JP2022078665A - Optical member and method for manufacturing optical member - Google Patents

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Abstract

To prevent a reduction in anti-reflection effect after absorption of moisture of a member having anti-reflection properties and anti-fogging properties.SOLUTION: A member comprises a porous layer on a substrate, and the porous layer has a first area, a second area, and a third area in order from a substrate side. The first area includes first particles; the third area includes second particles different in shape from the first particles; the second area includes the first particles and the second particles. The average porosity of the second area is larger than the average porosity of the first area. The average porosity of the third area is larger than the average porosity of the second area.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、防曇性能および光学性能に優れた光学部材及び光学部材の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical member having excellent anti-fog performance and optical performance, and a method for manufacturing the optical member.

ガラスやプラスチック等の透明な基板は、基板表面が露点温度以下になると、微細な水滴が基材表面に付着することで透過光が散乱して透明性が損なわれ、いわゆる「曇り」の状態となる。従って、特に透明な部材には、光反射防止などの光学性能だけでなく、防曇性能が求められる場合が多い。 When the surface of a transparent substrate such as glass or plastic falls below the dew point temperature, fine water droplets adhere to the surface of the substrate and the transmitted light is scattered and the transparency is impaired, resulting in a so-called "cloudy" state. Become. Therefore, particularly transparent members are often required to have anti-fog performance as well as optical performance such as light reflection prevention.

特許文献1には、基材の上に金属酸化物微粒子がバインダーで結合された多孔質構造を設け、多孔質構造中に大気中の水分を吸着させることにより、光反射防止性能と防曇性能とを実現する光学部品が開示されている。 In Patent Document 1, a porous structure in which metal oxide fine particles are bonded with a binder is provided on a base material, and moisture in the atmosphere is adsorbed in the porous structure to prevent light reflection and antifogging. The optical components that realize the above are disclosed.

特開2013-105846号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-105846

多孔質構造の空隙に水分が吸着すると空隙内の空気が水に置き換わるため、屈折率が増加してしまう。従って、特許文献1の部材が防曇性能を求められる環境に曝され、多孔質構造が水分を吸着すると、屈折率が増加する。すると、吸湿していない状態で光学設計された状態から変化してしまい、反射防止性能が大幅に低下してしまう。 When water is adsorbed on the voids of the porous structure, the air in the voids is replaced with water, so that the refractive index increases. Therefore, when the member of Patent Document 1 is exposed to an environment where anti-fog performance is required and the porous structure adsorbs moisture, the refractive index increases. Then, it changes from the optically designed state without absorbing moisture, and the antireflection performance is significantly deteriorated.

本発明は上記課題を解決するものであり、吸湿による反射防止性能の低下が抑制された、防曇性を有する部材および部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a member having anti-fog property and a method for manufacturing the member, in which deterioration of antireflection performance due to moisture absorption is suppressed.

本発明にかかる部材は、基材の上に多孔質層を備える部材であって、前記多孔質層が、基材側から順に、第1の領域と第2の領域と第3の領域とを有し、前記第1の領域が第1の粒子、前記第3の領域が前記第1の粒子とは形状が異なる第2の粒子、前記第2の領域が前記第1の粒子および前記第2の粒子、をそれぞれ含んでおり、前記第2の領域の平均空隙率が、前記第1の領域の平均空隙率より大きく、前記第3の領域の平均空隙率より小さいことを特徴とする。 The member according to the present invention is a member provided with a porous layer on a base material, and the porous layer comprises a first region, a second region, and a third region in order from the base material side. The first region is the first particle, the third region is the second particle having a shape different from that of the first particle, and the second region is the first particle and the second particle. The particles are each contained, and the average porosity of the second region is larger than the average porosity of the first region and smaller than the average porosity of the third region.

本発明によれば、吸湿による反射防止性能の低下が抑制された、防曇性能を有する部材および部材の製造方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a member having anti-fog performance and a method for manufacturing the member, in which deterioration of anti-reflection performance due to moisture absorption is suppressed.

(a)は本発明にかかる光学部材の一実施態様を示す概略図、(b)は多孔質層の拡大図である。(A) is a schematic view showing one embodiment of the optical member according to the present invention, and (b) is an enlarged view of a porous layer. (a)は基材の上に多孔質層のみを形成した部材、(b)は多孔質層と基材との間に蒸着膜層を形成した部材を示す図である。(A) is a diagram showing a member in which only a porous layer is formed on a base material, and (b) is a diagram showing a member in which a thin-film deposition film layer is formed between the porous layer and the base material. 本発明にかかる光学部材の一実施態様であって、表面反射防止層を有する部材の概略図である。It is one embodiment of the optical member which concerns on this invention, and is the schematic of the member which has the surface antireflection layer. 本発明にかかる光学部材の一実施態様であって、下地反射防止層を有す部材の概略図である。It is one embodiment of the optical member which concerns on this invention, and is the schematic of the member which has the base antireflection layer. 本発明にかかる光学部材の一実施態様であって、親水性ポリマー層を有する部材の概略図である。It is one embodiment of the optical member which concerns on this invention, and is the schematic of the member which has a hydrophilic polymer layer. 本発明の撮像装置の構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the image pickup apparatus of this invention. 実施例1の吸水前後の反射率特性を示す図である。It is a figure which shows the reflectance characteristic before and after water absorption of Example 1. FIG. 比較例1の吸水前後の反射率特性を示す図である。It is a figure which shows the reflectance characteristic before and after water absorption of the comparative example 1. FIG.

以下、本発明にかかる実施形態について説明するが、特定的な記載がない限り、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments unless otherwise specified.

[光学部材]
図1(a)に、本発明の部材の一形態を示す模式図を示す。
[Optical member]
FIG. 1A shows a schematic diagram showing one form of the member of the present invention.

本発明の部材100は、基材10の上に、基材側から順に、第1の領域21と第2の領域22と第3の領域23とを含む多孔質層20を有しており、防曇性能と反射防止層性能を有している。図では、基材10の片面に多孔質層20を有する構成を示しているが、用途に応じて、基材10の両側に多孔質層20を設けても良い。 The member 100 of the present invention has a porous layer 20 on the base material 10 in order from the base material side, which includes a first region 21, a second region 22, and a third region 23. It has anti-fog performance and anti-reflection layer performance. Although the figure shows a configuration in which the porous layer 20 is provided on one side of the base material 10, the porous layers 20 may be provided on both sides of the base material 10 depending on the application.

本発明の部材100は、基材10を適宜選択することにより、窓ガラス、鏡、レンズ、透明フィルムなど、幅広い用途に用いることができる。特に、撮像系や投影系の光学レンズ、光学ミラー、光学フィルター、アイピース、屋外カメラや監視カメラ用の平面カバーやドームカバー、フェイスシールドやマウスシールドなどの用途に適している。 The member 100 of the present invention can be used in a wide range of applications such as window glass, mirrors, lenses, and transparent films by appropriately selecting the base material 10. In particular, it is suitable for applications such as optical lenses for imaging systems and projection systems, optical mirrors, optical filters, eyepieces, flat covers and dome covers for outdoor cameras and surveillance cameras, face shields and mouse shields.

(基材)
基材10の材質には、ガラスや樹脂などを用いることが可能である。その形状は限定されることはなく、平面、曲面、凹面、凸面、フィルム状であっても良い。
(Base material)
As the material of the base material 10, glass, resin, or the like can be used. The shape is not limited, and may be a flat surface, a curved surface, a concave surface, a convex surface, or a film shape.

ガラスには、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化ハフニウム、酸化ランタン、酸化ガドリニウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウムなどを含有する無機ガラスを用いることができる。ガラスの基材は、研削研磨、モールド成形、フロート成形などで成形することができる。 Inorganic glass containing zirconium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, niobium oxide, hafnium oxide, lanthanum oxide, gadolinium oxide, silicon oxide, calcium oxide, barium oxide, sodium oxide, potassium oxide, boron oxide, aluminum oxide, etc. Glass can be used. The glass substrate can be molded by grinding and polishing, molding, float molding and the like.

樹脂には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、アクリル樹脂、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリビニルアルコールなどを用いることができる。 As the resin, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, triacetyl cellulose, acrylic resin, polycarbonate, cycloolefin polymer, polyvinyl alcohol and the like can be used.

基材10の強度や平坦性の向上、基材10に接する膜の密着性の向上などを目的として、基材10の表面を洗浄あるいは研磨したり、接着層やハードコート層などの機能層を設けたりしてもよい。 For the purpose of improving the strength and flatness of the base material 10, and improving the adhesion of the film in contact with the base material 10, the surface of the base material 10 is cleaned or polished, and functional layers such as an adhesive layer and a hard coat layer are provided. It may be provided.

(多孔質層)
図1(b)に多孔質層20の拡大図を示す。第1の領域は第1の粒子24を含み、第3の領域は第1の粒子とは形状の異なる第2の粒子25を含み、第2の領域は第1の粒子24と第2の粒子25の両方を含んでいる。ここでいう「形状が異なる」には、単に大きさが異なる相似形状も含まれる。図1(b)には、第1の粒子24が球状の粒子、第2の粒子25が鎖状の粒子の場合を表している。
(Porous layer)
FIG. 1B shows an enlarged view of the porous layer 20. The first region contains the first particle 24, the third region contains the second particle 25 having a different shape from the first particle, and the second region contains the first particle 24 and the second particle. Contains both of 25. The term "different shapes" here includes similar figures with different sizes. FIG. 1B shows a case where the first particle 24 is a spherical particle and the second particle 25 is a chain-shaped particle.

多孔質層20に含まれる粒子間には空隙が形成され、三次元的に互いに連通して外気とつながっている。このような多孔質構造により、部材の外部環境の湿度が高くなると、多孔質層20の空隙内に侵入した空気に含まれる水分が凝縮して吸着され、防曇性を発揮することができる。また、多孔質層20に含まれる空隙が互いに連通しているため、層に含まれる空隙全体を利用して水分を吸着することが可能となり、高い防曇性能を発現することができる。 Voids are formed between the particles contained in the porous layer 20, and three-dimensionally communicate with each other to connect with the outside air. Due to such a porous structure, when the humidity of the external environment of the member becomes high, the moisture contained in the air that has entered the voids of the porous layer 20 is condensed and adsorbed, and anti-fog property can be exhibited. Further, since the voids contained in the porous layer 20 communicate with each other, it is possible to adsorb moisture by utilizing the entire voids contained in the layer, and high anti-fog performance can be exhibited.

本発明にかかる部材の多孔質層20では、第2の領域22の平均空隙率が、第1の領域21の平均空隙率より大きく、前第3の領域23の平均空隙率より小さくなっている。多孔質層20の中で、第3の領域23が最も大きな平均空隙率を有しており、水分を吸着する役割を主に担っている。従って、もし多孔質層20に防曇性能だけを求めるなら、第3の領域だけを有していれば良いが、防曇性能に加えて光反射防止性能を求める場合には、第3の領域だけでは不十分である。以下にその理由を説明する。 In the porous layer 20 of the member according to the present invention, the average porosity of the second region 22 is larger than the average porosity of the first region 21 and smaller than the average porosity of the front third region 23. .. Among the porous layers 20, the third region 23 has the largest average porosity and mainly plays a role of adsorbing water. Therefore, if only the anti-fog performance is required for the porous layer 20, it is sufficient to have only the third region, but if the anti-fog performance is required in addition to the anti-fog performance, the third region is required. It is not enough. The reason will be explained below.

図2(a)に示すように、基材10の上に、防曇のために空隙率の大きい多孔質層220を直接形成した場合を考える。ガラスや樹脂からなる基材10の屈折率が1.5程度であるのに対し、防曇のために設けられる多孔質層220の屈折率は1.2~1.3程度である。このように屈折率差が大きいと、基材10と多孔質層220との界面で光反射Rが生じてしまう。 As shown in FIG. 2A, consider a case where a porous layer 220 having a large porosity is directly formed on the base material 10 for anti-fog. The refractive index of the base material 10 made of glass or resin is about 1.5, while the refractive index of the porous layer 220 provided for anti-fog is about 1.2 to 1.3. When the difference in refractive index is large as described above, light reflection R1 occurs at the interface between the base material 10 and the porous layer 220.

基材10と多孔質層220との界面で生じる光反射を低減するには、多孔質層220と基材10との間に、多孔質層220の屈折率と基材10の屈折率の中間の屈折率を有する層221を設けた図2(b)の構成が考えられる。多孔質層220と層221との屈折率差と基材10と多孔質層220との屈折率差を同程度とし、層221の膜厚は、低減したい波長λのλ/4の整数倍とする。このような構成により、層221と基材10と界面による反射光Rと多孔質層220と層221と界面による反射光Rとの干渉により、反射光を低減することが可能となる。 In order to reduce the light reflection generated at the interface between the base material 10 and the porous layer 220, the refractive index of the porous layer 220 and the refractive index of the base material 10 are intermediate between the porous layer 220 and the base material 10. The configuration of FIG. 2 (b) in which the layer 221 having the refractive index of is provided is conceivable. The difference in the refractive index between the porous layer 220 and the layer 221 and the difference in the refractive index between the base material 10 and the porous layer 220 are set to the same level, and the film thickness of the layer 221 is an integral multiple of λ / 4 of the wavelength λ to be reduced. do. With such a configuration, it is possible to reduce the reflected light due to the interference between the reflected light R1 at the interface between the layer 221 and the base material 10 and the reflected light R2 at the interface between the porous layer 220 and the layer 221.

