KR20230093512A - 광학체, 광학체의 제조 방법, 적층체 및 이미지 센서 - Google Patents

광학체, 광학체의 제조 방법, 적층체 및 이미지 센서 Download PDF

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KR20230093512A
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šœ이치 가지야
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수하고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체를 제공한다. 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 기재 (20) 와, 상기 기재 (20) 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층 (30) 과, 상기 수지층 (30) 상에 형성된, 적어도 일방의 면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층 (40) 을 구비한 광학체 (100) 로서, 상기 광학체 (100) 의, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율이 60 ％ 이상이고, 또한, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율이 60 ％ 미만인 것을 특징으로 한다.

Description

광학체, 광학체의 제조 방법, 적층체 및 이미지 센서
본 발명은, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수함과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체 및 그 제조 방법, 적층체, 그리고, 이미지 센서에 관한 것이다.
스마트폰, 태블릿 PC, 카메라 등에 탑재되어 있는 광학 부재는, 외부로부터의 광의 반사에 의한 시인성이나 화질의 악화 (색 불균일, 고스트 등의 발생) 를 회피하기 위해, 표시판이나 렌즈 등의 기재에 있어서의 광의 입사면에 대해, 반사 방지층을 형성하는 등의, 반사 방지 처리가 실시되는 것이 일반적이다.
여기서, 종래의 반사 방지 처리의 하나로서, 광의 입사면에 미세 요철 구조 (모스아이 구조) 를 갖는 반사 방지층을 형성함으로써, 반사율을 저감시키는 기술이 알려져 있다.
미세 요철 구조를 갖는 박막을 형성하는 기술로는, 예를 들어, 특허문헌 1 에, 나노 구조의 요철 구조 (11) 를 갖는 캐리어 (10) 와, 요철 구조 (11) 상에 형성된 기능층 (12) 을 전사에 의해 형성하고, 형성된 요철 구조의 평균 피치 및 기능층의 조건에 대해 적정화를 도모함으로써, 피처리체 상에 고정밀도로 기능을 부여하는 것을 목적으로 한, 전사체에 관한 기술이 개시되어 있다.
단, 특허문헌 1 에 개시된 전사체에 대해서는, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대해서는, 높은 반사 방지 성능을 발휘할 수 있지만, 근적외 대역과 같은 장파장의 광에 대해서도 투과시키고 있었다.
상기 서술한 광학 부재가 CMOS 이미지 센서 등의 광학 디바이스에 사용되는 경우, 광학 부재는 넓은 파장 대역의 수광 감도를 갖게 된다. 그 때문에, 이미지 센서와 같은 광학부 디바이스에 대한 적용을 고려하면, 가시광 대역의 파장을 갖는 광의 반사를 억제하고, 투과성을 개선할 뿐만 아니라, 근적외 대역의 파장을 갖는 광의 입사를 억제할 수 있는 광학 부재의 개발이 요망되고 있었다.
국제 공개 제2013/187349호
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수함과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명의 다른 목적은, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수함과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 적층체 및 이미지 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 기재와, 상기 기재 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층과, 상기 수지층 상에 형성된, 적어도 일방의 면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 구비하는 광학체에 대해, 그 광학체의 가시광 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율 및 근적외 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율에 대해 적정화를 도모함으로써, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성을 높일 수 있음과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능에 대해서도 향상시키는 것이 가능해지는 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 이하와 같다.
(1) 기재와, 상기 기재 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층과, 상기 수지층 상에 형성된, 적어도 일방의 면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 구비한 광학체로서, 상기 광학체의, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율이 60 ％ 이상이고, 또한, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율이 60 ％ 미만인 것을 특징으로 하는, 광학체.
상기 구성에 의해, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성, 그리고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능을 향상시킬 수 있다.
(2) 상기 반사 방지층은, 양면에 미세 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 에 기재된 광학체.
(3) 상기 수지층의 저장 탄성률이, 상기 반사 방지층의 저장 탄성률보다 작은 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 광학체.
(4) 상기 수지층의 두께가, 1 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는, 상기 (1) ∼ (3) 중 어느 하나에 기재된 광학체.
(5) 상기 반사 방지층의 두께가, 0.2 ∼ 1.0 ㎛ 인 것을 특징으로 하는, 상기 (1) ∼ (4) 중 어느 하나에 기재된 광학체.
(6) 상기 반사 방지층 상에, 추가로 유지 필름이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 상기 (1) ∼ (5) 중 어느 하나에 기재된 광학체.
(7) 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름을, 경화성 수지에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 표면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 제조하는 공정과,
기재 상에 색소를 포함하는 경화성 수지를 도포한 후, 얻어진 반사 방지층을, 상기 색소를 포함하는 경화성 수지에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 상기 유지 필름이 부착된 광학체를 제조하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학체의 제조 방법.
상기 구성에 의해, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수하고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체를, 확실하고 또한 효율적으로 얻을 수 있다.
(8) 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름과,
적어도 일방의 면에, 상기 유지 필름의 미세 요철 구조의 형상을 모방하여 형성된 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층과,
상기 반사 방지층 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 적층체.
상기 구성에 의해, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성, 그리고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능을 향상시킬 수 있다.
(9) 상기 (1) ∼ (6) 중 어느 하나에 기재된 광학체를, 외광 입사부에 구비하는 것을 특징으로 하는, 이미지 센서.
상기 구성에 의해, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성, 그리고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수함과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수함과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 적층체 및 이미지 센서를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1(a) 는, 본 발명의 광학체의 일 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이고, 1(b) 는, 본 발명의 광학체의 다른 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이다.
도 2 는, 본 발명의 광학체의 다른 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이다.
도 3(a) 및 3(b) 는, 종래의 광학체의 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이다.
도 4(a) 는, 본 발명의 적층체의 일 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이고, 4(b) 는, 본 발명의 적층체의 다른 실시형태를 모식적으로 설명한 단면도이다.
도 5 는, 본 발명의 광학체를 제조하는 방법의 일례를 나타낸 플로도이고, (a) ∼ (h) 는 각 공정을 나타낸 것이다.
도 6 은, 실시예 및 비교예의 각 샘플의 광학체에 대해, 파장에 대한 분광 투과 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시형태의 일례에 대해, 필요에 따라 도면을 사용하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 도 1 ∼ 5 중에서 개시된 각 부재에 대해서는, 설명의 편의를 위해, 실제와는 상이한 축척 및 형상으로, 모식적으로 나타내고 있다.
