TW201622974A - 光學元件、光學複合元件及附保護膜之光學複合元件 - Google Patents

Abstract

本發明之光學元件係於一面具有以使用環境下之光之波長以下之最頻間距排列之複數個凹部者，上述光學元件於俯視時具有複數個由上述複數個凹部以特定之排列排成之域，於由複數個上述域所夾持之區域及/或由上述域內之上述複數個凹部所包圍之區域，形成有複數個突出部，於俯視時上述複數個突出部所占之面積率為1%~15%。

Description

光學元件、光學複合元件及附保護膜之光學複合元件

本發明係關於一種光學元件、光學複合元件及附保護膜之光學複合元件。

本案係根據2014年10月24日於日本提出申請之特願2014-217151號、2014年10月29日於日本提出申請之特願2014-220231號、2014年10月29日於日本提出申請之特願2014-220232號、及2015年5月19日於日本提出申請之特願2015-101968號而主張優先權，並將其等之內容引用至此。

例如，於個人電腦等之顯示器之表面，大多設有用以提高視認性之膜狀之抗反射構造體。作為此種抗反射構造體，提出藉由將多個微小之凸部密接於透明基材(透明膜)之表面進行配置而謀求抗反射之方法。該方法係利用有所謂蛾眼(moth eye(蛾之眼)，註冊商標)構造之原理者。蛾眼構造係使相對於入射光之折射率於基板之厚度方向連續地變化，藉此使折射率不連續界面消失以謀求抗反射者。

抗反射構造體若可使相對於入射光之折射率連續地變化則可實現較高之抗反射性能。因此，原理上抗反射構造體並不限於微小之凸部，亦可為藉由微小之凹部而構成者。

抗反射構造體之抗反射性能於折射率變化更加緩慢時會變高。 因此，較佳為微細之凸部或凹部之構造體之高度或深度相對於寬度之比(以下，稱為縱橫比)較大。

另一方面，若縱橫比變大，則微細之凸部或凹部於構造上變弱，從而存在難以維持形狀之問題。若縱橫比變大，則亦存在於製作構造體時之難度增加之問題。例如，此種微細之形狀可藉由奈米壓印等使用有模具之方法而製作。然而若縱橫比較高，則於自模具轉印凸部或凹部時，存在有樹脂等堵塞於該模具上之問題。

因此，為不使縱橫比變高且獲得較高之抗反射性能而進行各種研究。

於專利文獻1中，記載有藉由使凹凸構造之凸部之高度具有特定之差異而可一方面抑制凹凸構造中之縱橫比較高之凸部之比率，一方面抑制反射色變強。

又，具有微細之凸部或凹部之抗反射構造體中，亦存在於凸部彼此之間或凹部附著有微細之異物而導致抗反射效果受損之問題。

於專利文獻2中，記載有藉由使微細凹凸構造之表面之水接觸角為140°以上而難以附著水垢之微細凹凸構造體。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-066975號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-077040號公報

然而，例如於專利文獻1中記載之光學元件中，為使凸部之高度具有特定之分佈而製作大小存在差異之凹凸構造。大小存在差異之凹凸會使凹凸間距隨機，從而難以提高所需之波長之光之透過率。又，專利文獻1中記載之光學元件針對污垢之對策亦並不充分，故而亦無 法防止污垢之附著。

又，專利文獻2中記載之光學元件對於被污染之水等水溶性之污垢為有效，但對於人類之皮脂或護手霜等油脂性之污垢並非有效。又，抗反射性能亦可謂並不充分。

本發明係鑒於上述情形而完成者，其課題在於提供一種抗反射性能及防污性優異之光學元件。

本發明者等人經努力研究之結果發現，藉由形成突出於與複數個凹部相反方向之突出部而可獲得抗反射性能及防污性優異之光學元件。

本發明包含以下發明。

(1)本發明之一態樣之光學元件係於一面具有以使用環境下之光之波長以下之最頻間距排列之複數個凹部者，上述光學元件於俯視時具有複數個由上述複數個凹部以特定之排列排成之域，於由複數個上述域所夾持之區域及/或由上述域內之上述複數個凹部所包圍之區域，形成有複數個突出部，於俯視時上述複數個突出部所占之面積率為1%~15%。

(2)如上述(1)之光學元件，其中上述複數個突出部之最頻高度為上述複數個凹部之最頻深度之0.2倍以上且0.8倍以下。

(3)如上述(1)或(2)之光學元件，其中與上述複數個突出部之任一者鄰接之凹部之個數相對於上述複數個凹部之總個數為10%以上且80%以下。

(4)如上述(1)至(3)中任一項之光學元件，其中於上述複數個突出部中，具有鄰接之上述突出部彼此部分相連之山脈狀突出部。

(5)如上述(1)至(4)中任一項之光學元件，其中上述域於俯視時隨機配置。

(6)本發明之一態樣之光學複合元件進而具有：如上述(1)至(5)中任一項之光學元件；及第1塗層，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，反映上述複數個凹部及上述複數個突出部之形狀。

