JP2018116177A - Optical member and imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の反射防止性と親水性を有し、かつ表面強度の高い光学部材を提供する。【解決手段】基材14上に多孔質層10を有する光学部材であって、多孔質層10は、平均粒子径10nm以上80nm以下のシリカ粒子11とバインダー12を有し、多孔質層10の厚さ方向において、多孔質層10の基材14側半分のシリカ粒子11の2次元充填度は、0.75以上0.88以下であり、多孔質層14の表面側半分のシリカ粒子11の2次元充填度の1.02倍以上1.40倍以下である光学部材。【選択図】図1An optical member having desired antireflection properties and hydrophilicity and high surface strength is provided. An optical member having a porous layer on a substrate, the porous layer having silica particles having an average particle diameter of not less than 10 nm and not more than 80 nm and a binder. In the thickness direction, the two-dimensional packing degree of the silica particles 11 on the half of the base layer 14 side of the porous layer 10 is not less than 0.75 and not more than 0.88, and the silica particles 11 on the surface side half of the porous layer 14 An optical member having a two-dimensional filling degree of 1.02 to 1.40 times. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、光学部材及び監視カメラ等の撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device such as an optical member and a monitoring camera.
現在、店舗、ホテル、銀行、駅などの様々な場所において防犯等の目的により監視カメラが使用されている。監視カメラは天井に設置部品を介して取り付けたり、天井に埋め込まれて設置される。監視カメラ本体には様々な環境からの保護を目的としてカメラカバーが取り付けられている。カメラカバーは透明性や耐衝撃性の観点から、ポリカーボネートやアクリルといった樹脂材料が用いられている。監視カメラは、屋外に設置される場合も多く、雨天時は水滴が球状にカメラカバーに付着し撮影画像に悪影響を及ぼす。そのため、カメラカバー表面に親水膜を形成し、水滴が付着した際にも水滴を液膜化させることで、雨天時の撮影画像への悪影響を軽減する技術が知られている。また監視カメラカバーにおけるカメラ自像の映り込みの防止や、ゴースト・フレアの発生を防止するために、カメラカバー表面に反射防止膜を形成する場合もある。そのため、屋外使用のカメラカバー表面のコーティング膜としては、反射防止性能を有した親水膜が好ましい。
特許文献1には、シリカからなる親水性で反射防止性を発現する防曇防汚剤が記載されている。特許文献1の防曇防汚剤をカメラカバーに使用することで、所望の反射防止性と親水性を発現することができる。
Currently, surveillance cameras are used for various purposes such as crime prevention in stores, hotels, banks, and stations. The surveillance camera is attached to the ceiling via installation parts or embedded in the ceiling. A camera cover is attached to the surveillance camera body for the purpose of protection from various environments. The camera cover is made of a resin material such as polycarbonate or acrylic from the viewpoint of transparency and impact resistance. Surveillance cameras are often installed outdoors, and in rainy weather, water drops adhere to the camera cover in a spherical shape and adversely affect the captured image. For this reason, a technique is known in which a hydrophilic film is formed on the surface of the camera cover, and the water droplet is turned into a liquid film even when the water droplet adheres, thereby reducing the adverse effect on the photographed image in rainy weather. In some cases, an antireflection film is formed on the surface of the camera cover in order to prevent reflection of the camera's own image on the surveillance camera cover and to prevent occurrence of ghost and flare. Therefore, a hydrophilic film having antireflection performance is preferable as the coating film on the surface of the camera cover for outdoor use.
しかしながら、特許文献1の防曇防汚剤により形成した反射防止性能を有した親水膜では、膜強度が不十分であるという課題があった。
本発明は前記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、所望の反射防止性と親水性を有し、かつ表面強度の高い光学部材を提供するものである。
However, the hydrophilic film having antireflection performance formed by the antifogging and antifouling agent of
The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and provides an optical member having desired antireflection properties and hydrophilicity and high surface strength.
