WO2021200175A1 - 光学体、光学体の製造方法及び光学デバイス - Google Patents

光学体、光学体の製造方法及び光学デバイス Download PDF

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fine concavo
convex
optical
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田澤　洋志
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デクセリアルズ株式会社
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    • B29L2011/0016—Lenses

Definitions

  • the present invention is an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region, and an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region. It relates to a method for manufacturing an optical body that can manufacture a body at low cost without going through complicated steps, and an optical device having excellent visibility in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region. be.
  • sensor technologies such as image sensors and infrared sensors have been widely used in the fields of smartphones, automobiles, surveillance equipment, and the like.
  • conventional image sensors generally receive only light having an RGB (red, green, blue) wavelength region (light in the visible light region), but in order to obtain higher sensing performance.
  • RGB red, green, blue
  • the silicon light receiving element used for the image sensor it is known that the light in the near infrared wavelength region has a lower light receiving sensitivity than the light in the visible light region, and the sensor chip is used to improve the sensing performance.
  • Various technologies have been developed in and around the optical system.
  • an antireflection multilayer film designed to suppress reflection in the visible light region on a lens or a cover glass is known. If this antireflection multilayer film is designed so as to support not only visible light but also the near infrared region, the antireflection characteristics are deteriorated as compared with the antireflection film designed only for the visible light region. That is, for the antireflection multilayer film, there is a trade-off relationship between the wide wavelength band and the antireflection performance.
  • Patent Document 1 discloses a technique for providing a cover glass having a fine concavo-convex structure formed by etching or the like in an electronic element module and an electronic device.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region, from the visible light region to the near infrared region.
  • An optical body manufacturing method that can manufacture an optical body with excellent antireflection performance in a wide wavelength range at low cost without going through complicated steps, and a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region. It is an object of the present invention to provide an optical device having excellent optical characteristics.
  • the present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems with respect to an optical body including a transparent substrate and a fine concavo-convex layer having a fine concavo-convex structure on the surface formed on at least one surface of the substrate.
  • the maximum value (Ra) is reduced and the wavelength at which the minimum value (Rb) is reached is controlled to be in the long wavelength region.
  • excellent antireflection performance can be realized in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region, which could not be realized by an antireflection structure such as a conventional moth-eye structure, and have completed the present invention.
  • the present invention has been made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
  • An optical body provided with a transparent substrate and a fine concavo-convex layer having a fine concavo-convex structure on at least one surface of the substrate.
  • the reflectance for light in the wavelength region of 400 nm to 950 nm is characterized in that the maximum value (Ra) is 1% or less and the wavelength when showing the minimum value (Rb) is 650 nm or more. ..
  • the total of the total transmittance (Tr ( ⁇ )) of the optical body with respect to the light in the wavelength region of 400 nm to 950 nm is 97% or more (RH ( ⁇ ) + Tr ( ⁇ ) ⁇ 97%).
  • the fine concavo-convex layer has a change rate of 20% or less in the uneven height of the fine concavo-convex structure after being subjected to the reflow treatment.
  • the optical body according to item 1. The method for manufacturing an optical body according to any one of (1) to (4) above.
  • the process of forming a fine concavo-convex structure on the curable resin applied on the substrate using a mold A step of peeling the mold from a fine concavo-convex layer made of a cured curable resin is provided.
  • the laminate including the microstructure layer and the substrate is subjected to electron beam treatment and / or heat treatment.
  • An optical device comprising the optical body according to any one of (1) to (4) above.
  • the optical device according to (7) which is an image pickup device or an image pickup module, or a sensor or a sensor module.
  • an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region and an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region.
  • FIGS. 1 to 5 are schematically shown at a scale and shape different from the actual ones.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of the optical body of the present invention.
  • the optical body 1 of the present invention includes a transparent substrate 10, a fine concavo-convex layer 20 formed on at least one surface of the substrate 10 and having a fine concavo-convex structure (so-called moth-eye structure) on the surface. It is an optical body 1 provided with.
  • the optical body 1 of the present invention has a maximum reflectance (Ra) of 1% or less with respect to light in the wavelength region of 400 nm to 950 nm, and has a reflectance in the relationship between the wavelength region of light and the reflectance. Is characterized in that the wavelength of light when becomes the minimum value (Rb) is 650 nm or more.
  • the maximum reflectance (Ra) is suppressed to 1% or less, so that when the optical body 1 is used as a sensor, it is normal. Since reflection can be suppressed not only in the visible light region used for image imaging but also in the near-infrared region used for sensing such as position and space recognition, it is possible to suppress the occurrence of ghosts and flares, which in turn makes it possible to suppress the occurrence of ghosts and flares. It is expected that the light receiving efficiency will be improved. From the same viewpoint, the maximum value (Ra) of the reflectance is preferably 0.8% or less, and more preferably 0.6% or less.
  • the reflectance with respect to the light incident on the optical body 1 can be measured using a commercially available spectrophotometer (for example, V-770 manufactured by JASCO).
  • the wavelength at which the minimum value of the reflectance is taken is set to red. It can be designed so that the reflectance in the region from red to near infrared can be suppressed by setting the region to the indicated wavelength band or more (650 nm or more). Therefore, the optical body 1 of the present invention can realize excellent antireflection performance in a wide wavelength band from 400 nm to 950 nm.
  • the fine concavo-convex layer 20 is formed on at least one surface of the substrate 10, but the other surface can be appropriately set according to the application and required characteristics.
  • the fine concavo-convex layer 20 can be applied, a multilayer film such as an antireflection filter, a band cut filter, or a band pass filter can be formed, or no treatment can be performed.
  • a coating such as a resin layer having a function or a film having a fine structure having a function different from the above-mentioned fine uneven structure.
  • the resin layer having a function includes, but is not limited to, a layer that absorbs or reflects a specific wavelength by containing a hard coat, a filler, a pigment, or the like.
  • Examples of the film having the fine structure include, but are not limited to, a wire grid polarizing element, a diffractive optical element, a microlens array, and the like.
  • the optical body 1 of the present invention has a front surface 1a or a back surface 1b from the viewpoint of achieving excellent antireflection performance on one surface and good transmittance or reflectance on the other surface.
  • either the front surface 1a or the back surface 1b of the optical body 1 may be the front surface or the back surface.
  • the front surface of the fine uneven layer 20 is the front surface 1a of the optical body 1, and the fine uneven layer of the substrate 10 is used.
  • the surface on the side where 20 is not formed is the back surface 1b of the optical body 1.
  • the high-reflectance surface (the front surface 1b of the optical body 1 in FIG. 1) has the maximum value of the normal reflectance for light in the wavelength region of 400 nm to 950 nm. (RH ( ⁇ )) and the total of the maximum value (Tr ( ⁇ )) of the light transmittance in the wavelength region of 400 nm to 950 nm incident from the high reflectance surface (RH ( ⁇ ) + Tr ( ⁇ )).
  • the surface having the highest maximum value of the regular reflectance is defined as the high reflectance surface.
  • a commercially available spectrophotometer for example, V-770 manufactured by JASCO
  • Tr ( ⁇ ) of the optical body 1 the transmittance at an incident angle of 0 ° can be measured under the condition of 250 nm to 1600 nm using a commercially available spectrophotometer (for example, V-770 manufactured by JASCO). can.
  • the method for adjusting the value of the reflectance of the optical body 1 of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately set in a desired range by controlling the production conditions by a known method. For example, as will be described later, by controlling the height H of the unevenness of the fine uneven layer 20, the values of R1, R2 and Rb of the optical body 1 can be adjusted to satisfy the above-mentioned relationship. ..
  • the optical body 1 of the present invention includes a substrate 10.
  • the substrate 10 is a transparent substrate.
  • transparent means that the transmittance of light having a wavelength belonging to the used band (visible light and near-infrared light band) is high, and for example, the transmittance of the light is 70%. It means that it is the above.
