(57)【要約】【課題】光の入射角度が大きい場合においても反射防止性能の向上を図る。【解決手段】本発明に係る反射防止積層体は、基材側から順に、複数の薄膜層と、凹凸部を有し、少なくとも１つの薄膜層の屈折率は、基材の屈折率よりも高く、凹凸部の平均ピッチは、使用対象とされる光の波長以下であるとともに、最も凹んだ箇所は、薄膜層に達していることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の入射光側に設けられる反射防止積層体において、
前記基材側から順に、複数の薄膜層と、凹凸部を有し、
少なくとも１つの前記薄膜層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも高く、
前記凹凸部の平均ピッチは、使用対象とされる光の波長以下であるとともに、最も凹んだ箇所は、前記薄膜層に達していることを特徴とする
反射防止積層体。
【請求項２】
前記凹凸部の入射光の入射方向に関する断面形状は、台形であることを特徴とする
請求項１に記載の反射防止積層体。
【請求項３】
前記凹凸部の形状は、前記凹凸部の平均ピッチＰに対して、上底が０．１Ｐ以下、下底が０．９Ｐ以上であることを特徴とする
請求項２に記載の反射防止積層体。
【請求項４】
最も前記基材側に位置する薄膜層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも高いことを特徴とする
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の反射防止積層体。
【請求項５】
複数の前記薄膜層は、前記基材側に位置するにしたがって、その屈折率が高くなることを特徴とする
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の反射防止積層体。
【請求項６】
前記凹凸部には、前記凹凸部を覆う被覆層が設けられていることを特徴とする
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の反射防止積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光の反射を抑制するため、基材の表面に設けられる反射防止積層体に関するものであり、特に、複数の薄膜層と、凹凸部を含んで構成される反射防止積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ディスプレイ等において周囲の環境光等の映り込みを防止する、あるいは、カメラレンズ等の光学素子において迷光を防止するため反射防止構造が採用されている。このような反射防止構造としては、微細な凹凸形状を周期的に設けたモスアイ構造が知られている。
【０００３】
このようなモスアイ構造を有する反射防止構造として、特許文献１には、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を配置することで、反射防止層内の周期構造層に使用できる材料選択の自由度を向上させる反射防止構造体が開示されている。また、特許文献２には、透明基材の一方の面に１層以上の中間層を介して、微細凹凸構造を有する第１の層が設けられた反射防止物品が開示されている。この反射防止物品では、全ての隣り合った層間の屈折率差を０．０１以上、０．１１以下にするとともに、透明基材の屈折率ｎsと、第１の層の屈折率ｎ1に所定の差を設けることで、反射率の低減が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２８８２号
【特許文献２】特開２００９−３１７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、周期的に設けられた凹凸部（モスアイ構造）を有する反射防止構造において、反射防止性能の向上が図られた反射防止積層体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明に係る反射防止積層体は、
基材の入射光側に設けられる反射防止積層体において、
前記基材側から順に、複数の薄膜層と、凹凸部を有し、
少なくとも１つの前記薄膜層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも高く、
前記凹凸部の平均ピッチは、使用対象とされる光の波長以下であるとともに、最も凹んだ箇所は、前記薄膜層に達していることを特徴とする。
【０００７】
さらに本発明に係る反射防止積層体において、
前記凹凸部の入射光の入射方向に関する断面形状は、台形であることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明に係る反射防止積層体において、
前記凹凸部の形状は、前記凹凸部の平均ピッチＰに対して、上底が０．１Ｐ以下、下底が０．９Ｐ以上であることを特徴とする。
【０００９】
さらに本発明に係る反射防止積層体において、
最も前記基材側に位置する薄膜層の屈折率は、前記基材の屈折率よりも高いことを特徴とする。
【００１０】
さらに本発明に係る反射防止積層体において、
複数の前記薄膜層は、前記基材側に位置するにしたがって、その屈折率が高くなることを特徴とする。
【００１１】
さらに本発明に係る反射防止積層体において、
前記凹凸部には、前記凹凸部を覆う被覆層が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、少なくとも１つの薄膜層の屈折率を基材の屈折率よりも高く設定するとともに、凹凸部の平均ピッチは、使用対象とされる光の波長以下であるとともに、最も凹んだ箇所が薄膜層に達している構成を採用することで、特に、入射角度が大きくなった場合においても、反射防止性能の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の配置の様子を示す模式図
