(57)【要約】【課題】  反射低減効果を維持しつつ、外部との接触など、外力に対する耐久性を高めた光学フィルタを提供することにある。また、このような光学フィルタを用いることで耐久性を高めた光学デバイスを提供する。【解決手段】  本発明の光学フィルタは、外部との接触機会を有する透明基板１０の片面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ａ（１１）を備え、外部との接触機会を有さない基板１０のもう一方の面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ｂ（１２）を備え、微細構造体Ａ（１１）のアスペクト比が微細構造体Ｂ（１２）のアスペクト比よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部との接触機会を有する透明基板の片面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ａを備え、
外部との接触機会を有さない前記基板のもう一方の面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ｂを備え、
前記微細構造体Ａのアスペクト比が前記微細構造体Ｂのアスペクト比よりも小さいことを特徴とする光学フィルタ。
【請求項２】
前記基板と前記微細構造体Ａとの間、
または前記基板と前記微細構造体Ｂとの間に、
光学膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記光学膜は、ＡＲ膜、ＩＲカット膜、ＵＶカット膜、ＮＤ膜、カラーフィルタ膜、蛍光フィルタ膜、水蒸気バリア膜のいずれか１つ以上の機能を有していることを特徴とする、
請求項２に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
前記微細構造体の屈折率が、前記基板の屈折率よりも低いことを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項５】
前記光学フィルタを構成する各層の界面の一部に密着層を設けたことを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルタ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学フィルタを搭載した、光学デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射低減効果を発現する、光の可視波長よりも短いピッチで構成された微細構造体を備えた光学フィルタに関するものであり、更には、このような光学フィルタを備えた光学デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種様々な用途で使用されている光学フィルタは、フィルタ自身の反射に起因した問題を抱えていることが多い。例えば、撮像光学系などで使用される光学フィルタでは、フィルタを透過した光の一部が、他の部材によって反射され、光学フィルタの光出射面から、再び光学フィルタに入射される現象が起きる場合がある。このような場合に、光学フィルタがこの入射光の波長領域に反射率を持っていると、再度光を反射してしまい、これに起因した不具合を発生させることがある。従って、光学フィルタにおける反射低減機能の更なる強化が強く望まれている。
【０００３】
さらには、ディスプレイとして用いられる、表示パネルやタッチパネルなどのフィルタ等においても、外光による視認性の低下や、装置内の光源からの光取り出し効率などの問題を改善する目的で、反射を極力低減することが望まれている。
【０００４】
光がある物質に入射すると、入射する前後の物質の屈折率差に起因して、物質表面でフレネル反射と呼ばれる反射が起こる。このような反射は、物質間の屈折率差を小さくすることで低減することが可能である。この屈折率差を低減する方法の１つとして、物質の構造体形状を利用する方法が各種提案されている。微細構造体は、近年の微細加工技術の向上とともに作製されるようになってきており、モス・アイに代表されるこれらの微細構造体は、２つの物質間で構造体形状を連続的に変化させることで、物質間の屈折率を連続的に変化させ、反射の低減を図ったものである。
【０００５】
特許文献１には、光学フィルタに、このような微細構造体を用いることで反射率を低減する方法が開示されている。また、特許文献２、３には、このような反射低減効果を発現する微細構造体の剛性を改善する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２２２１６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１１７７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８８５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１で示されているような反射低減効果を持つ微細構造体は、真空成膜法などで薄膜を単層、または複数層を積層することにより作製する反射防止膜と比較し、低反射率を容易に実現でき、更には反射防止波長領域を拡げることなどが比較的容易で、入射角度による分光反射率の相違が小さいと言った様々なメリットを有しており、屈折率の変化を緩やかにすることで、より反射を低減させることが可能である。しかしながら、各構造体間のピッチは必要とする光の波長領域により制限される為、より高い反射率低減効果を得るには、構造体形状を高く、つまりアスペクト比を大きく取る必要があるが、このような形状とすると剛性が著しく低下してしまい、外力に対し耐久性が低くなる問題を抱えている。
