JP2012118501A - Optical element - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an optical element excellent in antireflection performance in a wide wavelength range from visible to near infrared and in a wide incident light angle range.
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。 In recent years, with the expansion of the display market, there is an increasing demand for viewing clearer images indoors and outdoors. However, in a television that is mainly viewed indoors, there is a problem that a clear image cannot be visually recognized due to reflection on the screen by illumination light. In addition, a mobile phone, a small game machine, a digital camera, a digital video camera, and the like that are visually recognized outdoors have a problem that a clear image cannot be visually recognized due to reflection on the screen by sunlight.
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。 In order to prevent such reflection and improve visibility, it is necessary to improve the antireflection performance for incident light from the front surface of the screen in a wide wavelength region. In addition, since the incident angle of incident light on the screen varies depending on the type of display-equipped device and the place where it is used, it is necessary to provide antireflection performance in a wide incident light angle range.
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。 As a technique for improving the antireflection performance of a display, a method using an antireflection film is known. For example, Patent Document 1 discloses an antireflection film having an alternating multilayer structure of a high refractive index layer and a low refractive index layer. This antireflection film exhibits an antireflection effect by canceling the reflected light by utilizing the interference action of the transmitted light and the reflected light caused by the difference in refractive index between the high refractive index layer and the low refractive index layer. However, the antireflection film described above exhibits excellent antireflection performance at a specific wavelength, but does not exhibit sufficient antireflection performance over a wide wavelength region. Furthermore, sufficient antireflection performance cannot be exhibited in a wide incident light angle range.
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。 Non-Patent Document 1 shows that a so-called moth-eye structure, in which submicron-order pyramid-like uneven structures are arranged in a two-dimensional pattern such as a grid, has an antireflection effect. Non-Patent Document 2 discloses an optical element having a moth-eye structure on a substrate such as resin or glass and its spectral reflectance in the visible wavelength region.
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。 However, it is difficult to say that the above-described optical element can achieve both sufficient antireflection performance in a wide wavelength region and sufficient antireflection performance in a wide incident light angle range.
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。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical element having excellent antireflection performance in a wide wavelength range from visible to near infrared and a wide incident light angle range.
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。
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。 Due to these factors, an optical element excellent in antireflection performance can be provided in a wide wavelength region from visible to near infrared and in a wide incident light angle range.
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。 The optical element of this invention WHEREIN: A ridge may exist between the said convex part and the convex part adjacent to this convex part.
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。 In the optical element of the present invention, an average value of the height of the ridge with respect to an average value of the heights of the convex portions may be 20% or more and 80% or less.
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。 In the optical element of the present invention, four or eight ridges may be present in any one unit lattice composed of the convex portions and a plurality of convex portions closest to the convex portions.
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。 In the optical element of the present invention, in the unit cell having the structure including the concave portion and the convex portion, the area (Sall) of the unit cell and the total area (Sb) of the height region of +10 nm or less from the lowest point The ratio (Sb / Sall) may be 10% or less.
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。 In the optical element of the present invention, the array pattern of the convex portions may be a hexagonal lattice.
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。 In the optical element of the present invention, the difference between the maximum value (Pmax) and the minimum value (Pmin) among the intervals between the highest point of the convex part and the highest points of the six convex parts closest to the convex part is calculated. The value [(Pmax−Pmin) / Pave] divided by the average value (Pave) of the interval may be 20% or less.
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。 In the optical element of the present invention, the array pattern of the convex portions may be a tetragonal lattice.
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。 In the optical element of the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value among the intervals between the highest point of the convex portion and the highest points of the four convex portions closest to the convex portion is expressed as an average value of the intervals. The value [(Pmax−Pmin) / Pave] divided by may be 20% or less.
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。 In the optical element of the present invention, the thickness of the composition layer constituting the concave portion or the concave portion including the convex portion may be 0.4 μm or more and 10 μm or less.
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。 In the optical element of the present invention, 20 to 60 parts by mass of one or more monomer components having 3 or more acrylic groups and / or methacryl groups in one molecule, and 5 to 5 monomer components having an N-vinyl group. It may be a composition of 100 parts by mass that constitutes an uneven part consisting of 40 parts by mass and other monomer components of 0 to 75 parts by mass.
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。 In the optical element of the present invention, the composition constituting the uneven portion may be a photocurable composition.
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。 In the optical element of the present invention, a photocurable composition having a viscosity at 50 ° C. of 100 mPa · s or less before photocuring may be photocured.
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。 A resin film roll having a width of 10 cm or more and a length of 50 m or more including the optical element of the present invention is provided. In addition, a display device, a lighting device, a solar cell, and the like provided with the optical element of the present invention are provided.
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。 According to the present invention, an optical element excellent in antireflection performance can be provided in a wide wavelength region from visible to near infrared and a wide incident light angle range.
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。 In the optical element having a concavo-convex portion having a continuous structure of a concave portion and a convex portion on the surface of the substrate, the highest point of the plurality of convex portions is 200 nm or more in height from the lowest point of the concave portion. The interval between the highest point of any one of the plurality of convex portions and the highest point of the convex portion closest to the convex portion is less than 260 nm in plan view, and the lowest point relative to the area of the predetermined region in plan view The ratio of the area occupied by the region having a height of 250 nm or more in plan view is 5% or more, and the average deviation of the height is 3 or more and 8 or less. It has been found that it exhibits excellent antireflection performance in a wide wavelength range of near infrared and a wide incident light angle range.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.
（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。
(Embodiment 1)
1 and 2 are partially enlarged views in which a part of an optical element 10 according to the present invention is enlarged. FIG. 1A is a plan view (plan view) viewed from a direction perpendicular to the surface of the base material 13 in the case of a hexagonal lattice, and FIG. 1B is a cross-sectional view (sectional view) taken along line AA ′ of FIG. 1A. FIG. 2 is a perspective view observed from an oblique direction with respect to the surface of the base material 13 in the case of a tetragonal lattice. As shown in FIGS. 1 and 2, the optical element 10 of the present invention includes a base material 13 and convex portions and concave portions on the surface of the base material 13 (hereinafter, the concave portions and the convex portions are collectively referred to as an uneven portion). It is configured to include a continuous structure. The apex 11 of the convex portion and the bottom 12 of the concave portion are arranged in an arbitrary pattern in the in-plane direction of the base material 13. Further, as shown in FIG. 2, a ridge 14 that is a continuous region is formed between the vertices 11 of adjacent convex portions. The ridge 14 is present at a position higher than the bottom 12 of the concave portion and lower than the vertex 11 of the convex portion in the concavo-convex portion. Hereinafter, each component will be described in detail.
＜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。
<Uneven shape>
The optical element of the present invention has a continuous structure composed of a concave portion and a convex portion. Examples of the continuous structure include a line and space structure, a dot structure, and a honeycomb structure. In order to obtain high antireflection performance, it is preferable to apply a moth-eye structure that is one of the dot structures.
＜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。
<Shape of convex part>
The shape of the convex portion of the optical element of the present invention is preferably any of a pyramid, a cone, a truncated pyramid, and a truncated cone. Among them, a pyramid and a cone are preferable, and a cone is more preferable. The cone may be a true cone or an elliptical cone, and preferably has a round top. The antireflection performance can be further improved by rounding the top of the conical shape.
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。 Examples of the shape of the cone include a tent shape (a shape in which the ridge line of the convex portion is dented), a bell shape ((a shape in which the ridge line of the convex portion swells), and a triangular shape ((a shape in which the ridge line of the convex portion is a straight line). The bell type is more preferable in that an excellent antireflection performance can be obtained in a wide wavelength region, particularly in the near infrared wavelength region (700 to 1000 nm).
＜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。
<Pitch and convex height>
In the present invention, when the height of the lowest point of the concave portion is used as a reference (height = 0 nm), the average value of the interval (pitch) between the convex portion and the convex portion closest to the convex portion is less than 260 nm. Yes, preferably less than 230 nm, more preferably less than 200 nm. Here, the interval (pitch) between the convex portions refers to the interval between the highest points of the convex portions. The height refers to a height based on the height of the lowest point (lowest point) of the concave portion (height = 0 nm). That is, the height is a distance between the reference plane X and the object in a direction perpendicular to the reference plane including the lowest point of the recess. The height of the convex portion is the height of the highest point of the convex portion. That is, the height of the convex portion is a distance from the reference plane X to the apex of the convex portion in a direction perpendicular to the reference plane X. Further, in this specification, unless otherwise specified, the same applies to other descriptions regarding the interval (pitch) and the height. By making the pitch less than 260 nm, it is possible to suppress the occurrence of diffraction phenomenon, suppress the increase in reflectance at a specific wavelength, and improve the antireflection performance in the visible wavelength region.
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。 Further, the height of the convex portion is 200 nm or more, preferably 260 nm or more, more preferably 300 nm or more, and further preferably 400 nm or more. By setting the height of the convex portion to 200 nm or more, excellent antireflection performance can be expressed in a wide incident light angle range. Further, the antireflection performance in a wide wavelength region, particularly in the near infrared wavelength region (700 to 1000 nm) can be improved. However, as long as a predetermined antireflection performance is exhibited as an optical element, it is not necessary that the height of all the convex portions be 200 nm or more.
