KR20200008545A - 반사 방지 부재 - Google Patents

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KR20200008545A
KR20200008545A KR1020197029549A KR20197029549A KR20200008545A KR 20200008545 A KR20200008545 A KR 20200008545A KR 1020197029549 A KR1020197029549 A KR 1020197029549A KR 20197029549 A KR20197029549 A KR 20197029549A KR 20200008545 A KR20200008545 A KR 20200008545A
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가오리 다카노
히로나오 다나카
다카시 세키
마사나오 고토
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제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
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    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures

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Abstract

반사 방지 부재(100)는, 볼록부(60) 및 오목부(70)에 의해 구획되는 요철 표면(80)을 가지고, 상기 요철 표면(80)의 관찰 화상의 푸리에 변환 상이 파수(波數)의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고, 상기 볼록부(60) 및 상기 오목부(70)가 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되고, 상기 볼록부(60)의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 상기 볼록부(60)의 단면에 있어서, 상기 볼록부(60)의 폭이 상기 볼록부(60)의 바닥부(70b)로부터 정상부(60t)를 향하여 작아지고 있고, 상기 바닥부(70b)로부터 0.95D(D는 상기 볼록부의 높이)의 높이에서의 상기 볼록부(60)의 폭(W1), 및 상기 바닥부(70b)로부터 0.05D의 높이에서의 상기 볼록부(60)의 폭(W2)이, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P, 4.0<W2/W1≤19(P는 상기 요철 표면(80)의 요철 평균 피치)을 만족시킨다. 반사 방지 부재(100)는, 반사 방지 효과 및 내마모성이 높다.

Description

반사 방지 부재
본 발명은, 반사 방지 부재에 관한 것이다.
CRT, 액정, 플라즈마, 유기 EL 등의 다양한 디스플레이가 알려져 있지만, 이들 디스플레이에 있어서, 외광으로부터 생기는 반사광의 영향으로 화상이 잘 보이지 않는 현상이 생기므로, 표시 품질 향상을 위하여 반사광의 영향을 저감하는 것이 요망되고 있다.
반사광의 영향을 저감하는 방법의 하나로서, 나노 오더의 미세한 요철 구조를 디스플레이의 표면에 형성하는 방법이 알려져 있다. 최근, 「모스아이 구조(moth eye structure)」와 같은 미세한 요철 구조가 주목받고 있다. 모스아이 구조에서는, 가시광선의 파장보다 작은 원형 또는 다각형 바닥면을 가지는 송곳형 또는 절두체형의 무수한 미세 돌기가 가시광선의 파장보다 작은 피치로 배치되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 미세 구조의 두께 방향의 굴절율은 두께 방향의 각 단면에서의 재료의 점유 면적에 의해 정해지므로, 모스아이 구조의 두께 방향의 굴절율은 급격하게 변화하지는 않는다. 디스플레이의 표면에 이와 같은 모스아이 구조를 형성함으로써, 두께 방향의 굴절율이 공기의 굴절율 1.0으로부터 디스플레이의 기판 재료의 굴절율까지, 완만하게 또한 연속적으로 변화되게 된다. 이로써, 디스플레이의 표면에 입사한 광은, 대부분 회절이나 반사가 생기지 않아 직진한다. 이와 같이, 모스아이 구조를 표면에 형성함으로써, 입사 표면에서의 광의 반사율을 효과적으로 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 특허문헌 2에는, 반사 방지체로서 사용되는 요철 패턴 형성 시트가 기재되어 있다. 특허문헌 2에 있어서, 반사 방지체는, 수지층 간네, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 경질층(硬質層)을 형성하고, 수지층을 수축시킴으로써 경질층을 사행(蛇行) 변형시킴으로써 형성된다.
일본공개특허 제2008-158293호 공보 일본공개특허 제2008-279597호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 모스아이 구조는, 기계적 강도가 작으므로, 마찰 등에 의해 요철 구조의 볼록부가 넘어져서, 반사율을 저감시키는 효과(즉, 반사 방지 효과)가 손상되기 쉽다. 또한, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은 수지층의 수축에 의해 형성되는 반사 방지체는, 요철 깊이의 면내 편차가 크고, 이로써, 광이 산란되기 쉽다. 이 때문에, 이와 같은 반사 방지체는 헤이즈(haze)(흐림도)가 높은 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 높은 반사 방지 효과 및 내마모성을 가지는 반사 방지 부재를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양에 따르면, 볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 반사 방지 부재로서,
상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상(像)이, 파수(波數)의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고,
상기 볼록부 및 상기 오목부가, 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되고,
상기 볼록부의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 상기 볼록부의 단면에 있어서, 상기 볼록부의 폭이 상기 볼록부의 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있고, 상기 바닥부로부터 0.95D(D는 상기 볼록부의 높이)의 높이에서의 상기 볼록부의 폭(W1), 및 상기 바닥부로부터 0.05D의 높이에서의 상기 볼록부의 폭(W2)이, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P 및 4.0<W2/W1≤19(P는 상기 요철 표면의 요철의 평균 피치)를 만족시키는 반사 방지 부재가 제공된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 반사 방지 부재로서,
상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상이, 파수의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형의 모양을 나타내고,
상기 볼록부의 폭이 상기 볼록부의 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있고,
상기 요철 표면의 요철의 평균 피치가 150∼250 nm의 범위 내이고,
상기 요철 표면의 요철의 평균 깊이가 90∼300 nm의 범위 내이고,
상기 볼록부의 어스펙트비가 0.4∼2의 범위 내인 반사 방지 부재가 제공된다.
본 발명의 반사 방지 부재는, 높은 반사 방지 효과 및 내마모성을 가진다. 이에 따라, 본 발명의 반사 방지 부재는 다양한 용도에 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1은, 실시형태에 따른 반사 방지 부재의 개략 단면도이다.
도 2는, 실시형태에 따른 반사 방지 부재의 요철 표면의 평면 구조의 일례를 나타내고 있다.
도 3은, 실시형태에 따른 반사 방지 부재의 요철 표면의 평면 관찰 화상의 푸리에 변환 상의 일례이다.