  • Examples of the material of the substrate 10 include various types of glass, quartz, crystal, sapphire, polymethyl methacrylate (PMMA), cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer and the like, but are not particularly limited, and are required for the optical body 1. It can be appropriately selected according to the performance and the like.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the surface shape of the substrate 10 is not particularly limited except that it has a plate shape, and can be appropriately selected according to the performance required for the optical body 1. ..
  • it may have a lenticular curved surface shape or the like.
  • the thickness of the substrate 10 is not particularly limited, and may be, for example, in the range of 0.1 to 2.0 mm.
  • the optical body 1 of the present invention further includes a fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure on the surface, which is formed on at least one surface of the substrate 10.
  • a fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure on the surface, which is formed on at least one surface of the substrate 10.
  • the arrangement of the fine concavo-convex structure of the fine concavo-convex layer 20 is not particularly limited.
  • the irregularities can be arranged in a hexagonal grid or a square grid, or can be randomly arranged.
  • the shape of the convex portion 21 is not particularly limited as long as it has a shape that can obtain desired optical characteristics, and may be a bullet type, a cone type, a columnar shape, a needle shape, or the like.
  • the shape of the concave portion means a shape formed by the inner wall of the convex portion 21.
  • the average unevenness height (depth of the concave portion) H of the fine unevenness is an important condition in obtaining excellent antireflection performance in a wide wavelength range, and specifically, the average of the fine unevenness.
  • the uneven height H is preferably 180 nm or more. This is because excellent antireflection performance can be more reliably realized in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region.
  • the average uneven height H of the fine irregularities is more preferably 190 nm or more, and further preferably 200 nm or more.
  • the average uneven height H of the fine uneven structure is preferably 300 nm or less from the viewpoint of mold releasability from the mold.
  • the uneven height H of the fine uneven structure is the distance from the bottom of the concave portion to the apex of the convex portion 21, and the average uneven height is several (for example, 5). It can be obtained by measuring the uneven height H of (places) and calculating the average.
  • the support portion 22 under the fine concavo-convex structure in which the fine concavo-convex structure of the fine concavo-convex layer 20 is not formed is not particularly limited, but when the linear expansion coefficients of the resin and the base material are different, the long-term reliability and the like are improved. Considering that if it is too thick, there is a concern that problems such as adhesion may occur, it is preferable to set the thickness to about 10 to 9000 nm.
  • all of the fine uneven structures formed on both sides of the fine uneven layer 20 have a concave-convex period (concave-convex pitch) P equal to or less than the wavelength of visible light. It is preferably 400 nm or less, more preferably 250 nm or less.
  • the concavo-convex period P of the fine concavo-convex structure is an arithmetic mean value of the distances between adjacent convex portions and recesses.
  • the concavo-convex period P of the fine concavo-convex structure can be obtained by cross-sectional observation with, for example, a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). Further, as a method of deriving the arithmetic mean value of the distance between the adjacent convex portions and the concave portions, for example, a combination of adjacent convex portions and / or a plurality of combinations of adjacent concave portions are picked up and each combination is obtained.
  • the period P of the fine concavo-convex structure formed on the fine concavo-convex layer 20 may be the same period P or different periods. However, even if the period P of the fine concavo-convex structure is different on each surface, it is preferable that the concavo-convex period is equal to or less than the wavelength of visible light.
  • the rate of change of the concavo-convex height H of the fine concavo-convex structure after the reflow treatment is preferably 20% or less.
  • the fine concavo-convex layer 20 may be shrunk by heat treatment such as reflow treatment, but the treatment makes the concavo-convex height H too low as compared with the initial stage, so that the desired antireflection property cannot be obtained. In some cases. Therefore, it is preferable to ensure the durability of the fine uneven structure so that the desired antireflection characteristics can be maintained even after the reflow treatment.
  • the rate of change of the unevenness height H of the fine uneven layer 20 is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and 10% or less. Is particularly preferable.
  • the rate of change of the unevenness height H of the fine uneven structure is obtained by measuring the average uneven height H of the fine uneven structure before and after the reflow treatment and calculating the rate (%) of the height change.
  • the reflow process is a process of surface mounting a device on a wafer bonding portion, and is generally a heat treatment process of a printed solder paste or ball grid array (BGA), and is usually a process. The heat treatment is performed at the maximum set temperature (about 180 to 270 ° C).
  • the material constituting the fine concavo-convex layer 20 is not particularly limited.
  • a curing reaction of an active energy ray-curable resin composition photocurable resin composition, electron beam-curable resin composition
  • a thermosetting resin composition or the like.
  • a resin composition that is cured by the above method and contains, for example, a polymerizable compound and a polymerization initiator can be used.
  • Examples of the polymerizable compound include (i) an esterified product obtained by reacting 1 mol of polyvalent alcohol with 2 mol or more of (meth) acrylic acid or a derivative thereof, and (ii) polyvalent alcohol. And an esterified product obtained from a polyvalent carboxylic acid or an anhydride thereof and (meth) acrylic acid or a derivative thereof, and the like can be used.
  • Examples of (i) include 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, 1,9-nonanediol di (meth) acrylate, and trimethylolpropane tri (meth).
  • Acrylate trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, glycerintri (meth) acrylate, dipentaerythritol penta (meth) acrylate, dipenta Examples thereof include erythritol hexa (meth) acrylate, tripenta erythritol hexa (meth) acrylate, tripenta erythritol hepta (meth) acrylate, acryloy monophorin, and urethane acrylate.
  • Examples of (ii) include polyvalent alcohols such as trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerin, and pentaerythritol, and malonic acid, succinic acid, adipic acid, glutaric acid, sebacic acid, fumaric acid, itaconic acid, and maleic anhydride.
  • Examples thereof include an esterified product obtained by reacting a polyvalent carboxylic acid or an anhydride thereof selected from the above with (meth) acrylic acid or a derivative thereof.
  • examples of the photopolymerization initiator include benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzyl, benzophenone and p-methoxybenzophenone.
  • examples of the electron beam polymerization initiator include benzophenone, 4,4-bis (diethylamino) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, methyl orthobenzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, and the like.
  • Thioxanthones such as t-butylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2,4-diethylthioxanthone, isopropylthioxanthone, 2,4-dichlorothioxanthone; diethoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one , Benzyldimethylketal, 1-hydroxycyclohexyl-phenylketone, 2-methyl-2-morpholino (4-thiomethylphenyl) propan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -Acetophenone such as butanone; benzophenone ether such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,
  • thermal polymerization initiator examples include methyl ethyl ketone peroxide, benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peroxyoctate, and t.
  • -Organic peroxides such as butylperoxybenzoate and lauroyl peroxide; azo compounds such as azobisisobutyronitrile; N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine as the organic peroxide.
  • azo compounds such as azobisisobutyronitrile
  • N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine examples thereof include a redox polymerization initiator in which an amine such as the above is combined.
  • photopolymerization initiators electron beam polymerization initiators, and thermal polymerization initiators may be used alone or in a desired combination.
  • the amount of the polymerization initiator is preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymerizable compound. Within such a range, the curing proceeds sufficiently, the molecular weight of the cured product becomes appropriate, and sufficient strength is obtained, and the cured product is colored due to the residue of the polymerization initiator and the like. No problem occurs.
  • the resin composition may contain a non-reactive polymer or an active energy ray sol-gel reactive component, if necessary, and may contain a thickener, a leveling agent, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, and a heat stabilizer. It can also contain various additives such as agents, solvents and inorganic fillers.
  • the fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure is formed on one surface of the substrate 10, but the other surface is also a layer having an antireflection function. It is also possible to form.
  • FIGS. 2 and 3 show an example in which the optical body 1 of the present invention is provided with a layer having an antireflection function on the other surface described above, respectively.
  • the optical body 1 of the present invention is provided with the fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure on one surface of the substrate 10, and is provided on the other surface of the substrate 10 according to the purpose of use.
  • a multi-layer antireflection film (multi-layer AR) 30 can also be formed.
  • the optical body 1 of the present invention can realize excellent antireflection performance even with respect to light from the side where the fine concavo-convex layer 20 is not provided.
  • the optical body 1 of the present invention may be provided with the fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure on both sides of the substrate 10.
