JP2014002326A - Optical element and conductive optical element - Google Patents
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Abstract
【課題】透明導電膜を形成して透明導電膜上から摺動動作を行っても、耐傷性が高い低欠陥の光学素子及び導電性光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子1は、基材10と、この基材10の表面に設けられ複数の凸部11及び複数の凹部12を含む微細凹凸構造10aとを有し、凸部11のピッチが可視光の波長以下であり、微細凹凸構造10aの所定領域において、凸部11の平均直径以上の直径を有する凹部12の個数をAとし、凸部11の平均ピッチの1.5倍以上の凸部11の個数をBとし、B以外の凸部11の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満である。
【選択図】図1Provided are a low-defect optical element and a conductive optical element that have high scratch resistance even when a transparent conductive film is formed and a sliding operation is performed on the transparent conductive film.
An optical element includes a base material and a fine concavo-convex structure including a plurality of convex portions and a plurality of concave portions provided on the surface of the base material. The number of recesses 12 having a diameter equal to or smaller than the wavelength of visible light and having a diameter equal to or greater than the average diameter of the protrusions 11 in a predetermined region of the fine concavo-convex structure 10a When the number of the parts 11 is B and the number of the convex parts 11 other than B is C, (A + B) / C is less than 0.01.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ディスプレイ搭載機器などの表示装置に用いられる光学素子及び導電性光学素子に関し、特に、表面に微細凹凸構造が設けられた光学素子及び導電性光学素子に関する。 The present invention relates to an optical element and a conductive optical element used in a display device such as a display-equipped device, and more particularly to an optical element and a conductive optical element having a fine uneven structure on the surface.
近年、携帯型のディスプレイ搭載機器には、タッチパネルが搭載されてきている。このタッチパネルには、透明導電性フィルムが用いられている。この透明導電性フィルムには、液晶表示素子などの表示装置の表示品質を劣化させないために、高い透過率を有することが求められている。 In recent years, touch panels have been mounted on portable display-equipped devices. A transparent conductive film is used for this touch panel. The transparent conductive film is required to have a high transmittance so as not to deteriorate the display quality of a display device such as a liquid crystal display element.
透明導電性フィルムにおいては、透明導電性材料としてITO(Indium Tin Oxide)などが一般的に使用されている。このITOなどの透明導電性材料は、高い屈折率を有するため(例えば、屈折率1.9〜2.1程度)、透明導電性フィルムの反射率が高くなり、透過率が低下して、表示装置の表示品質が低下してしまう(特許文献1)。 In the transparent conductive film, ITO (Indium Tin Oxide) or the like is generally used as a transparent conductive material. Since this transparent conductive material such as ITO has a high refractive index (for example, a refractive index of about 1.9 to 2.1), the reflectance of the transparent conductive film is increased, and the transmittance is decreased. The display quality of the device is degraded (Patent Document 1).
この課題を解決するために、特許文献2には、凸部または凹部からなる構造体上に透明導電膜を形成してなる導電性光学素子が開示されている。 In order to solve this problem, Patent Document 2 discloses a conductive optical element in which a transparent conductive film is formed on a structure including convex portions or concave portions.
一方で、携帯型のディスプレイ搭載機器のタッチパネルは、タッチペンなどを用いて入力操作がなされる。この入力操作(摺動動作)は非常に多くの回数行われる。このようなタッチパネルに特許文献2に開示されている凸部または凹部からなる構造体を用いる場合において、構造体に欠陥(相対的に高い凸部や相対的に大きい凹部)があると、タッチペンなどによる入力操作により欠陥部分が応力集中の起点となり耐傷性が低下する恐れがある。また、ユーザは、タッチパネル表面を布などで擦って(摺動動作)汚れを落とすことも行う。この場合においても、構造体に欠陥があると、布などで擦ることにより、欠陥部分が応力集中の起点となり耐傷性が低下する。 On the other hand, an input operation is performed on a touch panel of a portable display device using a touch pen or the like. This input operation (sliding operation) is performed many times. In the case of using a structure composed of convex portions or concave portions disclosed in Patent Document 2 for such a touch panel, if there are defects (relatively high convex portions or relatively large concave portions) in the structure body, a touch pen or the like Due to the input operation, the defect portion becomes the starting point of stress concentration, and the scratch resistance may be lowered. The user also removes dirt by rubbing the surface of the touch panel with a cloth (sliding operation). Even in this case, if there is a defect in the structure, rubbing with a cloth or the like causes the defect portion to become a starting point of stress concentration, resulting in a decrease in scratch resistance.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、透明導電膜を形成して透明導電膜上から摺動動作を行っても、耐傷性が高い低欠陥の光学素子及び導電性光学素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and provides a low-defect optical element and a conductive optical element that have high scratch resistance even when a transparent conductive film is formed and sliding operation is performed on the transparent conductive film. The purpose is to do.
本発明の光学素子は、基材と、前記基材の表面に設けられ複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造と、を有し、前記凸部のピッチが可視光の波長以下であり、前記微細凹凸構造の所定領域において、前記凸部の平均直径以上の直径を有する凹部の個数をAとし、前記凸部の平均ピッチの1.5倍以上の凸部の個数をBとし、B以外の凸部の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満であることを特徴とする。 The optical element of the present invention has a base material and a fine concavo-convex structure including a plurality of convex portions and a plurality of concave portions provided on the surface of the base material, and the pitch of the convex portions is equal to or less than the wavelength of visible light. Yes, in a predetermined region of the fine concavo-convex structure, A is the number of concave portions having a diameter greater than or equal to the average diameter of the convex portions, and B is the number of convex portions that are 1.5 times or more the average pitch of the convex portions, When the number of convex portions other than B is C, (A + B) / C is less than 0.01.
本発明の光学素子においては、前記微細凹凸構造の所定領域において、基準面からの前記複数の凸部の頂点の高さが200nm以上であり、前記微細凹凸構造は断面視で正弦波形状を有することが好ましい。 In the optical element of the present invention, in a predetermined region of the fine concavo-convex structure, the height of the vertices of the plurality of convex portions from a reference surface is 200 nm or more, and the fine concavo-convex structure has a sinusoidal shape in a cross-sectional view. It is preferable.
本発明の光学素子においては、前記微細凹凸構造の前記凹部における曲率の変化率Tが、絶対値で0≦T≦5であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that the change rate T of curvature in the concave portion of the fine concavo-convex structure is 0 ≦ T ≦ 5 in absolute value.
本発明の光学素子においては、前記複数の凸部又は前記複数の凹部の配列パターンがN方格子状であって、前記任意の凸部と当該任意の凸部に隣接するN個の凸部との間に1個から(N−2)個の尾根が存在することが好ましい。 In the optical element of the present invention, the array pattern of the plurality of convex portions or the plurality of concave portions is an N-shaped lattice, and the arbitrary convex portions and the N convex portions adjacent to the arbitrary convex portions, Between 1 and (N-2) ridges are preferably present.
本発明の光学素子においては、前記配列パターンが、六方格子状であって、前記任意の凸部と当該任意の凸部に隣接する1個から5個の凸部との間に尾根が存在することが好ましい。 In the optical element of the present invention, the array pattern has a hexagonal lattice shape, and a ridge exists between the arbitrary convex portion and one to five convex portions adjacent to the arbitrary convex portion. It is preferable.
本発明の光学素子においては、前記配列パターンが、六方格子状であって、前記任意の凸部と当該任意の凸部に隣接する6個の凸部に属する3個又は4個の凸部との間に尾根が存在し、前記任意の凸部に隣接する6個の凸部のうち、前記3個又は4個以外の凸部が相互に隣接しないことが好ましい。 In the optical element of the present invention, the arrangement pattern is a hexagonal lattice pattern, and the arbitrary convex portions and three or four convex portions belonging to the six convex portions adjacent to the arbitrary convex portions, It is preferable that a ridge exists between the two convex portions other than the three or four of the six convex portions adjacent to the arbitrary convex portion.
本発明の光学素子においては、前記配列パターンが、四方格子状であって、前記任意の凸部と当該任意の凸部に隣接する4個の凸部に属する2個又は3個の凸部との間に尾根が存在し、前記任意の凸部に隣接する4個の凸部のうち、前記2個の凸部以外の凸部が相互に隣接しないことが好ましい。 In the optical element of the present invention, the arrangement pattern is a tetragonal lattice, and the arbitrary convex portions and two or three convex portions belonging to the four convex portions adjacent to the arbitrary convex portions, It is preferable that a ridge exists between the convex portions other than the two convex portions among the four convex portions adjacent to the arbitrary convex portion.
本発明の光学素子においては、平面視において、前記所定領域の面積に対し、前記基準面から250nm以上の高さを有する領域の占める面積の比率が5%以上であり、前記微細凹凸構造を前記基準面から高さ方向に50nm毎の区分に分画したときに生じる分画数をn、前記所定領域における全分画が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(1)で表される高さの平均偏差が3以上8以下であり、前記微細凹凸構造において、高さと前記所定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との関係を示す曲線において、変曲点が2以上存在することが好ましい。
本発明の光学素子においては、前記凹部の凹部深さの標準偏差が3以上20以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that the standard deviation of the recess depth of the recess is 3 or more and 20 or less.
本発明の光学素子においては、前記凸部の凸部高さの標準偏差が3以上20以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that the standard deviation of the height of the convex portion is 3 or more and 20 or less.
本発明の光学素子においては、前記凸部の凸部高さの平均値に対する前記尾根の高さの平均値が、20%以上80%以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that an average value of the height of the ridge with respect to an average value of the heights of the convex portions is 20% or more and 80% or less.
