JP2007264613A - Reflection preventing structure and light emitting element having the reflection preventing structure - Google Patents

Reflection preventing structure and light emitting element having the reflection preventing structure Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively obtain irregularities giving high total light transmittance at an interface, diffuse reflecting or diffuse transmitting incident light moderately and having low wavelength dependency of the total light transmittance and a diffusion angle. <P>SOLUTION: In a reflection preventing structure, the irregularities have an average groove width Λ and an average depth d satisfying formula (1):0.45×Λ<d and formula (2):3<Λ/λ1<120, wherein λ1>λ2, when wavelengths in an medium 1 and in an medium 2 are defined as λ1 and λ2, respectively, when light is made incident vertically to the surface of the medium 2 in the interface having the irregularities between the medium 1 and the medium 2 and the total light reflectance in the interface is reduced by continuously changing an average refractive index in the depth direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、各種平面ディスプレイや白色の発光素子等に使用可能な反射防止構造およびその反射防止構造を有する発光素子に関する発明である。   The present invention relates to an antireflection structure that can be used for various flat displays, white light emitting elements, and the like, and a light emitting element having the antireflection structure.

反射防止膜は、ディスプレイを中心に多くの用途で用いられている。さらに、近年、広い波長範囲に対応できる反射防止構造が開発された。この反射防止構造は波長以下の溝幅を持つことを特徴とするものであり、この反射防止構造には多くの人が取り組んできた(非特許文献1、2、3参照)。   Antireflection films are used in many applications, particularly in displays. Further, in recent years, an antireflection structure that can cope with a wide wavelength range has been developed. This antireflection structure is characterized by having a groove width equal to or less than the wavelength, and many people have been working on this antireflection structure (see Non-Patent Documents 1, 2, and 3).

しかし、上記反射防止構造は、溝幅が波長以下で微細であるゆえに作製が難しく、必ずしも普及していない。それを解決するには、波長以上の溝幅にある共鳴領域で反射防止構造を作ればよい。ここで共鳴領域とは波長の数倍から数十倍の溝幅の領域を指している。実際、反射防止構造の文献には、共鳴領域に着目した文献もある(非特許文献4参照)。しかし、反射率2%前後と、従来の反射防止膜や反射防止構造に比べて見劣りがし、また、反射率波長依存性がある。   However, the antireflection structure is difficult to manufacture because the groove width is fine below the wavelength, and is not necessarily widespread. In order to solve this, an antireflection structure may be formed in a resonance region having a groove width equal to or greater than the wavelength. Here, the resonance region refers to a region having a groove width several to several tens of times the wavelength. In fact, there is a document that focuses on the resonance region in the literature on the antireflection structure (see Non-Patent Document 4). However, the reflectance is around 2%, which is inferior to conventional antireflection films and antireflection structures, and has a reflectance wavelength dependency.

共鳴領域の反射防止構造をさらに、ディスプレイや照明の白色光へも適用するには出射角や反射率の波長依存性を抑えることが重要である。反射防止用途で波長分散をなくすためには、上記非特許文献1記載のように溝幅を一定でなくしたり、非特許文献2記載のように溝幅を短くしてゼロ次光のみを利用したり、或いは多層膜(非特許文献5参照)にしたり、等の方法が採用されてきた。しかし、反射防止構造の波長分散をなくす試みは、共鳴領域では行われていない。   In order to further apply the antireflection structure in the resonance region to white light of a display or illumination, it is important to suppress the wavelength dependency of the emission angle and the reflectance. In order to eliminate chromatic dispersion in antireflection applications, the groove width is not constant as described in Non-Patent Document 1 above, or the groove width is shortened as described in Non-Patent Document 2 and only zero-order light is used. Or a multilayer film (see Non-Patent Document 5) has been employed. However, no attempt has been made to eliminate the wavelength dispersion of the antireflection structure in the resonance region.

本発明者らは、共鳴領域の低い反射率を十分に活用することを目標とし、この領域で出射角や反射率の波長依存性を抑えることを考えた。共鳴領域に着目した理由は、安価な光学素子作成方法である機械加工が適用できるからである。また、溝幅が大きいとアスペクト比(縦横比)を高くしても、熱や湿気による影響で構造が変形することも少ない(非特許文献6参照)。したがって、材料選択の幅が広がり、多様な目的に用いることが出来る。   The inventors aimed to fully utilize the low reflectance of the resonance region, and considered reducing the wavelength dependency of the emission angle and the reflectance in this region. The reason for focusing on the resonance region is that machining, which is an inexpensive optical element creation method, can be applied. In addition, when the groove width is large, even if the aspect ratio (aspect ratio) is increased, the structure is less likely to be deformed by the influence of heat and moisture (see Non-Patent Document 6). Therefore, the range of material selection is widened and it can be used for various purposes.

しかしながら、一方で、溝幅があまりに大きな構造では、周期性のある画素との干渉によるモアレがしばしば問題となる(非特許文献7参照)。したがって、波長依存性だけでなく、モアレの抑制も考慮した光学設計が必要である。   However, on the other hand, in a structure where the groove width is too large, moire due to interference with a periodic pixel often becomes a problem (see Non-Patent Document 7). Therefore, an optical design that considers not only wavelength dependence but also moire suppression is necessary.

ところで、溝幅が共鳴領域にある金属膜の反射型回折格子について、斜めから入射した光の波長が変わっても出射角度分布に大きな変化がないことは、知られている(非特許文献8参照)。また、拡散用途ではホログラム拡散体のように、スペックルパターンを用いて波長依存性をなくした光学素子もあるが、この拡散体も溝幅が共鳴領域にある(非特許文献9参照)。これらは、波長分散を小さくする手法としてヒントになる。   By the way, it is known that a reflection diffraction grating made of a metal film having a groove width in the resonance region has no significant change in the emission angle distribution even if the wavelength of light incident from an oblique direction is changed (see Non-Patent Document 8). ). In addition, there is an optical element in which the wavelength dependency is eliminated by using a speckle pattern, such as a hologram diffuser, for diffusion purposes, but this diffuser also has a groove width in the resonance region (see Non-Patent Document 9). These are hints as a technique for reducing chromatic dispersion.

また、近年、ディスプレイ用途で反射率を下げる試みとして、有機ELの表面に凹凸を作製する試みがされている。(非特許文献10参照)さらに、半導体発光素子の表面に凹凸を形成することで光取り出し効率を上げる試みもされている。(特許文献1、2参照)このように、反射防止構造は産業上有用である。  In recent years, attempts have been made to produce irregularities on the surface of the organic EL as an attempt to lower the reflectance in display applications. (See Non-Patent Document 10) Further, attempts have been made to increase the light extraction efficiency by forming irregularities on the surface of the semiconductor light emitting device. Thus, the antireflection structure is industrially useful.

FUJIMOTO AkiraとASAKAWA Koji著:”Higher Luminescence LED Using Nanostructured Surface Fabricated by Self-Assembled Block Copolymer Lithography”、東芝レビュー、Vol.60、No.10、2005年、p .32〜p .35FUJIMOTO Akira and ASAKAWA Koji: “Higher Luminescence LED Using Nanostructured Surface Fabricated by Self-Assembled Block Copolymer Lithography”, Toshiba Review, Vol.60, No.10, 2005, p.32-p.35 Y. Kanamori、M.SasakiとK. Hane著:”Broadband antireflection gratings fabricated upon silicon substrates.”、Optics Letters、Volume 24、 Issue 20、1999年、p .1422 〜p .1424Y. Kanamori, M. Sasaki and K. Hane: “Broadband antireflection gratings fabricated upon silicon substrates.”, Optics Letters, Volume 24, Issue 20, 1999, p.1422-p.1424 Ping Sheng、A. N. BlochとR. S. Stepleman著:”Wavelength-selective absorption enhancement in thin-film solar cells”、Applied Physics Letters、15、 1983年、Volume 43、Issue 6、p .579〜p .581Ping Sheng, A. N. Bloch and R. S. Stepleman: “Wavelength-selective absorption enhancement in thin-film solar cells”, Applied Physics Letters, 15, 1983, Volume 43, Issue 6, p.579-p.581. L. Escoubas、J.J. Simon、M. Loli、G. Berginc、 F. Flory とH. Giovannini著:”An antireflective silicon grating working in the resonance domain for the near infrared spectral region. ”、Optics Communications、Volume 226、 2003年、p .81〜p .88L. Escoubas, JJ Simon, M. Loli, G. Berginc, F. Flory and H. Giovannini: “An antireflective silicon grating working in the resonance domain for the near infrared spectral region.”, Optics Communications, Volume 226, 2003 Year, p. 81 to p. 88 H. A. MacLeod著:”Thin Film Optical Filters Second Edition”、ADAM HILGER LTD、(英国)、(1986)、p .85〜p .156H. A. MacLeod: “Thin Film Optical Filters Second Edition”, ADAM HILGER LTD, (UK), (1986), p.85-p.156 Pere Roca-Cusachs、Fe'lix Rico、Elena Marti'nez、Jordi Toset、Ramon Farre'と Daniel Navajas:”Stability of Microfabricated High Aspect Ratio Structures in Poly(dimethylsiloxane)”、Langmuir、Volume 21、2005年、p .5542〜p .5548Pere Roca-Cusachs, Fe'lix Rico, Elena Marti'nez, Jordi Toset, Ramon Farre 'and Daniel Navajas: “Stability of Microfabricated High Aspect Ratio Structures in Poly (dimethylsiloxane)”, Langmuir, Volume 21, 2005, p. 5542〜p .5548 Makoto Okui、 Masaki Kobayashi、Jun AraiとFumio Okano著: ”Moire fringe reduction by optical filters in integral three-dimensional imaging on a color flat-panel display”、APPLIED OPTICS、 Vol. 44、 No. 21、2005年、p .4475〜p .4483Makoto Okui, Masaki Kobayashi, Jun Arai and Fumio Okano: “Moire fringe reduction by optical filters in integral three-dimensional imaging on a color flat-panel display”, APPLIED OPTICS, Vol. 44, No. 21, 2005, p. .4475 ~ p .4483 Hiroyuki Ichikawa著:”Numerical analysis of microretroreflectors: Transition reflection to diffraction.” Journal of Optics A: Pure Applied Optics、 Vol.6 、2004年、p .S121〜p .S127Hiroyuki Ichikawa: “Numerical analysis of microretroreflectors: Transition reflection to diffraction.” Journal of Optics A: Pure Applied Optics, Vol.6, 2004, p.S121-p.S127 Sien Chia著:”Fabrication of light-shaping diffusion screensYing Tsung Lua”、Optics Communications、 Vol.214 、2002年、p .55〜p .63Sien Chia: “Fabrication of light-shaping diffusion screens Ying Tsung Lua”, Optics Communications, Vol.214, 2002, p.55-p.63 Toshitaka Nakamura、Naoto Tsutsumi、Noriyuki Juniと Hironaka Fujii著:”Thin-film waveguiding mode light extraction in organic electroluminescent device using high refractive index substrate”、JOURNAL OF APPLIED PHYSICS、 Vol. 97, Issue 054505 、2005年、p .1〜p .5Toshitaka Nakamura, Naoto Tsutsumi, Noriyuki Juni and Hironaka Fujii: “Thin-film waveguiding mode light extraction in organic electroluminescent device using high refractive index substrate”, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, Vol. 97, Issue 054505, 2005, p.1. ~ P .5 2003−174191号公報No. 2003-174191 2005−223100号公報2005-223100 gazette

本発明は、従来の技術で生じる上記問題点のない反射防止構造を実現することを課題とするものであり、垂直から入射した透過型の回折格子について、光が表面に垂直に入射したときに、反射率が十分に小さく、しかも、反射回折角度分布および透過回折角度分布、さらに全反射率が、波長により大きく変化しない周期や深さの領域を設計、作製することを課題とする。さらに、溝幅を適度に小さくして拡散効果を持たらしたり、非周期的にすることでモアレをなくすことを課題とする。   An object of the present invention is to realize an antireflection structure that does not have the above-mentioned problems that occur in the prior art. When a light is incident on a surface of a transmissive diffraction grating that is incident from the vertical, It is an object to design and manufacture a region having a period and depth in which the reflectance is sufficiently small, and the reflection diffraction angle distribution and the transmission diffraction angle distribution, and further, the total reflectance does not vary greatly depending on the wavelength. It is another object of the present invention to eliminate moire by reducing the groove width appropriately to provide a diffusion effect or by making it non-periodic.

さらに、本発明の課題を具体的に説明すると次のとおりである。
(1)波長依存性を抑えるための手段の一つとして、全反射率の波長依存性を指標とした、深さと溝幅の最適化を行う。なお、全反射率は、界面での吸収を無視すると、(1−全透過率)で与えられる。
Furthermore, the problem of the present invention will be specifically described as follows.
(1) As one of the means for suppressing the wavelength dependency, the depth and the groove width are optimized using the wavelength dependency of the total reflectance as an index. The total reflectance is given by (1−total transmittance) if absorption at the interface is ignored.

(2)波長依存性を抑えるための別の手段として、二つ目が溝幅の分布の最適化を行う。回折角の間隔は凹凸の山の位置についてフーリエ変換する事で得られる(谷田貝豊彦著:「光とフーリエ変換」、朝倉書店、1992年、p.1〜p.30参照。)が、山の位置が周期的であって回折角があまりに離散的であると、波長分散して虹が生じやすい。そこで、ある程度溝幅を変動させた方が良いが、一方で、変動幅が大きすぎると作製が困難になる。そこで、これらの条件に対応できる変動幅を得ることを課題とする。 (2) As another means for suppressing the wavelength dependence, the second is to optimize the groove width distribution. The diffraction angle interval can be obtained by Fourier transforming the position of the uneven mountain (see Toyohiko Tanida: “Light and Fourier Transform”, Asakura Shoten, 1992, p. 1 to p. 30). If the position is periodic and the diffraction angles are too discrete, a rainbow is likely to occur due to wavelength dispersion. Therefore, it is better to vary the groove width to some extent, but on the other hand, if the variation width is too large, the production becomes difficult. Therefore, it is an object to obtain a fluctuation range that can cope with these conditions.

(3)全反射率が小さくなるよう格子形状の最適化を行う。ここで、共鳴領域では格子の先端が尖っているか丸まっているかによって透過率が大きく異なる。 (3) The lattice shape is optimized so as to reduce the total reflectance. Here, in the resonance region, the transmittance varies greatly depending on whether the tip of the grating is pointed or rounded.

(4)全反射率が小さくなるよう、反射防止構造に隣接する媒体の屈折率を設計する。反射防止構造単独の反射率が小さくても、隣接する媒体との間で大きな反射があっては反射防止の役に立たない。 (4) The refractive index of the medium adjacent to the antireflection structure is designed so that the total reflectance becomes small. Even if the reflectance of the antireflection structure alone is small, if there is a large reflection between adjacent media, it will not be useful for antireflection.

本発明は上記課題を解決するために、凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(1)、(2)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減することを特徴する複数の波長に対応した反射防止構造を提供する。
(1)0.45×Λ<d
(2)4<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
In order to solve the above-described problems, the present invention solves the above-described problem, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having irregularities, the average groove width of the irregularities is Λ, the average depth is d, and the wavelength in the medium 1 Is λ1, the wavelength in the medium 2 is λ2, and has an average groove width Λ and an average depth d satisfying the conditions of the following expressions (1) and (2), and the average refractive index in the depth direction is continuously Provided is an antireflection structure corresponding to a plurality of wavelengths, characterized in that the total reflectance at the interface is reduced by changing.
(1) 0.45 × Λ <d
(2) 4 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

本発明は上記課題を解決するために、凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化し、媒体1から媒体2に入る光の反射を防止する場合に、媒体2の前記界面と反対側の面が接する媒体3の屈折率が媒体2と0.2以下異なるか、または直交する偏光の片方だけを利用することを特徴とする白色光用反射防止構造を提供する。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above-mentioned problem, when light is incident on the interface between the transparent medium 1 having the unevenness and the transparent medium 2, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, and the medium Λ1 is the wavelength at 1 and λ2 is the wavelength at the medium 2, and the average groove width Λ and the average depth d satisfy the conditions of the following equations (3) and (4). When the average refractive index in the depth direction is 96 ° or less and continuously changes to prevent reflection of light entering the medium 2 from the medium 1, the surface opposite to the interface of the medium 2 is in contact with the surface. Provided is an antireflection structure for white light in which the refractive index of the medium 3 is different from that of the medium 2 by 0.2 or less, or only one of the orthogonal polarized light is used.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

本発明は上記課題を解決するために、凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、媒体2から媒体1に入射する光の反射を防止する場合に媒体2自身が発光体であるかまたは、媒体2から発光源までの媒体の屈折率が媒体2よりも高いか等しいことを特長とする白色光用反射防止構造を提供する。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above-mentioned problem, when light is incident on the interface between the transparent medium 1 having the unevenness and the transparent medium 2, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, and the medium Λ1 is the wavelength at 1 and λ2 is the wavelength at the medium 2, and the average groove width Λ and the average depth d satisfy the conditions of the following equations (3) and (4). 96 ° or less, and in the case of preventing reflection of light incident on the medium 1 from the medium 2, the medium 2 itself is a light emitter, or the refractive index of the medium from the medium 2 to the light source is higher than that of the medium 2 An antireflection structure for white light characterized by being equal to each other is provided.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

前記反射防止構造では、凹凸の溝幅の80%以上がΛ±4%に入っており、しかも、下記式(5)、(6)の条件を充たす溝幅と深さを持つことによって界面での全反射率を低減する構成としてもよい。
(5)0.45×Λ<d
(6)8<Λ/λ1<40
In the antireflection structure, 80% or more of the groove width of the unevenness is in Λ ± 4%, and the groove width and depth satisfying the conditions of the following expressions (5) and (6) are satisfied at the interface. The total reflection factor may be reduced.
(5) 0.45 × Λ <d
(6) 8 <Λ / λ1 <40

前記反射防止構造では、凹凸の溝幅の80%以上が、平均溝幅×{1±λ1/Λ}の範囲に入り、しかも、溝幅の50%以上が平均溝幅×{1±λ1/(5・Λ)}の範囲に入らない構成としてもよい。   In the antireflection structure, 80% or more of the uneven groove width falls within the range of average groove width × {1 ± λ1 / Λ}, and more than 50% of the groove width is average groove width × {1 ± λ1 / A configuration that does not fall within the range of (5 · Λ)} may be adopted.

