JP2009294341A - 撥水性反射防止構造及び撥水性反射防止成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】微細構造を用いた撥水性反射防止構造において、電磁波の反射防止機能や撥水機能を損なうことなく、微細凸部先端の破損を防止し、反射防止機能及び撥水機能と微細構造の耐傷付き性を両立を図る。
【解決手段】略円形又は多角形をなし、入射する電磁波の波長λよりも小さい底面サイズＤを有する錐台状微細凸部２を当該波長λよりも短いピッチＰで配置し、これら錐台状微細凸部２の先端面に当該微細凸部２を構成する材料よりも高い屈折率の材料から成る高屈折率材層３を設け、当該高屈折率材層３の表面と微細凸部２の間の根元部とに２つの反射面、すなわち先端反射面３ｔと根元反射面２ｂを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、電磁波の反射防止機能、耐傷付き性に加え、撥水性にも優れた撥水性反射防止構造に関するものである。さらに、このような撥水性反射防止構造を備え、撥水性を備えた無反射パネルとして、例えば、自動車を始めとする車両や船舶、航空機などのボディや各種メーター類、ディスプレイ装置、ガラス、ミラー、ランプユニットなどに好適に使用することができる成形体に関するものである。

航空機、自動車、船舶などの分野においては、レーダーに映らないステルス技術、車間計測などのＩＲ計測カメラ、メーターカバー、液晶表示装置など、様々な場所で電磁波の反射防止が必要である。
このような光の反射を防止するための構造としては、屈折率の異なる複数の薄膜から成る多層反射防止膜が知られているが、このような多層反射防止膜よりもさらに反射率を低下できるものとして、微細構造を用いた反射防止構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２６７８１５号公報

上記特許文献１には、透明性成形品の表面に、透明性素材から成る無数の微細凹凸を光の波長以下のピッチで形成することによって、光の屈折率が厚み方向に変化するようにした反射防止構造が記載されている。

すなわち、例えば波形あるいは三角形をなす無数の微細凹凸が表面に形成されていることによって、凹凸の最表面では透明性素材の存在割合が限りなく０％に近いものとなって、実質的に空気の屈折率に等しくなる。一方、凹凸の底部では逆に空気の存在割合が限りなく０％に近いものとなって透明性素材の屈折率と等しくなり、中間部ではその断面における透明性素材の占める断面積に応じた屈折率となる。これによって、光の屈折率が当該反射防止構造の厚み方向に、空気の屈折率から透明性素材の屈折率の間で連続的に変化するようになる。

この結果、屈折率の異なる複数の薄膜から成る多層反射防止膜（この場合の屈折率は段階的に変化する）と同様の原理によって、当該反射防止膜よりも優れた反射防止性能を発揮させることができる。
なお、上記のような微細凹凸の先端部を細くすることにより、水との間に空気が保持され、水滴が付着しないようになり、撥水機能を持たせることも可能である。

しかしながら、上記特許文献１に記載の構造においては、光の反射率の低下が可能であるものの、微細凹凸の先端が破損し易く、構造体の表面に触れたり、表面を拭いたりすることによって、構造に傷が生じ、反射防止性能や撥水機能が損なわれるという問題点があった。
特に屋外で用いる場合には、水滴の付着により微細凹凸構造が埋没してしまい、反射防止効果が減少する可能性が有る。また、水滴が付着すると光が拡散して、パネル前方の視界やミラーによる反射像が見え難くなる。

本発明は、光（入射電磁波）の波長以下のピッチ及びサイズに形成した微細凹凸構造から成る従来の反射防止構造における上記課題を解決すべくなされたものである。そして、その目的とするところは、電磁波の反射防止機能や撥水機能を損なうことなく、微細凸部先端の破壊を防止することができる撥水性反射防止構造を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、微細凹凸構造を構成する個々の凸部の先端部分をあえて平坦にして当該微細凸部を円錐台状あるいは角錐台状にし、隣接する微細凸部間の平面部と微細凸部の先端部とに２つの反射面を形成することによって、反射率を低減できることを見出した。さらに、微細凸部先端部分の屈折率を高くすることによって、先端部をより細くすることができるようになり、もって微細凹凸構造表面の撥水性を向上できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の撥水性反射防止構造は、略円形又は多角形をなし、入射する電磁波の波長よりも小さいサイズの底面を備えた円錐台状又は角錐台状をなす無数の微細凸部が入射する電磁波の波長よりも短いピッチで配列されて成る。そして、これら錐台状微細凸部の先端面に当該微細凸部を構成する材料よりも屈折率が高い材料から成る高屈折率材層を備え、当該高屈折率材層表面と微細凸部間の根元部とに反射面をそれぞれ有していることを特徴とする。

