JP2020204665A - Optical filter and optical device - Google Patents
Optical filter and optical device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020204665A JP2020204665A JP2019111298A JP2019111298A JP2020204665A JP 2020204665 A JP2020204665 A JP 2020204665A JP 2019111298 A JP2019111298 A JP 2019111298A JP 2019111298 A JP2019111298 A JP 2019111298A JP 2020204665 A JP2020204665 A JP 2020204665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- microstructure
- substrate
- film
- optical
- optical filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 84
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 63
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 46
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims description 16
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 description 46
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 43
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 43
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 9
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000813 microcontact printing Methods 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 2
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は反射低減効果を発現する、光の可視波長よりも短いピッチで構成された微細構造体を備えた光学フィルタに関するものであり、更には、このような光学フィルタを備えた光学デバイスに関するものである。 The present invention relates to an optical filter having a fine structure having a pitch shorter than the visible wavelength of light, which exhibits a reflection reducing effect, and further relates to an optical device provided with such an optical filter. Is.
各種様々な用途で使用されている光学フィルタは、フィルタ自身の反射に起因した問題を抱えていることが多い。例えば、撮像光学系などで使用される光学フィルタでは、フィルタを透過した光の一部が、他の部材によって反射され、光学フィルタの光出射面から、再び光学フィルタに入射される現象が起きる場合がある。このような場合に、光学フィルタがこの入射光の波長領域に反射率を持っていると、再度光を反射してしまい、これに起因した不具合を発生させることがある。従って、光学フィルタにおける反射低減機能の更なる強化が強く望まれている。 Optical filters used in a variety of applications often have problems due to the reflection of the filter itself. For example, in an optical filter used in an imaging optical system or the like, a phenomenon occurs in which a part of the light transmitted through the filter is reflected by another member and is incident on the optical filter again from the light emitting surface of the optical filter. There is. In such a case, if the optical filter has a reflectance in the wavelength region of the incident light, the light is reflected again, which may cause a problem. Therefore, further enhancement of the reflection reduction function in the optical filter is strongly desired.
さらには、ディスプレイとして用いられる、表示パネルやタッチパネルなどのフィルタ等においても、外光による視認性の低下や、装置内の光源からの光取り出し効率などの問題を改善する目的で、反射を極力低減することが望まれている。 Furthermore, even in filters such as display panels and touch panels used as displays, reflection is reduced as much as possible for the purpose of improving problems such as deterioration of visibility due to external light and efficiency of light extraction from the light source in the device. It is desired to do.
光がある物質に入射すると、入射する前後の物質の屈折率差に起因して、物質表面でフレネル反射と呼ばれる反射が起こる。このような反射は、物質間の屈折率差を小さくすることで低減することが可能である。この屈折率差を低減する方法の1つとして、物質の構造体形状を利用する方法が各種提案されている。微細構造体は、近年の微細加工技術の向上とともに作製されるようになってきており、モス・アイに代表されるこれらの微細構造体は、2つの物質間で構造体形状を連続的に変化させることで、物質間の屈折率を連続的に変化させ、反射の低減を図ったものである。 When light is incident on a substance, a reflection called Fresnel reflection occurs on the surface of the substance due to the difference in the refractive index of the substance before and after the incident. Such reflection can be reduced by reducing the difference in refractive index between the substances. As one of the methods for reducing the difference in refractive index, various methods using the structure shape of the substance have been proposed. Microstructures have come to be manufactured with the improvement of microfabrication technology in recent years, and these microstructures represented by Moss Eye continuously change the structure shape between two substances. By making the substance continuously change the refractive index between substances, the reflection is reduced.
特許文献1には、光学フィルタに、このような微細構造体を用いることで反射率を低減する方法が開示されている。また、特許文献2、3には、このような反射低減効果を発現する微細構造体の剛性を改善する方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses a method of reducing the reflectance by using such a fine structure in an optical filter. Further, Patent Documents 2 and 3 disclose a method for improving the rigidity of a microstructure that exhibits such a reflection reducing effect.
特許文献1で示されているような反射低減効果を持つ微細構造体は、真空成膜法などで薄膜を単層、または複数層を積層することにより作製する反射防止膜と比較し、低反射率を容易に実現でき、更には反射防止波長領域を拡げることなどが比較的容易で、入射角度による分光反射率の相違が小さいと言った様々なメリットを有しており、屈折率の変化を緩やかにすることで、より反射を低減させることが可能である。しかしながら、各構造体間のピッチは必要とする光の波長領域により制限される為、より高い反射率低減効果を得るには、構造体形状を高く、つまりアスペクト比を大きく取る必要があるが、このような形状とすると剛性が著しく低下してしまい、外力に対し耐久性が低くなる問題を抱えている。 A microstructure having a reflection reducing effect as shown in Patent Document 1 has lower reflection than an antireflection film produced by laminating a single layer or a plurality of thin films by a vacuum film forming method or the like. The rate can be easily realized, and it is relatively easy to expand the antireflection wavelength range, and it has various merits such as a small difference in the spectral reflectance depending on the incident angle, and the change in the refractive index can be changed. By making it gentle, it is possible to further reduce reflection. However, since the pitch between each structure is limited by the required wavelength region of light, it is necessary to have a high structure shape, that is, a large aspect ratio in order to obtain a higher reflectance reduction effect. With such a shape, the rigidity is remarkably lowered, and there is a problem that the durability against an external force is lowered.
これを解決する為に、例えば特許文献2では、微細構造体を形成している凸部と凸部の隙間を低屈折率材料で充填することにより、反射低減効果を発現する微細構造体における前述の剛性における問題を低減する方法が提案されている。しかしながら、保護膜やハードコート材料により、微細構造体間の隙間を埋めたり、微細構造体全体を覆ってしまったりする方法では、剛性は改善するものの、反射を低減する為に必要な屈折率変化を得ることが難しく、反射の低減効果を損ねてしまう問題がある。 In order to solve this, for example, in Patent Document 2, the above-mentioned above-mentioned in a microstructure that exhibits a reflection reducing effect by filling the gap between the convex portions forming the microstructure with a low refractive index material. A method has been proposed to reduce the problem of rigidity of the. However, the method of filling the gaps between the microstructures or covering the entire microstructures with a protective film or hard coat material improves the rigidity, but changes the refractive index required to reduce the reflection. There is a problem that it is difficult to obtain the effect and the effect of reducing reflection is impaired.
