KR20200044816A - 반사 방지 구조체 - Google Patents

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KR20200044816A
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사토루 히라마
케이 시노츠카
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오지 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

대략 원형의 외연부를 갖는 바닥부와, 상기 외연부를 따라 기립하는 벽부를 갖고, 상기 바닥부의 상방은 개구부로 되어 있는 바닥이 있는 통 형상의 흡광 유닛(2)을 복수 구비한 반사 방지 구조체(1)로서, 특정 조건을 만족하는 반사 방지 구조체.

Description

반사 방지 구조체
본 발명은 반사 방지 구조체에 관한 것이다. 본원은 2017년 9월 1일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2017-168943호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, CD나 DVD 등의 광학 디스크의 표면, 렌즈, 보호 필름 등의 표면에 있어서의 광의 반사를 방지하는 목적으로, 상기 표면에 회절 패턴이나 미세한 요철로 이루어지는 반사 방지 구조체를 형성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
일본 특허 제5162585호 공보
특허문헌 1에서는 반사 방지의 요철 구조로서 볼록부와 오목부의 단차가 1.5㎛ 이상인 회절 패턴과, 그 회절 패턴의 표면에 형성된 미세 볼록부의 피치 간격을 250㎚ 이하로 좁힌 구조가 제안되어 있다. 그러나, 그 반사 방지 성능은 반드시 충분하지는 않아, 보다 우수한 반사 방지 성능을 갖는 구조가 요구되고 있다.
본 발명은 반사 방지 성능이 우수한 반사 방지 구조체를 제공한다.
[1] 대략 원형의 외연부를 갖는 바닥부와, 상기 외연부를 따라 기립하는 벽부를 갖고, 상기 바닥부의 상방은 개구부로 되어 있는 바닥이 있는 통 형상의 흡광 유닛을 복수 구비한 반사 방지 구조체로서, 하기 ＜A＞∼＜B＞의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체.
＜A＞
상기 반사 방지 구조체를 상기 흡광 유닛의 높이 방향을 따라 내려다보아, 상기 흡광 유닛이 200∼300개 포함되는 정방형의 영역을 임의로 설정하고, 그 정방형의 2개의 대각선을 가로지르는 각 흡광 유닛에 대해, 개구부를 포함하는 최소 원의 직경을 0.05㎛ 단위로 각각 측정한다. 이 측정 처리를 서로 겹치지 않는 5개의 영역에 대해 행하고, 측정한 모든 직경의 산술 평균으로 하여 구해지는 상기 개구부의 평균 개구 직경(Dave)이 하기 식 (1)을 만족한다.
식 (1) … 1㎛≤Dave≤10㎛
＜B＞
상기 평균 개구 직경(Dave)과, 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)은 하기 식 (2)를 만족한다.
식 (2) … 0.1≤(Dmax-Dmin)/Dave≤0.5
여기서, 상기 식 (2)의 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)의 각 값은 각각, 상기 ＜A＞에서 측정한 각 최소 원에 대해, 그 직경을 가로축으로 하고, 각 직경을 갖는 상기 최소 원의 개수를 세로축으로 하여 얻어지는 개구 직경 분포도에 있어서, 최빈값의 개수에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이다.
[2] 상기 개구 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 1개 관측되는 [1]에 기재된 반사 방지 구조체.
[3] 상기 개구 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 2개 이상 관측되는 [1]에 기재된 반사 방지 구조체.
[4] 상기 2개 이상의 피크에 대해, 최소 직경을 갖는 피크와 최대 직경을 갖는 피크의 상기 직경의 차이가 0.3㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 [3]에 기재된 반사 방지 구조체.
[5] 상기 벽부의 평균 높이는 5㎛ 이상 100㎛ 이하인 [1]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 반사 방지 구조체.
[6] 상기 바닥부에 평균 피치 10㎚ 이상 500㎚ 이하로 군립하는 미소 돌기 구조가 형성되어 있는 [1]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 반사 방지 구조체.
[7] 상기 미소 돌기의 평균 높이는 0.1㎛ 이상 4㎛ 이하인 [6]에 기재된 반사 방지 구조체.
본 발명의 반사 방지 구조체는 우수한 반사 방지 성능을 갖는다.
도 1은 본 발명의 반사 방지 구조체의 일례에 관한 개구 직경 분포도이다.
도 2는 본 발명의 반사 방지 구조체의 일례에 관한 개구 직경 분포도이다.
도 3은 본 발명의 반사 방지 구조체의 일례에 관한 개구 직경 분포도이다.
도 4는 본 발명의 반사 방지 구조체의 일례에 관한 개구 직경 분포도이다.
도 5는 본 발명의 반사 방지 구조체의 일례에 관한 개구 직경 분포도이다.
도 6은 반사 방지 구조체(1)에 있어서의 복수의 흡광 유닛의 모식적인 사시도이다.
도 7은 반사 방지 구조체(1)가 갖는 흡광 유닛(2)을 모식적으로 설명하는 도면이다.
도 8은 반사 방지 구조체(1)에 있어서 인접하는 2개의 흡광 유닛(2)을 높이 방향을 따라 절단한 모식 단면도이다.
도 9는 반사 방지 구조체(1)가 갖는 각 흡광 유닛(2)의 개구 직경의 분포를 나타낸 분포도이다.
도 10은 반사 방지 구조체(1)에 입사한 광선(L1, L2)이 흡수 또는 산란되는 모습을 나타낸 도 6의 모식 단면도이다.
도 11은 반사 방지 구조체(1)를 제작하기 위한 형틀의 제작 방법의 일례를 설명하는 모식 단면도이다.
도 12는 반사 방지 구조체(1)를 제작하기 위한 형틀의 제작 방법의 다른 일례를 설명하는 모식 단면도이다.
도 13은 반사 방지 구조체(1)를 제작하기 위한 형틀의 일례를 사시한 전자 현미경 상이다.
도 14는 형틀을 이용하여 반사 방지 구조체(1)를 제작하는 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 15는 실시예 1에서 제작한 반사 방지 구조체의 개구 직경 분포도이다.
도 16은 실시예 1에서 사용한 미립자의 입자 직경 분포도이다.
도 17은 비교예 1에서 제작한 반사 방지 구조체의 개구 직경 분포도이다.
도 18은 비교예 1에서 사용한 미립자의 입자 직경 분포도이다.
도 19는 비교예 2에서 제작한 반사 방지 구조체의 개구 직경 분포도이다.
도 20은 비교예 2에서 사용한 미립자의 입자 직경 분포도이다.
＜＜반사 방지 구조체＞＞
본 발명의 제1 양태의 반사 방지 구조체는, 대략 원형의 외연부를 갖는 바닥부와, 상기 외연부를 따라 기립하는 벽부를 갖고, 상기 바닥부의 상방은 개구부로 되어 있는 바닥이 있는 통 형상의 흡광 유닛을 복수 구비한 반사 방지 구조체이며, 이하의 ＜A＞∼＜B＞의 조건을 만족한다. 여기서 「상방」이란, 반사 방지 구조체의 바닥부를 구성하는 바닥면에 대해 수직인 상방향을 의미하고, 반드시 연직 상방향을 의미하지는 않는다.
＜A＞
상기 반사 방지 구조체를 상기 흡광 유닛의 높이 방향을 따라 내려다보아, 상기 흡광 유닛이 200∼300개 포함되는 정방형의 영역을 임의로 설정하고, 그 정방형의 2개의 대각선을 가로지르는 각 흡광 유닛에 대해, 개구부를 포함하는 최소 원의 직경을 0.05㎛ 단위로 각각 측정한다. 이 측정 처리를 서로 겹치지 않는 5개의 영역에 대해 행하고, 측정한 모든 직경의 산술 평균으로 하여 구해지는 상기 개구부의 평균 개구 직경(Dave)이 하기 식 (1)을 만족한다.
식 (1) … 1㎛≤Dave≤10㎛
＜B＞
상기 평균 개구 직경(Dave)과, 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)은 하기 식 (2)를 만족한다.
