(57)【要約】  使用する波長域の光に対して透過性を有する基材と、基材上に配置された反射防止層とを備え、高い反射防止性能を示すとともに、基材の屈折率によらず、反射防止層に使用できる材料の選択の自由度が大きい構造体を提供する。反射防止層が、周期的に凸部が配列した周期構造を有し、反射防止層における凸部の配列周期が上記波長域の最短波長以下であり、基材と反射防止層との間に、基材よりも低屈折率である低屈折率層が配置されている反射防止構造体とする。
2008102882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用する波長域の光に対して透過性を有する基材と、前記基材上に配置された反射防止層とを備え、
前記反射防止層は、凸部が周期的に配列した周期構造を有し、
前記反射防止層における前記凸部の配列周期は、前記波長域の最短波長以下であり、
前記基材と前記反射防止層との間に、前記基材よりも低屈折率である低屈折率層が配置されている反射防止構造体。
【請求項２】
前記基材の屈折率ｎ1と、前記低屈折率層の屈折率ｎ2との比（ｎ2／ｎ1）が、０．８≦ｎ2／ｎ1＜１である請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項３】
前記比（ｎ2／ｎ1）が、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３である請求項２に記載の反射防止構造体。
【請求項４】
前記比（ｎ2／ｎ1）が、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９である請求項２に記載の反射防止構造体。
【請求項５】
前記比（ｎ2／ｎ1）が、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３である請求項２に記載の反射防止構造体。
【請求項６】
前記低屈折率層の屈折率ｎ2と、前記反射防止層の屈折率ｎ3とが異なる請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項７】
前記低屈折率層の光学的厚さが、０．０５λ0〜０．３λ0の範囲である請求項１に記載の反射防止構造体。ただし、λ0は、前記波長域の中心波長である。
【請求項８】
前記凸部の高さＨと、前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）が、０．８≦Ｈ／Ｐである請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項９】
前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐと、前記凸部の底面における周期方向の長さＢとの比（Ｂ／Ｐ）が、０．７≦Ｂ／Ｐ≦１である請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項１０】
前記比（Ｂ／Ｐ）が１である請求項９に記載の反射防止構造体。
【請求項１１】
前記反射防止層の厚さ方向に対する前記凸部の断面の形状が、台形である請求項８または９に記載の反射防止構造体。
【請求項１２】
前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐと、前記台形の上底Ｗとの比（Ｗ／Ｐ）が、Ｗ／Ｐ≦０．７である請求項１１に記載の反射防止構造体。
【請求項１３】
前記低屈折率層と前記反射防止層とが、同一の材料からなる請求項１に記載の反射防止構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面における光の反射が抑制された反射防止構造体に関し、より具体的には、入射光の波長以下の周期で凸部が配列した構造を有する反射防止構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細な凸部が周期的に配列した構造（以下、当該構造を単に「周期構造」ともいう）を表面に有する反射防止構造体が実用化されている。周期構造は、反射防止構造体を構成する基材の表面に直接形成されるか、あるいは基材の表面に配置された反射防止層（周期構造が形成されているため、以下、「周期構造層」ともいう）に形成される。周期構造としては、円錐あるいは角錐の形状を有する凸部が、構造体に入射する光の波長以下の周期で配列した構造が一般的であり、当該構造は、その外観から、モスアイ（Moth Eye）構造と呼ばれる。【０００３】
周期構造層では、周期構造を構成する材料（凸部を構成する材料）の面積占有率が、当該層の厚さ方向に連続的に変化している。具体的には、入射媒質側（空気側）になるほど上記材料の面積占有率が小さくなる一方、入射媒質の面積占有率が大きくなる。このとき、周期構造を構成する材料と基材との屈折率がほぼ等しければ、見かけ上、入射媒質と基材との間で屈折率が連続的に変化することになり、構造体の表面における光の反射が抑制される。見かけの屈折率の連続的な変化は、周期構造が基材の表面近傍に直接形成されている場合においても同様である。なお、この場合、基材の一部に周期構造が形成されるため、周期構造を構成する材料の屈折率と、基材の屈折率とは同一となる。【０００４】
これまで様々な周期構造が提案されており、例えば凸部の形状に関して、上述した円錐、角錐などを始めとする錐体以外に、錐台、釣鐘状がある。また、凸部の配列に関して、構造体の表面に垂直な方向から見て凸部がマトリクス状（アレイ状）に配列した２次元格子パターン、あるいは所定の方向に伸長する凸部（一例として、伸長方向に垂直な面で切断した当該凸部の断面が三角形）が互いに平行に配列した１次元格子パターン（ラインパターン）がある。【０００５】
具体的な先行技術を示す。特開2003-90902号公報には、携帯電話機の液晶表示部など、各種物品の窓材に反射防止機能を付与する反射防止賦形フィルムが開示されている。当該フィルムの表面には、反射防止用の微細な凸部が周期的に配列しており、凸部の配列周期は、可視光の最小波長以下である。凸部は、その基底部から先端部に行くに従って、断面積が連続的に減少する形状を有する。【０００６】
特開2005-157119号公報には、可視光の波長よりも短い周期で微細な凸部が配列した構造を表面に備える光学素子が開示されている。この光学素子では、上記構造により、素子の表面における光の反射の抑制が図られている。当該公報には、基材（光学素子）の屈折率と凸部の屈折率との差が０．１以下であることが望ましい（０．０５以下がさらに望ましい）こと、ならびに０．１を上回って差が大きくなると、両者の界面における反射が過度に大きくなり、全体としての反射防止効果が損なわれること、が記載されている（段落番号[0025]参照）。【０００７】
ところで、基材および凸部の屈折率をほぼ等しくする以外にも、凸部の高さを配列周期に対して大きくすることにより、上述した屈折率の変化が緩やかとなり、高い反射防止性能を実現できる。しかし、高い凸部を均一かつ精度よく形成し、配列させることは困難である。また、高さが増すほど凸部の形状が先鋭となるため、その機械的強度が低下して、凸部の（周期構造層の）破損、摩耗が生じやすくなる。破損、摩耗が生じると、凸部の形状が先鋭ではなくなり、構造体の反射防止性能が低下する。即ち、凸部の高さの制御のみによって設計値通りの反射防止性能を得ることは、現実には難しい。【０００８】
