(57)【要約】本発明は、ラミネーションフイルムとの密着性に優れた光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法を提供する。本発明は、ナノメートルサイズの凹凸が表面に連続的に形成されたナノ構造フイルムと、上記ナノ構造フイルムに積層されたラミネーションフイルムとを有する光学素子であって、上記ナノ構造フイルムは、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部に、ナノメートルサイズの凹凸が形成されていないナノ構造非形成領域を有するロール状光学素子である。
2009110139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノメートルサイズの凹凸が表面に連続的に形成されたナノ構造フイルムを有する光学素子であって、
該ナノ構造フイルムは、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部に、該ナノメートルサイズの凹凸が形成されていないナノ構造非形成領域を有することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記ナノ構造フイルムは、可視光の波長よりも小さな複数の円錐状の突起が形成されたモスアイ構造を有することを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記光学素子は、前記ナノ構造フイルムに積層されたラミネーションフイルムを更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の光学素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置であって、
該ローラー型ナノインプリント装置は、前記ナノメートルサイズの凹凸を形成するための凹凸パターンを外周面に有する金型ロールを備え、
該金型ロールは、金型ロールの軸方向の長さＡと、前記ナノ構造フイルムの幅Ｂと、該凹凸パターンが形成された領域の幅ＣとがＡ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすことを特徴とするローラー型ナノインプリント装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置であって、
前記ナノメートルサイズの凹凸は、電離放射線硬化型樹脂を含んで形成され、
前記ナノ構造フイルムは、基材フイルム上に、該電離放射線硬化型樹脂を含んで形成された前記ナノメートルサイズの凹凸が連続的に形成され、
該ローラー型ナノインプリント装置は、前記ナノメートルサイズの凹凸を形成するための凹凸パターンを外周面に有する金型ロールを備え、
該凹凸パターンが形成された領域の幅は、該基材フイルム上に塗布された電離放射線硬化型樹脂の塗布領域の幅よりも大きいことを特徴とするローラー型ナノインプリント装置。
【請求項６】
請求項２又は３記載の光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置に用いられる金型ロールの製造方法であって、
該製造方法は、前記複数の円錐状の突起を形成するための窪みパターンとなる領域外のアルミニウム管をマスキング材料によりマスクした状態で、該アルミニウム管を陽極酸化する工程と、該アルミニウム管をエッチングする工程とを繰り返し行うことを特徴とする金型ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法に関する。より詳しくは、低反射率が得られる表面処理がなされたロール状光学素子に好適な光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金型に刻み込んだ寸法が数十ｎｍ〜数百ｎｍの凹凸を、基板上に塗布した樹脂材料に押し付けて形状を転写する技術、いわゆるナノインプリント技術が、近年注目されており、光学材料、ＩＣの微細化、臨床検査基板等への応用を目指す研究がなされている。ナノインプリント技術の利点としては、さまざまな特徴を備える部品を、リソグラフィとエッチングを使う従来のパターン形成技術に比べて低コストで作れる点が挙げられる。この理由としては、ナノインプリント技術で使われる装置の構成が従来技術で使われる装置に比べて簡便で安いことや、同じ形状の部品を短時間で大量に製造することが可能なことが挙げられる。【０００３】
ナノインプリント技術の方式としては、熱ナノインプリント技術、ＵＶナノインプリント技術等が知られている。例えば、ＵＶナノインプリント技術は、ナノサイズの凹凸を有する金型を作製し、透明基板上に紫外線硬化樹脂の薄膜を成膜し、該薄膜上に該金型を押し付けて、その後に紫外線を照射することにより、透明基板上にナノ構造を有する薄膜を形成するものである。一方、熱ナノインプリント技術は、例えば、透明基板の軟化点以上に透明基板及び金型の温度を上昇させ、その後、透明基板及び金型間に圧力を加えて、透明基板にナノ構造（凹凸構造）を形成するものである。研究段階でこれらの方式を用いる場合には、平らな金型を用い、バッチ処理によりナノ構造を形成するのが一般的である。【０００４】
