防反射光学部件的制作方法

文档序号:11449245阅读:278来源:国知局
防反射光学部件的制造方法与工艺

本发明涉及一种防反射光学部件。更详细而言,涉及一种用于防止基材的反射的防反射光学部件。



背景技术:

作为防反射光学部件,已知有具有电介质多层膜或防反射膜的光学部件,所述防反射膜在多层膜中具备包括金属微粒层的可见光波长吸收层。例如,专利文献1中记载有多层结构,其依次具有含金属粒子层、折射率为n1的层a及折射率为n2的层b,并且满足下述条件(1-1)或(2-1)中的任一条件。

条件(1-1):满足n1<n2,且下述式(1-1)。

式(1-1)

λ/4+mλ/2<n1×d1<λ/2+mλ/2

(式(1-1)中,m表示0以上的整数,λ表示欲防止反射的波长(单位:nm),n1表示层a的折射率,d1表示层a的厚度(单位:nm)。)

条件(2-1):满足n1>n2,且下述式(2-1)。

式(2-1)

0+mλ/2<n1×d1<λ/4+mλ/2

(式(2-1)中,m表示0以上的整数,λ表示欲防止反射的波长(单位:nm),n1表示层a的折射率,d1表示层a的厚度(单位:nm)。)

专利文献1提供一种能够抑制欲防止反射的波长λ下的反射光的多层结构,其为具备金属微粒层、具有特定的膜厚和折射率的层a、层b的多层结构。

为了得到充分的防反射效果,提出有在比最外层靠内侧的前一层含有吸收材料的防反射光学部件。例如,专利文献2中记载有一种防反射膜,在基材膜上涂布多个薄膜而成的防反射膜中,比最远离基材膜的最外层靠基材膜侧的前一层具有光的吸收性。作为专利文献2的优选方式,记载有如下:在基材膜上涂布多个薄膜而成的防反射膜中,比最远离基材膜的最外层靠基材膜侧的前一层具有光的吸收性,最外层的折射率为1.49~1.52,比最外层靠基材膜侧的前一层的折射率实部为1.45~1.85,比最外层靠基材膜侧的前一层的折射率实部与最外层的折射率实部之差为0.09以下,比最外层向基材膜侧靠近与1层相当的量的层在波长550nm下的消光系数k为0.1<k<5。根据专利文献2,记载有通过这种结构,提供一种反射率较低且耐擦伤性也优异的防反射膜。

非专利文献1中记载有通过在主体介质中含有尺寸小于光的波长λ的客体的超材料来控制折射率。

以往技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2014-046597号公报

专利文献2:国际公开wo2004/031813

非专利文献

非专利文献1:advancedopticalmaterialsvolume3,pages44-48(2015)



技术实现要素:

发明要解决的技术课题

专利文献1是用于为了提高热射线屏蔽剂的透射率而抑制含金属粒子层的反射的结构,作为其课题并没有举出防止基材的反射。本发明人等对专利文献1中所记载的防反射光学部件的性能进行了研究,其结果得知不具备空气/电介质层/超低折射率层/基材顺序的层叠结构,并不能防止基材的反射。

并且,本发明人等对专利文献2中所记载的防反射光学部件的性能进行了研究,其结果得知是显示不出足够低的反射率的防反射光学部件。

非专利文献1中未提及使用超材料来制作防反射光学部件的层叠结构。

本发明要解决的技术课题在于提供一种用于防止基材的反射的防反射光学部件。

用于解决技术课题的手段

本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,其结果发现通过设为如下,即,电介质层、超低折射率层及基材依次层叠而成的层叠结构,且超低折射率层为小于波长的超材料结构,超低折射率层的折射率的实部和物理厚度在特定的范围以下,电介质层的光学厚度在特定的范围,由此能够以新型的光学设计来防止基材的反射。另外,国际公开wo2004/031813中未公开折射率的实部小于1的情况。

用于解决上述课题的具体方法即本发明及本发明的优选方式如下。

[1]一种防反射光学部件,其为用于防止基材的反射的防反射结构,

具有电介质层、超低折射率层及基材依次层叠而成的层叠结构,

超低折射率层具有超材料结构,所述超材料结构中,在主体介质中含有尺寸小于防止反射的光的波长λ的客体,

超低折射率层的折射率的实部n2满足n2<1,

超低折射率层的物理厚度d2满足下述式1,

电介质层满足下述式2;

d2<λ/10……式1

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

d1表示电介质层的物理厚度,n1表示电介质层的折射率的实部,m表示0以上的整数。

[2]根据[1]所述的防反射光学部件中,优选电介质层为最外层。

[3]根据[1]或[2]所述的防反射光学部件中,优选超低折射率层的折射率的虚部k2为2以下。

[4]根据[1]至[3]中任一项所述的防反射光学部件中,优选超材料结构为单层。

[5]根据[1]至[4]中任一项所述的防反射光学部件中,优选客体为扁平状或杆状。

[6]根据[1]至[5]中任一项所述的防反射光学部件中,优选防反射光学部件是客体为金属粒子且金属粒子分散于主体介质中的结构。

[7]根据[6]所述的防反射光学部件中,优选金属粒子包含金、银、铂、铜、铝或含有这些中的一种以上的合金。

[8]根据[1]至[7]中任一项所述的防反射光学部件中,优选防止反射的光的波长λ为400~700nm。

[9]根据[1]至[7]中任一项所述的防反射光学部件中,优选防止反射的光的波长λ超过700nm且为2500nm以下。

[10]一种防反射光学部件的制造方法,其为[1]至[9]中任一项所述的防反射光学部件的制造方法,

所述制造方法包括通过光刻法制造超材料结构的工序。

[11]一种防反射光学部件的制造方法,其为[1]至[9]中任一项所述的防反射光学部件的制造方法,

所述制造方法包括通过自组织化法制造超材料结构的工序。

发明效果

根据本发明,能够提供一种用于防止基材的反射的防反射光学部件。

附图说明

图1是表示本发明的防反射光学部件的一例的剖面的概略图。

图2是用于说明使用了本发明的防反射光学部件的防反射机构的示意图。

图3是用于说明使用了本发明的防反射光学部件的防反射机构的示意图。

图4是含金属粒子层的俯视sem图像。

图5是表示扁平状金属粒子的一例的概略图。

图6是表示扁平状金属粒子的另一例的概略图。

图7是表示扁平状金属粒子的每个纵横比的透射率的波长依赖性的模拟的图。

图8是表示在本发明的防反射光学部件中含有扁平状金属粒子的含金属粒子层的存在状态的概略剖视图,是说明含有扁平状金属粒子的含金属粒子层(也与基材的平面平行)与扁平状金属粒子的主平面(确定当量圆直径d的面)所成的角度(θ)的图。

图9是表示在本发明的防反射光学部件中含有扁平状金属粒子的含金属粒子层的存在状态的概略剖视图,是表示含金属粒子层在防反射结构的深度方向上的扁平状金属粒子的存在区域的图。

图10是表示在本发明的防反射光学部件中含有扁平状金属粒子的含金属粒子层的存在状态的另一例的概略剖视图。

图11是对于实施例1-1~1-8及比较例1的防反射光学部件示出超低折射率层的物理厚度d2与防反射光学部件的反射率之间的关系的图表。

图12是表示对于实施例2-1~2-4的防反射光学部件的反射率的波长依赖性的实验结果的图表。

图13是表示本发明的防反射光学部件的另一方式的剖面的概略图。

图14是表示在本发明的防反射光学部件中超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的一方式的剖面的概略图。

图15是实施例5中所使用的基材和银粒子分散结构的sem图像。

图16是表示在本发明的防反射光学部件中超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的另一方式的剖面的概略图。

具体实施方式

以下,对本发明的防反射光学部件进行详细说明。

以下记载的构成要件的说明有时是基于本发明的代表性实施方式来进行的,但本发明并不限定于这种实施方式。另外,本说明书中,用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。

物体的复折射率(=n-ik)被分为实部n(一般物体的折射率)和虚部k(消光系数)。

“超材料”是指组合相对于电磁波的波长充分小的客体材料(结构、要件)而实现自然界不存在的光学特性的物质。近年来,人造超材料备受瞩目。

“超材料结构”是指在主体介质中埋入有多个设计成特定形状的客体(例如含有金属元素的粒子)的结构。在超材料结构中,若使各个客体的尺寸充分小于光的波长,则成为主体的物质(尤其是客体周边的区域)对于光如均质的物质般起作用而改变各个客体的形状,从而能够控制光学特性。通过超材料结构,能够分别独立地控制介电常数和导磁率。

客体的“尺寸”是指各个客体的长轴长度。

“电介质层”是指对于直流电压起到不导电的绝缘体的作用的层。

[防反射光学部件]

本发明的防反射光学部件为用于防止基材的反射的防反射结构,

具有电介质层、超低折射率层及基材依次层叠而成的层叠结构,

超低折射率层具有超材料结构,所述超材料结构中,在主体介质中含有尺寸小于防止反射的光的波长λ的客体,

超低折射率层的折射率的实部n2满足n2<1,

超低折射率层的物理厚度d2满足下述式1,

电介质层满足下述式2;

d2<λ/10……式1

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

d1表示电介质层的物理厚度,n1表示电介质层的折射率的实部,m表示0以上的整数。

通过这种结构,能够提供一种用于防止基材的反射的防反射光学部件。

以下,对本发明的防反射光学部件的优选方式进行记载。

<防反射机构>

具体说明本发明中使入射光从电介质层的表面侧向防反射光学部件入射时的基材的电介质层侧的界面上的反射光、与电介质层与外界的界面上的反射光及电介质层与超低折射率层的界面上的反射光发生干渉而将其抵消的机制。

图1及图13分别是表示本发明的防反射光学部件的一例的剖面的概略图。

图1所示的例的防反射光学部件1具有电介质层5、超低折射率层4及基材2依次层叠而成的层叠结构,电介质层5为最外层。超低折射率层4在主体介质41中含有客体42。将电介质层5和超低折射率层4统称为防反射结构3a。