(7)本發明之一態樣之光學複合元件進而具有：如上述(1)至(5)之任一項之光學元件；及第2塗層，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，填埋上述複數個凹部及上述複數個突出部之形狀整體。

(8)本發明之一態樣之光學複合元件具有：如上述(1)至(5)中任一項之光學元件；及保護膜，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，與上述複數個突出部接觸。

(9)本發明之一態樣之附保護膜之光學複合元件具有：如上述(6)之光學複合元件；及保護膜，其與上述光學複合元件之上述第1塗層內被覆上述突出部之部分接觸。

本發明之一態樣之光學元件藉由具有突出於與複數個凹部相反方向之突出部而可獲得抗反射性能及防污性優異之光學元件。

1‧‧‧光學元件

1σ‧‧‧凹部之深度之標準偏差

1-q‧‧‧寬度

2‧‧‧第1塗層

3‧‧‧第2塗層

10‧‧‧光學複合元件

11‧‧‧光學複合元件

C₁~Cn‧‧‧域

D‧‧‧最頻深度

d1~dn‧‧‧突出部

da‧‧‧側面

h1~hn‧‧‧凹部

ha‧‧‧傾斜面

H‧‧‧最頻高度

L1‧‧‧線段

L2‧‧‧線段

M‧‧‧規定面

N‧‧‧標準面

q‧‧‧寬度

t1~tn‧‧‧中心點

圖1係模式性表示本發明之一態樣之光學元件之俯視圖。

圖2係將本發明之一態樣之光學元件以連結鄰接之凹部之最深點之直線切斷所得之剖面模式圖。

圖3係模式性表示本發明之一態樣之光學複合元件之剖視圖。

圖4係模式性表示本發明之另一態樣之光學複合元件之剖視圖。

圖5係用以說明模擬之方法之剖面模式圖。

圖6係實施例1~3及比較例1~3之光學元件之反射率之測定結果。

(光學元件、光學複合元件)

圖1係模式性表示本發明之一態樣之光學元件之俯視圖。

於光學元件1之一面，形成有複數個凹部h1~hn。複數個凹部h1~hn於俯視時被區分為複數個域C₁~C_n。於由複數個域C₁~C_n所夾持之區域及/或由域內之複數個凹部h1~hn所包圍之區域之一部分，形成有複數個突出部d1~dn。

於光學元件1中，凹部h1~hn之晶格方位於各域C₁~C_n內一致，但宏觀上並不一致。因此，具有如多晶構造體般之構造。

於各域C₁~C_n內，複數個凹部h1~hn係以特定之排列而排列。特定之排列較佳為如圖1所示之三角晶格狀。若將凹部h1~hn排列成三角晶格狀，則凹部h1~hn之排列密度提高，可獲得更佳之抗反射性能。所謂三角晶格狀係指以使鄰接之3個凹部之中心點成為大致正三角形之3個頂點之位置關係而整齊排列。

所謂成為大致正三角形之3個頂點之位置關係，具體而言係指滿足以下條件之關係。首先，自1個凹部h1之中心點t1向鄰接之凹部h2之中心點t2之方向引長度與最頻間距P相等長度之線段L1。其次，自中心點t1向相對於線段L1成60。之方向引與最頻間距P相等長度之線段L2。若自線段L2之終點起於最頻間距P之15%以內之範圍具有另一個凹部h3之中心點t3，則該等3個中心點可謂處於成為大致正三角形之3個頂點之位置關係。

各凹部h1~hn之中心點t1~tn係以如下方式求出。

對根據AFM(Atomic Force Microscopy，原子力顯微鏡)之測定結果而傾斜修正後之與基準面平行之各凹部h1~hn每20nm引複數個等高線，求出各等高線之重心點(由x座標與y座標所決定之點)。將該等各重心點之平均位置(由各x座標之平均與y座標之平均所決定之位點) 設為凹部h1~hn之中心點t1~tn。

最頻間距P係鄰接之凹部間之距離，具體而言，可以如下方式求出。

首先，於光學元件1上之隨機選擇之區域，對一邊為最頻間距P之30~40倍之正方形之區域獲得AFM影像。例如，於最頻間距為300nm左右之情形時，獲得9μm×9μm~12μm×12μm之區域之影像。繼而，將該影像藉由傅立葉變換而波形分離，獲得FFT像(fast Fourier transform image，快速傅立葉變換像)。繼而，求出FFT像之分佈中之自0次波峰至1次波峰之距離。

以此求出之距離之倒數為該區域之最頻間距P。對隨機選擇之共計25部位以上之相同面積之區域同樣地進行此種處理，求出各區域之最頻間距。以此獲得之25部位以上之區域之最頻間距P₁~P₂₅之平均值為最頻間距P。此時，各區域彼此較佳為至少分開1mm而選擇，更佳為分開5mm~1cm而選擇。