도 4의 (a)는, 길게 연장되는 형상임과 동시에, 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 단면의 형상이 대략 삼각형인 볼록부의 개략 사시도이며, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)에 나타낸 볼록부를 가지는 요철 표면 및 그 근방에서의 굴절율 n(z)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5의 (a)는, 길게 연장되는 형상임과 동시에, 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 단면의 외형이 포물선형인 볼록부의 개략 사시도이며, 도 5(b)는, 도 5(a)에 나타낸 볼록부를 가지는 요철 표면 및 그 근방에서의 굴절율 n(z)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6의 (a)는, 종래의 모스아이 구조에 있어서, 높이 방향으로 평행한 면으로 절단한 단면의 형상이 대략 삼각형인 볼록부의 개략 사시도이며, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)에 나타낸 볼록부를 가지는 요철 표면 및 그 근방에서의 굴절율 n(z)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는, 종래의 모스아이 구조에 있어서, 높이 방향으로 평행한 면으로 절단한 단면의 외형이 포물선형인 볼록부의 개략 사시도이며, 도 7의 (b)는, 도 7의 (a)에 나타낸 볼록부를 가지는 요철 표면 및 그 근방에서의 굴절율 n(z)를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)∼(g)는, 반사 방지 부재의 제조 방법의 각 공정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 9의 (a)는, 요철 피치가 160nm인 경우의 투과율의 계산 결과를 나타낸 그래프이며, 도 9의 (b)는, 요철 피치가 200nm인 경우의 투과율의 계산 결과를 나타낸 그래프이다.
[반사 방지 부재]
본 실시형태에 따른 반사 방지 부재(100)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(基材)(40)와, 그 위에 형성된 요철 구조층(50)을 가진다. 요철 구조층(50)은 볼록부(60)와, 볼록부(60)에 의해 구획되는 오목부(70)를 가진다. 이로써, 요철 구조층(50)은 요철 표면(80)을 가진다.
기재(40)는, 임의의 투광성(透光性)의 기재이면 된다. 예를 들면, 유리 등의 투명 무기 재료로 이루어지는 기재, 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 트폴리아릴레이 등), 아크릴계 수지(폴리메틸메타크릴레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 스티렌계 수지(ABS 수지 등), 셀룰로오스계 수지(트리아세틸셀룰로오스 등), 폴리이미드계 수지(폴리이미드 수지, 폴리이미드 아미드 수지 등), 시클로올레핀 폴리머 등의 수지로 이루어지는 기재가 있다.
요철 구조층(50)은, 볼록부(60)를 구비한다. 볼록부(60)에 협지된 또는 에워싸인 부분이 오목부(70)가 된다. 요철 구조층(50)은, 투광성의 재료로 구성되어도 되며, 예를 들면, 실리카, SiN, SiON 등의 Si계의 재료, TiO2 등의 Ti계의 재료, ITO(인듐·주석·옥사이드)계의 재료, ZnO, ZnS, ZrO2, Al2O3, BaTiO3, Cu2O, MgS, AgBr, CuBr, BaO, Nb2O5, SrTiO2 등의 무기 재료, 또는, WO2016/056277호에 기재되어 있는 바와 같은 열가소성 수지, 자외선 경화형 수지 등의 수지 재료로 구성되어도 된다. 상기 무기 재료는, 무기 재료의 전구체(졸)를 졸겔법에 의해 경화시킴으로써 얻어지는 크세로겔(xerogel)이면 된다. 크세로겔은 Si-O결합 등의 강고한 공유결합으로 구성되는 3차원적인 네트워크를 가지고, 충분한 기계적 강도를 가진다.
요철 구조층(50)은, 상기 수지 재료와 상기 무기 재료의 컴포지트(composite) 재료로 구성되어도 된다. 또한, 굴절율의 조정, 고경도화 등을 위하여, 상기 무기 재료, 상기 수지 재료 또는 이들의 컴포지트 재료에 공지의 미립자나 필러를 포함시켜도 된다. 상기 무기 재료, 상기 수지 재료 또는 이들의 컴포지트 재료에, 자외선 흡수 재료를 함유시켜도 된다. 자외선 흡수 재료는, 자외선을 흡수하여 광에너지를 열과 같은 무해한 형태로 변환함으로써, 요철 구조층(50)의 열화를 억제하는 작용이 있다. 자외선 흡수제로서는, WO2016/056277호에 예시되는 자외선 흡수제 등 임의의 것을 사용할 수 있다.
요철 구조층(50)을 구성하는 재료의 굴절율과, 기재(40)을 구성하는 재료의 굴절율의 차이는 ±0.1 이하라도 된다. 이로써, 기재(40)와 요철 구조층(50)의 계면에서의 광의 반사가 억제된다.
도 2에, 요철 표면(80)의 평면 구조의 일례를 나타낸다. 2에 있어서, 요철 표면(80)은, 복수의 볼록부(60)(백색 부분)과, 볼록부(60)를 에워싸는 오목부(흑색 부분)(70)에 의해 구획되어 있다. 복수의 볼록부(60)는, 복수의 연장부(60e)와 복수의 점부(60d)에 의해 구성된다. 연장부(60e)는, 직선형으로 또는 굴곡되어(파형 방향) 랜덤(불균일)한 방향으로 연장되는 가늘고 긴 형상을 가진다. 연장부(60e)의 연장 방향, 굴곡 방향(파형 방향) 및 연장 길이는 불균일하다. 복수의 연장부(60e)의 일부 또는 모두가, 도중에 분기되어 있어도 된다. 점부(60d)는, 원형 또는 타원형의 형상을 가진다. 여기서, 원 또는 타원형의 형상이란, 대략 원형 또는 대략 타원형의 형상도 포함한다. 그리고, 복수의 볼록부(60)는, 복수의 연장부(60e)만으로 구성되어도 된다. 즉, 점부(60d)는 필수적인 것은 아니다. 오목부(70)는, 각 볼록부(60)를 에워싸도록 랜덤한 방향으로 연장되고, 전체로서 2차원적으로 연속되어(연결되어) 있다. 그리고, 오목부(70)는, 환형의 볼록부(60)에 예워싸여져 독립된 부분을 포함해도 된다.
오목부(70) 및 볼록부(60)는 전체로서 등방적(等方的)으로 배치되어 있다. 이와 같은 오목부(70) 및 볼록부(60)를 가지는 요철 표면(80)은, 스트라이프, 파형 스트라이프, 지그재그와 같은 규칙적으로 배향한 볼록부나, 도트형의 볼록부 등으로 구성되는 요철 표면과는 분명히 다르다. 이와 같이 오목부(70) 및 볼록부(60)가 등방적으로 배치된 요철 표면(80)은, 스트라이프 등의 규칙적인 패턴이 형성된 표면과 비교하여, 특정한 파장의 광을 가두는 효과가 적기 때문에, 반사 방지 부재(100)의 무지개처럼 보이는 것(시야각에 따라 색을 입힌 것처럼 보이는 것)이 억제된다. 또한, 이와 같은 등방적인 요철 표면(80)을 가지는 요철 구조층(50)을 기재(40)의 표면과 직교하는 임의의 면으로 절단한 경우, 요철 단면이 반복적으로 나타난다.