식 (2) … 0.1≤(Dmax-Dmin)/Dave≤0.5
여기서, 상기 식 (2)의 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)의 각 값은 각각, 상기 ＜A＞에서 측정한 각 최소 원에 대해, 그 직경을 가로축으로 하고, 각 직경을 갖는 상기 최소 원의 개수를 세로축으로 하여 얻어지는 개구 직경 분포도에 있어서, 최빈값의 개수(100％)에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이다.
식 (1)을 만족함으로써, 반사 방지의 효과가 충분히 얻어진다. 이 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (1)의 하한값은 1.5㎛가 바람직하고, 2.0㎛가 보다 바람직하며, 2.5㎛가 더욱 바람직하고; 식 (1)의 상한값은 5.5㎛가 바람직하며, 5.0㎛가 보다 바람직하고, 4.5㎛가 더욱 바람직하다. 하한값과 상한값의 조합으로는 1.5∼5.5㎛가 바람직하고, 2.0∼5.0㎛가 보다 바람직하며, 2.5∼4.5㎛가 더욱 바람직하다.
식 (2)를 만족함으로써, 개구부가 조밀하게 배치된 반사 방지면에 있어서의 도메인(구조체나 입자의 배열 방향이 동일한 국소적인 2차원 결정화 영역)이 존재하기 어려워지고, 도메인에 기인하는 광학 간섭광(강렬하게 강한 간섭광이 부분적으로 생기는 현상)을 억제할 수 있다. 또한, 개구부를 구성하는 상기 벽부의 결손이 적어지고, 반사 방지 성능이 높아진다.
식 (2)에 있어서의 하한측의 계수(0.1)는 0.15가 보다 바람직하다. 상기 계수가 상기 바람직한 값이면, 도메인이 보다 존재하기 어려워지고, 도메인에 기인하는 광학 간섭을 보다 용이하게 억제할 수 있다.
식 (2)에 있어서의 상한측의 계수(0.5)는 0.45가 보다 바람직하다. 상기 계수가 상기 바람직한 값이면, 상기 벽부의 결손이 보다 적어지고, 반사 방지 성능이 보다 높아진다. 하한측과 상한측의 계수의 조합으로는, 0.1과 0.45, 또는 0.15와 0.5가 바람직하고, 0.15와 0.45가 보다 바람직하다.
식 (2)의 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)의 각 값은, 상기 개구 직경 분포도에 있어서, 최빈값의 개수(100％)에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이며, 최빈값의 개수에 대해 20％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 30％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 바람직한 범위이면, 상이한 개구 직경을 갖는 구조체의 비율이 증가하여, 랜덤한 배열을 더욱 용이하게 얻을 수 있다.
상기 최소 직경(Dmin)은, 하기 식 (3)을 만족하는 것이 바람직하다.
식 (3) … Dmin＝α×Dave(단, 0.75＜α＜1.0)
상기 범위이면, 반사 방지 성능이 보다 높아진다.
상기 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (3)의 α의 하한값은, 0.78 초과가 바람직하고, 0.80 초과가 더욱 바람직하다. 즉, 0.78＜α＜1.0이 바람직하고, 0.80＜α＜1.0이 보다 바람직하다.
상기 최대 직경(Dmax)은, 하기 식 (4)를 만족하는 것이 바람직하다.
식 (4) … Dmax＝β×Dave(단, 1.0＜β＜1.3)
상기 범위이면, 반사 방지 성능이 보다 높아진다.
상기 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (4)의 β의 상한값은 1.25 미만이 바람직하고, 1.20 미만이 더욱 바람직하다. 즉, 1.0＜β＜1.25가 바람직하고, 1.0＜β＜1.20이 보다 바람직하다.
상기 개구 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 2개 이상 관측되는 것이 바람직하다. 상기 도메인에 기인하는 광학 간섭을 막는 관점에서, 상기 피크의 수는 바람직하게는 2개 이상, 보다 바람직하게는 3개 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 피크란 정점(정상)을 의미한다.
상기 2개 이상의 피크에 대해, 최소 직경을 갖는 피크와 최대 직경을 갖는 피크의 상기 직경의 차이(즉, 상기 10％ 이상의 피크 중, 가장 좌측에 있는 피크의 가로축 값과 가장 우측에 있는 피크의 가로축 값의 차이)의 하한값은, 0.3㎛ 이상이 바람직하고, 0.4㎛ 이상이 보다 바람직하며, 0.5㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 하한값이 0.3㎛ 이상이면, 반사 방지 구조체의 2차원 평면에 충전된 흡광 유닛의 개구부의 배치가 너무 규칙적으로 되지 않고, 적당한 랜덤성을 갖는 배치가 되므로, 상기 도메인의 형성을 보다 용이하게 방지할 수 있다.
상기 차이의 상한값은 1.5㎛ 이하가 바람직하고, 1.0㎛ 이하가 보다 바람직하다. 상한값이 1.5㎛ 이하이면, 반사 방지 구조체의 2차원 평면에 있어서, 흡광 유닛의 개구부를 충분히 충전하여 고밀도로 배치하는 것이 용이해지고, 반사 방지 성능을 보다 높일 수 있다. 상기 차이의 하한값과 상한값의 조합으로는 0.3∼1.5㎛가 바람직하고, 0.4∼1.0㎛가 보다 바람직하며, 0.5∼1.0㎛가 더욱 바람직하다.
상기 개구 직경 분포도는, 반사 방지 구조체를 흡광 유닛의 높이 방향을 따라 내려다본 전자 현미경 상을 이용하여 작성할 수 있다. 본 발명에 이러한 반사 방지 구조체에 대해 상기 방법에 의해 작성한 개구 직경 분포도의 예를 도 1∼5에 나타낸다.
상기 개구 직경 분포는, 상기 최소 원의 직경(개구부의 개구 직경에 상당)을 0.05㎛ 단위로 가로축으로 하고, 각 직경을 갖는 상기 최소 원의 개수를 세로축으로 하여 작성한 히스토그램에 있어서, 각 구간의 최소값을 매끄럽게 이은 분포 곡선이다(도 1 참조). 도 1에 있어서는, 히스토그램의 일례와 그 분포 곡선 및 각 구간의 최소값의 플롯을 나타내고 있다.
도 1의 분포 곡선으로부터 최소 직경(Dmin) 및 최대 직경(Dmax)을 구하는 방법을 이어서 설명한다. 우선, 분포 곡선의 최빈값의 세로축 값을 100％로 하여, 그 10％의 세로축 값까지 가로축을 인상한 라인(점선)을 그린다. 이 점선과 분포 곡선의 교점 중 최소의 가로축 값을 갖는 교점 A가 존재하는 구간(2.60㎛ 이상 2.65㎛ 미만)의 오른쪽 끝의 값(2.65)이 최소 직경(Dmin)이다. 여기서 오른쪽 끝의 값을 채용하는 이유는, 최빈값의 10％ 이상의 개수를 갖는 개구는 교점 A가 존재하는 구간의 오른쪽 옆의 구간(2.65㎛ 이상 2.70㎛ 이하)에 존재하기 때문이다.
또한, 상기 라인(10％의 점선)과 분포 곡선의 교점 중 최대의 가로축 값을 갖는 교점 B가 존재하는 구간(2.90㎛ 이상 2.95㎛ 미만)의 왼쪽 끝의 값(2.90)이 최대 직경(Dmax)이다. 여기서 왼쪽 끝의 값을 채용하는 이유는, 최빈값의 10％ 이상의 개수를 갖는 개구는 교점 B가 존재하는 구간(2.90㎛ 이상 2.95㎛ 미만)에 존재하기 때문이다.
이하의 도 2∼5에서는 편의상, 히스토그램을 생략하여 분포 곡선만을 나타내고 있다.
도 2∼5에 있어서, 가로축의 눈금은 생략하여 도시하고 있지 않고, 세로축은 상기 개수의 최빈값을 100％로 환산하여 나타내고 있다.
도 2는 피크 P1을 1개 갖는 단봉성 분포도이며, 상기 식 (1)∼(4)를 만족한다.
도 3은 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크 P1, P2, P3을 3개 갖는 다봉성 분포도이며, 상기 식 (1)∼(4)를 만족한다.
