專利名稱：防反射膜以及光學元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種形成于基材的表面的防反射膜，特別涉及一種對較寬的波長范圍以及較寬的入射角范圍的光線具有優良的防反射特性的防反射膜以及光學元件。
背景技術：
在構成光學設備的透鏡、棱鏡等光學元件基材的表面，以提高光透過率為目的來設置防反射膜。以往，光學設備多數為適合在特定較窄的入射角范圍入射的可見光范圍內的光線的設備，因此在光學元件上設置的防反射膜設計為在該特定較 窄的入射角范圍內具有優良的防反射效果。但是，近年來適用于較寬幅的入射角范圍的光線的光學設備日益増加，這就要求相對于在較寬的入射角范圍并且可見光全部范圍內的光線具有優良的防反射效果。另外，在照相機等成像系統的光學設備中使用的透鏡，對應小型化以及高性能化的要求而正在高數值孔徑化。例如，當照相機物鏡的數值孔徑增大時，透鏡曲率增大而使透鏡周邊的光線入射角度増大。因此，由于透鏡周邊的反射而容易發生幻像等。因此，也要求對在更寬的入射角范圍并且可見光全部范圍內的光線具有優良的防反射效果。例如，專利文獻I (日本國專利申請特開2006-215542號公報)公開了ー種防反射膜，其是從基材側按順序層壓以氧化鋁為主成分的致密層、折射率為I. 33 I. 50的致密層、由介孔ニ氧化硅納米粒子的集合體構成并且折射率為I. 07 I. 18的多孔質層的三層的防反射膜。根據該專利文獻I公開的防反射膜，在可見光的波長范圍即400nm 700nm的范圍具有優良的防反射特性。并且，在專利文獻2(日本國專利申請特開2010-38948號公報)中公開了ー種防反射膜，其是從基材側按順序由致密層以及ニ氧化硅氣凝膠多孔質層構成的雙層結構的防反射膜。在該專利文獻2公開的防反射膜中，使折射率從基材到ニ氧化硅氣凝膠多孔質層順序減小，對較寬的波長范圍以及較寬的入射角范圍的光線具有優良的防反射特性。但是，在上述專利文獻I公開的防反射膜中，當光線的入射角為30度時，相對于波長范圍400nm 700nm的光線，雖然已經實現了 I %以下的反射率但要求進ー步的低反射性。并且，近年來在使用于光學設備的透鏡等中，有的光線入射角達到30度以上，并且波長范圍也進ー步擴大化，因此可以想象，在該防反射膜中對更寬的波長范圍以及更寬的入射角的光線，無法取得充分的防反射效果，無法充分抑制幻像等的發生。另外，在形成介孔納米ニ氧化硅多孔質層時，需要在300°C以上實施焙燒處理，可能對基材的形狀或特性造成熱影響。并且，在專利文獻2公開的防反射膜中，盡管使表層成為ニ氧化硅氣凝膠多孔質層，但在作為致密層的SiO2層的表面形成了折射率為I. 15的ニ氧化硅氣凝膠多孔質層吋，由于ニ氧化硅氣凝膠本來的特性而導致無法獲得實用中的耐久性的問題。并且，當ニ氧化硅氣凝膠吸附了水分時會引起結構變化。因此，為了防止水分的吸附，需要用氟化物對ニ氧化硅氣凝膠進行疏水性處理，此時則會導致ニ氧化硅氣凝膠多孔質層的折射率増大。因此，例如在形成ニ氧化硅氣凝膠多孔質層時利用粘合劑，在ニ氧化硅氣凝膠之間進行粘結的情況下，有報告稱為了獲得實用中的耐久性，使折射率為I. 25左右(例如參照「第35屆光學研討會預備稿集」，(社)應用物理學會分科委員會日本光學會主辦，2010年7月，P67-P70)。因此，本發明目的在于提供ー種防反射膜以及光學元件，其對較寬的波長范圍以及較寬的入射角范圍的光線具有優良的防反射特性并且在實用中具有充分的耐久性。
發明內容
本發明人等鋭意研究的結果是，通過采用以下的防反射膜以及光學元件而實現上 述課題。本發明的防反射膜，是設置于基材上的防反射膜，其特征在于，具有由設置于基材上的中間層、以及設置于該中間層表面的低折射率層構成的光學雙層結構，該低折射率層是中空ニ氧化硅經粘合劑粘結而成的層，其折射率n(I)為I. 15以上I. 24以下，該中間層的折射率n(2)當將基材的折射率設定為n(sub )時，滿足下述式⑴的關系
n(1) X Vn(sub) X 0.930^n(2)^n(1) x 7n(sub) x 0.985 ■ ■ .(1)。在本發明的防反射膜中，為了形成低折射率層內的上述空隙而優選上述中空ニ氧化硅所占的體積為30體積％以上99體積％以下。此時，所謂中空ニ氧化硅所占的體積是指在低折射率層內、包含中空部的中空ニ氧化硅球的全體所占的體積。這里，該低折射率層內的中空ニ氧化硅所占體積優選為90體積％以下，更優選為60體積％以上。在本發明的防反射膜中，在上述低折射率層內，優選存在除上述中空ニ氧化硅內的中空部以外的空隙部。在本發明的防反射膜中，優選中空ニ氧化硅粒子的平均粒徑為5nm以上IOOnm以下，中空ニ氧化硅粒子的外側經粘合劑覆蓋。在本發明的防反射膜中，上述低折射率層的折射率n(l)優選為I. 17以上I. 23以下。在本發明的防反射膜中，上述中間層的折射率n(2)優選滿足下述式⑵的關系
