WO2012090923A1 - 反射抑制膜付きフレネルレンズシート及びその製造方法 - Google Patents

反射抑制膜付きフレネルレンズシート及びその製造方法 Download PDF

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WO2012090923A1
WO2012090923A1 PCT/JP2011/080042 JP2011080042W WO2012090923A1 WO 2012090923 A1 WO2012090923 A1 WO 2012090923A1 JP 2011080042 W JP2011080042 W JP 2011080042W WO 2012090923 A1 WO2012090923 A1 WO 2012090923A1
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fresnel lens
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lens sheet
thickness
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PCT/JP2011/080042
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隆義 斉藤
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日本電気硝子株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00269—Fresnel lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
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    • B29D11/0073—Optical laminates
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    • G02—OPTICS
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    • 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
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings

Definitions

  • the present invention relates to a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film and a method for manufacturing the same.
  • the present invention relates to a rectangular Fresnel lens sheet with an antireflection film, which forms an antireflection film by a sputtering method, and a method for manufacturing the same.
  • a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens surface is used as a lens used for condensing and diffusing light in an optical device such as a liquid crystal display device.
  • This Fresnel lens sheet has a large optical power even though the sheet is thin. For this reason, by using a Fresnel lens sheet, it becomes possible to achieve high functionality and downsizing of the optical device.
  • the Fresnel lens sheet is also required to have a high transmittance as with other optical elements.
  • the following Patent Document 1 proposes to provide an antireflection film on the Fresnel lens surface of the Fresnel lens sheet.
  • a magnesium fluoride film is formed as an antireflection film on a Fresnel lens surface, and a silicon dioxide film, a zirconium oxide film, and a silicon dioxide film are laminated in this order. It is described that an antireflection film made of a three-layer laminate is formed on a Fresnel lens surface.
  • the present invention has been made in view of such a point, and a first object thereof is a rectangular Fresnel lens sheet and a single-wavelength light reflection suppression formed on the Fresnel lens surface of the Fresnel lens sheet.
  • An object of the present invention is to provide a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film, which is provided with a film, which can reduce the reflectance in the peripheral portion and is easy to manufacture.
  • a second object of the present invention is a method for producing a rectangular Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film by using a sputtering method, and a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film having a low light reflectance over the entire Fresnel lens surface. It is to provide a method that can be manufactured.
  • the Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film includes a Fresnel lens sheet having a Fresnel lens surface and a reflection suppressing film formed on the Fresnel lens surface.
  • the antireflection film is composed of a high refractive index film and a low refractive index film.
  • the high refractive index film is formed on the Fresnel lens surface.
  • the high refractive index film has a higher refractive index than the Fresnel lens sheet.
  • the low refractive index film is formed on the high refractive index film.
  • the low refractive index film has a lower refractive index than the high refractive index film.
  • the refractive index of the Fresnel lens sheet at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 1.40 to 1.70, and more preferably in the range of 1.50 to 1.60.
  • the refractive index of the high refractive index film at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 2.10 to 2.80, and more preferably in the range of 2.20 to 2.40.
  • the refractive index of the low refractive index film at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 1.35 to 1.70, and more preferably in the range of 1.35 to 1.60.
  • the antireflection coating may be composed of any component as long as it has the above desired performance, but it is made of an inorganic compound component, particularly an inorganic oxide, which has higher scratch resistance, weather resistance and heat resistance than organic materials. It is preferable to become.
  • the high refractive index film is preferably made of niobium oxide, titanium oxide, tungsten oxide or tantalum oxide.
  • the low refractive index film is preferably made of silicon oxide.
  • the thickness of the high refractive index film is preferably in the range of 5 nm to 50 nm, more preferably in the range of 8 nm to 40 nm, and still more preferably in the range of 16 nm to 37 nm.
  • the thickness of the low refractive index film is preferably in the range of 70 nm to 190 nm, more preferably in the range of 140 nm to 190 nm, and still more preferably in the range of 150 nm to 170 nm.
  • the ratio of the thickness of the high refractive index film to the thickness of the low refractive index film is preferably in the range of 1: 3 to 1:25. : More preferably in the range of 4 to 1:17.
  • the thickness of the antireflection film is preferably increased as it is away from the optical axis of the Fresnel lens surface, and more preferably as it is away from the optical axis in the long side direction of the Fresnel lens sheet.
  • a method for producing a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film according to the present invention includes a rectangular Fresnel lens sheet having a Fresnel lens surface and a reflection suppressing film formed on the Fresnel lens surface.
  • the present invention relates to a sheet manufacturing method.
  • the manufacturing method of the Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film according to the present invention includes a sputtering step. In the sputtering step, the front side of the target for forming the reflection suppressing film is along the second direction perpendicular to the first direction with the long side direction of the Fresnel lens sheet facing the first direction.
  • the antireflection film is formed by performing sputtering while moving the film.
  • the target and the Fresnel lens are arranged such that the facing area between the target and the Fresnel lens surface increases in the first direction as the distance from the optical axis of the Fresnel lens surface increases.
  • a sputtering process is performed in the state which has arrange
  • the shielding plate has a pair of shielding plate pieces arranged along the second direction, and the second between the pair of shielding plate pieces. It is preferable to use a shielding plate whose interval in the direction becomes longer as the distance from the optical axis of the Fresnel lens surface increases in the first direction.
  • the present invention is a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film comprising a Fresnel lens sheet and a reflection suppressing film formed on the Fresnel lens surface of the Fresnel lens sheet, and the reflectance in the peripheral portion can be lowered.
  • membrane with easy manufacture can be provided.
  • a method for producing a rectangular Fresnel lens sheet with a reflection suppression film by using a sputtering method which produces a Fresnel lens sheet with a reflection suppression film having a low light reflectance over the entire surface of the Fresnel lens.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a part of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion IV in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion V in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a two-layer structure.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a part of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a single-layer structure.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a four-layer structure.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a six-layer structure.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the film thickness of the high-refractive index film 11a and the film thickness of the low-refractive index film 11b in the region A of FIG. 1 and the reflectance of the Fresnel lens surface.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the film thickness of the high-refractive index film 11a and the film thickness of the low-refractive index film 11b in the region A of FIG. 1 and the reflectance of the Fresnel lens surface.
  • FIG. 11 is a schematic plan view for explaining a method for producing a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic enlarged cross-sectional view of the IV portion of FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion V in FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a part of a Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film in the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion IV in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion V in FIG.
  • the drawing of the antireflection film is omitted for the sake of drawing.
  • the Fresnel lens sheet 1 with a reflection suppressing film includes a rectangular Fresnel lens sheet 10.
  • the Fresnel lens sheet 10 includes a pair of light entrance / exit surfaces 10a and 10b facing each other.
  • the light entrance / exit surface 10b is formed in a planar shape.
  • the light entrance / exit surface 10 a is constituted by a Fresnel lens surface 12.
  • On the optical axis C a light source 22 is disposed.
  • the size of the angle formed by the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 is 90 ° in the portion through which the optical axis C passes, and increases as the distance from the optical axis C increases.
