JP6598750B2 - 光学部材及び光学部材の製造方法 - Google Patents
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Description
防止膜に用いることが知られている。酸化ケイ素やフッ化マグネシウムの層内に空隙を形成することによって屈折率を下げることが可能である。例えば、屈折率1.38のフッ化マグネシウムの薄膜内に30体積%の空隙を設けることによって屈折率を1.27まで下げることが可能となる。
[光学部材]
図1は、本発明の光学部材の一実施形態を示す模式図である。
基材2は、ガラス、樹脂などを用いることが可能である。また、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。
鎖状の酸化ケイ素粒子5は、複数個の酸化ケイ素粒子が鎖状もしくは数珠状に連なった粒子である。膜となってもその鎖状もしくは数珠状の連なりは維持されるため、単一粒子を用いた時に比較して空隙率を上げることができる。その上、1個1個の粒子は小さくできるのでボイドは発生し難い。
バインダー6は、膜の耐摩耗性、密着力、環境信頼性によって適宜選択することが可能であるが、酸化ケイ素粒子5との親和性が高く多孔質膜3の耐摩耗性を向上するので、酸化ケイ素バインダーを用いることが好ましい。酸化ケイ素バインダーの中で、シリケート加水分解縮合物を用いることがより好ましい。
フッ素樹脂7としては、パーフルオロポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、四フッ化エチレンや六フッ化プロピレンの各種共重合体を用いることができる。また、フッ素樹脂として、フルオロアルキルペンダント基やフルオロアルケニルペンダント基などのフッ化炭素基を有するアクリル樹脂やビニル樹脂などの各種ポリマーを有する各種ポリマーを用いることもできる。多孔質層3上のように空隙や凹凸構造を有する面上に極薄く均一な撥油層を設けるのは困難であるが、フッ素樹脂であれば均一層になっていなくても撥油効果を得ることができる。
多孔質層3は、厚さが80nm以上200nm以下であることが好まく、100nm以上160nm以下であることがより好ましい。膜厚が80nm未満だと耐摩耗性が得られ難く、200nmを超えると反射率を下げるのが難しくなる。
本発明の光学部材1の製造方法は、基材2上または基材2上に形成された1層以上の膜の表面に、酸化ケイ素粒子5がバインダー6で結合した多孔質層3を形成する形成工程を有する。
(1)鎖状SiO2粒子分散液1の調製
鎖状SiO2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%、)50.00gに1−エトキシ−2−プロパノール142.50gを加えた。その後、ロータリーエバポレーターでIPAを濃縮除去し、鎖状SiO2粒子分散液1(固形分濃度5.0質量%)を調製した。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12nm、長径が90nmの鎖状SiO2粒子が分散していることを確認した。
ケイ酸エチル12.48gにエタノール13.82gと硝酸水溶液(濃度3%)を加え、室温で10時間攪拌し、SiO2バインダー溶液2(固形分濃度11.5質量%)を調製した。ガスクロマトグラフィーにより原料のケイ酸エチルが完全に反応していることを確認した。
前記鎖状SiO2粒子分散液1(固形分濃度5.0質量%)50.00gを1−エトキシ−2−プロパノール65.67gで希釈した後にSiO2バインダー溶液2(固形分濃度11.5質量%)3.26gを加えて室温で10分間攪拌した。その後、50℃で1時間攪拌して鎖状SiO2粒子塗工液3を調製した。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15nm、長径が95nmの鎖状SiO2粒子が分散していることを確認した。
前記鎖状SiO2粒子分散液1(固形分濃度5.0質量%)50.00gを1−エトキシ−2−プロパノール65.67gで希釈した。その後にSiO2バインダー溶液2(固形分濃度11.5質量%)1.74gを加えて室温で10分間攪拌した後、50℃で1時間攪拌して鎖状SiO2粒子塗工液4を調製した。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14nm、長径が93nmの鎖状SiO2粒子が分散していることを確認した。
前記鎖状SiO2粒子分散液1(固形分濃度5.0質量%)48.00g中実SiO2粒子の1−メトキシ−2−プロパノール分散液(日産化学工業株式会社製 PGM−ST、平均粒径15nm・固形分濃度30質量%)12gを1−エトキシ−2−プロパノール55.38gで希釈した後にSiO2バインダー溶液2(固形分濃度11.5質量%)3.13gを加えて室温で10分間攪拌した後、50℃で1時間攪拌して中実SiO2粒子塗工液5を調製した。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、15nmと93nmのピークを有する鎖状SiO2粒子と中実SiO2粒子が混合分散していることを確認した。
(6)膜厚の測定
分光エリプソメータ(VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定し、解析から膜厚を求めた。
分光エリプソメータ(VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定した。屈折率は波長550nmの屈折率とした。
反射率測定機(オリンパス株式会社製 USPM−RU)を用いて波長400nmから700nmの絶対反射率を測定し、平均反射率と最大反射率を求めた。
A:0.05%以下のもの。
B:0.05%を超え、0.1%以下のもの。
C:0.1%を超えるもの。
A:0.15%以下のもの。
B:0.15%を超え、0.25%以下のもの。
C:0.25%を超えるもの。
全自動接触角計(共和界面科学株式会社製 DM−701)を用い、23℃50%RHで純水またはヘキサデカン2μlの液滴を接触した時の接触角を測定した。
A:110°以上のもの。
B:105°以上110°未満のもの。
C:105°未満のもの。
A:60°以上のもの。
B:50°以上60°未満のもの。
C:50°未満のもの。