本発明の光学素子においては、前記任意の凸部と当該任意の凸部に最も近接する複数の凸部とからなる任意の1単位格子中、尾根が4個又は8個存在することが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that there are 4 or 8 ridges in an arbitrary unit cell composed of the arbitrary convex portion and a plurality of convex portions closest to the arbitrary convex portion.
本発明の光学素子においては、前記微細凹凸構造の単位格子において、前記単位格子の面積(Sall)と前記基準面から10nm以下の高さの底面領域の面積の総和(Sb)との比(Sb/Sall)が、10%以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, in the unit lattice having the fine concavo-convex structure, the ratio (Sb) between the area (Sall) of the unit lattice and the sum of the areas of the bottom region having a height of 10 nm or less from the reference surface (Sb) / Sall) is preferably 10% or less.
本発明の光学素子においては、前記任意の凸部の頂点と当該任意の凸部に最も近接する6個又は4個の凸部の頂点との間隔のうち、最大値と最小値との差を当該間隔の平均値で除した値[(Pmax−Pmin)/Pave]が20%以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, the difference between the maximum value and the minimum value among the intervals between the apex of the arbitrary convex portion and the apexes of the six or four convex portions closest to the arbitrary convex portion is calculated. The value [(Pmax−Pmin) / Pave] divided by the average value of the intervals is preferably 20% or less.
本発明の光学素子においては、前記微細凹凸構造を有する基材が樹脂組成物層によって構成されており、前記樹脂組成物層の厚みが0.4μm以上10μm以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, it is preferable that the substrate having the fine concavo-convex structure is constituted by a resin composition layer, and the thickness of the resin composition layer is 0.4 μm or more and 10 μm or less.
本発明の光学素子においては、前記樹脂組成物層が、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を20質量部〜60質量部、N−ビニル基を有する単量体成分を5質量部〜40質量部、その他単量体成分を0〜75質量部含む組成物を硬化させてなることが好ましい。この場合において、前記樹脂組成物が光硬化組成物であることが好ましい。また、この場合において、光硬化前の前記光硬化組成物の50℃での粘度が100mPa・s以下であることが好ましい。 In the optical element of the present invention, the resin composition layer contains 20 parts by mass or more of one or more kinds of monomer components having 3 or more acrylic groups and / or methacrylic groups in one molecule in 100 parts by mass. It is preferable to cure a composition containing 60 parts by mass, 5 to 40 parts by mass of a monomer component having an N-vinyl group, and 0 to 75 parts by mass of other monomer components. In this case, the resin composition is preferably a photocurable composition. In this case, the viscosity of the photocured composition before photocuring at 50 ° C. is preferably 100 mPa · s or less.
本発明の導電性光学素子は、基材と、前記基材の表面に設けられ複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造と、前記微細凹凸構造上に形成された透明導電層と、を有し、前記凸部のピッチが可視光の波長以下であり、前記微細凹凸構造の所定領域において、前記凸部の平均直径以上の直径を有する凹部の個数をAとし、前記凸部の平均ピッチの1.5倍以上の凸部の個数をBとし、B以外の凸部の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満であることを特徴とする。 The conductive optical element of the present invention includes a base material, a fine concavo-convex structure including a plurality of convex portions and a plurality of concave portions provided on the surface of the base material, a transparent conductive layer formed on the fine concavo-convex structure, Wherein the number of concave portions having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions in a predetermined region of the fine concavo-convex structure is A, (A + B) / C is less than 0.01, where B is the number of protrusions 1.5 times the pitch, and C is the number of protrusions other than B.
本発明によれば、凸部のピッチが可視光の波長以下であり、前記微細凹凸構造の所定領域において、前記凸部の平均直径以上の直径を有する凹部の個数をAとし、前記凸部の平均ピッチの1.5倍以上の凸部の個数をBとし、B以外の凸部の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満である微細凹凸構造を基材に設けるので、透明導電膜を形成して透明導電膜上から摺動動作を行っても、耐傷性が高い低欠陥の光学素子を実現することができる。 According to the present invention, the pitch of the convex portions is equal to or less than the wavelength of visible light, and in a predetermined region of the fine concavo-convex structure, the number of concave portions having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, Provide the substrate with a fine concavo-convex structure in which (A + B) / C is less than 0.01, where B is the number of protrusions 1.5 times the average pitch and C is the number of protrusions other than B Therefore, even if a transparent conductive film is formed and a sliding operation is performed on the transparent conductive film, a low-defect optical element with high scratch resistance can be realized.
以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。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、本発明の効果を奏する範囲内で適宜変更して実施することができる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range with the effect of this invention, it can change suitably and can implement.
<光学素子の基本構造>
図1は、本発明の一実施の形態に係る光学素子1の断面模式図である。図2は、本実施の形態に係る光学素子1の微細凹凸構造を示す模式的な斜視図である。図1に示すように、本実施の形態に係る光学素子1は、基材10と、この基材10の表面に設けられた微細凹凸構造10aと、を有する。微細凹凸構造10aは、光学素子1の基準面Xの面内方向(図1の左右方向及び奥行方向)に連続して延在するように設けられた複数の凸部11及び複数の凹部12を有する。
<Basic structure of optical element>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
微細凹凸構造10aは、複数の凸部11の頂点11aと複数の凹部12の底12aとの間に、基準面Xからの凸部11の頂点11aの高さと凹部12の底12aの高さとの中間の高さを有する領域(以下、「尾根」という)13を有する。この尾根13は、例えば、隣接する凸部11の頂点11a同士を繋ぐ線状の領域であって、凹部12の底12aより高さHが高い領域、又は隣接する凹部12の底12a同士を繋ぐ線状の領域であって、凸部11の頂点11aより高さHが低い領域である。凸部11の頂点11a同士を繋ぐU字状の尾根13の最下高さは、凸部11高さの20%〜80%とすることで、斜め入光の反射防止性能に優れ、凸部11の強度にも優れるナノ構造体を得ることができる。
The fine concavo-
なお、本明細書において、特に断りがない場合、高さHとは、基準面Xに垂直な方向における基準面Xと対象との間の距離とする。また、基準面Xとは、例えば、複数存在する凹部12の底12aのうち、最も低い点を含み、基材10の表面に略平行な平面である。なお、基準面Xの取り方についてはこれに限られない。
In the present specification, unless otherwise specified, the height H is a distance between the reference plane X and the object in a direction perpendicular to the reference plane X. The reference plane X is a plane that includes the lowest point of the
複数の凸部11の頂点11aは、微細凹凸構造10aの所定領域内において、いずれも基準面Xから200nm以上の高さHを有する。所定領域内とは、目視で確認できるサイズ以上の領域を意味する。このように凸部11を設けることにより、正面から光学素子1に入光する入射光だけでなく、斜め方向から入光する入射光に対しても、反射防止性能の向上に必要な基準面Xからの凸部11の頂点11aの高さを十分に確保できるので、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と共に、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。また、上記効果を一層発現する観点から、凸部11の頂点11aの高さは200nm以上であることが好ましく、260nm以上であることがより好ましく、300nm以上であることがさらに好ましく、400nm以上であることが特に好ましい。なお、「凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)の高さH」とは、光学素子1の基準面Xに対する垂直方向における基準面Xから凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)までの距離とする。
The
また、微細凹凸構造10aは、複数の凸部11に含まれる任意の凸部11の頂点11aと当該任意の凸部11に最も近接する凸部11の頂点11aとの間隔P(ピッチ)が可視光の波長以下である。このように凸部11を設けることにより、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できるので、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。近接する凸部11の頂点11a間の間隔Pとしては、上記効果を一層発現する観点から、260nm未満であることが好ましく、230nm未満であることがより好ましく、200nm未満であることがさらに好ましい。さらに120nm以上であることで、樹脂のスタンパに対する濡れ性がよくなり、スタンパの凹凸細部への樹脂の充填性がよくなる。これにより、転写によって得られる成型体のパターン欠損を軽減でき、さらに転写忠実性もよくなる。また、スタンパからの剥離の際、剥離抵抗を低減できるため、パターン損傷を低減できる点でも好ましい。