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。 Furthermore, the antireflection performance can be further improved by setting the height of the projections to 200 nm or more and the pitch to less than 260 nm.
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。 The uniformity of the height of the convex portion is based on the height of the lowest point of the concave portion (height = 0 nm), the average value of the height of the convex portion is Mave, and the height at an arbitrary point m is Evaluation is based on an arithmetic average value of absolute values (| Mave−Mm |) with Mm. The uniformity is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, further preferably 5% or less, and most preferably 3 or less. When it is 10% or less, the antireflection performance can be improved. The uniformity of the height of the convex portion is calculated from data measured by a scanning probe microscope described later.
＜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。
<Height of uneven part area>
In the present invention, when the height of the lowest point of the concave portion is used as a reference (height = 0 nm), the ratio of the area of the uneven portion where the height is 250 nm or more is 5% with respect to the area of the uneven portion. Above, preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and still more preferably 50% or more. Further, the ratio of the area of the concavo-convex portion having a height of 300 nm or more is preferably 5% or more with respect to the area of the concavo-convex portion, and the ratio of the area of the region having a height of 350 nm or more is 5% or more. It is more preferable that the ratio of the area of the region having a height of 500 nm or more is 5% or more. By setting the area ratio of the region having a height of 250 nm or more in the concavo-convex portion to 5% or more, excellent antireflection performance can be expressed in a wide incident light angle range. Here, the area means an area in plan view (an area when projected onto the substrate surface, an area when viewed from a direction perpendicular to the substrate surface). In this specification, the same applies to other descriptions relating to area unless otherwise specified.
＜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。
In the present invention, the average deviation of the height of the concavo-convex area is calculated by the following formula. In the following formula, n is the number of fractions (number of divisions) generated when the predetermined region of the concavo-convex portion is fractionated every 50 nm in the height direction with the height of the lowest point of the recess as a reference (height = 0 nm). ). Here, the predetermined area refers to an area of 2.0 μm × 2.0 μm, for example. Hi is a ratio (fraction ratio) that the area according to the i-th fraction (i-th division) occupies with respect to the area of the predetermined region. Have is a value obtained by dividing the sum of ratios Hi in all fractions by n, that is, an arithmetic mean value (ΣHi / n) of each fraction ratio. The fraction ratio is rounded off to the first decimal place and up to one decimal place is used as a significant figure. Further, when the fraction ratio is zero, that is, when the fraction ratio before rounding to the second decimal place is less than 0.50%, it is treated as no fraction ratio.
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。 FIG. 3 is a schematic diagram showing the state of fractionation. FIG. 3 shows an example of dividing an area where there is one concave portion and one convex portion. FIG. 3A is a plan view showing a state of fractionation, and FIG. 3B is a cross-sectional profile taken along line BB ′ of FIG. 3A. Here, the lowest point (lowest point) of the recess is defined as the reference height (0 nm), and the region having a height of up to 50 nm is defined as fraction 1 (first division). Further, a region having a height from 50 nm to 100 nm is defined as fraction 2 (second division). Similarly, it is fractionated (segmented) into fraction 3 to fraction 8. In this case, since the target area is divided into 8 height sections, n is 8. Since Hi is the ratio of the area occupied by the fraction i to the area of the target region, if the target area is 100 and the area of the fraction 1 is 10, H1 is 10 (% )
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。 In the optical element of the present invention, the average height deviation calculated using the above formula is 3 or more and 8 or less. The average deviation in height is preferably 3 or more and 7 or less, more preferably 3 or more and 5 or less, and further preferably 3 or more and 4 or less. If the average deviation in height is 3 or more, the peelability from the stamper can be maintained, and if it is 8 or less, excellent antireflection performance can be exhibited in a wide incident light angle range, and antireflection performance in a wide wavelength region. Can be improved.
＜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。
<Ridge>
In the optical element of the present invention, it is preferable that a ridge exists between the convex portion and the convex portion adjacent to the convex portion. The ridge refers to a ridged region between the highest point of the convex part and the highest point of the adjacent convex part, and is present at a position higher than the lowest point of the concave part and lower than the highest point of the convex part. In other words, the ridge is, for example, a linear region that connects vertices of adjacent convex portions and is higher than the bottom of the concave portion. Or it is a linear area | region which connects the bottoms of an adjacent recessed part, Comprising: It is an area | region lower than the vertex of a convex part. The height of the ridge is the lowest point of the ridge-continuous area excluding the convex part and the highest point of the convex part, and the highest point of the area sandwiched between the concave part and the concave part. Further, the ridge does not necessarily exist between the convex portion and all the convex portions closest to the convex portion. The presence or absence of a ridge can be determined by a surface SEM micrograph. If a ridge is present, the strength of the optical element against bending increases. This makes it possible to apply to a flexible display having a curved screen. Further, high antireflection performance can be obtained in a wide wavelength region.
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。 The ratio of the average value of the height of the ridge to the average value of the height of the convex portion (here, the height of the highest point of the convex portion) is preferably 20% or more and 80% or less, more preferably 30% or more and 70%. Preferably, it is 35% or more and 60% or less. By setting it as the said range, the balance of the intensity | strength of an optical element with respect to a curve and antireflection performance can be improved.
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。 It is preferable that four or eight ridges exist in an arbitrary unit cell composed of one convex portion and adjacent convex portions. This is because the antireflection performance can be further improved by adopting such a structure. Examples of the unit lattice include a hexagonal lattice, a tetragonal lattice, and a random lattice. 4 and 5 show an arrangement pattern of the convex portions. As shown in FIG. 4, the hexagonal lattice is an array pattern of hexagonal shapes 21 in which there are six vertices of the closest convex portion with respect to the vertex 20 of one convex portion. FIG. 4 also shows the bottom 22 and the ridge 23 of the recess. Further, as shown in FIG. 5, the tetragonal lattice is a quadrangular array pattern in which four vertices of the closest convex portion exist with respect to the vertex of one convex portion. FIG. 5 also shows the bottom 22 and the ridge 23 of the recess. A random lattice is an array pattern surrounded by vertices of four convex portions closest to one convex portion. In a random lattice, regularity is not particularly required.
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。 Moreover, it is preferable that the direction of a ridge and the direction where a ridge does not exist coexist in the structure of an uneven | corrugated | grooved part by the cutting direction of a cross section. By taking such a structure, the antireflection performance can be further improved. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional profile of a concavo-convex structure in a cross-section 30 including a concave portion having a ridge and a ridge. In the cross section shown in FIG. 6, the bottom 22 and the ridge 23 of the recess can be confirmed. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a cross-sectional profile of the concavo-convex structure in the cross-section 31 composed of a concave portion and a convex portion where no ridge exists. In the cross section shown in FIG. 7, the apex 20 of the convex portion and the bottom 22 of the concave portion can be confirmed. FIG. 8 is a diagram showing an example of a cross-sectional profile of the concavo-convex structure in the cross-section 32 composed of a convex portion where a ridge exists and a ridge. In the cross section shown in FIG. 8, the apex 20 and the ridge 23 of the convex portion can be confirmed. 6, 7, and 8, the scale in the height direction is the same.
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。 The uniformity of the height of the ridge is defined by the average value (Kave) of the ridges of the concavo-convex portion with respect to the height of the lowest point of the recess (height = 0 nm) and the height of the ridge (Kj) at an arbitrary point j. )) Is expressed as an arithmetic average value of absolute values (| Kave−Kj |) of the difference. In the optical element of the present invention, the ridge height uniformity is preferably 60% or less, more preferably 40% or less, further preferably 20% or less, and most preferably 10% or less. When it is 60% or less, the antireflection performance can be improved. The uniformity of the height of the ridge is calculated from 100 or more measured values by measuring the height of the ridge with a scanning probe microscope.
＜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。
<Sequence pattern>
In the optical element of the present invention, the arrangement pattern of the convex portions may be any of a hexagonal lattice, a tetragonal lattice, and a random lattice.
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。 In the case of a hexagonal lattice, the difference between the maximum pitch value (Pmax) and the minimum pitch value (Pmin) between the convex portion and the six convex portions closest to the convex portion is the average pitch value (Pave). The value [(Pmax−Pmin) / Pave] divided by is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 10% or less.
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。 In the case of a tetragonal lattice, the difference between the maximum pitch value (Pmax) and the minimum pitch value (Pmin) between the convex portion and the four convex portions closest to the convex portion is the average pitch value (Pave). The value [(Pmax−Pmin) / Pave] divided by is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 10% or less.
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。 In the case of a random lattice, the maximum pitch value (Pmax) and the pitch between the convex portion and the four convex portions adjacent to the convex portion (four convex portions in order from the closest to the convex portion) The value [(Pmax−Pmin) / Pave] obtained by dividing the difference from the minimum value (Pmin) by the average value (Pave) of the pitch is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and even more preferably 10% or less. .
