(57)【要約】      （修正有）【課題】効率的に外光を吸収し、照明光は透過する反射防止部材を提供する。【解決手段】反射防止部材１００は、三角柱形状からなる単位プリズムが複数形成されており、単位プリズムを構成する面をＡ、Ｂとしたとき、面Ｂには波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数が０．１以上である薄膜が１〜３００μｍ形成されており、かつ面Ａ、Ｂと反射防止部材の面法線と成す角をθＡ、θＢとしたときに以下の条件式を満たす反射防止部材。2016173446.tif 0000162016173446.tif 000017ただし、ここで該単位プリズムを構成する材料の屈折率をｎ、該単位プリズムの外部を構成する材料の屈折率をｎｏとする。【選択図】図１
2016173446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射防止部材であって、
該反射防止部材は、三角柱形状からなる単位プリズムが複数形成されており、
該単位プリズムを構成する面をＡ、Ｂとしたとき、
面Ｂには波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数が０．１以上である薄膜が１〜３００μｍ形成されていることを特徴とし、
かつ面Ａ、Ｂと該反射防止部材の面法線とが成す角をθＡ、θＢとしたときに以下の条件式を満たすことを特徴とする反射防止部材。
【数１】
2016173446.tif 000011
【数２】
2016173446.tif 000012
ただし、ここで該単位プリズムを構成する材料の屈折率をｎ、該単位プリズムの外部を構成する材料の屈折率をｎｏとする。
【請求項２】
前記面Ａには反射防止膜が形成されており
該反射防止膜の最表面の層の物理膜厚ｄが以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の反射防止部材。
【数３】
2016173446.tif 000013
【請求項３】
前記単位プリズムの面Ｂの算術平均粗さＲａが５μｍ以上２０μｍ以下に加工された粗面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反射防止部材。
【請求項４】
前記単位プリズムの幅ｘは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の反射防止部材。
【数４】
2016173446.tif 000014
【請求項５】
表示装置において、
該表示装置は光源側から少なくとも液晶部材、反射防止部材、光拡散部材の順に形成されていることを特徴とし、
該反射防止部材は請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の反射防止部材であることを特徴とし、
かつ該反射防止部材の基板側に単位プリズムが形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
前記液晶部材から出射した光は、前記反射防止部材にＰ偏光で入射することを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶部材から出射した光の前記面Ａへの入射角度θｌは以下の条件を満たすことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の表示装置。
【数５】
2016173446.tif 000015
【請求項８】
請求項５乃至請求項７の何れか一項に記載の表示装置において、
該表示装置の表示範囲は矩形であることを特徴とし、
かつ、前記反射防止部材の単位プリズムが順次並んでいる方向が該表示装置の長手方向で有ることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８の何れか一項に記載の表示装置を利用した光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射防止部材に関し、特に表示装置の表面の反射防止部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な方式の表示装置が開発されている。例えば液晶表示装置はテレビや携帯電話のディスプレイ等に応用され、広く利用されている。このような表示装置には、外部から入射した光が表示信号の光を妨げないように反射防止機構を設けるのが一般的である。
