JP6903994B2 - Optical element and its manufacturing method - Google Patents
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本発明は、表面に防曇性を有する反射防止膜を備えた光学素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element provided with an antireflection film having an antifogging property on the surface and a method for manufacturing the same.
写真用や放送用カメラ等の撮像装置に用いられる単焦点レンズやズームレンズ等の交換レンズは、鏡筒内に構成されるレンズが一枚であっても空気との界面において反射が生じ、複数枚ではさらにその反射が増幅される。そのため各レンズ面での反射光量が多いと、透過光量の損失が多いのみならず、レンズ内又はレンズ間での多重反射に起因するフレアやゴーストが生じ易く、コントラストが低い。またデジタル化に伴いカメラ等の撮像部分がフィルムから撮像素子に置き換わり、撮像素子面で反射する光もフレアやゴーストの要因になっている。 Interchangeable lenses such as single focus lenses and zoom lenses used in imaging devices such as photographic and broadcast cameras have multiple lenses that are reflected at the interface with air even if there is only one lens in the lens barrel. The reflection is further amplified in the sheet. Therefore, when the amount of reflected light on each lens surface is large, not only the amount of transmitted light is lost, but also flare and ghost due to multiple reflections in or between lenses are likely to occur, and the contrast is low. Further, with digitalization, the image pickup portion of a camera or the like is replaced with an image sensor from a film, and the light reflected on the image sensor surface is also a factor of flare and ghost.
そのため交換レンズや撮像素子等の光学素子の表面には反射防止膜が施されている。反射防止膜としては、互いに屈折率の異なる誘電体膜を組合せ、各誘電体膜の光学膜厚を中心波長λに対して1/2λや1/4λに設定し、干渉効果を利用した多層膜構成による反射防止処理が施されている。かかる多層膜構成の反射防止膜では、その最外層に、反射防止性能を上げるために屈折率が1.38のフッ化マグネシウム(MgF2)が汎用的に施されている。また近年では、屈折率が1.30以下と更に低いシリカエアロゲルをMgF2の代替として用いて、それを加熱処理することで反射防止膜を施す方法が開発されている。 Therefore, an antireflection film is applied to the surface of an optical element such as an interchangeable lens or an image sensor. As the antireflection film, dielectric films having different refractive indexes are combined, and the optical film thickness of each dielectric film is set to 1 / 2λ or 1 / 4λ with respect to the center wavelength λ, and a multilayer film utilizing the interference effect. Anti-reflection treatment is applied depending on the configuration. In the antireflection film having such a multilayer structure, magnesium fluoride (MgF 2 ) having a refractive index of 1.38 is generally applied to the outermost layer in order to improve the antireflection performance. In recent years, a method has been developed in which a silica airgel having a refractive index as low as 1.30 or less is used as a substitute for MgF 2 and heat-treated to apply an antireflection film.
しかし、従来の反射防止膜では、最外層のフッ化マグネシウム層やシリカエアロゲル層の表面が平滑であるため、表面積が小さく、水のヌレ性が向上しないという問題があった。 However, in the conventional antireflection film, since the surface of the outermost magnesium fluoride layer and the silica airgel layer is smooth, there is a problem that the surface area is small and the wettability of water is not improved.
特開2006-221144号公報(特許文献1)には、反射防止性能を有するシリカエアロゲル層を有機基の分解温度以上、且つシリカエアロゲル層が施されている基体のガラス転移温度以下の温度で焼成処理されることが開示されている。しかし、その最表面の面形状が平滑で表面積が小さく、ヌレ性(防曇効果)が向上しないという問題は解消できていない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-221144 (Patent Document 1) states that a silica airgel layer having antireflection performance is fired at a temperature equal to or higher than the decomposition temperature of an organic group and lower than the glass transition temperature of a substrate to which the silica airgel layer is applied. It is disclosed that it will be processed. However, the problem that the surface shape of the outermost surface is smooth and the surface area is small and the wettability (anti-fog effect) is not improved has not been solved.
再公表特許WO2006/030848号公報(特許文献2)には、反射防止膜の最外層に低屈折率の多孔質膜を施すことが開示されている。特許文献2で用いる多孔質膜は、特許文献1で開示されているシリカエアロゲル層と同様で、粒径の整った球状のナノ粒子(ここではMgF2のナノ粒子)を堆積させることで実現している。すなわち、粒径の整った球状のナノ粒子を堆積させ多孔質膜を形成しており、その膜の最表面は、凹凸の小さい平滑な面になっている。これは、特許文献1で用いられているシリカエアロゲルにも同様に言えることで、最外層の表面積が小さく、水のヌレ性が向上しないという問題が解消できていない。
Republished Patent WO 2006/030848 (Patent Document 2) discloses that a porous film having a low refractive index is applied to the outermost layer of the antireflection film. The porous membrane used in
従って、本発明の目的は、防曇性を有する反射防止膜を備えた光学素子及びその製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical element provided with an antireflection film having an antifogging property and a method for manufacturing the same.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、基材上に無機材料からなる緻密層と、その上にナノ多孔質膜又はナノ粒子膜からなり、算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nm、最大高さ(Ry)が15〜200 nmであって、水の接触角が10°以下の微細凹凸構造を有し、SiO 2 からなり、前記低屈折率防曇層は複数の細長い形状を有するナノ粒子が堆積してなり、前記ナノ粒子の表面が親水性である低屈折率防曇層を形成することにより、防曇性を兼ねた反射防止膜を備えた光学素子が得られることを見出し、本発明に想到した。
As a result of diligent research in view of the above objectives, the present inventor has a dense layer made of an inorganic material on a base material and a nanoporous film or a nanoparticle film on the substrate, and has an arithmetic average roughness (Ra) of 2.5 to. It is 50 nm, has a maximum height (Ry) of 15 to 200 nm, has a fine uneven structure with a water contact angle of 10 ° or less, is composed of SiO 2 , and has a plurality of elongated anti-fog layers having a low refractive index. By accumulating nanoparticles having a shape and forming a low refractive index antifogging layer in which the surface of the nanoparticles is hydrophilic, an optical element having an antireflection film having antifogging properties can be obtained. I found that and came up with the present invention.