图13所示的例子的防反射光学部件1具有电介质层5、超低折射率层4、第2电介质层6及基材2依次层叠而成的层叠结构,电介质层5为最外层。将电介质层5、超低折射率层4、第2电介质层6统称为防反射结构3b。

另外,本发明的防反射光学部件中,电介质层5也可以不是最外层(未图示)。

1.防反射的条件

一般而言,在图2所示的层叠结构中为了引起基材的防反射,关于反射a和反射b,“反射的振幅(大小)”和“反射的相位”需分别满足特定条件。

具体条件如下:

与“反射的振幅(大小)”有关的条件:ra=rb……式11

与“反射的相位”有关的条件:

[数式1]

2.使用超低折射率层时的防反射条件

关于图1所示的例子的防反射光学部件1的防反射条件,替换成用于简化说明的图3来考虑在如图3的情况的结构中的防反射条件。

如下定义图3中的记号。

n1:电介质层的折射率的实部

n2:超低折射率层的折射率的实部

n3:基材的折射率的实部

d1:电介质层的物理厚度

d2:超低折射率层的物理厚度

δ=4π·n2·d2/λ

此时,由以下式定义各界面上的振幅反射率r0及rij。

[数式2]

当超低折射率层的物理厚度极薄时,将图1中的电介质层与超低折射率层的界面上的反射光c和基材的电介质层侧的界面(超低折射率层与基材的界面)上的反射光b合并起来认为是图2中的“反射b”,则能够适用前述防反射条件。

[数式3]

其中,abs[*]表示*的绝对值,im[*]表示*的虚数部。

接着,根据式11~14研究导出对基材的防反射最佳的d1及d2。

当超低折射率层的折射率较小且物理厚度极薄时,超低折射率层的光学厚度将充分小于防止反射的光的波长λ。即,成为δ=4π·n2·d2/λ<<1。此时,关于e,能够进行马克劳林展开,成为

[数式4]

通过将式15代入与“反射的振幅(大小)”有关的式11,得到

[数式5]

导出对基材的防反射最佳的d2。

进而,通过将式16代入式14及式12,能够求出对基材的防反射最佳的d1。

满足这些的d1、d2为对防反射最佳的膜厚,其根据电介质层、超低折射率层及基材的折射率发生变化。

例如,在n1=1.5、n2=0.1、n3=1.5的情况下,成为d1=40nm,d2=24nm。

在该情况下,d1以光学厚度计成为0.11×λ,d2以光学厚度计成为0.004×λ,可知均与通常的防反射结构中所使用的光学层的光学厚度(λ/4)不同。

另外,满足式16的d2及由其导出的d1理论上为最佳的膜厚,当膜厚接近满足式16的膜厚时,能够得到充分的防反射效果。本发明人等改变折射率和膜厚而实施光学模拟,研究了能够得到充分的防反射效果的范围,其结果得知为如下:

d2<λ/10……式1

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

当不满足式1时,由于超低折射率层的反射过大而无法充分抵消。

当不满足式2时,由于相位不匹配而仍无法充分抵消。

另外,式2中,当m=0时,成为

[数式6]

可知薄于一般的防反射结构的电介质层的光学厚度(λ/4)。

已知电介质层的光学厚度越薄,宽频带的防反射效果就越高,本发明能够提供一种不仅具有充分的防反射功能而且还显示宽频带的防反射特性的结构。

在图1的方式的情况下,本发明的防反射光学部件中,将图1中的电介质层与超低折射率层的界面上的反射光c和基材的电介质层侧的界面(超低折射率层与基材的界面)上的反射光b合并起来认为是图2中的“反射b”,能够使其与电介质层5与外界(空气)20的界面上的反射光a发生干渉而将其抵消。

在图13的方式的情况下,本发明的防反射光学部件中,将图13中的电介质层与超低折射率层的界面上的反射光和超低折射率层与第2电介质层的界面上的反射光合并起来认为是图2中的“反射b”,能够使其与电介质层5与外界(空气)10的界面上的反射光a发生干渉而将其抵消。

另外,反射率均为使光相对于表面垂直地入射时的反射率。各图中,为了简单易懂地示出是与从防反射结构中的表面或背面的入射对应的反射,仅出于方便目的而示出从垂直倾斜的入反射轴。

对防反射结构3a的详细结构例进行说明。

如图1所示,防反射结构3a包括:超低折射率层4,多个客体(例如扁平状金属粒子)42分散于主体介质(例如超低折射率层的粘合剂)41中而成;及电介质层5,形成于超低折射率层4的表面4a侧。在此,电介质层5的折射率可以是比基材2的折射率低的折射率,也可以是相同程度的折射率。

防反射结构也可以进一步具备其他层。图13中,示出防反射结构3b包含第2电介质层的方式。

防反射光学部件优选电介质层与超低折射率层直接接触。

防反射光学部件可以如图1所示那样超低折射率层与基材直接接触,也可以如图13所示那样经由其他层而层叠。

<防止反射的光的波长λ>

防止反射的光的波长λ能够根据目的任意地设定。

本发明的防反射光学部件中,从可见光的防反射的观点考虑,优选防止反射的光的波长λ为400~700nm。并且,本发明的防反射光学部件中,从近红外光的防反射的观点考虑,优选防止反射的光的波长λ超过700nm且为2500nm以下。此外。能够以横跨可见光和近红外光的频带的方式例如将防止反射的光的波长λ设为具有肉眼能见度的380nm~780nm。通常,将不是单波长而是在某一波长范围的光例如包含可见光频带的白色光等用作入射光。

以下,对防反射光学部件的各要件进行详细说明。

<基材>

作为基材2并没有特别限制,能够根据目的适当选择。基材优选为对可见光的入射光为光学上透明的透明基材。作为基材2,优选可见光透射率为70%以上的基材,进一步优选可见光透射率为80%以上的基材。

作为这种基材,能够使用各种玻璃、薄膜等。

基材2可以是单层结构,也可以是层叠结构,大小根据用途确定即可。

作为基材2,例如可以举出含有聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基戊烯-1、聚丁烯-1等聚烯烃树脂;聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯树脂;聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚砜树脂、聚苯醚树脂、苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、醋酸纤维素等纤维素树脂等的薄膜或它们的层叠膜。在这些之中,尤其优选三醋酸纤维素(tac)薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯(pet)薄膜。

基材2的厚度通常为10μm~500μm左右。作为基材2的厚度,进一步优选为10μm~100μm,更优选为20~75μm,尤其优选为35~75μm。若基材2的厚度充分厚,则具有不易引起粘接故障的倾向。并且,若基材2的厚度充分薄,则作为防反射膜而贴合于建材或汽车的窗玻璃时,作为材料的弹性不会过强而具有容易施工的倾向。另外,基材2充分薄,由此可见光透射率增加,具有能够抑制原材料费用的倾向。

当使用薄膜作为基材2时,优选在形成防反射结构的面具备硬涂层。

另外,本说明书中,当使用薄膜作为基材2且在形成防反射结构的面具备硬涂层时,包括硬涂层在内视为基材,基材的折射率是指硬涂层的折射率。

当使用pet薄膜作为基材2时,pet薄膜优选在形成防反射结构的面具备易粘接层。这是因为,通过使用具备易粘接层的pet薄膜,能够抑制在pet薄膜与层叠的层之间产生的菲涅尔反射,能够进一步提高防反射效果。作为易粘接层的膜厚,优选设为相对于欲防止反射的波长,光路长度成为1/4的膜厚。作为具备这种易粘接层的pet薄膜,可以举出torayindustries,inc.制lumirror、toyoboco.,ltd.制cosmoshine等。

<超低折射率层>

本发明的防反射光学部件具有电介质层、超低折射率层及基材依次层叠而成的层叠结构,

超低折射率层具有在主体介质中含有尺寸小于防止反射的光的波长λ的客体的超材料结构,

超低折射率层的折射率的实部n2满足n2<1,

超低折射率层的物理厚度d2满足下述式1;

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

d1表示电介质层的物理厚度,n1表示电介质层的折射率的实部,m表示0以上的整数。

本说明书中,“超低折射率层”是指折射率的实部小于1的层。

本发明的防反射光学部件中,客体的尺寸小于防止反射的光的波长λ,优选为防止反射的光的波长λ的0.5倍以下,更优选为0.4倍以下,尤其优选为0.3倍以下。作为客体尺寸的下限值并没有特别限制,例如优选为防止反射的光的波长λ的0.01倍以上,更优选为0.02倍以上,尤其优选为0.05倍以上。

本发明的防反射光学部件中,优选客体为扁平状或杆状。关于客体为扁平状的情况,优选为图5及图6所示的结构,更优选为图5所示的结构。对客体为扁平状时的优选方式将在后面进行叙述。

当客体为杆状时,优选长轴长度和直径分别在以下范围。

长轴长度小于防止反射的光的波长λ,优选为防止反射的光的波长λ的0.8倍以下,更优选为0.6倍以下,尤其优选为0.5倍以下。作为长轴长度的尺寸的下限值并没有特别限制,例如优选为防止反射的光的波长λ的0.01倍以上,更优选为0.02倍以上,尤其优选为0.05倍以上。

直径小于防止反射的光的波长λ的0.5倍,优选为防止反射的光的波长λ的0.4倍以下,更优选为0.3倍以下,尤其优选0.1倍以下。作为长轴长度的尺寸的下限值并没有特别限制,优选为1nm以上,更优选为2nm以上,尤其优选为5nm以上。

优选本发明的防反射光学部件是客体为金属粒子且金属粒子分散于主体介质中的结构。

从容易将超低折射率层的折射率的实部n2设为小于1的观点考虑,优选金属粒子包含金、银、铂、铜、铝或含有这些中的一种以上的合金,更优选由金、银、铂、铜、铝或含有这些中的一种以上的合金构成。在这些之中,金属粒子尤其优选包含银,更尤其优选由银构成。

