KR20140036159A

KR20140036159A - 광학 소자, 표시 장치 및 입력 장치

Info

Publication number: KR20140036159A
Application number: KR1020137025201A
Authority: KR
Inventors: 도모오 후꾸다; 성길 이; 미쯔오 아리마; 후미히꼬 이이다; 히로유끼 기소; 유 노무라
Original assignee: 데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2014-03-25
Also published as: EP2693238A4; CN103518149A; CN103518149B; EP2693238A1; EP2693238B1; KR101911568B1; US20140098422A1; JPWO2012133946A1; JP6164085B2; RU2013143556A; WO2012133946A1; US9618657B2

Abstract

본 발명에 있어서, 광학 소자는, 표면을 갖는 기체와, 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부를 포함하는 복수의 구조체를 구비한다. 구조체를 형성하는 재료의 탄성률이 1MPa 이상 1200MPa 이하이고, 구조체가 형성된 표면이 친수성을 갖고 있다.

Description

광학 소자, 표시 장치 및 입력 장치{OPTICAL ELEMENT, DISPLAY DEVICE, AND INPUT DEVICE}

본 기술은, 반사 방지 기능을 갖는 광학 소자, 표시 장치 및 입력 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 볼록부 또는 오목부를 포함하는 구조체가 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된 광학 소자, 표시 장치 및 입력 장치에 관한 것이다.

종래부터 유리, 플라스틱 등의 투광성 기판을 사용한 광학 소자에서는, 광의 표면 반사를 억제하기 위한 표면 처리가 행해지고 있는 것이 있다. 이러한 종류의 표면 처리로서, 광학 소자 표면에 미세하면서도 치밀한 요철(모스 아이; 나방의 눈)을 형성하는 경우가 있다(예를 들어 비특허문헌 1 참조).

일반적으로, 광학 소자 표면에 주기적인 요철 형상을 형성한 경우, 여기를 광이 투과할 때에는 회절이 발생하여 투과광의 직진 성분이 대폭 감소한다. 그러나, 요철 형상의 피치가 투과하는 광의 파장보다 짧은 경우에는 회절은 발생하지 않고, 예를 들어 요철 형상을 후술하는 바와 같은 직사각형으로 했을 때에, 그 피치나 깊이 등에 대응하는 단일 파장의 광에 대하여 유효한 반사 방지 효과를 얻을 수 있다.

전자선 노광을 사용하여 제작한 모스 아이 구조체로는, 미세한 텐트 형상의 모스 아이 구조체(피치 약 300nm, 깊이 약 400nm)가 개시되어 있다(예를 들어 비특허문헌 2 참조). 이 모스 아이 구조체에서는, 반사율 1% 이하의 고성능의 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.

또한, 광 디스크의 원반 제작 프로세스와 에칭 프로세스를 융합한 방법을 사용하여 제작한 모스 아이 구조체로서, 조종(釣鐘) 형상이나 타원 사다리꼴 형상의 모스 아이 구조체가 개시되어 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 이 구조체에서는, 전자선 노광에 가까운 반사 방지 특성이 얻어진다.

국제 공개 제08/023816호 팸플릿

"광 기술 콘택트" Vol.43, No.11(2005), 630-637 참조 NTT 어드밴스트 테크놀러지(주), "파장 의존성이 없는 반사 방지체(모스 아이)용 성형 금형 원반", [online], [2011년 3월 31일 검색], 인터넷 <http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html>

상술한 바와 같은 모스 아이 구조체는, 표면에 미세한 요철을 만듦으로써 굴절률을 단계적으로 변화시켜 반사를 억제한다는 원리를 사용하고 있기 때문에, 지문이 구조체에 부착된 경우에 그 오염을 마른 걸레질에 의해 제거할 수 있도록 하는 것이 요망되고 있다. 지문에 포함되는 유분 등의 오염이 모스 아이 구조체의 오목부에 메워져버리면 반사를 억제하는 기능이 손상되어버리기 때문이다.

모스 아이 구조체에 지문이 부착되면, 지문의 모양대로 오염이 부착되고, 그 후 부착된 오염이 모세관 현상에 의해 구조체의 오목부에 배어들어 간다. 이 상태에서 마른 걸레질을 행하면 오염이 오목부에만 메워지기 때문에, 요철 형상의 반사 억제 효과가 둔해져버려 반사율이 높아져버린다.

표면을 불소 등의 저표면 에너지의 물질로 코팅함으로써 구조체 오목부로 스며드는 것은 다소 억제되지만, 마른 걸레질을 행하면 구조체의 오목부로 스며드는 것은 방지할 수 없다. 이것은 마른 걸레질에 사용하는 섬유보다 구조체의 오목부가 더 가늘기 때문에, 섬유가 오염을 흡수하는 힘보다 오염이 오목부에 머무는 힘이 더 강하기 때문이다.

또한, 종래의 재료에서는, 물로 닦기에는 고 친수 표면이 필요하였다. 이것은, 물로 닦기에는, 구조체 표면에 부착된 오염 아래로 물이 들어갈 필요가 있었기 때문이다. 그러나, 이러한 초 친수 표면 처리에는 내구성에 문제가 발생하기 쉬워, 실용상 문제가 되고 있었다. 따라서, 종래에는 모스 아이 구조체의 오염을 제거하는 것이 곤란하였다.

따라서, 본 기술의 목적은 지문 등의 오염을 닦아낼 수 있는 광학 소자, 표시 장치 및 입력 장치를 제공하는 데에 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 제1 기술은,

표면을 갖는 기체와,

기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부를 포함하는 복수의 구조체

를 구비하고,

구조체를 형성하는 재료의 탄성률이 5MPa 이상 1200MPa 이하이고,

구조체가 형성된 표면이 친수성을 갖고 있는 광학 소자이다.

제2 기술은,

가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부를 포함하는 복수의 구조체를 구비하고,

인접하는 구조체의 하부끼리가 접합되어 있고,

본 기술에서, 구조체가 형성된 표면에서의 수접촉각이 110도 이하인 것이 바람직하고, 30도 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 기술에서, 구조체의 종횡비가 0.6 이상 5 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.

본 기술에서, 구조체는 기체의 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 격자 패턴을 형성하고 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 격자 패턴이 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 및 준사방 격자 패턴 중 적어도 1종인 것이 바람직하다. 또한, 구조체는 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 또한, 트랙이 직선 형상 또는 원호 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 트랙이 사행(蛇行)되고 있는 것이 바람직하다.

본 기술에서, 주 구조체를 사방 격자 형상 또는 준사방 격자 형상으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 사방 격자란, 정사각 형상의 격자를 말한다. 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자와는 달리 왜곡된 정사각 형상의 격자를 말한다.

예를 들어, 구조체가 직선상에 배치되어 있는 경우에는, 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 왜곡시킨 사방 격자를 말한다. 구조체가 사행되어 배열되어 있는 경우에는, 준사방 격자란, 정사각 형상의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 사방 격자를 말한다. 또는, 정사각 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 왜곡시키며, 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 사방 격자를 말한다.

본 기술에서, 구조체를 육방 격자 형상 또는 준육방 격자 형상으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 육방 격자란, 정육각형 형상의 격자를 말한다. 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자와는 달리, 왜곡된 정육각형 형상의 격자를 말한다.

예를 들어, 구조체가 직선상에 배치되어 있는 경우에는, 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 왜곡시킨 육방 격자를 말한다. 구조체가 사행되어 배열되어 있는 경우에는, 준육방 격자란, 정육각형 형상의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 육방 격자를 말한다. 또는, 정육각형 형상의 격자를 직선 형상의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 왜곡시키며, 구조체의 사행 배열에 의해 왜곡시킨 육방 격자를 말한다.

본 기술에서, 타원에는 수학적으로 정의되는 완전한 타원뿐만 아니라 다소의 왜곡이 부여된 타원도 포함된다. 원형에는 수학적으로 정의되는 완전한 원(진원)뿐만 아니라 다소의 왜곡이 부여된 원형도 포함된다.

본 기술에서, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치(P1)는 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치(P2)보다 긴 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

본 기술에서, 각 구조체가 기체 표면에서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율(P1/P2)이 1.00≤P1/P2≤1.1 또는 1.00<P1/P2≤1.1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

본 기술에서, 각 구조체가 기체 표면에서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 저부의 기울기보다 급준하게 형성된 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수 있다.

본 기술에서, 각 구조체가 기체 표면에서 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는 트랙의 열 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다 작은 것이 바람직하다. 이러한 관계를 만족하지 않는 경우에는, 트랙의 연장 방향의 배치 피치를 길게 할 필요가 발생하기 때문에, 트랙의 연장 방향에서의 구조체의 충전율이 저하된다. 이렇게 충전율이 저하되면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

본 기술에서, 구조체가 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치(P1)는 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치(P2)보다 긴 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

구조체가 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙 내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율(P1/P2)이 1.4<P1/P2≤1.5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

구조체가 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 저부의 기울기보다 급준하게 형성된 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수 있다.

구조체가 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는, 트랙의 열 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다 작은 것이 바람직하다. 이러한 관계를 만족하지 않는 경우에는, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 배치 피치를 길게 할 필요가 발생하기 때문에, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 충전율이 저하된다. 이렇게 충전율이 저하되면 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

본 기술에서, 미세 피치로 기체 표면에 다수 배치된 구조체가 복수 열의 트랙을 이루고 있는 동시에, 인접하는 3열의 트랙간에서 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 표면에서의 구조체의 충전 밀도를 높게 할 수 있고, 이에 의해 가시광의 반사 방지 효율을 높여 반사 방지 특성이 우수한, 투과율이 높은 광학 소자를 얻을 수 있다.

본 기술에서, 광 디스크의 원반 제작 프로세스와 에칭 프로세스를 융합한 방법을 사용하여 광학 소자를 제작하는 것이 바람직하다. 광학 소자 제작용 원반을 단시간에 효율적으로 제조할 수 있음과 동시에 기체의 대형화에도 대응할 수 있고, 이에 의해 광학 소자의 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 구조체의 미세 배열을 광 입사면뿐만 아니라 광 출사면에도 형성한 경우에는, 투과 특성을 더한층 향상시킬 수 있다.

본 기술의 광학 소자는, 표시 장치의 표시면, 입력 장치의 입력면, 인쇄물의 인쇄면, 및 인화지의 인화면 등에 적용하기에 적합한 것이다.

본 기술에서는, 구조체를 형성하는 재료의 탄성률을 1MPa 이상 1200MPa 이하로 하고, 구조체의 종횡비를 0.6 이상 5 이하로 하고 있으므로, 닦아낼 때에 구조체가 변형된다. 이 변형에 의해, 물로 닦을 때에 용이하게 물이 구조체간에 들어가 배어든 오염이 밀려나온다.

이상 설명한 바와 같이, 본 기술에 의하면 광학 소자 표면에 부착된 지문 등의 오염을 마른 걸레질 또는 물로 닦는 것이 가능하다.

도 1의 A는, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도, 도 1의 B는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도, 도 1의 C는, 도 1의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도, 도 1의 D는, 도 1의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도, 도 1의 E는, 도 1의 B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도, 도 1의 F는, 도 1의 B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다.
도 2는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 3의 A는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 트랙 연장 방향의 단면도이다. 도 3의 B는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자(1)의 θ 방향의 단면도이다.
도 4는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자(1)의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자(1)의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 6은, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자(1)의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 7은, 구조체의 경계가 불명료한 경우의 구조체 저면의 설정 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8의 A는, 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8의 B는, 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8의 C는, 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8의 D는, 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다.
도 9의 A는, 원뿔 형상 또는 원뿔대 형상을 갖는 구조체의 배치의 일례를 나타내는 도면, 도 9의 B는, 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 배치의 일례를 나타내는 도이다.
도 10의 A는, 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 10의 B는, 도 10의 A에 나타낸 롤 마스터의 성형면의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 11은, 롤 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 12의 A는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 12의 B는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 12의 C는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 13의 A는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 13의 B는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다. 도 13의 C는, 본 기술의 제1 실시 형태에 의한 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 14의 A는, 광학 소자의 표면에 오염이 부착된 경우의 제거에 대하여 설명하는 개략선도이다. 도 14의 B는, 광학 소자의 표면에 오염이 부착된 경우의 제거에 대하여 설명하는 개략선도이다. 도 14의 C는, 광학 소자의 표면에 오염이 부착된 경우의 제거에 대하여 설명하는 개략선도이다.
도 15의 A는, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도, 도 15의 B는, 도 15의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도, 도 15의 C는, 도 15의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도, 도 15의 D는, 도 15의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도, 도 15의 E는, 도 15의 B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도, 도 15의 F는, 도 15의 B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다.
도 16은, 구조체의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다.
도 17의 A는, 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 나타내는 사시도, 도 17의 B는, 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 도시하는 평면도이다.
도 18의 A는, 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 18의 B는, 도 18의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 18의 C는, 도 18의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 18의 D는, 도 18의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다.
도 19의 A는, 광학 소자를 제작하기 위한 디스크 마스터의 구성의 일례를 도시하는 평면도이다. 도 19의 B는, 도 19의 A에 나타낸 디스크 마스터의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 20은, 디스크 원반 노광 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 21의 A는, 본 기술의 제4 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도, 도 21의 B는, 도 21의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.
도 22의 A는, 본 기술의 제5 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도, 도 22의 B는, 도 22의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도, 도 22의 C는, 도 22의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도, 도 22의 D는, 도 22의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다.
도 23은, 도 22의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 24는, 본 기술의 제6의 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 25는, 제7 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 26은, 본 기술의 제8 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타낸다.
도 27은, 본 기술의 제9 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타낸다.
도 28의 A는, 본 기술의 제10 실시 형태에 따른 정보 입력 장치를 구비하는 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 분해 사시도이다. 도 28의 B는, 본 기술의 제10 실시 형태에 따른 정보 입력 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 29의 A는, 본 기술의 제11 실시 형태에 따른 정보 입력 장치를 구비하는 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 분해 사시도이다. 도 29의 B는, 본 기술의 제11 실시 형태에 따른 정보 입력 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 30은, 본 기술의 제12 실시 형태에 따른 인쇄물의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 31의 A는, 광학 소자의 형상 예를 도시하는 모식도이다. 도 31의 B는, 광학 소자의 형상 예를 도시하는 모식도이다. 도 31의 C는, 광학 소자의 형상 예를 도시하는 모식도이다.
도 32는, 일반적인 자외선 경화 수지의 저장 탄성률과 온도의 상관도이다.
도 33은, 실시예에서의 샘플 10 내지 21의 가교 밀도 및 가교간 평균 분자량을 플롯한 그래프이다.

