JP2016153241A - Optical member and manufacturing method thereof - Google Patents

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寛晴 中山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical member capable of preventing a crack or removal of a film even after using to a given substrate for a long period of time, and maintaining a highly efficient antireflection effect.SOLUTION: An optical member at least includes: a layer 2 having a polyimide as a main constituent; and a layer 4 having an uneven structure 5 formed of plate crystal having an aluminum oxide as a main constituent, sequentially laminated. The polyimide includes a silane group via an amide bond at a side chain.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は反射防止性能を有する光学用部材およびその製造方法に関し、さらに詳述すると可視領域から近赤外領域で高い反射防止性能を長期に安定して得るのに適した光学用部材およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical member having antireflection performance and a method for manufacturing the same, and more specifically, an optical member suitable for stably obtaining high antireflection performance in the long term from the visible region to the near infrared region and its manufacture. Regarding the method.

可視光領域の波長以下の微細周期構造を用いた反射防止構造体は、適切なピッチ、高さの微細周期構造を形成することにより、広い波長領域ですぐれた反射防止性能を示すことが知られている。微細周期構造を形成する方法としては、波長以下の粒径の微粒子を分散した膜の塗布などが知られている。中でも、基材上に成長させた酸化アルミニウムのベーマイトからなる凹凸構造は高い反射防止効果が得られることが知られている。このベーマイトからなる凹凸構造は液相法(ゾルゲル法)などにより成膜した酸化アルミニウムの膜を水蒸気処理あるいは温水浸漬処理により得られる(非特許文献1参照)。しかしながら水蒸気あるいは温水中に曝す際にガラス基材がダメージを受けることがあった。   It is known that an antireflection structure using a fine periodic structure with a wavelength equal to or smaller than the wavelength in the visible light region exhibits excellent antireflection performance in a wide wavelength region by forming a fine periodic structure with an appropriate pitch and height. ing. As a method for forming a fine periodic structure, coating of a film in which fine particles having a particle diameter of a wavelength or less are dispersed is known. Among these, it is known that a concavo-convex structure made of boehmite of aluminum oxide grown on a substrate can obtain a high antireflection effect. The concavo-convex structure made of boehmite is obtained by subjecting an aluminum oxide film formed by a liquid phase method (sol-gel method) or the like to steam treatment or hot water immersion treatment (see Non-Patent Document 1). However, the glass substrate may be damaged when exposed to water vapor or warm water.

そこで溶媒可溶性ポリイミドからなる層を基材と酸化アルミニウムのベーマイトからなる凹凸構造との間に設けることで、水分や水蒸気によるガラス基材へのダメージを抑える効果が見出された(特許文献1参照)。しかしながらポリイミドからなる層は基材を始め他の層との親和性や密着性が低いことから、そのまま使用することが困難であった(特許文献2参照)。特に温水浸漬処理を経由して酸化アルミニウムの凹凸構造を形成する場合、凹凸形成時の歪応力によりポリイミド層と隣接する層との間で剥離が発生したり、ポリイミド層自身や隣接する層にクラックが発生したりすることがあった。   Then, the effect which suppresses the damage to the glass base material by a water | moisture content or water vapor | steam was found by providing the layer which consists of a solvent soluble polyimide between the base material and the uneven structure which consists of boehmite of aluminum oxide (refer patent document 1). ). However, the layer made of polyimide is difficult to use as it is because it has low affinity and adhesion to other layers including the base material (see Patent Document 2). In particular, when an uneven structure of aluminum oxide is formed via a hot water immersion treatment, peeling occurs between the polyimide layer and the adjacent layer due to strain stress during formation of the unevenness, or cracks occur in the polyimide layer itself or the adjacent layer. May occur.

特開2008−233880号公報JP 2008-233880 A 特開昭61−171762号公報JP-A 61-171762

K.Tadanaga,N.Katata,and T.Minami:“Super−Water−Repellent Al2O3 Coating Films with High Transparency,”J.Am.Ceram.Soc.,80[4]1040−42(1997)K. Tadanaga, N .; Katata, and T.K. Minami: “Super-Water-Repellent Al 2 O 3 Coating Films with High Transparency,” J. Am. Ceram. Soc. , 80 [4] 1040-42 (1997)

ベーマイトを基材上に成長させる方法で形成した凹凸構造を有する酸化アルミニウム層は簡便で高い生産性を有し優れた光学性能を示すが、温水に浸漬して凹凸構造を形成する際に基材の侵食、アルカリイオンなどの基材成分の溶出が容易に発生する。そのためベーマイトの凹凸構造と基材との間に薄膜を形成することで基材へのダメージを抑制しつつ反射防止性能を高める多層構成が用いられているが、多層化は凹凸構造形成時の歪応力を生み各層間の剥離やクラックを引き起こす原因になっている。   An aluminum oxide layer having a concavo-convex structure formed by a method of growing boehmite on a base material is simple and has high productivity and excellent optical performance. However, when forming a concavo-convex structure by dipping in warm water, Erosion of base materials such as alkali ions and alkali ions occurs easily. For this reason, a multi-layer structure is used that increases the antireflection performance while suppressing damage to the base material by forming a thin film between the base structure of boehmite and the base material. It causes stress and causes peeling and cracks between the layers.

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、製造時や長期にわたり使用した後でも膜の剥離やクラックが発生せず、高性能の反射防止効果が維持される光学用部材及びその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of such a background art, and an optical member that does not cause peeling or cracking of the film even during manufacturing or after being used for a long period of time and maintains a high-performance antireflection effect. And it aims at providing the manufacturing method.

本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成した光学用部材およびその製造方法を提供するものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides an optical member configured as follows and a method for manufacturing the same.

本発明の光学用部材は、基材の最外表面に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を有する積層体が形成された光学用部材において、前記積層体の少なくとも一層がポリイミドを主成分とする層であり、前記ポリイミドは主鎖中に一般式(1)で表される繰り返し構造および一般式(2)で表される構造を含むことを特徴とする。   The optical member of the present invention is an optical member in which a laminate having a concavo-convex structure formed from a plate-like crystal containing aluminum oxide as a main component is formed on the outermost surface of a base material, at least one layer of the laminate. Is a layer containing polyimide as a main component, and the polyimide includes a repeating structure represented by the general formula (1) and a structure represented by the general formula (2) in the main chain.

(R1は四価の有機基、R2は二価の有機基である。) (R1 is a tetravalent organic group, and R2 is a divalent organic group.)

(R3は四価の有機基、R4はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R5は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R6は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、mは0または1であり、nは1または2であり、2m+n=4であり、Xは1以上3以下の整数である。) (R3 is a tetravalent organic group, R4 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R5 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a phenyl group, or a substrate or other polymer via -Si≡. R6 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, m is 0 or 1, n is 1 or 2, 2m + n = 4, and X is 1 or more It is an integer of 3 or less.)

また、本発明の光学用部材の製造方法は、
(1)下記一般式(5)で表される繰り返し構造を有するポリイミドと、下記一般式(6)で表されるシラン化合物を順に有機溶媒中に添加してポリイミド溶液を調製する工程、(2)前記ポリイミド溶液を基材上あるいは基材上に形成した異なる層上に広げる工程、(3)乾燥または/および焼成することでポリイミド薄膜を形成する工程、(4)基材の最外表面に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を形成する工程
を含むことを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the optical member of the present invention includes:
(1) A step of preparing a polyimide solution by sequentially adding a polyimide having a repeating structure represented by the following general formula (5) and a silane compound represented by the following general formula (6) into an organic solvent, (2 ) A step of spreading the polyimide solution on the base material or a different layer formed on the base material, (3) a step of forming a polyimide thin film by drying or / and baking, and (4) an outermost surface of the base material. It includes a step of forming a concavo-convex structure formed from a plate-like crystal containing aluminum oxide as a main component.

(R15は四価の有機基、R16は二価の有機基である。) (R15 is a tetravalent organic group, and R16 is a divalent organic group.)

(R17は酸素原子または硫黄原子、R18はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R19は水素原子、C1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、R20は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、Zは1以上3以下の整数である。) (R17 is an oxygen atom or a sulfur atom, R18 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R19 is a hydrogen atom, a C1-C5 linear or branched alkyl group, and R20 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group. Or a phenyl group, and Z is an integer of 1 or more and 3 or less.)

本発明によれば、クラックが無く光学性能のムラも少なく、高い反射防止効果を長期にわたり安定して発揮することが出来る光学用部材を提供することができる。
また、本発明によれば、上記の光学用部材の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical member that is free from cracks, has little unevenness in optical performance, and can stably exhibit a high antireflection effect over a long period of time.
Moreover, according to this invention, the manufacturing method of said optical member can be provided.

本発明の光学用部材の一実施態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one embodiment of the optical member of this invention. 本発明の光学用部材の一実施態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one embodiment of the optical member of this invention. 本発明の光学用部材の一実施態様を示す概略図である。It is the schematic which shows one embodiment of the optical member of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

図1は本実施形態に係る光学用部材を示す模式的な概略断面図である。同図1において、本発明の光学用部材は、基材1表面に、ポリイミドを主成分とする層2と微細凹凸構造からなる層3が順に積層されている。最表面には酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された微細凹凸構造4が形成されている。   FIG. 1 is a schematic schematic cross-sectional view showing an optical member according to this embodiment. 1, in the optical member of the present invention, a layer 2 composed mainly of polyimide and a layer 3 composed of a fine concavo-convex structure are sequentially laminated on the surface of a substrate 1. A fine concavo-convex structure 4 made of a plate-like crystal composed mainly of aluminum oxide is formed on the outermost surface.

本発明のポリイミドを主成分とする層2と微細凹凸構造からなる層3から構成される積層体は基材1表面で発生する光の反射を抑えることができる。ポリイミドを主成分とする層2はポリイミド単独あるいはポリイミドと少量のポリイミド以外の成分からなる層である。ポリイミド以外の成分は主成分であるポリイミドを補完するものであって、その特性を損なわない範囲でポリイミドに相溶、混合、分散することができる。   The laminated body comprised from the layer 2 which has the polyimide 2 of this invention as a main component, and the layer 3 which consists of a fine uneven structure can suppress the reflection of the light which generate | occur | produces on the base material 1 surface. The layer 2 containing polyimide as a main component is a layer composed of polyimide alone or a component other than polyimide and a small amount of polyimide. Components other than polyimide are complementary to polyimide as a main component, and can be dissolved, mixed, and dispersed in polyimide as long as the characteristics are not impaired.

基材1と微細凹凸構造からなる層3の間にポリイミドを主成分とする層2を設けることにより、基材1上に直接微細凹凸構造からなる層3を形成した場合に比べ高い反射防止効果が得られることが特徴となる。そのためポリイミドを主成分とする層2の膜厚は10nm以上150nm以下の範囲であり、基材の屈折率などに合わせてこの範囲で変化させる。膜厚が10nm未満ではポリイミドを主成分とする層2がない場合と反射防止効果は変わらない。一方、膜厚が150nmを超えると反射防止効果は著しく低下する。   By providing the layer 2 mainly composed of polyimide between the base material 1 and the layer 3 having a fine concavo-convex structure, the antireflection effect is higher than when the layer 3 having a fine concavo-convex structure is directly formed on the base material 1. Is obtained. Therefore, the film thickness of the layer 2 containing polyimide as a main component is in the range of 10 nm to 150 nm, and is changed in this range in accordance with the refractive index of the substrate. When the film thickness is less than 10 nm, the antireflection effect is not different from the case where there is no layer 2 containing polyimide as a main component. On the other hand, when the film thickness exceeds 150 nm, the antireflection effect is significantly reduced.

ポリイミドを主成分とする層2を構成するポリイミドは溶媒可溶性ポリイミドであって、主鎖中に一般式(1)で表される繰り返し構造および一般式(2)で表される構造を含む。   The polyimide which comprises the layer 2 which has a polyimide as a main component is a solvent-soluble polyimide, Comprising: The repeating structure represented by General formula (1) and the structure represented by General formula (2) are included in a principal chain.