【０００８】
これを解決する為に、例えば特許文献２では、微細構造体を形成している凸部と凸部の隙間を低屈折率材料で充填することにより、反射低減効果を発現する微細構造体における前述の剛性における問題を低減する方法が提案されている。しかしながら、保護膜やハードコート材料により、微細構造体間の隙間を埋めたり、微細構造体全体を覆ってしまったりする方法では、剛性は改善するものの、反射を低減する為に必要な屈折率変化を得ることが難しく、反射の低減効果を損ねてしまう問題がある。
【０００９】
また、特許文献３では、微細凹凸構造を備えた基材表面上に、密着層を介して撥水層を備えた構造体において、基材と密着層との間に緩衝層を形成することで、剛性を改善する方法が提案されている。このような緩衝層を設けることにより、外力によって密着層に亀裂が生じ、これが微細凹凸構造まで伝播してしまうことに起因して微細凹凸構造が破壊されるのを低減することはできるが、このような構成では、外力による直接的な微細構造の破壊に対する剛性までを改善することは難しい。
【００１０】
以上より、本発明の目的は、反射低減効果を維持しつつ、外部との接触など、外力に対する耐久性を高めた光学フィルタを提供することにある。また、このような光学フィルタを用いることで耐久性を高めた光学デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
外部との接触機会を有する透明基板の片面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ａを備え、外部との接触機会を有さない前記基板のもう一方の面側の最表層部に可視波長よりも短いピッチで配置された微細構造体Ｂを備え、前記微細構造体Ａのアスペクト比が前記微細構造体Ｂのアスペクト比よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可視光の波長サイズ以下のピッチで構成された反射低減効果を発現する微細構造体を透明基板両面それぞれの最表層部に配置することで、反射を低減した光学フィルタを得ることができる。このような光学フィルタを、基板の片方の面は、指やペンなどとの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との何らかコンタクトが有り、もう一方の面は外部とのコンタクトが無い、例えばタッチパネルなどの光学フィルタとして用いることで、外部とのコンタクトが無い面には、構造体高さが高く反射低減効果が高い微細構造体を配置し、外部とのコンタクトが有る面には、先の微細構造体よりも、アスペクト比が小さい微細構造体を配置することで、総体として、反射を低減しつつ、外力に対する耐久性を高めた光学フィルタ、及び光学デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ピラーアレイ状の微細周期構造体の説明図
【図２】本実施例１で作製した光学フィルタの断面図
【図３】本実施例１で作製した光学フィルタの分光反射率特性
【図４】本実施例２で作製した光学フィルタの断面図
【図５】本実施例２で作製した光学フィルタの分光反射率特性
【図６】本実施例４におけるタッチパネル断面の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る微細構造体は、例えば図１に示したような、基板上に形成された、光の波長サイズよりも短いピッチで配置された無数の微細構造により構成される。また、本発明に係る光学フィルタは、前述の基板と微細構造体に加え、所定の光学特性を発現する光学膜を有しても良い。
【００１５】
微細構造体や光学フィルタを形成する為の基板としては、微細構造体や光学フィルタの基板としての強度や光学特性を有するものであれば良く、微細構造体の形成用の基体や、各種の光学膜の基体として機能可能であるものが利用される。このような基板としては、ＢＫ７やＳＦＬ−６などガラス系の材料からなる基板、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＯ（ポリオレフィン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、及びＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等から選択した樹脂材料からなる基板を用いることができる。また、ガラス基板と樹脂層との複合材料からなる基板や、有機材と無機材を混合させた有機無機ハイブリッド基板などを用いることもできる。
【００１６】
以上のような基板上に微細構造体を形成する。本実施例において作製される微細構造体は、所望の光学フィルタの光学特性を得るために必要とされる、特には反射低減機能を有するものであり、可視光の波長よりも短いピッチで配列された凹凸形状を有したものである。このような構造体の１種として、ランダムに形成された針状体及び柱状体等の突起、階段形状に微細に形成された凹凸構造の突出部または凹部によって、大気や隣接する媒体との屈折率差を低減したものが含まれても良く、公知の微細構造体から目的に応じて任意に選択したものを用いることができる。
