JPWO2014129333A1 - 光学部品 - Google Patents

Abstract

【解決手段】透明基体と、前記透明基体上に積層された低反射膜と、前記低反射膜上に積層された防汚膜と、を有しており、前記防汚膜の表面粗さＲａが３ｎｍ以下である光学部品を提供する。

Description

本発明は、光学部品に関する。

液晶ディスプレイ等の各種表示装置やカメラ等の撮影機器、各種光学機器において、表示部材や撮像素子を保護するための保護部材や、前記機器を構成するレンズ等の光学機能部材等（以下、光学部品ともいう）が用いられている。

このような光学部品においては、光を透過させるため透明基体が用いられており、該透明基体の表面にさらに低反射膜が設けられた構成とされている。これは、入射した光が反射し、視認性等が低下することを抑制するためである。また、使用の際に人の指等が接触すると脂、汗、化粧料などが付着し、視認性等に影響を与えることから、汚れが付着しにくく、また、汚れを除去し易いように、低反射膜上にさらに防汚膜を設けた構成とされている。

しかしながら、防汚膜に汚れが付着した場合に、防汚膜表面を布等により何回も拭き取りを行うと、防汚膜の一部、また、場合によっては全部が除去されてしまい、耐汚染性が低下するという問題があり、従来から防汚膜の耐久性を高める方法が検討されてきた。

例えば特許文献１には、防汚層の耐久性を高めることを目的として、所定の化合物からなる防汚層を形成した反射防止部材が開示されている。

日本国特開２００１−２８１４１２号公報

しかしながら、特許文献１の反射防止部材においては、防汚層の一定の耐久性の向上はみられるものの、実用上十分な耐久性を有しているとはいえず、更なる耐久性の向上が求められていた。

本発明は上記従来技術が有する問題に鑑み、透明基体上に、低反射膜、防汚膜が積層された光学部品において、防汚膜の耐久性を高めた光学部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、透明基体と、
前記透明基体上に積層された低反射膜と、
前記低反射膜上に積層された防汚膜と、を有しており、
前記防汚膜の表面粗さＲａが３ｎｍ以下である光学部品を提供する。

本発明においては、透明基体上に、低反射膜、防汚膜が積層された光学部品において、防汚膜の耐久性を高めた光学部品を提供できる。

本発明の実施形態に係る光学部品の構成の説明図 実験例１における光学部品のＳＥＭ画像 実験例６における光学部品のＳＥＭ画像

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。

本実施形態では、本発明の光学部品について説明する。

本実施形態の光学部品は、透明基体と、前記透明基体上に積層された低反射膜と、前記低反射膜上に積層された防汚膜と、を有しており、前記防汚膜の表面粗さＲａが３ｎｍ以下であることを特徴とする。

本実施形態の光学部品について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の光学部品１０の断面図を模式的に示したものであり、透明基体１１上に低反射膜１２と、該低反射膜１２上に防汚膜１３が積層された構成を有している。光学部品１０を構成する各部材について以下に説明する。

まず、透明基体１１の材料としては特に限定されるものではなく、少なくとも可視光を透過するものであれば、各種透明基体が利用可能である。透明基体としては例えば、プラスチック基板、サファイア基板、ガラス基板等が挙げられる。中でも透明性や、強度等の観点から透明基体はガラス基板が好ましい。また、特に強度を求められる用途においては透明基体としてサファイア基板を用いることが好ましい。

透明基体としてガラス基板を用いる場合、ガラスの種類は特に限定されるものではなく、無アルカリガラスや、ソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスなど各種ガラスを利用できる。中でもその上面に設ける層との密着性の観点から、ソーダライムガラスを用いることが好ましい。

透明基体１１がガラス基板の場合、透明基体自体の強度の点からは、アルミノシリケートガラスを化学強化処理した強化ガラス基板（例えば、「ドラゴントレイル（登録商標）」等）を用いることが好ましい。

化学強化処理とは、ガラスの表面のイオン半径が小さいアルカリイオン（例えば、ナトリウムイオン）を、イオン半径の大きなアルカリイオン（例えば、カリウムイオン）に置換する処理をいう。例えば、ナトリウムイオンを含有するガラスを、カリウムイオンを含む溶融塩で処理することにより化学強化できる。このような化学強化処理後のガラス基板表面の圧縮応力層の組成は、イオン交換処理前の組成と若干異なるが、基板深層部の組成は、化学強化処理前の組成とほぼ同じである。

化学強化の条件は特に限定されるものではなく、化学強化に供するガラスの種類や要求される化学強化の程度等に応じて適宜選択できる。

化学強化処理を行うための溶融塩としては、化学強化に供するガラス基材に応じて選択すればよい。化学強化処理を行うための溶融塩として例えば、硝酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウムおよび塩化カリウム等のアルカリ硫酸塩およびアルカリ塩化塩などが挙げられる。これらの溶融塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。

溶融塩の加熱温度は、３５０℃以上が好ましく、３８０℃以上がより好ましい。また、５００℃以下が好ましく、４８０℃以下がより好ましい。

溶融塩の加熱温度を３５０℃以上とすることにより、イオン交換速度が低下しすぎて化学強化が入りにくくなるのを防ぐことができる。また、５００℃以下とすることにより溶融塩の分解・劣化を抑制できる。

