防反射结构体及其制造方法技术

本发明专利技术的防反射结构体在透明的基材(B)的表面部(S)和从各孔(Hn)的底部起的上部方向的空间部(Cn)配置有金属氧化物膜，该透明的基材(B)形成有多个与平坦的表面垂直的方向的截面形状为U字状或V字状的孔(Hn)，关于该各孔(Hn)的形状，开口部的平均直径(m)为50～300nm，与相邻的该开口部之间的各中心点的平均间隔(k)为100～400nm，并且，以表面部(S)为基准的各孔(Hn)的深度(dn)为80～250nm的范围，在该防反射结构体中，配置于各空间部(Cn)的金属氧化物膜的厚度(tn)随着各孔(Hn)的深度(dn)变深而增加，由此，从配置于上述表面部(S)的金属氧化物膜的最表面部(Sm)至配置于各空间部(Cn)内的金属氧化物膜的表面部的各孔(Hn)间的深度(fn)之差减少。(fn)之差减少。(fn)之差减少。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防反射结构体及其制造方法


[0001]本专利技术涉及具有光学防反射功能、亲水性功能等功能的防反射结构体及其制造方法。需要说明的是，作为本申请的基础申请的2019年12月17日提交的日本专利申请(日本特愿2019
‑
227726)的申请内容作为构成本说明书的一部分的参考文献被引入。

技术介绍

[0002]一直以来，在由玻璃、树脂等构成的光学元件中，为了减少由表面反射引起的返回光并且增加透射光，进行了表面处理。作为该表面处理的具体方法，已知在光学元件表面部周期性地形成微细且致密的凹凸形状的方法。像这样在光学元件表面部设置周期性的凹凸形状时，光在透过光学元件表面时发生衍射，透射光的直线传播成分大幅减少，但在形成于光学元件表面部的凹凸形状的间距比透射光的波长短时，光不发生衍射，因此对于与该间距、深度等对应的波长的光能够得到有效的防反射效果。
[0003]进而，通过使凹凸形状为山与谷、即光学元件材料侧与空气侧的体积比连续变化的所谓锥形(锥形的图案)而不是矩形，对于具有宽波段的光也能得到防反射效果(例如参见专利文献1、专利文献2)。
[0004]为了对宽波段实现防止反射的结构，希望形成具有波长以下的微细的凹凸图案且具有纵横比较高的纳米级微细凹凸结构的结构体(下文中有时称为纳米结构体)，这种结构体可以通过基于半导体工序的蚀刻加工或通过使用铝阳极氧化等的加工手段来制造。另外，为了以低成本实现这些防反射结构，希望使用由在表面部形成有纵横比较高的凹凸图案的纳米结构体构成的模具，通过模压成型、注射成型、浇注成型等来成型。已提出了下述方案：将纳米结构体的凹凸图案间隔保持为波长以下，(设λ为波长，n为结构体的折射率，则)将该凹凸形状的高度(或深度)控制为波长的λ/4n～λ/2n左右，可以通过转印成型以低成本进行成型(参见专利文献3、专利文献4)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2001
‑
272505号公报
[0008]专利文献2：日本特开2006
‑
243633号公报
[0009]专利文献3：日本特开平8
‑
281692号公报
[0010]专利文献4：日本特开平11
‑
314256号公报