ところが、図2(b)の構成には、次のような課題が生じる。光学部材が高湿度環境下に曝露されて多孔質層220が水分を吸着(吸湿)すると、空隙内の空気が水に置換されるため多孔質層220の屈折率が上昇する。層221が蒸着膜などの空隙率の小さい層の場合、吸湿しても層221の屈折率はほとんど変化しないため、多孔質層220と層221との屈折率差が、多孔質層220と基材10との屈折率差よりも小さくなる。すると、反射光Rと反射光Rとの強度バランスが崩れ、干渉によって反射光を十分に低減できなくなってしまう。 However, the configuration of FIG. 2B has the following problems. When the optical member is exposed to a high humidity environment and the porous layer 220 adsorbs (absorbs) moisture, the air in the voids is replaced with water, so that the refractive index of the porous layer 220 increases. When the layer 221 is a layer having a small porosity such as a thin-film deposition film, the refractive index of the layer 221 hardly changes even if moisture is absorbed, so that the difference in the refractive index between the porous layer 220 and the layer 221 is based on the porous layer 220. It is smaller than the difference in refractive index from the material 10. Then, the intensity balance between the reflected light R 1 and the reflected light R 2 is lost, and the reflected light cannot be sufficiently reduced due to interference.

そこで、層221を、多孔質層220の空隙率と基材10の空隙率の中間程度となるように調整された多孔質層221’とし、多孔質層221’にも吸湿させることにより、吸湿による屈折率の差を低減しようとすると、新たな問題が生じることが分かった。 Therefore, the layer 221 is a porous layer 221'adjusted to be at an intermediate level between the porosity of the porous layer 220 and the porosity of the base material 10, and the porous layer 221'is also absorbed moisture to absorb moisture. It was found that a new problem arises when trying to reduce the difference in refractive index due to the above.

多孔質層221’を形成した後、その上に多孔質層220を形成すると、多孔質層221’と多孔質層220との界面に空隙率が小さい緻密な領域が形成されてしまい、水分の移動が遮られてしまう。そのため、多孔質層220で吸着された水分は、多孔質層221’に移動することができなくなり多孔質層220内に留まる。水分を吸着する多孔質層220の屈折率だけが上昇し、多孔質層221’の屈折率が変化しないと、層221’が蒸着膜の場合と同様の理由によって、それぞれの界面での反射光の強度バランスが崩れ、反射光を十分に低減できなくなってしまう。 When the porous layer 220 is formed on the porous layer 221'after the porous layer 221'is formed, a dense region having a small porosity is formed at the interface between the porous layer 221'and the porous layer 220, and the moisture content is reduced. The movement is blocked. Therefore, the water adsorbed by the porous layer 220 cannot move to the porous layer 221'and stays in the porous layer 220. If only the refractive index of the porous layer 220 that adsorbs water increases and the refractive index of the porous layer 221'does not change, the reflected light at each interface is for the same reason as in the case where the layer 221'is a vapor deposition film. The intensity balance of the light is lost, and the reflected light cannot be sufficiently reduced.

多孔質層221’と孔質層220との界面に形成される緻密な領域は、多孔質層221’を形成する際の塗工液の乾燥時に、乾燥が最初に始まる塗工液表面で粒子が密に凝集することに起因していると考えられる。そこで、本発明では、図1(b)に示すように、多孔質層221’に相当する第1の領域21と多孔質層220に相当する第3の領域23との間に、第1の粒子24と第2の粒子25とを含む第2の領域22を設けている。 The dense regions formed at the interface between the porous layer 221'and the porous layer 220 are particles on the surface of the coating liquid where drying first begins when the coating liquid is dried when forming the porous layer 221'. It is thought that this is due to the dense aggregation of the particles. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1 (b), a first region is located between the first region 21 corresponding to the porous layer 221'and the third region 23 corresponding to the porous layer 220. A second region 22 including the particles 24 and the second particles 25 is provided.

第2の領域は、第1の領域21を形成するための塗工液を基材に塗布し、塗工液が乾燥してしまう前に第3の領域23を形成するための塗工液を塗布することで形成することができる。第2の領域22は、第1の粒子24と第2の粒子25の両方を含むため、第1の領域21の空隙率と第3の領域の空隙率の中間の空隙率となり、緻密な領域が形成されるのを抑制することができる。第1の領域21を形成するための塗工液を基材に塗布し、塗工液が乾燥してしまう前に、第1の粒子と第2の粒子を含む塗工液を塗布し、その乾燥前に第3の領域23を形成するための塗工液を塗布することで、第2の領域を形成してもよい。 In the second region, the coating liquid for forming the first region 21 is applied to the base material, and the coating liquid for forming the third region 23 is applied before the coating liquid dries. It can be formed by applying. Since the second region 22 contains both the first particle 24 and the second particle 25, the porosity is between the porosity of the first region 21 and the porosity of the third region, which is a dense region. Can be suppressed from being formed. A coating liquid for forming the first region 21 is applied to the base material, and a coating liquid containing the first particles and the second particles is applied before the coating liquid dries. The second region may be formed by applying a coating liquid for forming the third region 23 before drying.

第1の領域21と第3の領域23と間に水分の移動を妨げる緻密な領域がないと、第3の領域23に吸着された水分は、第2の領域22を介して第1の領域21へと移動する。そして、第1の領域21および第2の領域22も、第3の領域23と同様に水分吸着により屈折率が上昇する。その結果、多孔質層20が水分を吸着した際も、第1の領域21と第3の領域23との屈折率差と、第3の領域23と基材10との屈折率差が同程度となり、それぞれの界面で反射される光の強度も同程度となるため、反射防止性能を維持することが可能となる。 If there is no dense region between the first region 21 and the third region 23 that hinders the movement of water, the water adsorbed on the third region 23 will pass through the second region 22 to the first region. Move to 21. The refractive index of the first region 21 and the second region 22 also increases due to water adsorption, as in the third region 23. As a result, even when the porous layer 20 adsorbs moisture, the difference in the refractive index between the first region 21 and the third region 23 and the difference in the refractive index between the third region 23 and the base material 10 are about the same. Therefore, the intensity of the light reflected at each interface is about the same, so that the antireflection performance can be maintained.

防曇と反射防止の観点から、第1の領域の空隙率は10%以上30%以下が好ましく、第3の領域の空隙率は40%以上60%以下が好ましい。ここで、空隙率とは、多孔質層の断面における任意の領域において、領域に含まれる空隙部の合算面積の割合をいう。 From the viewpoint of anti-fog and anti-reflection, the porosity of the first region is preferably 10% or more and 30% or less, and the porosity of the third region is preferably 40% or more and 60% or less. Here, the porosity means the ratio of the total area of the voids included in the region in an arbitrary region in the cross section of the porous layer.

空隙率は以下の手法で算出することができる。まず、多孔質層20を任意に位置で膜厚方向に沿って薄片化し、走査型透過電子顕微鏡(STEM)による観察画像を取得する。取得した画像に対してimage Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)などを用いて画像処理を行い、空隙部と空隙でない部分とを二値化して、それぞれの領域における空隙部の合算面積を算出する。そして、多孔質層のそれぞれの領域における、空隙部が占める面積の比率を算出し、空隙率とする。空隙率の算出は、多孔質層20の断面において、各領域を含む150nm×150nm以上の領域について算出するのが好ましい。 The porosity can be calculated by the following method. First, the porous layer 20 is sliced at an arbitrary position along the film thickness direction, and an observation image by a scanning transmission electron microscope (STEM) is acquired. Image processing is performed on the acquired image using image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics), and the void portion and the non-void portion are binarized to calculate the total area of the void portion in each region. Then, the ratio of the area occupied by the voids in each region of the porous layer is calculated and used as the porosity. The porosity is preferably calculated for a region of 150 nm × 150 nm or more including each region in the cross section of the porous layer 20.

図1(b)には、第1の粒子24が球状の粒子、第2の粒子25が鎖状粒子の場合を示しているが、第3の領域の平均空隙率を第1の領域の平均空隙率より大きくできれば、これに限定されるものではない。例えば、第1の粒子24および第2の粒子25をいずれも球状の粒子とし、第2の粒子25の粒子径を第1の粒子24よりも大きくしてもよい。第1の粒子24には、第2の粒子25より粒子間に形成される空孔が少なくなる、形状と粒子径を選択するとよい。 FIG. 1B shows a case where the first particle 24 is a spherical particle and the second particle 25 is a chain-shaped particle, and the average porosity of the third region is the average of the first region. If it can be larger than the porosity, it is not limited to this. For example, the first particle 24 and the second particle 25 may both be spherical particles, and the particle diameter of the second particle 25 may be larger than that of the first particle 24. For the first particle 24, it is preferable to select a shape and a particle diameter so that the number of pores formed between the particles is smaller than that of the second particle 25.

第1の粒子24、第2の粒子25は、それぞれ球状、鎖状、円盤状、楕円状、棒状、針状、角型など様々な形状から適宜選択して単独でも組み合わせても使用できる。成膜性に優れ、十分な膜硬度を得ながら空孔率を上げられる点で、球状または鎖状が特に好ましい。また、互いに形状が異なる複数種類の粒子を混合して使用しても良い。 The first particle 24 and the second particle 25 can be used alone or in combination by appropriately selecting from various shapes such as spherical, chain, disk, elliptical, rod, needle, and square, respectively. Spherical or chain-like is particularly preferable because it has excellent film-forming properties and can increase the porosity while obtaining sufficient film hardness. Further, a plurality of types of particles having different shapes may be mixed and used.

鎖状の粒子とは、複数個の粒子が鎖状(数珠状ともいう)に、直線または屈曲しながら連なった粒子の集合体である。鎖状粒子を形作る粒子の形状は、個々の粒子を明確に観察できる状態でもよいし、互いに融着して形が崩れていてもよく、膜となってもその鎖状に連なった構造が維持される。そのため、他の形状の粒子を用いた時に比較して粒子間の空隙を広げることができ、細孔容積の大きな多孔質層を形成することができる。 A chain-shaped particle is an aggregate of particles in which a plurality of particles are connected in a chain shape (also referred to as a bead shape) in a straight line or while bending. The shape of the particles forming the chain-like particles may be in a state where individual particles can be clearly observed, or they may be fused with each other and lose their shape, and even if they become a film, the chain-like structure is maintained. Will be done. Therefore, it is possible to widen the voids between the particles as compared with the case where particles having other shapes are used, and it is possible to form a porous layer having a large pore volume.

第1の粒子24あるいは第2の粒子25に球状、円盤状、楕円状の粒子を用いる場合は、その平均粒子径は5nm以上100nm以下が好ましい。平均粒子径が5nm以上であれば、成膜時の圧縮応力を解放できるためにクラックが発生しにくい傾向にある。平均粒子径が100nm以下であれば、粒子の大きさに伴う光の散乱が発生しにくく、透明性の高い膜が得られやすい。より好ましい平均粒子径は10nm以上60nm以下である。 When spherical, disc-shaped, or elliptical particles are used for the first particle 24 or the second particle 25, the average particle diameter thereof is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. When the average particle size is 5 nm or more, cracks tend to be less likely to occur because the compressive stress at the time of film formation can be released. When the average particle size is 100 nm or less, light scattering due to the size of the particles is unlikely to occur, and a highly transparent film can be easily obtained. A more preferable average particle size is 10 nm or more and 60 nm or less.

第1の粒子24あるいは第2の粒子25に鎖状、棒状、針状の粒子を用いる場合は、短径の平均は5nm以上40nm以下であることが好ましく、8nm以上30nm以下であることがより好ましい。短径の平均が5nm以上40nm以下であれば、雰囲気中の水分や化学物質の取り込みによる信頼性低下や散乱が発生しにくくなる。長径/短径の比は3以上12以下であることが好ましく、4以上10以下であることがより好ましい。長径/短径の比がこの範囲にあれば、細孔容積を大きくし易くなると同時に、光の散乱を抑制して高い透明性が得られやすくなる。 When chain-shaped, rod-shaped, or needle-shaped particles are used for the first particle 24 or the second particle 25, the average minor axis is preferably 5 nm or more and 40 nm or less, and more preferably 8 nm or more and 30 nm or less. preferable. When the average minor axis is 5 nm or more and 40 nm or less, reliability deterioration and scattering due to uptake of moisture and chemical substances in the atmosphere are less likely to occur. The major axis / minor axis ratio is preferably 3 or more and 12 or less, and more preferably 4 or more and 10 or less. When the major axis / minor axis ratio is in this range, it becomes easy to increase the pore volume, and at the same time, it becomes easy to suppress light scattering and obtain high transparency.

ここで粒子の平均粒子径とは、平均フェレ径である。この平均フェレ径は透過電子顕微鏡像によって観察したものを画像処理によって測定することができる。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理を用いることができる。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い、粒子測定によって各粒子の平均フェレ径を測定し、平均値を算出して求めることができる。 Here, the average particle diameter of the particles is the average ferret diameter. This average ferret diameter can be measured by image processing as observed by a transmission electron microscope image. As the image processing method, a commercially available image processing such as image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) can be used. In a predetermined image region, if necessary, contrast adjustment is performed, the average ferret diameter of each particle is measured by particle measurement, and the average value can be calculated and obtained.