도 4는 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크 P2, P3, P4를 3개와, 10％ 미만의 피크 P1을 1개 갖는 다봉성 분포도이며, 상기 식 (1)∼(4)를 만족한다. 최소의 피크 P1은 10％ 미만이며, 그 피크의 가로축 값은 최소 직경(Dmin)보다 작다.
도 5는 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 개수의 피크 P1, P3을 2개, 10％ 미만의 피크 P2를 1개 갖는 다봉성 분포도이며, 상기 식 (1)∼(4)를 만족한다. 피크 P2의 가로축 값은 최소 직경(Dmin)과 최대 직경(Dmax) 사이에 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 이러한 반사 방지 구조체의 일례를 상술한다.
도 6에 본 발명의 제1 실시형태의 반사 방지 구조체(1)를 대각선 상방에서 본 모식도를 나타낸다.
반사 방지 구조체(1)는, 수지 시트의 표면의 소정 영역에 있어서, 다수의 흡광 유닛(2)이 서로 인접하도록 조밀하게 배치된 구조를 갖는다.
개개의 흡광 유닛(2)은, 대략 원형의 외연부(2a)를 갖는 바닥부(2b)와, 외연부(2a)를 따라 기립하는 벽부(2w)에 의해 구성되고, 상방은 개구부(2c)인 통 형상체이다.
여기서, 바닥부(2b)의 윤곽인 외연부(2a)가 대략 원형이라는 것은, 외연부(2a)를 흡광 유닛(2)의 높이 방향을 따라 내려다보았을 경우에 그 형상을 원형 또는 타원형에 근사할 수 있는(그 형상에 근접한 원형 또는 타원형을 상정할 수 있는) 것을 말한다. 또한, 대략 원형은 실질적인 각을 갖지 않는 형상이다.
통 형상의 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)와 벽부(2w)로 둘러싸인 공간(이하, 내공부라고 한다)의 형상은, 원주 또는 원뿔대에 근사할 수 있다. 여기서, 원주형 또는 원뿔대에 근사할 수 있는 형상이란, 그 내공부의 형상에 근접한 원주 또는 원뿔대를 상정할 수 있는 형상을 말한다.
상기 내공부는 상방 또는 하방을 향해 확경하는 형상이어도 된다. 흡광 유닛(2)의 형성이 용이하고, 광이 입사하는 개구부(2c)의 면적이 넓어져 반사 방지 성능이 높아지는 점에서, 상기 내공부는 상방을 향해 확경하는 형상인 것이 바람직하다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 흡광 유닛(2)은 외연부(2a)를 따라 기립하는 벽부(2w)를 갖는다. 외연부(2a)는 바닥부(2b)의 대략 원형의 윤곽을 따르고 있기 때문에, 벽부(2w)를 상방에서 보면(상기 수지 시트의 표면을 내려다보면), 벽부(2w)는 외연부(2a)를 따라 바닥부(2b)를 둘러싸고 있다.
외연부(2a)를 둘러싸는 벽부(2w)는, 외연부(2a)를 따라 연속해 있는 것이 바람직하다. 만일 일부분이 결여되어 비연속으로 되어 있으면(결손되어 있으면), 반사 방지 성능에 영향을 줄 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다. 도 6의 모식도에 있어서는, 설명의 편의를 위해 2개소의 결손부를 그리고 있다. 외연부(2a)를 둘러싸는 벽부(2w)의 일부가 결여되어 비연속으로 되어 있는 경우, 그 부분에 있어서, 인접하는 2개의 흡광 유닛의 각 내공부는 연통하는 경우가 있다.
벽부(2w)의 높이 방향은, 상기 수지 시트의 표면의 법선 방향, 즉 통 형상체의 높이 방향을 따른다. 벽부(2w)의 하단은 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)에 입각하고, 그 상단은 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)를 형성하고 있다. 이하, 개구부(2c)의 상단의 내측 둘레를 개구 둘레(2e)라고 한다.
도 8에, 반사 방지 구조체(1)에 구비된 인접하는 2개의 흡광 유닛(2)을 그 높이 방향을 따라 절단한 단면 모식도를 나타낸다.
이 모식도에 나타내는 바와 같이, 개구부(2c)의 개구 직경(p1)은 개구 둘레(2e)의 직경 거리이며, 그 평균값인 평균 개구 직경(Dave)은 1㎛ 이상 10㎛ 이하이다. 반사 방지 구조체(1)는 상술한 ＜A＞∼＜B＞의 조건을 만족한다.
도 6에 나타낸 반사 방지 구조체(1)에 대해, 상술한 방법에 의해 작성한 개구 직경 분포도를 도 9에 나타낸다.
도 9에는, 가로축의 직경 2.60㎛, 3.05㎛, 3.60㎛의 위치에 1개씩의 피크가 관측되고 있다. 이는, 반사 방지 구조체(1)는 개구 직경이 대략 2.60㎛, 3.05㎛, 3.60㎛인 3종류의 흡광 유닛(2)을 갖는 것을 의미한다.
반사 방지 구조체(1)의 개구율은 다음과 같이 정의된다. 우선, 전자 현미경으로 관찰하여 흡광 유닛(2)의 높이(h1) 방향을 따라 내려다보아, 흡광 유닛(2)이 200∼300개 포함되는 정방형의 영역을 5개 임의로 설정한다. 이들 5개의 영역의 전체 면적(100％)에 대해, 상기 영역에 포함되는 모든 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)의 합계 면적이 차지하는 백분율을 상기 개구율로 한다. 여기서, 개개의 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)의 면적은, 개개의 흡광 유닛(2)의 개구 둘레(2e)에 의해 둘러싸인 영역의 면적을 육안 또는 화상 처리함으로써 구해진다. 상기 영역을 둘러싸는 일련의 벽부(2w)의 일부가 결손하고 있는 경우에는, 그 결손한 부위에도 개구 둘레(2e)가 연속하여 존재하고 있다고 가정하여 상기 면적을 구한다.
상기 개구율은 40∼85％가 바람직하고, 50∼85％가 보다 바람직하며, 55∼85％가 더욱 바람직하다.
상기 범위의 하한값 이상이면, 반사 방지 성능을 보다 높일 수 있다. 이들의 효과를 보다 높이는 관점에서, 상기 범위의 상한값은 높을수록 바람직하지만, 100％로 하는 것은 불가능하고, 85％ 정도가 실질적인 한계라고 할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 반사 방지 구조체(1)가 갖는 제1 흡광 유닛(2A(2))과 제2 흡광 유닛(2B(2))을 가르는 각각의 벽부(2w)는 일체화되어 있다. 그 일체화된 벽부(2w)의 상단(상면)의 중앙부에는, 각각의 흡광 유닛(2)의 경계인 것으로 인식할 수 있는 개소에 패임(2v)이 형성되어 있다.
반사 방지 구조체(1)가 갖는 다수의 흡광 유닛(2)에 대해, 벽부(2w)의 높이(h1)의 평균(평균 높이)은 5㎛ 이상 100㎛ 이하가 바람직하고, 7㎛ 이상 50㎛ 이하가 보다 바람직하며, 12㎛ 이상 40㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
벽부(2w)의 높이(h1)가 5㎛ 이상이면, 입사광의 정반사를 충분히 방지하고, 반사 방지 구조체(1)가 나타내는 반사 방지 성능을 보다 높일 수 있다. 한편, 본 명세서에 있어서의 「반사 방지 성능」은 「방현성」을 포함하는 의미이다.
벽부(2w)의 높이(h1)가 100㎛ 이하이면, 반사 방지 구조체(1)의 기계적 강도가 충분히 유지된다.
벽부(2w)의 평균 높이는 다음과 같이 구해진다.