本发明的防反射光学部件中,对主体介质并没有特别限制,优选为能够保持客体被分散的状态的材料,更优选为能够保持金属粒子被分散的状态的材料。作为主体介质,优选至少含有聚合物作为粘合剂,还可以进一步含有添加剂。关于主体介质的优选方式将在后面进行叙述。

本发明的防反射光学部件中,超材料结构可以是单层,也可以是层叠体,但从提高防反射效果的观点考虑,优选为单层。作为单层的超材料结构,可以举出后述的含金属粒子层。作为层叠体的超材料结构,可以举出2层以上后述的含金属粒子层层叠而成的结构。

超低折射率层的超材料结构的主体介质可以是与电介质层不同的材料,也可以是相同的材料。

当超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时,超低折射率层和电介质层可以不具有明确形状的界面。当超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时,从剖面观察防反射光学部件时,在相同材料的层内的客体的厚度方向的分布中,将位于中央部的包含80%客体的范围的厚度的部分定义为超低折射率层的超材料结构的主体介质,将相同材料的层内的剩余厚度的部分定义为电介质层。具体而言,利用以下方法确定超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的超低折射率层的物理厚度d2。

首先,在客体之中,将最靠近基材的面(点)设为底面(点),将最远离基材的面(点)设为上表面(点)。接着,将具有靠近基材的底面(点)的10%的客体和具有远离基材的上表面(点)的10%的客体除外,着眼于剩余80%的客体。在剩余80%的客体中,将具有最靠近基材的底面(点)的客体的底面(点)与具有最远离基材的上表面(点)的客体的上表面(点)之间的距离设为超低折射率层的物理厚度d2。

参考图14对确定超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的超低折射率层的物理厚度d2的方法进行说明。图14是表示在本发明的防反射光学部件中超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的一方式的剖面的概略图。图14中,超低折射率层4的超材料结构的主体介质41为与电介质层5相同的材料,超低折射率层4与电介质层5不具有明确形状的界面。图14中,记载有忽略了具有靠近基材的底面(点)的10%的客体和具有远离基材的上表面(点)的10%的客体的剩余80%的客体42。图14中,在客体42之中,具有最靠近基材2的底面(点)的客体42为图14的纸面上的左侧、中央及右侧的客体42,这些客体42的底面(点)位于“超低折射率层4与基材2的界面”。图14中,具有最远离基材2的上表面(点)的客体42为图14的纸面上的右侧的客体42,用“虚线”表示包括图14的纸面上的右侧的客体42的上表面(点)的与基材2平行的面的位置。将该“虚线”与“低折射率层4与基材2的界面”之间的距离设为超低折射率层的物理厚度d2。

超低折射率层的超材料结构的内部中客体的位置并没有特别限制。例如,通过利用光刻法制造超低折射率层的超材料结构,能够使客体位于超低折射率层的基材侧的表面。并且,通过利用自组织化法制造超低折射率层的超材料结构,能够使客体位于超低折射率层的内部或与基材相反一侧的表面。

本发明的防反射光学部件中,超低折射率层的折射率的实部n2满足n2<1,优选为n2<0.9,更优选为n2<0.8。超低折射率层的折射率的实部n2优选为0.01以上,更优选为0.05以上,尤其优选为0.1以上。

本发明的防反射光学部件中,从基材的防反射的观点考虑,优选超低折射率层的折射率的虚部k2为2以下,更优选为1.5以下,尤其优选为1.0以下。

本发明的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足下述式1。

d2<λ/10……式1

超低折射率层的物理厚度d2更优选满足下述式1a。

d2<λ/12……式1a

超低折射率层的物理厚度d2尤其优选满足下述式1b。

d2<λ/15……式1b

超低折射率层4优选为含有多个扁平状金属粒子作为客体的层,优选为在作为主体介质的粘合剂中含有多个扁平状金属粒子而成的含金属粒子层。

以下,以本发明的防反射光学部件的超低折射率层为含金属粒子层的情况为代表例进行说明,但本发明的防反射光学部件的超低折射率层并不限定于含金属粒子层。

图4是含金属粒子层的一例的俯视sem图像。如图4所示,扁平状金属粒子优选相互孤立地分散配置,优选在前述含金属粒子层中,前述多个扁平状金属粒子中的50%以上相互孤立地配置。

另外,优选扁平状金属粒子彼此在厚度方向上不重叠而是以单层配置。

(扁平状金属粒子)

含金属粒子层中所含的多个扁平状金属粒子优选为具有2个对置的主平面的扁平粒子。扁平状金属粒子优选在含金属粒子层的一个表面上偏析。

作为扁平状金属粒子的材料并没有特别限制,能够根据目的适当选择,从可见光的反射率较高的观点考虑,优选银、金、铝、铜、铑、镍、铂等,其中,更优选银。

作为扁平状金属粒子的主平面的形状,例如可以举出六边形状、三角形状、圆形状等。在这些之中,从可见光透射率较高的观点考虑,主平面的形状优选为六边形以上的多边形状~圆形状(是六边形状乃至圆形状的扁平状金属粒子),尤其优选为如图5所示的六边形状或如图6所示的圆形状。

也可以将这些多个形状的扁平状金属粒子2种以上混合使用。

本说明书中,圆形状是指具有后述的平均当量圆直径的50%以上的长度的边的个数在每1个扁平状金属粒子中为0个的形状。作为圆形状的扁平状金属粒子,利用透射型电子显微镜(tem)从主平面的上方观察扁平状金属粒子时无角且为圆形状,则并没有特别限制。

本说明书中,六边形状是指具有后述的平均当量圆直径的20%以上的长度的边的个数在每1个扁平状金属粒子中为6个的形状。另外,关于其他多边形也相同。作为六边形状的扁平状金属粒子,利用透射型电子显微镜(tem)从主平面的上方观察扁平状金属粒子时为六边形状,则并没有特别限制,能够根据目的适当选择,例如六边形状的角可以是锐角,也可以是钝角,但从能够减少可见光范围的吸收的观点考虑,优选钝角。作为角钝的程度并没有特别限制,能够根据目的适当选择。

-平均粒径(平均当量圆直径)及变异系数-

当量圆直径以具有与各个粒子的投影面积相等的面积的圆的直径来表示。各个粒子的投影面积能够通过测定在电子显微镜照片上的面积并以摄影倍率校正的公知的方法来得到。并且,平均粒径(平均当量圆直径)能够通过200个扁平状金属粒子的当量圆直径d的统计而得到粒径分布,从而计算算术平均。扁平状金属粒子的粒径分布中的变异系数能够利用将粒径分布的的标准偏差除以前述平均粒径(平均当量圆直径)的值(%)来求出。

在防反射光学部件中,作为扁平状金属粒子的粒径分布中的变异系数,优选35%以下,更优选30%以下,尤其优选20%以下。从减少防反射结构中的可见光的吸收的观点考虑,优选变异系数为35%以下。

作为扁平状金属粒子的大小并没有特别限制,能够根据目的适当选择,平均粒径优选10~500nm,更优选20~300nm,进一步优选50~200nm。

-扁平状金属粒子的厚度及纵横比-

防反射光学部件中,扁平状金属粒子的厚度t优选为20nm以下,更优选为2~15nm,尤其优选为4~12nm。

粒子厚度t相当于扁平状金属粒子的主平面间距离,例如如图5及图6所示。粒子厚度t能够通过原子力显微镜(afm)或透射型电子显微镜(tem)进行测定。

作为使用了afm的平均粒子厚度的测定方法,例如可以举出在玻璃基材上滴加含有扁平状金属粒子的粒子分散液并进行干燥后测定1个粒子的厚度的方法等。

作为使用了tem的平均粒子厚度的测定方法,例如可以举出如下方法等:在硅基材上滴加含有扁平状金属粒子的粒子分散液并进行干燥之后,进行碳蒸镀或金属蒸镀来实施涂覆处理,并通过聚焦离子束(fib)加工来制作剖面切片,使用tem观察其剖面,由此进行粒子的厚度测定。

本发明中,扁平状金属粒子的平均直径(平均当量圆直径)d相对于平均厚度t之比d/t(纵横比)并没有特别限制,能够根据目的适当选择。

含金属粒子层中的扁平状金属粒子的平均直径相对于平均厚度之比(纵横比)优选为3以上。若扁平状金属粒子的纵横比为3以上,则能够抑制可见光范围的光的吸收,能够充分加大对用于发挥入射到防反射光学部件的光的防反射功能的干渉有帮助的反射光的反射率。

从为了使可见光的入射光从电介质层的表面侧向层叠结构入射时的电介质层的表面上的反射光与电介质层侧的含金属粒子层的界面上的反射光发生干渉而将其抵消,以电介质层侧的含金属粒子层的界面上的反射光的波长范围与前述可见光的入射光的波长范围重叠的方式进行调整,提供显示较低反射率的防反射光学部件的观点考虑,扁平状金属粒子的纵横比优选3~40,更优选5~40。

从减少可见光的吸收和雾度的观点考虑,扁平状金属粒子的纵横比优选3~40,更优选5~40。若纵横比为3以上,则能够抑制可见光的吸收,若小于40,则还能够抑制可见光范围内的雾度。

在此,优选在粘合剂中分散配置多个的扁平状金属粒子的总数中60%以上满足纵横比3以上。

在图7中示出圆形状金属粒子的纵横比变化时的透射率的波长依赖性的模拟结果。作为圆形状金属粒子,对将厚度t设为10nm、将直径d改变为80nm、120nm、160nm、200nm、240nm的情况进行研究。如图7所示,随着纵横比变大,吸收峰(透射率的底部)向长波长侧位移,随着纵横比变小,吸收峰向短波长侧位移。若纵横比小于3,则吸收峰靠近可见光范围,当纵横比为1时吸收峰成为可见光范围。如此,若纵横比为3以上,则能够对可见光提高透射率,因此优选。尤其优选纵横比为5以上。