また、特許文献3では、微細凹凸構造を備えた基材表面上に、密着層を介して撥水層を備えた構造体において、基材と密着層との間に緩衝層を形成することで、剛性を改善する方法が提案されている。このような緩衝層を設けることにより、外力によって密着層に亀裂が生じ、これが微細凹凸構造まで伝播してしまうことに起因して微細凹凸構造が破壊されるのを低減することはできるが、このような構成では、外力による直接的な微細構造の破壊に対する剛性までを改善することは難しい。 Further, in Patent Document 3, in a structure having a water-repellent layer via an adhesive layer on the surface of a substrate having a fine concavo-convex structure, a buffer layer is formed between the substrate and the adhesive layer. , A method of improving rigidity has been proposed. By providing such a buffer layer, it is possible to reduce the destruction of the fine concavo-convex structure due to cracks in the adhesion layer caused by an external force and propagated to the fine concavo-convex structure. With such a configuration, it is difficult to improve the rigidity against direct destruction of the microstructure by an external force.
以上より、本発明の目的は、反射低減効果を維持しつつ、外部との接触など、外力に対する耐久性を高めた光学フィルタを提供することにある。また、このような光学フィルタを用いることで耐久性を高めた光学デバイスを提供することにある。 From the above, an object of the present invention is to provide an optical filter having improved durability against external forces such as contact with the outside while maintaining the reflection reducing effect. Another object of the present invention is to provide an optical device having improved durability by using such an optical filter.
外部との接触機会を有する透明基板の片面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Aを備え、外部との接触機会を有さない前記基板のもう一方の面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Bを備え、前記微細構造体Aのアスペクト比が前記微細構造体Bのアスペクト比よりも小さいことを特徴とする。 A fine structure A arranged at a pitch shorter than the visible wavelength is provided on the outermost surface layer on one side of a transparent substrate having an opportunity to contact the outside, and the other surface of the substrate having no opportunity to contact the outside is provided. A microstructure B arranged at a pitch shorter than the visible wavelength is provided on the outermost surface layer portion on the side, and the aspect ratio of the microstructure A is smaller than the aspect ratio of the microstructure B.
本発明によれば、可視光の波長サイズ以下のピッチで構成された反射低減効果を発現する微細構造体を透明基板両面それぞれの最表層部に配置することで、反射を低減した光学フィルタを得ることができる。このような光学フィルタを、基板の片方の面は、指やペンなどとの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との何らかコンタクトが有り、もう一方の面は外部とのコンタクトが無い、例えばタッチパネルなどの光学フィルタとして用いることで、外部とのコンタクトが無い面には、構造体高さが高く反射低減効果が高い微細構造体を配置し、外部とのコンタクトが有る面には、先の微細構造体よりも、アスペクト比が小さい微細構造体を配置することで、総体として、反射を低減しつつ、外力に対する耐久性を高めた光学フィルタ、及び光学デバイスを提供することができる。 According to the present invention, an optical filter with reduced reflection can be obtained by arranging a microstructure having a pitch equal to or smaller than the wavelength size of visible light and exhibiting a reflection reducing effect on the outermost layer of each of both sides of a transparent substrate. be able to. With such an optical filter, one side of the substrate has some contact with the outside, such as contact with a finger or pen, or rubbing with an adjacent member that occurs when driving the filter, and the other side has some contact with the outside. By using it as an optical filter such as a touch panel that has no contact with the outside, a fine structure with a high structure height and a high reflection reduction effect is placed on the surface without contact with the outside, and contact with the outside can be achieved. By arranging a microstructure having a smaller aspect ratio than the previous microstructure on a certain surface, an optical filter and an optical device having improved durability against external force while reducing reflection as a whole are provided. can do.
本発明に係る微細構造体は、例えば図1に示したような、基板上に形成された、光の波長サイズよりも短いピッチで配置された無数の微細構造により構成される。また、本発明に係る光学フィルタは、前述の基板と微細構造体に加え、所定の光学特性を発現する光学膜を有しても良い。 The microstructure according to the present invention is composed of innumerable microstructures formed on a substrate and arranged at a pitch shorter than the wavelength size of light, as shown in FIG. 1, for example. Further, the optical filter according to the present invention may have an optical film exhibiting predetermined optical characteristics in addition to the above-mentioned substrate and microstructure.
微細構造体や光学フィルタを形成する為の基板としては、微細構造体や光学フィルタの基板としての強度や光学特性を有するものであれば良く、微細構造体の形成用の基体や、各種の光学膜の基体として機能可能であるものが利用される。このような基板としては、BK7やSFL−6などガラス系の材料からなる基板、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルホン)、PC(ポリカーボネート)、PO(ポリオレフィン)、PI(ポリイミド)、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、及びTAC(トリアセチルセルロース)等から選択した樹脂材料からなる基板を用いることができる。また、ガラス基板と樹脂層との複合材料からなる基板や、有機材と無機材を混合させた有機無機ハイブリッド基板などを用いることもできる。 The substrate for forming the microstructure or the optical filter may be any substrate having the strength and optical characteristics of the substrate of the microstructure or the optical filter, and the substrate for forming the microstructure or various optics. Those capable of functioning as a substrate for the membrane are used. Examples of such a substrate include a substrate made of a glass-based material such as BK7 and SFL-6, or PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulfon), PC (polycarbonate), PO ( A substrate made of a resin material selected from (polyolefin), PI (polyimide), PMMA (polymethylmethacrylate), TAC (triacetylcellulose) and the like can be used. Further, a substrate made of a composite material of a glass substrate and a resin layer, an organic-inorganic hybrid substrate in which an organic material and an inorganic material are mixed, and the like can also be used.
以上のような基板上に微細構造体を形成する。本実施例において作製される微細構造体は、所望の光学フィルタの光学特性を得るために必要とされる、特には反射低減機能を有するものであり、可視光の波長よりも短いピッチで配列された凹凸形状を有したものである。このような構造体の1種として、ランダムに形成された針状体及び柱状体等の突起、階段形状に微細に形成された凹凸構造の突出部または凹部によって、大気や隣接する媒体との屈折率差を低減したものが含まれても良く、公知の微細構造体から目的に応じて任意に選択したものを用いることができる。 A fine structure is formed on the substrate as described above. The microstructures produced in this example have a reflection reduction function, which is required to obtain the optical characteristics of a desired optical filter, and are arranged at a pitch shorter than the wavelength of visible light. It has an uneven shape. As one type of such a structure, the protrusions or recesses of a randomly formed needle-like body, a columnar body, or the like, and the protrusions or recesses of a concave-convex structure finely formed in a stepped shape are used to refract with the atmosphere or an adjacent medium. Those having a reduced rate difference may be included, and those arbitrarily selected from known microstructures according to the purpose can be used.