그리고, 요철 표면은, 도 2에 나타내는 오목부와 볼록부를 반전한 것이라도 된다. 이 경우에, 복수의 오목부와, 오목부를 에워싸는 볼록부에 의해, 요철 표면이 구획된다. 복수의 오목부는, 복수의 연장부와 복수의 점부에 의해 구성되지만, 점부는 필수는 아니다. 이 경우에, 볼록부(60)가 전체로서 연속되어(연결되어) 있으므로, 반사 방지 부재(100)의 표면을 문질러도 볼록부(60)가 넘어지기 어렵고, 반사 방지 부재(100)의 내마모성이 높다.
도 2에 나타내는 요철 표면(80)에 있어서, 복수의 볼록부(60) 중의 대부분이 연장 길이가 긴 볼록부이며, 연장 길이가 짧거나 또는 대략 점형의 볼록부의 비율은 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 복수의 볼록부(60) 중 후술하는 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이(윤곽)를 가지는 볼록부(60)의 둘레 길이의 합계가, 복수의 볼록부(60)의 둘레 길이의 합계의 10% 이하라도 된다. 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부는, 연장 길이가 평균 피치(P)의 약 3배 이하이며, 연장 길이가 짧다. 이와 같은 볼록부의 비율이 10% 이하인 경우, 반사 방지 부재(100)의 헤이즈가 0.5% 미만이 된다.
「복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계」 및 「복수의 볼록부 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계」는, 하기와 같이 하여 구할 수 있다. 요철 표면의 평면 SEM 화상으로부터, 1변이 요철의 평균 피치(P)의 40배 이상인 정사각형의 영역을 잘라낸다. 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 잘라낸 화상을 2치화한다. 또한, 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 화상의 외주(外周)에 접촉하고 있지 않은 백색부의 둘레 길이를 각각 구한다. 구한 모든 둘레 길이를 전부 더한 값이 「복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계」이다. 또한, 구한 둘레 길이 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하인 것을 전부 더한 값이, 「복수의 볼록부 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계」이다.
그리고, 요철 표면이, 도 2에 나타내는 오목부와 볼록부를 반전한 것인 경우, 복수의 오목부 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 오목부의 둘레 길이의 합계가, 복수의 오목부의 둘레 길이의 합계의 10% 이하라도 된다. 「복수의 오목부의 둘레 길이의 합계」 및 「복수의 오목부 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 오목부의 둘레 길이의 합계」는, 하기와 같이 하여 구할 수 있다. 요철 표면의 평면 SEM 화상으로부터, 1변이 요철의 평균 피치(P)의 40배 이상인 정사각형의 영역을 잘라낸다. 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 잘라낸 화상을 2치화한다. 또한, 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 화상의 외주에 접촉하고 있지 않은 흑색부의 둘레 길이를 각각 구한다. 구한 모든 둘레 길이를 전부 더한 값이 「복수의 오목부의 둘레 길이의 합계」이다. 또한, 구한 둘레 길이 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하인 것을 전부 더한 값이, 「복수의 오목부 중 요철의 평균 피치(P)의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 오목부의 둘레 길이의 합계」이다.
또한, 요철 표면(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)가 모두, 굴곡되고 연장되는 가늘고 긴 형상을 가지는 복수의 연장부로 구성되어도 된다. 이 경우에도, 볼록부(60)가 길게 연속되어(연결되어) 있으므로, 반사 방지 부재(100)의 표면을 문질러도 볼록부(60)가 넘어지기 어렵고, 반사 방지 부재(100)의 내마모성이 높다.
요철 표면(80)을 주사형 프로브 현미경 또는 전자현미경 등에 의해 관찰하여 얻어지는 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행하면, 도 3에 나타낸 바와 같은, 파수의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형의 모양을 나타내는 푸리에 변환 상이 얻어진다. 원형 또는 원환형의 모양은, 파수의 절대값이 4.0∼6.7 ㎛-1의 범위 내로 되는 영역 내에 존재해도 된다. 그리고, 푸리에 변환 상의 원형의 모양은, 푸리에 변환 상에 있어서 휘점(輝點)이 집합함으로써 관측되는 모양이다. 여기서 「원형」이란, 휘점이 집합된 모양이 대략 원형의 형상으로 보이는 것을 의미하고, 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형이 되어 있는 것처럼 보이는 것도 포함하는 개념이다. 또한, 「원환형」이란, 휘점이 집합된 모양이 대략 원환형으로 보이는 것을 의미하고, 환의 외측의 원이나 내측의 원의 형상이 대략 원형의 형상으로 보이는 것을 포함하며 또한 환의 외측의 원이나 내측의 원의 외형의 일부가 볼록형 또는 오목형이 되어 있는 것처럼 보이는 것도 포함하는 개념이다. 또한, 「원형 또는 원환형의 모양이 파수의 절대값이 4.0∼6.7 ㎛-1의 범위 내로 되는 영역 내에 존재한다」란, 푸리에 변환 상을 구성하는 휘점 중 30% 이상(보다 바람직하게는 50% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상)의 휘점이 파수의 절대값이 4.0∼6.7 ㎛-1의 범위 내로 되는 영역에 존재하는 것을 말한다.
그리고, 평면에서 볼 때의 요철 형상과 푸리에 변환 상의 관계에 대하여, 다음의 것을 알고 있다. 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 랜덤하며 오목부 및 볼록부의 배치 및 연장 방향이 등방적인(이방성 및 배향성이 없는) 경우에는, 푸리에 변환 상도 랜덤한 패턴(모양이 없음)이 된다. 한편, 요철의 배치 및 연장 방향이 전체로서 등방적이지만, 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 일정한 값의 범위 내에 집중되어 있는 경우에는, 푸리에 변환 상은 원 또는 원환형이 된다. 또한, 이웃하는 볼록부끼리 또는 인접하는 오목부끼리의 간격이 균일한(일정한) 경우, 푸리에 변환 상은 날카로운 원환형이 된다.
평면 관찰 화상의 2차원 고속 푸리에 변환 처리는, 2차원 고속 푸리에 변환 처리 소프트웨어를 구비한 컴퓨터를 사용한 전자적인 화상 처리에 의해 용이하게 행할 수 있다.
요철 표면(80)의 요철 평균 피치(P)는, 150∼250 ㎚의 범위 내이면 된다. 요철의 평균 피치(P)가 150㎚ 이상인 것에 의해, 가시광의 반사율을 충분히 저감시킬 수 있다. 요철의 평균 피치(P)가 250㎚ 이하인 것에 의해, 요철 표면(80)에 의한 가시광의 산란이 억제되어, 반사 방지 부재(100)가 시야각에 따라 색을 입힌 것처럼 보이는 것(무지개처럼 보이는 것)을 방지할 수 있다. 본원에 있어서, 요철의 평균 피치(P)란, 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 요철 표면(80)의 단면에 있어서, 이웃하는 볼록부(60)의 정상부(60t)끼리 또는 인접하는 오목부(70)의 바닥부(70b)끼리 사이의 거리(즉, 요철 피치)(d)의 평균값을 일컫는다. 요철의 평균 피치(P)는, 주사형 프로브 현미경, 전자현미경 등을 사용하여 구할 수 있다.
