KR20110059663A - 도전성 광학 소자, 터치 패널, 정보 입력 장치, 표시 장치, 태양 전지 및 도전성 광학 소자 제작용 원반 - Google Patents

도전성 광학 소자, 터치 패널, 정보 입력 장치, 표시 장치, 태양 전지 및 도전성 광학 소자 제작용 원반 Download PDF

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Abstract

도전성 광학 소자는, 표면을 갖는 기체와, 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 뿔꼴 형상의 볼록부 또는 오목부인 구조체와, 구조체 상에 형성된 투명 도전막을 구비한다. 구조체의 어스펙트비는 0.2 이상 1.3 이하이고, 투명 도전막은 구조체에 따른 표면을 갖고, 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1이, 80㎚ 이하이고, 투명 도전막의 표면 저항은, 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하의 범위이다.

Description

도전성 광학 소자, 터치 패널, 정보 입력 장치, 표시 장치, 태양 전지 및 도전성 광학 소자 제작용 원반{CONDUCTIVE OPTICAL ELEMENT, TOUCH PANEL, INFORMATION INPUT DEVICE, DISPLAY DEVICE, SOLAR CELL, AND MASTER FOR PRODUCTION OF CONDUCTIVE OPTICAL ELEMENT}
본 발명은, 도전성 광학 소자, 터치 패널, 정보 입력 장치, 표시 장치, 태양 전지 및 도전성 광학 소자 제작용 원반에 관한 것이다. 상세하게는, 투명 도전막이 기체(其體)의 일주면에 형성된 도전성 광학 소자에 관한 것이다.
최근, 모바일 기기나 휴대 전화 기기 등이 구비하는 액정 표시 소자 등의 표시 장치 상에는, 정보를 입력하기 위한 저항막식 터치 패널이 배치되도록 되어 있다.
저항막식 터치 패널은, 2개의 투명 도전성 필름이 아크릴 수지 등의 절연 재료로 이루어지는 스페이서를 두고 대향 배치된 구조를 갖는다. 투명 도전성 필름은, 터치 패널의 전극으로서 기능하는 것이며, 고분자 필름 등의 투명성을 갖는 기재와, 이 기재 상에 형성된, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 고굴절률의 재료(예를 들어 1.9 내지 2.1 정도)로 이루어지는 투명 도전막을 구비한다.
저항막식 터치 패널용으로서의 투명 도전성 필름에는, 예를 들어 300Ω/□ 내지 500Ω/□ 정도의 원하는 표면 저항값이 요구되고 있다. 또한, 투명 도전성 필름에는, 저항막식 터치 패널이 배치되는 액정 표시 소자 등의 표시 장치의 표시 품질의 열화를 피하기 위해, 높은 투과율이 요구되고 있다.
원하는 표면 저항값을 실현하기 위해서는, 투명 도전성 필름을 구성하는 투명 도전막을 예로 들어 20㎚ 내지 30㎚ 정도까지 두껍게 할 필요가 있다. 그러나, 고굴절률의 재료인 투명 도전막을 두껍게 하면, 투명 도전막과 기재와의 계면에서의 외광의 반사가 증가되어, 투명 도전성 필름의 투과율이 저하하게 되므로, 표시 장치의 품질의 열화가 생기는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 예를 들어 일본 특허 공개 제2003-136625호 공보에서는, 기재와 투명 도전막과의 사이에 반사 방지막을 형성한 터치 패널용의 투명 도전성 필름이 제안되어 있다. 이 반사 방지막은, 굴절률이 다른 복수의 유전체막을 순차적으로 적층하여 형성되어 있다.
그러나, 상기 공보에 기재된 투명 도전성 필름에서는, 반사 방지막의 반사 기능에 파장 의존이 있으므로, 투명 도전성 필름의 투과율에 파장 분산이 생기게 되어, 광범위한 파장에서 고투과율을 실현하는 것이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 도전성 광학 소자, 터치 패널, 정보 입력 장치, 표시 장치, 태양 전지 및 도전성 광학 소자 제작용 원반을 제공하는 것에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
표면을 갖는 기체와,
기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 뿔꼴 형상의 볼록부 또는 오목부인 구조체와,
구조체 상에 형성된 투명 도전막
을 구비하고,
구조체의 어스펙트비는 0.2 이상 1.3 이하이고,
투명 도전막은 구조체에 따른 표면을 갖고,
구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1이, 80㎚ 이하이고,
투명 도전막의 표면 저항은, 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하의 범위인 도전성 광학 소자이다.
본 발명에 있어서, 주구조체를 사방 격자 형상 또는 준사방 격자 형상으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 사방 격자란, 정사각 형상의 격자의 것을 말한다. 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자와는 달리, 왜곡된 정사각 형상의 격자의 것을 말한다.
예를 들어, 구조체가 직선 상에 배치되어 있는 경우에는, 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 확대하여 왜곡시킨 사방 격자의 것을 말한다. 구조체가 사행(蛇行)하여 배열되어 있는 경우에는, 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 사방 격자를 말한다. 또는, 정사각 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 확대하여 왜곡시키고, 또한, 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 사방 격자의 것을 말한다.
본 발명에 있어서, 구조체를 육방 격자 형상 또는 준육방 격자 형상으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 육방 격자란, 정육각형 형상의 격자의 것을 말한다. 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자와는 달리, 왜곡된 정육각형 형상의 격자의 것을 말한다.
예를 들어, 구조체가 직선 상에 배치되어 있는 경우에는, 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 확대하여 왜곡시킨 육방 격자의 것을 말한다. 구조체가 사행하여 배열되어 있는 경우에는, 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 육방 격자를 말한다. 또는, 정육각형 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 확대하여 왜곡시키고, 또한, 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 육방 격자의 것을 말한다.
본 발명에 있어서, 타원에는, 수학적으로 정의되는 완전한 타원뿐만 아니라, 다소의 왜곡이 부여된 타원도 포함된다. 원형에는, 수학적으로 정의되는 완전한 원(진원)뿐만 아니라, 다소의 왜곡이 부여된 원형도 포함된다.
본 발명에 있어서, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 각 구조체가, 기체 표면에 있어서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 하였을 때, 비율 P1/P2가, 바람직하게는 1.00≤P1/P2≤1.2 또는 1.00<P1/P2≤1.2, 보다 바람직하게는 1.00≤P1/P2≤1.1 또는 1.00<P1/P2≤1.1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 각 구조체가, 기체 표면에 있어서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 저부의 기울기보다도 급준하게 형성된 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 각 구조체가, 기체 표면에 있어서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는, 트랙의 열 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족하지 않는 경우에는, 트랙의 연장 방향의 배치 피치를 길게 할 필요가 생기므로, 트랙의 연장 방향에서의 구조체의 충전율이 저하된다. 이와 같이 충전율이 저하되면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.
본 발명에 있어서, 구조체가, 기체 표면에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
구조체가, 기체 표면에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 하였을 때, 비율 P1/P2가, 1.4<P1/P2≤1.5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
구조체가, 기체 표면에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 저부의 기울기보다도 급준하게 형성된 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수 있다.
구조체가, 기체 표면에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는, 트랙의 열 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족하지 않는 경우에는, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 배치 피치를 길게 할 필요가 생기므로, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 충전율이 저하된다. 이와 같이 충전율이 저하되면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.
본 발명에 따른 도전성 광학 소자는, 저항막식 터치 패널 및 정전 용량식 터치 패널 등의 정보 입력 소자, 전자 페이퍼, 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence:EL) 표시 소자 및 액정 표시 소자 등의 표시 소자, 태양 전지, 전자기 노이즈 제거 시트, 광원 등에 적용하여 적합한 것이다. 본 발명에 따른 도전성 기재를 태양 전지에 적용하는 경우, 구체적으로는 예를 들어, 색소 증감 태양 전지의 광 전극 또는 대향 전극에 사용되는 도전성 기재 등에 적용 가능하지만, 본 발명의 도전성 기재의 적용예는 이것에 한정되는 것이 아니라, 도전성 기재 등을 사용하는 다양한 태양 전지에 대하여 적용 가능하다.
본 발명에서는, 미세 피치로 기체 표면에 다수 배치된 구조체가, 복수열의 트랙을 이루고 있음과 함께, 인접하는 3열의 트랙간에 있어서, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 표면에서의 구조체의 충전 밀도를 높게 할 수 있고, 이에 의해 가시광 등의 반사 방지 효율을 높여, 반사 방지 특성이 우수하고, 투과율이 높은 도전성 광학 소자를 얻을 수 있다.
또한, 광 디스크의 원반 제작 프로세스와 에칭 프로세스를 융합한 방법을 사용하여 광학 소자를 제작한 경우에는, 광학 소자 제작용 원반을 단시간에 효율적으로 제조할 수 있음과 함께 기체의 대형화에도 대응할 수 있고, 이에 의해, 광학 소자의 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 구조체의 미세 배열을 광 입사면뿐만 아니라 광 출사면에도 설치한 경우에는, 투과 특성을 보다 한층 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 우수한 반사 방지성을 갖는 도전성 광학 소자를 실현할 수 있다.
도 1A는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 1B는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 1C는 도 1B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 1D는 도 1B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 1E는 도 1B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도.
도 1F는 도 1B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도.
도 2는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 3A는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 트랙 연장 방향의 단면도.
도 3B는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자(1)의 θ 방향의 단면도.
도 4는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 5는 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 6은 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 7은 구조체의 경계가 불명료한 경우의 구조체 저면의 설정 방법에 대해서 설명하기 위한 도면.
도 8A 내지 도 8D는 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면.
도 9A는 원뿔 형상 또는 원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 배치의 일례를 도시하는 도면.
도 9B는 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 배치의 일례를 도시하는 도면.
도 10A는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 도시하는 사시도.
도 10B는 도 10A에 도시한 롤 마스터의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 11은 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도.
도 12A 내지 도 12C는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 도전성 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 13A 내지 도 13C는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 도전성 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 14A 내지 도 14B는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 도전성 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도.
도 15A는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 15B는 도 15A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 15C는 도 15B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 15D는 도 15B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 15E는 도 15B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도.
도 15F는 도 15B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도.
도 16은 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면.
도 17A는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 도시하는 사시도.
도 17B는 도 17A에 도시한 롤 마스터의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 18A는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 18B는 도 18A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 18C는 도 18B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 18D는 도 18B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 19A는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 디스크 마스터의 구성의 일례를 도시하는 평면도.
도 19B는 도 19A에 도시한 디스크 마스터의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 20은 디스크 원반 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도.
도 21A는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 21B는 도 21A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 22A는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 22B는 도 22A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 22C는 도 22B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 22D는 도 22B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 23은 도 22A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 24A는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 24B는 도 24A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 24C는 도 24B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 24D는 도 24B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 25는 도 24A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 26은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 굴절률 프로파일의 일례를 나타내는 그래프.
도 27은 구조체의 형상의 일례를 도시하는 단면도.
도 28A 내지 도 28C는 변화점의 정의를 설명하기 위한 도면.
도 29는 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 30은 제8 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 제조 방법에 사용하는 열 전사 성형 장치의 일 구성예를 도시하는 모식도.
도 31A는 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 31B는 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 변형예를 도시하는 단면도.
도 32A는 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 사시도.
도 32B는 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 33은 본 발명의 제11 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 34A는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 제1 예를 도시하는 사시도.
도 34B는 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 제2 예를 도시하는 단면도.
도 35A는 비교예 1 내지 5의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 35B는 비교예 1 내지 5의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 36A는 실시예 1, 2, 비교예 6, 7에서의 어스펙트비와 표면 저항과의 관계를 나타내는 그래프.
도 36B는 실시예 1, 2, 비교예 6, 7에서의 구조체 높이와 표면 저항과의 관계를 나타내는 그래프.
도 37A는 실시예 1, 2, 비교예 6, 7의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 37B는 실시예 1, 2, 비교예 6, 7의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 38A는 실시예 1, 비교예 9의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 38B는 실시예 1, 비교예 9의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 39A는 비교예 6, 8의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 39B는 비교예 6, 8의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 40A는 실시예 3, 4, 비교예 11, 12의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 40B는 실시예 3, 4, 비교예 11, 12의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 41은 실시예 5, 비교예 13 내지 16의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 42A는 비교예 17, 18의 도전성 광학 시트의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 42B는 비교예 17, 18의 도전성 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 43A는 비교예 19, 20의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 43B는 실시예 6, 비교예 21의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 44A는 실시예 7, 비교예 22의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 44B는 실시예 8, 비교예 23의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 45A는 구조체를 육방 격자 형상으로 배열하였을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면.
도 45B는 구조체를 사방 격자 형상으로 배열하였을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면.
도 46은 시험예 3의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프.
도 47은 볼록부인 구조체 상에 형성된 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3의 구하는 방법을 설명하기 위한 대략 선도.
도 48A는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 48B는 도 48A에 도시한 배선 영역 R1을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 48C는 도 48A에 도시한 비배선 영역 R2를 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 49A는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 터치 패널의 보다 구체적인 구성예를 도시하는 사시도.
도 49B는 제1 기재의 일 구성예를 도시하는 분해 사시도.
도 50A는 볼록 형상의 구조체가 양쪽 주면에 다수 형성된 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 50B는 도 50A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 50C는 도 50B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 50D는 도 50B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 51A는 도 50B에 도시한 제1 광학층의 트랙 연장 방향의 단면도.
도 51B는 도 50B에 도시한 제1 광학층의 θ 방향의 단면도.
도 52A는 도 50B에 도시한 구조체의 제1 형상예를 나타내는 사시도.
도 52B는 도 50B에 도시한 구조체의 제2 형상예를 나타내는 사시도.
도 53A는 도 50B에 도시한 구조체의 제3 형상예를 나타내는 사시도.
도 53B는 도 50B에 도시한 구조체의 제4 형상예를 나타내는 사시도.
도 54A는 원뿔 형상 또는 원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 배치의 일례를 도시하는 도면.
도 54B는 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체의 배치의 일례를 도시하는 도면.
도 55A는 오목 형상의 구조체가 양쪽 주면에 다수 형성된 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 55B는 도 55A에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 55C는 도 55B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 55D는 도 55B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 56은 도 55B에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 57A는 제1 광학층을 제작하기 위한 롤 원반의 구성의 일례를 도시하는 사시도.
도 57B는 도 57A에 도시한 롤 원반의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 58은 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도.
도 59A 내지 도 59C는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 공정도.
도 60A 내지 도 60C는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 공정도.
도 61A 내지 도 61B는 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 공정도.
도 62A는 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 트랙의 제1 변형예를 도시하는 평면도.
도 62B는 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 트랙의 제2 변형예를 도시하는 평면도.
도 63은 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 투명 도전막 및 요철 형상의 변형예를 도시하는 단면도.
도 64A는 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 도전성 소자의 배선 영역 R1을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 64B는 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 도전성 소자의 비배선 영역 R2를 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 65A는 본 발명의 제15 실시 형태에 따른 도전성 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 65B는 도 65A에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 65C는 도 65B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도.
도 65D는 도 65B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도.
도 66A는 제16 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제1 광학층의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 66B는 도 66A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 67A는 본 발명의 제17 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도.
도 67B는 도 67A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도.
도 67C는 도 67B에 도시한 C-C선을 따른 단면도.
도 68은 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 69A는 본 발명의 제19 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 69B는 도 69A에 도시한 배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 69C는 도 69A에 도시한 비배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 70은 본 발명의 제20 실시 형태에 따른 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도.
도 70B는 도 70A에 도시한 배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 70C는 도 70A에 도시한 비배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도.
도 71은 실시예 1-1 내지 1-3, 비교예 1-1에 따른 도전성 소자의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 72는 실시예 2-1 내지 2-3, 비교예 2-1에 따른 도전성 소자의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 73은 실시예 3-1, 3-2에 따른 도전성 소자 및 비교예 3-1에 따른 광학 소자의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 74는 참고예 1-1 내지 1-3에 따른 도전성 소자 및 참고예 1-4에 따른 광학 소자의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 75는 실시예 4-1, 비교예 4-1, 4-3에 따른 도전성 시트 및 비교예 4-2에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 76A는 실시예 5-1 내지 5-4에 따른 도전성 시트 및 비교예 5-1에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 76B는 실시예 6-1 내지 6-4에 따른 도전성 시트 및 비교예 6-1에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 77A는 실시예 7-1 내지 7-4에 따른 도전성 시트 및 비교예 7-1에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 77B는 실시예 8-1 내지 8-3, 비교예 8-1에 따른 도전성 시트 및 비교예 8-2에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 78A는 실시예 9-1 내지 9-3, 비교예 9-1에 따른 도전성 시트 및 비교예 9-2에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 78B는 실시예 10-1, 10-2, 비교예 10-1에 따른 도전성 시트 및 비교예 10-2에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 79는 실시예 11-1 내지 11-3, 비교예 11-1에 따른 도전성 시트 및 비교예 11-2에 따른 광학 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 80A는 실시예 12-1 내지 12-3, 비교예 12-1 내지 12-3에 따른 도전성 시트의 표면 저항의 특성을 나타내는 그래프.
도 80B는 실시예 13-1 내지 18-3, 비교예 16-1 내지 18-1의 도전성 시트의 표면 저항의 특성을 나타내는 그래프.
도 80C는 실시예 19-1 내지 19-4의 도전성 시트의 표면 저항의 특성을 나타내는 그래프.
도 81A는 실시예 20-1, 20-5, 20-7, 비교예 20-1의 도전성 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 81B는 실시예 20-2, 실시예 20-4, 비교예 20-2의 도전성 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 82A는 실시예 20-8, 비교예 20-1의 도전성 시트의 반사 특성을 나타내는 그래프.
도 82B는 실시예 20-8, 비교예 20-1의 도전성 시트의 투과 특성을 나타내는 그래프.
도 83은 실시예 20-7, 20-9, 비교예 20-1의 도전성 시트의 XRD 스펙트럼을 나타내는 그래프.
본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 이하의 순서로 설명한다.
1. 제1 실시 형태(직선 형상으로 또한 육방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예:도 1 참조)
2. 제2 실시 형태(직선 형상으로 또한 사방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예:도 15 참조)
3. 제3 실시 형태(원호 형상으로 또한 육방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예:도 18 참조)
4. 제4 실시 형태(구조체를 사행시켜 배열한 예:도 21 참조)
5. 제5 실시 형태(오목 형상의 구조체를 기체 표면에 형성한 예:도 22 참조)
6. 제6 실시 형태(굴절률 프로파일을 S자 형상으로 한 예:도 24 참조)
7. 제7 실시 형태(도전성 광학 소자의 양쪽 주면에 구조체를 형성한 예:도 29 참조)
8. 제8 실시 형태(열 전사에 의해 구조체를 형성한 예:도 30)
9. 제9 실시 형태(저항막식 터치 패널에 대한 적용예:도 31A, 도 31B 참조)
10. 제10 실시 형태(터치 패널의 터치면에 하드 코트층을 형성한 예:도 32A, 도 32B 참조)
11. 제11 실시 형태(이너 터치 패널의 예:도 33 참조)
12. 제12 실시 형태(정전 용량식 터치 패널에 대한 적용예:도 34A, 도 34B 참조)
13. 제13 실시 형태(광학층 내에 2층의 투명 도전막을 구비한 예:도 48 참조)
14. 제14 실시 형태(광학층 내에 금속막을 더 구비한 예:도 64 참조)
15. 제15 실시 형태(구조체를 사방 격자 형상으로 2차원 배열한 예:도 65 참조)
16. 제16 실시 형태(2종 이상의 구조체를 2차원 배열한 예:도 66 참조)
17. 제17 실시 형태(구조체를 랜덤하게 배열한 예:도 67 참조)
18. 제18 실시 형태(광학층 내에 단층의 투명 도전막을 구비한 예:도 68 참조)
19. 제19 실시 형태(저항막 방식 터치 패널에 대한 적용예:도 69 참조)
20. 제20 실시 형태(표시 장치에 대한 적용예:도 70 참조)
<1. 제1 실시 형태>
[도전성 광학 소자의 구성]
도 1A는, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 1B는, 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 1C는, 도 1B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 1D는, 도 1B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 1E는, 도 1B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 1F는, 도 1B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 2, 도 4 내지 도 6은, 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자(1)의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 도 3A는, 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 트랙의 연장 방향(X 방향(이하, 적절히 트랙 방향이라고도 함))의 단면도이다. 도 3B는, 도 1A에 도시한 도전성 광학 소자의 θ 방향의 단면도이다.
도전성 광학 소자(1)는, 대향하는 양쪽 주면을 갖는 기체(2)와, 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 이하의 미세 피치로 일주면에 배치된, 볼록부인 복수의 구조체(3)와, 이들의 구조체(3) 상에 형성된 투명 도전막(4)을 구비한다. 또한, 표면 저항의 저감의 관점에서, 구조체(3)와 투명 도전막(4)과의 사이에 금속막(도전막)(5)을 더 형성하여도 된다. 이 도전성 광학 소자(1)는, 기체(2)를 도 2의 -Z방향으로 투과하는 광에 대해서, 구조체(3)와 그 주위의 공기와의 계면에서의 반사를 방지하는 기능을 갖고 있다.
이하, 도전성 광학 소자(1)에 구비되는 기체(2), 구조체(3), 투명 도전막(4) 및 금속막(5)에 대해서 순차적으로 설명한다.
구조체(3)의 어스펙트비(높이 H /평균 배치 피치 P)가, 바람직하게는 0.2 이상 1.3 이하, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하의 범위 내이다. 투명 도전막(4)의 평균막 두께는, 9㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 구조체(3)의 어스펙트비가 0.2 미만이고, 투명 도전막(4)의 평균막 두께가 80㎚를 초과하면, 반사 방지 특성 및 투과 특성이 저하되는 경향이 있다. 한편, 구조체(3)의 어스펙트비가 1.3을 초과하고, 투명 도전막(4)의 평균막 두께가 9㎚ 미만이면, 구조체(3)의 경사면이 급준하게 되어, 투명 도전막(4)의 평균막 두께가 얇아지므로, 표면 저항이 상승되는 경향이 있다. 즉, 어스펙트비 및 평균막 두께가 상기 수치 범위를 만족함으로써, 폭넓은 범위의 표면 저항(예를 들어 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하)을 얻을 수 있고, 또한, 우수한 반사 방지 특성 및 투과 특성을 얻을 수 있다. 여기서 투명 도전막(4)의 평균막 두께는, 구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm1이다.
또한, 구조체(3)의 어스펙트비가, 바람직하게는 0.2 이상 1.3 이하, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면, 반사 방지 특성이 열화되는 경향이 있고, 1.3을 초과하면, 경사면부 경사가 급준하게 되어 막 두께가 얇아지므로 환경 내구성 등에 의해 도전성이 열화되는 경향이 있다.
구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께를 Dm1, 구조체(3)의 경사면에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께를 Dm2, 구조체간에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께를 Dm3으로 하였을 때에, Dm1>Dm3>Dm2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 구조체(3)의 경사면의 평균막 두께 Dm2는, 9㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3이 상기 관계를 만족하고, 또한 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm2가 상기 수치 범위를 만족함으로써, 폭넓은 범위의 표면 저항을 얻을 수 있고, 또한, 우수한 반사 방지 특성 및 투과 특성을 얻을 수 있다. 또한, 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3이 상기 관계를 갖고 있는지의 여부는, 후술하는 바와 같이 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3을 각각 구함으로써 확인할 수 있다.
투명 도전막(4)이, 구조체(3)의 형상에 따른 표면을 갖고, 구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm1이, 80㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 투명 도전막(4)이, 구조체(3)의 형상에 따른 표면을 갖고, 구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm1이, 10㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 80㎚를 초과하면, 반사 방지 특성이 열화되는 경향이 있다. 10㎚ 미만이면 소정의 저항을 실현하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 환경 내구성이 저하되는 경향이 있다.
폭넓은 범위의 표면 저항을 얻을 수 있고, 또한, 우수한 반사 방지 특성 및 투과 특성을 얻는 관점에서 보면, 구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm1은, 10㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내이며, 구조체(3)의 경사면에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm2는, 9㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내이며, 구조체간에서의 투명 도전막(4)의 평균막 두께 Dm3은, 9㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
도 47은, 볼록부인 구조체 상에 형성된 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3의 구하는 방법을 설명하기 위한 대략 선도이다. 이하, 도 47을 참조하여, 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3의 구하는 방법을 설명한다.
우선, 도전성 광학 소자(1)를 구조체(3)의 정상부를 포함하도록 트랙의 연장 방향으로 절단하고, 그 단면을 TEM에 의해 촬영한다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 구조체(3)의 정상부에서의 투명 도전막(4)의 막 두께 D1을 측정한다. 다음으로, 구조체(3)의 경사면의 위치 중, 구조체(3)의 절반의 높이(H/2)의 위치의 막 두께 D2를 측정한다. 다음으로, 구조체간의 오목부의 위치 중, 그 오목부의 깊이가 가장 깊어지는 위치의 막 두께 D3을 측정한다. 다음으로, 이들의 막 두께 D1, D2, D3의 측정을 도전성 광학 소자(1)로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값 D1, D2, D3을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3을 구한다.
투명 도전막(4)의 표면 저항은, 50Ω/□ 이상 4000Ω/□ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하의 범위 내이다. 이와 같은 범위의 표면 저항으로 함으로써, 다양한 방식의 터치 패널의 상부 전극 또는 하부 전극으로서 투명 도전성 광학 소자(1)를 사용할 수 있기 때문이다. 여기서, 투명 도전막(4)의 표면 저항은, 4단자 측정(JIS K 7194)에 의해 구한 것이다.
투명 도전막(4)의 비저항은, 1×10-3Ωㆍ㎝ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6×10-4Ωㆍ㎝ 이하이다. 1×10-3Ωㆍ㎝ 이하이면, 상기 표면 저항 범위를 실현할 수 있기 때문이다.
구조체(3)의 평균 배치 피치 P는, 바람직하게는 100㎚ 이상 350㎚ 이하, 보다 바람직하게는 150㎚ 이상 320㎚ 이하의 범위 내이다. 평균 배치 피치가 100㎚ 미만이면, 경사면부 경사가 급준하게 되어 막 두께가 얇아지므로 환경 내구성 등에 의해 도전성이 열화되는 경향이 있다. 한편, 평균 배치 피치가 350㎚를 초과하면, 가시광의 회절이 생기는 경향이 있다.
구조체(3)의 높이(깊이) H는, 바람직하게는 30㎚ 이상 320㎚ 이하, 보다 바람직하게는 70㎚ 이상 320㎚ 이하의 범위 내이다. 구조체(3)의 높이 H가 30㎚ 미만이면, 반사율이 증가되는 경향이 있다. 구조체(3)의 높이 H가 320㎚를 초과하면, 소정의 저항을 실현하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.
(기체)
기체(2)는, 예를 들어, 투명성을 갖는 투명 기체이다. 기체(2)의 재료로서는, 예를 들어, 투명성을 갖는 플라스틱 재료, 유리 등을 주성분으로 하는 것을 들 수 있지만, 이들의 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다.
유리로서는, 예를 들어, 소다 석회 유리, 납 유리, 경질 유리, 석영 유리, 액정화 유리 등(「화학 편람」 기초편, P.I-537, 일본 화학회편 참조)이 사용된다. 플라스틱 재료로서는, 투명성, 굴절률 및 분산 등의 광학 특성, 또는 내충격성, 내열성 및 내구성 등의 여러 특성의 관점에서, 폴리메틸메타아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트와 다른 알킬(메타)아크릴레이트, 스티렌 등이라고 하는 비닐 단량체와의 공중첩체 등의 (메타)아크릴계 수지 ; 폴리카보네이트, 디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트(CR-39) 등의 폴리카보네이트계 수지 ; (브롬화)비스페놀 A형의 디(메타)아크릴레이트의 단독 중첩체 또는 공중첩체, (브롬화)비스페놀 A 모노(메타)아크릴레이트의 우레탄 변성 단량체의 중첩체 및 공중첩체 등이라고 하는 열 경화성(메타)아크릴계 수지 ; 폴리에스테르 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 불포화 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-스티렌 공중첩체, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 시클로올레핀 중첩체(상품명:아톤, 제오노아), 시클로올레핀 공중첩체 등이 바람직하다. 또한, 내열성을 고려한 아라미드계 수지의 사용도 가능하다.
기재(2)로서 플라스틱 재료를 사용하는 경우, 플라스틱 표면의 표면 에너지, 도포성, 미끄럼성, 평면성 등을 보다 개선하기 위해, 표면 처리로서 하부 도포층을 형성하도록 하여도 된다. 이 하부 도포층으로서는, 예를 들어, 오르가노알콕시메탈 화합물, 폴리에스테르, 아크릴 변성 폴리에스테르, 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 또한, 하부 도포층을 형성하는 것과 마찬가지의 효과를 얻기 위해, 기체(2)의 표면에 대하여 코로나 방전, UV 조사 처리를 행하도록 하여도 된다.
기체(2)가 플라스틱 필름인 경우에는, 기체(2)는, 예를 들어, 상술한 수지를 연장, 혹은 용제에 희석 후 필름 형상으로 성막하여 건조하는 등의 방법에 의해 얻을 수 있다. 또한, 기재(2)의 두께는, 예를 들어 25㎛ 내지 500㎛ 정도이다.
기체(2)의 형상으로서는, 예를 들어, 시트 형상, 플레이트 형상, 블록 형상을 들 수 있지만, 특히 이들의 형상에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 시트에는 필름이 포함되는 것이라고 정의한다. 기체(2)의 형상은, 카메라 등의 광학 기기 등에 있어서, 소정의 반사 방지 기능이 필요하게 되는 부분의 형상 등에 맞춰서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.
(구조체)
기체(2)의 표면에는, 볼록부인 구조체(3)가 다수 배열되어 있다. 이 구조체(3)는, 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역 이하의 짧은 배치 피치, 예를 들어 가시광의 파장과 동일한 정도의 배치 피치로 주기적으로 2차원 배치되어 있다. 여기서, 배치 피치란, 배치 피치 P1 및 배치 피치 P2를 의미한다. 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역은, 예를 들어, 자외광의 파장 대역, 가시광의 파장 대역 또는 적외광의 파장 대역이다. 여기서, 자외광의 파장 대역과는 10㎚ 내지 360㎚의 파장 대역, 가시광의 파장 대역과는 360㎚ 내지 830㎚의 파장 대역, 적외광의 파장 대역과는 830㎚ 내지 1㎜의 파장 대역을 말한다. 구체적으로는, 배치 피치는, 100㎚ 이상 350㎚ 이하, 보다 바람직하게는 150㎚ 이상 320㎚ 이하의 범위 내이다. 평균 배치 피치가 100㎚ 미만이면, 경사면부 경사가 급준하게 되어 막 두께가 얇아지므로 환경 내구성 등에 의해 도전성이 열화된다. 한편, 배치 피치가 350㎚를 초과하면, 가시광의 회절이 생기는 경향이 있다.
도전성 광학 소자(1)의 각 구조체(3)는, 기체(2)의 표면에 있어서 복수열의 트랙 T1, T2, T3, …(이하 총칭하여 「트랙 T」라고도 함)을 이루는 배치 형태를 갖는다. 본 발명에 있어서, 트랙이란, 구조체(3)가 열을 이루어 직선 형상으로 이어진 부분의 것을 말한다. 또한, 열 방향이란, 기체(2)의 성형면에 있어서, 트랙의 연장 방향(X 방향)으로 직교하는 방향의 것을 말한다.
구조체(3)는, 인접하는 2개의 트랙 T간에 있어서, 반 피치 어긋난 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 트랙 T간에 있어서, 한쪽의 트랙(예를 들어 T1)에 배열된 구조체(3)의 중간 위치(반 피치 어긋난 위치)에, 다른 쪽의 트랙(예를 들어 T2)의 구조체(3)가 배치되어 있다. 그 결과, 도 1B에 도시한 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에 있어서 a1 내지 a7의 각 점에 구조체(3)의 중심이 위치하는 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 구조체(3)가 배치되어 있다. 이 제1 실시 형태에 있어서, 육방 격자 패턴이란, 정육각형 형상의 격자 패턴의 것을 말한다. 또한, 준육방 격자 패턴이란, 정육각형 형상의 격자 패턴과는 달리, 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 확대되어 왜곡된 육방 격자 패턴의 것을 말한다.
구조체(3)가 준육방 격자 패턴을 형성하도록 배치되어 있는 경우에는, 도 1B에 도시한 바와 같이, 동일 트랙(예를 들어 T1) 내에서의 구조체(3)의 배치 피치 P1(a1 내지 a2 사이 거리)은, 인접하는 2개의 트랙(예를 들어 T1 및 T2) 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치, 즉 트랙의 연장 방향에 대하여 ±θ 방향에서의 구조체(3)의 배치 피치 P2(예를 들어 a1 내지 a7, a2 내지 a7 사이 거리)보다도 길게 되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구조체(3)를 배치함으로써, 구조체(3)의 충전 밀도의 한층 더한 향상을 도모되게 된다.
구조체(3)가, 성형의 용이함의 관점에서, 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이들의 뿔꼴 형상은, 정상부에 볼록 형상의 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 구조체(3)가, 축 대칭인 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 인접하는 구조체(3)에 접합되어 있는 경우에는, 구조체(3)가, 인접하는 구조체(3)에 접합되어 있는 하부를 제외하고 축 대칭인 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 뿔꼴 형상으로서는, 예를 들어, 원뿔 형상, 원뿔 사다리꼴 형상, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상 등을 들 수 있다. 여기서, 뿔꼴 형상이란, 상술한 바와 같이, 원뿔 형상 및 원뿔 사다리꼴 형상 이외에도, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상을 포함하는 개념이다. 또한, 원뿔 사다리꼴 형상이란, 원뿔 형상의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상을 말하고, 타원뿔 사다리꼴 형상이란, 타원뿔의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상의 것을 말한다.
구조체(3)는, 트랙의 연장 방향의 폭이 이 연장 방향과는 직교하는 열 방향의 폭보다도 큰 저면을 갖는 뿔꼴 형상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 구조체(3)는, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형(長円形) 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 곡면인 타원뿔 형상인 것이 바람직하다. 혹은, 도 5에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 평탄한 타원뿔 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 하면, 열 방향의 충전율을 향상시킬 수 있기 때문이다.
반사 특성의 향상의 관점에서 보면, 정상부의 기울기가 완만하여 중앙부로부터 저부에 서서히 급준한 기울기의 뿔꼴 형상(도 4 참조)이 바람직하다. 또한, 반사 특성 및 투과 특성의 향상의 관점에서 보면, 중앙부의 기울기가 저부 및 정상부보다 급준한 뿔형 형상(도 2 참조) 또는, 정상부가 평탄한 뿔꼴 형상(도 5 참조)인 것이 바람직하다. 구조체(3)가 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 경우, 그 저면의 장축 방향이, 트랙의 연장 방향과 평행하게 되는 것이 바람직하다. 도 2 등에서는, 각 구조체(3)는, 각각 동일한 형상을 갖고 있지만, 구조체(3)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니라, 기체 표면에 2종 이상의 형상의 구조체(3)가 형성되어 있어도 된다. 또한, 구조체(3)는, 기체(2)와 일체적으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 구조체(3)의 형상은 정상부와 저부에서 다른 형상을 갖고 있어도 된다.
또한, 도 2, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전부에 돌출부(6)를 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 구조체(3)의 충전율이 낮은 경우에서도, 반사율을 낮게 억제할 수 있기 때문이다. 구체적으로는 예를 들어, 돌출부(6)는, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 인접하는 구조체(3)의 사이에 설치된다. 또한, 가늘고 긴 돌출부(6)가, 도 6에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 주위의 전체 또는 그 일부에 설치되도록 하여도 된다. 이 가늘고 긴 돌출부(6)는, 예를 들어, 구조체(3)의 정상부로부터 하부의 방향을 향하여 연장되어 있다. 돌출부(6)의 형상으로서는, 단면 삼각 형상 및 단면 사각 형상 등을 들 수 있지만, 특히 이들의 형상에 한정되는 것이 아니라, 성형의 용이함 등을 고려하여 선택할 수 있다. 또한, 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전부의 표면을 거칠게 하여, 미세한 요철을 형성하도록 하여도 된다. 구체적으로는 예를 들어, 인접하는 구조체(3)의 사이의 표면을 거칠게 하여, 미세한 요철을 형성하도록 하여도 된다. 또한, 구조체(3)의 표면, 예를 들어 정상부에 미소한 구멍을 형성하도록 하여도 된다.
구조체(3)는 도시하는 볼록부 형상의 것에 한정되지 않고, 기체(2)의 표면에 형성한 오목부로 구성되어 있어도 된다.
또한, 구조체(3)의 어스펙트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 각 구조체(3)가 일정한 높이 분포(예를 들어 어스펙트비 0.2 내지 1.3 정도의 범위)를 갖도록 구성되어 있어도 된다. 높이 분포를 갖는 구조체(3)를 설치함으로써, 반사 특성의 파장 의존성을 저감할 수 있다. 따라서, 우수한 반사 방지 특성을 갖는 도전성 광학 소자(1)를 실현할 수 있다.
여기서, 높이 분포란, 2종 이상의 높이(깊이)를 갖는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 즉, 기준으로 되는 높이를 갖는 구조체(3)와, 이 구조체(3)와는 다른 높이를 갖는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 기준과는 다른 높이를 갖는 구조체(3)는, 예를 들어 기체(2)의 표면에 주기적 또는 비주기적(랜덤)으로 설치되어 있다. 그 주기성의 방향으로서는, 예를 들어 트랙의 연장 방향, 열 방향 등을 들 수 있다.
구조체(3)의 주연부에 스커트부(3a)를 설치하는 것이 바람직하다. 도전성 광학 소자의 제조 공정에 있어서 구조체(3)를 금형 등으로부터 용이하게 박리하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 여기서, 스커트부(3a)란, 구조체(3)의 저부의 주연부에 설치된 돌출부를 의미한다. 이 스커트부(3a)는, 상기 박리 특성의 관점에서 보면, 구조체(3)의 정상부로부터 하부의 방향을 향하여, 완만하게 높이가 저하되는 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스커트부(3a)는, 구조체(3)의 주연부의 일부에만 설치하여도 되지만, 상기 박리 특성의 향상의 관점에서 보면, 구조체(3)의 주연부의 전부에 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 구조체(3)가 오목부인 경우에는, 스커트부는, 구조체(3)인 오목부의 개구 주연에 설치된 곡면으로 된다.
구조체(3)의 높이(깊이)는 특별히 한정되지 않고, 투과시키는 광의 파장 영역에 따라서 적절하게 설정되고, 구조체(3)의 높이(깊이) H는, 바람직하게는 30㎚ 이상 320㎚ 이하, 보다 바람직하게는 70㎚ 이상 320㎚ 이하, 구조체(3)의 높이 H가 30㎚ 미만이면, 반사율이 증가되는 경향이 있다. 구조체(3)의 높이 H가 320㎚를 초과하면, 소정의 저항을 실현하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 구조체(3)의 어스펙트비가, 바람직하게는 0.2 이상 1.3 이하, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면, 반사 방지 특성이 열화되는 경향이 있고, 1.3을 초과하면, 경사면부 경사가 급준하게 되어 막 두께가 얇아지므로 환경 내구성 등에 의해 도전성이 열화되는 경향이 있고, 또한 레플리카 복제 시에 박리 특성이 악화된다.
또한, 본 발명에 있어서 어스펙트비는, 이하의 수학식 1에 의해 정의된다.
[수학식 1]
어스펙트비 = H/P
단, H:구조체의 높이, P:평균 배치 피치(평균 주기)
여기서, 평균 배치 피치 P는 이하의 수학식 2에 의해 정의된다.
[수학식 2]
평균 배치 피치 P=(P1+P2+P2)/3
단, P1:트랙의 연장 방향의 배치 피치(트랙 연장 방향 주기), P2:트랙의 연장 방향에 대하여 ±θ 방향(단, θ=60-δ, 여기서, δ는, 바람직하게는 0°<δ≤11°, 보다 바람직하게는 3°≤δ≤6°)의 배치 피치(θ 방향 주기)
또한, 구조체(3)의 높이 H는, 구조체(3)의 열 방향의 높이로 한다. 구조체(3)의 트랙 연장 방향(X 방향)의 높이는, 열 방향(Y 방향)의 높이보다도 작고, 또한, 구조체(3)의 트랙 연장 방향 이외의 부분에서의 높이는 열 방향의 높이와 거의 동일하기 때문에, 서브 파장 구조체의 높이를 열 방향의 높이로 대표한다. 단, 구조체(3)가 오목부인 경우, 상기 수학식 1에서의 구조체의 높이 H는, 구조체의 깊이 H로 한다.
동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 하였을 때, 비율 P1/P2가, 1.00≤P1/P2≤1.1 또는 1.00<P1/P2≤1.1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여, 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상의 범위 내이다. 충전율을 이와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 충전율을 향상시키기 위해서는, 인접하는 구조체(3)의 하부끼리를 접합하거나 또는, 구조체 저면의 타원율을 조정 등으로 하여 구조체(3)에 왜곡을 부여하는 것이 바람직하다.
여기서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 하여 구한 값이다.
우선, 도전성 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)을 사용하여 Top View에서 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자 Uc를 선출하고, 그 단위 격자 Uc의 배치 피치 P1 및 트랙 피치 Tp를 측정한다(도 1B 참조). 또한, 그 단위 격자 Uc의 중앙에 위치하는 구조체(3)의 저면의 면적 S를 화상 처리에 의해 측정한다. 다음으로, 측정한 배치 피치 P1, 트랙 피치 Tp 및 저면의 면적 S를 사용하여, 이하의 수학식 3으로부터 충전율을 구한다.
[수학식 3]
충전율=(S(hex.)/S(unit))×100
단위 격자 면적:S(unit)=P1×2Tp
단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적:S(hex.)=2S
상술한 충전율 산출의 처리를, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선출된 10군데의 단위 격자에 대해서 행한다. 그리고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 충전율의 평균율을 구하고, 이것을 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율로 한다.
구조체(3)가 겹쳐 있을 때나, 구조체(3)의 사이에 돌출부(6) 등의 부구조체가 있을 때의 충전율은, 구조체(3)의 높이에 대하여 5％의 높이에 대응하는 부분을 임계값으로서 면적비를 판정하는 방법에 의해 충전율을 구할 수 있다.
도 7은, 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우의 충전율의 산출 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우에는, 단면 SEM 관찰에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 높이 H의 5％(=(d/h)×100)에 상당하는 부분을 임계값으로 하고, 그 높이 d에서 구조체(3)의 직경을 환산하여 충전율을 구하도록 한다. 구조체(3)의 저면이 타원인 경우에는, 장축 및 단축에서 마찬가지의 처리를 행한다.
도 8은, 구조체(3)의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8A 내지 도 8D에 도시한 타원의 타원율은 각각, 100％, 110％, 120％, 141％이다. 이와 같이 타원율을 변화시킴으로써, 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 준육방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 저면의 타원율 e는, 100％<e<150％ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
여기서, 타원율 e는, 구조체 저면의 트랙 방향(X 방향)의 직경을 a, 그것과는 직교하는 열 방향(Y 방향)의 직경을 b로 하였을 때에, (a/b)×100으로 정의된다. 또한, 구조체(3)의 직경 a, b는 이하와 같이 하여 구한 값이다. 도전성 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)을 사용하여 Top View에서 촬영하고, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 구조체(3)를 10개 추출한다. 다음으로, 추출한 구조체(3) 각각의 저면의 직경 a, b를 측정한다. 그리고, 측정값 a, b 각각을 단순히 평균(산술 평균)하여 직경 a, b의 평균값을 구하고, 이것을 구조체(3)의 직경 a, b로 한다.
도 9A는, 원뿔 형상 또는 원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 배치의 일례를 도시한다. 도 9B는, 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 배치의 일례를 도시한다. 도 9A 및 도 9B에 도시한 바와 같이, 구조체(3)가, 그 하부끼리를 중첩하도록 하여 접합되어 있어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 구조체(3)의 하부가, 인접 관계에 있는 구조체(3)의 일부 또는 전부의 하부와 접합되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에 있어서, θ 방향에 있어서, 또는 그들 양쪽 방향에 있어서, 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에 있어서, θ 방향에 있어서, 또는 그들 양쪽 방향에 있어서, 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 도 9A, 도 9B에서는, 인접 관계에 있는 구조체(3)의 전부의 하부를 접합하는 예가 도시되어 있다. 이와 같이 구조체(3)를 접합함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 구조체끼리는, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.
도 9B에 도시한 바와 같이, 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 하부끼리를 접합한 경우에는, 예를 들어, 접합부 a, b, c의 순서로 접합부의 높이가 얕아진다. 구체적으로는, 동일 트랙 내에 있어서 인접하는 구조체(3)의 하부끼리가 중첩되어 제1 접합부 a가 형성됨과 함께, 인접하는 트랙간에 있어서 인접하는 구조체(3)의 하부끼리가 중첩되어 제2 접합부(2)가 형성된다. 제1 접합부 a와 제2 접합부 b와의 교점에 교점부 c가 형성된다. 교점부 c의 위치는, 예를 들어, 제1 접합부 a 및 제2 접합부 b의 위치보다도 낮아져 있다. 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 하부끼리를 접합한 경우에는, 예를 들어, 접합부 a, 접합부 b, 교점부 c의 순서로 그들의 높이가 낮아진다.
배치 피치 P1에 대한 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상, 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 비율((2r/P1)×100)이 커지고, 구조체(3)의 겹침이 지나치게 커지면 반사 방지 특성이 저감되는 경향이 있다. 따라서, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 구조체끼리가 접합되도록, 비율((2r/P1)×100)의 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 배치 피치 P1은, 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경 2r은, 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형인 경우, 직경 2r은 직경으로 되고, 구조체 저면이 타원형인 경우, 직경 2r은 긴 직경으로 된다.
(투명 도전막)
투명 도전막(4)은, 투명 산화물 반도체를 주성분으로 하고 있는 것이 바람직하다. 투명 산화물 반도체로서는, 예를 들어, SnO2, InO2, ZnO 및 CdO 등의 2원 화합물, 2원 화합물의 구성 원소인 Sn, In, Zn 및 Cd 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 3원 화합물 또는 다원계(복합) 산화물을 사용할 수 있다. 투명 도전막(4)을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 ITO(In2O3, SnO2:인듐 주석 산화물), AZO(Al2O3, ZnO:알루미늄 도프 산화 아연), SZO, FTO(불소 도프 산화 주석), SnO2(산화 주석), GZO(갈륨 도프 산화 아연), IZO(In2O3, ZnO: 산화 인듐 아연) 등을 들 수 있지만, 신뢰성이 높고 및 저항률이 낮다는 등의 관점에서, ITO가 바람직하다. 투명 도전막(4)을 구성하는 재료는, 도전성의 향상의 관점에서 보면, 결정성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 투명 도전막(4)을 구성하는 재료는, 도전성의 향상의 관점에서 보면, 아몰퍼스와 다결정과의 혼합 상태인 것이 바람직하다. 투명 도전막(4)을 구성하는 재료가 결정성을 갖고 있는지의 여부는, 예를 들어, X선 회절법(X-ray diffraction:XRD)에 의해 확인할 수 있다. 투명 도전막(4)은, 구조체(3)의 표면 형상에 따라서 형성되고, 구조체(3)와 투명 도전막(4)과의 표면 형상이 거의 상사 형상인 것이 바람직하다. 투명 도전막(4)의 형성에 의한 굴절률 프로파일의 변화를 억제하여, 우수한 반사 방지 특성 및/또는 투과 특성을 유지할 수 있기 때문이다.
(금속막)
금속막(도전막)(5)을 투명 도전막(4)의 기초층으로서 형성하는 것이 바람직하다. 저항률을 저감할 수 있어, 투명 도전막(4)을 얇게 할 수 있거나 또는 투명 도전막(4)만으로는 도전율이 충분한 값에 도달하지 않는 경우에, 도전율을 보충할 수 있기 때문이다. 금속막(5)의 막 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 수㎚ 정도로 선택된다. 금속막(5)은 도전율이 높기 때문에, 수㎚의 막 두께로 충분한 표면 저항을 얻을 수 있다. 또한, 수㎚ 정도이면, 금속막(5)에 의한 흡수나 반사 등의 광학적인 영향이 거의 없다. 금속막(5)을 구성하는 재료로서는, 도전성이 높은 금속계의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들어, Ag, Al, Cu, Ti, Nb, 불순물 첨가 Si 등을 들 수 있지만, 도전성의 높이 및 사용 실적 등을 고려하면, Ag가 바람직하다. 금속막(5)만으로도 표면 저항을 확보하는 것이 가능하지만 극단적으로 얇은 경우, 금속막(5)이 섬 형상의 구조로 되어 버려, 도통성을 확보하는 것이 곤란해진다. 그 경우, 섬 형상의 금속막(5)을 전기적으로 연결하기 위해서도, 금속막(5)의 상층의 투명 도전막(4)의 형성이 중요하게 된다.
[롤 마스터의 구성]
도 10은, 상술한 구성을 갖는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 도시한다. 도 10에 도시한 바와 같이, 롤 마스터(11)는, 예를 들어, 원반(12)의 표면에 오목부인 구조체(13)가 가시광 등의 광의 파장과 동일한 정도의 피치로 다수 배치된 구성을 갖고 있다. 원반(12)은, 원기둥 형상 또는 원통 형상의 형상을 갖는다. 원반(12)의 재료는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있지만, 이 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다. 후술하는 롤 원반 노광 장치를 사용하여, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하고, 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, CAV에 의해 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이에 의해, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포매터 신호의 주파수와 롤의 회전수를 적절하게 설정함으로써, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 형성한다.
[도전성 광학 소자의 제조 방법]
다음으로, 도 11 내지 도 14를 참조하면서, 이상과 같이 구성되는 도전성 광학 소자(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
제1 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 제조 방법은, 원반에 레지스트층을 형성하는 레지스트 형성 공정, 롤 원반 노광 장치를 사용하여 레지스트막에 모스아이 패턴의 잠상을 형성하는 노광 공정, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정을 구비한다. 또한, 플라즈마 에칭을 사용하여 롤 마스터를 제작하는 에칭 공정, 자외선 경화 수지에 의해 복제 기판을 제작하는 복제 공정과, 복제 기판 상에 투명 도전막을 성막하는 성막 공정을 구비한다.
(노광 장치의 구성)
우선, 도 11을 참조하여, 모스아이 패턴의 노광 공정에 사용하는 롤 원반 노광 장치의 구성에 대해서 설명한다. 이 롤 원반 노광 장치는, 광학 디스크 기록 장치를 베이스로 하여 구성되어 있다.
레이저 광원(21)은, 기록 매체로서의 원반(12)의 표면에 착막된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들어 파장 λ=266㎚의 기록용의 레이저광(15)을 발진하는 것이다. 레이저 광원(21)으로부터 출사된 레이저광(15)은, 평행 빔인 상태로 직진하고, 전기 광학 소자(EOM:Electro Optical Modulator)(22)에 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(15)은, 미러(23)에 의해 반사되고, 변조 광학계(25)에 유도된다.
미러(23)는, 편광 빔 스플리터로 구성되어 있고, 한쪽의 편광 성분을 반사하고 다른 쪽의 편광 성분을 투과하는 기능을 갖는다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토다이오드(24)로 수광되고, 그 수광 신호에 기초하여 전기 광학 소자(22)를 제어하여 레이저광(15)의 위상 변조를 행한다.
변조 광학계(25)에 있어서, 레이저광(15)은, 집광 렌즈(26)에 의해, 유리(SiO2) 등으로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM:Acoust-Optic Modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(15)은, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되어 발산한 후, 렌즈(28)에 의해서 평행 빔화된다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(15)은, 미러(31)에 의해서 반사되고, 이동 광학 테이블(32) 상에 수평하게 또한 평행하게 유도된다.
이동 광학 테이블(32)은, 빔 익스팬더(33) 및 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(15)은, 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 대물 렌즈(34)를 통하여, 원반(12) 상의 레지스트층에 조사된다. 원반(12)은, 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(36) 상에 적재되고 있다. 그리고, 원반(12)을 회전시킴과 함께, 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(15)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은, 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형으로 된다. 레이저광(15)의 이동은, 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해서 행해진다.
노광 장치는, 도 1B에 도시한 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는, 포매터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포매터(29)는, 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가, 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는, 극성 반전부의 출력을 받아, 음향 광학 소자(27)를 제어한다.
이 롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조하고 있다. 각속도 일정(CAV)하게 적절한 회전수와 적절한 변조 주파수와 적절한 이송 피치로 패터닝함으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 예를 들어, 도 10B에 도시한 바와 같이, 원주 방향의 주기를 315㎚, 원주 방향에 대하여 약 60도 방향(약 -60도 방향)의 주기를 300㎚로 하기 위해서는, 이송 피치를 251㎚로 하면 된다(피타고라스의 법칙). 극성 반전 포매터 신호의 주파수는 롤의 회전수(예를 들어 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm)에 의해 변화시킨다. 예를 들어, 롤의 회전수(1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm 각각에 대향하는 극성 반전 포매터 신호의 주파수는, 37.70㎒, 18.85㎒, 9.34㎒, 4.71㎒로 된다. 원하는 기록 영역에 공간 주파수(원주 315㎚ 주기, 원주 방향 약 60도 방향(약 -60도 방향) 300㎚ 주기)가 균일한 준육방 격자 패턴은, 원자외선 레이저광을 이동 광학 테이블(32) 상의 빔 익스팬더(BEX)(33)에 의해 5배의 빔 직경에 확대하고, 개구수(NA) 0.9의 대물 렌즈(34)를 통하여 원반(12) 상의 레지스트층에 조사하고, 미세한 잠상을 형성함으로써 얻어진다.
(레지스트 성막 공정)
우선, 도 12A에 도시한 바와 같이, 원기둥 형상의 원반(12)을 준비한다. 이 원반(12)은, 예를 들어 유리 원반이다. 다음으로, 도 12B에 도시한 바와 같이, 원반(12)의 표면에 레지스트층(14)을 형성한다. 레지스트층(14)의 재료로서는, 예를 들어 유기계 레지스트 및 무기계 레지스트 중 어느 것을 사용하여도 된다. 유기계 레지스트로서는, 예를 들어 노볼락계 레지스트나 화학 증폭형 레지스트를 사용할 수 있다. 또한, 무기계 레지스트로서는, 예를 들어, 1종 또는 2종 이상의 전이 금속으로 이루어지는 금속 화합물을 사용할 수 있다.
(노광 공정)
다음으로, 도 12C에 도시한 바와 같이, 상술한 롤 원반 노광 장치를 사용하여, 원반(12)을 회전시킴과 함께, 레이저광(노광 빔)(15)을 레지스트층(14)에 조사한다. 이때, 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향(원기둥 형상 또는 원통 형상의 원반(12)의 중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(15)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(14)을 전체면에 걸쳐서 노광한다. 이에 의해, 레이저광(15)의 궤적에 따른 잠상(16)이, 가시광 파장과 동일한 정도의 피치로 레지스트층(14)의 전체면에 걸쳐서 형성된다.
잠상(16)은, 예를 들어, 원반 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치됨과 함께, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(16)은, 예를 들어, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원 형상이다.
(현상 공정)
다음으로, 원반(12)을 회전시키면서, 레지스트층(14) 상에 현상액을 적하하여, 도 13A에 도시한 바와 같이, 레지스트층(14)을 현상 처리한다. 도시한 바와 같이, 레지스트층(14)을 포지티브형의 레지스트에 의해 형성한 경우에는, 레이저광(15)으로 노광한 노광부는, 비노광부와 비교하여 현상액에 대한 용해 속도가 증가되므로, 잠상(노광부)(16)에 따른 패턴이 레지스트층(14)에 형성된다.
(에칭 공정)
다음으로, 원반(12)의 상에 형성된 레지스트층(14)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 하여, 원반(12)의 표면을 롤 에칭 처리한다. 이에 의해, 도 13B에 도시한 바와 같이, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상의 오목부, 즉 구조체(13)를 얻을 수 있다. 에칭 방법은, 예를 들어 드라이 에칭에 의해서 행해진다. 이때, 에칭 처리와 애싱 처리를 교대로 행함으로써, 예를 들어, 뿔꼴 형상의 구조체(13)의 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 레지스트층(14)의 3배 이상의 깊이(선택비 3 이상)의 유리 마스터를 제작할 수 있다. 드라이 에칭으로서는, 에칭 장치를 사용한 플라즈마 에칭이 바람직하다.
이상에 의해, 예를 들어, 깊이 30㎚ 정도 내지 320㎚ 정도의 오목 형상의 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 갖는 롤 마스터(11)가 얻어진다.
(복제 공정)
다음으로, 예를 들어, 롤 마스터(11)와 전사 재료를 도포한 시트 등의 기체(2)를 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키면서 박리한다. 이에 의해, 도 13C에 도시한 바와 같이, 볼록부인 복수의 구조체가 기체(2)의 일주면에 형성되고, 모스아이 자외선 경화 복제 시트 등의 도전성 광학 소자(1)가 제작된다.
전사 재료는, 예를 들어, 자외선 경화 재료와, 개시제로 이루어지고, 필요에 따라서 필러나 기능성 첨가제 등을 포함하고 있다.
자외선 경화 재료는, 예를 들어, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 다관능 단량체 등으로 이루어지고, 구체적으로는, 이하로 나타내는 재료를 단독 또는, 복수 혼합한 것이다.
단관능 단량체로서는, 예를 들어, 카르본산류(아크릴산), 히드록시류(2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트), 알킬, 지환류(이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트), 그 밖에 기능성 단량체(2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에틸칼비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, N, N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N, N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N, N-디메틸아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필아크릴아미드, N, N-디에틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-히드록시프로필아크릴레이트, 3-퍼풀오로옥틸2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸아크릴레이트), 2, 4, 6-트리브로모페놀아크릴레이트, 2, 4, 6-트리브로모페놀메타크릴레이트, 2-(2, 4, 6-트리브로모페녹시)에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능 단량체로서는, 예를 들어, 트리(프로필렌글리콜)디아크릴레이트, 트리메티롤프로판디아릴에테르, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다.
다관능 단량체로서는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타 및 헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
개시제로서는, 예를 들어, 2, 2-디메톡시-1, 2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시-시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
필러로서는, 예를 들어, 무기 미립자 및 유기 미립자 모두 사용할 수 있다. 무기 미립자로서는, 예를 들어, SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3 등의 금속 산화물 미립자를 들 수 있다.
기능성 첨가제로서는, 예를 들어, 레벨링제, 표면 조정제, 소포제 등을 들 수 있다. 기체(2)의 재료로서는, 예를 들어, 메틸메타크릴레이트 (공)중첩체, 폴리카보네이트, 스티렌 (공)중첩체, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중첩체, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리우레탄, 유리 등을 들 수 있다.
기체(2)의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출 성형체라도 압출 성형체라도, 캐스트 성형체라도 된다. 필요에 따라서, 코로나 처리 등의 표면 처리를 기체 표면에 실시하도록 하여도 된다.
(금속막 성막 공정)
다음으로, 도 14A에 도시한 바와 같이, 필요에 따라서, 구조체(3)가 형성된 기체(2)의 요철면 상에, 금속막을 성막한다. 금속막의 성막 방법으로서는, 예를 들어, 열 CVD, 플라즈마 CVD, 광 CVD 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition(화학 증착법):화학 반응을 이용하여 기상으로부터 박막을 석출시키는 기술) 외에, 진공 증착, 플라즈마 원용 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 PVD법(Physical Vapor Deposition(물리 증착법):진공 중에서 물리적으로 기화시킨 재료를 기판 상에 응집시켜, 박막을 형성하는 기술)을 사용할 수 있다.
(도전막의 성막 공정)
다음으로, 도 14B에 도시한 바와 같이, 구조체(3)가 형성된 기체(2)의 요철면 상에, 투명 도전막을 성막한다. 투명 도전막의 성막 방법으로서는, 예를 들어, 열 CVD, 플라즈마 CVD, 광 CVD 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition(화학 증착법):화학 반응을 이용하여 기상으로부터 박막을 석출시키는 기술) 외에, 진공 증착, 플라즈마 원용 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 PVD법(Physical Vapor Deposition(물리 증착법):진공 중에서 물리적으로 기화시킨 재료를 기판 상에 응집시켜, 박막을 형성하는 기술)을 사용할 수 있다.
제1 실시 형태에 따르면, 매우 고투과율로 반사광이 낮아 찍어넣기가 적은 도전성 광학 소자(1)를 제공할 수 있다. 복수의 구조체(3)를 표면에 형성함으로써 반사 방지 기능을 실현하고 있기 때문에, 파장 의존성이 적다. 각도 의존성이 광학막 타입의 투명 도전막보다 적다. 다층의 광학막을 사용하지 않고, 나노 임프린트 기술의 이용과 고처리량의 막 구성의 채용에 의해서, 우수한 양산성 및 저비용을 실현할 수 있다.
<2. 제2 실시 형태>
[도전성 광학 소자의 구성]
도 15A는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 15B는, 도 15A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 15C는, 도 15B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 15D는, 도 15B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 15E는, 도 15B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 15F는, 도 15B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다.
제2 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)는, 각 구조체(3)가, 인접하는 3열의 트랙간에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 본 발명에 있어서, 준사방 격자 패턴이란, 정사방 격자 패턴과 달리, 트랙의 연장 방향(X 방향)으로 확대하여 왜곡된 사방 격자 패턴을 의미한다.
구조체(3)의 높이(깊이) H는, 바람직하게는 30㎚ 이상 320㎚ 이하, 보다 바람직하게는 70㎚ 이상 320㎚ 이하, 구조체(3)의 높이 H가 30㎚ 미만이면, 반사율이 증가되는 경향이 있다. 구조체(3)의 높이 H가 320㎚를 초과하면, 소정의 저항을 실현하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 구조체(3)의 어스펙트비가, 바람직하게는 0.2 이상 1.3 이하, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면, 반사 방지 특성이 열화되는 경향이 있고, 1.3을 초과하면, 경사면부 경사가 급준하게 되어 막 두께가 얇아지므로 환경 내구성 등에 의해 도전성이 열화되는 경향이 있고, 또한 레플리카 복제 시에 박리 특성이 악화된다. 또한, 각 구조체(3)의 어스펙트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 각 구조체(3)가 일정한 높이 분포를 갖도록 구성되어 있어도 된다.
동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 또한, 동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 하였을 때, P1/P2가 1.0<P1/P2≤1.5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다.
트랙의 연장 방향에 대하여 경사로 되는 구조체(3)의 배열 방향(θ 방향)의 높이 H2는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 높이 H1보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 구조체(3)의 높이 H1, H2가 H1>H2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
도 16은, 구조체(3)의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 타원 31, 32, 33의 타원율은 각각, 100％, 163.3％, 141％이다. 이와 같이 타원율을 변화시킴으로써, 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 사방 격자 또는 준사방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 저면의 타원율 e는, 150％≤e≤180％인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.
기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여, 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상의 범위 내이다. 충전율을 이와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 하여 구한 값이다.
우선, 도전성 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM:Scanning Electron Microscope)을 사용하여 Top View에서 촬영한다. 다음으로, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자 Uc를 선출하고, 그 단위 격자 Uc의 배치 피치 P1 및 트랙 피치 Tp를 측정한다(도 15B 참조). 또한, 그 단위 격자 Uc에 포함되는 4개의 구조체(3) 중 어느 하나의 저면의 면적 S를 화상 처리에 의해 측정한다. 다음으로, 측정한 배치 피치 P1, 트랙 피치 Tp 및 저면의 면적 S를 사용하여, 이하의 수학식 4로부터 충전율을 구한다.
[수학식 4]
충전율=(S(tetra)/S(unit))×100
단위 격자 면적:S(unit)=2×((P1×Tp)×(1/2))=P1×Tp
단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적:S(tetra)=S
상술한 충전율 산출의 처리를, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 선출된 10군데의 단위 격자에 대해서 행한다. 그리고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 충전율의 평균율을 구하고, 이것을 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율로 한다.
배치 피치 P1에 대한 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 64％ 이상, 바람직하게는 69％ 이상, 보다 바람직하게는 73％ 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 여기서, 배치 피치 P1은, 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경 2r은, 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형인 경우, 직경 2r은 직경으로 되고, 구조체 저면이 타원형인 경우, 직경 2r은 긴 직경으로 된다.
[롤 마스터의 구성]
도 17은, 상술한 구성을 갖는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 도시한다. 이 롤 마스터는, 그 표면에 있어서 오목 형상의 구조체(13)가 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다.
롤 원반 노광 장치를 사용하여, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하고, 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, CAV에 의해 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이에 의해, 사방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포매터 신호의 주파수와 롤의 회전수를 적절하게 설정함으로써, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 레이저광의 조사에 의해 원반(12) 상의 레지스트에 형성하는 것이 바람직하다.
<3. 제3 실시 형태>
[도전성 광학 소자의 구성]
도 18A는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 18B는, 도 18A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 18C는, 도 18B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 18D는, 도 18B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다.
제3 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)는, 트랙 T가 원호 형상의 형상을 갖고, 구조체(3)가 원호 형상으로 배치되어 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 도 18B에 도시한 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에 있어서 a1 내지 a7의 각 점에 구조체(3)의 중심이 위치하는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 구조체(3)가 배치되어 있다. 여기서, 준육방 격자 패턴이란, 정육방 격자 패턴과는 달리, 트랙 T의 원호 형상을 따라서 왜곡된 육방 격자 패턴을 의미한다. 혹은, 정육방 격자 패턴과는 달리, 트랙 T의 원호 형상을 따라서 왜곡하고, 또한, 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 확대하여 왜곡된 육방 격자 패턴을 의미한다.
상술한 것 이외의 도전성 광학 소자(1)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
[디스크 마스터의 구성]
도 19A, 도 19B는, 상술한 구성을 갖는 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 디스크 마스터의 구성의 일례를 도시한다. 도 19A, 도 19B에 도시한 바와 같이, 디스크 마스터(41)는, 원반 형상의 원반(42)의 표면에 오목부인 구조체(43)가 다수 배열된 구성을 갖고 있다. 이 구조체(13)는, 도전성 광학 소자(1)의 사용 환경 하의 광의 파장 대역 이하, 예를 들어 가시광의 파장과 동일한 정도의 피치로 주기적으로 2차원 배열되어 있다. 구조체(43)는, 예를 들어, 동심원 형상 또는 나선 형상의 트랙 상에 배치되어 있다.
상술한 것 이외의 디스크 마스터(41)의 구성은, 제1 실시 형태의 롤 마스터(11)와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
[도전성 광학 소자의 제조 방법]
우선, 도 20을 참조하여, 상술한 구성을 갖는 디스크 마스터(41)를 제작하기 위한 노광 장치에 대해서 설명한다.
이동 광학 테이블(32)은, 빔 익스팬더(33), 미러(38) 및 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(15)은, 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 미러(38) 및 대물 렌즈(34)를 통하여, 원반 형상의 원반(42) 상의 레지스트층에 조사된다. 원반(42)은, 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(도시 생략) 상에 적재되어 있다. 그리고, 원반(42)을 회전시킴과 함께, 레이저광(15)을 원반(42)의 회전 반경 방향으로 이동시키면서, 원반(42) 상의 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은, 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형으로 된다. 레이저광(15)의 이동은, 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해서 행해진다.
도 20에 도시한 노광 장치에 있어서는, 레지스트층에 대하여 도 18B에 도시한 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴으로 이루어지는 잠상을 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는, 포매터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포매터(29)는, 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가, 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는, 극성 반전부의 출력을 받아, 음향 광학 소자(27)를 제어한다.
제어 기구(37)는, 잠상의 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록, 1트랙마다, AOM(27)에 의한 레이저광(15)의 강도 변조와, 스핀들 모터(35)의 구동 회전 속도와, 이동 광학 테이블(32)의 이동 속도를 각각 동기시킨다. 원반(42)은, 각속도 일정(CAV)하게 회전 제어된다. 그리고, 스핀들 모터(35)에 의한 원반(42)이 적절한 회전수와, AOM(27)에 의한 레이저 강도가 적절한 주파수 변조와, 이동 광학 테이블(32)에 의한 레이저광(15)이 적절한 이송 피치로 패터닝을 행한다. 이에 의해, 레지스트층에 대하여 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴의 잠상이 형성된다.
또한, 극성 반전부의 제어 신호를, 공간 주파수(잠상의 패턴 밀도이며, P1:330, P2:300㎚ 또는, P1:315㎚, P2:275㎚ 또는, P1:300㎚, P2:265㎚)가 균일해지도록 서서히 변화시킨다. 보다 구체적으로는, 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 주기를 1트랙마다 변화시키면서 노광을 행하고, 각 트랙 T에 있어서 P1이 거의 330㎚(혹은 315㎚, 300㎚)로 되도록 제어 기구(37)에 있어서 레이저광(15)의 주파수 변조를 행한다. 즉, 트랙 위치가 원반 형상의 원반(42)의 중심으로부터 멀어짐에 따라, 레이저광의 조사 주기가 짧아지도록 변조 제어한다. 이에 의해, 기판 전체면에 있어서 공간 주파수가 균일한 나노 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.
이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
우선, 상술한 구성을 갖는 노광 장치를 사용하여, 원반 형상의 원반 상에 형성된 레지스트층을 노광하는 것 이외에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 디스크 마스터(41)를 제작한다. 다음으로, 이 디스크 마스터(41)와, 자외선 경화 수지를 도포한 아크릴 시트 등의 기체(2)를 밀착시키고, 자외선을 조사하여 자외선 경화 수지를 경화시킨 후, 디스크 마스터(41)로부터 기체(2)를 박리한다. 이에 의해, 복수의 구조체(3)가 표면에 배열된 원반 형상의 광학 소자가 얻어진다. 다음으로, 복수의 구조체(3)가 형성된 광학 소자의 요철면 상에 투명 도전막(4)을 성막한다. 이에 의해, 원반 형상의 도전성 광학 소자(1)가 얻어진다. 다음으로, 이 원반 형상의 도전성 광학 소자(1)로부터, 직사각 형상 등의 소정 형상의 도전성 광학 소자(1)를 잘라낸다. 이에 의해, 목적으로 하는 도전성 광학 소자(1)가 제작된다.
이 제3 실시 형태에 따르면, 직선 형상으로 구조체(3)를 배열한 경우와 마찬가지로, 생산성이 높고, 우수한 반사 방지 특성을 갖는 도전성 광학 소자(1)를 얻을 수 있다.
<4. 제4 실시 형태>
도 21A는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 21B는, 도 21A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다.
제4 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)는, 구조체(3)를 사행하는 트랙(이하 워블 트랙이라고 칭함) 상에 배열하고 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태와는 다르다. 기체(2) 상에서의 각 트랙의 워블은, 동기하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 워블은, 싱크로나이즈드 워블인 것이 바람직하다. 이와 같이 워블을 동기시킴으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자의 단위 격자 형상을 유지하고, 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙의 파형으로서는, 예를 들어, 사인파, 삼각파 등을 들 수 있다. 워블 트랙의 파형은, 주기적인 파형에 한정되는 것이 아니라, 비주기적인 파형으로 하여도 된다. 워블 트랙의 워블 진폭은, 예를 들어 ±10㎛ 정도로 선택된다.
이 제4 실시 형태에 있어서, 상기 이외의 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
제4 실시 형태에 따르면, 구조체(3)를 워블 트랙 상에 배열하고 있으므로, 외관상의 불균일의 발생을 억제할 수 있다.
<5. 제5 실시 형태>
도 22A는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 22B는, 도 22A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 22C는, 도 22B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 22D는, 도 22B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 23은, 도 22A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
제5 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)는, 오목부인 구조체(3)가 기체 표면에 다수 배열되어 있는 점에 있어서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 이 구조체(3)의 형상은, 제1 실시 형태에서의 구조체(3)의 볼록 형상을 반전하여 오목 형상으로 한 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 구조체(3)를 오목부로 한 경우, 오목부인 구조체(3)의 개구부(오목부의 입구 부분)를 하부, 기체(2)의 깊이 방향의 최하부(오목부의 가장 깊은 부분)를 정상부라고 정의한다. 즉, 비실체적인 공간인 구조체(3)에 의해 정상부 및 하부를 정의한다. 또한, 제5 실시 형태에서는, 구조체(3)가 오목부이므로, 수학식 1 등에서의 구조체(3)의 높이 H는, 구조체(3)의 깊이 H로 된다.
이 제5 실시 형태에 있어서, 상기 이외의 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이 제5 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서의 볼록 형상의 구조체(3)의 형상을 반전하여 오목 형상으로 하고 있으므로, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
<6. 제6 실시 형태>
도 24A는, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 24B는, 도 24A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 24C는, 도 24B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 24D는, 도 24B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 25는, 도 24A에 도시한 도전성 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도전성 광학 소자(1)는, 기체(2)와, 이 기체(2)의 표면에 형성된 복수의 구조체(3)와, 이들의 구조체(3) 상에 형성된 투명 도전막(4)을 구비한다. 이 구조체(3)는, 뿔꼴 형상의 볼록부이다. 인접하는 구조체(3)의 하부끼리가, 그 하부끼리를 중첩하도록 하여 접합되어 있다. 인접하는 구조체(3) 중, 가장 인접하는 구조체(3)가, 트랙 방향으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 위치에 가장 인접하는 구조체(3)를 배치하는 것이, 후술하는 제조 방법에서는 용이하기 때문이다. 이 도전성 광학 소자(1)는, 구조체(3)가 설치된 기체 표면에 대하여 입사하는 광의 반사를 방지하는 기능을 갖고 있다. 이하에서는, 도 24A에 도시한 바와 같이, 기체(2)의 일주면 내에 있어서 직교하는 2개의 축을 X축, Y축이라고 칭하고, 기체(2)의 일주면에 수직인 축을 Z축이라고 칭한다. 또한, 구조체(3) 사이에 공극부(2a)가 있는 경우에는, 이 공극부(2a)에 미세 요철 형상을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 미세 요철 형상을 형성함으로써, 도전성 광학 소자(1)의 반사율을 더 저감할 수 있기 때문이다.
도 26은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 굴절률 프로파일의 일례를 도시한다. 도 26에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 깊이 방향(도 24A 중, Z축 방향)에 대한 실효 굴절률이, 기체(2)를 향하여 서서히 증가됨과 함께, S자 형상의 곡선을 그리도록 변화하고 있다. 즉, 굴절률 프로파일이, 1개의 변곡점 N을 갖고 있다. 이 변곡점은, 구조체(3)의 측면의 형상에 대응하는 것이다. 이와 같이 실효 굴절률을 변화시킴으로써, 광에 있어서 경계가 명확하지 않기 때문에 반사광을 저감하고, 도전성 광학 소자(1)의 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 깊이 방향에 대한 실효 굴절률의 변화는, 단조 증가인 것이 바람직하다. 여기서, S자 형상에는, 반전 S자 형상, 즉 Z자 형상도 포함된다.
또한, 깊이 방향에 대한 실효 굴절률의 변화가, 구조체(3)의 정상부측 및 기체측 중 적어도 한쪽에 있어서 실효 굴절률의 기울기의 평균값보다도 급준한 것이 바람직하고, 구조체(3)의 정상부측 및 기체측의 양쪽에 있어서 상기 평균값보다도 급준한 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.
구조체(3)의 하부는, 예를 들어, 인접 관계에 있는 구조체(3)의 일부 또는 전부의 하부와 접합되어 있다. 이와 같이 구조체끼리의 하부를 접합함으로써, 구조체(3)의 깊이 방향에 대한 실효 굴절률의 변화를 원활하게 할 수 있다. 그 결과, S자 형상의 굴절률 프로파일이 가능하게 된다. 또한, 구조체끼리의 하부를 접합함으로써, 구조체의 충전율을 높일 수 있다. 또한, 도 24B에서는, 인접하는 모든 구조체(3)를 접합하였을 때의 접합부의 위치가, 흑색 동그라미 표시 「●」로 나타내어져 있다. 구체적으로는, 접합부는, 인접하는 모든 구조체(3)의 사이, 동일 트랙 내에서 인접하는 구조체(3)의 사이(예를 들어 a1 내지 a2 사이) 또는, 인접하는 트랙간의 구조체(3)의 사이(예를 들어 a1 내지 a7 사이, a2 내지 a7 사이)에 형성된다. 매끄러운 굴절률 프로파일을 실현하고, 우수한 반사 방지 특성을 얻기 위해서는, 인접하는 모든 구조체(3)의 사이에 접합부를 형성하는 것이 바람직하다. 후술하는 제조 방법에 의해 접합부를 용이하게 형성하기 위해서는, 동일 트랙 내에서 인접하는 구조체(3)의 사이에 접합부를 형성하는 것이 바람직하다. 구조체(3)가 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴에 주기적으로 배치되어 있는 경우에는, 예를 들어, 구조체(3)가 6회 대칭으로 되는 방위로 접합한다.
구조체(3)가, 그 하부끼리를 중첩하도록 하여 접합되어 있어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구조체(3)를 접합함으로써, S자 형상의 굴절률 프로파일을 얻을 수 있음과 함께, 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 구조체끼리는, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.
구조체(3)의 재료로서는, 예를 들어, 자외선, 혹은 전자선에 의해 경화하는 전리(電離) 방사선 경화형 수지 또는 열에 의해 경화하는 열 경화형 수지를 주성분으로 하는 것이 바람직하고, 자외선으로 경화할 수 있는 자외선 경화 수지를 주성분으로 하는 것이 가장 바람직하다.
도 27은, 구조체의 형상의 일례를 도시하는 확대 단면도이다. 구조체(3)의 측면이, 기체(2)를 향하여 서서히 확대됨과 함께, 도 26에 도시한 S자 형상 곡선의 평방근의 형상을 그리도록 변화하는 것이 바람직하다. 이와 같은 측면 형상으로 함으로써, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있고, 또한, 구조체(3)의 전사성을 향상시킬 수 있다.
구조체(3)의 정상부(3t)는, 예를 들어, 평면 형상 또는, 선단에 감에 따라 가늘어지는 볼록 형상이다. 구조체(3)의 정상부(3t)를 평면 형상으로 하는 경우, 단위 격자의 면적 S에 대한, 구조체 정상부의 평면의 면적 St의 면적 비율(St/S)은, 구조체(3)의 높이가 높아짐에 따라서 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 도전성 광학 소자(1)의 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 단위 격자는, 예를 들어, 육방 격자 또는 준육방 격자 등이다. 구조체 저면의 면적 비율(단위 격자의 면적 S에 대한, 구조체 저면의 면적 Sb의 면적 비율(Sb/S)은, 정상부(3t)의 면적 비율에 가까운 것이 바람직하다.
정상부(3t) 및 하부(3b)를 제외하는 구조체(3)의 측면은, 그 정상부(3t)로부터 하부(3b)의 방향을 향하여, 제1 변화점 Pa 및 제2 변화점 Pb의 조(組)를 이 순서로 1개 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 구조체(3)의 깊이 방향(도 24A 중, -Z축 방향)에 대한 실효 굴절률이, 1개의 변곡점을 가질 수 있다.
여기서, 제1 변화점 및 제2 변화점은 이하와 같이 정의된다.
도 28A, 도 28B에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 정상부(3t)로부터 하부(3b)의 사이의 측면이, 구조체(3)의 정상부(3t)로부터 하부(3b)를 향하여, 매끄러운 복수의 곡면을 불연속적으로 접합하여 형성되어 있는 경우에는, 접합점이 변화점으로 된다. 이 변화점과 변곡점은 일치하게 된다. 접합점에서는 정확하게는 미분 불가능하지만, 여기서는, 이와 같은 극한으로서의 변곡점도 변곡점이라고 칭한다. 구조체(3)가 상술한 바와 같은 곡면을 갖는 경우, 구조체(3)의 정상부(3t)로부터 하부(3b)를 향하는 기울기가, 제1 변화점 Pa를 경계로 하여 보다 완만해진 후, 제2 변화점 Pb를 경계로 하여 보다 급해지는 것이 바람직하다.
도 28C에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 정상부(3t)로부터 하부(3b)의 사이의 측면이, 구조체(3)의 정상부(3t)로부터 하부(3b)를 향하여, 매끄러운 복수의 곡면을 연속적으로 원활하게 접합하여 형성되어 있는 경우에는, 변화점은 이하와 같이 정의된다. 도 28C에 도시한 바와 같이, 구조체의 측면에 존재하는 2개의 변곡점에서의 각각의 접선이 서로 교차하는 교점에 대하여, 곡선 상에서 가장 가까운 점을 변화점이라고 칭한다.
구조체(3)는, 그 정상부(3t)로부터 하부(3b)의 사이의 측면에, 1개의 스텝 St를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 1개의 스텝 St를 가짐으로써, 상술한 굴절률 프로파일을 실현할 수 있다. 즉, 구조체(3)의 깊이 방향에 대한 실효 굴절률을, 기체(2)를 향하여 서서히 증가시킴과 함께, S자 형상의 곡선을 그리도록 변화시킬 수 있다. 스텝으로서는, 예를 들어 경사 스텝 또는 평행 스텝을 들 수 있어, 경사 스텝이 바람직하다. 스텝 St를 경사 스텝으로 하면, 스텝 St를 평행 스텝으로 하는 것보다도, 전사성을 양호하게 할 수 있기 때문이다.
경사 스텝이란, 기체 표면에 대하여 평행이 아니라, 구조체(3)의 정상부로부터 하부의 방향을 향함에 따라서 측면이 펼쳐지도록 경사져 있는 스텝을 말한다. 평행 스텝이란, 기체 표면에 대하여 평행한 스텝을 말한다. 여기서, 스텝 St는, 상술한 제1 변화점 Pa 및 제2 변화점 Pb로 설정되는 구획이다. 또한, 스텝 St에는, 정상부(3t)의 평면 및 구조체간의 곡면 또는 평면을 포함하지 않는 것으로 한다.
구조체(3)가, 성형의 용이함의 관점에서, 인접하는 구조체(3)에 접합되어 있는 하부를 제외하고 축 대칭인 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 뿔꼴 형상으로서는, 예를 들어, 원뿔 형상, 원뿔 사다리꼴 형상, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상 등을 들 수 있다. 여기서, 뿔꼴 형상이란, 상술한 바와 같이, 원뿔 형상 및 원뿔 사다리꼴 형상 이외에도, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상을 포함하는 개념이다. 또한, 원뿔 사다리꼴 형상이란, 원뿔 형상의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상을 말하고, 타원뿔 사다리꼴 형상이란, 타원뿔의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상을 말한다. 또한, 구조체(3)의 전체 형상은, 이들의 형상에 한정되는 것이 아니라, 구조체(3)의 깊이 방향에 대한 실효 굴절률이, 기체(2)를 향하여 서서히 증가됨과 함께, S자 형상으로 변화하는 형상이면 된다. 또한, 뿔꼴 형상으로는, 완전한 뿔꼴 형상뿐만 아니라, 상술한 바와 같이, 측면에 스텝 St를 갖는 뿔꼴 형상도 포함된다.
타원뿔 형상을 갖는 구조체(3)는, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 선단에 감에 따라 좁아지고 가늘어지는 볼록 형상을 갖는 구조체이다. 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 구조체(3)는, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 평면인 구조체이다. 구조체(3)를 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상으로 하는 경우, 구조체(3)의 저면의 장축 방향이 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 되도록, 구조체(3)를 기체 표면에 형성하는 것이 바람직하다.
구조체(3)의 단면적은, 상술한 굴절률 프로파일에 대응하도록, 구조체(3)의 깊이 방향에 대하여 변화한다. 구조체(3)의 단면적은, 구조체(3)의 깊이 방향을 향함에 따라서 단조롭게 증가하는 것이 바람직하다. 여기서, 구조체 3단면적이란, 구조체(3)가 배열된 기체 표면에 대하여, 평행한 절단면의 면적을 의미한다. 깊이의 다른 위치에서의 구조체(3)의 단면적 비율이, 그 위치에 대응한 상기 실효 굴절률 프로파일에 상당하도록, 깊이 방향으로 구조체의 단면적을 변화시키는 것이 바람직하다.
상술한 스텝을 갖는 구조체(3)는, 예를 들어, 이하와 같이 하여 제작된 원반을 사용하여, 형상 전사를 함으로써 얻어진다. 즉, 원반 제작의 에칭 공정에 있어서, 에칭 처리 및 애싱 처리의 처리 시간을 적절히 조정함으로써, 구조체(오목부)의 측면에 스텝이 형성된 원반을 제작한다.
이 제6 실시 형태에 따르면, 구조체(3)가 뿔꼴 형상을 갖고, 이 구조체(3)의 깊이 방향에 대한 실효 굴절률이, 기체(2)를 향하여 서서히 증가됨과 함께, S자 형상의 곡선을 그리도록 변화한다. 이에 의해, 구조체(3)의 형상 효과에 의해, 광에 있어서 경계가 명확하지 않기 때문에, 반사광을 저감할 수 있다. 따라서, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다. 특히, 구조체(3)의 높이가 큰 경우에, 우수한 반사 방지 특성이 얻어진다. 또한, 인접하는 구조체(3)의 하부끼리를, 그 하부끼리가 중첩하도록 하여 접합하고 있으므로, 구조체(3)의 충전율을 올릴 수 있음과 함께, 구조체(3)의 성형이 용이하게 된다.
구조체(3)의 깊이 방향에 대한 실효 굴절률 프로파일을 S자 형상으로 변화 시킴과 함께, (준)육방 격자 또는, (준)사방 격자의 배열로 구조체를 배치시키는 것이 바람직하다. 또한, 각 구조체(3)는 축 대칭의 구조 또는, 축 대칭의 구조를 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한, 인접하는 구조체(3)를 기체 부근에 있어서 접합시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 보다 제조하기 쉬워, 고성능 반사 방지 구조체를 제작할 수 있다.
광 디스크의 원반 제작 프로세스와 에칭 프로세스를 융합한 방법을 사용하여, 도전성 광학 소자(1)를 제작하는 경우에는, 전자선 노광을 사용하여 도전성 광학 소자(1)를 제작한 경우에 비하여, 원반 제작 프로세스에 필요로 하는 시간(노광 시간)을 대폭 단축할 수 있다. 따라서, 도전성 광학 소자(1)의 생산성을 대폭 향상시킬 수 있다.
구조체(3)의 정상부의 형상을 첨예하지 않고 평면 형상으로 한 경우에는, 도전성 광학 소자(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 롤 마스터(11)에 대한 구조체(3)의 박리성을 향상시킬 수도 있다. 구조체(3)의 스텝을 경사 스텝으로 한 경우에는, 평행 스텝으로 한 경우에 비하여 전사성을 향상시킬 수 있다.
<7. 제7 실시 형태>
도 29는, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 제7 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 구조체(3)가 형성된 일주면(제1 주면)과는 반대측으로 되는 타주면(제2 주면)에, 구조체(3)를 더 구비하는 점에 있어서, 제1 실시 형태와는 다르다.
도전성 광학 소자(1)의 양쪽 주면에서의 구조체(3)의 배치 패턴 및 어스펙트비 등은, 동일할 필요는 없으며, 원하는 것으로 하는 특성에 따라서, 다른 배치 패턴 및 어스펙트비를 선택하도록 하여도 된다. 예를 들어, 일주면의 배치 패턴을 준육방 격자 패턴으로 하고, 타주면의 배치 패턴을 준사방 격자 패턴으로 하도록 하여도 된다.
제7 실시 형태에서는, 기체(2)의 양쪽 주면에 복수의 구조체(3)를 형성하고 있으므로, 도전성 광학 소자(1)의 광 입사면 및 광 출사면의 양쪽에 대하여, 광의 반사 방지 기능을 부여할 수 있다. 이에 의해, 광의 투과 특성의 한층 더한 향상을 도모하는 것이 가능하게 된다.
<8. 제8 실시 형태>
제8 실시 형태는, 열 전사에 의해 기체 표면에 복수의 구조체를 형성하는 이외의 것은 제1 실시 형태와는 다르다. 또한, 제8 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
도 30은, 열 전사 성형 장치의 일 구성예를 도시하는 모식도이다. 도 30에 도시한 바와 같이, 이 라미네이트 전사 성형 장치(740)는, 가열 롤(741)과 냉각 롤(742)에 의해서 회전하는 엠보싱 벨트(743)와, 가열 롤(741) 및 냉각 롤(742)에 대향하여 배치된 2개의 가압 롤(744)에 의해서 회전하는 평탄 벨트(745)를 구비하고 있다. 그리고, 표면에 복수의 오목부(743A) 갖는 엠보싱 벨트(743)와, 입체 형상이 없는 평탄 벨트(745)와의 간극에, 형상 부여 전의 기체(2)를 삽입 가능하도록 되어 있다.
다음으로, 상술한 구성을 갖는 열 전사 성형 장치의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 엠보싱 벨트(743) 및 평탄 벨트(745)를 회전시켜, 가열 롤(741)의 측으로부터 양자의 간극에 형상 부여 전의 기체(2)를 삽입한다. 이에 의해, 가열 롤(741)의 열에 의해 기체(2)의 일주면이 일순간만 용융하고, 기체(2)의 일주면에 오목부(743A)가 형상 전사된다. 그 후, 냉각 롤(42)에 의해서, 오목부(743A)가 형상 전사된 기체(2)의 표면이 냉각되어, 표면 형상이 고정된다. 즉, 기체(2)의 일주면에 복수의 구조체(12)가 형성된다.
이상에 의해, 복수의 구조체(3)가 기체 표면에 형성된 기체(2)를 얻을 수 있다.
<9. 제9 실시 형태>
도 31A는, 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 이 터치 패널은, 소위 저항막 방식 터치 패널이다. 저항막 방식 터치 패널로서는, 아날로그 저항막 방식 터치 패널 및 디지털 저항막 방식 터치 패널 중 어느 것이어도 된다. 도 31A에 도시한 바와 같이, 정보 입력 장치인 터치 패널(50)은, 정보를 입력하는 터치면(입력면)을 갖는 제1 도전성 기재(51)와, 이 도전성 기재(51)와 대향하는 제2 도전성 기재(52)를 구비한다. 터치 패널(50)은, 제1 도전성 기재(51)의 터치측으로 되는 면에, 하드 코트층 또는 방오(防汚)성 하드 코트층을 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 필요에 따라서, 터치 패널(50) 상에 프론트 패널을 더 구비하도록 하여도 된다. 이 터치 패널(50)은, 예를 들어 표시 장치(54)에 대하여 접착층(53)을 개재하여 접합된다.
표시 장치로서는, 예를 들어, 액정 디스플레이, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel:PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence:EL) 디스플레이, 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED) 등의 각종 표시 장치를 사용할 수 있다.
제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(51) 중 적어도 한쪽으로서, 제1 내지 제6 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1) 중 어느 하나가 사용된다. 제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(51)의 양쪽으로서, 제1 내지 제6 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1) 중 어느 하나를 사용하는 경우, 양쪽 도전성 기재로서 서로 동일 또는 다른 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)를 사용할 수 있다.
제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(51)의 서로 대향하는 2개의 면 중 적어도 한쪽에 구조체(3)가 형성되고, 반사 방지 특성 및 투과 특성의 관점에서 보면, 양쪽에 구조체(3)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제1 도전성 기재(51)의 터치측으로 되는 면에, 단층 또는 다층의 반사 방지층을 형성하는 것이 바람직하다. 반사율을 저감하고, 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
(변형예)
도 31B는, 본 발명의 제9 실시 형태에 따른 터치 패널의 변형예를 도시하는 단면도이다. 도 31B에 도시한 바와 같이, 제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(52) 중 적어도 한쪽으로서, 제7 실시 형태에 따른 도전성 광학 소자(1)가 사용된다.
제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(51)의 서로 대향하는 2개의 면 중 적어도 한쪽에 복수의 구조체(3)가 형성된다. 또한, 제1 도전성 기재(51)의 터치측으로 되는 면 및 제2 도전성 기재(52)의 표시 장치(54)의 측으로 되는 면 중 적어도 한쪽에 복수의 구조체(3)가 형성된다. 반사 방지 특성 및 투과 특성의 관점에서 보면, 양쪽의 면에 구조체(3)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
제9 실시 형태에서는, 제1 도전성 기재(51) 및 제2 도전성 기재(51) 중 적어도 한쪽으로서, 도전성 광학 소자(1)를 사용하고 있으므로, 우수한 반사 방지 특성 및 투과 특성을 갖는 터치 패널(50)을 얻을 수 있다. 따라서, 터치 패널(50)의 시인성을 향상시킬 수 있다. 특히, 옥외에서의 터치 패널(50)의 시인성을 향상시킬 수 있다.
<10. 제10 실시 형태>
도 32A는, 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 32B는, 본 발명의 제10 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 제10 실시 형태에 따른 터치 패널은, 터치면에 형성된 하드 코트층(7)을 더 구비하는 점에 있어서, 제9 실시 형태와는 다르다.
터치 패널(50)은, 정보를 입력하는 터치면(입력면)을 갖는 제1 도전성 광학 소자(51)와, 이 제1 도전성 광학 소자(51)와 대향하는 제2 도전성 광학 소자(52)를 구비한다. 제1 도전성 광학 소자(51)와, 제2 도전성 광학 소자(52)는, 그들의 주연부간에 배치된 접합층(55)을 개재하여 서로 접합되어 있다. 접합층(55)으로서는, 예를 들어, 점착 페이스트, 점착 테이프 등이 사용된다. 하드 코트층(7)의 표면에는, 방오성이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 이 터치 패널(50)은, 예를 들어 표시 장치(54)에 대하여 접합층(53)을 개재하여 접합된다. 접합층(53)의 재료로서는, 예를 들어, 아크릴계, 고무계, 실리콘계 등의 점착제를 사용할 수 있고, 투명성의 관점에서 보면, 아크릴계 점착제가 바람직하다.
제10 실시 형태에서는, 제1 도전성 광학 소자(51)의 터치측으로 되는 면에, 하드 코트층(7)을 형성하고 있으므로, 터치 패널(50)의 터치면의 내찰상성을 향상시킬 수 있다.
<11. 제11 실시 형태>
도 33은, 제11 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 33에 도시한 바와 같이, 제11 실시 형태에 따른 액정 표시 장치(70)는, 제1 및 제2 주면을 갖는 액정 패널(액정층)(71)과, 제1 주면 상에 형성된 제1 편광자(72)와, 제2 주면 상에 형성된 제2 편광자(73)와, 액정 패널(71)과 제1 편광자(72)와의 사이에 배치된 터치 패널(50)을 구비한다. 터치 패널(50)은, 액정 디스플레이 일체형 터치 패널(소위 이너 터치 패널)이다. 제1 편광자(72)의 표면에 다수의 구조체(3)를 직접 형성하도록 하여도 된다. 제1 편광자(72)가, TAC(트리아세틸셀룰로오스) 필름 등의 보호층을 표면에 구비하고 있는 경우에는, 보호층 상에 다수의 구조체(3)를 직접 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 편광자(72)에 다수의 구조체(3)를 형성함으로써, 액정 표시 장치(70)를 더 박형화할 수 있다.
(액정 패널)
액정 패널(71)로서는, 예를 들어, 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic:TN) 모드, 슈퍼 트위스티드 네마틱(Super Twisted Nematic:STN) 모드, 수직 배향(Vertically Aligned:VA) 모드, 수평 배열(In-Plane Switching:IPS) 모드, 광학 보상 벤드 배향(Optically Compensated Birefringence:OCB) 모드, 강유전성(Ferroelectric Liquid Crystal:FLC) 모드, 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal:PDLC) 모드, 상전이형 게스트ㆍ호스트(Phase Change Guest Host:PCGH) 모드 등의 표시 모드의 것을 사용할 수 있다.
(편광자)
제1 편광자(72) 및 제2 편광자(73)는, 그 투과축이 서로 직교하도록 하여 액정 패널(71)의 제1 및 제2 주면 상에 대하여, 접합층(74, 75)을 개재하여 접합된다. 제1 편광자(72) 및 제2 편광자(73)는, 입사하는 광 중 직교하는 편광 성분의 한쪽만을 통과시키고, 다른 쪽을 흡수에 의해 차폐하는 것이다. 제1 편광자(72) 및 제2 편광자(73)로서는, 예를 들어, 폴리비닐알코올(PVA)계 필름에, 요오드 착체나 2색성 염료를 1축 방향으로 배열시킨 것을 사용할 수 있다. 제1 편광자(72) 및 제2 편광자(73)의 양면에는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 등의 보호층을 형성하는 것이 바람직하다.
(터치 패널)
터치 패널(50)은, 제9 내지 제12 실시 형태 중 어느 하나의 것을 사용할 수 있다.
제11 실시 형태에서는, 편광자(72)를 액정 패널(71)과 터치 패널(50)에서 공용된 구성으로 하고 있으므로, 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
<12. 제12 실시 형태>
도 34A는, 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 34B는, 본 발명의 제12 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 이 제12 실시 형태에 따른 터치 패널(50)은, 소위 정전 용량 방식 터치 패널이며, 그 표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 다수의 구조체(3)가 형성되어 있다. 이 터치 패널(50)은, 예를 들어 표시 장치(54)에 대하여 접착층(53)을 개재하여 접합된다.
(제1 구성예)
도 34A에 도시한 바와 같이, 제1 구성예에 따른 터치 패널(50)은, 기체(2)와, 이 기체(2) 상에 형성된 투명 도전막(4)과, 보호층(9)을 구비한다. 기체(2) 및 보호층(9) 중 적어도 한쪽에는, 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 구조체(3)가 다수 배치되어 있다. 또한, 도 34A에서는, 기체(2)의 표면에 구조체(3)가 다수 배치된 예가 도시되어 있다. 정전 용량 방식 터치 패널은, 표면형 정전 용량 방식 터치 패널, 이너형 정전 용량 방식 터치 패널 및 투영형 정전 용량 방식 터치 패널 중 어느 것이어도 된다. 기체(2)의 주연부에 배선층 등의 주연 부재를 형성하는 경우에는, 상술한 제12 실시 형태와 마찬가지로, 기체(2)의 주연부에도 다수의 구조체(3)를 형성하는 것이 바람직하다. 배선층 등의 주연 부재와 기체(2)와의 밀착성을 향상시킬 수 있기 때문이다.
보호층(9)은, 예를 들어 SiO2 등의 유전체를 주성분으로 하는 유전체층이다. 투명 도전막(4)은, 터치 패널(50)의 방식에 따라 다른 구성을 갖고 있다. 예를 들어, 터치 패널(50)이 표면형 정전 용량 방식 터치 패널 또는 이너형 정전 용량 방식 터치 패널인 경우에는, 투명 도전막(4)은, 거의 균일한 막 두께를 갖는 박막이다. 터치 패널(50)이 투영형 정전 용량 방식 터치 패널인 경우에는, 투명 도전막(4)은, 소정 피치로 배치된 격자 형상 등의 투명 전극 패턴이며, 대향하여 배치된다. 투명 도전막(4)의 재료로서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 상기 이외의 것은, 제9 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
(제2 구성예)
도 34B에 도시한 바와 같이, 제2 구성예에 따른 터치 패널(50)은, 터치 패널(50)의 내부 대신에, 보호층(9)의 표면, 즉, 터치면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 구조체(3)가 다수 배치되어 있는 점에 있어서, 제1 구성예와는 다르다. 또한, 표시 장치(53)에 접합되는 측의 이면에, 다수의 구조체(3)를 더 배치하도록 하여도 된다.
제12 실시 형태에서는, 정전 용량 방식의 터치 패널(50)의 표면 및 내부 중 적어도 한쪽에 다수의 구조체(3)를 형성하고 있으므로, 제8 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
<13. 제13 실시 형태>
[터치 패널의 구성]
도 48A는, 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 48A에 도시한 바와 같이, 정보 입력 장치인 터치 패널(210)은, 표시 장치(212)의 표시면 상에 설치된다. 터치 패널(210)이 적용되는 표시 장치(212)는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예시하면, 액정 디스플레이, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel:PDP), 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence:EL) 디스플레이, 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(Surface-conduction Electron-emitter Display:SED) 등의 각종 표시 장치를 들 수 있다.
터치 패널(210)은, 소위 투영형 정전 용량 방식 터치 패널이며, 도전성 소자(11)를 구비한다. 도전성 소자(211)는, 광학층(201)과, 이 광학층 내에 소정간 격리하여 형성된 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)을 구비한다. 제1 투명 도전막(205)은, 예를 들어, 소정의 패턴을 갖는 X전극(제1 전극)이다. 제2 투명 도전막(206)은, 예를 들어, 소정의 패턴을 갖는 Y전극(제2 전극)이다. 이들의 X전극과 Y전극은, 예를 들어 서로 직교하는 관계에 있다. 광학층(201)의 굴절률 n은, 예를 들어 1.2 이상 1.7 이하의 범위 내이다.
투명 도전막(4)의 표면 저항은, 50Ω/□ 이상 4000Ω/□ 이하의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하의 범위 내이다. 이와 같은 범위의 표면 저항으로 함으로써, 정전 용량 방식의 터치 패널의 상부 전극 또는 하부 전극으로서 투명 도전성 광학 소자(1)를 사용할 수 있기 때문이다. 여기서, 투명 도전막(4)의 표면 저항은, 4단자 측정(JIS K 7194)에 의해 구한 것이다.
투명 도전막(4)의 비저항은, 1×10-3Ωㆍ㎝ 이하인 것이 바람직하다. 1×10-3Ωㆍ㎝ 이하이면, 상기 표면 저항 범위를 실현할 수 있기 때문이다.
도 48B는, 도 48A에 도시한 배선 영역 R1을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 도 48C는, 도 48A에 도시한 비배선 영역 R2를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 제1 투명 도전막(205)은, 서로 동기하는 제1 파면 S1과 제2 파면 S2를 갖는다. 제1 파면 S1 및 제2 파면 S2의 평균 파장 λ1은, 가시광의 파장 이하이다. 제1 파면 S1과 제2 파면 S2와의 진동의 평균 폭이 다른 것이 바람직하다. 제1 파면 S1의 진동의 평균 폭 A1은, 제2 파면 S2의 진동의 평균 폭 B1보다도 작은 것이 보다 바람직하다. 진동의 폭이 최대로 되는 위치를 포함하도록 하여, 제1 파면 S1 또는 제2 파면 S2를 한 방향을 향하여 절단하였을 때의 단면 형상은, 예를 들어, 삼각파 형상, 정현파 형상, 2차 곡선 혹은 2차 곡선의 일부를 반복한 파형 형상 또는 이들에 근사하는 형상 등이다. 2차 곡선으로서는, 원, 타원, 포물선 등을 들 수 있다.
배선 영역 R1에 있어서 제1 파면 S1의 평균 파장 λ1에 대한 진동의 평균 폭 A1의 비율(A1/λ1)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제2 파면 S2의 평균 파장 λ1에 대한 진동의 평균 폭 B1의 비율(B1/λ1)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께는 80㎚ 이하이다. 80㎚를 초과하면, 반사율이 증가되는 경향이 있다.
여기서, 평균 파장 λ1, 제1 파면 S1의 진동의 평균 폭 A1, 제2 파면 S2의 진동의 평균 폭 B1, 비율(A1/λ) 및 비율(B1/λ)은, 이하와 같이 하여 구한 것이다. 우선, 제1 투명 도전막(205)의 제1 파면 S1 또는 제2 파면 S2의 진동의 폭이 최대로 되는 위치 C1 및 C2를 포함하도록 하여 도전성 소자(211)를 한 방향으로 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM:Transmission Electron Microscope)에 의해 촬영한다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 제1 파면 S1 또는 제2 파면 S2의 파장 λ1, 제1 파면 S1의 진동의 폭 A1 및 제2 파면 S2의 진동의 폭 B1을 구한다. 이 측정을 도전성 소자(211)로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균 파장 λ1, 제1 파면 S1의 진동의 평균 폭 A1 및 제2 파면 S2의 진동의 평균 폭 B1을 구한다. 다음으로, 이들의 평균 파장 λ1, 진동의 평균 폭 A1 및 진동의 평균 폭 B1을 사용하여, 비율(A1/λ) 및 비율(B1/λ)을 구한다.
평균막 두께는, 최대 막 두께의 평균값을 의미하고, 구체적으로는 이하와 같이 하여 구해진다. 우선, 제1 투명 도전막(205)의 제1 파면 S1 또는 제2 파면 S2의 진동의 폭이 최대로 되는 위치 C11 및 C12를 포함하도록 하여 도전성 소자(211)를 한 방향으로 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영한다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 막 두께가 가장 두꺼워지는 위치(예를 들어 위치 C1)에서의 제1 투명 도전막(205)의 막 두께를 측정한다. 이 측정을 제1 투명 도전막(205)으로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께를 구한다.
제2 투명 도전막(206)은, 서로 동기하는 제3 파면 S3과 제4 파면 S4를 갖는다. 제3 파면 S3 및 제4 파면 S4의 평균 파장 λ2는, 가시광의 파장 이하이다. 진동의 폭이 최대로 되는 위치를 포함하도록 하여, 제3 파면 S3 또는 제4 파면 S4를 한 방향을 향하여 절단하였을 때의 단면 형상은, 예를 들어, 삼각파 형상, 정현파 형상, 2차 곡선 혹은 2차 곡선의 일부를 반복한 파형 형상 또는 이들에 근사하는 형상 등이다. 2차 곡선으로서는, 원, 타원, 포물선 등을 들 수 있다.
배선 영역 R1에 있어서 제3 파면 S3의 평균 파장 λ2에 대한 진동의 평균 폭 A2의 비율(A2/λ2)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제4 파면 S4의 평균 파장 λ2에 대한 진동의 평균 폭 B2의 비율(B2/λ2)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는 바람직하게는 80㎚ 이하이다. 80㎚를 초과하면, 투과율이 악화되는 경향이 있다.
여기서, 제3 파면 S3 및 제4 파면 S4의 평균 파장 λ2는, 상술한 제1 파면 S1 및 제2 파면 S2의 평균 파장 λ1과 마찬가지로 하여 구한 것이다. 또한, 제3 파면 S3의 진동의 평균 폭 A2 및 제4 파면 S4의 진동의 평균 폭 A2는, 상술한 제1 파면 S1의 진동의 평균 폭 A1 및 제2 파면의 진동의 평균 폭 B1과 마찬가지로 하여 구한 것이다. 또한, 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께와 마찬가지로 하여 구한 것이다.
광학층(201)은, 제1 요철면 S1 및 제4 요철면 S4를 갖는 제1 광학층(202)과, 제2 요철면 S2를 갖는 제2 광학층(203)과, 제3 요철면 S3을 갖는 제3 광학층(204)을 구비한다. 제1 요철면 S1과 제2 요철면 S2와의 사이에 제1 투명 도전막(205)이 형성되어 있다. 제3 요철면 S3과 제4 요철면 S4와의 사이에 제2 투명 도전막(206)이 형성되어 있다. 또한, 광학층(1)은, 요철면으로서 제1 요철면 S1과 제2 요철면 S2만을 갖고, 이들의 제1 요철면 S1과 제2 요철면 S2와의 사이에 제1 투명 도전막(205)이 형성되는 구성으로 하여도 된다.
제1 요철면 S1은, 가시광의 파장 이하의 평균 피치로 다수의 제1 구조체(202a)를 배열함으로써 형성되어 있다. 제2 요철면 S2는, 가시광의 파장 이하의 평균 피치로 다수의 제2 구조체(203a)를 배열함으로써 형성되어 있다. 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(203a)는, 도전성 소자(211)의 면내 방향에 있어서 대향하는 위치에 배치되어 있다. 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(203a)는, 예를 들어, 오목 형상 또는 볼록 형상의 형상을 갖는다. 예를 들어, 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(203a) 중 한쪽의 구조체가 볼록 형상으로 형성되는 것에 대해서, 다른 쪽의 구조체가 볼록 형상으로 형성된다. 도 58B 및 도 58C에서는, 제1 구조체(202a)가 볼록 형상으로 형성되는 것에 대해서, 제2 구조체(203a)가 오목 형상으로 형성된 예가 도시되어 있다. 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(203a)는, 예를 들어, 도전성 소자(211)의 면내 방향에 있어서 대응하는 위치에 형성되어 있고, 제2 구조체(203a)인 오목부에 대하여, 제1 구조체(202a)가 돌출하도록 되어 있다. 또한, 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(203a)의 형상의 조합은 상술한 예에 한정되는 것이 아니라, 양쪽 구조체를 모두 볼록 형상 또는 오목 형상으로 하는 것도 가능하다. 배선 영역 R1에 있어서 제1 구조체(202a)의 어스펙트비(평균 높이 또는 평균 깊이 H11/평균 배치 피치 P1)는, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 배선 영역 R1에 있어서 제2 구조체(203a)의 어스펙트비(평균 높이 또는 평균 깊이 H12/평균 배치 피치 P1)는, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 제1 구조체(202a)의 정상부에서의 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께는, 바람직하게는 80㎚ 이하이다. 80㎚를 초과하면, 반사율이 증가되는 경향이 있다. 제1 구조체(202a)의 정상부에서의 제1 투명 도전막(205)의 막 두께를 D1, 제1 구조체(202a)의 경사면에서의 제1 투명 도전막(205)의 막 두께를 D2, 제1 구조체막간에서의 제1 투명 도전막(205)의 막 두께를 D3으로 하였을 때에, D1>D3>D2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
여기서, 평균 배치 피치 P1, 평균 높이 또는 평균 깊이 H11, 평균 높이 또는 평균 깊이 H12, 어스펙트비(H11/P1) 및 어스펙트비(H12/P1)는, 이하와 같이 하여 구한 것이다. 우선, 도전성 소자(211)를 제1 구조체(202a)의 정상부를 포함하도록 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영한다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 제1 구조체(202a) 또는 제2 구조체(203a)의 배치 피치 P201, 제1 구조체(202a)의 높이 또는 깊이 H11 및 제2 구조체(203a)의 높이 또는 깊이 H12를 구한다. 이 측정을 도전성 소자(211)로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여, 평균 배치 피치 P1, 평균 높이 또는 평균 깊이 H11 및 평균 높이 또는 평균 깊이 H12를 구한다. 다음으로, 이들의 평균 배치 피치 P1, 평균 높이 또는 평균 깊이 H11 및 평균 높이 또는 평균 깊이 H12를 사용하여, 어스펙트비(H11/P1) 및 어스펙트비(H12/P2)를 구한다.
평균막 두께는, 최대 막 두께의 평균값을 의미하고, 구체적으로는 이하와 같이 하여 구해진다. 우선, 도전성 소자(211)를 제1 구조체(202a)의 정상부를 포함하도록 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영한다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 제1 구조체(202a)에서의 정상부 C1에서의 제1 투명 도전막(205)의 막 두께를 측정한다. 이들의 측정을 도전성 소자(211)로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께를 구한다.
제3 요철면 S3은, 가시광의 파장 이하의 피치로 다수의 제3 구조체(204a)를 배열함으로써 형성되어 있다. 제4 요철면 S4는, 가시광의 파장 이하의 피치로 다수의 제4 구조체(202b)를 배열함으로써 형성되어 있다. 제3 구조체(204a)와 제4 구조체(202b)는, 도전성 소자(211)의 면내 방향에 있어서 대향하는 위치에 배치되어 있다. 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b)는, 예를 들어, 오목 형상 또는 볼록 형상의 형상을 갖는다. 예를 들어, 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b) 중 한쪽의 구조체가 볼록 형상으로 형성되는 것에 대해서, 다른 쪽의 구조체가 볼록 형상으로 형성된다. 도 58B 및 도 58C에서는, 제3 구조체(204a)가 볼록 형상으로 형성되는 것에 대해서, 제4 구조체(202b)가 오목 형상으로 형성된 예가 도시되어 있다. 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(203a)는, 예를 들어, 도전성 소자(201)의 면내 방향에 있어서 대응하는 위치에 형성되어 있고, 제2 구조체(203a)인 오목부에 대하여, 제1 구조체(202a)가 돌출하도록 되어 있다. 또한, 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(203a)의 형상의 조합은 상술한 예에 한정되는 것이 아니라, 양쪽 구조체를 모두 볼록 형상 또는 오목 형상으로 하는 것도 가능하다. 배선 영역 R1에 있어서 제3 구조체(204a)의 어스펙트비(평균 높이 또는 평균 깊이 H21/평균 배치 피치 P2)는, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 제4 구조체(202b)의 어스펙트비(평균 높이 또는 평균 깊이 H22/평균 배치 피치 P2)는, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이상 1.0 이하이다. 배선 영역 R1에 있어서 제3 구조체(204a)의 정상부에서의 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 바람직하게는 80㎚ 이하이다. 80㎚를 초과하면, 반사율이 증가되는 경향이 있다. 제3 구조체(204a)의 정상부에서의 제2 투명 도전막(206)의 막 두께를 D1, 제3 구조체(204a)의 경사면에서의 제2 투명 도전막(206)의 막 두께를 D2, 제2 구조체간에서의 제2 투명 도전막(206)의 막 두께를 D3으로 하였을 때에, D1>D3>D2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
여기서, 제3 구조체(204a) 또는 제4 구조체(202b)의 평균 배치 피치 P2는, 상술한 제1 구조체(202a) 또는 제3 구조체(203a)의 평균 배치 피치 P1과 마찬가지로 하여 구한 것이다. 또한, 제3 구조체(204a) 평균 높이 또는 평균 깊이 H21 및 제4 구조체(202b)의 평균 높이 또는 평균 깊이 H22는, 상술한 제1 구조체(202a)의 평균 높이 또는 평균 깊이 H11 및 제2 구조체(203a)의 평균 높이 또는 평균 깊이 H12와 마찬가지로 하여 구한 것이다. 또한, 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께와 마찬가지로 하여 구한 것이다.
도 49A는, 본 발명의 제13 실시 형태에 따른 터치 패널의 보다 구체적인 구성예를 도시하는 사시도이다. 이 터치 패널(210)은, ITO Grid 방식의 투사형 정전 용량 방식 터치 패널이며, 중첩된 제1 기재(204)와 제1 기재(202)를 구비한다.
도 49B는, 제1 기재의 일 구성예를 도시하는 분해 사시도이다. 또한, 제1 기재(202)는 제1 기재(204)와 거의 마찬가지의 구성을 가지므로, 분해 사시도의 기재를 생략한다. 제1 기재(204)의 양쪽 주면 중, 제1 기재(202)에 대향하는 일주면에는, 제1 영역 R1 및 제2 영역 R2가 교대로 반복 설정되고, 인접하는 제1 영역 R1의 사이는 제2 영역 R2에 의해 이격되어 있다. 제1 기재(202)의 양쪽 주면 중, 제2 기재(231)에 대향하는 일주면에는, 제1 영역 R1 및 제2 영역 R2가 교대로 반복 설정되고, 인접하는 제1 영역 R1의 사이는 제2 영역 R2에 의해 이격되어 있다.
제1 기재(204)의 제1 영역 R1은, 소정 형상의 단위 영역 C1을 X축 방향으로 반복 연결하여 이루어지고, 제2 영역 R2는, 소정 형상의 단위 영역 C2를 X축 방향으로 반복 연결하여 이루어진다. 제1 기재(202)의 제1 영역 R1은, 소정 형상의 단위 영역 C1을 Y축 방향으로 반복 연결하여 이루어지고, 제2 영역 R2는, 소정 형상의 단위 영역 C2를 Y축 방향으로 반복 연결하여 이루어진다. 단위 영역 C1 및 단위 영역 C2의 형상으로서는, 예를 들어 다이아몬드 형상(마름모형 형상), 삼각 형상, 사각 형상 등을 들 수 있지만, 이들의 형상에 한정되는 것은 아니다.
제1 영역 R1에는, 예를 들어 가시광의 파장 이하의 배치 피치로 구조체가 다수 형성되고, 투명 도전층이 섬 형상 등에 불연속적으로 형성되어 있다. 이에 대하여, 제2 영역 R2에는, 구조체가 형성되지 않고 평면 형상으로 되고, 투명 도전층이 연속적으로 형성되어 있다. 따라서, 제1 기재(204)의 양쪽 주면 중, 제1 기재(202)에 대향하는 일주면에는, 투명 도전층으로 이루어지는 복수의 가로(X) 전극(제1 전극)(206)이 배열되어 있다. 또한, 제1 기재(202)의 양쪽 주면 중, 제1 기재(204)에 대향하는 일주면에는, 투명 도전층으로 이루어지는 복수의 세로(Y) 전극(제2 전극)(205)이 배열되어 있다. 가로 전극(206) 및 세로 전극(205)은, 제2 영역 R2와 마찬가지의 형상을 갖는다.
제1 기재(204)의 가로 전극(206)과 제1 기재(202)의 세로 전극(205)은 서로 직교하는 관계에 있다. 제1 기재(204)와 제1 기재(202)를 중첩한 상태에 있어서, 제1 기재(204)의 제1 영역 R1과, 제1 기재(202)의 제2 영역 R2가 중첩되고, 제1 기재(204)의 제2 영역 R2와, 제1 기재(202)의 제1 영역 R1이 중첩된다.
(제1 광학층)
(제1 예)
도 50A는, 볼록 형상의 구조체가 양쪽 주면에 다수 형성된 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 50B는, 도 50A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 50C는, 도 50B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 50D는, 도 50B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 51A는, 도 50B에 도시한 제1 광학층의 트랙의 연장 방향(X 방향(이하, 적절히 트랙 방향이라고도 함))의 단면도이다. 도 51B는, 도 50B에 도시한 제1 광학층의 θ 방향의 단면도이다. 도 52A 내지 도 53B는, 도 50B에 도시한 구조체의 형상예를 나타내는 사시도이다.
제1 광학층(202)은, 제1 주면 및 제2 주면을 갖는 기체(202c)와, 제1 주면에 형성된 다수의 제1 구조체(202a)와, 제2 주면에 형성된 다수의 제2 구조체(202b)를 구비한다. 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)는, 예를 들어 볼록 형상의 형상을 갖고 있다.
(기체)
기체(202c)는, 예를 들어, 투명성을 갖는 투명 기체이다. 기체(202c)의 재료로서는, 예를 들어, 투명성을 갖는 플라스틱 재료, 유리 등을 주성분으로 하는 것을 들 수 있지만, 이들의 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다.
유리로서는, 예를 들어, 소다 석회 유리, 납 유리, 경질 유리, 석영 유리, 액정화 유리 등(「화학 편람」 기초편, P.I-537, 일본 화학회편 참조)이 사용된다. 플라스틱 재료로서는, 투명성, 굴절률 및 분산 등의 광학 특성, 또는 내충격성, 내열성 및 내구성 등의 여러 특성의 관점에서, 폴리메틸메타아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트와 다른 알킬(메타)아크릴레이트, 스티렌 등이라고 한 비닐 단량체와의 공중첩체 등의 (메타)아크릴계 수지 ; 폴리카보네이트, 디에틸렌글리콜비스아릴카보네이트(CR-39) 등의 폴리카보네이트계 수지 ; (브롬화)비스페놀 A형의 디(메타)아크릴레이트의 단독 중첩체 또는 공중첩체, (브롬화)비스페놀 A 모노(메타)아크릴레이트의 우레탄 변성 단량체의 중첩체 및 공중첩체 등이라고 한 열 경화성(메타)아크릴계 수지 ; 폴리에스테르 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 불포화 폴리에스테르, 아크릴로니트릴-스티렌 공중첩체, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리아릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 시클로올레핀 중첩체(상품명:아톤, 제오노아), 시클로올레핀 공중첩체 등이 바람직하다. 또한, 내열성을 고려한 아라미드계 수지의 사용도 가능하다.
기체(202c)로서 플라스틱 재료를 사용하는 경우, 플라스틱 표면의 표면 에너지, 도포성, 미끄럼성, 평면성 등을 보다 개선하기 위해, 표면 처리로서 하부 도포층을 형성하여도 된다. 이 하부 도포층으로서는, 예를 들어, 오르가노알콕시메탈 화합물, 폴리에스테르, 아크릴 변성 폴리에스테르, 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 또한, 하부 도포층을 형성하는 것과 마찬가지의 효과를 얻기 위해, 기체(202c)의 표면에 대하여 코로나 방전, UV 조사 처리를 행하도록 하여도 된다.
기체(202c)가 플라스틱 필름인 경우에는, 기체(202c)는, 예를 들어, 상술한 수지를 연장, 혹은 용제에 희석 후 필름 형상으로 성막하여 건조하는 등의 방법에 의해 얻을 수 있다. 또한, 기체(202c)의 두께는, 도전성 소자(211)의 용도에 따라서 적절하게 선택하는 것이 바람직하고, 예를 들어 25㎛ 내지 500㎛ 정도이다.
기체(202c)의 형상으로서는, 예를 들어, 시트 형상, 플레이트 형상, 블록 형상을 들 수 있지만, 특히 이들의 형상에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 시트에는 필름이 포함되는 것이라고 정의한다.
(구조체)
기체(202c)의 제1 주면에는, 예를 들어, 볼록 형상을 갖는 제1 구조체(202a)가 다수 배열되고, 기체(202c)의 제2 주면에는, 예를 들어, 볼록 형상을 갖는 제1 구조체(202a)가 다수 배열되어 있다. 이들의 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)는, 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역 이하의 짧은 평균 배치 피치, 예를 들어 가시광의 파장과 동일한 정도의 평균 배치 피치로 주기적으로 2차원 배치되어 있다. 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역은, 예를 들어, 자외광의 파장 대역, 가시광의 파장 대역 또는 적외광의 파장 대역이다. 여기서, 자외광의 파장 대역이란 10㎚ 내지 360㎚의 파장 대역, 가시광의 파장 대역이란 360㎚ 내지 830㎚의 파장 대역, 적외광의 파장 대역이란 830㎚ 내지 1㎜의 파장 대역을 말한다. 구체적으로는, 제1 구조체(2a)의 평균 배치 피치는, 바람직하게는 100㎚ 이상 320㎚ 이하, 보다 바람직하게는 100㎚ 이상 320㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 110㎚ 이상 280㎚ 이하 범위 내이다. 배치 피치가 180㎚ 미만이면 제1 구조체(202a)의 제작이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 배치 피치가 350㎚를 초과하면, 가시광의 회절이 생기는 경향이 있다.
제1 구조체(202a)와 제2 구조체(202b)는 기체(202c)의 형성면이 다른 이외의 점에서는 마찬가지이므로, 이하에서는 제1 구조체(202a)에 대해서만 설명한다.
제1 광학층(202)의 각 제1 구조체(202a)는, 기체(202c)의 표면에 있어서 복수열의 트랙 T1, T2, T3, …(이하 총칭하여 「트랙 T」라고도 함)을 이루는 배치 형태를 갖는다. 본 발명에 있어서, 트랙이란, 제1 구조체(202a)가 열을 이루어 직선 형상으로 이어진 부분의 것을 말한다. 또한, 열 방향이란, 기체(202c)의 성형면에 있어서, 트랙의 연장 방향(X 방향)으로 직교하는 방향의 것을 말한다.
제1 구조체(202a)는, 인접하는 2개의 트랙 T간에 있어서, 반 피치 어긋난 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 트랙 T간에 있어서, 한쪽의 트랙(예를 들어 T1)에 배열된 제1 구조체(202a)의 중간 위치(반 피치 어긋난 위치)에, 다른 쪽의 트랙(예를 들어 T2)의 제1 구조체(202a)가 배치되어 있다. 그 결과, 도 50B에 도시한 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에 있어서 a1 내지 a7의 각 점에 제1 구조체(202a)의 중심이 위치하는 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 제1 구조체(202a)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 육방 격자 패턴이란, 정육각형 형상의 격자 패턴의 것을 말한다. 또한, 준육방 격자 패턴이란, 정육각형 형상의 격자 패턴과는 달리, 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 확대되어 왜곡된 육방 격자 패턴의 것을 말한다. 또한, 구조체는 준육방 격자나 육방 격자 패턴에 한정되지 않고, 사방 격자나 랜덤한 요철면 등, 그 밖의 패턴이라도 상관없다.
제1 구조체(202a)가 준육방 격자 패턴을 형성하도록 배치되어 있는 경우에는, 도 50B에 도시한 바와 같이, 동일 트랙(예를 들어 T1) 내에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치 P1(a1 내지 a2 사이 거리)은, 인접하는 2개의 트랙(예를 들어 T1 및 T2) 사이에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치, 즉 트랙의 연장 방향에 대하여 ±θ 방향에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치 P2(예를 들어 a1 내지 a7, a2 내지 a7 사이 거리)보다도 길어져 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1 구조체(202a)를 배치함으로써, 제1 구조체(202a)의 충전 밀도의 한층 더한 향상을 도모하도록 된다.
제1 구조체(202a)가, 성형의 용이함의 관점에서, 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 제1 구조체(202a)가, 축 대칭인 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 인접하는 제1 구조체(202a)에 접합되어 있는 경우에는, 제1 구조체(202a)가, 인접하는 제1 구조체(202a)에 접합되어 있는 하부를 제외하고 축 대칭인 뿔꼴 형상 또는 뿔꼴 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 뿔꼴 형상으로서는, 예를 들어, 원뿔 형상, 원뿔 사다리꼴 형상, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상 등을 들 수 있다. 여기서, 뿔꼴 형상이란, 상술한 바와 같이, 원뿔 형상 및 원뿔 사다리꼴 형상 이외에도, 타원뿔 형상, 타원뿔 사다리꼴 형상을 포함하는 개념이다. 또한, 원뿔 사다리꼴 형상이란, 원뿔 형상의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상을 말하고, 타원뿔 사다리꼴 형상이란, 타원뿔의 정상부를 잘라 떨어뜨린 형상을 말한다.
제1 구조체(202a)는, 트랙의 연장 방향의 폭이 이 연장 방향과는 직교하는 열 방향의 폭보다도 큰 저면을 갖는 뿔꼴 형상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 구조체(202a)는, 도 52A 및 도 52B에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 곡면인 타원뿔 형상인 것이 바람직하다. 또한, 도 53A에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔꼴 구조로, 정상부가 평탄한 타원뿔 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 하면, 열 방향의 충전율을 향상시킬 수 있기 때문이다.
반사 특성의 향상의 관점에서 보면, 정상부의 기울기가 완만해서 중앙부로부터 저부에 서서히 급준한 기울기의 뿔꼴 형상(도 52B 참조)이 바람직하다. 또한, 반사 특성 및 투과 특성의 향상의 관점에서 보면, 중앙부의 기울기가 저부 및 정상부보다 급준한 뿔형 형상(도 52A 참조) 또는, 정상부가 평탄한 뿔꼴 형상(도 52A 참조)인 것이 바람직하다. 제1 구조체(202a)가 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 경우, 그 저면의 장축 방향이, 트랙의 연장 방향과 평행으로 되는 것이 바람직하다. 도 52A 내지 도 53B에서는, 각 제1 구조체(202a)는, 각각 동일한 형상을 갖고 있지만, 제1 구조체(202a)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니라, 기체 표면에 2종 이상의 형상의 제1 구조체(202a)가 형성되어 있어도 된다. 또한, 제1 구조체(202a)는, 기체(202c)와 일체적으로 형성되어 있어도 된다.
또한, 도 52A 내지 도 53B에 도시한 바와 같이, 제1 구조체(202a)의 주위의 일부 또는 전부에 돌출부(202d)를 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 제1 구조체(202a)의 충전율이 낮은 경우에서도, 반사율을 낮게 억제할 수 있기 때문이다. 구체적으로는 예를 들어, 돌출부(202d)는, 도 52A 내지 도 53B에 도시한 바와 같이, 인접하는 제1 구조체(202a)의 사이에 설치된다. 또한, 가늘고 긴 돌출부(202e)가, 도 53B에 도시한 바와 같이, 제1 구조체(202a)의 주위의 전체 또는 그 일부에 설치되도록 하여도 된다. 이 가늘고 긴 돌출부(202e)는, 예를 들어, 제1 구조체(202a)의 정상부로부터 하부의 방향을 향하여 연장되어 있다. 돌출부(202e)의 형상으로서는, 단면 삼각 형상 및 단면 사각 형상 등을 들 수 있지만, 특히 이들의 형상에 한정되는 것이 아니라, 성형의 용이함 등을 고려하여 선택할 수 있다. 또한, 제1 구조체(202a)의 주위의 일부 또는 전부의 표면을 거칠게 하여, 미세한 요철을 형성하도록 하여도 된다. 구체적으로는 예를 들어, 인접하는 제1 구조체(202a)의 사이의 표면을 거칠게 하여, 미세한 요철을 형성하도록 하여도 된다. 또한, 제1 구조체(202a)의 표면, 예를 들어 정상부에 미소한 구멍을 형성하도록 하여도 된다.
트랙의 연장 방향에서의 제1 구조체(202a)의 높이 H1은, 열 방향에서의 제1 구조체(202a)의 높이 H2보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 제1 구조체(202a)의 높이 H1, H2가 H1<H2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. H1≥H2의 관계를 만족하도록 제1 구조체(202a)를 배열하면, 트랙의 연장 방향의 배치 피치 P201을 길게 할 필요가 생기므로, 트랙의 연장 방향에서의 제1 구조체(202a)의 충전율이 저하되기 때문이다. 이와 같이 충전율이 저하되면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.
또한, 제1 구조체(202a)의 어스펙트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 각 제1 구조체(202a)가 일정한 높이 분포를 갖도록 구성되어 있어도 된다. 높이 분포를 갖는 제1 구조체(202a)를 설치함으로써, 반사 특성의 파장 의존성을 저감할 수 있다. 따라서, 우수한 반사 방지 특성을 갖는 도전성 소자(211)를 실현할 수 있다.
여기서, 높이 분포란, 2종 이상의 높이(깊이)를 갖는 제1 구조체(202a)가 기체(202c)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 즉, 기준으로 되는 높이를 갖는 제1 구조체(202a)와, 이 제1 구조체(202a)와는 다른 높이를 갖는 제1 구조체(202a)가 기체(202c)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 기준과는 다른 높이를 갖는 제1 구조체(202a)는, 예를 들어 기체(202c)의 표면에 주기적 또는 비주기적(랜덤)으로 설치되어 있다. 그 주기성의 방향으로서는, 예를 들어 트랙의 연장 방향, 열 방향 등을 들 수 있다.
제1 구조체(202a)의 주연부에 스커트부(202d)를 형성하는 것이 바람직하다. 도전성 소자의 제조 공정에 있어서 제1 구조체(202d)를 금형 등으로부터 용이하게 박리하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 여기서, 스커트부(202d)란, 제1 구조체(202a)의 저부의 주연부에 형성된 돌출부를 의미한다. 이 스커트부(202d)는, 상기 박리 특성의 관점에서 보면, 제1 구조체(202a)의 정상부로부터 하부의 방향을 향하여, 완만하게 높이가 저하되는 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 스커트부(202d)는, 제1 구조체(202a)의 주연부의 일부에만 형성하여도 되지만, 상기 박리 특성의 향상의 관점에서 보면, 제1 구조체(202a)의 주연부의 전부에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 구조체(202a)가 오목부인 경우에는, 스커트부는, 제1 구조체(202a)인 오목부의 개구 주연에 형성된 곡면으로 된다.
육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 제1 구조체(202a)가 배치되어 있는 경우에는, 제1 구조체(202a)의 높이 H는, 제1 구조체(202a)의 열 방향의 높이로 한다. 제1 구조체(202a)의 트랙 연장 방향(X 방향)의 높이는, 열 방향(Y 방향)의 높이보다도 작고, 또한, 제1 구조체(202a)의 트랙 연장 방향 이외의 부분에서의 높이는 열 방향의 높이와 거의 동일하기 때문에, 서브 파장 구조체의 높이를 열 방향의 높이로 대표한다.
동일 트랙 내에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치를 p1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치를 p2로 하였을 때, 비율 p1/p2가, 바람직하게는 1.00≤p1/p2≤1.2 또는 1.00<p1/p2≤1.2, 보다 바람직하게는 1.00≤p1/p2≤1.1 또는 1.00<p1/p2≤1.1의 관계를 만족하고 있다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 제1 구조체(202a)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
기체 표면에서의 제1 구조체(202a)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여, 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상의 범위 내이다. 충전율을 이와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 충전율을 향상시키기 위해서는, 인접하는 제1 구조체(202a)의 하부끼리를 접합하거나 또는, 구조체 저면의 타원율을 조정 등으로 하여 제1 구조체(202a)에 왜곡을 부여하는 것이 바람직하다.
도 54A는, 원뿔 형상 또는 원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 제1 구조체(202a)의 배치의 일례를 도시한다. 도 54B는, 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 제1 구조체(202a)의 배치의 일례를 도시한다. 도 54A 및 도 54B에 도시한 바와 같이, 제1 구조체(202a)가, 그 하부끼리를 중첩하도록 하여 접합되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 구조체(202a)의 하부가, 인접 관계에 있는 제1 구조체(202a)의 일부 또는 전부의 하부와 접합되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에 있어서, θ 방향에 있어서 또는 그들 양쪽 방향에 있어서, 제1 구조체(202a)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에 있어서, θ 방향에 있어서 또는 그들 양쪽 방향에 있어서, 제1 구조체(202a)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 도 54A, 도 54B에서는, 인접 관계에 있는 제1 구조체(202a)의 전부의 하부를 접합하는 예가 도시되어 있다. 이와 같이 제1 구조체(202a)를 접합함으로써, 제1 구조체(202a)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 제1 구조체끼리는, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.
도 54B에 도시한 바와 같이, 동일 트랙 내에 있어서 인접하는 제1 구조체(202a)의 하부끼리가 중첩되어 제1 접합부 a가 형성됨과 함께, 인접하는 트랙간에 있어서 인접하는 제1 구조체(202a)의 하부끼리가 중첩되어 제2 접합부 b가 형성된다. 제1 접합부 a와 제2 접합부 b와의 교점에 교점부 c가 형성된다. 교점부 c의 위치는, 예를 들어, 제1 접합부 a 및 제2 접합부 b의 위치보다도 낮아져 있다. 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 제1 구조체(202a)의 하부끼리를 접합한 경우에는, 예를 들어, 접합부 a, 접합부 b, 교점부 c의 순서로 그들의 높이가 낮아진다.
배치 피치 P1에 대한 직경 2r의 비율((2r/p1)×100)이, 85％ 이상, 바람직하게는 90％ 이상, 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 제1 구조체(202a)의 충전율을 향상시켜, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 비율((2r/p1)×100)이 커지고, 제1 구조체(202a)의 겹침이 지나치게 커지면 반사 방지 특성이 저감되는 경향이 있다. 따라서, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경 하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 구조체끼리가 접합되도록, 비율((2r/p1)×100)의 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 배치 피치 P1은, 제1 구조체(202a)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경 2r은, 제1 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 제1 구조체 저면이 원형인 경우, 직경 2r은 직경으로 되고, 제1 구조체 저면이 타원형인 경우, 직경 2r은 긴 직경으로 된다.
(제2 예)
도 55A는, 오목 형상의 구조체가 양쪽 주면에 다수 형성된 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 55B는, 도 55A에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 55C는, 도 55B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 55D는, 도 55B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 56은, 도 55B에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
제2 구성예는, 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)가 오목 형상인 점에 있어서, 제1 구성예와 다르다. 이와 같이 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)를 오목 형상으로 한 경우, 오목 형상을 갖는 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)의 개구부(오목부의 입구 부분)를 하부, 기체(202c)의 깊이 방향의 최하부(오목부의 가장 깊은 부분)를 정상부라고 정의한다. 즉, 비실체적인 공간인 제1 구조체(202a) 및 제2 구조체(202b)에 의해 정상부 및 하부를 정의한다.
(투명 도전막)
제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)을 구성하는 재료로서는, 예를 들어 인듐 주석 산화물(ITO), 산화 아연(ZnO), 알루미늄 도프 산화 아연(AZO(Al2O3, ZnO)), SZO, 불소 도프 산화 주석(FTO), 산화 주석(SnO2), 갈륨 도프 산화 아연(GZO), 산화 인듐 아연(IZO(In2O3, ZnO)), 금속 산화물 등을 들 수 있다. 특히, 신뢰성이 높고 및 저항률이 낮다는 등의 관점에서, 인듐 주석 산화물(ITO)이 바람직하다. 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)을 구성하는 재료는, 아몰퍼스와 다결정과의 혼합 상태인 것이 바람직하다.
제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께는, 80㎚ 이하인 것이 바람직하다. 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 80㎚ 이하인 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께는, 상술한 바와 같이, 제1 구조체(202a)의 정상부에서의 제1 투명 도전막 두께(205)의 평균막 두께이다. 또한, 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 상술한 바와 같이, 제2 구조체(203a)의 정상부에서의 제2 투명 도전막 두께(206)의 평균막 두께이다.
[롤 원반의 구성]
도 57A는, 상술한 구성을 갖는 제1 광학층을 제작하기 위한 롤 원반의 구성의 일례를 도시한다. 도 57B는, 도 57A에 도시한 롤 원반의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 롤 원반(301)은, 예를 들어, 그 롤 표면에 오목부인 구조체(302)가 가시광 등의 광의 파장 이하의 피치로 다수 배치된 구성을 갖고 있다. 롤 원반(301)은, 원기둥 형상 또는 원통 형상의 형상을 갖는다. 롤 원반(301)의 재료는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있지만, 이 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다. 후술하는 롤 원반 노광 장치를 사용하여, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하고, 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, CAV에 의해 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이에 의해, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포매터 신호의 주파수와 롤의 회전수를 적절하게 설정함으로써, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 형성한다.
[노광 장치의 구성]
도 58은, 롤 원반을 제작하기 위한 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 도시하는 개략도이다. 이 롤 원반 노광 장치는, 광학 디스크 기록 장치를 베이스로 하여 구성되어 있다.
레이저 광원(221)은, 기록 매체로서의 롤 원반(301)의 표면에 착막된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들어 파장 λ=266㎚의 기록용의 레이저광(304)을 발진하는 것이다. 레이저 광원(221)으로부터 출사된 레이저광(304)은, 평행 빔인 상태로 직진하고, 전기 광학 소자(EOM:Electro Optical Modulator)(222)에 입사한다. 전기 광학 소자(222)를 투과한 레이저광(304)은, 미러(223)에 의해 반사되어, 변조 광학계(225)에 유도된다.
미러(223)는, 편광 빔 스플리터로 구성되어 있고, 한쪽의 편광 성분을 반사하고 다른 쪽의 편광 성분을 투과하는 기능을 갖는다. 미러(223)를 투과한 편광 성분은 포토다이오드(224)로 수광되고, 그 수광 신호에 기초하여 전기 광학 소자(222)를 제어하여 레이저광(304)의 위상 변조를 행한다.
변조 광학계(225)에 있어서, 레이저광(304)은, 집광 렌즈(226)에 의해, 유리(SiO2) 등으로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM:Acoust-Optic Modulator)(227)에 집광된다. 레이저광(304)은, 음향 광학 소자(227)에 의해 강도 변조되어 발산한 후, 렌즈(228)에 의해서 평행 빔화된다. 변조 광학계(225)로부터 출사된 레이저광(304)은, 미러(231)에 의해서 반사되고, 이동 광학 테이블(232) 상에 수평 또한 평행하게 유도된다.
이동 광학 테이블(232)은, 빔 익스팬더(233) 및 대물 렌즈(234)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(232)에 유도된 레이저광(304)은, 빔 익스팬더(233)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 대물 렌즈(234)를 통하여, 롤 원반(301) 상의 레지스트층에 조사된다. 롤 원반(301)은, 스핀들 모터(235)에 접속된 턴테이블(236) 상에 적재되어 있다. 그리고, 롤 원반(301)을 회전시킴과 함께, 레이저광(304)을 롤 원반(301)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(304)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은, 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형이 된다. 레이저광(304)의 이동은, 이동 광학 테이블(232)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해서 행해진다.
노광 장치는, 도 57B에 도시한 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(237)를 구비하고 있다. 제어 기구(237)는, 포매터(229)와 드라이버(230)를 구비한다. 포매터(229)는, 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가, 레지스트층에 대한 레이저광(304)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(230)는, 극성 반전부의 출력을 받아, 음향 광학 소자(227)를 제어한다.
이 롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 1트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, 음향 광학 소자(227)에 의해 강도 변조하고 있다. 각속도 일정(CAV)하게 적절한 회전수와 적절한 변조 주파수와 적절한 이송 피치로 패터닝함으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 예를 들어, 원주 방향의 주기를 315㎚, 원주 방향에 대하여 약 60도 방향(약 -60도 방향)의 주기를 300㎚로 하기 위해서는, 이송 피치를 251㎚로 하면 된다(피타고라스의 법칙). 극성 반전 포매터 신호의 주파수는 롤의 회전수(예를 들어 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm)에 의해 변화시킨다. 예를 들어, 롤의 회전수 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm 각각에 대향하는 극성 반전 포매터 신호의 주파수는, 37.70㎒, 18.85㎒, 9.34㎒, 4.71㎒로 된다. 원하는 기록 영역에 공간 주파수(원주 315㎚ 주기, 원주 방향 약 60도 방향(약 -60도 방향) 300㎚ 주기)가 균일한 준육방 격자 패턴은, 원자외선 레이저광을 이동 광학 테이블(232) 상의 빔 익스팬더(BEX)(233)에 의해 5배의 빔 직경에 확대하고, 개구수(NA) 0.9의 대물 렌즈(234)를 통하여 롤 원반(301) 상의 레지스트층에 조사하고, 미세한 잠상을 형성함으로써 얻어진다.
[도전성 소자의 제조 방법]
다음으로, 도 59A 내지 도 61C를 참조하면서, 이상과 같이 구성되는 도전성 소자(211)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
(레지스트 성막 공정)
우선, 도 59A에 도시한 바와 같이, 원기둥 형상의 롤 원반(301)을 준비한다. 이 롤 원반(301)은, 예를 들어 유리 원반이다. 다음으로, 도 59B에 도시한 바와 같이, 롤 원반(301)의 표면에 레지스트층(303)을 형성한다. 레지스트층(303)의 재료로서는, 예를 들어 유기계 레지스트 및 무기계 레지스트 모두를 사용하여도 된다. 유기계 레지스트로서는, 예를 들어 노볼락계 레지스트나 화학 증폭형 레지스트를 사용할 수 있다. 또한, 무기계 레지스트로서는, 예를 들어, 1종 또는 2종 이상의 전이 금속으로 이루어지는 금속 화합물을 사용할 수 있다.
(노광 공정)
다음으로, 도 59C에 도시한 바와 같이, 상술한 롤 원반 노광 장치를 사용하여, 롤 원반(301)을 회전시킴과 함께, 레이저광(노광 빔)(304)을 레지스트층(303)에 조사한다. 이때, 레이저광(304)을 롤 원반(301)의 높이 방향(원기둥 형상 또는 원통 형상의 롤 원반(301)의 중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(304)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(303)을 전체면에 걸쳐 노광한다. 이에 의해, 레이저광(304)의 궤적에 따른 잠상(305)이, 가시광 파장과 동일한 정도의 피치로 레지스트층(303)의 전체면에 걸쳐서 형성된다.
잠상(305)은, 예를 들어, 원반 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치됨과 함께, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(305)은, 예를 들어, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원 형상이다.
(현상 공정)
다음으로, 롤 원반(301)을 회전시키면서, 레지스트층(303) 상에 현상액을 적하하여, 도 60A에 도시한 바와 같이, 레지스트층(303)을 현상 처리한다. 도시한 바와 같이, 레지스트층(303)을 포지티브형의 레지스트에 의해 형성한 경우에는, 레이저광(304)으로 노광한 노광부는, 비노광부와 비교하여 현상액에 대한 용해 속도가 증가되므로, 잠상(노광부)(305)에 따른 패턴이 레지스트층(303)에 형성된다.
(에칭 공정)
다음으로, 롤 원반(301)의 상에 형성된 레지스트층(303)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 하여, 롤 원반(301)의 표면을 롤 에칭 처리한다. 이에 의해, 도 60B에 도시한 바와 같이, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 형상 또는 타원뿔 사다리꼴 형상의 오목부, 즉 구조체(302)를 얻을 수 있다. 에칭 방법은, 예를 들어 드라이 에칭에 의해서 행해진다. 이때, 에칭 처리와 애싱 처리를 교대로 행함으로써, 예를 들어, 뿔꼴 형상의 구조체(302)의 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 예를 들어, 레지스트층(303)의 3배 이상의 깊이(선택비 3 이상)의 롤 원반(301)을 제작할 수 있어, 구조체(302)의 고어스펙트비화를 도모할 수 있다.
이상에 의해, 예를 들어, 깊이 30㎚ 정도 내지 320㎚ 정도의 오목 형상의 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 갖는 롤 원반(301)이 얻어진다.
(제1 광학층의 형성 공정)
다음으로, 예를 들어, 기체(202c)의 일주면에 전사 도료를 도포한 후, 이 전사 재료에 대하여 롤 원반(301)을 압박함과 함께, 전사 재료에 대하여 자외선 등을 조사하여 경화시킨 후, 기체(202c)를 롤 원반(301)으로부터 박리한다. 이에 의해, 도 60C에 도시한 바와 같이, 볼록부인 제1 구조체(202a)가 기체(202c)의 일주면에 다수 형성된다.
다음으로, 예를 들어, 기체(202c)의 타주면(복수의 구조체가 형성된 측과는 반대면)에, 전사 도료를 도포한 후, 이 전사 재료에 대하여 롤 원반(301)을 압박함과 함께, 전사 재료에 대하여 자외선 등을 조사하여 경화시킨 후, 기체(202c)를 롤 원반(301)으로부터 박리한다. 이에 의해, 도 60D에 도시한 바와 같이, 볼록부인 제2 구조체(202b)가 기체(202c)의 타주면에 다수 형성된다. 또한, 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(202b)의 형성 순서는 이 예에 한정되는 것이 아니라, 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(202b)를 기체(202c)의 양면에 동시에 형성하도록 하여도 된다.
전사 재료는, 예를 들어, 자외선 경화 재료와, 개시제로 이루어지고, 필요에 따라서 필러나 기능성 첨가제 등을 포함하고 있다.
자외선 경화 재료는, 예를 들어, 단관능 단량체, 2관능 단량체, 다관능 단량체 등으로 이루어지고, 구체적으로는, 이하로 나타내는 재료를 단독 또는, 복수 혼합한 것이다.
단관능 단량체로서는, 예를 들어, 카르본산류(아크릴산), 히드록시류(2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 4-히드록시부틸아크릴레이트), 알킬, 지환류(이소부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트, 라우릴아크릴레이트, 스테아릴아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트), 그 밖에 기능성 단량체(2-메톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 2-에톡시에틸아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 에틸칼비톨아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, N, N-디메틸아미노에틸아크릴레이트, N, N-디메틸아미노프로필아크릴아미드, N, N-디메틸아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필아크릴아미드, N, N-디에틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-히드록시프로필아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸아크릴레이트), 2, 4, 6-트리브로모페놀아크릴레이트, 2, 4, 6-트리브로모페놀메타크릴레이트, 2-(2, 4, 6-트리브로모페녹시)에틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 등을 들 수 있다.
2관능 단량체로서는, 예를 들어, 트리(프로필렌글리콜)디아크릴레이트, 트리메티롤프로판, 디아릴에테르, 우레탄아크릴레이트 등을 들 수 있다.
다관능 단량체로서는, 예를 들어, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타 및 헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.
개시제로서는, 예를 들어, 2, 2-디메톡시-1, 2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시-시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.
필러로서는, 예를 들어, 무기 미립자 및 유기 미립자 모두 사용할 수 있다. 무기 미립자로서는, 예를 들어, SiO2, TiO2, ZrO2, SnO2, Al2O3 등의 금속 산화물 미립자를 들 수 있다.
기능성 첨가제로서는, 예를 들어, 레벨링제, 표면 조정제, 소포제 등을 들 수 있다. 기체(202c)의 재료로서는, 예를 들어, 메틸메타크릴레이트 (공)중첩체, 폴리카보네이트, 스티렌 (공)중첩체, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중첩체, 셀룰로오스디아세테이트, 셀룰로오스트리아세테이트, 셀룰로오스아세테이트부틸레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리우레탄, 유리 등을 들 수 있다.
기체(202c)의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출 성형체라도 압출 성형체라도, 캐스트 성형체라도 된다. 필요에 따라서, 코로나 처리 등의 표면 처리를 기체 표면에 실시하도록 하여도 된다.
(투명 도전막의 성막 공정)
다음으로, 도 61A에 도시한 바와 같이, 제1 구조체(202a)가 다수 형성된 기체(202c)의 일주면 상에 제1 투명 도전막(205)을 성막한다. 다음으로, 도 61B에 도시한 바와 같이, 제2 구조체(202b)가 다수 형성된 기체(202c)의 타주면 상에, 제2 투명 도전막(206)을 성막한다. 제1 투명 도전막(205) 및/또는 제2 투명 도전막(206)을 성막할 때에 기체(202c)를 가열하면서 성막을 행하도록 하여도 된다. 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)의 성막 방법으로서는, 예를 들어, 열 CVD, 플라즈마 CVD, 광 CVD 등의 CVD법(Chemical Vapor Deposition(화학 증착법):화학 반응을 이용하여 기상으로부터 박막을 석출시키는 기술) 외에, 진공 증착, 플라즈마 원용 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅 등의 PVD법(Physical Vapor Deposition(물리 증착법):진공 중에서 물리적으로 기화시킨 재료를 기판 상에 응집시켜, 박막을 형성하는 기술)을 사용할 수 있다. 다음으로, 필요에 따라서, 제1 투명 도전막(205) 및/또는 제2 투명 도전막(206)에 대하여 어닐 처리를 실시한다. 이에 의해, 제1 투명 도전막(205) 및/또는 제2 투명 도전막(206)이, 예를 들어 아몰퍼스와 다결정과의 혼합 상태로 된다.
(투명 도전막의 패터닝 공정)
다음으로, 예를 들어 포토 에칭에 의해, 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)을 패터닝함으로써, X전극 및 Y전극 패턴 등의 소정의 전극 패턴을 형성한다.
(제2 광학층의 형성 공정)
다음으로, 제1 투명 도전막(205)이 형성된 제1 광학층(202)의 요철면에 대하여, 광학 시트(208)를, 점착제 등으로 이루어지는 접합층(207)을 통하여 접합한다. 이에 의해, 도 61C에 도시한 바와 같이, 제1 광학층(202)의 제1 투명 도전막 상에 제2 광학층(203)이 형성된다.
(제3 광학층의 형성 공정)
다음으로, 필요에 따라서, 제2 투명 도전막(206)이 형성된 제1 광학층(202)의 요철면을, 점착제 등을 통하여, 표시 장치(212)에 대하여 접합한다. 이에 의해, 제1 광학층(202)의 요철면과 표시 장치(212)와의 사이에, 제3 광학층(204)이 형성된다.
이상에 의해, 목적으로 하는 도전성 소자(211)가 얻어진다.
제13 실시 형태에 따르면, 도전성 소자(211)는, 제1 요철면 S1 및 제4 요철면 S4를 갖는 제1 광학층(202)과, 제2 요철면 S2를 갖는 제2 광학층(203)과, 제3 요철면 S3을 갖는 제3 광학층(204)을 구비한다. 제1 요철면 S1과 제2 요철면 S2와의 사이에, 소정의 전극 패턴을 갖는 제1 투명 도전막(205)이 형성되어 있다. 제3 요철면 S3과 제4 요철면 S4와의 사이에, 소정의 전극 패턴을 갖는 제2 투명 도전막(206)이 형성되어 있다. 이에 의해, 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)의 배선 패턴이 있는 부분과 없는 부분과의 반사율의 차이를 저감할 수 있다. 따라서, 배선 패턴의 시인을 억제할 수 있다. 또한, 다층의 광학막을 사용하지 않고, 나노 임프린트 기술의 이용과 고처리량의 막 구성과의 채용에 의해서, 우수한 양산성 및 저비용을 실현할 수 있다.
광 디스크의 원반 제작 프로세스와 에칭 프로세스를 융합한 방법을 사용하여 도전성 소자(211)를 제작한 경우에는, 도전성 소자(211)의 생산성의 향상을 도모할 수 있음과 함께, 도전성 소자(211)의 대형화에도 대응할 수 있다.
[변형예]
(제1 변형예)
상술한 제13 실시 형태에서는, 트랙이 직선 형상을 갖는 경우에 대해서 설명하였지만, 트랙의 형상은 이 예에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는, 제1 구조체(202a)의 트랙 형상에 대해서만 설명하지만, 제2 구조체(202b), 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b)에 대해서도 마찬가지의 트랙 형상으로 할 수 있다.
도 62A는, 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 트랙의 제1 변형예를 도시하는 평면도이다. 이 제1 예는, 다수의 제1 구조체(202a)를 원호 형상으로 배치하고 있는 점에 있어서, 제13 실시 형태와는 다르다. 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에 있어서 a1 내지 a7의 각 점에 구조체(202a)의 중심이 위치하는 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 구조체(202a)가 배치되어 있다.
도 62B는, 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 트랙의 제2 변형예를 도시하는 평면도이다. 이 제2 변형예는, 다수의 제1 구조체(202a)를 사행하는 트랙(이하 워블 트랙이라고 칭함) 상에 배열하고 있는 점에 있어서, 제13 실시 형태와는 다르다. 이와 같이 제1 구조체(202a)를 워블 트랙 상에 배열함으로써, 외관상의 불균일의 발생을 억제할 수 있다. 기체(202c) 상에서의 각 트랙의 워블은, 동기하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 워블은, 싱크로나이즈드 워블인 것이 바람직하다. 이와 같이 워블을 동기시킴으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자의 단위 격자 형상을 유지하고, 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙의 파형으로서는, 예를 들어, 사인파, 삼각파 등을 들 수 있다. 워블 트랙의 파형은, 주기적인 파형에 한정되는 것이 아니라, 비주기적인 파형으로 하여도 된다. 워블 트랙의 워블 진폭은, 예를 들어 ±0.1㎛ 정도로 선택된다.
(제2 변형예)
도 63은, 제13 실시 형태에 따른 도전성 소자의 투명 도전막 및 요철 형상의 변형예를 도시하는 단면도이다. 제1 투명 도전막(205)의 파면 S1(또는 파면 S2)과, 제2 투명 도전막(206)의 파면 S3(또는 파면 S4)은, 도전성 소자(211)의 면내 방향에 있어서 동기하지 않고, 양자의 진동의 최대로 되는 위치가 어긋나 있도록 하여도 된다. 즉, 제1 구조체(202a)와 제2 구조체(204a)는, 도전성 소자(211)의 면내 방향에 있어서, 동일 위치에 형성되어 있지 않고, 어긋난 위치에 형성되어 있도록 하여도 된다. 또한, 제1 투명 도전막(205)의 파면 S1의 파장 λ1과, 제2 투명 도전막(206)의 파면 S3의 파장 λ2는, 동일할 필요는 없으며, 양쪽 막에 있어서 다른 값을 취하도록 하여도 된다. 또한, 제1 투명 도전막(205)의 파면 S1의 진동의 폭 A1과, 제2 투명 도전막(206)의 파면 S3의 진동의 폭 A2는, 동일할 필요는 없으며, 양쪽 막에 있어서 다른 값을 취하도록 하여도 된다. 또한, 제1 투명 도전막(205)의 파면 S2의 진동의 폭 B1과, 제2 투명 도전막(206)의 파면 S4의 진동의 폭 B2도 마찬가지로, 동일할 필요는 없으며, 양쪽 막에 있어서 다른 값을 취하도록 하여도 된다.
<14. 제14 실시 형태>
도 64A는, 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 도전성 소자의 배선 영역 R1을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 도 64B는, 본 발명의 제14 실시 형태에 따른 도전성 소자의 비배선 영역 R2를 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 제14 실시 형태에 있어서, 제13 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 제1 요철면 S1과 제2 요철면 S2와의 사이에, 제1 투명 도전막(205)과 제1 금속막(205a)으로 이루어지는 적층막(250)이 형성되어 있다. 제3 요철면 S3과 제4 요철면 S4와의 사이에, 제2 투명 도전막(206)과 제2 금속막(206a)으로 이루어지는 적층막(260)이 형성되어 있다. 도 64A에서는, 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)의 양쪽을 형성하는 구성이 도시되어 있지만, 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)의 한쪽만을 형성하는 구성으로 하여도 된다.
제1 적층막(250)은, 서로 동기하는 제1 파면 S1과 제2 파면 S2를 갖는다. 배선 영역 R1에 있어서 제1 파면 S1의 평균 파장 λ1에 대한 진동의 평균 폭 A1의 비율(A1/λ1)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제2 파면 S2의 평균 파장 λ1에 대한 진동의 평균 폭 B1의 비율(B1/λ1)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제1 투명 도전막(205)의 평균막 두께는, 80㎚ 이하인 것이 바람직하다. 80㎚를 초과하면, 투과율이 악화되는 경향이 있다.
제2 적층막(260)은, 서로 동기하는 제3 파면 S3과 제4 파면 S4를 갖는다. 제3 파면 S3의 평균 파장 λ2에 대한 평균 진폭 A2의 비율(A2/λ2)이, 0.2 이상 1.3 이하이다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제4 파면 S4의 파장 λ2에 대한 진동의 폭 B2의 비율(B2/λ2)이, 0.2 이상 1.3 이하인 것이 바람직하다. 0.2 미만이면 반사율이 증가되는 경향이 있다. 1.3을 초과하면, 표면 저항이 소정의 값을 만족시킬 수 없게 되는 경향이 있다. 제2 투명 도전막(206)의 평균막 두께는, 80㎚ 이하인 것이 바람직하다. 80㎚를 초과하면, 투과율이 악화되는 경향이 있다.
제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)을 형성함으로써, 저항률을 저감할 수 있고, 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)을 얇게 할 수 있다. 또한, 제1 투명 도전막(205) 또는 제2 투명 도전막(206)만으로는 도전율이 충분한 값에 도달하지 않는 경우에, 도전율을 보충할 수 있다.
제1 금속막(205a)은, 예를 들어, 제1 구조체(202a)와 제1 투명 도전막(205)과의 사이의 계면, 제1 투명 도전막(205)과 제2 구조체(203a)와의 사이의 계면 또는 그들의 양쪽에 형성된다. 또한, 적층막은 2층 구조에 한정되는 것이 아니라, 제1 투명 도전막(205)과 제1 금속막(205a)을 조합하여 3층 이상 적층하는 적층 구조를 채용하도록 하여도 된다. 예를 들어, 2개의 제1 투명 도전막(205)을 금속막(205a)을 개재하여 적층하는 적층 구조를 채용하도록 하여도 된다.
제2 금속막(206a)은, 예를 들어, 제3 구조체(204a)와 제2 투명 도전막(206)과의 사이의 계면, 제2 투명 도전막(205)과 제4 구조체(202b)와의 사이의 계면 또는 그들의 양쪽에 형성된다. 또한, 적층막은 2층 구조에 한정되는 것이 아니라, 제2 투명 도전막(206)과 제2 금속막(206a)을 조합하여 3층 이상 적층하는 적층 구조를 채용하도록 하여도 된다. 예를 들어, 2개의 제2 투명 도전막(206)을 금속막(206a)을 개재하여 적층하는 적층 구조를 채용하도록 하여도 된다.
제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)의 막 두께는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 수㎚ 정도로 선택된다. 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)은 도전율이 높기 때문에, 수㎚의 막 두께로 충분한 표면 저항을 얻을 수 있다. 또한, 수㎚ 정도의 막 두께이면, 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)에 의한 흡수나 반사 등의 광학적인 영향은 거의 없다. 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)을 구성하는 재료로서는, 도전성이 높은 금속계의 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들어, Ag, Al, Cu, Ti, Au, Pt, Nb로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종을 들 수 있다. 이들의 재료 중에서도, 도전성이 높고 및 사용 실적 등을 고려하면, Ag가 바람직하다. 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)만으로도 표면 저항을 확보하는 것이 가능하지만 극단적으로 얇은 경우, 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)이 섬 형상의 구조로 되고, 도통성을 확보하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 이와 같은 경우, 섬 형상의 제1 금속막(205a) 및 제2 금속막(206a)을 제1 투명 도전막(205) 및 제2 투명 도전막(206)에 의해 전기적으로 연결시키는 것이 바람직하다.
<15. 제15 실시 형태>
[도전성 소자의 구성]
도 65A는, 본 발명의 제15 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 65B는, 도 65A에 도시한 도전성 소자의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 65C는, 도 65B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 65D는, 도 65B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다.
제15 실시 형태에 따른 도전성 소자(211)는, 제1 구조체(202a)가, 인접하는 3열의 트랙간에 있어서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에 있어서, 제13 실시 형태의 것과는 다르다. 본 실시 형태에 있어서, 준사방 격자 패턴이란, 정사방 격자 패턴과 달리, 트랙의 연장 방향(X 방향)으로 확대되어 왜곡된 사방 격자 패턴을 의미한다.
제1 구조체(202a)의 높이 또는 깊이는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 30㎚ 내지 320㎚ 정도이다. 트랙에 대하여 약 45도 방향 피치의 P2는, 예를 들어, 100㎚ 내지 300㎚ 정도이다. 제1 구조체(202a)의 어스펙트비(높이/배치 피치)는, 예를 들어, 0.2 내지 1.3 정도이다. 또한, 제1 구조체(202a)의 어스펙트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 제1 구조체(202a)가 일정한 높이 분포를 갖도록 구성되어 있어도 된다.
동일 트랙 내에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙간에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 또한, 동일 트랙 내에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치를 p1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 제1 구조체(202a)의 배치 피치를 p2로 하였을 때, p1/p2가 1.4<p1/p2≤1.5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상을 갖는 제1 구조체(202a)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 제1 구조체(202a)의 높이 또는 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 제1 구조체(202a)의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다.
트랙의 연장 방향에 대하여 경사로 되는 제1 구조체(202a)의 배열 방향(θ 방향)의 높이 H2는, 트랙의 연장 방향에서의 제1 구조체(202a)의 높이 H1보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 제1 구조체(202a)의 높이 H1, H2가 H1>H2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하도록 제1 구조체(202a)가 배치되어 있는 경우에는, 제1 구조체(202a)의 높이 H는, 제1 구조체(202a)의 연장 방향(트랙 방향)의 높이로 한다.
기체 표면에서의 제1 구조체(202a)의 충전율은, 100％를 상한으로 하여, 65％ 이상, 바람직하게는 73％ 이상, 보다 바람직하게는 86％ 이상의 범위 내이다. 충전율을 이와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.
배치 피치 P1에 대한 직경 2r의 비율((2r/p1)×100)이, 64％ 이상, 바람직하게는 69％ 이상, 보다 바람직하게는 73％ 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 제1 구조체(202a)의 충전율을 향상시켜, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 여기서, 배치 피치 P1은, 제1 구조체(202a)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경 2r은, 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형인 경우, 직경 2r은 직경으로 되고, 구조체 저면이 타원형인 경우, 직경 2r은 긴 직경으로 된다.
<16. 제16 실시 형태>
도 66A는, 제16 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제1 광학층의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 66B는, 도 66A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 제16 실시 형태에 있어서, 제13 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제16 실시 형태에 따른 도전성 소자는, 2종 이상의 크기 및/또는 형상을 갖는 다수의 구조체(202a)가 기체 표면에 형성되어 있는 점에 있어서, 제13 실시 형태와는 다르다. 2종 이상의 크기 및/또는 형상을 갖는 제1 구조체(202a)는, 예를 들어, 동일 형상 및/또는 크기를 갖는 제1 구조체(202a)가 트랙 방향 등에 주기적으로 반복되도록 배치된다. 또한, 동일 형상 및/또는 크기를 갖는 구조체(202a)가 랜덤하게 기체 표면에 나타나게 배치되도록 하여도 된다. 또한, 제1 구조체(202a)의 형상은 일률적이지 않아도 된다. 이와 같이 함으로써, 회절광이 억제되어, 시인성이 향상된다.
또한, 상술한 예에서는, 제1 구조체(202a)를 2종 이상의 크기 및/또는 형상으로 형성하는 예에 대해서 설명하였지만, 제2 구조체(203a), 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b)를 2종 이상의 크기 및/또는 형상으로 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제1 구조체(202a), 제2 구조체(203a), 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b) 중 모두를 2종 이상의 크기 및/또는 형상으로 할 필요는 없으며, 그들 중 적어도 하나를 원하는 것으로 하는 광학 특성에 따라서 2종 이상의 크기 및/또는 형상으로 하는 것이 가능하다.
<17. 제17 실시 형태>
도 67A는, 본 발명의 제17 실시 형태에 따른 도전성 소자의 제1 광학층의 구성의 일례를 도시하는 개략 평면도이다. 도 67B는, 도 67A에 도시한 제1 광학층의 일부를 확대하여 나타내는 평면도이다. 도 67C는, 도 67B에 도시한 C-C선을 따른 단면도이다. 제17 실시 형태에 있어서, 제13 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
제17 실시 형태에 따른 도전성 소자는, 다수의 제1 구조체(202a)가 랜덤하게 배치되어 있는 점에 있어서, 제13 실시 형태와는 다르다. 기체 표면에 배치되는 제1 구조체(202a)는, 동일한 크기 및/또는 형상에 한정되는 것이 아니라, 2종 이상의 다른 크기 및/또는 형상을 갖어도 된다. 제1 구조체(202a)는, 2차원적 또는 3차원적으로 랜덤하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 2차원적으로 랜덤이란, 도전성 소자(211) 또는 제1 광학층(202)의 면내 방향으로 랜덤인 것을 말한다. 또한, 3차원적으로 랜덤이란, 도전성 소자(211) 또는 제1 광학층(202)의 면내 방향으로 랜덤함과 함께, 도전성 소자(211) 또는 제1 광학층(202)의 두께 방향으로도 랜덤인 것을 말한다. 또한, 제1 구조체(202a)의 형상은 일률적이지 않아도 된다. 이와 같이 함으로써, 회절광이 억제되어, 시인성이 향상된다.
또한, 상술한 예에서는, 제1 구조체(202a)를 랜덤하게 형성하는 예에 대해서 설명하였지만, 제2 구조체(203a), 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b)를 랜덤하게 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제1 구조체(202a), 제2 구조체(203a), 제3 구조체(204a) 및 제4 구조체(202b) 중 모두를 랜덤하게 할 필요는 없으며, 그들 중 적어도 하나를 원하는 것으로 하는 광학 특성에 따라서 랜덤하게 하는 것이 가능하다.
<18. 제18 실시 형태>
도 68은, 본 발명의 제18 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 제18 실시 형태에 있어서, 제13 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 제18 실시 형태에 따른 터치 패널(정보 입력 장치)(400)은, 소위 표면 정전 용량 방식 터치 패널이며, 도전성 소자(401)를 구비한다. 이 터치 패널(400)은, 예를 들어 표시 장치(212)의 표시면에 대하여, 점착제 등으로 이루어지는 접합층(406)을 개재하여 접합된다. 도전성 소자(401)는, 광학층(402)과, 이 광학층 내에 형성된 투명 도전막(403)을 구비한다. 표시 장치(212)는 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 투과형, 반투과형, 반사형 중 어느 하나의 액정 표시 장치이어도 된다.
광학층(402)은, 제1 요철면 S1을 갖는 제1 광학층(404)과, 제2 요철면 S2를 갖는 제2 광학층(405)을 구비한다. 제1 광학층(404)은, 예를 들어, 양쪽 주면을 갖는 기체(202c)와, 기체(202b)의 일주면에 형성된 다수의 구조체(202a)를 구비한다. 제2 광학층(405)은, 예를 들어 SiO2 등의 유전체를 주성분으로 하는 유전체층이다. 투명 도전막(403)은, 예를 들어, 제1 광학층(404)의 제1 요철면 S1의 거의 전체적으로 형성되어 있다. 투명 도전막(403)은, 서로 동기하는 제1 파면 S1과 제2 파면 S2를 갖는다. 투명 도전막(403)의 재료로서는, 제1 실시 형태의 제1 투명 도전막(205)과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
<19. 제19 실시 형태>
도 69A는, 본 발명의 제19 실시 형태에 따른 터치 패널의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 69B는, 도 69A에 도시한 배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 도 69C는, 도 69A에 도시한 비배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 제19 실시 형태에 있어서, 제18 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 터치 패널(정보 입력 장치)(500)은, 소위 디지털 저항막 방식 터치 패널이며, 제1 도전성 소자(501)와, 이 제1 도전성 소자(501)와 대향하는 제2 도전성 소자(502)를 구비한다. 제1 도전성 소자(501)와 제2 도전성 소자(502)는 소정의 간극을 두고 설치되어 있고, 양쪽 소자간에는 공기층(매질층)(503)이 형성되어 있다. 제1 도전성 소자(501)와, 제2 도전성 소자(502)는, 그들의 주연부간에 배치된 접합부(504)를 통하여 서로 접합되어 있다. 접합부(504)로서는, 예를 들어, 점착 페이스트, 점착 테이프 등이 사용된다. 터치 패널(500)은, 내찰상성의 향상의 관점에서, 제1 도전성 소자(501)의 터치측으로 되는 면에, 하드 코트층(505)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 하드 코트층(505)의 표면에는, 방오성이 부여되어 있는 것이 바람직하다. 터치 패널(500)은, 표시 특성의 향상의 관점에서, 하드 코트(505) 상에 반사 방지층(507)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 반사 방지층(507)으로서는, AR(Anti-Reflection)층, LR(Low-reflection)층, AG(Anti-Glare)층 등을 들 수 있다. 터치 패널 표면에 반사 방지 기능을 부여하는 구성은 이것에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 하드 코트층(505) 자체에 반사 방지 기능을 부여하는 구성으로 하여도 된다. 이 터치 패널(500)은, 예를 들어 표시 장치(212)의 표시면에 대하여 접합층(506)을 개재하여 접합된다. 접합층(506)의 재료로서는, 예를 들어, 아크릴계, 고무계, 실리콘계 등의 점착제를 사용할 수 있어, 투명성의 관점에서 보면, 아크릴계 점착제가 바람직하다.
제1 도전성 소자(501)는, 제2 도전성 소자(502)와 대향하는 제1 대향면 S5를 갖는 제1 기체(511)(제1 광학층)와, 제1 기체(511)의 대향면 S5 상에 형성된 제1 투명 도전막(512)을 구비한다. 제2 도전성 소자(502)는, 제1 도전성 소자(501)와 대향하는 대향면 S6을 갖는 제2 기체(제2 광학층)(521)와, 제2 기체(521)의 대향면 S6 상에 형성된 제2 투명 도전막(522)을 구비한다. 대향면 S5 및 대향면 S6 중 적어도 한쪽은, 가시광의 파장 이하의 피치로 다수의 제1 구조체가 형성된 요철면이다. 이 요철면은, 제13 실시 형태에서의 제1 요철면 S1 또는 제2 요철면 S4와 마찬가지이다. 배선 패턴의 시인을 억제하는 관점에서 보면, 대향면 S5 및 대향면 S6의 양쪽을 요철면으로 하는 것이 바람직하다. 제1 투명 도전막(512)은, 예를 들어, 스트라이프 형상 등의 소정의 패턴을 갖는 X전극(제1 전극)이다. 제2 투명 도전막(522)은, 예를 들어, 스트라이프 형상, 크로스 해치 형상 등의 소정의 패턴을 갖는 Y전극(제2 전극)이다. 이들의 X전극과 Y전극은, 예를 들어 서로 직교하도록 배치되어 있다.
<20. 제20 실시 형태>
도 70은, 본 발명의 제20 실시 형태에 따른 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 70B는, 도 70A에 도시한 배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 도 70C는, 도 70A에 도시한 비배선 영역을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다. 제20 실시 형태에 있어서, 제19 실시 형태와 동일한 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 이 표시 장치(600)는, 소위 마이크로 캡슐 전기 영동 방식의 전자 페이퍼이며, 제1 도전성 소자(601)와, 제1 도전성 소자(601)와 대향 배치된 제2 도전성 소자(602)와, 이들의 양쪽 소자간에 설치된 마이크로 캡슐층(매질층)(603)을 구비한다. 여기서는, 마이크로 캡슐 전기 영동 방식의 전자 페이퍼에 대하여 본 발명을 적용한 예에 대해서 설명하지만, 전자 페이퍼는 이 예에 한정되는 것이 아니라, 대향 배치된 도전성 소자간에 매질층이 형성된 구성이면 본 발명은 적용 가능하다. 여기서, 매질에는 액체 및 고체 이외에, 공기 등의 기체도 포함된다. 또한, 매질에는, 캡슐, 안료 및 입자 등의 부재가 포함되어 있어도 된다. 마이크로 캡슐 전기 영동 방식 이외에 본 발명을 적용 가능한 전자 페이퍼로서는, 예를 들어 트위스트 볼 방식, 서멀 재기입 가능형 방식, 토너 디스플레이 방식, In-Plane형 전기 영동 방식, 전자 분입자 방식의 전자 페이퍼 등을 들 수 있다.
마이크로 캡슐층(603)은, 다수의 마이크로 캡슐(631)을 포함하고 있다. 마이크로 캡슐 내에는, 예를 들어, 흑색 입자 및 백색 입자가 분산된 투명한 액체(분산매)가 봉입되어 있다.
제1 도전성 소자(601)는, 제2 도전성 소자(602)와 대향하는 제1 대향면 S5를 갖는 제1 기체(511)(제1 광학층)와, 제1 광학 기체(511)의 대향면 S5 상에 형성된 제1 투명 도전막(611)을 구비한다. 또한, 필요에 따라서, 점착제 등의 접합층(612)을 개재하여, 제1 기체(511)를 유리 등의 지지체(613)에 접합하도록 하여도 된다.
제2 도전성 소자(602)는, 제1 도전성 소자(601)와 대향하는 대향면 S6을 갖는 제2 기체(제2 광학층)(521)와, 제2 기체(521)의 대향면 S6 상에 형성된 제2 투명 도전막(621)을 구비한다.
제1 투명 도전막(611) 및 제2 투명 도전막(621)은, 전자 페이퍼(600)의 구동 방식에 따라서 소정의 전극 패턴 형상으로 형성되어 있다. 구동 방식으로서는, 예를 들어 단순 매트릭스 구동 방식, 액티브 매트릭스 구동 방식, 세그먼트 구동 방식 등을 들 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예 및 시험예에 대해서 이하의 순서로 설명한다.
1. 도전성 광학 시트의 광학 특성
2. 구조체와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계
3. 투명 도전막의 두께와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계
4. 다른 방식의 저반사 도전막과의 비교
5. 구조체와 광학 특성과의 관계
6. 투명 도전막의 형상과 광학 특성과의 관계
7. 충전율 및 직경의 비율과 반사 특성과의 관계(시뮬레이션)
(높이 H, 배치 피치 P, 어스펙트비(H/P))
이하의 실시예에 있어서, 도전성 광학 시트의 구조체의 높이 H, 배치 피치 P 및 어스펙트비(H/P)는 이하와 같이 하여 구하였다.
우선, 광학 시트의 표면 형상을, 투명 도전막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 촬영하였다. 그리고, 촬영한 AFM상 및 그 단면 프로파일로부터, 구조체의 배치 피치 P, 높이 H를 구하였다. 다음으로, 이들의 배치 피치 P 및 높이 H를 사용하여 어스펙트비(H/P)를 구하였다.
(투명 도전막의 평균막 두께)
이하의 실시예에 있어서, 투명 도전막의 평균막 두께는 이하와 같이 하여 구하였다.
우선, 도전성 광학 시트를 구조체의 정상부를 포함하도록 트랙의 연장 방향으로 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM:Transmission Electron Microscope)에 의해 촬영하고, 촬영한 TEM 사진으로부터, 구조체에서의 정상부에서의 투명 도전막의 막 두께 D1을 측정하였다. 이들의 측정을 도전성 광학 시트로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께 Dm1을 구하고, 이 평균막 두께를 투명 도전막의 평균막 두께로 하였다.
또한, 볼록부인 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1, 볼록부인 구조체의 경사면에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm2, 볼록부인 구조체의 사이에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm3은, 이하와 같이 하여 구하였다.
우선, 도전성 광학 시트를 구조체의 정상부를 포함하도록 트랙의 연장 방향으로 절단하고, 그 단면을 TEM에 의해 촬영하였다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 막 두께 D1을 측정하였다. 다음으로, 구조체의 경사면의 위치 중, 구조체의 절반의 높이(H/2)의 위치의 막 두께 D2를 측정하였다. 다음으로, 구조체간의 오목부의 위치 중, 그 오목부의 깊이가 가장 깊어지는 위치의 막 두께 D3을 측정하였다. 다음으로, 이들의 막 두께 D1, D2, D3의 측정을 도전성 광학 시트로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값 D1, D2, D3을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3을 구하였다.
또한, 오목부인 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1, 오목부인 구조체의 경사면에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm2, 오목부인 구조체의 사이에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm3은, 이하와 같이 하여 구하였다.
우선, 도전성 광학 시트를 구조체의 정상부를 포함하도록 트랙의 연장 방향으로 절단하고, 그 단면을 TEM에 의해 촬영하였다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 비실체적인 공간인 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 막 두께 D1을 측정하였다. 다음으로, 구조체의 경사면의 위치 중, 구조체의 절반의 깊이(H/2)의 위치의 막 두께 D2를 측정하였다. 다음으로, 구조체간의 볼록부의 위치 중, 그 볼록부의 높이가 가장 높아지는 위치의 막 두께 D3을 측정하였다. 다음으로, 이들의 막 두께 D1, D2, D3의 측정을 도전성 광학 시트로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값 D1, D2, D3을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께 Dm1, Dm2, Dm3을 구하였다.
<1. 도전성 광학 시트의 광학 특성>
(비교예 1)
우선, 외경 126㎜의 유리 롤 원반을 준비하고, 이 유리 롤 원반의 표면에 이하와 같이 하여 레지스트층을 착막하였다. 즉, 시너에서 포토레지스트를 1/10로 희석하고, 이 희석 레지스트를 딥에 의해 유리 롤 원반의 원주면 상에 두께 70㎚ 정도로 도포함으로써, 레지스트층을 착막하였다. 다음으로, 기록 매체로서의 유리 롤 원반을, 도 11에 도시한 롤 원반 노광 장치에 반송하고, 레지스트층을 노광함으로써, 1개의 나선 형상으로 이어짐과 함께, 인접하는 3열의 트랙간에 있어서 육방 격자 패턴을 이루는 잠상이 레지스트층에 패터닝되었다.
구체적으로는, 육방 격자가 형성되어야 할 영역에 대하여, 상기 유리 롤 원반 표면까지 노광하는 파워 0.50㎽/m의 레이저광을 조사하여 오목 형상의 육방 격자 패턴을 형성하였다. 또한, 트랙 열의 열 방향의 레지스트층의 두께는 100㎚ 정도, 트랙의 연장 방향의 레지스트 두께는 100㎚ 정도이었다.
다음으로, 유리 롤 원반 상의 레지스트층에 현상 처리를 실시하여, 노광한 부분의 레지스트층을 용해시켜 현상을 행하였다. 구체적으로는, 도시하지 않은 현상기의 턴테이블 상에 미현상의 유리 롤 원반을 적재하고, 턴테이블마다 회전시키면서 유리 롤 원반의 표면에 현상액을 적하하여 그 표면의 레지스트층을 현상하였다. 이에 의해, 레지스트층이 육방 격자 패턴에 개구되어 있는 레지스트 유리 원반이 얻어졌다.
다음으로, 에칭 장치를 사용하여, CHF3 가스 분위기 속에서의 플라즈마 에칭을 행하였다. 이에 의해, 유리 롤 원반의 표면에 있어서, 레지스트층으로부터 노출되어 있는 육방 격자 패턴의 부분만 에칭이 진행되고, 그 밖의 영역은 레지스트층이 마스크로 되어 에칭은 되지 않고, 타원뿔 형상의 오목부가 얻어졌다. 이때의 패턴에서의 에칭량(깊이)은 에칭 시간에 의해서 변화시켰다. 최후에, O2 애싱에 의해 완전하게 레지스트층을 제거함으로써, 오목 형상의 육방 격자의 모스아이 유리 롤 마스터가 얻어졌다. 열 방향에서의 오목부의 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 오목부의 깊이보다 깊었다.
다음으로, 상기 모스아이 유리 롤 마스터와 자외선 경화 수지를 도포한 아크릴 시트를 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키면서 박리하였다. 이에 의해, 복수의 구조체가 일주면에 배열된 광학 시트가 얻어졌다. 다음으로, 스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 30㎚의 IZO막을 구조체 상에 성막하였다.
이상에 의해, 목적으로 하는 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 2)
평균막 두께 160㎚의 IZO막을 구조체 상에 형성하는 것 이외에는, 비교예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 3)
우선, 비교예 1과 마찬가지로 하여 일주면에 복수의 구조체가 배열된 광학 시트를 제작하였다. 다음으로, 일주면에 복수의 구조체를 형성한 것과 마찬가지로 하여, 광학 시트의 타주면에 복수의 구조체를 형성하였다. 이에 의해, 양쪽 주면에 복수의 구조체가 배열된 광학 시트가 제작되었다. 다음으로, 스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 30㎚의 IZO막을 일주면의 구조체 상에 성막함으로써, 복수의 구조체가 양쪽 주면에 배열된 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 4)
IZO막의 성막 공정을 생략하는 것 이외에는 비교예 1과 마찬가지로 하여, 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 5)
스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 30㎚의 IZO막을, 평활한 아크릴 시트의 표면 상에 형성하고, 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
(반사율/투과율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 반사율 및 투과율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 35A, 도 35B에 도시한다.
Figure pct00001
상술한 평가 결과로부터 이하의 것을 알 수 있다.
비교예 2의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정한 바, 270Ω/□로 되었다. 이에 대해, 모스아이 구조를 표면에 형성한 비교예 1에서는, 저항률 2.0×10-4Ωㆍ㎝의 투명 도전막(IZO막)을 평판 환산에 의해 30㎚ 성막하면, 약 30㎚ 정도의 평균막 두께로 된다. 이때의 표면 저항은, 표면적이 늘어나는 것을 환산하여도, 4000Ω/□이지만, 저항막식 터치 패널로서 사용할 때에 문제 없는 레벨이다.
도 35A, 도 35B에 도시한 바와 같이, 비교예 1은, 투명 도전막을 성막하고 있지 않은, 모스아이 구조체만이 표면에 형성된 비교예 4와 비교하여도, 손색 없는 특성을 유지하고 있다. 또한, 비교예 1은, 동일한 정도의 표면 저항을 갖는 투명 도전막을 평활한 시트 상에 성막한 비교예 4의 광학 특성보다도, 우수한 광학 특성이 얻어져 있다.
비교예 2에서는, 평판 환산(평균막 두께)에 의해 160㎚로 되는 두께의 투명 도전막(IZO막)을 성막하고 있기 때문에, 투과율이 열화되는 경향이 있다. 이것은 투명 도전막을 과도하게 두껍게 성막하였기 때문에, 모스아이 구조체의 형상이 붕괴되어 버려, 원하는 형상을 유지하는 것이 곤란해져 버렸기 때문이라고 생각된다. 즉, 투명 도전막을 과도하게 두껍게 하면, 모스아이 구조체의 형상을 유지한 상태로 박막을 성장시키는 것이 곤란해진다. 그러나, 이와 같이 형상이 유지되어 있지 않은 경우라도, 투명 도전막만을 평활한 시트에 성막한 비교예 2보다도 광학 특성이 우수하다.
양면에 모스아이 구조체를 형성한 비교예 3에서는, 편면에 모스아이 구조를 형성한 비교예 1에 비해 반사 방지 기능이 향상되어 있다. 도 35B로부터, 97％ 내지 99％의 매우 고투과율의 특성이 실현되어 있는 것을 알 수 있다.
<2. 구조체와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계>
(비교예 6, 7, 실시예 1)
1트랙마다 극성 반전 포매터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 이송 피치를 조정하고, 레지스트층을 패터닝함으로써, 육방 격자 패턴을 레지스트층에 기록하였다. 이 이외의 것은, 비교예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 2)
실시예 1과 요철 관계를 반대로 한 이외의 것은 비교예 1과 마찬가지로 하여, 오목 형상을 갖는 복수의 구조체(역패턴의 구조체)가 표면에 형성된 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 8)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 비교예 6과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 9)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 10)
스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 40㎚의 IZO막을, 평활한 아크릴 시트의 표면 상에 형성하고, 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예 및 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 또한, 도 36A에, 어스펙트비와 표면 저항과의 관계를 도시한다. 도 36B에, 구조체의 높이와 표면 저항과의 관계를 도시한다.
(반사율/투과율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 반사율 및 투과율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 37A, 도 37B에 도시한다. 또한, 도 38A, 도 38B에, 실시예 1과 비교예 9의 투과 특성 및 반사 특성을 도시한다. 도 39A, 도 39B에, 비교예 6과 비교예 8의 투과 특성 및 반사 특성을 도시한다.
Figure pct00002
도 36A, 도 36B로부터 이하의 것을 알 수 있다.
구조체의 어스펙트비와 표면 저항과의 사이에 상관이 있고, 어스펙트비의 값에 거의 비례하여 표면 저항이 증가되는 경향이 있다. 이것은, 구조체의 경사면이 급준하게 될수록, 투명 도전막의 평균막 두께가 얇아지거나 또는 구조체의 높이가 높거나, 혹은 깊이가 깊을수록 표면적이 늘어나므로, 고저항으로 되기 때문이라고 생각된다.
터치 패널에서는, 일반적으로 500 내지 300Ω/□의 표면 저항이 구해지므로, 본 발명을 터치 패널에 적용하는 경우에는, 어스펙트비를 적절히 조정하여, 원하는 저항값이 얻어지도록 하는 것이 바람직하다.
도 37A, 도 37B, 도 38A, 도 38B로부터 이하의 것을 알 수 있다.
파장 450㎚보다도 단파장측에서는 투과율이 저하되는 경향이 있지만, 파장 450㎚ 내지 800㎚의 범위에서는 우수한 투과 특성이 얻어진다. 또한, 구조체의 어스펙트비가 높을수록, 단파장측에서의 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
파장 450㎚보다도 단파장측에서는 반사율도 저하되는 경향이 있지만, 파장 450㎚ 내지 800㎚의 범위에서는 우수한 반사 특성이 얻어진다. 또한, 구조체의 어스펙트비가 높을수록, 단파장측에서의 반사율의 증가를 억제할 수 있다.
볼록 형상의 구조체가 형성된 실시예 1은, 오목 형상의 구성체가 형성된 실시예 2보다도 광학 특성이 우수하다.
도 39A 내지 도 39B로부터 이하의 것을 알 수 있다.
어스펙트비가 1.2인 비교예 6에서는, 어스펙트비가 0.6인 실시예 1보다도, 광학 특성의 변화가 적게 억제되어 있다. 이것은, 어스펙트비 1.2인 비교예 6의 쪽이, 어스펙트비 0.6인 실시예 1보다도 표면적이 크고, 구조체에 대한 투명 도전막의 평균막 두께가 얇아져 있기 때문이라고 생각된다.
<3. 투명 도전막의 두께와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계>
(실시예 3)
IZO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 4)
실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 11)
IZO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 12)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예 및 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
(반사율/투과율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 반사율 및 투과율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 40A, 도 40B에 도시한다.
Figure pct00003
또한, "( )" 내에 기록된 저항값은, 동일한 성막 조건에서 평활한 시트 상에 IZO막을 성막하고, 그 성막한 IZO막의 저항값을 측정하였을 때의 값이다.
도 40A, 도 40B로부터 이하의 것을 알 수 있다.
평균막 두께가 두꺼울수록, 450㎚보다 단파장측의 반사율 및 투과율이 저하되는 경향이 있다.
<2. 구조체와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계> 및 <3. 투명 도전막의 두께와 광학 특성 및 표면 저항과의 관계>의 평가 결과를 종합하면, 이하의 것을 알 수 있다.
장파장측의 광학 특성은, 구조체 상에 투명 도전막을 성막하는 전후에서 거의 변화하지 않는 것에 대해서, 단파장측의 광학 특성은 변화하는 경향이 있다.
구조체를 고어스펙트인 형상으로 하면, 광학 특성은 양호하지만, 표면 저항이 커지는 경향이 있다.
투명 도전막의 두께가 두꺼워지면, 단파장측의 반사율이 증가되는 경향이 있다.
표면 저항과 광학 특성이 상반의 관계에 있다.
<4. 다른 방식의 저반사 도전막과의 비교>
(비교예 13)
비교예 7과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 5)
IZO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 14)
스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 30㎚의 IZO막을, 평활한 아크릴 시트의 표면 상에 형성하고, 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 15)
PVD법에 의해 필름 상에 순차적으로 N=2.0 전후의 광학막을 형성하고 그 위에 1.5 전후의 광학막을 형성하고 그 위에 더 도전막을 형성하였다.
(비교예 16)
PVD법에 의해 필름 상에 순차적으로 N=2.0 전후의 광학막과 N=1.5 전후의 광학막을 4층 적층하고 그 위에 도전막을 형성하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예 및 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.
(반사율/투과율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 투과율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 41에 도시한다.
Figure pct00004
도 41로부터 이하의 것을 알 수 있다.
구조체 상에 투명 도전막을 성막한 비교예 13, 실시예 5는, 평활한 시트 상에 투명 도전막을 성막한 비교예 14에 비하여, 400㎚ 내지 800㎚의 파장 대역에 있어서 우수한 투과 특성을 갖고 있다.
다층막을 적층한 비교예 15, 16은, 파장 500㎚ 정도까지는 우수한 투과 특성을 나타낸다. 그러나, 400㎚ 내지 800㎚의 파장 대역 전체에서는, 구조체 상에 투명 도전막을 성막한 비교예 13, 실시예 5가, 다층막을 적층한 비교예 15, 16보다도 우수하다.
<5. 구조체와 광학 특성과의 관계>
(비교예 17)
1트랙마다 극성 반전 포매터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 이송 피치를 조정하고, 레지스트층을 패터닝함으로써, 육방 격자 패턴을 레지스트층에 기록하였다. 평균막 두께 20㎚의 IZO막을 구조체 상에 형성하였다. 이 이외의 것은, 비교예 1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 18)
1트랙마다 극성 반전 포매터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 이송 피치를 조정하고, 레지스트층을 패터닝함으로써, 육방 격자 패턴을 레지스트층에 기록하였다. 이 이외의 것은, 비교예 1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예 및 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
(반사율/투과율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 반사율 및 투과율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 42A, 도 42B에 도시한다.
Figure pct00005
도 42A, 도 42B로부터 이하의 것을 알 수 있다.
어스펙트비를 낮게 함으로써, 450㎚보다 단파장측에서의 광학 특성의 저하를 개선할 수 있다. 투과 특성이 보다 개선되어 있으므로, 흡수 특성이 개선되어 있다고 추정된다.
<6. 투명 도전막의 형상과 광학 특성과의 관계>
(비교예 19)
IZO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 비교예 18과 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 20)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 비교예 19와 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 6)
IZO막의 평균막 두께를 20㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5와 마찬가지로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 21)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 실시예 6과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 7)
비교예 6과 요철 관계를 반대로 하였다. IZO막의 평균막 두께를 30㎚로 하여 도전성 광학 시트를 제작하였다. 이 이외의 것은 비교예 6과 마찬가지로 하여, 오목 형상을 갖는 복수의 구조체(역패턴의 구조체)가 표면에 형성된 도전성 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 22)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 실시예 7과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 8)
구조체의 단면 프로파일의 곡선 변화율에 변화를 갖게 한 구조체 상에 평균막 두께 30㎚의 IZO막을 형성한 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 23)
IZO막의 성막을 생략하는 것 이외에는 실시예 8과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(형상의 평가)
광학 시트의 표면 형상을, IZO막을 성막하고 있지 않은 상태에 있어서, 원자간력 현미경(AFM:Atomic Force Microscope)에 의해 관찰하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예 및 각 비교예의 구조체의 높이 등을 구하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다.
(투명 도전막의 평가)
구조체 상에 형성한 도전막의 단면 방향으로 절단하고, 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 구조체와 그것에 부착된 도전막의 상을 관찰한다.
(반사율의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 반사율을 닛본 분꼬우의 평가 장치(V-550)를 사용하여 평가하였다. 그 결과를 도 43A 내지 도 44B에 도시한다.
Figure pct00006
투명 도전막의 형상 평가 및 반사율의 평가로부터 이하의 것을 알 수 있다.
비교예 19에서는, 구조체의 선단부의 평균막 두께 D1, 구조체의 경사면의 평균막 두께 D2 및 구조체간의 보텀부 D3의 평균막 두께는, 이하와 같은 관계로 되어 있는 것을 알 수 있었다.
D1(=38㎚)>D3(=21㎚)>D2(=14㎚ 내지 17㎚)
IZO는 굴절률이 2.0 정도이기 때문에, 구조체의 선단부만 실행 굴절률이 상승된다. 이로 인해, 도 43A에 도시한 바와 같이, IZO막의 성막에 의해 반사율이 상승된다.
실시예 6에서는, 구조체에 거의 균일하게 성막되어 있는 것을 알 수 있었다. 이로 인해, 도 43B에 도시한 바와 같이, 성막 전후의 반사율 변화도 적어져 있다.
실시예 6에서는, 오목 형상의 구조체의 보텀부와, 오목 형상의 구조체간의 톱부에 IZO막의 평균막 두께가, 다른 부분의 평균막 두께에 비해서 매우 두꺼워져 있는 것을 알 수 있었다. 특히, 톱부에 있어서 평균막 두께가 현저하게 두꺼워져 있는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 성막 상태이기 때문에, 도 44A에 도시한 바와 같이, 반사율 변화도 복잡한 거동을 나타내고, 또한 상승되는 경향이 있다.
실시예 7에서는, 비교예 19와 마찬가지로, 구조체의 선단부의 평균막 두께 D1, 구조체의 경사면의 평균막 두께 D2 및 구조체간의 보텀부 D3의 평균막 두께는, 이하와 같은 관계로 되어 있는 것을 알 수 있었다.
D1(=36㎚)>D2(=20㎚)>D3(=18㎚)
그러나, 500㎚ 정도로부터 단파장측에 있어서, 반사율이 급격하게 증가되는 경향이 있다. 이것은, 구조체의 선단부의 평면 형상으로 되어 있고, 선단부의 면적이 커지고 있기 때문이라고 생각된다.
이상에 의해, 급준한 경사면에는 투명 도전막은 얇게 부착되고, 편평한 면에 가까울수록 투명 도전막이 두껍게 부착되는 경향이 있다.
또한, 구조체 전체에 균일하게 성막되어 있으면, 성막 전후의 광학 특성 변화가 작아지는 경향이 있다.
또한, 구조체의 형상이 자유 곡면에 가까울수록, 투명 도전막이 구조체 전체에 균일하게 부착되는 경향이 있다.
<7. 충전율 및 직경의 비율과 반사 특성과의 관계>
다음으로, RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션에 의해, 비율((2r/P1)×100)과 반사 방지 특성과의 관계에 대해서 검토를 행하였다.
(시험예 1)
도 45A는, 구조체를 육방 격자 형상으로 배열하였을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면이다. 도 45A에 도시한 바와 같이, 구조체를 육방 격자 형상으로 배열한 경우에 있어서, 비율((2r/P1)×100)(단, P1:동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치, r:구조체 저면의 반경)을 변화시켰을 때의 충전율을 이하의 수학식 3에 의해 구하였다.
[수학식 3]
충전율=(S(hex.)/S(unit))×100
단위 격자 면적:S(unit)=2r×(2√3)r
단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적:S(hex.)=2×πr2
(단, 2r>P1일 때에는 작도 상에서 구함)
예를 들어, 배치 피치 P1=2, 구조체 저면의 반경 r=1로 한 경우, S(unit), S(hex.), 비율((2r/P1)×100), 충전율은 이하로 나타내는 값으로 된다.
S(unit)=6.9282
S(hex.)=6.28319
(2r/P1)×100=100.0％
충전율=(S(hex.)/S(unit))×100=90.7％
표 7에, 상술한 수학식 3에 의해 구한 충전율과 비율((2r/P1)×100)과의 관계를 나타낸다.
Figure pct00007
(시험예 2)
도 45B는, 구조체를 사방 격자 형상으로 배열하였을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면이다. 도 45B에 도시한 바와 같이, 구조체를 사방 격자 형상으로 배열한 경우에 있어서, 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100),(단, P1:동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치, P2:트랙에 대하여 45도 방향의 배치 피치, r:구조체 저면의 반경)을 변화시켰을 때의 충전율을 이하의 수학식 4에 의해 구하였다.
[수학식 4]
충전율=(S(tetra)/S(unit))×100
단위 격자 면적:S(unit)=2r×2r
단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적:S(tetra)=πr2
(단, 2r>P1일 때에는 작도 상에서 구함)
예를 들어, 배치 피치 P2=2, 구조체 저면의 반경 r=1로 한 경우, S(unit), S(tetra), 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100), 충전율은 이하로 나타내는 값으로 된다.
S(unit)=4
S(tetra)=3.14159
(2r/P1)×100=70.7％
(2r/P2)×100=100.0％
충전율=(S(tetra)/S(unit))×100=78.5％
표 8에, 상술한 수학식 4에 의해 구한 충전율과, 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100)과의 관계를 나타낸다.
또한, 사방 격자의 배치 피치 P1과 P2와의 관계는 P1=√2×P2로 된다.
Figure pct00008
(시험예 3)
배치 피치 P1에 대한 구조체 저면의 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)을 80％, 85％, 90％, 95％, 99％의 크기로 하여, 이하의 조건에서 반사율을 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과의 그래프를 도 46에 도시한다.
구조체 형상:조종형
편광:무편광
굴절률:1.48
배치 피치 P1:320㎚
구조체의 높이:415㎚
어스펙트비:1.30
구조체의 배열:육방 격자
도 46으로부터, 비율((2r/P1)×100)이 85％ 이상 있으면, 약 가시 영역의 파장 영역(0.4 내지 0.7㎛)에 있어서, 평균 반사율 R이 R<0.5％로 되고, 충분한 반사 방지 효과가 얻어진다. 이때 저면의 충전율은 65％ 이상이다. 또한, 비율((2r/P1)×100)이 90％ 이상 있으면, 가시 영역의 파장 영역에 있어서 평균 반사율 R이 R<0.3％로 되고, 보다 고성능의 반사 방지 효과가 얻어진다. 이때 저면의 충전율은 73％ 이상이며, 상한을 100％로서 충전율이 높을수록 성능이 좋아진다. 구조체끼리가 중첩되는 경우에는, 구조체 높이는 가장 낮은 위치로부터의 높이를 생각하는 것으로 한다. 또한, 사방 격자에 있어서도, 충전율과 반사율의 경향은 마찬가지인 것을 확인하였다.
(평균 높이 H, 평균 배치 피치 P, 평균 어스펙트비)
이하의 실시예에 있어서, 도전성 시트의 구조체의 평균 높이 H, 평균 배치 피치 P 및 평균 어스펙트비는 이하와 같이 하여 구하였다.
평균 배치 피치 P, 평균 높이 H, 어스펙트비(H/P)는, 이하와 같이 하여 구하였다. 우선, 도전성 시트를 구조체의 정상부를 포함하도록 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영하였다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 구조체의 배치 피치 P, 구조체의 높이 H를 구하였다. 이 측정을 도전성 시트로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여, 평균 배치 피치 P 및 평균 높이 H를 구하였다. 다음으로, 이들의 평균 배치 피치 P 및 평균 높이 H를 사용하여, 어스펙트비(H/P)를 구하였다.
(ITO막의 평균막 두께)
이하의 실시예에 있어서, ITO막의 막 두께는 이하와 같이 하여 구하였다.
우선, 도전성 시트를 구조체의 정상부를 포함하도록 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영하고, 촬영한 TEM 사진으로부터, 구조체에서의 정상부에서의 ITO막의 막 두께를 측정하였다. 이들의 측정을 도전성 시트로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)하여 평균막 두께를 구하였다.
(평균 파장 λ, 진동의 평균 폭 A, 평균 비율(A/λ))
이하의 실시예에 있어서, 제1 파면 및 제2 파면의 평균 파장 λ, 제1 파면의 진동의 평균 폭 A, 제2 파면의 진동의 평균 폭 B, 평균 비율(A/λ) 및 평균 비율(B/λ)은 이하와 같이 하여 구하였다. 우선, ITO막의 제1 파면 또는 제2 파면의 진동의 폭이 최대로 되는 위치를 포함하도록 하여 도전성 시트를 한 방향으로 절단하고, 그 단면을 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 촬영하였다. 다음으로, 촬영한 TEM 사진으로부터, 제1 파면 또는 제2 파면의 파장 λ, 제1 파면의 진동의 폭 A 및 제2 파면의 진동의 폭 B를 구하였다. 이 측정을 ITO막으로부터 무작위로 선출된 10군데에서 반복하여 행하였다. 다음으로, 측정된 제1 파면 및 제2 파면의 파장 λ, 제1 파면의 진동의 폭 A, 제2 파면의 진동의 폭 B를 각각 단순히 평균(산술 평균)하여, 제1 파면 및 제2 파면의 평균 파장 λ, 제1 파면의 진동의 평균 폭 A, 제2 파면의 진동의 평균 폭 B를 구하였다. 다음으로, 이들의 평균 파장 λ, 진동의 평균 폭 A 및 진동의 평균 폭 B를 사용하여, 평균 비율(A/λ), 평균 비율(B/λ)을 구하였다.
본 발명의 실시예에 대해서 이하의 순서로 설명한다.
8. 시뮬레이션에 의한 반사 특성의 검토
9. 샘플 제작에 의한 반사 특성의 검토
10. 샘플 제작에 의한 저항 특성의 검토
<8. 시뮬레이션에 의한 반사 특성의 검토>
(실시예 1-1)
RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션에 의해, 도전성 소자의 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 71에 도시한다.
이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.
(도전성 소자의 층 구성)
(출사면측) 수지층/Motheye 구조체/ITO막/수지층(입사면측)
(수지층)
굴절률 n:1.52
(ITO막)
막 두께 D:20㎚, 굴절률 n:2.0
제1 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제1 파면의 파장 λ:400㎚, 제1 파면의 진동의 폭 A:20㎚, 제1 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 A의 비율(A/λ):0.05
제2 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제2 파면의 파장 λ:400㎚, 제2 파면의 진동의 폭 B:20㎚, 제2 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 B의 비율(B/λ):0.05
본 실시예에 있어서, 제1 파면의 단면 형상은, ITO막의 제1 파면의 진동의 폭이 최대로 되는 위치를 포함하도록 하여 도전성 소자를 한 방향으로 절단하였을 때의 단면 형상이다. 또한, 제2 파면의 단면 형상은, ITO막의 제2 파면의 진동의 폭이 최대로 되는 위치를 포함하도록 하여 도전성 소자를 한 방향으로 절단하였을 때의 단면 형상이다.
(Motheye 구조체)
구조체 형상:포물면 형상, 배치 패턴:육방 격자 패턴, 구조체간의 배치 피치 P:400㎚, 구조체 높이 H:20㎚, 어스펙트비(H/P):0.05, 굴절률 n:1.52
(수지층)
굴절률 n=1.52
(실시예 1-2)
이하의 시뮬레이션 조건을 변경하는 것 이외에는, 실시예 1-1과 마찬가지로 하여 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 71에 도시한다.
(Motheye 구조체)
구조체 높이 H:40㎚, 어스펙트비(H/P):0.1
(ITO막)
제1 및 제2 파면의 진동의 폭:40㎚, 비율(A/λ) 및 비율(B/λ):0.1
(실시예 1-3)
이하의 시뮬레이션 조건을 변경하는 것 이외에는, 실시예 1-1과 마찬가지로 하여 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 71에 도시한다.
(Motheye 구조체)
구조체 높이 H:70㎚, 어스펙트비(H/P):0.175
(ITO막)
제1 및 제2 파면의 진동의 폭:70㎚, 비율(A/λ) 및 비율(B/λ):0.175
(비교예 1-1)
수지층 상에 구조체를 설정하지 않고 평탄면으로 하고, 이 평탄면 상에 ITO막을 형성한 층 구성으로 하는 것 이외에는 실시예 1-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 71에 도시한다.
도 71로부터 이하의 것을 알 수 있다.
높이 40㎚(어스펙트 0.1) 이상의 구조체가 표면에 형성되어 있으면, 구조체가 표면에 형성되어 있지 않은 경우와 거의 마찬가지의 스펙트럼을 얻을 수 있다.
구조체의 높이(어스펙트 0.1)가 40㎚ 이상이면, 가시 영역(450㎚ 내지 650㎚)에 있어서 반사율의 변위량 ΔR을 ΔR<1％로 할 수 있다. 즉 가시 영역에 있어서 반사율이 거의 플랫으로 된다.
(실시예 2-1)
RCWA 시뮬레이션에 의해, 도전성 소자의 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 72에 도시한다.
이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.
(도전성 소자의 층 구성)
(출사면측) 수지층/Motheye 구조체/ITO막/수지층(입사면측)
(수지층)
굴절률 n:1.52
(ITO막)
막 두께 D:10㎚, 굴절률 n:2.0
제1 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제1 파면의 파장 λ:250㎚, 제1 파면의 진동의 폭 A:150㎚, 제1 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 A의 비율(A/λ):0.6
제2 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제2 파면의 파장 λ:250㎚, 제2 파면의 진동의 폭 B:150㎚, 제2 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 B의 비율(B/λ):0.6
(Motheye 구조체)
구조체 형상:포물면 형상, 배치 패턴:육방 격자 패턴, 배치 피치 P:250㎚, 구조체 높이 H:150㎚, 어스펙트비(H/P):0.6, 굴절률 n:1.52
(수지층)
굴절률 n:1.52
(실시예 2-2)
ITO막의 막 두께 D를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 72에 도시한다.
(실시예 2-3)
ITO막의 막 두께 D를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 72에 도시한다.
(비교예 2-1)
수지층 상에 구조체를 설정하지 않고 평탄면으로 하고, 이 평탄면 상에 ITO막을 형성한 층 구성으로 하는 것 이외에는 실시예 2-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 72에 도시한다.
도 72로부터 이하의 것을 알 수 있다.
ITO막의 막 두께가 10㎚ 내지 50㎚의 범위 내에 있어서, 가시 영역의 범위에서 충분한 반사 방지가 얻어진다. 구체적으로는, 가시 영역(450㎚ 내지 750㎚)에 있어서 반사율을 1.5％ 이하로 억제할 수 있다.
수지층의 요철면간에 ITO막이 끼워진 구성으로 함으로써, 수지층의 평탄면간에 ITO막이 끼워진 층 구성으로 하는 것보다도 반사율을 대폭 저감할 수 있다. 특히, 가시 영역의 단파장측에서의 반사율을 저감할 수 있다.
(실시예 3-1)
RCWA 시뮬레이션에 의해, 도전성 소자의 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 73에 도시한다.
이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.
(도전성 소자의 층 구성)
수지층/Motheye 구조체/ITO막/공기
(수지층)
굴절률 n=1.52
(Motheye 구조체)
구조체 형상:포물면 형상, 배치 패턴:육방 격자 패턴, 배치 피치 P:250㎚, 구조체 높이 H:120㎚, 어스펙트비(H/P):0.48, 굴절률 n:1.52
(ITO막)
막 두께 D:20㎚, 굴절률 n:2.0
제1 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제1 파면의 파장 λ:250㎚, 제1 파면의 진동의 폭 A:120㎚, 제1 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 A의 비율(A/λ):0.48
제2 파면의 단면 형상:포물선을 주기적으로 반복된 형상
제2 파면의 파장 λ:250㎚, 제2 파면의 진동의 폭 B:120㎚, 제2 파면의 파장 λ에 대한 진동의 폭 B의 비율(B/λ):0.48
(실시예 3-2)
ITO막의 막 두께 D를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 3-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 73에 도시한다.
(비교예 3-1)
ITO막의 막 두께 D를 0㎚로 하는 것 이외에는 실시예 3-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 73에 도시한다.
도 73으로부터 이하의 것을 알 수 있다.
수지층의 표면에 구조체를 다수 형성한 경우에는, 약 파장 450 내지 700㎚의 범위에 있어서, ITO막을 구조체 상에 형성하였을 때와, ITO막을 구조체 상에 형성하지 않았을 때에, 반사율에 큰 차이가 없어지는 경향이 있다. 따라서, ITO막의 전극 패턴이 있는 부분과 ITO막의 전극 패턴이 없는 부분에서의 반사율의 차이를 억제할 수 있다. 즉, 디지털 저항막 방식 터치 패널 등의 배선의 시인을 억제할 수 있다.
(참고예 1-1)
시뮬레이션에 의해, 도전성 소자의 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 74에 도시한다.
이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.
(도전성 소자의 층 구성)
기재/ITO막/매질
(기재)
기재:유리 기재, 성막면:평탄면, 굴절률 n=1.5
(ITO막)
막 두께 D=20㎚, 굴절률 n=2.0
(매질)
매질의 종류:공기
(참고예 1-2)
ITO막의 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 참고예 1-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 74에 도시한다.
(참고예 1-3)
ITO막의 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 참고예 1-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 74에 도시한다.
(참고예 1-4)
ITO막의 두께를 0㎚로 하는 것 이외에는 참고예 1-1과 마찬가지의 조건에서 시뮬레이션을 행하여, 반사율의 파장 의존성을 구하였다. 그 결과를 도 74에 도시한다.
도 74로부터 이하의 것을 알 수 있다.
기재 표면에 모스아이 구조를 형성하지 않고, 기재의 평탄면 상에 ITO막을 형성한 경우에는, 기재의 평탄면 상에 ITO막을 형성하고 있지 않은 경우에 비해서 반사율이 증가되는 경향이 있다. 그 반사율의 증가의 정도는 ITO막의 막 두께가 두꺼울수록 커지는 경향이 있다.
<9. 샘플 제작에 의한 반사 특성의 검토>
(실시예 4-1)
우선, 외경 126㎜의 유리 롤 원반을 준비하고, 이 유리 롤 원반의 표면에 이하와 같이 하여 레지스트층을 착막하였다. 즉, 시너에 의해 포토레지스트를 1/10로 희석하고, 이 희석 레지스트를 디핑법에 의해 유리 롤 원반의 원주면 상에 두께 70㎚ 정도로 도포함으로써, 레지스트층을 착막하였다. 다음으로, 기록 매체로서의 유리 롤 원반을, 도 58에 도시한 롤 원반 노광 장치에 반송하고, 레지스트층을 노광함으로써, 1개의 나선 형상으로 이어짐과 함께, 인접하는 3열의 트랙간에 있어서 육방 격자 패턴을 이루는 잠상이 레지스트층에 패터닝되었다.
구체적으로는, 육방 격자 형상의 노광 패턴이 형성되어야 할 영역에 대하여, 상기 유리 롤 원반 표면까지 노광하는 파워 0.50㎽/m의 레이저광을 조사하고 오목 형상의 육방 격자 형상의 노광 패턴을 형성하였다. 또한, 트랙 열의 열 방향의 레지스트층의 두께는 60㎚ 정도, 트랙의 연장 방향의 레지스트 두께는 50㎚ 정도이었다.
다음으로, 유리 롤 원반 상의 레지스트층에 현상 처리를 실시하여, 노광한 부분의 레지스트층을 용해시켜 현상을 행하였다. 구체적으로는, 도시하지 않은 현상기의 턴테이블 상에 미현상의 유리 롤 원반을 적재하고, 턴테이블마다 회전시키면서 유리 롤 원반의 표면에 현상액을 적하하여 그 표면의 레지스트층을 현상하였다. 이에 의해, 레지스트층이 육방 격자 패턴에 개구되어 있는 레지스트 유리 원반이 얻어졌다.
다음으로, 롤 에칭 장치를 사용하여, CHF3 가스 분위기 속에서의 플라즈마 에칭을 행하였다. 이에 의해, 유리 롤 원반의 표면에 있어서, 레지스트층으로부터 노출되어 있는 육방 격자 패턴의 부분만 에칭이 진행되고, 그 밖의 영역은 레지스트층이 마스크로 되어 에칭은 되지 않고, 타원뿔 형상의 오목부가 유리 롤 원반에 형성되었다. 이때, 에칭량(깊이)은, 에칭 시간에 의해서 조정하였다. 최후에, O2 애싱에 의해 완전하게 레지스트층을 제거함으로써, 오목 형상의 육방 격자 패턴을 갖는 모스아이 유리 롤 마스터가 얻어졌다. 열 방향에서의 오목부의 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 오목부의 깊이보다 깊었다.
다음으로, 상기 모스아이 유리 롤 마스터와, 자외선 경화 수지를 도포한 TAC(트리아세틸셀룰로오스) 시트를 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키면서 박리하였다. 이에 의해, 복수의 구조체가 일주면에 배열된 광학 시트가 얻어졌다.
다음으로, 스퍼터링법에 의해, 구조체 정상부 평균막 두께 30㎚의 ITO막을, 다수의 구조체가 형성된 TAC 시트 전체면에 성막하였다. 다음으로, 점착제를 개재하여 ITO막 상에 TAC 시트를 접합하였다.
상술한 바와 같이 하여 얻어진 광학 시트의 구조체의 평균 배치 피치 P는 270㎚, 평균 높이 H는 170㎚, 평균 어스펙트비는 0.63이었다. 또한, ITO막의 파장 λ는 270㎚, ITO막의 제1 파면의 진동의 폭 A는 170㎚, ITO막의 제2 파면의 진동의 폭 B는 170 내지 180㎚, 비율(A/λ)은 0.63, 비율(B/λ)은 0.63 내지 0.67이었다.
이상에 의해, 목적으로 하는 도전성 시트가 제작되었다.
(비교예 4-1)
ITO막의 평균막 두께를 20㎚로 하는 것 이외에는 실시예 4-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 4-2)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 실시예 4-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 4-3)
자외선 경화 수지를 도포하여 구조체를 형성하는 공정을 생략하고, TAC 필름의 평탄면 상에 ITO막을 직접 성막하는 것 이외에는 실시예 4-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 시트 및 광학 시트의 표면 저항을 4단자법에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 9에 나타낸다.
(분광 반사 특성의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 시트 및 광학 시트의 분광 반사 특성을 이하와 같이 하여 측정하였다. 우선, 다수의 구조체 또는 ITO막이 형성된 TAC 시트의 이면에 블랙 테이프를 접합하였다. 다음으로, 블랙 테이프가 접합된 측과는 반대측으로 되는 표면으로부터 광을 입사하였을 때의 도전성 시트의 분광 반사 특성을, 닛본 분꼬우사제의 평가 장치(V-550)를 사용하여 구하였다. 그 결과를 도 75에 도시한다.
Figure pct00009
도 75로부터 이하의 것을 알 수 있다.
구조체 상에 ITO막을 형성한 실시예 4-1, 비교예 4-1에서는, 가시 영역 400㎚ 내지 800㎚의 범위 내에 있어서, TAC 시트의 평탄면 상에 ITO막을 형성한 비교예 4-2에 비해서 반사율을 저감할 수 있다.
구조체 상에 ITO막을 형성한 실시예 4-1, 비교예 4-1에서는, 가시 영역 400㎚ 내지 800㎚의 범위 내에 있어서, 구조체 상에 ITO막을 형성하고 있지 않은 비교예 4-1과 거의 마찬가지의 반사율이 얻어져 있다. 이 결과로부터, 구조체 형상으로 ITO막을 형성함으로써, ITO막을 소정의 배선 패턴 형상으로 형성한 경우에는, 배선 패턴이 있는 부분과, 배선 패턴이 없는 부분과의 반사율의 차이를 거의 없앨 수 있다. 따라서, 배선 패턴이 거의 시인되지 않게 된다.
(실시예 5-1)
우선, 노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 10에 나타내도록 하는 것 이외에는, 실시예 4-1과 마찬가지로 하여, 모스아이 구조체가 형성된 TAC 시트를 얻었다. 다음으로, 스퍼터링법에 의해, 평균막 두께 30㎚의 ITO막을, 다수의 구조체가 형성된 TAC 시트 전체면에 성막하였다. 이상에 의해, 모스아이 구조체가 형성된 면이 수지층에 의해 덮여지지 않고 노출된 도전성 시트가 제작되었다.
(실시예 5-2)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 5-3)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 5-4)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 5-1)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 6-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 2에 나타내도록 함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 6-2)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 실시예 6-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 6-3)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 6-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 6-4)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 6-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 6-1)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 실시예 6-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 7-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 10에 도시한 바와 같이 함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 7-2)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 실시예 7-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 7-3)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 7-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 7-4)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 7-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 7-1)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 실시예 7-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 8-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 10에 나타내도록 함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 8-1)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 비교예 8-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 8-2)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 비교예 8-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 8-3)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 8-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 8-2)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 비교예 8-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 9-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 10에 나타내도록 함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 9-1)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 비교예 9-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 9-2)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 비교예 9-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 9-3)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 9-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 9-2)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 비교예 9-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(비교예 10-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 구조체의 구성을 표 10에 나타내도록 함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 10-1)
ITO막의 평균막 두께를 40㎚로 하는 것 이외에는 비교예 10-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 10-2)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 비교예 10-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 10-3)
ITO막의 평균막 두께를 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 10-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 10-2)
ITO막의 형성을 생략하는 것 이외에는 비교예 10-1과 마찬가지로 하여 광학 시트를 제작하였다.
(실시예 11-1)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 10에 나타낸 구조체를 형성함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 5-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 11-1)
표 12에 나타낸 구조체를 형성하는 것 이외에는 실시예 11-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 11-2)
ITO막의 평균막 두께를 50㎚로 하는 것 이외에는 실시예 11-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 11-3)
표 10에 나타낸 구조체를 형성하는 것 이외에는 실시예 11-2와 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 11-2)
단층의 유리를 준비하였다.
표 10은, 상술한 실시예 및 비교예의 도전성 시트 및 광학 시트의 구성을 나타낸다.
Figure pct00010
<10. 샘플 제작에 의한 저항 특성의 검토>
(실시예 12-1 내지 12-3, 비교예 12-1 내지 12-3)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 11에 나타낸 구조체를 형성함과 함께, ITO막의 평균막 두께를 30㎚로 하는 것 이외에는 실시예 4-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 13-1 내지 13-4)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 12-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 14-1 내지 14-4)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 12-2와 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 15-1 내지 15-4)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 12-3과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 16-1 내지 16-3, 비교예 16-1)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 12-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 17-1 내지 17-3, 비교예 17-1)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 12-3과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 18-1 내지 18-3, 비교예 18-1)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 비교예 12-2와 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(실시예 19-1 내지 19-4)
ITO막의 평균막 두께를 30㎚, 40㎚, 50㎚, 60㎚로 하는 것 이외에는 실시예 12-2와 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
표 11은, 실시예 12-1 내지 19-4의 도전성 시트의 구성을 나타낸다.
Figure pct00011
(실시예 20-1)
우선, 노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 12에 나타낸 바와 같이 구조체의 설계를 변경한 것, 기재로서 두께 127㎛를 갖는 클리어 하드 코트 첨부 PET 시트를 사용한 것 이외에는, 실시예 1-1과 마찬가지로 하여, 모스아이 구조체가 형성된 PET 시트를 얻었다. 다음으로, 이 시트의, 구조체로 이루어지는 요철면 상에 평균막 두께 36㎚의 ITO막을 스퍼터링법에 의해 성막하였다. 이하로 ITO막의 성막 조건을 나타낸다.
스퍼터링 종류:AC 마그네트론 스퍼터링(Dual 캐소드)
가스 종류:Ar과 O2와의 혼합 가스
가스 유량비(체적 유량비):Ar:O2=20:1
성막 시 압력:0.24㎩
투입 전력:4㎾
다음으로, ITO막을 150도에서 1시간 어닐링하여, 결정 상태로 하였다.
이상에 의해, 목적으로 하는 도전성 시트가 얻어졌다.
(실시예 20-2)
다음으로, ITO막의 평균막 두께를 75㎚로 한 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-3)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 12에 나타낸 바와 같이 구조체의 설계를 변경한 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-4)
다음으로, ITO막의 평균막 두께를 75㎚로 한 것 이외에는 실시예 20-3과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-5)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 12에 나타낸 바와 같이 구조체의 설계를 변경한 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-6)
다음으로, ITO막의 평균막 두께를 75㎚로 한 것 이외에는 실시예 20-5와 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-7)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 12에 나타낸 바와 같이 구조체의 설계를 변경한 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-8)
두께 100㎛의 제오노아 필름(등록 상표)에 열 전사하여 구조체를 형성한 것, ITO막의 평균막 두께를 80㎚로 한 것 이외에는 실시예 20-7과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(실시예 20-9)
노광 공정 및 에칭 공정의 조건을 조정하고, 표 12에 나타낸 바와 같이 구조체의 설계를 변경한 것, 기재로서 두께 100㎛의 PET 시트를 사용한 것, 투명 도전막으로서 평균막 두께 30㎚의 IZO막을 형성한 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여, 도전성 시트를 얻었다.
(비교예 20-1)
자외선 경화 수지를 도포하여 구조체를 형성하는 공정을 생략하고, PET 시트의 평탄면 상에 ITO막을 직접 성막하는 것 이외에는 실시예 20-1과 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(비교예 20-2)
자외선 경화 수지를 도포하여 구조체를 형성하는 공정을 생략하고, PET 시트의 평탄면 상에 ITO막을 직접 성막하는 것 이외에는 실시예 20-2와 마찬가지로 하여 도전성 시트를 제작하였다.
(분광 반사/투과 특성의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 시트의 분광 반사 특성을 이하와 같이 하여 측정하였다. 우선, 다수의 구조체 또는 ITO막이 형성된 도전성 시트의 이면에 블랙 테이프를 접합하였다. 다음으로, 블랙 테이프가 접합된 측과는 반대측으로 되는 표면으로부터 광을 입사하였을 때의 도전성 시트의 분광 반사 특성 및 분광 투과 특성을, 닛본 분꼬우사제의 평가 장치(V-550)를 사용하여 구하였다. 그 결과를 도 81A 내지 도 82B에 도시한다.
(결정성 평가)
비교예 20-7, 20-9, 20-1의 도전성 시트의 결정성을 X선 회절법(X-ray diffraction:XRD)에 의해 평가하였다. 그 결과를 도 83에 도시한다.
(표면 저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 제작한 도전성 광학 시트의 표면 저항을 4단자법(JIS K 7194)에 의해 측정하였다. 이하에, 이 측정에 사용한 장치 및 그 조건에 대해서 나타낸다.
ㆍ측정 유닛
메이커:NAPSON
기종명:RT-70
ㆍ프로브 유닛
메이커:NAPSON
기종명:TS-7D
ㆍ4단 침 프로브
메이커:JADEL
선단의 R:150㎛
간격 1㎜
(비저항의 평가)
상술한 바와 같이 하여 얻어진 도전성 시트의 투명 도전막의 비저항을 이하와 같이 하여 측정하였다.
동일 스퍼터 로트에 의해 평판에도 성막하고, 그 평판의 비저항을 측정함으로써 산출하였다. 산출 방법은 표면 저항과 막 두께를 측정하고, 하기 식으로 계산하였다.
R(표면 저항)=ρ(비저항)/d(두께)
또한, 평판 상의 막 두께는, 촉침식 단차계, 혹은 AFM에 의해 측정하고, 다이내믹 레이트로부터 환산하였다. 단차계로서는, 텐콜사제의 α 스텝을 사용하였다.
구조체 상에 투명 도전막을 형성한 경우의 비저항은, 이하와 같이 하여 개략적으로 계산할 수 있다.
우선, 단면 TEM, 혹은 단면 SEM, AFM에 의해 구조체의 프로파일을 확인하고, 거기서부터 표면적을 산출한다. 또한, 도전막의 두께에 대해서도 단면 관찰상으로부터 평균막 두께를 환산한다. 상기 값으로부터 표면 저항을 측정함으로써 오옴의 법칙(저항은 비저항에 대하여 단면적에 비례하고, 막 두께로 반비례함)으로부터 환산한다.
표 12, 표 13은, 실시예 20-1 내지 20-9, 비교예 20-1 내지 20-2의 도전성 시트의 구성을 나타낸다.
Figure pct00012
Figure pct00013
도 81A, 도 81B로부터, 구조체로 이루어지는 요철 상에 투명 도전막을 형성한 경우에는, 시트의 평면 상에 투명 도전막을 형성한 경우에 비해 우수한 반사 방지 특성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
도 82A, 도 82B로부터, 구조체를 시트에 일체 성형한 경우에도, 시트의 평면 상에 투명 도전막을 형성한 경우에 비해 우수한 반사율이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 구조체를 일체 성형한 경우에는, 투과율이 높고, 리플(물결 무늬)이 억제되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 리플이 억제됨으로써, 시인성이 향상된다. 또한, 단파장측의 투과 특성이 양호하며, 색조가 뉴트럴(무색 투명)로 되는 것을 알 수 있다.
도 83으로부터, 어닐 전의 샘플에서는, XRD 스펙트럼에 ITO의 결정성에 기인하는 피크가 관찰되지 않는 것에 대해서, 어닐 후의 샘플에서는, XRD 스펙트럼에 ITO의 결정성에 기인하는 피크가 관찰되는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 기술적 사상에 기초하는 각종 변형이 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에 있어서 예로 든 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 지나지 않고, 필요에 따라서 이것과 다른 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등을 사용하여도 된다.
또한, 상술한 실시 형태의 각 구성은, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 한, 서로 조합하는 것이 가능하다. 구체적으로는, 상술한 제1 내지 제20 실시 형태의 구성, 형상, 재료, 수치 및 방법 등은, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 한, 서로 조합하는 것이 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 열 전사에 의해 도전성 소자를 제작하도록 하여도 된다. 구체적으로는, 열 가소성 수지를 주성분으로 하는 기체를 가열하고, 이 가열에 의해 충분히 연해진 기체에 대하여, 롤 형상 원반이나 디스크 형상 원반 등의 도장(몰드)을 압박함으로써, 도전성 소자를 제작하는 방법을 사용하도록 하여도 된다.
1 : 광학 소자
2 : 기체
3 : 구조체
4 : 돌출부
11 : 롤 마스터
12 : 기체
13 : 구조체
14 : 레지스트층
15 : 레이저광
16 : 잠상
21 : 레이저
22 : 전기 광학 변조기
23, 31 : 미러
24 : 포토다이오드
26 : 집광 렌즈
27 : 음향 광학 변조기
28 : 콜리메이터 렌즈
29 : 포매터
30 : 드라이버
32 : 이동 광학 테이블계
33 : 빔 익스팬더
34 : 대물 렌즈
35 : 스핀들 모터
36 : 턴테이블
37 : 제어 기구
201 : 광학층
202 : 제1 광학층
202a : 제1 구조체
202b : 제4 구조체
202c : 기체
203 : 제2 광학층
203a : 제2 구조체
204 : 제3 광학층
204a : 제3 구조체
205 : 제1 투명 도전막(X전극)
205a : 금속막
206 : 제2 투명 도전막(Y전극)
206a : 금속막
207 : 접합층
208 : 광학 시트
210 : 터치 패널
211 : 도전성 소자
212 : 표시 장치
301 : 롤 원반
302 : 구조체
303 : 레지스트층
304 : 레이저광
305 : 잠상

Claims (20)

  1. 표면을 갖는 기체와,
    상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 뿔꼴 형상의 볼록부 또는 오목부인 구조체와,
    상기 구조체 상에 형성된 투명 도전막
    을 구비하고,
    상기 구조체의 어스펙트비가 0.2 이상 1.3 이하이고,
    상기 투명 도전막은 상기 구조체에 따른 표면을 갖고,
    상기 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1이, 80㎚ 이하이고,
    상기 투명 도전막의 표면 저항이, 50Ω/□ 이상 500Ω/□ 이하의 범위인, 도전성 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전막은 결정성을 갖고 있는, 도전성 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전막은 인듐 주석 산화물 또는 산화 인듐 아연을 포함하고 있는, 도전성 광학 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 광학 소자가 전극용인, 도전성 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구조체의 정상부에서의 투명 도전막의 평균막 두께 Dm1이 10㎚ 이상 80㎚ 이하인, 도전성 광학 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구조체의 어스펙트비가 0.2 이상 1.0 이하인, 도전성 광학 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투명 도전막의 비저항이 1×10-3Ωㆍ㎝ 이하인, 도전성 광학 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 투명 도전막의 비저항이 6×10-4Ωㆍ㎝ 이하인, 도전성 광학 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 정상부에 곡면을 갖는 뿔꼴 형상인, 도전성 광학 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상인, 도전성 광학 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 기체의 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치되고,
    상기 트랙이 직선 형상 또는 원호 형상을 갖는, 도전성 광학 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 기체의 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치되고,
    상기 트랙이 사행(蛇行)되고 있는, 도전성 광학 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기재는 상기 표면과는 반대측의 다른 표면을 갖고,
    상기 기체의 다른 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 뿔꼴 형상인 볼록부 또는 오목부인 구조체를 더 구비하는, 도전성 광학 소자.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 기체의 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치되고,
    상기 구조체는 상기 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 또는 타원뿔 사다리꼴 형상인, 도전성 광학 소자.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 구조체는 상기 기체의 표면에 있어서 복수열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 함께, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하는, 도전성 광학 소자.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 기체의 표면에 대한 상기 구조체의 충전율이 65％ 이상인, 도전성 광학 소자.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 배치 피치 P1에 대한 상기 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)이 85％ 이상인, 도전성 광학 소자.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 배치 피치 P1에 대한 상기 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)이 90％ 이상인, 도전성 광학 소자.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 광학 소자를 구비하는, 태양 전지.
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 도전성 광학 소자를 제작하기 위한 도전성 광학 소자 제작용 원반으로서,
    표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 뿔꼴 형상의 볼록부 또는 오목부인 전사용 구조체를 갖고,
    상기 전사용 구조체의 어스펙트비가, 0.2 이상 1.3 이하인, 도전성 광학 소자 제작용 원반.
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