特開2005-173457号公報には、微細な凸部を使用波長以下の周期で表面に配列させた光学素子であって、高さに関して所定の数式を満たす形状の凸部とすることで、低い凸部でありながら反射防止性能に優れる光学素子が開示されている。この素子では、凸部の形状が錐台あるいは釣鐘状であることが上記数式の前提となっている。しかし、錐体のように先鋭な形状の凸部を設けた場合に比べると、得られる反射防止性能は必ずしも十分であるとはいえない。【０００９】
また、上述したように従来の反射防止構造体では、光の反射を抑制するために、基材の屈折率と周期構造層の屈折率とをできるだけ等しくし、入射媒質と基材との間で見かけの屈折率を連続的に変化させる必要がある。これに加えて、製造上の制約がある（例えば、周期構造層を形成する材料には、微細な凸部を周期的に配列させるために良好な加工性が求められる）こともあって、周期構造層に使用できる材料が非常に限られる。特に、光学素子などの用途を目的とした、屈折率が２を超えるような高屈折材料からなる基材に対して、周期構造層を形成できる材料がほとんど存在しないのが実状である。
【発明の開示】
【００１０】
そこで本発明は、高い反射防止性能を示すとともに、基材の屈折率によらず、周期構造層に使用できる材料の選択の自由度が大きい反射防止構造体の提供を目的とする。
【００１１】
本発明の反射防止構造体は、使用する波長域の光に対して透過性を有する基材と、前記基材上に配置された反射防止層（周期構造層）とを備える。前記反射防止層は、凸部が周期的に配列した周期構造を有し、前記反射防止層における前記凸部の配列周期は、前記波長域の最短波長以下である。前記基材と前記反射防止層との間には、前記基材よりも低屈折率である低屈折率層が配置されている。
【００１２】
本発明の反射防止構造体では、低屈折率層の存在によって、周期構造層における凸部の形状が錐台のような先端が先鋭でない形状である場合にも、高い反射防止性能を得ることができる。
【００１３】
また、低屈折率層の存在によって、基材の屈折率に対する周期構造層の屈折率の自由度を大きくできる。即ち、本発明の構造体では、周期構造層の材料の選択の自由度を向上できる。この効果は、本発明の構造体を光学素子に用いる場合など、基材の屈折率が高い場合（例えば１．５以上）に特に顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の反射防止構造体の一例における厚さ方向の断面を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、計算例１で用いた本発明の反射防止構造体について、屈折率比（ｎ2／ｎ1：ｎ1は基材の屈折率、ｎ2は低屈折率層の屈折率）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図３】図３は、計算例１で用いた本発明および従来の反射防止構造体について、入射角＝０°における入射光の波長λと反射率との関係を示す図である。
【図４】図４は、計算例１で用いた本発明および従来の反射防止構造体について、入射角＝３０°における入射光の波長λと反射率との関係を示す図である。
【図５】図５は、計算例１で用いた本発明および従来の反射防止構造体について、入射角＝４０°における入射光の波長λと反射率との関係を示す図である。
【図６】図６は、計算例１で用いた本発明および従来の反射防止構造体について、入射角＝５０°における入射光の波長λと反射率との関係を示す図である。
【図７】図７は、計算例１で用いた本発明および従来の反射防止構造体について、凸部の高さと配列周期との比（Ｈ／Ｐ）を変化させたときの、入射光の入射角θと平均反射率との関係を示す図である。
【図８】図８は、計算例１で用いた本発明の反射防止構造体について、凸部の下底と配列周期との比（Ｂ／Ｐ）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図９】図９は、計算例１で用いた本発明の反射防止構造体について、凸部の上底と配列周期との比（Ｗ／Ｐ）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１０】図１０は、計算例１で用いた本発明の反射防止構造体について、低屈折率層の光学的厚さ（光学膜厚）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１１】図１１は、計算例２で用いた本発明の反射防止構造体について、屈折率比（ｎ2／ｎ1）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１２】図１２は、計算例２で用いた本発明の反射防止構造体について、低屈折率層の光学膜厚を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１３】図１３は、計算例３で用いた本発明の反射防止構造体について、屈折率比（ｎ2／ｎ1）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１４】図１４は、計算例３で用いた本発明の反射防止構造体について、低屈折率層の光学膜厚を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【図１５】図１５は、計算例４で用いた本発明の反射防止構造体について、屈折率比（ｎ3／ｎ1：ｎ3は周期構造層の屈折率）を変化させたときの、当該構造体の平均反射率の変化を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の反射防止構造体について説明する。【００１６】
図１に、本発明の反射防止構造体の一例を示す。図１に示す反射防止構造体１１は、使用する波長域の光に対して透過性を有する基材１上に、基材１よりも屈折率が低い低屈折率層２、ならびに凸部３が周期的に配列した周期構造を有する反射防止層（周期構造層）４が、この順に積層された構造を有する。なお、使用する波長域の光とは、例えば可視光（４００ｎｍ以上７５０ｎｍ以下）、紫外光（３２０ｎｍ以上４００ｎｍ未満）、近赤外光（７５０ｎｍ超２５００ｎｍ以下）であり、典型的には可視光である。なお、上記波長域の区分は一般的な定義によるものであり、本発明の反射防止構造体の用途によっては、上記区分中の一部、または複数の区分にまたがった波長域の光が使用されることがある。【００１７】
低屈折率層２は、基材１よりも屈折率が低い材料により構成される、所定の物理的厚さ（物理膜厚）Ｔを有する層である。その表面は、凸部３が配列した周期構造層４とは異なり、平坦であることが好ましい。また、低屈折率層２は、構造体１１に入射する上記波長域の光（典型的には可視光）について透過性を有する。ここで、「透過性を有する」とは、入射した光の少なくとも一部を透過する性質を有することである。【００１８】