요철 표면(80)의 요철 깊이(볼록부 높이 또는 오목부 깊이)(D)의 평균값, 즉 요철 표면(80)의 요철의 평균 깊이는 90∼300 ㎚의 범위 내라도 되고, 200∼300 ㎚의 범위 내라도 되고, 250∼300 ㎚의 범위 내라도 된다. 요철의 평균 깊이가 90㎚ 이상인 것에 의해, 가시광의 반사율을 충분히 저감시킬 수 있다. 요철의 평균 깊이가 200㎚ 이상인 것에 의해, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 가시광 영역의 전체 파장에 있어서 98.5% 이상의 투과율을 달성할 수 있다. 요철의 평균 깊이가 250㎚ 이상인 것에 의해, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 가시광 영역의 전체 파장에 있어서 99.6% 이상의 투과율을 달성할 수 있다. 요철의 평균 깊이가 300㎚ 이하인 것에 의해, 반사 방지 부재(100)는 높은 내마모성을 가질 수 있다. 그리고, 본원에 있어서, 「요철 깊이(D)」란, 볼록부(60) 및/또는 오목부(70)의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 요철 표면(80)의 단면에 있어서, 인접하는 오목부(70)와 볼록부(60) 중 가장 높이가 낮은 점(바닥부(70b))과 높은 점(정상부(60t))의 높이의 차이를 의미한다.
요철 표면(80)의 요철 깊이(볼록부 높이 또는 오목부 깊이)(D)의 편차는 5% 이하라도 된다. 여기서, 요철 깊이(D)의 편차란, 요철 깊이(D)의 표준편차를 요철 깊이(D)의 평균값으로 나눈 값이다. 요철 표면(80)의 요철 깊이(D)의 편차가 5% 이하인 것에 의해, 요철 표면(80)에서의 광의 산란이 억제되어, 반사 방지 부재(100)의 헤이즈(흐림도)가 충분히 작아져, 투명성이 높아진다. 이와 같은 요철 깊이(D)의 편차가 작은 요철 표면(80)은, 후술하는 제조 방법에 의해 형성할 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 요철 표면(80)의 볼록부(60)의 폭은, 볼록부(60)의 정상부(60t)를 향하여 작아지고 있다. 바꾸어 말하면, 오목부(70)의 폭은, 오목부(70)의 바닥부(70b)를 향하여 작아지고 있다. 이로써, 기재(40)의 표면에 평행한 면에서의 요철 구조층(50)의 단면적이, 기재(40)로부터 멀어짐에 따라 감소한다. 그 결과, 굴절율이 요철의 깊이 방향으로 연속하여 변화되므로, 반사 방지 부재(100)는 낮은 반사율을 가진다.
연장 방향에 수직인 면으로 절단한 볼록부(60)의 단면 형상은, 대략 삼각형이다. 본원에 있어서 「대략 삼각형」이란, 바닥부(70b)로부터 0.95D(D는 볼록부 높이)의 높이에서의 볼록부(60)의 폭(W1)이 0.04P<W1<0.21P(P는 요철의 평균 피치)를 만족시키고, 바닥부(70b)로부터 0.05D의 높이에서의 볼록부(60)의 폭(W2)이 0.79P<W2<0.96P를 만족시키고, W2/W1가 4.0<W2/W1≤19를 만족시키는 형상을 의미한다. W2/W1가 4.0<W2/W1≤19를 만족시킴으로써, 가시광 영역의 전체 파장에 있어서 낮은 반사율을 달성할 수 있다. 또한, 바닥부(70b)로부터 αD의 높이에서의 볼록부(60)의 폭(Wα)이, 0≤α≤의 범위 내에 있어서, (0.84-α)P<Wα<(1.16-α)P를 만족시켜도 된다.
종래의 모스아이 구조에서는, 볼록부의 단면 형상을 대략 삼각형상으로 하면 충분한 반사 방지 효과가 얻어지지 않지만, 실시형태에 따른 반사 방지 부재와 같이 볼록부가 길게 연장되는 형상의 경우, 볼록부의 단면 형상이 대략 삼각형상인 것에 의해 높은 반사 방지 효과가 얻어진다. 이것은, 본 발명자들이 예의 연구한 끝에 찾아낸 것이다. 여기에 대하여, 이하에 설명한다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 볼록부가 길게 연장되는 형상이고, 또한 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 볼록부의 단면 형상이 대략 삼각형인 경우, 볼록부의 정상부를 z=0로 하고 요철의 깊이 방향으로 z축을 잡고, 볼록부의 바닥면의 면적을 A, 요철 깊이를 D라 하면, z축에 수직한 면으로 절단한 볼록부의 단면적 S(z)는, S(z)=az(단, a=A/D)로 표시된다. 따라서, 볼록부의 단면적 S(z)는 z에 비례한다. 각 z 좌표에서의 굴절율 n(z)는, 각 z 좌표에 있어서 z축에 수직한 면으로 절단한 볼록부의 단면적 S(z)에 비례한다. 이 때문에, 굴절율 n(z)는 z에 비례한다. 따라서, 굴절율 n(z)는 도 4의 (b)와 같이 표시된다. 그리고, 도 4의 (b)에 있어서, n0는 공기의 굴절율, n1은 요철 구조층의 재료의 굴절율을 나타내고 있다. 이와 같이, 굴절율이 볼록부의 높이 방향의 좌표에 비례하여 연속적으로 변화되므로, 보다 높은 반사 방지 효과가 얻어진다.
한편, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 볼록부가 길게 연장되는 형상이며 또한 볼록부의 단면 외형이 포물선형인 경우, 볼록부의 정상부를 z=0로 하고 요철의 깊이 방향으로 z축을 취하면, z축에 수직한 면으로 절단한 볼록부의 단면적 S(z)는, √z에 비례한다. 전술한 바와 같이, 굴절율 n(z)는, 볼록부의 단면적 S(z)에 비례하므로, 굴절율 n(z)는 √z에 비례한다. 따라서, 굴절율 n은 도 5의 (b)와 같이 표시된다. 도 5의 (b)의 그래프에서는, 도 4의 (b)와 비교하여, 볼록부의 정상부 근방(z=0 근방)에서 굴절율이 급격하게 변화되고 있다. 이 때문에, 볼록부의 정상부 근방에서 충분한 반사 방지 효과가 얻어지지 않는다.
