TWI604932B - 光學元件製作用模及其製造方法、光學元件 - Google Patents

光學元件製作用模及其製造方法、光學元件 Download PDF

Info

Publication number
TWI604932B
TWI604932B TW102146249A TW102146249A TWI604932B TW I604932 B TWI604932 B TW I604932B TW 102146249 A TW102146249 A TW 102146249A TW 102146249 A TW102146249 A TW 102146249A TW I604932 B TWI604932 B TW I604932B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical element
film
particles
mold
particle
Prior art date
Application number
TW102146249A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201431660A (zh
Inventor
大紘太郎
篠塚啓
八田嘉久
Original Assignee
王子控股股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 王子控股股份有限公司 filed Critical 王子控股股份有限公司
Publication of TW201431660A publication Critical patent/TW201431660A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI604932B publication Critical patent/TWI604932B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/0048—Moulds for lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
    • B29C33/424—Moulding surfaces provided with means for marking or patterning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0053—Moulding articles characterised by the shape of the surface, e.g. ribs, high polish
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D11/00—Producing optical elements, e.g. lenses or prisms
    • B29D11/00009—Production of simple or compound lenses
    • B29D11/00317—Production of lenses with markings or patterns
    • B29D11/00326—Production of lenses with markings or patterns having particular surface properties, e.g. a micropattern
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0083—Periodic patterns for optical field-shaping in or on the semiconductor body or semiconductor body package, e.g. photonic bandgap structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S977/00—Nanotechnology
    • Y10S977/84—Manufacture, treatment, or detection of nanostructure
    • Y10S977/887—Nanoimprint lithography, i.e. nanostamp

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