반사 방지 구조체(1)의 임의의 위치에서, 복수의 흡광 유닛(2)의 높이(h1) 방향을 따르는 단면을 잘라 전자 현미경으로 관찰하고, 200∼300개의 벽부(2w)의 높이(h1)를 각각 측정하고, 이들 높이의 산술 평균으로 하여 구해진다. 이 때, 각 벽부(2w)의 높이(h1)는 다음과 같이 하여 구해진다. 즉, 상기 단면에 있어서의 벽부(2w)의 가장 높은 꼭대기부(정점)로부터 좌측의 바닥부를 향하여 내려가, 최초의 변곡점 또는 안장점까지의 수직 거리를 g1로 하고, 같은 꼭대기부로부터 우측의 바닥부를 향하여 내려가, 최초의 변곡점 또는 안장점까지의 수직 거리를 g2로 했을 경우, h1＝(g1＋g2)/2로 구해진다. 단, 벽부(2w)의 상단(상면)에 패임(2v)이 형성되어 있는 경우는, 상기 변곡점 또는 안장점을 특정할 때 그 패임(2v)을 무시한다.
흡광 유닛(2)의 벽부(2w)로 둘러싸인 바닥부(2b)에는, 벽부(2w)의 높이 방향을 따라 벽부(2w)의 상단(높이)보다 낮은 위치까지 돌출한 다수의 미소 돌기(3)가 고밀도로 군립하여 이루어지는 미소 돌기 구조를 형성하고 있어도 된다. 이 미소 돌기 구조는, 곡간(오목부)에 주목하면, 바닥부(2b)에 다수의 오목부가 고밀도로 배치된 구조라고 볼 수도 있다.
반사 방지 구조체(1)에 입사한 광은, 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)로부터 내공부로 입사하고, 또한 바닥부(2b)에 군립하는 미소 돌기(3)로 이루어지는 미소 돌기 구조에 흡수된다.
미소 돌기(3) 사이의 피치(p2)의 평균(평균 피치)은 10㎚ 이상 500㎚ 이하가 바람직하고, 50㎚ 이상 300㎚ 이하가 보다 바람직하고, 80㎚ 이상 150㎚ 이하가 더욱 바람직하다.
미소 돌기(3) 사이의 평균 피치가 10㎚ 이상 500㎚ 이하이면, 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)까지 도달한 입사광을 미소 돌기 구조 내로 흡수하기 쉽고, 반사 방지 구조체(1)가 나타내는 반사 방지 성능을 보다 높일 수 있다.
미소 돌기(3) 사이의 평균 피치는 다음과 같이 구해진다.
반사 방지 구조체(1)의 임의의 위치에서 복수의 흡광 유닛(2)의 높이 방향을 따르는 단면을 잘라 전자 현미경으로 관찰하고, 10개의 흡광 유닛(2)에 대해, 각 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)에 있어서의 임의의 10개의 미소 돌기(3)와 그에 인접하는 미소 돌기(3)의 피치(인접하는 미소 돌기(3)의 꼭대기부(정점) 사이의 거리)를 각각 측정하고, 이들 피치의 산술 평균으로 하여 구해진다.
상기 반사 방지 구조체(1)의 단면을 측정하는 방법에 있어서, 반사 방지 구조체(1)의 단면을 자를 때 미소 돌기(3) 등이 찌부러지는 경우에는, 다음의 대체 방법을 적용해도 된다. 즉, 우선, 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)이 개구하고 있는 면에 수지 조성물을 도포하여 경화시킴으로써, 흡광 유닛(2) 및 미소 돌기(3)의 형상이 전사된 형틀을 작성한다. 이어서, 그 형틀에 전사한 흡광 유닛(2)의 높이 방향을 따르는 단면을 잘라내고, 10개의 흡광 유닛(2)에 대해 전사된 각 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)에 있어서의 임의의 10개의 미소 돌기(3)(전사된 오목부)와 그에 인접하는 미소 돌기(3)의 피치를 전자 현미경으로 각각 측정하고, 이들 피치의 산술 평균으로 하여 구해진다.
한편, 이 형틀에 전사하여 측정하는 방법은, 벽부(2w)의 평균 높이, 개구부(2c)의 평균 개구 직경 등을 구할 때의 대체 방법으로서 적용해도 된다.
반사 방지 구조체(1)에 입사한 광이 미소 돌기 구조에 확실히 흡수되기 위해, 높이(h2)의 평균은 예를 들면, 0.1㎛ 이상 4㎛ 이하가 바람직하고, 0.2㎛ 이상 3㎛ 이하가 보다 바람직하며, 0.3㎛ 이상 2㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
여기서, 미소 돌기(3)의 높이(h2)의 평균은 다음과 같이 구해진다.
반사 방지 구조체(1)의 임의의 위치에서, 복수의 흡광 유닛(2)의 높이 방향을 따르는 단면을 잘라내어 전자 현미경으로 관찰하고, 10개의 흡광 유닛(2)에 대해, 각 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)에 있어서의 임의의 10개의 미소 돌기(3)의 높이(h2)를 각각 측정하고, 이들 높이(h2)의 산술 평균으로 하여 구해진다. 이 때, 각 미소 돌기(3)의 높이(h2)는 다음과 같이 하여 구해진다. 즉, 상기 단면에 있어서의 미소 돌기(3)의 꼭대기부로부터 좌측의 바닥부를 향하여 내려가, 최초의 변곡점 또는 안장점까지의 수직 거리를 j1로 하고, 같은 미소 돌기(3)의 꼭대기부로부터 우측의 바닥부를 향하여 내려가, 최초의 변곡점 또는 안장점까지의 수직 거리를 j2로 했을 경우, h2＝(j1＋j2)/2로 구해진다.
또한, 상술한 형틀에 전사하여 측정하는 방법을 적용해도 된다. 이 경우, 형틀에 전사한 흡광 유닛(2)의 높이 방향을 따르는 단면을 잘라내어 전자 현미경으로 관찰하고, 10개의 흡광 유닛(2)에 대해, 전사된 각 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)에 있어서의 임의의 10개의 미소 돌기(3)의 높이(h2)(전사된 오목부의 깊이)를 각각 측정하고, 이들 높이(h2)의 산술 평균으로 하여 구해진다. 이 때의 각 높이(h2)도, 상술한 방법과 같게 하여 구해진다.
반사 방지 구조체(1)에 입사한 광이 미소 돌기 구조에 확실히 흡수되기 위해, 외연부(2a)에 둘러싸인 바닥부(2b)의 전체 면적(100％)에 대한 미소 돌기(3)가 형성되어 있는 영역의 면적의 점유율은 예를 들면, 70∼100％가 바람직하고, 80∼100％가 보다 바람직하며, 90∼100％가 더욱 바람직하다.
개개의 흡광 유닛(2)에 있어서의 미소 돌기 구조의 상기 점유율은, 개개의 흡광 유닛(2)의 바닥부(2b)를 전자 현미경으로 관찰하고, 그 바닥부(2b)의 전체 면적을 구한 후, 미소 돌기 구조가 형성되어 있는 영역의 면적을 육안 또는 화상 처리로 구함으로써 산출할 수 있다.
반사 방지 구조체(1)의 임의의 10개의 흡광 유닛(2)에 대해, 상기 점유율을 산출하고, 그 산술 평균을 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)에 있어서의 상기 점유율의 평균값으로 한다.
이 평균값은, 상기 광흡수가 확실히 행해지기 위해 예를 들면, 70∼100％가 바람직하고, 80∼100％가 보다 바람직하며, 90∼100％가 더욱 바람직하다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 반사 방지 구조체(1)에 입사한 광선(L1)은, 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)로부터 내공부에 입사하고, 벽부(2w)의 내측 면에 반사하여, 바닥부(2b)에 군립하는 미소 돌기 구조에 받아들여져 흡수된다. 한편, 반사 방지 구조체(1)에 입사한 광선(L2)은, 제1 흡광 유닛(2A)과 제2 흡광 유닛(2B)의 공통의 벽부인 벽부(2w)의 상면에 있어서 반사된다.
따라서, 인접하는 흡광 유닛(2)의 개구부(2c) 사이의 간극의 영역이 작아질수록, 반사 방지 성능을 높일 수 있다.
