WO2019044598A1 - 反射防止構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an antireflective structure.
- Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2017-168943, filed September 1, 2017, the content of which is incorporated herein by reference.
- Patent Document 1 For the purpose of preventing reflection of light on the surface of an optical disc such as a CD or DVD, a lens, a protective film, etc., a technique is disclosed for forming an antireflective structure on the surface consisting of a diffraction pattern and fine irregularities. (E.g., Patent Document 1).
- Patent Document 1 as a convexoconcave structure for preventing reflection, there is a diffraction pattern having a step difference of 1.5 ⁇ m or more between the convex portion and the concave portion, and a structure in which the pitch interval of fine convex portions formed on the surface of the diffractive pattern Proposed.
- its antireflection performance is not always sufficient, and a structure having better antireflection performance is required.
- the present invention provides an antireflective structure excellent in antireflective performance.
- Anti-reflection comprising a plurality of bottomed cylindrical light absorption units having a bottom having a substantially circular outer edge and a wall rising along the outer edge, the upper side of the bottom being an opening. It is a structure, Comprising: The conditions of the following ⁇ A>- ⁇ B> are characterized, The anti-reflection structure characterized by the above-mentioned. ⁇ A> The reflection preventing structure is looked down along the height direction of the light absorption unit, and a square area including 200 to 300 light absorption units is arbitrarily set, and each light absorption across two diagonal lines of the square For the unit, the diameter of the smallest circle containing the openings is measured each in 0.05 ⁇ m steps.
- This measurement process is performed on five regions that do not overlap each other, and the average opening diameter (Dave) of the opening determined as an arithmetic mean of all measured diameters satisfies the following formula (1).
- Formula (1) ... 1 ⁇ m ⁇ Dave ⁇ 10 ⁇ m ⁇ B>
- the average opening diameter (Dave), the maximum diameter (Dmax) and the minimum diameter (Dmin) satisfy the following formula (2).
- Formula (2) ...
- each value of the maximum diameter (Dmax) and the minimum diameter (Dmin) of the above-mentioned formula (2) takes the diameter on the horizontal axis for each minimum circle measured in the above ⁇ A>, and each diameter In the aperture diameter distribution chart obtained by taking the number of the minimum circles having on the vertical axis, the maximum value and the minimum value among the diameters having 10% or more of the number of mode values.
- the antireflective structure of the present invention has excellent antireflective performance.
- FIG. 5 is a schematic perspective view of a plurality of light absorption units in the anti-reflection structure 1.
- FIG. It is a figure which illustrates typically the light absorption unit 2 which the anti-reflection structure 1 has.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in which two adjacent light absorption units 2 in the anti-reflection structure 1 are cut along the height direction.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of FIG. 6 showing how light rays L1 and L2 incident on the anti-reflection structure 1 are absorbed or scattered.
- FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a method for producing a mold for producing the antireflective structure 1.
- FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of a method for producing a mold for producing the antireflective structure 1. It is the electron microscope image which looked at an example of the type
- FIG. 6 is an opening diameter distribution diagram of the anti-reflection structure produced in Example 1;
- FIG. 6 is a particle size distribution diagram of the fine particles used in Example 1.
- FIG. 6 is an aperture diameter distribution diagram of the antireflective structure produced in Comparative Example 1.
- FIG. 6 is a particle size distribution diagram of fine particles used in Comparative Example 1.
- FIG. 10 is an opening diameter distribution diagram of the antireflective structure produced in Comparative Example 2.
- FIG. 6 is a particle size distribution diagram of fine particles used in Comparative Example 2.
- the antireflective structure according to the first aspect of the present invention has a bottom portion having a substantially circular outer edge portion, and a wall portion rising along the outer edge portion, and a bottomed cylinder having an opening above the bottom portion.
- An anti-reflection structure comprising a plurality of light absorption units in the form of a circle, and the following conditions ⁇ A> to ⁇ B> are satisfied.
- "upper” means an upper direction perpendicular to the bottom surface of the bottom of the anti-reflection structure, and does not necessarily mean a vertical upper direction.
- the reflection preventing structure is looked down along the height direction of the light absorption unit, and a square area including 200 to 300 light absorption units is arbitrarily set, and each light absorption across two diagonal lines of the square For the unit, the diameter of the smallest circle containing the openings is measured each in 0.05 ⁇ m steps. This measurement process is performed on five regions that do not overlap each other, and the average opening diameter (Dave) of the opening determined as an arithmetic mean of all measured diameters satisfies the following formula (1).
- Formula (1) ... 1 ⁇ m ⁇ Dave ⁇ 10 ⁇ m
- each value of the maximum diameter (Dmax) and the minimum diameter (Dmin) of the above-mentioned formula (2) takes the diameter on the horizontal axis for each minimum circle measured in the above ⁇ A>, and each diameter In the aperture diameter distribution map obtained by taking the number of the minimum circles having on the vertical axis, the maximum value and the minimum value of the diameters having 10% or more of the number of mode values (100%) .
- the lower limit value of the formula (1) is preferably 1.5 ⁇ m, more preferably 2.0 ⁇ m, still more preferably 2.5 ⁇ m; the upper limit value of the formula (1) is preferably 5.5 ⁇ m And 5.0 ⁇ m are more preferable, and 4.5 ⁇ m are more preferable.
- the combination of the lower limit value and the upper limit value is preferably 1.5 to 5.5 ⁇ m, more preferably 2.0 to 5.0 ⁇ m, and still more preferably 2.5 to 4.5 ⁇ m.
- the lower limit coefficient (0.1) in the formula (2) is more preferably 0.15.
- the coefficient (0.5) on the upper limit side in the equation (2) is more preferably 0.45.
- the combination of the lower limit side coefficient and the upper limit side coefficient is preferably 0.1 and 0.45, or 0.15 and 0.5, and more preferably 0.15 and 0.45.
- Each value of the maximum diameter (Dmax) and the minimum diameter (Dmin) of the equation (2) is a diameter having a number of 10% or more with respect to the number (100%) of modes in the aperture diameter distribution chart. Of 20% or more, and more preferably 30% or more, with respect to the number of mode values. Within the above preferred range, the proportion of structures having different aperture diameters increases, and randomness alignment can be obtained more easily.
- the said minimum diameter (Dmin) satisfy
- Dmin ⁇ ⁇ Dave (however, 0.75 ⁇ ⁇ 1.0)
- the antireflective performance is further enhanced.
- the lower limit value of ⁇ in the formula (3) is preferably more than 0.78, and more preferably more than 0.80. That is, 0.78 ⁇ ⁇ 1.0 is preferable, and 0.80 ⁇ ⁇ 1.0 is more preferable.
- the said largest diameter (Dmax) satisfy
- Dmax beta x Dave (however, 1.0 ⁇ beta ⁇ 1.3)
- the antireflective performance is further enhanced.
- the upper limit value of ⁇ in the formula (4) is preferably less than 1.25, and more preferably less than 1.20. That is, 1.0 ⁇ ⁇ 1.25 is preferable, and 1.0 ⁇ ⁇ 1.20 is more preferable.
- the number of the peaks is preferably two or more, more preferably three or more.
- a peak means a top (top).
- a difference between the diameters of the peak having the smallest diameter and the peak having the largest diameter in two or more of the peaks (ie, the horizontal axis value of the peak on the left side among the peaks of 10% or more) 0.3 micrometer or more is preferable, as for the lower limit of difference with the horizontal-axis value of a peak, 0.4 micrometer or more is more preferable, and 0.5 micrometer or more is more preferable.
- the lower limit is 0.3 ⁇ m or more, the arrangement of the openings of the light absorption unit filled in the two-dimensional plane of the antireflective structure will not be too regular, and the arrangement will have appropriate randomness. Domain formation can be more easily prevented.
- 1.5 micrometers or less are preferable and, as for the upper limit of the said difference, 1.0 micrometer or less is more preferable.
- the upper limit value is 1.5 ⁇ m or less, it is easy to sufficiently fill the openings of the light absorption unit and arrange them in a high density on the two-dimensional plane of the antireflective structure, thereby further enhancing the antireflective performance. it can.
- the combination of the lower limit value and the upper limit value of the difference is preferably 0.3 to 1.5 ⁇ m, more preferably 0.4 to 1.0 ⁇ m, and still more preferably 0.5 to 1.0 ⁇ m.
- the aperture diameter distribution map can be created using an electron microscope image obtained by looking down the antireflective structure along the height direction of the light absorption unit.
- An example of an aperture diameter distribution map created by the above method for the antireflective structure according to the present invention is shown in FIGS.
- the opening diameter distribution is prepared by taking the diameter of the minimum circle (corresponding to the opening diameter of the opening) on the horizontal axis in 0.05 ⁇ m steps and the number of the minimum circles having each diameter on the vertical axis. , It is a distribution curve which connected the minimum value of each section smoothly (refer to Drawing 1).
- FIG. 1 shows an example of a histogram, a distribution curve thereof, and a plot of the minimum value of each section. The method of determining the minimum diameter (Dmin) and the maximum diameter (Dmax) from the distribution curve of FIG. 1 will now be described. First, with the vertical axis value of the mode of the distribution curve as 100%, a line (dotted line) is drawn with the horizontal axis raised to the 10% vertical axis value.
- the value (2.65) at the right end of the section (2.60 ⁇ m or more and less than 2.65 ⁇ m) where the intersection point A having the smallest horizontal axis value exists among the intersections of the dotted line and the distribution curve is the minimum diameter (Dmin).
- Dmin minimum diameter
- the reason for adopting the value on the right end is that the openings having a number of 10% or more of the mode value exist in the section (2.65 ⁇ m or more and 2.70 ⁇ m or less) to the right of the section where the intersection point A exists. It is.
- the reason for adopting the value at the left end is that the openings having a number of 10% or more of the mode value exist in the section (2.90 ⁇ m or more and less than 2.95 ⁇ m) in which the intersection point B exists.
- FIGS. 2 to 5 for convenience, the histogram is omitted and only the distribution curve is shown.
- the scale of the horizontal axis is omitted and not shown, and the vertical axis shows the mode of the number converted into 100%.
- FIG. 2 is a monomodal distribution map having one peak P1, which satisfies the above formulas (1) to (4).
- FIG. 3 is a multi-modal distribution diagram having three peaks P1, P2 and P3 of 10% or more of the number of mode values, which satisfy the equations (1) to (4).
- FIG. 4 is a multimodal distribution map having three peaks P2, P3 and P4 of 10% or more and one peak P1 of less than 10% of the number of mode values, and the formula (1) Meet (4).
- the minimum peak P1 is less than 10% and the abscissa value of the peak is smaller than the minimum diameter (Dmin).
- Dmin minimum diameter
- peak P2 is between the minimum diameter (Dmin) and the maximum diameter (Dmax).
- FIG. 6 the schematic diagram which looked at the anti-reflective structure 1 of 1st embodiment of this invention from diagonally upward is shown.
- the anti-reflection structure 1 has a structure in which a large number of light absorption units 2 are closely arranged to be adjacent to each other in a predetermined area of the surface of the resin sheet.
- Each light absorption unit 2 is a cylindrical body having a bottom 2b having a substantially circular outer edge 2a and a wall 2w rising along the outer edge 2a, and the upper part being an opening 2c.
- the outer edge 2a which is the outline of the bottom 2b is substantially circular can approximate its shape to a circle or an ellipse when the outer edge 2a is seen down along the height direction of the light absorption unit 2 ( It is possible to assume a circular or elliptical shape close to the shape).
- the substantially circular shape is a shape having substantially no corners.
- the shape of a space (hereinafter, referred to as an inner space portion) surrounded by the bottom 2b and the wall 2w of the cylindrical light absorption unit 2 can be approximated to a cylinder or a truncated cone.
- the shape that can be approximated to a cylindrical shape or a truncated cone means a shape that can assume a cylindrical shape or a truncated cone close to the shape of the inner space portion.
- the inner hollow portion may be shaped to expand upward or downward.
- the formation of the light absorption unit 2 is easy, and the area of the opening 2c on which light is incident is widened to enhance the anti-reflection performance. Therefore, it is preferable that the inner space be shaped to expand upward.
- the light absorption unit 2 has a wall 2 w rising along the outer edge 2 a. Since the outer edge 2a follows the substantially circular outline of the bottom 2b, when the wall 2w is viewed from above (when looking down on the surface of the resin sheet), the wall 2w traces the bottom 2b so as to trace the outer edge 2a. I am surrounded.
- the wall 2w surrounding the outer edge 2a is preferably continuous along the outer edge 2a. It is not desirable that a part is missing and discontinuous (missing), since it may affect the antireflective performance. In the schematic view of FIG. 6, two missing parts are drawn for the convenience of explanation. In the case where a part of the wall 2 w surrounding the outer edge 2 a is missing and discontinuous, the inner spaces of the two adjacent light absorption units may communicate with each other in that part.
- the height direction of the wall 2w is along the normal direction of the surface of the resin sheet, that is, the height direction of the cylindrical body.
- the lower end of the wall 2 w stands on the bottom 2 b of the light absorption unit 2, and the upper end of the wall 2 w forms an opening 2 c of the light absorption unit 2.
- the inner edge of the upper end of the opening 2c is referred to as an opening edge 2e.
- FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view in which two adjacent light absorption units 2 provided in the anti-reflection structure 1 are cut along the height direction.
