(撮像装置)、具体的には、レンズからの被写体像を、光学フィルタを通して撮像素子上に結像させるための撮像装置示す断面模式図である。
撮像装置300は、本体310と、取り外し可能なレンズ320と、を備えている。デジタル一眼レフカメラ等の撮像装置では、撮影に使用する撮影レンズを焦点距離の異なるレンズに交換することにより、様々な画角の撮影画面を得ることができる。本体310は、撮像素子311と、赤外線カットフィルタ312と、ローパスフィルタ313と、本発明の光学部材203と、を有している。なお、光学部材203は、図1で示したように基材100と低屈折率層101とを備えている。
また、光学部材203とローパスフィルタ313は一体で形成されていてもよいし別体であってもよい。また、光学部材203がローパスフィルタを兼ねる構成であってもよい。つまり、光学部材203の基材がローパスフィルタであってもよい。
撮像素子311は、パッケージ(不図示)に収納されており、このパッケージはカバーガラス(不図示)にて撮像素子311を密閉状態で保持している。また、ローパスフィルタ313や赤外線カットフィルタ312等の光学フィルタと、カバーガラスとの間は、両面テープ等の密封部材にて密封構造となっている(不図示)。なお、光学フィルタとして、ローパスフィルタ313および赤外線カットフィルタ312を両方備える例について記載するが、いずれか一方であってもよい。
本発明の光学部材203の表面付近は凹凸構造を有しているので、ゴミ付着抑制などの防塵性能に優れている。
よって、光学部材203が光学フィルタの撮像素子311とは反対側に位置するように配置されている。そして、低屈折率層101が基材100よりも撮像素子311から遠くなるように光学部材が配置されている。言い換えれば、撮像素子311側から基材100、低屈折率層101の順に位置するように光学部材203が配置されるのが好ましい。また、光学部材203と撮像素子311とが、光学部材203を透過した像を撮像素子311が撮像できるように互いに配置されている。
また、本発明の撮像装置300は、振動等を与えて塵埃を除去するための塵埃除去装置(不図示)を設けてもよい。塵埃除去装置は、振動部材、圧電素子などを有する構成である。
塵埃除去装置は、撮像素子311と、光学部材203との間であればどの位置に配置されていてもよい。例えば、光学部材203に振動部材が接触するように設けられていてもよいし、ローパスフィルタ313に振動部材が接触するように設けられていてもよいし、赤外線カットフィルタ312に振動部材が接触するように設けられていてもよい。特に、光学部材203に接触して設けられる場合には、本発明の光学部材203は塵埃が付着しづらいので、より効率的に塵埃を除去することができる。
なお、塵埃除去装置の振動部材が光学部材203やローパスフィルタ313、赤外線カットフィルタ312などの光学フィルタと一体形成されていてもよい。また、振動部材が光学部材203で構成されていてもよいし、ローパスフィルタ313、赤外線カットフィルタ312などの機能を有していてもよい。
以下に実施例について説明するが、本発明は実施例によって制限されるものではない。
なお、実施例1は第1の実施形態に対応する実施例である。また、実施例2乃至5は第2の実施形態に対応する実施例である。実施例6及び7は第1の実施形態及び第2の実施形態に対応する実施例である。実施例8は第3の実施形態に対応する実施例である。
<ガラス粉体の作製例>
仕込み組成が、SiO2 63重量%、B2O3 27重量%、Na2O 7重量%、Al2O3 3重量%になるように、石英粉末、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、及びアルミナの混合粉末を白金るつぼを用いて、1500℃、24時間溶融した。その後、ガラスを1300℃に下げてから、グラファイトの型に流し込んだ。空気中で、約20分間放冷した後、500℃の徐冷炉に5時間保持した後、24時間かけて冷却させガラス体を得た。このガラス体をジェットミルを使用して、粒子の平均粒子径が2.1μmになるまで粉砕を行い、ガラス粉体を得た。
