WO2010074191A1 - 光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤 - Google Patents

光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤 Download PDF

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WO2010074191A1
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optical element
structures
refractive index
shape
optical
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林部和弥
遠藤惣銘
及川真紀子
清水浩一郎
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ソニー株式会社
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    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/36—Micro- or nanomaterials

Definitions

  • the present invention relates to an optical element, a display device, an optical component with an antireflection function, and a master. Specifically, the present invention relates to an optical element in which structures are arranged at a pitch equal to or less than a wavelength band of light in a use environment.
  • the concave-convex shape is rectangular, for a single wavelength light corresponding to the pitch, depth, etc. Effective antireflection effect can be obtained. Since the above-described optical element has excellent antireflection characteristics, application to solar cells and display devices is expected.
  • the following has been proposed as a concavo-convex structure in consideration of antireflection characteristics.
  • a fine tent-shaped concavo-convex structure (pitch: about 300 nm, depth: about 400 nm) has been proposed as a structure manufactured using electron beam exposure (for example, NTT Advanced Technology Co., Ltd., “Wavelength-dependent structure”).
  • Such a structure can be formed by a fine structure forming method using an optical disk recording apparatus. Specifically, it can be formed by a nano-processing apparatus based on a thermal lithography technique that combines a visible light laser lithography method using a semiconductor laser (wavelength 406 nm) and a thermal nonlinear material (for example, an independent corporation) National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, “Development of a desktop device that enables nanometer-sized microfabrication”, [online], [searched on September 1, 2008], Internet ⁇ http://aist.go.jp/ aist_i / press_release / pr2006 / pr2006060306 / pr2006060306.html>).
  • the present inventors have proposed a bell-shaped or elliptic frustum-shaped structure (see, for example, pamphlet of International Publication No. 08/023816). With this structure, an antireflection characteristic close to that of electron beam exposure can be obtained.
  • this structure can be manufactured by a method in which an optical disc master manufacturing process and an etching process are combined.
  • an object of the present invention is to provide an optical element, a display device, an optical component with an antireflection function, and an original master having excellent antireflection characteristics.
  • the first invention A substrate; A large number of structures arranged on the surface of the substrate, The structure is a conical recess or projection, The structures are arranged at a pitch equal to or lower than the wavelength band of light under the usage environment, and the lower parts of adjacent structures are connected to each other,
  • This is an optical element having an antireflection function, in which the effective refractive index in the depth direction of the structure gradually increases toward the substrate and draws an S-shaped curve.
  • the second invention is A substrate; A large number of structures arranged on the surface of the substrate, The structure is a concave portion or a convex portion having a columnar shape extending in one direction on the surface of the substrate, The structures are arranged at a pitch equal to or lower than the wavelength band of light under the usage environment, and the lower parts of adjacent structures are connected to each other, In this optical element, the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure gradually increases toward the substrate, and an S-shaped curve is drawn.
  • the third invention is Optical components, A large number of structures arranged on the surface of the optical component, The structure is a conical recess or projection, The structures are arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light in the use environment, and the lower parts of the adjacent structures are connected to each other, An optical component with an antireflection function in which an effective refractive index with respect to a depth direction of a structure gradually increases toward a base and an S-shaped curve is drawn.
  • the fourth invention is: A large number of structures arranged on the surface of the substrate,
  • the structure is a conical recess or projection,
  • the structures are arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of the light in the use environment, and the lower parts of the adjacent structures are connected to each other,
  • the change in the effective refractive index with respect to the depth direction of the optical element formed by the structure gradually increases toward the substrate of the optical element, and an S-shaped curve is drawn.
  • the S shape includes an inverted S shape, that is, a Z shape.
  • the lower portion of the structure refers to a portion of the structure on the substrate side.
  • the lower part of the structure means an opening side portion of the structure.
  • the main structures are periodically arranged in a tetragonal lattice pattern or a quasi-tetragonal lattice pattern.
  • the tetragonal lattice means a regular tetragonal lattice.
  • a quasi-tetragonal lattice means a distorted regular tetragonal lattice unlike a regular tetragonal lattice.
  • the quasi-tetragonal lattice means a tetragonal lattice in which a regular tetragonal lattice is distorted by stretching in a linear arrangement direction.
  • a quasi-tetragonal lattice is a tetragonal lattice in which a regular tetragonal lattice is distorted in an arc shape, or a regular tetragonal lattice is distorted in an arc shape, and This refers to a tetragonal lattice stretched and distorted in an arcuate arrangement direction.
  • the structures are periodically arranged in a hexagonal lattice shape or a quasi-hexagonal lattice shape.
  • the hexagonal lattice means a regular hexagonal lattice.
  • the quasi-hexagonal lattice means a distorted regular hexagonal lattice unlike a regular hexagonal lattice.
  • the quasi-hexagonal lattice means a hexagonal lattice in which a regular hexagonal lattice is stretched and distorted in a linear arrangement direction.
  • a quasi-hexagonal lattice is a hexagonal lattice in which a regular hexagonal lattice is distorted in an arc shape, or a regular hexagonal lattice is distorted in an arc shape, and This refers to a hexagonal lattice stretched and distorted in an arcuate arrangement direction.
  • the structures having a cone shape or a columnar shape are arranged at a pitch equal to or lower than the wavelength band of light under the usage environment, and the lower portions of adjacent structures are joined to each other. Thereby, the change of the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure can be smoothed.
  • the effective refractive index in the depth direction of the structure can be gradually increased toward the base body and can be changed so as to draw an S-shaped curve.
  • the boundary for light becomes unclear and reflection on the substrate surface Light can be reduced.
  • an optical element having excellent antireflection characteristics can be realized.
  • excellent antireflection characteristics can be obtained.
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 1A.
  • 1C is a cross-sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • FIG. 2 is a graph showing an example of a refractive index profile of the optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the structures 3 having a conical shape or a truncated cone shape.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing an example of the arrangement of the structures 3 having an elliptical cone shape or an elliptical truncated cone shape.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the shape of the structure.
  • FIGS. 6A to 6C are diagrams for explaining the definition of change points.
  • FIG. 7A is a perspective view showing an example of the configuration of a roll master for producing an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is an enlarged plan view showing the roll master surface of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a schematic view showing an example of the configuration of an exposure apparatus used in the moth-eye pattern exposure process.
  • FIG. 9A to 9C are process diagrams for explaining an example of a method for manufacturing an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A to FIG. 10C are process diagrams for explaining an example of a method of manufacturing an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 11D is a sectional view taken along tracks T2, T4,... In FIG.
  • FIG. 11A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11C is a sectional view taken along tracks T1, T
  • FIG. 12A is a plan view showing an example of the configuration of a disk master for producing an optical element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is an enlarged plan view showing the surface of the disk master of FIG. 12A.
  • FIG. 13 is a schematic view showing an example of the configuration of an exposure apparatus used in the moth-eye pattern exposure process.
  • FIG. 14A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 14A.
  • FIG. 14C is a sectional view taken along tracks T1, T3,...
  • FIG. 14D is a sectional view taken along tracks T2, T4,... In FIG.
  • FIG. 14C is a sectional view taken along tracks T1, T3,...
  • FIG. 14D is a sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • FIG. 15A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 15A.
  • FIG. 15C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 15D is a sectional view taken along tracks T2, T4,... Of FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • FIG. 17A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 17A.
  • FIG. 17C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 17D is a sectional view taken along tracks T2, T4,... Of FIG.
  • FIG. 18 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing an example of the shape of the structure of the optical element according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a sectional view showing an example of the configuration of an optical element according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic view showing an example of the configuration of a liquid crystal display device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a schematic view showing an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a graph showing refractive index profiles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIGS. 24A to 24C are diagrams showing the shapes of the structures of Examples 1 to 3.
  • FIGS. FIG. 25 is a graph showing the reflection characteristics of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
  • FIG. 26 is a graph showing the reflection characteristics of Example 3 and Comparative Example 1 when the height of the structure is changed in the range of 200 nm to 500 nm.
  • FIGS. 27A to 27C are diagrams showing the shapes of the structures of Examples 4 to 6.
  • FIGS. FIG. 28 is a graph showing refractive index profiles of Comparative Examples 2 to 4.
  • FIG. 29 is a graph showing the reflection characteristics of Example 7 and Comparative Examples 2-3.
  • FIG. 30A is an AFM image of the molding surface of the master in Example 8.
  • FIG. 30B is a cross-sectional profile of the AFM image shown in FIG. 30A.
  • FIG. 31 is a graph showing the antireflection characteristics of Example 8 and Comparative Examples 5 and 6.
  • First Embodiment (Example in which structures are arranged two-dimensionally in a straight line and a hexagonal lattice) 2.
  • Second embodiment (example in which structures are two-dimensionally arranged in an arc shape and a hexagonal lattice shape) 3.
  • Third embodiment (example in which structures are arranged two-dimensionally in a linear and tetragonal lattice) 4).
  • Fourth embodiment (example in which substructures are further arranged in addition to the main structure) 5).
  • Fifth embodiment (example in which a concave structure is formed on a substrate surface) 6).
  • FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 1A.
  • 1C is a cross-sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 1D is a cross-sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • the optical element 1 is suitable for application to various optical components used in displays, optoelectronics, optical communications (optical fibers), solar cells, lighting devices, and the like.
  • the optical component include any one of a polarizing element, a lens, a light guide plate, a window material, and a display element.
  • the polarizing element include a polarizer and a reflective polarizer.
  • the optical element 1 includes a base 2 and a structure 3 formed on the surface of the base 2. This structure is a cone-shaped convex part. The lower parts of the adjacent structures 3 are joined so that the lower parts overlap each other. Of the adjacent structures 3, the most adjacent structures 3 are preferably arranged in the track direction.
  • the optical element 1 has a function of preventing reflection of light incident on the surface of the substrate on which the structure 3 is provided.
  • X axis and Y axis two axes orthogonal to each other in one main surface of the base 2 are referred to as X axis and Y axis, and an axis perpendicular to one main surface of the base 2 is referred to as Z axis.
  • Z axis an axis perpendicular to one main surface of the base 2
  • the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure 3 gradually increases toward the base 2 and draws an S-shaped curve.
  • the refractive index profile has one inflection point N. This inflection point corresponds to the shape of the side surface of the structure 3.
  • the S-shape includes an inverted S-shape, that is, a Z-shape.
  • the change in the effective refractive index with respect to the depth direction is preferably steeper than the average value of the effective refractive index at least on one of the top side and the substrate side of the structure 3. It is more preferable that the value is steeper than the average value on both sides of the substrate. Thereby, an excellent antireflection characteristic can be obtained.
  • the base 2 and the structure 3 constituting the optical element 1 will be sequentially described.
  • the substrate 2 is a transparent substrate having transparency.
  • Examples of the material of the base 2 include transparent synthetic resins such as polycarbonate (PC) and polyethylene terephthalate (PET), and materials mainly composed of glass, but are not particularly limited to these materials.
  • Examples of the shape of the substrate 2 include a film shape, a sheet shape, a plate shape, and a block shape, but are not particularly limited to these shapes.
  • the shape of the base 2 is a main body portion of various optical devices that require a predetermined antireflection function such as a display, optoelectronics, optical communication, a solar cell, and a lighting device, and a sheet or film attached to these optical devices. It is preferable to select and decide according to the shape of the antireflection functional component. (Structure) FIG.
  • the 3 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • a large number of structures 3 that are convex portions are arranged on the surface of the base 2.
  • the structures 3 are periodically two-dimensionally arranged with a short pitch equal to or less than the wavelength band of light under the use environment, for example, a pitch approximately equal to the wavelength of visible light.
  • the wavelength band of light under the usage environment is, for example, the wavelength band of ultraviolet light, the wavelength band of visible light, or the wavelength band of infrared light.
  • the wavelength band of ultraviolet light is a wavelength band of 10 nm to 360 nm
  • the wavelength band of visible light is a wavelength band of 360 nm to 830 nm
  • the wavelength band of infrared light is a wavelength band of 830 nm to 1 mm.
  • the structure 3 of the optical element 1 has an arrangement form that forms a plurality of rows of tracks T1, T2, T3,... (Hereinafter collectively referred to as “tracks T”) on the surface of the base 2.
  • the track refers to a portion where the structures 3 are arranged in a straight line in a row.
  • the structure 3 is disposed at a position shifted by a half pitch between two adjacent tracks T.
  • the structure of the other track (for example, T2) is positioned at the intermediate position (position shifted by a half pitch) of the structure 3 arranged on one of the tracks (for example, T1). 3 is arranged.
  • a hexagonal lattice pattern or a quasi-hexagonal lattice pattern in which the center of the structure 3 is located at each point a1 to a7 between adjacent three rows of tracks (T1 to T3) is formed.
  • the hexagonal lattice pattern means a regular hexagonal lattice pattern.
  • the quasi-hexagonal lattice pattern is a distorted hexagonal lattice pattern that is stretched in the track extending direction (X-axis direction), unlike a regular hexagonal lattice pattern.
  • the arrangement pitch P1 (between a1 and a2) of the structures 3 in the same track for example, T1).
  • the distance is an arrangement pitch of the structures 3 between two adjacent tracks (for example, T1 and T2), that is, an arrangement pitch P2 of the structures 3 in the ⁇ ⁇ direction (for example, a1 to a7, It is preferable that the distance is longer than (distance between a2 to a7).
  • the lower part of the structure 3 is joined to, for example, a part or all of the lower parts of the structures 3 that are adjacent to each other. By joining the lower portions of the structures in this manner, the change in the effective refractive index with respect to the depth direction of the structures 3 can be smoothed. As a result, an S-shaped refractive index profile is possible.
  • the filling rate of a structure can be raised by joining the lower part of structures.
  • the positions of the joints when all the adjacent structures 3 are joined are indicated by black circles “ ⁇ ”.
  • the joint portion is between all adjacent structures 3, between adjacent structures 3 in the same track (for example, between a1 and a2), or between the structures 3 between adjacent tracks. It is formed between (for example, between a1 and a7, between a2 and a7).
  • FIG. 4A shows an example of the arrangement of the structures 3 having a conical shape or a truncated cone shape.
  • FIG. 4B shows an example of the arrangement of the structures 3 having an elliptical cone shape or an elliptical truncated cone shape.
  • FIG. 4A and FIG. 4B it is preferable that the structures 3 are joined so that their lower portions overlap each other.
  • the structures are bonded to each other at a portion equal to or less than 1 ⁇ 4 of the maximum value of the wavelength band of the light in the usage environment with an optical path length considering the refractive index.
  • the height of the structure 3 is preferably set as appropriate according to the wavelength region of light to be transmitted. Specifically, the height of the structure 3 is preferably 5/14 or more and 10/7 or less of the maximum value of the wavelength band of light under the use environment, and more preferably 2/5 or more of the maximum value. It is 10/7 or less, more preferably 3/7 or more and 10/7 or less of the maximum value.
  • the reflectance can be suppressed to 0.3% or less in almost the entire visible range of 400 nm to 700 nm.
  • the maximum value is 2/5 or more, the reflectance can be suppressed to 0.1% or less in the visible region of 400 nm to 700 nm.
  • the structure 3 can be easily molded.
  • the height of the structure 3 is preferably 150 nm to 500 nm.
  • the aspect ratio (height H / arrangement pitch P) of the structures 3 is preferably set in the range of 0.81 to 1.46.
  • the aspect ratio is defined by the following formula (1).
  • Aspect ratio H / P (1)
  • H Height of the structure 3
  • P Average arrangement pitch (average period)
  • the average arrangement pitch P is defined by the following equation (2).
  • Average arrangement pitch P (P1 + P2 + P2) / 3 (2)
  • P1 arrangement pitch in the track extending direction (track extending direction period)
  • the height H of the structures 3 is the height H2 in the column direction of the structures 3 (see FIG. 3).
  • the column direction means a direction (Y-axis direction) orthogonal to the track extending direction (X-axis direction) in the substrate surface.
  • the height H1 in the track extending direction of the structures 3 is preferably smaller than the height H2 in the column direction. This is because when the optical element 1 is manufactured by a manufacturing method described later, it is easy to make the height H1 in the track extending direction of the structure 3 smaller than the height H2 in the column direction.
  • the structures 3 have the same shape, but the shape of the structure 3 is not limited to this, and two or more types of structures 3 are formed on the surface of the substrate. May be.
  • the structure 3 may be formed integrally with the base 2.
  • the aspect ratios of the structures 3 are not limited to the same, and the structures 3 are configured to have a certain height distribution (for example, an aspect ratio in the range of about 0.81 to 1.46). Also good.
  • the height distribution means that the structures 3 having two or more heights (depths) are provided on the surface of the base 2. That is, it means that the structure 3 having a reference height and the structure 3 having a height different from the structure 3 are provided on the surface of the base 2.
  • the structures 3 having a height different from the reference are provided, for example, on the surface of the base 2 periodically or non-periodically (randomly).
  • the direction of the periodicity for example, a track extending direction, a column direction, and the like can be given.
  • the material of the structure 3 is preferably, for example, an ionizing radiation curable resin that is cured by ultraviolet rays or electron beams, or a thermosetting resin that is cured by heat, and an ultraviolet curable resin that can be cured by ultraviolet rays.