凹部h1~hn之最頻間距為使用環境下之光之波長以下。於使用可見光之情形時，最頻間距較佳為50nm~300nm。若最頻間距為50nm以上，則可藉由射出成形或奈米壓印而容易地形成形狀。若最頻間距為300nm以下，則可獲得良好之抗反射效果。

各域C₁~C_n之最頻面積Q(各域面積之最頻值)較佳為以下之範圍。

於最頻間距P未達500nm時，10μm×10μm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為0.026μm²~6.5μm²。

於最頻間距P為500nm以上且未達1μm時，10μm×10μm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為0.65μm²~26μm²。

於最頻間距P為1μm以上時，50μm×50μm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為2.6μm²~650μm²。

若最頻面積Q為較佳之範圍內，則易防止抗反射性能之視角依存性變高之問題。

更具體而言，配置於各域C₁~C_n內之凹部h1~hn之數量較佳為3個~1000個，更佳為7個~500個。

域C₁~C_n之各者可為相同之特定之形狀，亦可為不同之形狀。自抑制干擾條紋等之產生之觀點而言，域C₁~C_n之各者較佳為不同之形狀。

如圖1所示，各域C₁~C_n較佳為隨機地配置面積、形狀及晶格方位。關於面積之隨機性之程度，具體而言較佳為滿足以下條件。

首先，描繪一個域之邊界線外接之最大面積之橢圓，將該橢圓以下式(1)表示。

X²/a²+Y²/b²=1...(1)

於最頻間距P未達500nm時，10μm×10μm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為0.08μm²以上。

於最頻間距P為500nm以上且未達1μm時，10μm×10μm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為1.95μm²以上。

於最頻間距P為1μm以上時，50μm×50μm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為8.58μm²以上。

若πab之標準偏差為較佳之範圍內，則反射光之平均化之效果優異，且易防止抗反射性能之視角依存性變高之問題。

關於各域C₁~C_n之形狀之隨機性之程度，具體而言，較佳為上述式(1)中之a與b之比、a/b之標準偏差為0.1以上。

至此，對凹部h1~hn之排列、及凹部h1~hn之排列伴隨之域C₁~C_n之配置進行了說明。此處使用圖2之剖面模式圖，對凹部h1~hn之定義進行說明。又，亦對下述突出部d1~dn之定義進行說明。圖2係以連結任意鄰接之凹部之中心點之直線切斷所得之本發明之一態樣之 光學元件之剖面模式圖。

凹部h1~hn係圖示之形成於較標準面N更下方之空隙。標準面N係藉由AFM之傾斜修正而獲得之與基準面平行之面，且係自AFM獲得之凹部之表面最頻高度位置之平面。

此處，對自AFM獲得之各高度位置進行說明。自AFM獲得之凹部之高度資訊有底部最頻高度與表面最頻高度。

底部最頻高度及表面最頻高度係以如下之順序獲得。首先，藉由AFM而獲得通過任意選擇之鄰接之2個凹部之中心點之剖面。自AFM之剖面而獲得2個凹部之最深點之位置資訊、及2個凹部之間突出之部分之最高點之位置資訊。於任意之25部位進行相同之作業。藉由進行該作業而獲得50部位之凹部之最深點之位置資訊、及25部位之突出之部分之最高點之位置資訊。將所獲得之位置資訊柱狀圖化，並以高斯函數進行擬合，藉此獲得凹部之最深點之最頻位置資訊、及突出之部分之最高點之最頻位置資訊。該凹部之最深點之最頻位置資訊成為底部最頻高度，突出之部分之最高點之最頻位置資訊成為表面最頻高度。

以相同之順序亦測定凹部h1~hn之最頻深度。自AFM之剖面測定2個凹部之最深點之位置資訊、及2個凹部之間突出之部分之最高點之位置資訊之差(凹部之深度)。於任意之25部位進行相同之作業，進行柱狀圖化，並以高斯函數進行擬合。藉由高斯函數之擬合而計算出凹部之最頻深度D。此時，同時亦獲得凹部之深度之標準偏差1σ。

凹部h1~hn之最頻深度較佳為100~500nm。若最頻深度為500nm以下，則於射出成形或奈米壓印中不易引起轉印不良，從而可容易地製作。若最頻深度為100nm以上，則可獲得良好之抗反射性能。

凹部之深度之標準偏差1σ對應於凹部之深度之波動係數。波動係數較佳為未達8%，更佳為未達5%。藉由將波動係數設為該範圍而 於以射出成形或奈米壓印對模型填充材料時不易產生空隙。

突出部d1~dn係如下般定義。將自標準面N朝與光學元件1相反側平行移動僅凹部之深度之標準偏差1σ後所得之面設為規定面M。於光學元件1之一部分自規定面M突出之情形時，將自該位置之標準面N朝與凹部h1~hn相反側突出之部分作為突出部d1~dn而定義。即，突出部具有自標準面N起之凹部之標準偏差1σ以上之高度。