- the opening diameter p1 of the opening 2c is the distance across the opening edge 2e
- the average opening diameter (Dave) which is the average value thereof, is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
- the antireflective structure 1 satisfies the conditions of ⁇ A> to ⁇ B> described above.
- the aperture diameter distribution chart of the anti-reflection structure 1 shown in FIG. 6 prepared by the above-described method is shown in FIG. In FIG. 9, one peak is observed at positions of 2.60 ⁇ m, 3.05 ⁇ m, and 3.60 ⁇ m in the horizontal axis.
- the anti-reflection structure 1 has three types of light absorption units 2 whose aperture diameters are approximately 2.60 ⁇ m, 3.05 ⁇ m, and 3.60 ⁇ m.
- the aperture ratio of the antireflective structure 1 is defined as follows. First, it observes with an electron microscope and looks down along the height h1 direction of the light absorption unit 2, and five square regions including 200 to 300 light absorption units 2 are arbitrarily set. The percentage occupied by the total area of the openings 2c of all the light absorption units 2 contained in the above-mentioned area with respect to the total area (100%) of these five areas is defined as the above-mentioned aperture ratio.
- the area of the openings 2 c of the individual light absorption units 2 is determined by visually or image processing the area of the area surrounded by the opening edge 2 e of the individual light absorption units 2.
- the area is determined on the assumption that the opening edge 2e is continuously present also in the missing part.
- the opening ratio is preferably 40 to 85%, more preferably 50 to 85%, and still more preferably 55 to 85%.
- Anti-reflection performance is heightened more as it is more than the lower limit of the above-mentioned range.
- the upper limit value of the above range is preferably as high as possible, but it is impossible to make it 100%, and about 85% can be said to be a practical limit.
- the walls 2 w separating the first light absorption unit 2 A (2) and the second light absorption unit 2 B (2) of the anti-reflection structure 1 are integrated.
- a hollow 2v is formed in a central portion of the upper end (upper surface) of the integrated wall portion 2w at a position that can be recognized as the boundary of each light absorption unit 2.
- the average height (average height) of the multiple light absorption units 2 included in the antireflective structure 1 is preferably 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 7 ⁇ m to 50 ⁇ m, and still more preferable. If the height h1 of the wall portion 2w is 5 ⁇ m or more, regular reflection of incident light can be sufficiently prevented, and the antireflection performance exhibited by the antireflection structure 1 can be further enhanced. In addition, the "anti-reflective performance" in this specification is a meaning including "anti-glare property.” When the height h1 of the wall 2w is 100 ⁇ m or less, the mechanical strength of the antireflective structure 1 is sufficiently maintained.
- the average height of the wall 2w is determined as follows. Cross sections along the height h1 direction of the plurality of light absorption units 2 are cut out at arbitrary positions of the anti-reflection structure 1, observed with an electron microscope, and heights h1 of 200 to 300 wall portions 2w are respectively measured; It is determined as the arithmetic mean of their heights. At this time, the height h1 of each wall 2w can be obtained as follows.
- the bottom 2b surrounded by the wall 2w of the light absorption unit 2 has a high density of a large number of microprotrusions 3 protruding to a position lower than the upper end (height) of the wall 2w along the height direction of the wall 2w It may form a microprojection structure formed in groups of This microprojection structure can also be viewed as a structure in which a large number of recesses are arranged at high density in the bottom portion 2b, focusing on the valleys (recesses).
- the light that has entered the anti-reflection structure 1 enters the inner space from the opening 2c of the light absorption unit 2, and is absorbed by the microprojection structure formed of the microprojections 3 grouped in the bottom 2b.
- the average pitch of the microprotrusions 3 is 10 nm or more and 500 nm or less, the incident light that has reached the bottom 2 b of the light absorption unit 2 can be easily absorbed into the microprotrusion structure, and the antireflection performance exhibited by the antireflective structure 1 is further enhanced.
- the average pitch of the microprotrusions 3 is determined as follows. A cross section along the height direction of the plurality of light absorption units 2 is cut out at an arbitrary position of the antireflective structure 1 and observed with an electron microscope, and 10 light absorption units 2 are arbitrarily selected in the bottom 2 b of each light absorption unit 2 The pitches of the ten microprotrusions 3 and the adjacent microprotrusions 3 (the distance between the apexes of the adjacent microprotrusions 3) are each measured, and are obtained as an arithmetic mean of the pitches.
- the following alternative method may be applied. That is, first, the resin composition is applied and cured on the surface of the antireflective structure 1 on which the light absorption unit 2 is opened, thereby creating a mold to which the shapes of the light absorption unit 2 and the microprotrusions 3 are transferred. .
- a cross section along the height direction of the light absorption unit 2 transferred to the mold is cut out, and for the ten light absorption units 2, arbitrary 10 microprotrusions 3 (transfer) in the bottom 2 b of each light absorption unit 2 transferred
- the pitches of the recessed portions) and the adjacent microprotrusions 3 are respectively measured by an electron microscope, and are obtained as an arithmetic mean of the pitches.
- mold and measuring may be applied as an alternative method at the time of calculating
- the average height h2 is, for example, preferably 0.1 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, and more preferably 0.2 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, in order to ensure that light incident on the anti-reflection structure 1 is absorbed by the microprojection structure. 0.3 micrometer or more and 2 micrometers or less are further more preferable.
- the average of the height h2 of the microprotrusions 3 is determined as follows. A cross section along the height direction of the plurality of light absorption units 2 is cut out at an arbitrary position of the antireflective structure 1 and observed with an electron microscope, and 10 light absorption units 2 are arbitrarily selected in the bottom 2 b of each light absorption unit 2 The height h2 of each of the ten microprotrusions 3 is measured, and is obtained as an arithmetic mean of those heights h2. At this time, the height h2 of each of the microprotrusions 3 can be obtained as follows.
- the top of the microprotrusions 3 in the cross section descends to the bottom on the left side, the vertical distance to the first inflection point or saddle point is j1, and the top of the same microprotrusions 3 descends to the bottom on the right
- h2 (j1 + j2) / 2.
- the method of transferring and measuring to the type described above may be applied. In this case, a cross section along the height direction of the light absorption unit 2 transferred to the mold is cut out and observed with an electron microscope, and 10 of the 10 light absorption units 2 are arbitrary 10 in the bottom 2 b of each light absorption unit 2 transferred.
- the height h2 of the microprotrusions 3 (the depth of the transferred recess) is measured, and is obtained as an arithmetic mean of those heights h2.
- Each height h2 at this time is also determined in the same manner as the above-mentioned method.
- the area of the area where the microprotrusions 3 are formed with respect to the total area (100%) of the bottom 2 b surrounded by the outer edge 2 a so that the light incident on the anti-reflection structure 1 is reliably absorbed by the microprotrusions For example, 70 to 100% is preferable, 80 to 100% is more preferable, and 90 to 100% is more preferable.
- the occupancy rate of the microprojection structure in each light absorption unit 2 is formed by observing the bottom portion 2b of each light absorption unit 2 with an electron microscope and determining the total area of the bottom portion 2b. The area of the area can be calculated by visual observation or image processing.
- the occupancy rate is calculated for any ten light absorption units 2 of the antireflective structure 1, and the arithmetic average is taken as the average value of the occupancy rates of the light absorption units 2 of the antireflective structure 1.
- This average value is, for example, preferably 70 to 100%, more preferably 80 to 100%, and still more preferably 90 to 100%, in order to reliably perform the light absorption.
- the light beam L1 incident on the anti-reflection structure 1 is incident on the inner space from the opening 2c of the light absorption unit 2, reflected on the inner side surface of the wall 2w, and grouped in the bottom 2b. It is incorporated into the microprojection structure and absorbed.
- the light ray L2 incident on the anti-reflection structure 1 is reflected on the upper surface of the wall 2w which is a common wall of the first light absorption unit 2A and the second light absorption unit 2B. Therefore, as the area of the gap between the openings 2 c of the adjacent light absorption units 2 becomes smaller, the anti-reflection performance can be enhanced.
- the total area of the space between the adjacent light absorption units 2 is the total area of the light absorption unit 2 This is the area obtained by subtracting the total area occupied by the openings 2c.
- the cause of lowering the anti-reflection performance of the anti-reflection structure 1 is incident on the upper surface of the wall 2w which is a common wall of the first light absorption unit 2A and the second light absorption unit 2B. And the reflected light beam L2 is reflected.
- the depression 2 v is formed on the upper surface, at least the light ray L 2 is prevented from being specularly reflected. By preventing specular reflections (reflections where the incident angle and the reflection angle are nearly the same), some of the desired anti-reflection performance is achieved.
- the walls 2 w of the respective light absorption units 2 are integrated in the gap between the openings 2 c of the adjacent light absorption units 2 looking down along the height h 1 direction of the light absorption unit 2 of the anti-reflection structure 1
- the upper end of the integrated wall 2w is recessed. Looking at the cross section of the light absorption unit 2 of the anti-reflection structure 1 taken along the height h 1 direction, at the upper end of the integrated wall portion 2 w, the depression 2 v made lower than the height of each opening edge 2 e It is formed.
- each light absorption unit 2 constituting the anti-reflection structure 1 has a substantially circular opening 2c. Therefore, regardless of the direction of the incident light (the direction of the straight line obtained by projecting the light beam incident on the light absorption unit 2 onto the upper surface of the light absorption unit 2 viewed from above), the light incident from any of all directions (360 °) All the same can be induced and absorbed from the opening 2c of the light absorption unit 2 to the inside thereof. That is, the anti-reflection performance exhibited by the anti-reflection structure 1 is equally exhibited to light incident from any direction regardless of the incident direction of the light.
- the antireflective structure according to the present invention can be mass-produced, for example, by using a mold manufactured as follows. First, the surface of the substrate S forming the mold is roughened by a known method such as blasting. The degree of surface roughness is, for example, preferably about 0.01 ⁇ m to 0.5 ⁇ m in arithmetic average roughness Ra. Next, as shown in FIG. 11A, a large number of disks A, which are etching masks patterned by known photolithography or nanoimprinting, are disposed on the surface of the roughened substrate S.
- the disk A is substantially circular when viewed from above, and its size and shape correspond to the size and shape of the opening 2 c of the light absorption unit 2 of the anti-reflection structure 1.
- the disks A arranged on the surface of the substrate S are closely packed without being in contact with each other on the side surfaces.
- FIG. 11B when the etching gas G is sprayed from above onto the layer of the spread-out disc A, the etching gas G blown through the gap between the discs A etches the substrate S.
- the etching gas G contains a reactive gas, ions ionized by plasmatization, and radicals.
- each disk A has a function to prevent the etching of the substrate surface.
- the portion of the substrate S that was below the disc A remains almost unetched, so that a group of cylindrical bodies C grouped in high density reflecting the arrangement of the disc A is formed on the substrate surface.
- a protrusion t corresponding to the above-described recess 2 v is formed. This protrusion t is formed based on the fact that the etching rate at the lower side of the portion where the disks A come closest to each other is slow.
- the disk A is removed from the etched substrate surface.
- the roughening formed by the roughening is held.
- the etching gas G is sprayed onto the roughened substrate surface u after the disc A is removed. Since the etching rate on the substrate surface u is different due to the roughness, as the etching proceeds, the unevenness group M corresponding to the microprojection structure of the anti-reflection structure 1 is formed.
- the target type P can be obtained by the above method.
- each particle B may be a true sphere, or may be a shape other than a true sphere, such as a spheroid.
- each particle B corresponds to the size of the opening 2 c of the light absorption unit 2 of the anti-reflection structure 1.
- the portion of the substrate S under the fine particles B remains almost unetched, so that a group of cylindrical bodies C grouped in high density reflecting the arrangement of the fine particles B is formed on the substrate surface.
- a protrusion t corresponding to the above-described recess 2 v is formed.
- the protrusions t are formed based on the fact that the etching rate under the contact points of the fine particles B is slow.
- the fine particles B are removed from the etched substrate surface. At this time, the substrate surface u on which the fine particles B are usually placed is roughened.
- the substrate surface u is rough is considered to be that residues derived from the fine particles B remain or that the etching gas which has flowed under the fine particles B at the time of etching causes the substrate surface u to be unevenly etched.
- the etching gas G is sprayed onto the roughened substrate surface u after the removal of the fine particles B. Since the etching rate on the substrate surface u is different due to the roughness, as the etching proceeds, the unevenness group M corresponding to the microprojection structure of the anti-reflection structure 1 is formed.
- the target type P can be obtained by the above method.
- the particles B may run onto other particles B or vice versa. Not desirable. It is preferable that the particle diameter of the particles B to be used satisfy the following condition in order to avoid such a run-up or a dip. When the following conditions are satisfied, it is possible to prevent the above-described run-up and penetration, and to prevent the generation of defects and domains of the wall portion in the antireflective structure to be manufactured, and it is possible to further enhance the antireflective performance.
- the diameters of 200 to 300 fine particles randomly extracted from the fine particles used in production are observed with an electron microscope and each measured in 0.05 ⁇ m steps, and the average particle diameter (PSave) which is the arithmetic mean of each diameter is It is preferable to satisfy the following formula (10).
- the diameter of the particle is the longest diameter (longest crossing length) of the particle in the electron micrograph.
- the said average particle diameter (PSave), the largest diameter (PSmax), and the smallest diameter (PSmin) satisfy
- each value of the maximum diameter (PSmax) and the minimum diameter (PSmin) of the above-mentioned equation (20) is the diameter of each particle measured and observed with an electron microscope as described above In the particle size distribution chart obtained by taking the number of the fine particles having each diameter on the vertical axis, the maximum value of the diameters having 10% or more of the number (100%) of the mode values And the minimum value.