(R1は四価の有機基、R2は二価の有機基である。) (R1 is a tetravalent organic group, and R2 is a divalent organic group.)

(R3は四価の有機基、R3はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R4はC1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、R5は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R6は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、mは0または1であり、nは1または2であり、2m+n=4であり、Xは1以上3以下の整数である。) (R3 is a tetravalent organic group, R3 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R4 is a C1-C5 linear or branched alkyl group, R5 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or phenyl. A group, or a structure bonded to a substrate or another polymer via —Si≡, R 6 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, m is 0 or 1, and n is 1 or 2 and 2m + n = 4, and X is an integer of 1 to 3.)

一般式(1)は酸二無水物部位とジアミン部位が交互に連なった一般的なポリイミドの繰り返し構造を表す。一方、一般式(2)はイミド環にならずに残ったカルボニル基がアミド結合を介してアルコキシシラン基と結合した構造である。ただしアルコキシシラン基上のアルコキシル基は水分と反応して水酸基に変化したり、アルコキシル基と基板表面の水酸基とが反応して結合したり、アルコキシル基同士が反応してポリマー同士が≡Si−O−Si≡で結合したりすることができる。   The general formula (1) represents a general polyimide repeating structure in which acid dianhydride sites and diamine sites are alternately linked. On the other hand, the general formula (2) has a structure in which a carbonyl group remaining without becoming an imide ring is bonded to an alkoxysilane group via an amide bond. However, the alkoxyl group on the alkoxysilane group changes to a hydroxyl group by reacting with moisture, the alkoxyl group and the hydroxyl group on the substrate surface react to bond to each other, or the alkoxyl groups react to each other to produce ≡Si—O It can be bonded by -Si≡.

一般式(1)で表される繰り返し構造を持つポリイミドはイミド環、芳香環や脂肪族基などから構成されるため、異なる材質、特に無機物質からなる層との親和性や密着性に乏しい。ところが一般式(2)で表される構造を主鎖中に導入することで、ポリイミドを主成分とする層2と隣接する層または基材との界面にアルコキシシラン基またはその反応基を存在させることができる。これによりポリイミドを主成分とする層2と隣接する層または基材との親和性の向上または隣接する層と反応して密着性を向上することができる。   Since the polyimide having the repeating structure represented by the general formula (1) is composed of an imide ring, an aromatic ring, an aliphatic group, and the like, it has poor affinity and adhesion to a layer made of a different material, particularly an inorganic substance. However, by introducing the structure represented by the general formula (2) into the main chain, an alkoxysilane group or a reactive group thereof is present at the interface between the layer 2 mainly composed of polyimide and the adjacent layer or substrate. be able to. Thereby, it is possible to improve the affinity between the layer 2 containing polyimide as a main component and the adjacent layer or substrate, or to react with the adjacent layer to improve the adhesion.

溶媒可溶性ポリイミド中に含まれる前記一般式(1)で表せる繰り返し構造を1モルとした時の前記溶媒可溶性ポリイミド中に含まれる前記一般式(2)で表される構造のモル量は0.002〜0.05であることがより好ましい。一般式(2)で表される構造のモル量が0.002よりも少ないと隣接する層または基材との界面にアルコキシシラン基またはその反応基が十分な数存在しないため隣接する層または基材との親和性や密着性を向上する効果が得られない。一方、0.05よりも多いと本発明のポリイミドを主成分とする層2のガラス転移点や屈折率の低下や吸水率の上昇を招く。   The molar amount of the structure represented by the general formula (2) contained in the solvent-soluble polyimide when the repeating structure represented by the general formula (1) contained in the solvent-soluble polyimide is 1 mol is 0.002. More preferably, it is -0.05. When the molar amount of the structure represented by the general formula (2) is less than 0.002, there is not a sufficient number of alkoxysilane groups or reactive groups at the interface with the adjacent layer or substrate, so that the adjacent layer or group The effect of improving the affinity and adhesion with the material cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 0.05, the glass transition point of the layer 2 containing the polyimide of the present invention as a main component, the refractive index is lowered, and the water absorption is increased.

本発明の溶媒可溶性ポリイミドは主に一般式(1)で表される繰り返し構造を有するが、その合成法で最も一般的な方法は酸二無水物とジアミンとの重付加反応と脱水縮合反応(イミド化反応)によって合成する方法である。そのため一般式(1)中のR1に導入される四価の有機基は、重合時に使用される酸二無水物の種類によって決まる。また、一般式(2)はイミド化反応時にイミド環にならずに残留したカルボニル基を含む構造であるため式中のR3に導入される四価の有機基は、同様に酸二無水物の種類によって決まる。   The solvent-soluble polyimide of the present invention mainly has a repeating structure represented by the general formula (1), and the most general synthesis method is a polyaddition reaction and a dehydration condensation reaction of an acid dianhydride and a diamine ( (Imidation reaction). Therefore, the tetravalent organic group introduced into R1 in the general formula (1) depends on the type of acid dianhydride used during polymerization. In addition, since the general formula (2) is a structure including a carbonyl group that remains without being converted to an imide ring during the imidization reaction, the tetravalent organic group introduced into R3 in the formula is similarly an acid dianhydride. It depends on the type.

ポリイミドの合成に用いられる酸二無水物の例としては、ピロメリット酸無水物、3,3’−ビフタル酸無水物、3,4’−ビフタル酸無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、4,4’−オキシジフタル酸二無水物などの芳香族酸二無水物、meso−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,2−ジカルボン酸無水物などの脂肪族酸二無水物が挙げられる。ポリイミドの溶解性、塗布性や透明性を向上する観点から、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、4,4’−(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸無水物、meso−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、4−(2,5−ジオキソテトラヒドロフラン−3−イル)−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−1,2−ジカルボン酸無水物がより好ましい。   Examples of acid dianhydrides used for the synthesis of polyimide include pyromellitic acid anhydride, 3,3′-biphthalic acid anhydride, 3,4′-biphthalic acid anhydride, 3,3 ′, 4,4 ′. -Benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-diphenylsulfone tetracarboxylic dianhydride, 4,4'-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride, 4,4'-oxydiphthalate Aromatic dianhydrides such as acid dianhydrides, meso-butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic dianhydride, 1, 2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, 1,2,4,5-cyclohexanetetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5 , 6-Tetracar Acid dianhydride, bicyclo [2.2.2] octane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetra Carboxylic dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 4- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl ) -1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, and the like. From the viewpoint of improving the solubility, coatability and transparency of polyimide, 3,3 ′, 4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic dianhydride, 4,4 ′-(hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhydride , Meso-butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2.2] octane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, bicyclo [2.2 .1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 4- (2,5-dioxotetrahydrofuran-3-yl) -1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1,2-dicarboxylic anhydride is more preferred.

一方、一般式(1)中のR2に導入される二価の有機基は、重合時のジアミンの種類によって決まる。   On the other hand, the divalent organic group introduced into R2 in the general formula (1) is determined by the kind of diamine at the time of polymerization.

ジアミンの例としては、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、o−トリジン、m−トリジン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、1,1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス(3−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)ベンジジンなどの芳香族ジアミン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタンなどの直鎖型または分岐型の脂肪族基を有するジアミン、1,3−シクロヘキサンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’−メチレンビス(アミノシクロヘキサン)、4,4’−メチレンビス(1−アミノ−2−メチルシクロヘキサン)、2,2−ビス(4−アミノシクロヘキシル)プロパン、4,4’−ビシクロヘキシルアミン、α,α’−ビス(4−アミノシクロヘキシル)−1,4−ジイソプロピルシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、アダマンタン−1,3−ジアミン、1,3−ビス(アミノメチル)アダマンタンなどの脂環構造を有するジアミン、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、両末端にアミノ基を有するジメチルシロキサンオリゴマーなどのジオルガノシロキサン基含有ジアミンが挙げられる。   Examples of diamines include m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyldiphenylmethane, o-tolidine , M-tolidine, 4,4′-diaminobenzophenone, 1,1-bis (4-aminophenyl) cyclohexane, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 1,4-bis (4- Aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (4-aminophenoxy) benzene, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, Bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 4,4′-bis (3-a Nophenoxy) biphenyl, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-methylphenyl) fluorene, 9 , 9-bis (4-amino-3-fluorophenyl) fluorene, 2,2-bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2-bis (3-aminophenyl) hexafluoropropane, 2,2- Aromatic diamines such as bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine, direct 1,4-diaminobutane, 1,5-diaminopentane, etc. Diamine having a chain or branched aliphatic group, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediame 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) cyclohexane, 4,4′-methylenebis (aminocyclohexane), 4,4′-methylenebis (1-amino-2-methylcyclohexane) 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) propane, 4,4′-bicyclohexylamine, α, α′-bis (4-aminocyclohexyl) -1,4-diisopropylcyclohexane, isophoronediamine, norbornanediamine, adamantane Diamines having an alicyclic structure such as 1,3-diamine and 1,3-bis (aminomethyl) adamantane, 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,4-bis (3- Aminopropyldimethylsilyl) benzene, dimethylsilane having amino groups at both ends It includes diorganosiloxane group-containing diamine such as hexane oligomer.

特に反応性が高く、得られたポリイミドの耐熱性および溶解性が高く、組み合わせによって幅広い範囲で屈折率制御ができる点から4,4’−メチレンビス(アミノシクロヘキサン)、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−メチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−アミノ−3−フルオロフェニル)フルオレンを用いることがより好ましい。またガラスなどの無機基材に対する密着性やより低屈折率化の実現の観点から、ジオルガノシロキサン基含有ジアミンを用いることがより好ましい。   In particular, 4,4′-methylenebis (aminocyclohexane), 4,4′-bis (3) is highly reactive, and the resulting polyimide has high heat resistance and solubility, and can be controlled in refractive index over a wide range depending on the combination. -Aminophenoxy) biphenyl, 9,9-bis (4-aminophenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-methylphenyl) fluorene, 9,9-bis (4-amino-3-fluorophenyl) It is more preferable to use fluorene. Moreover, it is more preferable to use diorganosiloxane group containing diamine from a viewpoint of the adhesiveness with respect to inorganic base materials, such as glass, and the implementation | achievement of a lower refractive index.

さらには、ポリイミドを主成分とする層2に使用される溶媒可溶性ポリイミドの末端に一般式(3)で表される構造を含むことがより好ましい。   Furthermore, it is more preferable that the structure represented by General formula (3) is included in the terminal of the solvent soluble polyimide used for the layer 2 which has a polyimide as a main component.

(R7は四価の有機基、R8はメチル基、エチル基、またはイソプロピル基、R9はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R10は水素原子、C1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R11は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、yは1以上3以下の整数であり、pは0または1である。) (R7 is a tetravalent organic group, R8 is a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group, R9 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R10 is a hydrogen atom, a C1-C5 linear or branched alkyl group, Or a phenyl group, or a structure bonded to a substrate or another polymer via —Si≡, R 11 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, y is an integer of 1 to 3, and p Is 0 or 1.)

一般式(3)は重合時に無水物環が末端に残留したカルボニル基がアミド結合を介してアルコキシシラン基と結合した構造である。ただしアルコキシシラン基上のアルコキシル基は水分と反応して水酸基に変化したり、アルコキシル基と基板表面の水酸基とが反応して結合したり、アルコキシル基同士が反応してポリマー同士が≡Si−O−Si≡で結合したりすることができる。一般式(3)の構造を末端に導入することで一般式(2)と同様の効果が期待できるが、末端だけでは十分な数導入できないため一般式(2)と共存することで隣接する層との親和性と密着性を向上する効果を発揮する。   The general formula (3) has a structure in which a carbonyl group having an anhydride ring remaining at the terminal during polymerization is bonded to an alkoxysilane group via an amide bond. However, the alkoxyl group on the alkoxysilane group changes to a hydroxyl group by reacting with moisture, the alkoxyl group and the hydroxyl group on the substrate surface react to bond to each other, or the alkoxyl groups react to each other to produce ≡Si—O It can be bonded by -Si≡. By introducing the structure of the general formula (3) at the end, the same effect as that of the general formula (2) can be expected. However, since a sufficient number cannot be introduced only at the end, the adjacent layer can coexist with the general formula (2). It demonstrates the effect of improving affinity and adhesion.