また、ガラスを溶融塩に接触させる時間は、十分な圧縮応力を付与するため、１時間以上が好ましく、２時間以上がより好ましい。また、長時間のイオン交換では、生産性が落ちるとともに、緩和により圧縮応力値が低下するため、２４時間以下が好ましく、２０時間以下がより好ましい。

透明基体１１の形状に関しても特に限定されるものではなく、光学部品の各種用途に応じてその形状を選択できる。例えば、図１に示す板状形状であってもよく、面内に曲面や球面を含む形状であってもよい。

透明基体１１の表面粗さＲａは特に限定されるものではないが、上記のように、本実施形態の光学部品においては、防汚膜１３の表面粗さＲａが３ｎｍ以下となっている。そして、防汚膜１３は低反射膜１２上に、低反射膜１２は透明基体１１上に積層されている。このため、防汚膜１３の表面粗さＲａをより容易に上記範囲とするためには、透明基体１１の低反射膜１２が積層される面１１Ａ、及び、低反射膜１２の防汚膜１３が積層される面１２Ａも同様の表面粗さＲａであることが好ましい。すなわち、透明基体１１の低反射膜１２、防汚膜１３が順に積層される面１１Ａについては表面粗さＲａが３ｎｍ以下であることが好ましい。また、後述のように防汚膜１３の表面粗さＲａは２ｎｍ以下であることがより好ましく、１．５ｎｍ以下がさらに好ましい。従って、透明基体１１の低反射膜１２、防汚膜１３が順に積層される面１１Ａの表面粗さＲａは２ｎｍ以下であることがより好ましく、１．５ｎｍ以下がさらに好ましい。

透明基体１１の低反射膜１２および防汚膜１３を順に積層する面１１Ａの表面粗さＲａの下限値は特に限定されるものではないが、後述する防汚膜１３の表面と同様に、０．１ｎｍ以上が好ましく、０．５ｎｍ以上がより好ましい。

なお、透明基体１１の低反射膜１２、防汚膜１３をともに積層しない、または、低反射膜１２のみを積層する面についてはその表面粗さＲａは光学部材の用途等に応じて任意に選択できる。

ここで、表面粗さＲａとは、基準面上にとった基準長さに含まれる粗さ曲線において、基準面からの絶対値偏差を平均した値であって、０に近いほど完全な平滑面に近いことを示す。

そして、透明基体１１の少なくとも一方の面には、図１に示すように低反射膜１２が積層されている。

低反射膜１２は光学部品１０表面での光の反射を抑制できるため、低反射膜を有する光学部品を表示装置のカバー部材として用いた場合に、周囲の光の映りこみを抑制し、表示装置の表示の視認性をより高めることが可能になる。また、係る光学部品をカメラのレンズとして用いた場合には、光の映りこみを抑制し、鮮明な画像を撮像可能である。

低反射膜の材料は特に限定されるものではなく、光の反射を抑制できる材料であれば各種材料を利用できる。例えば低反射膜としては、高屈折率層と低屈折率層とを積層した構成とすることができる。ここでいう高屈折率層とは、波長５５０ｎｍでの屈折率が１．９以上の層であり、低屈折率層とは、波長５５０ｎｍでの屈折率が１．６以下の層である。

高屈折率層と低屈折率層とは、それぞれ１層ずつ含む形態であってもよいが、それぞれ２層以上含む構成であってもよい。高屈折率層と低屈折率層とをそれぞれ２層以上含む場合には、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した形態であることが好ましい。

特に反射防止性能を高めるためには、低反射膜は複数の層が積層された積層体であることが好ましく、例えば該積層体は全体で２層以上６層以下の層が積層されていることが好ましく、２層以上４層以下の層が積層されていることがより好ましい。ここでの積層体は、上記の様に高屈折率層と低屈折率層とを積層した積層体であることが好ましく、高屈折率層、低屈折率層各々の層数を合計したものが上記範囲であることが好ましい。

高屈折率層、低屈折率層の材料は特に限定されるものではなく、要求される反射防止の程度や生産性等を考慮して選択できる。高屈折率層を構成する材料としては、例えば酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）から選択された１種以上を好ましく利用できる。低屈折率層を構成する材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＡｌとの混合酸化物を含む材料から選択された１種以上を好ましく利用できる。

高屈折率層としては生産性や、屈折率の程度から、前記高屈折率層が酸化ニオブ層または酸化タンタル層から選択されたいずれか一方からなり、前記低屈折率層が酸化ケイ素層であることがより好ましい。

また、膜材料の硬さと表面粗さの観点からは、高屈折率層が窒化ケイ素層であり、低屈折率層が、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＡｌとの混合酸化物を含む材料、のいずれかであることがより好ましい。

本実施形態の光学部品において、低反射膜１２は透明基体１１の少なくとも一方に設けられているが、透明基体１１の両面に設ける構成、すなわち、図１の１１Ａ、１１Ｂ両方に設ける構成とすることもできる。

そして、上述のように、本実施形態の光学部品においては、低反射膜１２上に形成される防汚膜１３の表面粗さＲａは３ｎｍ以下である。防汚膜の表面粗さＲａが３ｎｍよりも大きいと、防汚膜の表面が布等で擦られるときに、圧力が防汚膜の凸部に集中して加わることになる。その結果、その部分の防汚膜表面に対するせん断応力が強くなり、防汚膜がはがれやすくなると考えられる。一方防汚膜のＲａが３ｎｍ以下であれば、布等が表面の凹凸形状に沿って変形することができ、防汚膜表面全体に均一に荷重がかかる。従って防汚膜表面に対するせん断応力が小さくなり、防汚膜の剥がれが抑制されると考えられる。

