专利名称：抗反射构件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗反射构件，应用于光谱分析、光电子、光通讯、照明装置等各种光学装置上，特别适合于防止具有类似可见光的波长范围的光的反射。
防止反射的表面处理的其他方法，还有在光学元件表面形成微细且致密的凹凸形状的方法。一般，在光学元件表面设置周期性凹凸形状时，光透过这些部位时产生衍射，透过光的直接传播成分大幅度减少。但是，在凹凸形状的间距比透过的光的波长短时不产生衍射，例如，在凹凸形状为后述的矩形时，相对于对应其间距及深度等的单一波长的光，可以获得有效的抗反射效果。
此外，凹凸形状不采用矩形，通过形成山和谷、即让光学元件材料侧和空气侧的体积比连续变化的后述的所谓锥状，对具有广泛波长范围的光，也能获得抗反射效果。
作为形成这种形状的方法，例如，特开平5-88001号公报所记载的方法是，将混合了氧化硅和氧化铝微粒的硅酸乙酯酒精溶液涂敷在所需要的光学元件表面后，清除该微粒，获得凹凸形状的膜。
作为其他的制作方法，特开昭62-96902号公报所记载的方法是，对成形用模具的表面实施从可见光线的1/3波长深度到该波长的1/50之间的规定深度的致密锯状(包含前端有圆头的)加工，用该模具进行塑料成形。
但是，在光学元件表面上成膜使用介质薄膜的抗反射膜的上述方法，当介质薄膜的层数少时，对具有波长范围的光，很难获得抗反射效果。因此，为了能在广泛波长范围获得抗反射效果，需要成膜多层介质薄膜。另外，为抑制因光的入射角造成的反射率的变化，需要层叠更多层的介质薄膜，根据所要求的性能有时需要十几层到几十层。
此外，通过真空蒸镀形成介质薄膜时，存在膜厚有离散性、性能不稳定的问题。在光学元件基片成型后，因必须要通过其他工序在基片表面形成介质薄膜，所以成品率差，甚至会成为成本上升的要因。
抗反射膜基本上是利用光的干涉来抵消反射光，所以成膜各介质薄膜时，需要高精度地控制材料的折射率及膜厚，因此伴随薄膜层叠层数的增加，导致成本上升。另外，随着相同薄膜的层叠层数的增加，还有光学元件基片产生弯曲等，导致成品率下降的问题。
另外，形成薄膜时，光谱特性会受膜材的物理特性、特别是折射率的影响。根据成膜条件，也有折射率的离散性问题。而且，膜材也是有限定的，很难得到理想的光谱特性。
另一方面，光学基片上设置锥状突起的结构比较有效。对具有更广泛的波长范围的光，为获得抗反射效果，高度对突起的间距P之比，即纵横比优选大的。但是，类似上述特开平5-88001号公报记载的结构，从原理上形成纵横比为1以上的锤状是有困难的。
而类似上述特开昭62-96902号公报记载的结构，由于突起形状是不规则的，所以相对于入射光有可能产生不规则反射，效率变差。
为解决上述问题，特开2001-272505号公报提案的方法是，在光学元件上形成点阵状金属掩模后，实施反应性离子蚀刻，此时在金属掩模直径慢慢减小直到消失的期间，蚀刻光学元件，从而在光学元件上形成锤状。
上述特开2001-272505号公报中提出一种在光学元件上形成纵横比大的锤状的表面处理方法，在光学元件上形成Cr或Al等金属掩模到该金属掩模消失的期间，对光学元件进行反应性粒子蚀刻等，具有使工序复杂化和成本上升的问题。
本发明的特征在于，在透光性基片的表面形成由微细的锥状连续图形组成的凹凸面，所述凹凸面相对于可见光构成0次衍射面，同时所述凹凸面的图形以模具图形的70％以上的复制率形成。
这里所说的0次衍射是指光按原状直接传播，不产生光的衍射。所说的复制率是指相对于理想形状的实际形状的比率。
另外，本发明的特征在于，形成于所述模具的微细的锥状连续图形的突起部的纵横比被设定为1以上。