また、これらの微細構造体は、基板両面において、それぞれの面の最表層部に配置されることで、必要な反射低減効果を発現することが可能である。
このような、基板を透過する光の波長よりも短い周期で配置された多数の突起や凹凸構造などからなる微細構造体であれば、熱ナノインプリント法や光ナノインプリント法などの方法を用いて再現性良く作製することができる。
Further, these microstructures are arranged on the outermost surface layer of each surface on both sides of the substrate, so that the required reflection reducing effect can be exhibited.
In the case of such a fine structure composed of a large number of protrusions and uneven structures arranged at a cycle shorter than the wavelength of the light transmitted through the substrate, reproducibility can be obtained by using a method such as a thermal nanoimprint method or an optical nanoimprint method. Can be made well.
さらに、本発明による構成の場合、微細構造体と基板との間などに必ず界面が形成されるが、反射低減効果を有する微細構造体を形成する場合、光学フィルタ総体としての反射を低減する為には、これら異なる物質間での界面反射も低減する必要がある。従って、界面を形成する2つの物質間の屈折率差はできるだけ小さくすることが望ましい。
以下、本発明の微細構造体、及び光学フィルタ、光学デバイスについて実施例に基づき具体的に説明する。
Further, in the case of the configuration according to the present invention, an interface is always formed between the microstructure and the substrate, but when the microstructure having a reflection reducing effect is formed, the reflection of the entire optical filter is reduced. It is also necessary to reduce the interfacial reflection between these different substances. Therefore, it is desirable that the difference in refractive index between the two substances forming the interface be as small as possible.
Hereinafter, the microstructure, the optical filter, and the optical device of the present invention will be specifically described based on examples.
(実施例1)
透明基板のそれぞれの面に、アスペクト比の異なる微細構造体を形成した実施例について、以下に詳しく記載する。
(Example 1)
Examples in which microstructures having different aspect ratios are formed on each surface of the transparent substrate will be described in detail below.
図2(a)に示す構成において、厚さ1.0mmのBK−7ガラスを基板10として、この基板10上の片面側の最表層部に微細構造体A11を、もう一方の面側の最表部に微細構造体B12を形成した。
In the configuration shown in FIG. 2 (a), BK-7 glass having a thickness of 1.0 mm is used as the
微細構造体は、近年の微細加工技術の向上とともに作製されるようになってきた。このような構造体の1つである、反射防止効果を持つ微細構造体は、一般的にモス・アイ構造と呼ばれ、構造体の形状を擬似的に屈折率の変化が連続的となる形状とすることで、物質間の屈折率差に起因した反射の低減を図ったものである。 Microstructures have come to be manufactured with the improvement of microfabrication technology in recent years. A microstructure having an antireflection effect, which is one of such structures, is generally called a moss-eye structure, and the shape of the structure is a shape in which changes in the refractive index are continuous. By doing so, the reflection caused by the difference in the refractive index between the substances is reduced.
本実施例1における微細構造体A11は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ300nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体の配列に関して、正方配列や三方(六方)配列などが考えられるが、三方配列の方が基板材料の露出面が少ないことなどから、反射低減効果が高いとされており、この理由から本実施例では三方配列とした。 The microstructure A11 in the first embodiment has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 300 nm, and a period of 250 nm. Furthermore, regarding the arrangement of the protrusion structures, a square arrangement or a three-way (hexagonal) arrangement can be considered, but the three-way arrangement is said to have a higher reflection reduction effect because the exposed surface of the substrate material is smaller. For this reason, a three-way arrangement was used in this example.
また、微細構造体B12は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ500nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。 Further, the microstructure B12 has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 500 nm, and a period of 250 nm. Furthermore, the protruding structure has a three-way arrangement, which is said to have a high reflection reducing effect.
このように、微細構造体A11は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が1に近く、微細構造体B12と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体B12は、アスペクト比が2と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ14総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体A11の面側を配置することで、光学フィルタ14総体としての剛性を高めることができる。 As described above, the microstructure A11 has an aspect ratio close to 1 obtained by dividing the structural height by the structural period, and has higher rigidity as a structure than the microstructure B12. On the other hand, the fine structure B12 has a large aspect ratio of 2 and a large reflection reducing effect. Therefore, by combining these, the surface side of the microstructure A11 is arranged with respect to the surface having some contact with the external force while maintaining the reflection reduction effect as the optical filter 14 total. Rigidity can be increased.
ここで、光学フィルタの反射率をより低減したい場合や、微細構造体を構成する各界面における反射の影響を取り除きたい場合は、基板10と微細構造体A11、または基板10と微細構造体B12との界面など、影響を与える全ての界面での屈折率差を0.1以下とすることが望ましい。本実施例1でも、このような値となるように調整した。波長540nmのおける屈折率を例に取ると、基板10の屈折率は1.52、微細構造体A11、及び微細構造体B12の屈折率は約1.51であり、基板10と微細構造体A11、及び基板10と微細構造体B12との界面での屈折率差はそれぞれ0.01となる構成とした。このように、隣接した、異なる物質間界面での屈折率差を0.1以下にすることで、この界面での反射を著しく低減することが可能であり、より好ましくは本実施例1のように0.05以下となるように構成する。
Here, when it is desired to further reduce the reflectance of the optical filter or to remove the influence of reflection at each interface constituting the microstructure, the
一方で、空気媒質などの一般的な環境下で使用される場合、微細構造体A11は屈折率が小さい方が、低減効果を大きくすることができる。従って、基板10よりも、微細構造体A11の屈折率は小さい方が好ましい。以上より、前述の屈折差と合わせ、微細構造体A11は基板よりも屈折率が小さく、さらに屈折率差が0.05以下であることが最も好ましい構成である。
On the other hand, when used in a general environment such as an air medium, the smaller the refractive index of the microstructure A11, the greater the reduction effect. Therefore, it is preferable that the refractive index of the fine structure A11 is smaller than that of the
このような微細構造体の作製方法に関しては様々な作製方法が提案されているが、本実施例ではUV(紫外線)硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。 Various production methods have been proposed for the production method of such a fine structure, but in this example, the optical nanoimprint method using a UV (ultraviolet) curable resin was selected.
まずは、基板上にUV硬化樹脂を0.2μmのPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)フィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にUV硬化樹脂を塗工した。その後、この基板に、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体A11を作製した。このようなUV硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例ではアクリル系のUV硬化樹脂を用いたが、フッ素系樹脂や、アクリル系樹脂にフッ素成分を添加した樹脂、またその他の樹脂を主成分とする材料を使用しても良いし、インプリントのプロセスによっては、SOGなどの無機系材料や、有機無機ハイブリッドタイプの材料を使用することも可能である。 First, an appropriate amount of UV curable resin was dropped onto the substrate through a 0.2 μm PTFE (polytetrafluoroethylene) filter, and then the entire surface of the substrate was coated with UV curable resin so as to have a predetermined film thickness by a spin coating method. .. After that, a quartz mold that has been subjected to a mold release treatment to the hole array shape designed by reversing the above-mentioned shape is pressed against this substrate in consideration of the curing shrinkage of the resin, and after holding this state for a short time, it remains as it is. The resin was cured by irradiating with UV light in this state to prepare a fine structure A11. Various various materials can be used for such a UV curable resin. In this example, an acrylic UV curable resin was used, but a fluorine resin, a resin obtained by adding a fluorine component to an acrylic resin, and others. A material containing the above resin as a main component may be used, or an inorganic material such as SOG or an organic-inorganic hybrid type material may be used depending on the imprinting process.