＜광학체＞
먼저, 본 발명의 광학체의 일 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 광학체는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 적어도, 기재 (20) 와, 상기 기재 (20) 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층 (30) 과, 상기 수지층 (30) 상에 형성된, 적어도 일방의 면 (도 1(a) 및 1(b) 에서는 양면) 에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층 (40) 을 구비하는 광학체 (100) 이다.
그리고, 본 발명의 광학체 (100) 는, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율이 60 ％ 이상이고, 또한, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율이 60 ％ 미만인 것을 특징으로 한다.
상기 수지층 (30) 및 상기 반사 방지층 (40) 의 적정화를 도모하고, 광학체 (100) 의 가시광 대역의 파장을 갖는 광의 분광 투과율을 높이면서, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 분광 투과율을 저감시킴으로써, 가시광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성, 그리고, 근적외광에 대한 흡수 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 두께를 임의로 바꾸는 것이 가능하고 또한 탄력성을 갖는 상기 수지층 (30) 중에 광을 흡수시키기 위한, 상기 색소를 함유시킴으로써, 광학체 (100) 에 의한 근적외광의 흡수 성능을 높이면서, 광학체에 크랙 등의 파손을 방지할 수 있다.
또, 가시광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성을 보다 높이는 관점에서, 상기 광학체 (100) 의, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율은, 65 ％ 이상인 것이 바람직하고, 70 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율에 대해서는, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 분광 투과율의 평균값이고, 평균값이 60 ％ 이상이면 일부의 파장에서 60 ％ 미만인 것도 허용된다. 단, 보다 안정적으로 높은 레벨로 가시광의 반사 방지 성능 및 투과성을 향상시키는 관점에서는, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역 중 어느 것에 있어서도 60 ％ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 광학체 (100) 에 입사한 광에 대한 분광 투과율에 대해서는, 시판되는 분광 광도계 (예를 들어, 니혼 분광 제조 V-770, V-570, 올림푸스 제조 USPM-CS01 등) 를 사용하여 측정할 수 있다. 상기 올림푸스 제조 USPM-CS01 의 분광 광도계를 사용한 측정법으로는, 투과 유닛을 사용하여 380 ㎚ ∼ 1050 ㎚ 의 파장 대역의 측정을 실시하고, 광량은 180 (임의의 값) 으로 할 수 있다.
또한, 근적외광에 대한 흡수 성능을 보다 높이는 관점에서, 상기 광학체 (100) 의, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율은, 50 ％ 이하인 것이 바람직하고, 40 ％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율에 대해서는, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 분광 투과율의 최저값이고, 최저값이 60 ％ 미만이면 일부의 파장에 있어서 분광 투과율이 60 ％ 이상인 것도 허용된다. 단, 보다 높은 레벨로 근적외광의 흡수 성능을 향상시키는 관점에서는, 적어도 720 ∼ 1000 ㎚ 의 파장 영역에 있어서 60 ％ 미만인 것이 바람직하다.
또한, 광학체 (100) 에 입사한 광에 대한 분광 투과율에 대해서는 시판되는 분광 광도계 (예를 들어, 니혼 분광 제조 V-770, V-570 등) 를 사용하여 측정할 수 있다.
이하, 본 발명의 광학체 (100) 의 일 실시형태의 구성 부재에 대해 설명한다.
(기판)
본 발명의 광학체 (100) 는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 기재 (20) 를 구비한다.
여기서, 상기 기재 (20) 는, 기본적으로는 투명한 기판이다. 투명한 기판을 사용함으로써, 광의 투과성 등에 악영향을 미치는 경우가 없다.
또한, 본 명세서에 있어서 「투명」이란, 사용 대역 (가시광 및 근적외광의 대역) 에 속하는 파장의 광의 투과율이 높은 것을 의미하고, 예를 들어, 당해 광의 투과율이 70 ％ 이상인 것을 의미한다.
상기 기재 (20) 의 재료로는, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 각종 유리, 화학 강화 유리, 석영, 수정, 사파이어, 폴리메타크릴산메틸 (PMMA), 시클로올레핀 폴리머, 시클로올레핀코 폴리머 등을 들 수 있고, 광학체 (100) 에 요구되는 성능 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 상기 기재 (20) 로서 백판 유리를 사용하여 검증하고 있다.
또, 상기 기재 (20) 의 형상에 대해서는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 평탄한 표면을 갖고, 크기나 형태에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 광학체 (1) 에 요구되는 성능 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같은 평판상이나, 렌즈상의 곡면 형상 등으로 할 수도 있다.
또한, 상기 기재 (20) 의 두께에 대해서도, 특별히 한정은 되지 않고, 예를 들어 0.1 ∼ 2.0 ㎜ 의 범위로 할 수 있다.
(수지층)
본 발명의 광학체 (100) 는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 기재 (20) 상에 형성된 수지층 (30) 을 구비한다.
그리고, 본 발명의 광학체 (100) 에서는, 상기 수지층 (30) 이 색소를 포함한다.
상기 수지층 (30) 이 색소를 포함함으로써, 특정 파장을 갖는 광의 흡수 성능을 높일 수 있는 점에서, 근적외광에 대한 분광 투과율을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 상기 수지층 (30) 은, 상기 기재 (20) 와 후술하는 반사 방지층 (40) 사이에 형성되는 접착층으로서의 역할을 할 수 있고, 유연성이 있는 층이기 때문에, 층 중에 색소를 포함하는 경우여도, 크랙 등의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 상기 수지층 (30) 은, 두께 (T1) 를 적절히 바꿈으로써, 광의 흡수 성능을 원하는 범위로 제어할 수 있다.
한편, 종래의 광학체 (110) 에서는, 도 3(a) 및 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 반사 방지층 (41) 중에 색소를 함유시키는 것이 일반적이었다.
그 경우, 상기 반사 방지층 (41) 의 설계상, 상기 반사 방지층 (41) 이 수 ㎛ 정도로 얇은 경우 (도 3(a)) 에는, 상기 색소를 충분히 함유할 수 없어 원하는 광 흡수 성능이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.
또, 상기 반사 방지층 (41) 은 상기 수지층 (30) 에 비해 유연성이 없기 (탄성률이 높기) 때문에, 상기 반사 방지층 (41) 을 두껍게 한 경우에는, 크랙이 발생할 우려가 있어, 충분한 내구성을 확보할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 상기 수지층 (30) 은, 색소를 함유하는 것 이외에는 특별히 한정은 되지 않고, 요구되는 성능에 따라 적절히 조정을 실시할 수 있다.
예를 들어, 상기 수지층 (30) 중에 함유되는 색소의 종류나 함유량, 또, 상기 수지층 (30) 을 구성하는 수지의 종류나, 모노머 및 올리고머의 종류, 중합 개시제나 첨가제의 종류 및 함유량, 자외선 경화성 수지를 재료로서 사용하는 경우에는 자외선의 조사 시간 등을 조정할 수 있다.
