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JP2019195051A - Photoelectric conversion device and equipment - Google Patents

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JP2019195051A
JP2019195051A JP2019063132A JP2019063132A JP2019195051A JP 2019195051 A JP2019195051 A JP 2019195051A JP 2019063132 A JP2019063132 A JP 2019063132A JP 2019063132 A JP2019063132 A JP 2019063132A JP 2019195051 A JP2019195051 A JP 2019195051A
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photoelectric conversion
film
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particles
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智 山火
Satoshi Yamahi
智 山火
佳範 小谷
Yoshinori Kotani
佳範 小谷
柏崎 昭夫
Akio Kashiwazaki
昭夫 柏崎
大橋良太
Ryota Ohashi
良太 大橋
塚本 雅美
Masami Tsukamoto
雅美 塚本
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Abstract

【課題】光学的特性に優れた光電変換装置および機器を提供すること。【解決手段】光電変換装置であって、複数の光電変換部、及び、複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、マイクロレンズアレイを覆う透光板と、マイクロレンズアレイと透光板との間に配される膜とを備え、膜は、屈折率が1.05〜1.15であり、400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率が98.5%以上であり、膜厚が500nm〜5000nmであることを特徴とする光電変換装置。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion device and equipment having excellent optical characteristics. A photoelectric conversion device, a photoelectric conversion substrate having a plurality of photoelectric conversion units, and a microlens array arranged on the plurality of photoelectric conversion units, and a translucent plate covering the microlens array, A film disposed between the microlens array and the translucent plate has a refractive index of 1.05 to 1.15 and an average light transmittance of 98. It is 5% or more, and the film thickness is 500 nm to 5000 nm. [Selection diagram] Figure 1

Description

本開示は、光電変換装置および機器に関する。   The present disclosure relates to a photoelectric conversion device and an apparatus.

近年、ウエハ・レベル・チップ・サイズ・パッケージ(Wafer Level Chip Size Package;WL−CSP)と呼ばれる半導体実装技術が注目されている。WL−CSPにおいては、配線、電極形成、封止、ダイシング等の全てのプロセスをウエハのままで行い、最終的に切断されたチップのサイズがパッケージのサイズとなる。
WL−CSPによって作製される光電変換装置の構造には、マイクロレンズアレイと透光板の間が中空であるキャビティ構造と、マイクロレンズアレイと透光板の間に、マイクロレンズより相対的に屈折率の低い固体が配置されたキャビティレス構造がある。
これまでの光電変換装置は、キャビティ構造が一般的であった。しかしながら、キャビティ構造は、その中空構造のため強度が低くなりやすい。また、透光板を支持するため、キャビティ周囲に額縁状の接着剤層を形成する必要があるため、光電変換装置が大型化し、コストが上昇する傾向にある。
それに対して、キャビティレス構造は、マイクロレンズアレイと透光板の間に、マイクロレンズを被覆するように固体が配されているため強度に優れ、キャビティ周囲に形成される額縁状の接着剤層が不要になる。そのため、光電変換装置を小型化することができ、コストの低減が可能である。
また、マイクロレンズの集光性は、マイクロレンズの屈折率とマイクロレンズを被覆する固体の屈折率に依存し、それらの屈折率の差が大きいほど該集光性は高くなる。
キャビティ構造の場合、マイクロレンズを被覆するように配されているのは、屈折率1.0の空気であるため、マイクロレンズの材質が屈折率1.5〜1.6の樹脂であっても、十分な集光性を得ることができる。
しかしながら、キャビティレス構造においては、マイクロレンズを被覆している固体の屈折率が空気よりも大きいため、キャビティ構造の場合と同等の屈折率を有するマイクロレンズを用いた場合、集光性が低下する。
In recent years, a semiconductor mounting technique called a wafer level chip size package (WL-CSP) has attracted attention. In the WL-CSP, all processes such as wiring, electrode formation, sealing, and dicing are performed on the wafer as it is, and the size of the finally cut chip becomes the package size.
The structure of the photoelectric conversion device manufactured by WL-CSP includes a cavity structure in which the space between the microlens array and the light transmitting plate is hollow, and a solid having a refractive index relatively lower than that of the microlens between the microlens array and the light transmitting plate. There is a cavityless structure in which is arranged.
Conventional photoelectric conversion devices generally have a cavity structure. However, the cavity structure tends to have low strength due to its hollow structure. Further, since it is necessary to form a frame-like adhesive layer around the cavity in order to support the light-transmitting plate, the photoelectric conversion device tends to become larger and costs increase.
On the other hand, the cavityless structure is excellent in strength because a solid is arranged between the microlens array and the light transmitting plate so as to cover the microlens, and a frame-like adhesive layer formed around the cavity is unnecessary. become. Therefore, the photoelectric conversion device can be reduced in size and cost can be reduced.
Further, the light condensing property of the microlens depends on the refractive index of the microlens and the refractive index of the solid covering the microlens, and the light condensing property increases as the difference between the refractive indexes increases.
In the case of the cavity structure, since it is air with a refractive index of 1.0 that is arranged to cover the microlens, even if the material of the microlens is a resin with a refractive index of 1.5 to 1.6. Sufficient light collecting property can be obtained.
However, in the cavityless structure, since the refractive index of the solid covering the microlens is larger than that of air, the light condensing performance is lowered when the microlens having the same refractive index as that of the cavity structure is used. .

特許文献1に開示されているキャビティレス構造は、マイクロレンズの材質が屈折率1.5〜1.6のアクリル樹脂等であるため、マイクロレンズを被覆する固体として屈折率1.3程度のフッ素ポリマー等の低屈折率材料用いている。
特許文献2では、マイクロレンズを被覆する固体として屈折率1.5の樹脂材料を用いているため、屈折率1.7〜2.1の高屈折率のマイクロレンズを使用している。
In the cavityless structure disclosed in Patent Document 1, since the microlens is made of acrylic resin having a refractive index of 1.5 to 1.6, fluorine having a refractive index of about 1.3 as a solid covering the microlens. Low refractive index material such as polymer is used.
In Patent Document 2, since a resin material having a refractive index of 1.5 is used as a solid covering the microlens, a microlens having a high refractive index of 1.7 to 2.1 is used.

代表的な低屈折率の透光膜としては中空粒子を使用した多孔質膜がある。
特許文献3では、光透過性のマトリックス中に中空粒子とボイドが共存した光透過性材料が開示されている。
特許文献4では、最密充填した中空粒子層にSiOを主成分とするバインダを塗布して強度を高めた低屈折率膜が開示されている。
As a typical low refractive index light-transmitting film, there is a porous film using hollow particles.
Patent Document 3 discloses a light transmissive material in which hollow particles and voids coexist in a light transmissive matrix.
Patent Document 4 discloses a low-refractive index film in which strength is increased by applying a binder containing SiO 2 as a main component to a close-packed hollow particle layer.

一方、特許文献5では、屈折率が低く、更には、基板に対する密着性に優れ、かつ高温高湿下での屈折率変化が小さく、耐候性に優れた性能を示すパターンを形成可能な低屈折率膜が開示されている。
また、特許文献6では、単層の反射防止膜だけで、十分な反射防止性能を有する材料が開示されている。
さらに、特許文献7では、透光板と光電変換基板との結合を向上するための技術が開示
されている。
On the other hand, in Patent Document 5, the refractive index is low, and furthermore, the low refractive index that can form a pattern that exhibits excellent performance in weather resistance due to excellent adhesion to the substrate, small change in refractive index under high temperature and high humidity. A rate membrane is disclosed.
Patent Document 6 discloses a material having sufficient antireflection performance with only a single-layer antireflection film.
Further, Patent Document 7 discloses a technique for improving the coupling between the light transmitting plate and the photoelectric conversion substrate.

特開2010−040621号公報JP 2010-040621 A 特開2005−026314号公報JP-A-2005-026314 特開2014−228614号公報JP 2014-228614 A 特開2015−4753号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-4753 特開2012−032673号公報JP 2012-032673 A 特開2003−266606号公報JP 2003-266606 A 特開2018−032792号公報JP 2018-032792 A

特許文献1に開示されているキャビティレス構造は、マイクロレンズとマイクロレンズ被覆層の屈折率差を大きくするために、低屈折率のマイクロレンズ被覆層を使用している。しかしながら、その屈折率差は依然小さいため、マイクロレンズの集光性が低下する可能性がある。
特許文献2に開示されているキャビティレス構造は、マイクロレンズとマイクロレンズ被覆層の屈折率差を大きくするために、高屈折率のマイクロレンズを用いている。しかしながら、窒化ケイ素のような屈折率の高い材料でマイクロレンズを形成するプロセスは、技術的に高度であり、また、高コストである。
特許文献3に開示されている光透過性材料は、光透過性材料の全体積に対するボイドの空隙率が小さいため屈折率が高くなる可能性がある。また、ボイドのサイズが制御されていないため透過率が低下する恐れがある。
特許文献4に開示された低屈折率膜は、中空粒子が最密充填している、すなわち、中空粒子の間に形成される空隙の体積が最少化されており、さらに、その空隙にバインダを充填しているため、高い透過率が得られる反面、低屈折率化が不十分である。したがって、光学装置に使用する透光膜には適していない。
また、特許文献5、及び特許文献6に開示された透光膜部材は、デバイス加工に実用上求められる膜強度が十分ではない。
さらに、特許文献7に記載された光電変換装置よりも優れた光電変換装置が求められている。
すなわち、本開示は、光学的特性に優れた光電変換装置および機器を提供するものである。
The cavityless structure disclosed in Patent Document 1 uses a low-refractive index microlens coating layer in order to increase the refractive index difference between the microlens and the microlens coating layer. However, since the difference in refractive index is still small, there is a possibility that the light condensing property of the microlens is lowered.
The cavityless structure disclosed in Patent Document 2 uses a high-refractive index microlens to increase the difference in refractive index between the microlens and the microlens coating layer. However, the process of forming the microlens with a material having a high refractive index such as silicon nitride is technically advanced and expensive.
The light transmissive material disclosed in Patent Document 3 may have a high refractive index because the void ratio of voids relative to the total volume of the light transmissive material is small. Moreover, since the void size is not controlled, the transmittance may be reduced.
In the low refractive index film disclosed in Patent Document 4, the hollow particles are closely packed, that is, the volume of voids formed between the hollow particles is minimized, and a binder is added to the voids. Since it is filled, high transmittance can be obtained, but low refractive index is insufficient. Therefore, it is not suitable for a translucent film used in an optical device.
In addition, the translucent film members disclosed in Patent Document 5 and Patent Document 6 do not have sufficient film strength required for practical use in device processing.
Furthermore, a photoelectric conversion device superior to the photoelectric conversion device described in Patent Document 7 is required.
That is, the present disclosure provides a photoelectric conversion device and a device excellent in optical characteristics.

本開示は、
光電変換装置であって、
複数の光電変換部、及び、前記複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、
前記マイクロレンズアレイを覆う透光板と、
前記マイクロレンズアレイと前記透光板との間に配された膜と、を備え、
前記膜は、
屈折率が1.05〜1.15であり、
400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率が98.5%以上であり、
膜厚が500nm〜5000nmである
ことを特徴とする光電変換装置である。
This disclosure
A photoelectric conversion device,
A plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion substrate having a microlens array disposed on the plurality of photoelectric conversion units;
A translucent plate covering the microlens array;
A film disposed between the microlens array and the translucent plate,
The membrane is
Refractive index is 1.05-1.15,
The average transmittance of light in the wavelength region of 400 nm to 700 nm is 98.5% or more,
The photoelectric conversion device is characterized in that the film thickness is 500 nm to 5000 nm.

また、本開示は、
前記光電変換装置と、
前記光電変換装置に光学像を形成するための光学系、前記光電変換装置を制御する制御装置、前記光電変換装置から出力される信号を処理する処理装置、前記光電変換装置を移動させる移動装置、および、前記光電変換装置から出力される信号に基づく情報を表示する表示装置からなる群から選択される少なくとも一と、
を備えることを特徴とする機器である。
In addition, this disclosure
The photoelectric conversion device;
An optical system for forming an optical image on the photoelectric conversion device, a control device for controlling the photoelectric conversion device, a processing device for processing a signal output from the photoelectric conversion device, a moving device for moving the photoelectric conversion device, And at least one selected from the group consisting of display devices that display information based on signals output from the photoelectric conversion device,
It is the apparatus characterized by providing.

さらに、本開示は、
光電変換装置であって、
複数の光電変換部、及び、前記複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、
前記マイクロレンズアレイを覆う透光板と、
前記マイクロレンズアレイと前記透光板との間に配された膜と、を備え、
前記膜は、複数の中空粒子を含有し、
前記膜の単位体積に対する前記複数の中空粒子内の空隙の合計体積の割合を空隙率X(%)とし、前記膜の単位体積に対する前記中空粒子間の空隙の合計体積の割合を空隙率Y(%)としたときに、X<Yの関係を満たす、
ことを特徴とする光電変換装置である。
Furthermore, the present disclosure
A photoelectric conversion device,
A plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion substrate having a microlens array disposed on the plurality of photoelectric conversion units;
A translucent plate covering the microlens array;
A film disposed between the microlens array and the translucent plate,
The membrane contains a plurality of hollow particles,
The ratio of the total volume of the voids in the plurality of hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity X (%), and the ratio of the total volume of the voids between the hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity Y ( %), The relationship X <Y is satisfied.
This is a photoelectric conversion device.

本開示によれば、光学的特性に優れた光電変換装置および機器を提供することができる。   According to the present disclosure, it is possible to provide a photoelectric conversion device and a device excellent in optical characteristics.

光電変換装置の構成を示した断面図の一例An example of a cross-sectional view showing the structure of a photoelectric conversion device 撮像システムの概略構成を示すブロック図Block diagram showing schematic configuration of imaging system 撮像システム及び移動体の構成を示す図The figure which shows the structure of an imaging system and a moving body 撮像システム及び移動体の構成を示す図The figure which shows the structure of an imaging system and a moving body 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 光電変換装置の構成を示した断面図の一例An example of a cross-sectional view showing the structure of a photoelectric conversion device 光電変換装置の構成を示した断面図の一例An example of a cross-sectional view showing the structure of a photoelectric conversion device 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 膜の屈折率nと、X、Y、及びX+Yの関係を説明する図The figure explaining the relationship between the refractive index n of a film | membrane, and X, Y, and X + Y 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 中空粒子の凝集状態を説明する図The figure explaining the aggregation state of a hollow particle 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 中空粒子の凝集状態を説明する図The figure explaining the aggregation state of a hollow particle 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 中空粒子の凝集状態を説明する図The figure explaining the aggregation state of a hollow particle 膜の構造を示す図Diagram showing the structure of the membrane 例III−1で形成された膜のSEM画像SEM image of the film formed in Example III-1. 例III−2で形成された膜のSEM画像SEM image of the film formed in Example III-2 例III−3で形成された膜のSEM画像SEM image of the film formed in Example III-3 例III−4で形成された膜のSEM画像SEM image of the film formed in Example III-4 例III−5で形成された膜のSEM画像SEM image of the film formed in Example III-5

本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX〜YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。また、「Aおよ
び/またはB」との記載は、Aの場合、Bの場合、および、AとBの両方の場合のいずれをも含む概念である。
In the present disclosure, the description of “XX or more and YY or less” or “XX to YY” representing a numerical range means a numerical range including a lower limit and an upper limit as end points unless otherwise specified. In addition, the description “A and / or B” is a concept including any of A, B, and both A and B.

添付の図面を参照しつつ本開示の実施形態について説明する。以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。添付の図面では、説明される要素の理解を容易にするために、各要素の縮尺は実際の装置のものとは異なりうる。   Embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations over a plurality of drawings. Therefore, a common configuration is described with reference to a plurality of drawings, and a description of a configuration with a common reference numeral is omitted as appropriate. Each embodiment can be appropriately changed and combined. In the accompanying drawings, the scale of each element may be different from that of an actual device to facilitate understanding of the elements described.

光電変換装置であって、
複数の光電変換部、及び、前記複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、
前記マイクロレンズアレイを覆う透光板と、
前記マイクロレンズアレイと前記透光板との間に配された膜と、を備え、
前記膜は、
屈折率が1.05〜1.15であり、
400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率が98.5%以上であり、
膜厚が500nm〜5000nmであることを特徴とする。
A photoelectric conversion device,
A plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion substrate having a microlens array disposed on the plurality of photoelectric conversion units;
A translucent plate covering the microlens array;
A film disposed between the microlens array and the translucent plate,
The membrane is
Refractive index is 1.05-1.15,
The average transmittance of light in the wavelength region of 400 nm to 700 nm is 98.5% or more,
The film thickness is 500 nm to 5000 nm.

図1は光電変換装置100の構成を示した断面図の一例である。
該光電変換装置100は、光電変換部1とマイクロレンズアレイ2を有する光電変換基板3と透光板4と機能膜5により構成される。機能膜5は後述するように光学的および/または機械的な様々な機能を有する多機能膜でありうる。機能膜5がとりわけ光学的特性に優れる観点において、機能膜5を光学膜と称することができる。以下、特段の断りがない限り、「膜」と記載した場合にはこの機能膜5を指すものとする。
図1では、機能膜5は、マイクロレンズアレイ2と透光板4との間に配され、マイクロレンズアレイ2の凹凸に沿った面と透光板4に沿った面とを有する。マイロレンズアレイ2は複数のマイクロレンズが2次元状に配列されてなり、各々のマイクロレンズの幅は例えば0.5μm〜10μm、各々のマイクロレンズの高さは例えば0.3μm〜3μmである。そのため、マイクロレンズアレイ2の凹凸の高低差は例えば0.3μm〜3μmである。
該光電変換装置100は、機能膜5が光電変換基板3と透光板4との間に配置されているキャビティレス構造であるため、光電変換基板3と透光板4の間が中空であるキャビティ構造より、機械的強度に優れている。機能膜5が光電変換基板3と透光板4の間を充填するという観点で、機能膜5を充填膜と称することもできる。
FIG. 1 is an example of a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion device 100.
The photoelectric conversion device 100 includes a photoelectric conversion substrate 3 having a photoelectric conversion unit 1 and a microlens array 2, a translucent plate 4, and a functional film 5. The functional film 5 can be a multi-functional film having various optical and / or mechanical functions as described later. From the viewpoint that the functional film 5 is particularly excellent in optical characteristics, the functional film 5 can be referred to as an optical film. Hereinafter, unless otherwise specified, the term “film” refers to this functional film 5.
In FIG. 1, the functional film 5 is disposed between the microlens array 2 and the translucent plate 4, and has a surface along the unevenness of the microlens array 2 and a surface along the translucent plate 4. The mylo lens array 2 includes a plurality of microlenses arranged two-dimensionally. Each microlens has a width of 0.5 μm to 10 μm, for example, and each microlens has a height of 0.3 μm to 3 μm, for example. Therefore, the height difference of the unevenness of the microlens array 2 is, for example, 0.3 μm to 3 μm.
The photoelectric conversion device 100 has a cavityless structure in which the functional film 5 is disposed between the photoelectric conversion substrate 3 and the translucent plate 4, so that the space between the photoelectric conversion substrate 3 and the translucent plate 4 is hollow. Excellent mechanical strength than cavity structure. From the viewpoint that the functional film 5 fills the space between the photoelectric conversion substrate 3 and the translucent plate 4, the functional film 5 can also be referred to as a filling film.

図5は、光電変換装置100の構成を示した断面図の他の一例である。
結合部材12は、機能膜5と透光板4との間に配されており、機能膜5と透光板4とを互いに結合する。また、機能膜5と結合部材12との間には、必要に応じて、反射防止層13が配されていてもよい。さらに、機能膜5とマイクロレンズアレイ2との間には、必要に応じて、反射防止層11が配されていてもよい。
反射防止層11の上面および下面は、マイクロレンズアレイ2の凹凸に応じた凹凸を有する。反射防止層11、13は機能膜5よりも薄くてよく、反射防止層11、13の厚さは機能膜5の厚さの1/4以下であってもよい。
FIG. 5 is another example of a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion device 100.
The coupling member 12 is disposed between the functional film 5 and the translucent plate 4 and couples the functional film 5 and the translucent plate 4 to each other. Further, an antireflection layer 13 may be disposed between the functional film 5 and the coupling member 12 as necessary. Furthermore, an antireflection layer 11 may be disposed between the functional film 5 and the microlens array 2 as necessary.
The upper and lower surfaces of the antireflection layer 11 have irregularities corresponding to the irregularities of the microlens array 2. The antireflection layers 11 and 13 may be thinner than the functional film 5, and the thickness of the antireflection layers 11 and 13 may be ¼ or less of the thickness of the functional film 5.

図6は、光電変換装置100の構成を示した断面図の他の一例である。
図6を参照して、光電変換装置100の別の断面構造について説明する。図6は、電極714を通る断面を示す。図6の断面図では、画素領域716の一部から光電変換装置100の側面713を越えて光電変換装置100の外部までに着目する。図6では、光電変
換装置100の1つの側面713について説明するが、光電変換装置100は他の側面についても同様の断面構造を有してもよい。
図6に示すように、半導体層700及び絶縁層702には貫通孔718が形成されている。貫通孔718の一端は、配線層703の一部717に到達する。光電変換装置100はさらに、貫通孔718を通る電極714を有する。電極714の一部は配線層703の一部717に接触し、結合されており、電極714の他の一部714aは、半導体層700の下面(すなわち、透光板4とは反対側の面)に平行に延びる。電極714の一部714aには、光電変換装置100を実装基板に半田接合するための半田バンプ719が設けられる。
機能膜5は、マイクロレンズアレイ2と透光板4との間に配される。また、結合部材12は、例えば、半導体層700からマイクロレンズアレイ2までによって構成される光電変換基板と、透光板4と、の間に配されており、光電変換基板と透光板4とを互いに結合させてもよい。機能膜5と結合部材12との間には、必要に応じて、反射防止層(図示せず)が配されていてもよい。また、機能膜5とマイクロレンズアレイ2との間には、必要に応じて、反射防止層11が配されていてもよい。さらに、図6中、1は光電変換部を表し、704はパッシベーション部材を表し、705は平坦化層、例えば樹脂で形成された樹脂層を表し、706はカラーフィルタ層を表し、707は平坦化層、例えば樹脂で形成された樹脂層を表し、712は耐湿リングを表し、715は周辺領域を表す。
FIG. 6 is another example of a cross-sectional view illustrating a configuration of the photoelectric conversion device 100.
With reference to FIG. 6, another cross-sectional structure of the photoelectric conversion device 100 will be described. FIG. 6 shows a cross section through the electrode 714. In the cross-sectional view of FIG. 6, attention is paid from a part of the pixel region 716 to the outside of the photoelectric conversion device 100 beyond the side surface 713 of the photoelectric conversion device 100. In FIG. 6, one side surface 713 of the photoelectric conversion device 100 is described, but the photoelectric conversion device 100 may have a similar cross-sectional structure also on the other side surface.
As shown in FIG. 6, a through hole 718 is formed in the semiconductor layer 700 and the insulating layer 702. One end of the through hole 718 reaches a part 717 of the wiring layer 703. The photoelectric conversion device 100 further includes an electrode 714 that passes through the through hole 718. A part of the electrode 714 is in contact with and coupled to a part 717 of the wiring layer 703, and the other part 714 a of the electrode 714 is a lower surface of the semiconductor layer 700 (that is, a surface opposite to the light transmitting plate 4). ) Extending in parallel. A solder bump 719 for soldering the photoelectric conversion device 100 to a mounting substrate is provided on a part 714a of the electrode 714.
The functional film 5 is disposed between the microlens array 2 and the translucent plate 4. In addition, the coupling member 12 is disposed between, for example, the photoelectric conversion substrate constituted by the semiconductor layer 700 to the microlens array 2 and the translucent plate 4, and the photoelectric conversion substrate and the translucent plate 4 May be combined with each other. An antireflection layer (not shown) may be disposed between the functional film 5 and the coupling member 12 as necessary. Further, an antireflection layer 11 may be disposed between the functional film 5 and the microlens array 2 as necessary. Further, in FIG. 6, 1 represents a photoelectric conversion portion, 704 represents a passivation member, 705 represents a planarization layer, for example, a resin layer formed of resin, 706 represents a color filter layer, and 707 is planarization. A layer, for example, a resin layer formed of resin, 712 represents a moisture-resistant ring, and 715 represents a peripheral region.