仕込み組成が、SiO2 63重量%、B2O3 27重量%、Na2O 7重量%、Al2O3 3重量%になるように、石英粉末、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、及びアルミナの混合粉末を白金るつぼを用いて、1500℃、24時間溶融した。その後、ガラスを1300℃に下げてから、グラファイトの型に流し込んだ。空気中で、約20分間放冷した後、500℃の徐冷炉に5時間保持した後、24時間かけて冷却させガラス体を得た。このガラス体をジェットミルを使用して、粒子の平均粒子径が2.1μmになるまで粉砕を行い、ガラス粉体を得た。
<ガラスペーストの作製例>
上記ガラス粉体 60.0質量部
α−ターピネオール 44.0質量部
エチルセルロース(登録商標)ETHOCEL Std 200(ダウ・ケミカル社製) 2.0質量部
上記原材料を撹拌混合し、ガラスペーストを得た。
上記ガラス粉体 60.0質量部
α−ターピネオール 44.0質量部
エチルセルロース(登録商標)ETHOCEL Std 200(ダウ・ケミカル社製) 2.0質量部
上記原材料を撹拌混合し、ガラスペーストを得た。
<実施例1>
本例では、基材の上に多孔質層を有する構造体を以下のように作製した。まず、上記ガラスペーストを50mm×50mmの大きさに切断した厚さ0.5mmの石英基材(株式会社飯山特殊硝子社製)上にスクリーン印刷により塗布した。印刷機はマイクロテック社製、MT−320TVを使用した。また、版は#500の30mm×30mmのベタ画像を使用した。
本例では、基材の上に多孔質層を有する構造体を以下のように作製した。まず、上記ガラスペーストを50mm×50mmの大きさに切断した厚さ0.5mmの石英基材(株式会社飯山特殊硝子社製)上にスクリーン印刷により塗布した。印刷機はマイクロテック社製、MT−320TVを使用した。また、版は#500の30mm×30mmのベタ画像を使用した。
次いで、100℃の乾燥炉に10分間静置し、溶剤分を乾燥させ、基材の上にガラス粉体層を形成した。そして、このガラス粉体層を、熱処理工程1として昇温速度50℃/minで1000℃まで昇温し、5分間熱処理し、降温速度20℃/minで常温まで降温し、基材の上に母体ガラス層を得た。母体ガラス層を目視にて観察したところ、ガラス粉体層が十分に融着しており、透明な膜を形成していた。
その後に、母体ガラス層を、熱処理工程2として、600℃まで昇温速度20℃/minで600℃まで昇温し、50時間熱処理し、降温速度20℃/minで常温まで降温し、基材の上に相分離ガラス層を得た。その後に、相分離ガラス層の最表面を研磨した。
次に、基材と相分離ガラス層の積層物を、95℃に加熱した1.0mol/Lの硝酸水溶液中に浸漬し、95℃にて24時間静置した。次いで、95℃に加熱した蒸留水中に浸漬し、3時間静置した。溶液から積層物を取り出し、室温(20℃)にて12時間乾燥してサンプルを得た。
得られたサンプルをSEMで観察すると、その表面に凹凸構造が形成されていた。最頂点から基材の方に測って15nmの地点での基材に平行な断面において、凸部の占有面積率が3%であった。また、最頂点から基材の方に測って5nm以上15nm以下の範囲における凸部の短径の平均値は20nmであった。
<比較例1>
本比較例は、基材と相分離ガラス層の積層物を浸漬させる溶液の温度を80℃にした以外は、実施例1と同様にしてサンプルを作製した。
本比較例は、基材と相分離ガラス層の積層物を浸漬させる溶液の温度を80℃にした以外は、実施例1と同様にしてサンプルを作製した。
得られたサンプルを観察すると、その表面に凹凸構造が形成されていたが、最頂点から基材の方に測って15nmの地点での基材に平行な断面において、凸部の占有面積率は100%であった。また、最頂点から基材の方に測って10nmまでしか凹部がない。そのため、5nm以上10nm以下の範囲における凸部の短径の平均値を測定し、その値は、49nmであった。
<バインダー液1の調製>
ケイ酸エチル(特級 キシダ化学社製)3.3gとエチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)1.5gを混合した後に、常温で4時間撹拌し、溶液Aを得た。
0.01mol/lの塩酸水溶液(キシダ化学社製)4.3gとエチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)0.9gを混合した後に、常温で4時間撹拌し、溶液Bを得た。
溶液Aに溶液Bを添加し、更に1時間撹拌し、溶液Cを得た。溶液Cに含有されるケイ素成分が全てシリカになった場合の固形分を換算すると9.6wt%である。