周期構造層４は、凸部３が周期的に配列した周期構造を有し、周期構造層４における凸部３の配列周期Ｐは、上記波長域の最短波長以下である。換言すれば、ある波長域の反射を抑制する場合、凸部３の配列周期Ｐは、当該波長域の最短波長以下である。一例として、配列周期Ｐが可視光の最短波長以下である場合、構造体１１において、可視光全域の光の反射が抑制される。周期構造層４は（凸部３）は、構造体１１に入射する上記波長域の光（典型的には可視光）について透過性を有する。凸部３の配列周期Ｐの下限は、周期構造層４に用いる材料ならびに周期構造層４の形成方法などにより異なるために一概に決定できないが、例えば、５０ｍ程度である。なお、凸部３の高さＨがとりうる範囲についても同様に、周期構造層４に用いる材料ならびに周期構造層４の形成方法などに応じて異なるために一概に決定できないが、例えば、凸部の高さＨと配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）として０．５〜５程度である。【００１９】
凸部３の形状は、低屈折率膜２から離れるに従って先細りした形状である限り特に限定されない。この形状は、周期構造層４における低屈折率膜２の表面に平行な断面を考えたときに、当該断面における凸部３の面積占有率が低屈折率膜２から離れるに従って連続的に小さくなる形状であるともいえる。凸部３の形状は、例えば、円錐、角錐などの錐体；円錐台、角錐台などの錐台；釣鐘状；ドーム状などである。【００２０】
図１に示す構造体１１における凸部３の形状は円錐台であり、周期構造層４の厚さ方向に切断した凸部３の形状は台形である。凸部３の底面（台形の下底部分）は低屈折率膜２に接し、その上面（台形の上底部分）および側面は露出している。【００２１】
なお、本発明の反射防止構造体における凸部の形状は、厳密に上記例示した形状である必要はなく、例えば、錐体の先端部あるいは稜線部が丸みを帯びているなど、部分的に丸みが与えられた形状であってもよい。【００２２】
凸部３の配列は、基材１における周期構造層４が配置された面に垂直な方向から見て一定の周期が認められる形態であればよく、例えば、当該方向から見て、錐体、錐台、釣鐘状あるいはドーム状の凸部３がマトリクス状（アレイ状）に配列した２次元格子パターンである。凸部３の配列は、所定の方向に伸長する２以上の凸部３が互いに平行に配列した１次元格子パターン（ラインパターン）であってもよい。この場合、凸部における伸長方向に垂直な断面の形状は、凸部の形状に関する上述した条件を満たす限り特に限定されず、例えば、三角形、台形あるいは円の一部である。【００２３】
凸部３の配列が１次元格子パターンの場合、２次元格子パターンに比べて当該配列が一般に単純であるために、周期構造層４の形成が容易となり、構造体１１の製造性が向上する。ただしこの場合、凸部３の周期方向と、構造体１１に入射する光の振幅方向との関係に応じて、構造体１１の反射防止性能が変化する。【００２４】
２次元格子パターンにおける凸部３の周期方向とは、最近接の関係にある２つの凸部３の中心点（基材１における周期構造層４が配置された面と平行な面に凸部３を投影したときに形成される図形の中心点）を結ぶ方向である。【００２５】
本発明の反射防止構造体１１では、従来の構造体と同様に、凸部３の高さＨが大きい方が、周期構造層４における見かけの屈折率が当該層の厚さ方向に緩やかに変化するため、反射防止性能が高くなる。また、凸部３の底面における周期方向の長さＢが配列周期Ｐに近づくほど、凸部３に入射することなく低屈折率層２に直接入射する光の量を低減できるため（別の観点から述べれば、周期構造層４と低屈折率層２との界面における見かけの屈折率の急激な変化を低減できるため）、構造体１１の反射防止性能が高くなる。底面の長さＢは、配列周期Ｐと等しいことがより好ましい。また、本発明の反射防止構造体１１は、後述の計算例に示すように、凸部３の形状が先鋭であるときよりも、先端が平たくなった錐台のような形状であるときの方が、より高い反射防止性能を示す。【００２６】
周期構造層４を構成する材料（凸部３を構成する材料）の屈折率は、後述の計算例４に示すように、特に限定されない。【００２７】
以下、具体的な計算例を用いて、本発明の構造体をさらに詳細に説明する。【００２８】
（計算例１）
屈折率１．５の基材を用いて本発明の反射防止構造体を構成した場合について、計算により、その反射率を求めた。計算例１では、図１に示す構成の反射防止構造体を想定し、計算を行った。計算に用いた構造体の低屈折率層および周期構造層（凸部）を構成する材料は同一とした。基材の屈折率ｎ1、低屈折率層の屈折率ｎ2および周期構造層（凸部）の屈折率ｎ3の大小関係は「ｎ2＝ｎ3＜ｎ1」である。なお、このように低屈折率層と周期構造層とが同一の材料からなる場合、双方の層を一度に形成することが可能となる。【００２９】
周期構造層における凸部の配列周期Ｐは１８０ｎｍ、高さＨは２７０ｎｍ、高さＨと配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）は１．５、周期方向の底面の長さＢは１８０ｎｍ（即ち、Ｂ／Ｐ＝１）とした。凸部の形状は円錐台であり、周期構造層の厚さ方向に切断した凸部の断面の形状は台形である（底面の長さＢは、凸部の下底ともいえる）。【００３０】
計算は、入射光の帯域を波長λにして４２０〜７８０ｎｍの範囲とし、入射角θを０°〜５０°の範囲で変化させて実施した。また、計算は、入射光をＴＥ偏光（電界成分が入射面に対して垂直な光）とＴＭ偏光（電界成分が入射面に対して平行な光）とに分離して行った。入射光の中心波長λ0は６００ｎｍであり、凸部の配列周期Ｐは、入射光の中心波長λ0に対してＰ＝０．３×λ0の関係にある。計算の方法は、以降の計算例においても同様である。【００３１】
以下、計算の結果を、図２〜図１０を用いて説明する。【００３２】
図２に、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を変化させた場合における構造体の平均反射率の変化を示す。図２に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、Ｗが５０〜７０ｎｍの範囲、Ｔが７０〜９０ｎｍの範囲で最適化した。【００３３】
なお、平均反射率は、入射光の波長λを４２０ｎｍから７８０ｎｍまで、入射角θを０°〜５０°まで変化させた場合における構造体の反射率の平均を意味する。また、図２内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける比（ｎ2／ｎ1）の値である。【００３４】
図２には、ｎ1≦ｎ2とした場合（この場合、基材上に、基材と同一の屈折率を有する膜、あるいは基材よりも高屈折率の膜が配置されている）の計算結果を、参考値として併せて示す。また、図２には、従来の反射防止構造体に対して計算を行った結果（平均反射率が０．３２％）を併せて示す。ここで従来の構造体とは、図１に示す構造体１１から低屈折率層２を取り去り、周期構造層４（凸部３）を基材１の表面に直接形成した構造体である（以降の計算例においても同様である）。想定した従来の構造体では、周期構造層の屈折率と基材の屈折率とを同一とした（ｎ1＝ｎ3＝１．５）。【００３５】
図２に示すように、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１のときに、従来の構造体に比べて平均反射率が低くなった。これに対して、参考値として示したように屈折率比（ｎ2／ｎ1）が１以上になると、想定した従来の構造体に比べて平均反射率が高くなり、本発明の構造体の優位性が失われた。【００３６】