  • the main component is most preferable.
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view showing an example of the shape of the structure. It is preferable that the side surface of the structure 3 gradually expands toward the base 2 and changes so as to draw the shape of the square root of the S-shaped curve shown in FIG. By adopting such a side surface shape, excellent antireflection characteristics can be obtained, and the transferability of the structure 3 can be improved.
  • the top portion 3t of the structure 3 is, for example, a planar shape or a convex shape that becomes thinner toward the tip.
  • the area ratio (St / S) of the area St of the top of the structure to the area S of the unit cell decreases as the height of the structure 3 increases. It is preferable to do so. By doing in this way, the antireflection characteristic of the optical element 1 can be improved.
  • the unit cell is, for example, a hexagonal lattice or a quasi-hexagonal lattice.
  • the area ratio of the bottom surface of the structure (the area ratio (Sb / S) of the area Sb of the structure bottom to the area S of the unit cell is preferably close to the area ratio of the top 3t.
  • a low refractive index layer having a refractive index lower than that of the structure 3 may be formed. By forming such a low refractive index layer, the reflectance can be lowered.
  • the side surface of the structure 3 excluding the top 3t and the lower portion 3b has one set of the first change point Pa and the second change point Pb in this order from the top 3t toward the lower portion 3b. preferable. Thereby, the effective refractive index with respect to the depth direction (-Z-axis direction in FIG. 1) of the structure 3 can have one inflection point.
  • the first change point and the second change point are defined as follows.
  • the side surface between the top 3t and the lower part 3b of the structure 3 discontinues a plurality of smooth curved surfaces from the top 3t to the lower part 3b of the structure 3.
  • the junction point becomes the changing point when the two are joined together.
  • This change point and the inflection point coincide.
  • an inflection point as the limit is also referred to as an inflection point.
  • the side surface between the top portion 3t and the lower portion 3b of the structure 3 continuously and smoothly joins a plurality of smooth curved surfaces from the top portion 3t to the lower portion 3b.
  • the change point is defined as follows.
  • the closest point on the curve with respect to the intersection where the tangents at the two inflection points existing on the side surface of the structure intersect each other is referred to as a change point.
  • the structure 3 preferably has one step St on the side surface between the top 3t and the lower part 3b. By having one step St in this way, the above-described refractive index profile can be realized.
  • the effective refractive index in the depth direction of the structure 3 can be gradually increased toward the base 2 and can be changed so as to draw an S-shaped curve.
  • the step include an inclination step or a parallel step, and an inclination step is preferable. This is because, when step St is an inclination step, transferability can be improved compared to when step St is a parallel step.
  • the tilting step refers to a step that is not parallel to the surface of the base body but is tilted so that the side surface expands from the top of the structure 3 toward the bottom.
  • the parallel step refers to a step parallel to the substrate surface.
  • step St is a section set by the first change point Pa and the second change point Pb described above.
  • step St does not include the plane of the top 3t and the curved surface or plane between the structures.
  • the structure 3 has an axisymmetric cone shape excluding the lower part joined to the adjacent structure 3, or a cone shape obtained by extending or shrinking the cone shape in the track direction. It is preferable to have.
  • the cone shape include a cone shape, a truncated cone shape, an elliptical cone shape, and an elliptical truncated cone shape.
  • the cone shape is a concept including an elliptical cone shape and an elliptical truncated cone shape in addition to the cone shape and the truncated cone shape.
  • the truncated cone shape refers to a shape obtained by cutting off the top portion of the truncated cone shape
  • the elliptical truncated cone shape refers to a shape obtained by cutting off the top portion of the elliptical cone.
  • the overall shape of the structure 3 is not limited to these shapes, and the effective refractive index in the depth direction of the structure 3 gradually increases toward the base 2 and changes to an S shape. Any shape can be used.
  • the cone shape includes not only a perfect cone shape but also a cone shape having Step St on the side surface as described above.
  • the structure 3 having an elliptical cone shape is an elliptical, oval or egg-shaped cone structure whose bottom surface has a major axis and a minor axis, and has a convex shape that becomes narrower as the top portion approaches the tip. is there.
  • the structure 3 having an elliptical truncated cone shape is an elliptical, oval or egg-shaped pyramid structure with a bottom surface having a major axis and a minor axis, and a top portion is a plane.
  • the structure 3 When the structure 3 has an elliptical cone shape or an elliptical truncated cone shape, the structure 3 is formed on the substrate surface so that the major axis direction of the bottom surface of the structure 3 is the track extending direction (X-axis direction). It is preferable.
  • the cross-sectional area of the structure 3 changes with respect to the depth direction of the structure 3 so as to correspond to the above-described refractive index profile. It is preferable that the cross-sectional area of the structure 3 increases monotonously as it goes in the depth direction of the structure 3.
  • the cross-sectional area of the structure 3 means an area of a cut surface parallel to the substrate surface on which the structures 3 are arranged.
  • FIG. 7 shows an example of the configuration of a roll master for producing an optical element having the above-described configuration.
  • the roll master 11 has a configuration in which a large number of structures 13 that are concave portions are arranged on the surface of a cylindrical or columnar master 12.
  • the structures 13 are periodically two-dimensionally arranged at a pitch equal to or less than the wavelength of light in the environment in which the optical element 1 is used, for example, the wavelength of visible light.
  • the structure 13 is arranged concentrically or spirally on the surface of the cylindrical or columnar master 12, for example.
  • the structure 13 is joined to, for example, a part or all of the lower portions of the structures 3 that are adjacent to each other. In FIG. 7B, the positions of the joints when all the adjacent structures 3 are joined are indicated by black circles “ ⁇ ”.
  • the structure 13 is for forming the structure 3 that is a convex portion on the surface of the base 2 described above.
  • the material of the master 12 can be glass, for example, but is not limited to this material.
  • the optical element manufacturing method is a method in which an optical disc master manufacturing process and an etching process are combined.
  • This manufacturing method includes a resist film forming step for forming a resist layer on a master, an exposure step for forming a latent image of a moth-eye pattern on the resist film, a developing step for developing the resist layer on which the latent image is formed, and a roll master.
  • This exposure apparatus is configured based on an optical disk recording apparatus.
  • the laser light 15 emitted from the laser light source 21 travels straight as a parallel beam and enters an electro-optic element (EOM: Electro Optical Modulator) 22.
  • EOM Electro Optical Modulator
  • the laser beam 15 transmitted through the electro-optical element 22 is reflected by the mirror 23 and guided to the modulation optical system 25.
  • the mirror 23 is composed of a polarization beam splitter and has a function of reflecting one polarization component and transmitting the other polarization component.
  • the polarization component transmitted through the mirror 23 is received by the photodiode 24, and the electro-optic element 22 is controlled based on the received light signal, and the phase modulation of the laser light 15 is performed.
  • the laser beam 15 is made into glass (SiO 2) by a condenser lens 26. 2 ) Or the like, the light is condensed on an AOM (Acoustic-Optic Modulator) 27.
  • the laser beam 15 is intensity-modulated by the acoustooptic device 27 and diverges, and then converted into a parallel beam by the collimator lens 28.
  • the laser beam 15 emitted from the modulation optical system 25 is reflected by the mirror 31 and guided horizontally and parallel onto the moving optical table 32.
  • the moving optical table 32 includes a beam expander 33 and an objective lens 34.
  • the laser beam 15 guided to the moving optical table 32 is shaped into a desired beam shape by the beam expander 33 and then irradiated to the resist layer on the master 12 through the objective lens 34.
  • the master 12 is placed on a turntable 36 connected to a spindle motor 35. Then, the resist layer is exposed to light by intermittently irradiating the resist layer with the laser beam 15 while rotating the master 12 and moving the laser beam 15 in the height direction of the master 12.
  • the formed latent image has, for example, a substantially elliptical shape having a major axis in the circumferential direction.
  • the laser beam 15 is moved by moving the moving optical table 32 in the arrow R direction.
  • the exposure apparatus includes a control mechanism 37 for forming a latent image corresponding to the two-dimensional pattern of the hexagonal lattice or the quasi-hexagonal lattice shown in FIG. 1B on the resist layer.
  • the control mechanism 37 includes a formatter 29 and a driver 30.
  • the formatter 29 includes a polarity reversing unit, and this polarity reversing unit controls the irradiation timing of the laser beam 15 on the resist layer.
  • the driver 30 receives the output from the polarity inversion unit and controls the acoustooptic device 27.
  • a signal is generated by synchronizing the polarity inversion formatter signal and the rotation controller of the recording apparatus for each track so that the two-dimensional pattern is spatially linked, and the intensity is modulated by the acoustooptic device 27.
  • a hexagonal lattice or a quasi-hexagonal lattice pattern can be recorded on the resist layer by patterning with a constant angular velocity (CAV) and an appropriate rotation speed, an appropriate modulation frequency, and an appropriate feed pitch.
  • CAV constant angular velocity
  • a master 12 having a cylindrical shape or a columnar shape is prepared.
  • the master 12 is, for example, a glass master.
  • a resist layer 14 is formed on the surface of the master 12.
  • a material of the resist layer 14 for example, both an organic resist and an inorganic resist can be used.
  • the organic resist for example, a novolac resist or a chemically amplified resist can be used.
  • the inorganic resist for example, a metal oxide composed of one or more transition metals such as tungsten and molybdenum can be used. (Exposure process) Next, as shown in FIG.
  • the master 12 is rotated using the above-described exposure apparatus, and the resist layer 14 is irradiated with a laser beam (exposure beam) 15.
  • the resist layer 14 is exposed over the entire surface by intermittently irradiating the laser beam 15 while moving the laser beam 15 in the height direction of the master 12.
  • the latent image 16 according to the locus of the laser beam 15 is formed over the entire surface of the resist layer 14 at a pitch approximately equal to the visible light wavelength, for example.
  • a developer is dropped on the resist layer 14, and the resist layer 14 is developed as shown in FIG. 9A.
  • the exposed portion exposed with the laser beam 15 has a higher dissolution rate in the developer than the non-exposed portion. Therefore, as shown in FIG. 10A, A pattern corresponding to the latent image (exposed portion) 16 is formed on the resist layer 14. (Etching process) Next, for example, the surface of the master 12 is etched using the pattern (resist pattern) of the resist layer 14 formed on the master 12 as a mask. Specifically, the etching process and the ashing process are alternately performed. As a result, as shown in FIG.
  • an elliptical cone-shaped or elliptical truncated cone-shaped recess having a major axis direction in the track extending direction, that is, a structure 13 can be obtained.
  • a glass master having a depth three times or more (selectivity ratio 3 or more) of the resist layer 14 can be produced, and the structure 3 can have a high aspect ratio.
  • a step can be formed on the side surface of the structure 13 by appropriately adjusting the processing time of the etching process and the ashing process.
  • etching method it is preferable to use dry etching.
  • dry etching for example, plasma etching, reactive ion etching (RIE), or the like can be used.
  • both isotropic etching and anisotropic etching can be used.
  • the roll master 11 having a hexagonal lattice pattern or a quasi-hexagonal lattice pattern is obtained.
  • the base 2 such as an acrylic sheet coated with an ultraviolet curable resin are brought into close contact with each other and irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin, the base 2 is peeled from the roll master 11. Thereby, as shown in FIG. 10C, the target optical element 1 is manufactured.
  • the structure 3 has a cone shape, and the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure 3 gradually increases toward the base 2, and the S-shaped It changes to draw a curve. Thereby, the boundary of light becomes unclear due to the shape effect of the structure 3, and thus reflected light can be reduced. Therefore, excellent antireflection characteristics can be obtained.
  • the height of the structure 3 is preferably 5/14 or more and 10/7 or less of the maximum value of the wavelength band of light in the use environment, more preferably 2/5 or more and 10/7 or less, When the ratio is preferably 3/7 or more and 10/7 or less, particularly excellent antireflection characteristics can be obtained.
  • the filling rate of the structure 3 can be raised and shaping
  • the effective refractive index profile in the depth direction of the structure 3 is changed to an S shape, and the structure is arranged in a (quasi) hexagonal lattice or (quasi) tetragonal lattice arrangement.
  • Each structure 3 is preferably an axially symmetric structure or a structure obtained by extending or contracting an axially symmetric structure in the track direction.
  • the adjacent structures 3 are bonded in the vicinity of the substrate. With such a configuration, it is easier to manufacture and a high-performance antireflection structure can be manufactured.
  • the time required for the master manufacturing process is larger than that when the optical element 1 is manufactured using electron beam exposure. (Exposure time) can be greatly reduced. Therefore, the productivity of the optical element 1 can be greatly improved.
  • the shape of the top portion of the structure 3 is not sharp but planar, the durability of the optical element 1 can be improved. Moreover, the peelability of the optical element 1 with respect to the roll master 11 can also be improved.
  • the step of the structure 3 is an inclined step, transferability can be improved compared to a case where a parallel step is used.
  • FIG. 11A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 11A.
  • FIG. 11C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 11D is a sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • the track T has an arc shape, and the structures 3 are arranged in an arc shape.
  • the structure 3 is formed so as to form a quasi-hexagonal lattice pattern in which the center of the structure 3 is located at each point a1 to a7 between adjacent three rows of tracks (T1 to T3).
  • the quasi-hexagonal lattice pattern means a hexagonal lattice pattern distorted along the arc shape of the track T.
  • it means a distorted hexagonal lattice pattern that is distorted along the arc shape of the track T and stretched in the track extending direction (X-axis direction). Since the configuration of the optical element 1 other than that described above is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • FIG. 12 shows an example of the configuration of a disk master for producing an optical element having the above-described configuration. As shown in FIG.
  • the disk master 41 has a structure in which a large number of structures 43 that are concave portions are arranged on the surface of a disk-shaped master 42.
  • the structures 13 are periodically two-dimensionally arranged at a pitch equal to or smaller than the wavelength band of light under the environment in which the optical element 1 is used, for example, the wavelength of visible light.
  • the structure 43 is disposed on, for example, a concentric or spiral track. Since the configuration of the disk master 41 other than that described above is the same as that of the roll master 11 of the first embodiment, description thereof is omitted. [Method for Manufacturing Optical Element] First, an exposure apparatus for producing the disk master 41 having the above-described configuration will be described with reference to FIG.
  • the moving optical table 32 includes a beam expander 33, a mirror 38, and an objective lens 34.
  • the laser beam 15 guided to the moving optical table 32 is shaped into a desired beam shape by the beam expander 33 and then irradiated to the resist layer on the disk-shaped master 42 via the mirror 38 and the objective lens 34.
  • the master 42 is placed on a turntable (not shown) connected to the spindle motor 35.
  • the resist layer is exposed by intermittently irradiating the resist layer on the master 42 while rotating the master 42 and moving the laser light 15 in the rotational radius direction of the master 42.
  • the formed latent image has a substantially elliptical shape having a major axis in the circumferential direction.
  • the laser beam 15 is moved by moving the moving optical table 32 in the arrow R direction.
  • the exposure apparatus shown in FIG. 13 includes a control mechanism 37 for forming a latent image composed of a two-dimensional pattern of the hexagonal lattice or the quasi-hexagonal lattice shown in FIG. 11 on the resist layer.
  • the control mechanism 37 includes a formatter 29 and a driver 30.
  • the formatter 29 includes a polarity reversing unit, and this polarity reversing unit controls the irradiation timing of the laser beam 15 on the resist layer.
  • the driver 30 receives the output from the polarity inversion unit and controls the acoustooptic device 27.
  • the control mechanism 37 modulates the intensity of the laser beam 15 by the AOM 27, the drive rotation speed of the spindle motor 35, and the movement of the moving optical table 32 for each track so that the two-dimensional pattern of the latent image is spatially linked. Synchronize with each speed.
  • the master 42 is controlled to rotate at a constant angular velocity (CAV). Then, patterning is performed with an appropriate rotational speed of the master 42 by the spindle motor 35, an appropriate frequency modulation of the laser intensity by the AOM 27, and an appropriate feed pitch of the laser light 15 by the moving optical table 32. Thereby, a latent image of a hexagonal lattice pattern or a quasi-hexagonal lattice pattern is formed on the resist layer.
  • control signal of the polarity inversion part is a spatial frequency (latent image pattern density, P1: 330, P2: 300 nm, or P1: 315 nm, P2: 275 nm, or P1: 300 nm, P2: 265 nm). Change gradually to be uniform. More specifically, exposure is performed while changing the irradiation period of the laser beam 15 on the resist layer for each track, and the control mechanism 37 controls the laser so that P1 becomes approximately 330 nm (or 315 nm, 300 nm) in each track T. Frequency modulation of the light 15 is performed.
  • the modulation control is performed so that the irradiation period of the laser light is shortened as the track position moves away from the center of the disk-shaped master 42.
  • the disk master 41 is produced in the same manner as in the first embodiment, except that the exposure apparatus having the above-described configuration is used to expose the resist layer formed on the disk-shaped master.
  • the disk master 41 and the base 2 such as an acrylic sheet coated with an ultraviolet curable resin are brought into close contact with each other, irradiated with ultraviolet rays to cure the ultraviolet curable resin, and then the base 2 is peeled from the disk master 41. Thereby, a disk-shaped optical element is obtained.