本発明の光学部材は、基材上に多孔質層を有する光学部材であって、前記多孔質層は、平均粒子径が10nm以上80nm以下のシリカ粒子とバインダーを有し、前記多孔質層の厚さ方向において、前記多孔質層の基材側半分の前記シリカ粒子の2次元充填度は、0.75以上0.88以下であり、前記多孔質層の表面側半分の前記シリカ粒子の2次元充填度の1.02倍以上1.40倍以下であることを特徴とする。 The optical member of the present invention is an optical member having a porous layer on a substrate, the porous layer having silica particles having an average particle diameter of 10 nm to 80 nm and a binder, In the thickness direction, the two-dimensional packing degree of the silica particles in the substrate-side half of the porous layer is 0.75 or more and 0.88 or less, and 2 of the silica particles in the surface-side half of the porous layer. It is characterized by being 1.02 times or more and 1.40 times or less of the dimension filling degree.
本発明によれば、所望の反射防止性と親水性を有し、かつ表面強度の高い光学部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical member having desired antireflection properties and hydrophilicity and high surface strength.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
≪光学部材≫
図1は、本発明の光学部材の一実施形態の厚さ方向(基材表面の法線と平行な方向)の断面を示す模式図である。同図において、本発明の光学部材は、基材14上に多孔質層10を有し、多孔質層10は、シリカ粒子11とバインダー12を有している。図1では、多孔質層10は、基材14表面にシリカ粒子11が複数段積み重なっており、シリカ粒子11同士の間にバインダー12が充填されている。そして、シリカ粒子11はバインダー12で結合されており、バインダー12からなる部分には複数の空隙(ボイド)13が形成されている。
≪Optical member≫
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section in the thickness direction (direction parallel to the normal of the substrate surface) of one embodiment of the optical member of the present invention. In the figure, the optical member of the present invention has a
<多孔質層10>
多孔質層10の厚さ方向において、多孔質層10の基材側半分(以下、「下層」と称する場合がある)のシリカ粒子11の2次元充填度は、0.75以上0.88以下である。
<
In the thickness direction of the
ここで、シリカ粒子11の2次元充填度とは、任意の面におけるシリカ粒子11の面全体に対する面積比率のことである。この面積比率は、走査型透過電子顕微鏡によって多孔質層10の厚さ方向の断面を観察したものを画像処理によって測定することができる。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理を用いることができる。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い、粒子測定によって粒子の面積を測定し、所定の画像領域の面積に対する比率を算出し求めることができる。
Here, the two-dimensional filling degree of the
この2次元充填度は粒子の配列状態を示しており、充填度が大きいものほど粒子は配列した状態であり、その結果、粒子間の隙間が小さくなる。粒子が真球であり、最も密に配列した場合は六方充填配置となり、2次元充填度は約0.90となる。2次元充填度が低下すると、粒子間の隙間が大きくなるため空隙13が大きくなる。そのため2次元充填度が0.75未満では、大きな空隙13が発生し、膜強度が低下する。また粒子の配列性は高い方が好ましいが、2次現充填度が0.88より高い膜を製作することは実質困難である。
The two-dimensional filling degree indicates the arrangement state of the particles. The larger the filling degree, the more the particles are arranged. As a result, the gap between the particles becomes smaller. When the particles are true spheres and are arranged most closely, the hexagonal packing arrangement is obtained, and the two-dimensional packing degree is about 0.90. When the two-dimensional filling degree is lowered, the gaps between the particles are increased, so that the
また、多孔質層10の下層のシリカ粒子11の2次元充填度は、多孔質層10の表面側半分(以下、「上層」と称する場合がある)のシリカ粒子11の2次元充填度の1.02倍以上1.40倍以下、好ましくは1.20倍以上1.40倍以下である。この範囲で、多孔質層10の下層にシリカ粒子11が緻密に配列した高充填度層を形成することで、多孔質層10としての膜強度が向上する。また、多孔質層10の上層に、空隙13を多く含んだ疎に配列した低充填度層を形成することで、多孔質層10の上層の屈折率を低下させることができる。そのため、下層と上層にシリカ粒子11が均一に配列した多孔質層10よりも優れた反射防止性能を発現することができる。
The two-dimensional filling degree of the