본 기술은, 종래 기술이 갖는 상술한 문제를 해결하고자 예의 검토한 결과로서 안출된 것이다. 이하에 그 개요를 설명한다.

본 기술자 등은 예의 검토한 결과, 구조체를 형성하는 재료에 탄력성을 갖게 함으로써, 닦아낼 때에 구조체가 변형되어 구조체간에 배어든 오염이 밀려나오고, 또한 그 변형에 의해 오염을 용이하게 물로 닦는 것이 가능함을 알아냈다.

구조체가 변형되어 구조체간에 배어든 오염이 밀려나오기 위해서는, 인접하는 구조체끼리가 근접할 필요가 있다. 구조체가 변형되어 구조체간의 공간을 없애기 위해서는, 구조체를 형성하는 재료의 탄성률과 구조체의 종횡비가 중요하다. 또한, 물로 닦기에 있어서는 그 접촉각이 중요하다. 따라서, 본 기술자 등은 실험에 의해 예의 검토한 결과, 탄성률, 종횡비 및 접촉각이 소정의 범위 내이면 용이하게 오염의 제거가 가능하게 됨을 알아냈다.

구조체를 변형시키면 된다고 생각한 경우, 탄성률이 높은 재료라도 닦아낼 때의 압력을 높게 해 나가면 원리적으로는 닦아내기가 가능한 것으로 생각된다. 그러나, 탄력성이 없는 재료의 경우, 구조체가 변형되는 압력에서 닦아내기를 행하면, 구조체가 접혀버리거나 소성 변형되어 버린다. 그 결과, 닦아낸 후의 반사율이 지문 부착 전의 반사율보다 높아져버린다.

본 기술에서의 "마른 걸레질, 물로 닦기 가능"이란, 통상의 닦아내는 방법으로 오염을 제거했을 때에, 지문 등의 오염 부착 전과 지문 등의 오염을 닦아낸 후의 반사율이 일치 또는 거의 일치하는 것을 의미한다.

본 기술의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 이하의 순서로 설명한다.

1. 제1 실시 형태(직선 형상이면서 육방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예: 도 1의 B 참조)

2. 제2 실시 형태(직선 형상이면서 사방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예: 도 15의 B 참조)

3. 제3 실시 형태(원호 형상이면서 육방 격자 형상으로 구조체를 2차원 배열한 예: 도 18의 A, 도 18의 B 참조)

4. 제4 실시 형태(구조체를 사행시켜서 배열한 예: 도 21의 A, 도 21의 B 참조)

5. 제5 실시 형태(오목 형상의 구조체를 기체 표면에 형성한 예: 도 23 참조)

6. 제6 실시 형태(표면 처리층을 설치한 예: 도 24 참조)

7. 제7 실시 형태(기체가 없는 광학 소자의 예: 도 25 참조)

8. 제8 실시 형태(표시 장치에 대한 제1 적용예: 도 26 참조)

9. 제9 실시 형태(표시 장치에 대한 제2 적용예: 도 27 참조)

10. 제10 실시 형태(입력 장치에 대한 제1 적용예: 도 28의 A, 도 28의 B 참조)

11. 제11 실시 형태(입력 장치에 대한 제2 적용예: 도 29의 A, 도 29의 B 참조)

12. 제12 실시 형태(인쇄지에 대한 적용예: 도 30 참조)

13. 제13 실시 형태(주성분이 올리고머이며 특정한 가교 밀도를 갖는 예)

<1. 제1 실시 형태>

[광학 소자의 구성]

도 1의 A는, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 1의 B는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 1의 C는, 도 1의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 1의 D는, 도 1의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 1의 E는, 도 1의 B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다. 도 1의 F는, 도 1의 B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다. 도 2, 도 4 내지 도 6은, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자(1)의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 도 3의 A는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 트랙의 연장 방향(X 방향(이하, 적절히 트랙 방향이라고도 함))의 단면도이다. 도 3의 B는, 도 1의 A에 나타낸 광학 소자의 θ 방향의 단면도이다.

광학 소자(1)는 예를 들어, 입사광의 입사각에 따른 반사 방지 효과를 갖는 광학 시트(서브 파장 구조체)이다. 이 광학 소자(1)는, 다양한 파장 영역을 갖는 광학 기기(예를 들어, 카메라 등의 광학 기기), 디스플레이, 광 일렉트로닉스, 망원경 등의 다양한 광 디바이스에 적용하기에 적합한 것이다.

광학 소자(1)는, 주면을 갖는 기체(2)와, 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 이하의 미세 피치로 주면에 배치된, 볼록부인 복수의 구조체(3)를 구비한다. 이 광학 소자(1)는, 기체(2)를 도 2의 -Z 방향으로 투과하는 광에 대해서, 구조체(3)와 그 주위의 공기의 계면에서의 반사를 방지하는 기능을 갖고 있다.

이하, 광학 소자(1)에 구비되는 기체(2) 및 구조체(3)에 대하여 순차 설명한다.

(기체)

기체(2)는, 예를 들어 투명성을 갖는 투명 기체이다. 기체(2)의 재료로는, 예를 들어 폴리카르보네이트(PC)나 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 투명성 합성 수지, 유리 등을 주성분으로 하는 무기 재료를 들 수 있지만, 이들 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다. 기체(2)의 형상으로는, 예를 들어 시트 형상, 플레이트 형상, 블록 형상을 들 수 있지만, 특별히 이들 형상에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 시트에는 필름이 포함되는 것으로 정의한다. 기체(2)의 형상은, 카메라 등의 광학 기기 등에서, 소정의 반사 방지 기능이 필요해지는 부분의 형상 등에 맞춰서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.

(구조체)

기체(2)의 표면에는 볼록부인 구조체(3)가 다수 배열되어 있다. 이 구조체(3)는, 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역 이하의 짧은 배치 피치, 예를 들어 가시광의 파장과 동일 정도의 배치 피치로 주기적으로 2차원 배치되어 있다. 여기서, 배치 피치란, 배치 피치(P1) 및 배치 피치(P2)를 의미한다. 반사의 저감을 목적으로 하는 광의 파장 대역은, 예를 들어 자외광의 파장 대역, 가시광의 파장 대역 또는 적외광의 파장 대역이다. 여기서, 자외광의 파장 대역이란 10nm 내지 360nm의 파장 대역, 가시광의 파장 대역이란 360nm 내지 830nm의 파장 대역, 적외광의 파장 대역이란 830nm 내지 1mm의 파장 대역을 말한다. 구체적으로는, 배치 피치는 175nm 이상 350nm 이하인 것이 바람직하다. 배치 피치가 175nm 미만이면 구조체(3)의 제작이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 배치 피치가 350nm를 초과하면, 가시광의 회절이 발생하는 경향이 있다.

광학 소자(1)의 각 구조체(3)는, 기체(2)의 표면에서 복수 열의 트랙 T1, T2, T3, …(이하, 총칭하여 "트랙(T)"이라고도 함)을 이루는 배치 형태를 갖는다. 본 기술에서 트랙이란 구조체(3)가 열을 이루어 직선 형상으로 연결된 부분을 말한다. 또한, 열 방향이란 기체(2)의 성형면에서 트랙의 연장 방향(X 방향)에 직교하는 방향을 말한다.

구조체(3)는 인접하는 2개의 트랙(T)간에서 반 피치 어긋난 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 인접하는 2개의 트랙(T)간에서 한쪽의 트랙(예를 들어 T1)에 배열된 구조체(3)의 중간 위치(반 피치 어긋난 위치)에 다른 쪽의 트랙(예를 들어 T2)의 구조체(3)가 배치되어 있다. 그 결과, 도 1의 B에 도시한 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에서 a1 내지 a7의 각 점에 구조체(3)의 중심이 위치하는 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 구조체(3)가 배치되어 있다. 이 제1 실시 형태에서 육방 격자 패턴이란, 정육각 형상의 격자 패턴을 말한다. 또한, 준육방 격자 패턴이란, 정육각 형상의 격자 패턴과는 달리 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 잡아늘여져 왜곡된 육방 격자 패턴을 말한다.

구조체(3)가 준육방 격자 패턴을 형성하도록 배치되어 있는 경우에는, 도 1의 B에 도시한 바와 같이 동일 트랙(예를 들어 T1) 내에서의 구조체(3)의 배치 피치(P1)(a1 내지 a2간 거리)는, 인접하는 2개의 트랙(예를 들어 T1 및 T2) 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치, 즉 트랙의 연장 방향에 대하여 ±θ 방향에서의 구조체(3)의 배치 피치(P2)(예를 들어 a1 내지 a7, a2 내지 a7간 거리)보다 길게 되어 있는 것이 바람직하다. 이렇게 구조체(3)를 배치함으로써, 구조체(3)의 충전 밀도의 더한층의 향상을 도모하게 된다.

구조체(3)가 성형의 용이성 관점에서 뿔체 형상, 또는 뿔체 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 구조체(3)가 축 대칭인 뿔체 형상, 또는 뿔체 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 인접하는 구조체(3)에 접합되어 있는 경우에는, 구조체(3)가 인접하는 구조체(3)에 접합되어 있는 하부를 제외하고 축 대칭인 뿔체 형상, 또는 뿔체 형상을 트랙 방향으로 연신 또는 수축시킨 뿔체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 뿔체 형상으로는, 예를 들어 원추 형상, 원뿔대 형상, 타원뿔 형상, 타원뿔대 형상 등을 들 수 있다. 여기서 뿔체 형상이란, 상술한 바와 같이, 원추 형상 및 원뿔대 형상 이외에도 타원뿔 형상, 타원뿔대 형상을 포함하는 개념이다. 또한, 원뿔대 형상이란 원추 형상의 정상부를 잘라낸 형상을 말하며, 타원뿔대 형상이란 타원뿔의 정상부를 잘라낸 형상을 말한다.

구조체(3)는, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 타원형 또는 계란형의 뿔체 구조이며, 정상부가 곡면인 타원뿔 형상인 것이 바람직하다. 또는, 도 5에 도시한 바와 같이, 저면이 장축과 단축을 갖는 타원형, 타원형 또는 계란형의 뿔체 구조이며, 정상부가 평탄한 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 하면, 열 방향의 충전율을 향상시킬 수 있기 때문이다.

반사 특성 향상의 관점에서 보면, 정상부의 기울기가 완만하여 중앙부에서 저부로 서서히 급준한 기울기의 뿔체 형상(도 4 참조)이 바람직하다. 또한, 반사 특성 및 투과 특성 향상의 관점에서 보면, 중앙부의 기울기가 저부 및 정상부보다 급준한 뿔형 형상(도 2 참조), 또는 정상부가 평탄한 뿔체 형상(도 5 참조)인 것이 바람직하다. 구조체(3)가 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 갖는 경우, 그 저면의 장축 방향이 트랙의 연장 방향과 평행이 되는 것이 바람직하다. 도 2 등에서는, 각 구조체(3)는 각각 동일한 형상을 갖고 있는데, 구조체(3)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니라, 기체 표면에 2종 이상의 형상의 구조체(3)가 형성되어 있어도 된다. 또한, 구조체(3)는 기체(2)와 일체적으로 형성되어 있어도 된다.

또한, 도 2, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전부에 돌출부(7)를 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 구조체(3)의 충전율이 낮은 경우에도 반사율을 낮게 억제할 수 있기 때문이다. 구체적으로는 예를 들어, 돌출부(7)는 도 2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 인접하는 구조체(3)의 사이에 형성된다. 또한, 가늘고 긴 돌출부(7)가 도 6에 도시한 바와 같이 구조체(3)의 주위의 전체 또는 그 일부에 형성되도록 해도 된다. 이 가늘고 긴 돌출부(7)는, 예를 들어 구조체(3)의 정상부에서부터 하부의 방향을 향해 연장되어 있다. 돌출부(7)의 형상으로는, 단면 삼각 형상 및 단면 사각 형상 등을 들 수 있지만, 특별히 이들 형상에 한정되는 것이 아니라, 성형의 용이성 등을 고려하여 선택할 수 있다. 또한, 구조체(3)의 주위의 일부 또는 전부의 표면을 거칠게 하여 미세한 요철을 형성하도록 해도 된다. 구체적으로는 예를 들어, 인접하는 구조체(3)의 사이의 표면을 거칠게 하여 미세한 요철을 형성하도록 해도 된다. 또한, 구조체(3)의 표면, 예를 들어 정상부에 미소한 구멍을 형성하도록 해도 된다.