バッチ処理によりナノ構造を形成する技術としては、例えば、感光性ドライフイルムに対して、モールドの押し付けと光照射とを含む光ナノインプリントを行う方法が開示されている（例えば、特許文献７参照。）。【０００５】
それに対して、ナノインプリント技術により、大量に安く、ナノ構造を有する薄膜を製造するためには、バッチ処理よりもロール・ツー・ロール（ロール  ｔｏ  ロール）処理を用いる方が好適である。ロール・ツー・ロール処理によれば、金型ロールを用いて連続的にナノ構造を有するフイルムを製造することができる。【０００６】
ロール・ツー・ロール処理を用いたナノインプリント技術としては、例えば、小型の金型ロールで、型エリアを継ぎながら大型の金型ロールに転写を行い、大型の金型ロールを作製する方法が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。【０００７】
また、ナノインプリント技術以外の分野においては、ロール・ツー・ロール処理に用いるロールに関し、ロール材に凹凸パターンを直接形成するロールの作製方法（例えば、特許文献６参照。）が開示されている。【０００８】
他方、光学材料（光学素子）において、ナノ構造の一種として「モスアイ構造」が知られている（例えば、特許文献１参照。）。モスアイ構造は、例えば、透明基板の表面にナノサイズのコーン状の突起を多数形成したものが挙げられる。このようなモスアイ構造によれば、空気層から透明基板にかけて屈折率が連続的に変化するために、入射光は透明基板の表面を光学的な表面と認識しなくなり、反射光を激減させることができる。このようなナノ構造を有する光学材料の製造技術として、陽極酸化により表面にナノサイズの穴を形成したアルミニウム基板を金型として用いる方法が知られている（例えば、特許文献２〜４参照。）。この陽極酸化を用いる方法によれば、ナノサイズの窪みを表面に、ランダムに、ほぼ均一に形成することが可能であり、円柱状の金型ロールの表面に、連続生産に必要な継ぎ目のない（シームレスな）ナノ構造を形成することができる。
【特許文献１】特開２００１−２６４５２０号公報
【特許文献２】特表２００３−５３１９６２号公報
【特許文献３】特開２００３−４３２０３号公報
【特許文献４】特開２００５−１５６６９５号公報
【特許文献５】特開２００７−２０３５７６号公報
【特許文献６】特開２００５−１４４６９８号公報
【特許文献７】特開２００７−７３６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のロール・ツー・ロール処理により連続的にナノ構造が形成されたフイルム（例えば光学フイルム）を作製する技術では、ナノ構造を製造した後の製品の取り扱いに課題があった。具体的には、できあがった表面のナノ構造を次工程で傷つきや汚れから防ぐために、保護フイルム（以下、「ラミネーションフイルム」ともいう。）をナノ構造が形成されたフイルム上に付与したいが、フイルム表面にはナノレベルの凹凸があるために、保護フイルムの粘着材料との密着性が悪く、ナノ構造が形成されたフイルムに保護フイルムを貼り付けにくいという課題があった。それに対して、保護フイルムの粘着材料を強力にすることも考えられるが、この場合、糊材料や糊に含まれる溶剤等がナノ構造の隙間に残り、すなわち糊材料や糊に含まれる溶剤等がナノ構造が形成されたフイルムに転写してしまい、ナノ構造が形成されたフイルムを表示装置用の光学素子として用いた場合には、表示ムラが発生するおそれがある。また特にモスアイ構造のように、液晶表示装置の偏光板の表面に製品を使用する場合、ナノ構造が形成されたフイルムは、接着性付与工程や洗浄工程等のウエット工程を通過するため、ラミネーションフイルムと基材フイルムとが貼り合わされた状態でこれらの工程を通過することになる。したがって、ナノ構造が形成されたフイルムとラミネーションフイルムとの密着性が弱い場合には、両者の間に溶剤が侵入し、表面のナノ構造が溶剤に侵される（侵食される）ことがあった。【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ラミネーションフイルムとの密着性に優れた光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、ラミネーションフイルムとの密着性に優れた光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法について種々検討したところ、ナノ構造を形成する領域に着目した。そして、従来のロール・ツー・ロール処理によりナノ構造（ナノメートルサイズの凹凸）が表面に連続的に形成されたナノ構造フイルムを作製する技術では、ナノ構造フイルム表面の全面にナノ構造（ナノメートルサイズの凹凸）が形成されるために、ラミネーションフイルムとの密着性が弱くなってしまうことを見いだすとともに、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部に、ナノメートルサイズの凹凸が形成されていないナノ構造非形成領域を設けることにより、このナノ構造非形成領域にラミネーションフイルムを充分に密着させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。【００１２】
