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WO2017073270A1 - 光学体、および表示装置 - Google Patents

光学体、および表示装置 Download PDF

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Publication number
WO2017073270A1
WO2017073270A1 PCT/JP2016/079542 JP2016079542W WO2017073270A1 WO 2017073270 A1 WO2017073270 A1 WO 2017073270A1 JP 2016079542 W JP2016079542 W JP 2016079542W WO 2017073270 A1 WO2017073270 A1 WO 2017073270A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical body
convex
base material
master
concavo
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/079542
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊一 梶谷
朝彦 野上
恭子 櫻井
林部　和弥
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デクセリアルズ株式会社 filed Critical デクセリアルズ株式会社
Priority to US15/771,960 priority Critical patent/US11307328B2/en
Publication of WO2017073270A1 publication Critical patent/WO2017073270A1/ja
Priority to US17/691,527 priority patent/US11789182B2/en

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Classifications

    • 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
    • G02B1/11—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

Definitions

  • the present invention relates to an optical body and a display device.
  • a display device such as a television and an optical element such as a camera lens are provided with optical bodies having various characteristics with respect to a surface on which light is incident in order to control light transmission.
  • an optical body for example, an optical body in which a micro uneven structure (so-called moth-eye structure) in which the average period of unevenness is equal to or less than a wavelength belonging to the visible light band can be exemplified.
  • a micro uneven structure so-called moth-eye structure
  • the optical body in which the micro uneven structure is formed on the light incident surface can suppress the reflection of the incident light over a wide wavelength band.
  • Patent Document 1 discloses an antireflection laminate in which a micro uneven structure is formed on the surface by an anodic oxidation method.
  • Patent Document 2 discloses a technique for producing an optical element by forming an inverted shape of a micro uneven structure on a master by lithography and etching, and transferring the inverted shape formed on the master to a resin material. It is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses an optical member in which a concavo-convex structure is formed on the surface by directly dry-etching a base material without using a mask in order to improve the wavelength dependency of reflectance. .
  • the optical body produced by the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a problem that the reflectance varies depending on the wavelength of incident light. This is because the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 form a micro uneven structure having a substantially uniform height, and the micro uneven structure cannot cope with incident light having various wavelengths.
  • the optical member disclosed in Patent Document 3 has a problem in that a sufficient reflection suppression effect cannot be obtained because the reflectance itself becomes high.
  • an object of the present invention is a novel and low-dependency reflectance wavelength dependency that can further suppress the reflection of incident light.
  • An object of the present invention is to provide an improved optical body and a display device.
  • the present invention comprises a concavo-convex structure formed on the surface of a substrate, and the average period of the concavo-convex structure of the concavo-convex structure is not more than a wavelength belonging to the visible light band,
  • An optical body is provided in which the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of each recess of the concavo-convex structure in the normal direction of the flat surface of the substrate and the median value of the position of the bottom surface is 25 nm or more.
  • the standard deviation of the difference between the vertex position of each convex portion of the concavo-convex structure in the normal direction of the flat surface of the base material and the median value of the vertex positions may be 35 nm or more.
  • the Y value that is the luminous reflectance of the optical body may be 0.2% or less, and the absolute values of the reflection hues a * and b * of the optical body may be 1 or less.
  • the average reflectance of the optical body in the wavelength band of 380 nm to 780 nm may be 0.2% or less.
  • a macro uneven structure formed on the surface of the base material may be further provided so as to overlap with the uneven structure, and an average period of the unevenness of the macro uneven structure may be larger than a wavelength belonging to the visible light band.
  • planar arrangement of the convex portions or concave portions of the concavo-convex structure may be a hexagonal lattice shape or a tetragonal lattice shape.
  • planar arrangement of the projections or depressions of the concavo-convex structure may be a random arrangement.
  • a display device including the optical body is provided.
  • the micro uneven structure since the variation in the position of the bottom surface of the concave portion of the micro uneven structure in the normal direction of the flat surface of the substrate can be increased, the micro uneven structure corresponds to incident light of various wavelengths. Reflection can be suppressed.
  • the present invention it is possible to reduce the wavelength dependency of the reflectance of the optical body and to further suppress the reflection of incident light.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing an enlarged partial region X in FIG. 1. It is sectional drawing which showed typically the cross-sectional shape which cut
  • FIG. 5 is a graph showing the reflectance of the optical bodies according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 evaluated for each wavelength of incident light. It is a scatter diagram which shows the correlation with the standard deviation of the difference of the position of the bottom face of the recessed part of an optical body, and the median of the position of this bottom face, and the Y value of an optical body. It is the graph which evaluated the reflectance of the optical body which concerns on Example 4 and the comparative example 3 for every wavelength of incident light.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional shape of the optical body 1 according to the present embodiment cut in the thickness direction.
  • the optical body 1 has a micro uneven structure 13 formed on the surface of a substrate 11.
  • the base material 11 is made of a material having transparency.
  • the substrate 11 is a transparent resin substrate such as polycarbonate, polyethylene terephthalate, or polymethyl methacrylate, a transparent resin film such as cellulose triacetate (TAC), or a cyclic olefin copolymer (COC), quartz glass, or soda lime. It may be a transparent glass substrate such as glass or lead glass.
  • the base material 11 is not limited to the above, and may be made of other known transparent materials.
  • “transparent” means that the transmittance of light having a wavelength belonging to the visible light band (approximately 360 nm to 830 nm) is high.
  • “transparent” may mean that the transmittance of light having a wavelength belonging to the visible light band is 70% or more.
  • the micro uneven structure 13 is an uneven structure formed on the substrate 11.
  • the micro concavo-convex structure 13 includes a convex portion 131 that is convex with respect to the flat surface 12 of the base material 11 and a concave portion 133 that is concave with respect to the flat surface 12 of the base material 11.
  • the average period of unevenness of the micro uneven structure 13 is not more than a wavelength belonging to the visible light band (for example, not more than 830 nm), preferably not less than 100 nm and not more than 350 nm.
  • the average period of the irregularities in the micro concavo-convex structure 13 means an average distance between the apexes of the adjacent convex portions 131 or an average distance between the centers of the bottom surfaces of the adjacent concave portions 133.
  • the refractive index changes gently with respect to the incident light, so that there is no sudden change in the refractive index that causes reflection. Therefore, the micro concavo-convex structure 13 can reduce the reflectance of the substrate 11 with respect to incident light in a wide wavelength band including visible light.
  • the planar arrangement of the micro concavo-convex structure 13 may be, for example, a two-dimensional arrangement in which convex portions 131 or concave portions 133 are periodically arranged on a plane parallel to the flat surface of the substrate 11, and has periodicity. It may be a random two-dimensional array.
  • the two-dimensional arrangement pattern of the convex portions 131 or the concave portions 133 may be a hexagonal lattice pattern or a tetragonal lattice pattern. May be.
  • the distance (also referred to as a pitch) between the convex portions 131 or the concave portions 133 is, for example, 100 nm or more and 350 nm or less. It may be 150 nm or more and 280 nm or less preferably.
  • the distance between the convex portions 131 or the concave portions 133 is less than 100 nm, it is not preferable because it becomes difficult to form the micro uneven structure 13.
  • the distance between the convex part 131 or the concave part 133 exceeds 350 nm, since the diffraction of visible light may arise, it is unpreferable. Note that the distance between the convex portions 131 or the concave portions 133 may be different depending on the arrangement direction, or may be the same.
  • the reflectance has a wavelength dependency corresponding to the depth of the recess 133.
  • the ratio of wavelengths having relatively high reflectivity in the reflected light is remarkably increased, so that the reflected light is tinted (that is, the reflected light contains a hue).
  • the Y value that is the luminous reflectance increases depending on the wavelength band having a relatively high reflectance.
  • the optical body 1 according to the present embodiment as shown in FIG. 1, the position of the bottom surface of the concave portion 133 of the micro concavo-convex structure 13 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 varies more than a predetermined level. ing.
  • the optical body 1 which concerns on this embodiment can suppress reflection corresponding to the light of various wavelengths, it can reduce the wavelength dependence of a reflectance. Therefore, the optical body 1 according to the present embodiment can suppress the reflection of the incident light without causing the reflected light to be colored.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing the partial region X of FIG. 1 in an enlarged manner.
  • the position of the bottom surface of the recess 133 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 varies.
  • the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of each recess 133 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the position of the bottom surface of the recess 133 is 25 nm or more.
  • the upper limit value of the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of the recess 133 and the median value of the position of the bottom surface is not particularly limited. However, if the standard deviation exceeds 25 nm and is excessively large, the wavelength-dependent reduction effect is saturated, and other optical characteristics may be affected. Therefore, the upper limit value of the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of the recess 133 and the median value of the position of the bottom surface may be 200 nm.
  • the surface shape of the optical body 1 in a predetermined region is measured using an atomic force microscope (AFM) or the like.
  • AFM atomic force microscope
  • the position of the bottom surface of each concave portion 133 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 is measured.
  • the position of the bottom surface of each recess 133 may be measured, for example, as a zero point (reference point) where the position of the bottom surface of the recess 133B is closest to the flat surface 12 side of the substrate 11.
  • a median value (also referred to as a median value) of the position of the bottom surface of each recess 133 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 is calculated.
  • the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of each recess 133 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the position of the bottom surface can be calculated.
  • the median value of the position of the bottom surface of each recess 133 is shown as Bm.
  • the position of the bottom surface of the recess 133A farthest from the flat surface 12 side of the substrate 11 is indicated by Ba
  • the position of the bottom surface of the recess 133B closest to the flat surface 12 side of the substrate 11 is indicated by Bb.
  • the position of the vertex of the convex portion 131 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 also varies. .
  • the standard deviation of the difference between the vertex position of each convex portion 131 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the vertex positions of the convex portion 131 is preferably 35 nm or more.
  • the upper limit of the standard deviation of the difference between the vertex position of the convex portion 131 and the median value of the vertex positions is not particularly limited. However, if the standard deviation exceeds 35 nm and is excessively large, the wavelength-dependent reduction effect is saturated and other optical characteristics may be affected. Therefore, the upper limit value of the standard deviation of the difference between the vertex position of the convex portion 131 and the median value of the vertex position may be 200 nm.
  • the standard deviation of the difference between the position of the vertex of each convex portion 131 and the median value of the vertex position of the convex portion 131 can also be calculated in the same manner as the position of the bottom surface of the concave portion 133.
  • the surface shape of the optical body 1 in a predetermined region (for example, 2 ⁇ m square) is measured, and the cross-sectional shape of the micro uneven structure 13 is calculated.
  • the position of the vertex of each convex part 131 in 12 normal directions is measured.
  • the position of the apex of each convex portion 131 may be measured, for example, as a zero point (reference point) where the position of the bottom surface of the concave portion 133B is closest to the flat surface 12 side of the substrate 11.
  • a median value (also referred to as a median value) of the vertex positions of the respective convex portions 131 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 is calculated.
  • the standard deviation of the difference between the vertex position of each convex portion 131 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the vertex positions can be calculated.
  • the median value of the vertex positions of the respective convex portions 131 is shown as Tm.
  • the position of the apex of the convex portion 131A farthest from the flat surface 12 side of the substrate 11 is indicated by Ta
  • the position of the apex of the convex portion 131B closest to the flat surface 12 side of the base material 11 is indicated by Tb.