防汚膜１３の表面粗さＲａをより容易に上記範囲とするためには、低反射膜１２の防汚膜１３と対向する面（例えば図１の場合、面１２Ａ）についても表面粗さＲａが３ｎｍ以下となっていることが好ましい。

また、防汚膜表面に対するせん断応力をより小さくする観点から、防汚膜１３の表面粗さＲａは２ｎｍ以下がより好ましく、１．５ｎｍ以下がさらに好ましい。従って、低反射膜１２の防汚膜１３と対向する面１２Ａの表面粗さＲａは２ｎｍ以下がより好ましい。１．５ｎｍ以下がさらに好ましい。

低反射膜１２の防汚膜１３と対向する面１２Ａの表面粗さＲａの下限値は特に限定されるものではないが、後述する防汚膜１３の表面と同様に、０．１ｎｍ以上が好ましく、０．５ｎｍ以上がより好ましい。

なお、防汚膜１３は後述のように人手に触れる可能性のある面に形成されることから、反射膜１２を透明基材の両面に設けた場合でも、一方の反射膜上にのみ防汚膜１３を設ける構成とすることもできる。この場合、防汚膜を設けていない反射膜の表面粗さについては光学部品の用途等に応じて任意に選択可能である。

低反射膜１２を成膜する方法は特に限定されるものではなく、各種成膜方法を利用可能である。特に、その表面の表面粗さＲａの値を上記好ましい範囲とするために、パルススパッタ、ＡＣスパッタ、デジタルスパッタ等の方法により成膜を行うことが好ましい。通常のマグネトロンスパッタに比べて、パルススパッタやＡＣスパッタでは、プラズマのエネルギーがより多く基板に到達する、あるいは成膜分子がより多くのエネルギーをもって基板に到達する。このため、成膜された分子の再配置を促し、それによって密で平滑な膜ができると考えられる。

例えばパルススパッタにより成膜を行う際は、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガス雰囲気のチャンバ内に透明基体１１を配置し、これに対して、所望の組成となるようにターゲットを選択し、成膜できる。

この際、チャンバ内の不活性ガスのガス種は特に限定されるものではなく、アルゴンやヘリウム等、各種不活性ガスを利用できる。

そして、該不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスによるチャンバ内の圧力は特に限定されるものではないが、０．５Ｐａ以下の範囲とすることにより、低反射膜表面の表面粗さを容易に上記好ましい範囲とすることができるため好ましい。これは、不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスによるチャンバ内の圧力が０．５Ｐａ以下であると、成膜分子の平均自由行程が確保され、成膜分子がより多くのエネルギーをもって基板に到達する。したがって成膜分子の再配置が促され、比較的密で平滑な表面の膜ができるためと考えられる。不活性ガスと酸素ガスとの混合ガスによるチャンバ内の圧力の下限値は特に限定されるものではないが、例えば０．１Ｐａ以上であることが好ましい。

また、デジタルスパッタは、通常のマグネトロンスパッタとは異なり、まずスパッタリングによって金属の極薄膜を形成してから、酸素プラズマあるいは酸素イオンあるいは酸素ラジカルを照射することによって酸化する、という工程を同一チャンバ内で繰り返して金属酸化物の薄膜を形成する方法である。この場合、成膜分子が基板に着膜した時は金属であるので、金属酸化物で着膜する場合に比べて延性があると推察される。したがって同じエネルギーでも成膜分子の再配置は起こりやすくなり、結果的に密で平滑な膜ができると考えられる。

次に防汚膜１３について説明する。防汚膜１３はフッ素含有有機ケイ素化合物により構成できる。

ここで、フッ素含有有機ケイ素化合物について説明する。本実施形態で用いるフッ素含有有機ケイ素化合物としては、防汚性、撥水性、撥油性を付与するものであれば特に限定されず使用できる。

このようなフッ素含有有機ケイ素化合物としては例えば、ポリフルオロポリエーテル基、ポリフルオロアルキレン基及びポリフルオロアルキル基からなる群から選ばれる１つ以上の基を有するフッ素含有有機ケイ素化合物を好ましく利用できる。なお、ポリフルオロポリエーテル基とは、ポリフルオロアルキレン基とエーテル性酸素原子とが交互に結合した構造を有する２価の基のことである。

このポリフルオロポリエーテル基、ポリフルオロアルキレン基及びポリフルオロアルキル基からなる群から選ばれる１つ以上の基を有するフッ素含有有機ケイ素化合物の具体例としては、下記一般式（Ｉ）〜（Ｖ）で表される化合物等が挙げられる。

式中、Ｒｆは炭素数１〜１６の直鎖状のポリフルオロアルキル基（アルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基等）、Ｘは水素原子又は炭素数１〜５の低級アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基等）、Ｒ１は加水分解可能な基（例えば、アミノ基、アルコキシ基等）又はハロゲン原子（例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等）、ｍは１〜５０、好ましくは１〜３０の整数、ｎは０〜２、好ましくは１〜２の整数、ｐは１〜１０、好ましくは１〜８の整数である。