X線光電子分光装置(アルバック・ファイ株式会社製 QuanteraII)を用い、ビーム条件100μm、25W、15kVの時の検出強度から多孔質層表面のフッ素濃度とケイ素濃度を測定し、フッ素/ケイ素の元素比を求めた。さらに、加速電圧500VのArイオンビームで2mm×2mm角の領域を30秒間エッチングしながら同様の分析を10回繰り返し、多孔質層の深さ方向のフッ素濃度を求めた。3回エッチング後に表面から約25nmの深さに達することを確認し、表面のフッ素濃度/表面から25nmの深さ(3回エッチング後)のフッ素濃度の比を求めた。
フッ素樹脂溶液から40℃、10hPaの条件で溶媒を留去した。残ったフッ素樹脂の650cm−1から4000cm−1の範囲の赤外反射スペクトルを赤外分光スペクトル測定装置(Spectrum One,パーキンエルマー製)と付属のユニバーサルATRを用いて測定した。
実施例1は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.52、νd=64.1)に、表1に示した膜厚と屈折率で形成した酸化物積層体上に、鎖状SiO2粒子塗工液3を適量滴下し、3200rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、図3の赤外反射スペクトルを示すフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−1101S135固形分濃度0.10質量%)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例2は、実施例1と同様の積層体上に鎖状SiO2粒子塗工液3を適量滴下し、3500rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、実施例1と同様のフッ素樹脂溶液を同様の方法でスピンコートと加熱を行い、反射防止膜付き基板を得た。
実施例3は、実施例1と同様の積層体上に実施例1と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、実施例1と溶媒が異なるフッ素樹脂溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−1101TH固形分濃度0.04質量%)を適量滴下した。塗工は、5000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例4は、実施例1と同様の積層体を形成した基板上に鎖状SiO2粒子塗工液3を適量滴下し、3200rpmで20秒スピンコートを行なうことで基材上に鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、実施例3と同様のフッ素樹脂溶液をノズル径1mm、圧力0.2MPaのスプレーで1秒間コートした。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例5は、実施例1と同様の積層体上に実施例1と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、図7の赤外反射スペクトルを示す実施例1のフッ素樹脂に類似した構造のアクリル系フッ素樹脂の溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−16005CH 固形分濃度0.05質量%)を適量滴下した。そして、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例6は、実施例1と同様の積層体上に実施例1と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、図10の赤外反射スペクトルを示すフッ化炭素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液(AGCセイミケミカル株式会社製 エスエフコートSNF−B200A 固形分濃度1質量%)をメタキシレンヘキサフルオライドで10倍希釈してから適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例7は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.52、νd=64.1)に、表1に示した膜厚と屈折率で形成した酸化物積層体上に、鎖状SiO2粒子塗工液4を適量滴下し、3200rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、図11に示すフッ化炭素基を有するフッ素樹脂の溶液(スリーエムジャパン株式会社製 ノベックTM2702 固形分濃度2質量%)をフッ素溶媒(スリーエムジャパン株式会社製 ノベックTM7300)で20倍希釈してから適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
実施例8は、実施例1と同様の積層体上に実施例7と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、図14に示す非晶性のテトラフルオロエチレン共重合体(三井・デュポンフルオロケミカル株式会社製 テフロン(登録商標)TMAF1600)をフッ素溶媒(三井・デュポンフルオロケミカル株式会社製 バートレルTMスープリオン)に溶解した固形分濃度0.15質量%溶液を適量滴下し、4000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
比較例1は、実施例1と同様の積層体上に実施例1と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。
比較例2は、実施例1と同様の積層体上に実施例2と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。
比較例3は、実施例1と同様の積層体上に実施例1と同様の方法で鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。さらに、積層体上に形成された鎖状SiO2粒子からなる多孔質層上に、フッ化炭素基を有するシランカップリング剤の溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−5201S135 固形分濃度0.10質量%)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、反射防止膜付き基板を得た。
比較例4は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.52、νd=64.1)に、表1に示した膜厚と屈折率で形成した酸化物積層体上に、混合SiO2粒子塗工液5を適量滴下し、3500rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、積層体上に形成された混合SiO2粒子からなる多孔質層上に、実施例1と同様のフッ素樹脂溶液を同様の方法でスピンコートと加熱を行い、反射防止膜付き基板を得た。