その後、基板の表裏を反転させ、基板上のもう一方の面に、UV硬化樹脂を0.2μmのPTFEフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体B12を作製した。
ここで、基板10と、微細構造体A11や微細構造体B12との密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、図2(b)に示すように、基板10と微細構造体A11や、基板10と微細構造体B12との界面に密着層13を設けることも可能であるし、またはどちらか一方の界面のみに密着層13を設けることも可能である。このようなプライマー溶液の例としては、シランカップリング剤をベースに、IPAや硝酸等を適量加え、さらに密着力を強化する目的で、TEOSを加えたものなどを用いることができる。これを、0.2μmのPTFEフィルタを介し基板上に滴下し、スピンコートにより極薄膜となるように塗工した後、所定の条件で乾燥処理等を行い、密着層13を形成する。さらに、下地となる基板10に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、UVオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この際、前述のように、反射低減を必要とする場合は、隣接する界面での屈折率差は0.1以下に調整されることが好ましく、0.05以下が更に望ましい。
After that, the front and back sides of the substrate are reversed, an appropriate amount of UV curable resin is dropped onto the other surface of the substrate through a 0.2 μm PTFE filter, and then the entire surface of the substrate is subjected to a spin coating method so as to have a predetermined thickness. After coating, taking into account the curing shrinkage of the resin, pressing the quartz mold that has been subjected to the mold release treatment to the hole array shape designed by reversing the above shape, and holding this state for a short time, it remains as it is. The resin was cured by irradiating with UV light to prepare a fine structure B12.
Here, when it is necessary to improve the adhesion between the
以上によって作製された光学フィルタ14の分光反射率特性を(株)日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計U4100を用い測定した結果が図3である。400nm〜700nmの可視波長領域における分光反射率が0.7%以下になり、本実施例1で作製された光学フィルタは非常に低い反射率を実現できた。 FIG. 3 shows the results of measuring the spectral reflectance characteristics of the optical filter 14 produced as described above using a spectrophotometer U4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. The spectral reflectance in the visible wavelength region of 400 nm to 700 nm was 0.7% or less, and the optical filter produced in Example 1 was able to realize a very low reflectance.
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、微細構造体A11の面側を配置し、接触機会を有さない面側に微細構造体B12を配置することで、光学フィルタ14総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。
また、本実施例1では、ナノインプリントプロセスを2回繰り返すことで、基板の両面に微細構造体を形成したが、スピンコートや、ディップコートなどにより樹脂を基板表裏へ塗工した後、両面を同時にUVナノインプリントすることでも同様の微細構造体を形成することができる。
The surface side of the microstructure A11 is arranged with respect to a surface that has an opportunity to come into contact with the outside, such as contact with a finger or a pen or rubbing against an adjacent member that occurs when the filter is driven, and has an opportunity to contact. By arranging the microstructure B12 on the non-surface side, it is possible to increase the rigidity against an external force while maintaining the low reflection characteristics as the entire optical filter 14.
Further, in the first embodiment, the nanoimprint process was repeated twice to form microstructures on both sides of the substrate. However, after the resin was applied to the front and back surfaces of the substrate by spin coating or dip coating, both sides were simultaneously coated. A similar microstructure can be formed by UV nanoimprinting.
(実施例2)
多層薄膜により構成された、紫外線をカットする光学膜であるUVカット膜に、反射低減効果を発現する微細構造体を設けた、UVカットフィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
(Example 2)
An example in which a UV cut filter is prepared by providing a microstructure that exhibits a reflection reduction effect on a UV cut film, which is an optical film that blocks ultraviolet rays and is composed of a multilayer thin film, will be described in detail below.
撮影装置などの光学系に用いられている光学フィルタにでは、近年における固体撮像素子の高感度化、高精細化等に伴い、フィルタ自身の反射に起因した、ゴーストやフレア等の撮影画像への不具合が生ずる可能性が高まってきており、可視波長領域など、所定の波長領域における分光反射率を従来以上に低減することが1つの大きな課題となっている。 Optical filters used in optical systems such as photographic equipment have become more sensitive and finer in recent years, and the reflection of the filter itself causes ghosts, flares, and other captured images. The possibility of problems is increasing, and reducing the spectral reflectance in a predetermined wavelength region such as the visible wavelength region is one of the major issues.