  • the refractive index of the Fresnel lens sheet 10 at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 1.40 to 1.70, and more preferably in the range of 1.50 to 1.60.
  • the material of the Fresnel lens sheet 10 is not particularly limited.
  • the Fresnel lens sheet 10 can be formed of resin or glass, for example.
  • An antireflection film 11 is formed on the Fresnel lens surface 12.
  • the antireflection film 11 is a laminate of a high refractive index film 11a and a low refractive index film 11b.
  • the high refractive index film 11 a is formed on the Fresnel lens surface 12.
  • the high refractive index film 11 a has a higher refractive index than that of the Fresnel lens sheet 10.
  • the high refractive index film 11a preferably has a refractive index higher by 0.5 or more than the Fresnel lens sheet 10, and more preferably has a refractive index higher by 0.7 or more.
  • the refractive index of the high refractive index film 11a at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 2.10 to 2.80, and more preferably in the range of 2.20 to 2.40. .
  • the thickness of the high refractive index film 11a is preferably within a range of 5 nm to 50 nm, more preferably within a range of 8 nm to 40 nm, and further preferably within a range of 16 nm to 37 nm.
  • the material of the high refractive index film 11a is not particularly limited.
  • the high refractive index film 11a can be formed of, for example, niobium oxide, titanium oxide, tungsten oxide, or tantalum oxide.
  • the low refractive index film 11b is formed on the high refractive index film 11a.
  • the low refractive index film 11b has a lower refractive index than the high refractive index film 11a.
  • the low refractive index film 11b preferably has a refractive index lower by 0.6 or more than the high refractive index film 11a, and more preferably has a refractive index lower by 0.7 or more.
  • the refractive index of the low refractive index film 11b at a wavelength of 405 nm is preferably in the range of 1.35 to 1.70, and more preferably in the range of 1.35 to 1.60. .
  • the thickness of the low refractive index film 11b is preferably in the range of 70 nm to 190 nm, more preferably in the range of 140 nm to 190 nm, and still more preferably in the range of 150 nm to 170 nm.
  • the material of the low refractive index film 11b is not particularly limited.
  • the low refractive index film 11b can be formed of, for example, silicon oxide.
  • the thickness of the reflection suppressing film 11 increases with increasing distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 in the long side direction of the Fresnel lens sheet.
  • the thickness t1 in the optical axis C direction of the portion located in the vicinity of the optical axis C of the reflection suppressing film 11 is the smallest, and the fringe lens surface 12 of the reflection suppressing film 11 has a peripheral edge.
  • the thickness t3 in the optical axis C direction of the positioned portion is the largest, and the thickness t2 (see FIG. 4) in the optical axis C direction of those intermediate portions is between t1 and t3. Yes.
  • the ratio between the thickness of the high refractive index film 11 a and the thickness of the low refractive index film 11 b is substantially uniform in the reflection suppressing film 11.
  • the hatched region represents a region where the reflectance of light having a wavelength of 405 nm from the light source on the Fresnel lens surface is 10% or less.
  • subjected cross hatching represents the area
  • the horizontal axis in FIG. 6 represents the distance in the long side direction of the Fresnel lens sheet from the optical axis.
  • the vertical axis in FIG. 6 represents a ratio to the film thickness when the optimum film thickness at the optical axis position is set to 1 so that the reflectance is minimized at the optical axis position.
  • the reflectance shown with a contour line is an average value of the reflectance of the short side direction from the optical axis C in a Fresnel lens sheet.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a single-layer structure.
  • the graph shown in FIG. 7 is a graph in the case where the reflection suppressing layer is composed of a single SiO 2 film.
  • the hatched area represents an area where the reflectance of light having a wavelength of 405 nm from the light source on the Fresnel lens surface is 10% or less.
  • the horizontal axis of FIG. 7 represents the distance in the long side direction of the Fresnel lens sheet from the optical axis.
  • the reflectance shown with a contour line is an average value of the reflectance of the short side direction from the optical axis C in a Fresnel lens sheet.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the film thickness ratio of the reflection suppression film and the reflectance when the reflection suppression film has a four-layer structure. Specifically, the graph shown in FIG. 8 shows that the reflection suppression layer is a laminated body of four layers of an Nb 2 O 5 film, an SiO 2 film, an Nb 2 O 5 film, and an SiO 2 film (however, an Nb 2 O 5 film).
  • FIG. 8 shows that the reflection suppression layer is a laminated body of four layers of an Nb 2 O 5 film, an SiO 2 film, an Nb 2 O 5 film, and an SiO 2 film (however, an Nb 2 O 5 film).
  • thickness of: SiO 2 film having a thickness: Nb 2 O 5 film having a thickness of: SiO 2 film with a thickness
  • the hatched area represents an area where the reflectance of light having a wavelength of 405 nm from the light source on the Fresnel lens surface is 10% or less.
  • the horizontal axis in FIG. 8 represents the distance in the long side direction of the Fresnel lens sheet from the optical axis.
  • the vertical axis in FIG. 8 represents the ratio to the film thickness when the optimum film thickness at the optical axis position is set to 1 so that the reflectance is minimized.
  • the reflectance shown with a contour line is an average value of the reflectance of the short side direction from the optical axis C in a Fresnel lens sheet.
  • subjected cross hatching represents the area
  • Nb 2 O 5 film having a thickness of: SiO 2 film having a thickness: Nb 2 O 5 film having a thickness of: SiO 2 film of thickness 1.0 : 1.1: 0.9: 0.6: 76.8: 76.3.
  • the hatched area represents an area where the reflectance of light having a wavelength of 405 nm from the light source on the Fresnel lens surface is 10% or less.
  • the horizontal axis in FIG. 9 represents the distance in the long side direction of the Fresnel lens sheet from the optical axis.
  • the vertical axis in FIG. 9 represents the ratio to the film thickness when the optimum film thickness at the optical axis position is set to 1 so that the reflectance is minimized.
  • the reflectance shown with a contour line is an average value of the reflectance of the short side direction from the optical axis C in a Fresnel lens sheet.
  • subjected cross hatching represents the area
  • the number of films constituting the antireflection film is small. For this reason, from this point of view, it is conceivable that the antireflection film is a single layer.
  • the single-layer antireflection film can reduce the reflectance in the vicinity of the optical axis, but the reflectance at a position away from the optical axis is not changed even if the film thickness ratio of the antireflection film is changed. It exceeds 10% and cannot be lowered. Therefore, the reflectance cannot be reduced over the entire Fresnel lens surface.
  • the film thickness ratio of the antireflection film is changed from the optical axis.
  • the reflectance at a distant position can also be lowered to 10% or less.
  • the antireflection film 11 is made of a two-layered laminate of a high refractive index film 11a and a low refractive index film 11b, as shown in FIG.
  • the sensitivity of the reflectance with respect to the change in the film thickness of the reflection suppression film 11 is high in the portion away from C
  • the sensitivity of the reflectance with respect to the change in the film thickness of the reflection suppression film 11 is low near the optical axis.