実施例1乃至4の光学部材は、平均反射率が0.05以下の優れた反射率防止効果と、防汚性に必要な110°以上の高い純水接触角および60°以上の高いヘキサデカン接触角を有している。これに対して、フッ素樹脂が付着していない比較例1及び2の光学部材は、実施例1乃至4の光学部材と比較して、反射防止効果が劣り、純水接触角およびヘキサデカン接触角は10°未満と低い。
以下、本発明の第2の実施形態を詳細に説明する。
図24は、本発明の光学部材の一実施形態を示す模式図である。
基材12は、ガラス、樹脂などを用いることが可能である。また、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。
酸化ケイ素粒子15は、平均粒子径が10nm以上80nm以下であることが好ましく、12nm以上60nm以下であることがより好ましい。酸化ケイ素粒子15の平均粒子径が10nm未満の場合には、粒子間、粒子内いずれの空隙も小さくなり過ぎて屈折率を下げることが難しい。また、平均粒径が80nmを超える場合には、粒子間の空隙の大きさが大きくなるため、大きなボイドが発生しやすく、また粒子の大きさに伴う散乱が発生するため好ましくない。
アルキルシリル化により導入されたアルキルシリル基は、−SiR3、=SiR2あるいは≡SiRで表される置換基であり、Rはそれぞれ1価の有機基である。有機基の嵩が小さい方が有機基同士の立体障害が小さく、撥水性や屈折率の面内バラつきが小さくなる点で、下記式(2)で表されるアルキルシリル基でアルキルシリル化されていることが好ましい。また、2つのシラノール基を結んで置換することでき、高い撥水性が得られる点で、下記式(3)のアルキルシリル基でアルキルシリル化されていることが好ましい。
バインダー16は、膜の耐摩耗性、密着力、環境信頼性によって適宜選択することが可能であるが、酸化ケイ素粒子15との親和性が高く多孔質膜13の耐摩耗性を向上するので、酸化ケイ素バインダーを用いることが好ましい。酸化ケイ素バインダーの中で、シリケート加水分解縮合物を用いることがより好ましい。
フッ素樹脂は、パーフルオロポリエーテル、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂(PFA)、四フッ化エチレンや六フッ化プロピレンの各種共重合体を用いることができる。またフッ素樹脂は、フルオロアルキルペンダント基やフルオロアルケニルペンダント基などのフッ化炭素基を有するアクリル樹脂やビニル樹脂などの各種ポリマーを用いることができる。多孔質層3上のように空隙や凹凸構造を有する面上に極薄く均一な撥油層を設けるのは困難であるが、フッ素樹脂であれば均一層になっていなくても撥油効果を得ることができる。
多孔質層13は、厚さが80nm以上200nm以下であることが好まく、100nm以上160nm以下であることがより好ましい。膜厚が80nm未満だと耐摩耗性が得られ難く、200nmを超えると反射率を下げるのが難しくなる。
本発明の光学部材11の製造方法は、基材12上または基材12上に形成された1層以上の膜の表面に、酸化ケイ素粒子15がバインダー16で結合した多孔質層13を形成する形成工程を有する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。ただし本発明は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。
(2−1)鎖状SiO2粒子塗工液(2−1)の調製
鎖状SiO2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%、)6.00gに1−エトキシ−2−プロパノール22.13gで希釈した。この希釈により、鎖状SiO2粒子塗工液(2−1)(固形分濃度3.20質量%)を調製した。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12nm、長径が90nmの鎖状SiO2粒子が分散していることを確認した。
中空SiO2粒子のIPA分散液(日揮触媒化成株式会社製 スルーリア1110、平均粒径55nm・固形分濃度20.50質量%、)6.00gに1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)28.17gで希釈をした。この希釈により、中空SiO2粒子塗工液(固形分濃度3.60質量%)(2−2)を調製した。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、粒径が55nmの中空SiO2粒子が分散していることを確認した。
球状SiO2粒子の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%、)6.00gに1−エトキシ−2−プロパノール24.00gで希釈を行った。この希釈により、球状SiO2粒子塗工液(固形分濃度6.00質量%)(2−3)を調製した。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、粒径が12nmの球状SiO2粒子が分散していることを確認した。
ケイ酸エチル4.17gとエタノール2.30gの溶液に、予め希釈しておいた硝酸水(濃度3.7質量%)1.7gとエタノール2.30gの溶液をゆっくり加えた。15時間室温で攪拌した後、計り取った反応溶液2.00gに2−エチル−1−ブタノール36.33gで希釈を行い、SiO2バインダー塗工液(2−4)(固形分濃度0.6質量%)を調製した。
フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−1101S135固形分濃度0.1質量%)20.00gにアルキルシラザン化合物0.004g〜0.10g加え室温で混合した。この混合により、フッ素樹脂/アルキルシラザン化合物の質量比が1/0.2〜1/5のフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液(2−5)〜(2−15)の調製を行った。
(2−6)膜厚の測定
分光エリプソメータ(VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定し、解析から膜厚を求めた。
分光エリプソメータ(VASE、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製)を用い、波長380nmから800nmまで測定した。屈折率は波長550nmの屈折率とした。
