JP2003279706A - Antireflection member - Google Patents
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
- G02B1/11—Anti-reflection coatings
- G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an antireflection member which is used in various optical devices such as spectroscopic analysis, optical electronics, optical communication, and lighting equipment, and which is suitable for preventing reflection of light having a wavelength range such as visible light. .
【0002】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical element using a translucent substrate such as glass or plastic, surface treatment such as providing an antireflection film on the light incident surface of the substrate in order to reduce light due to surface reflection. Has been applied. As an antireflection film for light having a wavelength range such as visible light, a multilayer film in which thin dielectric films are superposed is known. These multilayer films are formed by depositing a thin film of metal oxide or the like on the surface of the transparent substrate by vacuum deposition or the like.
【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。Further, as another method of surface treatment for preventing reflection, there is a method of forming a fine and fine uneven shape on the surface of an optical element. In general, when a periodic uneven shape is provided on the surface of the optical element, diffraction occurs when light passes through the surface, and the straight-ahead component of the transmitted light is significantly reduced. However, when the pitch of the uneven shape is shorter than the wavelength of the transmitted light, diffraction does not occur. For example, when the uneven shape is a rectangle as described later, a single wavelength corresponding to the pitch or depth. It is possible to obtain an effective antireflection effect against the above light.
【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。Further, the uneven shape is not rectangular, but is formed by a so-called conical shape, which will be described later, so that the volume ratio between the peaks and valleys, that is, the optical element material side and the air side changes continuously. An antireflection effect can be obtained even for light having a wavelength range.
【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。As a method for producing such a shape, for example, as described in JP-A-5-88001, a method in which fine particles of silicon oxide or aluminum oxide are mixed with an alcohol solution of ethyl silicate, It is a method of obtaining a film having an uneven shape by applying fine particles on a desired optical element surface and then removing the fine particles.
【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。As another method for producing, as described in JP-A-62-96902, the surface of the molding die is cut from the depth of the wavelength of 1/3 of visible light to the same wavelength. There is a method in which a fine sawtooth (including a rounded tip) is processed to a predetermined depth of up to 1/50 of the above, and the mold is used for plastic molding.
【0007】[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。However, in the above-described method of forming an antireflection film using a dielectric thin film on the surface of an optical element, when the number of layers of the dielectric thin film is small, the wavelength range is reduced. It is difficult to obtain an antireflection effect for the light that it has. In order to obtain an antireflection effect in a wide wavelength range, it is necessary to form a large number of dielectric thin films. Furthermore, in order to suppress the change in reflectance depending on the incident angle of light, it is necessary to stack more dielectric thin films, and depending on the required performance, it may be 10 to 10 layers. is there.
【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。Further, when the dielectric thin film is formed by vacuum evaporation, there is a problem that the film thickness varies and the performance is not stable. Furthermore, since the dielectric thin film must be formed on the surface of the substrate in a separate step after molding the substrate to be the optical element, the yield is deteriorated, which causes a cost increase.
【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。Since the antireflection film basically cancels the reflected light by utilizing the interference of light, the refractive index and the film thickness of the material are controlled with high accuracy when each dielectric thin film is formed. Therefore, the cost increases as the number of layers for laminating thin films increases. Also, as the number of layers in which thin films are stacked increases, warpage of the substrate that is an optical element occurs,
There is a problem in that the yield is reduced.
【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。Further, when forming a thin film, the spectral characteristics are affected by the physical properties of the film material, particularly the refractive index. There is also a problem that the refractive index varies depending on the film forming conditions. Furthermore, the film materials are also limited, and it is difficult to obtain ideal spectral characteristics.
【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。On the other hand, it is effective to provide a pyramidal projection on the optical substrate. Further, in order to obtain an antireflection effect on light having a wider wavelength range, it is desirable that the aspect ratio, which is the ratio of the height of the protrusions to the pitch P, is large. However, it is difficult in principle to form a conical shape having an aspect ratio of 1 or more with the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-88001.