第1の粒子24および第2の粒子25は、それぞれ酸化ケイ素や酸化ジルコニウムを主成分とする単一の金属酸化物の粒子であってもよいし、元素の一部をAl、Ti、Zn、Zr、Bなどの他の元素で置き換えたり、有機基を結合させたりしてもよい。多孔質層20の屈折率を低くし、化学的安定性に優れる点で、酸化ケイ素を主成分とする粒子が特に好ましい。 The first particle 24 and the second particle 25 may be particles of a single metal oxide containing silicon oxide or zirconium oxide as main components, respectively, and some of the elements may be Al, Ti, Zn, or the like. It may be replaced with another element such as Zr or B, or an organic group may be bonded. Particles containing silicon oxide as a main component are particularly preferable in that the refractive index of the porous layer 20 is lowered and the chemical stability is excellent.

多孔質層20の強度(耐擦傷性)を高めるためには、粒子同士を結合させるとよい。粒子同士を結合させる方法としては、バインダーを用いて粒子を物理的に結合させる方法や、粒子の表面に処理を施して粒子同士を化学的に結合させる方法が挙げられる。バインダーには、有機バインダー、無機バインダーのいずれも用いることが可能であるが、化学的に安定な無機バインダーが好ましく、特に酸化ケイ素化合物が好ましい。酸化ケイ素化合物の好適な例は、ケイ酸エステルを加水分解・縮合することにより得られる酸化ケイ素オリゴマーである。 In order to increase the strength (scratch resistance) of the porous layer 20, it is preferable to bond the particles to each other. Examples of the method of binding the particles to each other include a method of physically binding the particles using a binder and a method of treating the surface of the particles to chemically bond the particles to each other. As the binder, either an organic binder or an inorganic binder can be used, but a chemically stable inorganic binder is preferable, and a silicon oxide compound is particularly preferable. A preferred example of a silicon oxide compound is a silicon oxide oligomer obtained by hydrolyzing and condensing a silicic acid ester.

多孔質層20に含まれる空孔の平均孔径は、窒素ガス吸着法による細孔分布測定で得られる値が、3nm以上50nm以下であることが好ましい。平均孔径が3nm以上であれば、多孔質層20の中で空気や水分の移動が円滑に行われ、十分な防曇性能を発現することが可能性となる。平均孔径が50nm以下であれば、光の散乱原因となる孔径が100nmを超える空孔が少ないため、高い透明性を実現することが可能となる。より好ましい孔径は5nm以上20nm以下である。 The average pore diameter of the pores contained in the porous layer 20 is preferably a value obtained by measuring the pore distribution by the nitrogen gas adsorption method of 3 nm or more and 50 nm or less. When the average pore diameter is 3 nm or more, air and moisture are smoothly transferred in the porous layer 20, and it is possible to exhibit sufficient anti-fog performance. When the average pore diameter is 50 nm or less, there are few pores having a pore diameter of more than 100 nm, which causes light scattering, so that high transparency can be realized. A more preferable pore diameter is 5 nm or more and 20 nm or less.

多孔質層20に含まれる空隙の量は、窒素ガス吸着法によって細孔容積として求めることができる。細孔容積は0.1cm3/g以上1.0cm3/g以下であることが好ましい。細孔容積が0.1cm3/g以上であると、防曇性を得るために十分な量の水の量を、多孔質層20で保持することができる。細孔容積が1.0cm3/g以下であれば、骨格の硬度が低下することなく十分な耐擦傷性が得られる。より好ましい細孔容積0.3cm3/g以上0.6cm3/g以下である。 The amount of voids contained in the porous layer 20 can be determined as the pore volume by the nitrogen gas adsorption method. The pore volume is preferably 0.1 cm3 / g or more and 1.0 cm3 / g or less. When the pore volume is 0.1 cm 3 / g or more, the porous layer 20 can retain a sufficient amount of water to obtain anti-fog property. When the pore volume is 1.0 cm3 / g or less, sufficient scratch resistance can be obtained without reducing the hardness of the skeleton. A more preferable pore volume is 0.3 cm3 / g or more and 0.6 cm3 / g or less.

多孔質層20のうち、外部環境に曝される第3の領域23は、主に水分を吸着する役割を担うため、用途に応じて求められる量の水分を吸着することのできる空隙を有することが望まれる。従って、第3の領域23の厚みを要求される防曇性能に応じて設定するとよい。第3の領域が厚いほど防曇性能は高くなるが、多孔質層30が無機材料から形成される場合、膜厚が厚くなりすぎると応力による割れが生じてしまうため、0.2μm以上2μm以下の厚さが好ましい。より好ましくは、0.2μm以上1.5μm以下である。 Of the porous layer 20, the third region 23 exposed to the external environment mainly plays a role of adsorbing water, and therefore has a void capable of adsorbing the amount of water required according to the application. Is desired. Therefore, the thickness of the third region 23 may be set according to the required anti-fog performance. The thicker the third region, the higher the anti-fog performance. However, when the porous layer 30 is formed from an inorganic material, cracking due to stress occurs if the film thickness becomes too thick, so that it is 0.2 μm or more and 2 μm or less. Thickness is preferred. More preferably, it is 0.2 μm or more and 1.5 μm or less.

第1の領域21、第2の領域22それぞれの厚さは、光学設計に従って決めると良い。第1の領域21は、低減したい波長λのλ/4の整数倍であればよいが、50nm以上150nm以下とするのが好ましい。この範囲であれば、可視光の波長λの反射を干渉条件で低減することができる。 The thickness of each of the first region 21 and the second region 22 may be determined according to the optical design. The first region 21 may be an integral multiple of λ / 4 of the wavelength λ to be reduced, but is preferably 50 nm or more and 150 nm or less. Within this range, the reflection of the wavelength λ of visible light can be reduced under the interference condition.

各領域の物理的な厚さは、電子ビーム加工装置で光学部材上の積層膜の断面が露出するように薄片化し、走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて得られる像から測定することができる。 The physical thickness of each region can be measured from an image obtained by thinning the laminated film on the optical member with an electron beam processing device so that the cross section is exposed and using a scanning transmission electron microscope (STEM). can.

(表面反射防止層)
部材の反射防止効果をより高めるため、図3に示すように、多孔質層20の上に表面反射防止層30を設け、空気と多孔質層20との界面で生じる反射を低減する構成も好ましい。
(Surface antireflection layer)
In order to further enhance the antireflection effect of the member, as shown in FIG. 3, it is also preferable to provide a surface antireflection layer 30 on the porous layer 20 to reduce the reflection generated at the interface between the air and the porous layer 20. ..

表面反射防止層30は、部材の光入出射界面における反射を抑える反射防止性能と、外部と多孔質層20との間の水分の移動を可能にする透湿性とを有している。表面反射防止層30は、互いに屈折率の異なる複数の層の積層体であり、光学設計に応じて高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層が適宜組み合わされる。表面反射防止層30と空気との屈折率差を低減して反射を抑制するため、表面反射防止層30の最表面には、低屈折率層が設けられる。表面反射防止層30は、蒸着法によって形成されるのが好ましい。 The surface antireflection layer 30 has antireflection performance that suppresses reflection at the light input / exit interface of the member, and moisture permeability that enables the movement of moisture between the outside and the porous layer 20. The surface antireflection layer 30 is a laminated body of a plurality of layers having different refractive indexes from each other, and a high refractive index layer, a medium refractive index layer, and a low refractive index layer are appropriately combined according to the optical design. In order to reduce the difference in refractive index between the surface antireflection layer 30 and air and suppress reflection, a low refractive index layer is provided on the outermost surface of the surface antireflection layer 30. The surface antireflection layer 30 is preferably formed by a vapor deposition method.

本発明では、屈折率が1.8以上の層を高屈折率層、1.4以上1.8未満の層を中屈折率層、1.4未満の層を低屈折率層と呼ぶ。なお、本発明において、透明とは、可視光の透過率が70%以上の状態を指し、屈折率として、ナトリウムd線(波長589.3nm)における値(n)を示す。 In the present invention, a layer having a refractive index of 1.8 or more is referred to as a high refractive index layer, a layer having a refractive index of 1.4 or more and less than 1.8 is referred to as a medium refractive index layer, and a layer having a refractive index of less than 1.4 is referred to as a low refractive index layer. In the present invention, "transparency" refers to a state in which the transmittance of visible light is 70% or more, and indicates a value (nd) at the sodium d line (wavelength 589.3 nm) as the refractive index.

低屈折率層には、酸化ケイ素(SiO、n=1.46)、フッ化マグネシウム(MgF、n=1.38)、フッ化カルシウム(CaF、n=1.43)などの無機材料を含む膜を用いることができる。 The low refractive index layer includes silicon oxide (SiO 2 , nd = 1.46 ), magnesium fluoride (MgF 2 , nd = 1.38 ), calcium fluoride (CaF 2 , nd = 1.43 ). A film containing an inorganic material such as the above can be used.

中屈折率層には、酸化アルミニウム(Al、n=1.77)、酸化ケイ素、フッ化カルシウムなどの無機材料を含む膜を用いることができる。 For the medium refractive index layer, a film containing an inorganic material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 , nd = 1.77 ), silicon oxide, and calcium fluoride can be used.

高屈折率層には、酸化ジルコニウム(ZrO、n=2.13)、酸化チタン(TiO、n=2.52~2.72)、酸化タンタル(Ta、n=2.17)、酸化ニオブ(Nb、n=2.32)、酸化ハフニウム(Hf、n=1.91)などの無機材料を含む膜が挙げられる。高屈折率層には、これらの金属酸化物から選択した2種類含んでいてもよいし、他の金属酸化物と混合して屈折率を調整してもよい。 Zirconium oxide (ZrO 2 , nd = 2.13 ), titanium oxide (TiO 2 , nd = 2.52 to 2.72), and tantalum oxide (Ta 2 O 5 , nd =) are used for the high refractive index layer. 2.17), films containing inorganic materials such as niobium oxide (Nb 2 O 5 , nd = 2.32 ) and hafnium oxide (Hf 2 O 5 , nd = 1.91 ). The high refractive index layer may contain two types selected from these metal oxides, or may be mixed with other metal oxides to adjust the refractive index.

反射防止層30に含まれる各層の厚さは、10nm以上200nm以下が好ましい。この範囲内で各層の厚さを設定することによって、広い波長域の可視光の反射を低減することが可能となる。広い波長域での反射率を抑えるためには、積層数は2以上が好ましく、3以上がより好ましい。 The thickness of each layer contained in the antireflection layer 30 is preferably 10 nm or more and 200 nm or less. By setting the thickness of each layer within this range, it is possible to reduce the reflection of visible light in a wide wavelength range. In order to suppress the reflectance in a wide wavelength range, the number of layers is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.

表面反射防止層30が透湿性を有することで外部と多孔質層20との間の水分の移動を可能とし、湿度に応じて水分を多孔質層20に保持したり、多孔質層20に保持した水分を外気に放出したりして、防曇性を繰り返し発揮することが可能となる。表面反射防止層30に透湿性を持たせるためには、各層が空孔を含むように形成するとよい。膜内に空孔を有する層は、蒸着時の成膜ガスの導入圧力や基板の温度、基材に飛来する蒸着物質の角度など、蒸着条件を適宜調整することによって形成することができる。中でも加熱しないで蒸着を行う無加熱蒸着や斜方蒸着が好ましい。 Since the surface antireflection layer 30 has moisture permeability, moisture can be transferred between the outside and the porous layer 20, and the moisture is retained in the porous layer 20 or retained in the porous layer 20 depending on the humidity. It is possible to repeatedly exert anti-fog properties by releasing the generated moisture to the outside air. In order to give the surface antireflection layer 30 moisture permeability, it is preferable to form each layer so as to include pores. The layer having pores in the film can be formed by appropriately adjusting the vapor deposition conditions such as the introduction pressure of the film-forming gas at the time of vapor deposition, the temperature of the substrate, and the angle of the vapor-deposited substance flying to the substrate. Of these, non-heated vapor deposition or orthorhombic vapor deposition, in which vapor deposition is performed without heating, is preferable.

膜の屈折率は、膜の組成と密度によって決まる。例えば、フッ化マグネシウム(MgF)の真密度の状態における屈折率nは1.38であるが、膜内に30%の空孔が存在していると、nは1.27まで低減する。これは、膜内の空孔に、n=1.0の空気が存在することによって、膜全体としての屈折率が低下するためである。このように、同じ組成からなる層の場合、緻密な膜ほど屈折率は高くなり、密度の低い膜ほど屈折率は低くなる。そして、反射防止層を構成する各層を、空孔を含む密度の低い膜とすることで、水分が透過しやすい膜にすることができる。 The index of refraction of a film depends on the composition and density of the film. For example, the refractive index nd of magnesium fluoride ( MgF 2 ) in the true density state is 1.38 , but when 30% of pores are present in the film, nd is reduced to 1.27. do. This is because the presence of air with nd = 1.0 in the pores in the membrane lowers the refractive index of the membrane as a whole. As described above, in the case of a layer having the same composition, the denser the film, the higher the refractive index, and the lower the density, the lower the refractive index. Then, by forming each layer constituting the antireflection layer as a film having a low density including pores, it is possible to make a film through which moisture easily permeates.