- the lower limit value of the formula (10) is preferably 2.0 ⁇ m, more preferably 2.5 ⁇ m, still more preferably 3.0 ⁇ m; the upper limit value of the formula (10) is preferably 6.0 ⁇ m And 5.5 ⁇ m are more preferable, and 5.0 ⁇ m are more preferable.
- the combination of the lower limit value and the upper limit value is preferably 2.0 to 6.0 ⁇ m, more preferably 2.5 to 5.5 ⁇ m, and still more preferably 3.0 to 5.5 ⁇ m.
- the lower limit coefficient (0.1) in the equation (20) is more preferably 0.15.
- the coefficient (0.5) on the upper limit side in the equation (20) is more preferably 0.45.
- the defect of the said wall part can be reduced more as the said coefficient is said suitable value, and a manufacturing yield can be raised more.
- the combination of the lower limit side coefficient and the upper limit side coefficient is preferably 0.1 and 0.45, or 0.15 and 0.5, and more preferably 0.15 and 0.45.
- the said minimum diameter (PSmin) satisfy
- PSmin ⁇ ' ⁇ PSave (however, 0.75 ⁇ ' ⁇ 1.0)
- the lower limit value of ⁇ ′ in the formula (30) is preferably more than 0.78, and more preferably more than 0.80. That is, 0.78 ⁇ ' ⁇ 1.0 is preferable, and 0.80 ⁇ ' ⁇ 1.0 is more preferable.
- the said largest diameter (PSmax) satisfy
- PSmax ⁇ ' ⁇ PSave (however, 1.0 ⁇ ' ⁇ 1.3)
- the upper limit value of ⁇ ′ in the formula (40) is preferably less than 1.25, and more preferably less than 1.20. That is, 1.0 ⁇ ' ⁇ 1.25 is preferable, and 1.0 ⁇ ' ⁇ 1.20 is more preferable.
- the particle size distribution map is similar to the above-described aperture size distribution of the antireflective structure to be manufactured (distribution curve).
- the number of the peaks is preferably 2 or more, more preferably 3 or more.
- a peak means a top (top).
- the difference between the diameter of the peak having the smallest diameter and the diameter of the peak having the largest diameter in two or more of the peaks ie, the peak on the right side of the peak on the left side of the 10% or more peaks 0.3 micrometer or more is preferable, 0.4 micrometer or more is more preferable, and 0.5 micrometer or more is more preferable. If it is 0.3 ⁇ m or more, the arrangement of the opening of the light absorption unit filled in the two-dimensional plane of the anti-reflection structure to be manufactured becomes too regular (the arrangement of the particulates B spread on the substrate surface S is regular The arrangement of the domains can be more easily prevented, since the arrangement has an appropriate degree of randomness.
- the openings of the light absorption unit can be sufficiently filled and arranged at high density in a two-dimensional plane of the antireflective structure to be manufactured, and the antireflective performance can be further enhanced.
- the combination of the lower limit value and the upper limit value of the difference is preferably 0.3 to 2.0 ⁇ m, more preferably 0.4 to 1.5 ⁇ m, and still more preferably 0.5 to 1.0 ⁇ m.
- the respective values of the maximum diameter (PSmax) and the minimum diameter (PSmin) of the equation (20) are determined from the distribution curve in the same manner as Dmax and Dmin described above, and are 10% or more with respect to the number of modes (100%)
- the maximum value and the minimum value of the diameters having the number of particles are more preferably 20% or more, and still more preferably 30% or more with respect to the number of modes.
- the proportion of structures having different aperture diameters increases, and randomness alignment can be obtained more easily.
- mold produced by the method demonstrated above is shown in FIG. It is observed that the cylindrical bodies C are grouped and the unevenness group M is formed on the upper surface of the cylindrical body C.
- the mold P produced by the above method is applied to a synthetic resin such as a thermoplastic resin, a photocurable resin, and a thermosetting resin composition by nanoimprinting, press molding, injection molding
- a synthetic resin such as a thermoplastic resin, a photocurable resin, and a thermosetting resin composition
- nanoimprinting press molding
- injection molding injection molding
- a molding Q having the antireflective structure 1 formed on the surface is obtained.
- Examples of the form of the molded article Q include films, sheets, plates, and other molded articles.
- Si is preferable because it has excellent processability as an etching target and is widely used.
- a photoresist As an etching mask which comprises the disk A spread on the surface of the board
- a material that can be suitably patterned and is suitable as a mask in an etching process such as a known photosensitive functional polymer material, is used.
- a liquid containing a resist material used in photolithography is, for example, a mixture containing a polymer, a photosensitizer, an additive, and a solvent as main components.
- the disk A may be a hard mask made of an inorganic compound formed by photolithography and reactive ion etching, and is formed of, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film formed by a CVD method or the like. It may be Among the above, the material of the disk A is preferably a photoresist because the etching mask can be easily patterned.
- metals such as Al, Au, Ti, Pt, Ag, Cu, Cr, Fe, Ni, Si, W, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MgO And metal oxides such as CaO 2 .
- nitrides such as SiN and TiN, carbides such as SiC and WC, organic polymers such as polystyrene and polymethyl methacrylate, other semiconductor materials, inorganic polymers and the like can also be mentioned. Also, at least two of these materials can be used in combination.
- the material of the fine particles B is preferably an inorganic oxide from the viewpoint of a high degree of freedom in etching selectivity with respect to the substrate S.
- the inorganic oxides SiO 2 (silica) is more preferable.
- etching gas for etching the substrate S although depending on the type of the substrate S, for example, Ar, SF 6 , F 2 , CF 4 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 6 , CHF 3 , CH 2 F 2 , CH 2 F 2 , CH 3 F, C 3 F 8 , Cl 2 , CCl 4 , SiCl 4 , BCl 2 , BCl 3 , BC 2 , Br 2 , Br 3 , HBr,
- One or more gases selected from the group consisting of CBrF 3 , HCl, CH 4 , NH 3 , O 2 , H 2 , N 2 , CO, and CO 2 may be used as the etching gas.
- the substrate S is Si
- Ar, SF 6 , CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 6 , CHF 3 , and Cl F 3 because of widely used gases.
- gases selected from the group consisting of 2 , BCl 3 , CH 4 , NH 3 , O 2 , H 2 and N 2 are preferred.
- the dry etching method is preferably anisotropic etching in order to precisely reflect the shape of the mask. Further, the type of dry etching is not particularly limited, and may be, for example, sputter etching, plasma etching, or reactive ion etching.
- the material of the antireflective structure 1 is preferably a synthetic resin.
- a synthetic resin well-known synthetic resins, such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and a photocurable resin, are mentioned, for example.
- synthetic resins such as polyethylene terephthalate (PET), triacetyl cellulose (TAC), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), acrylic resin and the like can be used.
- PET polyethylene terephthalate
- TAC triacetyl cellulose
- PC polycarbonate
- COP cycloolefin polymer
- acrylic resin acrylic resin and the like
- the shape thereof may be, for example, a film, a sheet, a plate, a block, a lens, a sphere, or the like. These shapes are not particularly limited, and can be changed depending on the use application.
- Example 1 A mold P having the same configuration as that of the substrate S shown in FIG. 12 was produced by the following procedure, and the mold was used to transfer an antireflective structure to a thermoplastic resin by thermal nanoimprinting.
- a 20% by mass aqueous dispersion of spherical colloidal silica of three types of particle diameters of 3.0 ⁇ m, 3.5 ⁇ m, and 4.0 ⁇ m of nominal diameter is prepared, respectively, and the weight ratio of these is 1.0: 1.0: 1.0.
- aqueous dispersion passed through the membrane filter, an aqueous solution of a hydrolyzate of phenyltriethoxysilane having a concentration of 1.0% by mass was added, and the mixture was reacted at about 40 ° C. for 3 hours to obtain a reaction liquid.
- the aqueous dispersion and the aqueous hydrolysis solution were mixed such that the mass of phenyltriethoxysilane was 0.02 times the mass of the colloidal silica particles.
- a water tank (LB trough apparatus) equipped with a surface pressure sensor that measures the surface pressure of a single particle film, and a movable barrier that compresses the single particle film in the direction along the liquid surface
- the solution was dropped onto the liquid surface of the above (water as lower layer water, water temperature 25.degree. C.) at a dropping rate of 0.01 mL / sec.
- a Si substrate (6 inches) having a flat surface was dipped in a substantially vertical direction as a substrate in advance.
- ultrasonic waves (output 300 W, frequency 950 kHz) are directed from the lower layer water toward the water surface for 10 minutes to volatilize methyl ethyl ketone which is the solvent of the dispersion liquid, while prompting the particles to be two-dimensionally close packed.
- a single particle film was formed. Next, this single particle film was compressed by a movable barrier until the diffusion pressure became 25 mNm -1 , the substrate was pulled up at a speed of 5 mm / min, and transferred onto one surface of the substrate.
- a hydrolyzate of 1% by mass of monomethyltrimethoxysilane is permeated as a binder onto the substrate on which the single particle film is formed, and then the surplus portion of the hydrolyzate is treated with a spin coater (3000 rpm) for 1 minute. Removed. Thereafter, this was heated at 100 ° C. for 10 minutes to cause the binder to react to obtain a substrate with a single particle film.
- Dry etching was performed on the single particle film-attached substrate using a mixed gas of CF 4 , Cl 2 and O 2 .
- the etching conditions were antenna power (source power) 1500 W, bias power 1000 W, gas flow rate 100 sccm, and etching time 1000 seconds. Thereafter, the etched fine particles were removed by wiping and washing with water, and dry etching was further performed with a Cl 2 gas to produce a mold P of Example 1.
- Example 1 The mold P of Example 1 was used, thermal nanoimprinting was performed on a COP film at a pressure of 6.0 MPa and a processing temperature of 150 ° C., and after cooling to room temperature, the antireflective structure of Example 1 was obtained.
- the reflection preventing structure of Example 1 was observed with an electron microscope, the wall portions of the adjacent light absorption units were integrated, and the upper end of the integrated wall portion was recessed.
- the sizes and the like of the respective parts were determined by the above-mentioned method, and were as follows. Average height of wall: 13.0 ⁇ m Opening ratio: 59.2%
- Bottom microprojection structure average pitch 110 nm
- the opening diameter distribution chart created by the method mentioned above regarding the reflection preventing structure of Example 1 is shown in FIG.
- the results are shown in Table 1.
- Maximum diameter (Dmax) of the opening diameter distribution map: 3.55 ⁇ m (Dmax-Dmin) / Dave 0.310
- the particle size distribution chart of the fine particles used in Example 1 created by the method described above is shown in FIG. The results based on this were as follows.
- Comparative Example 1 A 20 mass% aqueous dispersion of two types of spherical colloidal silica having a nominal diameter of 3.0 ⁇ m and 3.2 ⁇ m was prepared, and an aqueous dispersion was prepared by mixing in a weight ratio of 1.0: 1.0.
- a mold P of Comparative Example 1 was produced using the same method as in No. 1. Thereafter, using a method similar to that of Example 1, an antireflective structure of Comparative Example 1 was obtained. The antireflection structure of Comparative Example 1 was observed with an electron microscope, and the size and the like of each part were determined by the above-mentioned method, and the results were as follows. Average height of wall: 13.0 ⁇ m Opening rate: 60.5% Bottom micro projection structure: Yes Bottom microprojection structure average pitch: 110 nm Bottom microprojection structure average height: 750 nm
- the opening diameter distribution chart created by the method mentioned above regarding the reflection preventing structure of the comparative example 1 is shown in FIG.
- the results based on this were as follows.
- the results are shown in Table 1.
- Average opening diameter (Dave) of the opening 2.72 ⁇ m Minimum diameter (Dmin) of aperture diameter distribution map: 2.60 ⁇ m
- Maximum diameter (Dmax) of aperture diameter distribution map: 2.80 ⁇ m (Dmax-Dmin) /Dave 0.074
- the above results do not satisfy the equation (2).
- the particle size distribution chart of the fine particles used in Comparative Example 1 prepared by the method described above is shown in FIG. The results based on this were as follows.
- Comparative Example 2 20% by weight aqueous dispersions of three types of spherical colloidal silica with a nominal diameter of 3.0 ⁇ m, 3.5 ⁇ m, and 8.0 ⁇ m were prepared, and were mixed at a weight ratio of 1.0: 1.0: 1.0
- a mold P of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that a body was prepared. Thereafter, using a method similar to that of Example 1, an antireflective structure of Comparative Example 1 was obtained. The antireflection structure of Comparative Example 2 was observed with an electron microscope, and the size and the like of each part were determined by the above-mentioned method, and the results were as follows. Average height of wall: 13.0 ⁇ m Opening ratio: 46.1% Bottom micro projection structure: Yes Bottom microprojection structure average pitch: 110 nm Bottom microprojection structure average height: 750 nm
- the opening diameter distribution chart created by the method mentioned above regarding the reflection preventing structure of the comparative example 2 is shown in FIG.
- the results based on this were as follows.
- the results are shown in Table 1.
- Average opening diameter (Dave) of the opening 4.16 ⁇ m Minimum diameter (Dmin) of aperture diameter distribution map: 2.60 ⁇ m
- Maximum diameter (Dmax) of aperture diameter distribution map: 6.95 ⁇ m (Dmax-Dmin) /Dave 1.046
- the above results do not satisfy the equation (2).