  • the optical axis C of the antireflection film 11 is sufficient if the film formation conditions of the antireflection film 11 are such that the film thickness of the portion away from the optical axis C of the antireflection film 11 is a suitable film thickness.
  • the production of the Fresnel lens sheet 1 with the reflection suppressing film is facilitated by forming the reflection suppressing film 11 as a laminate of the high refractive index film 11a and the low refractive index film 11b as in the present embodiment. . Moreover, the freedom degree of design of the Fresnel lens sheet 1 with a reflection suppression film becomes high.
  • the film thickness of the part of the antireflection film that is away from the optical axis and the film thickness of the part in the vicinity of the optical axis are in a narrow preferred range.
  • the film formation conditions of the antireflection film must be set so as to be contained.
  • the reflectance in a part of the reflection suppression film tends to increase. For this reason, not only the design freedom of the antireflection film is lowered, but also it becomes difficult to manufacture the Fresnel lens sheet with the antireflection film.
  • the line r shown in FIG. 6 is a graph showing the thickness of the reflection suppression film
  • the thickness of the reflection suppressing film 11 at which the reflectance is lowest increases as the distance from the optical axis C increases. From this, it can be seen that the thickness of the reflection suppressing film 11 is preferably increased as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases in the long side direction of the Fresnel lens sheet.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the thickness of the high refractive index film 11a and the thickness of the low refractive index film 11b in the rectangular region A surrounded by the broken line in FIG. 1 and the reflectance of the Fresnel lens surface. .
  • the graph shown in FIG. 10 is a graph in the case where the high refractive index film 11a is made of an Nb 2 O 5 film and the low refractive index film 11b is made of an SiO 2 film.
  • the thickness of the high refractive index film 11a within the range of 8 nm to 40 nm and the thickness of the low refractive index film 11b within the range of 130 nm to 190 nm, the periphery of the Fresnel lens surface 12 is obtained. Even in the portion, the reflectance can be further lowered.
  • the thickness of the high refractive index film 11a within the range of 16 nm to 37 nm and the thickness of the low refractive index film 11b within the range of 140 nm to 170 nm, the reflectance can be further increased in the peripheral portion of the Fresnel lens surface 12. Can be lowered.
  • the ratio of the thickness of the high refractive index film 11a to the thickness of the low refractive index film 11b is 1: 3.3 to 1:23. It is found that it is preferably in the range of 0.8, more preferably in the range of 1: 3.8 to 1: 10.6.
  • the Fresnel lens sheet 1 with the antireflection film is manufactured by forming the antireflection film 11 using a sputtering method. Specifically, first, a target 20 for forming the antireflection film 11 is prepared.
  • the target 20 has an elongated shape.
  • the target 20 has a cylindrical shape that rotates at a constant speed.
  • the dimension along the long side direction of the target 20 is larger than the dimension along the long side direction of the Fresnel lens sheet 10.
  • the dimension along the short side direction of the target 20 is smaller than the dimension along the short side direction of the Fresnel lens sheet 10.
  • the target 20 is arranged such that the long side direction is along the x direction.
  • a cylindrical target is used here, a target having another shape such as a rectangular surface may be used.
  • Sputtering is performed in front of the target 20 while moving the Fresnel lens sheet 10 along the y direction perpendicular to the x direction with the long side direction of the Fresnel lens sheet 10 facing the x direction (sputtering). Process). Thereby, the antireflection film 11 is formed.
  • the above-described sputtering step is performed by placing a shielding plate 21 between the target 20 and the Fresnel lens surface 12. Specifically, in the x direction, the shielding plate is disposed between the target 20 and the Fresnel lens sheet 10 so that the facing area between the target 20 and the Fresnel lens surface 12 increases as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the sputtering step is performed in a state where 21 is arranged.
  • the shielding plate 21 has a pair of shielding plate pieces 21a and 21b.
  • the pair of shielding plate pieces 21a and 21b are arranged along the y direction.
  • the ends of the pair of shielding plate pieces 21a and 21b facing the other in the y direction protrude toward the other side, and the positions of the apexes in the x direction are convex so as to coincide with the positions of the optical axis C in the x direction. ing.
  • the distance L in the y direction between the pair of shielding plate pieces 21a and 21b is increased as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the facing area between the target 20 and the Fresnel lens surface 12 is increased as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the shielding board piece 21a, 21b it is not necessary to make the edge which faces the other in each y direction protrude in the convex shape toward the other side. That is, only the shielding plate piece 21a may be projected, and the shielding plate piece 21b may be flat, or conversely, only the shielding plate piece 21b may be projected.
  • the Fresnel lens sheet 1 with the reflection suppressing film is manufactured such that the thickness of the reflection suppressing film 11 increases as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases in the long side direction of the Fresnel lens sheet. Can do.
  • FIGS. 1, 2 and 11 are referred to in common with the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 13 is a schematic enlarged cross-sectional view of the IV portion of FIG. 1 in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a schematic enlarged cross-sectional view of a portion V in FIG. 1 in the second embodiment.
  • the antireflection film 11 may be constituted by, for example, a single low refractive index film, or a laminated film in which high refractive index films and low refractive index films are alternately laminated. It may be constituted by.
  • the number of laminated films is not particularly limited, but may be, for example, 2 to 10 layers. However, from the viewpoint of ease of manufacture, it is preferable that the number of laminated films is small.
  • Each film constituting the laminated film is preferably an inorganic film rather than an organic film. This is because the weather resistance and scratch resistance can be further improved.
  • an oxide film is particularly preferable. This is because the formation cost can be kept low.
  • the high refractive index film can be formed of, for example, niobium oxide, titanium oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, or the like.
  • the low refractive index film can be formed of, for example, silicon oxide.
  • the thickness of the reflection suppressing film 11 is not particularly limited. The thickness of the reflection suppressing film 11 can be set to, for example, about 20 to 200 nm.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the target 20 and the Fresnel lens sheet 10, and actually hidden portions are drawn with solid lines.
  • the Fresnel lens sheet 1 with the antireflection film is manufactured by forming the antireflection film 11 using a sputtering method.
  • a target 20 for forming the antireflection film 11 is prepared.
  • the target 20 may be a compound target such as an oxide target or a metal target.
  • the target 20 has an elongated shape.
  • the target 20 has a cylindrical shape.
  • the target 20 rotates at a constant speed.
  • the dimension along the long side direction of the target 20 is larger than the dimension along the long side direction of the Fresnel lens sheet 10.
  • the dimension along the short side direction of the target 20 is smaller than the dimension along the short side direction of the Fresnel lens sheet 10.
  • the target 20 is arranged such that the long side direction is along the x direction.
  • a cylindrical target is used here, a target having another shape such as a rectangular surface may be used.
  • Sputtering is performed in front of the target 20 while moving the Fresnel lens sheet 10 along the y direction perpendicular to the x direction with the long side direction of the Fresnel lens sheet 10 facing the x direction (sputtering). Process). Thereby, the antireflection film 11 is formed.
