JP2016033684A - Low refractive index film, manufacturing method thereof, antireflection film, manufacturing method thereof, and coating liquid set for low-refractive index film - Google Patents

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信明 高根
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-refractive index film which can obtain a lower refractive index, can be formed at normal temperature with normal pressure, is superior in adhesion to a solid substrate, and does not spoil properties such as a diffusing property and a light condensing property given by a microstructure.SOLUTION: A low refractive index film is obtained by bringing a silicide solution into contact with a particulate laminate film formed by alternately adsorbing an electrolyte polymer and particulates to a surface of a solid substrate, to couple the solid substrate and the particulates to each other and couple the particulates together. The silicide solution includes one of (1) an alkoxysilane (I) having a functional group comprising only a hydrolyzable group, (2) a hydrolysate of the alkoxysilane (I) and a condensation reaction product (II) of the hydrolysate, and (3) a mixture of the alkoxysilane (I), a hydrolysate, and the condensation reaction product (II) of the hydrolysate, and includes one solvent of HFE-based, HFC-based, and PFC-based fluorinated organic solvents as a low surface tension component, and the solid substrate has a microstructure on a surface thereof.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、光学部材などに用いる低屈折率膜及びその製造方法、反射防止膜及びその製造方法並びに低屈折率膜用コーティング液セットに関する。   The present invention relates to a low refractive index film used for an optical member and the like, a manufacturing method thereof, an antireflection film, a manufacturing method thereof, and a coating solution set for the low refractive index film.

低屈折率膜は、反射防止膜、反射膜、半透過半反射膜、可視光反射赤外線透過膜、赤外線反射可視光透過膜、青色反射膜、緑色反射膜又は赤色反射膜、輝線カットフィルター、色調補正膜に含まれる光学機能膜として光学部材に形成される。   Low refractive index film is antireflection film, reflection film, semi-transmission semi-reflection film, visible light reflection infrared transmission film, infrared reflection visible light transmission film, blue reflection film, green reflection film or red reflection film, bright line cut filter, color tone An optical functional film included in the correction film is formed on the optical member.

表面形状が平坦な光学部材に限らず、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、液晶用バックライトの輝度向上レンズフィルム、拡散フィルム、ビデオプロジェクションテレビのスクリーンに用いられるフレネルレンズ、レンチキュラーレンズ又はマイクロレンズなどの光学機能部材では、いずれも樹脂材料が微細構造体をもつことで所望の幾何光学的な性能を得ている。これらの微細構造体表面にも低屈折率膜を含む光学機能膜が必要とされている。   Not only optical members with a flat surface shape, but also optical pickup lenses, small camera lenses, aspheric lenses, brightness enhancement lens films for liquid crystal backlights, diffusion films, Fresnel lenses used for video projection television screens, lenticulars In any optical functional member such as a lens or a microlens, a desired geometrical optical performance is obtained by the resin material having a fine structure. An optical functional film including a low refractive index film is also required on the surface of these fine structures.

低屈折率膜は単層構造の反射防止膜として、反射防止性能をより広い波長範囲で示す。さらに、単層構造の反射防止膜は多層構造の反射防止膜よりも層数低減によりコストが低減する。単層構造の反射防止膜の屈折率としては、基材が樹脂材料などの透明材料である場合は、1.2〜1.3の範囲の低屈折率が望まれる。   The low refractive index film is an antireflection film having a single layer structure and exhibits antireflection performance in a wider wavelength range. Furthermore, the cost of the antireflection film having a single layer structure is reduced by reducing the number of layers compared to the antireflection film having a multilayer structure. As the refractive index of the antireflection film having a single-layer structure, a low refractive index in the range of 1.2 to 1.3 is desired when the substrate is a transparent material such as a resin material.

低屈折率膜の形成方法には蒸着法、スパッタ法等の気相法や、ディッピング法、スピンコート法等の塗布法が挙げられる。
しかし、気相法により得られる代表的な低屈折率の薄膜は、屈折率が1.38のMgFや1.39のLiFであり、これらの薄膜の単層反射防止膜としての性能は低い。
Examples of the method for forming the low refractive index film include vapor phase methods such as vapor deposition and sputtering, and coating methods such as dipping and spin coating.
However, typical low-refractive-index thin films obtained by the vapor phase method are MgF 2 having a refractive index of 1.38 and LiF having 1.39, and the performance of these thin films as a single-layer antireflection film is low. .

また、塗布法で得られる低屈折率膜の代表的な材料には、屈折率が1.35〜1.4のフッ素系高分子材料や、屈折率が1.37〜1.46であるフッ素モノマーの重合体からなる微粒子を融着させた多孔質材料があるが(例えば、特許文献1参照)、屈折率が1.3以下のフッ素系高分子材料は得られていない。   In addition, as a typical material of the low refractive index film obtained by the coating method, a fluorine-based polymer material having a refractive index of 1.35 to 1.4, or fluorine having a refractive index of 1.37 to 1.46 Although there is a porous material in which fine particles made of a monomer polymer are fused (see, for example, Patent Document 1), a fluorine-based polymer material having a refractive index of 1.3 or less has not been obtained.

一方、焼成により得られた多孔質構造膜が低屈折率膜となる例として、多孔質SOGやフッ化マグネシウムの多孔質膜が挙げられる(例えば、特許文献2及び3参照)。
しかし、多孔質SOGは屈折率を1.3以下にするために200℃以上の焼成処理が必要であり、フッ化マグネシウムの多孔質膜は150℃、1時間の熱処理が必要である。そのため、樹脂材料の耐熱性や微細構造体の構造維持の点から、焼成を必要とする低屈折率膜は樹脂基材用の反射防止膜には適さない。
On the other hand, examples of the porous structure film obtained by baking becoming a low refractive index film include porous films of porous SOG and magnesium fluoride (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
However, the porous SOG requires a baking treatment of 200 ° C. or more in order to make the refractive index 1.3 or less, and the magnesium fluoride porous film requires a heat treatment at 150 ° C. for 1 hour. Therefore, from the viewpoint of heat resistance of the resin material and maintaining the structure of the fine structure, a low refractive index film that requires firing is not suitable as an antireflection film for a resin substrate.

固体基材が光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、フレネルレンズ、レンチキュラーレンズ等の微細構造体を有する場合でも、単層構造の低屈折率膜はレンズ表面の反射光を抑制し、イメージセンサやビデオプロジェクション用スクリーンなどに投影される画像のゴーストを抑制することに有効である。またその他の光学機能部材においても、反射防止膜は透過光を増加できる。   Even when the solid substrate has a fine structure such as an optical pickup lens, a small camera lens, an aspheric lens, a Fresnel lens, or a lenticular lens, the low refractive index film with a single layer structure suppresses the reflected light on the lens surface. It is effective for suppressing ghost of an image projected on an image sensor or a video projection screen. Also in other optical function members, the antireflection film can increase transmitted light.

気相法では微細構造体の形状に追従させて薄膜を形成することができる。
しかし、気相法では真空装置が必要となるため、製造コストが高価になる。
さらに、真空装置の内壁に形成された膜が剥がれ落ち、低屈折率膜上に異物として残存する。
また、低屈折率膜の密着性を得るために一般的に行われる基板加熱は、熱応力により樹脂製の微細構造体にクラックを発生させる(例えば、特許文献4参照)。
In the vapor phase method, a thin film can be formed by following the shape of the microstructure.
However, since the vapor phase method requires a vacuum apparatus, the manufacturing cost becomes expensive.
Furthermore, the film formed on the inner wall of the vacuum apparatus peels off and remains as a foreign substance on the low refractive index film.
Moreover, the substrate heating generally performed in order to acquire the adhesiveness of a low refractive index film | membrane produces a crack in the resin-made fine structure with a thermal stress (for example, refer patent document 4).

塗布法では、真空装置は不要であり、また真空装置に由来する異物も発生しない。
しかし、スピンコート法では、塗布材料が微細構造体の凹部分に残留することが避けられず、凹部分で低屈折率膜が厚くなる。このように微細構造体へ低屈折率膜が追従しない場合、微細構造体のもたらす拡散性や集光性などの幾何光学的な性能が損なわれる。
The coating method does not require a vacuum device, and does not generate foreign matters derived from the vacuum device.
However, in the spin coating method, it is inevitable that the coating material remains in the concave portion of the fine structure, and the low refractive index film becomes thick in the concave portion. When the low refractive index film does not follow the fine structure in this way, geometric optical performance such as diffusibility and light condensing property provided by the fine structure is impaired.

一方、ディップコート法などは、引き上げ速度により膜厚を制御できるため、塗布材料を微細構造体に追従させることも可能である。
しかし、引き上げ速度が数十μm/秒まで遅くする必要があり、製造コストが著しく高くなる(例えば、特許文献5参照)。
On the other hand, in the dip coating method or the like, the film thickness can be controlled by the pulling speed, so that the coating material can follow the microstructure.
However, it is necessary to slow the pulling speed up to several tens of μm / second, and the manufacturing cost becomes extremely high (for example, see Patent Document 5).

フレネルレンズなどの凹凸形状に均一な膜厚を形成するために、アルコキシド溶液を霧状にすることにより、低い温度で仮焼して脱媒し、再塗布を繰り返し、膜厚測定しながら多層に積層した後、本焼成することで、仮焼と焼成の温度差を少なくして膜厚の測定精度を向上し、積層回数で膜厚を制御して波長オーダーの膜厚精度を要する光学薄膜を形成する方法もある(例えば、特許文献6参照)。   In order to form a uniform film thickness on a concave-convex shape such as a Fresnel lens, the alkoxide solution is nebulized and calcined at a low temperature to remove the solvent. After lamination, this firing is performed to reduce the temperature difference between calcination and firing to improve film thickness measurement accuracy. There is also a method of forming (see, for example, Patent Document 6).

ナノメータースケールの薄膜を溶液から形成する方法として、交互積層法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。交互積層法では、液中での静電吸着により薄膜が形成されるため、微細構造体に良好に追従した薄膜を得ることができる。また常温プロセスであるために、樹脂材料に熱的ダメージを与えない。   As a method for forming a nanometer-scale thin film from a solution, an alternate lamination method has been proposed (for example, see Non-Patent Document 1). In the alternate lamination method, since a thin film is formed by electrostatic adsorption in a liquid, it is possible to obtain a thin film that closely follows the microstructure. Moreover, since it is a normal temperature process, the resin material is not thermally damaged.

正の電荷を有する電解質ポリマーと負の電荷を有する電解質ポリマーを交互に積層した薄膜は、塩酸処理により薄膜に空隙を発生させることで屈折率が約1.2の低屈折率膜となる(例えば、特許文献7及び8参照)。   A thin film in which an electrolyte polymer having a positive charge and an electrolyte polymer having a negative charge are alternately laminated is a low refractive index film having a refractive index of about 1.2 by generating voids in the thin film by hydrochloric acid treatment (for example, And Patent Documents 7 and 8).

一方、電解質ポリマー層の上に微粒子を1層静電吸着させた微粒子単層膜は、酸処理等の必要がなく低屈折率膜となる(例えば、特許文献9及び10参照)。微粒子単層膜が低屈折率膜となる理由は、直径が100nm以上の微粒子による表面凹凸形状が屈折率を連続的に変化させ、微粒子間の空隙が平均屈折率を低下させるためである。   On the other hand, a fine particle monolayer film in which fine particles are electrostatically adsorbed on an electrolyte polymer layer does not require acid treatment or the like, and becomes a low refractive index film (see, for example, Patent Documents 9 and 10). The reason why the fine particle single layer film is a low refractive index film is that the surface irregularity shape by fine particles having a diameter of 100 nm or more continuously changes the refractive index, and voids between the fine particles lower the average refractive index.

しかし、直径が100nmを超える微粒子を用いた微粒子単層膜は可視光を散乱・拡散させるため、透明性を必要とする光学部材には適当ではない。
また、光学部材表面に微細構造体を有する場合、例えば微細構造体がレンズである場合、レンズ表面の低屈折率膜が光を散乱・拡散させる場合は光が焦点に集まらないなどの幾何光学的な性能低下を生じる。
However, a fine particle monolayer film using fine particles having a diameter exceeding 100 nm scatters and diffuses visible light, and thus is not suitable for an optical member requiring transparency.
In addition, when the optical member surface has a fine structure, for example, when the fine structure is a lens, when the low refractive index film on the lens surface scatters or diffuses light, the geometrical optical means that the light does not collect at the focal point. Cause a significant decrease in performance.

一方、直径が100nm以下の微粒子を用いる場合、透明な微粒子積層膜が得られやすい。
しかし、表面凹凸形状に由来する屈折率低減効果は得られなくなる。そのため、微粒子間の空隙の密度を増加させることで、微粒子積層膜の平均屈折率を低下させることが取り組まれている(例えば、特許文献11〜13参照)。
On the other hand, when fine particles having a diameter of 100 nm or less are used, a transparent fine particle laminated film is easily obtained.
However, the refractive index reduction effect derived from the surface irregularity shape cannot be obtained. For this reason, it has been attempted to reduce the average refractive index of the fine particle multilayer film by increasing the density of voids between the fine particles (see, for example, Patent Documents 11 to 13).

これらの光学部材上の微粒子積層膜には基材密着性を有することが必要となる。微粒子積層膜を形成した光学部材の加工・輸送・組み立て・保管時に表面保護や汚染防止、固定のために用いられる粘着テープに対する耐久性が必要である。   The fine particle laminated film on these optical members needs to have substrate adhesion. Durability to the adhesive tape used for surface protection, contamination prevention, and fixation during processing, transportation, assembly, and storage of the optical member on which the fine particle laminated film is formed is necessary.

一方、基材の光学面に形成される低屈折率薄膜として、ウエットプロセスで形成したMgF微粒子膜を、シリコンアルコキシドやポリシラザン溶液に含浸させ、MgF微粒子の表面及び微粒子間に酸化珪素系バインダの前駆体を接触させ、焼成することで、酸化珪素系バインダと微粒子及び基材とを結合させ、膜の機械的強度及び基材との付着力が高く、耐環境性に優れる低屈折率膜を得る手法が提案されている(例えば、特許文献14参照)。 On the other hand, as a low refractive index thin film formed on the optical surface of the substrate, a MgF 2 fine particle film formed by a wet process is impregnated in a silicon alkoxide or polysilazane solution, and a silicon oxide binder is interposed between the surface of the MgF 2 fine particles and the fine particles. A low-refractive-index film having excellent mechanical resistance and adhesion to the substrate, and having excellent environmental resistance, by bringing the silicon oxide binder into contact with the precursor and firing, thereby bonding the silicon oxide binder to the fine particles and the substrate. Has been proposed (see, for example, Patent Document 14).

しかし、従来のウエットプロセスにおいては、微粒子が多孔質構造を有する低屈折率膜を、光学的な微細構造に対して、追従性良く、膜厚を均一に形成することは困難であり、また、その膜の機械的強度を得るために、微粒子間または微粒子と基材との間に、シリコンアルコキシドなどのバインダを含浸させる場合には、その含浸ムラ、特に凹形状部への液溜まりによって、膜厚や屈折率、機械的強度の不均一性が発生した。   However, in the conventional wet process, it is difficult to form a low-refractive-index film in which fine particles have a porous structure with a good followability with respect to an optical fine structure and a uniform film thickness, In order to obtain the mechanical strength of the film, when impregnating a binder such as silicon alkoxide between the fine particles or between the fine particles and the substrate, the unevenness of the impregnation, particularly the liquid accumulation in the concave shape portion, Thickness, refractive index, and mechanical strength were non-uniform.

特許第3718031号公報Japanese Patent No. 3718031 特開2003−158125号公報JP 2003-158125 A 特開2004−302112号公報JP 2004-302112 A 特開2000−156486号公報JP 2000-156486 A 特許第2905712号公報Japanese Patent No. 2905712 特開平07-134337号JP 07-134337 A 特開2004−109624号公報JP 2004-109624 A 特開2005−266252号公報JP 2005-266252 A 特開2002−006108号公報JP 2002-006108 A 特開2006−208726号公報JP 2006-208726 A 特開2006−297680号公報JP 2006-297680 A 特開2006−301124号公報JP 2006-301124 A 特開2006−301125号公報JP 2006-301125 A 第2006/030848号パンフレットNo. 2006/030848

Thin Solid Films, 210/211, p831(1992)Thin Solid Films, 210/211, p831 (1992)

本発明は、より低い屈折率が得られ、常温・常圧にて形成でき、固体基材との密着性に優れ、固体基材が微細構造を有しても該微細構造に追従し、その微細構造のもたらす拡散性や集光性などの幾何光学的な性能を損なうことのない低屈折率膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、反射光の抑制と透過光の向上に加えて、反射光と透過光を無彩色とし得る反射防止膜及びその製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、前記低屈折率膜を形成するための低屈折率膜用コーティング液セットを提供することを目的とする。
The present invention provides a lower refractive index, can be formed at room temperature and normal pressure, has excellent adhesion to a solid substrate, and follows the microstructure even if the solid substrate has a microstructure. An object of the present invention is to provide a low-refractive-index film that does not impair geometric optical performance such as diffusibility and light-collecting property brought about by a fine structure and a method for manufacturing the same.
It is another object of the present invention to provide an antireflection film capable of making reflected light and transmitted light achromatic in addition to suppressing reflected light and improving transmitted light, and a method for manufacturing the same.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a coating solution set for a low refractive index film for forming the low refractive index film.

すなわち、前記課題を解決するための手段は以下の通りである。
(1)固体基材の表面に電解質ポリマー及び微粒子を交互に吸着させて形成した微粒子積層膜に、珪素化合物溶液を接触させ、前記固体基材と微粒子、及び微粒子同士を結合させてなる低屈折率膜であって、
前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)前記アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)との混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含み、
前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴とする低屈折率膜。
That is, the means for solving the above problems are as follows.
(1) Low refraction made by bringing a silicon compound solution into contact with a fine particle laminated film formed by alternately adsorbing an electrolyte polymer and fine particles on the surface of a solid substrate, and bonding the solid substrate, fine particles, and fine particles to each other. A rate membrane,
The silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I) whose functional group is composed of only a hydrolyzable group, (2) a hydrolyzate of the alkoxysilane (I), and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate. And (3) any one of a mixture of the alkoxysilane (I), the hydrolyzate and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and a hydrofluoroether (HFE) system as a low surface tension component Any one of hydrofluorocarbon (HFC) -based and perfluorofluorocarbon (PFC) -based fluorinated organic solvents,
The low refractive index film, wherein the solid substrate has a microstructure on its surface.

(2)前記固体基材が、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズム、マイクロレンズアレイ、導光性微細構造、光拡散性微細構造及びホログラムのうちのいずれかを得るための微細構造を表面に有する前記(1)に記載の低屈折率膜。 (2) The solid substrate is an optical pickup lens, a small camera lens, an aspheric lens, a lenticular lens, a Fresnel lens, a prism, a microlens array, a light guiding microstructure, a light diffusing microstructure, and a hologram. The low-refractive-index film according to (1), wherein the surface has a fine structure for obtaining any of the above.

(3)前記微粒子積層膜中の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子、及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む前記(1)又は(2)に記載の低屈折率膜。 (3) The fine particles in the fine particle laminated film include at least one of porous silica fine particles, hollow silica fine particles, and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected to each other. Low refractive index film.

(4)前記微粒子積層膜中の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の低屈折率膜。 (4) The low refractive index film according to any one of (1) to (3), wherein an average primary particle diameter of the fine particles in the fine particle laminated film is 1 nm or more and 100 nm or less.

(5)前記(1)〜(4)のいずれかに記載の低屈折率膜を含む反射防止膜。 (5) An antireflection film including the low refractive index film according to any one of (1) to (4).

(6)固体基材の表面に形成される低屈折率膜の製造方法であって、
(i)固体基材の表面に電解質ポリマー溶液(A液)又は微粒子分散液(B液)を接触させる工程、次いでリンスする工程、
(ii)前記A液を接触させた後の固体基材の表面にA液の電解質ポリマーと反対電荷を有する微粒子の分散液を接触させる工程、又は前記B液を接触させた後の固体基材の表面にB液の微粒子と反対電荷を有する電解質ポリマーの溶液を接触させる工程、次いでリンスする工程、
(iii)(i)と(ii)を交互に繰り返し微粒子積層膜を形成する工程、及び
(iv)微粒子積層膜に、(1)官能基が加水分解性基からなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)(I)と(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含む珪素化合物溶液(C液)を接触させる工程、を含み、
前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴とする低屈折率膜の製造方法。
(6) A method for producing a low refractive index film formed on the surface of a solid substrate,
(I) a step of bringing the electrolyte polymer solution (liquid A) or the fine particle dispersion (liquid B) into contact with the surface of the solid substrate, and then rinsing;
(Ii) A step of bringing a dispersion of fine particles having a charge opposite to that of the electrolyte polymer of the liquid A into contact with the surface of the solid substrate after the liquid A is contacted, or the solid base material after the liquid B is contacted Contacting the surface of the electrolyte polymer solution having an opposite charge with the fine particles of the liquid B, followed by rinsing
(Iii) Steps of alternately repeating (i) and (ii) to form a fine particle laminated film, and (iv) In the fine particle laminated film, (1) an alkoxysilane (I) having a functional group comprising a hydrolyzable group (I), ( 2) Hydrochlorofluorocarbon as a low surface tension component and any of the hydrolyzate of (I) and the condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and (3) the mixture of (I) and (II) Silicon compound solution (solution C) containing any one of (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC), and perfluorofluorocarbon (PFC) fluorine organic solvents Contacting the
The method for producing a low refractive index film, wherein the solid substrate has a microstructure on the surface.

(7)前記固体基材が、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズム、マイクロレンズアレイ、導光性微細構造、光拡散性微細構造及びホログラムのうちのいずれかを得るための微細構造を表面に有する前記(6)に記載の低屈折率膜の製造方法。 (7) The solid substrate is an optical pickup lens, a small camera lens, an aspheric lens, a lenticular lens, a Fresnel lens, a prism, a microlens array, a light guiding microstructure, a light diffusing microstructure, and a hologram. The method for producing a low refractive index film according to (6), wherein the surface has a fine structure for obtaining any of the above.

(8)前記固体基材の熱膨張係数が、50〜350(ppm/K)のプラスチック基材である、前記(6)又は(7)に記載の低屈折率膜の製造方法。 (8) The method for producing a low refractive index film according to (6) or (7), wherein the solid substrate is a plastic substrate having a thermal expansion coefficient of 50 to 350 (ppm / K).

(9)前記微粒子分散液の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む微粒子である前記(6)〜(8)のいずれかに記載の低屈折率膜の製造方法。 (9) Any of the above (6) to (8), wherein the fine particles of the fine particle dispersion are fine particles containing at least one of porous silica fine particles, hollow silica fine particles and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected. A method for producing a low refractive index film according to claim 1.

(10)前記微粒子分散液の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下である前記(6)〜(8)のいずれかに記載の低屈折率膜の製造方法。 (10) The method for producing a low refractive index film according to any one of (6) to (8), wherein an average primary particle diameter of the fine particles of the fine particle dispersion is from 1 nm to 100 nm.

(11)前記(6)〜(10)のいずれかに記載の低屈折率膜の製造方法を含むことを特徴とする反射防止膜の製造方法。 (11) A method for producing an antireflection film, comprising the method for producing a low refractive index film according to any one of (6) to (10).

(12)電解質ポリマー溶液、微粒子分散液、及び珪素化合物溶液からなる低屈折率膜用コーティング液セットであって、
前記電解質ポリマー溶液中の電解質ポリマーの有する電荷と、前記微粒子分散液中の微粒子が有する電荷とが反対符号であり、
前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記縮合反応物(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含むことを特徴とする低屈折率膜用コーティング液セット。
(12) A coating solution set for a low refractive index film comprising an electrolyte polymer solution, a fine particle dispersion, and a silicon compound solution,
The charge of the electrolyte polymer in the electrolyte polymer solution is opposite to the charge of the fine particles in the fine particle dispersion,
The silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I) having a functional group consisting only of a hydrolyzable group, (2) a hydrolyzate of (I) and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and ( 3) Hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC) as a low surface tension component with any one of the mixture of alkoxysilane (I) and condensation reaction product (II) ) -Based and perfluorofluorocarbon (PFC) -based fluorine-based organic solvents, and a coating solution set for a low refractive index film.

(13)前記微粒子分散液中の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む前記(12)に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (13) The low refractive index film according to (12), wherein the fine particles in the fine particle dispersion include one or more of porous silica fine particles, hollow silica fine particles, and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected. Coating liquid set.

(14)前記微粒子分散液の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下であることを特徴とする前記(12)又は(13)に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (14) The coating solution set for a low refractive index film as described in (12) or (13) above, wherein the average primary particle diameter of the fine particles of the fine particle dispersion is 1 nm or more and 100 nm or less.

(15)前記微粒子分散液の微粒子の濃度が、0.005質量%以上15質量%以下である前記(12)〜(14)のいずれかに記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (15) The coating solution set for a low refractive index film according to any one of (12) to (14), wherein the concentration of the fine particles in the fine particle dispersion is 0.005% by mass to 15% by mass.

(16)前記電解質ポリマー溶液中のイオン性基が、1級、2級又は3級アミノ基、該アミノ基の塩、第4級アンモニウム型基からなる群から選ばれる1種以上である前記(12)〜(15)のいずれかに記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (16) The ionic group in the electrolyte polymer solution is at least one selected from the group consisting of a primary, secondary or tertiary amino group, a salt of the amino group, and a quaternary ammonium type group. The coating liquid set for low refractive index films according to any one of 12) to (15).

(17)前記電解質ポリマー溶液中の電解質ポリマーの濃度が、0.0003質量%以上3質量%以下である前記(12)〜(16)のいずれかに記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (17) The coating solution set for a low refractive index film according to any one of (12) to (16), wherein the concentration of the electrolyte polymer in the electrolyte polymer solution is 0.0003% by mass or more and 3% by mass or less.

(18)前記珪素化合物溶液の臨界表面張力が、10〜20mN/mの範囲であることを特徴とする、前記(12)〜(17)のいずれかに記載の低屈折率膜用コーティング液セット。 (18) The coating liquid set for a low refractive index film according to any one of (12) to (17), wherein a critical surface tension of the silicon compound solution is in a range of 10 to 20 mN / m. .

本発明によれば、より低い屈折率が得られ、常温・常圧にて形成でき、固体基材との密着性に優れ、固体基材が微細構造を有しても該微細構造に追従し、その微細構造のもたらす拡散性や集光性等の幾何光学的な性能を損なうことがない低屈折率膜を提供することができる。   According to the present invention, a lower refractive index can be obtained, it can be formed at room temperature and normal pressure, has excellent adhesion to a solid substrate, and follows the microstructure even if the solid substrate has a microstructure. Thus, it is possible to provide a low refractive index film that does not impair geometric optical performance such as diffusibility and light condensing property brought about by the fine structure.

本発明の低屈折率膜は、微粒子の材質と形状を規定することで、より確実に低い屈折率の低屈折率膜を得ることができる。
本発明の低屈折率膜は、微粒子の平均一次粒子径を規定することで、低屈折率膜の透明性を向上でき、固体基材が微細構造を有する場合であっても、その幾何光学的な性能を損なうことがない。
The low refractive index film of the present invention can provide a low refractive index film having a lower refractive index more reliably by defining the material and shape of the fine particles.
The low refractive index film of the present invention can improve the transparency of the low refractive index film by defining the average primary particle diameter of the fine particles, and even if the solid substrate has a fine structure, the geometric optical Performance is not impaired.

本発明の低屈折率膜の製造方法により、上記の低屈折率膜を製造することができ、特に、常温・常圧にて低屈折率膜を形成できるため、真空装置等を必要とせず、また樹脂性固体基材に熱応力によるクラックを生じることがない。   According to the method for producing a low refractive index film of the present invention, the above low refractive index film can be produced, and in particular, since a low refractive index film can be formed at room temperature and normal pressure, a vacuum device or the like is not required, Further, cracks due to thermal stress do not occur in the resinous solid substrate.