すなわち、本発明は、ナノメートルサイズの凹凸が表面に連続的に形成されたナノ構造フイルムを有する光学素子であって、上記ナノ構造フイルムは、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部に、上記ナノメートルサイズの凹凸が形成されていないナノ構造非形成領域を有する光学素子である。【００１３】
これにより、ナノ構造非形成領域にラミネーションフイルムを充分に密着させることができる。また、ナノ構造非形成領域は、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部に設けられることから、例え、ナノ構造フイルムをウエット工程に曝したとしても、ナノメートルサイズの凹凸が形成された領域（以下、「ナノ構造形成領域」ともいう。）に溶剤が侵入するのを効果的に抑制することができる。【００１４】
このように、本発明は、ナノ構造フイルムと、それを保護するラミネーションフイルムとの密着性を改善し（好適には、ロール状態で改善し）、工程での汚れや傷からナノ構造フイルムを守ることを特徴としている。【００１５】
なお、本明細書において、ナノメートルサイズの凹凸は、より具体的には、高さ及び／又は幅（より好適には高さ及び幅）が１ｎｍ以上、１μｍ（＝１０００ｎｍ）未満の凹凸であることが好ましい。【００１６】
また、本明細書においては、ナノメートルサイズの凹凸をナノ構造又はナノ構造体ともいう。更に、ナノ構造フイルムの厚みは特に限定されず、シートと呼ばれるものであってもよい。【００１７】
本発明の光学素子の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではないが、上述のように、本発明の光学素子は、ラミネーションフイルムとの密着性に優れることから、ラミネーションフイルムを更に有することが好ましい。すなわち、本発明の光学素子は、上記ナノ構造フイルムに積層されたラミネーションフイルムを更に有することが好ましく、上記ナノ構造フイルムとラミネーションフイルムとの積層体がロール状に巻き込まれた（巻かれた）ロール状光学素子であることがより好ましい。【００１８】
上記ナノメートルサイズの凹凸のパターンとしては特に限定されず、モスアイ構造、ワイヤーグリッド構造等が挙げられるが、なかでも、モスアイ構造が好適である。すなわち、上記ナノ構造フイルムは、可視光の波長よりも小さな複数の円錐状（コーン状）の突起が形成されたモスアイ構造を有することが好ましい。これにより、本発明の光学素子（ロール状光学素子）を液晶表示装置等の偏光板に使用し、例え、ナノ構造フイルムを接着性付与工程や洗浄工程等のウエット工程に曝したとしても、モスアイ構造が形成された領域に溶剤が侵入し、モスアイ構造が溶剤に侵されるのを抑制することができる。その結果、液晶表示装置に表示ムラが発生するのを効果的に抑制しつつ、反射光を激減させることができる。【００１９】
本発明はまた、本発明の光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置であって、上記ローラー型ナノインプリント装置は、上記ナノメートルサイズの凹凸を形成するための凹凸パターンを外周面に有する金型ロール（ローラー）を備え、上記金型ロールは、金型ロールの軸方向の長さＡと、上記ナノ構造フイルムの幅Ｂと、上記凹凸パターンが形成された領域の幅ＣとがＡ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすローラー型ナノインプリント装置（以下、「本発明の第一のローラー型ナノインプリント装置」ともいう。）でもある。【００２０】
これにより、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部のナノ構造非形成領域と、ナノ構造形成領域とを同時に形成することができる。すなわち、本発明の光学素子を効率的に作製することができる。また、金型ロールの軸方向（より詳細には、回転軸方向）の長さがナノ構造フイルムの幅よりも大きいことから、ナノ構造フイルムの平坦性を損なうことなく、ナノ構造非形成領域及びナノ構造形成領域を形成することができる。なお、本明細書において、凹凸パターンが形成された領域の幅とは、金型ロールの軸方向（より詳細には、回転軸方向）における凹凸パターンが形成された領域の長さを意味する。【００２１】
本発明の第一のローラー型ナノインプリント装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。【００２２】
本発明は更に、本発明の光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置であって、上記ナノメートルサイズの凹凸は、電離放射線硬化型樹脂を含んで形成され、上記ナノ構造フイルムは、基材フイルム上に、上記電離放射線硬化型樹脂を含んで形成された上記ナノメートルサイズの凹凸が連続的に形成され、上記ローラー型ナノインプリント装置は、上記ナノメートルサイズの凹凸を形成するための凹凸パターンを外周面に有する金型ロール（ローラー）を備え、上記凹凸パターンが形成された領域の幅は、上記基材フイルム上に塗布された電離放射線硬化型樹脂の塗布領域の幅よりも大きいローラー型ナノインプリント装置（以下、「本発明の第二のローラー型ナノインプリント装置」ともいう。）でもある。【００２３】
