JP2003279705A - 反射防止部材 - Google Patents

反射防止部材

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JP2003279705A JP2002083902A JP2002083902A JP2003279705A JP 2003279705 A JP2003279705 A JP 2003279705A JP 2002083902 A JP2002083902 A JP 2002083902A JP 2002083902 A JP2002083902 A JP 2002083902A JP 2003279705 A JP2003279705 A JP 2003279705A
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Hiroshi Yamashita
博司 山下
Yoshiaki Maeno
良昭 前納
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、反射防止処理を基板の成型と同
時に施すことで、安定した、しかも低反射率の反射防止
材を低コストで提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、透光性基板１の表面に、微
細な錐形状の突起１０の連続パターンからなる凹凸面が
形成され、前記凹凸面は可視光に対して０次の回折面を
構成するとともに、前記凹凸面のパターンは金型のパタ
ーンの７０％ 以上の転写率で成形されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、分光分析、光エ
レクトロニクス、光通信、照明装置など種々の光デバイ
スに用いられ、可視光の如く波長域を有する光の反射防
止に好適な反射防止部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ガラス、プラスチックなどの
透光性基板を用いた光学素子においては、表面反射によ
る光を減少させるために、基板の光入射面に反射防止膜
を設けるなどの表面処理が施されている。可視光の如く
波長域を有する光に対する反射防止膜としては、薄膜の
誘電体膜を重畳させた多層膜のものが知られている。こ
れら多層膜は、透光性基板表面に真空蒸着等により、金
属酸化物等の薄膜を成膜して形成されている。
【０００３】また、反射を防止するための表面処理の他
の方法として、光学素子表面に微細且つ緻密な凹凸形状
を形成する方法がある。一般に、光学素子表面に周期的
な凹凸形状を設けた場合、ここを光が透過するときには
回折が発生し、透過光の直進成分が大幅に減少する。し
かし、凹凸形状のピッチが透過する光の波長よりも短い
場合には回折は発生せず、例えば凹凸形状を後述するよ
うな矩形としたときに、そのピッチや深さ等に対応する
単一波長の光に対して有効な反射防止効果を得る事がで
きる。
【０００４】さらに、凹凸形状を矩形とするのではな
く、山と谷、即ち光学素子材料側と空気側の体積比が連
続的に変化するような、後述するいわゆる錐形状にする
ことにより、広い波長域を有する光に対しても反射防止
効果を得ることができる。
【０００５】このような形状のものを作成する方法とし
ては、例えば特開平５−８８００１号公報に記載されて
いる如く、エチルシリケートのアルコール溶液に酸化珪
素や酸化アルミニウムの微粒子を混合したものを、所望
の光学素子表面に塗布した後、その微粒子を除去するこ
とによって、凹凸形状の膜を得る方法である。
【０００６】また、他の作製する方法としては、特開昭
６２−９６９０２号公報に記載されている如く、成形用
型の表面を、可視光線の１／３の波長の深さから、同波
長の１／５０までの間の所定の深さの、緻密な鋸状（先
端に丸みのあるものも含む）の加工を施し、その型をも
ってプラスチック成形をするものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た、光学素子表面上に誘電体薄膜を用いた反射防止膜を
成膜する方法では、誘電体薄膜の層数が少ない場合に
は、波長域を有する光に対して反射防止効果を得ること
は難しい。そして、広い波長域で反射防止効果を得るた
めには、多数の誘電体薄膜を成膜する必要がある。さら
に、光の入射角によって反射率が変化することを抑制す
るためには、より多くの誘電体薄膜を積層する必要があ
り、要求される性能によっては十数層から数十層になる
こともある。
【０００８】また、誘電体薄膜の形成を真空蒸着により
行う場合、膜厚がばらつき、性能が安定しないという問
題がある。さらには、光学素子となる基板を成型後、別
工程で基板表面に誘電体薄膜を形成しなければならない
ため、歩留まりが悪くなり、しいてはコストアップの要
因となっていた。
【０００９】反射防止膜は、基本的に光の干渉を利用し
て反射光を打ち消しているため、各誘電体薄膜を成膜す
る際には、材料の屈折率及び膜厚を高精度に制御する必