固体基材が微細構造体を有する場合、微細構造体表面に微粒子及び電解質ポリマーを交互に吸着させて微粒子積層膜を形成するため、微粒子積層膜が微細構造体へ追従し、微細構造体のもたらす拡散性や集光性等の幾何光学的な性能を損なうことがない。その後、珪素化合物により微粒子積層膜の微粒子と基材、微粒子と微粒子を結合させるため、微細構造体に追従した低屈折率膜、すなわち微細構造体のもたらす拡散性や集光性などの幾何光学的な性能を損なうことがない低屈折率膜を得ることができる。   When the solid substrate has a fine structure, the fine particle and the electrolyte polymer are alternately adsorbed on the surface of the fine structure to form the fine particle laminated film. Therefore, the fine particle laminated film follows the fine structure, resulting in the fine structure. It does not impair geometric optical performance such as diffusibility and light condensing performance. After that, the silicon compound combines the fine particles of the fine particle laminate film with the base material, and the fine particles and the fine particles. Thus, a low refractive index film that does not impair the performance can be obtained.

本発明の低屈折率膜は、微細構造を規定することで、低屈折率膜による光学機能部材の性能をより確実に向上できる。
本発明の低屈折率膜の低い屈折率により、光学機能膜として幅広い用途に用いることができる。
The low refractive index film of the present invention can improve the performance of the optical functional member by the low refractive index film more reliably by defining the fine structure.
Due to the low refractive index of the low refractive index film of the present invention, it can be used in a wide range of applications as an optical functional film.

また、本発明によれば、反射光の抑制と透過光の向上に加えて、反射光と透過光を無彩色とし得る反射防止膜を提供することができる。
さらに、本発明によれば、前記低屈折率膜を形成するための低屈折率膜用コーティング液セットを提供することができる。
Moreover, according to this invention, in addition to suppression of reflected light and improvement of transmitted light, it is possible to provide an antireflection film that can make reflected light and transmitted light achromatic.
Furthermore, according to this invention, the coating liquid set for low refractive index films | membranes for forming the said low refractive index film | membrane can be provided.

数珠状に連なった微粒子の状態と、一次粒子の粒子径を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the microparticles which continued in the shape of a bead, and the particle diameter of a primary particle. 反射防止膜の屈折率と反射防止膜付き固体基材(屈折率1.54)の表面反射率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the refractive index of an antireflection film, and the surface reflectance of a solid base material (refractive index 1.54) with an antireflection film. 実施例1の微粒子積層膜が形成したマイクロレンズをSEMで観察した像の輪郭(図中破線)と微粒子積層膜を形成する前のマイクロレンズをSEM観察した像の輪郭(図中実線)を上下に0.1μmずらして並べた図である。The contour of an image obtained by observing the microlens formed with the fine particle multilayer film of Example 1 with an SEM (broken line in the figure) and the contour of the image obtained by SEM observation of the microlens before forming the fine particle laminated film (solid line in the figure) FIG. 比較例2の微粒子積層膜が形成したマイクロレンズをSEMで観察した像の輪郭(図中破線)と微粒子積層膜を形成する前のマイクロレンズをSEM観察した像の輪郭(図中実線)を上下に0.1μmずらして並べた図である。The contour of the image observed by SEM of the microlens formed with the fine particle laminated film of Comparative Example 2 (broken line in the figure) and the outline of the image observed by SEM of the microlens before forming the fine film laminated film (solid line in the figure) are FIG. 交互積層法による微粒子と電解質ポリマーとの積層する状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which laminates | stacks the microparticles | fine-particles and electrolyte polymer by an alternating lamination method. 形成した微粒子積層膜に珪素化合物溶液を接触させ、固体基材と微粒子、微粒子同士を結合させた状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which made the silicon compound solution contact the formed microparticle laminated film, and couple | bonded the solid base material, microparticles | fine-particles, and microparticles | fine-particles.

本発明の低屈折率膜は、固体基材の表面に電解質ポリマー及び微粒子を交互に吸着させて形成した微粒子積層膜に、珪素化合物溶液を接触させ、前記固体基材と微粒子、及び微粒子同士を結合させてなる低屈折率膜であって、前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)前記アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)との混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含み、前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴としている。   The low refractive index film of the present invention is obtained by bringing a silicon compound solution into contact with a fine particle laminated film formed by alternately adsorbing an electrolyte polymer and fine particles on the surface of a solid substrate, and A low refractive index film formed by bonding, wherein the silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I) whose functional group is composed only of a hydrolyzable group, and (2) a hydrolyzate of the alkoxysilane (I). And a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate thereof, and (3) a mixture of the alkoxysilane (I) with the hydrolysis product and the condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and low As the surface tension component, any one of hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC), and perfluorofluorocarbon (PFC) fluorine-based organic solvents can be used. Wherein the door, the solid substrate is characterized by having a fine structure on the surface.

また、本発明の低屈折率膜の製造方法は、固体基材の表面に形成される低屈折率膜の製造方法であって、(i)固体基材の表面に電解質ポリマー溶液(A液)又は微粒子分散液(B液)を接触させる工程、次いでリンスする工程、(ii)前記A液を接触させた後の固体基材の表面にA液の電解質ポリマーと反対電荷を有する微粒子の分散液を接触させる工程、又は前記B液を接触させた後の固体基材の表面にB液の微粒子と反対電荷を有する電解質ポリマーの溶液を接触させる工程、次いでリンスする工程、(iii)(i)と(ii)を交互に繰り返し微粒子積層膜を形成する工程、及び(iv)微粒子積層膜に、(1)官能基が加水分解性基からなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)(I)と(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含む珪素化合物溶液(C液)を接触させる工程、を含み、前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴としている。   The method for producing a low refractive index film of the present invention is a method for producing a low refractive index film formed on the surface of a solid substrate, and (i) an electrolyte polymer solution (liquid A) on the surface of the solid substrate. Or a step of contacting the fine particle dispersion (liquid B) and then rinsing; (ii) a dispersion of fine particles having a charge opposite to that of the electrolyte polymer of liquid A on the surface of the solid substrate after the liquid A is contacted Or a step of contacting an electrolyte polymer solution having a charge opposite to that of the fine particles of the B liquid on the surface of the solid substrate after the B liquid is contacted, and then a rinsing step (iii) (i) And (ii) alternately forming a fine particle laminate film, and (iv) (1) alkoxysilane (I) having a functional group comprising a hydrolyzable group (I), (2) (I) Hydrolyzate and condensation reaction of the hydrolyzate (II) and (3) any one of the mixture of (I) and (II), and as a low surface tension component, hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC) And a step of contacting a silicon compound solution (solution C) containing any one of perfluorofluorocarbon (PFC) type fluorine-based organic solvents, wherein the solid substrate has a microstructure on the surface It is characterized by having.

さらに、本発明の低屈折率膜用コーティング液セットは、電解質ポリマー溶液、微粒子分散液、及び珪素化合物溶液からなる低屈折率膜用コーティング液セットであって、前記電解質ポリマー溶液中の電解質ポリマーの有する電荷と、前記微粒子分散液中の微粒子が有する電荷とが反対符号であり、前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記縮合反応物(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含むことを特徴としている。
以下に、本発明の低屈折率膜及びその製造方法、並びに反射防止膜及びその製造方法、低屈折率膜用コーティングセットの実施の形態についてそれぞれを交えて説明する。
Furthermore, the coating solution set for a low refractive index film of the present invention is a coating solution set for a low refractive index film comprising an electrolyte polymer solution, a fine particle dispersion, and a silicon compound solution, wherein the electrolyte polymer in the electrolyte polymer solution And the charge of the fine particles in the fine particle dispersion are opposite to each other, and the silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I), (2) (2) whose functional group is composed only of a hydrolyzable group. As a low surface tension component, any of the hydrolyzate of I) and the condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and (3) the mixture of the alkoxysilane (I) and the condensation reaction product (II) , Hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC), and perfluorofluoro It is characterized by comprising any one of the solvents of the Bon (PFC) type fluorine organic solvent.
Hereinafter, embodiments of the low refractive index film and the manufacturing method thereof, the antireflection film and the manufacturing method thereof, and the coating set for the low refractive index film of the present invention will be described.

本発明の低屈折率膜は、光学部材などの固体基材に形成することで反射防止膜、反射膜、半透過半反射膜、可視光反射赤外線透過膜、赤外線反射可視光透過膜、青色反射膜、緑色反射膜又は赤色反射膜、輝線カットフィルター、色調補正膜に含まれる光学機能膜として機能する。   The low refractive index film of the present invention is formed on a solid substrate such as an optical member, so that it is an antireflection film, a reflection film, a semi-transmission semi-reflection film, a visible light reflection infrared transmission film, an infrared reflection visible light transmission film, a blue reflection. It functions as an optical functional film included in the film, the green reflection film or the red reflection film, the bright line cut filter, and the color tone correction film.

また、液晶用バックライトの輝度向上レンズフィルムや拡散フィルム、ビデオプロジェクションテレビのスクリーンに用いられるフレネルレンズやレンチキュラーレンズ、マイクロレンズ等の光学機能部材のように幾何光学性能を有する微細構造体に対しても、本発明の低屈折率膜は良好に追従する。その結果、本発明の低屈折率膜は微細構造体の幾何光学性能を損なうことなく、光学機能膜として機能する。   In addition, for microscopic structures having geometric optical performance such as optical function members such as brightness enhancement lens films and diffusion films for liquid crystal backlights, Fresnel lenses, lenticular lenses, and microlenses used in video projection television screens. However, the low refractive index film of the present invention follows well. As a result, the low refractive index film of the present invention functions as an optical functional film without impairing the geometric optical performance of the fine structure.

(A)固体基材
固体基材は平坦でも、それ以外の形状を有してもよい。その形状物は幾何光学的な性能を有する微細構造体であってもよい。微細構造体の例としては、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズシート、フレネルレンズシート、プリズムシート、マイクロレンズアレイシート、オンチップマイクロレンズアレイ、導光シート、拡散シート、ホログラムシート、太陽電池等が挙げられる。
(A) Solid substrate The solid substrate may be flat or have other shapes. The shape may be a fine structure having geometric optical performance. Examples of microstructures include optical pickup lenses, small camera lenses, aspheric lenses, lenticular lens sheets, Fresnel lens sheets, prism sheets, microlens array sheets, on-chip microlens arrays, light guide sheets, and diffusion sheets. , Hologram sheets, solar cells and the like.

そのため、微細構造の例としては、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズム、マイクロレンズアレイ、導光性微細構造、光拡散性微細構造、ホログラムを得るための微細構造などが挙げられる。   Therefore, as examples of microstructures, optical pickup lenses, small camera lenses, aspherical lenses, lenticular lenses, Fresnel lenses, prisms, microlens arrays, light guiding microstructures, light diffusing microstructures, and holograms are obtained. For example.

(B)固体基材材料
固体基材上に交互積層法により微粒子積層膜を形成するためには、固体基材がその表面に電荷を有することが必要である。交互積層法を用いて形成した微粒子積層膜が固体基材に密着するためには、固体基材表面に電荷を有する極性基が存在することが望ましい。極性基は分子内に電荷の偏り(分子内分極)を有するため又は解離によりイオンになるため、局所的にプラス又はマイナスの電荷を有する。
(B) Solid substrate material In order to form a fine particle laminate film on a solid substrate by an alternate lamination method, the solid substrate needs to have a charge on its surface. In order for the fine particle laminated film formed using the alternating lamination method to adhere to the solid substrate, it is desirable that a polar group having a charge exists on the surface of the solid substrate. The polar group has a positive or negative charge locally because it has a charge bias (intramolecular polarization) in the molecule or becomes an ion by dissociation.

この極性基の電荷と反対の電荷を有する物質を吸着させる。極性基としては、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、スルホン酸基、リン酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、水酸基、シラノール基等の官能基のうち一つ又は二つ以上であることが望ましい。   A substance having a charge opposite to that of the polar group is adsorbed. As polar groups, vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryloxy group, acryloxy group, amino group, ureido, chloropropyl group, mercapto group, sulfide group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, isocyanate group, carboxyl group, ester It is desirable that it is one or more of functional groups such as a group, a carbonyl group, a hydroxyl group, and a silanol group.

固体基材が表面に極性基を有する結果、ゼータ電位の絶対値が1〜100mVであることが好ましく、5〜90mVであることがより好ましく、10〜80mVであることがさらに好ましい。   As a result of the solid substrate having a polar group on the surface, the absolute value of the zeta potential is preferably 1 to 100 mV, more preferably 5 to 90 mV, and even more preferably 10 to 80 mV.

固体基材の材質としてはプラスチック、シリコン等の半導体や金属、無機化合物等が挙げられる。
また、その形状はフィルム、シート、板、曲面を有する形状など任意である。固体基材の一部又は全体が筒状、糸状、繊維、発泡体等のように浸漬して溶液が入り込むことができるものであれば微粒子積層膜がその表面に形成されるので使用することができる。
Examples of the material of the solid substrate include semiconductors such as plastic and silicon, metals, inorganic compounds, and the like.
Moreover, the shape is arbitrary, such as a shape which has a film, a sheet | seat, a board, and a curved surface. If the solid substrate can be partly or wholly dipped into a tube, thread, fiber, foam or the like so long as the solution can enter, it can be used because a fine particle laminated film is formed on the surface. it can.

また、固体基材の断面が凹凸形状を有していても、表面の構造に追従して微粒子積層膜を形成することができる。
さらに、固体基材表面がナノメートルスケールやサブミクロンスケールの構造を有していても、その構造に追従して微粒子積層膜を形成することができる。
Moreover, even if the cross section of the solid substrate has an uneven shape, the fine particle laminated film can be formed following the surface structure.
Furthermore, even if the solid substrate surface has a nanometer-scale or sub-micron-scale structure, the fine particle multilayer film can be formed following the structure.

以上のように、本発明においては、交互積層法により、微細構造体の構造に追従して微粒子積層膜が形成されるため、その後、その微粒子積層膜に珪素化合物の溶液を接触させて得られる低屈折率膜も微細構造体に追従し、微細構造体のもたらす拡散性や集光性等の幾何光学的な性能を損なうことがない。   As described above, in the present invention, the fine particle laminated film is formed following the structure of the fine structure by the alternating lamination method, and thereafter obtained by bringing a silicon compound solution into contact with the fine particle laminated film. The low refractive index film also follows the fine structure, and does not impair the geometric optical performance such as diffusibility and light condensing property brought about by the fine structure.

上記のプラスチックとしてはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルであって水酸基又はカルボキシル基を有するもの、カルボキシル基又はアミノ基を有するポリアミド、ポリビニルアルコール、アクリル酸又はメタクリル酸の重合体又は共重合体などが挙げられる。   Examples of the plastic include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, which have a hydroxyl group or a carboxyl group, a polyamide having a carboxyl group or an amino group, a polyvinyl alcohol, a polymer of acrylic acid or methacrylic acid, or A copolymer etc. are mentioned.

また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、アセテートブチレートセルロース、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリウレタン等を使用することもできる。   Also, polyethylene, polypropylene, polystyrene, triacetyl cellulose, diacetyl cellulose, acetate butyrate cellulose, polyethersulfone, polyimide, polymethylpentene, polyvinyl chloride, polyvinyl acetal, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyurethane, etc. are used. You can also

本発明で用いるプラスチック基材の材質としては、熱膨張係数が50〜350(ppm/K)、のものを用いることが好ましい。   As the material for the plastic substrate used in the present invention, a material having a thermal expansion coefficient of 50 to 350 (ppm / K) is preferably used.

一方、上記金属としては、鉄、銅、白銅、ブリキ等があり、表面に電荷が存在するように酸化皮膜を形成させるなどの処理を施したものである。
また、上記無機化合物としてはガラス、セラミックス等があり、表面に極性基を有するものである。
On the other hand, the metal includes iron, copper, white copper, tinplate, and the like, and is subjected to a treatment such as forming an oxide film so that electric charges exist on the surface.
Examples of the inorganic compound include glass and ceramics, and have a polar group on the surface.

固体基材の表面をコロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理、紫外線照射、オゾン処理、アルカリや酸などによる化学的エッチング処理等して極性基を導入してもよい。
このような処理により極性基を導入した樹脂を使用してもよい。
The surface of the solid substrate may be subjected to corona discharge treatment, glow discharge treatment, plasma treatment, ultraviolet irradiation, ozone treatment, chemical etching treatment with alkali or acid, etc. to introduce polar groups.
You may use resin which introduce | transduced the polar group by such a process.

本発明において、固体基材には、基材上に樹脂膜、無機膜、又は有機材料と無機材料のどちらも含む膜が積層されているものも包含される。これらの樹脂膜層、無機膜層や有機−無機膜は固体基材のどこに位置してもよく、固体基材の最表面に位置しない場合は極性基を有する必要はない。   In the present invention, the solid substrate includes those in which a resin film, an inorganic film, or a film containing both an organic material and an inorganic material is laminated on the substrate. These resin film layer, inorganic film layer, and organic-inorganic film may be located anywhere on the solid base material, and need not have a polar group when not located on the outermost surface of the solid base material.

これらの樹脂膜層、無機膜層、又は有機−無機膜は固体基材に光学機能や機械的特性向上する等の機能を付与してもよく、付与しなくてもよい。固体基材の機械的特性を向上させる層の例としてはハードコート層が挙げられる。   These resin film layer, inorganic film layer, or organic-inorganic film may or may not have a function of improving the optical function and mechanical properties of the solid substrate. An example of a layer that improves the mechanical properties of the solid substrate is a hard coat layer.

光学機能を付与するための膜の例としては、反射防止膜、反射膜、半透過半反射膜、可視光反射赤外線透過膜、赤外線反射可視光透過膜、青色反射膜、緑色反射膜又は赤色反射膜、輝線カットフィルター、色調補正膜が1つ以上含まれる光学機能膜が挙げられる。これらの光学機能膜を有する固体基材上に低屈折率膜を形成することで、さらに別の光学機能を付与することができる。   Examples of films for imparting optical functions include antireflection films, reflective films, semi-transmissive and semi-reflective films, visible light reflective infrared transmissive films, infrared reflective visible light transmissive films, blue reflective films, green reflective films, and red reflective films. Examples thereof include an optical functional film including one or more films, bright line cut filters, and color tone correction films. Further optical functions can be imparted by forming a low refractive index film on a solid substrate having these optical function films.

例えば、反射防止機能、輝線カットフィルター機能、近赤外カットフィルター機能、色調補正機能のうち一つ以上の機能を有する固体基材に、低屈折率膜を形成すると、反射防止機能、輝線カットフィルター機能、近赤外カットフィルター機能、色調補正機能のうち、固体基材にない一つ以上の機能を付与することができ、プラズマディスプレイパネル、液晶表示装置等のディスプレイのための光学フィルタなどに好適な光学部材が得られる。   For example, when a low refractive index film is formed on a solid substrate having one or more of an antireflection function, a bright line cut filter function, a near infrared cut filter function, and a color tone correction function, the antireflection function and the bright line cut filter are formed. Among functions, near-infrared cut filter function, and color tone correction function, one or more functions not found in solid substrates can be added, and it is suitable for optical filters for displays such as plasma display panels and liquid crystal display devices. An optical member can be obtained.

また、導光板、拡散フィルム、プリズムフィルム、輝度向上フィルム、偏光板等の光学フィルムを固体基材として用いて、低屈折率膜を含む反射防止膜を形成して得られる光学フィルタは、光学フィルム界面での反射が抑制される。このため、このような光学フィルタを組み込んだ液晶表示装置は輝度も向上する。   An optical filter obtained by forming an antireflection film including a low refractive index film using an optical film such as a light guide plate, a diffusion film, a prism film, a brightness enhancement film, and a polarizing plate as a solid substrate is an optical film. Reflection at the interface is suppressed. For this reason, the brightness of a liquid crystal display device incorporating such an optical filter is improved.

また、光拡散性フィルムを固体基材として用いて、その固体基材に低屈折率膜を含む半透過半反射膜層を形成して得られる光学フィルタを組み込んだ半透過型液晶表示装置は外光反射による輝度が向上する。このように、フラットパネルディスプレイ等のディスプレイのためのフィルタ部材に微粒子積層膜を形成させることでそれら部材の高機能化を達成することができる。   In addition, a transflective liquid crystal display device incorporating an optical filter obtained by using a light diffusing film as a solid substrate and forming a transflective film layer including a low refractive index film on the solid substrate is not provided. Brightness due to light reflection is improved. As described above, by forming a fine particle laminated film on a filter member for a display such as a flat panel display, it is possible to achieve high functionality of those members.

また、低屈折率膜の形成を望まない固体基材の表面部分又は裏面部分には、粘着フィルムなどを貼り付ける等の微粒子分散液と固体基材との接触防止を施すことで、微粒子積層膜の形成を防ぐことができる。   In addition, it is possible to prevent contact between the solid dispersion and the fine particle dispersion by attaching an adhesive film or the like to the surface portion or the back surface portion of the solid substrate where formation of the low refractive index film is not desired. Can be prevented.

(C)ハードコート材料
ハードコート膜を積層することで固体基材の機械的特性が向上する。ハードコート膜となる材料には、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン系樹脂等の重合性不飽和二重結合含有化合物の架橋体や、有機シリケート化合物、シリコーン系樹脂又は金属酸化物などが挙げられる。重合性不飽和二重結合含有化合物としては、熱硬化性樹脂、放射線硬化型樹脂等の硬化性樹脂を用いることができるが、特に多官能重合性不飽和二重結合含有化合物を用いることが好ましい。
(C) Hard coat material By laminating a hard coat film, the mechanical properties of the solid substrate are improved. Examples of materials for the hard coat film include cross-linked products of polymerizable unsaturated double bond-containing compounds such as acrylic resins, urethane resins, and melamine resins, organic silicate compounds, silicone resins, and metal oxides. It is done. As the polymerizable unsaturated double bond-containing compound, a curable resin such as a thermosetting resin or a radiation curable resin can be used, and it is particularly preferable to use a polyfunctional polymerizable unsaturated double bond-containing compound. .

多官能重合性不飽和二重結合含有化合物としては、多価アルコールとメタクリル酸又はアクリル酸とのエステル(例、エチレングリコールジ−(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ−(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ−(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ−(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ−(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ−(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ−(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ−(メタ)アクリレート、1,3,5−シクロヘキサントリオールトリメタクリレート、ポリウレタンポリアクリレート、ポリエステルポリアクリレート)、ビニルベンゼンの誘導体(例、1,4−ジビニルベンゼン、4−ビニル安息香酸−2−アクリロイルエチルエステル、1,4−ジビニルシクロヘキサノン)、ビニルスルホン化合物(例、ジビニルスルホン)、アクリルアミド化合物(例、メチレンビスアクリルアミド)及びメタクリルアミド等が挙げられるが、これに制限するものではない。上記において(メタ)アクリレートは「メタクリレート又はアクリレート」を意味する。   Examples of the polyfunctional polymerizable unsaturated double bond-containing compound include esters of polyhydric alcohol and methacrylic acid or acrylic acid (eg, ethylene glycol di- (meth) acrylate, 1,4-cyclohexane diacrylate, pentaerythritol tetra- (Meth) acrylate, pentaerythritol tri- (meth) acrylate, trimethylolpropane tri- (meth) acrylate, trimethylolethane tri- (meth) acrylate, dipentaerythritol tetra- (meth) acrylate, dipentaerythritol penta- ( (Meth) acrylate, dipentaerythritol hexa- (meth) acrylate, 1,3,5-cyclohexanetriol trimethacrylate, polyurethane polyacrylate, polyester polyacrylate), vinyl base Zen derivatives (eg, 1,4-divinylbenzene, 4-vinylbenzoic acid-2-acryloylethyl ester, 1,4-divinylcyclohexanone), vinylsulfone compounds (eg, divinylsulfone), acrylamide compounds (eg, methylenebis) Acrylamide) and methacrylamide, but are not limited thereto. In the above, (meth) acrylate means "methacrylate or acrylate".

市販されている多官能重合性不飽和二重結合含有化合物の例としては、三菱レイヨン(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(ダイヤビームシリーズなど)、長瀬産業(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(デナコールシリーズなど)、新中村化学工業(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(NKエステルシリーズなど)、大日本インキ化学工業(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(UNIDICシリーズなど)、東亜合成化学工業(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(アロニックスシリーズなど)、日本油脂(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(ブレンマーシリーズなど)、日本化薬(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(KAYARADシリーズなど)、共栄社化学(株)製の多官能アクリル系硬化塗料(ライトエステルシリーズ、ライトアクリレートシリーズ等)が挙げられる。   Examples of commercially available polyfunctional polymerizable unsaturated double bond-containing compounds include polyfunctional acrylic cured paints (Diabeam series, etc.) manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., and polyfunctional acrylics manufactured by Nagase Sangyo Co., Ltd. -Based cured paint (Denacol series, etc.), Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. polyfunctional acrylic cured paint (NK ester series, etc.), Dainippon Ink & Chemicals Co., Ltd. multifunctional acrylic cured paint (UNIDIC) Series), multifunctional acrylic cured paints made by Toa Gosei Chemical Industry Co., Ltd. (Aronix series, etc.), multifunctional acrylic cured paints made by NOF Corporation (Blenmer series, etc.), Nippon Kayaku ( Co., Ltd. polyfunctional acrylic curable paint (KAYARAD series, etc.), Kyoeisha Chemical Co., Ltd. polyfunctional acrylic curable paint (light ester series, Ito acrylate series, etc.).

これらの多官能重合性不飽和二重結合含有化合物の重合を効率よく開始させる目的で重合開始剤を添加することが特に有効であり、その重合開始剤としてはアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーズベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド及びチオキサントン類が好ましい。   It is particularly effective to add a polymerization initiator for the purpose of efficiently initiating the polymerization of these polyfunctional polymerizable unsaturated double bond-containing compounds. As the polymerization initiator, acetophenones, benzophenones, Michler's benzoyl are used. Benzoates, α-amyloxime esters, tetramethylthiuram monosulfide and thioxanthones are preferred.

また、重合を促進させる目的で重合開始剤に加えて増感剤を用いてもよい。
さらに、レベリング剤、充填剤を添加してもよく、これら化合物中に必要に応じて添加剤を加えて塗工材料とする。
In addition to a polymerization initiator, a sensitizer may be used for the purpose of promoting polymerization.
Furthermore, a leveling agent and a filler may be added, and additives are added to these compounds as necessary to form a coating material.

この塗工材料を例えばバーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法等を用いて、コーティングして塗膜を形成させ、乾燥後、熱硬化型樹脂組成物を用いる場合には、加熱して該塗膜を硬化させることにより、また電離放射線硬化型樹脂組成物を用いる場合には、電離放射線を照射して該塗膜を硬化させることにより、ハードコート層を形成させてもよい。   The coating material is coated using, for example, a bar coating method, a knife coating method, a roll coating method, a blade coating method, a die coating method, a gravure coating method, etc. to form a coating film, and after drying, a thermosetting resin composition When using a product, the coating is cured by heating. When using an ionizing radiation curable resin composition, the coating is cured by irradiating with ionizing radiation. A layer may be formed.

電離放射線としては放射線、電子線、粒子線、ガンマー線、紫外線等が挙げられるが、特に紫外線が好ましく、その光源としては水銀灯による近紫外線からエキシマーレーザーによる真空紫外線までが使用できる。   Examples of the ionizing radiation include radiation, electron beams, particle beams, gamma rays, ultraviolet rays, and the like, and ultraviolet rays are particularly preferable. The light source can be from near ultraviolet rays using a mercury lamp to vacuum ultraviolet rays using an excimer laser.

ハードコート膜が形成した固体基材の市販品を用いてもよく、そのような市販品としては、きもと製のハードコートPET(KBフィルム)、東レ製のハードコートPET(タフトップN−TOP)、東洋包材製のハードコートフィルム、日新化成製のハードコートポリカーボネート(Lexan Margard、Lexan CTG AF)等が例として挙げられる。   A commercial product of a solid substrate formed with a hard coat film may be used, and as such a commercial product, hard coat PET (KB film) manufactured by Kimoto, hard coat PET manufactured by Toray (Tough Top N-TOP) Examples thereof include a hard coat film made by Toyo Packaging Co., Ltd., and a hard coat polycarbonate (Lexan Margard, Lexan CTG AF) made by Nisshin Kasei.