これにより、ＵＶナノインプリント技術等を用いて、ナノ構造フイルムの長尺方向に沿う両端部のナノ構造非形成領域と、ナノ構造形成領域とを同時に形成することができる。すなわち、本発明の光学素子を効率的に作製することができる。また、電離放射線硬化型樹脂の塗布領域の幅を変更するだけで、ナノ構造形成領域の大きさを容易に変更することができるので、ナノ構造フイルムの設計変更、例えば、ナノ構造フイルムの幅の変更等を容易に行うことができる。このように、本発明の第二のローラー型ナノインプリント装置は、基材フイルム上に電離放射線硬化型樹脂を塗布するための塗布手段を更に備えることが好ましい。なお、本明細書において、電離放射線硬化型樹脂の塗布領域の幅とは、ナノ構造フイルムの長尺方向に直交する方向における電離放射線硬化型樹脂の塗布領域の長さを意味する。また、本明細書において、上記電離放射線硬化型樹脂は、紫外線により硬化する樹脂、いわゆる紫外線硬化型樹脂を含む。【００２４】
本発明の第二のローラー型ナノインプリント装置の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。【００２５】
本発明はそして、本発明の光学素子、なかでも好適には可視光の波長よりも小さな複数の円錐状（コーン状）の突起が形成されたモスアイ構造を有するナノ構造フイルムを備える光学素子を作製するためのローラー型ナノインプリント装置に用いられる金型ロールの製造方法であって、上記製造方法は、上記複数の円錐状の突起を形成するための窪みパターンとなる領域外のアルミニウム管をマスキング材料によりマスクした状態で、上記アルミニウム管を陽極酸化する工程と、上記アルミニウム管をエッチングする工程とを繰り返し行う金型ロールの製造方法である。【００２６】
これにより、複数の円錐状の突起を形成するための窪みパターンがアルミニウム管の両端部に設けられない金型ロール、すなわち本発明の光学素子の作製に好適な金型ロールを容易に製造することができる。【００２７】
本発明の金型ロールの製造方法は、上記工程を有するものである限り、その他の工程により特に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の光学素子、ローラー型ナノインプリント装置及び金型ロールの製造方法によれば、ラミネーションフイルムとの密着性に優れたロール状光学素子を実現することができる。したがって、ナノ構造フイルムをラミネーションフイルムによりマスキングすることが可能となり、工程上の汚染や傷つき、薬液等からナノ構造フイルムを守ることができる。そのため、次工程、例えば、糊のコーティング工程や偏光板の貼り付け工程、裁断工程等における、ナノ構造を表面に有する光学素子を利用した加工品の歩留まりを著しく向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に実施形態及び実施例を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び実施例のみに限定されるものではない。【００３０】
（実施形態１）
＜基本構造＞
図１は、モスアイ構造を説明する図（屈折率が表面から連続的になり、界面で反射が極端に減少する原理を説明する図）であり、（ａ）は、モスアイ構造の断面の模式図を示し、（ｂ）は、モスアイ構造における屈折率の変化を示す。
モスアイ構造や、ワイヤーグリッド構造等のナノ構造を製造する場合、構造用の金型を製作し、この金型で、基板フイルム（基材フイルム）上に塗布した紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化型樹脂に加圧及び密着させ、金型及び電離放射線硬化型樹脂を密着した状態で、紫外線等のエネルギー線を照射し、電離放射線硬化型樹脂を硬化するナノインプリント方式が一般的に用いられる。この場合、できあがったナノ構造は、基板フイルムの表面にナノサイズの凹凸構造を有し、特に、モスアイ構造においては、図１（ａ）に示すように、電離放射線硬化型樹脂（樹脂膜３１）の表面に円錐状のナノサイズの突起物３２が無数に形成される。また、図１（ｂ）に示すように、空気層から樹脂膜内部にかけて屈折率が連続的に変化する構造が採用されている。このため、従来のモスアイ構造を有するナノ構造フイルムとラミネーションフイルムとの密着力は弱く、モスアイ構造が形成された面を保護することが困難であった。それに対して、ラミネーションフイルムの密着力を増加させた場合には、密着力は高くなるが、モスアイ構造（ナノサイズの凹凸構造）の間に、溶剤や低分子量のオリゴマー、可塑剤等が入り込み、結果的にナノ構造フイルムの反射率を上昇させてしまい、このようにナノ構造フイルムを表示装置に配置した場合には表示ムラの原因となってしまう。【００３１】
