KR20170013339A - 광학 소자 - Google Patents

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KR20170013339A
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Abstract

광학 소자는, 하나의 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부이며, 복수의 반사부의 각각의 반사되는 광은 가시광에 포함되고, 반사부가 반사하는 광에 의해 반사상을 형성하는 복수의 반사부와, 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부 사이에 끼워지고, 가시광을 투과하는 복수의 투과부를 포함하는 투과 회절부를 구비한다. 복수의 반사부의 적어도 일부는 반사부가 반사하는 광의 반사각을 반사부에 입사하는 광의 각도와는 상이하게 하여 반사상을 형성한다. 투과 회절부는, 투과부를 투과하는 광을 소정의 방향으로 회절시킨 회절광에 의해, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성한다.

Description

광학 소자{OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 광학 소자에 관한 것이다.
유가 증권, 증명서, 및 고급 브랜드품 등의, 위조를 방지할 것이 요구되는 물품에 있어서, 모방이 어려운 광학적인 효과를 갖는 광학 소자를 물품에 부착함으로써 물품의 위조를 억제하는 것이 알려져 있다. 모방이 어려운 광학적인 효과를 갖는 광학 소자로는, 예를 들어, 홀로그램, 회절 격자, 및 다층 간섭막 등이 알려져 있다. 이들 광학 소자는, 미세한 구조를 갖기 때문에, 또는, 복잡한 층 구조를 갖기 때문에, 광학 소자의 구조를 해석하기가 어렵다. 그러므로, 광학 소자의 부정한 복제를 억제할 수 있고, 결과적으로, 광학 소자가 부착된 물품의 위조를 억제할 수 있다.
광학 소자 중, 예를 들어 홀로그램 등에서는, 소자에 의한 광학적인 효과를 높일 목적으로, 회절 구조에 접하는 반사층을 가진 구조가 채용되어 있다. 이러한 구조에서는, 반사층을 소정의 형상으로 패터닝함으로써, 보다 모방이 어려운 홀로그램이 얻어진다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2003-255115호 공보
그런데, 이러한 광학 소자에는, 광학적인 효과의 모방을 보다 어렵게 함에 있어서, 하나의 광학 소자에 의해 얻어지는 광학적인 효과가 더 부가될 것이 요망되고 있다. 또한, 광학 소자에 대한 광학적인 효과의 부가는, 상술한 바와 같은 물품의 위조를 억제하기 위하여 사용되는 광학 소자에 한하지 않고, 다른 목적으로 사용되는 광학 소자, 예를 들어, 물품에 부착됨으로써 물품을 장식하기 위한 광학 소자나, 광학 소자 바로 그 자체가 감상의 대상으로 되는 광학 소자 등에 있어서 도 마찬가지로 요구되고 있다.
본 발명은 광학적인 효과를 부가하는 것이 가능한 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
광학 소자의 일 형태는, 하나의 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부이며, 복수의 상기 반사부의 각각의 반사되는 광은 가시광에 포함되고, 상기 반사부가 반사하는 광에 의해 반사상을 형성하는 복수의 상기 반사부와, 상기 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 상기 반사부 사이에 끼워지고, 상기 가시광을 투과하는 복수의 투과부를 포함하는 투과 회절부를 구비한다. 복수의 상기 반사부의 적어도 일부는 상기 반사부가 반사하는 광의 반사각을 상기 반사부에 입사하는 광의 각도와는 상이하게 하여 상기 반사상을 형성하고, 상기 투과 회절부는, 상기 투과부를 투과하는 광을 소정의 방향으로 회절시킨 회절광에 의해, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성한다.
광학 소자의 일 형태에 의하면, 하나의 광학 소자에 있어서, 반사광에 의해 얻어지는 상 외에, 투과광에 의해서도 서로 상이한 복수의 색을 띤 상이 얻어진다. 즉, 하나의 광학 소자에 대하여 광학적인 효과가 부가된다.
도 1은 본 발명의 광학 소자를 구체화한 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 사시 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-Y 평면을 따르는 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-X 평면을 따르는 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 5는 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 반사에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 투과에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 제조 방법에 있어서의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 8은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 제조 방법에 있어서의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 9는 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 제조 방법에 있어서의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 제조 방법에 있어서의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 11은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 상측 투명 수지층의 사시 구조를 도시하는 사시도이다.
도 12는 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 상측 투명 수지층의 사시 구조를 도시하는 사시도이다.
도 13은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 Z 방향으로부터 본 광학 소자의 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 14는 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 Z 방향으로부터 본 광학 소자의 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 15는 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 Z 방향으로부터 본 광학 소자의 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 16은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 Z 방향으로부터 본 광학 소자의 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 17은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 Z 방향으로부터 본 광학 소자의 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 18은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 제조 방법의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 19는 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 제조 방법의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 20은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 제조 방법의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 21은 제1 실시 형태의 변형예에 있어서의 제조 방법의 하나의 공정을 도시하는 공정도이다.
도 22는 본 발명의 광학 소자를 구체화한 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 사시 구조를 도시하는 사시도이다.
도 23은 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-Y 평면을 따르는 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 24는 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-X 평면을 따르는 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 25는 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 26은 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 반사에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 27은 제2 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 투과에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 28은 본 발명의 광학 소자를 구체화한 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 사시 구조를 도시하는 사시도이다.
도 29는 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-Y 평면을 따르는 단면 구조의 일부를 도시하는 부분 단면도이다.
도 30은 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자의 Z-X 평면을 따르는 단면 구조를 도시하는 단면도이다.
도 31은 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 32는 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 반사에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 33은 제3 실시 형태에 있어서의 광학 소자에 입사한 광의 투과에 의한 광학적인 효과를 설명하기 위한 작용도이다.
도 34는 본 발명의 광학 소자를 구체화한 제4 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 35는 제4 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 36은 제4 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 37은 본 발명을 구체화한 제5 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 38은 제5 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 39는 제5 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 40은 제5 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 41은 본 발명을 구체화한 제6 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 42는 제6 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 43은 본 발명을 구체화한 제7 실시 형태에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
도 44는 제7 실시 형태의 변형예에 있어서의 광학 소자를 Z 방향으로부터 본 평면 구조를 도시하는 평면도이다.
[제1 실시 형태]
도 1 내지 도 10을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제1 실시 형태를 설명한다. 이하에서는, 광학 소자의 구성, 광학 소자의 작용, 및 광학 소자의 제조 방법을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 1 내지 도 4를 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 1 및 도 4에서는, 광학 소자의 구성을 설명하는 편의상, 광학 소자가 갖는 반사부 상에 형성된 상측 투명 수지층의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 1 및 도 4에서는, 하측 투명 수지층에 대한 반사부의 위치를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 반사부의 각각에는 도트가 찍혀 있다. 그리고, 도 1에서는, 도시의 편의상, 하측 투명 수지층의 표면에 형성된 요철 구조의 도시가 생략되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)는 상측 투명 수지층과, 하측 투명 수지층(11)과, 하측 투명 수지층(11)의 하나의 면인 표면(11s)과, 상측 투명 수지층과 하측 투명 수지층(11) 사이에 형성된 복수의 반사부(12)를 구비하고 있다. 광학 소자(10)는 복수의 투과부(13)를 구비하고, 각 투과부(13)는 상측 투명 수지층 중, 2개의 반사부(12) 사이에 끼워진 제1 부분과, 하측 투명 수지층(11) 중, 2개의 반사부(12) 사이에 끼워진 제2 부분이며, 제1 부분과 대향하는 제2 부분에 의해 구성된다. 광학 소자(10)는 복수의 반사부(12)와 복수의 투과부(13)로 구성되는 투과 회절부(20)를 구비하고 있다.
반사부(12)는 가시광을 반사하는 부분이며, 적어도 400nm부터 700nm의 파장의 일부를 반사한다. 반사부(12)의 투과율은 30％ 미만인 것이 바람직하다. 한편, 투과부(13)는 적어도 400nm부터 700nm의 파장의 일부를 투과하여, 투과부(13)의 투과율은, 70％ 이상인 것이 바람직하다.
반사부(12)의 형성 재료에는, Al, Sn, Cr, Ni, Cu, Au, 및 Ag 등의 금속의 단체, 또는, 이들 금속의 군에 포함되는 각 금속의 화합물, 예를 들어, 산화물 등이 사용된다. 이 형성 재료 중, 용해, 부식, 또는, 변질 등에 의해 반사율이나 투명성이 바뀌는 형성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 금속의 군, 및 금속 화합물의 군에 포함되는 2개 이상의 형성 재료가 사용되어도 된다.
반사부(12)의 형성 재료를 용해함으로써 반사율 또는 투과율을 바꾸는 방법에는, 예를 들어, 상술한 금속의 군, 및 금속 산화물의 군에 포함되는 형성 재료에 대하여 에칭 처리를 행하는 방법을 사용할 수 있다. 에칭 처리에는, 산, 알칼리, 유기 용제, 산화제, 및 환원제 등의 처리제를 사용할 수 있다.
반사부(12)의 형성 재료를 변질시켜서 반사율 또는 투과율을 바꾸는 방법에는, 예를 들어, 구리를 산화제에 의해 산화시켜서 산화제일구리로 바꾸는 방법, 또는, 알루미늄을 산화제에 의해 산화시켜서 베마이트로 바꾸는 방법 등을 사용할 수 있다.
반사부(12)의 형성 재료에는, 상술한 금속의 군, 및 금속 화합물의 군에 포함되는 재료의 선택이 가능하고, 또한, 이 형성 재료에는, 상술한 각종 처리가 행하여져도 된다. 이러한 형성 재료나 처리의 선택은, 광학 소자(10)에 필요하게 되는 광학 특성이나, 내후성 및 층간 밀착성 등의 실용적인 내구성에 기초하여 행하여지면 된다.
또한, 반사부(12)를 형성하기 위한 박막은, 균일한 표면 밀도로 형성되는 것이 바람직하기 때문에, 반사부(12)를 형성하기 위한 박막 형성에는, 드라이 코팅법이 사용되는 것이 바람직하다. 드라이 코팅법에는, 예를 들어, 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법 등의 방법을 채용할 수 있다.
반사부(12)의 형성 재료는, 상술한 금속 광택이나 소정의 색을 띤 형성 재료에 한하지 않고, 투명한 형성 재료여도 된다. 이하에 투명한 형성 재료를 열기한다. 반사부(12)의 형성 재료는, 예를 들어, Sb2O3, Fe2O3, TiO2, CdS, CeO2, ZnS, PbCl2, CdO, Sb2O3, WO3, SiO, Si2O3, In2O3, PbO, Ta2O3, ZnO, ZrO2, MgO, SiO2, Si2O2, MgF2, CeF3, CaF2, AlF3, Al2O3, 및 GaO 등이다.
또한, 반사부(12)의 형성 재료 중, 투명한 형성 재료는, 유기 폴리머여도 된다. 반사부(12)의 형성 재료로서의 유기 폴리머는, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리스티렌 등이다.
또한, 반사부(12)의 형성 재료는, 고굴절 수지나 고굴절 필러를 분산한 반사 잉크여도 된다. 반사부(12)의 형성 재료는, 상술한 형성 재료 중, 광학 소자(10)에 요구되는 반사 특성이나 내성에 따라서 선택되면 된다.
투과부(13), 즉, 투과부(13)를 구성하는 상측 투명 수지층, 및 하측 투명 수지층(11)의 형성 재료에는, 상술한 투과율을 만족하는 각종 수지가 사용되면 되고, 예를 들어, 열경화성 수지, 및 자외선 경화성 수지 등을 사용할 수 있다. 상측 투명 수지층, 및 하측 투명 수지층(11)은 상술한 투과율을 만족하는 범위라면, 매트 처리되어 있어도 되고, 백색을 띠고 있어도 된다.
하측 투명 수지층(11)은 예를 들어, 하나의 방향의 일례인 X 방향과, X 방향과 직교하는 Y 방향을 따라 2차원적으로 전개되는 직사각형판 형상을 갖고 있다. 복수의 반사부(12)의 각각은, 하나의 방향인 Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고, 복수의 반사부(12)는 X 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 복수의 투과부(13)의 각각은, 반사부(12)와 동일하게 Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고, 복수의 투과부(13)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)는 또한, 하측 투명 수지층(11)에 있어서의 표면(11s)과 각 반사부(12) 사이에 하나씩 위치하는 복수의 보호부(14)를 구비하고 있다. 복수의 보호부(14)의 각각은, 반사부(12)와 마찬가지로, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고, 복수의 보호부(14)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 각 보호부(14)의 전체는, Z 방향으로부터 보아서, 하나의 반사부(12)의 전체에 겹쳐 있다. 보호부(14)는 광학 소자(10)가 제조될 때, 반사부(12)를 마모나 약품에 의한 부식으로부터 보호한다.
그로 인해, 보호부(14)에 있어서의 마모에 대한 내성이나 약품에 대한 내성은, 반사부(12)에 있어서의 마찰에 대한 내성이나 약품에 대한 내성 이상인 것이 바람직하다. 또한, 보호부(14)에 있어서의 마찰에 대한 내성이나 약품에 대한 내성이, 반사부(12)에 있어서의 마찰에 대한 내성이나 약품에 대한 내성보다 낮다고 해도, 반사부(12)의 하나의 면을 덮는 이상은, 반사부(12)를 보호하는 기능을 행한다.
보호부(14)는 반사부(12)가 에칭에 의해 형성될 때의 에칭 마스크로서 기능해도 된다. 보호부(14)가 에칭 마스크로서의 기능을 갖는 경우에는, 보호부(14)는 반사부(12)를 용해하는 적어도 하나의 액상체에 대하여 용해되지 않는 특성, 또는, 액상체에 대한 용해 속도가, 반사부(12)의 용해 속도보다 낮은 특성을 갖고 있는 것이 바람직하다.
보호부(14)를 형성하기 위한 박막은, 반사부(12)와 마찬가지로, 균일한 표면 밀도로 형성되는 것이 바람직하다. 보호부(14)를 형성하기 위한 박막 형성 방법으로서는, 진공 증착법, CVD법, 및 스퍼터링법 등의 드라이 코팅법을 사용할 수 있다. 이러한 형성 방법에 의하면, 보호부(14)를 형성하기 위한 박막의 막 두께, 성막 속도, 적층수, 및 광학 막 두께 등을 제어할 수 있다. 또한, 상술한 드라이 코팅법 중, 진공 증착법에 있어서 증착원부터 기판을 향하는 재료는 직진성을 갖는다. 그로 인해, 드라이 코팅법으로서 진공 증착법이 채용되는 것이 바람직하다.
보호부(14)의 형성 재료는, 드라이 코팅법에 의해 성막이 가능한 재료이면 되고, 보호부(14)의 형성 재료로는, 예를 들어, 상술한 반사부(12)의 형성 재료인 금속의 군, 및 금속 화합물의 군에 포함되는 적어도 하나의 형성 재료를 사용할 수 있다.
또한, 보호부(14)의 형성 재료는, 반사부(12)의 형성 재료와 마찬가지로, 투명한 형성 재료여도 된다. 보호부(14)의 투명한 형성 재료는, 예를 들어, Sb2O3, Fe2O3, Fe3O4, TiO2, Ti2O3, CdS, CeO2, ZnS, PbCl2, CdO, Sb2O3, WO3, SiO, Si2O3, In2O3, PbO, Ta2O3, ZnO, ZrO2, MgO, SiO2, Si2O2, MgF2, CeF3, CaF2, AlF3, Al2O3, 및 GaO 등이다.
또한, 보호부(14)의 형성 재료 중, 투명한 형성 재료는, 유기 폴리머여도 된다. 보호부(14)의 형성 재료로서의 유기 폴리머는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리스티렌 등이다.