Ｃ_ｑＦ_２ｑ＋１ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ(ＮＨ_２)_３ （ＩＩ）
ここで、ｑは１以上、好ましくは２〜２０の整数である。

一般式（ＩＩ）で表される化合物としては例えば、ｎ−トリフロロ（１，１，２，２−テトラヒドロ）プロピルシラザン（ｎ−ＣＦ_３ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＮＨ_２）_３）、ｎ−ヘプタフロロ（１，１，２，２−テトラヒドロ）ペンチルシラザン（ｎ−Ｃ_３Ｆ_７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＮＨ_２）_３）等を例示できる。

Ｃ_ｑ’Ｆ_{２ｑ’＋１}ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３ (ＩＩＩ)
ここで、ｑ'は１以上、好ましくは１〜２０の整数である。

一般式(ＩＩＩ)で表される化合物としては、２−（パーフルオロオクチル）エチルトリメトキシシラン（ｎ−Ｃ_８Ｆ_１７ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_３）等を例示できる。

式（ＩＶ）中、Ｒ^ｆ２は、−（ＯＣ_３Ｆ_６）_ｓ−（ＯＣ_２Ｆ_４）_ｔ−（ＯＣＦ_２）_ｕ−（ｓ、ｔ、ｕはそれぞれ独立に０〜２００の整数）で表わされる２価の直鎖状ポリフルオロポリエーテル基であり、Ｒ^２、Ｒ^３は、それぞれ独立に炭素原子数１〜８の一価炭化水素基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基等）である。Ｘ^２、Ｘ^３は独立に加水分解可能な基（例えば、アミノ基、アルコキシ基、アシロキシ基、アルケニルオキシ基、イソシアネート基等）またはハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）であり、ｄ、ｅは独立に１〜２の整数であり、ｃ、ｆは独立に１〜５（好ましくは１〜２）の整数であり、ａおよびｂは独立に２または３である。

化合物(ＩＶ)が有するＲ^ｆ２においてｓ＋ｔ＋ｕは、２０〜３００であることが好ましく、２５〜１００であることがより好ましい。また、Ｒ^２、Ｒ^３としては、メチル基、エチル基、ブチル基がより好ましい。Ｘ^２、Ｘ^３で示される加水分解性基としては、炭素数１〜６のアルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。また、ａおよびｂはそれぞれ３が好ましい。

式（Ｖ）中、ｖは１〜３の整数であり、ｗ、ｙ、ｚはそれぞれ独立に０〜２００の整数であり、ｈは１または２であり、ｉは２〜２０の整数であり、Ｘ^４は加水分解性基であり、Ｒ^４は炭素数１〜２２の直鎖または分岐の炭化水素基であり、ｋは０〜２の整数である。ｗ＋ｙ＋ｚは、２０〜３００であることが好ましく、２５〜１００であることがより好ましい。また、ｉは２〜１０であることがより好ましい。Ｘ^４は、炭素数１〜６のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基がより好ましい。Ｒ^４としては、炭素数１〜１０のアルキル基がより好ましい。

また、市販されているポリフルオロポリエーテル基、ポリフルオロアルキレン基及びポリフルオロアルキル基からなる群から選ばれる１つ以上の基を有するフッ素含有有機ケイ素化合物として、ＫＰ−８０１（商品名、信越化学社製）、ＫＹ１７８（商品名、信越化学社製）、ＫＹ−１３０（商品名、信越化学社製）、ＫＹ１８５（商品名、信越化学社製）、オプツ−ル（登録商標）ＤＳＸおよびオプツール（登録商標）ＡＥＳ（いずれも商品名、ダイキン社製）などが好ましく使用できる。

なお、フッ素含有有機ケイ素化合物は、大気中の水分との反応による劣化抑制などのためにフッ素系溶媒等の溶媒と混合して保存されているのが一般的であるが、これらの溶媒を含んだまま成膜工程に供すると、得られた薄膜の耐久性等に悪影響を及ぼすことがある。

このため、本実施形態においては、加熱容器で加熱を行う前に予め溶媒除去処理を行ったフッ素含有有機ケイ素化合物、または、溶媒で希釈されていない（溶媒を添加していない）フッ素含有有機ケイ素化合物を用いることが好ましい。例えば、フッ素含有有機ケイ素化合物溶液中に含まれる溶媒の濃度として１ｍｏｌ％以下のものが好ましく、０．２ｍｏｌ％以下のものがより好ましい。溶媒を含まないフッ素含有有機ケイ素化合物を用いることが特に好ましい。

なお、上記フッ素含有有機ケイ素化合物を保存する際に用いられている溶媒としては、例えば、パーフルオロヘキサン、メタキシレンヘキサフルオライド（Ｃ_６Ｈ_４（ＣＦ_３）_２）、ハイドロフロオロポリエーテル、ＨＦＥ７２００／７１００（商品名、住友スリーエム社製、ＨＦＥ７２００はＣ_４Ｆ_９Ｃ_２Ｈ_５、ＨＦＥ７１００はＣ_４Ｆ_９ＯＣＨ_３で表わされる）等が挙げられる。