【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。Further, in the structure described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 62-96902, the irregular shape of the protrusions may cause irregular reflection of incident light, resulting in poor efficiency. Become.
【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。In order to solve the above problems, Japanese Patent Laid-Open No.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-272505, a metal mask is formed in a dot array shape on an optical element, and then reactive ion etching is performed. At that time, the diameter of the metal mask is gradually reduced until it disappears. A method of forming a cone shape on an optical element by etching the optical element has been proposed.
【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。In the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-272505, there is proposed a surface treatment method for forming a cone shape having a large aspect ratio on an optical element. In this method, the optical element is made of Cr, Al or the like. There is a problem that the process becomes complicated and the cost increases, such as forming the metal mask and performing reactive ion etching on the optical element until the metal mask disappears.
【0015】そこで、この発明においては、反射防止面
を基板に容易に且つ安定して形成することができ、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。Therefore, it is an object of the present invention to provide an antireflection material which can easily and stably form an antireflection surface on a substrate and has a low reflectance at a low cost.
【0016】[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、前記凹凸面の凸部は、基板底面側
より頂点側の方が屈折率が小さくなるように屈折率を変
化させたことを特徴とする。According to the present invention, an uneven surface is formed on a surface of a translucent substrate, the uneven surface being a fine conical continuous pattern, and the uneven surface is a diffractive surface of 0th order with respect to visible light. In addition, the convex portion of the uneven surface is characterized in that the refractive index is changed so that the refractive index becomes smaller on the apex side than on the substrate bottom surface side.
【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。Here, the 0th-order diffraction means that the light goes straight as it is, and that the diffraction of the light does not occur.
【0018】また、前記凹凸面の凸部の屈折率は、基板
底面側より頂点側の方に向かって連続的に小さくなるよ
うに変化させていることを特徴とする。Further, the refractive index of the convex portion of the uneven surface is changed so as to become continuously smaller from the bottom surface side of the substrate toward the apex side.
【0019】上記した構成によれば、反射防止面を基板
に容易に且つ安定して形成することができ、同時に安定
した分光特性が得られる。しかも、前記凹凸面の凸部の
屈折率は、基板底面側より頂点側の方に向かって連続的
に小さくすることで、アスペクト比が小さくても可視光
領域に亘り低反射率の分光特性を実現できる。According to the above construction, the antireflection surface can be easily and stably formed on the substrate, and at the same time, stable spectral characteristics can be obtained. Moreover, the refractive index of the convex portion of the uneven surface is made smaller continuously from the substrate bottom side toward the apex side, so that even if the aspect ratio is small, the spectral characteristic of low reflectance over the visible light region is obtained. realizable.
【0020】[0020]
【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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic shape of a surface of an antireflection member using the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing a pattern cross-sectional shape.
【0021】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。As shown in FIG. 1, the translucent substrate 1 is provided with a concavo-convex surface which is a continuous pattern in which fine pyramidal projections 10 are continuously formed. Although the pattern shape of the protrusion 10 in the embodiment is a quadrangular pyramid shape, the present invention may be a hexagonal pyramid shape or a conical shape.
【0022】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。The ratio D / p of the pattern height D to the pattern pitch p shown in FIG. 2 is defined as the aspect ratio.
【0023】図3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1、1.5、1.7、2とした4種
類のアスペクト比のものと、アスペクト比が1で、凹凸
面の突起10の屈折率は、基板底面側より頂点(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
分布を持たせたもの(Type1、2)を用いた。すな
わち、パターン形状のほぼ軸方向に屈折率分布を持たせ
たものを用いた。また、Type2の方が屈折率分布を
大きくしている。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。FIG. 3 shows a simulation result of the spectral characteristics when the aspect ratio is changed in the quadrangular pyramid pattern. In this simulation, four kinds of aspect ratios with aspect ratios of 1, 1.5, 1.7, and 2 and the refractive index of the projections 10 on the uneven surface with the aspect ratio of 1 are The refractive index distributions (Type 1, 2) were used so that the refractive index was continuously reduced toward the apex (incident light side). That is, a pattern shape having a refractive index distribution substantially in the axial direction was used. Further, Type 2 has a larger refractive index distribution. In these simulations, the pattern pitch p is 300 nm.