光學元件製作用模及其製造方法、光學元件
本發明係關於一種製作抗反射體等光學元件時所使用之模及其模之製造方法、以及光學元件。
本案係基於2012年12月13日向日本提出申請之日本專利特願2012-272227號而主張優先權，並將其內容引用於本文中。
於有機電致發光(有機EL)或發光二極體等發光裝置中，為了提高光之提取效率，有時將具有微細凹凸之抗反射體等光學元件安裝於光提取面。
作為製造光學元件之方法，廣泛採用使用模而將樹脂進行成形之方法。作為光學元件製作用模，使用於母材之表面設置有具有微細凹凸之凹凸層者(專利文獻1~4)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平3-252936號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-121582號公報
[專利文獻3]日本專利特開2004-268331號公報
[專利文獻4]日本專利特開2009-292703號公報
然而，使用專利文獻1~4所揭示之模所獲得之光學元件均存在繞射光之指向性提高之傾向。例如，於抗反射體中，若繞射光之指向性較高，則根據觀察之角度而產生色移，於所穿透之光為白色之情形時，將通過抗反射體之光看成有色，於所穿透之光為有色之情形時，有時將通過抗反射體之光看成與本來顏色不同之顏色。又，例如根據使用於有機EL等之目的，將抗反射體之凹凸結構設為晶格結構之情形時，藉由晶格結構所產生之繞射光在XY面內方向具有各向異性，故而作為發光裝置，難以獲得均勻之光學效果。
為了降低繞射光之指向性，將微細晶格結構之凹凸設為無規配置之凹凸即可。然而，於無規凹凸中，無法調整凹凸之間距，故而難以獲得目標之光學功能。
本發明之目的在於提供一種可容易製作可減少繞射光之指向性之光學元件，並且可調整凹凸之間距的光學元件製作用模及其製造方法。本發明之目的在於提供一種可減少繞射光之指向性的光學元件。
本發明具有以下之態樣。
[1]一種光學元件製作用模，其包括母材及形成於上述母材之表面之凹凸層，上述凹凸層之凹凸結構包括以相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係連續整齊排列之複數個區域，該複數個區域之面積、形狀及結晶方位為無規。
即，一種光學元件製作用模，其包括母材及形成於上述母材之表面上且具有凹凸結構之凹凸層，上述凹凸結構包括以相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係連續整齊排列之複數個區域，上述複數個區域之面積、形狀及結晶方位為無規。
[2]如[1]之光學元件製作用模，其中上述凹凸層由含有下述(A1)及(B)~(D)之至少1種之材料所形成：(A1)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ti或含有2種以上之該等元素之合金之金屬，(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，以及(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
或者，如[1]之光學元件製作用模，其中上述凹凸層由含有下述(A)~(D)之至少1種之材料所形成。
(A)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti或含有2種以上之Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti之合金之金屬，(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
[3]如[1]或[2]之光學元件製作用模，其中上述母材之上述表面為平板狀。
[4]如[1]或[2]之光學元件製作用模，其中上述母材之上述表面具有凹曲面或凸曲面。
[5]一種光學元件製作用模之製造方法，其包括：製膜步驟，其於母材之表面將無機膜進行製膜；粒子排列步驟，其於上述無機膜之表面將複數個粒子以單一層排列；以及蝕刻步驟，其將上述複數個粒子作為蝕刻掩膜而對上述無機膜進行乾式蝕刻。
[6]如[5]之光學元件製作用模之製造方法，其中粒子排列步驟包括於水之液面上形成單粒子膜之單粒子膜形成步驟、以及使上述單粒 子膜移行至上述無機膜之表面之移行步驟。
