(57)【要約】  【課題】優れた反射防止特性を有する光学素子を提供する。  【解決手段】光学素子は、基体と、基体表面に多数配列された構造体とを備える。構造体が、錐体形状の凹部または凸部である。構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続されている。構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている。【選択図】図１
2010156844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
上記基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
上記構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子。
【請求項２】
上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、１つの変曲点を有し、
上記変曲点は、上記構造体の側面の形状に対応するものである請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
上記構造体は、該構造体の側面に１つのステップを有する請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
上記構造体の側面が、上記基体へ向けて徐々に拡大するとともに、上記Ｓ字状曲線の平方根の形状を描くように変化する請求項１記載の光学素子。
【請求項５】
上記使用環境下の光の波長帯域が、可視光の波長帯域である請求項1記載の光学素子。
【請求項６】
上記構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上である請求項1記載の光学素子。
【請求項７】
上記構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の２／５以上である請求項1記載の光学素子。
【請求項８】
上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率の変化が、上記構造体の入射側および基体側の少なくとも一方において、上記実効屈折率の傾きの平均値よりも急峻である請求項1記載の光学素子。
【請求項９】
隣接する上記構造体の下部同士が、該下部同士を重なり合うようにして接合されている請求項１記載の光学素子。
【請求項１０】
隣接する上記構造体間に配置された副構造体をさらに備え、
上記副構造体は、上記構造体よりも小さい凹部または凸部であり、
上記構造体の下部同士が、上記副構造体により接続されている請求項１記載の光学素子。
【請求項１１】
上記構造体のうち、最隣接する構造体が、トラック方向に配置されている請求項１記載の光学素子。
【請求項１２】
上記構造体が、隣接する上記構造体に接続されている上記下部を除いて軸対称な錐体形状、または上記錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有する請求項１記載の光学素子。
【請求項１３】
上記構造体が、四方格子状または準四方格子状に周期的に配置されている請求項１記載の光学素子。
【請求項１４】
上記構造体が、六方格子状または準六方格子状に周期的に配置されている請求項１記載の光学素子。
【請求項１５】
基体と、
上記基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
上記構造体が、上記基体表面にて一方向に延びる柱状形状を有する凹部または凸部であり、
上記構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光学素子を備える表示装置。
【請求項１７】
光学部品と、
上記光学部品の表面に多数配列された構造体と
を備え、
上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
上記構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている反射防止機能付き光学部品。
【請求項１８】
上記光学部品が、偏光素子、レンズ、導光板、窓材、および表示素子のいずれか１種である請求項１７記載の反射防止機能付き光学部品。
【請求項１９】
基体と、
上記基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
上記構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
上記構造体によって成形された光学素子の深さ方向に対する実効屈折率が、上記光学素子の基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている原盤。
【請求項２０】
上記基体が、円盤状、円筒状または円柱状を有する請求項１９記載の原盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤に関する。詳しくは、構造体が使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列された光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガラスやプラスチックなどの透光性基板を用いた光学素子においては、光の表面反射を抑えるための表面処理が行われているものがある。この種の表面処理として、光学素子表面に微細かつ緻密な凹凸構造（モスアイ構造）を形成するものがある（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
一般に、光学素子表面に周期的な凹凸形状を設けた場合、ここを光が透過するときには回折が発生し、透過光の直進成分が大幅に減少する。しかし、凹凸形状のピッチが透過する光の波長よりも短い場合には回折は発生せず、例えば凹凸形状を矩形としたときに、そのピッチや深さなどに対応する単一波長の光に対して有効な反射防止効果を得ることができる。
【０００４】
上述の光学素子は、優れた反射防止特性を有するため、太陽電池や表示装置への適用が期待されている。反射防止特性を考慮した凹凸構造として以下のものが提案されている。
電子線露光を用いて作製した構造体としては、微細なテント形状の凹凸構造体（ピッチ約３００ｎｍ、深さ約４００ｎｍ）が提案されている（例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
また、産業技術総合研究所、近接場光応用工学研究センター、スーパーレンズテクノロジーチームは、直径１００ｎｍ、深さ５００ｎｍ以上のナノホール構造物を提案している（例えば非特許文献３参照）。このような構造体は、光ディスクの記録装置を用いた微細構造体形成方法により形成することができる。具体的には、半導体レーザー（波長４０６ｎｍ）を用いた可視光レーザーリソグラフィー法と熱非線形材料とを組み合わせた熱リソグラフィー技術をもとにしたナノ加工装置により形成することができる（例えば非特許文献３参照）。
【０００６】
また、本発明者らは、釣鐘形状や楕円錐台形状の構造体を提案している（例えば特許文献１参照）。この構造体では、電子線露光に近い反射防止特性が得られる。また、この構造体は、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法により作製することができる。
【０００７】
【非特許文献１】「光技術コンタクト」Vol.43,No.11(2005),630-637参照
【非特許文献２】ＮＴＴアドバンストテクノロジ（株）、"波長依存性のない反射防止体（モスアイ）用成形金型原盤"、[online]、［平成２０年９月１日検索］、インターネット＜http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html＞
【非特許文献３】独立行政法人産業技術総合研究所、"ナノメータサイズの微細加工を可能とする卓上型装置を開発"、[online]、［平成２０年９月１日検索］、インターネット＜http://aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2006/pr20060306/ pr20060306.html＞参照
【特許文献１】国際公開第０８／０２３８１６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年では、液晶表示装置などの各種表示装置の視認性をさらに向上することが望まれており、このような要望に応えるためには、上述の光学素子の反射防止特性をさらに向上することが重要である。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、優れた反射防止特性を有する光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、第１の発明は、
基体と、
基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子である。
【００１１】
第２の発明は、
基体と、
基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
構造体が、基体表面にて一方向に延びる柱状形状を有する凹部または凸部であり、
構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子である。
【００１２】
第３の発明は、
光学部品と、
光学部品の表面に多数配列された構造体と
を備え、
構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている反射防止機能付き光学部品。
【００１３】
第４の発明は、
基体表面に多数配列された構造体と
を備え、
構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
構造体によって成形された光学素子の深さ方向に対する実効屈折率の変化が、光学素子の基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている原盤である。
【００１４】
本発明において、Ｓ字状には、反転Ｓ字状、すなわちＺ字状も含まれる。また、構造体が基体表面に対して突出した凸部である場合、構造体の下部とは、構造体の基体側部分のことをいう。構造体が基体表面に対して窪んだ凹部である場合、構造体の下部とは、構造体の開口部側部分のことをいう。
【００１５】
第１、第３および第４の発明において、主構造体を四方格子状または準四方格子状に周期的に配置することが好ましい。ここで、四方格子とは、正四角形状の格子のことをいう。準四方格子とは、正四角形状の格子とは異なり、歪んだ正四角形状の格子のことをいう。具体的には、構造体が直線上に配置されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を直線状の配列方向に引き伸ばして歪ませた四方格子のことをいう。構造体が円弧状に配置されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を円弧状に歪ませた四方格子、または、正四角形状の格子を円弧状に歪ませ、かつ、円弧状の配列方向に引き伸ばして歪ませた四方格子のことをいう。
【００１６】