보호부(14)가 에칭 마스크로서의 기능을 가질 때, 보호부(14)는 포토리소그래피에 의해 소정의 형상을 갖는 패턴으로 가공되어도 된다. 이 경우에는, 네가티브 레지스트, 또는, 포지티브 레지스트가 보호부(14)를 형성하기 위한 박막에 도포된 후, 레지스트에 대하여 패턴 노광이 행하여진다. 그리고, 레지스트를 에칭 마스크로 하는 보호부(14)를 형성하기 위한 박막 에칭이 행해짐으로써, 반사부(12)를 형성하기 위한 박막의 일부에, 에칭 마스크로서의 기능을 갖는 보호부(14)가 형성된다. 그리고, 보호부(14)를 에칭 마스크로 하는 에칭 처리가 반사부(12)를 형성하기 위한 박막에 행해짐으로써, 반사부(12)가 형성된다.
광학 소자(10)는 상술한 바와 같이, 복수의 반사부(12)를 덮는 상측 투명 수지층(15)을 구비하고 있다. 상측 투명 수지층(15)은 투과 회절부(20)를 마찰이나 수분 등으로부터 보호한다.
상측 투명 수지층(15)의 하나의 면이며, 하측 투명 수지층(11)과 대향하는 면인 이면(15r)은 Y 방향을 따라 교대로 배열되는 볼록부(15a)와 오목부(15b)를 갖고 있다. 여기에서는, Z 방향에 있어서 하측 투명 수지층(11)을 향하여 돌출된 부분이 볼록부(15a)이며, 상측 투명 수지층(15)의 표면을 향하여 돌출된 부분이 오목부(15b)이다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 오목부(15b)와 볼록부(15a)는, 하나의 반사 단위부(16)를 구성하고, 복수의 반사 단위부(16)에 있어서의 Y 방향을 따르는 길이에는, 서로 상이한 복수의 길이가 포함되어 있다. 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)은 오목부(15b)와 볼록부(15a)에 의해 구성된 비주기성의 요철 구조를 구비하고 있다.
복수의 오목부(15b)에는, Z 방향에 있어서의 오목부(15b)의 저부의 위치가 서로 다른 오목부(15b)가 포함되고, 또한, 복수의 볼록부(15a)에는, Z 방향에 있어서의 볼록부(15a)의 정상부의 위치가 서로 다른 볼록부(15a)가 포함되어 있다. 복수의 오목부(15b)의 각각, 및 복수의 볼록부(15a)의 각각은, 이면(15r)에 있어서, X 방향을 따라 연장되어 있다.
복수의 보호부(14)의 각각은, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r) 중, 각 보호부(14)가 위치하는 부분이 갖는 요철 구조를 본뜬 요철 구조를 구비하고, 또한, 복수의 반사부(12)의 각각은, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r) 중, 각 반사부(12)가 위치하는 부분이 갖는 요철 구조를 본뜬 요철 구조를 구비하고 있다.
그로 인해, 복수의 보호부(14)의 각각은, 상술한 바와 같은 이면(15r)과 동등한 비주기성의 요철 구조를 구비하고, 또한, 복수의 반사부(12)의 각각은, 상술한 바와 같은 이면(15r)과 동등한 비주기성의 요철 구조를 구비하고 있다. 그러므로, 반사부(12)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 입사한 광은, 복수의 반사부(12)의 각각에 의해 산란된다. 복수의 반사부(12)는 반사광으로서의 산란광을 발생시키고, 산란광에 의해 반사상을 형성한다. 즉, 반사부(12)는 반사하는 광의 반사각을 반사부(12)에 입사하는 광의 각도와는 상이하게 하여 반사상을 형성한다.
또한, 반사부(12)의 각각은, 반사부(12)에 있어서의 Y 방향의 거의 전체에 요철 구조를 구비하고 있지만, Y 방향에 있어서의 적어도 일부에 요철 구조를 구비하고 있으면 된다.
도 3은, Z-X 평면을 따르는 광학 소자(10)의 단면 형상을 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 이면(15r)에 형성된 복수의 오목부(15b)에는, Z 방향에 있어서의 오목부(15b)의 저부의 위치가 서로 다른 오목부(15b)가 포함되고, 또한, 복수의 볼록부(15a)에는, Z 방향에 있어서의 볼록부(15a)의 정상부의 위치가 서로 다른 볼록부(15a)가 포함된다. 그로 인해, 하나의 보호부(14)와 하나의 반사부(12)의 적층된 구조를 하나의 적층 구조라 할 때, 복수의 적층 구조에는, Z 방향에 있어서의 위치가 서로 다른 적층 구조가 포함되고, 또한, Z 방향에 있어서의 위치가 서로 동등한 적층 구조가 포함되어도 된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 반사부(12)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 복수의 투과부(13)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. X 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(12)와 하나의 투과부(13)가 하나의 투과 주기부(17)를 구성하고, 투과 주기부(17)에 있어서, X 방향을 따르는 폭이 격자 주기 d이다.
격자 주기 d가, 0.20㎛보다 크고 20㎛ 이하일 때, 투과 회절부(20)는 투과부(13)의 각각을 투과하는 광을 소정의 방향으로 회절시킨 회절광에 의해, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성할 수 있다. 격자 주기 d는, 투과 회절부(20)에 의해 선명한 회절상을 얻음에 있어서는, 0.35㎛ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 회절상의 시야각, 즉, 회절상의 분산각을 관찰자에 의해 시인됨에 있어서 바람직한 크기로 함에 있어서는, 격자 주기 d는, 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 격자 주기 d가 20㎛를 초과하면, 회절상의 시야각이 작아져, 관찰자가 시인할 수 있는 각도의 범위가 좁아진다.
또한, 격자 주기 d가, 가시광 영역에 포함되는 광의 파장보다 작은 투과형의 회절 격자는, 서브 파장 격자라고 불리고 있다. 서브 파장 격자는, 특정한 영역에 포함되는 파장을 흡수하는 효과, 및 특정한 영역에 포함되는 파장을 반사하는 효과를 갖고, 또한, 입사광으로부터 편광을 분리하는 효과를 갖고 있다. 또한, 서브 파장 격자가, 가시광 영역에 포함되는 광, 예를 들어, 400nm 이상 700nm 이하의 광에 대하여 편광을 분리하는 효과를 갖기 위해서는, 서브 파장 격자의 격자 주기 d는, 이하의 길이인 것이 바람직하다. 즉, 격자 주기 d는, 가시광 파장의 1/2 미만의 길이인 0.15㎛ 이상 0.35㎛ 미만의 범위에 포함되는 것이 바람직하고, 0.15㎛ 이상 0.30㎛ 이하의 범위에 포함되는 것이 보다 바람직하다.
그로 인해, 격자 주기 d가 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만의 범위에 포함될 때, 투과 회절부(20)는 반사부(12)에 대하여 수직인 성분인 편광만을 투과하면서, 가시광을 회절시킬 수 있다.
[광학 소자의 작용]
도 5 및 도 6을 참조하여 광학 소자의 작용을 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(12)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 비주기성의 요철 구조를 갖는 각 반사부(12)는 여러 방향으로 입사광 Li를 반사한다. 즉, 각 반사부(12)에 의해 발생하는 반사광 Lr은 산란광이다. 그로 인해, 입사광 Li가 백색의 가시광일 때, 광학 소자(10)는 백색을 띤 산란광을 반사한다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(12)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 입사광 Li는, 복수의 투과부(13)의 각각으로부터 투과되고, 하측 투명 수지층(11)에 있어서, 표면(11s)과 대향하는 이면으로부터 투과광 Lt로서 사출된다. 이때, 투과 회절부(20)는 입사광 Li에 포함되는 복수의 파장의 광 각각을 각 광에 의존한 투과 각도로 회절시켜서, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성한다.
이에 의해, 예를 들어, 광학 소자(10)의 관찰자는, 광학 소자(10)의 상측 투명 수지층(15)과 대향하는 평면에서 본 반사 관찰에서는, 반사부(12)에 의해 산란된 백색의 산란광을 관찰할 수 있다. 한편, 관찰자는, 광학 소자(10)의 하측 투명 수지층(11)과 대향하는 평면에서 보며, 또한, 광학 소자(10)를 광원에 대하여 투과하여 관찰하는 투과 관찰에서는, 투과 회절부(20)가 회절한 무지개색을 띤 회절광을 관찰할 수 있다.
[광학 소자의 제조 방법]
도 7 내지 도 10을 참조하여 광학 소자의 제조 방법을 설명한다.
광학 소자(10)를 제조할 때에는, 먼저, 비주기성의 요철 구조를 가진 상측 투명 수지층(15)의 원판을 제작한다. 원판은, 전자선 묘화기를 이용한 포토리소그래피법을 사용해서 제작된다. 원판에 있어서, 상측 투명 수지층(15) 중, 반사부(12)가 위치하는 부위에 대응하는 부분에는, 비표면적이 상대적으로 작은, 즉, 요철 구조에 있어서의 애스펙트비가 상대적으로 작은 비주기적인 요철 구조를 형성한다. 한편, 원판에 있어서, 상측 투명 수지층(15) 중, 반사부(12)가 위치하지 않는 부위에 대응하는 부분에는, 광을 산란시키기 위한 비주기적인 요철 구조보다 비표면적이 상대적으로 큰, 즉, 애스펙트비가 상대적으로 큰 요철 구조를 형성한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 상술한 원판에 있어서의 표면의 요철 구조를 복제함으로써, 비주기성의 요철 구조를 가진 상측 투명 수지층(15)을 형성한다. 상측 투명 수지층(15)은 예를 들어, 포토폴리머법을 사용하여 형성된다. 즉, 상측 투명 수지층(15)이 형성될 때에는, 먼저, 원판에 대하여 자외선 경화성 수지가 도포되고, 그리고, 원판에 도포된 자외선 경화성 수지에 대하여 자외선이 조사됨으로써, 자외선 경화성 수지가 경화된다. 계속해서, 경화한 자외선 경화성 수지가 박리됨으로써, 비주기성의 요철 구조를 가진 상측 투명 수지층(15)이 형성된다.
또한, 상측 투명 수지층(15)을 형성하는 방법에는, 상술한 포토폴리머법에 한하지 않고, 열 엠보싱법, 핫콜드 프레스법, 포토폴리머법, 및 나노임프린트법 등의 방법을 사용할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15) 중, 상술한 요철 구조를 갖는 면의 전체에 대하여 금속막, 예를 들어, 알루미늄막(12M)이 진공 증착된다. 이때, 상측 투명 수지층(15)의 요철 구조를 갖는 면 중, 상술한 애스펙트비가 상대적으로 작은 부분에는, 소정의 두께를 가진 알루미늄막(12M)이 성막되는 한편, 애스펙트비가 상대적으로 큰 부분에는, 알루미늄막(12M)이 조금밖에 부착되지 않는다. 게다가, 상측 투명 수지층(15) 중, 애스펙트비가 상대적으로 큰 부분에서는, 알루미늄막(12M)은, 상측 투명 수지층(15)의 표면에 있어서, 하나의 방향을 따라 연장되는 선형, 또는, 섬형으로 형성된다.
또한, 알루미늄막(12M)을 성막하기 위한 드라이 코팅법에는, 진공 증착법에 한하지 않고, 상술한 드라이 코팅법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 알루미늄막(12M)의 전체에 대하여 알루미늄막(12M)을 보호하는 불화마그네슘이 진공 증착된다. 이에 의해, 알루미늄막(12M)과 마찬가지로, 상측 투명 수지층(15) 중, 애스펙트비가 상대적으로 작은 부분에는, 보호부(14)로 되는 불화마그네슘막(14M)이 성막되는 한편, 애스펙트비가 상대적으로 큰 부분에는, 불화마그네슘막(14M)이 거의 성막되지 않는다. 게다가, 상측 투명 수지층(15) 중, 애스펙트비가 상대적으로 큰 부분에서는, 불화마그네슘막(14M)은, 상측 투명 수지층(15)의 표면에 있어서, 하나의 방향을 따라 연장되는 선형, 또는, 섬형으로 형성된다.
또한, 불화마그네슘막(14M)을 성막하기 위한 드라이 코팅법에는, 진공 증착법에 한하지 않고, 상술한 드라이 코팅법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
알루미늄막(12M)은 알칼리 용액에 용해하는, 즉, 알칼리 용액에 의한 에칭이 가능한 한편, 불화마그네슘막(14M)은 알칼리 용액에 용해되지 않는다. 그로 인해, 알루미늄막(12M)을 알칼리 용액에 의해 습식 에칭할 때의 마스크로서 불화마그네슘막(14M)을 사용할 수 있다.
도 10에 도시한 바와 같이, 알루미늄막(12M)과, 불화마그네슘막(14M)이 형성된 상측 투명 수지층(15)이 알칼리 용액에 침지된다. 이에 의해, 선형, 또는, 섬형으로 형성된 알루미늄막(12M)과 불화마그네슘막(14M)의 적층 구조에서는, 알루미늄막(12M)이 알칼리 용액에 접촉함으로써, 알루미늄막(12M)이 알칼리 에칭된다. 한편, 상측 투명 수지층(15) 중, 상술한 애스펙트비가 상대적으로 작은 부분에서는, 알루미늄막(12M)이 불화마그네슘막(14M)에 의해 보호되기 때문에, 알칼리 용액에 의한 에칭이 행하여져도, 알루미늄막(12M)이 에칭되지 않는다.
이러한 제조 방법에 의하면, 알루미늄막(12M)을 보호하기 위한 불화마그네슘막(14M)의 패터닝을 특별히 행하지 않더라도 반사부(12)에 대응하는 알루미늄막(12M)만이 불화마그네슘막(14M)에 의해 보호된다. 그로 인해, 이러한 제조 방법에 의하면, 상측 투명 수지층(15)을 형성하기 위한 원판에 있어서, 원판의 표면에 위치하는 요철 구조의 애스펙트비를 조절함으로써, 고해상도의 반사부(12)를 임의의 위치에 형성하는 것이 가능하다.
상술한 제조 방법에서는, 보호부(14)를 형성하는 불화마그네슘막(14M)의 두께, 즉, Z 방향을 따르는 두께는, 반사부(12)를 형성하는 알루미늄막(12M)의 두께의 절반 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄막(12M)의 두께가, 5nm 이상 500nm 이하일 때, 불화마그네슘막(14M)의 두께는, 0.3nm 이상 200nm 이하이며, 또한, 불화마그네슘막(14M)의 두께가, 알루미늄막(12M)의 두께의 절반 이하인 것이 바람직하다.
이때, 상측 투명 수지층(15)의 표면 중, 알루미늄막(12M)을 제거하고자 하는 부분이며, 광학 소자(10)의 투과부(13)를 포함하는 부분에는, 극히 얇은 알루미늄막(12M)에 대하여 극히 얇은 불화마그네슘막(14M)이 형성된다. 한편, 상측 투명 수지층(15) 중, 알루미늄막(12M)을 남기고자 하는 부분이며, 광학 소자(10)의 반사부(12)에 대응하는 부분에서는, 반사부(12)에 대응하는 알루미늄막(12M)의 용해나 변질로부터, 알루미늄막(12M)을 보호하는 기능을 발현하는 것이 가능한 정도의 불화마그네슘막(14M)이 형성된다.
이와 같이, 반사부(12)를 형성하기 위한 박막의 형성 재료와 막 두께, 및 보호부(14)를 형성하기 위한 박막의 형성 재료와 막 두께가 설정됨으로써, 이하의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 상측 투명 수지층(15)에 있어서의 반사부(12)에 대응하는 부분과, 투과부(13)를 포함하는 반사부(12) 이외의 부분에 대응하는 부분에 있어서, 반사부(12)를 형성하기 위한 금속막에 있어서의 에칭 속도의 차를 의해 크게 할 수 있다. 그러므로, 에칭되어야 할 부분에 대해서는 에칭되기 쉬워짐으로써 광학 소자(10)의 생산성이 높아지고, 또한, 에칭되지 않아야 할 부분에 대해서는, 소정의 형상으로 유지되기 쉬워지거나, 변질이 억제되거나 함으로써, 광학 소자(10)의 품질이 안정된다.
즉, 상술한 알루미늄막(12M)의 두께, 및 불화마그네슘막(14M)의 두께는, 비표면적이 상대적으로 큰 영역에 형성된 알루미늄막(12M)을 에칭함에 있어서 바람직한 두께이다.
