(57)【要約】【課題】可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子を提供することを目的とする。【解決手段】基材表面に、複数の凹部と複数の凸部からなる凹凸部を有し、前記凹凸部内の所定領域において、前記複数の凸部の最高点は、いずれも凹部の最低点から２００ｎｍ以上の高さであり、前記複数の凸部のいずれかの最高点と、該凸部に最も近接する凸部の最高点との間隔が、平面視において２６０ｎｍ未満であり、前記平面視における前記所定領域の面積に対し、前記最低点から２５０ｎｍ以上の高さを有する領域が前記平面視において占める面積の比率が５％以上であり、高さの平均偏差が３以上８以下であることを特徴とする。【選択図】図１
2012118501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に、複数の凹部と複数の凸部からなる凹凸部を有し、
前記凹凸部内の所定領域において、
前記複数の凸部の最高点は、いずれも凹部の最低点から２００ｎｍ以上の高さであり、
前記複数の凸部のいずれかの最高点と、該凸部に最も近接する凸部の最高点との間隔が、平面視において２６０ｎｍ未満であり、
前記平面視における前記所定領域の面積に対し、前記最低点から２５０ｎｍ以上の高さを有する領域が前記平面視において占める面積の比率が５％以上であり、
前記凹凸部を前記最低点から高さ方向に５０ｎｍ毎の区分に分画した時に生じる分画数をｎ、前記所定領域における全分画が前記平面視において占める面積に対して第ｉの分画が平面視において占める面積の比率をＨｉ、全分画における比率Ｈｉの総計をｎで除した値をＨａｖｅとしたときに、下記式で表される高さの平均偏差が３以上８以下であることを特徴とする光学素子。
【数１】
2012118501.tif 000007
【請求項２】
前記凸部と、該凸部と隣接する凸部との間に、尾根が存在することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記凸部の高さの平均値に対する前記尾根の高さの平均値が、２０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記凸部と、該凸部と最も近接する複数の凸部からなる任意の１単位格子中、尾根が４個又は８個存在することを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記凹部と前記凸部からなる構造の単位格子において、
前記単位格子の面積（Ｓａｌｌ）と、前記最下点から＋１０ｎｍ以下の高さ領域の面積の総和（Ｓｂ）との比率（Ｓｂ／Ｓａｌｌ）が、１０％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記凸部の配列パターンが、六方格子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記凸部の最高点と、該凸部と最も近接する６個の凸部の最高点との間隔のうち最大値と最小値との差を、当該間隔の平均値で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］が２０％以下である請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記凸部の配列パターンが、四方格子であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記凸部の最高点と、該凸部と最も近接する４個の凸部の最高点との間隔のうち最大値と最小値との差を、当該間隔の平均値で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］が２０％以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記凹部又は前記凸部を含む凹凸部を構成する組成物層の厚みが、０．４μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１１】
１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を有する１種類以上の単量体成分２０〜６０質量部、Ｎ−ビニル基を有する単量体成分５〜４０質量部、及びその他単量体成分０〜７５質量部からなる凹凸部を構成する組成物１００質量部を、硬化させてなることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記凹凸部を構成する組成物が、光硬化組成物であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光学素子。
【請求項１３】
光硬化前の５０℃での粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である光硬化組成物を光硬化させたことを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
請求項１から１３いずれか１項に記載の光学素子を含む幅1０ｃｍ以上、かつ長さ５０ｍ以上の樹脂フィルムロール。
【請求項１５】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学素子を配設した表示装置。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学素子を配設した照明装置。
【請求項１７】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学素子を配設した太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディスプレイ市場の拡大に伴い、より鮮明な画像を、室内及び屋外において見たいという要求が高まってきている。しかし、主に室内で視認されるテレビにおいては、照明光による画面への映りこみにより、鮮明な画像を視認できなくなるという問題がある。また、屋外で視認される携帯電話、小型ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等においては、太陽光による画面への映り込みにより、鮮明な画像を視認できなくなるという問題がある。
【０００３】
このような映りこみを防止し、視認性を向上させるためには、広い波長領域において、画面前面からの入射光に対する反射防止性能を向上させることが必要である。また、ディスプレイ搭載機器の種類や使用する場所により、画面への入射光の入射角度が異なるため、広い入射光角度範囲において、反射防止性能を備えることが必要である。
【０００４】
ディスプレイの反射防止性能を高める技術として、反射防止フィルムを用いる方法が知られている。例えば、特許文献１には、高屈折率層と低屈折率層の交互多層構造を有する反射防止フィルムの開示がある。この反射防止フィルムは、高屈折率層と低屈折率層の屈折率差によって生じる透過光と反射光の干渉作用を利用して、反射光を打ち消すことにより反射防止効果を発現する。しかし、上記の反射防止フィルムは、ある特定波長では優れた反射防止性能を示すが、広い波長領域にわたって十分な反射防止性能を発現できるわけではない。さらに、広い入射光角度範囲において十分な反射防止性能が発現できるわけではない。
【０００５】
非特許文献１には、サブミクロンオーダーのピラミッド状凹凸構造を蛾の目のような２次元パターンに配置した、通称モスアイ構造に反射防止効果があることが示されている。また、非特許文献２には、樹脂やガラスなどの基材にモスアイ構造を有する光学素子と、可視波長領域でのその分光反射率が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−３３７３０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｅｎｄｅａｖｏｕｒ、２６、Ｐ７９−８４（１９６７）
【非特許文献２】光技術コンタクト、４３（１１）、Ｐ６３０−６３７（２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような光学素子においても、広い波長領域における十分な反射防止性能と、広い入射光角度範囲における十分な反射防止性能とを共に実現できているとは言い難い。
【０００９】
係る点に鑑み、本発明は、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光学素子は、基材表面に、複数の凹部と複数の凸部からなる凹凸部を有し、前記凹凸部内の所定領域において、前記複数の凸部の最高点は、いずれも凹部の最低点から２００ｎｍ以上の高さであり、前記複数の凸部のいずれかの最高点と、該凸部に最も近接する凸部の最高点との間隔が、平面視において２６０ｎｍ未満であり、前記平面視における前記所定領域の面積に対し、前記最低点から２５０ｎｍ以上の高さを有する領域が前記平面視において占める面積の比率が５％以上であり、前記凹凸部を前記最低点から高さ方向に５０ｎｍ毎の区分に分画した時に生じる分画数をｎ、前記所定領域における全分画が前記平面視において占める面積に対して第ｉの分画が平面視において占める面積の比率をＨｉ、全分画における比率Ｈｉの総計をｎで除した値をＨａｖｅとしたときに、下記式で表される高さの平均偏差が３以上８以下であることを特徴とする。
【数１】
2012118501.tif 000003
【００１１】
これら各因子に起因して、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子を提供することができる。
【００１２】
本発明の光学素子において、前記凸部と、該凸部と隣接する凸部との間に、尾根が存在しても良い。
【００１３】
本発明の光学素子において、前記凸部の高さの平均値に対する前記尾根の高さの平均値が、２０％以上８０％以下であっても良い。
【００１４】
本発明の光学素子において、前記凸部と、該凸部と最も近接する複数の凸部からなる任意の１単位格子中、尾根が４個又は８個存在しても良い。
【００１５】
本発明の光学素子において、前記凹部と前記凸部からなる構造の単位格子において、前記単位格子の面積（Ｓａｌｌ）と、前記最下点から＋１０ｎｍ以下の高さ領域の面積の総和（Ｓｂ）との比率（Ｓｂ／Ｓａｌｌ）が、１０％以下であっても良い。
【００１６】
本発明の光学素子において、前記凸部の配列パターンが、六方格子であっても良い。
【００１７】
本発明の光学素子において、前記凸部の最高点と、該凸部と最も近接する６個の凸部の最高点との間隔のうち最大値（Ｐｍａｘ）と最小値（Ｐｍｉｎ）との差を、当該間隔の平均値（Ｐａｖｅ）で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］が２０％以下であっても良い。
【００１８】
本発明の光学素子において、前記凸部の配列パターンが、四方格子であっても良い。
【００１９】
本発明の光学素子において、前記凸部の最高点と、該凸部と最も近接する４個の凸部の最高点との間隔のうち最大値と最小値との差を、当該間隔の平均値で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］が２０％以下であっても良い。
【００２０】
本発明の光学素子において、前記凹部又は前記凸部を含む凹凸部を構成する組成物層の厚みが、０．４μｍ以上１０μｍ以下であっても良い。
【００２１】
本発明の光学素子において、１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を有する１種類以上の単量体成分２０〜６０質量部、Ｎ−ビニル基を有する単量体成分５〜４０質量部、及びその他単量体成分０〜７５質量部からなる凹凸部を構成する１００質量部の組成物であってもよい。
