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JP2019008028A - 撥水性反射防止構造体および撥水性反射防止構造体の製造方法 - Google Patents

撥水性反射防止構造体および撥水性反射防止構造体の製造方法 Download PDF

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勇一 八木
勇太 三谷
Yuta Mitani
勇太 三谷
真美 宮武
Mami Miyatake
真美 宮武
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Abstract

【課題】高い低反射性と高撥水性を維持したまま、摩耗に対する優れた耐久性を有する撥水性反射防止構造体を提供する。【解決手段】基部２と、基部２の表面上に形成され、先端側に平坦部３１を有する複数の錐台状凸部３と、複数の錐台状凸部３を覆うよう設けられた撥水層４とを備え、平面視において、基部２の表面に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率は、６〜４０％であり、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍであることを特徴とする撥水性反射防止構造体１。【選択図】図２

Description

本発明は、一般に、撥水性反射防止構造体および撥水性反射防止構造体の製造方法に関し、より具体的には、基部と、基部の表面に形成された複数の錐台状凸部と、複数の錐台状凸部を覆うように設けられた撥水層とを含む撥水性反射防止構造体および該撥水性反射防止構造体の製造方法に関する。
従来、光の表面反射を少なくするとともに、表面に対する水、油、汚れ等の付着を防止するために、レンズやミラー等の光学部品の表面、自動車のフロントガラスやリアウィンドウ等の表面、携帯電話、液晶ディスプレイ等の表示装置のスクリーンの表面に、撥水性反射防止構造体を設ける技術が知られている。
例えば、特許文献１は、基部と、基部の表面に形成された複数の円錐体状凸部と、複数の円錐体状凸部を覆うように設けられた撥水層とを含む撥水性反射防止構造体を開示している。特許文献１の基部および複数の円錐体状凸部は、空気の屈折率である「１」以下の屈折率を有する透明材料から構成されている。また、複数の円錐体状凸部のそれぞれの底面の径は、光の波長以下であり、さらに、複数の円錐体状凸部は、光の波長以下のピッチで配置されている。これにより、撥水性反射防止構造体の表面において、円錐体状凸部の材料の屈折率と、円錐体状凸部間の空気の屈折率が平均化され、撥水性反射防止構造体の見かけ上の屈折率が低下し、反射率が低下する。
また、複数の円錐体状凸部間に空気が含まれることで、撥水性反射防止構造体の表面において、空気と水との界面ができる。複数の円錐体状凸部の形成による表面積の増大効果と、隣接する円錐体状凸部間における空気の閉じ込め効果とによって、円錐体状凸部の材料自体の撥水性をはるかに超える撥水性を実現することができる。このような効果は、蓮の葉効果（Ｌｏｔｕｓ Ｅｆｆｅｃｔ）として知られている。
さらに、複数の円錐体状凸部の表面に撥水性を有する撥水層を設けることで、撥水性反射防止構造体の表面エネルギーがさらに低減する（撥水性反射防止構造体の表面張力がさらに増大する）ため、撥水性反射防止構造体の撥水性がさらに向上する。
このように、従来の撥水性反射防止構造体においては、基部の表面上に微細な円錐体状凸部を複数形成し、さらに、複数の円錐体状凸部を覆うよう撥水層を設けることにより、撥水性反射防止構造体の低反射化と高撥水化を可能にしている。しかしながら、このような従来の撥水性反射防止構造体においては、複数の円錐体状凸部の先端部が細くとがっている。この場合、従来の撥水性反射防止構造体に対して任意の物体が接触した場合、複数の円錐体状凸部のそれぞれの先端部に加えられる単位面積当たりの荷重が大きくなるため、従来の撥水性反射防止構造体は、摩耗に対する耐久力が低い。
そのため、例えば、撥水性反射防止構造体の表面上に付着した水、油、汚れ等を拭き取るために布、タワシ、スポンジ等の任意の物体が撥水性反射防止構造体の表面に接触した場合、複数の円錐体状凸部の先端部が破損、折れ曲がり等してしまう。この結果、撥水性反射防止構造体に対する摩耗があった場合に、撥水性反射防止構造体の低反射性と高撥水性を維持することが困難である。
特開２００９−４２７１４号公報
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、高い低反射性と高撥水性を維持したまま、摩耗に対する優れた耐久性を有する撥水性反射防止構造体を提供することにある。
このような目的は、以下の（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１）基部と、
前記基部の表面上に形成され、先端側に平坦部を有する複数の錐台状凸部と、
前記複数の錐台状凸部を覆うよう設けられた撥水層とを備え、
平面視において、前記基部の前記表面に対する前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の占有率は、６〜４０％であり、
前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍであることを特徴とする撥水性反射防止構造体。
（２）前記複数の錐台状凸部のそれぞれの前記平坦部と側面とのなす角度の平均値が９０〜１２０°である上記（１）に記載の撥水性反射防止構造体。
（３）前記撥水性反射防止構造体は、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の最小値が５ｎｍ以上となるよう構成されている上記（１）または（２）に記載の撥水性反射防止構造体。
（４）前記撥水性反射防止構造体は、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の最大値が１５０ｎｍ以下となるよう構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
（５）前記撥水性反射防止構造体は、前記撥水性反射防止構造体の任意の縦断面図において、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の合計値が、前記基部の幅の６〜４０％となるよう構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
（６）前記基部の前記表面上において、前記平坦部の前記幅がそれぞれ異なる前記複数の錐台状凸部がランダムに並んでいる上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
（７）前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅のばらつきの標準偏差は、５〜３０である上記（６）に記載の撥水性反射防止構造体。
（８）前記基部および前記複数の錐台状凸部は、屈折率が１．３〜２．５の無機透明材料から構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
（９）基板の表面上に、透明材料から構成される基部を形成する工程と、
スパッタリング法により、前記基部の表面上に所定のピッチを有するパターンマスクを形成する工程と、