반사부(12) 및 보호부(14)가 형성된 후, 예를 들어, 자외선 경화성 수지가, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 도포되고, 또한, 도포된 자외선 경화성 수지가 경화됨으로써, 반사부(12) 및 보호부(14)를 덮는 하측 투명 수지층(11)이 형성된다. 또한, 하측 투명 수지층(11)을 형성하는 공정은, 생략되어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 하나의 광학 소자(10)에 있어서, 반사광 Lr에 의해 얻어지는 반사상 외에, 투과광 Lt에 의해서도 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상이 얻어짐으로써, 하나의 광학 소자(10)에 대하여 광학적인 효과가 부가된다.
(2) 광학 소자(10)에 있어서 반사된 광은, 요철 구조가 산란한 산란광인 한편, 광학 소자(10)에 있어서 투과된 광은, 투과 회절부(20)에 의한 회절광이다. 그로 인해, 광학 소자(10)가 반사한 광과, 광학 소자(10)가 투과시킨 광의 차이가 현저해진다.
(3) 투과 주기부(17)에 있어서의 격자 주기 d가 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만일 때, 투과 회절부(20)에 입사하는 가시광 중, 반사부(12)에 대하여 수직인 성분인 편광만을 투과하면서, 가시광을 회절시킬 수 있다.
(4) 투과 주기부(17)에 있어서의 격자 주기 d가 0.35㎛ 이상 20㎛ 이하일 때, 투과 회절부(20)에 입사한 가시광이 보다 확실하게 회절된다.
[제1 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제1 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다. 또한, 이하에 설명되는 도 13 내지 도 17에서는, 반사부(12)를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층(15)의 도시가 생략되어 있다.
·복수의 반사부(12)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상이 아니라, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 된다. 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(12)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 되고, Y 방향이 하나의 방향의 일례이다. 또는, 각 반사부(12)는 Y 방향에 대하여 수직 이외의 소정의 각도로 교차하는 연장 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 된다. 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(12)는 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 되고, 연장 방향과 직교하는 방향이 하나의 방향의 일례이다.
·상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 위치하는 복수의 오목부의 각각, 및 복수의 볼록부의 각각은, X 방향을 따라 연장되어 있지 않고, 예를 들어, 이하에 기재하는 형상을 갖고 있어도 된다. 즉, 복수의 오목부의 각각, 및 복수의 볼록부의 각각은, Y 방향에 대하여 수직 이외의 소정의 각도로 교차하는 방향을 따라 연장되어 있어도 된다.
예를 들어, 도 11에 도시한 바와 같이, Y 방향에 대하여 45°의 각도를 형성하는 방향을 따라, 복수의 오목부(15b)가 연장되어 있어도 된다. 이러한 구성에서는, X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 오목부(15b)에 의해 끼워지는 볼록부(15a)도, Y 방향에 대하여 45°의 각도를 형성하는 방향을 따라 연장되어 있다. 또한, 도 11에서는, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)이 갖는 요철 구조를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층(15)을 도 2의 구성으로부터 Z 방향에서 반전시킨 구성이 도시되어 있다.
이러한 상측 투명 수지층(15)에 형성된 반사부(12)를 갖는 구성은, 볼록부(15a)의 길이 방향, 즉, Y 방향에 대하여 45°의 각도를 형성하는 방향으로 지향성을 갖는 산란광을 반사광 Lr로서 발생시킨다. 이와 같이, 소정의 방향을 따라 연장되는 복수의 오목부(15b), 및 복수의 볼록부(15a)로 구성되는 이면(15r)을 가진 상측 투명 수지층(15)을 구비하는 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(12)는 소정의 방향으로 지향성을 갖는 산란광을 반사광으로서 발생시키는 것이 가능하다.
·도 12에 도시한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 위치하는 복수의 오목부(15b)에 있어서, 오목부(15b)가 연장되는 방향이 서로 상이해도 되고, 복수의 볼록부(15a)에 있어서도, 볼록부(15a)가 연장되는 방향이 서로 상이해도 된다. 이러한 상측 투명 수지층(15)을 갖는 광학 소자(10)는 도 11에 도시한 상측 투명 수지층(15)을 갖는 광학 소자(10)와는 달리, 입사광 Li로부터, 소정의 지향성을 갖지 않는 등방적인 산란광을 반사광 Lr로서 발생시킨다. 또한, 도 12에서는, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)이 갖는 요철 구조를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층(15)을 도 2의 구성으로부터 Z 방향에서 반전시킨 구성이 도시되어 있다.
광학 소자(10)에서는, 상측 투명 수지층(15)이 지향성을 갖는 산란광을 산란시키는 요철 구조를 갖는 부분과, 입사광을 등방적으로 산란하는 요철 구조를 갖는 부분을 가짐으로써, 광학 소자(10)에 의해 얻어지는 광학적인 효과가 보다 복잡해진다.
·각 반사부(12)에 있어서의 복수의 오목부와 복수의 볼록부는, Y 방향에 있어서만 교대로 연속되는 구성이 아니라, Y 방향에 있어서 교대로 연속되고, 또한, X 방향에 있어서 교대로 연속되어도 된다.
·도 13에 도시한 바와 같이, 복수의 반사부(12)에 있어서, Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이해도 된다. 복수의 반사부(12)에 있어서, 예를 들어, X 방향에 있어서의 하나의 단에 위치하는 반사부(12)로부터, 다른 단에 위치하는 반사부(12)를 향해서, Y 방향을 따르는 길이가 점차 짧아져도 된다. 또는, 복수의 반사부(12)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 반사부(12)가 포함되고, 복수의 반사부(12)는 X 방향에 있어서, Y 방향을 따르는 길이에 소정의 규칙성을 갖고 있지 않은 상태에서 배열되어 있어도 된다.
·도 14에 도시한 바와 같이, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성된 구성이어도 된다.
이러한 구성에서는, 복수의 투과부(13)는 예를 들어, X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 복수의 투과부(13)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되어 있으면 된다. 또는, 복수의 투과부(13)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 복수의 투과부(13)의 각각은, X 방향을 따라 연장되어 있어도 된다. 또한 또는, 복수의 투과부(13)의 각각은, Y 방향에 대하여 소정의 각도를 형성하는 연장 방향을 따라 연장되고, 또한, 복수의 투과부(13)는 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있어도 된다.
이러한 구성에서는, 투과부(13) 사이에 끼워진 부분이 반사부(12a)로서 기능하고, 또한, 복수의 투과부(13)를 둘러싸는 부분도 반사부(12b)로서 기능한다.
·도 15에 도시한 바와 같이, 도 14에 도시한 광학 소자(10)에서는, 복수의 투과부(13)에 있어서, Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이해도 된다. 복수의 투과부(13)에 있어서, 예를 들어, X 방향에 있어서의 하나의 단에 위치하는 투과부(13)로부터, 다른 단에 위치하는 투과부(13)를 향해서, Y 방향을 따르는 길이가 점차 짧아져도 된다. 또는, 복수의 투과부(13)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 투과부(13)가 포함되고, 복수의 투과부(13)는 X 방향에 있어서, Y 방향을 따르는 길이에 소정의 규칙성을 갖고 있지 않은 상태에서 배열되어 있어도 된다.
·도 16에 도시한 바와 같이, 직사각형 형상을 가진 복수의 반사부(12)를 갖고, 복수의 반사부(12)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 구성이어도 된다. 또한, 이러한 구성은, X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(12)의 사이에 위치하고, 또한, Y 방향을 따라 연장되는 투과부(13)와, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(12)의 사이에 위치하고, 또한, X 방향을 따라 연장되는 투과부(13)를 갖고 있다. Y 방향을 따라 연장되는 복수의 투과부(13)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 복수의 투과부(13)와 직교하고 있다.
X 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(12)와 하나의 투과부(13)가 제1 회절 주기부(21)를 구성하고, 제1 회절 주기부(21)에 있어서 X 방향을 따르는 폭이, 제1 격자 주기 d1이다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(12)와 하나의 투과부(13)가 제2 회절 주기부(22)를 구성하고, 제2 회절 주기부(22)에 있어서 Y 방향을 따르는 폭이, 제2 격자 주기 d2이다. 제1 격자 주기 d1과 제2 격자 주기 d2는, 예를 들어, 서로 동등하다. 또한, 제1 격자 주기 d1과 제2 격자 주기 d2는 서로 상이해도 된다.
즉, 도 16에 도시한 광학 소자(10)는 소위 교차 격자 구조를 갖는다. 이러한 광학 소자(10)에서는, 형광등 등의 막대형 광원을 사용한 투과 관찰이 행하여질 때, 막대형 광원이 연장되는 방향과 X 방향이 평행할 때와, 막대형 광원이 연장되는 방향과 Y 방향이 평행일 때의 양쪽에서, 광학 소자(10)를 투과한 광이 무지개색을 띤 회절광으로서 사출된다.
또한, 복수의 반사부(12)는 Y 방향을 따라 배열되고, 또한, X 방향과 소정의 각도로 교차하는 방향을 따라 배열되어 있어도 되고, 또는, X 방향을 따라 배열되고, 또한, Y 방향과 소정의 각도로 교차하는 방향을 따라 배열되어도 된다. 또한 또는, 반사부(12)와 투과부(13)가 연속하는 방향이 주기 방향일 때, 광학 소자(10)는 3개 이상의 서로 다른 주기 방향의 각각을 따라서 배열되는 반사부(12)와 투과부(13)를 구비하는 구성이어도 된다.
·도 17에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성된 구성이어도 된다.
이러한 구성에서는, 예를 들어, 복수의 투과부(13)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 그리고, X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(13)의 사이에 위치하고, 또한, Y 방향을 따라 연장되는 반사부(12a)와, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(13)의 사이에 위치하고, 또한, X 방향을 따라 연장되는 반사부(12a)를 갖고 있다. Y 방향을 따라 연장되는 복수의 반사부(12a)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 복수의 반사부(12a)와 직교하고 있다. 또한, 복수의 투과부(13)의 주위를 둘러싸는 금속막도 반사부(12b)로서 기능한다.
X 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(12a)와 하나의 투과부(13)가 제1 회절 주기부(21)를 구성하고, 제1 회절 주기부(21)에 있어서 X 방향을 따르는 폭이, 제1 격자 주기 d1이다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(12a)와 하나의 투과부(13)가 제2 회절 주기부(22)를 구성하고, 제2 회절 주기부(22)에 있어서 Y 방향을 따르는 폭이, 제2 격자 주기 d2이다. 제1 격자 주기 d1과 제2 격자 주기 d2는, 예를 들어 서로 동등하다. 또한, 제1 격자 주기 d1과 제2 격자 주기 d2는 서로 상이해도 된다.
즉, 도 17에 도시한 광학 소자(10)도, 도 16에 도시한 광학 소자(10)와 마찬가지로, 소위 교차 격자 구조를 갖는다. 도 17에 도시한 광학 소자(10)에 있어서, 도 16에 도시한 광학 소자(10)의 투과부(13)의 위치에 반사부(12a)가 위치하고, 또한, 도 16에 도시한 광학 소자(10)의 반사부(12)의 위치에 투과부(13)가 위치하고 있으면, 도 17에 도시한 광학 소자(10)는 도 16에 도시한 광학 소자(10)와 동일한 광학적인 효과를 갖는다.
또한, 복수의 투과부(13)는 Y 방향을 따라 배열되고, 또한, X 방향과 소정의 각도로 교차하는 방향을 따라 배열되어도 되고, 또는, X 방향을 따라 배열되고, 또한, Y 방향과 소정의 각도로 교차하는 방향을 따라 배열되어도 된다. 또한 또는, 반사부(12)와 투과부(13)가 연속하는 방향이 주기 방향일 때, 광학 소자(10)는 3개 이상의 서로 다른 주기 방향의 각각을 따라서 배열되는 반사부와 투과부(13)를 구비하는 구성이어도 된다.
상술한 바와 같이, 도 17에 도시한 광학 소자(10)는 도 16에 도시한 광학 소자(10)와 광학적인 효과가 동등한 구조로 하는 것도 가능하다. 그로 인해, 도 17에 도시한 광학 소자(10)와 도 16에 도시한 광학 소자(10)는, 반사부의 형성의 용이함에 따라서 선택되면 된다.
·광학 소자(10)는 보호부(14)를 갖고 있지 않아도 된다. 보호부(14)를 갖고 있지 않은 광학 소자(10)는 예를 들어, 이하의 제조 방법에 의해 제조된다.
광학 소자(10)를 제조할 때에는, 먼저, 상술한 제조 방법과 마찬가지로, 비주기성의 요철 구조를 가진 상측 투명 수지층(15)의 원판을 제작한다. 원판의 작성 시에는, 예를 들어, SUS판에 대하여 샌드블라스트 처리를 행함으로써, 비주기성의 요철 구조를 SUS판의 표면에 형성한다. 이에 의해, 비주기성의 요철 구조를 표면에 가진 원판을 제작할 수 있다. 또는, 원판의 작성 시에는, 레이저나 전자선 등의 묘화기, 즉, 노광기를 사용한 포토리소그래피에 의해, 비주기성의 요철 구조를 표면에 가진 레지스트막을 제작해도 된다. 이에 의해, 비주기성의 요철 구조를 표면에 가진 원판을 제작할 수 있다. 그리고, 얻어진 원판에 대하여 도통 막을 드라이 코팅한 후에, 전기 주조에 의해 실용판을 형성해도 된다.
도 18에 도시한 바와 같이, 상술한 원판에 있어서의 표면의 요철 구조를 복제함으로써, 비주기성의 요철 구조를 가진 상측 투명 수지층(15)을 형성한다. 상측 투명 수지층(15)은 예를 들어, 포토폴리머법을 사용하여 형성된다.
또한, 상측 투명 수지층(15)을 형성하는 방법에는, 상술한 포토폴리머법에 한하지 않고, 열 엠보싱법, 핫콜드 프레스법, 포토폴리머법, 및 나노임프린트법 등의 방법을 사용할 수 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15) 중, 비주기성의 요철 구조를 갖는 면의 전체에, 반사부(12)를 형성하기 위한 금속막, 예를 들어, 알루미늄막(12M)이 드라이 코팅된다. 알루미늄막(12M)의 드라이 코팅에는, 상술한 방법 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 20에 도시한 바와 같이, 알루미늄막(12M)의 전체에 포토레지스트 PR이 도포된다.
도 21에 도시한 바와 같이, 레이저를 사용한 패턴 노광에 의해, 알루미늄막(12M) 중, 반사부(12)에 대응한 부분의 포토레지스트 PR을 경화시켜서, 알루미늄막(12M)을 에칭할 때의 마스크가 형성된다. 그리고, 포토레지스트 PR 중, 경화되지 않은 부분과, 알루미늄막(12M) 중, 마스크가 위치하지 않는 부분이 알칼리 에칭됨으로써, 반사부(12)가 형성된다.
또한, 이러한 제조 방법에 의하면, 보호부(14)를 갖는 광학 소자(10)를 제조하는 것도 가능하다. 보호부(14)를 갖는 광학 소자(10)를 제조할 때에는, 포토레지스트 PR을 도포하는 공정 전에, 보호부(14)를 형성하기 위한 박막, 예를 들어, 불화마그네슘막이 형성된다. 그리고, 포토레지스트 PR의 현상이 행하여진 후이며, 알루미늄막(12M)의 알칼리 에칭 전에, 불화마그네슘막의 에칭이 행하여진다.
광학 소자(10)는 상술한 방법 이외의 방법에 의해 제조되어도 되고, 예를 들어, 수세 C 라이트 가공이나, 물리적으로 금속막을 제거하는 방법 등에 의해 제조되어도 된다. 이 중, 수세 C 라이트 가공에서는, 상측 투명 수지층(15) 중, 투과부(13)에 대응하는 부분에 수용성 수지를 도포한 후에, 반사부(12)를 형성하기 위한 금속막을 드라이 코팅에 의해 성막한다. 그리고, 수용성 수지와 금속막이 형성된 상측 투명 수지층(15)을 수세함으로써, 수용성 수지와, 수용성 수지 상에 형성된 금속막을 제거한다.
