光学部件及其制造方法技术

本发明专利技术提供光学部件及其制造方法。光学部件包括基材和该基材上的减反射膜。该减反射膜在其表面包括多孔层。该多孔层含有氧化硅颗粒和粘结剂。该多孔层在该多孔层的表面的至少一部分上设置有氟树脂。该减反射膜的表面上的正十六烷的接触角在50°‑80°的范围内。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及具有良好光学性能的光学部件及其制造方法。
技术介绍
已知光学元件设置有减反射膜，该减反射膜包括具有变化的折射率的光学膜或具有不同折射率的多个光学膜以防止光经过其入射或射出的光学元件的界面处的反射。通过真空沉积，例如气相沉积或溅射，或者湿式成膜，例如浸涂或旋涂来形成这样的减反射膜。通常，该减反射膜的表面层由具有低折射率的透明材料形成。这样的材料包括无机材料例如氧化硅、氟化镁、和氟化钙，和有机材料例如有机硅树脂和无定形氟树脂。近来已知使用含有空气(其折射率为1.0)的低折射率膜作为该减反射膜。通过在氧化硅或氟化镁层中形成孔隙，能够使该膜的折射率减小。例如，通过在具有1.38的折射率的氟化镁薄膜中以30体积％的百分比形成孔隙，能够使折射率减小到1.27。在已知方法中，为了增加孔隙的数目，使用氧化硅中空颗粒或非球形氧化硅颗粒例如链状氧化硅颗粒。日本专利公开No.2010-217699公开了防污低折射率膜，其由氧化硅颗粒和含有氟化合物的粘结剂制成。美国专利No.8088475公开了减反射膜，其包括由颗粒制成的层，该层涂覆有由氟化合物制成的拒液性表面层。不幸地是，日本专利公开No.2010-217699中公开的低折射率膜以相对于氧化硅颗粒的高比例含有氟化合物以赋予防污性，并因此显示高反射率。美国专利No.8088475中公开的减反射膜中，该颗粒层没有完全被该氟化合物覆盖。如果污物附着于该颗粒层，则该污物将会通过颗粒间的孔隙扩展并因此降低该膜的光学性能。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，提供光学部件，其包括基材和该基材上的减反射膜。该减反射膜在其表面包括多孔层。该多孔层含有氧化硅颗粒和粘结剂。该多孔层在该多孔层的表面的至少一部分上设置有氟树脂。该结构中，该减反射膜的表面上的正十六烷的接触角在50°-80°的范围内。根据本公开的另一方面，提供光学部件的制造方法，该光学部件包括基材和具有由多孔层限定的表面的减反射膜。该方法包括在该基材上形成其中用粘结剂将氧化硅颗粒彼此粘结的多孔层；和使氟树脂粘附到该多孔层上。由以下参照附图对例示实施方案的说明，本专利技术进一步的特征将变得清楚。附图说明图1为根据本公开的第一实施方案的光学部件的示意图。图2为根据本公开的第一实施方案的光学部件的变形的示意图。图3为实施例1中使用的氟树脂的红外反射光谱。图4为实施例1的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图5为实施例1的多孔层中氟含量随深度变化的图。图6为实施例2的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图7为实施例5中使用的氟树脂的红外反射光谱。图8为实施例5的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图9为实施例5的多孔层中氟含量随深度变化的图。图10为实施例6中使用的氟树脂的红外反射光谱。图11为实施例7中使用的氟树脂的红外反射光谱。图12为实施例7的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图13为实施例7的多孔层中氟含量随深度变化的图。图14为实施例8中使用的氟树脂的红外反射光谱。图15为实施例8的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图16为实施例8的多孔层中氟含量随深度变化的图。图17为比较例1的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图18为比较例1的多孔层中氟含量随深度变化的图。图19为比较例2的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图20为比较例3的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图21为比较例3的多孔层中氟含量随深度变化的图。图22为比较例4的减反射膜的表面处的绝对反射率的图。图23为比较例4的多孔层中氟含量随深度变化的图。图24为根据本公开的第二实施方案的光学部件的示意图。图25为根据本公开的第二实施方案的光学部件的变形的示意图。具体实施方式本公开涉及包括防污性、低反射率减反射膜的光学部件及其制造方法。本公开的光学部件包括基材和该基材上的减反射膜。该减反射膜在其表面处包括多孔层。该多孔层含有氧化硅颗粒和粘结剂并且部分地或全部地设置有氟树脂。对本公开的主题进一步详细地进行说明。第一实施方案光学部件图1为根据本公开的实施方案的光学部件的示意图。光学部件1包括基材2、和基材2上的具有多孔层3的减反射膜4。多孔层3含有链状氧化硅颗粒5和粘结剂6。在多孔层3中，如图1中所示，用粘结剂6将链状氧化硅颗粒5彼此粘结。在多孔层3上设置有氟树脂7。多孔层3中，链状氧化硅颗粒5可彼此接触或者可通过其间的粘结剂6彼此间接地粘结。有利地，从提高多孔层3的耐磨性的观点出发，链状氧化硅颗粒5彼此接触。图2为根据本实施方案的光学部件1的变形的示意图。在图2中所示的结构中，在基材2与减反射膜4的多孔层3之间设置氧化物层8。有利地，氧化物层8具有包括高折射率层和低折射率层的多层结构。该高折射率层可含有氧化锆、氧化钛、氧化钽、氧化铌、或氧化铪。该低折射率层可含有氧化硅或氟化镁。本实施方案的光学部件可用于光学透镜、光学反射镜、滤波器、或光学膜。该光学部件特别适合光学透镜。基材基材2可由玻璃或树脂制成。而且，基材2具有任何形状而无特别限制并且可具有平面、曲面或凹面或者可以为膜的形式。链状氧化硅颗粒链状氧化硅颗粒5为由多个氧化硅颗粒形成的链或串。链状氧化硅颗粒5即使在形成为膜后也保持链或串的形式。因此，与使用离散的颗粒的情形相比，链状氧化硅颗粒的使用能够增加孔隙率。此外，形成链的颗粒能够各自为小颗粒并且不易形成空隙。链状氧化硅颗粒5的平均粒径可在10nm-60nm的范围内，并且优选在10nm-50nm的范围内，例如12nm-30nm的范围内。如果链状氧化硅颗粒5的平均粒径小于10nm，则颗粒之间以及颗粒中的孔隙可能太小以致不能使折射率减小。相对而言，如果平均粒径超过60nm，在颗粒之间形成大的孔隙，因此可能形成大的空隙。此外，这样的大颗粒不利地引起散射。本文中所述的氧化硅颗粒的平均粒径是指平均费雷特直径。通过透射电子显微照片的图像处理能够确定平均费雷特直径。对于图像处理，可使用商购可得的图像处理装置例如imageProPLUS(由MediaCybernetics制造)。更具体地，测定特定图像区域(如果需要可调节其对比度)中的颗粒的费雷特直径并且平均。形成链状颗粒的颗粒数在2-10的范围内并且有利地在3-6的范围内。如果形成链的颗粒数超过10，可能形成空隙，因此使耐磨性降低。具有短轴和长轴的颗粒例如链状颗粒的粒径由短轴定义。链状氧化硅颗粒5主要含有SiO2，并且Si占链状氧化硅颗粒中的所有元素(不包括氧)的优选地80原子％以上、更优选地90原子％以上。如果Si含量小于80原子％，将与粘结剂6反应的颗粒的表面处的硅烷醇(Si-OH)基减少，因此，使得到的层的耐磨性降低。除了SiO2以外，可将另一种金属氧化物例如Al2O3、TiO2、ZnO2、或ZrO2，或者有机成分例如烷基或氟代烷基引入链状氧化硅颗粒5中或该氧化硅颗粒的表面。考虑该颗粒与该粘结剂之间的反应性和保持低折射率，使用其表面上的硅烷醇基残留70％以上的亲水性颗粒是有利的。更有利地，硅烷醇基在该颗粒的表面上残留90％以上。如果通过使用有机基团的表面改性使该颗粒的表面上的硅烷醇基减少到小于70％，则使该颗粒的亲水性失去。因此，使该颗粒与该粘结剂之间的相互作用和反应性降低，因此，使得到的层的强度降低。多孔层3可还含有链状氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学部件，包括：基材；和该基材上的减反射膜，该减反射膜在其表面包括多孔层，该多孔层含有氧化硅颗粒和粘结剂，该多孔层在该多孔层的表面的至少一部分上设置有氟树脂，其中该减反射膜的表面上的正十六烷的接触角在50°‑80°的范围内。