  • the above-described sputtering step is performed by placing a shielding plate 21 between the target 20 and the Fresnel lens surface 12. Specifically, in the x direction, the shielding plate is disposed between the target 20 and the Fresnel lens sheet 10 so that the facing area between the target 20 and the Fresnel lens surface 12 increases as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the sputtering step is performed in a state where 21 is arranged.
  • the shielding plate 21 has a pair of shielding plate pieces 21a and 21b.
  • the pair of shielding plate pieces 21a and 21b are arranged along the y direction.
  • the ends of the pair of shielding plate pieces 21a and 21b facing the other in the y direction protrude toward the other side, and the positions of the apexes in the x direction are convex so as to coincide with the positions of the optical axis C in the x direction. ing.
  • the distance L in the y direction between the pair of shielding plate pieces 21a and 21b is increased as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the facing area between the target 20 and the Fresnel lens surface 12 is increased as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the size (inclination angle) of the angle formed with the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 is 90 ° in the portion through which the optical axis C passes, and increases as the distance from the optical axis C increases. It has become.
  • a thick antireflection film is formed on the central portion of the Fresnel lens surface with a small inclination angle, while the inclination angle is large.
  • the antireflection film is thinly formed. For this reason, the reflection in the peripheral part of a Fresnel lens surface cannot fully be suppressed, for example, when it uses for a display apparatus, generation
  • the target 20 and the Fresnel lens are arranged such that the facing area between the target 20 and the Fresnel lens surface 12 increases in the x direction as the distance from the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 increases.
  • the said sputtering process is performed in the state which has arrange
  • the amount of spattered particles scattered to the peripheral portion of the optical axis C of the Fresnel lens surface 12 is small, and the amount of sputtered particles increases as the distance from the optical axis C increases in the long side direction.
  • the scattered amount of sputtered particles can be increased in the portion where sputtered particles are difficult to deposit. Accordingly, it is possible to suppress the reflection suppressing film 11 from becoming too thin in the peripheral portion of the Fresnel lens surface 12 away from the optical axis C. That is, it becomes possible to reduce the difference between the thickness t1 (see FIG. 14) of the central portion, the thickness t13 of the peripheral portion (see FIG. 12), and the thickness t12 (see FIG. 13) of the intermediate portion. . As a result, it is possible to manufacture the Fresnel lens sheet 1 with a reflection suppressing film having a low reflectance not only in the central portion of the Fresnel lens surface 12 but also in the peripheral portion. In addition, by using the Fresnel lens sheet with a reflection suppressing film 1 manufactured according to the present embodiment, it is possible to realize a display device having an excellent display quality in which a ghost hardly occurs even in the peripheral portion of the screen.
  • the relationship between the thicknesses t1 to t3 can be controlled by adjusting the shape of the shielding plate 21. Note that it is not always necessary that both end sides of the shielding plate pieces 21a and 21b protrude toward the other party. That is, only one of the shielding plate pieces 21a and 21b may have a protruding shape, and the other may have a flat shape.
  • the material of the shielding plate 21 may be any material as long as it has heat resistance that does not deform due to temperature rise during film formation.
  • the shielding plate 21 can be formed of a metal such as SUS or an alloy.

Abstract