구조체(3)는 도시하는 볼록부 형상의 것에 한하지 않고, 기체(2)의 표면에 형성한 오목부로 구성되어 있어도 된다. 구조체(3)의 높이는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 420nm 정도, 구체적으로는 415nm 내지 421nm이다. 또한, 구조체(3)를 오목부 형상으로 했을 경우에는, 구조체(3)의 깊이가 된다.

트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 높이(H1)는 열 방향에서의 구조체(3)의 높이(H2)보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 구조체(3)의 높이(H1, H2)가 H1<H2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. H1≥H2의 관계를 만족하도록 구조체(3)를 배열하면, 트랙의 연장 방향의 배치 피치(P1)를 길게 할 필요가 발생하기 때문에, 트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 충전율이 저하되기 때문이다. 이렇게 충전율이 저하되면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

또한, 구조체(3)의 종횡비는 모두 동일한 경우에 한하지 않고, 각 구조체(3)가 일정한 높이 분포(예를 들어 종횡비 0.83 내지 1.46 정도의 범위)를 갖도록 구성되어 있어도 된다. 높이 분포를 갖는 구조체(3)를 설치함으로써 반사 특성의 파장 의존성을 저감할 수 있다. 따라서, 우수한 반사 방지 특성을 갖는 광학 소자(1)를 실현할 수 있다.

여기서, 높이 분포란 2종 이상의 높이(깊이)를 갖는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 즉, 기준이 되는 높이를 갖는 구조체(3)와, 이 구조체(3)와는 다른 높이를 갖는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 기준과는 다른 높이를 갖는 구조체(3)는, 예를 들어 기체(2)의 표면에 주기적 또는 비주기적(랜덤)으로 설치되어 있다. 그 주기성의 방향으로는, 예를 들어 트랙의 연장 방향, 열 방향 등을 들 수 있다.

구조체(3)의 주연부에 밑단부(3a)를 형성하는 것이 바람직하다. 광학 소자의 제조 공정에서 광학 소자를 금형 등으로부터 용이하게 박리하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 여기서, 밑단부(3a)란, 구조체(3)의 저부의 주연부에 형성된 돌출부를 의미한다. 이 밑단부(3a)는, 상기 박리 특성의 관점에서 보면, 구조체(3)의 정상부에서부터 하부의 방향을 향해 완만하게 높이가 저하되는 곡면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 밑단부(3a)는 구조체(3)의 주연부의 일부에만 형성해도 되지만, 상기 박리 특성 향상의 관점에서 보면, 구조체(3)의 주연부의 전체부에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 구조체(3)가 오목부일 경우에는, 밑단부는 구조체(3)인 오목부의 개구 주연에 형성된 곡면이 된다.

구조체(3)의 높이(깊이)는 특별히 한정되지 않고, 투과시키는 광의 파장 영역에 따라서 적절히 설정되며, 예를 들어 236nm 내지 450nm 정도의 범위로 설정된다. 구조체(3)의 종횡비(높이/배치 피치)는 0.6 이상 5 이하, 바람직하게는 0.81 이상 1.46 이하, 보다 바람직하게는 0.94 이상 1.28 이하의 범위이다. 0.6 미만이면 반사 특성 및 투과 특성이 저하되는 경향이 있고, 5 초과이면 광학 소자(1)의 제작시에 구조체(3)의 박리 특성이 저하되어 레플리카의 복제가 깨끗하게 떨어지지 않게 되는 경향이 있기 때문이다.

또한, 구조체(3)의 종횡비는, 반사 특성을 보다 향상시키는 관점에서 보면 0.94 내지 1.46의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 구조체(3)의 종횡비는, 투과 특성을 보다 향상시키는 관점에서 보면 0.81 내지 1.28의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

구조체(3)를 형성하는 재료의 탄성률이 1MPa 이상 1200MPa 이하이고, 바람직하게는 5MPa 이상 1200MPa 이하이다. 1MPa 미만이면 전사 공정에서 인접하는 구조체끼리가 부착되어, 구조체(3)의 형상이 원하는 형상과는 다른 형상으로 되어, 원하는 반사 특성을 얻을 수 없게 된다. 1200MPa 초과이면, 닦아낼 때에 구조체(3)가 변형되기 어려워진다.

구조체(3)가 형성된 광학 소자(1)의 표면은 친수성을 갖고 있다. 친수성을 갖는 광학 소자(1)의 표면에서의 수접촉각이, 바람직하게는 110도 이하, 보다 바람직하게는 30도 이하다.

또한, 본 기술에서 종횡비는, 이하의 식 (1)에 의해 정의된다.

종횡비=H/P … (1)

단, H: 구조체의 높이, P: 평균 배치 피치(평균 주기)

여기서, 평균 배치 피치(P)는 이하의 식 (2)에 의해 정의된다.

평균 배치 피치(P)=(P1+P2+P2)/3 … (2)

단, P1: 트랙의 연장 방향의 배치 피치(트랙 연장 방향 주기), P2: 트랙의 연장 방향에 대하여 ±θ 방향(단, θ=60°-δ, 여기서, δ는 바람직하게는 0°<δ≤11°, 보다 바람직하게는 3°≤δ≤6°)의 배치 피치(θ 방향 주기)

또한, 구조체(3)의 높이(H)는 구조체(3)의 열 방향의 높이로 한다. 구조체(3)의 트랙 연장 방향(X 방향)의 높이는, 열 방향(Y 방향)의 높이 보다 작고, 또한 구조체(3)의 트랙 연장 방향 이외의 부분에서의 높이는 열 방향의 높이와 거의 동일하기 때문에, 서브 파장 구조체의 높이를 열 방향의 높이로 대표한다. 단, 구조체(3)가 오목부일 경우, 상기 식 (1)에서의 구조체의 높이(H)는 구조체의 깊이(H)로 한다.

동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율(P1/P2)이 1.00≤P1/P2≤1.1 또는 1.00 <P1/P2≤1.1의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100%를 상한으로 하여 65% 이상, 바람직하게는 73% 이상, 보다 바람직하게는 86% 이상의 범위 내이다. 충전율을 이러한 범위로 함으로써 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 충전율을 향상시키기 위해서는, 인접하는 구조체(3)의 하부끼리를 접합하거나, 또는 구조체 저면의 타원율을 조정하거나 하여 구조체(3)에 왜곡을 부여하는 것이 바람직하다.

여기서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 하여 구한 값이다.

우선, 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 사용하여 상면도로 촬영한다. 이어서, 촬영한 SEM 사진에서 무작위로 단위 격자(Uc)를 골라내고, 그 단위 격자(Uc)의 배치 피치(P1) 및 트랙 피치(Tp)를 측정한다(도 1의 B 참조). 또한, 그 단위 격자(Uc)의 중앙에 위치하는 구조체(3)의 저면의 면적(S)을 화상 처리에 의해 측정한다. 이어서, 측정한 배치 피치(P1), 트랙 피치(Tp) 및 저면의 면적(S)을 사용하여, 이하의 식 (3)으로부터 충전율을 구한다.

충전율=(S(hex.)/S(unit))×100 … (3)

단위 격자 면적: S(unit)=P1×2Tp

단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적: S(hex.)=2S

상술한 충전율 산출의 처리를, 촬영한 SEM 사진에서 무작위로 골라낸 10군데의 단위 격자에 대하여 행한다. 그리고, 측정값을 단순하게 평균(산술 평균)하여 충전율의 평균율을 구하고, 이것을 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율로 한다.

구조체(3)가 겹쳐 있을 때나 구조체(3)의 사이에 돌출부(7) 등의 부 구조체가 있을 때의 충전율은, 구조체(3)의 높이에 대하여 5%의 높이에 대응하는 부분을 임계값으로 해서 면적비를 판정하는 방법으로 충전율을 구할 수 있다.

도 7은, 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우의 충전율의 산출 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다. 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우에는, 단면 SEM 관찰에 의해 도 7에 도시한 바와 같이 구조체(3)의 높이(h)의 5%(=(d/h)×100)에 상당하는 부분을 임계값으로 하고, 그 높이(d)로 구조체(3)의 직경을 환산하여 충전율을 구하도록 한다. 구조체(3)의 저면이 타원일 경우에는, 장축 및 단축으로 마찬가지의 처리를 행한다.

도 8은, 구조체(3)의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8의 A 내지 도 8의 D에 나타내는 타원의 타원율은 각각 100%, 110%, 120%, 141%이다. 이렇게 타원율을 변화시킴으로써 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 준육방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 저면의 타원율(e)은 100%<e<150% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.

여기서, 타원율(e)은, 구조체 저면의 트랙 방향(X 방향)의 직경을 a, 그것과 직교하는 열 방향(Y 방향)의 직경을 b로 했을 때에, (a/b)×100으로 정의된다. 또한, 구조체(3)의 직경(a, b)은 이하와 같이 하여 구한 값이다. 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 사용하여 상면도로 촬영하고, 촬영한 SEM 사진에서 무작위로 구조체(3)를 10개 추출한다. 이어서, 추출한 구조체(3) 각각의 저면의 직경(a, b)을 측정한다. 그리고, 측정값 a, b 각각을 단순하게 평균(산술 평균)하여 직경(a, b)의 평균값을 구하고, 이것을 구조체(3)의 직경(a, b)으로 한다.

도 9의 A는, 원추 형상 또는 원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 배치의 일례를 나타낸다. 도 9의 B는, 타원뿔형 형상 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 배치의 일례를 나타낸다. 도 9의 A 및 도 9의 B에 도시한 바와 같이, 구조체(3)가 그 하부끼리를 서로 겹치도록 하여 접합되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 구조체(3)의 하부가 인접 관계에 있는 구조체(3)의 일부 또는 전부의 하부와 접합되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에서, θ 방향에서 또는 그들 양방향에서 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에서, θ 방향에서 또는 그들 양방향에서 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 도 9의 A, 도 9의 B에서는, 인접 관계에 있는 구조체(3) 전부의 하부를 접합하는 예가 나타나 있다. 이렇게 구조체(3)를 접합함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 구조체끼리는 굴절률을 고려한 광로 길이에서 사용 환경하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있다.

도 9의 B에 도시한 바와 같이, 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 하부끼리를 접합했을 경우에는, 예를 들어 접합부 a, b, c의 순서로 접합부의 높이가 낮아진다.

배치 피치(P1)에 대한 직경(2r)의 비율((2r/P1)×100)이 85% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상이다. 이러한 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시키고, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 비율((2r/P1)×100)이 커지고, 구조체(3)의 겹침이 너무 커지면, 반사 방지 특성이 저감하는 경향이 있다. 따라서, 굴절률을 고려한 광로 길이에서 사용 환경하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 구조체끼리가 접합되도록 비율((2r/P1)×100)의 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 배치 피치(P1)는 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경(2r)은 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형일 경우 직경(2r)은 직경이 되고, 구조체 저면이 타원형일 경우 직경(2r)은 긴 직경이 된다.

[롤 마스터의 구성]

도 10의 A는, 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 10의 B는, 도 10의 A에 나타낸 롤 마스터의 성형면의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 10의 A 및 도 10의 B에 도시한 바와 같이, 롤 마스터(11)는 예를 들어, 원반(12)의 표면에 오목부인 구조체(13)가 가시광 등의 광의 파장과 동일 정도의 피치로 다수 배치된 구성을 갖고 있다. 원반(12)은 원기둥 형상 또는 원통 형상의 형상을 갖는다. 원반(12)의 재료는, 예를 들어 유리를 사용할 수 있지만, 이 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다. 후술하는 롤 원반 노광 장치를 사용하여 2차원 패턴이 공간적으로 링크되고, 1 트랙마다 극성 반전 포매터(formatter) 신호와 기록 장치의 회전 콘트롤러를 동기시켜 신호를 발생하여, CAV에서 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이에 의해, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포매터 신호의 주파수와 롤의 회전 수를 적절하게 설정함으로써, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 형성한다.

[광학 소자의 제조 방법]

이어서, 도 11 및 도 12의 A 내지 도 13의 C를 참조하면서, 이상과 같이 구성되는 광학 소자(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

제1 실시 형태에 따른 광학 소자의 제조 방법은, 원반에 레지스트층을 형성하는 레지스트 성막 공정, 롤 원반 노광 장치를 사용하여 레지스트막에 모스 아이 패턴의 잠상을 형성하는 노광 공정, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정을 구비한다. 또한, 플라즈마 에칭을 사용하여 롤 마스터를 제작하는 에칭 공정, 자외선 경화 수지에 의해 복제 기판을 제작하는 복제 공정을 구비한다.

(노광 장치의 구성)

우선, 도 11을 참조하여 모스 아이 패턴의 노광 공정에 사용하는 롤 원반 노광 장치의 구성에 대하여 설명한다. 이 롤 원반 노광 장치는 광학 디스크 기록 장치를 베이스로 해서 구성되어 있다.