종래 기술의 모스아이 구조에서는, 볼록부는, 평면에서 볼 때, 원형상이나 다각형상을 가지며, 길게 연장되는 형상이 아니다. 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이 볼록부가 원뿔형이면, 높이 방향(z축 방향)에 평행한 면으로 절단한 볼록부의 단면형상이 대략 삼각형이 된다. 이 경우에, z축에 수직한 면으로 절단한 볼록부의 단면적 S(z)는, z2에 비례한다. 전술한 바와 같이, 굴절율 n(z)는, 볼록부의 단면적 S(z)에 비례하므로, 굴절율 n(z)는 z2에 비례한다. 따라서, 굴절율 n(z)는 도 6의 (b)와 같이 표시된다. 도 6의 (b)의 그래프에서는, 도 4의 (b)와 비교하여, 볼록부의 바닥부 근방(z=D 근방, D는 요철 깊이를 의미함)에서 굴절율이 급격하게 변화되고 있다. 이 때문에, 볼록부의 바닥부 근방에서 충분한 반사 방지 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이 볼록부의 높이 방향(z축 방향)에 평행한 면으로 절단한 볼록부의 외형이 포물선형인 경우, z축에 수직한 면으로 절단한 볼록부의 단면적 S(z)는, z에 비례한다. 따라서, 굴절율 n(z)도 z에 비례한다. 따라서, 굴절율 n(z)는 도 7의 (b)와 같이 표시된다. 이 경우에, 굴절율이 볼록부의 높이 방향의 좌표에 비례하여 연속적으로 변화되므로, 높은 반사 방지 효과가 얻어진다. 즉, 종래의 모스아이 구조의 경우, 반사 방지 효과의 관점에서 보면, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같은 형상의 볼록부보다, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같은 형상의 볼록부 쪽이 바람직하다.
요철 표면(80)의 요철의 어스펙트비 D/d는, 0.4∼2의 범위 내이면 된다. 그리고, 「요철의 어스펙트비 D/d」란, 요철 표면(80)의 요철 깊이(D)와 요철 피치(d)의 비를 의미한다. 요철의 어스펙트비 D/d가 0.4 이상인 것에 의해, 반사 방지 부재(100)는 낮은 반사율을 가진다. 요철의 어스펙트비 D/d가 2 이하인 것에 의해, 반사 방지 부재(100)는 높은 내마모성을 가진다.
[반사 방지 부재의 제조 방법]
반사 방지 부재(100)의 제조 방법의 일례를, 도 8의 (a)∼(g)를 참조하면서 설명한다. 반사 방지 부재(100)의 제조 방법은, 주로, 몰드를 제작하는 공정과, 반사 방지 부재를 제작하는 공정을 포함한다.
(1) 몰드의 제작
먼저, 적어도 제1 및 제2 폴리머 세그먼트로 이루어지는 블록 공중합체 용액을 조정하고(용액 조제 공정), 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이 블록 공중합체 용액을 산화막(3)이 부착된 실리콘 기판(1)에 도포하여, 블록 공중합체막(5)을 형성한다(도포 공정). 다음으로, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 블록 공중합체막(5) 중의 블록 공중합체를, 제1 폴리머 세그먼트(5a)와 제2 폴리머 세그먼트(5b)로 상분리시킨다(상분리 공정). 블록 공중합체 용액의 조제, 도포, 및 상분리는, WO2013/161454호에 기재된 재료 및 방법을 사용하여 행할 수 있다. 특히, 상분리 공정에서는, WO2013/161454호에 기재된 용매 분위기 하에서의 블록 공중합체의 자기(自己)조직화에 의해, 블록 공중합체를 상분리시키면 된다. 상분리 공정에 의해 형성되는 미크로 상분리 구조는, 수직 라멜라(lamella) 구조이면 된다.
도 8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 폴리머 세그먼트(5a) 및 제2 폴리머 세그먼트(5b) 중 한쪽(제2 폴리머 세그먼트(5b))을 에칭에 의해 선택 제거한다(제1 에칭 공정). 에칭법으로서는, 자외선 에칭법 등의 WO2012/096368호에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 다음으로, 도 8의 (d)에 나타낸 바와 같이 제1 및 제2 폴리머 세그먼트(5a, 5b)의 다른 쪽(제1 폴리머 세그먼트(5a))을 마스크로 하여 산화막(3)을 에칭하고(제2 에칭 공정), 도 8의 (e)에 나타낸 바와 같이 산화막(3)을 마스크로 하여 실리콘 기판(1)을 테이퍼 형상으로 더욱 에칭한다(제3 에칭 공정). 제2 에칭 공정 및 제3 에칭 공정에 있어서, 에칭은 드라이에칭법에 의해 행해도 된다. 이로써, 실리콘 기판(1)의 표면에 요철이 형성되고, 몰드(2)가 얻어진다. 그리고, 실리콘 기판(1)의 표면에 형성되는 요철의 테이퍼 형상은, 제3 에칭 공정에서의 산화막(3)과 실리콘 기판(1)의 에칭레이트의 비에 의해 제어할 수 있다. 이에 따라, 임의의 단면 형상의 요철을 가지는 몰드(2)를 형성할 수 있다.
(2) 반사 방지 부재의 제작
몰드(2)의 요철을 수지층(51)에 전사한다(전사 공정). 구체적으로는, 기재(40) 상에 경화성 수지를 도포하여 수지층(51)을 형성하고, 도 8의 (f)에 나타낸 바와 같이 수지층(51)에 몰드(2)를 압압(押壓)하고, 이어서, 수지층(51)을 자외선 조사, 가열 등에 의해 경화시키고, 그 후, 도 8의 (g)에 나타낸 바와 같이 수지층(51)으로부터 몰드(2)를 박리한다. 이로써, 기재(40) 상에 요철 구조층(50)이 형성된 반사 방지 부재(100)가 얻어진다.
그리고, 경화성 수지 대신 무기 재료의 전구체 용액을 기재(40) 상에 도포함으로써, 수지층(51) 대신 무기 재료층을 형성해도 된다. 무기 재료의 전구체로서는, 예를 들면, WO2016/056277호에 기재된, Si, Ti, Sn, Al, Zn, Zr, In 등의 알콕시드(금속 알콕시드), 폴리실라잔 등을 사용할 수 있다.
또한, 요철 구조층(50)을 제2 몰드로서 사용하여, 요철 구조층(50)의 요철 을 다른 재료에 전사함으로써 반사 방지 부재를 제작해도 된다.
상기한 제조 방법에서는, 블록 공중합체의 자기 조직화를 이용하여 제작한 몰드(2)를 사용하고 있으므로, 포토리소그래피 등에 의해 몰드를 제작하는 경우와 비교하여 요철 표면의 면적이 제한되지 않는다. 이 때문에, 대면적의 반사 방지 부재(100)를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 상기한 제조 방법에서는, 산화막(3)을 마스크로 하여 실리콘 기판(1)을 에칭함으로써 몰드(2)의 요철을 형성하고 있으므로, 몰드(2)의 요철 깊이는 에칭 조건에 따라 정해진다. 따라서, 몰드(2)의 요철 깊이의 편차가 작다. 반사 방지 부재(100)의 요철은, 몰드(2)의 요철을 반전한 것이므로, 반사 방지 부재(100)의 요철 깊이의 편차도 작다.