Further, in the fine concavo-
また、本実施の形態に係る光学素子1においては、微細凹凸構造10aが基準面Xに対して直交する垂直方向からの平面視において、複数の凸部11及び複数の凹部12による任意の規則性を有する配列パターンを有する。
Further, in the
図3は、本実施の形態に係る微細凹凸構造10aの配列パターンの一例を示す平面模式図である。また、図3においては、複数の凸部11及び複数の凹部12によって構成される配列パターンが平面視において六方格子状である場合の一例を示している。
FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of an arrangement pattern of the fine concavo-
図3に示すように、六方格子状の配列パターンとは、基準面Xに対する垂直方向からの平面視において、微細凹凸構造10aの任意の一の凸部11に対して、当該凸部11に最も近接する凸部11が6個存在し、この6個の凸部11により六角形状14を形成する配列パターンである。この配列パターンにおいては、任意の凸部11−1と当該任意の凸部11−1に隣接する6個の凸部11−2〜11−7との間に4個の尾根13が存在している。また、任意の凸部11−1と当該任意の凸部11−1に隣接する4個の凸部11−2、凸部11−3、凸部11−5及び凸部11−6との間に尾根13が存在している。
As shown in FIG. 3, the hexagonal lattice-like arrangement pattern is most similar to the
このように、本実施の形態に係る光学素子1においては、複数の凸部11及び複数の凹部12による配列パターンが、平面視においてN方格子状であって(Nは4から8である)、任意の凸部11と当該任意の凸部に隣接するN個の凸部11との間に1個から(N−2)個の尾根が存在する。このように尾根13を設けることにより、凸部11の高さ及び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」ともいう)が向上するので高い反射防止性能を得ることが可能となる。また、斜めから入光する光に対しても、なだらかな屈折率勾配をもつ構造となるので、広い入射角度に対し高い反射防止性能を得ることができる。
Thus, in the
なお、本実施の形態に係る光学素子1において、N方格子としては、複数の凸部11及び複数の凹部12による配列パターンであって、尾根13の分散を許容する格子形状であれば、配列パターンの単位格子の形状及び尾根13の分散構造に特に制限はない。N方格子としては、例えば、四方格子、六方格子、八方格子などが挙げられる。また、本明細書において、N方格子状とは、厳密なN方格子以外にも、本発明の効果を奏する範囲で、分散性を許容できる形状を含む。
In the
配列パターンが、六方格子状である場合には、任意の凸部11と当該任意の凸部11に隣接する1個から5個の凸部11との間に尾根13が存在することが好ましい。この場合、任意の凸部11と当該任意の凸部11に隣接する6つの凸部11に属する3個又は4個の凸部11との間に尾根が存在し、任意の凸部11に隣接する6つの凸部11のうち、当該3個又は4個以外の凸部11が相互に隣接しないことがより好ましい。このように微細凹凸構造10aの複数の凸部11又は複数の凹部12が、平面視において六方格子状に配列されることにより、四方格子状に配列される場合と比較して、凸部11の間隔Pを同一にした場合の凸部11の充填密度を高くすることができる。これにより、複数の凸部11及び複数の凹部12の配列による光学異方性を低減できる共に、屈折率勾配をなだらかに形成しやすくなるので、可視光から近赤外光の広い領域で反射防止性能が向上する。なお、本明細書において、六方格子状とは、厳密な六方格子以外にも、本発明の効果を奏する範囲で、分散性を許容できる形状を含む。
When the arrangement pattern is a hexagonal lattice pattern, it is preferable that a
また、複数の凸部11及び複数の凹部12によって構成される配列パターンは、平面視において四方格子状としてもよい。四方格子状の配列パターンとは、任意の一の凸部11に対して、当該凸部11に最も近接する凸部11が4個存在し、この4個の凸部11によって四角形状を形成する配列パターンである。配列パターンが、四方格子状である場合には、任意の凸部11と当該任意の凸部11に隣接する4個の凸部11に属する2個又は3個の凸部11との間に尾根13が存在し、任意の凸部に隣接する4つの凸部11のうち、当該2個の凸部11以外の凸部11が相互に隣接しないことが好ましい。なお、本明細書において、四方格子状とは、厳密な四方格子以外にも、本発明の効果を奏する範囲で、分散性を許容できる形状を含む。
Further, the arrangement pattern constituted by the plurality of
また、凸部11及び凹部12の配列パターンが、四方格子や六方格子である場合においては、尾根13が基準面Xに属する2方向に向けて延在し、当該2方向において凸部11と尾根13とが交互に存在することが好ましい。このように尾根13を設けることにより、微細凹凸構造10aに規則性が生じる。この規則性により、当該微細凹凸構造10aの形状が反転されたナノパターンを有する金型からの転写によって光学素子1を製造する際に、金型のナノパターンへの安定した樹脂の充填が可能となると共に、転写後に金型からの光学素子1の剥離が容易となる。この結果、基材10の表面に均一に微細凹凸構造10aを転写することが可能となり、良好な光学性能を有する光学素子1を得ることができる。
Further, when the arrangement pattern of the
微細凹凸構造10aの形状としては、複数の凸部11及び複数の凹部12を含む連続構造であって、本発明の効果が得られる範囲であれば特に限定されない。連続構造の種類としては、例えば、ラインアンドスペース構造、ドット構造、ハニカム構造、モスアイ構造などが挙げられる。これらの中でも、高い反射防止性能を得る観点から、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。
The shape of the fine concavo-
また、微細凹凸構造10aの複数の凸部11及び複数の凹部12の形状としては、略円錐形状、略円錐台形状のいずれかであることが好ましい。これらの中でも、複数の凸部11及び複数の凹部12の形状としては、略円錐形状であることがより好ましい。略円錐形状としては、真円錐でも楕円錐でもよく、凸部11の頂点11a又は凹部12の底12aが丸みを帯びているものが好ましい。略円錐形状において凸部11の頂点11a又は凹部12の底12a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。略円錐形状としては、テント型(凸部11の稜線がへこんだ形状)、ベル型(凸部11の稜線が膨らんだ形状)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観点から、ベル型がより好ましい。
In addition, the shapes of the plurality of
光学素子1の基準面Xに対して垂直な方向からの平面視において、基準面Xからの高さが250nm以上となる領域が占める面積の比率は、対象領域の面積に対して5%以上であることが好ましい。この対象領域とは、複数個の単位格子を含む、2μm□以上の面積の任意の測定対象域である。高さが250nm以上の領域の面積の比率を5%以上にすることにより、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、基準面Xからの高さが250nm以上となる領域が占める面積の比率は、10%以上であるとより好ましく、30%以上であるとさらに好ましく、50%以上であると一層好ましい。また、高さが300nm以上となる領域の面積の比率は、対象領域の面積に対して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。
In plan view from a direction perpendicular to the reference plane X of the
また、光学素子1において、下記式(1)により算出される高さの平均偏差は3以上8以下であることが好ましい。下記式(1)において、nは、対象領域を基準面X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(区分数)である。対象領域とは、例えば、走査型プローブ顕微鏡などの測定機器により精度よく測定可能な領域をいい、より具体的には、例えば、2.0μm×2.0μmの領域をいう。ただし、対象領域はこれに限られない。下記式(1)において、Hiは、光学素子1の基準面Xに対し垂直な方向からの平面視において、第iの分画(第iの区分)に係る領域の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。
図4は、分画の様子を示す模式図である。図4には、凸部11と凹部12とがそれぞれ一つずつ存在する領域を分画する例を示す。ただし、分画に係る領域はこれに限定されない。図4Aは分画の様子を示す平面視であり、図4Bは図4AのA−A´における断面プロファイルである。ここでは、凹部12の底の高さを基準(基準面:0nm)として、50nmまでの高さの領域を分画101(第1の区分)としている。また、50nmから100nmまでの高さの領域を分画102(第2の区分)としている。同様に、対象領域を分画103〜分画108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、例えば、対象領域の面積が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. 4 is a schematic diagram showing a state of fractionation. FIG. 4 shows an example in which a region in which one
光学素子1において、上記式(1)を用いて算出される高さの平均偏差は3以上8以下であることが好ましい。高さの平均偏差が3以上であれば、スタンパからの剥離性を保持できるので、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、高さの平均偏差が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。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。
In the
また、光学素子1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以上有していることが好ましい。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、微細凹凸構造10aの傾斜に対応しており、なだらかな傾きの相関曲線は微細凹凸構造10a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、微細凹凸構造10a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。
The
図5は、充填率及び変曲点について示す概念図である。図5Aは光学素子1の平面図であり、図5Bは図5AのB−B´断面図である。図5Cは高さと充填率との相関曲線を示す模式図である。図5A、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5C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。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the filling rate and the inflection point. 5A is a plan view of the
光学素子1においては、凹部12の凹部深さ(すなわち、基準面Xからの凹部12の底12aまでの高さ)の標準偏差が3以上20以下であることが好ましい。また、光学素子1においては、凸部11の凸部高さ(すなわち、凸部11の頂点11aの高さ)の標準偏差が3以上20以下であることがより好ましい。凹部12の凹部深さ又は凸部11の凸部高さを上記範囲内にすることで、反射率の防止特性をより向上させることができる。
In the
なお、凹部12の凹部深さ及び/又は凸部11の凸部高さの標準偏差を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では相関曲線と直線とのずれが大きくなる。そこで、上述したように相関曲線中に停留点が2以上現れるように微細凹凸構造10a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ことが可能となるため反射防止性能が向上する。
In addition, when the standard deviation of the concave part depth of the
本実施の形態に係る光学素子1においては、上述したように、尾根13を有するので、湾曲に対する光学素子1の物理的強度が高まり、曲面画面を有するフレキシブルディスプレイなどへ適用が可能となる。そして、光学素子1をフレキシブルディスプレイなどに適用することにより、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。尾根13の高さの平均値としては、凸部11の高さの平均値に対して、20%以上80%以下であることが好ましい。尾根13の高さの平均値を上記範囲にすることにより、湾曲に対する光学素子1の強度と反射防止性能とをバランスよく備えた光学素子1が実現できる。尾根13の高さの平均値としては、30%以上70%であることがより好ましく、35%以上60%以下であることがさらに好ましい。
Since the
また、光学素子1においては、任意の凸部11と当該任意の凸部11に最も近接する複数の凸部11とからなる任意の1単位格子中、尾根13が4個又は8個存在することが好ましい。この構成により、反射防止性能をさらに向上させることができる。
