CN107533159A

CN107533159A - 反射防止结构体

Info

Publication number: CN107533159A
Application number: CN201680019558.1A
Authority: CN
Inventors: 绳田晃史; 北原淑行; 田中觉
Original assignee: Scivax Corp
Current assignee: Scivax Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2018-01-02
Also published as: EP3279707A4; KR20170131653A; WO2016159045A1; US20180074229A1; EP3279707A1; JPWO2016159045A1

Abstract

本发明提供一种能够充分抑制光的反射的反射防止物品。是一种在由吸收希望防止反射的规定波长的光的材料所构成的基体材料(2)表面上形成有反射防止用的凹凸结构(3)的反射防止结构体(1)，凹凸结构(3)是当光的波长为λ、凹凸结构(3)的平均间距为P时满足P＞λ的结构，优选满足P≥6λ的结构。另外，优选凹凸结构为当该凹凸结构的平均深度为H时满足H/P≥1的结构。

Description

反射防止结构体

技术领域

本发明涉及一种抑制表面上光的反射的反射防止结构体。

背景技术

在照相机、液晶显示器等的光学元件中，表面的光反射有时会成为问题。例如，在照相机的镜头单元内存在具有将光集中成一定量而送到摄影元件的作用的固定光圈，如果在光圈表面上发生光反射，则成为杂光而有损于鲜明的摄影，因此要求表面具有低反射性。另外，由于固定光圈的内周端面等位于光路上，因此如果镜头单元内的不需要的光在该端面上发生反射，则射入摄影元件而引起光斑或叠影等摄影不良。为了防止该摄影不良，对内周端面部实施反射防止处理的固定光圈等存在需求。

以往，在由树脂构成的基板的表面上存在形成氧化钛膜的黑色覆盖膜，氧化钛膜具有由微细柱状结晶构成的凹凸结构(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：国际公开号WO2010/026853

发明内容

但是，该凹凸结构并不是被控制的，从反射防止的观点考虑还并不充分。另外，并不考虑防止因凹凸结构而产生的衍射光。

于是，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够抑制光的反射的反射防止物品。

为了实现上述目的，本发明为一种反射防止结构体，在由吸收光的材料所构成的基体材料表面上形成有反射防止用的凹凸结构，其特征为，所述凹凸结构是当所述光的波长为λ、所述凹凸结构的平均间距为P时满足P＞λ的结构。

此时，所述材料是含有吸收所述光的光吸收成分的材料，优选该光吸收成分的平均粒径为该光的波长的2分之1以下。另外，优选所述凹凸结构是满足P≥6λ的结构。另外，优选所述凹凸结构是当该凹凸结构的平均深度为H时满足H/P≥1的结构。另外，优选当所述基体材料的厚度为L时满足L≥λ。另外，优选所述凹凸结构的平均间距P为10μm以下。

另外，优选所述凹凸结构呈不产生衍射光的形态。例如，所述凹凸结构的要素结构的配置可以是随机的。此时，优选所述凹凸结构的该要素结构的大小及形状中的任意一方或双方是被调节的，以便平面部少于所述要素结构的大小及形状一定时。

另外，所述凹凸结构的形状可以形成为要素结构呈旋转抛物线的炮弹形状，或者形成为呈线和空间(line and space)形状。所述线和空间的凸部的截面形状呈三角形即可。

另外，所述基体材料的材料可以使用刻印用树脂。

本发明的反射防止结构体如下，通过控制凹凸结构来能够充分抑制光的反射。

附图说明

图1是表示本发明的反射防止结构体的立体图。

图2是表示本发明的反射防止结构体的反射特性的曲线图。

图3是表示本发明的反射防止结构体的俯视图。

图4是表示从图3的I-I线方向观察的凹凸结构形状的示意图。

图5是表示本发明的其他反射防止结构体的立体图。

图6是表示本发明的其他反射防止结构体的反射特性的曲线图。

图7是表示凹凸结构的截面形状的示意图。

图8是表示其他反射防止结构体的反射特性的曲线图。

符号说明

1-反射防止结构体；2-基体材料；3-凹凸结构。

具体实施方式

如图1所示，本发明的反射防止结构体1如下，在由吸收光的材料所构成的基体材料2表面上形成有反射防止用的凹凸结构3，凹凸结构3是当光的波长为λ、凹凸结构3的平均间距为P时满足P＞λ的结构。