溶媒可溶性ポリイミド中に含まれる前記一般式(1)で表せる繰り返し構造を1モルとした時の前記溶媒可溶性ポリイミド中に含まれる前記一般式(3)で表される構造のモル量は0〜0.03であり、かつ一般式(2)と一般式(3)の構造のモル量の和は0.05を超えない。一般式(2)と一般式(3)の構造のモル量の和が0.05を超えると本発明のポリイミドを主成分とする層2のガラス転移点や屈折率の低下や吸水率の上昇を招く。   The molar amount of the structure represented by the general formula (3) contained in the solvent-soluble polyimide when the repeating structure represented by the general formula (1) contained in the solvent-soluble polyimide is 1 mol is 0 to 0. 0.03 and the sum of the molar amounts of the structures of the general formula (2) and the general formula (3) does not exceed 0.05. When the sum of the molar amounts of the structures of the general formula (2) and the general formula (3) exceeds 0.05, the glass transition point of the layer 2 containing the polyimide of the present invention as a main component, the refractive index decreases and the water absorption increases. Invite.

また、溶媒可溶性ポリイミドの末端に一般式(4)で表される構造を含むことがより好ましい。   Moreover, it is more preferable that the structure represented by General formula (4) is included in the terminal of solvent-soluble polyimide.

(R12は四価の有機基、R13は二価の有機基、R14はC1〜C3のアルキル基やフルオロアルキル基である。) (R12 is a tetravalent organic group, R13 is a divalent organic group, and R14 is a C1-C3 alkyl group or fluoroalkyl group.)

一般式(4)で表される構造は重合時に末端に残留したアミノ基をアミド化により封止した構造である。末端アミノ基は残留すると溶液や膜の着色の原因になるためアミド封止することで着色を抑えることができる。   The structure represented by the general formula (4) is a structure in which an amino group remaining at the terminal during polymerization is sealed by amidation. If the terminal amino group remains, it causes coloring of the solution and the film, and thus coloring can be suppressed by sealing with amide.

一般式(3)のR7および一般式(4)のR12に導入される四価の有機基は、一般式(1)のR1同様に重合時に使用する酸二無水物の種類によって決まる。一方、一般式(4)のR13に導入される二価の有機基は一般式(1)のR2同様に重合時に使用するジアミンの種類によって決まる。   The tetravalent organic group to be introduced into R7 of the general formula (3) and R12 of the general formula (4) is determined by the kind of acid dianhydride used during the polymerization, similarly to R1 of the general formula (1). On the other hand, the divalent organic group introduced into R13 of the general formula (4) is determined by the kind of diamine used during the polymerization, similarly to R2 of the general formula (1).

本発明のポリイミドを主成分とする層2を形成する方法を説明する。   A method for forming the layer 2 mainly composed of polyimide of the present invention will be described.

はじめにイミド化率が96〜99.9%で下記一般式(5)で表される繰り返し構造を有する溶媒可溶性ポリイミドと、下記一般式(6)で表されるシラン化合物を順に有機溶媒中に添加してポリイミド溶液を調製する。その後、前記ポリイミド溶液を基材上あるいは基材上に形成した異なる層上に広げる工程、乾燥または/および焼成することでポリイミド薄膜を形成する工程を経てポリイミドを主成分とする層2を形成する。   First, a solvent-soluble polyimide having an imidation ratio of 96 to 99.9% and having a repeating structure represented by the following general formula (5) and a silane compound represented by the following general formula (6) are sequentially added to the organic solvent. To prepare a polyimide solution. Thereafter, a layer 2 mainly composed of polyimide is formed through a step of spreading the polyimide solution on a base material or a different layer formed on the base material, a step of forming a polyimide thin film by drying or / and baking. .

(R15は四価の有機基、R16は二価の有機基である。) (R15 is a tetravalent organic group, and R16 is a divalent organic group.)

(R17は酸素原子または硫黄原子、R18はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R19は水素原子、C1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、R20は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、Zは1以上3以下の整数である。) (R17 is an oxygen atom or a sulfur atom, R18 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R19 is a hydrogen atom, a C1-C5 linear or branched alkyl group, and R20 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group. Or a phenyl group, and Z is an integer of 1 or more and 3 or less.)

前記一般式(5)で表される繰り返し構造は、前記一般式(1)で表される繰り返し構造と同様の構造である。そのため前記一般式(5)で表される繰り返し構造を有する溶媒可溶性ポリイミドを合成するには、はじめに前述した酸二無水物とジアミンとを溶媒中で反応させポリアミック酸溶液を得てからイミド化を行う。   The repeating structure represented by the general formula (5) is the same structure as the repeating structure represented by the general formula (1). Therefore, in order to synthesize a solvent-soluble polyimide having a repeating structure represented by the general formula (5), first, the acid dianhydride and diamine are reacted in a solvent to obtain a polyamic acid solution, and then imidization is performed. Do.

ポリイミドの合成に用いられる溶媒としては、ポリアミック酸とポリイミドが溶解する溶媒であれば良く、一般的にはN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどの非プロトン性極性溶媒が用いられる。   The solvent used for the synthesis of the polyimide may be any solvent in which polyamic acid and polyimide are dissolved, and in general, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, etc. An aprotic polar solvent is used.

イミド化はポリアミック酸を脱水閉環してポリイミドに転換する方法である。イミド化にはポリアミック酸溶液にピリジンやトリエチルアミンなどの三級アミンと無水酢酸やトリフルオロ酢酸無水物などの脱水触媒を加えて20℃以上120℃以下で加熱する化学イミド化法と、ポリアミック酸溶液にキシレンを加えて150℃以上で共沸する熱イミド化がある。高いイミド化率を有し、透明で着色の少ないポリイミドを得るためには前者の化学イミド化法が好ましい。また、化学イミド化を行うとポリイミドの末端のアミノ基は脱水触媒によってアミド化される。   The imidization is a method in which polyamic acid is dehydrated and closed and converted to polyimide. For the imidization, a chemical imidization method in which a tertiary amine such as pyridine or triethylamine and a dehydration catalyst such as acetic anhydride or trifluoroacetic anhydride are added to the polyamic acid solution and heated at 20 to 120 ° C., and a polyamic acid solution There is thermal imidization in which xylene is added to azeotropically at 150 ° C. or higher. The former chemical imidization method is preferred in order to obtain a transparent and less colored polyimide having a high imidization rate. In addition, when chemical imidization is performed, the terminal amino group of the polyimide is amidated by a dehydration catalyst.

ポリイミド合成後の溶液をそのまま用いても良いが、光学用途に使用する場合は、一旦貧溶媒中に再沈殿してポリイミド粉末として得る方が好ましい。特に化学イミド化を行う際に用いる各種薬品や未反応のモノマーを除去するために、再沈殿し得られたポリイミド粉末を繰り返しアルコールで洗浄、濾別する。最後に20℃以上200℃以下で常圧または減圧乾燥する。得られたポリイミドのイミド化率は96%以上99.8%以下が好ましく、イミド化率が96%未満だとポリイミドの吸水率が上昇し、屈折率も低下する。イミド化率が99.8%を超えるとシラン化合物がポリイミドと反応し難くなり隣接する層または基材との親和性や密着性を向上する効果が得られない。   The solution after the polyimide synthesis may be used as it is, but when used for optical applications, it is preferable to obtain a polyimide powder by reprecipitation once in a poor solvent. In particular, in order to remove various chemicals and unreacted monomers used in chemical imidization, the polyimide powder obtained by reprecipitation is repeatedly washed with alcohol and filtered. Finally, it is dried at 20 ° C. or more and 200 ° C. or less at normal pressure or reduced pressure. The imidation rate of the obtained polyimide is preferably 96% or more and 99.8% or less. If the imidization rate is less than 96%, the water absorption rate of the polyimide increases and the refractive index also decreases. When the imidization ratio exceeds 99.8%, the silane compound hardly reacts with the polyimide, and the effect of improving the affinity and adhesion with the adjacent layer or substrate cannot be obtained.

続いてポリイミド溶液にシラン化合物を加え、20℃以上60℃以下で反応させる。アミノシラン化合物は前記一般式(6)で表される化合物で、官能基にはイソシアネートやチオイソシアネートを有する。これらの官能基はポリイミド中でイミド環にならずに残ったカルボニル基と反応してアミド結合を形成する。その結果、前記一般式(2)で表される構造を介してポリイミドの側鎖にシラン基を導入できる。また、ポリイミドの末端に一般式(7)で表わされる構造を形成させることができる。   Subsequently, a silane compound is added to the polyimide solution and reacted at 20 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. The aminosilane compound is a compound represented by the general formula (6) and has a functional group such as isocyanate or thioisocyanate. These functional groups react with carbonyl groups remaining in the polyimide without becoming imide rings to form amide bonds. As a result, a silane group can be introduced into the side chain of the polyimide through the structure represented by the general formula (2). Moreover, the structure represented by General formula (7) can be formed in the terminal of a polyimide.

(R21は四価の有機基、R22は二価の有機基、R23はC1〜C3のアルキル基やフルオロアルキル基である。) (R21 is a tetravalent organic group, R22 is a divalent organic group, and R23 is a C1-C3 alkyl group or fluoroalkyl group.)

また、隣接する層または基材との親和性や密着性をより高めるために溶液中でシラン基の加水分解を進めることができる。具体的にはシラン化合物をポリイミドと反応させた後に少量の水を加える方法が好ましい。添加できる水の量は溶液100モル%に対して1モル%以下である。それ以上加えるとシラン基の加水分解が進みすぎてポリイミドの溶解性が低下し析出や製膜性が低下する可能性が高まる。   In addition, the silane group can be hydrolyzed in the solution in order to further improve the affinity and adhesion with the adjacent layer or substrate. Specifically, a method of adding a small amount of water after reacting a silane compound with polyimide is preferable. The amount of water that can be added is 1 mol% or less with respect to 100 mol% of the solution. If it is added more than that, the hydrolysis of the silane group proceeds too much, so that the solubility of the polyimide is lowered, and the possibility that the deposition and film forming properties are lowered is increased.

側鎖にシラン基を導入したポリイミド溶液は、基材上つまり基材と直接接触するように塗布される。または、基材上に設けられた薄膜上つまり薄膜と直接接触するように塗布される。基材と接触するように塗布すると、基材との密着性が向上し、製造時や長期にわたり使用した後でも、剥がれクラック等を防止することができるとともに、アルカリイオンなどの基材成分の溶出を抑制することができ、高性能の反射防止効果が維持される。塗布する方法としては、例えばディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法、ならびにこれらの併用等、既知の塗布手段を適宜採用することができる。レンズ面のように曲面に塗布する時は膜厚の均一性の観点からスピンコート法が好ましい。   The polyimide solution having a side chain introduced with a silane group is applied on the substrate, that is, in direct contact with the substrate. Alternatively, it is applied on a thin film provided on the substrate, that is, in direct contact with the thin film. When applied so as to come into contact with the base material, the adhesion with the base material is improved, and it is possible to prevent peeling cracks and the like, and to elute base material components such as alkali ions, even after manufacturing or after long-term use. And a high-performance antireflection effect is maintained. As a coating method, for example, known coating means such as a dipping method, a spin coating method, a spray method, a printing method, a flow coating method, and a combination thereof can be appropriately employed. When coating on a curved surface such as a lens surface, spin coating is preferred from the viewpoint of film thickness uniformity.