全自動接触角計(共和界面科学株式会社製 DM−701)を用い、純水またはヘキサデカン2μlの液滴を接触した時の接触角を測定した。
純水の接触角は以下の基準で評価した。
A:110°以上のもの。
B:100°以上110°未満のもの。
C:100°未満のもの。
ヘキサデカンの接触角は以下の基準で評価した。
A:60°以上のもの。
B:60°未満のもの。
ヘキサデカンの接触角測定を行った膜付き基材を、エタノールを浸み込ませたポリエステルワイパー(テックスワイプ社製 アルファワイパーTX1009)で数回拭き取って、目視による滴下痕や拭き取り痕の有無を観察した。以下の基準で評価した。
A:ヘキサデカンの滴下痕や拭き痕が見えなかった。
B:ヘキサデカンの滴下痕と拭き痕のいずれかが目視で確認できる。
70℃/100%RHに設定した環境試験機(エスペック株式会社製 SH−241)中に72時間置いた後の屈折率と純水の接触角の変化を確認した。
A:屈折率変化が0.01未満で、屈折率変化がほとんどないもの。
B:屈折率変化が0.01以上、0.04未満であるもの。
C:屈折率変化が0.04以上であるもの。
アルバック・ファイ社製のQuantera SXMを用いた。単色化されたAlX線源を用い、X線のビーム径は100μmとした。このX線ビームを500μm×500μmの領域で走査させることでスペクトルを得た。アルゴンイオン銃でエッチングを行いながら深さ方向の成分分析を行った。
実施例2−1は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に、鎖状SiO2粒子塗工液(2−1)を適量滴下し、3500rpmで20秒スピンコートを行なうことで基材上に鎖状SiO2粒子からなる多孔質層を形成した。形成した鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層上にSiO2バインダー塗工液(2−4)を適量滴下し、4500rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−1101S135固形分濃度0.10質量%)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層上にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂が付着した膜を形成した。
実施例2−2は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に、中空SiO2粒子塗工液(2−2)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なうことで基材上に中空SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。形成した中空SiO2粒子からなる多孔質層上にSiO2バインダー塗工液(2−4)を適量滴下し、4500rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液(株式会社ハーベス製 デュラサーフDS−1101S135固形分濃度0.10質量%)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、中空SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層上にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂が付着した膜を形成した。
実施例2−3は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)とフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液を順にコートした。その後、加熱することで鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層上にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂が付着した膜を形成した。
実施例2−4は、実施例2−2と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に中空SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−2と同様の方法でSiO2バインダー塗工液2−4とフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液を順にコート、加熱することで中空SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層を形成した。
比較例2−1は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)とフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の溶液を順にコートした。その後、加熱することで鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層上にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂が付着した膜を形成した。
比較例2−2は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコート、加熱することで鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層を形成した。フッ素樹脂は付着させなかった。