_7] n(1)x Vn(sub) X0.940^n(2)^n(1)x Vn(sub)x0.970_ ■ -(2)。在本發明的防反射膜中，上述低折射率層的光學膜厚優選為IOOnm以上ISOnm以下。在本發明的防反射膜中，上述中間層的光學膜厚優選為IOOnm以上ISOnm以下。在本發明的防反射膜中，上述中間層可以是在設計中心波長中滿足上述式(I)的關系的多層結構的等效膜。這里，設計中心波長可以是在400nm 700nm的范圍內確定的任意波長。在本發明的防反射膜中，上述低折射率層優選是使用中空ニ氧化硅、與作為粘合劑成分的樹脂材料或金屬醇鹽所形成的層。在本發明的防反射膜中，優選相對于入射角0度的波長400nm以上800nm以下的光線的反射率為0. 5%以下，相對于入射角45度以下的波長400nm以上680nm以下的光線的反射率為0.7%以下。在本發明的防反射膜中，在上述低折射率層的表面可以設置折射率n(3)為I. 30以上2. 35以下并且膜厚為Inm以上30nm以下的功能層。在本發明的防反射膜中，上述基材優選是光學元件基材。本發明的光學元件，特征在于，具有上述記載的防反射膜。發明效果根據本發明，基于由將中空ニ氧化硅經粘合劑粘結而成的折射率n(l)為I. 10以上I. 24以下的低折射率層、以及在將基材的折射率設定為n (sub)的情況下具有滿足式(I) 的關系的較寬的折射率n(2)的中間層的雙層結構所形成的防反射膜，能夠提供對較寬的波長范圍以及較寬的入射角范圍的光線具有優良的防反射特性并且在實用中具有充分的耐久性的防反射膜。
圖I表示本發明的防反射膜的層架構的模式圖。圖2(a)表示低折射率層的構成材料即中空ニ氧化硅結構的模式圖、圖2(b)表示低折射層結構的模式圖。圖3(a)表示本發明的防反射膜的低折射率層的表面的SEM相片以及圖3(b)表示防反射膜的斷面的SEM相片。圖4表示由實施例I制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖5表示由實施例2制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖6表示由實施例3制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖7表示由實施例4制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖8表示由實施例5制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖9表示由實施例6制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖10表示由實施例7制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖11表示由實施例8制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖12表示由實施例9制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖13表示由實施例10制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖14表示由比較例I制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖15表示由比較例2制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。圖16表示由比較例3制造的防反射膜的反射特性的曲線圖。符號說明10:防反射膜11:中間層12 :低折射率層13:中空ニ氧化硅14 :粘合劑20 :基材30:功能層
具體實施例方式以下對本發明的防反射膜以及光學元件的實施方式進行說明。I、防反射膜10