【００２２】
本発明の光学素子において、前記凹凸部を構成する組成物が光硬化組成物であっても良い。
【００２３】
本発明の光学素子において、光硬化前の５０℃での粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である光硬化組成物を光硬化させても良い。
【００２４】
本発明の光学素子を含む幅1０ｃｍ以上、かつ長さ５０ｍ以上の樹脂フィルムロールを提供される。また、本発明の光学素子を配設した表示装置、照明装置、太陽電池などが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】光学素子モデル（六方格子）の一部を拡大した部分拡大図である。
【図２】光学素子モデル（四方格子）の一部を拡大した部分拡大図である。
【図３】分画の様子を示す模式図である。
【図４】凸部の配列パターンが六方格子である光学素子を、基材表面に垂直方向より撮影した写真である。
【図５】凸部の配列パターンが四方格子である光学素子モデルを、基材表面に垂直方向より撮影した写真である。
【図６】凹凸部の凹部と尾根を含む断面プロファイルの例を示す図である。
【図７】凹凸部の凹部と凸部を含む断面プロファイルの例を示す図である。
【図８】凹凸部の凸部と尾根を含む断面プロファイルの例を示す図である。
【図９】単位格子と、底面領域との関係を示す図である。
【図１０Ａ】操作型プローブ顕微鏡の測定エリアにおける最高点位置を０ｎｍとした時の、光学素子の凹部と凸部からなる構造面の深さ分布を示す図である。
【図１０Ｂ】操作型プローブ顕微鏡の測定エリアにおける最高点位置を０ｎｍとした時の、光学素子の凹部と凸部からなる構造面の深さ分布を示す図である。
【図１１】充填率及び変曲点について示す概念図である。
【図１２】実施例１の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１３】実施例２の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１４】実施例３の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１５】比較例１の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１６】比較例２の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１７】比較例３の正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す図である。
【図１８】正反射率の波長４６５ｎｍ（青色光）における入射光角度依存性を示す図である。
【図１９】正反射率の波長５２５ｎｍ（緑色光）における入射光角度依存性を示す図である。
【図２０】正反射率の波長６３０ｎｍ（赤色光）における入射光角度依存性を示す図である。
【図２１】正反射率の波長９００ｎｍ（近赤外光）における入射光角度依存性を示す図である。
【図２２】（正＋拡散）反射率の波長依存性を示す図である。
【図２３】実施例１における、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の、垂直方向０°から６０°までの入射角における反射率を示す図である。
【図２４】比較例４における、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の、垂直方向０°から６０°までの入射角における反射率を示す図である。
【図２５】比較例５における、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の、垂直方向０°から６０°までの入射角における反射率を示す図である。
【図２６】実施例１における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【図２７】実施例２における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【図２８】実施例３における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【図２９】比較例１における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【図３０】比較例２における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【図３１】比較例３における、高さと充填率との相関曲線を示す相関図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明者らは、基材表面に凹部と凸部の連続構造でなる凹凸部を有する光学素子において、複数の凸部の最高点が、いずれも凹部の最低点から２００ｎｍ以上の高さであり、複数の凸部のいずれかの最高点と、当該凸部に最も近接する凸部の最高点との間隔が、平面視において２６０ｎｍ未満であり、平面視における所定領域の面積に対し、最低点から２５０ｎｍ以上の高さを有する領域が平面視において占める面積の比率が５％以上であり、高さの平均偏差が３以上８以下であることにより、上記因子が相互に関連することで、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、優れた反射防止性能を示すことを見出した。
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００２９】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明に係る光学素子１０の一部を拡大した部分拡大図である。図１Ａは、六方格子の場合の基材１３表面に垂直な方向から見た平面図（平面視）であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ´における断面図（断面視）である。また、図２は、四方格子の場合の基材１３表面に対して斜めの方向から観察した斜視図である。図１及び図２に示されるように、本発明の光学素子１０は、基材１３と、基材１３表面上の凸部及び凹部（以下、凹部と凸部をまとめて凹凸部と呼ぶことがある）の連続構造を含んで構成されている。凸部の頂点１１及び凹部の底１２は、基材１３の面内方向に、任意のパターンで配列されている。また、図２に示されるように、隣接する凸部の頂点１１の間には峰続きの領域である尾根１４が形成されている。尾根１４は、凹凸部において、凹部の底１２より高く、凸部の頂点１１より低い位置に存在する。以下、各構成要素について詳述する。
【００３０】
＜凹凸形状＞
本発明の光学素子は、凹部と凸部からなる連続構造を有する。連続構造の種類として、ラインアンドスペース構造、ドット構造、ハニカム構造が挙げられるが、高い反射防止性能を得るためには、ドット構造の１つであるモスアイ構造を適用することが好ましい。
【００３１】
＜凸部の形状＞
本発明の光学素子の凸部の形状は、角錐、円錐、角錐台、円錐台のいずれかであることが好ましい。中でも、角錐、円錐であることが好ましく、円錐であるとさらに好ましい。円錐は、真円錐でも楕円錐でも良く、頂部が丸みを帯びているものが好ましい。円錐形状において頂部に丸みを帯びさせることで、さらに反射防止性能を向上させることができる。
【００３２】
円錐の形状には、テント型（凸部の稜線がへこんだ形状）、ベル型（（凸部の稜線が膨らんだ形状）、三角形型（（凸部の稜線が直線である形状）が挙げられる。広い波長領域、特に、近赤外波長領域（７００〜１０００ｎｍ）で優れた反射防止性能を得られる点で、ベル型がより好ましい。
【００３３】
＜ピッチと凸部高さ＞
本発明において、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）とした時、凸部と、該凸部に最も近接する凸部との間隔（ピッチ）の平均値は２６０ｎｍ未満であり、好ましくは２３０ｎｍ未満であり、より好ましくは２００ｎｍ未満である。ここで、凸部と凸部の間隔（ピッチ）とは、凸部の最高点同士の間隔をいうものとする。高さとは、凹部の最下点（最低点）の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）とする高さをいう。すなわち、高さとは、凹部の最下点を含む基準面に垂直な方向における基準面Ｘと対象との距離である。凸部の高さとは、凸部の最高点の高さとする。すなわち、凸部の高さとは、基準面Ｘに垂直な方向における基準面Ｘから凸部の頂点までの距離とする。また、本明細書において、特に言及しない場合、間隔（ピッチ）及び高さに関する他の記載についても同様とする。ピッチを２６０ｎｍ未満にすることで、回折現象の発生を抑制し、特定波長での反射率の上昇を抑制し、可視波長領域での反射防止性能を向上させることができる。
【００３４】
また、凸部の高さは２００ｎｍ以上であり、２６０ｎｍ以上であることが好ましく、３００ｎｍ以上であるとより好ましく、４００ｎｍ以上であるとさらに好ましい。凸部の高さを２００ｎｍ以上にすることで、広い入射光角度範囲で優れた反射防止性能を発現できる。また、広い波長領域、特に近赤外波長領域（７００〜１０００ｎｍ）での反射防止性能を向上させることができる。但し、光学素子として所定の反射防止性能が発現すれば、全ての凸部の高さが２００ｎｍ以上である必要はない。
【００３５】
さらに凸部の高さを２００ｎｍ以上かつピッチを２６０ｎｍ未満にすることで、反射防止性能をさらに向上させることができる。
【００３６】
凸部の高さの均一度は、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）とする）とし、凸部の高さの平均値をＭａｖｅ、任意の点ｍにおける高さをＭｍとした場合の絶対値（｜Ｍａｖｅ−Ｍｍ｜）の相加平均値で評価される。上記均一度は、１０％以下であることが好ましく、８％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、３以下％が最も好ましい。１０％以下であると反射防止性能を向上させることができる。凸部の高さの均一度は、後述する走査型プローブ顕微鏡により測定されるデータから算出される。
【００３７】
＜凹凸部領域の高さ＞
本発明において、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）とした時、凹凸部において高さが２５０ｎｍ以上となる領域の面積の比率は、凹凸部の面積に対して５％以上、好ましくは１０％以上、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは５０％以上である。また、凹凸部において高さが３００ｎｍ以上となる領域の面積の比率は、凹凸部の面積に対して５％以上であると好ましく、高さが３５０ｎｍ以上となる領域の面積の比率が５％以上であるとより好ましく、高さが５００ｎｍ以上となる領域の面積の比率が５％以上であるとさらに好ましい。凹凸部において高さが２５０ｎｍ以上の領域の面積の比率を５％以上にすることで、広い入射光角度範囲で優れた反射防止性能を発現できる。ここで、面積とは、平面視における面積（基材表面に投影した場合の面積、基材表面に垂直な方向から見た場合の面積）をいうものとする。本明細書において、特に言及しない場合、面積に関する他の記載についても同様とする。
【００３８】
＜凹凸部領域の高さの平均偏差＞