実施例2−5は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液2−4をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液5(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン=1/5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−6は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液6(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−7は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液7(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン=1/0.2)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−8は、実施例2−2と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に中空SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−2と同様の方法でSiO2バインダー塗工液2−4をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液6(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、中空SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−9は、直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に、球状SiO2粒子塗工液(2−3)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なうことで基材上に球状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。形成した球状SiO2粒子からなる多孔質層上にSiO2バインダー塗工液(2−4)を適量滴下し、4500rpmで20秒スピンコートを行なった。さらに、フッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液6(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン=1/2.5)を適量滴下し、3000rpmで20秒スピンコートを行なった。その後、熱風循環オーブン中で140℃30分間加熱することで、球状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−10は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液(8(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/ジメチルアミノトリメチルシラン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−11は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液9(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−12は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液10(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−13は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液11(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン=1/0.2)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−14は、実施例2−2と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に中空SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液10(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシラザン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、中空SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−15は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液12(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/1,1,3,3−テトラメチルジシラザン=1/2.5)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−16は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液13(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン=1/0.3)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−17は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液14(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン=1/0.2)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−18は、実施例2−2と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に中空SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液(2−14)(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン=1/0.2)を用いてコートし、加熱した。これにより、中空SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−19は、実施例2−9と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に球状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液(2−6)の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液(2−14)(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/2,2,4,4,6,6−ヘキサメチルシクロトリシラザン=1/0.2)を用いてコートし、加熱した。これにより、球状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