首先，參照圖I對本發明的防反射膜10的架構進行說明。本發明的防反射膜10，是設置于基材20的防反射膜10，其特征在于，具有由設置于基材20的中間層11、以及設置與該中間層11表面的低折射率層12構成的光學雙層結構，該低折射率層12是中空ニ氧化硅(中空ニ氧化硅粒子)13經粘合劑14粘結而成的層，其折射率n (I)為I. 15以上1.24以下，該中間層11的折射率n(2)當將基材20的折射率設定為n(sub)時，滿足下述式(I)的關系。即，本發明的防反射膜10，將由作為表層的低折射率層12、以及配置于表層與基材20之間的中間層11構成的光學雙層結構作為主要的光學架構，既可以由該雙層結構來構成防反射膜10，也可以在該防反射膜10的表面在不妨礙該防反射膜10的防反射效果的情況下設置后述的功能層16。
權利要求
1.一種防反射膜，為設置于基材上的防反射膜，其特征在于， 具有由設置于基材上的中間層、以及設置于該中間層表面的低折射率層構成的光學雙層結構， 該低折射率層是中空二氧化硅經粘合劑粘結而成的層，其折射率n(l)為I. 15以上I.24以下， 該中間層的折射率n(2)當將該基材的折射率設定為n(sub)時，滿足下述式(I)的關系
2.根據權利要求I所述的防反射膜，其特征在于， 在上述低折射率層中上述中空二氧化硅所占的體積為30體積％以上99體積％以下。
3.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 在上述低折射率層內，存在除上述中空二氧化硅內的中空部以外的空隙部。
4.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 中空二氧化娃粒子的平均粒徑為5nm以上IOOnm以下，中空二氧化娃粒子的外側經粘合劑覆蓋。
5.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述低折射率層的折射率n (I)為I. 17以上1.23以下。
6.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述中間層的折射率n(2)滿足下述式(2)的關系
7.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述低折射率層的光學膜厚為IOOnm以上180nm以下。
8.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述中間層的光學膜厚為IOOnm以上180nm以下。
9.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述中間層是在設計中心波長中滿足上述式(I)的關系的多層結構的等效膜。
10.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述低折射率層是使用中空二氧化硅、與作為粘合劑成分的樹脂材料或金屬醇鹽所形成的層。
11.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 相對于入射角0度的波長400nm以上SOOnm以下的光線的反射率為0. 5%以下，相對于入射角45度以下的波長400nm以上680nm以下的光線的反射率為0.7%以下。
12.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 在上述低折射率層的表面具有折射率n(3)為I. 30以上2. 35以下并且膜厚為Inm以上30nm以下的功能層。
13.根據權利要求I或2所述的防反射膜，其特征在于， 上述基材為光學元件基材。
14.一種光學元件，其特征在于，具有權利要求I或2所述的防反射膜 。
全文摘要
本發明的課題在于提供一種防反射膜以及光學元件，其對較寬的波長范圍以及較寬的入射角范圍的光線具有優良的防反射特性，并且在實用中具有充分的耐久性。為了解決上述課題，采用一種防反射膜，其特征在于，具有由設置于基材上的中間層、以及設置于該中間層表面的低折射率層構成的光學雙層結構，該低折射率層是中空二氧化硅經粘合劑粘結的層，其折射率n(1)為1.15以上1.24以下，該中間層的折射率n(2)當將基材的折射率設定為n(sub)時，滿足下述式(1)的關系。
文檔編號B32B9/04GK102736138SQ201210068
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月14日 優先權日2011年3月30日
發明者國定照房, 山下直城, 澀谷穣 申請人:株式會社騰龍