-面取向-

在含金属粒子层中,扁平状金属粒子的主面优选在相对于含金属粒子层的表面为0°~30°的范围内面取向。即,图8中,优选含金属粒子层的表面与扁平状金属粒子的主平面(确定当量圆直径d的面)或主平面的延长线所成的角度(±θ)为0°~30°。无需扁平状金属粒子的含金属粒子层中所含的所有扁平状金属粒子的主平面在相对于含金属粒子层的表面为0°~30°的范围内面取向。扁平状金属粒子的主面更优选在相对于含金属粒子层的表面角度(±θ)为0°~20°的范围内面取向,尤其优选在0°~10°的范围内面取向。在观察防反射光学部件的剖面时,扁平状金属粒子优选以图8所示的倾斜角(±θ)较小的状态取向。若θ为±30°以下,则防反射光学部件中的可见光的吸收难以增加。

并且,在上述角度θ为0°~±30°的范围内面取向的扁平状金属粒子优选为所有扁平状金属粒子数的50%以上,更优选为70%以上,进一步优选为90%以上。

关于扁平状金属粒子的主平面是否对含金属粒子层的一个表面面取向,例如能够采用制作适当的剖面切片并观察该切片中的含金属粒子层及扁平状金属粒子来进行评价的方法。具体而言,可以举出如下方法等:使用切片机、聚焦离子束(fib)制作防反射光学部件的剖面样品或剖面切片样品,使用各种显微镜(例如,电界放射型扫描电子显微镜(fe-sem)、透射型电子显微镜(tem)等)对其进行观察,根据所得到的图像进行评价。

作为如上制作出的剖面样品或剖面切片样品的观察方法,只要能够确认在样品中,扁平状金属粒子的主平面是否对含金属粒子层的一个表面面取向,则并没有特别限制,例如可以举出使用fe-sem、tem等的方法。在剖面样品的情况下,可以通过fe-sem进行观察,在剖面切片样品的情况下,可以通过tem进行观察。当利用fe-sem进行评价时,优选具有能够明确判断扁平状金属粒子的形状和倾斜角(图8的±θ)的空间分辨度。

-含金属粒子层的厚度、扁平状金属粒子的存在范围-

图9及图10是表示扁平状金属粒子在含金属粒子层中的存在状态的概略剖视图。

关于含金属粒子层的涂布膜厚度,越降低涂布膜厚度,扁平状金属粒子的面取向的角度范围越容易接近0°,越能够减少可见光的吸收,因此优选为100nm以下,更优选为3~50nm,尤其优选为5~40nm。

当含金属粒子层的涂布膜厚度d相对于扁平状金属粒子的平均当量圆直径d为d>d/2时,优选扁平状金属粒子的80个数%以上存在于自含金属粒子层的表面起d/2的范围,更优选存在于d/3的范围,进一步优选扁平状金属粒子的60个数%以上露出于含金属粒子层的一个表面。扁平状金属粒子存在于自含金属粒子层的表面起d/2的范围是指,扁平状金属粒子的至少一部分含于自含金属粒子层的表面起d/2的范围。图9是表示含金属粒子层的厚度d为d>d/2时的示意图,尤其是表示扁平状金属粒子的80个数%以上含于f范围且f<d/2的图。

并且,扁平状金属粒子露出于含金属粒子层的一个表面是指,扁平状金属粒子的一个表面的一部分位于电介质层侧的界面位置。图10是表示扁平状金属粒子的一个表面与电介质层侧的界面一致时的图。

在此,含金属粒子层中的扁平状金属粒子存在分布例如能够通过根据对防反射光学部件剖面进行sem观察而得到的图像来测定。

另外,含金属粒子层的涂布膜厚度d相对于扁平状金属粒子的平均当量圆直径d,优选d<d/2的情况,更优选为d<d/4,进一步优选为d<d/8。越减小含金属粒子层的涂布膜厚度,扁平状金属粒子的面取向的角度范围越容易接近0°,越能够减少可见光的吸收,因此优选。

含金属粒子层中的扁平状金属粒子的等离子共振波长λ(图7中的吸收峰值波长)优选为比欲防止反射的波长长的波长,能够根据目的适当选择,从减少可见光的吸收和雾度的观点考虑,更优选为700nm~2,500nm。

-扁平状金属粒子的面积率-

作为从垂直方向对含金属粒子层进行观察时,扁平状金属粒子的面积的总计值b相对于含金属粒子层的总投影面积a的比例即面积率〔(b/a)×100〕,从能够抑制可见光范围的光的吸收,并能够充分加大对用于发挥入射到防反射光学部件的光的防反射功能的干渉有帮助的反射光的反射率的观点考虑,优选为5~70%,更优选为5%以上且40%以下。

并且,通过将面积率设为10%以上且40%以下,能够进一步抑制可见光范围的光的吸收,并能够进一步加大对用于发挥入射到防反射光学部件的光的防反射功能干渉有帮助的反射光的反射率。

在此,面积率例如能够通过对从上方对防反射光学部件进行sem观察而得到的图像、或通过afm(原子力显微镜)观察而得到的图像进行图像处理来测定。

-扁平状金属粒子的排列-

含金属粒子层中的扁平状金属粒子的排列优选均匀。在此所说的排列的均匀是指,在将相对于各扁平状金属粒子的直至最接近粒子为止的距离(最接近粒子间距离)以扁平状金属粒子的中心间距离进行数值化时,各个扁平状金属粒子的最接近粒子间距离的变异系数(=标准偏差÷平均值)较小。最接近粒子间距离的变异系数越小越优选,优选30%以下,更优选20%以下,更优选10%以下,理想的是0%。当最接近粒子间距离的变异系数充分小时,在含金属粒子层内不易产生扁平状金属粒子的疏密或粒子间的凝聚,具有雾度得到改善的倾向,因此优选。最接近粒子间距离能够通过利用sem等观察含金属粒子层的涂布面来测定。

并且,含金属粒子层与电介质层的边界同样能够利用sem等进行观察来确定,从而能够确定含金属粒子层的厚度d。另外,即使在使用与含金属粒子层中所含的粘合剂相同种类的粘合剂来在含金属粒子层之上形成电介质层的情况下,也通常能够根据进行sem观察而得到的图像来判别与含金属粒子层的边界,从而能够确定含金属粒子层的厚度d。另外,当边界不明确时,将位于最远离基材的位置上的平板金属的表面视为边界。

-扁平状金属粒子的合成方法-

作为扁平状金属粒子的合成方法并没有特别限制,能够根据目的适当选择,例如可以举出化学还原法、光化学还原法、电化学还原法等液相法等作为能够合成六边形状乃至圆形状的扁平状金属粒子的方法。在这些之中,从形状和尺寸可控性的观点考虑,尤其优选化学还原法、光化学还原法等液相法。当扁平状金属粒子为扁平状银粒子(有时也称作银纳米盘)时,可以在合成六边形~三角形状的扁平状银粒子之后,例如进行使用了硝酸、亚硫酸钠等溶解银的溶解物质的蚀刻处理、使用了加热的老化处理等,由此使六角形~三角形状的扁平状金属粒子的角变钝,得到六边形状乃至圆形状的扁平状金属粒子。

当扁平状金属粒子为扁平状银粒子时,作为扁平状金属粒子的合成方法,除此以外,也可以预先在薄膜、玻璃等基材的表面固定籽晶之后,使银在平板上晶体生长。

在防反射光学部件中,为了赋予所希望的特性,扁平状金属粒子可以实施进一步的处理。作为进一步的处理,例如可以举出形成高折射率壳层、添加分散剂、抗氧化剂等各种添加剂等。

(粘合剂)

以下,对超低折射率层的主体介质的优选材料,以超低折射率层为含金属粒子层的情况为例子进行说明。

含金属粒子层中的粘合剂优选含有聚合物,更优选含有透明聚合物。作为聚合物,例如可以举出聚乙烯醇缩乙醛树脂、聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚氯乙烯树脂、(饱和)聚酯树脂、聚氨酯树脂、明胶及纤维素等天然高分子等高分子等。其中,优选主聚合物为聚乙烯醇树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚氯乙烯树脂、(饱和)聚酯树脂、聚氨酯树脂,从容易使扁平状金属粒子的80个数%以上存在于自含金属粒子层的表面起d/2的范围的观点考虑,更优选聚酯树脂或聚氨酯树脂。

粘合剂可以同时使用2种以上。

在聚酯树脂之中,饱和聚酯树脂由于不含双键,因此从能够赋予优异的耐候性的观点考虑尤其优选。并且,从利用水溶性、水分散性的固化剂等使其固化而得到较高的硬度、耐久性、耐热性的观点考虑,更优选在分子末端具有羟基或羧基。

作为聚合物,也能够优选使用能够从商业渠道获得的聚合物,例如可以举出goochemicalco.,ltd.制的作为水溶性聚酯树脂的plascoatz-687、或diccorporation制的作为聚氨酯水溶液的hydranhw-350等。

并且,本说明书中,含金属粒子层中所含的主聚合物是指占据含金属粒子层中所含的聚合物的50质量%以上的聚合物成分。

聚酯树脂及聚氨酯树脂相对于含金属粒子层中所含的扁平状金属粒子的含量优选为1~10000质量%,更优选为10~1000质量%,尤其优选为20~500质量%。

粘合剂的折射率n优选为1.4~1.7。

(其他添加剂)

当含金属粒子层含有聚合物且聚合物的主聚合物为聚酯树脂时,从膜强度的观点考虑,优选添加交联剂。

并且,当含金属粒子层含有聚合物时,从抑制发生凹陷而得到良好面状的层的观点考虑,优选添加表面活性剂。

作为交联剂或表面活性剂,能够使用日本特开2014-194446号公报的0066段中所记载的材料等,该公报的记载被引入本说明书中。

为了防止构成该扁平状金属粒子的银等金属的氧化,含有扁平状金属粒子的含金属粒子层中可以吸附有巯基四唑、抗坏血酸等抗氧化剂。并且,以抗氧化为目的,可以在扁平状金属粒子的表面形成有ni等氧化牺牲层。并且,以阻挡氧为目的,可以用sio2等金属氧化物膜进行涂覆。