【0024】図3に示す分光特性においては、アスペク
ト比が1と1.5の場合では大きな差は見られないが、
アスペクト比が2となるとかなり反射率が低くなること
が分かる。これに対し、屈折率に分布を持たせたTyp
e1、2においては、反射率が低くなる。屈折率分布を
大きくした方が反射率が小さくなる。In the spectral characteristics shown in FIG. 3, there is no great difference between the aspect ratios of 1 and 1.5.
It can be seen that the reflectance is considerably low when the aspect ratio is 2. On the other hand, Typ with a distribution of refractive index
At e1 and 2, the reflectance is low. The larger the refractive index distribution, the smaller the reflectance.
【0025】図4は、図3の分光特性の反射率の平均値
をプロットしたものである。アスペクト比が1と2の間
では、反射率の平均値とアスペクト比の関係は、一時近
似できる事が分かる。Type1、2は、ともにアスペ
クト比が1の例であり、Type1の平均値は0.04
7で、Type2の平均値は0.022であり、図3に
当てはめると、Type1はアスペクト比が1.65相
当、Type2はアスペクト比2以上に相当することが
分かる。FIG. 4 is a plot of average reflectance values of the spectral characteristics of FIG. It can be seen that the relationship between the average reflectance and the aspect ratio can be temporarily approximated when the aspect ratio is between 1 and 2. Both Type 1 and 2 are examples in which the aspect ratio is 1, and the average value of Type 1 is 0.04.
7, the average value of Type2 is 0.022, and when applied to FIG. 3, it can be seen that Type1 corresponds to an aspect ratio of 1.65 and Type2 corresponds to an aspect ratio of 2 or more.
【0026】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。The pattern pitch p is preferably smaller than the wavelength of light. In this embodiment, 30
It is set to 0 nm. When the pattern pitch p is close to the visible wavelength, for example, when it is 550 nm, a light diffraction phenomenon occurs. When diffracted, the original antireflection effect is lost. On the other hand, when the wavelength is smaller than the visible wavelength, it is called zero-order diffraction, and no light diffraction occurs. Therefore, the continuous pattern formed on the surface of the transparent substrate 1 is configured to form a 0th-order diffractive surface for visible light.
【0027】上記したように、基板底面側より頂点側
(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と、アスペクト比が小さくても
アスペクト比が大きいものと同様の反射率のものが得ら
れる。アスペクト比が小さいものほど金型を用いた成型
が容易になる。金型を用いた成型においては、パターン
形状を基板のパターンに転写することになる。この金型
から成型するパターンへ転写される割合、いわゆる転写
率が下がっても少しアスペクト比を上げるだけで反射率
の低いものを得ることができる。このことから、金型を
用いた反射防止用の表面処理が施された光学素子として
の透光性基板を製作することができる。As described above, when the refractive index is distributed such that it becomes smaller continuously from the bottom side of the substrate toward the apex side (incident light side), the aspect ratio is large even if the aspect ratio is small. The same reflectivity as that obtained is obtained. The smaller the aspect ratio, the easier the molding using the mold. In molding using a mold, the pattern shape is transferred to the pattern on the substrate. Even if the rate of transfer from the mold to the pattern to be molded, that is, the so-called transfer rate is lowered, a low reflectance can be obtained by slightly increasing the aspect ratio. From this, it is possible to manufacture a translucent substrate as an optical element that has been subjected to antireflection surface treatment using a mold.
【0028】有機化合物では、紫外線レーザ照射等で、
光励起させることが屈折率変化を誘起させられることが
知られている。レーザ照射等で物質を光励起させて屈折
率を変化させる方法としては、光強度が強いほど屈折率
の変化が大きいので、屈折率を最大にすべき錐形状の底
面部分にレーザの焦点を合わせ、錐形状の頂点に向かっ
てレーザパワーが小さくなるレーザを照射させる。In the case of organic compounds, ultraviolet laser irradiation, etc.