フッ素系溶媒を含むフッ素含有有機ケイ素化合物溶液からの溶媒（溶剤）の除去処理は、例えばフッ素含有有機ケイ素化合物溶液を入れた容器を真空排気することにより行うことができる。

真空排気を行う時間については、排気ライン、真空ポンプ等の排気能力、溶液の量等により変化するため限定されるものではないが、例えば１０時間程度以上真空排気することにより行うことができる。

本実施形態の防汚膜の成膜方法は特に限定されるものではないが、上記のような材料を用いて真空蒸着により成膜することが好ましい。

この場合、上記溶媒の除去処理は、防汚膜を成膜する成膜装置の加熱容器にフッ素含有有機ケイ素化合物溶液を導入後、昇温する前に室温で加熱容器内を真空排気することにより行うこともできる。また、加熱容器に導入する前に予めエバポレーター等により溶媒除去を行っておくこともできる。

ただし、前述の通り溶媒含有量が少ない、または含まないフッ素含有有機ケイ素化合物は溶媒を含んでいるものと比較して、大気と接触することにより劣化しやすい。

このため、溶媒含有量の少ない（または含まない）フッ素含有有機ケイ素化合物の保管容器は容器中を窒素等の不活性ガスで置換、密閉したものを使用し、取り扱う際には大気への暴露、接触時間が短くなるようにすることが好ましい。

具体的には、保管容器を開封後は直ちに防汚膜を成膜する成膜装置の加熱容器にフッ素含有有機ケイ素化合物を導入することが好ましい。そして、導入後は、加熱容器内を真空にするか、窒素、希ガス等の不活性ガスにより置換することにより、加熱容器内に含まれる大気（空気）を除去することが好ましい。大気と接触することなく保管容器（貯蔵容器）から本製造装置の加熱容器に導入できるように、例えば貯蔵容器と加熱容器とが、バルブ付きの配管により接続されていることがより好ましい。

そして、加熱容器にフッ素含有有機ケイ素化合物を導入後、容器内を真空または不活性ガスで置換した後には、直ちに成膜のための加熱を開始することが好ましい。

防汚膜の成膜方法として、本実施形態の説明では溶液または原液のフッ素含有有機ケイ素化合物を用いた例を述べたが、これには限定されない。他の方法としてたとえば、予めポーラスな金属（たとえば、錫や銅）や繊維状金属（たとえば、ステンレススチール）にフッ素含有有機ケイ素化合物を一定量含侵させた、いわゆる蒸着用ペレットが、市販されており（一例として、キャノンオプトロン社製のサーフクリア）、これを使用する方法がある。この場合、蒸着装置の容量や必要膜厚に応じた量のペレットを蒸着源として、簡便に防汚膜を成膜することもできる。

防汚膜１３は、上記のように、低反射膜１２上に積層されることになる。例えば上述のように、透明基体１１の両面（１１Ａ、１１Ｂ）に低反射膜１２を成膜した場合には、両方の低反射膜１２に防汚膜を成膜することもできるが、何れか一方の面についてのみ防汚膜１３を積層する構成としてもよい。これは、防汚膜１３は人の手等が接触する可能性がある場所について設けられていればよいためであり、その用途等に応じて選択できる。

そして、本実施形態の防汚膜についてはその表面粗さＲａが３ｎｍ以下であり、２ｎｍ以下であることがより好ましく、１．５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。防汚膜１３表面の表面粗さが係る範囲にあることにより防汚膜１３の耐久性を高めることができる。

防汚膜１３の表面粗さＲａの下限値は特に限定されるものではないが、０．１ｎｍ以上であることが好ましく、０．５ｎｍ以上であることがより好ましい。

以上、本実施形態の光学部品について説明してきたが、本実施形態の光学部品のヘイズは１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましい。ヘイズをこの値とすることで、たとえば撮像素子用保護部材としては入射光の拡散を抑制して、より鮮明な画像を撮ることができる。また表示装置用保護部材としてはより鮮明な画像を表示できる。

したがって、液晶ディスプレイ等の各種表示装置やカメラ等の撮影機器、各種光学機器において、表示部材や撮像素子を保護するための保護部材（カバー部材）や、前記機器を構成するレンズ等の光学機能部材等としてより好ましく利用できる。

以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（１）評価方法
以下の実験例において得られた光学部品の特性評価方法について以下に説明する。
（低反射膜の表面形状の測定、光学部品の形状観察）
以下の実験例において光学部品の防汚膜の表面形状の測定、評価を以下のように行った。

透明基体上に低反射膜、防汚膜を形成した後、該防汚膜の平面プロファイルを走査型プローブ顕微鏡（セイコーインスツル社製、型式：ＳＰＡ４００）で測定した。測定モードをＤＦＭモードとし、走査エリアを３μｍ×３μｍとした。そして得られた平面プロファイルからＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に基づいて表面粗さＲａの値を得た。

なお、まれに防汚膜材料が局所的に凝集していて、Ｒａが特異的に大きくでる場合がある。このような場合は、その部分を計算から除去することが必要である。

また、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社、型式：ＳＵ８０２０）を用いて、防汚膜成膜後の試料表面の形状観察も行った。
（擦り耐久性（耐摩耗性）試験、防汚膜の水接触角の測定）
以下の実験例において防汚膜を形成した後の試料について、該試料の防汚膜について擦り耐久性試験を以下の手順により行った。