前記表面上に前記パターンマスクが形成された前記基部に対して、エッチング加工を施すことにより、先端側に平坦部を有する複数の錐台状凸部を前記基部の前記表面上に形成する工程と、
前記基部の前記表面上の前記複数の錐台状凸部を覆うよう撥水層を形成する工程と、を含み、
平面視において、前記基部の前記表面に対する前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の占有率は、６〜４０％であり、
前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍであることを特徴とする撥水性反射防止構造体の製造方法。
本発明によれば、基部と、基部の表面に形成された複数の錐台状凸部と、複数の錐台状凸部を覆うように設けられた撥水層とを含む撥水性反射防止構造体を得ることができる。このような撥水性反射防止構造体では、平面視において、基部の表面に対する複数の錐台状凸部の平坦部の占有率は、６〜４０％であり、かつ、複数の錐台状凸部の平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍである。
このような構成により、本発明の撥水性反射防止構造体に対して、布、タワシ、スポンジ等の任意の物体が接触した場合、任意の物体に対する複数の錐台状凸部のそれぞれの先端側（平坦部）の接触面積が増大し、複数の錐台状凸部のそれぞれに対する単位面積当たりの荷重が減少する。そのため、複数の錐台状凸部のそれぞれが破損または折れ曲がりにくい。したがって、本発明によれば、高い低反射性と高撥水性を維持したまま、摩耗に対する優れた耐久性を有する撥水性反射防止構造体を提供することができる。
本発明に係る撥水性反射防止構造体の外観を示す斜視図である。 図１に示す撥水性反射防止構造体の任意の位置の縦断面図である。 本発明に係る撥水性反射防止構造体の製造方法を示すフローチャートである。 図３に示す撥水性反射防止構造体の製造方法の各工程を説明するための図である。 図３に示す撥水性反射防止構造体の製造方法における基部の一方の表面を示す電子顕微鏡写真である。 各実施例、比較例および参考例における波長３８０〜７８０ｎｍの光の反射率の変化を示すグラフである。 各実施例における、摩耗による水滴の接触角の変化を示すグラフである。 比較例および参考例における、摩耗による水滴の接触角の変化を示すグラフである。
以下、本発明の撥水性反射防止構造体および撥水性反射防止構造体の製造方法を、添付図面に示す好適な実施形態に基づいて、説明する。なお、以下で参照する各図は、本発明の説明のために用意された模式的な図であり、例えば、図面に示された各構成要素の寸法（長さ、幅、厚さ等）は、必ずしも実際の寸法を反映したものではない。
［撥水性反射防止構造体］
最初に図１および図２を参照して、本発明の撥水性反射防止構造体について説明する。図１は、本発明に係る撥水性反射防止構造体の外観を示す斜視図である。図２は、図１に示す撥水性反射防止構造体の任意の位置の縦断面図である。
図１および図２に示す本発明の撥水性反射防止構造体１は、基部２と、基部２の一方の表面上に形成され、先端側に平坦部３１を有する複数の錐台状凸部（錐台状ピラー）３と、複数の錐台状凸部３を覆うよう設けられた撥水層４とを備えている。
撥水性反射防止構造体１は、複数の錐台状凸部３から構成される微細凹凸構造と、複数の錐台状凸部３を覆うように形成された撥水層４により、高い低反射性と高い撥水性を実現している。
また、複数の錐台状凸部３の先端側には平坦部３１が形成されている。このような構成により、基部上に先端側が鋭利に尖った錐体状凸部が複数形成されている従来の撥水性反射防止構造体と比較して、撥水性反射防止構造体１に対して布、タワシ、スポンジ等の任意の物体が接触した場合、任意の物体に対する複数の錐台状凸部３のそれぞれの先端側（平坦部３１）の接触面積が増大し、複数の錐台状凸部３のそれぞれに対する単位面積当たりの荷重が減少する。そのため、本発明の撥水性反射防止構造体１においては、複数の錐台状凸部３のそれぞれが破損または折れ曲がりにくい。したがって、撥水性反射防止構造体１の高い低反射性と高撥水性を維持したまま、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久性を向上させることができる。
図２に示すように、基部２と複数の錐台状凸部３とは一体的に形成されている。また、基部２および複数の錐台状凸部３は、同じ種類の無機透明材料で構成されている。基部２および複数の錐台状凸部３を構成する無機透明材料としては、空気の屈折率を１とし、空気の光透過率を１００％としたとき、１．３〜２．５の屈折率と、７０％以上の可視光線透過率を有する無機透明材料が用いられる。
このような無機透明材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等が挙げられ、これらの中でも、耐熱性およびコストの観点から酸化ケイ素または窒化ケイ素を用いて、基部２および複数の錐台状凸部３を構成することが好ましい。
基部２は、上述の無機透明材料から構成された板状部材である。基部２の厚さＴは、特に限定されないが、例えば、１００〜５００ｎｍ程度である。基部２の厚さＴが上記下限値未満であると、撥水性反射防止構造体１の強度が不足する場合があり、基部２の厚さＴが上記上限値を上回ると、撥水性反射防止構造体１全体の厚さおよび重量が必要以上に増加してしまう場合がある。
基部２の一方の表面側には複数の錐台状凸部３が一体的に形成されており、基部２の他方の表面側は略平坦になっている。複数の錐台状凸部３のそれぞれは、基端部が基部２の一方の表面と一体的に形成されており、先端側に平坦部３１を有する錐台状形状を有している。ここでいう錐台状形状とは、図２に示されているような縦断面図で見たときに、基端側から先端側に向かって幅が漸減し、その先端側に平坦部３１が形成されている形状を意味する。そのため、各錐台状凸部３の基端部の幅Ｗｂは、先端側の平坦部３１の幅Ｗｔよりも大きくなっている。
なお、各錐台状凸部３の錐台状形状は、数学的に厳密な錐台状形状に限定されず、実際の製造時における誤差バラつきを含んだ略錐台状形状であってもよい。例えば、錐台状凸部３の錐台状凸部は、錐台の稜部を丸めた形状を有していてもよい。
また、錐台状凸部３の先端側に形成されている平坦部３１は、厳密な平坦面だけに限られず、実質的に平坦と見なせる範囲の大きい曲率半径で湾曲していてもよいし、本発明の効果に影響を与えない範囲で微小な凹凸を有していてもよい。
なお、錐台状凸部３の錐台状形状は、円錐台形状、または、三角錐台形状および六角錐台形状などの角錐台形状である。錐台状凸部３の各高さの幅は、錐台状凸部３の各高さの水平断面形状が円形または略円形である場合（すなわち、錐台状凸部３が円錐台形状を有している場合）には、その円形または略円形の直径が錐台状凸部３の各高さの幅である。錐台状凸部３の各高さの水平断面形状が多角形または略多角形である場合（すなわち、錐台状凸部３が角錐台形状を有している場合）には、その多角形または略多角形に外接する円の直径が錐台状凸部３の各高さの幅である。また、錐台状凸部３の各高さの水平断面形状が不定形である場合には、その断面形状における最大の差し渡し径が錐台状凸部３の各高さの幅である。