It is known that photoexcitation can induce a refractive index change. As a method of photoexciting a substance with laser irradiation or the like to change the refractive index, since the change in the refractive index is larger as the light intensity is stronger, the laser is focused on the cone-shaped bottom surface part where the refractive index should be maximized. A laser whose laser power decreases toward the apex of the cone is irradiated.
【0029】さらに、屈折率変化を大きく安定化させる
ために、アクリル(PMMA)基材に、Ge、B、B
i、Ti等の光誘起を促進させる物質を添加することも
有効である。Further, in order to greatly stabilize the change in the refractive index, Ge, B, B is added to the acrylic (PMMA) base material.
It is also effective to add a substance such as i or Ti that promotes light induction.
【0030】また、基材自体の材料として、最近注目さ
れているPVK系の有機フォトリフラクティブ材料を使
うこともできる。フォトリフラクティブ材料は光が当た
ると屈折率が変化する。As the material of the base material itself, a PVK-based organic photorefractive material, which has recently been receiving attention, can be used. The refractive index of the photorefractive material changes when it is exposed to light.
【0031】光励起以外の方法としては、射出成型法に
より、射出圧力を徐々に高くすることで、錐形状の底面
から頂点に向かって比重を連続的に小さくすることがで
きる。比重が高いほど屈折率が高くなるので、連続的な
屈折率分布を設けることができる。As a method other than photoexcitation, the injection pressure can be gradually increased by an injection molding method to continuously reduce the specific gravity from the pyramidal bottom surface to the apex. Since the higher the specific gravity is, the higher the refractive index is, it is possible to provide a continuous refractive index distribution.
【0032】さらに、屈折率が違うグレードの材料を使
い、成型時に屈折率が低いものから高いものへ変化させ
る方法を採用しても良い。Further, it is possible to adopt a method of using materials of different grades having different refractive indexes and changing from low refractive index to high refractive index at the time of molding.
【0033】他の屈折率を変化させる方法としては、以
下に示す手法が考えられる。基板のアクリル剤に、屈折
率の異なるモノマーを含ませておき、選択的に光重合さ
せる方法がある。この方法の場合、例えば、ある関係を
満足させる2成分のモノマー系に光重合開始剤を混合
し、紫外線を照射させる。このようにすると、紫外線を
照射した側から反対方向に徐々に屈折率が高くなるよう
に制御できる。この発明においては、錐形状の頂点側か
ら紫外線を照射させると、底面に向かって屈折率を高く
できる。As another method of changing the refractive index, the following method can be considered. There is a method in which monomers having different refractive indexes are contained in the acrylic agent of the substrate and photopolymerization is selectively performed. In the case of this method, for example, a photopolymerization initiator is mixed with a two-component monomer system that satisfies a certain relationship, and ultraviolet rays are irradiated. By doing so, the refractive index can be controlled to gradually increase in the opposite direction from the side irradiated with the ultraviolet rays. In the present invention, when the ultraviolet rays are irradiated from the apex side of the cone shape, the refractive index can be increased toward the bottom surface.
【0034】また、フッ素を含むモノマーとの共重合に
よりフッ素含有量を変化させることで屈折率を変化させ
ることができる。アクリル剤にフッ素を混ぜると、フッ
素含有量により屈折率1.36から1.49ぐらいの範
囲で変わることが知られている。錐形状の例では、フッ
素含有量を底面から頂点に向かうにつれて多くなるよう
にフッ素を拡散させると、屈折率は頂点に向かうにつれ
て低くなる。The refractive index can be changed by changing the fluorine content by copolymerization with a monomer containing fluorine. It is known that when fluorine is mixed with an acrylic agent, the refractive index changes in the range of about 1.36 to 1.49 depending on the fluorine content. In the pyramidal shape example, when fluorine is diffused so that the fluorine content increases from the bottom surface toward the apex, the refractive index becomes lower toward the apex.