該光電変換装置100においては、外部から入射した光は、透光板4と機能膜5を通過し、マイクロレンズで集光され、光電変換部1に入射し、電気信号に変換される。
機能膜5の屈折率は、マイクロレンズアレイ2を構成するマイクロレンズの屈折率より低い必要がある。この観点において、機能膜5を低屈折率膜と称することができる。
低屈折率膜として適した機能膜5の屈折率は、1.05〜1.15である。
また、機能膜5の屈折率は、1.05〜1.14であることが好ましく、1.05〜1.13であることがより好ましく、1.05〜1.12であることがさらに好ましく、1.05〜1.11であることが特に好ましく、1.05〜1.10であることが極めて好ましい。
空気の屈折率が1.00であるため、屈折率を1.00未満にすることは不可能である。また、マイクロレンズの集光性を向上させるためには、機能膜5とマイクロレンズの屈折率差を大きくすることが好ましい。
機能膜5の屈折率が1.15を超える場合、例えば、屈折率1.50〜1.60の樹脂組成のマイクロレンズを用いると、機能膜5とマイクロレンズの屈折率差が小さいため、マイクロレンズの集光性が低下する。
In the photoelectric conversion device 100, light incident from the outside passes through the light transmitting plate 4 and the functional film 5, is collected by the microlens, enters the photoelectric conversion unit 1, and is converted into an electric signal.
The refractive index of the functional film 5 needs to be lower than the refractive index of the microlens constituting the microlens array 2. In this respect, the functional film 5 can be referred to as a low refractive index film.
The functional film 5 suitable as a low refractive index film has a refractive index of 1.05 to 1.15.
The refractive index of the functional film 5 is preferably 1.05 to 1.14, more preferably 1.05 to 1.13, and still more preferably 1.05 to 1.12. 1.05 to 1.11 is particularly preferable, and 1.05 to 1.10.
Since the refractive index of air is 1.00, it is impossible to make the refractive index less than 1.00. In order to improve the light condensing property of the microlens, it is preferable to increase the refractive index difference between the functional film 5 and the microlens.
When the refractive index of the functional film 5 exceeds 1.15, for example, when a microlens having a refractive index of 1.50 to 1.60 is used, the difference in refractive index between the functional film 5 and the microlens is small. The light condensing performance of the lens decreases.

機能膜5を光が透過する観点において、400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率(以降、透過率ともいう)が、90.0%以上であれば、機能膜5を透光膜と称することができる。光電変換装置において、透光膜として適した機能膜5の400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率は、98.5%以上である。
また、該透過率は、99.0%以上であることが好ましく、99.2%以上であることがより好ましく、99.4%以上であることがさらに好ましい。一方、該透過率は、100.0%以下であることが好ましく、99.9%以下であることがより好ましい。
なお、上記数値範囲は任意に組み合わせることができる。
特に説明がある場合を除き、透過率は、平行透過光の透過率を意味し、拡散透過光の透過率は含まない。
機能膜5の透過率が98.5%以上である場合、光電変換装置の性能が向上する。
From the viewpoint of transmitting light through the functional film 5, if the average transmittance of light in the wavelength region of 400 nm to 700 nm (hereinafter also referred to as transmittance) is 90.0% or more, the functional film 5 is referred to as a translucent film. Can be called. In the photoelectric conversion device, the average transmittance of light in the wavelength region of 400 nm to 700 nm of the functional film 5 suitable as a light transmissive film is 98.5% or more.
Further, the transmittance is preferably 99.0% or more, more preferably 99.2% or more, and further preferably 99.4% or more. On the other hand, the transmittance is preferably 100.0% or less, and more preferably 99.9% or less.
In addition, the said numerical range can be combined arbitrarily.
Unless otherwise specified, the transmittance means the transmittance of parallel transmitted light, and does not include the transmittance of diffuse transmitted light.
When the transmittance of the functional film 5 is 98.5% or more, the performance of the photoelectric conversion device is improved.

機能膜5の膜厚は、500nm〜5000nmである。
また、機能膜5の膜厚は、800nm〜5000nmであることが好ましく、1000nm〜5000nmであることがより好ましく、1200nm〜5000nmであること
がさらに好ましく、1500nm〜5000nmであることが特に好ましい。また、機能膜5の膜厚は、2000nm以下であってもよい。機能膜5の膜厚は、例えば、500nm〜2000nm、800nm〜2000nm、1000nm〜2000nm、1200nm〜2000nm、1500nm〜2000nmなどであってもよい。
機能膜5は、マイクロレンズアレイを完全に被覆するように配置されるが、機能膜5の膜厚が500nm未満の場合は、マイクロレンズを完全に被覆しにくく、マイクロレンズの頂点が機能膜5から露出する場合がある。
一方、機能膜5の膜厚が5000nmを超える場合、機能膜5の成膜時にクラックが発生しやすく、透過率が低下する場合がある。
ここで、機能膜5が、マイクロレンズアレイを完全に被覆するように配置される場合、機能膜5の膜厚は、該マイクロレンズの頂点から機能膜5の上面(図1では、透光板4と機能膜5の接触面)までの厚みを意味する。
The film thickness of the functional film 5 is 500 nm to 5000 nm.
The thickness of the functional film 5 is preferably 800 nm to 5000 nm, more preferably 1000 nm to 5000 nm, still more preferably 1200 nm to 5000 nm, and particularly preferably 1500 nm to 5000 nm. Further, the film thickness of the functional film 5 may be 2000 nm or less. The film thickness of the functional film 5 may be, for example, 500 nm to 2000 nm, 800 nm to 2000 nm, 1000 nm to 2000 nm, 1200 nm to 2000 nm, 1500 nm to 2000 nm, and the like.
The functional film 5 is disposed so as to completely cover the microlens array. However, when the thickness of the functional film 5 is less than 500 nm, it is difficult to completely cover the microlens, and the apex of the microlens is the functional film 5. May be exposed.
On the other hand, when the film thickness of the functional film 5 exceeds 5000 nm, cracks are likely to occur when the functional film 5 is formed, and the transmittance may decrease.
Here, when the functional film 5 is arranged so as to completely cover the microlens array, the film thickness of the functional film 5 is from the top of the microlens to the upper surface of the functional film 5 (in FIG. 1, a translucent plate). 4 and the contact surface of the functional film 5).

前記膜の前記マイクロレンズアレイ側の面よりも、前記膜の前記透光板側の面が平坦であることが好ましい。すなわち、機能膜5の透光板4側の面は、機能膜5のマイクロレンズアレイ2側の面(以下、単に「下面」ともいう)よりも平坦であることが好ましい。
ここで、機能膜5の下面とは、マイクロレンズアレイ2の凹凸に応じた凹凸を有する機能膜5の凹凸面をいう。すなわち、好ましくは、機能膜5の透光板4に沿った上面の凹凸は、機能膜5の下面の凹凸よりも平坦である。この観点において、機能膜5を、マイクロレンズアレイ2の凹凸を平坦化する平坦化膜と称することができる。
このように機能膜5を平坦化膜として用いる場合、機能膜5の膜厚はマイクロレンズアレイ2の凹凸の高低差の2倍以上であること好ましく、3倍以上であることがより好ましい。機能膜5の膜厚はマイクロレンズアレイ2の凹凸の高低差の5倍以下であってもよい。
また、機能膜5の上面は、平坦であることも好ましい。機能膜5の上面が平坦であると、凹凸による光の散乱が抑制され、機能膜5の透過率がより向上する。また、透光板4と機能膜5の界面に空間が形成され、この空間を通して機能膜5内に水分が侵入し、機能膜5の屈折率または透過率が変化することにより光電変換装置の性能が低下する可能性が低減できる。
ここで、平坦であるとは、光電変換部1の上面から機能膜5の上面までの厚み(図1では、光電変換部1を備えた基材とマイクロレンズアレイ2の接触面から、透光板4と機能膜5の接触面までの厚み)の最大値と最小値の差が100nm以下であることを意味する。すなわち、機能膜5の上面の高低差が100nm以下であることを意味する。
It is preferable that the surface of the film on the light transmitting plate side is flatter than the surface of the film on the microlens array side. That is, the surface of the functional film 5 on the light transmitting plate 4 side is preferably flatter than the surface of the functional film 5 on the microlens array 2 side (hereinafter also simply referred to as “lower surface”).
Here, the lower surface of the functional film 5 refers to an uneven surface of the functional film 5 having unevenness corresponding to the unevenness of the microlens array 2. That is, preferably, the unevenness of the upper surface along the light transmitting plate 4 of the functional film 5 is flatter than the unevenness of the lower surface of the functional film 5. From this viewpoint, the functional film 5 can be referred to as a flattening film that flattens the unevenness of the microlens array 2.
When the functional film 5 is used as a planarizing film as described above, the film thickness of the functional film 5 is preferably at least twice the height difference of the unevenness of the microlens array 2, and more preferably at least three times. The film thickness of the functional film 5 may be 5 times or less the height difference of the unevenness of the microlens array 2.
The upper surface of the functional film 5 is preferably flat. When the upper surface of the functional film 5 is flat, light scattering due to the unevenness is suppressed, and the transmittance of the functional film 5 is further improved. In addition, a space is formed at the interface between the translucent plate 4 and the functional film 5, moisture enters the functional film 5 through this space, and the refractive index or transmittance of the functional film 5 changes, so that the performance of the photoelectric conversion device is improved. Can be reduced.
Here, the term “flat” refers to the thickness from the upper surface of the photoelectric conversion unit 1 to the upper surface of the functional film 5 (in FIG. 1, from the contact surface between the substrate provided with the photoelectric conversion unit 1 and the microlens array 2 It means that the difference between the maximum value and the minimum value (thickness to the contact surface between the plate 4 and the functional film 5) is 100 nm or less. That is, it means that the height difference of the upper surface of the functional film 5 is 100 nm or less.

マイクロレンズアレイ2の屈折率は、例えば1.40〜2.10であり、1.45〜1.80であることが好ましく、1.50〜1.75であることがより好ましい。
マイクロレンズアレイ2の屈折率が上記範囲である場合、機能膜5とマイクロレンズアレイ2の屈折率差が適切となり、マイクロレンズアレイの集光性がより向上する。
The refractive index of the microlens array 2 is, for example, 1.40 to 2.10, preferably 1.45 to 1.80, and more preferably 1.50 to 1.75.
When the refractive index of the microlens array 2 is in the above range, the refractive index difference between the functional film 5 and the microlens array 2 becomes appropriate, and the light condensing property of the microlens array is further improved.

マイクロレンズアレイの材質は、透明の材質であることが好ましく、無色透明の材質であることがより好ましい。
マイクロレンズアレイの材質として、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機物質を用いることができる。
しかしながら、無機材料で均一なマイクロレンズアレイを再現性良く形成するには高度な技術を必要とするため、コストが高騰する可能性がある。
そこで、該マイクロレンズアレイは、樹脂材料を含有することが好ましい。
該樹脂材質の具体例として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、スチレン樹脂系等の樹脂材料が挙げられる。
また、該樹脂材料は、高屈折率の微粒子を含有してもよい。
The material of the microlens array is preferably a transparent material, and more preferably a colorless and transparent material.
As a material for the microlens array, inorganic substances such as silicon oxide, titanium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, tantalum oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride can be used.
However, in order to form a uniform microlens array with an inorganic material with good reproducibility, a high level of technology is required, which may increase the cost.
Therefore, the microlens array preferably contains a resin material.
Specific examples of the resin material include resin materials such as acrylic resin, epoxy resin, polyimide resin, and styrene resin.
The resin material may contain fine particles having a high refractive index.

機能膜5は、屈折率1.10〜1.65の固体物質を含有することが好ましく、1.20〜1.65、1.20〜1.60の固体物質を含有してもよく、1.25〜1.65、1.25〜1.60の固体物質を含有してもよく、1.30〜1.65、1.30〜1.60の固体物質を含有してもよく、1.35〜1.60の固体物質を含有してもよい。
単体の屈折率が1.10未満である固体物質はほとんど存在しない。
また、屈折率が1.65以下の固体物質を骨格とする場合、低屈折率化のために空隙率を適切に設定することができ、機能膜5の強度を向上させることができる。
The functional film 5 preferably contains a solid material having a refractive index of 1.10 to 1.65, and may contain a solid material of 1.20 to 1.65 and 1.20 to 1.60. .25 to 1.65, 1.25 to 1.60 solid substances may be contained, 1.30 to 1.65, 1.30 to 1.60 solid substances may be contained, and 1 .35 to 1.60 solid material may be included.
There is almost no solid substance having a single refractive index of less than 1.10.
Further, when a solid material having a refractive index of 1.65 or less is used as a skeleton, the porosity can be appropriately set for reducing the refractive index, and the strength of the functional film 5 can be improved.

該固体物質は、結晶質及び非晶質のいずれでもよい。固体物質は、粒子であってもよい。該粒子は、特に限定されず、球状粒子、不定形状粒子、該球状又は不定形状粒子が数珠状又は分鎖状に連結した粒子、内部に空洞を有する中空粒子、又中空粒子が数珠状又は分鎖状に連結した粒子などが挙げられる。
該固体物質の材質として、以下を例示することができる。
フッ素系ポリマーやアクリル樹脂のような樹脂、フッ化マグネシウムやフッ化カルシウムのようなフッ化物、炭酸カルシウムや炭酸カリウムのような炭酸塩、硫酸バリウムのような硫酸塩、二酸化ケイ素(以下、シリカともいう)や酸化アルミニウムのような酸化物。
該固体物質で、屈折率の低い材料として、有機材料ではフッ素系ポリマー、無機材料では、フッ化マグネシウムや二酸化ケイ素が例示できる。
しかしながら、フッ素系ポリマーの屈折率は低いもので1.30程度、フッ化マグネシウムと二酸化ケイ素(石英)の屈折率はそれぞれ1.38と1.46であり、単体の屈折率が1.30を大きく下回る材料は、窒素や酸素のような気体が主である。
上記固体物質のうち、屈折率、コスト、化学的安定性の観点から二酸化ケイ素が好ましい。
すなわち、該固体物質の主成分は、二酸化ケイ素であることが好ましい。ここで、「固体物質の主成分が二酸化ケイ素である」とは、固体物質中、二酸化ケイ素が50質量%以上であることを意味する。典型的には固体物質中の二酸化ケイ素は90質量%以上である。
二酸化ケイ素粒子の具体例として、日産化学(株)製のスノーテックスシリーズ、オルガノシリカゾル、日揮触媒化成(株)のスルーリアシリーズ、日本アエロジル(株)販売のEVONIK社製アエロジルシリーズなどが挙げられる。
The solid material may be crystalline or amorphous. The solid material may be a particle. The particles are not particularly limited, and are spherical particles, irregularly shaped particles, particles in which the spherical or irregularly shaped particles are connected in a beaded or branched manner, hollow particles having cavities therein, and hollow particles are beaded or separated. Examples include particles connected in a chain.
The following can be illustrated as a material of this solid substance.
Resins such as fluoropolymers and acrylic resins, fluorides such as magnesium fluoride and calcium fluoride, carbonates such as calcium carbonate and potassium carbonate, sulfates such as barium sulfate, silicon dioxide (hereinafter also referred to as silica) And oxides such as aluminum oxide.
Examples of the solid material having a low refractive index include fluorine-based polymers for organic materials and magnesium fluoride and silicon dioxide for inorganic materials.
However, the refractive index of the fluoropolymer is low, about 1.30, the refractive indexes of magnesium fluoride and silicon dioxide (quartz) are 1.38 and 1.46, respectively, and the refractive index of a single substance is 1.30. The material far below is mainly a gas such as nitrogen or oxygen.
Of the solid materials, silicon dioxide is preferable from the viewpoints of refractive index, cost, and chemical stability.
That is, the main component of the solid substance is preferably silicon dioxide. Here, “the main component of the solid substance is silicon dioxide” means that silicon dioxide is 50% by mass or more in the solid substance. Typically, silicon dioxide in the solid material is 90% by weight or more.
Specific examples of the silicon dioxide particles include Snowtex series manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., organosilica sol, through rear series manufactured by JGC Catalysts & Chemicals Co., Ltd., Aerosil series manufactured by EVONIK Co., Ltd. sold by Nippon Aerosil Co., Ltd., and the like.

一般的に、屈折率nの物質Aと屈折率nの物質Bで構成される複合物質Cの屈折率nは、近似的に以下の式(1)で表される。
=〔n×v/100〕+〔n×v/100〕 (1)
ここで、v、vはそれぞれ複合物質を構成する物質A、物質Bの体積分率である(v+v=100)。
式(1)によると、固体物質と空気の複合物質、つまり、固体物質を骨格とする多孔質膜を機能膜5として用いることによって、元の固体物質の屈折率より低くすることができる。この時、骨格となる固体物質の屈折率が低いほど、また、機能膜5の空隙率が高いほど、機能膜5の屈折率は低くなる。機能膜5の空隙率を高めるために、機能膜5は多孔質構造を有してもよい。この観点において機能膜5を多孔質膜と称することができる。
なお、上記式(1)において、物質Aを空気、物質Bを二酸化ケイ素とした場合、空気の屈折率n=1.00、二酸化ケイ素の屈折率n=1.46、二酸化ケイ素の体積分率v=100−vとなる。すなわち、vは機能膜5の屈折率nの関数となり、vを求めることができる。該vが空隙率である。
In general, the refractive index nc of a composite material C composed of a material A having a refractive index na and a material B having a refractive index nb is approximately expressed by the following equation (1).
n c = [n a × v a / 100] + [n b × v b / 100] (1)
Here, v a and v b are volume fractions of the substance A and the substance B constituting the composite substance, respectively (v a + v b = 100).
According to the formula (1), the refractive index of the original solid substance can be reduced by using a composite substance of a solid substance and air, that is, a porous film having a solid substance as a skeleton as the functional film 5. At this time, the refractive index of the functional film 5 decreases as the refractive index of the solid substance serving as the skeleton decreases and as the porosity of the functional film 5 increases. In order to increase the porosity of the functional film 5, the functional film 5 may have a porous structure. From this viewpoint, the functional film 5 can be referred to as a porous film.
In the above formula (1), when the substance A is air and the substance B is silicon dioxide, the refractive index of air n a = 1.00, the refractive index of silicon dioxide n b = 1.46, the volume of silicon dioxide a fraction v b = 100-v a. That, v a is a function of the refractive index n c of the functional film 5, it is possible to determine the v a. The v a is the porosity.

機能膜5の空隙率は、60.0%〜95.0%であることが好ましく、65.0%〜90.0%であることがより好ましい。
例えば、式(1)によると、二酸化ケイ素(屈折率1.46)を骨格とする機能膜5の空隙率が60.0%未満では、屈折率は1.15を超える場合がある。
一方、空隙率が95.0%を超える場合、機能膜5の屈折率が1.05未満という、過剰に低い屈折率になると共に、機能膜5を構成する骨格が少ないため強度が低下する可能性がある。
The porosity of the functional film 5 is preferably 60.0% to 95.0%, and more preferably 65.0% to 90.0%.
For example, according to the formula (1), when the porosity of the functional film 5 having a skeleton of silicon dioxide (refractive index 1.46) is less than 60.0%, the refractive index may exceed 1.15.
On the other hand, when the porosity exceeds 95.0%, the refractive index of the functional film 5 is less than 1.05 and the refractive index is excessively low, and the strength may be reduced because the skeleton constituting the functional film 5 is small. There is sex.

機能膜5が、中空粒子を含有する場合について、さらに説明するが、これらに限定されることはない。中空粒子とは、外殻が固体物質で形成され、外殻の内側に空洞を有する粒子である。
機能膜5は、複数の中空粒子を含むことが好ましい。複数の中空粒子の各々は、固体物質で構成された外殻を有し、当該外殻が空隙を囲んでいる粒子である。複数の中空粒子を含む機能膜5は、中空粒子の他に、中実粒子を含んでいてもよいし、バインダを含んでいてもよい。
固体物質で構成された一次粒子として、中空粒子を含む場合の機能膜5の構造の一例を図8に示す。
機能膜5は、中空粒子301を複数含有し、複数の中空粒子301間には中空粒子間の空隙302が存在している。また、中空粒子の内部にも空隙304が存在する。図8中、符号303は外殻、符号305は基材を表す。
The case where the functional membrane 5 contains hollow particles will be further described, but is not limited thereto. The hollow particles are particles in which the outer shell is formed of a solid material and has a cavity inside the outer shell.
The functional membrane 5 preferably includes a plurality of hollow particles. Each of the plurality of hollow particles is a particle having an outer shell made of a solid substance, and the outer shell surrounding a void. The functional membrane 5 including a plurality of hollow particles may include solid particles or a binder in addition to the hollow particles.
FIG. 8 shows an example of the structure of the functional film 5 in the case where hollow particles are included as primary particles composed of a solid substance.
The functional membrane 5 contains a plurality of hollow particles 301, and voids 302 between the hollow particles exist between the plurality of hollow particles 301. There are also voids 304 inside the hollow particles. In FIG. 8, reference numeral 303 denotes an outer shell, and reference numeral 305 denotes a base material.

機能膜5の単位体積に対する複数の中空粒子内の空隙の合計体積の割合を空隙率X(%)とし、機能膜5の単位体積に対する中空粒子間の空隙の合計体積の割合を空隙率Y(%)としたときに、X<Yの関係を満たすことが好ましい。
ここで、(X+Y)は、上記機能膜5の空隙率を意味する。
また、機能膜5の屈折率nは以下の式(2)で表される。
n=〔n×(X+Y)/100〕+〔n×(100−X−Y)/100〕 (2)
ここで、nは空気の屈折率(n=1)、nは中空粒子の外殻の屈折率(n>1)である。式(2)によると、X+Yが大きいほど、また、nが低いほど、nは低くなる。
また、機能膜5の屈折率nは以下の式(3)でも表される。
n=〔n×Y/100〕+〔n×(100−Y)/100〕 (3)
ここで、nは中空粒子1個の屈折率(n>1)である。屈折率nは、中空粒子1個に占める外殻の体積および屈折率と空隙の体積および屈折率の割合から算出される見かけの屈折率である。つまり、式(1)において、n=1、n=nとし、vを中空粒子の空隙の体積、vを外殻の体積とすれば、n=nとなる。
式(3)によると、Yが大きいほど、また、nが低いほど、nは低くなる。
なお、光学測定により機能膜5の屈折率nを求め、式(2)、(3)に既知のn、n、nを代入することで、XおよびYを推定することもできる。
The ratio of the total volume of the voids in the plurality of hollow particles to the unit volume of the functional membrane 5 is the porosity X (%), and the ratio of the total volume of the voids between the hollow particles to the unit volume of the functional membrane 5 is the porosity Y ( %), It is preferable to satisfy the relationship of X <Y.
Here, (X + Y) means the porosity of the functional film 5.
The refractive index n of the functional film 5 is expressed by the following formula (2).
n = [n a × (X + Y) / 100 ] + [n s × (100-X- Y) / 100 ] (2)
Here, n a is the refractive index of air (n a = 1), and n s is the refractive index of the outer shell of the hollow particles (n s > 1). According to equation (2), as X + Y is greater and the higher n s is low, n represents lower.
Further, the refractive index n of the functional film 5 is also expressed by the following formula (3).
n = [n a × Y / 100] + [n p × (100-Y) / 100 ] (3)
Here, n p is the refractive index of one hollow particle (n p > 1). The refractive index n p is an apparent refractive index calculated from the ratio of the volume and refractive index of the outer shell and the volume and refractive index of the voids in one hollow particle. That is, in equation (1), and n a = 1, n b = n s, v void volume of a hollow particle, if the v b as the volume of the outer shell, and n c = n p.
According to the equation (3), the larger Y is, and the lower np is, the lower n is.
Incidentally, determine the refractive index n of the functional film 5 by an optical measurement, the formula (2), (3) By substituting the known n a, n s, n p, it is also possible to estimate the X and Y.