したがって、本明細書において、「錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔ」との文言は、錐台状凸部３の平坦部３１を平面視したときに（すなわち、錐台状凸部３の平坦部３１の平面形状を見たときに）、平坦部３１が円形または略円形形状を有している場合、円形または略円形形状の直径が錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔである。また、平坦部３１が多角形形状を有している場合、その多角形または略多角形に外接する円の直径が錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔである。また、平坦部３１が不定形状を有している場合、不定形状の最大の差し渡し径が錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔである。「錐台状凸部３の基端部の幅Ｗｂ」についても同様である。
なお、本発明の撥水性反射防止構造体１において、複数の錐台状凸部３のそれぞれは、完全に一様な錐台状形状を有していない。すなわち、錐台状凸部３の形状において、基端部から先端側の平坦部３１までの高さＨを除き、基端部の幅Ｗｂ（面積）、先端側の平坦部３１の幅Ｗｔ（面積）、および錐台状凸部３の平坦部３１と側面とが成す角度θは、ばらつきを有している。本発明の撥水性反射防止構造体１においては、このような形状にばらつきを有する複数の錐台状凸部３が基部２の一方の表面上にランダムに配置されている。
各錐台状凸部３の高さＨは、略一定である。また、複数の錐台状凸部３の基端部の幅Ｗｂの平均値は、可視光線の波長以下、具体的には、５０〜３８０ｎｍであることが好ましく、１００〜２５０ｎｍであることがより好ましい。複数の錐台状凸部３の基端部の幅Ｗｂの平均値が上記下限値未満であると、錐台状凸部３の強度が十分に得られない場合があり、複数の錐台状凸部３の基端部の幅Ｗｂの平均値が上記上限値を上回ると、複数の錐台状凸部３による光の拡散や回折が発生して、撥水性反射防止構造体１の光の反射率が上昇してしまう場合がある。また、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの平均値は、１２〜１００ｎｍであることが好ましく、１５〜２５ｎｍであることがより好ましい。
各錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔ（面積）が小さい場合、各錐台状凸部３の先端側はより尖っていることになる。この場合、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性は向上する。また、この場合、撥水性反射防止構造体１に対して布、タワシ、スポンジ等の任意の物体が接触した場合、任意の物体に対する各錐台状凸部３の平坦部３１の接触面積が小さくなり、複数の錐台状凸部３のそれぞれに対する単位面積当たりの荷重が大きくなる。そのため、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久力が低下する。
一方、各錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔ（面積）が大きい場合、各錐台状凸部３の先端側はより平坦となる。この場合、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性は低下する。また、この場合、撥水性反射防止構造体１に対して布、タワシ、スポンジ等の任意の物体が接触した場合、任意の物体に対する各錐台状凸部３の平坦部３１の接触面積が大きくなり、複数の錐台状凸部３のそれぞれに対する単位面積当たりの荷重が小さくなる。そのため、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久力が向上する。
このように、各錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔは、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性、並びに、摩耗に対する耐久力に大きく影響するパラメーターである。例えば、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの平均値が上記下限値未満であると、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性は優れたものとなるが、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久性が不十分となってしまう。一方、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの平均値が上記上限値を上回ると、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久性は優れたものとなるが、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性が不十分となってしまう。
このような理由により、本発明においては、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの平均値が上述の範囲内とされている。これにより、撥水性反射防止構造体１の高い低反射性と高い撥水性を維持したまま、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久性を向上させることができる。
また、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの最大値は、１５０ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。平坦部３１の幅Ｗｔが上記上限値を上回る場合、そのような平坦部３１を有する錐台状凸部３の撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性向上に対する寄与が小さくなる。一方、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの最小値は、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましい。平坦部３１の幅Ｗｔが上記最小値を下回る場合、そのような平坦部３１を有する錐台状凸部３の撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久性向上に対する寄与が小さくなる。
また、平面視において、基部２の一方の表面に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率（換言すれば、平面視において、基部２の一方の表面の面積に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の面積の合計の割合）は、６〜４０％であることが好ましく、８〜１２％であることがより好ましい。複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率が上記下限値未満であると、撥水性反射防止構造体１の摩耗に対する耐久力の向上効果が得られない。一方、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率が上記上限値を上回ると、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性が著しく低下してしまう。
また、隣接する錐台状凸部３の中心間の離間距離の平均値は、特に限定されないが、例えば、５０〜３５０ｎｍであることが好ましく、１００〜２５０ｎｍであることがより好ましい。また、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔのばらつきの標準偏差は、特に限定されないが、例えば、５〜３０であることが好ましく、６〜１２であることがより好ましく、７〜１０であることがさらに好ましい。