ケイ酸エチル(特級 キシダ化学社製)3.3gとエチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)1.5gを混合した後に、常温で4時間撹拌し、溶液Aを得た。
0.01mol/lの塩酸水溶液(キシダ化学社製)4.3gとエチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)0.9gを混合した後に、常温で4時間撹拌し、溶液Bを得た。
溶液Aに溶液Bを添加し、更に1時間撹拌し、溶液Cを得た。溶液Cに含有されるケイ素成分が全てシリカになった場合の固形分を換算すると9.6wt%である。
得られた溶液Cにエチルセロソルブを適量添加することで、固形分換算で2.4wt%であるバインダー液1を得た。
<バインダー液2の調製>
固形分換算で4.8wt%となるように、溶液Cにエチルセロソルブを適量添加した以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液2を調製した。
固形分換算で4.8wt%となるように、溶液Cにエチルセロソルブを適量添加した以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液2を調製した。
<バインダー液3の調製>
溶液Cにエチルセロソルブを添加しなかった以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液3を調製した。固形分換算すると9.6wt%であった。
溶液Cにエチルセロソルブを添加しなかった以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液3を調製した。固形分換算すると9.6wt%であった。
<バインダー液4の調製>
固形分換算で1.2wt%となるように、溶液Cにエチルセロソルブを適量添加した以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液4を調製した。
固形分換算で1.2wt%となるように、溶液Cにエチルセロソルブを適量添加した以外はバインダー液1と同じ方法でバインダー液4を調製した。
<粒子分散液1の調製>
平均粒子径50nmの中空シリカ粒子分散液(商品名:スルーリア1110、日揮触媒化成社製)を粒子固形分が10.0wt%となるように、エチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)溶媒で希釈し、粒子分散液1を得た。
平均粒子径50nmの中空シリカ粒子分散液(商品名:スルーリア1110、日揮触媒化成社製)を粒子固形分が10.0wt%となるように、エチルセロソルブ(特級 キシダ化学社製)溶媒で希釈し、粒子分散液1を得た。
<粒子分散液2の調製>
粒子固形分が8.0wt%となるように希釈する以外は粒子分散液1と同様にして粒子分散液2を得た。
粒子固形分が8.0wt%となるように希釈する以外は粒子分散液1と同様にして粒子分散液2を得た。
<粒子分散液3の調製>
粒子固形分が4.0wt%となるように希釈する以外は粒子分散液1と同様にして粒子分散液3を得た。
粒子固形分が4.0wt%となるように希釈する以外は粒子分散液1と同様にして粒子分散液3を得た。
<塗工液1の調製>
バインダー液1と粒子分散液1を重量比1:1の割合となるように混合することで、バインダー成分が固形分換算で1.2%、粒子固形分が5.0%の塗工液1を得た。
バインダー液1と粒子分散液1を重量比1:1の割合となるように混合することで、バインダー成分が固形分換算で1.2%、粒子固形分が5.0%の塗工液1を得た。
<塗工液2乃至5の調製>
表1に記載のバインダー液と粒子分散液を使用する以外は塗工液1と同様にして、塗工液2乃至5を得た。
表1に記載のバインダー液と粒子分散液を使用する以外は塗工液1と同様にして、塗工液2乃至5を得た。
<実施例2>
塗工液1を水晶基板(屈折率1.54)上に滴下し、3秒間で回転数を4000rpmまで上げ、30秒間スピンコートを行い、3秒間で回転数を0まで低下した。
塗工液1を水晶基板(屈折率1.54)上に滴下し、3秒間で回転数を4000rpmまで上げ、30秒間スピンコートを行い、3秒間で回転数を0まで低下した。
その後、150℃のホットプレートにて10分乾燥した後に、300℃、1時間熱処理することで、バインダー成分をシリカ転化させて、サンプルを得た。
得られたサンプルをSEMで観察するとその表面に凹凸構造が形成されていた。
