WO2015136733A1 - 光学素子及び表示装置 - Google Patents

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WO2015136733A1
WO2015136733A1 PCT/JP2014/071822 JP2014071822W WO2015136733A1 WO 2015136733 A1 WO2015136733 A1 WO 2015136733A1 JP 2014071822 W JP2014071822 W JP 2014071822W WO 2015136733 A1 WO2015136733 A1 WO 2015136733A1
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WO
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optical element
moth
stain
eye
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PCT/JP2014/071822
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English (en)
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Inventor
健一郎 中松
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/14—Protective coatings, e.g. hard coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0006—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means to keep optical surfaces clean, e.g. by preventing or removing dirt, stains, contamination, condensation

Definitions

  • the present invention relates to an optical element and a display device. More specifically, the present invention relates to an optical element in which low reflectance is realized by providing a convex portion having a size equal to or smaller than the wavelength of visible light on the surface, and a display device including the optical element.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a film having a conventional moth-eye structure.
  • the moth-eye structure for example, a structure in which a large number of nanometer-sized cone-shaped protrusions are formed on the surface of the substrate 11 can be cited.
  • the refractive index continuously changes from the air layer to the base material, the incident light does not recognize the surface of the base material 11 as an optical surface and drastically reduces the reflected light. Can do.
  • a film having a conventional nanostructure on its surface has a problem with handling.
  • the present inventor has noticed that in the research for practical application of a film having a nanostructure on its surface, a stain that spreads from the end of the film toward the inside frequently occurs.
  • the surface of the film is usually covered with a protective film for the purpose of maintaining optical performance, etc., but the side surface of the film is in a state where the nanostructures are exposed, so dirt is attached to the side surface. I thought of getting.
  • the present inventor produces a capillary phenomenon when a fine structure such as a nanostructure is formed, and the ingredient in the dirt is a film.
  • the stains specific to the nanostructure as described above have special properties different from ordinary stains as described below, and have not been recognized in the past. In other words, it has been verified that the stains specific to the nanostructures disappear when the protective film is peeled off and the surface of the stained film is left exposed to air. For example, when a film with a large stain having a width of 8 mm and an intrusion depth of 4 mm was left in a laboratory for 48 hours at room temperature, it was confirmed that the stain became thin and was almost invisible by the naked eye. This is presumed to be due to the fact that the nanostructures are formed continuously in the film, so that the stain component diffuses between the nanostructures over time, resulting in the disappearance of the stain. Is done.
  • the moth-eye structure which is a kind of nanostructure, was observed with an electron microscope before and after leaving the spot where the stain occurred at room temperature. I found out.
  • a moth-eye structure in which the height and shape were almost the same as the normal part where no stain occurred was confirmed. In this way, in the part where the stain has disappeared by observation with the naked eye, the shape is not inferior to the normal part, no abnormalities in the moth-eye structure such as bending of the protrusions, sticking of the protrusions, etc. are confirmed, and the state is also microscopically normal I found out that I have returned to
  • FIG. 12 is a graph showing the results of measuring a 5 ° specular reflection spectrum before and after the disappearance of the stain in the first stain generating portion of the film having the conventional moth-eye structure.
  • FIG. 13 is a graph showing the result of measuring a 5 ° specular reflection spectrum before and after the disappearance of the stain in the second stain generating portion of the film having the conventional moth-eye structure.
  • FIG. 14 is a graph showing the result of measuring a 5 ° specular reflection spectrum before and after the disappearance of the stain in the third stain generating portion of the film having the conventional moth-eye structure.
  • FIG. 15 is a graph showing the result of measuring a 5 ° specular reflection spectrum before and after the disappearance of the stain in the fourth stain generating portion of the film having the conventional moth-eye structure.
  • FIG. 16 is a graph collectively showing the results of measuring the chromaticity before and after the disappearance of the stain in the first to fourth stain generation portions of the film having the conventional moth-eye structure.
  • X represents the number of the first to fourth stain generation portions.
  • Y is 1, the normal portion is displayed.
  • Y the stain is generated.
  • Y it represents the disappearance of the stain.
  • “3-2” in FIG. 16 represents the measurement result at the time of the occurrence of the stain in the third stain generation part.
  • Patent Documents 1 to 3 have no description focusing on the stain specific to the nanostructure, and did not solve the occurrence of a stain at the end of the film having the nanostructure on the surface.
  • Patent Documents 4 and 5 disclose that dirt such as fingerprints permeates due to a capillary phenomenon when a moth-eye structure is present.
  • the inventions described in Patent Documents 4 and 5 provide dirt.
  • the surface is made hydrophilic, and the occurrence of dirt and the spread of dirt (capillary phenomenon between moth-eye structures) cannot be suppressed.
  • the present invention has been made in view of the above-described present situation, and provides an optical element that suppresses a stain component adhering to an end portion from spreading due to a capillary phenomenon and causing a stain, and a display device including the optical element. It is intended.
  • a surface in which a plurality of convex portions are provided at a pitch equal to or less than a wavelength of visible light a base material having side surfaces located around the surface, an end portion of the surface, and the above An optical element having a covering material covering at least one of the side surfaces, wherein the covering material fills gaps between the plurality of convex portions.
  • Another embodiment of the present invention may be a display device including the optical element.
  • the optical element and the display device it is possible to suppress the stain component adhering to the end of the optical element from spreading due to capillary action and causing a stain.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an optical element according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross section along the line AB in FIG. 1.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the principle that the reflectance can be reduced by the optical element according to Embodiment 1, wherein FIG. 5A shows a cross section of the moth-eye structure, and FIG. 5B shows a change in refractive index in the cross section of the moth-eye structure. This is shown schematically. It is sectional drawing which shows the whole structure of the roller type nanoimprint apparatus used for preparation of the optical element which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an optical element according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross section along the line AB in FIG. 1.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining the principle that the reflectance can be reduced by the optical element according to Embodiment 1, wherein
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a state of a second sample in Experimental Example 1. It is the photograph which showed the state after leaving the 1st sample. It is the photograph which showed the state after leaving the 2nd sample. It is the plane schematic diagram which showed the mode of the sample of Experimental example 2.
  • FIG. It is the perspective view which showed the film which has the conventional moth-eye structure.
  • the first embodiment relates to an optical element using ink as a covering material.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing an optical element according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged cross section along the line AB in FIG.
  • the plurality of convex portions (projections) 11a are provided on the surface with a pitch P (distance between the vertices of the convex portions) P that is equal to or less than the wavelength of visible light. It has the film-like base material 11 made.
  • the optical element according to Embodiment 1 is an antireflection film (hereinafter also referred to as “moth eye film” for short) having a moth-eye structure (hereinafter also referred to as “moth eye structure”) on the surface. Equivalent to.
  • FIGS. 1 and 2 the cross-sectional direction of the film is shown in an enlarged manner to clearly show the moth-eye structure.
  • the ratio of the height of the moth eye structure (less than 1 ⁇ m) to the area of the film is extremely small, and the moth eye structure cannot actually be discriminated with the naked eye as shown in FIGS.
  • the height of the projections (projections) 11a constituting the moth-eye structure is not particularly limited, but a preferred lower limit is 150 nm and a preferred upper limit is 180 nm or less.
  • the pitch (distance between the apexes of the protrusions) P is not particularly limited as long as it is equal to or less than the wavelength of visible light (780 nm), and the preferable lower limit is 100 nm, and the preferable upper limit is 200 nm.
  • the shape of the convex part 11a is not specifically limited, For example, substantially cone shape (cone shape) is mentioned. It is preferable that the convex part 11a is arrange
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining the principle that the reflectance can be reduced by the optical element according to the first embodiment.
  • FIG. 3A shows a cross section of the moth-eye structure
  • FIG. 3B shows refraction in the cross section of the moth-eye structure. The change in rate is shown schematically.