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的课题
[0012]如上述现有技术这样使用纳米结构体制造防反射结构体的情况下，防止反射的波长由结构体的凹形的深度决定，因此需要控制凹形的深度。对于石英、硅等，直接加工成具有凹凸的纳米结构体等情况下，使用蚀刻工序进行凹凸加工，并且使用模具进行转印成型等，由此形成了规定的凹凸结构体。
[0013]但是，在这些纳米结构体的制作中，实际的纳米结构体的凹部的深度在商业生产/加工时容易产生误差，深度误差会影响防反射的波长特性，因此需要深度误差小的精密的加工工艺及成型工艺。另外，在使用形成有纳米结构体形状的模具进行了注射成型或热压纹成型等的情况下，若模具的温度分布、填充树脂的温度分布及压力分布等产生不均匀性，纳米结构体的转印分布产生偏差，则纳米结构体的深度也容易产生偏差。其结果，由于使用了纳米结构体的防反射特性由结构体的凹形的深度决定，因此存在无法制造防反射特性均匀且低反射的成型品的问题。特别是，在大面积化的情况下或曲面化的情况下，上述问题显著地出现，还伴有无法充分校正由深度的偏差引起的误差的问题。为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种防反射结构体及其制造方法，所述防反射结构体是在加工时凹凸形状中的深度容易产生偏差的纳米结构体，其中，在更深的凹部形成更厚的柱状膜，减少从结构体表面部至柱状膜表面部的深度的偏差，其光学特性的面内均匀性优异、并且波长带宽宽且入射角度更宽的防反射光学特性优异。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]鉴于上述现有技术，本专利技术人着眼于：使用在平坦的透明基材的表面设有多个孔(孔径为作为防反射对象的光的波长以下的纳米级且平均间隔为光的波长以下)的纳米结构体，通过真空成膜法在该纳米结构体的表面部和孔的内部形成薄膜等时，选择将真空腔室内的压力设定为比真空成膜法中通常使用的真空度低的真空度(即，相对稍高地设定压力)的条件时，可提高薄膜形成粒子与非活性气体粒子等的碰撞，平均自由程缩短。发现：在这种真空度条件下，即使薄膜形成前的纳米结构体中形成的多个孔的深度具有偏差，成膜前的孔的深度越深则在孔内部形成的柱状膜的厚度越增加，与此同时，各孔间的深度之差减少，可得到防反射特性提高的防反射结构体，并且发现：若在基材的各孔的内部形成由金属氧化物构成的柱状物，则可得到亲水效果、防雾效果提高的基板，由此完成了本专利技术。
[0016]即，本专利技术的要点在于下述(1)～(17)中记载的方案。
[0017](1)一种防反射结构体，该防反射结构体在透明的基材(B)的表面部(S)和从各孔(Hn)的底部起的上部方向的空间部(Cn)配置有金属氧化物膜，该透明的基材(B)形成有多个与平坦的表面垂直的方向的截面形状为U字状或V字状的孔(Hn)，关于该各孔(Hn)的形状，开口部的平均直径(m)为50～300nm，与相邻的开口部之间的各中心点的平均间隔(k)为100～400nm，并且，以表面部(S)为基准的各孔(Hn)的深度(dn)为80～250nm的范围，
[0018]该防反射结构体的特征在于，
[0019]配置于各空间部(Cn)的金属氧化物膜的厚度(tn)随着各孔(Hn)的深度(dn)变深而增加，
[0020]由此，从配置于上述表面部(S)的金属氧化物膜的最表面部(Sm)至配置于各空间部(Cn)内的金属氧化物膜的表面部的各孔(Hn)间的深度(fn)之差减少。
[0021](2)如上述(1)所述的防反射结构体，其中，配置于上述基材(B)的表面部(S)的金属氧化物膜为薄膜，
[0022]配置于从上述各孔(Hn)的底部起的上部方向的空间部(Cn)的金属氧化物膜为纤维状的柱状膜。
[0023](3)如上述(1)或(2)所述的防反射结构体，其中，上述基材(B)的平坦的表面部(S)的“算术平均粗糙度(Ra)”为50nm以下，该表面部(S)中的开口部的面积比例(开口率)(r)为
50～80面积％。
[0024](4)如上述(1)～(3)中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于上述基材(B)的表面部(S)的金属氧化物膜的厚度(p)为20～60nm。