并且，在此指的光表示希望防止反射的规定波长的光(电磁波)。从而，当光包含不同波长的多个电磁波时，对于希望防止反射的全部光的波长，需要以满足P＞λ的方式构成凹凸结构3。即，当包含于光的电磁波的最大波长为λmax时，以满足P＞λmax的方式构成凹凸结构3即可。例如，关于波长处于380nm～780nm范围的可见光，当想要防止全部电磁波的反射时，以满足P＞780nm的方式构成凹凸结构3即可。

基体材料2对应于使用目的而可以呈任意形状，例如，可使用板状、基板状等的基体材料2。另外，基体材料2由吸收光的材料所形成。吸收光的材料是指吸收光的比例至少大于反射光的比例的材料，优选消光系数k为0.4以下，更优选0.2以下，还优选0.1以下。该材料还可以含有容易吸收光的光吸收成分。作为光吸收成分例如对应碳黑、苯胺黑、钛黑、乙炔黑等黑色颜料。另外，优选光吸收成分的粒径相对于要吸收的光的波长充分小，以便不会发生散射、反射。具体而言，优选包含于材料的粒子的平均粒径为要吸收的光的波长的2分之1以下，更优选4分之1以下。并且，使用粒度分布测定装置来测定光吸收成分的平均粒径即可。作为粒度分布测定装置的测定原理，例如存在通过透过型电子显微镜(TEM)等电子显微镜直接取得粒子的图像，从该图像换算出粒子大小的图像法，及向粒子群照射激光，从来自粒子群的衍射、散射光的强度分布模式通过计算求出粒度分布的激光衍射散射法。

另外，优选基体材料2的材料为适合于刻印加工、压花加工、射出成形等可控制凹凸结构3形态的制造方法的材料。例如，作为适合于刻印加工的材料，存在热可塑性树脂及热硬化性树脂等，在这些树脂中添加上述的光吸收成分后使用即可。另外，如果基体材料2的厚度L相较于光的波长λ过小，则该光容易透过基体材料2，反射防止结构体1的光吸收效果降低。从而，优选基体材料2的厚度满足L≥λ。

凹凸结构3是将可抑制光的反射的要素结构形成多个的结构，形成在基体材料2的表面上。作为可抑制光的反射的凹凸结构的形态，存在凹凸结构3的要素结构的形状及相邻的要素结构的间距、要素结构的深度以及间距与深度之比即纵横尺寸比等。能够适当地控制这些来抑制光的反射。

另外，优选凹凸结构3为不产生衍射光的形态。例如，凹凸结构3的平均间距P形成为大于光的波长λ。之所以这样，是因为如果凹凸结构3的平均间距P小于光的波长λ，则因该凹凸结构3而有可能产生衍射光。要确实地防止产生衍射光，则优选如P≥2λ、P≥3λ、P≥4λ、P≥5λ、P≥6λ、P≥7λ、P≥8λ、P≥9λ、P≥10λ这样做成更大。但是，如果平均间距P过大，则由于能够通过人眼识别凹凸结构，凹凸结构的顶点部及底部成为相对于光的波长能够视为与平面近似的大小而反射抑制效果降低，因此优选平均间距P为10μm以下。

另外，作为防止产生衍射光的其他方法，存在随机配置凹凸结构3的要素结构的方法。但是，如果凹凸结构3的要素结构的大小、形状保持不变，而只进行随机配置，则在要素结构之间产生间隙而形成平面部分，存在该平面上容易发生光的反射的问题。从而，优选在要素结构之间不形成平面部分。为此，优选调节该要素结构的大小及形状中的任意一方或双方，以便平面部少于凹凸结构的要素结构的大小及形状一定时。

凹凸结构3的制造虽然利用喷砂的加工等也即可，但是在这样的加工中，凹凸结构3的形态(要素结构的配置、大小、形状)并未被控制，有时也会产生反射光、衍射光。从而，优选控制凹凸结构3形态的随机性，优选确实能够防止产生衍射光的形态。作为这样的制造方法，例如举出了刻印加工、压花加工、射出成形等。当然，并不局限于这些。