  • the convex portion 11a constituting the moth-eye structure is smaller than the length of the wavelength of visible light (380 to 780 nm), the visible light passes through an ordinary flat interface when passing through the interface constituted by the moth-eye structure. It behaves differently than when transmitting. That is, the refractive index in the moth-eye structure region is based on the volume ratio of the convex portion 11a made of resin having a refractive index of 1.5 and the concave portion (gap between the convex portions 11a) 11b made of air having a refractive index of 1.0. When calculated, the refractive index in the moth-eye structure region continuously increases from 1.0 in the air layer to 1.5 in the resin film, as shown in FIG.
  • an air layer having a refractive index of 1.0 (a region above the dotted line A in FIG. 3A), a moth-eye structure region (a region between the dotted line A and the dotted line B in FIG. 3A).
  • the refractive index is There are no discontinuously changing interfaces. For this reason, the presence of the moth-eye structure dramatically reduces the interface reflection.
  • FIG. 3B shows a case where the refractive index of the material constituting the substrate 11 is 1.5. Even if the refractive index is other than 1.5, the material is refracted by the moth-eye structure. It is equally true that there are no interfaces where the rate changes discontinuously.
  • the area where the moth-eye structure is provided and the covering material is not disposed is used as the low reflection area 51.
  • Ink 21 is disposed as a covering material in an outer edge region (corresponding to an end portion of the surface on which the convex portion 11a of the base material 11 is provided) 52 positioned around the low reflection region 51.
  • the ink 21 is disposed on the base material 11 so as to fill the recess 11b.
  • the ink 21 covers both the end portion of the surface on which the convex portion 11 a of the substrate 11 is provided and the side surface (upper half), but the ink 21 covers only one of them. It may be.
  • the gap between the convex portions of the moth-eye structure serves as a capillary, so that the end of the film
  • the ink 21 prevents the components in the dirt from entering the low reflection area 51 when the dirt adheres to the outer edge area 52 or the side surface of the substrate 11.
  • the ink 21 examples include those containing at least one of a pigment and a dye.
  • a marker or an industrial stamp can be used as the type of the ink 21, a marker or an industrial stamp can be used.
  • the marker type may be a water-based marker or an oil-based marker.
  • the ink for the Shatihata stamp stand made by Shachihata “SG-40”, “SG-240”, the Shachihata stamp stand only Replenishment inks “SGN-40” and “SGN-240” (the above includes carbon black) and strong stamp ink tarts ⁇ multipurpose> black or red “STG”, “STG-1”, “STG-3”, Zebra's Macky Pro / Special Use DX "YYS10-BK” black ink (above contains pigments), Zebra's Mackie Series (above contains dyes) And Pentel pens.
  • the width of the outer edge region 52 (distance from the side surface of the substrate 11) is narrow.
  • the lower limit of the width of the outer edge region 52 is not particularly limited as long as the prevention of contamination can be substantially secured.
  • the optical element according to Embodiment 1 may be a hydrophilic surface or a water-repellent surface. If the surface is a hydrophilic surface, the dirt attached to the surface can be easily wiped away with water, and if the surface is water-repellent, the dirt attached to the surface is prevented from spreading on the surface. It becomes easy.
  • the contact angle with respect to water is set to 100 ° or more on the surface of the substrate 11 where the convex portions 11a are provided.
  • the dirt component can be easily and cleanly removed by wiping with an organic solvent such as isopropyl alcohol (IPA).
  • IPA isopropyl alcohol
  • the preferable lower limit of the contact angle with respect to water is 105 °, and the more preferable lower limit is 110 °.
  • a preferable upper limit of the contact angle with respect to water is 150 °, and a more preferable upper limit is 140 °.
  • the contact angle with respect to water can be realized by selecting a material exhibiting the contact angle in the specific range as the material of the base material 11.
  • a resin also referred to as a transfer resin
  • a resin hydrophobic resin
  • the contact angle can be measured, for example, by dropping 1 ⁇ l of a droplet on the surface of the object to be measured and using the ⁇ / 2 method (Half-angle Method).
  • a portable contact angle meter (trade name: PCA-1) manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. can be used.
  • the contact angle with respect to hexadecane is 20 ° to 100 ° on the surface of the base material 11 where the convex portions 11a are provided. It is preferable.
  • a butadiene-based plasticizer may be used as an ultraviolet curable resin for panel bonding, and this butadiene-based plasticizer is a causative substance that spreads by capillary action in a conventional moth-eye film and causes a stain.
  • the contact angle of hexadecane at the end of the film is 20 ° to 100 °, it is possible to prevent the butadiene-based plasticizer from spreading on the base material 11 when it adheres.
  • the minimum with a preferable contact angle with respect to hexadecane is 25 degrees, and a more preferable minimum is 30 degrees.
  • a preferable upper limit of the contact angle with respect to hexadecane is 90 °, and a more preferable upper limit is 40 °.
  • the contact angle with respect to the hexadecane can be realized by selecting a material exhibiting the contact angle in the specific range as the material of the substrate 11, and the contact angle may be adjusted within the specific range by performing a surface treatment. .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of a roller-type nanoimprint apparatus used for manufacturing the optical element according to the first embodiment.
  • a moth-eye film is produced.
  • an ionizing radiation curable resin such as an ultraviolet curable resin for imparting a moth eye structure is applied to the base film 112 by an application means such as a die coater or a slit coater.
  • an application means such as a die coater or a slit coater.
  • a method of curing the ionizing radiation curable resin by bringing the ionizing radiation curable resin into contact with the mold roll 115 and irradiating energy rays such as ultraviolet rays is preferable.
  • By rotating the mold roll 115 around the cylindrical axis or the columnar axis it is possible to continuously press and release the transferred object from the transferred object. As a result, a moth-eye structure is formed on the surface.
  • the moth-eye film 120 formed with can be manufactured at high speed and in large quantities.
  • the base film roll 111 on which the base film 112 is wound in a roll shape rotates, and the belt-like base film 112 is transferred from the base film roll 111 to FIG. It is sent out in the direction indicated by the arrow inside.
  • the base film 112 triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), or the like is used.
  • the base film 112 passes through a pair of pinch rolls (holding rolls) 113a and 113b for adjusting the tension, and then an ionizing radiation curable resin such as an uncured ultraviolet curable resin is applied by the die coater 114.
  • an ionizing radiation curable resin such as an uncured ultraviolet curable resin is applied by the die coater 114.
  • the base film 112 moves by a half circumference along the outer peripheral surface of the cylindrical mold roll 115.
  • the ionizing radiation curable resin applied to the base film 112 is in contact with the outer peripheral surface of the mold roll 115.
  • a rubber cylindrical pinch roll 116 is disposed so as to face the outer peripheral surface of the mold roll 115.
  • the base film 112 is sandwiched between the mold roll 115 and the pinch roll 116, and the mold roll 115 and the ionizing radiation curable resin are pressed and brought into close contact with each other to form the outer peripheral surface of the mold roll 115.
  • the uneven pattern thus formed is transferred to the ionizing radiation curable resin.
  • the base film 112 moves along the outer peripheral surface of the mold roll 115, energy rays such as ultraviolet rays are irradiated from below the mold roll 115.
  • energy rays such as ultraviolet rays
  • the ionizing radiation curable resin is cured in a state having an inverted shape of the concavo-convex pattern formed on the outer peripheral surface of the mold roll 115.
  • the white arrow in FIG. 4 has shown the irradiation direction of the energy ray.
  • the base film 112 moves along the pinch roll 117 disposed so as to face the outer peripheral surface of the mold roll 115, and is hardened ionizing radiation. It is peeled from the mold roll 115 together with the curable resin film. Thereby, the moth-eye film 120 in which the moth-eye structure made of the ionizing radiation curable resin is continuously formed on the base film 112 is produced.
  • the lamination film 119 supplied from the lamination film roll 118 in which the lamination film (protective member) 119 is wound in a roll shape is applied to the side of the moth-eye film 120 on which the ionizing radiation curable resin is applied by the pinch roll 127. Pasted together. Thereby, the moth-eye film 120 and the lamination film 119 are sufficiently adhered to each other.
  • the lamination film 119 is a protective film that is temporarily attached for the purpose of preventing the surface of the moth-eye film 120 from getting dirty or being damaged. When the lamination film 119 covers the surface of the moth-eye film 120, the surface of the moth-eye film 120 is blocked from the outside. Finally, the laminated film in which the moth-eye film 120 and the lamination film 119 are in close contact with each other is wound up to produce a laminated film roll 121.
  • a coating process for applying the ink 21 as a coating material is performed.
  • the ink 21 is applied to the moth-eye film 120 produced by dividing the laminated film roll 121 into a predetermined size.
  • the method for applying the ink 21 is not particularly limited, and may be applied directly to the end of the moth-eye film 120 using an application tool such as a marker or a brush, or may be applied by a spray method. Further, the ink 21 may be applied after the moth-eye structure is formed and before the lamination film 119 is attached. If the moth-eye film 120 is applied to the side surface in a state of being wound in a roll shape, workability is good.
  • the covering process may be performed in units of one sheet, but can be easily processed in a large amount if processed in units of a plurality of sheets (for example, in units of 100 sheets).
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a process of attaching a fine powder in the optical element according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram schematically showing a state before the process.
  • FIG. 5B shows that since the moth-eye structure is exposed on the side surface (end surface) of the moth-eye film before the treatment, if dirt of sebum or UV curable resin adheres to the side surface, the moth-eye structure Due to the capillary effect, dirt penetrates toward the center of the film and is easily recognized as a stain.
  • FIG. 5B by covering the side surface with the fine powder 31, permeation of sebum and ultraviolet curable resin can be prevented, and the occurrence of stains can be prevented.
  • the fine powder 31 is not particularly limited, and those having a small surface energy such as a fluorine-based material are suitable.
  • the fine powder 31 with a small surface energy has a large effect of repelling sebum and other external deposits even if the amount is small, so that it prevents the entry of contaminants into the moth-eye structure. Is big.
  • An example of the fluorine-based material is polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • Examples of the method of coating with the fine powder 31 include a spray method.
  • an aerosol spray (fluorine coating agent) containing fluorine-based fine particles is preferably used.
  • the solvent for the fluorine coating agent is an alcohol-containing volatile material and can be applied and disposed on the film edge relatively easily.
  • a specific example of the fluorine coating agent is “Sumilon Powder Spray” manufactured by Sumiko Lubricant Co., Ltd.
  • PTFE powder is treated with a very small amount of special oil and sprayed.
  • a mixture of PTFE powder and an adhesive resin may be used.
  • the adhesive resin for example, ultraviolet curable polydimethylsiloxane (silicone rubber) can be used.
  • the covering process may be performed in units of one sheet.
  • the process is performed in units of a plurality of sheets (for example, in units of 100 sheets), a large amount can be easily processed.
  • the coating process is performed in units of a plurality of sheets, the plurality of films subjected to the coating process may stick to each other, and another process performed thereafter in units of one sheet may not be appropriately performed.
  • the process of attaching a moth-eye film to a polarizing plate there is a case where a device for feeding out one film at a time from 100 films in a bundle is used, but at that time, a state where two or three films are stuck together If it is paid out, the moth-eye film is wasted.
  • This feeding abnormality may be caused by static electricity generated between the films, or may be caused by the films sticking to each other when the covering material adhered by the covering process is sticky.
  • the fine powder 31 of the fluorine-based material is attached to the side surface, the fine powder 31 itself is not sticky, and thus is suitable for solving the feeding abnormality.
  • the optical element of Embodiment 2 can have the same configuration as that of the optical element of Embodiment 1 except that fine powder (fine particles) is used as a coating material, and can be manufactured by the same method.
  • ink and fine powder are used as the covering material. Any material that penetrates and does not diffuse may be used, and a quick-drying material is preferable.
  • TF-4200EB-452 and “TF-3348-100B” of “Tuffy” which are moisture-proof insulating materials (ultraviolet curable resin) manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. can be used.
  • resin used as a coating material does not contain the additive of a non-reactive component substantially.
  • the “additive of non-reactive component” means an additive component that is not taken into the polymer backbone during the curing reaction of the resin constituting the coating layer.
  • the additive of the non-reactive component is not restricted by the polymer skeleton, or is difficult to be restricted by the polymer skeleton, which may cause a stain. “Substantially free” means an amount that does not cause staining.
  • Non-reactive component additives include specific types of plasticizers such as butadiene plasticizers. Accordingly, the resin substantially free from the additive of the non-reactive component includes a resin not containing a plasticizer.
  • a moth-eye film is used as the optical element.
  • the optical element only needs to have a surface on which a plurality of convex portions are provided at a pitch equal to or smaller than the wavelength of visible light. That is, the surface structure of the optical element may be a nanostructure other than the moth-eye structure, for example, a wire grid structure.
  • the thickness of the optical element is not particularly limited, and may be a film, a sheet, or a structure other than those.
  • optical element of the present invention is not particularly limited, and may be used for a display device, for example.
  • the type of the display device is not particularly limited, but for example, a liquid crystal display device is suitable.
  • a stain uneven reflection
  • an ultraviolet curable resin sealing material
  • Example 1 In Experimental Example 1, an ultraviolet curable resin (manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd., trade name “HRJ”) is used as a causative substance of the stain, and an oily marker (manufactured by Zebra Corporation, trade name “Mackey”, black) is used as the material of the covering material. )It was used. 6 is a schematic plan view showing the state of the first sample of Experimental Example 1. FIG. As shown in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing the state of the second sample of Experimental Example 1. As shown in FIG. 7, as the second sample, a pattern in which the oil-based marker-applied portion 61 is provided in an annular shape for 3/4 rounds, and the remaining 1 / 4-lap is drawn with no oil-based marker applied. Then, a product in which the ultraviolet curable resin 62 was dropped at the center of the pattern was prepared, and left at room temperature for 24 hours in the laboratory.
  • FIG. 8 is a photograph showing the state of the first sample after being left.
  • the ultraviolet curable resin 62 penetrated and spread between the moth-eye structures, and a stain occurred around the part.
  • the UV curable resin 62 was dropped on the marker-coated part 61, the UV curable resin 62 stayed in the marker-coated part 61, and no spread of the stain around the part 61 was observed. .
  • FIG. 9 is a photograph showing the state of the second sample after being left.
  • the UV curable resin 62 has stopped spreading in the portion 61 where the oil marker is applied, and the remaining 1/4 oil oil marker is provided in the portion 61 where the oil marker is applied.
  • the ultraviolet curable resin 62 leaked and spread only from the portion where no coating was applied. In the region where the ultraviolet curable resin 62 spreads, a stain occurred. Further, the leaked ultraviolet curable resin 62 was suppressed from further spreading along the portion 61 where the oily marker was applied.
  • Example 2 In Experimental Example 2, as in Experimental Example 1, an ultraviolet curable resin (manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd., trade name “HRJ”) was used as a causative substance of the stain, and an oil-based marker (manufactured by Zebra Co., Ltd.) The product name “Mackey”, black) was used. In Experimental Example 2, a laminated film in which a moth-eye film and a lamination film (PET film) were adhered was used.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing the state of the sample of Experimental Example 2. As shown in FIG. 10, the spread of the stain from the side surface of the moth-eye film was compared between the portion with the oil marker coating and the portion without the coating.
  • a moth-eye film was pasted on a black acrylic plate, and a part of the side surface of the moth-eye film was marked with an oily marker. Marking was performed by writing the side surface of the moth-eye film 10 times with an oil marker (reciprocating 5 times).
  • a block of UV curable resin (semi-cured state) placed on a small piece of PET (polyethylene terephthalate) film was brought into contact with a portion of the side of the moth-eye film that was covered with an oily marker and a portion that was not covered. . Then, it was left to stand at room temperature for 24 hours in the laboratory, the lump of the ultraviolet curable resin was removed, and the lamination film was peeled off for observation.
  • the covering material may be formed of ink.
  • ink examples include those containing a dye and those containing a pigment.
  • the covering material contains fluorine-based fine particles, and the fluorine-based fine particles may cover the side surface of the base material.
  • the fluorine-based fine particles may cover the side surface of the base material.
  • the covering material may be formed of a resin that does not contain a plasticizer.
  • plasticizers such as butadiene-based plasticizers, are not constrained by the polymer skeleton, or are difficult to be constrained by the polymer skeleton, which can cause stains.
  • the optical element further includes a protective member that covers the surface of the base material, and the protective member blocks the surface of the base material from the outside.
  • the surface of the optical element on which the base nanostructure is formed is preferably covered with a protective member in order to prevent damage and contamination.
  • it is caused by the nanostructure by covering with a protective member. It was difficult for the stain to disappear.
  • a protective member is provided, it is possible to sufficiently prevent the stain due to the nanostructure.
  • the surface of the substrate preferably has a contact angle with water of 100 ° or more. Thereby, even if sebum adheres, the occurrence of stains can be prevented.
  • the surface of the substrate preferably has a contact angle with respect to hexadecane of 20 ° to 100 °.
  • Base material 11a Convex part (protrusion) 11b: Recess 21: Ink 31: Fine powder 51: Low reflection area 52: Outer edge area 61: Part coated with oily marker 62: UV curable resin 111: Base film roll 112: Base film 113a, 113b, 116, 117 127: pinch roll 114: die coater 115: mold roll 118: lamination film roll 119: lamination film 120: moth-eye film 121: laminated film roll P: pitch (distance between vertices of convex portions)

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Abstract

本発明は、端部に付着した汚れ成分が毛細管現象によって拡がって染みを生じさせることを抑制した光学素子、及び、それを備える表示装置を提供する。本発明は、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられた表面、及び、上記表面の周囲に位置する側面を有する基材と、上記表面の端部及び上記側面の少なくとも一方を覆う被覆材と、を有する光学素子であって、上記被覆材は、上記複数の凸部間の隙間を埋めるものである光学素子、並びに、そのような光学素子を備える表示装置である。　

Description

光学素子及び表示装置
本発明は、光学素子及び表示装置に関する。より詳しくは、可視光の波長以下の大きさの凸部が表面に設けられることによって低反射率が実現された光学素子、及び、それを備える表示装置に関するものである。
光学素子として、ナノメートルサイズの凹凸構造（ナノ構造）の一種である「モスアイ構造（蛾の目状の構造）」が表面に設けられたフィルムが知られている（例えば、特許文献１～５参照。）。図１１は、従来のモスアイ構造を有するフィルムを示した斜視図である。図１１に示したように、モスアイ構造としては、例えば、基材１１の表面にナノメートルサイズのコーン状の突起を多数形成したものが挙げられる。このようなモスアイ構造によれば、空気層から基材にかけて屈折率が連続的に変化するために、入射光は基材１１の表面を光学的な表面と認識しなくなり、反射光を激減させることができる。
特開２００７－４２０１号公報 特開２００８－５１８４７号公報 国際公開第２００９／１１０１３９号 特開２０１１－２８２２９号公報 国際公開第２０１２／１３３９４６号
しかしながら、従来のナノ構造が表面に設けられたフィルムは、取り扱い性に関する課題があることが分かった。本発明者は、ナノ構造が表面に設けられたフィルムの実用化に向けた研究において、フィルムの端部から内部に向かって拡がる染みの発生が頻発することに気付いた。その原因を追求した結果、フィルムの表面は、通常は光学性能の維持等の目的で保護フィルムによって覆われるが、フィルムの側面はナノ構造が露出した状態となっていたため、側面に汚れが付着し得ることに想到した。そして、本発明者は、側面のみにわずかな汚れが付着した場合であっても、ナノ構造のような微細な構造が形成されている場合には、毛細管現象が生じ、汚れ中の成分がフィルム側面から浸透してフィルム内部に向かって拡がり、大きな染みを発生させることを見出した。そして、皮脂、パネル貼り合わせ用の紫外線硬化樹脂（特に、樹脂に含まれる特定の種類の可塑剤）等が染みの原因物質であることが分かった。
上記のようなナノ構造に特有の染みは、以下に説明するように通常の染みとは異なる特殊な性質を有し、従来では認識されていなかったものである。すなわち、上記ナノ構造に特有の染みは、保護フィルムを剥離し、染みの発生したフィルムの表面を空気に暴露した状態で放置することにより、染みが消失するという検証結果が得られている。例えば、幅８ｍｍ、侵入深さ４ｍｍの大きな染みが確認されたフィルムを実験室にて４８時間室温で放置したところ、染みが薄くなり、裸眼によってはほぼ視認できない状態になることを確認した。これは、ナノ構造がフィルム内に連続的に形成されているため、時間の経過と共に染みの成分がナノ構造間に拡散していき、その結果、染みが消失したように見えるためであると推測される。ナノ構造の一種であるモスアイ構造について、染みが発生した部分の室温放置前後の様子を電子顕微鏡によって観察したところ、放置前ではモスアイ構造の高さが浅く、染みの成分がモスアイ構造間に埋まっていることが分かった。一方、実験室で４８時間放置したフィルムでは、高さ・形状共に、染みが発生しなかった正常部と同程度になったモスアイ構造が確認できた。このように、裸眼による観察で染みが消失した部分では、形状も正常部と遜色なく、突起の折れ、突起同士のスティッキング等のモスアイ構造の異常も確認されず、微視的にも正常な状態に復帰していることが分かった。
更に、染みの消失と光学性能との関係を確認するために、染みの発生したサンプルをランダムに４点抽出し、染みの消失前後で反射率と色度を測定した。測定は、以下の手順で行った。
（１）濃い油汚れ品をランダムに４点ピックアップした。
（２）液晶表示装置上からフィルムのみを剥離し、黒アクリル板に貼付した。
（３）正常部と染みの発生部（染み発生時）について、５°正反射の条件で反射スペクトルを測定した。
（４）一定時間室温で放置して染みが薄くなったことを目視で確認した後、薄くなった染みの発生部（染み消失時）について、５°正反射の条件で反射スペクトルを測定した。
測定結果を図１２～１６に示した。図１２は、従来のモスアイ構造を有するフィルムの第１の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。図１３は、従来のモスアイ構造を有するフィルムの第２の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。図１４は、従来のモスアイ構造を有するフィルムの第３の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。図１５は、従来のモスアイ構造を有するフィルムの第４の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。図１６は、従来のモスアイ構造を有するフィルムの第１～第４の染み発生部において、染みの消失前後における色度を測定した結果をまとめて示したグラフである。図１６中の「Ｘ－Ｙ」の表記では、Ｘが第１～第４の染み発生部の番号を表し、Ｙが１のときは、正常部、Ｙが２のときは、染み発生時、Ｙが３のときは、染み消失時を表している。例えば、図１６中の「３－２」は、第３の染み発生部の染み発生時についての測定結果を表している。
図１２～１５に示した結果から明らかなように、染みが薄くなって消失すると、反射スペクトルは正常部のスペクトルとほぼ重なっており、充分に反射率が低減されている。また、図１６に示した結果から明らかなように、染みが薄くなって消失すると、色度（ａ＊ｂ＊）についても、正常部に近い値に戻っている。以上のように、光学特性の観点においても、染みが薄くなって消失した状態では正常部と比較して何ら遜色ない結果となっており、品質的に問題ないと言える。
以上のように、上記ナノ構造に特有の染みは、フィルムの表面を空気に暴露した状態で放置することにより消失する性質があり、従来では気付かれていなかったか、もし気付かれていたとしても、それを解消する手段は見出されていなかったものである。例えば、特許文献１～３には、上記ナノ構造に特有の染みに着目した記載はなく、ナノ構造を表面に有するフィルムの端部における染みの発生を解決するものではなかった。また、特許文献４、５には、モスアイ構造が存在すると、指紋等の汚れが毛細管現象により浸透していくことが開示されているが、特許文献４、５に記載された発明は、汚れを拭き取り易くするために表面を親水性にするものであって、汚れの発生自体、及び、汚れの拡がり（モスアイ構造間の毛細管現象）を抑制できるものではなかった。
一方で、実際の製造現場では、保護フィルムを剥離すれば消失する染みであったとしても、解消することが求められる。例えば、光学フィルムの生産者（販売者）と使用者（購入者）とが異なる場合には、染みが発生した製品は不良品と判定されてしまう。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、端部に付着した汚れ成分が毛細管現象によって拡がって染みを生じさせることを抑制した光学素子、及び、それを備える表示装置を提供することを目的とするものである。
本発明者は、基材表面に複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで形成されたときに基材の端部で生じる染みを抑制する方法について種々の検討を行った結果、基材の側面から汚れ成分が侵入しないようにすることが重要であることを見出した。そして、凸部間へ浸透しない材料を用いて、基材の端部及び側面の少なくとも一方を覆い、側面近傍の複数の凸部間の隙間を埋めることによって、染みの発生を抑制できることを見出した。以上のようにして、本発明者らは、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の一態様は、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられた表面、及び、上記表面の周囲に位置する側面を有する基材と、上記表面の端部及び上記側面の少なくとも一方を覆う被覆材と、を有する光学素子であって、上記被覆材は、上記複数の凸部間の隙間を埋めるものである光学素子であってもよい。
また、本発明の別の一態様は、上記光学素子を備える表示装置であってもよい。
本発明に係る光学素子及び表示装置によれば、光学素子の端部に付着した汚れ成分が毛細管現象によって拡がって染みを生じさせることを抑制できる。
実施形態１に係る光学素子を模式的に示した斜視図である。 図１のＡ－Ｂ線に沿った断面を拡大して示した断面模式図である。 実施形態１に係る光学素子によって反射率を低減できる原理を説明するための図であり、（ａ）は、モスアイ構造の断面を示し、（ｂ）は、モスアイ構造の断面における屈折率の変化を模式的に示している。 実施形態１に係る光学素子の作製に用いられるローラー型ナノインプリント装置の全体構成を示す断面図である。 実施形態２に係る光学素子において、微粉末を付着させる処理を説明するための斜視図であり、（ａ）は、処理前の状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は、処理後の状態を模式的に示した図である。 実験例１の第一の試料の様子を示した平面模式図である。 実験例１の第二の試料の様子を示した平面模式図である。 第一の試料の放置後の状態を示した写真である。 第二の試料の放置後の状態を示した写真である。 実験例２の試料の様子を示した平面模式図である。 従来のモスアイ構造を有するフィルムを示した斜視図である。 従来のモスアイ構造を有するフィルムの第１の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。 従来のモスアイ構造を有するフィルムの第２の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。 従来のモスアイ構造を有するフィルムの第３の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。 従来のモスアイ構造を有するフィルムの第４の染み発生部において、染みの消失前後における５°正反射スペクトルを測定した結果を示したグラフである。 従来のモスアイ構造を有するフィルムの第１～第４の染み発生部において、染みの消失前後における色度を測定した結果をまとめて示したグラフである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、各実施形態の構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよいし、変更されてもよい。
［実施形態１］
実施形態１は、被覆材としてインクを用いた光学素子に関する。
（１）光学素子の構造及び機能
実施形態１に係る光学素子の構造について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る光学素子を模式的に示した斜視図である。図２は、図１のＡ－Ｂ線に沿った断面を拡大して示した断面模式図である。図１及び図２に示したように、実施形態１に係る光学素子は、複数の凸部（突起）１１ａが可視光の波長以下のピッチ（凸部の頂点間の距離）Ｐで表面に設けられたフィルム状の基材１１を有する。すなわち、実施形態１に係る光学素子は、モスアイ（蛾の目）状の構造（以下、「モスアイ構造」ともいう）を表面に有する反射防止フィルム（以下、略して「モスアイフィルム」ともいう）に相当する。なお、図１及び図２では、モスアイ構造を明示するためにフィルムの断面方向を拡大して示している。実際のフィルムでは、フィルムの面積に対してモスアイ構造の高さ（１μｍ未満）の比率は極めて小さく、実際は図１及び図２に示したようにモスアイ構造を肉眼で識別することはできない。