또, 상기 수지층에 있어서의 색소의 함유량으로는, 특별히 한정은 되지 않지만, 30 질량％ 이하가 적합한 것으로 한다. 30 질량％ 를 초과하면, 분산이 충분하지 않아 경화가 불완전해질 우려나, 신뢰성 시험 후의 블리드 아웃의 우려가 있다.
상기 색소는, 광을 흡수하기 위해서 상기 수지층 (30) 중에 함유된다. 색소의 종류에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 흡수하는 광의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
예를 들어, 근적외광을 효율적으로 흡수하는 관점에서는, 폴리메틴 골격을 늘린 시아닌 색소, 알루미늄이나 아연을 중심에 갖는 프탈로시아닌계 화합물, 각종 나프탈로시아닌계 화합물, 평면 4 배위 구조를 갖는 니켈 디티올렌 착물, 스쿠아륨 색소, 퀴논계 화합물, 디임모늄 화합물, 아조 화합물 등을 함유하는 것이 바람직하고, 이들 중에서도, 적어도 프탈로시아닌계 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은, 1 종 단독으로 사용할 수도 있고, 복수종을 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 프탈로시아닌계 화합물에 대해서는, 구리계 프탈로시아닌 화합물 (프탈로시아닌 블루) 이나, 고염소화 구리계 프탈로시아닌 화합물 (프탈로시아닌 그린), 브롬화 염소화 구리계 프탈로시아닌 화합물 등을 들 수 있다. 이들 프탈로시아닌계 화합물은, 1 종 단독으로 사용할 수도 있고, 복수종을 혼합하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기 색소에 대해서는, 상기 서술한 각 색소를 조제하여 얻을 수도 있지만, 시판되는 색소를 구입할 수도 있다.
또, 상기 색소의 함유량에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 요구되는 성능 (탄성률, 제조성 등) 에 따라 적절히 조정하는 것이 가능하다.
상기 색소 이외의, 상기 수지층 (30) 을 구성하는 재료에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 요구되는 성능 (탄성률, 제조성 등) 에 따라 적절히 선택할 수 있다.
예를 들어, 상기 수지층 (30) 의 수지로서, 경화 반응에 의해 경화되는 수지 조성물을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 상기 수지층 (30) 은, 자외선 경화성 접착제로 형성되는 것이 바람직하다. 높은 접합성을 실현할 수 있음과 함께, 양호한 유연성을 얻을 수 있기 때문이다. 상기 자외선 경화성 수지에 대해서는, 예를 들어, 자외선 경화성 아크릴레이트계 수지, 자외선 경화성 에폭시계 수지 등을 들 수 있다.
또한, 상기 수지층 (30) 의 형성 방법에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 상기 수지층 (30) 이 자외선 경화성 접착제로 이루어지는 층 인 경우에는, 상기 자외선 경화성 접착제를 후술하는 반사 방지층 (40) 과 압착시킨 상태로 자외선을 조사함으로써, 수지층 (30) 을 형성할 수 있다.
또, 상기 수지층 (30) 의 형상에 대해서는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 적어도 반사 방지층 (40) 과 접하는 면에 미세 요철 구조를 갖는다. 상기 수지층 (30) 의 미세 요철 구조에 대해서는, 후술하는 반사 방지층 (40) 의 미세 요철에 따라 형성되는 것이기 때문에, 요철의 형성 피치나 요철 높이 등의 조건에 대해서는, 후술하는 반사 방지층 (40) 중에서 설명하는 조건과 동일하다. 또한, 상기 수지층 (30) 의 표면 형상은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 반사 방지층 (40) 과 접하는 면을 평탄하게 할 수도 있다.
또한, 상기 수지층 (30) 의 반사 방지층 (40) 과 접하는 면과는 반대의 면은, 통상적으로, 평탄하게 되어 있다. 단, 상기 수지층 (30) 이 접하는 기재 (40) 의 표면 형상에 따라, 적절히 변경하는 것도 가능하다.
또한, 상기 수지층 (30) 의 두께 (T1) 는, 보다 확실하게 광의 흡수 성능을 높일 수 있는 관점에서, 어느 정도의 두께를 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는, 1 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 2 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.
또, 상기 수지층 (30) 의 두께 (T1) 는, 광학체 (100) 의 박막화의 관점에서, 30 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 10 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 수지층 (30) 의 두께 (T1) 는, 적층 방향에 있어서 상기 수지층 (30) 의 두께가 가장 큰 지점의 두께 (T1) 로 한다. 도 1(a) 및 1(b) 에서는, 상기 반사 방지층 (40) 과 접하는 면에 미세 요철 구조를 갖는 경우에는 볼록부의 정점으로부터 상기 기재 (20) 와의 계면까지의 거리이다.
추가로 또, 크랙 등의 발생을 방지하고, 광학체의 내구성을 높이는 관점에서, 상기 수지층 (30) 의 저장 탄성률은, 상기 반사 방지층 (40) 의 저장 탄성률보다 작은 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 수지층 (30) 의 저장 탄성률이 2000 ㎫ 이하인 것이 바람직하고, 1500 ㎫ 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 상기 수지층 (30) 의 제조 용이성의 관점에서는, 상기 수지층 (30) 의 저장 탄성률이, 100 ㎫ 이상인 것이 바람직하다.
(반사 방지층)
본 발명의 광학체 (100) 는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 수지층 (30) 상에 형성된, 적어도 일방의 면에 미세 요철 구조 (모스아이 구조) 를 갖는 반사 방지층 (40) 을, 추가로 구비한다.
상기 반사 방지층 (40) 이 미세 요철 구조를 가짐으로써, 반사광의 발생을 억제할 수 있어, 광학체 (100) 의 반사 방지 성능 및 투과성을 높이는 것이 가능해진다.
상기 반사 방지층 (40) 은, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 적층 방향의 양면에 미세 요철 구조를 가질 수도 있고, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 편면 (입사면측) 에만 미세 요철 구조를 가질 수도 있다.
단, 보다 우수한 반사 방지 성능 및 투과성을 실현하는 관점에서는, 상기 반사 방지층 (40) 이, 적층 방향의 양면에 미세 요철 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 광학체 (30) 의 미세 요철 구조의, 볼록부 및 오목부의 조건은, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 주기적 (예를 들어, 하운드투스 격자상, 직사각형 격자상) 으로 배치해도 되고, 또, 랜덤하게 요철을 배치하는 것도 가능하다. 또한, 볼록부 및 오목부의 형상에 대해서도 특별히 제한은 없고, 포탄형, 뿔체형, 기둥상, 침상 등이어도 된다. 또한, 오목부의 형상이란, 오목부의 내벽에 의해 형성되는 형상을 의미한다.