(D)中間層
固体基材に極性基を確実に導入するために、固体基材に中間層を積層して固体基材とすることができる。この場合、中間層は固体基材の表面層とされる。又は中間層材料が微細構造体を形成していてもよい。
(D) Intermediate layer In order to reliably introduce a polar group into a solid substrate, an intermediate layer can be laminated on the solid substrate to form a solid substrate. In this case, the intermediate layer is a surface layer of the solid substrate. Alternatively, the intermediate layer material may form a fine structure.

中間層は、固体基材と微粒子積層膜の間に設けられ、中間層が極性基を有することで固体基材と微粒子積層膜との密着性を向上させる。微粒子積層膜が中間層を介して固体基材と強固に接着するために、固体基材上の微粒子積層膜の表面硬度が向上すると考えられる。   The intermediate layer is provided between the solid base material and the fine particle laminated film, and the intermediate layer has a polar group to improve the adhesion between the solid base material and the fine particle laminated film. It is considered that the surface hardness of the fine particle laminated film on the solid substrate is improved because the fine particle laminated film is firmly bonded to the solid substrate through the intermediate layer.

中間層に含まれる極性基は、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、メルカプト基、スルフィド基、スルホン酸基、リン酸基、イソシアネート基、カルボキシル基、エステル基、カルボニル基、水酸基、シラノール基のうち一つ又は二つ以上の官能基であることが望ましい。
中間層の材料としては、これらの基を有する樹脂、シランカップリング剤などを使用することができる。
The polar group contained in the intermediate layer is vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryloxy group, acryloxy group, amino group, ureido group, chloropropyl group, mercapto group, sulfide group, sulfonic acid group, phosphoric acid group, isocyanate group. , A carboxyl group, an ester group, a carbonyl group, a hydroxyl group, or a silanol group, preferably one or more functional groups.
As the material for the intermediate layer, resins having these groups, silane coupling agents, and the like can be used.

中間層の材料としての樹脂には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル・BR>ナあって水酸基又はカルボキシル基を有するもの、カルボキシル基又はアミノ基を有するポリアミド、ポリビニルアルコール、アクリル酸又はメタクリル酸の重合体又は共重合体などがある。   The resin as the material of the intermediate layer includes polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc. and having a hydroxyl group or carboxyl group, polyamide having a carboxyl group or amino group, polyvinyl alcohol, acrylic Examples include acids or methacrylic acid polymers or copolymers.

固体基材へのこの中間層の積層は、例えば、極性基を有する樹脂を溶剤に溶解して得た塗布液を固体基材に塗布し乾燥する方法、中間層を構成する樹脂の原料となるモノマーやオリゴマー(この中には、極性基を有するモノマーやオリゴマーが含まれる)を固体基材に塗布し、反応硬化させる方法、中間層としての樹脂の原料モノマーやオリゴマーにシランカップリング剤を混ぜて塗布し、反応硬化させる方法などにより行うことができる。前述の中間層の形成方法に加えて、中間層材料を金型に転写するなどして、中間層材料を固体基材にしてもよい。   The lamination of the intermediate layer on the solid substrate is, for example, a method of applying a coating solution obtained by dissolving a resin having a polar group in a solvent and drying the solid substrate, and a raw material for the resin constituting the intermediate layer. Monomers and oligomers (including monomers and oligomers having polar groups) are applied to a solid substrate and reacted and cured. A silane coupling agent is mixed with the raw material monomers and oligomers of the resin as the intermediate layer. It can be performed by a method such as coating and reaction curing. In addition to the method for forming the intermediate layer described above, the intermediate layer material may be used as a solid substrate, for example, by transferring the intermediate layer material to a mold.

極性基が付与されたポリエステル系樹脂の塗布液を次のように製造してもよい。
ジメチルテレフタレート117部、ジメチルイソフタレート117部、エチレングリコール103部、ジエチレングリコール58部、酢酸亜鉛0.08部及び三酸化アンチモン0.08部を反応容器中で40〜220℃に昇温させて、3時間エステル交換反応させ、ポリエステル形成成分を得る。
You may manufacture the coating liquid of the polyester-type resin to which the polar group was provided as follows.
117 parts of dimethyl terephthalate, 117 parts of dimethyl isophthalate, 103 parts of ethylene glycol, 58 parts of diethylene glycol, 0.08 part of zinc acetate and 0.08 part of antimony trioxide were heated to 40-220 ° C. in a reaction vessel, and 3 Transesterification is performed for a time to obtain a polyester-forming component.

次いで、5−ナトリウムスルホイソフタル酸9部を添加して220〜260℃で1時間エステル化反応させ、さらに減圧下(10〜0.2mmHg)で2時間重縮合反応を行ない、平均分子量18000、軟化点140℃のスルホン酸基を付与したポリエステル共重合体を得る。   Next, 9 parts of 5-sodium sulfoisophthalic acid was added, and the esterification reaction was carried out at 220 to 260 ° C. for 1 hour, followed by a polycondensation reaction under reduced pressure (10 to 0.2 mmHg) for 2 hours, with an average molecular weight of 18000, softening A polyester copolymer having a sulfonic acid group having a point of 140 ° C. is obtained.

このスルホン酸基を付与したポリエステル共重合体300部とn−ブチルセロソルブ140部とを150〜170℃で3時間撹拌して均一な粘稠溶融液を得、この溶融液に水560部を徐々に添加してポリエステル系樹脂水分散液を得ることができる。
市販品であるスルホン酸が付与された水分散ポリエステル樹脂(例えば、バイロナールMD−1200、東洋紡積(株)製、商品名)を利用してもよい。
300 parts of the polyester copolymer provided with the sulfonic acid group and 140 parts of n-butyl cellosolve are stirred at 150 to 170 ° C. for 3 hours to obtain a uniform viscous melt, and 560 parts of water is gradually added to the melt. It can be added to obtain a polyester resin aqueous dispersion.
A commercially available water-dispersed polyester resin to which a sulfonic acid is added (for example, Vylonal MD-1200, manufactured by Toyobo Co., Ltd., trade name) may be used.

前記手順において、5−ナトリウムスルホイソフタル酸の代わりに、スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4−スルホナフタレン−2,7−ジカルボン酸及びそれらのエステル形成性誘導体などの金属塩を用いても、スルホン酸基を付与したポリエステル共重合体を得ることができる。   In the above procedure, a metal salt such as sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid and their ester-forming derivatives may be used instead of 5-sodium sulfoisophthalic acid. A polyester copolymer provided with an acid group can be obtained.

金属塩における金属の例としては、ナトリウム、リチウム、カリウム、マグネシウムなどが挙げられる。
また、5−ナトリウムスルホイソフタル酸の代わりに、5−アミノイソフタル酸などを用いることで、アミノ基を付与したポリエステル共重合体を得ることができる。
Examples of the metal in the metal salt include sodium, lithium, potassium, magnesium and the like.
Moreover, the polyester copolymer provided with the amino group can be obtained by using 5-aminoisophthalic acid or the like instead of 5-sodium sulfoisophthalic acid.

極性基が付与されたポリウレタン系樹脂を次のように製造してもよい。
アリルアルコールから出発したエチレンオキシドのポリエーテルをメタ重亜硫酸ナトリウムでスルホン化したスルホン酸ナトリウムを含むポリエーテル(SO−含有量8.3質量%、ポリエチレンオキシド含有量83質量%)192部、ポリテトラメチレンアジペート1013部及びビスフェノールAで開始されたポリプロピレンオキシドポリエーテル248部を混合し、減圧下(10〜0.2mmHg)100℃で脱水してこの混合物を70℃とし、これにイソホロンジイソシアネート178部とヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート244部との混合物を加え、さらに、生成混合物をイソシアネート含有量が5.6質量%になるまで80〜90℃の範囲で撹拌する。
You may manufacture the polyurethane-type resin to which the polar group was provided as follows.
192 parts of a polyether containing sodium sulfonate obtained by sulfonating a polyether of ethylene oxide starting from allyl alcohol with sodium metabisulfite (SO 3 -content: 8.3 mass%, polyethylene oxide content: 83 mass%), polytetra 1013 parts of methylene adipate and 248 parts of polypropylene oxide polyether initiated with bisphenol A were mixed and dehydrated under reduced pressure (10-0.2 mmHg) at 100 ° C. to 70 ° C., to which 178 parts of isophorone diisocyanate and A mixture with 244 parts of hexamethylene-1,6-diisocyanate is added and the resulting mixture is further stirred in the range of 80-90 ° C. until the isocyanate content is 5.6% by weight.

得られたプレポリマーを60℃に冷却し、ヘキサメチレンジイソシアネート3モルと水1モルから得られるビウレットポリイソシアネート56部とイソホロンジアミンとアセトンから得られるビスケチミン173部とを順次加える。
次いでヒドラジン水和物の15部を溶解した50℃水溶液をこの混合物に激しく撹拌しながら加え、ポリウレタン系樹脂水分散液を得ることができる。
The resulting prepolymer is cooled to 60 ° C., and 56 parts of biuret polyisocyanate obtained from 3 moles of hexamethylene diisocyanate and 1 mole of water, and 173 parts of bisketimine obtained from isophoronediamine and acetone are successively added.
Next, a 50 ° C. aqueous solution in which 15 parts of hydrazine hydrate is dissolved can be added to this mixture with vigorous stirring to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion.

官能基が付与するように調製された樹脂としては、有機溶剤可溶型の非晶性ポリエステル樹脂が挙げられ、その市販品としては、東洋紡績(株)製、バイロン(103、200、220、226、240、245、270、280、290、296、300、500、516、530、550、560、600、630、650、660、670、885、GK110、GK130、GK140、GK150、GK180、GK190、GK250、GK330、GK360、GK590、GK640、GK680、GK780、GK810、GK880、GK890、BX1001、商品名)が挙げられる。   Examples of the resin prepared so that the functional group is imparted include organic solvent-soluble amorphous polyester resins. Examples of commercially available products include BYRON (103, 200, 220, manufactured by Toyobo Co., Ltd.). 226, 240, 245, 270, 280, 290, 296, 300, 500, 516, 530, 550, 560, 600, 630, 650, 660, 670, 885, GK110, GK130, GK140, GK150, GK180, GK190, GK250, GK330, GK360, GK590, GK640, GK680, GK780, GK810, GK880, GK890, BX1001, trade names).

また、水分散ポリエステル樹脂が挙げられ、その市販品としては、東洋紡積(株)製、バイロナール(MD−1100、MD−1200、MD−1220、MD−1245、MD−1250、MD−1335、MD−1400、MD−1480、MD−1500、MD−1930、MD−1985、商品名等)が挙げられる。   Moreover, water-dispersed polyester resin is mentioned, As a commercial item, Toyobo Co., Ltd. product, Bironal (MD-1100, MD-1200, MD-1220, MD-1245, MD-1250, MD-1335, MD -1400, MD-1480, MD-1500, MD-1930, MD-1985, trade names, etc.).

また、ポリエステルウレタン樹脂が挙げられ、その市販品としては、東洋紡績(株)製、バイロン(UR−1350、UR−1400、UR−2300、UR−3200、UR−3210、UR−3500、UR−4125、UR−5537、UR−8200、UR−8300、UR−8700、UR−9500、商品名等)が挙げられる。   Moreover, a polyester urethane resin is mentioned, As a commercial item, Toyobo Co., Ltd. make, Byron (UR-1350, UR-1400, UR-2300, UR-3200, UR-3210, UR-3500, UR- 4125, UR-5537, UR-8200, UR-8300, UR-8700, UR-9500, trade names, etc.).

本発明において、前記シランカップリング剤としては、下記化学式(I)で表されるものが挙げられる。   In the present invention, examples of the silane coupling agent include those represented by the following chemical formula (I).

(ただし、式中、Rは非加水分解性基であって、ビニルアルキル基、エポキシアルキル基、スチリルアルキル基、メタクリロキシアルキル基、アクリロキシアルキル基、アミノアルキル基、ウレイドアルキル基、クロロプロピルアルキル基やスルフィドアルキル基等のハロゲンアルキル基、メルカプトアルキル基、イソシアネートアルキル基又はヒドロキシアルキル基である。Rは加水分解性基であって炭素数が1〜6のアルキル基、nは1〜3の整数を示し、Rが複数ある場合、各Rは互いに同一であっても異なっていてもよく、ORが複数ある場合、各ORは互いに同一であっても異なっていてもよい。) (In the formula, R 1 is a non-hydrolyzable group, which is a vinylalkyl group, an epoxyalkyl group, a styrylalkyl group, a methacryloxyalkyl group, an acryloxyalkyl group, an aminoalkyl group, a ureidoalkyl group, a chloropropyl group, A halogen alkyl group such as an alkyl group or a sulfide alkyl group, a mercaptoalkyl group, an isocyanate alkyl group or a hydroxyalkyl group, R 2 is a hydrolyzable group having 1 to 6 carbon atoms, and n is 1 to 1 3 of an integer, when R 1 are a plurality, each R 1 may be the being the same or different, when OR 2 is more, even if each OR 2 is not being the same or different Good.)

固体基材のシランカップリング剤処理の例としては、まず、シランカップリング剤を水性媒体中で、酸の存在下又は不存在下、アルコキシ基を加水分解してシラノール基とし、得られたシラン溶液に固体基材を接触させることで、固体基材表面に存在する水酸基にシラノール基を水素結合的に吸着させ、その後、固体基材を乾燥処理することにより行うことができ、これにより脱水縮合反応がおこり、非加水分解性基を固体基材表面に付与することができる。   As an example of a silane coupling agent treatment of a solid substrate, first, a silane coupling agent is hydrolyzed to an silanol group by hydrolyzing an alkoxy group in an aqueous medium in the presence or absence of an acid. By bringing the solid substrate into contact with the solution, silanol groups can be adsorbed by hydrogen bonding to the hydroxyl groups present on the surface of the solid substrate, and then the solid substrate can be dried, thereby performing dehydration condensation. A reaction takes place and a non-hydrolyzable group can be imparted to the surface of the solid substrate.

非加水分解性基と反応しなかったシラノール基も本発明における極性基として機能し、微粒子積層膜と相互作用することで、固体基材と微粒子積層膜の密着が得られる。詳細は明らかではないが、相互作用には、共有結合、分子間力、ファンデルワールス力のいずれかが一つ以上寄与していると考えられる。   The silanol group that has not reacted with the non-hydrolyzable group also functions as a polar group in the present invention, and the solid substrate and the fine particle laminated film can be adhered by interacting with the fine particle laminated film. Although details are not clear, it is considered that one or more of covalent bonds, intermolecular forces, and van der Waals forces contribute to the interaction.

シランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルフェニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン等のビニル基官能性シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のアルキル基又はアリール基官能性シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジイソプロペノキシシラン、メチルトリグリシドキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基官能性シラン、p−スチリルトリメトキシシラン等のスチリル基官能性シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリ(メタクリロキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシ基官能性シラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリロキシ基官能性シラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチ
リデン)−プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基官能性シラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイド基官能性シラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロロプロピル基官能性シラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のメルカプト基官能性シラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド基官能性シラン、γ−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、トリメチルシリルイソシアネート、ジメチルシリルイソシアネート、フェニルシリルトリイソシアネート、テトライソシアネートシラン、メチルシリルトリイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネート、エトキシシラントリイソシアネート等のイソシアネート基官能性シランなどがある。
Specific examples of the silane coupling agent include vinyl trichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylphenyltrimethoxysilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, and other vinyl group functional silanes, Alkyl group or aryl group functional silane such as methoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltri Epoxy functional groups such as methoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiisopropenoxysilane, methyltriglycidoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane Functional silane, styryl group functional silane such as p-styryltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methyltri (methacryloxyethoxy) silane, γ-methacryloxypropylmethyldi Methacryloxy group functional silanes such as ethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, acryloxy group functional silanes such as γ-acryloxypropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane , Γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopro Rumethyldimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylamino) Ethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-triethoxysilyl-N- (1,3-dimethyl-butylidene) -propylamine, N-phenyl-3-aminopropyltri Amino group functional silane such as methoxysilane, ureido group functional silane such as γ-ureidopropyltriethoxysilane, chloropropyl group functional silane such as γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ -Mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropi Mercapto group functional silane such as methyldimethoxysilane, sulfide group functional silane such as bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane, trimethylsilyl isocyanate, dimethylsilyl isocyanate, phenylsilyl triisocyanate, tetra Examples include isocyanate group-functional silanes such as isocyanate silane, methylsilyl triisocyanate, vinylsilyl triisocyanate, and ethoxysilane triisocyanate.

これらのシランカップリング剤を用いて、微粒子の表面に官能基を付与してもよい。これにより、微粒子間や微粒子−基板間に共有結合、分子間力、ファンデアワールス力のいずれか一つ以上の引力を確実に与えることができる。   A functional group may be imparted to the surface of the fine particles using these silane coupling agents. Accordingly, at least one of attractive forces among the covalent bonds, the intermolecular forces, and the van der Waals forces between the fine particles and between the fine particles and the substrate can be reliably applied.

シランカップリング剤の市販品としては、例えば、ビニル基を有するKA−1003、KBM−1003、KBE−1003、エポキシ基を有するKBM−303、KBM−403、KBE−402、KBE−403、スチリル基を有するKBM−1403、メタクリロキシ基を有するKBM−502、KBM−503、KBE−502、KBE−503、アクリロキシ基を有するKBM−5103、アミノ基を有するKBM−602、KBM−603、KBE−603、KBM−903、KBE−903、KBE−9103、KBM−573、KBM−575、KBM−6123、ウレイド基を有するKBE−585、クロロプロピル基を有するKBM−703、メルカプト基を有するKBM−802、KBM−803、スルフィド基を有するKBE−846、イソシアネート基を有するKBE−9007(いずれも信越化学工業(株)製、商品名)等が挙げられる。   Examples of commercially available silane coupling agents include KA-1003 having a vinyl group, KBM-1003, KBE-1003, KBM-303 having an epoxy group, KBM-403, KBE-402, KBE-403, and a styryl group. KBM-1403 having a methacryloxy group, KBM-502, KBM-503, KBE-502, KBE-503, KBM-5103 having an acryloxy group, KBM-602 having an amino group, KBM-603, KBE-603, KBM-903, KBE-903, KBE-9103, KBM-573, KBM-575, KBM-6123, KBE-585 having a ureido group, KBM-703 having a chloropropyl group, KBM-802 having a mercapto group, KBM -803, with sulfide group That KBE-846, KBE-9007 (Shin-Etsu Chemical none Co., Ltd., trade name) having an isocyanate group and the like.

また、シランカップリング剤をすでに溶剤や水に希釈したプライマーを用いて中間層を形成してもよい。プライマーの市販品としては、例えば、アミノ基を有するシランカップリング剤を希釈したKBP−40、KBP−41、KBP−43、KBP−90、イソシアネート基を有するシランカップリング剤を希釈したKBP−44、メルカプト基を有するシランカップリング剤を希釈したX−12−414(信越化学工業(株)製、商品名)等が挙げられる。   Alternatively, the intermediate layer may be formed using a primer in which the silane coupling agent is already diluted in a solvent or water. Examples of commercially available primers include KBP-40, KBP-41, KBP-43, KBP-90 diluted with a silane coupling agent having an amino group, and KBP-44 diluted with a silane coupling agent having an isocyanate group. And X-12-414 (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) diluted with a silane coupling agent having a mercapto group.

中間層には極性基を有する樹脂を用いることが固体基材と中間層との密着を得るために好ましい。シランカップリング剤や樹脂を中間層として固体基材上に形成する際に、採用できる塗布法としては、よく知られた方法により行うことができ、例えば、リバースロール・コート法、グラビア・コート法、キス・コート法、ロールブラッシュ法、スプレーコート法、エアナイフコート法、ワイヤーバーバーコート法、パイプドクター法及びカーテン・コート法、スピンコート法、ディップコート法、交互積層法等を採用することができる。これらの方法を単独で又は組み合わせて行うことができる。いずれの塗布法においても、微細構造を中間層が追従するように、塗布液の濃度を希釈することが望ましい。   A resin having a polar group is preferably used for the intermediate layer in order to obtain adhesion between the solid substrate and the intermediate layer. As a coating method that can be adopted when forming a silane coupling agent or resin as an intermediate layer on a solid substrate, it can be performed by a well-known method, for example, reverse roll coating method, gravure coating method, etc. Kiss coating method, roll brushing method, spray coating method, air knife coating method, wire barber coating method, pipe doctor method and curtain coating method, spin coating method, dip coating method, alternating lamination method, etc. can be adopted . These methods can be performed alone or in combination. In any coating method, it is desirable to dilute the concentration of the coating solution so that the intermediate layer follows the fine structure.

固体基材と中間層との密着をより確実にするために、固体基材にコロナ放電処理、グロー放電処理、プラズマ処理、紫外線照射、オゾン処理、アルカリや酸等による化学的エッチング処理を施してもよい。   In order to ensure the adhesion between the solid substrate and the intermediate layer, the solid substrate is subjected to corona discharge treatment, glow discharge treatment, plasma treatment, ultraviolet irradiation, ozone treatment, chemical etching treatment with alkali, acid, etc. Also good.

固体基材(中間層を含んでもよい)表面の電荷密度を均一にし、微粒子をムラなく吸着させることを目的として、電解質ポリマー層を形成してもよい。電解質ポリマーには、プラスの電荷を有するポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)やポリエチレンイミン(PEI)又はマイナスの電荷を有するポリスチレンスルホン酸ナトリウム(PSS)が好ましい。   An electrolyte polymer layer may be formed for the purpose of making the charge density of the surface of the solid substrate (which may include an intermediate layer) uniform and adsorbing fine particles evenly. For the electrolyte polymer, polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) having a positive charge, polyethyleneimine (PEI), or sodium polystyrene sulfonate (PSS) having a negative charge is preferable.

また、アドバンスト マテリアル(Advanced Material)13巻52−54頁(2001年発行)に示されるように、交互積層法を用いて、荷電の符号の異なる2種類の電解質ポリマーの交互積層膜を固体基材(中間層を含んでもよい)に形成してもよい。   In addition, as shown in Advanced Material, Vol. 13, pp. 52-54 (issued in 2001), an alternating lamination method is used to form an alternating laminated film of two types of electrolyte polymers with different charge signs. (It may include an intermediate layer).

これら電解質ポリマー層を中間層として固体基材表面に形成する場合は、電解質ポリマー層を固体基材と密着させることが望ましい。密着させる方法としては、固体基材や固体基材表面層がポリマーである場合、熱、光、電子線、γ線等の従来公知の方法によって、電解質ポリマーなどを固体基材表面のポリマーに結合させる方法が挙げられる。   When these electrolyte polymer layers are formed on the surface of the solid substrate as an intermediate layer, it is desirable that the electrolyte polymer layer is in close contact with the solid substrate. When the solid substrate or the solid substrate surface layer is a polymer, the electrolyte polymer or the like is bonded to the polymer on the surface of the solid substrate by a conventionally known method such as heat, light, electron beam, or γ ray. The method of letting it be mentioned.

また、この方法を用いて極性基を有するモノマーを固体基材にグラフトさせてもよい。極性基を有するモノマーとしては、アクリル酸若しくはメタクリル酸又はそれらのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、イタコン酸又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン酸塩、アリルアミン又はそのハロゲン化水素酸塩、3−ビニルプロピオン酸又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、ビニルスルホン酸又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、ビニルスチレンスルホン酸又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、2−スルホエチレンアクリレート、2−スルホエチレンメタクリレート、3−スルホプロピレンアクリレート、3−スルホプロピレンメタクリレート又はそれらのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン塩、モノ(2−アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、アシッドホスホオキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等のリン酸モノマー又はそのアルカリ金属塩若しくはアミン塩が挙げられる。   Moreover, you may graft the monomer which has a polar group on a solid base material using this method. Examples of the monomer having a polar group include acrylic acid or methacrylic acid or an alkali metal salt or amine salt thereof, itaconic acid or an alkali metal salt or amine salt thereof, allylamine or a hydrohalide salt thereof, 3-vinyl propionic acid, or Its alkali metal salt or amine salt, vinyl sulfonic acid or its alkali metal salt or amine salt, vinyl styrene sulfonic acid or its alkali metal salt or amine salt, 2-sulfoethylene acrylate, 2-sulfoethylene methacrylate, 3-sulfopropylene acrylate 3-sulfopropylene methacrylate or an alkali metal salt or amine salt thereof, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid or an alkali metal salt or amine salt thereof, mono (2-acryloyl) Oxyethyl) acid phosphate, mono (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate, phosphoric acid monomer or an alkali metal salt or amine salt thereof, such as acidphosphoxyethyl polyethylene glycol mono (meth) acrylate and the like.

(E)微粒子積層膜の形成方法
Langmuir,Vol.13,pp.6195−6203,(1997)に示されるように、固体基材を電解質ポリマー溶液に接触する工程と微粒子分散溶液に接触する工程とを交互に繰り返す方法(交互積層法)により、固体基材上に微粒子積層膜を形成することができる。繰り返す回数に特に制限はないが、その回数により、薄膜の膜厚を制御することができる。上記の交互積層法において、交互に繰り返す回数は、1回以上百回以下とすることが透明性を確保する上で好ましい。また上記の交互積層法において、電解質ポリマー溶液に接触する工程で終わるよりも、微粒子分散溶液に接触する工程で終わることが好ましい。
(E) Formation method of fine particle laminated film Langmuir, Vol. 13, pp. 6195-6203, (1997), the method of alternately contacting the step of contacting the solid substrate with the electrolyte polymer solution and the step of contacting the fine particle dispersion solution (alternate lamination method) is performed on the solid substrate. A fine particle laminated film can be formed. The number of repetitions is not particularly limited, but the thickness of the thin film can be controlled by the number of repetitions. In the above alternate lamination method, the number of times of repeating alternately is preferably 1 to 100 times in order to ensure transparency. Moreover, in said alternating lamination method, it is preferable to complete | finish in the process contacted with a fine particle dispersion solution rather than the process contacted with an electrolyte polymer solution.

このような微粒子積層膜の形成方法について図面を参照して説明する。図5は、交互積層法による微粒子積層膜の形成過程を模式的に示す図である。図5(A)は、電解質ポリマー溶液と微粒子分散液とを基板上にそれぞれ1回のみ接触させた後の様子を示し、基板(固体基材)10上、ポリカチオン(電解質ポリマー)12が接触し、さらに該ポリカチオン12上に微粒子14が接触している。図1(B)は、同図(A)状態に対し、さらに交互積層を2回行った後の状態を示す。図1(B)に示すように、交互積層により、微粒子積層膜16が形成され、層の内部には空隙18が形成される。
図6は、以上のようにして交互積層を繰り返した微粒子積層膜に対し、後述する珪素化合物溶液を接触させる工程を模式的に示す。図6(A)は、図5において形成した微粒子積層膜16を示し、同図(B)は、この微粒子積層膜16に珪素化合物溶液を接触させ、珪素化合物溶液の生成物20により基板10と微粒子14、あるいは微粒子14同士が結合した状態を示す。
A method for forming such a fine particle laminated film will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram schematically showing the formation process of the fine particle laminated film by the alternating lamination method. FIG. 5A shows a state after the electrolyte polymer solution and the fine particle dispersion are brought into contact with the substrate only once. The polycation (electrolyte polymer) 12 is in contact with the substrate (solid base material) 10. Furthermore, fine particles 14 are in contact with the polycation 12. FIG. 1B shows a state after the alternate lamination is further performed twice with respect to the state of FIG. As shown in FIG. 1B, the fine particle laminated film 16 is formed by alternating lamination, and a void 18 is formed inside the layer.
FIG. 6 schematically shows a step of bringing a silicon compound solution, which will be described later, into contact with the fine particle laminated film that has been alternately laminated as described above. FIG. 6A shows the fine particle laminated film 16 formed in FIG. 5, and FIG. 6B shows that the silicon compound solution is brought into contact with the fine particle laminated film 16, and the product 20 of the silicon compound solution makes contact with the substrate 10. A state in which the fine particles 14 or the fine particles 14 are bonded to each other is shown.