このようなフィルタについて、図4に示すように、透明基板上にUVカット膜21を形成し、基板の最表層部となるUVカット膜21の上に微細構造体A22を配置し、さらに基板のもう一方の面の最表層部に微細構造体B23を配置し、光学フィルタ25を形成した。図4に示す構成において、厚さ1.0mmのPMMA樹脂を基板20として、この基板20上にUVカット膜21を形成し、この上に微細構造体A22を形成した。本実施例のような光学フィルタ25に用いる基板の光学特性としては、可視光波長領域における全光線透過率89%以上が好ましく、91%以上がさらに好ましい。
Regarding such a filter, as shown in FIG. 4, a
最初に、基板20の片面側に、真空蒸着法により複数の薄膜を積層したUVカット膜21を形成した。真空蒸着法は、膜厚を比較的に容易に制御でき、かつ可視光波長領域において散乱が非常に小さく、分光透過率の波長依存性を小さい値に制御することが可能な利点を有している。しかし、真空蒸着法に限定されず、スパッタリング法、IAD法、IBS法、イオンプレーティング法、クラスタ蒸着法等の成膜方法においても成膜が可能であり、目的や条件等を考慮し、最も適当な成膜方法を選択すればよい。
First, a
UVカット膜21を構成する薄膜材料として、SiO2やTiO2、Al2O3など、Ti、Nb、Ta、Zr、Ni、Cr、W、Mo、Au、Ag、Cu、Mg、Al、またはこれらの合金などの、金属化合物により構成された層に加え、最表層の反射低減を目的として、比較的屈折率が低く環境性にも優れるMgF2などを用いることが可能であるが、本実施例ではSiO2とTiO2膜の交互層で、基板直上と、最表層をSiO2層とした9層膜となる積層構造とした。このように、本実施例2ではUVカット膜21の最表層はSiO2層としたが、これらに限らず、例えばAl2O3や、SiOなど酸価を変えたもの、SiNなど、SiやAl、Mgの金属化合物や、これらを混合させた層などを適宜選択することが可能である。同様にTi、Nb、Ta、Zr、Ni、Cr、W、Mo、Au、Ag、Cuなどの金属化合物であっても良い。
Examples of the thin film material constituting the
ここで、このようなUVカット膜21の膜構成において、本実施例では、UVカット膜21の最表層となるSiO2層と微細構造体A22との界面での反射を無視し、それ以外の界面での可視波長領域の反射を光干渉効果により相殺させることで、それ以外の界面での総体的な反射を可能な限り小さくする膜構成とした。これは以下の理由からである。詳細は後述するが、光学膜最表層と微細構造体との屈折率差を小さくすることで、この界面での反射を可能な限り低減し、微細構造体の反射低減効果を利用することで、媒質(空気)から光学膜最表層までの反射を理想的に低減する。次に、光学膜における基板側に向かう最表層以降では、最表層と微細構造体との界面以外の界面の光干渉効果により反射を低減する。そして、これら2つの反射低減構成を組合せることにより、光学フィルタ総体としての反射を低減させる。筆者らは、このようなタイプの光学フィルタにおいて、全ての界面の中で、最表層と、最表層との屈折率差が大きい空気などの入射媒質、との界面での反射が、光学フィルタとしての反射に与える影響が最も大きく、この部分の反射を十分に低減し、さらに他の全ての界面の反射を相殺させる構成とすることで、光干渉効果により形成される反射を低減すれば、光学フィルタとしての総体的な反射をより小さくできる。従って、本実施例1の構成であれば、光学フィルタ総体としての反射を著しく低減させることが可能となる。
Here, in such a film configuration of the
ここで、反射低減の観点からUVカット膜21の最表層であるSiO2層と微細構造体A22との屈折率差をそれぞれ0.1以下となるように構成した。波長540nmのおける屈折率を例に取ると、微細構造体A22の屈折率は1.51、UVカット膜21の最表層であるSiO2層の屈折率は1.46であり、UVカット膜21と微細構造体A22と界面での屈折率差は0.05となる構成とした。このように、隣接した、異なる物質間界面での屈折率差を0.1以下にすることで、この界面での反射を著しく低減することが可能であり、より好ましくは本例のように0.05以下となるように構成する。また、基板20と微細構造体B23の540nmにおける屈折率はそれぞれ1.52、1.51となっており、前述と同様の理由から、両者の屈折率差を0.01とした。
Here, from the viewpoint of reducing reflection, the difference in refractive index between the SiO2 layer, which is the outermost layer of the
以上のように作製されたUVカット膜21上に微細構造体A22を形成した。微細構造体の作製は、本実施例ではUV硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。
The microstructure A22 was formed on the
ここで、本実施例2における微細構造体A22は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ300nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。 Here, the microstructure A22 in the second embodiment has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 300 nm, and a period of 250 nm. And said. Furthermore, the protruding structure has a three-way arrangement, which is said to have a high reflection reducing effect.
また、微細構造体B23は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ500nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。 Further, the microstructure B23 has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 500 nm, and a period of 250 nm. Furthermore, the protruding structure has a three-way arrangement, which is said to have a high reflection reducing effect.
このように、微細構造体A22は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が1に近く、微細構造体B23と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体B23は、アスペクト比が2と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ25総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体A22の面側を配置することで、光学フィルタ25総体としての剛性を高めることができる。 As described above, the microstructure A22 has an aspect ratio close to 1 obtained by dividing the structural height by the structural period, and has higher rigidity as a structure than the microstructure B23. On the other hand, the fine structure B23 has a large aspect ratio of 2 and a large reflection reducing effect. Therefore, by combining these, the surface side of the microstructure A22 is arranged with respect to the surface having some contact with the external force while maintaining the reflection reduction effect as the optical filter 25 total. The rigidity of the filter can be increased.
まずは、基板上にUV硬化樹脂を0.2μmのPTFEフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にUV硬化樹脂を塗工した。その後、この基板に、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体A22を作製した。このようなUV硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例ではアクリル系のUV硬化樹脂を用いた。 First, an appropriate amount of the UV curable resin was dropped onto the substrate through a 0.2 μm PTFE filter, and then the entire surface of the substrate was coated with the UV curable resin by a spin coating method so as to have a predetermined film thickness. After that, a quartz mold that has been subjected to a mold release treatment to the hole array shape designed by reversing the above-mentioned shape is pressed against this substrate in consideration of the curing shrinkage of the resin, and after holding this state for a short time, it remains as it is. The resin was cured by irradiating with UV light in this state to prepare a fine structure A22. Various materials can be used for such a UV curable resin, and in this example, an acrylic UV curable resin was used.
その後、基板の表裏を反転させ、基板上のもう一方の面に、UV硬化樹脂を0.2μmのPTFEフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体B23を作製した。
ここで、基板20とUVカット膜24や、基板20と微細構造体B23、UVカット膜と微細構造体A22など、各層の密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、各界面に密着層を設けることも可能である。さらに、下地層に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、UVオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この際、前述のように、反射低減を必要とする場合は、隣接する界面での屈折率差は0.1以下に調整されることが好ましく、0.05以下が更に望ましい。
After that, the front and back sides of the substrate are reversed, an appropriate amount of UV curable resin is dropped onto the other surface of the substrate through a 0.2 μm PTFE filter, and then the entire surface of the substrate is subjected to a spin coating method so as to have a predetermined thickness. After coating, taking into account the curing shrinkage of the resin, pressing the quartz mold that has been subjected to the mold release treatment to the hole array shape designed by reversing the above shape, and holding this state for a short time, it remains as it is. The resin was cured by irradiating with UV light to prepare a fine structure B23.
Here, when it is necessary to improve the adhesion of each layer such as the
また、UVカットフィルタのように紫外波長の一部領域に吸収や反射を持つフィルタの場合、使用するUV光の波長によっては、フィルタの基板側から光を照射した場合、フィルタがその光の少なくとも一部を吸収または反射してしまい、十分な光が樹脂まで届かない場合がある。従って、そのような場合はモールド側からUV光を照射する必要があり、必要なUV光の波長を十分に透過する材質のモールドを選択する必要がある。 Further, in the case of a filter having absorption or reflection in a part of the ultraviolet wavelength region such as a UV cut filter, depending on the wavelength of the UV light used, when light is irradiated from the substrate side of the filter, the filter is at least the light. Part of it may be absorbed or reflected, and sufficient light may not reach the resin. Therefore, in such a case, it is necessary to irradiate UV light from the mold side, and it is necessary to select a mold made of a material that sufficiently transmits the required wavelength of UV light.