【００１７】
また、これらの微細構造体は、基板両面において、それぞれの面の最表層部に配置されることで、必要な反射低減効果を発現することが可能である。
このような、基板を透過する光の波長よりも短い周期で配置された多数の突起や凹凸構造などからなる微細構造体であれば、熱ナノインプリント法や光ナノインプリント法などの方法を用いて再現性良く作製することができる。
【００１８】
さらに、本発明による構成の場合、微細構造体と基板との間などに必ず界面が形成されるが、反射低減効果を有する微細構造体を形成する場合、光学フィルタ総体としての反射を低減する為には、これら異なる物質間での界面反射も低減する必要がある。従って、界面を形成する２つの物質間の屈折率差はできるだけ小さくすることが望ましい。
以下、本発明の微細構造体、及び光学フィルタ、光学デバイスについて実施例に基づき具体的に説明する。
【００１９】
（実施例１）
透明基板のそれぞれの面に、アスペクト比の異なる微細構造体を形成した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００２０】
図２（ａ）に示す構成において、厚さ１．０ｍｍのＢＫ−７ガラスを基板１０として、この基板１０上の片面側の最表層部に微細構造体Ａ１１を、もう一方の面側の最表部に微細構造体Ｂ１２を形成した。
【００２１】
微細構造体は、近年の微細加工技術の向上とともに作製されるようになってきた。このような構造体の１つである、反射防止効果を持つ微細構造体は、一般的にモス・アイ構造と呼ばれ、構造体の形状を擬似的に屈折率の変化が連続的となる形状とすることで、物質間の屈折率差に起因した反射の低減を図ったものである。
【００２２】
本実施例１における微細構造体Ａ１１は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ３００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体の配列に関して、正方配列や三方（六方）配列などが考えられるが、三方配列の方が基板材料の露出面が少ないことなどから、反射低減効果が高いとされており、この理由から本実施例では三方配列とした。
【００２３】
また、微細構造体Ｂ１２は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ５００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
【００２４】
このように、微細構造体Ａ１１は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が１に近く、微細構造体Ｂ１２と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体Ｂ１２は、アスペクト比が２と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ１４総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体Ａ１１の面側を配置することで、光学フィルタ１４総体としての剛性を高めることができる。
【００２５】
ここで、光学フィルタの反射率をより低減したい場合や、微細構造体を構成する各界面における反射の影響を取り除きたい場合は、基板１０と微細構造体Ａ１１、または基板１０と微細構造体Ｂ１２との界面など、影響を与える全ての界面での屈折率差を０．１以下とすることが望ましい。本実施例１でも、このような値となるように調整した。波長５４０ｎｍのおける屈折率を例に取ると、基板１０の屈折率は１．５２、微細構造体Ａ１１、及び微細構造体Ｂ１２の屈折率は約１．５１であり、基板１０と微細構造体Ａ１１、及び基板１０と微細構造体Ｂ１２との界面での屈折率差はそれぞれ０．０１となる構成とした。このように、隣接した、異なる物質間界面での屈折率差を０．１以下にすることで、この界面での反射を著しく低減することが可能であり、より好ましくは本実施例１のように０．０５以下となるように構成する。
【００２６】
一方で、空気媒質などの一般的な環境下で使用される場合、微細構造体Ａ１１は屈折率が小さい方が、低減効果を大きくすることができる。従って、基板１０よりも、微細構造体Ａ１１の屈折率は小さい方が好ましい。以上より、前述の屈折差と合わせ、微細構造体Ａ１１は基板よりも屈折率が小さく、さらに屈折率差が０．０５以下であることが最も好ましい構成である。
【００２７】
このような微細構造体の作製方法に関しては様々な作製方法が提案されているが、本実施例ではＵＶ（紫外線）硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。
【００２８】
まずは、基板上にＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にＵＶ硬化樹脂を塗工した。その後、この基板に、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ａ１１を作製した。このようなＵＶ硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例ではアクリル系のＵＶ硬化樹脂を用いたが、フッ素系樹脂や、アクリル系樹脂にフッ素成分を添加した樹脂、またその他の樹脂を主成分とする材料を使用しても良いし、インプリントのプロセスによっては、ＳＯＧなどの無機系材料や、有機無機ハイブリッドタイプの材料を使用することも可能である。