要があるので、薄膜を積層する層数の増加に伴ってコス
トアップとなる。また、同じく薄膜を積層する層数が増
加するに従い、光学素子である基板の反り等が発生し、
歩留まりの低下を招くという問題点がある。
【００１０】さらに、薄膜形成の場合、分光特性は膜材
の物性、特に、屈折率に影響される。成膜条件によっ
て、屈折率がばらつくという問題もある。さらには、膜
材も限られており、理想的な分光特性を得ることが難し
い。
【００１１】一方、光学基板上に錐形状の突起を設ける
構成が有効である。また、より広い波長域を有する光に
対して反射防止効果を得るためには、突起のピッチＰに
対する高さの比であるアスペクト比が大きい方が望まし
い。ところが、上記特開平５−８８００１号公報に記載
されているような構成では、原理的にアスペクト比１以
上の錘形状を形成することは困難である。
【００１２】また、上記特開昭６２−９６９０２号公報
に記載されているような構成では、突起の形状が不規則
となることにより、入射光に対して乱反射が生じる恐れ
があり、効率が悪くなる。
【００１３】上記した問題を解決するために、特開２０
０１−２７２５０５号公報には、光学素子上にドットア
レイ状に金属のマスクを形成した後、反応性イオンエッ
チングを施し、その際金属マスク径が徐々に減少し、つ
いには消失するまでの間、光学素子をエッチングするこ
とにより、光学素子上に錘形状を形成する方法が提案さ
れている。
【００１４】上記した特開２００１−２７２５０５号公
報においては、アスペクト比の大きい錘形状を光学素子
上に形成する表面処理方法が提案されているが、この方
法では、光学素子にＣｒあるいはＡｌ等の金属マスクの
形成、この金属マスクが消失するまでの間、光学素子を
反応性イオンエッチングするなど、工程が複雑になると
ともに、コストも嵩むという問題がある。
【００１５】そこで、この発明においては、反射防止処
理を基板の成型と同時に施すことで、安定した、しかも
低反射率の反射防止材を低コストで提供することを目的
とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】この発明は、透光性基板
の表面に、微細な錐形状の連続パターンからなる凹凸面
が形成され、前記凹凸面は可視光に対して０次の回折面
を構成するとともに、前記凹凸面のパターンは金型のパ
ターンの７０％ 以上の転写率で成形されていることを
特徴とする。
【００１７】ここで、０次の回折とは、光がそのまま直
進することをいい、光の回折が発生しないことをいう。
また、転写率とは、理想的な形状に対する実際の形状の
割合をいう。
【００１８】また、この発明は、前記金型に形成する微
細な錐形状の連続パターンの突起部のアスペクト比が１
以上に設定されていることを特徴とする。
【００１９】上記した構成によれば、基板の表面に基板
の成型と同時に反射防止パターンを形成することで、安
定した分光特性が得られる。しかも、金型の７０％以上
の転写率で成型され、金型に形成する微細な錐形状の連
続パターンの突起部のアスペクト比が１以上に設定する
ことで可視光領域に亘り低反射率の分光特性を実現でき
る。
【００２０】また、この発明は、上記凹凸面上に埃がつ
きにくいＩＴＯ膜や、光触媒作用を有するＴｉＯ2など
の防悪用薄膜を設けるように構成しても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、この発明を利用した反射
防止部材の表面の概略形状を示す斜視図、図２は、パタ
ーン断面形状を示す模式図である。
【００２２】図１に示すように、透光性基板１の表面に
微細な錐形状の突起１０が連続して形成された連続パタ
ーンからなる凹凸面が形成されている。実施形態におけ
る突起１０のパターン形状は四角錐形状であるが、この
発明は、六角錐形状でも円錐形状でも良い。
【００２３】図２に示すパターンピッチｐに対するパタ
ーン高さＤの比Ｄ／ｐをアスペクト比と定義する。
【００２４】図４は、四角錐パターンにおいて、アスペ
クト比を変化させたときの分光特性のシミュレーション
結果を示すものである。このシミュレーションにおいて
は、アスペクト比を０．６、０．８、０．９１、１．
５、１．７、２、３とした８種類のアスペクト比のもの
を用いた。これらのシミュレーションにおいては、パタ
ーンピッチｐはそれぞれ３００ｎｍとしている。
【００２５】図４に示す分光特性においては、アスペク
ト比が１を境に、アスペクト比が小さくなると長波長側
での反射率の上昇が見られる。アスペクト比が１の場
合、分光特性においてピークとボトムが見られる。４７
０ｎｍあたりにピークがあり、６２０ｎｍあたりにボト
ムが見られる。バランスがよい分光特性を示す。
【００２６】更にアスペクト比が大きくなると、ピーク
とボトムとがわかりづらくなり、反射率も低くなり、反
射による干渉色が無色に近づく。
【００２７】これに対して、アスペクト比が１より小さ
くなると長波長側の反射率が上昇し、反射による赤の干
渉色が強くなってくる。アスペクト比が１より小さくな