【０００３】
特許文献１では、外光を効率良く吸収し、かつ照明光を全反射させることで拡大できる素子が提案されている。屈折率が低くかつ吸収する材料を基板に所定の形状を持たせて形成することで、外光の吸収と照明光の透過・拡散効果を高めることを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５５３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、外光は吸収部分に入射したものだけが吸収されるために、外光の反射防止性能が低いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、外光と照明光を十分に分離することで、効率的に外光を吸収し、照明光は透過する反射防止部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、反射防止部材であって、該反射防止部材は、三角柱形状からなる単位プリズムが複数形成されており、該単位プリズムを構成する面をＡ、Ｂとしたとき、面Ｂには波長５５０ｎｍの光に対する吸収係数が０．１以上である薄膜が１〜３００μｍ形成されていることを特徴とし、かつ面Ａ、Ｂと該反射防止部材の面法線と成す角をθＡ、θＢとしたときに以下の条件式を満たすことを特徴とする。
【０００８】
【数１】
2016173446.tif 000003
【０００９】
【数２】
2016173446.tif 000004
【００１０】
ただし、ここで該単位プリズムを構成する材料の屈折率をｎ、該単位プリズムの外部を構成する材料の屈折率をｎｏとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、効率的に外光を吸収し、照明光は透過する反射防止部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の反射防止部材の略部断面図
【図２】単位プリズム
【図３】表示装置
【図４】単位プリズム
【図５】空気⇒アクリルのＳ偏光、Ｐ偏光反射率
【図６】アクリル⇒空気のＳ偏光、Ｐ偏光反射率
【図７】単位プリズムが複数形成されたときの外部光の動き
【図８】デジタルカメラ
【図９】単位プリズム
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に関わる反射防止部材の略部断面図である。ここで１００は反射防止部材、１０１は基板、１０２は反射防止構造部である。反射防止構造部は三角柱形状からなる単位プリズムが複数形成されている。単位プリズムの拡大図を図２に示す。ここで２００は単位プリズム、２０１は単位プリズムの基板、２０２は単位プリズム２００の面Ａ、２０３は単位プリズム２００の面Ｂ、２０４は面Ａ２０２に形成されている膜、２０５は面Ｂに形成されている膜である。
【００１５】
単位プリズム２００は反射防止部材１００の基板１０１の一方の面に順次形成されている。単位プリズム２００は三角柱の形状を成しており、紙面垂直方向に柱形状を成している。本発明では、基板１０１の面法線と面Ａ２０２、面Ｂ２０３の成す角度θＡ、θＢが以下の式（１）、（２）、（３）を満たすことを特徴としている。
【００１６】
【数３】
2016173446.tif 000005
【００１７】
【数４】
2016173446.tif 000006
【００１８】
【数５】
2016173446.tif 000007
【００１９】
ただし、ここでｎは単位プリズム２００を構成する材料の屈折率、ｎｏは単位プリズム２００を包む媒質の屈折率である。もし単位プリズム２００が空気面に露出されているならば、ｎｏは１である。また、もし面Ｂ２０３が基板１０１の面法線と平行ならば、θＡは図２に図示した角度であり、θＢは０である。