  • the difference between the median value Tm of the position of the apex of the convex part 131 and the median value Bm of the position of the bottom surface of the concave part 133 is the average height h of the convex part 131 of the micro concavo-convex structure 13.
  • the average height h of the convex portions 131 may be, for example, 100 nm or more and 400 nm or less, and preferably 200 nm or more and 300 nm or less.
  • the optical body 1 having the above structure can reduce the wavelength dependency of the reflectance.
  • the optical body 1 according to the present embodiment can set the absolute value of the reflected hue (a * , b * ) to 1 or less.
  • the reflected hue (a * , b * ) is (L * , a * , b * ) when the color of the reflected light is expressed in the L * a * b * color system, and the reflected hue (a * , b * )
  • the closer b * ) is to 0, the closer the reflected light is to white. Therefore, the optical body 1 according to the present embodiment can reduce the wavelength dependency of the reflectance, so that it is possible to prevent the reflected light from being colored.
  • the optical body 1 having the above structure can further suppress the reflection of incident light.
  • the Y value that is the luminous reflectance can be set to 0.2% or less.
  • the Y value (luminous reflectance) is (Y, x, y) when the color of the reflected light is expressed in the Yxy color system, and the lower the Y value (luminous reflectance), the more the reflection is suppressed. It represents being done. Therefore, the optical body 1 according to the present embodiment can further suppress the reflection of incident light.
  • the optical body 1 having the above structure can particularly suppress reflection of light having a wavelength belonging to the visible light band.
  • the optical body 1 according to this embodiment can have an average reflectance of 0.2% or less in a wavelength band of 380 nm to 780 nm.
  • the optical body 1 which concerns on this embodiment can suppress reflection of the light of the wavelength which belongs to the visible light band which a person can visually recognize, when it is used for display surfaces, such as a display apparatus. Therefore, the optical body 1 according to the present embodiment can significantly improve the visibility of a display device or the like.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross-sectional shape of the optical body 1A according to the present modification cut in the thickness direction.
  • the optical body 1 ⁇ / b> A has, in addition to the micro uneven structure 13 formed on the surface of the base material 11, a macro uneven structure 14 formed to overlap the micro uneven structure 13.
  • the material of the base material 11 is substantially the same as that of the optical body 1 shown in FIG.
  • the average period of unevenness of the micro uneven structure 13 is not more than a wavelength belonging to the visible light band (for example, not more than 830 nm). Further, the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of each recess 133 of the micro concavo-convex structure 13 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the position of the bottom surface of the recess 133 is 25 nm or more.
  • the macro uneven structure 14 has a peak portion 141 that is convex with respect to the flat surface 12 of the base material 11 and a valley portion 143 that is concave with respect to the flat surface 12 of the base material 11.
  • the average period of unevenness of the macro uneven structure 14 is larger than the wavelength belonging to the visible light band (for example, more than 830 nm), and preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the average period of unevenness in the macro uneven structure 14 means an average distance between adjacent peak portions 141 or valley portions 143.
  • Such a macro uneven structure 14 may be, for example, a rough surface structure having an average period of unevenness of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m. Since the macro concavo-convex structure 14 can scatter light incident on the surface of the substrate 11, it can further impart an antiglare effect to the optical body 1 ⁇ / b> A. Therefore, the optical body 1A according to the present modification has a reflection suppressing effect caused by the micro uneven structure 13 and an antiglare effect caused by the macro uneven structure 14, and thus is used for a display surface of a display device or the like. The visibility of the display surface can be significantly improved.
  • FIG. 4 is a perspective view schematically showing the master 2 used for producing the optical body 1 according to the present embodiment.
  • the optical body 1 according to the present embodiment can be manufactured, for example, by a roll-to-roll type nanoimprint method using the master 2 shown in FIG.
  • the roll-to-roll nanoimprint method is a concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master by pressing the master having a concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface while pressing it against a resin substrate. Is transferred to a substrate or the like.
  • the optical body 1 according to the present embodiment can be efficiently manufactured, for example, by pressing against the base material 11 while rotating the master having the micro uneven structure 13 formed on the outer peripheral surface.
  • the master 2 for producing the optical body 1 includes, for example, a cylindrical or columnar master 21 having an uneven structure 23 formed on the outer peripheral surface.
  • the master base material 21 is, for example, a cylindrical or columnar member.
  • the shape of the master base material 21 may be a hollow cylindrical shape having a cavity inside as shown in FIG. 4, or a solid columnar shape having no cavity inside.
  • the material of the master substrate 21 is not particularly limited, and quartz glass (SiO 2 ) such as fused silica glass and synthetic quartz glass, a metal such as stainless steel, and the outer peripheral surface of a metal such as stainless steel are covered with SiO 2 or the like. Can be used.
  • the size of the master base material 21 is not particularly limited.
  • the axial length may be 100 mm or more, and the outer diameter may be 50 mm or more and 300 mm or less.
  • the thickness of the cylinder may be not less than 2 mm and not more than 50 mm.
  • the concavo-convex structure 23 is a structure which is formed on the outer peripheral surface of the master base material 21 and is a reverse of the micro concavo-convex structure 13 formed on the surface of the optical body 1. Since the concavo-convex structure 23 is a structure obtained by inverting the micro concavo-convex structure 13, the average period of the concavo-convex of the concavo-convex structure 23 is equal to or less than the wavelength belonging to the visible light band (for example, 830 nm or less) as in the micro concavo-convex structure 13. Further, the position of the bottom surface of the concave portion of the concavo-convex structure 23 and the position of the apex of the convex portion have predetermined variations in the normal direction of the outer peripheral surface of the master base material 21 as described above.
  • the planar arrangement of the concavo-convex structure 23 may be, for example, a two-dimensional arrangement in which irregularities are periodically arranged, or a random two-dimensional arrangement in which the irregularities have no periodicity.
  • the concavo-convex structure 23 may have convex portions or concave portions arranged in a hexagonal lattice shape or a tetragonal lattice shape.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method for producing the master 2.
  • the master 2 includes, for example, a film forming process for forming a resist layer made of an inorganic material on the outer peripheral surface of the master base material 21, an exposure process for forming a latent image on the resist layer by irradiating laser light, A development process for developing the resist layer on which the image is formed, and an etching process for forming the concavo-convex structure 23 on the outer peripheral surface of the master base material 21 by etching using the resist layer on which the pattern is formed by development as a mask. Can be produced by sequentially executing the above.
  • a resist layer made of an inorganic material is formed on the outer peripheral surface of the master base material 21.
  • the inorganic material for forming the resist layer for example, a metal oxide containing one or more transition metals such as tungsten or molybdenum can be used.
  • the resist layer can be formed by using, for example, a sputtering method.
  • the resist layer formed on the outer peripheral surface of the master base material 21 is irradiated with the laser beam 30 from the exposure device 3, whereby the concavo-convex structure 23 is formed on the resist layer.
  • a latent image 23A corresponding to is formed.
  • a resist pattern corresponding to the latent image 23A is formed on the resist layer by developing the resist layer on which the latent image 23A is formed.
  • the resist layer is developed with an alkaline solution such as a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) aqueous solution.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the master base material 21 is etched using the resist layer on which the resist pattern is formed as a mask, so that the concavo-convex structure 23 corresponding to the latent image 23A is formed on the outer peripheral surface of the master base material 21.
  • etching the master base material 21 either dry etching or wet etching can be used.
  • the master substrate 21 is etched by dry etching using a fluorocarbon-based gas or wet etching using hydrofluoric acid or the like. Can do.
  • the above-described concavo-convex structure 23 is formed on the outer peripheral surface of the master base material 21 by appropriately controlling the irradiation of the laser beam 30 by the exposure device 3 in the exposure process. Can do.
  • the exposure apparatus 3 used in the manufacturing method of the master 2 concerning this embodiment is demonstrated, referring FIG.
  • the exposure apparatus 3 includes a laser light source 31 that emits laser light 30 and a control mechanism 47 that controls oscillation of the laser light 30 by the laser light source 31.
  • the laser light source 31 is a light source that emits laser light 30.
  • the laser light source 31 may be a semiconductor laser, for example.
  • the wavelength of the laser light 30 emitted from the laser light source 31 is not particularly limited, but may be, for example, a blue light band wavelength of 400 nm to 500 nm.
  • the control mechanism 47 generates a control signal for controlling the oscillation of the laser light source 31.
  • the control mechanism 47 can generate randomness (that is, variation) in the region of the visible light wavelength or more in the arrangement and height of the concavo-convex structure 23 by generating a pulse signal having randomness.
  • the pulse signal having randomness may be a pulse signal that is randomly phase-modulated or a random signal (including a pseudo-random signal).
  • the exposure apparatus 3 moves the irradiation position of the laser beam 30 along the axial direction of the master base material 21 (the direction of the arrow R) with respect to the master base material 21 that rotates about the axis. Irradiation. As a result, the master base material 21 is exposed in a spiral shape by the exposure device 3, and a latent image 23A is formed.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a pulse signal generated by the control mechanism 47.
  • the pulse signal shown in FIG. 6A is a periodic rectangular wave having a period P and a pulse width D.
  • the control mechanism 47 when the control mechanism 47 generates the pulse signal shown in FIG. 6A, the length of the irradiation time and non-irradiation time of the laser light 30 is constant. Therefore, the size of the region of the resist layer that has been thermally reacted by exposure also becomes periodic, so that a periodic latent image 23A is formed in the resist layer. Therefore, in the resist layer after development, the region where the resist is dissolved and opened and the region where the resist remains are periodically arranged with a constant size. A concave portion having a depth and a convex portion having a certain height are formed.
  • control mechanism 47 generates a pulse signal having randomness as shown in (B) or (C) of FIG.
  • the pulse signal shown in FIG. 6 (B) has a random period such as P1, P2, P3, P4,... And a pulse width of D1, D2, D3, D4,. It is.
  • the control mechanism 47 when the control mechanism 47 generates the pulse signal shown in FIG. 6B, the length of the irradiation time and non-irradiation time of the laser light 30 is random. Accordingly, the size of the region of the resist layer that has been thermally reacted by the exposure varies randomly according to the irradiation amount of the laser beam 30, so that a latent image 23A having a random size is formed in the resist layer. . Therefore, in the resist layer after development, the region where the resist is dissolved and opened and the region where the resist remains are arranged in a random size. Therefore, the master substrate 21 has a depth that varies due to etching. And a convex portion having a varying height.
  • the optical body 1 manufactured using the master 2 on which the concavo-convex structure 23 is formed by such a random pulse signal has each concave part in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 of the optical body 1.
  • the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of 133 and the median value of the position of the bottom surface of the recess 133 is 25 nm or more.
  • the optical body 1 has a standard deviation of a difference of 35 nm or more between the position of the vertex of each convex portion 131 in the normal direction of the flat surface 12 of the substrate 11 and the median value of the position of the vertex of the convex portion 131. can do.
  • 6C is a pulse signal obtained by randomly phase-modulating a rectangular wave having a period of P and a pulse width of D.
  • the phase modulation is to change the rising timing of the waveform in the cycle.
  • the phase-modulated pulse signal corresponds to the pulse signal shown in FIG.