本発明によれば、反射防止構造を構成する個々の微細凸部の形状を円錐台状あるいは角錐台状のものとし、その底面形状を直径Ｄの円、又はこの直径Ｄの円に内接する多角形（但し、Ｄ＜λ：入射電磁波の波長）として、ピッチＰ（但し、Ｐ＜λ）で配列し、当該錐台状微細凹部の先端面に高屈折率材層を設けて、この高屈折率材層表面と微細凸部間の平面部が反射面となるようにした。従って、反射防止性能や撥水性能を損なうことなく、微細凸部の高さを低くすることができ、これら機能と耐傷付き性の両立が可能になる。

以下、本発明の撥水性反射防止構造や、このような微細構造を適用した撥水性反射防止成形体について、その製造方法や実施形態などと共に、さらに詳細に説明する。

本発明の反射防止構造は、上記したように、円錐台状あるいは角錐台状をなす無数の微細凸部から構成され、その先端面には高屈折率材層を備え、この高屈折率材層表面と微細凸部間の根本部とに反射面をそれぞれ備えると共に、当該微細凸部の底面サイズ及び凸部間のピッチが入射電磁波の波長よりも小さくしてある。

図１は、本発明の撥水性反射防止構造の実施形態の一例を示すものであって、本発明の撥水性反射防止構造１は、先端部が平坦な円錐台又は角錐台形状（この例では、円錐台）をなす無数の微細凸部２が入射する電磁波の波長λよりも短いピッチＰで配列された構造を備えたものである。
なお、このとき、微細凸部の底面サイズ、すなわち、円錐台の場合には底面径、角錐台の場合には底面多角形に外接する円の径についても、入射電磁波の波長λよりも小さいことになる。また、微細凸部２の表面には、微細凸部を構成する材料よりも屈折率が高い材料から成る高屈折率材層３を備えている。

したがって、当該撥水性反射防止構造の厚み方向の各段面における構造素材と空気の存在比率によって定まる各断面における電磁波の屈折率が、厚み方向に向けて空気の屈折率から素材の屈折率まで連続的に変化するようになり、もって電磁波の反射防止特性が発揮される。
一方、各微細凸部２は、円錐台形状であって、その先端部が平坦化されでいるので、当該微細凸部２の間の根元平面部から反射した電磁波は、高屈折率材層３の表面で反射した電磁波と相殺され、さらなる低反射化が可能となる。このとき、撥水性に関しては、先端部が平坦であるため、撥水性が低下する傾向にあるが、先端面に高屈折率材料から成る層３を備えていることから、先端平面の面積を小さくすることができ、水との接触角が増し、撥水性を高めることができる。

そして、微細凸部２の先端部が平滑であるため、他の部材と擦れ合ったり、ぶつかったりしても損傷を受け難く、反射防止性能や撥水性能に対する影響を最小限のものとして、電磁波の反射防止機能や撥水機能を耐傷付き性とを両立させることができる。

上記微細凸部２の大きさについては、図２（ａ）に示すように、その形状が円錐台状の場合には、底面の径をＤとするとき、Ｄ＜λ（入射電磁波の波長）の範囲内とすることが必要となり、特に可視光線の反射を防止するためにはＤ≦３８０ｎｍとする必要がある。また、回折による反射光の着色を防止する観点からは、Ｄ≦２５０ｎｍとすることが望ましい。その他に、紫外線についてはＤ≦１５０ｎｍ、近赤外線についてはＤ≦７８０ｎｍであることが好ましい。
すなわち、底面寸法Ｄが入射電磁波の波長λ以上となると、隣接する微細凸部２間のピッチＰを当該波長λよりも短くすることができず、電磁波が回折し、反射防止とはならない。

一方、微細凸部２の形状が図２（ｂ）に示すように、角錐台状の場合（図においては、その典型例として四角錘台を示す）には、底面を形成する多角形に外接する円の径Ｄをもって底面サイズとする。