【図２】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図（実施例１）
【図３】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図（実施例１の変形例）
【図４】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（上面）を示す模式図
【図５】従来の反射防止構造（側断面）を示す模式図（比較例１）
【図６】反射防止構造（側断面）を示す模式図（比較例２）
【図７】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図（実施例２）
【図８】実施例１の反射０次回折効率を示す図
【図９】実施例２の反射０次回折効率を示す図
【図１０】本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
では、本発明の実施形態に係る反射防止積層体について図を用いて説明を行う。図１は、本発明の実施形態に係る反射防止積層体２の配置の様子を示す模式図である。図１には、基材１上に設けられた反射防止積層体２の断面の様子が示されている。本実施形態の反射防止積層体２は、ディスプレイ等の表示装置の表示面、あるいは、レンズなど各種光学素子の表面、あるいは、太陽電池を構成するシリコン（Ｓｉ）などの太陽電池材料の表面など、入射光の反射防止を必要とする基材１の表面に配設される。ここで、反射防止積層体２に対する入射角度αは、反射防止積層体２の表面に対する垂線となす角度にて定義される。
【００１５】
近年、例えば、ディスプレイ等では、入射角度αが±４０゜以内（対称性を考慮する場合、＋４０゜以内）、可視波長全域で反射率が０．１％以下とする高性能な反射防止性能が求められている。特に、入射角度αが大きい斜めからの入射光に対して反射防止性能を向上させることが求められている。本実施形態では、このような状況を鑑み、反射防止積層体２に対する入射光の入射角度が大きくなった場合においても反射率を抑え、反射防止性能の向上を図ることとしている。
【００１６】
（実施例１）
図２は、本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図である。図２は、図１の表面付近を拡大表示した模式図となっている。反射防止積層体２は、基材１側から順に、第２薄膜層２３、第１薄膜層２２、凹凸部２１を有して構成されている。基材１、第１薄膜層２２、第２薄膜層２３、凹凸部２１は、何れも使用対象とされる光の波長において透過性を有する材料が使用される。本実施形態では可視光において透過性を有することとしている。
【００１７】
基材１には、屈折率が１．５の透明材料を使用している。この基材１の表面には、複数の薄膜層が設けられている。本実施形態では、第１薄膜層２２、第２薄膜層２３からなる２つの薄膜層にて構成されている。本実施形態では、第１薄膜層２２に酸化シリコン（ＳｉＯ2）を、第２薄膜層２３に酸化チタン（ＴｉＯ2）を使用している。また、本実施形態において、第１薄膜層２２の膜厚は、０．０６０μｍ、第２薄膜層２３の膜厚は、０．００２μｍとしている。
【００１８】
反射防止性能を向上させるため、これら複数の薄膜層２２、２３の内、何れか１つの屈折率は、基材１の屈折率よりも高く設定されている。本実施形態では、特に、基材１に接する第２薄膜層２３の屈折率が、使用対象とされる光の波長において、基材１の屈折率よりも高くなるように第２薄膜層２３の材料を選定している。さらに、複数の薄膜層２２、２３における屈折率は、基材１側に位置するに従い、高くなるように設定することが好ましい。
【００１９】
第１薄膜層２２の表面に設けられる本実施形態の凹凸部２１は、２次元周期構造を有しており、１つの凹凸部１１は、ちょうど頂点部が切り取られた四角錐形状を有している（モスアイ構造）。したがって、図２に記載されるように、入射光の入射方向に関する凹凸部２１の断面は台形形状となっている。なお、凹凸部２１の最も凹んだ箇所に相当する谷部２１ｂは、第１薄膜層２２に達することが必要とされる。凹凸部２１の形成は、例えば、光硬化性樹脂で平坦な層を形成し、そこに凹凸部２１の型を押し当てた状態でＵＶ光を照射することで光硬化性樹脂を硬化させる（インプリント）など各種形態によって行うことが可能である。その際、谷部２１ｂを第１薄膜層２２に達するようにするため、インプリントを行った後、凹凸部２１の谷部２１ｂをエッチングなどによって切削することとしてもよい。なお、凹凸部２１の断面を台形形状としているが、台形形状の頂部２１ａの幅が０、すなわち、三角形状とすることも可能である。
【００２０】
隣り合う凹凸部２１は、ピッチＰを有して配列され周期構造を形成している。ピッチＰは、使用対象とされる光の波長（本実施形態では可視光）以下に設定されている。本実施形態では、一定のピッチＰとしているが、このピッチＰはランダムであってもよい。その場合、平均ピッチが使用対象とされる光の波長以下となるように設定される。図４には、図２における反射防止積層体２の上面図が示されている。図２に示される側断面は、ちょうど図４の頂部２１ａを含むＡ−Ａ間において切断したときの様子となっている。図４のＢ−Ｂ間において切断したときにおいても、図２と同様の側断面が現れることとなる。本実施形態では、凹凸部２１のピッチＰを０．１８μｍ、凹凸部２１の高さＨを０．４５μｍとしている。また、凹凸部２１には、屈折率１．５の透明材料を使用している。
【００２１】