- the particle size distribution chart of the fine particles used in Comparative Example 2 created by the method described above is shown in FIG. The results based on this were as follows.
- Example 1 optical interference due to the domain was suppressed by arranging the antireflective structures at randomness. Furthermore, the anti-reflection performance was further improved by providing a microprojection structure at the bottom. On the other hand, Comparative Example 1 had a large Y value due to optical interference caused by the domain, and Comparative Example 2 caused the wall defect, and the anti-reflection performance was inferior.
- the present invention can be widely applied in the field of resin molded articles such as antireflective sheets.
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Abstract
略円形の外縁部を有する底部と、前記外縁部に沿って立ち上がる壁部を有し、前記底部の上方は開口部とされている有底筒状の吸光ユニット2を複数備えた反射防止構造体1であって、特定の条件を満たす反射防止構造体。
Description
本発明は、反射防止構造体に関する。本願は、2017年9月1日に、日本に出願された特願2017-168943号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、CDやDVD等の光学ディスクの表面、レンズ、保護フィルム等の表面における光の反射を防止する目的で、前記表面に回折パターンや微細な凹凸からなる反射防止構造体を形成する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。
特許文献1では反射防止の凹凸構造として、凸部と凹部の段差が1.5μm以上の回折パターンと、その回折パターンの表面に形成された微細凸部のピッチ間隔を250nm以下に狭めた構造が提案されている。しかしながら、その反射防止性能は必ずしも充分では無く、より優れた反射防止性能を有する構造が求められている。
本発明は、反射防止性能に優れた反射防止構造体を提供する。
[1] 略円形の外縁部を有する底部と、前記外縁部に沿って立ち上がる壁部を有し、前記底部の上方は開口部とされている有底筒状の吸光ユニットを複数備えた反射防止構造体であって、下記<A>~<B>の条件を満たすことを特徴とする反射防止構造体。
<A>
前記反射防止構造体を前記吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろして、前記吸光ユニットが200~300個含まれる正方形の領域を任意に設定し、その正方形の2本の対角線を横切った各吸光ユニットについて、開口部を含む最小円の直径を0.05μm刻みで各々測定する。この測定処理を互いに重ならない5つの領域について行い、測定した全ての直径の算術平均として求められる前記開口部の平均開口径(Dave)が、下記式(1)を満たす。
式(1)… 1μm≦Dave≦10μm
<B>
前記平均開口径(Dave)と、最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)は、下記式(2)を満たす。
式(2)… 0.1≦(Dmax-Dmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、それぞれ、前記<A>で測定した各最小円について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って得られる開口径分布図において、最頻値の個数に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
[2] 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが1つ観測される[1]に記載の反射防止構造体。
[3] 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測される[1]に記載の反射防止構造体。
[4] 前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの前記直径の差が0.3μm以上、1.5μm以下である[3]に記載の反射防止構造体。
[5] 前記壁部の平均高さは5μm以上100μm以下である[1]~[4]の何れか一項に記載の反射防止構造体。
[6] 前記底部に、平均ピッチ10nm以上500nm以下で群立する微小突起構造が形成されている[1]~[5]の何れか一項に記載の反射防止構造体。
[7] 前記微小突起の平均高さは0.1μm以上4μm以下である[6]に記載の反射防止構造体。
<A>
前記反射防止構造体を前記吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろして、前記吸光ユニットが200~300個含まれる正方形の領域を任意に設定し、その正方形の2本の対角線を横切った各吸光ユニットについて、開口部を含む最小円の直径を0.05μm刻みで各々測定する。この測定処理を互いに重ならない5つの領域について行い、測定した全ての直径の算術平均として求められる前記開口部の平均開口径(Dave)が、下記式(1)を満たす。
式(1)… 1μm≦Dave≦10μm
<B>
前記平均開口径(Dave)と、最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)は、下記式(2)を満たす。
式(2)… 0.1≦(Dmax-Dmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、それぞれ、前記<A>で測定した各最小円について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って得られる開口径分布図において、最頻値の個数に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
[2] 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが1つ観測される[1]に記載の反射防止構造体。
[3] 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測される[1]に記載の反射防止構造体。
[4] 前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの前記直径の差が0.3μm以上、1.5μm以下である[3]に記載の反射防止構造体。
[5] 前記壁部の平均高さは5μm以上100μm以下である[1]~[4]の何れか一項に記載の反射防止構造体。
[6] 前記底部に、平均ピッチ10nm以上500nm以下で群立する微小突起構造が形成されている[1]~[5]の何れか一項に記載の反射防止構造体。
[7] 前記微小突起の平均高さは0.1μm以上4μm以下である[6]に記載の反射防止構造体。
本発明の反射防止構造体は、優れた反射防止性能を有する。
《反射防止構造体》
本発明の第一態様の反射防止構造体は、略円形の外縁部を有する底部と、前記外縁部に沿って立ち上がる壁部を有し、前記底部の上方は開口部とされている有底筒状の吸光ユニットを複数備えた反射防止構造体であり、以下の<A>~<B>の条件を満たす。ここで「上方」とは、反射防止構造体の底部を構成する底面に対して垂直な上方向を意味し、必ずしも鉛直上方向を意味しない。
本発明の第一態様の反射防止構造体は、略円形の外縁部を有する底部と、前記外縁部に沿って立ち上がる壁部を有し、前記底部の上方は開口部とされている有底筒状の吸光ユニットを複数備えた反射防止構造体であり、以下の<A>~<B>の条件を満たす。ここで「上方」とは、反射防止構造体の底部を構成する底面に対して垂直な上方向を意味し、必ずしも鉛直上方向を意味しない。
<A>
前記反射防止構造体を前記吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろして、前記吸光ユニットが200~300個含まれる正方形の領域を任意に設定し、その正方形の2本の対角線を横切った各吸光ユニットについて、開口部を含む最小円の直径を0.05μm刻みで各々測定する。この測定処理を互いに重ならない5つの領域について行い、測定した全ての直径の算術平均として求められる前記開口部の平均開口径(Dave)が、下記式(1)を満たす。
式(1)… 1μm≦Dave≦10μm
前記反射防止構造体を前記吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろして、前記吸光ユニットが200~300個含まれる正方形の領域を任意に設定し、その正方形の2本の対角線を横切った各吸光ユニットについて、開口部を含む最小円の直径を0.05μm刻みで各々測定する。この測定処理を互いに重ならない5つの領域について行い、測定した全ての直径の算術平均として求められる前記開口部の平均開口径(Dave)が、下記式(1)を満たす。
式(1)… 1μm≦Dave≦10μm
<B>
前記平均開口径(Dave)と、最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)は、下記式(2)を満たす。
式(2)… 0.1≦(Dmax-Dmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、それぞれ、前記<A>で測定した各最小円について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って得られる開口径分布図において、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
前記平均開口径(Dave)と、最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)は、下記式(2)を満たす。
式(2)… 0.1≦(Dmax-Dmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、それぞれ、前記<A>で測定した各最小円について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って得られる開口径分布図において、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
式(1)を満たすことにより、反射防止の効果が充分に得られる。この効果をより一層得る観点から、式(1)の下限値は1.5μmが好ましく、2.0μmがより好ましく、2.5μmがさらに好ましく;式(1)の上限値は5.5μmが好ましく、5.0μmがより好ましく、4.5μmがさらに好ましい。下限値と上限値の組み合わせとしては、1.5~5.5μmが好ましく、2.0~5.0μmがより好ましく、2.5~4.5μmがさらに好ましい。
式(2)を満たすことにより、開口部が密に配置された反射防止面におけるドメイン(構造体や粒子の配列方向が同一である局所的な二次元結晶化領域)が存在し難くなり、ドメインに起因する光学干渉光(ギラギラした強い干渉光が部分的に生じる現象)を抑制することができる。また、開口部を構成する前記壁部の欠損が少なくなり、反射防止性能が高くなる。
式(2)における下限側の係数(0.1)は、0.15がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、ドメインがより存在し難くなり、ドメインに起因する光学干渉をより容易に抑制することができる。
式(2)における上限側の係数(0.5)は、0.45がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、前記壁部の欠損がより少なくなり、反射防止性能がより高まる。下限側と上限側の係数の組み合わせとしては、0.1と0.45、又は0.15と0.5が好ましく、0.15と0.45がより好ましい。
式(2)における上限側の係数(0.5)は、0.45がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、前記壁部の欠損がより少なくなり、反射防止性能がより高まる。下限側と上限側の係数の組み合わせとしては、0.1と0.45、又は0.15と0.5が好ましく、0.15と0.45がより好ましい。
式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、前記開口径分布図において、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値であり、最頻値の個数に対して20%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。前記の好適な範囲であると、異なる開口径を有する構造体の割合が増し、ランダムネスな配列をさらに容易に得ることができる。
前記最小直径(Dmin)は、下記式(3)を満たすことが好ましい。
式(3)… Dmin=α×Dave(ただし、0.75<α<1.0)
上記の範囲であると、反射防止性能がより高まる。
上記効果をより一層得る観点から、式(3)のαの下限値は、0.78超が好ましく、0.80超がさらに好ましい。つまり、0.78<α<1.0が好ましく、0.80<α<1.0がより好ましい。
式(3)… Dmin=α×Dave(ただし、0.75<α<1.0)
上記の範囲であると、反射防止性能がより高まる。
上記効果をより一層得る観点から、式(3)のαの下限値は、0.78超が好ましく、0.80超がさらに好ましい。つまり、0.78<α<1.0が好ましく、0.80<α<1.0がより好ましい。
前記最大直径(Dmax)は、下記式(4)を満たすことが好ましい。
式(4)… Dmax=β×Dave(ただし、1.0<β<1.3)
上記の範囲であると、反射防止性能がより高まる。
上記効果をより一層得る観点から、式(4)のβの上限値は1.25未満が好ましく、1.20未満がさらに好ましい。つまり、1.0<β<1.25が好ましく、1.0<β<1.20がより好ましい。
式(4)… Dmax=β×Dave(ただし、1.0<β<1.3)
上記の範囲であると、反射防止性能がより高まる。
上記効果をより一層得る観点から、式(4)のβの上限値は1.25未満が好ましく、1.20未満がさらに好ましい。つまり、1.0<β<1.25が好ましく、1.0<β<1.20がより好ましい。
前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測されることが好ましい。前記ドメインに起因する光学干渉を防ぐ観点から、前記ピークの数は、好ましくは2つ以上、より好ましくは3つ以上であることが望ましい。ここで、ピークとは頂点(頂上)を意味する。
前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの前記直径の差(即ち、前記10%以上のピークのうち、最も左側にあるピークの横軸値と最も右側にあるピークの横軸値との差)の下限値は、0.3μm以上が好ましく、0.4μm以上がより好ましく、0.5μm以上がさらに好ましい。下限値が0.3μm以上であると、反射防止構造体の二次元平面に充填された吸光ユニットの開口部の配置が規則的になり過ぎず、適度なランダムネスを有する配置になるため、前記ドメインの形成をより容易に防止することができる。