すなわち、本発明の光学素子は、基材と、前記基材上に形成された無機材料からなる緻密層、及び前記緻密層上に形成された微細凹凸構造を有するナノ多孔質膜又はナノ粒子膜からなる低屈折率防曇層を有する反射防止膜とを有する光学素子であって、前記低屈折率防曇層がSiO 2 からなり、前記低屈折率防曇層は複数の細長い形状を有するナノ粒子が堆積してなり、前記ナノ粒子の表面が親水性であり、前記微細凹凸構造の算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nmであり、最大高さ(Ry)が15〜200 nmであり、前記反射防止膜の水の接触角が10°以下であることを特徴とする。
That is, the optical element of the present invention is a nanoporous film or nanoparticle film having a base material, a dense layer made of an inorganic material formed on the base material, and a fine concavo-convex structure formed on the dense layer. An optical element having an antireflection film having a low refractive index antifogging layer composed of, the low refractive index antifogging layer made of SiO 2 , and the low refractive index antifogging layer having a plurality of elongated shapes. The nanoparticles are deposited, the surface of the nanoparticles is hydrophilic, the arithmetic average roughness (Ra) of the microconcavo-convex structure is 2.5-50 nm, and the maximum height (Ry) is 15-200 nm. It is characterized in that the contact angle of water of the antireflection film is 10 ° or less.
前記ナノ粒子の平均長径は30〜200 nmであり、平均短径は10〜50 nmであり、平均長径/平均短径は1〜20であるのが好ましい。
The average major axis of the nanoparticles is 30 to 200 nm, the average and short diameter is a 10 to 50 nm, the average major axis / average minor diameter is preferably from 1 to 20.
前記低屈折率防曇層の空隙率は20〜35%であるのが好ましく、屈折率が1.29〜1.35であるのが好ましい。前記低屈折率防曇層の厚さが光学膜厚(nd)で80〜170 nmであるのが好ましい。 The porosity of the low refractive index antifogging layer is preferably 20 to 35%, and the refractive index is preferably 1.29 to 1.35. The thickness of the low refractive index antifogging layer is preferably 80 to 170 nm in terms of optical film thickness (nd).
前記緻密層が、MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、Y2O3、Pr6O11及びSb2O3からなる群から選ばれた少なくとも一種からなる単層又は多層であるのが好ましい。 The dense layers are MgF 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , ZnO, Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , HfO 2 , CeO 2 , SnO 2 , In 2 O 3 , Y 2 It is preferably a single layer or a multilayer consisting of at least one selected from the group consisting of O 3 , Pr 6 O 11 and Sb 2 O 3.
前記基材はガラス、溶融石英ガラス、合成石英ガラス、シリコン又はカルコゲナイドの無機材料からなるのか、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、紫外線硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂の有機材料からなるか、又はこれらの無機材料と有機材料の組み合わせからなるのが好ましい。 Whether the substrate is made of glass, molten quartz glass, synthetic quartz glass, silicon or chalcogenide inorganic material, cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer, polymethylmethacrylate resin, polycarbonate resin, polypropylene, polyethylene, ultraviolet curable resin or It is preferably made of an organic material of a thermosetting resin, or a combination of these inorganic materials and an organic material.
前記基材の形状は特に限定されないが、平板状、レンズ状、プリズム状又は回折素子状であるのが好ましい。光学素子のヘイズ値が0.3%以下であるのが好ましい。 The shape of the base material is not particularly limited, but is preferably a flat plate shape, a lens shape, a prism shape, or a diffraction element shape. The haze value of the optical element is preferably 0.3% or less.
かかる光学素子を製造する本発明の方法は、前記基材上に前記緻密層を物理成膜法により形成し、前記低屈折率防曇層を湿式法により形成した後、常温〜200℃以下で乾燥することを特徴とする。 In the method of the present invention for producing such an optical element, the dense layer is formed on the base material by a physical film forming method, the low refractive index antifogging layer is formed by a wet method, and then at room temperature to 200 ° C. or lower. It is characterized by drying.
前記物理成腹法を真空蒸着法又はスパッタリング法とし、前記湿式法をゾル−ゲル法とするのが好ましい。 It is preferable that the physical abdominal method is a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, and the wet method is a sol-gel method.
本発明によれば、基材上に無機材料からなる緻密層と、その上にナノ多孔質膜又はナノ粒子膜からなり、算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nm、最大高さ(Ry)が15〜200 nmであって、水の接触角が10°以下の微細凹凸構造を有する低屈折率防曇層を形成しており、低屈折率防曇層がSiO 2 からなり、低屈折率防曇層は複数の細長い形状を有するナノ粒子が堆積してなり、ナノ粒子の表面が親水性であるので、基材へのダメージを抑えつつ、反射防止膜の設計の自由度を向上させ、かつ親水性の効果を向上させ、防曇性を兼ねた反射防止膜を備えた光学素子が得られる。
According to the present invention, a dense layer made of an inorganic material is formed on a base material, and a nanoporous film or a nanoparticle film is formed on the dense layer, and the arithmetic average roughness (Ra) is 2.5 to 50 nm and the maximum height (Ry) is high. ) is a 15 to 200 nm, the contact angle of water forms a low refractive index anti-fog layer having a 10 ° or less of the fine unevenness, the low refractive index anti-fogging layer is made of SiO 2, a low refractive Ritsubokumoriso becomes deposited nanoparticles having a plurality of elongated shape, the surface of the nanoparticles hydrophilic der Runode while suppressing damage to the substrate, improve the degree of freedom in designing the anti-reflection film It is possible to obtain an optical element provided with an antireflection film having antifogging properties while improving the hydrophilic effect.
本発明の光学素子は、基材と、基材上に形成された無機材料からなる緻密層及びその上に形成された微細凹凸構造を有するナノ多孔質膜又はナノ粒子膜からなる低屈折率防曇層を有する反射防止膜とから構成され、低屈折率防曇層がSiO 2 からなり、低屈折率防曇層は複数の細長い形状を有するナノ粒子が堆積してなり、ナノ粒子の表面が親水性であり、微細凹凸構造の算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nmであり、最大高さ(Ry)が15〜200 nmであり、反射防止膜の水の接触角が10°以下であることを特徴とする。かかる反射防止膜は、優れた反射防止性能と防曇性を兼ね備えている。 The optical element of the present invention has a low refractive index protection consisting of a base material, a dense layer made of an inorganic material formed on the base material, and a nanoporous film or a nanoparticle film having a fine concavo-convex structure formed on the base material. It is composed of an antireflection film having a cloudy layer, the low refractive index antifogging layer is composed of SiO 2 , and the low refractive index antifogging layer is composed of nanoparticles having a plurality of elongated shapes deposited on the surface of the nanoparticles. It is hydrophilic, the arithmetic average roughness (Ra) of the fine concavo-convex structure is 2.5 to 50 nm, the maximum height (Ry) is 15 to 200 nm, and the contact angle of water of the antireflection film is 10 ° or less. It is characterized by being. Such an antireflection film has both excellent antireflection performance and antifogging property.