そこで、本発明者は、これらのナノ構造を基材フイルム上で、連続的に生産する場合（ロールで成型する場合）に、ラミネーションフイルムと基材フイルムとの密着性をキープしながら、基材フイルムへの溶剤や低分子量のオリゴマー、可塑剤等の物質の移動を効果的に抑制できる構造を考案した。【００３２】
図２は、実施形態１のロール状光学素子を示す模式図であり、（ａ）は、全体を示し、（ｂ）は、（ａ）中のＸ−Ｙ線における断面の拡大図である。
本実施形態のロール状光学素子２１は、帯状のナノ構造フイルム２０と、ナノ構造フイルム２０と同様の帯状のラミネーションフイルム（図示せず、マスキングフイルムとも呼ばれる）とを備え、ナノ構造フイルム２０及びラミネーションフイルムの積層体がロール状に巻き込まれている。【００３３】
ナノ構造フイルム２０のラミネーションフイルム側の表面にはナノ構造として、図１で説明したものと同様のモスアイ構造が連続的に帯状に形成されている。このように、ナノ構造フイルム２０は、ナノ構造を有する光学シートである。【００３４】
ラミネーションフイルムは、ナノ構造フイルム２０と略同一の幅を有する保護フイルムであり、ナノ構造フイルム２０側の表面には糊等の粘着材料からなる粘着層が設けられており、ナノ構造フイルム２０のモスアイ構造が形成された側の面に剥離自在に貼り合わされている。【００３５】
そして、本実施形態のナノ構造フイルム２０は、長尺方向に沿う両端部に、モスアイ構造が形成されていないナノ構造非形成領域２３を有する。すなわち、ナノ構造フイルム２０は、モスアイ構造が帯状に連続的に形成されたナノ構造形成領域２２と、モスアイ構造が形成されていない帯状のナノ構造非形成領域２３とを有する。【００３６】
このように、モスアイ構造をナノ構造フイルム２０に形成するときに、ナノ構造フイルム２０の両端部に、凹凸がなく平坦なナノ構造非形成領域２３を形成することによって、このナノ構造フイルム２０の両端部とラミネーションフイルムとで充分に密着力を確保することができる。したがって、ロール状光学素子２１の形成工程以降のナノ構造フイルム加工工程で、ナノ構造フイルム２０にラミネーションフイルムを掛けおく（貼り付けておく）ことができるので、汚れや傷、工程での薬液等からモスアイ構造を保護することができる。また、従来のように、粘着力の強い粘着材料をラミネーションフイルムに用いる必要もなくなるので、ナノ構造フイルム２０がラミネーションフイルムの粘着材料によって汚染されるのを効果的に抑制することができる。更に、ナノ構造非形成領域２３はナノ構造フイルム２０の両端部に設けられることから、ナノ構造フイルム２０をウエット工程に曝したとしても、ナノ構造形成領域２２に溶剤が侵入するのを効果的に抑制することができる。【００３７】
なお、ナノ構造非形成領域２３は、ラミネーションフイルムとの密着性を充分に確保できる範囲であれば厳密に平坦である必要はなく、平坦性の程度は特に限定されないが、基材フイルムで実現できる程度に平坦であることが好ましい。【００３８】
また、図２（ｂ）では、ナノ構造体が比較的大きく図示されているが、実際には、ナノ構造体の高さはナノレベルと非常に小さいので、ナノ構造形成領域２２とナノ構造非形成領域２３との領域間に段差ができるほどではない。【００３９】
各ナノ構造非形成領域２３の幅の下限は、ラミネーションフイルムとの密着性を実質的に確保できる範囲であれば特に限定されないが、より具体的には、好ましくは、２０ｍｍ以上である。また、ナノ構造フイルム２０の全幅に対するナノ構造非形成領域２３の幅の割合も、ナノ構造フイルム２０の全幅に応じて適宜選択すればよいが、より具体的には、好ましくは、１％以上である。更に、各ナノ構造非形成領域２３の幅の上限は、ナノ構造パターンの取れ効率を高く確保する観点からできるだけ狭いことが好ましく、より具体的には、４０ｍｍ程度以下であることが好ましい。なお、本明細書において、フイルム（ナノ構造フイルム２０やラミネーションフイルム）、ナノ構造非形成領域及びナノ構造形成領域の幅とはそれぞれ、フイルムの長尺方向に直交する方向におけるフイルム、ナノ構造非形成領域及びナノ構造形成領域の長さを意味する。【００４０】
＜プロセス条件＞
図３は、実施形態１のロール状光学素子及び金型ロールを示す模式図であり、金型ロールの軸方向の長さＡと、金型ロールの凹凸パターンの幅Ｃと、ナノ構造フイルムの幅Ｂとの製造プロセスにおける関連を示す。
図３に示すように、製造装置上、金型ロール１５の軸方向の長さ（回転軸方向の長さ、すなわち総面長）をＡ、金型ロールの凹凸パターンが形成された領域２４の幅（金型ロールのパターン有効幅）をＣ、ナノ構造が形成されるナノ構造フイルム２０の幅をＢとしたときに、これらがＡ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすことが好ましい。ナノ構造フイルム２０の幅Ｂが、金型ロール１５の総面長Ａより大きい場合、金型ロール１５からナノ構造フイルム２０の端が落ちることになり、ナノ構造フイルム２０の平滑性が損なわれ、ナノ構造フイルム２０をロール状に巻き上げるのが困難となる。また、凹凸パターンが形成された領域２４の幅Ｃがナノ構造フイルム２０の幅Ｂより小さいプロセス条件を満たすことにより、ナノ構造を形成するのと同時に、ナノ構造が存在しないナノ構造非形成領域２３をナノ構造フイルム２０の両端部に形成することができる。【００４１】