이에 비해, 물리적으로 금속막을 제거하는 방법에서는, 레이저를 패턴 조사하는 것 등에 의해, 금속층 중, 투과부(13)에 대응하는 부분이 물리적으로 제거된다.
반사부(12)가 형성된 후, 예를 들어, 자외선 경화성 수지가, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 도포되고, 또한, 도포된 자외선 경화성 수지가 경화됨으로써, 반사부(12) 및 보호부(14)를 덮는 하측 투명 수지층(11)이 형성된다. 또한, 하측 투명 수지층(11)은 생략되어도 된다.
또한, 상술한 바와 같이, 보호부(14)를 갖지 않는 광학 소자(10)를 제조하는 방법이라면, 반사부(12)는 상측 투명 수지층(15)이 아니라, 하측 투명 수지층(11)에 형성되어도 된다. 이 경우에는, 상측 투명 수지층(15)이 생략되어도 된다.
[제2 실시 형태]
도 22 내지 도 27을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제2 실시 형태를 설명한다. 제2 실시 형태의 광학 소자는, 제1 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 반사부가 입사광을 산란하는 점은 공통되지만, 반사부에 있어서 입사광을 산란시키기 위한 구조가 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제1 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 22 내지 도 25를 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 22 및 도 25에서는, 광학 소자의 구성을 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 22 및 도 25에서는, 하측 투명 수지층에 대한 반사부의 위치를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 반사부의 각각에는 도트가 찍혀 있다. 그리고, 도 22에서는, 도시의 편의상, 하측 투명 수지층의 표면에 형성된 요철 구조의 도시가 생략되어 있다.
도 22에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)는 하측 투명 수지층(11)의 표면(11s)에 있어서의 상방에 형성된 복수의 반사부(31)를 구비하고, 복수의 반사부(31)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고, 복수의 반사부(31)는 제1 방향의 일례인 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 반사부(31)는 표면(11s)으로부터 이격되는 방향으로 돌출된 반원통면을 구비하고 있다. 또한, 각 반사부(31)는 반사부(31)에 있어서의 Y 방향의 전체에 반원통면을 구비하고 있지만, Y 방향에 있어서의 적어도 일부에 반원통면을 구비해도 된다. Y 방향이, 제2 방향의 일례이다. 또한, 각 반사부(31)는 반사부(31)에 있어서의 X 방향의 전체에 걸치는 반원통면을 구비하고 있지만, X 방향에 있어서의 적어도 일부에 반원통면을 구비하고 있어도 된다.
도 23에 도시한 바와 같이, 반사부(31)의 각각은 반원통면을 구비하고 있기 때문에, Z-Y 평면을 따른 하나의 단면에 있어서, 반사부(31)는 Y 방향의 전체에 걸쳐 Z 방향에서의 위치가 바뀌지 않는다. 또한, 보호부(32)도 동일하게 반원통면을 구비하고 있기 때문에, Z-Y 평면을 따른 하나의 단면에 있어서, 보호부(32)는 Y 방향의 전체에 걸쳐 Z 방향에서의 위치가 바뀌지 않는다.
도 24에 도시한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15) 중, 하측 투명 수지층(11)과 접촉하는 면이 이면(15r)이다. 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)은 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 오목부(15b)를 갖고, 복수의 오목부(15b)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 원통면에 의해 구성되어 있다.
각 반사부(31)는 하나의 오목부(15b)를 본떠 형성되어 있기 때문에, 각 반사부(31)는 오목부(15b)의 형상을 본뜬 반원통면을 구비하고 있다. 또한, 각 보호부(32)는 반사부(31)와 마찬가지로, 하나의 오목부(15b)를 본떠 형성되어 있기 때문에, 각 보호부(32)는 오목부(15b)의 형상을 본뜬 반원통면을 구비하고 있다.
도 25에 도시한 바와 같이, X 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(31)와 하나의 투과부(13)가 하나의 투과 주기부(33)를 구성하고, 투과 주기부(33)에 있어서의 격자 주기 d는, 제1 실시 형태의 격자 주기 d와 마찬가지로, 0.20㎛보다 크고 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.
[광학 소자의 작용]
도 26 및 도 27을 참조하여 광학 소자의 작용을 설명한다.
도 26에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(31)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 상측 투명 수지층(15)을 향하여 돌출된 볼록 형상을 갖는 각 반사부(31)는 입사광 Li가 입사한 반사부(31)의 부위에 따른 방향으로 입사광 Li를 반사한다. 즉, 각 반사부(12)는 반사광 Lr로서 산란광을 발생시킨다. 그로 인해, 입사광 Li가 백색의 가시광일 때, 광학 소자(10)는 백색을 띤 산란광을 반사한다.
한편, 도 27에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(31)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 입사광 Li는, 복수의 투과부(13)의 각각으로부터 투과하고, 하측 투명 수지층(11)에 있어서, 표면(11s)과 대향하는 이면으로부터 투과광 Lt로서 사출된다. 이때, 투과 회절부(20)는 입사광 Li에 포함되는 복수의 파장의 광 각각을 각 광에 의존한 각도로 회절시켜서, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성한다.
이에 의해, 예를 들어, 광학 소자(10)의 관찰자는, 반사 관찰에서는, 반사부(12)에 의해 산란된 백색의 산란광을 관찰할 수 있다. 한편, 관찰자는, 투과 관찰에서는, 투과 회절부(20)가 회절한 무지개색을 띤 회절광을 관찰할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(5) 광학 소자(10)에 있어서 반사된 광은, 반원통면이 산란한 산란광인 한편, 광학 소자(10)에 있어서 투과된 광은, 투과 회절부(20)에 의한 회절광이다. 그로 인해, 광학 소자(10)가 반사한 광과, 광학 소자의 투과된 광의 차이가 현저해진다.
[제2 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제2 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다.
·복수의 반사부(31)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상이 아니라, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 된다. 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(31)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 된다. 또는, 각 반사부(31)는 Y 방향에 대하여 수직 이외의 소정의 각도로 교차하는 연장 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 되고, 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(31)는 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 된다.
·복수의 반사부(31)에 있어서, Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이해도 된다. 복수의 반사부(31)에 있어서, 예를 들어, X 방향에 있어서의 하나의 단에 위치하는 반사부(31)로부터, 다른 단에 위치하는 반사부(31)를 향해서, Y 방향을 따르는 길이가 점차 짧아져도 된다. 또는, 복수의 반사부(31)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 반사부(31)가 포함되고, 복수의 반사부(31)는 X 방향에 있어서, Y 방향을 따르는 길이에 소정의 규칙성을 갖고 있지 않은 상태에서 배열되어 있어도 된다. 즉, 도 13에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제2 실시 형태의 반사부(31)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)에 있어서, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성된 구성이어도 된다. 즉, 도 14에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제2 실시 형태의 반사부(31)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)에 있어서, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성되고, 또한, 복수의 투과부(13)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 투과부(13)가 포함되는 구성이어도 된다. 즉, 도 15에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제2 실시 형태의 반사부(31)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)는 교차 격자 구조를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 도 16에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제2 실시 형태에 있어서의 반사부(31)를 조합한 구성, 또는, 도 17에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제2 실시 형태에 있어서의 반사부(31)를 조합한 구성이어도 된다.
[제3 실시 형태]
도 28 내지 도 33을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제3 실시 형태를 설명한다. 제3 실시 형태의 광학 소자는, 제1 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 반사부의 구성, 및 반사부에 의해 얻어지는 광학적인 효과가 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제1 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 28 내지 도 31을 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 28 및 도 31에서는, 광학 소자의 구성을 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 28 및 도 31에서는, 하측 투명 수지층에 대한 반사부의 위치를 이해하기 쉽게 하기 위해서, 반사부의 각각에는 도트가 찍혀 있다. 그리고, 도 28에서는, 도시의 편의상, 하측 투명 수지층의 표면에 형성된 요철 구조의 도시가 생략되어 있다.
도 28에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)는 하측 투명 수지층(11)의 표면(11s)에 있어서의 상방에 형성된 복수의 반사부(41)를 구비하고, 복수의 반사부(41)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고, 복수의 반사부(41)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다.
도 29에 도시한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)은 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 볼록부(15a)를 갖고, 복수의 볼록부(15a)의 각각은, X 방향을 따라 연장되고, 또한, Z-Y 방향을 따르는 단면 형상이 직사각형인 돌조이다. 복수의 볼록부(15a)에 있어서, Z 방향에 있어서 하측 투명 수지층(11)의 이면(11r)을 향하여 돌출된 양이 서로 동등하다.
각 반사부(41)는 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 있어서, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖기 때문에, 각 반사부(41)는 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r) 중, 각 반사부(41)가 위치하는 부분을 본뜬 구조를 구비하고 있다. 즉, 각 반사부(41)는 반사부(41)에 있어서 하측 투명 수지층(11)의 이면(11r)을 향하여 돌출된 부위인 복수의 오목부(41a)와, Z 방향에 있어서 오목부(41a)보다 하측 투명 수지층(11)의 이면(11r)으로부터의 거리가 긴 복수의 볼록부(41b)를 구비하고 있다.
반사부(41)에 있어서, 오목부(41a)와 볼록부(41b)가 Y 방향을 따라 교대로 연속 배열되고, 오목부(41a)와 볼록부(41b)가 교대로 연속되는 방향이, 주기 방향이다. 즉, 반사부(41)는 Y 방향을 따른 주기성을 가진 요철 구조를 구비하고 있다. 반사부(41)에 있어서, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 오목부(41a)와 하나의 볼록부(41b)가 하나의 반사 주기부(43)를 구성하고, 반사 주기부(43)에 있어서의 Y 방향을 따르는 폭이, 격자 주기 dr이다. 또한, 오목부(41a)와 볼록부(41b)는, 반사부(41)에 있어서의 Y 방향의 전체에 있어서 교대로 연속되고 있지만, Y 방향에 있어서의 일부에 있어서 교대로 연속되어 있어도 된다.
격자 주기 dr이, 0.15㎛ 이상 20㎛ 이하일 때, 반사부(41)는 반사 주기부(43)에 의해 회절된 회절광에 의해, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성할 수 있다. 즉, 반사부(41)는 반사부(41)가 반사하는 광의 반사각을 반사부(41)에 입사하는 광의 각도와는 상이하게 하여 반사상을 형성할 수 있다.
격자 주기 dr은, 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하고, 격자 주기 dr이, 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하일 때, 격자 주기 dr이 다른 크기일 때와 비교하여, 회절상의 시야각이 보다 커진다.
또한, 격자 주기 dr이, 가시광 영역에 포함되는 광의 파장보다 작을 때, 각 반사부(41)는 서브 파장 격자이며, 반사부(41)는 입사광으로부터 편광을 분리할 수 있다. 또한, 서브 파장 격자가, 가시광 영역에 포함되는 광, 예를 들어, 400nm 이상 700nm 이하의 광에 대하여 편광을 분리하는 효과를 갖기 위해서는, 격자 주기 dr은, 이하의 길이인 것이 바람직하다. 즉, 격자 주기 dr은, 가시광 파장의 1/2 미만의 길이인 0.15㎛ 이상 0.35㎛ 미만의 범위에 포함되는 것이 바람직하고, 0.15㎛ 이상 0.30㎛ 이하의 범위에 포함되는 것이 보다 바람직하다.
그로 인해, 격자 주기 dr이 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만의 범위에 포함될 때, 반사부(41)는 반사부(41)에 대하여 수직인 성분인 편광만을 반사하면서, 가시광을 회절시킬 수 있다.
각 보호부(42)는 반사부(41)와 마찬가지로, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r) 중, 각 보호부(42)가 위치하는 부분을 본뜬 구조를 구비하고 있다.
도 30은, Z-X 평면을 따르는 광학 소자(10)의 단면 형상을 도시하고 있다. 상술한 바와 같이, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 형성된 볼록부(15a)는 X 방향을 따라 연장되고, 또한, Z 방향에 있어서 하측 투명 수지층(11)의 이면(11r)을 향하여 돌출된 양이 서로 동등하다. 그로 인해, 복수의 반사부(41)는 Z 방향에 있어서의 위치가 서로 동등하고, 또한, 복수의 보호부(42)는 Z 방향에 있어서의 위치가 서로 동등하다.
도 31에 도시한 바와 같이, X 방향에 있어서 서로 인접하는 하나의 반사부(41)와 하나의 투과부(13)가 하나의 투과 주기부(44)를 구성하고, 투과 주기부(44)에 있어서의 격자 주기 dt는, 제1 실시 형태의 격자 주기 d와 마찬가지로, 0.20㎛보다 크고 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.
[광학 소자의 작용]
도 32 및 도 33을 참조하여 광학 소자의 작용을 설명한다.
도 32에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(41)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 반사형의 회절 격자로서 기능하는 각 반사부(41)가 입사광 Li를 반사한다. 즉, 각 반사부(41)는 회절광을 반사광 Lr로서 발생시킨다. 그로 인해, 입사광 Li가 백색의 가시광일 때, 각 반사부(41)는 무지개색을 띤 회절광을 반사광 Lr로서 발생시킨다.
한편, 도 33에 도시한 바와 같이, 광학 소자(10)에 있어서, 반사부(41)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사할 때, 입사광 Li는, 복수의 투과부(13)의 각각으로부터 투과하고, 하측 투명 수지층(11)에 있어서, 표면(11s)과 대향하는 이면(11r)으로부터 투과광 Lt로서 사출된다. 이때, 투과 회절부(20)는 입사광 Li에 포함되는 복수의 파장의 광 각각을 각 광에 의존한 각도로 회절시켜서, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성한다.
이에 의해, 광학 소자(10)의 관찰자는, 반사 관찰에서는, 반사부(41)에 의해 반사된 무지개색을 띤 회절광을 관찰할 수 있다. 한편, 관찰자는, 투과 관찰에서는, 투과 회절부(20)가 회절한 무지개색을 띤 회절광을 관찰할 수 있다.
또한, 각 반사부(41)와, 투과 회절부(20)는, 서로 동일한 회절광을 회절하는 구성이어도 되고, 서로 다른 회절광을 회절하는 구성이어도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 제3 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(6) 광학 소자(10)에 있어서 반사된 광과, 광학 소자(10)에 있어서 투과된 광의 양쪽이 회절광이 된다. 그로 인해, 광학 소자(10)와 동일한 광학적인 효과를 얻기 위해서는, 투과에 의한 회절광에 있어서의 회절의 상태를 광학 소자와 동일하게 하고, 나아가, 반사에 의한 회절광에 있어서의 회절의 상태를 광학 소자와 동일하게 할 필요가 있기 때문에, 광학 소자(10)의 모방이 어려워진다.
(7) 반사 주기부(43)의 격자 주기 dr이 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만일 때, 반사부(41)에 입사하는 가시광 중, 반사부(41)에 대하여 수직인 성분인 편광만을 반사하면서, 가시광을 회절시킬 수 있다.
(8) 반사 주기부(43)의 격자 주기 dr이 0.35㎛ 이상 20㎛ 이하일 때, 반사부(41)에 입사한 가시광이 보다 확실하게 회절된다.
[제3 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제3 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다.
·복수의 반사부(41)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상이 아니라, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 된다. 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(41)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 된다. 또는, 각 반사부(41)는 Y 방향에 대하여 수직 이외의 소정의 각도로 교차하는 연장 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 가져도 되고, 이러한 구성에서는, 복수의 반사부(41)는 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있으면 된다.
·복수의 반사부(41)에 있어서, Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이해도 된다. 복수의 반사부(41)에 있어서, 예를 들어, X 방향에 있어서의 하나의 단에 위치하는 반사부(41)로부터, 다른 단에 위치하는 반사부(41)로 향해서, Y 방향을 따르는 길이가 점차 짧아져도 된다. 또는, 복수의 반사부(41)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 반사부(41)가 포함되고, 복수의 반사부(41)는 X 방향에 있어서, Y 방향을 따르는 길이에 소정의 규칙성을 갖지 않은 상태에서 배열되어 있어도 된다. 즉, 도 13에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제3 실시 형태의 반사부(41)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)에 있어서, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성된 구성이어도 된다. 즉, 도 14에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제3 실시 형태의 반사부(41)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)에 있어서, 하측 투명 수지층(11)의 상방의 전체, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)의 전체에 하나의 금속막이 형성되고, 금속막에 대하여 복수의 투과부(13)가 형성되고, 또한, 복수의 투과부(13)에는, Y 방향을 따르는 길이가 서로 다른 투과부(13)가 포함되는 구성이어도 된다. 즉, 도 15에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제3 실시 형태의 반사부(41)를 조합한 구성이어도 된다.
·광학 소자(10)는 교차 격자 구조를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 도 16에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제3 실시 형태에 있어서의 반사부(41)를 조합한 구성, 또는, 도 17에 도시한 제1 실시 형태의 변형예의 구성과, 제3 실시 형태에 있어서의 반사부(41)를 조합한 구성이어도 된다.
·반사 주기부(43)를 구성하는 오목부(41a)와 볼록부(41b)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 이에 한정하지 않고, 반사 주기부(43)를 구성하는 오목부(41a)와 볼록부(41b)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어도 된다. 또는, 반사 주기부(43)를 구성하는 오목부(41a)와 볼록부(41b)는, Y 방향에 대하여 수직 이외의 소정의 각도로 교차하는 주기 방향을 따라 교대로 연속 배열되고, 또한, 주기 방향과 직교하는 방향을 따라 교대로 연속 배열되어도 된다.
·광학 소자(10)에 있어서, 반사 주기부(43)가 제1 주기 부분일 때, 제1 주기 부분과는 주기성이 서로 다른 요철 구조를 가진 제2 주기 부분을 가져도 된다. 또한, 제2 주기 부분은, 제1 주기 부분과 비교하여, 격자 주기, 및 주기 방향 중 적어도 한쪽이 상이하면 되고, 제1 주기 부분과, 제2 주기 부분은, 반사부에 입사한 가시광을 서로 상이한 방향으로 회절시키면 된다. 즉, 복수의 반사부(41)에 있어서, 하나의 반사부(41)에 제1 주기 부분과 제2 주기 부분이 포함되어도 된다. 또는, 복수의 반사부(41)에는, 제1 주기 부분만을 포함하는 반사부(41)와, 제2 주기 부분만을 포함하는 반사부(41)가 포함되어도 된다.
이러한 구성에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(9) 광학 소자(10)에 있어서 반사된 광은, 서로 상태가 상이한 2개 회절광이 합성된 광인 만큼, 광학적인 효과의 모방이 어려워진다.
[제4 실시 형태]
도 34를 참조하여 광학 소자를 구체화한 제4 실시 형태를 설명한다. 제4 실시 형태의 광학 소자는, 제1 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 하나의 광학 소자가 광학적인 효과가 서로 상이한 2개의 소자부를 갖는 점이 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제1 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제1 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 34를 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 34에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 반사부에는 도트가 찍혀 있다.
도 34에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)는 하나의 하측 투명 수지층(11)에 있어서 구획된 제1 소자부(51)와, 제2 소자부(52)를 구비하고 있다. 제1 소자부(51)는 제1 실시 형태의 광학 소자(10)와 마찬가지로, X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(12)를 구비하고, 복수의 반사부(12)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(12)는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 제1 소자부(51)에 있어서, 모든 반사부(12)의 면적의 합과, 투과부(13)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 합의 비가, 제1 면적비 S1이다.
반사부(12)와 투과부(13)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 복수의 반사부(12)와 복수의 투과부(13)가 투과 회절부(20)를 구성하고, 투과 회절부(20)는 소정의 격자 주기 da를 갖고 있다. 반사부(12)와 투과부(13)가 교대로 연속되는 방향이 주기 방향이며, 제1 소자부(51)에 있어서의 주기 방향은, X 방향에 평행인 방향이다.
한편, 제2 소자부(52)는 Y 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(61)를 구비하고, 복수의 반사부(61)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(61)는 산란부의 일례이다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(61)에 끼워짐으로써, 반사부(61)의 사이를 메우는 부분이 투과부(62)이며, 복수의 투과부(62)는 반사부(61)와 마찬가지로, Y 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 각 투과부(62)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 투과부(62)는 제2 투과부의 일례이다.
반사부(61)는 제1 소자부(51)의 반사부(12)와 마찬가지로, 비주기성의 요철 구조를 갖고 있다. 제2 소자부(52)에 있어서, 모든 반사부(61)의 면적의 합과, 투과부(62)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 합의 비가, 제2 면적비 S2이며, 제2 면적비 S2는, 예를 들어, 제1 면적비 S1과 동등하다. 또한, 제1 면적비 S1과 제2 면적비 S2는, 서로 상이한 값이어도 된다.
반사부(61)와 투과부(62)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 복수의 반사부(61)와 복수의 투과부(62)가 투과 회절부(60)를 구성하고, 투과 회절부(60)는 소정의 격자 주기 db를 갖고 있다. 제2 소자부(52)의 투과 회절부(60)에 있어서의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(20)에 있어서의 격자 주기 da와 서로 동등하다. 반사부(61)와 투과부(62)가 교대로 연속되는 방향이 주기 방향이며, 제2 소자부(52)에 있어서의 주기 방향은, Y 방향에 평행인 방향이다. 즉, 제2 소자부(52)에 있어서의 주기 방향은, 제1 소자부(51)에 있어서의 주기 방향과 직교하는 방향이다.
[광학 소자의 작용]
광학 소자(50)에서는, 제1 소자부(51)에 있어서의 반사광과, 제2 소자부(52)에 있어서의 반사광의 양쪽이 산란광이기 때문에, 입사광이 백색의 가시광일 때, 반사 관찰에서는, 제1 소자부(51) 및 제2 소자부(52)의 양쪽에 있어서, 백색광이 관찰된다.
반사부(12)에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터, 점광원이 사출하는 광을 Z 방향을 따라 광학 소자(50)에 입사시키면, 투과 관찰에서는, 제1 소자부(51), 및 제2 소자부(52)의 양쪽에 있어서, 각 소자부의 시야각에서 무지개색을 띤 회절광이 관찰된다.
한편, 반사부에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터, Y 방향을 따라 연장되는 막대형 광원, 예를 들어 형광등이 사출하는 광을 Z 방향을 따라 광학 소자(50)에 입사시키면, 투과 관찰에서는, 제1 소자부(51)에 있어서 무지개색을 띤 회절광이 관찰되는 한편, 제2 소자부(52)에서는 회절광이 관찰되지 않는다.
여기서, 점광원이 사출하는 광은 거의 평행광이기 때문에, 투과 회절부의 주기 방향에 관계 없이, 각 파장에 따른 분산각으로 회절광이 산란함으로써, 무지개색을 띤 회절광이 관찰된다. 한편, 막대형 광원은, 하나의 방향을 따라 연장되는 광원이며, 입사각이 크기 때문에, 막대형 광원이 연장되는 방향과 교차하는 방향을 따라 연장되는 반사부와 투과부를 가진 투과 회절부에서는, 각 파장의 회절광이 혼합되어, 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지 않는다.
그러므로, 막대형 광원이 연장되는 방향과 평행인 방향으로 연장되는 투과부(13)를 가진 제1 소자부(51)에서는, 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지만, 막대형 광원이 연장되는 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 투과부(62)를 가진 제2 소자부(52)에서는, 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지 않는다.
단, 광학 소자(50)가 Z 방향을 중심으로 하여 90° 회전하면, 제2 소자부(52)의 투과부(62)가 막대형 광원이 연장되는 방향과 평행인 방향을 따라 연장되는 한편, 제1 소자부(51)의 투과부(13)가 막대형 광원이 연장되는 방향과 수직인 방향을 따라 연장된다. 이에 의해, 상측 투명 수지층(15)측으로부터, 광이 Z 방향을 따라 입사할 때, 투과 관찰에서는, 제2 소자부(52)에 있어서 무지개색을 띤 회절광이 관찰되는 한편, 제1 소자부(51)에 있어서 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지 않는다.
또한, 도 34에 도시하는 광학 소자(50)에 있어서, 반사부에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터, X 방향을 따라 연장되는 막대형 광원이 사출하는 광을 Z 방향을 따라 입사한 경우에도, 투과 관찰에서는, 제2 소자부(52)에 있어서 무지개색을 띤 회절광이 관찰되는 한편, 제1 소자부(51)에 있어서 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 제4 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
(10) 제1 면적비 S1과 제2 면적비 S2가 서로 동등하기 때문에, 제1 소자부(51)의 산란광 상태와, 제2 소자부(52)의 산란광 상태는, 서로 동등하게 되기 쉽다. 그러므로, 광학 소자(10)에 대하여 광이 반사되는 측에서는, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계는 인식되기 어렵다. 한편, 제1 소자부(51)를 투과한 투과광과, 제2 소자부를 투과한 투과광은 서로 상이하다. 그로 인해, 광학 소자(10)에는, 광학 소자(10)에 대하여 광이 반사되는 측과, 광학 소자(10)에 대하여 광이 투과되는 측에서, 광학 소자(10)로부터 사출되는 광에 포함된다고 인식되는 광의 수가 서로 상이하다는 광학적인 효과가 더 부가된다.
(11) 제1 소자부(51)에 있어서의 투과 회절부(20)의 주기 방향과, 제2 소자부(52)에 있어서의 투과 회절부(60)의 주기 방향이 직교한다. 그로 인해, 막대형 광원을 사용한 광학 소자(10)의 관찰에서는, 제1 소자부(51)에 있어서 투과에 의한 회절광이 관찰되는 조건과, 제2 소자부(52)에 있어서 투과에 의한 회절광이 관찰되는 조건이 서로 상이하다.
[제4 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제4 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다. 이하에 설명되는 도 35 및 도 36에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 또한, 반사부에 도트가 찍혀 있다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12), 및 제2 소자부(52)의 반사부(61) 중 적어도 한쪽이, 원통면에 의해 구성되어도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 구성과, 제2 실시 형태의 반사부(31)를 조합해도 되고, 제2 소자부(52)의 구성과, 제2 실시 형태의 반사부(31)를 조합해도 된다. 또는, 제1 소자부(51)의 반사부(12)가 상술한 비주기성의 요철 구조를 갖는 반사부와, 원통면으로 구성되는 반사부의 양쪽을 포함해도 되고, 제2 소자부(52)의 반사부(61)가 비주기성의 요철 구조를 갖는 반사부와, 원통면으로 구성되는 반사부의 양쪽을 포함해도 된다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12)가 주기성의 요철 구조를 갖고, 또한, 제2 소자부(52)의 반사부(61)가 주기성의 요철 구조를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 구성과, 제3 실시 형태의 반사부(41)를 조합하고, 또한, 제2 소자부(52)의 구성과, 제3 실시 형태의 반사부(41)를 조합한 광학 소자여도 된다.
이러한 구성에서는, 반사 관찰에 있어서, 반사부가 갖는 주기적인 요철 구조에 따른 회절광과, 투과 회절부의 격자 주기에 따른 회절광이 관찰되는 한편, 투과 관찰에 있어서, 투과 회절부를 투과한 회절광만이 관찰된다. 그로 인해, 광학 소자(50)에 있어서, 반사부에 있어서의 격자 주기와, 투과 회절부에 있어서의 격자 주기에 기초하여, 반사 관찰에서는, 2개의 회절광의 파장이 혼합됨으로써, 무지개색을 띤 회절광이 관찰되지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 2개의 회절광의 각각에 있어서의 투과 각도나 파장 등이 극단적으로 상이해지도록, 반사부에 있어서의 격자 주기와, 투과 회절부에 있어서의 격자 주기가 설정됨으로써, 2개의 회절광의 선명한 색조가 관찰되는 구성으로 하는 것도 가능하다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12), 및 제2 소자부(52)의 반사부(61)가 주기적인 요철 구조를 갖고서 회절광을 반사하는 구성일 때, 제1 소자부(51)의 반사부(12)에 있어서의 격자 주기와, 제2 소자부(52)의 반사부(61)에 있어서의 격자 주기가 서로 동일해도 되고, 서로 상이해도 된다. 또한, 제1 소자부(51)의 반사부(12)에 있어서의 주기 방향과, 제2 소자부(52)의 반사부(61)에 있어서의 주기 방향이, 서로 동일해도 되고, 서로 상이해도 된다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12)에 있어서의 격자 주기와, 제2 소자부(52)의 반사부(61)에 있어서의 격자 주기가 서로 다른 구성, 및 제1 소자부(51)의 반사부(12)에 있어서의 주기 방향과, 제2 소자부(52)의 반사부(61)에 있어서의 주기 방향이 서로 다른 구성에서는, 이하와 같은 광학 소자(50)로 할 수도 있다. 즉, 제1 소자부(51)가 반사광으로서 발생시키는 회절광과, 제2 소자부(52)가 반사광으로서 발생시키는 회절광의 혼합에 의해, 광학 소자(50)로부터 백색을 띤 반사광이 사출되는 구성으로 해도 된다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12), 및 제2 소자부(52)의 반사부(61)가 주기적인 요철 구조를 갖고서 회절광을 반사하는 구성일 때, 이하와 같은 구성이어도 된다. 즉, 제1 소자부(51) 및 제2 소자부(52) 중 적어도 한쪽에 있어서, 복수의 반사부에는, 요철 구조에 있어서의 격자 주기, 및 주기 방향 중 적어도 한쪽이 서로 다른 복수 종류의 반사부가 포함되어도 된다.
·제1 소자부(51)의 반사부(12), 및 제2 소자부(52)의 반사부(61)의 한쪽이, 비주기성의 요철 구조 또는 원통면을 갖고서 산란광을 반사하고, 또한, 다른 쪽이, 주기성의 요철 구조를 갖고서 회절광을 반사하는 구성이어도 된다.
·도 35에 도시한 바와 같이, 도 34에 있어서의 반사부의 위치와 투과부의 위치가 반전된 구성이어도 된다. 즉, 광학 소자(50)는 하측 투명 수지층(11)의 상방, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 형성된 하나의 금속막을 갖고, 하나의 금속막은, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 양쪽에 걸쳐 있다.
제1 소자부(51)는 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 투과부(13)를 구비하고, 복수의 투과부(13)의 각각은, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(13)의 사이에 반사부(12a)가 위치하고 있다.
반사부(12a)와 투과부(13)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열하여 투과 회절부(20)를 구성하고, 투과 회절부(20)는 소정의 격자 주기 da를 갖고 있다. 제1 소자부(51)에서는, 금속막 중, 복수의 투과부(13)의 주위를 둘러싸는 부분도 반사부(12b)로서 기능한다.
이에 비해, 제2 소자부(52)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 투과부(62)를 구비하고, 복수의 투과부(62)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(62)의 사이에 반사부(61a)가 위치하고 있다.
반사부(61a)와 투과부(62)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열하여 투과 회절부(60)를 구성하고, 투과 회절부(60)는 소정의 격자 주기 db를 갖고 있다. 제2 소자부(52)의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 격자 주기 da와 동등하다. 제2 소자부(52)에서는, 금속막 중, 복수의 투과부(62)의 주위를 둘러싸는 부분의 반사부(61b)로서 기능한다.
광학 소자(50)가 갖는 금속막은, 금속막의 면 내에 있어서, 서로 동일한 특성을 가진 비주기성의 요철 구조를 갖고 있다. 즉, 제1 소자부(51)의 반사부와, 제2 소자부(52)의 반사부는, 서로 동일한 특성을 가진 비주기성의 요철 구조를 갖고 있다. 그로 인해, 제1 소자부(51)의 반사부(12)가 반사광으로서 발생시키는 산란광과, 제2 소자부(52)의 반사부(61)가 반사광으로서 발생시키는 산란광은, 서로 동등하게 된다.
이러한 광학 소자(50)에 의하면, 제4 실시 형태의 광학 소자(50)에 준한 효과를 얻을 수 있다.