前記差の上限値は、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましい。上限値が1.5μm以下であると、反射防止構造体の二次元平面において、吸光ユニットの開口部を充分に充填して高密度で配置することが容易となり、反射防止性能をより高めることができる。前記差の下限値と上限値の組み合わせとしては、0.3~1.5μmが好ましく、0.4~1.0μmがより好ましく、0.5~1.0μmがさらに好ましい。
前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの前記直径の差(即ち、前記10%以上のピークのうち、最も左側にあるピークの横軸値と最も右側にあるピークの横軸値との差)の下限値は、0.3μm以上が好ましく、0.4μm以上がより好ましく、0.5μm以上がさらに好ましい。下限値が0.3μm以上であると、反射防止構造体の二次元平面に充填された吸光ユニットの開口部の配置が規則的になり過ぎず、適度なランダムネスを有する配置になるため、前記ドメインの形成をより容易に防止することができる。
前記差の上限値は、1.5μm以下が好ましく、1.0μm以下がより好ましい。上限値が1.5μm以下であると、反射防止構造体の二次元平面において、吸光ユニットの開口部を充分に充填して高密度で配置することが容易となり、反射防止性能をより高めることができる。前記差の下限値と上限値の組み合わせとしては、0.3~1.5μmが好ましく、0.4~1.0μmがより好ましく、0.5~1.0μmがさらに好ましい。
前記開口径分布図は、反射防止構造体を吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろした電子顕微鏡像を用いて作成することができる。本発明にかかる反射防止構造体について上記の方法により作成した開口径分布図の例を図1~5に示す。
前記開口径分布は、前記最小円の直径(開口部の開口径に相当)を0.05μm刻みで横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って作成したヒストグラムにおいて、各区間の最小値を滑らかに結んだ分布曲線である(図1参照)。図1においては、ヒストグラムの一例とその分布曲線および各区間の最小値のプロットを示している。
図1の分布曲線から最小直径(Dmin)および最大直径(Dmax)を求める方法を次に説明する。まず、分布曲線の最頻値の縦軸値を100%として、その10%の縦軸値まで横軸を引き上げたライン(点線)を描く。この点線と分布曲線との交点のうち最小の横軸値を有する交点Aが存在する区間(2.60μm以上2.65μm未満)の右端の値(2.65)が最小直径(Dmin)である。ここで右端の値を採用する理由は、最頻値の10%以上の個数を有する開口は、交点Aが存在する区間の右隣の区間(2.65μm以上2.70μm以下)に存在するためである。
また、前記ライン(10%の点線)と分布曲線との交点のうち最大の横軸値を有する交点Bが存在する区間(2.90μm以上2.95μm未満)の左端の値(2.90)が最大直径(Dmax)である。ここで左端の値を採用する理由は、最頻値の10%以上の個数を有する開口は、交点Bが存在する区間(2.90μm以上2.95μm未満)に存在するためである。
図1の分布曲線から最小直径(Dmin)および最大直径(Dmax)を求める方法を次に説明する。まず、分布曲線の最頻値の縦軸値を100%として、その10%の縦軸値まで横軸を引き上げたライン(点線)を描く。この点線と分布曲線との交点のうち最小の横軸値を有する交点Aが存在する区間(2.60μm以上2.65μm未満)の右端の値(2.65)が最小直径(Dmin)である。ここで右端の値を採用する理由は、最頻値の10%以上の個数を有する開口は、交点Aが存在する区間の右隣の区間(2.65μm以上2.70μm以下)に存在するためである。
また、前記ライン(10%の点線)と分布曲線との交点のうち最大の横軸値を有する交点Bが存在する区間(2.90μm以上2.95μm未満)の左端の値(2.90)が最大直径(Dmax)である。ここで左端の値を採用する理由は、最頻値の10%以上の個数を有する開口は、交点Bが存在する区間(2.90μm以上2.95μm未満)に存在するためである。
以下の図2~5では便宜上、ヒストグラムを省略して分布曲線のみを示している。
図2~5において、横軸の目盛は省略して図示しておらず、縦軸は前記個数の最頻値を100%に換算して示している。
図2~5において、横軸の目盛は省略して図示しておらず、縦軸は前記個数の最頻値を100%に換算して示している。
図2はピークP1を1つ有する単峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。
図3は、前記最頻値の個数の10%以上のピークP1,P2,P3を3つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。
図4は、前記最頻値の個数の10%以上のピークP2,P3,P4を3つと、10%未満のピークP1を1つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。最小のピークP1は10%未満であり、そのピークの横軸値は最小直径(Dmin)よりも小さい。
図5は、前記最頻値の個数の10%以上の個数のピークP1,P3を2つと、10%未満のピークP2を1つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。ピークP2の横軸値は最小直径(Dmin)と最大直径(Dmax)の間にある。
図3は、前記最頻値の個数の10%以上のピークP1,P2,P3を3つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。
図4は、前記最頻値の個数の10%以上のピークP2,P3,P4を3つと、10%未満のピークP1を1つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。最小のピークP1は10%未満であり、そのピークの横軸値は最小直径(Dmin)よりも小さい。
図5は、前記最頻値の個数の10%以上の個数のピークP1,P3を2つと、10%未満のピークP2を1つ有する多峰性の分布図であり、前記式(1)~(4)を満たす。ピークP2の横軸値は最小直径(Dmin)と最大直径(Dmax)の間にある。
以下、図面を参照して本発明にかかる反射防止構造体の一例を詳述する。
図6に、本発明の第一実施形態の反射防止構造体1を斜め上方から見た模式図を示す。
反射防止構造体1は、樹脂シートの表面の所定領域において、多数の吸光ユニット2が互いに隣接するように密に配置された構造を有する。
図6に、本発明の第一実施形態の反射防止構造体1を斜め上方から見た模式図を示す。
反射防止構造体1は、樹脂シートの表面の所定領域において、多数の吸光ユニット2が互いに隣接するように密に配置された構造を有する。
個々の吸光ユニット2は、略円形の外縁部2aを有する底部2bと、外縁部2aに沿って立ち上がる壁部2wとによって構成され、上方は開口部2cとされた筒状体である。
ここで、底部2bの輪郭である外縁部2aが略円形であるとは、外縁部2aを吸光ユニット2の高さ方向に沿って見下ろした場合にその形状を円形又は楕円形に近似しうる(その形状に近しい円形又は楕円形を想定しうる)ことをいう。さらに、略円形は、実質的な角を有しない形状である。
ここで、底部2bの輪郭である外縁部2aが略円形であるとは、外縁部2aを吸光ユニット2の高さ方向に沿って見下ろした場合にその形状を円形又は楕円形に近似しうる(その形状に近しい円形又は楕円形を想定しうる)ことをいう。さらに、略円形は、実質的な角を有しない形状である。
筒状の吸光ユニット2の底部2bと壁部2wとで囲まれた空間(以下、内空部という。)の形状は、円柱又は円錐台に近似しうる。ここで、円柱形又は円錐台に近似しうる形状とは、その内空部の形状に近しい円柱又は円錐台を想定しうる形状をいう。
前記内空部は上方又は下方に向かって拡径する形状であってもよい。吸光ユニット2の形成が容易であり、光が入射する開口部2cの面積が広くなって反射防止性能が高まることから、前記内空部は上方に向かって拡径する形状であることが好ましい。
前記内空部は上方又は下方に向かって拡径する形状であってもよい。吸光ユニット2の形成が容易であり、光が入射する開口部2cの面積が広くなって反射防止性能が高まることから、前記内空部は上方に向かって拡径する形状であることが好ましい。
図7に示すように、吸光ユニット2は、外縁部2aに沿って立ち上がる壁部2wを有する。外縁部2aは底部2bの略円形の輪郭に沿っているので、壁部2wを上方から見ると(前記樹脂シートの表面を見下ろすと)、壁部2wは外縁部2aをなぞるように底部2bを囲っている。
外縁部2aを囲む壁部2wは、外縁部2aに沿って連続していることが好ましい。仮に一部分が欠けて非連続になっている(欠損している)と、反射防止性能に影響を与える可能性があるので望ましくない。図6の模式図においては、説明の便宜のために2箇所の欠損部を描いている。外縁部2aを囲む壁部2wの一部が欠けて非連続になっている場合、その部分において、隣接する2つの吸光ユニットの各内空部は連通することがある。
壁部2wの高さ方向は、前記樹脂シートの表面の法線方向、すなわち筒状体の高さ方向に沿う。壁部2wの下端は吸光ユニット2の底部2bに立脚し、その上端は、吸光ユニット2の開口部2cを形成している。以下、開口部2cの上端の内側の縁を開口縁2eという。
図8に、反射防止構造体1に備えられた隣接する2つの吸光ユニット2を、その高さ方向に沿って切断した断面模式図を示す。
この模式図に示すように、開口部2cの開口径p1は、開口縁2eの差し渡しの距離であり、その平均値である平均開口径(Dave)は、1μm以上10μm以下である。反射防止構造体1は、前述した<A>~<B>の条件を満たす。
この模式図に示すように、開口部2cの開口径p1は、開口縁2eの差し渡しの距離であり、その平均値である平均開口径(Dave)は、1μm以上10μm以下である。反射防止構造体1は、前述した<A>~<B>の条件を満たす。
図6に示した反射防止構造体1について、上述の方法により作成した開口径分布図を図9に示す。
図9には、横軸の直径2.60μm、3.05μm、3.60μmの位置に1つずつのピークが観測されている。これは、反射防止構造体1は、開口径が凡そ2.60μm、3.05μm、3.60μmである3種類の吸光ユニット2を有することを意味する。
図9には、横軸の直径2.60μm、3.05μm、3.60μmの位置に1つずつのピークが観測されている。これは、反射防止構造体1は、開口径が凡そ2.60μm、3.05μm、3.60μmである3種類の吸光ユニット2を有することを意味する。
反射防止構造体1の開口率は、次のように定義される。まず、電子顕微鏡で観察して吸光ユニット2の高さh1方向に沿って見下ろし、吸光ユニット2が200~300個含まれる正方形の領域を5つ任意に設定する。これら5つの領域の全面積(100%)に対して、前記領域に含まれる全ての吸光ユニット2の開口部2cの合計面積が占める百分率を前記開口率とする。ここで、個々の吸光ユニット2の開口部2cの面積は、個々の吸光ユニット2の開口縁2eによって囲まれた領域の面積を目視又は画像処理することにより求められる。前記領域を囲む一続きの壁部2wの一部が欠損している場合には、その欠損した部位にも開口縁2eが連続して存在していると仮定して前記面積を求める。
前記開口率は、40~85%が好ましく、50~85%がより好ましく、55~85%がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、反射防止性能がより高められる。これらの効果をより高める観点から、上記範囲の上限値は高いほど好ましいが、100%にすることは不可能であり、85%程度が実質的な限界といえる。
前記開口率は、40~85%が好ましく、50~85%がより好ましく、55~85%がさらに好ましい。
上記範囲の下限値以上であると、反射防止性能がより高められる。これらの効果をより高める観点から、上記範囲の上限値は高いほど好ましいが、100%にすることは不可能であり、85%程度が実質的な限界といえる。
図8に示すように、反射防止構造体1が有する第一の吸光ユニット2A(2)と第二の吸光ユニット2B(2)を隔てる各々の壁部2wは一体化している。その一体化した壁部2wの上端(上面)の中央部には、各々の吸光ユニット2の境界であると認識し得る箇所に、窪み2vが形成されている。
反射防止構造体1が有する多数の吸光ユニット2について、壁部2wの高さh1の平均(平均高さ)は5μm以上100μm以下が好ましく、7μm以上50μm以下がより好ましく、12μm以上40μm以下がさらに好ましい。
壁部2wの高さh1が5μm以上であると、入射光の正反射を充分に防止し、反射防止構造体1が奏する反射防止性能をより高められる。なお、本明細書における「反射防止性能」は「防眩性」を含む意味である。
壁部2wの高さh1が100μm以下であると、反射防止構造体1の機械的強度が充分に保たれる。
壁部2wの高さh1が5μm以上であると、入射光の正反射を充分に防止し、反射防止構造体1が奏する反射防止性能をより高められる。なお、本明細書における「反射防止性能」は「防眩性」を含む意味である。
壁部2wの高さh1が100μm以下であると、反射防止構造体1の機械的強度が充分に保たれる。
壁部2wの平均高さは、次のように求められる。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さh1方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、200~300個の壁部2wの高さh1を各々測定し、それらの高さの算術平均として求められる。この際、各壁部2wの高さh1は次のようにして求められる。すなわち、前記断面における壁部2wの最も高い頂部(頂点)から左側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をg1とし、同じ頂部から右側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をg2とした場合に、h1=(g1+g2)/2で求められる。ただし、壁部2wの上端(上面)に窪み2vが形成されている場合は、前記変曲点又は鞍点を特定する際にその窪み2vを無視する。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さh1方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、200~300個の壁部2wの高さh1を各々測定し、それらの高さの算術平均として求められる。この際、各壁部2wの高さh1は次のようにして求められる。すなわち、前記断面における壁部2wの最も高い頂部(頂点)から左側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をg1とし、同じ頂部から右側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をg2とした場合に、h1=(g1+g2)/2で求められる。ただし、壁部2wの上端(上面)に窪み2vが形成されている場合は、前記変曲点又は鞍点を特定する際にその窪み2vを無視する。
吸光ユニット2の壁部2wで囲われた底部2bには、壁部2wの高さ方向に沿って壁部2wの上端(高さ)よりも低い位置まで突出した多数の微小突起3が高密度に群立してなる微小突起構造を形成していてもよい。この微小突起構造は、谷間(凹部)に着目すると、底部2bに多数の凹部が高密度に配置された構造と見ることもできる。
反射防止構造体1に入射した光は、吸光ユニット2の開口部2cから内空部へ入射し、さらに底部2bに群立する微小突起3からなる微小突起構造に吸収される。
反射防止構造体1に入射した光は、吸光ユニット2の開口部2cから内空部へ入射し、さらに底部2bに群立する微小突起3からなる微小突起構造に吸収される。
微小突起3同士のピッチp2の平均(平均ピッチ)は10nm以上500nm以下が好ましく、50nm以上300nm以下がより好ましく、80nm以上150nm以下がさらに好ましい。
微小突起3同士の平均ピッチが10nm以上500nm以下であると、吸光ユニット2の底部2bまで到達した入射光を微小突起構造内へ吸収し易く、反射防止構造体1が奏する反射防止性能をより高められる。
微小突起3同士の平均ピッチが10nm以上500nm以下であると、吸光ユニット2の底部2bまで到達した入射光を微小突起構造内へ吸収し易く、反射防止構造体1が奏する反射防止性能をより高められる。