【0035】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。As described above, the pattern pitch p is preferably smaller than the wavelength of light. In this embodiment, the thickness is 300 nm, but the smaller the pattern pitch p, the more difficult the molding becomes. Considering molding and the like, the thickness is preferably 100 nm or more and 300 nm or less.
The minimum fine pitch of recent semiconductors is 100 nm, and an F2 laser has a wavelength λ = 1 as a light source for laser exposure.
A wavelength of 157 nm in the generation of 00 nm has also been studied. The processing accuracy and resolution are determined by λ. Considering this, the minimum fine pattern pitch p is set to 100 nm or more.
【0036】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。If the above-mentioned cone-shaped pattern is provided on the surface as an antireflection member, dust may adhere to the pattern surface. For this reason, it is possible to provide an ITO film on which the dust is hard to adhere, or an anti-aging thin film such as TiO 2 having a photocatalytic action on the uneven surface.
【0037】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5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。Next, a specific example of applying the antireflection member of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic view showing an example in which the present invention is applied to a light guide plate used in a surface light source device of a reflective liquid crystal display device.
【0038】図5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55
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り、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ている。As shown in the schematic sectional view of FIG. 5, the illuminating device 5 is provided as a front light on the reflective liquid crystal display means 51 side.
2 is arranged, and the illuminating device 52 is provided on the back surface of the linear light source 35, the light guide plate 54, and the light guide plate 54 to improve the visibility so as to face the reflective liquid crystal display means 51. The prevention member 55 is provided. The antireflection member 55 is integrally formed when the light guide plate 54 is molded, as will be described later. And this antireflection member 55
Is, for example, an uneven surface in which projections having a pattern pitch p of 300 nm and an aspect ratio of 1 are continuously formed, and the projections are made smaller continuously from the bottom surface side toward the apex (incident light side). The refractive index has a distribution.
【0039】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。Some linear light sources 53 use linear arc tubes, but in order to reduce power consumption, a point light source such as a light emitting diode and light from this point light source are dispersed. The thing provided with the linear or rod-shaped light-guide body which emits is used widely.
【0040】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。On the surface of the light guide plate 54, a reflection surface 56 for dispersing the light incident on the one end surface of the light guide plate 54 from the linear light source 53, that is, the incident surface and reflecting it on the back surface, and the liquid crystal display means 51.
The light that is reflected by the light and enters the back surface of the light guide plate 54
The transparent surfaces 57 that transmit light to the front surface side of No. 4 are alternately formed.
【0041】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。The light emitted from the linear light source 53 is guided by the light guide plate 5.
It is reflected by the reflecting surface 56 of No. 4 and given to the liquid crystal display means 51. The light modulated and reflected by the liquid crystal display means 51 is prevented from being reflected by the antireflection member 55 of the light guide plate 54, and visible light enters the light guide plate 54 without being diffracted. Then, the light is transmitted through the light guide plate 54 and is visually recognized.
【0042】上記した導光板の形成方法の一例につき図
6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
材の連続パターンが形成された反射防止部材金型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。An example of the method of forming the above-mentioned light guide plate will be described with reference to FIG. A front light mold 61 provided with a pattern for forming a reflection surface and a transmission surface on the front side of a light guide plate constituting a front light, and an antireflection member mold 62 having a continuous pattern of antireflection members. To prepare. The front light mold 61 is formed of a light transmissive member.
【0043】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。そして、屈
折率の分布を形成するために、レーザ照射を反射防止部
材55に施せばよい。Then, a UV curable resin is filled between the molds 61 and 62. Then, ultraviolet (UV) light is irradiated to cure the UV curable resin. After that, the molds 61, 6
By removing 2, the antireflection member 55 can be integrally formed when the light guide plate 54 is molded. Then, laser irradiation may be applied to the antireflection member 55 in order to form the distribution of the refractive index.
【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。According to the above method, it is possible to form the pattern of the mold with an extremely high transfer rate.