  • the optical body 1 of the present invention can realize excellent antireflection performance even for light from the side where the fine concavo-convex layer 20 is not provided.
  • the fine concavo-convex layer 20 is provided on both surfaces of the substrate 10, the same fine concavo-convex layer 20 may be used, or different ones may be used.
  • Required performance for example, one surface of the optical body 1 of the present invention is required to have antireflection performance of light in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region, and the other surface is visible.
  • different fine concavo-convex layers 20 can be provided on the substrate 10.
  • the optical body 1 of the present invention may include an easy-adhesion layer and other layers in addition to the substrate 10 and the fine concavo-convex layer 20 described above, if necessary.
  • the easy-adhesion layer (not shown) can be provided between the substrate 10 and the fine concavo-convex layer 20 for the purpose of improving the adhesiveness.
  • the material of the easy-adhesion layer is not particularly limited, and the optimum material can be appropriately selected depending on the combination of the resin used for the substrate 10 and the fine concavo-convex layer 20.
  • a coating agent containing a general silane coupling agent, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a solvent and the like can be mentioned.
  • one or a plurality of refractive index adjusting layers may be laminated in order to suppress interfacial reflection.
  • the material of the refractive index adjusting layer include a layer made of a metal oxide and a coating agent containing a general silane coupling material, an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a solvent and the like.
  • the method for manufacturing the optical body 1 of the present invention is as shown in FIG. A step of forming a fine concavo-convex structure on the curable resin 20'coated on the substrate 10 by using a mold 40 having a fine concavo-convex shape 40a (FIGS. 4A and 4B).
  • the mold 40 is provided with a step (FIG. 4 (c)) of peeling the mold 40 from the laminate with the fine concavo-convex layer 20 made of a cured curable resin.
  • the curable resin 20' is coated on the substrate 10.
  • the step (FIG. 4 (a)) and the step of curing the curable resin (FIG. 4 (b)) in which the mold 40 having the fine concavo-convex shape 40a is in close contact with the curable resin are included.
  • the mold 40 has a fine uneven shape 40a. Since the mold 40 has the fine concavo-convex shape 40a, the fine concavo-convex structure can be transferred to the fine concavo-convex layer 20 without going through a complicated process.
  • the manufacturing method of the present invention is characterized in that the elastic modulus of the mold 40 is lower than the elastic modulus of the substrate 10.
  • the elastic modulus of the mold 40 is lower than the elastic modulus of the substrate of the substrate 10, the laminate (optical body 1) of the substrate 10 and the fine concavo-convex layer 20 made of a cured resin is obtained from the mold 40. Since the peeling becomes easy, the productivity can be improved without going through a complicated process.
  • the elastic modulus of the mold 40 is a tensile elastic modulus (Young's modulus) and can be measured by a commercially available measuring device.
  • a master master 50 having a fine concavo-convex structure 50a is prepared.
  • the master master 50 can be manufactured mainly by photolithography technology or cutting processing technology, but the detailed method is not particularly limited.
  • Examples of the material used for the master master include quartz and a substrate plated with Si or Ni-P, but the material is not particularly limited.
  • the produced master master 50 may be subjected to a process of forming a film on the surface by a method such as vapor deposition, sputtering, CVD, or coating in order to impart releasability.
  • a method such as vapor deposition, sputtering, CVD, or coating in order to impart releasability.
  • the replica mold 40 is manufactured by bringing the master master into close contact with the mold material 40'coated with the ultraviolet curable mold resin and peeling it off after curing.
  • the mold resin used here may be a resin that cures at room temperature or heat, or may be used as a single resin without using the mold material as a support. After production, a process of imparting releasability may be carried out in the same manner as the master master.
  • the mold 40 is pressed against the curable resin 20'applied on the substrate 10 to transfer the fine concavo-convex structure. Then, by curing the curable resin 20', a laminate of the substrate 10 and the cured product of the curable resin 20' (later the fine concavo-convex layer 20) can be formed.
  • the conditions for curing the curable resin 22' can be appropriately set according to the type of resin such as ultraviolet rays, heat, and humidity.
  • the type of the curable resin is the same as that described in the optical body 1 of the present invention.
  • the fine concavo-convex structure made of the substrate 10 and the cured resin This is a step of peeling the laminate with the layer 20.
  • the peeled laminate becomes the optical body 1 of the present invention described above as it is or after being processed.
  • the fine concavo-convex layer 20 can be subjected to ultraviolet rays, electron beam treatment, and / or heat treatment. If uncured components remain inside or on the surface of the fine concavo-convex layer 20 during manufacturing, the components segregate or elute during storage or use of the optical body, contaminating peripheral parts and devices and causing problems. Therefore, in order to suppress those concerns, it is a process of promoting and removing the cross-linking of the uncured components. Further, it is considered that the fluctuation of the optical characteristics after the reflow can be suppressed by removing the uncured component.
  • the electron beam treatment and the heat treatment may be carried out under conditions under which the uncured components can be crosslinked or removed, and the detailed conditions and the like are not particularly limited.
  • the optical device of the present invention is characterized by having the above-mentioned optical body.
  • the optical body of the present invention having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region, the optical characteristics in the wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region are improved. can.
  • optical device of the present invention is not particularly limited except that the above-mentioned optical body of the present invention is provided as a component, and other components are appropriately provided according to the type of device, required performance, and the like. Can be done.
  • the optical device is not particularly limited. Examples thereof include devices such as image sensors or image sensors, and devices such as sensors or sensor modules using infrared rays, etc., and smartphones, personal computers, portable game machines, televisions, video cameras, automobiles / airplanes equipped with these devices. Etc. are also included.
  • an optical body 1 of each sample is formed by forming a fine concavo-convex layer 20 made of a UV curable acrylic resin and having a fine concavo-convex structure on the surface on a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10. And said.
  • the UV curable acrylic resin contains 45% by mass of a monomer (“Aronix (registered trademark) M305” manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) and 20% by mass of an oligomer (“UV-1700” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.).
  • Table 1 shows the uneven height H of the fine concave-convex structure, the uneven formation pitch P, the arrangement of the concave-convex structure, and the diameter of the convex portion 21 of the obtained optical body sample.
  • a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10 having a fine concavo-convex layer 20 made of a UV-curable acrylic resin and having a fine concavo-convex structure on the surface formed on both sides of the glass substrate (BK7) 10 is an optical body of each sample. It was set to 1.
  • the UV curable acrylic resin contains 45% by mass of a monomer (“Aronix (registered trademark) M305” manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) and 20% by mass of an oligomer (“UV-1700” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.).
  • Table 1 shows the uneven height H of the fine concave-convex structure, the uneven formation pitch P, the arrangement of the concave-convex structure, and the diameter of the convex portion 21 of the obtained optical body sample.
  • Example 5 As shown in FIG. 2, a fine concavo-convex layer 20 having a fine concavo-convex structure made of a UV curable acrylic resin is formed on the surface of a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10 and vacuum-deposited on the back surface of the glass substrate 10.
  • the optical body 1 of the sample was obtained by forming a film of SiO 2 : 95 nm, Al 2 O 3 : 85 nm, ZrO 2 : 135 nm, and MgF 2: 100 nm (multilayer AR1).
  • the UV curable acrylic resin contains 45% by mass of a monomer (“Aronix (registered trademark) M305” manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) and 20% by mass of an oligomer (“UV-1700” manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.). , 5% by mass of a reactive diluent (“DMAA®” manufactured by KJ Chemicals Co., Ltd.) and a photopolymerization initiator (“Irgacure 184” manufactured by IGM Resins BV), and cured by ultraviolet irradiation. It is a thing.
  • Table 1 shows the uneven height H of the fine concave-convex structure, the uneven formation pitch P, the arrangement of the concave-convex structure, and the diameter of the convex portion 21 of the obtained optical body sample.
  • Comparative Examples 2 and 4 In Comparative Example 2, SiO 2 : 95 nm, SiO 2 : 85 nm, ZrO 2 : 135 nm, and MgF 2 : 100 nm (multilayer AR1) were formed on a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10 by vacuum deposition. Was designated as the sample optical body 1.