반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)이 형성되어 있는 소정 영역의 전체 면적(100％)에 대해, 인접하는 흡광 유닛(2) 사이의 간극의 영역의 합계 면적은, 그 전체 면적으로부터 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)가 차지하는 합계 면적을 뺀 면적이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 반사 방지 구조체(1)의 반사 방지 성능을 저하시키는 원인은, 제1 흡광 유닛(2A)과 제2 흡광 유닛(2B)의 공통의 벽부인 벽부(2w)의 상면에 입사한 광선(L2)이 반사되는 것이다. 단, 반사 방지 구조체(1)에 있어서는, 그 상면에 패임(2v)이 형성되어 있으므로, 적어도 광선(L2)이 정반사하는 것은 방지되어 있다. 정반사(입사각과 반사각이 거의 같은 반사)를 방지함으로써, 목적으로 하는 반사 방지 성능의 일부는 달성된다.
따라서, 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)의 높이(h1) 방향을 따라 내려다보아, 인접하는 흡광 유닛(2)의 개구부(2c) 사이의 간극에 있어서, 각 흡광 유닛(2)의 벽부(2w)가 일체화되어 있는 경우, 그 일체화된 벽부(2w)의 상단이 패여 있는 것이 바람직하다. 이 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)의 높이(h1) 방향을 따라 절단한 단면을 보면, 상기 일체화된 벽부(2w)의 상단에 있어서, 각 개구 둘레(2e)의 높이보다 낮은 패임(2v)이 형성되어 있다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 반사 방지 구조체(1)를 구성하는 각 흡광 유닛(2)은 대략 원형의 개구부(2c)를 갖는다. 이 때문에, 입사하는 광의 방위(상방에서 본 흡광 유닛(2)에 입사하는 광선을 흡광 유닛(2)의 상면에 투영한 직선의 방향)에 상관없이, 전방위(360°)의 어느 쪽으로부터 입사하는 광에 대해서도 전부 똑같이 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)로부터 그 내부로 유도하여 흡수할 수 있다. 즉, 반사 방지 구조체(1)가 나타내는 반사 방지 성능은, 광의 입사 방위에 상관없이, 모든 방향에서 입사하는 광에 대해 균등하게 발휘된다.
＜＜반사 방지 구조체의 제조 방법＞＞
본 발명에 이러한 반사 방지 구조체는, 예를 들면, 이하와 같이 하여 제조하는 형틀을 사용함으로써 대량으로 생산할 수 있다.
우선, 형틀을 형성하는 기판(S)의 표면을 블러스트 처리 등의 공지 방법에 따라 조면 가공한다.
표면의 거칠음의 정도로는, 예를 들면, 산술 평균 조도 Ra 0.01㎛∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.
이어서, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 조면 가공한 기판(S)의 표면에 공지의 포토리소그래피 또는 나노 임프린트에 의해 패터닝된 에칭 마스크인 원반(A)을 다수 배치한다. 원반(A)을 상방에서 보면 대략 원형이며, 이 크기와 형상은 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)의 크기와 형상에 대응하고 있다. 기판(S)의 표면에 배치된 원반(A) 사이는 서로 측면에서 접촉하지 않고 조밀하게 뒤덮여 있다.
이어서, 도 11(b)에 나타내는 바와 같이, 뒤덮은 원반(A)의 층에 대해, 상방으로부터 에칭 가스(G)를 분사하면, 원반(A) 사이의 간극을 빠져나간 에칭 가스(G)가 기판(S)을 에칭한다. 한편, 에칭 가스(G)는 반응성 가스 및 플라즈마화에 의해 전리한 이온, 라디칼을 포함한다. 이 때, 에칭 내성을 갖는 원반(A)은 에칭되기 어렵고, 각 원반(A)의 두께와 직경이 약간 축소하는 정도에 그치므로, 각 원반(A)이 기판 표면의 에칭을 막는 기능을 갖는다. 이 결과, 원반(A)의 하방에 있던 기판(S)의 부위는 대부분 에칭되지 않고 남기 때문에, 원반(A)의 배치를 반영하여 고밀도로 군립한 원주체(C)의 군이 기판 표면에 형성된다. 인접하는 원주체(C) 사이를 가르는 구멍(에칭에 의해 형성된 구멍)의 바닥부에는, 상술한 패임(2v)에 대응하는 돌기(t)가 형성된다. 이 돌기(t)는, 원반(A) 사이가 가장 근접하는 개소의 하방에 있어서의 에칭 레이트가 늦어지고 있는 것에 기초하여 형성된다.
이어서, 도 11(c)에 나타내는 바와 같이, 에칭된 기판 표면으로부터 원반(A)을 제거한다. 원반(A)이 놓여 있던 기판 표면(u)에는, 조면 가공에 의해 형성된 거칠음이 유지되어 있다.
마지막으로, 도 11(d)에 나타내는 바와 같이, 원반(A)을 제거한 후의 거칠어진 기판 표면(u)에 에칭 가스(G)를 분사한다. 거칠음에 의해 기판 표면(u)에 있어서의 에칭 레이트에 차이가 생겨 있기 때문에, 에칭을 진행시킴에 따라 반사 방지 구조체(1)의 상기 미소 돌기 구조에 대응하는 요철군(M)이 형성된다. 이상의 방법에 의해 목적으로 하는 형틀(P)이 얻어진다.
형틀을 제작하는 다른 방법으로서 포토리소그래피 또는 나노 임프린트를 사용하지 않는 이하의 방법도 예시할 수 있다.
우선, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(S)의 표면에 다수의 미립자(B)를 살포하여, 미립자(B) 사이가 서로 접촉하도록 조밀하게 뒤덮는다. 단, 미립자(B)가 다른 미립자(B) 상에 올라가거나(적층된) 또는 파고드는 것은 피하고, 1층의 미립자(B)로 이루어지는 층이 기판 표면에 형성되도록 한다. 각 미립자(B)의 형상은 진구여도 되며, 진구 이외의 형상, 예를 들면 회전 타원체 등이어도 된다. 각 미립자(B)의 직경이나 크기는, 반사 방지 구조체(1)의 흡광 유닛(2)의 개구부(2c)의 크기에 대응한다.
이어서, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 뒤덮은 미립자(B)의 층에 대해, 상방으로부터 에칭 가스(G)를 분사하면, 미립자(B) 사이의 간극을 빠져나간 에칭 가스(G)가 기판(S)을 에칭한다. 이 때, 에칭 내성을 갖는 미립자(B)는 에칭되기 어렵고, 각 입자의 높이와 폭이 약간 축소하는 정도에 그치므로, 각 미립자(B)가 기판 표면의 에칭을 막는 마스크로서 기능한다. 이 결과, 미립자(B)의 하방에 있던 기판(S)의 부위는 대부분 에칭되지 않고 남기 때문에, 미립자(B)의 배치를 반영하여 고밀도로 군립한 원주체(C)의 군이 기판 표면에 형성된다. 인접하는 원주체(C) 사이를 가르는 구멍(에칭에 의해 형성된 구멍)의 바닥부에는, 상술한 패임(2v)에 대응하는 돌기(t)가 형성된다. 이 돌기(t)는, 미립자(B) 사이의 접점의 하방에 있어서의 에칭 레이트가 늦어지고 있는 것에 기초하여 형성된다.
이어서, 도 12(c)에 나타내는 바와 같이, 에칭된 기판 표면으로부터 미립자(B)를 제거한다. 이 때, 통상은 미립자(B)가 놓여 있던 기판 표면(u)이 거칠어진 조면으로 되어 있다. 기판 표면(u)이 거칠어져 있는 이유는, 미립자(B)에서 유래하는 잔사가 잔류하거나 에칭시 미립자(B)의 하방으로 돌아 들어온 에칭 가스가 기판 표면(u)을 불균일하게 에칭하기 때문인 것으로 생각할 수 있다.
마지막으로, 도 12(d)에 나타내는 바와 같이, 미립자(B)를 제거한 후의 거칠어진 기판 표면(u)에 에칭 가스(G)를 분사한다. 거칠음에 의해 기판 표면(u)에 있어서의 에칭 레이트에 차이가 생겨 있기 때문에, 에칭을 진행시킴에 따라 반사 방지 구조체(1)의 상기 미소 돌기 구조에 대응하는 요철군(M)이 형성된다. 이상의 방법에 의해 목적으로 하는 형틀(P)이 얻어진다.