突出部d1~dn之最頻高度H較佳為凹部h1~hn之最頻深度之0.2倍以上且0.8倍以下，更佳為0.3倍以上且0.5倍以下。

所謂突出部d1~dn之最頻高度係指自標準面N至突出部d1~dn之頂點為止之高度H之最頻值。突出部d1~dn之最頻高度H係藉由測定任意25部位之突出部d1~dn之高度並求出其最頻值而獲得。任意25部位之突出部d1~dn係自一邊為最頻間距P之30~40倍之正方形之複數張AFM影像中任意擷取。

若突出部d1~dn之最頻高度H處於該範圍內，則可獲得耐擦傷性及抗反射性能較高之光學元件。藉由將突出部d1~dn之最頻高度設為特定之高度以上而可使折射率階段性地變化，進一步提高抗反射性能。又，藉由將突出部d1~dn之最頻高度設為特定之高度以下而可抑制突出部d1~dn之縱橫比過高，提高耐擦傷性。

關於突出部d1~dn之形狀，較佳為隨著朝與凹部h1~hn相反側突出，其剖面積連續地或階段性地變小。又，於剖視時，較佳為突出部d1~dn之側面da與構成凹部h1~hn之傾斜面ha連續。此處，所謂連續係指在突出部d1~dn之側面da與構成凹部h1~hn之傾斜面ha之連接部分，於斜面不產生彎折等。具體而言，係指於剖視時向連接部分引切線。

此處，關於凹部h1~hn之形狀，較佳為在沿與標準面N平行之切斷面觀察時，切斷面上之光學元件1所占之面積比率隨著向凹部h1~ hn之底部而連續地或階段性地變大。換言之，較佳為形成凹部之空隙之尺寸隨著向底部而連續地或階段性地變小。作為具體之例，凹部之形狀可列舉錐體、錐台、半球、紡錘體及該等之組合形狀等。

返回至圖1，突出部d1~dn於俯視時存在於由域C₁~C_n之邊界區域及/或各域C₁~C_n內之複數個凹部h1~hn所包圍之區域之一部分。

例如，於域C₁~C_n之邊界區域存在有突出部之情形時，突出部多由4個以上之凹部所包圍。該情形時，如符號d4所示，鄰接之突出部彼此部分相連。以下，將如此連結之突出部稱為山脈狀突出部d4。

山脈狀突出部d4中，鄰接之突出部彼此相連，故而構造性較強。因此，藉由具有山脈狀突出部4而可提高光學元件1之耐擦傷性。又，可抑制製造過程中之破損等。

存在於由各域C₁~C_n內之複數個凹部h1~hn所包圍之區域之突出部多由3個凹部包圍。其原因在於，形成於域內之突出部多因凹部之排列之局部錯亂而形成。形成於該部分之突出部如符號d2及d3所示，多獨立地存在，且形成錐狀之形狀。錐狀之形狀可為圓錐狀、三角錐狀、四角錐狀、六角錐狀等任一形狀。

於俯視時，突出部d1~dn所占之面積率較佳為1%~15%，更佳為5%~10%。

凹部h1~hn之排列不一致之部分產生邊界部。於邊界部，用以獲得平穩之折射率變化之凹凸形狀錯亂，故而邊界部成為產生反射之原因。然而，藉由於該部分設置突出部d1~dn而可提高抗反射性能。又，突出部d1~dn並未存在於整面，故而可抑制於光學元件1之表面附著污垢。一般附著於光學元件表面之污垢之尺寸較凹部h1~hn大。即，附著於具有突出部d1~dn之光學元件表面之污垢由立起之突出部d1~dn之前端支持，並未附著於光學元件表面整體。因此，可減少污垢與光學元件1之接觸面積，從而所附著污垢之除去等變得容易。

俯視時之突出部d1~dn之面積率係標準面N上之突出部d1~dn所占之面積之比率。具體而言，以如下順序而求出。

於光學元件1上之隨機選擇之區域，對一邊為最頻間距P之30~40倍之正方形之區域獲得AFM影像。自所獲得之AFM影像擷取突出部d1~dn。求出所擷取之突出部d1~dn之平坦面N之面積，並除以整體之面積，藉此計算出突出部d1~dn之面積率。

又，與複數個突出部d1~dn鄰接之凹部h1~hn之個數較佳為相對於複數個凹部之總個數為10%以上且未達80%，更佳為20%以上且70%以下。

藉由將突出部之出現頻度設為該範圍內而可獲得耐擦傷性及抗反射性能較高之光學元件。例如，突出部彼此相連，模式上可避免突出部之間距成為使用環境下之光之波長以上，且可避免抗反射性能劣化。又，藉由射出成形或奈米壓印等之形狀轉印而於製造光學元件1之情形時具有良好之脫模性，可容易地製作。

