JP5906720B2 - 反射防止フィルム製造用金型の製造方法 - Google Patents

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。これによりこれらの問題を一挙に解決して従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製することが望まれる。

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製造する場合に、溶液の切り換えに係る各種の問題点を一挙に解決して、従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製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、処理液に浸漬した状態で、基板への印加電圧の切り替えにより、陽極酸化処理とエッチング処理とを切り換えることにより、浴液を切り換えなくても陽極酸化とエッチングの処理を実行できるようにする、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処理液に浸漬した状態で、前記基板への印加電圧の切り替えにより、前記基板の陽極酸化処理と前記基板のエッチング処理とを切り換えて実行し、前記微細な凹凸形状の作製に供する凹部を作製する。

（２） （１）において、前記処理液が、硫酸水溶液、シュウ酸水溶液、又はリン酸水溶液である。

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製造する場合に、溶液の切り換えに係る各種の問題点を一挙に解決して、従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製することができる。

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。 図３の製造工程の説明に供する図である。 基板への印加電圧の説明に供する図である。 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の表面に、紫外線硬化性樹脂４による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用金型６の上に基材２を載置した後、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。

この製造工程は、この陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮとエッチング工程Ｅ１、…、ＥＮとの交互の繰り返しにより、金型作製用基板の表面に微細穴を作製して掘り進めながら、その穴径を徐々に拡大し、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微細穴を作製する。この製造工程は、この陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮとエッチング工程Ｅ１、…、ＥＮとの交互の繰り返しを、金型作製用基板を処理液に浸漬した状態で、この金型作製用基板への印加電圧の切り替えにより実行する。これによりこの製造工程は、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あっても、いわゆる液持ち込みにより各処理に係る溶液の濃度変化、温度変化等を有効に回避して精度良く凹部を作製し、従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製する。

図４は、このこの陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮとエッチング工程Ｅ１、…、ＥＮとの説明に供する図である。この製造工程は、処理対象金属への印加電圧の切り替えにより陽極酸化処理とエッチング処理とを実行可能な処理液１１に、金型作製用基板１２を浸漬して保持する。なおここでこの実施形態では、この処理対象金属がアルミニウムであることにより、処理液には、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。また負極１３は、炭素棒、ステンレス等の各種負極材を適用することができる。この製造工程は、選択回路１４の接点の切り替えにより、陽極酸化に供する電圧Ｖ１とエッチングに供する電圧Ｖ２とを切り換えて金型作製用基板１２に印加し、これにより陽極酸化工程Ａ１、…、ＡＮとエッチング工程Ｅ１、…、ＥＮとを交互に実行する。

図５は、この選択回路１４の切り替えによる金型作製用基板１２へ印加電圧の説明に供する図である。この工程において、陽極酸化に供する電圧Ｖ１は、作製する微細穴Ｈの穴径、深さ、密度に応じて設定される。これに対してエッチング工程に係る電圧Ｖ２は、陽極酸化の開始電圧（ＡＯ可能電圧）より充分に低い電圧であり、必要に応じて０Ｖ以下の電圧に設定しても良く、さらにはマイナスの電圧に設定してもよい。また陽極酸化の開始電圧については、実験的に求めることもでき、さらには使用する処理液に応じて求めることも可能である。

これによりこの実施形態では、電圧Ｖ１を印加している間は、陽極酸化により微細穴Ｈを作製して掘り進み、電圧Ｖ２を印加している間は、微細穴Ｈの穴径を拡大し、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微細穴を作製する。従って１つの浴室に金型作製用基板１２を放置した状態で、順次、交互に陽極酸化処理及びエッチング処理を繰り返して凹部を作製することができ、これにより溶液の切り換えに係る各種の問題点を一挙に解決して、従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製することができる。

特に、この種の反射防止フィルムは、光の波長に比して充分に小さな微細突起に関して、厚み方向に断面積を徐々に増大させることにより、屈折率の不連続界面を消失させて入射光を反射させないようにしていることから、反射防止フィルム製造用金型にあっては、深さが深くになるに従って滑らかかつ徐々に断面形状が小さくなるように凹部を作製することが必要になる。このため陽極酸化処理とエッチング処理とは、短い時間間隔で数多く繰り返すことが望まれる。この実施形態では、印加電圧の切り替えにより陽極酸化処理とエッチング処理とを切り換えることにより、従来に比して格段的に数多くの回数、簡易かつ確実に処理を切り換えることができ、これにより一段と高性能の反射防止フィルムを作製することができる。

この実施形態では、反射防止フィルム製造用金型の基板を処理液に浸漬した状態で、基板への印加電圧の切り替えにより、陽極酸化処理程とエッチング処理とを切り換えて実行することにより、いちいち浴液を切り換えなくても、陽極酸化処理とエッチング処理とを実行することができる。従って浴液の切り替えにかかる従来の問題的を一挙に解決して、従来に比して安定かつ簡易に、精度良く反射防止フィルム製造用金型を作製することができる。

〔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、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
１１ 処理液
１２ 金型作製用基板
１３ 負極
１４ 選択回路

Claims (2)

1. 表面の凹凸の周期が可視光の波長以下である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、
   陽極酸化処理とエッチング処理との交互の繰り返しにより、前記反射防止フィルム製造用金型の基板に前記微細な凹凸形状の作製に供する凹部を作製し、
   前記凹部の作製に供する前記陽極酸化処理及びエッチング処理の交互の繰り返しを、前記反射防止フィルム製造用金型の基板を処理液に浸漬した状態で、前記基板への印加電圧の切り替えにより実行する
   反射防止フィルム製造用金型の製造方法。
2. 前記処理液が、
   硫酸水溶液、シュウ酸水溶液、又はリン酸水溶液である
   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。

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