  • Al 2 O 3 15 nm, SiO 2 : 30 nm, Al 2 O 3 : 140 nm, SiO 2 : 40 nm, Al 2 by vacuum vapor deposition on a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10.
  • Comparative Examples 3 and 5 In Comparative Examples 3 and 5) In Comparative Example 3, SiO 2 : 95 nm, Al 2 O 3 : 85 nm, ZrO 2 : 135 nm, and MgF 2 : 100 nm (multilayer AR1) were formed on both sides of a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10 by vacuum deposition. The sample optical body 1 was used as the sample. In Comparative Example 5, Al 2 O 3 : 15 nm, SiO 2 : 30 nm, Al 2 O 3 : 140 nm, SiO 2 : 40 nm, Al by vacuum deposition on both sides of a 0.9 mm glass substrate (BK7) 10.
  • a sample having 2 O 3 : 20 nm, SiO 2 : 145 nm, Al 2 O 3 : 95 nm, ZrO 2 : 135 nm, and MgF 2 : 120 nm (multilayer AR2) formed was used as the sample optical body 1.
  • Reflectance evaluation Table 1 shows the wavelengths at which the maximum value (Ra) and the minimum value (Rb) of the reflectance of the optical body sample with respect to light of 400 to 950 nm on the front surface and the back surface are shown.
  • the reflectance of each wavelength was measured with a spectrophotometer (V-770 manufactured by JASCO), and when measuring, the back surface was blackened in order to measure the reflectance of only the front surface. Further, for the samples of the optical bodies of Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 4, graphs showing the reflectance for each wavelength are created and shown in FIGS. 6, 7 and 8, respectively.
  • an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region and an optical body having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from the visible light region to the near infrared region.
  • Optical body 10 Substrate 20 Fine concavo-convex layer 21 Convex part 22 Support part 30 Multi-layer antireflection film 40 Mold 40a Fine concavo-convex shape 40'Mold material 50 Master master P Fine concavo-convex structure concavo-convex period H Fine concavo-convex structure unevenness height

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Abstract

可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体を提供することを目的とする。　上記課題を解決するべく、本発明は、透明な基板１０と、該基板１０の少なくとも一方の表面に、微細凹凸構造を有する微細凹凸層２０を具備する光学体１であって、　400nm～950nmの波長領域の光に対する反射率は、最大値（Ｒａ）が1％以下であり、且つ、極小値（Ｒｂ）を示すときの波長が650nm以上であることを特徴とする。

Description

光学体、光学体の製造方法及び光学デバイス
　本発明は、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体を、煩雑な工程を経ることなく、低コストに製造できる光学体の製造方法、並びに、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲での視認性に優れた光学デバイス、に関するものである。
　近年、スマートフォンや、自動車、監視機器等の分野において、イメージセンサーや赤外線センサー等のセンサー技術が多く用いられている。例えば、従来のイメージセンサーでは、ＲＧＢ（赤、緑、青）の波長領域を有する光（可視光領域の光）のみを受光することが一般的であったが、より高いセンシング性能を得るため、可視光領域だけでなく近赤外領域の光についても受光できる技術の要求が高まっている。ただし、イメージセンサーに用いられるシリコン受光素子では、近赤外の波長領域の光は、可視光領域の光に比べて受光感度が悪くなることが知られており、センシング性能を高めるため、センサーチップや周辺の光学系等において種々の技術が開発されている。
　一般的に、周辺の光学系においては、可視光領域の反射を抑えるように設計した反射防止多層膜をレンズやカバーガラスに形成する技術が知られている。この反射防止多層膜を、可視光だけでなく近赤外領域まで対応できるように設計すると、可視光領域のみに対して設計した反射防止膜よりも反射防止特性が悪化することになる。つまり、反射防止多層膜については、波長帯域の広さと反射防止性能とがトレードオフの関係になってしまう。
　また、反射防止できる波長領域を広げるためには、必要となる層数や総膜厚が厚くなるため、真空成膜の時間増加によるコストアップや、膜応力増加による剥がれなどの信頼性不足が懸念される。
　また、上記の多層膜方式以外の反射防止技術としては、カバーガラスの表面に微細凹凸形状（モスアイ構造）を形成することが知られている。
　例えば、特許文献１には、電子素子モジュール及び電子機器において、エッチング等によって形成された微細凹凸構造を有するカバーガラスを設ける技術が開示されている。
特開２０１０－１５３５１２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されたカバーガラスのように、従来の微細凹凸構造を有する反射防止技術では、近赤外領域の波長をもった光に対して十分な反射防止性能を実現できていなかった。
　また、特許文献１に記載された技術では、ガラス板（基板）に対して直接エッチング等の処理を施すことによって微細凹凸構造を形成していることから、製造時の手間やコストが大きく、大量生産できないという課題もあった。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体を、煩雑な工程を経ることなく、低コストに製造できる光学体の製造方法、並びに、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲での光学特性に優れた光学デバイスを提供することを目的とする。
　本発明者らは、透明な基板と、該基板の少なくとも片面に形成された、表面に微細凹凸構造を有する微細凹凸層と、を備える光学体について、上記の課題を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、400nm～950nmの波長領域の光に対する反射率について、最大値（Ｒａ）を小さくするとともに、極小値（Ｒｂ）をとなる際の波長が長波長域となるように制御することによって、従来のモスアイ構造のような反射防止構造では実現できなかった、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下の通りである。
（１）透明な基板と、該基板の少なくとも一方の表面に、微細凹凸構造を有する微細凹凸層を具備する光学体であって、
　400nm～950nmの波長領域の光に対する反射率は、最大値（Ｒａ）が1％以下であり、且つ、極小値（Ｒｂ）を示すときの波長が650nm以上であることを特徴とする、光学体。