上述のように、各錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔ（面積）は、撥水性反射防止構造体１の低反射性および撥水性、並びに、摩耗に対する耐久力に大きな影響を与える。また、本発明の撥水性反射防止構造体１において、基部２の一方の表面上において、先端側の平坦部３１の幅Ｗｔ（または面積）がそれぞれ異なる錐台状凸部３がランダムに並んでいる。このような構造により、本発明の撥水性反射防止構造体１において、低反射性および撥水性が比較的低く、かつ、摩耗に対する耐久力が比較的高い部分と、低反射性および撥水性が比較的高く、かつ、摩耗に対する耐久力が比較的低い部分とがランダムに混在することになる。その結果、撥水性反射防止構造体１全体の性能として、高い低反射性および高い撥水性と、摩耗に対する高い耐久力とを実現することができる。
また、上述のように、本発明の撥水性反射防止構造体１において、基部２の一方の表面上において、先端側の平坦部３１の幅Ｗｔ（または面積）がそれぞれ異なる錐台状凸部３がランダムに並んでいる。そのため、撥水性反射防止構造体１の任意（いずれ）の縦断面図においても、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの合計値は、基部２の一方の表面の幅の６〜４０％、より具体的には、８〜１２％となっている。
例えば、撥水性反射防止構造体１のある特定の縦断面図において、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの合計値が上記範囲を外れている場合には、その特定の縦断面図を取得するための切断線の方向（直線領域）において、低反射性、撥水性、および摩耗に対する耐久力が低下してしまう。
本発明の撥水性反射防止構造体１においては、基部２の一方の表面上において、平坦部３１の幅Ｗｔ（または面積）がそれぞれ異なる錐台状凸部３がランダムに並んでおり、さらに、撥水性反射防止構造体１の任意（いずれ）の縦断面図においても、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔの合計値が上記範囲内にある。そのため、本発明の撥水性反射防止構造体１は、いずれの方向（直線領域）に対しても、高い低反射性および高い撥水性、および摩耗に対する高い耐久力を有している。
また、複数の錐台状凸部３のそれぞれの平坦部３１と側面とが成す角度θの平均値は、特に限定されないが、例えば、９０〜１２０°であることが好ましく、１００〜１１０°であることがより好ましい。複数の錐台状凸部３のそれぞれの平坦部３１と側面とが成す角度θの平均値が上述の範囲を外れると、撥水性反射防止構造体１の低反射化効果および高撥水化効果が低減してしまう場合がある。また、複数の錐台状凸部３のそれぞれの平坦部３１と側面とが成す角度θのばらつきの標準偏差は、４〜６であることが好ましい。
撥水層４は、複数の錐台状凸部３を覆うよう設けられており、撥水性反射防止構造体１の表面エネルギーを低下させ（撥水性反射防止構造体１の表面張力を増大させ）、撥水性反射防止構造体１の撥水性を向上させる機能を有する。
撥水層４は、平滑な面に塗布した場合、水滴に対する接触角が９０°以上の撥水性材料で構成されている。このような撥水性材料としては、ケイ素を含有する化合物（シランカップリング剤）が挙げられ、特に、含フッ素シラン化合物を、撥水層４用の撥水性材料として用いることが好ましく、市販のシラン化合物および含フッ素シラン化合物を広く用いることができる。
撥水層４の厚さは、特に限定されないが、例えば、３〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜１０ｎｍであることがより好ましい。撥水層４の厚さが上記下限値未満であると、十分な膜厚均一性を維持することができず、撥水性反射防止構造体１の撥水性の向上効果が十分に得られない場合がある。一方、撥水層４の厚さが上記上限値を超えると、錐台状凸部３に対して撥水層４の占める割合が大きくなり、複数の錐台状凸部３間の隙間が撥水層４によって埋められてしまい、撥水性反射防止構造体１の低反射化効果が阻害されてしまう場合がある。
ここまで詳述したように、本発明の撥水性反射防止構造体１においては、基部２の一方の表面に複数の錐台状凸部３が形成されており、かつ、反射防止構造体１の平面視において、基部２の一方の表面に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率は、６〜４０％であり、かつ、複数の錐台状凸部３の平坦部３１の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍである。
このような構成により、本発明の撥水性反射防止構造体１に対して任意の物体が接触した場合の任意の物体に対する複数の錐台状凸部３のそれぞれの先端側（平坦部３１）の接触面積が増大し、複数の錐台状凸部３のそれぞれに対する単位面積当たりの荷重が減少する。そのため、複数の錐台状凸部３のそれぞれが破損または折れ曲がりにくい。したがって、本発明によれば、高い低反射性と高い撥水性を維持したまま、摩耗に対する優れた耐久性を有する撥水性反射防止構造体１を提供することができる。
［応用例］
本発明の撥水性反射防止構造体１の応用例としては、基板と、基板の少なくとも一方の表面側に設けられた撥水性反射防止構造体１とを備える反射防止部品や撥水性部品を挙げることができる。
例えば、レンズやミラー等の光学部品の表面、自動車のフロントガラスやリアウィンドウ等の表面、携帯電話、液晶ディスプレイ等の表示装置のスクリーンの表面のような反射防止機能を必要とし、かつ、水、油、汚れ等の付着の恐れがある表面上に本発明の撥水性反射防止構造体１を設けることができる。
また、基板の代わりにベースフィルムを用い、ベースフィルム上に本発明の撥水性反射防止構造体１を形成し、撥水性反射防止膜を得ることもできる。
［製造方法］
次に、図３〜図５を参照して、本発明の撥水性反射防止構造体の製造方法について詳述する。図３は、本発明に係る撥水性反射防止構造体の製造方法を示すフローチャートである。図４は、図３に示す撥水性反射防止構造体の製造方法の各工程を説明するための図である。図５は、図３に示す撥水性反射防止構造体の製造方法における基部の一方の表面を示す電子顕微鏡写真である。
図３に示すように、本発明の撥水性反射防止構造体１の製造方法Ｓ１００は、板状の基板１０上に、基部２を形成する工程Ｓ１１０と、基部２の一方の表面上に複数の錐台状凸部３を形成する工程Ｓ１２０と、複数の錐台状凸部３を覆うように撥水層４を形成する工程Ｓ１３０とを含む。
工程Ｓ１１０において、最初に、図４（ａ）に示すように、基板１０が用意される。基板１０は、ガラス材料、金属材料、耐熱性プラスチック材料等の耐熱性材料から構成され、撥水性反射防止構造体１を形成するためのベースとして機能する。
なお、図示の形態において、基板１０の上側の表面は、平坦または略平坦であるが、本発明はこれに限られない。例えば、基板１０の上側の表面は、曲面であってよい。以下、説明のため、基板１０の上側の表面は、略平坦であるものとして説明するが、基板１０の上側の表面が曲面であるような様態も本発明の範囲内である。