第１、第３および第４の発明において、構造体を六方格子状または準六方格子状に周期的に配置することが好ましい。ここで、六方格子とは、正六角形状の格子のことをいう。準六方格子とは、正六角形状の格子とは異なり、歪んだ正六角形状の格子のことをいう。具体的には、構造体が直線上に配置されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を直線状の配列方向に引き伸ばして歪ませた六方格子のことをいう。構造体が円弧状に配置されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を円弧状に歪ませた六方格子、または、正六角形状の格子を円弧状に歪ませ、かつ、円弧状の配列方向に引き伸ばして歪ませた六方格子のことをいう。
【００１７】
第１〜第４の発明では、錐体形状または柱状形状を有する構造体を、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列するとともに、隣接する構造体の下部同士を接合している。これにより、構造体の深さ方向に対する実効屈折率の変化を滑らかにすることができる。したがって、構造体の深さ方向に対する実効屈折率を、基体へ向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化させることができる。また、構造体の深さ方向に対する実効屈折率を、基体へ向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化させることで、光にとって境界が明確では無くなり、基体表面における反射光を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、優れた反射防止特性を有する光学素子を実現できる。特に、構造体の高さが大きい場合に、優れた反射防止特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態（直線状でかつ六方格子状に構造体を２次元配列した例）
２．第２の実施形態（円弧状でかつ六方格子状に構造体を２次元配列した例）
３．第３の実施形態（直線状でかつ四方格子状に構造体を２次元配列した例）
４．第４の実施形態（主構造体に加え副構造体をさらに配列した例）
５．第５の実施形態（凹形状の構造体を基体表面に形成した例）
６．第６の実施形態（柱状の構造体を１次元配列した例）
７．第７の実施形態（構造体に代えて薄膜を設けた例）
８．第８の実施形態（表示装置に対する第１の適用例）
９．第９の実施形態（表示装置に対する第２の適用例）
【００２０】
＜１．第１の実施形態＞
［光学素子の構成］
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。図１Ｃは、図１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１Ｄは、図１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【００２１】
この光学素子１は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信（光ファイバー）、太陽電池、照明装置などに用いる種々の光学部品に適用して好適なものある。具体的には例えば、光学部品としては、偏光素子、レンズ、導光板、窓材、および表示素子のいずれか１種を挙げることができる。偏光素子としては、例えば、偏光子、反射型偏光子を挙げることができる。
【００２２】
光学素子１は、基体２と、この基体２の表面に形成された構造体３を備える。この構造体は、錐体形状の凸部である。隣接する構造体３の下部同士が、その下部同士を重なり合うようにして接合されている。隣接する構造体３のうち、最隣接する構造体３が、トラック方向に配置されていることが好ましい。このような位置に最隣接する構造体３を配置することが、後述する製造方法では容易であるからである。この光学素子１は、構造体３が設けられた基体表面に対して入射する光の反射を防止する機能を有している。以下では、図１に示すように、基体２の一主面内において直交する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸と称し、基体２の一主面に垂直な軸をＺ軸と称する。また、構造体３間に空隙部２ａがある場合には、この空隙部２ａに微細凹凸形状を設けることが好ましい。このような微細凹凸形状を設けることで、光学素子１の反射率をさらに低減することができるからである。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の屈折率プロファイルの一例を示す。図２に示すように、構造体３の深さ方向（図１中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化している。すなわち、屈折率プロプロファイルが、１つの変曲点Ｎを有している。この変曲点は、構造体３の側面の形状に対応するものである。このように実効屈折率を変化させることで、光にとって境界が明確では無くなるため反射光を低減し、光学素子１の反射防止特性を向上することができる。深さ方向に対する実効屈折率の変化は、単調増加であることが好ましい。ここで、Ｓ字状には、反転Ｓ字状、すなわちＺ字状も含まれる。
【００２４】
また、深さ方向に対する実効屈折率の変化が、構造体３の頂部側および基体側の少なくとも一方において実効屈折率の傾きの平均値よりも急峻であることが好ましく、構造体３の頂部側および基体側の両方において上記平均値よりも急峻であることがより好ましい。これにより、優れた反射防止特性を得ることができる。
以下、光学素子１を構成する基体２、および構造体３について順次説明する。
【００２５】
（基体）
基体２は、透明性を有する透明基体である。基体２の材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明性合成樹脂、ガラスなどを主成分とするものが挙げられるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。
【００２６】
基体２の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、プレート状、ブロック状を挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。基体２の形状は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信、太陽電池、照明装置など所定の反射防止機能が必要とされる各種光学デバイスの本体部分や、これらの光学デバイスに取り付けられるシートやフィルム状などの反射防止機能部品の形状に合わせて選択決定することが好ましい。
【００２７】
（構造体）
図３は、図１に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。基体２の表面には、凸部である構造体３が多数配列されている。この構造体３は、使用環境下の光の波長帯域以下の短いピッチ、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配置されている。使用環境下の光の波長帯域は、例えば、紫外光の波長帯域、可視光の波長帯域または赤外光の波長帯域である。ここで、紫外光の波長帯域とは１０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長帯域、可視光の波長帯域とは３６０ｎｍ〜８３０ｎｍの波長帯域、赤外光の波長帯域とは８３０ｎｍ〜１ｍｍの波長帯域をいう。
【００２８】
光学素子１の構造体３は、基体２の表面において複数列のトラックＴ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・（以下総称して「トラックＴ」ともいう。）をなすような配置形態を有する。ここで、トラックとは、構造体３が列をなして直線状に連なった部分のことをいう。
【００２９】
構造体３は、隣接する２つのトラックＴ間において、半ピッチずれた位置に配置されている。具体的には、隣接する２つのトラックＴ間において、一方のトラック（例えばＴ１）に配列された構造体３の中間位置（半ピッチずれた位置）に、他方のトラック（例えばＴ２）の構造体３が配置されている。その結果、図１Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１〜Ｔ３）間においてａ１〜ａ７の各点に構造体３の中心が位置する六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。この第１の実施形態において、六方格子パターンとは、正六角形状の格子パターンのことをいう。また、準六方格子パターンとは、正六角形状の格子パターンとは異なり、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ六方格子パターンのことをいう。
【００３０】
構造体３が準六方格子パターンを形成するように配置されている場合には、図１Ｂに示すように、同一トラック（例えばＴ１）内における構造体３の配置ピッチＰ１（ａ１〜ａ２間距離）は、隣接する２つのトラック（例えばＴ１およびＴ２）間における構造体３の配置ピッチ、すなわちトラックの延在方向に対して±θ方向における構造体３の配置ピッチＰ２（例えばａ１〜ａ７、ａ２〜ａ７間距離）よりも長くなっていることが好ましい。このように構造体３を配置することで、構造体３の充填密度の更なる向上を図れるようになる。
【００３１】
構造体３の下部は、例えば、隣接関係にある構造体３の一部または全部の下部と接合されている。このように構造体同士の下部を接合することで、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率の変化を滑らかにすることができる。その結果、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが可能となる。また、構造体同士の下部を接合することで、構造体の充填率を高めることができる。なお、図１Ｂでは、隣接する全ての構造体３を接合したときの接合部の位置が、黒丸印「●」にて示されている。具体的には、接合部は、隣接する全ての構造体３の間、同一トラック内にて隣接する構造体３の間（例えばａ１〜ａ２間）、または、隣接するトラック間の構造体３の間（例えばａ１〜ａ７間、ａ２〜ａ７間）に形成される。滑らかな屈折率プロファイルを実現し、優れた反射防止特性を得るためには、隣接する全ての構造体３の間に接合部を形成することが好ましい。後述する製造方法により接合部を容易に形成するためには、同一トラック内にて隣接する構造体３の間に接合部を形成することが好ましい。構造体３が六方格子パターンまたは準六方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、構造体３が６回対称となる方位で接合する。
【００３２】
図４Ａは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す。図４Ｂは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、構造体３が、その下部同士を重ね合うようにして接合されていていることが好ましい。このように構造体３を接合することで、Ｓ字形状の屈折率プロファイルを得ることができるとともに、構造体３の充填率を向上することができる。構造体同士は、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の１／４以下の部分で接合されていることが好ましい。これにより、優れた反射防止特性を得ることができる。
【００３３】