[7]如[4]或[5]之光學元件製作用模之製造方法，其中上述無機膜由含有下述(A1)及(B)~(D)之至少1種之材料所形成：(A1)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ti或含有2種以上之Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti之合金之金屬，(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
或者，如[5]或[6]之光學元件製作用模之製造方法，其中上述無機膜由含有下述(A)~(D)之至少1種之材料所形成。
(A)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti或含有2種以上之該等元素之合金之金屬，(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
[8]一種光學元件，其係藉由使用如[1]至[4]中任一項之光學元件製作用模之奈米壓印或射出成形所製作。
根據本發明之光學元件製作用模及其製造方法，儘管設置如產生繞射光之微細間距之凹凸，亦可容易製作可減少繞射光之指向性之光學元件，並且亦可調整凹凸之間距。
根據本發明之光學元件，可減少繞射光之指向性。
10‧‧‧模
11‧‧‧母材
11a‧‧‧表面
12‧‧‧凹凸層
12a‧‧‧凹凸面
12b‧‧‧無機膜
12c‧‧‧圓柱
21A‧‧‧母材
22A‧‧‧凹凸層
23A‧‧‧表面
24A‧‧‧表面
25A‧‧‧凹凸面
21B‧‧‧母材
22B‧‧‧凹凸層
23B‧‧‧表面
24B‧‧‧表面
25B‧‧‧凹凸面
M‧‧‧粒子
S‧‧‧被加工體
V‧‧‧水槽
W‧‧‧下層水
X‧‧‧端面
F‧‧‧單粒子膜
E1~En‧‧‧凸部
t1~t6‧‧‧中心點
C1~Cn‧‧‧區域
圖1係示意性地表示本發明之光學元件製作用模之第1實施形態 的剖面圖。
圖2係表示構成圖1之光學元件製作用模之凹凸層的放大剖面圖。
圖3係表示構成圖1之光學元件製作用模之凹凸層的放大平面圖。
圖4係示意性地表示單粒子膜形成步驟中排列之粒子的平面圖。
圖5A係表示利用LB法之粒子排列步驟中之移行步驟開始前之狀態的說明圖。
圖5B係表示利用LB法之粒子排列步驟中之移行步驟中之狀態的說明圖。
圖6A係圖1之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示粒子排列步驟後之狀態的圖。
圖6B係圖1之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示蝕刻步驟之中途之狀態的圖。
圖6C係圖1之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示蝕刻步驟後之狀態的圖。
圖7係實施例之光學元件中，投影自光學元件出射之雷射光之繞射光的繞射影像。
圖8係比較例之光學元件中，投影自光學元件出射之雷射光之繞射光的繞射影像。
圖9係示意性地表示本發明之光學元件製作用模之第2實施形態的剖面圖。
圖10係示意性地表示本發明之光學元件製作用模之第2實施形態的剖面圖。
圖11A係圖9之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示粒子排列步驟後之狀態的圖。
圖11B係圖9之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示蝕刻步驟之中途之狀態的圖。
圖11C係圖9之光學元件製作用模之製造方法之說明圖，表示蝕刻步驟後之狀態的圖。
圖12係示意性地表示本發明之光學元件製作用模之第2實施形態的剖面圖。
圖13係示意性地表示本發明之光學元件製作用模之第2實施形態的剖面圖。
[第1實施形態] <光學元件製作用模>
表示本發明之光學元件製作用模(以下，簡稱作「模」)之一實施形態。
圖1中，表示本實施形態之模。本實施形態之模10包括表面11a由平面之板狀體所構成之母材11、以及設置於母材11之表面11a之凹凸層12。
模之大小根據利用該模所製作之光學元件而適當選擇。例如，光學元件為有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，母材11之表面11a之面積為30mm×30mm~1100mm×1300mm，較佳為200mm×200mm~400mm×500mm。
(母材)
作為母材11之材質，並無特別限制，例如可使用鐵、不鏽鋼、鎳、鋁、鉻、銅、鉬、鈷、鎢、鈦、碳化鎢、金屬陶瓷等。母材11之表面11a之面積根據利用該模所製作之光學元件之面積而適當選擇。母材11之厚度只要可保持作為模10之強度，則無特別限定，但例如亦可為0.1mm~100mm，較佳為0.3mm~10mm。