【００２０】
また、θＢが０でない場合の単位プリズムの形状の例を図９に示す。ここで９００は単位プリズム、９０１は単位プリズムの基板、９０２は単位プリズム９００の面Ａ、９０３は単位プリズム９００の面Ｂ、９０４は面Ａ９０２に形成されている膜、９０５は面Ｂに形成されている膜である。このような単位プリズムを反射防止部材１００の反射防止構造部１０２に形成した場合、９０６は基板１０１の面法線である。このように、θＢは必ずしも０でなくてもよく、要旨の範囲内で設定可能である。
【００２１】
式（１）は、面Ａ２０２の角度を定義している。この条件を満たすと、基板１０１の内部から基板１０１の面法線方向に進む光が面Ａに入射すると、その光は面Ａ２０２で全反射する。一方、面Ａ２０２に外部から光が入射すると、式（３）より外部の屈折率のほうが低いため、全反射を起こすことなく単位プリズム２００内に光が誘導される。
【００２２】
式（２）は、面Ｂ２０３の角度を定義している。この条件を満たすと、基板１０１の内部から基板１０１の面法線方向に進む光はほとんど面Ｂには入射しない。そのため、基板１０１側から単位プリズム２００に入射する光は、ほとんど面Ａ２０２に入射することが分かる。
【００２３】
本発明では、面Ｂ２０３に波長５５０ｎｍの吸収係数が０．１以上である薄膜が１〜３００μｍ形成されていることを特徴としている。吸収係数が比較的大きな膜２０５が面Ｂ２０３に形成されることにより、面Ｂに入射した光は吸収される。
【００２４】
本発明では、このような反射防止部材１００を表示装置に使用することを主の目的としている。このような反射防止部材を使用する場合、表示装置の部材の構成順が非常に重要となる。表示装置の構成順の例を図３に示す。ここで３００は表示装置、３０１は光拡散部材、３０２は反射防止部材、３０３は液晶部材、３０４は光源である。表示装置３００は光源３０４の光を液晶部材３０３で変調し、反射防止部３０２を透過後に拡散部３０１で光を拡散して視野角を広げるというものである。そのため、表示方向は図３の上部方向である。
【００２５】
本発明では、光源３０４側から少なくとも液晶部材３０３、反射防止部材３０２、光拡散部材３０１の順に形成されていることを特徴としている。各部材は分離されていなくてもよく、接着されていても良い。また、本発明ではこの反射防止部材３０２の単位プリズムが形成されているのは光源側であることを特徴としている。
【００２６】
この表示装置３００では、光源３０４の光以外に、光拡散部材３０１の外部から入射してくる光が存在する。ここからは、光源３０４からの光は照明光、外部からの光は外部光と明記する。一般的に、表示装置３００では照明光はより多くの光を外部に表示し、かつ外部光をどれだけ吸収させるかが重要となってくる。そのため、本発明では反射防止部材を液晶部材３０３と光拡散部材３０１の間に配置している。
【００２７】
照明光と外部光の単位プリズム２００内での振る舞いについて、図４に概略を示す。ここで４００は単位プリズム、４０１は単位プリズムの基板、４０２は単位プリズム４００の面Ａ、４０３は単位プリズム４００の面Ｂ、４０４は面Ａ４０２に形成されている膜、４０５は面Ｂに形成されている膜である。また、４１０は単位プリズム４００に入射する照明光、４２０は単位プリズム４００に入射する外部光である。
【００２８】
この場所に反射防止部材３０２を配置すると、単位プリズム４００の面Ａ４０２に入射する照明光４１０は、液晶部材３０３から出た光となる。液晶部材３０３は照明光４１０を変調する部分であり、変調を加えるために照明光４１０は液晶部材３０３に入射する前に直線偏光へと変換されるのが一般的である。そうすると、液晶部材３０３を透過した照明光４１０も直線偏光となるため、反射防止部材３０２に入射する光４１０も直線偏光となる。照明光４１０は反射防止部材３０２をできるだけ透過させたいため、偏光が揃っている状態は透過率の制御がしやすいため好ましい。
【００２９】
一方、光拡散部材３０１を透過すると、直線偏光は多少偏光状態が崩れてしまう。そのため、反射防止部材３０２は液晶部材３０３と光拡散部材３０１の間に配置することが望ましい。