含有扁平状金属粒子的含金属粒子层中可以以赋予分散性为目的添加例如季铵盐、胺类等含有n元素、s元素及p元素中的至少任意一种的低分子量分散剂、高分子量分散剂等分散剂。

从维持防反射功能的同时,还改善可见光透射率的观点考虑,优选扁平状金属粒子分散液中含有防腐剂。作为防腐剂的功能或防腐剂的例子,可以参考日本特开2014-184688号公报的0073~0090段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

本发明中,在扁平状金属粒子的制备或再分散工序中,优选使用消泡剂。作为消泡剂的功能或消泡剂的例子,可以参考日本特开2014-184688号公报的0091及0092段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

<电介质层>

本发明的防反射光学部件具有电介质层、超低折射率层及基材依次层叠而成的层叠结构,

电介质层满足下述式2;

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

d1表示电介质层的物理厚度,n1表示电介质层的折射率的实部,m表示0以上的整数。

本发明的防反射光学部件中,优选电介质层为最外层。但是,电介质层为最外层的情况,也包括不对光学性质带来影响的厚度的层存在于电介质层的与超低折射率层相反一侧的表面的情况。不对光学性质带来影响的厚度的层是指防止反射的光的波长λ的1/50倍以下的厚度的层。不对光学性质带来影响的厚度的层优选为防止反射的光的波长λ的1/100倍以下的厚度的层。作为不对光学性质带来影响的厚度的层的例子,例如可以举出1nm厚度的防污层等。

电介质层为最外层时的电介质层的外界可以是空气,也可以是真空,例如可以是与空气相比氮的比例较高的气体等其他介质。电介质层的外界优选为空气。

电介质层的光学厚度(n1×d1。也称为光路长度)优选为能够防止基材的反射的厚度。在此,防止基材的反射是指减少反射光,并不限定于反射光完全消失的情况。

具体而言,本发明的防反射光学部件中,电介质层满足下述式2;

m-λ/8<n1×d1<m+λ/8……式2

m=(4m+1)×λ/8……式3

d1表示电介质层的物理厚度,n1表示电介质层的折射率的实部,m表示0以上的整数。

原理上,作为电介质层5的光学厚度,光路长度(4m+1)×λ/8为最佳,但根据含金属粒子层的条件,最佳值在λ/16~λ/4左右的范围内变化,因此根据层结构适当设定即可。

电介质层更优选满足下述式2a。

m-λ/12<n1×d1<m+λ/12……式2a

电介质层尤其优选满足下述式2b。

m-λ/16<n1×d1<m+λ/16……式2b

具体而言,电介质层5的物理厚度d1优选为400nm以下,当将入射光的波长设为λnm时,光路长度更优选为成为λ/4以下的厚度。光路长度根据电介质层的折射率而变化,因此根据电介质层的材料适当设定即可。

当电介质层5的厚度根据部位而不同时,将电介质层5的物理厚度的平均值设为d1。参考图16对确定电介质层5的厚度根据部位而不同时的电介质层5的物理厚度d1的方法进行说明。图16是表示在本发明的防反射光学部件中,超低折射率层的超材料结构的主体介质为与电介质层相同的材料时的另一方式的剖面的概略图。用“虚线”表示包括图16的纸面上的右侧的客体42的上表面(点)的与基材2平行的面的位置(与图14相同)。图16中,“虚线”与“超低折射率层4与基材2的界面”之间的距离为超低折射率层的物理厚度d2(与图14相同)。按部位求出从图16的“虚线”至电介质层5的与超低折射率层相反一侧的表面(纸面上的上)为止的距离,将其设为每个部位的电介质层5的厚度。求出每个部位的电介质层5的厚度的平均值,将其设为电介质层的物理厚度d1。在图16中,以“虚线”与“单点划线”之间的距离成为电介质层的物理厚度d1的方式示出“单点划线”。

当电介质层5的厚度按部位而不同时,电介质层5的与超低折射率层相反一侧的表面可以如图16所示那样成为追随客体42位置而变动的形状。当电介质层5的与超低折射率层相反一侧的表面为追随客体42位置而变动的形状时,该形状可以是厚度断续变化的矩形形状,也可以是厚度连续变化的波浪形状,优选为波浪形状。

电介质层5的折射率的实部n1并没有特别限制,从减少作为整体的反射光的观点考虑,优选具有小于基材2的折射率或相同程度的折射率的实部。

具体而言,电介质层5的折射率的实部n1优选为1.2~2.0。

从减少吸收并提高透射率的观点考虑,电介质层5的折射率的虚部k1优选为0.3以下,更优选为0.1以下,尤其优选为0。

电介质层5的构成材料并没有特别限制。作为电介质层,例如为通过对含有作为粘合剂的热塑性聚合物、热固性聚合物、能量放射线固化性聚合物、能量放射线固化性单体等的组合物进行热干燥或照射能量放射线而固化的层,可以举出将折射率较低的低折射粒子分散于粘合剂中而成的层、将折射率较低的低折射粒子与单体、聚合引发剂一同进行缩聚或交联而成的层、含有折射率较低的粘合剂的层等。

作为能量放射线固化性聚合物的例子并没有特别限定,可以举出unidiceks-675(diccorporation制紫外线固化型树脂)等。作为能量放射线固化性单体并没有特别限定,优选后述的含氟多官能单体等。

(含氟多官能单体)

设置电介质层时所使用的组合物中可以含有含氟多官能单体。含氟多官能单体是指具有主要包括多个氟原子和碳原子的(但是,一部分可以含有氧原子和/或氢原子)实质上不参与聚合的原子团(以下,也称为“含氟芯部”)、以及经由酯键或醚键等连接基团而具有自由基聚合性、阳离子聚合性或缩聚性等聚合性的具有3个以上的聚合性基团的含氟化合物,优选具有5个以上的聚合性基团,更优选具有6个以上的聚合性基团。

另外,含氟多官能单体优选其氟含量为含氟多官能单体的35质量%以上,更优选为40质量%以上,更进一步优选为45质量%以上。若氟化合物中的氟含量为35质量%以上,则能够降低聚合物的折射率,涂膜的平均反射率下降,因此优选。

具有3个以上的聚合性基团的含氟多官能单体可以是将聚合性基团作为交联性基团的交联剂。

含氟多官能单体可以同时使用2种以上。

以下,举出含氟多官能单体的优选具体例,但本发明并不受这些的限定。

[化学式1]

[化学式2]

m-1~m-13的含氟率分别为37.5质量%、46.2质量%、48.6质量%、47.7质量%、49.8质量%、45.8质量%、36.6质量%、39.8质量%、44.0质量%、35.1质量%、44.9质量%、36.2质量%、39.0质量%。

(含氟聚合物)

含氟多官能单体能够通过各种聚合方法进行聚合而用作含氟聚合物(聚合物)。在进行聚合时,可以均聚或共聚,进而,可以将含氟聚合物用作交联剂。

含氟聚合物可以由多个单体合成。含氟聚合物可以同时使用2种以上。

作为所使用的溶剂,例如可以举出乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、四氢呋喃、二噁烷、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、苯、甲苯、乙腈、二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇等。它们可以单独使用或者将2种以上混合使用。

作为自由基聚合的引发剂,可以是通过热的作用而产生自由基的引发剂、或通过光的作用而产生自由基的引发剂中的任一方式。

作为通过热的作用而引发自由基聚合的化合物,可以参考日本特开2013-254183号公报的0136段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

作为通过光的作用而引发自由基聚合的化合物(光自由基聚合引发剂),可以参考日本特开2013-254183号公报的0137段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

自由基聚合引发剂的添加量只要是自由基反应基团能够引发聚合反应的量,则并没有特别限制,一般而言,相对于固化性树脂组合物中的总固体成分,优选0.1~15质量%,更优选为0.5~10质量%,尤其优选为2~5质量%。

自由基聚合引发剂可以同时使用2种以上。在该情况下,优选自由基聚合引发剂的总量包含于上述质量%中。

聚合温度并没有特别限制,根据引发剂的种类适当调节即可。并且,当使用光自由基聚合引发剂时,无需特意进行加热,但也可以进行加热。

形成含氟聚合物的固化性树脂组合物中,除了上述以外,从皮膜硬度、折射率、防污性、耐水性、耐化学性、光滑性的观点考虑,也能够含有各种添加剂。例如,能够添加(空心)二氧化硅等无机氧化物微粒、硅酮类或氟类防污剂或润滑剂等。当添加这些时,相对于固化性树脂组合物的总固体成分,优选在0~30质量%的范围,更优选在0~20质量%的范围,尤其优选在0~10质量%的范围。

<第2电介质层>

本发明的防反射光学部件可以在基材与超低折射率层之间具备第2电介质层。通过具备第2电介质层,能够进一步提高防反射效果。

作为第2电介质层并没有特别限制,能够根据目的适当选择其种类及形成方法。也优选从作为前述电介质层的构成材料而举出的材料中进行选择。

对第2电介质层的折射率的实部并没有特别限制,从减少作为整体的反射光的观点考虑,优选具有大于基材2的折射率或相同程度的折射率的实部。

对第2电介质层的物理厚度并没有特别限制,能够根据目的选择,为了得到宽频带的防反射效果,优选设为1/5×λ以下。

<硬涂层>

为了附加耐擦伤性,也优选在基材与超低折射率层之间包含具有硬涂性的硬涂层。硬涂层中能够含有金属氧化物粒子或紫外线吸收剂。

作为硬涂层并没有特别限制,能够根据目的适当选择其种类及形成方法,例如可以举出丙烯酸树脂、硅酮树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、氟树脂等热固化型或光固化型树脂等。作为硬涂层的厚度并没有特别限制,能够根据目的适当选择,优选为1μm~50μm。