상술한 바와 같이 다수의 미립자(B)를 기판면(S)의 표면에 조밀하게 뒤덮을 때, 미립자(B)가 다른 미립자(B) 위로 올라가거나 반대로 미립자(B)가 다른 미립자(B)의 아래로 파고드는 것은 바람직하지 않다. 이러한 올라가거나 파고드는 것을 피하기 위해, 사용하는 미립자(B)의 입자 직경이 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 이하의 조건을 만족하면, 상기 올라가거나 파고드는 것을 막을 수 있고, 제조하는 반사 방지 구조체에 있어서의 상기 벽부의 결손이나 도메인의 발생을 막아, 그 반사 방지 성능을 한층 더 높일 수 있다.
즉, 제조에 사용하는 미립자로부터 랜덤하게 추출한 미립자 200∼300개의 직경을 전자 현미경으로 관찰하여 0.05㎛ 단위로 각각 측정하고, 각 직경의 산술 평균인 평균 입자 직경(PSave)이 하기 식 (10)을 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, 입자의 직경은, 전자 현미경 사진에 있어서의 입자의 최장 직경(가장 긴 직경 길이)이다.
식 (10) … 1㎛≤PSave≤10㎛
또한, 상기 평균 입자 직경(PSave)과 최대 직경(PSmax) 및 최소 직경(PSmin)은, 하기 식 (20)을 만족하는 것이 바람직하다.
식 (20) … 0.1≤(PSmax-PSmin)/Dave≤0.5
여기서, 상기 식 (20)의 최대 직경(PSmax) 및 최소 직경(PSmin)의 각 값은 각각, 상술한 바와 같이 전자 현미경으로 관찰하여 측정한 각 미립자의 직경에 대해, 그 직경을 가로축으로 하고, 각 직경을 갖는 상기 미립자의 개수를 세로축으로 하여 얻어지는 입자 직경 분포도에 있어서, 최빈값의 개수(100％)에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이다.
식 (10)을 만족함으로써, 반사 방지성이 우수한 반사 방지 구조체를 용이하게 제조할 수 있다. 이 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (10)의 하한값은 2.0㎛가 바람직하고, 2.5㎛가 보다 바람직하며, 3.0㎛가 더욱 바람직하고; 식 (10)의 상한값은 6.0㎛가 바람직하며, 5.5㎛가 보다 바람직하고, 5.0㎛가 더욱 바람직하다. 하한값과 상한값의 조합으로는 2.0∼6.0㎛가 바람직하고, 2.5∼5.5㎛가 보다 바람직하며, 3.0∼5.5㎛가 더욱 바람직하다.
식 (20)을 만족함으로써, 개구부가 조밀하게 배치된 반사 방지면에 상기 도메인이 형성되는 것을 용이하게 억제할 수 있다. 또한, 식 (20)을 만족함으로써, 개구부를 구성하는 상기 벽부의 결손을 보다 저감할 수 있어 반사 방지성에 의해 우수한 반사 방지 구조체를 수율 좋게 제조할 수 있다.
식 (20)에 있어서의 하한측의 계수(0.1)는 0.15가 보다 바람직하다. 상기 계수가 상기 바람직한 값이면, 상기 도메인의 형성을 보다 확실히 억제할 수 있다.
식 (20)에 있어서의 상한측의 계수(0.5)는 0.45가 보다 바람직하다. 상기 계수가 상기 바람직한 값이면, 상기 벽부의 결손을 보다 저감하여, 제조 수율을 보다 높일 수 있다. 하한측과 상한측의 계수의 조합으로는, 0.1과 0.45, 또는 0.15와 0.5가 바람직하고, 0.15와 0.45가 보다 바람직하다.
상기 최소 직경(PSmin)은, 하기 식 (30)을 만족하는 것이 바람직하다.
식 (30) … PSmin＝α'×PSave(단, 0.75＜α'＜1.0)
상기 범위이면, 반사 방지성이 우수한 반사 방지 구조체를 용이하게 제조할 수 있다.
상기 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (30)의 α'의 하한값은, 0.78 초과가 바람직하고, 0.80 초과가 보다 바람직하다. 즉, 0.78＜α'＜1.0이 바람직하고, 0.80＜α'＜1.0이 보다 바람직하다.
상기 최대 직경(PSmax)은, 하기 식 (40)을 만족하는 것이 바람직하다.
식 (40) … PSmax＝β'×PSave(단, 1.0＜β'＜1.3)
상기 범위이면, 반사 방지성이 우수한 반사 방지 구조체를 용이하게 제조할 수 있다.
상기 효과를 한층 더 얻는 관점에서, 식 (40)의 β'의 상한값은 1.25 미만이 바람직하고, 1.20 미만이 보다 바람직하다. 즉, 1.0＜β'＜1.25가 바람직하고, 1.0＜β'＜1.20이 보다 바람직하다.
상기 입자 직경 분포도는 제조하는 반사 방지 구조체에 관한 상술한 개구 직경 분포와 같은 그림(분포 곡선)이 된다.
상기 입자 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 2개 이상 관측되는 것이 바람직하다. 제조하는 반사 방지 구조체에 있어서의 상기 도메인에 기인하는 광학 간섭을 막는 관점에서, 상기 피크의 수는 바람직하게는 2개 이상, 보다 바람직하게는 3개 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 피크란 정점(정상)을 의미한다.
상기 2개 이상의 피크에 대해, 최소 직경을 갖는 피크와 최대 직경을 갖는 피크의 직경의 차이(즉, 상기 10％ 이상의 피크 중, 가장 좌측에 있는 피크의 가로축 값과 가장 우측에 있는 피크의 가로축 값의 차이)의 하한값은 0.3㎛ 이상이 바람직하고, 0.4㎛ 이상이 보다 바람직하며, 0.5㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 0.3㎛ 이상이면, 제조하는 반사 방지 구조체의 2차원 평면에 충전된 흡광 유닛의 개구부의 배치가 너무 규칙적으로 되지 않고(기판면(S)에 뒤덮는 미립자(B)의 배치가 너무 규칙적으로 되지 않고), 적당한 랜덤성을 갖는 배치가 되므로, 상기 도메인의 형성을 보다 용이하게 방지할 수 있다.
상기 차이의 상한값은 2.0㎛ 이하가 바람직하고, 1.5㎛ 이하가 보다 바람직하며, 1.0㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 이들 상한값이면, 제조하는 반사 방지 구조체의 2차원 평면에 있어서, 흡광 유닛의 개구부를 충분히 충전하여 고밀도로 배치하는 것이 용이해지고, 반사 방지 성능을 보다 높일 수 있다. 상기 차이의 하한값과 상한값의 조합으로는 0.3∼2.0㎛가 바람직하고, 0.4∼1.5㎛가 보다 바람직하며, 0.5∼1.0㎛가 더욱 바람직하다.
식 (20)의 최대 직경(PSmax) 및 최소 직경(PSmin)의 각 값은, 상술한 Dmax, Dmin과 같이 분포 곡선으로부터 구해지고, 최빈값의 개수(100％)에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이며, 최빈값의 개수에 대해 20％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 30％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 상기 바람직한 범위이면, 상이한 개구 직경을 갖는 구조체의 비율이 증가하여, 랜덤한 배열을 더욱 용이하게 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 방법으로 제작한 형틀의 전자 현미경 사진을 도 13에 나타낸다. 원주체(C)가 군립하고, 원주체(C)의 상면에 요철군(M)이 형성되어 있는 모습이 관찰된다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 상기 방법으로 제작한 형틀(P)을 열가소성 수지, 광경화성 수지 및 열경화성 수지 조성물 등의 합성 수지에 대해, 나노 임프린트법, 프레스 성형법, 사출 성형법 등의 공지의 기술에 의해 미세 구조를 전사 성형하고, 성형 후에 형틀로부터 성형물을 떼어냄으로써, 반사 방지 구조체(1)가 표면에 형성된 성형물(Q)이 얻어진다.