部材を曇らせないためには、部材の表面近傍の相対湿度を100%以下に保つ必要がある。多孔質層20の水分保持量は有限であるから、多孔質層20はできる限り相対湿度100%近くで吸湿を開始することが望まれる。 In order not to fog the member, it is necessary to keep the relative humidity near the surface of the member 100% or less. Since the amount of water retained in the porous layer 20 is finite, it is desired that the porous layer 20 starts absorbing moisture at a relative humidity as close to 100% as possible.

部材の表面近傍の水分は、表面反射防止層30を通過して多孔質層20に吸着される。例えば、表面反射防止層30の空孔を多孔質層20の空孔に比べて小さくすると、水分が表面反射防止層30を移動するためには、多孔質層20の中を移動する際より高い圧力が必要となる。つまり、表面反射防止層30を通って、水が多孔質層20へと拡散するためには、多孔質層20単体よりも、水の相対圧(相対湿度)が高くなければならない。このように、多孔質層20の上に、多孔質層20よりも空隙の小さい表面反射防止層30を積層することにより、多孔質層20単体よりも高い相対湿度で水の吸着が開始するため、より防曇性を向上させることができる。 Moisture near the surface of the member passes through the surface antireflection layer 30 and is adsorbed on the porous layer 20. For example, when the pores of the surface antireflection layer 30 are made smaller than the pores of the porous layer 20, it is higher when the moisture moves in the surface antireflection layer 30 in order to move in the porous layer 20. Pressure is required. That is, in order for water to diffuse into the porous layer 20 through the surface antireflection layer 30, the relative pressure (relative humidity) of water must be higher than that of the porous layer 20 alone. By laminating the surface antireflection layer 30 having a smaller void than the porous layer 20 on the porous layer 20 in this way, the adsorption of water starts at a higher relative humidity than the porous layer 20 alone. , The anti-fog property can be further improved.

また、空隙への水分の吸着がケルビン式に従うとすると、多孔質内で水分の凝縮が進んで吸着が始まるときの湿度は、空隙が大きくなるに従って高湿度側に移動する。表面反射防止層30に含まれる空隙は多孔質層20に含まれる空隙に比べて十分小さいため、表面反射防止層30は、多孔質層20では吸着が始まらない低湿度環境でも水分を吸着し始める。例えば、表面反射防止層30の水に対する接触角が10度で、空孔径が直径3nmの場合は、相対湿度50%から水分の吸着が始まると予想される。 Further, assuming that the adsorption of water to the voids follows the Kelvin equation, the humidity at the time when the condensation of water progresses in the porous medium and the adsorption starts, moves to the high humidity side as the voids become larger. Since the voids contained in the surface antireflection layer 30 are sufficiently smaller than the voids contained in the porous layer 20, the surface antireflection layer 30 starts to adsorb moisture even in a low humidity environment where adsorption does not start in the porous layer 20. .. For example, when the contact angle of the surface antireflection layer 30 with water is 10 degrees and the pore diameter is 3 nm, it is expected that the adsorption of water starts from a relative humidity of 50%.

このように、表面反射防止層30では多孔質層20よりも低湿度環境で水分の吸着がはじまり、高湿度環境になるにつれ、表面反射防止層30に吸着された水分が多孔質層20へと移動する。その結果、本発明にかかる光学部材は、広い湿度範囲で防曇性能を発揮することができる。 As described above, the surface antireflection layer 30 starts adsorbing water in a lower humidity environment than the porous layer 20, and as the humidity becomes higher, the water adsorbed on the surface antireflection layer 30 becomes the porous layer 20. Moving. As a result, the optical member according to the present invention can exhibit anti-fog performance in a wide humidity range.

本発明に係る表面反射防止層30は、それ自体が保持できる水分量が少ないため、たとえ水分を吸着しても屈折率が大きく変化することがない。従って、高湿度環境になっても反射防止性能を発揮することが可能である。 Since the surface antireflection layer 30 according to the present invention has a small amount of water that can be retained by itself, the refractive index does not change significantly even if water is adsorbed. Therefore, it is possible to exhibit antireflection performance even in a high humidity environment.

(下地反射防止層)
反射防止効果をさらに高めるためには、図4に示すように、多孔質層20と基材10との間に下地反射防止層40を設け、多孔質層20と基材10との界面で生じる反射を低減する構成も好ましい。
(Background antireflection layer)
In order to further enhance the antireflection effect, as shown in FIG. 4, a base antireflection layer 40 is provided between the porous layer 20 and the base material 10, and is generated at the interface between the porous layer 20 and the base material 10. A configuration that reduces reflection is also preferable.

下地反射防止層40としては、多孔質層20と基材10との間の屈折率を有する単膜、あるいは、高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層など、互いに屈折率の異なる層を複数組み合わせた積層体を設けるのが好ましい。下地反射防止層40内での干渉を利用すれば、波長λだけでなくより広い波長域で反射を低減することができる。高屈折率層、中屈折率層、低屈折率層それぞれには、表面反射防止層に例示した膜を用いることができる。下地反射防止層40は、蒸着法やスパッタリング法などの真空成膜法や、ゾル-ゲル液や粒子の分散液などを用いたウェット成膜法で形成することができる。 The base antireflection layer 40 includes a single film having a refractive index between the porous layer 20 and the base material 10, a high refractive index layer, a medium refractive index layer, a low refractive index layer, and the like, which have different refractive indexes from each other. It is preferable to provide a laminated body in which a plurality of layers are combined. By utilizing the interference in the background antireflection layer 40, it is possible to reduce the reflection not only in the wavelength λ but also in a wider wavelength range. For each of the high refractive index layer, the medium refractive index layer, and the low refractive index layer, the film exemplified for the surface antireflection layer can be used. The base antireflection layer 40 can be formed by a vacuum film forming method such as a thin film deposition method or a sputtering method, or a wet film forming method using a sol-gel liquid or a dispersion liquid of particles.

下地反射防止層40に加えて表面反射防止層30を備える構成も、反射防止効果が高まるため好ましい。 A configuration including the surface antireflection layer 30 in addition to the base antireflection layer 40 is also preferable because the antireflection effect is enhanced.

(部材の製造方法)
以下、図4の部材の製造方法について説明する。
(Manufacturing method of parts)
Hereinafter, a method for manufacturing the member of FIG. 4 will be described.

本発明にかかる部材100の製造方法は、基材10の上に、多孔質層20を形成する工程、を含む。 The method for manufacturing a member 100 according to the present invention includes a step of forming a porous layer 20 on a base material 10.

多孔質層20を形成する工程にはウェット成膜法が用いられる。ウェット法で多孔質層20を形成する場合は、ゾル-ゲル法などで合成した金属酸化物前駆体や金属酸化物粒子を含む塗工液を基板上に塗膜を形成し、15℃から200℃で乾燥させることによって形成することが可能である。金属酸化物前駆体や金属酸化物粒子を含む塗工液に限定されず、ポリマー粒子を含む塗工液を用いてもよい。 A wet film forming method is used in the step of forming the porous layer 20. When the porous layer 20 is formed by the wet method, a coating liquid containing a metal oxide precursor and metal oxide particles synthesized by a sol-gel method or the like is formed on a substrate to form a coating film from 15 ° C. to 200 ° C. It can be formed by drying at ° C. The coating liquid containing a metal oxide precursor and metal oxide particles is not limited, and a coating liquid containing polymer particles may be used.

多孔質層20を形成するための塗工液に用いることができる溶媒は、原料が均一に溶解し、かつ反応物が析出しない溶媒であれば良い。例えば水を用いることができる。また、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、2-ブタノール、2-メチルプロパノール、1-ペンタノール、2-ペンタノール、シクロペンタノール、2-メチルブタノール、3-メチルブタノール、1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノール、4-メチル-2―ペンタノール、2-メチル-1―ペンタノール、2-エチルブタノール、2,4-ジメチル-3―ペンタノール、3-エチルブタノール、1-ヘプタノール、2-ヘプタノール、1-オクタノール、2-オクタノールなどの1価のアルコール類。エチレングリコール、トリエチレングリコールなどの2価以上のアルコール類を用いることができる。また、メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、イソプロポキシエタノール、ブトキシエタノール、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エーテルアルコール類、ジメトキシエタン、ジグライム、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、シクロペンチルメチルエーテルのようなエーテル類を用いることができる。また、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、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類。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を用いることができる。また、N-メチルピロリドン、N,N-ジメチルフォルムアミド、N,N-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媒等を用いることができる。これらの中から選択した2種類以上の溶媒を混ぜて使用することもできる。 The solvent that can be used in the coating liquid for forming the porous layer 20 may be any solvent as long as the raw material is uniformly dissolved and the reactant does not precipitate. For example, water can be used. In addition, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, 2-methylpropanol, 1-pentanol, 2-pentanol, cyclopentanol, 2-methylbutanol, 3-methylbutanol. , 1-hexanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 4-methyl-2-pentanol, 2-methyl-1-pentanol, 2-ethylbutanol, 2,4-dimethyl-3-pentanol, 3-ethyl Monohydric alcohols such as butanol, 1-heptanol, 2-heptanol, 1-octanol, 2-octanol. Divalent or higher alcohols such as ethylene glycol and triethylene glycol can be used. In addition, ether alcohols such as methoxyethanol, ethoxyethanol, propoxyethanol, isopropoxyethanol, butoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, dimethoxyethane, Ethers such as diglyme, tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl ether, dibutyl ether and cyclopentylmethyl ether can be used. Also, 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, and propylene glycol monomethyl ether acetate. Various ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, and cyclohexanone can be used. Further, an aprotic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, or ethylene carbonate can be used. It is also possible to mix and use two or more kinds of solvents selected from these.

塗工液と塗工面との濡れ性を改善したり、層の厚均一性を高めたり、多孔質層20と塗工面との密着性を改善したりする目的で、多孔質層20を形成するための塗工液に添加物を加えることができる。添加物の例としては、界面活性剤、レベリング剤、密着促進剤、酸触媒などが挙げられ、添加量は多孔質層20を形成する固形成分に対して2重量部以下であることが好ましい。 The porous layer 20 is formed for the purpose of improving the wettability between the coating liquid and the coated surface, increasing the thickness uniformity of the layer, and improving the adhesion between the porous layer 20 and the coated surface. Additives can be added to the coating liquid for this purpose. Examples of the additive include a surfactant, a leveling agent, an adhesion accelerator, an acid catalyst and the like, and the amount of the additive is preferably 2 parts by weight or less with respect to the solid component forming the porous layer 20.

多孔質層20を、金属酸化物前駆体や金属酸化物粒子を含む塗工液を用いて形成する方法としては、スピンコート法、スプレー法、ブレードコート法、ロールコート法、スリットコート法、印刷法やディップコート法などが挙げられる。凹面などの立体的に複雑な形状を有する部材を製造する場合は、膜厚の均一性の観点からスピンコート法やスプレー法が好適である。 As a method for forming the porous layer 20 by using a coating liquid containing a metal oxide precursor and metal oxide particles, a spin coating method, a spray method, a blade coating method, a roll coating method, a slit coating method, and printing are performed. Examples include the method and the dip coat method. When manufacturing a member having a three-dimensionally complicated shape such as a concave surface, the spin coating method or the spray method is suitable from the viewpoint of the uniformity of the film thickness.

第1の領域21、第2の領域22、および第3の領域23は、第1の粒子24を含む塗工液を塗布して塗膜を形成した後、塗膜の表面が乾燥してしまう前に第2の粒子25を含む塗工液を塗布することによって形成することができる。第1の粒子24を含む塗工液を塗布して塗膜を形成してから第2の粒子25を含む塗工液を塗布するまでの時間は、溶媒の種類や温度、第2の領域の厚さ等にもよるが、2分以内が好ましく1分以内がより好ましい。 In the first region 21, the second region 22, and the third region 23, the surface of the coating film dries after the coating liquid containing the first particles 24 is applied to form a coating film. It can be formed by previously applying a coating solution containing the second particles 25. The time from applying the coating liquid containing the first particles 24 to forming the coating film to applying the coating liquid containing the second particles 25 depends on the type and temperature of the solvent and the second region. Although it depends on the thickness and the like, it is preferably within 2 minutes, more preferably within 1 minute.

第1の領域21および第3の領域23の厚みや空孔率は、それぞれの領域を形成する塗工液の個性成分含有量や粘度、塗工条件を制御することで制御することができる。第2の領域22の厚みや空孔率は、第1の粒子24を含む塗工液の塗布した後の乾燥条件によって制御することができる。例えば、乾燥時間が短いと第2の領域22は厚くなり、長いと薄くなる。 The thickness and porosity of the first region 21 and the third region 23 can be controlled by controlling the content and viscosity of the individual component of the coating liquid forming each region and the coating conditions. The thickness and porosity of the second region 22 can be controlled by the drying conditions after the coating liquid containing the first particles 24 is applied. For example, if the drying time is short, the second region 22 becomes thick, and if it is long, the second region 22 becomes thin.