計算例１における基材の屈折率ｎ1は１．５であるので、低屈折率層および周期構造層を構成する材料の屈折率は、１．２≦ｎ2（ｎ3）＜１．５の範囲で選択できる。特開2005-157119号公報に記載があるように、低屈折率層を有さない従来の構造体では、基材と周期構造層との屈折率差をできるだけ小さく、多くとも０．１以下とすることが望まれる。これに対して本発明の構造体では、周期構造層を構成する材料の選択の自由度を大きく向上できることがわかる。【００３７】
図２に示すように、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１の場合、従来の構造体に比べて反射防止性能が向上する。比（ｎ2／ｎ1）が０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７の場合、従来の構造体に比べて大幅に反射防止性能が向上する。これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．３〜１．８のときに特に好ましく、１．３以上１．７５未満のときにさらに好ましい。なお、図２に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1＜１ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７のとき、Ｗは５０〜７０ｎｍ、Ｔは７０〜９０ｎｍの範囲で最適化した。【００３８】
実際の周期構造層の形成方法、および反射防止構造体の製造性を考慮すると、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は、計算例１で想定した構造体において反射防止性能が最大となる０．９３以下が好ましい。即ち、比（ｎ2／ｎ1）は、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３が好ましく、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３がより好ましい。理由は以下のとおりである。なお、これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．３〜１．８のときに特に好ましく、１．３以上１．７５未満のときにさらに好ましい。また、図２に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３のとき、Ｗは５０〜７０ｎｍ、Ｔは７０〜９０ｎｍの範囲で最適化した。【００３９】
周期構造層の形成方法は特に限定されないが、後述するプレス転写法により凸部を形成し、周期構造層とする方法が簡便である。プレス転写法を用いる場合、周期構造層を構成する材料の屈折率は高すぎないこと（例えば１．５未満）が望まれる。高屈折の材料は、現在のところ、加工性が低くプレス転写が難しい、周期構造層としたときの耐久性に劣る、価格が高いなどの問題を有するからである。また、周期構造層と低屈折率層とを同じ材料とすれば、双方の層を同時に形成でき、反射防止構造体の製造性を向上できるため、この観点からは、低屈折率層の屈折率は低い方がよい。一方、反射防止構造体がレンズまたはプリズムといった光学素子である場合、その光学性能の向上を目的として、高屈折率の基材とする場合も多い。従って、周期構造層の形成方法、および反射防止構造体の製造性を考慮すると、基材と低屈折率層との屈折率差ができるだけ大きい方が、即ち、比（ｎ2／ｎ1）ができるだけ小さい方が好ましい。以上の理由により、比（ｎ2／ｎ1）に関して、最適値である０．９３を上限とする上記範囲が好ましいことになる。【００４０】
次に、上記想定した本発明の構造体において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を反射防止性能が最大となる０．９３に固定したときの、入射光の波長と構造体の反射率との関係を図３〜６に示す。図３〜６は、それぞれ入射角θ＝０°、３０°、４０°および５０°としたときの計算結果である。図４〜６では、反射率の計算結果をＴＭ偏光とＴＥ偏光とに分離して示す。なお、入射角θ＝０°のとき（図３）、ＴＭ偏光とＴＥ偏光との反射率は同一である。図３〜６に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗは６１ｎｍ（Ｗ／Ｐ＝０．３４）、低屈折率層の物理膜厚Ｔは８８ｎｍ（Ｔ／λ0＝０．１５）とした。【００４１】
図３〜６には、同様に計算した、従来の反射防止構造体の反射率を併せて示す。【００４２】
図３〜６に示すように、反射率の大小関係が逆転する波長域が部分的に見られるものの、λ＝４２０〜７８０ｎｍにおける本発明の構造体の反射率は、従来の構造体に比べて大幅に低くなった。また、本発明の構造体は、従来の構造体に比べて反射率の波長依存性が小さく、本発明の構造体によって、入射光の波長によらず低い反射率を実現できることがわかった。【００４３】
次に、周期構造層における凸部の形状を変化させる。本発明の構造体において、周期構造層における凸部の形状は反射防止性能に大きく影響すると考えられる。【００４４】
図７に、上記想定した本発明の構造体において、凸部の高さＨと配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）を変化させたときの、平均反射率と入射角θとの関係を示す。図７に結果を示す計算において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は０．９３に固定し、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、それぞれ想定した構造体の平均反射率が最小となるように上記範囲で最適化した。【００４５】
図７に示すように、比（Ｈ／Ｐ）が大きくなるほど、本発明の構造体の反射防止性能は高くなった。また、本発明の構造体では、特定の入射角θだけでなく幅広い入射角θの範囲においてフラットな平均反射率が得られ、特に比（Ｈ／Ｐ）が１．５のときには、入射角θが０°〜５０°の全域でほぼフラットな平均反射率が得られた。従来、周期構造層を有する反射防止構造体以外にも、基材表面に薄膜を配置し、当該薄膜における光の干渉によって反射率を低減させた反射防止構造体が知られている。しかし、このような干渉を利用した反射防止構造体では、原理的に、反射率の入射角依存性ならびに入射波長依存性が極めて高く、設計された入射角以外の角度で入射する光、ならびに設計された以外の波長域の光に対しては、十分な反射防止性能が得られない。これに対して本発明の構造体では、図３〜６および７に示すように、凸部の形状を制御することによって、幅広い波長域および入射角の光に対して高い反射防止性能を実現できる。【００４６】
入射角θが０°〜５０°の全域にわたって、構造体の平均反射率を１％程度以下にすることを目標とするならば、凸部の高さＨと配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）は、０．８≦Ｈ／Ｐが好ましい。【００４７】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３の各々の範囲にある場合にも、構造体の平均反射率と比（Ｈ／Ｐ）との間に同様の傾向が成立し、比（Ｈ／Ｐ）が０．８以上であることが好ましい。計算例２、３に示す屈折率比（ｎ2／ｎ1）の好ましい範囲においても同様である。【００４８】