실시예
이하, 본 발명의 반사 방지 부재를 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 개변할 수 있다.
<수치 계산 1>
요철 표면을 가지는 부재의, 파장 400∼800 ㎚에서의 반사율을 시뮬레이션에 의해 구했다. 요철 깊이(D)를 250㎚, 요철 피치(P)를 180㎚로 하고, 볼록부의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 단면의 형상을, 표 1에 기재되는 형상으로 했다. 표 1 중의 W1은, 바닥부로부터 0.95D의 높이에서의 볼록부의 폭이며, W2는, 바닥부로부터 0.05D의 높이에서의 볼록부의 폭이다. 파장 400㎚, 600㎚, 800㎚에서의 반사율, 및 파장 400㎚∼800㎚에서의 평균 반사율을 표 1 중에 나타낸다.
계산예 1-9에서는, W1 및 W2가 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P, 4.0<W2/W1≤19를 만족시키고 있다. 계산예 10은, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P를 만족시키지만, W2/W1=4.0이므로, 4.0<W2/W1≤19를 만족시키지 않는다. 계산예 11, 12는, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P, 4.0<W2/W1≤19를 모두 만족시키지 않는다. 계산예 13은, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P를 만족시키지 않고, 4.0<W2/W1≤19를 만족시키고 있다.
계산예 1-9에서는, 400㎚, 600㎚, 800㎚의 어느 파장에서도 반사율이 0.4% 이하이며, 400㎚∼800㎚에서의 평균 반사율은 0.4% 미만이었다. 계산예 10-13에서는, 파장 400㎚ 및/또는 600㎚이 있어서 0.4%를 초과하는 높은 반사율이 되고, 평균반사율은 0.4% 이상이었다. 따라서, W1 및 W2가, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P 및 4.0<W2/W1≤19를 만족시키면, 0.4% 미만의 낮은 평균 반사율이 달성되고 또한 400㎚, 600㎚, 800㎚의 어느 파장에서도 0.4% 이하의 낮은 반사율이 달성되고, 높은 반사 방지 효과가 얻어지는 것으로 나타났다.
[표 1]
Figure pct00001
<수치 계산 2>
요철 표면을 가지는 부재의, 파장 400∼800 ㎚에서의 투과율을 시뮬레이션에 의해 구했다. 요철 표면에 형성되어 있는 볼록부의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 단면의 형상은, 밑변 120∼240 ㎚, 높이 100∼300 ㎚의 이등변삼각형으로 했다. 또한, 요철 표면의 요철 피치는, 볼록부의 단면 형상의 밑변과 동일하게, 120∼240 ㎚로 했다.
도 9의 (a)에, 요철 피치(볼록부의 단면 형상의 밑변)가 160㎚인 경우의 투과율을 나타내고, 도 9의 (b)에 요철 피치가 200㎚인 경우의 투과율을 나타낸다. 도 9의 (a), (b) 중의 범례는, 볼록부 높이(요철 깊이)를 나타내고 있다.
도 9의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 요철 피치가 160㎚과 200㎚의 어느 쪽의 경우도, 요철 깊이가 200㎚ 이상이며, 파장 400㎚, 600㎚ 및 800㎚에서의 투과율이 98.5% 이상이 되었다. 또한, 요철 깊이가 250㎚ 이상이며, 파장 400㎚, 600㎚ 및 800㎚에서의 투과율이 99.6% 이상이 되었다. 120∼240 ㎚의 범위 내의 어느 요철 피치라도, 동일한 경향을 나타내었다.
<실시예 1>
폴리스티렌(이하, 적절하게 「PS」라고 함)과 폴리메틸메타크릴레이트(이하, 적절하게 「PMMA」라고 함)로 이루어지고, 말단에 하이드록실기를 가지는 랜덤 공중합체(Polymer Source사 제조)를 준비했다. 랜덤 공중합체를 톨루엔에 용해시켜, 랜덤 공중합체 용액을 얻었다.
또한 이하와 같은 PS와 PMMA로 이루어지는 블록 공중합체(Polymer Source사 제조)를 준비했다. 상기 블록 공중합체를 톨루엔에 용해시켜 블록 공중합체 용액을 얻었다.
블록 공중합체의 Mn=1,010,000
PS 세그먼트와 PMMA 세그먼트의 체적비(PS:PMMA)=53.9:46.1
분자량 분포(Mw/Mn)=1.18
블록 공중합체에서의 PS 세그먼트 및 PMMA 세그먼트의 체적비(PS 세그먼트:PMMA 세그먼트)는, 폴리스티렌의 밀도가 1.05g/cm3이며, 폴리메틸메타크릴레이트의 밀도가 1.19g/cm3인 것으로서 산출했다. 폴리머 세그먼트 또는 폴리머의 수평균분자량(Mn) 및 중량평균분자량(Mw)은, 겔퍼미에이션크로마토그래피(토소(주) 제조, 형식번호 「GPC-8020」, TSK-GEL SuperH1000, SuperH2000, SuperH3000 및 SuperH4000을 직렬로 접속한 것)를 사용하여 측정했다.
산화막 부착 Si 웨이퍼 상에, 랜덤 공중합체 용액을 스핀 캐스트하고, 2일간 진공 하에서 170℃로 가열했다. 그 후, Si 웨이퍼를 톨루엔 중에서 초음파 세정하고, Si 웨이퍼를 건조했다. Si 웨이퍼에 블록 공중합체 용액을 스핀 캐스트하고, 핫 플레이트(hot plate)로 건조했다. 이로써, Si 웨이퍼 상에 블록 공중합체막을 형성했다.
이어서, 블록 공중합체막이 형성된 Si 웨이퍼를 샬레(laboratory dish) 중에두고, 상기 샬레(laboratory dish)를 테트라하이드로퓨란(THF)액을 깐 창 부착 밀폐 용기 내에 설치했다. 창을 통하여 간섭식 막 두께 측정계에 의해 블록 공중합체막의 두께를 측정하면서, 블록 공중합체막의 두께가 일정하게 유지되도록 밀폐 용기 내에 질소 가스를 유통시켰다. 이와 같이 하여, 블록 공중합체막의 팽윤도(澎潤度)를 일정하게 제어하면서 용매 어닐링(annealing) 처리를 실시했다.