また、第1の領域21を形成するための塗工液の塗布と第3の領域23を形成するための塗工液の塗布との間に、第1の粒子と第2の粒子を含む塗工液を塗布する工程を加えて第2の領域22を形成してもよい。第1の粒子と第2の粒子を含む塗工液、第3の領域23を形成するための塗工液は、先に塗布した塗工液からなる膜の表面が乾燥前に塗布する。この場合、第1の粒子24と第2の粒子25を含む塗工液の塗膜の厚さによって、第2の領域の厚さを調整することができる。 Further, between the application of the coating liquid for forming the first region 21 and the application of the coating liquid for forming the third region 23, the coating containing the first particles and the second particles is included. The second region 22 may be formed by adding a step of applying the working liquid. The coating liquid containing the first particles and the second particles and the coating liquid for forming the third region 23 are applied before the surface of the film composed of the coating liquid previously applied is dried. In this case, the thickness of the second region can be adjusted by the thickness of the coating film of the coating liquid containing the first particles 24 and the second particles 25.

第1の粒子24を含む塗工液と第2の粒子25を含む塗工液を基材10の上に塗布した後には、乾燥および/または硬化が行われる。乾燥および硬化は、溶媒を除去したり、バインダー自体の反応あるいはバインダーと粒子との反応を進めたりするために行われる。残留溶媒による影響や層内にクラックが発生するのを抑制する観点で、乾燥および/または硬化の温度は、15℃以上200℃以下が好ましく、60℃以上150℃以下がより好ましい。また乾燥および/または硬化の時間は、5分以上24時間以下が好ましく、15分以上5時間以下がより好ましい。 After the coating liquid containing the first particles 24 and the coating liquid containing the second particles 25 are applied onto the substrate 10, drying and / or curing is performed. Drying and curing are performed to remove the solvent and to promote the reaction of the binder itself or the reaction between the binder and the particles. From the viewpoint of suppressing the influence of the residual solvent and the generation of cracks in the layer, the drying and / or curing temperature is preferably 15 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. The drying and / or curing time is preferably 5 minutes or more and 24 hours or less, and more preferably 15 minutes or more and 5 hours or less.

前述したように、製造が容易で安定性が比較的高いという点で、多孔質層20の形成に用いる塗工液には、酸化ケイ素粒子が分散されているのが好ましい。以下、多孔質層20を形成する塗工液として、酸化ケイ素粒子を分散させた液を用いて形成する場合を詳細に説明する。以下は、第1の粒子24を含む塗工液と第2の粒子25を含む塗工液の両方について説明するものである。 As described above, silicon oxide particles are preferably dispersed in the coating liquid used for forming the porous layer 20 because it is easy to manufacture and has relatively high stability. Hereinafter, a case where the coating liquid for forming the porous layer 20 is formed by using a liquid in which silicon oxide particles are dispersed will be described in detail. The following describes both the coating liquid containing the first particle 24 and the coating liquid containing the second particle 25.

多孔質層20の形成に用いる塗工液は、酸化ケイ素粒子が分散した液、バインダー成分を含むバインダー溶液、溶媒などを混合して調整することができる。 The coating liquid used for forming the porous layer 20 can be adjusted by mixing a liquid in which silicon oxide particles are dispersed, a binder solution containing a binder component, a solvent, and the like.

酸化ケイ素粒子が分散した液体は、水熱合成法などの湿式法で作製した球状や鎖状の酸化ケイ素粒子の分散液に、水や溶媒を添加して希釈する方法で調整することができる。あるいは、同様に湿式法で作成された酸化ケイ素粒子の分散液の溶媒を蒸留や限外濾過で所望の溶媒に置換する方法、フュームドシリカなど乾式法で合成した酸化ケイ素粒子を超音波やビーズミルなどで水や溶媒に分散する方法、等で調製することができる。鎖状の酸化ケイ素粒子を用いる場合、鎖状以外に、真円状、楕円上、円盤状、棒状、針状、角型などの形状の粒子を適宜混合して使用しても良い。粒子全体に対して鎖状以外の形状の粒子を混合できる割合は、基材や積層する膜との屈折率を考慮して適宜決めることが可能である。 The liquid in which the silicon oxide particles are dispersed can be adjusted by a method of adding water or a solvent to a dispersion liquid of spherical or chain-shaped silicon oxide particles prepared by a wet method such as a hydrothermal synthesis method to dilute the liquid. Alternatively, a method of substituting the solvent of the dispersion liquid of silicon oxide particles prepared by a wet method with a desired solvent by distillation or ultrafiltration, or an ultrasonic or bead mill for silicon oxide particles synthesized by a dry method such as fumed silica. It can be prepared by a method of dispersing in water or a solvent with a method such as. When chain-shaped silicon oxide particles are used, particles having a shape such as a perfect circle, an ellipse, a disk, a rod, a needle, or a square may be appropriately mixed and used in addition to the chain. The ratio at which particles having a shape other than the chain shape can be mixed with the entire particles can be appropriately determined in consideration of the refractive index of the substrate and the film to be laminated.

酸化ケイ素粒子同士を結合させるために加えるバインダーとしては、酸化ケイ素化合物が好ましい。酸化ケイ素化合物の好適な例は、ケイ酸エステルを加水分解・縮合することにより得られる酸化ケイ素オリゴマーである。 A silicon oxide compound is preferable as the binder added to bond the silicon oxide particles to each other. A preferred example of a silicon oxide compound is a silicon oxide oligomer obtained by hydrolyzing and condensing a silicic acid ester.

塗工液における酸化ケイ素化合物の添加量は、耐擦傷性と防曇性の観点から、酸化ケイ素粒子に対して1質量%以上30質量%以下が好ましく、4質量%以上20質量%以下がより好ましい。 The amount of the silicon oxide compound added to the coating liquid is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, and more preferably 4% by mass or more and 20% by mass or less with respect to the silicon oxide particles from the viewpoint of scratch resistance and antifogging property. preferable.

酸化ケイ素粒子の分散液に酸化ケイ素オリゴマーを添加する方法は、いくつか考え得る。例えば、予め水や溶媒中で調製した酸化ケイ素オリゴマー溶液を酸化ケイ素粒子の分散液に混ぜる方法や、酸化ケイ素オリゴマーの原料を酸化ケイ素粒子分散液に混ぜてから酸化ケイ素オリゴマーに転換する方法が挙げられる。 There are several possible methods for adding the silicon oxide oligomer to the dispersion of silicon oxide particles. For example, a method of mixing a silicon oxide oligomer solution prepared in advance in water or a solvent with a dispersion of silicon oxide particles, or a method of mixing a raw material of a silicon oxide oligomer with a dispersion of silicon oxide particles and then converting the solution into a silicon oxide oligomer. Be done.

酸化ケイ素オリゴマーは、溶媒中または分散液中で、ケイ酸メチル、ケイ酸エチルなどのケイ酸エステルに水や酸または塩基を加えて加水分解および縮合させることによって調製することができる。ケイ酸エステルに添加する酸としては、塩酸、硝酸、メタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、リン酸、p-トルエンスルホン酸などを用いることができる。塩基としては、アンモニアや各種アミン類の中から、溶媒への溶解性やケイ酸エステルの反応性を考慮して選択するとよい。バインダー溶液を調製する際には、80℃以下の温度で加熱することも可能である。 The silicon oxide oligomer can be prepared by adding water, an acid or a base to a silicate ester such as methyl silicate or ethyl silicate and hydrolyzing and condensing it in a solvent or a dispersion. As the acid to be added to the siliceous ester, hydrochloric acid, nitric acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, phosphoric acid, p-toluenesulfonic acid and the like can be used. The base may be selected from ammonia and various amines in consideration of solubility in a solvent and reactivity of a silicic acid ester. When preparing the binder solution, it is also possible to heat it at a temperature of 80 ° C. or lower.

バインダー溶液に含まれる酸化ケイ素縮合物の重量平均分子量としては、ポリスチレン換算で500以上3000以下が好ましい。重量平均分子量が500未満であると、硬化後のクラックが入りやすく、また塗液としての安定性が低下する。また、重量平均分子量が3000を超えると粘度が上昇するためバインダー内部のボイドが不均一になりやすくなるため大きなボイドが発生しやすくなる。 The weight average molecular weight of the silicon oxide condensate contained in the binder solution is preferably 500 or more and 3000 or less in terms of polystyrene. When the weight average molecular weight is less than 500, cracks are likely to occur after curing, and the stability as a coating liquid is lowered. Further, when the weight average molecular weight exceeds 3000, the viscosity increases and the voids inside the binder tend to be non-uniform, so that large voids are likely to occur.

酸化ケイ素粒子同士を化学的に結合させる場合は、活性を高めたシラノール基を介して酸化ケイ素粒子同士を結着させる方法を用いることができる。具体的には、酸化ケイ素粒子の表面を強酸などで処理する方法や酸化ケイ素粒子の表面にシラノール基を付着させる方法が挙げられる。 When the silicon oxide particles are chemically bonded to each other, a method of binding the silicon oxide particles to each other via a silanol group having enhanced activity can be used. Specific examples thereof include a method of treating the surface of the silicon oxide particles with a strong acid and the like, and a method of adhering a silanol group to the surface of the silicon oxide particles.

酸化ケイ素粒子の分散液に用いることができる溶媒は、原料が均一に溶解し、かつ反応物が析出しない溶媒であれば良い。前述した、1価のアルコール類、2価以上のアルコール類、エーテルアルコール類、エーテル類、エステル類、ケトン類、非プロトン性極性溶媒等を用いることができる。さらに、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や、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、あるいは、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を用いることもできる。また、これらの中から選択した2種類以上の溶媒を混ぜて使用することもできる。 The solvent that can be used for the dispersion liquid of the silicon oxide particles may be any solvent as long as the raw material is uniformly dissolved and the reactant does not precipitate. The above-mentioned monohydric alcohols, divalent or higher alcohols, ether alcohols, ethers, esters, ketones, aprotonic polar solvents and the like can be used. In addition, various aliphatic or aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, cyclooctane, and various aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and ethylbenzene. Alternatively, various chlorinated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, tetrachloroethane can also be used. Further, two or more kinds of solvents selected from these can be mixed and used.

[第二実施形態]
表面反射防止層30を備える部材を機器に組み込んで用いる場合など、用途によっては表面反射防止層30の金属酸化膜が大気に曝され、層の表面にシロキサン系の有機物が付着して水の接触角が高くなることがある。表面反射防止層30の表面における水の接触角が高くなると、部材で保持可能な水分量を超える水分が表面に存在する場合に、部材の表面で水滴を形成し、曇りの原因になる。
[Second Embodiment]
Depending on the application, such as when a member provided with the surface antireflection layer 30 is incorporated into an apparatus and used, the metal oxide film of the surface antireflection layer 30 is exposed to the atmosphere, and siloxane-based organic substances adhere to the surface of the layer and come into contact with water. The corners may be high. When the contact angle of water on the surface of the surface antireflection layer 30 becomes high, water droplets are formed on the surface of the member when the amount of water exceeding the amount of water that can be retained by the member is present on the surface, which causes fogging.

そこで、本実施例では、図5に示すように、部材の空気と接する面(反射防止層40の表面)に親水ポリマー層50を設け、部材表面の水に対する接触角の上昇を抑制する。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, a hydrophilic polymer layer 50 is provided on the surface of the member in contact with air (the surface of the antireflection layer 40) to suppress an increase in the contact angle of the member surface with water.

(親水性ポリマー層)
親水性ポリマー層50には、親水性の官能基を含む化合物であれば、特に限定されることなく用いることができるが、中でも両性イオンの親水基を有するポリマーが特に好ましい。両性イオンの親水基の存在により、表面の親水性がより高まるとともに電気抵抗が低くなるため、汚染物が帯電付着しにくくなる。その結果、長期にわたって高い親水性を維持することが可能となる。光学部材の表面に親水性ポリマー層が存在することにより、光学部材で保持できなかった水分は、光学部材の表面で水滴にならず水膜となるため、曇りの発生を抑制することができる。
(Hydrophilic polymer layer)
The hydrophilic polymer layer 50 can be used without particular limitation as long as it is a compound containing a hydrophilic functional group, but a polymer having a hydrophilic group of an amphoteric ion is particularly preferable. Due to the presence of the hydrophilic groups of zwitterions, the hydrophilicity of the surface is further increased and the electrical resistance is lowered, so that the contaminants are less likely to be charged and adhered. As a result, it becomes possible to maintain high hydrophilicity for a long period of time. Due to the presence of the hydrophilic polymer layer on the surface of the optical member, the water that could not be retained by the optical member does not become water droplets on the surface of the optical member but becomes a water film, so that the occurrence of fogging can be suppressed.

両性イオン親水基としては、スルホベタイン基、カルボベタイン基、ホスホルコリン基、スルホン基、ホスホネート基、カルボン酸無水物の群から選択されるいずれか一種類を好適に用いることができる。また、両性イオンの親水基を有するポリマーの有機骨格は、特に限定されるものではない。 As the amphoteric ion hydrophilic group, any one selected from the group of sulfobetaine group, carbobetaine group, phosphorcholine group, sulfone group, phosphonate group and carboxylic acid anhydride can be preferably used. Further, the organic skeleton of the polymer having a hydrophilic group of zwitterions is not particularly limited.