<粘结剂层>

当在玻璃板贴附防反射光学部件时,优选在防反射光学部件的基材2的背面形成粘结剂层。

该粘结剂层中能够含有紫外线吸收剂。

作为粘结剂层的形成中能够利用的材料并没有特别限制,能够根据目的适当选择,例如可以举出聚乙烯醇缩丁醛(pvb)树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯/丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、硅酮树脂等。它们可以单独使用一种,也可以同时使用两种以上。由这些材料构成的粘结剂层能够通过涂布或层合来形成。

另外,粘结剂层中可以添加抗静电剂、润滑剂、防粘连剂等。

作为粘结剂层的厚度,优选0.1μm~10μm。

<其他层/成分>

本发明的防反射光学部件可以具备除上述各层以外的层。例如可以具备含红外线吸收化合物的层、含紫外线吸收剂的层等。

(紫外线吸收剂)

本发明的防反射光学部件优选具有含有紫外线吸收剂的层。

含有紫外线吸收剂的层能够根据目的适当选择,可以参考日本特开2014-184688号公报的0148~0155段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

(金属氧化物粒子)

防反射光学部件可以为了屏蔽热射线而含有至少一种金属氧化物粒子。

作为金属氧化物粒子的材料并没有特别限制。能够根据目的适当选择,例如可以举出掺锡氧化铟(以下,略记为“ito”。)、掺锑氧化锡(以下,略记为“ato”。)、氧化锌、锑酸锌、氧化钛、氧化铟、氧化锡、氧化锑、玻璃陶瓷、六硼化镧(lab6)、铯钨氧化物(cs0.33wo3,以下略记为“cwo”。)等。在这些之中,从热射线吸收能力优异、能够通过与扁平状金属粒子组合来制造具有宽范围的热射线吸收能力的防反射结构的观点考虑,更优选ito、ato、cwo、六硼化镧(lab6),从屏蔽90%以上1,200nm以上的红外线且可见光透射率为90%以上的观点考虑,尤其优选ito。

作为金属氧化物粒子的一次粒子的体积平均粒径,为了不使可见光透射率下降,优选0.1μm以下。

作为金属氧化物粒子的形状并没有特别限制,能够根据目的适当选择,例如可以举出球状、针状、板状等。

<防反射光学部件的制造方法>

接着,对各层的形成方法进行说明。

(超低折射率层的形成方法)

对超低折射率层的形成方法并没有特别限制。

本发明的防反射光学部件优选通过光刻法制造超低折射率层的超材料结构而成。作为使用了光刻法的制造方法的种类的例子,例如可以举出电子束光刻法、光光刻法、热光刻法、纳米压印法等,优选电子束光刻法。作为使用了光刻法的制造方法的具体工序的例子,例如可以举出以下工序。首先,利用涂布等任意的方法,在基材等任意的下层的表面上形成抗蚀剂,并利用光刻法形成与所希望的客体的位置相对应的抗蚀剂图案。接着,利用溅射或蒸镀等任意的方法,在包括与抗蚀剂图案的非图案部相当的基材上和抗蚀剂图案上的整个面层叠客体的材料之后,利用剥离法等任意的方法除去抗蚀剂图案,将客体配置于所希望的位置。此时,也可以通过蚀刻等方法,选择性除去层叠于客体上的主体介质。然后,利用溅射或蒸镀、涂布等任意的方法形成超低折射率层。另外,也能够通过将主体介质和超低折射率层设为相同的材料来连续形成。

并且,本发明的防反射光学部件中,优选超材料结构通过自组织化法制造而成。作为使用了自组织化法的制造方法,例如可以举出如下方法:在通过浸涂机、模涂机、狭缝涂布机、棒涂机、凹版涂布机等,将含有扁平状金属粒子的分散液(扁平状金属粒子分散液)涂布于基材等任意的下层的表面上的方法之后,利用自组织化法进行面取向。

作为其他使超材料结构的客体面取向的方法,可以举出利用lb膜法、喷涂等方法进行面取向的方法。

另外,为了促进面取向,可以在涂布扁平状金属粒子之后,通过压延辊或层合辊等压接辊。

(电介质层的形成方法)

电介质层5及第2电介质层6优选通过涂布而形成。作为此时的涂布方法并没有特别限定,能够使用公知的方法,例如可以举出通过浸涂机、模涂机、狭缝涂布机、棒涂机、凹版涂布机等涂布含有紫外线吸收剂的分散液的方法等。

(硬涂层的形成方法)

硬涂层优选通过涂布而形成。作为此时的涂布方法并没有特别限定,能够使用公知的方法,例如可以举出通过浸涂机、模涂机、狭缝涂布机、棒涂机、凹版涂布机等涂布含有紫外线吸收剂的分散液的方法等。

(粘结剂层的形成方法)

粘结剂层优选通过涂布而形成。例如,能够层叠于基材、含金属粒子层、紫外线吸收层等下层的表面上。作为此时的涂布方法并没有特别限定,能够使用公知的方法。

制作出将粘结剂预先涂布于剥离膜上并进行干燥而成的薄膜,并将制作出的薄膜的粘结剂面和本发明的防反射结构表面进行层合,由此能够层叠干燥状态的粘结剂层。作为此时的层合方法并没有特别限定,能够使用公知的方法。

<功能性玻璃>

防反射光学部件优选贴合于玻璃(优选玻璃板)。以下,将贴合有本发明的防反射光学部件的玻璃也称为功能性玻璃。

防反射光学部件优选贴附于欲赋予功能性的玻璃板的至少一个表面而使用,更优选贴附于欲赋予功能性的玻璃板的表背面而使用。作为用于窗玻璃等的功能性玻璃,需要1)从一个面的可见光透射率较高(大致为80%以上),视场清晰;2)电波透过性较高,不妨碍移动电话的电波。本发明的防反射光学部件的优选方式中,能够同时满足上述2个要件。

在此,玻璃板优选为以建筑物的窗、橱窗或车窗等用途而使用的玻璃。

由于功能性玻璃具备本发明的防反射光学部件,因此在可见光的宽范围显示较低的反射率。并且,功能性玻璃优选具有电波透过性,根据其优选方式,能够使移动电话等的电波透过,因此能够较佳地使用于建筑物的窗玻璃、橱窗、车窗等。

<功能性玻璃的制作方法>

当使用本发明的防反射光学部件对窗玻璃类赋予功能性时,可以参考日本特开2014-184688号公报的0169段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

对窗玻璃赋予功能性时,也可通过使用层合机设备在玻璃板上机械性贴附本发明的防反射光学部件的称为加热或加压层合等方法来实现。关于加热或加压层合,可以参考日本特开2014-184688号公报的0169段的记载,该公报的记载被引入本说明书中。

实施例

以下,举出实施例对本发明进行进一步具体的说明。

以下实施例所示的材料、使用量、比例、处理内容、处理步骤等只要不脱离本发明的宗旨,则能够适当地进行变更。因此,本发明的范围不应通过以下所示的具体例进行限定性解释。

[实施例1-1~1-8、比较例1-1~1-5]

使用thinfilmcenterinc公司制的多层膜模拟软件“essentialmacleod”,对图3的层结构(基材/超低折射率层/电介质层)的各实施例及比较例的防反射光学部件,如下述表1中所记载那样设定防止反射的光的波长λ(设计波长)、电介质层的折射率的实部n1和虚部k1、电介质层的物理厚度d1、超低折射率层的折射率的实部n2和虚部k2、超低折射率层的物理厚度d2、基材的折射率n3来计算出各实施例及比较例的防反射光学部件的反射率。

<超低折射率层的物理厚度d2依赖性的确认>

针对各实施例及比较例的防反射光学部件的超低折射率层的物理厚度d2,以使波长550nm下的防反射光学部件的反射率最小化的方式对电介质层的物理厚度d1的厚度进行了最佳化。

<反射率的评价>

将防止基材的反射的光的波长λ下的反射率设为4%,按以下基准进行了各实施例及比较例的防反射光学部件的反射率的评价。

a:在防止基材的反射的光的波长λ下,各实施例及比较例的防反射光学部件的反射率小于基材的反射率的一半。

b:在防止基材的反射的光的波长λ下,各实施例及比较例的防反射光学部件的反射率为基材的反射率的一半以上且小于基材的反射率。

c:在防止基材的反射的光的波长λ下,各实施例及比较例的防反射光学部件的反射率大于基材的反射率。

将结果总结于下述表1。

在本说明书的表中示出m=(4m+1)×λ/8。表中的“m=0式2”栏中,当m=0时,防反射光学部件满足式2的情况记载为“y”,不满足的情况记载为“n”。“m=1式2”栏中,当m=1时,防反射光学部件满足式2的情况记载为“y”,不满足的情况记载为“n”。“式1”栏中,防反射光学部件满足式1的情况记载为“y”,不满足的情况记载为“n”。

由实施例1-1~1-8可知,当防反射光学部件满足式1时,即超低折射率层的物理厚度d2小于λ/10时,通过将电介质层的物理厚度d1最佳化,能够得到防反射效果。但是,可知即使在超低折射率层的物理厚度d2的厚度满足式1的实施例中,不满足以下式1a时效果较差(b评价)。

d2<λ/12……式1a

并且,关于实施例1-1~1-8及比较例1的防反射光学部件,将超低折射率层的物理厚度d2与防反射光学部件的反射率之间的关系示于图11。由图11可知,若超低折射率层的物理厚度d2接近m=(4m+1)×λ/8的值,则能够减小防反射光学部件的反射率。

另一方面,由比较例1-1~1-5可知,当防反射光学部件不满足式1时,即超低折射率层的物理厚度d2为λ/10以上时,无法得到防反射效果。

[实施例1-9~1-13、比较例1-6~1-8]