[0025](5)如上述(1)～(4)中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于上述基材(B)的表面部(S)的金属氧化物膜的厚度(p)为20～40nm，
[0026]关于从上述基材(B)的最表面部(Sm)至配置于从各孔(Hn)的底部起的上部方向的空间部(Cn)内的金属氧化物膜的表面部的各孔(Hn)的深度(fn(nm))，
[0027]将以表面部(S)为基准的各孔(Hn)的深度表示为(dn(nm))、将配置于表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种防反射结构体，该防反射结构体在透明的基材B的表面部S和从各孔Hn的底部起的上部方向的空间部Cn配置有金属氧化物膜，该透明的基材B形成有多个与平坦的表面垂直的方向的截面形状为U字状或V字状的孔Hn，关于该各孔Hn的形状，开口部的平均直径m为50nm～300nm，与相邻的开口部之间的各中心点的平均间隔k为100nm～400nm，并且，以表面部S为基准的各孔Hn的深度dn为80nm～250nm的范围，该防反射结构体的特征在于，配置于各空间部Cn的金属氧化物膜的厚度tn随着各孔Hn的深度dn变深而增加，由此，从配置于所述表面部S的金属氧化物膜的最表面部Sm至配置于各空间部Cn内的金属氧化物膜的表面部的各孔Hn间的深度fn之差减少。2.如权利要求1所述的防反射结构体，其中，配置于所述基材B的表面部S的金属氧化物膜为薄膜，配置于从所述各孔Hn的底部起的上部方向的空间部Cn的金属氧化物膜为纤维状的柱状膜。3.如权利要求1或2所述的防反射结构体，其中，所述基材B的平坦的表面部S的“算术平均粗糙度Ra”为50nm以下，该表面部S中的开口部的面积比例即开口率r为50面积％～80面积％。4.如权利要求1～3中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于所述基材B的表面部S的金属氧化物膜的厚度p为20nm～60nm。5.如权利要求1～4中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于所述基材B的表面部S的金属氧化物膜的厚度p为20nm～40nm，关于从所述基材B的最表面部Sm至配置于从各孔Hn的底部起的上部方向的空间部Cn内的金属氧化物膜的表面部的各孔Hn的单位为nm的深度fn，将以表面部S为基准的各孔Hn的单位为nm的深度表示为dn，将配置于表面部S的金属氧化物膜的厚度表示为p时，为下述式(i)所示的范围，fn＝[(0.195dn+95.5)+(p
‑
25)]
×
0.90～[(0.195dn+95.5)+(p
‑
25)]
×
1.10
···
(i)。6.如权利要求1～4中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于所述基材B的表面部S的金属氧化物膜的厚度p为20nm～40nm，关于从所述基材B的最表面部Sm至配置于从各孔Hn的底部起的上部方向的空间部Cn内的金属氧化物膜的表面部的各孔Hn的单位为nm的深度fn，将以表面部S为基准的各孔Hn的单位为nm的深度表示为dn，将配置于表面部S的金属氧化物膜的厚度表示为p时，为下述式(ii)所示的范围，fn＝[(0.195dn+95.5)+(p
‑
25)]
×
0.95～[(0.195dn+95.5)+(p
‑
25)]
×
1.05
···
(ii)。7.如权利要求1～6中任一项所述的防反射结构体，其中，形成所述金属氧化物膜的金属氧化物为氧化硅、氧化铝、氧化钛以及氧化锆中的任一种。8.如权利要求1～7中任一项所述的防反射结构体，其中，配置于所述表面部S的金属氧化物膜以及配置于从各孔Hn的底部起的上部方向的空间部Cn的金属氧化物膜为通过具有等离子体源的真空成膜装置形成的膜。
9.一种防反射结构体的制造方法，该防反射结构体的制造方法在透明的基材B沉积金属氧化物膜，该透明的基材B设置有多个与平坦的表面垂直的方向的截面形状为U字状或V字状的孔Hn，关于该各孔Hn的形状，开口部的平均直径m为50nm～300nm，与相邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗原一真，穂苅辽平，福井博章，
申请(专利权)人：东亚电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：