성형물(Q)의 형태로는 예를 들면, 필름, 시트, 판, 그 외의 성형체 등을 들 수 있다.
＜재료＞
형틀(P)을 제작하는 기판(S)의 재료로는, 예를 들면, Si, 유리, 석영 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 에칭 대상물로서 가공성이 좋고, 또한 널리 사용되고 있다는 이유로부터 Si가 바람직하다.
기판(S)의 표면에 뒤덮는 원반(A)을 구성하는 에칭 마스크로는, 예를 들면, 포토레지스트를 들 수 있다. 공지의 감광성 기능성 고분자 재료 등, 바람직한 패터닝이 가능함과 함께 에칭 공정에 있어서의 마스크로서 적합한 재료가 사용된다. 포토리소그래피에서 사용되는 레지스트 재료를 포함하는 액상체는, 예를 들면, 폴리머, 감광제, 첨가제 및 용제를 주성분으로 하는 혼합물이다. 그 외, 원반(A)은 포토리소그래피와 반응성 이온 에칭법에 의해 형성되는 무기 화합물로 이루어지는 하드 마스크여도 되며, 예를 들면, CVD법 등으로 형성되는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막에 의해 형성되어 있어도 된다.
상기 중에서도 원반(A)의 재료는, 용이하게 에칭 마스크의 패터닝이 가능하다는 이유로부터 포토레지스트가 바람직하다.
기판(S)의 표면에 뒤덮는 미립자(B)의 재료로는, Al, Au, Ti, Pt, Ag, Cu, Cr, Fe, Ni, Si, W 등의 금속, SiO2, Al2O3, TiO2, MgO2, CaO2 등의 금속 산화물을 들 수 있다. 또한, SiN, TiN 등의 질화물, SiC, WC 등의 탄화물, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 유기 고분자, 그 외의 반도체 재료, 무기 고분자 등도 들 수 있다. 또한, 이들 재료의 적어도 2종류를 병용할 수도 있다. 상술한 재료 중에서도 미립자(B)의 재료로는, 기판(S)에 대한 에칭 선택비의 자유도가 높은 관점에서 무기 산화물인 것이 바람직하다. 또한, 무기 산화물 중에서도 SiO2(실리카)가 보다 바람직하다.
기판(S)을 에칭하는 에칭 가스로는, 기판(S)의 종류에도 따르지만, 예를 들면, Ar, SF6, F2, CF4, C4F8, C5F8, C2F6, C3F6, C4F6, CHF3, CH2F2, CH3F, C3F8, Cl2, CCl4, SiCl4, BCl2, BCl3, BC2, Br2, Br3, HBr, CBrF3, HCl, CH4, NH3, O2, H2, N2, CO, CO2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 이상의 가스를 에칭 가스로서 사용하면 된다. 그 중에서도, 기판(S)이 Si였을 경우, 일반적으로 널리 사용되는 가스라는 이유로부터 Ar, SF6, CF4, C2F6, C3F6, C4F6, CHF3, Cl2, BCl3, CH4, NH3, O2, H2, N2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종류 이상의 가스가 바람직하다. 드라이 에칭의 방식은 마스크의 형상을 세밀하게 반영하기 위해 이방성 에칭이 바람직하다. 또한, 드라이 에칭의 종류는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스퍼터 에칭이어도 되고, 플라즈마 에칭이어도 되며, 반응성 이온 에칭이어도 된다.
반사 방지 구조체(1)의 재료는 합성 수지인 것이 바람직하다. 합성 수지로는, 예를 들면, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지 등의 공지의 합성 수지를 들 수 있다. 바람직한 재료로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리카보네이트(PC), 시클로올레핀 폴리머(COP), 아크릴 수지 등의 합성 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 그 형상으로는 예를 들면 필름상, 시트상, 플레이트상, 블록상, 렌즈상, 구상 등으로 할 수 있다. 이들 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 그 사용 용도에 의해 변경할 수 있다.
실시예
[실시예 1]
도 12에 나타낸 기판(S)과 동일한 구성의 형틀(P)을 이하의 순서로 제작하고, 그 형틀을 사용하여 열가소성 수지에 열나노 임프린트법으로 전사하는 순서로 반사 방지 구조체를 제작했다.
호칭 직경 3.0㎛, 3.5㎛, 4.0㎛의 3종류의 입자 직경의 구형 콜로이달 실리카의 20질량％ 수분산체를 각각 준비하고, 이들을 중량비 1.0：1.0：1.0으로 혼합한 수분산체를 준비했다. 이 수분산체를 구멍 직경 10㎛φ의 멤브레인 필터로 여과했다. 멤브레인 필터를 통과한 수분산체에 농도 1.0질량％의 페닐트리에톡시실란의 가수 분해물 수용액을 첨가하고, 약 40℃에서 3시간 반응시켜 반응액을 얻었다. 이 때, 페닐트리에톡시실란의 질량이 콜로이달 실리카 입자의 질량의 0.02배가 되도록 수분산체와 가수 분해 수용액을 혼합했다.
얻어진 반응액에 이 반응액의 4배 체적의 메틸에틸케톤을 첨가하여 충분히 교반하고, 소수화된 콜로이달 실리카를 유상 추출하여, 농도 0.91질량％의 소수화 콜로이달 실리카 분산액을 얻었다.
얻어진 소수화 콜로이달 실리카 분산액을 단입자막의 표면압을 계측하는 표면 압력 센서와, 단입자막을 액면을 따르는 방향으로 압축하는 가동 배리어를 구비한 수조(LB 트로프 장치) 중의 액면(하층수로서 물을 사용, 수온 25℃)에 적하 속도 0.01mL/초로 적하했다. 수조의 하층수에는 미리, 기판으로서 표면이 평탄한 Si 기판(6inch)을 대략 연직 방향으로 침지해 두었다.
그 후, 초음파(출력 300W, 주파수 950kHz)를 하층수 중으로부터 수면을 향해 10분간 조사하여 입자가 2차원적으로 최밀 충전하는 것을 촉진하면서, 분산액의 용제인 메틸에틸케톤을 휘발시켜, 단입자막을 형성시켰다.
이어서, 이 단입자막을 가동 배리어에 의해 확산압이 25mNm-1이 될 때까지 압축하고, 기판을 5㎜/분의 속도로 인상하여 기판의 편면 상으로 옮겼다.
계속해서, 단입자막이 형성된 기판 상에 바인더로서 1질량％ 모노메틸트리메톡시실란의 가수 분해액을 침투시키고, 그 후, 가수 분해액의 잉여분을 스핀 코터(3000rpm)로 1분간 처리하여 제거했다. 그 후, 이를 100℃에서 10분간 가열하고 바인더를 반응시켜, 단입자막이 형성된 기판을 얻었다.
상기 단입자막이 형성된 기판에 대해, CF4, Cl2, O2의 혼합 가스에 의해 드라이 에칭을 행했다. 에칭 조건은 안테나 파워(소스 파워) 1500W, 바이어스 파워 1000W, 가스 유량 100sccm, 에칭 시간 1000초로 했다. 그 후, 에칭된 미립자를 와이핑 및 수세에 의해 제거하고, 또한 Cl2 가스에 의해 드라이 에칭을 행하여 실시예 1의 형틀(P)을 제작했다.
실시예 1의 형틀(P)을 사용하여, COP 필름 상에 압력 6.0MPa, 처리 온도 150℃에서 열나노 임프린트를 행하고, 실온까지 냉각시킨 후에 실시예 1의 반사 방지 구조체를 얻었다.
실시예 1의 반사 방지 구조체를 전자 현미경으로 관찰한 결과, 인접하는 흡광 유닛 사이의 벽부가 일체화되어 있고, 그 일체화된 벽부의 상단이 패여 있었다. 또한, 각부의 사이즈 등을 상술한 방법에 따라 구한 결과, 하기한 바와 같았다.