中空粒子を含有する機能膜5の屈折率nと空隙率X(以下、単にXともいう)、空隙率Y(以下、単にYともいう)の関係の一例を図9に示す。
図9中、N1は、屈折率1.25の中実粒子および/または空隙のみで機能膜5を構成した場合の機能膜5の中実粒子間の空隙率と機能膜5の屈折率nとの関係を示すと考えることができる。ここで、屈折率n=1.46である外殻を有し、中空粒子内の空隙が所定の体積である場合、当該中空粒子1個の屈折率nは1.25である中空粒子が存在するものと仮定する。そうすると、N1は、屈折率n=1.46である外殻を有し、中空粒子1個の屈折率n=1.25である中空粒子および/または中空粒子間の空隙のみで機能膜5を構成した場合の機能膜5の中空粒子間の空隙率と屈折率nの関係をも示していることになる。また、N2は、屈折率1.46の固体物質(例えば中実粒子)および/または空隙のみで機能膜5を構成した場合の機能膜5の中実粒子間の空隙率と機能膜5の屈折率nとの関係を示す。なお、当該構成はn、X及びYの関係を説明するための一例であ
り、本開示を何ら限定するものではない。
図9の関係N1は、屈折率1.25の中実粒子を用いて屈折率1.20の機能膜を得ようとする場合、中実粒子間の空隙率がy2であることを示している。また、関係N1は、屈折率1.25の中実粒子を用いて屈折率1.15の機能膜を得ようとする場合、中実粒子間の空隙率がy1であることを示している。また、図9は、屈折率1.46の固体物質(例えば中実粒子)を用いて屈折率1.20の機能膜を得ようとする場合、空隙率がx2+y2であることを示している。また、屈折率1.46の固体物質(例えば中実粒子)を用いて屈折率1.20の機能膜を得ようとする場合、空隙率がx1+y1であることを示している。
ここで、屈折率1.25の中実粒子を、これに等価とみなせる、粒子1個の屈折率n=1.25である中空粒子で置き換えて屈折率1.20の機能膜を得ようとすると、中空粒子内の空隙の合計体積は(x2+y2)−y2=x2と見積もることができる。同様に、屈折率1.25の中実粒子を、これに等価とみなせる、粒子1個の屈折率n=1.25である中空粒子で置き換えて屈折率1.15の機能膜を得ようとすると、中空粒子内の空隙の合計体積は(x1+y1)−y1=x1と見積もることができる。
図9において中空粒子1個の屈折率n=1.25である中空粒子を含む機能膜の屈折率が1.20を示す場合、x2>y2となっている。これに対して、図9において中空粒子1個の屈折率n=1.25である中空粒子を含む機能膜の屈折率が1.15を示す場合、x1<y1となっている。このように、x2>y2(X>Y)よりもx1<y1(X<Y)とする方が、機能膜の屈折率が低くなることが理解されよう。
図9によれば、例えば機能膜5の屈折率nを1.20とする場合、当該中空粒子のみで構成された機能膜5であればy2(%)の空隙率で足りるが、当該中実粒子のみで構成された機能膜5の場合はy2+x2(%)の空隙率が必要となる。すなわち、この場合、y2+x2(%)とy2(%)の差x2が、上記空隙率Xであり、該y2が上記空隙率Yとなる。
また、図9によれば、Xが大きくなると、Yが小さくなり、その結果、X+Yの値は小さくなり、nは高くなることがわかる。このことは、中空粒子が密に配置されると、中空粒子の間に存在する空隙の体積分率が減少し、空気よりも高い屈折率を有する成分である外殻の体積分率が大きくなるため、機能膜5の屈折率が高くなるということを意味している。
一方、図9のy2+x2とy1+x1とを対比すると明らかなように、Xを小さくすると、Yが大きくなり、その結果、X+Yの値は大きくなり、nは低くなることがわかる。このことは、中空粒子が疎に配置されると、中空粒子の間に存在する空隙の体積分率が増加し、外殻の体積分率が小さくなるため、機能膜5の屈折率が低くなるということを意味している。
すなわち、機能膜5の屈折率をより低くするためには、Y/Xを大きくするとよい。
具体的には、Y/X>1つまりX<Yの関係を満たしていることが好ましい。
また、該X及び該Yは、X<(100−X−Y)<Yの関係を満たすことが好ましい。
機能膜5は、固体物質で構成された粒子、及び、高強度化のため、該粒子を結合するバインダを含有してもよい。
バインダを使用した場合、機能膜5中に含まれる固体は、中空粒子の外殻とバインダであり、機能膜5の単位体積に対する固体の体積分率は(100−X−Y)(%)で表される。
X<(100−X−Y)の関係を満たす場合、機能膜5の強度がより向上する。一方、(100−X−Y)<Yの関係を満たす場合、機能膜5の屈折率がより低くなる。
FIG. 9 shows an example of the relationship between the refractive index n, the porosity X (hereinafter also simply referred to as X), and the porosity Y (hereinafter also simply referred to as Y) of the functional film 5 containing hollow particles.
In FIG. 9, N <b> 1 represents the void ratio between the solid particles of the functional film 5 and the refractive index n of the functional film 5 when the functional film 5 is composed of only solid particles and / or voids with a refractive index of 1.25. It can be considered that this relationship is shown. Here, when the hollow shell has an outer shell with a refractive index n s = 1.46 and the voids in the hollow particle have a predetermined volume, the hollow particle whose refractive index n p is 1.25 Is assumed to exist. Then, N1 has an outer shell with a refractive index n s = 1.46, and only a hollow particle with a refractive index n p = 1.25 of one hollow particle and / or a void between the hollow particles is a functional film. 5 shows the relationship between the void ratio between the hollow particles of the functional film 5 and the refractive index n. Further, N2 is a refractive index of 1.46 when the functional film 5 is composed of only a solid substance (for example, solid particles) having a refractive index of 1.46 and / or voids. The relationship with the rate n is shown. Note that this configuration is an example for explaining the relationship among n, X, and Y, and does not limit the present disclosure.
The relationship N1 in FIG. 9 indicates that when a functional film having a refractive index of 1.20 is obtained using solid particles having a refractive index of 1.25, the porosity between the solid particles is y2. . In addition, the relationship N1 indicates that when a solid film having a refractive index of 1.25 is used to obtain a functional film having a refractive index of 1.15, the porosity between the solid particles is y1. FIG. 9 shows that when a functional film having a refractive index of 1.20 is obtained using a solid substance (for example, solid particles) having a refractive index of 1.46, the porosity is x2 + y2. In addition, when a functional film having a refractive index of 1.20 is obtained using a solid material (for example, solid particles) having a refractive index of 1.46, the porosity is x1 + y1.
Here, a solid particle having a refractive index of 1.25 is replaced with a hollow particle having a refractive index n p = 1.25 of one particle, which can be regarded as equivalent to this, to obtain a functional film having a refractive index of 1.20. Then, the total volume of the voids in the hollow particles can be estimated as (x2 + y2) −y2 = x2. Similarly, a solid particle having a refractive index of 1.25 is replaced with a hollow particle having a refractive index n p = 1.25 of one particle, which can be regarded as equivalent to this, to obtain a functional film having a refractive index of 1.15. Then, the total volume of the voids in the hollow particles can be estimated as (x1 + y1) −y1 = x1.
In FIG. 9, when the refractive index of the functional film including the hollow particles having a refractive index n p = 1.25 of one hollow particle is 1.20, x2> y2. On the other hand, in FIG. 9, when the refractive index of the functional film including the hollow particles having a refractive index n p = 1.25 of one hollow particle is 1.15, x1 <y1. Thus, it will be understood that the refractive index of the functional film is lower when x1 <y1 (X <Y) than when x2> y2 (X> Y).
According to FIG. 9, for example, when the refractive index n of the functional film 5 is 1.20, a porosity of y2 (%) is sufficient for the functional film 5 composed only of the hollow particles. In the case of the functional film 5 composed only of particles, a porosity of y2 + x2 (%) is required. That is, in this case, the difference x2 between y2 + x2 (%) and y2 (%) is the porosity X, and the y2 is the porosity Y.
Further, according to FIG. 9, it can be seen that as X increases, Y decreases, and as a result, the value of X + Y decreases and n increases. This means that when the hollow particles are densely arranged, the volume fraction of voids existing between the hollow particles decreases, and the volume fraction of the outer shell, which is a component having a higher refractive index than air, increases. Therefore, this means that the refractive index of the functional film 5 is increased.
On the other hand, as is apparent from the comparison of y2 + x2 and y1 + x1 in FIG. 9, it can be seen that when X is decreased, Y increases, and as a result, the value of X + Y increases and n decreases. This is because when the hollow particles are sparsely arranged, the volume fraction of the voids existing between the hollow particles increases and the volume fraction of the outer shell decreases, so that the refractive index of the functional film 5 decreases. It means that.
That is, in order to lower the refractive index of the functional film 5, Y / X should be increased.
Specifically, it is preferable to satisfy the relationship of Y / X> 1, that is, X <Y.
Moreover, it is preferable that X and Y satisfy the relationship of X <(100−X−Y) <Y.
The functional film 5 may contain particles composed of a solid substance and a binder that binds the particles for high strength.
When a binder is used, the solid contained in the functional membrane 5 is an outer shell and a binder of hollow particles, and the volume fraction of the solid with respect to the unit volume of the functional membrane 5 is (100−XY) (%). expressed.
When the relationship of X <(100−XY) is satisfied, the strength of the functional film 5 is further improved. On the other hand, when the relationship of (100−X−Y) <Y is satisfied, the refractive index of the functional film 5 becomes lower.

該Xと該Yの合計値(X+Y)は、60.0%〜95.0%であることが好ましく、65.0%〜90.0%であることがより好ましい。(X+Y)を上記範囲にすることで、機能膜5の強度と機能膜5の屈折率を所望の範囲に調整することが容易となる。   The total value of X and Y (X + Y) is preferably 60.0% to 95.0%, and more preferably 65.0% to 90.0%. By setting (X + Y) within the above range, the strength of the functional film 5 and the refractive index of the functional film 5 can be easily adjusted to a desired range.

機能膜5において、Xは、好ましくは8.0%〜32.0%であり、より好ましくは10.0%〜28.0%であり、さらに好ましくは12.0%〜24.0%である。
一方、Yは、好ましくは30.0%〜80.0%であり、より好ましくは35.0%〜75.0%であり、さらに好ましくは40.0%〜70.0%である。
X及びYを上記範囲にすることで、機能膜5の強度と機能膜5の屈折率を所望の範囲に調整することが容易となる。
In the functional film 5, X is preferably 8.0% to 32.0%, more preferably 10.0% to 28.0%, and further preferably 12.0% to 24.0%. is there.
On the other hand, Y is preferably 30.0% to 80.0%, more preferably 35.0% to 75.0%, and further preferably 40.0% to 70.0%.
By setting X and Y in the above ranges, it becomes easy to adjust the strength of the functional film 5 and the refractive index of the functional film 5 to a desired range.

図8の例示は、中空粒子の形状が実質的に球状のものであるが、これに限定されるものではない。該中空粒子は、外殻303と、外殻に包囲され中空粒子の内部に形成された空隙304を有する。この場合、中空粒子は、コアを空気とするコア・シェル粒子の一種とみなすことができる。
該中空粒子1個の屈折率nは式(4)で表される。
=〔n×(100−V)/100〕+〔n×V/100〕 (4)
ここで、Vは中空粒子の全体積に対する内部の空隙の体積分率である。すなわち、中空粒子1個の屈折率nは外殻の材料の屈折率nと中空粒子1個の空隙率Vによって決定される。
該中空粒子1個の空隙率nは、30.0%〜70.0%であることが好ましく、より好ましくは35.0%〜65.0%である。
該空隙率nが上記範囲である場合、機能膜5の屈折率を低下させやすく、中空粒子外殻の強度及び機能膜5の強度を安定化させることができる。
In the illustration of FIG. 8, the shape of the hollow particles is substantially spherical, but is not limited thereto. The hollow particles have an outer shell 303 and voids 304 surrounded by the outer shell and formed inside the hollow particles. In this case, the hollow particles can be regarded as a kind of core / shell particles whose core is air.
The refractive index n p of one hollow particle is represented by the formula (4).
n p = [n s × (100−V a ) / 100] + [n a × V a / 100] (4)
Here, V a is the volume fraction of internal voids to the total volume of the hollow particles. That is, the refractive index n p of one hollow particle is determined by the refractive index n s of the outer shell material and the porosity V a of one hollow particle.
The porosity n p of one hollow particle is preferably 30.0% to 70.0%, and more preferably 35.0% to 65.0%.
When the porosity n p is in the above range, the refractive index of the functional film 5 can be easily lowered, and the strength of the hollow shell and the strength of the functional film 5 can be stabilized.

該中空粒子の外殻nの屈折率は、上記固体物質の屈折率と同様、1.10以上、1.20以上、1.25以上、1.30以上、1.35以上であることが好ましく、1.65以下、1.60以下であることが好ましい。該数値範囲は、任意に組み合わせることができる。
中空粒子の外殻の屈折率nが上記範囲である場合、機能膜5の製造の容易性、中空粒子の強度、機能膜5の強度に優れ、かつ、機能膜5の屈折率を低く調整することができる。
The refractive index of shell n s of the hollow particles is similar to the refractive index of the solid material, 1.10 or more, 1.20 or more, 1.25 or more, it 1.30 or more, 1.35 or more Preferably, it is 1.65 or less and 1.60 or less. The numerical ranges can be arbitrarily combined.
If the refractive index n s of the outer shell of the hollow particles is within the above range, the ease of manufacture of the functional film 5, the strength of the hollow particles, is excellent in the strength of the functional film 5 and lower adjusting the refractive index of the functional film 5 can do.

該中空粒子の外殻の材質としては、上記固体物質と同様のものを用いることができる。
また、中空粒子の外殻はミクロな細孔を有していてもよい。外殻にミクロな細孔を形成すると外殻の屈折率をより低くすることができる。
該中空粒子の一次粒子の個数平均粒径は、1nm〜200nmであることが好ましく、5nm〜100nmであることがより好ましく、10nm〜100nmであることがさらに好ましく、20nm〜100nmであることが特に好ましい。
該個数平均粒径が上記範囲であると、中空粒子の作製が容易であり、光の散乱を抑制しやすく、機能膜5の透過率をより向上させることができる。
As the material of the outer shell of the hollow particle, the same material as the above solid substance can be used.
Moreover, the outer shell of the hollow particles may have micro pores. If micropores are formed in the outer shell, the refractive index of the outer shell can be further reduced.
The number average particle size of primary particles of the hollow particles is preferably 1 nm to 200 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, further preferably 10 nm to 100 nm, and particularly preferably 20 nm to 100 nm. preferable.
When the number average particle diameter is in the above range, hollow particles can be easily produced, light scattering can be easily suppressed, and the transmittance of the functional film 5 can be further improved.

機能膜5は、固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子、固体物質で構成された一次粒子が鎖状に連結した鎖状二次粒子、及び、固体物質で構成された一次粒子が分鎖状に連結した分鎖状二次粒子からなる群より選ばれる少なくとも一の粒子を含有することが好ましい。ここで、固体物質で構成された粒子が凝集体を形成している場合、該凝集体も固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子に含まれる。   The functional film 5 is composed of secondary particles in which primary particles composed of solid substances form a three-dimensional structure, chain-shaped secondary particles in which primary particles composed of solid substances are linked in a chain, and solid substances It is preferable that the primary particles contain at least one particle selected from the group consisting of branched secondary particles connected in a branched manner. Here, when the particle | grains comprised with the solid substance form the aggregate, this aggregate is also contained in the secondary particle which the primary particle | grains comprised with the solid substance formed the three-dimensional structure.

該固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子、固体物質で構成された一次粒子が鎖状に連結した鎖状二次粒子、及び、固体物質で構成された一次粒子が分鎖状に連結した分鎖状二次粒子は、機能膜5に含まれる固体物質の体積分率を小さくし、空隙の体積分率を大きくすることができる。すなわち、機能膜5の屈折率を低くすることができる。   Secondary particles in which the primary particles composed of the solid material form a three-dimensional structure, chain-shaped secondary particles in which the primary particles composed of the solid material are connected in a chain, and primary particles composed of the solid material The chain-like secondary particles connected in a chain form can reduce the volume fraction of the solid substance contained in the functional film 5 and can increase the volume fraction of the voids. That is, the refractive index of the functional film 5 can be lowered.

該固体物質で構成された一次粒子の個数平均粒径は、1nm〜200nmであることが好ましく、5nm〜100nmであることがより好ましく、10nm〜100nmであることがさらに好ましく、20nm〜100nmであることが特に好ましい。
該一次粒子の個数平均粒径が上記範囲の場合、粒子の凝集を適切に制御することが可能であり、塗工液への分散性を向上させることができる。また、該一次粒子が400nm〜700nmの波長域における光の散乱体となることを抑制し、機能膜5の透過率をより向上させることができる。
The number average particle diameter of the primary particles composed of the solid substance is preferably 1 nm to 200 nm, more preferably 5 nm to 100 nm, still more preferably 10 nm to 100 nm, and more preferably 20 nm to 100 nm. It is particularly preferred.
When the number average particle diameter of the primary particles is in the above range, the aggregation of the particles can be appropriately controlled, and the dispersibility in the coating liquid can be improved. Moreover, it can suppress that this primary particle becomes a light scatterer in the wavelength range of 400 nm-700 nm, and can improve the transmittance | permeability of the functional film 5 more.

ここで、固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子の例として、フュームドシリカ粒子を用いた例を説明するが、これに限定されるわけではない。
フュームドシリカ粒子は、四塩化ケイ素を酸素及び水素炎中において高温加水分解によって生成させることができる。
上記製法で生成されたフュームドシリカ粒子は、数十ナノメートルの一次粒子が融着して、三次元構造の二次粒子を形成する。また、該二次粒子は、それらが凝集して複雑な高次構造を有することもある。
該フュームドシリカ粒子は、その特徴的な構造のため、見掛けの比重が0.01g/cm〜0.1g/cmである非常に嵩高い粒子である。したがって、該フュームドシリカ粒子を含む機能膜5は、空隙率が大きく、屈折率を顕著に低減することができる。
Here, an example using fumed silica particles will be described as an example of secondary particles in which primary particles composed of a solid substance form a three-dimensional structure, but the present invention is not limited to this.
Fumed silica particles can be produced by high temperature hydrolysis of silicon tetrachloride in oxygen and hydrogen flames.
In the fumed silica particles produced by the above-described production method, primary particles of several tens of nanometers are fused to form secondary particles having a three-dimensional structure. In addition, the secondary particles may have a complicated higher order structure by agglomeration.
The fumed silica particles, because of its characteristic structure, the specific gravity of the apparent is very bulky particles is 0.01g / cm 3 ~0.1g / cm 3 . Therefore, the functional film 5 containing the fumed silica particles has a high porosity and can significantly reduce the refractive index.

二次粒子の個数平均粒径は、10nm〜1000nmであることが好ましく、50nm〜500nmであることがより好ましい。
二次粒子の個数平均粒径が上記範囲である場合、例えば、該二次粒子が、二酸化ケイ素の一次粒子が三次元構造を形成しており、数個の一次粒子が集合した単純な構造とはならない。
二次粒子が上記構造を有することで、機能膜5の空隙率を上記範囲に制御しやすくなり、機能膜5の屈折率を上記範囲に制御することが容易になる。また、該二次粒子の粒子間隙に、400nm〜700nmの波長域における光の散乱体となりうる、巨大な空隙が形成されにくく、機能膜5の光の透過率を上記範囲に制御しやすくなる。
一次粒子及び二次粒子の個数平均粒径は、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定することができる(いずれも最大径の算術平均値から算出する)。また、該一次粒子及び二次粒子の個数平均粒径は、例えば、上述のように、四塩化ケイ素を酸素及び水素炎中において高温加水分解する際の条件を調整することで制御することができる。
The number average particle diameter of the secondary particles is preferably 10 nm to 1000 nm, and more preferably 50 nm to 500 nm.
When the number average particle diameter of the secondary particles is in the above range, for example, the secondary particles have a simple structure in which the primary particles of silicon dioxide form a three-dimensional structure and several primary particles are aggregated. Must not.
When the secondary particles have the above structure, the porosity of the functional film 5 can be easily controlled within the above range, and the refractive index of the functional film 5 can be easily controlled within the above range. Moreover, it is difficult to form a huge gap that can be a light scatterer in the wavelength range of 400 nm to 700 nm in the gap between the secondary particles, and the light transmittance of the functional film 5 can be easily controlled within the above range.
The number average particle diameter of primary particles and secondary particles can be measured using a transmission electron microscope (TEM) (both are calculated from the arithmetic average value of the maximum diameter). The number average particle size of the primary particles and secondary particles can be controlled by adjusting the conditions for hydrolyzing silicon tetrachloride in an oxygen and hydrogen flame as described above, for example. .

二酸化ケイ素は、その表面に有機基および水酸基の少なくとも一を有することが好ましい。
水酸基の露出している二酸化ケイ素は親水性が高いため、このような二酸化ケイ素粒子を骨格とすると、親水性の高い機能膜5を形成することができる。
また、例えば、シランカップリング剤で該二酸化ケイ素の表面を修飾することによって機能膜5に機能性を付与することができる。二酸化ケイ素の表面に水酸基が露出している場合には、該水酸基とシランカップリング剤の加水分解生成物の間の脱水縮合反応を利用することができる。
Silicon dioxide preferably has at least one of an organic group and a hydroxyl group on its surface.
Since silicon dioxide with exposed hydroxyl groups has high hydrophilicity, the functional film 5 having high hydrophilicity can be formed by using such silicon dioxide particles as a skeleton.
Further, for example, the functionality of the functional film 5 can be imparted by modifying the surface of the silicon dioxide with a silane coupling agent. When a hydroxyl group is exposed on the surface of silicon dioxide, a dehydration condensation reaction between the hydroxyl group and a hydrolysis product of the silane coupling agent can be used.