以上によって作製された光学フィルタ23の分光反射率特性を(株)日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計U4100を用い測定した結果が図6である。紫外波長領域では良好なUVカット機能を保ちつつ、UVカット機能を持たせることを考慮し透過阻止波長領域とした450nm〜700nmの可視波長領域における分光反射率は0.8%以下となっており、本実施例2で作製された光学フィルタは非常に低い反射率を実現できた。
FIG. 6 shows the results of measuring the spectral reflectance characteristics of the
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、微細構造体A22の面側を配置し、接触機会を有さない面側に微細構造体B23を配置することで、光学フィルタ25総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。 The surface side of the microstructure A22 is arranged on the surface that has an opportunity to come into contact with the outside, such as contact with a finger or a pen or rubbing against an adjacent member that occurs when the filter is driven, and has an opportunity to contact. By arranging the microstructure B23 on the non-surface side, it is possible to increase the rigidity against an external force while maintaining the low reflection characteristics as the entire optical filter 25.
また、本実施例2では、ナノインプリントプロセスを2回繰り返すことで、基板の両面に微細構造体を形成したが、スピンコートや、ディップコートなどにより樹脂を基板表裏へ塗工した後、両面を同時にUVナノインプリントすることでも同様の微細構造体を形成することができる。また、本実施例2ではUVカット膜を基板上の一方の面のみに形成したが、これに限らず基板両面へ分割配置することも可能である。さらには、異なる透過阻止波長域を持つ複数のUVカット膜に分けて、これらを基板両面に分割配置することも可能である。 Further, in the second embodiment, the nanoimprint process was repeated twice to form microstructures on both sides of the substrate. However, after the resin was applied to the front and back surfaces of the substrate by spin coating or dip coating, both sides were simultaneously coated. A similar microstructure can be formed by UV nanoimprinting. Further, in the second embodiment, the UV cut film is formed only on one surface of the substrate, but the present invention is not limited to this, and it is also possible to separately arrange the UV cut film on both sides of the substrate. Further, it is also possible to divide into a plurality of UV cut films having different transmission blocking wavelength ranges and arrange them separately on both surfaces of the substrate.
(実施例3)
先の本実施例2においては、反射低減効果を持つ微細構造体を備えたUVカット機能付きの光学フィルタについて述べたが、この他の光学膜においても、同様の効果を得ることが可能である。
(Example 3)
In the second embodiment described above, an optical filter with a UV cut function having a microstructure having a reflection reducing effect has been described, but the same effect can be obtained with other optical films. ..
例えば、AR膜、IR(赤外線)カット膜、UVIRカット膜、カラーフィルタ膜、蛍光フィルタ膜、ND(Neutral Density)膜、その他のバンドパスフィルタ膜やエッジフィルタ膜などへ適用できる。更には、水蒸気等のバリア膜などを適用することも可能である。 For example, it can be applied to an AR film, an IR (infrared) cut film, a UVIR cut film, a color filter film, a fluorescent filter film, an ND (Neutral Density) film, and other bandpass filter films and edge filter films. Furthermore, it is also possible to apply a barrier film such as water vapor.
基板の片面側の最表層部となる、これらの光学膜上に、反射低減効果を発現する微細構造体を形成する。ここで、微細構造体と界面を形成する光学膜の最表層との屈折率差を小さく構成し、更に各光学膜は、光学膜の最表層と微細構造体との界面での反射を無視した、それ以外の界面からの光干渉効果により形成される反射を可能な限り小さくする積層構成とする。 A microstructure that exhibits a reflection reduction effect is formed on these optical films, which are the outermost layers on one side of the substrate. Here, the difference in refractive index between the microstructure and the outermost layer of the optical film forming the interface is made small, and each optical film ignores reflection at the interface between the outermost layer of the optical film and the microstructure. The laminated structure is such that the reflection formed by the optical interference effect from other interfaces is minimized.
さらに、基板の表裏を変え、基板上のもう一方の面の最表層部にも、反射低減効果を発現する微細構造体を形成する。この際、微細構造体は基板上の最表層部に配置されれば、十分な反射低減効果を発現することが可能であり、最初の面と同様のコンセプトで光学膜を形成し、その上に微細構造体を形成することも可能であるし、基板直上に微細構造体を形成することも可能である。さらに、必要であれば、これら各界面の任意の位置に密着層を挿入しても良い。これにより、光学フィルタ総体として反射を低減した光学フィルタを得ることができる。 Further, the front and back surfaces of the substrate are changed, and a microstructure that exhibits a reflection reduction effect is formed on the outermost layer portion of the other surface on the substrate. At this time, if the microstructure is arranged on the outermost layer portion on the substrate, it is possible to exhibit a sufficient reflection reduction effect, and an optical film is formed on the same concept as the first surface. It is possible to form a microstructure, and it is also possible to form a microstructure directly on the substrate. Further, if necessary, the adhesion layer may be inserted at any position of each of these interfaces. As a result, it is possible to obtain an optical filter with reduced reflection as a whole.
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が小さい方の微細構造体が形成された面側を配置し、接触機会を有さない面側に、もう一方の微細構造体が形成された面側を配置することで、光学フィルタ総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。ここで、反射低減効果と外力に対する耐久性の2つの観点から、外部との接触機会がある面に配置される微細構造体のアスペクト比は1に近い値であることが好ましく、概ね0.8〜1.2の範囲であることが特に好ましい。さらに、外部との接触機会を有さない面に配置される微細構造体のアスペクト比は反射低減効果が高い方が良い為、微細構造体のアスペクト比は1以上であることが望ましく、1.2以上であることが特に望ましい。 The one with the smaller aspect ratio, which is the structural height divided by the structural period, with respect to the surface that has an opportunity to come into contact with the outside, such as contact with a finger or pen or rubbing with an adjacent member that occurs when driving the filter. By arranging the surface side on which the microstructure is formed and the surface side on which the other microstructure is formed on the surface side where there is no contact opportunity, the low reflection characteristics of the entire optical filter are maintained. At the same time, it is possible to increase the rigidity against external force. Here, from the two viewpoints of the reflection reduction effect and the durability against external force, the aspect ratio of the microstructure arranged on the surface having an opportunity to come into contact with the outside is preferably a value close to 1, and is approximately 0.8. It is particularly preferably in the range of ~ 1.2. Further, since it is preferable that the aspect ratio of the microstructure arranged on the surface having no contact with the outside has a high reflection reducing effect, it is desirable that the aspect ratio of the microstructure is 1 or more. It is particularly desirable that it is 2 or more.