図７に示すように、比（Ｈ／Ｐ）が同一の場合で比較すると、本発明の構造体の反射防止性能は、従来の構造体よりも高くなる。また、比（Ｈ／Ｐ）が０．８である本発明の構造体の反射防止性能は、比（Ｈ／Ｐ）が１である従来の構造体とほぼ同程度であり、目標とする反射防止性能が同じであれば、本発明の構造体では凸部の高さＨを小さくすることができる。即ち、本発明の構造体は、従来の構造体に比べて周期構造層の形成が容易となる。また、周期構造層の機械的強度が高く、破損、摩耗に対する耐性に優れた構造体とすることができる。【００４９】
図８に、上記想定した本発明の構造体において、凸部の底面の長さ（下底）Ｂと配列周期Ｐとの比（Ｂ／Ｐ）を変化させたときの平均反射率の変化を示す。図８に結果を示す計算において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は０．９３に固定し、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、Ｗを６０ｎｍ（Ｗ／Ｐにして０．３３）とし、Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように７０〜１００ｎｍの範囲で最適化した。【００５０】
図８に示すように、比（Ｂ／Ｐ）が大きくなるほど、構造体の平均反射率が減少し、比（Ｂ／Ｐ）が１（即ち、Ｂ＝Ｐ）のときに最も小さくなった。これは、凸部の底面の長さＢが配列周期Ｐに近づくほど、凸部によって覆われていない低屈折率層の面積が減る、即ち、周期構造層と低屈折率層との界面における見かけの屈折率の急激な変化を低減できるため、と考えられる。【００５１】
図８に示すように、凸部の底面の長さＢと配列周期Ｐとの比（Ｂ／Ｐ）が０．７≦Ｂ／Ｐ≦１のときに、構造体の平均反射率を１％以下とすることができる。【００５２】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３の各々の範囲にある場合にも、構造体の平均反射率と比（Ｂ／Ｐ）との間に同様の傾向が成立し、比（Ｂ／Ｐ）が０．７≦Ｂ／Ｐ≦１であることが好ましい。計算例２、３に示す屈折率比（ｎ2／ｎ1）の好ましい範囲においても同様である。【００５３】
図９に、上記想定した本発明の構造体において、凸部の上底Ｗと配列周期Ｐとの比（Ｗ／Ｐ）を変化させたときの平均反射率の変化を示す。図９に結果を示す計算において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は０．９３に固定し、低屈折率層の物理膜厚Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように７０〜９０ｎｍの範囲で最適化した。【００５４】
図９に示すように、比（Ｗ／Ｐ）が０．２〜０．３において、構造体の平均反射率が最も小さくなった。これは、本発明の構造体において、凸部の先端が先鋭ではなく平たい形状であるときの方が高い反射防止性能が得られることを意味する。構造体の平均反射率を１％以下とすることを目標とするならば、凸部の上底Ｗと配列周期Ｐとの比（Ｗ／Ｐ）は、Ｗ／Ｐ≦０．７であればよい。【００５５】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３の各々の範囲にある場合にも、構造体の平均反射率と比（Ｗ／Ｐ）との間に同様の傾向が成立し、比（Ｗ／Ｐ）が０．７以下であることが好ましい。計算例２、３に示す屈折率比（ｎ2／ｎ1）の好ましい範囲においても同様である。【００５６】
次に、低屈折率層の物理膜厚Ｔを変化させた。本発明の構造体では、凸部の形状と同様に、低屈折率層の物理膜厚Ｔも反射防止性能に大きく影響すると考えられる。【００５７】
図１０に、上記想定した本発明の構造体において、低屈折率膜の物理膜厚Ｔを変化させたときの平均反射率の変化を示す。図１０に結果を示す計算において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を０．９３に固定し、凸部の上底Ｗは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、６０〜１００ｎｍの範囲で最適化した。なお、図１０では、低屈折率層の物理膜厚Ｔではなく、入射光の中心波長λ0（＝６００ｎｍ）で規格化した光学的厚さ（光学膜厚：ｎ2×Ｔ／λ0）を横軸とする。また、図１０内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける低屈折率層の光学膜厚である。【００５８】
図１０に示すように、低屈折率層の光学膜厚の変化に伴って、構造体の平均反射率が変動した。図１０に示す平均反射率の変動の傾向から、本発明の構造体では、周期構造層で生じる反射波（周期構造層に入射した光の多くは周期構造層を透過するが、当該層においてわずかながら反射波が発生する）と、周期構造層を透過した光の一部が低屈折率層と基材との界面において反射して生じた反射波との干渉が生じ、これらの反射波が打ち消しあうことにより、高い反射防止性能が実現したと考えられる。【００５９】
図１０に示す結果からは、可視光の反射を抑制する場合、低屈折率層の光学的厚さが０．１λ0〜０．３λ0のときに、薄い膜厚ながら特に高い反射防止性能が得られることがわかる。想定した構造体において低屈折率層の光学的厚さが０．１λ0〜０．３λ0であることは、当該層の物理膜厚Ｔにして４０〜１３０ｎｍであることを意味する。【００６０】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９７、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．９３ならびに０．８７≦ｎ2／ｎ1≦０．９３の各々の範囲にある場合も、構造体の平均反射率と低屈折率層の光学膜厚との間に同様の傾向が成立し、低屈折率層の光学膜厚が０．１λ0〜０．３λ0であることが好ましい。【００６１】
（計算例２）
屈折率１．８の基材（ｎ1＝１．８）を用いて本発明の反射防止構造体を構成した場合について、計算により、その反射率を求めた。計算例２では、計算例１と同様に図１に示す構成の反射防止構造体を想定し、計算を行った。計算に用いた構造体の低屈折率層および周期構造層（凸部）を構成する材料は同一とした。また、凸部の形状および配列は、計算例１と同一とした。屈折率１．８の基材は、カメラのレンズなど、光学素子の基材として好適に用いられている。【００６２】
以下、計算の結果を、図１１、１２を用いて説明する。【００６３】
図１１に、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を変化させた場合における構造体の平均反射率の変化を示す。図１１に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、Ｗが４０〜７０ｎｍの範囲、Ｔが５０〜７０ｎｍの範囲で最適化した。【００６４】