モスアイ構造を構成する凸部（突起）１１ａの高さは特に限定されないが、好ましい下限は１５０ｎｍであり、好ましい上限は１８０ｎｍ以下である。ピッチ（突起の頂点間の距離）Ｐは、可視光の波長（７８０ｎｍ）以下であれば特に限定されず、好ましい下限は１００ｎｍであり、好ましい上限は２００ｎｍである。凸部１１ａの形状は特に限定されず、例えば、略円錐状（コーン状）が挙げられる。凸部１１ａは、基材表面にランダムに配置されることが好ましい。上記のような凸部１１ａを形成する観点から、基材１１の材質としては、樹脂が好適である。
反射防止処理が施されていない樹脂膜と空気層との界面に入射した可視光が上記界面で反射される割合（可視光反射率）は通常４％であるが、樹脂膜上にモスアイフィルムを配置することによって、可視光反射率を０．１５％程度に低減できる。その理由について、図３を参照して説明する。図３は、実施形態１に係る光学素子によって反射率を低減できる原理を説明するための図であり、（ａ）は、モスアイ構造の断面を示し、（ｂ）は、モスアイ構造の断面における屈折率の変化を模式的に示している。モスアイ構造を構成する凸部１１ａは可視光の波長の長さ（３８０～７８０ｎｍ）よりも小さいことから、可視光は、モスアイ構造により構成された界面を透過する際に、通常の平坦な界面を透過する際とは異なる挙動を示す。すなわち、モスアイ構造の領域における屈折率を、屈折率が１．５の樹脂からなる凸部１１ａと屈折率１．０の空気からなる凹部（凸部１１ａ間の隙間）１１ｂの体積比に基づいて算出すると、モスアイ構造の領域における屈折率は、図３の（ｂ）に示したように、空気層の１．０から樹脂膜の１．５まで連続的に大きくなっている。したがって、屈折率１．０の空気層（図３の（ａ）中の点線Ａよりも上の領域）、モスアイ構造の領域（図３の（ａ）中の点線Ａと点線Ｂの間の領域）、及び、屈折率１．５の樹脂膜で全体が構成された基材１１（図３の（ａ）中の点線Ｂよりも下の領域）を順に透過する可視光にとっては、屈折率が不連続に変化する界面は存在しなくなる。このような理由のため、モスアイ構造が存在することによって界面反射が劇的に減少する。なお、図３の（ｂ）は、基材１１を構成する材料の屈折率が１．５の場合を示しているが、屈折率が１．５以外の場合であっても、モスアイ構造によって屈折率が不連続に変化する界面は存在しなくなることは同様に成立する。
実施形態１に係る光学素子では、モスアイ構造が設けられ、かつ被覆材が配置されない領域を低反射領域５１として利用する。低反射領域５１の周囲に位置する外縁領域（基材１１の凸部１１ａが設けられた表面の端部に相当）５２には、被覆材としてインク２１が配置されている。インク２１は、凹部１１ｂを埋めるように基材１１上に配置されている。図１では、インク２１は、基材１１の凸部１１ａが設けられた表面の端部、及び、側面（上半分）の両方を覆っているが、インク２１は、いずれか一方のみを覆うものであってもよい。
本発明者が検討した結果、インク２１が配置されていない従来のモスアイフィルム（例えば、図１１に示したフィルム）では、モスアイ構造の凸部間の隙間が毛細管の役割を果たすため、フィルムの端部や基材１１の側面に付着した汚れが、フィルム内に拡がりやすく、モスアイ構造による反射率低減効果を損なってしまう。本実施形態では、インク２１によって、外縁領域５２や基材１１の側面に汚れが付着した際に、汚れ中の成分が低反射領域５１内まで侵入することを防止する。これにより、光学素子の取り扱い性を向上し、光学素子の機能を充分に発揮させることができる。
インク２１としては、顔料及び染料の少なくとも一方を含有するものが挙げられる。インク２１の種類としては、マーカー用のものや、工業用スタンプ用のものを用いることができる。なお、マーカーの種類は、水性マーカーであってもよく、油性マーカーであってもよく、例えば、シヤチハタ社製のＳｈａｔｉｈａｔａスタンプ台専用インキ「ＳＧ－４０」、「ＳＧ－２４０」、シヤチハタスタンプ台専用補充インキ「ＳＧＮ－４０」、「ＳＧＮ－２４０」（以上は、カーボンブラックを含有）や、シヤチハタ社製の強着スタンプインキタート＜多目的用＞黒又は赤「ＳＴＧ」、「ＳＴＧ－１」、「ＳＴＧ－３」や、ゼブラ社製のマッキープロ・特殊用途ＤＸ「ＹＹＳ１０－ＢＫ」用黒インク（以上は、顔料を含有）や、ゼブラ社製のマッキー・シリーズ（以上は、染料を含有）、ぺんてる社製のサインペン等が挙げられる。
なお、インク２１が配置された外縁領域５２ではモスアイ構造による反射率低減効果は得られないので、外縁領域５２の幅（基材１１側面からの距離）は狭いことが好ましい。外縁領域５２の幅の下限は、汚染防止を実質的に確保できれば特に限定されない。
実施形態１に係る光学素子は、親水性の表面としてもよく、撥水性の表面としてもよい。親水性の表面にすれば、該表面に付着した汚れを水によって容易に拭き取って除去することができ、撥水性の表面にすれば、該表面に付着した汚れが表面上に拡がることを抑制しやすくなる。
皮脂の成分が毛細管現象によって拡がって染みを生じさせることを抑制する観点からは、基材１１の凸部１１ａが設けられた表面において、水に対する接触角を１００°以上とすることが好ましい。水に対する接触角を１００°以上にした領域では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤で拭き取ることによって、容易かつ綺麗に汚れ成分を除去することができる。この場合、水に対する接触角の好ましい下限は１０５°であり、より好ましい下限は１１０°である。水に対する接触角の好ましい上限は１５０°であり、より好ましい上限は１４０°である。
上記水に対する接触角は、基材１１の素材に、上記特定範囲の接触角を示す材料を選定することによって実現できる。例えば、金型の表面形状を樹脂（転写樹脂ともいう）に転写することによってモスアイ構造を形成する場合には、転写樹脂として、硬化後に疎水性を示す樹脂（疎水性樹脂）を用いることができる。また、表面処理を行うことによって上記特定範囲内に接触角を調整してもよい。
接触角は、例えば、測定対象の表面に、液滴を１μｌ滴下し、θ／２法（Ｈａｌｆ－ａｎｇｌｅ　Ｍｅｔｈｏｄ）により測定できる。測定装置としては、例えば、協和界面科学社製のポータブル接触角計（商品名：ＰＣＡ－１）を用いることができる。
ブタジエン系可塑剤の成分が毛細管現象によって拡がって染みを生じさせることを抑制する観点からは、基材１１の凸部１１ａが設けられた表面において、ヘキサデカンに対する接触角が２０°～１００°であることが好ましい。パネル貼り合わせ用の紫外線硬化樹脂には、ブタジエン系可塑剤が用いられることがあり、このブタジエン系可塑剤が、従来のモスアイフィルムにおいて、毛細管現象によって拡がって染みを生じさせる原因物質であった。そこで、フィルムの端部におけるヘキサデカンに対する接触角が２０°～１００°にすることで、ブタジエン系可塑剤が付着した場合に基材１１上に拡がることを防止できる。また、ヘキサデカンに対する接触角の好ましい下限は２５°であり、より好ましい下限は３０°である。ヘキサデカンに対する接触角の好ましい上限は９０°であり、より好ましい上限は４０°である。
上記ヘキサデカンに対する接触角は、基材１１の素材に、上記特定範囲の接触角を示す材料を選定することによって実現でき、表面処理を行うことによって上記特定範囲内に接触角を調整してもよい。
（２）光学素子の製造プロセス
実施形態１に係る光学素子の製造方法の一例として、図４を参照してナノインプリント方式を用いる方法について説明する。図４は、実施形態１に係る光学素子の作製に用いられるローラー型ナノインプリント装置の全体構成を示す断面図である。
まず、第一段階として、モスアイフィルムを作製する。モスアイフィルムを作製する方法としては、図４に示すように、モスアイ構造を付与するための紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化型樹脂をダイコーター、スリットコーター等の塗布手段により基材フィルム１１２に塗布し、続いて、電離放射線硬化型樹脂を金型ロール１１５に接触させ、そして、紫外線等のエネルギー線を照射することによって電離放射線硬化型樹脂を硬化させる方法が好適である。金型ロール１１５を円筒軸又は円柱軸を中心に回転させることにより、被転写体に対する型押し、及び、被転写体からの離型を連続的に行うことができ、その結果、表面にモスアイ構造が形成されたモスアイフィルム１２０を高速かつ大量に製造することができる。
