專利名稱：防反射膜和具備防反射膜的光學(xué)元件、壓模和壓模的制造方法以及防反射膜的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防反射膜和具備防反射膜的光學(xué)元件(包含顯示元件)。另外，本發(fā) 明涉及壓模(也稱為“金屬?！被蛘摺拌T模”。)、壓模的制造方法以及防反射膜的制 造方法。
背景技術(shù)：
對(duì)電視機(jī)、便攜式電話等所用的顯示裝置、照相機(jī)鏡頭等光學(xué)元件通常為了減 低表面反射、提高光透射量會(huì)實(shí)施防反射技術(shù)。例如，在光射入空氣與玻璃之間的界面 的情況那樣，光通過(guò)折射率不同的介質(zhì)的界面的情況下，菲涅耳反射等會(huì)造成光透射量 降低、視覺(jué)識(shí)別性下降。近幾年，作為防反射技術(shù)，在基板表面形成將凹凸周期控制到可見(jiàn)光(λ = 380nm 780nm)的波長(zhǎng)以下的細(xì)微凹凸圖案的方法受到關(guān)注(參照專利文獻(xiàn)1 3)。構(gòu) 成體現(xiàn)防反射功能的凹凸圖案的凸部的二維大小為IOnm以上500nm不到。該方法利用了所謂的蛾眼(Motheye 蛾的眼睛)構(gòu)造的原理，通過(guò)使對(duì)射入到 基板的光的折射率沿著凹凸深度方向從入射介質(zhì)的折射率連續(xù)變化到基板的折射率，抑 制想要防止反射的波段的反射。蛾眼構(gòu)造除了能夠在大波段發(fā)揮入射角依賴性小的防反射作用之外，還具有能 夠應(yīng)用于多種材料、能夠在基板上直接形成凹凸圖案等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)果，能夠以低成本提 供高性能的防反射膜(或者防反射表面)。作為蛾眼構(gòu)造的制造方法，利用通過(guò)對(duì)鋁進(jìn)行陽(yáng)極氧化而得到的陽(yáng)極氧化多孔 鋁的方法受到關(guān)注(專利文獻(xiàn)2和3、非專利文獻(xiàn)1)。在此，簡(jiǎn)單說(shuō)明通過(guò)對(duì)鋁進(jìn)行陽(yáng)極氧化而得到的陽(yáng)極氧化多孔鋁。以往，利用 陽(yáng)極氧化的多孔質(zhì)構(gòu)造體的制造方法作為能夠形成規(guī)則正確排列的納米級(jí)別的圓柱狀細(xì) 孔(凹部)的簡(jiǎn)易方法而受到關(guān)注。將基材浸泡在硫酸、草酸或者磷酸等酸性電解液或 者堿性電解液中，將其作為陽(yáng)極施加電壓，此時(shí)在基材的表面氧化和溶解同時(shí)進(jìn)行，能 夠在其表面形成具有細(xì)孔的氧化膜。該圓柱狀細(xì)孔相對(duì)于氧化膜垂直取向，在一定條件 下(電壓、電解液的種類、溫度等)顯現(xiàn)出自我組織的規(guī)則性，因此可期待在各種功能材 料中的應(yīng)用。如圖11示意性地所示，陽(yáng)極氧化多孔氧化鋁層40包括具有細(xì)孔42和阻擋層44 的一定尺寸的單元46。在特定條件下制作出的多孔氧化鋁層40從與膜面垂直的方向看 時(shí)單元46的形狀是示意性的大致正六邊形。單元46從與膜面垂直的方向看時(shí)具有二維 地最高密度地填充的排列。各個(gè)單元46在其中央具有細(xì)孔42，細(xì)孔42的排列具有周期 性。在此，細(xì)孔42的排列具有周期性是指從與膜面垂直的方向看時(shí)從某個(gè)細(xì)孔的幾何學(xué) 重心(下面只稱為“重心”。)到與該細(xì)孔相鄰的全部細(xì)孔各自的重心的向量的總和(向 量和)是零。在如圖11所示的例子中，從某個(gè)細(xì)孔42的重心到相鄰的6個(gè)細(xì)孔42各自的重心的6個(gè)向量具有相同的長(zhǎng)度，其方向相互均存在60度的不同，因此這些向量的總 和是零?？梢缘贸鋈缦屡袛嘣趯?shí)際的多孔氧化鋁層中，若上述向量總和的長(zhǎng)度是最短 向量的長(zhǎng)度的5%不到則具有周期性。多孔氧化鋁層40是通過(guò)對(duì)鋁的表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化而形成的，因此其形成在鋁層 48上。單元46是局部的被膜溶解和成長(zhǎng)的結(jié)果形成的，在稱為阻擋層44的細(xì)孔底部被 膜的溶解和成長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行。已知此時(shí)，單元46的尺寸即相鄰的細(xì)孔42的間隔相當(dāng)于 阻擋層44厚度的大致兩倍，與陽(yáng)極氧化時(shí)的電壓大致成比例。另外，已知細(xì)孔42的 直徑雖然依賴于電解液的種類、濃度、溫度等，但通常是單元46的尺寸(從與膜面垂直 方向看時(shí)單元46的最長(zhǎng)對(duì)角線的長(zhǎng)度)的1/3程度。這種多孔氧化鋁的細(xì)孔42在特定 條件下形成具有高規(guī)則性(具有周期性)的排列，另外根據(jù)條件的不同而具有某種程度規(guī) 則性的混亂排列或者不規(guī)則(不具有周期性)的排列。在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了利用在表面具有氧化鋁陽(yáng)極氧化膜的壓模以轉(zhuǎn)印法形成防反射膜(防反射表面)的方法。另外，最近在非專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了通過(guò)重復(fù)鋁的陽(yáng)極氧化和口徑擴(kuò)大處理來(lái) 制作具有各種形狀的陽(yáng)極氧化鋁的方法。