本発明において、錐台状微細凸部２の先端面に形成された高屈折率材層３の表面と、根元間の平面部からの反射電磁波を相殺するためには、高屈折率材層表面と、微細凸部２の間の根元部における反射面占有率Ｒｔ、Ｒｂと、微細凸部２の高さＨ及び高屈折率材層３の厚さｔが重要となる。
先端反射面占有率Ｒｔと根元反射面占有率Ｒｂとは、当該反射防止構造１の繰り返しの１単位を抜き出したときの先端部（高屈折率材層３）と微細凸部２間の根元部における反射面の占有率である。

具体的には、図３に示すように、撥水性反射防止構造１を上方から見たときに、まず、微細凸部２の先端面に形成された高屈折率材層３の表面を先端反射面３ｔ、微細凸部２の間の根元部分に形成される微細凸部間の平面部分を根元反射面２ｂとする。そして、単位面積（図においては、六角形をなす１単位の面積）に対する先端反射面（高屈折率材層３の表面）３ｔの面積率を先端反射面占有率Ｒｔ、同じく六角形の単位面積に対する根元反射面２ｂの面積率を根元反射面占有率Ｒｂと定義する。
本発明の撥水性反射防止構造１においては、先端部分に高屈折率材層３が存在することによって、先端部と根元部の反射面占有率の比Ｒｔ／Ｒｂが０．１〜２のときに電磁波の反射防止性が向上する。さらには、このＲｔ／Ｒｂ比が０．２〜１．４であることが好ましい。

また、高屈折率材層表面の先端反射面占有率Ｒｔについては、０．０１５〜０．１の範囲であることが望ましい。
すなわち、単位面積に対する先端反射面占有率Ｒｔが０．０１５に満たないと、先端面からの反射光強度が小さくなり、根元からの反射光を打ち消すことができなくなる。逆に０．１を超えると、先端面からの反射光強度が大きくなり、根元からの反射光により先端の反射光を打ち消すことができなくなる。

なお、微細凸部２の先端部の形状は、上記の占有率比を満たす範囲でさえあれば、特に限定は無く、必ずしも完全な平面でなくても良い。すなわち、高さ２０ｎｍ以内の凹みや膨らみ、凹凸などは反射率に大きく影響するものではない。

次に、微細凸部２の高さＨについては、高屈折率材層３の厚さｔを含めた全体の高さＨ＋ｔとして、入射電磁波を相殺するために先端部（高屈折率材層表面）の反射電磁波と根元部の反射電磁波の位相をπ／２ずらしたときに最も効果が大きくなる。
具体的には、Ｈ＋ｔ＝（入射波長λ／（２×平均屈折率ｎ））×Ａの式（１）で表され、Ａの値は、０．６〜１．４の範囲であることが好ましく、更に好ましくは、Ａ＝０．８〜１．２の範囲である。

Ａの値が０．６より小さい場合には、高屈折率材層３を含めた微細凸部全体の高さＨ＋ｔが低くなり、２つの反射面からの反射電磁波が、目的とする波長範囲で低反射にできなくなる。また、Ａの値が１．４を超えた場合、微細凸部全体の高さＨ＋ｔが高くなり、屈折率変化が緩やかになるため、ある程度の反射防止性は確保できるものの、耐傷付性が悪化する傾向がある。

特に、可視光における反射防止を目的とする場合、人間の目に対し感度の高い５４０〜５６０ｎｍ付近が最低反射率となるように設計すればよい。
電磁波の種類による微細凸部全体の高さＨ＋ｔの範囲については、上記式で導出される範囲であればよいが、特に好ましくは、紫外線領域で８０〜１６０ｎｍ、可視光線領域で１６０〜３５０ｎｍ、さらに好ましくは１６０〜２４０ｎｍ、赤外線領域では３５０ｎｍ〜４５μｍ程度である。

なお、このときの平均屈折率とは、微細凸部２の高屈折率材層３を含めた先端から根元までの屈折率を平均化した数値である。平均屈折率の導出方法は、単位ユニットの微細凸部２を高さ方向と垂直な方向で１００分割し、その各単位での固体と空間の比率より屈折率を導出し、平均値を算出する。なお、ここで言う平均屈折率とは、入射電磁波の波長に対する屈折率であることは言うまでもない。