여기서, 상기 반사 방지층 (40) 에 형성된 미세 요철 구조는, 가시광선의 파장 이하 (예를 들어, 830 ㎚ 이하) 의 요철 주기 (요철 피치) (P, P') 를 갖는 것이 바람직하다. 상기 미세 요철 구조의 요철 주기 (P, P') 를, 가시광 파장 이하로 하는, 바꾸어 말하면, 상기 미세 요철 구조를 이른바 모스아이 구조로 함으로써, 가시광 영역에 있어서의 반사광의 발생을 억제할 수 있고, 우수한 반사 방지 성능을 실현할 수 있다.
또, 상기 요철 주기 (P, P') 의 상한에 대해서는, 보다 확실하게 가시광선의 반사광을 억제할 수 있는 관점에서, 350 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 280 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 상기 요철 주기 (P, P') 의 하한에 대해서는, 제조성이나, 보다 확실하게 가시광선의 반사광을 억제할 수 있는 관점에서, 100 ㎚ 이상인 것이 바람직하고, 150 ㎚ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 상기 반사 방지층 (40) 에 형성된 미세 요철 구조의 요철 주기 (P, P') 는, 이웃하는 볼록부간 및 오목부간의 거리의 산술 평균값이다. 여기서, 상기 미세 요철 구조의 요철 주기 (P) 는, 예를 들어, 주사형 전자 현미경 (SEM), 혹은 단면 투과형 전자 현미경 (단면 TEM) 등에 의해 관찰 가능하다.
또, 이웃하는 볼록부간 및 오목부간의 거리의 산술 평균값을 도출하는 방법으로는, 예를 들어, 이웃하는 볼록부의 조합, 및/또는, 이웃하는 오목부의 조합을 각각 복수개 픽업하고, 각 조합을 구성하는 볼록부간의 거리 및 오목부간의 거리를 측정하여, 측정값을 평균하는 방법을 들 수 있다.
또한, 상기 반사 방지층 (40) 의 양면에 형성된 미세 요철 구조의 요철 주기 (P, P') 는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 양면에서 동일한 주기 (P = P') 여도 되고, 상이한 주기로 할 수도 있다. 단, 미세 요철 구조의 요철 주기 (P, P') 가, 각각의 면에서 상이한 경우여도, 모두 가시광선의 파장 이하의 요철 주기인 것이 바람직하다.
또, 상기 미세 요철 구조의 평균 요철 높이 (오목부의 깊이) (H, H') 는, 190 ㎚ 이상인 것이 바람직하다. 보다 확실하게, 우수한 반사 방지 성능을 얻을 수 있기 때문이다. 또, 상기 미세 요철 구조의 평균 요철 높이 (H, H') 는, 적층체의 박막화의 관점에서, 320 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 미세 요철 구조의 요철 높이 (H, H') 에 대해서는, 도 1(a) 및 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 오목부의 바닥으로부터 볼록부의 정점까지의 거리이고, 평균 요철 높이에 대해서는, 몇 군데 (예를 들어 5 개 지점) 의 요철 높이 (H) 를 측정하여, 평균을 산출함으로써 얻을 수 있다.
또, 상기 광학체 (30) 의 미세 요철 구조가 형성되어 있지 않은 미세 요철 구조의 지지 부분의 두께 (오목부의 바닥면으로부터 기재 (20) 와의 계면까지의 두께) 는, 특별히 제한되지 않고, 10 ∼ 9000 ㎚ 정도로 할 수 있다.
또, 상기 반사 방지층 (40) 을 구성하는 재료에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 활성 에너지선 경화성 수지 조성물 (광경화성 수지 조성물, 전자선 경화성 수지 조성물), 열경화성 수지 조성물 등의, 경화 반응에 의해 경화되는 수지 조성물로서, 예를 들어 중합성 화합물과 중합 개시제를 함유하는 수지 조성물을 들 수 있다.
중합성 화합물로는, 예를 들어, (i) 1 몰의 다가 알코올에 대해, 2 몰 이상의 비율의 (메트)아크릴산 또는 그 유도체를 반응시켜 얻어지는 에스테르화물, (ii) 다가 알코올과, 다가 카르복실산 또는 그 무수물과, (메트)아크릴산 또는 그 유도체로부터 얻어지는 에스테르화물 등을 사용할 수 있다.
상기 (i) 로는, 1,4-부탄디올디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메트)아크릴레이트, 트리메틸올에탄트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메트)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴아크릴레이트, 글리세린트리(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메트)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨헥사(메트)아크릴레이트, 트리펜타에리트리톨헵타(메트)아크릴레이트, 아크릴로이모노폴린, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다.
상기 (ii) 로는, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨 등의 다가 알코올과, 말론산, 숙신산, 아디프산, 글루타르산, 세바크산, 푸마르산, 이타콘산, 무수 말레산 등에서 선택되는 다가 카르복실산 또는 그 무수물과, (메트)아크릴산 또는 그 유도체를 반응시켜 얻어지는 에스테르화물 등을 들 수 있다.
이들 중합성 화합물은, 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
또한, 상기 수지 조성물이 광경화성인 경우에는, 광중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르, 벤질, 벤조페논, p-메톡시벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, α,α-디메톡시-α-페닐아세토페논, 메틸페닐글리옥실레이트, 에틸페닐글리옥실레이트, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 1-하이드록시-시클로헥실-페닐-케톤, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등의 카르보닐 화합물 ; 테트라메틸티우람 모노술파이드, 테트라메틸티우람디술파이드 등의 황 화합물 ; 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐-포스핀옥사이드, 벤조일디에톡시포스핀옥사이드 ; 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.
전자선 경화성의 경우에는, 전자선 중합 개시제로는, 예를 들어, 벤조페논, 4,4-비스(디에틸아미노)벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조페논, 메틸오르토벤조일벤조에이트, 4-페닐벤조페논, t-부틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2,4-디에틸티오크산톤, 이소프로필티오크산톤, 2,4-디클로로티오크산톤 등의 티오크산톤 ; 디에톡시 아세토페논, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 벤질디메틸케탈, 1-하이드록시시클로헥실-페닐케톤, 2-메틸-2-모르폴리노(4-티오메틸페닐)프로판-1-온, 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-부타논 등의 아세토페논 ; 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인이소부틸에테르 등의 벤조인에테르 ; 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸포스핀옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀옥사이드 등의 아실포스핀옥사이드 ; 메틸벤조일포르메이트, 1,7-비스아크리디닐헵탄, 9-페닐아크리딘 등을 들 수 있고, 이들 중 1 종 이상을 사용할 수 있다.