另外，反射防止结构体1因对凹凸结构3的光的入射角(在将对反射防止结构体的垂直方向作为0°时的角度)而反射率不同。图2是针对凹凸结构3的每个大小模拟了对凹凸结构3的光的入射角(°)与光的反射率关系的图。在此，设想反射防止结构体1的基体材料2使用在透明树脂(折射率n＝1.5、消光系数k＝0)中以20％体积比混合碳粒子(折射率n＝2、消光系数k＝1)的材料。另外，材料的折射率n及消光系数k则从树脂与碳的体积比通过以下计算得出n＝1.6、k＝0.2。

n＝1.5×(1-0.2)+2×0.2＝1.6

k＝0+1×0.2＝0.2

如图1、图3、图4所示，凹凸结构的形状呈当深度为H、宽度为D时以间距P＝H的方式通过三角形配置排列多个如下孔(要素结构)的蜂窝结构，孔(要素结构)以呈满足以下式(1)的抛物线旋转体的炮弹形状所形成。

另外，对凹凸结构3的深度H为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm、5μm的情况进行了比较。将基体材料2的厚度做成100μm。另外，将光源的光的波长λ做成500nm。

并且，模拟中使用了新思科技公司(synopsys，Inc)制的软件DiffractMOD。

通过图2知道了构成凹凸结构的孔越大则反射率越降低。另外，知道了构成凹凸结构的孔越大则即使入射角较大也充分抑制反射率。在入射角85度的情况下，与深度H＝λ(500nm)时相比，当H＝2λ时反射率较大地降低，当H＝3λ时成为约一半。当H＝6λ时反射率小于35％。

另外，反射防止结构体1的凹凸结构3还可以是如图5所示的线和空间形状。此时，虽然也有反射防止特性产生各向异性的缺点，但是有能够提高凹凸结构3强度的优点。图6是针对入射光的每个波长模拟了对方式为线和空间的凹凸结构3的光的入射角与光的反射率关系的图。图6(a)表示当以将正交于线和空间的线作为轴的入射角度使光源的光照向凹凸结构3时的结果，图6(b)表示当以将线和空间的线作为轴的入射角度使光源的光照向凹凸结构3时的结果。设想反射防止结构体1的基体材料2使用在透明树脂(折射率n＝1.5、消光系数k＝0)中以20％体积比混合碳粒子(折射率n＝2、消光系数k＝1)的材料。另外，材料的折射率n及消光系数k则从树脂与碳的体积比通过以下计算得出n＝1.6、k＝0.2。

n＝1.5×(1-0.2)+2×0.2＝1.6

k＝0+1×0.2＝0.2

如图7(a)所示，将凹凸结构做成截面由高度(深度)为15μm、底边长度(宽度)为10μm的等边三角形所构成的线和空间结构。将基体材料2的厚度做成100μm。

另外，将光源的光的波长λ做成400nm、500nm、600nm、700nm这4种。

另外，如图7(b)所示，也模拟了截面由高度(深度)为1.5μm、底边长度(宽度)为1μm的等边三角形所构成的线和空间结构。图8(a)表示当以将正交于线和空间的线作为轴的入射角度使光源的光照向凹凸结构3时的结果，图8(b)表示当以将线和空间的线作为轴的入射角度使光源的光照向凹凸结构3时的结果。

通过图6知道了充分抑制了反射。另外，与图8相比，知道了构成凹凸结构的线和空间越大则反射率越降低。

Claims

1.一种反射防止结构体，在由吸收光的材料所构成的基体材料表面上形成有反射防止用的凹凸结构，其特征为，

所述凹凸结构是当所述光的波长为λ、所述凹凸结构的平均间距为P时满足P＞λ的结构。

2.根据权利要求1所述的反射防止结构体，其特征为，所述材料是含有吸收所述光的光吸收成分的材料，该光吸收成分的平均粒径为该光的波长的2分之1以下。

3.根据权利要求1或2所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构是满足P≥6λ的结构。

4.根据权利要求1至3中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构是当该凹凸结构的平均深度为H时满足H/P≥1的结构。

5.根据权利要求1至4中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，当所述基体材料的厚度为L时满足L≥λ。

6.根据权利要求1至5中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构的平均间距P为10μm以下。

7.根据权利要求1至6中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构呈不产生衍射光的形态。

8.根据权利要求7所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构的该凹凸结构的要素结构的配置是随机的。

9.根据权利要求8所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构的该要素结构的大小及形状中的任意一方或双方是被调节的，以便平面部少于所述要素结构的大小及形状一定时。

10.根据权利要求1至9中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构的要素结构呈旋转抛物线的炮弹形状。

11.根据权利要求1至9中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述凹凸结构呈线和空间形状。

12.根据权利要求11所述的反射防止结构体，其特征为，所述线和空间的凸部的截面形状为三角形。

13.根据权利要求1至12中任意1项所述的反射防止结构体，其特征为，所述基体材料的材料为刻印用树脂。