  • the rise and fall timings of the waveform vary.
  • the length of the irradiation time of the laser light 30 is constant, but the length of the non-irradiation time depends on the phase modulation amount. It fluctuates randomly. Accordingly, since the size of the region not thermally reacted by the exposure varies randomly depending on the position of the latent image 23A, the size of the region not thermally reacted by the exposure is the pulse signal obtained by exposing the adjacent latent image 23A. It will vary randomly according to the amount of phase modulation. Therefore, in the resist layer after development, the size of the region where the resist remains varies randomly according to the amount of modulation of the phase of the pulse signal that exposes the adjacent resist pattern. As a result, convex portions having different heights are formed.
  • the length of the irradiation time of the laser light 30 is constant, so that the planar arrangement of the concavo-convex structure 23 formed on the master base material 21 Is not a random array but a substantially periodic array.
  • the exposure apparatus 3 changes the phase modulation amount of the pulse signal to change the master base material 21. It is possible to control the size of variation in the position of the bottom surface of the concave portion of the concavo-convex structure 23 and the position of the vertex of the convex portion in the normal direction of the outer peripheral surface.
  • the method of the flat surface of the base material of the optical body 1 produced by the master 2 is controlled by controlling the phase modulation amount of the pulse signal that controls the oscillation of the laser light source 31 used for the production of the master 2. It is possible to control the variation in the position of the bottom surface of the concave portion in the line direction and the variation in the position of the vertex of the convex portion.
  • the phase modulation amount of the pulse signal may be set to 10% or more of the period of the pulse signal.
  • the difference between the position of the vertex of each convex portion 131 in the normal direction of the flat surface of the base material of the optical body 1 and the median value of the position of the vertex of the convex portion 131 is
  • the phase modulation amount of the pulse signal may be set to 10% or more of the period of the pulse signal.
  • the master 2 for producing the optical body 1 As described above, in the master 2 for producing the optical body 1 according to this embodiment, a predetermined randomness is given to the pulse signal that controls the irradiation of the laser beam 30 in the exposure process of forming a pattern on the outer peripheral surface. Give. Thereby, it is possible to give a predetermined variation in the position of the bottom surface of the concave portion of the concave-convex structure 23 of the master 2 and the position of the vertex of the convex portion. Therefore, the master 2 described above can produce the optical body 1 according to the present embodiment by transferring the concavo-convex structure 23 formed on the outer peripheral surface to a resin or the like.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a specific configuration of the exposure apparatus 3 used for exposure of the master base material 21.
  • the exposure apparatus 3 includes a laser light source 31, a first mirror 33, a photodiode (PhotoDiode: PD) 34, a condensing lens 36, and an electro-optic deflector (Electro Optical Defector: EOD). 39, a collimator lens 38, a second mirror 41, a beam expander (BEX) 43, and an objective lens 44.
  • the laser light source 31 is controlled by the control mechanism 47, and the laser beam 30 oscillated from the laser light source 31 is irradiated to the master base material 21 placed on the turntable 46 rotated by the spindle motor 45.
  • the laser light source 31 is a light source that oscillates the laser light 30 that exposes the resist layer formed on the outer peripheral surface of the master base material 21.
  • the laser light source 31 may be, for example, a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength in the blue light band of 400 nm to 500 nm.
  • the laser light 30 emitted from the laser light source 31 travels straight as a parallel beam and is reflected by the first mirror 33.
  • the laser beam 30 reflected by the first mirror 33 is condensed on the electro-optic deflection element 39 by the condenser lens 36 and then converted into a parallel beam again by the collimator lens 38.
  • the collimated laser beam 30 is reflected by the second mirror 41 and guided horizontally onto the moving optical table 42.
  • the first mirror 33 is composed of a polarization beam splitter and has a function of reflecting one of the polarization components and transmitting the other of the polarization components.
  • the polarization component transmitted through the first mirror 33 is photoelectrically converted by the photodiode 34, and the photoelectrically received light signal is input to the laser light source 31.
  • the laser light source 31 can perform control such as output adjustment of the laser light 30 based on feedback by the received light reception signal.
  • the electro-optic deflection element 39 is an element capable of controlling the irradiation position of the laser beam 30 with a distance of about nanometers.
  • the exposure apparatus 3 can finely adjust the irradiation position of the laser beam 30 irradiated on the master base material 21 by the electro-optic deflection element 39.
  • the moving optical table 42 includes a beam expander 43 and an objective lens 44.
  • the laser light 30 guided to the moving optical table 42 is shaped into a desired beam shape by the beam expander 43 and then irradiated to the resist layer formed on the outer peripheral surface of the master base material 21 through the objective lens 44. Is done.
  • the laser light 30 is moved in the axial direction of the master base material 21 (that is, in the direction of the arrow R), and the resist layer is irradiated with the laser light 30 intermittently.
  • the irradiation position of the laser beam 30 may be moved by moving the turntable 46 or by moving the laser head including the laser light source 31.
  • the exposure apparatus 3 includes a control mechanism 47 that controls the irradiation time and irradiation position of the laser beam 30.
  • the control mechanism 47 includes a formatter 48 and a driver 49, and controls the irradiation time and irradiation position of the laser light 30.
  • the driver 49 controls the oscillation of the laser light source 31 based on the random pulse signal generated by the formatter 48. Further, the driver 49 synchronizes the pulse signal from the formatter 48 and the servo signal of the spindle motor 45 every round so that the exposed two-dimensional array is synchronized with the axial direction of the master base material 21 every round. ing. Such an exposure apparatus 3 forms a pattern on the master base material 21.
  • the master substrate 21 exposed by the exposure apparatus 3 can be manufactured through the development process and the etching process, so that the master 2 having the concavo-convex structure 23 formed on the outer peripheral surface can be produced.
  • the optical body 1 according to this embodiment can be produced efficiently. Specifically, by using the transfer device 5 shown in FIG. 8, the optical body 1 to which the uneven structure 23 formed on the outer peripheral surface of the master 2 is transferred can be continuously produced.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the transfer device 5 for producing the optical body 1 according to this embodiment.
  • the transfer device 5 includes a master 2, a substrate supply roll 51, a take-up roll 52, guide rolls 53 and 54, a nip roll 55, a peeling roll 56, a coating apparatus 57, A light source 58. That is, the transfer device 5 shown in FIG. 8 is a roll-to-roll nanoimprint transfer device.
  • the substrate supply roll 51 is, for example, a roll in which the sheet-shaped substrate 11 is wound in a roll shape, and the take-up roll 52 is a resin to which the uneven structure 23 (that is, the inverted structure of the micro uneven structure 13) is transferred.
  • the guide rolls 53 and 54 are rolls that transport the base material 11 or the optical body 1 before transfer.
  • the nip roll 55 is a roll that presses the base material 11 on which the resin layer 62 is laminated against the master 2
  • the peeling roll 56 is an optical body on which the resin layer 62 is laminated after the concavo-convex structure 23 is transferred to the resin layer 62.
  • 1 is a roll for peeling 1 from the master 2.
  • the coating device 57 includes coating means such as a coater, and applies the photocurable resin composition to the substrate 11 to form the resin layer 62.
  • the coating device 57 may be, for example, a gravure coater, a wire bar coater, or a die coater.
  • the light source 58 is a light source that emits light having a wavelength capable of curing the photocurable resin composition, and may be, for example, an ultraviolet lamp.
  • the resin layer 62 may be formed of a thermosetting resin composition.
  • a photocurable resin composition is resin hardened
  • the photocurable resin composition may be an ultraviolet curable resin such as an acrylic resin acrylate or an epoxy acrylate.
  • the photocurable resin composition may contain an initiator, a filler, a functional additive, a solvent, an inorganic material, a pigment, a charge inhibitor, a sensitizing dye, or the like, if necessary.
  • the substrate 11 is continuously sent out from the substrate supply roll 51 through the guide roll 53.
  • the photocurable resin composition is applied to the sent base material 11 by the coating device 57, and the resin layer 62 is laminated on the base material 11.
  • the base material 11 on which the resin layer 62 is laminated is pressed against the master 2 by the nip roll 55.
  • the concavo-convex structure 23 formed on the outer peripheral surface of the master 2 is transferred to the resin layer 62.
  • the resin layer 62 to which the concavo-convex structure 23 is transferred is cured by light irradiation from the light source 58.
  • the micro uneven structure 13 is formed in the resin layer 62.
  • the optical body 1 on which the micro concavo-convex structure 13 is formed is peeled from the master 2 by the peeling roll 56, sent to the winding roll 52 through the guide roll 54, and wound.
  • the transfer device 5 it is possible to efficiently produce the optical body 1 in which the uneven structure 23 formed on the outer peripheral surface of the master 2 is transferred and the micro uneven structure 13 is formed on the surface.
  • the optical body according to the present embodiment will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
  • the Example shown below is one example of conditions for showing the feasibility and effects of the optical body and the manufacturing method thereof according to this embodiment, and the optical body and the manufacturing method thereof according to the present invention are as follows. It is not limited to examples.
  • Example 1 The optical body according to Example 1 was manufactured through the following steps. First, a resist layer having a thickness of about 50 to 60 nm was formed on the outer peripheral surface of a base substrate made of cylindrical quartz glass (axial length: 480 mm ⁇ outer diameter: 132 mm) using a material containing tungsten oxide by sputtering. . Next, thermal reaction lithography using a laser beam was performed using an exposure apparatus to form a latent image on the resist layer.
  • the exposure pattern is a hexagonal lattice array in which circular dots are arranged in rows (tracks) at a pitch of about 230 nm along the circumferential direction of the master base material, and the interval between adjacent tracks is about 150 nm. (That is, adjacent tracks are staggered by a half pitch). Exposure was performed using a pulse signal obtained by randomly modulating a rectangular wave (27 MHz, duty ratio 60%) for exposing such an exposure pattern at 17% of the cycle.
  • the exposed master substrate is developed with NMD3 (tetramethylammonium hydroxide 2.38 mass% aqueous solution) (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) to dissolve the resist on which the latent image has been formed.
  • NMD3 tetramethylammonium hydroxide 2.38 mass% aqueous solution
  • RIE reactive ion etching
  • a master having an uneven structure formed on the outer peripheral surface was produced. Furthermore, an optical body was produced using the produced master. Specifically, the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred to an ultraviolet curable resin by a transfer device, and an optical body according to Example 1 was manufactured. Further, a polyethylene terephthalate film was used as the base material of the optical body, and the ultraviolet curable resin was cured by irradiating with 1000 mJ / cm 2 of ultraviolet rays for 1 minute by a metal halide lamp. In addition, the planar arrangement of the convex portions or concave portions of the produced optical body was a substantially hexagonal arrangement.
  • Example 2 A master was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of phase modulation of the pulse signal used for exposure was 11% of the period. Further, an optical body in which the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred in the same manner as in Example 1. In addition, the planar arrangement of the convex portions or concave portions of the produced optical body was a substantially hexagonal arrangement.
  • Example 3 A master was produced in the same manner as in Example 1 except that the period and duty ratio of the pulse signal used for exposure were randomly modulated. Further, an optical body in which the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred in the same manner as in Example 1. In addition, the planar arrangement of the convex portions or concave portions of the produced optical body was a random arrangement.