ローラー型ナノインプリント装置についてより詳細に説明すると、まず、基材フィルム１１２がロール状に巻かれた基材フィルムロール１１１が回転し、基材フィルムロール１１１からベルト状の基材フィルム１１２が、図４中の矢印が指す方向に送り出される。基材フィルム１１２の材料としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が用いられる。
次に、基材フィルム１１２は、テンションを調節する一対のピンチロール（保持ロール）１１３ａ、１１３ｂを通過し、続いてダイコーター１１４により未硬化の紫外線硬化樹脂等の電離放射線硬化型樹脂が塗布される。続いて、基材フィルム１１２は、円柱状の金型ロール１１５の外周面に沿って半周分移動する。このとき、基材フィルム１１２に塗布された電離放射線硬化型樹脂が金型ロール１１５の外周面と接する。
基材フィルム１１２が金型ロール１１５の外周面と最初に接する位置には、金型ロール１１５の外周面と対向するようにゴム製の円柱状のピンチロール１１６が配置されている。この位置において、金型ロール１１５とピンチロール１１６とで基材フィルム１１２を挟み込み、金型ロール１１５と電離放射線硬化型樹脂とを加圧及び密着させることにより、金型ロール１１５の外周面に形成された凹凸パターンが電離放射線硬化型樹脂に転写される。
また、基材フィルム１１２が金型ロール１１５の外周面に沿って移動する間に、金型ロール１１５の下方から、紫外線等のエネルギー線が照射される。これにより、電離放射線硬化型樹脂は、金型ロール１１５の外周面に形成された凹凸パターンの反転形状を有した状態で硬化される。なお、図４中の白抜き矢印は、エネルギー線の照射方向を示している。
金型ロール１１５の外周面に沿って半周分移動後、基材フィルム１１２は、金型ロール１１５の外周面と対向するように配置されたピンチロール１１７に沿って移動し、硬化された電離放射線硬化型樹脂の膜とともに金型ロール１１５から剥離される。これにより、基材フィルム１１２上に、電離放射線硬化型樹脂からなるモスアイ構造が連続的に形成されたモスアイフィルム１２０が作製される。
続いて、ラミネーションフィルム（保護部材）１１９がロール状に巻かれたラミネーションフィルムロール１１８から供給されたラミネーションフィルム１１９が、ピンチロール１２７により、モスアイフィルム１２０の電離放射線硬化型樹脂が塗布された側に貼り合わせされる。これにより、モスアイフィルム１２０とラミネーションフィルム１１９とが充分に密着される。ラミネーションフィルム１１９は、モスアイフィルム１２０の表面に汚れが付着することや傷が付くことを防ぐ目的で一時的に貼られる保護フィルムである。ラミネーションフィルム１１９がモスアイフィルム１２０の表面を覆うことにより、モスアイフィルム１２０の表面は外部から遮断される。最後に、モスアイフィルム１２０とラミネーションフィルム１１９とを密着させた積層フィルムが巻き取られて積層フィルムロール１２１が作製される。
第二段階として、被覆材としてのインク２１を塗布する被覆処理を行う。被覆処理では、例えば、積層フィルムロール１２１を所定のサイズに分断して作製したモスアイフィルム１２０にインク２１を塗布する。インク２１の塗布方法としては特に限定されず、マーカー、刷毛等の塗布用具を用いてモスアイフィルム１２０の端部に直に塗布してもよいし、スプレー法により塗布してもよい。また、インク２１の塗布は、モスアイ構造の形成後、ラミネーションフィルム１１９の貼り付け前に行ってもよい。モスアイフィルム１２０をロール状に巻き取った状態で側面に塗布すると作業性がよい。
また、被覆処理は、１枚単位で処理してもよいが、複数枚単位（例えば、１００枚単位）で処理すれば、容易に大量処理できる。
［実施形態２］
実施形態２は、被覆材として微粉末（微粒子）を用いた光学素子に関する。図５は、実施形態２に係る光学素子において、微粉末を付着させる処理を説明するための斜視図であり、（ａ）は、処理前の状態を模式的に示した図であり、（ｂ）は、処理後の状態を模式的に示した図である。図５の（ａ）に示したように、処理前のモスアイフィルムの側面（端面）はモスアイ構造がむき出しの状態となっているため、皮脂や紫外線硬化樹脂の汚れが側面に付着すると、モスアイ構造による毛細管効果によって、フィルムの中央に向かって汚れが浸透し、染みとして認識されやすい。これに対して、図５の（ｂ）に示したように、側面を微粉末３１で被覆することにより、皮脂や紫外線硬化樹脂の浸透を防ぎ、染みの発生を防止することができる。
微粉末３１としては特に限定されず、フッ素系材料等の表面エネルギーが小さいものが好適である。表面エネルギーが小さい微粉末３１であれば、たとえ少量の付着量であったとしても、皮脂その他の外部からの付着物を弾く作用が大きいため、モスアイ構造内への汚染物等の侵入を防ぐ効果が大きい。フッ素系材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。
微粉末３１による被覆の方法として、例えば、スプレー法が挙げられる。スプレー法を用いる場合には、例えば、フッ素系微粒子を含有するエアロゾルスプレー（フッ素コート剤）が好適に用いられる。フッ素コート剤の溶剤はアルコール含有の揮発性材料であり、比較的容易にフィルム端部に塗布・配置できる。フッ素コート剤の具体例としては、住鉱潤滑剤社製の「スミロンパウダースプレー」が挙げられ、この製品では、ＰＴＦＥ粉末が極微量の特殊な油で処理され、スプレー化されている。その他、ＰＴＦＥ粉末に粘着性の樹脂を混合したものを用いてもよい。粘着性の樹脂としては、例えば、紫外線硬化性のポリジメチルシロキサン（シリコーンゴム）を用いることができる。
側面を微粉末３１で被覆する手法としては、側面のみに微粉末３１を付着させる方法の他、フィルム表面及び裏面が保護フィルムに覆われている場合には、フィルム全体に粉を拭きつけて余剰分を落とす方法を用いてもよい。
また、被覆処理は、１枚単位で処理してもよいが、図５に示したように、複数枚単位（例えば、１００枚単位）で処理すれば、容易に大量処理できる。なお、複数枚単位で被覆処理する場合には、被覆処理された複数枚のフィルムが互いに貼りついてしまい、その後の１枚単位で行う別の処理が適切に行えない可能性がある。例えば、モスアイフィルムを偏光板に貼り付ける工程では、束になった１００枚のフィルムから１枚ずつフィルムを繰り出す装置を用いることがあるが、その際に、２、３枚のフィルムがくっついた状態で繰り出されると、モスアイフィルムが無駄になってしまう。この繰り出し異常は、フィルム間に発生する静電気によって生じるほか、被覆処理で付着させた被覆材が粘着性である場合に、被覆材によってフィルム同士がくっついてしまうために生じることがある。これに対して、フッ素系材料の微粉末３１を側面に付着させる方法によれば、微粉末３１自身に粘着性がないため、繰り出し異常を解決するのに好適である。
実施形態２の光学素子は、被覆材として微粉末（微粒子）が用いた点以外については、実施形態１の光学素子と同様の構成とすることができ、同様の方法で製造することができる。
［変形例］
上記実施形態１、２では、被覆材としてインク、微粉末（微粒子）を用いているが、被覆材は、可視光の波長以下のピッチで設けられた複数の凸部（ナノ構造）の間に浸透して拡散しない材料であればよく、速乾性の材料が好適である。例えば、日立化成工業社製の防湿絶縁材料（紫外線硬化性樹脂）である「タッフィー」の「ＴＦ－４２００ＥＢ－４５２」、「ＴＦ－３３４８－１００Ｂ」も用いることができる。なお、被覆材として用いられる樹脂は、非反応成分の添加物を実質的に含まないものであることが好ましい。「非反応成分の添加物」とは、被覆層を構成する樹脂の硬化反応の際、ポリマー骨格内に取り込まれない添加物成分を意味する。非反応成分の添加物は、ポリマーの骨格に拘束されない、又は、ポリマーの骨格に拘束され難いため、染みの原因となる可能性がある。「実質的に含まない」とは、染みを発生させない程度の量であることを意味する。非反応成分の添加物としては、ブタジエン系可塑剤等の特定の種類の可塑剤が挙げられる。したがって、非反応成分の添加物を実質的に含まない樹脂としては、可塑剤を含まない樹脂が挙げられる。
上記実施形態１、２では、光学素子としてモスアイフィルムを用いているが、光学素子は、複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられた表面を有するものであればよい。すなわち、光学素子の表面構造は、モスアイ構造以外のナノ構造であってもよく、例えば、ワイヤーグリッド構造であってもよい。また、光学素子の厚さは特に限定されず、フィルムであってもよいし、シートであってもよいし、それら以外の構造物であってもよい。
［光学素子の用途］