各工程において吸着が進行して表面電荷が反転すると、さらなる静電吸着は起こらなくなるために、電解質ポリマー溶液又は微粒子分散溶液の一回の接触により形成される膜の厚さは制御できる。また余分に物理吸着した材料は、吸着面をリンスすることで除去できる。   When adsorption progresses in each step and the surface charge is reversed, further electrostatic adsorption does not occur. Therefore, the thickness of the film formed by one contact of the electrolyte polymer solution or the fine particle dispersion solution can be controlled. Further, the material that has been physically adsorbed excessively can be removed by rinsing the adsorption surface.

さらに、表面電荷が反転する限り、膜の形成を継続することができる。そのため、通常のディップコート法よりも、交互積層法で形成した薄膜の膜厚均一性は高く、かつ膜厚制御性も高い。高い膜厚制御性は微粒子積層膜が光干渉効果によって所望の光学機能を発現するために重要である。リンス液は、水、有機溶媒又は水と水溶性の有機溶媒のような混合溶媒が好ましい。水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が挙げられる。   Furthermore, as long as the surface charge is reversed, the film formation can be continued. Therefore, the film thickness uniformity of the thin film formed by the alternating lamination method is higher and the film thickness controllability is higher than the normal dip coating method. High film thickness controllability is important for the fine particle laminated film to exhibit a desired optical function by the optical interference effect. The rinsing liquid is preferably water, an organic solvent, or a mixed solvent such as water and a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, propanol, acetone, dimethylformamide, acetonitrile and the like.

微粒子積層膜の形成装置としては、J.Appl.Phys.,Vol.79,pp.7501−7509,(1996)や国際公開第2000/013806号パンフレットに示されるように、固体基材を固定したアームが自動的に動き、プログラムに従って固体基材を電解質ポリマー溶液中や微粒子分散液中又はリンス液中に浸漬させるディッパーと呼ばれる装置を用いてもよい。   As an apparatus for forming a fine particle laminated film, J.A. Appl. Phys. , Vol. 79, pp. As shown in 7501-7509, (1996) and WO 2000/013806 pamphlet, the arm on which the solid base is fixed automatically moves, and the solid base is moved into the electrolyte polymer solution or the fine particle dispersion according to the program. Or you may use the apparatus called a dipper to immerse in a rinse liquid.

また、固体基材上に電解質ポリマー溶液又は微粒子分散液を滴下又はスプレーすることで微粒子積層膜を形成してもよい。その際、リンス液は滴下、スプレー、シャワーのいずれか又は組み合わせた方法で供給されてもよい。また固体基材は、搬送や回転などの運動を行っていてもよい。   Further, the fine particle laminated film may be formed by dropping or spraying an electrolyte polymer solution or a fine particle dispersion on a solid substrate. At that time, the rinsing liquid may be supplied by any of dripping, spraying, showering, or a combined method. Further, the solid substrate may perform movement such as conveyance and rotation.

(F)微粒子分散液
本発明で用いる微粒子分散液は、後述する微粒子が、水、有機溶媒又は水と水溶性の有機溶媒のような混合溶媒である媒体(液)に分散されたものである。水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が挙げられる。
(F) Fine particle dispersion The fine particle dispersion used in the present invention is obtained by dispersing fine particles described later in a medium (liquid) that is a mixed solvent such as water, an organic solvent, or water and a water-soluble organic solvent. . Examples of the water-soluble organic solvent include methanol, ethanol, propanol, acetone, dimethylformamide, acetonitrile and the like.

微粒子分散液中に占める微粒子の割合は、通常0.005質量%以上15質量%以下が好ましく、0.001質量%以上10質量%以下がより好ましく、0.01質量%以上5質量%以下がさらに好ましい。微粒子の割合が低すぎると微粒子積層膜が形成できず、高すぎると微粒子同士の凝集により微粒子積層膜が透明性や平坦性を損なうために好ましくない。微粒子の分散性が低い場合は、分散性を改善するために、微粒子分散液を調製する際にいわゆる分散剤を用いることができる。   The proportion of fine particles in the fine particle dispersion is usually preferably 0.005% by mass to 15% by mass, more preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.01% by mass to 5% by mass. Further preferred. If the proportion of the fine particles is too low, a fine particle laminated film cannot be formed, and if it is too high, the fine particle laminated film impairs transparency and flatness due to aggregation of fine particles. When the dispersibility of the fine particles is low, a so-called dispersant can be used when preparing the fine particle dispersion in order to improve the dispersibility.

このような分散剤としては、界面活性剤や電解質ポリマー又は非イオン性のポリマーなどを用いることができる。これらの分散剤の使用量は、用いる分散剤の種類によって異なるものであるが、一般に、微粒子に対する分散剤の量が0.00001〜1質量%程度であることが好ましく、多すぎるとゲル化・分離を起こしたり、分散液中で微粒子が電気的に中性となったりし、微粒子積層膜が得られにくくなる。   As such a dispersant, a surfactant, an electrolyte polymer, a nonionic polymer, or the like can be used. The amount of these dispersants to be used varies depending on the type of the dispersant to be used. In general, the amount of the dispersant with respect to the fine particles is preferably about 0.00001 to 1% by mass. Separation occurs, or the fine particles become electrically neutral in the dispersion, making it difficult to obtain a fine particle laminated film.

また、微粒子分散液のpHは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ性水溶液又は塩酸、硫酸等の酸性水溶液により1〜13の範囲で調整することができ、分散剤によってもpHを調整することができる。微粒子分散液のpHが等電位点からずれるほど、固体基材や電解質ポリマーとの静電的引力が強くなる傾向がある。なお、等電位点とは微粒子の表面電位が0となり、静電反発力がなくなるために粒子が凝集を起こすpH値であるが、等電位点は表面水酸基の数や結晶構造により異なるため、微粒子の材料によって異なる。   The pH of the fine particle dispersion can be adjusted in the range of 1 to 13 with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or potassium hydroxide or an acidic aqueous solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid, and the pH can also be adjusted with a dispersant. Can do. As the pH of the fine particle dispersion deviates from the equipotential point, the electrostatic attractive force with the solid substrate or the electrolyte polymer tends to increase. The equipotential point is a pH value at which the surface potential of the fine particles becomes 0 and the electrostatic repulsion force disappears, so that the particles aggregate. However, the equipotential point varies depending on the number of surface hydroxyl groups and the crystal structure. It depends on the material.

(G)微粒子材料
本発明に用いる微粒子分散液に分散されている微粒子の平均一次粒子径は、1nm以上、100nm以下であることが、微粒子積層膜が高い透明性を有し、その結果、微細構造体の幾何光学的な性能を損なわないために好ましく、2nm以上、40nm以下がより好ましく、3nm以上、20nm以下がさらに好ましい。平均一次粒子径が1nm未満の微粒子は形成が難しくなる。平均一次粒子径が100nmを超えると、透明な微粒子積層膜を形成しにくくなり、固体基材表面に微細構造体がある場合は、その微細構造体の幾何光学的な性能を損なう。
(G) Fine particle material The average primary particle size of the fine particles dispersed in the fine particle dispersion used in the present invention is 1 nm or more and 100 nm or less, so that the fine particle laminated film has high transparency. In order not to impair the geometrical optical performance of the structure, it is preferably 2 nm or more and 40 nm or less, more preferably 3 nm or more and 20 nm or less. Fine particles having an average primary particle diameter of less than 1 nm are difficult to form. When the average primary particle diameter exceeds 100 nm, it becomes difficult to form a transparent fine particle laminated film, and when there is a fine structure on the surface of the solid substrate, the geometric optical performance of the fine structure is impaired.

また、交互積層法で微粒子積層膜を形成する場合、交互積層回数1回あたりの微粒子積層膜の膜厚変化量は、通常は微粒子の平均一次粒子径と同程度である。そのため、平均一次粒子径が大きすぎると膜厚制御の精度が低くなり、光学機能発現に膜厚を精度良く得ることが困難になる。
なお、微粒子積層膜の光学機能発現に必要な膜厚dを、次式(1)に示す
In addition, when the fine particle laminated film is formed by the alternating lamination method, the amount of change in the film thickness of the fine particle laminated film per one alternate lamination is usually about the same as the average primary particle diameter of the fine particles. Therefore, if the average primary particle size is too large, the accuracy of film thickness control is lowered, and it is difficult to obtain a film thickness with high accuracy in terms of optical function expression.
Incidentally, the film thickness d 1 required optical functional expression of particle laminated film, shown in the following equation (1)

(ただし、式中、λは光学的機能を発現したい波長、nは膜の屈折率、xは通常2〜8である)で求められる(光学薄膜技術、日本オプトメカトロニクス協会、岡本幹夫著、pp.7−45、2002年1月15日発行、参照)。 (Where, λ is the wavelength at which the optical function is desired to be developed, n is the refractive index of the film, and x is usually 2 to 8) (Optical Thin Film Technology, Japan Opto-Mechatronics Association, Mikio Okamoto, pp 7-45, issued January 15, 2002, see).

本発明において、微粒子の平均一次粒子径、平均二次粒子径、一次粒子がつながった形状の粒子の粒子径の測定は、公知の方法を用いて行うことができる。本発明では、一次粒子がつながった形状の粒子を数珠状粒子と表現する場合がある。   In the present invention, the average primary particle diameter, the average secondary particle diameter, and the particle diameter of particles having a shape in which primary particles are connected can be measured using a known method. In the present invention, particles having a shape in which primary particles are connected may be expressed as beaded particles.

一次粒子が凝集せずに微粒子分散液中に分散している場合、平均一次粒子径を動的散乱法により測定することができる。ただし、一次粒子が凝集した二次粒子の場合や一次粒子が共有結合してなる数珠状粒子の場合は、動的散乱法により測定されるのは平均一次粒子ではなく、平均二次粒子径や数珠状粒子の粒子径である。二次粒子や数珠状粒子における平均一次粒子径はBET法や電子顕微鏡法によって測定できる。   When primary particles are not aggregated but are dispersed in the fine particle dispersion, the average primary particle diameter can be measured by a dynamic scattering method. However, in the case of secondary particles in which primary particles are aggregated or beaded particles in which primary particles are covalently bonded, it is not the average primary particles that are measured by the dynamic scattering method. This is the particle size of the beaded particles. The average primary particle diameter in secondary particles or beaded particles can be measured by the BET method or electron microscopy.

BET法では、窒素ガスのように占有面積の分かった分子を粒子表面に吸着させ、その吸着量と圧力の関係から比表面積を求め、この比表面積を換算表から粒子径に変換をすることで平均一次粒子径を求めることができる。   In the BET method, molecules with an occupied area such as nitrogen gas are adsorbed on the particle surface, the specific surface area is obtained from the relationship between the adsorbed amount and the pressure, and the specific surface area is converted from the conversion table into the particle diameter. The average primary particle size can be determined.

電子顕微鏡法では、まず厚さ数十nmのアモルファスカーボン膜が形成された銅製メッシュ上で微粒子を微粒子分散液からすくいとる又はアモルファスカーボン膜上に微粒子を吸着させる。これらの微粒子を透過型電子顕微鏡により観察し、次いで、撮影画像中の全ての微粒子の長さを測定しその相加平均を平均一次粒子径として求める。   In electron microscopy, first, fine particles are scooped from a fine particle dispersion on a copper mesh on which an amorphous carbon film having a thickness of several tens of nm is formed, or fine particles are adsorbed on the amorphous carbon film. These fine particles are observed with a transmission electron microscope, then the lengths of all the fine particles in the photographed image are measured, and the arithmetic average thereof is obtained as the average primary particle diameter.

なお、長さを測る微粒子の数は100以上が望ましく、1つの撮影画像中の微粒子の数が100未満の場合は複数の撮影画像を用いて100以上となるようする。柱状粒子のように粒子の軸比が大きく異なる場合は、一般的に短軸の長さを測定し、その相加平均を平均一次粒子径とする。   Note that the number of fine particles for measuring the length is desirably 100 or more, and when the number of fine particles in one photographed image is less than 100, it is set to 100 or more using a plurality of photographed images. When the axial ratios of the particles are greatly different as in the case of columnar particles, the length of the minor axis is generally measured, and the arithmetic average is taken as the average primary particle diameter.

前記の粒子径測定における微粒子は、微粒子積層膜を作製するための微粒子分散液から得るだけではなく、微粒子積層膜から得てもよい。微粒子積層膜から得る方法としては、スチールウール(日本スチールウール社製、#0000)やカッターなどで固体基材上の微粒子積層膜を研磨することで粉末状の微粒子凝集体を剥離し、その微粒子凝集体を溶媒中に分散させる方法が挙げられる。   The fine particles in the above-mentioned particle diameter measurement may be obtained not only from the fine particle dispersion for preparing the fine particle laminated film but also from the fine particle laminated film. As a method of obtaining from the fine particle laminated film, the fine particle aggregate on the solid substrate is polished by steel wool (manufactured by Nippon Steel Wool Co., Ltd., # 0000) or a cutter, and the fine particle aggregate is peeled off. A method of dispersing the aggregate in a solvent can be mentioned.

微粒子凝集体を分散させる方法・装置は特に制限はなく、例えば、超音波をかける方法、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸押出機、2軸押出機等によって分散させる方法が挙げられる。
これにより、サイズの小さくなった微粒子凝集体や単分散の微粒子が得られる。前記溶媒には水、有機溶媒又は水と水溶性の有機溶媒のような混合溶媒を用いることができる。
The method and apparatus for dispersing the fine particle aggregate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying ultrasonic waves, a method of dispersing by a roll, a Banbury mixer, a kneader, a single screw extruder, a twin screw extruder, and the like.
Thereby, fine particle aggregates and monodispersed fine particles having a reduced size can be obtained. The solvent may be water, an organic solvent, or a mixed solvent such as water and a water-soluble organic solvent.

電子顕微鏡法では、微粒子の粒子径と同時に形状も観察できる。一次粒子が多孔質構造であるか、中空であるか、一次粒子がつながった形状であるかが区別できる。一次粒子がつながった形状の粒子は図1に示すように形状をしており、本発明では数珠状粒子と呼ぶ場合がある。
なお、本発明において規定する平均一次粒子径の数値は、BET法によって得られる数値である。
In electron microscopy, the shape of the fine particles can be observed simultaneously with the particle size. It can be distinguished whether the primary particle has a porous structure, is hollow, or has a shape in which the primary particles are connected. The primary particles connected to each other have a shape as shown in FIG. 1 and may be called beaded particles in the present invention.
In addition, the numerical value of the average primary particle diameter prescribed | regulated in this invention is a numerical value obtained by BET method.

この数珠状粒子は、微粒子積層膜の強度を向上させるために、一次粒子同士が共有結合していることが好ましい。数珠状粒子を用いた微粒子膜では、数珠状の形状がもたらす立体的な障害により、他の数珠状粒子や反対電荷を有する電解質ポリマーが空間を密に占めることができず、その結果、球状粒子を用いた微粒子膜よりも空隙率が高く低屈折率となる。   In order to improve the strength of the fine particle laminated film, it is preferable that the primary particles are covalently bonded to each other. In the fine particle film using beaded particles, due to the steric hindrance caused by the beaded shape, other beaded particles and the electrolyte polymer having the opposite charge cannot occupy the space closely, resulting in spherical particles. It has a higher porosity and a lower refractive index than the fine particle film using.

図1に示すような数珠状粒子は、溶液中に分散している数珠状粒子の半数以上が4個以上の一次粒子から構成されている。また数珠状粒子では、一次粒子は3次元的な団子上に凝集しておらず、一つの一次粒子が隣接する粒子数は10を超えない場合が多い。最密充填では一つの一次粒子が隣接する粒子数が16となる。   In the bead-like particles as shown in FIG. 1, more than half of the bead-like particles dispersed in the solution are composed of four or more primary particles. Further, in the case of beaded particles, primary particles are not aggregated on a three-dimensional dumpling, and the number of particles adjacent to one primary particle often does not exceed 10. In the closest packing, the number of particles adjacent to one primary particle is 16.

数珠状粒子における一次粒子の配置としては、一つの一次粒子が隣接する粒子数が1以上、8以下である部位が、半分以上を占めることが特徴である。そのため、数珠状粒子は基材に吸着した際に2次元的にひろがった形状を取りやすく、造膜性の向上にも寄与する。
さらに、一次粒子同時が共有結合している場合、微粒子積層膜の強度向上にも寄与する。
The arrangement of primary particles in the bead-shaped particles is characterized in that the portion where the number of particles adjacent to one primary particle is 1 or more and 8 or less occupies half or more. For this reason, the bead-like particles are easy to take a two-dimensionally expanded shape when adsorbed on the base material, and contribute to the improvement of the film forming property.
Furthermore, when the primary particles are covalently bonded, the strength of the fine particle laminated film is also improved.

本発明における微粒子としては、無機微粒子があるが、具体的は、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム、シリコン、錫、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ビスマス、ニオブ、セリウム、コバルト、銅、鉄、ホルミウム、マンガン等のハロゲン化物や酸化物などが使用されるが、さらに具体的には、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化マグネシウム(MgF)、フッ化アルミニウム(AlF)、酸化アルミニウム(Al)、酸化亜鉛(ZnO)、インジウムスズ酸化物(ITO)、シリカ(SiO)、酸化スズ(SnO)、酸化チタン(TiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化イットリウム(Y)、酸化ビスマス(Bi)、酸化ニオブ(Nb)、セリア(CeO)、酸化コバルト(CoO)、銅(CuO)、鉄(Fe)、ホルミウム(Ho)、マンガン(Mn)等が挙げられ、これらは単独で又は二種類以上を混合して使用することができる。微粒子は不定型であってもよく、取り得る結晶型に特に制限はない。 The fine particles in the present invention include inorganic fine particles. Specifically, lithium, sodium, magnesium, aluminum, zinc, indium, silicon, tin, titanium, zirconium, yttrium, bismuth, niobium, cerium, cobalt, copper, iron , Holmium, manganese and other halides and oxides are used. More specifically, lithium fluoride (LiF), sodium fluoride (NaF), magnesium fluoride (MgF 2 ), aluminum fluoride ( AlF 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zinc oxide (ZnO), indium tin oxide (ITO), silica (SiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide ( ZrO 2), yttrium oxide (Y 2 O 3), bismuth oxide (Bi O 3), niobium oxide (Nb 2 O 5), ceria (CeO 2), cobalt oxide (CoO), copper (CuO), iron (Fe 2 O 3), holmium (Ho 2 O 3), manganese (Mn 3 O 4), and the like. these may be used alone or in combination of two or more. The fine particles may be indefinite, and there are no particular limitations on the crystal form that can be obtained.

上記の無機微粒子の中でも反射防止膜に必要とされる低屈折率の薄膜が得られる点でシリカ(SiO)が好ましく、平均一次粒子径を1nm〜100nmのように制御した水分散コロイダルシリカ(SiO)が最も好ましい。平均一次粒子径が100nmを超えると、透明な微粒子積層膜を形成しにくくなり、固体基材表面に微細構造体がある場合は、その微細構造体の幾何光学的な性能を損なう。このような無機微粒子の市販品としては、例えば、スノーテックス(日産化学工業社製)などが挙げられる。 Among the inorganic fine particles, silica (SiO 2 ) is preferable in that a thin film having a low refractive index required for an antireflection film can be obtained, and water-dispersed colloidal silica (average primary particle diameter controlled to 1 nm to 100 nm) ( Most preferred is SiO 2 ). When the average primary particle diameter exceeds 100 nm, it becomes difficult to form a transparent fine particle laminated film, and when there is a fine structure on the surface of the solid substrate, the geometric optical performance of the fine structure is impaired. Examples of such commercially available inorganic fine particles include Snowtex (manufactured by Nissan Chemical Industries).

さらに、形状面から言えば、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子、及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を用いることが好ましい。一次粒子がつながった形状の粒子を用いて微粒子積層膜を形成すると、立体障害により緻密化が阻害されるために、微粒子積層膜の屈折率が低下するからである。
また、多孔質の粒子及び中空の粒子を用いて微粒子積層膜を形成すると、多孔質粒子表面の空隙及び中空粒子内部の空隙が導入され、微粒子積層膜の屈折率が低下するからである。
Furthermore, in terms of shape, it is preferable to use one or more of porous silica fine particles, hollow silica fine particles, and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected. This is because when the fine particle laminated film is formed using particles having a shape in which the primary particles are connected, densification is inhibited by steric hindrance, so that the refractive index of the fine particle laminated film is lowered.
Further, when the fine particle laminated film is formed using porous particles and hollow particles, voids on the surface of the porous particles and voids inside the hollow particles are introduced, and the refractive index of the fine particle laminated film is lowered.

多孔質シリカ微粒子としては、空隙率10〜70%のものが好ましく、内径が1〜25nmの細孔を有することが好ましい。製造方法の例としては、0.1molのテトラエトキシシランに1mmolの塩酸と40mLの水を加え、さらにゼラチンを10質量%加えて室温下で1時間加水分解を行い、次いで50℃で乾燥し、空気中で1℃/minで600℃まで昇温して、ゼラチンの除去により生じた細孔を有するシリカ系多孔質体を得る。   The porous silica fine particles preferably have a porosity of 10 to 70% and preferably have pores having an inner diameter of 1 to 25 nm. As an example of the production method, 1 mmol of hydrochloric acid and 40 mL of water are added to 0.1 mol of tetraethoxysilane, and 10% by mass of gelatin is further added, followed by hydrolysis at room temperature for 1 hour, and then drying at 50 ° C., The temperature is raised to 600 ° C. at 1 ° C./min in air to obtain a silica-based porous body having pores generated by removing gelatin.

さらに、この多孔質体を水中でビーズミルなどにより粉砕することで、直径数十nmの多孔質シリカ微粒子の水分散液を得ることができる。市販されているものとしては、日本シリカ工業社製NipsilやNipgelが挙げられる。
中空シリカ微粒子としては、微粒子に対する中空部分の空隙率が10〜50%のものが好ましく、市販されているものとしては、触媒化成工業社製スルーリアが挙げられる。
Furthermore, an aqueous dispersion of porous silica fine particles having a diameter of several tens of nm can be obtained by pulverizing the porous body in water by a bead mill or the like. Examples of commercially available products include Nipsil and Nipgel manufactured by Nippon Silica Kogyo.
As the hollow silica fine particles, those having a void ratio of 10 to 50% with respect to the fine particles are preferable, and examples of commercially available ones include Suriria manufactured by Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.

より低い屈折率を得るためには、基本となる微粒子が、図1に示されるように数珠状に連なった粒子形状を含有するものがより好ましい。市販されているものとしては、スノーテックスUPや、スノーテックスPS−S、スノーテックスPS−M(日産化学工業社製、商品名)等、ファインカタロイドF120(触媒化成工業社製、商品名)で、パールネックレス状シリカゾルがある。   In order to obtain a lower refractive index, it is more preferable that the basic fine particles contain a bead-shaped particle shape as shown in FIG. Examples of commercially available products include SNOWTEX UP, SNOWTEX PS-S, SNOWTEX PS-M (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name), etc. There is a pearl necklace-like silica sol.

本発明における微粒子として、ポリマー微粒子も用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリル系ポリマー、シリコーンポリマー、フェノール樹脂、ポリアミド、天然高分子を挙げることができ、これらは単独で又は二種類以上を混合して使用することができる。   As the fine particles in the present invention, polymer fine particles can also be used, and examples thereof include polyethylene, polystyrene, acrylic polymer, silicone polymer, phenol resin, polyamide, natural polymer, and these can be used alone or in combination of two or more. Can be used as a mixture.

これらは液相から溶液噴霧法、脱溶媒法、水溶液反応法、エマルション法、懸濁重合法、分散重合法、アルコキシド加水分解法(ゾル−ゲル法)、水熱反応法、化学還元法、液中パルスレーザーアブレーション法などの製造方法で合成される。ポリマー微粒子の市販品としては、例えば、ミストパール(荒川化学工業(株)製)等が挙げられる。   From liquid phase to solution spray method, solvent removal method, aqueous solution reaction method, emulsion method, suspension polymerization method, dispersion polymerization method, alkoxide hydrolysis method (sol-gel method), hydrothermal reaction method, chemical reduction method, liquid It is synthesized by a manufacturing method such as medium pulse laser ablation. Examples of commercially available polymer fine particles include Mist Pearl (manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.).

また、微粒子間や微粒子−基板間に共有結合、分子間力、ファンデルワールス力のいずれか一つ以上の引力を与える目的で、これらの微粒子の表面にイオン性の官能基を付加してもよい。微粒子表面への官能基の付与は、前記化学式(I)で表されるシランカップリング剤を微粒子の水酸基などと縮合反応させることで行うことができる。   In addition, an ionic functional group may be added to the surface of these fine particles for the purpose of giving at least one of at least one of covalent bond, intermolecular force, and van der Waals force between the fine particles and the fine particle-substrate. Good. The functional group can be imparted to the surface of the fine particles by subjecting the silane coupling agent represented by the chemical formula (I) to a condensation reaction with the hydroxyl groups of the fine particles.

微粒子表面へ付与する官能基としては、例えば、前述したビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、ウレイド基、クロロプロピル基、スルフィド基、メルカプト基、イソシアネート基を挙げることができる。   Examples of the functional group imparted to the surface of the fine particles include the above-described vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryloxy group, acryloxy group, amino group, ureido group, chloropropyl group, sulfide group, mercapto group, and isocyanate group. Can do.

シランカップリングの市販品としては、信越化学製のKBMシリーズやKBEシリーズが挙げられる。
また、カルボキシル基、カルボニル基、フェノール基等を微粒子表面に付与してもよく、このような官能基が表面に付与された微粒子の市販品としては、例えば、ミストパール(荒川化学工業社製、商標名)などが挙げられる。
Examples of commercially available silane couplings include KBM series and KBE series manufactured by Shin-Etsu Chemical.
In addition, a carboxyl group, a carbonyl group, a phenol group, or the like may be imparted to the surface of the fine particles. Examples of commercially available fine particles having such functional groups on the surface include Mist Pearl (manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd., Trade name).

媒体中に分散している微粒子は、その表面極性基の解離やイオンの吸着によって拡散電気二重層が生じるために、電気的に負又は正に帯電する。次式に表される微粒子表面の拡散電気二重層の厚さ(1/κ)は、表面電荷と対イオン(電解質イオン)の間の引力と、熱運動による力がつりあう距離である。ここで、κはDebye−Huckelのパラメータと呼ばれ、次式のように表される(大島広行、「ナノ微粒子の分散安定性・凝集制御及びゼータ電位の測定評価」、技術情報協会)。   The fine particles dispersed in the medium are electrically negatively or positively charged because a diffusion electric double layer is generated by dissociation of surface polar groups and adsorption of ions. The thickness (1 / κ) of the diffusion electric double layer on the surface of the fine particles expressed by the following formula is a distance where the attractive force between the surface charge and the counter ion (electrolyte ion) balances with the force due to thermal motion. Here, κ is called a Debye-Huckel parameter and is expressed as the following equation (Hiroyuki Oshima, “Dispersion stability / aggregation control of nanoparticle and measurement evaluation of zeta potential”, Technical Information Association).

(式中、κはBoltzmann定数、εは真空の誘電率、εは媒体(液)の比誘電率、Tは絶対温度、Zは価数、eは単位電荷、Nはアボガドロ数、Cは電解質濃度で単位はM(=mol/リットル)である。) (Wherein, kappa is Boltzmann constant, epsilon 0 is the vacuum dielectric constant, epsilon r is the relative dielectric constant of the medium (liquid), T is an absolute temperature, Z is valence, e is the unit charge, N A is Avogadro's number, C is the electrolyte concentration, and the unit is M (= mol / liter).)