【００３０】
また、本発明では照明光４１０はＰ偏光として面Ａ４０２に入射するよう構成されることが好ましい。ここで例として、単位プリズム４０１の材料に屈折率１．４９のアクリルからなる樹脂を利用し、かつ空気から入射する光のＳ偏光とＰ偏光の反射率を図５に示す。ここで実線はＳ偏光の反射率、破線はＰ偏光の反射率である。一般的に、単純な面の反射率はＳ偏光よりもＰ偏光の方が低い。照明光４１０はできるだけ反射防止部材３０２を透過させたいため、面Ａ４０２にはＰ偏光として入射することが好ましい。また、本発明では液晶部材３０３から出射した光４１０の前記面Ａ４０２への入射角度θｌは以下の条件を満たすことを特徴としている。
【００３１】
【数６】
2016173446.tif 000008
【００３２】
この式は、θｉがｔａｎ−１（ｎ／ｎｏ）に近いことを指している。この角度はブリュースター角と呼ばれ、Ｐ偏光の反射率が原理上０になる角度である。この角度に近い角度にθｉを設定するように構成すると、照明光４１０は面Ａ４０２でほぼ反射せずに透過する。そのため、式（４）の条件を満たすと照明光４１０が面Ａ４０２を透過する際の劣化をほぼ０にすることができるため、好ましい。
【００３３】
また、本発明では面Ａ４０２には以下の条件を満たす反射防止膜４０４が形成されていることを特徴としている。
【００３４】
【数７】
2016173446.tif 000009
【００３５】
ここで、ｄは反射防止膜４０４の最表面の層の物理膜厚である。この条件を満たすと、反射防止膜４０４は基板１０１の面法線方向に入射する照明光４１０の反射率を抑えることができる。そのため、式（５）の条件を満たすと照明光４１０が面Ａ４０２を透過する際の劣化を減少できるため、好ましい。
【００３６】
一方、外部光４２０は光拡散部材３０１を透過して反射防止部材３０２に到達する。到達した外部光４２０は、単位プリズム４０１の面Ａ４０２に単位プリズム４０１内側から到達する。ここで例として、単位プリズム４０１の材料に屈折率１．４９のアクリルからなる樹脂を利用し、かつ空気に露出されているとしたときの単位プリズム４０１を考える。単位プリズム４０１の内部から面Ａ４０２に入射する光のＳ偏光とＰ偏光の反射率を図５に示す。
【００３７】
ここで実線はＳ偏光の反射率、破線はＰ偏光の反射率である。式（３）に示すように、屈折率の高い媒質から低い媒質に入射するため、ある角度以上だと光は全反射している。また、式（２）の条件を満たす単位プリズムならば、基板１０１の面法線に平行な方向に進む光４２０は面Ａ４０２で全反射して面Ｂ４０３方向に進む。
【００３８】
全反射した光４２０は面Ｂ４０３に形成された膜４０５に入射する。膜４０５は可視光を吸収する特性を持っており、膜４０５に入射した光を吸収する。膜４０５は厚いほど光４２０の吸収効率は高くなるが、照明光４１０の透過する開口部が狭くなってしまう。そのため、膜４０５の膜厚は１〜３００μｍ程度で有ることが好ましい。この条件を満たすと、反射防止部材３０２で外部光４２０を効率良く吸収することができる。
【００３９】
また、本発明では面Ｂ４０３が、算術平均粗さＲａが５μｍ以上２０μｍ以下に加工された粗面であることを特徴としている。この条件を満たすと、面Ｂ４０３で可視光は拡散吸収されるため、光吸収効率を向上させることができる。そのため、外部光４２０を効率よく吸収させることができる。
【００４０】
本発明では、外部光４２０は光拡散部材３０１を透過した光となっている。そのため、外部光４２０は様々な角度の光が単位プリズム４００に入射すると考えられる。しかし、図６に示すようにある一定の角度以上の光は全て全反射し、かつその角度以下の光の反射率も比較的高い。そのため、外部光４２０のほとんどの光は面Ｂ４０３に向かい吸収されるため、外部光４２０は効率良く吸収することができる。
【００４１】