構造体３の高さは、透過させる光の波長領域に応じて適宜設定することが好ましい。具体的には、構造体３の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下であることが好ましく、より好ましくは上記最大値の２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは上記最大値の３／７以上１０／７以下である。最大値の５／１４以上にすると、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍのほぼ全域において反射率を０．３％以下に抑制できる。最大値の２／５以上にすると、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて反射率を０．１％以下に抑制できる。後述する製造方法においては、最大値の１０／７以下にすると、構造体３の成形が容易である。可視光を透過させる場合、構造体３の高さは１５０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。構造体３のアスペクト比（高さＨ／配置ピッチＰ）は、０．８１〜１．４６の範囲に設定することが好ましい。０．８１未満であると反射特性および透過特性が低下する傾向にあり、１．４６を超えると光学素子１の作製時において剥離特性が低下し、レプリカの複製が綺麗に取れなくなる傾向があるからである。
【００３４】
なお、本発明においてアスペクト比は、以下の式（１）により定義される。
アスペクト比＝Ｈ／Ｐ・・・（１）
但し、Ｈ：構造体３の高さ、Ｐ：平均配置ピッチ（平均周期）
ここで、平均配置ピッチＰは以下の式（２）により定義される。
平均配置ピッチＰ＝（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ２）／３  ・・・（２）
但し、Ｐ１：トラックの延在方向の配置ピッチ（トラック延在方向周期）、Ｐ２：トラックの延在方向に対して±θ方向（但し、θ＝６０°−δ、ここで、δは、好ましくは０°＜δ≦１１°、より好ましくは３°≦δ≦６°）の配置ピッチ（θ方向周期）
【００３５】
また、構造体３の高さＨは、構造体３の列方向の高さＨ２とする（図３参照）。ここで、列方向とは、基体表面内において、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）のことをいう。構造体３のトラック延在方向の高さＨ１は、列方向の高さＨ２よりも小さくすることが好ましい。後述する製造方法により光学素子１を作製する場合、構造体３のトラック延在方向の高さＨ１を、列方向の高さＨ２よりも小さくすることが容易だからである。
【００３６】
図３では、構造体３は、それぞれ同一の形状を有しているが、構造体３の形状はこれに限定されるものではなく、基体表面に２種以上の形状の構造体３が形成されていてもよい。また、構造体３は、基体２と一体的に形成されていてもよい。
【００３７】
なお、構造体３のアスペクト比は全て同一である場合に限らず、構造体３が一定の高さ分布（例えばアスペクト比０．８１〜１．４６程度の範囲）をもつように構成されていてもよい。高さ分布を有する構造体３を設けることで、反射特性の波長依存性を低減することができる。したがって、優れた反射防止特性を有する光学素子１を実現することができる。
【００３８】
ここで、高さ分布とは、２種以上の高さ（深さ）を有する構造体３が基体２の表面に設けられていることを意味する。すなわち、基準となる高さを有する構造体３と、この構造体３とは異なる高さを有する構造体３とが基体２の表面に設けられていることを意味する。基準とは異なる高さを有する構造体３は、例えば基体２の表面に周期的または非周期的（ランダム）に設けられている。その周期性の方向としては、例えばトラックの延在方向、列方向などが挙げられる。
【００３９】
構造体３の材料としては、例えば、紫外線、もしくは電子線により硬化する電離放射線硬化型樹脂、または熱により硬化する熱硬化型樹脂を主成分とするものが好ましく、紫外線で硬化できる紫外線硬化樹脂を主成分とするものが最も好ましい。
【００４０】
図５は、構造体の形状の一例を示す拡大断面図である。構造体３の側面が、基体２へ向けて徐々に拡大するとともに、図２に示したＳ字状曲線の平方根の形状を描くように変化することが好ましい。このような側面形状にすることにより、優れた反射防止特性を得ることができ、かつ、構造体３の転写性を向上することができる。
【００４１】
構造体３の頂部３ｔは、例えば、平面形状、または、先端に行くに従って細くなる凸形状である。構造体３の頂部３ｔを平面形状とする場合、単位格子の面積Ｓに対する、構造体頂部の平面の面積Ｓｔの面積比率（Ｓｔ／Ｓ）は、構造体３の高さが高くなるにつれて小さくなるようにすることが好ましい。このようにすることで、光学素子１の反射防止特性を向上することができる。ここで、単位格子は、例えば、六方格子または準六方格子などである。構造体底面の面積比率（単位格子の面積Ｓに対する、構造体底面の面積Ｓｂの面積比率（Ｓｂ／Ｓ）は、頂部３ｔの面積比率に近いことが好ましい。また、構造体３の頂部３ｔに、構造体３よりも屈折率が低い低屈折率層を形成してもよく、このような低屈折率層を形成することで、反射率を下げることが可能となる。
【００４２】
頂部３ｔおよび下部３ｂを除く構造体３の側面は、その頂部３ｔから下部３ｂの方向に向かって、第１の変化点Ｐａおよび第２の変化点Ｐｂの組をこの順序で１つ有することが好ましい。これにより、構造体３の深さ方向（図１中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、１つの変曲点を有することができる。
【００４３】
ここで、第１の変化点および第２の変化点は以下のように定義される。
図６Ａ、図６Ｂに示すように、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂの間の側面が、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かって、滑らかな複数の曲面を不連続的に接合して形成されている場合には、接合点が変化点となる。この変化点と変曲点は一致することになる。接合点では正確には微分不可能であるが、ここでは、このような極限としての変曲点も変曲点と称する。構造体３が上述のような曲面を有する場合、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かう傾きが、第１の変化点Ｐａを境にしてより緩やかになった後、第２の変化点Ｐｂを境にしてより急になることが好ましい。
【００４４】
図６Ｃに示すように、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂの間の側面が、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かって、滑らかな複数の曲面を連続的に滑らかに接合して形成されている場合には、変化点は以下のように定義される。図７Ｃに示すように、構造体の側面に存在する２つの変曲点におけるそれぞれの接線が互いに交わる交点に対して、曲線上で最も近い点を変化点と称する。
【００４５】
構造体３は、その頂部３ｔから下部３ｂの間の側面に、１つのステップＳｔを有することが好ましい。このように１つのステップＳｔを有することで、上述の屈折率プロファイルを実現することができる。すなわち、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率を、基体２に向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化させることができる。ステップとしては、例えば傾斜ステップまたは平行ステップが挙げられ、傾斜ステップが好ましい。ステップＳｔを傾斜ステップとすると、ステップＳｔを平行ステップとするよりも、転写性を良好にできるからである。
【００４６】
傾斜ステップとは、基体表面に対して平行ではなく、構造体３の頂部から下部の方向に向かうに従って側面が広がるように傾斜しているステップのことをいう。平行ステップとは、基体表面に対して平行なステップのことをいう。ここで、ステップＳｔは、上述の第１の変化点Ｐａおよび第２の変化点Ｐｂで設定される区画である。なお、ステップＳｔには、頂部３ｔの平面、および構造体間の曲面または平面を含まないものとする。
【００４７】
構造体３が、成形の容易さの観点から、隣接する構造体３に接合されている下部を除いて軸対称な錐体形状、または錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有することが好ましい。錐体形状としては、例えば、円錐形状、円錐台形状、楕円錐形状、楕円錐台形状などを挙げることができる。ここで、錐体形状とは、上述のように、円錐形状および円錐台形状以外にも、楕円錐形状、楕円錐台形状を含む概念である。また、円錐台形状とは、円錐形状の頂部を切り落とした形状をいい、楕円錐台形状とは、楕円錐の頂部を切り落とした形状のことをいう。なお、構造体３の全体形状は、これらの形状に限定されるものではなく、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状に変化するような形状であればよい。また、錐体形状には、完全な錐体形状のみならず、上述したように、側面にステップＳｔを有する錐体形状も含まれる。
【００４８】
楕円錐形状を有する構造体３は、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が先端に行くに従って狭くなる細くなる凸形状を有する構造体である。楕円錐台形状を有する構造体３は、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が平面である構造体である。構造体３を楕円錐形状または楕円錐台形状とする場合、構造体３の底面の長軸方向がトラックの延在方向（Ｘ軸方向）となるように、構造体３を基体表面に形成することが好ましい。
【００４９】
構造体３の断面積は、上述の屈折率プロファイルに対応するように、構造体３の深さ方向に対して変化する。構造体３の断面積は、構造体３の深さ方向に向かうに従って単調に増加することが好ましい。ここで、構造体３断面積とは、構造体３が配列された基体表面に対して、平行な切断面の面積を意味する。深さの異なる位置での構造体３の断面積割合が、当該位置に対応した上記実効屈折率プロファイルに相当するように、深さ方向に構造体の断面積を変化させることが好ましい。
【００５０】
［ロールマスタの構成］
図７は、上述の構成を有する光学素子を作製するためのロールマスタの構成の一例を示す。図７に示すように、ロールマスタ１１は、円筒状または円柱状の原盤１２の表面に凹部である構造体１３が多数配列された構成を有している。この構造体１３は、光学素子１の使用環境下の光の波長以下、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配列されている。構造体１３は、例えば、円筒状または円柱状の原盤１２の表面に同心円状またはスパイラル状に配置されている。構造体１３は、例えば、隣接関係にある構造体３の一部または全部の下部と接合されている。なお、図７Ｂでは、隣接する全ての構造体３を接合したときの接合部の位置が、黒丸印「●」にて示されている。構造体１３は、上述の基体２の表面に凸部である構造体３を形成するためのものである。原盤１２の材料は、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。
【００５１】
［光学素子の製造方法］