·도 35에 도시한 광학 소자(50)에서는, 금속막 중, 제1 소자부(51)에 위치하는 부분과, 제2 소자부(52)에 위치하는 부분이, 서로 다른 특성을 가진 비주기성의 요철 구조를 가져도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 반사부를 포함하는 투과 회절부(20)와, 제2 소자부(52)의 반사부를 포함하는 투과 회절부(60)는, 서로 다른 비주기성의 요철 구조를 가져도 된다.
이러한 구성에 의하면, 2개의 투과 회절부의 사이에 있어서, 투과 회절부가 구비하는 비주기성의 요철 구조가 서로 상이하기 때문에, 투과 회절부마다 서로 다른 반사광을 얻을 수 있다.
·도 35에 도시한 광학 소자(50)에서는, 금속막은, 주기성의 요철 구조를 갖고, 광학 소자(50)에 입사한 광으로부터 반사광으로서 회절광을 발생시키는 구성이어도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 반사부와, 제2 소자부(52)의 반사부의 각각은, 주기성의 요철 구조를 가져도 된다. 이 경우에는, 금속막은, 제1 소자부(51)에 위치하는 부분과 제2 소자부(52)에 위치하는 부분에서, 서로 동일한 특성을 가진 주기성의 요철 구조를 가져도 되고, 서로 다른 특성을 가진 주기성의 요철 구조를 가져도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 반사부와, 제2 소자부(52)의 반사부는, 서로 동일한 특성을 가진 주기성의 요철 구조를 가져도 되고, 서로 다른 특성을 가진 주기성의 요철 구조를 가져도 된다.
·도 36에 도시한 광학 소자(50)는 도 35에 도시한 광학 소자(50)와 비교하여, 이하의 점이 상이하다. 즉, 제2 소자부(52)가 구비하는 복수의 투과부(62)에 있어서, X 방향을 따르는 길이가 서로 상이하다. 복수의 투과부(62)에 있어서, 예를 들어, Y 방향에 있어서의 하나의 단에 위치하는 투과부(62)로부터, 다른 단에 위치하는 투과부(62)로 향해서, X 방향을 따르는 길이가 점차 짧아지게 되어 있다. 그리고, 제1 소자부(51)는 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계를 통하는 Z-X 평면을 대칭면으로 하는 제2 소자부(52)와 면 대칭인 구성을 갖고 있다.
또한, 제2 소자부(52)가 갖는 복수의 투과부(62)에는, X 방향을 따르는 길이가 서로 다른 투과부(62)가 포함되고, 복수의 투과부(62)는 Y 방향에 있어서, X 방향을 따르는 길이에 소정의 규칙성을 갖지 않은 상태에서 배열되어 있어도 된다.
이러한 구성에서는, 제1 소자부(51)가 구비하는 반사부와, 제2 소자부(52)가 구비하는 반사부가, 서로 동일한 특성을 갖는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 입사광을 산란하는 구성이어도 되고, 서로 다른 특성을 갖는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 입사광을 산란하는 구성이어도 된다. 또는, 제1 소자부(51)가 구비하는 반사부와, 제2 소자부(52)가 구비하는 반사부가, 서로 동일한 특성을 갖는 주기성의 요철 구조를 갖고, 입사광을 회절하는 구성이어도 되고, 서로 다른 특성을 갖는 주기성의 요철 구조를 갖고, 입사광을 회절하는 구성이어도 된다.
·광학 소자(50)에서는, 제1 소자부(51)가 구비하는 복수의 반사부(12)에 있어서 Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이하고, 또한, 제2 소자부(52)가 구비하는 복수의 반사부(61)에 있어서, Y 방향을 따르는 길이가 서로 상이해도 된다. 즉, 광학 소자(50)의 구성과, 제1 실시 형태의 변형예이며, 도 13에 도시한 광학 소자(10)의 구성을 조합해도 된다.
·광학 소자(50)에 있어서, 도 34에 도시한 광학 소자(50)에 있어서의 제1 소자부(51)의 구성과, 도 35에 도시한 광학 소자(50)에 있어서의 제2 소자부(52)의 구성을 조합해도 된다. 또는, 도 34에 도시한 광학 소자(50)에 있어서의 제2 소자부(52)의 구성과, 도 35에 도시한 광학 소자(50)에 있어서의 제1 소자부(51)의 구성을 조합해도 된다.
·광학 소자(50)에 있어서, 제1 소자부(51)가 구비하는 투과 회절부와, 제2 소자부(52)가 구비하는 투과 회절부가 서로 동등하고, 또한, 제1 소자부(51)의 반사부에 있어서의 비주기적인 요철 구조와, 제2 소자부(52)의 반사부에 있어서의 비주기적인 요철 구조가 서로 다른 구성이어도 된다. 이러한 구성이어도, 제1 소자부(51)에 의해 얻어지는 광학적인 효과와, 제2 소자부(52)에 의해 얻어지는 광학적인 효과를 서로 상이하게 할 수는 있다.
·광학 소자는, 제1 소자부(51)가 구비하는 투과 회절부와, 제2 소자부(52)가 구비하는 투과 회절부가 서로 동등하고, 또한, 제1 소자부(51)의 반사부에 있어서의 주기적인 요철 구조와, 제2 소자부(52)의 반사부에 있어서의 주기적인 요철 구조에 있어서, 반사 주기부에 있어서의 격자 주기가 서로 다른 구성이어도 된다. 이러한 구성이어도, 제1 소자부(51)에 의해 얻어지는 광학적인 효과와, 제2 소자부(52)에 의해 얻어지는 광학적인 효과를 서로 상이하게 할 수는 있다.
또한, 제1 소자부(51)의 반사부에 있어서의 격자 주기와, 제2 소자부(52)의 반사부에 있어서의 격자 주기가 서로 다른 구성에 의하면, 투과 회절부마다 서로 다른 회절광을 얻을 수 있다.
[제5 실시 형태]
도 37을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제5 실시 형태를 설명한다. 제5 실시 형태의 광학 소자는, 제4 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 제1 소자부의 투과 회절부에 있어서의 격자 주기와, 제2 소자부의 투과 회절부에 있어서의 격자 주기가 서로 다른 점이 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제4 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 37을 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 37에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 반사부에는 도트가 찍혀 있다.
도 37에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)는 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)를 구비하고 있다. 제1 소자부(51)는 하나의 방향의 일례인 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(71)를 구비하고, 복수의 반사부(71)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(71)의 사이에 투과부(72)가 위치하고, 복수의 투과부(72)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 각 투과부(72)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(71)는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 제1 소자부(51)에 있어서, 모든 반사부(71)의 면적의 합과, 투과부(72)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 합의 비가, 제1 면적비 S1이다.
반사부(71)와 투과부(72)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(70)를 구성하고 있다. 투과 회절부(70)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(71)와 투과부(72)가 투과 주기부(73)를 구성하고, 투과 주기부(73)는 소정의 격자 주기 da를 갖고 있다.
한편, 제2 소자부(52)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(81)를 구비하고, 복수의 반사부(81)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(81)의 사이에 투과부(82)가 위치하고, 복수의 투과부(82)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, 각 투과부(82)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(81)는 제1 소자부(51)의 반사부(71)와 동일한 특성을 가진 비주기성의 요철 구조를 갖고, 제2 소자부(52)에 있어서, 모든 반사부(81)의 면적의 합과, 투과부(82)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 합의 비가, 제2 면적비 S2이다.
반사부(81)와 투과부(82)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(80)를 구성하고 있다. 투과 회절부(80)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(81)와 투과부(82)가 투과 주기부(83)를 구성하고, 투과 주기부(83)는 소정의 격자 주기 db를 갖고 있다. 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)에 있어서의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)에 있어서의 격자 주기 da보다 작다. 또한, 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)에 있어서의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)에 있어서의 격자 주기 da보다 커도 된다.
[광학 소자의 작용]
광학 소자(50)에 있어서, 제1 면적비 S1과 제2 면적비 S2가 서로 동등한 구성에서는, 제1 소자부(51)에 의해 반사된 산란광의 강도와, 제2 소자부(52)에 의해 반사된 산란광의 강도가 서로 동등하다. 게다가, 제1 소자부(51)의 반사부(71)와, 제2 소자부(52)의 반사부(81)는, 특성이 서로 동등한 비주기성의 요철 구조를 갖기 때문에, 반사 관찰에 있어서, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계가 인식되기 어렵다.
한편, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)에 있어서의 격자 주기 da와, 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)에 있어서의 격자 주기 db가 서로 상이하다. 그로 인해, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)가 입사한 광으로부터 투과광으로서 발생시키는 회절광과, 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)가 입사한 광으로부터 투과광으로서 발생시키는 회절광이 서로 상이하다. 그러므로, 투과 관찰에서는, 제1 소자부(51)와, 제2 소자부(52)에 있어서, 투과 각도나 분산 각도가 서로 다른 회절광이 관찰되어, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계가 인식되기 쉽다.
이상 설명한 바와 같이, 제5 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(12) 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)와, 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)에 있어서, 격자 주기가 서로 상이하기 때문에, 투과 회절부마다 서로 다른 회절광이 얻어진다.
[제5 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제5 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다. 이하에 설명되는 도 38 내지 도 40에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 또한, 반사부에 도트가 찍혀 있다.
·제1 소자부(51)에 있어서의 제1 면적비 S1과, 제2 소자부(52)에 있어서의 제2 면적비 S2가 서로 상이해도 된다.
·제1 소자부(51)의 반사부(71)와, 제2 소자부(52)의 반사부(81)는, 비주기성의 요철 구조를 갖는 구성이 아니라, 주기성의 요철 구조를 갖고, 반사광으로서 회절광을 발생시키는 구성이어도 된다. 이러한 구성이어도, 제1 소자부(51)의 반사부(71)와, 제2 소자부(52)의 반사부(81)가 서로 동일한 특성을 갖는 주기성의 요철 구조를 갖고 있으면, 제1 소자부(51)에 있어서 반사광으로서 발생하는 회절광과, 제2 소자부(52)에 있어서 반사광으로서 발생하는 회절광이 서로 동등하게 된다. 그로 인해, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계가 인식되기는 어렵게 된다.
·도 38에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)는 도 37에 있어서의 반사부의 위치와 투과부의 위치가 반전된 구성이어도 된다. 즉, 광학 소자(50)는 하측 투명 수지층(11)의 상방, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 형성된 하나의 금속막을 갖고, 하나의 금속막은, 제1 소자부(51)와, 제2 소자부(52)의 양쪽에 걸쳐 있다.
제1 소자부(51)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 투과부(72)를 구비하고, 복수의 투과부(72)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(71a)는 Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(72)의 사이에 위치하고 있다.
반사부(71a)와 투과부(72)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열하여 투과 회절부(70)를 구성하고 있다. 투과 회절부(70) 중, 서로 인접하는 반사부(71a)와 투과부(72)가 투과 주기부(73)를 구성하고, 투과 주기부(73)는 소정의 격자 주기 da를 갖고 있다. 제1 소자부(51)에서는, 금속막 중, 복수의 투과부(72)의 주위를 둘러싸는 부분도 반사부(71b)로서 기능한다.
이에 비해, 제2 소자부(52)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 투과부(82)를 구비하고, 복수의 투과부(82)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(81a)는 Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(82)의 사이에 위치하고 있다.
반사부(81a)와 투과부(82)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열하여 투과 회절부(80)를 구성하고 있다. 투과 회절부(80) 중, 서로 인접하는 반사부(81a)와 투과부(82)가 투과 주기부(83)를 구성하고, 투과 주기부(83)는 소정의 격자 주기 db를 갖고 있다. 제2 소자부(52)의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 격자 주기 da보다 작다. 제2 소자부(52)에서는, 금속막 중, 복수의 투과부(82)의 주위를 둘러싸는 부분도 반사부(81b)로서 기능한다.
이러한 구성에 의해서도, 제5 실시 형태의 광학 소자(50)에 준한 효과를 얻을 수 있다.
·도 39에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)는 교차 격자 구조를 가져도 된다. 즉, 광학 소자(50)는 제1 소자부(51)와, 제2 소자부(52)를 구비하고 있다. 제1 소자부(51)에 있어서, 직사각형 형상을 가진 복수의 반사부(91)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 그리고, 투과부(92)는 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(91)의 사이에 위치하고, Y 방향을 따라 연장되고, 또한, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(91)의 사이에 위치하고, X 방향을 따라 연장되어 있다.
반사부(91)와 투과부(92)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 이에 의해, 복수의 반사부(91)와 복수의 투과부(92)가 투과 회절부(90)를 구성하고 있다. 또한, X 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(91)와 투과부(92)가 투과 주기부(93)를 구성하고, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(91)와 투과부(92)가 투과 주기부(93)를 구성하고 있다. 투과 회절부(90)에 있어서, X 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기와, Y 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기가 서로 동등하고, 각 격자 주기는, 소정의 격자 주기 da이다.
한편, 제2 소자부(52)에 있어서, 직사각형 형상을 가진 복수의 반사부(101)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 그리고, 투과부(102)는 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(101)의 사이에 위치하고, Y 방향을 따라 연장되고, 또한, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(101)의 사이에 위치하여 X 방향을 따라 연장되어 있다.
반사부(101)와 투과부(102)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 이에 의해, 복수의 반사부(101)와 복수의 투과부(102)가 투과 회절부(100)를 구성하고 있다. 또한, X 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(101)와 투과부(102)가 투과 주기부(103)를 구성하고, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(101)와 투과부(102)가 투과 주기부(103)를 구성하고 있다. 투과 회절부(100)에 있어서, X 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기와, Y 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기가 서로 동등하고, 각 격자 주기는, 소정의 격자 주기 db이다. 제2 소자부(52)의 투과 회절부(100)에 있어서의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(90)에 있어서의 격자 주기 da보다 작다.
이러한 광학 소자(50)에 의하면, 반사 관찰에서는, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계가 인식되기 어려운 한편, 투과 관찰에서는, 제1 소자부(51)의 투과에 의한 회절광과, 제2 소자부(52)의 투과에 의한 회절광이 서로 상이하기 때문에, 제1 소자부(51)와 제2 소자부(52)의 경계가 인식되기 쉽다.
·도 40에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)는 도 39에 있어서의 반사부의 위치와 투과부의 위치가 반전된 구성이어도 된다. 즉, 광학 소자(50)는 하측 투명 수지층(11)의 상방, 즉, 상측 투명 수지층(15)의 이면(15r)에 형성된 하나의 금속막을 갖고, 하나의 금속막은, 제1 소자부(51)와, 제2 소자부(52)의 양쪽에 걸쳐 있다.
제1 소자부(51)에 있어서, 직사각형 형상을 가진 복수의 투과부(92)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 반사부(91a)는 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(92)의 사이에 위치하고, Y 방향을 따라 연장되고, 또한, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(92)의 사이에 위치하고, X 방향을 따라 연장되어 있다. 금속막 중, 복수의 투과부(92)의 주위를 둘러싸는 부분도 반사부(91b)로서 기능한다.
반사부(91a)와 투과부(92)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 이에 의해, 복수의 반사부(91a)와 복수의 투과부(92)가 투과 회절부(90)를 구성하고 있다. 또한, X 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(91a)와 투과부(92)가 투과 주기부(93)를 구성하고, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(91a)와 투과부(92)가 투과 주기부(93)를 구성하고 있다. 투과 회절부(90)에 있어서, X 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기와, Y 방향과 평행인 방향에서의 격자 주기가 서로 동등하고, 각 격자 주기는, 소정의 격자 주기 da이다.
한편, 제2 소자부(52)에 있어서, 직사각형 형상을 가진 복수의 투과부(102)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 반사부(101a)는 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(102)의 사이에 위치하고, Y 방향을 따라 연장되고, 또한, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 투과부(102)의 사이에 위치하고, X 방향을 따라 연장되어 있다. 금속막 중, 복수의 투과부(92)의 주위를 둘러싸는 부분도 반사부(101b)로서 기능한다.
반사부(101a)와 투과부(102)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 이에 의해, 복수의 반사부(101)와 복수의 투과부(102)가 투과 회절부(100)를 구성하고 있다. 또한, X 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(101a)와 투과부(102)가 투과 주기부(103)를 구성하고, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 반사부(101a)와 투과부(102)가 투과 주기부(103)를 구성하고 있다. 투과 회절부(100)에 있어서, X 방향과 평행인 주기 방향에서의 격자 주기와, Y 방향과 평행인 방향에서의 격자 주기가 서로 동등하고, 각 격자 주기는, 소정의 격자 주기 db이다. 제2 소자부(52)의 투과 회절부(100)에 있어서의 격자 주기 db는, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(90)에 있어서의 격자 주기 da보다 작다.
그로 인해, 이러한 구성에 의해서도, 도 39에 도시하는 광학 소자(50)에 준한 효과를 얻을 수 있다.
·광학 소자(50)는 제4 실시 형태의 구성과 조합해도 된다. 즉, 제1 소자부(51)의 투과 회절부(70)에 있어서의 주기 방향과, 제2 소자부(52)의 투과 회절부(80)에 있어서의 주기 방향이 서로 상이해도 된다.
[제6 실시 형태]
도 41을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제6 실시 형태를 설명한다. 제6 실시 형태의 광학 소자는, 제4 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 하나의 광학 소자를 구성하는 소자부의 수가 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제4 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 41을 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 41에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 반사부에는 도트가 찍혀 있다.
도 41에 도시한 바와 같이, 광학 소자(110)는 하측 투명 수지층(11)에 구획된 제1 소자부(111), 제2 소자부(112), 및 제3 소자부(113)를 구비하고 있다. 제1 소자부(111)는 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(121)를 구비하고, 복수의 반사부(121)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(121)의 사이에 투과부(122)가 위치하고, 투과부(122)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(121)와 투과부(122)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(120)를 구성하고 있다. 투과 회절부(120)는 소정의 격자 주기 dc를 갖고 있다. 반사부(121)는 주기적인 요철 구조를 갖고, 예를 들어, 적색을 띤 회절광을 반사광으로서 발생시킨다.
제2 소자부(112)는 제1 소자부(111)와 마찬가지로, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(131)를 구비하고, 복수의 반사부(131)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(131)의 사이에 투과부(132)가 위치하고, 투과부(132)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(131)와 투과부(132)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(130)를 구성하고 있다. 투과 회절부(130)는 소정의 격자 주기 dd를 갖고 있다.
반사부(131)는 주기적인 요철 구조이며, 또한, 제1 소자부(111)의 반사부(121)가 구비하는 주기적인 요철 구조와는 다른 특성을 가진 요철 구조를 갖고 있다. 반사부(131)는 예를 들어, 녹색을 띤 회절광을 반사광으로서 발생시킨다.
제3 소자부(113)는 제1 소자부(111)와 마찬가지로, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부(141)를 구비하고, 복수의 반사부(141)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(141)의 사이에 투과부(142)가 위치하고, 투과부(142)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(141)와 투과부(142)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(140)를 구성하고 있다. 투과 회절부(140)는 소정의 격자 주기 de를 갖고 있다. 제3 소자부(113)에 있어서의 격자 주기 de, 제1 소자부(111)에 있어서의 격자 주기 dc, 및 제2 소자부(112)에 있어서의 격자 주기 dd는, 서로 동등하다. 또한, 3개의 소자부에 있어서, 격자 주기는 서로 동등하지 않아도 된다.
반사부(141)는 주기적인 요철 구조이며, 제1 소자부(111)의 반사부(121)에 있어서의 요철 구조, 및 제2 소자부(112)의 반사부(131)에 있어서의 요철 구조의 양쪽과 다른 특성을 가진 요철 구조를 갖고 있다. 반사부(141)는 예를 들어, 청색을 띤 회절광을 반사광으로서 발생시킨다.
[광학 소자의 작용]
광학 소자(110)에 있어서, 각 투과 회절부에 대한 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사했을 때, 제1 소자부(111)는 적색의 회절광을 반사광으로서 발생시키고, 제2 소자부(112)는 녹색의 회절광을 반사광으로서 발생시키고, 또한, 제3 소자부(113)는 청색의 회절광을 반사광으로서 발생시킨다. 그로 인해, 광학 소자(50)로부터 사출되는 반사광은, 3개의 회절광이 혼합된 광이기 때문에, 백색을 띤 광이 된다.
이와 같이, 비주기성의 요철 구조를 갖고서 산란광을 반사하는 반사부를 구비하는 구성이나, 원통면을 갖고서 산란광을 반사하는 반사부를 구비하는 구성이 아니더라도, 광학 소자(50)가 백색을 띤 반사광을 사출할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제6 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(13) 광학 소자(110)에 3개의 소자부가, 서로 다른 주기적인 요철 구조에 의해 서로 다른 회절광을 반사광으로서 발생시킴으로써, 광학 소자(110)가 백색을 띤 반사광을 사출한다.
[제6 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제6 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다. 이하에 설명되는 도 42에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부의 구성을 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되어 있다.
·광학 소자(110)는 회절광의 혼합에 의해 백색을 띤 반사광을 사출하는 구성이 아니어도 된다. 광학 소자(50)는 반사에 의한 광학적인 효과, 및 투과에 의한 광학적인 효과 중 적어도 한쪽이 서로 다른 3개의 소자부를 갖고 있으면 된다.
·광학 소자(110)는 3개 이상의 소자부를 갖고 있으면 되고, 예를 들어, 4개의 소자부를 가져도 된다. 도 42에 도시한 바와 같이, 광학 소자(110)는 하측 투명 수지층(11) 상에 구획된 제1 소자부(111), 제2 소자부(112), 제3 소자부(113), 및 제4 소자부(114)를 구비하고 있다. 제1 소자부(111)에 있어서, 복수의 반사부(121)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 복수의 반사부(121)의 각각이, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 제1 소자부(111)에서는, X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(121)의 사이에 투과부(122)가 위치하고, 투과부(122)는 Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다.
반사부(121)와 투과부(122)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(120)를 구성하고 있다. 투과 회절부(120)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(121)와 투과부(122)가 투과 주기부(123)를 구성하고, 투과 주기부(123)는 소정의 격자 주기 dc를 갖고 있다.
제2 소자부(112)에 있어서, 복수의 반사부(131)가 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 복수의 반사부(131)의 각각이, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 제2 소자부(112)에서는, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(131)의 사이에 투과부(132)가 위치하고, 투과부(132)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다.
반사부(131)와 투과부(132)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(130)를 구성하고 있다. 투과 회절부(130)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(131)와 투과부(132)가 투과 주기부(133)를 구성하고, 투과 주기부(133)는 소정의 격자 주기 dd를 갖고, 격자 주기 dd는, 제1 소자부(111)의 투과 회절부(120)에 있어서의 격자 주기 dc와 동등하다. 제2 소자부(112)의 투과 회절부(130)에 있어서의 주기 방향은, 제1 소자부(111)의 투과 회절부(120)에 있어서의 주기 방향과 직교하고 있다.
제3 소자부(113)에 있어서, 복수의 반사부(141)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 복수의 반사부(141)의 각각이, Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 제3 소자부(113)에서는, X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(141)의 사이에 투과부(142)가 위치하고, 투과부(142)는 Y 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다.
반사부(141)와 투과부(142)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(140)를 구성하고 있다. 투과 회절부(140)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(141)와 투과부(142)가 투과 주기부(143)를 구성하고, 투과 주기부(143)는 소정의 격자 주기 de를 갖고 있다. 투과 회절부(140)의 격자 주기 de는, 제1 소자부(111)의 투과 회절부(120)에 있어서의 격자 주기 dc, 및 제2 소자부(112)의 투과 회절부(130)에 있어서의 격자 주기 dd의 양쪽보다 크다.
제4 소자부(114)에 있어서, 복수의 반사부(151)가 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 복수의 반사부(151)의 각각이, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 제4 소자부(114)에서는, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(151)의 사이에 투과부(152)가 위치하고, 투과부(152)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다.
반사부(151)와 투과부(152)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(150)를 구성하고 있다. 투과 회절부(150)에 있어서, 서로 인접하는 반사부(151)와 투과부(152)가 투과 주기부(153)를 구성하고, 투과 주기부(153)는 소정의 격자 주기 df를 갖고 있다. 격자 주기 df는, 제3 소자부(113)의 투과 회절부(140)에 있어서의 격자 주기 de와 동등하다. 제4 소자부(114)의 투과 회절부(150)에 있어서의 주기 방향은, 제3 소자부(113)의 투과 회절부(140)에 있어서의 주기 방향과 직교하고 있다.
또한, 각 소자부가 구비하는 반사부는, 비주기성의 요철 구조를 갖고서 산란광을 반사광으로서 발생시키는 반사부, 원통면을 구비하여 산란광을 반사광으로서 발생시키는 반사부, 및 주기성의 요철 구조를 갖고서 회절광을 반사광으로서 발생시키는 반사부 중 어느 하나이면 된다.
이와 같이, 광학 소자(50)가 구비하는 4개의 소자부에는, 투과 회절부에 있어서의 주기 방향, 및 격자 주기 중 적어도 한쪽이 서로 다른 소자부가 포함된다. 그로 인해, 하나의 광학 소자(50)에 대하여 소자부의 수의 분만큼, 서로 상이한 복수의 광학적인 효과를 부가할 수 있다. 그러므로, 반사 관찰되었을 때의 광학적인 효과, 또는, 투과 관찰되었을 때의 광학적인 효과를 소자부마다 상이하게 함으로써, 복수의 반사 화상이나, 복수의 투과 화상을, 산란광이나 회절광에 의해 광학 소자(50)에 표시시킬 수 있다.
·광학 소자(110)가 구비하는 3개 이상의 소자부 중, 적어도 하나가 교차 격자 구조를 가져도 된다.
·제6 실시 형태의 광학 소자(110), 및 제6 실시 형태의 변형예의 광학 소자(110)의 각각은, 반사부의 위치와 투과부의 위치가 반전된 구조여도 된다. 즉, 제6 실시 형태의 광학 소자(110), 및 제6 실시 형태의 변형예의 광학 소자(110)의 각각의 구성과, 제1 실시 형태의 변형예의 구성이며, 도 14에 도시한 광학 소자(10)의 구성을 조합해도 된다.
[제7 실시 형태]
도 43을 참조하여 광학 소자를 구체화한 제7 실시 형태를 설명한다. 제7 실시 형태의 광학 소자는, 제4 실시 형태의 광학 소자와 비교하여, 광학 소자를 구성하는 2개의 소자부 중, 한쪽 소자부가 회절광을 투과광으로서 발생시키지 않는 점이 서로 상이하다. 그로 인해, 이하에서는, 이러한 상위점을 상세하게 설명하고, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성에는 제4 실시 형태의 광학 소자와 동일한 부호를 부여함으로써, 제4 실시 형태의 광학 소자와 공통되는 구성의 설명을 생략한다. 그리고, 이하에서는, 광학 소자의 구성, 및 광학 소자의 작용을 차례로 설명한다.
[광학 소자의 구성]
도 43을 참조하여 광학 소자의 구성을 설명한다. 도 43에서는, 광학 소자가 구비하는 반사부와 투과부를 설명하는 편의상, 상측 투명 수지층의 도시가 생략되고, 반사부에는 도트가 찍혀 있다.
도 43에 도시한 바와 같이, 광학 소자(160)는 제1 소자부(161)와, 제2 소자부(162)를 구비하고 있다. 제1 소자부(161)에서는, 복수의 반사부(171)가 Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 복수의 반사부(171)의 각각이, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 제1 소자부(161)에서는, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(171)의 사이에 투과부(172)가 위치하고, 투과부(172)는 X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(171)와 투과부(172)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(170)를 구성하고 있다. 투과 회절부(170)는 소정의 격자 주기 dg를 갖고 있다.
반사부(171)는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 산란광을 반사광으로서 발생시킨다. 또한, 반사부(171)는 원통면을 구비하고, 산란광을 반사광으로서 발생시키는 구성이어도 된다. 제1 소자부(161)에 있어서, 모든 반사부(171)의 면적의 합과, 투과부(172)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 비가, 제1 면적비 S1이다.
한편, 제2 소자부(162)에서는, 복수의 반사부(181)가 Y 방향에 있어서 불규칙하게 배열되고, 복수의 반사부(181)의 각각이, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 복수의 반사부(181)에는, Y 방향을 따르는 폭이 서로 다른 반사부(181)가 포함되어 있다. 제2 소자부(162)에서는, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(181)의 사이에 투과부(182)가 위치하고, 복수의 투과부(182)에는, Y 방향을 따르는 폭이 서로 상이한 복수의 투과부(182)가 포함되어 있다. 복수의 투과부(182)의 각각은, X 방향을 따라 연장되는 띠 형상을 갖고 있다. 반사부(181)와 투과부(182)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되어 있다. 반사부(181)는 산란부의 일례이며, 투과부(182)는 제2 투과부의 일례이다.
반사부(181)는 비주기성의 요철 구조이며, 제1 소자부(161)의 반사부(171)에 있어서의 비주기성의 요철 구조와 동일한 특성을 가진 요철 구조를 갖고, 산란광을 반사광으로서 발생시킨다. 또한, 반사부(181)는 원통면을 구비하고, 산란광을 반사광으로서 발생시키는 구성이어도 된다. 제2 소자부(162)에 있어서, 모든 반사부(181)의 면적의 합과, 투과부(182)를 포함하는 광을 투과하는 부분의 면적의 비가, 제2 면적비 S2이다. 제1 면적비 S1과 제2 면적비 S2는, 서로 동등하다.
[광학 소자의 효과]
제1 소자부(161)에 있어서의 반사부(171)와, 제2 소자부(162)에 있어서의 반사부(181)가 서로 동일한 특성을 가진 비주기성을 갖는 요철 구조를 구비하고 있다. 게다가, 제1 소자부(161)의 제1 면적비 S1과, 제2 면적비 S2가 서로 동등하다. 그로 인해, 반사부에 대하여 상측 투명 수지층(15)측으로부터 광이 입사했을 때, 반사 관찰에서는, 제1 소자부(161)에 있어서의 산란광과, 제2 소자부(162)에 있어서의 산란광이 서로 동등하고, 제1 소자부(161)와 제2 소자부(162)의 경계가 인식되기 어렵다. 한편, 제1 소자부(161)의 투과 회절부(170)가 회절광을 투과광으로서 발생시키는 한편, 제2 소자부(162)는 투과광으로서 회절광을 발생시키지 않는다. 그로 인해, 투과 관찰에서는, 제1 소자부(161)에 있어서만, 무지개색을 띤 회절광이 관찰된다.
이상 설명한 바와 같이, 제7 실시 형태의 광학 소자에 의하면, 이하에 기재된 효과를 얻을 수 있다.
(14) 제1 소자부(161)를 투과한 투과광은, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성하는 회절광인 한편, 제2 소자부(162)를 투과한 광은 백색광이다. 그로 인해, 광학 소자(160)를 투과한 2종류의 투과광에 있어서의 차이가 현저해진다.
[제7 실시 형태의 변형예]
또한, 상술한 제7 실시 형태는, 이하와 같이 적절히 변경하여 실시할 수도 있다.
·제1 소자부(161)의 반사부(171)와, 제2 소자부(162)의 반사부(181)는, 주기성을 가진 요철 구조를 갖고, 회절광을 반사광으로서 발생시키는 구성이어도 된다. 이러한 구성이어도, 제1 소자부(161)의 반사부(171)와, 제2 소자부(162)의 반사부(181)가 서로 동일한 특성을 갖고 있으면, 반사 관찰에서는, 제1 소자부(161)와 제2 소자부(162)의 경계가 인식되기 어렵다.
·광학 소자(160)는 제1 소자부(161)에 있어서의 반사부(171)의 위치와, 제1 소자부(161)에 있어서의 투과부(172)의 위치가 반전되고, 또한, 제2 소자부(162)에 있어서의 반사부(181)의 위치와, 제2 소자부(162)에 있어서의 투과부(182)의 위치가 반전된 구성이어도 된다. 이러한 구성이어도, 제7 실시 형태의 광학 소자(160)와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·광학 소자(160)는 교차 격자 구조를 갖는 구성이어도 된다. 즉, 도 44에 도시한 바와 같이, 광학 소자(160)는 제1 소자부(161)와, 제2 소자부(162)를 구비하고 있다. 제1 소자부(161)에 있어서, 직사각형 형상을 갖는 복수의 반사부(171)가 X 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되고, 또한, Y 방향에 있어서 동등한 간격을 두고 배열되어 있다. 제1 소자부(161)에서는, 투과부(172)가 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(171)의 사이에 위치하고, Y 방향을 따라 연장되고, 또한, Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(171)의 사이에 위치하고, X 방향을 따라 연장되어 있다.
반사부(171)와 투과부(172)는, X 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 또한, 반사부(171)와 투과부(172)는, Y 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 투과 회절부(170)를 구성하고 있다. 투과 회절부(170)는 X 방향과 평행인 주기 방향과, Y 방향과 평행인 주기 방향의 양쪽에 있어서, 소정의 격자 주기 dg를 갖고 있다.
한편, 제2 소자부(162)에서는, Z 방향으로부터 보아서, 직사각형 형상을 갖는 복수의 반사부(181)가 X 방향과 Y 방향의 양쪽에 있어서 불규칙하게 위치하고 있다. 제2 소자부(162)에 있어서, 투과부(182)는 X 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(181)의 사이, 및 Y 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 반사부(181)의 사이에 위치하고 있다.
이러한 구성에 의해서도, 상술한 제7 실시 형태의 광학 소자(160)와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
·도 44에 도시한 광학 소자(160)에 있어서, 제1 소자부(161)에 있어서의 반사부(171)의 위치와, 투과부(172)에 있어서의 위치가 반전되고, 또한, 제2 소자부(162)에 있어서의 반사부(181)의 위치와, 제2 소자부(162)에 있어서의 투과부(182)의 위치가 반전된 구성이어도 된다.
[ 실시예 ]
[실시예 1]
먼저, 자외선 경화성 수지로서, 50.0질량부의 우레탄(메트)아크릴레이트와, 30.0질량부의 메틸에틸케톤과, 20.0질량부의 아세트산에틸과, 1.5질량부의 광 개시제로 구성되는 조성물을 준비하였다. 우레탄(메트)아크릴레이트로서, 다관능성이며, 또한, 분자량이 6000인 우레탄(메트)아크릴레이트를 준비하였다. 광 개시제로서, 이르가큐어(184)(BASF사 제조)를 준비하였다.
이어서, 23㎛의 두께를 가진 투명 PET 필름 상에 건조 후의 막 두께가 1㎛로 되도록, 상술한 조성물을 그라비아 인쇄법에 의해 도포하였다.
그리고, 조성물을 형성 재료로 하는 도막에, 원판을 사용하여 요철 구조를 형성하였다.
또한, 원판은, 복수의 제1 영역과 복수의 제2 영역을 갖고, 제각기 제1 영역, 및 제각기 제2 영역은, 하나의 방향인 폭 방향을 따르는 폭이 5㎛이며, 폭 방향과 직교하는 길이 방향을 따르는 폭이 20mm인 직사각형 형상을 갖고 있다. 제1 영역과 제2 영역은, 폭 방향에 있어서 교대로 연속되여 위치하고 있다.
제1 영역은, 길이 방향을 따라 연장되는 복수의 오목부와, 길이 방향을 따라 연장되는 복수의 볼록부로 구성되는 비주기성의 요철 구조를 갖고, 비주기성의 요철 구조에 있어서, 오목부와 볼록부가, 폭 방향에 있어서 교대로, 또한, 비주기적으로 연속하여 배열되어 있다. 비주기성의 요철 구조에 있어서, 평균 주파수는 100개/mm이며, 오목부의 평균 깊이는 100nm이다.
제2 영역은, 2개의 주기성의 요철 구조가 서로 교차한 교차 격자 구조를 갖는다. 2개의 주기성의 요철 구조 중, 한쪽 요철 구조는, 길이 방향을 따라 연장되는 복수의 오목부와, 길이 방향을 따라 연장되는 복수의 볼록부를 갖고, 오목부와 볼록부가 폭 방향에 있어서 교대로, 또한, 주기적으로 배열되어 있다. 다른 쪽 요철 구조는, 폭 방향을 따라 연장되는 복수의 오목부와, 폭 방향을 따라 연장되는 복수의 볼록부를 갖고, 오목부와 볼록부가 길이 방향에 있어서 교대로, 또한, 주기적으로 배열되어 있다. 각 요철 구조에 있어서, 공간 주파수는 2000개/mm이며, 오목부의 깊이는 200nm이다. 제2 영역이 갖는 요철 구조의 애스펙트비는, 제1 영역이 갖는 요철 구조보다 애스펙트비가 크다.
그라비아 인쇄기가 구비하는 판동(plate cylinder)의 원통면에 원판을 지지시키고, 원판을 상술한 조성물을 사용하여 형성한 도막에 누르면서, 투명 PET 필름에 있어서의 도막과는 반대측으로부터, 도막에 대하여 자외선을 조사하였다. 이에 의해, 조성물이 포함하는 자외선 경화성 수지를 경화시켜서, 상측 투명 수지층을 형성하였다. 이때, 프레스 압력을 2kgf/㎠로 설정하고, 프레스 온도를 80℃로 설정하고, 프레스 스피드를 10m/분으로 설정하였다. 또한, 자외선의 조사는, 고온 수은등을 사용하여, 300mJ/㎠의 강도로 행하였다.
계속해서, 상측 투명 수지층 중, 상술한 요철 구조를 갖는 면 상에 반사부를 형성하기 위한 금속막으로서 Al막을 진공 증착에 의해 형성하였다. Al막의 설정 막 두께는 50nm로 하였다. 그 후, Al막에 있어서의 상측 투명 수지층에 접촉하는 면과 대향하는 면 상에 Al막을 에칭할 때의 마스크층으로서 기능하는 MgF2막을 진공 증착에 의해 형성하였다. MgF2막의 설정 막 두께는 20nm로 하였다.
그리고, 수산화나트륨 수용액을 사용하여 Al막의 에칭 처리를 행하였다. 이에 의해, Al막 중, 상측 투명 수지층에 있어서 원판의 제1 영역이 전사된 부분에 형성된 Al막은, 상측 투명 수지층 상에 남았다. 한편, 상측 투명 수지층에 있어서 원판의 제2 영역이 전사된 부분에 형성된 Al막은, 상측 투명 수지층 상으로부터 선택적으로 제거되었다. 이에 의해, 상측 투명 수지층 상에 반사부와 투과부를 갖고, 또한, 격자 주기가 10㎛인 투과 회절부가 형성되었다. 또한, 두께 방향에 있어서 투과부와 겹치는 보호부도 형성되었다.
이와 같이 하여 형성된 광학 소자에 있어서, 반사 관찰에서는, 각 반사부가 갖는 비주기성의 요철 구조에 의해 산란된 백색광이 확인되었다. 이에 비해, 투과 관찰에서는, 교대로, 또한, 주기적으로 위치하는 반사부와 투과부로 구성되는 와이어 그리드 구조의 회절에 의한 선명한 무지개색을 띤 투과광이 관찰되었다.
[실시예 2]
실시예 2에서는, 원판이 갖는 제1 영역이, 실시예 1의 원판이 갖는 제1 영역과 상이하다. 즉, 실시예 2의 원판이 갖는 제1 영역은, 폭 방향을 따라 연장되는 복수의 오목부와, 폭 방향을 따라 연장되는 복수의 볼록부를 갖고, 길이 방향에 있어서 오목부와 볼록부가 교대로 배열되어 있다. 즉, 제1 영역은, 회절 구조를 갖고, 회절 구조에 있어서의 공간 주파수가 1000개/mm이며, 오목부의 깊이가 100nm이다.
이러한 원판을 사용하여 형성된 광학 소자에 있어서, 반사 관찰에서는, 각 반사부가 갖는 주기성의 요철 구조에 의해 회절된 무지개색을 띤 회절광이 확인되었다. 이에 비해, 투과 관찰에서는, 교대로, 또한, 주기적으로 위치하는 반사부와 투과부로 구성되는 와이어 그리드 구조의 회절에 의한 선명한 무지개색을 띤 투과광이 관찰되었다. 반사에 의해 관찰되는 회절광과, 투과에 의해 관찰되는 회절광은, 회절 격자의 주기가 상이하기 때문에 파장 분산이 상이하고, 그 결과, 반사부에 대한 상측 투명 수지층측과, 반사부에 대한 보호부측에서, 서로 다른 무지개색을 띤 광이 관찰되었다.
[실시예 3]
실시예 3에서는, 원판이, 제1 소자부에 대응하는 제1 부분과, 제2 소자부에 대응하는 제2 부분을 갖는 점이 실시예 1과 상이하다.
실시예 3에 있어서의 원판은, 제1 부분과, 제2 부분을 갖고 있다. 제1 부분에 있어서, 직사각형 형상을 가진 제1 영역이, 폭 방향을 따라 주기적으로 배열되고, 또한, 길이 방향을 따라 주기적으로 배열되어 있다. 폭 방향을 따르는 격자 주기와, 길이 방향을 따르는 격자 주기는, 10㎛이다. 제2 부분에 있어서, 직사각형 형상을 가진 복수의 제1 영역이, 제2 부분에 있어서 불규칙하게 위치하고 있다. 제2 부분에 있어서, 제1 영역이 위치하는 부위 이외의 부위에는, 제2 영역이 위치하고 있다. 제1 부분과 제2 부분에 있어서, 제1 영역의 면적의 합이 서로 동등하다.
이러한 원판을 사용하여 형성된 광학 소자에 있어서, 반사 관찰에서는, 2개의 소자부의 양쪽에 있어서 산란광이 관찰되기 때문에, 2개의 소자부의 경계를 확인할 수 없음이 밝혀졌다. 이에 비해, 투과 관찰에서는, 한쪽 소자부에 있어서, 교대로, 또한, 주기적으로 배치된 반사부와 투과부에 의한 교차 격자 구조의 회절에 의한 선명한 무지개색을 띤 광이 관찰되었다. 한편, 다른 쪽 소자부에서는, 비주기적으로 배열한 투과부를 투과한 백색의 광이 관찰되었다.

Claims (15)

  1. 하나의 방향을 따라 동등한 간격을 두고 배열되는 복수의 반사부이며, 복수의 상기 반사부 각각이 반사하는 광은 가시광에 포함되고, 상기 반사부가 반사하는 광에 의해 반사상을 형성하는 복수의 상기 반사부와,
    상기 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 2개의 상기 반사부 사이에 끼워져서, 상기 가시광을 투과하는 복수의 투과부를 포함하는 투과 회절부를 구비하고,
    복수의 상기 반사부의 적어도 일부는, 상기 반사부가 반사하는 광의 반사각을 상기 반사부에 입사하는 광의 각도와는 상이하게 하여 상기 반사상을 형성하고,
    상기 투과 회절부는, 상기 투과부를 투과하는 광을 소정의 방향으로 회절시킨 회절광에 의해, 서로 상이한 색을 띤 복수의 회절상을 형성하는, 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사부의 적어도 일부는 비주기성의 요철 구조를 구비하고,
    상기 비주기성의 요철 구조는, 상기 비주기성의 요철 구조에 입사한 가시광을 산란하고,
    상기 비주기성의 요철 구조로부터의 산란광이 상기 반사상을 형성하는, 광학 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사부의 적어도 일부는 소정의 주기성을 가진 요철 구조를 구비하고,
    상기 주기성을 가진 요철 구조가, 상기 주기성을 가진 요철 구조에 입사한 가시광을 소정의 방향으로 회절시키고,
    상기 주기성을 가진 요철 구조로부터의 회절광이 상기 반사상을 형성하는, 광학 소자.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주기성을 가진 요철 구조를 갖는 부분이 제1 주기 부분이며,
    상기 반사부는, 상기 제1 주기 부분과는 주기성이 서로 다른 요철 구조를 가진 부분인 제2 주기 부분을 더 구비하고,
    상기 제1 주기 부분과 상기 제2 주기 부분은, 상기 반사부에 입사한 가시광을 서로 상이한 방향으로 회절시키는, 광학 소자.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나의 방향이 제1 방향이며,
    상기 반사부의 적어도 일부는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 연장되는 반원통면을 구비하고,
    상기 반원통면은 상기 반원통면에 입사한 가시광을 산란하고,
    상기 반원통면으로부터의 산란광이 상기 반사상을 형성하는, 광학 소자.
  6. 제2항 또는 제5항에 있어서, 상기 투과 회절부를 구비하는 제1 소자부와,
    가시광을 산란시키는 복수의 산란부, 및 복수의 상기 산란부의 사이를 메우는 제2 투과부를 구비하는 제2 소자부를 구비하고,
    모든 상기 반사부의 면적의 합과, 상기 제1 소자부에 있어서 상기 가시광을 투과하는 부분의 면적의 합의 비가 제1 면적비이며,
    모든 상기 산란부의 면적의 합과, 상기 제2 투과부의 면적의 비가 제2 면적비이며,
    상기 제1 면적비와 상기 제2 면적비가 서로 동등하고,
    상기 제2 소자부를 투과하는 광이, 상기 제1 소자부를 투과하는 광과는 서로 상이한, 광학 소자.
  7. 제6항에 있어서, 복수의 상기 산란부는 상기 제2 소자부의 내부에 있어서 불규칙하게 위치하고 있는, 광학 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 반사부와 상기 투과부가 하나의 투과 주기부를 구성하고, 상기 투과 주기부에 있어서의 상기 하나의 방향을 따르는 폭이, 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만인, 광학 소자.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 반사부와 상기 투과부가 하나의 투과 주기부를 구성하고, 상기 투과 주기부에 있어서의 상기 하나의 방향을 따르는 폭이, 0.35㎛ 이상 20㎛ 이하인, 광학 소자.
  10. 제3항에 있어서, 상기 반사부에 있어서, 오목부와 볼록부가 주기 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고,
    상기 주기 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 오목부와 상기 볼록부가 하나의 반사 주기부를 구성하고, 상기 반사 주기부에 있어서의 상기 주기 방향을 따르는 폭이, 0.20㎛보다 크고 0.35㎛ 미만인, 광학 소자.
  11. 제3항에 있어서, 상기 반사부에 있어서, 오목부와 볼록부가 주기 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고,
    상기 주기 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 오목부와 상기 볼록부가 하나의 반사 주기부를 구성하고, 상기 반사 주기부에 있어서의 상기 주기 방향을 따르는 폭이, 0.35㎛ 이상 20㎛ 이하인, 광학 소자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 투과 회절부를 구비하고,
    복수의 상기 투과 회절부의 각각에 있어서, 상기 하나의 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 반사부와 상기 투과부가 하나의 투과 주기부를 구성하고, 복수의 상기 투과 회절부의 사이에 있어서, 상기 투과 주기부에 있어서의 상기 하나의 방향을 따르는 폭이 서로 상이한, 광학 소자.
  13. 제2항에 있어서, 복수의 상기 투과 회절부를 구비하고,
    복수의 상기 투과 회절부의 사이에 있어서, 상기 비주기성의 요철 구조가 서로 상이한, 광학 소자.
  14. 제3항에 있어서, 복수의 상기 투과 회절부를 구비하고,
    각 투과 회절부가 구비하는 상기 반사부에 있어서, 오목부와 볼록부가 주기 방향에 있어서 교대로 연속 배열되고, 상기 주기 방향에 있어서 서로 인접하는 상기 오목부와 상기 볼록부가 하나의 반사 주기부를 구성하고,
    복수의 상기 투과 회절부의 사이에 있어서, 상기 반사 주기부에 있어서의 상기 주기 방향을 따르는 폭이 서로 상이한, 광학 소자.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사부를 덮는 보호부를 더 구비하고,
    상기 반사부의 두께가 5nm 이상 500nm 이하이고,
    상기 보호부의 두께가 0.3nm 이상 200nm 이하인, 광학 소자.
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