  • Example 1 A master was produced in the same manner as in Example 1 except that the pulse signal used for exposure was not phase-modulated but was used as a periodic signal. Further, an optical body in which the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred in the same manner as in Example 1. The planar arrangement of the convex portions or concave portions of the produced optical body was a hexagonal arrangement.
  • Example 2 A master was produced in the same manner as in Example 1 except that the phase modulation amount of the pulse signal used for exposure was set to 8% of the period. Further, an optical body in which the concavo-convex structure formed on the outer peripheral surface of the master was transferred in the same manner as in Example 1. In addition, the planar arrangement of the convex portions or concave portions of the produced optical body was a substantially hexagonal arrangement.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the surface shape of the optical body according to Example 2 measured using the AFM as a representative example.
  • the AFM used SPA400 manufactured by Hitachi High-Tech Science
  • SI-DF40P2 having a tip leaving radius of 7 nm and a spring constant of 26 N / m was used.
  • the convex portions are periodically arranged in a two-dimensional array having a hexagonal lattice shape. It can also be seen that the height of the convex portions is not constant and varies among the convex portions.
  • FIG. 10 is a graph showing the reflectance of the optical bodies according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 evaluated for each wavelength of incident light.
  • the luminous reflectance (also referred to as Y value) and the reflected hue (a * , b * ) were calculated from the color tone of the regular reflected light.
  • the luminous reflectance (Y value) is (Y, x, y) when the color of specularly reflected light is expressed in the Yxy color system, and the lower the luminous reflectance (Y value) is. This indicates that regular reflection is suppressed.
  • the reflected hue (a * , b * ) is (L * , a * , b * ) when the color of the reflected light is represented in the L * a * b * color system, and the reflected hue (a As * and b * ) are closer to 0, the reflected light has no color and is closer to white.
  • variable of recesses represents the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of each recess in the normal direction of the flat surface of the substrate and the median value of the position of the bottom surface.
  • part variation represents the standard deviation of the difference between the position of the vertex of each convex part in the normal direction of the flat surface of the substrate and the median value of the position of the vertex.
  • the optical bodies according to Examples 1 to 3 have a low reflectance in the entire wavelength range of 350 nm to 800 nm because the variation (standard deviation) of the recesses is 25 nm or more.
  • the optical bodies according to Comparative Examples 1 and 2 have a concave portion variation (standard deviation) of less than 25 nm, the reflectance is particularly high in the wavelength band of 450 nm to 600 nm compared to other wavelength bands. I understand that. Therefore, in the optical bodies according to Examples 1 to 3, the absolute values of the reflected hues a * and b * are smaller than those of Comparative Examples 1 and 2, and are 1 or less, and the reflected light has no color. I understand that.
  • the optical bodies according to Examples 1 to 3 have an average reflectance of 380 nm to 780 nm and a luminous reflectance (Y value) that are lower than those of the optical bodies according to Comparative Examples 1 and 2, and both are 0. It can be seen that it is 2% or less. Therefore, it can be seen that the optical bodies according to Examples 1 to 3 can suppress reflection more than the optical bodies according to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 11 shows the correlation between the variation in the recesses in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 and the Y value that is the luminous reflectance.
  • FIG. 11 is a scatter diagram in which the horizontal axis indicates the standard deviation of the difference between the position of the bottom surface of the concave portion of each optical body and the median value of the position of the bottom surface, and the vertical axis indicates the Y value.
  • the standard deviation of the position of the bottom surface of the recess in the normal direction of the flat surface of the optical body is set to 25 nm or more, thereby significantly reducing the Y value that is the luminous reflectance.
  • Example 4 The optical body according to Example 4 was manufactured through the following steps. First, in the same manner as in Example 2, a resist film was formed, exposed and developed on the master base material to form an uneven structure (that is, a micro uneven structure) on the resist layer. The phase modulation amount of the pulse signal used for exposure was set to 11% of the period.
  • an inorganic resist layer made of SiO 2 was formed to a thickness of 1000 nm on the resist layer on which the micro uneven structure was formed.
  • the inorganic resist layer was formed by oxygen-added sputtering using a Si target.
  • P4210 manufactured by AZ
  • P4210 was sprayed onto the inorganic resist layer while atomizing by spray coating.
  • an organic resist layer having a macro uneven structure was formed on the inorganic resist layer.
  • the average period of the unevenness of the macro uneven structure was approximately 1 ⁇ m or more, which was larger than the wavelength belonging to the visible light band.
  • reactive ion etching is performed using CHF 3 gas (30 sccm) and CF 4 gas (30 sccm) at a gas pressure of 0.5 Pa and an input power of 200 W, and the inorganic resist layer is 30 Etched for a minute.
  • reactive ion etching is performed using CHF 3 gas (30 sccm) at a gas pressure of 0.5 Pa and an input power of 200 W, and the master base material is subjected to 60 to 120 minutes. Etched.
  • Example 3 A master was produced in the same manner as in Example 4 except that the pulse signal used for exposure was not phase-modulated and was used as a periodic signal. In addition, an optical body was produced in the same manner as in Example 1 using the produced master.