<実施例3乃至5>
表2に記載の塗工液を使用する以外は、実施例2と同様にしてサンプルを作製した。
表2に記載の塗工液を使用する以外は、実施例2と同様にしてサンプルを作製した。
<比較例2>
表2に記載の塗工液を使用する以外は、実施例2と同様にしてサンプルを作製した。
表2に記載の塗工液を使用する以外は、実施例2と同様にしてサンプルを作製した。
<比較例3>
粒子分散液3を水晶基板(屈折率 1.54)上に滴下し、3秒間で回転数を4000rpmまで上げ、30秒間スピンコートを行い、3秒間で回転数を0まで低下し、150℃のホットプレートにて10分乾燥した。
粒子分散液3を水晶基板(屈折率 1.54)上に滴下し、3秒間で回転数を4000rpmまで上げ、30秒間スピンコートを行い、3秒間で回転数を0まで低下し、150℃のホットプレートにて10分乾燥した。
その後、バインダー液1を、上記サンプル上に滴下し、3秒間で回転数を4000rpmまで上げ、30秒間スピンコートを行い、3秒間で回転数を0まで低下した。
150℃のホットプレートにて10分乾燥した後に、300℃、1時間熱処理することで、バインダー成分をシリカ転化させ、サンプルを得た。
<比較例4>
表2に記載の塗工液を使用する以外は、比較例3と同様にしてサンプルを作製した。
表2に記載の塗工液を使用する以外は、比較例3と同様にしてサンプルを作製した。
実施例2乃至5、比較例2乃至4の各サンプルの凸部の占有面積率、凸部の短径の平均値は表3,4にまとめて示す。
<実施例6>
平均粒子径15nmのシリカ粒子を30wt%含有する2−プロパノール(以下IPAと略す)分散液とポリビニルアルコールの5.6wt%含有した水溶液を、重量比1:10で混合した。この混合液を水晶基板上にスピンコート法で塗布し、厚み150nmの膜を作成した。その後、これを10℃/hで昇温させて700℃まで到達させた後、700℃で1時間保持した。その後、室温に戻し、サンプルを得た。
平均粒子径15nmのシリカ粒子を30wt%含有する2−プロパノール(以下IPAと略す)分散液とポリビニルアルコールの5.6wt%含有した水溶液を、重量比1:10で混合した。この混合液を水晶基板上にスピンコート法で塗布し、厚み150nmの膜を作成した。その後、これを10℃/hで昇温させて700℃まで到達させた後、700℃で1時間保持した。その後、室温に戻し、サンプルを得た。
<実施例7>
本実施例は、平均粒径が80nmのシリカ粒子を用いた以外は実施例7と同様にしてサンプルを得た。
本実施例は、平均粒径が80nmのシリカ粒子を用いた以外は実施例7と同様にしてサンプルを得た。
実施例6,7の各サンプルの凸部の占有面積率、凸部の短径の平均値は表3にまとめて示す。
<塗工液6>
平均粒子径200nmのシリカ粒子を含有する2−プロパノール(以下IPAと略す)分散液(商品名:クォートロンPL−20−IPA、扶桑化学工業社製)を50wt%、IPAを50wt%を混合して塗工液6を得た。
平均粒子径200nmのシリカ粒子を含有する2−プロパノール(以下IPAと略す)分散液(商品名:クォートロンPL−20−IPA、扶桑化学工業社製)を50wt%、IPAを50wt%を混合して塗工液6を得た。
<充填材塗工液>
パーヒドロポリシラザン(以下PHPSと略す)ジブチルエーテル溶液(商品名:アクアミカNN−320−20、Azエレクトロニクス社製)をジブチルエーテル溶媒で15倍に希釈して充填材塗工液を得た。
パーヒドロポリシラザン(以下PHPSと略す)ジブチルエーテル溶液(商品名:アクアミカNN−320−20、Azエレクトロニクス社製)をジブチルエーテル溶媒で15倍に希釈して充填材塗工液を得た。
<塗工液7>
平均粒子径20nmのシリカ粒子を含有するIPA分散液(商品名:IPA−ST−ZL、日産化学工業社製)を5wt%、PVAを5wt%、純水を90%混合して塗工液7を得た。
平均粒子径20nmのシリカ粒子を含有するIPA分散液(商品名:IPA−ST−ZL、日産化学工業社製)を5wt%、PVAを5wt%、純水を90%混合して塗工液7を得た。
<塗工液8>