進而，與突出部d1~dn鄰接之凹部h1~hn之個數較多係指突出部d1~dn整體散佈。其結果，於任一部分，均可將附著之污垢由突出部d1~dn之前端支持，從而可提高防污性。

再者，是否與突出部鄰接係以如下方式判斷。首先，描繪於俯視時自突出部之標準面N上之外緣部離開僅凹部之最頻間距量之範圍。於該範圍內存在有凹部之中心點之情形時，判斷該凹部與突出部鄰接。

凹部h1~hn之總個數係以如下順序求出。於光學元件1之任意部位，於25部位獲得一邊為最頻間距P之30~40倍之正方形之AFM影像。繼而，測定各個AFM影像內之凹部h1~hn之數量，並將其平均化。與突出部鄰接之凹部h1~hn之個數係對各個圖像中與突出部d1~dn鄰接之凹部h1~hn之數量進行計數，並將其平均化。

光學元件1之材料並未特別限制。既可為有機物亦可為無機物，於有機物之情形時，可使用例如一般所使用之UV硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及熱硬化性樹脂等。於無機物之情形時，可使用Si、SiO₂、SiON、Ni、旋塗玻璃等。此外，可使用有機金屬化合物、金屬烷氧化合物、或該等之氧化物等。

又，光學元件1無需以單體存在。亦可設為將其他構件或層進而設置於光學元件1之光學複合元件。

作為光學複合元件之一例，亦可於光學元件1之與形成有凹部h1~hn之面相反側之面設置支持基體。支持基體可為膜狀、片狀、平板狀、塊狀、透鏡狀等任意之形狀，可根據使用用途而變更。

支持基體之材質並未特別限定。可使用例如聚對苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)、三乙醯纖維素(TAC,triacetyl cellulose)、聚碳酸酯(PC,polycarbonate)、丙烯酸樹脂等合成樹脂；玻璃、半導體等無機膜等。聚碳酸酯具有耐熱性較高之優點。另一方面，聚碳酸酯與其他材料相比加工性較差，故而在將支持基體與光學元件設為同一材料之情形時，亦可使用其他材料。

支持基體與光學元件之折射率差較佳為較小。具體而言，折射率差較佳為0.1以內，更佳為無折射率差(包含同一材料)。於折射率差較大之情形時，於支持基體與光學元件之間，亦可插入具有支持基體與光學元件之間之折射率之中間層。中間層可為以使折射率階段性地變化之方式組合而成之多層之構成，亦可兼具接著層或黏著層。

對於支持基體之與形成有光學元件1之面相反側之面，亦可實施AR處理、AG處理等其他抗反射處理。所謂AR處理係利用經處理膜之界面反射之光彼此之干涉之抗反射方法。例如，可藉由以蒸鍍、濺鍍等乾式塗佈或濕式塗佈等手段於支持基體之一面積層複數之折射率不同之層而實施AR處理。所謂AG處理係利用散射之抗反射處理。例 如，可藉由於支持基體之一面塗佈含有微粒子之層、或提高支持基體之一面之表面粗度而實施AG處理。又，除抗反射處理外，亦可進行抗菌塗層處理及防污處理等。

對與設置有光學元件1之面相反側之面已實施其他抗反射處理之光學複合元件可作為例如保護顯示裝置等之表面之透明保護構件而利用。具體而言，考慮於顯示裝置之視認側設置透明保護構件之態樣。

若於顯示裝置之視認側設置透明保護構件，則透明保護構件之與顯示裝置對向之面不會向外部露出，故而不易產生污垢。相對於此，透明保護構件之視認側之面藉由隨著人之接觸等所產生之皮脂或灰塵等而易產生污垢。因此，較佳為於視認側設置AR處理、AG處理等之抗反射膜，且於顯示裝置側設置光學元件1。

又，作為光學複合元件10之其他例，如圖3所示，亦可於光學元件1之形成有凹部h1~hn之面進而設置反映複數個凹部h1~hn及複數個突出部d1~dn之形狀之第1塗層2。此處所謂「反映」並不需要使複數個凹部h1~hn及複數個突出部d1~dn之形狀完全反映。若對複數個凹部h1~hn及複數個突出部d1~dn之形狀之形狀變化率相對於凹部及突出部之延伸方向為10%以內，且相對於與延伸方向垂直之面方向為10%以內，則可謂充分地反映。

第1塗層2可根據用途而進行各種變更。例如，藉由氟等之單分子膜而形成第1塗層2，藉此可進一步提高防污性。氟等之單分子膜可藉由例如塗佈將含有氟原子之高分子材料溶於溶劑中之脫模劑等並使其乾燥而獲得。

此外，例如如圖4所示，亦可設為進而具有填埋光學元件1之凹部h1~hn之第2塗層3之光學複合元件11。第2塗層3例如可使用折射率較光學元件1低之材料。藉由以低折射率材料填充，較於表面具有凹凸形狀之光學元件1可進一步提高防污性、耐擦傷性。第2塗層3可藉 由例如塗佈或壓抵處於低黏度狀態之材料且將材料填充至凹部而獲得。

由第2塗層3塗佈而成之光學複合元件11可用作例如太陽電池、發光二極體等之層構成之一部分。

除該等之外，亦可設置覆蓋光學元件1之形成有凹部h1~hn之面之保護膜等。藉由設置保護膜等而可避免於搬送時光學元件1之凹凸形狀損傷。

保護膜係以與複數個突出部之前端部接觸之方式覆蓋光學元件1之形成有凹部h1~hn之面。將於貼合側具有黏著材料之保護膜貼合於光學元件1之情形時，藉由複數個突出部而維持光學元件1之凹部h1~hn與黏著材料之間隙。其結果可防止黏著材料填埋凹部而導致抗反射特性降低。又，保護膜亦可貼合於圖3所示之施加有第1塗層2之光學複合元件10之凹凸面側。

光學元件1可作為應用於構成個人電腦、行動電話、數位相機等之各種顯示器(例如液晶顯示器、電漿顯示器、後投影器、FED、OLED等之FPD)、展示櫥窗等之窗玻璃、展示邊框、各種顯示窗、光學透鏡、太陽電池、道路/交通標識或看板之光學材料等之表面之抗反射體而使用，亦可作為用以製造此種抗反射體之奈米壓印用模型之原版而使用。

(光學元件之製造方法)

以下，對光學元件之製造方法進行說明。本發明之一態樣之光學元件可藉由將具有特定之形狀之模型轉印1次或複數次而獲得。該模型可藉由使用使多個粒子2維排列於基板上之蝕刻遮罩而製作。

蝕刻遮罩係藉由例如利用LB法(Langmuir-Blodgett法)之方法而於基板上製作。具體而言，可藉由具有以下步驟之方法而製造，即，滴下步驟，將於溶劑中分散有粒子之分散液滴下至水槽內之液面；單粒 子膜形成步驟，藉由使溶劑揮發而形成包含粒子之單粒子膜F；及移行步驟，將單粒子膜移取至基板上。

首先，向包含氯仿、甲醇、乙醇、甲基乙基酮等揮發性較高之溶劑中之1種以上之疏水性之有機溶劑中，添加表面疏水性之粒子而製備分散液。將該分散液滴下至貯存於水槽內之液體之液面(滴下步驟)。所滴下之分散液中，作為分散介質之溶劑揮發，並且粒子於液面上以單層展開，2維地形成最密填充之單粒子膜(單粒子膜形成步驟)。

於滴下步驟中，分散液同時滴下至水槽內之液面之複數部位。同時滴下之分散液以滴下之處為中心分別於液面上以單層展開。其結果，形成複數個由粒子以特定之排列排成之域。域通常成為不定形。

自液面之複數部位同時形成之域成長而與鄰接之域相接。此時，域彼此成為相同之粒子排列之情形較少，而是成為不同之粒子排列。其結果，於域間產生間隙。

光學元件之凹部對應於藉由將單粒子膜蝕刻而於模型表面形成之凸部。即，凹部之最頻間距、域之數量、域之面積等受到單粒子膜之狀態之影響。因此，凹部之最頻間距可藉由使用之粒子之平均粒徑而控制。又，域之數量及域之面積等可藉由同時滴下之分散液之位置間隔、滴下速度、滴下步驟完成時間等而控制。若縮短自域彼此開始相接起至滴下完成為止之時間，則可提高山脈狀突出部之出現頻度。若縮小滴下之間隔，則域之數量增加，域之面積變小。

其次，將所形成之單粒子膜移行至作為蝕刻對象物之基板上。

將單粒子膜移取至基板上之具體之方法並無特別限制，例如，可一方面將疏水性之基板保持為相對於單粒子膜大致平行之狀態，一方面使其自上方降下而與單粒子膜接觸，藉由為疏水性之單粒子膜與基板之親和力而使單粒子膜移行至基板。

移行至基板上之單粒子膜係作為單粒子蝕刻遮罩而發揮功能。對於一面設置有單粒子蝕刻遮罩之基板進行氣相蝕刻且進行表面加工(蝕刻步驟)，於基板之一面形成凸部。

具體而言，蝕刻氣體穿過構成蝕刻遮罩之粒子之間隙而到達基板之表面。因此，於該部分形成溝槽，且在與各粒子對應之位置分別出現圓柱。若推進氣相蝕刻，則各圓柱上之粒子亦逐漸被蝕刻而變小。因此，藉由進而繼續蝕刻而形成凸部。

該凸部藉由轉印而成為光學元件1之凹部h1~hn。因此，光學元件1之凹部h1~hn之形狀及平均深度可根據蝕刻時間、蝕刻氣體之種類、粒子之材質、基板之材質及該等之組合而控制。

構成蝕刻遮罩之粒子並未特別限定。例如可使用金粒子、膠體二氧化矽粒子等。蝕刻氣體可使用一般所使用者。例如可使用Ar、SF₆、F₂、CF₄、C₄F₈、C₅F₈、C₂F₆、C₃F₆、C₄F₆、CHF₃、CH₂F₂、CH₃F、C₃F₈、Cl₂、CCl₄、SiCl₄、BCl₂、BCl₃、BC₂、Br₂、Br₃、HBr、CBrF₃、HCl、CH₄、NH₃、O₂、H₂、N₂、CO、及CO₂等。

該等粒子及蝕刻氣體可根據蝕刻之基體而變更。例如，於選擇金粒子作為構成蝕刻遮罩之粒子，且選擇玻璃基板作為基體並將該等組合之情形時，對於蝕刻氣體若使用與CF₄、CHF₃等之玻璃具有反應性者，則金粒子之蝕刻速度相對變慢，會選擇性地蝕刻玻璃基板。

蝕刻遮罩具有域。域間所形成之間隙大於構成蝕刻遮罩之粒子間之間隙。因此，於域間所形成之間隙部分，較構成蝕刻遮罩之粒子間之間隙部分更加推進蝕刻，從而形成較深之凹部。

在形成於該域間之間隙部分形成之較深之凹部藉由轉印而成為光學元件1之形成於由域C₁~C_n夾持之區域之突出部。突出部d1~dn之高度主要可藉由根據蝕刻條件控制凹部之深度之方式來控制。

例如，可藉由變更蝕刻時之氣體組成而進一步加深在形成於域 間之間隙部分形成之凹部之深度。更具體而言，選擇Si作為成為模型之原先之基板，對通常Cl₂：CF₄=50：50之氣體組成添加CHF₃而變更為Cl₂：CF₄：CHF₃=50：45：5~50：10：40之氣體組成，藉此可進一步加深在形成於域間之間隙部分形成之凹部之深度。

如上所述，突出部除形成於域C₁~C_n間之區域以外，亦形成於域C₁~C_n內。形成於域C₁~C_n內之突出部之高度及出現頻度可藉由構成蝕刻遮罩之粒子之粒徑差異而控制。

構成蝕刻遮罩之粒子之粒子差異成為使蝕刻遮罩上之特定之域內排列之粒子之排列錯亂的原因。因此，若使用該排列錯亂之蝕刻遮罩進行蝕刻步驟，則粒子間之間隙之尺寸產生差異，蝕刻之進展狀態產生變化。於粒子間之間隙之尺寸較大之部分，形成較深之凹部。該較深之凹部藉由轉印而成為光學元件1之形成於域C₁~C_n內之突出部d1~dn。

為獲得形成於域C₁~C_n內之突出部d1~dn，粒徑之CV值(波動係數)較佳為3%~20%，更佳為5%~10%。

將以此獲得之模型轉印1次或複數次，藉此可簡便地獲得形成有突出部之光學元件1。

突出部d1~dn之高度亦可藉由變更轉印之條件而控制。於轉印時，若提高成形材料對模型之填充率，則對形成於模型之較深之凹部之填充性亦提高，從而可提高形成之突出部之高度。相對於此，於轉印時，若降低成形材料對模型之填充率，則難以對形成於模型之較深之凹部填充成形材料，從而可降低形成之突出部之高度。成形材料對模型之填充率可根據施加之壓力、成形材料之黏度、處理溫度等而控制。

[實施例]

藉由模擬而確認光學元件之抗反射性能。首先對模擬之方法進 行說明(參照Applied Optics,Vol.26,No.61142-1146(1987)，Applied Optics,Vol.32,No.7 1154-1167(1993)等)。考慮光朝折射率n₀之物質與折射率n_s之物質之界面入射時之反射。此時，折射率n_s之物體如圖5所示具有凹部形狀。

首先，如圖5所示，將具有凹部之抗反射層自基準點側分成N層而切片，且看作自基準點側起具有第1層、...第N層為止之層構造。第j層係寬度q之空氣之區域與寬度1-q之抗反射層之區域反覆而成。此時之寬度成為與第j-1層之界面之寬度。將該第j層之實效折射率設為n_j，將該層之厚度設為d_j。此時，n_j可根據折射率n₀、n_s及寬度q而求出。d_j可藉由將凹部之最頻深度除以層數N而求出。

使波長λ之光以入射角Φ_j入射至第j層，計算由下式(2)表示之轉移矩陣。

此處，δ_j，ω_j為下式(3)及式(4)。

按照光通過之順序，自第1層至第N層反覆進行自左乘以各層之轉移矩陣之乘法運算。該操作可由式(5)表示。再者，A、B、C、D為計算所得之結果之值。

若使用利用上述順序所計算之A、B、C、D，則可將該切片之複數層之反射率以如下方式表示。

[抗反射特性] (實施例1)