Further, in the
また、微細凹凸構造10aは、尾根13が存在する方向と尾根13が存在しない方向とが併存していることが好ましい。すなわち、尾根13が表れる断面と、尾根13が現れない断面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。
Moreover, it is preferable that the direction where the
光学素子1においては、微細凹凸構造10aの単位格子において、単位格子の面積(Sall)と基準面Xから10nm以下の高さとなる底面領域の面積の総和(Sb)との比率(Sb/Sall)が、10%以下であることが好ましい。比率(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6に、単位格子と底面領域との関係を模式的に示す。また、比率(Sb/Sall)は5%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましく、底面領域が点であることが最も好ましい。なお、光学素子1の製造精度の限界により、比率(Sb/Sall)の下限は0.1%程度になるが、比率(Sb/Sall)は小さければ小さいほど好ましく、0.1%以下であれば特に好ましい。
In the
単位格子の面積(Sall)は、例えば、表面SEM顕微鏡写真により求めることができる。また、凹部12の底面領域の面積(Sb)は、例えば、走査型プローブ顕微鏡を用いて求めることができる。底面領域の面積は、平面視における面積とする。
The area (Sall) of the unit cell can be determined by, for example, a surface SEM micrograph. In addition, the area (Sb) of the bottom surface region of the
尾根13の高さの均一度は、基準面Xを基準(高さ=0nm)とする尾根13の高さの平均値(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。光学素子1において、尾根13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13の高さの均一度は、走査型プローブ顕微鏡により尾根13の高さを測定し、100個以上の測定値より算出することができる。
The uniformity of the height of the
光学素子1において、凸部11又は凹部12の配列パターンが、六方格子の場合、任意の凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)とこれに最も近接する6個の凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)との間の間隔Pのうち、間隔Pの最大値(Pmax)と間隔Pの最小値(Pmin)との差を、間隔Pの平均値(Pave)で除した値[(Pmax−Pmin)/Pave]は20%以下であることが好ましく、(Pmax−Pmin)/Paveの値を20%以下にすることにより、凸部11又は凹部12の配列パターンの規則性が高まる。これは、単位格子の形状が正六角形へ近づくことを意味する。このように、凸部11又は凹部12の配列パターンの規則性を高めることにより、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。(Pmax−Pmin)/Paveの値としては、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。
In the
また、凸部11又は凹部12の配列パターンが四方格子の場合、任意の凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)とこれに最も近接する4個の凸部11の頂点11a(又は凹部12の底12a)との間の間隔Pのうち、間隔Pの最大値(Pmax)と間隔Pの最小値(Pmin)との差を、間隔Pの平均値(Pave)で除した値[(Pmax−Pmin)/Pave]は20%以下が好ましい。(Pmax−Pmin)/Paveの値を20%以下にすることにより、凸部11又は凹部12の配列パターンの規則性が高まる。これは、単位格子の形状が正方形へ近づくことを意味する。このように、凸部11又は凹部12の配列パターンの規則性を高めることにより、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。(Pmax−Pmin)/Paveの値としては、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。
Moreover, when the arrangement pattern of the
光学素子1において、高さ200nm以上の凸部11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からの剥離性を保持でき、微細凹凸構造10a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。
In the
本発明の光学素子1においては、図7に示すように、凸部11のピッチが可視光の波長以下であり、微細凹凸構造10aの所定領域Xにおいて、凸部11の平均直径以上の直径を有する凹部12(欠陥a)の個数をAとし、凸部11の平均ピッチの1.5倍以上の凸部11(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部11(欠陥a及び欠陥b以外の凸部(図示せず))の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満である。ここで、凸部11のピッチとは、任意の凸部頂点と、該凸部に隣接する凸部頂点の距離であり、平均ピッチとは、任意の凸部頂点30個に対して、該凸部に隣接する凸部頂点の距離を平均したものである。なお、凸部に複数の頂点が存在する場合は、同一凸部内において最も高い頂部を頂点とする。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する。また、凸部11の平均直径とは、任意の凸部50点において、各凸部の平面視像の最長径を平均したものである。また、所定領域Xは、10μm□である。このような光学素子は低欠陥の光学素子であり、欠陥における応力集中がなく、耐傷性の高い光学素子である。
In the
図8は、本発明の実施の形態に係る導電性光学素子を示す断面模式図である。図8Aに示すように、本発明に係る導電性光学素子は、基材10と、基材10の表面に設けられ複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造10aと、微細凹凸構造10a上に形成された透明導電層21と、を有する。微細凹凸構造10aにおいて、凸部11のピッチが可視光の波長以下であり、所定領域において、凸部11の平均直径以上の直径を有する凹部12の個数をAとし、凸部11の平均ピッチの1.5倍以上の凸部11の個数をBとし、B以外の凸部11の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満である。ここで、(A+B)/Cは、光学素子の耐傷性の観点から、0.006以下がより好ましく、0.002以下が最も好ましい。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a conductive optical element according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8A, the conductive optical element according to the present invention includes a
次に、上記実施の形態に係る光学素子1に用いられる材料などについて詳細に説明する。
Next, materials used for the
本発明に係る光学素子1においては、微細凹凸構造10aにおいて凸部11の頂部が、少なくとも局所的に湾曲した曲面構造であることが好ましい。これにより、転写剥離時の剥離抵抗を低減でき、パターン損傷を低減できる。また、成型体表面に加傷体(例えば、タッチペン)が接触した際の引っ掛かりが少なくなり、パターンへの局所的な応力集中を低減でき耐傷性がよくなる。さらに微細凹凸構造10aの凸部11の頂部かつ凹部12の底部がともに、少なくとも局所的に湾曲した曲面構造であることで、よりスタンパからの剥離抵抗を抑え、光学素子のパターン欠損をより低減できる。
In the
また、微細凹凸構造10aは断面視で正弦波形状を有することが好ましい。なお、ここでいう正弦波形状は、厳密な正弦波形状を意味するものではなく、凸部11及び凹部12を含めて全てがなだらかな曲面で構成されており平面領域(断面視で直線部)を有さない状態をいう。これにより、転写剥離時の剥離抵抗を低減でき、パターン損傷を低減できる。また、成型体表面に加傷体(例えば、タッチペン)が接触した際の引っ掛かりが少なくなり、パターンへの局所的な応力集中を低減でき耐傷性がよくなる。さらに微細凹凸構造10aの凸部11の頂部かつ凹部12の底部がともに、少なくとも局所的に湾曲した曲面構造であることで、よりスタンパからの剥離抵抗を抑え、光学素子のパターン欠損をより低減できる。
Moreover, it is preferable that the fine concavo-
微細凹凸構造の凹部における表面形状の曲率の変化率Tは、前記特性の観点から、絶対値で0≦T≦5であることが好ましく、0≦T≦4であることがより好ましく、0≦T≦3であることが最も好ましい。変化率Tは、表面形状を多次曲線と見立てたときの二回微分の値である。 The change rate T of the curvature of the surface shape in the concave portion of the fine concavo-convex structure is preferably 0 ≦ T ≦ 5, more preferably 0 ≦ T ≦ 4, more preferably 0 ≦ from the viewpoint of the above characteristics. Most preferably, T ≦ 3. The rate of change T is a value of second derivative when the surface shape is regarded as a multi-order curve.
ここで、変化率Tの測定法について図9を用いて説明する。変化率Tは、次の(1)〜(5)のステップで求める。実際に変化率Tを測定するのは、光学素子の表面SEM顕微鏡観察により得られた任意の断面である。
(1)任意の凸部頂点から隣接する凸部頂部までの距離(ピッチP)を20等分する。
(2)各20点から、基材平面方向に垂直に垂線Yを下して、光学素子の微細凹凸表面Zと交わる点をプロットする。
(3)各プロット間の傾きを測定する。
(4)各プロット間の傾きの変化量を算出する。
(5)変化量の最大値(絶対値)を算出する(最大値を曲率の変化率Tとする)。
Here, a method of measuring the change rate T will be described with reference to FIG. The change rate T is obtained in the following steps (1) to (5). The rate of change T is actually measured by an arbitrary cross section obtained by observation with a surface SEM microscope of the optical element.
(1) Divide the distance (pitch P) from any vertex of the convex portion to the top of the adjacent convex portion into 20 equal parts.
(2) From each of the 20 points, a perpendicular line Y is drawn perpendicularly to the substrate plane direction, and points intersecting the fine uneven surface Z of the optical element are plotted.
(3) Measure the slope between each plot.
(4) The amount of change in slope between each plot is calculated.
(5) The maximum value (absolute value) of the change amount is calculated (the maximum value is defined as the curvature change rate T).
なお、曲率の変化率Tは、光学機能を発揮させる領域すべてにおいて上記範囲を満たしていることが最も好ましいが、全体の90%以上が上記範囲を満たしていればよい。実際は3次元構造であるため、機能や特性の低下が緩和されると考えられ、また上記範囲までに厳密な曲率を持たなくても欠陥の発生はかなりの範囲で抑止されると考えられる。 It is most preferable that the curvature change rate T satisfies the above range in all the regions where the optical function is exhibited, but 90% or more of the whole may satisfy the above range. Actually, since it has a three-dimensional structure, it is considered that the deterioration of the function and characteristics is alleviated, and the occurrence of defects is considered to be suppressed to a considerable extent even if there is no strict curvature up to the above range.