　フレネルレンズシートと、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備える反射抑制膜付きフレネルレンズシートであって、周辺部における反射率を低くし得、かつ、製造が容易な反射抑制膜付きフレネルレンズシートを提供する。　反射抑制膜付きフレネルレンズシート１は、フレネルレンズ面１２を有するフレネルレンズシート１０と、フレネルレンズ面１２の上に形成された反射抑制膜１１とを備えている。反射抑制膜１１は、高屈折率膜１１ａと、低屈折率膜１１ｂとからなる。高屈折率膜１１ａは、フレネルレンズ面１２の上に形成されている。高屈折率膜１１ａは、フレネルレンズシート１０よりも高い屈折率を有する。低屈折率膜１１ｂは、高屈折率膜１１ａの上に形成されている。低屈折率膜１１ｂは、高屈折率膜１１ａよりも低い屈折率を有する。

Description

反射抑制膜付きフレネルレンズシート及びその製造方法
　本発明は、反射抑制膜付きフレネルレンズシート及びその製造方法に関する。特に、本発明は、スパッタリング法により反射抑制膜を形成する、矩形状の反射抑制膜付きフレネルレンズシート及びその製造方法に関する。
　従来、例えば、液晶表示装置などの光学装置において光の集光や拡散に用いられるレンズとして、フレネルレンズ面を有するフレネルレンズシートが用いられている。このフレネルレンズシートは、シートの厚みが薄いにも関わらず、大きな光学的パワーを有する。このため、フレネルレンズシートを用いることにより、光学装置の高機能化と小型化とを図ることが可能となる。
　ところで、フレネルレンズシートに対しても、他の光学素子と同様に、透過率が高いことが求められている。このため、例えば、下記の特許文献１などにおいて、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面に反射防止膜を設けることが提案されている。
　具体的には、下記の特許文献１には、フッ化マグネシウム膜を反射防止膜としてフレネルレンズ面の上に形成すること、二酸化ケイ素膜、酸化ジルコニウム膜及び二酸化ケイ素膜がこの順番で積層されてなる３層の積層体からなる反射防止膜をフレネルレンズ面の上に形成することが記載されている。
特開平５－３４１３８５号公報
　しかしながら、光学干渉を用いた反射防止膜をフレネルレンズ表面に形成した場合、フレネルレンズ周辺部のレンズ形状の凹凸が大きな表面に均一に反射防止の設計膜厚を形成することは非常に困難である。
　フレネルレンズ面の上に、低屈折率材料を用いた１層構造の反射防止膜が形成されたフレネルレンズでは、フレネルレンズ周辺部において比較的膜厚のばらつきが生じても若干の反射防止の効果は得られるが、選択的な単波長の光の反射を十分に抑制することが困難であるという問題がある。
　また、フレネルレンズ面の上に、スパッタリング法により反射防止膜を形成した場合、フレネルレンズ面全体において光反射率を十分に低くすることが困難であるという問題もある。
　一方、３層以上の多層構造の反射防止膜が形成されたフレネルレンズでは、周辺部分においても反射を効果的に抑制することができる。しかしながら、反射防止膜の膜厚に製造ばらつきが生じた場合、反射特性が大きく変化してしまう。従って、シビアな反射防止膜の成膜条件が要求され、製造が困難であるという問題がある。
　本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、その第１の目的は、矩形状のフレネルレンズシートと、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面の上に形成された単波長光反射抑制膜とを備える反射抑制膜付きフレネルレンズシートであって、周辺部における反射率を低くし得、かつ、製造が容易な反射抑制膜付きフレネルレンズシートを提供することにある。
　本発明の第２の目的は、矩形状の反射抑制膜付きフレネルレンズシートをスパッタリング法を用いて製造する方法であって、フレネルレンズ面全体において光反射率が低い反射抑制膜付きフレネルレンズシートを製造し得る方法を提供することにある。
　本発明に係る反射抑制膜付きフレネルレンズシートは、フレネルレンズ面を有するフレネルレンズシートと、フレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備えている。反射抑制膜は、高屈折率膜と、低屈折率膜とからなる。高屈折率膜は、フレネルレンズ面の上に形成されている。高屈折率膜は、フレネルレンズシートよりも高い屈折率を有する。低屈折率膜は、高屈折率膜の上に形成されている。低屈折率膜は、高屈折率膜よりも低い屈折率を有する。
　フレネルレンズシートの波長４０５ｎｍにおける屈折率は、１．４０～１．７０の範囲内であることが好ましく、１．５０～１．６０の範囲内であることがより好ましい。高屈折率膜の波長４０５ｎｍにおける屈折率は、２．１０～２．８０の範囲内であることが好ましく、２．２０～２．４０の範囲内であることがより好ましい。低屈折率膜の波長４０５ｎｍにおける屈折率は、１．３５～１．７０の範囲内であることが好ましく、１．３５～１．６０の範囲内であることがより好ましい。
　反射抑止膜は、上記所望の性能を有するならば、どのような成分よりなるものでもよいが、有機物と比較して、耐傷性、耐候性及び耐熱性の高い無機化合物成分、特に無機酸化物よりなることが好ましい。
　高屈折率膜は、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステンまたは酸化タンタルからなることが好ましい。
　低屈折率膜は、酸化ケイ素からなることが好ましい。
　高屈折率膜の厚みは、５ｎｍ～５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、８ｎｍ～４０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１６ｎｍ～３７ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。低屈折率膜の厚みは、７０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内であることが好ましく、１４０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１５０ｎｍ～１７０ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
　高屈折率膜の厚みと低屈折率膜の厚みとの比（高屈折率膜の厚み：低屈折率膜の厚み）は、１：３～１：２５の範囲内にあることが好ましく、１：４～１：１７の範囲内にあることがより好ましい。
　反射抑制膜の厚みは、フレネルレンズ面の光軸から離れるに従って厚くなっていることが好ましく、光軸からフレネルレンズシートの長辺方向に離れるに従って厚くなっていることがより好ましい。
　本発明に係る反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法は、フレネルレンズ面を有する矩形状のフレネルレンズシートと、フレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備える反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法に関する。本発明に係る反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法は、スパッタリング工程を備える。スパッタリング工程は、反射抑制膜を形成するためのターゲットの前方を、フレネルレンズシートの長辺方向が第１の方向を向いた状態で、第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って移動させながらスパッタリングを行うことにより反射抑制膜を形成する工程である。本発明に係る反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法では、第１の方向において、フレネルレンズ面の光軸から離れるに従ってターゲットとフレネルレンズ面との対向面積が広くなるように、ターゲットとフレネルレンズシートとの間に遮蔽板を配置した状態でスパッタリング工程を行う。
　本発明に係る反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法では、遮蔽板として、第２の方向に沿って配列された一対の遮蔽板片を有し、一対の遮蔽板片の間の第２の方向における間隔が、第１の方向においてフレネルレンズ面の光軸から離れるに従って長くなる遮蔽板を用いることが好ましい。
　本発明によれば、フレネルレンズシートと、フレネルレンズシートのフレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備える反射抑制膜付きフレネルレンズシートであって、周辺部における反射率を低くし得、かつ、製造が容易な反射抑制膜付きフレネルレンズシートを提供することができる。