本発明の一実施例による防曇性を有する反射防止膜を備えた光学素子の概略図を図1に示す。図1は、基材1の上に緻密層2が形成され、その上に低屈折率防曇層3が形成されている。
FIG. 1 shows a schematic view of an optical element provided with an antireflection film having antifogging properties according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
基材1の材料としては、特に限定されないが、無機材料、有機材料又はその組合せからなるのが好ましい。無機材料としては、ガラス、溶融石英ガラス、合成石英ガラス、シリコン又はカルコゲナイド等が挙げられる。有機材料としては、シクロオレフィンポリマー(COP)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリカーボネイト樹脂(PC)、ポリプロピレン(PP)又はポリエチレン(PE)等が挙げられる。紫外線硬化性樹脂としては、ラジカル重合タイプのアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリブタジエンアクリレート、エポキシアクリレート、シリコンアクリレート、アミノ樹脂アクリレート、エン-チオール樹脂、カチオン重合タイプのビニルエーテル樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエーテルエポキシ樹脂、ウレタンビニルエーテル、ポリエステルビニルエーテル等が挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン等が挙げられる。基材1は、ガラス等の無機材料の上に有機材料からなる膜を形成したものでも良い。基材1の屈折率は特に限定されないが、1.45〜1.95であるのが好ましい。基材の形状は特に限定されないが、平板状、レンズ状、プリズム状、回折素子状等が挙げられる。 The material of the base material 1 is not particularly limited, but is preferably composed of an inorganic material, an organic material, or a combination thereof. Examples of the inorganic material include glass, fused silica glass, synthetic quartz glass, silicon, chalcogenide and the like. Examples of the organic material include cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), polymethylmethacrylate resin (PMMA), polycarbonate resin (PC), polypropylene (PP), polyethylene (PE) and the like. Examples of the ultraviolet curable resin include radical polymerization type acrylate resin, urethane acrylate, polyester acrylate, polybutadiene acrylate, epoxy acrylate, silicon acrylate, amino resin acrylate, en-thiol resin, cationic polymerization type vinyl ether resin, and alicyclic epoxy resin. , Glycidyl ether epoxy resin, urethane vinyl ether, polyester vinyl ether and the like, and examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, silicon resin and polyurethane. The base material 1 may have a film made of an organic material formed on an inorganic material such as glass. The refractive index of the base material 1 is not particularly limited, but is preferably 1.45 to 1.95. The shape of the base material is not particularly limited, and examples thereof include a flat plate shape, a lens shape, a prism shape, and a diffraction element shape.
緻密層2の材料及び屈折率は、基材1及び低屈折率防曇層3の種類に応じて適宜選択可能であるが、MgF2、SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO、Ta2O5、Nb2O5、HfO2、CeO2、SnO2、In2O3、Y2O3、Pr6O11及びSb2O3からなる群から選ばれた少なくとも一種からなるのが好ましい。緻密層2は単層であっても良いし、多層であっても良い。このように基材1及び低屈折率防曇層3との間に無機材料からなる緻密層を設けることにより、低屈折率防曇層3の密着性を向上させることができる。緻密層のかかる効果は、基材1が有機パネル等の有機材料からなるものである場合に特に発揮される。密着性をさらに向上させるために、緻密層2の低屈折率防曇層3と接する層は、TiO2、SiO2又はTa2O5,Y2O3及びPr6O11の混合膜であるのがより好ましい。緻密層2の製造方法は特に限定されないが、真空蒸着法やスパッタリング法等の物理蒸着法(PVD)や化学蒸着法(CVD)、ゾル−ゲル法やスピンオングラス(SOG)等の化学液相沈着法(CLD)を用いることができる。
The material and refractive index of the
本実施例の光学素子では、低屈折率防曇層3は多数のナノ粒子4が堆積してなる。ナノ粒子4は細長い形状を有する。多数の細長い形状を有するナノ粒子4が堆積しているので、図1に示すように隣り合う粒子同士の間に空隙が生じ、低屈折率防曇層3の表面にナノ粒子4の細長い形状による微細凹凸構造が形成される。それにより、低屈折率防曇層3は低い屈折率が得られる。
In the optical element of this embodiment, the low refractive index antifogging layer 3 is formed by depositing a large number of
各ナノ粒子4の表面は親水性を有する。それにより、低屈折率防曇層3の表面に親水性を有する微細凹凸構造が付与される。このように低屈折率防曇層3の表面に親水性を有する微細凹凸構造を設けることにより、低屈折率防曇層3の表面積が大きくなり、親水性効果(ヌレ性)が向上するという効果が得られる。低屈折率防曇層3の水の接触角は10°以下であるのが好ましい。接触角が10°より大きいと防曇効果は弱くなる。防曇性を備える低屈折率防曇層3としては、接触角が、5°以下であるのがより好ましい。
The surface of each
低屈折率防曇層3の微細凹凸構造の算術平均粗さRaは2.5〜50 nmである。算術平均粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)を用いてJIS B0601に基づいて求められる中心線平均粗さであり、下記式(1):
低屈折率防曇層3の算術平均粗さRaが2.5 nm未満であると低屈折率防曇層3の高い防曇性が得られず、算術平均粗さRaが50 nmを超えると光の散乱が発生し、光学素子には不適になる。また低屈折率防曇層3の表面に算術平均粗さRaが2.5〜50 nmの微細凹凸構造が設けられていることにより、入射媒質から光学素子にかけて屈折率を緩やかに変化し、入射媒質と光学素子の界面での反射光が低減され、幅広い波長領域で反射防止効果が得られる。算術平均粗さRaは2.5〜30 nmであるのが好ましく、2.5〜15 nmであるのがより好ましい。 If the arithmetic mean roughness Ra of the low refractive index antifogging layer 3 is less than 2.5 nm, the high antifogging property of the low refractive index antifogging layer 3 cannot be obtained, and if the arithmetic mean roughness Ra exceeds 50 nm, the light Scattering occurs, making it unsuitable for optical elements. Further, since the surface of the low refractive index antifogging layer 3 is provided with a fine concavo-convex structure having an arithmetic average roughness Ra of 2.5 to 50 nm, the refractive index gradually changes from the incident medium to the optical element, and the refractive index becomes the incident medium. The reflected light at the interface of the optical element is reduced, and the antireflection effect can be obtained in a wide wavelength range. The arithmetic mean roughness Ra is preferably 2.5 to 30 nm, more preferably 2.5 to 15 nm.