まず、各実験例の防汚膜について以下の手順により擦り試験を行った。

底面が１０ｍｍ×１０ｍｍである平面金属圧子の表面に、スチールウール＃００００を装着して、サンプルを擦る摩擦子とした。

次に、上記摩擦子を用い、平面摩耗試験機３連式（大栄科学精器社製、型式：ＰＡ−３００Ａ）にて擦り試験を行った。具体的には、まず上記摩擦子の底面がサンプルの防汚膜面に接触するよう摩耗試験機に取り付け、摩擦子への加重が１０００ｇとなるように重りを載せ、平均速さ６４００ｍｍ／ｍｉｎ、片道４０ｍｍで往復摺動した。往復１回で擦り回数１回として、擦り回数が２０００回となるように擦り試験を行った。

その後、防汚膜について以下の手順により水接触角の測定を行った。

防汚膜の水接触角の測定は、自動接触角計（協和界面科学社製、型式：ＤＭ−５０１）を用いて、防汚膜上に純水１μＬを滴下し、その接触角を測定することにより行った。測定に際しては、各試料について防汚膜表面の１０箇所で測定を行い、その平均値を当該試料の水接触角とした。

この際、水接触角が９０°以上を合格とし、９０°未満を不合格として評価した。
（２）実験手順
以下の各実験例の手順について説明する。例１〜５、７は実施例であり、例６は比較例である。
［例１］
以下の手順により、光学部品を製造した。

透明基体として化学強化処理が施されたガラス基体（旭硝子社製、ドラゴントレイル（登録商標））を用いた。

そして、透明基体の一方の面に以下の手順により低反射膜を成膜した。

まず、アルゴンガスに１０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、酸化ニオブターゲット（ＡＧＣセラミックス社製、商品名：ＮＢＯターゲット）を用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、透明基体の一方の面上に、厚さ１４ｎｍの酸化ニオブ（ニオビア）からなる高屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに４０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、前記高屈折率層上に厚さ３５ｎｍの酸化ケイ素（シリカ）からなる低屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに１０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、酸化ニオブターゲット（ＡＧＣセラミックス社製、商品名：ＮＢＯターゲット）を用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、前記低屈折率層上に厚さ１１８ｎｍの酸化ニオブ（ニオビア）からなる高屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに４０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数２０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、反転パルス幅５μｓｅｃの条件でパルス幅５μｓｅｃの条件でパルススパッタリングを行い、厚さ８４ｎｍの酸化ケイ素（シリカ）からなる低屈折率層を形成した。

このようにして、酸化ニオブ（ニオビア）と酸化ケイ素（シリカ）とが合計４層積層された低反射膜を形成した。

次いで低反射膜上に防汚膜を以下の手順により成膜した。

まず、防汚膜材料Ａ（ダイキン社製、商品名：オプツール（登録商標）ＤＳＸ剤）を加熱容器内に導入した。その後、加熱容器内を真空ポンプで１０時間以上脱気して溶液中の溶媒除去を行って、フッ素含有有機ケイ素化合物被膜形成用の組成物とした。

次いで、上記フッ素含有有機ケイ素化合物膜形成用の組成物が入った加熱容器を２７０℃まで加熱した。２７０℃に到達した後、温度が安定するまで１０分間その状態を保持した。

そして、真空チャンバ内に設置した上記低反射膜が積層された透明基体の、低反射膜に対して、前記フッ素含有有機ケイ素化合物膜形成用の組成物が入った加熱容器と接続されたノズルから、フッ素含有有機ケイ素化合物膜形成用の組成物を供給し、成膜を行った。

成膜の際には、真空チャンバ内に設置した水晶振動子モニタにより膜厚を測定しながら行い、透明基体Ａ上に形成したフッ素含有有機ケイ素化合物膜の膜厚が７ｎｍになるまで成膜を行った。

フッ素含有有機ケイ素化合物膜が７ｎｍになった時点でノズルから原料の供給を停止し、その後真空チャンバから製造された光学部品を取り出した。

取り出された光学部品は、ホットプレートに膜面を上向きにして設置し、大気中で１５０℃、６０分間熱処理を行った。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。

結果を表１に示す。また、走査型電子顕微鏡（日立ハイテク社、型式：ＳＵ８０２０）による表面形状観察結果を図２に示す。図２のうち、２１で示す範囲が光学部品の上面部分、すなわち、防汚膜の面であり、図１の１３Ａ部分に対応する。そして、２２で示す範囲が光学部品の側面であり、例えば図１の１０Ａ部分に対応する。
［例２］
以下の手順により、光学部品を製造した。

透明基体として化学強化処理が施されたガラス基体（旭硝子社製、商品名：ドラゴントレイル（登録商標））を用いた。

そして、透明基体の一方の面に以下の手順により低反射膜を成膜した。

まず、アルゴンガスに１０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、酸化ニオブターゲット（ＡＧＣセラミックス社製、商品名：ＮＢＯターゲット）を２本用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数３０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、の条件でＡＣスパッタリングを行い、透明基体の一方の面上に、厚さ１４ｎｍの酸化ニオブ（ニオビア）からなる高屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに４０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを2本用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数３０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、の条件でＡＣスパッタリングを行い、前記高屈折率層上に厚さ３５ｎｍの酸化ケイ素（シリカ）からなる低屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに１０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、酸化ニオブターゲット（ＡＧＣセラミックス社製、商品名：ＮＢＯターゲット）を２本用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数３０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、の条件でＡＣスパッタリングを行い、前記低屈折率層上に厚さ１１８ｎｍの酸化ニオブ（ニオビア）からなる高屈折率層を形成した。