상기 밀폐 용기로부터 블록 공중합체막이 형성된 Si 웨이퍼를 인출한 후, 블록 공중합체막에 자외선을 조사하고 PMMA를 선택적으로 절단하고, Si 웨이퍼를 아세톤에 침지함으로써 PMMA를 용해했다. PS로 구성되는 볼록부 및 PMMA가 제거되어 형성된 오목부는, 모두 불규칙한 방향으로 굴곡되어 연장되는 가늘고 긴 형상을 가지고 있었다.
다음으로, PS를 마스크로 하여 산화막의 드라이에칭을 행하였다. 이로써, PS의 평면 형상에 대응하는 평면 형상의 산화막이 Si 웨이퍼 상에 잔류했다.
이어서, 산화막을 마스크로 하여 Si 웨이퍼의 드라이에칭을 행하였다. 이로써, Si 웨이퍼의 표면에 요철이 형성되었다. 요철의 평균 피치는 180㎚, 깊이(높이)는 300㎚, 단면은 지그재그형(볼록부의 폭이 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있는 형상)이었다.
이 Si 웨이퍼의 표면을 오프툴(다이킨공업사 제조)로 이형 처리했다. 그 후, 제1 수지(불소 함유 아크릴계 UV 경화 수지)를 Si 웨이퍼 상에 드롭 캐스트하고, 제1 수지를 Si 웨이퍼와 PET 필름(도요보(Toyobo)사 제조, 코스모샤인 A4300)으로 협지하였다. 제1 수지에 UV광을 조사하여 경화시켰다. 그 후, Si 웨이퍼로부터 제1 수지를 박리했다. 이로써, 제1 수지의 표면에, Si 웨이퍼의 요철을 반전한 요철이 형성되었다.
다음으로, 100㎜×100㎜, 두께 0.8㎜의 정사각형의 유리 기판 상에 제2 수지(불소 함유 아크릴계 UV 경화 수지)를 도포하고, 제1 수지의 요철 표면을 제2 수지에 가압하면서, 자외선을 조사함으로써 제2 수지를 경화시켰다. 그 후, 제1 수지를 제2 수지로부터 박리했다. 이로써, 제2 수지의 표면에, 제1 수지의 요철을 반전한 요철이 형성되었다. 이상과 같이 하여 유리 기판과 제2 수지로 이루어지는 요철 구조층으로 구성되는 반사 방지 부재를 제작했다.
<실시예 2>
실리카의 전구체 용액(졸)을 조제하고, 유리 기판 표면에 도포하여 전구체 용액막을 형성했다. 상기 전구체 용액막에 실시예 1과 동일하게 행하여 제작한 제1 수지의 요철 표면을 가압하였다. 그 후, 전구체 용액막을 핫 플레이트에서 가열하고, 전구체 용액막을 경화시켜 실리카를 형성했다. 그 후, 제1 수지를 실리카로부터 박리했다. 이로써, 실리카의 표면에, 제1 수지의 요철을 반전한 요철이 형성되었다. 이상과 같이 하여, 유리 기판과 실리카로 이루어지는 요철 구조층으로 구성되는 반사 방지 부재를 제작했다.
<실시예 3>
전구체 용액막을 경화시켜 실리카를 형성할 때의 가열 조건 이외에는 실시예 2와 동일하게 행하여, 반사 방지 부재를 제작했다.
<실시예 4>
블록 공중합체막의 용매 어닐링 처리의 시간 및 팽윤도를 변경한 점 이외에는 실시예 3과 동일하게 행하여, 반사 방지 부재를 제작했다.
<비교예 1>
높이 350㎚의 원뿔형의 볼록부가, 290㎚ 피치로 정삼각형 격자 배치되어 있는 요철 표면을 가지는 원형(元型)을 준비했다. 상기 원형에 제1 수지를 드롭 캐스트하고, 제1 수지를 몰드와 PET 필름으로 협지하였다. 제1 수지에 UV광을 조사하여 경화시켰다. 그 후, 원형으로부터 제1 수지를 박리했다. 이로써, 제1 수지의 표면에, 원형의 요철을 반전한 요철이 형성되었다.
이어서, 실시예 2와 동일하게 행하여 유리 기판 상에 전구체 용액막을 형성했다. 제1 수지의 요철 표면을 전구체 용액막에 가압한 후, 전구체 용액막을 핫 플레이트에서 가열하여 전구체 용액을 경화시켜, 실리카를 형성했다. 그 후, 제1 수지를 실리카로부터 박리했다. 이로써, 실리카의 표면에, 제1 수지의 요철을 반전한 요철이 형성되었다. 이상과 같이 하여, 유리 기판과 실리카로 이루어지는 요철 구조층으로 구성되는 반사 방지 부재를 제작했다.
(1) 요철 형상의 측정
실시예 1-4의 반사 방지 부재의 중앙부로부터 집광 이온빔(FIB)에 의해 박편을 잘라내고, 요철 구조층의 단면 형상을 STEM에 의해 관찰했다. 실시예 1-4의 반사 방지 부재는 모두, 볼록부의 폭이 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있었다. 비교예 1의 반사 방지 부재에 대해서도 동일하게 관찰한 바, 원뿔형상의 볼록부가 관찰되었다. 실시예 1-4 및 비교예 1에 대하여, 단면 STEM상으로부터 구한 요철 표면의 요철 평균 피치 및 평균 깊이, 및 볼록부의 어스펙트비를 표 2에 나타내었다.
실시예 3, 4의 반사 방지 부재의 요철 깊이(D)의 편차를 구했다. 요철 깊이(D)의 편차는, 단면 STEM상으로부터 10군데의 요철 깊이(D)를 측정하고, 요철 깊이(D)의 평균값과 표준편차를 구하고, 표준편차를 평균값로 나누는 것에 의해 구하였다. 요철 깊이(D)의 편차를 표 2 중에 나타내었다. 모두 요철 깊이(D)의 편차는, 5% 이하였다.
실시예 3, 4의 반사 방지 부재의 요철 표면을 평면 SEM 관찰했다. 평면 SEM 화상으로부터, 1변이 40㎛인 정사각형의 영역을 잘라내었다. 화상 처리 해석 소프트웨어(ImageJ)를 사용하여, 잘라낸 화상을 2치화했다. 또한, 화상 처리 해석 소프트웨어를 사용하여, 화상의 외주에 접촉하고 있지 않은 백색부(볼록부)의 둘레 길이를 각각 구하였다. 그리고, 요철의 평균 피치의 7배 이하인 둘레 길이의 합계(즉, 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계)(PB)와, 모든 둘레 길이의 합계(즉, 볼록부의 둘레 길이의 합계)(PA)의 비(PB/PA)를 계산했다. 계산 결과를 표 2 중에 나타내었다.