（２）前記光学体の表面又は裏面のうち反射率が高い側の面（高反射率面）の、400nm～950nmの波長領域の光に対する正反射率の最大値（ＲＨ（λ））と、400nm～950nmの波長領域の光に対する前記光学体の透過率の最大値（Ｔｒ（λ））との合計が、97％以上（ＲＨ（λ）＋Ｔｒ（λ）≧97％）であることを特徴とする、（１）に記載の光学体。
（３）前記微細凹凸構造の、平均凹凸高さが180nm以上であることを特徴とする、請求項（１）又は（２）に記載の光学体。
（４）前記微細凹凸層は、リフロー処理が施された後の前記微細凹凸構造の凹凸高さの変化率が、20％以下であることを特徴とする、（１）～（３）のいずれか１項に記載の光学体。
（５）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の光学体を製造する方法であって、
　モールドを用いて、基板上に塗布された硬化性樹脂に微細凹凸構造を形成する工程と、
　前記モールドを、硬化した硬化性樹脂からなる微細凹凸層から剥離する工程と、を備え、
　前記モールドの弾性率が、前記基板の弾性率以下であることを特徴とする、光学体の製造方法。
（６）前記モールドを、前記硬化した硬化性樹脂からなる微細凹凸層から剥離した後、前記微細構造層と前記基板とを備える積層体に対して、電子線処理及び／又は加熱処理を施すことを特徴とする、（５）記載の光学体の製造方法。
（７）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の光学体を有することを特徴とする、光学デバイス。
（８）　撮像素子若しくは撮像モジュール、又は、センサー若しくはセンサーモジュールであることを特徴とする、（７）に記載の光学デバイス。
　本発明によれば、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体を、煩雑な工程を経ることなく、低コストに製造できる光学体の製造方法、並びに、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲での光学特性に優れた光学デバイスを提供することが可能となる。
本発明の光学体の一実施形態を模式的に説明した断面図である。 本発明の光学体の他の実施形態を模式的に説明した断面図である。 本発明の光学体の他の実施形態を模式的に説明した断面図である。 本発明の光学体を製造する方法の一例を示したフロー図である。 微細凹凸形状を有するモールドを製造する工程の一例を示したフロー図である。 実施例１の光学体の、波長に応じた反射率の大きさを示したグラフである。 比較例２の光学体の、波長に応じた反射率の大きさを示したグラフである。 比較例４の光学体の、波長に応じた反射率の大きさを示したグラフである。
　以下、本発明の実施形態の一例について、必要に応じて図面を用いながら具体的に説明する。なお、図１～５の中で開示した各部材については、説明の便宜のため、実際とは異なる縮尺及び形状で、模式的に表している。
＜光学体＞
　まず、本発明の光学体の一実施形態について説明する。図１は、本発明の光学体の一実施形態を模式的に示した断面図である。
　本発明の光学体１は、図１に示すように、透明な基板１０と、該基板１０の少なくとも片面に形成された、表面に微細凹凸構造（いわゆるモスアイ構造）を有する微細凹凸層２０と、を備える光学体１である。
　そして、本発明の光学体１は、400nm～950nmの波長領域の光に対する反射率の最大値（Ｒａ）が1％以下であり、且つ、光の波長領域と反射率との関係において、反射率が極小値（Ｒｂ）となるときの光の波長が650nm以上であることを特徴とする。
　400nm～950nmの波長領域の光が光学体１の表面に入射した際の、反射率の最大値（Ｒａ）を1％以下と低く抑えることによって、光学体１をセンサーに用いた際、通常の画像イメージングに用いられる可視光領域だけでなく、位置、空間認識等のセンシングに用いられる近赤外領域においても、反射の抑制が可能となるため、ゴーストやフレアの発生を抑えることができ、ひいては受光効率の向上を期待できる。
　また、同様の観点から、前記反射率の最大値（Ｒａ）は、0.8％以下であることが好ましく、0.6％以下であることがより好ましい。
　ここで、光学体１に入射した光に対する反射率については、市販の分光光度計（例えば、JASCO製V-770）を用いて測定することができる。
　さらに、本発明の光学体１は、光の波長領域と反射率との関係（横軸に波長、縦軸に反射率を取ったグラフ）について、反射率の極小値をとる波長を、赤色を示す波長帯域以上（650nm以上）の領域とすることによって、赤色から近赤外までの領域における反射率を抑えることができるように設計できる。そのため、本発明の光学体１は、400nm～950nmまでの広い波長帯域における優れた反射防止性能を実現できる。
　また、本発明の光学体１については、前記基板１０の少なくとも一方の表面に前記微細凹凸層２０を形成するが、他方の面については、用途や要求特性に応じて、適宜設定できる。例えば、一方の面と同様に、前記微細凹凸層２０を施すこともできるし、反射防止フィルターやバンドカットフィルター、バンドパスフィルターのような多層膜を形成したり、無処理とすることもできる。さらに、機能を有する樹脂層等のコーティングや、上述した微細凹凸構造とは異なる機能を有する微細構造を有する膜を形成することも可能である。機能を有する樹脂層としては、ハードコート、フィラーや顔料などを含有することで特定波長を吸収したり反射する層等であるが、この限りではない。前記微細構造を有する膜としては、例えばワイヤーグリッド偏光素子や、回折光学素子、マイクロレンズアレイ等が挙げられるがこの限りではない。
　さらにまた、本発明の光学体１については、一方の面で優れた反射防止性能を実現しつつ、他方の面では良好な透過性又は反射率が得られる観点から、表面１ａ又は裏面１ｂの、反射率が高い側の面（高反射率面）の正反射率（ＲＨ（λ））と、400nm～950nmの波長領域の光に対する光学体１の透過率（Ｔｒ（λ））との合計が、97％以上（ＲＨ（λ）＋Ｔｒ（λ）≧97％）であることが好ましい。
　ここで、前記光学体１の表面１ａ及び裏面１ｂについては、どちらが表面でも裏面でも良く、図１では、前記微細凹凸層２０の表面を光学体１の表面１ａとし、前記基板１０の微細凹凸層２０が形成されていない側の面を光学体１の裏面１ｂとしている。
　前記光学体１の表面１ａ及び裏面１ｂのうち、反射率が高い高反射率面（図１では、光学体１の表面１ｂ）について、400nm～950nmの波長領域の光に対する正反射率の最大値（ＲＨ（λ））と、該高反射率面から入射される400nm～950nmの波長領域の光の透過率の最大値（Ｔｒ（λ））との合計（ＲＨ（λ）＋Ｔｒ（λ））を97％以上と高くすることによって、優れた反射防止抑制及び透過特性を得ることが可能となる。
　なお、前記光学体１の表面１ａと裏面１ｂの、高反射率面を決めるための反射率の比較については、正反射率の最大値が高いほうの面を、高反射率面としている。
　なお、前記光学体１の表面又は裏面の反射率については、市販の分光光度計（例えば、JASCO製　V-770）を用いて、250nm～1600nmの波長の5°の正反射率を測定している。
　また、前記光学体１のＴｒ（λ）についても、市販の分光光度計（例えば、JASCO製V-770）を用いて、入射角0°の透過率を250nm～1600nmの条件で測定することができる。
　ここで、本発明の光学体１の反射率の値を調整するための方法については、特に限定はされず、製造条件を公知の方法によって制御することで、所望の範囲に適宜設定できる。例えば、後述するように、前記微細凹凸層２０の凹凸の高さＨを制御することによって、光学体１のＲ１、Ｒ２及びＲｂの値を調整し、上述の関係を満たすようにすることができる。
　以下、本発明の光学体の一実施形態の構成部材について説明する。
（基板）
　本発明の光学体１は、図１に示すように、基板１０を備える。
　ここで、前記基板１０は、透明な基板である。透明な基板を用いることで、光の透過性等に悪影響を与えることがない。
　なお、本明細書において「透明」とは、使用帯域（可視光及び近赤外光の帯域）に属する波長の光の透過率が高いことを意味し、例えば、当該光の透過率が70％以上であることを意味する。
　前記基板１０の材料としては、例えば、各種ガラス、石英、水晶、サファイア、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等が挙げられるが特に限定されず、光学体１に要求される性能等に応じて適宜選択することができる。
　また、前記基板１０の表面形状については、図１及び図２に示すように、板状であること以外は特に限定されず光学体１に要求される性能等に応じて適宜選択することができる。例えば、レンズ状の曲面形状等とすることができる。
　さらに、前記基板１０の厚さについても、特に限定はされず、例えば0.1～2.0mmの範囲とすることができる。
（微細凹凸層）
　本発明の光学体１は、図１に示すように、前記基板１０の少なくとも片面に形成された、表面に微細凹凸構造を有する微細凹凸層２０を、さらに備える。
　そして、前記微細凹凸層２０を有することによって、反射光の発生を抑えることができ、本発明の光学体１の反射防止性能を高めることが可能となる。
　前記微細凹凸層２０の微細凹凸構造の配置は特に限定はされない。例えば、図１に示すように、凹凸を、六方格子状や、正方格子状に配置することができるし、また、ランダムに配置することも可能である。
 さらに、凸部２１の形状についても、所望の光学特性が得られる形状であれば特に制限はなく、砲弾型、錐体型、柱状、針状などであってもよい。なお、凹部の形状とは、凸部２１の内壁によって形成される形状を意味する。