低屈折率防曇層3の表面の微細凹凸構造の最大高さRyは15〜200 nmである。最大高さRyは、JIS B0601により定義される最大高さと同義である。低屈折率防曇層3の最大高さRyが15 nm未満あると低屈折率防曇層3の高い防曇性が得られず、最大高さRyが200 nmを超えると光の散乱が発生し、光学素子には不適になる。また低屈折率防曇層3の表面の微細凹凸構造の最大高さRyが15〜200 nmであると、入射媒質から光学素子にかけて屈折率を緩やかに変化することにより幅広い波長領域で反射防止効果が得られる。最大高さRyは20〜150 nmであるのが好ましく、25〜100 nmであるのがより好ましい。 The maximum height Ry of the fine uneven structure on the surface of the low refractive index antifogging layer 3 is 15 to 200 nm. Maximum height Ry is synonymous with maximum height defined by JIS B 0601. If the maximum height Ry of the low refractive index antifogging layer 3 is less than 15 nm, the high antifogging property of the low refractive index antifogging layer 3 cannot be obtained, and if the maximum height Ry exceeds 200 nm, light scattering occurs. However, it becomes unsuitable for optical elements. Further, when the maximum height Ry of the fine uneven structure on the surface of the low refractive index antifogging layer 3 is 15 to 200 nm, the refractive index is gradually changed from the incident medium to the optical element, so that the antireflection effect is obtained in a wide wavelength range. Is obtained. The maximum height Ry is preferably 20 to 150 nm, more preferably 25 to 100 nm.
低屈折率防曇層3の表面の微細凹凸構造の平均周期(隣り合う山部と山部の間の距離の平均値)は、使用する光の波長よりも短いのが好ましい。それにより微細凹凸構造はサブ波長構造として機能し、幅広い波長領域で優れた反射防止効果が得られる。 The average period of the fine uneven structure on the surface of the low refractive index antifogging layer 3 (the average value of the distances between adjacent peaks) is preferably shorter than the wavelength of light used. As a result, the fine concavo-convex structure functions as a sub-wavelength structure, and an excellent antireflection effect can be obtained in a wide wavelength range.
低屈折率防曇層3の空隙率は20〜35%であるのが好ましい。低屈折率防曇層3の空隙率がこの範囲であると、十分な強度を有するとともに、低い屈折率が得られる。低屈折率防曇層3の屈折率は1.29〜1.35であるのが好ましい。 The porosity of the low refractive index antifogging layer 3 is preferably 20 to 35%. When the porosity of the low refractive index antifogging layer 3 is in this range, it has sufficient strength and a low refractive index can be obtained. The refractive index of the low refractive index antifogging layer 3 is preferably 1.29 to 1.35.
細長い形状を有するナノ粒子4の形状は、楕円体形状、筒状、ラグビーボール状、球状粒子が連結した形状等が挙げられる。このように球状ではなく、細長い形状を有するナノ粒子4を堆積させることにより、図1に示すように、ナノ粒子4が規則正しく配列されず、各粒子間の隙間が大きくなる上に、表面の凹凸が大きくなる。そのため、かかるナノ粒子4が堆積してなる低屈折率防曇層3は大きな空隙率を有し、かつ表面に算術平均粗さの大きい微細凹凸構造が形成される。細長い形状を有するナノ粒子4の平均長径は30〜200 nmであるのが好ましく、平均短径は10〜50 nmであるのが好ましい。平均長径/平均短径で定義されるナノ粒子4のアスペクト比は1〜20であるのが好ましく、2〜15であるのがより好ましい。
Examples of the shape of the
ナノ粒子4は特にSiO2を主成分とするシリカナノ粒子であるのが好ましく、シリカナノ粒子は、その材料表面に存在するシラノール基(Si-OH)の効果により親水性を有するのが好ましい。それにより、得られる低屈折率防曇層3は十分な強度を有しつつ、低屈折率及び防曇性の両方を備えることができる。
The
低屈折率防曇層3の厚さは、基材1や緻密層2の材料等に応じて適宜設定可能であるが、光学膜厚(nd)で80〜170 nmであるのが好ましい。低屈折率防曇層3は算術平均粗さの大きい微細凹凸構造を表面に有するとともに、多孔質であるので、100 nm以下の厚さでも優れた防曇性及び反射防止性能を兼ね備えることができる。
The thickness of the low refractive index antifogging layer 3 can be appropriately set depending on the material of the base material 1 and the
低屈折率防曇層3は湿式法により層材料を含む塗布液を塗布した後、得られた塗布膜を常温〜200℃以下で乾燥することにより形成することができる。層材料を含む塗布液としては、例えば、中央自動車工業株式会社製のエクセルピュアを用いることができる。 The low refractive index antifogging layer 3 can be formed by applying a coating liquid containing a layer material by a wet method and then drying the obtained coating film at room temperature to 200 ° C. or lower. As the coating liquid containing the layer material, for example, Excel Pure manufactured by Chuo Motor Co., Ltd. can be used.
塗布液の基材への塗布方法として、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、バーコート法、リバースコート法、フレキソ法、印刷法及びこれらを併用する方法等が挙げられる。中でもスピンコート法及びスプレーコート法は、膜の均一化、膜厚の制御等が容易であるので好ましい。得られる塗布膜の物理膜厚は、例えばスピンコート法における基材回転速度の調整、層材料の濃度の調整等により制御することができる。スピンコート法における基材回転速度は500〜10000 rpm程度にするのが好ましい。 Examples of the method for applying the coating liquid to the substrate include a spin coating method, a spray coating method, a dip coating method, a flow coating method, a bar coating method, a reverse coating method, a flexographic method, a printing method, and a method in which these are used in combination. .. Of these, the spin coating method and the spray coating method are preferable because they can easily make the film uniform and control the film thickness. The physical film thickness of the obtained coating film can be controlled, for example, by adjusting the base rotation speed in the spin coating method, adjusting the concentration of the layer material, and the like. The rotation speed of the base material in the spin coating method is preferably about 500 to 10000 rpm.