該有機基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基のような炭素数1〜4のアルキル基;ビニル基、アクリル基、メタクリル基のような重合性部位を有する炭化水素基;フェニル基のような芳香族炭化水素基等が挙げられる。しかしながら、これらに限定されるわけではない。
該二酸化ケイ素の表面に有機基が存在する場合、撥水性、撥油性、生体適合性、電子輸送性、重合性等、様々な機能を機能膜5に付与することができる。
また、二酸化ケイ素の表面に露出している官能基の全てが有機基に置換されている必要
は無く、有機基と水酸基の両方が任意の割合で露出していてもよい。
Examples of the organic group include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group; a hydrocarbon group having a polymerizable site such as a vinyl group, an acrylic group, and a methacryl group; a phenyl group An aromatic hydrocarbon group such as However, it is not necessarily limited to these.
When an organic group is present on the surface of the silicon dioxide, various functions such as water repellency, oil repellency, biocompatibility, electron transport property, and polymerizability can be imparted to the functional film 5.
Further, it is not necessary that all the functional groups exposed on the surface of silicon dioxide are substituted with organic groups, and both the organic groups and the hydroxyl groups may be exposed at an arbitrary ratio.

機能膜5の膜強度とは、SAICAS法(表面界面物性評価装置)を用いて測定し、切削深さが0.5μmでの水平力の値を指し、単位はN/mである。水平力とは、ダイアモンド切刃を用いて試料表面より膜と基板の界面まで斜め切削した際に切刃にかかる、水平方向の荷重を意味する。
機能膜5の強度は、3.0N/m〜100.0N/mであることが好ましい。
機能膜5の強度は、好ましくは5.0N/m以上であり、より好ましくは10.0N/m以上である。機能膜5の強度は、好ましくは50.0N/m以下であり、より好ましくは30.0N/m以下であり、さらに好ましくは25.0N/m以下であり、特に好ましくは21.0N/m以下である。当該数値範囲は任意に組み合わせることができる。機能膜5の強度は、例えば、3.0N/m〜25.0N/mであってもよい。
機能膜5の強度を30.0N/mよりも高くすると、機能膜5の透過率がかなり低くなり、例えば透過率が90.0%未満になってしまい、透光膜としての機能を望むことが難しくなる。
The film strength of the functional film 5 is measured using the SAICAS method (surface interface physical property evaluation apparatus), indicates the value of horizontal force when the cutting depth is 0.5 μm, and the unit is N / m. The horizontal force means a horizontal load applied to the cutting edge when a diamond cutting edge is used to obliquely cut from the sample surface to the interface between the film and the substrate.
The strength of the functional film 5 is preferably 3.0 N / m to 100.0 N / m.
The strength of the functional film 5 is preferably 5.0 N / m or more, more preferably 10.0 N / m or more. The strength of the functional film 5 is preferably 50.0 N / m or less, more preferably 30.0 N / m or less, still more preferably 25.0 N / m or less, and particularly preferably 21.0 N / m. It is as follows. The numerical ranges can be arbitrarily combined. The strength of the functional film 5 may be, for example, 3.0 N / m to 25.0 N / m.
When the strength of the functional film 5 is higher than 30.0 N / m, the transmittance of the functional film 5 becomes considerably low. For example, the transmittance is less than 90.0%, and the function as a light-transmitting film is desired. Becomes difficult.

該光電変換装置は、既存技術を用いて製造することができる。
例えば、光電変換部の上にマイクロレンズアレイを配置する。該マイクロレンズアレイは、光電変換部上に有機材料又は無機材料を塗布した後、フォトリソグラフィー工程やエッチバック工程を行うことで形成するとよい。その後、機能膜5を該マイクロレンズアレイ上に成膜するとよい。
The photoelectric conversion device can be manufactured using existing technology.
For example, a microlens array is disposed on the photoelectric conversion unit. The microlens array may be formed by applying an organic material or an inorganic material on the photoelectric conversion portion and then performing a photolithography process or an etchback process. Thereafter, the functional film 5 may be formed on the microlens array.

機能膜5の製造方法の一例として、
固体物質と、溶媒と、を含有する混合液(混合物)を準備する工程、
該混合液(混合物)に分散処理を施して塗工液を得る工程、及び、
該塗工液を成膜、乾燥して膜を得る工程を含むことが挙げられる。
As an example of the manufacturing method of the functional film 5,
Preparing a liquid mixture (mixture) containing a solid substance and a solvent;
A step of applying a dispersion treatment to the mixed solution (mixture) to obtain a coating solution; and
It includes a step of forming a film by drying the coating solution and obtaining a film.

機能膜5を成膜するための塗工液の調製方法について説明する。
二酸化ケイ素の一次粒子が三次元構造を形成したフュームドシリカ粒子を用いた場合の例について説明するが、これに限定されるわけではない。
フュームドシリカ粒子を溶媒に分散する。フュームドシリカ粒子を分散する溶媒としては、フュームドシリカ粒子と親和性の高い溶媒が好ましく、フュームドシリカ粒子の表面の官能基の種類によって、一種類の溶媒又は二種類以上の混合溶媒を用いてもよい。
該溶媒としては、有機溶媒が好ましく、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール系溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル系溶媒、エチルアセテート、プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のアセテート系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒を用いることができる。
溶媒として水を用いることもできるが、水は表面張力が大きいため、乾燥時に大きい毛管力が発生し、フュームドシリカ粒子間の空隙が収縮する場合がある。そのため、機能膜5の空隙率が低下しやすく、屈折率が上昇する可能性がある。
A method for preparing a coating solution for forming the functional film 5 will be described.
An example in which fumed silica particles in which the primary particles of silicon dioxide form a three-dimensional structure is described, but is not limited thereto.
Disperse the fumed silica particles in a solvent. As the solvent for dispersing the fumed silica particles, a solvent having high affinity with the fumed silica particles is preferable, and one type of solvent or a mixture of two or more types is used depending on the type of functional group on the surface of the fumed silica particles. May be.
The solvent is preferably an organic solvent, an alcohol solvent such as methanol, ethanol, propanol or isopropanol, a glycol solvent such as ethylene glycol or propylene glycol, dimethyl ether, diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, Use ether solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, acetate solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and propylene glycol monoethyl ether acetate, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone. be able to.
Although water can be used as the solvent, since water has a large surface tension, a large capillary force is generated during drying, and the voids between the fumed silica particles may shrink. For this reason, the porosity of the functional film 5 tends to decrease, and the refractive index may increase.

該固体物質で構成された粒子は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
該塗工液中の固体物質で構成された粒子の含有量は、1.00質量%以上が好ましく、2.00質量%以上がより好ましく、3.00質量%以上がさらに好ましく、7.00質量%以上が特に好ましい。塗工液中のシリカ粒子の含有量は、50.00質量%以下が好
ましく、30.00質量%以下がより好ましく、20.00質量%以下がさらに好ましい。該数値範囲は、任意に組み合わせることができる。
例えば、塗工液中のフュームドシリカ粒子の濃度(固形分濃度)は、1.00質量%〜30.00質量%であることが好ましく、2.00質量%〜20.00質量%であることがより好ましい。
該塗工液中の固体物質で構成された粒子の含有量、例えば、該フュームドシリカ粒子の含有量(濃度)が上記範囲である場合、機能膜5の膜厚を500nm以上に調整することが容易となる。また、フュームドシリカ粒子の溶媒中への均一分散性を向上させることができ、得られた機能膜5の透過率を上記範囲に調整することも容易となる。
As the particles composed of the solid substance, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
The content of particles composed of a solid substance in the coating liquid is preferably 1.00% by mass or more, more preferably 2.00% by mass or more, further preferably 3.00% by mass or more, and 7.00. A mass% or more is particularly preferred. The content of silica particles in the coating solution is preferably 50.00% by mass or less, more preferably 30.00% by mass or less, and further preferably 20.00% by mass or less. The numerical ranges can be arbitrarily combined.
For example, the concentration (solid content concentration) of fumed silica particles in the coating liquid is preferably 1.00% by mass to 30.00% by mass, and is 2.00% by mass to 20.00% by mass. It is more preferable.
When the content of particles composed of a solid substance in the coating liquid, for example, the content (concentration) of the fumed silica particles is within the above range, the film thickness of the functional film 5 is adjusted to 500 nm or more. Becomes easy. Moreover, the uniform dispersibility of the fumed silica particles in the solvent can be improved, and the transmittance of the obtained functional film 5 can be easily adjusted to the above range.

フュームドシリカ粒子を上記溶媒に添加した後、分散処理を施す。
フュームドシリカ粒子が複雑な高次構造を維持したまま溶液中に分散している塗工液を成膜すると、フュームドシリカ粒子及びフュームドシリカ粒子間の空隙が可視光を散乱するサイズとなるため、機能膜5の透過率が低下する場合がある。
フュームドシリカ粒子に分散処理を施すと、分散処理時間と共に、塗工液の透明度が上昇していく。
フュームドシリカ粒子が適度に分散された塗工液を成膜すると、フュームドシリカ粒子の骨格及びフュームドシリカ粒子間の空隙が可視光の散乱体にならないサイズになるため、透過率の高い機能膜5が形成される。
分散処理を更に施すと、フュームドシリカ粒子の嵩高い高次構造が一次粒子まで破壊されやすく、空隙率が低下する場合があり、得られる機能膜5の屈折率が上昇する傾向にある。
また、分散処理が過度であると、いわゆる過分散の状態になり、フュームドシリカ粒子は再凝集しやすく、成膜後の機能膜5の透過率が低下する場合がある。
したがって、適度な分散状態にすることが好ましい。該分散処理には、スターラー、超音波、自転公転ミキサー、ボールミル、ビーズミル、ホモジナイザー等を用いることができる。
After the fumed silica particles are added to the solvent, a dispersion treatment is performed.
When forming a coating liquid in which fumed silica particles are dispersed in a solution while maintaining a complex higher order structure, the fumed silica particles and the voids between the fumed silica particles have a size that scatters visible light. For this reason, the transmittance of the functional film 5 may decrease.
When the fumed silica particles are subjected to a dispersion treatment, the transparency of the coating liquid increases with the dispersion treatment time.
When forming a coating liquid with moderately dispersed fumed silica particles, the skeleton of the fumed silica particles and the gaps between the fumed silica particles have a size that does not become a visible light scatterer. A film 5 is formed.
When the dispersion treatment is further performed, the bulky higher order structure of the fumed silica particles is easily broken down to the primary particles, the porosity may be lowered, and the refractive index of the obtained functional film 5 tends to be increased.
If the dispersion treatment is excessive, the so-called over-dispersion state occurs, and the fumed silica particles are likely to re-aggregate, and the transmittance of the functional film 5 after film formation may be reduced.
Therefore, it is preferable to set it to an appropriate dispersion state. For the dispersion treatment, a stirrer, an ultrasonic wave, a rotation and revolution mixer, a ball mill, a bead mill, a homogenizer, or the like can be used.

固体物質として、外殻が二酸化ケイ素である中空粒子を用いた場合の例について説明するが、これに限定されるわけではない。
中空粒子の分散液を使用することができる。中空粒子の分散液としては、中空粒子の空隙率、中空粒子の外殻の屈折率、中空粒子の一次粒子の個数平均粒径等を満足する中空粒子の分散液であれば、特に限定されない。
例えば、外殻が二酸化ケイ素である中空粒子(以降、中空シリカ粒子ともいう)のイソプロパノール(以降、IPAともいう)分散液である、日揮触媒化成製スルーリアシリーズが好適に用いられる。スルーリアシリーズのような市販品のほか、中空シリカ粒子であれば、上記フュームドシリカ粒子の溶媒分散と同様の方法により中空粒子を溶媒に分散したものを用いてもよい。
溶媒中の中空粒子濃度は、上記塗工液中のフュームドシリカ粒子濃度(固形分濃度)と同様の範囲にすればよい。
An example in which hollow particles whose outer shell is silicon dioxide is used as the solid substance will be described, but the present invention is not limited to this.
A dispersion of hollow particles can be used. The hollow particle dispersion is not particularly limited as long as it is a hollow particle dispersion satisfying the void ratio of the hollow particles, the refractive index of the outer shell of the hollow particles, the number average particle diameter of the primary particles of the hollow particles, and the like.
For example, JGC Catalysts and Chemicals through rear series, which is an isopropanol (hereinafter also referred to as IPA) dispersion of hollow particles (hereinafter also referred to as hollow silica particles) whose outer shell is silicon dioxide, is preferably used. In addition to commercially available products such as the Thruria series, hollow silica particles may be used in which hollow particles are dispersed in a solvent in the same manner as the solvent dispersion of the fumed silica particles.
The hollow particle concentration in the solvent may be in the same range as the fumed silica particle concentration (solid content concentration) in the coating liquid.

中空シリカ粒子の表面は水酸基が露出した親水性であるため、疎水性が強い溶媒は適していない。具体的には、オクタノール/水分配係数logPowが2以下である、下記溶媒が好ましい。
有機溶媒、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール系溶媒、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル系溶媒、エチルアセテート、プロピルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノ
エチルエーテルアセテート等のアセテート系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒。
Since the surface of the hollow silica particles is hydrophilic with hydroxyl groups exposed, a highly hydrophobic solvent is not suitable. Specifically, the following solvents having an octanol / water partition coefficient logPow of 2 or less are preferable.
Organic solvents such as alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol, glycol solvents such as ethylene glycol and propylene glycol, dimethyl ether, diethyl ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, Ether solvents such as propylene glycol monoethyl ether, acetate solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone.

中空粒子の凝集状態と、膜の構造と、の関係について図11A〜図11Fを用いて説明する。
凝集していない、良好に分散している中空シリカ粒子310の分散液(図11A)を基材上に塗布すると、中空シリカ粒子310は比較的緻密に配列し(図11B)、Y及びX+Yは小さくなる。しかし、低屈折率材料のシリカの外殻と、外殻に包囲された空隙から成る中空シリカ粒子は、それ自体が低屈折率であるため、緻密に配列した構造の機能膜5であっても低い屈折率を維持することができる。しかしながら、光電変換装置において、マイクロレンズの集光率を向上するためには、膜の更なる低屈折率化が求められる。
前述したように、膜の屈折率を低くするためには、Y及びX+Yを大きくする必要がある。その方法の一つとして、中空シリカ粒子をランダムに配列することが挙げられる。
The relationship between the aggregation state of the hollow particles and the structure of the membrane will be described with reference to FIGS. 11A to 11F.
When a non-aggregated and well-dispersed dispersion of hollow silica particles 310 (FIG. 11A) is applied onto a substrate, the hollow silica particles 310 are arranged relatively densely (FIG. 11B), and Y and X + Y are Get smaller. However, since the hollow silica particles composed of the silica outer shell of the low refractive index material and the voids surrounded by the outer shell itself have a low refractive index, even if the functional film 5 has a densely arranged structure. A low refractive index can be maintained. However, in the photoelectric conversion device, in order to improve the light collection rate of the microlens, it is required to further reduce the refractive index of the film.
As described above, in order to reduce the refractive index of the film, it is necessary to increase Y and X + Y. One method is to randomly arrange the hollow silica particles.

ここで、中空シリカ粒子をランダムに配列する方法について説明する。
分散液中において中空シリカ粒子の緩やかな凝集体311を形成することによって(図11C)、中空シリカ粒子をランダムに配列することができる(図11D)。
該凝集体も固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子に含まれる。
分散液中で良好に分散している中空シリカ粒子を凝集させる方法の一つとして、分散媒より相対的にlogPowが大きい溶媒(以降、凝集剤)を添加する方法が挙げられる。該方法に限ったものではなく、中空シリカ粒子の凝集状態をコントロール可能な方法が好ましい。
中空シリカ粒子は水酸基が露出した親水性の表面を有しているため、分散媒よりlogPowが大きい、つまり、分散媒より相対的に疎水的な凝集剤を添加すると、中空シリカ粒子の凝集が引き起こされる。
分散液中で良好に分散している中空シリカ粒子を凝集させるための凝集剤おける、logPowと添加量について述べる。
分散媒と凝集剤のlogPowの差が小さ過ぎると中空シリカ粒子の凝集が起こらず、差が大き過ぎると凝集剤の添加量が少量であっても中空シリカ粒子は激しく凝集する(図11E)。中空シリカ粒子が大きな凝集体312を形成すると、凝集体自体が光の散乱体になることがある。
一方、中空シリカ粒子の大きな凝集体312の間に形成された巨大な空隙313も光の散乱体になりやすいため、塗布後の機能膜5が白濁し、透過率が低下する場合がある。
また、激しい凝集が引き起こされると、塗工液の保存安定性が低下しやすい。したがって、屈折率が低く、透過率の高い機能膜5を形成するためには、凝集剤の種類と添加量で、中空シリカ粒子の凝集状態を制御するとよい。このような性質を利用し、凝集剤の種類と添加量で中空シリカ粒子の凝集状態を制御することで、機能膜5の屈折率を制御してもよい。
また、中空シリカ粒子の間の空隙が何らかの物質で充填されると、Y及びX+Yが小さくなり、機能膜5の屈折率が高くなる可能性があるので、凝集剤は後工程で除去可能であることが好ましく、加熱により揮発することがより好ましい。
該凝集剤としては、例えばX−22−164(信越化学工業社製)などのシリコーンオイル、テトラエトキシシラン(TEOS)およびトリエトキシビニルシラン(TEVS)などを用いることができるが、これに限定されない。
Here, a method for randomly arranging the hollow silica particles will be described.
By forming loose aggregates 311 of hollow silica particles in the dispersion (FIG. 11C), the hollow silica particles can be randomly arranged (FIG. 11D).
The aggregates are also included in the secondary particles in which the primary particles composed of a solid substance form a three-dimensional structure.
One method of agglomerating the hollow silica particles that are well dispersed in the dispersion includes a method of adding a solvent (hereinafter referred to as an aggregating agent) having a relatively large log Pow than the dispersion medium. The method is not limited to this method, and a method capable of controlling the aggregation state of the hollow silica particles is preferable.
Since the hollow silica particles have a hydrophilic surface with exposed hydroxyl groups, the log Pow is larger than that of the dispersion medium, that is, if a relatively hydrophobic flocculant is added to the dispersion medium, the hollow silica particles are aggregated. Is caused.
The logPow and addition amount in the flocculant for aggregating the hollow silica particles that are well dispersed in the dispersion will be described.
If the difference in log Pow between the dispersion medium and the flocculant is too small, the hollow silica particles do not aggregate. If the difference is too large, the hollow silica particles agglomerate violently even if the addition amount of the flocculant is small (FIG. 11E). . When hollow silica particles form large aggregates 312, the aggregates themselves may become light scatterers.
On the other hand, since the huge gap 313 formed between the large aggregates 312 of hollow silica particles is also likely to be a light scatterer, the functional film 5 after application may become cloudy and the transmittance may be reduced.
Moreover, when intense aggregation is caused, the storage stability of the coating liquid tends to be lowered. Therefore, in order to form the functional film 5 having a low refractive index and a high transmittance, the aggregation state of the hollow silica particles may be controlled by the type and addition amount of the flocculant. By utilizing such properties, the refractive index of the functional film 5 may be controlled by controlling the aggregation state of the hollow silica particles by the type and addition amount of the flocculant.
In addition, when the voids between the hollow silica particles are filled with some substance, Y and X + Y may be reduced, and the refractive index of the functional film 5 may be increased. Therefore, the flocculant can be removed in a later step. It is preferable to volatilize by heating.
Examples of the flocculant include silicone oil such as X-22-164 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), tetraethoxysilane (TEOS), triethoxyvinylsilane (TEVS), and the like, but are not limited thereto.

以下、機能膜5の成膜方法について説明する。
上記塗工液を成膜して膜を形成する。成膜方法としては、バーコート法、ドクターブレード法、スキージ法、スプレー法、スピンコート法、ディップコート法、スクリーンプリント法等を用いることができる。これらのうち、機能膜5の膜厚を均一にする観点からス
ピンコート法が好ましい。
また、機能膜5の透過率と膜厚は相反関係にあり、単位膜厚あたりの透過率が一定の場合、膜厚が厚いと透過率が低くなり、膜厚が薄いと透過率が高くなる。
したがって、所望の透過率及び膜厚を有し、上面が平坦である膜を得るためには、例えば、スピンコート法における回転数を適切に調整するとよい。
上記方法で成膜した膜は、20℃〜100℃で乾燥することが好ましい。
得られた膜は、更に加熱処理を施してもよい。
該加熱処理は100℃〜300℃であることが好ましく、120℃〜240℃であることがより好ましい。
加熱温度を100℃以上とすると、例えば、中空粒子の内部の空隙内に溶媒が残存する可能性を低減できる。一方、加熱温度を240℃以下とすると、マイクロレンズアレイが樹脂製である場合でも該マイクロレンズアレイが軟化しにくく、該マイクロレンズアレイの性能が低下する可能性を低減できる。
また、膜がバインダ及び重合開始剤を含有する場合は、熱硬化又は光硬化の工程を含むことが好ましい。なお、熱硬化の場合は、乾燥又は加熱の工程で溶媒の揮発と同時にバインダの熱硬化も行うこともできる。
一般的に、微粒子で形成されている膜は、分子間力でその膜形状を維持している。また、微粒子表面が疎水性の場合は疎水性相互作用、微粒子表面が親水性の場合は液架橋も作用するが、何れも物理的な相互作用である。膜を加熱処理すると、例えば、フュームドシリカ粒子表面に存在している水酸基同士が脱水反応で化学結合するため、膜の強度向上が期待できる。
Hereinafter, a method for forming the functional film 5 will be described.
A film is formed by depositing the coating solution. As a film forming method, a bar coating method, a doctor blade method, a squeegee method, a spray method, a spin coating method, a dip coating method, a screen printing method, or the like can be used. Among these, the spin coating method is preferable from the viewpoint of making the thickness of the functional film 5 uniform.
Further, the transmittance and the film thickness of the functional film 5 are in a reciprocal relationship. When the transmittance per unit film thickness is constant, the transmittance is low when the film thickness is thick, and the transmittance is high when the film thickness is thin. .
Therefore, in order to obtain a film having a desired transmittance and film thickness and a flat top surface, for example, the number of rotations in the spin coating method may be appropriately adjusted.
The film formed by the above method is preferably dried at 20 to 100 ° C.
The obtained film may be further subjected to heat treatment.
The heat treatment is preferably 100 to 300 ° C, more preferably 120 to 240 ° C.
When the heating temperature is 100 ° C. or higher, for example, the possibility that the solvent remains in the voids inside the hollow particles can be reduced. On the other hand, when the heating temperature is 240 ° C. or less, even when the microlens array is made of resin, the microlens array is difficult to soften, and the possibility that the performance of the microlens array is lowered can be reduced.
Moreover, when a film | membrane contains a binder and a polymerization initiator, it is preferable to include the process of thermosetting or photocuring. In the case of thermosetting, the binder can be thermally cured simultaneously with the evaporation of the solvent in the drying or heating step.
In general, a film formed of fine particles maintains its film shape by intermolecular force. In addition, when the surface of the fine particles is hydrophobic, hydrophobic interaction acts. When the surface of the fine particles is hydrophilic, liquid crosslinking also acts, both of which are physical interactions. When the membrane is heat-treated, for example, the hydroxyl groups present on the surface of the fumed silica particles are chemically bonded to each other by a dehydration reaction, so that an improvement in the strength of the membrane can be expected.