　ここで、前記微細凹凸の平均凹凸高さ（凹部の深さ）Ｈについては、広い波長範囲で優れた反射防止性能を得る点で重要な条件であり、具体的には、前記微細凹凸の平均凹凸高さＨが180nm以上であることが好ましい。可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を、より確実に実現できることができるためである。同様の観点から、前記微細凹凸の平均凹凸高さＨは、190nm以上であることがより好ましく、200nm以上であることがさらに好ましい。
　また、前記微細凹凸構造の平均凹凸高さＨは、モールドからの離型性の観点から、300nm以下であることが好ましい。
　なお、前記微細凹凸構造の凹凸高さＨについては、図１に示すように、凹部の底から凸部２１の頂点までの距離のことであり、平均凹凸高さについては、いくつか（例えば5カ所）の凹凸高さＨを測定し、平均を算出することで得ることができる。
　また、前記微細凹凸層２０の微細凹凸構造が形成されていない微細凹凸構造下の支持部分２２については、特に制限されないが、樹脂と基材との線膨張係数が異なる場合、長期信頼性等において厚すぎると密着性などに不具合は発生する懸念もあることを鑑みると、厚さを10～9000nm程度とすることが良い。
　また、前記微細凹凸層２０の両面に形成された微細凹凸構造は、いずれも可視光線の波長以下、の凹凸周期（凹凸ピッチ）Ｐを有することが好ましい。好ましくは400nm以下、より好ましくは250nm以下とする。前記微細構造配置が整列配置された場合、凹凸ピッチが大きいと、入射光角度によっては構造配置に起因する反射回折光が発生し撮像品質に影響を与える懸念がある。
　なお、前記微細凹凸構造の凹凸周期Ｐは、隣り合う凸部間及び凹部間の距離の算術平均値である。前記微細凹凸構造の凹凸周期Ｐは、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などによる断面観察にて得ることが可能である。
　また、隣り合う凸部間及び凹部間の距離の算術平均値を導出する方法としては、例えば、隣り合う凸部の組み合わせ、及び／又は、隣り合う凹部の組み合わせをそれぞれ複数個ピックアップし、各組み合わせを構成する凸部間の距離および凹部間の距離を測定し、測定値を平均する方法が挙げられる。
　なお、前記微細凹凸層２０に形成された微細凹凸構造の周期Ｐは、図１に示すように、いずれも同じ周期Ｐでも良いし、異なる周期とすることもできる。ただし、微細凹凸構造の周期Ｐが、それぞれの面で異なる場合であっても、いずれも可視光線の波長以下の凹凸周期とすることが好ましい。
　さらに、前記微細凹凸層２０については、リフロー処理が施された後の、前記微細凹凸構造の凹凸高さＨの変化率が、20％以下であることが好ましい。前記微細凹凸層２０は、材料によってはリフロー処理のような熱処理により収縮することが考えられるが、処理により凹凸高さＨが初期と比較して低くなり過ぎるで所望の反射防止特性が得られなくなる場合もある。そのため、前記微細凹凸凹凸構造について、リフロー処理後でも所望の反射防止特性を維持し得る耐久性を確保することが好ましい。そして、所望の反射防止特性を維持するためには、前記微細凹凸層２０の凹凸高さＨの変化率を20％以下にすることが好ましく、15％以下とすることがより好ましく、10％以下とすることが特に好ましい。
　なお、前記微細凹凸構造の凹凸高さＨの変化率とは、リフロー処理前後の前記微細凹凸構造の平均凹凸高さＨを測定し、高さ変化の割合（％）を算出したものである。
　また、前記リフロー処理とは、基板接合部に対してデバイス表面実装を行うプロセスであり、一般的には印刷された半田ペーストやボールグリッドアレイ(BGA)の熱処理工程のことであり、通常、プロセスの最高到達設定温度（180～270℃程度）での熱処理が行われる。
　ここで、前記微細凹凸層２０を構成する材料については、特に限定はされない。例えば、微細凹凸層２０の成形性の観点からは、活性エネルギー線硬化性樹脂組成物（光硬化性樹脂組成物、電子線硬化性樹脂組成物）、熱硬化性樹脂組成物等の、硬化反応により硬化する樹脂組成物であって、例えば重合性化合物と重合開始剤とを含有する樹脂組成物を用いることができる。
　重合性化合物としては、例えば、（ｉ）１モルの多価アルコールに対して、２モル以上の比率の（メタ）アクリル酸又はその誘導体を反応させて得られるエステル化物、（ｉｉ）多価アルコールと、多価カルボン酸又はその無水物と、（メタ）アクリル酸又はその誘導体とから得られるエステル化物、等を使用できる。
　上記（ｉ）としては、１，４－ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６－ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９－ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ（メタ）アクリレート、アクリロイモノフォリン、ウレタンアクリレート等が挙げられる。
　上記（ｉｉ）としては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、グルタル酸、セバシン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸等から選ばれる多価カルボン酸又はその無水物と、（メタ）アクリル酸又はその誘導体を反応させて得られるエステル化物等が挙げられる。
　これら重合性化合物は、１種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
　さらに、前記樹脂組成物が光硬化性の場合には、光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノン、ｐ－メトキシベンゾフェノン、２，２－ジエトキシアセトフェノン、α，α－ジメトキシ－α－フェニルアセトフェノン、メチルフェニルグリオキシレート、エチルフェニルグリオキシレート、４，４’－ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、１－ヒドロキシーシクロヘキシルーフェニルーケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン等のカルボニル化合物；テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等の硫黄化合物；２，４，６－トリメチルベンゾイルージフェニルーフォスフィンオキサイド、ベンゾイルジエトキシフォスフィンオキサイド；などが挙げられ、これらのうち１種以上を使用できる。
　電子線硬化性の場合には、電子線重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、４，４－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、２，４，６－トリメチルベンゾフェノン、メチルオルソベンゾイルベンゾエート、４－フェニルベンゾフェノン、ｔ－ブチルアントラキノン、２－エチルアントラキノン、２，４－ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、２，４－ジクロロチオキサントン等のチオキサントン；ジエトキシアセトフェノン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オン、ベンジルジメチルケタール、１－ヒドロキシシクロヘキシル－フェニルケトン、２－メチル－２－モルホリノ（４－チオメチルフェニル）プロパン－１－オン、２－ベンジル－２－ジメチルアミノ－１－（４－モルホリノフェニル）－ブタノン等のアセトフェノン；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル；２，４，６－トリメチルベンゾイルジフェニルホ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ホスフィンオキサイド、ビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）－フェニルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィンオキサイド；メチルベンゾイルホルメート、１，７－ビスアクリジニルヘプタン、９－フェニルアクリジンなどが挙げられ、これらのうち１種以上を使用できる。
　熱硬化性の場合には、熱重合開始剤としては、例えばメチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ－ブチルパーオキシオクトエート、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、ラウロイルパーオキサイド等の有機過酸化物；アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系化合物；前記有機過酸化物にＮ，Ｎ－ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ－ジメチル－ｐ－トルイジン等のアミンを組み合わせたレドックス重合開始剤等が挙げられる。
　これらの光重合開始剤、電子線重合開始剤、熱重合開始剤は単独で使用してもよく、これらを所望に組み合わせて用いてもよい。