微細凹凸構造10aの凸部11のアスペクト比又は光学素子を形成するためのスタンパの凹部12のアスペクト比は、十分な反射防止特性を得ることを考慮すると0.7以上であることが好ましい。また、該アスペクト比は、樹脂の硬化収縮を低減して転写忠実性を良くすることを考慮すると、1以上であることが好ましく、スタンパからの剥離抵抗を低減してパターン損傷を低減することを考慮すると2以下であることが好ましい。さらに、より剥離抵抗を低減して連続剥離性を考慮すると、1.8以下であることが好ましい。この場合、凸部11に十分な強度が得られ、光学素子の押圧に対する耐座屈性も向上する。
The aspect ratio of the
使用するスタンパについては、例えば自己組織化技術を応用したAl陽極酸化法を用いて得られたスタンパ、熱及び/又は光を使ったリソグラフィ法を用いて得られたスタンパ、干渉露光法を用いて得られたスタンパ等が挙げられる。転写成型体のパターン凸部の充填密度を上げ、加傷体との接触抵抗を低減させるという観点からAl陽極酸化法で作製したスタンパを用いることが好ましく、転写成型体のパターン凸部高さのバラつきを低減させ、加傷体との引っ掛かり、すなわちパターンへの局所的な応力負荷を軽減できる観点から、各種リソグラフィ法で作製したスタンパを用いることがより好ましい。また、各種リソグラフィ法で作製したスタンパについては、転写成型体の凸部高さのバラつきが小さくなることで、スタンパからの剥離の際の面内剥離斑を小さくでき、剥離時にパターン損傷を低減できる点でも好ましい。また、干渉露光法を用いたスタンパは、微細凹凸構造10aの凸部11の頂部や凹部12の底部に湾曲した曲面構造を形成でき、転写の際のスタンパと転写成型体間の剥離抵抗を低減できるだけでなく、転写成型体と加傷体との接触抵抗の低減や、パターンとの引っ掛かりによるパターンへの局所的な応力負荷を低減できる点で最も好ましい。また、干渉露光法は、少ない工程数で大面積に簡易にパターンを作製できるため、人為的欠陥または装置的なプロセス欠陥等を極力回避することができる点でも好ましい。
As for the stamper to be used, for example, a stamper obtained by using an anodizing method using self-organization technology, a stamper obtained by using a lithography method using heat and / or light, and an interference exposure method. The obtained stamper etc. are mentioned. It is preferable to use a stamper produced by Al anodization from the viewpoint of increasing the packing density of the pattern protrusions of the transfer molded body and reducing the contact resistance with the scratched body. It is more preferable to use a stamper manufactured by various lithography methods from the viewpoint of reducing variation and being able to reduce the hooking with the wounded body, that is, the local stress load on the pattern. In addition, for stampers manufactured by various lithography methods, variation in the height of the convex portion of the transfer molded body can be reduced, so that in-plane peeling spots at the time of peeling from the stamper can be reduced, and pattern damage can be reduced at the time of peeling. This is also preferable. In addition, the stamper using the interference exposure method can form a curved surface structure at the top of the
なお、凸部11の個数を増やすことは、凸部の狭ピッチや凸部の平均直径を狭くする方向に進む。それにより、スタンパからの剥離抵抗が大きくなり、凸部強度の低下でパターン欠損頻度が増える。または、スタンパへの樹脂充填性が低下し転写忠実性が悪く、そもそも所望のパターンが得られないという欠陥も生じてしまうので、単純に凸部11の個数を増やすことは、凸部の欠陥低減に結びつかない。
In addition, increasing the number of the
また、光学素子の面積は、35cm2以上であることが好ましく、50cm2以上であることがより好ましく、100cm2以上であることが最も好ましい。この範囲で光学素子を得ることで用途が広がる。 The area of the optical element is preferably 35 cm 2 or more, more preferably 50 cm 2 or more, and most preferably 100 cm 2 or more. Applications can be expanded by obtaining optical elements within this range.
<基材>
光学素子1に用いられる基材10には、(a)微細凹凸構造10aを構成する組成物との接着性が良いこと、(b)微細凹凸構造10aを構成する組成物との屈折率差が小さいこと、(c)微細凹凸構造10a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10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。
<Base material>
The
上記(a)〜上記(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、上記(a)〜上記(c)の要件に加え、上記(d)〜上記(g)の要件を満たす材料として、樹脂が挙げられる。なお、光学素子1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、金属などの無機材料、樹脂などの有機材料を任意に選択することができる。
Examples of materials that satisfy the requirements (a) to (c) include glass and resin. In addition to the requirements (a) to (c) above, a resin that satisfies the requirements (d) to (g) above may be used. In addition, the base material used for the
光学素子1においては、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10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10が実質的に透明である必要がある。この場合、基材10としては、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、基材10としては、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10としては、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、上記(d)〜上記(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
上記透明な樹脂としては、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。これらの中でも、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. Resin, cycloolefin resin (COP resin), polyarylate resin, polyetherimide resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyetherketone resin, polyethylene terephthalate resin (PET resin), polyethylene naphthalate resin (PEN resin) , Polytrimethylene terephthalate resin, aromatic polyester resin, triacetyl cellulose resin (TAC resin), polyimide resin, acrylic-based, epoxy-based, urethane-based ultraviolet curable resin and thermosetting resin. . Among these, PMMA resin, acrylic resin, PC resin, PS resin, styrene resin, COP resin, PET resin, PEN resin, aromatic polyester resin, and TAC resin are particularly preferable.
上記不透明な樹脂としては、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、不透明な樹脂としては、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)/アクリル系樹脂など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, cross-linked polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polybutylene terephthalate Resin etc. are mentioned. Further, as the opaque resin, 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) (Resin) / acrylic resin.
基材10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用いてもよい。添加剤は、樹脂に直接含有させてもよく、樹脂で構成された基材10の表面に別の層として形成してもよい。添化剤の種類としては、例えば、有機粒子、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、及び易接着剤などを挙げることができる。
In the case where the
光学素子1の非透過性を向上させるために、基材10の樹脂中に黒色の顔料及び/又は染料を含有させてもよい。また、微細凹凸構造10aの非形成面に黒色塗料を塗装してもよい。
In order to improve the impermeability of the
また、目的とする要件を損なわない範囲で、樹脂で構成された基材10の表面に、バリア性樹脂層をコーティングなどにより形成してもよい。樹脂で構成された基材10の表面に、バリア性樹脂層を形成することにより、熱、光、水分、酸素、二酸化炭素、窒素、水素などの劣化要因から基材10を保護することができる。
In addition, a barrier resin layer may be formed by coating or the like on the surface of the
基材10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施してもよい。また、これら表面処理は、組み合わせて用いてもよい。
When the
また、基材10としては、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ものを使用してもよい。また、本発明において基材10としては、基材10に直接微細凹凸構造が設けられているものや、基材10上に微細凹凸構造を持つ別の層が設けられているものを含む。
Moreover, as the
基材10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、使用目的に応じて適宜選択することができる。屈曲性が必要な場合には、基材10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 the
基材10の厚みは、使用目的に応じて適宜選択することができる。光学素子1の薄肉化又はフレキシブル化が要求される場合、基材10の厚みは350μm以下とすることが好ましく、120μm以下とすることがより好ましく、80μm以下とすることがさらに好ましく、40μm以下とすることが最も好ましい。また、取り扱い容易性の点で、基材10の厚みは、10μm以上であることが好ましい。
The thickness of the
<微細凹凸構造を構成する組成物>
光学素子1の微細凹凸構造10aは、組成物により構成される。微細凹凸構造10a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、熱可塑組成物などから適宜選択することができる。これらの中でも、微細凹凸構造10aを構成する組成物としては、転写忠実性の観点から、光硬化組成物が好ましい。
<Composition constituting the fine relief structure>
The
微細凹凸構造10a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。)の種類としては、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い。また、スタンパ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よい。光硬化用のカチオン重合系単量体としては、重合性官能基としてエポキシ基やビニルオキシ基、オキセタニル基、オキサゾリル基などを有する単量体が好ましい。
The types of monomers and oligomers (hereinafter also referred to as monomer components) in the photocurable composition used for the fine concavo-
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.
微細凹凸構造10aを構成する組成物の組成は、微細凹凸構造10a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質量部〜60質量部、N−ビニル基を有する単量体成分が5質量部〜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。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の含有量を20質量部以上にすることにより、微細凹凸構造10a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、微細凹凸構造10a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の含有量を60質量部以下とすることで、微細凹凸構造10aを構成する組成物の粘度上昇を抑制でき、スタンパの凹凸パターンへの組成物の充填率低下を防止できる。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の含有量は、微細凹凸構造10aを構成する組成物中の単量体成分合計100質量部中、25質量部〜50質量部であることがより好ましく、30質量部〜40質量部であることがさらに好ましい。
The composition of the fine concavo-
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 stamper after curing. 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、微細凹凸構造10aを構成する組成物中の単量体成分合計100質量部中、15質量部〜38質量部含有することがより好ましく、25質量部〜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 is more preferably contained in an amount of 15 to 38 parts by mass in 100 parts by mass of the monomer components in the composition constituting the
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.
