光学元件及其生产方法和生产薄膜的方法技术

一种在基材上具有抗反射膜的光学元件，其中抗反射膜的层包含作为主要组分的通过汽相淀积而沉积的二氧化硅；所述层进一步外设有含氟防水层；且所述光学元件具有以下特性（１）和（２）：（１）如果提供防水层，对水的起始静止接触角（摩擦之前的静止接触角）是１０４°或更多，和（２）如果将麂皮在水中在２５℃下浸渍５分钟，并随后在施加负荷５００ｇ的同时用麂皮将防水层的表面摩擦１０，０００次，对水的静止接触角（摩擦之后的静止接触角）比摩擦之前的静止接触角小０－１０°。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 本专利技术涉及一种具有优异耐久性的防水薄膜的光学元件和生产光学元件的方法。在光学元件如镜片上提供的抗反射膜一般由无机氧化物如ZrO2和SiO2形成。为此，出汗或指印造成的污染往往附着其上，且难以去除这些污染。为了解决这种问题，熟知在抗反射膜上提供防水膜。近年来，已经要求这种防水膜的防水性能保持尽可能更长的时间。作为得到该性能的一种方法，JP-A-5-215905公开了一种方法，其中将有机硅化合物在真空中进行热汽相淀积以在抗反射膜上形成防水膜。但如果采用公开于JP-A-5-215905的方法，按照其中所述，静止水接触角在耐久性增强处理前后的差异是10°-13°。因此，需要进一步提高该性能。本专利技术的一个目的是提供一种具有改进的长期性能特性的光学元件和生产光学元件的方法。为了解决上述问题，本专利技术人进行深入细致的研究。结果，已经发现该目的可通过以下方式而实现，从而完成本专利技术。具体地，已经发现本专利技术的目的通过一种包括基材和在基材上的抗反射膜的光学元件而实现，其中抗反射膜层是相对基材的最外层，该层包含作为主要组分的通过汽相淀积而沉积的二氧化硅，并在抗反射膜的最外层上进一步外设含氟防水层，且光学元件具有特性(1)防水层对水的起始静止接触角(摩擦之前的静止接触角)是104°或更多和(2)如果将麂皮在水中在25℃下浸渍5分钟，并随后在施加负荷500g的同时用麂皮将防水层的表面摩擦10,000次，对水的静止接触角(摩擦之后的静止接触角)比摩擦之前的静止接触角小0-10°。本专利技术另外涉及一种适用于生产这种光学元件的方法，包括，将溶剂稀释的含氟取代烷基的有机硅化合物在真空中加热并通过加热有机硅化合物而在其上已涂有抗反射膜的基材上沉积薄膜，其中有机硅化合物的加热温度在有机硅化合物的蒸发引发温度至有机硅化合物的分解温度的范围内，且从开始加热有机硅化合物(包括增加温度至蒸发引发温度的过程)至完成热蒸发的时间不超过90秒，这样完成了本专利技术。附图说明图1给出了根据所附权利要求1的特点(2)可用于测量长期耐久性特性的设备的示意图。以下详细描述本专利技术。按照本专利技术的光学元件是一种具有基材和在基材上的抗反射膜的光学元件而实现，其特征在于抗反射膜层是相对基材的最外层，该层包含作为主要组分的通过汽相淀积而沉积的二氧化硅，并在抗反射膜的最外层上进一步外设含氟防水层。术语“主要组分”表示二氧化硅在相应的层中的含量至少是50％重量，优选含量至少是70％重量。含氟防水层可由一种可进行热汽相淀积的防水组合物而得到。合适的防水组合物公开于JP-A-61-130902，JP-A-58-172246，JP-A-58-122979，JP-A-58-172242，JP-A-60-40254，JP-A-50-6615，JP-A-60-221470，JP-A-62-148902，JP-A-9-157582，JP-A-9-202648，和JP-A-9-263728。优选的是，防水层由含氟取代烷基的有机硅化合物作为原料而形成。在含氟取代烷基的有机硅化合物中，表示为以下通式(I)的化合物是尤其优选的 其中Rf表示具有1-16个碳原子的直链全氟烷基；X表示氢或具有1-5个碳原子的低级烷基；R1表示可水解的基团；m表示1-50的一个数；n表示0-2的一个数；和p表示1-10的一个数。表示为R1的可水解的基团的例子包括氨基，在其烷基部分优选包含1-2个碳原子的烷氧基，和氯原子。为了得到良好薄膜，含氟取代烷基的有机硅化合物优选具有重均分子量3,500-6,500g/mol。表示为以下单元结构式(II)的化合物也可合适地用作含氟取代烷基的有机硅化合物CqF2q+1CH2CH2Si(NH2)3(II)其中q表示整数1或更大。优选，q是6-10。