　また、重合開始剤の量は、重合性化合物100質量部に対し0.01～10質量部が好ましい。このような範囲であると、硬化が充分に進行するとともに、硬化物の分子量が適切となって充分な強度が得られ、また、重合開始剤の残留物等のために硬化物が着色するなどの問題も生じない。
　さらに、前記樹脂組成物には、必要に応じて、非反応性のポリマーや活性エネルギー線ゾルゲル反応性成分を含むことができ、増粘剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、溶剤、無機フィラー等の各種添加剤を含むこともできる。
　本発明の光学体１は、図１に示すように、基板１０の片面に、微細凹凸構造を有する前記微細凹凸層２０が形成されているが、他方の面にも、反射防止機能を有する層を形成することも可能である。
　ここで、図２及び図３には、それぞれ、本発明の光学体１において、上述した他方の面に反射防止機能を有する層を設けた例を示している。
　本発明の光学体１は、図２に示すように、前記基板１０の片面に、微細凹凸構造を有する前記微細凹凸層２０を設けるとともに、使用の目的に従って、前記基板１０の他方の面に、多層反射防止膜（多層ＡＲ）３０を形成することもできる。例えば、前記微細凹凸層２０は耐擦傷性や耐汚染性に懸念があるため、一般的に、表面が暴露し且つ汚染の可能性がある場所での使用は困難な場合があり、暴露する側に多層反射防止膜のような高耐久性のある施すことができる。
本発明の光学体１は、図２に示すような実施形態とすることで、前記微細凹凸層２０を設けていない側からの光に対しても、優れた反射防止性能を実現できる。
　また、本発明の光学体１は、図３に示すように、前記基板１０の両面に、微細凹凸構造を有する前記微細凹凸層２０を設けることもできる。この場合、本発明の光学体１は、前記微細凹凸層２０を設けていない側からの光に対しても、優れた反射防止性能を実現できる。なお、前記微細凹凸層２０が前記基板１０の両面に設けられる場合、前記微細凹凸層２０は、同じものを用いても良いし、異なるものを用いることもできる。要求される性能、例えば、本発明の光学体１の一方の面については、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲の光の反射防止性能が要求され、他方の面については、可視光領域の光のみの反射が要求されるような場合には、それぞれ異なる微細凹凸層２０を前記基板１０に設けることができる。
（その他の層）
　また、本発明の光学体１は、必要に応じて、上述した基板１０及び微細凹凸層２０に加えて、易接着層や、その他の層も含むことも可能である。
　例えば、前記易接着層（図示せず）については、接着性を高めることを目的として、前記基板１０と前記微細凹凸層２０との間に設けることができる。
　なお、前記易接着層の材料については、特に限定はされず、基板１０と微細凹凸層２０に用いられる樹脂の組合せに依存して適宜最適な材料を選定することが可能である。例えば、一般的なシランカップリング剤、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、溶媒等を含有するコーティング剤が挙げられる。
また、前記基板１０と前記微細凹凸層２０に用いられる材料（樹脂）の間に屈折率差がある場合、界面反射を抑制するために屈折率調整層を１層又は複数層、積層させることも可能である。前記屈折率調整層の材料としては、金属酸化物からなる層や、一般的なシランカップリング材剤、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、溶媒等を含有するコーティング剤が挙げられる。
＜光学体の製造方法＞
　次に、本発明の光学体１の製造方法について説明する。
　本発明の光学体１の製造方法は、図４に示すように、
　微細凹凸形状４０ａを有するモールド４０を用いて、基板１０上に塗布された硬化性樹脂２０’に微細凹凸構造を形成する工程（図４（ａ）及び（ｂ））と、
　前記モールド４０を、硬化した硬化性樹脂からなる微細凹凸層２０との積層体から剥離する工程（図４（ｃ））と、を備える。
　上記工程（図４（ａ）～（ｃ））を経ることで、本発明の光学体１を、煩雑な工程を経ることなく、低コストに製造できる。
　本発明の光学体１の製造方法のうち、前記微細凹凸構造を形成する工程（図４（ａ）及び（ｂ））については、具体的には、基板１０上に硬化性樹脂２０’を塗布する工程（図４（ａ））、及び、微細凹凸形状４０ａを有するモールド４０を前記硬化性樹脂に密着させた状態で、硬化性樹脂を硬化させる工程（図４（ｂ））を含む。
　図４（ａ）に示すように、前記モールド４０については、微細凹凸形状４０ａを有する。前記モールド４０が微細凹凸形状４０ａを有することによって、煩雑な工程を経ることなく、前記微細凹凸層２０へ微細凹凸構造を転写することができる。
　そして、本発明の製造方法では、前記モールド４０の弾性率が、前記基板１０の弾性率よりも低いことを特徴とする。前記硬化性樹脂に密着させた状態で、硬化性樹脂を硬化させる際や、モールドを硬化した硬化性樹脂から剥離する際の加工時（必要に応じて熱がかかっている場合も含む）における、前記モールド４０の弾性率が前記基板１０の基板の弾性率よりも低いことで、前記基板１０と硬化した樹脂からなる微細凹凸層２０との積層体（光学体１）の、前記モールド４０からの剥離が容易になるため、煩雑な工程を経ることなく、生産性を高めることができる。なお、前記モールド４０の弾性率については、引張弾性率（ヤング率）のことであり、市販の測定装置によって測定可能である。
　ここで、前記モールド４０の一般的な製造方法の一例について、図５を用いて説明する。
　まず、微細凹凸構造５０ａを有するマスター原盤５０を準備する。マスター原盤５０は、主にフォトリソグラフィ技術や切削加工技術で製作することが可能であるが詳細な方法は特に限定はしない。マスター原盤に使用される材料としては、石英や、Ｓｉ，Ｎｉ－Ｐメッキを施した基板などが挙げられるが、特に限定はされない。
　製作したマスター原盤５０に、離型性を付与するために蒸着、スパッタ、ＣＶＤ、塗布などの方法で表面に被膜を形成するプロセスを実施してもよい。
　図５では、上記マスター原盤を紫外線硬化性モールド樹脂を塗布したモールド材料４０‘に密着させ、硬化後に剥離することでレプリカのモールド４０を製作している。ここで使用するモールド樹脂は常温や熱硬化する樹脂で良いし、モールド材料を支体とせず、樹脂単体で使用してもよい。製作後、マスター原盤と同様に、離型性を付与するプロセスを実施しても良い。
　前記硬化性樹脂２０’を硬化させる工程については、図４（ｂ）に示すように、前記基板１０上に塗布した前記硬化性樹脂２０’に、前記モールド４０を押圧し、微細凹凸構造を転写した後、前記硬化性樹脂２０’を硬化させることで、基板１０と前記硬化性樹脂２０’の硬化物（後の微細凹凸層２０）との積層体を形成できる。
　なお、前記硬化性樹脂２２’を硬化させる条件については、紫外線、熱、湿気等、樹脂の種類に応じて適宜設定することができる。また、前記硬化性樹脂の種類については、本発明の光学体１の中で説明した内容と同様である。
　前記モールド４０から、前記基板１０と硬化した樹脂からなる微細凹凸層２０との積層体を剥離させる工程については、図４（ｃ）に示すように、前記基板１０と硬化した樹脂からなる微細凹凸層２０との積層体を剥離する工程である。剥離した積層体は、そのまま又は加工を施した後、上述した本発明の光学体１となる。
　また、本発明の製造方法では、前記モールド４０から前記積層体を剥離させた後、前記微細凹凸層２０に対して、紫外線や電子線処理及び／又は加熱処理を施すこともできる。製造時に、前記微細凹凸層２０の内部や表面に未硬化成分が残存している場合、光学体の保管時又は使用時に成分が偏析や溶出することで周辺の部品やデバイスを汚染し不具合を発生する懸念があるため、それらの懸念を抑制するために未硬化成分の架橋促進を図り、除去する処理である。また、未硬化成分除去することでリフロー後の光学特性の変動も抑制し得ると考えられる。
　なお、前記電子線処理及び前記加熱処理については、未硬化成分の架橋又は除去できる条件で実施されればよく、詳細な条件等については、特に限定はされない。
＜光学デバイス＞
　本発明の光学デバイスは、上述した光学体を有することを特徴とする。可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する本発明の光学体を用いることにより、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲での光学特性を向上できる。
　なお、本発明の光学デバイスは、上述した本発明の光学体を部品として備えること以外は特に限定はされず、デバイスの種類や、要求される性能等に応じて、他の部品を適宜備えることができる。
　ここで、前記光学デバイスについては、特に限定はされない。例えば、撮像素子若しくは撮像モジュール等のデバイス、赤外線等を用いたセンサー若しくはセンサーモジュール等のデバイスが挙げられ、これらのデバイスを備えた、スマートフォン、パソコン、ポータブルゲーム機、テレビ、ビデオカメラ、自動車・飛行機等の移動手段等も含まれる。
　次に、本発明を実施例に基づき具体的に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１～５、比較例１～８＞
　以下に記載するように、種々の条件で各サンプルの光学体を作製し、その光学特性を評価した。
（実施例１～３、比較例６～８）