根据上述构成，通过在基片表面同时成型基片和形成抗反射图形，可以获得稳定的光谱特性。而且，通过以模具的70％以上的复制率成型，将形成于模具上的微细的锥状连续图形的突起部的纵横比设定为1以上，可以跨越可见光区域实现低反射率的光谱特性。
本发明也可以在上述凹凸面上设置不易粘附尘埃的ITO膜，和具有光催化作用的TiO2等防恶化用薄膜。
图2是表示图形截面形状的模式图。
图3是表示四角锥图形的截面形状的概略图，(a)表示理想形状，(b)表示使用模具复制图形时的形状。
图4是表示改变四角锥图形的纵横比时的光谱特性的模拟结果图。
图5是表示改变纵横比为1的四角锥图形的复制率时的光谱特性的模拟结果图。
图6是表示改变纵横比为2的四角锥图形的复制率时的光谱特性的模拟结果图。
图7是表示改变纵横比为3的四角锥图形的复制率时的光谱特性的模拟结果图。
图8是表示使用了适用本发明的导光板的照明装置的模式截面图。
图9是表示适用本发明的导光板的形成方法的模式截面图。
图10是表示适用本发明的导光板的形成方法的模式截面图。
如图1所示，在透光性基片1的表面形成由微细的锥状突起10连续形成的连续图形组成的凹凸面。实施方式中的突起10的图形形状是四角锥形状，但本发明也可以是六角锥形状或圆锥形状。
将图形高度D对图2所示的图形间距p之比D/p定义为纵横比。
图4是表示改变四角锥图形的纵横比时的光谱特性的模拟结果。在该模拟中，使用了纵横比为0.6、0.8、0.91、1.5、1.7、2、3的8种纵横比。在这些模拟中，图形间距p分别定为300nm。
图4所示的光谱特性可观察到纵横比以1为界，纵横比变小时长波长侧的反射率上升。纵横比为1时，可观察到光谱特性中的峰和谷。在470nm左右时有峰值，在620nm左右时可看到谷底。显示了平衡良好的光谱特性。
纵横比再变大时，峰和谷不易分辩，反射率变低，因反射产生的干涉色接近无色。
与此相对，纵横比小于1时，长波长侧的反射率上升，因反射产生的红干涉色增强。纵横比小于1时，光谱特性的平衡也变差。
图3是表示四角锥图形的截面形状的概略图，(a)表示理想形状，如果使用模具一复制图形，就变成(b)所示的实际上山和谷变迟缓的形状。现在，将实际形状B对图3(b)的理想形状A的比率定义为复制率。
图5、图6、图7表示改变四角锥图形中的复制率时的光谱特性的模拟结果。图5表示纵横比为1、图6表示纵横比为2、图7表示纵横比为3时的情况。这些图中所说的复制率100％是指理想形状的模拟。
这些图5、图6、图7所示的光谱特性中，随着复制率变差，反射率变高，同时可看到峰和谷。复制率不足70％时，呈现出峰和谷，特别是纵横比变高时，该倾向增强。由此，可以不考虑纵横比，将复制率设为70％，更理想时也可以设为75％以上。通过这样设定复制率，显示出平衡良好的光谱特性。
图形间距p设定为比光的波长小的间距较好。该实施方式是设为300nm。图形间距p接近可见波长，例如550nm时，会产生光的衍射现象。产生衍射时，会有损原来的抗反射效果。另一方面，比可见波长小时，称为0次衍射，不产生光的衍射。因此，形成于透明基片1的表面的连续图形的构成是，相对于可见光构成0次衍射面。
作为抗反射构件，如果在表面设置上述的锥状图形，有可能会在该图形表面上附着尘埃。所以，也可以构成为在该凹凸面上设置不易粘附尘埃的ITO膜，和具有光催化作用的TiO2等防恶化用薄膜。
如上所述，图形间距p设定为比光的波长小的间距较好。该实施方式是设为300nm，但图形间距p越小成型就越困难。考虑到成型等因素，优选100nm以上300nm以下。近来的半导体的研究，将最小微细间距设为100nm，作为激光曝光用光源，F2激光使用波长157nm来代替波长λ＝100nm。加工精度、分解能由λ决定。考虑到这些情况，将最小微细图形间距p设为100nm以上。
下面，说明适用本发明的抗反射构件的具体示例。图8表示将本发明适用于反射型液晶显示装置的面光源装置使用的导光板的示例模式图。