（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。 By setting the value of (Pmax−Pmin) / Pave to 20% or less, the regularity of the array pattern of the protrusions increases. This means that the shape of the unit cell approaches a regular hexagon in the case of a hexagonal lattice and a square in the case of a tetragonal lattice. Thus, the anisotropy of the antireflection performance of the optical element can be suppressed by increasing the regularity of the arrangement pattern of the convex portions.
＜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。
<Recess shape>
The optical element of the present invention is a unit cell having a structure composed of a concave part and a convex part, and has an area (Sall) of the unit cell and a region having a height of +10 nm or less from the lowest point (a height of 10 nm or less from the reference plane X). It is preferable that the ratio (Sb / Sall) to the total area (Sb) of the area (hereinafter referred to as the bottom area) is 10% or less. Further, Sb / Sall is more preferably 5% or less, further preferably 3% or less, and most preferably the bottom region is a point. By making Sb / Sall 10% or less, antireflection performance in a wide wavelength region can be improved. FIG. 9 schematically shows the relationship between the unit cell and the bottom region. Due to the limit of manufacturing accuracy, the lower limit of Sb / Sall is about 0.1%. However, Sb / Sall is preferably as small as possible, and may be 0.1% or less. The area (Sall) of the unit cell is obtained from a surface SEM micrograph, and the bottom area (Sb) of the recess is obtained from a scanning probe microscope. The bottom area is defined as an area in plan view (an area when projected onto the substrate surface, an area when viewed from a direction perpendicular to the substrate surface).
＜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。
<Aspect ratio>
The average value of the aspect ratio (H / P) defined by the ratio of the pitch P and the height H in the convex part having a height of 200 nm or more is preferably 0.67 or more and preferably 1 or less and 5 or less. By making the average value of the aspect ratio 0.67 or more, the antireflection performance can be improved, and by making the average value of the aspect ratio 10 or less, the releasability from the stamper can be maintained at the time of producing the optical element. An optical element having a small average deviation of the height of the region can be obtained.
＜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。
<Base material>
The substrate used in the optical element of the present invention has (a) good adhesion to the composition constituting the concavo-convex part, (b) a small difference in refractive index from the composition constituting the concavo-convex part, (C) It is calculated | required that the haze of the composition layer which comprises an uneven | corrugated | grooved part is small. The base material has (d) flexibility, (e) easy processability, (f) high productivity, (g) light weight, and (h) high impact resistance. (I) it is required to be inexpensive. Examples of materials that satisfy the requirements (a) to (c) include glass and resin. Moreover, resin is mentioned as a material which satisfy | fills the requirements of (d)-(g) in addition to the requirements of (a)-(c). In addition, the base material used for the optical element of this invention is not limited to this. An inorganic material such as glass, ceramic or metal, or an organic material such as resin can be arbitrarily selected according to the purpose of use or application.
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。 The optical element of the present invention may require transparency or non-transparency. For this reason, it is desirable to select the kind of base material according to the objective and the use. When transparency is required, the substrate needs to be transparent in the target wavelength region. In this case, it is preferable to use a transparent resin or glass as the substrate. Further, when flexibility is required, it is preferable to use a transparent resin. Moreover, when non-transparency is required, the base material needs to be opaque in the target wavelength region. In this case, it is preferable to use ceramic, metal, or opaque resin as the substrate. Further, in order to satisfy the requirements (d) to (g), it is preferable to use an opaque resin.
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。 Examples of the transparent resin include polymethyl methacrylate resin (PMMA resin), acrylic resin, polycarbonate resin (PC resin), polystyrene resin (PS resin), methyl methacrylate-styrene resin (MS resin), and styrene resin. , Cycloolefin resin (COP resin), polyarylate resin, polyetherimide resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, polyether ketone resin, polyethylene terephthalate resin (PET resin), polyethylene naphthalate resin (PEN resin), Examples include polytrimethylene terephthalate resin, aromatic polyester resin, triacetyl cellulose resin (TAC resin), polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin such as ultraviolet curable resin, and thermosetting resin.In particular, PMMA resin, acrylic resin, PC resin, PS resin, styrene resin, COP resin, PET resin, PEN resin, aromatic polyester resin, and TAC resin are preferable.
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。 Examples of the opaque resin include ABS (acrylonitrile / butadiene / styrene) resin, AAS (acrylonitrile / acrylic rubber / styrene) resin, AES (acrylonitrile / ethylene-propylenediene / styrene) resin, ACS (acrylonitrile / chlorinated polyethylene / Styrene) resin, rubber-containing styrene resin, rubber-containing acrylic resin, polyamide resin, polyacetal resin, polyethylene resin, crosslinked polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate resin Etc. Also, ABS resin (or AAS resin, AES resin, ACS resin, rubber-containing styrene resin) / polyamide resin, ABS resin (or AAS resin, AES resin, ACS resin, rubber-containing styrene resin) / acrylic resin And the like.
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。 In the case where the substrate is a resin, an additive may be added as necessary as long as the target requirements are not impaired. The additive may be directly contained in the resin and / or may be layered on the surface of the resin substrate. Examples of the additive include organic and / or inorganic particles, plasticizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, antistatic agents, antifogging agents, and easy adhesives.
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。 In order to improve the impermeability of the optical element, a black pigment and / or dye may be contained in the resin of the base material. Further, a black paint may be applied to the surface where the uneven structure is not formed.
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。 In addition, a barrier resin layer may be formed on the surface of the resin base material by coating or the like as long as the target requirements are not impaired. By forming the barrier resin layer on the surface of the resin substrate, the resin substrate can be protected from deterioration factors such as heat, light, moisture, oxygen, carbon dioxide, nitrogen, and hydrogen.
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。 When the substrate is glass, a surface treatment such as a silane coupling agent, primer treatment, or UV treatment can be applied. Moreover, you may use combining these.
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。 Moreover, you may use the base material in which the surface coating, the contact bonding layer, and the interference reduction layer are formed as a base material.
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。 As a shape of a base material, a board, a sheet, a film, a thin film, a woven fabric, a nonwoven fabric, other arbitrary shapes, and what combined these can be selected according to the intended purpose. When flexibility is required, it is preferable to use a sheet, a film, a thin film, a woven fabric, or a non-woven fabric.
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。 The thickness of the substrate can be selected according to the purpose of use. When thinning or flexibility is required, the thickness of the substrate is preferably 350 μm or less, more preferably 120 μm or less, further preferably 80 μm or less, and most preferably 40 μm or less. Further, the thickness of the substrate is preferably 10 μm or more from the viewpoint of easy handling.
＜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。
<Composition constituting the uneven portion>
The type of the composition constituting the continuous structure (concavo-convex portion) of the concave and convex portions of the optical element of the present invention can be selected from a photocuring composition, a thermosetting composition, a thermoplastic composition, and the like. From the viewpoint of transfer fidelity, it is preferably formed using a photocurable composition. As the types of monomers and oligomers (hereinafter also referred to as monomer components) in the photocurable composition used for the concavo-convex portions, radical polymerization monomer components are more preferable from the viewpoint of reaction rate and continuous productivity. Preferably, a cationic polymerization monomer component having a long reaction life may be mixed with the radical polymerization monomer from the viewpoint of increasing the reactivity in the deep part of the uneven structure pattern of the stamper. As the photopolymerization cationic monomer, a monomer having a polymerizable functional group having an epoxy group, a vinyloxy group, an oxetanyl group, an oxazolyl group, or the like is preferable.