　図１に示すように、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０上に、ＵＶ硬化型アクリル樹脂からなる、表面に微細凹凸構造を有する微細凹凸層２０を形成したものを、各サンプルの光学体１とした。
　なお、前記ＵＶ硬化型アクリル樹脂は、モノマー（東亞合成株式会社製「アロニックス（登録商標）Ｍ３０５」）を45質量％、オリゴマー（日本合成化学工業株式会社製「ＵＶ－１７００」）を20質量％、反応性希釈剤（ＫＪケミカルズ株式会社製「ＤＭＡＡ（登録商標）」）及び光重合開始剤（IGM Resins B.V.製「イルガキュア１８４」）を5質量％、を含む樹脂組成物を紫外線照射により硬化させたものである。
　得られた光学体のサンプルの、微細凹凸構造の凹凸高さＨ、凹凸の形成ピッチＰ、凹凸構造の配置、及び、凸部２１の直径、については表１に示す。
（実施例４）
　図３に示すように、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０の両面に、ＵＶ硬化型アクリル樹脂からなる、表面に微細凹凸構造を有する微細凹凸層２０を形成したものを、各サンプルの光学体１とした。
　なお、前記ＵＶ硬化型アクリル樹脂は、モノマー（東亞合成株式会社製「アロニックス（登録商標）Ｍ３０５」）を45質量％、オリゴマー（日本合成化学工業株式会社製「ＵＶ－１７００」）を20質量％、反応性希釈剤（ＫＪケミカルズ株式会社製「ＤＭＡＡ（登録商標）」）及び光重合開始剤（IGM Resins B.V.製「イルガキュア１８４」）を5質量％、を含む樹脂組成物を紫外線照射により硬化させたものである。
　得られた光学体のサンプルの、微細凹凸構造の凹凸高さＨ、凹凸の形成ピッチＰ、凹凸構造の配置、及び、凸部２１の直径、については表１に示す。
（実施例５）
　図２に示すように、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０の表面に、ＵＶ硬化型アクリル樹脂からなる、微細凹凸構造を有する微細凹凸層２０を形成し、ガラス基板１０の裏面に、真空蒸着によって、SiO2:95nm、Al2O3:85nm、ZrO2:135nm、MgF2:100nm（多層ＡＲ１）を成膜したものを、サンプルの光学体１とした。
　なお、前記ＵＶ硬化型アクリル樹脂は、モノマー（東亞合成株式会社製「アロニックス（登録商標）Ｍ３０５」）を45質量％、オリゴマー（日本合成化学工業株式会社製「ＵＶ－１７００」）を20質量％、反応性希釈剤（ＫＪケミカルズ株式会社製「ＤＭＡＡ（登録商標）」）及び光重合開始剤（IGM Resins B.V.製「イルガキュア１８４」）を5質量％、を含む樹脂組成物を紫外線照射により硬化させたものである。
　得られた光学体のサンプルの、微細凹凸構造の凹凸高さＨ、凹凸の形成ピッチＰ、凹凸構造の配置、及び、凸部２１の直径、については表１に示す。
（比較例１）
　厚さ0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）を、サンプルの光学体１とした。
（比較例２、４）
　比較例２については、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０上に、真空蒸着によって、SiO2:95nm、SiO2::85nm、ZrO2:135nm、MgF2:100nm（多層ＡＲ１）を形成したものを、サンプルの光学体１とした。
　また、比較例４については、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０上に、真空蒸着によって、Al2O3:15nm、SiO2:30nm、Al2O3:140nm、SiO2:40nm、Al2O3:20nm、SiO2:145nm、Al2O3:95nm、ZrO2:135nm、MgF2:120nm（多層ＡＲ２）を成膜したものを、サンプルの光学体１とした。
（比較例３、５）
　比較例３については、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０の両面に、真空蒸着によって、SiO2:95nm、Al2O3:85nm、ZrO2:135nm、MgF2:100nm（多層ＡＲ１）を形成したものを、サンプルの光学体１とした。
　また、比較例５については、0.9mmのガラス基板（ＢＫ７）１０の両面に、真空蒸着によって、Al2O3:15nm、SiO2:30nm、Al2O3:140nm、SiO2:40nm、Al2O3:20nm、SiO2:145nm、Al2O3:95nm、ZrO2:135nm、MgF2:120nm（多層ＡＲ２）を成膜したものを、サンプルの光学体１とした。
＜評価＞
　各実施例及び各比較例で得られた積層体の各サンプルについて、以下の評価を行った。評価結果を表１に示す。
（１）反射率評価
　光学体のサンプルの、表面及び裏面での400～950nmの光に対する反射率について、最大値（Ｒａ）、極小値（Ｒｂ）を示すときの波長を表１に示す。
　なお、各波長の反射率については、分光光度計（JASCO製V-770）によって測定し、測定する際には、表面のみの反射率を測定するため、裏面は黒色処理を施した。
　また、実施例１、比較例２及び比較例４の光学体のサンプルについては、波長ごとの反射率を示したグラフを作成し、それぞれ、図６、図７及び図８に示す。
（２）高反射率面の正反射率の最大値（ＲＨ（λ））と透過率の最大値（Ｔｒ）との合計
　光学体のサンプルの、光学体の表面又は裏面のうち、高反射率面となる面の、400～950nmの光に対する正反射率（ＲＨ（λ））と、400～950nmの光に対する透過率の最大値（Ｔｒ）との合計を算出し、表１に示す。
　なお、高反射率面の正反射率については、分光光度計（JASCO製V-770）によって測定した。
　また、光学体のサンプルの全光線透過率については、村上色彩技術研究所製 HM-150によって測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図６より、本発明の範囲に含まれる実施例１～５のサンプルの光学体については、微細凹凸層が形成された表面について、広い波長範囲で反射防止性能が実現できていることがわかる。また、高反射率面における正反射率の最大値（ＲＨ（λ））と前記光学体の透過率の最大値（Ｔｒ）との合計が、97％以上と高いこともわかる。
　一方、表１及び図７～８より、比較例の各サンプルの光学体については、表面における反射防止性能が、一部の波長領域で高くなっていることがわかった。
　本発明によれば、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲で優れた反射防止性能を有する光学体を、煩雑な工程を経ることなく、低コストに製造できる光学体の製造方法、並びに、可視光領域から近赤外領域までの広い波長範囲での視認性に優れた光学デバイスを提供することが可能となる。
　１　　　光学体
　１０　　基板
　２０　　微細凹凸層
　２１　　凸部
　２２　　支持部分
　３０　　多層反射防止膜
　４０　　モールド
　４０ａ　微細凹凸形状
　４０’　モールド材料
　５０　　マスター原盤
　Ｐ　　　微細凹凸構造の凹凸周期
　Ｈ　　　微細凹凸構造の凹凸高さ

Claims (8)

  1. 　透明な基板と、該基板の少なくとも一方の表面に、微細凹凸構造を有する微細凹凸層を具備する光学体であって、
    　400nm～950nmの波長領域の光に対する反射率は、最大値（Ｒａ）が1％以下であり、且つ、極小値（Ｒｂ）を示すときの波長が650nm以上であることを特徴とする、光学体。
  2. 　前記光学体の表面又は裏面のうち反射率が高い側の面（高反射率面）の、400nm～950nmの波長領域の光に対する正反射率の最大値（ＲＨ（λ））と、400nm～950nmの波長領域の光に対する前記光学体の透過率の最大値（Ｔｒ（λ））との合計が、97％以上（ＲＨ（λ）＋Ｔｒ（λ）≧97％）であることを特徴とする、請求項１に記載の光学体。
  3. 　前記微細凹凸構造の、平均凹凸高さが180nm以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学体。
  4. 　前記微細凹凸層は、リフロー処理が施された後の前記微細凹凸構造の凹凸高さの変化率が、20％以下であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の光学体。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の光学体を製造する方法であって、
    　微細凹凸形状を有するモールドを用いて、基板上に塗布された硬化性樹脂に微細凹凸構造を形成する工程と、
    　前記モールドを、硬化した硬化性樹脂からなる微細凹凸層から剥離する工程と、を備え、
    　前記モールドの弾性率が、前記基板の弾性率以下であることを特徴とする、光学体の製造方法。
  6. 　前記モールドを、前記硬化した硬化性樹脂からなる微細凹凸層から剥離した後、前記微細構造層と前記基板とを備える積層体に対して、電子線処理及び／又は加熱処理を施すことを特徴とする、請求項５記載の光学体の製造方法。
  7. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の光学体を有することを特徴とする、光学デバイス。
  8. 　撮像素子若しくは撮像モジュール、又は、センサー若しくはセンサーモジュールであることを特徴とする、請求項７に記載の光学デバイス。
     
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