さらに塗布したポリイミドを含む溶液を100℃以上250℃以下で乾燥または焼成することでポリイミドを主成分とする層2を形成する。ポリイミドを含む溶液の乾燥および/あるいは焼成は主に溶媒の除去のために行われ、時間は5分から2時間程度の加熱を行うことが好ましい。加熱の方法は熱風循環オーブン、マッフル炉、赤外線、マイクロ波などの光、放射線または電磁波照射を適宜選択して行うことが必要である。   Furthermore, the layer 2 which has a polyimide as a main component is formed by drying or baking the solution containing the apply | coated polyimide at 100 to 250 degreeC. Drying and / or calcination of the polyimide-containing solution is mainly performed for removing the solvent, and it is preferable to perform heating for about 5 minutes to 2 hours. As a heating method, it is necessary to appropriately select a hot air circulation oven, a muffle furnace, light such as infrared rays and microwaves, radiation or electromagnetic wave irradiation.

また、ポリイミドを主成分とする層2にはポリイミドの光学特性、透明性、耐熱性や耐水性を損なわない程度にポリイミド以外の成分を混合することができる。ポリイミド以外の成分を混合する場合は、ポリイミド全体を100重量部にとした時に混合できるポリイミド以外の成分は20重量部未満である。それ以上混合すると透明性や膜強度、膜厚の均一性が損なわれる恐れがある。   The layer 2 containing polyimide as a main component can be mixed with components other than polyimide to such an extent that the optical properties, transparency, heat resistance and water resistance of the polyimide are not impaired. When mixing components other than polyimide, the components other than polyimide that can be mixed when the entire polyimide is 100 parts by weight are less than 20 parts by weight. When it mixes more, transparency, film | membrane intensity | strength, and the uniformity of a film thickness may be impaired.

ポリイミドを主成分とする層2の耐溶剤性を向上する目的でエポキシ樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂などの熱や光硬化性樹脂や架橋剤を混合することが出来る。屈折率の調整や膜の硬度を上げるためにSiO、TiO、ZrO、SiO、ZnO、MgO、Alなどの無機微粒子を少量混ぜることができる。 For the purpose of improving the solvent resistance of the layer 2 containing polyimide as a main component, a heat or photo-curable resin such as an epoxy resin, a melamine resin, or an acrylic resin, or a crosslinking agent can be mixed. In order to adjust the refractive index and increase the hardness of the film, a small amount of inorganic fine particles such as SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , ZnO, MgO, Al 2 O 3 can be mixed.

本発明のポリイミドを主成分とする層2上に形成される微細凹凸構造からなる層3はその最外表面に微細凹凸構造4が形成されている。微細凹凸構造4は酸化アルミニウムの板状結晶であり、酸化アルミニウムの板状結晶とは酸化アルミニウムを主成分とする膜を温水に浸漬することより、酸化アルミニウム膜の表層が解膠作用等を受け、膜の表層に析出、成長する板状の結晶のことを言う。   The layer 3 having a fine concavo-convex structure formed on the layer 2 mainly composed of polyimide of the present invention has a fine concavo-convex structure 4 formed on the outermost surface thereof. The fine concavo-convex structure 4 is a plate-like crystal of aluminum oxide. The aluminum crystal plate-like crystal is formed by immersing a film mainly composed of aluminum oxide in warm water, so that the surface layer of the aluminum oxide film is subjected to a peptizing action or the like. This refers to plate-like crystals that precipitate and grow on the surface of the film.

微細凹凸構造からなる層3は、表層側から基材側に向かって屈折率が連続的に上昇する層であることが好ましく、表層側から基材側に向かって屈折率が連続的に上昇することで、表層側から順に屈折率の高い層を積層した時に比べ反射率低減効果が大きい。   The layer 3 having a fine concavo-convex structure is preferably a layer whose refractive index continuously increases from the surface layer side toward the base material side, and the refractive index continuously increases from the surface layer side toward the base material side. As a result, the effect of reducing the reflectivity is greater than when layers having a high refractive index are stacked in order from the surface layer side.

微細凹凸構造からなる層3は、アルミニウムの酸化物またはアルミニウムの水酸化物またはアルミニウムの酸化物の水和物を主成分とする板状結晶から形成される。特に好ましい板状結晶として、ベーマイトがある。また、これらの板状結晶を配することで、その端部が微細な凹凸構造4を形成するので、微細な凹凸の高さを大きくし、その間隔を狭めるために板状結晶は選択的に基材の表面に対して特定の角度で配置される。本願では、アルミニウムの酸化物またはアルミニウムの水酸化物またはアルミニウムの酸化物の水和物を酸化アルミニウムと称することとする。また、酸化アルミニウム単独/或いはZrO、SiO、TiO、ZnO、MgOの何れかを含み、酸化アルミニウムが70モル%以上である一層以上の酸化物層のことを酸化アルミニウムを主成分とする層と称することとする。 The layer 3 having a fine concavo-convex structure is formed of a plate-like crystal mainly composed of aluminum oxide, aluminum hydroxide, or aluminum oxide hydrate. A particularly preferred plate crystal is boehmite. Further, by arranging these plate crystals, the end portions form a fine concavo-convex structure 4, so the plate crystals are selectively used to increase the height of the fine concavo-convex and narrow the interval. It is arranged at a specific angle with respect to the surface of the substrate. In the present application, aluminum oxide, aluminum hydroxide, or aluminum oxide hydrate is referred to as aluminum oxide. In addition, aluminum oxide alone or one or more oxide layers containing any of ZrO 2 , SiO 2 , TiO 2 , ZnO, and MgO and containing 70 mol% or more of aluminum oxide are mainly composed of aluminum oxide. It shall be called a layer.

基材1の表面が平板、フィルムないしシートなどの平面の場合を、図2で示す。板状結晶は基材の表面に対して、すなわち板状結晶の傾斜方向5と基材表面との間の角度θ1の平均角度が45°以上90°以下、好ましくは60°以上90°以下となるように配置されることが望ましい。   The case where the surface of the base material 1 is a flat surface such as a flat plate, a film or a sheet is shown in FIG. The plate crystal has an average angle of 45 ° to 90 °, preferably 60 ° to 90 °, with respect to the surface of the substrate, that is, the angle θ1 between the inclination direction 5 of the plate crystal and the substrate surface. It is desirable to arrange so that.

また、基材1の表面が二次元あるいは三次元の曲面を有する場合を、図3で示す。板状結晶は基材の表面に対して、すなわち板状結晶の傾斜方向6と基材表面の接線7との間の角度θ2の平均角度が45°以上90°以下、好ましくは60°以上90°以下となるように配置されることが望ましい。なお、上記の角度θ1およびθ2の値は、板状結晶の傾きにより90°をこえる場合があるが、この場合90°以下となるように測定された値とする。   Moreover, the case where the surface of the base material 1 has a two-dimensional or three-dimensional curved surface is shown in FIG. The plate crystal has an average angle θ2 of 45 ° or more and 90 ° or less, preferably 60 ° or more and 90 ° with respect to the surface of the substrate, that is, between the inclination direction 6 of the plate crystal and the tangent 7 of the substrate surface. It is desirable to arrange it so that it is below °. Note that the values of the angles θ1 and θ2 may exceed 90 ° depending on the inclination of the plate-like crystal. In this case, the values are measured to be 90 ° or less.

微細凹凸構造からなる層3の層厚は、好ましくは20nm以上1000nm以下であり、より好ましくは50nm以上1000nm以下である。凹凸を形成する層厚が20nm以上1000nm以下では、微細な凹凸構造による反射防止性能が効果的であり、また凹凸の機械的強度が損なわれる恐れが無くなり、微細な凹凸構造の製造コストも有利になる。また、層厚が50nm以上1000nm以下とすることにより、反射防止性能をさらに高めることとなり、より好ましい。   The layer thickness of the layer 3 having a fine concavo-convex structure is preferably 20 nm or more and 1000 nm or less, and more preferably 50 nm or more and 1000 nm or less. When the layer thickness for forming the unevenness is 20 nm or more and 1000 nm or less, the antireflection performance by the fine uneven structure is effective, and the mechanical strength of the uneven structure is eliminated, and the manufacturing cost of the fine uneven structure is advantageous. Become. Moreover, when the layer thickness is 50 nm or more and 1000 nm or less, the antireflection performance is further improved, which is more preferable.

本発明の微細凹凸の面密度も重要であり、これに対応する中心線平均粗さを面拡張した平均面粗さRa’値が5nm以上、より好ましく10nm以上、さらに好ましくは15nm以上100nm以下、また表面積比Srが1.1以上である。より好ましくは1.15以上、さらに好ましくは1.2以上3.5以下である。   The surface density of the fine irregularities of the present invention is also important, and the average surface roughness Ra ′ value obtained by expanding the corresponding centerline average roughness is 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more and 100 nm or less, The surface area ratio Sr is 1.1 or more. More preferably, it is 1.15 or more, More preferably, it is 1.2 or more and 3.5 or less.

得られた微細凹凸構造の評価方法の一つとして、走査型プローブ顕微鏡による微細凹凸組織表面の観察があり、該観察により該膜の中心線平均粗さRaを面拡張した平均面粗さRa’値と表面積比Srが求められる。すなわち、平均面粗さRa’値(nm)は、JIS B 0601で定義されている中心線平均粗さRaを、測定面に対し適用し三次元に拡張したもので、「基準面から指定面までの偏差の絶対値を平均した値」と表現し、次の式(24)で与えられる。   One of the evaluation methods of the obtained fine concavo-convex structure is observation of the surface of the fine concavo-convex structure with a scanning probe microscope, and the average surface roughness Ra ′ obtained by extending the center line average roughness Ra of the film by the observation. The value and the surface area ratio Sr are determined. That is, the average surface roughness Ra ′ value (nm) is obtained by applying the centerline average roughness Ra defined in JIS B 0601 to the measurement surface and extending it three-dimensionally. It is expressed as “average value of absolute values of deviations up to” and is given by the following equation (24).

Ra’:平均面粗さ値(nm)、
:測定面が理想的にフラットであるとした時の面積、|X−X|×|Y−Y|、F(X,Y):測定点(X,Y)における高さ、XはX座標、YはY座標、
からX:測定面のX座標の範囲、
からY:測定面のY座標の範囲、
:測定面内の平均の高さ。
Ra ′: average surface roughness value (nm),
S 0 : Area when the measurement surface is ideally flat, | X R −X L | × | Y T −Y B |, F (X, Y): High at the measurement point (X, Y) X is the X coordinate, Y is the Y coordinate,
X L to X R : X coordinate range of the measurement surface,
Y B to Y T : Y coordinate range of the measurement surface,
Z 0 : Average height in the measurement plane.

また、表面積比Srは、Sr=S/S〔S:測定面が理想的にフラットであるときの面積。S:実際の測定面の表面積。〕で求められる。なお、実際の測定面の表面積は次のようにして求める。先ず、最も近接した3つのデータ点(A,B,C)より成る微小三角形に分割し、次いで各微小三角形の面積△Sを、ベクトル積を用いて求める。△S(△ABC)=[s(s−AB)(s−BC)(s−AC)]0.5〔但し、AB、BCおよびACは各辺の長さで、s≡0.5(AB+BC+AC)〕となり、この△Sの総和が求める表面積Sになる。微細凹凸の面密度がRa’が5nm以上で、Srが1.1以上になると、凹凸構造による反射防止を発現することができる。また、Ra’が10nm以上で、Srが1.15以上であると、その反射防止効果は前者に比べ高いものとなる。そしてRa’が15nm以上で、Srが1.2以上になると実際の使用に耐えうる性能となる。しかしRa’が100nm以上で、Srが3.5以上になると反射防止効果よりも凹凸構造による散乱の効果が勝り十分な反射防止性能を得ることが出来ない。 The surface area ratio Sr is Sr = S / S 0 [S 0 : Area when the measurement surface is ideally flat. S: Surface area of the actual measurement surface. ]. The actual surface area of the measurement surface is obtained as follows. First, it is divided into minute triangles composed of the three closest data points (A, B, C), and then the area ΔS of each minute triangle is obtained using a vector product. ΔS (ΔABC) = [s (s−AB) (s−BC) (s−AC)] 0.5 [where AB, BC, and AC are the lengths of each side, and s≡0.5 ( AB + BC + AC)], and the sum of ΔS is the surface area S to be obtained. When the surface density of the fine irregularities is Ra ′ is 5 nm or more and Sr is 1.1 or more, antireflection by the irregular structure can be expressed. If Ra ′ is 10 nm or more and Sr is 1.15 or more, the antireflection effect is higher than that of the former. When Ra ′ is 15 nm or more and Sr is 1.2 or more, the performance can withstand actual use. However, when Ra ′ is 100 nm or more and Sr is 3.5 or more, the effect of scattering by the concavo-convex structure is superior to the antireflection effect, and sufficient antireflection performance cannot be obtained.