母材11之形狀為平板狀體。表面11a之表面粗糙度(Ra)為0.1nm~50nm，較佳為0.1nm~10nm。於表面11a上，形成有凹凸層12。
(凹凸層)
凹凸層12係將與光學元件之材料相接觸之面設為凹凸面12a之層。於本實施形態中，具有多個圓錐形之凸部En(n為1以上之正數)。
凹凸層12之硬度較高、製膜性優異，因此較佳為由含有下述(A)~(D)之至少1種之材料所形成。
(A)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti或含有2種以上之該等元素之合金之金屬。於合金之情形時，例如可列舉Cr-Mo、Cr-W、Ni-Mo、Ni-W、Ni-Ti、Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ti-Ta、Ti-W、W-Mo等。
(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物。作為上述金屬氧化物，可列舉SiO2、Cr2O3、MoO3、WO3、Ta2O5、NiO、TiO2等。
(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物。作為該金屬氮化物，例如可列舉SiN、TiN、CrN、TaN(Ti，Cr)N、WN等。
(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。作為該金屬碳化物，例如可列舉SiC、WC、TiC、Cr3C2等。
該等之中，就更容易製膜之方面而言，較佳為Cr、Mo、W、Ti、Ta、SiO2、TiO2、SiN、TiN、SiC、WC。
凹凸層12更佳為由含有下述(A1)及(B)~(D)之至少1種之材料所形成。
(A1)包含Si、Cr、Mo、W、Ta、Ti或含有2種以上之Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti之合金之金屬。於合金之情形時，例如可列舉Cr-Mo、Cr-W、Ni-Mo、Ni-W、Ni-Ti、Ni-Cr、Ni-Cr-Mo、Ti-Ta、Ti- W、W-Mo等。
(B)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物。作為上述金屬氧化物，可列舉SiO2、Cr2O3、MoO3、WO3、Ta2O5、NiO、TiO2等。
(C)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物。作為該金屬氮化物，例如可列舉SiN、TiN、CrN、TaN(Ti，Cr)N、WN等。
(D)選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。作為該金屬碳化物，例如可列舉SiC、WC、TiC、Cr3C2等。
該等之中，就更容易製膜之方面而言，較佳為Cr、Mo、W、Ti、Ta、SiO2、TiO2、SiN、TiN、SiC、WC。又，就對下述蝕刻步驟中使用之蝕刻氣體之蝕刻速度之觀點而言，進而較佳為Cr、W、SiN、TiN、SiC。
母材11之材料與凹凸層12之材料之組合可考慮母材11上製膜凹凸層12時之密著性或強度等而決定。例如，於使用不鏽鋼作為母材11之情形時，凹凸層12較佳為含有Ti、Cr、W、Ni。
根據光學元件之用途而決定微細凹凸之最頻間距與最頻高度及形狀。例如，於利用該模製造抗反射體之情形時，微細凹凸之最頻間距較佳為根據所使用之光之波長而進行調整。於該情形時，使用波長為400nm~750nm左右之可見光，因此較佳為50nm以上300nm以下之間距之凹凸。進而，只要微細凹凸之間距為50nm以上150nm以下，則可減少可見光區域中之繞射光。於使用波長750nm左右~10000nm以下之紅外區域之情形時，較佳為500nm以上5000nm以下之最頻間距之凹凸。
凹凸面中之凸部En之最頻間距P係具體而言如下方式求出。
首先，關於凹凸面12a中之隨機選擇之區域中一邊為最頻間距P之30~40倍之正方形之區域，獲得AFM(Atomic Force Microscopy，原子力顯微鏡)影像。例如，於最頻間距為300nm左右之情形時，獲得9μm×9μm~12μm×12μm之區域之影像。繼而，將該影像藉由傅立葉變換進行波形分離，獲得FFT影像(高速傅立葉變換影像)。繼而，求出FFT影像之輪廓中之0次波峰起直至1次波峰之距離。如此求出之距離之倒數為該區域中之最頻間距P。對隨機選擇之合計25處以上之相同面積之區域同樣地進行此種處理，求出各區域中之最頻間距。如此獲得之25處以上之區域中之最頻間距P1~P25之平均值為最頻間距P。再者，此時，各區域彼此較佳為相隔至少1mm而選擇，更佳為相隔5mm~1cm而選擇。
根據光學元件之用途而決定微細凹凸之最佳縱橫比。例如，於利用該模製造有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比較佳為0.1~1.0。例如，於利用該模製造抗反射體之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比更佳為0.5~4.0，進而較佳為1.0~3.0。
此處，縱橫比係根據最頻高度H/最頻間距P所求得之值。
最頻高度H係具體而言如下方式求出。
首先，自AFM影像，通過任意方向及位置之沿著長度1mm之線之凸部En之頂點，獲得垂直於基板之剖面，即如圖2之剖面。抽出包含該剖面之凸部En30個以上之任意部分，關於其中所包含之各凸部En，求出其頂點之高度和與該凸部En相鄰之凸部En間之平坦部中之最低位置之高度之差，將所獲得之值以有效位數2位數捨入而設為各凸部En之高度，並將其最頻值設為最頻高度H。
於利用該模製造有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凸部之最頻高度H較佳為10nm~500nm之間，進而較佳為15nm ~150nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得有機EL或薄膜裝置之光提取效率提高之效果。又，於利用該模製造以可見光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為25nm~1200nm之間，進而較佳為120nm~500nm。又，於利用該模製造以紅外光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為250nm~10000nm之間，進而較佳為750nm~10000nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得抗反射性能提高之效果。
如圖3所示，凹凸層12之凹凸面12a具有複數個區域C1~Cn。各區域C1~Cn係以相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係連續整齊排列之區域。再者，於圖3中，將各凸部之中心點之位置，方便起見以該中心點為中心之圓u來表示。
所謂相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係，具體而言意指滿足以下條件之關係。
首先，自1個中心點t1(參照圖2)於相鄰之中心點t2之方向劃出長度與最頻間距P相等之長度之線段L1。繼而，自中心點t1，於相對於線段L1為60°、120°、180°、240°、300°之各方向劃出與最頻間距P相等之長度之線段L2~L6。若與中心點t1相鄰之6個中心點位於自與中心點t1相反側之各線段L1~L6之終點起分別在最頻間距P之15%以內之範圍內，則該等7個中心點位於與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係。
各區域C1~Cn之最頻面積Q(各區域面積之最頻值)較佳為以下之範圍。
於最頻間距P未達500nm時，10mm×10mm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為0.026μm2~6.5mm2。
於最頻間距P為500nm以上未達1μm時，10mm×10mm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為0.65μm2~26mm2。
於最頻間距P為1μm以上時，50mm×50mm之AFM影像測定範圍內之最頻面積Q較佳為2.6μm2~650mm2。
只要最頻面積Q在較佳範圍內，則更容易抑制光之色移。
又，如圖3所示，各區域C1~Cn之面積、形狀及結晶方位(粒子排列所形成之六方晶格之方位)為無規。所謂此處所述之區域C1~Cn之晶格方位，於自基板之上表面觀察之情形時，亦可認為在同一區域內將鄰近之凸部之頂點連結所獲得之基本平移向量(三角晶格之情形時，存在2個)之方向。各區域C1~Cn之面積、形狀及結晶方位為無規，藉此可將繞射光進行平均化而減少指向性，於由該模所獲得者為抗反射體之情形時，可抑制色移，於由該模所獲得者為有機EL等中使用之晶格結構體之情形時，可減少晶格之效果之各向異性。
面積之無規性之程度具體而言較佳為滿足以下條件。
首先，描繪一個區域之邊界線所外接之最大面積之橢圓，並將該橢圓以下述式(α)表示。
X2/a2+Y2/b2=1‧‧‧‧‧‧(α)