多孔質層10の膜厚は20nm以上300nm以下であることが好ましい。膜厚が20nm以上であれば膜強度が十分であり、300nm以下であれば可視光領域での低反射率を十分に実現することができる。
The film thickness of the
[シリカ粒子11]
シリカ粒子11は、平均粒子径が10nm以上80nm以下であり、好ましくは10nm以上60nm以下である。シリカ粒子11の平均粒子径が10nm未満では、粒子が緻密に配列されて低屈折率化が困難となり、膜の反射防止性能を十分発現できない。また、シリカ粒子11の平均粒子径が80nmを超えると、粒子間の空隙13が大きくなるため、十分な膜強度にならない。シリカ粒子11の平均粒子径の変動係数(標準偏差/平均粒径)は20%以下であることが好ましい。
[Silica particles 11]
The
ここで、シリカ粒子11の平均粒子径とは、平均フェレ径である。この平均フェレ径は透過型電子顕微鏡像によって観察した観察画像を画像処理によって測定することができる。画像処理方法としては、image Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)など市販の画像処理を用いることができる。所定の画像領域において、必要であれば適宜コントラスト調整を行い、粒子測定によって各粒子の平均フェレ径を測定し、平均値を算出し求めることができる。
Here, the average particle diameter of the
シリカ粒子11は、粒子の硬度と屈折率の観点から中実のシリカ粒子が好ましいが、中空のシリカ粒子、中実のシリカ粒子が鎖状に繋がった中実鎖状粒子であっても良く、これらを混合して用いてもよい。なお、多孔質層10は、シリカ粒子11以外に、MgF2、フッ素、シリコーンなどの金属酸化物または有機樹脂の粒子、好ましくは中実粒子を含有してもよい。
The
[バインダー12]
多孔質層10のバインダー12内部には、複数の空隙13が含有されている。バインダー12内部に空隙13が含有されているとは、バインダー12からなる部分が空隙13を有している状態であり、バインダー12からなる部分が空隙13を有することによって、多孔質層10の屈折率を下げることが可能となる。
[Binder 12]
A plurality of
多孔質層10の下層のバインダー12に含有される空隙13の含有量は、5体積%以上15体積%以下が好ましく、5体積%以上10体積%以下がより好ましい。また多孔質層10の上層のバインダー12に含有される空隙13の含有量は、10体積%以上25体積%以下が好ましく、15体積%以上25体積%以下がより好ましい。ここで体積%とは、各層全体の体積に対する空隙全体の体積の割合(体積比)である。バインダーに含有される空隙を上記範囲に制御することで、所望の膜強度と低反射率を両立することができる。
The content of the
バインダー12は、膜の耐摩耗性、密着力、環境信頼性によって適宜選択することが可能であるが、オルトテトラケイ酸エチル(TEOS)等のシランアルコキシ加水分解縮合物、シランカップリング剤が好ましい。
The
<基材14>
基材14としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂等の樹脂、ガラス等を用いることができる。基材14の形状は限定されることはなく、板状であってもフィルム状であってもよく、また、平板状であっても、曲面、凹面または凸面を有する形状、例えば半球状のドーム形状等であってもよい。
<
As the
<製造方法>
次に、本発明に係る光学部材の製造方法についてその一例を説明する。
<Manufacturing method>
Next, an example of the method for producing an optical member according to the present invention will be described.
多孔質層10は、シリカ粒子11と、バインダー12と、分散媒とを含有した分散液(以下、「シリカ粒子・バインダー含有塗工液」と称する場合がある)を塗工し、乾燥させることで形成することができる。また、シリカ粒子11と、分散媒とを含有した分散液(以下、「シリカ粒子含有塗工液」という)を塗工した後、その上からバインダー12を含有した塗工液(以下、「バインダー含有塗工液」と称する場合がある)を塗工して、乾燥させて形成しても良い。
The
その際、基材14上に基材14とシリカ粒子11を結着させるプライマー材を含有した塗工液(以下、「プライマー含有塗工液」と称する場合がある)を塗工した後、その上から多孔質層10を形成することが好ましい。そうすることで、基材14界面部の2次元充填度が向上するため下層の2次元充填度が向上する。プライマー材としては、シランカップリング剤が挙げられる。シランカップリング剤を選択する際は、基材14とシリカ粒子11を結着させると共に、バインダー12を変質させない材料を選択することが好ましい。
At that time, after coating a coating liquid containing a primer material for binding the
また、他の方法として、シリカ粒子・バインダー含有塗工液またはシリカ粒子含有塗工液を複数回塗工し、下層となる領域のバインダー濃度を向上させて形成してもよい。下層となる領域のバインダー濃度を向上させる方法としては、下層となる領域を形成するための塗工液において、バインダーの濃度を増加させて形成しても良い。また下層となる領域を形成した後、その上からバインダー含有塗工液を塗工することで、下層となる領域のバインダー濃度を向上させてもよい。 As another method, it may be formed by applying the silica particle / binder-containing coating solution or the silica particle-containing coating solution a plurality of times to improve the binder concentration in the lower layer region. As a method for improving the binder concentration in the lower layer region, the binder concentration may be increased in the coating liquid for forming the lower layer region. Moreover, after forming the area | region used as a lower layer, you may improve the binder density | concentration of the area | region used as a lower layer by coating a binder containing coating liquid from the top.