微小突起3同士の平均ピッチは、次のように求められる。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3とそれに隣接する微小突起3のピッチ(隣接する微小突起3の頂部(頂点)同士の距離)を各々測定し、それらのピッチの算術平均として求められる。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3とそれに隣接する微小突起3のピッチ(隣接する微小突起3の頂部(頂点)同士の距離)を各々測定し、それらのピッチの算術平均として求められる。
上記の反射防止構造体1の断面を測定する方法において、反射防止構造体1の断面を切り出す際に微小突起3等が潰れてしまう場合には、次の代替方法を適用してもよい。すなわち、まず、反射防止構造体1の吸光ユニット2が開口している面に、樹脂組成物を塗布して硬化させることにより、吸光ユニット2及び微小突起3の形状が転写された型を作成する。次いで、その型に転写した吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して、10個の吸光ユニット2について、転写された各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3(転写された凹部)とそれに隣接する微小突起3のピッチを電子顕微鏡で各々測定し、それらのピッチの算術平均として求められる。
なお、この型に転写して測定する方法は、壁部2wの平均高さ、開口部2cの平均開口径等を求める際の代替方法として適用してもよい。
なお、この型に転写して測定する方法は、壁部2wの平均高さ、開口部2cの平均開口径等を求める際の代替方法として適用してもよい。
反射防止構造体1に入射した光が微小突起構造に確実に吸収されるために、高さh2の平均は、例えば、0.1μm以上4μm以下が好ましく、0.2μm以上3μm以下がより好ましく、0.3μm以上2μm以下がさらに好ましい。
ここで、微小突起3の高さh2の平均は、次のように求められる。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3の高さh2を各々測定し、それらの高さh2の算術平均として求められる。この際、各微小突起3の高さh2は次のようにして求められる。すなわち、前記断面における微小突起3の頂部から左側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をj1とし、同じ微小突起3の頂部から右側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をj2とした場合に、h2=(j1+j2)/2で求められる。
また、前述した型に転写して測定する方法を適用してもよい。この場合、型に転写した吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、転写された各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3の高さh2(転写された凹部の深さ)を各々測定し、それらの高さh2の算術平均として求められる。この際の各高さh2も、前述の方法と同様にして求められる。
反射防止構造体1の任意の位置で、複数の吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3の高さh2を各々測定し、それらの高さh2の算術平均として求められる。この際、各微小突起3の高さh2は次のようにして求められる。すなわち、前記断面における微小突起3の頂部から左側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をj1とし、同じ微小突起3の頂部から右側の底部に向けて下り、最初の変曲点又は鞍点までの垂直距離をj2とした場合に、h2=(j1+j2)/2で求められる。
また、前述した型に転写して測定する方法を適用してもよい。この場合、型に転写した吸光ユニット2の高さ方向に沿う断面を切り出して電子顕微鏡で観察し、10個の吸光ユニット2について、転写された各吸光ユニット2の底部2bにおける任意の10個の微小突起3の高さh2(転写された凹部の深さ)を各々測定し、それらの高さh2の算術平均として求められる。この際の各高さh2も、前述の方法と同様にして求められる。
反射防止構造体1に入射した光が微小突起構造に確実に吸収されるために、外縁部2aに囲まれた底部2bの全面積(100%)に対する微小突起3が形成されている領域の面積の占有率は、例えば、70~100%が好ましく、80~100%がより好ましく、90~100%がさらに好ましい。
個々の吸光ユニット2における微小突起構造の前記占有率は、個々の吸光ユニット2の底部2bを電子顕微鏡で観察し、その底部2bの全面積を求めたうえで、微小突起構造が形成されている領域の面積を目視又は画像処理で求めることにより算出することができる。
反射防止構造体1の任意の10個の吸光ユニット2について、上記占有率を算出し、その算術平均を反射防止構造体1の吸光ユニット2における上記占有率の平均値とする。
この平均値は、上記光吸収が確実に行われるために、例えば、70~100%が好ましく、80~100%がより好ましく、90~100%がさらに好ましい。
個々の吸光ユニット2における微小突起構造の前記占有率は、個々の吸光ユニット2の底部2bを電子顕微鏡で観察し、その底部2bの全面積を求めたうえで、微小突起構造が形成されている領域の面積を目視又は画像処理で求めることにより算出することができる。
反射防止構造体1の任意の10個の吸光ユニット2について、上記占有率を算出し、その算術平均を反射防止構造体1の吸光ユニット2における上記占有率の平均値とする。
この平均値は、上記光吸収が確実に行われるために、例えば、70~100%が好ましく、80~100%がより好ましく、90~100%がさらに好ましい。
図10に示すように、反射防止構造体1に入射した光線L1は、吸光ユニット2の開口部2cから内空部に入射し、壁部2wの内側面に反射し、底部2bに群立する微小突起構造に取り込まれ、吸収される。一方、反射防止構造体1に入射した光線L2は、第一の吸光ユニット2Aと第二の吸光ユニット2Bとの共通の壁部である壁部2wの上面において反射される。
したがって、隣接する吸光ユニット2の開口部2c同士の隙間の領域が小さくなるほど、反射防止性能を高められる。
反射防止構造体1の吸光ユニット2が形成されている所定領域の全面積(100%)に対して、隣接する吸光ユニット2同士の隙間の領域の合計面積は、その全面積から吸光ユニット2の開口部2cが占める合計面積を引いた面積である。
したがって、隣接する吸光ユニット2の開口部2c同士の隙間の領域が小さくなるほど、反射防止性能を高められる。
反射防止構造体1の吸光ユニット2が形成されている所定領域の全面積(100%)に対して、隣接する吸光ユニット2同士の隙間の領域の合計面積は、その全面積から吸光ユニット2の開口部2cが占める合計面積を引いた面積である。
図10に示すように、反射防止構造体1の反射防止性能を低下させる原因は、第一の吸光ユニット2Aと第二の吸光ユニット2Bとの共通の壁部である壁部2wの上面に入射した光線L2が反射されることである。ただし、反射防止構造体1においては、その上面に窪み2vが形成されているので、少なくとも光線L2が正反射することは防止されている。正反射(入射角と反射角とがぼほ同じ反射)を防止することにより、目的の反射防止性能の一部は達成される。
したがって、反射防止構造体1の吸光ユニット2の高さh1方向に沿って見下ろして、隣接する吸光ユニット2の開口部2c同士の隙間において、各吸光ユニット2の壁部2wが一体化している場合、その一体化した壁部2wの上端が窪んでいることが好ましい。この反射防止構造体1の吸光ユニット2の高さh1方向に沿って切断した断面を見ると、前記一体化した壁部2wの上端において、各開口縁2eの高さよりも低くされた窪み2vが形成されている。
図10に示したように、反射防止構造体1を構成する各吸光ユニット2は略円形の開口部2cを有する。このため、入射する光の方位(上方から見た吸光ユニット2に入射する光線を吸光ユニット2の上面に投影した直線の方向)に関わらず、全方位(360°)の何れから入射する光についても全て同じように吸光ユニット2の開口部2cからその内部へ誘導し、吸収することができる。すなわち、反射防止構造体1が奏する反射防止性能は、光の入射方位に関わらず、あらゆる方向から入射する光に対して均等に発揮される。
《反射防止構造体の製造方法》
本発明にかかる反射防止構造体は、例えば、以下のようにして製造する型を使用することにより大量に生産することができる。
まず、型を形成する基板Sの表面をブラスト処理等の公知方法によって粗面加工する。
表面の荒れの程度としては、例えば、算術平均粗さRa0.01μm~0.5μm程度が好ましい。
次に、図11(a)に示すように、粗面加工した基板Sの表面に、公知のフォトリソグラフィまたはナノインプリントによってパターニングされたエッチングマスクである円盤Aを多数配置する。円盤Aを上方から見ると略円形であり、この大きさと形状は反射防止構造体1の吸光ユニット2の開口部2cの大きさと形状に対応している。基板Sの表面に配置された円盤A同士は互いに側面で接触せずに密に敷き詰められている。
次に、図11(b)に示すように、敷き詰めた円盤Aの層に対して、上方からエッチングガスGを吹き付けると、円盤A同士の間隙を吹き抜けたエッチングガスGが基板Sをエッチングする。なお、エッチングガスGは反応性ガスおよびプラズマ化によって電離したイオン、ラジカルを含む。この際、エッチング耐性を有する円盤Aはエッチングされにくく、各円盤Aの厚みと直径が少し縮小する程度に留まるので、各円盤Aが基板表面のエッチングを防ぐ機能を有する。この結果、円盤Aの下方にあった基板Sの部位は殆どエッチングされずに残るため、円盤Aの配置を反映して高密度に群立した円柱体Cの群が基板表面に形成される。隣接する円柱体C同士を隔てる孔(エッチングにより形成された孔)の底部には、前述した窪み2vに対応する突起tが形成される。この突起tは、円盤A同士が最も近づく箇所の下方におけるエッチングレートが遅くなっていることに基づき、形成される。
続いて、図11(c)に示すように、エッチングされた基板表面から円盤Aを除去する。円盤Aが載っていた基板表面uには、粗面加工によって形成された荒れが保持されている。
最後に、図11(d)に示すように、円盤Aを除去した後の荒れた基板表面uにエッチングガスGを吹き付ける。荒れによって基板表面uにおけるエッチングレートに差異が生じているため、エッチングを進めるにつれて反射防止構造体1の前記微小突起構造に対応する凹凸群Mが形成される。以上の方法により、目的の型Pが得られる。
本発明にかかる反射防止構造体は、例えば、以下のようにして製造する型を使用することにより大量に生産することができる。
まず、型を形成する基板Sの表面をブラスト処理等の公知方法によって粗面加工する。
表面の荒れの程度としては、例えば、算術平均粗さRa0.01μm~0.5μm程度が好ましい。
次に、図11(a)に示すように、粗面加工した基板Sの表面に、公知のフォトリソグラフィまたはナノインプリントによってパターニングされたエッチングマスクである円盤Aを多数配置する。円盤Aを上方から見ると略円形であり、この大きさと形状は反射防止構造体1の吸光ユニット2の開口部2cの大きさと形状に対応している。基板Sの表面に配置された円盤A同士は互いに側面で接触せずに密に敷き詰められている。
次に、図11(b)に示すように、敷き詰めた円盤Aの層に対して、上方からエッチングガスGを吹き付けると、円盤A同士の間隙を吹き抜けたエッチングガスGが基板Sをエッチングする。なお、エッチングガスGは反応性ガスおよびプラズマ化によって電離したイオン、ラジカルを含む。この際、エッチング耐性を有する円盤Aはエッチングされにくく、各円盤Aの厚みと直径が少し縮小する程度に留まるので、各円盤Aが基板表面のエッチングを防ぐ機能を有する。この結果、円盤Aの下方にあった基板Sの部位は殆どエッチングされずに残るため、円盤Aの配置を反映して高密度に群立した円柱体Cの群が基板表面に形成される。隣接する円柱体C同士を隔てる孔(エッチングにより形成された孔)の底部には、前述した窪み2vに対応する突起tが形成される。この突起tは、円盤A同士が最も近づく箇所の下方におけるエッチングレートが遅くなっていることに基づき、形成される。
続いて、図11(c)に示すように、エッチングされた基板表面から円盤Aを除去する。円盤Aが載っていた基板表面uには、粗面加工によって形成された荒れが保持されている。
最後に、図11(d)に示すように、円盤Aを除去した後の荒れた基板表面uにエッチングガスGを吹き付ける。荒れによって基板表面uにおけるエッチングレートに差異が生じているため、エッチングを進めるにつれて反射防止構造体1の前記微小突起構造に対応する凹凸群Mが形成される。以上の方法により、目的の型Pが得られる。
型を作製する別の方法として、フォトリソグラフィまたはナノインプリントを使用しない以下の方法も例示できる。
まず、図12(a)に示すように、基板Sの表面に多数の微粒子Bを散布し、微粒子B同士が互いに接触するように密に敷き詰める。ただし、微粒子Bが他の微粒子Bの上に乗り上がる(積み上がる)又は潜り込むことは避けて、1層の微粒子Bからなる層が基板表面に形成されるようにする。各微粒子Bの形状は真球であってもよいし、真球以外の形状、例えば回転楕円体等であってもよい。各微粒子Bの直径や大きさは、反射防止構造体1の吸光ユニット2の開口部2cの大きさに対応する。
次に、図12(b)に示すように、敷き詰めた微粒子Bの層に対して、上方からエッチングガスGを吹き付けると、微粒子B同士の間隙を吹き抜けたエッチングガスGが基板Sをエッチングする。この際、エッチング耐性を有する微粒子Bはエッチングされにくく、各粒子の高さと幅が少し縮小する程度に留まるので、各微粒子Bが基板表面のエッチングを防ぐマスクとして機能する。この結果、微粒子Bの下方にあった基板Sの部位は殆どエッチングされずに残るため、微粒子Bの配置を反映して高密度に群立した円柱体Cの群が基板表面に形成される。隣接する円柱体C同士を隔てる孔(エッチングにより形成された孔)の底部には、前述した窪み2vに対応する突起tが形成される。この突起tは、微粒子B同士の接点の下方におけるエッチングレートが遅くなっていることに基づき、形成される。
続いて、図12(c)に示すように、エッチングされた基板表面から微粒子Bを除去する。この際、通常は微粒子Bが載っていた基板表面uが荒れた粗面になっている。基板表面uが荒れている理由は、微粒子Bに由来する残渣が残留したり、エッチング時に微粒子Bの下方に回り込んだエッチングガスが基板表面uを不均一にエッチングしたりすることであると考えられる。
最後に、図12(d)に示すように、微粒子Bを除去した後の荒れた基板表面uにエッチングガスGを吹き付ける。荒れによって基板表面uにおけるエッチングレートに差異が生じているため、エッチングを進めるにつれて反射防止構造体1の前記微小突起構造に対応する凹凸群Mが形成される。以上の方法により、目的の型Pが得られる。
まず、図12(a)に示すように、基板Sの表面に多数の微粒子Bを散布し、微粒子B同士が互いに接触するように密に敷き詰める。ただし、微粒子Bが他の微粒子Bの上に乗り上がる(積み上がる)又は潜り込むことは避けて、1層の微粒子Bからなる層が基板表面に形成されるようにする。各微粒子Bの形状は真球であってもよいし、真球以外の形状、例えば回転楕円体等であってもよい。各微粒子Bの直径や大きさは、反射防止構造体1の吸光ユニット2の開口部2cの大きさに対応する。
次に、図12(b)に示すように、敷き詰めた微粒子Bの層に対して、上方からエッチングガスGを吹き付けると、微粒子B同士の間隙を吹き抜けたエッチングガスGが基板Sをエッチングする。この際、エッチング耐性を有する微粒子Bはエッチングされにくく、各粒子の高さと幅が少し縮小する程度に留まるので、各微粒子Bが基板表面のエッチングを防ぐマスクとして機能する。この結果、微粒子Bの下方にあった基板Sの部位は殆どエッチングされずに残るため、微粒子Bの配置を反映して高密度に群立した円柱体Cの群が基板表面に形成される。隣接する円柱体C同士を隔てる孔(エッチングにより形成された孔)の底部には、前述した窪み2vに対応する突起tが形成される。この突起tは、微粒子B同士の接点の下方におけるエッチングレートが遅くなっていることに基づき、形成される。