実施例2−20は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてパーフルオロポリエーテル溶液の代わりにフッ素樹脂/アルキルシラザン化合物溶液15(フッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂/ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン=1/0.3)を用いてコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層にフッ化炭化水素基を有するアクリル系フッ素樹脂の付着と、アルキルシリル化を同時に行った。
比較例2−3は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりに1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザンを希釈せずにコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層のアルキルシリル化を行った。
比較例2−4は、実施例2−1と同様の方法で直径(φ)30mm厚さ1mmのガラス基材(nd=1.77、νd=50)上に鎖状SiO2粒子のみからなる多孔質層を形成した。この多孔質層に、実施例2−1と同様の方法でSiO2バインダー塗工液(2−4)をコートした。続いてフッ素樹脂溶液の代わりに1,3−ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシラザンを希釈せずにコートし、加熱した。これにより、鎖状SiO2粒子がバインダーで結合した多孔質層のアルキルシリル化を行った。
実施例2−1乃至2−20の光学部材は、多孔質層の屈折率が1.25〜1.35と低く、反射防止膜(多孔質層)の表面とヘキサデカンとの接触角が60〜72°と撥油性を有しており、油分が付いた際の拭き取り性に優れている。また、実施例2−1乃至2−20の光学部材は、多孔質層上のフッ素樹脂と多孔質層表面近傍の酸化ケイ素粒子表面のアルキルシリル化によって、高温高湿試験前後の屈折率変化が少ない。これに対して、フッ素樹脂とアルキルシリル化のいずれかの処理がされていない比較例2−1乃至2−4の光学部材は、実施例2−1乃至2−20の光学部材と比較して、油分付着時に拭き取りが困難で、高温高湿試験前後の屈折率変化が大きい。
2 基材
3 多孔質層
4 反射防止膜
5 酸化ケイ素粒子
6 バインダー
7 フッ素樹脂
8 酸化物層
Claims (11)
- 基材上に反射防止効果を有する多孔質層を有する光学部材であって、
前記多孔質層は、酸化ケイ素粒子と、バインダーとを含み、
前記多孔質層の前記基材とは反対側の表層に、フッ化炭素基を有するアクリル系フッ素樹脂または非晶性のテトラフルオロエチレン共重合体を有しており、
前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面におけるn−ヘキサデカン接触角が50°以上80°以下、かつ、ケイ素元素に対するフッ素元素の比が0.5以上3以下であり、前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面から25nmの深さにおけるフッ素濃度に対する、前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面におけるフッ素濃度の比が4以上12以下であることを特徴とする光学部材。 - 前記多孔質層は、鎖状の酸化ケイ素を含むことを特徴とする請求項1に記載の光学部材。
- 前記酸化ケイ素粒子は、50質量%以上が鎖状粒子であることを特徴とする請求項2に記載の光学部材。
- 前記多孔質層の屈折率が、表面から底部に向けて増加していることを特徴とする請求項1または2に記載の光学部材。
- 前記多孔質層の前記基材側における空隙率が、前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面における空隙率よりも低いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の光学部材。
- 前記バインダーが酸化ケイ素バインダーであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の光学部材。
- 前記多孔質層は、中空粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の光学部材。
- 基材の表面に反射防止効果を有する多孔質層を有する光学部材の製造方法であって、
前記基材上に、酸化ケイ素粒子がバインダーで結合した多孔質層を形成する工程と、
前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面におけるn−ヘキサデカン接触角が50°以上80°以下、かつ、ケイ素元素に対するフッ素元素の比が0.5以上3以下であり、前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面から25nmの深さにおけるフッ素濃度に対する、前記多孔質層の前記基材とは反対側の表面におけるフッ素濃度の比が4以上12以下となるように、前記多孔質層上にフッ化炭素基を有するアクリル系フッ素樹脂または非晶性のテトラフルオロエチレン共重合体を付着させる工程と、
を有することを特徴とする光学部材の製造方法。 - 前記多孔質層を形成する工程が、鎖状の酸化ケイ素粒子とバインダーを含む分散液を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の光学部材の製造方法。
- 前記多孔質層を形成する工程で得られる多孔質層が、指触乾燥状態であることを特徴とする請求項8又は9に記載の光学部材の製造方法。
- 前記多孔質層上に前記フッ化炭素基を有するアクリル系フッ素樹脂または非晶性のテトラフルオロエチレン共重合体を付着させる工程が、前記フッ化炭素基を有するアクリル系フッ素樹脂または非晶性のテトラフルオロエチレン共重合体を含む溶液を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか一項に記載の光学部材の製造方法。
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