本発明において、微細凸部２の先端に付与する高屈折率材層３の厚みｔとしては、３０ｎｍ以下であることが好ましい。すなわち、図４は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から成り、円錘台形（底面径Ｄ：１００ｎｍ、先端面径：３０ｎｍ、高さＨ：２００ｎｍ）をなし、１００ｎｍのピッチで六方細密状態に配列された微細凸部２の先端面に形成された酸化チタン層（高屈折率材層３）の厚みと反射率との関係を示すグラフである。
図から明らかなように、高屈折率材層３の厚みが３０ｎｍを超えると反射率が増加する一方、高屈折率材層３の厚みが５〜２５ｎｍの場合に、０．２％に満たない低い反射率が得られることが判る。

そして、この高屈折率材層３を構成する材料については、高屈折率であればあるほど先端の面積を小さくでき、撥水性に有利な構造となる。
このような材料として好ましくは、微細凸部２を構成する材料との屈折率差が０．２以上となるような材料が好ましい。具体的には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化アルミニウムなどの無機酸化物が良く、先端付近に選択的に付与するためには、特には限定されないが、スパッタリングなどのドライプロセスで行なうと、その調整が容易なものとなる。

本発明の撥水性反射防止構造を構成する微細凸部２は、上記したように『錐台状』をなすものであり、図１においては、円錐台形のものを示した。しかし、本発明における微細凸部２の形状としては、正確な円錐台（母線が直線）や角錐台（稜が直線、側面が平面）のみならず、底面から先端側に向かって断面積が順次小さくなるような形状である限り、母線が曲線である円錐台状のものや、側面が曲面をなす角錐台状のものあってもよい。
さらに、微細凸部２の底面の中心と上面の中心点を結ぶ直線は、必ずしも底面に対して垂直である必要はなく、傾いていてもよい。

このように、本発明において『錐台状』とは、正確な円錐台や角錐台のみならず、釣り鐘形や椎の実形の変形円錐や曲面から成る側面を有する変形角錐の先端部を平坦にしたものや傾斜したものをも含めた種々の形状を意味するものとする。

そして、上記錐体状微細凸部２の稜線形状、すなわち微細突起２の先端面の重心を通る底面に垂直な梯形断面における上底と下底を結ぶ線は、次式（２）で表されるような線形式（但し、１＜ｍ≦１．５）で表される形状となっていることが望ましい。これによって、当該撥水性反射防止構造における微細凸部表面から底面に到るまでの屈折率の変化の割合が均一なものとなって、反射防止機能をより向上させることができる。
すなわち、錐体状微細凸部２の中心を通る垂直断面における底辺をＸ軸上に、稜線を延長したときの交点として現れる頂点までの高さをｈとし、この頂点をＺ軸上にとると、稜線上のＸ座標値は、次式（２）に基づいて、図５に示すように表わすことができる。このとき、頂点の位置によって定数項を加えて補正することもできる。
Ｘ＝（Ｄ／２）×｛１−（Ｚ／ｈ）^ｍ｝・・・（２）

また、錐体状微細凸部２の底面形状については、略円形、すなわち円形や楕円形、卵形や、多角形である三角形、四角形、五角形、六角形、さらには多角形の各辺が外側に膨らんだような形状の円形と多角形の中間のような形状のものを採用することができる。これらの中で、円形、四角形、六角形については比較的製造しやすくかつ密に配列できるので好ましい。
なお、このような微細凸部２については、底面を形成する形状に外接する円の径Ｄを底面サイズとする。すなわち、円形底面の場合はその径、楕円や卵形の場合はその長軸径、多角形の場合は、これに外接する円の径がＤに相当する。

上記錐体状微細凸部２の配列については、微細凸部２の根元側に根元反射面２ｂを形成する観点から（図３参照）、底面が円形である場合には、細密配列することができる。
これに対して、微細凸部２の底面形状が平面上に隙間なく敷き詰めることができる正三角形、正方形、正六角形などの場合は、微細凸部２同士の間に根元反射面を確保するために、あえて隙間を空けて配列する必要がある。

さらに、本発明の撥水性反射防止構造においては、図６に示すように、撥水性をより向上させる観点から、先端面に高屈折率材層３を備えた無数の錐体状微細凸部２から成る微細凹凸構造の表面に、水との接触角が９０°以上の材料から成る撥水被膜４をさらに設けることが望ましい。このとき、撥水被膜４は少なくとも高屈折率材層３の表面を覆っていればよいが、図示するように高屈折率材層３を含めた微細構造の全体を均一に、単分子膜あるいは１〜２０ｎｍ程度の厚さで覆っている状態に被覆することが望ましい。
これによって、微細凸部２の間に空気が保持され易くなり、耐傷付き性を重視して、微細凸部２の先端形状を太くした場合でも、水との接触面積が大きくならず、撥水性を確保することができ、撥水性と耐傷付き性とのより高度なレベルでの両立が可能となる。