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。 Examples of the radical monomer component include methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isodecyl acrylate, isoamyl acrylate, n-lauryl acrylate, and isomyristyl acrylate. , Stearyl acrylate, n-butoxyethyl acrylate, butoxydiethylene glycol acrylate, methoxytriethylene glycol acrylate, methoxypolyethylene glycol acrylate, tripropylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, caprolactone acrylate, cyclohexyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, benzyl acrylate The Noxyethyl acrylate, isobornyl acrylate, dicyclopentenyl acrylate, dicyclopentenyloxyethyl acrylate, dicyclopentanyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, Dimethylaminoethyl acrylate quaternized product, acrylic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, 2-acryloyloxyethyl 2-hydroxyethyl Phthalic acid, neopentyl glycol acrylic acid benzoate, 2-acryloyloxyethyl 2-hydroxypropyl phthalate, glycidyl acrylate, 2 Acryloyloxyethyl acid phosphate, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, PEG # 200 diacrylate, PEG # 400 diacrylate, PEG # 600 diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, neo Pentyl glycol diacrylate, 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 1,9-nonanediol Diacrylate, 1,10-decanediol diacrylate, glycerin diacrylate, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl acrylate, bisphenol A-EO adduct di Acrylate, trifluoroethyl acrylate, tetrafluoropentyl acrylate, octafluoropentyl acrylate, perfluorooctyl ethyl acrylate, nonylphenol-EO adduct acrylate, dimethylol tricyclodecane diacrylate, trimethylolpropane acrylic acid benzoate, hydroxypivalic acid Neopentyl glycol diacrylate, tetrafurfuryl alcohol oligoacrylate, ethyl carbitol oligoacrylate, 1,4-butanediol oligoacrylate, 1,6-hexanediol oligoacrylate, trimethylolpropane oligoacrylate, pentaerythritol oligoacrylate, pentamethyl Piperidyl acrylate, tetramethylpiperidyl acrylate , Paracumylphenol-EO modified acrylate, N-acryloyloxyethyl hexahydrophthalimide, isocyanuric acid-EO modified diacrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl Methacrylate, isodecyl methacrylate, isoamyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, isomyristyl methacrylate, stearyl methacrylate, n-butoxyethyl methacrylate, butoxydiethylene glycol methacrylate, methoxytriethylene glycol methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate, tripropylene glycol dimethacrylate, tetraethylene Glico Rudimethacrylate, caprolactone methacrylate, cyclohexyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, benzyl methacrylate, phenoxyethyl methacrylate, isobornyl methacrylate, dicyclopentenyl methacrylate, dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate quaternized product, methacrylic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid , 2-methacryloyloxy Ethyl phthalic acid, 2-methacryloyloxyethyl 2-hydroxyethyl phthalic acid, neopentyl glycol methacrylic acid benzoate, 2-methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, glycidyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, Ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, PEG # 200 dimethacrylate, PEG # 400 dimethacrylate, PEG # 600 dimethacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, neopentylglycol dimethacrylate, 3- Methyl-1,5-pentanediol dimethacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol dimethacrylate 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,9-nonanediol dimethacrylate, 1,10-decanediol dimethacrylate, glycerin dimethacrylate, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, bisphenol A-EO addition Dimethacrylate, trifluoroethyl methacrylate, tetrafluoropentyl methacrylate, octafluoropentyl methacrylate, perfluorooctyl ethyl methacrylate, nonylphenol-EO adduct methacrylate, dimethylol tricyclodecane dimethacrylate, trimethylolpropane methacrylic acid benzoate, hydroxy Pivalic acid neopentyl glycol dimethacrylate, tetrafurfuryl alcohol oligomethacrylate, Tylcarbitol oligomethacrylate, 1,4-butanediol oligomethacrylate, 1,6-hexanediol oligomethacrylate, trimethylolpropane oligomethacrylate, pentaerythritol oligomethacrylate, pentamethylpiperidylmethacrylate, tetramethylpiperidylmethacrylate, paracumylphenol-EO Modified methacrylate, N-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalimide, isocyanuric acid-EO modified dimethacrylate, 3-ethyl-3-hydroxymethyloxetane, 1,4-bis {[(3-ethyloxetane-3-yl) methoxy] Methyl} benzene, 3-ethyl-3-{[(3-ethyloxetane-3-yl) methoxy] methyl} oxetane, 3-ethyl-3- (2-ethyl) Hexyloxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3- (phenoxymethyl) oxetane, 3-ethyl-3- (cyclohexyloxy) methyloxetane, oxetanylsilsesquioxane, oxetanyl silicate, phenol novolak oxetane, 1,3-bis [ (3-ethyloxetane-3-yl) methoxy] benzene and the like.
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。 The composition of the concavo-convex part used in the production of the optical element of the present invention is composed of 3 or more acrylic groups in one molecule in a total of 100 parts by mass of the monomer components in the composition constituting the concavo-convex part. And / or one or more monomer components having a methacryl group are 20 to 60 parts by mass, the monomer component having an N-vinyl group is 5 to 40 parts by mass, and the other monomer components are 0 to 75 parts by mass. It is preferable that
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。 One or more types of monomer components containing three or more acrylic groups and / or methacrylic groups in one molecule are 25 to 50 in a total of 100 parts by mass of monomer components in the composition constituting the concavo-convex portion. It is more preferable that it is a mass part, and it is still more preferable to contain 30-40 mass parts. By making it 20 parts by mass or more, the composition part constituting the concavo-convex part becomes high in strength and has a high crosslinking density. Therefore, the unreacted monomer and the low polymerization degree from the composition part constituting the concavo-convex part. The generation of oligomer bleed out and by-products can be minimized. Moreover, by setting it as 60 mass parts or less, the viscosity raise of the composition which comprises an uneven | corrugated | grooved part can be suppressed, and the filling rate fall to the recessed part of a stamper and the pattern of a convex part of the composition which comprises an uneven | corrugated part can be prevented.
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。 Examples of monomer components containing three or more acrylic groups and / or methacrylic groups in one molecule include trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, propoxylated trimethylolpropane triacrylate, and pentaerythritol. Triacrylate, propoxylated glyceryl triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate , Trisacryloyloxyethyl phosphate, trifunctional or higher polyester acrylate Oligomer, trifunctional or higher urethane acrylate oligomer, trifunctional or higher epoxy acrylate oligomer, trimethylolpropane trimethacrylate, ethoxylated trimethylolpropane trimethacrylate, propoxylated trimethylolpropane trimethacrylate, pentaerythritol trimethacrylate, Propoxylated glyceryl trimethacrylate, pentaerythritol tetramethacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetramethacrylate, ditrimethylolpropane tetramethacrylate, dipentaerythritol pentamethacrylate, dipentaerythritol hexamethacrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyania Nurate trimethacrylate, trismethacrylo Oxyethyl phosphate, tri- or higher-functional polyester methacrylate oligomer, trifunctional or higher urethane methacrylate oligomer, and the like trifunctional or more epoxy methacrylate oligomer. Here, the ethoxylated and propoxylated monomer component refers to a monomer component containing 1 to 20 equivalents of one or more ethoxy groups and / or propoxy groups per monomer molecule.
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。 Among the monomer components containing three or more acrylic groups and / or methacrylic groups in one molecule, trimethylolpropane triacrylate, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, propoxylated trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane Trimethacrylate, ethoxylated trimethylolpropane trimethacrylate, and propoxylated trimethylolpropane trimethacrylate are preferred because of a good balance of physical properties. Among these, trimethylolpropane triacrylate and trimethylolpropane trimethacrylate are more preferable because they are excellent in the release property of the cured molded product from the cured stamper. One type or two or more types of monomer components containing three or more acrylic groups and / or methacrylic groups in one molecule may be used.
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。 The monomer component having an N-vinyl group preferably contains 15 to 38 parts by mass, more preferably 25 to 35 parts by mass, in a total of 100 parts by mass of monomer components in the composition constituting the concavo-convex part. More preferably. By containing 5 parts by mass or more of the monomer component having an N-vinyl group, the adhesion of the molded body to the base material can be improved, and the mold release from the stamper of the molded body after curing is improved. In addition, by containing 40 parts by mass or less, bleed out can be suppressed to a minimum from the molded body of the unreacted monomer and the low polymerization degree oligomer, and excessive moisture absorption of the molded body can be suppressed. Moisture resistance can be improved.
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。 As the monomer component having an N-vinyl group, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, N-vinylpyrrolidone, and N-vinylcaprolatum are particularly preferably used. One or more kinds of monomer components having an N-vinyl group may be used.
＜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。
<Silicon compounds>
The composition constituting the concavo-convex portion used in the production of the optical element of the present invention may contain a silicon compound containing an acryl group and / or a methacryl group. It is preferable to contain 0.1-10 mass parts of silicon compounds containing an acryl group and / or a methacryl group with respect to 100 mass parts of the monomer components in the composition constituting the concavo-convex part, and 0.2-5 masses. More preferably, it is contained in an amount of 0.3-2 parts by mass. By containing 0.1 part by mass or more, the releasability of the cured optical element from the stamper can be further improved, and by containing 10 parts by mass or less, the composition layer constituting the uneven part of the optical element, particularly The strength of the concavo-convex structure can also be maintained.
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。 As a kind of silicon compound containing an acrylic group and / or a methacryl group, for example, a silicon acrylate compound can be mentioned. BYK-UV3500, BYK-UV3570 (manufactured by BYK-Chemie Japan) and ebecryl 350 (manufactured by Daicel-Cytec), which have an acrylic group bonded to the polydimethylsiloxane skeleton, are formed from the composition layer constituting the uneven portion of the optical element after curing. The bleedout is less and more preferable.
＜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。
<Photopolymerization initiator>
When using a photocurable composition as a composition which comprises the uneven | corrugated | grooved part used for manufacture of the optical element of this invention, a photoinitiator can be contained. Examples of the photopolymerization initiator include 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane- 1-one, benzophenone, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-hydroxy -1- {4- [4- (2-hydroxy-2-methyl-propionyl) -benzyl] -phenyl} -2-methyl-propane, phenylglyoxylic acid methyl ester, 2-methyl-1- [4- (Methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4- Ruphorinophenyl) -butanone, 1,2-dimethylamino-2- (4-methyl-benzyl) -1- (4-morpholin-4-yl-phenyl) -butan-1-one, bis (2,4 , 6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide, bis (η5-2, 4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium, 1,2-octanedione, 1- [4- (phenylthio)- 2- (O-benzoyloxime)] ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazole-3 -Yl] -1- (O-acetyloxime) and the like. In the present invention, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide having high sensitivity and low volatility, 2-octanedione, 1- [4- (phenylthio) -2- (O-benzoyloxime)] ethanone, 1- [9-ethyl-6- (2-methylbenzoyl) -9H-carbazol-3-yl]- 1- (O-acetyloxime) and the like can be preferably used. The blending ratio of the photopolymerization initiator is preferably 0.1 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total monomer components in the photocurable composition. These photopolymerization initiators can be applied alone, but can also be used in combination of two or more.