本発明中の微細凹凸構造からなる層3が酸化アルミニウムを主成分とする場合、ポリイミドを主成分とする層2に金属Al単独の膜/或いは金属Alと金属Zn、金属Mgの何れかを含む金属膜を形成する。その後、50℃以上の温水に浸漬する/或いは水蒸気にさらすことにより形成される。この時上記金属表面には水和、溶解、再析出によって凹凸構造4が形成される。一方、有機樹脂を主成分とする層2上に酸化アルミニウムを主成分とする層を形成し、上記と同様温水に浸漬する/或いは水蒸気にさらすことでその表面に微細凹凸構造4を析出させる事ができる。上記酸化アルミニウムを主成分とする層は公知のCVD、PVDの気相法、及びゾル−ゲル法などの液相法、無機塩を用いた水熱合成などにより形成する事ができる。このような酸化アルミニウムの板状結晶を設ける方法では、微細凹凸構造からなる層3中の凹凸構造4の下部に不定形の酸化アルミニウム層が残存することがある。   In the case where the layer 3 having a fine concavo-convex structure in the present invention contains aluminum oxide as a main component, the layer 2 containing polyimide as a main component contains either a film of metal Al alone or metal Al and metal Zn or metal Mg. A metal film is formed. Then, it is formed by being immersed in warm water of 50 ° C. or higher and / or exposed to water vapor. At this time, the concavo-convex structure 4 is formed on the metal surface by hydration, dissolution, and reprecipitation. On the other hand, a layer mainly composed of aluminum oxide is formed on the layer 2 composed mainly of an organic resin, and the fine concavo-convex structure 4 is deposited on the surface by being immersed in warm water or exposed to water vapor as described above. Can do. The layer containing aluminum oxide as a main component can be formed by known CVD, PVD vapor phase method, liquid phase method such as sol-gel method, hydrothermal synthesis using an inorganic salt, or the like. In such a method of providing a plate-like crystal of aluminum oxide, an amorphous aluminum oxide layer may remain below the uneven structure 4 in the layer 3 having a fine uneven structure.

大面積や、非平面状の基材に均一な反射防止層を形成できる点から、酸化アルミニウムを含むゾル−ゲルコーティング液を塗布して形成したゲル膜を温水で処理させて、アルミナ板状結晶を成長させる方法が好ましい。   Since a uniform antireflection layer can be formed on a large area or non-planar substrate, a gel film formed by applying a sol-gel coating solution containing aluminum oxide is treated with warm water to produce alumina plate crystals. The method of growing is preferable.

酸化アルミニウムを含むゾル−ゲルコーティング液から得られるゲル膜の原料には、Al化合物を/或いはAl化合物とともにZr、Si、Ti、Zn、Mgの各々の化合物の少なくとも1種の化合物とを用いる。Al、ZrO、SiO、TiO、ZnO、MgOの原料として、各々の金属アルコキシドや塩化物や硝酸塩などの塩化合物を用いることができる。製膜性の観点から、特にZrO、SiO、TiO原料としては金属アルコキシドを用いるのが好ましい。 As a raw material for a gel film obtained from a sol-gel coating solution containing aluminum oxide, an Al compound and / or at least one compound of each of Zr, Si, Ti, Zn, and Mg are used together with the Al compound. As raw materials for Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , TiO 2 , ZnO, and MgO, each metal alkoxide, salt compound such as chloride and nitrate can be used. From the viewpoint of film forming properties, it is particularly preferable to use a metal alkoxide as a ZrO 2 , SiO 2 , or TiO 2 raw material.

アルミニウム化合物としては、例えば、アルミニウムエトキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウム−n−ブトキシド、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム−tert−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート。またこれらのオリゴマー、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酢酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。   Examples of the aluminum compound include aluminum ethoxide, aluminum isopropoxide, aluminum-n-butoxide, aluminum-sec-butoxide, aluminum-tert-butoxide, and aluminum acetylacetonate. Moreover, these oligomers, aluminum nitrate, aluminum chloride, aluminum acetate, aluminum phosphate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, etc. are mentioned.

ジルコニウムアルコキシドの具体例として、以下のものが挙げられる。ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムテトラn−プロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラn−ブトキシド、ジルコニウムテトラt−ブトキシド等。   Specific examples of the zirconium alkoxide include the following. Zirconium tetramethoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium tetra n-propoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra n-butoxide, zirconium tetra t-butoxide and the like.

シリコンアルコキシドとしては、一般式Si(OR)で表される各種のものを使用することができる。Rはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基等の同一または別異の低級アルキル基が挙げられる。 As the silicon alkoxide, various compounds represented by the general formula Si (OR) 4 can be used. R may be the same or different lower alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group and isobutyl group.

チタニウムアルコキシドとしては、例えば、テトラメトキシチタン、テトラエトキシチタン、テトラn−プロポキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン、テトライソブトキシチタン等が挙げられる。   Examples of the titanium alkoxide include tetramethoxy titanium, tetraethoxy titanium, tetra n-propoxy titanium, tetraisopropoxy titanium, tetra n-butoxy titanium, and tetraisobutoxy titanium.

亜鉛化合物としては、例えば酢酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、サリチル酸亜鉛などが挙げられ、特に酢酸亜鉛、塩化亜鉛が好ましい。   Examples of the zinc compound include zinc acetate, zinc chloride, zinc nitrate, zinc stearate, zinc oleate, and zinc salicylate, with zinc acetate and zinc chloride being particularly preferred.

マグネシウム化合物としてはジメトキシマグネシウム、ジエトキシマグネシウム、ジプロポキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等のマグネシウムアルコキシド、マグネシウムアセチルアセトネート、塩化マグネシウム等が挙げられる。   Examples of the magnesium compound include magnesium alkoxides such as dimethoxy magnesium, diethoxy magnesium, dipropoxy magnesium and dibutoxy magnesium, magnesium acetylacetonate, magnesium chloride and the like.

有機溶媒としては、上記アルコキシドなどの原料をゲル化させないものであれば良い。例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、イソアミルアルコール、シクロペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−メチル−1−ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、2,4−ジメチルペンタノール、2−エチル−1−ブタノールなどのアルコール類、エチレングリコール、もしくはメチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−プロポキシ−2−プロパノール、などのグリコールまたはグリコールエーテル類。n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンのような各種の脂肪族系ないしは脂環族系の炭化水素類。トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの各種の芳香族炭化水素類。ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどの各種のエステル類。アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどの各種のケトン類。ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテルのような各種のエーテル類。クロロホルム、メチレンクロライド、四塩化炭素、テトラクロロエタンのような、各種の塩素化炭化水素類。N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチレンカーボネートのような、非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。溶液の安定性の点から上述した各種の溶剤類のうちアルコール類を使用することが好ましい。   Any organic solvent may be used as long as it does not cause the alkoxide or the like to gel. For example, methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-2-butanol , Isoamyl alcohol, cyclopentanol, 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-methyl-1-pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 2,4-dimethylpentanol, 2-ethyl- Alcohols such as 1-butanol, ethylene glycol, or methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propyl cellosolve, isopropyl cellosolve, butyl cellosolve, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, Such Glycols or glycol ethers. Various aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, and cyclooctane. Various aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene. Various esters such as ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate. Various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone and cyclohexanone. Various ethers such as dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl ether, dibutyl ether. Various chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, tetrachloroethane. Examples include aprotic polar solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, and ethylene carbonate. From the viewpoint of the stability of the solution, it is preferable to use alcohols among the various solvents described above.

アルコキシド原料を用いる場合、特にアルミニウム、ジルコニウム、チタニウムのアルコキシドは水に対する反応性が高く、空気中の水分や水の添加により急激に加水分解され溶液の白濁、沈殿を生じる。また、アルミニウム塩化合物、亜鉛塩化合物、マグネシウム塩化合物は有機溶媒のみでは溶解が困難で、溶液の安定性が低い。これらを防止するために安定化剤を添加し、溶液の安定化を図ることが好ましい。   In the case of using an alkoxide raw material, aluminum, zirconium, and titanium alkoxides are particularly highly reactive with water, and are rapidly hydrolyzed by the addition of moisture and water in the air, resulting in cloudiness and precipitation of the solution. In addition, aluminum salt compounds, zinc salt compounds, and magnesium salt compounds are difficult to dissolve with only an organic solvent, and the stability of the solution is low. In order to prevent these, it is preferable to add a stabilizer to stabilize the solution.

安定化剤としては、例えば、アセチルアセトン、ジピロバイルメタン、トリフルオロアセチルアセトン、ヘキサフルオロアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン、ジベンゾイルメタン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、3−エチル−2,4−ペンタンジオン、3−ブチル−2,4−ペンタンジオン、3−フェニル−2,4−ペンタンジオン、3−クロロアセチルアセトンなどのβ−ジケトン化合物類。アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸アリル、アセト酢酸ベンジル、アセト酢酸−iso−プロピル、アセト酢酸−tert−ブチル、アセト酢酸−iso−ブチル、アセト酢酸−2−メトキシエチル、3−ケト−n−バレリック酸メチルなどの、β−ケトエステル化合物類。さらには、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの、アルカノールアミン類等を挙げることができる。安定化剤の添加量は、アルコキシドや塩化合物に対しモル比で1程度にすることが好ましい。また、安定化剤の添加後には、適当な前駆体を形成するために、反応の一部を促進する目的で触媒を加えることが好ましい。触媒としては、たとえば、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、酢酸、アンモニア等を例示することができる。上記ゾル−ゲルコーティング液を用い膜を形成する方法としては、例えばディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法、ならびにこれらの併用等、既知の塗布手段を適宜採用することができる。   Examples of the stabilizer include acetylacetone, dipyrobaylmethane, trifluoroacetylacetone, hexafluoroacetylacetone, benzoylacetone, dibenzoylmethane, 3-methyl-2,4-pentanedione, 3-ethyl-2,4-pentane. Β-diketone compounds such as dione, 3-butyl-2,4-pentanedione, 3-phenyl-2,4-pentanedione, and 3-chloroacetylacetone. Methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, allyl acetoacetate, benzyl acetoacetate, acetoacetate-iso-propyl, acetoacetate-tert-butyl, acetoacetate-iso-butyl, acetoacetate-2-methoxyethyl, 3-keto-n Β-ketoester compounds such as methyl valeric acid. Furthermore, alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, and triethanolamine can be exemplified. The addition amount of the stabilizer is preferably about 1 in terms of molar ratio to the alkoxide or salt compound. Further, after the addition of the stabilizer, it is preferable to add a catalyst for the purpose of promoting a part of the reaction in order to form an appropriate precursor. Examples of the catalyst include nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, ammonia and the like. As a method of forming a film using the sol-gel coating solution, for example, a known coating means such as a dipping method, a spin coating method, a spray method, a printing method, a flow coating method, and a combination thereof may be appropriately employed. it can.

上記ゾル−ゲルコーティング液を塗布後は、100℃以上230℃以下の範囲で熱処理することが好ましい。熱処理温度は高いほど膜は高密度化しやすくなるが、熱処理温度が230℃を超えると基材に変形などのダメージが生じる。より好ましくは120℃以上200℃以下である。加熱時間は加熱温度にもよるが、10分以上が好ましい。   After applying the sol-gel coating solution, it is preferable to perform heat treatment in the range of 100 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. The higher the heat treatment temperature, the more easily the film becomes denser. However, when the heat treatment temperature exceeds 230 ° C., the substrate is damaged such as deformation. More preferably, it is 120 degreeC or more and 200 degrees C or less. The heating time depends on the heating temperature, but is preferably 10 minutes or longer.