外部光４２０が吸収膜４０５で十分に吸収されなかったときのことを考える。単位プリズムが複数並んでいる概念図を図７に示す。ここで７００，７５０は単位プリズム、７０１、７５１は単位プリズムの基板、７０２は単位プリズム７００の面Ａ、７０３は単位プリズム７００の面Ｂ、７５２は単位プリズム７５０の面Ａ、７５３は単位プリズム７５０の面Ｂである。また、７０４、７５４は面Ａに形成される膜、７０５、７５５は面Ｂに形成される膜、７２０は外部光、７２１は面Ｂ７０３を透過した外部光７２０である。
【００４２】
単位プリズム７００に入射した外部光７２０は、面Ａ７０２で反射して面Ｂ７０３に形成された膜７０５で吸収される。吸収されなかった外部光７２０は、光７２１として単位プリズム７５０の面Ａ７５２に入射する。その後、単位プリズム７５０の基板７５１で屈折した光７２１は単位プリズム７５０の面Ｂ７５３に形成された膜７５５に吸収される。このように、本発明では外部光７２０が単位プリズム７００から放出されても、隣の単位プリズム７５０で吸収されるため、効率良く外部光７２０を吸収することができる。
【００４３】
本発明では面Ａ７０２に反射防止膜が形成されていることを特徴としている。しかし、式（１）の条件を満たすため、外部光７２０が面Ａ７０２に入射するときには作用を及ぼさない。それは、外部光７２０は面Ａ７０２で全反射する角度となるように設定しているため、反射防止膜は効果を及ぼさないためである。一方、単位プリズム７００を出射した外部光７２０は単位プリズム７５０の面Ａ７５２に入射角度θＡに近い値で入射する。
【００４４】
この角度は式（５）により反射防止膜の性能を向上させているため、光７２１は効率良く単位プリズム７５０内に誘導される。その後、単位プリズム７５０内の面Ｂ７５３で吸収されるため、外部光７２０を吸収させるために単位プリズム７００、７５０の面Ａ７０２、７５２に形成された反射防止膜は非常に効果的に利用される。
【００４５】
このように、単位プリズム４００は複数並んで形成されることで効果を発揮する。本発明では、単位プリズム４００の幅ｘは以下の条件を満たすことを特徴としている。
【００４６】
【数８】
2016173446.tif 000010
【００４７】
幅ｘは図４に図示してある。単位プリズム４００の幅ｘは反射防止部材３０２の厚みに直接影響してくる。一方、幅ｘは反射防止性能や表示装置として使われるときの表示範囲にも影響してくる。幅ｘが式（６）の下限より小さいと、幅が狭くなるため反射防止の性能は向上する。一方、照明光４１０が複数の単位プリズム４００に分離されたり、加工が煩雑になるなどのデメリットが出てしまう。そのため、幅ｘは３０μｍ以上が好ましい。
【００４８】
一方、幅ｘが上限を超えると、反射防止部材３０２が非常に分厚くなってしまう。また、単位プリズム４００の一つ一つが目視で視認できてしまうほど大きくなるため、好ましくない。幅ｘはより好ましくは５０〜８００μｍ、さらに好ましくは１００μｍ〜５００μｍであるほうが好ましい。
【００４９】
このような単位プリズムは複数の手法で作製できる。例えば単位プリズム形状を模した型にロールトゥーロールで樹脂を流しこみ、単位プリズムを複数形成したシートを形成する。その後、面Ａには多層反射防止膜が形成できるように、真空成膜法で面Ａにのみ薄膜を形成する。真空成膜法は蒸着法を用い、シートを斜めに配置して面Ａにのみ選択的に薄膜を形成した。
【００５０】
また、面Ｂには光吸収膜を形成した。光吸収膜は熱硬化性の樹脂に黒色材料を混ぜた黒色塗料を用いた。塗料は溶液のため、面Ｂが上を向くようにシートをディップコートし、面Ｂにのみ選択的に吸収膜を形成した。面Ｂにのみ効率的に吸収膜を形成するために、面Ａの薄膜の最表面にフッ素成分を主成分とする膜を成膜し、撥水・撥油性を高めても良い。通常、このような撥水・撥油膜は反射防止膜として機能するほどの膜厚は付けずに数ｎｍ〜２０ｎｍ程度の厚みである。そのため、このような面Ａの薄膜二撥水・撥油膜を形成した場合は、式（５）の反射防止膜の最表面の膜厚はその最表面から２層目の膜の膜厚で定義する。
【００５１】
簡単に本発明の反射防止部材を作製する手法の例を説明したが、作製方法はこの方法に限られず、その要旨の範囲内で応用が可能である。
【００５２】
（実施例）