【００２９】
その後、基板の表裏を反転させ、基板上のもう一方の面に、ＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ｂ１２を作製した。
ここで、基板１０と、微細構造体Ａ１１や微細構造体Ｂ１２との密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、図２（ｂ）に示すように、基板１０と微細構造体Ａ１１や、基板１０と微細構造体Ｂ１２との界面に密着層１３を設けることも可能であるし、またはどちらか一方の界面のみに密着層１３を設けることも可能である。このようなプライマー溶液の例としては、シランカップリング剤をベースに、ＩＰＡや硝酸等を適量加え、さらに密着力を強化する目的で、ＴＥＯＳを加えたものなどを用いることができる。これを、０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し基板上に滴下し、スピンコートにより極薄膜となるように塗工した後、所定の条件で乾燥処理等を行い、密着層１３を形成する。さらに、下地となる基板１０に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、ＵＶオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この際、前述のように、反射低減を必要とする場合は、隣接する界面での屈折率差は０．１以下に調整されることが好ましく、０．０５以下が更に望ましい。
【００３０】
以上によって作製された光学フィルタ１４の分光反射率特性を（株）日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ４１００を用い測定した結果が図３である。４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長領域における分光反射率が０．７％以下になり、本実施例１で作製された光学フィルタは非常に低い反射率を実現できた。
【００３１】
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、微細構造体Ａ１１の面側を配置し、接触機会を有さない面側に微細構造体Ｂ１２を配置することで、光学フィルタ１４総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。
また、本実施例１では、ナノインプリントプロセスを２回繰り返すことで、基板の両面に微細構造体を形成したが、スピンコートや、ディップコートなどにより樹脂を基板表裏へ塗工した後、両面を同時にＵＶナノインプリントすることでも同様の微細構造体を形成することができる。
【００３２】
（実施例２）
多層薄膜により構成された、紫外線をカットする光学膜であるＵＶカット膜に、反射低減効果を発現する微細構造体を設けた、ＵＶカットフィルタを作製した実施例について、以下に詳しく記載する。
【００３３】
撮影装置などの光学系に用いられている光学フィルタにでは、近年における固体撮像素子の高感度化、高精細化等に伴い、フィルタ自身の反射に起因した、ゴーストやフレア等の撮影画像への不具合が生ずる可能性が高まってきており、可視波長領域など、所定の波長領域における分光反射率を従来以上に低減することが１つの大きな課題となっている。
【００３４】
このようなフィルタについて、図４に示すように、透明基板上にＵＶカット膜２１を形成し、基板の最表層部となるＵＶカット膜２１の上に微細構造体Ａ２２を配置し、さらに基板のもう一方の面の最表層部に微細構造体Ｂ２３を配置し、光学フィルタ２５を形成した。図４に示す構成において、厚さ１．０ｍｍのＰＭＭＡ樹脂を基板２０として、この基板２０上にＵＶカット膜２１を形成し、この上に微細構造体Ａ２２を形成した。本実施例のような光学フィルタ２５に用いる基板の光学特性としては、可視光波長領域における全光線透過率８９％以上が好ましく、９１％以上がさらに好ましい。
【００３５】
最初に、基板２０の片面側に、真空蒸着法により複数の薄膜を積層したＵＶカット膜２１を形成した。真空蒸着法は、膜厚を比較的に容易に制御でき、かつ可視光波長領域において散乱が非常に小さく、分光透過率の波長依存性を小さい値に制御することが可能な利点を有している。しかし、真空蒸着法に限定されず、スパッタリング法、ＩＡＤ法、ＩＢＳ法、イオンプレーティング法、クラスタ蒸着法等の成膜方法においても成膜が可能であり、目的や条件等を考慮し、最も適当な成膜方法を選択すればよい。
【００３６】
ＵＶカット膜２１を構成する薄膜材料として、ＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３など、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ａｌ、またはこれらの合金などの、金属化合物により構成された層に加え、最表層の反射低減を目的として、比較的屈折率が低く環境性にも優れるＭｇＦ２などを用いることが可能であるが、本実施例ではＳｉＯ２とＴｉＯ２膜の交互層で、基板直上と、最表層をＳｉＯ２層とした９層膜となる積層構造とした。このように、本実施例２ではＵＶカット膜２１の最表層はＳｉＯ２層としたが、これらに限らず、例えばＡｌ２Ｏ３や、ＳｉＯなど酸価を変えたもの、ＳｉＮなど、ＳｉやＡｌ、Ｍｇの金属化合物や、これらを混合させた層などを適宜選択することが可能である。同様にＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属化合物であっても良い。