次に、図４（ｂ）に示すように、基板１０の一方の表面上に、上述の無機透明材料から構成される基部２が形成される。基板１０の一方の表面上に基部２を形成する方法は、特に限定されず、例えば、スパッタ法、蒸着法、イオンプレーティング法等の物理気相成長法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマＣＶＤ法、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が挙げられる。
工程Ｓ１１０において基板１０上に形成される基部２の厚さは、上述した完成後の撥水性反射防止構造体１の基部２の厚さＴおよび複数の錐台状凸部３の高さＨを確保するため、約１６０ｎｍ以上となっている。
基板１０上に基部２が形成されると、次に、図４（ｃ）に示すように、加熱スパッタリング法により、基部２の基板１０と接していない側の表面上に、所定のピッチを有する島状のパターンマスク２０が形成される。
図５（ａ）には、工程Ｓ１１０において基部２の表面上に形成されたパターンマスク２０の電子顕微鏡写真が示されている。図４（ｃ）および図５（ａ）に示すように、パターンマスク２０は、様々なサイズを有し、ランダムに配置された複数の不連続な島状物２１から構成されており、不連続な島状物２１の隙間から基部２の表面が部分的に露出している。
パターンマスク２０の島状物２１の構成材料としては、後述する複数の錐台状凸部３を形成するためのエッチング加工において、基部２の構成材料（上述の無機透明材料）よりも遅いエッチング速度を有する材料が用いられる。このような材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）およびこれらの混合物等が挙げられる。
工程Ｓ１１０において、基板１０の表面上に形成されるパターンマスク２０のピッチの平均値、すなわち、隣接する島状物２１の離間距離の平均値は、好ましくは、３０〜１５０ｎｍであり、より好ましくは、７０〜１２０ｎｍである。また、基板１０の表面上に形成されるパターンマスク２０の厚さ（島状物２１の厚さの平均値）は、好ましくは、３〜５０ｎｍであり、より好ましくは、１０〜２５ｎｍである。
工程Ｓ１１０におけるスパッタリング法においては、表面上に基部２が形成された基板１０が配置されたチャンバー内に、電圧を印加することによりイオン化したアルゴンガスや窒素ガス等の不活性ガスを導入し、チャンバー内に配置され、上述の島状物２１の構成材料から構成されているスパッタリングターゲットに衝突させ、叩き出されたターゲットの原子を基部２の表面に積層することにより、パターンマスク２０が基部２の表面に形成される。
スパッタリング法を実行する際におけるチャンバー内の到達真空度は、１×１０−５〜１×１０−３Ｐａであることが好ましく、１×１０−５〜１×１０−４Ｐａであることがより好ましい。また、チャンバー内に導入される不活性ガスの圧力は、０．１〜３．０Ｐａであることが好ましく、０．１〜０．５Ｐａであることがより好ましい。また、不活性ガスの流量は、５〜１００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅｓ）であることが好ましく、１０〜３０ｓｃｃｍであることがより好ましい。また、基部２の温度は、１００〜４００℃であることが好ましく、２５０〜３５０℃であることがより好ましい。また、スパッタリング処理の処理時間は、０．５〜１０分であることが好ましく、１〜５分であることがより好ましい。
このようなスパッタリング条件でスパッタリング法を実行することにより、上述のような厚さとピッチの平均値を有するパターンマスク２０を、基部２の表面上に形成することができる。
図３に戻り、工程Ｓ１１０において基部２の表面上にパターンマスク２０が形成されると、製造方法Ｓ１００は、工程Ｓ１２０に移行する。工程Ｓ１２０において、図４（ｄ）に示すように、表面上にパターンマスク２０が形成された基部２に対して、エッチング加工が施され、基部２の表面上に複数の錐台状凸部３が形成される。
図５（ｂ）には、工程Ｓ１２０において基部２の表面上に形成された複数の錐台状凸部３の電子顕微鏡写真が示されている。また、図５（ｃ）には、工程Ｓ１２０において基部２の表面上に形成された複数の錐台状凸部３のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真が示されている。図５（ｂ）および図５（ｃ）に示すように、複数の錐台状凸部３は、その先端側に平坦部３１を有しており、さらに、基部２の一方の表面上において、先端側の平坦部３１の幅Ｗｔ（面積）がそれぞれ異なる錐台状凸部３がランダムに並んでいる。
このような複数の錐台状凸部３を形成するために、表面上にパターンマスク２０が形成された基部２に対して施されるエッチング加工としては、反応性イオンエッチングを用いることができる。
基部２の表面上に形成されたパターンマスク２０の島状物２１は、基部２の構成材料よりも低いエッチング速度を有する材料から構成されているので、パターンマスク２０の島状物２１間から露出する基部２の露出部分は、パターンマスク２０の島状物２１が配置されている部分よりも早い速度でエッチングされる。このエッチング速度の差により、基部２の高さの変動が生じ、その結果、基部２上に複数の錐台状凸部３が形成される。
基部２の表面上において、パターンマスク２０の島状物２１が配置されている部分が錐台状凸部３の平坦部３１となり、パターンマスク２０の島状物２１間から露出している基部２の露出部分のエッチング量が錐台状凸部３の高さＨとなる。また、パターンマスク２０の島状物２１は、それぞれ異なるサイズを有しているので、形成される錐台状凸部３の平坦部３１はそれぞれ異なる幅Ｗｔ（面積）を有することになる。
工程Ｓ１２０におけるエッチング加工においては、表面上にパターンマスク２０が形成された基部２が配置されたチャンバー内にエッチングガスを導入し、エッチングガスに電圧を加えることによりエッチングガスをプラズマ化し、さらに基板１０（基部２）が置かれた電極に高周波電圧を印加する。
これにより、基部２の表面およびパターンマスク２０とプラズマとの間に電位差が生じ、プラズマ内のイオンが基部２の表面およびパターンマスク２０に向けて加速され、基部２の表面およびパターンマスク２０に衝突する。この際、基部２の表面およびパターンマスク２０に対してエッチング加工が実行される。
このエッチング加工において用いられるエッチングガスとしては、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、ヘリウム（Ｈｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、ネオン（Ｎｅ）、およびこれらと酸素（Ｏ２）との混合ガス等を用いることができる。
また、エッチング加工において、チャンバー内の到達真空度は、１×１０−５〜１×１０−３Ｐａであることが好ましく、１×１０−５〜１×１０−４Ｐａであることがより好ましい。また、チャンバー内に導入されるエッチングガスの圧力は、１〜１０Ｐａであることが好ましく、１〜５Ｐａであることがより好ましい。また、エッチングガスの流量は、１０〜１００ｓｃｃｍであることが好ましく、３０〜６０ｓｃｃｍであることがより好ましい。また、基部２の温度は、３０〜１００℃であることが好ましく、３０〜５０℃であることがより好ましい。また、エッチング加工の加工時間は、１０〜４０分であることが好ましく、１０〜２０分であることがより好ましい。
図３に戻り、工程Ｓ１２０において基部２の表面上にパターンマスク２０が形成されると、製造方法Ｓ１００は、工程Ｓ１３０に移行する。工程Ｓ１３０において、図４（ｅ）に示すように、基部２の表面上の複数の錐台状凸部３を覆うように撥水層４が形成される。