另外，根據(jù)非專利文獻(xiàn)1，將形成有倒吊鐘型錐 狀細(xì)孔的氧化鋁作為鑄模并利用PMMA來(lái)制作具有蛾眼構(gòu)造的防反射膜。該防反射膜的 反射率為約以下。非專利文獻(xiàn)1所述的形成在氧化鋁層中的凹部的側(cè)面是平滑(連續(xù) 性)的而且是線性的。本申請(qǐng)人在專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了 通過(guò)利用細(xì)微凹部具有臺(tái)階狀的側(cè)面的氧化 鋁層來(lái)形成防反射膜，與利用非專利文獻(xiàn)1所述的氧化鋁層的情況相比，能夠難以引起 光反射(零次衍射)。另外，公開(kāi)了細(xì)微凹部具有臺(tái)階狀的側(cè)面的壓模具有如下特征相 比于非專利文獻(xiàn)1所述的壓模，比表面積要大，因此能夠得到強(qiáng)的表面處理的效果。例 如，通過(guò)對(duì)壓模的表面實(shí)施脫模處理提高了轉(zhuǎn)印性。另外，通過(guò)對(duì)防反射膜的表面實(shí)施 防水、防油處理(例如氟處理)能夠得到防污效果。另外，如專利文獻(xiàn)1 3所述，通過(guò)除了設(shè)置蛾眼構(gòu)造(微觀構(gòu)造)之外，還 設(shè)置比蛾眼構(gòu)造大的凹凸構(gòu)造(宏觀構(gòu)造)，能夠?qū)Ψ婪瓷淠?防反射表面)給予防眩 (antiglare)功能。構(gòu)成發(fā)揮防眩功能的凹凸的凸部的大小為1 μ m以上100 μ m不到。為 了參考，專利文獻(xiàn)1 3的全部公開(kāi)內(nèi)容被援引到本說(shuō)明書(shū)中?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特表2001-517319號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特表2003-531962號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 國(guó)際公開(kāi)公報(bào)WO 2006/059686非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1:益田他、第52回応用物理學(xué)関係連合講演會(huì)、講演予稿集(2005 年春、埼玉大學(xué))30p-ZR_9、p.111
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題
然而，在上述專利文獻(xiàn)2和3所公開(kāi)的技術(shù)中，具有如下問(wèn)題用于形成蛾眼構(gòu) 造的壓模雖然是利用鋁的陽(yáng)極氧化而簡(jiǎn)便地形成的，但是為了給予防眩功能，需要根據(jù) 機(jī)械或者化學(xué)的蝕刻等而利用其它工序來(lái)形成比蛾眼構(gòu)造大的凹凸。本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，其主要目的在于提供制造能夠以比以往 簡(jiǎn)單的工藝來(lái)形成具有防眩功能的防反射膜(防反射表面)的壓模的方法。另外，本發(fā) 明的其它目的在于提供與以往相比防眩功能優(yōu)良的防反射膜。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明的防反射膜具有第1表面形狀或者使上述第1表面形狀相對(duì)于膜面翻轉(zhuǎn) 而得到的第2表面形狀，上述第1表面形狀具有從膜法線方向看時(shí)二維大小為1 μ m以上 IOOym不到的多個(gè)第1凸部和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部，上述 多個(gè)第2凸部形成在上述多個(gè)第1凸部上和上述多個(gè)第1凸部之間，上述多個(gè)第1凸部的 表面相對(duì)于膜面的升角為約90°以上。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述多個(gè)第2凸部含有大致圓錐形的凸部。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述多個(gè)第2凸部含有不規(guī)則排列的凸部。上述多個(gè)第1 凸部不規(guī)則排列。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述防反射膜由光固化性樹(shù)脂形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述防反射膜的霧度值為8.5以上。本發(fā)明的光學(xué)元件的特征在于具有上述任一種防反射膜。本發(fā)明的壓模具有第1表面形狀或者使上述第1表面形狀相對(duì)于表面翻轉(zhuǎn)而得 到的第2表面形狀，上述第1表面形狀具有從表面法線方向看時(shí)二維大小為1 μ m以上 100 μ m不到的多個(gè)第1凸部和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部，上述 多個(gè)第2凸部形成在上述多個(gè)第1凸部上和上述多個(gè)第1凸部之間，上述多個(gè)第1凸部的 表面相對(duì)于膜面的升角為約90°以上。在一個(gè)實(shí)施方式中，具備具有與上述第2表面形狀實(shí)質(zhì)相同的表面形狀的陽(yáng)極