<电介质层的物理厚度d1依赖性的确认>

与实施例1-1同样地进行了以下述表1中所记载的各设定改变电介质层的物理厚度d1时的、波长550nm下的防反射光学部件的反射率的评价。

将结果总结于下述表1。

由实施例1-9~1-13可知,当电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2时,能够得到防反射效果。

另一方面,可知当电介质层的光学厚度(n1×d1)不满足式2时,无法得到防反射效果。

[表1]

[实施例1-14~1-16、比较例1-9~1-12]

<对超低折射率层的折射率的实部n2的依赖性>

当以下述表2中所记载的各设定改变超低折射率层的折射率的实部n2时,与实施例1-1同样地进行了波长550nm下的防反射光学部件的反射率的评价。

将结果总结于下述表2。

由实施例1-14~1-16可知,当超低折射率层的折射率的实部n2<1时,能够与n2的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

另一方面,由比较例1-9~1-12可知,当超低折射率层的折射率的实部n2>1时,在超低折射率层的折射率的虚部k2=0时及k2≠0时,都无法得到防反射效果。

[实施例1-17~1-19]

<对超低折射率层的折射率的虚部k2的依赖性>

当以下述表2中所记载的各设定改变超低折射率层的折射率的虚部k2时,与实施例1-1同样地进行了波长550nm下的防反射光学部件的反射率的评价。

将结果总结于下述表2。

由实施例1-17~1-19可知,能够与超低折射率层的折射率的虚部k2的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

但是,可知超低折射率层的折射率的虚部k2>2.0时效果较差(b评价)。

[实施例1-20~1-22]

<对基材的折射率n3的依赖性>

当以下述表2中所记载的各设定改变基材的折射率n3时,以使波长550nm下的防反射光学部件的反射率最小化的方式对电介质层的物理厚度d1、超低折射率层的物理厚度d2的厚度进行了最佳化。

将结果总结于下述表2。

由实施例1-20~1-22可知,能够与基材的折射率n3的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

[实施例1-23~1-27]

<对电介质层的折射率的实部n1的依赖性>

当以下述表2中所记载的各设定改变电介质层的折射率的实部n1时,以使波长550nm下的防反射光学部件的反射率最小化的方式对电介质层的物理厚度d1、超低折射率层的物理厚度d2的厚度进行了最佳化。

将结果总结于下述表2。

由实施例1-23~1-27可知,能够与电介质层的折射率的实部n1的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

[实施例1-28~1-30]

<对防止反射的光的波长λ的依赖性>

当以下述表2中所记载的各设定改变防止反射的光的波长λ(设计波长λ)时,以使波长λ下的防反射光学部件的反射率最小化的方式对电介质层的物理厚度d1、超低折射率层的物理厚度d2的厚度进行了最佳化。

将结果总结于下述表2。

由实施例1-28~1-30可知,能够与λ的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

[表2]

[实施例2-1~2-4]

当在下述表3中所记载的各设定中m=0~3的各情况下,在满足式2的电介质层的光学厚度下,与实施例1-1同样地进行了波长550nm下的防反射光学部件的反射率的评价。

将结果总结于下述表3。本说明书的表中,“m=2式2”栏中,当m=2时,防反射光学部件满足式2的情况记载为“y”,不满足的情况记载为“n”。“m=3式2”栏中,当m=3时,防反射光学部件满足式2的情况记载为“y”,不满足的情况记载为“n”。

由实施例2-1~2-4可知,能够与m的值无关地得到防反射效果。此时,各实施例的防反射光学部件中,超低折射率层的物理厚度d2满足式1,且电介质层的光学厚度(n1×d1)满足式2。

并且,将此时的400nm~700nm下的反射率示于图12。由图12可知,m=0的情况为能够在最宽频带得到防反射效果的最佳模式。

[表3]

[实施例3-1]

首先,对各实施例的防反射光学部件的制作中所使用的各种涂布液的制备及评价进行说明。

<银扁平粒子分散液a的制备>

向ntkr-4制的反应容器(nipponmetalindustryco.,ltd.制)中计量离子交换水13l,使用具备在sus316l制的轴上安装有ntkr-4制的螺旋桨4片及ntkr-4制的桨叶4片的搅拌机的腔室,一边搅拌一边添加10g/l的柠檬酸三钠(无水物)水溶液1.0l并保温为35℃。进一步,向该反应容器中添加8.0g/l的聚苯乙烯磺酸水溶液0.68l,再添加了使用0.04mol/l的氢氧化钠水溶液制备成23g/l的氢化硼钠水溶液0.041l。进一步,向该反应容器中以5.0l/分钟添加了0.10g/l的硝酸银水溶液13l。

进一步,向该反应容器中添加了10g/l的柠檬酸三钠(无水物)水溶液1.0l和离子交换水11l,再添加了80g/l的对苯二酚磺酸钾水溶液0.68l。将搅拌提高至800rpm(每分钟转速:revolutionsperminute),再向该反应容器中以0.95l/分钟添加了0.10g/l的硝酸银水溶液8.1l之后,降温至30℃。

进一步,向该反应容器中添加了44g/l的甲基对苯二酚水溶液8.0l,接着,添加了后述的40℃的明胶水溶液所有量。将搅拌提高至1200rpm,再向该反应容器中添加了后述的亚硫酸银白色沉淀物混合液所有量。

在制备液的ph变化停止的阶段,以0.33l/分钟添加了1mol/l的naoh水溶液5.0l。然后,再向该反应容器中添加了2.0g/l的1-(间磺苯基)-5-巯基四唑钠水溶液(使用naoh和柠檬酸(无水物)调整为ph=7.0±1.0后进行溶解而成)0.18l,再添加了70g/l的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮(用naoh将水溶液调节为碱性之后进行溶解而成)0.078l。如此制备出银扁平粒子分散液a。

(明胶水溶液的制备)

向sus316l制的溶解罐中计量离子交换水16.7l。一边利用sus316l制的搅拌机进行低速搅拌,一边添加了已实施去离子处理的碱处理牛骨明胶(gpc重均分子量20万)1.4kg。再向该溶解罐中添加了已实施去离子处理、蛋白质分解酶处理及使用了过氧化氢的氧化处理的碱处理牛骨明胶(gpc重均分子量2.1万)0.91kg。然后,升温至40℃,并同时进行明胶的溶胀和溶解而使其完全溶解。

(亚硫酸银白色沉淀物混合液的制备)

向sus316l制的溶解罐中计量离子交换水8.2l,并添加了100g/l的硝酸银水溶液8.2l。一边利用sus316l制的搅拌机进行高速搅拌,一边在短时间内向该溶解罐中添加了140g/l的亚硫酸钠水溶液2.7l,制备出含有亚硫酸银的白色沉淀物的亚硫酸银白色沉淀物混合液。该亚硫酸银白色沉淀物混合液是在即将使用之前制备的。

<银扁平粒子分散液b的制备>

在离心管中采取800g前述银扁平粒子分散液a,使用1mol/l的naoh及0.5mol/l的硫酸中的至少一种,在25℃下调整为ph=9.2±0.2。使用离心分离机(hitachikokico.,ltd.制himaccr22giii,anglerotorr9a),设定为35℃而以9000rpm进行60分钟的离心分离操作之后,舍弃上清液784g。向沉淀的银扁平粒子中加入了0.2mmol/l的naoh水溶液而使其总计成为400g,并使用搅拌棒进行手动搅拌而制成粗分散液。通过与其相同的操作,制备24根量的粗分散液而使其总计成为9600g,添加到sus316l制的罐中进行了混合。再向该罐中添加了10ml作为表面活性剂的pluronic31r1(basf公司制)的10g/l溶液(用甲醇:离子交换水=1:1(体积比)的混合液进行稀释)。使用primixcorporation制自动混合器20型(搅拌部为均质混合器(homomixer)markii),对罐中的粗分散液与表面活性剂的混合物以9000rpm实施了120分钟的批量式分散处理。分散中的液温保持为50℃。分散后,降温至25℃之后,使用profileiifilter(nihonpallltd.制,产品型号mcy1001y030h13)进行了单一路径的过滤。

如此,对银扁平粒子分散液a实施脱盐处理及再分散处理来制备出银扁平粒子分散液b。

<扁平状金属粒子的评价>

确认到在银扁平粒子分散液a中生成有六边形状乃至圆形状及三角形状的扁平状金属粒子。将银扁平粒子分散液a的通过tem观察而得到的图像读入图像处理软件imagej,实施了图像处理。关于从多个视场的tem图像中任意抽出的500个粒子进行图像分析,并计算出同面积当量圆直径。基于这些总体进行统计处理,其结果,扁平状金属粒子的平均直径为120nm。

同样对银扁平粒子分散液b进行了测定,其结果得到包括粒径分布的形状在内,与银扁平粒子分散液a大致相同的结果。

将银扁平粒子分散液b滴加到硅基材上并进行了干燥,通过fib-tem法测定了银扁平粒子每一个的厚度。测定了银扁平粒子分散液b1中的10个银扁平粒子,平均厚度为8nm。

通过以上,确认到在银扁平粒子分散液b中含有平均直径相对于平均厚度之比为15.0的扁平状金属粒子。

<超低折射率层用的涂布液的制备>

以下述表4的组成,制备出用于形成含有银扁平粒子作为超低折射率层的客体的方式的超低折射率层的超低折射率层用的涂布液1a、1b、1c及1d。

各值的单位为质量%。

(超低折射率层用的涂布液的组成)

[表4]

<硬涂层用涂布液的制备>

以下述表5的组成制备出硬涂层用涂布液。

各值的单位为质量份。

(硬涂层用涂布液的组成)

[表5]

流平剂a

[化学式3]

<电介质层用涂布液的制备>

以下表6的组成制备出电介质层用涂布液。

各值的单位为质量份。

(电介质层用涂布液的组成)

[表6]

化合物m-11

[化学式4]