为了得到尤其良好物理性能，这种化合物优选具有重均平均分子量300-700g/mol。具体例子包括n-CF3CH2CH2Si(NH2)3，n-三氟(1，1，2，2-四氢)丙基硅氮烷；n-C3F7CH2CH2Si(NH2)3，n-七氟(1，1，2，2-四氢)戊基硅氮烷；n-C4F9-CH2CH2Si(NH2)3，n-九氟(1，1，2，2-四氢)己基硅氮烷；n-C6F13CH2CH2Si(NH2)3，n-十三氟(1，1，2，2-四氢)辛基硅氮烷；和n-C8F17CH2CH2Si(NH2)3，n-十七氟(1，1，2，2-四氢)癸基硅氮烷。顺便说说，优选的市售防水处理剂的例子包括KP-801(商品名，由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造)，X-71-130(商品名，由Shin-EtsuChemical Co.，Ltd.制造)和OPTOOL DSX(商品名，由DaikinIndustries，Ltd.制造)。在按照本专利技术的光学元件中，防水层对水的起始静止接触角(摩擦之前的静止接触角)是104°或更多，优选104°-120°，这样获得良好防水性能。按照本专利技术的光学元件另外具有性能使得，如果将麂皮在水中在25℃下浸渍5分钟，并随后在施加负荷500g的同时用麂皮将防水层的表面在前后运动中摩擦10,000次，对水的静止接触角(摩擦之后的静止接触角)比摩擦之前对水的静止接触角小0-10°，这样保证良好耐久性。适用于进行摩擦实验的设备示于图1。考虑到耐久性，静止接触角的降低程度优选为0-8°，更优选0-6°，进一步优选1-4°，和最优选2-3°。另外，在按照本专利技术的光学元件中，优选的是，光学元件的光反射率基本上与类似的但没有防水层的光学元件的光反射率相同。本专利说明书中所用的术语“基本上相同的”表示±1％，优选±0.1％的变化。这样保证防水层不降低光学元件的性能。含氟防水层的厚度基本上随着含氟取代烷基的有机硅化合物的蒸发量而变化。因此，如果薄膜的厚度控制在埃级，优选使用溶剂稀释的含氟取代烷基的有机硅化合物的溶液。作为溶剂，列举氟-基溶剂如间二甲苯六氟化物，全氟己烷，和氢氟醚如甲基八氟丁基醚，甲基九氟丁基醚，甲基十氟丁基醚。另外，含氟取代烷基的有机硅化合物在溶液中的浓度并不特别限定，只要实现所需目的。它可在本领域熟练技术人员的普通常识的基础上，根据含氟取代烷基的有机硅化合物的种类和薄膜的所需膜厚度而适当确定。在本专利技术，为了增加表面的光滑性，优选将无硅的全氟聚醚与含氟取代烷基的有机硅化合物混合。作为无硅的全氟聚醚，可以使用具有不同结构的那些。在本专利技术中，优选的全氟聚醚可包含表示为以下通式(III)的单元-(RO)-...(III)其中R表示具有1-3个碳原子的全氟亚烷基。以上全氟聚醚优选具有平均分子量1,000-10,000g/mol，和尤其优选2,000-10,000g/mol。R的具体例子包括CF2，CF2CF2，CF2CF2CF2，和CF(CF3)CF2。这些全氟聚醚(以下称作“PFPE”)在正常温度下是液体且一般称作氟碳油。可用于本专利技术的PFPE的例子包括商品名DEMNUM系列(S-20(平均分子量2,700g/mol)，S-65(平均分子量4,500g/mol)，和由DaikinIndustries，Ltd.制造的S-100(平均分子量5,600g/mol))，由NOK KluberCo.，Ltd.制造的商品名巴RIE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件，包括基材和在基材上的抗反射膜，其中抗反射膜层是相对基材的最外层，该层包含作为主要组分的通过汽相淀积而沉积的二氧化硅；且其中在抗反射膜的最外层上进一步外设含氟防水层；且其中光学元件具有以下特性（１）和（２）： （１）防水层对水的起始静止接触角（摩擦之前的静止接触角）是１０４°或更大，和 （２）如果将麂皮在水中在２５℃下浸渍５分钟，并随后在施加负荷５００ｇ的同时用麂皮将防水层的表面摩擦１０，０００次，对水的静止接触角（摩擦之后的静止接触角）比摩擦之前的静止接触角小０－１０°。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥幸弘，松本雅一，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]