氧化鋁層。本發(fā)明的壓模的制造方法是上述壓模的制造方法，包含(a)準(zhǔn)備Al的含有量 為99.0質(zhì)量％以下的Al基材的工序；(b)通過(guò)對(duì)上述Al基材局部地進(jìn)行陽(yáng)極氧化來(lái)形成 具有多個(gè)細(xì)微凹部的多孔氧化鋁層的工序；以及(C)通過(guò)使上述多孔氧化鋁層與氧化鋁 的蝕刻劑接觸來(lái)擴(kuò)大多孔氧化鋁層的多個(gè)細(xì)微凹部的工序。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)交替地進(jìn)行多次上述工序(b)和工序(C)，在多孔氧化 鋁層中形成分別具有臺(tái)階狀的側(cè)面的多個(gè)細(xì)微凹部。在一個(gè)實(shí)施方式中，上述Al基材含有從包括Mn、Mg以及Fe的組中選出的至 少一種元素。優(yōu)選這些元素的合計(jì)為1.0質(zhì)量％以上。本發(fā)明的防反射膜的制造方法包含準(zhǔn)備上述任一種壓模和被加工物的工序；和 利用上述壓模將上述第2表面形狀轉(zhuǎn)印到上述被加工物的表面的工序。在一個(gè)實(shí)施方式中，包含以下工序在上述壓模與上述被加工物的上述表面之 間給予光固化性樹(shù)脂的狀態(tài)下，使上述光固化性樹(shù)脂固化，由此在上述被加工物的上述 表面形成轉(zhuǎn)印了上述第2表面形狀而得到的光固化性樹(shù)脂層。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，提供制造能夠以比以往簡(jiǎn)單的工藝來(lái)形成具有防眩功能的防反射 膜(防反射表面)的壓模的方法。另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供與以往相比防眩功能優(yōu) 良的防反射膜。


圖1是示意性地表示形成在基材11表面的防反射膜10的構(gòu)造的截面圖。圖2(a) (C)是用于說(shuō)明用于形成防反射膜10的壓模的制造方法的示意圖。圖3(a) (g)是用于說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的壓模的制造方法的示意性截面 圖。圖4(a)和(b)是表示由本發(fā)明的實(shí)施方式的壓模的制造方法得到的多孔氧化鋁 層20a的凹部22b的形狀的示意圖。圖5(a)是表示本發(fā)明的壓模表面的SEM像的圖，(b)是表示由光固化性樹(shù)脂形 成的防反射膜表面的SEM像的圖。圖6 (a)和(b)是在對(duì)Al含有率為99.0質(zhì)量％以下的Al基材進(jìn)行陽(yáng)極氧化之后 進(jìn)行預(yù)備蝕刻而得到的表面的SEM像。圖7 (a)、(b)以及(C)是在對(duì)Al含有率超過(guò)99.0質(zhì)量％的Al基材進(jìn)行陽(yáng)極氧化 之后進(jìn)行預(yù)備蝕刻而得到的表面的SEM像。圖8(a)和(b)是用于說(shuō)明防反射膜所具有的凸部的形狀所造成的散射效果不同 的示意圖。圖9(a)和(b)是用于說(shuō)明在模擬中利用的模型的示意圖。圖10(a)、(b)以及(C)是表示模擬結(jié)果的圖。圖11是示意性地表示多孔氧化鋁層40的構(gòu)造的圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10 防反射膜；11 基材；12 :防反射表面；12a :第1凸部(防眩構(gòu)造)； 12b第2凸部(蛾眼構(gòu)造)。
具體實(shí)施例方式下面參照

本發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜和其制造方法以及防反射膜的 制造所用的壓模和其制造方法。首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜10的構(gòu)造。圖1是示意性地 表示形成在基材11表面的防反射膜10的構(gòu)造的截面圖?；?1可以是例如TAC、PET 等高分子膜，也可以是液晶顯示裝置、等離子顯示裝置等的顯示面板?；?1是需要防 反射的部件即可，形狀、材質(zhì)不限。防反射膜10具有從膜法線方向看時(shí)二維大小為1 μ m以上100 μ m不到的多個(gè)第 1凸部12a和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部12b。此外，第1凸部12a 和第2凸部12b的高度均與各自的二維大小大致相等。此外，二維大小可由圓的直徑近 似地表示。第2凸部12b形成在第1凸部12a上，也形成在多個(gè)第1凸部12a之間。有 時(shí)將第1凸部12a和形成在第1凸部12a上的第2凸部12b統(tǒng)稱為2重凸部12c。另外， 有時(shí)將具有第1凸部12a和第2凸部12b的表面稱為防反射表面12。第1凸部12a發(fā)揮防眩功能，第2凸部12b構(gòu)成蛾眼構(gòu)造，發(fā)揮防反射功能。有時(shí)將由包括發(fā)揮防眩功能 的第1凸部12a的構(gòu)造稱為防眩構(gòu)造。即，相對(duì)于包括二維大小為IOnm以上500nm不 到的多個(gè)第2凸部12b的蛾眼構(gòu)造，將包括二維大小為1 μ m以上100 μ m不到的多個(gè)第 1凸部12a的構(gòu)造稱為防眩構(gòu)造。本發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜10或者防反射表面12具有第1凸部12a的表面相 對(duì)于膜面的升角α為約90°以上的特征。如后所述，α為90°以上，由此具有比現(xiàn)有 的防眩層優(yōu)良的防眩特性(以霧度值來(lái)表示為8.5以上)。