低屈折率化を目的として、上記固体物質で構成された粒子を含有する膜を形成する場合、粒子間に作用するファンデルワールス力などの分子間力や液架橋によって、その構造及び膜形状を維持している。
該構造を有する膜の強度を向上するための方法の一つとして、粒子同士を結着するバインダを用いてもよい。
膜の強度向上の観点から、機能膜5は、さらにバインダを含有してもよい。
また、機能膜5は、固体物質がバインダで結合された結合体を含有することが好ましい。具体的には、機能膜5は、固体物質で構成された粒子がバインダで結合された結合体を含有することが好ましい。該バインダによる固体物質の結合は、固体物質で構成された一次粒子同士、固体物質で構成された一次粒子が形成した二次粒子同士、該一次粒子と該二次粒子の間などのいずれの結合も包含する概念である。また、結合は、イオン結合や共有結合などの化学的な結合であってもよく、力学的接着のような結合であってもよい。
バインダとしては、アクリル樹脂、フッ素樹脂、スチレン樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂のような樹脂を用いることができる。
また、重合性基を有するシリコーンオイルを重合させたり、シリコンアルコキシドの加水分解し、縮重合させたりして得られる有機ケイ素化合物を用いることができる。
屈折率が低く、無色透明であり、粒子同士を結着できるものであればこれらに限ったものではない。
For the purpose of lowering the refractive index, when forming a film containing particles composed of the above solid substance, the structure and film shape are changed by intermolecular forces such as van der Waals force acting between the particles and liquid crosslinking. Is maintained.
As one of the methods for improving the strength of the film having the structure, a binder for binding particles may be used.
From the viewpoint of improving the strength of the film, the functional film 5 may further contain a binder.
Moreover, it is preferable that the functional film 5 contains the conjugate | bonded_body with which the solid substance couple | bonded with the binder. Specifically, the functional film 5 preferably contains a combined body in which particles made of a solid substance are combined with a binder. The binding of the solid material by the binder may be any combination of primary particles composed of the solid material, secondary particles formed by the primary particles composed of the solid material, and between the primary particles and the secondary particles. Is a concept that also includes The bond may be a chemical bond such as an ionic bond or a covalent bond, or may be a bond such as mechanical adhesion.
As the binder, resins such as acrylic resin, fluorine resin, styrene resin, imide resin, urethane resin, and phenol resin can be used.
Moreover, the organosilicon compound obtained by polymerizing the silicone oil which has a polymeric group, hydrolyzing a silicon alkoxide, and making it polycondensate can be used.
It is not limited to these as long as it has a low refractive index, is colorless and transparent, and can bind particles.

バインダを含有する膜の製造方法の一例として、
固体物質と、溶媒と、バインダと、を含有する混合液(混合物)を準備する工程、
該混合液(混合物)に分散処理を施して塗工液を得る工程、及び、
該塗工液を成膜、乾燥、必要に応じて加熱又は高エネルギー線照射して膜を得る工程を含むことが挙げられる。
As an example of a method for producing a film containing a binder,
Preparing a mixed liquid (mixture) containing a solid substance, a solvent, and a binder;
A step of applying a dispersion treatment to the mixed solution (mixture) to obtain a coating solution; and
Examples include a step of forming a film by forming the coating liquid, drying it, and heating or irradiating it with high energy rays as necessary.

該バインダは、シロキサンを含有することが好ましく、シルセスキオキサンを含有することがより好ましい。
シルセスキオキサンは組成式[R(SiO1.5](Rは反応性の官能基であ
り、例えば、重合性基、水酸基、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基および炭素数1〜6のアルコキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一を表す。)で表されるT3単位構造を有する化合物であり、酸化ケイ素と有機物質のハイブリッド材料である。
シルセスキオキサン(以下、SQと略すこともある)とは、主鎖骨格がSi−O結合からなるシロキサン系の化合物で、[R(SiO1.5]の組成式で表される。該Rは、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一の重合性基であることが好ましい。
シルセスキオキサンが多数の固体物質で構成された粒子同士を結合する役割を果たす場合、高い空隙率を有したまま、より優れた膜強度を実現することが可能となる。
シルセスキオキサンは、重合体の形態としては特に制限はなく、例えば公知の直鎖状ポリシロキサン、かご型ポリシロキサン、ラダー型ポリシロキサンなどを挙げることができる。シルセスキオキサン構造とは、各ケイ素原子が3個の酸素原子と結合し、各酸素原子が2個のケイ素原子と結合している構造(ケイ素原子数に対する酸素原子数が1.5)である。コストの観点から、直鎖状ポリシロキサン、かご型ポリシロキサン、ラダー型ポリシロキサンが混在していても構わない。
The binder preferably contains siloxane, and more preferably contains silsesquioxane.
Silsesquioxane has a composition formula [R 1 (SiO 1.5 ) n ] (R 1 is a reactive functional group, such as a polymerizable group, a hydroxyl group, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and It represents a compound having a T3 unit structure represented by the formula (1) and is a hybrid material of silicon oxide and an organic substance.
Silsesquioxane (hereinafter sometimes abbreviated as SQ) is a siloxane-based compound whose main chain skeleton is composed of Si—O bonds, and is represented by a composition formula of [R 1 (SiO 1.5 ) n ]. The R 1 is preferably at least one polymerizable group selected from the group consisting of an acryloyl group, a methacryloyl group, an oxetanyl group and an epoxy group.
When silsesquioxane plays a role of bonding particles composed of a large number of solid substances, it is possible to achieve better film strength while maintaining a high porosity.
Silsesquioxane is not particularly limited as the form of the polymer, and examples thereof include known linear polysiloxanes, cage-type polysiloxanes, and ladder-type polysiloxanes. The silsesquioxane structure is a structure in which each silicon atom is bonded to three oxygen atoms and each oxygen atom is bonded to two silicon atoms (the number of oxygen atoms is 1.5 with respect to the number of silicon atoms). is there. From the viewpoint of cost, linear polysiloxane, cage-type polysiloxane, and ladder-type polysiloxane may be mixed.

シルセスキオキサンは、分子中に重合性基(上記式中のR)を有し、ラジカル重合あるいはカチオン重合によって硬化する化合物であることが好ましい。
ラジカル重合によって硬化するシルセスキオキサンとしては、該Rとしてアクリロイル基やメタクリロイル基などが挙げられる。一方、カチオン重合によって硬化するタイプでは、該Rとしてオキセタニル基やエポキシ基が挙げられる。
具体的には、東亜合成株式会社製のシルセスキオキサン誘導体SQシリーズ(AC−SQ、MAC−SQ、OX−SQ)などが挙げられる。
シルセスキオキサンは粘性の高い液体であるため、上記塗工液に添加して使用するとよい。必要に応じて、重合開始剤を添加してもよい。
機能膜中のバインダの含有量は、固体物質で構成された粒子100質量部に対して3.0質量部〜60.0質量部であることが好ましく、7.0質量部〜30.0質量部であることがより好ましく、7.0質量部〜25.0質量部であることがさらに好ましく、10.0質量部〜25.0質量部であることが特に好ましい。
この塗工液を基材上に塗工し、加熱又は光照射をすることによって、シルセスキオキサンを硬化させることができる。
この操作で、固体物質で構成された粒子がシルセスキオキサンで結合された結合体を含有する膜が形成される。該シルセスキオキサンの硬化により、膜の強度を高めることができる。
Silsesquioxane is preferably a compound having a polymerizable group (R 1 in the above formula) in the molecule and cured by radical polymerization or cationic polymerization.
Examples of the silsesquioxane that is cured by radical polymerization include an acryloyl group and a methacryloyl group as the R. On the other hand, in the type cured by cationic polymerization, examples of R include an oxetanyl group and an epoxy group.
Specific examples include Silsesquioxane derivative SQ series (AC-SQ, MAC-SQ, OX-SQ) manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.
Since silsesquioxane is a highly viscous liquid, it may be added to the coating solution. A polymerization initiator may be added as necessary.
The content of the binder in the functional film is preferably 3.0 parts by mass to 60.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of particles composed of a solid substance, and 7.0 parts by mass to 30.0 parts by mass. Is more preferably 7.0 parts by weight to 25.0 parts by weight, and particularly preferably 10.0 parts by weight to 25.0 parts by weight.
Silsesquioxane can be hardened by applying this coating liquid on a substrate and heating or irradiating it with light.
By this operation, a film containing a conjugate in which particles made of a solid substance are bonded with silsesquioxane is formed. By curing the silsesquioxane, the strength of the film can be increased.

該重合開始剤としては、例えば、光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤、熱ラジカル重合開始剤、熱カチオン重合開始剤などが挙げられる。これらの重合開始剤は、一種類の重合開始剤で構成されていてもよく、複数種類の重合開始剤で構成されていてもよい。   Examples of the polymerization initiator include a radical photopolymerization initiator, a cationic photopolymerization initiator, a thermal radical polymerization initiator, and a thermal cationic polymerization initiator. These polymerization initiators may be composed of one kind of polymerization initiator or may be composed of a plurality of kinds of polymerization initiators.

光ラジカル重合開始剤としては以下のものが挙げられる。
例えば、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2−(o−フルオロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体、2−(o−又はp−メトキシフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体等の置換基を有してもよい2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;ベンゾフェノン、N,N’−テトラメチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4−クロロベンゾフェノン、4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン等のベンゾフェノン誘導体;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1
−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1−〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン等のα―アミノ芳香族ケトン誘導体;2−エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2−t−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2−ベンズアントラキノン、2,3−ベンズアントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−メチルアントラキノン、1,4−ナフトキノン、9,10−フェナンタラキノン、2−メチル−1,4−ナフトキノン、2,3−ジメチルアントラキノン等のキノン類;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル誘導体;ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、プロピルベンゾイン等のベンゾイン誘導体;ベンジルジメチルケタール等のベンジル誘導体;9−フェニルアクリジン、1,7−ビス(9,9’−アクリジニル)ヘプタン等のアクリジン誘導体;N−フェニルグリシン等のN−フェニルグリシン誘導体;アセトフェノン、3−メチルアセトフェノン、アセトフェノンベンジルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン等のアセトフェノン誘導体;チオキサントン、ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等のチオキサントン誘導体;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルフォスフィンオキサイド、ビス−(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド誘導体;1,2−オクタンジオン,1−[4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)]、エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(O−アセチルオキシム)等のオキシムエステル誘導体;キサントン、フルオレノン、ベンズアルデヒド、フルオレン、アントラキノン、トリフェニルアミン、カルバゾール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン等が挙げられるが、これらに限定はされない。
光ラジカル重合開始剤の市販品としては、Irgacure184、369、651、500、819、907、784、2959、CGI−1700、−1750、−1850、CG24−61、Darocur1173、LucirinTPO、LR8893、LR8970(以上、BASF製、「Darocur」及び「Lucirin」は登録商標)、ユベクリルP36(UCB製)等が挙げられるが、これらに限定はされない。
The following are mentioned as radical photopolymerization initiators.
For example, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer, 2- (o-chlorophenyl) -4,5-di (methoxyphenyl) imidazole dimer, 2- (o-fluorophenyl) 2,4,5-triaryl which may have a substituent such as -4,5-diphenylimidazole dimer, 2- (o- or p-methoxyphenyl) -4,5-diphenylimidazole dimer Imidazole dimer; benzophenone, N, N′-tetramethyl-4,4′-diaminobenzophenone (Michler ketone), N, N′-tetraethyl-4,4′-diaminobenzophenone, 4-methoxy-4′-dimethylamino Benzophenone derivatives such as benzophenone, 4-chlorobenzophenone, 4,4'-dimethoxybenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone Conductor; 2-benzyl-2-dimethylamino-1
Α-amino aromatic ketone derivatives such as-(4-morpholinophenyl) -butanone-1,2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one; 2-ethyl Anthraquinone, phenanthrenequinone, 2-t-butylanthraquinone, octamethylanthraquinone, 1,2-benzanthraquinone, 2,3-benzanthraquinone, 2-phenylanthraquinone, 2,3-diphenylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone, 2-methyl Quinones such as anthraquinone, 1,4-naphthoquinone, 9,10-phenantharaquinone, 2-methyl-1,4-naphthoquinone, 2,3-dimethylanthraquinone; benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin phenyl ether, etc. Benzoin Ether derivatives; benzoin derivatives such as benzoin, methylbenzoin, ethylbenzoin, propylbenzoin; benzyl derivatives such as benzyldimethyl ketal; acridine derivatives such as 9-phenylacridine, 1,7-bis (9,9′-acridinyl) heptane; N-phenylglycine derivatives such as N-phenylglycine; acetophenone derivatives such as acetophenone, 3-methylacetophenone, acetophenone benzyl ketal, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone; thioxanthone, diethylthioxanthone, Thioxanthone derivatives such as 2-isopropylthioxanthone and 2-chlorothioxanthone; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide Acylphosphine oxide derivatives such as bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, bis- (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethylpentylphosphine oxide; Octanedione, 1- [4- (phenylthio)-, 2- (O-benzoyloxime)], ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]- , 1- (O-acetyloxime), etc .; xanthone, fluorenone, benzaldehyde, fluorene, anthraquinone, triphenylamine, carbazole, 1- (4-isopropylphenyl) -2-hydroxy-2-methylpropane-1 -One, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl Although propan-1-one etc. are mentioned, it is not limited to these.
Commercially available radical photopolymerization initiators include Irgacure 184, 369, 651, 500, 819, 907, 784, 2959, CGI-1700, -1750, -1850, CG24-61, Darocur 1173, Lucirin TPO, LR8893, LR8970 (above Manufactured by BASF, “Darocur” and “Lucirin” are registered trademarks), Ubekrill P36 (manufactured by UCB), and the like, but are not limited thereto.

光カチオン重合開始剤としては、オニウム塩、芳香族オニウム塩、アリールスルホニウム塩、アリールヨウドニウム塩が好ましい。アニオンの具体例としては、テトラフルオロボレートイオン、ヘキサフルオロホスフェートイオン、ヘキサフルオロアンチモネートイオン、過塩素酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、フルオロスルホン酸イオンなどが挙げられる。
光カチオン重合開始剤の市販品としては、サンアプロ製CPI−210S(サンアプロ製)、UVI−6950(ユニオンカーバイド社製)、アデカオプトマーSP−150(ADEKA製)などが挙げられる。
As the cationic photopolymerization initiator, onium salts, aromatic onium salts, arylsulfonium salts, and aryliodonium salts are preferable. Specific examples of the anion include tetrafluoroborate ion, hexafluorophosphate ion, hexafluoroantimonate ion, perchlorate ion, trifluoromethanesulfonate ion, fluorosulfonate ion and the like.
Examples of commercially available photocationic polymerization initiators include CPI-210S (manufactured by San Apro), UVI-6950 (manufactured by Union Carbide), Adekaoptomer SP-150 (manufactured by ADEKA), and the like.

塗工液中の重合開始剤の含有量は、シルセスキオキサン固形分100質量部に対し、0.01質量部〜1.5質量部が好ましく、より好ましくは0.03質量部〜1.0質量部である。   As for content of the polymerization initiator in a coating liquid, 0.01 mass part-1.5 mass parts are preferable with respect to 100 mass parts of silsesquioxane solid content, More preferably, 0.03 mass part-1 .. 0 parts by mass.

固体物質で構成された粒子、溶媒及びバインダ、並びに必要に応じて重合開始剤を混合して、塗工液を調製するとよい。溶媒としては有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、特に限定されないが、アルコール、カルボン酸、脂肪族系又は脂環族系の炭化水素類、芳香族系炭化水素類、エステル、ケトン類、エーテル類、あるいはこれら2種以上の混合溶媒を用いることができる。
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、1−プロポキシ−2−プロパノール、4−メチル−2−ペンタノール、2−エチルブタノール、3−メトキシ−3−メチルブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
カルボン酸としては、具体的には、n−酪酸、α−メチル酪酸、i−吉草酸、2−エチル酪酸、2,2−ジメチル酪酸、3,3−ジメチル酪酸、2,3−ジメチル酪酸、3−メチルペンタン酸、4−メチルペンタン酸、2−エチルペンタン酸、3−エチルペンタン酸、2,2−ジメチルペンタン酸、3,3−ジメチルペンタン酸、2,3−ジメチルペンタン酸、2−エチルヘキサン酸、3−エチルヘキサン酸などが挙げられる。
脂肪族系又は脂環族系の炭化水素類としては、具体的にはn−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン、シクロペンタン、シクロオクタンなどが挙げられる。
芳香族炭化水素類としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどが好ましい。
エステル類としては、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
エーテル類としては、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジイソプロピルエーテルなどが挙げられる。
塗工液を調製するに当たり、溶液の安定性の点から上述した各種の溶剤類のうちアルコールを使用することが好ましい。
A coating liquid may be prepared by mixing particles composed of a solid substance, a solvent and a binder, and, if necessary, a polymerization initiator. As the solvent, an organic solvent is preferable. The organic solvent is not particularly limited, but alcohol, carboxylic acid, aliphatic or alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, esters, ketones, ethers, or a mixture of two or more of these. A solvent can be used.
Examples of the alcohol include methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 1-methoxy-2-propanol, 1-ethoxy-2-propanol, 1-propoxy-2-propanol, Examples include 4-methyl-2-pentanol, 2-ethylbutanol, 3-methoxy-3-methylbutanol, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin.
Specific examples of the carboxylic acid include n-butyric acid, α-methylbutyric acid, i-valeric acid, 2-ethylbutyric acid, 2,2-dimethylbutyric acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2,3-dimethylbutyric acid, 3-methylpentanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2-ethylpentanoic acid, 3-ethylpentanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 3,3-dimethylpentanoic acid, 2,3-dimethylpentanoic acid, 2- Examples include ethylhexanoic acid and 3-ethylhexanoic acid.
Specific examples of the aliphatic or alicyclic hydrocarbons include n-hexane, n-octane, cyclohexane, cyclopentane, and cyclooctane.
As the aromatic hydrocarbon, toluene, xylene, ethylbenzene and the like are preferable.
Examples of the esters include ethyl formate, ethyl acetate, n-butyl acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, and γ-butyrolactone.
Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone.
Examples of ethers include dimethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxane, diisopropyl ether and the like.
In preparing the coating liquid, it is preferable to use alcohol among the various solvents described above from the viewpoint of the stability of the solution.

塗工液は、予め固体物質で構成された粒子を溶媒中に分散させた液に、所定量のバインダ及び必要に応じて重合開始剤を添加することにより調製することができる。該粒子を有機溶媒中に分散させた液は、上記分散処理と同様の方法(例えば、ボールミルなど)を用い、粒子粉末を溶媒に分散させて調製してもよく、市販の分散液を用いてもよい。   The coating liquid can be prepared by adding a predetermined amount of a binder and, if necessary, a polymerization initiator to a liquid in which particles previously composed of a solid substance are dispersed in a solvent. The liquid in which the particles are dispersed in an organic solvent may be prepared by dispersing the particle powder in a solvent using a method similar to the above-described dispersion treatment (for example, a ball mill). Also good.

塗工液を用いて膜を形成する際には、塗布を行う雰囲気を乾燥空気もしくは乾燥窒素等の不活性気体雰囲気とすることが好ましい。乾燥雰囲気の相対湿度は30%以下にすることが好ましい。
さらに、膜を形成する溶液塗布法としては、例えばディッピング法、スピンコート法、スプレー法、印刷法、フローコート法、ならびにこれらの併用等、既知の塗布手段を適宜採用することができる。膜厚は、ディッピング法における引き上げ速度やスピンコート法における基板回転速度などを変化させることと、塗工液の濃度を変えることにより制御することができる。
When forming a film using the coating liquid, it is preferable that the atmosphere for the application is an inert gas atmosphere such as dry air or dry nitrogen. The relative humidity in the dry atmosphere is preferably 30% or less.
Furthermore, as a solution coating method for forming a film, known coating means such as a dipping method, a spin coating method, a spray method, a printing method, a flow coating method, and a combination thereof can be appropriately employed. The film thickness can be controlled by changing the pulling speed in the dipping method, the substrate rotation speed in the spin coating method, and the like, and changing the concentration of the coating liquid.

得られた膜の硬化は、光照射や放射線照射などの高エネルギー線照射により行ってもよく、加熱により行ってもよい。高エネルギー線照射と加熱を併用して硬化を行っても構わない。
高エネルギー線照射による硬化の場合、該高エネルギー線としては、電子線、X線、紫外線などが挙げられ、特に限定されるものではない。高エネルギー線として紫外線を用いる場合、照射波長領域は160nm〜400nmが好ましく、その出力は0.1mW/cm〜2000mW/cmが好ましい。シルセスキオキサンの酸化を防止するという観点から、硬化雰囲気は窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。加熱による硬化の場合、50℃〜250℃の温度で、より好ましくは80℃〜200℃の温度で、1分間〜20分間実施するとよい。
Curing of the obtained film may be performed by irradiation with high energy rays such as light irradiation or radiation irradiation, or may be performed by heating. Curing may be performed using both high energy ray irradiation and heating.
In the case of curing by irradiation with high energy rays, examples of the high energy rays include electron beams, X-rays, and ultraviolet rays, and are not particularly limited. When ultraviolet rays are used as the high-energy radiation, the irradiation wavelength region is preferably 160Nm~400nm, the output is preferably 0.1mW / cm 2 ~2000mW / cm 2 . From the viewpoint of preventing the oxidation of silsesquioxane, the curing atmosphere is preferably an inert atmosphere such as nitrogen. In the case of curing by heating, it may be carried out at a temperature of 50 ° C. to 250 ° C., more preferably at a temperature of 80 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to 20 minutes.

<膜の構造>
バインダを含有し、固体物質で構成された粒子がバインダで結合された結合体を含有する膜の構造を、図7を用いて説明する。
固体物質(例えば、シリカ粒子)で構成された一次粒子26が三次元構造を形成して、固体物質(例えば、シリカ粒子)で構成された二次粒子27が形成される。該二次粒子27内には数nm〜数10nm程度の空隙29が大量に存在している。また、バインダ20と二次粒子27とが結合体を形成するように膜中に存在する。
<Membrane structure>
A structure of a film containing a binder containing a binder and particles formed of a solid substance bonded with a binder will be described with reference to FIG.
Primary particles 26 made of a solid material (for example, silica particles) form a three-dimensional structure, and secondary particles 27 made of a solid material (for example, silica particles) are formed. In the secondary particles 27, there are a large number of voids 29 of about several nm to several tens of nm. Further, the binder 20 and the secondary particles 27 are present in the film so as to form a combined body.

さらに、該一次粒子26同士の接点は、完全に融着している部分と、界面が存在している部分が複雑に入り混じっている。このような構造が基材28上に膜として形成される。該二次粒子27同士の間隙にも大量の空隙21が形成される。このように、二次粒子内部の空隙29と二次粒子間の空隙21を含有するため、上記屈折率が実現される。また、膜の強度も向上する。   Further, the contact point between the primary particles 26 is a complicated mixture of the part where the primary particles 26 are completely fused and the part where the interface exists. Such a structure is formed as a film on the substrate 28. A large amount of voids 21 are also formed in the gaps between the secondary particles 27. Thus, since the voids 29 inside the secondary particles and the voids 21 between the secondary particles are contained, the above refractive index is realized. In addition, the strength of the film is improved.