열경화성의 경우에는, 열중합 개시제로는, 예를 들어 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 쿠멘하이드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시옥토에이트, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 라우로일퍼옥사이드 등의 유기 과산화물 ; 아조비스이소부티로니트릴 등의 아조계 화합물 ; 상기 유기 과산화물에 N,N-디메틸아닐린, N,N-디메틸-p-톨루이딘 등의 아민을 조합한 레독스 중합 개시제 등을 들 수 있다.
이들 광중합 개시제, 전자선 중합 개시제, 열중합 개시제는 단독으로 사용해도 되고, 이들을 원하는 바에 따라 조합하여 사용해도 된다.
또, 중합 개시제의 양은, 중합성 화합물 100 질량부에 대해 0.01 ∼ 10 질량부가 바람직하다. 이와 같은 범위이면, 경화가 충분히 진행됨과 함께, 경화물의 분자량이 적절해져 충분한 강도가 얻어지고, 또, 중합 개시제의 잔류물 등 때문에 경화물이 착색되는 등의 문제도 발생하지 않는다.
또한, 상기 수지 조성물에는, 필요에 따라, 비반응성의 폴리머나 활성 에너지선 졸 겔 반응성 성분을 포함할 수 있고, 증점제, 레벨링제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 열안정제, 용제, 무기 필러 등의 각종 첨가제를 포함할 수도 있다.
또, 상기 반사 방지층 (40) 의 두께 (T2) 는, 광학체 (100) 의 박막화의 관점에서, 얇게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.0 ㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다.
또한, 상기 반사 방지층 (40) 의 두께 (T2) 는, 반사 방지 성능을 보다 확실하게 얻는 관점에서, 0.2 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다.
(그 밖의 층)
또, 본 발명의 광학체 (100) 는, 필요에 따라, 상기 서술한 기재 (20), 수지층 (30) 및 반사 방지층 (40) 에 더하여, 그 밖의 층도 포함하는 것도 가능하다.
예를 들어, 상기 기재 (20) 와 상기 반사 방지층 (40) 에 사용되는 재료 사이에 굴절률차가 있는 경우, 계면 반사를 억제하기 위해서 굴절률 조정층을 1 층 또는 복수층, 적층시키는 것도 가능하다. 상기 굴절률 조정층의 재료로는, 금속 산화물로 이루어지는 층이나, 일반적인 실란 커플링재제, 자외선 경화성 수지, 열경화성 수지, 용매 등을 함유하는 코팅제를 들 수 있다. 추가로 또, 상기 반사 방지층 (40) 상에 보호층을 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 광학체 (100) 는, 상기 기재 (20) 의 편면에, 상기 서술한 수지층 (30) 및 반사 방지층 (40) 을 형성하고 있지만, 사용의 목적에 따라서, 상기 기재 (20) 의 타방의 면에, 다층 반사 방지막 (다층 AR) 이나 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 추가로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 반사 방지층 (40) 은 내찰상성이나 내오염성에 우려가 있기 때문에, 일반적으로, 표면이 노출되고 또한 오염의 가능성이 있는 장소에서의 사용은 곤란한 경우가 있어, 노출되는 측에 다층 반사 방지막과 같은 고내구성이 있는 것을 적용하는 것이 가능해진다. 또, 광학체 (100) 의 양면으로부터 광이 입사하는 경우에, 우수한 반사 방지 성능을 실현할 수 있다.
추가로 또, 본 발명의 광학체 (100) 는, 상기 반사 방지층 (40) 상에, 추가로 유지 필름 (50) 을 형성할 수도 있다.
여기서, 상기 유지 필름 (50) 은, 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조를 형성하기 위해서 사용되는 필름이다. 상기 유지 필름 (50) 은, 광학체 (100) 의 제조시, 상기 반사 방지층 (40) 과 일체화된 상태에서 사용되고, 광학체 (100) 의 구성 요소가 되는 경우도 있다.
＜적층체＞
다음으로, 본 발명의 적층체에 대해 설명한다.
본 발명의 적층체 (10) 는, 도 4(a) 및 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름 (50) 과,
적어도 일방의 면에, 상기 유지 필름 (50) 의 미세 요철 구조의 형상을 모방하여 형성된 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층 (40) 과,
상기 반사 방지층 (40) 상 (표면 상) 에 형성된, 색소를 포함하는 수지층 (30) 을 구비한다.
본 발명의 적층체 (10) 는, 광학체의 재료로서 사용하였을 때, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성을 높일 수 있음과 함께, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능에 대해서도 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 반사 방지층 (40) 및 상기 수지층 (30) 에 대해서는, 본 발명의 광학체 (100) 중에서 설명한 내용과 동일하다.
상기 유지 필름 (50) 은, 상기 서술한 바와 같이, 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조를 형성하기 위해서 사용되는 필름이다. 상기 유지 필름 (50) 이 가시광선의 파장 이하의 요철 주기를 가짐으로써, 임프린트에 의해 형성된 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조도 가시광선의 파장 이하의 요철 주기를 갖게 되어, 우수한 반사 방지 성능이 얻어진다.
여기서, 상기 유지 필름 (50) 의 재료에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않지만, 상기 반사 방지층 (40) 을 구성하는 경화성 수지 등의 수지를 가압하여, 미세 요철 구조를 성형할 수 있을 정도의 강도를 갖는 것이 바람직하고, 상기 반사 방지층 (40) 을 경화시키기 위한 에너지선 (열선, 자외선 등) 을 투과시킬 수 있는 재료인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 상기 유지 필름 (50) 은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리카보네이트, 트리아세틸셀룰로오스, PMMA 등의 재료로 구성할 수 있다.
또, 상기 유지 필름 (50) 의 미세 요철 구조를 갖는 표면에는, 불소 등을 포함하는 이형막과의 밀착을 향상시키는 것을 목적으로 하여, Si 막이나 ITO (산화 인듐 주석) 막이 형성되어 있어도 된다. 추가로, 상기 유지 필름 (50) 과 상기 반사 방지층 (40) 사이에, 불소 등을 함유하는 이형제의 코팅을 형성할 수도 있다.
또한, 상기 유지 필름 (50) 이 갖는 미세 요철 구조의 요철 주기나, 요철 높이의 조건에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 상기 서술한 반사 방지층 (40) 에 형성하는 미세 요철 구조의 조건에 따라서 결정된다.