【0045】上記した導光板の形成方法の他の例につき
図7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
部材の連続パターンが形成された反射防止部材用金型6
2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。Another example of the method of forming the above-mentioned light guide plate will be described with reference to FIG. A front light mold 61 provided with a pattern for forming a reflection surface and a transmission surface on the front side of a light guide plate constituting a front light, and a mold for an antireflection member having a continuous pattern of antireflection members 6
Prepare 2. The front light mold 61 is formed of a light transmissive member.
【0046】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。
そして、屈折率の分布を形成するために、レーザ照射を
反射防止部材55に施せばよい。Then, UV curable resin is filled between both the molds 61 and 62 on both sides of the transparent substrate. Then, ultraviolet (UV) light is irradiated to cure the UV curable resin. After that, by removing the molds 61 and 62, the antireflection member 55 and the pattern surface of the front light are respectively formed on both surfaces of the substrate, but the light guide plate can be integrally molded.
Then, laser irradiation may be applied to the antireflection member 55 in order to form the distribution of the refractive index.
【0047】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。According to the above method, it is possible to form the pattern of the mold with an extremely high transfer rate.
【0048】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。The present invention can be applied to various optical devices other than the above-mentioned light guide plate. For example, a spherical surface of a lens such as an optical pickup objective lens, a semiconductor laser,
The present invention can be applied to a cover glass of an LED, a resin cover for a liquid crystal display surface of a PDA device such as a mobile phone, a touch panel, and a light incident surface of a solar cell device.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、反射防止面を基板に容易に且つ安定して形成するこ
とができ、同時に安定した分光特性が得られる。しか
も、前記凹凸面の凸部の屈折率は、基板底面側より頂点
側の方に向かって連続的に小さくすることで、アスペク
ト比が小さくても可視光領域に亘り低反射率の分光特性
を実現できる。As described above, according to the present invention, the antireflection surface can be easily and stably formed on the substrate, and at the same time, stable spectral characteristics can be obtained. Moreover, the refractive index of the convex portion of the uneven surface is made smaller continuously from the substrate bottom side toward the apex side, so that even if the aspect ratio is small, the spectral characteristic of low reflectance over the visible light region is obtained. realizable.
【0050】[0050]
【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。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic shape of a surface of an antireflection member using the present invention.
【図2】パターン断面形状を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a pattern cross-sectional shape.
【図3】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。FIG. 3 is a diagram showing simulation results of spectral characteristics when an aspect ratio is changed in a quadrangular pyramid pattern.
【図4】図3の分光特性の反射率の平均値をプロットし
た参考図である。FIG. 4 is a reference diagram in which average values of reflectances of the spectral characteristics of FIG. 3 are plotted.
【図5】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。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an illumination device using a light guide plate to which the invention is applied.
【図6】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。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a method for forming a light guide plate to which the present invention is applied.
【図7】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。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a method of forming a light guide plate to which the present invention is applied.
1 基板 10 突起 1 substrate 10 protrusions
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H042 BA04 BA11 BA13 BA20 2H091 FA14Z FA23X FA37X FA42X FB04 FC19 LA03 LA12 2K009 AA12 BB11 CC24 DD02 DD17 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2H042 BA04 BA11 BA13 BA20 2H091 FA14Z FA23X FA37X FA42X FB04 FC19 LA03 LA12 2K009 AA12 BB11 CC24 DD02 DD17
Claims (2)
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
凸面の凸部は、基板底面側より頂点側の方が屈折率が小
さくなるように屈折率を変化させたことを特徴とする反
射防止部材。1. A translucent substrate is provided with a concavo-convex surface formed of a fine conical continuous pattern on the surface thereof, and the concavo-convex surface constitutes a zero-order diffractive surface for visible light, and the concavo-convex surface is formed. The convex portion of the antireflection member is characterized in that the refractive index is changed so that the refractive index is smaller on the apex side than on the substrate bottom side.
側より頂点側の方に向かって連続的に小さくなるように
変化させ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。2. The reflection according to claim 1, wherein the refractive index of the convex portion of the uneven surface is changed so as to become continuously smaller from the substrate bottom side toward the apex side. Prevention member.
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-
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- 2002-03-25 JP JP2002083903A patent/JP2003279706A/en active Pending
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