  • the optical element 1 having a predetermined shape such as a rectangular shape is cut out from the disk-shaped optical element. Thereby, the target optical element 1 is produced.
  • the second embodiment as in the case where the structures 3 are arranged in a straight line, the optical element 1 having high productivity and excellent antireflection characteristics can be obtained. ⁇ Third Embodiment> FIG.
  • FIG. 14A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 14A.
  • FIG. 14C is a sectional view taken along tracks T1, T3,...
  • FIG. 14D is a sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • the optical element 1 according to the third embodiment is different from that of the first embodiment in that the structure 3 forms a tetragonal lattice pattern or a quasi-tetragonal lattice pattern between adjacent three rows of tracks. ing.
  • the quasi-tetragonal lattice pattern means a distorted tetragonal lattice pattern that is stretched in the track extending direction (X-axis direction).
  • the structures 3 are periodically arranged in a tetragonal lattice pattern or a quasi-tetragonal lattice pattern, for example, the structures 3 are adjacent to each other in an orientation that is four-fold symmetric. Further, by further stretching and distorting the tetragonal lattice, it is possible to make it adjacent to the structure 3 of the same track, and in addition to the four-fold symmetric orientation, the packing density adjacent to two places in the same track direction is also increased. High placement is made.
  • the structure 3 of the other track (for example, T2) is arranged at an intermediate position (position shifted by a half pitch) of the structures 3 arranged on one track (for example, T1). Yes.
  • a tetragonal lattice pattern or a quasi-tetragonal lattice pattern in which the center of the structure 3 is located at each point a1 to a4 between adjacent three rows of tracks (T1 to T3) is formed.
  • the structure 3 is arranged.
  • the height of the structure 3 is preferably set as appropriate according to the wavelength region of light to be transmitted. For example, when visible light is transmitted, the height of the structure 3 is preferably 150 nm to 500 nm in this manufacturing method.
  • the pitch P2 in the ⁇ direction with respect to the track T is, for example, about 275 nm to 297 nm.
  • the structure 3 may be configured to have a certain height distribution.
  • the arrangement pitch P1 of the structures 3 in the same track is preferably longer than the arrangement pitch P2 of the structures 3 between two adjacent tracks.
  • the ratio P1 / P2 is 1.4 ⁇ P1 / P2 ⁇ 1. It is preferable that the relationship 5 is satisfied.
  • FIG. 15A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 15A.
  • FIG. 15C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 15D is a sectional view taken along tracks T2, T4,...
  • FIG. 16 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • the optical element 1 according to the fourth embodiment further includes a substructure 4 formed on the surface of the base 2, and the first embodiment is that the substructures 4 connect the structures to each other. Is different.
  • the same parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the structure 3 is referred to as a main structure 3 in order to avoid confusion between the structure 3 and the substructure 4.
  • the substructure 4 is a concave or convex portion smaller than the main structure, for example, a minute protrusion having a height lower than that of the main structure 3.
  • the height of the substructure 4 is an optical path length considering the refractive index, and contributes to the antireflection function if it is about 1 ⁇ 4 or less of the maximum value of the wavelength band of light in the usage environment. It is about 10 nm to 150 nm.
  • the material of the substructure 4 for example, the same material as that of the base 2 and the main structure 3 can be used, but it is preferable to use a material having a lower refractive index than that of the base 2 and the main structure 3. This is because the reflectance can be further reduced.
  • the main structure 3 and the substructure 4 may be concave.
  • the relationship between the concave portion and the convex portion of the main structure 3 and the sub structure 4 may be turned upside down.
  • the sub structure 4 is a concave portion on the contrary, and when the main structure 3 is a concave portion, the sub structure 4 is different from the concave portion. Conversely, it may be a convex portion.
  • the substructure 4 is provided, for example, in part or all between the main structures. Specifically, it is preferable that the substructure 4 is provided at the most adjacent portion of the main structure 3 and the main structures 3 are connected by the substructure 4 provided at the most adjacent portion. By doing in this way, the filling rate of the main structure 3 can be improved.
  • the spatial frequency component of the substructure 4 is preferably higher than the frequency component converted from the period of the main structure 3. Specifically, the spatial frequency component of the substructure 4 is preferably at least twice the frequency component converted from the period of the main structure 3, and more preferably at least four times. Such a spatial frequency component of the substructure 4 is preferably not an integral multiple of the frequency component of the main structure 3. From the viewpoint of ease of forming the substructure 4, the substructure 4 has a black circle “ ⁇ ” adjacent to the main structure 3 having an elliptical cone shape or an elliptical truncated cone shape, as shown in FIG. 15B. It is preferable to be arranged at a part or all of the positions.
  • the substructure 4 is arranged between all adjacent structures 3, between adjacent structures 3 (for example, between a1 and a2) in the same track, or between adjacent tracks. It is formed between the structures 3 (for example, between a1 and a7, between a2 and a7).
  • the main structures 3 are periodically arranged in a hexagonal lattice pattern or a quasi-hexagonal lattice pattern, for example, the main structures 3 are adjacent to each other in an orientation that is 6-fold symmetric.
  • the substructure 4 is provided in the adjacent portion, and the main structures 3 are connected by the substructure 4. Further, as shown in FIG.
  • the substructure 4 when the gap 2a exists between the main structures 3, the substructure 4 is provided in the gap 2a between the main structures 3 from the viewpoint of improving the filling rate. It is preferable to form. You may make it form the substructure 4 in both the adjacent part of the main structure 3, and the space
  • the position where the substructure 4 is formed is not particularly limited to the above example, and the substructure 4 may be formed on the entire surface of the main structure 3. Further, from the viewpoint of improving reflection characteristics and transmission characteristics, it is preferable to form at least one kind of minute convex portions and concave portions, for example, minute concave and convex portions 4 a on the surface of the substructure 4.
  • the minute convex and concave portions 4a of the substructure 4 have a high-frequency spatial frequency component shorter than the period of the main structure 3. It is preferable to form so that it may have.
  • the corrugated minute uneven portion 4a can be formed, for example, by appropriately selecting the etching conditions such as RIE (Reactive Ion Etching) in the optical element manufacturing process and the material of the master.
  • the uneven part 4a can be formed by using Pyrex (registered trademark) glass as the material of the master.
  • the substructure 4 is further formed on the surface of the substrate 2, an S-shaped refractive index profile can be obtained. Accordingly, excellent antireflection characteristics can be obtained.
  • the optical element 1 according to the first embodiment directly joins adjacent structures, the filling factor is higher than that of the optical element 1 according to the fourth embodiment. Therefore, the optical element 1 according to the first embodiment can change the S-shaped refractive index profile more smoothly than the optical element 1 according to the fourth embodiment. For this reason, when the height of the structure 3 is large, the optical element 1 according to the first embodiment can obtain excellent antireflection characteristics as compared with the optical element 1 according to the fourth embodiment. it can. ⁇ Fifth Embodiment> FIG.
  • FIG. 17A is a schematic plan view showing an example of the configuration of an optical element according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17B is an enlarged plan view showing a part of the optical element shown in FIG. 17A.
  • FIG. 17C is a sectional view taken along tracks T1, T3,... Of FIG.
  • FIG. 17D is a sectional view taken along tracks T2, T4,... Of FIG.
  • FIG. 18 is an enlarged perspective view showing a part of the optical element shown in FIG.
  • the optical element 1 according to the fifth embodiment is different from that of the first embodiment in that a large number of structures 3 that are concave portions are arranged on the surface of the substrate.
  • the shape of the structure 3 is a concave shape obtained by inverting the convex shape of the structure 3 in the first embodiment.
  • the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure 3 gradually increases toward the base 2 and changes to draw an S-shaped curve.
  • the opening (entrance portion of the recess) of the structure 3 that is a recess is the lower part, and the lowest part in the depth direction of the base 2 (the deepest part of the recess). It is defined as the top. That is, the top portion and the lower portion are defined by the structure 3 that is an intangible space.
  • the effective refractive index in FIG. 2 gradually increases from the bottom toward the top.
  • the height H of the structure 3 in the formula (1) or the like is the depth H of the structure 3.
  • the fifth embodiment is the same as the first embodiment except for the above.
  • the shape of the convex structure 3 in the first embodiment is inverted to form a concave shape, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
  • the lower part of the adjacent structure 3 is joined, and between adjacent structures is penetrated by the lower part. For this reason, in the optical element 1 which concerns on 5th Embodiment, possibility that the wall between structures will be damaged is low compared with the optical element in which the thin wall is formed in all between adjacent structures. Therefore, durability can be improved.
  • FIG. 19 is a perspective view showing an example of the configuration of an optical element according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the optical element 1 according to the sixth embodiment has a columnar structure 5 extending in one direction on the surface of the substrate, and this structure 5 is formed on the substrate 2 as 1. It differs from that of the first embodiment in that it is dimensionally arranged.
  • symbol is attached
  • the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure 5 (the ⁇ Z axis direction in FIG.
  • the refractive index profile has one inflection point N.
  • a part of the columnar structures may be overlapped and joined, or a part of the columnar structures may be connected by the substructure.
  • the thickness of the columnar structure itself may be modulated, and a part of the structure may be overlapped and joined.
  • the structure 5 has a column surface that extends uniformly in one direction (Y-axis direction).
  • a cross section (XZ cross section) obtained by cutting the structure 5 perpendicular to the ridge line direction has a cross sectional shape that is the same as or similar to the refractive index profile shown in FIG.
  • FIG. 20 is a sectional view showing an example of the configuration of an optical element according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the optical element 1 according to the seventh embodiment differs from that of the first embodiment in that an inclined film 6 is formed on a substrate instead of the structure 3. Is different.
  • the gradient film 6 is a film in which the refractive index in the depth direction is gradually changed by gradually changing the composition of the constituent material in the depth direction (thickness direction).
  • the refractive index on the surface side of the inclined film 6 is lower than the refractive index on the substrate side (interface side).
  • the effective refractive index in the depth direction gradually increases toward the base 2 and changes so as to draw an S-shaped curve. By doing so, the boundary for light is not clear, and reflected light can be reduced. Therefore, the antireflection characteristic of the optical element can be reduced.
  • the inclined film 6 can be formed by sputtering, for example.
  • the film forming method by sputtering include a method of sputtering two types of target materials simultaneously and in a predetermined ratio, and a process gas contained in the film by reactive sputtering while changing the flow rate of the process gas. A method of appropriately changing the content of is mentioned.
  • the seventh embodiment the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.
  • FIG. 21 shows an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG.
  • the liquid crystal display device includes a backlight 53 that emits light, and a liquid crystal panel 51 that temporally and spatially modulates the light emitted from the backlight 53 to display an image.
  • Polarizers 51a and 51b which are optical components, are provided on both surfaces of the liquid crystal panel 51, respectively.
  • the optical element 1 is provided on the polarizer 51 b provided on the display surface side of the liquid crystal panel 51.
  • the polarizer 51b in which the optical element 1 is provided on one main surface is referred to as a polarizer 52 with an antireflection function.
  • This polarizer 52 with an antireflection function is an example of an optical component with an antireflection function.
  • the backlight 53 for example, a direct type backlight, an edge type backlight, or a flat light source type backlight can be used.
  • the backlight 53 includes, for example, a light source, a reflecting plate, an optical film, and the like.
  • the light source include a cold cathode fluorescent lamp (CCFL), a hot cathode fluorescent lamp (HCFL), an organic electroluminescence (OEL), an inorganic electroluminescence (OEL), and an inorganic electroluminescence (OEL).
  • CCFL cold cathode fluorescent lamp
  • HCFL hot cathode fluorescent lamp
  • OEL organic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL inorganic electroluminescence
  • OEL
  • liquid crystal panel 51 examples include a twisted nematic (TN) mode, a super twisted nematic (STN) mode, a vertical alignment (VA) mode, and a horizontal alignment (In-Plane: Switch). Mode, optically compensated bend alignment (OCB) mode, ferroelectric (Ferroelectric Liquid Crystal: FLC) mode, polymer dispersed liquid crystal (Polymer Dispersed Liquid Crystal: PDLC mode, PDLC mode) Change Guest Host: It can be used as the display mode, such as CGH) mode.
  • TN twisted nematic
  • STN super twisted nematic
  • VA vertical alignment
  • I-Plane: Switch Switch
  • Mode optically compensated bend alignment
  • FLC ferroelectric Liquid Crystal
  • FLC ferroelectric Liquid Crystal
  • PDLC mode Polymer Dispersed Liquid Crystal
  • PDLC mode Change Guest Host: It can be used as the display mode, such as CGH) mode.
  • polarizers 51 a and 51 b are provided on both surfaces of the liquid crystal panel 51 so that the transmission axes thereof are orthogonal to each other.
  • the polarizers 51a and 51b allow only one of the orthogonal polarization components of incident light to pass through and block the other by absorption.
  • the polarizers 51a and 51b include hydrophilic polymer films such as polyvinyl alcohol films, partially formalized polyvinyl alcohol films, ethylene / vinyl acetate copolymer partially saponified films, iodine, dichroic dyes, and the like. Those obtained by adsorbing the dichroic material and uniaxially stretching can be used.
  • the protective layer is provided in this way, it is preferable that the base 2 of the optical element 1 also serves as the protective layer. It is because the polarizer 52 with an antireflection function can be made thin by setting it as such a structure.
  • the optical element 1 is the same as that of any one of the first to seventh embodiments described above, and a description thereof will be omitted. According to the eighth embodiment, since the optical element 1 is provided on the display surface of the liquid crystal display device, the antireflection function of the display surface of the liquid crystal display device can be improved.
  • FIG. 22 shows an example of the configuration of the liquid crystal display device according to the ninth embodiment of the present invention.
  • This liquid crystal display device includes a front member 54 on the front side of the liquid crystal panel 51, and the eighth aspect in that the optical element 1 is provided on at least one of the front surface of the liquid crystal panel 51, the front surface and the back surface of the front member 54. It differs from that of the embodiment.
  • FIG. 22 shows an example in which the optical element 1 is provided on the front surface of the liquid crystal panel 51 and all the front and back surfaces of the front member 54. For example, an air layer is formed between the liquid crystal panel 51 and the front member 54.
  • the front surface refers to the surface on the side serving as the display surface, that is, the surface on the viewer side
  • the back surface refers to the surface on the side opposite to the display surface.
  • the front member 54 is a front panel or the like used for the purpose of mechanical, thermal, and weatherproof protection and design on the front surface (observer side) of the liquid crystal panel 51.
  • the front member 54 has, for example, a sheet shape, a film shape, or a plate shape.
  • Examples of the material of the front member 54 include glass, triacetyl cellulose (TAC), polyester (TPEE), polyethylene terephthalate (PET), polyimide (PI), polyamide (PA), aramid, polyethylene (PE), polyacrylate, Polyether sulfone, polysulfone, polypropylene (PP), diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, acrylic resin (PMMA), polycarbonate (PC), and the like can be used, but the material is not particularly limited and is transparent. Any material having a property can be used. According to the ninth embodiment, the visibility of the liquid crystal display device can be improved as in the eighth embodiment.
  • Example 23 a refractive index profile in which an effective refractive index draws an S-shaped curve was assumed. Next, the shape of the structure realizing the refractive index profile was obtained. The results are shown in FIG. 24A.
  • Example 2> As shown in FIG. 23, a refractive index profile was assumed in which the effective refractive index was S-shaped and the tip changed sharply as compared with Example 1. Next, the shape of the structure realizing the refractive index profile was obtained. The result is shown in FIG. 24B.
  • Example 3> As shown in FIG. 23, a refractive index profile is assumed in which the effective refractive index is S-shaped and the tip is greatly and sharply changed as compared with the first embodiment.
  • the reflectance is R> 0.1% in almost the entire visible range of 400 nm to 700 nm.
  • the reflectance is R ⁇ 0.1% in almost the entire visible range of 400 nm to 700 nm.
  • those in which the S-shaped refractive index profile changes abruptly at the substrate side and air side ends have a good effect of preventing the reflectance in the visible region.
  • the average reflectance of 400 nm to 700 nm is improved. Therefore, when the structure height is 5/14 (250 nm) or more at a wavelength of 700 nm, the S-shaped refractive index profile functions effectively, and the reflectance R ⁇ 0.3 in almost the entire visible range of 400 nm to 700 nm. % Reflection performance can be obtained. In addition, when the wavelength range is 400 nm to 550 nm, the performance of the reflectance R ⁇ 0.3% can be obtained when the structure height is 5/14 ( ⁇ 200 nm) of the wavelength 550 nm or more.
  • the S-shaped refractive index profile (Example 3) has a reflectance in the visible region of 400 nm to 700 nm as compared with the linear refractive index profile (Comparative Example 1). Becomes lower and the reflection characteristics are improved. Specifically, a better antireflection effect (R ⁇ 0.1%) can be obtained in the visible range of 400 nm to 700 nm. At a structure height of 300 nm, the reflectance is about 0.08% at the long wavelength end 700 nm of the wavelength band.
  • the height of the structure is 2/5 (280 nm) or more, preferably 3/7 (300 nm) or more of the wavelength 700 nm, the S-shaped refractive index profile functions more effectively, and in the visible region 400 nm to 700 nm.