乾燥もしくは熱処理を行ったゲル膜は温水に浸漬処理することにより、酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を析出させ最表面の凹凸形状を形成させる。温水に浸漬することで、酸化アルミニウムを含むゲル膜の表層が解膠作用等を受け、一部の成分は溶出する。各種水酸化物の温水への溶解度の違いにより、酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶が該ゲル膜の表層に析出、成長する。なお、温水の温度は40℃から100℃とすることが好ましい。温水処理時間としては5分間ないし24時間程度である。   The gel film that has been dried or heat-treated is immersed in warm water, thereby precipitating plate crystals mainly composed of aluminum oxide to form an uneven surface shape on the outermost surface. By soaking in warm water, the surface layer of the gel film containing aluminum oxide is subjected to peptization and the like, and some components are eluted. Due to the difference in solubility of various hydroxides in warm water, plate crystals mainly composed of aluminum oxide are precipitated and grown on the surface layer of the gel film. In addition, it is preferable that the temperature of warm water shall be 40 to 100 degreeC. The hot water treatment time is about 5 minutes to 24 hours.

酸化アルミニウムを主成分とする膜に異種成分としてTiO、ZrO、SiO、ZnO、MgOなどの酸化物を添加したゲル膜の温水処理では、各成分の温水に対する溶解度の差を用いて結晶化を行っている。そのため酸化アルミニウム単成分膜の温水処理とは異なり、無機成分の組成を変化させることにより板状結晶のサイズを広範な範囲にわたって制御することができる。その結果、板状結晶の形成する凹凸形状を前記の広範な範囲にわたって制御することが可能となる。さらに、副成分としてZnOを用いた場合、酸化アルミニウムとの共析が可能となるため、屈折率の制御がさらに広範囲にわたって可能となり優れた反射防止性能を実現できる。 In hot water treatment of a gel film in which an oxide such as TiO 2 , ZrO 2 , SiO 2 , ZnO, or MgO is added as a different component to a film containing aluminum oxide as a main component, the difference in solubility of each component in hot water is used to crystallize the film. Is going on. Therefore, unlike the hot water treatment of an aluminum oxide single component film, the size of the plate crystal can be controlled over a wide range by changing the composition of the inorganic component. As a result, it is possible to control the concavo-convex shape formed by the plate crystal over the wide range. Further, when ZnO is used as a subcomponent, it can be co-deposited with aluminum oxide, so that the refractive index can be controlled over a wider range, and excellent antireflection performance can be realized.

本発明で使用される基材1としては、ガラス、樹脂、ガラスミラー、樹脂製ミラー等が挙げられる。樹脂基材の代表的なものとしては以下のものが挙げられる。ポリエステル、トリアセチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ABS樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリシクロオレフィン、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂のフィルムや成形品。また、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、架橋型ポリウレタン、架橋型のアクリル樹脂、架橋型の飽和ポリエステル樹脂など各種の熱硬化性樹脂から得られる架橋フィルムや架橋した成形品等も挙げられる。ガラスの具体例として、無アルカリガラス、アルミナケイ酸ガラスを挙げることができる。本発明に用いられる基材は、最終的に使用目的に応じた形状にされ得るものであれば良く、平板、フィルムないしシートなどが用いられ、二次元あるいは三次元の曲面を有するものであっても良い。厚さは、適宜に決定でき5mm以下が一般的であるが、これに限定されない。   Examples of the substrate 1 used in the present invention include glass, resin, glass mirror, resin mirror, and the like. The following are mentioned as a typical thing of a resin base material. Films of thermoplastic resins such as polyester, triacetyl cellulose, cellulose acetate, polyethylene terephthalate, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polysulfone, polyacrylate, polymethacrylate, ABS resin, polyphenylene oxide, polyurethane, polyethylene, polycycloolefin, polyvinyl chloride And molded products. Moreover, the crosslinked film obtained from various thermosetting resins, such as unsaturated polyester resin, a phenol resin, bridge | crosslinking-type polyurethane, a bridge | crosslinking-type acrylic resin, a bridge | crosslinking-type saturated polyester resin, the bridge | crosslinking molded article, etc. are mentioned. Specific examples of the glass include alkali-free glass and alumina silicate glass. The substrate used in the present invention may be any substrate that can be finally shaped according to the purpose of use, such as a flat plate, film or sheet, and having a two-dimensional or three-dimensional curved surface. Also good. The thickness can be appropriately determined and is generally 5 mm or less, but is not limited thereto.

本発明の光学用部材は、以上説明した層の他に、各種機能を付与するための層を更に設けることができる。例えば、基材1とポリイミドを主成分とする層2の間または/およびポリイミドを主成分とする層2と微細凹凸構造からなる層3の間に主成分がポリイミド以外の層を1層以上設けることで反射防止性能を高めることができる。膜硬度を向上させるために、微細凹凸構造からなる層上にハードコート層を設けたり、汚れの付着を防止する目的などのためにフルオロアルキルシランやアルキルシランなどの撥水性膜層を設けたりすることができる。一方、基材とポリイミドを主成分とする層との密着性を向上させるために接着剤層やプライマー層を設けたりすることができる。   In addition to the layers described above, the optical member of the present invention can further include layers for imparting various functions. For example, one or more layers other than polyimide are provided between the base material 1 and the layer 2 containing polyimide as a main component or / and between the layer 2 containing polyimide as a main component and the layer 3 having a fine concavo-convex structure. Thus, the antireflection performance can be enhanced. In order to improve the film hardness, a hard coat layer is provided on a layer having a fine concavo-convex structure, or a water-repellent film layer such as fluoroalkylsilane or alkylsilane is provided for the purpose of preventing the adhesion of dirt. be able to. On the other hand, an adhesive layer or a primer layer can be provided in order to improve the adhesion between the substrate and the layer containing polyimide as a main component.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし本発明はかかる実施例に限定されるものではない。各実施例、比較例で得られた、表面に微細な凹凸を有する光学膜について、下記の方法で評価を行った。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. However, the present invention is not limited to such examples. The optical film having fine irregularities on the surface obtained in each example and comparative example was evaluated by the following method.

(1)ポリイミド1〜10の合成
合計で0.012molのジアミン(1)、ジアミン(2)およびジアミン(3)をN,N−ジメチルアセトアミド(以下、DMAcと略す)に溶解した。このジアミン溶液を水冷しながら0.012molの酸二無水物を加えた。DMAcの量はジアミンと酸二無水物の質量の合計が20重量%になるように用いた。この溶液を15時間室温で攪拌し、重合反応を行った。さらに、DMAcで希釈して8重量%になるように調整した後、7.4mlのピリジンと3.8mlの無水酢酸を加え、室温で1時間攪拌した。さらに、オイルバスで50〜80℃に加熱しながら4時間攪拌した。重合溶液をメタノール中に再沈殿しポリマーを取り出した後、メタノール中で数回洗浄した。100℃で真空乾燥後、白色〜淡黄色粉末状のポリイミドを得た。H−NMRスペクトルからカルボキシル基残量を測定し、イミド化率を求めた。ポリイミド1から10の組成表を表1に示した。
(1) Synthesis of polyimides 1 to 10 A total of 0.012 mol of diamine (1), diamine (2) and diamine (3) were dissolved in N, N-dimethylacetamide (hereinafter abbreviated as DMAc). While cooling this diamine solution with water, 0.012 mol of acid dianhydride was added. The amount of DMAc was used such that the total mass of diamine and acid dianhydride was 20% by weight. This solution was stirred at room temperature for 15 hours to conduct a polymerization reaction. Furthermore, after adjusting to 8 wt% by dilution with DMAc, 7.4 ml of pyridine and 3.8 ml of acetic anhydride were added and stirred at room temperature for 1 hour. Furthermore, it stirred for 4 hours, heating at 50-80 degreeC with an oil bath. The polymer solution was reprecipitated in methanol and the polymer was taken out, and then washed several times in methanol. After vacuum drying at 100 ° C., a white to pale yellow powdery polyimide was obtained. The residual amount of carboxyl groups was measured from the 1 H-NMR spectrum, and the imidization rate was determined. The composition table of polyimides 1 to 10 is shown in Table 1.

(2)ポリイミド溶液1から23の調製
2.0gのポリイミド1から8粉末を96〜98gのシクロペンタノン/シクロヘキサノンの混合溶媒に加え、室温で攪拌し完全に溶解した。0.02〜0.1gの各種シラン化合物を加え23〜50℃で2時間攪拌した。水を0.2g加えて1時間攪拌することでポリイミド溶液1から23を調製した。ポリイミド溶液1から23の組成表を表2に示した。
(2) Preparation of polyimide solutions 1 to 23 2.0 g of polyimide 1 to 8 powder was added to 96 to 98 g of a mixed solvent of cyclopentanone / cyclohexanone and stirred at room temperature for complete dissolution. 0.02 to 0.1 g of various silane compounds were added and stirred at 23 to 50 ° C. for 2 hours. Polyimide solutions 1 to 23 were prepared by adding 0.2 g of water and stirring for 1 hour. The composition tables of polyimide solutions 1 to 23 are shown in Table 2.

(3)酸化アルミニウム(アルミナ(Al))ゾルの調製22.2gのAl(O−sec−Bu)3と5.86gの3−オキソブタン酸エチルエステルと4−メチル−2−ペンタノールとを均一になるまで混合攪拌した。1.62gの0.01M希塩酸を4−メチル−2−ペンタノール/1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒に溶解してから、先程のAl(O−sec−Bu)3の溶液にゆっくり加え、暫く攪拌した。溶媒は最終的に49.3gの4−メチル−2−ペンタノールと21.1gの1−エトキシ−2−プロパノールの混合溶媒になるように調整した。さらに120℃のオイルバス中で3時間以上攪拌することによって酸化アルミニウム前駆体ゾルを調製した。 (3) Preparation of aluminum oxide (alumina (Al 2 O 3 )) sol 22.2 g of Al (O-sec-Bu) 3, 5.86 g of 3-oxobutanoic acid ethyl ester and 4-methyl-2-pentanol Were mixed and stirred until uniform. 1.62 g of 0.01 M dilute hydrochloric acid is dissolved in a mixed solvent of 4-methyl-2-pentanol / 1-ethoxy-2-propanol, and then slowly added to the solution of Al (O-sec-Bu) 3 described above. Stir for a while. The solvent was finally adjusted to be a mixed solvent of 49.3 g of 4-methyl-2-pentanol and 21.1 g of 1-ethoxy-2-propanol. Further, an aluminum oxide precursor sol was prepared by stirring in an oil bath at 120 ° C. for 3 hours or more.

(4)基材の洗浄
片面を研磨した大きさ約φ30mm、厚さ約2mmの各種ガラス基材をアルカリ洗剤およびIPAで超音波洗浄した後、オーブン中で乾燥した。
(4) Cleaning of base material Various glass base materials having a size of about φ30 mm and a thickness of about 2 mm polished on one side were ultrasonically cleaned with an alkaline detergent and IPA and then dried in an oven.

(5)反射率測定
絶対反射率測定装置(USPM−RU、オリンパス製)を用い、400nmから700nmの範囲の入射角0°時の反射率測定を行った。400nmから700nmの反射率の平均値を平均反射率とした。
(5) Reflectance measurement Using an absolute reflectance measuring device (USPM-RU, manufactured by Olympus), reflectance measurement was performed at an incident angle of 0 ° in the range of 400 nm to 700 nm. The average reflectance of 400 nm to 700 nm was defined as the average reflectance.

(6)膜厚および屈折率の測定
分光エリプソメータ(VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定した。
(6) Measurement of film thickness and refractive index Using a spectroscopic ellipsometer (VASE, manufactured by JA Woollam Japan), the wavelength was measured from 380 nm to 800 nm.