図１１には、ｎ1≦ｎ2とした場合の計算結果を、参考値として併せて示す。また、図１１には、従来の反射防止構造体に対して計算を行った結果（平均反射率が０．４７％）を併せて示す。想定した従来の構造体では、周期構造層の屈折率と基材の屈折率とを同一とし（ｎ1＝ｎ3＝１．８）、凸部の形状および配列は、上記想定した本発明の反射防止構造体と同一とした。また、図１１内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける比（ｎ2／ｎ1）の値である。【００６５】
図１１に示すように、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１のときに、従来の構造体に比べて平均反射率が低くなった。これに対して、参考値として示したように屈折率比（ｎ2／ｎ1）が１以上になると、想定した従来の構造体に比べて平均反射率が高くなった。【００６６】
計算例２における基材の屈折率ｎ1は１．８であるので、低屈折率層および周期構造層を構成する材料の屈折率は、１．４４≦ｎ2（ｎ3）＜１．８の範囲で選択できる。【００６７】
図１１に示すように、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１の場合、従来の構造体に比べて反射防止性能が向上する。比（ｎ2／ｎ1）が０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４の場合、従来の構造体に比べて大幅に反射防止性能が向上する。これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．７〜２．２のときに特に好ましく、１．７５〜２．２のときにさらに好ましい。なお、図１１に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1＜１ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４のとき、Ｗは４０〜７０ｎｍ、Ｔは５０〜７０ｎｍの範囲で最適化した。【００６８】
計算例１で説明したように、実際の周期構造層の形成方法、および反射防止構造体の製造性を考慮すると、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は、計算例２で想定した構造体において反射防止性能が最大となる０．８９以下が好ましい。即ち、比（ｎ2／ｎ1）は、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９が好ましく、０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９がより好ましい。これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．７〜２．２のときに特に好ましく、１．７５〜２．２のときにさらに好ましい。なお、図１１に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９のとき、Ｗは４０〜６０ｎｍ、Ｔは５０〜７０ｎｍの範囲で最適化した。【００６９】
次に、計算例２で想定した本発明の構造体において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を反射防止性能が最大となる０．８９に固定したときの、低屈折率層の光学膜厚と平均反射率との関係を図１２に示す。図１２に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、４０〜９０ｎｍの範囲で最適化した。また、低屈折率層の光学膜厚は、計算例１と同様に、入射光の中心波長λ0（＝６００ｎｍ）により規格化した。図１２内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける低屈折率層の光学膜厚である。【００７０】
図１２に示すように、低屈折率層の光学膜厚の変化に伴って、構造体の平均反射率が変動した。図１２に示す平均反射率の変動の傾向から、本発明の構造体では、周期構造層で生じる反射波と、低屈折率層と基材との界面で生じる反射波との干渉が生じていると考えられる。図１２に示す結果からは、可視光の反射を抑制する場合、低屈折率層の光学的厚さが０．１λ0〜０．３λ0のときに、薄い膜厚ながら特に高い反射防止性能が得られることがわかる。想定した構造体における低屈折率層の光学的厚さが０．１λ0〜０．３λ0であることは、当該層の物理膜厚Ｔにして３０〜１２０ｎｍであることを意味する。【００７１】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９の各々の範囲にある場合も、構造体の平均反射率と低屈折率層の光学膜厚との間に同様の傾向が成立し、低屈折率層の光学膜厚が０．１λ0〜０．３λ0であることが好ましい。【００７２】
（計算例３）
計算例３では、低屈折率層および周期構造層を構成する材料が互いに異なる場合、即ち、低屈折率層の屈折率ｎ2と周期構造層の屈折率ｎ3とが異なる場合について、計算を行った。【００７３】
計算例３では、計算例１と同様に図１に示す構成の反射防止構造体を想定し、計算を行った。凸部の形状および配列は計算例１と同一とし、基材および周期構造層の屈折率は１．８とした。【００７４】
以下、計算の結果を、図１３、１４を用いて説明する。【００７５】
図１３に、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を変化させた場合における構造体の平均反射率の変化を示す。図１３に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、Ｗが４０〜６０ｎｍの範囲、Ｔが１０〜４０ｎｍの範囲で最適化した。【００７６】
図１３には、ｎ1≦ｎ2とした場合の計算結果を、参考値として併せて示す。また、図１３には、従来の反射防止構造体に対して計算を行った結果（平均反射率が０．４７％）を併せて示す。想定した従来の構造体では、周期構造層の屈折率と基材の屈折率とを同一とし（ｎ1＝ｎ3＝１．８）、凸部の形状および配列は、上記想定した本発明の反射防止構造体と同一とした。また、図１３内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける比（ｎ2／ｎ1）の値である。【００７７】
図１３に示すように、低屈折率層と周期構造層との材料が異なる場合においても、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１のときに、従来の構造体に比べて平均反射率が低くなった。これに対して、参考値として示したように屈折率比（ｎ2／ｎ1）が１以上になると、想定した従来の構造体に比べて平均反射率が高くなった。【００７８】
計算例３における基材の屈折率ｎ1は１．８であるので、低屈折率層を構成する材料の屈折率は１．４４≦ｎ2＜１．８の範囲で選択できる。【００７９】
図１３に示すように、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）が０．８≦ｎ2／ｎ1＜１の場合、従来の構造体に比べて反射防止性能が向上する。比（ｎ2／ｎ1）が０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４の場合、従来の構造体に比べて大幅に反射防止性能が向上する。これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．７〜２．２のときに特に好ましく、１．７５〜２．２のときにさらに好ましい。なお、図１３に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1＜１ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４のとき、Ｗは４０〜６０ｎｍ、Ｔは１０〜４０ｎｍの範囲で最適化した。【００８０】