  • a reflection performance with a reflectance R ⁇ 0.1% can be obtained.
  • the maximum value of the height of the structure is about 1.0 ⁇ m (pitch: 700 nm, aspect ratio: 1.4) for the visible light band in terms of actual ease of production. preferable. Therefore, the height of the structure is preferably 10/7 (1 ⁇ m) or less of a wavelength of 700 nm.
  • the height of the structure is preferably 5/14 or more and 10/7 or less of the maximum value of the wavelength band of light under the use environment, and more preferably 2/5 or more of the maximum value. It is 10/7 or less, more preferably 3/7 or more and 10/7 or less of the maximum value.
  • evaluation of structure shape The following can be understood from FIGS. 24A to 24C and 25.
  • the shape of the structure that realizes the refractive index profile shown in FIG. 23 is a cross-sectional shape that takes the square root of the S-shaped refractive index profile, and forms a structure that gradually widens toward the substrate side. Of the structures shown in FIGS.
  • Example 4> A structure in which the structure 3 of Example 3 was extended 1.5 times in the Y-axis direction was obtained. The result is shown in FIG. 27A.
  • Example 5> A structure in which the structure 3 of Example 3 was extended 1.5 times in the X-axis direction was obtained. The result is shown in FIG. 27B.
  • Example 6> The shape obtained by inverting the unevenness of the structure 3 of Example 2 was obtained. The result is shown in FIG. 27C. (Evaluation of structure shape) Refractive index profiles substantially similar to those in Examples 2 and 3 can be obtained even in a structure shape extended in the X-axis direction and the Y-axis direction, or a structure shape in which the unevenness is inverted.
  • Example 7> A refractive index profile similar to that of Example 3 having an S shape, that is, a refractive index profile having one inflection point was assumed.
  • ⁇ Comparative example 2> As shown in FIG. 28, a refractive index profile similar to that of Comparative Example 1, that is, a linear refractive index profile was assumed.
  • ⁇ Comparative Example 3> As shown in FIG. 28, a refractive index profile having three inflection points was assumed.
  • ⁇ Comparative example 4> As shown in FIG. 28, a refractive index profile having five inflection points was assumed. (Evaluation of reflectance) For each of the refractive index profiles described above, the reflectance when the structure height was 500 nm was determined. The results are shown in FIG. In FIG.
  • AFM atomic force microscope
  • Example 8 a glass roll master having an outer diameter of 126 mm was prepared, and a resist layer was deposited on the surface of the glass roll master as follows. That is, the photoresist was diluted to 1/10 with a thinner, and this diluted resist was applied to the thickness of about 70 nm on the cylindrical surface of the glass roll master by dipping, thereby forming a resist layer.
  • the glass roll master as a recording medium is transported to the roll master exposure apparatus shown in FIG. 8 and exposed to the resist layer, thereby being connected in one spiral and between three adjacent tracks. A latent image having a quasi-hexagonal lattice pattern was patterned on the resist layer.
  • the region where a quasi-hexagonal lattice-shaped exposure pattern is to be formed is irradiated with a laser beam having a power of 0.50 mW / m to expose the surface of the glass roll master, and a concave quasi-hexagonal lattice-shaped exposure pattern is formed.
  • An exposure pattern was formed.
  • the thickness of the resist layer in the row direction of the track row was about 60 nm, and the thickness of the resist in the track extending direction was about 50 nm.
  • the resist layer on the glass roll master was subjected to development treatment, and the exposed resist layer was dissolved and developed.
  • an undeveloped glass roll master is placed on a turntable of a developing machine (not shown), and a developer is dropped on the surface of the glass roll master while rotating the entire turntable to develop the resist layer on the surface. did.
  • a resist glass roll master having a resist layer opened in a quasi-hexagonal lattice pattern was obtained.
  • an etching process and an ashing process were alternately performed on the resist glass roll master using a roll etching apparatus. Thereby, the pattern of the cone-shaped structure (recessed part) was formed. At this time, one step was formed on the side surface of the structure by appropriately adjusting the processing time of the etching process and the ashing process.
  • the roll etching apparatus is a plasma etching apparatus having a cylindrical electrode. The cylindrical electrode is inserted into a cavity of a cylindrical glass roll master, and plasma etching is performed on the column surface of the glass roll master. It is configured to apply.
  • the moth-eye glass roll master having a concave quasi-hexagonal lattice pattern was obtained by completely removing the resist layer by O 2 ashing.
  • the depth of the recesses in the row direction was deeper than the depth of the recesses in the track extending direction.
  • the moth-eye glass roll master and a TAC (triacetylcellulose) sheet coated with an ultraviolet curable resin were brought into close contact with each other and peeled while being irradiated with ultraviolet rays and cured. Thereby, an optical sheet in which a plurality of structures are arranged on one main surface was obtained.
  • the height H of the structure of this optical sheet was 230 nm, the arrangement pitch P1 was 300 nm, the arrangement pitch P2 was 270, and the aspect ratio (H / P2) was 0.9.
  • the target optical sheet was produced by the above. (Evaluation of reflectance) The reflectance of the optical sheet produced as described above was evaluated using a JASCO evaluation device (V-550). The results are shown in FIG. (Comparative Example 5) The reflection characteristics of the optical sheet having a plurality of conical structures arranged on the surface were obtained by simulation. The results are shown in FIG. The simulation conditions are shown below.
  • Example 8 Hexagonal lattice Height H: 300nm Arrangement pitch P1, P2: 300 nm Aspect ratio (H / P2): 1.0 Shape: Bell shape (shape without refractive index profile of S-order shape) Polarized light: non-polarized light
  • Table 1 shows the structures of the optical sheets of Example 8 and Comparative Examples 5 and 6. The following can be understood from FIG. In Example 8, the reflectance tends to slightly increase on the long wavelength side of the wavelength band of 400 nm to 650 nm, but an extremely lower reflectance than that of Comparative Example 5 was obtained in the wavelength band of about 400 nm to 650 nm. Yes.
  • a low reflection characteristic with a reflectance of 0.2% or less is realized at a wavelength of 550 nm where human visibility is the highest.
  • the increase in reflectance on the long wavelength side is due to the height of the structure, and is suppressed if the height of the structure of Example 8 is about 300 nm as in Comparative Example 6. be able to.
  • the reflectance tends to gradually increase as the wavelength increases in the wavelength band of 400 nm to 650 nm.
  • Comparative Example 6 an increase in reflectance on the long wavelength side of the wavelength band of 400 nm to 650 nm is suppressed.
  • the antireflection characteristic superior to that of Example 8 is obtained over the entire wavelength band. Yes.
  • Example 8 is superior to Comparative Example 6 in terms of antireflection characteristics at a wavelength of 550 nm where human visibility is the highest.
  • the height of the structure of Example 8 is about 300 nm, which is the same as that of Comparative Example 6, the structure having an S-order-shaped refractive index profile is excellent in terms of antireflection characteristics. Become prominent. From the above, it can be seen that the effective refractive index with respect to the depth direction of the structure gradually increases toward the substrate, and an excellent antireflection characteristic can be obtained by drawing an S-shaped curve.
  • the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the technical characteristics of the present invention can be changed depending on the required performance.
  • Various modifications based on the idea are possible.
  • the numerical values, shapes, materials, configurations, and the like given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different numerical values, shapes, materials, configurations, and the like may be used as necessary.
  • the configurations of the above-described embodiments can be combined with each other without departing from the gist of the present invention.
  • the present invention is also applicable to various display devices other than the liquid crystal display device.
  • a CRT (Cathode Ray Tube) display for example, a CRT (Cathode Ray Tube) display, a plasma display panel (PDP), an electroluminescence (EL) display, a surface-conduction electron-emitting device display (Surface-conduction electron-emitter ED), etc.
  • the present invention can also be applied to various display devices.
  • the case where the optical element 1 is manufactured by a method in which the optical disk master manufacturing process and the etching process are combined has been described as an example.
  • the manufacturing method of the optical element 1 is not limited to this, and the optical element having an S-shaped refractive index profile can be manufactured while the effective refractive index in the depth direction gradually increases toward the substrate. If it is.
  • an optical element may be produced using electron beam exposure or the like, and an inclined film mixed with changing the ratio of hollow silica or the like so that the effective refractive index gradually changes, or reactivity You may produce by coating the inclination film
  • a low refractive index layer may be further formed on the surface of the substrate 2 on which the structure 3 is formed.
  • the low refractive index layer is preferably composed mainly of a material having a refractive index lower than that of the material constituting the substrate 2, the structure 3, and the substructure 4. Examples of the material for such a low refractive index layer include organic materials such as fluorine resins, and inorganic low refractive index materials such as LiF and MgF 2 .
  • the optical element may be manufactured by thermal transfer. Specifically, by heating a substrate mainly composed of a thermoplastic resin and pressing a stamp (mold) such as the roll master 11 or the disk master 41 against the substrate softened sufficiently by this heating, A method of manufacturing the optical element 1 may be used.
  • a stamp such as the roll master 11 or the disk master 41 against the substrate softened sufficiently by this heating
  • a method of manufacturing the optical element 1 may be used.
  • the above-mentioned embodiment demonstrated as an example the case where it applied to this invention and applied this invention to a polarizer with an antireflection function, this invention is not limited to this example.
  • the present invention can be applied to a lens, a light guide plate, a window material, a display element, and the like to obtain an optical component with an antireflection function.
  • the refractive index profile has an S-shape having one inflection point. Further, it may be provided. Even when such a substantially S-shaped refractive index profile is used, excellent antireflection characteristics can be obtained. In particular, when the height of the structure 3 is low, the effect of the antireflection characteristic becomes remarkable.
  • the inflection point at one end of the refractive index profile can be obtained, for example, by making the top of the structure 3 a curved protrusion.
  • the inflection point at the other end can be obtained, for example, by forming a skirt that expands toward the substrate side at the bottom of the structure 3.

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Abstract

光学素子は、基体と、基体表面に多数配列された構造体とを備える。構造体が、錐体形状の凹部または凸部である。構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続されている。構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている。

Description

光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤
　本発明は、光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤に関する。詳しくは、構造体が使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列された光学素子に関する。
　従来、ガラスやプラスチックなどの透光性基板を用いた光学素子においては、光の表面反射を抑えるための表面処理が行われているものがある。この種の表面処理として、光学素子表面に微細かつ緻密な凹凸構造（モスアイ構造）を形成するものがある（例えば「光技術コンタクト」Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１１（２００５），６３０−６３７参照）。
　一般に、光学素子表面に周期的な凹凸形状を設けた場合、ここを光が透過するときには回折が発生し、透過光の直進成分が大幅に減少する。しかし、凹凸形状のピッチが透過する光の波長よりも短い場合には回折は発生せず、例えば凹凸形状を矩形としたときに、そのピッチや深さなどに対応する単一波長の光に対して有効な反射防止効果を得ることができる。
　上述の光学素子は、優れた反射防止特性を有するため、太陽電池や表示装置への適用が期待されている。反射防止特性を考慮した凹凸構造として以下のものが提案されている。
　電子線露光を用いて作製した構造体としては、微細なテント形状の凹凸構造体（ピッチ約３００ｎｍ、深さ約４００ｎｍ）が提案されている（例えばＮＴＴアドバンストテクノロジ（株）、“波長依存性のない反射防止体（モスアイ）用成形金型原盤”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年９月１日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ｋｅｙｔｅｃｈ．ｎｔｔ−ａｔ．ｃｏ．ｊｐ／ｎａｎｏ／ｐｒｄ＿００３３．ｈｔｍｌ＞参照）。
　また、産業技術総合研究所、近接場光応用工学研究センター、スーパーレンズテクノロジーチームは、直径１００ｎｍ、深さ５００ｎｍ以上のナノホール構造物を提案している（例えば独立行政法人産業技術総合研究所、“ナノメータサイズの微細加工を可能とする卓上型装置を開発”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年９月１日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ＿ｉ／ｐｒｅｓｓ＿ｒｅｌｅａｓｅ／ｐｒ２００６／ｐｒ２００６０３０６／ｐｒ２００６０３０６．ｈｔｍｌ＞参照）。このような構造体は、光ディスクの記録装置を用いた微細構造体形成方法により形成することができる。具体的には、半導体レーザー（波長４０６ｎｍ）を用いた可視光レーザーリソグラフィー法と熱非線形材料とを組み合わせた熱リソグラフィー技術をもとにしたナノ加工装置により形成することができる（例えば独立行攻法人産業技術総合研究所、“ナノメータサイズの微細加工を可能とする卓上型装置を開発”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２０年９月１日検索］、インターネット＜ｈｔｔｐ：／／ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｉｓｔ＿ｉ／ｐｒｅｓｓ＿ｒｅｌｅａｓｅ／ｐｒ２００６／ｐｒ２００６０３０６／ｐｒ２００６０３０６．ｈｔｍｌ＞参照）。
　また、本発明者らは、釣鐘形状や楕円錐台形状の構造体を提案している（例えば国際公開第０８／０２３８１６号パンフレット参照）。この構造体では、電子線露光に近い反射防止特性が得られる。また、この構造体は、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法により作製することができる。
　近年では、液晶表示装置などの各種表示装置の視認性をさらに向上することが望まれており、このような要望に応えるためには、上述の光学素子の反射防止特性をさらに向上することが重要である。
　したがって、本発明の目的は、優れた反射防止特性を有する光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤を提供することにある。
　上述の課題を解決するために、第１の発明は、
　基体と、
　基体表面に多数配列された構造体と
　を備え、
　構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
　構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
　構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている、反射防止機能を有する光学素子である。
　第２の発明は、
　基体と、
　基体表面に多数配列された構造体と
　を備え、
　構造体が、基体表面にて一方向に延びる柱状形状を有する凹部または凸部であり、
　構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
　構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子である。
　第３の発明は、
　光学部品と、
　光学部品の表面に多数配列された構造体と
　を備え、
　構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
　構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
　構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている反射防止機能付き光学部品。
　第４の発明は、
　基体表面に多数配列された構造体と
　を備え、
　構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
　構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する構造体の下部同士が接続され、
　構造体によって成形された光学素子の深さ方向に対する実効屈折率の変化が、光学素子の基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている原盤である。
　本発明において、Ｓ字状には、反転Ｓ字状、すなわちＺ字状も含まれる。また、構造体が基体表面に対して突出した凸部である場合、構造体の下部とは、構造体の基体側部分のことをいう。構造体が基体表面に対して窪んだ凹部である場合、構造体の下部とは、構造体の開口部側部分のことをいう。
　第１、第３および第４の発明において、主構造体を四方格子状または準四方格子状に周期的に配置することが好ましい。ここで、四方格子とは、正四角形状の格子のことをいう。準四方格子とは、正四角形状の格子とは異なり、歪んだ正四角形状の格子のことをいう。具体的には、構造体が直線上に配置されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を直線状の配列方向に引き伸ばして歪ませた四方格子のことをいう。構造体が円弧状に配置されている場合には、準四方格子とは、正四角形状の格子を円弧状に歪ませた四方格子、または、正四角形状の格子を円弧状に歪ませ、かつ、円弧状の配列方向に引き伸ばして歪ませた四方格子のことをいう。
　第１、第３および第４の発明において、構造体を六方格子状または準六方格子状に周期的に配置することが好ましい。ここで、六方格子とは、正六角形状の格子のことをいう。準六方格子とは、正六角形状の格子とは異なり、歪んだ正六角形状の格子のことをいう。具体的には、構造体が直線上に配置されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を直線状の配列方向に引き伸ばして歪ませた六方格子のことをいう。構造体が円弧状に配置されている場合には、準六方格子とは、正六角形状の格子を円弧状に歪ませた六方格子、または、正六角形状の格子を円弧状に歪ませ、かつ、円弧状の配列方向に引き伸ばして歪ませた六方格子のことをいう。
　第１~第４の発明では、錐体形状または柱状形状を有する構造体を、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列するとともに、隣接する構造体の下部同士を接合している。これにより、構造体の深さ方向に対する実効屈折率の変化を滑らかにすることができる。したがって、構造体の深さ方向に対する実効屈折率を、基体へ向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化させることができる。また、構造体の深さ方向に対する実効屈折率を、基体へ向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化させることで、光にとって境界が明確では無くなり、基体表面における反射光を低減することができる。
　以上説明したように、本発明によれば、優れた反射防止特性を有する光学素子を実現できる。特に、構造体の高さが大きい場合に、優れた反射防止特性が得られる。
　第１図Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１図Ｂは、第１図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１図Ｃは、第１図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１図Ｄは、第１図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第２図は、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の屈折率プロファイルの一例を示すグラフである。
　第３図は、第１図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
　第４図Ａは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す概略図である。第４図Ｂは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す概略図である。
　第５図は、構造体の形状の一例を示す断面図である。
　第６図Ａ~第６図Ｃは、変化点の定義を説明するための図である。
　第７図Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子を作製するためのロールマスタの構成の一例を示す斜視図である。第７図Ｂは、第７図Ａのロールマスタ表面を拡大して示す平面図である。
　第８図は、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成の一例を示す概略図である。
　第９図Ａ~第９図Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
　第１０図Ａ~第１０図Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例を説明するための工程図である。
　第１１図Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１１図Ｂは、第１１図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１１図Ｃは、第１１図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１１図Ｄは、第１１図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第１２図Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子を作製するためのディスクマスタの構成の一例を示す平面図である。第１２図Ｂは、第１２図Ａのディスクマスタ表面を拡大して示す平面図である。
　第１３図は、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成の一例を示す概略図である。
　第１４図Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１４図Ｂは、第１４図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１４図Ｃは、第１４図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１４図Ｄは、第１４図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第１５図Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１５図Ｂは、第１５図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１５図Ｃは、第１５図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１５図Ｄは、第１５図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第１６図は、第１５図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
　第１７図Ａは、本発明の第５の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１７図Ｂは、第１７図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１７図Ｃは、第１７図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１７図Ｄは、第１７図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第１８図は、第１７図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
　第１９図は、本発明の第６の実施形態に係る光学素子の構造体の形状の一例を示す断面図である。
　第２０図は、本発明の第７の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す断面図である。
　第２１図は、本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す概略図である。
　第２２図は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す概略図である。
　第２３図は、実施例１~３、比較例１の屈折率プロファイルを示すグラフである。
　第２４図Ａ~第２４図Ｃは、実施例１~３の構造体の形状を示す図である。
　第２５図は、実施例１~３、比較例１の反射特性を示すグラフである。
　第２６図は、構造体の高さを２００ｎｍ~５００ｎｍの範囲で変えたときの実施例３、比較例１の反射特性を示すグラフである。
　第２７図Ａ~第２７図Ｃは、実施例４~６の構造体の形状を示す図である。
　第２８図は、比較例２~４の屈折率プロファイルを示すグラフである。
　第２９図は、実施例７、比較例２~３の反射特性を示すグラフである。
　第３０図Ａは、実施例８の原盤の成形面のＡＦＭ像である。第３０図Ｂは、第３０図Ａに示したＡＦＭ像の断面プロファイルである。
　第３１図は、実施例８、比較例５、６の反射防止特性を示すグラフである。
１　　　光学素子
２　　　基体
２ａ　　空隙部
３　　　構造体、主構造体
３ｔ　　頂部
３ｂ　　底部
３ｃ　　裾部
４　　　副構造体
４ａ　　凹凸部
５　　　構造体
６　　　傾斜膜
１１　　ロールマスタ
１２　　原盤
１３　　構造体
１２ａ　空隙部
５１　　液晶パネル
５１ａ　偏光子
５１ｂ　偏光子
５２　　反射防止機能付き偏光子
５３　　バックライト
５４　　前面部材
Ｐａ　　第１の変化点
Ｐｂ　　第２の変化点
Ｎ　　変曲点
Ｓｔ　　ステップ
　本発明の実施形態について図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．第１の実施形態（直線状でかつ六方格子状に構造体を２次元配列した例）
２．第２の実施形態（円弧状でかつ六方格子状に構造体を２次元配列した例）
３．第３の実施形態（直線状でかつ四方格子状に構造体を２次元配列した例）
４．第４の実施形態（主構造体に加え副構造体をさらに配列した例）
５．第５の実施形態（凹形状の構造体を基体表面に形成した例）
６．第６の実施形態（柱状の構造体を１次元配列した例）
７．第７の実施形態（構造体に代えて薄膜を設けた例）
８．第８の実施形態（表示装置に対する第１の適用例）
９．第９の実施形態（表示装置に対する第２の適用例）
＜１．第１の実施形態＞
［光学素子の構成］
　第１図Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１図Ｂは、第１図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１図Ｃは、第１図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１図Ｄは、第１図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　この光学素子１は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信（光ファイバー）、太陽電池、照明装置などに用いる種々の光学部品に適用して好適なものある。具体的には例えば、光学部品としては、偏光素子、レンズ、導光板、窓材、および表示素子のいずれか１種を挙げることができる。偏光素子としては、例えば、偏光子、反射型偏光子を挙げることができる。
　光学素子１は、基体２と、この基体２の表面に形成された構造体３を備える。この構造体は、錐体形状の凸部である。隣接する構造体３の下部同士が、その下部同士を重なり合うようにして接合されている。隣接する構造体３のうち、最隣接する構造体３が、トラック方向に配置されていることが好ましい。このような位置に最隣接する構造体３を配置することが、後述する製造方法では容易であるからである。この光学素子１は、構造体３が設けられた基体表面に対して入射する光の反射を防止する機能を有している。以下では、第１図に示すように、基体２の一主面内において直交する２つの軸をＸ軸、Ｙ軸と称し、基体２の一主面に垂直な軸をＺ軸と称する。また、構造体３間に空隙部２ａがある場合には、この空隙部２ａに微細凹凸形状を設けることが好ましい。このような微細凹凸形状を設けることで、光学素子１の反射率をさらに低減することができるからである。
　第２図は、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の屈折率プロファイルの一例を示す。第２図に示すように、構造体３の深さ方向（第１図中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化している。すなわち、屈折率プロプロファイルが、１つの変曲点Ｎを有している。この変曲点は、構造体３の側面の形状に対応するものである。このように実効屈折率を変化させることで、光にとって境界が明確では無くなるため反射光を低減し、光学素子１の反射防止特性を向上することができる。深さ方向に対する実効屈折率の変化は、単調増加であることが好ましい。ここで、Ｓ字状には、反転Ｓ字状、すなわちＺ字状も含まれる。
　また、深さ方向に対する実効屈折率の変化が、構造体３の頂部側および基体側の少なくとも一方において実効屈折率の傾きの平均値よりも急峻であることが好ましく、構造体３の頂部側および基体側の両方において上記平均値よりも急峻であることがより好ましい。これにより、優れた反射防止特性を得ることができる。
　以下、光学素子１を構成する基体２、および構造体３について順次説明する。
（基体）
　基体２は、透明性を有する透明基体である。基体２の材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明性合成樹脂、ガラスなどを主成分とするものが挙げられるが、特にこれらの材料に限定されるものではない。
　基体２の形状としては、例えば、フィルム状、シート状、プレート状、ブロック状を挙げることができるが、特にこれらの形状に限定されるものではない。基体２の形状は、ディスプレイ、光エレクトロニクス、光通信、太陽電池、照明装置など所定の反射防止機能が必要とされる各種光学デバイスの本体部分や、これらの光学デバイスに取り付けられるシートやフィルム状などの反射防止機能部品の形状に合わせて選択決定することが好ましい。
（構造体）
　第３図は、第１図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。基体２の表面には、凸部である構造体３が多数配列されている。この構造体３は、使用環境下の光の波長帯域以下の短いピッチ、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配置されている。使用環境下の光の波長帯域は、例えば、紫外光の波長帯域、可視光の波長帯域または赤外光の波長帯域である。ここで、紫外光の波長帯域とは１０ｎｍ~３６０ｎｍの波長帯域、可視光の波長帯域とは３６０ｎｍ~８３０ｎｍの波長帯域、赤外光の波長帯域とは８３０ｎｍ~１ｍｍの波長帯域をいう。
　光学素子１の構造体３は、基体２の表面において複数列のトラックＴ１、Ｔ２、Ｔ３、・・・（以下総称して「トラックＴ」ともいう。）をなすような配置形態を有する。ここで、トラックとは、構造体３が列をなして直線状に連なった部分のことをいう。
　構造体３は、隣接する２つのトラックＴ間において、半ピッチずれた位置に配置されている。具体的には、隣接する２つのトラックＴ間において、一方のトラック（例えばＴ１）に配列された構造体３の中間位置（半ピッチずれた位置）に、他方のトラック（例えばＴ２）の構造体３が配置されている。その結果、第１図Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１~Ｔ３）間においてａ１~ａ７の各点に構造体３の中心が位置する六方格子パターンまたは準六方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。この第１の実施形態において、六方格子パターンとは、正六角形状の格子パターンのことをいう。また、準六方格子パターンとは、正六角形状の格子パターンとは異なり、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ六方格子パターンのことをいう。
　構造体３が準六方格子パターンを形成するように配置されている場合には、第１図Ｂに示すように、同一トラック（例えばＴ１）内における構造体３の配置ピッチＰ１（ａ１~ａ２間距離）は、隣接する２つのトラック（例えばＴ１およびＴ２）間における構造体３の配置ピッチ、すなわちトラックの延在方向に対して±θ方向における構造体３の配置ピッチＰ２（例えばａ１~ａ７、ａ２~ａ７間距離）よりも長くなっていることが好ましい。このように構造体３を配置することで、構造体３の充填密度の更なる向上を図れるようになる。
　構造体３の下部は、例えば、隣接関係にある構造体３の一部または全部の下部と接合されている。このように構造体同士の下部を接合することで、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率の変化を滑らかにすることができる。その結果、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが可能となる。また、構造体同士の下部を接合することで、構造体の充填率を高めることができる。なお、第１図Ｂでは、隣接する全ての構造体３を接合したときの接合部の位置が、黒丸印「●」にて示されている。具体的には、接合部は、隣接する全ての構造体３の間、同一トラック内にて隣接する構造体３の間（例えばａ１~ａ２間）、または、隣接するトラック間の構造体３の間（例えばａ１~ａ７間、ａ２~ａ７間）に形成される。滑らかな屈折率プロファイルを実現し、優れた反射防止特性を得るためには、隣接する全ての構造体３の間に接合部を形成することが好ましい。後述する製造方法により接合部を容易に形成するためには、同一トラック内にて隣接する構造体３の間に接合部を形成することが好ましい。構造体３が六方格子パターンまたは準六方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、構造体３が６回対称となる方位で接合する。
　第４図Ａは、円錐形状または円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す。第４図Ｂは、楕円錐形状または楕円錐台形状を有する構造体３の配置の一例を示す。第４図Ａおよび第４図Ｂに示すように、構造体３が、その下部同士を重ね合うようにして接合されていていることが好ましい。このように構造体３を接合することで、Ｓ字形状の屈折率プロファイルを得ることができるとともに、構造体３の充填率を向上することができる。構造体同士は、屈折率を考慮した光路長で使用環境下の光の波長帯域の最大値の１／４以下の部分で接合されていることが好ましい。これにより、優れた反射防止特性を得ることができる。
　構造体３の高さは、透過させる光の波長領域に応じて適宜設定することが好ましい。具体的には、構造体３の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下であることが好ましく、より好ましくは上記最大値の２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは上記最大値の３／７以上１０／７以下である。最大値の５／１４以上にすると、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍのほぼ全域において反射率を０．３％以下に抑制できる。最大値の２／５以上にすると、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍにおいて反射率を０．１％以下に抑制できる。後述する製造方法においては、最大値の１０／７以下にすると、構造体３の成形が容易である。可視光を透過させる場合、構造体３の高さは１５０ｎｍ~５００ｎｍであることが好ましい。構造体３のアスペクト比（高さＨ／配置ピッチＰ）は、０．８１~１．４６の範囲に設定することが好ましい。０．８１未満であると反射特性および透過特性が低下する傾向にあり、１．４６を超えると光学素子１の作製時において剥離特性が低下し、レプリカの複製が綺麗に取れなくなる傾向があるからである。
　なお、本発明においてアスペクト比は、以下の式（１）により定義される。
　アスペクト比＝Ｈ／Ｐ・・・（１）
　但し、Ｈ：構造体３の高さ、Ｐ：平均配置ピッチ（平均周期）
　ここで、平均配置ピッチＰは以下の式（２）により定義される。
　平均配置ピッチＰ＝（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ２）／３　・・・（２）
　但し、Ｐ１：トラックの延在方向の配置ピッチ（トラック延在方向周期）、Ｐ２：トラックの延在方向に対して±θ方向（但し、θ＝６０°−δ、ここで、δは、好ましくは０°＜δ≦１１°、より好ましくは３°≦δ≦６°）の配置ピッチ（θ方向周期）
　また、構造体３の高さＨは、構造体３の列方向の高さＨ２とする（第３図参照）。ここで、列方向とは、基体表面内において、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）のことをいう。構造体３のトラック延在方向の高さＨ１は、列方向の高さＨ２よりも小さくすることが好ましい。後述する製造方法により光学素子１を作製する場合、構造体３のトラック延在方向の高さＨ１を、列方向の高さＨ２よりも小さくすることが容易だからである。
　第３図では、構造体３は、それぞれ同一の形状を有しているが、構造体３の形状はこれに限定されるものではなく、基体表面に２種以上の形状の構造体３が形成されていてもよい。また、構造体３は、基体２と一体的に形成されていてもよい。
　なお、構造体３のアスペクト比は全て同一である場合に限らず、構造体３が一定の高さ分布（例えばアスペクト比０．８１~１．４６程度の範囲）をもつように構成されていてもよい。高さ分布を有する構造体３を設けることで、反射特性の波長依存性を低減することができる。したがって、優れた反射防止特性を有する光学素子１を実現することができる。
　ここで、高さ分布とは、２種以上の高さ（深さ）を有する構造体３が基体２の表面に設けられていることを意味する。すなわち、基準となる高さを有する構造体３と、この構造体３とは異なる高さを有する構造体３とが基体２の表面に設けられていることを意味する。基準とは異なる高さを有する構造体３は、例えば基体２の表面に周期的または非周期的（ランダム）に設けられている。その周期性の方向としては、例えばトラックの延在方向、列方向などが挙げられる。
　構造体３の材料としては、例えば、紫外線、もしくは電子線により硬化する電離放射線硬化型樹脂、または熱により硬化する熱硬化型樹脂を主成分とするものが好ましく、紫外線で硬化できる紫外線硬化樹脂を主成分とするものが最も好ましい。
　第５図は、構造体の形状の一例を示す拡大断面図である。構造体３の側面が、基体２へ向けて徐々に拡大するとともに、第２図に示したＳ字状曲線の平方根の形状を描くように変化することが好ましい。このような側面形状にすることにより、優れた反射防止特性を得ることができ、かつ、構造体３の転写性を向上することができる。
　構造体３の頂部３ｔは、例えば、平面形状、または、先端に行くに従って細くなる凸形状である。構造体３の頂部３ｔを平面形状とする場合、単位格子の面積Ｓに対する、構造体頂部の平面の面積Ｓｔの面積比率（Ｓｔ／Ｓ）は、構造体３の高さが高くなるにつれて小さくなるようにすることが好ましい。このようにすることで、光学素子１の反射防止特性を向上することができる。ここで、単位格子は、例えば、六方格子または準六方格子などである。構造体底面の面積比率（単位格子の面積Ｓに対する、構造体底面の面積Ｓｂの面積比率（Ｓｂ／Ｓ）は、頂部３ｔの面積比率に近いことが好ましい。また、構造体３の頂部３ｔに、構造体３よりも屈折率が低い低屈折率層を形成してもよく、このような低屈折率層を形成することで、反射率を下げることが可能となる。
　頂部３ｔおよび下部３ｂを除く構造体３の側面は、その頂部３ｔから下部３ｂの方向に向かって、第１の変化点Ｐａおよび第２の変化点Ｐｂの組をこの順序で１つ有することが好ましい。これにより、構造体３の深さ方向（第１図中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、１つの変曲点を有することができる。
　ここで、第１の変化点および第２の変化点は以下のように定義される。
　第６図Ａ、第６図Ｂに示すように、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂの間の側面が、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かって、滑らかな複数の曲面を不連続的に接合して形成されている場合には、接合点が変化点となる。この変化点と変曲点は一致することになる。接合点では正確には微分不可能であるが、ここでは、このような極限としての変曲点も変曲点と称する。構造体３が上述のような曲面を有する場合、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かう傾きが、第１の変化点Ｐａを境にしてより緩やかになった後、第２の変化点Ｐｂを境にしてより急になることが好ましい。
　第６図Ｃに示すように、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂの間の側面が、構造体３の頂部３ｔから下部３ｂに向かって、滑らかな複数の曲面を連続的に滑らかに接合して形成されている場合には、変化点は以下のように定義される。第７図Ｃに示すように、構造体の側面に存在する２つの変曲点におけるそれぞれの接線が互いに交わる交点に対して、曲線上で最も近い点を変化点と称する。
　構造体３は、その頂部３ｔから下部３ｂの間の側面に、１つのステップＳｔを有することが好ましい。このように１つのステップＳｔを有することで、上述の屈折率プロファイルを実現することができる。すなわち、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率を、基体２に向けて徐々に増加させるとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化させることができる。ステップとしては、例えば傾斜ステップまたは平行ステップが挙げられ、傾斜ステップが好ましい。ステップＳｔを傾斜ステップとすると、ステップＳｔを平行ステップとするよりも、転写性を良好にできるからである。
　傾斜ステップとは、基体表面に対して平行ではなく、構造体３の頂部から下部の方向に向かうに従って側面が広がるように傾斜しているステップのことをいう。平行ステップとは、基体表面に対して平行なステップのことをいう。ここで、ステップＳｔは、上述の第１の変化点Ｐａおよび第２の変化点Ｐｂで設定される区画である。なお、ステップＳｔには、頂部３ｔの平面、および構造体間の曲面または平面を含まないものとする。
　構造体３が、成形の容易さの観点から、隣接する構造体３に接合されている下部を除いて軸対称な錐体形状、または錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有することが好ましい。錐体形状としては、例えば、円錐形状、円錐台形状、楕円錐形状、楕円錐台形状などを挙げることができる。ここで、錐体形状とは、上述のように、円錐形状および円錐台形状以外にも、楕円錐形状、楕円錐台形状を含む概念である。また、円錐台形状とは、円錐形状の頂部を切り落とした形状をいい、楕円錐台形状とは、楕円錐の頂部を切り落とした形状のことをいう。なお、構造体３の全体形状は、これらの形状に限定されるものではなく、構造体３の深さ方向に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状に変化するような形状であればよい。また、錐体形状には、完全な錐体形状のみならず、上述したように、側面にステップＳｔを有する錐体形状も含まれる。
　楕円錐形状を有する構造体３は、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が先端に行くに従って狭くなる細くなる凸形状を有する構造体である。楕円錐台形状を有する構造体３は、底面が長軸と短軸をもつ楕円形、長円形または卵型の錐体構造で、頂部が平面である構造体である。構造体３を楕円錐形状または楕円錐台形状とする場合、構造体３の底面の長軸方向がトラックの延在方向（Ｘ軸方向）となるように、構造体３を基体表面に形成することが好ましい。
　構造体３の断面積は、上述の屈折率プロファイルに対応するように、構造体３の深さ方向に対して変化する。構造体３の断面積は、構造体３の深さ方向に向かうに従って単調に増加することが好ましい。ここで、構造体３断面積とは、構造体３が配列された基体表面に対して、平行な切断面の面積を意味する。深さの異なる位置での構造体３の断面積割合が、当該位置に対応した上記実効屈折率プロファイルに相当するように、深さ方向に構造体の断面積を変化させることが好ましい。
［ロールマスタの構成］
　第７図は、上述の構成を有する光学素子を作製するためのロールマスタの構成の一例を示す。第７図に示すように、ロールマスタ１１は、円筒状または円柱状の原盤１２の表面に凹部である構造体１３が多数配列された構成を有している。この構造体１３は、光学素子１の使用環境下の光の波長以下、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配列されている。構造体１３は、例えば、円筒状または円柱状の原盤１２の表面に同心円状またはスパイラル状に配置されている。構造体１３は、例えば、隣接関係にある構造体３の一部または全部の下部と接合されている。なお、第７図Ｂでは、隣接する全ての構造体３を接合したときの接合部の位置が、黒丸印「●」にて示されている。構造体１３は、上述の基体２の表面に凸部である構造体３を形成するためのものである。原盤１２の材料は、例えばガラスを用いることができるが、この材料に特に限定されるものではない。
［光学素子の製造方法］
　次に、第８図~第１０図を参照しながら、上述の構成を有する光学素子の製造方法の一例について説明する。
　第１の実施形態に係る光学素子の製造方法は、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法である。この製造方法は、原盤にレジスト層を形成するレジスト成膜工程と、レジスト膜にモスアイパターンの潜像を形成する露光工程と、潜像が形成されたレジスト層を現像する現像工程と、ロールマスタを製作するエッチング工程と、複製基板を製作する複製工程とを備える。
（露光装置の構成）
　まず、第８図を参照して、モスアイパターンの露光工程に用いる露光装置の構成について説明する。この露光装置は、光学ディスク記録装置をベースとして構成されている。
　レーザー光源２１は、記録媒体としての原盤１２の表面に着膜されたレジストを露光するための光源であり、例えば波長λ＝２６６ｎｍの記録用のレーザー光１５を発振するものである。レーザー光源２１から出射されたレーザー光１５は、平行ビームのまま直進し、電気光学素子（ＥＯＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２２へ入射する。電気光学素子２２を透過したレーザー光１５は、ミラー２３で反射され、変調光学系２５に導かれる。
　ミラー２３は、偏光ビームスプリッタで構成されており、一方の偏光成分を反射し他方の偏光成分を透過する機能をもつ。ミラー２３を透過した偏光成分はフォトダイオード２４で受光され、その受光信号に基づいて電気光学素子２２が制御されてレーザー光１５の位相変調が行われる。
　変調光学系２５において、レーザー光１５は、集光レンズ２６により、ガラス（ＳｉＯ２）などからなる音響光学素子（ＡＯＭ：Ａｃｏｕｓｔ−Ｏｐｔｉｃ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）２７に集光される。レーザー光１５は、音響光学素子２７により強度変調され発散した後、コリメータレンズ２８によって平行ビーム化される。変調光学系２５から出射されたレーザー光１５は、ミラー３１によって反射され、移動光学テーブル３２上に水平かつ平行に導かれる。
　移動光学テーブル３２は、ビームエキスパンダ３３、および対物レンズ３４を備えている。移動光学テーブル３２に導かれたレーザー光１５は、ビームエキスパンダ３３により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ３４を介して、原盤１２上のレジスト層へ照射される。原盤１２は、スピンドルモータ３５に接続されたターンテーブル３６の上に載置されている。そして、原盤１２を回転させるとともに、レーザー光１５を原盤１２の高さ方向に移動させながら、レジスト層へレーザー光１５を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、例えば、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザー光１５の移動は、移動光学テーブル３２の矢印Ｒ方向への移動によって行われる。
　露光装置は、第１図Ｂに示した六方格子または準六方格子の２次元パターンに対応する潜像をレジスト層に形成するための制御機構３７を備えている。制御機構３７は、フォーマッタ２９とドライバ３０とを備える。フォーマッタ２９は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザー光１５の照射タイミングを制御する。ドライバ３０は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子２７を制御する。
　この露光装置では、２次元パターンが空間的にリンクするように１トラック毎に極性反転フォーマッタ信号と記録装置の回転コントロラーとを同期させ信号を発生し、音響光学素子２７により強度変調している。角速度一定（ＣＡＶ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）で適切な回転数と適切な変調周波数と適切な送りピッチとでパターニングすることにより、六方格子または準六方格子パターンをレジスト層に記録することができる。
　以下、本発明の第１の実施形態に係る光学素子の製造方法の各工程について順次説明する。
（レジスト成膜工程）
　まず、第９図Ａに示すように、円筒状または円柱状などの原盤１２を準備する。この原盤１２は、例えばガラス原盤である。次に、第９図Ｂに示すように、原盤１２の表面にレジスト層１４を形成する。レジスト層１４の材料としては、例えば、有機系レジスト、および無機系レジストのいずれも用いることができる。有機系レジストとしては、例えば、ノボラック系レジスト、化学増幅型レジストを用いることができる。また、無機系レジストとしては、例えば、タングステンやモリブデンなどの１種または２種以上の遷移金属からなる金属酸化物を用いることができる。
（露光工程）
　次に、第９図Ｃに示すように、上述した露光装置を用いて、原盤１２を回転させると共に、レーザー光（露光ビーム）１５をレジスト層１４に照射する。このとき、レーザー光１５を原盤１２の高さ方向に移動させながら、レーザー光１５を間欠的に照射することで、レジスト層１４を全面にわたって露光する。これにより、レーザー光１５の軌跡に応じた潜像１６が、例えば、可視光波長と同程度のピッチでレジスト層１４の全面にわたって形成される。
（現像工程）
　次に、例えば、原盤１２を回転させながら、レジスト層１４上に現像液を滴下して、第９図Ａに示すように、レジスト層１４を現像処理する。レジスト層１４をポジ型のレジストにより形成した場合には、レーザー光１５で露光した露光部は、非露光部と比較して現像液に対する溶解速度が増すので、第１０図Ａに示すように、潜像（露光部）１６に応じたパターンがレジスト層１４に形成される。
（エッチング工程）
　次に、例えば、原盤１２の上に形成されたレジスト層１４のパターン（レジストパターン）をマスクとして、原盤１２の表面をエッチング処理する。具体的には、エッチング処理とアッシング処理を交互に行うようにする。これにより、第１０図Ｂに示すように、トラックの延在方向に長軸方向をもつ楕円錐形状または楕円錐台形状の凹部、すなわち構造体１３を得ることができる。また、レジスト層１４の３倍以上の深さ（選択比３以上）のガラスマスターなどを作製でき、構造体３の高アスペクト比化を図ることができる。また、エッチング処理およびアッシング処理の処理時間を適宜調整することで、構造体１３の側面にステップを形成することができる。エッチング方法としては、ドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングとしては、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などを用いることができる。また、エッチング方法としては、例えば、等方性エッチングおよび異方性エッチングのいずれも用いることができる。
　以上により、六方格子パターンまたは準六方格子パターンを有するロールマスタ１１が得られる。
（複製工程）
　次に、ロールマスタ１１と、紫外線硬化樹脂を塗布したアクリルシートなどの基体２とを密着させ、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ロールマスタ１１から基体２を剥離する。これにより、第１０図Ｃに示すように、目的とする光学素子１が作製される。
　この第１の実施形態によれば、構造体３が錐体形状を有し、この構造体３の深さ方向に対する実効屈折率が、基体２へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。これにより、構造体３の形状効果により、光にとって境界が明確では無くなるため、反射光を低減できる。よって、優れた反射防止特性を得ることができる。特に、構造体３の高さが大きい場合に、優れた反射防止特性が得られる。具体的には、構造体３の高さが、好ましくは、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下、より好ましくは２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは３／７以上１０／７以下である場合に、特に優れた反射防止特性が得られる。また、隣接する構造体３の下部同士を、その下部同士が重なり合うようにして接合しているので、構造体３の充填率を上げることができるとともに、構造体３の成形が容易となる。
　構造体３の深さ方向に対する実効屈折率プロファイルをＳ字状に変化させるとともに、（準）六方格子、または、（準）四方格子の配列で構造体を配置させることが好ましい。また、各構造体３は軸対称の構造、または、軸対称の構造をトラック方向に延伸または収縮させた構造とすることが好ましい。さらに、隣接する構造体３を基体付近において接合させることが好ましい。このような構成とすることで、より製造しやすく、高性能な反射防止構造体を作製することができる。
　光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法を用いて、光学素子１を作製する場合には、電子線露光を用いて光学素子１を作製した場合に比べて、原盤作製プロセスに要する時間（露光時間）を大幅に短縮することができる。したがって、光学素子１の生産性を大幅に向上することができる。
　構造体３の頂部の形状を先鋭でなく平面形状とした場合には、光学素子１の耐久性を向上することができる。また、ロールマスタ１１に対する光学素子１の剥離性を向上することもできる。構造体３のステップを傾斜ステップとした場合には、平行ステップとした場合に比べて転写性を向上することができる。
＜第２の実施形態＞
［光学素子の構成］
　第１１図Ａは、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１１図Ｂは、第１１図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１１図Ｃは、第１１図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１１図Ｄは、第１１図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第２の実施形態に係る光学素子１は、トラックＴが円弧状の形状を有し、構造体３が円弧状に配置されている。第１１図Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１~Ｔ３）間においてａ１~ａ７の各点に構造体３の中心が位置する準六方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。ここで、準六方格子パターンとは、正六方格子パターンとは異なり、トラックＴの円弧状に沿って歪んだ六方格子パターンを意味する。あるいは、正六方格子パターンとは異なり、トラックＴの円弧状に沿って歪み、かつ、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ六方格子パターンを意味する。
　上述した以外の光学素子１の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
［ディスクマスタの構成］
　第１２図は、上述の構成を有する光学素子を作製するためのディスクマスタの構成の一例を示す。第１２図に示すように、ディスクマスタ４１は、円盤状の原盤４２の表面に凹部である構造体４３が多数配列された構成を有している。この構造体１３は、光学素子１の使用環境下の光の波長帯域以下、例えば可視光の波長と同程度のピッチで周期的に２次元配列されている。構造体４３は、例えば、同心円状またはスパイラル状のトラック上に配置されている。
　上述した以外のディスクマスタ４１の構成は、第１の実施形態のロールマスタ１１と同様であるので説明を省略する。
［光学素子の製造方法］
　まず、第１３図を参照して、上述した構成を有するディスクマスタ４１を作製するための露光装置について説明する。
　移動光学テーブル３２は、ビームエキスパンダ３３、ミラー３８および対物レンズ３４を備えている。移動光学テーブル３２に導かれたレーザー光１５は、ビームエキスパンダ３３により所望のビーム形状に整形された後、ミラー３８および対物レンズ３４を介して、円盤状の原盤４２上のレジスト層へ照射される。原盤４２は、スピンドルモータ３５に接続されたターンテーブル（図示略）の上に載置されている。そして、原盤４２を回転させるとともに、レーザー光１５を原盤４２の回転半径方向に移動させながら、原盤４２上のレジスト層へレーザー光を間欠的に照射することにより、レジスト層の露光工程が行われる。形成された潜像は、円周方向に長軸を有する略楕円形になる。レーザー光１５の移動は、移動光学テーブル３２の矢印Ｒ方向への移動によって行われる。
　第１３図に示した露光装置においては、レジスト層に対して第１１図に示した六方格子または準六方格子の２次元パターンからなる潜像を形成するための制御機構３７を備えている。制御機構３７は、フォーマッタ２９とドライバ３０とを備える。フォーマッタ２９は、極性反転部を備え、この極性反転部が、レジスト層に対するレーザー光１５の照射タイミングを制御する。ドライバ３０は、極性反転部の出力を受けて、音響光学素子２７を制御する。
　制御機構３７は、潜像の２次元パターンが空間的にリンクするように、１トラック毎に、ＡＯＭ２７によるレーザー光１５の強度変調と、スピンドルモータ３５の駆動回転速度と、移動光学テーブル３２の移動速度とをそれぞれ同期させる。原盤４２は、角速度一定（ＣＡＶ）で回転制御される。そして、スピンドルモータ３５による原盤４２の適切な回転数と、ＡＯＭ２７によるレーザー強度の適切な周波数変調と、移動光学テーブル３２によるレーザー光１５の適切な送りピッチとでパターニングを行う。これにより、レジスト層に対して六方格子パターン、または準六方格子パターンの潜像が形成される。
　更に、極性反転部の制御信号を、空間周波数（潜像のパターン密度であり、Ｐ１：３３０、Ｐ２：３００ｎｍ、または、Ｐ１：３１５ｎｍ、Ｐ２：２７５ｎｍ、または、Ｐ１：３００ｎｍ、Ｐ２：２６５ｎｍ）が一様になるように徐々に変化させる。より具体的には、レジスト層に対するレーザー光１５の照射周期を１トラック毎に変化させながら露光を行い、各トラックＴにおいてＰ１がほぼ３３０ｎｍ（あるいは３１５ｎｍ、３００ｎｍ）となるように制御機構３７においてレーザー光１５の周波数変調を行う。即ち、トラック位置が円盤状の原盤４２の中心から遠ざかるに従い、レーザー光の照射周期が短くなるように変調制御する。これにより、基板全面において空間周波数が一様なナノパターンを形成することが可能となる。
　以下、本発明の第２の実施形態に係る光学素子の製造方法の一例について説明する。
　まず、上述した構成を有する露光装置を用いて、円盤状の原盤上に形成されたレジスト層を露光する以外は、第１の実施形態と同様にしてディスクマスタ４１を作製する。次に、このディスクマスタ４１と、紫外線硬化樹脂を塗布したアクリルシートなどの基体２とを密着させ、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ディスクマスタ４１から基体２を剥離する。これにより、円盤状の光学素子が得られる。次に、この円盤状の光学素子から、矩形状などの所定形状の光学素子１を切り出す。これにより、目的とする光学素子１が作製される。
　この第２の実施形態によれば、直線状に構造体３を配列した場合と同様に、生産性が高く、優れた反射防止特性を有する光学素子１を得ることができる。
＜第３の実施形態＞
　第１４図Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１４図Ｂは、第１４図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１４図Ｃは、第１４図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１４図Ｄは、第１４図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。
　第３の実施形態に係る光学素子１は、構造体３が、隣接する３列のトラック間において四方格子パターンまたは準四方格子パターンをなしている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。ここで、準四方格子パターンとは、正四方格子パターンと異なり、トラックの延在方向（Ｘ軸方向）に引き伸ばされ歪んだ四方格子パターンを意味する。構造体３が四方格子パターンまたは準四方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、構造体３が４回対称となる方位で隣接する。また、四方格子をより引き伸ばし歪ませることにより、同一トラックの構造体３に対しても隣接させることが可能となり、４回対称となる方位に加えて同一トラック方向の２箇所でも隣接した充填密度の高い配置がなされる。
　隣接する２つのトラックＴ間において、一方のトラック（例えばＴ１）に配列された構造体３の中間位置（半ピッチずれた位置）に、他方のトラック（例えばＴ２）の構造体３が配置されている。その結果、第１４図Ｂに示すように、隣接する３列のトラック（Ｔ１~Ｔ３）間においてａ１~ａ４の各点に構造体３の中心が位置する四方格子パターンまたは準四方格子パターンを形成するように構造体３が配置されている。
　構造体３の高さは、透過させる光の波長領域に応じて適宜設定されることが好ましい。例えば、可視光を透過させる場合、この製造方法においては構造体３の高さは１５０ｎｍ~５００ｎｍであることが好ましい。トラックＴに対してθ方向のピッチＰ２は、例えば、２７５ｎｍ~２９７ｎｍ程度である。更に、構造体３が一定の高さ分布をもつように構成されていてもよい。
　同一トラック内における構造体３の配置ピッチＰ１は、隣接する２つのトラック間における構造体３の配置ピッチＰ２よりも長いことが好ましい。また、同一トラック内における構造体３の配置ピッチをＰ１、隣接する２つのトラック間における構造体３の配置ピッチをＰ２としたとき、比率Ｐ１／Ｐ２が、１．４＜Ｐ１／Ｐ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲にすることで、楕円錐または楕円錐台形状を有する構造体の充填率を向上することができるので、反射防止特性を向上することができる。
　第３の実施形態では、上述の第１の実施形態と同様に、生産性が高く、優れた反射防止特性を有する光学素子１を得ることができる。
＜第４の実施形態＞
　第１５図Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１５図Ｂは、第１５図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１５図Ｃは、第１５図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１５図Ｄは、第１５図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。第１６図は、第１５図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
　第４の実施形態に係る光学素子１は、基体２の表面に形成された副構造体４をさらに備え、この副構造体４により構造体同士を接続している点において、第１の実施形態のものとは異なっている。上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、第４の実施形態では、構造体３と副構造体４との混同を回避するために、構造体３を主構造体３と称する。
　副構造体４は、主構造体よりも小さい凹部または凸部、例えば主構造体３よりも低い高さを有する微小な突出部である。また、副構造体４の高さは、屈折率を考慮した光路長で、使用環境下の光の波長帯域の最大値の１／４程度以下であれば反射防止の機能に寄与し、例えば、１０ｎｍ~１５０ｎｍ程度である。副構造体４の材料としては、例えば、基体２および主構造体３の材料と同一の材料を用いることもできるが、基体２および主構造体３より屈折率の低い材料を用いることが好ましい。反射率をより低減することができるからである。また、上述の説明では、主として主構造体３と副構造体４とが共に凸形状である場合について説明したが、主構造体３と副構造体４とが凹形状であってもよい。さらには、主構造体３と副構造体４の凹部と凸部の関係が、さかさまになっているようにしてもよい。具体的には、主構造体３が凸部である場合には、副構造体４がそれとは反対に凹部であり、主構造体３が凹部である場合には、副構造体４がそれとは反対に凸部であるようにしてもよい。
　副構造体４は、例えば主構造体間の一部または全部に設けられる。具体的には、副構造体４は主構造体３の最隣接部に設けられ、この最隣接部に設けられた副構造体４により主構造体３間が接続されることが好ましい。このようにすることで、主構造体３の充填率を向上させることができる。また、副構造体４を主構造体間以外の部分に設けるようにしてもよい。副構造体４の空間的周波数成分は、主構造体３の周期から換算される周波数成分より高いことが好ましい。具体的には、副構造体４の空間的周波数成分は、主構造体３の周期から換算される周波数成分の２倍以上であることが好ましく、４倍以上であることがさらに好ましい。このような副構造体４の空間周波数成分は、主構造体３の周波数成分の整数倍次とならないことが好ましい。
　副構造体４は、副構造体４の形成しやすさの観点から、第１５図Ｂに示したように、楕円錐形状または楕円錐台形状などの主構造体３が隣接する黒丸印「●」の位置の一部または全部に配置されることが好ましい。このように配置する場合、副構造体４は、隣接する全ての構造体３の間、同一トラック内にて隣接する構造体３の間（例えばａ１~ａ２間）、または、隣接するトラック間の構造体３の間（例えばａ１~ａ７間、ａ２~ａ７間）に形成される。主構造体３が六方格子パターンまたは準六方格子パターンに周期的に配置されている場合には、例えば、主構造体３が６回対称となる方位で隣接する。この場合、隣接部に副構造体４が設けられ、この副構造体４により主構造体３間が接続されることが好ましい。また、第１５図Ｂに示すように、主構造体３間に空隙部２ａが存在する場合には、充填率を向上させる観点から、主構造体３間の空隙部２ａに副構造体４を形成することが好ましい。主構造体３の隣接部と空隙部２ａの両方に副構造体４を形成するようにしてもよい。なお、副構造体４を形成する位置は、上述の例に特に限定されるものではなく、主構造体３の表面全体に副構造体４を形成するようにしてもよい。
　また、反射特性および透過特性の向上の観点からすると、副構造体４の表面に、微小な凸部および凹部の少なくとも１種、例えば微小な凹凸部４ａを形成することが好ましい。
また、反射防止機能が良好で波長依存性が少ない光学素子１を得るには、副構造体４の微小な凸凹部４ａは、主構造体３の周期よりも短い、高周波の空間的周波数成分を有するように形成されることが好ましい。例えば、第１６図に示したように、波打った微小な凹凸部４ａであることが好ましい。微小な凹凸部４ａは、例えば、光学素子の製造工程におけるＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）などのエッチングの条件や、原盤の材料を適宜選択することにより形成することができる。例えば、原盤の材料としてパイレックス（登録商標）ガラスを用いることにより、凹凸部４ａを形成することができる。
　第４の実施形態では、基体２の表面に副構造体４をさらに形成しているので、Ｓ字状の屈折率プロファイルを得ることができる。したがって、優れた反射防止特性を得ることができる。但し、第１の実施形態に係る光学素子１は、隣接する構造体同士を直接接合しているので、第４の実施形態に係る光学素子１に比して充填率が高い。したがって、第１の実施形態に係る光学素子１は、Ｓ字形状の屈折率プロファイルを第４の実施形態に係る光学素子１に比して滑らかに変化させることができる。このため、構造体３の高さが大きい場合には、第１の実施形態に係る光学素子１は、第４の実施形態に係る光学素子１に比して優れた反射防止特性を得ることができる。
＜第５の実施形態＞
　第１７図Ａは、本発明の第５の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す概略平面図である。第１７図Ｂは、第１７図Ａに示した光学素子の一部を拡大して表す平面図である。第１７図Ｃは、第１７図ＢのトラックＴ１、Ｔ３、・・・における断面図である。第１７図Ｄは、第１７図ＢのトラックＴ２、Ｔ４、・・・における断面図である。第１８図は、第１７図に示した光学素子の一部を拡大して表す斜視図である。
　第５の実施形態に係る光学素子１は、凹部である構造体３が基体表面に多数配列されている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。この構造体３の形状は、第１の実施形態における構造体３の凸形状を反転して凹形状としたものである。したがって、構造体３の深さ方向（第１７図中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率は、基体２へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。なお、上述のように構造体３を凹部とした場合、凹部である構造体３の開口部（凹部の入り口部分）を下部、基体２の深さ方向の最下部（凹部の最も深い部分）を頂部と定義する。すなわち、非実体的な空間である構造体３により頂部、および下部を定義する。このとき、第２図における実効屈折率は下部から頂部に向かって徐々に増加することになる。また、第５の実施形態では、構造体３が凹部であるため、式（１）などにおける構造体３の高さＨは、構造体３の深さＨとなる。
　この第５の実施形態において、上記以外のことは、第１の実施形態と同様である。
　この第５の実施形態では、第１の実施形態における凸形状の構造体３の形状を反転して凹形状としているので、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
　また、第５の実施形態では、隣接する構造体３の下部を接合し、隣接する構造体間を下部で貫通させている。このため、第５の実施形態に係る光学素子１では、隣接する構造体間全てに薄い壁が形成されている光学素子に比べて、構造体間の壁を破損する可能性が低い。したがって、耐久性を向上させることができる。
＜第６の実施形態＞
　第１９図は、本発明の第６の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す斜視図である。第１９図に示すように、第６の実施形態に係る光学素子１は、基体表面にて一方向に延在された柱状の構造体５を有し、この構造体５が基体２上に１次元配列されている点において、第１の実施形態のものとは異なっている。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
　構造体５の深さ方向（第１９図中、−Ｚ軸方向）に対する実効屈折率が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する。すなわち、屈折率プロプロファイルが、１つの変曲点Ｎを有している。また、柱状の構造体間の一部を重ね合わせて接合、または、柱状の構造体間の一部を副構造体により接続するようにしてもよい。このとき、柱状の構造体自体の太さを変調して、構造体間の一部を重ね合わせて接合してもよい。
　構造体５は、一方向（Ｙ軸方向）に一様に延在された柱面を有する。稜線方向に垂直に構造体５を切断した断面（ＸＺ断面）は、第２図に示す屈折率プロファイルと同一または相似形になるような断面形状となっている。
　第６の実施形態によれば、深さ方向に対する、稜線方向の実効屈折率の変化が、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いているので、構造体５の形状効果により、光にとって境界が明確では無くなり反射光を低減できる。したがって、優れた反射防止特性を有する光学素子１を実現できる。
＜第７の実施形態＞
　第２０図は、本発明の第７の実施形態に係る光学素子の構成の一例を示す断面図である。第２０図に示すように、第７の実施形態に係る光学素子１は、構造体３に代えて、傾斜膜６を基体上に形成している点において、第１の実施形態のものとは異なっている。なお、上述の第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
　傾斜膜６は、構成材料の組成を深さ方向（厚さ方向）に徐々に変化させることで、深さ方向に対する屈折率を徐々に変化させた膜である。傾斜膜６の表面側の屈折率が、基体側（界面側）の屈折率に比して低くなっている。深さ方向に対する実効屈折率は、基体２に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の曲線を描くように変化する。このようにすることで、光にとって境界が明確では無くなり反射光を低減できる。したがって、光学素子の反射防止特性を低減することができる。
　傾斜膜６は、例えばスパッタリング法により成膜することができる。スパッタリング法による成膜方法としては、例えば、２種類のターゲット材料を同時に、かつ所定の比率でスパッタリングさせる方法、プロセスガスの流量を変化させながら反応性スパッタリングすることで、膜中に含まれるプロセスガスの含有量を適宜変化させる方法が挙げられる。
　第７の実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第８の実施形態＞
［液晶表示装置の構成］
　第２１図は、本発明の第８の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。第２１図に示すように、この液晶表示装置は、光を出射するバックライト５３と、バックライト５３から出射された光を時間的空間的に変調して画像を表示する液晶パネル５１とを備える。液晶パネル５１の両面にはそれぞれ、光学部品である偏光子５１ａ、５１ｂが設けられている。液晶パネル５１の表示面側に設けられた偏光子５１ｂには、光学素子１が設けられている。本発明では、光学素子１が一主面に設けられた偏光子５１ｂを反射防止機能付き偏光子５２と称する。この反射防止機能付き偏光子５２は、反射防止機能付き光学部品の一例である。
　以下、液晶表示装置を構成するバックライト５３、液晶パネル５１、偏光子５１ａ、５１ｂ、および光学素子１について順次説明する。
（バックライト）
　バックライト５３としては、例えば直下型バックライト、エッジ型バックライト、平面光源型バックライトを用いることができる。バックライト５３は、例えば、光源、反射板、光学フィルムなどを備える。光源としては、例えば、冷陰極蛍光管（Ｃｏｌｄ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）、熱陰極蛍光管（Ｈｏｔ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｌａｍｐ：ＨＣＦＬ）、有機エレクトロルミネッセンス（Ｏｒｇａｎｉｃ　ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＯＥＬ）、無機エレクトロルミネッセンス（ＩＥＬ：Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）および発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）などが用いられる。
（液晶パネル）
　液晶パネル５１としては、例えば、ツイステッドネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ：ＴＮ）モード、スーパーツイステッドネマチック（Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ：ＳＴＮ）モード、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ　Ａｌｉｇｎｅｄ：ＶＡ）モード、水平配列（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＩＰＳ）モード、光学補償ベンド配向（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ：ＯＣＢ）モード、強誘電性（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ：ＦＬＣ）モード、高分子分散型液晶（Ｐｏｌｙｍｅｒ　Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ：ＰＤＬＣ）モード、相転移型ゲスト・ホスト（Ｐｈａｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ　Ｇｕｅｓｔ　Ｈｏｓｔ：ＰＣＧＨ）モードなどの表示モードのものを用いることができる。
（偏光子）
　液晶パネル５１の両面には、例えば偏光子５１ａ、５１ｂがその透過軸が互いに直交するようにして設けられる。偏光子５１ａ、５１ｂは、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収により遮へいするものである。偏光子５１ａ、５１ｂとしては、例えば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムなどの親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたものを用いることができる。偏光子５１ａ、５１ｂの両面には、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムなどの保護層を設けることが好ましい。このように保護層を設ける場合、光学素子１の基体２が保護層を兼ねる構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、反射防止機能付き偏光子５２を薄型化できるからである。
（光学素子）
　光学素子１は、上述の第１~第７の実施形態のいずれかのものと同様であるので説明を省略する。
　第８の実施形態によれば、液晶表示装置の表示面に光学素子１を設けているので、液晶表示装置の表示面の反射防止機能を向上することができる。したがって、液晶表示装置の視認性を向上することができる。
＜第９の実施形態＞
［液晶表示装置の構成］
　第２２図は、本発明の第９の実施形態に係る液晶表示装置の構成の一例を示す。この液晶表示装置は、液晶パネル５１の前面側に前面部材５４を備え、液晶パネル５１の前面、前面部材５４の前面および裏面の少なくとも１つの面に、光学素子１を備える点において、第８の実施形態のものとは異なっている。第２２図では、液晶パネル５１の前面、ならびに前面部材５４の前面および裏面のすべての面に、光学素子１を備える例が示されている。液晶パネル５１と前面部材５４との間には、例えば空気層が形成されている。上述の第８の実施形態と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、本発明において、前面とは表示面となる側の面、すなわち観察者側となる面を示し、裏面とは表示面と反対となる側の面を示す。
　前面部材５４は、液晶パネル５１の前面（観察者側）に機械的、熱的、および耐候的保護や、意匠性を目的として用いるフロントパネルなどである。前面部材５４は、例えば、シート状、フィルム状、または板状を有する。前面部材５４の材料としては、例えば、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエステル（ＴＰＥＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、アラミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリアクリレート、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ジアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などを用いることができるが、特にこれらの材料に限定されるものではなく、透明性を有する材料であれば用いることができる。
　第９の実施形態によれば、第８の実施形態と同様に、液晶表示装置の視認性を向上することができる。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
　本発明の実施例について以下の順序で説明する。
１．屈折率プロファイルおよび構造体の形状についての検討
２．構造体の他の形状についての検討
３．屈折率プロファイルのステップの個数についての検討
４．サンプルを実際に作製しての反射特性の検討
＜１．屈折率プロファイル構造体の形状についての検討＞
　Ｓ字形状を有する屈折率プロファイルを想定し、この屈折率プロファイルを実現する構造体の形状をシミュレーションにより求めた。また、上記屈折率プロファイルと反射率との関係をシミュレーションにより検討を行った。
＜実施例１＞
　第２３図に示すように、実効屈折率がＳ字状の曲線を描く屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を第２４図Ａに示す。
＜実施例２＞
　第２３図に示すように、実効屈折率がＳ字状を描くと共に、実施例１に比して先端が急峻に変化する屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を第２４図Ｂに示す。
＜実施例３＞
　第２３図に示すように、実効屈折率がＳ字状を描くと共に、実施例１に比して先端が大きく急峻に変化する屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果を第２４図Ｃに示す。
＜比較例１＞
　第２３図に示すように、直線形状の屈折率プロファイルを想定した。次に、上記屈折率プロファイルを実現する構造体の形状を求めた。その結果、釣鐘型の構造体（図示省略）が得られた。
（反射率の評価１）
　まず、上述のそれぞれの屈折率プロファイルについて、構造体高さを３００ｎｍとした場合の反射率を求めた。その結果を第２５図に示す。なお、第２３図では、光学厚さを構造体の底面を基準としてものとしているため、第２図とは屈折率プロファイルの増減の関係が反対になっている。
　第２５図から以下のことがわかる。
　直線形状の屈折率プロファイル（比較例１）では、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍのほぼ全範囲において、反射率がＲ＞０．１％となっている。これに対して、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例１~３）では、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍのほぼ全範囲において、反射率がＲ＜０．１％となっている。特に、基体側および空気側の端において、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが、急に変化しているもの（実施例２、３）が、可視域における反射率の防止効果が良好である。
（反射率の評価２）
　次に、実施例１~３のうちで特性の良かった屈折率プロファイル（実施例３）と、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）とで、構造体高さを変化させたときの反射特性を求めた。その結果を第２６図に示す。
　第２６図から以下のことがわかる。
　構造体高さが２００ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて反射率が高くなり反射特性が悪化する。
　構造体の高さが２５０ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、短波長側で反射率が下がり、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて可視域４００ｎｍ~７００ｎｍにおける反射率の平均値が向上する。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの５／１４（２５０ｎｍ）以上にすると、Ｓ字形状の屈折率プロファイルが効果的に機能し、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍのほほ全範囲において反射率Ｒ＜０．３％の反射性能を得ることができる。また、波長範囲を４００ｎｍ~５５０ｎｍとしたときは、構造体高さを波長５５０ｎｍの５／１４（~２００ｎｍ）以上にすると、反射率Ｒ＜０．３％の性能を得ることができる。
　構造体高さが３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍであると、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例３）では、直線状の屈折率プロファイル（比較例１）に比べて、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍにおける反射率が低くなり反射特性が向上する。具体的には、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍにおいてより優れた反射防止効果（Ｒ＜０．１％）を得ることができる。
　構造体高さ３００ｎｍでは、波長帯域の長波長端７００ｎｍにおいて反射率が０．０８％程度となる。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの２／５（２８０ｎｍ）以上、好ましくは３／７（３００ｎｍ）以上にすると、Ｓ字形状の屈折率プロファイルがより効果的に機能し、可視域４００ｎｍ~７００ｎｍにおいて反射率Ｒ＜０．１％の反射性能を得ることができる。
　構造体の高さの最大値は、実際の作りやすさの点からすると、可視光帯域に対しては、１．０μｍ程度（ピッチ：７００ｎｍで、アスペクト：１．４に相当）であることが好ましい。したがって、構造体高さを波長７００ｎｍの１０／７（１μｍ）以下にすることが好ましい。
　以上の点を考慮すると、構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上１０／７以下であることが好ましく、より好ましくは最大値の２／５以上１０／７以下、さらに好ましくは最大値の３／７以上１０／７以下である。
（構造体形状の評価）
　第２４図Ａ~第２４図Ｃおよび第２５図から以下のことがわかる。
　第２３図に示す屈折率プロファイルを実現する構造体の形状は、Ｓ字形状の屈折率プロファイルの平方根をとった断面形状で、基体側へ向けて徐々に広がる形状の構造体を形成となる。また、第２４図Ａ~第２４図Ｃに示す構造体のうちでも、頂上部がフラットな円錐台形状のものは（実施例２：第２４図Ｂ、実施例３：第２４図Ｃ）、特に良好な反射防止特性を得ることができる。
　また、第２４図に示すように、構造体の下部においてフラットな形状３ａがあることが指し示すように、隣接構造体間において、構造体の下部が接合されている。このようにすることで、基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描く屈折率プロファイルを実現することができる。なお、構造体の下部を接触させる代わりに、副構造体などの微細な構造体を基体表面に設けるようにしてもよい。
＜２．構造体の他の形状についての検討＞
　第２４図Ａ~第２４図Ｃに示した以外の構造体形状を計算により求めた。
＜実施例４＞
　実施例３の構造体３をＹ軸方向に１．５倍引き伸ばした構造体を求めた。その結果を第２７図Ａに示す。
＜実施例５＞
　実施例３の構造体３をＸ軸方向に１．５倍引き伸ばした構造体を求めた。その結果を第２７図Ｂに示す。
＜実施例６＞
　実施例２の構造体３の凹凸を反転させた形状を求めた。その結果を第２７図Ｃに示す。
（構造体形状の評価）
　Ｘ軸方向およびＹ軸方向に伸ばした構造体形状や、凹凸を反転させた構造体形状でも、実施例２、３とほぼ同様な屈折率プロファイルが得られる。したがって、第２７図Ａ~２７Ｃに示した構造体形状（実施例４~６）でも、優れた反射防止特性が得られる。
　また、実施例４~５のように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に伸ばした構造体形状にすることで、製造しやすく、かつ、充填率を上げることができる。
＜３．屈折率プロファイルのステップの個数についての検討＞
　２つ以上の変曲点を有する屈折率プロファイルと、１つの変曲点を有する屈折率プロファイル（Ｓ字形状の屈折率プロファイル）との反射スペクトルを求め、その結果を比較する検討を行った。
＜実施例７＞
　Ｓ字形状を有する、実施例３と同様の屈折率プロファイル、すなわち１個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
＜比較例２＞
　第２８図に示すように、比較例１と同様の屈折率プロファイル、すなわち直線形状の屈折率プロファイルを想定した。
＜比較例３＞
　第２８図に示すように、３個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
＜比較例４＞
　第２８図に示すように、５個の変曲点を有する屈折率プロファイルを想定した。
（反射率の評価）
　上述のそれぞれの屈折率プロファイルについて、構造体高さを５００ｎｍとした場合の反射率を求めた。その結果を第２９図に示す。なお、第２８図では、光学厚さを構造体の底面を基準としてものとしているため、第２図とは屈折率プロファイルの増減の関係が反対になっている。
　第２９図から以下のことがわかる。
　構造体の高さが５００ｎｍである場合には、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例７）では、２以上の変曲点を有する屈折率プロファイル（比較例３、比較例４）、および直線形状の屈折率プロファイル（比較例２）に比べて、優れた反射防止効果が得られる。
　なお、構造体の高さが５００ｎｍ以上である場合には、Ｓ字形状の屈折率プロファイル（実施例７）では、２以上の変曲点を有する屈折率プロファイル（比較例３、比較例４）、および直線形状の屈折率プロファイル（比較例２）に比べて、優れた反射防止効果が得られる傾向がある。
＜４．サンプルを実際に作製しての反射特性の検討＞
　以下の実施例８において、光学シートの構造体の高さＨ、配置ピッチＰ１、Ｐ２、およびアスペクト比は以下のようにして求めた。
　まず、作製した光学シートの表面形状を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察した。その後、ＡＦＭの断面プロファイルから構造体の高さＨ、および配置ピッチＰ１、Ｐ２を求めた。また、これらの高さＨ、および配置ピッチＰ２を用いて、アスペクト比（＝高さＨ／配置ピッチＰ２）を求めた。
（実施例８）
　まず、外径１２６ｍｍのガラスロール原盤を準備し、このガラスロール原盤の表面に以下のようにしてレジスト層を着膜した。すなわち、シンナーでフォトレジストを１／１０に希釈し、この希釈レジストをディッピング法によりガラスロール原盤の円柱面上に厚さ７０ｎｍ程度に塗布することにより、レジスト層を着膜した。次に、記録媒体としてのガラスロール原盤を、第８図に示したロール原盤露光装置に搬送し、レジスト層を露光することにより、１つの螺旋状に連なるとともに、隣接する３列のトラック間において準六方格子パターンをなす潜像がレジスト層にパターニングされた。
　具体的には、準六方格子状の露光パターンが形成されるべき領域に対して、上記ガラスロール原盤表面まで露光するパワー０．５０ｍＷ／ｍのレーザー光を照射し凹形状の準六方格子状の露光パターンを形成した。なお、トラック列の列方向のレジスト層の厚さは６０ｎｍ程度、トラックの延在方向のレジスト厚さは５０ｎｍ程度であった。
　次に、ガラスロール原盤上のレジスト層に現像処理を施して、露光した部分のレジスト層を溶解させて現像を行った。具体的には、図示しない現像機のターンテーブル上に未現像のガラスロール原盤を載置し、ターンテーブルごと回転させつつガラスロール原盤の表面に現像液を滴下してその表面のレジスト層を現像した。これにより、レジスト層が準六方格子パターンに開口しているレジストガラスロール原盤が得られた。
　次に、ロールエッチング装置を用い、レジストガラスロール原盤に対して、エッチング処理とアッシング処理を交互に行った。これにより、錐体状の構造体（凹部）のパターンが形成された。この際、エッチング処理とアッシング処理との処理時間を適宜調整することで、構造体の側面に１つのステップを形成した。これにより、構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、基体に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くように変化する形状が得られた。作製した原盤の成形面の形状を図３０Ａ、図３０Ｂに示す。このような構造体形状の測定は、ＡＦＭ（走査型原子間力顕微鏡）による評価のほか、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）等によっても観察することができる。
　なお、ロールエッチング装置は、円柱状の電極を有するプラズマエッチング装置であり、この円柱状の電極を筒状のガラスロール原盤の空洞内に挿入し、ガラスロール原盤の柱面に対してプラズマエッチングを施すように構成されている。
　最後に、Ｏ２アッシングにより完全にレジスト層を除去することにより、凹形状の準六方格子パターンを有するモスアイガラスロールマスタが得られた。列方向における凹部の深さは、トラックの延在方向における凹部の深さより深かった。
　次に、上記モスアイガラスロールマスタと、紫外線硬化樹脂を塗布したＴＡＣ（トリアセチルセルロース）シートを密着させ、紫外線を照射し硬化させながら剥離した。これにより、複数の構造体が一主面に配列された光学シートが得られた。この光学シートの構造体の高さＨは２３０ｎｍ、配置ピッチＰ１は３００ｎｍ、配置ピッチＰ２は２７０、アスペクト比（Ｈ／Ｐ２）は０．９であった。
　以上により、目的とする光学シートが作製された。
（反射率の評価）
　上述のようにして作製した光学シートの反射率を日本分光の評価装置（Ｖ−５５０）を用いて評価した。その結果を第３１図に示す。
（比較例５）
　円錐形状を有する複数の構造体が表面に配列された光学シートの反射特性をシミュレーションにより求めた。その結果を第３１図に示す。
　以下に、シミュレーションの条件を示す。
　配置：六方格子
　高さＨ：２００ｎｍ
　配置ピッチＰ１、Ｐ２：３００ｎｍ
　アスペクト比（Ｈ／Ｐ２）：０．７
　形状：円錐形状（Ｓ次形状の屈折率プロファイルを有していない形状）
　偏光：無偏光
（比較例６）
　釣鐘形状を有する複数の構造体が表面に配列された光学シートの反射特性をシミュレーションにより求めた。その結果を第３１図に示す。
　以下に、シミュレーションの条件を示す。
　配置：六方格子
　高さＨ：３００ｎｍ
　配置ピッチＰ１、Ｐ２：３００ｎｍ
　アスペクト比（Ｈ／Ｐ２）：１．０
　形状：釣鐘形状（Ｓ次形状の屈折率プロファイルを有していない形状）
　偏光：無偏光
　表１に、実施例８、比較例５、６の光学シートの構成を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　第３１図から以下のことがわかる。
　実施例８では、４００ｎｍ~６５０ｎｍの波長帯域の長波長側において、反射率が僅かに上昇する傾向があるが、およそ４００ｎｍ~６５０ｎｍの波長帯域において比較例５よりも極めて低い反射率が得られている。具体的には、人間の視感度が最も高い波長５５０ｎｍにおいて反射率０．２％以下の低反射特性が実現されている。なお、長波長側における反射率の増加は、構造体の高さに起因するものであって、実施例８の構造体の高さを比較例６と同様の３００ｎｍ程度の高さとすれば抑制することができる。
　これに対して、比較例５では、４００ｎｍ~６５０ｎｍの波長帯域において波長の増加に伴って反射率が徐々に増加する傾向がある。また、比較例６では、４００ｎｍ~６５０ｎｍの波長帯域の長波長側における反射率の増加が抑制されているが、上記波長帯域全体においては実施例８の方が優れた反射防止特性が得られている。特に、人間の視感度が最も高い波長５５０ｎｍにおける反射防止特性の点においては、実施例８の方が比較例６よりも優れている。なお、実施例８の構造体の高さを比較例６と同様の３００ｎｍ程度の高さとすれば、Ｓ次形状の屈折率プロファイルを有する構造体が、反射防止特性の点において優れていることが顕著となる。
　以上により、構造体の深さ方向に対する実効屈折率が基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描くようにすることで、優れた反射防止特性が得られることがわかる。
　以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、求める性能が異なる場合に応じ、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
　例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値、形状、材料および構成などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、形状、材料および構成などを用いてもよい。
　また、上述の実施形態の各構成は、本発明の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
　また、上述の実施形態では、本発明を液晶表示装置に適用する場合を例として説明したが、本発明は液晶表示装置以外の各種表示装置に対しても適用可能である。例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ：ＰＤＰ）、エレクトロルミネッセンス（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＥＬ）ディスプレイ、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＳＥＤ）などの各種表示装置に対しても本発明は適用可能である。
　また、上述の実施形態では、光ディスクの原盤作製プロセスとエッチングプロセスとを融合した方法により、光学素子１を作製する場合を例として説明した。しかしながら、光学素子１の作製方法はこれに限定されるものではなく、深さ方向に対する実効屈折率が基体に向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字形状の屈折率プロファイル有する光学素子を作製できるものであればよい。例えば、電子線露光などを用いて光学素子を作製するようにしてもよく、また、実効屈折率が徐々に変化するように、中空シリカ等の比率を変えつつ配合させた傾斜膜や、反応性スパッタによる傾斜膜をコーティングすることで作製しても良い。
　また、上述の実施形態において、基体２の構造体３が形成された面上に、低屈折率層をさらに形成するようにしてもよい。低屈折率層は、基体２、構造体３、および副構造体４を構成する材料より低い屈折率を有する材料を主成分としていることが好ましい。このような低屈折率層の材料としては、例えばフッ素系樹脂などの有機系材料、またはＬｉＦ、ＭｇＦ２などの無機系の低屈折率材料が挙げられる。
　また、上述の実施形態において、熱転写により光学素子を作製するようにしてもよい。具体的には、熱可塑性樹脂を主成分とする基体を加熱し、この加熱により十分に柔らかくなった基体に対して、ロールマスタ１１やディスクマスタ４１などの判子（モールド）を押し当てることにより、光学素子１を作製する方法を用いるようにしてもよい。
　また、上述の実施形態では、偏光子に本発明を適用して反射防止機能付き偏光子とする場合を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。偏光子以外にも、レンズ、導光板、窓材、表示素子などに本発明を適用して反射防止機能付き光学部品とすることが可能である。
　また、上述の実施形態において、屈折率プロファイルが１つの変曲点を有するＳ字形状である場合について説明したが、このＳ字形状の屈折率プロファイルの両端のうちの少なくとも一方に変曲点をさらに設けるようにしてもよい。このような略Ｓ字状の屈折率プロファイルとした場合にも、優れた反射防止特性を得ることができる。特に、構造体３の高さが低い場合に反射防止特性の効果が顕著なものとなる。屈折率プロファイルの一端の変曲点は、例えば、構造体３の頂部を曲面状の突出部とすることにより得ることができる。他端の変曲点は、例えば、構造体３の下部に基体側へ向かうに従って広がる裾部を形成することにより得ることができる。

Claims (20)

  1. 基体と、
    　上記基体表面に多数配列された構造体と
    　を備え、
    　上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
    　上記構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
    　上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている、反射防止機能を有する光学素子。
  2. 上記構造体が、楕円錐形状を有し、
    上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、１つの変曲点を有し、
    　上記変曲点は、上記構造体の側面の形状に対応するものである請求の範囲１記載の光学素子。
  3. 上記構造体は、該構造体の側面に１つのステップを有する請求の範囲１記載の光学素子。
  4. 上記構造体の側面が、上記基体へ向けて徐々に拡大するとともに、上記Ｓ字状曲線の平方根の形状を描くように変化する請求の範囲１記載の光学素子。
  5. 上記使用環境下の光の波長帯域が、可視光の波長帯域である請求の範囲１記載の光学素子。
  6. 上記構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の５／１４以上である請求の範囲１記載の光学素子。
  7. 上記構造体の高さが、使用環境下の光の波長帯域の最大値の２／５以上である請求の範囲１記載の光学素子。
  8. 上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率の変化が、上記構造体の入射側および基体側の少なくとも一方において、上記実効屈折率の傾きの平均値よりも急峻である請求の範囲１記載の光学素子。
  9. 隣接する上記構造体の下部同士が、該下部同士を重なり合うようにして接合されている請求の範囲１記載の光学素子。
  10. 隣接する上記構造体間に配置された副構造体をさらに備え、
    　上記副構造体は、上記構造体よりも小さい凹部または凸部であり、
    　上記構造体の下部同士が、上記副構造体により接続されている請求の範囲１記載の光学素子。
  11. 上記構造体のうち、最隣接する構造体が、トラック方向に配置されている請求の範囲１記載の光学素子。
  12. 上記構造体が、隣接する上記構造体に接続されている上記下部を除いて軸対称な錐体形状、または上記錐体形状をトラック方向に延伸または収縮させた錐体形状を有する請求の範囲１記載の光学素子。
  13. 上記構造体が、四方格子状または準四方格子状に周期的に配置されている請求の範囲１記載の光学素子。
  14. 上記構造体が、六方格子状または準六方格子状に周期的に配置されている請求の範囲１記載の光学素子。
  15. 基体と、
    　上記基体表面に多数配列された構造体と
    　を備え、
    　上記構造体が、上記基体表面にて一方向に延びる柱状形状を有する凹部または凸部であり、
    　上記構造体が、使用環境下の光の波長帯域以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
    　上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている光学素子。
  16. 請求の範囲１~１５のいずれか１項に記載の光学素子を備える表示装置。
  17. 光学部品と、
    　上記光学部品の表面に多数配列された構造体と
    　を備え、
    　上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
    　上記構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
    　上記構造体の深さ方向に対する実効屈折率が、上記基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている反射防止機能付き光学部品。
  18. 上記光学部品が、偏光素子、レンズ、導光板、窓材、および表示素子のいずれか１種である請求の範囲１７記載の反射防止機能付き光学部品。
  19. 基体と、
    　上記基体表面に多数配列された構造体と
    　を備え、
    　上記構造体が、錐体形状の凹部または凸部であり、
    　上記構造体が、使用環境下の光の波長以下のピッチで配列されるとともに、隣接する上記構造体の下部同士が接続され、
    　上記構造体によって成形された光学素子の深さ方向に対する実効屈折率が、上記光学素子の基体へ向けて徐々に増加するとともに、Ｓ字状の曲線を描いている原盤。
  20. 上記基体が、円盤状、円筒状または円柱状を有する請求の範囲１９記載の原盤。
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