레이저 광원(21)은, 기록 매체로서의 원반(12)의 표면에 착막된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들어 파장(λ)=266nm의 기록용 레이저광(15)을 발진하는 것이다. 레이저 광원(21)으로부터 출사된 레이저광(15)은, 평행 빔인 채로 직진하여, 전기 광학 소자(EOM: Electro Optical Modulator)(22)에 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(15)은 미러(23)에서 반사되어, 변조 광학계(25)에 유도된다.

미러(23)는 편광 빔 스플리터로 구성되어 있고, 한쪽의 편광 성분을 반사해서 다른 쪽의 편광 성분을 투과하는 기능을 갖는다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토 다이오드(24)에서 수광되고, 그 수광 신호에 기초하여 전기 광학 소자(22)를 제어하여 레이저광(15)의 위상 변조를 행한다.

변조 광학계(25)에서, 레이저광(15)은 집광 렌즈(26)에 의해 유리(SiO₂) 등을 포함하는 음향 광학 소자(AOM: Acoust-Optic Modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(15)은 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되어 발산된 후, 렌즈(28)에 의해 평행 빔화된다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(15)은, 미러(31)에 의해 반사되어 이동 광학 테이블(32) 위로 수평이면서 평행하게 유도된다.

이동 광학 테이블(32)은 빔 익스팬더(33) 및 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(15)은 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 대물 렌즈(34)를 통해 원반(12) 위의 레지스트층에 조사된다. 원반(12)은 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(36) 위에 적재되어 있다. 그리고, 원반(12)을 회전시킴과 동시에 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(15)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형이 된다. 레이저광(15)의 이동은 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해 행해진다.

노광 장치는, 도 1의 B에 나타낸 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는 포매터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포매터(29)는 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는 극성 반전부의 출력을 받아 음향 광학 소자(27)를 제어한다.

이 롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 1 트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 콘트롤러를 동기시켜 신호를 발생하여, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되고 있다. 각속도 일정(CAV)으로 적절한 회전 수와 적절한 변조 주파수와 적절한 이송 피치로 패터닝함으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 예를 들어, 도 10의 B에 도시한 바와 같이, 원주 방향의 주기를 315nm, 원주 방향에 대하여 약 60도 방향(약 -60도 방향)의 주기를 300nm로 하기 위해서는, 이송 피치를 251nm로 하면 된다(피타고라스의 법칙). 극성 반전 포매터 신호의 주파수는 롤의 회전 수(예를 들어 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm)에 의해 변화시킨다. 예를 들어, 롤의 회전 수 1800rpm, 900rpm, 450rpm, 225rpm 각각에 대향하는 극성 반전 포매터 신호의 주파수는 37.70MHz, 18.85MHz, 9.34MHz, 4.71MHz가 된다. 원하는 기록 영역에 공간 주파수(원주 315nm 주기, 원주 방향 약 60도 방향(약 -60도 방향) 300nm 주기)가 균일한 준육방 격자 패턴은, 원자외선 레이저광을 이동 광학 테이블(32) 상의 빔 익스팬더(BEX)(33)에 의해 5배의 빔 직경으로 확대하고, 개구수(NA) 0.9의 대물 렌즈(34)를 통해 원반(12) 위의 레지스트층에 조사하여, 미세한 잠상을 형성함으로써 얻어진다.

(레지스트 성막 공정)

우선, 도 12의 A에 도시한 바와 같이, 원기둥 형상의 원반(12)을 준비한다. 이 원반(12)은, 예를 들어 유리 원반이다. 이어서, 도 12의 B에 도시한 바와 같이, 원반(12)의 표면에 레지스트층(14)을 형성한다. 레지스트층(14)의 재료로는, 예를 들어 유기계 레지스트 및 무기계 레지스트 중 어느 것을 사용해도 된다. 유기계 레지스트로는, 예를 들어 노볼락계 레지스트나 화학 증폭형 레지스트를 사용할 수 있다.

(노광 공정)

이어서, 도 12의 C에 도시한 바와 같이, 상술한 롤 원반 노광 장치를 사용하여 원반(12)을 회전시킴과 동시에, 레이저광(노광 빔)(15)을 레지스트층(14)에 조사한다. 이때, 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향(원기둥 형상 또는 원통 형상의 원반(12)의 중심축에 평행한 방향)으로 이동시키면서 레이저광(15)을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층(14)를 전체 면에 걸쳐 노광한다. 이에 의해, 레이저광(15)의 궤적에 따른 잠상(16)이 가시광 파장과 동일 정도의 피치로 레지스트층(14)의 전체 면에 걸쳐 형성된다.

잠상(16)은, 예를 들어 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(16)은 예를 들어, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원 형상이다.

(현상 공정)

이어서, 원반(12)을 회전시키면서 레지스트층(14) 위에 현상액을 적하하여, 도 13의 A에 도시한 바와 같이 레지스트층(14)을 현상 처리한다. 도시한 바와 같이, 레지스트층(14)을 포지티브형의 레지스트에 의해 형성한 경우에는, 레이저광(15)으로 노광한 노광부는 비노광부와 비교하여 현상액에 대한 용해 속도가 증가하므로, 잠상(노광부)(16)에 따른 패턴이 레지스트층(14)에 형성된다.

(에칭 공정)

이어서, 원반(12)의 위에 형성된 레지스트층(14)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 하여, 원반(12)의 표면을 에칭 처리한다. 이에 의해, 도 13의 B에 도시한 바와 같이, 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상의 오목부, 즉 구조체(13)를 얻을 수 있다. 에칭 방법은, 예를 들어 건식 에칭에 의해 행해진다. 이때, 에칭 처리와 애싱 처리를 교대로 행함으로써, 예를 들어 뿔체 형상의 구조체(13)의 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 레지스트층(14)의 3배 이상의 깊이(선택비 3 이상)의 유리 마스터를 제작할 수 있어, 구조체(3)의 고 종횡비화를 도모할 수 있다. 건식 에칭으로는, 롤 에칭 장치를 사용한 플라즈마 에칭이 바람직하다. 롤 에칭 장치는 원기둥 형상의 전극을 갖는 플라즈마 에칭 장치이며, 이 원기둥 형상의 전극을 통 형상의 원반(12)의 공동 내에 삽입하여 원반(12)의 기둥면에 대하여 플라즈마 에칭을 실시하도록 구성되어 있다.

이상에 의해, 예를 들어 깊이 120nm 정도 내지 350nm 정도의 오목 형상의 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 갖는 롤 마스터(11)가 얻어진다.

(복제 공정)

이어서, 예를 들어 롤 마스터(11)와 전사 재료를 도포한 시트 등의 기체(2)를 밀착시켜, 자외선을 조사해서 경화시키면서 박리한다. 이에 의해, 도 13의 C에 도시한 바와 같이, 볼록부인 복수의 구조체가 기체(2)의 제1 주면에 형성되어, 모스 아이 자외선 경화 복제 시트 등의 광학 소자(1)가 제작된다.

전사 재료는, 예를 들어 자외선 경화 재료와 개시제를 포함하고, 필요에 따라 필러나 기능성 첨가제 등을 포함하고 있다.

자외선 경화 재료는, 예를 들어 단관능 단량체, 2관능 단량체, 다관능 단량체, 고분자 올리고머 등을 포함하며, 구체적으로는 이하에 나타내는 재료를 단독 또는 복수 혼합한 것이다.

단관능 단량체로는, 예를 들어 카르복실산류(아크릴산), 히드록시류(2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트), 알킬, 지환류(이소부틸 아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트), 기타 기능성 단량체(2-메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 2-에톡시에틸 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 에틸카르비톨 아크릴레이트, 페녹시에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, N-이소프로필 아크릴아미드, N,N-디에틸 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸 아크릴레이트, 3-퍼플루오로헥실-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 3-퍼플루오로옥틸-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로데실)에틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸)에틸 아크릴레이트), 2,4,6-트리브로모페놀 아크릴레이트, 2,4,6-트리브로모페놀 메타크릴레이트, 2-(2,4,6-트리브로모페녹시)에틸아크릴레이트), 2-에틸헥실 아크릴레이트 등을 들 수 있다.

2관능 단량체로는, 예를 들어 트리(프로필렌글리콜)디아크릴레이트, 트리메틸올프로판디알릴에테르, 우레탄 아크릴레이트 등을 들 수 있다.

다관능 단량체로는, 예를 들어 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타 및 헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판 테트라아크릴레이트 등을 들 수 있다.

고분자 올리고머로는 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 폴리우레탄아크릴레이트 올리고머, 에폭시아크릴레이트 올리고머 등을 들 수 있고, 우레탄 구조를 갖는 아크릴레이트 올리고머가 바람직하다.

전사 재료가 친수성 재료를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 친수성 단량체로는, 아크릴아미드나 그의 유도체, 비닐피롤리돈, 아크릴산이나 메타크릴산 및 그들의 유도체로 수용성의 단량체를 주된 구성 성분으로 하는 중합체를 예시할 수 있다. 예를 들어, N-메틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, 아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 비닐피롤리돈, 2-메타크로일옥시에틸포스포릴콜린, 2-메타크릴로일옥시에틸-D-글리코시드, 2-메타크릴로일옥시에틸-D-만노시드, 비닐메틸에테르 등을 예시할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 아미노기, 카르복실기, 히드록실기 등으로 대표되는 극성이 큰 관능기를 갖는 재료를 사용함으로써 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또한, 친수성 중합체로는 특별히 한정되지 않지만, 친수성 중합체가 갖는 바람직한 주쇄 구조로는, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 폴리비닐아세탈계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리우레아계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리아미드계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 합성 고무, 천연 고무 등을 들 수 있고, 특히 범용 수지와의 밀착성이 우수하다는 이유에서 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지가 바람직하고, 경화성 등에서 아크릴계 수지가 보다 바람직하다. 친수성 중합체는 공중합체이어도 된다.

친수성 중합체로서 구체적으로는, 공지된 친수성 수지를 들 수 있고, 예를 들어 수산기를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 또는 골격에 에틸렌글리콜의 반복 단위를 포함하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 등이 바람직하다. 친수성 중합체로서 더욱 구체적으로는, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 모노메타크릴레이트, 에톡시화 히드록시에틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 모노메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 에톡시화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 및 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 등을 들 수 있다.

또한, 친수성 첨가제로는, 예를 들어 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란 등으로 대표되는 실란 커플링제, 알킬 황산나트륨, N-아실-L-글루탐산나트륨 등으로 대표되는 계면 활성제 등을 들 수 있다.

개시제로는, 예를 들어 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시-시클로헥실페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 등을 들 수 있다.

필러로는, 예를 들어 무기 미립자 및 유기 미립자 모두 사용할 수 있다. 무기 미립자로는, 예를 들어 SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Al₂O₃ 등의 금속 산화물 미립자를 들 수 있다.

기능성 첨가제로는, 예를 들어 레벨링제, 표면 조정제, 소포제 등을 들 수 있다.

기체(2)의 재료로는, 예를 들어 메틸메타크릴레이트 (공)중합체, 폴리카르보네이트, 스티렌 (공)중합체, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리염화비닐, 폴리비닐아세탈, 폴리에테르케톤, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 요소 수지, 폴리우레탄 등의 우레탄 수지, 멜라민 수지, 시클로올레핀 중합체, 시클로올레핀 공중합체 등을 들 수 있다. 기재(2)의 재료로는, 무기 재료이면 예를 들어, 석영, 사파이어, 유리, 클레이 필름 등을 들 수 있다.

기재(2)의 재료로서 고분자 재료를 사용한 경우에는, 기재(2)의 두께는 생산성의 관점에서 3 내지 500㎛인 것이 바람직하지만, 이 범위에 특별히 한정되는 것은 아니다.

표면 조정제로는 예를 들어 표면 윤활제 등을 들 수 있다. 표면 윤활제로는 공지된 윤활제를 들 수 있고, 예를 들어 폴리 디메틸실리콘, 불소계 첨가제, 에스테르계 윤활제, 아미드계 첨가제 등이 바람직하다. 친수성을 부여하는 경우에는, 폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘계가 바람직하다.

기체(2)의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출 성형체나 압출 성형체나 캐스트 성형체이어도 된다. 필요에 따라서, 코로나 처리 등의 표면 처리를 기체 표면에 실시하도록 해도 된다.

후처리에 의해 표면 개질을 행하는 방법으로는, 예를 들어 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리 등을 사용할 수 있다. 또한, 성형 후 SiO₂, TiO₂ 등의 친수성의 무기물을 제막함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상술한 바와 같이 하여 제조된 광학 소자(1)의 표면에 오염이 부착된 경우의 제거에 대하여 설명한다. 도 14의 A 내지 도 14의 C는, 광학 소자(1)의 표면에 오염이 부착된 경우의 제거에 대하여 설명하는 개략선도이다. 도 14의 A에 도시한 바와 같이, 광학 소자(1)의 표면에 접촉하면, 구조체(3)의 사이에 지문에 의한 오염이 부착되어버린다. 이러한 상태에서 광학 소자(1)의 표면에 외력을 부여하면, 구조체(3)가 탄력성을 갖고 있기 때문에 도 14의 B에 도시한 바와 같이 구조체(3)가 탄성 변형하여 인접하는 탄성체(3)끼리 접촉한다. 이에 의해, 구조체(3)의 사이에 부착된 오염이 외부로 밀려나와 지문에 의한 오염을 제거할 수 있다. 또한, 물로 닦을 때에는, 이 변형에 의해 용이하게 물이 배어들어, 오염을 제거할 수 있다. 그리고, 도 14의 C에 도시한 바와 같이, 닦아낸 후에는 탄성력에 의해 구조체(3)의 형상이 원래의 상태로 복원된다.

<2. 제2 실시 형태>

[광학 소자의 구성]

도 15의 A는, 본 기술의 제2 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 15의 B는, 도 15의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 15의 C는, 도 15의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 15의 D는, 도 15의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 15의 E는, 도 15의 B의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다. 도 15의 F는, 도 15의 B의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 사용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 개략선도이다.

제2 실시 형태에 따른 광학 소자(1)는, 각 구조체(3)가 인접하는 3열의 트랙간에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 본 기술에서 준사방 격자 패턴이란, 정사방 격자 패턴과 달리 트랙의 연장 방향(X 방향)으로 잡아늘여져 왜곡된 사방 격자 패턴을 의미한다.

구조체(3)의 높이 또는 깊이는 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 159nm 내지 312nm 정도이다. 트랙에 대하여 약 45도 방향 피치(P2)는, 예를 들어 275nm 내지 297nm 정도이다. 구조체(3)의 종횡비(높이/배치 피치)는 예를 들어, 0.54 내지 1.13 정도이다. 또한, 각 구조체(3)의 종횡비는 모두 동일한 경우에 한하지 않고, 각 구조체(3)가 일정한 높이 분포를 가지도록 구성되어 있어도 된다.

동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치(P1)는, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치(P2)보다 긴 것이 바람직하다. 또한, 동일 트랙 내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙간에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 했을 때, P1/P2이 1.4<P1/P2≤1.5의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 갖는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 트랙에 대하여 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이보다 작은 것이 바람직하다.

트랙의 연장 방향에 대하여 경사가 되는 구조체(3)의 배열 방향(θ 방향)의 높이(H2)는, 트랙의 연장 방향에서의 구조체(3)의 높이(H1)보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 구조체(3)의 높이(H1, H2)가 H1>H2의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

도 16은, 구조체(3)의 저면의 타원율을 변화시켰을 때의 저면 형상을 도시하는 도면이다. 타원(3₁, 3₂, 3₃)의 타원율은 각각 100%, 163.3%, 141%이다. 이렇게 타원율을 변화시킴으로써, 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 사방 격자 또는 준사방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 저면의 타원율(e)은 150%≤e≤180%인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜 우수한 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.

기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100%를 상한으로 하여 65% 이상, 바람직하게는 73% 이상, 보다 바람직하게는 86% 이상의 범위 내이다. 충전율을 이러한 범위로 함으로써 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다.

우선, 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 사용하여 상면도로 촬영한다. 이어서, 촬영한 SEM 사진에서 무작위로 단위 격자(Uc)를 골라내어, 그 단위 격자(Uc)의 배치 피치(P1) 및 트랙 피치(Tp)를 측정한다(도 15의 B 참조). 또한, 그 단위 격자(Uc)에 포함되는 4개의 구조체(3) 중 어느 하나의 저면의 면적(S)을 화상 처리에 의해 측정한다. 이어서, 측정한 배치 피치(P1), 트랙 피치(Tp) 및 저면의 면적(S)을 사용하여, 이하의 식 (4)로부터 충전율을 구한다.

충전율=(S(tetra)/S(unit))×100 … (2)

단위 격자 면적: S(unit)=2×((P1×Tp)×(1/2))=P1×Tp

단위 격자 내에 존재하는 구조체의 저면의 면적: S(tetra)=S

배치 피치(P1)에 대한 직경(2r)의 비율((2r/P1)×100)이 64% 이상, 바람직하게는 69% 이상, 보다 바람직하게는 73% 이상이다. 이러한 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 여기서, 배치 피치(P1)는 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 직경(2r)은 구조체 저면의 트랙 방향의 직경이다. 또한, 구조체 저면이 원형일 경우, 직경(2r)은 직경이 되고, 구조체 저면이 타원형일 경우, 직경(2r)은 긴 직경이 된다.

도 17은, 상술한 구성을 갖는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 일례를 나타낸다. 이 롤 마스터는, 그 표면에서 오목 형상의 구조체(13)가 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에서 제1 실시 형태의 것과는 다르다.

[롤 마스터의 구성]

롤 원반 노광 장치를 사용하여 2차원 패턴이 공간적으로 링크되고, 1 트랙마다 극성 반전 포매터 신호와 기록 장치의 회전 콘트롤러를 동기시켜 신호를 발생하고, CAV로 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이에 의해, 사방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포매터 신호의 주파수와 롤의 회전 수를 적절하게 설정함으로써, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 레이저광의 조사에 의해 원반(12) 위의 레지스트에 형성하는 것이 바람직하다.

<3. 제3 실시 형태>

[광학 소자의 구성]

도 18의 A는, 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 18의 B는, 도 18의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 18의 C는, 도 18의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 18의 D는, 도 18의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다.

제3 실시 형태에 따른 광학 소자(1)는, 트랙(T)이 원호 형상의 형상을 갖고, 구조체(3)가 원호 형상으로 배치되어 있는 점에서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 도 18의 B에 도시한 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1 내지 T3) 사이에서 a1 내지 a7의 각 점에 구조체(3)의 중심이 위치하는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 구조체(3)가 배치되어 있다. 여기서, 준육방 격자 패턴이란, 정육방 격자 패턴과는 달리 트랙(T)의 원호 형상을 따라 왜곡된 육방 격자 패턴을 의미한다. 또는, 정육방 격자 패턴과는 달리 트랙(T)의 원호 형상을 따라 왜곡되면서, 트랙의 연장 방향(X축 방향)으로 잡아늘여져 왜곡된 육방 격자 패턴을 의미한다.

상술한 것 이외의 광학 소자(1)의 구성은, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

[디스크 마스터의 구성]

도 19의 A, 도 19의 B는 상술한 구성을 갖는 광학 소자를 제작하기 위한 디스크 마스터의 구성의 일례를 나타낸다. 도 19의 A, 도 19의 B에 도시한 바와 같이, 디스크 마스터(41)는 원반 형상의 원반(42)의 표면에 오목부인 구조체(43)가 다수 배열된 구성을 갖고 있다. 이 구조체(13)는, 광학 소자(1)의 사용 환경하의 광의 파장 대역 이하, 예를 들어 가시광의 파장과 동일 정도의 피치로 주기적으로 2차원 배열되어 있다. 구조체(43)는 예를 들어, 동심원 형상 또는 나선 형상의 트랙 위에 배치되어 있다.

상술한 것 이외의 디스크 마스터(41)의 구성은, 제1 실시 형태의 롤 마스터(11)와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

[광학 소자의 제조 방법]

우선, 도 20을 참조하여, 상술한 구성을 갖는 디스크 마스터(41)를 제작하기 위한 노광 장치에 대하여 설명한다.

이동 광학 테이블(32)은 빔 익스팬더(33), 미러(38) 및 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)에 유도된 레이저광(15)은, 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형된 후, 미러(38) 및 대물 렌즈(34)를 통해 원반 형상의 원반(42) 위의 레지스트층에 조사된다. 원반(42)은 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(도시를 생략함) 위에 적재되어 있다. 그리고, 원반(42)을 회전시킴과 동시에, 레이저광(15)을 원반(42)의 회전 반경 방향으로 이동시키면서 원반(42) 위의 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사함으로써, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은 원주 방향으로 장축을 갖는 대략 타원형이 된다. 레이저광(15)의 이동은, 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R 방향으로의 이동에 의해 행해진다.

도 20에 나타낸 노광 장치에서는, 레지스트층에 대하여 도 18의 B에 나타낸 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴을 포함하는 잠상을 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는 포매터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포매터(29)는 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는 극성 반전부의 출력을 받아 음향 광학 소자(27)를 제어한다.

제어 기구(37)는, 잠상의 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록, 1 트랙마다 AOM(27)에 의한 레이저광(15)의 강도 변조와, 스핀들 모터(35)의 구동 회전 속도와, 이동 광학 테이블(32)의 이동 속도를 각각 동기시킨다. 원반(42)은 각속도 일정(CAV)으로 회전 제어된다. 그리고, 스핀들 모터(35)에 의한 원반(42)의 적절한 회전 수와, AOM(27)에 의한 레이저 강도가 적절한 주파수 변조와, 이동 광학 테이블(32)에 의한 레이저광(15)의 적절한 이송 피치로 패터닝을 행한다. 이에 의해, 레지스트층에 대하여 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴의 잠상이 형성된다.

또한, 극성 반전부의 제어 신호를 공간 주파수(잠상의 패턴 밀도이며, P1: 330, P2: 300nm, 또는 P1: 315nm, P2: 275nm, 또는 P1: 300nm, P2: 265nm)가 균일해지도록 서서히 변화시킨다. 보다 구체적으로는, 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 주기를 1 트랙마다 변화시키면서 노광을 행하고, 각 트랙(T)에서 P1이 거의 330nm(또는 315nm, 300nm)가 되도록 제어 기구(37)에서 레이저광(15)의 주파수 변조를 행한다. 즉, 트랙 위치가 원반 형상의 원반(42)의 중심으로부터 멀어짐에 따라 레이저광의 조사 주기가 짧아지도록 변조 제어한다. 이에 의해, 기판 전체면에서 공간 주파수가 균일한 나노 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 기술의 제3 실시 형태에 따른 광학 소자의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다.

우선, 상술한 구성을 갖는 노광 장치를 사용하여 원반 형상의 원반 위에 형성된 레지스트층을 노광하는 것 이외는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 디스크 마스터(41)를 제작한다. 이어서, 이 디스크 마스터(41)와, 자외선 경화 수지를 도포한 아크릴 시트 등의 기체(2)를 밀착시켜, 자외선을 조사해서 자외선 경화 수지를 경화시킨 후, 디스크 마스터(41)로부터 기체(2)를 박리한다. 이에 의해, 복수의 구조체(3)가 표면에 배열된 원반 형상의 광학 소자(1)가 얻어진다. 이어서, 이 원반 형상의 광학 소자(1)로부터 직사각 형상 등의 소정 형상의 광학 소자(1)를 잘라낸다. 이에 의해, 목적으로 하는 광학 소자(1)가 제작된다.

이 제3 실시 형태에 의하면, 직선상으로 구조체(3)를 배열한 경우와 마찬가지로, 생산성이 높고, 우수한 반사 방지 특성을 갖는 광학 소자(1)를 얻을 수 있다.

<4. 제4 실시 형태>

도 21의 A는, 본 기술의 제4 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 21의 B는, 도 21의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다.

제4 실시 형태에 따른 광학 소자(1)는, 구조체(3)를 사행하는 트랙(이하, 워블 트랙이라고 함) 위에 배열하고 있는 점에서 제1 실시 형태와는 다르다. 기체(2) 상에서의 각 트랙의 워블은 동기하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 워블은 싱크로나이즈드 워블인 것이 바람직하다. 이렇게 워블을 동기시킴으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자의 단위 격자 형상을 유지하여, 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙의 파형으로는, 예를 들어 사인파, 삼각파 등을 들 수 있다. 워블 트랙의 파형은 주기적인 파형에 한정되는 것이 아니라, 비주기적인 파형일 수도 있다. 워블 트랙의 워블 진폭은, 예를 들어 ±10㎛ 정도로 선택된다.

이 제4 실시 형태에서, 상기 이외는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

제4 실시 형태에 의하면, 구조체(3)를 워블 트랙 위에 배열하고 있기 때문에, 외관상의 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

<5. 제5 실시 형태>

도 22의 A는, 본 기술의 제5 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타내는 개략 평면도이다. 도 22의 B는, 도 22의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 도시하는 평면도이다. 도 22의 C는, 도 22의 B의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 22의 D는, 도 22의 B의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 23은, 도 22의 A에 나타낸 광학 소자의 일부를 확대하여 나타내는 사시도이다.

제5 실시 형태에 따른 광학 소자(1)는, 오목부인 구조체(3)가 기체 표면에 다수 배열되어 있는 점에서 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 이 구조체(3)의 형상은, 제1 실시 형태에서의 구조체(3)의 볼록 형상을 반전시켜 오목 형상으로 한 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 구조체(3)를 오목부로 했을 경우, 오목부인 구조체(3)의 개구부(오목부의 입구 부분)를 하부, 기체(2)의 깊이 방향의 최하부(오목부의 가장 깊은 부분)를 정상부라고 정의한다. 즉, 비실체적인 공간인 구조체(3)에 의해 정상부 및 하부를 정의한다. 또한, 제5 실시 형태에서는, 구조체(3)가 오목부이기 때문에 식 (1) 등에서의 구조체(3)의 높이(H)는 구조체(3)의 깊이(H)가 된다.

이 제5 실시 형태에서, 상기 이외는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

이 제5 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서의 볼록 형상의 구조체(3)의 형상을 반전시켜 오목 형상으로 하고 있으므로, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

<6. 제6 실시 형태>

제6 실시 형태에서는, 적어도 1종의 친수성 화합물을 구조체 표면에 포함시킴으로써 물로 닦기의 닦아냄성을 향상시킨다.

친수성 화합물을 구조체 표면에 포함시키는 방법으로는, 예를 들어 구조체를 형성하는 수지 재료에 대하여 친수성 화합물을 첨가하여 경화하는 방법, 구조체 형성 후에 친수성 화합물을 포함하는 표면 처리층을 구조체 표면에 형성하는 방법 등을 들 수 있다.

도 24는, 본 기술의 제6 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 24에 도시한 바와 같이, 제6 실시 형태에 따른 광학 소자(1)는, 구조체(3)이 형성된 요철면 위에 표면 처리층(8)을 더 구비하는 점에서 제1 실시 형태와는 다르다.

표면 처리층(8)이 형성된 표면에서의 수접촉각이, 바람직하게는 110도 이하, 보다 바람직하게는 30도 이상이다. 표면 처리층(8)은 예를 들어, 친수성 화합물을 함유한다.

[친수성 화합물]

친수성 단량체로는, 아크릴아미드나 그의 유도체, 비닐피롤리돈, 아크릴산이나 메타크릴산 및 그들의 유도체로 수용성의 단량체를 주된 구성 성분으로 하는 중합체를 예시할 수 있다. 예를 들어, N-메틸 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, 아크릴아미드, 아크릴로일모르폴린, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 비닐피롤리돈, 2-메타크로일옥시에틸포스포릴콜린, 2-메타크릴로일옥시에틸-D-글리코시드, 2-메타크릴로일옥시에틸-D-만노시드, 비닐메틸에테르 등을 예시할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

(표면 처리층의 형성 방법)

표면 처리층을 형성하는 방법으로는, 친수성 함유 화합물을 용제에 용해시킨 용액을 그라비아 코터, 디핑법, 스핀 코팅법, 또는 분무에 의해 도포하는 방법, 친수성 함유 화합물을 용제에 용해시킨 용액을 문질러 발라서 도포한 후 건조하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, LB법, PVD법, CVD법, 자기 조직화법, 스퍼터링법 등을 들 수 있다. 또한, 친수성 화합물을 자외선 경화 수지와 혼합하여 도포한 후, UV 조사하여 경화하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 표면 개질을 행하는 방법으로서 코로나 처리, 플라즈마 처리, 화염 처리 등이 있다.

<7. 제7 실시 형태>

도 25는, 제7 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성의 일례를 나타낸다. 도 25에 도시한 바와 같이, 이 광학 소자(1)는 기체(2)를 구비하지 않은 점에서 제1 실시 형태와는 다르다. 광학 소자(1)는, 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부를 포함하는 복수의 구조체(3)를 구비하고, 인접하는 구조체의 하부끼리가 접합되어 있다. 하부끼리가 접합된 복수의 구조체가 전체적으로 그물코 형상을 가져도 된다.

제7 실시 형태에 의하면, 점착제 없이 광학 소자(1)를 피착체에 부착할 수 있다. 또한, 3차원적인 곡면에 부착하는 것도 가능하다.

<8. 제8 실시 형태>

[액정 표시 장치의 구성]

도 26은, 본 기술의 제8 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타낸다. 도 26에 도시한 바와 같이, 이 액정 표시 장치는 광을 출사하는 백라이트(53)와, 백라이트(53)로부터 출사된 광을 시간적 공간적으로 변조하여 화상을 표시하는 액정 패널(51)을 구비한다. 액정 패널(51)의 양면에는 각각 광학 부품인 편광자(51a, 51b)가 설치되어 있다. 액정 패널(51)의 표시면측에 설치된 편광자(51b)에는 광학 소자(1)가 설치되어 있다. 여기에서는, 광학 소자(1)가 일주면에 설치된 편광자(51b)를 반사 방지 기능을 구비한 편광자(52)라고 칭한다. 이 반사 방지 기능을 구비한 편광자(52)는 반사 방지 기능을 구비한 광학 부품의 일례이다.

이하, 액정 표시 장치를 구성하는 백라이트(53), 액정 패널(51), 편광자(51a, 51b) 및 광학 소자(1)에 대하여 순차 설명한다.

(백라이트)

백라이트(53)로는, 예를 들어 직하형 백라이트, 에지형 백라이트, 평면 광원형 백라이트를 사용할 수 있다. 백라이트(53)는 예를 들어, 광원, 반사판, 광학 필름 등을 구비한다. 광원으로는, 예를 들어 냉음극 형광관(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열 음극 형광관(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL), 유기 전계 발광(Organic ElectroLuminescence: OEL), 무기 전계 발광(IEL: Inorganic ElectroLuminescence) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 사용된다.

(액정 패널)

액정 패널(51)로는, 예를 들어 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic: TN) 모드, 슈퍼 트위스티드 네마틱(Super Twisted Nematic: STN) 모드, 수직 배향(Vertically Aligned: VA) 모드, 수평 배열(In-Plane Switching: IPS) 모드, 광학 보상 벤드 배향(Optically Compensated Birefringence: OCB) 모드, 강유전성(Ferroelectric Liquid Crystal: FLC) 모드, 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal: PDLC) 모드, 상전이형 게스트·호스트(Phase Change Guest Host: PCGH) 모드 등의 표시 모드의 것을 사용할 수 있다.

(편광자)

액정 패널(51)의 양면에는, 예를 들어 편광자(51a, 51b)가 그 투과축이 서로 직교하도록 하여 설치된다. 편광자(51a, 51b)는, 입사하는 광 중 직교하는 편광 성분의 한쪽만을 통과시키고, 다른 쪽을 흡수에 의해 차폐하는 것이다. 편광자(51a, 51b)로는, 예를 들어 폴리비닐알코올계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐알코올계 필름, 에틸렌·아세트산 비닐 공중합체계 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 요오드나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜서 1축 연신시킨 것을 사용할 수 있다. 편광자(51a, 51b)의 양면에는, 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름 등의 보호층을 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 보호층을 설치하는 경우, 광학 소자(1)의 기체(2)가 보호층을 겸하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 반사 방지 기능을 구비한 편광자(52)를 박형화할 수 있기 때문이다.

(광학 소자)

광학 소자(1)는, 상술한 제1 내지 제7 실시 형태 중 어느 하나와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

제8 실시 형태에 의하면, 액정 표시 장치의 표시면에 광학 소자(1)를 설치하고 있으므로, 액정 표시 장치의 표시면의 반사 방지 기능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.

<9. 제9 실시 형태>

[액정 표시 장치의 구성]

도 27은, 본 기술의 제9 실시 형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 일례를 나타낸다. 이 액정 표시 장치는, 액정 패널(51)의 전방면측에 전방면 부재(54)를 구비하고, 액정 패널(51)의 전방면, 전방면 부재(54)의 전방면 및 이면 중 적어도 1개의 면에 광학 소자(1)을 구비하는 점에서, 제5 실시 형태의 것과는 다르다. 도 27에서는, 액정 패널(51)의 전방면, 및 전방면 부재(54)의 전방면 및 이면의 모든 면에 광학 소자(1)를 구비하는 예가 나타나 있다. 액정 패널(51)과 전방면 부재(54)의 사이에는, 예를 들어 공기층이 형성되어 있다. 상술한 제5 실시 형태와 마찬가지의 부분에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 또한, 본 기술에서, 전방면과는 표시면이 되는 측의 면, 즉 관찰자측이 되는 면을 나타내고, 이면과는 표시면과 반대가 되는 측의 면을 나타낸다.

전방면 부재(54)는, 액정 패널(51)의 전방면(관찰자측)에 기계적, 열적 및 내후적 보호나, 의장성을 목적으로 사용하는 프론트 패널 등이다. 전방면 부재(54)는 예를 들어, 시트 형상, 필름 형상, 또는 판상을 갖는다. 전방면 부재(54)의 재료로는, 예를 들어 유리, 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리에스테르(TPEE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 아라미드, 폴리에틸렌(PE), 폴리아크릴레이트, 폴리에테르술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌(PP), 디아세틸셀룰로오스, 폴리염화비닐, 아크릴 수지(PMMA), 폴리카르보네이트(PC) 등을 사용할 수 있지만, 특별히 이들 재료에 한정되는 것은 아니며, 투명성을 갖는 재료이면 사용할 수 있다.

제9 실시 형태에 의하면, 제8 실시 형태와 마찬가지로, 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수 있다.

<10. 제10 실시 형태>

도 28의 A는, 본 기술의 제10 실시 형태에 따른 정보 입력 장치를 구비하는 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 분해 사시도이다. 도 28의 B는, 본 기술의 제10 실시 형태에 따른 정보 입력 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 28의 A 및 28의 B에 도시한 바와 같이, 정보 입력 장치(201)가 표시 장치(202) 위에 설치되고, 정보 입력 장치(201)와 표시 장치(202)는, 예를 들어 접합층(212)에 의해 접합되어 있다.

정보 입력 장치(201)는, 소위 터치 패널이며, 손가락 등에 의해 정보를 입력하기 위한 정보 입력면을 갖는 정보 입력 소자(211)와, 정보 입력면 위에 설치된 광학 소자(1)를 구비한다. 정보 입력 소자(211)와 광학 소자(1)는, 예를 들어 접합층(213)을 통해 접합되어 있다. 정보 입력 장치(211)로는, 예를 들어 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광학 방식, 초음파 방식 등의 터치 패널을 사용할 수 있다. 광학 소자(1)로는, 예를 들어 상술한 제1 내지 제7 실시 형태에 따른 광학 소자(1) 중 1개를 사용할 수 있다.

또한, 도 28의 B에서는, 기체(2)를 갖는 광학 소자(1)를 정보 입력 소자(211) 위에 설치하는 예가 나타나 있지만, 기체(2)가 없는 광학 소자(1), 즉 복수의 구조체(3)를 정보 입력 소자(211) 위에 직접 설치할 수도 있다. 또한, 기체(2)가 정보 입력 소자(211)의 상부 전극의 기재를 겸하도록 해도 된다.

표시 장치(201)로는, 예를 들어 액정 디스플레이, CRT(Cathode Ray Tube; 음극선관) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel: PDP), 전계 발광(Electro Luminescence: EL) 디스플레이, 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(Surface-conduction Electron-emitter Display: SED) 등의 각종 표시 장치를 사용할 수 있다.

제10 실시 형태에서는, 정보 입력 장치(201)의 정보 입력면에 광학 소자(1)를 설치하고 있으므로, 정보 입력 장치(201)의 정보 입력면의 반사 방지 기능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 정보 입력 장치(201)를 갖는 표시 장치(202)의 시인성을 향상시킬 수 있다.

<11. 제11 실시 형태>

도 29의 A는, 본 기술의 제11 실시 형태에 따른 정보 입력 장치를 구비하는 표시 장치의 구성의 일례를 도시하는 분해 사시도이다. 도 29의 B는, 본 기술의 제11 실시 형태에 따른 정보 입력 장치의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 29의 A 및 도 29의 B에 도시한 바와 같이, 정보 입력 장치(201)가 정보 입력 소자(211)의 정보 입력면 위에 전방면 부재(203)를 더 구비하고, 이 전방면 부재(203)의 전방면에 광학 소자(1)를 구비하는 점에서, 제9 실시 형태와는 다르다. 정보 입력 소자(211)와 전방면 부재(203)는 접합층(213)에 의해 접합되고, 전방면 부재(203)와 광학 소자(1)는, 예를 들어 접합층(214)에 의해 접합된다.

제11 실시 형태에서는, 전방면 부재(203) 위에 광학 소자(1)를 구비하고 있으므로, 제10 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

<12. 제12의 실시 형태>

도 30은, 본 기술의 제12 실시 형태에 따른 인쇄물의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다. 도 30에 도시한 바와 같이, 인쇄물(10)은 표면을 갖는 인쇄물 본체(6)와, 이 인쇄물 본체(6)의 표면에 설치된 광학 소자(1)를 구비한다. 인쇄물(10)이 접합층(5)을 더 구비하고, 이 접합층(5)을 통해 인쇄물 본체(6)와 광학 소자(1)를 접합하도록 해도 된다. 접합층(5)의 재료는, 예를 들어 아크릴계, 고무계, 실리콘계 등의 점착제를 사용할 수 있고, 투명성의 관점에서 보면 아크릴계 점착제가 바람직하다. 인쇄물 본체(6)의 표면은, 예를 들어 화상이 인쇄된 인쇄 화상면이다. 이하에서는, 인쇄물(10)의 양쪽 주면 중, 광학 소자(1)가 설치되어 있는 측의 주면을 "표면"이라고 칭하고, 그것과는 반대측의 주면을 "이면"이라고 칭한다.

도 31의 A 내지 도 31의 C는, 본 기술의 제1 실시 형태에 따른 인쇄물의 형상 예를 도시하는 모식도이다. 도 31의 A에 도시한 바와 같이, 인쇄물(10)은 표면측이 돌출되도록 만곡되어 있는 것이 바람직하고, 그 만곡은 표면의 중앙부를 만곡의 정상부로 하는 것이 특히 바람직하다. 이렇게 만곡되어 있으므로써 아름다운 외관을 얻을 수 있기 때문이다.

인쇄물(10)은, 평면 형상의 주연부(도 31의 B) 또는 곡면 형상의 주연부(도 31의 C)를 갖고 있는 것이 바람직하다. 여기서 곡면 형상은, 도 31의 C에 도시한 바와 같이, 광학 소자(1)측과는 반대의 방향으로 주연부가 구부러진 곡면 형상이다. 이에 의해, 이면측이 돌출된 것처럼 만곡되는 것을 억제하여, 아름다운 외관을 유지할 수 있다.

광학 소자(1)의 선팽창률이 인쇄물 본체(6)의 선팽창률보다 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, 고온 및/또는 고습의 환경하에서, 이면측이 돌출된 것 같은 만곡을 억제하여 아름다운 외관을 유지할 수 있기 때문이다. 여기서, 인쇄물 본체(6)가 복수 층을 포함하는 적층 구조를 갖는 경우에는, 인쇄물 본체(6)의 선팽창률이란, 인쇄물 본체(6)를 구성하는 복수 층 중 가장 큰 선팽창률을 갖는 층의 선팽창률을 말한다.

광학 소자(1)는, 주면을 갖는 기체(2)와, 이 기체(2)의 주면에 배치된 복수의 구조체(3)를 구비한다. 구조체(3)와 기체(2)는 별도 성형 또는 일체 성형되어 있다. 구조체(3)와 기체(2)가 별도 성형되어 있는 경우에는, 필요에 따라 구조체(3)와 기체(2)의 사이에 기저층(4)을 더 구비하도록 해도 된다. 기저층(4)은 구조체(3)의 저면측에 구조체(3)와 일체 성형되는 층이며, 구조체(3)와 마찬가지의 에너지선 경화성 수지 조성물 등을 경화하여 이루어진다. 광학 소자(1)는 가요성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 인쇄지 본체(6)에 대하여 광학 소자(1)를 용이하게 접합할 수 있기 때문이다. 광학 소자(1)는, 가요성의 관점에서 보면 광학 시트인 것이 바람직하다.

광학 소자(1)와 점착층(5)의 굴절률차가 0.1 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 계면에서의 프레넬 반사를 억제하여, 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 구조체(3)와 기체(2)의 굴절률차, 및 기체(2)와 접합층(5)의 굴절률차가 0.1 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 계면에서의 프레넬 반사를 억제하여, 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 광학 소자(1)의 표면 조도(Rz)가 1.7㎛ 이하인 것이 바람직하다. 아름다운 표면을 얻을 수 있기 때문이다.

기체(2)는 이면측에서의 L^*a^*b^* 표색계에서의 투과 색상이 L^*≥95, |b^*|≤0.53, |a^*|≤0.05의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 광학 소자(1)의 색감을 억제할 수 있어, 인쇄물 표면의 시인성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 광학 소자(1)는, 이면측에서의 L^*a^*b^* 표색계에서의 투과 색상이 L^*≥96, |b^*|≤1.9, |a^*|≤0.7의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 광학 소자(1)의 색감을 억제할 수 있어, 인쇄물 표면의 시인성을 향상시킬 있기 때문이다.

이 제12 실시 형태에서, 상기 이외는 제1 실시 형태와 마찬가지이다.

제12 실시 형태에서는, 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 배열된 복수의 구조체(3)를 갖는 광학 소자(1)를 인쇄물 본체(6)에 접합하고 있으므로, 인쇄물(10)의 표면 반사를 억제할 수 있다. 따라서, 인쇄물(10)의 인쇄 화상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

<13. 제13 실시 형태>

제13 실시 형태에 따른 광학 소자는, 구조체(3)를 형성하는 수지 재료의 탄성률의 수치 범위에 더하여, 또는 구조체(3)를 형성하는 수지 재료의 탄성률의 수치 범위 대신에, 구조체(3)에 포함되는 수지 재료의 가교 밀도의 수치 범위를 특정하고 있는 점에서, 제1 실시 형태와는 다르다.

구조체(3)에 포함되는 수지 재료의 가교 밀도는 5.1mol/L 이하, 바람직하게는 0.8mol/L 이상 5.1mol/L 이하의 범위 내이다. 가교 밀도가 5.1mol/L 이하이면, 가교간 거리를 길게 해서 수지 재료에 유연성을 부여할 수 있다. 따라서, 지문 등의 오염을 토출해서 닦아내는 것이 가능하게 된다. 또한, 가교 밀도의 역수는 가교간 분자량에 대응하기 때문에, 가교 밀도가 낮아지면(즉 가교 밀도의 역수가 증가하면), 가교간 거리는 길어진다. 한편, 가교 밀도가 0.8mol/L 미만이면 도막의 찰상성이 현저하게 열화되기 때문에 닦음으로 인한 흠집 발생이 우려된다. 가교로는, 화학 가교 또는 물리 가교를 들 수 있는데, 화학 가교를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 광학 소자(1)의 표면을 더욱 친수성으로 하는 것이 바람직하다. 친수성으로 함으로써 수분을 포함한 천으로 예를 들어 1, 2회 문지름으로써, 토출 효과와 수분에 의한 치환에 의해 오염을 닦아내는 것이 가능하게 되기 때문이다. 친수성을 갖는 광학 소자(1)의 표면에서의 수접촉각이, 바람직하게는 110도 이하, 보다 바람직하게는 30도 이하다.

여기서, 도 32를 참조하여 구조체(3)의 가교 밀도의 산출 방법에 대하여 설명한다. 수지 재료의 가교 밀도는, 도 32에 도시한 바와 같이 온도 의존성을 갖고 있다. 수지 재료의 가교 밀도와 수지 재료의 상태는 상관하고 있으며, 가교 밀도는 온도 범위에 따라 유리 형상 영역, 전이 영역, 고무 형상 영역 및 유동 영역의 4개의 영역으로 나눌 수 있다. 그들 영역 중 고무 형상 영역의 가교 밀도는 이하의 식에 의해 표현된다.

n=E'/3RT

(식 중 n이 가교 밀도(mol/L), E'가 저장 탄성률(Pa), R이 기체 상수(Pa·L/K·mol), T가 절대 온도(K)를 나타내고 있음)

따라서, 상기 식을 사용하면, 저장 탄성률(E') 및 절대 온도로부터 가교 밀도(n)를 산출할 수 있다.

구조체(3)에 포함되는 수지 재료의 가교 밀도를 상기 수치 범위로 했을 경우, 구조체(3)에 포함되는 수지 재료의 가교간 평균 분자량은, 바람직하게는 400 이상 60000 이하, 보다 바람직하게는 500 이상 10000 이하, 더욱 바람직하게는 700 이상 1500 이하의 범위 내이다. 가교 밀도를 5.1mol/L 이하로 하며, 가교간 평균 분자량을 400 이상으로 함으로써, 가교 밀도의 수치 범위만을 한정해서 5.1mol/L 이하로 한 경우에 비해, 닦아냄성을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편, 가교 밀도를 0.8mol/L 이상으로 하며, 가교간 평균 분자량을 60000 이하로 함으로써, 닦아냄성이 향상되며 도막의 흠집 발생을 억제할 수 있다. 여기서, 구조체(3)에 포함되는 수지 재료의 가교간 평균 분자량은, 중합 반응에 관여하는 수지 원료가 3관능 이상인 경우, 중합 반응에 관여하는 수지 원료(예를 들어 올리고머 등)의 평균 분자량을 평균 관능기 수로 나눈 값이다. 중합 반응에 관여하는 수지 원료가 2관능인 경우에는, 그 수지 원료의 평균 분자량이 가교간 평균 분자량이 된다. 단, 1관능의 수지 원료는, 중합 반응에 관여하는 수지 원료에는 포함되지 않는 것으로 한다.

구조체(3)는, 직쇄상 고분자를 주성분으로서 포함하고 있는 것이 바람직하다. 닦아냄성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 직쇄상 고분자는, 예를 들어 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물이 1차원적으로 쇄상으로 연결된 쇄상 고분자이다. 그 화합물로는, 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머가 바람직하다. 여기서, (메트)아크릴로일기란, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기 중 어느 하나를 의미하는 것이다.

구조체(3)는 예를 들어, 자외선 경화 수지를 경화함으로써 얻어진다. 자외선 경화 수지에 포함되는 수지 성분은, 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머와, 3개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머 중 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고 있는 것이 바람직하고, 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머를 주성분으로서 포함하고 있는 것이 보다 바람직하다. 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머와, 3개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머 중 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고 있음으로써, 가교간 평균 분자량을 400 이상으로 할 수 있다. 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머를 주성분으로서 포함함으로써, 가교간 평균 분자량을 400 이상으로 할 수 있으며, 전사 재료로서의 자외선 경화 수지의 점도의 상승을 억제하고, 전사 재료로서의 자외선 경화 수지의 전사성을 향상시킬 수 있다. 여기서, 올리고머란, 분자량 400 이상 60000 이하의 분자를 말한다.

구조체(3)의 탄성률을 조정하기 위해서, 자외선 경화 수지가 1개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물(예를 들어 단량체 및/또는 올리고머), 및/또는 중합 반응에 관여하지 않는 수지 재료(예를 들어 단량체 및/또는 올리고머)를 더 포함하도록 해도 된다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 기술을 구체적으로 설명하는데, 본 기술은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(샘플 1)

우선, 외경 126mm의 유리 롤 원반을 준비하고, 이 유리 원반의 표면에 이하와 같이 하여 레지스트를 착막하였다. 즉, 시너로 포토레지스트를 1/10로 희석하고, 이 희석 레지스트를 딥에 의해 유리 롤 원반의 원기둥면 상에 두께 130nm 정도로 도포함으로써, 레지스트를 착막하였다. 이어서, 기록 매체로서의 유리 원반을 도 11에 도시한 롤 원반 노광 장치에 반송하여 레지스트를 노광함으로써, 1개의 나선 형상으로 연결되는 동시에 인접하는 3열의 트랙간에서 준육방 격자 패턴을 이루는 잠상이 레지스트에 패터닝되었다.

구체적으로는, 육방 격자 패턴이 형성되어야 할 영역에 대하여 상기 유리 롤 원반 표면까지 노광하는 파워 0.50mW/m의 레이저광을 조사해서 오목 형상의 준육방 격자 패턴을 형성하였다. 또한, 트랙 열의 열 방향의 레지스트 두께는 120nm 정도, 트랙의 연장 방향의 레지스트 두께는 100nm 정도이었다.

이어서, 유리 롤 원반 위의 레지스트에 현상 처리를 실시하여, 노광한 부분의 레지스트를 용해시켜서 현상을 행하였다. 구체적으로는, 도시하지 않은 현상기의 턴테이블 위에 미현상의 유리 롤 원반을 적재하고, 턴테이블채로 회전시키면서 유리 롤 원반의 표면에 현상액을 적하하여 그 표면의 레지스트를 현상하였다. 이에 의해, 레지스트층이 준육방 격자 패턴으로 개구되어 있는 레지스트 유리 원반이 얻어졌다.

이어서, 롤 플라즈마 에칭을 사용하여, CHF₃ 가스 분위기 중에서의 플라즈마 에칭을 행하였다. 이에 의해, 유리 롤 원반의 표면에서, 레지스트층으로부터 노출되어 있는 준육방 격자 패턴의 부분만 에칭이 진행되고, 그 밖의 영역은 포토레지스트가 마스크로 되어 에칭은 되지 않아, 타원뿔 형상의 오목부가 얻어졌다. 이때의 패턴에서의 에칭량(깊이)은 에칭 시간에 따라 변화시켰다. 마지막으로, O₂ 애싱에 의해 완전히 포토레지스트를 제거함으로써, 오목 형상의 준육방 격자 패턴의 모스 아이 유리 롤 마스터가 얻어졌다. 열 방향에서의 오목부의 깊이는, 트랙의 연장 방향에서의 오목부의 깊이보다 깊었다.

상기 모스 아이 유리 롤 마스터와 하기의 조성을 갖는 자외선 경화 수지 조성물을 수 ㎛의 두께로 도포한 폴리메타크릴산메틸 수지(PMMA)제 시트를 밀착시켜, 자외선을 조사해서 경화시키면서 박리함으로써, 광학 소자를 제작하였다.

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 100질량부

광중합 개시제 3wt%

또한, 광중합 개시제의 첨가량(3wt%)은 자외선 경화 수지 조성물을 100wt%로 한 경우의 첨가량이다. 이하의 샘플 2 내지 9에서도 마찬가지이다.

(샘플 2)

하기의 조성을 갖는 자외선 경화 수지 조성물을 사용한 점 이외는 샘플 1과 마찬가지로 하여, 광학 소자를 제작하였다.

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 95질량부

수용성 단량체 5질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 3)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 91질량부

수용성 단량체 9질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 4)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 87질량부

수용성 단량체 13질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 5)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 83질량부

수용성 단량체 17질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 6)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 77질량부

수용성 단량체 23질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 7)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 71질량부

수용성 단량체 29질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 8)

<자외선 경화 수지 조성물>

지방족 우레탄 아크릴레이트 50질량부

수용성 단량체 50질량부

광중합 개시제 3wt%

(샘플 9)

<자외선 경화 수지 조성물>

수용성 단량체 100질량부

광중합 개시제 3wt%

(형상의 평가)

샘플 1 내지 샘플 9의 광학 소자에 대해서, 원자간력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)에 의해 관찰을 행하였다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 샘플의 구조체의 높이를 구하였다.

(접촉각의 측정)

접촉각계(쿄와 카이멘 가가쿠사 제조 제품명 CA-XE형)로, 샘플 1 내지 9의 광학 소자의 모스 아이 패턴 형성측의 면의 접촉각을 측정하였다. 접촉각을 측정하는 액체에는 올레산을 사용하였다.

(닦아냄성의 평가)

마른 걸레질: 광학 소자의 모스 아이 패턴의 형성측의 면에 지문을 부착시킨 후, 클리닝 크로스(도레이 가부시끼가이샤 제조, 상품명: 도레이시)를 사용하여, 10kPa로 5초간에 10 왕복으로 닦아냈다.

물로 닦기: 광학 소자의 모스 아이 패턴의 형성측의 면에 지문을 부착시킨 후, 클리닝 크로스(도레이 가부시끼가이샤 제조, 상품명: 도레이시)에 순수 5ml를 적하해서 사용하여, 10kPa로 5초간 5 왕복으로 닦아냈다.

닦아냄성의 평가는, 지문을 부착시키기 전과 마른걸레로 닦은 후의 반사율을 비교함으로써 행하고, 반사율이 지문을 부착시키기 전과 마른걸레로 닦은 후에 동일한 값인 경우를 닦아내기 가능으로 간주하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 표 1에서는, 닦아내기 가능을 "○"라고 표기하고(특히 닦아내기가 용이한 것을 "◎"라고 표기), 일부 지문이 남아있지만 제거할 수 있었던 것을 "△"라고 표기하고, 마른 걸레질 불가능을 "×"라고 표기하였다. 반사율은, 평가 장치(닛본 분꼬우사 제조 상품명 V-550)를 사용하여 파장 532nm의 가시광의 반사율을 측정하였다.

(탄성률의 측정)

(인장 시험기에 의한 측정)

광학 소자의 제작에 사용한 자외선 경화 수지 조성물과 마찬가지의 재료로 평탄막을 제작하여(UV 경화), 폭 14mm, 길이 50mm, 두께 약 200㎛의 형상의 필름 시료로 잘라내어 사용하였다. 이 필름 시료의 탄성률을, JIS K7127에 준하여, 인장 시험기(가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼 제조 제품명 AG-X)를 사용해서 측정하였다.

또한, 모스 아이 패턴을 형성한 광학 소자의 탄성률을, 표면 피막 물성 시험기((주)피셔·인스트루먼트사 제조, 상품명: 피셔 스코프 HM-500)를 사용하여 측정하였다. 그 결과, 미소 경도계에 의해 계측한 탄성률의 값과 인장 시험기를 사용하여 측정한 재료 고유의 탄성률의 값은 거의 동일하였다.

상술한 평가 결과로부터 이하를 알 수 있었다.

샘플 8, 9에서는, 닦아냄성 평가에서 마른 걸레질이 불가능하였다. 이것은, 광학 소자의 탄성률이 5MPa 내지 1200MPa에서 벗어나 있기 때문이다. 또한, 샘플 1에서는 물로 닦기가 불가능하였다. 이것은, 광학 소자의 접촉각이 110도를 초과하기 때문이다.

(샘플 10)

하기의 조성을 갖는 자외선 경화 수지 조성물을 사용한 점과, 자외선 경화 수지 조성물의 재료를 칭량한 후, 60℃ 오븐에서 유동성을 향상시켜 교반기(가부시끼가이샤 신키 제조)로 1분간의 혼합을 행한 뒤, 상온으로 복귀시켜서 실험에 사용하기로 한 점 이외는 샘플 1과 마찬가지로 하여, 광학 소자를 제작하였다.

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 95질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

또한, 첨가제의 상기 첨가량은 자외선 경화 수지 조성물을 100wt%로 한 경우의 첨가량이다.

(샘플 11)

하기의 조성을 갖는 자외선 경화 수지 조성물을 사용한 점 이외는 샘플 10과 마찬가지로 하여, 광학 소자를 제작하였다.

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 80질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

친수성 아크릴레이트 단량체 15질량부

광중합 개시제 5질량부

(α-히드록시알킬 페논)

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 12)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 70질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

친수성 아크릴레이트 단량체 25질량부

광중합 개시제 5질량부

(α-히드록시알킬 페논)

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 13)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 60질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

친수성 아크릴레이트 단량체 35질량부

광중합 개시제 5질량부

(α-히드록시알킬 페논)

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 14)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 50질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

친수성 아크릴레이트 단량체 45질량부

광중합 개시제 5질량부

(α-히드록시알킬 페논)

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 15)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 95질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1500, 관능기 수 2)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 16)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 95질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 1000, 관능기 수 2)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 17)

<자외선 경화 수지 조성물>

우레탄 아크릴레이트 95질량부

(고탄성 수지: 평균 분자량 2100, 관능기 수 3)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 18)

<자외선 경화 수지 조성물>

2관능 아크릴레이트 95질량부

(분자량 332, 관능기 수 2)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 19)

<자외선 경화 수지 조성물>

2관능 아크릴레이트 95질량부

(분자량 349, 관능기 수 2)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 20)

<자외선 경화 수지 조성물>

3관능 아크릴레이트 95질량부

(분자량 956, 관능기 수 3)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(샘플 21)

<자외선 경화 수지 조성물>

4관능 아크릴레이트 95질량부

(분자량 352, 관능기 수 4)

광중합 개시제 5질량부

실리콘 첨가제 0.5wt%

(폴리에테르 변성 폴리 디메틸실리콘)

(가교 밀도의 산출)

가교 밀도는 다음 식에 따라서 산출하기로 하였다. 또한, 저장 탄성률(E')은 동적 점탄성 측정 장치(레오메트릭·사이언티픽·에프·이 가부시끼가이샤 제조)에 의해 상온에서 측정하고, 절대 온도도 상온으로 하였다.

n=E'/3RT

(접촉각 및 탄성률의 측정)

접촉각 및 탄성률의 측정 방법은, 샘플 1 내지 9에 대해 행한 방법과 마찬가지이다.

(닦아냄성의 평가)

마른 걸레질 및 물로 닦기의 방법은 샘플 1 내지 9에 대해 행한 방법과 마찬가지이다. 또한, 샘플 10 내지 21에서는, 지문을 닦아내기가 가능한 것인지 여부가 판별될 때까지 닦기 동작을 반복하기로 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.

닦아냄성의 평가에 대해서, 표 2에서는, 몇 차례로 간단하게 지문이 닦아내진 것을 "◎"라고 표기하고, 10회 정도로 닦아내진 것을 "○"라고 표기하고, 수십회 정도로 닦아내 떨어진 것을 "△"라고 표기하고, 닦아내기 불가능했던 것을 "×"라고 표기하였다.

또한, 샘플 10 내지 21의 가교 밀도 및 가교간 평균 분자량을 플롯한 그래프를 도 33에 나타내었다.

상술한 평가 결과로부터 이하를 알 수 있었다.

도 33에서의 점선의 타원으로 둘러싼 샘플 10 내지 17에서는, 닦아냄성 평가에서 마른 걸레질에 의한 지문의 제거가 매우 간단하였다. 이것은, 광학 소자의 구조체가 주성분으로서 올리고머를 포함하고, 더욱 구체적으로는 가교간 평균 분자량이 500 이상 1700 이하이고, 가교 밀도가 0.8mol/L 이상 5.1mol/L 이하이었기 때문이다. 특히, 샘플 11 내지 15에서는, 물로 닦기에 의한 지문의 제거가 매우 간단하였다. 이것은, 광학 소자의 접촉각이 30도 이하이고, 구조체가 친수성을 갖고 있었기 때문이다.

또한, 구조체의 재료로 2관능 올리고머를 사용한 것이, 3관능 올리고머를 사용한 경우에 비해 점도 조정이 용이하므로, 전사 작업 등이 간편한 것도 알 수 있었다.

이상, 본 기술의 실시예를 반사 방지 기판으로 설명했지만, 상술한 실시예는 본 기술의 기술적 사상에 기초하여 다양하게 변형 가능하다.

이상, 본 기술의 실시 형태 및 실시예에 대하여 구체적으로 설명했지만, 본 기술은, 상술한 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 기술의 기술적 사상에 기초하는 각종 변형이 가능하다.

예를 들어, 상술한 실시 형태 및 실시예에서 예로 든 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 지나지 않으며, 필요에 따라 이것과 다른 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등을 사용해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태의 각 구성은, 본 기술의 주지를 일탈하지 않는 한 서로 조합하는 것이 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 본 기술을 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 예로서 설명했지만, 본 기술은 액정 표시 장치 이외의 각종 표시 장치에 대해서도 적용 가능하다. 예를 들어, CRT(Cathode Ray Tube; 음극선관) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel: PDP), 전계 발광(Electro Luminescence: EL) 디스플레이, 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(Surface-conduction Electron-emitter Display: SED) 등의 각종 표시 장치에 대해서도 본 기술은 적용 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에서, 구조체의 피치를 적절히 변경함으로써 정면에서부터 비스듬한 방향으로 회절광을 발생시킴으로써, 들여다보기 방지 기능을 광학 소자에 부여하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서, 구조체가 형성된 기체 표면 위에 저 굴절률층을 더 형성하도록 해도 된다. 저 굴절률층은, 기체 및 구조체를 구성하는 재료보다 낮은 굴절률을 갖는 재료를 주성분으로 하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 저 굴절률층의 재료로는, 예를 들어 불소계 수지 등의 유기계 재료, 또는 LiF, MgF₂ 등의 무기계의 저굴절률 재료를 들 수 있다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 감광성 수지에 의해 광학 소자를 제조하는 경우를 예로서 설명했지만, 광학 소자의 제조 방법은 이 예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 열 전사나 사출 성형에 의해 광학 소자를 제조하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 원기둥 형상 또는 원통 형상의 원반의 외주면에 오목 형상 또는 볼록 형상의 구조체를 형성하는 경우를 예로서 설명했지만, 원반이 원통 형상일 경우에는, 원반의 내주면에 오목 형상 또는 볼록 형상의 구조체를 형성하도록 해도 된다.

또한, 상술한 실시 형태에서, 구조체를 형성하는 재료의 탄성률을 1MPa 이상 200MPa 이하로 하고, 구조체의 종횡비를 0.2 이상 0.6 미만으로 해도 된다. 이 경우에도, 광학 소자 표면에 부착된 지문 등의 오염을 닦아낼 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 광학 소자를 인쇄물의 표면에 적용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 기술은 이것에 한정되는 것이 아니라, 인화물 등의 표면에 적용하도록 해도 된다.

1 : 광학 소자 2 : 기체
3 : 구조체 5 : 접합층
6 : 인쇄물 본체 11 : 롤 마스터
12 : 기체 13 : 구조체
14 : 레지스트층 15 : 레이저광
16 : 잠상 21 : 레이저
22 : 전기 광학 변조기 23, 31 : 미러
24 : 포토 다이오드 26 : 집광 렌즈
27 : 음향 광학 변조기 28 : 콜리메이터(collimator) 렌즈
29 : 포매터 30 : 드라이버
32 : 이동 광학 테이블계 33 : 빔 익스팬더
34 : 대물 렌즈 35 : 스핀들 모터
36 : 턴테이블 37 : 제어 기구

Claims

표면을 갖는 기체와,
상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부를 포함하는 복수의 구조체
를 구비하고,
상기 구조체를 형성하는 재료의 탄성률이 1MPa 이상 1200MPa 이하이고,
상기 구조체가 형성된 표면이 친수성을 갖고 있는 광학 소자.
제1항에 있어서, 상기 구조체가 형성된 표면에서의 수접촉각이 110도 이하인 광학 소자.
제2항에 있어서, 상기 구조체가 형성된 표면에서의 수접촉각이 30도 이하인 광학 소자.
제1항에 있어서, 상기 구조체의 종횡비가 0.6 이상 5 이하의 범위 내인 광학 소자.
제1항에 있어서, 상기 구조체는 상기 기체의 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에 격자 패턴을 형성하고 있는 광학 소자.
제5항에 있어서, 상기 격자 패턴이 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 및 준사방 격자 패턴 중 적어도 1종인 광학 소자.
제5항에 있어서, 상기 구조체는 상기 트랙의 연장 방향으로 장축 방향을 갖는 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 광학 소자.
제5항에 있어서, 상기 트랙이 직선 형상 또는 원호 형상을 갖는 광학 소자.
제5항에 있어서, 상기 트랙이 사행(蛇行)되고 있는 광학 소자.
제1항에 있어서, 상기 구조체의 가교 밀도가 0.8mol/L 이상 5.1mol/L 이하인 광학 소자.
제10항에 있어서, 상기 구조체의 가교간 평균 분자량이 400 이상 10000 이하의 범위 내인 광학 소자.
제11항에 있어서, 상기 구조체의 가교간 평균 분자량이 700 이상 1500 이하의 범위 내인 광학 소자.
제11항에 있어서, 상기 구조체는 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머 및 3개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머 중 적어도 한쪽을 주성분으로서 포함하고 있는 광학 소자.
제13항에 있어서, 상기 구조체는 2개의 (메트)아크릴로일기를 갖는 올리고머를 주성분으로서 포함하고 있는 광학 소자.
제11항에 있어서, 상기 구조체는 직쇄상 고분자를 주성분으로서 포함하고 있는 광학 소자.
가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부를 포함하는 복수의 구조체를 구비하고,
인접하는 상기 구조체의 하부끼리가 접합되어 있고,
상기 구조체를 형성하는 재료의 탄성률이 1MPa 이상 1200MPa 이하이고,
상기 구조체가 형성된 표면이 친수성을 갖고 있는 광학 소자.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자를 구비하는 표시 장치.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자를 구비하는 입력 장치.