このように、本実施形態のローラー型ナノインプリント装置は、ナノ構造を形成するための凹凸パターンを外周面に有する円筒状又は円柱状の金型ロール（ローラー）１５を備え、かつ金型ロール１５の総面長Ａと、ナノ構造フイルム２０の幅Ｂと、凹凸パターンが形成された領域の幅ＣとがＡ＞Ｂ＞Ｃの関係を満たすように設定されている。そして、金型ロール１５を円筒軸又は円柱軸を中心に回転させることにより、被転写体（ナノ構造フイルム２０）に対する型押し、及び、被転写体からの離型を連続的に行うことができ、その結果、表面にナノ構造が形成されたナノ構造フイルム２０を高速かつ大量に製造することができる。【００４２】
なお、金型ロール１５は、製造コストの観点から、中が空洞の円筒であることが好ましいが、中が詰まった円柱であってもよい。【００４３】
図５は、実施形態１のロール状光学素子の作製方法を説明する模式図であり、（ａ）は、ナノ構造フイルムの両端部に電離放射線硬化型樹脂を塗布しない場合の態様を示し、（ｂ）は、実施形態１のローラー型ナノインプリント装置の全体構成を示す断面図である。
ナノ構造フイルム２０の両端部にナノ構造が存在しないロール状光学素子２１を作製する方法としては、図５（ａ）に示すように、ナノ構造を形成するための紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化型樹脂２５をダイコーター、スリットコーター等の塗布手段２６により基板フイルム（例えば、シート状の樹脂）１２に塗布するときに、基板フイルム１２の両端部に電離放射線硬化型樹脂２５を塗布しない領域を設け、続いて、電離放射線硬化型樹脂を金型ロール１５に接触させ、そして、紫外線等のエネルギー線を照射することによって電離放射線硬化型樹脂を硬化させる方法も好適である。【００４４】
なおこの場合、金型ロール１５としては、円筒軸又は円柱軸方向の両端部分にナノ構造を形成するための凹凸パターンが設けられていない金型ロールを使用してもよいし、外周面の全面にナノ構造を形成するための凹凸パターンが設けられている金型ロールを使用してもよい。【００４５】
また、図５（ａ）では各部材の配置関係は平面的に図示されているが、図５（ｂ）に示すように、実際には、ナノ構造フイルム２０（基板フイルム１２）は、金型ロール１５の外周面に巻きついている。【００４６】
図５（ｂ）を用いて、本実施形態のロール状光学素子２１の製造方法及びローラー型ナノインプリント装置４１についてより詳細に説明する。【００４７】
本実施形態のローラー型ナノインプリント装置４１においては、まず、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の基材フイルムがロール状に巻かれた基材フイルムロール１１を回転させつつ、基材フイルムロール１１からベルト状の基材フイルム１２が、図５（ｂ）中の矢印が指す方向に送り出される。次に、基材フイルム１２は、テンションを調節する一対のピンチロール（保持ロール）１３ａ、１３ｂを通って、ダイコーター１４により未硬化の紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が塗布される。なお、電離放射線硬化型樹脂は、基材フイルム１２の両端部には塗布されない。続いて、基材フイルム１２は、円柱状の金型ロール１５の外周面に沿って半周分移動する。このとき、基材フイルム１２に塗布された電離放射線硬化型樹脂が金型ロール１５の外周面と接する。【００４８】
基材フイルム１２が金型ロール１５の外周面と最初に接する位置には、金型ロール１５の外周面と対向するようにゴム製の円柱状のピンチロール１６が配置されている。この位置において、金型ロール１５とピンチロール１６とで基材フイルム１２を挟み込み、金型ロール１５と電離放射線硬化型樹脂とを加圧及び密着させることにより、金型ロール１５の外周面に形成された凹凸パターンが電離放射線硬化型樹脂に転写されることになる。【００４９】
また、基材フイルム１２が金型ロール１５の外周面に沿って移動する間に、金型ロール１５の下方から、紫外線等のエネルギー線が照射される。これにより、電離放射線硬化型樹脂は、金型ロール１５の外周面に形成された凹凸パターンの反転形状を有した状態で硬化される。なお、図５（ｂ）中の白抜き矢印は、エネルギー線の照射方向を示している。【００５０】
金型ロール１５の外周面に沿って半周分移動後、基材フイルム１２は、金型ロール１５の外周面と対向するように配置されたピンチロール１７に沿って移動し、硬化された電離放射線硬化型樹脂の膜とともに金型ロール１５から剥離される。これにより、表面に電離放射線硬化型樹脂からなるナノ構造が連続的に形成されたナノ構造フイルム２０が作製される。他方、基材フイルム１２の両端部には電離放射線硬化型樹脂が塗布されていないことから、ナノ構造フイルム２０の両端部では、依然、基材フイルム１２が露出したままである。【００５１】