続いて、図12(c)に示すように、エッチングされた基板表面から微粒子Bを除去する。この際、通常は微粒子Bが載っていた基板表面uが荒れた粗面になっている。基板表面uが荒れている理由は、微粒子Bに由来する残渣が残留したり、エッチング時に微粒子Bの下方に回り込んだエッチングガスが基板表面uを不均一にエッチングしたりすることであると考えられる。
最後に、図12(d)に示すように、微粒子Bを除去した後の荒れた基板表面uにエッチングガスGを吹き付ける。荒れによって基板表面uにおけるエッチングレートに差異が生じているため、エッチングを進めるにつれて反射防止構造体1の前記微小突起構造に対応する凹凸群Mが形成される。以上の方法により、目的の型Pが得られる。
上述した様に多数の微粒子Bを基板面Sの表面に密に敷き詰める際、微粒子Bが他の微粒子Bの上に乗り上げたり、逆に微粒子Bが他の微粒子Bの下に潜り込んだりすることは望ましくない。このような乗り上げや潜り込みを避けるために、使用する微粒子Bの粒子径が次の条件を満たすことが好ましい。以下の条件を満たすと、上記の乗り上げや潜り込みを防ぐことができ、製造する反射防止構造体における前記壁部の欠損やドメインの発生を防ぎ、その反射防止性能をより一層高めることができる。
すなわち、製造に使用する微粒子からランダムに抽出した微粒子200~300個の直径を電子顕微鏡で観察して0.05μm刻みで各々測定し、各直径の算術平均である平均粒子径(PSave)が、下記式(10)を満たすことが好ましい。ここで、粒子の直径は、電子顕微鏡写真における粒子の最長径(最も長い差し渡しの長さ)である。
式(10)… 1μm≦PSave≦10μm
また、前記平均粒子径(PSave)と、最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)は、下記式(20)を満たすことが好ましい。
式(20)… 0.1≦(PSmax-PSmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(20)の最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)の各値は、それぞれ、上述のように電子顕微鏡で観察して測定した各微粒子の直径について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記微粒子の個数を縦軸に取って得られる粒子径分布図において、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
式(10)… 1μm≦PSave≦10μm
また、前記平均粒子径(PSave)と、最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)は、下記式(20)を満たすことが好ましい。
式(20)… 0.1≦(PSmax-PSmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(20)の最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)の各値は、それぞれ、上述のように電子顕微鏡で観察して測定した各微粒子の直径について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記微粒子の個数を縦軸に取って得られる粒子径分布図において、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。
式(10)を満たすことにより、反射防止性に優れた反射防止構造体を容易に製造することができる。この効果をより一層得る観点から、式(10)の下限値は2.0μmが好ましく、2.5μmがより好ましく、3.0μmがさらに好ましく;式(10)の上限値は6.0μmが好ましく、5.5μmがより好ましく、5.0μmがさらに好ましい。下限値と上限値の組み合わせとしては、2.0~6.0μmが好ましく、2.5~5.5μmがより好ましく、3.0~5.5μmがさらに好ましい。
式(20)を満たすことにより、開口部が密に配置された反射防止面に前記ドメインが形成されることを容易に抑制することができる。また、式(20)を満たすことにより、開口部を構成する前記壁部の欠損をより低減することができ、反射防止性により優れた反射防止構造体を歩留り良く製造することができる。
式(20)における下限側の係数(0.1)は、0.15がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、前記ドメインの形成をより確実に抑制することができる。
式(20)における上限側の係数(0.5)は、0.45がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、前記壁部の欠損をより低減し、製造歩留まりをより高めることができる。下限側と上限側の係数の組み合わせとしては、0.1と0.45、又は0.15と0.5が好ましく、0.15と0.45がより好ましい。
式(20)における上限側の係数(0.5)は、0.45がより好ましい。前記係数が上記の好適な値であると、前記壁部の欠損をより低減し、製造歩留まりをより高めることができる。下限側と上限側の係数の組み合わせとしては、0.1と0.45、又は0.15と0.5が好ましく、0.15と0.45がより好ましい。
前記最小直径(PSmin)は、下記式(30)を満たすことが好ましい。
式(30)… PSmin=α’×PSave(ただし、0.75<α’<1.0)
上記の範囲であると、反射防止性に優れた反射防止構造体を容易に製造することができる。
上記効果をより一層得る観点から、式(30)のα’の下限値は、0.78超が好ましく、0.80超がより好ましい。つまり、0.78<α’<1.0が好ましく、0.80<α’<1.0がより好ましい。
式(30)… PSmin=α’×PSave(ただし、0.75<α’<1.0)
上記の範囲であると、反射防止性に優れた反射防止構造体を容易に製造することができる。
上記効果をより一層得る観点から、式(30)のα’の下限値は、0.78超が好ましく、0.80超がより好ましい。つまり、0.78<α’<1.0が好ましく、0.80<α’<1.0がより好ましい。
前記最大直径(PSmax)は、下記式(40)を満たすことが好ましい。
式(40)… PSmax=β’×PSave(ただし、1.0<β’<1.3)
上記の範囲であると、反射防止性に優れた反射防止構造体を容易に製造することができる。
上記効果をより一層得る観点から、式(40)のβ’の上限値は1.25未満が好ましく、1.20未満がより好ましい。つまり、1.0<β’<1.25が好ましく、1.0<β’<1.20がより好ましい。
式(40)… PSmax=β’×PSave(ただし、1.0<β’<1.3)
上記の範囲であると、反射防止性に優れた反射防止構造体を容易に製造することができる。
上記効果をより一層得る観点から、式(40)のβ’の上限値は1.25未満が好ましく、1.20未満がより好ましい。つまり、1.0<β’<1.25が好ましく、1.0<β’<1.20がより好ましい。
前記粒子径分布図は、製造する反射防止構造体に関する前述の開口径分布と同様な図(分布曲線)になる。
前記粒子径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測されることが好ましい。製造する反射防止構造体における前記ドメインに起因する光学干渉を防ぐ観点から、前記ピークの数は、好ましくは2つ以上、より好ましくは3つ以上であることが望ましい。ここで、ピークとは頂点(頂上)を意味する。
前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの直径の差(即ち、前記10%以上のピークのうち、最も左側にあるピークの横軸値と最も右側にあるピークの横軸値との差)の下限値は、0.3μm以上が好ましく、0.4μm以上がより好ましく、0.5μm以上がさらに好ましい。0.3μm以上であると、製造する反射防止構造体の二次元平面に充填された吸光ユニットの開口部の配置が規則的になり過ぎず(基板面Sに敷き詰める微粒子Bの配置が規則的になり過ぎず)、適度なランダムネスを有する配置になるため、前記ドメインの形成をより容易に防止することができる。
前記差の上限値は、2.0μm以下が好ましく、1.5μm以下がより好ましく、1.0μm以下がさらに好ましい。これらの上限値であると、製造する反射防止構造体の二次元平面において、吸光ユニットの開口部を充分に充填して高密度で配置することが容易となり、反射防止性能をより高めることができる。前記差の下限値と上限値の組み合わせとしては、0.3~2.0μmが好ましく、0.4~1.5μmがより好ましく、0.5~1.0μmがさらに好ましい。
式(20)の最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)の各値は、前述のDmax、Dminと同様に分布曲線から求められ、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値であり、最頻値の個数に対して20%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。前記の好適な範囲であると、異なる開口径を有する構造体の割合が増し、ランダムネスな配列をさらに容易に得ることができる。
前記粒子径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測されることが好ましい。製造する反射防止構造体における前記ドメインに起因する光学干渉を防ぐ観点から、前記ピークの数は、好ましくは2つ以上、より好ましくは3つ以上であることが望ましい。ここで、ピークとは頂点(頂上)を意味する。
前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの直径の差(即ち、前記10%以上のピークのうち、最も左側にあるピークの横軸値と最も右側にあるピークの横軸値との差)の下限値は、0.3μm以上が好ましく、0.4μm以上がより好ましく、0.5μm以上がさらに好ましい。0.3μm以上であると、製造する反射防止構造体の二次元平面に充填された吸光ユニットの開口部の配置が規則的になり過ぎず(基板面Sに敷き詰める微粒子Bの配置が規則的になり過ぎず)、適度なランダムネスを有する配置になるため、前記ドメインの形成をより容易に防止することができる。
前記差の上限値は、2.0μm以下が好ましく、1.5μm以下がより好ましく、1.0μm以下がさらに好ましい。これらの上限値であると、製造する反射防止構造体の二次元平面において、吸光ユニットの開口部を充分に充填して高密度で配置することが容易となり、反射防止性能をより高めることができる。前記差の下限値と上限値の組み合わせとしては、0.3~2.0μmが好ましく、0.4~1.5μmがより好ましく、0.5~1.0μmがさらに好ましい。
式(20)の最大直径(PSmax)及び最小直径(PSmin)の各値は、前述のDmax、Dminと同様に分布曲線から求められ、最頻値の個数(100%)に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値であり、最頻値の個数に対して20%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。前記の好適な範囲であると、異なる開口径を有する構造体の割合が増し、ランダムネスな配列をさらに容易に得ることができる。
以上で説明した方法で作製した型の電子顕微鏡写真を図13に示す。円柱体Cが群立し、円柱体Cの上面に凹凸群Mが形成されている様子が観察される。
図14に示すように、上記の方法で作製した型Pを、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、および熱硬化性樹脂組成物等の合成樹脂に対して、ナノインプリント法、プレス成形法、射出成形法等の公知の技術によって微細構造を転写成形し、成形後に型から成形物を取り外すことによって、反射防止構造体1が表面に形成された成形物Qが得られる。
成形物Qの形態としては、例えば、フィルム、シート、板、その他の成形体等が挙げられる。
成形物Qの形態としては、例えば、フィルム、シート、板、その他の成形体等が挙げられる。
<材料>
型Pを作製する基板Sの材料としては、例えば、Si、ガラス、石英等が挙げられる。
なかでも、エッチング対象物として加工性がよく、また広く使用されているという理由からSiが好ましい。
型Pを作製する基板Sの材料としては、例えば、Si、ガラス、石英等が挙げられる。
なかでも、エッチング対象物として加工性がよく、また広く使用されているという理由からSiが好ましい。
基板Sの表面に敷き詰める円盤Aを構成するエッチングマスクとしては、例えば、フォトレジストが挙げられる。公知の感光性機能性高分子材料等、好適なパターニングが可能であるとともにエッチング工程におけるマスクとして適した材料が用いられる。フォトリソグラフィで用いられるレジスト材料を含む液状体は、例えば、ポリマー、感光剤、添加剤、および、溶剤を主成分とする混合物である。その他、円盤Aは、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング法とによって形成される無機化合物からなるハードマスクであってもよく、例えば、CVD法などで形成されるシリコン窒化膜やシリコン酸化膜によって形成されていてもよい。
上記のなかでも、円盤Aの材料は、容易にエッチングマスクのパターニングが可能という理由からフォトレジストが好ましい。
上記のなかでも、円盤Aの材料は、容易にエッチングマスクのパターニングが可能という理由からフォトレジストが好ましい。
基板Sの表面に敷き詰める微粒子Bの材料としては、Al、Au、Ti、Pt、Ag、Cu、Cr、Fe、Ni、Si、Wなどの金属、SiO2、Al2O3、TiO2、MgO2、CaO2などの金属酸化物が挙げられる。また、SiN、TiNなどの窒化物、SiC、WCなどの炭化物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどの有機高分子、その他の半導体材料、無機高分子なども挙げられる。また、これらの材料の少なくとも2種類を併用することもできる。上述した材料のなかでも、微粒子Bの材料としては、基板Sに対するエッチング選択比の自由度が高い観点から、無機酸化物であることが好ましい。また、無機酸化物のなかでもSiO2(シリカ)がより好ましい。
基板Sをエッチングするエッチングガスとしては、基板Sの種類にもよるが、例えば、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、CO2からなる群から選択される1種類以上のガスをエッチングガスとして用いればよい。なかでも、基板SがSiであった場合、一般的に広く使用されるガスという理由からAr、SF6、CF4、C2F6、C3F6、C4F6、CHF3、Cl2、BCl3、CH4、NH3、O2、H2、N2、からなる群から選択される1種類以上のガスが好ましい。ドライエッチングの方式はマスクの形状を精細に反映するために異方性エッチングが好ましい。また、ドライエッチングの種類は特に限定されず、例えば、スパッタエッチングでもよいし、プラズマエッチングでもよいし、反応性イオンエッチングでもよい。
反射防止構造体1の材料は、合成樹脂であることが好ましい。合成樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等の公知の合成樹脂が挙げられる。好適な材料としては、ポリエチレンテレフタラート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、アクリル樹脂等の合成樹脂などを用いることができる。また、その形状としては例えばフィルム状、シート状、プレート状、ブロック状、レンズ状、球状等とすることができる。これらの形状は特に限定されるものでなく、その使用用途によって変更することができる。
[実施例1]
図12に示した基板Sと同様の構成の型Pを以下の手順で作製し、その型を使用し熱可塑性樹脂に熱ナノインプリント法で転写するという手順で反射防止構造体を作製した。