次に、図８〜図１０を参照しながら、上述の構成を有する光学素子の製造方法の一例について説明する。
【００５２】
第１の実施形態に係る光学素子の製造方法は、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法である。この製造方法は、原盤にレジスト層を形成するレジスト成膜工程と、レジスト膜にモスアイパターンの潜像を形成する露光工程と、潜像が形成されたレジスト層を現像する現像工程と、ロールマスタを製作するエッチング工程と、複製基板を製作する複製工程とを備える。
【００５３】
（露光装置の構成）
まず、図８を参照して、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成について説明する。この露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
【００５４】
レーザー光源２１は、記録媒体としての原盤１２の表面に着膜されたレジストを露光するための光源であり、例えば波長λ＝２６６ｎｍの記録用のレーザー光１５を発振するものである。レーザー光源２１から出射されたレーザー光１５は、平行ビームのまま直進し、電気光学素子（ＥＯＭ：Electro Optical Modulator）２２へ入射する。電気光学素子２２を透過したレーザー光１５は、ミラー２３で反射され、変調光学系２５に導かれる。
【００５５】
ミラー２３は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能をもつ。ミラー２３を透過した偏光成分はフォトダイオード２４で受光され、その受光信号に基づいて電気光学素子２２が制御されてレーザー光１５の位相変調が行われる。
【００５６】
変調光学系２５において、レーザー光１５は、集光レンズ２６により、ガラス（ＳｉＯ2）などからなる音響光学素子（ＡＯＭ：Acoust-Optic Modulator）２７に集光される。レーザー光１５は、音響光学素子２７により強度変調され発散した後、コリメータレンズ２８によって平行ビーム化される。変調光学系２５から出射されたレーザー光１５は、ミラー３１によって反射され、移動光学テーブル３２上に水平かつ平行に導かれる。
【００５７】
移動光学テーブル３２は、ビームエキスパンダ３３、および対物レンズ３４を備えている。移動光学テーブル３２に導かれたレーザー光１５は、ビームエキスパンダ３３により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ３４を介して、原盤１２上のレジスト層へ照射される。原盤１２は、スピンドルモータ３５に接続されたターンテーブル３６の上に載置されている。そして、原盤１２を回転させるとともに、レーザー光１５を原盤１２の高さ方向に移動させながら、レジスト層へレーザー光１５を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、例えば、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザー光１５の移動は、移動光学テーブル３２の矢印Ｒ方向への移動によって行われる。
【００５８】
露光装置は、図１Ｂに示した六方格子または準六方格子の２次元パターンに対応する潜像をレジスト層に形成するための制御機構３７を備えている。制御機構３７は、フォーマッタ２９とドライバ３０とを備える。フォーマッタ２９は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザー光１５の照射タイミングを制御する。ドライバ３０は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子２７を制御する。
【００５９】
この露光装置では、２次元パターンが空間的にリンクするように１トラック毎に極性反転フォーマッタ信号と記録装置の回転コントロラーとを同期させ信号を発生し、音響光学素子２７により強度変調している。角速度一定（ＣＡＶ：Constant Angular Velocity）で適切な回転数と適切な変調周波数と適切な送りピッチとでパターニングすることにより、六方格子または準六方格子パターンをレジスト層に記録することができる。
【００６０】
以下、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の各工程について順次説明する。
（レジスト成膜工程）
まず、図９Ａに示すように、円筒状または円柱状などの原盤１２を準備する。この原盤１２は、例えばガラス原盤である。次に、図９Ｂに示すように、原盤１２の表面にレジスト層１４を形成する。レジスト層１４の材料としては、例えば、有機系レジスト、および無機系レジストのいずれも用いることができる。有機系レジストとしては、例えば、ノボラック系レジスト、化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、タングステンやモリブデンなどの１種または２種以上の遷移金属からなる金属酸化物を用いることができる。
【００６１】
（露光工程）
次に、図９Ｃに示すように、上述した露光装置を用いて、原盤１２を回転させると共に、レーザー光（露光ビーム）１５をレジスト層１４に照射する。このとき、レーザー光１５を原盤１２の高さ方向に移動させながら、レーザー光１５を間欠的に照射することで、レジスト層１４を全面にわたって露光する。これにより、レーザー光１５の軌跡に応じた潜像１６が、例えば、可視光波長と同程度のピッチでレジスト層１４の全面にわたって形成される。
【００６２】
（現像工程）
次に、例えば、原盤１２を回転させながら、レジスト層１４上に現像液を滴下して、図９Ａに示すように、レジスト層１４を現像処理する。レジスト層１４をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザー光１５で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、図１０Ａに示すように、潜像（露光部）１６に応じたパターンがレジスト層１４に形成される。
【００６３】
（エッチング工程）
次に、例えば、原盤１２の上に形成されたレジスト層１４のパターン（レジストパターン）をマスクとして、原盤１２の表面をエッチング処理する。具体的には、エッチング処理とアッシング処理を交互に行うようにする。これにより、図１０Ｂに示すように、トラックの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状または楕円錐台形状の凹部、すなわち構造体１３を得ることができる。また、レジスト層１４の３倍以上の深さ（選択比３以上）のガラスマスターなどを作製でき、構造体３の高アスペクト比化を図ることができる。また、エッチング処理およびアッシング処理の処理時間を適宜調整することで、構造体１３の側面にステップを形成することができる。エッチング方法としては、ドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングとしては、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching：ＲＩＥ）などを用いることができる。また、エッチング方法としては、例えば、等方性エッチングおよび異方性エッチングのいずれも用いることができる。
以上により、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを有するロールマスタ１１が得られる。
【００６４】
（複製工程）
次に、ロールマスタ１１と、紫外線硬化樹脂を塗布したアクリルシートなどの基体２とを密着させ、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ロールマスタ１１から基体２を剥離する。これにより、図１０Ｃに示すように、目的とする光学素子１が作製される。
【００６５】
この第１の実施形態によれば、構造体３が錐体形状を有し、この構造体３の深さ方向に対する実効屈折率が、基体２へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。これにより、構造体３の形状効果により、光にとって境界が明確では無くなるため、反射光を低減できる。よって、優れた反射防止特性を得ることができる。特に、構造体３の高さが大きい場合に、優れた反射防止特性が得られる。具体的には、構造体３の高さが、好ましくは、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下、より好ましくは２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは３／７以上１０／７以下である場合に、特に優れた反射防止特性が得られる。また、隣接する構造体３の下部同士を、その下部同士が重なり合うようにして接合しているので、構造体３の充填率を上げることができるとともに、構造体３の成形が容易となる。
【００６６】
構造体３の深さ方向に対する実効屈折率プロファイルをＳ字状に変化させるとともに、（準）六方格子、または、（準）四方格子の配列で構造体を配置させることが好ましい。また、各構造体３は軸対称の構造、または、軸対称の構造をトラック方向に延伸または収縮させた構造とすることが好ましい。さらに、隣接する構造体３を基体付近において接合させることが好ましい。このような構成とすることで、より製造しやすく、高性能な反射防止構造体を作製することができる。
【００６７】
光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法を用いて、光学素子１を作製する場合には、電子線露光を用いて光学素子１を作製した場合に比べて、原盤作製プロセスに要する時間（露光時間）を大幅に短縮することができる。したがって、光学素子１の生産性を大幅に向上することができる。
【００６８】
構造体３の頂部の形状を先鋭でなく平面形状とした場合には、光学素子１の耐久性を向上することができる。また、ロールマスタ１１に対する光学素子１の剥離性を向上することもできる。構造体３のステップを傾斜ステップとした場合には、平行ステップとした場合に比べて転写性を向上することができる。
【００６９】
＜第２の実施形態＞
［光学素子の構成］
図１１Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。図１１Ｃは、図１１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１１Ｄは、図１１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【００７０】
第２の実施形態に係る光学素子１は、トラックＴが円弧状の形状を有し、構造体３が円弧状に配置されている。図１１Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１〜Ｔ３）間においてａ１〜ａ７の各点に構造体３の中心が位置する準六方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。ここで、準六方格子パターンとは、正六方格子パターンとは異なり、トラックＴの円弧状に沿って歪んだ六方格子パターンを意味する。あるいは、正六方格子パターンとは異なり、トラックＴの円弧状に沿って歪み、かつ、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ六方格子パターンを意味する。
上述した以外の光学素子１の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７１】
