JP2013130821A - 反射防止フィルム製造用金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】陽極酸化処理とエッチング処理とにより反射防止フィルム製造用金型を作製する場合に、従来に比して陽極酸化処理とエッチング処理との繰り返しの回数を格段に低減することができるようにする。
【解決手段】増粘剤の添加による粘度の増大により、又は水溶液の場合に比してエッチング液の濡れ性を劣化させることにより、陽極酸化処理により基板の表面に作製された微細穴にエッチング液が侵入し難くになるように設定する。
【選択図】なし

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ等に用いられる反射防止フィルムであって、表面に微細凹凸を有する反射防止フィルムを製造するために用いられる反射防止フィルム製造用金型の製造方法に関するものである。

近年、フラットパネルディスプレイの需要が増加している。このようなフラットパネルディスプレイとしては、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、さらには有機ＥＬディスプレイ等の種々の表示方式のものが採用されており、いずれの方式のディスプレイにおいても映像の表示品質を向上させることを目的とした研究が日々行われている。なかでも、表示品質の向上を目的とした光の反射防止技術の開発は、各方式のディスプレイにおいて共通する重要な技術的課題の一つになっている。

反射防止技術の１つとして、最近では、凹凸の周期が可視光の波長以下に制御された微細な凹凸パターンを表面に形成することによって反射防止を図る技術が注目されている（特許文献１〜６参照）。このような方法は、いわゆるモスアイ（ｍｏｔｈ ｅｙｅ（蛾の目））構造の原理を利用したものであり、基板に入射した光に対する屈折率を基板の厚み方向に連続的に変化させ、屈折率の不連続界面を消失させることによって光の反射を防止するものである。このようなモスアイ構造を用いた反射防止技術は、簡易な方法によって広い波長範囲で光の反射を防止できることから、ディスプレイの分野においてもその実用化が検討されている。

このようなモスアイ構造は、その微細な凹凸形状を反転させた形状を有する反射防止フィルム製造用金型を用いて、その凹凸を任意の樹脂層に転写することによって製造されるのが一般的である。したがって、モスアイ構造が用いられた反射防止フィルムを作製する方法としては、基板上に硬化性樹脂からなる樹脂層を形成した後、上記のような反射防止フィルム製造用金型を用いて当該樹脂層の表面にモスアイ構造を賦型し、さらに当該樹脂層を硬化させることによって形成する方法を用いることができる。このような製造方法は、簡易な方法で、かつ高い製造効率で反射防止フィルムを連続的に製造することができる。

ところで、上記モスアイ構造は、その微細な凹凸形状を反転させた形状を有する反射防止フィルム製造用金型を用いて、その凹凸の型を任意の樹脂層に転写することによって製造されるのが一般的であるところ、当該金型としては、レーザー干渉法によって凹部が形成されたもの（例えば、特許文献１〜３）や、陽極酸化法によって凹部が形成されたもの（例えば、特許文献４〜６）が用いられている。なかでも陽極酸化法は、凹部が形成される位置をランダムにすることができること、大面積にわたって均一な形状を有する凹部を形成できること等において利点を有することから、反射防止フィルム製造用金型としては、陽極酸化法によって形成されたものが広く用いられるに到っている。

このような陽極酸化法による反射防止フィルム製造用金型の作製に関して、特許文献７には、陽極酸化処理とエッチング処理とを交互に繰り返して、深さが深くなるに従って徐々に孔径が小さくなるいわゆるテーパー形状に凹部を作製する方法が提案されている。図４は、この特許文献７に開示の手法を適用した場合の金型製造の説明に供する図である。この方法では、金型の表面に設けられたアルミニウ膜に対して、陽極酸化により微細穴Ｈを浅く作製した後（図４（Ａ）及び（Ｂ））、続くエッチング工程によりこの微細穴Ｈの穴径を拡大する（図４（Ｃ））。さらに続く陽極酸化により微細穴Ｈを掘り進み（図４（Ｄ））、続くエッチングにより穴径を拡大する。この製造方法では、この陽極酸化とエッチングの繰り返しにより順次穴径を拡大しながら微細穴を掘り進み、深さ方向に徐々に穴径が小さくなるように微細穴を作製する（図４（Ｅ））。

しかしながらこのように陽極酸化処理とエッチング処理とを交互に繰り返す場合には、陽極酸化処理溶液とエッチング処理溶液とで交互に溶液を切り換えることが必要であることにより、いわゆる液持ち込みにより各処理に係る溶液の濃度、温度が変化する問題がある。また凹部の形状にばらつきが発生する問題もある。従ってこのような陽極酸化処理とエッチング処理とは極力繰り返しの回数を低減することが求められる。