【００３７】
ここで、このようなＵＶカット膜２１の膜構成において、本実施例では、ＵＶカット膜２１の最表層となるＳｉＯ２層と微細構造体Ａ２２との界面での反射を無視し、それ以外の界面での可視波長領域の反射を光干渉効果により相殺させることで、それ以外の界面での総体的な反射を可能な限り小さくする膜構成とした。これは以下の理由からである。詳細は後述するが、光学膜最表層と微細構造体との屈折率差を小さくすることで、この界面での反射を可能な限り低減し、微細構造体の反射低減効果を利用することで、媒質（空気）から光学膜最表層までの反射を理想的に低減する。次に、光学膜における基板側に向かう最表層以降では、最表層と微細構造体との界面以外の界面の光干渉効果により反射を低減する。そして、これら２つの反射低減構成を組合せることにより、光学フィルタ総体としての反射を低減させる。筆者らは、このようなタイプの光学フィルタにおいて、全ての界面の中で、最表層と、最表層との屈折率差が大きい空気などの入射媒質、との界面での反射が、光学フィルタとしての反射に与える影響が最も大きく、この部分の反射を十分に低減し、さらに他の全ての界面の反射を相殺させる構成とすることで、光干渉効果により形成される反射を低減すれば、光学フィルタとしての総体的な反射をより小さくできる。従って、本実施例１の構成であれば、光学フィルタ総体としての反射を著しく低減させることが可能となる。
【００３８】
ここで、反射低減の観点からＵＶカット膜２１の最表層であるＳｉＯ２層と微細構造体Ａ２２との屈折率差をそれぞれ０．１以下となるように構成した。波長５４０ｎｍのおける屈折率を例に取ると、微細構造体Ａ２２の屈折率は１．５１、ＵＶカット膜２１の最表層であるＳｉＯ２層の屈折率は１．４６であり、ＵＶカット膜２１と微細構造体Ａ２２と界面での屈折率差は０．０５となる構成とした。このように、隣接した、異なる物質間界面での屈折率差を０．１以下にすることで、この界面での反射を著しく低減することが可能であり、より好ましくは本例のように０．０５以下となるように構成する。また、基板２０と微細構造体Ｂ２３の５４０ｎｍにおける屈折率はそれぞれ１．５２、１．５１となっており、前述と同様の理由から、両者の屈折率差を０．０１とした。
【００３９】
以上のように作製されたＵＶカット膜２１上に微細構造体Ａ２２を形成した。微細構造体の作製は、本実施例ではＵＶ硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。
【００４０】
ここで、本実施例２における微細構造体Ａ２２は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ３００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
【００４１】
また、微細構造体Ｂ２３は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ５００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
【００４２】
このように、微細構造体Ａ２２は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が１に近く、微細構造体Ｂ２３と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体Ｂ２３は、アスペクト比が２と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ２５総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体Ａ２２の面側を配置することで、光学フィルタ２５総体としての剛性を高めることができる。
【００４３】
まずは、基板上にＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面にＵＶ硬化樹脂を塗工した。その後、この基板に、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ａ２２を作製した。このようなＵＶ硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例ではアクリル系のＵＶ硬化樹脂を用いた。
【００４４】
その後、基板の表裏を反転させ、基板上のもう一方の面に、ＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ｂ２３を作製した。
ここで、基板２０とＵＶカット膜２４や、基板２０と微細構造体Ｂ２３、ＵＶカット膜と微細構造体Ａ２２など、各層の密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、各界面に密着層を設けることも可能である。さらに、下地層に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、ＵＶオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この際、前述のように、反射低減を必要とする場合は、隣接する界面での屈折率差は０．１以下に調整されることが好ましく、０．０５以下が更に望ましい。