此外，作為將如圖1所示的防 反射表面12所具有的表面形狀相對(duì)于膜面翻轉(zhuǎn)而得到的形狀，也能夠得到相同的效果。 翻轉(zhuǎn)如圖1所示的表面形狀而得到的表面形狀能夠通過(guò)額外進(jìn)行一次后述轉(zhuǎn)印工序而形 成。在此，表示了在基材11表面獨(dú)立地形成相互相鄰的第1凸部12a之間的第2凸 部12b的例子，但是也可以是第1凸部12a之間的第2凸部12b與基底層一體地形成。優(yōu)選防反射膜10是在具有翻轉(zhuǎn)防反射表面12的表面形狀而得到的表面形狀的壓 模與基材11之間給予光固化性樹(shù)脂(例如丙烯酸樹(shù)脂)的狀態(tài)下，使光固化性樹(shù)脂發(fā)生 固化，由此在基材11表面形成轉(zhuǎn)印了壓模的表面形狀而得到的光固化性樹(shù)脂層，從而形 成的。此時(shí)，若對(duì)基材11表面按壓壓模的力量充分大，則如圖1所示，在基材11表面 獨(dú)立地形成相互相鄰的第1凸部12a之間的第2凸部12b，但是若按壓壓模的力量小，則 第1凸部12a之間的第2凸部12b與基底層一體地形成。另外，根據(jù)壓模的表面形狀不 同，有時(shí)相鄰的第1凸部12a之間的表面不是如例示那樣地平坦，而是成為凹面。從防眩特性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選第1凸部12a的升角α為約80°以上，從轉(zhuǎn)印工 序中的壓模的脫模性的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選約130°以下。另外，為了抑制衍射等，優(yōu)選多個(gè)第 1凸部12a不規(guī)則排列。優(yōu)選體現(xiàn)防反射功能的第2凸部12b含有大致圓錐形的凸部，優(yōu)選含有不規(guī)則排 列的凸部。在此，含有不規(guī)則排列的凸部是指不僅含有第2凸部12b的排列在防反射膜 10的整個(gè)面上不規(guī)則的情況，還包括防反射膜的一部分的區(qū)域中的第2凸部12b的排列不 規(guī)則的情況。另外，不規(guī)則排列意味著不具有周期性的排列。另外，優(yōu)選凸部具有如專 利文獻(xiàn)3所述的臺(tái)階狀的側(cè)面。下面，參照?qǐng)D2說(shuō)明用于形成防反射膜10的壓模的制造方法。本實(shí)施方式的壓 模的制造方法基于本發(fā)明人由實(shí)驗(yàn)而得到的以下新的見(jiàn)解由陽(yáng)極氧化形成的氧化鋁層 的表面形狀根據(jù)Al基材的純度、雜質(zhì)元素的種類的不同而不同。該見(jiàn)解表現(xiàn)為實(shí)施例而 在后面進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖2 (a)所示，準(zhǔn)備Al的含有率為99.0質(zhì)量％以下的Al基材21。此 時(shí)，優(yōu)選Al基材21含有從包括Mn、Mg以及Fe的組中選出的至少一種元素，優(yōu)選這些 元素的含有率的總和為1質(zhì)量％以上。此外，Al基材21還可以含有Si。下面，如圖2(b)所示，通過(guò)對(duì)Al基材21局部地(對(duì)表面部分)進(jìn)行陽(yáng)極氧化， 形成具有多個(gè)細(xì)微凹部的多孔氧化鋁層。接著，通過(guò)使多孔氧化鋁層與氧化鋁的蝕刻劑 接觸來(lái)擴(kuò)大多孔氧化鋁層的多個(gè)細(xì)微凹部，由此形成凹部22a。凹部22a在Al基材21為 99.0質(zhì)量％以下的情況下，特別是在含有從包括Mn、Mg以及Fe的組中選出的至少一種 元素的情況下形成，當(dāng)Al基材的Al濃度超過(guò)99.0質(zhì)量％時(shí)，凹部22a的數(shù)量變少，當(dāng)超過(guò)99.5質(zhì)量％時(shí)，變得更少。此外，凹部22a是在最初對(duì)多孔氧化鋁層進(jìn)行蝕刻而形成 的，在之后的多次蝕刻中，凹部22a的數(shù)量、大小幾乎不變。凹部22a不規(guī)則地分布。之后，通過(guò)交替進(jìn)行多次上述陽(yáng)極氧化工序和蝕刻工序，在多孔氧化鋁層中形 成分別具有臺(tái)階狀的側(cè)面的多個(gè)細(xì)微凹部22b。細(xì)微凹部22b形成在含有凹部22a的內(nèi)面 的Al基材21的表面整體中。在此，專利文獻(xiàn)3所述的方法表示了形成細(xì)微凹部22b的例子，但是不限于此。 上述方法利用了如下特征陽(yáng)極氧化多孔氧化鋁若暫時(shí)停止陽(yáng)極氧化后再次以相同條件 進(jìn)行陽(yáng)極氧化，則會(huì)以在之前過(guò)程中形成的凹部(細(xì)孔)的底為開(kāi)始點(diǎn)再次在相同位置形 成相同單元尺寸、孔徑的凹部。下面，參照?qǐng)D3說(shuō)明形成具有臺(tái)階狀的側(cè)面的細(xì)微凹部22b的方法。首先，如圖3(a)所示，準(zhǔn)備形成了凹部22a的Al基材21。在此，為了簡(jiǎn)化， 省略了凹部22a。下面，如圖3 (b)所示，通過(guò)以規(guī)定條件對(duì)該Al基材21局部地(表面部分)進(jìn) 行陽(yáng)極氧化來(lái)形成多孔氧化鋁層20’。根據(jù)陽(yáng)極氧化的條件(例如化成電壓、電解液的 種類、濃度甚至陽(yáng)極氧化時(shí)間等)能夠控制凹部22b的大小、生成密度、凹部22b的深度 等。另外，通過(guò)控制化成電壓的大小，能夠控制凹部22b的排列的規(guī)則性。