塗布樹脂を用いた簡便なモスアイ構造の作製

東京理科大学 先進工学部 電子システム工学科
教授 谷口 淳2023年11月9日

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発表の流れ１．研究背景と従来技術内容
２．従来技術とその問題点
３．新技術の内容
４．新技術の特徴・従来技術との⽐較
５．想定される⽤途
６．実⽤化に向けた課題
７．企業への期待
８．本技術に関する知的財産権等
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研究背景と従来技術内容
1.反射防止の現状（反射防止フィルム）
反射防止
フィルム

防汚コート層 ～3nm
反射防止膜 100～
250nm
ハードコート～10μm

入射光観測される反射光(合成波)反射光層

空気(n1=1.00)
反射防止膜(n2)プラスチックフィル 70～
ム (PET、 TACなど ) 200μm
粘着剤層

一般的な反射防止フィルムの構造～25nm

基板(n3)
反射防止の原理

製造面→３層以上の多層膜が必要であり、工程数が多い

問題点 機能面→反射を抑えられる波長に制限がある、斜めからの入射光に対応できない
幅広い波長域と入射光に対して反射を抑えることが必要

反射防止構造J.Phys.D:Appl.Phys.39(2006)16231625

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研究背景と従来技術内容
数百nm周期の凹凸構造
モスアイ構造蛾の複眼表面急激な変化

空気波長以下の周期(ピッチ)

緩やかな変化h

界面ガラスn
1n

ガラスn

直径

1n

滑らかな屈折率分布の形成により、反射防止が可能

周期(ピッチ)：150nm未満、高さ：数百nm→高密度で高アスペクト比構造が必要

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研究背景と従来技術内容
電子サイクロトロン共鳴(ECR)型イオンシャワー加工装置
マイクロ波

未加工部分

O2 ガス

マグネット
プラズマ

加工部分

電極

イオンビームGC

J.Taniguchi, and Y. Nemoto, and Y. Sugiyama,
J.Nanosci. Nanothechnol., 9 (2009)445.

グラッシーカーボン(GC)上にO2イオンシャワーを当ててモスアイ構造作製→薬品などを使わないため作製方法がシンプル

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研究背景と従来技術内容
▼加工条件

平面画像

加速電圧：700 V
加工時間：50 min▼モールドの形状

径：41 nm
ピッチ：95 nm
高さ ：590 nm

0.5 μm1

斜め画像

0.90.8

反射率 [%]

0.70.60.5
0.4
0.30.2

1 μm

0.1
0300

モスアイモールドのSEM写真

400500600

波長 [nm]7008006

研究背景と従来技術内容
モスアイフィルムの作製方法
防汚性樹脂①従来の樹脂②新開発の高硬度樹脂

照射量：10 J/cm2

マスターモールド

UV30 minHeating : 70 ℃

Heating : 100 ℃

ポリエステルフィルム

GC

1. 樹脂滴下 2. 加熱しながら硬化 3. 離型
JST-FD-52-4K-33

高硬度樹脂

鉛筆硬度

5-6 H

9H

粘度

60-75 cps60-150 cps

4. 加熱

H. Eto, S. Hiwasa, J. Taniguchi, J. Photopolym. Sci. Technol. 30.5 (2017) 533-538.

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研究背景と従来技術内容
擦過試験前後のSEM画像
JST-52-4K-33
擦過後擦過前高さ : 500 nm

1 μm

1 μm

高硬度樹脂
擦過後擦過前高さ : 530 nm

1 μm

高さ : 500 nm

1 μm▲従来樹脂は構造が削られたが、高硬度樹脂は形状が保たれた
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研究背景と従来技術内容
擦過前後の光学特性▲高硬度樹脂は擦過前後で光学特性に変化は見られなかった

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研究背景と従来技術内容☆ スパッタ薄膜のGC☆ プラズマ加工

GCモスアイロールモールドの作製方法

アルミロール：Φ300mm
長さ1560mm
Cr:スパッタデポ
500nm
GC：スパッタデポ
2000nm
ICP：酸素プラズマ
エッチング
チャンバー内の加工時間：55分”Large-Scale Moth-Eye-Structured Roll Mold Fabrication Using Sputtered Glassy Carbon Layer and TransferredMoth-Eye Film Characterization”, Kazuhiro Kato, Hiroyuki Sugawara and Jun Taniguchi, Nanomaterials 2023, 13(10), 1591; https://doi.org/10.3390/nano13101591
10研究背景と従来技術内容
RTR UV－NIL装置