＜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。
<Photosensitizer>
When using a photocuring composition as a composition constituting the concavo-convex portion used in the production of the optical element of the present invention, the photocuring composition should be used in combination with a photopolymerization accelerator and a photosensitizer. You can also. For example, photosensitizers include n-butylamine, di-n-butylamine, tri-n-butylphosphine, allylthiourea, s-benzisoisouronium-p-toluenesulfinate, triethylamine, diethylaminoethyl methacrylate, Triethylenetetramine, 4,4′-bis (dialkylamino) benzophenone, N, N-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester, N, N-dimethylaminobenzoic acid isoamyl ester, pentyl-4-dimethylaminobenzoate, triethylamine, triethanol Photosensitizers such as amines such as amines can be used alone or in combination of two or more.
＜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。
<Filtration of photocuring composition>
When using a photocurable composition as a composition which comprises the uneven | corrugated | grooved part used for manufacture of the optical element of this invention, it is preferable that a foreign material is removed by techniques, such as filtration, as a photocurable composition. The filter pore size used for filtration is more preferably 1 μm or less, and further preferably 0.5 μm or less. The foreign matter capturing efficiency of the filter is preferably 99.9% or more. By removing the foreign matter, the filling rate of the uneven portion of the stamper and the photocuring reaction rate can be improved, and the structural defects of the uneven portion of the optical element structure surface can be reduced to a level that does not cause a problem in practice.
＜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。
<Viscosity of photocuring composition>
When using a photocurable composition as a composition constituting the concavo-convex portion used for the production of the optical element of the present invention, the viscosity at 50 ° C. of the photocured composition before curing is preferably 100 mPa · s or less, and 50 mPa · s. The following is more preferable, and 20 mPa · s is further preferable. When the photocurable composition is applied to the surface of the substrate by the roll-to-roll method, the thickness uniformity of the photocurable composition layer can be increased, and the stamper has an uneven structure portion. The filling rate of the photocurable composition can be increased, and as a result, the transfer fidelity to the optical element can be increased. In addition, in order to obtain the desired thickness of the photocurable composition layer, the viscosity is appropriately adjusted within the viscosity range of the substrate by further adding a thickener or thickener to the photocurable composition. May be.
＜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。
<Stamper surface temperature>
When using a photocurable composition as a composition constituting the concavo-convex portion used in the production of the optical element of the present invention, the surface temperature of the concavo-convex structure surface of the stamper used in the production of the optical element of the present invention is 25 to 100 ° C. Preferably, 30 to 80 ° C is more preferable, 35 to 70 ° C is more preferable, and 40 to 65 ° C is most preferable. By setting the surface temperature of the concavo-convex structure surface of the stamper to 25 ° C. or higher, the viscosity of the photocuring composition can be lowered. Therefore, the adhesion between the substrate and the photocuring composition, and the optical element after photocuring The mold releasability from the stamper can be improved. Moreover, the thermal deformation of a base material can be suppressed by making the surface temperature of the uneven | corrugated structure surface of a stamper into 100 degrees C or less. The surface temperature of the concavo-convex structure surface of the stamper is preferably adjusted to be substantially constant.
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。 As a means for adjusting the surface temperature substantially constant, a stamper with a temperature controller can be used. By maintaining the surface temperature of the concavo-convex structure surface of the stamper constant, the viscosity of the composition constituting the concavo-convex part can also be kept constant, thereby increasing the uniformity of the thickness of the composition layer constituting the concavo-convex part. Transfer fidelity from the stamper to the optical element can be improved.
＜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。
<Thickness of the composition layer constituting the uneven portion>
The thickness of the composition layer constituting the concavo-convex portion including a continuous structure composed of the concave and convex portions of the optical element of the present invention is preferably 0.4 to 10 μm or less, and preferably 0.5 to 7 μm or less. More preferably, it is 0.8-4 micrometers or less. By making the thickness of the composition layer constituting the concavo-convex part 0.4 μm or more, the adhesion between the base material and the composition constituting the concavo-convex part is improved, and when the concavo-convex structure of the stamper is transferred to the base material Generation of untransferred parts can be prevented. In addition, by setting the thickness of the composition layer constituting the concavo-convex portion to 4 μm or less, the occurrence of cracks in the composition layer constituting the concavo-convex portion generated under high temperature and high humidity conditions and the concavo-convex portion under high temperature and high humidity are formed. Curling due to shrinkage of the composition can be suppressed.
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。 The thickness of the composition layer constituting the concavo-convex portion can be adjusted by the pressing pressure between the base material and the stamper, the surface temperature of the concavo-convex structure surface of the stamper, the temperature and viscosity of the composition constituting the concavo-convex portion, and the like. .
＜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。
<Preparation method of original plate>
Examples of the method for producing an optical element original plate used in the production of the optical element of the present invention include an interference exposure method using a laser beam, an electron beam drawing method, a machining cutting method, a dry etching method, and a lithography method. A production method can be arbitrarily selected according to the shape, pitch, or height of the concavo-convex portion, the arrangement pattern of the concavo-convex portion, regularity / irregularity thereof, the size of the original plate, cost, and the like. When it is desired to obtain an original plate having a regular pattern with uneven portions and a large area, an interference exposure method using laser light is preferable.
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。 The interference exposure method is an exposure method using interference fringes formed by irradiating laser light of a specific wavelength from two directions of angle θ ′, and the wavelength of the laser used by changing angle θ ′. The structure of the concavo-convex lattice having various pitches can be obtained within the range limited by the above. Examples of the laser that can be used for the interference exposure include a TEM00 mode laser. Examples of the ultraviolet laser capable of laser oscillation in the TEM00 mode include an argon laser (wavelengths 364 nm, 351 nm, and 333 nm) and a fourth harmonic wave (wavelength 266 nm) of a YAG laser.
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。 Examples of the material of the original plate include quartz glass, ultraviolet transmissive glass, sapphire, diamond, polydimethylsiloxane, and other silicone materials, fluororesin, silicon wafer, SiC substrate, mica substrate, and the like. it can.
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。 In order to further improve the releasability at the time of transferring the nano pattern, the original plate may be subjected to a release treatment. As the release treatment agent, a silane coupling release agent is preferable, and a fluorine-containing release agent is more preferable. Examples of commercially available release agents include Daikin Industries, Ltd. OPTOOL DSX, Durasurf HD1101 and HD2101, Sumitomo 3M Novec, Shin-Etsu Chemical KP-801M, KBM-7103, Momentive Performance Examples include TSL-8257 manufactured by Materials Japan.
＜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。
<Production method of stamper>
The stamper to which the concavo-convex structure and the array pattern of the original plate are transferred can be produced from the original plate by an electroforming method or the above-described nanoimprint method. From the viewpoint of resolution, an electroforming method and an optical nanoprint method using a photocuring composition are preferable.
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。 Further, the transfer can be repeated by the nanoimprint method. By repeating the transfer, (1) a plurality of transferred concavo-convex structure pattern transfer products can be produced, and / or (2) an inverted transfer mold in which the concavo-convex pattern is reversed can be obtained.
＜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。
<Method for producing optical element>
The optical element having a continuous structure composed of a concave portion and a convex portion according to the present invention can be produced by transferring from an original plate or stamper having the above-mentioned concave / convex structure pattern. As a method for producing the optical element, a nanoimprint method is preferable. Examples of the nanoimprint method include microcontact printing (soft lithography), room temperature nanoimprint, reverse nanoimprint, thermal nanoimprint, and optical (UV) nanoprint. Examples of the resin that forms a continuous structure composed of concave and convex portions include a photo-curing composition, a thermosetting composition, a thermoplastic composition, and a sol-gel reaction product. In this respect, the photo nanoimprint method using the photocurable composition is more preferable. Moreover, the thermal nanoimprint method using a thermoplastic composition is preferable in that it can be mass-produced with a simple and inexpensive apparatus. As the molding method of the thermal nanoimprint method, extrusion molding (transferring the concavo-convex structure surface of the embossing roll), cast molding method (transferring the concavo-convex structure surface of the embossing roll), press molding method, injection molding method and the like are preferable.
＜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。
<Method for applying photocurable composition>
Examples of the method for applying the photocurable composition to the substrate in the optical nanoimprint method include a roll coater method, a (micro) gravure coater method, an air doctor coater method, a blade coater method, a knife coater method, a rod coater method, and a curtain ( Flow) coater method, kiss coater method, bead coater method, cast coater method, rotary screen method, dip coating method, slot orifice coater method, bar code method, spray coating method, spin coating method, extrusion coater and the like. In order to increase productivity and obtain an optical element with a large area, it is preferable to use a roll-to-roll method and select a coating method as appropriate from the above to obtain a film roll containing the optical element.