次いで、アルゴンガスに４０体積％の酸素ガスを混合した混合ガスを導入しながら、シリコンターゲットを2本用いて、圧力０．３Ｐａ、周波数３０ｋＨｚ、電力密度３．８Ｗ／ｃｍ^２、の条件でＡＣスパッタリングを行い、厚さ８４ｎｍの酸化ケイ素（シリカ）からなる低屈折率層を形成した。

このようにして、酸化ニオブ（ニオビア）と酸化ケイ素（シリカ）とが合計４層積層された低反射膜を形成した。

その後、例１と同様にして防汚膜を形成した。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。結果を表１に示す。
［例３］
以下の手順により、光学部品を製造した。

透明基体として化学強化処理が施されたガラス基体（旭硝子社製、商品名：ドラゴントレイル（登録商標））を用いた。薄膜形成装置には、Ｔａターゲットを備えたカソード、Ｓｉターゲットを備えたカソード、プラズマ源、透明基体をセットできる回転ドラムからなる装置を用いた。そして、透明基体の一方の面に以下の手順により低反射膜を成膜した。

薄膜形成装置の真空度が２×１０^−４Ｐａ以下になった後、Ｔａターゲットにアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、プラズマ源に酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｔａターゲットのカソードに電力３ｋＷを、プラズマ源に電力１．１ｋＷを投入してスパッタリングを行い、厚さ１４ｎｍ、屈折率（ｎ）２．２０の高屈折率層を形成した。

次に、Ｓｉターゲットにアルゴンガスを３０ｓｃｃｍ、プラズマ源に酸素ガスを１８０ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｓｉターゲットのカソードに電力６ｋＷを、プラズマ源に電力０．９５ｋＷを投入してスパッタリングを行い、高屈折率層の上に厚さ３３ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４８の低屈折率層を形成した。

この後、この低屈折率層の上に、上述した高屈折率層と同様の材料を用いて、同様の形成方法により、厚さが１２１ｎｍの高屈折率層を形成した。さらにこの高屈折率層の上に、上述した低屈折率層と同様の材料を用いて同様の形成方法により、厚さが８１ｎｍの低屈折率層を形成した。

このようにして、酸化タンタルと酸化ケイ素（シリカ）とが合計４層積層された低反射膜を形成した。

ついで、例１と同様にして防汚膜を形成した。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。結果を表１に示す。
［例４］
本実施例では防汚膜を形成する材料を防汚膜材料Ｂ（信越化学社製、商品名：ＫＹ−１８５）とした点以外は、例２と同様にして光学部品を製造した。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。結果を表１に示す。
［例５］
以下の手順により、光学部品を製造した。

透明基体として化学強化処理が施されたガラス基体（旭硝子社製、商品名：ドラゴントレイル（登録商標））を用いた。薄膜形成装置には、Ｓｉターゲットを備えたカソード、Ｓｎ含有Ｓｉターゲットを備えたカソード、プラズマ源、透明基体をセットできる回転ドラムからなる装置を用いた。そして、透明基体の一方の面に以下の手順により低反射膜を成膜した。

薄膜形成装置の真空度が２×１０^−４Ｐａ以下になった後、Ｓｉターゲットにアルゴンガスを８５ｓｃｃｍ、プラズマ源に窒素ガスを１０５ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｓｉターゲットのカソードに電力６ｋＷを、プラズマ源に電力０．５５ｋＷを投入してスパッタリングを行い、厚さ２６ｎｍ、屈折率（ｎ）２．０９の高屈折率層を形成した。

次に、ＳｉターゲットとＳｎ含有Ｓｉターゲットにそれぞれアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、プラズマ源に酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｓｉターゲットのカソードに電力６ｋＷを、Ｓｎ含有Ｓｉターゲットに電力０．６ｋＷを、プラズマ源に電力０．８５ｋＷを投入してスパッタリングを行い、高屈折率層の上に厚さ３０ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４９の低屈折率層を形成した。

この後、この低屈折率層の上に、上述した高屈折率層と同様の材料を用いて、同様の形成方法により、厚さが５０ｎｍの高屈折率層を形成した。さらにこの高屈折率層の上に、上述した低屈折率層と同様の材料を用いて、同様の形成方法により、厚さが８８ｎｍの低屈折率層を形成した。

このようにして、窒化ケイ素（窒化シリコン）とＳｉとＳｎとの混合酸化物とが合計４層積層された低反射膜を形成した。

今回は、ＳｉターゲットとＳｎ含有Ｓｉターゲットを用いたが、Ｓｎ含有Ｓｉターゲットだけで低屈折率層を成膜してもよい。また、今回はＳｎ含有Ｓｉターゲットを用いたが、Ｚｒ含有ＳｉターゲットやＡｌ含有Ｓｉターゲットであってもよい。
ついで、防汚膜の形成は、例１と同様にして防汚膜を形成した。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。結果を表１に示す。
［例６］
本実験例では低反射膜を形成する際の条件を以下のようにした点以外は、例１と同様にして光学部品を製造した。