＜광학체의 제조 방법＞
다음으로, 본 발명의 광학체의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 광학체의 제조 방법은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름 (50A, 50B) 을, 경화성 수지 (40') 에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 표면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층 (40) 을 제조하는 공정 (도 5(a) ∼ 5(e)) 과,
기재 (20) 상에 색소를 포함하는 경화성 수지 (30') 를 도포한 후, 얻어진 반사 방지층 (40) 을, 상기 색소를 포함하는 경화성 수지 (30') 에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 상기 유지 필름 (50A) 이 부착된 광학체 (100') 를 제조하는 공정 (도 5(f) ∼ 5(g))
을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제조 공정을 거침으로써, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수하고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체를, 확실하고 또한 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다.
반사 방지층 (40) 을 제조하는 공정에 있어서, 상기 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름 (50A, 50B) 에 대해서는, 상기 서술한 바와 같이, 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조를 형성하기 위해서 사용되는 필름이고, 그 조건에 대해서는, 본 발명의 적층체 중에서 설명한 바와 같다.
또, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 상기 유지 필름 (50A, 50B) 의 미세 요철 구조의 상층 (51) 으로서, Si 층이나 ITO 막, 이형제의 코팅 등을 형성할 수도 있다.
또, 반사 방지층 (40) 을 제조하는 공정에 있어서, 상기 유지 필름 (50A, 50B) 을 상기 경화성 수지 (40') 에 가압하는 조건은, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 도 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 상기 유지 필름 (50A, 50B) 에 상기 경화성 수지 (40') 를 사이에 둔 상태에서, 롤에 의한 가압을 실시함으로써, 양측으로부터 유지 필름 (50A, 50B) 을 가압시킬 수 있다.
또한, 반사 방지층 (40) 을 제조하는 공정에 있어서, 상기 경화성 수지 (40') 를 경화시키는 조건에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 요구되는 성능에 따라, 경화성 수지 (40') 및 에너지선의 종류나 조건을 선택할 수 있다. 상기 경화성 수지 (40') 의 종류에 대해서는, 본 발명의 광학체 중에서 설명한 내용과 동일하다. 또, 상기 에너지선의 종류에 대해서는, 예를 들어, 자외선, 열선, 습기 등을 들 수 있고, 경화성 수지 (40') 의 종류에 의해 정해진다. 또한, 상기 에너지선의 조사는, 상기 유지 필름 (50A, 50B) 에 의한 가압 후에 한정되지 않고, 가압과 동일한 타이밍으로 실시할 수도 있다.
상기 경화성 수지 (40') 가 경화된 후, 도 5(e) 에 나타내는 바와 같이, 일방의 유지 필름 (50B) 을 제거함으로써, 상기 반사 방지층 (40) 이 얻어진다. 상기 유지 필름 (50A, 50B) 의 상층 (51) 으로서, 이형제의 코팅이 실시되어 있는 경우에는, 유지 필름 (50B) 을 제거하는 작업이 용이해진다. 또한, 타방의 유지 필름 (50A) 은, 그 후의 공정에서, 상기 색소를 포함하는 경화성 수지 (30') 와 함께, 적층체 (10) 를 형성하고, 광학체 (100') 의 구성 요소가 되기 때문에, 이 공정에서는 제거되지 않는다.
광학체 (100') 를 제조하는 공정에서는, 도 5(f) 에 나타내는 바와 같이, 상기 기재 (20) 상에, 색소를 포함하는 경화성 수지 (30') 가 도포된 후, 상기 유지 필름 (50A) 과 일체화된 반사 방지층 (40) 을, 상기 경화성 수지 (30') 에 가압시킨다.
그 후, 도 5(g) 에 나타내는 바와 같이, 상기 반사 방지층 (40) 을 상기 색소를 포함하는 경화성 수지 (30') 에 가압한 상태에서 경화시키지만, 경화의 조건에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않고, 요구되는 성능에 따라, 경화성 수지 (30') 및 에너지선의 종류나 조건을 선택할 수 있다. 상기 경화성 수지 (30') 의 종류에 대해서는, 본 발명의 광학체 중에서 설명한 내용과 동일하다. 또, 상기 에너지선의 종류에 대해서는, 예를 들어, 자외선, 열선, 습기 등을 들 수 있고, 경화성 수지 (30') 의 종류에 따라 정해진다. 또한, 상기 에너지선의 조사는, 상기 반사 방지층 (40) 에 의한 가압 후에 한정되지 않고, 가압과 동일한 타이밍으로 실시할 수도 있다.
이와 같이 하여 얻어진 광학체 (100') 는, 그 후, 도 5(h) 에 나타내는 바와 같이, 상기 반사 방지층 (40) 에 부착된 유지 필름 (50A) 을 제거함으로써, 이미지 센서 등에 사용되는 양태의 광학체 (100) 를 얻을 수 있다. 또, 얻어진 광학체 (100) 에 대해서는, 필요에 따라, 그 후, 세정 등의 각종 처리를 실시할 수도 있다.
＜광학 디바이스＞
본 발명의 광학 디바이스는, 상기 서술한 본 발명의 광학체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이로써, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 우수한 반사 방지 성능 및 투과성을 실현하면서, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능도 향상시킬 수 있는 결과, 가시광 대역으로부터 근적외 대역까지의 넓은 파장 범위에서의 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 광학 디바이스는, 상기 서술한 본 발명의 광학체를 부품으로서 구비하는 것 이외에는 특별히 한정은 되지 않고, 디바이스의 종류나, 요구되는 성능 등에 따라, 다른 부품을 적절히 구비할 수 있다.
여기서, 상기 광학 디바이스에 대해서는, 특별히 한정은 되지 않는다. 예를 들어, 촬상 소자 혹은 촬상 모듈 등의 디바이스, 이미지 센서, 적외선 등을 사용한 센서 등의 디바이스를 들 수 있고, 이들 디바이스를 구비한, 스마트폰, 퍼스널 컴퓨터, 포터블 게임기, 텔레비전, 비디오 카메라, 자동차·비행기 등의 이동 수단 등도 포함된다. 이들 중에서도, 상기 광학 디바이스는, 이미지 센서인 것이 바람직하다.
상기 이미지 센서 중에, 본 발명의 광학체를 구비하는 경우에는, 그 광학체를 외광 입사부에 형성할 수 있다. 이로써, 가시광 대역으로부터 근적외 대역까지의 넓은 파장 범위에서의 광학 특성을 보다 확실하게 향상시킬 수 있다.
실시예
다음으로, 본 발명을 실시예에 기초하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 하기의 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다.