このような光学膜は、例えばIRカット膜とUVカット膜など、異なる機能を持つ複数の光学膜を基板両面に分割して配置することも可能である。さらには、例えばIRカット膜などでは、異なる透過阻止波長域を持つ複数のIRカット膜に分けて、これらを基板両面に分割配置することも可能である。 In such an optical film, it is also possible to divide and arrange a plurality of optical films having different functions, such as an IR cut film and a UV cut film, on both sides of the substrate. Further, for example, in the case of an IR cut film, it is possible to divide the IR cut film into a plurality of IR cut films having different transmission blocking wavelength ranges and arrange them separately on both surfaces of the substrate.
(実施例4)
次に、タッチパネルを1枚の基板とみなし、その基板両面に、アスペクト比の異なる微細構造体を形成した実施例について、図7を用いて以下に説明する。
(Example 4)
Next, an example in which the touch panel is regarded as one substrate and microstructures having different aspect ratios are formed on both surfaces of the substrate will be described below with reference to FIG. 7.
図7はタッチパネルの一例となる断面の概略図である。樹脂やガラスなどで構成されたベースとなる基板40上に、スペーサを介し、ITOなどが形成された2枚の導電フィルムが構成されている。図7における基板40は、この下側に配置される不図示の光源の保護板としての要素も果たしている。また、基板40の下面は封止される構造となる為、基本的には外部とのコンタクトを持つことはない。逆に、図7における上部導電フィルム43の上面は、人の指や、タッチペンなどが触れる面となる。本実施例4では、基板40は2.0mmの厚さを持つPET樹脂を用いたが、PC樹脂やその他の樹脂でも良いし、ガラス系の材料や、無機と有機のハイブリッド材料でも良く、基板の厚さを含め、タッチパネルの基板として機能可能な材料であれば、適宜選択することが可能である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of an example of a touch panel. Two conductive films in which ITO or the like is formed are formed on a
ここで、このタッチパネル全体を1枚の基板と見なし、図7に示すように、基板に対し光の入出力面となる各面の最表層部分に、微細構造体A41と、微細構造体B42を形成した。本実施例4における微細構造体A41は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ300nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
また、微細構造体B42は、図1で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ500nm、周期250nmとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
Here, the entire touch panel is regarded as one substrate, and as shown in FIG. 7, the microstructure A41 and the microstructure B42 are placed on the outermost surface layer of each surface which is the input / output surface of light with respect to the substrate. Formed. The microstructure A41 in Example 4 has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 300 nm, and a period of 250 nm. Furthermore, the protruding structure has a three-way arrangement, which is said to have a high reflection reducing effect.
Further, the microstructure B42 has a pillar array shape in which protrusion structures as shown in FIG. 1 are periodically arranged, and the structure has a bell-shaped moss eye shape, a height of 500 nm, and a period of 250 nm. Furthermore, the protruding structure has a three-way arrangement, which is said to have a high reflection reducing effect.
このように、微細構造体A41は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が1に近く、微細構造体B42と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体B42は、アスペクト比が2と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ46総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体A41の面側を配置することで、光学フィルタ46総体としての剛性を高めることができる。 As described above, the fine structure A41 has an aspect ratio close to 1 obtained by dividing the structural height by the structural period, and has higher rigidity as a structure than the fine structure B42. On the other hand, the fine structure B42 has a large aspect ratio of 2 and a large reflection reducing effect. Therefore, by combining these, the surface side of the microstructure A41 is arranged with respect to the surface having some contact with the external force while maintaining the reflection reduction effect as the optical filter 46 as a whole. Rigidity can be increased.
このような微細構造体A41、微細構造体B42の作製は、本実施例ではUV硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。 For the production of such microstructures A41 and B42, the optical nanoimprint method using a UV curable resin was selected in this example.
まずは、基板上部となる上部導電フィルム43上にUV硬化樹脂を0.2μmのPTFEフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるようにUV硬化樹脂を塗工した。その後、これに樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体A41を作製した。このようなUV硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例では反射低減の観点から屈折率の低いフッ素成分が添加されたアクリル系のUV硬化樹脂を用いた。 First, an appropriate amount of UV curable resin was dropped onto the upper conductive film 43, which is the upper part of the substrate, through a 0.2 μm PTFE filter, and then the UV curable resin was coated by a spin coating method so as to have a predetermined film thickness. After that, the curing shrinkage of the resin is added to this, and the quartz mold that has been subjected to the mold release treatment is pressed against the hole array shape designed by inverting the above-mentioned shape, and after holding this state for a short time, it remains as it is. The resin was cured by irradiating with UV light to prepare a fine structure A41. Various various materials can be used for such a UV curable resin, and in this example, an acrylic UV curable resin to which a fluorine component having a low refractive index is added is used from the viewpoint of reducing reflection.
その後、基板の表裏を反転させ、図7における基板40下部となる面に、UV硬化樹脂を0.2μmのPTFEフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でUV光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体B42を作製した。
Then, the front and back sides of the substrate are inverted, and an appropriate amount of UV curable resin is dropped onto the lower surface of the
ここで、前述のように、基板40と微細構造体B42や、上部導電フィルム43と微細構造体A41など、各界面での屈折率差は0.1以下に調整されることが好ましく、0.05以下が更に望ましい。
Here, as described above, the difference in refractive index at each interface of the
さらに、各層の密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、各界面に密着層を設けることも可能である。さらに、下地層に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、UVオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この場合も、前述のように、隣接する各界面での屈折率差は0.1以下に調整されることが好ましく、0.05以下が更に望ましい。 Further, when it is necessary to improve the adhesion of each layer, it is also possible to perform primer treatment and provide an adhesion layer at each interface. Further, in order to apply the primer solution more uniformly as long as it does not adversely affect the underlying layer, a hydrophilization treatment with UV ozone or the like may be performed before the application of the primer solution. Further, when coating by such a process, it is possible to limit the coating area by applying masking or changing the process to an inkjet method, a gravure method, a microcontact printing method, or the like. In this case as well, as described above, the difference in refractive index at each adjacent interface is preferably adjusted to 0.1 or less, more preferably 0.05 or less.
また同様に、本実施例2で作製したようなUVカット膜を、例えば基板40上に形成することで、UVカット機能を付加したパネルとすることも可能であるし、本実施例3に記載した各種の光学膜をこれらのパネルに適用することも可能である。
Similarly, by forming a UV cut film as produced in Example 2 on, for example, a
更には、これらに限らず、他の光学デバイスや光学装置であっても、本実施例1〜3で記載されたような、基板両面で異なるアスペクト比を持つ、可視波長よりも短いピッチで配置された反射低減効果を持つ微細構造体を備えた光学フィルタを用いることで、十分な反射低減効果を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。 Further, not limited to these, other optical devices and optical devices are also arranged at a pitch shorter than the visible wavelength, which has different aspect ratios on both sides of the substrate as described in Examples 1 to 3. By using an optical filter having a fine structure having a reflected reflection reducing effect, it is possible to increase the rigidity against an external force while maintaining a sufficient reflection reducing effect.