特表２００１−５１７３１９号公報 特開２００４−２０５９９０号公報 特開２００４−２８７２３８号公報 特開２００１−２７２５０５号公報 特開２００２−２８６９０６号公報 国際公開第２００６／０５９６８６号パンフレット 特開２００５−１５６６９５号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、陽極酸化処理とエッチング処理とにより反射防止フィルム製造用金型を作製し、この反射防止フィルム製造用金型より表面に微細凹凸を有する反射防止フィルムを製造する場合に、従来に比して陽極酸化処理とエッチング処理との繰り返しの回数を格段に低減することができる反射防止フィルム製造用金型の製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、陽極酸化処理により作製された微細な孔に対してエッチング液を侵入し難くすることにより、繰り返しの回数を低減してもテーパー形状により凹部を作製できるようにする、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する

（１） 反射防止フィルムの微細な凹凸形状の作製に使用する反射防止フィルム製造用金型の製造方法において、前記反射防止フィルム製造用金型の基板を陽極酸化処理する陽極酸化工程と、前記基板をエッチング液によりエッチングするエッチング工程とを備え、前記エッチング工程は、増粘剤の添加により前記エッチング液の粘度を増大させることにより、前記陽極酸化処理により前記基板の表面に作製された微細穴にエッチング液が侵入し難くになるように設定される。

（２） （１）において、前記エッチング液は、粘度が200cP以上、10000cP以下である。

（３） 反射防止フィルムの微細な凹凸形状の作製に使用する反射防止フィルム製造用金型の製造方法において、前記反射防止フィルム製造用金型の基板を陽極酸化処理する陽極酸化工程と、前記基板をエッチング液によりエッチングするエッチング工程とを備え、前記エッチング工程は、水溶液の場合に比して前記エッチング液の濡れ性を劣化させることにより、前記陽極酸化処理により前記基板の表面に作製された微細穴にエッチング液が侵入し難くになるように設定される。

従来に比して陽極酸化処理とエッチング処理との繰り返しの回数を格段に低減することができる。

本発明に係る反射防止フィルムを示す図である。 図１の反射防止フィルムの製造工程を示す図である。 図１の反射防止フィルムに係る反射防止フィルム製造用金型の製造工程を示す図である。 従来の金型製造の説明に供する図である。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る反射防止フィルムを示す図である。反射防止フィルム１は、透明フィルムによる基材２に凹凸膜３を配置して作製される。ここで基材２は、例えばＴＡＣ（Triacetylcellulose）、アクリル、ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）、ＰＣ（Polycarbonate）等の各種透明フィルムを適用することができる。反射防止フィルム１は、反射防止フィルム製造用金型を使用して、基材２表面に、紫外線硬化性樹脂４により微細な凹凸形状を作製して凹凸膜３が作製成される。反射防止フィルム１は、この凹凸膜３による微細な凹凸形状により厚み方向に徐々に屈折率が変化するように作製され、モスアイ構造の原理により広い波長範囲で入射光の反射を防止する。

図２は、この反射防止フィルム１の製造工程を示す図である。この製造工程は、樹脂供給工程において、反射防止フィルム製造用金型６の表面に紫外線硬化性樹脂４を塗布する（図２（Ａ））。なお紫外線硬化性樹脂４の塗布については、各種の手法を適用することができる。続いてこの製造工程は、加圧工程、充填工程において（図２（Ｂ））、反射防止フィルム製造金型６の上に基材２を持ちきたして載置した後、ローラ７等により基材２を加圧押圧し、これにより基材２に紫外線硬化性樹脂４を密着させると共に、反射防止フィルム製造用金型６の表面に作製された微細な凹部に紫外線硬化性樹脂４を充分に充填させる。続いてこの製造工程は、ＵＶ硬化工程において（図２（Ｃ））、紫外線の照射により紫外線硬化性樹脂４を硬化させ、これにより凹凸膜３を作製する。この製造工程は、続く剥離工程において（図２（Ｄ））、基材２が凹凸膜３と共に反射防止フィルム製造用金型６から剥離され、反射防止フィルム１が作製される。

これにより反射防止フィルム１は、反射防止フィルム製造用金型６の表面に作製された微細形状を転写して作製され、このため反射防止フィルム製造用金型６は、その表面に反射防止フィルム１の表面形状に係る微細な凹部が密に作製される。

図３は、この反射防止フィルム製造用金型６の製造工程を示す図である。この金型製造工程は、陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮ、エッチング工程Ｂ１、…、ＢＮを交互に繰り返して金型作製用基板を処理し、反射防止フィルム製造用金型６を作製する。ここで金型作製用基板は、凹部の作製に供するアルミニウム層を表面に有する各種の部材を広く適用することができる。より具体的には、全体がアルミニウムである金属部材を適用してもよく、各種の下地材の上に例えばスパッタリング等の手法によりアルミニウム膜を作製したものを適用してもよい。なおこのような下地材としては、例えばステンレス、ニッケル等の各種金属、さらには非金属による下地材を適用することができる。また下地材に直接アルミニウム層を成膜する代わりに、ガルバニック反応を抑制するための絶縁層、密着強度を向上するための酸化珪素膜等による中間層を介在させてもよい。

この製造工程において、陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮでは、陽極酸化法により金型作製用基板の表面に微細な穴を作製し、さらにこの作製した微細な穴を掘り進める。ここで陽極酸化工程では、例えば負極に炭素棒、ステンレス板材等を使用する場合のように、アルミニウムの陽極酸化に適用される各種の手法を広く適用することができる。また溶解液についても、中性、酸性の各種溶解液を使用することができ、より具体的には、例えば硫酸水溶液、シュウ酸水溶液、リン酸水溶液等を使用することができる。この製造工程Ａ１、…、ＡＮは、液温、印加する電圧、陽極酸化に供する時間等の管理により、微細な穴をそれぞれ目的とする深さにより作製する。

続くエッチング工程Ｅ１、…、ＥＮは、金型をエッチング液に浸漬し、陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮにより作製、掘り進めた微細な穴の穴径をエッチングにより拡大し、深さ方向に向かって滑らか、かつ徐々に孔径が小さくなるように、これら微細な穴を整形する。ここでエッチング液に金属を浸漬してエッチング処理する場合、通常、等方性によりエッチング処理される。従って陽極酸化により作製した微細穴については、穴の奥と穴の入り口とでほぼ等しい速度でエッチングされて穴径が拡大する。このため特開２００５−１５６６９５号公報に開示されているように、陽極酸化工程とエッチング工程とを繰り返し、穴径を拡大しながら掘り進むことが必要になる。しかしながらこの方法では、いわゆる液持ち込みにより各処理に係る溶液の濃度、温度が変化したり、凹部の形状にばらつきが発生したりする問題があり、このような陽極酸化処理とエッチング処理とは極力繰り返しの回数を低減することが求められる。

そこでこの製造工程では、陽極酸化により作製した微細穴にエッチング液が侵入し難くなるようにエッチング液を選定し、これにより微細穴の奥になる程エッチングの速度を低下させ、繰り返しの回数を低減してもテーパー形状により凹部を作製できるようにする。より具体的に、この製造工程では、増粘剤の添加によりエッチング液の粘度を増大させ、これにより穴の入り口に比して穴の奥でエッチング液の交換速度を低下させ、陽極酸化により作製した微細穴にエッチング液が侵入し難くする。

なおエッチング液については、この種の処理に適用される各種エッチング液を広く適用することができ、より具体的には、例えば硫酸水溶液、シュウ酸水溶液、リン酸水溶液等を使用することができる。また増粘剤には、水溶液の粘度の増大に使用する各種の増粘剤を広く適用することができ、具体的には、エチレングリコール、グリセリン等を適用することができる。また増粘剤の添加によるエッチング液の粘度の設定は、200cP以上、10000cP以下に設定して、従来に比して陽極酸化処理とエッチング処理との繰り返しの回数を低減することができ、さらに好ましくは1000cP以上、8000cP以下に設定し、陽極酸化処理とエッチング処理とを１回実行するだけで、所望の形状により凹部を作製することができる。具体的に、りん酸水溶液によるエッチング液にグリセリンを添加して粘度を2000cPに設定した実験によれば、陽極酸化処理とエッチング処理とを１回実行するだけで、所望の深さ、穴径により深さ方向に滑らかかつ徐々に穴径の小さくなるテーパー形状の凹部を作製することができた。なお増粘剤を添加しない場合には、この実験した結果とほぼ同等のテーパー形状を作成するためには、陽極酸化処理とエッチング処理とを６回実行することが必要であった。

この製造工程は、このようにして陽極酸化処理とエッチング処理とを繰り返した後、洗浄、乾燥等の工程を経て反射防止フィルム製造用金型が完成する。

この実施形態では、陽極酸化により作製した微細穴にエッチング液が侵入し難くなるようにエッチング液を選定することにより、繰り返しの回数を低減してもテーパー形状により凹部を作製することができる。