<シリコーン系化合物>
微細凹凸構造10a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ーン化合物を含有しても良い。微細凹凸構造10a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ーン化合物を0.1質量部〜10質量部含有することが好ましく、0.2質量部〜5質量部含有することがより好ましく、0.3質量部〜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1の微細凹凸構造10aを構成する組成物層、特に微細凹凸構造10aの強度を維持できる。
<Silicone compound>
The composition constituting the fine concavo-
アクリル基及び/又はメタクリル基を含むシリコーン化合物の種類として、例えばシリコーンアクリレート系化合物を挙げることができる。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・ジャパン社製)、ebecryl350(ダイセル・サイテック社製)が、硬化後の光学素子1の微細凹凸構造10a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 silicone compound containing an acryl group and / or a methacryl group, a silicone acrylate type compound can be mentioned, for example. BYK-UV3500, BYK-UV3570 (manufactured by Big Chemie Japan) and ebecyl350 (manufactured by Daicel-Cytech), which have an acrylic group bonded to the polydimethylsiloxane skeleton, constitute the
<光重合開始剤>
微細凹凸構造10a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質量部〜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 fine concavo-
<光増感剤>
微細凹凸構造10a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 photocurable composition as a composition which comprises the fine concavo-
<光硬化組成物のろ過>
微細凹凸構造10a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、スタンパの凹凸部への充填率や光硬化反応率を向上し、光学素子1の微細凹凸構造10a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 fine concavo-
<光硬化組成物の粘度>
微細凹凸構造10a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℃における粘度が100mPa・s以下であることが好ましい。粘度を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。粘度は、50mPa・s以下であることがより好ましく、20mPa・sであることがさらに好ましい。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 which comprises the fine concavo-
<スタンパの表面温度>
微細凹凸構造10aを構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、光学素子1の製造に用いるスタンパ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1のスタンパからの離型性とを向上できる。また、スタンパ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 fine concavo-
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を用いることができる。スタンパ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、スタンパから光学素子1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
<微細凹凸構造を構成する組成物層の厚み>
微細凹凸構造10aを構成する組成物層の厚みは、0.4μm〜10μm以下であることが好ましい。10μm以下とすることにより、カールを抑制し、折り曲げた際のクラックを抑制できる。組成物層の厚みを0.4μm以上にすることにより、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。樹脂層の厚みは、0.5μm〜7μm以下であることがより好ましく、0.8μm〜4μm以下であることがさらに好ましい。
<Thickness of the composition layer constituting the fine relief structure>
The thickness of the composition layer constituting the fine concavo-
微細凹凸構造10aを構成する組成物層の厚みは、基材とスタンパ間の押つけ圧力、スタンパの凹凸構造面の表面温度、微細凹凸構造10aを構成する組成物の温度と粘度などにより、調節することができる。
The thickness of the composition layer constituting the fine concavo-
<原版の作製方法>
光学素子1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、リソグラフィ法などが挙げられる。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、コストなどの目的に応じて、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 a method for producing an optical element precursor used for manufacturing the
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モードのレーザを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 oscillating a TEM00 mode laser 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などのシリコーン材、フッ素樹脂、シリコーンウエハ、SiC基板、マイカ基板などが挙げられ、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, silicone 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・ジャパン社製のTSL−8257などが挙げられる。 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は、原版から、電鋳法や上記のナノインプリント法など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 nanoimprint method described above. 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>
光学素子1は、上記凹凸構造パターンを有する原版又はスタンパから転写して、作製することができる。光学素子1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。微細凹凸構造10a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、ゾルゲル反応物などを挙げられるが、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、射出成形法などが好ましい。
<Method for producing optical element>
The
<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、押出コーターなどが挙げられる。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。また、ロールツーロール方式は、生産性、凸部11の高さ及び凹部12の高さ、のそれぞれの標準偏差を20以下に制御するという点においてバッチ方式より優れるため好ましい。
<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, barcode 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. The roll-to-roll method is preferable because it is superior to the batch method in that the standard deviations of productivity and the height of the
<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1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1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、微細凹凸構造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
<塗布する順序>
微細凹凸構造10aを構成する組成物として、光硬化組成物を用いる場合、光学素子1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の凹凸構造面とを接触させることで、スタンパ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、スタンパの凹凸構造面に光硬化組成物を塗布して、スタンパ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>
When using a photocurable composition as a composition constituting the fine concavo-
<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 .
<透明導電層>
導電性光学素子においては、図8Aに示すように、微細凹凸構造を有する基材(図1参照)上に透明導電層が形成されている。透明導電層21を構成する材料としては、ITO、ZnO、SnO2、InO2、IGZOなどを挙げることができる。また、透明導電層21の厚さとしては、透明性、信頼性の高さ、導電性向上などを考慮すると、15nm〜70nmであることが好ましい。また、導電性光学素子においては、図8Bに示すように、微細凹凸構造を有する基材10の表面と透明導電層21との間に透明絶縁膜22を設けても良い。透明絶縁膜22を設けることにより、ITOを波長355nmレーザで部分除去する際に、下層の微細凹凸構造を保護することができる。透明絶縁膜22を構成する材料としては、SiO2、TiO2、SiO、MgOなどを挙げることができる。また、透明絶縁膜22の厚さとしては、3nm〜50nmであることが好ましい。
<Transparent conductive layer>
In the conductive optical element, as shown in FIG. 8A, a transparent conductive layer is formed on a substrate (see FIG. 1) having a fine concavo-convex structure. Examples of the material constituting the transparent
<導電性光学素子の製造方法>
本発明の導電性光学素子の製造方法においては、上述した微細凹凸構造を基材表面に設け、前記微細凹凸構造上に透明導電層を形成し、所定の波長のエネルギー線を用いて前記透明導電層を部分的に除去する。
<Method for producing conductive optical element>
In the method for producing a conductive optical element of the present invention, the above-described fine concavo-convex structure is provided on the surface of the substrate, a transparent conductive layer is formed on the fine concavo-convex structure, and the transparent conductive layer is energized using an energy beam having a predetermined wavelength. Partially remove the layer.
<保護フィルム>
光学素子1の微細凹凸構造10aを有する面及び/又は微細凹凸構造10a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、微細凹凸構造10aの形状を保護し、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、微細凹凸構造10a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1の特に微細凹凸構造10a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。光学素子1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 has the fine
<屈折率>
基材10と微細凹凸構造10a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10と微細凹凸構造10aを構成する組成物層との間に、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10と微細凹凸構造10a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
また基材10に粘着層が付与されている場合、基材10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 adhesion layer is provided to the
<全光線透過率、ヘーズ>
光学素子1に透過性が必要な場合、微細凹凸構造10aを有する光学素子1のヘーズ、基材のみのヘーズ、及び光学素子1のヘーズから基材10のヘーズを引いた値(以下、Δヘーズとする)は、片面のみに微細凹凸構造10a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10表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1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
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1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1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1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 the amount of diffused light is small when light passes through the
<用途>
本発明の光学素子は、任意の目的又は用途に使用できる。例えば、光学素子を導電性光学素子としてタッチパネルに利用する場合は、透過率の低下や抵抗値の増大を招くことなく反射率を抑えることができる。これにより、視認性に優れた高透過のタッチパネルを得ることができる。また、本光学素子は、幅10cm以上、かつ長さ50m以上である樹脂フィルムロールとして用いることができる。
<Application>
The optical element of the present invention can be used for any purpose or application. For example, when an optical element is used as a conductive optical element in a touch panel, the reflectance can be suppressed without causing a decrease in transmittance or an increase in resistance value. Thereby, the highly transparent touch panel excellent in visibility can be obtained. Moreover, this optical element can be used as a resin film roll having a width of 10 cm or more and a length of 50 m or more.
以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although demonstrated in detail based on the Example performed in order to clarify the effect of this invention, this invention is not limited at all by the following Examples.
(実施例1)
上記実施の形態に係る光学素子及び導電性光学素子を作製し、作製した光学素子及び導電性光学素子の特性を測定、評価した。以下、作製した光学素子及び導電性光学素子の概略及び評価結果について述べる。
Example 1
The optical element and the conductive optical element according to the above embodiment were manufactured, and the characteristics of the manufactured optical element and the conductive optical element were measured and evaluated. The outline and evaluation results of the produced optical element and conductive optical element 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・ケミカルズ社製、ダロキュアTPO)を2質量部、内部離型剤としてアクリル基を含有するシリコーン化合物であるシリコー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(東機産業社製、型番:RE550L)を用いて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, and 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (Ciba 2 parts by weight of Specialty Chemicals, Darocur TPO), 1 part by weight of silicone diacrylate, which is a silicone compound containing an acrylic group as an internal mold release agent, are filtered through a filter with a pore size of 1 μm. A composition constituting the concavo-convex structure was prepared. The viscosity at 50 ° C. of the photocurable composition constituting the obtained uneven structure was 5 mPa · s. The said viscosity was measured at 50 degreeC using the E-type viscosity meter (the Toki Sangyo company make, model number: RE550L).
(原版の作製方法)
均一な厚みの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て干渉稿を得た。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て凹部及び凸部を含む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、凹部及び凸部の配列パターンは、それぞれ六方格子状であった。
(Original plate production method)
An interference manuscript was obtained by irradiating a glass plate on which a photoresist layer of uniform thickness was formed with two laser beams separated by a beam splitter by a laser interference exposure method. 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 including concave and convex portions. In the original plate, the arrangement patterns of the concave portions and the convex portions were each a hexagonal lattice pattern.
(スタンパロール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(平板状、厚み0.2mm)を作製した。当該スタンパにおいて、凹凸構造の凸部頂点間の間隔(平均ピッチ)は240nm、高さは290nmであった。また、凸部の平均直径は240nmであった。また、当該スタンパにおいて、凹部及び凸部の配列パターンは、それぞれ六方格子状であった。その後、当該スタンパを円筒状に加工して、凹部及び凸部を含むモスアイ状連続構造を有するスタンパロールAを得た。該スタンパロール表面には、離型剤(ダイキン工業社製、デュラサーフHD−2101Z)を用いて、離型処理を行った。
(Stamper roll A)
The concavo-convex structure was transferred from the original plate by electroforming to produce a nickel-plated stamper (flat plate, thickness 0.2 mm) having a moss-eye concavo-convex continuous structure. In the stamper, the interval (average pitch) between the convex vertices of the concavo-convex structure was 240 nm, and the height was 290 nm. Moreover, the average diameter of the convex part was 240 nm. In the stamper, the arrangement pattern of the concave portions and the convex portions was a hexagonal lattice pattern. Thereafter, the stamper was processed into a cylindrical shape to obtain a stamper roll A having a moth-eye continuous structure including a concave portion and a convex portion. The stamper roll surface was subjected to mold release treatment using a mold release agent (Durakin HD-2101Z, manufactured by Daikin Industries, Ltd.).