本発明の光学素子の用途としては特に限定されず、例えば、表示装置に用いられてもよい。表示装置の種類についても特に限定されないが、例えば、液晶表示装置が好適である。従来の光学素子が液晶表示装置に適用される場合には、液晶パネルの貼り合わせ用の紫外線硬化樹脂（シール材）が端部に付着すると、染み（反射ムラ）が発生することがあった。一方、本発明の光学素子が液晶表示装置に適用される場合には、シール材が端部に付着したときに染みが発生することを防止できる。
［実験例］
実施形態１、２に記載されたモスアイフィルムの用途としては、液晶表示装置の表示面に貼り付け、外光の映り込みを防止する用途がある。このような用途では、液晶パネルの貼り合わせ用の紫外線硬化樹脂（シール材）が光学素子の端部に付着し、光学シートに染み（反射ムラ）を発生させることがある。そこで、以下の実験例１及び２では、上記紫外線硬化樹脂をモスアイフィルムの表面（実験例１）又は側面（実験例２）に接触させたときに、被覆材の材料によって、染みの拡がりを抑制できることを確認するための実験を行った。
（実験例１）
実験例１では、染みの原因物質として紫外線硬化樹脂（協立化学産業社製、商品名「ＨＲＪ」）を使用し、被覆材の材料として油性マーカー（ゼブラ社製、商品名「マッキー」、黒色）を使用した。図６は、実験例１の第一の試料の様子を示した平面模式図である。図６に示したように、第一の試料として、モスアイフィルムの基材１１表面に紫外線硬化樹脂６２を直接滴下した部分と、モスアイフィルムの基材１１表面に油性マーカーを塗った部分６１上に紫外線硬化樹脂６２を滴下した部分とを作製し、実験室内で２４時間室温放置した。図７は、実験例１の第二の試料の様子を示した平面模式図である。図７に示したように、第二の試料として、油性マーカーを塗った部分６１を３／４周分環状に設け、残りの１／４周分は油性マーカーを塗らない部分としたパターンを描画し、当該パターンの中心に紫外線硬化樹脂６２を滴下したものを作製し、実験室内で２４時間室温放置した。
図８は、第一の試料の放置後の状態を示した写真である。図８に示したように、モスアイフィルム表面に紫外線硬化樹脂６２を直接滴下した部分では、紫外線硬化樹脂６２がモスアイ構造間に浸透して拡がり、当該部分の周囲に染みが発生した。一方、マーカーを塗った部分６１上に紫外線硬化樹脂６２を滴下した部分では、紫外線硬化樹脂６２がマーカーを塗った部分６１内に留まり、当該部分６１の周囲への染みの拡がりは見られなかった。
図９は、第二の試料の放置後の状態を示した写真である。図９に示したように、３／４周分環状に設けたところでは、油性マーカーを塗った部分６１内で紫外線硬化樹脂６２の拡がりが止まっており、残りの１／４周分の油性マーカーを塗らない部分のみから紫外線硬化樹脂６２が漏れ出して拡がった。紫外線硬化樹脂６２が拡がった領域では、染みが発生した。また、漏れ出した紫外線硬化樹脂６２は、油性マーカーを塗った部分６１に沿って更なる拡がりが抑制されていた。
上述した実験例１の結果から、油性マーカーでマーキングすることにより、モスアイフィルムの側面だけでなく表面においても、紫外線硬化樹脂６２の拡がり、及び、染みの発生を抑制できることが分かった。
（実験例２）
実験例２では、実験例１と同様に、染みの原因物質として紫外線硬化樹脂（協立化学産業社製、商品名「ＨＲＪ」）を使用し、被覆材の材料として油性マーカー（ゼブラ社製、商品名「マッキー」、黒色）を使用した。なお、実験例２では、モスアイフィルムとラミネーションフィルム（ＰＥＴフィルム）とを密着させた積層フィルムを使用した。図１０は、実験例２の試料の様子を示した平面模式図である。図１０に示したように、モスアイフィルムの側面からの染みの拡がりを、油性マーカーによる被覆がある部分と被覆がない部分とで比較した。手順としては、まず、モスアイフィルムを黒いアクリル板上に貼り、モスアイフィルムの側面の一部を油性マーカーでマーキングした。マーキングは、モスアイフィルムの側面を油性マーカーで１０回重ねて書く（５往復させる）ことにより行った。次に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムの小片上に載せた紫外線硬化樹脂（半硬化状態）の塊を、モスアイフィルムの側面の油性マーカーによる被覆がある部分と被覆がない部分とにそれぞれ接触させた。その後、実験室内で２４時間室温放置し、紫外線硬化樹脂の塊を取り除き、ラミネーションフィルムを剥離して観察を行った。
上記比較の結果、油性マーカーによる被覆がない部分では、紫外線硬化樹脂の成分が側面から浸透し、染みが大きく拡がった。具体的には、５．０ｍｍ×１．８ｍｍ（幅×側面からの奥行き）の染みと、４．０ｍｍ×２．０ｍｍ幅×側面からの奥行き）の染みとが見られた。一方、油性マーカーによる被覆がある部分では、染みが発生しなかった。実験例２の結果からも、油性マーカーでモスアイフィルムの側面を被覆することにより、モスアイフィルムの側面からの紫外線硬化樹脂の拡がり、及び、染みの発生を抑制できることが分かった。
［付記］
以下に、本発明の光学素子の好ましい態様の例を挙げる。各態様は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
上記被覆材は、インクにより形成されたものであってもよい。この態様では、ナノ構造に起因する染みを充分に防止することができる。インクとしては、染料を含むものや、顔料を含むものが挙げられる。
上記被覆材は、フッ素系微粒子を含有するものであり、上記フッ素系微粒子は、上記基材の側面を覆うものであってもよい。この態様では、ナノ構造に起因する染みを充分に防止することができる。また、微粒子自身に粘着性がないため、複数枚単位で被覆処理を行っても、その後の工程で繰り出し異常が生じることを防止できる。
上記被覆材は、可塑剤を含まない樹脂により形成されたものであってもよい。この態様では、ナノ構造に起因する染みを充分に防止することができる。ブタジエン系可塑剤等の特定の種類の可塑剤は、ポリマーの骨格に拘束されない、又は、ポリマーの骨格に拘束され難いため、染みの原因となる可能性がある。
上記光学素子は、上記基材の上記表面を覆う保護部材を更に有し、上記保護部材は、上記基材の上記表面を外部から遮断するものであることが好ましい。光学素子において基材のナノ構造が形成された表面は、損傷や汚染を防止するために保護部材で覆われることが望ましいが、従来の光学素子では、保護部材で覆うことにより、ナノ構造に起因する染みが消失し難くなっていた。本発明の光学素子においては、保護部材を設けたとしてもナノ構造に起因する染みを充分に防止することができる。
上記基材の上記表面は、水に対する接触角が１００°以上であることが好ましい。これによって、皮脂が付着した場合であっても、染みの発生を防止できる。
上記基材の上記表面は、ヘキサデカンに対する接触角が２０°～１００°であることが好ましい。これによって、パネル貼り合わせ用の紫外線硬化樹脂に含まれることがあるブタジエン系可塑剤が付着した場合であっても、染みの発生を防止できる。
１１：基材
１１ａ：凸部（突起）
１１ｂ：凹部
２１：インク
３１：微粉末
５１：低反射領域
５２：外縁領域
６１：油性マーカーを塗った部分
６２：紫外線硬化樹脂
１１１：基材フィルムロール
１１２：基材フィルム
１１３ａ、１１３ｂ、１１６、１１７、１２７：ピンチロール
１１４：ダイコーター
１１５：金型ロール
１１８：ラミネーションフィルムロール
１１９：ラミネーションフィルム
１２０：モスアイフィルム
１２１：積層フィルムロール
Ｐ：ピッチ（凸部の頂点間の距離）
　

Claims (6)

  1. 複数の凸部が可視光の波長以下のピッチで設けられた表面、及び、前記表面の周囲に位置する側面を有する基材と、
    前記表面の端部及び前記側面の少なくとも一方を覆う被覆材と、を有する光学素子であって、
    前記被覆材は、前記複数の凸部間の隙間を埋めるものであることを特徴とする光学素子。
  2. 前記被覆材は、インクにより形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
  3. 前記被覆材は、フッ素系微粒子を含有するものであり、
    前記フッ素系微粒子は、前記基材の側面を覆うことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
  4. 前記被覆材は、可塑剤を含まない樹脂により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
  5. 前記光学素子は、前記基材の前記表面を覆う保護部材を更に有し、
    前記保護部材は、前記基材の前記表面を外部から遮断することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の光学素子。
  6. 請求項１～５のいずれかに記載の光学素子を備えることを特徴とする表示装置。
    　
    　
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