微粒子の表面電位(φ)は、表面電荷密度(σ)による電場(σ/εε)と電気二重層(1/κ)との積であり、次式のように表される。 The surface potential (φ 0 ) of the fine particles is the product of the electric field (σ / ε r ε 0 ) and the electric double layer (1 / κ) due to the surface charge density (σ), and is represented by the following equation.

この式から、微粒子の表面電位(φ)は、表面電荷密度(σ)や電解質濃度(C)により制御できることが分かる。 From this equation, it can be seen that the surface potential (φ 0 ) of the fine particles can be controlled by the surface charge density (σ) and the electrolyte concentration (C).

電解質濃度を上げるために加える電解質としては、水又は水、アルコール混合溶媒等に溶解するものであれば制限はないが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属、四級アンモニウムイオン等とハロゲン元素との塩、LiCl、KCl、NaCl、MgCl、CaCl等が用いられる。 The electrolyte added to increase the electrolyte concentration is not limited as long as it dissolves in water or water, a mixed solvent of alcohol, etc., but is a salt of an alkali metal and alkaline earth metal, a quaternary ammonium ion, etc. and a halogen element. LiCl, KCl, NaCl, MgCl 2 , CaCl 2 or the like is used.

表面電荷密度(σ)は、pHによって制御できる。なぜなら、粒子表面にある解離基の解離(イオン化)度はpHによって影響を受けるからである。例えば微粒子表面にカルボキシル基(−COOH)や表面水酸基(−OH)がある場合は、pHを上げるとイオン化してカルボキシレート陰イオン(−COO)又は水酸化物イオン(−O)となるため、電荷密度σは上がる。 The surface charge density (σ) can be controlled by pH. This is because the degree of dissociation (ionization) of the dissociating group on the particle surface is affected by pH. For example, when there are carboxyl groups (—COOH) or surface hydroxyl groups (—OH) on the surface of the fine particles, ionization occurs as carboxylate anions (—COO ) or hydroxide ions (—O ) when the pH is raised. Therefore, the charge density σ increases.

一方、アミノ基(−NH)がある場合はpHを下げるとアンモニウムイオン(−NH )となり電荷密度が上がる。すなわち、高いpH領域及び低いpH領域で電荷密度の上昇がある。 On the other hand, when there is an amino group (—NH 2 ), when the pH is lowered, ammonium ions (—NH 3 + ) are formed and the charge density is increased. That is, there is an increase in charge density in the high pH region and the low pH region.

表面電位が同じ符号である微粒子は互いに反発し、凝集することなく安定に媒質中に分散する。ゼータ電位は微粒子の表面電荷を反映し、微粒子の分散安定性の指標として用いられている(北原文雄、古澤邦夫、尾崎正孝、大島広行、「Zeta Potentialゼータ電位:微粒子界面の物理化学」、サイエンティスト社、1995年1月発行)。ゼータ電位の絶対値が増加すれば微粒子間の反発力が強くなり粒子の安定性は高くなり、逆にゼータ電位がゼロに近づくと微粒子は凝集しやすくなる。   The fine particles having the same sign on the surface potential repel each other and stably disperse in the medium without agglomeration. The zeta potential reflects the surface charge of fine particles and is used as an indicator of the dispersion stability of fine particles (Fumio Kitahara, Kunio Furusawa, Masataka Ozaki, Hiroyuki Oshima, “Zeta Potential Zeta Potential: Physical Chemistry of Fine Particle Interfaces”, Scientist Issued in January 1995). If the absolute value of the zeta potential increases, the repulsive force between the fine particles becomes strong and the stability of the particles becomes high. Conversely, when the zeta potential approaches zero, the fine particles tend to aggregate.

このゼータ電位は、例えば、電気泳動光散乱測定法(別名レーザードップラー法)により測定することができる。外部電場(E)によって泳動する微粒子に波長(λ)のレーザー光を照射し、散乱角(θ)で散乱する光の周波数変化(ドップラーシフト量Δν)を測定し、次式によって微粒子の泳動速度(V)を求める。   This zeta potential can be measured, for example, by an electrophoretic light scattering measurement method (also called a laser Doppler method). Irradiate fine particles migrating with an external electric field (E) with laser light of wavelength (λ), measure the frequency change (Doppler shift amount Δν) of the light scattered at the scattering angle (θ), (V) is obtained.

(ただし、nは媒体(液)の屈折率である。ここで得られた泳動速度(V)と外部電場(E)から電気移動度(U)が次式より求められる。) (Where n is the refractive index of the medium (liquid). The electromobility (U) is obtained from the following equation from the migration velocity (V) and the external electric field (E) obtained here.)

電気移動度(U)からゼータ電位(ζ)は、次式のSmoluchowskiの式を用いて求められる。 The zeta potential (ζ) can be obtained from the electric mobility (U) using the following Smoluchowski equation.

(ただし、ηは媒体(液)の粘度、εは媒体(液)の誘電率である(北原文雄、古澤邦夫、尾崎正孝、大島広行、「Zeta Potentialゼータ電位:微粒子界面の物理化学」、サイエンティスト社、1995年1月発行))。 (Where η is the viscosity of the medium (liquid), and ε is the dielectric constant of the medium (liquid) (Fumio Kitahara, Kunio Furusawa, Masataka Ozaki, Hiroyuki Oshima, “Zeta Potential Zeta Potential: Physical Chemistry of Fine Particle Interface”, Scientist Issued in January 1995)).

ゼータ電位の比較的新しい測定方法として、超音波方式又はコロイド振動電流法も挙げられる。測定装置としてはDispersion Technology社製の、商品名DT−200やDT−1200、DT−300が挙げられる。   As a relatively new method for measuring the zeta potential, an ultrasonic method or a colloid oscillating current method can also be mentioned. Examples of the measuring apparatus include trade names DT-200, DT-1200, and DT-300 manufactured by Dispersion Technology.

超音波を照射された溶媒中の微粒子は、溶媒と微粒子の密度差により相対的に振動するために、荷電した微粒子とその周囲のカウンターイオンの分極によりコロイド振動電位と呼ばれる電場を発生する。この電場を検出し、解析することでゼータ電位を測定できる。   Since the fine particles in the solvent irradiated with ultrasonic waves vibrate relatively due to the density difference between the solvent and the fine particles, an electric field called a colloid vibration potential is generated by the polarization of the charged fine particles and the surrounding counter ions. The zeta potential can be measured by detecting and analyzing this electric field.

無機酸化物の粒子では分散溶液のpHが変わるとゼータ電位が大きく変化する。例えば、チタニア粒子(日本アエロジル社製)が分散する溶液のpHを3、7.5、11と変化させると、ゼータ電位は+40mV、0mV、−20mVと変化し、粒子径は400nm、1600nm、900nmと変化する。   In inorganic oxide particles, the zeta potential changes greatly when the pH of the dispersion changes. For example, when the pH of the solution in which titania particles (Nippon Aerosil Co., Ltd.) are dispersed is changed to 3, 7.5, and 11, the zeta potential changes to +40 mV, 0 mV, and −20 mV, and the particle diameters are 400 nm, 1600 nm, and 900 nm. And change.

すなわち、ゼータ電位が0mVになると粒子は凝集することがわかる(大塚電子(株)、アプリケーションノート、ゼータ電位「無機物のゼータ電位測定」、p.LS−N002−6、2002年9月1日発行)。このことから、溶液
中の微粒子を安定に分散させるために、微粒子のゼータ電位の絶対値を数mV〜数十mVの範囲に制御することが望ましい。
That is, it can be seen that the particles aggregate when the zeta potential becomes 0 mV (Otsuka Electronics Co., Ltd., application note, zeta potential “measurement of zeta potential of inorganic substances”, p. LS-N002-6, issued on September 1, 2002) ). Therefore, in order to stably disperse the fine particles in the solution, it is desirable to control the absolute value of the zeta potential of the fine particles in the range of several mV to several tens of mV.

1質量%に調整した日産化学製のシリカ微粒子水分散液(スノーテックス(ST)20)はpHが10であり、シリカ微粒子のゼータ電位は−48mVである。このシリカ微粒子分散液のpHを9に調整すると、シリカ微粒子のゼータ電位は−45mVとなる。またpHが10のシリカ微粒子水分散液に塩化ナトリウムを添加し、塩化ナトリウム濃度が0.25モル/リットルのシリカ微粒子水分散液を調整すると、シリカ微粒子のゼータ電位は−40mVとなる。   The silica fine particle aqueous dispersion (Snowtex (ST) 20) manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. adjusted to 1% by mass has a pH of 10, and the zeta potential of the fine silica particles is −48 mV. When the pH of the silica fine particle dispersion is adjusted to 9, the zeta potential of the silica fine particles becomes −45 mV. Further, when sodium chloride is added to a silica fine particle aqueous dispersion having a pH of 10 to prepare a silica fine particle aqueous dispersion having a sodium chloride concentration of 0.25 mol / liter, the zeta potential of the silica fine particles becomes −40 mV.

シリカ微粒子水分散液と、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(PDDA)の0.3質量%水溶液を用いて、交互積層法により作製したシリカ微粒子積層膜では、ゼータ電位が−48mVのときにシリカ微粒子積層膜の屈折率が1.31となるのに対して、ゼータ電位が−45mVと−40mVのときには屈折率が1.29となる。この1.31の屈折率から微粒子体積率を求めると60%、1.29の屈折率から微粒子体積率を求めると56%となる。このことから、屈折率の低下は、微粒子のゼータ電位低下により、微粒子体積率が低下したためと考えられる。即ち、微粒子のゼータ電位の制御により、微粒子積層膜の屈折率を制御することができる。   In a silica fine particle laminated film produced by an alternating lamination method using a silica fine particle aqueous dispersion and a 0.3% by mass aqueous solution of polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), the silica fine particle laminated film is obtained when the zeta potential is −48 mV. The refractive index is 1.31, whereas the refractive index is 1.29 when the zeta potential is −45 mV and −40 mV. When the fine particle volume ratio is obtained from the refractive index of 1.31, 60% is obtained, and when the fine particle volume ratio is obtained from the refractive index of 1.29, it is 56%. From this, the decrease in the refractive index is considered to be due to the decrease in the volume fraction of the fine particles due to the decrease in the zeta potential of the fine particles. That is, the refractive index of the fine particle multilayer film can be controlled by controlling the zeta potential of the fine particles.

微粒子積層膜に含まれる微粒子の種類は一種類に限らない。例えば、微粒子分散溶液の一回の液の接触において吸着される微粒子は二種類以上でもよく、また微粒子分散溶液の液の接触毎に微粒子の種類が異なっていてもよい。
なお、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ニオブ、酸化錫、酸化アルミニウム、酸化ケイ素の微粒子が、微粒子積層膜の表面硬度を高める点で好ましい。
The kind of fine particles contained in the fine particle laminated film is not limited to one. For example, two or more kinds of fine particles may be adsorbed in one contact of the fine particle dispersion solution, and the kind of fine particles may be different for each contact of the fine particle dispersion solution.
Note that fine particles of titanium oxide, cerium oxide, niobium oxide, tin oxide, aluminum oxide, and silicon oxide are preferable from the viewpoint of increasing the surface hardness of the fine particle laminated film.

(H)電解質ポリマー溶液
電解質ポリマー溶液は、交互積層法を用いて微粒子積層膜を作製する際に必要となる。この電解質ポリマー溶液は、微粒子の表面電荷と反対又は同じ符号の電荷の電解質ポリマーを、水、有機溶媒又は水溶性の有機溶媒と水の混合溶媒に溶解したものである。使用できる水溶性の有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等が挙げられる。
(H) Electrolyte polymer solution The electrolyte polymer solution is required when the fine particle laminated film is produced using the alternating lamination method. This electrolyte polymer solution is obtained by dissolving an electrolyte polymer having a charge opposite to or having the same sign as the surface charge of fine particles in water, an organic solvent, or a mixed solvent of water-soluble organic solvent and water. Examples of water-soluble organic solvents that can be used include methanol, ethanol, propanol, acetone, dimethylformamide, acetonitrile, and the like.

電解質ポリマーとしては、荷電を有する官能基を主鎖又は側鎖に持つ高分子を用いることができる。
電解質ポリマー溶液中のイオン性基は、1級、2級、もしくは3級アミノ基、該アミノ基の塩、第4級アンモニウム型基からなる群から選ばれる1種以上であることが好ましい。つまり、電解質ポリマーが当該イオン性基を有することが好ましい。以下に、電解質ポリマーについて例示する。
As the electrolyte polymer, a polymer having a charged functional group in the main chain or side chain can be used.
The ionic group in the electrolyte polymer solution is preferably at least one selected from the group consisting of primary, secondary, or tertiary amino groups, salts of the amino groups, and quaternary ammonium type groups. That is, the electrolyte polymer preferably has the ionic group. Below, it illustrates about an electrolyte polymer.

ポリアニオンとしては、一般的に、スルホン酸、硫酸、カルボン酸等、負電荷を帯びることのできる官能基を有するものであり、例えば、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリビニル硫酸(PVS)、デキストラン硫酸、コンドロイチン硫酸、ポリアクリル酸(PAA)、ポリメタクリル酸(PMA)、ポリマレイン酸、ポリフマル酸、ポリパラフェニレン(−)、ポリチオフェン−3−アセティックアシド、ポリアミック酸及びそれらを少なくとも1種以上を含む共重合体などを用いることができる。またポリ(アニリン−N−プロパンスルホン酸)(PAN)などの機能性高分子イオン、種々のデオキシリボ核酸(DNA)、リボ核酸(RNA)、ペクチン等の荷電を有する多糖類など、荷電を有する生体高分子を用いることもできる。   The polyanion generally has a functional group that can be negatively charged, such as sulfonic acid, sulfuric acid, carboxylic acid, etc., for example, polystyrene sulfonic acid (PSS), polyvinyl sulfate (PVS), dextran sulfate, Chondroitin sulfate, polyacrylic acid (PAA), polymethacrylic acid (PMA), polymaleic acid, polyfumaric acid, polyparaphenylene (−), polythiophene-3-acetic acid, polyamic acid, and a co-polymer containing at least one of them A polymer etc. can be used. In addition, charged biological organisms such as functional polymer ions such as poly (aniline-N-propanesulfonic acid) (PAN), various deoxyribonucleic acid (DNA), ribonucleic acid (RNA), and charged polysaccharides such as pectin. Polymers can also be used.

例えば、ポリエチレンイミン(PEI及びその4級化物)、ポリアリルアミン及びその4級化物、ポリアリルアミン塩酸塩(PAH)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)、ポリビニルピリジン(PVP)、ポリリジン、ポリアクリルアミド、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレン(+)、ポリパラフェニレンビニレン、ポリエチルイミン及びそれらを少なくとも1種以上を含む共重合体や塩の種類を変えたものなどを用いることができる。   For example, polyethyleneimine (PEI and its quaternized product), polyallylamine and its quaternized product, polyallylamine hydrochloride (PAH), polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), polyvinylpyridine (PVP), polylysine, polyacrylamide, polypyrrole Polyaniline, polyparaphenylene (+), polyparaphenylene vinylene, polyethylimine, a copolymer containing at least one of them, or a salt whose type is changed can be used.

例えば、ポリアリルアミンアミド硫酸塩、アリルアミン塩酸塩とジアリルアミン塩酸塩の共重合体、アリルアミン塩酸塩とジメチルアリルアミン塩酸塩の共重合体、アリルアミン塩酸塩とその他の共重合体、部分メトキシカルボニル化アリルアミン重合体、部分メチルカルボニル化アリルアミン酢酸塩重合体、ジアリルアミン塩酸塩重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩重合体、メチルジアリルアミンアミド硫酸塩重合体、メチルジアリルアミン酢酸塩重合体、ジアリルアミン塩酸塩と二酸化イオウの共重合体、ジアリルアミン酢酸塩と二酸化イオンの共重合体、ジアリルメチルエチルアンモニウムエチルサルフェイトと二酸化イオウとの共重合体、メチルジアリルアミン塩酸塩と二酸化イオウとの共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドと二酸化イオウとの共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとアクリルアミドとの共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロリドとジアリルアミン塩酸塩誘導体との共重合体、ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの共重合体、ジメチルアミンとエチレンジアミンとエピクロロヒドリンの共重合体、ポリアミドポリアミンとエピクロロヒドリンとの共重合体等が挙げられる。
ポリカチオンとしては、1級から3級のアミノ基や4級アンモニウム基が好ましい。詳細は不明だが、シリカの表面水酸基とアミノ基やアンモニウム基が比較的強く結合する。
For example, polyallylamine amide sulfate, copolymer of allylamine hydrochloride and diallylamine hydrochloride, copolymer of allylamine hydrochloride and dimethylallylamine hydrochloride, allylamine hydrochloride and other copolymers, partially methoxycarbonylated allylamine polymer Partially methylcarbonylated allylamine acetate polymer, diallylamine hydrochloride polymer, methyldiallylamine hydrochloride polymer, methyldiallylamine amide sulfate polymer, methyldiallylamine acetate polymer, copolymer of diallylamine hydrochloride and sulfur dioxide, Copolymer of diallylamine acetate and ion dioxide, copolymer of diallylmethylethylammonium ethyl sulfate and sulfur dioxide, copolymer of methyldiallylamine hydrochloride and sulfur dioxide, diallyldimethylammonium Copolymer of loride and sulfur dioxide, copolymer of diallyldimethylammonium chloride and acrylamide, copolymer of diallyldimethylammonium chloride and diallylamine hydrochloride derivative, copolymer of dimethylamine and epichlorohydrin, dimethyl Examples thereof include a copolymer of amine, ethylenediamine, and epichlorohydrin, and a copolymer of polyamide polyamine and epichlorohydrin.
The polycation is preferably a primary to tertiary amino group or a quaternary ammonium group. Although details are unknown, the surface hydroxyl group of silica and amino group or ammonium group are relatively strongly bonded.

これらの電解質ポリマーは、いずれも水溶性又は水と有機溶媒との混合液に可溶なものであり、電解質ポリマーの重量平均分子量(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定した値)としては、用いる電解質ポリマーの種類により一概には定めることができないが、一般に、400〜300,000程度のものが好ましい。
なお、溶液中の電解質ポリマーの濃度は、0.0003質量%以上3質量%以下が好ましく、0.001質量%以上1質量%以下程度がより好ましく、0.01質量%以上1質量%以下がさらに好ましい。電解質ポリマーの濃度が低すぎると微粒子積層膜が形成できず、高すぎると洗浄工程での余剰な電解質ポリマーの除去が不十分となり、凝集物を生成するために微粒子積層膜が透明性や平坦性を損なう。
These electrolyte polymers are either water-soluble or soluble in a mixed solution of water and an organic solvent, and the weight average molecular weight of the electrolyte polymer (measured by gel permeation chromatography using a standard polystyrene calibration curve). However, it is generally preferred to have a value of about 400 to 300,000, depending on the type of electrolyte polymer used.
The concentration of the electrolyte polymer in the solution is preferably 0.0003 mass% or more and 3 mass% or less, more preferably about 0.001 mass% or more and 1 mass% or less, and 0.01 mass% or more and 1 mass% or less. Further preferred. If the concentration of the electrolyte polymer is too low, a fine particle laminate film cannot be formed, and if it is too high, removal of excess electrolyte polymer in the washing process becomes insufficient, and the fine particle laminate film becomes transparent and flat in order to produce aggregates. Damage.

また、電解質ポリマー溶液のpHは、5以上、12以下が好ましく、6以上、11.5以下がより好ましく、7以上、11以下がさらに好ましい、9以上、10.5以下がさらに好ましい。pHが低すぎると、金属酸化物微粒子の水酸基を活性化できずに電解質ポリマーの吸着量が不均一になり、微粒子積層膜の膜厚が不均一化になる。pHが高すぎると金属酸化物を溶かすため、微粒子積層膜が透明性や平坦性を損なう。   The pH of the electrolyte polymer solution is preferably 5 or more and 12 or less, more preferably 6 or more and 11.5 or less, further preferably 7 or more and 11 or less, and further preferably 9 or more and 10.5 or less. If the pH is too low, the hydroxyl groups of the metal oxide fine particles cannot be activated, the amount of adsorption of the electrolyte polymer becomes nonuniform, and the film thickness of the fine particle multilayer film becomes nonuniform. If the pH is too high, the metal oxide is dissolved, so that the fine particle laminated film impairs transparency and flatness.

ポリカチオンであるポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)と、ポリアニオンであるポリスチレンスルホン酸(PSS)を用いて、交互積層法により(PDDA/PSS)多層膜を作製できる。シリコンウエハ上に交互積層回数45回で形成した(PDDA/PSS)45層構造膜の厚さは60nmであり、交互積層回数1回あたりのPDDA/PSS膜の厚さは約1.3nmと概算できる。このことから、PDDA層とPSS層は、分子オーダーの薄さで形成されることがわかる。なお、PDDAとPSSの単分子層はその分子構造から数Åと考えられる。   By using polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), which is a polycation, and polystyrene sulfonic acid (PSS), which is a polyanion, a (PDDA / PSS) multilayer film can be produced by an alternate lamination method. The thickness of the 45-layer structure film (PDDA / PSS) formed on the silicon wafer with 45 times of alternate lamination is 60 nm, and the thickness of the PDDA / PSS film per alternate lamination is about 1.3 nm. it can. From this, it can be seen that the PDDA layer and the PSS layer are formed with a molecular order thinness. In addition, the monomolecular layer of PDDA and PSS is considered to be several tens from the molecular structure.

(I)微粒子積層膜
本発明に係る微粒子積層膜は、本発明の低屈折率膜を製造する過程で得られるものであり、当該微粒子積層膜に珪素化合物の溶液を接触させることで本発明の低屈折率膜を作製することができる。
以下に、当該微粒子積層膜について詳述する。
(I) Fine Particle Laminate Film The fine particle laminate film according to the present invention is obtained in the process of producing the low refractive index film of the present invention, and the silicon compound solution is brought into contact with the fine particle laminate film of the present invention. A low refractive index film can be produced.
The fine particle laminated film will be described in detail below.

微粒子積層膜は、微粒子材料の選択によりその屈折率、ひいては本発明の低屈折率膜の屈折率を制御できる。微粒子積層膜の屈折率は、エリプソメトリーで測定した偏光特性からの解析又は分光光度計で測定した反射スペクトルや透過スペクトルからの解析により求めることができる。これらの手法の優れている点は微粒子積層膜の膜厚を同時に評価できることである。その他に微粒子積層膜の膜厚を求める方法には、SEM(走査型電子顕微鏡)、TEM(透過型電子顕微鏡)、AFM(原子間力顕微鏡)等の膜を観察する方法もある。また水晶振動子上に膜を形成し、周波数変化量と膜材料の密度から膜厚を求めることもできる。   The refractive index of the fine particle laminated film can be controlled by selecting the fine particle material, and hence the refractive index of the low refractive index film of the present invention. The refractive index of the fine particle laminated film can be obtained by analysis from polarization characteristics measured by ellipsometry or analysis from reflection spectrum and transmission spectrum measured by a spectrophotometer. The advantage of these methods is that the film thickness of the fine particle laminated film can be evaluated simultaneously. Other methods for determining the film thickness of the fine particle laminated film include a method of observing a film such as SEM (scanning electron microscope), TEM (transmission electron microscope), and AFM (atomic force microscope). It is also possible to form a film on the quartz resonator and obtain the film thickness from the frequency change amount and the density of the film material.

微粒子と荷電の異なる電解質ポリマーとしてポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA)を用いる場合、前述のように、PDDA層は1.3nm未満という分子オーダーの薄さである。従って、PDDA層は固体基材や微粒子表面を、その表面形状に追従しながら覆っていると考えられる。そして、その薄さで、固体基材と微粒子、微粒子と微粒子の静電的な結合材として機能している。   When polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) is used as an electrolyte polymer having a different charge from fine particles, the PDDA layer has a molecular order thickness of less than 1.3 nm as described above. Therefore, the PDDA layer is considered to cover the surface of the solid substrate or fine particles while following the surface shape. The thin substrate functions as an electrostatic binding material between the solid substrate and the fine particles and between the fine particles and the fine particles.

微粒子積層膜の屈折率は微粒子材料のバルクより低いが、それは微粒子積層膜中の微粒子の間に隙間ができるからである。本発明の微粒子積層膜では微粒子の間の隙間はほとんど空気であり、微粒子積層膜の屈折率nは次式から求めることができる。 The refractive index of the fine particle laminated film is lower than the bulk of the fine particle material because a gap is formed between the fine particles in the fine particle laminated film. In particle laminated film of the present invention the gap between the particles is almost air, the refractive index n c of the particle laminated film can be determined from the following equation.

(ただし、式中、ρは微粒子積層膜中の微粒子の体積密度、nは微粒子を構成する物質の屈折率、nは空気の屈折率=1.0を示す。)(薄膜・光デバイス、吉田貞史、矢嶋弘義著、東京大学出版会、pp.34−37、1994年9月20日発行、参照)。 (In the formula, ρ p represents the volume density of the fine particles in the fine particle laminated film, n P represents the refractive index of the substance constituting the fine particles, and n 0 represents the refractive index of air = 1.0.) (Thin Film / Light Device, Sadayoshi Yoshida, Hiroyoshi Yajima, The University of Tokyo Press, pp. 34-37, published September 20, 1994).

例えば、バルクの屈折率nが2.3のチタニア微粒子を用いた微粒子積層膜の屈折率nは1.8となり、バルクの屈折率nが1.48のシリカ微粒子を用いた微粒子積層膜の屈折率nは1.2となる。このように、微粒子積層膜は微粒子材料のバルクより低い屈折率を示すため、光学的な設計において屈折率の選択範囲を広げる。 For example, the refractive index n c is 1.8 next to the particle laminated film in which the refractive index n P of the bulk is used titania fine particles of 2.3, particle laminated with silica particles having a refractive index n P of the bulk 1.48 refractive index n c of the film becomes 1.2. Thus, the fine particle laminated film exhibits a refractive index lower than that of the bulk of the fine particle material, and thus widens the selection range of the refractive index in optical design.

本発明に係る微粒子積層膜の屈折率は、1.10以上、1.28以下であるが、1.10未満では、その屈折率を有する微粒子積層膜の形成が困難であり、1.28を超えると珪素化合物が微粒子積層膜中に入り込むことで屈折率を増加させた場合に反射防止機能が低下してしまう。当該屈折率は、1.14以上、1.28以下が好ましく、1.14以上、1.25以下がより好ましく、1.15以上、1.23以下がさらに好ましく、1.16以上、1.20以下がさらに好ましい。   The refractive index of the fine particle laminated film according to the present invention is 1.10 or more and 1.28 or less, but if it is less than 1.10, it is difficult to form the fine particle laminated film having the refractive index. When exceeding, when a refractive index is increased by the silicon compound entering the fine particle laminated film, the antireflection function is deteriorated. The refractive index is preferably 1.14 or more and 1.28 or less, more preferably 1.14 or more and 1.25 or less, further preferably 1.15 or more and 1.23 or less, 1.16 or more, 1. 20 or less is more preferable.

微粒子積層膜は膜中に空隙を有するが、微粒子と空隙のサイズが光(可視光)の波長よりも十分小さいために、平均的な屈折率nを有する。また微粒子積層膜の空隙に珪素化合物が充填された場合では、微粒子積層膜の空隙のサイズは小さくなるため、その場合でも平均的な屈折率を示す。これらの微粒子積層膜を含む反射防止膜又は空隙に微粒子以外の材料を含んだ微粒子積層膜を含む反射防止膜は、ある平均的な屈折率を有し、光学的に1層の膜として機能する。 Although particle laminated film has voids in the film, because the size of the particles and the gap is sufficiently smaller than the wavelength of light (visible light), with an average refractive index n c. Further, when the silicon compound is filled in the voids of the fine particle laminated film, the size of the voids of the fine particle laminated film is small, and even in that case, an average refractive index is exhibited. The antireflection film including these fine particle multilayer films or the antireflection film including the fine particle multilayer film containing a material other than the fine particles in the gap has an average refractive index and optically functions as a single layer film. .