親水性ポリマー層50と表面反射防止層30との密着性を高めるためには、親水性ポリマー層50に接する表面反射防止層30の化学組成を選択することが好ましい。例えば、親水性ポリマー層50を形成するための溶液に含まれるシランカップリング剤のシラノール基と反応させるためには、表面反射防止層30の親水層を形成する面に酸化ケイ素を用いることが好ましい。 In order to enhance the adhesion between the hydrophilic polymer layer 50 and the surface antireflection layer 30, it is preferable to select the chemical composition of the surface antireflection layer 30 in contact with the hydrophilic polymer layer 50. For example, in order to react with the silanol group of the silane coupling agent contained in the solution for forming the hydrophilic polymer layer 50, it is preferable to use silicon oxide on the surface of the surface antireflection layer 30 for forming the hydrophilic layer. ..

一般に、多層膜の反射防止性能を高めるためには、空気に接する層の屈折率を低くすることが好ましい。しかしながら、親水性ポリマー層50の形成に用いられる化合物は、シランカップリング剤や親水性ポリマーが一般的であり、屈折率が1.4を超える化合物が多い。そこで、表面反射防止層30の反射防止性能に影響を与えずに、シロキサン系の有機物が表面に付着するのを抑制して親水性を維持するため、親水性ポリマー層50の層厚を1nm以上20nm以下とすることが好ましい。 Generally, in order to improve the antireflection performance of the multilayer film, it is preferable to lower the refractive index of the layer in contact with air. However, the compound used for forming the hydrophilic polymer layer 50 is generally a silane coupling agent or a hydrophilic polymer, and many compounds have a refractive index of more than 1.4. Therefore, in order to suppress the adhesion of siloxane-based organic substances to the surface and maintain hydrophilicity without affecting the antireflection performance of the surface antireflection layer 30, the layer thickness of the hydrophilic polymer layer 50 is 1 nm or more. It is preferably 20 nm or less.

このような層厚の親水性ポリマー層であれば、反射防止層の各層の屈折率や膜厚を設計することで、親水層を形成しても高い反射防止性能を実現することが可能である。 With such a thick hydrophilic polymer layer, by designing the refractive index and film thickness of each antireflection layer, it is possible to realize high antireflection performance even if the hydrophilic layer is formed. ..

親水性ポリマー層の層厚は、X線光電子分光装置を用いて、次の手法によって計測することができる。部材の表面にX線ビームを照射し、検出される光電子ピークの強度から、親水性ポリマー由来の元素濃度を測定する。親水性ポリマー由来の元素は、例えば親水性ポリマーの親水基がスルホベタイン基であれば硫黄を、ホスホルコリン基であればリンを、カルボベタイン基であれば窒素を用いて測定することができる。続いて、部材の表面の任意の所定領域に、イオンビームで一定時間エッチングした後、エッチングした領域内にX線ビームを照射し、親水性ポリマー由来の元素濃度を測定する。親水性ポリマー由来の元素濃度を測定とエッチングのセットを複数回繰り返し、表面からの溝の深さDを物理的に測定する。エッチング回数と溝の深さDとから、1回のエッチング工程で親水性ポリマー層50がエッチングされる層厚を算出できる。 The layer thickness of the hydrophilic polymer layer can be measured by the following method using an X-ray photoelectron spectrometer. The surface of the member is irradiated with an X-ray beam, and the concentration of the element derived from the hydrophilic polymer is measured from the intensity of the detected photoelectron peak. The element derived from the hydrophilic polymer can be measured, for example, using sulfur if the hydrophilic group of the hydrophilic polymer is a sulfobetaine group, phosphorus if it is a phosphorcholine group, or nitrogen if it is a carbobetaine group. Subsequently, an arbitrary predetermined region on the surface of the member is etched with an ion beam for a certain period of time, and then the etched region is irradiated with an X-ray beam to measure the element concentration derived from the hydrophilic polymer. The element concentration derived from the hydrophilic polymer is measured and the etching set is repeated a plurality of times, and the groove depth D from the surface is physically measured. From the number of etchings and the groove depth D, the layer thickness at which the hydrophilic polymer layer 50 is etched can be calculated in one etching step.

1回のエッチング工程でエッチングされる層厚を算出したエッチング条件で、光学素子の表面に形成された親水性ポリマー層50に対して、親水性ポリマー由来の元素が検出できなくなるまで、エッチングと親水性ポリマー由来の元素濃度測定を繰り返し行う。親水性ポリマー由来の元素の検出強度が消失した時点のエッチング回数に、1回のエッチング工程でエッチングされる層厚を乗じた値を、本発明では親水性ポリマー層50の層厚とする。 Under the etching conditions for which the layer thickness to be etched in one etching step is calculated, etching and hydrophilicity are performed until the element derived from the hydrophilic polymer cannot be detected in the hydrophilic polymer layer 50 formed on the surface of the optical element. Repeatedly measure the element concentration derived from the sex polymer. In the present invention, the layer thickness of the hydrophilic polymer layer 50 is obtained by multiplying the number of etchings at the time when the detection intensity of the element derived from the hydrophilic polymer disappears by the layer thickness etched in one etching step.

親水性ポリマー層50は、親水性を有する官能基を含む化合物を含む溶液を、スピンコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スリットコート法、印刷法やディップコート法などの方法で前記反射防止層の上に供給し、硬化して形成することができでる。 The hydrophilic polymer layer 50 is a solution containing a compound containing a hydrophilic functional group, which is subjected to a spin coating method, a blade coating method, a roll coating method, a slit coating method, a printing method, a dip coating method, or the like to prevent reflection. It can be fed on top of the layer and cured to form.

親水性を有する官能基を含む化合物は、両性イオンの親水基を有するポリマーが特に好ましい。親水性ポリマーが有する好ましい主鎖構造としては、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、等を用いることができる。 As the compound containing a functional group having hydrophilicity, a polymer having a hydrophilic group of zwitterion is particularly preferable. As a preferable main chain structure of the hydrophilic polymer, an acrylic resin, a methacrylic resin, a polyurethane resin, a polyimide resin, a polyamide resin, an epoxy resin, a polystyrene resin, a polyester resin, or the like can be used. ..

親水性ポリマーの溶液の溶媒には、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物、n-ヘキサンなどの脂肪族炭化水素化合物、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物、酢酸メチル、酢酸エチルなどの酢酸エステル類などの中から、用いる親水性ポリマーとの相溶性の高い溶媒を選択して用いることが好ましい。 Solvents for hydrophilic polymer solutions include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol and propylene glycol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran, benzene and toluene. A hydrophilic polymer to be used from among aromatic hydrocarbon compounds such as xylene, aliphatic hydrocarbon compounds such as n-hexane, alicyclic hydrocarbon compounds such as cyclohexane, and acetate esters such as methyl acetate and ethyl acetate. It is preferable to select and use a solvent having high compatibility with the above.

[第三実施形態]
図6は、本発明にかかる撮像装置の好適な実施形態の一例であり、本発明の光学機器の一例であるレンズ鏡筒(交換レンズ)が結合された一眼レフデジタルカメラの構成を示している。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is an example of a preferred embodiment of the image pickup apparatus according to the present invention, and shows a configuration of a single-lens reflex digital camera to which a lens barrel (interchangeable lens), which is an example of the optical device of the present invention, is coupled. ..

本発明の光学機器とは、双眼鏡、顕微鏡、半導体露光装置、交換レンズ等、透明基材の上に多孔質層を形成した、本発明にかかる部材を含む光学系を備える機器のことをいう。あるいは本発明の部材を通過した光によって画像を生成する機器のことをいう。 The optical device of the present invention refers to a device including an optical system including a member according to the present invention in which a porous layer is formed on a transparent base material such as binoculars, a microscope, a semiconductor exposure device, and an interchangeable lens. Alternatively, it refers to a device that generates an image by light passing through the member of the present invention.

また、本発明の撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の本発明の部材を通過した光を受光する撮像素子を備える電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、例えばカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。 Further, the image pickup apparatus of the present invention refers to an electronic device including a camera system such as a digital still camera or a digital video camera, or an image pickup element that receives light that has passed through a member of the present invention such as a mobile phone. In some cases, a modular form mounted on an electronic device, for example, a camera module may be used as an image pickup device.

図6において、カメラ本体320と光学機器であるレンズ鏡筒310とが結合されているが、レンズ鏡筒310はカメラ本体320対して着脱可能ないわゆる交換レンズである。 In FIG. 6, the camera body 320 and the lens barrel 310, which is an optical device, are coupled, and the lens barrel 310 is a so-called interchangeable lens that can be attached to and detached from the camera body 320.

被写体からの光は、レンズ鏡筒310の筐体311内の撮影光学系の光軸上に配置された複数のレンズ312、313などからなる光学系を通過し、撮像素子に受光される。本発明にかかる部材は、筐体内の、例えば最も曇りが生じやすいレンズ312に用いることが好ましいが、光学系を構成するレンズのいずれに用いてもよい。 The light from the subject passes through an optical system including a plurality of lenses 312 and 313 arranged on the optical axis of the photographing optical system in the housing 311 of the lens barrel 310, and is received by the image pickup element. The member according to the present invention is preferably used for, for example, the lens 312 in the housing, which is most prone to fogging, but may be used for any of the lenses constituting the optical system.

ここで、レンズ313は内筒314によって支持されて、フォーカシングやズーミングのためにレンズ鏡筒311の外筒に対して可動支持されている。 Here, the lens 313 is supported by the inner cylinder 314, and is movably supported with respect to the outer cylinder of the lens barrel 311 for focusing and zooming.

撮影前の観察期間では、被写体からの光は、カメラ本体の筐体321内の主ミラー322により反射され、プリズム323を透過後、ファインダレンズ324を通して撮影者に撮影画像が映し出される。主ミラー322は例えばハーフミラーとなっており、主ミラーを透過した光はサブミラー325によりAF(オートフォーカス)ユニット326の方向に反射され、例えばこの反射光は測距に使用される。また、主ミラー322は主ミラーホルダ327に接着などによって装着、支持されている。不図示の駆動機構を介して、撮影時には主ミラー322とサブミラー325を光路外に移動させ、シャッタ328を開き、撮像素子329にレンズ鏡筒310から入射した撮影光像を結像させる。また、絞り315は、開口面積を変更することにより撮影時の明るさや焦点深度を変更できるよう構成される。 During the observation period before shooting, the light from the subject is reflected by the main mirror 322 in the housing 321 of the camera body, passes through the prism 323, and then the shot image is projected to the photographer through the finder lens 324. The main mirror 322 is, for example, a half mirror, and the light transmitted through the main mirror is reflected by the sub mirror 325 in the direction of the AF (autofocus) unit 326, and the reflected light is used for distance measurement, for example. Further, the main mirror 322 is attached to and supported by the main mirror holder 327 by adhesion or the like. At the time of photographing, the main mirror 322 and the sub mirror 325 are moved out of the optical path via a drive mechanism (not shown), the shutter 328 is opened, and the image pickup element 329 is formed with an image of the captured light incident from the lens barrel 310. Further, the aperture 315 is configured so that the brightness and the depth of focus at the time of shooting can be changed by changing the aperture area.

図6のように、本発明にかかる部材を用いることで、外部環境の変化によって光学系に曇りが発生するのを抑制することができ、明瞭な像を得ることができる。 As shown in FIG. 6, by using the member according to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of fogging in the optical system due to changes in the external environment, and a clear image can be obtained.

以下、本発明にかかる実施例および比較例を説明する。ただし、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。 Hereinafter, examples and comparative examples according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded.

(1)多孔質層の第1の領域を形成するための酸化ケイ素粒子分散液1の調製
球状の酸化ケイ素粒子の1-メトキシ-2-プロパノール(以下、PGME)分散液(日産化学工業株式会社製 PGM-ST、平均粒径12nm・固形分濃度30質量%、)370gに1-エトキシ-2-プロパノールを加えて、固形分濃度5.5質量%の球状酸化ケイ素粒子の1-エトキシ-2-プロパノール分散液2018.2gを調製した。
(1) Preparation of Silicon Oxide Particle Dispersion 1 for Forming First Region of Porous Layer 1-methoxy-2-propanol (hereinafter, PGME) dispersion of spherical silicon oxide particles (Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) PGM-ST, average particle size 12 nm, solid content concentration 30% by mass,) 1-ethoxy-2-propanol of spherical silicon oxide particles with a solid content concentration of 5.5% by mass by adding 1-ethoxy-2-propanol to 370 g. -Propanol dispersion 2018.2 g was prepared.

別の容器に、ケイ酸エチル62.6gと1-エトキシ-2-プロパノール36.8gの溶液に、0.01mol/lの希塩酸54gをゆっくり加えて室温で90分間攪拌した後、40℃で1時間加熱して固形分濃度11.8質量%酸化ケイ素オリゴマー溶液を調製した。 In a separate container, slowly add 54 g of 0.01 mol / l dilute hydrochloric acid to a solution of 62.6 g of ethyl silicate and 36.8 g of 1-ethoxy-2-propanol, and stir at room temperature for 90 minutes, then 1 at 40 ° C. After heating for a period of time, a silicon oxide oligomer solution having a solid content concentration of 11.8% by mass was prepared.