  • FIG. 12 is a graph in which the reflectance of the optical body according to Example 4 and Comparative Example 3 is evaluated for each wavelength of incident light.
  • an optical body is obtained by superimposing a macro uneven structure having an average period of unevenness larger than a wavelength belonging to the visible light band on a micro uneven structure having an average period of unevenness equal to or less than a wavelength belonging to the visible light band.
  • the optical body according to Example 3 can reduce the reflectance in the entire wavelength range of 350 nm to 800 nm as compared with the optical body according to Comparative Example 4. Since the optical body according to Example 3 has a reflectance lowering effect due to the micro uneven structure and an anti-glare effect due to the macro uneven structure, the visibility of the display surface is remarkably increased when used on a display surface of a display device or the like. Can be improved.
  • the optical body 1 according to the present embodiment by increasing the variation in the position of the bottom surface of the concave portion 133 of the micro uneven structure 13 in the normal direction of the flat surface 12 of the base material 11.
  • the reflection can be suppressed corresponding to incident light of various wavelengths. Therefore, the optical body 1 according to the present embodiment can reduce the reflectance in a wide wavelength band by reducing the wavelength dependency of the reflectance. Thereby, the optical body 1 which concerns on this embodiment can suppress that a tint arises in reflected light.
  • the optical body 1 according to the present embodiment has low wavelength dependency and lower reflectance, for example, when used for a display surface of a display device or the like, the visibility of the display surface can be significantly improved. it can.

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Abstract

【課題】反射率の波長依存性が低く、より入射光の反射が抑制された光学体、および表示装置を提供する。 【解決手段】基材の表面に形成された凹凸構造を備え、前記凹凸構造の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長以下であり、前記基材の平坦面の法線方向における前記凹凸構造の各凹部の底面の位置と、前記底面の位置の中央値との差の標準偏差は、２５ｎｍ以上である、光学体。

Description

光学体、および表示装置
　本発明は、光学体、および表示装置に関する。
　一般的に、テレビなどの表示装置、およびカメラレンズなどの光学素子では、光の透過を制御するために、光が入射する表面に対して、種々の特性を有する光学体が備えられる。
　このような光学体として、例えば、凹凸の平均周期が可視光帯域に属する波長以下であるミクロ凹凸構造（いわゆる、モスアイ構造）を表面に形成した光学体を例示することができる。ミクロ凹凸構造が形成された表面では、屈折率の変化が入射光に対して緩やかになるため、反射の原因となる急激な屈折率の変化が生じない。したがって、光の入射表面にミクロ凹凸構造が形成された光学体は、広い波長帯域にわたって入射光の反射を抑制することができる。
　例えば、下記の特許文献１には、陽極酸化法によって、表面にミクロ凹凸構造を形成した反射防止積層体が開示されている。また、下記の特許文献２には、リソグラフィおよびエッチングによって原盤上にミクロ凹凸構造の反転形状を形成し、原盤に形成された反転形状を樹脂材料に転写することで、光学素子を作製する技術が開示されている。
　また、下記の特許文献３には、反射率の波長依存性を改善するため、マスクを用いずに基材を直接ドライエッチングすることによって、表面に凹凸構造を形成した光学部材が開示されている。
特開２００９－２３００４５号公報 特開２００９－２５８７５１号公報 特開２０１３－１０９２２８号公報
　しかし、特許文献１および２に開示された技術で作製した光学体では、入射光の波長に依存して反射率が変動してしまうという問題があった。これは、特許文献１および２に開示された技術では、凹凸の高さが略一定のミクロ凹凸構造が形成されるため、ミクロ凹凸構造が様々な波長の入射光に対応できないためである。
　また、特許文献３に開示された光学部材では、反射率自体が高くなってしまうため、十分な反射抑制効果を得ることができないという問題があった。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、反射率の波長依存性が低く、より入射光の反射を抑制することが可能な、新規かつ改良された光学体、および表示装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、基材の表面に形成された凹凸構造を備え、前記凹凸構造の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長以下であり、前記基材の平坦面の法線方向における前記凹凸構造の各凹部の底面の位置と、前記底面の位置の中央値との差の標準偏差は、２５ｎｍ以上である、光学体が提供される。
　前記基材の平坦面の法線方向における前記凹凸構造の各凸部の頂点の位置と、前記頂点の位置の中央値との差の標準偏差は、３５ｎｍ以上であってもよい。
　前記光学体の視感反射率であるＹ値は、０．２％以下であり、前記光学体の反射色相ａ＊およびｂ＊の絶対値は、１以下であってもよい。
　３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長帯域における前記光学体の平均反射率は、０．２％以下であってもよい。
　前記凹凸構造と重畳して、前記基材の表面に形成されたマクロ凹凸構造をさらに備え、前記マクロ凹凸構造の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長よりも大きくてもよい。
　前記凹凸構造の凸部または凹部の平面配列は、六方格子状または四方格子状であってもよい。
　前記凹凸構造の凸部または凹部の平面配列は、ランダムな配列であってもよい。
　また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の光学体を備える、表示装置が提供される。
　本発明によれば、基材の平坦面の法線方向におけるミクロ凹凸構造の凹部の底面の位置のばらつきを大きくすることができるため、ミクロ凹凸構造は、様々な波長の入射光に対応して反射を抑制することができるようになる。
　以上説明したように本発明によれば、光学体の反射率の波長依存性を低下させ、より入射光の反射を抑制することが可能である。
本発明の一実施形態に係る光学体を厚み方向に切断した断面形状を模式的に示した断面図である。 図１の部分領域Ｘを拡大して模式的に示した拡大断面図である。 変形例に係る光学体を厚み方向に切断した断面形状を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る光学体の作製に用いられる原盤を模式的に示した斜視図である。 原盤の作製方法を説明する概略図である。 制御機構が生成するパルス信号を説明する模式図である。 原盤基材の露光に用いられる露光装置の具体的構成を説明する説明図である。 本発明の一実施形態に係る光学体を作製する転写装置の構成を示す模式図である。 ＡＦＭを用いて測定した実施例２に係る光学体の表面形状を表す斜視図である。 実施例１～３、比較例１および２に係る光学体の反射率を入射光の波長ごとに評価したグラフ図である。 光学体の凹部の底面の位置と該底面の位置の中央値との差の標準偏差と、光学体のＹ値との相関関係を示す散布図である。 実施例４および比較例３に係る光学体の反射率を入射光の波長ごとに評価したグラフ図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　＜１．光学体の構造＞
　まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る光学体の構造について説明する。図１は、本実施形態に係る光学体１を厚み方向に切断した断面形状を模式的に示した断面図である。
　図１に示すように、光学体１は、基材１１の表面に形成されたミクロ凹凸構造１３を有する。
　基材１１は、透明性を有する材料で構成される。例えば、基材１１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、またはポリメチルメタアクリレートなどの透明な樹脂基板、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、または環状オレフィン・コポリマー（ＣＯＣ）などの透明樹脂フィルム、あるいは石英ガラス、ソーダライムガラス、または鉛ガラスなどの透明なガラス基板などであってもよい。ただし、基材１１は、上記に限定されず、公知の他の透明な材料によって構成されてもよい。
　なお、上記において「透明」とは、可視光帯域（おおよそ３６０ｎｍ～８３０ｎｍ）に属する波長の光の透過率が高いことを意味する。例えば、「透明」とは、可視光帯域に属する波長の光の透過率が７０％以上であることを意味してもよい。
　ミクロ凹凸構造１３は、基材１１の上に形成される凹凸構造である。ミクロ凹凸構造１３は、基材１１の平坦面１２に対して凸である凸部１３１と、基材１１の平坦面１２に対して凹である凹部１３３と、を有する。
　ミクロ凹凸構造１３の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長以下（例えば、８３０ｎｍ以下）であり、好ましくは、１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下である。ここで、ミクロ凹凸構造１３における凹凸の平均周期は、互いに隣り合う凸部１３１の頂点間の平均距離、または互いに隣り合う凹部１３３の底面の中心間の平均距離を意味する。ミクロ凹凸構造１３が形成された基材１１の表面では、入射光に対して屈折率が緩やかに変化するため、反射の原因となる急激な屈折率の変化が生じない。そのため、ミクロ凹凸構造１３は、可視光を含む幅広い波長帯域の入射光に対する基材１１の反射率を低下させることができる。
　ミクロ凹凸構造１３の平面配列は、例えば、基材１１の平坦面と平行な面上に、凸部１３１または凹部１３３が周期的に配列された二次元配列であってもよく、周期性を有さないランダムな二次元配列であってもよい。ミクロ凹凸構造１３の凸部１３１または凹部１３３が周期的に配列されている場合、凸部１３１または凹部１３３の二次元配列パターンは、六方格子状パターンであってもよく、四方格子状パターンであってもよい。
　また、凸部１３１または凹部１３３の二次元配列パターンが、六方格子状または四方格子状パターンである場合、凸部１３１または凹部１３３同士の距離（ピッチともいう）は、例えば、１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であってもよく、好ましくは１５０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下であってもよい。凸部１３１または凹部１３３同士の距離が１００ｎｍ未満である場合、ミクロ凹凸構造１３の形成が困難になるため好ましくない。また、凸部１３１または凹部１３３同士の距離が３５０ｎｍを超える場合、可視光の回折が生じる可能性があるため好ましくない。なお、凸部１３１または凹部１３３同士の距離は、配列方向によって異なっていてもよく、同一であってもよい。
　ここで、図示しないが、従来技術のように、基材１１の平坦面１２の法線方向におけるミクロ凹凸構造１３の凹部１３３の底面の位置が略一定である場合、入射光に対する基材１１の反射率は、凹部１３３の深さに応じた波長依存性を有してしまう。このような光学体では、反射光において、相対的に反射率が高い波長の割合が顕著に増大してしまうため、反射光に色味が生じてしまう（すなわち、反射光が色相を含んでしまう）。また、相対的に反射率が高い波長の帯域によっては、視感反射率であるＹ値が増加してしまう。
　一方、本実施形態に係る光学体１では、図１に示すように、基材１１の平坦面１２の法線方向におけるミクロ凹凸構造１３の凹部１３３の底面の位置が、所定の程度以上にばらついている。これにより、本実施形態に係る光学体１は、様々な波長の光に対応して反射を抑制することができるため、反射率の波長依存性を低下させることができる。そのため、本実施形態に係る光学体１は、反射光に色味を生じさせることなく、入射光の反射を抑制することができる。
　次に、図２を参照して、ミクロ凹凸構造１３の構造をより具体的に説明する。図２は、図１の部分領域Ｘを拡大して模式的に示した拡大断面図である。
　図２に示すように、本実施形態に係る光学体１のミクロ凹凸構造１３では、基材１１の平坦面１２の法線方向における凹部１３３の底面の位置がばらついている。具体的には、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凹部１３３の底面の位置と、凹部１３３の底面の位置の中央値との差の標準偏差は、２５ｎｍ以上である。ミクロ凹凸構造１３の凹部１３３の底面の位置のばらつきが上記の大きさ以上である場合、光学体１の反射率の波長依存性を顕著に低下させることができる。
　なお、凹部１３３の底面の位置と、該底面の位置の中央値との差の標準偏差の上限値は特に限定されない。ただし、該標準偏差が２５ｎｍを超えて過剰に大きい場合、波長依存性の低減効果が飽和し、かつ他の光学特性への影響が生じる可能性がある。そのため、凹部１３３の底面の位置と、該底面の位置の中央値との差の標準偏差の上限値は、２００ｎｍとしてもよい。
　ここで、上述した各凹部１３３の底面の位置と、凹部１３３の底面の位置の中央値との差の標準偏差の算出方法について、図２を参照して、より詳細に説明する。
　まず、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ　Ｆｏｒｃｅ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＡＦＭ）などを用いて、所定の領域（例えば、２μｍ四方など）の光学体１の表面形状を測定する。次に、測定した表面形状からミクロ凹凸構造１３の断面形状を算出した後、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凹部１３３の底面の位置を計測する。この時、各凹部１３３の底面の位置は、例えば、凹部１３３Ｂの底面の位置が最も基材１１の平坦面１２側に近いものをゼロ点（基準点）として計測してもよい。
　続いて、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凹部１３３の底面の位置の中央値（メジアン値ともいう）を算出する。これにより、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凹部１３３の底面の位置と、該底面の位置の中央値との差の標準偏差を算出することができる。なお、図２では、各凹部１３３の底面の位置の中央値をＢｍとして示した。また、基材１１の平坦面１２側から最も遠い凹部１３３Ａの底面の位置をＢａで示し、基材１１の平坦面１２側に最も近い凹部１３３Ｂの底面の位置をＢｂで示した。
　また、図２に示すように、本実施形態に係る光学体１のミクロ凹凸構造１３では、基材１１の平坦面１２の法線方向における凸部１３１頂点の位置も、ばらついていることが好ましい。具体的には、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置と、凸部１３１の頂点の位置の中央値との差の標準偏差は、３５ｎｍ以上が好ましい。ミクロ凹凸構造１３の凸部１３１の頂点の位置のばらつきが上記の大きさ以上である場合、光学体１の反射率の波長依存性をさらに低下させることができる。
　なお、凸部１３１の頂点の位置と、該頂点の位置の中央値との差の標準偏差の上限は、特に限定されない。ただし、該標準偏差が３５ｎｍを超えて過剰に大きい場合、波長依存性の低減効果が飽和し、かつ他の光学特性に影響が生じる可能性がある。そのため、凸部１３１の頂点の位置と、該頂点の位置の中央値との差の標準偏差の上限値は、２００ｎｍとしてもよい。
　各凸部１３１の頂点の位置と、凸部１３１の頂点の位置の中央値との差の標準偏差についても、凹部１３３の底面の位置と同様に算出することができる。
　まず、ＡＦＭなどを用いて、同様に、所定の領域（例えば、２μｍ四方など）の光学体１の表面形状を測定し、ミクロ凹凸構造１３の断面形状を算出した後、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置を計測する。この時、各凸部１３１の頂点の位置は、例えば、凹部１３３Ｂの底面の位置が最も基材１１の平坦面１２側に近いものをゼロ点（基準点）として計測してもよい。
　続いて、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置の中央値（メジアン値ともいう）を算出する。これにより、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置と、該頂点の位置の中央値との差の標準偏差を算出することができる。なお、図２では、各凸部１３１の頂点の位置の中央値をＴｍとして示した。また、基材１１の平坦面１２側から最も遠い凸部１３１Ａの頂点の位置をＴａで示し、基材１１の平坦面１２側に最も近い凸部１３１Ｂの頂点の位置をＴｂで示した。
　ここで、凸部１３１の頂点の位置の中央値Ｔｍと、凹部１３３の底面の位置の中央値Ｂｍとの差がミクロ凹凸構造１３の凸部１３１の平均高さｈである。本実施形態に係る光学体１において、凸部１３１の平均高さｈは、例えば、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下であってもよく、好ましくは、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であってもよい。
　以上のような構造を有する光学体１は、反射率の波長依存性を低下させることができる。具体的には、本実施形態に係る光学体１は、反射色相（ａ＊，ｂ＊）の絶対値を１以下とすることができる。反射色相（ａ＊，ｂ＊）は、反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系にて表した際の（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）であり、反射色相（ａ＊，ｂ＊）が０に近いほど反射光が白色に近いことを表す。したがって、本実施形態に係る光学体１は、反射率の波長依存性を低下させることができるため、反射光に色味を生じさせないようにすることができる。
　また、以上のような構造を有する光学体１は、入射光の反射をさらに抑制することが可能である。具体的には、本実施形態に係る光学体１は、視感反射率であるＹ値を０．２％以下とすることができる。Ｙ値（視感反射率）は、反射光の色をＹｘｙ表色系にて表した際の（Ｙ，ｘ，ｙ）であり、Ｙ値（視感反射率）が低いほど、反射が抑制されていることを表す。したがって、本実施形態に係る光学体１は、入射光の反射をさらに抑制することが可能である。
　また、以上のような構造を有する光学体１は、特に、可視光帯域に属する波長の光の反射を抑制することができる。具体的には、本実施形態に係る光学体１は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長帯域における平均反射率を０．２％以下とすることができる。これにより、本実施形態に係る光学体１は、表示装置等の表示面に用いられた場合、人が視認可能な可視光帯域に属する波長の光の反射を抑制することができる。よって、本実施形態に係る光学体１は、表示装置等の視認性を顕著に向上させることができる。
　＜２．変形例＞
　次に、図３を参照して、本実施形態に係る光学体の変形例について説明する。図３は、本変形例に係る光学体１Ａを厚み方向に切断した断面形状を模式的に示した断面図である。
　図３に示すように、光学体１Ａは、基材１１の表面に形成されたミクロ凹凸構造１３に加えて、さらにミクロ凹凸構造１３と重畳形成されたマクロ凹凸構造１４を有する。
　本変形例に係る光学体１Ａにおいて、基材１１の材質は、図１で示した光学体１と実質的に同様であるため、ここでの説明は省略する。
　また、光学体１Ａにおいても、ミクロ凹凸構造１３の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長以下（例えば、８３０ｎｍ以下）である。また、基材１１の平坦面１２の法線方向におけるミクロ凹凸構造１３の各凹部１３３の底面の位置と、凹部１３３の底面の位置の中央値との差の標準偏差は、２５ｎｍ以上である。
　マクロ凹凸構造１４は、基材１１の平坦面１２に対して凸である山部１４１と、基材１１の平坦面１２に対して凹である谷部１４３と、を有する。マクロ凹凸構造１４の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長よりも大きく（例えば、８３０ｎｍ超）、好ましくは、１μｍ以上１００μｍ以下である。ここで、マクロ凹凸構造１４における凹凸の平均周期は、互いに隣り合う山部１４１間、または谷部１４３間の平均距離を意味する。
　このようなマクロ凹凸構造１４は、例えば、凹凸の平均周期が１μｍ以上１００μｍ以下である粗面構造であってもよい。マクロ凹凸構造１４は、基材１１の表面に入射する光を散乱させることができるため、光学体１Ａにさらに防眩効果を付与することができる。したがって、本変形例に係る光学体１Ａは、ミクロ凹凸構造１３に起因する反射抑制効果と、マクロ凹凸構造１４に起因する防眩効果とを有するため、表示装置等の表示面に用いることで、表示面の視認性を顕著に向上させることができる。
　＜３．光学体の作製方法＞
　続いて、図４～図８を参照して、本実施形態に係る光学体１の作製方法について説明する。図４は、本実施形態に係る光学体１の作製に用いられる原盤２を模式的に示した斜視図である。
　本実施形態に係る光学体１は、例えば、図４に示した原盤２を用いたロールツーロール（ｒｏｌｌ－ｔｏ－ｒｏｌｌ）方式のナノインプリント法によって作製することができる。
　ロールツーロール方式のナノインプリント法は、具体的には、外周面に凹凸構造が形成された原盤を回転させながら樹脂製の基材等に押圧することによって、原盤の外周面に形成された凹凸構造を基材等に転写する方法である。本実施形態に係る光学体１は、例えば、ミクロ凹凸構造１３が外周面に形成された原盤を回転させながら基材１１に押圧することで、効率的に作製することができる。
　図４に示すように、本実施形態に係る光学体１を作製する原盤２は、例えば、外周面に凹凸構造２３が形成された円筒または円柱形状の原盤基材２１からなる。
　原盤基材２１は、例えば、円筒または円柱形状の部材である。原盤基材２１の形状は、図４で示すように内部に空洞を有する中空の円筒形状であってもよく、内部に空洞を有さない中実の円柱形状であってもよい。原盤基材２１の材料は、特に限定されず、溶融石英ガラスおよび合成石英ガラスなどの石英ガラス（ＳｉＯ２）、ステンレス鋼などの金属、ならびにステンレス鋼などの金属の外周面をＳｉＯ２等で被覆したものなどを用いることができる。
　原盤基材２１の大きさは、特に限定されるものではないが、例えば、軸方向の長さは１００ｍｍ以上であってもよく、外径は５０ｍｍ以上３００ｍｍ以下であってもよい。また、原盤基材２１が円筒形状である場合、円筒の厚みは２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってもよい。
　凹凸構造２３は、原盤基材２１の外周面に形成され、光学体１の表面に形成されたミクロ凹凸構造１３を反転した構造である。凹凸構造２３は、ミクロ凹凸構造１３を反転した構造であるため、凹凸構造２３の凹凸の平均周期は、ミクロ凹凸構造１３と同様に可視光帯域に属する波長以下（例えば、８３０ｎｍ以下）である。また、凹凸構造２３の凹部の底面の位置、および凸部の頂点の位置は、上述したように、原盤基材２１の外周面の法線方向において、所定のばらつきを有する。
　なお、凹凸構造２３の平面配列は、例えば、凹凸が周期的に配列された二次元配列であってもよく、凹凸が周期性を有さないランダムな二次元配列であってもよい。例えば、凹凸構造２３は、凸部または凹部が六方格子状または四方格子状に配列されていてもよい。
　続いて、図５～７を参照して、原盤２の作製方法について説明する。図５は、原盤２の作製方法を説明する概略図である。
　原盤２は、例えば、原盤基材２１の外周面に無機系材料からなるレジスト層を成膜する成膜工程と、レーザ光を照射することでレジスト層に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、現像されることでパターンが形成されたレジスト層をマスクとしてエッチングすることで、原盤基材２１の外周面に凹凸構造２３を形成するエッチング工程とを順次実行することによって作製することができる。
　まず、成膜工程では、原盤基材２１の外周面に無機系材料からなるレジスト層が成膜される。レジスト層を形成する無機系材料としては、例えば、タングステン、またはモリブデンなどの１種または２種以上の遷移金属を含む金属酸化物を用いることができる。レジスト層は、例えば、スパッタ法を用いることで成膜することができる。
　続いて、図５に示すように、露光工程では、原盤基材２１の外周面に形成されたレジスト層に対して、露光装置３からレーザ光３０を照射することで、レジスト層に凹凸構造２３に対応する潜像２３Ａが形成される。
　次に、現像工程では、潜像２３Ａが形成されたレジスト層を現像することで、潜像２３Ａに対応するレジストパターンがレジスト層に形成される。例えば、レジスト層が無機系材料で形成される場合、レジスト層は、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）水溶液などのアルカリ系溶液によって現像される。
　続いて、エッチング工程では、レジストパターンが形成されたレジスト層をマスクとして原盤基材２１をエッチングすることで、潜像２３Ａに対応する凹凸構造２３が原盤基材２１の外周面に形成される。原盤基材２１のエッチングには、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれも使用することができる。例えば、原盤基材２１の材質が石英ガラス（ＳｉＯ２）である場合、フッ化炭素系ガスを用いたドライエッチング、またはフッ化水素酸等を用いたウェットエッチングによって原盤基材２１をエッチングすることができる。
　本実施形態に係る原盤２の作製方法では、露光工程において、露光装置３によるレーザ光３０の照射を適切に制御することによって、上述した凹凸構造２３を原盤基材２１の外周面に形成することができる。以下では、図５を参照しながら、本実施形態に係る原盤２の作製方法において使用される露光装置３について説明する。
　図５に示すように、露光装置３は、レーザ光３０を発するレーザ光源３１と、レーザ光源３１によるレーザ光３０の発振を制御する制御機構４７とを備える。
　レーザ光源３１は、レーザ光３０を発する光源である。レーザ光源３１は、例えば、半導体レーザなどであってもよい。レーザ光源３１が発するレーザ光３０の波長は、特に限定されないが、例えば、４００ｎｍ～５００ｎｍの青色光帯域の波長であってもよい。
　制御機構４７は、レーザ光源３１の発振を制御するための制御信号を生成する。制御機構４７は、ランダム性を有するパルス信号を生成することで、凹凸構造２３の配置および高さに可視光波長以上の領域でランダム性（すなわち、ばらつき）を持たせることができる。ここで、ランダム性を有するパルス信号とは、具体的には、ランダムに位相変調されたパルス信号、またはランダム信号（疑似ランダム信号も含む）であってもよい。
　露光装置３は、例えば、軸中心に回転する原盤基材２１に対して、原盤基材２１の軸方向（矢印Ｒの方向）に沿ってレーザ光３０の照射位置を移動させながら、レーザ光３０の照射を行う。これにより、原盤基材２１は、露光装置３によってスパイラル状に露光され、潜像２３Ａが形成されることになる。
　ここで、図６を参照して、制御機構４７が生成するランダム性を有するパルス信号について具体的に説明する。図６は、制御機構４７が生成するパルス信号を説明する模式図である。
　図６の（Ａ）に示すパルス信号は、周期がＰであり、パルス幅がＤである周期的な矩形波である。例えば、制御機構４７が図６の（Ａ）に示すパルス信号を生成する場合、レーザ光３０の照射時間および非照射時間の長さが一定になる。したがって、露光により熱反応したレジスト層の領域の大きさも周期的になるため、レジスト層には、周期的な潜像２３Ａが形成されることになる。よって、現像後のレジスト層では、レジストが溶解して開口した領域と、レジストが残存する領域とが一定の大きさで周期的に配列されるため、原盤基材２１には、エッチングによって一定の深さの凹部と、一定の高さの凸部が形成されることになる。
　一方、本実施形態において、制御機構４７は、図６の（Ｂ）または（Ｃ）に示すようなランダム性を有するパルス信号を生成する。
　図６の（Ｂ）に示すパルス信号は、周期がＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、・・・とランダムであり、またパルス幅もＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、・・・とランダムな矩形波である。例えば、制御機構４７が図６の（Ｂ）に示すパルス信号を生成する場合、レーザ光３０の照射時間および非照射時間の長さがランダムになる。したがって、露光により熱反応したレジスト層の領域の大きさがレーザ光３０の照射量に応じてランダムに変動するため、レジスト層には、ランダムな大きさの潜像２３Ａが形成されることになる。よって、現像後のレジスト層では、レジストが溶解して開口した領域と、レジストが残存する領域とがランダムな大きさで配列されるため、原盤基材２１には、エッチングによって、ばらついた深さを有する凹部と、ばらついた高さを有する凸部が形成されることになる。
　このようなランダムなパルス信号によって凹凸構造２３が形成された原盤２を用いて作製した光学体１は、上述したように、光学体１の基材１１の平坦面１２の法線方向における各凹部１３３の底面の位置と、凹部１３３の底面の位置の中央値との差の標準偏差は２５ｎｍ以上となる。また、該光学体１は、基材１１の平坦面１２の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置と、凸部１３１の頂点の位置の中央値との差の標準偏差は３５ｎｍ以上とすることができる。
　また、図６の（Ｃ）に示すパルス信号は、周期がＰであり、パルス幅がＤである矩形波をランダムに位相変調したパルス信号である。位相変調とは、周期における波形の立ち上がりのタイミングを変動させることであり、図６の（Ｃ）に示すように、位相変調されたパルス信号は、図６の（Ａ）に示すパルス信号に対して、波形の立ち上がりおよび立下りのタイミングが変動することになる。
　例えば、制御機構４７が図６の（Ｃ）に示すパルス信号を生成する場合、レーザ光３０の照射時間の長さは一定であるものの、非照射時間の長さが位相の変調量に応じてランダムに変動する。したがって、露光により熱反応していない領域の大きさが潜像２３Ａの位置によってランダムに変動するため、露光により熱反応していない領域の大きさは、隣接する潜像２３Ａを露光したパルス信号の位相の変調量に応じてランダムに変動することになる。よって、現像後のレジスト層では、レジストが残存する領域の大きさが、隣接したレジストパターンを露光したパルス信号の位相の変調量に応じてランダムに変動するため、原盤基材２１には、エッチングによって、ばらついた高さを有する凸部が形成されることになる。
　なお、制御機構４７が図６の（Ｃ）に示すパルス信号を生成する場合、レーザ光３０の照射時間の長さが一定であるため、原盤基材２１に形成された凹凸構造２３の平面配列は、ランダムな配列ではなく、略周期的な配列となる。
　また、制御機構４７が図６の（Ｃ）に示すようなランダムに位相変調されたパルス信号を生成する場合、露光装置３は、パルス信号の位相変調量を変化させることにより、原盤基材２１の外周面の法線方向における凹凸構造２３の凹部の底面の位置、および凸部の頂点の位置のばらつきの大きさを制御することができる。
　すなわち、本実施形態では、原盤２の作製に用いるレーザ光源３１の発振を制御するパルス信号の位相変調量を制御することで、原盤２によって作製された光学体１の基材の平坦面の法線方向における凹部の底面の位置のばらつき、および凸部の頂点の位置のばらつきを制御することができる。
　例えば、光学体１において、上述したように、光学体１の基材の平坦面の法線方向における各凹部１３３の底面の位置と、凹部１３３の底面の位置の中央値との差の標準偏差を２５ｎｍ以上にする場合、パルス信号の位相変調量をパルス信号の周期の１０％以上とすればよい。また、光学体１において、上述したように、光学体１の基材の平坦面の法線方向における各凸部１３１の頂点の位置と、凸部１３１の頂点の位置の中央値との差の標準偏差を３５ｎｍ以上にする場合、パルス信号の位相変調量をパルス信号の周期の１０％以上とすればよい。
　以上にて説明したように、本実施形態に係る光学体１を作製する原盤２では、外周面にパターンを形成する露光工程において、レーザ光３０の照射を制御するパルス信号に所定のランダム性を付与する。これにより、原盤２の凹凸構造２３の凹部の底面の位置、および凸部の頂点の位置に所定のばらつきを持たせることができる。したがって、上述した原盤２は、外周面に形成された凹凸構造２３を樹脂等に転写することで、本実施形態に係る光学体１を作製することができる。
　ここで、円柱または円筒形状である原盤基材２１への露光は、例えば、図７を参照して具体的に説明する露光装置３によって実行することができる。図７は、原盤基材２１の露光に用いられる露光装置３の具体的構成を説明する説明図である。
　図７に示すように、露光装置３は、レーザ光源３１と、第１ミラー３３と、フォトダイオード（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ：ＰＤ）３４と、集光レンズ３６と、電気光学偏向素子（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｏｐｔｉｃ　Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＥＯＤ）３９と、コリメータレンズ３８と、第２ミラー４１と、ビームエキスパンダ（Ｂｅａｍ　ｅｘｐａｎｄｅｒ：ＢＥＸ）４３と、対物レンズ４４と、を備える。また、レーザ光源３１は、制御機構４７によって制御され、レーザ光源３１から発振されたレーザ光３０は、スピンドルモータ４５によって回転するターンテーブル４６上に載置された原盤基材２１に照射される。
　レーザ光源３１は、上述したように、原盤基材２１の外周面に成膜されたレジスト層を露光するレーザ光３０を発振する光源である。レーザ光源３１は、例えば、４００ｎｍ～５００ｎｍの青色光帯域の波長のレーザ光を発する半導体レーザであってもよい。レーザ光源３１から出射されたレーザ光３０は、平行ビームのまま直進し、第１ミラー３３で反射される。
　また、第１ミラー３３にて反射されたレーザ光３０は、集光レンズ３６によって電気光学偏向素子３９に集光された後、コリメータレンズ３８によって、再度、平行ビーム化される。平行ビーム化されたレーザ光３０は、第２ミラー４１によって反射され、移動光学テーブル４２上に水平に導かれる。
　第１ミラー３３は、偏光ビームスプリッタで構成され、偏光成分の一方を反射させ、偏光成分の他方を透過させる機能を有する。第１ミラー３３を透過した偏光成分は、フォトダイオード３４によって光電変換され、光電変換された受光信号は、レーザ光源３１に入力される。これにより、レーザ光源３１は、入力された受光信号によるフィードバックに基づいてレーザ光３０の出力調整等の制御を行うことができる。
　電気光学偏向素子３９は、レーザ光３０の照射位置をナノメートル程度の距離で制御することが可能な素子である。露光装置３は、電気光学偏向素子３９により、原盤基材２１に照射されるレーザ光３０の照射位置を微調整することが可能である。
　移動光学テーブル４２は、ビームエキスパンダ４３と、対物レンズ４４とを備える。移動光学テーブル４２に導かれたレーザ光３０は、ビームエキスパンダ４３により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ４４を介して、原盤基材２１の外周面に形成されたレジスト層に照射される。
　ここで、ターンテーブル４６により原盤基材２１を回転させながら、レーザ光３０を原盤基材２１の軸方向（すなわち、矢印Ｒ方向）に移動させ、レジスト層へレーザ光３０を間欠的に照射することで原盤基材２１への露光が行われる。なお、レーザ光３０の照射位置の移動は、ターンテーブル４６の移動によって行われてもよく、レーザ光源３１を含むレーザヘッドの移動によって行われてもよい。
　また、露光装置３は、レーザ光３０の照射時間および照射位置を制御する制御機構４７を備える。制御機構４７は、フォーマッタ４８と、ドライバ４９とを備え、レーザ光３０の照射時間および照射位置を制御する。
　ドライバ４９は、フォーマッタ４８が生成したランダム性を有するパルス信号に基づいてレーザ光源３１の発振を制御する。また、ドライバ４９は、露光された二次元配列が周ごとに原盤基材２１の軸方向に同期するように、一周ごとにフォーマッタ４８からのパルス信号と、スピンドルモータ４５のサーボ信号とを同期させている。このような露光装置３により、原盤基材２１へのパターン形成が行われる。
　露光装置３によって露光された原盤基材２１は、上述したように、現像工程、およびエッチング工程を経ることで、外周面に凹凸構造２３が形成された原盤２を作製することができる。このようにして作製された原盤２を転写することで、本実施形態に係る光学体１を効率的に作製することができる。具体的には、図８に示す転写装置５を用いることで、原盤２の外周面に形成された凹凸構造２３を転写した光学体１を連続的に作製することができる。
　本実施形態に係る光学体１を作製する転写装置５について、図８を参照して説明すると以下のとおりである。図８は、本実施形態に係る光学体１を作製する転写装置５の構成を示す模式図である。
　図８に示すように、転写装置５は、原盤２と、基材供給ロール５１と、巻取ロール５２と、ガイドロール５３、５４と、ニップロール５５と、剥離ロール５６と、塗布装置５７と、光源５８とを備える。すなわち、図８に示す転写装置５は、ロールツーロール方式のナノインプリント転写装置である。
　基材供給ロール５１は、例えば、シート形態の基材１１がロール状に巻かれたロールであり、巻取ロール５２は、凹凸構造２３（すなわち、ミクロ凹凸構造１３の反転構造）を転写した樹脂層６２が積層された光学体１を巻き取るロールである。また、ガイドロール５３、５４は、転写前の基材１１または光学体１を搬送するロールである。ニップロール５５は、樹脂層６２が積層された基材１１を原盤２に押圧するロールであり、剥離ロール５６は、凹凸構造２３を樹脂層６２に転写した後、樹脂層６２が積層された光学体１を原盤２から剥離するロールである。
　塗布装置５７は、コーターなどの塗布手段を備え、光硬化樹脂組成物を基材１１に塗布し、樹脂層６２を形成する。塗布装置５７は、例えば、グラビアコーター、ワイヤーバーコーター、またはダイコーターなどであってもよい。また、光源５８は、光硬化樹脂組成物を硬化可能な波長の光を発する光源であり、例えば、紫外線ランプなどであってもよい。なお、樹脂層６２は、熱硬化する樹脂組成物で形成されていてもよい。
　なお、光硬化性樹脂組成物は、所定の波長の光が照射されることによって硬化する樹脂である。具体的には、光硬化性樹脂組成物は、アクリル樹脂アクリレート、エポキシアクリレートなどの紫外線硬化樹脂であってもよい。また、光硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、開始剤、フィラー、機能性添加剤、溶剤、無機材料、顔料、帯電抑制剤、または増感色素などを含んでもよい。
　転写装置５では、まず、基材供給ロール５１からガイドロール５３を介して、基材１１が連続的に送出される。送出された基材１１に対して、塗布装置５７により光硬化樹脂組成物が塗布され、基材１１に樹脂層６２が積層される。また、樹脂層６２が積層された基材１１は、ニップロール５５によって原盤２に押圧される。これにより、原盤２の外周面に形成された凹凸構造２３が樹脂層６２に転写される。凹凸構造２３が転写された樹脂層６２は、光源５８からの光の照射により硬化される。これにより、ミクロ凹凸構造１３が樹脂層６２に形成される。ミクロ凹凸構造１３が形成された光学体１は、剥離ロール５６により原盤２から剥離され、ガイドロール５４を介して巻取ロール５２に送出され、巻き取られる。
　以上の転写装置５によれば、原盤２の外周面に形成された凹凸構造２３が転写され、ミクロ凹凸構造１３が表面に形成された光学体１を効率的に作製することが可能である。
　以下では、実施例および比較例を参照しながら、本実施形態に係る光学体について、さらに具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本実施形態に係る光学体およびその製造方法の実施可能性および効果を示すための一条件例であり、本発明に係る光学体およびその製造方法が以下の実施例に限定されるものではない。
　＜第１の実験例＞
　（実施例１）
　以下の工程により、実施例１に係る光学体を作製した。まず、円筒形状の石英ガラスからなる原盤基材（軸方向長さ４８０ｍｍ×外径直径１３２ｍｍ）の外周面に、酸化タングステンを含む材料にて、スパッタ法でレジスト層を約５０～６０ｎｍ成膜した。次に、露光装置を用いて、レーザ光による熱反応リソグラフィを行い、レジスト層に潜像を形成した。
　露光パターンは、原盤基材の周方向に沿って円形のドットが約２３０ｎｍのピッチごとに列（トラック）になって配列され、隣接するトラック同士の間隔が約１５０ｎｍである六方格子状の配列とした（すなわち、隣接するトラック同士は、互い違いに半ピッチずつずれる）。このような露光パターンを露光する矩形波（２７ＭＨｚ、デューティー比６０％）を、さらに周期の１７％にてランダムに位相変調したパルス信号を用いて露光を行った。
　続いて、露光後の原盤基材をＮＭＤ３（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド２．３８質量％水溶液）（東京応化工業製）にて現像処理することにより、潜像が形成されたレジストを溶解し、レジスト層にドットアレイ状の凹凸構造を形成した。次に、該レジスト層をマスクにして、ＣＨＦ３ガス（３０ｓｃｃｍ）を用いて、ガス圧０．５Ｐａ、投入電力２００Ｗにて反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）を行い、原盤基材を６０～１２０分間エッチングした。
　以上の工程により、外周面に凹凸構造が形成された原盤を作製した。さらに、作製した原盤を用いて光学体を作製した。具体的には、転写装置にて原盤の外周面に形成された凹凸構造を紫外線硬化樹脂に転写し、実施例１に係る光学体を作製した。また、光学体の基材には、ポリエチレンテレフタレートフィルムを用い、紫外線硬化樹脂は、メタルハライドランプにより、１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を１分間照射することで硬化させた。なお、作製した光学体の凸部または凹部の平面配列は、略六方配列状であった。
　（実施例２）
　露光に用いるパルス信号の位相変調量を周期の１１％とした以外は、実施例１と同様の方法にて原盤を作製した。また、実施例１と同様の方法にて、原盤の外周面に形成された凹凸構造を転写した光学体を作製した。なお、作製した光学体の凸部または凹部の平面配列は、略六方配列状であった。
　（実施例３）
　露光に用いるパルス信号の周期およびデューティー比をランダムに変調した以外は、実施例１と同様の方法にて原盤を作製した。また、実施例１と同様の方法にて、原盤の外周面に形成された凹凸構造を転写した光学体を作製した。なお、作製した光学体の凸部または凹部の平面配列は、ランダムな配列であった。
　（比較例１）
　露光に用いるパルス信号を位相変調せず、周期信号のまま使用した以外は、実施例１と同様の方法にて原盤を作製した。また、実施例１と同様の方法にて、原盤の外周面に形成された凹凸構造を転写した光学体を作製した。なお、作製した光学体の凸部または凹部の平面配列は、六方配列状であった。
　（比較例２）
　露光に用いるパルス信号の位相変調量を周期の８％とした以外は、実施例１と同様の方法にて原盤を作製した。また、実施例１と同様の方法にて、原盤の外周面に形成された凹凸構造を転写した光学体を作製した。なお、作製した光学体の凸部または凹部の平面配列は、略六方配列状であった。
　（評価結果）
　上記にて作製した実施例１～３、比較例１および２に係る光学体の表面形状を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）にて評価した。ＡＦＭを用いて測定した実施例２に係る光学体の表面形状の斜視図を代表例として図９に示す。
　なお、ＡＦＭは、ＳＰＡ４００（日立ハイテックサイエンス製）を用い、スキャン速度０．７Ｈｚのダイナミックフォースモードにて、光学体の２μｍ四方の領域の表面形状を測定した。探針には、先端去率半径７ｎｍ、バネ定数２６Ｎ／ｍのＳＩ－ＤＦ４０Ｐ２を用いた。
　図９を参照すると、実施例２に係る光学体は、凸部が六方格子状の二次元配列にて、周期的に配列されていることがわかる。また、凸部の高さは、各凸部で一定ではなくばらついていることがわかる。
　また、各光学体の測定領域の中央のトラックから、各凸部の頂点を通る直線を抽出し、該直線を切断線とする光学体の断面形状を算出した。算出した断面形状から上述した算出方法によって、凸部の高さ、凸部の頂点の位置と該頂点の位置の中央値との差の標準偏差、および凹部の底面の位置と該底面の位置の中央値との差の標準偏差を算出した。算出結果を以下の表１に示す。
　続いて、実施例１～３、比較例１および２に係る光学体の光学特性を分光光度計にて評価した。評価結果を以下の表１に示す。
　なお、分光光度計には、Ｖ５５０（日本分光製）を用い、絶対反射率測定器には、ＡＲＶ４７４Ｓ（日本分光製）を用いた。正反射測定モードにて、入射光角度５°の正反射を３５０ｎｍ～８００ｎｍの範囲において波長分解能１ｎｍで測定した。その結果を図１０に示す。図１０は、実施例１～３、比較例１および２に係る光学体の反射率を入射光の波長ごとに評価したグラフ図である。
　また、正反射光の色調から視感反射率（Ｙ値ともいう）および反射色相（ａ＊，ｂ＊）を算出した。ここで、視感反射率（Ｙ値）は、正反射光の色をＹｘｙ表色系にて表した際の（Ｙ，ｘ，ｙ）であり、視感反射率（Ｙ値）が低いほど、正反射が抑制されていることを表す。また、反射色相（ａ＊，ｂ＊）は、反射光の色をＬ＊ａ＊ｂ＊表色系にて表した際の（Ｌ＊，ａ＊，ｂ＊）であり、反射色相（ａ＊，ｂ＊）がそれぞれ０に近いほど、反射光に色味がなく、白色に近いことを表す。
　なお、表１において、「凹部のばらつき」とは、基材の平坦面の法線方向における各凹部の底面の位置と、該底面の位置の中央値との差の標準偏差を表し、「凸部のばらつき」とは、基材の平坦面の法線方向における各凸部の頂点の位置と、該頂点の位置の中央値との差の標準偏差を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１および図１０を参照すると、実施例１～３に係る光学体は、凹部のばらつき（標準偏差）が２５ｎｍ以上であるため、３５０ｎｍ～８００ｎｍの波長全域で反射率が低いことがわかる。一方、比較例１および２に係る光学体は、凹部のばらつき（標準偏差）が２５ｎｍ未満であるため、特に４５０ｎｍ～６００ｎｍの波長帯域で反射率が他の波長帯域と比較して高くなっていることがわかる。したがって、実施例１～３に係る光学体は、反射色相ａ＊およびｂ＊の絶対値が比較例１および２に対して小さく、１以下となっており、反射光に色味が生じていないことがわかる。
　また、実施例１～３に係る光学体は、３８０ｎｍ～７８０ｎｍの平均反射率、および視感反射率（Ｙ値）が、比較例１および２に係る光学体に対して低く、両方とも０．２％以下となっていることがわかる。したがって、実施例１～３に係る光学体は、比較例１および２に係る光学体に対して、反射をより抑制することができることがわかる。
　ここで、実施例１～３、比較例１および２における凹部のばらつきと、視感反射率であるＹ値との相関関係を図１１に示す。図１１は、横軸に、各光学体の凹部の底面の位置と該底面の位置の中央値との差の標準偏差を取り、縦軸にＹ値を取った散布図である。
　図１１に示すように、光学体の平坦面の法線方向における凹部の底面の位置のばらつきが大きくなるほど、Ｙ値が低くなり、反射が抑制されることがわかる。また、標準偏差が２５ｎｍ以上である場合、光学体の平坦面の法線方向における凹部の底面の位置のばらつきが大きくなることによるＹ値の低下は、飽和に達していることがわかる。したがって、本実施形態に係る光学体では、光学体の平坦面の法線方向における凹部の底面の位置の標準偏差を２５ｎｍ以上とすることにより、視感反射率であるＹ値を顕著に減少させることができることがわかる。
　＜第２の実験例＞
　（実施例４）
　以下の工程により、実施例４に係る光学体を作製した。まず、実施例２と同様にして、原盤基材に対してレジストの成膜、露光、および現像を行い、レジスト層上に凹凸構造（すなわち、ミクロ凹凸構造）を形成した。なお、露光に用いるパルス信号の位相変調量は、周期の１１％とした。
　次に、ミクロ凹凸構造が形成されたレジスト層上に、ＳｉＯ２からなる無機レジスト層を１０００ｎｍ成膜した。なお、無機レジスト層は、Ｓｉターゲットを用いた酸素添加スパッタにて成膜した。続いて、ノボラック系樹脂であるＰ４２１０（ＡＺ製）をアセトンに２０倍（質量比）にて希釈した溶液を用いて、スプレーコーティングにてＰ４２１０を無機レジスト層上に微粒子化しながら噴霧した。これにより、無機レジスト層上にマクロ凹凸構造を備える有機レジスト層を成膜した。なお、マクロ凹凸構造の凹凸の平均周期は、おおよそ１μｍ以上であり、可視光帯域に属する波長よりも大きかった。
　その後、有機レジスト層をマスクにして、ＣＨＦ３ガス（３０ｓｃｃｍ）およびＣＦ４ガス（３０ｓｃｃｍ）を用いて、ガス圧０．５Ｐａ、投入電力２００Ｗにて反応性イオンエッチングを行い、無機レジスト層を３０分間エッチングした。続いて、無機レジスト層およびレジスト層をマスクにして、ＣＨＦ３ガス（３０ｓｃｃｍ）を用いて、ガス圧０．５Ｐａ、投入電力２００Ｗにて反応性イオンエッチングを行い、原盤基材を６０～１２０分間エッチングした。
　以上の工程により、外周面に、マクロ凹凸構造とミクロ凹凸構造とが重畳形成された原盤を作製した。さらに、作製した原盤を用いて、実施例１と同様の方法で光学体を作製した。
　（比較例３）
　露光に用いるパルス信号を位相変調せず、周期信号のまま使用した以外は、実施例４と同様の方法にて原盤を作製した。また、作製した原盤を用いて、実施例１と同様の方法で光学体を作製した。
　（評価結果）
　続いて、実施例４、および比較例３に係る光学体の反射率を分光光度計にて評価した。なお、反射率の測定方法および測定装置は、第１の実験例と同様のものを用いた。評価結果を図１２に示す。図１２は、実施例４および比較例３に係る光学体の反射率を入射光の波長ごとに評価したグラフ図である。
　図１２に示すように、凹凸の平均周期が可視光帯域に属する波長以下のミクロ凹凸構造に、凹凸の平均周期が可視光帯域に属する波長よりも大きいマクロ凹凸構造が重畳された光学体であっても、実施例３に係る光学体は、比較例４に係る光学体に対して、３５０ｎｍ～８００ｎｍの波長全域で反射率を低下させることができることがわかった。実施例３に係る光学体は、ミクロ凹凸構造による反射率低下効果と、マクロ凹凸構造による防眩効果とを有するため、表示装置等の表示面に用いることで、表示面の視認性を顕著に向上させることができる。
　以上にて説明したように、本実施形態に係る光学体１によれば、基材１１の平坦面１２の法線方向におけるミクロ凹凸構造１３の凹部１３３の底面の位置のばらつきを大きくすることで、様々な波長の入射光に対応して反射を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る光学体１は、反射率の波長依存性を低下させることにより、幅広い波長帯域で反射率を低下させることができる。これにより、本実施形態に係る光学体１は、反射光に色味が生じることを抑制することができる。
　本実施形態に係る光学体１は、波長依存性が低く、かつより低い反射率を有するため、例えば、表示装置等の表示面に用いることで、表示面の視認性を顕著に向上させることができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１　　　　光学体
　２　　　　原盤
　１１　　　基材
　１２　　　平坦面
　１３　　　ミクロ凹凸構造
　１４　　　マクロ凹凸構造
　２１　　　原盤基材
　２３　　　凹凸構造
　１３１　　凸部
　１３３　　凹部
　１４１　　山部
　１４３　　谷部

Claims (8)

  1. 　基材の表面に形成された凹凸構造を備え、
    　前記凹凸構造の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長以下であり、
    　前記基材の平坦面の法線方向における前記凹凸構造の各凹部の底面の位置と、前記底面の位置の中央値との差の標準偏差は、２５ｎｍ以上である、光学体。
  2. 　前記基材の平坦面の法線方向における前記凹凸構造の各凸部の頂点の位置と、前記頂点の位置の中央値との差の標準偏差は、３５ｎｍ以上である、請求項１に記載の光学体。
  3. 　前記光学体の視感反射率であるＹ値は、０．２％以下であり、
    　前記光学体の反射色相ａ＊およびｂ＊の絶対値は、１以下である、請求項１または２に記載の光学体。
  4. 　３８０ｎｍ～７８０ｎｍの波長帯域における前記光学体の平均反射率は、０．２％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の光学体。
  5. 　前記凹凸構造と重畳して、前記基材の表面に形成されたマクロ凹凸構造をさらに備え、
    　前記マクロ凹凸構造の凹凸の平均周期は、可視光帯域に属する波長よりも大きい、請求項１～４のいずれか一項に記載の光学体。
  6. 　前記凹凸構造の凸部または凹部の平面配列は、六方格子状または四方格子状である、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学体。
  7. 　前記凹凸構造の凸部または凹部の平面配列は、ランダムな配列である、請求項１～５のいずれか一項に記載の光学体。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の光学体を備える、表示装置。
     
     
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