前記白色光用反射防止構造では、凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、断面形状は、媒体2の凸部の先端に向けて先すぼまりの三角形であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減する構成としてもよい。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
In the antireflection structure for white light, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having irregularities, the average groove width of the irregularities is Λ, the average depth is d, and the wavelength in the medium 1 is λ1. The wavelength in the medium 2 is λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following formulas (3) and (4), the apex angle of the convex portion of the medium 2 is 96 ° or less, The cross-sectional shape is a triangular shape that narrows toward the tip of the convex portion of the medium 2 and the total refractive index at the interface is reduced by continuously changing the average refractive index in the depth direction. It is good.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

前記白色光用反射防止構造では、界面の凹凸の最表面または谷底の平らな部分の割合が5%以下である構成としてもよい。   In the antireflection structure for white light, the ratio of the outermost surface of the unevenness of the interface or the flat part of the valley bottom may be 5% or less.

本発明は上記課題を解決するために、周期的な凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、溝の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減するとともに、凹凸の一周期の両端が左右にほぼ線対称な不等辺三角形である凹凸形状を規定する変数a、b、cについて、aが左側の三角形の底辺を、bが右側の三角形の底辺を、cが両端の三角形を平行移動によりつけたときの山と山の距離を表すとき、次の(7)、(8)式を満足する界面の凹凸を1周期の両端に含む白色光用反射防止構造を提供する。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
(7)0.8<a/b<1.2
(8)c/(a+b)>1.2 または c/(a+b)<0.8
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention solves the above-mentioned problem, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having periodic unevenness, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, Where λ1 is the wavelength at λ2, λ2 is the wavelength at the medium 2, and the average groove width Λ and average depth d satisfying the conditions of the following equations (3) and (4) are satisfied, and the apex angle of the groove is 96 ° or less. In addition, the average refractive index in the depth direction is continuously changed to reduce the total reflectivity at the interface, and the concave / convex shape in which both ends of one period of the concave / convex are substantially axisymmetric triangles on both sides is formed. For variables a, b, and c that define, when a is the base of the left triangle, b is the base of the right triangle, and c is the distance between the peaks when the triangles at both ends are translated, Providing an antireflection structure for white light that includes irregularities on the interface that satisfy the following equations (7) and (8) at both ends of one cycle. Provide.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
(7) 0.8 <a / b <1.2
(8) c / (a + b)> 1.2 or c / (a + b) <0.8

前記反射防止構造では、界面の凹凸の斜面が、平均粗さRaがλ以下である構成としてもよい。   The antireflection structure may be configured such that the uneven slope of the interface has an average roughness Ra of λ or less.

本発明は上記課題を解決するために、前記媒体2における前記界面の凹凸のある面と反対側の面が、ディスプレイのフロントパネルの観察者側の表面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが200λ1以下であり、かつ前記反対側の面と粘着または接着剤との屈折率差が0.2以下であることを特徴とする反射防止構造を持つディスプレイを提供する。   In the present invention, in order to solve the above-described problem, the surface of the medium 2 opposite to the uneven surface of the interface is attached to the surface on the viewer side of the front panel of the display via an adhesive or adhesive. An antireflection structure, wherein the thickness of the adhesive or adhesive is 200λ1 or less, and the refractive index difference between the opposite surface and the adhesive or adhesive is 0.2 or less. Provide a display with.

本発明は上記課題を解決するために、前記界面の凹凸のある面と反対側の面が、有機または無機の発光素子の出射面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが20λ1以下であり、かつ前記界面の凹凸のある面と反対側の面との屈折率差が0.01以上0.6以下であることを特徴とする反射防止構造を持つ発光素子を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses the surface opposite to the uneven surface of the interface by being attached to the light emitting surface of the organic or inorganic light emitting element via an adhesive or an adhesive, An antireflection structure, wherein the thickness of the adhesive or adhesive is 20λ1 or less, and the difference in refractive index between the uneven surface of the interface and the opposite surface is 0.01 or more and 0.6 or less Provided is a light-emitting element having

前記反射防止構造の媒体2における、媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面の距離から、平均深さdを引いた値のある断面での平均が4λ1以上100λ1以下であり、媒体2と、媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面で媒体2に接する媒体3とで屈折率が0.1以上異なる構成としてもよい。   In the medium 2 having the antireflection structure, the average in a cross section having a value obtained by subtracting the average depth d from the distance between the surface with the unevenness at the interface with the medium 1 and the opposite side is 4λ1 or more and 100λ1 or less. The medium 2 may have a refractive index different by 0.1 or more between the medium 3 and the medium 3 in contact with the medium 2 on the surface opposite to the uneven surface of the medium 1.

本発明に係る反射防止構造によれば、異なる2つの媒体の界面での高い透過率を与えると同時に適度に反射または透過拡散をさせ、しかも、透過率や拡散角度の波長依存性の小さい凹凸を与えることが可能となる。   According to the antireflection structure of the present invention, high transmittance at the interface between two different media is given, and at the same time, reflection or transmission diffusion is appropriately performed, and unevenness having small wavelength dependency of transmittance and diffusion angle is provided. It becomes possible to give.

即ち、次のような効果が生じる。
(1)波長以上の平均溝幅を持つ凹凸について、周期的な構造でも波長分散が小さく、また、非周期的にすればさらに波長分散を小さく出来る。
(2)溝幅を比較的大きく形成でき、しかも反射率を十分小さくすることができ、さらに拡散性が損なわれることがない。このため作りやすく、低コストで反射防止効果の大きい反射防止構造が得られる。
(3)溝幅や深さをコントロールすることで、反射率をより一層小さくした拡散体も形成できる。
That is, the following effects are produced.
(1) For irregularities having an average groove width equal to or greater than the wavelength, the chromatic dispersion is small even in a periodic structure, and the chromatic dispersion can be further reduced by making the aperiodic.
(2) The groove width can be formed relatively large, the reflectance can be made sufficiently small, and the diffusibility is not impaired. Therefore, an antireflection structure that is easy to manufacture, has a low cost and has a large antireflection effect can be obtained.
(3) By controlling the groove width and depth, a diffuser with a further reduced reflectance can be formed.

(4) これらの効果から、例えば、次のような利点がある。即ち、入射光が単色ではなく、複数の波長を持つとき、それらの波長に対して、同じまたは相似な溝形状を反射防止に適用することができる。複数の波長に同じまたは相似な溝形状を適用できるために、金型の作製に関しては、同じ形状のバイトで複数の波長に対応できるというメリットがある。 (4) From these effects, for example, there are the following advantages. That is, when the incident light is not monochromatic but has a plurality of wavelengths, the same or similar groove shape can be applied to the antireflection for those wavelengths. Since the same or similar groove shape can be applied to a plurality of wavelengths, there is a merit that a plurality of wavelengths can be handled with a tool having the same shape in terms of manufacturing a mold.

また、金型から転写した凹凸に関しては、同じ凹凸で複数の波長に対応できるという利点がある。さらに、カラーフィルタのように、異なる色が並んでいるところにこの凹凸を適用する場合に関して、個々の画素に対応した凹凸を用いる必要がないという利点がある。   Further, the unevenness transferred from the mold has an advantage that the same unevenness can cope with a plurality of wavelengths. Furthermore, there is an advantage that the unevenness corresponding to each pixel does not need to be used in the case where the unevenness is applied where different colors are arranged like a color filter.

本発明に係る反射防止構造を実施するための最良の形態を、いろいろな実施の形態(実施の態様)で説明するとともに、実施例に基づき図面も参照して、以下に説明する。   BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out an antireflection structure according to the present invention will be described in various embodiments (embodiments), and will be described below with reference to the drawings based on examples.

(発明の概要)
本発明は、垂直から入射した透過型の回折格子について、光が表面に垂直に入射したときに、反射率が十分に小さく、しかも、反射回折角度分布および透過回折角度分布、さらに全反射率が、波長により大きく変化しない周期や深さの領域を設計・作製するものであり、さらに、溝幅を適度に小さくして拡散効果を持たらしたり、非周期的にすることでモアレをなくそうとするものである。
(Summary of Invention)
The present invention relates to a transmissive diffraction grating that is incident from the vertical direction, and has a sufficiently small reflectance when light is incident on the surface perpendicularly. Moreover, the reflection diffraction angle distribution, the transmission diffraction angle distribution, and the total reflectance are Design and manufacture regions with a period and depth that do not vary greatly with wavelength, and further reduce the moiré by making the groove width small enough to have a diffusion effect or by making it aperiodic. It is what.

本発明者等は、上記課題を解決する構成を鋭意開発する過程において、媒体1の波長と媒体2の波長がそれぞれλ1、λ2であり、λ1>λ2であり、光が媒体1から媒体2に進む場合、共鳴領域を反射防止構造として十分使えること、たとえば、アスペクト比が1以上で反射率を0.2%以下に下げられるという知見を、回折効果を考慮した計算で得るとともに、共鳴領域で偏光や媒体の屈折率を適宜制御可能であるという知見を得た。   In the process of intensively developing a configuration that solves the above problems, the inventors of the present invention have a wavelength of the medium 1 and a wavelength of the medium 2 of λ1 and λ2, respectively, λ1> λ2, and light from the medium 1 to the medium 2 In the case of advancing, the resonance region can be sufficiently used as an antireflection structure, for example, the knowledge that the aspect ratio is 1 or more and the reflectance can be reduced to 0.2% or less is obtained by calculation considering the diffraction effect, It was found that the polarization and the refractive index of the medium can be appropriately controlled.

一方、光が媒体2から媒体1に進む場合に、共鳴領域を反射防止構造として十分使えること、たとえば、アスペクト比が3以上で反射率を1%以下に下げられるという知見を得るとともに、共鳴領域において透過光の分布や透過率を制御するための格子形状をどのようにすればよいかについて新規な知見を得た。   On the other hand, when light travels from the medium 2 to the medium 1, the resonance region can be sufficiently used as an antireflection structure. For example, the knowledge that the aspect ratio is 3 or more and the reflectance can be reduced to 1% or less is obtained. In this study, new knowledge was obtained about how to make the lattice shape for controlling the distribution and transmittance of transmitted light.

さらに、光が媒体1から媒体2に進む場合と光が媒体2から媒体1に進む場合において、可視光の領域において、共鳴領域での反射防止構造の波長依存性が小さくなる溝幅の構成についての知見を得るとともに、格子形状が相似で周期が異なる共鳴領域の回折格子数種類を用いて、周期が違うときの色分散や色づきの変化を、目視観察を通して明らかにした。   Further, in the case where light travels from the medium 1 to the medium 2 and when light travels from the medium 2 to the medium 1, the groove width configuration in which the wavelength dependence of the antireflection structure in the resonance region becomes small in the visible light region. As a result of visual observation, changes in color dispersion and coloring at different periods were clarified using several types of diffraction gratings in the resonance region with similar grating shapes and different periods.

これらの知見は、従来回折効果を考慮せず、物理光学的な計算が中心であった共鳴領域より溝幅の大きい凹凸の構造についても適用可能である。他方、溝の幅および深さが変化したときの、共鳴領域における電場強度分布と反射率の関係について計算を行い、また電場解析をすることで、全反射率の波長依存性を抑える知見を得た。以上の知見等に基づき、発明者等は、以下の発明を想到した。   These findings can also be applied to an uneven structure having a groove width larger than that of the resonance region, which has been mainly based on physico-optical calculations, without considering the diffraction effect. On the other hand, by calculating the relationship between the electric field strength distribution and the reflectance in the resonance region when the groove width and depth change, and by conducting an electric field analysis, we have obtained knowledge to suppress the wavelength dependence of the total reflectance. It was. Based on the above findings, the inventors have conceived the following invention.

即ち、本発明の反射防止構造では、凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(1)、(2)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減する特徴を有する。
(1)0.45×Λ<d
(2)4<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
That is, in the antireflection structure of the present invention, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having the unevenness, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, and the wavelength in the medium 1 is set. With λ1 and wavelength of medium 2 as λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following formulas (1) and (2) are satisfied, and the average refractive index in the depth direction changes continuously. In this way, the total reflectance at the interface is reduced.
(1) 0.45 × Λ <d
(2) 4 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

さらに、本発明の白色光用反射防止構造では、凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化し、媒体1から媒体2に入る光の反射を防止する場合に、媒体2の前記界面と反対側の面が接する媒体3の屈折率が媒体2と0.2以下異なるか、または直交する偏光の片方だけを利用することを特徴とする。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
Furthermore, in the antireflection structure for white light according to the present invention, when light is incident on the interface between the transparent medium 1 having the unevenness and the transparent medium 2, the average groove width of the unevenness is Λ and the average depth is d. The wavelength of the medium 1 is λ1, the wavelength of the medium 2 is λ2, and the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following expressions (3) and (4) are satisfied. When the angle is 96 ° or less and the average refractive index in the depth direction continuously changes to prevent reflection of light entering the medium 2 from the medium 1, the surface opposite to the interface of the medium 2 The refractive index of the medium 3 in contact with the medium 2 differs from that of the medium 2 by 0.2 or less, or only one of orthogonally polarized light is used.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

ここでは、白色光とは、ディスプレイや照明用途では人の目に白色にみえればよい。たとえば、カラーフィルタのように赤青緑のストライプであっても良い。また、透明とは、反射防止構造の媒体1と2の全光線透過率がフレネル損を除いて80%以上となる透過率を持つことである。   Here, the white light may be white in human eyes for display and lighting applications. For example, it may be a red-blue-green stripe like a color filter. The term “transparent” means that the total light transmittance of the mediums 1 and 2 having the antireflection structure is 80% or more excluding Fresnel loss.

媒体3の屈折率と媒体2の屈折率差を小さくすることで、全反射率を小さくできる。この屈折率差は、より好ましくは0.2以下であり、さらに好ましくは0.1以下である。0.2以下とすることで反射率を1/4以下に、0.1以下とすることでさらに反射率を1/4以下にできる。これらの数値の根拠は、いずれも本発明者らが行った数値シミュレーションによるものである。また、凹凸が縞状である場合には、縞に対して電場が垂直なTMモードでは屈折率差が大きくても反射率は小さいが、縞に対して電場が平行なTEモードでは反射率が大きくなる。   By reducing the difference between the refractive index of the medium 3 and the refractive index of the medium 2, the total reflectance can be reduced. This refractive index difference is more preferably 0.2 or less, and still more preferably 0.1 or less. By setting it to 0.2 or less, the reflectance can be reduced to 1/4 or less, and by setting it to 0.1 or less, the reflectance can be further reduced to 1/4 or less. The grounds for these numerical values are all based on numerical simulations performed by the present inventors. Also, when the unevenness is striped, in the TM mode where the electric field is perpendicular to the stripe, the reflectance is small even if the refractive index difference is large, but in the TE mode where the electric field is parallel to the stripe, the reflectance is small. growing.

媒体1、2、3、4………のように順に積層しており、媒体3が入射光を拡散せずに媒体3から媒体4以降へ光が抜けるとき、媒体4以降についても拡散や光吸収効果がなく、しかも、光がそれぞれの入射面と反対側の裏面で反射される恐れがあるときには、やはり、隣接する媒体間の屈折率差は、好ましくは0.2以下であり、より好ましくは0.1以下である。屈折率差を小さくすることで反射を抑えることができる。   When layers 1, 3, 4,... Are stacked in order, and light passes from medium 3 to medium 4 onward without medium 3 diffusing incident light, diffusion or light is also applied to medium 4 onward. When there is no absorption effect and there is a possibility that light is reflected on the back surface opposite to the respective incident surfaces, the refractive index difference between adjacent media is preferably 0.2 or less, more preferably Is 0.1 or less. Reflection can be suppressed by reducing the refractive index difference.

アスペクト比(平均深さd/平均溝幅Λ)は、好ましくは0.5以上、さらに好ましくは1以上、さらにより好ましくは2以上である。アスペクト比は、大きい方が反射率が下がり、広い範囲に使うことができる。   The aspect ratio (average depth d / average groove width Λ) is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 2 or more. The larger the aspect ratio, the lower the reflectivity, and it can be used in a wide range.

そして、Λ/λ1はより好ましくは、4以上120以下、より好ましくは5以上60以下、さらに好ましくは10以上40以下、さらにより好ましくは15以上30以下である。大きい方が分光による回折角度の波長分散はすくないが、例えば、カラーフィルタとの干渉で、モアレが生じやすくなる。Λ/λ1が5以下あるいは4以下では、後述のように周期や深さを設計することで虹を少なくできる。   Λ / λ1 is more preferably 4 or more and 120 or less, more preferably 5 or more and 60 or less, still more preferably 10 or more and 40 or less, and even more preferably 15 or more and 30 or less. The larger the wavelength, the less the wavelength dispersion of the diffraction angle due to spectroscopy, but moire tends to occur due to interference with the color filter, for example. When Λ / λ1 is 5 or less or 4 or less, the number of rainbows can be reduced by designing the period and depth as described later.

溝が縞状であるとき、電場が溝に平行な偏光をTEモード(下記の参考文献1参照。この参考文献1のH modeに相当する。)、電場が溝に垂直な偏光をTMモード(下記の参考文献2参照。この参考文献2のH modeに相当する。)とすると、媒体2と3の屈折率差が大きい場合にも、TMモードは反射率が小さいので、TMモードの透過光だけを利用するかTMモードの反射光を少なくしたい場合には上記反射防止構造を使うことができる。   When the groove is striped, polarized light whose electric field is parallel to the groove is TE mode (see Reference 1 below, which corresponds to H mode in Reference 1), and polarized light whose electric field is perpendicular to the groove is TM mode ( (Refer to Reference Document 2 below, which corresponds to the H mode of Reference Document 2.) If the difference in refractive index between the media 2 and 3 is large, the TM mode has a low reflectivity. In the case where it is desired to reduce the reflected light in the TM mode, the above antireflection structure can be used.

参考文献1:M. G. Moharam と T. K. Gaylord著、” Diffraction analysis of dielectric surface-relief gratings”、J. Opt. Soc. Am.、 Vol. 46、 No. 72、1982年、p . 1385〜p . 1392
参考文献2: M. G. Moharam と T. K. Gaylord著: ” Rigorous coupled-wave analysis of grating diffraction E-mode polarization and losses, ”、Optics Communications、 Vol. 73、1983年、p . 451〜p . 455
Reference 1: MG Moharam and TK Gaylord, “Diffraction analysis of dielectric surface-relief gratings”, J. Opt. Soc. Am., Vol. 46, No. 72, 1982, p. 1385-p.
Reference 2: MG Moharam and TK Gaylord: “Rigorous coupled-wave analysis of grating diffraction E-mode polarization and losses,” Optics Communications, Vol. 73, 1983, p. 451-p.

また、本発明の白色光用反射防止構造では、凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化し、媒体2から媒体1に入射する光の反射を防止し、媒体2自身が発光体であるかまたは、媒体2から発光源までの媒体の屈折率が媒体2よりも高いか等しいことを特長とする白色光用反射防止構造を提供する。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
Further, in the antireflection structure for white light according to the present invention, when light is incident on the interface between the transparent medium 1 and the transparent medium 2 having unevenness, the average groove width of the unevenness is Λ and the average depth is d. The wavelength of the medium 1 is λ1, the wavelength of the medium 2 is λ2, and the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following expressions (3) and (4) are satisfied. The angle is 96 ° or less and the average refractive index in the depth direction continuously changes, preventing reflection of light incident on the medium 1 from the medium 2, and the medium 2 itself is a light emitter, or Provided is an antireflection structure for white light, characterized in that the refractive index of the medium from the medium 2 to the light emitting source is higher than or equal to that of the medium 2.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

ここで、d/Λは好ましくは、0.5以上、さらに好ましくは2以上、さらにより好ましくは3以上である。アスペクト比が大きい方が、反射率が下がり、広い範囲に使うことができる。Λ/λ1はより好ましくは、5以上60以下、さらに好ましくは10以上40以下、さらにより好ましくは15以上30以下である。大きい方が分光による回折角度の波長分散はすくないが、例えば、カラーフィルタとの干渉で、モアレが生じやすくなる。Λ/λ1が5以下あるいは4以下では、後述のように周期や深さを設計することで虹を少なくできる。   Here, d / Λ is preferably 0.5 or more, more preferably 2 or more, and even more preferably 3 or more. The larger the aspect ratio, the lower the reflectivity, and it can be used in a wide range. Λ / λ1 is more preferably 5 or more and 60 or less, further preferably 10 or more and 40 or less, and still more preferably 15 or more and 30 or less. The larger the wavelength, the less the wavelength dispersion of the diffraction angle due to spectroscopy, but moire tends to occur due to interference with the color filter, for example. When Λ / λ1 is 5 or less or 4 or less, the number of rainbows can be reduced by designing the period and depth as described later.

また、本発明は上記課題を解決するために、凹凸の溝幅の80%以上がΛ±4%に入っており、しかも、下記式(5)、(6)の条件を充たす溝幅と深さを持つことによって界面での全反射率を低減することを特徴とする請求項1記載の反射防止構造を提供する。
(5)0.45×Λ<d
(6)8<Λ/λ1<40
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention has a groove width and depth satisfying the conditions of the following formulas (5) and (6) in which 80% or more of the groove width of the unevenness is in Λ ± 4%. The antireflection structure according to claim 1, wherein the total reflectance at the interface is reduced by having a thickness.
(5) 0.45 × Λ <d
(6) 8 <Λ / λ1 <40

d/Λは好ましくは、0.5以上、さらに好ましくは1以上さらにより好ましくは2以上である。アスペクト比が大きい方が、反射率が下がり、広い範囲に使うことができる。Λ/λ1はより好ましくは、9以上60以下、さらに好ましくは10以上40以下、さらにより好ましくは15以上30以下である。大きい方が分光による回折角度の波長分散はすくないが、例えば、カラーフィルタとの干渉で、モアレが生じやすくなる。   d / Λ is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 2 or more. The larger the aspect ratio, the lower the reflectivity, and it can be used in a wide range. Λ / λ1 is more preferably 9 or more and 60 or less, further preferably 10 or more and 40 or less, and even more preferably 15 or more and 30 or less. The larger the wavelength, the less the wavelength dispersion of the diffraction angle due to spectroscopy, but moire tends to occur due to interference with the color filter, for example.

λ1>λ2とするときに、凹凸の溝幅の80%以上が、平均溝幅×{1±λ1/Λ}の範囲に入り、しかも、溝幅の50%以上が平均溝幅×{1±λ1/(5・Λ)}の範囲に入らない構成とすることが好ましい。なお、これらの数値範囲は、本発明者が行った数値シミュレーションの結果である。   When λ1> λ2, 80% or more of the uneven groove width falls within the range of average groove width × {1 ± λ1 / Λ}, and more than 50% of the groove width is average groove width × {1 ± A configuration that does not fall within the range of λ1 / (5 · Λ)} is preferable. These numerical ranges are the results of numerical simulations performed by the present inventors.

凹凸の溝幅の80%以上がΛ±4%に入るというように作製精度に余裕をもたせることで、格子溝の作製が容易になる。この条件は、金型を機械加工した場合の精度がΛ±4%はばらつくことがあるということ、および、溝幅の80%以上がその精度に入っていれば、実用上差し支えないという二つの側面から定められる。溝幅の90%以上がその精度に入っていることがより好ましく、さらに好ましくは溝幅の95%以上がその精度に入っている方が良い。   Lattice grooves can be easily manufactured by providing a sufficient manufacturing accuracy such that 80% or more of the uneven groove width falls within Λ ± 4%. There are two conditions: the accuracy when the mold is machined may vary by Λ ± 4%, and if 80% or more of the groove width is within the accuracy, there is no problem in practical use. Determined from the side. It is more preferable that 90% or more of the groove width is included in the accuracy, and it is more preferable that 95% or more of the groove width is included in the accuracy.

さらに、凹凸の溝幅の80%以上が、平均溝幅×{1±λ2/Λ}の範囲に入る方がより好ましい。溝幅の変動は大きすぎない方が作製しやすいので、必要十分なλ2だけ変動すればよい。また、溝幅だけでなく、溝深さについても平均溝深さd×{1±λ2/d}の範囲で変動する方が好ましい。この変動は波長依存性の大きい、平均溝幅Λ/λ1が3以上9以下の範囲で特に有効である。溝幅を変動させることで、反射率波長依存性の少ない凹凸を作製できる。   Furthermore, it is more preferable that 80% or more of the groove width of the unevenness falls within the range of average groove width × {1 ± λ2 / Λ}. Since it is easier to produce a groove whose variation in the groove width is not too large, it is only necessary to vary by a necessary and sufficient λ2. Further, it is preferable that not only the groove width but also the groove depth varies within the range of the average groove depth d × {1 ± λ2 / d}. This variation is particularly effective when the average groove width Λ / λ1 is 3 or more and 9 or less, which is highly wavelength-dependent. By varying the groove width, it is possible to produce irregularities with little dependency on reflectance wavelength.

また、本発明白色光用反射防止構造では、凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、断面形状は、媒体2の凸部の先端に向けて先すぼまりの三角形であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減することを特徴する。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
Further, in the antireflection structure for white light according to the present invention, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having unevenness, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, and the medium 1 The wavelength is λ1, the wavelength at the medium 2 is λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following formulas (3) and (4), and the apex angle of the convex portion of the medium 2 is 96 ° or less. And the cross-sectional shape is a triangular shape converging toward the tip of the convex portion of the medium 2, and the average refractive index in the depth direction is continuously changed to thereby change the total reflectance at the interface. It is characterized by reducing.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

d/Λは好ましくは、0.5以上、さらに好ましくは1以上さらにより好ましくは2以上である。アスペクト比が大きい方が、反射率が下がり、広い範囲に使うことができる。Λ/λ1はより好ましくは、5以上60以下、さらに好ましくは10以上40以下、さらにより好ましくは15以上30以下である。大きい方が分光による回折角度の波長分散はすくないが、例えば、カラーフィルタとの干渉で、モアレが生じやすくなる。   d / Λ is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 2 or more. The larger the aspect ratio, the lower the reflectivity, and it can be used in a wide range. Λ / λ1 is more preferably 5 or more and 60 or less, further preferably 10 or more and 40 or less, and still more preferably 15 or more and 30 or less. The larger the wavelength, the less the wavelength dispersion of the diffraction angle due to spectroscopy, but moire tends to occur due to interference with the color filter, for example.

このような形状では、入射光の透過率が向上し、波長依存性も小さくなる。入射光とは、例えば、ディスプレイでは映像、太陽電池パネルでは太陽光、発光素子では発光した光である。   With such a shape, the transmittance of incident light is improved and the wavelength dependency is also reduced. Incident light is, for example, an image on a display, sunlight on a solar cell panel, and light emitted on a light emitting element.

界面の凹凸の最表面または谷底の平らな部分の割合が5%以下である構成とすることが好ましい。平らな部分が大きいと透過率が低下するためである。なお、媒体2の凸部の頂角は平らな部分を挟む二辺のなす角度で評価される。   It is preferable that the ratio of the outermost surface of the unevenness of the interface or the flat part of the valley bottom is 5% or less. This is because the transmittance is lowered when the flat portion is large. The apex angle of the convex portion of the medium 2 is evaluated by an angle formed by two sides sandwiching the flat portion.

また、本発明白色光用反射防止構造では、周期的な凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、溝の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減することを特徴とし、凹凸の一周期の両端が左右に線対称な不等辺三角形である凹凸形状を規定する変数a、b、cについて、aが左側の三角形の底辺を、bが右側の三角形の底辺を、cが両端の三角形を平行移動によりつけたときの山と山の距離を表すとき、次の(7)、(8)式を満足する界面の凹凸を1周期の両端に含む。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
(7)0.5<a/b<2
(8)c/(a+b)>1.2 または c/(a+b)<0.8
但し、λ1>λ2
In the antireflection structure for white light according to the present invention, when light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having periodic irregularities, the light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having irregularities. An average satisfying the conditions of the following formulas (3) and (4) where λ is the average groove width of the irregularities, λ is the average depth, λ1 is the wavelength in the medium 1, and λ2 is the wavelength in the medium 2 when incident. It has a groove width Λ and an average depth d, the apex angle of the groove is 96 ° or less, and the average refractive index in the depth direction is continuously changed to reduce the total reflectance at the interface. As a feature, for variables a, b, and c that define an uneven shape in which both ends of one cycle of unevenness are asymmetric triangles that are axisymmetric to the left and right, a is the base of the left triangle, and b is the base of the right triangle. , C represents the distance between the peaks when the triangles at both ends are attached by translation, the following equations (7) and (8) The irregularities of the interface satisfying the above are included at both ends of one cycle.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
(7) 0.5 <a / b <2
(8) c / (a + b)> 1.2 or c / (a + b) <0.8
However, λ1> λ2

ここで、d/Λは好ましくは、0.5以上、さらに好ましくは1以上さらにより好ましくは2以上である。アスペクト比が大きい方が、反射率が下がり、広い範囲に使うことができる。   Here, d / Λ is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 2 or more. The larger the aspect ratio, the lower the reflectivity, and it can be used in a wide range.

Λ/λ1はより好ましくは、5以上60以下、さらに好ましくは10以上40以下、さらにより好ましくは15以上30以下である。大きい方が分光による回折角度の波長分散はすくないが、例えば、カラーフィルタとの干渉で、モアレが生じやすくなる。   Λ / λ1 is more preferably 5 or more and 60 or less, further preferably 10 or more and 40 or less, and still more preferably 15 or more and 30 or less. The larger the wavelength, the less the wavelength dispersion of the diffraction angle due to spectroscopy, but moire tends to occur due to interference with the color filter, for example.

入射光の角度分布が観察者から見て左右方向または縦横方向に輝度分布の半値幅で10°程度しかない場合、反射防止構造を通した輝度分布が一様でないことがある。そのときには、図1に示すように、個々には非対称の凹凸形状を用いて全体として対称となるようにすることで、輝度分布を一様に近づけることができる。   When the angle distribution of incident light is only about 10 ° in the half-value width of the luminance distribution in the horizontal direction or the vertical and horizontal directions when viewed from the observer, the luminance distribution through the antireflection structure may not be uniform. At that time, as shown in FIG. 1, the luminance distribution can be made to be uniform by using an asymmetric concavo-convex shape so as to be symmetrical as a whole.

ここで、図1の凹凸形状を規定する変数a、b、cが次の(7)、(8)式を満足する界面の凹凸を持つ反射防止構造であることが好ましい。
(7)0.5<a/b<2
(8)c/(a+b)>1.2 または c/(a+b)<0.8
Here, it is preferable that the variable a, b, c defining the uneven shape of FIG. 1 is an antireflection structure having unevenness of the interface satisfying the following expressions (7) and (8).
(7) 0.5 <a / b <2
(8) c / (a + b)> 1.2 or c / (a + b) <0.8

凹凸が3個以上で1周期となる場合には、1周期の両端の凹凸について、(7)、(8)式を適用する。図1のmの数は作製コストを抑えるために0または1が好ましい。光が溝に対して対称に出射されることが要求される場合、0.8<a/b<1.2である方がより好ましい。   When there are three or more irregularities to form one cycle, formulas (7) and (8) are applied to the irregularities at both ends of one cycle. The number m in FIG. 1 is preferably 0 or 1 in order to reduce the production cost. When light is required to be emitted symmetrically with respect to the groove, it is more preferable that 0.8 <a / b <1.2.

前記界面の凹凸の斜面が、平均粗さRaがλ以下であることを特徴とする請求項1ないし5記載の反射防止構造が好ましい。表面が粗いと、その部分で乱反射されるため透過率が落ちるからである。より好ましくは0.5λ以下、さらに好ましくは0.25λ以下である。λはディスプレイや白色照明では真空中における光の中心波長の0.55μmとしてよい。   6. The antireflection structure according to claim 1, wherein the uneven slope of the interface has an average roughness Ra of λ or less. This is because if the surface is rough, the transmittance is reduced because of irregular reflection at that portion. More preferably, it is 0.5λ or less, and further preferably 0.25λ or less. λ may be 0.55 μm, which is the center wavelength of light in a vacuum in a display or white illumination.

前記界面の凹凸のある面と反対側の面が、ディスプレイのフロントパネルの観察者側の表面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが200λ1以下であり、かつ前記界面の凹凸を有さない側の粘着または接着剤と隣接する面と粘着または接着剤との屈折率差が0.2以下であることが好ましい。   The surface opposite to the uneven surface of the interface is used by being attached to the surface on the viewer side of the front panel of the display via an adhesive or adhesive, and the thickness of the adhesive or adhesive is 200λ1 or less. In addition, it is preferable that the difference in refractive index between the surface adjacent to the pressure-sensitive adhesive or adhesive on the side not having the unevenness of the interface and the pressure-sensitive adhesive or adhesive is 0.2 or less.

ここで、粘着剤の厚さを200λ1以下とすることで、透過率を上げることができる。屈折率差を0.2以下とすることで反射を抑えることができる。   Here, the transmittance can be increased by setting the thickness of the adhesive to 200λ1 or less. Reflection can be suppressed by setting the difference in refractive index to 0.2 or less.

さらに、本発明は、上記反射防止構造をした発光素子を対象とするものである。即ち、この発光素子は、前記反射防止構造の界面の凹凸のある面と反対側の面が、有機または無機の発光素子の出射面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが20μm以下であり、かつ前記界面の凹凸のある面と反対側の面との屈折率差が0.01以上0.6以下である反射防止構造を持つ発光素子である。   Furthermore, the present invention is directed to a light emitting element having the above antireflection structure. That is, this light-emitting element is used by attaching the surface opposite to the uneven surface of the antireflection structure on the emission surface of the organic or inorganic light-emitting element via an adhesive or an adhesive. A light-emitting element having an antireflection structure in which the thickness of an adhesive or an adhesive is 20 μm or less, and the difference in refractive index between the uneven surface and the opposite surface is 0.01 to 0.6 is there.

ここで、粘着剤の厚さを200λ1以下とすることで、透過率を上げることができる。屈折率差を0.01以上0.6以下にすることで発光素子の光の反射を抑えることができる。   Here, the transmittance can be increased by setting the thickness of the adhesive to 200λ1 or less. By making the refractive index difference 0.01 or more and 0.6 or less, reflection of light from the light emitting element can be suppressed.

媒体2について媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面の距離から、平均深さdを引いた値のある断面での平均が4λ1以上100λ1以下であり、媒体2と、媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面で媒体2に接する媒体3とで屈折率が0.1以上異なる反射防止構造の構成とすることが好ましい。   The average of the cross section having a value obtained by subtracting the average depth d from the distance between the surface of the medium 2 opposite to the uneven surface and the surface opposite to the medium 1 is 4λ1 or more and 100λ1 or less. It is preferable to adopt an antireflection structure having a refractive index different by 0.1 or more between the medium 3 in contact with the medium 2 on the surface opposite to the uneven surface of the medium.

上記発光素子が媒体4として、媒体3に接しているとき、一般に、発光素子は高屈折率であり、媒体2として一般の樹脂の屈折率1.5の樹脂を使うことを考えると、その屈折率差は大きい。そこでその屈折率差を埋め、反射率を低減すると同時に、反射防止構造の透過率波長依存性を小さくするために、上記平均厚さが好ましくは、8λ1以上、さらに好ましくは16λ1以上である。一方、光透過率を上げ、界面間距離の均一性を上げるために、好ましくは50λ1以下、さらに好ましくは32λ1以下である。   When the light-emitting element is in contact with the medium 3 as the medium 4, the light-emitting element generally has a high refractive index. The rate difference is large. Therefore, the average thickness is preferably 8λ1 or more, more preferably 16λ1 or more, in order to fill the difference in refractive index and reduce the reflectance, while reducing the transmittance wavelength dependency of the antireflection structure. On the other hand, in order to increase the light transmittance and increase the uniformity of the inter-interface distance, it is preferably 50λ1 or less, more preferably 32λ1 or less.

(実施の形態1)
図2は、2種類の媒体の界面60における、断面を示す図である。図2(a)では2種類の媒体1、2の界面60に、図2(b)では媒体1が空気で媒体2との界面60(媒体2の表面)に、例えば、鋸歯型の格子のような凹凸形状が形成されている。これらの図2(a)、(b)の要部を被拡大部として、図2(c)に拡大して示す。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a diagram showing a cross section at the interface 60 of two types of media. In FIG. 2A, at the interface 60 between the two types of media 1 and 2, in FIG. 2B, the medium 1 is air and at the interface 60 with the medium 2 (surface of the medium 2). Such a concavo-convex shape is formed. 2 (a) and 2 (b) are shown as enlarged parts in FIG. 2 (c).

この実施の形態1では、界面60における凹凸で形成される格子溝の平均深さdと平均溝幅Λの関係を後述するような範囲に形成した構成を特徴とする。図2(c)において、真空中の光の波長をλとすると、媒体1および媒体2の屈折率をそれぞれn1、n2として、n1=λ/λ1、n2=λ/λ2となる。但し、λ1>λ2である。屈折率は、切り出した試料について、微分干渉顕微鏡および電子顕微鏡を用いて測定することができる。   The first embodiment is characterized in that the relationship between the average depth d and the average groove width Λ of the lattice grooves formed by the unevenness at the interface 60 is formed in a range as will be described later. In FIG. 2C, when the wavelength of light in vacuum is λ, the refractive indexes of the medium 1 and the medium 2 are n1 and n2, respectively, and n1 = λ / λ1 and n2 = λ / λ2. However, λ1> λ2. A refractive index can be measured about the cut-out sample using a differential interference microscope and an electron microscope.

λの値は、反射防止構造を使用する目的によって異なるが、家庭用ディスプレイや太陽電池、一般照明では中心波長の550nmとしてよい。反射防止については、光が媒体1から媒体2に入る場合と媒体2から媒体1に入る場合の両方について効果がある。   The value of λ varies depending on the purpose of using the antireflection structure, but may be 550 nm, which is the center wavelength, for home displays, solar cells, and general lighting. Antireflection is effective both when light enters medium 1 from medium 1 and when it enters medium 1 from medium 2.

ここで、界面60の凹凸における「平均溝幅」は、次のとおり定義する。即ち、平均溝幅は、媒体1と媒体2の界面60におけるある一断面を見たときに、「表面の山」(ここでの「表面」は、図2(c)中の下位に位置する媒体2の媒体1側に面する面を言う。)から再び、隣接する「表面の山」に戻るまでの間隔を、界面方向(図2(c)中、左右方向)に互いに隣接する複数の山について合計し、それを平均化したものである。要するに、「平均溝幅」は、界面方向に複数の互いに隣接する「表面の山」の間隔(ピーク間隔)である溝幅70を平均化したものである。   Here, the “average groove width” in the unevenness of the interface 60 is defined as follows. That is, when the average groove width is a certain cross section at the interface 60 between the medium 1 and the medium 2, the “mountain of the surface” (the “surface” here is located at the lower position in FIG. 2C). The distance from the medium 2 toward the medium 1 side to the adjacent “mountain on the surface” again is defined as a plurality of intervals adjacent to each other in the interface direction (left-right direction in FIG. 2C). This is the sum of the mountains and the average of them. In short, the “average groove width” is an average of groove widths 70 that are intervals (peak intervals) between a plurality of “surface peaks” adjacent to each other in the interface direction.

そして、界面60の「最表面」を次のように定義する。界面方向(図2(c)中、左右方向)に所定の長さにおける界面60の断面(例えば、図2(c)に示す断面)において、表面の山のうち、上位3つの山の頂点A、B、Cの高さの平均値の高さの線10から、深さ方向(図2(c)中下方の媒体2に向かう方向)に1.5×λの高さの線20(最表面平均値−λ×1.5を示す線)までの範囲に入る領域を、「最表面」とする。   Then, the “outermost surface” of the interface 60 is defined as follows. In the cross section of the interface 60 (for example, the cross section shown in FIG. 2C) at a predetermined length in the interface direction (left and right direction in FIG. 2C), vertices A of the top three peaks among the surface peaks. , B, and C from the average height line 10 in the depth direction (the direction toward the lower medium 2 in FIG. 2C), the line 20 having the height of 1.5 × λ A region that falls within the range up to the surface average value −λ × 1.5) is defined as “outermost surface”.

最表面の上位3つの山の頂点のA、B、Cの高さの平均値の高さの線10(最表面平均値を示す線)からもっとも遠い谷底の高さの線40(谷底を示す線)までの距離の半分の高さに線30(深さ1/2の線)を引く。この線30より上の部分にあるそれぞれの凸部の局所的に高いところ(頂点ではない。)を「表面の山」と定める。レンズのように面が湾曲している場合は、この定義で単純に「表面の山」を定めるのは困難であるが、用途に応じて適宜、基準面の形状を定義する。   The line 40 (showing the valley bottom) of the height of the valley farthest from the line 10 (the line showing the outermost average value) of the average values of the heights A, B, and C of the tops of the top three highest peaks A line 30 (a line having a depth of 1/2) is drawn at a height that is half the distance to the line. A locally high place (not a vertex) of each convex portion above the line 30 is defined as a “surface mountain”. When the surface is curved like a lens, it is difficult to simply define a “surface peak” with this definition, but the shape of the reference surface is appropriately defined according to the application.

格子溝の「平均深さd」は、表面の山の高さを平均した高さに引かれた線と平行に各表面の山の頂点を通って引いた線と谷底との距離である。なお、山の高さの平均値を結ぶ直線は、山の頂点の位置を直線で最小二乗近似して定める。   The “average depth d” of the grating grooves is the distance between the line drawn through the peak of each surface peak parallel to the line drawn to the average height of the surface peaks and the valley bottom. Note that the straight line connecting the average values of the heights of the mountains is determined by approximating the positions of the peaks at the least squares.

媒体1と媒体2は空気と有機高分子、あるいは有機高分子と無機化合物などの組み合わせである。   The medium 1 and the medium 2 are a combination of air and an organic polymer, or an organic polymer and an inorganic compound.

界面60の形状は鋸歯型回折格子に代表される凹凸形状である。上面から見たパターンは縞状、格子状、無作為に穴の開いたクレータ模様、市松模様などさまざまなパターンが考えられる。   The shape of the interface 60 is an uneven shape typified by a sawtooth diffraction grating. The pattern seen from the top can be various patterns such as stripes, grids, crater patterns with random holes, and checkered patterns.

全反射率は、光吸収を無視した場合、入射光に対する界面60を透過しなかったすべての光の割合である。本発明では時空にたいして線形な挙動をする、一次元系で次の波動方程式式(7)に従う波を主たる対象としている(谷田貝豊彦著:「光とフーリエ変換」、朝倉書店、1992年、p.1〜p.30参照)。   The total reflectance is a ratio of all light that has not transmitted through the interface 60 with respect to incident light when light absorption is ignored. In the present invention, the main object is a wave that behaves linearly with respect to space-time and follows the following wave equation (7) in a one-dimensional system (Toyohiko Yadagai: “Light and Fourier Transform”, Asakura Shoten, 1992, p. 1-p.30).

Φ/∂t=c×∂Φ/∂x………(7)
ここでΦは波動関数、tは時間、xは波の進行方向を示す座標である。cは波の進行速度である。左辺は時間に関する、右辺は距離に関する二階の偏微分である。
2 Φ / ∂t 2 = c 2 × ∂ 2 Φ / ∂x 2 (7)
Here, Φ is a wave function, t is time, and x is a coordinate indicating the traveling direction of the wave. c is the traveling speed of the wave. The left side is the second partial derivative with respect to time and the right side with respect to the distance.

深さ方向への平均屈折率が連続的に変化するとは、図3に示すようなシルクハット型でなく三角形やお椀型のように、深さ方向に滑らかに形状が変化することにより、面と平行に輪切りにしたときの各スライスの平均屈折率の変化が小さいことを意味する。   The average refractive index in the depth direction changes continuously, because the shape changes smoothly in the depth direction like a triangle or bowl shape instead of a top hat shape as shown in FIG. This means that the change in the average refractive index of each slice when it is cut in parallel is small.

また、三角形やお椀型の斜面の表面粗さが中心線平均粗さRaにしてλ/4未満であることが好ましく、より好ましくはλ/8未満である。その理由は、表面が粗いと、その部分で乱反射されるため透過率が落ちるからである。このRaはJIS規格に基づいて算出されるが、カットオフ値は平均溝幅Λの1/2とし、基準長さを3〜4Λとする。   Further, the surface roughness of the triangular or bowl-shaped slope is preferably less than λ / 4, more preferably less than λ / 8, in terms of the centerline average roughness Ra. The reason is that if the surface is rough, the transmittance is reduced because of irregular reflection at that portion. This Ra is calculated based on the JIS standard, and the cut-off value is ½ of the average groove width Λ and the reference length is 3-4 Λ.

なお、本発明の反射防止構造では、その凹凸の斜面には反射防止のための光学薄膜(誘電多層膜等)や波長以下の周期を持つ微細凹凸は設けなくてよい。   In the antireflection structure of the present invention, it is not necessary to provide an optical thin film (dielectric multilayer film, etc.) for preventing reflection or fine unevenness having a period equal to or shorter than the wavelength on the slope of the unevenness.

以上のような構成の本発明の反射防止構造において、本発明の特徴とする構成は次のとおりである。即ち、媒体1と媒体2の界面60おける凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをdとすると、格子溝の平均深さdと平均溝幅Λの関係は、次のような範囲とする構成がが好ましい。この範囲は、0.45×Λ<dであり、より好ましくは0.55×Λ<dであり、さらに好ましくはΛ<dであり、よりさらに好ましくは2×Λ<dである。   In the antireflection structure of the present invention configured as described above, the characteristic features of the present invention are as follows. That is, assuming that the average groove width of the irregularities at the interface 60 between the medium 1 and the medium 2 is Λ and the average depth is d, the relationship between the average depth d of the lattice grooves and the average groove width Λ is in the following range. A configuration is preferred. This range is 0.45 × Λ <d, more preferably 0.55 × Λ <d, even more preferably Λ <d, and even more preferably 2 × Λ <d.

0.45×Λ<dとすることで最低限の反射防止機能が果たせる。0.55×Λ<dとすることで全反射率を波長以下の平均溝幅Λを持つ構造と同等にできる。Λ<dとすることで、媒体1から媒体2に光が入射する場合には、全反射率を0.2%以下にでき、広い用途で使える。   By setting 0.45 × Λ <d, the minimum antireflection function can be achieved. By setting 0.55 × Λ <d, the total reflectivity can be made equivalent to a structure having an average groove width Λ equal to or less than the wavelength. By setting Λ <d, when light is incident on the medium 2 from the medium 1, the total reflectance can be reduced to 0.2% or less, which can be used in a wide range of applications.

2×Λ<dとすることで、媒体1から媒体2に光が入射する場合には全反射率を0.1%以下にでき、広い波長域で今までにない透過率を得ることができる。   By setting 2 × Λ <d, when light is incident on the medium 2 from the medium 1, the total reflectance can be reduced to 0.1% or less, and an unprecedented transmittance can be obtained in a wide wavelength range. .

波長と平均溝幅Λに関しては、次のような範囲が好ましい。この範囲は、3<Λ/λ1<120、より好ましくは8<Λ/λ1<40、さらに好ましくは8<Λ/λ1<30である。   Regarding the wavelength and the average groove width Λ, the following ranges are preferable. This range is 3 <Λ / λ1 <120, more preferably 8 <Λ / λ1 <40, and even more preferably 8 <Λ / λ1 <30.

8<Λ/λ1<40とすることで、平均溝幅が大きくなりさらに作りやすくなる。8<Λ/λ1<30とすることで、平均溝幅が短くなり、また拡散の度合いも増すため、完全にモアレを防ぐことができる。   By setting 8 <Λ / λ1 <40, the average groove width is increased and the formation becomes easier. By setting 8 <Λ / λ1 <30, the average groove width is shortened and the degree of diffusion is increased, so that moire can be completely prevented.

平均深さdについては、あまりに平均溝幅Λに対してあまりに深いと、全反射率や出射角度の波長依存性を生じやすい。また、この波長依存性は、周期が小さいほど大きくなる。そこで、17×d/Λ−Λ/λ1<30とすることで、虹や色むらの発生を防ぐことが出来る。   If the average depth d is too deep with respect to the average groove width Λ, the wavelength dependence of the total reflectance and the emission angle tends to occur. In addition, this wavelength dependence increases as the period decreases. Therefore, by setting 17 × d / Λ−Λ / λ1 <30, it is possible to prevent the occurrence of rainbows and color unevenness.

ディスプレイなど、より虹や色むらの発生を抑えたい用途では、17×d/Λ−Λ/λ1<15とした方がこのましい。なお、ここで、考えている主な状況は時空にたいして線形な挙動をする光が表面に垂直に入射する場合である。   For applications such as a display where it is desired to suppress the occurrence of rainbows and color unevenness, it is better to set 17 × d / Λ−Λ / λ1 <15. The main situation considered here is the case where light that behaves linearly with respect to space-time is incident on the surface perpendicularly.

以上から、この実施の形態1では、凹凸をもつ透明な媒体1と透明な媒体2の界面60に対して、光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(1)、(2)を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、溝の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化し、媒体1から媒体2に入る光の反射を防止する場合に、媒体2の前記界面と反対側の面が接する媒体3(図20参照)の屈折率が媒体2と0.4以下異なるか、または直交する偏光の片方だけを利用することを特徴とするか、または、媒体2から媒体1に光が入射する光の反射を防止する場合に、媒体2から発光源までの媒体の屈折率が媒体2よりも高いか等しいことを特徴とする透明な媒体1、2よりなる白色光用反射防止構造が好ましい。
(1)0.45×Λ<d
(2)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
As described above, in the first embodiment, when light is incident on the interface 60 between the transparent medium 1 and the transparent medium 2 having unevenness, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, The wavelength in the medium 1 is λ1, the wavelength in the medium 2 is λ2, and the average groove width Λ and the average depth d satisfying the following formulas (1) and (2) are satisfied, and the apex angle of the groove is 96 ° or less. In addition, when the average refractive index in the depth direction continuously changes and reflection of light entering the medium 2 from the medium 1 is prevented, the medium 3 in contact with the surface opposite to the interface of the medium 2 (FIG. 20). The refractive index of the light source is different from that of the medium 2 by 0.4 or less, or only one of the orthogonal polarized lights is used, or reflection of light incident on the medium 1 from the medium 2 is prevented. A transparent medium characterized in that the refractive index of the medium from the medium 2 to the light-emitting source is higher than or equal to that of the medium 2 The antireflection structure for white light consisting of the bodies 1 and 2 is preferable.
(1) 0.45 × Λ <d
(2) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

また、格子溝の谷底の位置(格子の先端位置)は、図4のように格子溝の幅方向について、a:bに分割された位置にあるとすると、全ての格子溝についての先端位置の平均はa:bが0.5:0.5の近傍であることが望ましい。なぜなら、出射光の角度分布の偏りが少なくなるからである。   Further, assuming that the valley bottom position (lattice tip position) of the grating grooves is at a position divided into a: b in the width direction of the grating grooves as shown in FIG. The average is desirably in the vicinity of a: b of 0.5: 0.5. This is because the deviation of the angular distribution of the emitted light is reduced.

(実施の形態2)
この実施の形態2は、全ての溝幅70を一定にし、格子溝の平均深さdと溝幅70の関係は、上記実施の形態1と同様の範囲とする構成を特徴とする。要するに、実施の形態1において、平均溝幅の代わりに一定の溝幅とした構成である。ここで、溝幅が一定であるとき、この溝幅を周期と呼ぶ。溝幅70が一定の方が、形状の作製は容易であるが、周期が大きいとディスプレイにおける画素との干渉によるモアレが生じる。そこで、ある程度周期の大きさを小さくして、拡散特性を持たせることになる。
(Embodiment 2)
The second embodiment is characterized in that all the groove widths 70 are made constant, and the relationship between the average depth d of the grating grooves and the groove width 70 is in the same range as in the first embodiment. In short, in the first embodiment, a constant groove width is used instead of the average groove width. Here, when the groove width is constant, this groove width is called a period. If the groove width 70 is constant, the shape is easier to produce, but if the period is large, moire occurs due to interference with pixels in the display. Therefore, the size of the period is reduced to some extent to give diffusion characteristics.

凹凸の溝幅の80%以上をΛ±4%に入れることで、格子溝の作製が容易になる。この条件は、周期を一定にする目的で、金型を機械加工した場合の精度がΛ±4%はばらつくことがあるということ、および、溝幅の80%以上がその精度に入っていれば、実用上差し支えないという二つの側面から定められる。溝幅の90%以上がその精度に入っていることがより好ましく、さらに好ましくは溝幅の95%以上がその精度に入っている方が良い。また、このときΛ/λ1<40でないと、モアレが発生しやすくなり、一方で、8<Λ/λ1でなければ、虹が発生しやすくなる。   By making 80% or more of the uneven groove width into Λ ± 4%, it becomes easy to manufacture a lattice groove. This condition is that the accuracy when machining the mold may vary by Λ ± 4% for the purpose of making the period constant, and if more than 80% of the groove width is included in the accuracy It is determined from two aspects that there is no problem in practical use. It is more preferable that 90% or more of the groove width is included in the accuracy, and it is more preferable that 95% or more of the groove width is included in the accuracy. At this time, if Λ / λ1 <40, moiré is likely to occur. On the other hand, if 8 <Λ / λ1, rainbow is likely to occur.