続いて、ラミネーションフイルム１９がロール状に巻かれたラミネーションフイルムロール１８から供給されたラミネーションフイルム１９が、ピンチロール２７により、ナノ構造フイルム２０の電離放射線硬化型樹脂が塗布された側に貼り合わせされる。これにより、ナノ構造フイルム２０の両端部、すなわちナノ構造フイルム２０の両端部に露出した平坦な基材フイルム１２と、ラミネーションフイルム１９とが充分に密着される。最後に、基材フイルム１２及び電離放射線硬化型樹脂からなるナノ構造を含むナノ構造フイルム２０と、ラミネーションフイルム１９との積層体（積層フイルム）が巻き取られて本実施形態のロール状光学素子（積層フイルムロール）２１が作製される。【００５２】
なお、本実施形態のロール状光学素子２１は、後述する金型ロール１５、すなわち、円筒軸又は円柱軸方向の両端部にナノ構造を形成するための凹凸パターンが設けられていない金型ロール１５を用いて、熱ナノインプリント技術により作製されてもよい。【００５３】
＜金型ロールの製造方法＞
金型ロールの製造方法について、ナノ構造として代表的なモスアイ構造を作製する場合について説明する。図４は、実施形態１の金型ロールの作製方法を説明する模式図であり、（ａ）〜（ｄ）は、両端部にナノ構造を作製するための凹凸パターンがない金型ロールの作製方法を示す。
モスアイ構造を作製するための金型は、一般的に、アルミ層を陽極酸化する工程と、エッチングする工程とを繰り返すことにより、アルミ層の表面にナノオーダーの円錐状の穴を開けることによって作製する。本実施形態のように、ナノ構造フイルム２０の両端部にモスアイ構造が形成されない領域を設けるとともに、ナノ構造フイルム２０の中央部分をモスアイ構造が連続的に形成された領域を設けるためには、図３に示す金型ロール１５のように、金型ロール１５自身の両端部に円錐状の窪み（穴）を開けない領域を形成することが好ましい。【００５４】
このような金型ロール１５を作製するためには、陽極酸化及びエッチングを行う際に、まず、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、切削研磨等により外周面が研磨されたアルミニウム管３３の両端部を使用薬液に侵されることのないマスキング材料３４によりマスキングし、次に、図４（ｃ）に示すように、アルミニウム管３３の両端部をマスキング材料３４でマスクした状態で、反応容器３５中にて、アルミニウム管を陽極酸化する工程と、アルミニウム管をエッチングする工程とを繰り返し、例えば３回行い、最後に、図４（ｄ）に示すように、マスキング材料３４を除去すればよい。これにより、アルミニウム管３３の両端部にナノ構造（モスアイ構造）を作製するための凹凸パターン（窪みパターン）がない金型ロール１５を作製することができる。また、シームレスな（継ぎ目のない）モスアイ構造をナノ構造フイルム２０に形成することができる。マスキング材料３４としては、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等に粘着材料をコーティングした粘着フィルムを用いることができる。【００５５】
このようにして作製された金型ロールにより形成されたナノ構造フイルム２０は、図１（ａ）に示すように、好適には高さ１５０〜４００ｎｍ（例えば、３００ｎｍ）の略円錐状（コーン状）の突起３２が、頂点間の距離８０〜３００ｎｍ（例えば、２００ｎｍ）で多数形成された表面構造を有している。このような表面構造は、一般に「モスアイ（蛾の目）構造」と呼ばれ、モスアイ構造を有するナノ構造フイルム２０は、例えば可視光の反射率を０．１５％程度にすることができる超低反射フイルムとして知られている。モスアイ構造を有するナノ構造フイルム２０においては、可視光の波長の長さ（３８０〜７８０ｎｍ）よりも小さな大きさの突起が存在することにより、図１（ｂ）に示すように、界面の屈折率が、ナノ構造フイルム２０の表面上の空気の屈折率である１．０から、ナノ構造フイルム２０の構成材料の屈折率（樹脂膜３１の場合、１．５）と同等になるまで連続的に徐々に大きくなっているとみなすことができる。その結果、実質的には屈折率界面が存在せず、ナノ構造フイルム２０の界面での反射率が極端に減少する。【００５６】
なお、金型ロール１５としては、金型ロール１５に直接凹凸パターンが形成されたものではなく、例えば、凹凸パターンが形成されたシート（薄膜）が円筒又は円柱の円筒面又は円柱面表面に貼り付けられたものであってもよいが、シームレスな（継ぎ目のない）ナノ構造を形成する観点からは、上述のように、金型ロール１５には直接凹凸パターンが形成されることが好ましい。【００５７】
また、アルミニウム管３３の両端部以外にマスキング材料３４によりマスキングして金型ロール１５を作製することによって、金型ロール１５の両端部に加えて、金型ロール１５の両端部以外にも、例えば、図６に示すように、金型ロール１５の中央部にもナノ構造を作製するための凹凸パターンがない領域を形成してもよい。これにより、両端部に加えて、両端部以外にナノ構造非形成領域２３が形成されたナノ構造フイルムを作製することができる。このように、ナノ構造フイルム２０は、例えば、図６に示すように、長尺方向に沿う両端部と幅方向における中央部とにナノ構造非形成領域２３が形成されていてもよい。これにより、ナノ構造フイルム２０とラミネーションフイルム１９との密着性を更に改善することができる。また、取れ効率を落とさず小さな面積の光学素子を効率的に複数作製することができる。すなわち、比較的小型の光学素子を、取れ効率を落とすことなく効率よく生産することができる。なお、ナノ構造フイルム２０の中央部に設けられるナノ構造非形成領域２３の数は特に限定されず、ナノ構造フイルム２０や金型ロール１５、必要とされる光学素子のサイズに応じて適宜設定すればよい。【００５８】