計算例１で説明したように、実際の周期構造層の形成方法、および反射防止構造体の製造性を考慮すると、低屈折率層と基材との屈折率比（ｎ2／ｎ1）は、計算例３で想定した構造体において反射防止性能が最大となる０．８９以下が好ましい。即ち、比（ｎ2／ｎ1）は、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９が好ましく、０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９がより好ましい。これらのｎ2／ｎ1の範囲は、基材の屈折率ｎ1が１．７〜２．２のときに特に好ましく、１．７５〜２．２のときにさらに好ましい。なお、図１３に結果を示す計算において、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９のとき、Ｗは４０〜６０ｎｍ、Ｔは１０〜４０ｎｍの範囲で最適化した。【００８１】
次に、計算例３で想定した本発明の構造体において、基材と低屈折率層との屈折率比（ｎ2／ｎ1）を反射防止性能が最大となる０．８９に固定したときの、低屈折率層の光学膜厚と平均反射率との関係を図１４に示す。図１４に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように４０〜８０ｎｍの範囲で最適化した。また、低屈折率層の光学膜厚は、計算例１と同様に、入射光の中心波長λ0（＝６００ｎｍ）により規格化した。図１４内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける低屈折率層の光学膜厚である。【００８２】
図１４に示すように、低屈折率層の光学膜厚の変化に伴って、構造体の平均反射率が変動した。図１４に示す平均反射率の変動の傾向から、本発明の構造体では、周期構造層で生じる反射波と、低屈折率層と基材との界面で生じる反射波との干渉が生じていると考えられる。図１４に示す結果からは、可視光の反射を抑制する場合、低屈折率層の光学的厚さが０．０５λ0〜０．２λ0のときに、薄い膜厚ながら特に高い反射防止性能が得られることがわかる。想定した構造体における低屈折率層の光学的厚さが０．０５λ0〜０．２λ0であることは、当該層の物理膜厚Ｔにして２０〜８０ｎｍであることを意味する。【００８３】
なお、屈折率比（ｎ2／ｎ1）が、上述した０．８≦ｎ2／ｎ1＜１、０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．９４、０．８≦ｎ2／ｎ1≦０．８９ならびに０．８３≦ｎ2／ｎ1≦０．８９の各々の範囲にある場合も、構造体の平均反射率と低屈折率層の光学膜厚との間に同様の傾向が成立し、低屈折率層の光学膜厚が０．０５λ0〜０．２λ0であることが好ましい。【００８４】
計算例２、３の結果を考察すると、低屈折率層の光学的厚さは、０．０５λ0〜０．３λ0が好ましい。【００８５】
（計算例４）
計算例４では、計算例１と同様に図１に示す構成の反射防止構造体を想定し、計算により、その反射率を求めた。計算に用いた構造体における基材の屈折率ｎ1は１．８、低屈折率層の屈折率ｎ2は１．６とした。屈折率比（ｎ2／ｎ1）は、０．８９である。凸部の形状および配列は計算例１と同一とした。【００８６】
以下、計算の結果を、図１５を用いて説明する。【００８７】
図１５に、基材と周期構造層との屈折率比（ｎ3／ｎ1）を変化させた場合における構造体の平均反射率の変化を示す。図１５に結果を示す計算において、凸部の上底Ｗおよび低屈折率層の物理膜厚Ｔは、想定した構造体の平均反射率が最小となるように、Ｗが４０〜６０ｎｍの範囲、Ｔが３０〜１８０ｎｍの範囲で最適化した。【００８８】
図１５には、従来の反射防止構造体に対して計算を行った結果（平均反射率が０．４７％）を併せて示す。想定した従来の構造体では、周期構造層の屈折率と基材の屈折率とを同一とし（ｎ＝１．８）、凸部の形状および配列は、上記想定した本発明の反射防止構造体と同一とした。また、図１５内の括弧書きの数値は、各ポイントにおける比（ｎ2／ｎ1）の値である。【００８９】
図１５に示すように、周期構造層の屈折率の変化は、本発明の構造体の反射防止性能に対してほとんど影響しないことがわかる。また、周期構造層の屈折率ｎ3は、低屈折率層の屈折率ｎ2よりも大きくても小さくてもよい。計算例４に示すように、本発明の反射防止構造体では周期構造層（凸部）を構成する材料として任意の材料を選択でき、従来の構造体のように、基材の屈折率による材料の制約を受けない。【００９０】
本発明の反射防止構造体の平均反射率は、その構成によっては、１％以下、さらには０．５％以下、０．４７％未満、０．３２％未満とすることができる。なお、現実に存在する反射防止構造体の上記平均反射率は、分光光度計を用いて測定が可能である。【００９１】
以下、本発明の反射防止構造体の製造方法について説明する。【００９２】
本発明の反射防止構造体は、例えば、基材の上に、低屈折率層および周期構造層を順次形成して製造できる。また、低屈折率層および周期構造層を構成する材料が同一である場合には、基材上に前駆体層を形成し、当該層の厚さ方向に部分的に周期構造層を形成することにより反射防止構造体とすることができる。なお、この場合、当該層の残る部分が低屈折率層となる。【００９３】
基材は、使用する波長域の光（典型的には可視光）について透過性を有する材料からなればよく、例えば、ガラスなどの無機非晶質材料、無機結晶材料、樹脂などからなる。具体的には、各種の光学材料を基材として用いることができる。ガラスは、例えば、ソーダライムガラス、石英ガラス、ＢＫ７のような光学ガラスである。【００９４】
低屈折率層は、好ましくは、均一な膜厚を有する平坦な層である。低屈折率層は、反射防止構造体に入射する上記波長域の光（典型的には可視光）について透過性を有し、基材を構成する材料よりも低屈折率の材料からなればよい。当該材料は、例えば、無機非晶質材料、無機結晶材料、樹脂などであり、具体的な例としては、フッ化マグネシウム（ｎd＝１．３８）、フッ化カルシウム（ｎd＝１．４３）などである。このとき、基材は、ソーダライムガラス（ｎd＝１．５２）、ＢＫ７（ｎd＝１．５２）、石英ガラス（ｎd＝１．４６）などの１．５前後の屈折率を有する材料からなってもよいし、ＳＦなどのフリント系ガラス（ｎd＝１．７〜１．９）；ＬａＳＦ、ＬＦなどのランタン系ガラス（ｎd＝１．７〜１．９）；カルコゲナイトガラス（ｎd＝２．５）；あるいはＫＴａＯ3、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などの無機光学結晶（ｎd＝２．２）など、１．８程度以上の高い屈折率を有する材料からなってもよい。【００９５】
基材の屈折率ｎ1と低屈折率層の屈折率ｎ2との差（ｎ1−ｎ2）は、０．１を超えてもよい。【００９６】