この実施の形態2においても、実施の形態1と同様に、凹凸をもつ媒体1と媒体2の界面60に対して、光が入射するときに、凹凸の溝幅70をΛ、深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(1)、(2)の条件を充たす溝幅Λと平均深さdを持ち、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面60での全反射率を低減することを特徴する反射防止構造が好ましい。
(1)0.45×Λ<d
(2)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, when light is incident on the interface 60 between the medium 1 and the medium 2 having the unevenness, the groove width 70 of the unevenness is Λ and the depth is d. The wavelength in the medium 1 is λ1, the wavelength in the medium 2 is λ2, the groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following formulas (1) and (2), and the average refraction in the depth direction. An antireflection structure characterized by reducing the total reflectance at the interface 60 by continuously changing the rate is preferred.
(1) 0.45 × Λ <d
(2) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2

(実施の形態3)
この実施の形態3では、溝幅が一定でない非周期的回折格子とし、その溝幅分布を後述するように規定する構成を特徴とする。これを以下説明する。図5は、本発明における反射防止構造に入射してくる入射光90と反射光100に関する入射角θi、反射角θr、透過回折光110の角θtの定義を示す図である。
(Embodiment 3)
The third embodiment is characterized in that the groove width is a non-periodic diffraction grating and the groove width distribution is defined as described later. This will be described below. FIG. 5 is a diagram showing the definitions of the incident angle θi, the reflection angle θr, and the angle θt of the transmitted diffracted light 110 with respect to the incident light 90 and the reflected light 100 incident on the antireflection structure in the present invention.

そして、図5は、垂直入射光120の回折次数mの分布を模擬的に示す図である。このとき、屈折率n1、n2と角度との間には一般に次のような関係があることが知られている(Hiroyuki Ichikawa著:”Numerical analysis of microretroreflectors: Transition reflection to diffraction.” Journal of Optics A: Pure Applied Optics、 Vol.6 、2004年、p .S121〜p .S127参照)。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the distribution of the diffraction order m of the normal incident light 120. At this time, it is known that the refractive index n1, n2 and the angle generally have the following relationship (Hiroyuki Ichikawa: “Numerical analysis of microretroreflectors: Transition reflection to diffraction.” Journal of Optics A : Pure Applied Optics, Vol.6, 2004, p.S121 to p.S127).

n1・sin(θi) − n2・sin(θt) = m・λ/Λ (8)   n1 · sin (θi) −n2 · sin (θt) = m · λ / Λ (8)

媒体1から媒体2に向かって面に垂直に入射して、面にほぼ平行に出射する場合、周期が大きくなると、式(8)より、平行に出射する回折次数mが変化する。そのとき、mが1でない場合、周期がどのぐらい変化したことになるか、次の式(9)および式(10)のとおり計算される。
n1・0 − n2・1 = m・λ/Λ (9)
ここで、m=−n2・Λ/λであるから、
1/m=−λ/(n2・Λ)
=−λ2/Λ (10)
When the light is incident perpendicularly to the surface from the medium 1 toward the medium 2 and is emitted substantially parallel to the surface, the diffraction order m emitted in parallel changes from Equation (8) as the period increases. At that time, if m is not 1, how much the period has changed is calculated according to the following equations (9) and (10).
n1 · 0 − n2 · 1 = m · λ / Λ (9)
Here, since m = −n2 · Λ / λ,
1 / m = -λ / (n2 · Λ)
= -Λ2 / Λ (10)

したがって、この場合mが1と異なると比率にしてλ2/Λ程度周期が変化したことになる。媒体2から媒体1に入射するときは指標はλ1/Λとなる。山の位置が周期的であって回折角があまりに離散的であると、波長分散して虹が生じやすい。それを防ぐためには、溝幅を変動させて、出射角分布を滑らかにすればよい。   Therefore, in this case, if m is different from 1, the period has changed by about λ2 / Λ. When the light enters the medium 1 from the medium 2, the index is λ1 / Λ. If the mountain positions are periodic and the diffraction angles are too discrete, a rainbow is likely to occur due to wavelength dispersion. In order to prevent this, it is only necessary to change the groove width to smooth the emission angle distribution.

上述の検討から、平均溝幅×{1±λ1/Λ}程度変動すれば十分出射角度分布を離散的でなく滑らかにできることが分かる。凹凸の溝幅の80%以上が、この範囲で変動すれば実用上十分である。また、その変動幅は最低でも、平均溝幅×{1±λ1/(5・Λ)}あることが実用上望ましい。   From the above examination, it can be seen that if the average groove width × {1 ± λ1 / Λ} fluctuates, the exit angle distribution can be made sufficiently smooth rather than discrete. It is practically sufficient that 80% or more of the groove width of the unevenness fluctuates within this range. Further, it is practically desirable that the fluctuation width is at least the average groove width × {1 ± λ1 / (5 · Λ)}.

上記では出射角度から溝幅の変動をどのくらい大きくすれば良いか説明したが、全反射率について、溝幅の変動をどのくらい大きくすれば良いか検討し、その結果、以下のように、FDTD法(時間領域差分法)による電場強度分布の計算とRCWA法(厳密結合波解析法)による全反射率の計算から、電場の強度分布と反射率に密接な関係があるという知見を得た。   In the above description, how much the variation of the groove width should be increased from the emission angle has been described. However, for the total reflectivity, how much the variation of the groove width should be increased was examined, and as a result, the FDTD method ( From the calculation of the electric field intensity distribution by the time domain difference method) and the calculation of the total reflectance by the RCWA method (strict coupling wave analysis method), we have found that there is a close relationship between the electric field intensity distribution and the reflectance.

溝幅を変動させる理由は、周期や深さを制御すれば電場の強度分布を制御できるため波長依存性を抑えられるからである。以下では、凹凸を持つ媒体2として回折格子を例にとり、溝幅の変動による波長依存性を抑える効果について説明する。回折格子フィルムの電場を格子の周期、アスペクト比、基材厚を変えて計算し、反射に及ぼす影響を検討した。   The reason for changing the groove width is that the wavelength dependence can be suppressed because the intensity distribution of the electric field can be controlled by controlling the period and the depth. In the following, a diffraction grating is taken as an example of the medium 2 having unevenness, and the effect of suppressing the wavelength dependency due to the variation of the groove width will be described. The electric field of the diffraction grating film was calculated by changing the grating period, aspect ratio, and substrate thickness, and the influence on the reflection was examined.

図8は、TEモードの散乱光の強度分布の計算例で、図7の格子ひとつを取り出して拡大してある。格子の溝形状は二等辺三角形でアスペクト比は1、周期は波長λ1の9倍である。屈折率は媒体1と3が1、媒体2が回折格子フィルムで1.5である。   FIG. 8 is a calculation example of the intensity distribution of the scattered light in the TE mode, and one lattice of FIG. 7 is extracted and enlarged. The groove shape of the lattice is an isosceles triangle, the aspect ratio is 1, and the period is 9 times the wavelength λ1. The refractive indexes of the media 1 and 3 are 1 and the media 2 is a diffraction grating film of 1.5.

図8のa)、b)、c)で示す回折格子フィルムa、b、cは、基材厚dが異なる。格子底辺の上下に分かれて強度が強い白い領域が6個あることが分かる。回折格子フィルムa、cは白い領域が底辺と重なっているが、回折格子フィルムbは重なりがなく領域に乱れがなく反射率が低い。格子の大きさや基材厚が変わったときに、白い領域が底辺と重なると反射率が上がると考えられる。このように強度分布と反射率は密接に関係している。 A), b), a diffraction grating film (a) shown in c), b, c in FIG. 8, substrate thickness d s are different. It can be seen that there are six white areas that are separated from the top and bottom of the lattice base and have high strength. In the diffraction grating films a and c, the white region overlaps the bottom, but the diffraction grating film b does not overlap and the region is not disturbed and has a low reflectance. When the size of the lattice and the thickness of the base material are changed, the reflectance is considered to increase when the white region overlaps the bottom. Thus, the intensity distribution and the reflectance are closely related.

同様の計算で白い領域の数は、縦方向は格子深さと基材厚で、横方向は格子周期で決まり、これらの数が、RCWA法で計算した波長に対する後述の、全反射率の周期性に対応していることが分かった。この白い領域の大きさは2・λ2程度であるので、λ2と同じくらいの変動幅で格子のサイズを変えれば、反射率の波長依存性を小さくすることができる。   In the same calculation, the number of white areas is determined by the grating depth and the substrate thickness in the vertical direction and the grating period in the horizontal direction. These numbers are the periodicity of the total reflectance described later with respect to the wavelength calculated by the RCWA method. It turns out that it corresponds to. Since the size of the white region is about 2 · λ2, the wavelength dependency of the reflectance can be reduced by changing the size of the grating with a variation width as large as λ2.

周期的構造の場合は、Λ/λが20以下であれば、拡散効果によりモアレは生じないが、Λ/λが20を大きく上回るときはモアレが生じる。そこで、この場合には非周期的な回折格子を用いることが必要である。その非周期的な溝幅の条件としても、実施の形態2は適用できる。ここで、周期的な構造とは、溝幅が一定である凹凸を、非周期的な構造とは溝幅が一定でない構造を意味する。本発明では、凹凸の溝幅の80%以上がΛ±4%に入っている場合は、周期的と考えられる。   In the case of a periodic structure, moire does not occur due to the diffusion effect if Λ / λ is 20 or less, but moire occurs when Λ / λ greatly exceeds 20. Therefore, in this case, it is necessary to use an aperiodic diffraction grating. The second embodiment can also be applied as the non-periodic groove width condition. Here, the term “periodic structure” means irregularities having a constant groove width, and the term “non-periodic structure” means a structure where the groove width is not constant. In the present invention, when 80% or more of the groove width of the unevenness falls within Λ ± 4%, it is considered periodic.

(実施の形態4)
この実施の形態4では、格子溝の形状が格子溝の谷底に向けて三角形の「先すぼまり」の構成とした点が特徴である。ここで、「先すぼまり」の溝とは、図9に示すように、山と谷底とを直線で結ぶ三角形の斜辺について、凹凸の界面60が三角形の辺上または内側に来る、或いは図10のような形状の溝である。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is characterized in that the shape of the lattice groove is a triangular “tip concavity” toward the valley bottom of the lattice groove. Here, as shown in FIG. 9, the groove of the “tip concavity” is a triangular hypotenuse that connects a mountain and a valley bottom with a straight line, and the uneven interface 60 comes on or in the side of the triangle. 10 is a groove having a shape as shown in FIG.

このような形状では、入射光の透過率が向上し、波長依存性も小さくなる。入射光とは、例えば、ディスプレイでは映像、太陽電池パネルでは太陽光、発光ダイオードでは発光した光である。   With such a shape, the transmittance of incident light is improved and the wavelength dependency is also reduced. The incident light is, for example, an image on a display, sunlight on a solar cell panel, and light emitted on a light emitting diode.

図10は、斜辺が曲線からなり、xy座標における次の式(11)において平均深さdとして、sが1未満である。
|2x/Λ|^s+|y/d|^s=1 (11)
但し、y<0である。
In FIG. 10, the hypotenuse consists of a curve, and s is less than 1 as the average depth d in the following equation (11) in the xy coordinates.
| 2x / Λ | ^ s + | y / d | ^ s = 1 (11)
However, y <0.

(実施の形態5)
図9は実施の形態5の一例を示し、この反射防止構造の格子溝は、斜辺が2本のほぼ直線からなり、格子溝の深さの1/2の線140の位置において、溝幅方向に沿って、凹凸の山と谷を結ぶ線130の内側にpだけ入っている。
(Embodiment 5)
FIG. 9 shows an example of the fifth embodiment. The lattice groove of this antireflection structure is composed of two straight lines with hypotenuses at the position of a line 140 that is ½ of the depth of the lattice groove. Along the line, only p is inside the line 130 connecting the uneven peaks and valleys.

なお、本発明の反射防止構造では、どの実施の形態においても、格子溝を、最表面の山または谷底に平らな部分を残さない形状の構成とすると、透過率を上げることが出来る。ここで谷底とは、溝のある断面で見た溝のもっとも深い部分をつないだ部分である。具体的には、最表面または谷底の平らな部分の割合が5%以下であることが好ましい。   In any of the embodiments of the antireflection structure of the present invention, the transmittance can be increased if the grating groove has a configuration that does not leave a flat portion on the top or bottom of the top surface. Here, the valley bottom is a portion connecting the deepest portions of the groove as seen in the cross section with the groove. Specifically, it is preferable that the ratio of the outermost surface or the flat part of the valley bottom is 5% or less.

(実施の形態6)
この実施の形態6は、本発明の反射防止構造の用途に係る構成である。この実施の形態6では、図11に示すように、反射防止構造をその界面60の凹凸を有さない側の面がフロントパネル(ディスプレイパネル180)の前面に粘着フィルムまたは粘着材170を介して貼り付けられて、ディスプレイ等の反射防止構造に適用される構成である。反射防止構造の材質は防汚性のあるフッ素樹脂が望ましい。あるいは、ほこりが付着しにくいよう、帯電防止のために金属酸化物を含む樹脂であることが望ましい。
(Embodiment 6)
The sixth embodiment is a configuration related to the use of the antireflection structure of the present invention. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 11, the surface of the antireflection structure that does not have the unevenness of the interface 60 is disposed on the front surface of the front panel (display panel 180) via an adhesive film or adhesive material 170. The configuration is applied to an antireflection structure such as a display. The material of the antireflection structure is preferably an antifouling fluororesin. Alternatively, it is desirable that the resin contains a metal oxide for preventing charging so that dust does not easily adhere.

(実施の形態7)
この実施の形態7も、本発明の反射防止構造の用途に係る構成である。この実施の形態7では、図12に示すように、反射防止構造をその界面60の凹凸を有さない側の面が有機または無機材料で形成された発光ダイオード19の表面に粘着フィルムまたは粘着材170を介して貼り付けられて、拡散体として使用される構成である。
(Embodiment 7)
This Embodiment 7 is also a structure which concerns on the use of the reflection preventing structure of this invention. In the seventh embodiment, as shown in FIG. 12, the antireflection structure has an adhesive film or adhesive material on the surface of the light emitting diode 19 in which the surface of the interface 60 that does not have irregularities is formed of an organic or inorganic material. It is the structure which is affixed through 170 and used as a diffuser.

接着フィルムや粘着フィルム、および凹凸の形成される反射防止構造となる基材は、耐熱性があることが望ましい。気温85℃湿度85%で一時間の放置試験で、反射率の変化が10%以下であることが好ましい。そのため、これら材料のガラス転移温度は100度以上であることが好ましい。   It is desirable that the adhesive film, the pressure-sensitive adhesive film, and the base material serving as an antireflection structure with unevenness have heat resistance. It is preferable that the change in reflectance is 10% or less in a standing test at a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%. Therefore, the glass transition temperature of these materials is preferably 100 ° C. or higher.

以下、本発明を具体的に実施例で説明する。本発明のように、全反射率を溝幅やアスペクト比に応じてどのように変化しているかシミュレーションを行うことによってはじめて、反射防止構造の設計が可能となった。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The antireflection structure can be designed only by simulating how the total reflectance changes according to the groove width and aspect ratio as in the present invention.

この全反射率の変動が小さく、また、モアレも生じず、しかも、高次の回折光を利用して回折角度の波長分散も抑えるような条件を検討した。その結果、以下のように設計および作製すれば、本発明を実施できるという知見を得た。   A condition was examined in which the fluctuation of the total reflectance is small, moire does not occur, and the wavelength dispersion of the diffraction angle is suppressed by using higher-order diffracted light. As a result, the inventors have obtained the knowledge that the present invention can be implemented by designing and manufacturing as follows.

(形状の設計)
ここで、形状の設計は以下のようにして行う。周期的構造の計算には市販のRCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)ソフトを使うことが出来る。それ以外でも、例えば、RSOFT社のDIFFRACT MODやGrating Solver Development社のGSOLVERなどを用いることができる。
(Shape design)
Here, the shape design is performed as follows. Commercially available RCWA (Rigorous Coupled Wave Analysis) software can be used to calculate the periodic structure. Other than that, for example, DIFFRACT MOD manufactured by RSOFT or GSOLVER manufactured by Grating Solver Development can be used.

以下の波長は、上記実施の形態1で説明したλ1を用いている。設計は次のように行う。まず、使用波長の範囲を決める。   For the following wavelengths, λ1 described in the first embodiment is used. The design is performed as follows. First, the range of the wavelength used is determined.

二等辺三角形の格子溝についてd/Λを0.5から0.5刻みで5まで変える。それぞれのd/Λに対して、横軸Λ/λとして、全反射率を計算する。偏光にはTEモードとTMモードの両方について計算し、平均を用いた方がよい。入射方向は表面に対する垂直入射で計算し、色度は最も強い回折効率の角度について±5°の範囲の平均で評価する。   For an isosceles triangular lattice groove, d / Λ is changed from 0.5 to 5 in increments of 0.5. For each d / Λ, the total reflectance is calculated with the horizontal axis Λ / λ. For polarization, it is better to calculate for both TE and TM modes and use the average. The incident direction is calculated by normal incidence with respect to the surface, and the chromaticity is evaluated as an average in the range of ± 5 ° for the strongest diffraction efficiency angle.

簡便に、TEモードについてのみ計算して形状を決めても良い。また、入射方向は媒体1から媒体2とその逆の媒体2から媒体1に入射する条件で計算し、両方の特性が満たされるような形状を探す。例えば、両方の反射率の積が最小になるようにする。最短の波長λaから最長の波長λbまでの全反射率の変化を調べる。入射角は媒体1と2の表面に垂直になるようにする。   For simplicity, the shape may be determined by calculating only the TE mode. Further, the incident direction is calculated under the condition that the light enters from the medium 1 to the medium 2 and vice versa, and the shape that satisfies both characteristics is searched. For example, the product of both reflectivities is minimized. The change in total reflectance from the shortest wavelength λa to the longest wavelength λb is examined. The incident angle is set to be perpendicular to the surfaces of the media 1 and 2.