藉由上述模擬而求出具有突出部之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。此時，將凹部之深度設為300nm，凹部之間距設為120nm，凹部之直徑設為100nm，突出部之高度設為100nm，突出部所占之面積率設為15%。將光設為自折射率1.0之空氣以入射角5°入射至折射率1.5之界面，抗反射層之材料之折射率亦設為1.5。凹部之深度、間距、直徑及突出部之高度為模擬故而為固定值，但實際上對應於最頻值。

(實施例2)

於實施例2中，僅突出部所占之面積率設為2%之點與實施例1不同。藉由上述模擬而求出實施例2之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。

(實施例3)

於實施例3中，僅突出部之高度設為30nm之點與實施例1不同。藉由上述模擬而求出實施例3之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。

(比較例1)

於比較例1中，未設置突出部。即，突出部所占之面積率設為0%，該點與實施例1不同。藉由上述模擬而求出比較例1之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。

(比較例2)

於比較例2中，僅突出部所占之面積率設為18.8%之點與實施例1不同。藉由上述模擬而求出比較例2之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。

(比較例3)

於比較例3中，僅突出部所占之面積率設為18.8%之點與實施例3不同。藉由上述模擬而求出比較例3之光學元件之5°反射光譜。將其結果示於圖6。

[防污性]

對實施例1~3及比較例1~3之各自之防污性進行試驗。防污性之試驗係以如下順序進行。

於聚碳酸酯板之表面轉印形成實施例1~3及比較例1~3之光學元件。使皮脂附著於構造面之各5部位且放置10分鐘之後，利用乙醇進行洗淨除去。藉由目測而評估皮脂之殘存狀態。將其結果彙總於表1。於表1中，「○」為確認無皮脂殘存之情形，「△」為確認僅有皮脂輪廓之情形，「×」為可確認皮脂殘存之情形。

例如，比較實施例1、實施例2、比較例1及比較例2之結果後可知，作為光學特性，突出部所占之面積率越高則越佳。同樣地，比較實施例3、比較例1及比較例3亦可獲得相同之傾向。

相對於此，如比較例2及比較例3所示，若突出部之面積率過高，則自防污性之觀點而言不佳。認為其原因在於，若突出部之面積率過高，則污垢與突出部之前端互相接觸之頻度提高。如比較例1般於無突出部之情形時，凹部之標準面整體與污垢互相接觸，故而認為該情形時污垢亦不易脫落。

1‧‧‧光學元件

1σ‧‧‧凹部之深度之標準偏差

D‧‧‧最頻深度

d1‧‧‧突出部

da‧‧‧側面

H‧‧‧最頻高度

h1‧‧‧凹部

h2‧‧‧凹部

h3‧‧‧凹部

h4‧‧‧凹部

h5‧‧‧凹部

h6‧‧‧凹部

ha‧‧‧傾斜面

M‧‧‧規定面

N‧‧‧標準面

t1‧‧‧中心點

t2‧‧‧中心點

Claims (10)

1. 一種光學元件，其係於一面具有以使用環境下之光之波長以下之最頻間距排列之複數個凹部者，上述光學元件於俯視時具有複數個由上述複數個凹部以特定之排列排成之域，於由複數個上述域所夾持之區域及/或由上述域內之上述複數個凹部所包圍之區域，形成有複數個突出部，於俯視時上述複數個突出部所占之面積率為1%~15%。
2. 如請求項1之光學元件，其中上述複數個突出部之最頻高度為上述複數個凹部之最頻深度之0.2倍以上且0.8倍以下。
3. 如請求項1之光學元件，其中與上述複數個突出部之任一者鄰接之凹部之個數相對於上述複數個凹部之總個數為10%以上且80%以下。
4. 如請求項2之光學元件，其中與上述複數個突出部之任一者鄰接之凹部之個數相對於上述複數個凹部之總個數為10%以上且80%以下。
5. 如請求項1至4中任一項之光學元件，其中於上述複數個突出部中，具有鄰接之上述突出部彼此部分相連之山脈狀突出部。
6. 如請求項1至4中任一項之光學元件，其中上述域於俯視時隨機配置。
7. 一種光學複合元件，其進而具有：如請求項1至4中任一項之光學元件；及第1塗層，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，反映上述複數個凹部及上述複數個突出部之形狀。
8. 一種光學複合元件，其進而具有：如請求項1至4中任一項之光學元件；及第2塗層，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，填埋上述複數個凹部及上述複數個突出部之形狀整體。
9. 一種光學複合元件，其具有：如請求項1至4中任一項之光學元件；及保護膜，其於上述光學元件之形成有上述複數個凹部及上述複數個突出部之面，與上述複數個突出部接觸。
10. 一種附保護膜之光學複合元件，其具有：如請求項7之光學複合元件；及保護膜，其與上述光學複合元件之上述第1塗層內被覆上述突出部之部分接觸。