例えば、条件によってフィルタを出し入れするなど、フィルタが周囲との相対位置を変化させる場面がある光学フィルタであれば、駆動時に何らかの部材と接触する可能性があるが、このような機構に本実施例1〜3の光学フィルタを適宜配置すれば、非常に小さい反射を維持したまま、外部との接触に対し、耐久性を高めた光学デバイスを実現できる。 For example, if the optical filter has a scene in which the filter changes its relative position with the surroundings, such as when the filter is taken in and out depending on the conditions, it may come into contact with some member during driving. By appropriately arranging the optical filters 1 to 3 as appropriate, it is possible to realize an optical device having improved durability against contact with the outside while maintaining very small reflection.
10.20.40.基板
11.22.41.微細構造体A
12.23.42.微細構造体B
13.24.密着層
14.25.46.光学フィルタ
21.UVカット膜
41.上部導電フィルム
42.下部導電フィルム
43.スペーサ
10.20.40. Substrate 11.22.41. Microstructure A
12.23.42. Microstructure B
13.24. Adhesion layer 14.25.46.
Claims (6)
外部との接触機会を有さない前記基板のもう一方の面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Bを備え、
前記微細構造体Aのアスペクト比が前記微細構造体Bのアスペクト比よりも小さいことを特徴とする光学フィルタ。 A microstructure A arranged at a pitch shorter than the visible wavelength is provided on the outermost surface layer on one side of the transparent substrate having an opportunity to contact the outside.
A microstructure B arranged at a pitch shorter than the visible wavelength is provided on the outermost surface layer on the other surface side of the substrate, which has no opportunity to contact the outside.
An optical filter characterized in that the aspect ratio of the microstructure A is smaller than the aspect ratio of the microstructure B.
または前記基板と前記微細構造体Bとの間に、
光学膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。 Between the substrate and the microstructure A,
Alternatively, between the substrate and the microstructure B,
The optical filter according to claim 1, wherein an optical film is formed.
請求項2に記載の光学フィルタ。 The optical film is characterized by having one or more functions of an AR film, an IR cut film, a UV cut film, an ND film, a color filter film, a fluorescent filter film, and a water vapor barrier film.
The optical filter according to claim 2.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の光学フィルタ。 The fine structure is characterized in that the refractive index is lower than that of the substrate.
The optical filter according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の光学フィルタ。 A close contact layer is provided at a part of the interface of each layer constituting the optical filter.
The optical filter according to any one of claims 1 to 4.
An optical device comprising the optical filter according to any one of claims 1 to 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019111298A JP7521884B2 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Optical filter and optical device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019111298A JP7521884B2 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Optical filter and optical device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020204665A true JP2020204665A (en) | 2020-12-24 |
JP7521884B2 JP7521884B2 (en) | 2024-07-24 |
Family
ID=73837973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019111298A Active JP7521884B2 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Optical filter and optical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7521884B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011016270A1 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | シャープ株式会社 | Tabular member and structure with observation port |
WO2011096151A1 (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | コニカミノルタオプト株式会社 | Film mirror and process for production thereof, and sunlight collection mirror |
US20130309452A1 (en) * | 2011-02-01 | 2013-11-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Laminate and method for producing laminate |
JP2015219374A (en) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン電子株式会社 | Microstructure, optical filter, and optical device |
JP2017015999A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | キヤノン電子株式会社 | Optical filter, and optical device equipped with optical filter |
JP2018180430A (en) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | キヤノン電子株式会社 | Optical filter |
-
2019
- 2019-06-14 JP JP2019111298A patent/JP7521884B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011016270A1 (en) * | 2009-08-05 | 2011-02-10 | シャープ株式会社 | Tabular member and structure with observation port |
WO2011096151A1 (en) * | 2010-02-04 | 2011-08-11 | コニカミノルタオプト株式会社 | Film mirror and process for production thereof, and sunlight collection mirror |
US20130309452A1 (en) * | 2011-02-01 | 2013-11-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Laminate and method for producing laminate |
JP2015219374A (en) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン電子株式会社 | Microstructure, optical filter, and optical device |
JP2017015999A (en) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | キヤノン電子株式会社 | Optical filter, and optical device equipped with optical filter |
JP2018180430A (en) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | キヤノン電子株式会社 | Optical filter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7521884B2 (en) | 2024-07-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102986039B (en) | The laminar structure with embedded cavity being used together to solar cell and relevant manufacture method | |
JP6725029B2 (en) | Image display transparent member, image display system, and image display method | |
JP6197647B2 (en) | Optical filter, method for manufacturing the same, and imaging apparatus | |
KR102200036B1 (en) | Optical stacks for sparkle reduction | |
JP6750188B2 (en) | Nanostructured film with master film and manufacturing method thereof | |
JP2017503312A (en) | Transparent diffuser for light guide and luminaire | |
WO2012157706A1 (en) | Optical filter, optical device, electronic device, and antireflection complex | |
KR20130097736A (en) | Multilayer film comprising matte surface layer and articles | |
CN106200196A (en) | Front light display device and manufacturing method thereof | |
JP2017090617A (en) | Screen glass with dimming function and picture display system | |
WO2014077399A1 (en) | Optical filter and optical apparatus | |
JP2019073408A (en) | Glass laminate for vehicle, image display system, and windshield | |
US8736960B2 (en) | Structure with observation port | |
JP2007164154A (en) | Protective cover for display panel and its use | |
WO2014051094A1 (en) | Anti-reflection article | |
JP2018128566A (en) | Dimming sheet and dimming body | |
CN104464898A (en) | Nano silver conductive film and touch panel using the same | |
JP2020204665A (en) | Optical filter and optical device | |
JP6162947B2 (en) | Optical filter, optical device, electronic device | |
JP2007101912A (en) | Antiglare film, polarizing film, optical film and image display device | |
JP6761231B2 (en) | Antireflection microstructures, optical filters, optics, and methods for manufacturing antireflection microstructures | |
CN221057086U (en) | Transparent screen | |
JP6224314B2 (en) | Optical filter and optical apparatus | |
JP6386785B2 (en) | MICROSTRUCTURE, OPTICAL FILTER AND OPTICAL DEVICE | |
CN204331079U (en) | Antifogging self-cleaning optical mirror |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220614 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20220614 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230420 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230508 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230707 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230926 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20231215 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240314 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20240322 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240614 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240711 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7521884 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |