微小な凸凹構造にも使える反射防止膜、低コストで高性能に

日経テクノロジーオンライン
微小な凸凹構造にも使える反射防止膜、低コストで高性能に
東レが低屈折率コーティング剤を開発

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イメージセンサー反射防止膜への適用(1) CC-1600は新開発のコーティング剤の一種。
LS-J1010は従来のコーティング剤で、平坦化膜などに使用されている。
(出典:東レが記者発表会で配布した資料)

東レは、イメージセンサーの反射防止膜として使える低屈折率のコーティング剤を開発したと発表しています。
イメージセンサーの表層に敷き詰めた多数の微小レンズ(マイクロレンズアレー:MLA)の上に塗布することで、
反射防止膜として使えるとのこと。レンズと空気の界面で光が反射し、ロスになることを防げるとしています。
同社は2016年3月からサンプル出荷を開始しており、今後、受注量を拡大し、量産へ移行させる計画とのことです。


イメージセンサー表層の微小レンズは、0.5μ~5μm径の微細な凹凸形状をしています。
従来のコーティング剤は、凹凸形状に沿って均一に付着させることが難しかったとのこと。
付着量は凹部分に多くなり、凸部分には少なくなってしまうため、レンズの集光効率が低下したり、
十分な反射防止機能を実現できなかったりしていました。

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イメージセンサー防止膜への適用(2) CC-1600は新開発のコーティング剤の一種。
LS-J1010は従来のコーティング剤で、平坦化膜などに使用されている。
(出典:東レが記者発表会で配布した資料)

従って、現在は、CVD法(化学的気相成長法)という真空プロセスを使って、
SiO2層を微小レンズの表面に沿って形成しています。しかし、真空プロセスの設備コストが高額になる上に
生産のスループットが遅いという問題や、SiO2の屈折率が1.46と比較的高いために反射防止効果が
あまり高くないという課題があったとのこと。

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従来のイメージセンサー反射防止膜のコーティング技術
一般に、CVD法という真空プロセスを用いているため、多くの課題がある。
(出典:東レが記者発表会で配布した資料)

そこで同社は、屈折率が1.33と低く、しかも真空プロセスを使わずにウエット塗布法で微小レンズ上に
均一に薄膜を形成できる、新しいコーティング剤「CC-series」を開発しています。
塗布直後、コーティング剤が凸部分から凹部分に流れてしまう前に硬化が進むようにすることで、
微小レンズの凹凸形状を損なわず、均一な厚みの反射防止膜を形成できるようにしているとのこと。

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新開発のコーティング剤の特徴 ウエット塗布法で成膜できる。(出典:東レが記者発表会で配布した資料)

新開発のコーティング剤は、透明で耐熱性の高いポリマーであるポリシロキサンを用い、
これにナノ粒子を混合したもの。ポリシロキサンとナノ粒子はいずれも低屈折率の材料です。
「ナノ粒子表面とポリシロキサンの界面をナノレベルで制御することで、溶媒の蒸発と同時に、
コーティング剤が流動する前に硬化するようにしている」(同社)とのこと。
また、250℃まで耐えられるため、はんだ実装など高温になるプロセスでも使用できるとしています。

同社は、今回のコーティング剤を、まずイメージセンサー用に売り込むとしており、さらに、
液晶用バックライト用のプリズムシートや光学機器用のフレネルレンズといった凹凸のある
光学部品などへの拡販を進める考えです。同社のコーティング剤の年間売上高は50億円。
このうちシロキサンの売上高は数億円とのこと。今回の新技術によって、イメージセンサーの反射防止膜を皮切りに
用途を広げることで、2020年に20億円以上の売り上げを目指すとしています。

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