ディスプレイではλaが367nm、λbが734nmなどとする。Λ/λを波長に対してなるべく均等なきざみで、標準偏差を計算する。例えば、下記のような刻みで計算する。
Λ/λ=(11.4、10.1、9.09、8.26、7.58、6.99、6.49、6.06、5.68、5.35、5.05、4.78、4.55、4.13、3.79、 3.50、3.25、3.03、2.84、2.67、2.53、2.39、2.27)
In the display, λa is 367 nm, λb is 734 nm, and the like. The standard deviation is calculated by setting Λ / λ to the wavelength as uniform as possible. For example, the calculation is performed in the following increments.
Λ / λ = (11.4, 10.1, 9.09, 8.26, 7.58, 6.99, 6.49, 6.06, 5.68, 5.35, 5.05, 4 .78, 4.55, 4.13, 3.79, 3.50, 3.25, 3.03, 2.84, 2.67, 2.53, 2.39, 2.27)

この場合、9.09から4.55、あるいは4.55から2.27などの範囲内で標準偏差を計算する。実施の形態1の領域内で、上記波長範囲の全反射率について標準偏差/平均値が0.9以下好ましくは0.3以下となる条件を探す。この値が小さく、しかも、Λもある程度小さい条件を見つける。0.3以下であれば、色付がなくなる。   In this case, the standard deviation is calculated within a range of 9.09 to 4.55 or 4.55 to 2.27. Within the region of the first embodiment, a condition that the standard deviation / average value is 0.9 or less, preferably 0.3 or less is searched for the total reflectance in the wavelength range. A condition is found where this value is small and Λ is also somewhat small. If it is 0.3 or less, coloring is lost.

色がついているかどうかは、肉眼でも良いがより客観的には次のように評価される。2°または10°視野のCIE1976均等色空間Lにおいて、光源が等エネルギー白色を与える場合に、色度uvについてu±0.8、v±0.8の中に入っていることが望ましい。テレビなどより白色度が要求される場合にはu±0.4、v±0.4の中に入っていることが望ましい。 Whether it is colored or not can be evaluated with the naked eye, but more objectively. In the CIE 1976 uniform color space L * u * v * with a 2 ° or 10 ° field of view, the chromaticity uv is within u ± 0.8 and v ± 0.8 when the light source gives white of equal energy. It is desirable. When whiteness is required from a television or the like, it is desirable that it is within u ± 0.4 and v ± 0.4.

図13、14に、TEモードでd/Λを0.5から5.0まで0.5刻みで変えて反射率を計算した結果を示す。図13は媒体の屈折率1から媒体の屈折率1.5の領域に、光が進む場合を、図14はそれと逆の場合を示している。このときΛ/λが9.09から4.55まの範囲で、標準偏差/平均値は、図15の表1のようになる。なお、表1中、「Case A」と、「Case B」は、それぞれ図13と図14に対応する。   FIGS. 13 and 14 show the results of calculating the reflectance by changing d / Λ from 0.5 to 5.0 in increments of 0.5 in the TE mode. FIG. 13 shows the case where light travels from the medium refractive index 1 to the medium refractive index 1.5 region, and FIG. 14 shows the opposite case. At this time, the standard deviation / average value is as shown in Table 1 in FIG. 15 within a range of Λ / λ from 9.09 to 4.55. In Table 1, “Case A” and “Case B” correspond to FIGS. 13 and 14, respectively.

本発明では、Case Aは媒体1から媒体2に光が進む場合を、Case Bは媒体2から媒体1に光が進む場合を意味している。なお、Λ/λが10から40までの間では反射率に揺らぎはあるものの、Λ/λが9に比べ大きな違いはない。図13、14ではΛ/λが1から5までの領域で全反射率の変動に周期性が見られ、Λ/λが整数値近傍でピークとなっている。   In the present invention, Case A means that light travels from medium 1 to medium 2, and Case B means that light travels from medium 2 to medium 1. Although the reflectance varies between Λ / λ of 10 and 40, Λ / λ is not significantly different from 9. In FIGS. 13 and 14, periodicity is observed in the variation of total reflectance in the region where Λ / λ is 1 to 5, and Λ / λ peaks in the vicinity of the integer value.

作製条件の容易さや拡散条件から溝幅と平均深さdが決まったら形状を決める。図10または図9の形状で、溝幅と深さを固定して、それぞれの前出のパラーメータ、pまたはsについてシミュレーションを行い、作りやすさと反射率の観点から最適な構造を定める。λは(λa+λb)/2とし、p/Λは0から0.1まで0.02刻みで変える。sは1から0.5まで0.1刻みで変える。これらのうちで、全反射率の低いもの3つを選び作製の容易そうな形状を選択する。   When the groove width and the average depth d are determined from the ease of manufacturing conditions and diffusion conditions, the shape is determined. In the shape of FIG. 10 or FIG. 9, the groove width and depth are fixed, and the above-mentioned parameters, p or s, are simulated, and an optimum structure is determined from the viewpoint of ease of production and reflectivity. λ is (λa + λb) / 2, and p / Λ is changed from 0 to 0.1 in steps of 0.02. s is varied from 1 to 0.5 in increments of 0.1. Among these, three having a low total reflectivity are selected and a shape that is easy to manufacture is selected.

さらに、用途に応じて拡散パターンや反射率を制御するための設計の計算例を示す。光分布を一様にする場合には次のような方法がある。以下、回折格子の屈折率nは1.5で、次の(1)、(2)共に前記Case Bの場合であり、偏光はTEモードで、光は表面に垂直に入射させた。   Furthermore, a calculation example of design for controlling the diffusion pattern and the reflectance according to the application will be shown. There are the following methods for making the light distribution uniform. In the following, the refractive index n of the diffraction grating is 1.5, and the following cases (1) and (2) are both in the case B. The polarized light is in the TE mode, and the light is incident on the surface perpendicularly.

(1)図16のように二等辺三角形の相似形で溝幅の異なる格子を混ぜる。図17は同じ周期と異なる周期の回折格子の回折角度分布の比較である。計算結果は補助線で結んである。s-transが同じ溝幅の格子でΛ/λが9、d-transが異なる溝幅の格子で、溝幅/λが7.2と10.8である。異なる溝幅のd-transでは出射角度が表面に垂直方向に分布する割合が増加することがわかる。   (1) Mix lattices with different groove widths, similar to isosceles triangles as shown in FIG. FIG. 17 is a comparison of diffraction angle distributions of diffraction gratings having the same period and different periods. The calculation results are connected by auxiliary lines. s-trans is a lattice having the same groove width, Λ / λ is 9, and d-trans is a groove having different groove widths, and the groove width / λ is 7.2 and 10.8. It can be seen that the ratio of the emission angles distributed in the direction perpendicular to the surface increases with d-trans of different groove widths.

(2)図18のように不等辺三角形を用い、一周期では左右対称になるように並べる。図19は二等辺三角形と不等辺三角形の回折格子の回折角度分布の比較である。計算結果は補助線で結んである。二等辺三角形はΛ/λが9で、アスペクト比が1である。不等辺三角形はΛ/λが18で、d/Λが1、a:b:cが5:2:5である。不等辺三角形では二等辺三角形に比べ、出射角度が表面と垂直方向の透過光分布が増加することがわかる。   (2) Using unequal triangles as shown in FIG. 18 and arranging them symmetrically in one cycle. FIG. 19 is a comparison of diffraction angle distributions of diffraction gratings of an isosceles triangle and an unequal triangle. The calculation results are connected by auxiliary lines. The isosceles triangle has Λ / λ of 9 and an aspect ratio of 1. The inequilateral triangle has Λ / λ of 18, d / Λ of 1, and a: b: c of 5: 2: 5. It can be seen that the transmitted light distribution in the direction perpendicular to the surface of the emission angle increases in the unequal triangle as compared to the isosceles triangle.

また、透過率を上げるための具体的な計算例を示す。以下では媒体1の屈折率は1、媒体2は1.5、媒体3の屈折率は1.0〜1.6とし、光は、Case Aで、格子表面に垂直に入射させた。   In addition, a specific calculation example for increasing the transmittance is shown. In the following description, the refractive index of the medium 1 is 1, the refractive index of the medium 2 is 1.5, the refractive index of the medium 3 is 1.0 to 1.6, and light is incident on the grating surface perpendicularly with Case A.

図20は、媒体1、2、3の存在する裏面つき回折格子である。媒体1と3それぞれの境界は媒体2との界面だけであると考える。媒体3と媒体2の格子裏面の屈折率差を小さくすると反射が小さくなることを示す。   FIG. 20 shows a diffraction grating with a back surface on which media 1, 2, and 3 exist. The boundary between each of the media 1 and 3 is considered to be only the interface with the medium 2. When the refractive index difference between the lattice back surfaces of the medium 3 and the medium 2 is reduced, the reflection is reduced.

図21は媒体2の凹凸の裏面に接する媒体3の屈折率を変化させたときの全反射率である。媒体3のd/λが0.55と0.65の場合について計算した。格子の二等辺三角形はΛ/λが9.1で、アスペクト比が1である。媒体4の屈折率は1.5である。媒体3の屈折率が媒体2の屈折率±0.2以内のとき反射率2%以下が得られている。 FIG. 21 shows the total reflectance when the refractive index of the medium 3 in contact with the uneven surface of the medium 2 is changed. The calculation was performed for ds / λ of medium 3 of 0.55 and 0.65. The isosceles triangle of the lattice has Λ / λ of 9.1 and an aspect ratio of 1. The refractive index of the medium 4 is 1.5. When the refractive index of the medium 3 is within ± 0.2 of the refractive index of the medium 2, a reflectance of 2% or less is obtained.

アスペクト比を上げて、斜面を急傾斜角にすることで透過率を上げることができる。図23は、アスペクト比を変えたときの反射率変化を示す図である。Λ/λが9.1または18.2、偏光はTEまたはTMモードである。図22のようにθは斜面に対する入射角である。アスペクトが高くθが大きいほうが、反射率が低いことが分かる。   The transmittance can be increased by increasing the aspect ratio and making the slope a steep angle. FIG. 23 is a diagram showing a change in reflectance when the aspect ratio is changed. Λ / λ is 9.1 or 18.2, and the polarization is TE or TM mode. As shown in FIG. 22, θ is an incident angle with respect to the inclined surface. It can be seen that the reflectance is lower when the aspect is higher and θ is larger.

以下に格子形状が二等辺三角形と正弦曲線と先すぼまりの3条件についてTEモードの全反射率を計算した結果を図25に示す。計算結果は補助線で結んである。先すぼまりの形状は図24のように、y1=y2であり、U=x1/Λが先端の形状を決定する。’sine’ は正弦曲線である。   FIG. 25 shows the result of calculating the total reflectivity in the TE mode for three conditions where the lattice shape is an isosceles triangle, a sine curve, and a constriction. The calculation results are connected by auxiliary lines. As shown in FIG. 24, the shape of the tip is y1 = y2, and U = x1 / Λ determines the shape of the tip. 'Sine' is a sinusoidal curve.

いずれも媒体1のnは1.5、d/Λは1である。媒体0と媒体2の屈折率は1である。全反射率は、’U=0.35’<’U=0.25’<’sine’の順に高くなっており、先すぼまりの方が、全反射率が低いことがわかる。   In both cases, n of the medium 1 is 1.5 and d / Λ is 1. The refractive index of medium 0 and medium 2 is 1. The total reflectivity is higher in the order of 'U = 0.35' <'U = 0.25' <'sine', and it can be seen that the total reflectivity is lower in the tapered portion.

非周期的構造の計算は、RSOFT社の計算ソフト「FDTDソフトFullWAVE」またはサイバネット社の計算ソフト「OptiFDTD」を用いて行った。   The calculation of the aperiodic structure was performed using calculation software “FDTD software FullWAVE” manufactured by RSOFT or the calculation software “OptiFDTD” manufactured by Cybernet.

あるいは、FDTDのプログラム( 一例として、Saswatee Banerjee、 Toyohiko Yatagai と James B. Cole著 :”Boosting light transmission through interfaces using subwavelength Moth-eye structuring: nonstandard FDTD simulations”、11th Microoptics Conference(MOC'05) 、H48、2005年、 p .212〜p .213参照)を自作し、これを用いて非周期的構造の計算を行ってもよい。   Alternatively, FDTD programs (for example, Saswatee Banerjee, Toyohiko Yatagai and James B. Cole: “Boosting light transmission through interfaces using subwavelength Moth-eye structuring: nonstandard FDTD simulations”, 11th Microoptics Conference (MOC'05), H48, (See p. 212 to p. 213 in 2005), and may be used to calculate aperiodic structures.

得られた形状について、得られた溝幅および深さを相似に変えた形状を並べる。例えば、図26のように形状を並べる。10個ほど並べた格子溝についてFDTDで計算をし、反射率が十分小さいことを確認する。また別の10個ほどの並びを計算する。これを繰り返して、全部で10組ほど作る。この組み合わせを無作為に変えつつ、大面積の格子溝を設計する。   About the obtained shape, the shape which changed the obtained groove width and depth similarly is arranged. For example, the shapes are arranged as shown in FIG. About 10 grating grooves arranged, calculation is performed by FDTD, and it is confirmed that the reflectance is sufficiently small. In addition, another 10 arrangements are calculated. Repeat this to make about 10 pairs in total. While changing this combination at random, a large-area lattice groove is designed.

(RCWAによる設計の検証実験)
さらに、周期、アスペクト比と反射率や虹との関係について、RCWA(厳密結合波解析法)の実験による検証を行った。図6のように媒体1の空気から媒体2の表面の凹凸に光が入る場合で、有効な界面が表面の凹凸のみの場合を考える。図27は媒体1と2だけの場合の全反射率の測定方法を示す図である。媒体2の裏面からの反射を防ぐために、媒体2と屈折率差0.1以下の接着剤で、屈折率差0.1以下のダブプリズムを貼り付ける。
(Design verification experiment by RCWA)
Furthermore, the relationship between the period, aspect ratio, reflectance, and rainbow was verified by RCWA (strict coupled wave analysis) experiments. Consider the case where light enters the surface irregularities of the medium 2 from the air of the medium 1 as shown in FIG. 6 and the effective interface is only the surface irregularities. FIG. 27 is a diagram showing a method of measuring the total reflectance when only the media 1 and 2 are used. In order to prevent reflection from the back surface of the medium 2, a dove prism having a refractive index difference of 0.1 or less is pasted with an adhesive having a refractive index difference of 0.1 or less.

プリズムの材質としては水晶や一般の透明ガラスが使える。接着剤としてはUV硬化樹脂サンラッドRC−610Rが使える。水晶製ダブプリズムとPMMA製回折格子の裏面との間に媒体3としてUV硬化樹脂(サンラッドRC−610R)、水、ヘキサンをはさんだところ、UV硬化樹脂に比べ水やヘキサンでは反射率が明らかに大きくなることが目視で確認された。   As the material of the prism, crystal or general transparent glass can be used. As the adhesive, UV curable resin Sunrad RC-610R can be used. When UV curable resin (Sunrad RC-610R), water, and hexane are sandwiched as the medium 3 between the quartz dove prism and the back surface of the PMMA diffraction grating, the reflectivity of water and hexane is clear compared to UV curable resin. It was visually confirmed that the size was increased.

屈折率は水晶1.46、PMMA1.49、ヘキサン1.375、UV硬化樹脂1.52であるので、実験結果は図21の計算結果を裏付けている。さらに、反射率の測定は次のように行う。アルゴンレーザーで514.5nmの強い光を入射させる。凹凸は異方性を考慮して適宜回転させ、必要ならば複数の回転角度で測定する。   Since the refractive index is quartz 1.46, PMMA 1.49, hexane 1.375, and UV curable resin 1.52, the experimental results confirm the calculation results of FIG. Further, the reflectance is measured as follows. An intense light of 514.5 nm is made incident by an argon laser. The unevenness is appropriately rotated in consideration of anisotropy, and measured at a plurality of rotation angles if necessary.

偏光子を途中に入れ、異方性の短軸に電場が平行な場合と垂直な場合について測定し、後で平均する。異方性の短軸とは平均周期が最も短くなる軸である。パワーメータで、ほぼ半円状に一定間隔ごとに測定する。間隔は十分短くして誤差を小さくする。表面の反射点からの距離とパワーメータの受光素子の大きさを考慮して、各点の反射率の合計を算出する。回折パターンが明瞭な場合には、各回折角にパワーメータの位置を合わせる。各回折効率の和を計算する。   A polarizer is put in the middle, and the case where the electric field is parallel to and perpendicular to the short axis of anisotropy is measured and averaged later. The short axis of anisotropy is the axis with the shortest average period. Measure with a power meter at regular intervals in a semicircular shape. The interval should be sufficiently short to reduce the error. Considering the distance from the reflection point on the surface and the size of the light receiving element of the power meter, the total reflectance of each point is calculated. When the diffraction pattern is clear, the position of the power meter is adjusted to each diffraction angle. Calculate the sum of each diffraction efficiency.

正反射の測定位置は無視するか、凹凸表面を5.6°傾けて正反射光を測定し、代わりの値とする。測定値のバックグラウンド補正は適宜行う。格子形状が周期10μm深さ7μmの二等辺三角形をしており、基材の厚みは2mmであり、また、中心線平均表面粗さが60nmである縞状のアクリル製回折格子についてこの測定を試しに行った。その結果、TEモードとTMモードの平均は反射防止用途として十分小さい反射率0.4%が得られた。この値はRCWAの計算結果0.4%と一致した。   Ignore the specular reflection measurement position, or tilt the concavo-convex surface by 5.6 ° and measure the specular reflection light to obtain an alternative value. The background correction of measured values is performed as appropriate. This measurement was tested on a striped acrylic diffraction grating whose lattice shape is an isosceles triangle with a period of 10 μm and a depth of 7 μm, a base material thickness of 2 mm, and a centerline average surface roughness of 60 nm. Went to. As a result, the average of the TE mode and the TM mode has a sufficiently low reflectance of 0.4% for antireflection use. This value coincided with the RCWA calculation result of 0.4%.

図28は、回折による色づきや虹の測定方法を示す図である。虹の評価は目視で行った。イルミネータからフレキシブルライトガイドを通して出てきた光を使う。光はアイリス絞り、レンズ1、レンズ2を通して集光し、回折格子に当てる。レンズ1で光を平行化した。レンズ2は焦点距離100mm、直径80mmである。回折格子で透過および反射して、白紙に当てた。   FIG. 28 is a diagram showing a method for measuring coloring and rainbow by diffraction. The rainbow was evaluated visually. Use the light emitted from the illuminator through the flexible light guide. The light is condensed through the iris diaphragm, the lens 1 and the lens 2 and applied to the diffraction grating. The lens 1 collimated the light. The lens 2 has a focal length of 100 mm and a diameter of 80 mm. The light was transmitted and reflected by a diffraction grating and applied to a white paper.