於最頻間距P未達500nm時，10mm×10mm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為0.08μm2以上。
於最頻間距P為500nm以上未達1000nm時，10mm×10mm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為1.95μm2以上。
於最頻間距P為1000nm以上時，50mm×50mm之AFM影像測定範圍內之πab之標準偏差較佳為8.58μm2以上。
只要πab之標準偏差在較佳範圍內，則繞射光之平均化之效果優異。
又，各區域C1~Cn之形狀無規性之程度，具體而言上述式(α)中之a與b之比、a/b之標準偏差較佳為0.1以上。
又，各區域C1~Cn之結晶方位之無規性具體而言較佳為滿足以下 之條件。
首先，劃出將任意區域(I)中之任意相鄰之2個凸部之中心點連結之直線K0。其次，選擇與該區域(I)相鄰之1個區域(II)，並劃出將該區域(II)中之任意凸部和與該凸部相鄰之6個凸部之中心點連結之6條直線K1~K6。於直線K1~K6與直線K0之角度均為3度以上不同之情形時，定義出區域(I)與區域(II)之結晶方位不同。
於與區域(I)相鄰之區域內，結晶方位與區域(I)之結晶方位不同之區域較佳為存在2個以上，較佳為存在3個以上，進而較佳為存在5個以上。
(作用效果)
構成上述光學元件製作用模10之凹凸層12之凹凸適當無規。因此，儘管設置似乎產生繞射光之微細間距之凹凸，亦可降低繞射光之指向性，從而可抑制色移。
又，凹凸層12之凹凸並非完全無規，於各區域C1~Cn之範圍內具有一定秩序。因此，可容易調整凹凸之間距，從而可容易獲得目標之光學功能。
<模之製造方法>
對上述模10之製造方法之一實施形態，進行說明。
本實施形態之製造方法包括製膜步驟、粒子排列步驟及蝕刻步驟。
(製膜步驟)
製膜步驟係於母材11之表面11a上製膜隨後成為凹凸層12之無機膜之步驟。
作為製膜步驟中之無機膜之製膜方法，亦可為濺鍍或真空蒸鍍等物理氣相蒸鍍法(PVD法)、化學氣相蒸鍍法(CVD法)、電鍍法(電解、無電解)之任一種，但就製膜性之方面而言，較佳為濺鍍。作為 結構性特徵，利用濺鍍成膜之無機膜具有與利用CVD法或電鍍法成膜之情形相比，與母材之密著強度較強之特徵。利用CVD法成膜之無機膜具有與利用濺鍍或電鍍法成膜之情形相比，成膜之結晶性良好之特徵。利用電鍍法成膜之無機膜具有與利用濺鍍或CVD法成膜之情形相比，可形成緻密層之特徵。
作為利用濺鍍之無機膜之製膜方法，可應用使氬氣等惰性氣體衝撞於利用該製造方法所形成之凹凸層12相同成分之標的物，由此使自標的物飛出之原子堆積於表面11a之方法。
於由上述(B)之氧化物或上述(C)之氮化物形成凹凸層12之情形時，作為濺鍍之方法，於含有氧及氮之至少一者之環境中，使惰性氣體衝撞於含有選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之標的物，由此可使自標的物飛出之上述元素與環境中之氧及氮原子之至少一者堆積於表面11a。
又，於由上述(B1)之氧化物或上述(C1)之氮化物形成凹凸層12之情形時，作為濺鍍之方法，於含有氧及氮之至少一者之環境中，使惰性氣體衝撞於含有選自由Si、Cr、Mo、W、Ta、Ti所組成之群中之至少1種元素之標的物，由此可使自標的物飛出之上述元素與環境中之氧及氮原子之至少一者堆積於表面11a。
於該情形時，可藉由環境中之氧之濃度而調整無機膜中之氧原子含量。又，可藉由環境中之氮之濃度而調整無機膜中之氮原子含量。
作為濺鍍，可無特別限制地利用眾所周知者，但製膜性優異，因此較佳為磁控濺鍍。
作為濺鍍條件，並無特別限制，但通常將溫度設為25.0℃~250℃，並將絕對壓力設為0.1Pa~3.0Pa。
又，於濺鍍中，以使無機膜之厚度成為0.1μm~10.0μm之方 式，調整濺鍍時間。
(粒子排列步驟)
粒子排列步驟係於製膜步驟中獲得之無機膜之表面上，將複數個粒子以單一層排列之步驟。
本實施形態中之粒子排列步驟係藉由利用所謂蘭慕爾-布羅吉法(LB法)之想法之方法而進行。具體而言，本實施形態中之粒子排列步驟包括滴加步驟、單粒子膜形成步驟、移行步驟及視需要包括固定步驟，將單粒子膜作為掩膜配置於無機膜上。
滴加步驟係向水槽內之水之液面滴加比重小於水之溶劑中分散有粒子之分散液之步驟。
單粒子膜形成步驟係藉由使溶劑揮發而將包含上述粒子之單粒子膜形成於水之液面上之步驟。
移行步驟係使上述單粒子膜移行至無機膜之步驟。
固定步驟係將所移行之單粒子膜固定於無機膜之步驟。
以下，對各步驟進行具體說明。
[滴加步驟及單粒子膜形成步驟]