湿式法として、ゾル−ゲル法を用いても良い。ゾル−ゲル法としては、既存の方法を適用することができるが、層材料を含むゾル(例えばシリカゾル)を緻密層2に塗布し、得られたゲル膜を常温〜200℃以下で乾燥するのが好ましい。
As the wet method, a sol-gel method may be used. As the sol-gel method, an existing method can be applied, but a sol containing a layer material (for example, silica sol) is applied to the
本発明に用いる反射防止膜は、算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nm、最大高さ(Ry)が15〜200 nmの微細凹凸構造を有するナノ多孔質膜又はナノ粒子膜からなる低屈折率防曇層を最外層に備えているので、高い防曇性を有するとともに、より広い波長範囲で反射防止性能を有する。かかる反射防止膜を備えた本発明の光学素子は、波長域が300 nm〜2000 nmと広い波長範囲の光線に対して好適に使用することができる。 The antireflection film used in the present invention is a low nanoporous film or nanoparticle film having a fine concavo-convex structure with an arithmetic mean roughness (Ra) of 2.5 to 50 nm and a maximum height (Ry) of 15 to 200 nm. Since the outermost layer is provided with a refractive index antifogging layer, it has high antifogging properties and antireflection performance in a wider wavelength range. The optical element of the present invention provided with such an antireflection film can be suitably used for light rays having a wide wavelength range of 300 nm to 2000 nm.
本発明の光学素子のヘイズ値が0.3%以下であるのが好ましい。ヘイズ値が0.3%を越えると、透過率が低下し、撮像した画像のコントラストが低下する等の問題がある。 The haze value of the optical element of the present invention is preferably 0.3% or less. If the haze value exceeds 0.3%, there is a problem that the transmittance is lowered and the contrast of the captured image is lowered.
本発明の光学素子は、レンズ、プリズム、回折素子等の光学部品に適用される可視域から赤外域において高い反射防止効果を有するのが好ましい。かかる光学素子はテレビカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、セキュリティーカメラ、車載カメラ等の交換レンズ及び撮像装置、プロジェクタ等の投影光学系や投影装置に好適に用いられる。 The optical element of the present invention preferably has a high antireflection effect in the visible to infrared regions applied to optical components such as lenses, prisms, and diffraction elements. Such optical elements are suitably used for interchangeable lenses and imaging devices such as television cameras, video cameras, digital cameras, security cameras, and in-vehicle cameras, and projection optical systems and projection devices such as projectors.
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下に示す実施例及び比較例で作製したサンプルの評価方法において、光学膜厚及び屈折率の測定には、レンズ反射率測定機(型番:USPM-RU、オリンパス株式会社製)を使用し、算術平均粗さ(Ra)と最大高さ(Ry)の評価には、セイコーインスツル株式会社製の原子間力顕微鏡(AFM)を使用し、ヘイズ値(いわゆる曇価)の測定には、株式会社村上色彩技術研究所製のヘイズメーターHM-150を使用し、純水接触角の測定には、協和科学株式会社製の接触角測定装置を使用した。 In the evaluation methods of the samples prepared in the examples and comparative examples shown below, a lens reflectance measuring machine (model number: USPM-RU, manufactured by Olympus Co., Ltd.) was used to measure the optical film thickness and the refractive index. An atomic force microscope (AFM) manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd. is used to evaluate the average roughness (Ra) and maximum height (Ry), and the haze value (so-called cloud value) is measured by Co., Ltd. A haze meter HM-150 manufactured by Murakami Color Technology Laboratory was used, and a contact angle measuring device manufactured by Kyowa Kagaku Co., Ltd. was used to measure the pure water contact angle.
(実施例1)
[1-1 緻密層の形成]
BK7ガラス平板(直径30mm、屈折率:1.518)からなる基材1に、電子ビーム式の蒸着源を有する装置を用いて、真空蒸着法により表1に示す6層の緻密層2を形成した。
(Example 1)
[1-1 Formation of dense layer]
A 6-layer
[1-2 低屈折率防曇層の形成]
低屈折率防曇層3として、中央自動車工業株式会社製のエクセルピュア[DB-01]を緻密層2上にスピンコートした後、80℃で30分間温風乾燥することにより、シリカナノ粒子膜を形成した。低屈折率防曇層3の屈折率は1.305であり、光学膜厚は136 nmであった。得られた低屈折率防曇層3の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
[1-2 Formation of anti-fog layer with low refractive index]
As the low refractive index antifogging layer 3, Excel Pure [DB-01] manufactured by Chuo Motor Co., Ltd. was spin-coated on the
(実施例2)
[2-1 緻密層の形成]
BK7ガラス平板(直径30mm、屈折率:1.518)に、屈折率が1.532の紫外線硬化性樹脂(ラジカル重合タイプのアクリレート樹脂)を2mm厚で施工し、紫外線照射により硬化させて基材1を用意した。次に基材1に実施例と同様の方法で表1に示す7層の緻密層2を形成した。
(Example 2)
[2-1 Formation of dense layer]
A UV curable resin (radical polymerization type acrylate resin) having a refractive index of 1.532 was applied to a BK7 glass flat plate (diameter 30 mm, refractive index: 1.518) to a thickness of 2 mm and cured by UV irradiation to prepare a base material 1. .. Next, the 7-layer
[2-2 低屈折率防曇層の形成]
低屈折率防曇層3として、中央自動車工業株式会社製のエクセルピュア[DB-01]を緻密層2上にスピンコートした後、25℃で30分間自然乾燥することにより、シリカナノ粒子膜を形成した。低屈折率防曇層3の屈折率は1.310であり、光学膜厚は138 nmであった。得られた低屈折率防曇層3の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
[2-2 Formation of anti-fog layer with low refractive index]
As the low refractive index antifogging layer 3, Excel Pure [DB-01] manufactured by Chuo Motor Co., Ltd. is spin-coated on the
(実施例3)
[3-1 緻密層の形成]
J-LAF010ガラス平板(直径30mm、屈折率:1.746)からなる基材1に、実施例と同様の方法で表1に示す9層の緻密層2を形成した。
(Example 3)
[3-1 Formation of dense layer]
The nine
[3-2 低屈折率防曇層の形成]
低屈折率防曇層3として、中央自動車工業株式会社製のエクセルピュア[DB-01]を緻密層2上にスピンコートした後、80℃で30分間温風乾燥することにより、シリカナノ粒子膜を形成した。低屈折率防曇層3の屈折率は1.298であり、光学膜厚は122 nmであった。得られた低屈折率防曇層3の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
[3-2 Formation of anti-fog layer with low refractive index]
As the low refractive index antifogging layer 3, Excel Pure [DB-01] manufactured by Chuo Motor Co., Ltd. was spin-coated on the
(実施例4)
[4-1 緻密層の形成]
LaFK55ガラス平板(直径30mm、屈折率:1.697)からなる基材1に、実施例と同様の方法で表1に示す8層の緻密層2を形成した。
(Example 4)
[4-1 Formation of dense layer]
The eight
[4-2 低屈折率防曇層の形成]
低屈折率防曇層3として、中央自動車工業株式会社製のエクセルピュア[DB-01]を緻密層2上にスピンコートした後、80℃で30分間温風乾燥することにより、シリカナノ粒子膜を形成した。低屈折率防曇層3の屈折率は1.295であり、光学膜厚は139 nmであった。得られた低屈折率防曇層3の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
[4-2 Formation of anti-fog layer with low refractive index]
As the low refractive index antifogging layer 3, Excel Pure [DB-01] manufactured by Chuo Motor Co., Ltd. was spin-coated on the
(比較例1)
[(5-1) 有機修飾シリカ湿潤ゲルの作製(TMCSによる表面修飾)]
(5-1-1) シリカ湿潤ゲルの作製
扶桑化学工業株式会社製のメチルシリケート51(テトラメトキシシランの平均4量体)5.90gと和光純薬工業株式会社製のメタノール(特級)50.55 gの混合物に和光純薬工業株式会社製の28%アンモニア(特級)から調整した0.10 Nのアンモニア水3.20 gを添加し10分間攪拌した。その後、室温にて3日間静置して加水分解重縮合反応を促進させエージングした。
(Comparative Example 1)
[(5-1) Preparation of organically modified silica wet gel (surface modification by TMCS)]
(5-1-1) Preparation of silica wet gel 5.90 g of methyl silicate 51 (average tetramer of tetramethoxysilane) manufactured by Fuso Chemical Industries, Ltd. and 50.55 g of methanol (special grade) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. To the mixture was added 3.20 g of 0.10 N ammonia water prepared from 28% ammonia (special grade) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and the mixture was stirred for 10 minutes. Then, it was allowed to stand at room temperature for 3 days to promote the hydrolysis polycondensation reaction and aged.
(5-1-2) シリカ湿潤ゲルの溶媒置換
工程(5-1-1) で作製したシリカ湿潤ゲルを2cm角程度の大きさに切り出し、それを結晶皿にとり、和光純薬工業株式会社製のエタノール(特級)を添加し、マグネティックスターラーを用いて300 rpmでゆっくり1日間攪拌して、シリカ湿潤ゲル中の溶媒をエタノールに置換した。置換後デカンテーションすることで、エタノール溶媒置換されたシリカ湿潤ゲルをえた。溶媒置換に用いたエタノールは、シリカ湿潤ゲル20 gに対して100 mlの割合で添加した。
(5-1-2) Solvent replacement of silica wet gel The silica wet gel prepared in the step (5-1-1) was cut into a size of about 2 cm square, placed in a crystal dish, and manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Ethanol (special grade) was added and stirred slowly at 300 rpm for 1 day using a magnetic stirrer to replace the solvent in the silica wet gel with ethanol. By decantation after the substitution, a silica wet gel substituted with an ethanol solvent was obtained. Ethanol used for solvent substitution was added at a ratio of 100 ml to 20 g of silica wet gel.
つづいて、エタノールにより溶媒置換されたシリカ湿潤ゲルに和光純薬工業株式会社製の4-メチル-2-ペンタノン(特級)を添加し、マグネティックスターラーを用いて300 rpmでゆっくり1日間攪拌して、シリカ湿潤ゲル中の溶媒を4-メチル-2-ペンタノンに置換した。置換後デカンテーションすることで、4-メチル-2-ペンタノンに溶媒置換されたシリカ湿潤ゲルをえた。溶媒置換に用いた4-メチル-2-ペンタノンは、シリカ湿潤ゲル20 gに対して100 mlの割合で添加した。 Subsequently, 4-methyl-2-pentanone (special grade) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was added to the silica wet gel solvent-substituted with ethanol, and the mixture was slowly stirred at 300 rpm for 1 day using a magnetic stirrer. The solvent in the silica wet gel was replaced with 4-methyl-2-pentanone. Decantation after substitution gave a silica wet gel solvent-substituted with 4-methyl-2-pentanone. 4-Methyl-2-pentanone used for solvent substitution was added at a ratio of 100 ml to 20 g of silica wet gel.
(5-1-3) シリカ湿潤ゲルの表面修飾
工程(5-1-2) で作製した湿潤ゲル60 gを結晶皿にとり、東京化成工業株式会社製のトリメチルクロロシランと和光純薬工業株式会社製の4-メチル-2-ペンタノン(特級)からなる混合液体を添加し、マグネティックスターラーを用いて300 rpmでゆっくり1日間攪拌して、シリカ湿潤ゲル中の酸化ケイ素末端を有機修飾した。有機修飾後デカンテーションすることで、有機修飾シリカ湿潤ゲルを得た。トリメチルクロロシランと4-メチル-2-ペンタノンの混合液の作製は、体積比にして5ml:95 mlの割合で混合した。シリカ湿潤ゲルの有機修飾は、シリカ湿潤ゲル20 gに対して、トリメチルクロロシランと4-メチル-2-ペンタノンの混合液が100 mlの割合で添加した。
(5-1-3) Surface modification of silica wet gel 60 g of wet gel prepared in step (5-1-2) was placed on a crystal dish, and trimethylchlorosilane manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd. and Wako Pure Chemical Industries, Ltd. A mixed liquid consisting of 4-methyl-2-pentanone (special grade) was added, and the silicon oxide terminals in the silica wet gel were organically modified by stirring slowly at 300 rpm for 1 day using a magnetic stirrer. By decantation after organic modification, an organically modified silica wet gel was obtained. To prepare a mixed solution of trimethylchlorosilane and 4-methyl-2-pentanone, the mixture was mixed at a volume ratio of 5 ml: 95 ml. For organic modification of the silica wet gel, a mixture of trimethylchlorosilane and 4-methyl-2-pentanone was added at a ratio of 100 ml to 20 g of the silica wet gel.
