[发明专利]防反射膜、光学元件、防反射膜的制造方法及微细凹凸结构的形成方法

说明书

本发明提供一种能够容易制作且具有更良好的防反射性的防反射膜、具备防反射膜的光学元件、防反射膜的制造方法及微细凹凸结构的形成方法。重复进行多次如下工序：薄膜形成工序，在基材上的成膜面形成包含铝的薄膜；及温水处理工序，通过对薄膜实施温水处理来形成由以氧化铝的水合物为主成分的板状晶体构成的微细凹凸结构。由此，得到包括如下微细凹凸层的防反射膜，该微细凹凸层具有在从作为表面的凸部前端朝向基材侧的厚度方向上逐渐变化且在最靠基材侧的界面处成为最大值的折射率分布，表面的折射率为1.01以下，当将作为防反射对象的光的波长区域中的最长的波长设为λ_max时，从表面至沿厚度方向100nm为止的第1折射率梯度为0.4/λ_max以下。

技术领域

本发明涉及一种防反射膜、具备防反射膜的光学元件、防反射膜的制造方法及微细凹凸结构的形成方法。

背景技术

在透镜等光学元件主体的光学面上设置有抑制入射光的反射的防反射膜。例如，已知有一种防反射膜，其具备比入射光的波长小的间距的微细凹凸结构。为了防止反射，期望减小基材与空气的折射率段差，但是用通常的材料难以得到1.3以下的折射率。另一方面，具有光的波长以下的结构间距的微细结构能够被视为与材料和空气的体积分数相对应的有效折射率的介质，因此能够得到1.3以下的折射率。因此，若使用如微细凹凸结构那样的在光轴方向上体积分数连续地变化的结构，则能够得到显著的防反射性能。

在日本特开2010-156844号公报(以下，专利文献1)、国际公开第2016/006651号(以下，专利文献2)及日本特开2014-021146号公报(以下，专利文献3)等中，为了得到更高的防反射性能，对具备微细凹凸结构的防反射膜中的厚度方向上的折射率分布进行了研究。尤其，在专利文献1、2中提出了具备锥体形状或锥台形状的凹部或凸部。

作为形成微细凹凸结构的方法，已知有压印法。其为如下方法：在金属或树脂制的模具上形成微细凹凸结构，将其转印到防反射对象的光学元件上。压印法例如作为平面显示器用薄膜的防反射结构的形成方法被实用化。并且，根据压印法，能够比较容易控制凸部及凹部形状，也能够实现在专利文献1、2等中提出的形状。

然而，若欲将压印法例如适用于如玻璃透镜那样的曲面，则存在技术上的难度，例如需要针对透镜的每个曲率的模具，并且需要高精度的对位等，成为成本增加的主要原因。

另一方面，作为也能够廉价地形成于曲面上的微细凹凸结构，已知有以氧化铝的水合物的板状晶体为主成分的微细凹凸结构。在专利文献3、日本专利第4182236号公报(以下，专利文献4)及日本专利第4520418号公报(以下，专利文献5)中提出了具备这样的以氧化铝的水合物的板状晶体为主成分的微细凹凸结构的防反射膜。并且，在专利文献3～5中提出了一种结构，其在以氧化铝的水合物的板状晶体为主成分的微细凹凸结构与基材之间具备用于缓和折射率段差的薄膜层。

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，以氧化铝的水合物的板状晶体为主成分的微细凹凸结构难以进行其形状的详细控制。例如，在专利文献4中记载有“微细凹凸的高度为0.005μm～5.0μm”。然而，在专利文献4的实施例中仅记载有高度为0.3μm为止的例子。同样地，在专利文献5中记载有“板状晶体层的厚度为20nm以上且100Onm以下”，但是实施例中所记载的板状晶体层的最大厚度为500nm。

关于以氧化铝的水合物的板状晶体为主成分的微细凹凸结构，由于其控制难度而尚未对实现更理想的防反射性的折射率分布充分进行研究。

防反射膜通常设计成针对相对于光学元件的入射面从入射角0°(法线方向)的入射的反射率最小。因此，入射角0°下的反射率低是理所当然要求的性能。

另一方面，相对于入射角0°的反射率，针对入射角45°或60°等倾斜入射的反射率大幅增加是不理想的。因此，作为防反射性，要求低反射率，并且与法线方向入射时相比，倾斜入射时的反射率小幅增加。