シリカ粒子・バインダー含有塗工液またはシリカ粒子含有塗工液に含まれるシリカ粒子の濃度は、所望の膜厚が成膜できる範囲で低いことが望ましい。固形分濃度が高くなると粘度が高くなるため、粒子の配列性が低下し、また分散状態が悪化するため、内部に均一な空隙を形成することが困難となる。そのため、より固形分濃度が低い状態で成膜可能な条件で成膜することが望ましい。 The concentration of the silica particles contained in the silica particle / binder-containing coating solution or the silica particle-containing coating solution is desirably low within a range where a desired film thickness can be formed. When the solid content concentration is increased, the viscosity is increased, so that the arrangement of the particles is deteriorated and the dispersed state is deteriorated, so that it is difficult to form uniform voids inside. Therefore, it is desirable to form a film under conditions that allow film formation with a lower solid content concentration.
また、バインダー含有塗工液のバインダー濃度は、成膜された膜に対して所望の含有量となる濃度で成膜すれば良く、溶媒、成膜条件によって濃度は適宜選択することができる。 In addition, the binder concentration of the binder-containing coating solution may be formed at a concentration that provides a desired content with respect to the formed film, and the concentration can be appropriately selected depending on the solvent and the film forming conditions.
塗工液に用いる分散媒または溶媒としては、シリカ粒子またはバインダーとの親和性が良好なものを適宜選択することが可能である。シリカ粒子との親和性が低いと凝集が発生する可能性がある。また、バインダーとの親和性が低いと、バインダーが相溶しない可能性がある。また塗工液として良好に分散または相溶していたとしても、成膜中に凝集や分離を起こし、白化現象を生じる可能性がある。分散媒または溶媒としては、沸点が100℃以上200℃以下のものを用いることが好ましい。例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、2−エチル−1−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどまたはそれらを混合したものを用いることができる。 As a dispersion medium or a solvent used for the coating liquid, one having a good affinity with silica particles or a binder can be appropriately selected. If the affinity with the silica particles is low, aggregation may occur. Further, if the affinity with the binder is low, the binder may not be compatible. Even if the coating liquid is well dispersed or compatible, it may cause aggregation or separation during film formation, resulting in a whitening phenomenon. As the dispersion medium or solvent, those having a boiling point of 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower are preferably used. For example, 1-methoxy-2-propanol, 2-ethyl-1-butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, or the like or a mixture thereof can be used.
塗工方法としては、粒子と溶媒を含有する塗料においては特に制限はない。しかし、シリカ粒子・バインダー含有塗工液またはシリカ粒子含有塗工液を複数回塗工する必要がある場合には、ディップコートのような浸漬式では、基材に付着した粒子の欠落が発生するため好ましくない。それ以外は特に限定されることはなく、スピンコート法、スプレーコート法、など液状塗工液の一般的な塗工方法を用いることができる。上記した粒子欠落の観点、また曲面を有する基材へ膜厚を均一に成膜できる点から、塗料はスピンコートで成膜することが好ましい。 As the coating method, there is no particular limitation on the paint containing particles and a solvent. However, when it is necessary to apply the silica particle / binder-containing coating solution or the silica particle-containing coating solution a plurality of times, the dipping method such as dip coating may cause loss of particles attached to the substrate. Therefore, it is not preferable. Other than that, there is no particular limitation, and a general coating method of a liquid coating solution such as a spin coating method or a spray coating method can be used. From the viewpoint of missing particles and the ability to form a uniform film thickness on a curved substrate, the coating is preferably formed by spin coating.