図２の実施形態では、凹凸部２１の形状を、ピッチＰと凹凸部２１の下底Ｂの長さを等しくしているが、凹凸部２１の形状は、下記に記す範囲内で自由に変更することが可能である。凹凸部２１の上底の長さＴは、ピッチＰに対して０．１倍以下、すなわち、Ｔ≦０．１Ｐとなるように設定することが好ましい。また、凹凸部２１の下底の長さＢは、ピッチＰに対して０．９倍以上、すなわち、Ｂ≧０．９Ｐとなるように設定することが好ましい。図３には、凹凸部２１の下底をピッチＰより小さくした場合の実施形態について、その断面形状が模式的に示されている。下底ＰをピッチＰより小さい長さとした場合、谷部
２１ｂにおいて、第１薄膜層２２が一部露出した構成となる。
【００２２】
このような本実施形態の反射防止積層体の反射効率を比較するための比較例を図５、図６に示しておく。何れの比較例も基材１には、実施例１と同じ屈折率１．５の透明材料を使用している。
【００２３】
図５に示される比較例１は、基材１上に、凹凸部３１のみで構成された反射防止構造３を有して構成されている。この比較例１における凹凸部３１は、図２の実施例１と同じ構成（凹凸部３１のピッチＰを０．１８μｍ、凹凸部３１の高さＨを０．４５μｍ）としている。また、凹凸部２１には、屈折率１．５の透明材料を使用している。一方、図６の比較例２は、１層からなる薄膜層３２と、凹凸部３１にて反射防止構造３を形成した場合となっている。比較例２においても、凹凸部３１は、実施例１と同じ構成（凹凸部３１のピッチＰを０．１８μｍ、凹凸部３１の高さＨを０．４５μｍ）としている。また、薄膜層３２には、膜厚０．０１３μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2）を使用している。
【００２４】
表１には、実施例１と比較例１、２の反射防止性能の結果を示す。ここでは、入射光に波長０．４〜０．７μｍのランダム偏光を使用した場合における、各入射角度における平均の反射０次回折効率（単位：％）が示されている。比較例１、２における何れの入射角度においても反射０次回折効率は、０．１％以下を達成しているが、実施例１は、比較例１、２よりも反射０次回折効率がさらに抑えられたものとなっており、反射防止性能の向上が図られていることが分かる。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
図８には、実施例１における反射０次回折効率がグラフで示されている。このグラフから分かるように入射角度が４０゜以下では、何れの波長においても反射０次回折効率が０．１［％］以下に抑えられており、反射防止性能の向上が図られている。
【００２７】
（実施例２）
図７には、本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図が示されている。実施例１では、基材１と凹凸部２１の間に、第１薄膜層２２、第２薄膜層２３からなる２層の薄膜層を設けることとしたが、これら薄膜層の層数はさらに増やすこととしても良い。この実施例２では、第１薄膜層２２、第２薄膜層２３、第３薄膜層２４、３層の薄膜層を設けることで、実施例１よりもさらなる反射防止性能の向上が図られている。薄膜層は３層以上とすることも可能である。
【００２８】
本実施形態において、第１薄膜層２２には、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）が使用さ
れており、その膜厚は０．０１６μｍとしている。第２薄膜層２３には、酸化シリコン（ＳｉＯ2）が使用されており、その膜厚は０．００５μｍとしている。また、第３薄膜層
２４には、膜厚０．０１３μｍのＵＶ硬化樹脂（商品名：ＰＡＫ−０１）を使用している。また、本実施形態の凹凸部２１は、実施例１と同じ構成（凹凸部２１のピッチＰを０．
１８μｍ、凹凸部２１の高さＨを０．４５μｍ、屈折率１．５）を使用している。
【００２９】
実施例２においても複数の薄膜層２２、２３、２４の内、何れか１つの屈折率は、基材１の屈折率よりも高くすることが必要とされる。実施例２では、基材１に接する第３薄膜層２４の屈折率が、使用対象とされる光の波長において、基材１の屈折率よりも高くなるように第３薄膜層２４の材料を選定している。さらに、複数の薄膜層２２、２３、２４における屈折率は、基材１側に位置するに従い、高くなるように設定することが好ましい。
【００３０】
表１には、実施例２の反射防止性能の結果を示す。ここでは、入射光に波長０．４〜０．７μｍのランダム偏光を使用した場合における、各入射角度における平均の反射０次回折効率（単位：％）が示されている。実施例１では、比較例１、２よりも反射０次回折効率が抑えられたものであったが、実施例２では、実施例１と比較して反射０次回折効率がさらに抑えられており、反射防止性能の向上が図られていることが分かる。
【００３１】
図９には、実施例２における反射０次回折効率がグラフで示されている。実施例１と同様、入射角度が４０゜以下では、何れの波長においても反射０次回折効率が０．１［％］以下に抑えられている。また、図８に示した実施例１のグラフと比較して、特に波長０．５０μｍ以上、入射角度４０゜以下の反射０次回折効率の改善が図られていることが分かる。
【００３２】
（実施例３）
図１０には、本発明の実施形態に係る反射防止積層体の詳細（側断面）を示す模式図が示されている。本実施形態では、図２で説明した実施例１の凹凸部２１の表面に被覆層２５が設けられている。この場合、被覆層２５の屈折率は、凹凸部２１の屈折率よりも小さく設定することが好ましい。
【００３３】
なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１…基材、２…反射防止積層体、２１…凹凸部、２１ａ…頂部、２１ｂ…谷部、２２…第１薄膜層、２３…第２薄膜層、２４…第３薄膜層、２５…被覆層、３…反射防止構造、３１…凹凸部、３２…薄膜層
【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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