실시예 3의 반사 방지 부재는, PB/PA가 10% 이하이며, 연장 길이가 긴 볼록부의 비율이 컸다. 한편, 실시예 4의 반사 방지 부재는 PB/PA가 10%를 초과하고 있고, 연장 길이가 짧은 볼록부의 비율이 비교적 컸다.
[표 2]
Figure pct00002
(2) 반사율의 측정
실시예 1-4 및 비교예 1의 반사 방지 부재를 10cm×10cm로 잘라내고, 유리 기판의 이면(裏面)(요철 구조층을 형성한 면의 반대면)에 흑색 염색 스프레이를 도포하고 건조시켰다. 분광 광도계(히타치하이테크사이언스 제조, U4100)를 사용하여, 요철 구조층의 표면의 입사각 5°의 반사율을 파장 400㎚∼780㎚의 범위에서 측정했다. 측정한 반사율을 JIS Z 8722에 준거하여 시감도 보정하고, 평균한 값을 평균 반사율(R1)로서 표 3에 나타내었다.
실시예 1-4 및 비교예 1의 반사 방지 부재는 모두 충분히 낮은 평균 반사율(R1)을 가지고 있었다.
(3) 내마모성의 평가
표면성 측정기(신토(新東)과학가부시키가이샤 제조, 트라이보기어 TYPE: 38)의 평면 압자(壓子)(φ12㎜)에 알파10(텍스와이프사 제조)을 장착하고, 실시예 2, 3 및 비교예 1의 반사 방지 부재의 요철 표면을 마찰했다. 마찰은 이하의 조건으로 행하였다. 이동 속도=1800㎜/분, 이동 거리=25.0㎜, 하중 150g, 왕복 횟수=5회. 마찰 후, 반사 방지 부재의 입사각 5°의 반사율을 측정하고, 시감도 보정하여 평균반사율(R2)을 구했다. 평균 반사율(R2)의 값 및 R2/R1의 값을 표 3에 나타내었다. 또한, 육안에 의해, 마찰 후의 반사 방지 부재의 손상의 유무를 조사했다. 결과를 표 3에 나타내었다.
비교예 1은, R2/R1이 1.1이며, 마찰에 의해 반사율이 변화되었다. 또한, 육안 관찰에 의해서는 표면에 손상이 확인되었다. 비교예 1의 반사 방지 부재는 요철 표면의 기계적 강도(내마모성)가 낮고, 마찰에 의해 요철 형상이 허물어졌기 때문인 것으로 여겨진다다. 한편, 실시예 2는, R2/R1이 1.0이며, 마찰에 의해 반사율은 변화되지 않았다. 육안에 의한 손상은 확인되지 않았다. 실시예 2의 반사 방지 부재는 요철 표면의 기계적 강도(내마모성)가 높고, 마찰해도 요철 형상이 거의 변화되지 않았기 때문인 것으로 여겨진다.
(4) 헤이즈의 평가
실시예 3, 4의 반사 방지 부재의 헤이즈를 헤이즈메타(일본전색공업 제조, NDH 7000SP, JIS K7136)에 의해 측정했다. 결과를 표 3에 나타내었다.
실시예 3의 반사 방지 부재는 헤이즈가 0.45%였다. 한편, 실시예 4의 반사 방지 부재는 헤이즈가 0.85%로, 비교적 높은 값이었다. 실시예 3의 반사 방지 부재는 PB/PA가 10% 이하이며, 연장 길이가 긴 볼록부의 비율이 큰 것에 비해, 실시예 4의 반사 방지 부재는 PB/PA가 10%을 초과하고, 연장 길이가 짧은 볼록부의 비율이 비교적 컸기 때문인 것으로 여겨진다.
[표 3]
Figure pct00003
[산업상 이용가능성]
본 발명의 반사 방지 부재는, 반사 방지 효과 및 내마모성이 높으므로, 예를 들면, 디스플레이, 건물의 창유리 및 기타 건재용(建材用) 유리, 이들 물품 표면에 부착하기 위한 필름 등의 각종 용도에 사용할 수 있다.
40: 기재 50: 요철 구조층
60: 볼록부 70: 오목부
80: 요철 표면 100: 반사 방지 부재

Claims (7)

  1. 볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 반사 방지 부재로서,
    상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상(像)이, 파수(波數)의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형(圓環形)의 모양을 나타내고,
    상기 볼록부 및 상기 오목부가, 평면에서 볼 때 랜덤한 방향으로 연장되고,
    상기 볼록부의 연장 방향에 수직인 면으로 절단한 상기 볼록부의 단면에 있어서, 상기 볼록부의 폭이 상기 볼록부의 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있고, 상기 바닥부로부터 0.95D(D는 상기 볼록부의 높이)의 높이에서의 상기 볼록부의 폭(W1), 및 상기 바닥부로부터 0.05D의 높이에서의 상기 볼록부의 폭(W2)이, 0.04P<W1<0.21P, 0.79P<W2<0.96P 및 4.0<W2/W1≤19(P는 상기 요철 표면의 요철의 평균 피치)를 만족시키는, 반사 방지 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철 표면의 요철의 평균 깊이가 200∼300 nm의 범위 내인, 반사 방지 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 요철 표면이, 복수의 볼록부와 상기 복수의 볼록부 각각을 에워싸는 오목부에 의해 구획되고,
    상기 복수의 볼록부 중 상기 요철 표면의 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 볼록부의 둘레 길이의 합계가, 상기 복수의 볼록부의 둘레 길이의 합계의 10% 이하인, 반사 방지 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 요철 표면이, 복수의 오목부와 상기 복수의 오목부 각각을 에워싸는 볼록부에 의해 구획되고,
    상기 복수의 오목부 중 상기 요철 표면의 요철의 평균 피치의 7배 이하의 둘레 길이를 가지는 오목부의 둘레 길이의 합계가, 상기 복수의 오목부의 둘레 길이의 합계의 10% 이하인, 반사 방지 부재.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요철 표면의 요철의 평균 피치가 150∼250 nm의 범위 내인, 반사 방지 부재.
  6. 볼록부 및 오목부에 의해 구획되는 요철 표면을 가지는 반사 방지 부재로서,
    상기 요철 표면의 관찰 화상에 2차원 고속 푸리에 변환 처리를 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 상이, 파수의 절대값이 0㎛-1인 원점을 대략 중심으로 하는 원형 또는 원환형의 모양을 나타내고,
    상기 볼록부의 폭이 상기 볼록부의 바닥부로부터 정상부를 향하여 작아지고 있고,
    상기 요철 표면의 요철의 평균 피치가 150∼250 nm의 범위 내이고,
    상기 요철 표면의 요철의 평균 깊이가 90∼300 nm의 범위 내이고,
    상기 볼록부의 어스펙트비가 0.4∼2의 범위 내인, 반사 방지 부재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼록부의 어스펙트비가 0.8∼2의 범위 내인, 반사 방지 부재.
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