(5-1-4) 有機修飾シリカ湿潤ゲルの洗浄
工程(5-1-3) で作製した湿潤ゲル60 gを結晶皿にとり、和光純薬工業株式会社製の4-メチル-2-ペンタノン(特級)を添加し、マグネティックスターラーを用いて300 rpmでゆっくり1日間攪拌して、有機修飾シリカ湿潤ゲルを洗浄した。その後、デカンテーションすることで、有機修飾剤及び副生成物の除去された有機修飾湿潤ゲルを得た。洗浄に用いた4-メチル-2-ペンタノンは、シリカ湿潤ゲル20 gに対して100 mlの割合で添加した。
(5-1-4) Cleaning of Organically Modified Silica Wet Gel Take 60 g of the wet gel prepared in the step (5-1-3) on a crystal dish and take 4-methyl-2-pentanone manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (5-1-4). (Special grade) was added, and the organically modified silica wet gel was washed by stirring slowly at 300 rpm for 1 day using a magnetic stirrer. Then, by decantation, an organically modified wet gel from which the organic modifier and by-products were removed was obtained. The 4-methyl-2-pentanone used for washing was added at a ratio of 100 ml to 20 g of the silica wet gel.
[(5-2) 有機修飾シリカ湿潤ゲルの超音波分散液の作製]
工程(5-1) で作製した有機修飾シリカ湿潤ゲルを100 mlディスポビーカーにとり、和光純薬工業株式会社製の4-メチル-2-ペンタノン(特級)を添加し、マグネティックスターラーを用いて700 rpmで攪拌しながら株式会社日本精機製作所の超音波分散装置(定格出力600 W、発振周波数19.5 KHz±1KHz)で2時間超音波分散した。分散溶液の濃度は、固形分濃度にして3.5重量%になるように調整した。分散溶液の固形分濃度は、有機修飾シリカ湿潤ゲルを120℃の送風定温恒温機(イナートオーブン)に2時間入れて乾燥したときの、乾燥前後の質量から算出した固形分から調製した。
[(5-2) Preparation of ultrasonic dispersion of organically modified silica wet gel]
Take the organically modified silica wet gel prepared in step (5-1) in a 100 ml disposable beaker, add 4-methyl-2-pentanone (special grade) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and use a magnetic stirrer at 700 rpm. The ultrasonic waves were dispersed for 2 hours with an ultrasonic disperser (rated output 600 W, oscillation frequency 19.5 KHz ± 1 KHz) manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd. The concentration of the dispersion solution was adjusted so that the solid content concentration was 3.5% by weight. The solid content concentration of the dispersion solution was prepared from the solid content calculated from the mass before and after drying when the organically modified silica wet gel was placed in a blower constant temperature incubator (inert oven) at 120 ° C. for 2 hours and dried.
[(5-3) 基板得へのゾルの塗布及び塗工膜の硬質化]
工程(5-2) で作製したシリカ多孔質膜作製用塗工液を屈折率1.518のBK7ガラスからなる平行平面板(直径30 mm,厚さ1.5 mm)の表面にスピンコート法により塗布した。得られたシリカ多孔質膜の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
[(5-3) Application of sol to substrate and hardening of coating film]
The coating liquid for producing a porous silica film prepared in step (5-2) was applied to the surface of a parallel flat plate (diameter 30 mm, thickness 1.5 mm) made of BK7 glass having a refractive index of 1.518 by a spin coating method. Table 2 shows the arithmetic mean roughness (Ra), maximum height (Ry), pure water contact angle, and haze value of the optical element of the obtained silica porous film.
(比較例2)
比較例1で作製したシリカ多孔質膜作製用塗工液を比較例1と同様に1.518のBK7ガラスからなる平行平面板(直径30mm,厚さ1.5 mm)の表面にスピンコート法により塗布した後、塗布基板を400℃で加熱した。得られたシリカ多孔質膜の算術平均粗さ(Ra)、最大高さ(Ry)及び純水接触角と光学素子のヘイズ値を表2に示す。
(Comparative Example 2)
After applying the coating liquid for forming a porous silica film prepared in Comparative Example 1 to the surface of a parallel flat plate (diameter 30 mm, thickness 1.5 mm) made of 1.518 BK7 glass in the same manner as in Comparative Example 1 by the spin coating method. , The coated substrate was heated at 400 ° C. Table 2 shows the arithmetic mean roughness (Ra), maximum height (Ry), pure water contact angle, and haze value of the optical element of the obtained silica porous film.
表1及び2から明らかなように、実施例1〜4の反射防止膜の算術平均粗さ(Ra)と最大高さ(Ry)は、比較例よりも大きいことが分かった。また実施例1〜4の光学素子のヘイズ値は、比較例1及び2と同様に、光学用途として使用出来るレベルの0.1%であった。その結果、実施例1〜4の反射防止膜の純水の接触角は比較例1及び2より大幅に低い値になり、防曇効果に優れていることが分かった。 As is clear from Tables 1 and 2, it was found that the arithmetic mean roughness (Ra) and the maximum height (Ry) of the antireflection coatings of Examples 1 to 4 were larger than those of Comparative Examples. Further, the haze value of the optical elements of Examples 1 to 4 was 0.1% of a level that can be used for optical applications, as in Comparative Examples 1 and 2. As a result, the contact angle of the pure water of the antireflection film of Examples 1 to 4 was significantly lower than that of Comparative Examples 1 and 2, and it was found that the antifogging effect was excellent.
[耐傷性評価方法]
基材表面の反射防止膜を、1Kg/cm2の圧力をかけながら150回/分の速度で不織布(商品名「スピックレンズワイパー」、小津産業株式会社製)により10回擦り、表面の傷を目視で確認し以下の基準で評価した。結果を表3に示す。
<判定基準>
反射防止膜の一部に傷は付いたが剥離はしなかった・・・○
反射防止膜に傷が付き一部剥離または反射色が変化した・・・△
反射防止膜が全部剥離した・・・×
[Scratch resistance evaluation method]
The antireflection film on the surface of the base material is rubbed 10 times with a non-woven fabric (trade name "Spic Lens Wiper", manufactured by Ozu Corporation) at a speed of 150 times / minute while applying a pressure of 1 kg / cm 2 to scratch the surface. It was visually confirmed and evaluated according to the following criteria. The results are shown in Table 3.