【００４５】
また、ＵＶカットフィルタのように紫外波長の一部領域に吸収や反射を持つフィルタの場合、使用するＵＶ光の波長によっては、フィルタの基板側から光を照射した場合、フィルタがその光の少なくとも一部を吸収または反射してしまい、十分な光が樹脂まで届かない場合がある。従って、そのような場合はモールド側からＵＶ光を照射する必要があり、必要なＵＶ光の波長を十分に透過する材質のモールドを選択する必要がある。
【００４６】
以上によって作製された光学フィルタ２３の分光反射率特性を（株）日立ハイテクノロジーズ社製の分光光度計Ｕ４１００を用い測定した結果が図６である。紫外波長領域では良好なＵＶカット機能を保ちつつ、ＵＶカット機能を持たせることを考慮し透過阻止波長領域とした４５０ｎｍ〜７００ｎｍの可視波長領域における分光反射率は０．８％以下となっており、本実施例２で作製された光学フィルタは非常に低い反射率を実現できた。
【００４７】
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、微細構造体Ａ２２の面側を配置し、接触機会を有さない面側に微細構造体Ｂ２３を配置することで、光学フィルタ２５総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。
【００４８】
また、本実施例２では、ナノインプリントプロセスを２回繰り返すことで、基板の両面に微細構造体を形成したが、スピンコートや、ディップコートなどにより樹脂を基板表裏へ塗工した後、両面を同時にＵＶナノインプリントすることでも同様の微細構造体を形成することができる。また、本実施例２ではＵＶカット膜を基板上の一方の面のみに形成したが、これに限らず基板両面へ分割配置することも可能である。さらには、異なる透過阻止波長域を持つ複数のＵＶカット膜に分けて、これらを基板両面に分割配置することも可能である。
【００４９】
（実施例３）
先の本実施例２においては、反射低減効果を持つ微細構造体を備えたＵＶカット機能付きの光学フィルタについて述べたが、この他の光学膜においても、同様の効果を得ることが可能である。
【００５０】
例えば、ＡＲ膜、ＩＲ（赤外線）カット膜、ＵＶＩＲカット膜、カラーフィルタ膜、蛍光フィルタ膜、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）膜、その他のバンドパスフィルタ膜やエッジフィルタ膜などへ適用できる。更には、水蒸気等のバリア膜などを適用することも可能である。
【００５１】
基板の片面側の最表層部となる、これらの光学膜上に、反射低減効果を発現する微細構造体を形成する。ここで、微細構造体と界面を形成する光学膜の最表層との屈折率差を小さく構成し、更に各光学膜は、光学膜の最表層と微細構造体との界面での反射を無視した、それ以外の界面からの光干渉効果により形成される反射を可能な限り小さくする積層構成とする。
【００５２】
さらに、基板の表裏を変え、基板上のもう一方の面の最表層部にも、反射低減効果を発現する微細構造体を形成する。この際、微細構造体は基板上の最表層部に配置されれば、十分な反射低減効果を発現することが可能であり、最初の面と同様のコンセプトで光学膜を形成し、その上に微細構造体を形成することも可能であるし、基板直上に微細構造体を形成することも可能である。さらに、必要であれば、これら各界面の任意の位置に密着層を挿入しても良い。これにより、光学フィルタ総体として反射を低減した光学フィルタを得ることができる。
【００５３】
これを、指やペンなどの接触や、フィルタを駆動させる時に生じる隣接部材との擦れなど、外部との接触機会がある面に対し、構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が小さい方の微細構造体が形成された面側を配置し、接触機会を有さない面側に、もう一方の微細構造体が形成された面側を配置することで、光学フィルタ総体として低反射特性を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。ここで、反射低減効果と外力に対する耐久性の２つの観点から、外部との接触機会がある面に配置される微細構造体のアスペクト比は１に近い値であることが好ましく、概ね０．８〜１．２の範囲であることが特に好ましい。さらに、外部との接触機会を有さない面に配置される微細構造体のアスペクト比は反射低減効果が高い方が良い為、微細構造体のアスペクト比は１以上であることが望ましく、１．２以上であることが特に望ましい。
【００５４】
このような光学膜は、例えばＩＲカット膜とＵＶカット膜など、異なる機能を持つ複数の光学膜を基板両面に分割して配置することも可能である。さらには、例えばＩＲカット膜などでは、異なる透過阻止波長域を持つ複数のＩＲカット膜に分けて、これらを基板両面に分割配置することも可能である。
【００５５】
（実施例４）
次に、タッチパネルを１枚の基板とみなし、その基板両面に、アスペクト比の異なる微細構造体を形成した実施例について、図７を用いて以下に説明する。
【００５６】