低屈折率層は、公知の方法、例えば蒸着法、スパッタリング法などの真空成膜法、により形成できる。【００９７】
周期構造層（凸部）は、反射防止構造体に入射する上記波長域の光（典型的には可視光）について透過性を有する材料からなればよい。当該材料は、例えば、無機非晶質材料、無機結晶材料、樹脂などであり、具体的には、例えば、低融点ガラス、ゾルゲル法により形成したガラス、有機−無機ハイブリッド材料、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂などである。上述したように、本発明の反射防止構造体では、周期構造層を構成する材料は特に屈折率の制限を受けない。【００９８】
また、上述の計算例に示すように、周期構造層の屈折率ｎ3は基材の屈折率ｎ1よりも高くても低くてもよいが、周期構造層の屈折率ｎ3が周期構造層の屈折率ｎ1よりも低い場合、基材の屈折率ｎ1と周期構造層の屈折率ｎ3との差（ｎ1−ｎ3）は、０．１を超えてもよい。【００９９】
前駆体層は、低屈折率層と同様の方法により形成できる。【０１００】
周期構造層の形成方法は特に限定されず、例えば、以下のようにして形成できる。最初に、低屈折率層の上に、周期構造層（凸部）として使用する材料からなる膜、あるいは最終的に周期構造層を構成する材料となる膜（好ましくは、均一な膜厚を有する平坦な膜）を形成する。当該膜の形成は、低屈折率層の形成と同様の方法により行えばよい。次に、形成した膜を加工して、周期構造層とすればよい。【０１０１】
加工方法は、凸部の形状および配列を精度よく実現できる方法であれば特に限定されない。具体的な加工方法は、例えば、ドライエッチング工程を含むフォトリソグラフィ法、プレス転写法などである。低屈折率層と周期構造層とを同時に形成する場合における、前駆体膜を加工する方法も同様であればよい。【０１０２】
フォトリソグラフィ法は、例えば、以下のように実施できる。周期構造層となる膜上にフォトレジストをコーティングした後、当該レジストを露光、現像して、レジストパターンを形成する。次に、上記膜をドライエッチングした後、レジストパターンを除去することで周期構造層（凸部）が形成される。【０１０３】
このとき、下地層となる低屈折率層よりもエッチングレートが大きい材料を周期構造層の材料として用いれば、低屈折率膜のオーバーエッチングを効果的に防止できる。また、これによりエッチング量の制御が容易となり、設計通りの形状および配列を有する凸部の形成が容易となる。一例として、ＢＫ７（ｎd＝１．５２）を基材として本発明の反射防止構造体を形成する場合、低屈折率層および周期構造層の材料として、例えば、フッ化マグネシウム（ｎd＝１．３８）およびシリカ（ｎd＝１．４５）を用いることができるが、フッ化マグネシウムよりもシリカのエッチングレートが大きいことから、当該材料にシリカを用いることにより、エッチング量の制御が容易となる。【０１０４】
プレス転写法は、例えば、ナノインプリント法を用いることができる。ナノインプリント法は、基材上に塗布した被成形材料にスタンパまたはモールドと呼ばれる型を押し当てて形状パターンを転写する方法であり、熱硬化方式とＵＶ硬化方式とがある。熱硬化方式では、基材上に形成した被成形材料をそのガラス転移点以上に加熱し、軟化させた状態で型を押し付けた後、冷却し、離型する。ＵＶ硬化方式では、基材上に液状の被成形材料を塗布し、金型を押し当てた状態で紫外線を照射して被成形材料を硬化させ、その後離型する。【０１０５】
ナノインプリント法を用いれば、ナノメートルサイズの凸部およびその配列を精度よく実現できる。また、この方法では、フォトリソグラフィ法に比べて様々な形状の凸部および様々な凸部の配列を実現できる。さらに、この方法は量産性に非常に優れるため、反射防止構造体の製造コストを低減できる。【０１０６】
ナノインプリント法を適用できる材料は、例えば、フッ素化熱可塑性樹脂、ポリカーボネートなどの樹脂類、あるいはゾルゲル法によるガラス形成に用いられる金属酸化物ゾルまたはゲル、低融点ガラスのような無機材料などである。【０１０７】
周期構造層の形成方法は、上述した方法に限定されない。例えば、転写フィルムを用いる方法などによっても形成できる。【０１０８】
本発明は、その意図および本質的な特徴から逸脱しない限り、他の実施形態に適用しうる。この明細書に開示されている実施形態は、あらゆる点で説明的なものであってこれに限定されない。本発明の範囲は、上記説明ではなく添付したクレームによって示されており、クレームと均等な意味および範囲にあるすべての変更はそれに含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明によれば、高い反射防止性能を示すとともに、周期構造層に使用できる材料の選択の自由度が大きい反射防止構造体を提供できる。【０１１０】
本発明の反射防止構造体は、基材の種類および形状によって、様々な用途への応用が可能である。例えば、基材がレンズ、プリズムなどであってもよく、この場合、本発明の反射防止構造体は、表面における入射光の反射が抑制された光学素子となる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年11月10日(2008.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用する波長域の光に対して透過性を有する基材と、前記基材上に配置された反射防止層とを備え、
前記反射防止層は、凸部が周期的に配列した周期構造を有し、
前記反射防止層における前記凸部の配列周期は、前記波長域の最短波長以下であり、
前記基材と前記反射防止層との間に、前記基材よりも低屈折率である低屈折率層が配置されており、
前記基材の屈折率ｎ１と、前記低屈折率層の屈折率ｎ２との比（ｎ２／ｎ１）が、０．８≦ｎ２／ｎ１≦０．８９であり、
前記低屈折率層を構成する材料と、前記反射防止層を構成する材料とが異なり、
前記低屈折率層の光学的厚さが、０．０５λ０〜０．２λ０の範囲である反射防止構造体。ただし、λ０は、前記波長域の中心波長である。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
（削除）
【請求項８】
前記凸部の高さＨと、前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐとの比（Ｈ／Ｐ）が、０．８≦Ｈ／Ｐである請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項９】
前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐと、前記凸部の底面における周期方向の長さＢとの比（Ｂ／Ｐ）が、０．７≦Ｂ／Ｐ≦１である請求項１に記載の反射防止構造体。
【請求項１０】
前記比（Ｂ／Ｐ）が１である請求項９に記載の反射防止構造体。
【請求項１１】
前記反射防止層の厚さ方向に対する前記凸部の断面の形状が、台形である請求項８または９に記載の反射防止構造体。
【請求項１２】
前記反射防止層における前記凸部の配列周期Ｐと、前記台形の上底Ｗとの比（Ｗ／Ｐ）が、Ｗ／Ｐ≦０．７である請求項１１に記載の反射防止構造体。
【国際調査報告】
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