<Criteria>
A part of the antireflection film was scratched, but it did not peel off ... ○
The anti-reflection film was scratched and partly peeled off or the reflected color changed ... △
All the anti-reflection film has peeled off ... ×
[密着性の評価]
反射防止膜の1cm×1cmの領域にセロハンテープを貼付した後、セロハンテープを45度方向に引っ張りながら剥離することにより密着性を評価した。評価は、表面の剥離を目視で観察し、以下の基準で行った。結果を表3に示す。
<判定基準>
反射防止膜が全く剥離しなかった・・・○
反射防止膜が一部剥離した・・・△
反射防止膜が全部剥離した・・・×
[Evaluation of adhesion]
After attaching the cellophane tape to the area of 1 cm × 1 cm of the antireflection film, the adhesion was evaluated by peeling the cellophane tape while pulling it in the direction of 45 degrees. The evaluation was performed according to the following criteria by visually observing the peeling of the surface. The results are shown in Table 3.
<Criteria>
The antireflection film did not peel off at all ... ○
Part of the antireflection film was peeled off ... △
All the anti-reflection film has peeled off ... ×
表3から明らかなように、実施例1〜4の反射防止膜は、膜の機械的強度(耐擦傷性と密着性)においても優れていた。それに対し、比較例1は、最外層のシリカ多孔質膜が超低屈折率であるが強度が小さいため、耐擦傷性と密着性のいずれも悪かった。比較例2は、やはり最外層のシリカ多孔質膜の強度が小さいため、耐擦傷性と密着性のいずれも不十分であった。 As is clear from Table 3, the antireflection films of Examples 1 to 4 were also excellent in the mechanical strength (scratch resistance and adhesion) of the film. On the other hand, in Comparative Example 1, since the outermost silica porous film had an ultra-low refractive index but low strength, both scratch resistance and adhesion were poor. In Comparative Example 2, since the strength of the silica porous film of the outermost layer was also small, both scratch resistance and adhesion were insufficient.
[表面観察]
実施例3の反射防止膜の表面をセイコーインスツル株式会社製の原子間力顕微鏡(AFM)を使用して測定した三次元画像と、解析箇所の断面形状を図6〜8に示し、比較例1の反射防止膜の表面をセイコーインスツル株式会社製の原子間力顕微鏡(AFM)を使用して測定した三次元画像と、解析箇所の断面形状を図9〜11に示す。図6及び7に示すように、実施例3の反射防止膜は平均周期100〜300 nm程度の凹凸形状が付されており、図8に示すように算術平均粗さ(Ra)と最大高さ(Ry)のいずれも大きい値を有していた。それに対し、図9〜11に示すように、比較例1の微細凹凸構造は算術平均粗さ(Ra)と最大高さ(Ry)のいずれも小さかった。以上の通り、実施例3の低屈折率防曇層は算術平均粗さ(Ra)と最大高さ(Ry)が大きく、凹凸形状の平均周期が小さいので、優れた防曇性を有するとともに、幅広い波長領域で反射防止効果が得られた。
[Surface observation]
A three-dimensional image obtained by measuring the surface of the antireflection film of Example 3 using an atomic force microscope (AFM) manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd. and cross-sectional shapes of analysis points are shown in FIGS. Figures 9 to 11 show a three-dimensional image of the surface of the antireflection film 1 measured using an atomic force microscope (AFM) manufactured by Seiko Instruments Co., Ltd., and the cross-sectional shape of the analysis site. As shown in FIGS. 6 and 7, the antireflection film of Example 3 has an uneven shape having an average period of about 100 to 300 nm, and as shown in FIG. 8, the arithmetic mean roughness (Ra) and the maximum height. All of (Ry) had a large value. On the other hand, as shown in FIGS. 9 to 11, the fine uneven structure of Comparative Example 1 had both small arithmetic mean roughness (Ra) and maximum height (Ry). As described above, the low refractive index antifogging layer of Example 3 has a large arithmetic average roughness (Ra) and maximum height (Ry), and has a small average period of the uneven shape, so that it has excellent antifogging properties and also has excellent antifogging properties. An anti-reflection effect was obtained in a wide wavelength range.
Claims (14)
前記低屈折率防曇層がSiO 2 からなり、前記低屈折率防曇層は複数の細長い形状を有するナノ粒子が堆積してなり、前記ナノ粒子の表面が親水性であり、
前記微細凹凸構造の算術平均粗さ(Ra)が2.5〜50 nmであり、最大高さ(Ry)が15〜200 nmであり、前記反射防止膜の水の接触角が10°以下であることを特徴とする光学素子。 A low refractive index antifogging layer composed of a base material, a dense layer made of an inorganic material formed on the base material, and a nanoporous film or a nanoparticle film having a fine concavo-convex structure formed on the dense layer. An optical element having an antireflection film
The low refractive index antifogging layer is made of SiO 2 , and the low refractive index antifogging layer is formed by depositing nanoparticles having a plurality of elongated shapes, and the surface of the nanoparticles is hydrophilic.
The arithmetic mean roughness (Ra) of the fine uneven structure is 2.5 to 50 nm, the maximum height (Ry) is 15 to 200 nm, and the contact angle of water of the antireflection film is 10 ° or less. An optical element characterized by.
The method for manufacturing an optical element according to claim 13 , wherein the physical film forming method is a vacuum vapor deposition method or a sputtering method, and the wet method is a sol-gel method.
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Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE10210027A1 (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-18 | Creavis Tech & Innovation Gmbh | Hydrophilic surfaces |
JP4118086B2 (en) * | 2002-05-31 | 2008-07-16 | トヨタ自動車株式会社 | Method for producing anti-fogging and antifouling thin film having hydrophilicity |
JP2006215542A (en) * | 2005-01-07 | 2006-08-17 | Pentax Corp | Anti-reflection coating and optical element having such anti-reflection coating for imaging system |
WO2010129807A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-11-11 | The Regents Of The University Of California | Superhydrophilic nanostructure |
GB201014024D0 (en) * | 2010-08-20 | 2010-10-06 | Oxford Energy Technologies Ltd | Optical coating |
CN102153291B (en) * | 2010-12-14 | 2012-09-19 | 吉林大学 | Method for preparing antireflection antifogging wear-resistant coating by non-posterior chemical modification method |
JP5804996B2 (en) * | 2012-03-27 | 2015-11-04 | 中央自動車工業株式会社 | Anti-fogging and antifouling agent for organic substrate and method for coating organic substrate with said anti-fogging and antifouling agent |
WO2014119267A1 (en) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 日本板硝子株式会社 | Glass plate with low reflection coating and method for manufacturing same |
JP6310481B2 (en) * | 2013-12-18 | 2018-04-11 | 信越ポリマー株式会社 | Detection sensor and detection sensor manufacturing method |
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