図1に示すような一次粒子がつながった形状の粒子を用いて形成した微粒子積層膜では、粒子同士の立体障害により緻密化が阻害されるために、微粒子積層膜の屈折率が低下する。その場合、一次粒子の粒子径以上の空隙が微粒子積層膜の内部や表面に存在するため、内部の空隙はTEM(透過型電子顕微鏡)により、表面の空隙はSEM(走査型電子顕微鏡)やAFM(原子間力顕微鏡)などにより観察することができる。   In the fine particle laminated film formed using particles having a shape in which primary particles are connected as shown in FIG. 1, densification is hindered by steric hindrance between the particles, so that the refractive index of the fine particle laminated film is lowered. In that case, since voids larger than the particle diameter of the primary particles exist in the inside and surface of the fine particle laminated film, the internal voids are obtained by TEM (transmission electron microscope), and the surface voids are obtained by SEM (scanning electron microscope) or AFM. It can be observed with an atomic force microscope.

屈折率nの固体基材の表面に次式のような屈折率nARと膜厚dARを有する低屈折率膜が形成される時、波長λでの固体基材の表面反射率が0%となる。 When the low refractive index film on the surface of the solid substrate having a refractive index n s with the refractive index n AR and the thickness d AR as of the formula: is formed, the surface reflectance of the solid substrate at a wavelength λ 0 %.

例えば、波長550nmでのn=1.54の透明な固体基材の表面反射率を0%にするためには、nAR=1.241、dAR=111nmの低屈折率膜を固体基材表面に形成する必要がある。n=1.54の透明な固体基材に反射防止膜を形成した場合の表面反射率と、低屈折率膜の屈折率の関係を図2に示す。低屈折率膜の屈折率がnARより小さくても大きくても、低屈折率膜付きの固体基材の表面反射率は0%より増大する。 For example, in order to set the surface reflectance of a transparent solid base material having a wavelength of 550 nm of n S = 1.54 to 0%, a low refractive index film of n AR = 1.241 and d AR = 111 nm is used as a solid base. It is necessary to form on the surface of the material. FIG. 2 shows the relationship between the surface reflectance when an antireflection film is formed on a transparent solid substrate with n S = 1.54 and the refractive index of the low refractive index film. Even if the refractive index of the low refractive index film is smaller or larger than n AR, surface reflectivity of the solid substrate with a low refractive index film is increased from 0%.

一方で、波長550nmでのn=1.54の透明な固体基材の表面反射率を0.1%以下にするためには、低屈折率膜のnは1.203以上、1.281以下であればよい。
また、波長550nmでのn=1.54の透明な固体基材の表面反射率を1.0%以下にするためには、低屈折率膜のnは1.123以上、1.372以下であればよい。低屈折率膜が無い場合、n=1.54の透明な固体基材の表面反射率は4.5%である。そのため、屈折率が1.123以上、1.372以下の低屈折率膜を固体基材表面に形成すれば、その低屈折率膜は反射防止膜として機能する。
On the other hand, in order to make the surface reflectance of a transparent solid substrate of n S = 1.54 at a wavelength of 550 nm 0.1% or less, the n C of the low refractive index film is 1.203 or more. It may be 281 or less.
Moreover, in order to make the surface reflectance of the transparent solid base material of n S = 1.54 at a wavelength of 550 nm 1.0% or less, the n C of the low refractive index film is 1.123 or more and 1.372. The following is sufficient. In the absence of a low refractive index film, the surface reflectance of a transparent solid substrate with n S = 1.54 is 4.5%. Therefore, if a low refractive index film having a refractive index of 1.123 or more and 1.372 or less is formed on the surface of the solid substrate, the low refractive index film functions as an antireflection film.

本発明に係る微粒子積層膜の屈折率は、固体基材の表面反射率を0%にする屈折率nAR(前記式(5)参照)より小さい。そのため、珪素化合物の微粒子積層膜中への入り込みによって、微粒子積層膜の屈折率が増加しても、反射防止膜として機能し続ける。例えば、1.372であった微粒子積層膜の屈折率が何らかの理由で1.490に増加すると、固体基材の表面反射率は1.0%から3.3%に増加し、微粒子積層膜は反射防止膜ではなくなる。 The refractive index of the fine particle multilayer film according to the present invention is smaller than the refractive index n AR (see the above formula (5)) that makes the surface reflectance of the solid substrate 0%. Therefore, even if the refractive index of the fine particle laminated film increases due to the silicon compound entering the fine particle laminated film, it continues to function as an antireflection film. For example, when the refractive index of the fine particle laminated film which was 1.372 is increased to 1.490 for some reason, the surface reflectance of the solid base material is increased from 1.0% to 3.3%. It is no longer an antireflection film.

しかし、1.123であった微粒子積層膜の屈折率が珪素化合物の微粒積層膜中への入り込みにより1.241に増加すると、固体基材の表面反射率は1.0%から0.0%に減少し、反射防止機能が向上する。このことから、屈折率がnAR(前記式(5)参照)より小さい微粒子積層膜中に珪素化合物を入り込ませた低屈折率膜は優れた反射防止膜として機能する。 However, when the refractive index of the fine particle laminated film, which was 1.123, increases to 1.241 due to the entry of the silicon compound into the fine laminated film, the surface reflectance of the solid base material is changed from 1.0% to 0.0%. The antireflection function is improved. Therefore, a low refractive index film in which a silicon compound is incorporated in a fine particle laminated film having a refractive index smaller than n AR (see the above formula (5)) functions as an excellent antireflection film.

また、反射防止膜以外の光学機能薄膜としての用途に対しても、本発明のように屈折率の低い微粒子積層膜は光学性能の向上や光学機能の維持に有用である。   In addition, for use as an optical functional thin film other than the antireflection film, the fine particle laminated film having a low refractive index as in the present invention is useful for improving the optical performance and maintaining the optical function.

(J)珪素化合物溶液
本発明において用いる珪素化合物溶液は、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)との混合物のうちのいずれかを含む。
(J) Silicon Compound Solution The silicon compound solution used in the present invention is composed of (1) alkoxysilane (I) whose functional group consists only of a hydrolyzable group, (2) hydrolyzate of alkoxysilane (I), and hydrolysis thereof. A condensation reaction product (II) of the product, and (3) a mixture of the alkoxysilane (I) with the hydrolyzate and the condensation reaction product (II) of the hydrolyzate.

微粒子積層膜に前記(1)〜(3)のいずれかを含む珪素化合物溶液を接触させることで得られる低屈折率膜は、固体基材と微粒子、及び微粒子同士が珪素化合物を介して結合している。つまり、加水分解により生成した珪素化合物のシラノール基は微粒子表面の水酸基や極性基と水素結合又は脱水縮合することで共有結合し、珪素化合物と微粒子は結合する。また、加水分解により生成した珪素化合物のシラノール基や加水分解されずに残存したアルコキシ基は基材表面の水酸基や極性基と水素結合し、珪素化合物と基材は結合する。これらの結合により、本発明の低屈折率膜は微粒子積層膜より基材密着性に優れる。珪素化合物の加水分解が微粒子積層膜と接触する前に行われていない場合、すなわちアルコキシシランをそのまま微粒子積層膜に接触させる場合には、接触後に微粒子積層膜が有する吸着水により行われる。
以下に、前記(1)〜(3)の珪素化合物について詳述する。
The low refractive index film obtained by bringing the silicon compound solution containing any of the above (1) to (3) into contact with the fine particle laminated film is obtained by bonding the solid substrate, the fine particles, and the fine particles to each other via the silicon compound. ing. That is, the silanol group of the silicon compound produced by hydrolysis is covalently bonded to the hydroxyl group or polar group on the surface of the fine particle by hydrogen bonding or dehydration condensation, and the silicon compound and the fine particle are bonded. Moreover, the silanol group of the silicon compound produced | generated by hydrolysis and the alkoxy group which remained without being hydrolyzed hydrogen bond with the hydroxyl group and polar group of a base-material surface, and a silicon compound and a base material couple | bond. Due to these bonds, the low refractive index film of the present invention is more excellent in substrate adhesion than the fine particle laminated film. When the hydrolysis of the silicon compound is not performed before contacting the fine particle laminated film, that is, when the alkoxysilane is brought into contact with the fine particle laminated film as it is, it is performed with the adsorbed water of the fine particle laminated film after the contact.
Hereinafter, the silicon compounds (1) to (3) will be described in detail.

<(1)の珪素化合物>
(1)の珪素化合物は、上記の通り、官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)である。
加水分解性基のみを有するアルコキシシラン(I)としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラキス(2−メトキシエトキシ)シラン、メチルシリケートのオリゴマー、エチルシリケートのオリゴマーが挙げられる。
メチルシリケートのオリゴマーの具体例としては、扶桑化学社製や多摩化学工業社製、コルコート社製のメチルシリケート51、コルコート社製のメチルシリケート53A(平均7量体)が挙げられる。
エチルシリケートのオリゴマーの具体例としては、多摩化学社製やコルコート社製のエチルシリケート40、多摩化学社製のエチルシリケート45、コルコート社製のエチルシリケート48が挙げられる。
また、アルコキシシラン(I)において、加水分解性基はすべて同一でなくてもよい。例えば、テトラメトキシシランとテトラエトキシシランの混合物や、シリケートの官能基がメトキシ基とエトキシ基が約半分ずつ導入していてもよく、例えばコルコート社製のEMS−485が挙げられる。
<Silicon compound of (1)>
As described above, the silicon compound (1) is alkoxysilane (I) whose functional group is composed only of a hydrolyzable group.
Examples of the alkoxysilane (I) having only a hydrolyzable group include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrakis (2-methoxyethoxy) silane, an oligomer of methyl silicate, and ethyl silicate. An oligomer is mentioned.
Specific examples of the methyl silicate oligomer include methyl silicate 51 manufactured by Fuso Chemical Co., Ltd., Tama Chemical Industry Co., Ltd., Colcoat Co., Ltd., and methyl silicate 53A (average heptamer manufactured by Colcoat Co., Ltd.).
Specific examples of the oligomer of ethyl silicate include ethyl silicate 40 manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., Colcoat Co., Ltd., ethyl silicate 45 manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., and ethyl silicate 48 manufactured by Colcoat Co., Ltd.
Further, in the alkoxysilane (I), all the hydrolyzable groups may not be the same. For example, a mixture of tetramethoxysilane and tetraethoxysilane, or about half of the methoxy functional group and ethoxy functional group may be introduced, for example, EMS-485 manufactured by Colcoat Co., Ltd.

(1)の珪素化合物の溶液において、シラン濃度は0.05〜10質量%とすることが好ましく、0.1〜5質量%とすることがより好ましい。シラン濃度が低すぎる場合は低屈折率膜の基材への密着性と微粒子積層膜の基材の密着性とに差異がなく、シラン濃度が高すぎる場合は微粒子積層膜の空隙への珪素化合物の充填量が増えすぎるために低屈折率膜の屈折率が低くなくなる。   In the silicon compound solution of (1), the silane concentration is preferably 0.05 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass. When the silane concentration is too low, there is no difference between the adhesion of the low refractive index film to the substrate and the adhesion of the substrate of the fine particle laminate film, and when the silane concentration is too high, the silicon compound into the voids of the fine particle laminate film Therefore, the refractive index of the low refractive index film is not lowered.

<(2)の珪素化合物>
(2)の珪素化合物は、アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)である。
アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物は、アルコキシシラン(I)を公知の方法で加水分解することで得られる。例えば、酸性触媒の存在下又は塩基性触媒の存在下若しくは非存在下で、かつ溶媒の存在下又は非存在下で、アルコキシシラン(I)と水を混合することで、アルコキシシラン(I)を加水分解することができる。
加水分解時の温度は室温から溶媒の沸点までの間で選択でき、加水分解の時間は1時間から1000時間の間で、加水分解・重縮合の進行に応じて任意に選択すると良い。
また、加水分解時は攪拌することが好ましい。アルコキシシラン(I)の配合量は、1〜90質量%となるように加えるのが好ましい。
水の配合量は、アルコキシシラン(I)に対して1〜500質量%となるように加えるのが好ましく、5〜100質量%がさらに好ましい。
<Silicon compound (2)>
The silicon compound (2) is a hydrolyzate of alkoxysilane (I) and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate.
The hydrolyzate of alkoxysilane (I) and the condensation reaction product of the hydrolyzate can be obtained by hydrolyzing alkoxysilane (I) by a known method. For example, by mixing alkoxysilane (I) with water in the presence of an acidic catalyst or in the presence or absence of a basic catalyst, and in the presence or absence of a solvent, alkoxysilane (I) is mixed. Can be hydrolyzed.
The temperature at the time of hydrolysis can be selected from room temperature to the boiling point of the solvent, and the hydrolysis time can be arbitrarily selected between 1 hour and 1000 hours depending on the progress of hydrolysis and polycondensation.
Moreover, it is preferable to stir at the time of hydrolysis. It is preferable to add the alkoxysilane (I) in an amount of 1 to 90% by mass.
The amount of water added is preferably 1 to 500% by mass, more preferably 5 to 100% by mass, based on the alkoxysilane (I).

酸触媒としては、無機酸も有機酸も好適に使用でき、無機酸としては、例えば塩酸、硫酸、リン酸、ほう酸などが好ましく、また有機酸としては、ギ酸、酢酸、蓚酸、およびp−トルエンスルホン酸などが好ましく用いられる。その触媒量は、アルコキシシラン(I)に対して、通常1ppm〜5%程度が好ましく採用される。5%を超えて使用しても目的物は得られるが、特に良い結果は期待できない。   As the acid catalyst, an inorganic acid or an organic acid can be suitably used. As the inorganic acid, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid and the like are preferable. As the organic acid, formic acid, acetic acid, succinic acid, and p-toluene are preferable. A sulfonic acid or the like is preferably used. The amount of the catalyst is preferably preferably about 1 ppm to 5% in general with respect to the alkoxysilane (I). Even if it exceeds 5%, the desired product can be obtained, but a particularly good result cannot be expected.

(2)の珪素化合物の溶液において、シラン濃度は0.05〜10質量%とすることが好ましく、0.1〜5質量%とすることがより好ましい。シラン濃度が低すぎる場合は低屈折率膜の基材への密着性と微粒子積層膜の基材の密着性とに差異がなく、シラン濃度が高すぎる場合は微粒子積層膜の空隙への珪素化合物の充填量が増えすぎるために低屈折率膜の屈折率が低くなくなる。なお、シラン濃度は(アルコキシシラン(I)の質量/溶液の全質量)から求められる。   In the silicon compound solution (2), the silane concentration is preferably 0.05 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass. When the silane concentration is too low, there is no difference between the adhesion of the low refractive index film to the substrate and the adhesion of the substrate of the fine particle laminate film, and when the silane concentration is too high, the silicon compound into the voids of the fine particle laminate film Therefore, the refractive index of the low refractive index film is not lowered. The silane concentration is determined from (mass of alkoxysilane (I) / total mass of solution).

<(3)の珪素化合物>
(3)の珪素化合物は、前記アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)との混合物である。
(3)の珪素化合物は、アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)とを混合して得られるが、アルコキシシラン(I)[a]に対する加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)[b]の混合比(b/a)は、低屈折率膜と基材との密着性向上の観点から、0.1〜10.0とすることが好ましく、0.25〜4.0とすることがより好ましく、0.5〜2.0とすることがさらに好ましい。
また、(3)の珪素化合物の溶液は、シラン濃度を0.05〜10質量%とすることが好ましく、0.1〜5質量%とすることがより好ましい。シラン濃度が低すぎる場合は低屈折率膜の基材への密着性と微粒子積層膜の基材の密着性とに差異がなく、シラン濃度が高すぎる場合は微粒子積層膜の空隙への珪素化合物の充填量が増えすぎるために低屈折率膜の屈折率が低くなくなる。なお、シラン濃度は(アルコキシシラン(I)の質量+アルコキシシラン(II)/溶液の全質量)から求められる。
<Silicon compound (3)>
The silicon compound (3) is a mixture of the alkoxysilane (I), the hydrolyzate and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate.
The silicon compound (3) can be obtained by mixing alkoxysilane (I) with the hydrolyzate and condensation reaction product (II) of the hydrolyzate. Hydrolysis of alkoxysilane (I) [a] The mixing ratio (b / a) of the condensation reaction product (II) [b] of the product and its hydrolyzate is 0.1 to 10.0 from the viewpoint of improving the adhesion between the low refractive index film and the substrate. It is preferable to set it to 0.25 to 4.0, more preferably 0.5 to 2.0.
In addition, the silicon compound solution (3) preferably has a silane concentration of 0.05 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass. When the silane concentration is too low, there is no difference between the adhesion of the low refractive index film to the substrate and the adhesion of the substrate of the fine particle laminate film, and when the silane concentration is too high, the silicon compound into the voids of the fine particle laminate film Therefore, the refractive index of the low refractive index film is not lowered. The silane concentration is obtained from (mass of alkoxysilane (I) + alkoxysilane (II) / total mass of solution).

前記(1)〜(3)の珪素化合物のうち、(2)の珪素化合物が 加水分解により生成したシラノール基が多く、低屈折率膜と基材との密着性を向上できる点で最も好ましい。   Among the silicon compounds of (1) to (3), the silicon compound of (2) has many silanol groups produced by hydrolysis, and is most preferable in that the adhesion between the low refractive index film and the substrate can be improved.

前記(1)〜(3)の珪素化合物の溶液を微粒子積層膜に接触させる方法は、公知の方法を用いてよい。スプレー法、ディップ法、ロールコート法、スピンコート法などいずれでも可能である。   As a method of bringing the silicon compound solution of the above (1) to (3) into contact with the fine particle laminated film, a known method may be used. Any of a spray method, a dip method, a roll coating method, a spin coating method and the like is possible.

本発明においては、加水分解により生成したシラノール基を有する珪素化合物が、微粒子及び基板と結合することで、橋架け剤となり、低屈折率膜の基板との密着性が得られる。また、加水分解により生成したシラノール基を有する珪素化合物が、微粒子と微粒子を結合することで低屈折率膜全体が基材に密着する。微粒子積層膜に接触する珪素化合物の量が増すほど、低屈折率膜の屈折率が増加する。そのため、珪素化合物の量を調整することで、低屈折率膜の屈折率を制御できる。
なお、(1)の珪素化合物においては、アルコキシシラン(I)は加水分解が行われていないが、この場合、微粒子積層膜と接触した後に希釈媒体を蒸発させると、微粒子積層膜が有する吸着水により珪素化合物が加水分解し、希釈媒体の蒸発に伴い縮重合が進行する。
In the present invention, the silicon compound having a silanol group produced by hydrolysis is bonded to the fine particles and the substrate, thereby becoming a crosslinking agent, and adhesion of the low refractive index film to the substrate can be obtained. Further, the silicon compound having a silanol group produced by hydrolysis bonds the fine particles to the fine particles, whereby the entire low refractive index film adheres to the substrate. The refractive index of the low refractive index film increases as the amount of silicon compound in contact with the fine particle laminated film increases. Therefore, the refractive index of the low refractive index film can be controlled by adjusting the amount of the silicon compound.
In the silicon compound (1), alkoxysilane (I) is not hydrolyzed. In this case, if the dilution medium is evaporated after contacting the fine particle laminated film, the adsorbed water possessed by the fine particle laminated film is obtained. As a result, the silicon compound is hydrolyzed, and condensation polymerization proceeds with evaporation of the dilution medium.

例えば、スピンコート法で珪素化合物を微粒子積層膜に接触させる場合、スピン回転速度と珪素化合物の濃度を調整することで、低屈折率膜の屈折率を制御できる。スピン回転速度は100〜5000回転/分で任意に選択し、珪素化合物の濃度は0.05〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がさらに好ましい。   For example, when a silicon compound is brought into contact with the fine particle laminated film by a spin coating method, the refractive index of the low refractive index film can be controlled by adjusting the spin rotation speed and the concentration of the silicon compound. The spin rotation speed is arbitrarily selected from 100 to 5000 revolutions / minute, and the concentration of the silicon compound is preferably 0.05 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass.

珪素化合物の濃度調整のための希釈溶媒は、溶解する溶媒であれば良く、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコール又は酢酸エチル、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル等の極性溶媒若しくは低級アルコールと極性溶媒の混合溶媒が好ましい。   The dilution solvent for adjusting the concentration of the silicon compound may be a solvent that dissolves, and is polar with a lower alcohol such as methanol, ethanol, propanol, or butanol, or a polar solvent such as ethyl acetate, acetone, dimethylformamide, acetonitrile, or the like. A mixed solvent of solvents is preferred.

<低表面張力成分>
珪素化合物を、微粒子積層膜に効果的に結合させるためには、微粒子や基板との濡れ性が最も重要な因子である。そこで、溶液として、上記希釈溶媒に加えて、表面張力が低い媒体を、低表面張力成分として用いる。また、微粒子及び基板と結合する際、また結合後に、密着性を阻害しない、揮発成分であることが望ましい。そのような低表面張力成分としては、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のいずれかが好ましい。このようなフッ素系有機溶剤の具体例としては、HFE系の溶剤としてAE−3000(56℃)(旭硝子株式会社製商品名)、Novec HFE−7100(60℃)、Novec HFE−7200(78℃)(住友スリーエム株式会社製商品名)、HFC系の溶剤としてVertrelXF(55℃)(デュポン株式会社製商品名)、ZEORORA−H(79℃)(日本ゼオン株式会社製商品名)、PFC系の溶剤としてFluorinert FC−72(56℃)、Fluorinert FC−84(80℃)、Fluorinert FC−77(97℃)(住友スリーエム株式会社製商品名)、PF−5060(56℃)、PF−5070(80℃)(住友スリーエム株式会社製商品名)、GALDEN SV70(70℃)、GALDEN SV90(90℃)(ソルベイ・ソレクシス株式会社社製商品名)などが挙げられるが、溶解性能や環境影響などの観点から、HFE系の溶剤が好ましい。但し、かっこ内の値は各溶剤の常圧における沸点を示す。これらのフッ素系有機溶剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、低表面張力成分以外の溶剤を混合して使用しても構わないが、その場合、溶剤に占める低表面張力成分の割合が50%以上になるようにするのが好ましい。
<Low surface tension component>
In order to effectively bond the silicon compound to the fine particle laminated film, wettability with the fine particles and the substrate is the most important factor. Therefore, as a solution, a medium having a low surface tension is used as a low surface tension component in addition to the dilution solvent. Moreover, it is desirable that it is a volatile component that does not impair adhesion when bonded to the fine particles and the substrate or after bonding. As such a low surface tension component, any one of hydrofluoroether (HFE) -based, hydrofluorocarbon (HFC) -based, and perfluorofluorocarbon (PFC) -based fluorinated organic solvents is preferable. Specific examples of such fluorine-based organic solvents include AE-3000 (56 ° C.) (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Novec HFE-7100 (60 ° C.), and Novec HFE-7200 (78 ° C.) as HFE solvents. ) (Trade name, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Vertrel XF (55 ° C.) (trade name, manufactured by DuPont Co., Ltd.), ZEORORA-H (79 ° C.) (trade name, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.), PFC As solvents, Fluorinert FC-72 (56 ° C.), Fluorinert FC-84 (80 ° C.), Fluorinert FC-77 (97 ° C.) (trade name, manufactured by Sumitomo 3M Limited), PF-5060 (56 ° C.), PF-5070 ( 80 ° C) (trade name, manufactured by Sumitomo 3M Limited), GALDEN SV70 (70 ° C), ALDEN SV90 (90 ℃) (Solvay Solexis Co., trade name) and the like, from the viewpoint of dissolution performance and environmental impact, HFE solvents are preferred. However, the value in parenthesis shows the boiling point of each solvent at normal pressure. These fluorinated organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Further, a solvent other than the low surface tension component may be mixed and used. In that case, it is preferable that the ratio of the low surface tension component in the solvent is 50% or more.

珪素化合物溶液の臨界表面張力は、10〜20mN/mの範囲であることが好ましい。   The critical surface tension of the silicon compound solution is preferably in the range of 10 to 20 mN / m.

微粒子積層膜に珪素化合物を接触させることで得られる低屈折率膜は、微粒子積層膜より基材密着性に優れ、それらの違いは、テープ試験によって知ることができる。例えば、テトラエトキシシランの加水分解物を微粒子積層膜に接触させて得た低屈折率膜は、粘着力が6.2N/20mmの粘着テープ(日東電工社製、31B)を用いてテープ試験をしても、剥離せず、膜減りもしない。   The low refractive index film obtained by bringing a silicon compound into contact with the fine particle laminated film has better substrate adhesion than the fine particle laminated film, and the difference between them can be known by a tape test. For example, a low refractive index film obtained by contacting a hydrolyzate of tetraethoxysilane with a fine particle laminated film is subjected to a tape test using an adhesive tape having an adhesive strength of 6.2 N / 20 mm (manufactured by Nitto Denko Corporation, 31B). Even if it does not peel off, the film does not decrease.

しかし、微粒子積層膜に同条件でテープ試験をすると、微粒子積層膜は剥離するか、膜減りする。なお、膜減りは凝集破壊により膜の厚みが減少した状態であるが、エリプソメータによる膜厚評価や分光光度計にて測定した反射率又は透過率の解析により膜厚を評価することができる、若しくは膜の凝集破壊により生じた凹凸により光が散乱することからも膜減りしているか否かを評価することができる。一方、膜の剥離は、反射率や透過率が基材自体の値をほぼ示すことから評価することができる。   However, when the tape test is performed on the fine particle laminated film under the same conditions, the fine particle laminated film is peeled off or reduced. In addition, the film thickness is a state in which the film thickness is reduced due to cohesive failure, but the film thickness can be evaluated by an evaluation of the film thickness by an ellipsometer or analysis of reflectance or transmittance measured by a spectrophotometer, or It is possible to evaluate whether or not the film is reduced because light is scattered by unevenness caused by cohesive failure of the film. On the other hand, film peeling can be evaluated because the reflectance and transmittance substantially indicate the values of the substrate itself.

(K)光学部材
本発明に係る微粒子積層膜は、交互積層法により得られるために膜厚均一性が高く、それゆえ、該微粒子積層膜に珪素化合物の溶液を接触させてなる本発明の低屈折率膜は光学部材に好適に用いることができる。本発明の低屈折率膜は、例えば反射防止膜、反射膜、半透過半反射膜、可視光反射赤外線透過膜、赤外線反射可視光透過膜、青色反射膜、緑色反射膜、赤色反射膜、輝線カットフィルター膜、色調補正膜が二つ以上加わった構成の膜として機能させることができ、特に、反射防止膜として好適に機能し得る。
(K) Optical member Since the fine particle laminated film according to the present invention is obtained by an alternating lamination method, the film thickness uniformity is high. Therefore, the low particle thickness of the present invention obtained by bringing a solution of a silicon compound into contact with the fine particle laminated film. The refractive index film can be suitably used for an optical member. The low refractive index film of the present invention includes, for example, an antireflection film, a reflection film, a semi-transmission semi-reflection film, a visible light reflection infrared transmission film, an infrared reflection visible light transmission film, a blue reflection film, a green reflection film, a red reflection film, and a bright line. It can function as a film having a configuration in which two or more cut filter films and color tone correction films are added, and can particularly preferably function as an antireflection film.

そのため、本発明の低屈折率膜を形成した固体基材は、例えば、反射防止膜付き基材、反射膜付き基材(ミラー)、半透過半反射膜付き基材(ハーフミラー)、可視光反射赤外線透過膜付き基材(コールドミラー)、赤外線反射可視光透過膜付き基材(ホットミラー)、青色反射膜付き基材、緑色反射膜付き基材又は赤色反射膜付き基材(ダイクロックミラー)、輝線カットフィルター膜付き基材、色調補正膜付き基材として用いることができる。   Therefore, the solid base material on which the low refractive index film of the present invention is formed includes, for example, a base material with an antireflection film, a base material with a reflection film (mirror), a base material with a semi-transmissive semi-reflective film (half mirror), and visible light. Base material with reflective infrared transmission film (cold mirror), base material with infrared reflection visible light transmission film (hot mirror), base material with blue reflection film, base material with green reflection film or base material with red reflection film (dichroic mirror) ), A substrate with a bright line cut filter film, and a substrate with a color tone correction film.