［ディスクマスタの構成］
図１２は、上述の構成を有する光学素子を作製するためのディスクマスタの構成の一例を示す。図１２に示すように、ディスクマスタ４１は、円盤状の原盤４２の表面に凹部である構造体４３が多数配列された構成を有している。この構造体１３は、光学素子１の使用環境下の光の波長帯域以下、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配列されている。構造体４３は、例えば、同心円状またはスパイラル状のトラック上に配置されている。
上述した以外のディスクマスタ４１の構成は、第１の実施形態のロールマスタ１１と同様であるので説明を省略する。
【００７２】
［光学素子の製造方法］
まず、図１３を参照して、上述した構成を有するディスクマスタ４１を作製するための露光装置について説明する。
【００７３】
移動光学テーブル３２は、ビームエキスパンダ３３、ミラー３８および対物レンズ３４を備えている。移動光学テーブル３２に導かれたレーザー光１５は、ビームエキスパンダ３３により所望のビーム形状に整形された後、ミラー３８および対物レンズ３４を介して、円盤状の原盤４２上のレジスト層へ照射される。原盤４２は、スピンドルモータ３５に接続されたターンテーブル（図示略）の上に載置されている。そして、原盤４２を回転させるとともに、レーザー光１５を原盤４２の回転半径方向に移動させながら、原盤４２上のレジスト層へレーザー光を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザー光１５の移動は、移動光学テーブル３２の矢印Ｒ方向への移動によって行われる。
【００７４】
図１３に示した露光装置においては、レジスト層に対して図１１に示した六方格子または準六方格子の２次元パターンからなる潜像を形成するための制御機構３７を備えている。制御機構３７は、フォーマッタ２９とドライバ３０とを備える。フォーマッタ２９は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザー光１５の照射タイミングを制御する。ドライバ３０は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子２７を制御する。
【００７５】
制御機構３７は、潜像の２次元パターンが空間的にリンクするように、１トラック毎に、ＡＯＭ２７によるレーザー光１５の強度変調と、スピンドルモータ３５の駆動回転速度と、移動光学テーブル３２の移動速度とをそれぞれ同期させる。原盤４２は、角速度一定（ＣＡＶ）で回転制御される。そして、スピンドルモータ３５による原盤４２の適切な回転数と、ＡＯＭ２７によるレーザー強度の適切な周波数変調と、移動光学テーブル３２によるレーザー光１５の適切な送りピッチとでパターニングを行う。これにより、レジスト層に対して六方格子パターン、または準六方格子パターンの潜像が形成される。
【００７６】
更に、極性反転部の制御信号を、空間周波数（潜像のパターン密度であり、Ｐ１：３３０、Ｐ２：３００ｎｍ、または、Ｐ１：３１５ｎｍ、Ｐ２：２７５ｎｍ、または、Ｐ１：３００ｎｍ、Ｐ２：２６５ｎｍ）が一様になるように徐々に変化させる。より具体的には、レジスト層に対するレーザー光１５の照射周期を１トラック毎に変化させながら露光を行い、各トラックＴにおいてＰ１がほぼ３３０ｎｍ（あるいは３１５ｎｍ、３００ｎｍ）となるように制御機構３７においてレーザー光１５の周波数変調を行う。即ち、トラック位置が円盤状の原盤４２の中心から遠ざかるに従い、レーザー光の照射周期が短くなるように変調制御する。これにより、基板全面において空間周波数が一様なナノパターンを形成することが可能となる。
【００７７】
以下、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例について説明する。
まず、上述した構成を有する露光装置を用いて、円盤状の原盤上に形成されたレジスト層を露光する以外は、第１の実施形態と同様にしてディスクマスタ４１を作製する。次に、このディスクマスタ４１と、紫外線硬化樹脂を塗布したアクリルシートなどの基体２とを密着させ、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ディスクマスタ４１から基体２を剥離する。これにより、円盤状の光学素子が得られる。次に、この円盤状の光学素子から、矩形状などの所定形状の光学素子１を切り出す。これにより、目的とする光学素子１が作製される。
【００７８】
この第２の実施形態によれば、直線状に構造体３を配列した場合と同様に、生産性が高く、優れた反射防止特性を有する光学素子１を得ることができる。
【００７９】
＜第３の実施形態＞
図１４Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。図１４Ｂは、図１４Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。図１４Ｃは、図１４ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１４Ｄは、図１４ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【００８０】
第３の実施形態に係る光学素子１は、構造体３が、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。ここで、準四方格子パターンとは、正四方格子パターンと異なり、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ四方格子パターンを意味する。構造体３が四方格子パターンまたは準四方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、構造体３が４回対称となる方位で隣接する。また、四方格子をより引き伸ばし歪ませることにより、同一トラックの構造体３に対しても隣接させることが可能となり、４回対称となる方位に加えて同一トラック方向の２箇所でも隣接した充填密度の高い配置がなされる。
【００８１】
隣接する２つのトラックＴ間において、一方のトラック（例えばＴ１）に配列された構造体３の中間位置（半ピッチずれた位置）に、他方のトラック（例えばＴ２）の構造体３が配置されている。その結果、図１４Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１〜Ｔ３）間においてａ１〜ａ４の各点に構造体３の中心が位置する四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。
【００８２】
構造体３の高さは、透過させる光の波長領域に応じて適宜設定されることが好ましい。例えば、可視光を透過させる場合、この製造方法においては構造体３の高さは１５０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。トラックＴに対してθ方向のピッチＰ２は、例えば、２７５ｎｍ〜２９７ｎｍ程度である。更に、構造体３が一定の高さ分布をもつように構成されていてもよい。
【００８３】
同一トラック内における構造体３の配置ピッチＰ１は、隣接する２つのトラック間における構造体３の配置ピッチＰ２よりも長いことが好ましい。また、同一トラック内における構造体３の配置ピッチをＰ１、隣接する２つのトラック間における構造体３の配置ピッチをＰ２としたとき、比率Ｐ１/Ｐ２が、１．４＜Ｐ１／Ｐ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、反射防止特性を向上することができる。
【００８４】
第３の実施形態では、上述の第１の実施形態と同様に、生産性が高く、優れた反射防止特性を有する光学素子１を得ることができる。
【００８５】
＜第４の実施形態＞
図１５Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。図１５Ｃは、図１５ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１５Ｄは、図１５ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。図１６は、図１５に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
【００８６】
第４の実施形態に係る光学素子１は、基体２の表面に形成された副構造体４をさらに備え、この副構造体４により構造体同士を接続している点において、第１の実施形態のものとは異なっている。上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、第４の実施形態では、構造体３と副構造体４との混同を回避するために、構造体３を主構造体３と称する。
【００８７】
副構造体４は、主構造体よりも小さい凹部または凸部、例えば主構造体３よりも低い高さを有する微小な突出部である。また、副構造体４の高さは、屈折率を考慮した光路長で、使用環境下の光の波長帯域の最大値の１／４程度以下であれば反射防止の機能に寄与し、例えば、１０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度である。副構造体４の材料としては、例えば、基体２および主構造体３の材料と同一の材料を用いることもできるが、基体２および主構造体３より屈折率の低い材料を用いることが好ましい。反射率をより低減することができるからである。また、上述の説明では、主として主構造体３と副構造体４とが共に凸形状である場合について説明したが、主構造体３と副構造体４とが凹形状であってもよい。さらには、主構造体３と副構造体４の凹部と凸部の関係が、さかさまになっているようにしてもよい。具体的には、主構造体３が凸部である場合には、副構造体４がそれとは反対に凹部であり、主構造体３が凹部である場合には、副構造体４がそれとは反対に凸部であるようにしてもよい。
【００８８】
副構造体４は、例えば主構造体間の一部または全部に設けられる。具体的には、副構造体４は主構造体３の最隣接部に設けられ、この最隣接部に設けられた副構造体４により主構造体３間が接続されることが好ましい。このようにすることで、主構造体３の充填率を向上させることができる。また、副構造体４を主構造体間以外の部分に設けるようにしてもよい。副構造体４の空間的周波数成分は、主構造体３の周期から換算される周波数成分より高いことが好ましい。具体的には、副構造体４の空間的周波数成分は、主構造体３の周期から換算される周波数成分の２倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがさらに好ましい。このような副構造体４の空間周波数成分は、主構造体３の周波数成分の整数倍次とならないことが好ましい。
【００８９】
副構造体４は、副構造体４の形成しやすさの観点から、図１５Ｂに示したように、楕円錐形状または楕円錐台形状などの主構造体３が隣接する黒丸印「●」の位置の一部または全部に配置されることが好ましい。このように配置する場合、副構造体４は、隣接する全ての構造体３の間、同一トラック内にて隣接する構造体３の間（例えばａ１〜ａ２間）、または、隣接するトラック間の構造体３の間（例えばａ１〜ａ７間、ａ２〜ａ７間）に形成される。主構造体３が六方格子パターンまたは準六方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、主構造体３が６回対称となる方位で隣接する。この場合、隣接部に副構造体４が設けられ、この副構造体４により主構造体３間が接続されることが好ましい。また、図１５Ｂに示すように、主構造体３間に空隙部２ａが存在する場合には、充填率を向上させる観点から、主構造体３間の空隙部２ａに副構造体４を形成することが好ましい。主構造体３の隣接部と空隙部２ａの両方に副構造体４を形成するようにしてもよい。なお、副構造体４を形成する位置は、上述の例に特に限定されるものではなく、主構造体３の表面全体に副構造体４を形成するようにしてもよい。