ると分光特性もバランスが悪くなっていることがわか
る。
【００２８】図３は、四角錐パターンの断面形状を示す
概略図である。（ａ）が理想的な形状であって、金型を
用いてパターンを転写させると、（ｂ）に示すように、
実際には山と谷が鈍った形状となる。今、図３（ｂ）の
理想的な形状Ａに対する実際の形状Ｂの割合を転写率と
定義する。
【００２９】図５、図６、図７は、四角錐パターンにお
いて、転写率を変化させたときの分光特性のシミュレー
ション結果を示すものである。図５は、アスペクト比１
の場合、図６はアスペクト比２の場合、図７はアスペク
ト比３の場合をそれぞれ示す。これらの図において、転
写率１００％とは、理想的な形状のものでのシミュレー
ションである。
【００３０】これら図５、図６、図７に示す分光特性に
おいては、転写率が悪くにつれて、反射率が高くなると
ともに、ピークとボトムが見られる。転写率が７０％未
満では、ピークとボトムが現れ、特にアスペクト比が高
くなるとその傾向が強くなる。このことから転写率は、
アスペクト比に関わらず７０％にすると良く、より好ま
しくは７５％以上にすると良い。このように転写率を設
定することで、バランスがよい分光特性を示す。
【００３１】パターンピッチｐに関しては、光の波長よ
りも小さいピッチがよい。この実施形態においては３０
０ｎｍとしている。パターンピッチｐが可視の波長に近
い場合、例えば、５５０ｎｍとした場合、光の回折現象
が発生する。回折した場合、本来の反射防止効果が損な
われる。一方、可視の波長より小さい場合は、０次回折
と呼ばれ、光の回折は発生しない。このため、透明基板
１の表面に形成する連続パターンは可視光に対して０次
の回折面を構成するように構成する。
【００３２】尚、反射防止部材として、上記したような
錐状のパターンを表面に設けると、このパターン面に埃
が付着する虞がある。このため、この凹凸面上に埃がつ
きにくいＩＴＯ膜や、光触媒作用を有するＴｉＯ2など
の防悪用薄膜を設けるように構成しても良い。
【００３３】上記したように、パターンピッチｐに関し
ては、光の波長よりも小さいピッチがよい。この実施形
態においては３００ｎｍとしているが、パターンピッチ
ｐを小さくすればするほど成型が困難になる。成型等を
考慮すると１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましい。
最近の半導体の最小微細ピッチは１００ｎｍとなってお
り、レーザ露光用光源として、Ｆ２レーザが波長λ＝１
００ｎｍ代の波長１５７ｎｍも研究されている。加工精
度、分解能はλで決定される。このようなことを考慮す
ると、最小微細パターンピッチｐは１００ｎｍ以上にす
る。
【００３４】次に、この発明の反射防止部材を適用する
具体例につき説明する。図８は、反射型液晶表示装置の
面光源装置に用いられる導光板にこの発明を適用した例
を示す模式図である。
【００３５】図８の模式的断面図に示すように、反射型
液晶表示手段５１側にフロントライトとして照明装置５
２が配置され、この照明装置５２は、線状光源３５、導
光板５４、視認性を高めるために導光板５４の裏面に反
射液晶表示手段５１に対向するように設けられたこの発
明にかかる反射防止部材５５と、備える。この反射防止
部材５５は、後述するように、導光板５４を成形する際
に一体に形成される。そして、この反射防止部材は、例
えば、パターンピッチｐが３００ｎｍ、アスペクト比１
の突起を連続して形成した凹凸面からなる。尚、この突
起を底面側より頂点（入射光側）の方に向かって連続的
に小さくなるように屈折率に分布を持たせることもでき
る。
【００３６】前記線状光源５３には、線状の発光管を用
いるものもあるが、低消費電力化を図るために、発光ダ
イオードなどの点光源と、この点光源からの光を分散し
て出射する線状又は棒状の導光体を備えるものが多用さ
れている。
【００３７】導光板５４の表面には、線状光源５３より
導光板５４の一端面、すなわち入射面に入射した光を分
散して裏面に反射する反射面５６と、液晶表示手段５１
で反射され、導光板５４の裏面に入射した光を導光板５
４の表面側に透過させる透光面５７とが交互に形成され
ている。
【００３８】線状光源５３から発光された光は導光板５
４の反射面５６にて反射され、液晶表示手段５１に与え
られる。この液晶表示手段５１にて、光変調され、反射
された光は、導光板５４の反射防止部材５５により反射
を防止され且つ、可視光は回折されずに導光板５４内に
入射する。そして、導光板５４より透過し視認される。
【００３９】上記した導光板の形成方法の一例につき図
９に従い説明する。フロントライトを構成する導光板の
フロント側の反射面と透過面とを形成するためのパター
ンが設けられたフロントライト金型６１と、反射防止部
材５５の連続パターンが形成された反射防止部材用金型
６２を用意する。尚、フロントライト金型６１は光透過
性部材で形成されている。
【００４０】そして、両金型６１、６２の間にＵＶ硬化
樹脂を充填する。そして、紫外線（ＵＶ）光を照射し