＜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。
<Resin roll>
Moreover, it is preferable that the resin film roll containing the optical element manufactured by the roll-to-roll system is 10 cm or more in width and 50 m or more in length. The roll width is more preferably from 10 cm to 200 cm, further preferably from 20 cm to 200 cm, and most preferably from 50 cm to 200 cm. The roll length is more preferably 50 m or more and 10,000 m or less, further preferably 200 m or more and 10,000 m or less, and most preferably 500 m or more and 10,000 m or less. By setting the width of the resin film roll to 10 cm and a length of 50 m or more, it is possible to provide a large amount of optical elements of various sizes from small to large. When the roll width exceeds 200 cm, the thickness uniformity of the composition layer constituting the concavo-convex portion may decrease. When the roll length exceeds 10,000 m, the winding accuracy decreases due to the shaft blur of the roll winder. In addition, the roll strength may be damaged due to insufficient roll strength due to an increase in roll mass. For this reason, it is desirable to set it as the resin film roll of the said width | variety and length.
＜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。
<Application order>
As a method for producing an optical element having a continuous structure composed of a concave portion and a convex portion, when a photocurable composition is used as a composition constituting an uneven portion, after applying the photocurable composition to a substrate in a thin film form, There is a method in which the photocurable composition-coated surface of the substrate and the concavo-convex structure surface of the stamper are brought into contact with each other so that the photocurable composition is filled between the concavo-convex structure surface of the stamper and the substrate, and then UV irradiation is performed. Further, there is a method in which a photocurable composition is applied to the concavo-convex structure surface of the stamper, the concavo-convex structure of the stamper is filled, and then contacted with a substrate, and then UV irradiation is performed. Also, after the photocurable composition is applied in a thin film on both the base material and the uneven structure surface of the stamper, the photocurable composition application surface of the base material and the uneven structure surface of the stamper are brought into contact with each other, and then UV irradiation is performed. There is a way. Depending on the application method to be selected, the order of application can be appropriately selected.
＜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。
<Exposure light source>
As the type of exposure light source used for photocuring in the production of the optical element of the present invention, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, a chemical lamp, a UV-LED, and an electrodeless UV lamp are preferable. Further, from the viewpoint of suppressing heat generation during long exposure, it is preferable to use a filter (including a bandpass filter) that cuts a wavelength longer than the visible wavelength.
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。 The integrated light quantity of the exposure light source, is preferably 300 mJ / cm 2 or more, in order to increase the light curing reaction rate of the photocurable composition, more preferably 800mJ / cm 2 ~6000mJ / cm 2 , to prevent resin degradation due to light, further preferably 800mJ / cm 2 ~3000mJ / cm 2 .
＜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。
<Protective film>
You may bond a protective film with respect to the surface which does not have the continuous structure which consists of a recessed part and a convex part of the optical element of this invention, and / or the concave part and a convex part. By sticking the protective film, it is possible to protect the continuous structure formed by the concave portions and the convex portions and prevent the adhesion of foreign matters for a period until the protective film is peeled off for use. The performance required for the protective film is as follows: 1) The adhesive layer of the protective film does not remain on the surface having a continuous structure consisting of concave and convex portions at the time of peeling, or even if it remains, it does not affect the reflectance and transmittance. 2) Do not contain foreign substances that damage the surface of the optical element having a continuous structure composed of a concave portion and a convex portion, or do not affect the reflectance or transmittance even if it is damaged. The optical element of the present invention can be arbitrarily selected from protective films having the above performance.
＜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。
<Refractive index>
The refractive index difference between the composition layer constituting the substrate and the concavo-convex portion is preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less, and more preferably 0.05 or less in order to reduce refraction and reflection at the interface between the two. Is more preferable, and 0.02 or less is most preferable. Moreover, you may add the intermediate | middle layer which has adhesiveness between the base material and the composition layer which comprises an uneven | corrugated | grooved part. By setting the refractive index of the intermediate layer between the refractive index of each of the composition layers constituting the base material and the concavo-convex portion, interference can be reduced and generation of interference fringes can be suppressed as compared to the case without the intermediate layer. .
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。 Moreover, when the adhesive layer is provided to the base material, the difference in refractive index between the base material and the adhesive layer is preferably 0.2 or less, more preferably 0.1 or less, and 0.05 or less for the same reason as described above. Is more preferable, and 0.02 or less is most preferable.
＜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。
<Total light transmittance, haze>
When the optical element requires transparency, the haze of the optical element having a concavo-convex portion continuous structure, the haze of the base material alone, and the value obtained by subtracting the haze of the base material from the haze of the optical element (hereinafter referred to as Δ haze). Is preferably 1.5% or less, more preferably 1.0% or less, and even more preferably 0.5% or less, when an uneven portion is formed only on one side. In particular, in order to reduce Δhaze to 1.5% or less, it is effective to give the base material surface a structure having an uneven shape having antireflection performance, in addition to making the refractive index difference 0.2 or less. is there. By reducing Δhaze, the total light transmittance of the optical element can be improved.
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。 Haze is defined as the ratio of diffuse transmittance to total light transmittance. A small haze means that there is little diffused light when light passes through the optical element, in other words, the ratio of the linear transmittance to the total light transmittance is high. When a transparent base material is used for the optical element, since refraction and reflection can be reduced at the interface, the haze is reduced and the total light transmittance is increased, so that the apparent transparency of the optical element is increased.
＜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。
<Reflectance>
The antireflection performance can be evaluated by regular reflectance and (positive + diffuse) reflectance. It is preferable that these values are all low.
＜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。
<Application>
The optical element of the present invention can be arbitrarily used for the purpose or application in which the characteristics described above can be utilized. For example, when the optical element of the present invention is arranged for a display device, the haze is reduced and the total light transmittance is increased, so that a clear image can be visually recognized. When arranged in a solar cell, the total light transmittance increases, so that the light utilization efficiency can be improved. When arranged for illumination, the total light transmittance similarly increases, so that the light utilization efficiency can be improved, and the illuminance can be improved or the power consumption can be reduced. When arranged for use in a copying machine, the total light transmittance can be increased and the reflectance can be reduced, so that the copying accuracy can be improved or the power consumption due to the improvement in illuminance can be reduced.
（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。
(Embodiment 2)
In this embodiment mode, an optical element having a mode different from that of the above embodiment mode will be described. The basic configuration of the optical element is the same as that in the above embodiment. That is, the optical element according to the present embodiment has a fine concavo-convex structure molded on the surface.
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。 The optical element according to the present embodiment has a curve (hereinafter referred to as a correlation curve) indicating a relationship between a height and a ratio of an area occupied by a region equal to or higher than the height in plan view of the target region (hereinafter referred to as a filling rate). 2) has two or more inflection points. Thus, by having two or more inflection points in the correlation curve between the height and the filling rate, the correlation curve approaches a straight line connecting the reference point of height and the point at which the height is maximum, and the inclination thereof Becomes gentle. The slope of the correlation curve corresponds to the slope of the concavo-convex structure, and the correlation curve having a gentle slope means that the slope of the concavo-convex structure is gentle. For this reason, by having two or more inflection points in the correlation curve, it is possible to suppress the steep refractive index change by making the inclination of the concavo-convex structure gentle. Thereby, antireflection performance improves. FIG. 11 is a conceptual diagram showing the filling rate and the inflection point. 11A is a plan view of the optical element 1, and FIG. 11B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 11A. FIG. 11C is a schematic diagram showing a correlation curve between height and filling rate. FIG. 11A, as shown in B, the filling factor of the height Ha, the sum S D of the area of the height Ha or more regions D in the plan view, the area of the target region as S A, with S D / S A expressed. The inflection point is a point where the increase / decrease in f ′ (x) changes when the correlation curve is a function y = f (x) of the height x and the filling rate y (the point where the increase turns to decrease). Or the point where the decrease starts to increase). For example, in FIG. 11C, with respect to x is f 'of (x) is (when x is large tangent slope is changing in the negative direction) monotonically has decreased in x 0 smaller area, x is x In a region larger than 0 , f ′ (x) monotonously increases (when x increases, the tangent slope changes in the positive direction). That is, the increase / decrease in f ′ (x) changes at the point (x 0 , f (x 0 )). The point (x 0 , f (x 0 )) where the increase / decrease in f ′ (x) changes is called an inflection point. Note that a minute change in shape in the range of 10 nm or less is negligible.
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。 In the optical element according to the present embodiment, it is preferable that the standard deviation of the height of the concave portion (that is, the height of the bottom of the concave portion) is 3 or more and 20 or less. By making the height of the recess within this range, the reflectance prevention characteristic can be improved. Furthermore, it is more preferable that the standard deviation of the height of the convex portion (that is, the height of the vertex of the convex portion) is 3 or more and 20 or less. By making the height of the convex part within this range, the reflectance prevention characteristic can be further improved. When the standard deviation of the height of the concave portion and / or the height of the convex portion is 3 or more and 20 or less, the correlation curve is a straight line connecting the reference point of the height and the point where the height is maximum in the correlation curve. As a result, there is a large deviation between the correlation curve and the straight line near the height reference point and near the point where the height is maximum. Therefore, by forming the concavo-convex structure so that two or more stop points appear in the correlation curve as described above, the correlation curve and the straight line are close to each other, and a gentle correlation curve without a steep refractive index change can be obtained. Therefore, the antireflection performance is improved.