工程Ｓ１３０においては、最初に、真空紫外線（Ｖａｃｃｕｍ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）洗浄によって、基部２の表面上の複数の錐台状凸部３から不純物が除去される。その後、複数の錐台状凸部３の表面に対して撥水性材料を含む撥水剤を塗布した後、熱処理を施すことにより、撥水層４が形成される。撥水性材料を含む撥水剤を塗布する方法としては、スプレー塗布、バーコーター塗布、スピン塗布、浸漬塗布、ロールコート塗布等の通常のコーティング作業で用いられる方法を用いることができる。
この熱処理における加熱温度は、７０〜１２０℃であることが好ましく、８０〜１００℃であることがより好ましい。また、加熱時間は、３０〜９０分であることが好ましく、５０〜７０分であることがより好ましい。
なお、工程Ｓ１３０において撥水層４を形成するための方法は、上述の塗布および加熱方法に限られず、複数の錐台状凸部３間の隙間を埋めてしまうことのない方法であれば任意の既知の成膜方法を用いることができる。
工程Ｓ１１０〜Ｓ１３０を経ることにより、基板１０上に、基部２と、基部２の表面上に形成され、先端側に平坦部３１を有する複数の錐台状凸部３と、複数の錐台状凸部３を覆うよう設けられた撥水層４とを含む本発明の撥水性反射防止構造体１が形成される。
以上、本発明に係る撥水性反射防止構造体および撥水性反射防止構造体の製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明の各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、本発明の各構成に任意の構成のものを付加することができる。
例えば、図１および図２に示された撥水性反射防止構造体１の層の数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意の層が追加若しくは組み合わされた様態も、本発明の範囲内である。
例えば、撥水性反射防止構造体１は、光による劣化を防止するための紫外線吸収層、撥水性反射防止構造体１に対する衝撃を吸収するための衝撃吸収層等をさらに含んでいてもよい。
また、図３に示された製造方法Ｓ１００の工程の数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意の工程が、任意の目的で追加若しくは組み合され、または、任意の工程が削除される様態も、本発明の範囲内である。
次に、図６〜図８を参照して、本発明を実施例、比較例および参考例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施例、比較例および参考例で示される「％」は「重量％」を示す。
図６は、各実施例、比較例および参考例における波長３８０〜７８０ｎｍの光の反射率の変化を示すグラフである。図７は、各実施例における、摩耗による水滴の接触角の変化を示すグラフである。図８は、比較例および参考例における、摩耗による水滴の接触角の変化を示すグラフである。
（実施例１）
基板１０として、幅２ｃｍ、長さ２ｃｍ、厚さ０．１ｃｍのガラスプレートを用意し、市販の成膜装置（富士アールアンドディー社製「ＦＨＳ−２８０」）のチャンバー内に基板１０を配置した。この成膜装置を用いて、基板１０の表面上に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成される基部２を形成した。基板１０の表面上に形成された基部２の厚さは、４００ｎｍであった。
次に、表面上に基部２が形成された基板１０を市販のスパッタリング装置（富士アールアンドディー社製「ＦＨＳ−２８０」）のチャンバー内に配置した。本実施例では、スパッタリング装置において用いられる不活性ガスとしてＡｒを用い、スパッタリングターゲットとしてアルミニウムターゲットを用いた。
まず、スパッタリング装置のチャンバー内の真空到達度が５×１０−５Ｐａになるまでチャンバー内を減圧し、その後、１００Ｗの電力を不活性ガスに投入し、プラズマ化した不活性ガスを０．４Ｐａの圧力および３０ｓｃｃｍの流入量でチャンバー内に導入し、基部２上にアルミニウムから構成されるパターンマスク２０（多数の島状物２１）を形成した。この際の基部２の温度は、３００℃であり、スパッタリング処理の処理時間は、２分であった。基部２の表面上に形成されたパターンマスク２０の厚さは、１５ｎｍであり、パターンマスク２０のピッチの平均値は、１００ｎｍであった。
次に、表面上にパターンマスク２０が形成された基部２を有する基板１０を市販のエッチング加工装置（サムコ株式会社製「ＲＩＥ−２００ＮＬ」）のチャンバー内に配置した。本実施例では、エッチング加工装置において用いられるエッチングガスとしてＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いた。この混合ガスにおけるＯ２の混合比率は、２０％であった。
まず、エッチング加工装置のチャンバー内の真空到達度が５×１０−５Ｐａになるまでチャンバー内を減圧し、その後、１００Ｗの電力をエッチングガスに投入し、プラズマ化したエッチングガスを３Ｐａの圧力および５０ｓｃｃｍの流入量でチャンバー内に導入し、さらに、基板１０（基部２）が置かれた電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することにより、基部２の表面およびパターンマスク２０に対してエッチング加工を実行し、基部２の表面上に複数の錐台状凸部３を形成した。この際の基部２の温度は、４０℃であり、エッチング加工の加工時間は、１５分であった。
得られた錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔに関するパラメーターは、以下の通りであった。
平坦部３１の幅Ｗｔの平均値：２１．６ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔの最大値：３８．５ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔの最小値：５．８ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔのばらつきの標準偏差：９．３２７２
平面視において、基部２の一方の表面に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率：９．４％
次に、このようにして得られた複数の錐台状凸部３の表面に対して、真空紫外線（ＶＵＶ）洗浄を１０分間施すことにより、錐台状凸部３の表面から不純物を除去した。その後、複数の錐台状凸部３の表面に市販の撥水剤（ハーベス社製「ＤＳ−５２１０ＴＨ」）を塗布し、１００℃で６０分加熱処理を加えて、撥水層４を形成した。得られた撥水層４の厚さは、５〜１０ｎｍであった。
（実施例２）
エッチング加工における処理時間を１３分に変更した以外は、前記実施例１と同様にして実施例２の撥水性反射防止構造体１を得た。
実施例２の撥水性反射防止構造体１における錐台状凸部３の平坦部３１の幅Ｗｔに関するパラメーターは、以下の通りであった。
平坦部３１の幅Ｗｔの平均値：２３．５ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔの最大値：３６．５ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔの最小値：１１．２ｎｍ
平坦部３１の幅Ｗｔのばらつきの標準偏差：７．５７４９