本発明において、凹凸部領域の高さの平均偏差は下記式により算出される。下記式において、ｎは、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）として、凹凸部の所定領域を高さ方向に５０ｎｍ毎の区分に分画した時に生じる分画数（区分数）である。ここで、所定の領域とは、例えば、２．０μｍ×２．０μｍの領域をいう。Ｈｉは、第ｉの分画（第ｉの区分）に係る面積が、所定領域の面積に対して占める比率（分画比率）である。Ｈａｖｅは、全分画における比率Ｈｉの総計をｎで除した値、すなわち、各分画比率の相加平均値（ΣＨｉ／ｎ）である。なお、分画比率は、小数第２位を四捨五入して小数点以下１桁までを有効数字として用いる。また、分画比率がゼロである場合、すなわち小数第２位を四捨五入する前の分画比率が０．５０％未満の場合は、分画比率なしと扱う。
【数２】
2012118501.tif 000004
【００３９】
図３は、分画の様子を示す模式図である。図３には、凹部と凸部がそれぞれ一つずつ存在する領域を分画する例を示す。図３Ａは分画の様子を示す平面視であり、図３Ｂは図３ＡのＢ−Ｂ´における断面プロファイルである。ここでは、凹部の最下点（最低点）を基準高さ（０ｎｍ）として、５０ｎｍまでの高さとなる領域を分画１（第１の区分）としている。また、５０ｎｍから１００ｎｍまでの高さとなる領域を分画２（第２の区分）としている。同様に、分画３〜分画８に分画（区分け）している。この場合、対象領域が８個の高さ区分に分画されているため、ｎは８となる。また、Ｈｉは対象領域の面積に対して分画ｉが占める面積の比率であるから、対象となる面積が１００であり、分画１の面積が１０であるとすれば、Ｈ１は１０（％）となる。
【００４０】
なお、本発明の光学素子において、上記式を用いて算出される高さの平均偏差は３以上８以下である。また、高さの平均偏差は３以上７以下が好ましく、３以上５以下がより好ましく、３以上４以下がさらに好ましい。高さの平均偏差が３以上であれば、スタンパーからの剥離性を保持でき、８以下であれば、広い入射光角度範囲で優れた反射防止性能を発現でき、かつ広い波長領域で反射防止性能を向上させることができる。
【００４１】
＜尾根＞
本発明の光学素子には、凸部と、該凸部と隣接する凸部との間に、尾根が存在する方が好ましい。尾根とは、凸部の最高点と隣接する凸部の最高点間の峰続きの領域を指し、凹凸部において、凹部の最低点より高く、凸部の最高点より低い位置に存在する。言い換えれば、尾根は、例えば、隣接する凸部の頂点どうしをつなぐ線状の領域であって、凹部の底より高い領域である。又は、隣接する凹部の底どうしをつなぐ線状の領域であって、凸部の頂点より低い領域である。また、尾根の高さとは、凸部と凸部の最高点を除く峰続きの領域の最低点であり、かつ凹部と凹部ではさまれる領域の最高点とする。また、尾根は、凸部と、該凸部と最も近接する凸部全てとの間に必ず存在している必要はない。尾根の有無は、表面ＳＥＭ顕微鏡写真により判断することができる。尾根が存在する場合には、湾曲に対する光学素子の強度が高まる。これにより、曲面画面を有するフレキシブルディスプレイへ適用が可能となる。また、広い波長領域において高い反射防止性能を得ることができる。
【００４２】
尾根の高さの平均値の、凸部の高さ（ここでは、凸部の最高点の高さ）の平均値に対する比率は、２０％以上８０％以下が好ましく、３０％以上７０％がより好ましく、３５％以上６０％以下がさらに好ましい。上記範囲にすることで、湾曲に対する光学素子の強度と反射防止性能とのバランスを向上させることができる。
【００４３】
一の凸部と隣接する凸部からなる任意の単位格子内において、尾根は、４個又は８個存在することが好ましい。このような構造をとることで、反射防止性能をさらに向上させることができるためである。単位格子としては、例えば、六方格子、四方格子、ランダム格子が挙げられる。図４及び図５に、凸部の配列パターンを示す。図４に示されるように、六方格子とは、一の凸部の頂点２０に対して、最も近接する凸部の頂点が６個存在する六角形状２１の配列パターンである。なお、図４には、凹部の底２２及び尾根２３を併せて示す。また、図５に示されるように、四方格子とは、一の凸部の頂点に対して、最も近接する凸部の頂点が４個存在する四角形状の配列パターンである。なお、図５には、凹部の底２２及び尾根２３を併せて示す。ランダム格子とは、一の凸部と最も近接する４つの凸部の頂点で囲まれた配列パターンである。ランダム格子では、特に規則性は要求されない。
【００４４】
また、凹凸部の構造は、断面の切断方向により、尾根が存在する方向と尾根が存在しない方向とが併存することが好ましい。このような構造をとることで、反射防止性能をさらに向上させることができる。図６は、尾根が存在する凹部と尾根からなる断面３０における凹凸構造の断面プロファイルの例を示す図である。図６に示される断面では、凹部の底２２と尾根２３とが確認できる。図７は、尾根が存在しない凹部と凸部からなる断面３１における凹凸構造の断面プロファイルの例を示す図である。図７に示される断面では、凸部の頂点２０と凹部の底２２とが確認できる。図８は、尾根が存在する凸部と尾根からなる断面３２における凹凸構造の断面プロファイルの例を示す図である。図８に示される断面では、凸部の頂点２０と尾根２３とが確認できる。なお、図６、図７及び図８において、高さ方向の縮尺は同じである。
【００４５】
尾根の高さの均一度は、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）とする凹凸部の尾根の平均値（Ｋａｖｅ)と、任意の点ｊにおける尾根の高さ（Ｋｊ）との差の絶対値（｜Ｋａｖｅ−Ｋｊ｜）の相加平均値で表される。本発明の光学素子において、尾根の高さの均一度は６０％以下が好ましく、４０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１０％以下が最も好ましい。６０％以下であると反射防止性能を向上させることができる。尾根の高さの均一度は、走査型プローブ顕微鏡により尾根の高さを測定し、１００個以上の測定値より算出する。
【００４６】
＜配列パターン＞
本発明の光学素子において、凸部の配列パターンは、六方格子、四方格子、及びランダム格子のいずれでもよい。
【００４７】
六方格子の場合、凸部と、該凸部と最も近接する６個の凸部とのピッチの最大値（Ｐｍａｘ）とピッチの最小値（Ｐｍｉｎ）との差を、ピッチの平均値（Ｐａｖｅ）で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］は２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
【００４８】
四方格子の場合、凸部と、該凸部と最も近接する４個の凸部とのピッチの最大値（Ｐｍａｘ）とピッチの最小値（Ｐｍｉｎ）との差を、ピッチの平均値（Ｐａｖｅ）で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］は２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
【００４９】
ランダム格子の場合、凸部と、該凸部と隣接する４個の凸部（該凸部との距離が近いものから順に４個の凸部）とのピッチの最大値（Ｐｍａｘ）とピッチの最小値（Ｐｍｉｎ）との差を、ピッチの平均値（Ｐａｖｅ）で除した値［（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅ］は２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
【００５０】
（Ｐｍａｘ−Ｐｍｉｎ）／Ｐａｖｅの値を２０％以下にすることで、凸部の配列パターンの規則性が高まる。これは、単位格子の形状が、六方格子の場合は正六角形へ、四方格子の場合は正方形へ近づくことを意味する。このように、凸部の配列パターンの規則性が高めることにより、光学素子の反射防止性能の異方性を抑制することができる。
【００５１】
＜凹部形状＞
本発明の光学素子は、凹部と凸部からなる構造の単位格子において、単位格子の面積（Ｓａｌｌ）と、前記最下点から＋１０ｎｍ以下の高さとなる領域（基準面Ｘから１０ｎｍ以下の高さとなる領域、以下、底面領域という）の面積の総和（Ｓｂ）との比率（Ｓｂ／Ｓａｌｌ）が、１０％以下であることが好ましい。また、Ｓｂ／Ｓａｌｌは５％以下であるとより好ましく、３％以下であるとさらに好ましく、最も好ましくは底面領域が点であることである。Ｓｂ／Ｓａｌｌを１０％以下にすることで、広い波長領域での反射防止性能を向上することができる。図９に、単位格子と、底面領域との関係を模式的に示す。製造精度の限界により、Ｓｂ／Ｓａｌｌの下限は０．１％程度になる。ただし、Ｓｂ／Ｓａｌｌは小さければ小さいほど好ましく、０．１％以下であっても良い。なお、単位格子の面積（Ｓａｌｌ）は、表面ＳＥＭ顕微鏡写真より求め、凹部の底面積（Ｓｂ）は、走査型プローブ顕微鏡より求める。底面積は、平面視における面積（基材表面に投影した場合の面積、基材表面に垂直な方向から見た場合の面積）とする。
【００５２】
＜アスペクト比＞
高さ２００ｎｍ以上の凸部におけるピッチＰと高さＨの比で定義されるアスペクト比（Ｈ／Ｐ）の平均値は、０．６７以上１０以下が好ましく、１以上５以下が好ましい。アスペクト比の平均値を０．６７以上にすることで、反射防止性能を向上でき、アスペクト比の平均値を１０以下にすることで、光学素子作製時にスタンパーからの剥離性を保持でき、凹凸部領域の高さの平均偏差が小さい光学素子を得ることができる。
【００５３】
＜基材＞
本発明の光学素子に用いられる基材には、（ａ）凹凸部を構成する組成物との接着性が良いこと、（ｂ）凹凸部を構成する組成物との屈折率差が小さいこと、（ｃ）凹凸部を構成する組成物層のヘーズが小さいこと、が求められる。また、基材には、（ｄ）フレキシブル性を有し、（ｅ）易加工性を有し、（ｆ）高生産性を有し、（ｇ）軽量であり、（ｈ）高耐衝撃性を有し、（ｉ）低価格であること、が求められる。（ａ）〜（ｃ）の要件を満たす材料として、ガラス、樹脂が挙げられる。また、（ａ）〜（ｃ）の要件に加え、（ｄ）〜（ｇ）の要件を満たす材料として、樹脂が挙げられる。なお、本発明の光学素子に用いられる基材はこれに限定されない。使用目的や用途に応じて、ガラス、セラミック、金属等の無機材料、樹脂等の有機材料を任意に選択することができる。
【００５４】
本発明の光学素子には、透過性が要求される場合と非透過性が要求される場合がある。このため、目的や用途に応じて基材の種類を選択することが望ましい。透過性が必要な場合、目的とする波長領域で基材が透明である必要がある。この場合、基材として、透明な樹脂やガラスを用いることが好ましい。さらに屈曲性を要求される場合には、透明な樹脂を用いることが好ましい。また、非透過性が必要な場合、目的とする波長領域で基材が不透明である必要がある。この場合、基材として、セラミック、金属、不透明な樹脂を用いることが好ましい。さらに、屈曲性が要求され、（ｄ）〜（ｇ）を満たすためには、不透明な樹脂を用いることが好ましい。
【００５５】