また増粘剤の添加により粘度を増大させて微細穴にエッチング液が侵入し難くなるように設定することにより、より具体的に、繰り返しの回数を低減してもテーパー形状により凹部を作製することができる。

また粘度を200cP以上、10000cP以下に設定することにより、従来に比して陽極酸化処理とエッチング処理との繰り返しの回数を低減することができ、より好ましくは、粘度を1000cP以上、8000cP以下に設定することにより、陽極酸化処理とエッチング処理とを１回実行するだけで、ほぼ理想する形状により凹部を作製することができる。

〔第２実施形態〕
この実施形態では、アルミニウム膜に対するエッチング液の濡れ性を低下させる。これによりこの実施形態では、微細穴にエッチング液が侵入し難くなるように設定し、微細穴の奥になる程エッチングの速度を低下させ、繰り返しの回数を低減してもテーパー形状により凹部を作製可能とする。この実施形態では、このエッチング液が異なる点を除いて第１実施形態と同一に構成される。

具体的に、この実施形態では、アルミニウム膜に対して水より濡れ性の劣化する液体を溶媒に適用してエッチング液を作製する。なお陽極酸化処理した場合には、酸化皮膜による多孔質層が作製され、エッチング処理では、この多孔質層に係る微細穴をエッチング処理することになる。従って、より厳密には、この多孔質層に係る酸化アルミニウムに対して、水よりも濡れ性の劣る液体を溶媒に適用してエッチング液を作製する。より具体的には、酢酸エチル、トルエン等の液体を溶媒に適用してエッチング液を作製する。

ここでりん酸を、水に代えてグリセリンにより溶解してエッチング液を作製して実験した結果によれば、陽極酸化処理とエッチング処理とを１回実行するだけで、所望の深さ、穴径により深さ方向に滑らかかつ徐々に穴径の小さくなるテーパー形状の凹部を作製することができた。なおこの場合のエッチング液において、りん酸及びグリセリンは、それぞれ４０重量％及び２０重量％である。なお従来手法による場合には、この実験した結果とほぼ同等のテーパー形状を作成するためには、陽極酸化処理とエッチング処理とを６回実行することが必要であった。

この実施形態によれば、濡れ性を劣化させて、陽極酸化により作製した微細穴にエッチング液が侵入し難くなるように設定しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を組み合わせ、さらには上述の実施形態の構成を種々に変更し、さらには従来構成と組み合わせることができる。

すなわち上述の実施形態では、陽極酸化処理との繰り返しに係るエッチング処理において、陽極酸化により作製した微細穴にエッチング液が侵入し難くなるように設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この繰り返しに係るエッチング処理の一部のみでエッチング液を微細穴に侵入し難くして良い。また上述の増粘剤の添加と、濡れ性を劣化させる処理とを同時に実行しても良い。

また上述の実施形態では、平板による反射防止フィルム製造用金型に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、いわゆるロール版による反射防止フィルム製造用金型にも広く適用することができる。

１ 反射防止フィルム
２ 基材
３ 凹凸膜
４ 紫外線硬化性樹脂
６ 反射防止フィルム製造用金型
７ ローラ

Claims (3)

1. 反射防止フィルムの微細な凹凸形状の作製に使用する反射防止フィルム製造用金型の製造方法において、
   前記反射防止フィルム製造用金型の基板を陽極酸化処理する陽極酸化工程と、
   前記基板をエッチング液によりエッチングするエッチング工程とを備え、
   前記エッチング工程は、
   増粘剤の添加により前記エッチング液の粘度を増大させることにより、前記陽極酸化処理により前記基板の表面に作製された微細穴にエッチング液が侵入し難くになるように設定された
   反射防止フィルム製造用金型の製造方法。
2. 前記エッチング液は、
   粘度が200cP以上、10000cP以下である
   請求項１に記載の反射防止フィルム製造用金型の製造方法。
3. 反射防止フィルムの微細な凹凸形状の作製に使用する反射防止フィルム製造用金型の製造方法において、
   前記反射防止フィルム製造用金型の基板を陽極酸化処理する陽極酸化工程と、
   前記基板をエッチング液によりエッチングするエッチング工程とを備え、
   前記エッチング工程は、
   水溶液の場合に比して前記エッチング液の濡れ性を劣化させることにより、前記陽極酸化処理により前記基板の表面に作製された微細穴にエッチング液が侵入し難くになるように設定された
   反射防止フィルム製造用金型の製造方法。

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