例如，用于 得到規(guī)則性高的排列的條件是(1)對(duì)電解液以固有的適當(dāng)?shù)暮愣妷哼M(jìn)行陽(yáng)極氧化和 (2)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)極氧化。已知此時(shí)的電解液和化成電壓的組合在硫酸中為28V， 在草酸中為40V，在磷酸中為195V。為了形成不規(guī)則排列的凹部22b，上述(1)工序是 相同的，但是盡量地縮短陽(yáng)極氧化所需要的時(shí)間，并交替地重復(fù)多孔氧化鋁層的蝕刻工 序和陽(yáng)極氧化工序。在此，在初期階段生成的多孔氧化鋁層20’中，具有凹部22b的排列產(chǎn)生混 亂的傾向，因此考慮到再現(xiàn)性，優(yōu)選如圖3(c)所示那樣除去最初形成的多孔氧化鋁層 20’。另外，從再現(xiàn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選多孔氧化鋁層20’的厚度為200nm以上，從生 產(chǎn)性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為2000nm以下。當(dāng)然，根據(jù)需要，也可以不除去多孔氧化鋁層20’而進(jìn)行下面所說(shuō)明的工序 (e) (g)及其以后的工序。另外，在圖3(c)中例示了完全除去多孔氧化鋁層20’的 例子，但是也可以局部地除去多孔氧化鋁層20’(例如，從表面開(kāi)始到某個(gè)深度為止)。 多孔氧化鋁層20’的除去能夠利用例如使之浸泡在磷酸水溶液、鉻磷酸鹽混合液中規(guī)定 時(shí)間來(lái)除去等公知的方法進(jìn)行。之后，如圖3(d)所示，再次進(jìn)行陽(yáng)極氧化，形成具有凹部22b的多孔氧化鋁層 20。通過(guò)控制陽(yáng)極氧化的條件和時(shí)間來(lái)控制凹部22b的大小、生成密度、凹部22b的深 度、排列的規(guī)則性等。下面，如圖3(e)所示，通過(guò)使具有凹部22b的多孔氧化鋁層20與氧化鋁的蝕刻 劑接觸來(lái)進(jìn)行規(guī)定的量的蝕刻由此擴(kuò)大凹部22b的孔徑。在此，通過(guò)采用濕蝕刻，能夠 大致各向同性地?cái)U(kuò)大凹部22b的壁和阻擋層。通過(guò)調(diào)整蝕刻液的種類、濃度以及蝕刻時(shí) 間，能夠控制蝕刻量(即，凹部22b的大小和深度)。例如，使之浸泡在磷酸水溶液、鉻 磷酸鹽混合液中規(guī)定時(shí)間來(lái)除去。之后，如圖3(f)所示，通過(guò)再次對(duì)Al基材21局部地進(jìn)行陽(yáng)極氧化，能夠與使凹部22b在深度方向生長(zhǎng)一起，使多孔氧化鋁層20變厚。在此，凹部22b的生長(zhǎng)從已經(jīng) 形成的凹部22b的底部開(kāi)始，因此凹部22b的側(cè)面變成臺(tái)階狀。并且，之后如圖3(g)所示，通過(guò)使多孔氧化鋁層20與氧化鋁的蝕刻劑接觸來(lái)進(jìn) 一步地蝕刻，由此進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大凹部22b。這樣，通過(guò)重復(fù)上述陽(yáng)極氧化工序(圖3(d))和蝕刻工序(圖3(e))，能夠得到 具備具有所期望的凹凸形狀的凹部22b的多孔氧化鋁層20。通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定陽(yáng)極氧化工 序和蝕刻工序各個(gè)工序的條件，能夠與凹部22b的大小、生成密度、凹部22b的深度一起 控制凹部22b的側(cè)面的臺(tái)階形狀。此外，為了縮小凹部22b的底部，優(yōu)選以陽(yáng)極氧化工 序結(jié)束(不進(jìn)行之后的蝕刻工序)。在此，說(shuō)明了交替地進(jìn)行陽(yáng)極氧化工序和蝕刻工序的例子，但是也可以在陽(yáng)極 氧化工序與蝕刻工序之間或者蝕刻工序與陽(yáng)極氧化工序之間進(jìn)行清洗工序、之后的干燥 工序。此外，為了抑制衍射光的產(chǎn)生，優(yōu)選凹部22b的排列不具有周期性(即，不規(guī) 則)。不具有周期性是指若從某個(gè)凹部22b的重心到與該凹部22b相鄰的全部凹部22b各 自的重心的向量總和(向量和)的長(zhǎng)度為最短向量的長(zhǎng)度的5%以上，則實(shí)質(zhì)上不具有周 期性。另外，在凹凸構(gòu)造存在周期性的情況下，優(yōu)選其周期小于光的波長(zhǎng)。另外，相互 相鄰的凹部的間隔(在防反射膜中相互相鄰的凸部的間隔)在IOOnm以上200nm以下的 范圍內(nèi)的情況對(duì)于可見(jiàn)光的全波段(380nm 780nm)從抑制衍射的觀點(diǎn)出發(fā)是優(yōu)選的。因此，用于形成防反射膜的壓模只要是在基材的表面制作翻轉(zhuǎn)所期望的凹凸形 狀而得到的形狀或者該形狀自身即可，上述所期望的凹凸形狀是控制了有助于上述防反 射性能的各因素的防反射性能高的凹凸形狀。如以上那樣得到的壓模能夠直接用于批量生產(chǎn)。當(dāng)然，根據(jù)需要也能夠利用例 如電鑄法來(lái)制作轉(zhuǎn)印了上述氧化鋁層的表面凹凸構(gòu)造而得到的金屬壓模(例如Ni壓模)， 利用其通過(guò)轉(zhuǎn)印法制作防反射膜，但是反而增加了成本。若利用陽(yáng)極氧化，則具有如 下優(yōu)點(diǎn)能夠以簡(jiǎn)易的工藝得到適于防反射膜的制造的壓模，并且能夠直接供給批量生 產(chǎn)。另外，本發(fā)明的壓模的制造方法也能夠很好地用于大面積或者特殊形狀的壓模(例 如輥狀)的制造。