如图8的模式截面图所示，在反射型液晶显示装置51侧配置照明装置52作为前光，该照明装置52具有线状光源35、导光板54、和为提高认识性在导光板54的背面与反射液晶显示装置51对置设置的本发明涉及的抗反射构件55。该抗反射构件55如后面所述，在成形导光板54时是一体形成的。该抗反射构件，例如由图形间距p为300nm、连续形成纵横比为1的突起的凹凸面组成。也可以让折射率呈现使该突起从底面侧向顶点(入射光侧)方向连续变小的分布。
所述线状光源53有使用线状发光管的，但为实现低消耗电力，也有不少使用具有发光二极管等点光源，和分散来自该点光源的光并射出的线状或棒状的导光体的。
在导光板54的表面交替形成有反射面56，分散从线状光源53入射到导光板54的一端面即入射面的光，并反射到背面；和透光面57，使被液晶显示装置51反射、并入射到导光板54的背面的光透过导光板54的前表面侧。
从线状光源53发射的光被导光板54的反射面56反射，并提供给液晶显示装置51。通过该液晶显示装置51进行光调制、并被反射的光，经过导光板54的抗反射构件55可以防止反射，而且可见光不衍射地入射到导光板54内。因此，通过导光板54可以透过并认识到。
关于上述导光板的形成方法的一个示例，利用图9进行说明。准备前光模具61，设有为形成构成前光的导光板的前面侧的反射面和透过面的图形；和用于形成抗反射构件55的连续图形的抗反射构件用模具62。前光模具61由透光性构件形成。
然后，向两模具61、62间填充UV固化树脂，照射紫外线(UV)光，使UV固化树脂固化。之后，卸下模具61、62，从而在成形导光板54时可以一体形成抗反射构件55。
根据上述方法，可以形成极高的模具图形的复制率。
关于上述导光板的形成方法的其他示例，利用图10进行说明。准备前光模具61，设有为形成构成前光的导光板的前面侧的反射面和透过面的图形；和用于形成抗反射构件55的连续图形的抗反射构件用模具62。前光模具61由透光性构件形成。
然后，向两模具61、62间的透光性基片的两面填充UV固化树脂，照射紫外线(UV)光，使UV固化树脂固化。之后，卸下模具61、62，在基片的两面分别形成抗反射构件55和前光的图形表面，但可以和导光板一体成形。
根据上述方法，可以形成极高的模具图形的复制率。
本发明可以适用于上述导光板以外的各种光学装置。例如，本发明也可以适用于光传感器物镜等的透镜球面部、半导体激光器、LED玻璃罩、手机等的PDA装置的液晶显示面的树脂盖和触摸屏、太阳电池装置的光入射面等。
如上所述，根据本发明，通过在基片表面与基片成型同时形成抗反射图形，可以获得成品率好、稳定的光谱特性。
权利要求
1.一种抗反射构件，其特征在于，在透光性基片的表面形成由微细的锥状连续图形组成的凹凸面，所述凹凸面相对于可见光构成0次衍射面，同时所述凹凸面的图形以模具图形的70％以上的复制率形成。
2.根据权利要求1所述的抗反射构件，其特征在于，形成于模具上的微细的锥状连续图形的突起部的纵横比被设定为1以上。
3.根据权利要求1或2所述的抗反射构件，其特征在于，所述凹凸面上设有防恶化用薄膜。
全文摘要
本发明的目的是，通过使抗反射处理和基片成型同时进行，以低成本提供稳定且低反射率的抗反射构件。本发明在透光性基片1的表面形成由微细的锥状突起10的连续图形组成的凹凸面，所述凹凸面相对于可见光构成0次衍射面，同时所述凹凸面的图形以模具图形的70％以上的复制率形成。
文档编号B29C33/42GK1447134SQ03120628
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月17日 优先权日2002年3月25日
发明者山下博司, 前纳良昭 申请人:三洋电机株式会社