벽부의 평균 높이：13.0㎛
개구율：59.2％
바닥부의 미소 돌기 구조：있음
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 피치：110㎚
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 높이：750㎚
또한, 실시예 1의 반사 방지 구조체에 관해서, 상술한 방법으로 작성한 개구 직경 분포도를 도 15에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
개구부의 평균 개구 직경(Dave)：3.06㎛
개구 직경 분포도의 최소 직경(Dmin)：2.60㎛
개구 직경 분포도의 최대 직경(Dmax)：3.55㎛
(Dmax-Dmin)/Dave＝0.310
이상의 결과는, 상기 식 (1), (2)를 만족하고 있다.
실시예 1에서 사용한 미립자에 대해, 상술한 방법으로 작성한 입자 직경 분포도를 도 16에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다.
평균 입자 직경(PSave)：3.50㎛
최소 직경(PSmin)：2.95㎛
최대 직경(PSmax)：4.05㎛
[비교예 1]
호칭 직경 3.0㎛, 3.2㎛의 2종류의 구형 콜로이달 실리카의 20질량％ 수분산체를 각각 준비하여 중량비 1.0：1.0으로 혼합한 수분산체를 준비한 것 외에는, 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 비교예 1의 형틀(P)을 제작했다. 그 후, 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 비교예 1의 반사 방지 구조체를 얻었다.
비교예 1의 반사 방지 구조체를 전자 현미경으로 관찰하고, 각부 사이즈 등을 상술한 방법에 따라 구한 결과, 하기한 바와 같았다.
벽부의 평균 높이：13.0㎛
개구율：60.5％
바닥부의 미소 돌기 구조：있음
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 피치：110㎚
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 높이：750㎚
또한, 비교예 1의 반사 방지 구조체에 관해서, 상술한 방법으로 작성한 개구 직경 분포도를 도 17에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
개구부의 평균 개구 직경(Dave)：2.72㎛
개구 직경 분포도의 최소 직경(Dmin)：2.60㎛
개구 직경 분포도의 최대 직경(Dmax)：2.80㎛
(Dmax-Dmin)/Dave＝0.074
이상의 결과는, 상기 식 (2)를 만족하고 있지 않았다.
비교예 1에서 사용한 미립자에 대해, 상술한 방법으로 작성한 입자 직경 분포도를 도 18에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다.
평균 입자 직경(PSave)：3.10㎛
최소 직경(PSmin)：2.95㎛
최대 직경(PSmax)：3.25㎛
[비교예 2]
호칭 직경 3.0㎛, 3.5㎛, 8.0㎛의 3종류의 구형 콜로이달 실리카의 20질량％ 수분산체를 각각 준비하여 중량비 1.0：1.0：1.0으로 혼합한 수분산체를 준비한 것 외에는, 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 비교예 2의 형틀(P)을 제작했다. 그 후, 실시예 1과 같은 방법을 이용하여 비교예 1의 반사 방지 구조체를 얻었다.
비교예 2의 반사 방지 구조체를 전자 현미경으로 관찰하고, 각부의 사이즈 등을 상술한 방법에 따라 구한 결과, 하기한 바와 같았다.
벽부의 평균 높이：13.0㎛
개구율：46.1％
바닥부의 미소 돌기 구조：있음
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 피치：110㎚
바닥부의 미소 돌기 구조 평균 높이：750㎚
또한, 비교예 2의 반사 방지 구조체에 관해서, 상술한 방법으로 작성한 개구 직경 분포도를 도 19에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다. 이 결과를 표 1에 나타낸다.
개구부의 평균 개구 직경(Dave)：4.16㎛
개구 직경 분포도의 최소 직경(Dmin)：2.60㎛
개구 직경 분포도의 최대 직경(Dmax)：6.95㎛
(Dmax-Dmin)/Dave＝1.046
이상의 결과는, 상기 식 (2)를 만족하고 있지 않았다.
비교예 2에서 사용한 미립자에 대해, 상술한 방법으로 작성한 입자 직경 분포도를 도 20에 나타낸다. 이에 기초하는 결과는 다음과 같았다.
평균 입자 직경(PSave)：4.85㎛
최소 직경(PSmin)：3.00㎛
최대 직경(PSmax)：8.05㎛
＜반사 방지 성능의 평가＞
실시예, 비교예에서 제작한 반사 방지 구조체의 반사 방지 성능을 확인하기 위해, 니혼분코 제조 분광 광도계 V-770을 사용하여, 시감도 보정 후의 적분 반사율(Y값(％))을 평가했다. Y값의 수치가 낮을수록 반사율이 낮고, 반사 방지 성능이 우수한 것을 의미한다.
Figure pct00001
＜평가 결과와 고찰＞
상기 평가의 결과, 실시예 1은 반사 방지 구조체를 랜덤하게 배열시킴으로써, 도메인에 기인하는 광학 간섭이 억제되었다. 또한, 바닥부에 미소 돌기 구조를 형성함으로써 반사 방지 성능이 보다 우수했다. 한편, 비교예 1은 도메인에 기인하는 광학 간섭, 비교예 2는 벽 결손에 기인하여 Y값이 크고, 반사 방지 성능이 열악했다.
본 발명은 반사 방지 시트 등의 수지 성형체의 분야에 있어서 폭넓게 적용할 수 있다.
1…반사 방지 구조체, 2…흡광 유닛, 2a…외연부, 2b…바닥부, 2c…개구부, 2e…개구 둘레, 2w…벽부, 2v…패임, 2z…연통하고 있는 개소, 3…미소 돌기, L1…입사 광선, L2…입사 광선, A…레지스트로 이루어지는 원반, B…미립자, S…기판, C…원주체, G…에칭 가스, t…돌기, u…기판 표면, M…요철군, P…형틀, Q…경화물

Claims (7)

  1. 대략 원형의 외연부를 갖는 바닥부와, 상기 외연부를 따라 기립하는 벽부를 갖고, 상기 바닥부의 상방은 개구부로 되어 있는 바닥이 있는 통 형상의 흡광 유닛을 복수 구비한 반사 방지 구조체로서, 하기 ＜A＞∼＜B＞의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 반사 방지 구조체:
    ＜A＞
    상기 반사 방지 구조체를 상기 흡광 유닛의 높이 방향을 따라 내려다보아, 상기 흡광 유닛이 200∼300개 포함되는 정방형의 영역을 임의로 설정하고, 그 정방형의 2개의 대각선을 가로지르는 각 흡광 유닛에 대해, 개구부를 포함하는 최소 원의 직경을 0.05㎛ 단위로 각각 측정한다; 이 측정 처리를 서로 겹치지 않는 5개의 영역에 대해 행하고, 측정한 모든 직경의 산술 평균으로 하여 구해지는 상기 개구부의 평균 개구 직경(Dave)이 하기 식 (1)을 만족한다;
    식 (1) … 1㎛≤Dave≤10㎛
    ＜B＞
    상기 평균 개구 직경(Dave)과 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)은, 하기 식 (2)를 만족한다;
    식 (2) … 0.1≤(Dmax-Dmin)/Dave≤0.5
    여기서, 상기 식 (2)의 최대 직경(Dmax) 및 최소 직경(Dmin)의 각 값은 각각, 상기 ＜A＞에서 측정한 각 최소 원에 대해, 그 직경을 가로축으로 하고, 각 직경을 갖는 상기 최소 원의 개수를 세로축으로 하여 얻어지는 개구 직경 분포도에 있어서, 최빈값의 개수에 대해 10％ 이상의 개수를 갖는 직경 내의 최대값과 최소값이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 1개 관측되는 반사 방지 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구 직경 분포도에 있어서, 상기 최빈값의 개수의 10％ 이상의 피크가 2개 이상 관측되는 반사 방지 구조체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 피크에 대해, 최소 직경을 갖는 피크와 최대 직경을 갖는 피크의 상기 직경의 차이가 0.3㎛ 이상 1.5㎛ 이하인 반사 방지 구조체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽부의 평균 높이는 5㎛ 이상 100㎛ 이하인 반사 방지 구조체.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바닥부에 평균 피치 10㎚ 이상 500㎚ 이하로 군립하는 미소 돌기 구조가 형성되어 있는 반사 방지 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 미소 돌기의 평균 높이는 0.1㎛ 이상 4㎛ 이하인 반사 방지 구조체.
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