上記透明な樹脂として、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ樹脂）、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂）、メタクリル酸メチル−スチレン樹脂（ＭＳ樹脂）、スチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ樹脂）、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ樹脂）、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ樹脂）、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、トリアセチルセルロース樹脂（ＴＡＣ樹脂）、ポリイミド樹脂あるいはアクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。特に、ＰＭＭＡ樹脂、アクリル系樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＳ樹脂、スチレン系樹脂、ＣＯＰ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＥＮ樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ＴＡＣ樹脂が好ましい。
【００５６】
上記不透明な樹脂として、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン−プロピレンジエン・スチレン）樹脂、ＡＣＳ（アクリロニトリル・塩素化ポリエチレン・スチレン）樹脂、ゴム含有スチレン系樹脂、ゴム含有アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂などが挙げられる。また、ＡＢＳ樹脂（又は、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ゴム含有スチレン系樹脂）／ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂（又は、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ゴム含有スチレン系樹脂）／アクリル系樹脂、等のアロイを挙げることができる。
【００５７】
基材が樹脂の場合、目的とする要件を損なわない範囲で、必要に応じて添加剤を加えても良い。添加剤は、樹脂に直接含有させても良く、及び／又は樹脂基材表面に層形成させても良い。添化剤の種類として、例えば、有機及び／又は無機粒子、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、易接着剤等を挙げることができる。
【００５８】
光学素子の非透過性を向上させるために、基材の樹脂中に黒色の顔料及び／又は染料を含有させても良い。また、凹凸部構造非形成面に黒色塗料を塗装しても良い。
【００５９】
また、目的とする要件を損なわない範囲で、樹脂基材表面に、バリア性樹脂層をコーティング等により形成しても良い。樹脂基材表面に、バリア性樹脂層を形成することで、熱、光、水分、酸素、二酸化炭素、窒素、水素などの劣化要因から樹脂基材を保護することができる。
【００６０】
基材がガラスの場合、シランカップリング剤やプライマー処理やＵＶ処理などの表面処理を適用することができる。また、これらを組み合わせて用いても良い。
【００６１】
また、基材として、表面コーティングや接着層や干渉低減層が形成されている基材を使用しても良い。
【００６２】
基材の形状としては、板、シート、フィルム、薄膜、織物、不織布、その他任意の形状及びこれらを複合化したものを、使用目的に応じて選択することができる。屈曲性が必要な場合は、シート、フィルム、薄膜、織物、不織布とすることが好ましい。
【００６３】
基材の厚みは、使用目的に応じて選択することができる。薄肉化又はフレキシブル化が要求される場合、基材の厚みは３５０μｍ以下が好ましく、１２０μｍ以下がより好ましく、８０μｍ以下がさらに好ましく、４０μｍ以下が最も好ましい。また、取り扱い容易性の点で、基材の厚みは１０μｍ以上が好ましい。
【００６４】
＜凹凸部を構成する組成物＞
本発明の光学素子が有する凹部と凸部の連続構造（凹凸部）を構成する組成物の種類としては、光硬化組成物、熱硬化組成物、熱可塑組成物等から選択することができるが、転写忠実性の点で、光硬化組成物を用いて形成されることが好ましい。凹凸部に用いられる光硬化組成物中の単量体及びオリゴマー（以下、単量体成分ともいう。）の種類として、反応速度と連続生産性の観点から、ラジカル重合系単量体成分がより好ましく、スタンパーの凹凸構造パターン深部での反応性を高める観点から、ラジカル重合系単量体へ反応寿命の長いカチオン重合系単量体成分を混合しても良い。光硬化用のカチオン重合系単量体として、重合性官能基がエポキシ基やビニルオキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基等を有する単量体が好ましい。
【００６５】
ラジカル系単量体成分としては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソアミルアクリレート、ｎ−ラウリルアクリレート、イソミリスチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ｎ−ブトキシエチルアクリレート、ブトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、カプロラクトンアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート４級化物、アクリル酸、２−アクリロイロキシエチルコハク酸、２−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−アクリロイロキシエチルフタル酸、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールアクリル酸安息香酸エステル、２−アクリロイロキシエチル２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルアクリレート、２−アクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ＰＥＧ＃２００ジアクリレート、ＰＥＧ＃４００ジアクリレート、ＰＥＧ＃６００ジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジアクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，９−ノナンジオールジアクリレート、１，１０−デカンジオールジアクリレート、グリセリンジアクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルアクリレート、ビスフェノールＡ−ＥＯ付加物ジアクリレート、トリフロロエチルアクリレート、テトラフルオロペンチルアクリレート、オクタフルオロペンチルアクリレート、パーフロロオクチルエチルアクリレート、ノニルフェノール−ＥＯ付加物アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパンアクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴアクリレート、エチルカルビトールオリゴアクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴアクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴアクリレート、トリメチロールプロパンオリゴアクリレート、ペンタエリスリトールオリゴアクリレート、ペンタメチルピペリジルアクリレート、テトラメチルピペリジルアクリレート、パラクミルフェノール−ＥＯ変性アクリレート、Ｎ−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸−ＥＯ変性ジアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、イソミリスチルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、ｎ−ブトキシエチルメタクリレート、ブトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシトリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、カプロラクトンメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物、メタクリル酸、２−メタクリロイロキシエチルコハク酸、２−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、２−メタクリロイロキシエチルフタル酸、２−メタクリロイロキシエチル２−ヒドロキシエチルフタル酸、ネオペンチルグリコールメタクリル酸安息香酸エステル、２−メタクリロイロキシエチル−２−ヒドロキシプロピルフタレート、グリシジルメタクリレート、２−メタクリロイロキシエチルアシッドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ＰＥＧ＃２００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃４００ジメタクリレート、ＰＥＧ＃６００ジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジメタクリレート、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，９−ノナンジオールジメタクリレート、１，１０−デカンジオールジメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイロキシプロピルメタクリレート、ビスフェノールＡ−ＥＯ付加物ジメタクリレート、トリフロロエチルメタクリレート、テトラフルオロペンチルメタクリレート、オクタフルオロペンチルメタクリレート、パーフロロオクチルエチルメタクリレート、ノニルフェノール−ＥＯ付加物メタクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリル酸安息香酸エステル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジメタクリレート、テトラフルフリルアルコールオリゴメタクリレート、エチルカルビトールオリゴメタクリレート、１，４−ブタンジオールオリゴメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールオリゴメタクリレート、トリメチロールプロパンオリゴメタクリレート、ペンタエリスリトールオリゴメタクリレート、ペンタメチルピペリジルメタクリレート、テトラメチルピペリジルメタクリレート、パラクミルフェノール−ＥＯ変性メタクリレート、Ｎ−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、イソシアヌル酸−ＥＯ変性ジメタクリレート、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、１，４−ビス｛［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ］メチル｝ベンゼン、３−エチル−３−｛［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ］メチル｝オキセタン、３−エチル−３−（２−エチルヘキシロキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−（フェノキシメチル）オキセタン、３−エチル−３−（シクロヘキシロキシ）メチルオキセタン、オキセタニルシルセスキオキサン、オキセタニルシリケート、フェノールノボラックオキセタン、１，３−ビス［（３−エチルオキセタン−３−イル）メトキシ］ベンゼンなどが挙げられる。