イルミネータはハロゲンランプを用い、光強度を大きくして白色に近づける。イルミネータのハロゲンランプから出た光を、回折格子から10cm離れたところに白色の紙を置いて照射し、もっとも明るいところから±5°の範囲の色を観察する。虹が出ているときは、光の角度分散により、白色光が緑や赤や青に分離して見える。媒体2は回折格子で、格子の形状は二等辺三角形で、基材の厚みは2mmである。媒体1は空気である。   The illuminator uses a halogen lamp to increase the light intensity and bring it closer to white. The light emitted from the halogen lamp of the illuminator is irradiated with a white paper placed at a distance of 10 cm from the diffraction grating, and the color in the range of ± 5 ° is observed from the brightest place. When a rainbow appears, white light appears to be separated into green, red, and blue due to the angular dispersion of the light. The medium 2 is a diffraction grating, the shape of the grating is an isosceles triangle, and the thickness of the substrate is 2 mm. The medium 1 is air.

入射光を拡散光とする場合には拡散体をなるべく回折格子に近いところに挿入し、拡散体としてはEdmund Optics社のground glassを用いた。周期の異なる回折格子による色づきの変化を目視で調べた。その結果を図29の表2にまとめた。格子のアスペクト比は、周期10μmは0.7でそれ以外は0.48である。   When the incident light was diffused light, a diffuser was inserted as close to the diffraction grating as possible, and ground glass from Edmund Optics was used as the diffuser. The change in coloring caused by diffraction gratings with different periods was visually examined. The results are summarized in Table 2 in FIG. The aspect ratio of the grating is 0.7 when the period is 10 μm and 0.48 otherwise.

Case A、Case Bについて、入射光が平行・拡散、反射・透過、垂直入射・斜め45°入射の場合について検討した。垂直入射は回折格子の表面に対して光が垂直に入射した。拡散体を光路に入れない場合を‘平行’とした。周期3μmでは拡散光に対してだけが、回折光が白色となっており、たとえば、発光体の拡散光の反射率防止用途に使えるが、一般のディスプレイには使えない。一方、周期5μm以上では大抵の用途に使えることが分かる。実験では、アスペクト比が1以下ではΛ/λが9近傍で反射率の波長依存性が小さいことから、図13、14の計算結果を裏付けている。   Regarding Case A and Case B, the case where the incident light was parallel / diffused, reflected / transmitted, perpendicularly incident / obliquely incident at 45 ° was examined. In normal incidence, light was incident perpendicular to the surface of the diffraction grating. The case where the diffuser was not put in the optical path was defined as “parallel”. When the period is 3 μm, the diffracted light is white only with respect to the diffused light. For example, the diffused light can be used for preventing the diffused light from being reflected, but it cannot be used for a general display. On the other hand, it can be seen that it can be used for most purposes with a period of 5 μm or more. In the experiment, when the aspect ratio is 1 or less, the wavelength dependence of the reflectance is small when Λ / λ is in the vicinity of 9, so the calculation results of FIGS.

図30は、界面が媒体2の凹凸面とその裏面である場合の反射率の測定方法である。媒体1と3は空気である。反射率の算出は裏面がない場合と同様である。格子は二等辺三角形をしており、アスペクト比は0.48であり、周期と基材厚が異なる。UV硬化したアクリル樹脂からなる縞状の回折格子で屈折率1.52である。媒体1の空気から媒体2の表面の凹凸に光が入る。   FIG. 30 shows a reflectance measurement method when the interface is the uneven surface of the medium 2 and its back surface. Media 1 and 3 are air. The calculation of the reflectance is the same as when there is no back surface. The lattice is an isosceles triangle, the aspect ratio is 0.48, and the period and the substrate thickness are different. It is a striped diffraction grating made of UV-cured acrylic resin and has a refractive index of 1.52. Light enters the irregularities on the surface of the medium 2 from the air of the medium 1.

He−Neレーザーで632.8nmの強い光を入射させる。正反射を除く全反射率について、TEモードとTMモードの比を測定した結果、図31の表3のようになった。計算結果とよく一致しており、また、いずれもTEモードのほうがTMモードより2倍程度反射率が大きい。したがって、TMモードの透過光だけが必要な場合にこの凹凸を使うことができる。   A strong light of 632.8 nm is made incident by a He-Ne laser. As a result of measuring the ratio of the TE mode to the TM mode with respect to the total reflectance excluding regular reflection, it was as shown in Table 3 of FIG. The results agree well with the calculation results, and in both cases, the TE mode has a reflectance approximately twice as large as that of the TM mode. Therefore, this unevenness can be used when only TM mode transmitted light is required.

なお、この比率はアスペクト比を上げれば高くすることができ、アスペクト比が2で比率を10程度にできる。膜厚は共焦点顕微鏡で測定した後、TE/TMの比が実験と計算でよく合う膜厚を測定値±0.1μm以内で探した。TE/TMの全反射率の計算値は、膜厚のばらつきを考慮し、±0.05μmの2点を加えた3点で平均を計算した。膜厚は図32の表4のようになった。   This ratio can be increased by increasing the aspect ratio, and the ratio can be increased to about 10 when the aspect ratio is 2. The film thickness was measured with a confocal microscope, and the film thickness with which the TE / TM ratio matched well between the experiment and the calculation was searched for within the measured value ± 0.1 μm. The calculated TE / TM total reflectance was calculated by averaging three points including two points of ± 0.05 μm in consideration of variations in film thickness. The film thickness was as shown in Table 4 of FIG.

(RCWAによる屈折率の影響の検討)
屈折率を変えて、入射方向、形状、入射角度範囲、偏光などの異なる条件での媒体1と媒体2の界面での全反射率を調べ、屈折率の影響を検証した。矩形の格子形状のCaseAでは図33のようになる。
(Examination of the effect of refractive index by RCWA)
By changing the refractive index, the total reflectance at the interface between the medium 1 and the medium 2 under different conditions such as the incident direction, shape, incident angle range, and polarized light was examined, and the influence of the refractive index was verified. FIG. 33 shows the Case A having a rectangular lattice shape.

図34の表5は媒体1を屈折率1と媒体2を屈折率1.5または3の格子とし、媒体1と媒体2の界面のみの条件下で計算した結果である。形状は深さd/周期Λが同じ、鋸歯および矩形について検討した。屈折率が変わっても、CaseA、Bともに、平行光に対する鋸歯は矩形よりも全反射率は小さいことがわかる。拡散光についてもCaseAでは鋸歯は矩形よりも全反射率が小さい。   Table 5 in FIG. 34 shows the result of calculation under the condition of only the interface between the medium 1 and the medium 2 where the medium 1 is a grating having a refractive index of 1 and the medium 2 is a grating having a refractive index of 1.5 or 3. Saw teeth and rectangles having the same depth d / period Λ were studied. Even if the refractive index changes, it can be seen that, for both Case A and B, the sawtooth for parallel light has a smaller total reflectance than the rectangular shape. As for diffused light, in Case A, the sawtooth has a smaller total reflectance than the rectangle.

(製作)
次に反射防止構造の作成方法について以下説明する。この作成方法は、回折格子の金型を作製し、それをUV硬化樹脂150へ転写および硬化し、ディスプレイのフロントパネルなどに貼り付けるという一連の工程から成る。以下、各工程についてさらに詳細に説明する。
(Production)
Next, a method for creating an antireflection structure will be described below. This production method comprises a series of steps of producing a diffraction grating mold, transferring it to the UV curable resin 150, curing it, and attaching it to the front panel of the display. Hereinafter, each step will be described in more detail.

(1)金型の作製は、次のようにする。機械加工で作成する場合、例えば、ファナックや東芝機械、ナガセインテグレックスの超精密微細溝加工機を使える。機械加工に用いるダイヤモンドバイトは、溝形状にあわせて適宜加工する。より具体的には例えば次のように加工できる。   (1) The mold is produced as follows. When creating by machining, for example, FANUC, TOSHIBA MACHINE, Nagase Integrex ultra-precision fine grooving machine can be used. The diamond tool used for machining is appropriately processed according to the groove shape. More specifically, for example, it can be processed as follows.

装置は非接触油静圧軸受を持つナガセインテグレックス製NIC−200を用いる。温度を23±0.1℃、湿度を40±10%とする。金型の材質は銅またはNi−Pを用いる。銅ではバイト加工後に、腐食を防ぐために0.5ミクロン前後の厚さでメッキする。   The apparatus uses a Nagase Integrex NIC-200 having a non-contact hydrostatic bearing. The temperature is 23 ± 0.1 ° C. and the humidity is 40 ± 10%. The material of the mold is copper or Ni-P. Copper is plated with a thickness of around 0.5 microns to prevent corrosion after cutting.

(2)転写は、次のようにする。UV硬化樹脂150を用いて金型から凹凸を転写する。UV硬化樹脂150としては硬化後10μm厚でヘーズが1%以下のものが望ましい。例えば、三洋化成製サンラッドや日立化成工業製ヒタロイドを使える。無溶剤型で一液硬化するものを使う。さらに、樹脂の耐熱性が必要な場合には、旭電化のシリコーン系絶縁透明コーティング材料であるFX−V550を用いても良い。   (2) Transfer is performed as follows. Unevenness is transferred from the mold using the UV curable resin 150. The UV curable resin 150 is preferably 10 μm thick after curing and a haze of 1% or less. For example, Sanyo Kasei Sun-Rad or Hitachi Chemical Kogyo Hitachiroid can be used. Use a solvent-free type that cures one part. Furthermore, when heat resistance of the resin is required, FX-V550, which is a silicone insulating transparent coating material manufactured by Asahi Denka, may be used.

(3)UV硬化は、紫外線露光装置を使用して行い、露光装置としては、ハリソン東芝ライティングの紫外線露光装置や大日本スクリーンのマスクアライナーが使える。光源は高圧水銀灯である。また、図11、図12に示すように、紫外線硬化樹脂150を乗せるベースフィルム160としては.帝人デュポンフィルムのFT3や東洋紡製PETフィルムA4300を使える。   (3) UV curing is performed using an ultraviolet exposure device, and the exposure device can be a Harrison Toshiba writing ultraviolet exposure device or a Dainippon Screen mask aligner. The light source is a high-pressure mercury lamp. As shown in FIGS. 11 and 12, as the base film 160 on which the ultraviolet curable resin 150 is placed, Teijin DuPont film FT3 or Toyobo PET film A4300 can be used.

(4)UV硬化は、樹脂を金型にたらしてから、ベースフィルムを乗せ、フィルム表面をこすってならし、紫外線照射による露光を行う。酸素阻害のある樹脂の場合は窒素気流中で露光する。より具体的には例えば、次のように行う。装置はミカサ株式会社製マスクアライナーM−2L型を用いる。超高圧水銀灯のランプ電流を6.3A、ランプ電圧を40Vとする。露光時間は35秒とする。   (4) In UV curing, after a resin is put into a mold, a base film is placed, the surface of the film is rubbed, and exposure by ultraviolet irradiation is performed. In the case of a resin having oxygen inhibition, exposure is performed in a nitrogen stream. More specifically, for example, the following is performed. The apparatus uses a mask aligner M-2L manufactured by Mikasa Corporation. The lamp current of the ultra-high pressure mercury lamp is 6.3 A, and the lamp voltage is 40V. The exposure time is 35 seconds.

(5)凹凸形状の測定は次のように行う。転写されたフィルムの断面を、カッターやはさみの他、集束イオンビームを用いて切り出す。フィルムを液体窒素で固めて、カッターで断面を切り出してもよい。   (5) The uneven shape is measured as follows. A section of the transferred film is cut out using a focused ion beam in addition to a cutter and scissors. The film may be solidified with liquid nitrogen, and the cross section cut out with a cutter.

(6)次に、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)でこの断面の深さや形状を測定する(この工程については、Yoshiaki Kanamori とKazuhiro Hane:”Broadband Antireflection Subwavelength Gratings for Polymethyl Methacrylate Fabricated with Molding Technique.”、Optical Review、Volume 9、Issue 5 、2002年、p .183〜p .185参照)。なお、SEMとしては、日立走査電子顕微鏡 S-3600N やTechnex Co. Ltd 製TINY-SEMが使える。   (6) Next, the depth and shape of this cross section are measured with a scanning electron microscope (SEM). Technique. ”, Optical Review, Volume 9, Issue 5, 2002, p.183-p.185). As SEM, Hitachi scanning electron microscope S-3600N and TINY-SEM manufactured by Technex Co. Ltd can be used.

(7)他方、周期と表面粗さの測定にはAFM(Atomic Force Microscopy)を用いる。AFMはSeico Instruments のNanopicsが使える。表面粗さを測定する場合、その測定長さは平均周期の3〜4倍とする。縞状の回折格子の場合、平均周期は縞と垂直な方向で決める。一方、表面粗さは縞と平行な方向で決める。山と谷の中間部分で溝に平行に粗さを計る。碁盤目格子状の回折格子の場合、平均周期が最も短くなる方向で、周期の値を定める。   (7) On the other hand, AFM (Atomic Force Microscopy) is used to measure the period and surface roughness. AFM can use Nanopics from Seico Instruments. When measuring the surface roughness, the measurement length is 3 to 4 times the average period. In the case of a striped diffraction grating, the average period is determined in the direction perpendicular to the stripe. On the other hand, the surface roughness is determined in a direction parallel to the stripes. Roughness is measured parallel to the groove at the middle of the mountain and valley. In the case of a grid-like diffraction grating, the value of the period is determined so that the average period becomes the shortest.

(8)表面粗さの測定は、平均周期が最も短くなる方向と垂直な方向で行う。カットオフ値を平均周期の半分として、測定した全長さが平均周期の3〜4倍となるようにする。ここで用いる表面粗さは中心線平均表面粗さである。ここでの定義は、測定長さとカットオフ値以外は日本工業規格JISに準拠している。   (8) The surface roughness is measured in a direction perpendicular to the direction in which the average period is the shortest. The cut-off value is half of the average period, and the measured total length is 3 to 4 times the average period. The surface roughness used here is the centerline average surface roughness. The definition here is based on Japanese Industrial Standard JIS except for the measurement length and the cutoff value.

(9)図12に示すように、反射防止構造を使用するに際して、ベースフィルム160と発光ダイオード190の発光面を貼り付けるためには透明な粘着フィルムまたは粘着剤170を用いる。粘着フィルムとしては1μm厚でヘーズが1%以下のものが好ましい。また、屈折率は反射率を低減するためにベースフィルム160と発光面の平均くらいのものが好ましい。   (9) As shown in FIG. 12, when using the antireflection structure, a transparent adhesive film or adhesive 170 is used to attach the light emitting surfaces of the base film 160 and the light emitting diode 190. The pressure-sensitive adhesive film preferably has a thickness of 1 μm and a haze of 1% or less. The refractive index is preferably about the average of the base film 160 and the light emitting surface in order to reduce the reflectance.

例えば、リンテック製の透明な両面粘着テープ、日立化成工業製の光学機能シート用粘着フィルムが使える。また、耐熱性が必要な場合には住友3Mのアクリル系粘着剤Y−9479や東レ・ダウコーニング製の付加反応型シリコーン粘着剤SD4592が使える。これらをロールラミネータやゴムのローラーを用いて気泡が入らないように貼り付ける。   For example, a transparent double-sided adhesive tape made by Lintec or an adhesive film for optical function sheets made by Hitachi Chemical Co., Ltd. can be used. If heat resistance is required, Sumitomo 3M acrylic adhesive Y-9479 and Toray Dow Corning addition reaction type silicone adhesive SD4592 can be used. These are affixed using a roll laminator or a rubber roller so that bubbles do not enter.

最終使用形態が微細な素子の場合にはさらにダイサーを用いて切り出す。   If the final use form is a fine element, it is further cut out using a dicer.

(比較例との比較)
以上の製作工程で得られた、凹凸の界面60は、光を拡散し、低反射率であり、白色光を当てても虹は視認されず、カラーフィルタマトリクスなど画素との干渉によるモアレも生じない。それと比較して、従来の回折格子や拡散体の特性は以下の通りである。
(Comparison with comparative example)
The uneven surface 60 obtained by the above manufacturing process diffuses light, has a low reflectance, does not visually recognize a rainbow even when exposed to white light, and causes moiré due to interference with a pixel such as a color filter matrix. Absent. In comparison, the characteristics of conventional diffraction gratings and diffusers are as follows.

(1)波長の1/2以下の溝幅を持つ周期的回折格子では、光を拡散しない。
(2)ホログラム拡散体は、界面における光の反射率が2%以上ある。
(3)周期が60λ以上の周期的な格子溝を持つプリズムシートは画素のカラーフィルタと干渉してモアレを生じる。
(1) A periodic diffraction grating having a groove width of 1/2 or less of the wavelength does not diffuse light.
(2) The hologram diffuser has a light reflectance of 2% or more at the interface.
(3) A prism sheet having a periodic grating groove having a period of 60λ or more interferes with the color filter of the pixel to generate moire.

一方、表2から分かるように、周期1.8以上では虹はでない。また、図30の測定結果からわかるように全反射率0.4%と反射防止に十分な反射率が得られる。また、液晶ディスプレイのカラーフィルタとの干渉でモアレが生じることもない   On the other hand, as can be seen from Table 2, there is no rainbow at a period of 1.8 or more. Further, as can be seen from the measurement result of FIG. 30, a total reflectance of 0.4% and a reflectance sufficient for preventing reflection can be obtained. In addition, moire does not occur due to interference with the color filter of the liquid crystal display.

以上、本発明を実施するための最良の形態を実施の形態、実施例に基づいて説明したが、本発明はこのような実施の形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内でいろいろな態様があることは言うまでもない。   The best mode for carrying out the present invention has been described based on the embodiment and the examples. However, the present invention is not limited to such an embodiment and examples, and Needless to say, there are various embodiments within the scope of the technical matters described in (1).