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。 In addition, when producing the optical element which concerns on this Embodiment, it is preferable to use a roll-to-roll system especially. This is because the roll-to-roll method is superior to the batch method in that the standard deviation of the height of the convex portion and the standard deviation of the height of the concave portion are each controlled to 20 or less to increase productivity.
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。 As described above, the concavo-convex structure having two or more inflection points in the correlation curve between the height and the filling factor as in this embodiment allows reflection in a wide wavelength range from visible to near infrared and a wide incident light angle range. An optical element having excellent prevention performance can be provided. The structure in this embodiment can be used in combination with the structure in any of the other embodiments.
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。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
Example 1
The characteristics of the optical element according to the above embodiment were measured and evaluated. The outline of the optical element and the evaluated characteristics will be described below.
（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。
(Composition composing uneven structure)
32 parts by mass of trimethylolpropane triacrylate as a monomer component containing three or more acrylic groups and / or methacryl groups in one molecule, and N-vinyl-2 as a monomer component containing an N-vinyl group 32 parts by weight of pyrrolidone (NVP), 33 parts by weight of 1,9-nonanediol diacrylate as the other monomer component, 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide ( 2 parts by mass of Ciba Specialty Chemicals, Darocur TPO), 1 part by mass of silicon diacrylate as a silicon compound containing an acrylic group, and filter the foreign matter using a filter with a pore size of 1 μm to form an uneven structure A composition was prepared. The viscosity at 50 ° C. of the photocurable composition constituting the obtained uneven structure was 5 mPa · s. The viscosity was measured at 50 ° C. using an E-type viscometer (manufactured by Toki Sangyo, model number: RE550L).
（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。
(Original plate production method)
Two glass beams separated by a beam splitter were irradiated by a laser interference exposure method onto a glass plate on which a positive photoresist layer having a uniform thickness was formed, and an interference document was obtained. Next, the glass plate was rotated 60 ° to obtain an interference paper in the same manner. Thereafter, the photoresist was developed to prepare an original plate having a moth-eye continuous structure composed of concave and convex portions. In the original plate, the concave portions and the convex portions were each arranged in a hexagonal lattice pattern.
（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。
(Stamper Roll A)
From the original plate, the concavo-convex structure was transferred by electroforming to produce a nickel-plated stamper (flat plate, thickness 0.2 mm) having a moth-eye concavo-convex continuous structure. In the stamper, the pitch of the concavo-convex structure was 240 nm and the height was 310 nm. In the stamper, the concave portions and the convex portions are arranged in a hexagonal lattice pattern. Thereafter, the stamper was processed into a cylindrical shape to obtain a stamper roll A having a moth-eye-like continuous structure composed of a concave portion and a convex portion. The stamper roll surface was subjected to a mold release treatment using a mold release agent (Daikin Industries, Ltd., Durasurf HD-2101Z).
（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。
(Method for producing optical element)
The composition which comprises the said uneven structure was apply | coated to the transparent base material so that it might become width 200mm and thickness 0.5micrometer using the gravure coater. Application was performed continuously by a roll-to-roll method. A TAC film (manufactured by Fuji Film, Fujitack, thickness 80 μm, width 250 mm) was used as the transparent substrate. After that, the composition-coated surface constituting the concavo-convex structure of the TAC film is brought into contact with the moth-eye continuous structure surface of the stamper roll A, and a metal halide lamp (manufactured by Ushio Electric, model number: UVC-2519-1MNSC7-MS01) is used from the film side. And was irradiated with UV light at a light amount of 1 J / cm 2 . Thereby, the composition which comprises the said uneven structure was photocured. Thereafter, the cured product was peeled from the stamper roll to obtain a TAC film roll (length: 250 m) having a moth-eye continuous structure surface onto which the moth-eye continuous structure surface of the stamper roll was transferred. In the preparation of the TAC film roll having the moth-eye-like continuous structure surface, the surface temperature of the stamper roll during UV light irradiation is stable at about 50 ° C., and the photocuring reaction rate is 80% or more. (Absorption based on double bond of acryl group and / or methacryl group).
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。 The characteristics of the optical element obtained as described above were evaluated. Evaluation was performed as follows.
（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。
(Measurement of angle and wavelength dependence of regular reflectance)
The back side of the surface on which the concavo-convex structure of the optical element is formed (the surface on which the concavo-convex structure is not formed) is coated in black using a black paint spray, and then the surface on which the concavo-convex structure is formed (black non-coating) The regular reflectance was measured with respect to (work surface). The measurement was performed using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, model: U-4100). Specifically, incident light angles of 20 ° to 60 ° (20 °, 30 °, 40 °, 45 °, 50 °, 55 °, 60 °, respectively) when S wave polarized light or P wave polarized light is incident. °) and regular reflectance in a wavelength range of 400 to 1000 nm (every 1 nm). The average value of the regular reflectance of the S-wave polarized light and the regular reflectance of the P-wave polarized light was taken as the regular reflectance at each incident light angle and wavelength.
（（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)。
((Positive + diffuse) reflectance)
The back side of the surface on which the concavo-convex structure of the optical element is formed (the surface on which the concavo-convex structure is not formed) is coated in black using a black paint spray, and then the surface on which the concavo-convex structure is formed (black non-coating) (Positive surface + diffuse) reflectivity was determined. The measurement was performed using a spectrocolorimeter (manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd., model: CM-2600d). Specifically, the (positive + diffusion) reflectance was measured every 10 nm at a light receiving angle of 8 ° and a wavelength range of 360 to 740 nm when diffused light was incident (measured spot diameter 8 mmφ).
（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。
(Haze measurement)
When the substrate is transparent, the haze meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: NDH2000) conforming to JIS K7136 is used for the optical element on which the concavo-convex structure is formed and the substrate. Measured. A value obtained by subtracting the haze of the base material from the haze of the optical element was taken as Δhaze.
（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。
(Total light transmittance)
When the base material is transparent, the optical element on which the concavo-convex structure is formed, and the base material, each haze meter according to JIS K7136 (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., model: NDH2000) The transmittance was measured.
（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。
(Height measurement)
The shape of the concave and convex portions was measured using a scanning probe microscope (manufactured by Digital Instruments, model: Nano Scope IIIa). As a cantilever, Nano WORLD Co., Ltd., model: SSS-NCH-10 was used, the scan rate was 0.5 Hz, and measurement was performed in a taping mode. The measurement area was 2.0 μm × 2.0 μm. The number of measurement points was 256 points × 256 points (a total of 65536 points). As a result, the height of each measurement point and the corresponding position information in the plane direction were obtained.
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。
（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。
(Standard deviation of recess height)
Based on the data relating to the shape of the concave and convex portions measured using the above scanning probe microscope, the heights of the bottoms of the 40 adjacent concave portions were obtained, and the standard deviation was obtained.
（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。
(Standard deviation of convex height)
Based on the data on the shape of the concave and convex portions measured using the scanning probe microscope, the tops of the 40 convex portions adjacent to each other in the target area when calculating the standard deviation of the concave portion height. The height was acquired and its standard deviation was determined.
（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。
(Correlation curve between convex height and filling rate)
After extracting the data regarding the height of the fine concavo-convex structure obtained from the scanning probe microscope by text conversion and correcting the data so that the position where the height becomes the minimum becomes the reference plane, the height is divided into sections of 10 nm. A correlation curve indicating the relationship between the height and the filling rate was obtained from the area of the partition, each section, and the area of the entire target region. Here, histogram analysis in the Excel 2003 analysis tool made by Microsoft was performed on 65536 text data, and the cumulative frequency was used as a correlation curve. In order to obtain a correlation curve by approximating such discrete data (in this case, discrete data of 10 nm section) to a continuous function, a polynomial approximation method, a method of interpolating discrete data with a straight line, and other general methods An approximation method can be used.
（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。
(Pitch measurement)
By observation with a surface SEM microscope, the distance between the apex of the convex part having a height of 200 nm or more (the highest point) and the apex of the convex part having a height of 200 nm or more closest to the apex of the convex part was measured as a pitch. In addition, when the convex part has no vertex and a plane exists, the center of gravity of the plane is defined as the vertex. Further, from the surface SEM photograph, the presence / absence of a ridge and the area (Sall) of the unit cell were obtained.