(비교예 1)
도 3(a) 에 나타내는 바와 같이, 두께 1.1 ㎜ 의 유리 기재 (마츠나미 유리 공업 (주) 제조 「슬라이드 글래스 S1127」) (20) 상에, 저장 탄성률이 2 GPa 이고, 두께 (T2) 가 1 ㎛, 미세 요철 구조의 요철 주기 (P) 가 150 ∼ 230 ㎚ 의 범위, 요철 높이가 200 ㎚ 이고, 근적외광 흡수 재료인 색소를 함유하는 반사 방지층 (40) 을 형성함으로써, 비교예 1 의 샘플이 되는 광학체 (110) 를 제조하였다.
여기서, 반사 방지층 (40) 을 구성하는 경화성 수지에 대해서는, 토아 합성(주) 제조 「UVX-6366」(펜타에리트리톨테트라아크릴레이트를 주제로 한 하드 코트용 수지) 와, 테트라하이드로푸르푸릴알코올 (THFA) 과, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 (HDDA) 를, 6 : 2 : 2 의 비율로 혼합하고, 근적외광 흡수 재료로서 프탈로시아닌 계 색소 (야마다 화학 공업 (주) 「FDN005」) 를 2 질량％, 자외선 경화 개시제인 BASF 사 제조 「Irgacure 184」(1-하이드록시시클로헥실페닐케톤) 를 2 질량％ 첨가한 경화성 수지 조성물을 사용하였다.
또, 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조는, 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름 (50A) 을 사용하여 전사 성형함으로써 형성하였다. 그 유지 필름 (50A) 은, 두께 125 ㎛ 의 투명 폴리에스테르 필름 (토요보 (주) 「코스모샤인 A4300」) 으로 이루어지고, 유지 필름의 미세 요철 구조의 표면에는, 두께 20 ㎚ 의 Si 막을 스퍼터링에 의해 형성한 후, 그 Si 막 상에, 불소 이형제 (3M 사 제조 「Novec (등록상표) 1720」) 를 코팅한 것을 사용하였다. 또한, 비교예 1 의 샘플에서는, 상기 반사 방지층 (40) 은, 편면 (광의 입사면) 만, 미세 요철 구조가 형성되어 있다.
또한, 상기 반사 방지층 (40) 의 형성 조건에 대해서는, 상기 유지 필름 (50A) 을 500 g/가로세로 5 ㎝ 로 가압하고, 가압 후, 점광원 UV 램프 (하마마츠 포토닉스 (주) 「LC-8」) 에 의해 자외선을 1000 mJ 로, 360 초 조사하고, 그 후, 유지 필름 (50A) 을 제거함으로써, 광학체 (110) 를 형성하였다.
(비교예 2)
도 3(b) 에 나타내는 바와 같이, 두께 1.1 ㎜ 의 유리 기재 (마츠나미 유리 공업 (주) 제조 「슬라이드 글래스 S1127」) (20) 상에, 저장 탄성률이 2 GPa 이고, 두께 (T2) 가 3 ㎛, 미세 요철 구조의 요철 주기 (P) 가 150 ∼ 230 ㎚, 요철 높이가 200 ㎚ 이고, 근적외광 흡수 재료인 색소를 함유하는 반사 방지층 (40) 을 형성함으로써, 비교예 2 의 샘플이 되는 광학체 (110) 를 제조하였다.
또한, 그 밖의 조건 (경화성 수지의 조성, 유지 필름 (50A) 의 조건, 반사 방지층 (40) 의 형성 조건 등) 은, 모두 비교예 1 과 동일하다.
(실시예 1)
도 1(a) 에 나타내는 바와 같이, 두께 1.1 ㎜ 의 유리 기재 (마츠나미 유리 공업 (주) 제조 「슬라이드 글래스 S1127」) (20) 상에, 저장 탄성률이 1 GPa 이고, 두께 (T1) 가 5 ㎛ 이고, 근적외광 흡수 재료인 색소를 함유하는 수지층 (30), 저장 탄성률이 2 GPa 이고, 두께 (T2) 가 1 ㎛, 미세 요철 구조의 요철 주기 (P) 가 150 ∼ 230 ㎚ 의 범위, 요철 높이가 200 ㎚ 인 반사 방지층 (40) 을 형성함으로써, 실시예 1 의 샘플이 되는 광학체 (100) 를 제조하였다.
여기서, 반사 방지층 (40) 을 구성하는 경화성 수지에 대해서는, 토아 합성 (주) 제조 「UVX-6366」(펜타에리트리톨테트라아크릴레이트를 주제로 한 하드 코트용 수지) 과, 테트라하이드로푸르푸릴알코올 (THFA) 과, 1,6-헥산디올디아크릴레이트 (HDDA) 를, 6 : 2 : 2 의 비율로 혼합하고, 자외선 경화 개시제인 BASF 사 제조 「Irgacure 184」(1-하이드록시시클로헥실페닐케톤) 를 2 질량％ 첨가한 경화성 수지 조성물을 사용하였다.
또, 상기 반사 방지층 (40) 의 미세 요철 구조는, 도 5(a) ∼ 5(c) 에 나타내는 바와 같이, 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름 (50A, 50B) 을 사용하여 전사 성형함으로서 형성하였다. 그 유지 필름 (50A, 50B) 은, 모두, 두께 125 ㎛ 의 투명 폴리에스테르 필름 (토요보 (주) 「코스모샤인 A4300」) 으로 이루어지고, 유지 필름의 미세 요철 구조의 표면에는, 두께 20 ㎚ 의 Si 막을 스퍼터링에 의해 형성한 후, 그 Si 막 상에, 불소 이형제 (3M 사 제조 「Novec (등록상표) 1720」) 를 코팅한 것을 사용하였다. 또한, 비교예 1 의 샘플에서는, 상기 반사 방지층 (40) 은, 편면 (광의 입사면) 만, 미세 요철 구조가 형성되어 있다.
또한, 상기 반사 방지층 (40) 의 형성 조건에 대해서는, 도 5(c) ∼ 5(d) 에 나타내는 바와 같이, 상기 유지 필름 (50A) 을 500 g/가로세로 5 ㎝ 로 가압하고, 가압 후, 점광원 UV 램프 (하마마츠 포토닉스 (주) 「LC-8」) 에 의해 자외선을 1000 mJ 로, 360 초 조사하고, 그 후, 유지 필름 (50B) 을 제거함으로써, 광학체 (110) 를 형성하였다.
또, 상기 수지층 (30) 에 대해서는, 자외선 경화성 수지 (토아 합성 제조 「17CO-029」) 에, 근적외광 흡수 재료로서 프탈로시아닌계 색소 (야마다 화학 공업 (주) 「FDN005」) 를 2 질량％, 자외선 경화 개시제인 BASF 사 제조 「Irgacure 184」(1-하이드록시시클로헥실페닐케톤) 을 2 질량％ 첨가한 경화성 수지 조성물을 사용하였다.