バインダを含有し、固体物質で構成された粒子がバインダで結合された結合体を含有する膜の他の構造を、図10を用いて説明する。
図10に、固体物質で構成された粒子(例えば、中空粒子)とバインダを含有する膜の模式図を示す。表面積が小さく、中空粒子同士の接点が少ない中空粒子309を含む膜に、バインダ308を導入し、バインダ308と中空粒子309とが結合体を形成すると、中空粒子同士の接点に位置するバインダ308が中空粒子309同士の結着に寄与するため、膜の強度が向上する。
一方、バインダの含有量が過剰であると、中空粒子309の結着に寄与しないバインダ(図10中、307で示される)が増加する。このようなバインダ307は、機能膜5の強度の向上に寄与しないどころか、機能膜5の屈折率nが高くなる要因となり得る。したがって、機能膜5中のバインダの含有量は多すぎないことが好ましく、上述の通り、(100−X−Y)<Yの関係を満たすことが好ましい。
Another structure of a film containing a binder containing a binder and containing a binder in which particles composed of a solid substance are bonded with the binder will be described with reference to FIG.
FIG. 10 shows a schematic diagram of a film containing particles (for example, hollow particles) made of a solid substance and a binder. When the binder 308 is introduced into a film including the hollow particles 309 having a small surface area and few contacts between the hollow particles, and the binder 308 and the hollow particles 309 form a combined body, the binder 308 positioned at the contact between the hollow particles is obtained. Since it contributes to the binding between the hollow particles 309, the strength of the membrane is improved.
On the other hand, if the binder content is excessive, the binder (indicated by 307 in FIG. 10) that does not contribute to the binding of the hollow particles 309 increases. Such a binder 307 does not contribute to the improvement of the strength of the functional film 5, but can cause the refractive index n of the functional film 5 to increase. Therefore, it is preferable that the content of the binder in the functional film 5 is not excessive, and as described above, it is preferable to satisfy the relationship of (100−X−Y) <Y.

機能膜がマイクロレンズアレイ上に成膜された後、別途用意した透光板を硬化性の結合部材(接着剤など)を用いて接着し、該結合部材を硬化させることで、光電変換装置が得られる。   After the functional film is formed on the microlens array, a separately prepared translucent plate is bonded using a curable bonding member (such as an adhesive), and the bonding member is cured, whereby the photoelectric conversion device is can get.

本開示の機器は、
上記光電変換装置と、
該光電変換装置に光学像を形成するための光学系、該光電変換装置を制御する制御装置、該光電変換装置から出力される信号を処理する処理装置、該光電変換装置を移動させる移動装置、および、該光電変換装置から出力される信号に基づく情報を表示する表示装置からなる群から選択される少なくとも一と、
を備えることを特徴とする。
本開示の機器の一例として、撮像システムが挙げられる。そこで、該撮像システムについて、図2を用いて説明する。
図2は、撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
上記光電変換装置は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、スキャナー、携帯電話、車載カメラ、観測衛星、医療用カメラなどの各種の機器が挙げられる。撮像システムを搭載した機器の例としては、各種カメラ等の電子機器、複写機等の事務機器、パーソナルコンピュータやスマートフォンなどの情報機器である。また、撮像システムを搭載した機器の例としては、車両や船舶、航空機などの輸送機器、内視鏡や放射線診断用の医療機器、電子顕微鏡等の分析機器、ロボット等の産業機器である。
また、レンズなどの光学系と光電変換装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図2にはこれらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図
を例示している。
撮像システム500は、図2に示すように、光電変換装置100、撮像光学系502、CPU510、レンズ制御部512、撮像装置制御部514、画像処理部516、絞りシャッタ制御部518、表示部520、操作スイッチ522、記録媒体524を備える。
撮像光学系502は、被写体の光学像を形成するための光学系であり、レンズ群、絞り504等を含む。絞り504は、その開口径を調節することで撮影時の光量調節を行なう機能を備えるほか、静止画撮影時には露光秒時調節用シャッタとしての機能も備える。レンズ群及び絞り504は、光軸方向に沿って進退可能に保持されており、これらの連動した動作によって変倍機能(ズーム機能)や焦点調節機能を実現する。撮像光学系502は、撮像システムに一体化されていてもよいし、撮像システムへの装着が可能な撮像レンズでもよい。
The device of the present disclosure is
The photoelectric conversion device;
An optical system for forming an optical image on the photoelectric conversion device, a control device for controlling the photoelectric conversion device, a processing device for processing a signal output from the photoelectric conversion device, a moving device for moving the photoelectric conversion device, And at least one selected from the group consisting of display devices that display information based on signals output from the photoelectric conversion device;
It is characterized by providing.
An example of the device of the present disclosure is an imaging system. Therefore, the imaging system will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the imaging system.
The photoelectric conversion device can be applied to various imaging systems. Applicable imaging systems are not particularly limited. For example, digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, copying machines, fax machines, scanners, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites, medical cameras, etc. Various types of devices are listed. Examples of devices equipped with an imaging system are electronic devices such as various cameras, office devices such as copiers, and information devices such as personal computers and smartphones. Examples of equipment equipped with an imaging system include transportation equipment such as vehicles, ships, and aircraft, medical equipment for endoscopes and radiation diagnosis, analytical equipment such as an electron microscope, and industrial equipment such as robots.
A camera module including an optical system such as a lens and a photoelectric conversion device is also included in the imaging system. FIG. 2 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.
As shown in FIG. 2, the imaging system 500 includes a photoelectric conversion device 100, an imaging optical system 502, a CPU 510, a lens control unit 512, an imaging device control unit 514, an image processing unit 516, an aperture shutter control unit 518, a display unit 520, An operation switch 522 and a recording medium 524 are provided.
The imaging optical system 502 is an optical system for forming an optical image of a subject, and includes a lens group, a diaphragm 504, and the like. The diaphragm 504 has a function of adjusting the amount of light at the time of shooting by adjusting the aperture diameter, and also has a function as a shutter for adjusting the exposure time at the time of still image shooting. The lens group and the diaphragm 504 are held so as to be able to advance and retreat along the optical axis direction, and realize a zooming function (zoom function) and a focus adjustment function by their interlocking operations. The imaging optical system 502 may be integrated with the imaging system or may be an imaging lens that can be attached to the imaging system.

撮像光学系502の像空間には、その撮像面が位置するように光電変換装置100が配置されている。光電変換装置100は、上記光電変換装置であり、CMOSセンサ(画素部)とその周辺回路(周辺回路領域)とを含んで構成される。光電変換装置100は、複数の光電変換部を有する画素が2次元配置され、これらの画素に対してカラーフィルタが配置されることで、2次元単板カラーセンサを構成している。光電変換装置100は、撮像光学系502により結像された被写体像を光電変換し、画像信号や焦点検出信号として出力する。
レンズ制御部512は、撮像光学系502のレンズ群の進退駆動を制御して変倍操作や焦点調節を行うためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成されている。絞りシャッタ制御部518は、絞り504の開口径を変化して(絞り値を可変として)撮影光量を調節するためのものであり、その機能を実現するように構成された回路や処理装置により構成される。
CPU510は、カメラ本体の種々の制御を司るカメラ内の制御装置であり、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、通信インターフェイス回路等を含む。CPU510は、ROM等に記憶されたコンピュータプログラムに従ってカメラ内の各部の動作を制御し、撮像光学系502の焦点状態の検出(焦点検出)を含むAF、撮像、画像処理、記録等の一連の撮影動作を実行する。CPU510は、信号処理部でもある。
The photoelectric conversion device 100 is arranged in the image space of the imaging optical system 502 so that the imaging surface is located. The photoelectric conversion device 100 is the above-described photoelectric conversion device, and includes a CMOS sensor (pixel portion) and its peripheral circuit (peripheral circuit region). In the photoelectric conversion device 100, pixels having a plurality of photoelectric conversion units are two-dimensionally arranged, and a color filter is arranged for these pixels to constitute a two-dimensional single-plate color sensor. The photoelectric conversion device 100 photoelectrically converts the subject image formed by the imaging optical system 502 and outputs it as an image signal or a focus detection signal.
The lens control unit 512 is for performing zooming operation and focus adjustment by controlling the forward / backward drive of the lens group of the imaging optical system 502, and is configured by a circuit or a processing device configured to realize the function. Has been. The aperture shutter control unit 518 is for adjusting the photographing light quantity by changing the aperture diameter of the aperture 504 (with the aperture value being variable), and is configured by a circuit or a processing device configured to realize the function. Is done.
The CPU 510 is a control device in the camera that controls various controls of the camera body, and includes a calculation unit, a ROM, a RAM, an A / D converter, a D / A converter, a communication interface circuit, and the like. The CPU 510 controls the operation of each part in the camera in accordance with a computer program stored in a ROM or the like, and performs a series of photographing such as AF, imaging, image processing, and recording including detection of the focus state (focus detection) of the imaging optical system 502. Perform the action. The CPU 510 is also a signal processing unit.

撮像装置制御部514は、光電変換装置100の動作を制御するとともに、光電変換装置100から出力された信号をA/D変換してCPU510に送信するためのものであり、それら機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。A/D変換機能は、光電変換装置100が備えていてもかまわない。画像処理部516は、A/D変換された信号に対してγ変換やカラー補間等の画像処理を行って画像信号を生成する処理装置であり、その機能を実現するように構成された回路や制御装置により構成される。表示部520は、液晶表示装置(LCD)等の表示装置であり、カメラの撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、焦点検出時の合焦状態等を表示する。操作スイッチ522は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、撮影モード選択スイッチ等で構成される。記録媒体524は、撮影済み画像等を記録するためのものであり、撮像システムに内蔵されたものでもよいし、メモリカード等の着脱可能なものでもよい。
このようにして、上記光電変換装置100を適用した撮像システム500を構成することにより、高性能の撮像システムを実現することができる。
The imaging device control unit 514 controls the operation of the photoelectric conversion device 100, A / D-converts the signal output from the photoelectric conversion device 100, and transmits the signal to the CPU 510 so as to realize these functions. It is comprised by the circuit and control apparatus comprised by these. The photoelectric conversion device 100 may have the A / D conversion function. The image processing unit 516 is a processing device that generates an image signal by performing image processing such as γ conversion and color interpolation on the A / D converted signal, and includes a circuit configured to realize the function, Consists of a control device. The display unit 520 is a display device such as a liquid crystal display (LCD), and displays information on the shooting mode of the camera, a preview image before shooting, a confirmation image after shooting, a focus state at the time of focus detection, and the like. The operation switch 522 includes a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, a shooting mode selection switch, and the like. The recording medium 524 is for recording a photographed image or the like, and may be a built-in image pickup system or a removable one such as a memory card.
In this manner, by configuring the imaging system 500 to which the photoelectric conversion device 100 is applied, a high-performance imaging system can be realized.

本開示の機器の他の例として、移動体(輸送装置)が挙げられる。
該移動体は、移動体であって、上記光電変換装置と、移動装置と、該光電変換装置から出力される信号から情報を取得する処理装置と、該情報に基づいて該移動装置を制御する制御装置とを備える。
以下、撮像システム及び移動体について、図3A及び図3Bを用いて説明する。図3A及び図3Bは、撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
図3Aは、車載カメラに関する撮像システム400の一例を示したものである。
撮像システム400は、光電変換装置100を有する。光電変換装置100は、上記光電変換装置である。撮像システム400は、光電変換装置100により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う処理装置である画像処理部412と、光電変換装置100により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う処理装置である視差取得部414を有する。また、撮像システム400は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する処理装置である距離取得部416と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する処理装置である衝突判定部418と、を有する。ここで、視差取得部414や距離取得部416は、対象物までの距離情報等の情報を取得する情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部418はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。上述の処理装置は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールに基づいて演算を行う汎用のハードウェアによって実現されてもよい。また、処理装置はFPGA(Field
Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。
Another example of the device of the present disclosure is a moving body (transport device).
The mobile body is a mobile body, and controls the mobile device based on the photoelectric conversion device, the mobile device, a processing device that acquires information from a signal output from the photoelectric conversion device, and the information. And a control device.
Hereinafter, the imaging system and the moving body will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. 3A and 3B are diagrams illustrating configurations of the imaging system and the moving body.
FIG. 3A shows an example of an imaging system 400 relating to an in-vehicle camera.
The imaging system 400 includes the photoelectric conversion device 100. The photoelectric conversion device 100 is the photoelectric conversion device. The imaging system 400 has a parallax (parallax) from a plurality of image data acquired by the photoelectric conversion device 100 and an image processing unit 412 that is a processing device that performs image processing, and a plurality of image data acquired by the photoelectric conversion device 100. It has a parallax acquisition unit 414 that is a processing device that calculates (phase difference of an image). In addition, the imaging system 400 determines whether or not there is a possibility of a collision based on the calculated distance, and a distance acquisition unit 416 that is a processing device that calculates the distance to the object based on the calculated parallax. A collision determination unit 418 that is a processing device. Here, the parallax acquisition unit 414 and the distance acquisition unit 416 are an example of an information acquisition unit that acquires information such as distance information to the object. That is, the distance information is information related to the parallax, the defocus amount, the distance to the object, and the like. The collision determination unit 418 may determine the possibility of collision using any of these distance information. The above-described processing device may be realized by hardware designed exclusively, or may be realized by general-purpose hardware that performs an operation based on a software module. The processing device is an FPGA (Field
It may be realized by Programmable Gate Array (ASIC), Application Specific Integrated Circuit (ASIC), or a combination thereof.

撮像システム400は、車両情報取得装置420と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム400は、衝突判定部418での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU430が接続されている。すなわち、制御ECU430は、距離情報に基づいて移動体を制御する移動体制御手段の一例である。また、撮像システム400は、衝突判定部418での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置440とも接続されている。例えば、衝突判定部418の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU430はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置440は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。
本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム400で撮像する。図3Bに、車両前方(撮像範囲450)を撮像する場合の撮像システム400を示した。車両情報取得装置420は、撮像システム400を動作させ撮像を実行させるように指示を送る。上述の光電変換装置を光電変換装置100として用いることにより、本実施形態の撮像システム400は、測距の精度をより向上させることができる。
The imaging system 400 is connected to a vehicle information acquisition device 420, and can acquire vehicle information such as a vehicle speed, a yaw rate, and a steering angle. In addition, the imaging system 400 is connected to a control ECU 430 that is a control device that outputs a control signal for generating a braking force for the vehicle based on a determination result in the collision determination unit 418. That is, the control ECU 430 is an example of a moving body control unit that controls the moving body based on the distance information. The imaging system 400 is also connected to an alarm device 440 that issues an alarm to the driver based on the determination result in the collision determination unit 418. For example, when the possibility of a collision is high as a determination result of the collision determination unit 418, the control ECU 430 performs vehicle control that avoids a collision and reduces damage by applying a brake, returning an accelerator, and suppressing engine output. The alarm device 440 warns the user by sounding an alarm such as a sound, displaying alarm information on a screen of a car navigation system, or applying vibration to the seat belt or the steering.
In this embodiment, the imaging system 400 images the periphery of the vehicle, for example, the front or rear. FIG. 3B shows an imaging system 400 when imaging the front of the vehicle (imaging range 450). The vehicle information acquisition apparatus 420 sends an instruction to operate the imaging system 400 to execute imaging. By using the above-described photoelectric conversion device as the photoelectric conversion device 100, the imaging system 400 of this embodiment can further improve the accuracy of distance measurement.

以上の説明では、他の車両と衝突しないように制御する例を述べたが、他の車両に追従して自動運転する制御、車線からはみ出さないように自動運転する制御等にも適用可能である。更に、撮像システムは、自動車等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(輸送機器)に適用することができる。移動体(輸送機器)における移動装置はエンジン、モーター、車輪、プロペラなどの各種の駆動源である。光電変換装置を搭載した輸送機器において、移動装置は光電変換装置を移動させることができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。   In the above description, an example of controlling so as not to collide with another vehicle has been described. is there. Furthermore, the imaging system is not limited to a vehicle such as an automobile, but can be applied to a moving body (transport equipment) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. A moving device in a moving body (transport equipment) is various drive sources such as an engine, a motor, wheels, and a propeller. In a transport device equipped with a photoelectric conversion device, the moving device can move the photoelectric conversion device. In addition, the present invention can be applied not only to mobile objects but also to devices that widely use object recognition, such as intelligent road traffic systems (ITS).

該光電変換装置は、画素が設けられた第1半導体チップと、読み出し回路が設けられた第2半導体チップとを積層した構造(チップ積層構造)を有していてもよい。第2半導体チップにおける読み出し回路は、それぞれ、第1半導体チップの画素列に対応した列回路とすることができる。また、第2半導体チップにおける読み出し回路は、それぞれ、第1
半導体チップの画素あるいは画素ブロックに対応したマトリックス回路とすることもできる。第1半導体チップと第2半導体チップとの接続は貫通電極(TSV)、銅(Cu)等の金属の直接接合によるチップ間配線、チップ間のマイクロバンプによる接続などを採用することができる。
The photoelectric conversion device may have a structure (chip stacked structure) in which a first semiconductor chip provided with pixels and a second semiconductor chip provided with a readout circuit are stacked. Each readout circuit in the second semiconductor chip can be a column circuit corresponding to the pixel column of the first semiconductor chip. In addition, the readout circuits in the second semiconductor chip are respectively the first
A matrix circuit corresponding to a pixel or pixel block of a semiconductor chip can also be used. For connection between the first semiconductor chip and the second semiconductor chip, inter-chip wiring by direct bonding of metals such as through electrodes (TSV) and copper (Cu), connection by micro bumps between chips, and the like can be employed.

以下に例を挙げて本開示を具体的に説明するが、本開示はこれらの例に制限されるものではない。例で記載する「部」はすべて質量部を示す。以下に記載した「膜」とは、上述した光電変換装置における機能膜5として用いることができる膜である。また、以下に記載した「膜」とは、種々の光学装置に用いることがきる膜である。   Hereinafter, the present disclosure will be specifically described by way of examples. However, the present disclosure is not limited to these examples. “Parts” described in the examples all indicate parts by mass. The “film” described below is a film that can be used as the functional film 5 in the above-described photoelectric conversion device. The “film” described below is a film that can be used in various optical devices.

<膜の評価方法>
膜の平均透過率(以下、Tと表す。単位は%)は、基板の表面と裏面における反射による透過率の損失を無視すると、ヘーズ(以下、Hと表す。単位は%)を用いて以下の式(5)から算出することができる。
T=100−H (5)
ヘーズは、ヘーズメーター(HZ−V3;スガ試験機;国際照明委員会(CIE)標準光源D65)を用いて測定した。
<Evaluation method of membrane>
The average transmittance of the film (hereinafter referred to as T. The unit is%) is determined using haze (hereinafter referred to as H. The unit is%), ignoring the loss of transmittance due to reflection on the front and back surfaces of the substrate. (5) can be calculated.
T = 100−H (5)
Haze was measured using a haze meter (HZ-V3; Suga Test Instruments; International Illumination Commission (CIE) standard light source D65).

膜の屈折率(以下、nと表す。)は、反射率(以下、Rと表す。単位は%)を用いて以下の式(6)から算出した。
R/100={(n−n×nsub)/(n+n×nsub)} (6)
ここで、反射率は550nmの最近傍の反射率の極小値とした。
は空気の屈折率、nsubは基板の屈折率である。
反射率は、反射率測定機(USPM−RU III;オリンパス株式会社製)を用いて、380nm〜800nmの範囲で測定した。
尚、ヘーズが高い場合は、反射率の損失が大きい、つまり、反射率が実際より小さくなるため、式(6)から得られる屈折率の信頼性が低くなる。
したがって、ここではヘーズが10%を超える場合は、屈折率は測定不能とした。
また、膜と基板又は空気の界面に、空隙率の異なる領域が存在すると、膜の反射率の極大値が基板の反射率より大きくなったり、小さくなったりする。このような場合も、式(6)から求められる屈折率の信頼性が低くなるため、膜の屈折率は測定不能とした。
The refractive index of the film (hereinafter referred to as n) was calculated from the following formula (6) using the reflectance (hereinafter referred to as R. The unit is%).
R / 100 = {(n−n a × n sub ) / (n + n a × n sub )} 2 (6)
Here, the reflectance was set to the minimum value of the nearest reflectance of 550 nm.
n a is the refractive index of air, and n sub is the refractive index of the substrate.
The reflectance was measured in the range of 380 nm to 800 nm using a reflectance measuring machine (USPM-RU III; manufactured by Olympus Corporation).
When the haze is high, the reflectance loss is large, that is, the reflectance is smaller than the actual one, and the reliability of the refractive index obtained from the equation (6) is low.
Therefore, here, when the haze exceeds 10%, the refractive index cannot be measured.
In addition, when there are regions having different porosity at the interface between the film and the substrate or air, the maximum value of the reflectance of the film becomes larger or smaller than the reflectance of the substrate. Even in such a case, since the reliability of the refractive index obtained from the equation (6) is low, the refractive index of the film is not measurable.

膜の膜厚(以下、tと表す。単位はnm)は、以下の式(7)から算出した。
t=1/4n|λ・λ/(λ−λ)| (7)
ここで、nは式(6)から算出された膜の屈折率、λnmは式(6)で用いた550nmの最近傍の反射率の極小値を与える波長、λnmはλと隣接する反射率の極大値を与える波長である。
The film thickness (hereinafter referred to as t. The unit is nm) was calculated from the following formula (7).
t = 1 / 4n | λ 1 · λ 2 / (λ 1 −λ 2 ) | (7)
Here, n is the refractive index of the film calculated from equation (6), λ 1 nm is the wavelength that gives the minimum value of the nearest reflectance of 550 nm used in equation (6), and λ 2 nm is λ 1 It is a wavelength that gives the maximum value of the adjacent reflectance.

<膜形成用の塗工液の調製及び成膜>
膜を形成する骨格としてフュームドシリカ粒子(日本アエロジル社製)を用いた。フュームドシリカ粒子と溶媒を、所望の固形分濃度になるように、密栓可能なガラス容器にはかり取った。このフュームドシリカ粒子を含有する溶媒に、直径0.5mmのジルコニア(ZrO)ボールを添加し、ガラス容器を密栓した。このガラス容器をボールミル回転台上で、回転数30rpmで回転させることにより、フュームドシリカ粒子を分散した。
上記ボールミルによる分散処理によって得られた分散液を塗工液とした。
この塗工液を、あらかじめ洗浄した合成石英ガラス基板(直径30mm、厚さ1mm、屈折率1.46)にスピンコート法で成膜し、室温で乾燥して膜を得た。
なお、乾燥に当たって加熱を行ってもよい。この加熱は室温より高ければよいが、100℃〜200℃程度、例えば180℃で行うことができる。成膜時に加熱を行うと膜強度
が向上しうる。
<膜の構造>
得られた膜の構造を、図4を用いて説明する。
フュームドシリカ粒子の一次粒子6が三次元構造を形成して、フュームドシリカ粒子の二次粒子7が形成される。該二次粒子7内には数nm〜数10nm程度の空隙9が大量に存在している。また、該一次粒子6同士の接点は、完全に融着している部分と、界面が存在している部分が複雑に入り混じっている。このような構造が基材8上に膜として形成される。該二次粒子7同士の間隙にも大量の空隙10が形成される。このように、二次粒子内部の空隙9と二次粒子間の空隙10を含有するため、上記屈折率が実現される。
<Preparation of coating liquid for film formation and film formation>
Fumed silica particles (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) were used as the skeleton forming the film. The fumed silica particles and the solvent were weighed into a glass container capable of being sealed so as to obtain a desired solid content concentration. A zirconia (ZrO 2 ) ball having a diameter of 0.5 mm was added to the solvent containing the fumed silica particles, and the glass container was sealed. The glass container was rotated on a ball mill rotary table at a rotation speed of 30 rpm to disperse the fumed silica particles.
A dispersion obtained by the dispersion treatment using the ball mill was used as a coating solution.
This coating liquid was formed into a film on a synthetic quartz glass substrate (diameter 30 mm, thickness 1 mm, refractive index 1.46) previously washed by spin coating, and dried at room temperature to obtain a film.
In addition, you may heat in drying. Although this heating should just be higher than room temperature, it can be performed at about 100 to 200 degreeC, for example, 180 degreeC. When heating is performed during film formation, the film strength can be improved.
<Membrane structure>
The structure of the obtained film will be described with reference to FIG.
The primary particles 6 of the fumed silica particles form a three-dimensional structure, and the secondary particles 7 of the fumed silica particles are formed. A large amount of voids 9 of about several nm to several tens of nm exist in the secondary particles 7. Further, the contact point between the primary particles 6 is complicated and mixed with a part where the primary particles 6 are completely fused and a part where the interface exists. Such a structure is formed as a film on the substrate 8. A large amount of voids 10 are also formed in the gaps between the secondary particles 7. Thus, since the void 9 inside the secondary particle and the void 10 between the secondary particles are contained, the above refractive index is realized.