塗工後は乾燥を行う。乾燥は乾燥機、ホットプレート、電気炉などを用いることができる。乾燥条件は、基材14に影響を与えず且つ多孔質層10内の有機溶媒を蒸発できる程度の温度と時間とする。一般的には300℃以下の温度を用いることが好ましく、基材14が樹脂の場合は120℃以下の温度を用いることが好ましい。
Dry after coating. For drying, a dryer, a hot plate, an electric furnace or the like can be used. The drying conditions are a temperature and a time that do not affect the
≪撮像装置≫
図2は、本発明の撮像装置の一実施形態を示す模式図であり、図2(a)は定点観察型の監視カメラ、図2(b)はパン・チルト・ズーム駆動が可能な旋回型の監視カメラである。図2に示す撮像装置は、装置本体1と、保護カバー2を有し、装置本体1は、映像データーを取得する光学系を備える。また、保護カバー2は、少なくとも装置本体1の光学系を覆い、外部からの防塵や衝撃から防御する。図2(a)の保護カバー2は平面形状の箱型、図2(b)の保護カバー2は半球形状のドーム型であるが、保護カバーの形状はこれらに限定されない。
≪Imaging device≫
2A and 2B are schematic diagrams showing an embodiment of the imaging apparatus of the present invention. FIG. 2A is a fixed point observation type surveillance camera, and FIG. 2B is a swivel type capable of pan / tilt / zoom drive. Is a surveillance camera. 2 includes an apparatus
本発明の撮像装置は、例えば、撮像装置と映像データーをコントロールするためのコントローラ、取得した映像データーを保存しておくデーター保存手段、取得したデーターを外部に転送する転送手段とともに、撮像システムを構成することができる。ここで、コントローラは、例えば、撮像装置の撮像、画角調整するパンチルト、撮像条件等を制御する。また、転送手段は、外部のネットワークに接続することで、データーを内外へ転送することができる。 The imaging apparatus of the present invention constitutes an imaging system together with, for example, a controller for controlling the imaging apparatus and video data, a data storage unit that stores the acquired video data, and a transfer unit that transfers the acquired data to the outside. can do. Here, the controller controls, for example, imaging of the imaging apparatus, pan / tilt for adjusting the angle of view, imaging conditions, and the like. The transfer means can transfer data in and out by connecting to an external network.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。各実施例に共通の事項は以下の通りである。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. Items common to the embodiments are as follows.
1.製造工程
(1)工程1
基材上に、プライマー含有塗工液を0.3ml滴下し、スピンコーターを用いて1500rpm、30秒間の条件によって成膜し、成膜した基板をオープンにて90℃で10分間加熱する。その後サンプルをオーブンから取り出し室温(25℃)に戻す。
(2)工程2
シリカ粒子・バインダー含有塗工液を0.3ml滴下し、スピンコーターを用いて1500rpm、30秒間の条件によって成膜する。
(3)工程3
バインダー含有塗工液を0.3ml滴下し、スピンコーターを用いて1500rpm、30秒間の条件によって成膜する。
1. Manufacturing process (1)
On the substrate, 0.3 ml of the primer-containing coating solution is dropped, and a film is formed using a spin coater under conditions of 1500 rpm and 30 seconds. The formed substrate is heated at 90 ° C. for 10 minutes. The sample is then removed from the oven and returned to room temperature (25 ° C.).
(2)
0.3 ml of a silica particle / binder-containing coating solution is dropped, and a film is formed using a spin coater under conditions of 1500 rpm and 30 seconds.
(3) Process 3
0.3 ml of a binder-containing coating solution is dropped, and a film is formed using a spin coater under conditions of 1500 rpm and 30 seconds.
2.材料
(1)プライマー含有塗工液の調整
アミノ系シランである3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング株式会社製 Z−6094)0.1gを1−メトキシ−2−プロパノール(関東化学製 特級)100gで希釈した。これによりプライマー含有塗工液(固形分濃度0.1wt%)を調整した。
(2)基材
φ40mm厚さ2mmのポリカーボネート基材を用いた。
2. Material (1) Preparation of primer-containing coating solution 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane (Z-6094 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), which is an amino silane, was added to 1-methoxy-2. -Diluted with 100 g of propanol (special grade manufactured by Kanto Chemical). This adjusted the primer containing coating liquid (solid content concentration 0.1 wt%).
(2) Substrate A polycarbonate substrate having a diameter of 40 mm and a thickness of 2 mm was used.