(光学素子の作製方法)
グラビアコーターを用いて、透明基材上に幅200mm、厚み0.5μmになるように上記凹凸構造を構成する組成物を塗布した。塗布は、ロールツーロール方式で連続的に行った。透明基材としてはTACフィルム(富士フィルム社製、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の塗布面と上記スタンパロールAのモスアイ状の連続構造の形成面とを接触させ、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)を用いて光量1J/cm2の条件でUV光を照射し、上記凹凸構造を構成する組成物を光硬化させた。その後、硬化物をスタンパロールから剥離し、スタンパ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。このようにして実施例1の光学素子を作製した。
(Method for producing optical element)
The composition which comprises the said uneven structure was apply | coated on 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. As the transparent substrate, a TAC film (manufactured by Fuji Film Co., Ltd., Fujitac, thickness 80 μm, width 250 mm) was used. Thereafter, the application surface of the composition constituting the concavo-convex structure of the TAC film was brought into contact with the formation surface of the moth-eye-like continuous structure of the stamper roll A, and a metal halide lamp (manufactured by USHIO INC., Model number: UVC-2519- 1MNSC7-MS01) was used to irradiate UV light under the condition of a light amount of 1 J / cm 2 to photocur the composition constituting the concavo-convex structure. 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 producing 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). Thus, the optical element of Example 1 was produced.
上述のようにして得られた光学素子の特性を評価した。 The characteristics of the optical element obtained as described above were evaluated.
(凸部の平均直径及び平均ピッチ測定)
表面SEM顕微鏡観察によって、高さ100nm以上の凸部の頂点(最高点)と当該凸部の頂点に最も近接する高さ100nm以上の凸部の頂点との間の距離の平均(N=30)を平均ピッチとして測定した。その結果、平均ピッチは240nmであった。また、任意の凸部50点において、各凸部の平面視像の最長径を平均したものを凸部の平均直径とした。その結果、平均直径は240nmであった。また、表面SEM写真により、尾根の有無及び単位格子中の尾根数を判断した。また、単位格子の面積(Sall)を求めた。
(Measurement of average diameter and average pitch of protrusions)
By surface SEM microscopic observation, the average (N = 30) of the distance between the vertex (the highest point) of the convex part having a height of 100 nm or more and the vertex of the convex part having a height of 100 nm or more closest to the vertex of the convex part Was measured as an average pitch. As a result, the average pitch was 240 nm. Moreover, the average diameter of the convex portions was determined by averaging the longest diameters of the planar views of the respective convex portions at 50 arbitrary convex portions. As a result, the average diameter was 240 nm. Moreover, the presence or absence of a ridge and the number of ridges in a unit cell were determined from a surface SEM photograph. Further, the area (Sall) of the unit cell was obtained.
(凸部高さの平均値)
まず、凹部及び凸部の形状を、走査型プローブ顕微鏡(Digital Instruments社製、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0.50Hz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。
(Average value of convex part height)
First, the shape of the concave portion and the convex portion 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 0.50 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、尾根の高さなどを算出した。ここで、凸部の高さの平均値は300nmであることを確認した。 Next, in the analysis mode, the obtained measurement values were corrected for inclination with Flatten Order 0, and the height of the convex portion, the average deviation of the height of the concavo-convex structure, the height of the ridge, and the like were calculated by Bearing. Here, it confirmed that the average value of the height of a convex part was 300 nm.
(凸部高さ及び凹部高さの標準偏差)
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(1)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。
In addition, the average deviation of the height of the concavo-convex structure is the number of fractions generated when the measurement region is fractionated into 50-nm sections in the height direction with reference to the height of the lowest point of the recess (height = 0 nm). The number of sections) is n, the ratio of the area related to the i-th fraction (i-th section) to the area of the measurement region (fraction ratio) is Hi, and the total of the ratios Hi in all fractions is The value divided by n was calculated from the following formula (1) as Have. In addition, the fraction ratio was calculated | required by rounding off the 2nd decimal place to one decimal place. Further, when the fraction ratio was zero, that is, when the fraction ratio before rounding off the second decimal place was less than 0.50%, it was treated as no fraction ratio.
凹部高さの標準偏差は、上記の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した凹部及び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。 The standard deviation of the concave height is obtained based on the data on the shape of the concave and convex portions measured using the above scanning probe microscope, and the standard height of the 40 concave portions adjacent to each other is obtained. Asked.
凸部高さの標準偏差は、上記の走査型プローブ顕微鏡を用いて測定した凹部及び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。 The standard deviation of the height of the convex part is close to the target area when calculating the standard deviation of the concave part height based on the data on the shape of the concave part and the convex part measured using the scanning probe microscope. The height of the top part of 40 convex parts to obtain was obtained, and the standard deviation was obtained.
(欠陥個数測定)
表面SEM顕微鏡観察によって、10μm□の領域において、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(240nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが2であり、Bが0であり、Cが2138であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.00094であった。
(Defect number measurement)
By surface SEM microscopic observation, in the region of 10 μm □, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and the convex portions are 1.5 times or more the average pitch (240 nm) of the convex portions. The number of (defects b) was B, and the number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 2, B was 0, and C was 2138. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.00094.
(タッチペンを使った耐擦傷評価)
得られた光学素子の微細凹凸構造を有する面をタッチペンで繰り返し擦り、傷の付き具合を評価した。先ず、表面特性試験機(井元製作所社製)にタッチペン(リンクスプロダクツ社製、DSLite用エクストラタッチペンLite)を固定し、その固定治具の上に100gの荷重を乗せた。次に、装置アーム部にある水平水準器を見ながらタッチペンのペン先がサンプル(光学素子)と垂直に接触するように、タッチペンの固定高さを再調整した。光学素子は微細凹凸構造形成面を上に向けて(タッチペン側)サンプルステージに固定した。往路長、約50mmの引っ掻きを往復5回、往復10回または往復20回繰り返した。また、荷重を300gとし、往路長、約50mmの引っ掻きを往復10回繰り返した。なお、引掻き速度は、装置スピード目盛の「50」にて行った。
(Abrasion resistance evaluation using a touch pen)
The surface having the fine concavo-convex structure of the obtained optical element was repeatedly rubbed with a touch pen, and the degree of scratching was evaluated. First, a touch pen (manufactured by Lynx Products, extra touch pen Lite for DSLite) was fixed to a surface property tester (manufactured by Imoto Seisakusho), and a load of 100 g was placed on the fixing jig. Next, the fixed height of the touch pen was readjusted so that the tip of the touch pen was in vertical contact with the sample (optical element) while looking at the horizontal level on the device arm. The optical element was fixed to the sample stage with the fine uneven structure forming surface facing upward (touch pen side). The forward path length and scratching of about 50 mm were repeated 5 times, 10 times back and forth, or 20 times back and forth. Further, the load was set to 300 g, and the forward path length and scratching of about 50 mm were repeated 10 times. The scratching speed was set at “50” on the apparatus speed scale.
引掻き試験後、光学素子の裏面側(微細凹凸構造を形成していない基材裏面側)を黒ビニールテープ(ヤマト社製、38mm幅、黒、品番No.200−38−21)で気泡が入らないように貼り付け、裏面反射を防止して表面の傷の付き具合を目視にて評価した。視認できる傷がなく、色目の変化もない場合をAとし、視認できる傷がなく、色目の変化がある場合をBとし、視認できる傷があり、色目の変化がある場合をCとした。その結果、実施例1の光学素子はすべての条件でA評価であった。 After the scratch test, the back surface side of the optical element (the back surface side of the base material on which the fine concavo-convex structure was not formed) was bubbled with black vinyl tape (manufactured by Yamato, 38 mm width, black, product number No. 200-38-21). It was attached so that there was no back reflection, and the back surface reflection was prevented and the degree of scratches on the surface was visually evaluated. The case where there was no visible scratch and no change in color was designated as A, the case where there was no visible scratch and the change in color was designated as B, and the case where there was a visible scratch and the color was changed was designated as C. As a result, the optical element of Example 1 was evaluated as A under all conditions.
(布拭き耐擦傷評価)
得られた光学素子の微細凹凸構造を有する面に対して、ネル装置(株式会社井元製作所製)を用い、布としてトレイシー(東レ株式会社製)を用いてで荷重:300gまたは500gで往路長、約70mmの拭き取りを往復20回繰り返した。拭き取り試験後、光学素子の裏面側(微細凹凸構造を形成していない基材裏面側)を黒ビニールテープ(ヤマト社製、38mm幅、黒、品番No.200−38−21)で気泡が入らないように貼り付け、裏面反射を防止して表面の傷の付き具合を目視にて評価した。視認できる傷の本数が0〜3本の場合をAとし、視認できる傷の本数が3〜10本の場合をBとし、視認できる傷の本数が10本以上の場合をBとした。その結果、実施例1の光学素子はすべての条件でA評価であった。
(Evaluation of abrasion resistance on cloth wipes)
Using the Nell device (manufactured by Imoto Seisakusho Co., Ltd.) and using Tracy (manufactured by Toray Industries, Inc.) as the cloth, the load: 300 g or 500 g, the forward path length, About 70 mm of wiping was repeated 20 times. After the wiping test, the back surface side of the optical element (the back surface side of the base material on which the fine concavo-convex structure was not formed) was bubbled with black vinyl tape (manufactured by Yamato, 38 mm width, black, product number No. 200-38-21). It was attached so that there was no back reflection, and the back surface reflection was prevented and the degree of scratches on the surface was visually evaluated. The case where the number of visible scratches was 0 to 3 was designated as A, the case where the number of visible scratches was 3 to 10 was designated as B, and the case where the number of visible scratches was 10 or more was designated as B. As a result, the optical element of Example 1 was evaluated as A under all conditions.
実施例1の光学素子の評価結果を下記表1に示す。 The evaluation results of the optical element of Example 1 are shown in Table 1 below.