呼び径3.0μm、3.5μm、4.0μmの3種類の粒子径の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、これらを重量比1.0:1.0:1.0で混合した水分散体を用意した。この水分散体を孔径10μmφのメンブランフィルターでろ過した。メンブランフィルターを通過した水分散体に、濃度1.0質量%のフェニルトリエトキシシランの加水分解物水溶液を加え、約40℃で3時間反応させて反応液を得た。この際、フェニルトリエトキシシランの質量がコロイダルシリカ粒子の質量の0.02倍となるように水分散体と加水分解水溶液とを混合した。
得られた反応液に、この反応液の4倍の体積のメチルエチルケトンを加えて十分に攪拌して、疎水化されたコロイダルシリカを油相抽出し、濃度0.91質量%の疎水化コロイダルシリカ分散液を得た。
図12に示した基板Sと同様の構成の型Pを以下の手順で作製し、その型を使用し熱可塑性樹脂に熱ナノインプリント法で転写するという手順で反射防止構造体を作製した。
呼び径3.0μm、3.5μm、4.0μmの3種類の粒子径の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、これらを重量比1.0:1.0:1.0で混合した水分散体を用意した。この水分散体を孔径10μmφのメンブランフィルターでろ過した。メンブランフィルターを通過した水分散体に、濃度1.0質量%のフェニルトリエトキシシランの加水分解物水溶液を加え、約40℃で3時間反応させて反応液を得た。この際、フェニルトリエトキシシランの質量がコロイダルシリカ粒子の質量の0.02倍となるように水分散体と加水分解水溶液とを混合した。
得られた反応液に、この反応液の4倍の体積のメチルエチルケトンを加えて十分に攪拌して、疎水化されたコロイダルシリカを油相抽出し、濃度0.91質量%の疎水化コロイダルシリカ分散液を得た。
得られた疎水化コロイダルシリカ分散液を、単粒子膜の表面圧を計測する表面圧力センサーと、単粒子膜を液面に沿う方向に圧縮する可動バリアとを備えた水槽(LBトラフ装置)中の液面(下層水として水を使用、水温25℃)に滴下速度0.01mL/秒で滴下した。水槽の下層水にはあらかじめ、基板として、表面が平坦なSi基板(6inch)を略鉛直方向に浸漬しておいた。
その後、超音波(出力300W、周波数950kHz)を下層水中から水面に向けて10分間照射して粒子が二次元的に最密充填するのを促しつつ、分散液の溶剤であるメチルエチルケトンを揮発させ、単粒子膜を形成させた。
ついで、この単粒子膜を可動バリアにより拡散圧が25mNm-1になるまで圧縮し、基板を5mm/分の速度で引き上げ、基板の片面上に移し取った。
続いて、単粒子膜が形成された基板上にバインダーとして1質量%モノメチルトリメトキシシランの加水分解液を浸透させ、その後、加水分解液の余剰分をスピンコーター(3000rpm)で1分間処理して除去した。その後、これを100℃で10分間加熱してバインダーを反応させ、単粒子膜付きの基板を得た。
その後、超音波(出力300W、周波数950kHz)を下層水中から水面に向けて10分間照射して粒子が二次元的に最密充填するのを促しつつ、分散液の溶剤であるメチルエチルケトンを揮発させ、単粒子膜を形成させた。
ついで、この単粒子膜を可動バリアにより拡散圧が25mNm-1になるまで圧縮し、基板を5mm/分の速度で引き上げ、基板の片面上に移し取った。
続いて、単粒子膜が形成された基板上にバインダーとして1質量%モノメチルトリメトキシシランの加水分解液を浸透させ、その後、加水分解液の余剰分をスピンコーター(3000rpm)で1分間処理して除去した。その後、これを100℃で10分間加熱してバインダーを反応させ、単粒子膜付きの基板を得た。
前記単粒子膜付き基板に対して、CF4、Cl2、O2の混合ガスによりドライエッチングを行った。エッチング条件は、アンテナパワー(ソースパワー)1500W、バイアスパワー1000W、ガス流量100sccm、エッチング時間1000秒とした。その後、エッチングされた微粒子をワイピングおよび水洗によって除去し、さらにCl2ガスによりドライエッチングを行い実施例1の型Pを作製した。
実施例1の型Pを使用し、COPフィルム上に圧力6.0MPa、処理温度150℃で熱ナノインプリントを行い、室温まで冷却させた後に実施例1の反射防止構造体を得た。
実施例1の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察したところ、隣接する吸光ユニット同士の壁部が一体化しており、その一体化した壁部の上端が窪んでいた。また、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:59.2%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
実施例1の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察したところ、隣接する吸光ユニット同士の壁部が一体化しており、その一体化した壁部の上端が窪んでいた。また、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:59.2%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
また、実施例1の反射防止構造体に関して、前述した方法で作成した開口径分布図を図15に示す。これに基づく結果は次の通りであった。この結果を表1に示す。
開口部の平均開口径(Dave):3.06μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):3.55μm
(Dmax-Dmin)/Dave=0.310
以上の結果は、前記式(1)、(2)を満たしていた。
実施例1で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図16に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):3.50μm
最小直径(PSmin):2.95μm
最大直径(PSmax):4.05μm
開口部の平均開口径(Dave):3.06μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):3.55μm
(Dmax-Dmin)/Dave=0.310
以上の結果は、前記式(1)、(2)を満たしていた。
実施例1で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図16に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):3.50μm
最小直径(PSmin):2.95μm
最大直径(PSmax):4.05μm
[比較例1]
呼び径3.0μm、3.2μmの2種類の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、重量比1.0:1.0で混合した水分散体を用意した以外、実施例1と同様な手法を用いて、比較例1の型Pを作製した。その後、実施例1と同様な手法を用いて比較例1の反射防止構造体を得た。
比較例1の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察し、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:60.5%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
呼び径3.0μm、3.2μmの2種類の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、重量比1.0:1.0で混合した水分散体を用意した以外、実施例1と同様な手法を用いて、比較例1の型Pを作製した。その後、実施例1と同様な手法を用いて比較例1の反射防止構造体を得た。
比較例1の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察し、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:60.5%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
また、比較例1の反射防止構造体に関して、前述した方法で作成した開口径分布図を図17に示す。これに基づく結果は次の通りであった。この結果を表1に示す。
開口部の平均開口径(Dave):2.72μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):2.80μm
(Dmax-Dmin)/Dave=0.074
以上の結果は、前記式(2)を満たしていない。
比較例1で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図18に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):3.10μm
最小直径(PSmin):2.95μm
最大直径(PSmax):3.25μm
開口部の平均開口径(Dave):2.72μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):2.80μm
(Dmax-Dmin)/Dave=0.074
以上の結果は、前記式(2)を満たしていない。
比較例1で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図18に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):3.10μm
最小直径(PSmin):2.95μm
最大直径(PSmax):3.25μm
[比較例2]
呼び径3.0μm、3.5μm、8.0μmの3種類の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、重量比1.0:1.0:1.0で混合した水分散体を用意した以外、実施例1と同様な手法を用いて、比較例2の型Pを作製した。その後、実施例1と同様な手法を用いて比較例1の反射防止構造体を得た。
比較例2の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察し、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:46.1%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
呼び径3.0μm、3.5μm、8.0μmの3種類の球形コロイダルシリカの20質量%水分散体を各々用意し、重量比1.0:1.0:1.0で混合した水分散体を用意した以外、実施例1と同様な手法を用いて、比較例2の型Pを作製した。その後、実施例1と同様な手法を用いて比較例1の反射防止構造体を得た。
比較例2の反射防止構造体を電子顕微鏡で観察し、各部のサイズ等を前述の方法によって求めたところ、下記の通りであった。
壁部の平均高さ:13.0μm
開口率:46.1%
底部の微小突起構造:あり
底部の微小突起構造平均ピッチ:110nm
底部の微小突起構造平均高さ:750nm
また、比較例2の反射防止構造体に関して、前述した方法で作成した開口径分布図を図19に示す。これに基づく結果は次の通りであった。この結果を表1に示す。
開口部の平均開口径(Dave):4.16μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):6.95μm
(Dmax-Dmin)/Dave=1.046
以上の結果は、前記式(2)を満たしていない。
比較例2で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図20に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):4.85μm
最小直径(PSmin):3.00μm
最大直径(PSmax):8.05μm
開口部の平均開口径(Dave):4.16μm
開口径分布図の最小直径(Dmin):2.60μm
開口径分布図の最大直径(Dmax):6.95μm
(Dmax-Dmin)/Dave=1.046
以上の結果は、前記式(2)を満たしていない。
比較例2で使用した微粒子について、前述した方法で作成した粒子径分布図を図20に示す。これに基づく結果は次の通りであった。
平均粒子径(PSave):4.85μm
最小直径(PSmin):3.00μm
最大直径(PSmax):8.05μm
<反射防止性能の評価>
実施例、比較例で作製した反射防止構造体の反射防止性能を確認するため、日本分光製分光光度計V-770を使用し、視感度補正後の積分反射率(Y値(%))を評価した。Y値の数値が低いほど、反射率が低く、反射防止性能に優れることを意味する。
実施例、比較例で作製した反射防止構造体の反射防止性能を確認するため、日本分光製分光光度計V-770を使用し、視感度補正後の積分反射率(Y値(%))を評価した。Y値の数値が低いほど、反射率が低く、反射防止性能に優れることを意味する。
<評価結果と考察>
上記評価の結果、実施例1は反射防止構造体をランダムネスに配列させることにより、ドメインに起因する光学干渉が抑制された。さらに、底部に微小突起構造を設けることで反射防止性能がより優れていた。一方、比較例1はドメインに起因する光学干渉、比較例2は壁欠損に起因してY値が大きく、反射防止性能が劣っていた。
上記評価の結果、実施例1は反射防止構造体をランダムネスに配列させることにより、ドメインに起因する光学干渉が抑制された。さらに、底部に微小突起構造を設けることで反射防止性能がより優れていた。一方、比較例1はドメインに起因する光学干渉、比較例2は壁欠損に起因してY値が大きく、反射防止性能が劣っていた。
本発明は、反射防止シート等の樹脂成形体の分野において幅広く適用することができる。
1…反射防止構造体、2…吸光ユニット、2a…外縁部、2b…底部、2c…開口部、2e…開口縁、2w…壁部、2v…窪み、2z…連通している箇所、3…微小突起、L1…入射光線、L2…入射光線、A…レジストからなる円盤、B…微粒子、S…基板、C…円柱体、G…エッチングガス、t…突起、u…基板表面、M…凹凸群、P…型、Q…硬化物
Claims (7)
- 略円形の外縁部を有する底部と、前記外縁部に沿って立ち上がる壁部を有し、前記底部の上方は開口部とされている有底筒状の吸光ユニットを複数備えた反射防止構造体であって、下記<A>~<B>の条件を満たすことを特徴とする反射防止構造体。
<A>
前記反射防止構造体を前記吸光ユニットの高さ方向に沿って見下ろして、前記吸光ユニットが200~300個含まれる正方形の領域を任意に設定し、その正方形の2本の対角線を横切った各吸光ユニットについて、開口部を含む最小円の直径を0.05μm刻みで各々測定する。この測定処理を互いに重ならない5つの領域について行い、測定した全ての直径の算術平均として求められる前記開口部の平均開口径(Dave)が、下記式(1)を満たす。
式(1)… 1μm≦Dave≦10μm
<B>
前記平均開口径(Dave)と、最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)は、下記式(2)を満たす。
式(2)… 0.1≦(Dmax-Dmin)/Dave≦0.5
ここで、前記式(2)の最大直径(Dmax)及び最小直径(Dmin)の各値は、それぞれ、前記<A>で測定した各最小円について、その直径を横軸に取り、各直径を有する前記最小円の個数を縦軸に取って得られる開口径分布図において、最頻値の個数に対して10%以上の個数を有する直径の内の最大値と最小値である。 - 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが1つ観測される請求項1に記載の反射防止構造体。
- 前記開口径分布図において、前記最頻値の個数の10%以上のピークが2つ以上観測される請求項1に記載の反射防止構造体。
- 前記ピークの2つ以上について、最小径を有するピークと最大径を有するピークの前記直径の差が0.3μm以上、1.5μm以下である請求項3に記載の反射防止構造体。
- 前記壁部の平均高さは5μm以上100μm以下である請求項1~4に記載の反射防止構造体。
- 前記底部に、平均ピッチ10nm以上500nm以下で群立する微小突起構造が形成されている請求項1~4の何れか一項に記載の反射防止構造体。
- 前記微小突起の平均高さは0.1μm以上4μm以下である請求項6に記載の反射防止構造体。
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