(7)基板の表面観察
基板表面をPd/Pt処理を行い、FE−SEM(S−4800、日立ハイテク製)を用いて加速電圧2kVで表面観察を行った。
(7) Surface observation of substrate The substrate surface was subjected to Pd / Pt treatment, and surface observation was performed at an acceleration voltage of 2 kV using FE-SEM (S-4800, manufactured by Hitachi High-Tech).

(実施例1〜4)
洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.762、νd=26.5のガラス基材Aの研磨面上にポリイミド溶液1〜4を適量滴下し、4000rpmでスピンコートを行った。この基板を200℃で60分間乾燥し、下記一般式(8)〜(11)で表されるポリイミド1〜4が下記一般式(12)で表されるイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルで修飾されたポリイミド膜が形成された基板を得た。ポリイミド膜の膜厚および屈折率をエリプソメトリーを用いて測定した。
(Examples 1-4)
An appropriate amount of polyimide solutions 1 to 4 were dropped onto the polished surface of the glass substrate A having nd = 1.762 and νd = 26.5 containing TiO 2 as a main component, and spin coating was performed at 4000 rpm. This substrate was dried at 200 ° C. for 60 minutes, and polyimides 1-4 represented by the following general formulas (8) to (11) were converted to 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate represented by the following general formula (12). A substrate on which a modified polyimide film was formed was obtained. The film thickness and refractive index of the polyimide film were measured using ellipsometry.

ポリイミド膜が付いた面上に酸化アルミニウム前駆体ゾルを適量滴下し、4000rpmでスピンコートを行った後、200℃の熱風循環オーブンで120分間焼成し、ポリイミド膜上に非晶性酸化アルミニウム膜を被膜した。   An appropriate amount of aluminum oxide precursor sol is dropped on the surface with the polyimide film, spin-coated at 4000 rpm, and then baked in a hot air circulating oven at 200 ° C. for 120 minutes to form an amorphous aluminum oxide film on the polyimide film. Coated.

次に、75℃の温水中に20分間浸漬したのち、60℃で15分間乾燥させた。   Next, after being immersed in warm water of 75 ° C. for 20 minutes, it was dried at 60 ° C. for 15 minutes.

得られた膜表面のFE−SEM観察を行ったところ、酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶がランダム状にかつ複雑に入り組んだ微細な凹凸組織が観測された。   When the FE-SEM observation of the obtained film surface was performed, a fine concavo-convex structure in which plate crystals mainly composed of aluminum oxide were randomly and intricately complicated was observed.

次いで、ガラス基材A上の光学膜の絶対反射率を測定し、400〜700nmの平均反射率が0.08%の反射防止膜付きガラス基板を得た。膜の剥離、クラック、着色も見られなかった。   Next, the absolute reflectance of the optical film on the glass substrate A was measured to obtain a glass substrate with an antireflection film having an average reflectance of 400 to 700 nm of 0.08%. The film was not peeled off, cracked or colored.

(実施例5〜9)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液5〜9を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Examples 5 to 9)
Instead of the glass substrate A, a glass substrate B having nd = 1.847 and νd = 23.8 having TiO2 as a main component was used, and polyimide solutions 5-9 were used instead of the polyimide solutions 1-4. Except that, the same operations as in Examples 1 to 4 were performed.

ガラス基材B上に下記一般式(13)で表されるポリイミド5がイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルまたは下記一般式(14)で表されるイソシアン酸3−(トリメトキシシリル)プロピルで修飾されたポリイミド5膜を形成した。シラン化合物の種類、添加量や添加条件を変更したがポリイミド5膜の膜厚や屈折率に大きな差はなかった。   Polyimide 5 represented by the following general formula (13) on the glass substrate B is 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate or 3- (trimethoxysilyl) propyl isocyanate represented by the following general formula (14) The polyimide 5 film | membrane modified by was formed. Although the kind, addition amount, and addition conditions of the silane compound were changed, there was no significant difference in the film thickness and refractive index of the polyimide 5 film.

ポリイミド5膜上に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成したところ、400〜700nmの平均反射率が0.07〜0.1%の反射防止膜付きガラス基板を得た。膜の剥離、クラック、着色も見られなかった。   When a plate-like crystal composed mainly of aluminum oxide was formed on the polyimide 5 film, a glass substrate with an antireflection film having an average reflectance of 400 to 700 nm of 0.07 to 0.1% was obtained. The film was not peeled off, cracked or colored.

(実施例10)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液10を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Example 10)
A glass substrate B having nd = 1.847 and νd = 23.8 having TiO2 as a main component instead of the glass substrate A was used, and the polyimide solution 10 was used instead of the polyimide solutions 1 to 4. The same operation as in Examples 1 to 4 was performed.

ガラス基材B上に下記一般式(15)で表されるポリイミド6がイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルで修飾されたポリイミド6膜を形成した。ポリイミド6膜上に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成したところ、400〜700nmの平均反射率が0.08%の反射防止膜付きガラス基板を得た。反射率に部分的なムラがあるものの膜の剥離、クラック、着色は見られなかった。   A polyimide 6 film in which polyimide 6 represented by the following general formula (15) was modified with 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate on glass substrate B was formed. When a plate-like crystal composed mainly of aluminum oxide was formed on the polyimide 6 film, a glass substrate with an antireflection film having an average reflectance of 400 to 700 nm of 0.08% was obtained. Although the reflectance was partially uneven, no peeling, cracking or coloring of the film was observed.

(実施例11、12、13)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液11、12または13を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Examples 11, 12, and 13)
Instead of the glass substrate A, a glass substrate B having nd = 1.847 and νd = 23.8 having TiO2 as a main component was used, and the polyimide solution 11, 12 or 13 was used instead of the polyimide solutions 1-4. The same operation as in Examples 1 to 4 was performed except that it was used.

ガラス基材B上に下記一般式(16)(17)(18)でそれぞれ表されるポリイミド7、8、9がイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルで修飾されたポリイミド7、8、9膜を形成した。ポリイミド膜上に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶の順で光学膜を形成したところ、400〜700nmの平均反射率が0.07〜0.1%の反射防止膜付きガラス基板を得た。膜の剥離、クラック、着色も見られなかった。   Polyimides 7, 8, and 9 in which polyimides 7, 8, and 9 respectively represented by the following general formulas (16), (17), and (18) are modified with 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate on the glass substrate B A film was formed. When an optical film was formed on the polyimide film in the order of plate crystals mainly composed of aluminum oxide, a glass substrate with an antireflection film having an average reflectance of 400 to 700 nm of 0.07 to 0.1% was obtained. . The film was not peeled off, cracked or colored.

(実施例14)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.728、νd=28.5のガラス基材Cを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液14を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Example 14)
A glass substrate C having nd = 1.728 and νd = 28.5 containing TiO2 as a main component instead of the glass substrate A was used, and the polyimide solution 14 was used instead of the polyimide solutions 1 to 4. The same operation as in Examples 1 to 4 was performed.

ガラス基材C上に下記一般式(19)で表されるポリイミド10がイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルで修飾されたポリイミド10膜を形成した。ポリイミド10膜上に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶の順で形成したところ、400〜700nmの平均反射率が0.08%の反射防止膜付きガラス基板を得た。膜の剥離、クラック、着色も見られなかった。   A polyimide 10 film in which polyimide 10 represented by the following general formula (19) was modified with 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate on glass substrate C was formed. When it formed in order of the plate-like crystal which has aluminum oxide as a main component on the polyimide 10 film | membrane, the glass substrate with an antireflection film whose average reflectance of 400-700 nm is 0.08% was obtained. The film was not peeled off, cracked or colored.

(比較例1)
ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液15を用いた以外は、実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Comparative Example 1)
The same operation as in Examples 1 to 4 was performed except that the polyimide solution 15 was used instead of the polyimide solutions 1 to 4.

ガラス基材A上に修飾されていないポリイミド4膜を形成した。しかしながら温水に浸漬し酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成する段階で一部のサンプルにクラックが発生し、ガラス基材Aとポリイミド4膜との間で部分剥離が見られた。剥離していない部分の400〜700nmの平均反射率は0.08%であった。   An unmodified polyimide 4 film was formed on the glass substrate A. However, cracks occurred in some of the samples at the stage of immersing in warm water to form plate crystals mainly composed of aluminum oxide, and partial peeling was observed between the glass substrate A and the polyimide 4 film. The average reflectance at 400 to 700 nm of the part not peeled was 0.08%.

(比較例2、3)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液16、17を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Comparative Examples 2 and 3)
Instead of the glass substrate A, a glass substrate B having nd = 1.847 and νd = 23.8 containing TiO2 as a main component was used, and polyimide solutions 16 and 17 were used instead of the polyimide solutions 1 to 4. Except that, the same operations as in Examples 1 to 4 were performed.

ガラス基材B上に修飾されていないポリイミド5または7膜を形成した。しかしながら温水に浸漬し酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成する段階で一部のサンプルにクラックが発生し、ガラス基材Bとポリイミド膜との間で部分剥離が見られた。剥離していない部分の400〜700nmの平均反射率は0.07〜0.1%であった。   An unmodified polyimide 5 or 7 film was formed on the glass substrate B. However, cracks occurred in some of the samples at the stage of immersion in warm water to form plate crystals mainly composed of aluminum oxide, and partial peeling was observed between the glass substrate B and the polyimide film. The average reflectance at 400 to 700 nm of the part not peeled was 0.07 to 0.1%.

(比較例4)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.728、νd=28.5のガラス基材Cを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液18を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Comparative Example 4)
A glass substrate C having nd = 1.728 and νd = 28.5 containing TiO2 as a main component in place of the glass substrate A was used, and a polyimide solution 18 was used instead of the polyimide solutions 1 to 4. The same operation as in Examples 1 to 4 was performed.

ガラス基材C上に修飾されていないポリイミド4膜を形成した。しかしながら温水に浸漬し酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成する段階で一部のサンプルにクラックが発生し、ガラス基材Cとポリイミド10膜との間で部分剥離が見られた。剥離していない部分の400〜700nmの平均反射率は0.08%であった。   An unmodified polyimide 4 film was formed on the glass substrate C. However, cracks occurred in some of the samples at the stage of immersion in warm water to form plate crystals mainly composed of aluminum oxide, and partial peeling was observed between the glass substrate C and the polyimide 10 film. The average reflectance at 400 to 700 nm of the part not peeled was 0.08%.

(比較例5)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液19を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Comparative Example 5)
A glass substrate B of nd = 1.847 and νd = 23.8, mainly composed of cleaned TiO 2, was used instead of the glass substrate A, and the polyimide solution 19 was used instead of the polyimide solutions 1 to 4. The same operation as in Examples 1 to 4 was performed.

ガラス基材B上に0.1重量部のイソシアン酸3−(トリエトキシシリル)プロピルで修飾したポリイミド5膜を形成した。しかしながら、温水に浸漬し酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成する段階でクラックが発生した。クラックが発生していない部分の400〜700nmの平均反射率は0.08%であった。   On the glass substrate B, a polyimide 5 film modified with 0.1 part by weight of 3- (triethoxysilyl) propyl isocyanate was formed. However, cracks occurred at the stage of forming plate crystals mainly composed of aluminum oxide by immersion in warm water. The average reflectance of 400 to 700 nm in the portion where no crack was generated was 0.08%.

(比較例6〜9)
ガラス基材Aの代わりに洗浄したTiO2を主成分とするnd=1.847、νd=23.8のガラス基材Bを用い、ポリイミド溶液1〜4の代わりにポリイミド溶液20〜23を用いた以外は実施例1〜4と同様の操作を行った。
(Comparative Examples 6-9)
Instead of the glass substrate A, a glass substrate B having nd = 1.847 and νd = 23.8 containing TiO2 as a main component was used, and polyimide solutions 20-23 were used instead of the polyimide solutions 1-4. Except that, the same operations as in Examples 1 to 4 were performed.