得られた球状酸化ケイ素粒子の1-エトキシ-2-プロパノール分散液に、酸化ケイ素バインダー溶液94.1gをゆっくり加えてから室温で2時間攪拌して酸化ケイ素粒子塗工液1を調製した。 To the obtained 1-ethoxy-2-propanol dispersion of spherical silicon oxide particles, 94.1 g of a silicon oxide binder solution was slowly added, and then the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to prepare a silicon oxide particle coating solution 1.

塗工液を動的光散乱法による粒度分布測定(マルバーン社製 ゼータサイザーナノZS)により、平均粒子径が15nmの球状の酸化ケイ素粒子が分散していることを確認した。 By measuring the particle size distribution of the coating liquid by a dynamic light scattering method (Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern), it was confirmed that spherical silicon oxide particles having an average particle diameter of 15 nm were dispersed.

(2)多孔質層の第3の領域を形成するための酸化ケイ素粒子分散液2の調製
鎖状の酸化ケイ素粒子の2-プロパノール(IPA)分散液(日産化学工業株式会社製 IPA-ST-UP、平均粒径12nm・固形分濃度15質量%)500gに1-プロポキシ-2-プロパノールを加えながらIPAを留去して、固形分濃度17.3質量%の鎖状酸化ケイ素粒子の1-プロポキシ-2-プロパノール分散液433.3gを調製した。
別の容器に、ケイ酸エチル62.6gと1-プロポキシ-2プロパノール36.8gの溶液に、0.01mol/lの希塩酸54gをゆっくり加えて室温で90分間攪拌した。その後、40℃で1時間加熱して、固形分濃度11.8質量%酸化ケイ素オリゴマー溶液を調製した。
(2) Preparation of Silicon Oxide Particle Dispersion 2 for Forming the Third Region of the Porous Layer 2-Propanol (IPA) Dispersion of Chain Silicon Oxide Particles (IPA-ST- manufactured by Nissan Chemical Industry Co., Ltd.) IPA was distilled off while adding 1-propanol-2-propanol to 500 g (UP, average particle size 12 nm, solid content concentration 15% by mass), and 1-chain silicon oxide particles having a solid content concentration of 17.3% by mass were distilled off. 433.3 g of propoxy-2-propanol dispersion was prepared.
In a separate container, 54 g of 0.01 mol / l dilute hydrochloric acid was slowly added to a solution of 62.6 g of ethyl silicate and 36.8 g of 1-propanol-2 propanol, and the mixture was stirred at room temperature for 90 minutes. Then, the mixture was heated at 40 ° C. for 1 hour to prepare a silicon oxide oligomer solution having a solid content concentration of 11.8% by mass.

前記鎖状酸化ケイ素粒子の1-プロポキシ-2-プロパノール分散液に、前記酸化ケイ素オリゴマー溶液25.4gをゆっくり加えてから室温で2時間攪拌して酸化ケイ素粒子塗工液2を調製した。 After slowly adding 25.4 g of the silicon oxide oligomer solution to the 1-propanol dispersion of the chain silicon oxide particles, the mixture was stirred at room temperature for 2 hours to prepare a silicon oxide particle coating solution 2.

塗工液を動的光散乱法による粒度分布測定(マルバーン社製 ゼータサイザーナノZS)により、単径が11nm、長径が77nmの鎖状酸化ケイ素粒子が分散していることを確認した。 By measuring the particle size distribution of the coating liquid by a dynamic light scattering method (Zetasizer Nano ZS manufactured by Malvern), it was confirmed that chain silicon oxide particles having a single diameter of 11 nm and a major diameter of 77 nm were dispersed.

(3)膜厚と空孔の測定
基板に形成した反射防止層にカーボン膜及びPt-Pd膜をコート後、電子ビーム加工装置(FIB-SEM;FEI製Nova600)装置内で薄片化し、走査型透過電子顕微鏡(STEM;日立製S-5500)観察を実施した。得られた二次電子画像から各層の膜厚を測定した。第2の領域の有無は得られた二次電子画像の二値化を行い、空孔量を基板側から表面側に向かって空孔が占める部分の面積を算出することで空孔率の変化を求めることで判別できる。
(3) Measurement of film thickness and vacancies After coating a carbon film and Pt-Pd film on the antireflection layer formed on the substrate, it is sliced in an electron beam processing device (FIB-SEM; Nova600 manufactured by FEI) and scanned. Observation with a scanning electron microscope (STEM; Hitachi S-5500) was carried out. The film thickness of each layer was measured from the obtained secondary electron images. The presence or absence of the second region is obtained by binarizing the obtained secondary electron image, and the porosity is changed by calculating the area occupied by the pores from the substrate side to the surface side. Can be determined by finding.

(4)屈折率の計測
波長380nmから800nmまでの範囲について分光エリプソメータで入射光と反射光の偏光状態の変化を測定し、屈折率を算出した。屈折率の代表値としてnを示す。屈折率の算出には、(3)で計測した膜厚を用いた。
(4) Measurement of refractive index The change in the polarization state of the incident light and the reflected light was measured with a spectral ellipsometer in the wavelength range of 380 nm to 800 nm, and the refractive index was calculated. Nd is shown as a representative value of the refractive index. The film thickness measured in (3) was used to calculate the refractive index.

(5)防曇性評価
防曇性評価装置(共和界面科学株式会社製 AFA-2)を用いて、25℃に保持した透明基板を15℃まで冷却しながら25℃で70%RHの雰囲気に放置し、透過像を1秒毎に300秒まで記録した。透過像から圧縮防曇指数解析を行い、圧縮防曇指数の時間変化プロットした。
(5) Anti-fog property evaluation Using an anti-fog property evaluation device (AFA-2 manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), the transparent substrate held at 25 ° C. is cooled to 15 ° C. to create an atmosphere of 70% RH at 25 ° C. It was left to stand, and a transmission image was recorded every second for up to 300 seconds. The compression anti-fog index was analyzed from the transmission image, and the time-varying plot of the compression anti-fog index was plotted.

得られたプロットから圧縮防曇指数が初期値から低下し始めるまでの時間を読み取り、以下の基準で防曇性を評価した。圧縮防曇指数が初期値から低下し始めるまでの時間が長いほど、防曇性に優れる。多孔質層が成膜されていない40mm角、厚さ3mmの平板ガラス(株式会社オハラ製S-BSL7、n=1.52)は68秒で曇り始める。 From the obtained plot, the time until the compressed anti-fog index started to decrease from the initial value was read, and the anti-fog property was evaluated according to the following criteria. The longer it takes for the compression anti-fog index to start to decrease from the initial value, the better the anti-fog property. A 40 mm square, 3 mm thick flat glass (S- BSL7 manufactured by OHARA Corporation, nd = 1.52) on which no porous layer is formed begins to become cloudy in 68 seconds.

(6)反射率評価
反射率測定機(オリンパス株式会社製 USPM-RU)を用いて波長380nmから780nmの絶対反射率を測定し、波長400~700nmの反射率の平均値(平均反射率)を求め、以下の基準で判定を行った。吸水前後の平均反射率が小さいほど反射性能に優れる。
(6) Reflectance evaluation Absolute reflectance with a wavelength of 380 nm to 780 nm is measured using a reflectance measuring device (USPM-RU manufactured by Olympus Co., Ltd.), and the average value (average reflectance) of the reflectance with a wavelength of 400 to 700 nm is obtained. The judgment was made according to the following criteria. The smaller the average reflectance before and after water absorption, the better the reflection performance.

(実施例1)
40mm角、厚さ3mmの平板ガラス(株式会社オハラ製S-BSL7、n=1.52)の上に、酸化ケイ素粒子分散液1を適量滴下し、4000rpmで12秒スピンコートして塗膜を形成した。そして、酸化ケイ素粒子分散液1からなる塗膜が乾燥する前に、続けて酸化ケイ素粒子分散液2を適量滴下し、1500rpmで30秒スピンコートして塗膜を形成した。その後、熱風循環オーブンを用いて140℃で30分間加熱し、塗膜を硬化させることで多孔質層を有する部材を作製した。
(Example 1)
An appropriate amount of silicon oxide particle dispersion 1 is dropped onto a 40 mm square, 3 mm thick flat glass (S- BSL7 manufactured by O'Hara Co., Ltd., nd = 1.52) and spin-coated at 4000 rpm for 12 seconds to form a coating film. Formed. Then, before the coating film composed of the silicon oxide particle dispersion liquid 1 was dried, an appropriate amount of the silicon oxide particle dispersion liquid 2 was subsequently dropped and spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds to form a coating film. Then, it was heated at 140 ° C. for 30 minutes using a hot air circulation oven to cure the coating film, thereby producing a member having a porous layer.

(実施例2)
酸化ケイ素粒子分散液1を適量滴下し、4000rpmで16秒スピンコートする以外は実施例1と同様にして多孔質層を有する部材を得た。
(Example 2)
An appropriate amount of the silicon oxide particle dispersion 1 was added dropwise, and a member having a porous layer was obtained in the same manner as in Example 1 except that spin coating was performed at 4000 rpm for 16 seconds.

(実施例3)
以下の手順で多孔質層を形成する塗工液を塗布した点を除き、実施例1と同様にして多孔質層を有する部材を作製した。
(Example 3)
A member having a porous layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the coating liquid for forming the porous layer was applied by the following procedure.

酸化ケイ素粒子分散液1を適量滴下し、5000rpmで20秒スピンコートした。続けて、酸化ケイ素粒子分散液1と酸化ケイ素粒子分散液2を10:1で混合した液体を適量滴下し5000rpmで10秒スピンコートし酸化ケイ素粒子分散液2を適量滴下し、1500rpmで30秒スピンコートした。 An appropriate amount of the silicon oxide particle dispersion 1 was added dropwise, and spin coating was performed at 5000 rpm for 20 seconds. Subsequently, an appropriate amount of a liquid obtained by mixing a silicon oxide particle dispersion 1 and a silicon oxide particle dispersion 2 at a ratio of 10: 1 was added dropwise, spin-coated at 5000 rpm for 10 seconds, and an appropriate amount of silicon oxide particle dispersion 2 was added dropwise at 1500 rpm for 30 seconds. Spin coated.

(実施例4)
多孔質層を形成した後、反射防止性能を考慮した設計に基づいて、酸化ケイ素を含む層と酸化チタンを含む層とフッ化マグネシウムを含む層との組み合わせからなる表面反射防止層を成膜する以外は、実施例1と同様にして多孔質層を形成して部材を得た。
(Example 4)
After forming the porous layer, a surface antireflection layer composed of a combination of a layer containing silicon oxide, a layer containing titanium oxide, and a layer containing magnesium fluoride is formed based on a design considering antireflection performance. A member was obtained by forming a porous layer in the same manner as in Example 1 except for the above.

表面反射防止層を成膜する際には、所望の屈折率が得られるように、基材の温度、到達真空圧力、各層の成膜時の圧力を調整した。また、各層の成膜には、酸化ケイ素のペレット(キヤノンオプトロン株式会社製SiO2E型式)、酸化チタンを含むペレット(日亜化学工業株式会社製)、フッ化マグネシウムのペレット(稀産金属株式会社製MgF)を用いた。表面反射防止層の各層の屈折率および膜厚を表1に示す。

Figure 2022078665000002
When forming the surface antireflection layer, the temperature of the base material, the ultimate vacuum pressure, and the pressure at the time of forming each layer were adjusted so that a desired refractive index could be obtained. For film formation of each layer, silicon oxide pellets (SiO2E model manufactured by Canon Optron Co., Ltd.), pellets containing titanium oxide (manufactured by Nichia Corporation), and magnesium fluoride pellets (manufactured by Rare Metals Co., Ltd.) MgF 2 ) was used. Table 1 shows the refractive index and the film thickness of each of the surface antireflection layers.
Figure 2022078665000002

(比較例1)
40mm角、厚さ3mmの平板ガラス(株式会社オハラ製S-BSL7、n=1.52)の上に、下地膜としてフッ化マグネシウムを蒸着法にて成膜した後、酸化ケイ素粒子分散液2を適量滴下し、1500rpmで30秒スピンコートした。その後、熱風循環オーブンを用いて140℃で30分間加熱し、硬化させることにより多孔質層を有する部材を作製した。フッ化マグネシウムの下地膜は、基材と多孔質層との屈折率差を低減して、反射を低減するために設ける層である。
(Comparative Example 1)
Magnesium fluoride is deposited as a base film on a 40 mm square, 3 mm thick flat glass (S- BSL7 manufactured by O'Hara Co., Ltd., nd = 1.52) by a vapor deposition method, and then a silicon oxide particle dispersion liquid is formed. An appropriate amount of 2 was added dropwise and spin-coated at 1500 rpm for 30 seconds. Then, it was heated at 140 ° C. for 30 minutes using a hot air circulation oven and cured to prepare a member having a porous layer. The magnesium fluoride undercoat is a layer provided to reduce the difference in refractive index between the base material and the porous layer to reduce reflection.