另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式的壓模中，細(xì)微凹部具有臺(tái)階狀的側(cè)面，因此比表 面積大，其結(jié)果能夠得到強(qiáng)的表面處理的效果。例如，通過(guò)對(duì)壓模的表面實(shí)施脫模處理 來(lái)提高轉(zhuǎn)印性。另外，通過(guò)對(duì)防反射材的表面實(shí)施防水、防油處理(例如氟處理)能夠得 到防污效果。另外，在利用該壓模得到的防反射材中，細(xì)微的凸部具有臺(tái)階狀的側(cè)面， 因此具有與具有相同間距、高度的防反射材相比難以引起光的反射(零次衍射)的特征。下面，參照?qǐng)D4說(shuō)明凹部22b的形狀的例子。如圖4(a)和(b)所示，分別以相 同條件重復(fù)通過(guò)陽(yáng)極氧化在深度方向(箭頭Al)形成細(xì)孔的工序(圖3(d))和通過(guò)蝕刻在 氧化鋁層面內(nèi)方向(箭頭A2)擴(kuò)大孔徑的工序(圖3(e))，由此形成具有由一定的臺(tái)階的 高差(高度)(3個(gè)單位)和寬度(1個(gè)單位)的重復(fù)所構(gòu)成的臺(tái)階狀截面的凹部22b。若 以短的間隔重復(fù)多次陽(yáng)極氧化工序和蝕刻工序，則如圖所示，能夠得到大致圓錐狀的凹 部22b。另外，在此，如所例示的，通過(guò)以陽(yáng)極氧化工序結(jié)束，能夠縮小凹部22b的底部 的面積，即能夠得到最深部實(shí)質(zhì)上是點(diǎn)的凹部22b。
利用該方法，能夠容易地控制對(duì)提高防反射性能重要的上述因素。首先，決定 是否產(chǎn)生不需要的衍射光的凹凸構(gòu)造周期即凹部22b的間隔也能夠由陽(yáng)極氧化時(shí)的化成 電壓控制?；蛘?，通過(guò)使凹部22b的周期性變得混亂的化成條件(從得到上述周期性高 的膜的條件偏離的條件)來(lái)制作，也能夠消除不需要的衍射光的產(chǎn)生。另外，凹凸構(gòu)造 的深度(縱橫比)能夠由陽(yáng)極氧化產(chǎn)生的細(xì)孔形成量和蝕刻量控制。例如，若如圖4所示那樣使凹部形成量(深度)與蝕刻量(開(kāi)口的大小)相比要 大，則會(huì)形成大縱橫比的凹凸構(gòu)造。防反射材的凹凸構(gòu)造的高度(深度)在提高防反射 性能方面是重要的。另外，在具有這種臺(tái)階狀側(cè)面的凹部22b的情況下，若臺(tái)階的大小 (高度差和寬度)小于波長(zhǎng)，則即使凹部22b的排列存在周期性，相比于具有相同間距的 防反射材，也難以引起光的衍射(反射)。圖5 (a)表示由上述方法得到的壓模表面的SEM像。另外，圖5 (b)表示利用由 上述方法得到的壓模來(lái)通過(guò)光固化性樹(shù)脂形成的防反射膜表面的SEM像。如圖5 (a)所示的壓模利用Al含有率為99.0質(zhì)量％以下的Al材料作為Al基材 21。具體地，利用了含有Si為0.6質(zhì)量％、Fe為0.7質(zhì)量％以及Mn為1.5質(zhì)量％的Al 材料(Al含有率97.2質(zhì)量％，F(xiàn)e和Mn的合計(jì)為2.2質(zhì)量％ )?；?1的大小采用 IOOmm見(jiàn)方。在壓模的制造工藝中，重復(fù)兩次(陽(yáng)極氧化一預(yù)備蝕刻)+ (陽(yáng)極氧化一蝕刻)， 最后進(jìn)一步地進(jìn)行陽(yáng)極氧化。由(陽(yáng)極氧化一預(yù)備蝕刻)形成凹部22a，在之后的工序 中，形成凹部22b。下面統(tǒng)一表示陽(yáng)極氧化、預(yù)備蝕刻以及蝕刻的條件。電極-樣品間距離150mm(電極Pt板)陽(yáng)極氧化條件處理液草酸(0.05mol/L)處理溫度3°C電壓80V、處理時(shí)間Imin預(yù)備蝕刻條件處理液磷酸(8mol/L)、處理溫度30°C處理時(shí)間90min蝕刻條件處理液磷酸(8mol/L)、處理溫度30°C處理時(shí)間20min從圖5(a)可知，形成多個(gè)數(shù)μ m的凹部22a，在局部，多個(gè)凹部22a集中，形 成從IOym到數(shù)十μ m的凹部。另外，在含有凹部22a的內(nèi)面的整個(gè)面中形成有多個(gè)細(xì) 微凹部22b。凹部22a和凹部22b不規(guī)則地分布。在包括如圖5(b)所示的光固化性樹(shù)脂的防反射膜中，轉(zhuǎn)印包括凹部22a和凹部 22b的壓模的表面形狀的結(jié)果是如圖1示意性地所示，具有二維大小為1 μ m以上100 μ m 不到的多個(gè)第1凸部12a和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部12b。第1 凸部12a和第2凸部12b的排列不規(guī)則。另外，會(huì)清楚地觀察到第1凸部12a的表面相 對(duì)于膜面的升角α為約90°以上的特征的形狀。此外，在此利用PET膜(厚度為ΙΟΟμιη)作為圖1所示的基材11。另外，利用