以上の構成から成る本発明に係る反射防止構造は、各種平面ディスプレイ、太陽電池パネル、発光素子など広い分野で適用可能である。特に、大面積あるいは安価な反射防止構造として有用である。有機や無機の発光素子の出射面に請求項1ないし5記載の反射防止構造を、粘着あるいは接着フィルムを介して貼り付けることで、界面反射率を低減した発光素子として適用可能である。   The antireflection structure according to the present invention having the above configuration can be applied in a wide range of fields such as various flat displays, solar cell panels, and light emitting elements. In particular, it is useful as a large-area or inexpensive antireflection structure. By applying the antireflection structure according to any one of claims 1 to 5 to an emission surface of an organic or inorganic light emitting element via an adhesive or an adhesive film, it can be applied as a light emitting element with reduced interface reflectance.

本発明の原理を説明する図であり、二つの異なる形状の凹凸を1周期とする場合の各凹凸の頂点を規定する図である。It is a figure explaining the principle of this invention, and is a figure which prescribes | regulates the vertex of each unevenness | corrugation in the case where two different unevenness | corrugations are made into 1 period. 凹凸の平均溝幅および平均深さdを定めるための補助線の引き方を示す図である。It is a figure which shows how to draw the auxiliary line for determining the average groove width and average depth d of an unevenness | corrugation. 実施の形態1を説明する図であり、深さ方向に不連続な屈折率変化をする凹凸を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 1, and is a figure which shows the unevenness | corrugation which changes a refractive index discontinuously in the depth direction. 実施の形態1を説明する図であり、溝の谷底の幅方向の位置を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 1, and is a figure which shows the position of the width direction of the trough bottom of a groove | channel. 実施の形態3を説明する図であり、入射角、反射角、透過回折角を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 3, and is a figure which shows an incident angle, a reflection angle, and a transmission diffraction angle. 透過回折角の回折次数を示す図である。It is a figure which shows the diffraction order of a transmission diffraction angle. 実施の形態3、4を説明する図であり、周期がΛ、溝深さがdで基材厚がdの格子フィルムを示す断面図である。Is a view for explaining the third and fourth embodiments, the period is lambda, substrate thickness groove depth in d g is a sectional view showing a lattice film of d s. 実施の形態3を説明する図であり、溝形状が同じで異なる基材厚の格子フィルムの散乱光の電場強度分布を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 3, and is a figure which shows the electric field strength distribution of the scattered light of the grating | lattice film of the same base, but different groove | channel thickness. 実施の形態4を説明する図であり、溝の形状を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 4, and is a figure which shows the shape of a groove | channel. 実施の形態4を説明する図であり、溝の形状を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 4, and is a figure which shows the shape of a groove | channel. 実施の形態6を説明する図であり、ディスプレイ前面パネルに貼り付けた凹凸を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 6, and is a figure which shows the unevenness | corrugation stuck on the display front panel. 実施の形態7を説明する図であり、発光素子表面に貼り付けた凹凸を示す図である。It is a figure explaining Embodiment 7, and is a figure which shows the unevenness | corrugation stuck on the light emitting element surface. 本発明の実施例を説明する図であり、光が屈折率1の媒体から1.5の媒体へ進むときの各d/Λ に対する反射率の周期性を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the periodicity of the reflectance with respect to each d / (LAMBDA) when light advances from the medium of refractive index 1 to the medium of 1.5. 本発明の実施例を説明する図であり、光が屈折率1.5の媒体から1の媒体へ進むときの各d/Λ に対する反射率の周期性を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the periodicity of the reflectance with respect to each d / (LAMBDA) as light advances from the medium of refractive index 1.5 to 1 medium. 本発明の実施例を説明する図であり、Λ/λの範囲が 4.5 から9であるときの各d/Λについての標準偏差/平均の値を示す表1である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is Table 1 which shows the value of the standard deviation / average about each d / (LAMBDA) when the range of (LAMBDA) / (lambda) is 4.5-9. 本発明の実施例を説明する図であり、周期がΛで溝幅の異なる相似形の格子を示す断面図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is sectional drawing which shows the grating | lattice of the similar shape from which a period is (LAMBDA) and groove width differs. 本発明の実施例を説明する図であり、同じ三角形を1周期とする回折格子と、異なる2種の三角形を1周期とする回折格子の回折角度分布の比較を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the comparison of the diffraction angle distribution of the diffraction grating which makes the same triangle 1 period, and the diffraction grating which makes 2 types of different triangles 1 period. 本発明の実施例を説明する図であり、一周期では左右対称の不等辺三角形の格子を示す断面図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is sectional drawing which shows the grating | lattice of the unequal triangular triangle symmetrical in one period. 本発明の実施例を説明する図であり、二等辺三角形と不等辺三角形の回折格子の回折角度分布の比較を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the comparison of the diffraction angle distribution of the diffraction grating of an isosceles triangle and an unequal triangle. 本発明の実施例を説明する図であり、媒体2の裏面つき回折格子と媒体3、4の層を示す断面図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view illustrating a diffraction grating with a back surface of a medium 2 and layers of the media 3 and 4. 本発明の実施例を説明する図であり、媒体2の凹凸の裏面に接する媒体3の屈折率を変化させたときの全反射率を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the total reflectance when changing the refractive index of the medium 3 which touches the back surface of the unevenness | corrugation of the medium. 本発明の実施例を説明する図であり、溝と斜面への入射角の関係を示す断面図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is sectional drawing which shows the relationship between the incident angle to a groove | channel and a slope. 本発明の実施例を説明する図であり、アスペクト比を変えたときの反射率変化を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the reflectance change when an aspect ratio is changed. 本発明の実施例を説明する図であり、先すぼまりの形状It is a figure explaining the Example of this invention, and the shape of a tip 本発明の実施例を説明する図であり、先すぼまりの3条件について反射率を計算した結果It is a figure explaining the Example of this invention, and the result of having calculated the reflectance about three conditions of a constriction 本発明の実施例を説明する図であり、相似な三角形を一周期とする凹凸を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the unevenness | corrugation which makes a similar triangle one period. 本発明の実施例を説明する図であり、界面が凹凸面だけの場合の全反射率の測定方法を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the measuring method of a total reflectance in case an interface is only an uneven surface. 本発明の実施例を説明する図であり、回折による色づきや虹の測定方法を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the coloring and the rainbow measuring method by diffraction. 本発明の実施例を説明する図であり、周期の異なる回折格子による色づきの変化を示す表2である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is Table 2 which shows the change of coloring by the diffraction grating from which a period differs. 本発明の実施例を説明する図であり、界面が媒体2の凹凸面とその裏面である場合の反射率の測定方法を示す図である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is a figure which shows the measuring method of a reflectance in case an interface is the uneven | corrugated surface of the medium 2, and its back surface. 本発明の実施例を説明する図であり、正反射を除く全反射率について、TEモードとTMモードの比を測定した結果を示す表3である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is Table 3 which shows the result of having measured the ratio of TE mode and TM mode about the total reflectance except regular reflection. 本発明の実施例を説明する図であり、基材の厚さdsの測定および計算結果を示す表4である。It is a figure explaining the Example of this invention, and is Table 4 which shows the measurement and calculation result of thickness ds of a base material. 矩形格子形状の断面図である。It is sectional drawing of a rectangular lattice shape. 入射方向、形状、屈折率、入射角度範囲、偏光などの異なる条件での媒体1と2の界面での全反射率を示す表5である。6 is a table 5 showing total reflectance at the interface between the medium 1 and the medium 2 under different conditions such as an incident direction, a shape, a refractive index, an incident angle range, and polarized light.

符号の説明Explanation of symbols

10 最表面平均値
20 最表面平均値−λ×1.5
30 深さ1/2の線
40 谷底の線
50 谷底を示す円
60 媒体1と2の界面の凹凸
61 m個で左右対称となる任意の三角形
60 凹凸の界面
70 溝幅
80 不連続な屈折率変化
90 入射光
100 反射光
110 透過回折光
120 垂直入射光
130 凹凸の山と谷を結ぶ線
140 1/2の線
150 媒体2のUV硬化樹脂
160 媒体3のベースフィルム(PETフィルム等)
170 媒体4の粘着フィルムまたは粘着剤
180 媒体5のディスプレイパネル
190 発光素子
200 回折格子フィルムの媒体2
210 屈折率可変の媒体3
215 基材厚ゼロの回折格子
220 ダブプリズム
230 UV硬化樹脂
240 反射光
250 透過光
260 イルミネータ
270 フレキシブルライトガイド
280 アイリス絞り
290 レンズ1
300 レンズ2
310 拡散体
320 回折格子
330 ライトスポット
340 白い紙
350 矩形の格子の媒体2
θi 入射角
θr 反射角
θt 透過回折角
10 outermost surface average value 20 outermost surface average value -λ × 1.5
30 Line of depth 1/2 40 Line of valley bottom 50 Circle indicating valley bottom 60 Concavity and convexity at interface between media 1 and 2 61 m Triangular symmetrical triangle 60 Convex and concave interface 70 Groove width 80 Discontinuous refractive index Change 90 Incident light 100 Reflected light 110 Transmitted diffracted light 120 Vertical incident light 130 Line connecting uneven peaks and valleys 140 1/2 line 150 Medium 2 UV curable resin 160 Medium 3 base film (PET film, etc.)
170 Adhesive film or adhesive of medium 4 180 Display panel of medium 5 190 Light emitting element 200 Medium 2 of diffraction grating film
210 Medium 3 with variable refractive index
215 Diffraction grating with zero substrate thickness 220 Dove prism 230 UV curable resin 240 Reflected light 250 Transmitted light 260 Illuminator 270 Flexible light guide 280 Iris stop 290 Lens 1
300 Lens 2
310 diffuser 320 diffraction grating 330 light spot 340 white paper 350 rectangular grating medium 2
θi Incident angle θr Reflection angle θt Transmission diffraction angle

Claims (12)

凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(1)、(2)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減することを特徴する複数の波長に対応した反射防止構造。
(1)0.45×Λ<d
(2)4<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
When light is incident on the interface between the uneven medium 1 and the medium 2, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, the wavelength in the medium 1 is λ1, and the wavelength in the medium 2 is λ2. , Having an average groove width Λ and an average depth d satisfying the conditions of the following formulas (1) and (2), and continuously changing the average refractive index in the depth direction, the total reflectance at the interface is An antireflection structure corresponding to a plurality of wavelengths characterized by being reduced.
(1) 0.45 × Λ <d
(2) 4 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化し、媒体1から媒体2に入る光の反射を防止する場合に、媒体2の前記界面と反対側の面が接する媒体3の屈折率が媒体2と0.2以下異なるか、または直交する偏光の片方だけを利用することを特徴とする白色光用反射防止構造。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
When light is incident on the interface between the transparent medium 1 having the irregularities and the transparent medium 2, the average groove width of the irregularities is Λ, the average depth is d, the wavelength in the medium 1 is λ1, and the wavelength in the medium 2 is The wavelength is λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following expressions (3) and (4), the apex angle of the convex portion of the medium 2 is 96 ° or less, and in the depth direction When the average refractive index of the medium 3 continuously changes and reflection of light entering the medium 2 from the medium 1 is prevented, the refractive index of the medium 3 in contact with the surface of the medium 2 opposite to the interface is 0. 2. An antireflection structure for white light using only one of polarized light that is different by 2 or less or is orthogonal.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
凹凸を持つ透明な媒体1と透明な媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、媒体2から媒体1に入射する光の反射を防止する場合に媒体2自身が発光体であるかまたは、媒体2から発光源までの媒体の屈折率が媒体2よりも高いか等しいことを特長とする白色光用反射防止構造。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
When light is incident on the interface between the transparent medium 1 having the irregularities and the transparent medium 2, the average groove width of the irregularities is Λ, the average depth is d, the wavelength in the medium 1 is λ1, and the wavelength in the medium 2 is The wavelength is λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfy the conditions of the following formulas (3) and (4), the apex angle of the convex portion of the medium 2 is 96 ° or less, and the medium 2 to the medium 1 In order to prevent reflection of light incident on the medium, the medium 2 itself is a light emitter, or the refractive index of the medium from the medium 2 to the light source is higher or equal to that of the medium 2, and is reflected for white light Prevention structure.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
凹凸の溝幅の80%以上がΛ±4%に入っており、しかも、下記式(5)、(6)の条件を充たす溝幅と深さを持つことによって界面での全反射率を低減することを特徴とする請求項1、2または3記載の反射防止構造。
(5)0.45×Λ<d
(6)8<Λ/λ1<40
Over 80% of the uneven groove width is within Λ ± 4%, and the total reflectance at the interface is reduced by having the groove width and depth satisfying the conditions of the following formulas (5) and (6). The antireflection structure according to claim 1, 2, or 3.
(5) 0.45 × Λ <d
(6) 8 <Λ / λ1 <40
凹凸の溝幅の80%以上が、平均溝幅×{1±λ1/Λ}の範囲に入り、しかも、溝幅の50%以上が平均溝幅×{1±λ1/(5・Λ)}の範囲に入らないことを特徴とする請求項1、2または3記載の反射防止構造。   80% or more of the uneven groove width falls within the range of average groove width × {1 ± λ1 / Λ}, and more than 50% of the groove width is average groove width × {1 ± λ1 / (5 · Λ)}. The antireflection structure according to claim 1, 2 or 3, wherein the antireflection structure does not fall within the range. 凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、媒体2の凸部の頂角が96°以下であり、断面形状は、媒体2の凸部の先端に向けて先すぼまりの三角形であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減することを特徴する白色光用反射防止構造。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
When light is incident on the interface between the uneven medium 1 and the medium 2, the average groove width of the unevenness is Λ, the average depth is d, the wavelength in the medium 1 is λ1, and the wavelength in the medium 2 is λ2. The average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following formulas (3) and (4), the apex angle of the convex portion of the medium 2 is 96 ° or less, and the cross-sectional shape is the convex portion of the medium 2 Anti-reflection structure for white light, which is a triangle with a tapered tip toward the tip of the light source, and the total refractive index at the interface is reduced by continuously changing the average refractive index in the depth direction .
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
界面の凹凸の最表面または谷底の平らな部分の割合が5%以下であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の反射防止構造。   The antireflection structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a ratio of an outermost surface of the unevenness of the interface or a flat portion of the valley bottom is 5% or less. 周期的な凹凸を持つ媒体1と媒体2の界面に対して光が入射するときに、凹凸の平均溝幅をΛ、平均深さをd、媒体1での波長をλ1、媒体2での波長をλ2として、下記式(3)、(4)の条件を充たす平均溝幅Λと平均深さdを持ち、溝の頂角が96°以下であり、かつ深さ方向への平均屈折率が連続的に変化することによって界面での全反射率を低減するとともに、凹凸の一周期の両端が左右にほぼ線対称な不等辺三角形である凹凸形状を規定する変数a、b、cについて、aが左側の三角形の底辺を、bが右側の三角形の底辺を、cが両端の三角形を平行移動によりつけたときの山と山の距離を表すとき、次の(7)、(8)式を満足する界面の凹凸を1周期の両端に含む白色光用反射防止構造。
(3)0.45×Λ<d
(4)3<Λ/λ1<120
但し、λ1>λ2
(7)0.8<a/b<1.2
(8)c/(a+b)>1.2 または c/(a+b)<0.8
When light is incident on the interface between the medium 1 and the medium 2 having periodic irregularities, the average groove width of the irregularities is Λ, the average depth is d, the wavelength in the medium 1 is λ1, and the wavelength in the medium 2 Is λ2, the average groove width Λ and the average depth d satisfying the conditions of the following expressions (3) and (4), the apex angle of the groove is 96 ° or less, and the average refractive index in the depth direction is For variables a, b, and c that reduce the total reflectivity at the interface by continuously changing, and define the uneven shape in which both ends of one cycle of the unevenness are substantially asymmetric triangles on the left and right, Is the base of the left triangle, b is the base of the right triangle, and c is the distance between the peaks when the triangles at both ends are translated, the following equations (7) and (8) An antireflection structure for white light that includes satisfactory interface irregularities at both ends of one cycle.
(3) 0.45 × Λ <d
(4) 3 <Λ / λ1 <120
However, λ1> λ2
(7) 0.8 <a / b <1.2
(8) c / (a + b)> 1.2 or c / (a + b) <0.8
前記界面の凹凸の斜面が、平均粗さRaがλ以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の反射防止構造。   The antireflection structure according to any one of claims 1 to 8, wherein the uneven slope of the interface has an average roughness Ra of λ or less. 媒体2における前記界面の凹凸のある面と反対側の面が、ディスプレイのフロントパネルの観察者側の表面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが200λ1以下であり、かつ前記反対側の面と粘着または接着剤との屈折率差が0.2以下であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の反射防止構造を持つディスプレイ。   The surface of the medium 2 opposite to the uneven surface of the interface is used by being attached to the surface on the viewer side of the front panel of the display via an adhesive or adhesive, and the thickness of the adhesive or adhesive is used. The antireflection structure according to claim 1, wherein a difference in refractive index between the opposite surface and the adhesive or adhesive is 0.2 or less. With display. 前記界面の凹凸のある面と反対側の面が、有機または無機の発光素子の出射面に粘着または接着剤を介して貼り付けられて使用され、該粘着または接着剤の厚さが20λ1以下であり、かつ前記界面の凹凸のある面と反対側の面との屈折率差が0.01以上0.6以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の反射防止構造を持つ発光素子。   The surface opposite to the uneven surface of the interface is used by being attached to the emission surface of the organic or inorganic light emitting element via an adhesive or an adhesive, and the thickness of the adhesive or adhesive is 20λ1 or less. The reflection according to any one of claims 1 to 8, wherein a difference in refractive index between the uneven surface of the interface and the surface on the opposite side is 0.01 or more and 0.6 or less. Light-emitting element with a prevention structure. 前記媒体2における、媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面の距離から、平均深さdを引いた値のある断面での平均が4λ1以上100λ1以下であり、媒体2と、媒体1との界面の凹凸のある面と反対側の面で媒体2に接する媒体3とで屈折率が0.1以上異なることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の反射防止構造。   In the medium 2, the average in a cross section having a value obtained by subtracting the average depth d from the distance between the surface having the irregularities at the interface with the medium 1 and the surface on the opposite side is 4λ1 to 100λ1, The refractive index of the medium 3 contacting the medium 2 on the surface opposite to the uneven surface of the interface with the medium 1 is different by 0.1 or more. Anti-reflection structure.
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