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。 Table 1 shows the evaluation results regarding the above items. 6 to 8 for explaining the concavo-convex structure correspond to the concavo-convex shape of the optical element manufactured in Example 1. FIG. 6 and 8, it can be seen that the height of the ridge 23 is about 50% of the height of the vertex 20 of the convex portion. FIG. 10A shows the depth distribution of the concavo-convex region, where the highest point position of the bulge is 0 nm. FIG. 12 shows the wavelength dependence and incident light angle dependence of regular reflectance. From FIG. 12, it can be seen that the reflectivity is kept low in a wide wavelength range, and high antireflection performance can be obtained even when the incident light angle is large. 18 to 21 show the dependence of regular reflectance on the incident light angle. 18 to 21 show the incident light angle dependency when the wavelength of incident light is 465 nm (blue light), 525 nm (green light), 630 nm (red light), and 900 nm (near infrared light), respectively. Show. From FIG. 18, it can be seen that in the case of a wavelength of 465 nm (blue light), extremely high antireflection performance (reflectance of 1% or less) is obtained in the range of the incident angle up to 60 °. Similarly, it can be seen from FIG. 19 that in the case of a wavelength of 525 nm (green light), extremely high antireflection performance (reflectance of 1% or less) is obtained in the range of the incident angle up to 60 °. Further, from FIG. 20, in the case of a wavelength of 630 nm (red light), extremely high antireflection performance (reflectance of 1% or less) is obtained in the range of the incident angle up to 55 °, and the incident angle is 55 ° to 60 °. It can be seen that high antireflection performance (reflectance of 2% or less) is also obtained in this range. Further, from FIG. 21, in the case of a wavelength of 900 nm (near infrared light), high antireflection performance (reflectance of 2% or less) is obtained in the range of the incident angle up to 50 °, and the incident angle is 50 ° -60. It can be seen that the necessary antireflection performance (reflectance of 5% or less) is obtained even in the range of °. FIG. 22 shows the wavelength dependence of (positive + diffuse) reflectance. From FIG. 22, it can be seen that the (positive + diffuse) reflectance is kept low in a wide wavelength region, and that high antireflection performance is obtained even in a long wavelength region of 600 nm or more. FIG. 23 shows a simulation result showing the reflectivity at an incident angle of 0 ° to 60 ° in the vertical direction in the visible light region (400 nm to 800 nm). FIG. 23 also shows that high antireflection performance is obtained in a wide wavelength range and a wide incident light angle range, and in particular, sufficient antireflection performance can be obtained even at a high angle of 40 ° or more. . FIG. 26 shows a correlation curve between the height and the filling rate. In the correlation curve shown in FIG. 26, the number of inflection points was four.
（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。
Using the stamper rolls B, C, D, E, and F having different moth-eye continuous structure shapes and arrangement patterns instead of the stamper roll A used in Example 1, the moth-eye continuous structure surface was obtained from each stamper roll. A TAC film roll having The production conditions were all the same except that the stamper rolls were different. Moreover, the same characteristic evaluation as Example 1 was performed with respect to the obtained optical element. Here, it was confirmed that the height of the convex portion was 200 nm or more. The evaluation results are shown in Table 1. 10A and 10B show the depth distribution of the concavo-convex structure with the highest point position of the convex portion being 0 nm. 13 to 17 show the wavelength dependency and incident light angle dependency of regular reflectance. From FIG. 13 to FIG. 17, it can be seen that in Examples 2 and 3, the reflectance is kept low in a wide wavelength range, and high antireflection performance can be obtained even when the incident light angle is large. 18 to 21 show the dependence of regular reflectance on the incident light angle. 18 to 21 show the incident light angle dependency when the wavelength of incident light is 465 nm (blue light), 525 nm (green light), 630 nm (red light), and 900 nm (near infrared light), respectively. Show. 18 to 21, it can be seen that in Examples 2 and 3, high antireflection performance similar to that in Example 1 is obtained. In particular, Example 3 is extremely excellent in antireflection performance when the incident light angle is large. FIG. 22 shows the wavelength dependence of (positive + diffuse) reflectance. From FIG. 22, it can be seen that also in Examples 2 and 3, the (positive + diffuse) reflectance is kept low in a wide wavelength range. 27 to 31 show correlation curves between the height and the filling rate. In the correlation curve shown in FIG. 27 (Example 2) and the correlation curve shown in FIG. 28 (Example 3), the number of inflection points was 4, respectively.
（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。
(Comparative Examples 4-5)
The reflectivity of a hexagonal lattice-shaped sinusoidal optical element was determined by simulation. The reflectance spectrum was obtained by RCWA simulation (RSsoft DiffractMOD).
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。 A plurality of sinusoidal shapes in which the concavo-convex structure is arranged in a straight line (pitch and height of the concavo-convex structure are equal to each other) are overlapped at an angle of 60 degrees, and the height value is totaled to obtain the bottom of the recess A basic structure of a sinusoidal shape (Comparative Example 4) having a hexagonal lattice with no variation in the height of the vertices of the convex portions was prepared. In the obtained shape, the pitch and height were adjusted to the average pitch of Example 1 and the average height of irregularities. In the simulation, the created shape was divided every 2 nm in the height direction (Z-axis direction). In addition, a refractive index profile was created from the filling factor of the shape in each cross section with the refractive index of the medium constituting each divided shape being 1.5 and used for the simulation. The calculation area in the plane perpendicular to the height direction (XY plane) is 0.76 micrometers in the major axis direction (X direction) and 1 micrometer in the minor axis direction (Y direction). 16 convex portions and 16 concave portions were accommodated. Harmonics for the X and Y axes were set to 5, and IndexResolution was set to 0.01. The Z-axis Index Resolution was 0.002. The polarization of the incident light was 45 °, and the incident surface was set to the XZ plane. The total reflectivity including high-order diffracted light at the interface of the Z-axis calculation region is calculated in steps of 100 nm from a wavelength of 400 nm to 800 nm and in increments of 10 ° from an incident angle of 0 ° to 60 °, and the reflection in FIG. A spectrum of rates was obtained.
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。 The sinusoidal shape (Comparative Example 5) in which the heights of the bottoms of the recesses and the tops of the projections vary are based on the sinusoidal shape without any variation (Comparative Example 4) described above, and the recesses and projections adjacent to each other in Example 1 are used. The height of the corresponding concave and convex portions of the sinusoidal shape was adjusted so as to be approximately the same as the variation in the height of the portion. Similarly, a refractive index profile was created from a sinusoidal shape with variations, and the reflectance spectrum of FIG. 25 was obtained under the same calculation conditions. 24 and FIG. 25, the comparative example 5 in which the height of the bottom of the concave portion and the height of the convex portion is more varied than the comparative example 4 in which the height of the concave bottom and the height of the convex top are aligned. It can be seen that is superior in antireflection performance. 23 and 24, when the pitch, the height of the concave portion and the convex portion, and the height variation of the concave portion and the convex portion are the same, the inflection points in the correlation curve are four in the first embodiment. It can be seen that the antireflection performance is superior to Comparative Example 4 having one inflection point.
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。 As described above, according to the comparison between the example and the comparative example, the height of the convex portion is 200 nm or more, the pitch (average value) of the convex portion is less than 260 nm, and the ratio (area ratio) of the region having the height of 250 nm or more is In the configuration of the embodiment in which the average deviation of the height of the concavo-convex area is 3 to 8, the antireflection performance in a wide wavelength range from visible to near infrared and a wide incident light angle range. It is understood that it is excellent.
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。 Further, the height of the convex portion is 200 nm or more, the pitch (average value) of the convex portion is less than 260 nm, the ratio (area ratio) of the region having a height of 250 nm or more is 5% or more, and the region of the concave and convex portion In the configuration of the embodiment in which the average deviation of the height is 3 or more and 8 or less, and there are two or more inflection points in the correlation curve between the height and the filling rate, a wide wavelength region from visible to near infrared, and a wide incidence It can be seen that the antireflection performance is excellent in the light angle range.
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。 According to the present invention, an optical element excellent in antireflection performance can be obtained in a wide wavelength region from visible to near infrared and a wide incident light angle range. Moreover, the resin film roll containing the optical element of the present invention can be produced with high productivity by a roll-to-roll method. The optical element of the present invention can be disposed in a display device, a lighting device, a solar cell, a copying machine, or the like.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical element 11 Vertex 12 Base 13 Base material 14 Ridge 20 Vertex 21 Unit lattice 22 Bottom 23 Ridge 30 Section 31 formed by a concave portion and a ridge Section 32 formed by a concave portion and a convex portion 32 Section formed by a convex portion and a ridge
Claims (17)
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。
In a predetermined area in the uneven part,
The highest points of the plurality of convex portions are all 200 nm or more in height from the lowest point of the concave portions,
The distance between the highest point of any of the plurality of convex portions and the highest point of the convex portion closest to the convex portion is less than 260 nm in plan view,
The ratio of the area occupied in the planar view by the region having a height of 250 nm or more from the lowest point to the area of the predetermined region in the planar view is 5% or more,
The number of fractions generated when the concavo-convex portion is fractionated into 50-nm sections from the lowest point in the height direction is n, and the i-th fraction is relative to the area occupied by the entire fraction in the predetermined region in the plan view. When the ratio of the area occupied in plan view is Hi and the value obtained by dividing the total of the ratios Hi in all fractions by n is Have, the average deviation in height represented by the following formula is 3 or more and 8 or less. An optical element characterized by the above.
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。 In the unit cell of the structure consisting of the concave portion and the convex portion,
The ratio (Sb / Sall) between the area (Sall) of the unit cell and the total area (Sb) of height regions of +10 nm or less from the lowest point is 10% or less. 5. The optical element according to any one of 1 to 4.
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