추가로 또, 상기 수지층 (30) 의 형성 조건에 대해서는, 도 5(f) 에 나타내는 바와 같이, 상기 기재 (20) 상에, 상기 경화성 수지 조성물을 스포이트에 의해 적하·도포한 후, 도 5(g) 에 나타내는 바와 같이, 상기 유지 필름 (50A) 과 일체화된 반사 방지층 (40) 을 500 g/가로세로 5 ㎝ 의 압력으로 가압하고, 가압 후, 평면형 엑시머 램프 (하마마츠 포토닉스 (주) 「EX-400」) 에 의해 자외선을 1000 mJ 로, 360 초 조사함으로써, 광학체 (100') 를 형성하였다. 그 후, 유지 필름 (50A) 을 제거함으로써, 광학체 (100) 를 얻었다.
(실시예 2)
도 1(b) 에 나타내는 바와 같이, 두께 1.1 ㎜ 의 유리 기재 (마츠나미 유리 공업 (주) 제조 「슬라이드 글래스 S1127」) (20) 상에, 저장 탄성률이 1 GPa 이고, 두께 (T1) 가 15 ㎛ 이고, 근적외광 흡수 재료인 색소를 함유하는 수지층 (30), 저장 탄성률이 2 GPa 이고, 두께 (T2) 가 1 ㎛, 미세 요철 구조의 요철 주기 (P) 가 150 ∼ 230 ㎚ 의 범위, 요철 높이가 200 ㎚ 인 반사 방지층 (40) 을 형성함으로써, 실시예 2 의 샘플이 되는 광학체 (100) 를 제조하였다.
또한, 그 밖의 조건 (경화성 수지의 조성, 유지 필름 (50A, 50B) 의 조건, 반사 방지층 (40) 의 형성 조건, 수지층 (30) 의 형성 조건 등) 은, 모두 실시예 1 과 동일하다.
(평가)
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 적층체의 각 샘플에 대해, 이하의 평가를 실시하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
(1) 광학 특성
얻어진 광학체의 각 샘플에 대해, 분광 광도계 (니혼 분광 (주) V-570) 에 의해, 분광 투과 스펙트럼을 측정하였다. 얻어진 결과를 도 6 에 나타낸다.
(2) 내구성
얻어진 광학체의 각 샘플에 대해, -40 ℃ 에서 15 분 유지한 후, 85 ℃ 로 분위기 온도를 3 분으로 상승시키고, 85 ℃ 에서 15 분 유지하는 사이클을, 300 사이클 실시하는 히트 쇼크 시험을 실시하였다. 히트 쇼크 시험 후, 각 샘플의 상태를 광학 현미경으로 관찰하고, 이하의 기준에 따라서 평가하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
○ : 크랙이 발견되지 않는다
× : 크랙이 발견되었다
Figure pct00001
도 1 의 결과로부터, 비교예 및 실시예의 광학체는, 모두 가시광 영역의 파장을 갖는 광에 대해서는, 우수한 투과성을 갖고, 반사 방지 성능도 우수한 것을 알 수 있다. 한편, 근적외 영역의 파장을 갖는 광에 대해서는, 실시예 1 및 2 의 광학체에 대해서는, 모두 투과율을 낮게 억제할 수 있게 되어 있는 (흡수 성능이 우수한) 한편, 비교예 1 및 2 의 광학체에 대해서는, 투과율을 억제할 수 없게 되어 있어, 근적외 영역의 파장을 갖는 광을 충분히 흡수하고 있지 않은 것을 알 수 있다.
또, 표 1 로부터, 본 발명의 범위에 포함되는 비교예 1 및 실시예 1 ∼ 2 의 광학체에 대해서는, 충분한 내구성을 갖는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 2 의 샘플은, 색소를 함유하는 반사 방지층에 크랙이 발생하여, 충분한 내구성이 얻어지지 않은 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수하고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 광학체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명에 의하면, 가시광 대역의 파장을 갖는 광에 대한 반사 방지 성능 및 투과성이 우수하고, 근적외 대역의 파장을 갖는 광에 대한 흡수 성능이 양호한, 적층체 및 이미지 센서를 제공하는 것이 가능해진다.
10 : 적층체
20 : 기재
30 : 수지층
30': 경화성 수지
40, 41 : 반사 방지층
40': 경화성 수지
50, 50A, 50B : 유지 필름
51 : 상층
100, 100' : 광학체
110 : 광학체
T1 : 수지층의 두께
T2 : 반사 방지층의 두께
P, P' : 반사 방지층에 있어서의 미세 요철 구조의 요철 주기
H, H' : 반사 방지층에 있어서의 미세 요철 구조의 요철 높이

Claims (9)

  1. 기재와,
    상기 기재 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층과,
    상기 수지층 상에 형성된, 적어도 일방의 면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 구비한 광학체로서,
    상기 광학체의, 420 ∼ 680 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 평균 분광 투과율이 60 ％ 이상이고, 또한, 750 ∼ 1400 ㎚ 의 파장 영역의 광에 대한 최저 분광 투과율이 60 ％ 미만인 것을 특징으로 하는, 광학체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 방지층은, 양면에 미세 요철 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 광학체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수지층의 저장 탄성률이, 상기 반사 방지층의 저장 탄성률보다 작은 것을 특징으로 하는, 광학체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지층의 두께가, 1 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는, 광학체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 방지층의 두께가, 0.2 ∼ 1.0 ㎛ 인 것을 특징으로 하는, 광학체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 방지층 상에, 추가로 유지 필름이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 광학체.
  7. 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름을, 경화성 수지에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 표면에 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층을 제조하는 공정과,
    기재 상에 색소를 포함하는 경화성 수지를 도포한 후, 얻어진 반사 방지층을, 상기 색소를 포함하는 경화성 수지에 가압한 상태에서 경화시킴으로써, 상기 유지 필름이 부착된 광학체를 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학체의 제조 방법.
  8. 가시광선의 파장 이하의 요철 주기의 미세 요철 구조를 갖는 유지 필름과,
    적어도 일방의 면에, 상기 유지 필름의 미세 요철 구조의 형상을 모방하여 형성된 미세 요철 구조를 갖는 반사 방지층과,
    상기 반사 방지층 상에 형성된, 색소를 포함하는 수지층을 구비하는 것을 특징으로 하는, 적층체.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 광학체를, 외광 입사부에 구비하는 것을 특징으로 하는, 이미지 센서.
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