このような材料としては、水との接触角が９０°以上をなすものであれば特には限定されないが、好ましくは水との接触角が１００°以上、さらにが１１０°以上であることが望ましく、具体的には、シリコーン系化合物やフッ素系化合物などを用いることができる。特に、無機酸化物表面に固定化するためにはシラノール基などの水酸基と反応可能な官能基を持つ撥水剤が好ましい。
このような撥水被膜４の施工方法については、ディップコーティング、グラビアコーティング、スクリーンコーティングなどの一般に公知なコーティング方法または、真空蒸着、スパッタリング、気相重合などの公知なドライプロセスを用いることができる。

本発明の上記撥水性反射防止構造を基材、可視光線の場合には、透明基材の片面、望ましくは両面に成形することによって、撥水性反射防止成形体とすることができる。このような成形体を各種ディスプレイ装置のパネルや、ショウウインドウ、展示ケースなどの透明パネルに適用することによって、外光や室内照明の反射を低減し、反射像の映り込みを効果的に防止しながら、雨滴などの付着を防止して、映像や表示、内部展示物の視認性を向上させることができる。
また、自動車を始めとする各種の部品、例えば、ウインドウやルーフのガラス、メーターフロントカバー、ヘッドランプ、リヤフィニッシャー、液晶などの表示装置の最前面に用いるフィルムなど適用することによって、同様の反射防止効果と撥水効果を得ることができる。

本発明の上記撥水性反射防止成形体を製造するに際しては、上記のような無数の微細凸部２を反転させた微細凹部を備えた成形型を用意し、この成形型と基材の一方、又は双方を加熱した状態で両者を相対的に押し当てることによって、当該基材の表面に無数の微細凸部２を成形することができる。また、上記成形型と基材の間に、活性エネルギー線硬化性樹脂を介在させた状態で活性エネルギー線を照射し、当該樹脂を硬化させることによって、当該基材の表面に上記のような微細凸部２を成形することができる。
そして、これら微細凸部２の先端面に、例えばドライプロセスによって酸化チタンや酸化亜鉛、酸化アルミニウムなどから成る高屈折率材層３を形成し、必要に応じてさらに撥水被膜４を施すことによって、上記のような撥水性反射防止構造１を備えた撥水性反射防止成形体とすることができる。

上記基材の材料としては、代表的には透明性があるものが望ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニール、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリアミドビスマレイミド、ポリビスアミドトリアゾール等の熱硬化性樹脂、及びこれらを２種以上ブレンドした材料を用いることができる。

また、例えば紫外線などの照射によって重合を開始し、硬化する活性エネルギー線硬化樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン計樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂などを挙げることができ、必要に応じて活性エネルギー線を照射することによってラジカルを発生する重合開始剤を用いることもでき、より強固に固めるためイソシアネートのような硬化剤を加えることもできる。
なお、ここで用いられる活性エネルギー線としては、代表的には、紫外線やＸ線、その他電子線、電磁波などが挙げられるが特に限定されるものではない。

また、ガラス等の無機系透明材料を用いることも可能である。この場合には、電子ビーム等によってガラス表面を切削することにより上記のような撥水性反射防止構造を形成する方法や、本発明の反射防止構造を備えた型に溶融した無機系透明材料を流し込む方法によって基材表面に当該撥水性反射防止構造を形成することができる。

以下に、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明がこれらの実施例のみに限定されないことは言うまでもない。

（実施例１）
市販の電子線描画装置で作成した金型を使用して、この金型を１７０℃に加熱したのち、ポリカーボネート基材（屈折率：１．５９）の両面に１０ＭＰａの圧力で１時間押し当てた後、７０℃以下まで冷却した。これによって、表１、２に示すように、底面の直径Ｄが１０００ｎｍ、先端面の直径が２００ｎｍ、高さＨが７５０ｎｍの円錘台状をなす微細凸部２が六方細密状態（ピッチ：１０００ｎｍ）に配列された構造体を作製した。
このようにして得られた錐台状微細凸部２の先端面に、スパッタリングによって酸化チタン（屈折率：２．５２）を１０ｎｍの厚さに被覆して高屈折率材層３とした。そして、このような微細構造の表面上に、２−パーフルオロオクチルエチルトリメトキシシランの０．１％溶液を塗布し、１００℃で乾燥させることによって撥水被膜４（被膜材料自体の水との接触角：１１６°）を形成して、撥水性反射防止構造１を備えた本例の撥水性反射防止成形体を得た。