図７はタッチパネルの一例となる断面の概略図である。樹脂やガラスなどで構成されたベースとなる基板４０上に、スペーサを介し、ＩＴＯなどが形成された２枚の導電フィルムが構成されている。図７における基板４０は、この下側に配置される不図示の光源の保護板としての要素も果たしている。また、基板４０の下面は封止される構造となる為、基本的には外部とのコンタクトを持つことはない。逆に、図７における上部導電フィルム４３の上面は、人の指や、タッチペンなどが触れる面となる。本実施例４では、基板４０は２．０ｍｍの厚さを持つＰＥＴ樹脂を用いたが、ＰＣ樹脂やその他の樹脂でも良いし、ガラス系の材料や、無機と有機のハイブリッド材料でも良く、基板の厚さを含め、タッチパネルの基板として機能可能な材料であれば、適宜選択することが可能である。
【００５７】
ここで、このタッチパネル全体を１枚の基板と見なし、図７に示すように、基板に対し光の入出力面となる各面の最表層部分に、微細構造体Ａ４１と、微細構造体Ｂ４２を形成した。本実施例４における微細構造体Ａ４１は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ３００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
また、微細構造体Ｂ４２は、図１で示したような突起構造を周期的に配置したピラーアレイ状とし、構造体は釣鐘型のモス・アイ形状で高さ５００ｎｍ、周期２５０ｎｍとした。さらに、突起構造体は反射低減効果が高いとされる三方配列とした。
【００５８】
このように、微細構造体Ａ４１は構造高さを構造周期で割ったアスペクト比が１に近く、微細構造体Ｂ４２と比較し、構造体としての剛性が強い。一方で、微細構造体Ｂ４２は、アスペクト比が２と大きく、反射低減効果が大きい構造となっている。従って、これらを組合せることで、光学フィルタ４６総体としての反射低減効果を維持しつつ、外力と何らかの接触がある面に対し、微細構造体Ａ４１の面側を配置することで、光学フィルタ４６総体としての剛性を高めることができる。
【００５９】
このような微細構造体Ａ４１、微細構造体Ｂ４２の作製は、本実施例ではＵＶ硬化樹脂を用いた光ナノインプリント法を選択した。
【００６０】
まずは、基板上部となる上部導電フィルム４３上にＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるようにＵＶ硬化樹脂を塗工した。その後、これに樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ａ４１を作製した。このようなＵＶ硬化樹脂は各種様々な材料を用いることができ、本実施例では反射低減の観点から屈折率の低いフッ素成分が添加されたアクリル系のＵＶ硬化樹脂を用いた。
【００６１】
その後、基板の表裏を反転させ、図７における基板４０下部となる面に、ＵＶ硬化樹脂を０．２μｍのＰＴＦＥフィルタを介し適量滴下した後、スピンコート法により所定の膜厚となるように基板全面に塗工し、樹脂の硬化収縮を加味し、前述の形状を反転させ設計されたホールアレイ形状に離型処理を施した石英モールドを押し当て、少しの時間この状態を保持した後、そのままの状態でＵＶ光を照射することで樹脂を硬化させ、微細構造体Ｂ４２を作製した。
【００６２】
ここで、前述のように、基板４０と微細構造体Ｂ４２や、上部導電フィルム４３と微細構造体Ａ４１など、各界面での屈折率差は０．１以下に調整されることが好ましく、０．０５以下が更に望ましい。
【００６３】
さらに、各層の密着性を向上させる必要がある場合は、プライマー処理を行い、各界面に密着層を設けることも可能である。さらに、下地層に何らかの悪影響を与えない範囲であれば、プライマー液をより均一に塗工する為に、プライマー液塗工前に、ＵＶオゾンなどによる親水化処理を施しても良い。また、このようなプロセスによる塗工を行う際、マスキングを施したり、プロセスをインクジェット法やグラビア法、マイクロコンタクトプリント法などに変えたりすることで、塗工領域を制限することも可能である。この場合も、前述のように、隣接する各界面での屈折率差は０．１以下に調整されることが好ましく、０．０５以下が更に望ましい。
【００６４】
また同様に、本実施例２で作製したようなＵＶカット膜を、例えば基板４０上に形成することで、ＵＶカット機能を付加したパネルとすることも可能であるし、本実施例３に記載した各種の光学膜をこれらのパネルに適用することも可能である。
【００６５】
更には、これらに限らず、他の光学デバイスや光学装置であっても、本実施例１〜３で記載されたような、基板両面で異なるアスペクト比を持つ、可視波長よりも短いピッチで配置された反射低減効果を持つ微細構造体を備えた光学フィルタを用いることで、十分な反射低減効果を維持しつつ、外力に対する剛性を高めることが可能である。
【００６６】
例えば、条件によってフィルタを出し入れするなど、フィルタが周囲との相対位置を変化させる場面がある光学フィルタであれば、駆動時に何らかの部材と接触する可能性があるが、このような機構に本実施例１〜３の光学フィルタを適宜配置すれば、非常に小さい反射を維持したまま、外部との接触に対し、耐久性を高めた光学デバイスを実現できる。
【符号の説明】
【００６７】
１０．２０．４０．基板
１１．２２．４１．微細構造体Ａ
１２．２３．４２．微細構造体Ｂ
１３．２４．密着層
１４．２５．４６．光学フィルタ
２１．ＵＶカット膜
４１．上部導電フィルム
４２．下部導電フィルム
４３．スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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