上記の機能は、多くの場合、固体基材の上に低屈折率膜と高屈折率膜を膜厚制御しながら積層して形成した多層構造膜からなる微粒子積層膜によって発現される。
光学的機能発現に必要な屈折率の範囲は、低屈折率膜としては1.2〜1.5、高屈折率膜としては1.6〜2.4が一般的であるが、多くの場合、低屈折率膜の屈折率は低いほど良く、高屈折率膜の屈折率は高いほど良い。なお、光学機能発現に必要な膜厚は、前記式(1)により求めることができる。屈折率の調整は、前記したように微粒子の選択により、行うことが出来る。
In many cases, the above function is expressed by a fine particle laminated film formed of a multilayer structure film formed by laminating a low refractive index film and a high refractive index film on a solid substrate while controlling the film thickness.
The range of the refractive index necessary for the expression of the optical function is generally 1.2 to 1.5 for a low refractive index film and 1.6 to 2.4 for a high refractive index film. The lower the refractive index of the low refractive index film, the better, and the higher the refractive index of the high refractive film, the better. In addition, the film thickness required for optical function expression can be calculated | required by said Formula (1). The refractive index can be adjusted by selecting fine particles as described above.

多層構造の反射防止膜には、固体基材上に高屈折率膜と低屈折率膜を交互に積層した4層以上の積層数のものがあり、広い波長領域で反射防止機能を示す。この場合、低屈折率膜と高屈折率膜の屈折率差が大きいほど、反射防止性能に優れる。実際上の反射防止膜に利用する観点から、可視光の波長領域で微粒子積層膜の表面反射率の最小値が3%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましく、0.5%以下であることが最も好ましい。   An antireflection film having a multilayer structure includes an antireflection film having four or more layers in which a high refractive index film and a low refractive index film are alternately laminated on a solid substrate, and exhibits an antireflection function in a wide wavelength region. In this case, the greater the difference in refractive index between the low refractive index film and the high refractive index film, the better the antireflection performance. From the viewpoint of use in an actual antireflection film, the minimum value of the surface reflectance of the fine particle multilayer film in the visible light wavelength region is preferably 3% or less, more preferably 2% or less, and more preferably 1%. Or less, and most preferably 0.5% or less.

半透過半反射膜の基本的な多層構造は、固体基材上に高屈折率膜と低屈折率膜の2層を順に積層し、2回繰り返した4層構造が一般的である。高屈折率膜と低屈折率膜の各層の厚さは前記式(1)に近づけることが基本であるが、反射スペクトルや透過スペクトルを目的とする波長領域で平坦にするため、即ち、反射率や透過率の波長依存性を小さくするために、若干増減させてもよい。   The basic multilayer structure of the semi-transmissive / semi-reflective film is generally a four-layer structure in which two layers of a high refractive index film and a low refractive index film are sequentially laminated on a solid substrate and repeated twice. The thickness of each layer of the high refractive index film and the low refractive index film is basically close to the above formula (1), but in order to flatten the reflection spectrum and the transmission spectrum in the target wavelength region, that is, the reflectance. In order to reduce the wavelength dependence of the transmittance, it may be slightly increased or decreased.

なお、高屈折率膜の単層膜でも、前記式(1)に近づけることで、波長λを中心とした波長領域で半透過半反射機能を示す。実際上の半透過半反射膜に利用する観点から、微粒子積層膜の可視光の波長領域での反射率の平均値が15%以上、50%以下及び透過率の平均値が50%以上、85%以下であることが好ましく、反射率の平均値が15%以上、40%以下及び透過率の平均値が60%以上、85%以下であることがより好ましく、反射率の平均値が15%以上、30%以下及び透過率の平均値が70%以上、85%以下であることがさらに好ましい。   Note that even a single-layer film of a high refractive index film exhibits a semi-transmissive / semi-reflective function in a wavelength region centered on the wavelength λ by being close to the equation (1). From the viewpoint of use in an actual transflective film, the average value of the reflectance in the wavelength region of visible light of the fine particle laminated film is 15% or more and 50% or less, and the average value of the transmittance is 50% or more, 85 % Or less, the average reflectance is 15% or more and 40% or less, the average transmittance is preferably 60% or more and 85% or less, and the average reflectance is 15%. More preferably, the average value of 30% or less and the transmittance is 70% or more and 85% or less.

反射膜の基本的な多層構造は、固体基材上に高屈折率膜と低屈折率膜の2層を順に積層した二層構造を繰り返し積層したものであり、高屈折率膜と低屈折率膜の交互積層構造であるが、固体基材側最下層と最表面層は高屈折率膜である。膜厚は基本的にそれぞれ前記式(1)で決定される。高屈折率膜と低屈折率膜の二層構造の繰り返し数が多いほど高い反射率が得られる。   The basic multilayer structure of the reflective film is a two-layer structure in which two layers of a high refractive index film and a low refractive index film are sequentially laminated on a solid substrate, and the high refractive index film and the low refractive index are laminated. Although the film has an alternately laminated structure, the lowermost layer on the solid substrate side and the outermost surface layer are high refractive index films. The film thickness is basically determined by the equation (1). The higher the number of repetitions of the two-layer structure of the high refractive index film and the low refractive index film, the higher the reflectance.

また、低屈折率膜と高屈折率膜の屈折率差が大きいほど、二層構造の繰り返し数が同じでも反射率が高くなる。そのため、低屈折率膜と高屈折率膜の屈折率差を大きくすることで、高い反射率を得るために必要な二層構造の繰り返し数を少なくすることができる。   Further, the greater the difference in refractive index between the low refractive index film and the high refractive index film, the higher the reflectance even if the number of repetitions of the two-layer structure is the same. Therefore, by increasing the difference in refractive index between the low refractive index film and the high refractive index film, the number of repetitions of the two-layer structure necessary for obtaining a high reflectance can be reduced.

可視光反射赤外線透過膜、赤外線反射可視光透過膜、青色反射膜、緑色反射膜、赤色反射膜、輝線カットフィルター膜、色調補正膜は、ある特定の波長で反射率が高いことが特徴であるため、基本的な膜構造は反射膜のような多層構造である。   A visible light reflecting infrared transmission film, an infrared reflection visible light transmission film, a blue reflection film, a green reflection film, a red reflection film, a bright line cut filter film, and a color tone correction film are characterized by high reflectivity at a specific wavelength. Therefore, the basic film structure is a multilayer structure such as a reflective film.

前記式(2)からわかるように、微粒子材料の変更や微粒子体積密度の制御により微粒子積層膜の屈折率を制御することができ、高屈折率や低屈折率の微粒子積層膜を得ることができる。例えば、バルクの屈折率が2.3の酸化チタン、2.2のセリア、1.9の酸化錫の微粒子を用いて、微粒子の体積密度を60%に制御すれば、屈折率1.89のチタニア微粒子積層膜、屈折率1.82のセリア微粒子積層膜や屈折率1.60の酸化錫微粒子積層膜等の高屈折率膜が得られる。   As can be seen from the above formula (2), the refractive index of the fine particle laminated film can be controlled by changing the fine particle material and controlling the fine particle volume density, and a high refractive index and low refractive index fine particle laminated film can be obtained. . For example, if the volume density of fine particles is controlled to 60% by using fine particles of titanium oxide having a bulk refractive index of 2.3, ceria of 2.2, and tin oxide of 1.9, a refractive index of 1.89. A high refractive index film such as a titania fine particle laminated film, a ceria fine particle laminated film having a refractive index of 1.82 or a tin oxide fine particle laminated film having a refractive index of 1.60 is obtained.

一方、バルクの屈折率が1.6の酸化アルミニウム、1.48のシリカの微粒子を用いて、微粒子の体積密度を50%に制御すれば、屈折率1.33の酸化アルミニウム微粒子積層膜や屈折率1.26のシリカ微粒子積層膜等の低屈折率膜が得られる。微粒子体積密度は微粒子のゼータ電位や微粒子形状により制御できる。   On the other hand, if the volume density of the fine particles is controlled to 50% using aluminum oxide having a bulk refractive index of 1.6 and silica fine particles of 1.48, a refractive index of 1.33 is obtained. A low refractive index film such as a silica fine particle laminated film having a rate of 1.26 is obtained. The fine particle volume density can be controlled by the fine particle zeta potential and the fine particle shape.

微細構造が高度に制御され、幾何光学的に高い性能を有する微細構造体においては、微細構造体表面の反射防止膜や低屈折率膜は、可視光を散乱・拡散させることは望ましくない。若干でも光を散乱・拡散させる反射防止膜や低屈折率膜は、光が斜めから入射する場合に光の散乱・拡散の度合いが増すためである。   In a fine structure whose fine structure is highly controlled and has high geometric optical performance, it is not desirable for the antireflection film or low refractive index film on the surface of the fine structure to scatter and diffuse visible light. This is because an antireflection film or a low refractive index film that scatters or diffuses light even slightly increases the degree of light scattering / diffusion when light is incident obliquely.

微細構造体表面の反射防止膜には光が法線方向から入射するだけでなく、斜入射である場合も多い。そのため、例えば、レンズ形状物の表面に光を散乱・拡散させる反射防止膜や低屈折率膜が形成された場合、光が焦点に集まらない等の幾何光学的な性能低下を生じる。   In many cases, light is incident on the antireflection film on the surface of the fine structure not only from the normal direction but also at an oblique incidence. Therefore, for example, when an antireflection film or a low refractive index film that scatters and diffuses light is formed on the surface of the lens-shaped object, geometric optical performance degradation occurs such that the light does not collect at the focal point.

即ち、反射防止膜が微細構造体の幾何光学的な性能を損なわないためには、反射防止膜や低屈折率膜が透明であることが望ましい。本発明では、反射防止膜や低屈折率膜の濁度を測定することにより、本発明の反射防止膜や低屈折率膜が微細構造体の幾何光学的な性能を損なわないことを評価できる。   That is, it is desirable that the antireflection film and the low refractive index film be transparent so that the antireflection film does not impair the geometric optical performance of the microstructure. In the present invention, by measuring the turbidity of the antireflection film or the low refractive index film, it can be evaluated that the antireflection film or the low refractive index film of the present invention does not impair the geometric optical performance of the microstructure.

微細構造が高度に制御され、幾何光学的に高い性能を有する微細構造体においては、微細構造体表面の反射防止膜は、微細構造体の形状に追従して形成されることが望ましい。反射防止膜が微細構造体の形状に追従しない場合は、微細構造体の幾何光学的な性能が損なわれる。   In a fine structure having a highly controlled fine structure and high geometric optical performance, it is desirable that the antireflection film on the surface of the fine structure be formed following the shape of the fine structure. When the antireflection film does not follow the shape of the fine structure, the geometric optical performance of the fine structure is impaired.

レンズ状微細構造を例にとれば、固体撮像素子に用いられるオンチップマイクロレンズアレイ表面の反射防止膜がマイクロレンズに追従しない場合、レンズの集光性能を損なうために、集光される光量の減少により感度が低下し、さらにフォトダイオード以外の部分に照射された光が迷光となり、フレアやコントラスト低下を引き起こす。   Taking the lens-like microstructure as an example, if the antireflection film on the surface of the on-chip microlens array used in the solid-state imaging device does not follow the microlens, the amount of light collected will be reduced in order to impair the light collection performance of the lens. The sensitivity decreases due to the decrease, and the light irradiated to the part other than the photodiode becomes stray light, causing flare and contrast reduction.

本発明では、低屈折率膜が形成した微細構造体の断面を走査型電子顕微鏡などにより観察し、微細構造表面からの法線方向に対する低屈折率膜の厚みを測定することで、低屈折率膜の微細構造体への追従性を評価することができる。また微細構造体を斜め方向より走査型電子顕微鏡などにより観察し、投影された微細構造体の形状より低屈折率膜の微細構造体への追従性を評価することもできる。   In the present invention, the cross section of the fine structure formed by the low refractive index film is observed with a scanning electron microscope or the like, and the thickness of the low refractive index film with respect to the normal direction from the fine structure surface is measured. The followability to the fine structure of the film can be evaluated. In addition, the microstructure can be observed with a scanning electron microscope from an oblique direction, and the followability of the low refractive index film to the microstructure can be evaluated based on the projected shape of the microstructure.

本発明では、固体基材が表面に極性基を有することにより、その上に形成された微粒子積層膜が実用的な密着性を得ることができ、さらに珪素化合物により微粒子と基材が結合することでより優れた密着性を得ることができる。固体基材上の膜の表面硬度を評価する方法としては鉛筆硬度試験が挙げられる。固体基材の硬度に依存せずに薄膜そのものの硬度を評価する装置にはナノインデンターが挙げられる。
また、密着性を評価する方法にはテープ剥離試験が挙げられる。
In the present invention, since the solid substrate has a polar group on the surface, the fine particle laminated film formed thereon can obtain practical adhesion, and the fine particles and the substrate are bonded by the silicon compound. And better adhesion can be obtained. An example of a method for evaluating the surface hardness of a film on a solid substrate is a pencil hardness test. An apparatus that evaluates the hardness of the thin film itself without depending on the hardness of the solid substrate includes a nanoindenter.
Moreover, a tape peeling test is mentioned as a method of evaluating adhesiveness.

なお、テープ剥離試験には必ずしもJIS Z 1522に規定するような2.94N/10mm以上の粘着力を有する必要は無く、より実際の工程において用いる粘着テープを用いて試験してもよい。光電変換素子等の半導体の製造工程においては、バックグラインド工程に用いる粘着テープ等の保護テープがそれにあたる。   The tape peeling test does not necessarily have an adhesive strength of 2.94 N / 10 mm or more as defined in JIS Z 1522, and the test may be performed using an adhesive tape used in a more actual process. In the manufacturing process of a semiconductor such as a photoelectric conversion element, a protective tape such as an adhesive tape used in the back grinding process corresponds to it.

また、液晶用バックライトの輝度向上レンズフィルム、拡散フィルム、ビデオプロジェクションテレビのスクリーンに用いられるフレネルレンズやレンチキュラーレンズなどの光学機能部材においては、加工・輸送・組立て・保管に表面保護、汚染防止や固定をするために貼る粘着テープがそれにあたる。   In addition, for optical function members such as Fresnel lenses and lenticular lenses used in LCD backlight brightness enhancement lens films, diffusion films, and video projection television screens, surface protection, contamination prevention, etc. Adhesive tape to be fixed to fix it.

(L)乾燥処理
上記のようにして固体基材表面に形成した低屈折率膜を加熱することで乾燥処理を行ってもよい。珪素化合物と微粒子や基材との脱水縮合が促進し、低屈折率膜の強度と基材密着性の向上が図られる。
(L) Drying treatment The drying treatment may be performed by heating the low refractive index film formed on the surface of the solid substrate as described above. The dehydration condensation between the silicon compound and the fine particles or the substrate is promoted, and the strength of the low refractive index film and the substrate adhesion are improved.

加熱温度は、固体基材の融点、ガラス転移温度、軟化温度等より低い温度が良く、固体基材の透明性や無着色といった光学機能が保たれる温度が良い。なお、加熱温度は、微粒子積層膜中の電解質ポリマーの融点や沸点を越えてもよい。   The heating temperature is preferably lower than the melting point, glass transition temperature, softening temperature, etc. of the solid substrate, and is preferably a temperature at which the optical function such as transparency and non-coloring of the solid substrate is maintained. The heating temperature may exceed the melting point or boiling point of the electrolyte polymer in the fine particle laminated film.

本発明における微粒子積層膜中の電解質ポリマーは極微量であるため、加熱によって蒸発し、微粒子積層膜中から除去されても光学機能や機械特性は保たれる。
また、微粒子積層膜の形成のためには電解質ポリマーは静電的な結合材として必要であるが、微粒子積層膜の形成後では微粒子積層膜は微粒子間引力により保持されるために電解質ポリマーは存在してもよく、また存在しなくてもよい。
Since the electrolyte polymer in the fine particle laminated film in the present invention is extremely small, even if it is evaporated by heating and removed from the fine particle laminated film, the optical function and mechanical properties are maintained.
In addition, the electrolyte polymer is necessary as an electrostatic binder for the formation of the fine particle laminate film, but after the fine particle laminate film is formed, the electrolyte polymer exists because the fine particle laminate film is retained by the attractive force between fine particles. It may or may not exist.

加熱時間は、1分〜1時間程度であることが好ましい。もちろん、加熱温度と加熱時間との関係は、相対的なものであり、処理温度を低くした場合には、その分長い時間にわたって処理を続けることで目的を達成できる。   The heating time is preferably about 1 minute to 1 hour. Of course, the relationship between the heating temperature and the heating time is relative, and when the processing temperature is lowered, the purpose can be achieved by continuing the processing for a longer time.

また、加熱処理の雰囲気に制限はなく、空気中のような酸化性の雰囲気、窒素中のような不活性な雰囲気又は水素などを含む還元性雰囲気であっても差し支えない。加熱方法にも制限はなく、オーブン、誘導加熱装置、赤外線ヒータのような加熱手段ないしは加熱装置を用いて行うことができる。   The atmosphere for the heat treatment is not limited, and may be an oxidizing atmosphere such as air, an inert atmosphere such as nitrogen, or a reducing atmosphere including hydrogen. There is no restriction | limiting also in the heating method, It can carry out using heating means thru | or a heating apparatus like an oven, an induction heating apparatus, and an infrared heater.

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例によって何等制限するものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.

[実施例1]
1.微粒子積層膜の形成
BET法で測定した平均一次粒子径が8nmの数珠状シリカ微粒子が分散したシリカ水分散液(日産化学工業(株)製、商品名:スノーテックス(ST)OUP、シリカゾル)をpHは調整せずに濃度を1質量%に調整した微粒子分散液として用い、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド(PDDA、アルドリッチ社製)を0.1質量%、pH10に調整した水溶液を電解質ポリマー水溶液として用いた。
[Example 1]
1. Formation of fine particle laminated film A silica aqueous dispersion (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: Snowtex (ST) OUP, silica sol) in which beaded silica fine particles having an average primary particle diameter of 8 nm measured by the BET method are dispersed. Used as a fine particle dispersion whose concentration is adjusted to 1% by mass without adjusting pH, and an aqueous solution in which polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA, manufactured by Aldrich) is adjusted to 0.1% by mass and pH 10 is used as an electrolyte polymer aqueous solution. It was.

固体基材であるシリコンウエハ(SUMCO社製、6PW−A1、直径6インチ、625μm厚)、ガラス基材(松浪硝子社製、商品名:S1111、25mm×75mm×0.7mm厚、波長550nmでの屈折率は1.54)、低圧水銀ランプ(10mW)で紫外線を2分照射したポリスチレン板(光社製、透明、1mm厚)、及び微
細構造体であるマイクロレンズ(光硬化性樹脂、幅9μm、高さ1.5μm)を有するマイクロレンズアレイシートのそれぞれに、電解質ポリマー水溶液を滴下して1分間経過後にリンス用の超純水を1分間シャワーする工程(ア)、微粒子分散液を滴下して1分間経過後にリンス用の超純水を1分間シャワーする工程(イ)をこの順に施した。
Silicon wafer which is a solid substrate (SUMCO, 6PW-A1, diameter 6 inches, 625 μm thickness), glass substrate (Matsunami Glass, product name: S1111, 25 mm × 75 mm × 0.7 mm thickness, wavelength 550 nm Has a refractive index of 1.54), a polystyrene plate irradiated with UV light for 2 minutes with a low-pressure mercury lamp (10 mW) (manufactured by Kogyo Co., Ltd., transparent, 1 mm thickness), and a microlens that is a fine structure (photocurable resin, width) Step (a) of dropping an electrolyte polymer aqueous solution onto each of the microlens array sheets having a height of 9 μm and a height of 1.5 μm and showering the ultrapure water for rinsing for 1 minute after a lapse of 1 minute, and dropping the fine particle dispersion Then, after the elapse of 1 minute, a step (a) of showering ultra pure water for rinsing for 1 minute was performed in this order.

工程(ア)1回と工程(イ)1回を順に行うことを1サイクルとし、このサイクル数を微粒子交互積層回数とした。微粒子交互積層回数を4回行い、それぞれの固体基材表面に微粒子積層膜を形成した。なお、マイクロレンズアレイシートの一部に保護テープを貼り、微粒積層膜および低屈折率膜が形成されない部分を設けた。   Performing the step (a) once and the step (b) once in order was defined as one cycle, and this cycle number was defined as the number of fine particle alternating laminations. The number of times the fine particles were alternately laminated was 4 times, and a fine particle laminated film was formed on the surface of each solid substrate. A protective tape was applied to a part of the microlens array sheet, and a portion where the fine particle laminated film and the low refractive index film were not formed was provided.

2.珪素化合物処理
テトラエトキシシラン(アルコキシシラン(I)、和光純薬社製、オルトケイ酸テトラエチル)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH(メタノール)75gを加え、25℃で攪拌し液を均一にした後に、HPO1.3質量%水溶液を17.7g加え、25℃で24時間攪拌し、シラン濃度35質量%溶液を得た。前記珪素化合物溶液に1−ブタノール/イソプロピルアルコール混合溶媒(混合比率50/50、質量比)を加えて、シラン濃度を1質量%に調整した珪素化合物の溶液を得た。
シラン濃度、1質量%溶液1gに、1−ブタノール/イソプロピルアルコール混合溶媒(混合比率50/50、質量比)2gを加え、さらに低表面張力成分として、Novec HFE−7100(HFE系溶剤、住友スリーエム株式会社製)を7g加えて、シラン濃度、0.1質量%溶液に希釈した。
前記の微粒子積層薄膜が形成されたそれぞれの固体基板を、スピンコータにセットし、前記の珪素化合物の溶液10gを基板全体に展開した後、回転数1000min−1で展開及び乾燥した。その後、25℃で24時間乾燥し、低屈折率膜を作製した。
2. Silicon compound treatment 50 g of tetraethoxysilane (alkoxysilane (I), tetraethyl orthosilicate, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 75 g of MeOH (methanol) is added, and the mixture is stirred at 25 ° C. After homogenization, 17.7 g of a 1.3% by mass aqueous solution of H 3 PO 4 was added and stirred at 25 ° C. for 24 hours to obtain a 35% by mass solution with a silane concentration. A 1-butanol / isopropyl alcohol mixed solvent (mixing ratio 50/50, mass ratio) was added to the silicon compound solution to obtain a silicon compound solution having a silane concentration adjusted to 1 mass%.
2 g of 1-butanol / isopropyl alcohol mixed solvent (mixing ratio 50/50, mass ratio) is added to 1 g of silane concentration, 1% by weight solution, and Novec HFE-7100 (HFE solvent, Sumitomo 3M) as a low surface tension component. 7 g) was added and diluted to a silane concentration, 0.1% by mass solution.
Each solid substrate on which the fine particle laminated thin film was formed was set on a spin coater, and 10 g of the silicon compound solution was developed on the entire substrate, and then developed and dried at a rotation speed of 1000 min −1 . Then, it dried at 25 degreeC for 24 hours, and produced the low refractive index film | membrane.

3.屈折率の評価
シリコンウエハ上の低屈折率膜の屈折率と膜厚を自動エリプソメータ(ファイブラボ(株)製、商品名:MARY−102、レーザー波長632.8nm)で評価した結果、低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであった。
3. Evaluation of Refractive Index As a result of evaluating the refractive index and film thickness of a low refractive index film on a silicon wafer with an automatic ellipsometer (manufactured by Fibrabo Co., Ltd., trade name: MARY-102, laser wavelength 632.8 nm) The refractive index of the film was 1.25 and the thickness was 110 nm.

4.透明性の評価
前記で得た低屈折率膜が形成されたガラス基板のヘイズ値を、濁度計(日本電色工業社製)でJIS K 7361−1−1997に準拠して測定した結果、0.4%であった。ガラス基板のみのヘイズ値を同様に測定した結果、0.1%であった。低屈折率膜が形成された固体基材のヘイズ値から、固体基材のみのヘイズ値を差し引くことで低屈折率膜の濁度を求めた。その結果、低屈折率膜の濁度は0.3%であり、低屈折率膜の透明性が非常に高いことがわかった。
4). Evaluation of Transparency As a result of measuring the haze value of the glass substrate on which the low refractive index film obtained above was formed with a turbidimeter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) according to JIS K 7361-1-1997, It was 0.4%. The haze value of the glass substrate alone was measured in the same manner and was found to be 0.1%. The turbidity of the low refractive index film was determined by subtracting the haze value of only the solid substrate from the haze value of the solid substrate on which the low refractive index film was formed. As a result, it was found that the turbidity of the low refractive index film was 0.3%, and the transparency of the low refractive index film was very high.

5.反射防止性能の評価
低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを可視紫外分光光度計(日本分光(株)製、商品名:V−570)で測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
5). Evaluation of antireflection performance The transmission spectrum of a glass substrate on which a low refractive index film was formed was measured with a visible ultraviolet spectrophotometer (trade name: V-570, manufactured by JASCO Corporation). The maximum transmittance was 95%.

また、低屈折率膜が形成されたガラス基板の反対面に黒い粘着テープ(ニチバン(株)製、商品名:VT−196)を気泡が残らないように貼り付け、低屈折率膜が形成された片面の表面反射率のスペクトルを可視紫外分光光度計(日本分光(株)製、商品名:V−570)で測定した。低屈折率膜が形成されたガラス基板の波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
ガラス基板の透過率は91%、表面反射率は4.5%であることから、優れた特性の反射防止膜が形成され、透過率も向上させることがわかった。
In addition, a black adhesive tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., trade name: VT-196) is attached to the opposite surface of the glass substrate on which the low refractive index film is formed so that no bubbles remain, and the low refractive index film is formed. The spectrum of the surface reflectance of one side was measured with a visible ultraviolet spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, trade name: V-570). The minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was 0.1%.
Since the transmittance of the glass substrate was 91% and the surface reflectance was 4.5%, it was found that an antireflection film having excellent characteristics was formed and the transmittance was also improved.

6.密着性の評価
粘着テープとして粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)を使用し、ロールラミネータ(ラミーコーポレーション社製、商品名:LMP−350EX)を用いて、ロール荷重0.3MPa、送り速度0.3m/min、温度20℃の条件で、粘着テープを低屈折率膜へ貼り付けた。
6). Evaluation of adhesion Adhesive strength of 320 cN / 25 mm and width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used as the adhesive tape, and roll laminator (Lamy Corporation, trade name: LMP-350EX) was used to attach an adhesive tape to the low refractive index film under conditions of a roll load of 0.3 MPa, a feed rate of 0.3 m / min, and a temperature of 20 ° C.

テープを密着させてから1分後に、テープの一方の端を基材面に直角に持ち上げ、瞬間的に引き剥がした。低屈折率膜を目視観察した結果、基材表面が見えず、低屈折率膜が可視光を散乱していないことから、低屈折率膜が基材に密着していることがわかった。シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材上に密着していた。   One minute after the tape was brought into close contact, one end of the tape was lifted at a right angle to the substrate surface and peeled off instantaneously. As a result of visual observation of the low refractive index film, it was found that the low refractive index film was in close contact with the base material because the surface of the base material was not visible and the low refractive index film did not scatter visible light. The low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, and polystyrene were all in close contact with the base material.

また、粘着テープとして粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製BGP−101B)を使用し、ロールラミネータ(ラミーコーポレーション社製、商品名:LMP−350EX)を用いて、ロール荷重0.3MPa、送り速度0.3m/min、温度20℃の条件で、粘着テープを低屈折率膜へ貼り付けた。   In addition, as an adhesive tape, an adhesive tape of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and an adhesive tape with a width of 25 mm (BGP-101B manufactured by Electrochemical Co., Ltd.) is used, and a roll laminator (manufactured by Lamy Corporation, trade name: LMP). -350EX), an adhesive tape was attached to the low refractive index film under the conditions of a roll load of 0.3 MPa, a feed rate of 0.3 m / min, and a temperature of 20 ° C.