17.2gのアルミニウムイソプロポキシドと、4.56gの3−オキソブタン酸エチルエステルと、4−メチル−2−ペンタノールとを均一になるまで混合攪拌した。1.26gの0.01M希塩酸を4−メチル−2−ペンタノール/1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒に溶解してから、先程のアルミニウムイソプロポキシドの溶液にゆっくり加え、暫く攪拌した。溶媒は最終的に53.2gの4−メチル−2−ペンタノールと22.8gの1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒になるように調製した。さらに120℃のオイルバス中で3時間以上攪拌することによって塗工液8を得た。塗工液8中の微粒子の平均粒子径を動的光散乱法で計測すると、約5nmであった。
17.2gのアルミニウムイソプロポキシドと、4.56gの3−オキソブタン酸エチルエステルと、4−メチル−2−ペンタノールとを均一になるまで混合攪拌した。1.26gの0.01M希塩酸を4−メチル−2−ペンタノール/1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒に溶解してから、先程のアルミニウムイソプロポキシドの溶液にゆっくり加え、暫く攪拌した。溶媒は最終的に53.2gの4−メチル−2−ペンタノールと22.8gの1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒になるように調製した。さらに120℃のオイルバス中で3時間以上攪拌することによって塗工液8を得た。塗工液8中の微粒子の平均粒子径を動的光散乱法で計測すると、約5nmであった。
<実施例8>
塗工液6を石英ガラス基材の上に滴下し、5000rpmで20秒スピンコートを行った。その後、150℃のホットプレートにて20分乾燥した。
塗工液6を石英ガラス基材の上に滴下し、5000rpmで20秒スピンコートを行った。その後、150℃のホットプレートにて20分乾燥した。
その石英ガラス基材の上に、上記充填材塗工液を滴下し3000rpmで20秒スピンコートを行った。その後、紫外線照射装置にて試料に紫外線を10分間照射し、PHPSをシリカ転化させた。そして、充填材塗工液とシリカ転化の作業を3回繰り返して行うことにより、基材の上に下地層を得た。
その次に、下地層の上に塗工液7を滴下し、3000rpmで30秒スピンコートした。その後、400℃のホットプレートにて1時間焼成し、残存する溶媒とPVAを除去してサンプルを得た。
このサンプルをSEMで観察したところ、平均粒子径200nmのシリカ粒子が単層で石英ガラス基材の上に積層されていた。平均粒子径20nmのシリカ粒子が、平均粒子径200nmのシリカ粒子の表面に積層されていた。また、平均粒子径200nmのシリカ粒子と石英ガラス基材との間には、PHPSが充填されていた。
<比較例5>
本比較例では、塗工液7の代わりに塗工液8を滴下し、5000rpmで30秒スピンコートし、その後、200℃のホットプレートにて1時間焼成し、残存する溶媒とPVAを除去した以外は、実施例8と同様にしてサンプルを得た。
本比較例では、塗工液7の代わりに塗工液8を滴下し、5000rpmで30秒スピンコートし、その後、200℃のホットプレートにて1時間焼成し、残存する溶媒とPVAを除去した以外は、実施例8と同様にしてサンプルを得た。
実施例8、比較例5の各サンプルの凸部の占有面積率、凸部の短径の平均値は表3,4にまとめて示す。
<比較例6>
キヤノンオプトロン社製の蒸着材料OF−SRを平滑なガラス基板に3nm乃至6nm程度蒸着したものである。比較例6のサンプルの凸部の占有面積率、凸部の短径の平均値は表4に示す。
キヤノンオプトロン社製の蒸着材料OF−SRを平滑なガラス基板に3nm乃至6nm程度蒸着したものである。比較例6のサンプルの凸部の占有面積率、凸部の短径の平均値は表4に示す。
<特性の評価>
次に、実施例1乃至8、比較例1乃至6の各サンプルについて下記の評価を行った。その結果を表3にまとめた。
次に、実施例1乃至8、比較例1乃至6の各サンプルについて下記の評価を行った。その結果を表3にまとめた。
1.付着力の評価
原子間力顕微鏡(以下AFMを略す)(E−Sweep、SII社製)を用いて計測を行った。粒径6.1μmポリスチレン粒子を取りつけたカンチレバー(フォースモデルAFMプローブカンチレバー:FM、sQUBE社製)をAFMに取り付け計測した。カンチレバーと試料が接した点をゼロとして、サンプルを取りつけたスキャナを200nm押し上げてカンチレバーを試料に押しつけた。付着力はカンチレバーを試料から引き離す時に観察できるフォースカーブの形状の変化より求めた。一度の測定で20ヶ所計測し、その平均値を求め、試料とポリスチレン粒子間に起こる付着力とした。測定は25℃、45%の湿度条件下にて行った。