　また、本発明によれば、矩形状の反射抑制膜付きフレネルレンズシートをスパッタリング法を用いて製造する方法であって、フレネルレンズ面全体において光反射率が低い反射抑制膜付きフレネルレンズシートを製造し得る方法を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシートの略図的平面図である。 図２は、本発明の一実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシートの一部分の略図的斜視図である。 図３は、図１のＩＩＩ部分の略図的拡大断面図である。 図４は、図１のＩＶ部分の略図的拡大断面図である。 図５は、図１のＶ部分の略図的拡大断面図である。 図６は、反射抑制膜が２層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。 図７は、反射抑制膜が１層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。 図８は、反射抑制膜が４層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。 図９は、反射抑制膜が６層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。 図１０は、図１の領域Ａにおける高屈折率膜１１ａの膜厚及び低屈折率膜１１ｂの膜厚と、フレネルレンズ面の反射率との関係を表すグラフである。 図１１は、本発明の一実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法を説明するための模式的平面図である。 図１２は、第２の実施形態における図１のＩＩＩ部分の略図的拡大断面図である。 図１３は、第２の実施形態における図１のＩＶ部分の略図的拡大断面図である。 図１４は、第２の実施形態における図１のＶ部分の略図的拡大断面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は、単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
　(第１の実施形態)
　図１は、本実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシートの略図的平面図である。図２は、本実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシートの一部分の略図的斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ部分の略図的拡大断面図である。図４は、図１のＩＶ部分の略図的拡大断面図である。図５は、図１のＶ部分の略図的拡大断面図である。なお、図２では、描画の便宜上、反射抑制膜の描画を省略している。
　反射抑制膜付きフレネルレンズシート１は、矩形状のフレネルレンズシート１０を備えている。フレネルレンズシート１０は、互いに対向している一対の光入出面１０ａ、１０ｂを備えている。光入出面１０ｂは、平面状に形成されている。一方、光入出面１０ａは、フレネルレンズ面１２により構成されている。光軸Ｃ上には、光源２２が配置される。フレネルレンズ面１２の光軸Ｃとのなす角の大きさは、光軸Ｃが通過する部分においては、９０°であり、光軸Ｃから離れるに従って大きくなっている。
　フレネルレンズシート１０の波長４０５ｎｍにおける屈折率は、１．４０～１．７０の範囲内であることが好ましく、１．５０～１．６０の範囲内であることがより好ましい。
　フレネルレンズシート１０の材質は特に限定されない。フレネルレンズシート１０は、例えば、樹脂やガラスにより形成することができる。
　フレネルレンズ面１２の上には、反射抑制膜１１が形成されている。反射抑制膜１１は、高屈折率膜１１ａと、低屈折率膜１１ｂとの積層体からなる。
　高屈折率膜１１ａは、フレネルレンズ面１２の上に形成されている。高屈折率膜１１ａは、フレネルレンズシート１０よりも高い屈折率を有する。高屈折率膜１１ａは、フレネルレンズシート１０よりも０．５以上高い屈折率を有することが好ましく、０．７以上高い屈折率を有することがより好ましい。具体的には、高屈折率膜１１ａの波長４０５ｎｍにおける屈折率は、２．１０～２．８０の範囲内であることが好ましく、２．２０～２．４０の範囲内であることがより好ましい。
　高屈折率膜１１ａの厚みは、５ｎｍ～５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、８ｎｍ～４０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１６ｎｍ～３７ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
　高屈折率膜１１ａの材質は、特に限定されない。高屈折率膜１１ａは、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステンまたは酸化タンタルにより形成することができる。
　低屈折率膜１１ｂは、高屈折率膜１１ａの上に形成されている。低屈折率膜１１ｂは、高屈折率膜１１ａよりも低い屈折率を有する。低屈折率膜１１ｂは、高屈折率膜１１ａよりも０．６以上低い屈折率を有することが好ましく、０．７以上低い屈折率を有することがより好ましい。具体的には、低屈折率膜１１ｂの波長４０５ｎｍにおける屈折率は、１．３５～１．７０の範囲内であることが好ましく、１．３５～１．６０の範囲内であることがより好ましい。
　低屈折率膜１１ｂの厚みは、７０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内であることが好ましく、１４０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１５０ｎｍ～１７０ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
　低屈折率膜１１ｂの材質は、特に限定されない。低屈折率膜１１ｂは、例えば、酸化ケイ素により形成することができる。
　本実施形態では、反射抑制膜１１の厚みは、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃからフレネルレンズシートの長辺方向に離れるに従って厚くなっている。
　具体的には、反射抑制膜１１の光軸Ｃ近傍部分に位置する部分の光軸Ｃ方向の厚みｔ１（図５を参照）が最も小さく、反射抑制膜１１のフレネルレンズ面１２の周縁部に位置する部分の光軸Ｃ方向の厚みｔ３（図３を参照）が最も大きく、それらの中間部の光軸Ｃ方向の厚みｔ２（図４を参照）は、ｔ１とｔ３との間となっている。
　なお、本実施形態では、高屈折率膜１１ａの厚みと低屈折率膜１１ｂの厚みの比は、反射抑制膜１１においてほぼ均一である。
　図６は、反射抑制膜が２層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。具体的には、図６に示すグラフは、反射抑制層が、フレネルレンズ面側から、Ｎｂ２Ｏ５膜及びＳｉＯ２膜の２層の積層体（但し、Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み＝１．０：７．０）である場合のグラフである。図６において斜線ハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１０％以下となる領域を表している。またクロスハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１５％以上となる領域を表している。なお、図６の横軸は、光軸からのフレネルレンズシートの長辺方向の距離を表している。図６の縦軸は、光軸位置で反射率が最小になるように光軸位置での最適な膜厚を１とした場合に、この膜厚に対する比率を表している。なお、等高線で示される反射率は、光軸Ｃからフレネルレンズシートにおける短辺方向の反射率の平均値である。
　図７は、反射抑制膜が１層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。具体的には、図７に示すグラフは、反射抑制層が、ＳｉＯ２膜単体により構成されている場合のグラフである。図７において斜線ハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１０％以下となる領域を表している。なお、図７の横軸は、光軸からのフレネルレンズシートの長辺方向の距離を表している。図７の縦軸は、反射率が最小になるように光軸位置での最適な膜厚を１とした場合に、この膜厚に対する比率を表している。なお、等高線で示される反射率は、光軸Ｃからフレネルレンズシートにおける短辺方向の反射率の平均値である。
　図８は、反射抑制膜が４層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。具体的には、図８に示すグラフは、反射抑制層が、Ｎｂ２Ｏ５膜、ＳｉＯ２膜、Ｎｂ２Ｏ５膜及びＳｉＯ２膜の４層の積層体（但し、Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み：Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み＝１．０：０．７：２．５：３．５）である場合のグラフである。図８において斜線ハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１０％以下となる領域を表している。なお、図８の横軸は、光軸からのフレネルレンズシートの長辺方向の距離を表している。図８の縦軸は、反射率が最小になるように光軸位置での最適な膜厚を１とした場合に、この膜厚に対する比率を表している。なお、等高線で示される反射率は、光軸Ｃからフレネルレンズシートにおける短辺方向の反射率の平均値である。またクロスハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１５％以上となる領域を表している。
　図９は、反射抑制膜が６層構造である場合の反射抑制膜の膜厚比と反射率との関係を表すグラフである。具体的には、図９に示すグラフは、反射抑制層が、Ｎｂ２Ｏ５膜、ＳｉＯ２膜、Ｎｂ２Ｏ５膜、ＳｉＯ２膜、Ｎｂ２Ｏ５膜及びＳｉＯ２膜の６層の積層体（但し、Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み：Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み：Ｎｂ２Ｏ５膜の厚み：ＳｉＯ２膜の厚み＝１．０：１．１：０．９：０．６：７６．８：７６．３）である場合のグラフである。図９において斜線ハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１０％以下となる領域を表している。なお、図９の横軸は、光軸からのフレネルレンズシートの長辺方向の距離を表している。図９の縦軸は、反射率が最小になるように光軸位置での最適な膜厚を１とした場合に、この膜厚に対する比率を表している。なお、等高線で示される反射率は、光軸Ｃからフレネルレンズシートにおける短辺方向の反射率の平均値である。またクロスハッチングを附している領域は、フレネルレンズ面における光源からの波長４０５ｎｍの光の反射率が１５％以上となる領域を表している。