【００６６】
本発明の光学素子の製造に用いられる凹凸部を構成する組成物の組成は、凹凸部を構成する組成物中の単量体成分合計１００質量部中、１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を有する１種類以上の単量体成分が２０〜６０質量部、Ｎ−ビニル基を有する単量体成分が５〜４０質量部、その他単量体成分が０〜７５質量部であることが好ましい。
【００６７】
１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を含有する１種以上の単量体成分は、凹凸部を構成する組成物中の単量体成分合計１００質量部中、２５〜５０質量部であることがより好ましく、３０〜４０質量部含有することがさらに好ましい。２０質量部以上にすることで、凹凸部を構成する組成物部分が高強度になり、また高架橋密度となるため、該凹凸部を構成する組成物部分からの未反応単量体及び低重合度オリゴマーのブリードアウトや副生成物の生成を最低限抑制することができる。また６０質量部以下とすることで、凹凸部を構成する組成物の粘度上昇を抑制でき、凹凸部を構成する組成物のスタンパーの凹部と凸部のパターンへの充填率低下を防止できる。
【００６８】
１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を含有する単量体成分としては、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、プロポキシ化グリセルトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、トリスアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシアクリレートオリゴマー、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタアクリレート、プロポキシ化グリセルトリメタアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラメタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリメタアクリレート、トリスメタアクリロイルオキシエチルフォスフェート、３官能以上のポリエステルメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のウレタンメタアクリレートオリゴマー、３官能以上のエポキシメタアクリレートオリゴマーなどが挙げられる。ここで、エトキシ化及びプロポキシ化された単量体成分とは、単量体１分子当たり、１〜２０当量の１種以上のエトキシ基及び／又はプロポキシ基を含む単量体成分をさす。
【００６９】
１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を含有する単量体成分の中でも、トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリメタアクリレートは諸物性のバランスが良いので好ましい。中でもトリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタアクリレートが、硬化後のスタンパーからの硬化成形体の離型性に優れるため、より好ましい。１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を含有する単量体成分は、１種類又は２種類以上用いても良い。
【００７０】
Ｎ−ビニル基を有する単量体成分は、凹凸部を構成する組成物中の単量体成分合計１００質量部中、１５〜３８質量部含有することがより好ましく、２５〜３５質量部含有することがさらに好ましい。Ｎ−ビニル基を有する単量体成分を５質量部以上含有することにより、成型体の基材への付着性を向上できる、かつ硬化後の成型体のスタンパーからの離型性を良好にすることができ、また４０質量部以下含有することにより、未反応単量体及び低重合度オリゴマーの成型体からブリードアウトを最低限抑制でき、また成型体の過度の吸湿も抑制でき、成型体の耐湿特性を向上することができる。
【００７１】
Ｎ−ビニル基を有する単量体成分としては、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、及びＮ−ビニルカプロラムタムが、特に好ましく用いることができる。Ｎ−ビニル基を有する単量体成分は、１種類又は２種類以上用いても良い。
【００７２】
＜シリコン系化合物＞
本発明の光学素子の製造に用いられる凹凸部を構成する組成物には、アクリル基及び／又はメタクリル基を含むシリコン化合物を含有しても良い。凹凸部を構成する組成物の単量体成分合計１００質量部に対し、アクリル基及び／又はメタクリル基を含むシリコン化合物を０．１〜１０質量部含有することが好ましく、０．２〜５質量部含有することがより好ましく、０．３〜２質量部含有することがさらに好ましい。０．１質量部以上含有させることで、硬化後の光学素子をスタンパーからの離型性をさらに向上でき、１０質量部以下含有させることにより、光学素子の凹凸部を構成する組成物層、特に凹凸構造部の強度も維持できる。
【００７３】
アクリル基及び／又はメタクリル基を含むシリコン化合物の種類として、例えばシリコンアクリレート系化合物を挙げることがでる。ポリジメチルシロキサン骨格にアクリル基を結合させた、ＢＹＫ−ＵＶ３５００、ＢＹＫ−ＵＶ３５７０（ビックケミー・ジャパン製）、ｅｂｅｃｒｙｌ３５０（ダイセル・サイテック製）が、硬化後の光学素子の凹凸部を構成する組成物層からのブリードアウトも少なく、より好ましい。
【００７４】
＜光重合開始剤＞
本発明の光学素子の製造に用いられる凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、光重合開始剤を含有することができる。光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、ベンゾフェノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−ヒドロキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル］―フェニル｝−２−メチル−プロパン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モリフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン、１，２−ジメチルアミノ−２−（４−メチル−ベンジル）−１−（４−モルフォリン−４−イル−フェニル）−ブタン−１−オン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム、１，２−オクタンジオン，１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］エタノン、１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−１−（Ｏ−アセチルオキシム）などが挙げられるが、特に本発明においては、高感度で、低揮発性である２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、１，２−オクタンジオン、１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］エタノン、１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−１−（Ｏ−アセチルオキシム）などを好ましく用いることができる。光重合開始剤の配合比は、光硬化組成物中の単量体成分合計１００質量部に対し、０．１〜５．０質量部であることが好ましい。これら光重合開始剤は単独で適用することも可能であるが、２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００７５】
＜光増感剤＞
本発明の光学素子の製造に用いられる凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、光硬化組成物には、光重合促進剤及び光増感剤などと組み合わせて使用することもできる。例えば、光増感剤としては、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン、アリルチオ尿素、ｓ−ベンジスイソチウロニウム−ｐ−トルエンスルフィネート、トリエチルアミン、ジエチルアミノエチルメタクリレート、トリエチレンテトラミン、４，４’−ビス（ジアルキルアミノ）ベンゾフェノン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ安息香酸エチルエステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル、ペンチル−４−ジメチルアミノベンゾエート、トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類のような光増感剤を１種あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。
【００７６】
＜光硬化組成物のろ過＞
本発明の光学素子の製造に用いる凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、光硬化組成物は、ろ過などの手法により、異物を除去したものであることが好ましい。ろ過に使用するフィルター孔径は１μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以下がさらに好ましい。また、フィルターの異物捕捉効率は、９９．９％以上であることが好ましい。異物を除去することにより、スタンパーの凹凸部への充填率や光硬化反応率を向上し、光学素子構造面の凹凸部の構造欠陥を実用上問題がないレベルに減少させることができる。
【００７７】
＜光硬化組成物の粘度＞
本発明の光学素子の製造に用いる凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、硬化前の光硬化組成物の５０℃における粘度は、１００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、５０ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、２０ｍＰａ・ｓがさらに好ましい。１００ｍＰａ・ｓ以下にすることで、基材表面へ光硬化組成物をロールツーロール方式により塗布する場合、光硬化組成物層の厚み均一性を高めることができ、またスタンパーの凹凸構造部への光硬化組成物の充填率を高めることができ、結果として光学素子への転写忠実性を高めることができる。また、目的とする光硬化組成物層の厚みを得るために、光硬化組成物中へさらに減粘剤又は増粘剤を添加することで、上記基材の粘度範囲で、適宜粘度調整をしてもよい。
【００７８】
＜スタンパーの表面温度＞