本発明の詳細な実施例を示す。反射防止部材３０２の基板材料にアクリルを用いた。材料の屈折率は波長５５０ｎｍで１．４９だった。基板１０１と単位プリズム１０２の材料は同一のものとした。基板の一方の面に、幅３００μｍの三角柱の単位プリズムを形成した。θＡは４５度、θＢは０度とした。面Ａには反射防止膜として、ＭｇＦ２の膜を１４０ｎｍ形成した。また、面Ｂには波長５５０ｎｍでの屈折率、吸収係数が１．６８、０．５４の膜を１０μｍ形成した。
【００５３】
これにより形成した反射防止部材を図３の３０２に利用し、表示装置を得た。この表示装置を利用した光学機器例として、図８に本実施例の表示装置を用いたデジタルカメラを示している。
【００５４】
８００はカメラ本体、８０１は撮像光学系である。８０２はカメラ本体８００に内蔵され、撮像光学系８０１によって形成された被写体像を受光するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子（光電変換素子）である。８０３は撮像素子８０２によって光電変換された被写体像に対応する情報を記録するメモリ、８０４は本発明の実施例である表示装置である。
【００５５】
このようなデジタルカメラ８００は屋外にも持ち出して撮影する機会が多くある。そのようなシーンでは、太陽光や照明などが表示装置８０４に入射し、照明光の視認性が落ちるという問題点があった。しかし、本発明の反射防止部材を利用した表示装置８０４では、太陽光などの外光と照明光は効率良く分離され、かつ外光は吸収されるために視認性の良い表示装置が得られる。
【００５６】
また、本発明では表示装置の表示範囲は矩形であることを特徴としている。また、反射防止部材３０２の単位プリズム４００が複数形成されている方向は、矩形の長手方向であることを特徴としている。本発明の反射防止部材３０２は矩形に切り出して使用する場合、単位プリズム４００の形成されている方向によって外光を吸収する性能が変化する。また、単位プリズム４００を出射する照明光４１０は反射防止部材３０２を斜めに出射するため、光拡散部材３０１に斜めに光が入射する。
【００５７】
そのため、このような反射防止部材３０２を表示装置８０４に利用する場合、プリズムが複数形成されている方向を表示装置８０４の長手方向に設定することで、より効率的に照明光４１０、外部光４２０を分離することができる。表示装置８０４の短手方向に合わせてもよいが、反射防止性能が若干劣ってしまう。
【００５８】
また、単位プリズムは反射防止部材の一方向に均一にできていなくてもよく、反射防止部材の中で形状が変化していてもよい。プリズムが途中で変化していても、途切れていても良い。それは本発明の要旨の範囲内で任意に変更可能である。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１００  反射防止部材、１０１  基板、１０２  反射防止構造部、
２００，４００，７００，７５０，９００  単位プリズム、
２０１，４０１，７０１，７５１，９０１  単位プリズムの基板、
２０２，４０２，７０２，７５２，９０２  単位プリズムの面Ａ、
２０３，４０３，７０３，７５３，９０３  単位プリズムの面Ｂ、
２０４，４０４，７０４，７５４，９０４  面Ａに形成されている膜、
２０５，４０５，７０５，７５５，９０５  面Ｂに形成されている膜、
４１０  照明光、４２０，７２０，７２１  外部光、３００  表示装置、
３０１  光拡散部材、３０２  反射防止部材、３０３  液晶部材、３０４  光源、
８００  カメラ本体、８０１  撮像光学系、８０２  固体撮像素子、
８０３  メモリ、８０４  表示装置、９０６  基板１０１の面法線
【図１】
2016173446.tif 000018
【図２】
2016173446.tif 000019
【図３】
2016173446.tif 000020
【図４】
2016173446.tif 000021
【図５】
2016173446.tif 000022
【図６】
2016173446.tif 000023
【図７】
2016173446.tif 000024
【図８】
2016173446.tif 000025
【図９】
2016173446.tif 000026