そして、得られた成形体に波長２０００ｎｍの赤外線を照射し、入射角度０度、測定角度０度における反射率を測定し、反射防止性能を評価した。
接触角については、接触角計（協和界面化学社製：ＣＡ−Ｘ）を用いて、シリンジによりサンプル表面上に１０μＬの水を静置した時のの接触角を５回計測し、その平均値をもって接触角とした。

また、当該成形体の表面を、面圧３９２Ｐａで５０００回往復払拭した後における傷の発生具合を目視により観察し、傷の発生が確認できたものを「×」、発生が認められなかったものを「○」として、耐傷付き性を評価した。
これらの評価結果を表３に示す。

（実施例２）
同様の電子線描画装置で作成した金型を使用し、上記実施例１と同様の操作を繰り返すことによって、ポリメチルメタクリレート基材の両面に、表１、２に示すように、底面の直径Ｄが３００ｎｍ、先端面の直径が３５ｎｍ、高さＨが２２０ｎｍの円錘台形をなす微細凸部２が六方細密状態（ピッチ：３００ｎｍ）に配列された構造体を作製した。
次いで、得られた錐台状微細凸部２の先端面に、酸化チタンを２０ｎｍの厚さに形成したこと以外は、上記実施例１と同様の操作を繰り返して、高屈折率材層４及び撥水被膜４を形成し、本例の撥水性反射防止成形体を得た。

そして、得られた成形体に波長５５５ｎｍの可視光を照射し、入射角度０度、測定角度０度における反射率を測定し、反射防止性能を評価すると共に、耐傷付き性及び接触角を上記同様の要領により評価した。この結果を表３に併せて示す。

（実施例３〜５、８、９）
上記実施例２と同様の操作を繰り返すことによって、ポリメチルメタクリレート基材の両面に、それぞれ表１、２に示す寸法を備えた円錘台形をなす微細凸部２が六方細密状態に配列された構造体をそれぞれ作製した。
次に、得られた各構造体における錐台状微細凸部２の先端面に、スパッタリングによって酸化チタン又は酸化亜鉛（屈折率：２．０）を表２に示す厚さにそれぞれ被覆して高屈折率材層３としたのち、上記実施例と同様の操作によって撥水被膜４を形成し、各例の撥水性反射防止成形体を得た。

そして、得られた各成形体について、反射率、耐傷付き性、接触角を実施例２と同様の要領によりそれぞれ評価した。これらの結果を表３に併せて示す。

（実施例６、７）
実施例２と同様の操作を繰り返すことによって、ポリメチルメタクリレート基材の両面に、それぞれ表１、２に示す寸法を備え、先端面外周部分から底面外周部分に至る稜線が、次数ｍ＝１．２及び１．５の線形式（１）で表される円錐台状の微細凸部２が六方細密状態に配列された構造体をそれぞれ作製した。
次いで、得られた各構造体の錐台状微細凸部２の先端面に、スパッタリングによって酸化チタン及び酸化ニオブ（屈折率：２．３３）をそれぞれ１０ｎｍの厚さに被覆して高屈折率材層３としたのち、上記実施例と同様の操作によって撥水被膜４を形成し、各例の撥水性反射防止成形体を得た。

そして、得られた各成形体について、反射率、耐傷付き性、接触角を実施例２と同様の要領によりそれぞれ評価した。これらの結果を表３に併せて示す。

（比較例１）
同様の電子線描画装置で作成した金型を使用して、上記実施例２と同様の操作を繰り返し、ポリメチルメタクリレート基材の両面に、表１、２に示すように、底面の直径Ｄが２００ｎｍ、高さＨが１９５ｎｍの円錘形をなす微細凸部が六方細密状態（ピッチ：２００ｎｍ）に配列された構造体を作製した。
次に、得られた構造体の円錐形微細凸部の表面に、酸化ケイ素（屈折率：１．４５）を５ｎｍの厚さに均一に付着させ、その表面に実施例と同様の操作によって撥水被膜を形成し、本比較例の撥水性反射防止成形体を得た。