平面視において、基部２の一方の表面に対する複数の錐台状凸部３の平坦部３１の占有率：１０．２％
特に、実施例２の撥水性反射防止構造体１においては、平坦部３１の幅Ｗｔの最小値が１０ｎｍ以上となっていた。
（比較例）
スパッタリング処理における処理時間を３分に変更し、さらに、エッチング加工における処理時間を１０．５分に変更した以外は、前記実施例１と同様にして比較例の撥水性反射防止構造体を得た。
比較例の撥水性反射防止構造体における錐台状凸部の平坦部の幅に関するパラメーターは、以下の通りであった。
平坦部の幅の平均値：１０．７ｎｍ
平坦部の幅の最大値：２３．１ｎｍ
平坦部の幅の最小値：５．８ｎｍ
平坦部の幅のばらつきの標準偏差：４．４４４２
平面視において、基部の一方の表面に対する複数の錐台状凸部の平坦部の占有率：５．０％
（参考例）
上述した実施例１におけるスパッタリング法およびエッチング加工に変えて、撥水性反射防止構造体を作成するために従来から一般的に実行されている転写型（スタンパ）を用いた方法を用いて基部上に複数の凸部を形成した点を除き、前記実施例１と同様にして参考例の撥水性反射防止構造体を得た。
最初に、市販の電子線描画装置を用いて、転写型（スタンパ）の表面に、本発明の錐台状凸部３と同様の全体形状（高さ、幅）を有するものの、その先端部が鋭利に尖っている錐体状凸部に対応する錐体状凹部を、六方最密配列して形成する。なお、転写型上に形成された錐体状凹部の密度は、本発明の錐台状凸部３の密度と同様である。
次に、基板の表面上に形成された基部を加熱等により溶融化または軟化させ、溶融化または軟化した基部に対してこの転写型を押し当て、基部の表面上に六方最密配列された複数の錐体状凸部を形成した。
次に、実施例１と同様にして、形成された複数の錐体状凸部を覆うように撥水層を形成し、基板上に参考例の撥水性反射防止構造体を得た。
このようにして得られた比較例の撥水性反射防止構造体における錐体状凸部の先端部の幅に関するパラメーターは、以下の通りであった。
先端部の幅の平均値：３．０ｎｍ
先端部の幅の最大値：５．０ｎｍ
先端部の幅の最小値：２．０ｎｍ
先端部の幅のばらつきの標準偏差：１．２７９２
平面視において、基部の一方の表面に対する複数の錐体状凸部の先端部の占有率：３．０％
［評価方法］
次に、各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の低反射性、撥水性、および摩耗に対する耐久性の測定方法を説明する。
１．低反射性
基板（ガラスプレート）上に基部（酸化ケイ素Ｓ：厚さ４００ｎｍ）を形成した状態の未加工試料の波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率を測定し、各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率と比較した。その後、以下の基準に従い、波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率がどの程度低下したかで各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の低反射性を評価した。
◎：波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率の低下量が３％より大きい
〇：波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率の低下量が１．５〜３％
×：波長３８０〜７８０ｎｍの光の平均反射率の低下量が１．５％より小さい
図６には、測定された未加工の試料と各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の波長３８０〜７８０ｎｍの光の反射率が示されている。
２．撥水性
各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の表面に対する１０μｌの水滴の初期接触角を測定し、以下の基準に従い、各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の撥水性を評価した。
◎：水１０μｌの初期接触角が１４０°より大きい
〇：水１０μｌの初期接触角が１２５〜１４０°
×：水１０μｌの初期接触角が１２５°より小さい
なお、各実施例、比較例および参考例において、未加工の試料の表面に対する１０μｌの水滴の初期接触角は、１１６．１°であった。
３．摩耗に対する耐久性
各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体に対して、以下の条件で摩擦材を押し付けて複数回往復させて撥水性反射防止構造体を摩耗させたとき、撥水性反射防止構造体の表面に対する１０μｌの水滴の接触角が１２５°未満となったときの摩耗回数（往復ストローク回数）を測定した。
摩擦材：パーム繊維のたわし
荷重：３２０ｇｆ
ストローク長：１００ｍｍ
摩擦速度：５０往復／分
撥水性反射防止構造体の表面に対する１０μｌの水滴の接触角が１２５°未満となったときの摩耗回数に基づき、以下の基準に従い、各実施例、比較例および参考例の撥水性反射防止構造体の摩耗に対する耐久性を評価した。
◎：１０００回を超える摩耗回数で、１０μｌの水滴の接触角が１２５°未満となった
〇：１００〜１０００回の摩耗回数で、１０μｌの水滴の接触角が１２５°未満となった
×：１００回未満の摩耗回数で、１０μｌの水滴の接触角が１２５°未満となった
［評価結果］
以上のようにして評価した各実施形態、比較例、および参考例の撥水性反射防止構造体の低反射性、撥水性、および摩耗に対する耐久性の評価結果を下表１に示す。
Figure 2019008028
表１から明らかなように、実施例１および実施例２の撥水性反射防止構造体は、高い低反射性および高い撥水性、並びに、摩耗に対する高い耐久性を備えていることがわかる。一方、平坦部の占有率が本発明の好適な範囲である６〜４０％から外れ、さらに、平坦部の幅の平均値が、本発明の好適な範囲である１２〜１００ｎｍから外れる比較例の撥水性反射防止構造体は、低反射性、撥水性、摩耗に対する耐久性のいずれかが不十分となっている。また、従来用いられる製造方法によって得られた参考例は、摩耗に対する耐久性が不十分となっている。
また、表２、図７および図８には、各実施形態、比較例、および参考例の撥水性反射防止構造体の表面に対する１０μｌの水滴の接触角の上述の摩耗による変化が示されている。
Figure 2019008028
このように、実施例１および実施例２においては、撥水性反射防止構造体に対して、荷重３２０ｇｆで、パーム繊維のたわしの摩擦材を押し付けて１００往復させて、撥水性反射防止構造体を摩耗させたとき、撥水性反射防止構造体の表面に対する１０μｌの水滴の接触角の減少量が、３°以下となっている。このことから、実施例１および実施例２の撥水性反射防止構造体は、摩耗に対する非常に高い耐久性を有していることがわかる。
このように、本発明の実施例１および実施例２の撥水性反射防止構造体では、平面視において、基部の表面に対する複数の錐台状凸部の平坦部の占有率は、６〜４０％であり、かつ、複数の錐台状凸部の平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍとなっている。これにより、高い低反射性と高い撥水性を維持したまま、摩耗に対する優れた耐久性を実現することができる。