【００９０】
また、反射特性および透過特性の向上の観点からすると、副構造体４の表面に、微小な凸部および凹部の少なくとも１種、例えば微小な凹凸部４ａを形成することが好ましい。
また、反射防止機能が良好で波長依存性が少ない光学素子１を得るには、副構造体４の微小な凸凹部４ａは、主構造体３の周期よりも短い、高周波の空間的周波数成分を有するように形成されることが好ましい。例えば、図１６に示したように、波打った微小な凹凸部４ａであることが好ましい。微小な凹凸部４ａは、例えば、光学素子の製造工程におけるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などのエッチングの条件や、原盤の材料を適宜選択することにより形成することができる。例えば、原盤の材料としてパイレックス（登録商標）ガラスを用いることにより、凹凸部４ａを形成することができる。
【００９１】
第４の実施形態では、基体２の表面に副構造体４をさらに形成しているので、Ｓ字状の屈折率プロファイルを得ることができる。したがって、優れた反射防止特性を得ることができる。但し、第１の実施形態に係る光学素子１は、隣接する構造体同士を直接接合しているので、第４の実施形態に係る光学素子１に比して充填率が高い。したがって、第１の実施形態に係る光学素子１は、Ｓ字形状の屈折率プロファイルを第４の実施形態に係る光学素子１に比して滑らかに変化させることができる。このため、構造体３の高さが大きい場合には、第１の実施形態に係る光学素子１は、第４の実施形態に係る光学素子１に比して優れた反射防止特性を得ることができる。
【００９２】
＜第５の実施形態＞
図１７Ａは、本発明の第５の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。図１７Ｃは、図１７ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。図１７Ｄは、図１７ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。図１８は、図１７に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
【００９３】
第５の実施形態に係る光学素子１は、凹部である構造体３が基体表面に多数配列されている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。この構造体３の形状は、第１の実施形態における構造体３の凸形状を反転して凹形状としたものである。したがって、構造体３の深さ方向（図１７中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率は、基体２へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。なお、上述のように構造体３を凹部とした場合、凹部である構造体３の開口部（凹部の入り口部分）を下部、基体２の深さ方向の最下部（凹部の最も深い部分）を頂部と定義する。すなわち、非実体的な空間である構造体３により頂部、および下部を定義する。このとき、図２における実効屈折率は下部から頂部に向かって徐々に増加することになる。また、第５の実施形態では、構造体３が凹部であるため、式（１）などにおける構造体３の高さＨは、構造体３の深さＨとなる。
この第５の実施形態において、上記以外のことは、第１の実施形態と同様である。
【００９４】
この第５の実施形態では、第１の実施形態における凸形状の構造体３の形状を反転して凹形状としているので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第５の実施形態では、隣接する構造体３の下部を接合し、隣接する構造体間を下部で貫通させている。このため、第５の実施形態に係る光学素子１では、隣接する構造体間全てに薄い壁が形成されている光学素子に比べて、構造体間の壁を破損する可能性が低い。したがって、耐久性を向上させることができる。
【００９５】
＜第６の実施形態＞
図１９は、本発明の第６の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す斜視図である。図１９に示すように、第６の実施形態に係る光学素子１は、基体表面にて一方向に延在された柱状の構造体５を有し、この構造体５が基体２上に１次元配列されている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００９６】
構造体５の深さ方向（図１９中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。すなわち、屈折率プロプロファイルが、１つの変曲点Ｎを有している。また、柱状の構造体間の一部を重ね合わせて接合、または、柱状の構造体間の一部を副構造体により接続するようにしてもよい。このとき、柱状の構造体自体の太さを変調して、構造体間の一部を重ね合わせて接合してもよい。
【００９７】
構造体５は、一方向（Ｙ軸方向）に一様に延在された柱面を有する。稜線方向に垂直に構造体５を切断した断面（ＸＺ断面）は、図２に示す屈折率プロファイルと同一または相似形になるような断面形状となっている。
【００９８】
第６の実施形態によれば、深さ方向に対する、稜線方向の実効屈折率の変化が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いているので、構造体５の形状効果により、光にとって境界が明確では無くなり反射光を低減できる。したがって、優れた反射防止特性を有する光学素子１を実現できる。
【００９９】
＜第７の実施形態＞
図２０は、本発明の第７の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す断面図である。図２０に示すように、第７の実施形態に係る光学素子１は、構造体３に代えて、傾斜膜６を基体上に形成している点において、第１の実施形態のものとは異なっている。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１００】
傾斜膜６は、構成材料の組成を深さ方向（厚さ方向）に徐々に変化させることで、深さ方向に対する屈折率を徐々に変化させた膜である。傾斜膜６の表面側の屈折率が、基体側（界面側）の屈折率に比して低くなっている。深さ方向に対する実効屈折率は、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化する。このようにすることで、光にとって境界が明確では無くなり反射光を低減できる。したがって、光学素子の反射防止特性を低減することができる。
【０１０１】
傾斜膜６は、例えばスパッタリング法により成膜することができる。スパッタリング法による成膜方法としては、例えば、２種類のターゲット材料を同時に、かつ所定の比率でスパッタリングさせる方法、プロセスガスの流量を変化させながら反応性スパッタリングすることで、膜中に含まれるプロセスガスの含有量を適宜変化させる方法が挙げられる。
【０１０２】
第７の実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
＜第８の実施形態＞
［液晶表示装置の構成］
図２１は、本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。図２１に示すように、この液晶表示装置は、光を出射するバックライト５３と、バックライト５３から出射された光を時間的空間的に変調して画像を表示する液晶パネル５１とを備える。液晶パネル５１の両面にはそれぞれ、光学部品である偏光子５１ａ、５１ｂが設けられている。液晶パネル５１の表示面側に設けられた偏光子５１ｂには、光学素子１が設けられている。本発明では、光学素子１が一主面に設けられた偏光子５１ｂを反射防止機能付き偏光子５２と称する。この反射防止機能付き偏光子５２は、反射防止機能付き光学部品の一例である。
以下、液晶表示装置を構成するバックライト５３、液晶パネル５１、偏光子５１ａ、５１ｂ、および光学素子１について順次説明する。
【０１０４】
（バックライト）
バックライト５３としては、例えば直下型バックライト、エッジ型バックライト、平面光源型バックライトを用いることができる。バックライト５３は、例えば、光源、反射板、光学フィルムなどを備える。光源としては、例えば、冷陰極蛍光管（Cold Cathode Fluorescent Lamp：ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光管（Hot Cathode Fluorescent Lamp：ＨＣＦＬ）、有機エレクトロルミネッセンス（Organic ElectroLuminescence：ＯＥＬ）、無機エレクトロルミネッセンス（ＩＥＬ：Inorganic ElectroLuminescence）および発光ダイオード(Light Emitting Diode：ＬＥＤ)などが用いられる。
【０１０５】
（液晶パネル）
液晶パネル５１としては、例えば、ツイステッドネマチック（Twisted Nematic：ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（Super Twisted Nematic：ＳＴＮ）モード、垂直配向（Vertically Aligned：ＶＡ）モード、水平配列（In-Plane Switching：ＩＰＳ）モード、光学補償ベンド配向（Optically Compensated Birefringence：ＯＣＢ）モード、強誘電性（Ferroelectric Liquid Crystal：ＦＬＣ）モード、高分子分散型液晶（Polymer Dispersed Liquid Crystal：ＰＤＬＣ）モード、相転移型ゲスト・ホスト（Phase Change Guest Host：ＰＣＧＨ）モードなどの表示モードのものを用いることができる。
【０１０６】
（偏光子）
液晶パネル５１の両面には、例えば偏光子５１ａ、５１ｂがその透過軸が互いに直交するようにして設けられる。偏光子５１ａ、５１ｂは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収により遮へいするものである。偏光子５１ａ、５１ｂとしては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムなどの親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたものを用いることができる。偏光子５１ａ、５１ｂの両面には、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムなどの保護層を設けることが好ましい。このように保護層を設ける場合、光学素子１の基体２が保護層を兼ねる構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、反射防止機能付き偏光子５２を薄型化できるからである。
【０１０７】
（光学素子）
光学素子１は、上述の第１〜第７の実施形態のいずれかのものと同様であるので説明を省略する。
【０１０８】