氟系脫模劑來(lái)對(duì)由陽(yáng)極氧化鋁形成的壓模的表面進(jìn)行脫模處理(防水、防油)處理。在 利用注射器將適量的紫外線固化樹(shù)脂(丙烯酸樹(shù)脂)給予到PET膜上之后，利用層壓裝置 使之與壓模貼合。之后，通過(guò)照射2分鐘的紫外線(365nm、lOOOnW/cm2)來(lái)使紫外線固化樹(shù)脂發(fā)生固化并剝離壓模。這樣，如圖1示意性所示，在PET膜11表面形成防反射膜 10。本發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)用于形成第1凸部12a的凹部22a較大地依賴于Al基材 21所含有的雜質(zhì)。參照?qǐng)D6和圖7說(shuō)明結(jié)果的一部分。圖6(a)和(b)是在對(duì)Al含有率 為99.0質(zhì)量％以下的Al基材進(jìn)行陽(yáng)極氧化之后進(jìn)行預(yù)備蝕刻而得到的表面的SEM像。 圖7 (a)、(b)以及(C)是在對(duì)Al含有率超過(guò)99.0質(zhì)量％的Al基材進(jìn)行陽(yáng)極氧化之后進(jìn)行 預(yù)備蝕刻而得到的表面的SEM像。圖6(a)是以低倍率來(lái)觀察與圖5(a)所示的壓模表面相同的壓模表面而得到的 SEM像。圖6(b)是利用了含有Si為0.6質(zhì)量％、Fe為0.35質(zhì)量％以及Mn為0.9質(zhì)量％ 的Al材料(Al含有率98.15質(zhì)量％，F(xiàn)e和Mn的合計(jì)為1.25質(zhì)量％ )的例子?？芍?即使利用含有Mg作為雜質(zhì)元素的Al材料，也與含有Mn的情況大致相同，形成多個(gè)二維 大小為1 μ m以上100 μ m不到的凹部22a。與此相對(duì)，在圖7(a) (C)中，鋁含有率分別是99.5質(zhì)量％、99.85質(zhì)量％、 99.999質(zhì)量％的高純度Al材料，所含有的雜質(zhì)是Si和Fe。從圖可知，隨著Al的純度變 高，凹部22a的數(shù)量也變少。這樣，通過(guò)調(diào)整供給陽(yáng)極氧化的Al基材的氧化鋁純度和雜 質(zhì)元素種類，能夠使用于形成體現(xiàn)防眩功能的凸部12a的凹部22a在與用于形成構(gòu)成蛾眼 構(gòu)造的凸部12b的凹部22b實(shí)質(zhì)相同的工藝中形成。利用上述各Al材料來(lái)形成壓模，利用該壓模以與上述相同的方法來(lái)制作包括紫 外線固化樹(shù)脂的防反射膜，評(píng)價(jià)所得到的防反射膜的霧度值。相對(duì)于圖5(a)和圖6(a) 所示的利用含有Mn的Al含有率為99.0質(zhì)量％以下的Al材料的情況下的霧度值為8.75， 如圖7 (a)所示的利用Al含有率為99.5質(zhì)量％并不含有Mn和Mg的Al基材的情況下的 霧度值低到3.13。并且，利用Al含有率為99.5質(zhì)量％并含有Mn的Al基材的情況下的 霧度值為6.65。若含有Mn，即使Al含有率相同，為99.5質(zhì)量％，也會(huì)較多地形成凹部 22a,但是也無(wú)法得到8.5以上的霧度值。此外，本發(fā)明人的主觀評(píng)價(jià)的結(jié)果，可知若 霧度值為8.5以上，則能夠充分地抑制顯示面板的內(nèi)部反射。為了抑制顯示面板中的內(nèi)部反射，防反射膜的防眩功能是重要的。如圖8(a)示 意性所示，如上述那樣的凸部12a能夠高效地散射在顯示面板的內(nèi)部反射并射出到觀察者 側(cè)的光，因此能夠得到比較高的霧度值。與此相對(duì)，如圖8(b)示意性所示，現(xiàn)有的防眩 層的表面所具有的凸部32a具有平緩的隆起，因此使內(nèi)部反射光散射的功能要小。利用光線追蹤模擬來(lái)驗(yàn)證該效果。在圖9(a)和(b)中表示所用的模型。圖9(a)模擬具備本發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜所具備的凸部12a的表面。凸部 12a的升角α為90°。圖9 (b)模擬現(xiàn)有的典型的防眩層的正弦波狀的形狀，升角度β 是15°。光線數(shù)為1000，對(duì)對(duì)象平面垂直入射。圖10(a) (c)表示模擬的結(jié)果。圖10(a) (c)的坐標(biāo)圖的橫軸是極角(離面 法線的角度)，縱軸是光流量(強(qiáng)度)。圖10(a)表示緊密地排列如圖9(a)所示的半球狀的凸部12a(高度H: 0.1、間距 P 0.2、縱橫比1 2)的情況的結(jié)果。該情況下，可知來(lái)自內(nèi)部光源的光散射到極 角48°程度的范圍，并且在極角大的位置的光流量自身變高，因此散射(擴(kuò)散)的效果變 大。
圖10(b)表示疏松地(圖10(a)的大約一半的密度)排列半球狀的凸部12a(高 度H: 0.1、間距P: 0.4、縱橫比1 4)的情況的結(jié)果。在該情況下，也可知來(lái)自 內(nèi)部光源的光散射到極角40°程度的范圍。與此相對(duì)，圖10 (c)表示排列如圖9(b)所示的凸部32a(高度H: 0.05、間距P: 0.4、縱橫比1 8)的情況的結(jié)果。在該情況下，可知來(lái)自內(nèi)部光源的光僅散射到極 角30°以下的范圍。從上述現(xiàn)象可知，通過(guò)形成升角α為90°的凸部12a(參照?qǐng)D1)，與現(xiàn)有的防 眩層相比，能夠高效地散射來(lái)自顯示面板內(nèi)部的光。此外，在用作顯示面板的防反射膜 的情況下，凸部12a的大小優(yōu)選小于像素尺寸，在TV用途中優(yōu)選50 μ m以下。另外， 若是移動(dòng)用途，則優(yōu)選在10 μ m以下。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法，能夠得到能夠以比以往簡(jiǎn)單的 工藝形成具有防眩功能的防反射膜(防反射表面)的壓模。本發(fā)明的壓模能夠直接用于 批量生產(chǎn)。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的壓模的制造方法也能夠很好地用于大面積或者特 殊形狀的壓模(例如輥狀)的制造。另外，本發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜具有重疊了蛾眼構(gòu)造和防眩構(gòu)造而得到的 構(gòu)造，具有比以往優(yōu)良的防眩功能。特別地，通過(guò)采用不規(guī)則地排列構(gòu)成蛾眼構(gòu)造和防 眩構(gòu)造的凸部的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高防眩效果和防反射效果。若在顯示裝置中應(yīng)用本 發(fā)明的實(shí)施方式的防反射膜，則防眩效果和防反射效果優(yōu)良，并且也降低了衍射、摩爾 紋的產(chǎn)生。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明能夠用于以顯示裝置等光學(xué)元件為代表的期待防反射的所有用途。