　反射抑制膜の成膜コストを低く抑える観点からは、反射抑制膜を構成する膜の数が少ないことが好ましい。このため、この観点からは、反射抑制膜を単層にすることが考えられる。
　しかしながら、図７に示すように、単層の反射抑制膜では、光軸付近における反射率を低減できるものの、反射抑制膜の膜厚比を変化させても光軸から離れた位置における反射率は、１０％を超えてしまい、低くすることができない。よって、フレネルレンズ面全体において反射率を低減することはできない。
　それに対して、反射抑制膜が複数の膜の積層体により構成されている場合は、図６、図８及び図９に示すように、反射抑制膜の膜厚比を変化させることによって光軸から離れた位置における反射率も１０％以下に低くし得る。
　しかしながら、図６と比較すると図８及び図９に示すように、反射抑制膜を構成する膜の数が増えると、反射抑制膜の膜厚に対する反射率の感度が高くなる傾向にある。すなわち、反射抑制膜の膜厚が好適な膜厚から変化したときの反射率の変化量は、反射抑制膜を構成する膜の数が増えるに従って大きくなる。従って、反射抑制膜の設計自由度が低くなる。また、反射抑制膜の製造条件の許容幅が狭くなる。その結果、反射抑制膜の形成が困難となる。
　ここで、本実施形態のように、反射抑制膜１１を高屈折率膜１１ａと低屈折率膜１１ｂとの２層の積層体からなるものとした場合は、図６に示すように、光軸Ｃから離れた部分においては、反射抑制膜１１の膜厚変化に対する反射率の感度が高いものの、光軸付近においては、反射抑制膜１１の膜厚変化に対する反射率の感度が低い。このため、反射抑制膜１１の光軸Ｃから離れた部分の膜厚が好適な膜厚となるような反射抑制膜１１の成膜条件にさえしておけば、反射抑制膜１１の光軸Ｃ付近においては、膜厚の製造ばらつきが生じた場合であっても低い反射率を実現することができる。従って、本実施形態のように反射抑制膜１１を高屈折率膜１１ａと低屈折率膜１１ｂとの積層体からなるものとすることにより、反射抑制膜付きフレネルレンズシート１の製造が容易となる。また、反射抑制膜付きフレネルレンズシート１の設計自由度が高くなる。
　それに対して、反射抑制膜が３層以上の積層体からなる場合は、反射抑制膜の光軸から離れた部分の膜厚と、光軸付近の部分の膜厚とのそれぞれが狭い好適範囲に収まるように反射抑制膜の成膜条件を設定しなければならない。また、反射抑制膜の成膜条件がばらついた場合に、反射抑制膜の一部における反射率が高くなってしまいやすい。このため、反射抑制膜の設計自由度が低くなるばかりか、反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造が困難となる。
　なお、図６に示す線ｒは、反射率が最低となる反射抑制膜１１の厚みを表すグラフである。この線ｒから分かるように、反射率が最低となる反射抑制膜１１の厚みは、光軸Ｃから離れるに従って大きくなることが分かる。このことから、反射抑制膜１１の厚みがフレネルレンズ面１２の光軸Ｃからフレネルレンズシートの長辺方向の離れるに従って厚くなっていることが好ましいことが分かる。
　図１０は、図１の破線で囲った矩形状の領域Ａにおける高屈折率膜１１ａの膜厚及び低屈折率膜１１ｂの膜厚と、フレネルレンズ面の反射率との関係を表すグラフである。なお、図１０に示すグラフは、高屈折率膜１１ａがＮｂ２Ｏ５膜からなり、低屈折率膜１１ｂがＳｉＯ２膜からなる場合のグラフである。
　図１０に示すように、高屈折率膜１１ａの厚みを８ｎｍ～４０ｎｍの範囲内とすると共に、低屈折率膜１１ｂの厚みを１３０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内とすることにより、フレネルレンズ面１２の周辺部においても反射率をより低くすることができる。高屈折率膜１１ａの厚みを１６ｎｍ～３７ｎｍの範囲内とすると共に、低屈折率膜１１ｂの厚みを１４０ｎｍ～１７０ｎｍの範囲内とすることにより、フレネルレンズ面１２の周辺部においても反射率をさらに低くすることができる。
　このことから、高屈折率膜１１ａの厚みと低屈折率膜１１ｂの厚みとの比（高屈折率膜１１ａの厚み：低屈折率膜１１ｂの厚み）は、１：３．３～１：２３．８の範囲内であることが好ましく、１：３．８～１：１０．６の範囲内であることがさらに好ましいことが分かる。
　次に、本実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシート１の製造方法について、図１１を主として参照しながら説明する。
　本実施形態では、反射抑制膜１１をスパッタリング法を用いて形成することにより反射抑制膜付きフレネルレンズシート１を製造する。具体的には、まず、反射抑制膜１１を形成するためのターゲット２０を用意する。本実施形態では、ターゲット２０は、細長形状を有する。具体的には、ターゲット２０は、定速度で回転動作する円柱形状である。ターゲット２０の長辺方向に沿った寸法は、フレネルレンズシート１０の長辺方向に沿った寸法よりも大きい。ターゲット２０の短辺方向に沿った寸法は、フレネルレンズシート１０の短辺方向に沿った寸法よりも小さい。ターゲット２０は、長辺方向がｘ方向に沿うように配置されている。なお、ここでは円柱状のターゲットを用いたが、矩形面状などの他の形状のターゲットを用いてもよい。
　このターゲット２０の前方を、フレネルレンズシート１０の長辺方向が、ｘ方向を向いた状態で、ｘ方向に対して垂直なｙ方向に沿ってフレネルレンズシート１０を移動させながらスパッタリングを行う（スパッタリング工程）。これにより、反射抑制膜１１を形成する。
　本実施形態では、ターゲット２０とフレネルレンズ面１２との間に遮蔽板２１を配置して上記スパッタリング工程を行う。具体的には、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従ってターゲット２０とフレネルレンズ面１２との対向面積が広くなるように、ターゲット２０とフレネルレンズシート１０との間に遮蔽板２１を配置した状態で上記スパッタリング工程を行う。
　より具体的には、遮蔽板２１は、一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂを有する。一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂは、ｙ方向に沿って配列されている。一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂのそれぞれのｙ方向において他方と向かい合う端辺は、他方側に向かって突出し、頂点のｘ方向における位置が光軸Ｃのｘ方向における位置と一致する凸状とされている。これにより、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従って一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂ間のｙ方向における間隔Ｌが長くされている。その結果、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従ってターゲット２０とフレネルレンズ面１２との対向面積が広くされている。
　なお、遮蔽板片２１ａ、２１ｂについては、それぞれのｙ方向において他方と向かい合う端辺が、いずれも他方側に向かって凸状に突出した形状としなくてよい。すなわち、遮蔽板片２１ａのみを突出した形状とし、遮蔽板片２１ｂは、平坦な形状としてもよく、逆に遮蔽板片２１ｂのみを突出した形状としてもよい。
　以上のようにすることにより、反射抑制膜１１の厚みがフレネルレンズ面１２の光軸Ｃからフレネルレンズシートの長辺方向に離れるに従って厚くなっている反射抑制膜付きフレネルレンズシート１を製造することができる。
　(第２の実施形態)
　第２の実施形態において、図１、図２及び図１１を第１の実施形態と共通に参照する。図１２は、第２の実施形態における図１のＩＩＩ部分の略図的拡大断面図である。図１３は、第２の実施形態における図１のＩＶ部分の略図的拡大断面図である。図１４は、第２の実施形態における図１のＶ部分の略図的拡大断面図である。
　第２の実施形態においては、反射抑制膜１１は、例えば、１層の低屈折率膜により構成されていてもよいし、高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に積層された積層膜により構成されていてもよい。積層膜の膜数は、特に限定されないが、例えば、２層～１０層とすることができる。ただし、製造容易性の観点からは、積層膜の膜数は少ない方が好ましい。積層膜を構成する各膜は、有機物膜であるよりも無機物膜である方が好ましい。耐候性、耐傷性をさらに向上できるためである。無機物膜の中でも、特に酸化物膜が好ましい。形成コストを低く抑えることができるためである。高屈折率膜は、例えば、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タンタル、酸化タングステンなどにより形成することができる。低屈折率膜は、例えば、酸化ケイ素などにより形成することができる。反射抑制膜１１の厚みも特に限定されない。反射抑制膜１１の厚みは、例えば、２０～２００ｎｍ程度とすることができる。 