すなわち、成膜中の圧力を０．７Ｐａとした以外は例１と同様にして、酸化ニオブ（ニオビア）と酸化ケイ素（シリカ）が総計４層積層された低反射膜を形成した。その後、例1と同様にして防汚膜を形成し、表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。

結果を表１に示す。また、走査型プローブ顕微鏡による表面形状観察結果を図３に示す。図３のうち、３１で示す範囲が光学部品の上面部分、すなわち、防汚膜の面であり、図１の１３Ａ部分に対応する。そして、３２で示す範囲が光学部品の側面であり、例えば図１の１０Ａ部分に対応する。
［例７］
以下の手順により、光学部品を製造した。

透明基体としてサファイア基体（株式会社信光社製）を用いた。薄膜形成装置には、Ｓｉターゲットを備えたカソード、Ａｌターゲットを備えたカソード、プラズマ源、透明基体をセットできる回転ドラムからなる装置を用いた。そして、透明基体の一方の面に以下の手順により低反射膜を成膜した。

薄膜形成装置の真空度が２×１０^−４Ｐａ以下になった後、Ｓｉターゲットにアルゴンガスを８５ｓｃｃｍ、プラズマ源に窒素ガスを１０５ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｓｉターゲットのカソードに電力６ｋＷを、プラズマ源に電力０．５５ｋＷを投入してスパッタリングを行い、厚さ１７ｎｍ、屈折率（ｎ）２．０９の高屈折率層を形成した。

次に、ＳｉターゲットとＡｌターゲットにそれぞれアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ、プラズマ源に酸素ガスを１４０ｓｃｃｍで導入した。その後、Ｓｉターゲットのカソードに電力６ｋＷを、Ａｌターゲットに電力４ｋＷを、プラズマ源に電力０．８５ｋＷを投入してスパッタリングを行い、高屈折率層の上に厚さ２１ｎｍ、屈折率（ｎ）１．４９の低屈折率層を形成した。

この後、この低屈折率層の上に、上述した高屈折率層と同様の材料を用いて、同様の形成方法により、厚さが１３４ｎｍの高屈折率層を形成した。さらにこの高屈折率層の上に、上述した低屈折率層と同様の材料を用いて、同様の形成方法により、厚さが８２ｎｍの低屈折率層を形成した。

このようにして、窒化ケイ素（窒化シリコン）とＳｉとＡｌとの混合酸化物とが合計４層積層された低反射膜を形成した。

今回は、ＳｉターゲットとＡｌターゲットを用いてＳｉとＡｌとの混合酸化物を形成したが、Ａｌ含有Ｓｉターゲットを用いて低屈折率層を成膜してもよい。また、低屈折率層は、例えばＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料や、ＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料とすることもできるため、今回はＡｌターゲットを用いたが、Ａｌターゲットにかえて、ＺｒターゲットやＳｎターゲットを用いてもよい。

次いで、防汚膜を形成する材料を防汚膜材料Ｃ（信越化学社製、商品名：ＫＹ−１７８）とした点以外は例１と同様にして、防汚膜を形成した。

このようにして得られた試料について上記表面粗さの測定、擦り耐久性試験を行った。結果を表１に示す。

表１に示した結果によると、本発明の規定を充足する例１〜例５、７については擦り耐久性試験において水接触角が９０°以上となっており、合格基準を満たすのに対して、比較例である例６については、６０°であり合格基準を満たしていなかった。

例６では擦り耐久試験後の水接触角がきわめて小さくなっていることから、防汚膜が剥離、磨耗していることがわかる。これは、防汚膜の表面粗さＲａが３．４ｎｍと、例１〜例５と比較して大きいことに起因すると考えられる。

以上のように、本発明の規定を充足する例１〜例５、７は、比較例である例６と比較して防汚膜の耐久性が非常に高くなっていることが確認できた。

以上に光学部品を、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

本出願は、２０１３年２月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１３−０３３３８８号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１３−０３３３８８号の全内容を本国際出願に援用する。

１１ 透明基体
１２ 低反射膜
１３ 防汚膜

Claims (6)

1. 透明基体と、
   前記透明基体上に積層された低反射膜と、
   前記低反射膜上に積層された防汚膜と、を有しており、
   前記防汚膜の表面粗さＲａが３ｎｍ以下である光学部品。
2. 前記透明基体がガラス基板である請求項１に記載の光学部品。
3. 前記透明基体がサファイア基板である請求項１に記載の光学部品。
4. 前記低反射膜が、高屈折率層と低屈折率層との積層体であり、
   前記高屈折率層が酸化ニオブ層または酸化タンタル層から選択されたいずれか一方からなり、
   前記低屈折率層が酸化ケイ素層である、請求項１乃至３何れか一項に記載の光学部品。
5. 前記低反射膜が高屈折率層と低屈折率層との積層体であり、
   前記高屈折率層が窒化ケイ素層であり、
   前記低屈折率層が、ＳｉとＳｎとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＺｒとの混合酸化物を含む材料、ＳｉとＡｌとの混合酸化物を含む材料、のいずれかである、請求項１乃至３何れか一項に記載の光学部品。
6. 前記低反射膜が複数の層が積層された積層体であって、該積層体は全体で２層以上６層以下の層が積層されている請求項１乃至５何れか一項に記載の光学部品。