原子間力顕微鏡(以下AFMを略す)(E−Sweep、SII社製)を用いて計測を行った。粒径6.1μmポリスチレン粒子を取りつけたカンチレバー(フォースモデルAFMプローブカンチレバー:FM、sQUBE社製)をAFMに取り付け計測した。カンチレバーと試料が接した点をゼロとして、サンプルを取りつけたスキャナを200nm押し上げてカンチレバーを試料に押しつけた。付着力はカンチレバーを試料から引き離す時に観察できるフォースカーブの形状の変化より求めた。一度の測定で20ヶ所計測し、その平均値を求め、試料とポリスチレン粒子間に起こる付着力とした。測定は25℃、45%の湿度条件下にて行った。
付着力は、比較例6を1.00とした時の相対値を付着力指数とし表した。
2.反射率の評価
レンズ反射率測定機(USPM−RU、オリンパス株式会社製)を用いて、可視光領域の範囲で入射角0°時の、実施例、比較例の各サンプルの波長550nmでの反射率を測定した。なお、550nmの反射率を示した理由は、550nmの光は、可視光領域(450nm以上650nm以下の波長領域)の中心波長であり、550nm付近の光を人間は一番強く感受するため、反射率の比較に適しているためである。
レンズ反射率測定機(USPM−RU、オリンパス株式会社製)を用いて、可視光領域の範囲で入射角0°時の、実施例、比較例の各サンプルの波長550nmでの反射率を測定した。なお、550nmの反射率を示した理由は、550nmの光は、可視光領域(450nm以上650nm以下の波長領域)の中心波長であり、550nm付近の光を人間は一番強く感受するため、反射率の比較に適しているためである。
3.透過率の評価
自動光学素子測定装置(V−570、日本分光製)を用いて、可視光領域の範囲で入射角0°時の、実施例、比較例の各サンプルの波長550nmでの透過率を測定した。
自動光学素子測定装置(V−570、日本分光製)を用いて、可視光領域の範囲で入射角0°時の、実施例、比較例の各サンプルの波長550nmでの透過率を測定した。
まず、実施例の各サンプルの付着力指数は、比較例6の付着力指数に対して1割程度を達成しており、高い防塵特性を得ることがわかる。また、図9には、凸部の占有面積率と付着力指数との関係が示されている。図9から分かるように、各実施例の付着力指数はほぼ同じであり、付着力指数は占有面積率が40%で変曲点を有し、占有面積率が40%以下とすることで、付着力指数が急激に小さくなっている。
また、実施例のいずれも、手で触れても凹凸構造の破壊が起きないことを確認した。
100 基材
101 低屈折率層
102 凸部
101 低屈折率層
102 凸部
Claims (6)
- 基材と、前記基材の上に配置された基材の屈折率よりも低い低屈折率層と、を有し、
前記低屈折率層の表面に、頂点の間の距離が50nm以上600nm以下である複数の凸部が形成されており、
前記凸部の頂点のうち前記基材から最も離れた頂点から前記基材の方向への深さ15nmでの凸部の占有面積率が40%以下であり、
前記凸部の頂点のうち前記基材から最も離れた頂点から前記基材の方向への深さ5nm以上15nm以下の範囲における凸部の短径の平均値が15nm以上であることを特徴とする光学部材。 - 前記低屈折率層が、多孔質層であることを特徴とする請求項1に記載の光学部材。
- 前記低屈折率層が、多孔質ガラス層であることを特徴とする請求項2に記載の光学部材。
- 前記低屈折率層が、粒子で構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記短径の平均値が60nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学部材。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学部材と、撮像素子と、を備えた撮像装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016204003A1 (ja) * | 2015-06-18 | 2016-12-22 | 旭硝子株式会社 | ガラス物品およびその製造方法 |
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