本発明の光学素子の製造に用いる凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、本発明の光学素子の製造に用いるスタンパーの凹凸構造面の表面温度は、２５〜１００℃が好ましく、３０〜８０℃がより好ましく、３５〜７０℃がさらに好ましく、４０〜６５℃が最も好ましい。スタンパーの凹凸構造面の表面温度を２５℃以上にすることで、光硬化組成物の粘度を下げることができるため、基材と光硬化組成物との付着性と、光硬化後の光学素子のスタンパーからの離型性とを向上できる。また、スタンパーの凹凸構造面の表面温度を１００℃以下にすることで、基材の熱変形を抑制することができる。また、スタンパーの凹凸構造面の表面温度は、略一定に調節されていることが好ましい。
【００７９】
表面温度を略一定に調整する手段として、温調機を付属したスタンパーを用いることができる。スタンパーの凹凸構造面の表面温度を一定に維持することで、凹凸部を構成する組成物の粘度も一定に保つことができるため、凹凸部を構成する組成物層の厚みの均一性を高めることができ、スタンパーから光学素子への転写忠実性を向上することができる。
【００８０】
＜凹凸部を構成する組成物層の厚み＞
本発明の光学素子の凹部と凸部からなる連続構造を含む凹凸部を構成する組成物層の厚みは、０．４〜１０μｍ以下であることが好ましく、０．５〜７μｍ以下であることがより好ましく、０．８〜４μｍ以下であることがさらに好ましい。凹凸部を構成する組成物層の厚みを０．４μｍ以上にすることで、基材と凹凸部を構成する組成物との密着性を向上させ、スタンパーの凹凸構造を基材へ転写する際の未転写部分の発生を防止できる。また凹凸部を構成する組成物層の厚みを４μｍ以下にすることで、高温高湿条件下で生じる凹凸部を構成する組成物層のクラック発生と、高温高湿下での凹凸部を構成する組成物の収縮に起因するカール発生とを抑制できる。
【００８１】
凹凸部を構成する組成物層の厚みは、基材とスタンパー間の押つけ圧力、スタンパーの凹凸構造面の表面温度、凹凸部を構成する組成物の温度と粘度等により、調節することができる。
【００８２】
＜原版の作製方法＞
本発明の光学素子の製造に用いられる光学素子原版の作製方法としては、レーザ光を用いた干渉露光法、電子線描画法、機械加工切削法、ドライエッチング法、リソグラフィー法等が挙げられる。凹凸部の形状、ピッチ、又は高さ、凹凸部の配列パターンやその規則性／不規則性、原版大きさ、コスト等の目的に応じて、任意に作製方法を選択することができる。凹凸部が規則性のある配列パターンで、かつ大面積な原版を得たい場合、レーザ光を用いた干渉露光法が好ましい。
【００８３】
干渉露光法とは、特定の波長のレーザ光を角度θ’の２つの方向から照射して形成される干渉縞を利用した露光法であり、角度θ’を変化させることで使用するレーザの波長で制限される範囲内で様々なピッチを有する凹凸格子の構造を得ることができる。干渉露光に使用できるレーザとしては、ＴＥＭ００モードのレーザを挙げることができる。ＴＥＭ００モードのレーザ発振できる紫外光レーザとしては、アルゴンレーザ（波長３６４ｎｍ，３５１ｎｍ，３３３ｎｍ）や、ＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）などが挙げられる。
【００８４】
原版の材料の種類として、石英ガラス、紫外線透過ガラス、サファイア、ダイヤモンド、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン材、フッ素樹脂、シリコンウエハ、ＳｉＣ基板、マイカ基板等が挙げられ、目的に応じて選択することができる。
【００８５】
ナノパターン転写時の離型性をより向上させるために、原版に離型処理を行っても良い。離型処理剤としては、シランカップリング系離型剤が好ましく、フッ素含有離型剤であることがより好ましい。市販されている離型剤の例としては、ダイキン工業社製のオプツールＤＳＸ、デュラサーフＨＤ１１０１やＨＤ２１０１、住友スリーエム社製のノベック、信越化学工業製のＫＰ−８０１Ｍ、ＫＢＭ−７１０３、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製のＴＳＬ−８２５７等が挙げられる。
【００８６】
＜スタンパーの作製方法＞
原版の凹凸構造や配列パターンを転写したスタンパーは、原版から、電鋳法や上記のナノインプリント法等により作製することができる。解像度の点では、電鋳法及び光硬化組成物を使用した光ナノプリント法が好ましい。
【００８７】
また、ナノインプリント法により、転写を繰り返すことができる。転写を繰り返すことで、（１）転写した凹凸部構造パターン転写物を複数個製造でき、及び／又は（２）凹凸部パターンが反転した反転転写型を得ることができる。
【００８８】
＜光学素子の作製方法＞
本発明の凹部と凸部からなる連続構造を有する光学素子は、上記凹凸構造パターンを有する原版又はスタンパーから転写して、作製することができる。光学素子の作製方法として、ナノインプリント法が好ましい。ナノインプリント法の種類として、マイクロコンタクトプリント（ソフトリソグラフィー）、室温ナノインプリント、リバースナノインプリント、熱ナノインプリント、光（ＵＶ）ナノプリントが挙げられる。凹部と凸部からなる連続構造を形成する樹脂の種類として、光硬化組成物、熱硬化組成物、熱可塑組成物、ゾルゲル反応物等を挙げられるが、解像度、重ね合わせ精度、連続転写性の点で、光硬化組成物を使用した光ナノインプリント法がより好ましい。また、簡単で安価な装置で大量生産できる点で、熱可塑組成物を使用した熱ナノインプリント法が好ましい。熱ナノインプリント法の成形方法として、押出成形（エンボスロールの凹凸構造面を転写）、キャスト成形法（エンボスロールの凹凸構造面を転写）、プレス成形法、射出成形法等が好ましい。
【００８９】
＜光硬化組成物の塗布方法＞
光ナノインプリント法における光硬化組成物の基材への塗布方法として、例えば、ロールコーター法、（マイクロ）グラビアコーター法、エアドクターコーター法、ブレ−ドコーター法、ナイフコーター法、ロッドコーター法、カーテン（フロー）コーター法、キスコーター法、ビードコーター法、キャストコーター法、ロータリースクリーン法、浸漬コーティング法、スロットオリフィスコーター法、バーコード法、スプレーコーティング法、スピンコーティング法、押出コーター等が挙げられる。生産性を高め、大面積の光学素子を得るためには、ロールツーロール方式を用い、塗布方法は上記から適宜選択して、光学素子を含むフィルムロールを得ることが好ましい。
【００９０】
＜樹脂ロール＞
また、ロールツーロール方式で製造された光学素子を含む樹脂フィルムロールは、幅１０ｃｍ以上かつ長さ５０ｍ以上であることが好ましい。ロール幅は、１０ｃｍ以上２００ｃｍ以下がより好ましく、２０ｃｍ以上２００ｃｍ以下がさらに好ましく、５０ｃｍ以上２００ｃｍ以下が最も好ましい。また、ロール長さは、５０ｍ以上１００００ｍ以下がより好ましく、２００ｍ以上１００００ｍ以下がさらに好ましく、５００ｍ以上１００００ｍ以下が最も好ましい。樹脂フィルムロールの幅１０ｃｍかつ長さ５０ｍ以上にすることで、小型から大型までの多種多様な大きさの光学素子を、大量に提供することができる。ロール幅が２００ｃｍを超える場合、凹凸部を構成する組成物層の厚み均一性が低下する場合があり、ロール長が１００００ｍを超える場合、ロール巻取機の軸ブレにより巻取精度が低下する場合や、ロール質量の増加によりロール巻取機の軸強度が不足して破損する場合がある。このため、上記幅及び長さの樹脂フィルムロールとすることが望ましい。
【００９１】
＜塗布する順序＞
凹凸部を構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、凹部と凸部からなる連続構造有する光学素子を作製する方法としては、基材に光硬化組成物を薄膜状に塗布した後、基材の光硬化組成物塗布面とスタンパーの凹凸構造面とを接触させることで、スタンパーの凹凸構造面と基材間に光硬化組成物を充填し、その後ＵＶ照射する方法がある。また、スタンパーの凹凸構造面に光硬化組成物を塗布して、スタンパーの凹凸構造内も充填した後、基材と接触させて、その後ＵＶ照射する方法がある。また、基材とスタンパーの凹凸構造面との両方に光硬化組成物を薄膜状に塗布した後、基材の光硬化組成物塗布面とスタンパーの凹凸構造面を接触させて、その後ＵＶ照射する方法がある。選択する塗布方法に応じて、塗布する順序は適宜選択することができる。
【００９２】
＜露光光源＞
本発明の光学素子の製造の際の光硬化に用いる露光光源の種類としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、ケミカルランプ、ＵＶ−ＬＥＤ、無電極ＵＶランプが好ましい。また、長時間露光時の発熱を抑える観点から、可視波長以上の波長をカットするフィルター（バンドパスフィルターを含む）を利用することが好ましい。
【００９３】
露光光源の積算光量としては、３００ｍＪ／ｃｍ２以上であることが好ましく、光硬化組成物の光硬化反応率を高くする目的で、８００ｍＪ／ｃｍ２〜６０００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましく、光による樹脂劣化性を防ぐため、８００ｍＪ／ｃｍ２〜３０００ｍＪ／ｃｍ２であることがさらに好ましい。
【００９４】
＜保護フィルム＞
本発明の光学素子の凹部と凸部からなる連続構造を有する面及び／又は凹部と凸部からなる連続構造を有しない面に対し、保護フィルムを貼合しても良い。保護フィルムを貼合することで、使用するために保護フィルムを剥がすまでの期間、凹部と凸部からなる連続構造形状を保護し、異物の付着を防止できる。保護フィルムに必要な性能は、１）剥離時に凹部と凸部からなる連続構造を有する面に、保護フィルムの粘着層が残らないこと、又は残っても反射率や透過率に影響を与えないこと、２）光学素子の特に凹部と凸部からなる連続構造を有する面を傷つけるような異物を含有しないこと、又は傷つけても反射率や透過率に影響を与えないことである。本発明の光学素子に対し、上記性能を持つ保護フィルムから任意に選択して用いることができる。
【００９５】
＜屈折率＞
基材と凹凸部を構成する組成物層の屈折率差は、両者の界面での屈折や反射を低減するために、０．２以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下がさらに好ましく、０．０２以下が最も好ましい。また、基材と凹凸部を構成する組成物層の間に、易接着性を有する中間層を加えても良い。中間層の屈折率を、基材と凹凸部を構成する組成物層それぞれの屈折率の間にすることで、中間層がない場合と比較し、干渉を低減でき、干渉縞の発生を抑制できる。
【００９６】
また基材に粘着層が付与されている場合、基材と粘着層の屈折率差も、上記と同様な理由で、０．２以下が好ましく、０．１以下がより好ましく、０．０５以下がさらに好ましく、０．０２以下が最も好ましい。
【００９７】
＜全光線透過率、ヘーズ＞
光学素子に透過性が必要な場合、凹凸部連続構造を有する光学素子のヘーズ、基材のみのヘーズ、及び光学素子のヘーズから基材のヘーズを引いた値（以下、Δヘーズとする。）は、片面のみに凹凸部が形成されている場合、それぞれ１．５％以下が好ましく、１．０％以下がより好ましく、０．５％以下がさらに好ましい。特にΔヘーズを１．５％以下にするためには、上記屈折率差を０．２以下にする以外に、基材面に反射防止性能を有する凹凸形状を有する構造を付与することが有効である。Δヘーズを低下させることで、光学素子の全光線透過率を向上させることができる。
【００９８】
ヘーズとは、全光線透過率に対する拡散透過率の比率で定義される。ヘーズが小さいことは、光が光学素子を透過した時の拡散光が少ないこと、言い換えると全光線透過率に対する直線透過率の比率が高いことを意味する。光学素子に透明な基材を使用した場合、界面で屈折や反射を低減できるためヘーズが減少し、全光線透過率が上昇するため、光学素子の見た目の透明性が高まる。