(比較例2)
多孔質層を形成した後に、続けて表面反射防止膜を形成する以外は、比較例1と同様にして多孔質層を有する部材を作製した。表面反射防止膜は、実施例4と同様に、表1に示す多層からなる蒸着膜とした。
(Comparative Example 2)
A member having the porous layer was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the surface antireflection film was subsequently formed after the porous layer was formed. The surface antireflection film was a thin-film vapor deposition film having multiple layers shown in Table 1, as in Example 4.

(実施例1~3及び比較例1~2の評価)
実施例1~4で作製した部材の構成と評価結果を表2、比較例1、2で作製した部材の構成と評価結果を表3にまとめて示す。

Figure 2022078665000003
Figure 2022078665000004
(Evaluation of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2)
Table 2 shows the configurations and evaluation results of the members produced in Examples 1 to 4, and Table 3 summarizes the configurations and evaluation results of the members produced in Comparative Examples 1 and 2.
Figure 2022078665000003
Figure 2022078665000004

防曇性評価において、比較例1、2で作製した部材が102[sec]で曇ってしまうのに対して、実施例1~4の部材は110[sec]未満以下で曇ることはなく、防曇性に優れていることが確認された。ガラス基材は、防曇性評価において68秒で曇りを生じることから、防曇性を有していることがわかる。 In the anti-fog evaluation, the members produced in Comparative Examples 1 and 2 were fogged at 102 [sec], whereas the members of Examples 1 to 4 were not fogged at less than 110 [sec] and were prevented from fogging. It was confirmed that it was excellent in cloudiness. It can be seen that the glass base material has anti-fog property because it causes fogging in 68 seconds in the anti-fog property evaluation.

実施例1~3と比較例1との結果から、反射防止のために下地層を設ける比較例1の構成は、本発明に係る実施例1~3の構成に比べて、吸水により平均反射率が高くなってしまうことがわかる。実施例1と比較例1の部材それぞれについて、吸水前後に測定した反射特性を図7、8示す。実施例1の吸水前後の平均反射率差は1.53%であり、比較例1の吸水前後の平均反射率差は1.65%であり、実施例1の方が反射防止特性に優れていた。 From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the configuration of Comparative Example 1 in which the base layer is provided for antireflection is the average reflectance due to water absorption as compared with the configuration of Examples 1 to 3 according to the present invention. It turns out that becomes high. The reflection characteristics measured before and after water absorption for each of the members of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in FIGS. 7 and 8. The average reflectance difference before and after water absorption in Example 1 was 1.53%, the average reflectance difference before and after water absorption in Comparative Example 1 was 1.65%, and Example 1 was superior in antireflection characteristics. rice field.

実施例4と比較例2の部材は、いずれも多孔質層の上に表面反射防止層を形成したものである。いずれも、反射防止層と組み合わせることで反射防止特性が高まることが確認された。しかし、吸水前の平均反射率が、実施例4と比較例2で同等であったにもかかわらず、吸水後には平均屈折率に大きな差ができ、実施例4の方が反射防止特性に優れることが確認された。実施例4の吸水前後の平均反射率差は0.73%、比較例2の吸水前後の平均反射率差は1.03%であった。 Both the members of Example 4 and Comparative Example 2 have a surface antireflection layer formed on the porous layer. In each case, it was confirmed that the antireflection characteristics are enhanced by combining with the antireflection layer. However, although the average reflectance before water absorption was the same in Example 4 and Comparative Example 2, there was a large difference in the average refractive index after water absorption, and Example 4 was superior in antireflection characteristics. It was confirmed that. The average reflectance difference before and after water absorption in Example 4 was 0.73%, and the average reflectance difference before and after water absorption in Comparative Example 2 was 1.03%.

以上の結果から、本発明にかかる部材は、吸湿前後における防曇性および反射防止に優れることが確認された。 From the above results, it was confirmed that the member according to the present invention is excellent in anti-fog property and anti-reflection property before and after moisture absorption.

本発明の部材は、窓ガラス、鏡、レンズ、透明シールド、透明フィルムなど一般的な用途に用いることができる。また、撮像系や投影系の光学レンズ、光学ミラー、光学フィルター、アイピース、屋外カメラや監視カメラ用の平面カバーやドームカバーなど光学部品として利用することが可能である。 The member of the present invention can be used for general purposes such as window glass, mirrors, lenses, transparent shields, and transparent films. Further, it can be used as an optical component such as an optical lens of an imaging system or a projection system, an optical mirror, an optical filter, an eyepiece, a flat surface cover or a dome cover for an outdoor camera or a surveillance camera.

100 部材
10 基材
20 多孔質層
21 第1の領域
22 第2の領域
23 第3の領域
24 第1の粒子
25 第2の粒子
30 表面反射防止層
40 下地反射防止層
50 親水性ポリマー層
310 レンズ鏡筒
320 カメラ本体
312、313 レンズ
328 シャッタ
329 撮像素子
100 member 10 base material 20 porous layer 21 first region 22 second region 23 third region 24 first particle 25 second particle 30 surface antireflection layer 40 base antireflection layer 50 hydrophilic polymer layer 310 Lens lens barrel 320 Camera body 312, 313 Lens 328 Shutter 329 Image pickup element

Claims (23)

基材の上に多孔質層を備える部材であって、
前記多孔質層が、基材側から順に、第1の領域と第2の領域と第3の領域とを有し、
前記第1の領域が第1の粒子、前記第3の領域が前記第1の粒子とは形状が異なる第2の粒子、前記第2の領域が前記第1の粒子および前記第2の粒子、をそれぞれ含んでおり、
前記第2の領域の平均空隙率が前記第1の領域の平均空隙率より大きく、
前記第3の領域の平均空隙率が前記第2の領域の平均空隙率より大きいことを特徴とする部材。
A member having a porous layer on a base material,
The porous layer has a first region, a second region, and a third region in order from the substrate side.
The first region is the first particle, the third region is the second particle having a shape different from that of the first particle, and the second region is the first particle and the second particle. Includes each,
The average porosity of the second region is larger than the average porosity of the first region.
A member characterized in that the average porosity of the third region is larger than the average porosity of the second region.
前記第1の領域の空隙率が10%以上30%以下であり、前記第3の領域の空隙率が40%以上60%以下であることを特徴とする請求項1に記載の部材。 The member according to claim 1, wherein the porosity of the first region is 10% or more and 30% or less, and the porosity of the third region is 40% or more and 60% or less. 前記第3の領域の厚さが0.2μm以上2μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の部材。 The member according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the third region is 0.2 μm or more and 2 μm or less. 第1の領域の厚さが50nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の部材。 The member according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the first region is 50 nm or more and 150 nm or less. 前記多孔質層に含まれる空孔の平均孔径が、3nm以上50nm以下である、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の部材。 The member according to any one of claims 1 to 4, wherein the average pore diameter of the pores contained in the porous layer is 3 nm or more and 50 nm or less. 前記多孔質層に含まれる空孔の細孔容積が0.1cm/g以上1.0cm/g以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の部材。 The member according to any one of claims 1 to 5, wherein the pore volume of the pores contained in the porous layer is 0.1 cm 3 / g or more and 1.0 cm 3 / g or less. 前記第1の粒子が球状の酸化ケイ素粒子、前記第2の粒子が鎖状の酸化ケイ素粒子であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の部材。 The member according to any one of claims 1 to 6, wherein the first particle is a spherical silicon oxide particle, and the second particle is a chain-shaped silicon oxide particle. 前記球状の酸化ケイ素粒子の平均粒子径が5nm以上100nm以下であり、前記鎖状の酸化ケイ素粒子の短径の平均が5nm以上40nm以下であることを特徴とする請求項7に記載の部材。 The member according to claim 7, wherein the spherical silicon oxide particles have an average particle diameter of 5 nm or more and 100 nm or less, and the chain-shaped silicon oxide particles have an average minor diameter of 5 nm or more and 40 nm or less. 前記多孔質層の表面および/または前記多孔質層と前記基材との間に、互いに屈折率の異なる複数の層の積層体を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の部材。 One of claims 1 to 8, wherein a laminate of a plurality of layers having different refractive indexes is provided between the surface of the porous layer and / or between the porous layer and the substrate. The member described in. 前記積層体が、屈折率が1.4未満の低屈折率層、屈折率が1.4以上1.8未満の中屈折率層、および屈折率が1.8以上の高屈折率層から選択される少なくとも2種類の層を含むことを特徴とする請求項9に記載の光学部材。 The laminated body is selected from a low refractive index layer having a refractive index of less than 1.4, a medium refractive index layer having a refractive index of 1.4 or more and less than 1.8, and a high refractive index layer having a refractive index of 1.8 or more. The optical member according to claim 9, wherein the optical member includes at least two types of layers. 前記部材の空気と接する面に親水性ポリマー層を有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光学部材。 The optical member according to any one of claims 1 to 10, wherein the member has a hydrophilic polymer layer on a surface in contact with air. 前記親水性ポリマー層が、両性イオンの親水基を有するポリマーであることを特徴とする請求項11に記載の光学部材。 The optical member according to claim 11, wherein the hydrophilic polymer layer is a polymer having a hydrophilic group of zwitterions. 前記両性イオンの親水基が、スルホベタイン基、カルボベタイン基、ホスホルコリン基、スルホン基、ホスホネート基、カルボン酸無水物の群から選択されるいずれか一種類であることを特徴とする請求項12に記載の光学部材。 The twelfth claim is characterized in that the hydrophilic group of the amphoteric ion is any one selected from the group of sulfobetaine group, carbobetaine group, phosphorcholine group, sulfone group, phosphonate group and carboxylic acid anhydride. The optical member described. 前記親水性ポリマー層の厚さが、1nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の光学部材。 The optical member according to any one of claims 11 to 13, wherein the hydrophilic polymer layer has a thickness of 1 nm or more and 20 nm or less. 筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系を備える光学機器であって、
前記レンズが請求項1乃至14のいずれか1項に記載の部材であることを特徴とする光学機器。
An optical device having a housing and an optical system composed of a plurality of lenses in the housing.
An optical device, wherein the lens is the member according to any one of claims 1 to 14.
筐体と、該筐体内に複数のレンズからなる光学系と、該光学系を通過した光を受光する撮像素子と、を備える撮像装置であって、
前記レンズが請求項1乃至14のいずれか1項に記載の部材であることを特徴とする撮像装置。
An image pickup device including a housing, an optical system composed of a plurality of lenses in the housing, and an image pickup element that receives light that has passed through the optical system.
The image pickup apparatus, wherein the lens is the member according to any one of claims 1 to 14.
基材の上に多孔質層を有する部材の製造方法であって、
第1の粒子を含む第1の塗工液を前記基材の上に供給して第1の塗膜を形成する工程と、
前記第1の粒子とは形状が異なる第2の粒子を含む第2の塗工液を基材の上に供給して第2の塗膜を形成する工程と、
を含み、
前記第2の塗膜が、第1の塗膜が形成した後、第1の塗膜が乾燥する前に形成することを特徴とする部材の製造方法。
A method for manufacturing a member having a porous layer on a base material.
A step of supplying a first coating liquid containing the first particles onto the substrate to form a first coating film, and a step of forming the first coating film.
A step of supplying a second coating liquid containing the second particles having a shape different from that of the first particles onto the substrate to form the second coating film.
Including
A method for manufacturing a member, wherein the second coating film is formed after the first coating film is formed and before the first coating film is dried.
前記第1の塗工液が球状の酸化ケイ素粒子を含み、前記第2の塗工液が鎖状の酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項17に記載の部材の製造方法。 The method for manufacturing a member according to claim 17, wherein the first coating liquid contains spherical silicon oxide particles, and the second coating liquid contains chain-shaped silicon oxide. 前記第1の塗工液および前記第2の塗工液が、バインダー成分を含むことを特徴とする請求項17または18に記載の部材の製造方法。 The method for manufacturing a member according to claim 17 or 18, wherein the first coating liquid and the second coating liquid contain a binder component. 前記基材と前記多孔質層との間に、互いに屈折率の異なる複数の層の積層体を蒸着法にて形成する工程を含むことを特徴とする請求項19に記載の部材の製造方法。 The method for manufacturing a member according to claim 19, further comprising a step of forming a laminate of a plurality of layers having different refractive indexes from each other between the base material and the porous layer by a thin-film deposition method. 前記多孔質層の表面に、互いに屈折率の異なる複数の層の積層体を蒸着法にて形成する工程を含むことを特徴とする請求項17乃至20のずれか1項に記載の部材の製造方法。 The member according to claim 17 to 20, which comprises a step of forming a laminated body of a plurality of layers having different refractive indexes on the surface of the porous layer by a vapor deposition method. Method. 前記部材の空気と接する面に、親水性の官能基を有する化合物を含む溶液を供給して親水性ポリマー層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項17乃至21のいずれか1項に記載の部材の製造方法。 17. The method for manufacturing the described member. 前記親水性の官能基が、スルホベタイン基、カルボベタイン基、ホスホルコリン基、スルホン基、ホスホネート基、カルボン酸無水物の群から選択されるいずれか一種類であることを特徴とする請求項22に記載の部材の製造方法。 22. The method for manufacturing the described member.
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