權(quán)利要求
1.一種防反射膜，具有第1表面形狀或者使上述第1表面形狀相對(duì)于膜面翻轉(zhuǎn)而得到的第2表面形狀， 上述第1表面形狀具有從膜法線方向看時(shí)二維大小為Iym以上100 μ m不到的多個(gè)第1 凸部和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部，上述多個(gè)第2凸部形成在上述 多個(gè)第1凸部上和上述多個(gè)第1凸部之間，上述多個(gè)第1凸部的表面相對(duì)于膜面的升角為 約90°以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防反射膜，上述多個(gè)第2凸部含有大致圓錐形的凸部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的防反射膜，上述多個(gè)第2凸部含有不規(guī)則排列的凸部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的防反射膜，由光固化性樹(shù)脂形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的防反射膜，霧度值為8.5以上。
6.一種光學(xué)元件，具有權(quán)利要求1 5中的任一項(xiàng)所述的防反射膜。
7.一種壓模，具有第1表面形狀或者使上述第1表面形狀相對(duì)于表面翻轉(zhuǎn)而得到的第2表面形狀， 上述第1表面形狀具有從表面法線方向看時(shí)二維大小為Iym以上100 μ m不到的多個(gè)第 1凸部和二維大小為IOnm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部，上述多個(gè)第2凸部形成在上 述多個(gè)第1凸部上和上述多個(gè)第1凸部之間，上述多個(gè)第1凸部的表面相對(duì)于膜面的升角 為約90°以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓模，具備具有與上述第2表面形狀實(shí)質(zhì)相同的表面形狀的陽(yáng)極氧化鋁層。
9.一種壓模的制造方法，是權(quán)利要求7所述的壓模的制造方法，包含(a)準(zhǔn)備Al的含有量為99.0質(zhì)量％以下的Al基材的工序；(b)通過(guò)對(duì)上述Al基材局部地進(jìn)行陽(yáng)極氧化來(lái)形成具有多個(gè)細(xì)微凹部的多孔氧化鋁 層的工序；以及(C)通過(guò)使上述多孔氧化鋁層與氧化鋁的蝕刻劑接觸來(lái)擴(kuò)大多孔氧化鋁層的多個(gè)細(xì)微 凹部的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓模的制造方法，通過(guò)交替地進(jìn)行多次上述工序(b)和工序(c)，在多孔氧化鋁層中形成分別具有臺(tái)階 狀的側(cè)面的多個(gè)細(xì)微凹部。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的壓模的制造方法，上述Al基材含有從包括Mn、Mg以及Fe的組中選出的至少一種元素。
12.一種防反射膜的制造方法，包含準(zhǔn)備權(quán)利要求7或者8所述的壓模和被加工物的工序；和利用上述壓模將上述第2表面形狀轉(zhuǎn)印到上述被加工物的表面的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的防反射膜的制造方法，包含以下工序在上述壓模與上述被加工物的上述表面之間給予光固化性樹(shù)脂的狀態(tài)下，使上述光 固化性樹(shù)脂固化，由此在上述被加工物的上述表面形成轉(zhuǎn)印了上述第2表面形狀而得到 的光固化性樹(shù)脂層。
全文摘要
本發(fā)明的防反射膜(10)具有第1表面形狀或者使第1表面形狀相對(duì)于膜面翻轉(zhuǎn)而得到的第2表面形狀，第1表面形狀具有從膜法線方向看時(shí)二維大小為1μm以上100μm不到的多個(gè)第1凸部(12a)和二維大小為10nm以上500nm不到的多個(gè)第2凸部(12b)，第2凸部(12b)形成在第1凸部(12a)上和多個(gè)第1凸部(12a)之間，第1凸部(12a)的表面相對(duì)于膜面的升角α為約90°以上。本發(fā)明的防反射膜具有比以往優(yōu)良的防眩功能。
文檔編號(hào)G02B1/11GK102016651SQ20098011435
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者山田信明, 林秀和, 田口登喜生, 藤井曉義 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社