【００９９】
＜反射率＞
反射防止性能は、正反射率、及び（正＋拡散）反射率で評価することができる。これらの値は、いずれも低い方が好ましい。
【０１００】
＜用途＞
本発明の光学素子は、上記に記載した特徴が活かすことができる目的又は用途で、任意に使用することができる。例えば、本発明の光学素子をディスプレイ装置用途に配設した場合、ヘーズが減少し全光線透過率が上昇するため、鮮明な画像を視認することができる。太陽電池に配設した場合、全光線透過率が上昇するため、光利用効率を向上させることができる。照明用途に配設した場合、同様に全光線透過率が上昇するため、光利用効率を向上させることができ、照度の向上又は消費電力の低減をすることができる。複写機用途に配設した場合、全光線透過率が上昇させ、反射率が低減できるので、複写精度の向上することができ、又は照度の向上による消費電力を低減することができる。
【０１０１】
（実施の形態２）
本実施の形態では上記実施の形態と異なる態様の光学素子について説明する。なお、光学素子の基本的な構成は、上記実施の形態と同様である。すなわち、本実施の形態に係る光学素子は、表面に成型された微細凹凸構造を有する。
【０１０２】
本実施の形態に係る光学素子は、高さと、対象領域の平面視において当該高さ以上の領域が占める面積の割合（以下、充填率と呼ぶ）との関係を示す曲線（以下、相関曲線と呼ぶ）において、変曲点を２以上有している。このように、高さと充填率との相関曲線において変曲点を２以上有することで、当該相関曲線が、高さの基準点と高さが最大となる点とを結ぶ直線に近づき、その傾きがなだらかになる。相関曲線の傾斜は、凹凸構造の傾斜に対応しており、なだらかな傾きの相関曲線は凹凸構造の傾斜がなだらかであることを意味する。このため、相関曲線において変曲点を２以上有するようにすることで、凹凸構造の傾斜をなだらかにして急峻な屈折率変化を抑制できる。これにより、反射防止性能が向上する。図１１は、充填率及び変曲点について示す概念図である。図１１Ａは光学素子１の平面図であり、図１１Ｂは図１１ＡのＢ−Ｂ´断面図である。図１１Ｃは高さと充填率との相関曲線を示す模式図である。図１１Ａ、Ｂに示すように、高さＨａの充填率は、平面視における高さＨａ以上の領域Ｄの面積の和をＳＤ、対象領域の面積をＳＡとして、ＳＤ／ＳＡで表される。また、変曲点とは、相関曲線を、高さｘと充填率ｙの関数ｙ＝ｆ（ｘ）としたときに、ｆ’（ｘ）の増減が変化する点（増加が減少に転じる点、又は減少が増加に転じる点）をいう。例えば、図１１Ｃにおいて、ｘがｘ０より小さい領域ではｆ’（ｘ）は単調に減少している（ｘが大きくなると接線の傾きが負方向に変化している）のに対し、ｘがｘ０より大きい領域ではｆ’（ｘ）は単調に増加している（ｘが大きくなると接線の傾きが正方向に変化している）。つまり、点（ｘ０，ｆ（ｘ０））においてｆ’（ｘ）の増減が変化している。このように、ｆ’（ｘ）の増減が変化する点（ｘ０，ｆ（ｘ０））を変曲点と呼ぶ。なお、１０ｎｍ以下の範囲における微細な形状変化は無視できる。
【０１０３】
また、本実施の形態に係る光学素子は、凹部の高さ（すなわち、凹部の底の高さ）の標準偏差が３以上２０以下であることが好ましい。凹部の高さをこの範囲にすることで、反射率の防止特性を向上させることができる。さらに、凸部の高さ（すなわち、凸部の頂点の高さ）の標準偏差が３以上２０以下であるとより好ましい。凸部の高さをこの範囲にすることで、反射率の防止特性をより向上させることができる。なお、凹部の高さ及び／又は凸部の高さの標準偏差を３以上２０以下とする場合、相関曲線と、相関曲線において高さの基準点及び高さが最大となる点を結ぶ直線とを比較すると、高さの基準点付近及び高さが最大となる点付近とでは相関曲線と直線とのずれが大きくなる。そこで、前記のように相関曲線中に停留点が２以上現れるように凹凸構造を形成することで、相関曲線と直線とが近づき、急峻な屈折率変化の無い、なだらかな相関曲線を得る事が可能となるため反射防止性能が向上する。
【０１０４】
なお、本実施の形態に係る光学素子を生産する場合、特に、ロールツーロール方式を用いるのが好ましい。ロールツーロール方式は、凸部の高さの標準偏差及び凹部の高さの標準偏差をそれぞれ２０以下に制御し、生産性を高めると言う点においてバッチ方式より優れるためである。
【０１０５】
以上、本実施の形態のように、高さと充填率との相関曲線において変曲点が２以上存在する凹凸構造により、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れた光学素子を提供できる。本実施の形態の構成は、他の実施の形態の構成と組み合わせて用いることができる。
【０１０６】
以下、具体的な実施例と比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
上記実施の形態に係る光学素子の特性を測定、評価した。以下、光学素子の概略及び評価された特性について述べる。
【０１０７】
（凹凸構造を構成する組成物）
１分子中に３個以上のアクリル基及び／又はメタクリル基を含有する単量体成分としてトリメチロールプロパントリアクリレートを３２質量部、Ｎ−ビニル基を含有する単量体成分としてＮ−ビニル−２−ピロリドン（ＮＶＰ）を３２質量部、その他の単量体成分として１，９−ノナンジオールジアクリレートを３３質量部、光重合開始剤として２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド（チバ・スペシャリティ・ケミカルズ製、ダロキュアＴＰＯ）を２質量部、アクリル基を含有するシリコン化合物としてシリコンジアクリレートを１質量部配合し、孔径１μｍのフィルターを用いて異物をろ過して凹凸構造を構成する組成物を作製した。得られた凹凸構造を構成する光硬化組成物の５０℃での粘度は５ｍＰａ・ｓであった。当該粘度は、Ｅ型粘度計（東機産業製、型番：ＲＥ５５０Ｌ）を用い、５０℃で測定した。
【０１０８】
（原版の作製方法）
均一な厚みのポジ型フォトレジスト層が形成されているガラスプレートへ、レーザ干渉露光法により、ビームスプリッターで分けられた２本のレーザ光を照射し、干渉稿を得た。次に、ガラスプレートを６０°回転して、同様に干渉稿を得た。その後、フォトレジストを現像し、凹部と凸部からなるモスアイ状の連続構造を有する原版を作製した。当該原版において、凹部及び凸部がそれぞれ六方格子パターンに配列されていた。
【０１０９】
（スタンパーロールＡ）
上記原版から、電鋳法により凹凸構造を転写して、ニッケルメッキされたモスアイ状の凹凸連続構造を有するスタンパー（平板状、厚み０．２ｍｍ）を作製した。当該スタンパーにおいて、凹凸構造のピッチは２４０ｎｍ、高さは３１０ｎｍであった。また、当該スタンパーにおいて、凹部及び凸部がそれぞれ六方格子パターンに配列されていた。その後、当該スタンパーを円筒状に加工して、凹部と凸部からなるモスアイ状連続構造を有するスタンパーロールＡを得た。該スタンパーロール表面には、離型剤（ダイキン工業株式会社製、デュラサーフＨＤ−２１０１Ｚ）を用いて、離型処理を行った。
【０１１０】
（光学素子の作製方法）
グラビアコーターを用いて、上記凹凸構造を構成する組成物を透明基材へ、幅２００ｍｍ、厚み０．５μｍになるように塗布した。塗布は、ロールツーロール方式で連続的に行った。透明基材としてＴＡＣフィルム（富士フィルム製、フジタック、厚み８０μｍ、幅２５０ｍｍ）を用いた。その後、ＴＡＣフィルムの凹凸構造を構成する組成物塗布面と上記スタンパーロールＡのモスアイ状連続構造面とを接触させ、フィルム側からメタルハライドランプ（ウシオ電機製、型番：ＵＶＣ−２５１９−１ＭＮＳＣ７−ＭＳ０１）を用い、光量１Ｊ／ｃｍ２でＵＶ光を照射させた。これにより、上記凹凸構造を構成する組成物を光硬化させた。その後、硬化物をスタンパーロールから剥離し、スタンパーロールのモスアイ状連続構造面が転写されたモスアイ状連続構造面を有するＴＡＣフィルムロール（長さ２５０ｍ）を得た。上記モスアイ状連続構造面を有するＴＡＣフィルムロールの作製において、ＵＶ光照射時のスタンパーロールの表面温度は約５０℃で安定しており、また光硬化反応率は８０％以上あることを、ＩＲスペクトル（アクリル基及び／又はメタクリル基の２重結合に基づく吸収）で確認した。
【０１１１】
上述のようにして得られた光学素子の特性を評価した。評価は、次のように行った。
【０１１２】
（正反射率の角度及び波長依存性測定）
光学素子の凹凸構造が形成されている面の裏面（凹凸構造が形成されていない面）を、黒色塗料スプレーを用いて黒色に塗工した後、凹凸構造が形成されている面(黒色非塗工面)に関して正反射率を測定した。測定は、分光光度計（株式会社日立ハイテクノロジーズ製、型式：Ｕ−４１００）を用いて行った。具体的には、Ｓ波偏光光又はＰ波偏光光を入射させた場合それぞれについて、入射光角度２０°〜６０°（２０°、３０°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°）及び波長範囲４００〜１０００ｎｍ（１ｎｍ毎）における正反射率を測定した。Ｓ波偏光光の正反射率とＰ波偏光光の正反射率の平均値を、各入射光角度・波長での正反射率とした。
【０１１３】
（（正＋拡散）反射率）
光学素子の凹凸構造が形成されている面の裏面（凹凸構造が形成されていない面）を、黒色塗料スプレーを用いて黒色に塗工した後、凹凸構造が形成されている面(黒色非塗工面)に関して（正＋拡散）反射率を求めた。測定は、分光測色計（コニカミノルタセンシング株式会社製、型式：ＣＭ−２６００ｄ）を用いて行った。具体的には、拡散光を入射させた場合の受光角度８°及び波長範囲３６０〜７４０ｎｍにおける、（正＋拡散）反射率を１０ｎｍ毎に測定した(測定スポット径８ｍｍφ)。
【０１１４】
（ヘーズ測定）
基材が透明の場合、凹凸構造が形成されている光学素子、及び基材について、ＪＩＳ  Ｋ７１３６に準拠したヘーズメーター（日本電色工業株式会社製、型式：ＮＤＨ２０００）を用いて、それぞれのヘーズを測定値した。また、光学素子のヘーズから基材のヘーズを引いた値を、Δヘーズとした。
【０１１５】
（全光線透過率）
基材が透明の場合、凹凸構造が形成されている光学素子、及び基材について、ＪＩＳ  Ｋ７１３６に準拠したヘーズメーター（日本電色工業株式会社製、型式：ＮＤＨ２０００）を用いて、それぞれの全光線透過率を測定値した。
【０１１６】
（高さ測定）
凹部と凸部の形状を、走査型プローブ顕微鏡（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製、型式：Ｎａｎｏ  Ｓｃｏｐｅ  ＩＩＩａ）を用いて測定した。カンチレバーとして、Ｎａｎｏ  ＷＯＲＬＤ社製、型式：ＳＳＳ−ＮＣＨ−１０を用い、スキャンレートを０．５Ｈｚとし、Ｔａｐｐｉｎｇモードで測定を行った。測定領域は、２．０μｍ×２．０μｍとした。また、測定点数は２５６点×２５６点（合計６５５３６点）とした。これにより、各測定点の高さと、対応する平面方向の位置情報を得た。
【０１１７】
次に、得られた測定値を解析モードにて、Ｆｌａｔｔｅｎ  Ｏｒｄｅｒ０で傾き補正し、Ｂｅａｒｉｎｇで、凸部の高さ、凹凸構造の高さの平均偏差、尾根の高さ、等を算出した。ここで、凸部の高さは２００ｎｍ以上であることを確認した。また、凹凸構造の高さの平均偏差は、凹部の最下点の高さを基準（高さ＝０ｎｍ）として、測定領域を高さ方向に５０ｎｍ毎の区分に分画した時に生じる分画数（区分数）をｎとし、第ｉの分画（第ｉの区分）に係る面積が、測定領域の面積に対して占める比率（分画比率）をＨｉとし、全分画における比率Ｈｉの総計をｎで除した値をＨａｖｅとして下記式から算出した。なお、分画比率は、小数第２位を四捨五入して小数点以下１桁までを有効数字として求めた。また、分画比率がゼロである場合、すなわち小数第２位を四捨五入する前の分画比率が０．５０％未満の場合は、分画比率なしと扱った。