第８の実施形態によれば、液晶表示装置の表示面に光学素子１を設けているので、液晶表示装置の表示面の反射防止機能を向上することができる。したがって、液晶表示装置の視認性を向上することができる。
【０１０９】
＜第９の実施形態＞
［液晶表示装置の構成］
図２２は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。この液晶表示装置は、液晶パネル５１の前面側に前面部材５４を備え、液晶パネル５１の前面、前面部材５４の前面および裏面の少なくとも１つの面に、光学素子１を備える点において、第８の実施形態のものとは異なっている。図２２では、液晶パネル５１の前面、ならびに前面部材５４の前面および裏面のすべての面に、光学素子１を備える例が示されている。液晶パネル５１と前面部材５４との間には、例えば空気層が形成されている。上述の第８の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、本発明において、前面とは表示面となる側の面、すなわち観察者側となる面を示し、裏面とは表示面と反対となる側の面を示す。
【０１１０】
前面部材５４は、液晶パネル５１の前面（観察者側）に機械的、熱的、および耐候的保護や、意匠性を目的として用いるフロントパネルなどである。前面部材５４は、例えば、シート状、フィルム状、または板状を有する。前面部材５４の材料としては、例えば、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエステル（ＴＰＥＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではなく、透明性を有する材料であれば用いることができる。
【０１１１】
第９の実施形態によれば、第８の実施形態と同様に、液晶表示装置の視認性を向上することができる。
【実施例】
【０１１２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１１３】
本発明の実施例について以下の順序で説明する。
１．屈折率プロファイおよび構造体の形状についての検討
２．構造体の他の形状についての検討
３．屈折率プロファイルのステップの個数についての検討
【０１１４】
＜１．屈折率プロファイ構造体の形状についての検討＞
Ｓ字形状を有する屈折率プロファイルを想定し、この屈折率プロファイルを実現する構造体の形状をシミュレーションにより求めた。また、上記屈折率プロファイルと反射率との関係をシミュレーションにより検討を行った。
＜実施例１＞
図２３に示すように、実効屈折率がＳ字状の曲線を描く屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を図２４Ａに示す。
【０１１５】
＜実施例２＞
図２３に示すように、実効屈折率がＳ字状を描くと共に、実施例１に比して先端が急峻に変化する屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を図２４Ｂに示す。
【０１１６】
＜実施例３＞
図２３に示すように、実効屈折率がＳ字状を描くと共に、実施例１に比して先端が大きく急峻に変化する屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を図２４Ｃに示す。
【０１１７】
＜比較例１＞
図２３に示すように、直線形状の屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果、釣鐘型の構造体（図示省略）が得られた。
【０１１８】
（反射率の評価１）
まず、上述のそれぞれの屈折率プロファイルについて、構造体高さを３００ｎｍとした場合の反射率を求めた。その結果を図２５に示す。なお、図２３では、光学厚さを構造体の底面を基準としてものとしているため、図２とは屈折率プロファイルの増減の関係が反対になっている。
【０１１９】
図２５から以下のことがわかる。
直線形状の屈折率プロファイル（比較例１）では、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍのほぼ全範囲において、反射率がＲ＞０．１％となっている。これに対して、Ｓ字形状の屈折率プロファイル(実施例１〜３)では、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍのほぼ全範囲において、反射率がＲ＜０．１％となっている。特に、基体側および空気側の端において、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが、急に変化しているもの(実施例２、３)が、可視域における反射率の防止効果が良好である。
【０１２０】
（反射率の評価２）
次に、実施例１〜３のうちで特性の良かった屈折率プロファイル（実施例３）と、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）とで、構造体高さを変化させたときの反射特性を求めた。その結果を図２６に示す。
【０１２１】
図２６から以下のことがわかる。
構造体高さが２００ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて反射率が高くなり反射特性が悪化する。
【０１２２】
構造体の高さが２５０ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、短波長側で反射率が下がり、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反射率の平均値が向上する。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの５／１４（２５０ｎｍ）以上にすると、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが効果的に機能し、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍのほほ全範囲において反射率Ｒ＜０．３％の反射性能を得ることができる。また、波長範囲を４００ｎｍ〜５５０ｎｍとしたときは、構造体高さを波長５５０ｎｍの５／１４（〜２００ｎｍ）以上にすると、反射率Ｒ＜０．３％の性能を得ることができる。
【０１２３】
構造体高さが３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける反射率が低くなり反射特性が向上する。具体的には、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいてより優れた反射防止効果（Ｒ＜０．１％）を得ることができる。
【０１２４】
構造体高さ３００ｎｍでは、波長帯域の長波長端７００ｎｍにおいて反射率が０．０８％程度となる。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの２／５（２８０ｎｍ）以上、好ましくは３／７（３００ｎｍ）以上にすると、Ｓ字形状の屈折率プロファイルがより効果的に機能し、可視域４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて反射率Ｒ＜０．１％の反射性能を得ることができる。
【０１２５】
構造体の高さの最大値は、実際の作りやすさの点からすると、可視光帯域に対しては、１．０μｍ程度（ピッチ:７００ｎｍで、アスペクト:１．４に相当）であることが好ましい。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの１０／７（１μｍ）以下にすることが好ましい。
【０１２６】
以上の点を考慮すると、構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下であることが好ましく、より好ましくは最大値の２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは最大値の３／７以上１０／７以下である。
【０１２７】
（構造体形状の評価）
図２４Ａ〜図２４Ｃおよび図２５から以下のことがわかる。
図２３に示す屈折率プロファイルを実現する構造体の形状は、Ｓ字形状の屈折率プロファイルの平方根をとった断面形状で、基体側へ向けて徐々に広がる形状の構造体を形成となる。また、図２４Ａ〜図２４Ｃに示す構造体のうちでも、頂上部がフラットな円錐台形状のものは（実施例２：図２４Ｂ、実施例３：図２４Ｃ）、特に良好な反射防止特性を得ることができる。
【０１２８】
また、図２４に示すように、構造体の下部においてフラットな形状３ａがあることが指し示すように、隣接構造体間において、構造体の下部が接合されている。このようにすることで、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描く屈折率プロファイルを実現することができる。なお、構造体の下部を接触させる代わりに、副構造体などの微細な構造体を基体表面に設けるようにしてもよい。
【０１２９】
＜２．構造体の他の形状についての検討＞
図２４Ａ〜図２４Ｃに示した以外の構造体形状を計算により求めた。
【０１３０】
＜実施例４＞
実施例３の構造体３をＹ軸方向に１．５倍引き伸ばした構造体を求めた。その結果を図２７Ａに示す。
【０１３１】
＜実施例５＞
実施例３の構造体３をＸ軸方向に１．５倍引き伸ばした構造体を求めた。その結果を図２７Ｂに示す。
【０１３２】
＜実施例６＞
実施例２の構造体３の凹凸を反転させた形状を求めた。その結果を図２７Ｃに示す。
【０１３３】
（構造体形状の評価）
Ｘ軸方向およびＹ軸方向に伸ばした構造体形状や、凹凸を反転させた構造体形状でも、実施例２、３とほぼ同様な屈折率プロファイルが得られる。したがって、図２７Ａ〜２７Ｃに示した構造体形状（実施例４〜６）でも、優れた反射防止特性が得られる。
また、実施例４〜５のように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に伸ばした構造体形状にすることで、製造しやすく、かつ、充填率を上げることができる。
【０１３４】
＜３．屈折率プロファイルのステップの個数についての検討＞
２つ以上の変曲点を有する屈折率プロファイルと、１つの変曲点を有する屈折率プロファイル（Ｓ字形状の屈折率プロファイル）との反射スペクトルを求め、その結果を比較する検討を行った。
【０１３５】
＜実施例７＞
Ｓ字形状を有する、実施例３と同様の屈折率プロファイル、すなわち１個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
【０１３６】
＜比較例２＞
図２８に示すように、比較例１と同様の屈折率プロファイル、すなわち直線形状の屈折率プロファイルを想定した。
【０１３７】
＜比較例３＞
図２８に示すように、３個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
【０１３８】
＜比較例４＞
図２８に示すように、５個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
【０１３９】
（反射率の評価）
上述のそれぞれの屈折率プロファイルについて、構造体高さを５００ｎｍとした場合の反射率を求めた。その結果を図２９に示す。なお、図２８では、光学厚さを構造体の底面を基準としてものとしているため、図２とは屈折率プロファイルの増減の関係が反対になっている。
【０１４０】
図２９から以下のことがわかる。
構造体の高さが５００ｎｍである場合には、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例７）では、２以上の変曲点を有する屈折率プロファイル（比較例３、比較例４）、および直線形状の屈折率プロファイル（比較例２）に比べて、優れた反射防止効果が得られる。