ガラス基材B上にイソシアネート基を持たない一般式(20)〜(23)で表されるシラン化合物を含むポリイミド5膜を形成した。しかしながら、3−アミノプロピルトリエトキシシランを含んだポリイミド溶液19は溶液調製時から増粘と黄変が見られ、それから得られたポリイミド5膜も厚膜化と黄色の着色が確認された。ポリイミド、酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶の順で光学膜を形成したところ、400〜700nmの平均反射率は0.15%であった。   A polyimide 5 film containing a silane compound represented by the general formulas (20) to (23) having no isocyanate group was formed on the glass substrate B. However, in the polyimide solution 19 containing 3-aminopropyltriethoxysilane, thickening and yellowing were observed from the time of preparation of the solution, and the polyimide 5 film obtained therefrom was also confirmed to be thick and colored yellow. When an optical film was formed in the order of a plate-like crystal composed mainly of polyimide and aluminum oxide, the average reflectance at 400 to 700 nm was 0.15%.

一方、それ以外のポリイミド溶液を用いた際は、温水に浸漬し酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶を形成する段階でクラックが発生し、一部でガラス基材Bとポリイミド膜との間で剥離が見られた。クラック、剥離が発生していない部分の400〜700nmの平均反射率は0.07%であった。   On the other hand, when other polyimide solutions are used, cracks are generated at the stage of forming plate crystals mainly composed of aluminum oxide by immersion in warm water, and partly between the glass substrate B and the polyimide film. Peeling was observed. The average reflectance at 400 to 700 nm of the portion where cracks and peeling did not occur was 0.07%.

本発明の光学用部材は、任意の屈折率を有する透明基材に対応でき、可視光に対して優れた反射防止効果を示すとともに、長期的な耐候性を有するので、ワープロ、コンピュータ、テレビ、プラズマディスプレイパネル等の各種ディスプレイ。液晶表示装置に用いる偏光板、各種光学硝材及び透明プラスチック類からなるサングラスレンズ、度付メガネレンズ、カメラ用ファインダーレンズ、プリズム、フライアイレンズ、トーリックレンズ、各種光学フィルター、センサーなどの光学部材。さらにはそれらを用いた撮影光学系、双眼鏡などの観察光学系、液晶プロジェクタなどに用いる投射光学系。レーザービームプリンターなどに用いる走査光学系等の各種光学レンズ。各種計器のカバー、自動車、電車等の窓ガラスなどの光学部材に利用することができる。   The optical member of the present invention can correspond to a transparent base material having an arbitrary refractive index, exhibits an excellent antireflection effect for visible light, and has long-term weather resistance. Therefore, a word processor, a computer, a television, Various displays such as plasma display panels. Optical members such as polarizing plates used in liquid crystal display devices, sunglasses lenses made of various optical glass materials and transparent plastics, prescription eyeglass lenses, camera finder lenses, prisms, fly-eye lenses, toric lenses, various optical filters, sensors, and the like. Furthermore, a photographing optical system using them, an observation optical system such as binoculars, and a projection optical system used for a liquid crystal projector or the like. Various optical lenses such as scanning optical systems used in laser beam printers. It can be used for optical members such as covers of various instruments, window glass of automobiles, trains and the like.

1 基材
2 ポリイミドを主成分とする層
3 微細凹凸構造からなる層
4 微細凹凸構造
5 板状結晶の傾斜方向
6 板状結晶の傾斜方向
7 基材表面の接線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Layer which has polyimide as a main component 3 Layer which consists of fine uneven structure 4 Fine uneven structure 5 Inclination direction of plate crystal 6 Inclination direction of plate crystal 7 Tangent of substrate surface

本発明の光学用部材は、基材に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を有する積層体が形成された光学用部材において、前記積層体の少なくとも一層がポリイミドを主成分とする層であり、前記ポリイミドは主鎖中に一般式(1)、一般式(2)および一般式()で表される構造を含むことを特徴とする。 The optical member of the present invention is an optical member in which a laminated body having a concavo-convex structure formed of a plate crystal mainly composed of aluminum oxide is formed on a base material, and at least one layer of the laminated body is mainly made of polyimide. It is a layer used as a component, and the polyimide includes a structure represented by general formula (1) , general formula (2) and general formula ( 3 ) in the main chain.

(Rは四価の有機基、 21 は二価の有機基である。)

(R は四価の有機基、R 22 は二価の有機基である。)
(R 1 is a tetravalent organic group, and R 21 is a divalent organic group.)

(R 1 is a tetravalent organic group, and R 22 is a divalent organic group.)

(R3は四価の有機基、R4はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R5は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R6は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、mは0または1であり、nは1または2であり、2m+n=4であり、Xは1以上3以下の整数である。) (R3 is a tetravalent organic group, R4 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R5 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a phenyl group, or a substrate or other polymer via -Si≡. R6 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, m is 0 or 1, n is 1 or 2, 2m + 2 n = 4, and X is It is an integer from 1 to 3.)

また、本発明の光学用部材の製造方法は、
(1)下記一般式(20)で表される構造および下記一般式(21)で表される構造を有するポリイミドと、下記一般式(22)で表されるシラン化合物を順に有機溶媒中に添加してポリイミド溶液を調製する工程、(2)前記ポリイミド溶液を基材上あるいは基材上に形成した異なる層上に広げる工程、(3)乾燥または/および焼成することでポリイミド薄膜を形成する工程、(4)酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を形成する工程
を含むことを特徴とする。
Moreover, the manufacturing method of the optical member of the present invention includes:
(1) A polyimide having a structure represented by the following general formula ( 20 ) and a structure represented by the following general formula (21) and a silane compound represented by the following general formula ( 22 ) are sequentially added to the organic solvent. A step of preparing a polyimide solution, (2) a step of spreading the polyimide solution on a substrate or a different layer formed on the substrate, and (3) a step of forming a polyimide thin film by drying or / and firing. (4) It includes a step of forming a concavo-convex structure formed from a plate-like crystal containing aluminum oxide as a main component.

(R15は四価の有機基、 161 は二価の有機基である。)

(R 15 は四価の有機基、R 162 は二価の有機基である。)
(R 15 is a tetravalent organic group, and R 161 is a divalent organic group.)

(R 15 is a tetravalent organic group, and R 162 is a divalent organic group.)

Claims (9)

基材の最外表面に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を有する積層体が形成された光学用部材において、前記積層体の少なくとも一層がポリイミドを主成分とする層であり、前記ポリイミドは主鎖中に一般式(1)で表される繰り返し構造および一般式(2)で表される構造を含むことを特徴とする光学用部材。

(R1は四価の有機基、R2は二価の有機基である。)

(R3は四価の有機基、R4はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R5は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R6は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、mは0または1であり、nは1または2であり、2m+n=4であり、Xは1以上3以下の整数である。)
In an optical member in which a laminate having a concavo-convex structure formed from a plate-like crystal containing aluminum oxide as a main component is formed on the outermost surface of a substrate, at least one layer of the laminate is a layer containing polyimide as a main component And the polyimide contains a repeating structure represented by the general formula (1) and a structure represented by the general formula (2) in the main chain.

(R1 is a tetravalent organic group, and R2 is a divalent organic group.)

(R3 is a tetravalent organic group, R4 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R5 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, a phenyl group, or a substrate or other polymer via -Si≡. R6 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, m is 0 or 1, n is 1 or 2, 2m + n = 4, and X is 1 or more An integer of 3 or less.)
前記ポリイミド中に含まれる前記一般式(1)で表せる繰り返し構造を1モルとした時の前記ポリイミド中に含まれる前記一般式(2)で表される構造のモル量は0.002〜0.05であることを特徴とする請求項1記載の光学用部材。   The molar amount of the structure represented by the general formula (2) contained in the polyimide when the repeating structure represented by the general formula (1) contained in the polyimide is 1 mol is 0.002 to .0. The optical member according to claim 1, wherein the optical member is 05. 前記ポリイミドの末端に一般式(3)で表される構造を含むことを特徴とする請求項1または2記載の光学用部材。

(R7は四価の有機基、R8はメチル基、エチル基、またはイソプロピル基、R9はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R10は水素原子、C1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、または−Si≡を介して基板または他のポリマーと結合した構造、R11は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基、yは1以上3以下の整数であり、pは0または1である。)
The optical member according to claim 1, comprising a structure represented by the general formula (3) at an end of the polyimide.

(R7 is a tetravalent organic group, R8 is a methyl group, an ethyl group, or an isopropyl group, R9 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R10 is a hydrogen atom, a C1-C5 linear or branched alkyl group, Or a phenyl group, or a structure bonded to a substrate or another polymer via —Si≡, R 11 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group, or a phenyl group, y is an integer of 1 to 3, and p Is 0 or 1.)
前記ポリイミドの末端に一般式(4)で表される構造を含むことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の光学用部材。

(R12は四価の有機基、R13は二価の有機基、R14はC1〜C3のアルキル基やフルオロアルキル基である。)
The optical member according to any one of claims 1 to 3, wherein a structure represented by the general formula (4) is included at a terminal of the polyimide.

(R12 is a tetravalent organic group, R13 is a divalent organic group, and R14 is a C1-C3 alkyl group or fluoroalkyl group.)
前記ポリイミドを主成分とする層の膜厚は、10nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1乃至4いずれか1項記載の光学用部材。   5. The optical member according to claim 1, wherein the layer mainly composed of polyimide has a thickness of 10 nm to 150 nm. 前記ポリイミドを主成分とする層が基材に直接接触していることを特徴とする請求項1乃至5いずれか1項記載の光学用部材。   The optical member according to claim 1, wherein the polyimide-based layer is in direct contact with the substrate. 光学用部材の製造方法において、
(1)下記一般式(5)で表される繰り返し構造を有するポリイミドと、下記一般式(6)で表されるシラン化合物を順に有機溶媒中に添加してポリイミド溶液を調製する工程、(2)前記ポリイミド溶液を基材上あるいは基材上に形成した異なる層上に広げる工程、(3)乾燥または/および焼成することでポリイミド薄膜を形成する工程、(4)基材の最外表面に酸化アルミニウムを主成分とする板状結晶から形成された凹凸構造を形成する工程
を含むことを特徴とする光学用部材の製造方法。

(R15は四価の有機基、R16は二価の有機基である。)

(R17は酸素原子または硫黄原子、R18はフェニレン基またはC1〜C5のアルキレン基、R19は水素原子、C1〜C5の直鎖または分岐したアルキル基、R20は水素原子、直鎖または分岐したアルキル基、またはフェニル基であり、Zは1以上3以下の整数である。)
In the method for manufacturing an optical member,
(1) A step of preparing a polyimide solution by sequentially adding a polyimide having a repeating structure represented by the following general formula (5) and a silane compound represented by the following general formula (6) into an organic solvent, (2 ) A step of spreading the polyimide solution on the base material or a different layer formed on the base material, (3) a step of forming a polyimide thin film by drying or / and baking, and (4) an outermost surface of the base material. A method for producing an optical member, comprising a step of forming a concavo-convex structure formed from a plate-like crystal composed mainly of aluminum oxide.

(R15 is a tetravalent organic group, and R16 is a divalent organic group.)

(R17 is an oxygen atom or a sulfur atom, R18 is a phenylene group or a C1-C5 alkylene group, R19 is a hydrogen atom, a C1-C5 linear or branched alkyl group, and R20 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group. Or a phenyl group, and Z is an integer of 1 or more and 3 or less.)
前記ポリイミドは、イミド化率が96〜99.9%であることを特徴とする請求項7記載の光学用部材の製造方法。   The method for producing an optical member according to claim 7, wherein the polyimide has an imidization ratio of 96 to 99.9%. 前記ポリイミドの末端に一般式(7)で表される構造を含むことを特徴とする請求項7または8記載の光学用部材の製造方法。

(R21は四価の有機基、R22は二価の有機基、R23はC1〜C3のアルキル基やフルオロアルキル基である。)
The method for producing an optical member according to claim 7 or 8, comprising a structure represented by the general formula (7) at an end of the polyimide.

(R21 is a tetravalent organic group, R22 is a divalent organic group, and R23 is a C1-C3 alkyl group or fluoroalkyl group.)
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