(実施例2)
実施例2のスタンパロールは、レーザ光を利用したリソグラフィ法により作成した。フォトレジストが均一に形成された基材を回転させた条件で、基材の回転速度とレーザパルスが出射する繰り返し周波数を調整し、レーザ露光を実施した。次に露光の済んだ基材の現像とエッチングを実施することで微細凹凸構造を得た。このレーザ光を利用したリソグラフィ法によりスタンパロールを製作した。
(Example 2)
The stamper roll of Example 2 was created by a lithography method using laser light. Under the condition that the substrate on which the photoresist was uniformly formed was rotated, the rotation speed of the substrate and the repetition frequency at which the laser pulse was emitted were adjusted, and laser exposure was performed. Next, the fine concavo-convex structure was obtained by developing and etching the exposed substrate. A stamper roll was manufactured by lithography using this laser beam.
スタンパロールをリソグラフィ法で作製すること以外は実施例1と同様にして実施例2の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは200nmであり、平均直径は140nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(200nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが4であり、Bが9であり、Cが2561であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.00508であった。 An optical element of Example 2 was produced in the same manner as Example 1 except that the stamper roll was produced by lithography. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 200 nm and the average diameter was 140 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (200 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 4, B was 9, and C was 2561. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.00508.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
(実施例3)
実施例3のスタンパロールは、アルミニウムを陽極酸化することにより得られる陽極酸化ポーラスアルミナを用いて得られる。スタンパロールをアルミニウム陽極酸化法で作製すること以外は実施例1と同様にして実施例3の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは120nmであり、平均直径は110nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(120nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが2であり、Bが26であり、Cが3862であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.00725であった。
(Example 3)
The stamper roll of Example 3 is obtained using anodized porous alumina obtained by anodizing aluminum. An optical element of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the stamper roll was produced by an aluminum anodic oxidation method. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 120 nm and the average diameter was 110 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and the convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (120 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 2, B was 26, and C was 3862. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.00725.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
(比較例1)
離型処理していないスタンパを使うこと以外は実施例3と同様にして比較例1の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは120nmであり、平均直径は110nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(120nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが11であり、Bが34であり、Cが3855であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.01167であった。
(Comparative Example 1)
An optical element of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 3 except that a stamper that was not released from the mold was used. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 120 nm and the average diameter was 110 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and the convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (120 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 11, B was 34, and C was 3855. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.01167.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
(比較例2)
離型処理していないスタンパと、内部離型剤を含まない樹脂を使うこと以外は実施例3と同様にして比較例2の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは120nmであり、平均直径は110nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(120nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが15であり、Bが84であり、Cが3981であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.02487であった。
(Comparative Example 2)
An optical element of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 3 except that a stamper not subjected to mold release treatment and a resin containing no internal mold release agent were used. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 120 nm and the average diameter was 110 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and the convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (120 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 15, B was 84, and C was 3981. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.02487.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
(比較例3)
離型処理していないスタンパを使うこと以外は実施例2と同様にして比較例3の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは200nmであり、平均直径は140nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(200nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが10であり、Bが69であり、Cが2598であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.03041であった。
(Comparative Example 3)
An optical element of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 2 except that a stamper that was not released from the mold was used. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 200 nm and the average diameter was 140 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (200 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 10, B was 69, and C was 2598. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.03041.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
(比較例4)
離型処理していないスタンパと、内部離型剤を含まない樹脂を使うこと以外は実施例1と同様にして比較例4の光学素子を作製した。この光学素子について、表面SEM顕微鏡観察により測定したところ、平均ピッチは200nmであり、平均直径は140nmであった。また、表面SEM顕微鏡観察によって、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部(欠陥a)の個数をAとし、凸部の平均ピッチ(200nm)の1.5倍以上の凸部(欠陥b)の個数をBとし、B以外の凸部(凸部c)の個数をそれぞれ測定した。その結果、Aが12であり、Bが123であり、Cが2334であった。この結果を用いて欠陥比率(Z=(A+B)/C)を求めたところ0.05784であった。
(Comparative Example 4)
An optical element of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that a stamper not subjected to mold release treatment and a resin containing no internal mold release agent were used. When this optical element was measured by surface SEM microscopic observation, the average pitch was 200 nm and the average diameter was 140 nm. Further, by surface SEM microscopic observation, the number of concave portions (defects a) having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions is A, and convex portions (defects b) that are 1.5 times or more the average pitch (200 nm) of the convex portions. The number of convex portions (convex portions c) other than B was measured. As a result, A was 12, B was 123, and C was 2334. Using this result, the defect ratio (Z = (A + B) / C) was determined to be 0.05784.
また、この光学素子について、実施例1と同様にしてタッチペンを使った耐擦傷評価及び布拭き耐擦傷評価を行った。その結果を下記表1に併記する。 In addition, this optical element was evaluated for scratch resistance and cloth wipe scratch resistance using a touch pen in the same manner as in Example 1. The results are also shown in Table 1 below.
表1から分かるように、実施例1から実施例3の光学素子は耐傷性が高かった。これは、非常に低欠陥であり、タッチペンやユーザの指などで押圧しても応力集中が起こらなかったためであると考えられる。一方、比較例1から比較例4の光学素子は耐傷性が低かった。これは、欠陥が多く存在しているため、タッチペンやユーザの指などで押圧したときに欠陥部で応力集中が起こったためであると考えられる。 As can be seen from Table 1, the optical elements of Examples 1 to 3 had high scratch resistance. This is considered to be because the defect is very low and stress concentration does not occur even when pressed with a touch pen or a user's finger. On the other hand, the optical elements of Comparative Examples 1 to 4 had low scratch resistance. This is probably because many defects exist, and stress concentration occurs in the defective part when pressed with a touch pen or a user's finger.
なお、実施例1〜実施例3と比較例1〜比較例4までの各成型体表面に、透明導電層の材料であるITOを30nm積層した場合の表面耐傷性について、同様の耐傷評価を行った。その結果は表1と同様の耐傷傾向を示した。また、実施例1〜実施例3と比較例1〜比較例4までの各成型体表面に、透明絶縁膜の材料であるSiO2を30nm積層した場合も同様の結果であった。さらに、実施例1〜実施例3と比較例1〜比較例4までの各成型体表面に、ITOまたはSiO2を形成する際の膜厚を、5nm、10nm、30nmに変えた場合において、各条件内で耐傷評価を行ったが、表1と同様の耐傷傾向を示した。 In addition, the same damage resistance evaluation was performed about the surface damage resistance at the time of laminating | stacking 30 nm of ITO which is a material of a transparent conductive layer on each molding body surface from Example 1- Example 3 and Comparative Example 1- Comparative Example 4. It was. The results showed the same scratch resistance tendency as in Table 1. Moreover, the same result was obtained when 30 nm of SiO 2 which is the material of the transparent insulating film was laminated on the surface of each molded body of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4. Furthermore, in the case where the film thickness at the time of forming ITO or SiO 2 was changed to 5 nm, 10 nm, and 30 nm on the surface of each molded body from Example 1 to Example 3 and Comparative Example 1 to Comparative Example 4, Although scratch resistance evaluation was performed within the conditions, the same scratch resistance tendency as in Table 1 was exhibited.
このように、本発明の光学素子は、凸部のピッチが可視光の波長以下であり、微細凹凸構造の所定領域において、凸部の平均直径以上の直径を有する凹部の個数をAとし、前記凸部の平均ピッチの1.5倍以上の凸部の個数をBとし、B以外の凸部の個数をCとしたときに(A+B)/Cが0.01未満であるので、透明導電膜を形成して透明導電膜上から摺動動作を行っても、耐傷性が高い低欠陥の光学素子を実現することができる。また、本発明の光学素子は、製造中における欠陥部の発生が少ないので、モールドなどの洗浄の負荷や製品ロスを減らすことができる。 As described above, in the optical element of the present invention, the pitch of the convex portions is equal to or less than the wavelength of visible light, and the predetermined region of the fine concavo-convex structure has A as the number of concave portions having a diameter equal to or larger than the average diameter of the convex portions. Since (A + B) / C is less than 0.01, where B is the number of protrusions greater than 1.5 times the average pitch of the protrusions and C is the number of protrusions other than B, the transparent conductive film Even if a transparent operation is performed on the transparent conductive film, a low-defect optical element with high scratch resistance can be realized. In addition, since the optical element of the present invention is less likely to generate defective parts during production, it is possible to reduce the load of cleaning such as mold and product loss.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. In the above-described embodiment, the size, shape, and the like illustrated in the accompanying drawings are not limited to this, and can be appropriately changed within a range in which the effect of the present invention is exhibited. In addition, the present invention can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the object of the present invention.
1 光学素子
10 基材
10a 微細凹凸構造
11 凸部
11a 頂点
12 凹部
12a 底
13 尾根
14 六角形状
21 透明導電層
30 組成物層
DESCRIPTION OF
Claims (19)
前記微細凹凸構造を前記基準面から高さ方向に50nm毎の区分に分画したときに生じる分画数をn、前記所定領域における全分画が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(1)で表される高さの平均偏差が3以上8以下であり、
前記微細凹凸構造において、高さと前記所定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との関係を示す曲線において、変曲点が2以上存在することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の光学素子。
The number of fractions generated when the fine concavo-convex structure is fractionated every 50 nm in the height direction from the reference plane is n, and the i-th fraction with respect to the area occupied by all fractions in the predetermined region in plan view When the ratio of the area occupied in plane 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 (1) is 3 or more and 8 And
2. The inflection point is present in two or more inflection points in a curve showing a relationship between a height and a ratio of an area occupied by a region higher than the height in plan view of the predetermined region in the fine concavo-convex structure. The optical element according to claim 7.
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