【数３】
2012118501.tif 000005
【０１１８】
（凹部高さの標準偏差）
上記の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した凹部と凸部の形状に関するデータを基に、近接する４０個の凹部の底の高さを取得し、その標準偏差を求めた。
【０１１９】
（凸部高さの標準偏差）
上記の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した凹部と凸部の形状に関するデータを基に、上記凹部高さの標準偏差を算出する際に対象とした領域において近接する４０個の凸部の頂部の高さを取得し、その標準偏差を求めた。
【０１２０】
（凸部高さと充填率の相関曲線）
走査型プローブ顕微鏡から得た微細凹凸構造の高さに関するデータをテキスト変換で抜き出して、高さが最小となる位置が基準面となるようにデータを補正した後、高さを１０ｎｍ毎の区分に区切り、各区分の面積と、対象領域全体の面積から、高さと充填率との関係を示す相関曲線を得た。ここでは、６５５３６個のテキストデータに対してＭｉｃｒｏｓｏｆｔ社製Ｅｘｃｅｌ２００３の分析ツールにあるヒストグラム解析を実施し、その累積度数を相関曲線とした。なお、このような離散データ（ここでは、１０ｎｍ区分の離散データ）を連続関数に近似して相関曲線を得るために、多項近似法、離散データを直線で内挿する方法、その他の一般的な近似法を用いることができる。
【０１２１】
（ピッチ測定）
表面ＳＥＭ顕微鏡観察によって、高さ２００ｎｍ以上の凸部の頂点（最高点）と、該凸部の頂点と最も近接する高さ２００ｎｍ以上の凸部の頂点との距離をピッチとして測定した。なお、凸部に頂点がなく平面が存在する場合、該平面の重心を頂点とした。また、表面ＳＥＭ写真より、尾根の有無の判断や、単位格子の面積（Ｓａｌｌ）を求めた。
【０１２２】
上記項目に関する評価結果を、表１に示す。なお、凹凸構造を説明する上述の図６〜図８は実施例１において作製された光学素子の凹凸形状に相当する。図６及び図８から、尾根２３の高さは、凸部の頂点２０の高さの約５０％であることが分かる。また、図１０Ａに、凸部の最高点位置を０ｎｍとして凹凸部領域の深さ分布を示す。また、図１２に、正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す。図１２から、広い波長域において反射率が低く抑えられており、入射光角度が大きい場合でも高い反射防止性能が得られることが分かる。また、図１８〜図２１に、正反射率の入射光角度依存性を示す。図１８〜図２１は、それぞれ、入射光の波長が、波長４６５ｎｍ（青色光）、５２５ｎｍ（緑色光）、６３０ｎｍ（赤色光）、９００ｎｍ（近赤外光）の場合の入射光角度依存性を示している。図１８から、波長４６５ｎｍ（青色光）の場合、入射角が６０°までの範囲において極めて高い反射防止性能（反射率１％以下）が得られていることが分かる。同様に、図１９から、波長５２５ｎｍ（緑色光）の場合、入射角が６０°までの範囲において極めて高い反射防止性能（反射率１％以下）が得られていることが分かる。また、図２０から、波長６３０ｎｍ（赤色光）の場合、入射角が５５°までの範囲において極めて高い反射防止性能（反射率１％以下）が得られており、入射角が５５°〜６０°の範囲においても高い反射防止性能（反射率２％以下）が得られていることが分かる。また、図２１から、波長９００ｎｍ（近赤外光）の場合、入射角が５０°までの範囲において高い反射防止性能（反射率２％以下）が得られており、入射角が５０°〜６０°の範囲においても必要な反射防止性能（反射率５％以下）が得られていることが分かる。また、図２２に、（正＋拡散）反射率の波長依存性を示す。図２２から、広い波長域において（正＋拡散）反射率が低く抑えられており、６００ｎｍ以上の長波長領域においても高い反射防止性能が得られることが分かる。図２３に、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）の、垂直方向０°から６０°までの入射角における反射率を示すシミュレーション結果を示す。図２３からも、広い波長域、広い入射光角度範囲において高い反射防止性能が得られており、特に、４０°以上の高角度の入射であっても十分な反射防止性能が得られることが分かる。図２６に、高さと充填率との相関曲線を示す。なお、図２６に示す相関曲線において変曲点の数は４個であった。
【０１２３】
（実施例２〜３、比較例１〜３）
実施例１で使用したスタンパーロールＡの代わりに、モスアイ状連続構造の形状、配列パターンが異なるスタンパーロールＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆを用いて、それぞれのスタンパーロールから、モスアイ状連続構造面を有するＴＡＣフィルムロールを得た。作製条件は、スタンパーロールが異なる点を除き、全て同一とした。また、得られた光学素子に対して、実施例１と同様の特性評価を行った。ここで、凸部の高さは２００ｎｍ以上であることを確認した。評価結果を表１に示す。また、図１０Ａ、図１０Ｂに、凸部の最高点位置を０ｎｍとして凹凸構造の深さ分布を示す。また、図１３〜図１７に、正反射率の波長依存性及び入射光角度依存性を示す。図１３〜図１７から、実施例２、３では広い波長域において反射率が低く抑えられており、入射光角度が大きい場合でも高い反射防止性能が得られることが分かる。また、図１８〜図２１に、正反射率の入射光角度依存性を示す。図１８〜図２１は、それぞれ、入射光の波長が、波長４６５ｎｍ（青色光）、５２５ｎｍ（緑色光）、６３０ｎｍ（赤色光）、９００ｎｍ（近赤外光）の場合の入射光角度依存性を示している。図１８〜図２１から、実施例２、３では実施例１と同様の高い反射防止性能が得られていることが分かる。特に、実施例３は入射光角度が大きい場合の反射防止性能において極めて優れている。また、図２２に、（正＋拡散）反射率の波長依存性を示す。図２２から、実施例２、３でも、広い波長域において（正＋拡散）反射率が低く抑えられていることが分かる。図２７〜図３１に高さと充填率の相関曲線を示す。なお、図２７に示す相関曲線（実施例２）及び図２８に示す相関曲線（実施例３）において変曲点の数はそれぞれ４個であった。
【表１】
2012118501.tif 000006
【０１２４】
（比較例４〜５）
六方格子のシヌソイダル形状の光学素子について、シミュレーションにより反射率を求めた。当該反射率のスペクトルは、ＲＣＷＡシミュレーション（ＲＳｏｆｔ社ＤｉｆｆｒａｃｔＭＯＤ）によって得た。
【０１２５】
凹凸構造が直線状に配列された複数のシヌソイダル形状（凹凸構造のピッチと高さは互いに等しい）を６０度の角度で交差するように重ね、高さの値を合計することで、凹部の底と凸部の頂点の高さにばらつきの無い６方格子のシヌソイダル形状（比較例４）の基本構造を作成した。得られた形状において、ピッチと高さは、実施例１の平均ピッチ及び凹凸の平均高さに合わせた。シミュレーションにおいて、作成した形状を、高さ方向（Ｚ軸方向）に２ｎｍごとに分割した。また、分割された各形状を構成する媒質の屈折率を１．５として、各断面における形状の充填率から屈折率プロファイルを作成してシミュレーションに用いた。高さ方向に垂直な面内（ＸＹ面）での計算領域は、長軸方向（Ｘ方向）に０．７６マイクロメートル、短軸方向（Ｙ方向）に１マイクロメートルとし、計算領域内におよそ１６個の凸部と１６個の凹部を収めた。Ｘ軸とＹ軸のＨａｒｍｏｎｉｃｓを５に設定し、ＩｎｄｅｘＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎを０．０１とした。Ｚ軸のＩｎｄｅｘＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎは０．００２とした。入射光の偏光を４５°とし、入射面はＸＺ面に設定した。Ｚ軸計算領域の界面での高次の回折光を含むｔｏｔａｌ反射率を、波長４００ｎｍから８００ｎｍまで１００ｎｍ刻みで、かつ、入射角０°から６０°まで１０°刻みで計算し、図２４の反射率のスペクトルを得た。
【０１２６】
凹部の底と凸部の頂点の高さにばらつきのあるシヌソイダル形状（比較例５）は、上記のバラつきの無いシヌソイダル形状（比較例４）を基に、実施例１において互いに隣接する凹部と凸部の高さのばらつきと同程度になるようにシヌソイダル形状の対応する凹部と凸部の高さを調整して作成した。そして、同様にバラつきのあるシヌソイダル形状から屈折率プロファイルを作成し、同一の計算条件によって、図２５の反射率のスペクトルを得た。図２４と図２５との比較により、凹部の底の高さと凸部の頂点の高さが揃っている比較例４より、凹部の底と凸部の頂点の高さがばらついている比較例５の方が反射防止性能に優れていることが分かる。また、図２３と図２４との比較により、ピッチ、凹部と凸部の高さ、凹部と凸部の高さばらつきなどが同じ条件では、相関曲線における変曲点が４個の実施例１のほうが、変曲点が１個の比較例４より反射防止性能に優れていることが分かる。
【０１２７】
以上、実施例と比較例との比較により、凸部の高さが２００ｎｍ以上であり、凸部のピッチ（平均値）が２６０ｎｍ未満であり、高さ２５０ｎｍ以上の領域の比率（面積比）が５％以上であり、凹凸部の領域の高さの平均偏差が３以上８以下である実施例の構成では、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れることが分かる。
【０１２８】
また、凸部の高さが２００ｎｍ以上であり、凸部のピッチ（平均値）が２６０ｎｍ未満であり、高さ２５０ｎｍ以上の領域の比率（面積比）が５％以上であり、凹凸部の領域の高さの平均偏差が３以上８以下であり、高さと充填率との相関曲線において変曲点が２以上存在する実施例の構成では、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明によれば、可視〜近赤外の広い波長領域、及び広い入射光角度範囲において、反射防止性能に優れる光学素子が得られる。また、本発明の上記光学素子を含む樹脂フィルムロールは、ロールツーロール方式により、生産性良く作製することできる。本発明の光学素子は、表示装置、照明装置、太陽電池、複写機などに配設することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０  光学素子
１１  頂点
１２  底
１３  基材
１４  尾根
２０  頂点
２１  単位格子
２２  底
２３  尾根
３０  凹部と尾根からなる断面
３１  凹部と凸部からなる断面
３２  凸部と尾根からなる断面
【図１】
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【図３】
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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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図２】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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