【技术特征摘要】
2015.09.11 JP 2015-180067;2015.09.11 JP 2015-180061.光学部件，包括：基材；和该基材上的减反射膜，该减反射膜在其表面包括多孔层，该多孔层含有氧化硅颗粒和粘结剂，该多孔层在该多孔层的表面的至少一部分上设置有氟树脂，其中该减反射膜的表面上的正十六烷的接触角在50°-80°的范围内。2.根据权利要求1的光学部件，其中该多孔层含有链状氧化硅颗粒。3.根据权利要求2的光学部件，其中该多孔层的表面上的氟浓度与距离该表面25nm的深度处的氟浓度的原子比在4-12的范围内。4.根据权利要求2的光学部件，其中该多孔层中的氟与硅的原子比在0.5-3的范围内。5.根据权利要求2的光学部件，其中该多孔层的折射率在从表面到底部的方向上增大。6.根据权利要求2的光学部件，其中该多孔层的孔隙率在从表面到底部的方向上减小。7.根据权利要求2的光学部件，其中该氟树脂为具有氟碳基的丙烯酸系氟树脂。8.根据权利要求2的光学部件，其中该氟树脂为无定形四氟乙烯共聚物。9.根据权利要求2的光学部件，其中该粘结剂为氧化硅粘结剂。10.根据权利要求1的光学部件，其中该多孔层的表面中的氧化硅颗粒的至少一部分具有烷基甲硅烷基。11.根据权利要求10的光学部件，其中链状氧化硅颗粒占该氧化硅颗粒的50质量％以上。12.根据权利要求10的光学部件，其中中空颗粒占该氧化硅颗粒的50质量％以上。13.根据权利要求10的光学部件，其中该粘结剂为氧化硅粘结剂。14.根据权利要求10的光学部件，其中该烷基甲硅烷基由下式(2)和(3)中的一个表示：其中R1表示氢原子或者选自由具有1-8的碳数的直链或支化的烷基、烯基、和氟代烷基组成的组中的一价有机基团；和其中R2表示选自由具有1-8的碳数的直链或支化的烷基、烯基、和氟代烷基组成的组中的一价有机基团。15.光学部件的制造方法，该光学部件包括基材和具有由多孔层限定的表面的减反射膜，该...

【专利技术属性】
技术研发人员：中山宽晴，槇野宪治，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP