JP7282496B2 - 光学体、光学体の製造方法、発光装置及び遊戯機器用表示装置 - Google Patents

光学体、光学体の製造方法、発光装置及び遊戯機器用表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、光学体、光学体の製造方法、発光装置及び遊戯機器用表示装置に関する。
例えば特許文献１、２に開示されるように、光学体の一種として、光の導波現象及び凹凸構造による光の拡散現象を組み合わせた光学体が知られている。このような光学体は、導光板とも称される。凹凸構造は、導光板の一方の表面に形成される。そして、導光板の内部には、導光板の側面に設けられた光源から光が入射される。導光板の内部に入射された光、すなわち内部伝播光は、導光板の表面（すなわち、導光板の内部と外部との界面）で反射しながら導光板の内部を伝播する。その後、内部伝播光は、凹凸構造の表面で反射し、導光板の他方の表面から出射される。すなわち、導光板は、導光板の側面から入射された光を導光板の表面から出射する。導光板は、例えば各種の表示装置用の発光体、各種画像表示用の発光体、あるいは紫外線の発光体として用いられる。表示装置に導光板が使用される場合、導光板は、いわゆるバックライトとして使用される。このような表示装置としては、例えば、各種ＬＣＤ（例えば、ローカルディミング駆動方式のＬＣＤ）、パッシブタイプ表示装置等が挙げられる。各種画像表示用の発光体としては、例えば、アミューズメント向けの光装飾パネルやデジタルサイネージ等の広告向けのイルミパネル等が挙げられる。つまり、この場合、導光板自体が各種画像を表示する。このような導光板では、光源の点灯と消灯により、凹凸構造のパターンが形成された箇所からあたかも光が浮き上がるような表現が可能となる。したがって、凹凸構造が形成された領域が発光領域となる。発光領域の形状によって様々な意匠が実現される。
特開２０１３－８０１２０号公報 特開２００９－１８１９１４号公報
ところで、近年、各種の画像（すなわち、意匠）を表示可能な導光板を表示装置の表示画面上に重畳して使用したいという要望が強くなってきている。導光板を表示装置の表示画面上に重畳して使用することで、視認者にこれまでにない新たな視認体験を提供することができる。すなわち、導光板のオン時（導光板の発光領域が発光している時）には、表示装置の表示画面に表示される表示画像と発光領域の意匠とが重畳して視認者に視認される。一方、導光板のオフ時（発光領域が発光していない時）には、発光領域が発光していないので、導光板の裏側の表示画面に表示される表示画像が視認者に視認される。
導光板を表示装置の表示画面上に重畳して使用する場合、導光板には、発光輝度および透過性を高いレベルで両立することが求められる。つまり、導光板のオン時には、発光領域を高い輝度で発光させることが求められる。発光領域を高い輝度で発光させることで、発光領域の意匠を視認者に正確に視認させることができるからである。一方、導光板のオフ時には、高い透過性が求められる。導光板の透過性を高めることで、導光板のオフ時に、導光板の裏側の表示画面に表示される表示画像を視認者に正確に視認させることができるからである。
しかし、上述した要求に十分に応える技術は何ら提案されていなかった。例えば、特許文献１には、意匠表示が可能な導光板が開示されている。しかしながら、特許文献１では、光学体を表示装置の表示画面上に重畳して使用することを何ら考慮していなかった。つまり、特許文献１では、導光板の透過性について何ら考慮していなかった。このため、仮に特許文献１に開示された導光板を表示装置に重畳した場合、導光板のオフ時に導光板の裏側に表示される表示画像が見えにくくなることが想定される。導光板の透過性が良好でないからである。具体的には、導光板の発光領域に形成された凹凸構造が外来光（表示装置からの発光を含む）を散乱させるため、視認者は、導光板のオフ時であっても、発光領域の意匠を視認してしまう。このような意匠が導光板の裏側に表示される表示画像に重畳するため、表示画像が見えにくくなってしまう。
このような問題を解決する方法として、凹凸構造のピッチを広げることが想定される。これにより、凹凸の間から多くの外来光が透過することができるので、透過性が高まることが期待できる。しかし、この方法では、発光領域の輝度が下がってしまうという別の問題が生じてしまうので、上記の問題を根本的に解決することができない。
特許文献２では、そもそも、導光板を画像表示の用途に使用していない。したがって、特許文献２に開示された導光板を単に表示装置に重畳しただけでは、特許文献１と同様の問題が生じることが予想される。
なお、特許文献１、２には、凹凸構造が有する形状の一例として、錐台形状が挙げられている。本発明者が錐台形状について詳細に検討したところ、凹凸構造を錐台形状とする（具体的には、凹凸構造を構成する凹部および凸部の少なくとも一方を錐台形状とする）ことで、発光輝度および透過性を高いレベルで両立できる場合があることが明らかになった。しかし、単に凹凸構造を錐台形状としただけでは、発光輝度および透過性を高いレベルで実現することができなかった。
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、発光輝度および透過性を向上することが可能な、新規かつ改良された光学体、光学体の製造方法、発光装置及び遊戯機器用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、
基材と、
前記基材の少なくとも一方の表面に形成され、前記基材の側面から前記基材の内部に入射された内部伝播光を前記基材の外部に取出す光取出し部と、を有し、
前記光取出し部は、凹部および凸部の少なくとも一方が錐台形状を有する凹凸構造を有し、
前記光取出し部は、光学体の表面のうち、特定の意匠に対応した形状を有する発光領域に形成されており、
前記発光領域における前記凹凸構造の充填率が７０％以上であり、
前記発光領域における光透過率が５０％以上であり、
前記凹凸構造は周期的に配列されており、
前記凹凸構造の最小構造単位の中心軸間を連結することで得られる単位領域の面積Ｂと、前記最小構造単位を構成するテーパ面部のうち、前記単位領域内に存在する部分の面積Ａとの比Ａ／Ｂが、０．６８以下であることを特徴とする、光学体が提供される。
前記充填率は８０％以上であるようにしてもよい。
また、凹凸構造は、格子配列、千鳥配列、および六方細密配列からなる群から選択されるいずれか１種以上の態様で配列されていてもよい。
また、凹凸構造はランダムに配列されていてもよい。
また、凹凸構造は、円錐台、楕円錐台、正多角形錐台、多角形錐台、半円錐台、１／４円錐台、及び異形の多角形錐台形状からなる群から選択される何れか１種以上の錐台形状を有していてもよい。
また、基材は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、およびガラスからなる群から選択される何れか１種以上で構成されていてもよい。
また、凹凸構造は、紫外線硬化性樹脂の硬化物を含んでいてもよい。
本発明の他の観点によれば、上記の光学体を製造する光学体の製造方法であって、凹凸構造の反転形状を有する転写型を作製する工程と、基材の表面に未硬化の樹脂層を形成する工程と、未硬化の樹脂層を硬化させるとともに、転写型の凹凸構造を硬化後の樹脂層に転写する工程と、を含むことを特徴とする、光学体の製造方法が提供される。
本発明の他の観点によれば、上記の光学体と、光学体の側面に設けられ、光学体の側面から光学体の内部に光を入射する光源と、を備える、発光装置が提供される。本発明のさらに他の観点によれば、当該発光装置の背面にディスプレイを具備した表示装置であって、光源の光度を変化させることで、光学体の視認性に変化を与えることを特徴とする、遊戯機器用表示装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、凹凸構造の充填率が１５％以上となっているので、錐台形状のテーパ面部が高い密度で分布している。したがって、多くの内部伝播光を外部に出射させることができるので、光学体のオン時には、発光輝度を高めることができる。錐台形状には、平面部が形成されている。したがって、凹凸構造の充填率を高めても、凹凸構造には、多くの平面部分、すなわち錐台形状の平面部および錐台形状以外の部分の平面部が存在する。したがって、光学体のオフ時には、外来光を高い透過率で透過させることができる。具体的には、透過率は５０％以上となる。したがって、発光輝度および透過性を向上することが可能となる。
本発明の実施形態に係る光学体の概略構成を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 錐台形状の例を示す側断面図である。 光学体のオフ時の状態を示す側断面図である。 凹凸構造がマイクロレンズアレイとなる場合の例を示す側断面図である。 本実施形態の変形例を示す側断面図である。 本実施形態の好ましい例を説明するための平面図である。 本実施形態の好ましい例を説明するための平面図である。 本実施形態の変形例を示す側断面図である。 本実施形態の使用例を示す側断面図である。 本実施形態の使用例を示す側断面図である。 本実施形態の使用例を示す側断面図である。 本実施形態に係る原盤の外観例を示す斜視図である。 露光装置の構成例を示すブロック図である。 凹凸構造用原盤の作製工程を説明するための側断面図である。 凹凸構造用原盤の作製工程を説明するための側断面図である。 凹凸構造用原盤の作製工程を説明するための側断面図である。 凹凸構造用原盤の作製工程を説明するための側断面図である。 光学体をロールツーロールで製造する転写装置の一例を示す模式図である。 凹凸構造の一例を示す断面ＳＥＭ写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 比較例に係る凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 比較例に係る凹凸構造の一例を示す断面ＳＥＭ写真である。 光学体の光学特性の一例を示すグラフである。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。 凹凸構造の一例を示す平面光学顕微鏡写真である。
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．光学体の構成＞
まず、図１～図１４に基づいて、本実施形態に係る光学体１の構成について説明する。光学体１は、導光板とも称される部材であり、基材１０と、光取出し部１１とを備える。光取出し部１１は、基材１０の表面１０Ａのうち、少なくとも一部の領域に形成される。
基材１０は、基材１０の内部に入射された光、すなわち内部伝播光を基材１０の面方向（すなわち、厚さ方向に垂直な方向、図１では水平方向）に伝播させる。したがって、基材１０は、光の伝導性に優れた樹脂、好ましくは熱可塑性樹脂で構成されることが好ましい。このような樹脂としては、例えば、アクリル樹脂（ポリメチルメタクリレート等）、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート。なお、ＰＥＴの性状は特に問われず、非晶質であってもよいし、延伸したものであっても良い）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー等が挙げられる。また、基材１０は、光の伝導性に優れた無機材料で構成されてもよい。このような無機材料としては、例えばケイ素系の材料、より具体的にはガラス等が挙げられる。基材１０の厚さは特に制限されず、光学体１の用途等によって適宜調整すればよい。
光取出し部１１は、表面１０Ａの少なくとも一部の領域に形成される。光取出し部１１は、その表面に形成される凹凸構造１１ｃを有する。
光取出し部１１は、内部伝播光を取出し、光学体１の外部に出射する。図１の直線Ｌ１０は、光源２０から基材１０内部に入射される入射光の光路を示し、直線Ｌ１１は内部伝播光の光路を示し、直線Ｌ１２は、外部に取出された光、すなわち、取出し光の光路を示す。つまり、光取出し部１１に到達した内部伝播光は、凹凸構造１１ｃで反射（拡散）し、光の回折現象により、表面１０Ｂから外部に出射される。光取出し部１１は、表面１０Ａのうち、光を取出したい箇所に形成される。光源２０の点灯と消灯により、光取出し部１１のパターンが形成された領域、すなわち発光領域からあたかも光が浮き上がるような表現が可能となる。発光領域の形状によって様々な意匠が実現される。発光領域によって形成される意匠は様々であり、例えば、各種のキャラクタ画像、文字画像等が挙げられる。もちろん、意匠はこれらの例に限定されない。例えば、パチンコなどの遊戯機器におけるデジタルサイネージ（遊戯機器用表示装置）に本実施形態を適用しても良い。この場合、光源２０（後述）の光度を変化させることで、光学体１の視認性に変化を与えることができる。また、各種表示装置に導光板を重畳して使用する技術であれば特に制限なく本実施形態の光学体１を適用することができる。
ここで、凹凸構造１１ｃについてより詳細に説明する。凹凸構造１１ｃは、多数の凸部１１ａおよび凹部１１ｂを有する。凸部１１ａは、光学体１の厚さ方向外側に突出した形状を有し、凹部１１ｂは、光学体１の厚さ方向内側にへこんだ形状を有する。
凸部１１ａは、錐台形状を有する。ここで、錐台形状とは、錐体から、当該錐体と頂点を共有し、相似に縮小した錐体を取り除いた形状を意味する。具体的には、凸部１１ａは、錐台の上端面（錐台の互いに平行な２つの面のうち、小さい方の面）を構成する平面部１１ａ－１と、錐台のテーパ面を構成するテーパ面部１１ａ－２とを備える。ここで、錐台形状の種類は特に制限されない。錐台形状の例としては、円錐台（図２）、楕円錐台（図３）、正多角形錐台（図４～図６）、多角形錐台、半円錐台（図７）、および１／４円錐台（図８）等が挙げられる。正多角形錐台の例としては、正三角錐台（図４）、正四角錐台（図５）、および正六角錐台（図６）等が挙げられる。さらに、錐台形状は異形の多角形錐台形状（すなわち、平面部１１ａ－１が異形の（歪んだ）多角形となっている錐台形状）であってもよい。図４４及び図４５は凸部１１ａが異形の多角形錐台形状となっている例を示す。図４４及び図４５に示される通り、凸部１１ａが異形の多角形錐台形状となる場合、各凸部１１ａの形状は互いに異なっていてもよい。もちろん、各凸部１１ａの形状は同じであってもよい。凸部１１ａは、これらの錐台形状のうち、何れか１種で構成されていてもよく、複数種類の錐台形状で構成されていても良い。
ここで、凸部１１ａを半円錐台とすることで、テーパ面部１１ａ－２の面積を円錐台に対して約１８％程度低減することができる。さらに、凸部１１ａを１／４円錐台とすることで、テーパ面部１１ａ－２の面積を円錐台に対して約４５％低減することができる。これにより、テーパ面部１１ａ－２の面積を必要なだけ（つまり、必要な発光輝度を実現する分だけ）形成することができる。なお、平面部１１ａ－１の面積は円錐台に対して減少するが、その分平面部１１ｂ－１の面積が増える。さらに、テーパ面部１１ａ－２の面積が減少する分、平面部１１ｂ－１の面積が増える。この結果、平面部１１ａ－１、１１ｂ－１の総面積が大きくなる。この結果、透過率を高めることができる。なお、凸部１１ａを半円錐台あるいは１／４円錐台とする場合、テーパ面部１１ａ－２を光源２０側に向ける必要がある。テーパ面部１１ａ－２が光取出し機能を有するからである。他の部分（すなわち、光学体１の端面に垂直な部分）に内部伝播光が到達しても、内部伝播光は光学体１の端面側に反射される。
また、凸部１１ａを半円錐台あるいは１／４円錐台とすることで、同一の光学体１から様々な発光色の意匠を表示することができる。例えば、凸部１１ａを半円錐台とする場合、光学体１の異なる端面に異なる発光色の光源２０を配置する。そして、第１の発光領域を構成する凸部１１ａのテーパ面部１１ａ－２を第１の光源２０に向ける。さらに、第２の発光領域を構成する凸部１１ａのテーパ面部１１ａ－２を第２の光源２０に向ける。これらの凸部１１ａは、テーパ面部１１ａ－２でしか内部伝播光を外部に出射しない。したがって、第１の発光領域は、第１の光源２０に対応する発光色の意匠を表示し、第２の発光領域は、第２の光源２０に対応する発光色の意匠を表示することができる。同様の原理で、１／４円錐台であれば、４色の意匠（例えば、白・赤・青・緑等）を表示することができる。
平面部１１ａ－１は、基材１０の面方向に平行であり、外来光を透過させる部分である。詳細は後述するが、本実施形態では、凸部１１ａが平面部１１ａ－１を有しているので、発光輝度を高めるために凹凸構造の充填率を高くしても、高い透過率を維持することができる。
テーパ面部１１ａ－２は、内部伝播光を反射し、外部に出射する部分である。テーパ面部１１ａ－２は、平面状であってもよく、湾曲状（球面状）であってもよい。テーパ面部１１ａ－２が平面状となる場合、テーパ面部１１ａ－２と基材１０の面方向とのなす角度は４５度程度が好ましいが、２５～７５度程度であってもよい。テーパ面部１１ａ－２が球面状となる場合、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径（図２２参照）は特に制限されない。ただし、曲率半径が大きいほどテーパ面部１１ａ－２の平面視の面積が大きくなり、平面部１１ａ－１の平面視の面積が小さくなるので、発光輝度が増加し、透過率が減少する傾向がある。したがって、光学体１に要求される特性に応じて曲率半径を設定すれば良い。曲率半径と発光輝度および透過率との相関については後述する。ここで、凹凸構造１１ｃに関する「平面視」とは、凹凸構造１１ｃを面方向に平行な面に投影することを意味する。したがって、平面視の面積とは、凹凸構造１１ｃを面方向に平行な面に投影することで得られる領域（図１２、図１３参照）の面積である。
凹凸構造１１ｃのうち、凸部１１ａ以外の領域が凹部１１ｂを形成する。凹部１１ｂの平面部（底面部）１１ｂ－１は基材１０の面方向に平行であり、外来光を透過させる部分である。なお、外来光は、例えば、光学体１の裏側（すなわち、表面１０Ａ側）に配置された表示装置５００（図１５～図１７参照）から出射される外来光である。表示装置５００から出射された外来光が光学体１を透過した場合、視認者は、光学体１の裏側に配置された表示装置５００の表示画像を視認することができる。
凹凸構造１１ｃの充填率は１５％以上である。ここで、凹凸構造１１ｃの充填率は、凹凸構造１１ｃの平面視での全面積に占める凸部１１ａ（すなわち、錐台形状を有する部分）の平面視の面積（専有面積）の比である。充填率が高いほど発光輝度を高めることができる。充填率は、２５％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがより好ましく、１００％であることがより好ましい。凹凸構造１１ｃの充填率は、凹凸構造１１ｃの平面視形状を観察することで測定することができる。凹凸構造１１ｃの平面視形状は、例えば光学顕微鏡により観察することができる。
このように、本実施形態では、凸部１１ａが錐台形状となっており、平面部１１ａ－１を有する。したがって、光学体１のオン時（すなわち、光源２０が発光している時）には、光源２０から光学体１に光が入射される。光学体１に入射された光、すなわち内部伝播光は、光学体１内を全反射しながら伝播し、やがて凹凸構造１１ｃに到達する。凸部１１ａのテーパ面部１１ａ－２に到達した内部伝播光は、テーパ面部１１ａ－２で反射（拡散）し、光の回折現象により、表面１０Ｂから外部に出射される。凹凸構造１１ｃの他の部分、すなわち、凸部１１ａの平面部１１ａ－１、凹部１１ｂの平面部１１ｂ－１に到達した内部伝播光は全反射し、光学体１内をさらに伝播する。これにより、凹凸構造１１ｃが形成された領域、すなわち発光領域が発光するので、視認者は、発光領域の意匠を視認することができる。
一方、図９に示すように、光学体１のオフ時（すなわち、光源２０が発光していない時）には、光学体１内に光が入射されないので、発光領域は発光しない。そして、凸部１１ａの平面部１１ａ－１および凹部１１ｂの平面部１１ｂ－１が外来光を透過させる。直線Ｌ１３は外来光の光路を示す。このように、本実施形態では、凹部１１ｂの平面部１１ｂ－１のみならず、凸部１１ａの平面部１１ａ－１でも外来光を透過させることができる。したがって、高い透過率を実現することができる。一方、凸部１１ａのテーパ面部１１ａ－２は、内部伝播光を反射させ、外部に出射させることができる。ここで、本実施形態では、凹凸構造１１ｃの充填率が１５％以上となっているので、凸部１１ａのテーパ面部１１ａ－２が高い密度で分布している。したがって、多くの内部伝播光を外部に出射させることができるので、光学体１のオン時には、発光輝度を高めることができる。
一方、凸部１１ａには、平面部１１ａ－１が形成されている。したがって、凹凸構造１１ｃの充填率を高めても、凹凸構造１１ｃには、多くの平面部分、すなわち凸部１１ａの平面部１１ａ－１および凹部１１ｂの平面部１１ｂ－１が存在する。したがって、光学体１のオフ時には、外来光を高い透過率で透過させることができる。具体的には、透過率は５０％以上となる。ここで、透過率は、外来光の全強度に対する透過光の強度の比となる。本実施形態では、凹凸構造１１ｃに多くの平面部分が存在するので、透過率は高くなる傾向にある。ただし、充填率を非常に高くした場合等には、透過率が５０％未満となりうる。この場合、後述する面積比Ａ／Ｂを調整することで、透過率をより確実に５０％以上とすることができる。透過率は、６５％以上であることが好ましい。したがって、本実施形態では、高い発光輝度と透過率とを両立させることができる。
なお、図１からも明らかな通り、光学体１のオン時であっても、外来光は凸部１１ａの平面部１１ａ－１および凹部１１ｂの平面部１１ｂ－１を透過する。したがって、厳密には、発光領域からの発光には、外来光も含まれる。この点、凹凸構造１１ｃの充填率を高め、発光輝度を高くすることで、外来光を目立たなくする（実質的に外来光による画像を見えなくする）ことが可能である。逆に、充填率を１５％以上の範囲で意図的に落とすことで、発光領域の意匠と外来光による画像とを重畳させて視認者に視認させることもできる。
図１０は従来の光学体の一例として光学体１０００を示す。光学体１０００は、マイクロレンズ形状の凹部１０１０を有し、凹部１０１０が内部伝播光を反射し、外部に出射する。凹部１０１０間の領域が凸部１０２０となる。この例では、凹凸構造の充填率を高めることで、光学体１０００のオン時に発光輝度を高めることができる。しかし、平面部分が凸部１０２０の上端面のみとなるため、光学体１０００のオフ時に外来光の透過率が低くなってしまう。つまり、光学体１０００のオフ時であっても、凹部１０１０が外来光を散乱させるため、視認者は、凹凸構造による意匠を視認してしまう。この問題を解決する方法として、凹部１０１０間のピッチＬ１００を長くすることが挙げられる。この方法によれば、外来光を透過させる平面部分、すなわち凸部１０２０の上端面の平面視の面積を高めることができるので、外来光の透過率を高めることができる。しかし、この場合、凹凸構造の充填率が低下するので、光学体１０００のオン時に発光輝度が低下してしまう。したがって、凹凸構造が錐台形状となっていない場合、発光輝度および透過性を高いレベルで両立させることができない。
特許文献１、２には、凹凸構造が有する形状として錐台形状が挙げられている。凹凸構造を錐台形状とすることで、凹凸構造に多くの平面部分を形成することができるので、光学体のオフ時に高い透過率が実現できる可能性がある。しかし、単に凹凸構造を錐台形状にしただけでは、発光輝度および透過性を高いレベルで両立させることはできない。具体的には、凹凸構造の密度が低すぎると、高い発光輝度が実現できない。特許文献１、２では、光学体を表示装置に重畳させて使用することを何ら想定していない。つまり、特許文献１、２では、発光輝度および透過性を高いレベルで両立させるために、凹凸構造の充填率を高めることは記載されていない。したがって、特許文献１、２に開示された技術では、発光輝度および透過性を高いレベルで両立させることはできない。
なお、図１に示す例では、凸部１１ａが錐台形状を有することとしたが、図１１に示すように、凹部１１ｂが錐台形状を有していても良い。この場合、凹部１１ｂは、錐台の上端面を構成する平面部１１ｂ－１と、錐台のテーパ面を構成するテーパ面部１１ｂ－２とを備える。これらの機能は凸部１１ａが錐台形状を有する場合と同様である。この場合にも上記と同様の効果が得られる。
凹凸構造１１ｃは、周期的に配列されていても良いし、ランダムに配列されていても良い。ここで、凹凸構造１１ｃが周期的に配列されているとは、凹凸構造１１ｃのピッチに周期性があることを意味し、凹凸構造１１ｃがランダムに配列されているとは、凹凸構造１１ｃのピッチがランダムであることを意味する。凹凸構造１１ｃのピッチとは、凸部１１ａおよび凹部１１ｂのうち、錐台形状を有する構造体（以下、「錐台構造体」とも称する。図１の例では錐台構造体は凸部１１ａとなり、図１１の例では錐台構造体は凹部１１ｂとなる）の中心軸間の面方向の距離を意味する。また、配列の態様も特に制限されない。例えば、凹凸構造１１ｃは、格子配列、千鳥配列、および六方細密配列から選択されるいずれか１種以上の態様で配列されていても良い。凹凸構造１１ｃをランダムに配列させる場合、凹凸構造１１ｃの配列を格子配列、千鳥配列、および六方細密配列等の周期配列からずらした配列としてもよい。周期配列からのずれ量は特に制限されないが、例えば凹凸構造１１ｃを構成する凸部１１ａを周期配列の位置から数μｍ、例えば１～５μｍ程度、あるいは２～４μｍ程度ずらしてもよい。
ここで、凹凸構造１１ｃが周期的に配列されている場合、以下に説明する面積比Ａ／Ｂを調整することで、透過率をより確実に高めることができる。図１２および図１３に基づいて、面積比Ａ／Ｂについて説明する。
図１２の例では、凸部１１ａが円錐台形状を有している。さらに、凸部１１ａが六方細密配列で規則的に配列されている。配列の最小構造単位は、互いに隣接する３つの凸部１１ａである。これらの中心軸Ｐを連結することで、単位領域Ｘ１が得られる。この例では、中心軸Ｐが正三角形の頂点を構成するので、単位領域Ｘ１は正三角形となる。そして、単位領域Ｘ１の面積（より詳細には、平面視の面積）をＢとする。さらに、最小構造単位を構成するテーパ面部１１ａ－２のうち、単位領域Ｘ１内に存在する部分１１ａ－３の面積（より詳細には、平面視の面積）をＡとする。そして、面積比Ａ／Ｂは、０．６８以下であることが好ましい。これにより、外来光の透過率を５０％以上とすることができる。面積比Ａ／Ｂは、０．４０以下であることがより好ましい。この場合、透過率を６５％以上とすることができる。実用上、透過率は５０％以上であればよく、６５％以上であれば、外来光による画像をより鮮明に表示することができる。
なお、面積比Ａ／Ｂの好ましい範囲は、錐台形状の種類、配列の種類によらない。図１３に示す例では、凸部１１ａが正四角錐台形状を有している。さらに、凸部１１ａが格子配列で規則的に配列されている。この例では、互いに隣接する４つの凸部１１ａである。これらの中心軸Ｐを連結することで、単位領域Ｘ１が得られる。この例では、中心軸Ｐが正四角形の頂点を構成するので、単位領域Ｘ１は正四角形となる。
つぎに、図１に基づいて、錐台形状の曲率半径と発光輝度および透過率との相関について説明する。テーパ面部１１ａ－２が球面状となる場合、テーパ面部１１ａ－２は、何らかの曲率半径を有することとなる。凸部１１ａの平面視の面積が一定の下では、曲率半径が大きくなるほど、テーパ面部１１ａ－２の平面視の面積が大きくなる。この一方で、平面部１１ａ－１の平面視の面積が小さくなる。したがって、透過率は減少し、発光輝度が増大する。つまり、発光輝度と透過率とは互いにトレードオフの関係がある。
本発明者は、錐台形状の曲率半径と発光輝度および透過率との相関を詳細に調べた。具体的には、本発明者は、凹凸構造１１ｃを規則的に配列し、錐台構造体の曲率半径と発光輝度および透過率との相関について調べた。本発明者は、凹凸構造１１ｃのピッチを様々に変更して当該相関を調べた。この結果、ピッチ毎に多少の変動はあるものの、錐台構造体の曲率半径が大きくなるほど、発光輝度が増加し、透過率が減少する傾向があることが明らかになった。相関の一例を図２６、図２７に示す。この例では、凸部１１ａが円錐台形状を有する。
本発明者は、上記相関についてさらに詳細に検討した。この結果、本発明者は、曲率半径およびピッチの如何にかかわらず、透過率と発光輝度とは一意の関係にあることを見出した。具体的には、本発明者は、凹凸構造１１ｃのピッチおよびテーパ面部の曲率半径毎に測定した透過率および発光輝度を、横軸が透過率、縦軸が発光輝度となるｘｙ平面上にプロットした。そして、これらの点の近似直線を最小二乗法で求めた。この結果、非常に高い相関係数（０．９以上）で近似直線を引くことができた。近似直線の一例を図２８に示す。この例では、凸部１１ａが円錐台形状を有している。点Ｐ１は透過率および発光輝度の測定値を示し、グラフＬ１は近似直線を示す。
さらに、本発明者は、凸部１１ａの錐台形状を正六角錐台に変更して同様の調査を行った。この結果、本発明者は、凸部１１ａの錐台形状を正六角錐台に変更しても上記と同様の結果が得られた。ただし、近似直線は異なっていた。この結果、本発明者は、錐台形状の種類が同じであれば（例えば、錐台構造体が円錐台形状であれば）、曲率半径およびピッチの如何にかかわらず、透過率と発光輝度とは一意の関係にあることを見出した。透過率と発光輝度との相関は、錐台形状の種類毎に異なる。
この結果、凹凸構造１１ｃの設計が容易になることが期待できる。例えば、錐台構造体の曲率半径と発光輝度および透過率との相関を示すグラフを、ピッチ毎、および錐台形状の種類毎に作成しておく。ここで、発光輝度は光源２０からの光量にも依存するので、発光輝度を測定した際の光源２０からの光量も記録しておく。さらに、透過率および発光輝度の近似直線を錐台形状の種類ごとに求めておく。そして、光学体１に求められる透過率および発光輝度が特定できたら、それらを満たす錐台形状、曲率半径、およびピッチを、上記のグラフ等に基づいて決定する。具体的には、発光輝度は、光学体１と対になる光源２０からの光量によっても変動する。そこで、グラフを作製した際の光源２０の光量と、実際に使用される光源２０の光量とに基づいて、発光輝度の目標値を補正する。例えば、光学体１と対になる光源２０の光量が、グラフ作成時の光量よりも大きい場合には、発光輝度の目標値を小さくしてもよい。そして、例えば、光学体１に求められる透過率および補正後の発光輝度を実現できる錐台形状を上記近似直線に基づいて決定する。ついで、錐台構造体の曲率半径と発光輝度および透過率との相関を示すグラフに基づいて、発光輝度および透過率を満たす曲率半径、およびピッチを特定する。この決定プロセスにおいて、様々な制約（例えば製造プロセス、コスト、歩留り上の制約等）を考慮することが好ましい。これにより、様々な制約を考慮しつつも、光学体１に求められる特性を実現可能な凹凸構造１１ｃを容易に設計することができる。
さらに、本発明者は、凸部１１ａの形状を円錐台形状または異形の多角形錐台形状とし、さらに凹凸構造１１ｃをランダムに配列して（具体的には、凸部１１ａの配列を六方細密配列から２～４μｍの範囲内でずらして）、発光輝度および透過率との相関を検討した。この結果、非常に高い相関係数（０．９以上）で近似直線を引くことができた。近似直線の一例を図２８に示す。点Ｐ２は透過率および発光輝度の測定値を示し、グラフＬ２は近似直線を示す。この結果、凸部１１ａの形状を円錐台形状または異形の多角形錐台形状とし、さらに凹凸構造１１ｃをランダムに配列した場合であっても、透過率と発光輝度とは一意の関係にあることがわかった。比較のために従来の光学体の透過率と発光輝度との関係も図２８に示す。点Ｐ３は光取出し部がシボ加工された例であり、点Ｐ４は光取出し部がマイクロレンズアレイとなっている例である。直線Ｌ３は点Ｐ３、Ｐ４の近似直線である。シボ加工はガラス原盤にアルミナ性の研磨剤を用いてブラスト加工することで行ったものであり、マイクロレンズアレイは市販品である。図２８から明らかな通り、凸部１１ａの形状が異形の多角形錐台形状であるか否か、または凹凸構造１１ｃの配列が周期配列であるか否かに関わらず、従来例よりも高い効率で光を取り出すことができ、外来光を透過させることができる。さらに、キメの細かい光取出し部１１を表現でき、かつ光学体１のオフ時には、光取出し部１１が見えにくくなり、透明性が向上する。つまり、このような光学体１を用いた導光板、または導光シートなどの導光デバイスを提供することが可能となる。さらに、凹凸構造１１ｃをランダム配列とするか、凸部１１ａを異形の多角形錐台形状とするか、またはこれらを組み合わせることで、光源２０を点光源などの比較的安価な構成にしても回折による輝線（回折光）を抑制できるため設計が容易になる。
光取出し部１１は、例えば、基材１０上に未硬化の樹脂層を形成し、この樹脂層に転写型の凹凸構造を転写しつつ樹脂層を硬化させることで作製される。この例では、転写型は、凹凸構造１１ｃの反転形状を有する。また、光取出し部１１は、硬化性樹脂の硬化物で構成される。硬化性樹脂の硬化物は、透明性を有することが好ましい。硬化性樹脂は、重合性化合物と硬化開始剤とを含む。重合性化合物は、硬化開始剤によって硬化する樹脂である。重合性化合物としては、例えばエポキシ重合性化合物、及びアクリル重合性化合物等が挙げられる。エポキシ重合性化合物は、分子内に１つまたは２つ以上のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーである。エポキシ重合性化合物としては、各種ビスフェノール型エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ型、Ｆ型等）、ノボラック型エポキシ樹脂、ゴムおよびウレタン等の各種変性エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、及びこれらのプレポリマー等が挙げられる。
アクリル重合性化合物は、分子内に１つまたは２つ以上のアクリル基を有するモノマー、オリゴマー、またはプレポリマーである。ここで、モノマーは、さらに分子内にアクリル基を１つ有する単官能モノマー、分子内にアクリル基を２つ有する二官能モノマー、分子内にアクリル基を３つ以上有する多官能モノマーに分類される。
「単官能モノマー」としては、例えば、カルボン酸類（アクリル酸等）、ヒドロキシ類（２－ヒドロキシエチルアクリレート、２－ヒドロキシプロピルアクリレート、４－ヒドロキシブチルアクリレート）、アルキル又は脂環類のモノマー（イソブチルアクリレート、ｔ－ブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボニルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート）、その他機能性モノマー（２－メトキシエチルアクリレート、メトキシエチレングリコールアクリレート、２－エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、ベンジルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、Ｎ－イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアクリルアミド、２－（パーフルオロオクチル）エチルアクリレート、３－パーフルオロヘキシル－２－ヒドロキシプロピルアクリレート、３－パーフルオロオクチル－２－ヒドロキシプロピル－アクリレート、２－（パーフルオロデシル）エチル－アクリレート、２－（パーフルオロ－３－メチルブチル）エチルアクリレート）、２，４，６－トリブロモフェノールアクリレート、２，４，６－トリブロモフェノールメタクリレート、２－（２，４，６－トリブロモフェノキシ）エチルアクリレート）、２－エチルヘキシルアクリレートなどが挙げられる。
「二官能モノマー」としては、例えば、トリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、トリメチロールプロパン－ジアリルエーテル、ウレタンジアクリレートなどが挙げられる。
「多官能モノマー」としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレートなどが挙げられる。
上記で列挙したアクリル重合性化合物以外の例としては、アクリルモルフォリン、グリセロールアクリレート、ポリエーテル系アクリレート、Ｎ－ビニルホルムアミド、Ｎ－ビニルカプロラクタム、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ＥＯ変性ビスフェノールＡジアクリレート、脂肪族ウレタンオリゴマー、ポリエステルオリゴマー等が挙げられる。
硬化開始剤は、硬化性樹脂を硬化させる材料である。硬化開始剤の例としては、例えば、熱硬化開始剤、光硬化開始剤等が挙げられる。硬化開始剤は、熱、光以外の何らかのエネルギー線（例えば電子線）等によって硬化するものであってもよい。硬化開始剤が熱硬化開始剤となる場合、硬化性樹脂は熱硬化性樹脂となり、硬化開始剤が光硬化開始剤となる場合、硬化性樹脂は光硬化性樹脂となる。
ここで、光学体１の透明性の観点からは、硬化開始剤は、紫外線硬化開始剤であることが好ましい。紫外線硬化開始剤は、光硬化開始剤の一種である。紫外線硬化開始剤としては、例えば、２，２－ジメトキシ－１，２－ジフェニルエタン－１－オン、１－ヒドロキシ－シクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニルプロパン－１－オンなどが挙げられる。したがって、硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂であることが好ましい。透明性の観点から、硬化性樹脂は、紫外線硬化性アクリル樹脂であることがより好ましい。硬化性樹脂は、基材１０の樹脂との組み合わせ（例えば、屈折率の違い、密着性等）を考慮して適宜選択されれば良い。例えば、硬化性樹脂の屈折率が基材１０よりも大きい場合、基材１０と光取出し部１１との境界面の全反射による光取出し部１１への光の閉じ込め効果によって凸部１１ａ（すなわち、錐台形状を有する部分）に入射する光の量が増加し、これにより凸部１１ａからの発光効率を向上させることができる。
また、光取出し部１１は、親水性、撥水性、曇り防止等の機能性が付与された樹脂で構成されていても良い。
また、光取出し部１１には、光学体１の用途に応じた添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、無機フィラー、有機フィラー、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤などが挙げられる。なお、無機フィラーの種類としては、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの金属酸化物微粒子が挙げられる。
光学体１は、光取出し部１１が形成されたフィルムを粘着層により基材１０に貼り付けることで作製されても良い。粘着層は、例えば透明性を有する両面テープである。また、図１４に示すように、転写型１１ｄをそのまま光取出し部１１とし、光取出し部１１を粘着層１１ｅによって基材１０に貼り付けることで作製されても良い。この場合、転写型は透明性を有する材料、つまり上述した硬化性樹脂で構成されることが好ましい。粘着層１１ｅは、例えば透明性を有する両面テープである。
また、光学体１は、射出成形により一体成型されてもよい。また、基材１０上に直接凹凸構造１１ｃを形成することで光学体１を作製しても良い。ただし、詳細は後述するが、上述した製造方法（すなわち、基材１０上に別途光取出し部１１を形成する方法）で光学体１を作製することが好ましい。
また、基材１０の両面のうち、光取出し部１１が形成されていない領域には、反射防止構造が形成されていても良い。反射防止構造としては、凹凸の平均周期が可視光波長より低い微細凹凸構造、高屈折率膜と低屈折率膜とが交互に積層された積層膜（所謂ＡＲ膜）等が挙げられる。
＜２．発光装置の構成＞
次に、図１に基づいて、発光装置の構成について説明する。発光装置は、上述した光学体１と、光源２０とを有する。光源２０の種類は特に問われず、従来の導光板に適用される光源であればよい。すなわち、光源２０は、白色光を出射するものであっても、単色光を出射するものであってもよい。発光装置の動作は概略以下の通りである。まず、光源２０から光学体１に光が入射する。光学体１の内部に入射された光、すなわち内部伝播光は、基材１０の両面で反射しながら光学体１の内部を伝播する。
内部伝播光の一部は、光取出し部１１の凹凸構造１１ｃに到達する。凹凸構造１１ｃに到達した内部伝播光は、凹凸構造１１ｃで反射し、表面１０Ｂから外部に取出される。これにより、発光領域が発光する。一方、光源２０が発光していない場合、光学体１の発光領域は発光しない。この場合、光学体１は、外来光を高い透過率で透過させることができる。
＜３．発光装置の使用方法＞
次に、図１５～図１７に基づいて、発光装置の使用方法について説明する。図１５に示すように、発光装置は、例えば、表示装置５００（例えば液晶表示装置）に重畳して使用される。表示装置５００は例えば遊戯機器に内蔵される表示装置であってもよい。光学体１がオフされると（図１５の右側の状態）、上述したように、光学体１の発光領域は発光しない。この時、図１６に示すように、光学体１は、表示装置５００のうち、光学体１の裏側に配置された部分からの外来光（すなわち、この部分に表示された表示画像５００ａ）を透過する。したがって、視認者（人物Ｕ）は、表示画像５００ａを視認することができる。一方、光学体１がオンされると（図１５の左側の状態）、図１７に示すように、光学体１の発光領域１ａが発光する。したがって、視認者は、発光領域１ａの意匠を視認することができる。なお、この例では発光輝度が高く、視認者は、表示画像５００ａを実質的に視認できない。もちろん、表示領域の発光輝度を下げる（例えば、凹凸構造１１ｃの充填率を下げる、光源２０からの光量を下げる）ことで、発光領域１ａの意匠および表示画像５００ａを同時に視認者に視認させるようにしてもよい。このように、本実施形態では、光学体１が高い発光輝度および透過率を有するので、光学体１のオン時には発光領域の意匠を視認者に視認させることができ、光学体１のオフ時には光学体１の裏側に表示された表示画像５００ａを視認者に視認させることができる。
＜４．光学体の製造方法＞
つぎに、光学体１の製造方法について説明する。光学体１の製造方法は、凹凸構造１１ｃの反転形状を有する転写型を作製する第１の工程と、基材の表面に未硬化の樹脂層を形成する第２の工程と、未硬化の樹脂層を硬化させるとともに、転写型の凹凸構造を硬化後の樹脂層に転写する第３の工程と、を含む。
（４－１．第１の工程）
第１の工程は、凹凸構造１１ｃの反転形状を有する転写型を作製する工程である。転写型は、例えば図１８に示す原盤１００である。
（４－１－１．原盤の構成）
そこで、原盤１００の構成について説明する。原盤１００は、円筒形状となっている。原盤１００は円柱形状であっても、他の形状（例えば平板状）であってもよい。ただし、原盤１００が円柱または円筒形状である場合、ロールツーロール方式によって原盤１００の凹凸構造（すなわち、原盤凹凸構造）１２０を樹脂基材等にシームレス的に転写することができる。これにより、基材１０の表面１０Ａに凹凸構造１１ｃを高い生産効率で形成することができる。このような観点からは、原盤１００の形状は、円筒形状または円柱形状であることが好ましい。
原盤１００は、原盤基材１１０と、原盤基材１１０の周面に形成された原盤凹凸構造１２０とを備える。原盤基材１１０は、例えば、ガラス体であり、具体的には、石英ガラスで形成される。ただし、原盤基材１１０は、ＳｉＯ２純度が高いものであれば、特に限定されず、溶融石英ガラスまたは合成石英ガラス等で形成されてもよい。原盤基材１１０は、金属母材上に上記の材料を積層したものや金属母材（例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ）であってもよい。原盤基材１１０の形状は円筒形状であるが、円柱形状、他の形状であってもよい。ただし、上述のように、原盤基材１１０は円筒形状または円柱形状であることが好ましい。原盤凹凸構造１２０は、凹凸構造１１ｃの反転形状を有する。
（４－１－２．原盤の製造方法）
つぎに、原盤１００の製造方法を説明する。まず、原盤基材１１０上に、基材レジスト層を形成（成膜）する。ここで、基材レジスト層を構成するレジスト材は特に制限されず、有機レジスト材及び無機レジスト材のいずれであってもよい。有機レジスト材としては、例えば、ノボラック系レジスト、または化学増幅型レジストなどが挙げられる。また、無機レジスト材としては、例えば、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）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等が挙げられる。その他、無機レジスト材としては、Ｃｒ、Ａｕ等が挙げられる。ただし、熱反応リソグラフィを行うためには、基材レジスト層は、金属酸化物を含む熱反応型レジストで形成されることが好ましい。
有機レジスト材を使用する場合、基材レジスト層は、スピンコーティング、スリットコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、またはスクリーン印刷等を用いることで原盤基材１１０上に形成されてもよい。また、基材レジスト層に無機レジスト材を使用する場合、基材レジスト層は、スパッタ法を用いることで形成されてもよい。有機レジスト材、無機レジスト材は併用されても良い。例えば、図２０Ａに示すように、第１の無機レジスト層（例えばＣｒ）１１０ａ、第２の無機レジスト層（例えばＡｕ）１１０ｂ、有機レジスト層１１０ｃを積層しても良い。
次に、露光装置２００（図１９参照）により基材レジスト層の一部を露光することで、基材レジスト層に潜像を形成する。具体的には、露光装置２００は、レーザ光２００Ａを変調し、レーザ光２００Ａを基材レジスト層に対して照射する。これにより、レーザ光２００Ａが照射された基材レジスト層の一部が変性するため、基材レジスト層に原盤凹凸構造１２０に対応する潜像を形成することができる。
続いて、潜像が形成された基材レジスト層上に現像液を滴下することで、基材レジスト層を現像する。これにより、基材レジスト層に凹凸構造が形成される。ついで、基材レジスト層をマスクとして原盤基材１１０及び基材レジスト層をエッチングすることで、原盤基材１１０上に原盤凹凸構造１２０を形成する。なお、エッチングの方法は特に制限されないが、垂直異方性を有するドライエッチングであることが好ましく、例えば、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）であることが好ましい。以上の工程により、原盤１００を作製する。エッチングはウエットエッチングであっても良い。
（４－１－３．露光装置の構成）
次に、図１９に基づいて、露光装置２００の構成について説明する。露光装置２００は、基材レジスト層を露光する装置である。露光装置２００は、レーザ光源２０１と、第１ミラー２０３と、フォトダイオード（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）２０５と、偏向光学系と、制御機構２３０と、第２ミラー２１３と、移動光学テーブル２２０と、スピンドルモータ２２５と、ターンテーブル２２７とを備える。また、原盤基材１１０は、ターンテーブル２２７上に載置され、回転することができるようになっている。
レーザ光源２０１は、レーザ光２００Ａを発する光源であり、例えば、固体レーザまたは半導体レーザなどである。レーザ光源２０１が発するレーザ光２００Ａ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。また、レーザ光２００Ａのスポット径（レジスト層に照射されるスポットの直径）は、原盤凹凸構造１２０の凹部の開口面の直径より小さければよく、例えば２００ｎｍ程度であればよい。レーザ光源２０１から発せられるレーザ光２００Ａは制御機構２３０によって制御される。
レーザ光源２０１から出射されたレーザ光２００Ａは、平行ビームのまま直進し、第１ミラー２０３で反射され、偏向光学系に導かれる。
第１ミラー２０３は、偏光ビームスプリッタで構成されており、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２０３を透過した偏光成分は、フォトダイオード２０５によって受光され、光電変換される。また、フォトダイオード２０５によって光電変換された受光信号は、レーザ光源２０１に入力され、レーザ光源２０１は、入力された受光信号に基づいてレーザ光２００Ａの位相変調を行う。
また、偏向光学系は、集光レンズ２０７と、電気光学偏向素子（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｏｐｔｉｃ Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＥＯＤ）２０９と、コリメータレンズ２１１とを備える。
偏向光学系において、レーザ光２００Ａは、集光レンズ２０７によって、電気光学偏向素子２０９に集光される。電気光学偏向素子２０９は、レーザ光２００Ａの照射位置を制御することが可能な素子である。露光装置２００は、電気光学偏向素子２０９により、移動光学テーブル２２０上に導かれるレーザ光２００Ａの照射位置を変化させることも可能である（いわゆる、Ｗｏｂｂｌｅ機構）。レーザ光２００Ａは、電気光学偏向素子２０９によって照射位置を調整された後、コリメータレンズ２１１によって、再度、平行ビーム化される。偏向光学系から出射されたレーザ光２００Ａは、第２ミラー２１３によって反射され、移動光学テーブル２２０上に水平かつ平行に導かれる。
移動光学テーブル２２０は、ビームエキスパンダ（Ｂｅａｍ ｅｘｐａｄｅｒ：ＢＥＸ）２２１と、対物レンズ２２３とを備える。移動光学テーブル２２０に導かれたレーザ光２００Ａは、ビームエキスパンダ２２１により所望のビーム形状に整形された後、対物レンズ２２３を介して、原盤基材１１０上に形成された基材レジスト層に照射される。また、移動光学テーブル２２０は、原盤基材１１０が１回転する毎に矢印Ｒ方向（送りピッチ方向）に１送りピッチ（トラックピッチ）だけ移動する。ターンテーブル２２７上には、原盤基材１１０が設置される。スピンドルモータ２２５はターンテーブル２２７を回転させることで、原盤基材１１０を回転させる。これにより、レーザ光２００Ａを基材レジスト層上で走査させる。ここで、レーザ光２００Ａの走査方向に沿って、基材レジスト層の潜像が形成される。
また、制御機構２３０は、フォーマッタ２３１と、ドライバ２３３とを備え、レーザ光２００Ａの照射を制御する。フォーマッタ２３１は、レーザ光２００Ａの照射を制御する変調信号を生成し、ドライバ２３３は、フォーマッタ２３１が生成した変調信号に基づいて、レーザ光源２０１を制御する。これにより、原盤基材１１０へのレーザ光２００Ａの照射が制御される。
フォーマッタ２３１は、基材レジスト層に描画する任意のパターンが描かれた入力画像に基づいて、基材レジスト層にレーザ光２００Ａを照射するための制御信号を生成する。具体的には、まず、フォーマッタ２３１は、基材レジスト層に描画する任意の描画パターンが描かれた入力画像を取得する。入力画像は、軸方向に基材レジスト層の外周面を切り開いて一平面に伸ばした、基材レジスト層の外周面の展開図に相当する画像である。この展開図には、原盤１００の周面形状に相当する画像が描かれている。この画像は、凹凸構造１１ｃの反転形状を示す。なお、原盤１００の原盤凹凸構造１２０が転写された転写用フィルムを作製し、この転写用フィルムを転写型として用いて基材１０上に凹凸構造１１ｃを形成しても良い。この場合、原盤凹凸構造１２０は凹凸構造１１ｃと同じ凹凸構造を有することになる。
次に、フォーマッタ２３１は、入力画像を所定の大きさの小領域に分割し（例えば、格子状に分割し）、小領域の各々に凹部描画パターン（つまり、原盤１００の凹部に相当するパターン）が含まれるか否かを判断する。続いて、フォーマッタ２３１は、凹部描画パターンが含まれると判断した各小領域にレーザ光２００Ａを照射するよう制御する制御信号に生成する。この制御信号（すなわち、露光信号）は、スピンドルモータ２２５の回転と同期されることが好ましいが、同期されていなくてもよい。また、制御信号とスピンドルモータ２２５の回転との同期は原盤基材１１０が１回転する毎に取り直されても良い。さらに、ドライバ２３３は、フォーマッタ２３１が生成した制御信号に基づいてレーザ光源２０１の出力を制御する。これにより、基材レジスト層へのレーザ光２００Ａの照射が制御される。なお、露光装置２００は、フォーカスサーボ、レーザ光２００Ａの照射スポットの位置補正等のような公知の露光制御処理を行ってもよい。フォーカスサーボはレーザ光２００Ａの波長を用いてもよく、他の波長を参照用に用いても良い。
また、レーザ光源２０１から照射されたレーザ光２００Ａは、複数系統の光学系に分岐された後に基材レジスト層に照射されても良い。この場合、複数の照射スポットが基材レジスト層に形成される。この場合、一方の光学系から出射されたレーザ光２００Ａが他方の光学系によって形成された潜像に到達した際に、露光を終了すればよい。
したがって、本実施形態によれば、入力画像の描画パターンに応じた潜像をレジスト層に形成することができる。そして、レジスト層を現像し、現像後のレジスト層をマスクとして原盤基材１１０及び基材レジスト層をエッチングすることで、原盤基材１１０上に入力画像の描画パターンに応じた原盤凹凸構造１２０を形成する。すなわち、描画パターンに応じた任意の原盤凹凸構造１２０を形成することができる。したがって、描画パターンとして、光学体１の反転形状が描かれた描画パターンを準備すれば、光学体１の反転形状を有する原盤凹凸構造１２０を形成することができる。
例えば、図２０Ａに示すレジスト層を原盤基材１１０に形成した場合、まず、図２０Ｂに示すように、露光後の現像を行う。ついで、図２０Ｃに示すように、各レジスト層を順次エッチングする。最終的に原盤基材１１０をエッチングする。ついで、図２０Ｄに示すように、レジスト層を除去する。
なお、本実施形態で使用可能な露光装置は露光装置２００に制限されず、露光装置２００と同様の機能を有するものであればどのような露光装置を使用しても良い。
（４－１－４．原盤を用いた凹凸構造の形成方法について）
次に、図２１を参照して、原盤１００を用いた凹凸構造１１ｃの形成方法の一例について説明する。凹凸構造１１ｃは、原盤１００を用いたロールツーロール方式の転写装置３００によって基材１０上に形成可能である。図２１に示す転写装置３００では、光硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂）を用いて光学体１を作製する。転写装置３００を用いて、上述した第２および第３の工程が行われる。
転写装置３００は、原盤１００と、基材供給ロール３０１と、巻取りロール３０２と、ガイドロール３０３、３０４と、ニップロール３０５と、剥離ロール３０６と、塗布装置３０７と、光源３０９とを備える。
基材供給ロール３０１は、長尺な基材１０がロール状に巻かれたロールであり、巻取りロール３０２は、光学体１を巻き取るロールである。また、ガイドロール３０３、３０４は、基材１０を搬送するロールである。ニップロール３０５は、未硬化樹脂層３１０が積層された基材１０、すなわち被転写フィルム３ａを原盤１００に密着させるロールである。剥離ロール３０６は、光学体１を原盤１００から剥離するロールである。
塗布装置３０７は、コーターなどの塗布手段を備え、未硬化の光硬化性樹脂組成物を基材１０に塗布し、未硬化樹脂層３１０を形成する。塗布装置３０７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３０９は、光硬化性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。
転写装置３００では、まず、基材供給ロール３０１からガイドロール３０３を介して、基材１０が連続的に送出される。なお、送出の途中で基材供給ロール３０１を別ロットの基材供給ロール３０１に変更してもよい。送出された基材１０に対して、塗布装置３０７により未硬化の光硬化性樹脂組成物が塗布され、基材１０に未硬化樹脂層３１０が積層される。これにより、被転写フィルム３ａが作製される。被転写フィルム３ａは、ニップロール３０５により、原盤１００と密着させられる。光源３０９は、原盤１００に密着した未硬化樹脂層３１０に光を照射することで、未硬化樹脂層３１０を硬化する。これにより、原盤１００の外周面に形成された原盤凹凸構造１２０が未硬化樹脂層３１０に転写される。すなわち、原盤凹凸構造１２０の反転形状を有する凹凸構造１１ｃが基材１０上に形成される。続いて、凹凸構造１１ｃが形成された基材１０は、剥離ロール３０６により原盤１００から剥離される。ついで、凹凸構造１１ｃが形成された基材１０は、ガイドロール３０４を介して、巻取りロール３０２によって巻き取られる。なお、原盤１００は縦置きであっても横置きであってもよく、原盤１００の回転時の角度、偏芯を補正する機構を別途設けても良い。例えば、チャッキング機構に偏芯チルト機構を設けても良い。転写は圧空転写により行われても良い。
このように、転写装置３００では、被転写フィルム３ａをロールツーロールで搬送する一方で、原盤１００の周面形状を被転写フィルム３ａに転写する。これにより、基材１０上に凹凸構造１１ｃが形成される。
なお、基材１０を熱可塑性樹脂フィルムとした場合、塗布装置３０７及び光源３０９は不要となる。この場合、原盤１００よりも上流側に加熱装置を配置する。この加熱装置によって基材１０を加熱して柔らかくし、その後、基材１０を原盤１００に押し付ける。これにより、原盤１００の周面に形成された原盤凹凸構造１２０が基材１０に転写される。なお、基材１０を熱可塑性樹脂以外の樹脂で構成されたフィルムとし、基材１０と熱可塑性樹脂フィルムとを積層してもよい。この場合、積層フィルムは、加熱装置で加熱された後、原盤１００に押し付けられる。したがって、転写装置３００は、基材１０上に凹凸構造１１ｃが形成された転写物を連続的に作製することができる。
また、原盤１００の原盤凹凸構造１２０が転写された転写用フィルムを作製し、この転写用フィルムを転写型として用いて基材１０上に凹凸構造１１ｃを形成しても良い。転写用フィルムの凹凸構造をさらに転写した転写用フィルムを転写型としてもよい。また、電鋳や熱転写などにより原盤１００を複製し、この複製品を転写型として用いてもよい。さらに、原盤１００の形状はロール形状に限られる必要は無く平面状の原盤でもよく、レーザ光２００Ａをレジスト照射する方法のほか、マスクを用いた半導体露光、電子線描画、機械加工、陽極酸化等、種々の加工方法を選択することができる。また、上述した製造方法によって凹凸構造１１ｃが形成された樹脂フィルムを基材１０の両面に貼り付けても良い。
このように、凹凸構造１１ｃは、原盤１００（または原盤凹凸構造１２０を転写した転写用フィルム）の凹凸構造を基材１０上に転写することで基材１０上に形成される。本実施形態では、基材１０上に上記方法により光取出し部１１を形成することで、任意の形状、材質の基材１０上に光取出し部１１を形成することができる。したがって、少量多品種に容易に対応することができる。これに対し、射出成形により光学体１を一体成型する場合、基材の形状毎に金型を準備する必要がある。したがって、少量多品種に対応することが困難となる。
なお、反射防止構造として微細凹凸構造を形成する場合、上記と同様の方法により、基材１０上に微細凹凸構造を形成することができる。この場合、転写型には、凹凸構造１１ｃの反転形状と、微細凹凸構造の反転形状とが形成すればよい。
＜１．実施例１＞
次に、本実施形態の実施例について説明する。実施例１では、以下の工程により光学体１を作製した。
（１－１．基材の準備）
基材１０として、厚さ３ｍｍのアクリル板（三菱レイヨン社製アクリライトＥＸ）を準備した。
（１－２．光学体の作製）
上述した第１～第３の工程を行うことで、光学体１を作製した。具体的には、ガラス製の原盤基材１１０を用意し、上述した第１の工程により、原盤１００を作製した。ここで、基材レジスト層は、図２０Ａに示すレジスト層とした。第１の無機レジスト層１１０ａはＣｒ層とし、第２の無機レジスト層１１０ｂはＡｕ層とした。Ｃｒ層、Ａｕ層はスパッタにより形成した。有機レジスト層を構成する材料は、東京応化社製ＴＨＭＲ－ＩＰ３２５０とした。露光装置２００に相当する露光装置としてニコン社製ＮＳＲ－４４２５ｉを使用した。現像液は、東京応化社製ＮＭＤ－３を使用し、Ａｕエッチング液としてＴｒａｎｓｅｎｅ社製ＧＥ８１１１を使用し、Ｃｒエッチング液として林純薬工業社製ＣＲ１００を使用し、ガラスエッチング液としてステラケミファ社製フッ化水素酸５０質量％水溶液を水で希釈したものを使用した（希釈後濃度５質量％）。
ついで、原盤１００の原盤凹凸構造を転写した転写用フィルムを作製した。具体的には、図２１に示す転写装置３００を用いて、厚さ１２５μｍの東洋紡社製ポリエステルフィルムの一方の表面に原盤１００の原盤凹凸構造を転写した転写用フィルムを作製した。ここで、光硬化性樹脂組成物として、デクセリアルズ社製の紫外線硬化性アクリル樹脂組成物ＳＫ１１２０を使用した。そして、転写用フィルムを転写型として用いて、基材１０の表面１０Ａに凹凸構造１１ｃを形成した。具体的には、紫外線硬化性アクリル樹脂組成物として、東亞合成社製ＵＶＸ６３６６と大阪有機化学工業社製ビスコート＃１５０とを１：１の質量比で混合した組成物を準備した。この紫外線硬化性アクリル樹脂組成物を基材１０の表面１０Ａ上に塗布することで未硬化の樹脂層を形成した。ついで、未硬化の樹脂層に転写用フィルムの凹凸構造を転写し、未硬化の樹脂層を硬化させた。
以上の工程により、光学体１を作製した。実施例１に係る光学体１では、凸部１１ａが円錐台形状となっており、テーパ面部１１ａ－２を球面状とした。テーパ面部１１ａ－２の曲率半径を１．２５μｍ、凸部１１ａの平面視の直径を１５μｍ、充填率を８０％、配列を六方細密配列の規則配列とし、ピッチを２０μｍとした。凹部１１ｂの幅（隣接する凸部１１ａに挟まれる部分の平面視長さ）を２．５μｍとした。図２２に凹凸構造１１ｃの断面ＳＥＭ写真（倍率１００００倍）を示し、図２３に凹凸構造１１ｃの平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示す。
（１－３．輝度および透過率測定）
次に、光学体１を発光させた際の輝度を測定した。測定は以下の工程で行った。なお、測定は暗所環境下で行った。まず、光学体１の行方向側の端部にＬＥＤ光源（アイテックシステム社製ＬＰＡＣ１－２４３０ＮＣＷ－Ｒ２４）を設置した。また、表面１０Ｂ側に輝度計（コニカミノルタ社製ＣＳ１０００）を設置した。設置位置は表面１０Ｂから５０ｃｍ離間した位置とし、輝度計の光軸を表面１０Ｂと垂直とした。ついで、ＬＥＤ光源から高輝度白色光を光学体１に入射し、輝度計で発光輝度（ｃｄ／ｍ２）を測定した。また、日本分光社製Ｖ６５０により光学体１の透過率として波長５５０ｎｍにおける垂直透過率（％）を測定した。結果、発光輝度は３３６ｃｄ／ｍ２となり、垂直透過率は７９％であった。
＜２．比較例１＞
比較例１では、実施例１と同様の工程により光学体を作製した。ここで、比較例１に係る光学体１では、凸部１１ａがマイクロレンズ形状となっている。つまり、凸部１１ａは錐台形状となっていない。凸部１１ａの曲率半径を３３μｍ、凸部１１ａの平面視の直径を７５μｍ、充填率を７０％、配列を六方細密配列のランダム配列とした。図３９に凹凸構造１１ｃの平面光学顕微鏡写真（倍率２３５倍）を示し、図４０に凹凸構造１１ｃの断面ＳＥＭ写真（倍率１０００倍）を示す。また、実施例１と同様に発光輝度および垂直透過率を測定したところ、発光輝度は２８６ｃｄ／ｍ２となり、垂直透過率は２８％であった。
＜３．対比＞
実施例１と比較例１とを対比すると、実施例１は、比較例１よりも充填率が高いにもかかわらず、垂直透過率が優れた結果となった。さらに、実施例１の発光輝度は、比較例１よりも優れていた。したがって、実施例１では、高い発光輝度を維持しつつ、垂直透過率を高めることができた。なお、実施例１の光学体１を液晶表示装置に重畳し、光学体１をオンオフしてみた。この結果、光学体１のオン時には、発光領域の意匠を明確に視認することができた。一方、光学体１のオフ時には、裏側の液晶表示装置の表示画像をはっきりと視認することができた（発光領域の意匠はほとんど確認できなかった）。
＜４．実施例２＞
実施例２では、凸部１１ａの錐台形状を正六角錐台形状とした他は実施例１と同様の処理を行った。ここで、凸部１１ａの配列を六方細密配列の規則配列とし、充填率を約９０％とした。また、凸部１１ａのピッチを４０μｍとし、六角錐台の平面視での対角寸法を３３μｍとした。また、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径を２．５μｍとし、凹部１１ｂの幅を２．５μｍとした。図３０に凹凸構造１１ｃの平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示す。光学体１の発光輝度は３６２（ｃｄ／ｍ２）、垂直透過率は７５．４％であった。したがって、錐台形状が円錐台形状以外であっても同様の効果が得られることが明らかになった。特に、充填率が９０％と非常に高いが、垂直透過率は実施例１と遜色ない値であった。平面部分が多く形成されるからである。
＜５．実施例３＞
実施例３では、発光輝度および垂直透過率に影響を与えるパラメータについて検討した。具体的には、実施例１と同様の工程により複数種類の光学体１を作製した。ここで、凸部１１ａを円錐台形状とした。さらに、凹部１１ｂの幅を２．５μｍで固定した。さらに、ピッチを１０、２０、４０、８０、１６０、および３２０μｍのいずれかに設定し、テーパ面部１１ｂ－２の曲率半径を１．２５、２．５、５．４、１０．９、および２１．２５μｍの何れかに設定した。図２３は、ピッチ２０μｍ、曲率半径１．２５μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示し、図２４は、ピッチ２０μｍ、曲率半径２．５μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示し、図２５は、ピッチ２０μｍ、曲率半径５．４μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示す。図２３～図２５に示すように、ピッチが同じで、凹部１１ｂの幅が同じであれば、凸部１１ａの平面視の直径（すなわち、面積）が同じになる。このような条件では、曲率半径が大きくなるほど、テーパ面部１１ａ－２の平面視の面積が大きくなり、平面部１１ａ－１の平面視の面積が小さくなる。
そして、これらの光学体１の発光輝度および垂直透過率を実施例１と同様の工程により測定した。結果を図２６および図２７に示す。この結果、ピッチ毎に多少の変動はあるものの、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径が大きくなるほど、発光輝度が増加し、透過率が減少する傾向があることが明らかになった。
さらに、上記で測定した透過率および発光輝度を、横軸が透過率、縦軸が発光輝度となるｘｙ平面上にプロットした。そして、これらの点の近似直線を最小二乗法で求めた。この結果、非常に高い相関係数（０．９以上）で近似直線を引くことができた。結果を図２８に示す。点Ｐ１は透過率および発光輝度の測定値を示し、グラフＬ１は近似直線を示す。図２８によれば、近似直線の式は、ｙ＝－１３．１４４ｘ＋１２９８．２となり、相関係数は０．９０５７であった。この結果、曲率半径およびピッチの如何にかかわらず、透過率と発光輝度とは一意の関係にあることが判明した。
実施例３では、凸部１１ａの錐台形状を変更して上記と同様の調査を行った。具体的には、凸部１１ａを正六角錐台形状とした。さらに、凹部１１ｂの幅を２．５μｍで固定した。さらに、ピッチを４０μｍに設定し、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径を１．２５、２．５、５．４、および１０．９μｍの何れかに設定した。上記以外のパラメータは実施例２と同様とした。図２９は、ピッチ４０μｍ、曲率半径１．２５μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示し、図３０は、ピッチ４０μｍ、曲率半径２．５μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示す。図３１は、ピッチ４０μｍ、曲率半径５．４μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示し、図３２は、ピッチ４０μｍ、曲率半径１０．９μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示す。曲率半径と発光輝度および垂直透過率との相関を図３３および図３４に示す。
さらに、上記で測定した透過率および発光輝度を、横軸が透過率、縦軸が発光輝度となるｘｙ平面上にプロットした。結果を図３５に示す。近似直線の式は、ｙ＝－４．８６０９ｘ＋７３２．９７となり、相関係数は０．９９３２であった。
したがって、凸部１１ａの錐台形状を正六角錐台に変更しても円錐台形状と同様の結果が得られた。ただし、近似直線は異なっていた。この結果、錐台形状の種類が同じであれば（例えば、錐台構造体が円錐台形状であれば）、曲率半径およびピッチの如何にかかわらず、透過率と発光輝度とは一意の関係にあることになる。そして、透過率と発光輝度との相関は、錐台形状の種類毎に異なる。
＜６．実施例４＞
実施例４では、充填率について調査した。具体的には、凸部１１ａを正四角錐台形状とした。凸部１１ａの平面視での寸法を２０μｍ×２０μｍとし、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径を２．５μｍとした。凸部１１ａの配列は格子配列の規則配列とした。この条件下で、ピッチを３０μｍ（充填率約４４％）、４０μｍ（充填率約２５％）、６０μｍ（充填率約１１％）、および８０μｍ（充填率約６％）の何れかとした。こうすることで単位面積当たりに配置される凸部１１ａの数が変わるので、凸部１１ａの充填率、言い換えれば平面部分の面積比（凹凸構造１１ｃの平面視の全面積に対する平面部分の平面視の面積の比）が変動する。図３６は、ピッチが３０μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示し、図３７は、ピッチが８０μｍの光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示す。これらの光学体１の発光輝度および垂直透過率を実施例１と同様に測定した。結果を図３８に示す。
図３８によれば、凸部１１ａのピッチが６０μｍ以下（すなわち、充填率が１１％以下）となる場合、発光輝度が５０（ｃｄ／ｍ２）未満と非常に低くなることが明らかになった。したがって、単に凹凸構造１１ｃを錐台形状にしただけでは、発光輝度および垂直透過率を高いレベルで両立することができないことが明らかになった。
発光輝度は、充填率が１５％以上であれば５０（ｃｄ／ｍ２）以上となる。したがって、充填率は少なくとも１５％以上であることが必要である。充填率が高くなるほど（すなわち、単位面積あたりに存在する凸部１１ａの数が多くなるほど）発光輝度は増加し、垂直透過率は減少した。この相関は上述した例と同様であった。ただし、垂直透過率は、充填率にかかわらず高い値を維持できた。充填率を高めても平面部分の面積は十分大きくなるからである。これらの結果から、充填率が１５％以上であれば、基本的には、発光輝度および垂直透過率を高いレベルで維持できることになる。しかし、充填率を非常に高くした場合等には、垂直透過率が５０％を下回る場合もありうる。その場合、以下で説明する面積比Ａ／Ｂを調整すればよい。
＜７．実施例５＞
実施例５では、面積比Ａ／Ｂの好ましい範囲について調査した。具体的には、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径を変える他は実施例１と同様の処理を行うことで、面積比Ａ／Ｂの値が異なる複数種類の光学体１を作製した。つまり、ここでは、単位領域Ｘ１の面積Ｂを固定し、テーパ面部１１ａ－２のうち、単位領域Ｘ１内に存在する部分１１ａ－３の面積Ａを変更した。そして、これらの光学体１の発光輝度および垂直透過率を実施例１と同様の処理により測定した。結果を図４１に示す。図４１から明らかな通り、面積比Ａ／Ｂが小さいほど、垂直透過率が高まることがわかる。そして、面積比Ａ／Ｂが０．６８以下となる場合に、垂直透過率が５０％以上となり、面積比Ａ／Ｂが０．４０以下となる場合に、垂直透過率が６５％以上となる。実用上、透過率は５０％以上であればよく、６５％以上であれば、外来光による画像をより鮮明に表示することができる。したがって、面積比Ａ／Ｂは０．６８以下が好ましく、０．４０以下がより好ましいことが明らかになった。
＜８．実施例６＞
実施例６では、実施例１の凹凸を逆転した光学体１を作製した。具体的には、実施例１で作製した転写型の凹凸をさらに転写した転写型を作製し、これを用いて実施例１と同様の処理を行うことで、実施例１の凹凸を逆転した光学体１を作製した。凹凸が逆転していることは、光学顕微鏡による表面観察、ＳＥＭを用いた断面観察の他、三菱ケミカルシステム社製のＶｅｒｔｓｃａｎ（型番：Ｒ５３００ＧＬ－Ｌｉｔｅ－ＡＣ）を用いて確認した。この光学体１の発光輝度は３４２ｃｄ／ｍ２となり、垂直透過率は７９％であった。したがって、凹凸を入れ替えても同様の結果が得られた。
＜９．実施例７＞
実施例７では、凸部１１ａの形状を円錐台形状または異形の多角形錐台形状とし、かつ凹凸構造１１ｃをランダム配列として、光学体１の光学特性を検証した。まず、実施例１と同様の工程により複数種類の光学体１を作製した。ただし、原盤１００を作製する際の基材レジスト総はＣｕ層のみとした。Ｃｕ層はスパッタにより形成した。Ｃｕエッチング液は林純薬工業社製Ｐｕｒｅ Ｅｔｃｈ ＣＲ２０１を使用した。また、転写用フィルムの基材をポリエステルフィルムからＰＥＴフィルムに変更した。光学体１においては、凹凸構造１１ｃは六方細密配列を基準とし、基準配列からのずれ量を２、３、４μｍのいずれかに設定した。基準配列のピッチは２０、３０、４０、５０、６０μｍのいずれかに設定し、テーパ面部１１ａ－２の曲率半径は１．２５μｍで固定した。そして、凸部１１ａの形状を円錐台形状または異形の多角形錐台形状とした。実施例７では、凸部１１ａの形状が円錐台形状である光学体１、凸部１１ａの形状が異形の多角形錐台形状である光学体１をそれぞれ１５種類（ずれ量３種×ピッチ５種）、合計３０種類の光学体１を作製した。ここで、凸部１１ａの形状が異形の多角形錐台形状となる光学体１では、各凸部１１ａの形状がランダムとなるように設定した。そして、これらの光学体１の輝度および透過率を実施例１と同様の方法で測定した。
図４２～４５に光学体１の例を示す。図４２は、円錐台形状、基準配列からのずれ量２μｍ、充填率約８３％、ピッチ３０μｍ、平面部１１ａ－１の直径２５μｍ、凹部１１ｂの幅２．５μｍとなる光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示す。なお、図４２～図４５では、凸部１１ａがランダムに配列されているため、凹部１１ｂの幅は、いくつかの測定点で測定された幅の算術平均値とした。図４２の例では、光学体１の発光輝度は２２２（ｃｄ／ｍ２）、垂直透過率は７５％であった。
図４３は、円錐台形状、基準配列からのずれ量４μｍ、充填率約７８％、ピッチ５０μｍ、平面部１１ａ－１の直径４４μｍ、凹部１１ｂの幅３．５μｍとなる光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１０４５倍）を示す。この例では、光学体１の発光輝度は１６２（ｃｄ／ｍ２）、垂直透過率は８３％であった。
図４４は、異形の多角形錐台形状、基準配列からのずれ量２μｍ、充填率約５１％、ピッチ２０μｍ、平面部１１ａ－１の直径１２．５μｍ、凹部１１ｂの幅５μｍとなる光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率２０９０倍）を示す。なお、図４４及び図４５では、凸部１１ａが異形の多角形錐台形状となるため平面部１１ａ－１が円形とならない。このため、平面部１１ａ－１の直径はいわゆる円相当直径の算術平均値である。すなわち、いくつかの凸部１１ａで測定された円相当直径の算術平均値を平面部１１ａ－１の直径とした。図４４の例では、光学体１の発光輝度は１７９（ｃｄ／ｍ２）、垂直透過率は７３％であった。
図４５は、異形の多角形錐台形状、基準配列からのずれ量４μｍ、充填率約６９％、ピッチ３０μｍ、平面部１１ａ－１の直径２３．６μｍ、凹部１１ｂの幅３．９μｍとなる光学体１の平面光学顕微鏡写真（倍率１５６８倍）を示す。この例では、光学体１の発光輝度は１６６（ｃｄ／ｍ２）、垂直透過率は７８％であった。
図４２～図４５の写真から明らかな通り、円錐台形状または異形の多角形錐台形状の凸部１１ａがランダムに配列された場合であっても、凸部１１ａは錐台形状となっているため、凹凸構造１１ｃには、多くの平面部分が存在することがわかる。さらに、凸部１１ａが規則的に配列された例と同様に、高い発光輝度及び透過率が実現されている。
つぎに、すべての光学体１について測定した透過率および発光輝度を、横軸が透過率、縦軸が発光輝度となるｘｙ平面上にプロットした。そして、これらの点の近似直線を最小二乗法で求めた。この結果、非常に高い相関係数（０．９以上）で近似直線を引くことができた。結果を図２８に示す。点Ｐ２は透過率および発光輝度の測定値を示し、グラフＬ２は近似直線を示す。比較のために従来の光学体の透過率と発光輝度との関係も図２８に示す。点Ｐ３は光取出し部がシボ加工された例であり、点Ｐ４は光取出し部がマイクロレンズアレイとなっている例である。直線Ｌ３は点Ｐ３、Ｐ４の近似直線である。図２８から明らかな通り、凸部１１ａの形状が異形の多角形錐台形状であるか否か、または凹凸構造１１ｃの配列が周期配列であるか否かに関わらず、従来例よりも高い効率で光を取り出すことができ、外来光を透過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
１０ 基材
１０Ａ、１０Ｂ 表面
１１ 光取出し部
１１ａ 凸部
１１ａ－１ 平面部
１１ａ－２ テーパ面部
１１ｂ 凹部
１１ｂ－１ 底面部
１１ｂ－２ テーパ面部
２０ 光源
１００ 原盤
１１０ 原盤基材
１２０ 原盤凹凸構造

Claims (9)

  1. 基材と、
    前記基材の少なくとも一方の表面に形成され、前記基材の側面から前記基材の内部に入射された内部伝播光を前記基材の外部に取出す光取出し部と、を有し、
    前記光取出し部は、凹部および凸部の少なくとも一方が錐台形状を有する凹凸構造を有し、
    前記光取出し部は、光学体の表面のうち、特定の意匠に対応した形状を有する発光領域に形成されており、
    前記発光領域における前記凹凸構造の充填率が７０％以上であり、
    前記発光領域における光透過率が５０％以上であり、
    前記凹凸構造は周期的に配列されており、
    前記凹凸構造の最小構造単位の中心軸間を連結することで得られる単位領域の面積Ｂと、前記最小構造単位を構成するテーパ面部のうち、前記単位領域内に存在する部分の面積Ａとの比Ａ／Ｂが、０．６８以下であることを特徴とする、光学体。
  2. 前記充填率は８０％以上であることを特徴とする、請求項１記載の光学体。
  3. 前記凹凸構造は、格子配列、千鳥配列、および六方細密配列からなる群から選択されるいずれか１種以上の態様で配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の光学体。
  4. 前記凹凸構造は、円錐台、楕円錐台、正多角形錐台、多角形錐台、半円錐台、１／４円錐台、及び異形の多角形錐台形状からなる群から選択される何れか１種以上の錐台形状を有することを特徴とする、請求項１～３の何れか１項に記載の光学体。
  5. 前記基材は、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、およびガラスからなる群から選択される何れか１種以上で構成されることを特徴とする、請求項１～４の何れか１項に記載の光学体。
  6. 前記凹凸構造は、紫外線硬化性樹脂の硬化物を含むことを特徴とする、請求項１～５の何れか１項に記載の光学体。
  7. 請求項１～６の何れか１項に記載の光学体を製造する光学体の製造方法であって、
    前記凹凸構造の反転形状を有する転写型を作製する工程と、
    前記基材の表面に未硬化の樹脂層を形成する工程と、
    前記未硬化の樹脂層を硬化させるとともに、前記転写型の凹凸構造を硬化後の樹脂層に転写する工程と、を含むことを特徴とする、光学体の製造方法。
  8. 請求項１～６のいずれか１項に記載の光学体と、
    前記光学体の側面に設けられ、前記光学体の側面から前記光学体の内部に光を入射する光源と、を備える、発光装置。
  9. 請求項８に記載の発光装置の背面にディスプレイを具備した表示装置であって、
    前記光源の光度を変化させることで、前記光学体の視認性に変化を与えることを特徴とする、遊戯機器用表示装置。
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