3.評価方法
(1)多孔質層の膜厚、シリカ粒子の平均粒子径と2次元充填度
基材断面方向に集束イオンビーム装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー製 SMI3050)により多孔質層を切り出した。そして、断面状態を走査型透過電子顕微鏡(日立ハイテクノロジー製 S−5500)により、倍率50000倍の視野で明視野の透過観察を行った。空隙部は白く強調されて観察され、透過撮影画像をimage Pro PLUS(メディアサイバネティクス社製)を用いて粒子測定行い、平均粒子径を計測した。上層と下層の2次元充填度は、任意の領域について粒子測定により粒子部の面積を求め、評価面積に対する粒子部の面積比率を求めた。
3. Evaluation method (1) Film thickness of porous layer, average particle diameter of silica particles, and two-dimensional filling degree The porous layer was cut out by a focused ion beam apparatus (SMI3050 manufactured by SII Nanotechnology) in the cross-sectional direction of the substrate. The cross-sectional state was observed through a bright field with a scanning transmission electron microscope (S-5500, manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd.) with a field of magnification of 50000 times. The voids were observed with white highlighting, and the transmission photographed image was subjected to particle measurement using image Pro PLUS (manufactured by Media Cybernetics) to measure the average particle diameter. For the two-dimensional filling degree of the upper layer and the lower layer, the area of the particle part was obtained by particle measurement for an arbitrary region, and the area ratio of the particle part to the evaluation area was obtained.
(2)親水性
親水性の評価として、水の接触角を評価する。水の接触角評価としは、接触角測定器(協和界面科学株式会社製 DM−701)を用いた。接触角の評価手法としてはθ/2法を用いて接触角を求めた。
(2) Hydrophilicity As the hydrophilicity evaluation, the contact angle of water is evaluated. For the contact angle evaluation of water, a contact angle measuring device (DM-701, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used. As a method for evaluating the contact angle, the contact angle was determined using the θ / 2 method.
(3)鉛筆硬度
JIS K5600−5−4(1999)に規定する鉛筆硬度試験に準ずる試験である。鉛筆硬度試験機を用い、750gの荷重で、各種硬度の鉛筆を光学部材の多孔質層表面に押しつけ、その状態で鉛筆硬度試験機を5cmほど移動させることによって、表面を鉛筆で引っ掻く。引っ掻いた部分を目視、あるいは光学顕微鏡にて観察し、多孔質層表面の傷の有無を確認した。傷が確認されればその一つ硬度の低い値を記録する。傷が確認されなければ一つ硬度の硬い鉛筆で同様の試験を行い、傷が確認される鉛筆硬度まで試験を繰り返す。
(3) Pencil hardness This is a test according to the pencil hardness test specified in JIS K5600-5-4 (1999). Using a pencil hardness tester, a pencil of various hardnesses is pressed against the surface of the porous layer of the optical member with a load of 750 g, and the surface is scratched with a pencil by moving the pencil hardness tester about 5 cm in this state. The scratched part was observed visually or with an optical microscope to confirm the presence or absence of scratches on the porous layer surface. If a flaw is found, record one of the lower hardness values. If no scratch is confirmed, the same test is performed with a pencil having one hardness, and the test is repeated until the pencil hardness is confirmed.
(4)溶剤拭き試験
コットン布(旭化成ケミカルズ社製 クリント)にエタノール(関東化学製 特級)を染み込ませ、200g/cm2の荷重をかけ、光学部材の多孔質層表面を10回往復させた後、膜剥がれの有無を目視、あるいは光学顕微鏡にて確認した。
(4) Solvent wipe test After impregnating cotton cloth (Clint manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) with ethanol (special grade manufactured by Kanto Chemical), applying a load of 200 g / cm 2 and reciprocating the porous layer surface of the
(5)反射率
レンズ反射率測定機(オリンパス株式会社製 USPM−RU)を用いて波長400nmから700nmの反射率を測定し、最も反射率が低い波長における反射率の値を求めた。
(5) Reflectance Using a lens reflectometer (USPM-RU, manufactured by Olympus Corporation), the reflectance from a wavelength of 400 nm to 700 nm was measured, and the reflectance value at the wavelength having the lowest reflectance was obtained.
<実施例1>
(1)シリカ粒子・バインダー含有塗工液の調整
中実シリカスラリー分散液(中央自動車工業株式会社製 EXCEL PURE)を用いた。この液は、バインダーとしてシランアルコキシ加水分解縮合物である、オルトテトラケイ酸エチル(TEOS)が含有されている。
<Example 1>
(1) Preparation of silica particle / binder-containing coating solution A solid silica slurry dispersion (EXCEL PURE, manufactured by Chuo Automobile Co., Ltd.) was used. This liquid contains ethyl orthotetrasilicate (TEOS) which is a silane alkoxy hydrolysis condensate as a binder.
(2)光学部材の製造
各工程を、工程1、工程2の順で実施した後、室温で24時間保存して膜を形成し、光学部材を得た。評価結果を表1に示す。また、厚さ方向の断面を撮影した走査型透過電子顕微鏡写真を図3に示す。
(2) Manufacture of optical member After performing each process in order of the
<比較例1>
工程1を実施しない以外は、実施例1と同様にして光学部材を得た。評価結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
An optical member was obtained in the same manner as in Example 1 except that
<実施例2〜4、比較例2>
(1)シリカ粒子・バインダー含有塗工液の調整
[実施例2,4]
実施例1と同じ中実シリカスラリー分散液50gを、1−メトキシ−2−プロパノール50gで希釈した。
<Examples 2 to 4, Comparative Example 2>
(1) Preparation of silica particle / binder-containing coating solution [Examples 2 and 4]
50 g of the same solid silica slurry dispersion as in Example 1 was diluted with 50 g of 1-methoxy-2-propanol.
[実施例3]
実施例1と同じ中実シリカスラリー分散液50gを、1−メトキシ−2−プロパノール、100gで希釈した。
[Example 3]
50 g of the same solid silica slurry dispersion as in Example 1 was diluted with 100 g of 1-methoxy-2-propanol.
[比較例2]
実施例1と同じ中実シリカスラリー分散液50gを、1−メトキシ−2−プロパノール、150gで希釈した。
[Comparative Example 2]
50 g of the same solid silica slurry dispersion as in Example 1 was diluted with 150 g of 1-methoxy-2-propanol.
(2)バインダー含有塗工液の調整
[実施例2,3、比較例2]
プライマー含有塗工液の調整と同様にしてアミノ系シランである3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランの1−メトキシ−2−プロパノール0.1wt%溶液を調整した。
(2) Adjustment of binder-containing coating solution [Examples 2 and 3, Comparative Example 2]
A 0.1 wt% solution of 1-methoxy-2-propanol of 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, which is an amino silane, was prepared in the same manner as the primer-containing coating solution.
[実施例4]
シランアルコキシ加水分解縮合物(ハネウェル社製 アキュグラスT−11(111))1.5gを2−n−ブトキシエタノール(キシダ化学製 特級)29.5gで希釈した。
[Example 4]
Silane alkoxy hydrolysis-condensation product (Acnegrass T-11 (111) manufactured by Honeywell) (1.5 g) was diluted with 29.5 g of 2-n-butoxyethanol (special grade manufactured by Kishida Chemical).
(3)光学部材の製造
[実施例2,4]
各工程を、工程1、工程2、工程3、工程2の順で実施した後、室温で24時間保存して膜を形成し、光学部材を得た。評価結果を表1に示す。
(3) Production of optical member [Examples 2 and 4]
After performing each process in order of the
[実施例3]
各工程を、工程1、工程2、工程3、工程2、工程3、工程2の順で実施した後、室温で24時間保存して膜を形成し、光学部材を得た。評価結果を表1に示す。
[Example 3]
Each step was performed in the order of
[比較例2]
各工程を、工程1、工程2、工程3、工程2、工程3、工程2、工程3、工程2の順で実施した後、室温で24時間保存して膜を形成し、光学部材を得た。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
After performing each step in the order of
<実施例5、比較例3〜4>
(1)シリカ粒子・バインダー含有塗工液の調整
[実施例5]
水16gにエタノール(和光純薬製)1.4g、2N塩酸0.01g及びオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)(和光純薬製)0.1gを順次添加し、TEOS溶液を得た。
<Example 5, Comparative Examples 3-4>
(1) Preparation of silica particle / binder-containing coating solution [Example 5]
To 16 g of water, 1.4 g of ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), 0.01 g of 2N hydrochloric acid and 0.1 g of tetraethyl orthosilicate (TEOS) (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were sequentially added to obtain a TEOS solution.
中実シリカスラリー水分散液(日産化学工業株式会社製 スノーテックスST−0YL)18gに、1−メトキシ−2−プロパノール(関東化学製 鹿特級)150g、上記TEOS溶液を順次添加し塗工液を調整した。 To 18 g of solid silica slurry aqueous dispersion (Snowtex ST-0YL, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) It was adjusted.
[比較例3]
中実シリカスラリー水分散液として、中実シリカスラリー水分散液(日産化学工業株式会社製 スノーテックスST−OXS)36gを用いた以外は、実施例5と同様に調整した。
[Comparative Example 3]
A solid silica slurry aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 5 except that 36 g of a solid silica slurry aqueous dispersion (Snowtex ST-OXS manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used.
[比較例4]
中実シリカスラリー水分散液として、中実シリカスラリー水分散液(日産化学工業株式会社製 オルガノシリカゾルIPA−ST−ZL)12gを用いた以外は、実施例5と同様に調整した。
[Comparative Example 4]
A solid silica slurry aqueous dispersion was prepared in the same manner as in Example 5 except that 12 g of a solid silica slurry aqueous dispersion (organosilica sol IPA-ST-ZL manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was used.
(2)バインダー含有塗工液の調整
プライマー含有塗工液の調整と同様にしてアミノ系シランである3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランの1−メトキシ−2−プロパノール0.1wt%溶液を調整した。
(2) Preparation of binder-containing coating solution In the same manner as the primer-containing coating solution, 3- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, 1-methoxy-2-propanol, 0.1 wt. % Solution was prepared.
(3)光学部材の製造
各工程を、工程1、工程2、工程3、工程2の順で実施した後、室温で24時間保存して膜を形成し、光学部材を得た。評価結果を表1に示す。
(3) Manufacture of optical member After performing each process in order of the
表1〜2に示されるように、本発明の実施例1〜5は親水性、膜強度、溶剤拭き耐性、反射防止特性の各項目においてのすべて優れた特性を示す親水膜を形成できることが確認された。優れた特性とはそれぞれ、接触角が10度以下、鉛筆硬度がB以上、溶剤拭きで膜の剥離なし、反射率0.1%以下である。一方、下層と上層の二次元充填度の比率が本発明の範囲外である比較例1,2は、比較例1では鉛筆硬度と溶剤拭き耐性が低く、比較例2では鉛筆硬度が低かった。またシリカの粒子径が本発明の範囲外である比較例3,4は、比較例3では反射防止特性が低く、比較例4では鉛筆硬度が低かった。 As shown in Tables 1 and 2, it is confirmed that Examples 1 to 5 of the present invention can form a hydrophilic film showing excellent properties in each of the items of hydrophilicity, film strength, solvent wiping resistance, and antireflection characteristics. It was done. The excellent characteristics are a contact angle of 10 degrees or less, a pencil hardness of B or more, no film peeling by solvent wiping, and a reflectance of 0.1% or less. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 in which the ratio of the two-dimensional filling degree between the lower layer and the upper layer was outside the range of the present invention had low pencil hardness and solvent wiping resistance in Comparative Example 1, and low pencil hardness in Comparative Example 2. Further, Comparative Examples 3 and 4 in which the silica particle diameter was outside the range of the present invention had low antireflection characteristics in Comparative Example 3, and low pencil hardness in Comparative Example 4.
10:多孔質層、11:シリカ粒子、12:バインダー、13:空隙(ボイド)、14:基材 10: Porous layer, 11: Silica particles, 12: Binder, 13: Void, 14: Base material
Claims (8)
前記多孔質層は、平均粒子径が10nm以上80nm以下のシリカ粒子とバインダーを有し、
前記多孔質層の厚さ方向において、前記多孔質層の基材側半分の前記シリカ粒子の2次元充填度は、0.75以上0.88以下であり、前記多孔質層の表面側半分の前記シリカ粒子の2次元充填度の1.02倍以上1.40倍以下であることを特徴とする光学部材。 An optical member having a porous layer on a substrate,
The porous layer has silica particles having an average particle diameter of 10 nm to 80 nm and a binder,
In the thickness direction of the porous layer, the two-dimensional filling degree of the silica particles in the substrate side half of the porous layer is 0.75 or more and 0.88 or less, and the surface side half of the porous layer is half An optical member characterized by being 1.02 times to 1.40 times the two-dimensional filling degree of the silica particles.
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