テープを密着させてから1分後に、紫外線露光装置((株)オーク製作所製、HMW−6N−4)を用いて200mJ/cmの紫外線を照射し、テープの一方の端を基材面に直角に持ち上げ、瞬間的に引き剥がした。シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材上に密着していた。 One minute after the tape was adhered, 200 mJ / cm 2 of ultraviolet light was irradiated using an ultraviolet exposure device (OMW Seisakusho, HMW-6N-4), and one end of the tape was applied to the substrate surface. It was lifted at a right angle and peeled off instantaneously. The low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

7.形状追従性の評価
走査型電子顕微鏡(フィリップス社製、商品名:XL30ESEM)で、微粒子積層膜が形成したマイクロレンズアレイシートを、シート面の法線方向から75°の角度から観察し、微粒子積層膜が形成したマイクロレンズの形状を観察した。
また、同様に微粒子積層膜が形成していない部分のマイクロレンズの形状も観察した。微粒子積層膜が形成したマイクロレンズの観察像の輪郭を図3に破線で示す。
7). Evaluation of shape followability Using a scanning electron microscope (manufactured by Philips, trade name: XL30ESEM), the microlens array sheet formed with the fine particle laminated film is observed from an angle of 75 ° from the normal direction of the sheet surface, and the fine particle laminated The shape of the microlens formed by the film was observed.
Similarly, the shape of the microlens where the fine particle laminated film was not formed was also observed. The outline of the observation image of the microlens formed by the fine particle laminated film is shown by a broken line in FIG.

また、微粒子積層膜が形成していないマイクロレンズの観察像の輪郭も図3に実線で示す。微粒子積層膜の厚みが0.1μmと仮定して、微粒子積層膜が形成したマイクロレンズの輪郭を微粒子積層膜が形成していないマイクロレンズの輪郭の上に0.1μmずらして記した。その結果、マイクロレンズ上の微粒子積層膜は、マイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   Further, the outline of the observation image of the microlens on which the fine particle laminated film is not formed is also shown by a solid line in FIG. Assuming that the thickness of the fine particle laminated film is 0.1 μm, the outline of the microlens formed by the fine particle laminated film is shifted from the outline of the microlens not formed by the fine particle laminated film by 0.1 μm. As a result, it was confirmed that the fine particle laminated film on the microlens had a uniform thickness with respect to the normal direction of the microlens, and that the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例2]
先ず、実施例1に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、テトラメトキシシラン(多摩化学工業社製、正珪酸メチル)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH81gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO2.7質量%水溶液を12.1g加え、25℃にて4時間攪拌し、シラン濃度35%溶液を得たこと、及びこの溶液をシラン濃度5質量%に調整した珪素化合物の溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 2]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 1.
Next, 50 g of tetramethoxysilane (manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., methyl silicate) is placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 81 g of MeOH is added, and the mixture is stirred at 25 ° C. to make the solution uniform, and then H 3 PO 4 2. 12.1 g of a 7% by mass aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 4 hours to obtain a 35% silane concentration solution, and a silicon compound solution in which the silane concentration was adjusted to 5% by mass. Except for the above, a low-refractive-index film was prepared according to Example 1.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例3]
ポリエチレンイミン(PEI)を0.1質量%に調整し、pHを調整しない電解質ポリマー水溶液を用いたこと、微粒子交互積層回数を3回としたこと以外は実施例1に準じて基材上に微粒子積層膜を作製した。
[Example 3]
Fine particles on the substrate according to Example 1 except that polyethyleneimine (PEI) was adjusted to 0.1% by mass and an electrolyte polymer aqueous solution without adjusting pH was used, and the number of times of alternating fine particle lamination was set to 3. A laminated film was produced.

エトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:エチルシリケート40)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH42gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO0.05質量%水溶液を7.4g加え、25℃にて72時間攪拌し、シラン濃度50%溶液(原液)を得たこと、及びこの溶液のシラン濃度を1質量%に調整した珪素化合物溶液を得たこと、及び25℃で24時間乾燥する代わりに80℃で30分乾燥したこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。 50 g of ethoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat Co., Ltd., trade name: ethyl silicate 40) was placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 42 g of MeOH was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. to make the solution uniform, and then H 3 PO 4 0. 7.4 g of a 05 mass% aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 72 hours to obtain a 50% silane concentration solution (stock solution) and a silicon compound solution in which the silane concentration of this solution was adjusted to 1 mass%. A low refractive index film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the film was dried at 80 ° C. for 30 minutes instead of being dried at 25 ° C. for 24 hours.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例4]
先ず、実施例3に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、エトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:エチルシリケート48)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH46gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO10.0質量%水溶液を3.6g加え、25℃にて24時間攪拌し、シラン濃度50%溶液(原液)を得たこと、この溶液のシラン濃度を1質量%に調整して珪素化合物溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 4]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 3.
Next, 50 g of ethoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat Co., Ltd., trade name: ethyl silicate 48) was placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 46 g of MeOH was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. to make the solution uniform, and then H 3 PO 4 3.6 g of 10.0% by mass aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 24 hours to obtain a 50% silane concentration solution (stock solution). The silane concentration of this solution was adjusted to 1% by mass to obtain a silicon compound solution. A low refractive index film was prepared in the same manner as in Example 1 except that

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。 実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. . When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例5]
先ず、実施例3に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、メトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:メチルシリケート51)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH40gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO4.3質量%水溶液を9.7g加え、25℃にて4時間攪拌し、シラン濃度50%溶液(原液)を得たこと、及びこの溶液のシラン濃度を5質量%に調整して珪素化合物溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 5]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 3.
Next, 50 g of methoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat, trade name: methyl silicate 51) is placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 40 g of MeOH is added, and the mixture is stirred at 25 ° C. to make the solution uniform, and then H 3 PO 4 9.7 g of 4.3 mass% aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 4 hours to obtain a 50% silane concentration solution (stock solution), and the silane concentration of this solution was adjusted to 5 mass% to obtain a silicon compound. A low refractive index film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the solution was obtained.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例6]
先ず、実施例3に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、エトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:エチルシリケート48)をシラン濃度100%溶液(原液)とし、この溶液のシラン濃度を1質量%に調整して珪素化合物溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 6]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 3.
Subsequently, an ethoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat Co., Ltd., trade name: ethyl silicate 48) was used as a 100% silane concentration solution (stock solution), and the silicon compound solution was obtained by adjusting the silane concentration of this solution to 1% by mass. A low refractive index film was prepared according to Example 1.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例7]
先ず、実施例3に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、メトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:メチルシリケート51)をシラン濃度100%溶液(原液)とし、この溶液のシラン濃度を5質量%に調整して珪素化合物溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 7]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 3.
Subsequently, a methoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat Co., Ltd., trade name: methylsilicate 51) was used as a 100% silane concentration solution (stock solution), and the silane concentration of this solution was adjusted to 5% by mass to obtain a silicon compound solution. A low refractive index film was prepared according to Example 1.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[実施例8]
先ず、実施例3に準じて微粒子積層膜を作製した。
次いで、テトラエトキシシラン(和光純薬社製、オルトケイ酸テトラエチル)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH75gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO1.3質量%水溶液を17.7g加え、25℃にて24時間攪拌した後に、エトキシシランオリゴマー(コルコート社製、商品名:エチルシリケート48)50gを加え、25℃にて5分攪拌し、シラン濃度70%溶液(原液)を得た。この溶液のシラン濃度を1質量%に調整して珪素化合物溶液を得たこと以外は、実施例1に準じて低屈折率膜を作製した。
[Example 8]
First, a fine particle laminated film was prepared according to Example 3.
Next, 50 g of tetraethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., tetraethyl orthosilicate) was placed in a 300 ml three-necked round bottom flask, 75 g of MeOH was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. to make the solution uniform, and then H 3 PO 4 1 17.7 g of a 3 mass% aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 24 hours, and then 50 g of ethoxysilane oligomer (manufactured by Colcoat, trade name: ethyl silicate 48) was added and stirred at 25 ° C. for 5 minutes. A 70% concentration solution (stock solution) was obtained. A low refractive index film was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicon compound solution was obtained by adjusting the silane concentration of this solution to 1% by mass.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した低屈折率膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%. .
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate and polystyrene are in close contact with the base material, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., product) Name: BGP-101B), the low refractive index films on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[比較例1]
基材にシリコンウエハ(SUMCO社製、6PW−A1、直径6インチ、625μm厚)、ガラス基材(松浪硝子社製、商品名:S1111、25mm×75mm×0.7mm厚、波長550nmでの屈折率は1.54)、低圧水銀ランプ(10mW)で紫外線を2分照射したポリスチレン板(光社製、透明、1mm厚)、微細構造体であるマイクロレンズ(光硬化性樹脂、幅9μm、高さ1.5μm)を有するマイクロレンズアレイシートのそれぞれを用いたこと以外は、実施例1に準じて微粒子積層膜を作製し、珪素化合物処理液を塗布しなかった。なお、マイクロレンズアレイシートの一部に保護テープを貼り、微粒子積層膜が形成されない部分を設けた。
[Comparative Example 1]
Silicon wafer as substrate (SUMPCO, 6PW-A1, diameter 6 inches, 625 μm thickness), glass substrate (Matsunami Glass, product name: S1111, 25 mm × 75 mm × 0.7 mm thickness, refraction at wavelength 550 nm The rate is 1.54), a polystyrene plate irradiated with UV light for 2 minutes with a low-pressure mercury lamp (10 mW) (manufactured by Kogyo Co., Ltd., transparent, 1 mm thickness), a microlens that is a fine structure (photocurable resin, width 9 μm, high Except that each of the microlens array sheets having a thickness of 1.5 μm) was used, a fine particle laminated film was prepared according to Example 1, and no silicon compound treatment liquid was applied. A protective tape was attached to a part of the microlens array sheet to provide a portion where the fine particle laminated film was not formed.

実施例1と同様に評価した微粒子積層膜の屈折率は1.19、厚さは110nmであり、また実施例1と同様に評価した微粒子積層膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に微粒子積層膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に微粒子積層膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.2%であった。
The refractive index of the fine particle laminated film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.19, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the fine particle laminated film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%.
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the fine particle laminated film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the fine particle laminated film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.2%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上の微粒子積層膜はいずれも基材から剥離し、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の微粒子積層膜はいずれも基材から剥離した。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The fine particle laminated film on the glass substrate and polystyrene is peeled off from the base material, and has an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape (manufactured by Electrochemical Co., Ltd., trade name: BGP) -101B), the fine particle laminated film on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet was peeled off from the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図3と同様に、低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが均一であることが確認でき、微粒子積層膜がマイクロレンズの形状に良好に追従していることが確認できた。   As in Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. In addition, it was confirmed that the low refractive index film had a uniform thickness in the normal direction of the microlens, and the fine particle laminated film satisfactorily followed the shape of the microlens.

[比較例2]
BET法で測定した平均一次粒子径が8nmの数珠状シリカ微粒子が分散したシリカ微粒子イソプロパノール分散液(日産化学工業(株)製、商品名:IPA−ST−UP、オルガノシリカゾル)を1.5質量%に調整した微粒子分散液を得た。
[Comparative Example 2]
1.5 mass of silica fine particle isopropanol dispersion (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name: IPA-ST-UP, organosilica sol) in which bead-like silica fine particles having an average primary particle diameter of 8 nm measured by the BET method are dispersed. A fine particle dispersion adjusted to% was obtained.

テトラエトキシシラン(和光純薬社製、オルトケイ酸テトラエチル)50gを3つ口丸底フラスコ300mlに入れ、MeOH75gを加え、25℃にて攪拌し液を均一にした後に、HPO1.3質量%水溶液を17.7g加え、25℃にて24時間攪拌し、シラン濃度35%溶液(原液)を得た。この溶液に1−ブタノールを加えて、シラン濃度を1質量%に調整した珪素化合物溶液を得た。
前記珪素化合物処理液50質量部と前記微粒子分散液50質量部を混合し微粒子分散珪素化合物溶液を得た。
After putting 50 g of tetraethoxysilane (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., tetraethyl orthosilicate) into a 300 ml three-necked round bottom flask, adding 75 g of MeOH and stirring at 25 ° C. to make the solution uniform, H 3 PO 4 1.3 17.7 g of a mass% aqueous solution was added and stirred at 25 ° C. for 24 hours to obtain a 35% silane concentration solution (stock solution). 1-butanol was added to this solution to obtain a silicon compound solution in which the silane concentration was adjusted to 1% by mass.
50 parts by mass of the silicon compound treatment liquid and 50 parts by mass of the fine particle dispersion were mixed to obtain a fine particle dispersed silicon compound solution.

基材であるシリコンウエハ(SUMCO社製、6PW−A1、直径6インチ、625μm厚)、ガラス基材(松浪硝子社製、商品名:S1111、25mm×75mm×0.7mm厚、波長550nmでの屈折率は1.54)、低圧水銀ランプ(10mW)で紫外線を2分照射したポリスチレン板(光社製、透明、1mm厚)、微細構造体であるマイクロレンズ(光硬化性樹脂、幅9μm、高さ1.5μm)を有するマイクロレンズアレイシートのそれぞれに、微粒子分散珪素化合物溶液を滴下し、回転数1000min−1で展開及び乾燥し、基材上に低屈折率膜を形成した。なお、マイクロレンズアレイシートの一部に保護テープを貼り、低屈折率膜が形成されない部分を設けた。 Silicon wafer (SUMCO, 6PW-A1, diameter 6 inches, 625 μm thickness), glass substrate (manufactured by Matsunami Glass, trade name: S1111, 25 mm × 75 mm × 0.7 mm thickness, wavelength 550 nm) Refractive index is 1.54), polystyrene plate irradiated with UV light for 2 minutes with a low-pressure mercury lamp (10 mW) (manufactured by Kogyo Co., Ltd., transparent, 1 mm thickness), microlens that is a fine structure (photo-curing resin, width 9 μm, A fine particle-dispersed silicon compound solution was dropped on each microlens array sheet having a height of 1.5 μm, and developed and dried at a rotation speed of 1000 min −1 to form a low refractive index film on the substrate. A protective tape was applied to a part of the microlens array sheet to provide a portion where the low refractive index film was not formed.

実施例1と同様に評価した低屈折率膜の屈折率は1.25、厚さは110nmであり、実施例1と同様に評価した微粒子積層膜の濁度は0.3%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の透過スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最大の透過率は95%であった。
実施例1と同様に低屈折率膜が形成されたガラス基板の表面反射スペクトルを測定したところ、波長400〜800nmでの最小の表面反射率は0.1%であった。
The refractive index of the low refractive index film evaluated in the same manner as in Example 1 was 1.25, the thickness was 110 nm, and the turbidity of the fine particle multilayer film evaluated in the same manner as in Example 1 was 0.3%.
When the transmission spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed as in Example 1 was measured, the maximum transmittance at a wavelength of 400 to 800 nm was 95%.
When the surface reflection spectrum of the glass substrate on which the low refractive index film was formed was measured in the same manner as in Example 1, the minimum surface reflectance at a wavelength of 400 to 800 nm was 0.1%.

実施例1と同様に密着性を評価したところ、粘着力320cN/25mm、幅25mmの粘着テープ(日立化成工業(株)製、商品名:ヒタレックスL−7330)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の低屈折率膜はいずれも基材に密着しており、粘着力360cN/25mm(紫外線照射後は25cN/25mm)、幅25mmの粘着テープ(電気化学社製、商品名:BGP−101B)の使用に対して、シリコン基板上、ガラス基板上、ポリスチレン上、マイクロレンズアレイシート上の微粒子積層膜はいずれも基材に密着していた。   When the adhesion was evaluated in the same manner as in Example 1, the adhesive strength was 320 cN / 25 mm and the width was 25 mm. The adhesive tape (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name: Hitalex L-7330) was used on the silicon substrate. The low refractive index films on the glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet are all in close contact with the substrate, and have an adhesive strength of 360 cN / 25 mm (25 cN / 25 mm after UV irradiation) and a width of 25 mm adhesive tape ( Electrochemical Co., Ltd., trade name: BGP-101B), the fine particle laminated film on the silicon substrate, glass substrate, polystyrene, and microlens array sheet were all in close contact with the substrate.

実施例1と同様に低屈折率膜が形成したマイクロレンズと低屈折率膜が形成していないマイクロレンズの走査型電子顕微鏡観察し、観察像の輪郭の比較を行った結果、図4に示すように低屈折率膜はマイクロレンズの法線方向に対する厚みが不均一であり、マイクロレンズの谷部分に近づくほど厚くなった。これにより、低屈折率膜がマイクロレンズの形状を変化させることがわかり、集光性能を低下させることが推察される。
以上の実施例及び比較例の結果を表1に示す。
Similar to Example 1, the microlens formed with the low refractive index film and the microlens without the low refractive index film were observed with a scanning electron microscope and the contours of the observed images were compared. As described above, the thickness of the low refractive index film is not uniform with respect to the normal direction of the microlens, and becomes thicker as it approaches the valley portion of the microlens. Thereby, it is understood that the low refractive index film changes the shape of the microlens, and it is presumed that the light collecting performance is deteriorated.
The results of the above examples and comparative examples are shown in Table 1.

表1に示されるように、低表面張力成分として、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、パーフルオロフルオロカーボン(PFC)系の溶剤から選択されるフッ素系有機溶剤を含むアルコキシシラン又はアルコキシシランの加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物若しくはそれらの混合物のいずれかを微粒子積層膜と接触させることで、低屈折率膜に基材密着性を付与できることが明らかである。
また、微粒子積層膜を交互積層法により作製することで、低屈折率膜をマイクロレンズなどの微細構造に追従させることができることが明らかである。
As shown in Table 1, an alkoxysilane containing a fluorine-based organic solvent selected from hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC), and perfluorofluorocarbon (PFC) solvents as a low surface tension component. Alternatively, it is clear that the substrate adhesion can be imparted to the low refractive index film by bringing any of the hydrolyzate of alkoxysilane and the condensation reaction product of the hydrolyzate or a mixture thereof into contact with the fine particle laminated film.
It is also clear that the low refractive index film can be made to follow a fine structure such as a microlens by producing the fine particle laminated film by an alternating lamination method.

10 基板(固体基材)
12 ポリカチオン(電解質ポリマー)
14 微粒子
16 微粒子積層膜
18 空隙
20 珪素化合物の生成物
10 Substrate (solid substrate)
12 Polycation (electrolyte polymer)
14 Fine particle 16 Fine particle laminated film 18 Void 20 Product of silicon compound

Claims (18)

固体基材の表面に電解質ポリマー及び微粒子を交互に吸着させて形成した微粒子積層膜に、珪素化合物溶液を接触させ、前記固体基材と微粒子、及び微粒子同士を結合させてなる低屈折率膜であって、
前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)前記アルコキシシラン(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)との混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含み、
前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴とする低屈折率膜。
A low refractive index film in which a silicon compound solution is brought into contact with a fine particle laminated film formed by alternately adsorbing an electrolyte polymer and fine particles on the surface of a solid substrate, and the solid substrate, fine particles, and fine particles are bonded to each other. There,
The silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I) whose functional group is composed of only a hydrolyzable group, (2) a hydrolyzate of the alkoxysilane (I), and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate. And (3) any one of a mixture of the alkoxysilane (I), the hydrolyzate and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and a hydrofluoroether (HFE) system as a low surface tension component Any one of hydrofluorocarbon (HFC) -based and perfluorofluorocarbon (PFC) -based fluorinated organic solvents,
The low refractive index film, wherein the solid substrate has a microstructure on its surface.
前記固体基材が、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズム、マイクロレンズアレイ、導光性微細構造、光拡散性微細構造及びホログラムのうちのいずれかを得るための微細構造を表面に有する請求項1に記載の低屈折率膜。   The solid substrate is one of an optical pickup lens, a small camera lens, an aspherical lens, a lenticular lens, a Fresnel lens, a prism, a microlens array, a light guiding microstructure, a light diffusing microstructure, and a hologram. The low-refractive-index film according to claim 1, which has a fine structure on the surface for obtaining a film. 前記微粒子積層膜中の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子、及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む請求項1又は2に記載の低屈折率膜。   The low refractive index film according to claim 1 or 2, wherein the fine particles in the fine particle laminated film include one or more of porous silica fine particles, hollow silica fine particles, and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected. 前記微粒子積層膜中の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の低屈折率膜。   The low refractive index film according to any one of claims 1 to 3, wherein an average primary particle diameter of the fine particles in the fine particle laminated film is 1 nm or more and 100 nm or less. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の低屈折率膜を含む反射防止膜。   An antireflection film comprising the low refractive index film according to claim 1. 固体基材の表面に形成される低屈折率膜の製造方法であって、
(i)固体基材の表面に電解質ポリマー溶液(A液)又は微粒子分散液(B液)を接触させる工程、次いでリンスする工程、
(ii)前記A液を接触させた後の固体基材の表面にA液の電解質ポリマーと反対電荷を有する微粒子の分散液を接触させる工程、又は前記B液を接触させた後の固体基材の表面にB液の微粒子と反対電荷を有する電解質ポリマーの溶液を接触させる工程、次いでリンスする工程、
(iii)(i)と(ii)を交互に繰り返し微粒子積層膜を形成する工程、及び
(iv)微粒子積層膜に、(1)官能基が加水分解性基からなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)(I)と(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含む珪素化合物溶液(C液)を接触させる工程、を含み、
前記固体基材が微細構造を表面に有することを特徴とする低屈折率膜の製造方法。
A method for producing a low refractive index film formed on the surface of a solid substrate,
(I) a step of bringing the electrolyte polymer solution (liquid A) or the fine particle dispersion (liquid B) into contact with the surface of the solid substrate, and then rinsing;
(Ii) A step of bringing a dispersion of fine particles having a charge opposite to that of the electrolyte polymer of the liquid A into contact with the surface of the solid substrate after the liquid A is contacted, or the solid base material after the liquid B is contacted Contacting the surface of the electrolyte polymer solution having an opposite charge with the fine particles of the liquid B, followed by rinsing
(Iii) Steps of alternately repeating (i) and (ii) to form a fine particle laminated film, and (iv) In the fine particle laminated film, (1) an alkoxysilane (I) having a functional group comprising a hydrolyzable group (I), ( 2) Hydrochlorofluorocarbon as a low surface tension component and any of the hydrolyzate of (I) and the condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and (3) the mixture of (I) and (II) Silicon compound solution (solution C) containing any one of (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC), and perfluorofluorocarbon (PFC) fluorine organic solvents Contacting the
The method for producing a low refractive index film, wherein the solid substrate has a microstructure on the surface.
前記固体基材が、光ピックアップ用レンズ、小型カメラ用レンズ、非球面レンズ、レンチキュラーレンズ、フレネルレンズ、プリズム、マイクロレンズアレイ、導光性微細構造、光拡散性微細構造及びホログラムのうちのいずれかを得るための微細構造を表面に有する請求項6に記載の低屈折率膜の製造方法。   The solid substrate is one of an optical pickup lens, a small camera lens, an aspherical lens, a lenticular lens, a Fresnel lens, a prism, a microlens array, a light guiding microstructure, a light diffusing microstructure, and a hologram. The manufacturing method of the low refractive index film | membrane of Claim 6 which has the fine structure for obtaining on the surface. 前記固体基材の熱膨張係数が、50〜350(ppm/K)のプラスチック基材である、請求項6又は7に記載の低屈折率膜の製造方法。   The method for producing a low refractive index film according to claim 6 or 7, wherein the solid substrate is a plastic substrate having a thermal expansion coefficient of 50 to 350 (ppm / K). 前記微粒子分散液の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む微粒子である請求項6〜8のいずれか1項に記載の低屈折率膜の製造方法。   9. The fine particle according to claim 6, wherein the fine particle of the fine particle dispersion is a fine particle containing one or more kinds of silica fine particles having a shape in which porous fine particles, hollow silica fine particles, and primary particles are connected. A method for producing a low refractive index film. 前記微粒子分散液の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下である請求項6〜8のいずれか1項に記載の低屈折率膜の製造方法。   The method for producing a low refractive index film according to any one of claims 6 to 8, wherein an average primary particle diameter of the fine particles of the fine particle dispersion is 1 nm or more and 100 nm or less. 請求項6〜10のいずれか1項に記載の低屈折率膜の製造方法を含むことを特徴とする反射防止膜の製造方法。   The manufacturing method of the antireflective film characterized by including the manufacturing method of the low-refractive-index film of any one of Claims 6-10. 電解質ポリマー溶液、微粒子分散液、及び珪素化合物溶液からなる低屈折率膜用コーティング液セットであって、
前記電解質ポリマー溶液中の電解質ポリマーの有する電荷と、前記微粒子分散液中の微粒子が有する電荷とが反対符号であり、
前記珪素化合物溶液が、(1)官能基が加水分解性基のみからなるアルコキシシラン(I)、(2)(I)の加水分解物及びその加水分解物の縮合反応物(II)、及び(3)前記アルコキシシラン(I)と前記縮合反応物(II)の混合物のうちのいずれかと、低表面張力成分として、ハイドロクロロフルオロカーボン (HCFC)系、ハイドロフルオロエーテル (HFE)系、ハイドロフルオロカーボン (HFC)系、及びパーフルオロフルオロカーボン(PFC)系のフッ素系有機溶剤のうちのいずれかの溶剤とを含むことを特徴とする低屈折率膜用コーティング液セット。
A coating solution set for a low refractive index film comprising an electrolyte polymer solution, a fine particle dispersion, and a silicon compound solution,
The charge of the electrolyte polymer in the electrolyte polymer solution is opposite to the charge of the fine particles in the fine particle dispersion,
The silicon compound solution comprises (1) an alkoxysilane (I) having a functional group consisting only of a hydrolyzable group, (2) a hydrolyzate of (I) and a condensation reaction product (II) of the hydrolyzate, and ( 3) Hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluoroether (HFE), hydrofluorocarbon (HFC) as a low surface tension component with any one of the mixture of alkoxysilane (I) and condensation reaction product (II) ) -Based and perfluorofluorocarbon (PFC) -based fluorine-based organic solvents, and a coating solution set for a low refractive index film.
前記微粒子分散液中の微粒子が、多孔質シリカ微粒子、中空シリカ微粒子及び一次粒子がつながった形状のシリカ微粒子のうちの1種以上を含む請求項12に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   The coating liquid set for a low refractive index film according to claim 12, wherein the fine particles in the fine particle dispersion include one or more of porous silica fine particles, hollow silica fine particles, and silica fine particles having a shape in which primary particles are connected. 前記微粒子分散液の微粒子の平均一次粒子径が、1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項12又は13に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   14. The coating solution set for a low refractive index film according to claim 12, wherein an average primary particle diameter of the fine particles of the fine particle dispersion is 1 nm or more and 100 nm or less. 前記微粒子分散液の微粒子の濃度が、0.005質量%以上15質量%以下である請求項12〜14のいずれか1項に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   The coating liquid set for a low refractive index film according to any one of claims 12 to 14, wherein the concentration of the fine particles in the fine particle dispersion is 0.005% by mass or more and 15% by mass or less. 前記電解質ポリマー溶液中のイオン性基が、1級、2級又は3級アミノ基、該アミノ基の塩、第4級アンモニウム型基からなる群から選ばれる1種以上である請求項12〜15のいずれか1項に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   16. The ionic group in the electrolyte polymer solution is at least one selected from the group consisting of primary, secondary or tertiary amino groups, salts of the amino groups, and quaternary ammonium type groups. The coating solution set for low refractive index film | membrane of any one of these. 前記電解質ポリマー溶液中の電解質ポリマーの濃度が、0.0003質量%以上3質量%以下である請求項12〜16のいずれか1項に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   The coating solution set for a low refractive index film according to any one of claims 12 to 16, wherein the concentration of the electrolyte polymer in the electrolyte polymer solution is 0.0003 mass% or more and 3 mass% or less. 前記珪素化合物溶液の臨界表面張力が、10〜20mN/mの範囲であることを特徴とする、請求項12〜17のいずれか1項に記載の低屈折率膜用コーティング液セット。   18. The coating solution set for a low refractive index film according to claim 12, wherein a critical surface tension of the silicon compound solution is in a range of 10 to 20 mN / m.
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