そして、得られた成形体について、反射率、耐傷付き性、接触角を実施例２と同様の要領によりそれぞれ評価した。これらの結果を表３に併せて示す。

この結果、本発明に係わる実施例１〜９においては、いずれも入射電磁波に対する反射率が低いことが確認されると共に、水との接触角が１４０°以上であって、水の付着が起こり難く、耐傷付き性にも優れることが確認された。
これに対し、比較例１の撥水性反射防止成形体においては、微細凸部が円錐形をなし、その先端部に入射電磁波の反射面を有していないため、反射防止機能に劣ると共に、耐傷付き性にも劣る結果となった。

本発明の撥水性反射防止構造を示す斜視図である。 （ａ） 撥水性反射防止構造を構成する微細凸部が円錐台状をなす場合の採寸位置を示す説明図である。（ｂ） 撥水性反射防止構造を構成する微細凸部が角錐台状をなす場合の採寸位置を示す説明図である。 本発明における先端反射面占有率及び根元反射面占有率について説明する撥水性反射防止構造の平面図である。 本発明の撥水性反射防止構造における高屈折率材層の厚さと反射率の関係を示すグラフである。 本発明の撥水性反射防止構造における微細凸部の稜線形状をｍ次の線形式で表した説明図である。 （ａ）及び（ｂ）は本発明の好適形態として、錐体状微細凸部及び高屈折率材層の表面に撥水被膜を施した形態例を示す説明図である。

符号の説明

１ 撥水性反射防止構造
２ 微細凸部
３ 高屈折率材層
４ 撥水被膜
Ｒｔ 先端反射面占有率
Ｒｂ 根元反射面占有率

Claims (12)

1. 略円形又は多角形底面を備え、該底面形状に外接する円の径がＤである円錐台状又は角錐台状をなす無数の微細凸部が所定のピッチＰで配列されて成ると共に、上記錐台状微細凸部の先端面に当該微細凸部を構成する材料よりも屈折率が高い材料から成る高屈折率材層を備え、上記錐台状微細凸部先端の高屈折率材層表面と微細凸部間の根元部に反射面を有し、上記底面の外接円径Ｄ及びピッチＰが入射する電磁波の波長λよりも小さいことを特徴とする撥水性反射防止構造。
2. 上記高屈折率材層表面の先端反射面占有率Ｒｔと根元反射面占有率Ｒｂの比Ｒｔ／Ｒｂが０．１〜２であると共に、上記微細凸部の高さＨと高屈折率材層の厚さｔとを合計して得られる反射面間距離Ｈ＋ｔが次式（１）により算出される値であることを特徴とする請求項１に記載の撥水性反射防止構造。
   Ｈ＋ｔ＝Ａ（λ／２ｎ） ・・・（１）
   （式中のｎは高屈折率材層を含む微細凸部形成部分の平均屈折率、Ａは０．６〜１．４の範囲の任意の値を示す）
3. 上記比Ｒｔ／Ｒｂが０．２〜１．４であることを特徴とする請求項２に記載の撥水性反射防止構造。
4. 上記高屈折率材層表面の先端反射面占有率Ｒｔが０．０１５〜０．１であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造。
5. 上記高屈折率材層の厚さｔが３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造。
6. 上記錐台状微細凸部の稜線形状が次式（２）で表わされる曲線であって、次数ｍが１を超え、１．５以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造。
   Ｘ＝（Ｄ／２）×｛１−（Ｚ／ｈ）^ｍ｝・・・（２）
   （式中のｈは錐台状微細凸部の稜線の延長線の交点として現れる頂点までの高さを示す）
7. 上記錐台状微細凸部の底面の外接円径Ｄ及びピッチＰが３８０ｎｍ以下であり、当該微細凸部の高さＨが１６０〜３５０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造。
8. 上記錐台状微細凸部の底面の外接円径Ｄ及びピッチＰが２５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の撥水性反射防止構造。
9. 錐台状微細凸部先端面の高屈折率材層の表面に、水との接触角が９０°以上の材料から成る撥水被膜を備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造。
10. 請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の撥水性反射防止構造を基材の少なくとも一方の面に備えていることを特徴とする撥水性反射防止成形体。
11. 上記基材が透明であることを特徴とする請求項１０に記載の撥水性反射防止成形体。
12. 請求項１０又は１１に記載の撥水性反射防止成形体を用いたことを特徴とする自動車部品。

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