て、ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。その後、金型６１、６
２を外すことにより、反射防止部材５５が導光板５４を
成形する際に一体に形成することができる。
【００４１】上記方法によれば、金型のパターンの転写
率を極めて高くして形成することができる。
【００４２】上記した導光板の形成方法の他の例につき
図１０に従い説明する。フロントライトを構成する導光
板のフロント側の反射面と透過面とを形成するためのパ
ターンが設けられたフロントライト金型６１と、反射防
止部材５５の連続パターンが形成された反射防止部材用
金型６２を用意する。尚、フロントライト金型６１は光
透過性部材で形成されている。
【００４３】そして、両金型６１、６２の間に透光性基
板の両面にＵＶ硬化樹脂を充填する。そして、紫外線
（ＵＶ）光を照射して、ＵＶ硬化樹脂を硬化させる。そ
の後、金型６１、６２を外すことにより、基板の両面に
反射防止部材５５とフロントライトのパターン面がそれ
ぞれ形成されたが導光板を一体成形することができる。
【００４４】上記方法によれば、金型のパターンの転写
率を極めて高くして形成することができる。
【００４５】この発明は上記した導光板以外に種々の光
デバイスに適用することができる。例えば、光ピックア
ップ対物レンズなどのレンズの球面部、半導体レーザ、
ＬＥＤのカバーガラス、携帯電話などのＰＤＡデバイス
の液晶表示面の樹脂カバーやタッチパネル、太陽電池装
置の光入射面などにもこの発明は適用できる。
【００４６】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、基板の表面に基板の成型と同時に反射防止パターン
を形成することで、歩留まりよく安定した分光特性が得
られる。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を利用した反射防止部材の表面の概略
形状を示す斜視図である。
【図２】パターン断面形状を示す模式図である。
【図３】四角錐パターンの断面形状を示す概略図であ
り、（ａ）が理想的な形状、（ｂ）金型を用いてパター
ンを転写させた時の形状を示す。
【図４】四角錐パターンにおいて、アスペクト比を変化
させたときの分光特性のシミュレーション結果を示す図
である。
【図５】アスペクト比１の場合の四角錐パターンにおい
て、転写率を変化させたときの分光特性のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【図６】アスペクト比２の場合の四角錐パターンにおい
て、転写率を変化させたときの分光特性のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【図７】アスペクト比３の場合の四角錐パターンにおい
て、転写率を変化させたときの分光特性のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
【図８】この発明を適用した導光板を用いた照明装置を
示す模式的断面図である。
【図９】このこの発明を適用した導光板の形成方法を示
す模式的断面図である。
【図１０】このこの発明を適用した導光板の形成方法を
示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 基板 １０ 突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H042 BA05 BA13 BA15 BA20 2H091 FA16X FA32X FA37X FB02 FC17 FC23 FD02 FD04 FD23 GA01 GA16 LA03 2K009 AA01 BB11 DD11 4F202 AG05 AH73 AH81 CA09 CA30 CB01 CD23 CK11

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透光性基板の表面に、微細な錐形状の連
    続パターンからなる凹凸面が形成され、前記凹凸面は可
    視光に対して０次の回折面を構成するとともに、前記凹
    凸面のパターンは金型のパターンの７０％ 以上の転写
    率で成形されていることを特徴とする反射防止部材。
  2. 【請求項２】 金型に形成する微細な錐形状の連続パタ
    ーンの突起部のアスペクト比が１以上に設定されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の反射防止部材。
  3. 【請求項３】 前記凹凸面上に防悪用薄膜を設けたこと
    を特徴とする請求項１又は２に記載の反射防止部材。
JP2002083902A 2002-03-25 2002-03-25 反射防止部材 Pending JP2003279705A (ja)

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