１…撥水性反射防止構造体 ２…基部 ３…錐台状凸部 ３１…平坦部 ４…撥水層 １０…基板 ２０…パターンマスク ２１…島状物 Ｈ…錐台状凸部の高さ Ｔ…基部の厚さ Ｗｔ…平坦部の幅 Ｗｂ…基端部の幅 θ…角度 Ｓ１００…製造方法 Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０…工程

Claims (9)

  1. 基部と、
    前記基部の表面上に形成され、先端側に平坦部を有する複数の錐台状凸部と、
    前記複数の錐台状凸部を覆うよう設けられた撥水層とを備え、
    平面視において、前記基部の前記表面に対する前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の占有率は、６〜４０％であり、
    前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍであることを特徴とする撥水性反射防止構造体。
  2. 前記複数の錐台状凸部のそれぞれの前記平坦部と側面とのなす角度の平均値が９０〜１２０°である請求項１に記載の撥水性反射防止構造体。
  3. 前記撥水性反射防止構造体は、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の最小値が５ｎｍ以上となるよう構成されている請求項１または２に記載の撥水性反射防止構造体。
  4. 前記撥水性反射防止構造体は、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の最大値が１５０ｎｍ以下となるよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
  5. 前記撥水性反射防止構造体は、前記撥水性反射防止構造体の任意の縦断面図において、前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅の合計値が、前記基部の幅の６〜４０％となるよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
  6. 前記基部の前記表面上において、前記平坦部の前記幅がそれぞれ異なる前記複数の錐台状凸部がランダムに並んでいる請求項１ないし５のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
  7. 前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の前記幅のばらつきの標準偏差は、５〜３０である請求項６に記載の撥水性反射防止構造体。
  8. 前記基部および前記複数の錐台状凸部は、屈折率が１．３〜２．５の無機透明材料から構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の撥水性反射防止構造体。
  9. 基板の表面上に、透明材料から構成される基部を形成する工程と、
    スパッタリング法により、前記基部の表面上に所定のピッチを有するパターンマスクを形成する工程と、
    前記表面上に前記パターンマスクが形成された前記基部に対して、エッチング加工を施すことにより、先端側に平坦部を有する複数の錐台状凸部を前記基部の前記表面上に形成する工程と、
    前記基部の前記表面上の前記複数の錐台状凸部を覆うよう撥水層を形成する工程と、を含み、
    平面視において、前記基部の前記表面に対する前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の占有率は、６〜４０％であり、
    前記複数の錐台状凸部の前記平坦部の幅の平均値は、１２〜１００ｎｍであることを特徴とする撥水性反射防止構造体の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020122912A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 マクセル株式会社 膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュール
JP2021071615A (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 三菱電機株式会社 表示装置
JP2021196609A (ja) * 2020-06-11 2021-12-27 ルミニット・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーLuminit LLC 窓や電子機器のディスプレイのためのアンチグレア、プライバシースクリーン
WO2022185557A1 (ja) * 2021-03-05 2022-09-09 ナルックス株式会社 ガラス基板に微細凹凸表面構造を製造する方法
JP2024050521A (ja) * 2022-09-29 2024-04-10 ダイキン工業株式会社 表面処理剤

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009075539A (ja) * 2007-08-28 2009-04-09 Nissan Motor Co Ltd 反射防止構造及び反射防止成形体
KR101283665B1 (ko) * 2010-09-30 2013-07-08 바코스 주식회사 고투광성, 초발수성 표면 구현을 위한 나노구조물 형성 방법
JP2013003383A (ja) * 2011-06-17 2013-01-07 Nissan Motor Co Ltd 耐摩耗性微細構造体及びその製造方法
JP6064467B2 (ja) * 2012-09-11 2017-01-25 株式会社リコー 光拡散素子および画像表示装置
CN107209286A (zh) * 2015-02-03 2017-09-26 索尼公司 抗反射膜、光学组件、光学设备和制造抗反射膜的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020122912A (ja) * 2019-01-31 2020-08-13 マクセル株式会社 膜付きレンズ、レンズユニットおよびカメラモジュール
JP2021071615A (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 三菱電機株式会社 表示装置
JP7241662B2 (ja) 2019-10-31 2023-03-17 三菱電機株式会社 表示装置
JP2021196609A (ja) * 2020-06-11 2021-12-27 ルミニット・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーLuminit LLC 窓や電子機器のディスプレイのためのアンチグレア、プライバシースクリーン
JP7209770B2 (ja) 2020-06-11 2023-01-20 ルミニット・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー 窓や電子機器のディスプレイのためのアンチグレア、プライバシースクリーン
WO2022185557A1 (ja) * 2021-03-05 2022-09-09 ナルックス株式会社 ガラス基板に微細凹凸表面構造を製造する方法
JP2024050521A (ja) * 2022-09-29 2024-04-10 ダイキン工業株式会社 表面処理剤

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