なお、構造体の高さが５００ｎｍ以上である場合には、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例７）では、２以上の変曲点を有する屈折率プロファイル（比較例３、比較例４）、および直線形状の屈折率プロファイル（比較例２）に比べて、優れた反射防止効果が得られる傾向がある。
【０１４１】
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、求める性能が異なる場合に応じ、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０１４２】
例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、形状、材料および構成などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、形状、材料および構成などを用いてもよい。
【０１４３】
また、上述の実施形態の各構成は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
【０１４４】
また、上述の実施形態では、本発明を液晶表示装置に適用する場合を例として説明したが、本発明は液晶表示装置以外の各種表示装置に対しても適用可能である。例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：ＥＬ）ディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（Surface-conduction Electron-emitter Display：ＳＥＤ）などの各種表示装置に対しても本発明は適用可能である。
【０１４５】
また、上述の実施形態では、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法により、光学素子１を作製する場合を例として説明した。しかしながら、光学素子１の作製方法はこれに限定されるものではなく、深さ方向に対する実効屈折率が基体に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の屈折率プロファイル有する光学素子を作製できるものであればよい。例えば、電子線露光などを用いて光学素子を作製するようにしてもよく、また、実効屈折率が徐々に変化するように、中空シリカ等の比率を変えつつ配合させた傾斜膜や、反応性スパッタによる傾斜膜をコーティングすることで作製しても良い。
【０１４６】
また、上述の実施形態において、基体２の構造体３が形成された面上に、低屈折率層をさらに形成するようにしてもよい。低屈折率層は、基体２、構造体３、および副構造体４を構成する材料より低い屈折率を有する材料を主成分としていることが好ましい。このような低屈折率層の材料としては、例えばフッ素系樹脂などの有機系材料、またはＬｉＦ、ＭｇＦ2などの無機系の低屈折率材料が挙げられる。
【０１４７】
また、上述の実施形態において、熱転写により光学素子を作製するようにしてもよい。具体的には、熱可塑性樹脂を主成分とする基体を加熱し、この加熱により十分に柔らかくなった基体に対して、ロールマスタ１１やディスクマスタ４１などの判子（モールド）を押し当てることにより、光学素子１を作製する方法を用いるようにしてもよい。
【０１４８】
また、上述の実施形態では、偏光子に本発明を適用して反射防止機能付き偏光子とする場合を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。偏光子以外にも、レンズ、導光板、窓材、表示素子などに本発明を適用して反射防止機能付き光学部品とすることが可能である。
【０１４９】
また、上述の実施形態において、屈折率プロファイルが１つの変曲点を有するＳ字形状である場合について説明したが、このＳ字形状の屈折率プロファイルの両端のうちの少なくとも一方に変曲点をさらに設けるようにしてもよい。このような略Ｓ字状の屈折率プロファイルとした場合にも、優れた反射防止特性を得ることができる。特に、構造体３の高さが低い場合に反射防止特性の効果が顕著なものとなる。屈折率プロファイルの一端の変曲点は、例えば、構造体３の頂部を曲面状の突出部とすることにより得ることができる。他端の変曲点は、例えば、構造体３の下部に基体側へ向かうに従って広がる裾部を形成することにより得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図、図１Ｂは、図１Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図、図１Ｃは、図１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図、図１Ｄは、図１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の屈折率プロファイルの一例を示すグラフである。
【図３】図３は、図１に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である
【図４】図４Ａは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す概略図である。図４Ｂは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す概略図である。
【図５】図５は、構造体の形状の一例を示す断面図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、変化点の定義を説明するための図である。
【図７】図７Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子を作製するためのロールマスタの構成の一例を示す斜視図、図７Ｂは、図７Ａのロールマスタ表面を拡大して示す平面図である。
【図８】図８は、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成の一例を示す概略図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図、図１１Ｂは、図１１Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図、図１１Ｃは、図１１ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図、図１１Ｄは、図１１ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子を作製するためのディスクマスタの構成の一例を示す平面図、図１２Ｂは、図１２Ａのディスクマスタ表面を拡大して示す平面図である。
【図１３】図１３は、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成の一例を示す概略図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図、図１４Ｂは、図１４Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図、図１４Ｃは、図１４ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図、図１４Ｄは、図１４ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【図１５】図１５Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図、図１５Ｂは、図１５Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図、図１５Ｃは、図１５ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図、図１５Ｄは、図１５ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
【図１７】図１７Ａは、本発明の第５の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図、図１７Ｂは、図１７Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図、図１７Ｃは、図１７ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図、図１７Ｄは、図１７ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
【図１９】図１９は、本発明の第６の実施形態に係る光学素子の構造体の形状の一例を示す断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の第７の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２２】図２２は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２３】図２３は、実施例１〜３、比較例１の屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図２４】図２４Ａ〜図２４Ｃは、実施例１〜３の構造体の形状を示す図である。
【図２５】図２５は、実施例１〜３、比較例１の反射特性を示すグラフである。
【図２６】図２６は、構造体の高さを２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲で変えたときの実施例３、比較例１の反射特性を示すグラフである。
【図２７】図２７Ａ〜図２７Ｃは、実施例４〜６の構造体の形状を示す図である。
【図２８】図２８は、比較例２〜４の屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図２９】図２９は、実施例７、比較例２〜３の反射特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１５１】
１      光学素子
２      基体
２ａ    空隙部
３      構造体、主構造体
３ｔ    頂部
３ｂ    底部
３ｃ    裾部
４      副構造体
４ａ    凹凸部
５      構造体
６      傾斜膜
１１    ロールマスタ
１２    原盤
１３    構造体
１２ａ  空隙部
５１    液晶パネル
５１ａ  偏光子
５１ｂ  偏光子
５２    反射防止機能付き偏光子
５３    バックライト
５４    前面部材
Ｐａ    第１の変化点
Ｐｂ    第２の変化点
Ｎ    変曲点
Ｓｔ    ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２８】
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【図２９】
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【図２４】
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【図２７】
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