（実施例１）
図４に示した金型ロールの作製方法を使用して、モスアイ構造形成用の金型ロールを作製した。金型ロールの両端部を除く中央部分には、図４に示すように、幅３６０ｍｍの凹凸パターンを形成し、幅４００ｍｍの基材フイルム（ナノ構造フイルム）の両端に対して、それぞれ、モスアイ構造が設けられない領域が２０ｍｍずつ形成されるように、金型ロールの凹凸パターンを形成した。なお、金型ロールの総面長は４５０ｍｍとし、金型ロールは、外径２５０ｍｍ、内径１２４ｍｍの円筒体を用いた。次に、金型ロールを図５（ｂ）に示したローラー型ナノインプリント装置にセットし、そして、基材フイルムである幅４００ｍｍのＰＥＴフイルム（東レ社製）の一方の表面上に、紫外線硬化樹脂を塗布し、このＰＥＴフイルムを圧力２００ｇ／ｃｍ２で金型ロールに押し付けた状態で紫外線を照射して、紫外線硬化樹脂を硬化させた。このようにして作製されたナノ構造フイルムに、ラミネーションフイルム（藤森工業社製、ＺＲ−７０１）を貼り付けた。その結果、両者の貼り付け状況は、良好であり、ナノ構造フイルムの両端部のナノ構造がない部分がラミネーションフイルムと密着し、ラミネーションフイルムをモスアイ構造上に固定することができた。【００５９】
（実施例２）
基材フイルムとなるＰＥＴフイルム上に、ＰＥＴフイルムの両端部に上記紫外線硬化樹脂をコーティングしないように、ＰＥＴフイルムの中央部分だけに上記紫外線硬化樹脂を塗布したこと以外は、実施例１と同様にして、モスアイ構造を有するナノ構造フイルムを作製した。作製したナノ構造フイルムでは、紫外線硬化樹脂を塗布した領域だけにモスアイ構造を構成する円錐形の突起が存在し、ナノ構造フイルムの両端部には基材フイルムが露出している領域が存在していた。実施例１と同様に、このナノ構造フイルムにラミネーションフイルムを貼り付けたところ、基材フイルムが露出している部分がラミネーションフイルムと密着し、ラミネーションフイルムをモスアイ構造上に固定することができた。【００６０】
（比較例１）
全ての外周面に、モスアイ構造を形成するための円錐状の凹凸パターンが形成された金型ロールを作製し、実施例１と同様に、基材フイルムの全ての表面上にモスアイ構造を有するナノ構造フイルムを作製した。実施例１と同様に、このナノ構造フイルムにラミネーションフイルムを貼り付けようと試みたが、ナノ構造フイルムとラミネーションフイルムとの密着力が充分でなく、ラミネーションフイルムをナノ構造フイルムに貼り付けることができなかった。【００６１】
本願は、２００８年３月４日に出願された日本国特許出願２００８−５３７８０号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】モスアイ構造を説明する図（屈折率が表面から連続的になり、界面で反射が極端に減少する原理を説明する図）であり、（ａ）は、モスアイ構造の断面の模式図を示し、（ｂ）は、モスアイ構造における屈折率の変化を示す。
【図２】実施形態１のロール状光学素子を示す模式図であり、（ａ）は、全体を示し、（ｂ）は、（ａ）中のＸ−Ｙ線における断面の拡大図である。
【図３】実施形態１のロール状光学素子及び金型ロールを示す模式図であり、金型ロールの軸方向の長さＡと、金型ロールの凹凸パターンの幅Ｃと、ナノ構造フイルムの幅Ｂとの製造プロセスにおける関連を示す。
【図４】実施形態１の金型ロールの作製方法を説明する模式図であり、（ａ）〜（ｄ）は、両端部にナノ構造を作製するための凹凸パターンがない金型ロールの作製方法を示す。
【図５】実施形態１のロール状光学素子の作製方法を説明する模式図であり、（ａ）は、ナノ構造フイルムの両端部に電離放射線硬化型樹脂を塗布しない場合の態様を示し、（ｂ）は、実施形態１のローラー型ナノインプリント装置の全体構成を示す断面図である。
【図６】実施形態１のロール状光学素子及び金型ロールの変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１１  基材フイルムロール
１２  基材フイルム
１３ａ、１３ｂ、１６、１７、２７  ピンチロール
１４  ダイコーター
１５  金型ロール
１８  ラミネーションフイルムロール
１９  ラミネーションフイルム
２０  ナノ構造フイルム
２１  ロール状光学素子（積層フイルムロール）
２２  ナノ構造形成領域
２３  ナノ構造非形成領域
２４  凹凸パターンが形成された領域
２５  電離放射線硬化型樹脂
２６  塗布手段
３１  樹脂膜
３２  突起
３３  アルミニウム管
３４  マスキング材料
３５  反応容器
４１  ローラー型ナノインプリント装置
【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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【国際調査報告】
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