　次に、本実施形態における反射抑制膜付きフレネルレンズシート１の製造方法について、図１１を主として参照しながら説明する。なお、図１１はターゲット２０とフレネルレンズシート１０との位置関係を説明するための模式図であって、実際には隠れている部分も実線で描画している。
　本実施形態では、反射抑制膜１１をスパッタリング法を用いて形成することにより反射抑制膜付きフレネルレンズシート１を製造する。具体的には、まず、反射抑制膜１１を形成するためのターゲット２０を用意する。ターゲット２０は、酸化物ターゲットなどの化合物ターゲットであっても、金属ターゲットであってもよい。本実施形態では、ターゲット２０は、細長形状を有する。具体的には、ターゲット２０は円柱形状である。ターゲット２０は一定速度で回転する。ターゲット２０の長辺方向に沿った寸法は、フレネルレンズシート１０の長辺方向に沿った寸法よりも大きい。ターゲット２０の短辺方向に沿った寸法は、フレネルレンズシート１０の短辺方向に沿った寸法よりも小さい。ターゲット２０は、長辺方向がｘ方向に沿うように配置されている。なお、ここでは円柱状のターゲットを用いたが、矩形面状などの他の形状のターゲットを用いてもよい。
　このターゲット２０の前方を、フレネルレンズシート１０の長辺方向が、ｘ方向を向いた状態で、ｘ方向に対して垂直なｙ方向に沿ってフレネルレンズシート１０を移動させながらスパッタリングを行う（スパッタリング工程）。これにより、反射抑制膜１１を形成する。
　本実施形態では、ターゲット２０とフレネルレンズ面１２との間に遮蔽板２１を配置して上記スパッタリング工程を行う。具体的には、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従ってターゲット２０とフレネルレンズ面１２との対向面積が広くなるように、ターゲット２０とフレネルレンズシート１０との間に遮蔽板２１を配置した状態で上記スパッタリング工程を行う。
　より具体的には、遮蔽板２１は、一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂを有する。一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂは、ｙ方向に沿って配列されている。一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂのそれぞれのｙ方向において他方と向かい合う端辺は、他方側に向かって突出し、頂点のｘ方向における位置が光軸Ｃのｘ方向における位置と一致する凸状とされている。これにより、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従って一対の遮蔽板片２１ａ、２１ｂ間のｙ方向における間隔Ｌが長くされている。その結果、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従ってターゲット２０とフレネルレンズ面１２との対向面積が広くされている。
　ところで、上述のように、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃとのなす角の大きさ（傾斜角）は、光軸Ｃが通過する部分においては、９０°であり、光軸Ｃから離れるに従って大きくなっている。このため、例えば、本実施形態とは異なり、遮蔽板２１を用いない場合は、傾斜角の小さなフレネルレンズ面の中央部の上には、反射抑制膜が厚く形成される一方、傾斜角の大きなフレネルレンズ面の周辺部の上には、反射抑制膜が薄く形成されることとなる。このため、フレネルレンズ面の周辺部における反射を十分に抑制できず、例えば、表示装置に用いた場合は、ゴーストの発生を十分に抑制することができない。
　それに対して本実施形態では、上述のように、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れるに従ってターゲット２０とフレネルレンズ面１２との対向面積が広くなるように、ターゲット２０とフレネルレンズシート１０との間に遮蔽板２１を配置した状態で上記スパッタリング工程を行う。このため、ｘ方向において、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃの周辺部分へのスパッタ粒子の飛散量が少なく、スパッタ粒子の飛散量が、光軸Ｃから長辺方向に離れるに従って増大する。よって、スパッタ粒子が堆積しにくい部分ほどスパッタ粒子の飛散量を多くできる。従って、フレネルレンズ面１２の光軸Ｃから離れた周辺部において反射抑制膜１１が薄くなり過ぎることを抑制することができる。すなわち、中央部の厚みｔ１（図１４を参照）と、周辺部の厚みｔ１３（図１２を参照）と、中間部の厚みｔ１２（図１３を参照）との差を小さくすることが可能となる。その結果、フレネルレンズ面１２の中央部のみならず、周辺部においても反射率が低い反射抑制膜付きフレネルレンズシート１を製造することができる。また、本実施形態により製造された反射抑制膜付きフレネルレンズシート１を用いることにより、画面周辺部においてもゴーストが発生し難い優れた表示品位を有する表示装置を実現することができる。
　また、遮蔽板２１の形状を調節することによって、厚みｔ１～ｔ３の関係を制御することもできる。なお、遮蔽板片２１ａ、２１ｂの両方の端辺が相手方に向かって突出している必要は必ずしもない。すなわち、遮蔽板片２１ａ、２１ｂの一方のみを突出した形状とし、他方を平坦な形状としてもよい。
　遮蔽板２１の材質は、成膜時の温度上昇により変形したりすることのない耐熱性をもつものであればよい。具体的には、遮蔽板２１は、ＳＵＳ等の金属や合金により形成することができる。
　１…反射抑制膜付きフレネルレンズシート
　１０…フレネルレンズシート
　１０ａ、１０ｂ…光入出面
　１１…反射抑制膜
　１１ａ…高屈折率膜
　１１ｂ…低屈折率膜
　１２…フレネルレンズ面
　２０…ターゲット
　２１…遮蔽板
　２１ａ、２１ｂ…遮蔽板片
　２２…光源
　Ｃ…光軸

Claims (8)

  1. 　フレネルレンズ面を有するフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備え、
    　前記反射抑制膜は、前記フレネルレンズ面の上に形成されており、前記フレネルレンズシートよりも高い屈折率を有する高屈折率膜と、前記高屈折率膜の上に形成されており、前記高屈折率膜よりも低い屈折率を有する低屈折率膜とからなる、反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  2. 　前記フレネルレンズシートの波長４０５ｎｍにおける屈折率が１．４０～１．７０の範囲内であり、
    　前記高屈折率膜の波長４０５ｎｍにおける屈折率が２．１０～２．８０の範囲内であり、
    　前記低屈折率膜の波長４０５ｎｍにおける屈折率が１．３５～１．７０の範囲内である、請求項１に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  3. 　前記高屈折率膜が、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化タングステンまたは酸化タンタルからなり、前記低屈折率膜が、酸化ケイ素からなる、請求項１または２に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  4. 　前記高屈折率膜の厚みが８ｎｍ～４０ｎｍの範囲内であり、前記低屈折率膜の厚みが１３０ｎｍ～１９０ｎｍの範囲内である、請求項１～３のいずれか一項に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  5. 　前記高屈折率膜の厚みと前記低屈折率膜の厚みとの比（前記高屈折率膜の厚み：前記低屈折率膜の厚み）が１：３．３～１：２３．８の範囲内にある、請求項１～４のいずれか一項に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  6. 　前記反射抑制膜の厚みは、前記フレネルレンズ面の光軸から離れるに従って厚くなる、請求項１～５のいずれか一項に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシート。
  7. 　フレネルレンズ面を有する矩形状のフレネルレンズシートと、前記フレネルレンズ面の上に形成された反射抑制膜とを備える反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法であって、
    　前記反射抑制膜を形成するためのターゲットの前方を、前記フレネルレンズシートの長辺方向が第１の方向を向いた状態で、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に沿って前記フレネルレンズシートを移動させながらスパッタリングを行うことにより前記反射抑制膜を形成するスパッタリング工程を備え、
    　前記第１の方向において、前記フレネルレンズ面の光軸から離れるに従って前記ターゲットと前記フレネルレンズ面との対向面積が広くなるように、前記ターゲットと前記フレネルレンズシートとの間に遮蔽板を配置した状態で前記スパッタリング工程を行う、反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法。
  8. 　前記遮蔽板として、前記第２の方向に沿って配列された一対の遮蔽板片を有し、前記一対の遮蔽板片の間の前記第２の方向における間隔が、前記第１の方向において前記フレネルレンズ面の光軸から離れるに従って長くなる遮蔽板を用いる、請求項７に記載の反射抑制膜付きフレネルレンズシートの製造方法。
     
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