<层叠结构的形成>

使用绕线棒,将硬涂层用涂布液以使干燥后的平均厚度成为10μm的方式涂布于作为基材的tac(三醋酸纤维素)薄膜(td60ulfujifilmcorporation制,60μm,折射率1.5)的表面上。然后,在90℃下加热1分钟而进行干燥之后,一边以使氧浓度成为1%以下的方式进行氮气吹扫,一边使用f600用d灯泡uv灯(fusionuvsystems,inc.制)照射照度80mw/cm2、照射量100mj/cm2的紫外线而使涂布膜半固化,从而形成了硬涂层。

使用绕线棒,将超低折射率层用涂布液1a以使干燥后的平均厚度成为10nm的方式涂布于所形成的硬涂层之上。然后,在110℃下加热1分钟而进行干燥、固化,从而形成了超低折射率层。

使用绕线棒,将电介质层用涂布液以使干燥后的平均厚度成为60nm的方式涂布于所形成的超低折射率层之上。然后,在60℃下加热1分钟而进行干燥,一边以使氧浓度成为0.5%以下的方式进行氮气吹扫,一边使用f600用d灯泡uv灯(fusionuvsystems,inc.制)照射照度200mw/cm2、照射量300mj/cm2的紫外线而使涂布膜固化,从而形成了电介质层。

通过以上过程,得到了基材/硬涂层/超低折射率层/电介质层的层叠结构的实施例3-1的防反射光学部件。

[实施例3-2~3-4]

在实施例3-1的制作中,将超低折射率层用涂布液1a涂布于硬涂层之上时,代替超低折射率层用涂布液1a而分别使用超低折射率层用涂布液1b、1c及1d,除此以外,与实施例3-1的制作同样地得到了实施例3-2~3-4的防反射光学部件。

<超低折射率层的折射率的导出方法>

在形成超低折射率层之后,形成电介质层之前,通过imagej对利用扫描型电子显微镜(sem)进行观察而得到的图像进行二值化,并通过使用了fdtd法的光学模拟,利用d.r.smithetal.,phys.rev.b65,195104(2002)中所记载的方法导出了波长550nm下的超低折射率层的折射率n2。

<电介质层的折射率的导出方法>

使用旋涂机,将电介质层用涂布液以使干燥后的平均厚度成为60nm的方式涂布于玻璃基材上。然后,在60℃下加热1分钟而进行干燥,一边以使氧浓度成为0.5%以下的方式进行氮气吹扫,一边使用f600用d灯泡uv灯(fusionuvsystems,inc.制)照射照度200mw/cm2、照射量300mj/cm2的紫外线而使涂布膜固化,从而形成了电介质层。使用fivelabinc.的分光椭偏仪mass,对所得到的电介质层测定了电介质层的折射率n1。

<硬涂层的折射率的导出方法>

使用旋涂机,将硬涂层用涂布液以使干燥后的平均厚度成为1μm的方式涂布于玻璃基材上。然后,在90℃下加热1分钟而进行干燥之后,一边以使氧浓度成为1%以下的方式进行氮气吹扫,一边使用f600用d灯泡uv灯(fusionuvsystems,inc.制)照射照度80mw/cm2、照射量100mj/cm2的紫外线而使涂布膜半固化,从而形成了硬涂层。使用fivelabinc.的分光椭偏仪mass,对所得到的硬涂层测定折射率,将所得到的结果设为带硬涂层的基材的折射率n3。

[评价]

<反射率的评价>

使用otsukaelectronicsco.,ltd.制膜厚测定装置fe3000,测定了波长550nm下的各实施例的防反射光学部件的表面反射率,并按与实施例1-1相同的基准进行了评价。实施例3-1~3-4中所使用的基材在波长550nm下的反射率也是4%。

将评价结果总结于下述表7。

由下述表7可知,实施例3-1~3-4的防反射光学部件中,超低折射率层的折射率的实部小于1,超低折射率层的物理厚度为λ/10以下,其满足式1,电介质层的光学厚度大致为(2m+1)/8×λ,其满足式2,具有充分的防反射效果。

[表7]

<扁平状金属粒子的导电路形成与配置的确认>

对于实施例3-1~3-4的防反射光学部件,利用扫描型电子显微镜(sem)在2.5μm×2.5μm的区域进行观察,从所得到的图像的左端至右端为止,金属粒子连续相连时视为形成有导电路,在中途金属粒子分离时判断为未形成导电路。

其结果,得知在各实施例的防反射光学部件中,在含金属粒子层中多个扁平状金属粒子均未在面方向上形成导电路。另外,还得知扁平状金属粒子彼此在厚度方向上不重叠,而是以单层配置。并且,还得知即使在具备含有具有光吸收性的材料的层作为含金属粒子层的情况下,在含金属粒子层中,多个扁平状金属粒和具有光吸收性的材料也在面方向上未形成导电路。

另外,确认到如图4所示,在含金属粒子层中,多个扁平状金属粒子中80%以上相互孤立地配置。并且,还得知即使在具备含有具有光吸收性的材料的层作为含金属粒子层的情况下,在含金属粒子层中,多个扁平状金属粒子和具有光吸收性的材料的总计中70%以上也相互孤立地配置。

[实施例4]

关于客体为杆状的超材料结构时的防反射效果,进行了使用光学模拟的评价。

在图3的层叠结构(基材/超低折射率层/电介质层)中,对于超低折射率层的、长度(尺寸)200nm、直径20nm的纳米杆以20%体积率混合于n=1.5的粘合剂时的折射率,通过使用了fdtd法的光学模拟,使用d.r.smithetal.,phys.rev.b65,195104(2002)中所记载的方法,导出了波长550nm下的超低折射率层的折射率的实部n2和虚部k2。

接着,如下述表8中所记载那样,设定防止反射的光的波长λ(设计波长)、电介质层的折射率的实部n1和虚部k1、电介质层的物理厚度d1、超低折射率层的物理厚度d2、基材的折射率n3,通过使用了fdtd法的光学模拟,计算出相同的防反射光学部件的反射率。

与实施例1-1同样地进行了反射率的评价。将评价结果总结于下述表8。

得知实施例4的防反射光学部件中,超低折射率层的折射率的实部小于1,超低折射率层的物理厚度为λ/10以下,其满足式1,电介质层的光学厚度大致为(2m+1)/8×λ,其满足式2,具有充分的防反射效果。

[表8]

[实施例5]

将3英寸(1英寸约为25.4mm)的asahiglassco.,ltd.制玻璃晶片用作基材。

使用mikasacorporation制旋涂机,将fujifilmelectronicmaterialsco.,ltd.制正型eb抗蚀剂fep171以1200rpm旋涂于基材上,并在120℃下进行干燥而形成了抗蚀剂。

通过jeol,ltd.制电子束描绘装置jbx-6700,对基材上的抗蚀剂照射电子束而进行曝光,从而将直径200nm的正方形图案无规则地描绘在平面上。在120℃下进行后烘烤之后,使用fujifilmelectronicmaterialsco.,ltd.制eb抗蚀剂显影液fhd-5进行显影而形成了抗蚀剂图案。

使用canonanelvacorporation制溅射装置spf730h,在形成有抗蚀剂图案的基材上进行溅射而形成了20nm的ag薄膜。

将形成有20nm的ag薄膜的基材浸渍于丙酮溶液中,通过超声波清洗除去了抗蚀剂图案。

通过以上,在基材上得到了银粒子分散结构。利用sem对所得到的基材和银粒子分散结构进行观察而得到了图15所示的sem图像。

使用ulvactechno,ltd.制eb蒸镀装置ebx-8c,以覆盖形成于基材上的银粒子分散结构上的方式形成了60nm膜厚的二氧化硅膜。

将所得到的层叠体作为实施例5的防反射光学部件。实施例5的防反射光学部件中,超低折射率层的超材料结构的主体介质和电介质层为相同的材料(即二氧化硅膜)。

<折射率的导出>

使用图像处理软件imagej,对sem图像进行了二值化。在粒子部分适用银的折射率,在其以外的部分适用二氧化硅的折射率,制作出用于使用了fdtd法的光学模拟的超低折射率层的模拟模型。通过使用了fdtd法的光学模拟,使用d.r.smithetal.,phys.rev.b65,195104(2002)中所记载的方法,导出了波长550nm下的银粒子层的折射率n2。导出的折射率为0.4。

<膜厚的测定>

使用fib对所制作出的防反射光学部件进行切削,通过观察剖面,进行了膜厚的测定。实施例5的防反射光学部件中,超低折射率层的超材料结构的主体介质和电介质层为相同的材料。并且,实施例5的防反射光学部件中,电介质层的厚度根据部位而不同,电介质层的与超低折射率层相反一侧的表面如图16所示那样成为追随客体位置而变动的波浪形状。因此,利用本说明书中的方法确定图16所示的“虚线”及“单点划线”的位置,从而确定了电介质层的物理厚度d1及超低折射率层的物理厚度d2。实施例5的防反射光学部件的电介质层的物理厚度d1为40nm,超低折射率层的物理厚度d2为20nm。总膜厚与蒸镀的二氧化硅膜的膜厚相同,为60nm。

将评价结果总结于下述表9。

由下述表9可知,实施例5的防反射光学部件中,超低折射率层的折射率实部小于1,物理厚度为λ/10以下,电介质层用的厚度大致为(4m+1)/8×λ,具有充分的防反射效果。

[表9]

符号说明

1-防反射光学部件,2-基材,3a-防反射结构,4-超低折射率层,5-电介质层,6-第2电介质层,10-外界(空气),41-主体介质(粘合剂),42-客体(扁平状金属粒子),a-电介质层与外界(空气)的界面上的反射光,b-基材的电介质层侧的界面(超低折射率层与基材的界面)上的反射光,c-电介质层与超低折射率层的界面上的反射光,t-扁平状金属粒子的(平均)厚度,d-扁平状金属粒子的(平均)直径,d1-电介质层的物理厚度,d2-超低折射率层的物理厚度。

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