RT-800U2PL（芝浦機械製）、フィルムTAC（富士フィルム製）
転写速度：5m/min、UV照射量：800mJ/cm2、UV TP TAC Clear OR006-5 UV-curable paint (オリジン電気製)
離型剤：Optool UD-509 （ダイキン工業製）、400倍Galden希釈（Solvay製）
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研究背景と従来技術内容
上面

断面

直径：65.5nm、ピッチ126.8nm、高さ337.5nm

GC
反射率：可視光で0.1%

アルミナ

直径：100 nm、ピッチ151.6 nm、高さ425.6nm
透過率：可視光で93%12

研究背景と従来技術内容
モスアイ構造フィルムの応用例反射防止と撥水性

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従来技術とその問題点
グラッシーカーボン（GC）基板を⽤いてモスアイ構造の作製およびナノインプリントによる転写により反射防⽌構造フィルムを実⽤化してきたが、GCは⾼価であり、また、形状の⾃由度が低いといった問題点がある。

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新技術の内容
⾦型材料が安価かつ形状⾃由度が⾼くなれば、低コストで⾼付加価値の製品が作製できる。
ポリイミド塗布膜に酸素イオンビームを照射することによりモスアイ構造が作製できた。

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新技術の内容
ピロメリット酸
無水物

4,4'-ジアミノジ
フェニルエーテル

ポリアミド酸・ジメチル・スルホキシド溶液

ポリイミド前駆体

滴下

加熱、ポリイミド化

ポリアミド酸酸素イオンビーム

スピンコートスピンコートモスアイ構造ポリイミド
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新技術の内容17

新技術の内容☆凸レンズ状にポリイミドを塗布して、モスアイ構造を作製することができた☆モスアイ構造付き凸レンズを金型としてモスアイ構造付き凹レンズをUV-NILで作製できた
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新技術の特徴・従来技術との比較• 従来技術の問題点であった、モスアイ⾦型のコストを1/100程度まで低減することに成功した。
• 原材料は液体で塗布による成膜が可能なた
め、曲⾯への塗⼯や⼤⾯積化も容易となった。
• 本技術の適⽤により、曲⾯、ロール状、⼤⾯積といった任意形状へのモスアイ構造付与による製品化が期待できる。
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想定される用途• 曲⾯（レンズやロール状）へのモスアイ構造作製が可能。
• ⼤⾯積へ均⼀に塗⼯できれば、ショーウィンドウ等⼤型ガラスへのモスアイ構造作製も可能。
• モスアイ構造は、殺菌性のあるセミの⽻の構造とも似ているので、殺菌フィルム等への利⽤も可能。
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実用化に向けた課題• 曲⾯上に均⼀に塗布する技術などの開発が必要。
• 現在⽤いているポリイミドの粘度が⾼いた
め、粘度の低い材料の開発が必要。
• ⼤⾯積に酸素イオンビームが照射できるような装置開発が必要。ある程度の⼤きさな
らRIE等プラズマ装置で対応可能。

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企業への期待• ハンドリングのよいポリイミド材料の開発を⾏える企業との共同研究を希望。
• レンズ、曲⾯へのモスアイ構造付与により⾼付加価値（反射防⽌、防汚性、親⽔性）を付与できるので、本⼿法は有効である。
• ポリイミド上のモスアイ構造も⾦型としてつかえるので、モスアイ構造付き⾦型⾃体を取り扱うこともできる。
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本技術に関する知的財産権• 発明の名称︓モスアイ構造付き物品の製造⽅法、モスアイ構造付き物品、酸素イオンビーム加⼯⽤モスアイ構造形成組成物、及び突起群付き物品の製造⽅法• 出願番号• 公開番号• 出願⼈• 発明者

︓特願2020-179237
︓特開2021-099476
︓学校法⼈東京理科⼤学
︓⾕⼝ 淳、 岡部 貴雄

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お問い合わせ先
東京理科⼤学
産学連携機構ＴＥＬ ０３－５２２８ － ７４４０
ＦＡＸ ０３－５２２８ － ７４４２
e-mail ura@admin.tus.ac.jp
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