<例01−1、01−2、31−1、及び31−2>
上記膜形成用の塗工液の調製及び成膜において、
膜を形成する骨格として、表面に水酸基が露出しているフュームドシリカ粒子であるAEROSIL 200(日本アエロジル社製)を用いた。
また、AEROSIL 200の固形分濃度が6.88質量%となるようにプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)に分散させた。分散時間は表1−1,1−5に示す通りである。
得られた塗工液を、表1−1、1−5に示す条件で膜を形成した。得られた膜の物性を表1−1,1−5に示す。
<Examples 01-1, 01-2, 31-1, and 31-2>
In preparation of the coating liquid for film formation and film formation,
As a skeleton for forming a film, AEROSIL 200 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), which is a fumed silica particle with a hydroxyl group exposed on the surface, was used.
Further, it was dispersed in propylene glycol monomethyl ether (PGME) so that the solid content concentration of AEROSIL 200 was 6.88% by mass. The dispersion time is as shown in Tables 1-1 and 1-5.
A film was formed from the obtained coating solution under the conditions shown in Tables 1-1 and 1-5. The physical properties of the obtained film are shown in Tables 1-1 and 1-5.

<例02−1、02−2、及び32−1〜32−4>
例01−1において、AEROSIL 200の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 02-1, 02-2, and 32-1 to 32-4>
In Example 01-1, the same procedure was followed except that the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of AEROSIL 200 were changed to those described in 1-1 and 1-5.

<例03−1、03−2、及び33−1>
例01−1において、AEROSIL 200の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 03-1, 03-2, and 33-1>
In Example 01-1, the same procedure was followed except that the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of AEROSIL 200 were changed to those described in Tables 1-1 and 1-5.

<例04−1、04−2、34−1、及び34−2>
例01−1において、AEROSIL 200の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 04-1, 04-2, 34-1 and 34-2>
In Example 01-1, the same procedure was followed except that the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of AEROSIL 200 were changed to those described in Tables 1-1 and 1-5.

<例05−1、05−2、及び35−1>
例01−1において、AEROSIL 200の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 05-1, 05-2, and 35-1>
In Example 01-1, the same procedure was followed except that the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of AEROSIL 200 were changed to those described in Tables 1-1 and 1-5.

<例06−1、及び36−1>
例01−1において、膜を形成する骨格として、表面にメチル基を有するフュームドシリカ粒子であるAEROSIL R812(日本アエロジル社製)を用い、該AEROSIL R812の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 06-1 and 36-1>
In Example 01-1, AEROSIL R812 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), which is a fumed silica particle having a methyl group on the surface, was used as a skeleton to form a film. Is the same except that is changed to the description in Tables 1-1 and 1-5.

<例07−1、及び07−2>
例01−1において、膜を形成する骨格として、表面にメタクリル基を有するフュームドシリカ粒子であるAEROSIL R711(日本アエロジル社製)を用い、該AEROSIL R711の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<例08−1、及び08−2>
例01−1において、膜を形成する骨格として、表面にメチル基を有するフュームドシリカ粒子であるAEROSIL R976(日本アエロジル社製)を用い、該AEROS
IL R976の固形分濃度、分散時間、スピンコート条件を表1−1、1−5の記載に変更する以外は同様にした。
<例12−1〜28−8及び41−1〜58−1>
例01−1において、塗工液にかかる諸条件及びスピンコートの条件を表1−1〜1−8の記載に変更する以外は同様にした。
<Examples 07-1 and 07-2>
In Example 01-1, AEROSIL R711 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), which is a fumed silica particle having a methacryl group on the surface, was used as a skeleton for forming a film, and the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of the AEROSIL R711 were used. Is the same except that is changed to the description in Tables 1-1 and 1-5.
<Examples 08-1 and 08-2>
In Example 01-1, AEROSIL R976 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), which is a fumed silica particle having a methyl group on the surface, was used as a skeleton for forming a film.
The same procedure was followed except that the solid content concentration, dispersion time, and spin coating conditions of IL R976 were changed to those described in Tables 1-1 and 1-5.
<Examples 12-1 to 28-8 and 41-1 to 58-1>
In Example 01-1, the same procedure was followed except that the conditions for the coating solution and the spin coating conditions were changed to those described in Tables 1-1 to 1-8.








表中の屈折率において「−」は、屈折率の測定が不可能な不均一な膜であることを意味する。
また、AEROSIL 200、R812、R711、R976の屈折率は、1.46である。







In the refractive index in the table, “−” means a non-uniform film in which the refractive index cannot be measured.
Moreover, the refractive index of AEROSIL 200, R812, R711, R976 is 1.46.

例01−1と例31−1、例02−1と例32−1、例06−1と例36−1によると、短時間の分散処理の場合、屈折率の測定が不可能な不均一な膜や透過率の低い膜となった。一方、長時間の分散処理の場合、所望の屈折率、透過率、膜厚を有する膜が形成された。   According to Example 01-1 and Example 31-1, Example 02-1 and Example 32-1, Example 06-1 and Example 36-1, in the case of short-time dispersion processing, the refractive index cannot be measured. And a low permeability film. On the other hand, in the case of long-time dispersion treatment, a film having a desired refractive index, transmittance, and film thickness was formed.

例01−1と例32−3、例02−2と例33−1によると、同一の分散処理条件の場合、フュームドシリカ粒子の低濃度の塗工液を成膜したところ、透過率の高い膜が形成された。一方、高濃度の塗工液を成膜したところ、分散が不十分であるため、膜の透過率は低下した。   According to Example 01-1 and Example 32-3, Example 02-2 and Example 33-1, under the same dispersion treatment conditions, a low concentration coating solution of fumed silica particles was formed. A high film was formed. On the other hand, when a coating solution having a high concentration was formed, the transmittance of the film was lowered due to insufficient dispersion.

例05−1と例35−2によると、分散処理が短時間の場合、空隙率が高く、屈折率の低い膜が形成されたが、分散処理が長時間の場合、フュームドシリカ粒子の三次元的な構造が破壊されるため、膜の空隙率が相対的に低下し、屈折率が高くなった。   According to Example 05-1 and Example 35-2, when the dispersion treatment was for a short time, a film having a high porosity and a low refractive index was formed, but when the dispersion treatment was for a long time, the tertiary of fumed silica particles Since the original structure was destroyed, the porosity of the film decreased relatively and the refractive index increased.

例05−2と例35−1によると、同一の濃度、同一の分散処理条件の場合、膜の膜厚は、スピンコート法による回転数が低い時は500nm以上になったが、回転数が高い時は500nm未満になった。   According to Example 05-2 and Example 35-1, in the case of the same concentration and the same dispersion treatment condition, the film thickness was 500 nm or more when the rotation speed by the spin coating method was low. When it was high, it was less than 500 nm.

<(例II−1)塗工液1の調製>
1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)溶媒中に分散したフュームドシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、AEROSIL 200)分散液A−1(固形分濃度9質量%)に、シルセスキオキサン(東亜合成株式会社製、OX−SQ SI−20)をPGMEに溶解させた液B(固形分濃度50質量%)を添加し、さらに光カチオン重合開始剤(トリアリールスルホニウム・特殊リン系アニオン塩、サンアプロ製、CPI−210S)をPGMEに溶解させた液を加え、塗工液1を調製した。
フュームドシリカ粒子分散液A−1は、日本アエロジル株式会社製フュームドシリカ粒子AEROSIL 200をPGME中でボールミル分散させて得た。フュームドシリカ
粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:1.5とした。光重合開始剤の添加量は、シルセスキオキサン固形分100部に対して0.4部とした。
<(Example II-1) Preparation of coating liquid 1>
Silsesquioxane (Toa) was added to fumed silica particles (AEROSIL 200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) dispersion A-1 (solid content concentration 9% by mass) dispersed in 1-methoxy-2-propanol (PGME) solvent. A liquid B (solid content concentration 50 mass%) in which OX-SQ SI-20 manufactured by Synthetic Co., Ltd. was dissolved in PGME was added, and a photocationic polymerization initiator (triarylsulfonium / special phosphorus anion salt, sunapro) Manufactured, CPI-210S) in PGME was added to prepare a coating solution 1.
Fumed silica particle dispersion A-1 was obtained by ball milling fumed silica particles AEROSIL 200 manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd. in PGME. The solid content mass ratio between the fumed silica particles and the silsesquioxane was 10: 1.5. The addition amount of the photopolymerization initiator was 0.4 parts with respect to 100 parts of silsesquioxane solid content.

<(例II−2)塗工液2の調製>
フュームドシリカ粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比を、10:3としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(例II−3)塗工液3の調製>
フュームドシリカ粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比を、10:4としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(例II−4)塗工液4の調製>
フュームドシリカ粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比を、10:5としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(例II−5)塗工液5の調製>
フュームドシリカ粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比を、10:6としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(Example II-2) Preparation of coating liquid 2>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the solid content mass ratio between the fumed silica particles and the silsesquioxane was 10: 3.
<(Example II-3) Preparation of coating solution 3>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the solid mass ratio of fumed silica particles and silsesquioxane was 10: 4.
<(Example II-4) Preparation of coating solution 4>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the solid mass ratio of fumed silica particles and silsesquioxane was 10: 5.
<(Example II-5) Preparation of coating solution 5>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the solid mass ratio of fumed silica particles and silsesquioxane was 10: 6.

<(例II−6)塗工液6の調製>
1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)溶媒中に分散したフュームドシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、AEROSIL 200)分散液A−1(固形分濃度9質量%)とPGME溶媒中に分散した鎖状シリカ粒子分散液A−2(固形分濃度10質量%)の混合液に、シルセスキオキサン(東亜合成株式会社製、OX−SQ SI−20)をPGMEに溶解させた液B(固形分濃度50質量%)を添加し、さらに光カチオン重合開始剤(トリアリールスルホニウム・特殊リン系アニオン塩、サンアプロ製、CPI−210S)をPGMEに溶解させた液を加え、塗工液6を調製した。
鎖状シリカ粒子分散液A−2は、鎖状シリカ粒子の2−プロパノール分散液(日産化学株式会社製、IPA−ST−UP)をPGMEに溶媒置換して得た。フュームドシリカ粒子と鎖状シリカ粒子の固形分質量比は、9.5:0.5とした。2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:1.5とした。光重合開始剤の添加量は、シルセスキオキサン固形分100部に対して0.4部とした。
<(Example II-6) Preparation of coating solution 6>
Fumed silica particles dispersed in 1-methoxy-2-propanol (PGME) solvent (Aerosil 200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) dispersion A-1 (solid content concentration 9% by mass) and chains dispersed in PGME solvent B (solid content) in which silsesquioxane (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., OX-SQ SI-20) was dissolved in PGME in a mixed solution of the silica gel dispersion A-2 (solid content concentration 10% by mass) A liquid obtained by dissolving a photocationic polymerization initiator (triarylsulfonium / special phosphorus anion salt, manufactured by San Apro, CPI-210S) in PGME was added to prepare a coating liquid 6. .
The chain silica particle dispersion A-2 was obtained by replacing the 2-propanol dispersion of chain silica particles (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., IPA-ST-UP) with PGME. The solid content mass ratio between the fumed silica particles and the chain silica particles was 9.5: 0.5. The total mass ratio of the two kinds of particles and the silsesquioxane was 10: 1.5. The addition amount of the photopolymerization initiator was 0.4 parts with respect to 100 parts of silsesquioxane solid content.

<(例II−7)塗工液7の調製>
フュームドシリカ粒子と鎖状シリカ粒子の固形分質量比は、9.0:1.0としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例II−8)塗工液8の調製>
フュームドシリカ粒子と鎖状シリカ粒子の固形分質量比は、8.5:1.5としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例II−9)塗工液9の調製>
フュームドシリカ粒子と鎖状シリカ粒子の固形分質量比は、9.75:0.25、2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:2.25としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例II−10)塗工液10の調製>
2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:2.25としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例11)塗工液11の調製>
例II−1のフュームドシリカ粒子を鎖状シリカ粒子に変えた以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(Example II-7) Preparation of coating solution 7>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-6, except that the solid mass ratio of the fumed silica particles and the chain silica particles was 9.0: 1.0.
<(Example II-8) Preparation of coating solution 8>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-6, except that the solid mass ratio between the fumed silica particles and the chain silica particles was 8.5: 1.5.
<(Example II-9) Preparation of coating liquid 9>
The solid content mass ratio of the fumed silica particles and the chain silica particles is 9.75: 0.25, except that the total amount of the two kinds of particles and the silsesquioxane is 10: 2.25. The preparation method of the coating solution was performed in the same manner as in Example II-6.
<(Example II-10) Preparation of coating solution 10>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-6, except that the total mass ratio of the two kinds of particles and the silsesquioxane was 10: 2.25.
<(Example 11) Preparation of coating solution 11>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the fumed silica particles in Example II-1 were changed to chain silica particles.

<(例II−12)塗工液12の調製>
1−メトキシ−2−プロパノール(PGME)溶媒中に分散したフュームドシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製、AEROSIL 200)分散液A−1(固形分濃度9質
量%)とPGME溶媒中に分散した中空シリカ粒子分散液A−3(固形分濃度10質量%)の混合液に、シルセスキオキサン(東亜合成株式会社製、OX−SQ SI−20)をPGMEに溶解させた液B(固形分濃度50質量%)を添加し、さらに光カチオン重合開始剤(トリアリールスルホニウム・特殊リン系アニオン塩、サンアプロ製、CPI−210S)をPGMEに溶解させた液を加え、塗工液12を調製した。
中空シリカ粒子分散液A−3は、中空シリカ粒子の2−プロパノール分散液(日揮触媒化成株式会社製、スルーリア4110)をPGMEに溶媒置換して得た。フュームドシリカ粒子と中空シリカ粒子の固形分質量比は、9.0:1.0とした。2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:1.5とした。光重合開始剤の添加量は、シルセスキオキサン固形分100部に対して0.4部とした。
<(Example II-12) Preparation of coating liquid 12>
Fumed silica particles dispersed in 1-methoxy-2-propanol (PGME) solvent (Aerosil 200, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) dispersion A-1 (solid content concentration 9 mass%) and hollow dispersed in PGME solvent Liquid B (solid content concentration) in which silsesquioxane (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd., OX-SQ SI-20) is dissolved in PGME in a mixed solution of silica particle dispersion A-3 (solid content concentration 10% by mass) 50 mass%) was added, and a solution obtained by dissolving a photocationic polymerization initiator (triarylsulfonium / special phosphorus anion salt, manufactured by San Apro, CPI-210S) in PGME was added to prepare a coating solution 12.
The hollow silica particle dispersion A-3 was obtained by subjecting a 2-propanol dispersion of hollow silica particles (manufactured by JGC Catalysts and Chemicals Co., Ltd., Surria 4110) to PGME as a solvent. The solid mass ratio of the fumed silica particles and the hollow silica particles was 9.0: 1.0. The total mass ratio of the two kinds of particles and the silsesquioxane was 10: 1.5. The addition amount of the photopolymerization initiator was 0.4 parts with respect to 100 parts of silsesquioxane solid content.

<(例II−13)塗工液13の調製>
フュームドシリカ粒子と中空シリカ粒子の固形分質量比は、9.5:0.5、2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:3としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例II−14)塗工液14の調製>
フュームドシリカ粒子と中空シリカ粒子の固形分質量比は、9.0:1.0、2種類の粒子総量とシルセスキオキサンの固形分質量比は、10:3としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−6と同様に行った。
<(例II−15)塗工液15の調製>
例II−1のフュームドシリカ粒子を中空シリカ粒子に変えた以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(Example II-13) Preparation of coating solution 13>
The solid content mass ratio of the fumed silica particles and the hollow silica particles was 9.5: 0.5, the solid content mass ratio of the total amount of the two kinds of particles and the silsesquioxane was 10: 3. The liquid was prepared in the same manner as in Example II-6.
<(Example II-14) Preparation of coating solution 14>
The solid content mass ratio between the fumed silica particles and the hollow silica particles was 9.0: 1.0, and the solid content mass ratio between the two kinds of particles and the silsesquioxane was 10: 3. The liquid was prepared in the same manner as in Example II-6.
<(Example II-15) Preparation of coating solution 15>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the fumed silica particles in Example II-1 were changed to hollow silica particles.

<(例II−16)塗工液16の調製>
例II−1のフュームドシリカ粒子を用い、シルセスキオキサン及び光カチオン重合開始剤を添加せず、塗工液を調製した。塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(例II−17)塗工液17の調製>
フュームドシリカ粒子とシルセスキオキサンの固形分質量比を、10:12としたこと以外、塗工液の調製方法は例II−1と同様に行った。
<(Example II-16) Preparation of coating solution 16>
Using the fumed silica particles of Example II-1, a coating solution was prepared without adding silsesquioxane and a photocationic polymerization initiator. The method for preparing the coating solution was the same as in Example II-1.
<(Example II-17) Preparation of coating liquid 17>
The coating liquid was prepared in the same manner as in Example II-1, except that the solid mass ratio of fumed silica particles and silsesquioxane was 10:12.

[膜の作製]
各々の例II−1〜II−17で調製した塗工液を用いて、スピンコート法により基板上に膜を形成した。光学特性(屈折率及び透過率)を評価する基板としてS−LAH66基板(オハラ社製)を、膜強度を評価する基板としてはシリコン基板(商品名:フラットネスダミーウエハ、製造元:株式会社E&M)を用いた。形成した膜の硬化は、超高圧水銀ランプ装置(HOYA製、EX250)を用いて行った。照射強度は、25mW/cmで、照射時間は3分とした。
[Membrane preparation]
A film was formed on the substrate by spin coating using the coating solutions prepared in Examples II-1 to II-17. An S-LAH66 substrate (manufactured by OHARA) as a substrate for evaluating optical characteristics (refractive index and transmittance), and a silicon substrate (product name: flatness dummy wafer, manufacturer: E & M Co., Ltd.) as a substrate for evaluating film strength. Was used. The formed film was cured using an ultrahigh pressure mercury lamp apparatus (manufactured by HOYA, EX250). The irradiation intensity was 25 mW / cm 2 and the irradiation time was 3 minutes.

膜の屈折率の評価は、上述した方法と同じ手法、すなわち、反射率測定機(オリンパス株式会社製、USPM−RU III)を用いて、屈折率を算出した。
膜の平均透過率の評価は、上述した方法で算出した。
Evaluation of the refractive index of the film was performed by calculating the refractive index using the same method as described above, that is, using a reflectance measuring machine (USPM-RU III, manufactured by Olympus Corporation).
The average transmittance of the membrane was calculated by the method described above.

<膜の空隙率の算出方法>
膜における、空隙率X(%)及び空隙率Y(%)の算出は、下記の通り行った。
まず、基材上に形成した膜に、Model681 イオンビームコーターIBC(Gatan製)を用いてカーボン膜をコートした後、収束イオンビーム加工装置(FIB−SEM、FEI製、Nova600)内で、イオンビームによる断面出し加工(30kV−0.1nA)を行った後、走査型電子顕微鏡(以降、SEMという)により加速電圧2kVでSEM画像を取得した。
SEM画像の観察倍率は、少なくとも厚み方向には膜全体をカバーし、かつ、例えば、
中空粒子の一つ一つの形状が判別できる倍率とした。具体的には、5万倍から20万倍程度とした。
また、膜の単位体積は、1000nm×1000nm×(厚さ方向)100nmとした。
取得した断面SEM像における空隙率の算出には、グレースケール画像の二値化により、中空粒子と、中空粒子の間の空隙とを区分して、各領域の面積計算を行った。画像処理には、画像解析ソフトウェアImage J(NIH Image、https://imagej.nih.gov/ij/より入手可能)を用いた。
具体的には、求めた中空粒子の面積A(%)に、中空粒子の全体積に対する内部の空隙の体積分率Vをかけたものが、空隙率X(%)であり、X=A×Vとした。また、複空隙率Y(%)は、Y=100−Aとした。
<Calculation method of membrane porosity>
Calculation of porosity X (%) and porosity Y (%) in the film was performed as follows.
First, a film formed on a substrate is coated with a carbon film using a Model 681 ion beam coater IBC (manufactured by Gatan), and then in a focused ion beam processing apparatus (FIB-SEM, manufactured by FEI, Nova 600). After performing the cross-section processing (30 kV-0.1 nA) by SEM, an SEM image was acquired at an acceleration voltage of 2 kV with a scanning electron microscope (hereinafter referred to as SEM).
The observation magnification of the SEM image covers the entire film at least in the thickness direction, and, for example,
The magnification was such that the shape of each hollow particle could be identified. Specifically, it was about 50,000 to 200,000 times.
The unit volume of the film was 1000 nm × 1000 nm × (thickness direction) 100 nm.
For calculating the porosity in the acquired cross-sectional SEM image, the area of each region was calculated by classifying the hollow particles and the voids between the hollow particles by binarizing the gray scale image. For image processing, image analysis software Image J (available from NIH Image, https://imagej.nih.gov/ij/) was used.
More specifically, the area of the hollow particles obtained A (%), multiplied by the volume fraction V a of the hollow space to the total volume of the hollow particles, a void ratio X (%), X = A × was V a. The multi-porosity Y (%) was set to Y = 100-A.

膜強度の評価は、表面界面物性評価装置(SAICAS−NN5、ダイプラ・ウィンテス株式会社製)でダイアモンド切刃を用いて試料表面より膜と基板の界面まで斜め切削し、その際に切刃にかかる水平力を測定し、せん断強度を求めた。測定条件は以下の通りである。
測定装置はSAICAS−NN5を用い、切刃は刃幅1mm、スクイ角は20°、ニゲ角は10°、切削モードは定速モードとした。膜強度の評価値は、切削深さが0.5μmでの水平力の値を用いた。
Evaluation of film strength is performed by obliquely cutting from the surface of the sample to the interface between the film and the substrate using a diamond cutting blade with a surface interface property evaluation apparatus (SAICAS-NN5, manufactured by Daipura Wintes Co., Ltd.). The horizontal force was measured to determine the shear strength. The measurement conditions are as follows.
The measuring device was SAICAS-NN5, the cutting edge was 1 mm wide, the squeeze angle was 20 °, the dent angle was 10 °, and the cutting mode was a constant speed mode. As the evaluation value of the film strength, a horizontal force value at a cutting depth of 0.5 μm was used.

得られた光学特性及び膜強度の評価値を表2−1に示す。表2−1中のFSはフュームドシリカ粒子を、CSは鎖状シリカ粒子、HSは中空シリカ粒子、SQはシルセスキオキサンを表す。   The obtained optical characteristics and evaluation values of film strength are shown in Table 2-1. In Table 2-1, FS represents fumed silica particles, CS represents chain silica particles, HS represents hollow silica particles, and SQ represents silsesquioxane.

<膜形成用塗工液の調製及び製膜>
膜を形成するための中空粒子としては、外殻がシリカである中空シリカ粒子を選択した。膜形成用塗工液の調製には、中空シリカ粒子1として日揮触媒化成株式会社製スルーリア4110(分散媒:IPA、シリカ固形分濃度:20.5質量%、中空粒子1個の個数平均粒径:60nm、中空粒子1個の空隙率:45%、中空粒子1個の屈折率:1.25)を、中空シリカ粒子2として日揮触媒化成株式会社製スルーリア1110(分散媒:IPA、シリカ固形分濃度:20.5質量%、中空粒子1個の個数平均粒径:50nm、中空粒子1個の空隙率:35%、中空粒子1個の屈折率:1.30)を使用した。
スルーリア4110の分散媒をイソプロピルアルコール(IPA)からプロピレングリコール−モノ−メチルエテール(以降、PGMEともいう)に置換して、シリカ固形分濃度18質量%の中空シリカ粒子1−PGME分散液を得た。この中空シリカ粒子1−PGME分散液をPGMEで希釈して、所望のシリカ固形分濃度の中空シリカ粒子1−PGME分散液を調製した(以降、中空シリカ粒子分散液1ともいう)。
スルーリア1110の分散媒をIPAからPGMEに置換して、シリカ固形分濃度18質量%の中空シリカ粒子2−PGME分散液を得た。この中空シリカ粒子2−PGME分散液をPGMEで希釈して、所望のシリカ固形分濃度の中空シリカ粒子2−PGME分散液を調製した(以降、中空シリカ粒子分散液2ともいう)。
バインダとしてはアクリル基を有する熱硬化性シルセスキオキサン(東亜合成株式会社製AC−SQ TA−100)を用いた。TA−100を50質量%となるようにPGMEに溶解した(以降、バインダ溶液という)。
凝集剤としては、メタクリル変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製X−22−164)、テトラエトキシシラン(TEOS)またはトリエトキシビニルシラン(TEVS)を用いた。
所定の種類および所定の量の中空シリカ粒子分散液に、バインダ溶液と凝集剤を所定量添加し、膜形成用塗工液とした。この膜形成用塗工液をスピンコート法で基材(S−LAH66)上に塗布し、ホットプレートで180℃、10分間加熱し、膜を得た。X−22−164、TEOSおよびTEVSはいずれも、中空シリカ粒子を凝集させる効果を有するが、120℃〜150℃で揮発するため、膜中には残存しなかった。
<Preparation of film forming coating solution and film formation>
As the hollow particles for forming the membrane, hollow silica particles whose outer shell is silica were selected. For the preparation of the coating liquid for film formation, the hollow silica particles 1 were manufactured as Julia Catalytic Chemical's Sululia 4110 (dispersion medium: IPA, silica solid content concentration: 20.5 mass%, number average particle diameter of one hollow particle : 60 nm, porosity of one hollow particle: 45%, refractive index of one hollow particle: 1.25) as hollow silica particles 2, Zuria Kasei Chemical Co., Ltd. through rear 1110 (dispersion medium: IPA, silica solid content) Concentration: 20.5% by mass, number average particle diameter of one hollow particle: 50 nm, porosity of one hollow particle: 35%, refractive index of one hollow particle: 1.30).
The dispersion medium of throughria 4110 was replaced with propyl alcohol-mono-methyl ether (hereinafter also referred to as PGME) from isopropyl alcohol (IPA) to obtain a hollow silica particle 1-PGME dispersion having a silica solid content concentration of 18% by mass. This hollow silica particle 1-PGME dispersion was diluted with PGME to prepare a hollow silica particle 1-PGME dispersion having a desired silica solid content concentration (hereinafter also referred to as hollow silica particle dispersion 1).
The dispersion medium of through rear 1110 was replaced with IPA to PGME to obtain a hollow silica particle 2-PGME dispersion having a silica solid content concentration of 18% by mass. This hollow silica particle 2-PGME dispersion was diluted with PGME to prepare a hollow silica particle 2-PGME dispersion having a desired silica solid content concentration (hereinafter also referred to as hollow silica particle dispersion 2).
As the binder, thermosetting silsesquioxane having an acrylic group (AC-SQ TA-100 manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) was used. TA-100 was dissolved in PGME so as to be 50% by mass (hereinafter referred to as a binder solution).
As the flocculant, methacryl-modified silicone oil (X-22-164 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), tetraethoxysilane (TEOS) or triethoxyvinylsilane (TEVS) was used.
A predetermined amount and a predetermined amount of a binder solution and a flocculant were added to a predetermined type and a predetermined amount of a hollow silica particle dispersion to obtain a coating liquid for film formation. This film-forming coating solution was applied onto a substrate (S-LAH66) by a spin coating method, and heated on a hot plate at 180 ° C. for 10 minutes to obtain a film. X-22-164, TEOS, and TEVS all have the effect of agglomerating the hollow silica particles, but since they volatilized at 120 ° C. to 150 ° C., they did not remain in the film.

各例の膜の製膜条件の詳細は表3−1に、得られた膜の物性を表3−2に示した。
膜の屈折率、膜の空隙率、膜の膜厚及び膜の強度の測定は、上述の方法を用いた。
なお、空隙率を断面SEM像の解析により算出しているため、空隙率には誤差が生じうる。そのため、表3−2の値を式(1)〜(4)に代入しても厳密には等号が成り立つとは限らない。しかし、屈折率については±0.01、空隙率について±2%ポイントを誤差とみなせば、式(1)〜(4)は適切な近似であるといえる。
Details of the film forming conditions for each example are shown in Table 3-1, and physical properties of the obtained film are shown in Table 3-2.
The above-described methods were used to measure the refractive index of the film, the porosity of the film, the thickness of the film, and the strength of the film.
Since the porosity is calculated by analyzing the cross-sectional SEM image, an error may occur in the porosity. Therefore, even if the values in Table 3-2 are substituted into formulas (1) to (4), the equal sign does not always hold true. However, if the refractive index is ± 0.01 and the porosity is ± 2% point, it can be said that the equations (1) to (4) are appropriate approximations.

<例III−1>
シリカ固形分濃度12質量%の中空シリカ粒子分散液1を塗工液とした。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。得られた膜のSEM画像を図12に示した。
<例III−2>
シリカ固形分濃度12質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、バインダ溶液0.18gを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。得られた膜のSEM画像を図13に示した。
<例III−3>
シリカ固形分濃度12質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、凝集剤0.2mLを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。得られた膜のSEM画像を図14に示した。
<例III−4>
シリカ分固形濃度12質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、凝集剤1.4mLを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。得られた膜のSEM画像を図15に示した。
<例III−5>
シリカ固形分濃度15質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、バインダ溶液0.18g、凝集剤1.0mLを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。得られた膜のSEM画像を図16に示した。
<例III−6>
シリカ固形分濃度9質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、凝集剤2.0mLを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。塗工液中において中空シリカ粒子が激しく凝集したため、得られた膜は白濁していた。
<例III−7>
シリカ固形分濃度9質量%の中空シリカ粒子分散液1(3.0g)に、バインダ溶液0.54gを添加して塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。
<例III−8>
スルーリア4110をIPA−ST−UP(鎖状シリカ粒子のIPA分散液、日産化学社製)に変更すること以外は上記と同様にして、シリカ分濃度9質量%の鎖状シリカ粒子分散液を調製した。中空シリカ粒子分散液を該鎖状シリカ粒子分散液に変更すること以外は上記と同様にして、塗工液を調製した。この塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。<例III−9〜例III−20>
中空シリカ粒子分散液の種類および量、バインダ溶液の量、凝集剤の種類および量、ならびに、スピンコート条件および加熱条件を表3−1に記載の通りに変更して、塗工液を調製し、該塗工液を塗布及び加熱して膜を形成した。
<Example III-1>
Hollow silica particle dispersion 1 having a silica solid content concentration of 12% by mass was used as a coating solution. The coating solution was applied and heated to form a film. An SEM image of the obtained film is shown in FIG.
<Example III-2>
A coating solution was prepared by adding 0.18 g of a binder solution to a hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a silica solid content concentration of 12% by mass. The coating solution was applied and heated to form a film. An SEM image of the obtained film is shown in FIG.
<Example III-3>
To hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a silica solid content concentration of 12 mass%, 0.2 mL of a flocculant was added to prepare a coating solution. The coating solution was applied and heated to form a film. An SEM image of the obtained film is shown in FIG.
<Example III-4>
A coating liquid was prepared by adding 1.4 mL of a flocculant to a hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a solid content of silica of 12% by mass. The coating solution was applied and heated to form a film. An SEM image of the obtained film is shown in FIG.
<Example III-5>
A coating solution was prepared by adding 0.18 g of a binder solution and 1.0 mL of a flocculant to a hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a silica solid content concentration of 15% by mass. The coating solution was applied and heated to form a film. An SEM image of the obtained film is shown in FIG.
<Example III-6>
To hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a silica solid content concentration of 9% by mass, 2.0 mL of a flocculant was added to prepare a coating solution. The coating solution was applied and heated to form a film. Since the hollow silica particles aggregated vigorously in the coating solution, the resulting film was cloudy.
<Example III-7>
A coating solution was prepared by adding 0.54 g of a binder solution to hollow silica particle dispersion 1 (3.0 g) having a silica solid content concentration of 9% by mass. The coating solution was applied and heated to form a film.
<Example III-8>
A chain silica particle dispersion having a silica concentration of 9% by mass was prepared in the same manner as above except that the through rear 4110 was changed to IPA-ST-UP (IPA dispersion of chain silica particles, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.). did. A coating solution was prepared in the same manner as described above except that the hollow silica particle dispersion was changed to the chain silica particle dispersion. The coating solution was applied and heated to form a film. <Example III-9 to Example III-20>
The type and amount of the hollow silica particle dispersion, the amount of the binder solution, the type and amount of the flocculant, and the spin coating conditions and heating conditions were changed as shown in Table 3-1, to prepare a coating liquid. The coating solution was applied and heated to form a film.


表3−2中、膜の屈折率の値は、上記測定方法に基づいて測定した実測値である。
また、表3−2中、膜の空隙率の値は、例III−1〜8についてはSEM画像の分析により算出した値であり、例III−9〜20については、屈折率から式(3)を用いて算出した計算値である。

In Table 3-2, the value of the refractive index of the film is an actual measurement value measured based on the measurement method.
In Table 3-2, the value of the porosity of the film is a value calculated by analysis of SEM images for Examples III-1 to 8, and for Examples III-9 to 20, the formula (3 ).

本開示の光電変換装置は、マイクロレンズアレイと透光板の間に固体が配置されたキャビティレス構造であるため、キャビティ構造より高強度である。また、マイクロレンズと透光板の間に配置された固体として膜を使用することによって、中程度の屈折率の樹脂等のマイクロレンズを使用できるため、キャビティ構造と同等の集光性を維持しながら、低コストで製造することができる。
また、本開示における機能膜は、低屈折率、高透過率、厚膜、高強度を実現可能であるため、高性能、高強度、小型、低コストの少なくともいずれかが求められる光学装置に応用、転用することができる。光学装置は、基体と、基体の上に配置された機能膜と、を備える。光学装置における機能膜は、光学装置として、イメージセンサーなどの光電変換装置を例示したが、このような機能膜を、光学装置において、レンズやフィルタ、ミラーなどの機能を実現するための基体上に形成することで、優れた光学装置を提供することができる。例えば光学装置がレンズである場合、レンズ基体の上に機能膜をコーティングしたり、複数のレンズ基体間を機能膜で充填したりしてもよい。このようなレンズ(光学装置)を備える光学機器は、複数のレンズからなるレンズ群を有するレンズ鏡筒であってもよく、レンズ鏡筒はレンズ交換式カメラに装着可能な交換レンズであってもよい。交換レンズはレンズを移動させる、モーターなどの移動装置を有しうる。
Since the photoelectric conversion device of the present disclosure has a cavityless structure in which a solid is disposed between a microlens array and a light transmitting plate, the photoelectric conversion device has higher strength than the cavity structure. In addition, by using a film as a solid disposed between the microlens and the translucent plate, it is possible to use a microlens such as a resin with a medium refractive index, while maintaining the same light collecting performance as the cavity structure, It can be manufactured at low cost.
In addition, since the functional film in the present disclosure can realize a low refractive index, a high transmittance, a thick film, and a high strength, it is applied to an optical device that requires at least one of high performance, high strength, small size, and low cost. , Can be diverted. The optical device includes a base and a functional film disposed on the base. As the functional film in the optical device, a photoelectric conversion device such as an image sensor is exemplified as the optical device. However, such a functional film is formed on a substrate for realizing functions such as a lens, a filter, and a mirror in the optical device. By forming the optical device, an excellent optical device can be provided. For example, when the optical device is a lens, a functional film may be coated on the lens substrate, or a space between a plurality of lens substrates may be filled with the functional film. An optical device including such a lens (optical device) may be a lens barrel having a lens group composed of a plurality of lenses, and the lens barrel may be an interchangeable lens that can be attached to a lens interchangeable camera. Good. The interchangeable lens may have a moving device such as a motor that moves the lens.

100:光電変換装置、1:光電変換部、2:マイクロレンズアレイ、3:光電変換基板、4:透光板、5:機能膜 100: photoelectric conversion device, 1: photoelectric conversion unit, 2: microlens array, 3: photoelectric conversion substrate, 4: translucent plate, 5: functional film

Claims (30)

光電変換装置であって、
複数の光電変換部、及び、前記複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、
前記マイクロレンズアレイを覆う透光板と、
前記マイクロレンズアレイと前記透光板との間に配された膜と、を備え、
前記膜は、
屈折率が1.05〜1.15であり、
400nm〜700nmの波長域における光の平均透過率が98.5%以上であり、
膜厚が500nm〜5000nmである
ことを特徴とする光電変換装置。
A photoelectric conversion device,
A plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion substrate having a microlens array disposed on the plurality of photoelectric conversion units;
A translucent plate covering the microlens array;
A film disposed between the microlens array and the translucent plate,
The membrane is
Refractive index is 1.05-1.15,
The average transmittance of light in the wavelength region of 400 nm to 700 nm is 98.5% or more,
A photoelectric conversion device having a thickness of 500 nm to 5000 nm.
前記膜の空隙率が、65.0%〜90.0%である、
請求項1に記載の光電変換装置。
The porosity of the film is 65.0% to 90.0%.
The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記膜が、固体物質を含有し、
前記固体物質の主成分が二酸化ケイ素である、および/または、前記固体物質の屈折率が1.20〜1.60である、
請求項1または2に記載の光電変換装置。
The membrane contains a solid material;
The main component of the solid material is silicon dioxide, and / or the refractive index of the solid material is 1.20 to 1.60.
The photoelectric conversion device according to claim 1.
前記膜が、前記固体物質で構成された一次粒子が三次元構造を形成した二次粒子、前記固体物質で構成された一次粒子が鎖状に連結した鎖状二次粒子、及び、前記固体物質で構成された一次粒子が分鎖状に連結した分鎖状二次粒子からなる群より選ばれる少なくとも一の粒子を含有する、
請求項3に記載の光電変換装置。
The membrane is a secondary particle in which the primary particles composed of the solid material form a three-dimensional structure, the chain-shaped secondary particles in which the primary particles composed of the solid material are linked in a chain, and the solid material Containing at least one particle selected from the group consisting of branched secondary particles in which primary particles composed of
The photoelectric conversion device according to claim 3.
前記固体物質で構成された一次粒子の個数平均粒径が、5nm〜100nmである、
請求項4に記載の光電変換装置。
The number average particle size of primary particles composed of the solid material is 5 nm to 100 nm.
The photoelectric conversion device according to claim 4.
前記二次粒子の個数平均粒径が、50nm〜500nmである、
請求項4または5に記載の光電変換装置。
The number average particle diameter of the secondary particles is 50 nm to 500 nm.
The photoelectric conversion device according to claim 4 or 5.
前記膜は、複数の中空粒子を含有し、
前記膜の単位体積に対する前記複数の中空粒子内の空隙の合計体積の割合を空隙率X(%)とし、前記膜の単位体積に対する前記中空粒子間の空隙の合計体積の割合を空隙率Y(%)としたときに、X<Yの関係を満たす、
請求項3〜6のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The membrane contains a plurality of hollow particles,
The ratio of the total volume of the voids in the plurality of hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity X (%), and the ratio of the total volume of the voids between the hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity Y ( %), The relationship X <Y is satisfied.
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 3-6.
前記X及び前記Yが、X<(100−X−Y)<Yの関係を満たす、
請求項7に記載の光電変換装置。
X and Y satisfy the relationship of X <(100−XY) <Y.
The photoelectric conversion device according to claim 7.
前記膜が、前記固体物質で構成された粒子、及び、前記粒子を結合するバインダを含有する、
請求項3〜8のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The film contains particles composed of the solid substance, and a binder that binds the particles.
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 3-8.
前記膜中の前記バインダの含有量が、前記固体物質の前記粒子100質量部に対して、7.0質量部〜30.0質量部である、
請求項9に記載の光電変換装置。
The binder content in the film is 7.0 parts by mass to 30.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particles of the solid substance.
The photoelectric conversion device according to claim 9.
前記バインダが、シロキサンを含有する、
請求項9または10に記載の光電変換装置。
The binder contains siloxane;
The photoelectric conversion device according to claim 9 or 10.
前記バインダが、組成式[R(SiO1.5]、で表されるT3単位構造を有する物質を含有し、
前記Rが、重合性基、水酸基、塩素原子、炭素数1〜6のアルキル基および炭素数1〜6のアルコキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一を表す、
請求項9〜11のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The binder contains a substance having a T3 unit structure represented by a composition formula [R 1 (SiO 1.5 ) n ],
R 1 represents at least one selected from the group consisting of a polymerizable group, a hydroxyl group, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 9-11.
前記Rが、アクリロイル基、メタクリロイル基、オキセタニル基及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも一の重合性基である、
請求項12に記載の光電変換装置。
R 1 is at least one polymerizable group selected from the group consisting of an acryloyl group, a methacryloyl group, an oxetanyl group and an epoxy group.
The photoelectric conversion device according to claim 12.
前記二酸化ケイ素が、その表面に有機基および水酸基の少なくとも一を有する、
請求項3〜13のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The silicon dioxide has at least one of an organic group and a hydroxyl group on its surface;
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 3-13.
前記膜の前記マイクロレンズアレイ側の面よりも、前記膜の前記透光板側の面が平坦である、
請求項1〜14のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The surface on the translucent plate side of the film is flatter than the surface on the microlens array side of the film,
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 1-14.
前記マイクロレンズアレイが、樹脂材料を含有する、
請求項1〜15のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The microlens array contains a resin material;
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 1-15.
前記膜のSAICAS法により測定した強度が、3.0N/m〜100.0N/mである、
請求項1〜16のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The strength of the film measured by the SAICAS method is 3.0 N / m to 100.0 N / m.
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 1-16.
前記膜のSAICAS法により測定した強度が、3.0N/m〜25.0N/mである、
請求項17に記載の光電変換装置。
The strength of the film measured by the SAICAS method is 3.0 N / m to 25.0 N / m.
The photoelectric conversion device according to claim 17.
請求項1〜18のいずれか一項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置に光学像を形成するための光学系、前記光電変換装置を制御する制御装置、前記光電変換装置から出力される信号を処理する処理装置、前記光電変換装置を移動させる移動装置、および、前記光電変換装置から出力される信号に基づく情報を表示する表示装置からなる群から選択される少なくとも一と、
を備えることを特徴とする、機器。
The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 18,
An optical system for forming an optical image on the photoelectric conversion device, a control device for controlling the photoelectric conversion device, a processing device for processing a signal output from the photoelectric conversion device, a moving device for moving the photoelectric conversion device, And at least one selected from the group consisting of display devices that display information based on signals output from the photoelectric conversion device,
A device comprising:
光電変換装置であって、
複数の光電変換部、及び、前記複数の光電変換部の上に配されたマイクロレンズアレイを有する光電変換基板と、
前記マイクロレンズアレイを覆う透光板と、
前記マイクロレンズアレイと前記透光板との間に配された膜と、を備え、
前記膜は、複数の中空粒子を含有し、
前記膜の単位体積に対する前記複数の中空粒子内の空隙の合計体積の割合を空隙率X(%)とし、前記膜の単位体積に対する前記中空粒子間の空隙の合計体積の割合を空隙率Y(%)としたときに、X<Yの関係を満たす、
ことを特徴とする、光電変換装置。
A photoelectric conversion device,
A plurality of photoelectric conversion units, and a photoelectric conversion substrate having a microlens array disposed on the plurality of photoelectric conversion units;
A translucent plate covering the microlens array;
A film disposed between the microlens array and the translucent plate,
The membrane contains a plurality of hollow particles,
The ratio of the total volume of the voids in the plurality of hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity X (%), and the ratio of the total volume of the voids between the hollow particles to the unit volume of the membrane is defined as the porosity Y ( %), The relationship X <Y is satisfied.
A photoelectric conversion device characterized by that.
前記X及び前記Yが、X<(100−X−Y)<Yの関係を満たす、
請求項20に記載の光電変換装置。
X and Y satisfy the relationship of X <(100−XY) <Y.
The photoelectric conversion device according to claim 20.
前記X及び前記Yの和(X+Y)が、65.0%〜90.0%である、
請求項20または21に記載の光電変換装置。
The sum of X and Y (X + Y) is 65.0% to 90.0%.
The photoelectric conversion device according to claim 20 or 21.
前記Xが8.0%〜32.0%であり、前記Yが30.0%〜80.0%である、
請求項20〜22のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The X is 8.0% to 32.0%, and the Y is 30.0% to 80.0%.
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 20-22.
前記Xが12.0%〜24.0%であり、前記Yが40.0%〜70.0%である、
請求項20〜23のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The X is 12.0% to 24.0%, and the Y is 40.0% to 70.0%.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 20 to 23.
前記中空粒子内の前記空隙を囲む固体物質の主成分が、二酸化ケイ素である、
請求項20〜24のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The main component of the solid substance surrounding the voids in the hollow particles is silicon dioxide.
The photoelectric conversion apparatus as described in any one of Claims 20-24.
前記膜が、前記複数の粒子を結合するバインダを含有し、
前記バインダが、シロキサンを含有する、
請求項25に記載の光電変換装置。
The film contains a binder that binds the plurality of particles;
The binder contains siloxane;
The photoelectric conversion device according to claim 25.
前記中空粒子の一次粒子の個数平均粒径が、20nm〜100nmである、
請求項20〜26のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The number average particle size of primary particles of the hollow particles is 20 nm to 100 nm.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 20 to 26.
前記中空粒子1個の空隙率nが、30.0%〜70.0%である、
請求項20〜27のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The porosity n p of one hollow particle is 30.0% to 70.0%.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 20 to 27.
前記膜の膜厚が、500nm〜2000nmである、
請求項20〜28のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The film thickness is 500 nm to 2000 nm.
The photoelectric conversion device according to any one of claims 20 to 28.
前記単位体積は1000nm×1000nm×(厚さ方向)100nmである、
請求項20〜29のいずれか一項に記載の光電変換装置。
The unit volume is 1000 nm × 1000 nm × (thickness direction) 100 nm,
The photoelectric conversion device according to any one of claims 20 to 29.
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