首先，於比重小於水之溶劑中添加粒子M而製備分散液。另一方面，準備水槽(槽(trough))，此處放入在其液面上用以使粒子M展開之水(以下，有時亦稱作下層水)。
粒子M之表面較佳為疏水性。又，作為溶劑，亦較佳為選擇疏水性者。將疏水性之粒子M、溶劑及下層水進行組合，由此如下所述，進行粒子M之自組裝化，形成有二維地最密填充之單粒子膜。
粒子M之材料係選自由有機粒子、有機無機複合粒子、無機粒子所組成之群中之1種以上之粒子。形成有機粒子之材料係例如選自由聚苯乙烯、PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等熱塑性樹脂、酚樹脂、環氧樹脂等熱固性樹脂、金剛石、石墨、富勒烯 類所組成之群中之至少1種。形成有機無機複合粒子之材料係例如選自由SiC、碳化硼所組成之群中之至少1種。
該等之中，粒子M之材料較佳為無機粒子。形成無機粒子之材料係例如選自由無機氧化物、無機氮化物、無機硼化物、無機硫化物、無機硒化物、金屬化合物、金屬所組成之群中之至少1種。
無機氧化物係例如選自由二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、二氧化鈰、氧化鋅、氧化錫、釔鋁石榴石(YAG)所組成之群中之至少1種。無機氮化物係例如選自由氮化矽、氮化鋁、氮化硼所組成之群中之至少1種。無機硼化物係例如選自由ZrB2、CrB2所組成之群中之至少1種。無機硫化物係例如選自由硫化鋅、硫化鈣、硫化鎘、硫化鍶所組成之群中之至少1種。無機硒化物係例如選自由硒化鋅、硒化鎘所組成之群中之至少1種。金屬粒子係選自由Si、Ni、W、Ta、Cr、Ti、Mg、Ca、Al、Au、Ag及Zn所組成之群中之至少1種粒子。
再者，形成粒子M之材料中之構成元素之一部分亦可經與該元素不同之其他元素取代。例如，形成粒子M之材料亦可為包含矽、鋁、氧及氮之SiAlON。又，粒子M亦可為包含相互不同之材料之2種以上之粒子之混合物。又，粒子M亦可為包含相互不同之材料之積層體，例如包含無機氮化物之無機粒子亦可為被無機氧化物覆蓋之粒子。又，粒子M亦可為無機粒子中導入有鈰或銪等活化劑之螢光體粒子。再者，上述材料之中，就粒子M之形狀穩定之方面而言，形成粒子M之材料較佳為無機氧化物，其中進而較佳為二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯。
溶劑重要的是亦又具有較高之揮發性。作為揮發性較高且疏水性之溶劑，可列舉包含氯仿、甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、甲基乙基酮、乙基乙基酮、甲基異丁基酮、甲苯、己烷、環己烷、乙酸乙酯、 乙酸丁酯等之1種以上之揮發性有機溶劑。
於粒子M為無機粒子之情形時，通常其表面為親水性，故而較佳為利用疏水化劑進行疏水化而使用。作為疏水化劑，例如可使用界面活性劑、金屬烷氧基矽烷等。
粒子M之疏水化係可使用與日本專利特開2009-162831號公報所揭示之疏水化劑相同之界面活性劑、金屬烷氧基矽烷等，利用相同之方法而進行。
又，為了更加提高所形成之單粒子膜之精度，較佳為將向液面滴加前之分散液利用薄膜過濾器等進行精密過濾而去除存在於分散液中之凝聚粒子(包含複數個1次粒子之2次粒子)。若如此預先進行精密過濾，則難以產生一部分成為2層以上之部位或不存在粒子之缺陷部位，可容易獲得精度較高之單粒子膜。相反，若假設所形成之單粒子膜中存在大小為數μm~數十μm左右之缺陷部位，則詳細而言下述移行步驟中，即便使用包括計測單粒子膜之表面壓之表面壓力感測器及將單粒子膜沿著液面方向壓縮之可移動阻片之LB槽裝置，亦無法作為表面壓之差而檢測到此類缺陷部位，故而難以獲得高精度之單粒子膜。
將以上進行了說明之分散液滴加到下層水之液面(滴加步驟)。若如此，則作為分散媒之溶劑進行揮發，並且粒子M在下層水之液面上以單層展開，可形成二維地最密填充之單粒子膜(單粒子膜形成步驟)。
較佳為將滴加到下層水之分散液之粒子濃度相對於整個分散液而設為1質量%~10質量%。又，較佳為將滴加速度設為0.001ml/sec~0.01ml/sec。若分散液中之粒子M之濃度或滴加量在此類範圍內，則抑制粒子一部分凝聚成簇狀而成為2層以上、產生不存在粒子之缺陷部位、粒子間之間距擴大等傾向，故而可更容易獲得各粒子以高精 度二維地最密填充之單粒子膜。
於單粒子膜形成步驟中，藉由粒子M之自組裝化而形成有單粒子膜。其原理在於：若粒子集結，則存在於其粒子間之分散媒引起表面張力發揮作用，其結果，粒子M彼此並不無規存在，而是自動形成二維之最密填充結構。若對利用此類表面張力之最密填充進行另一表達，則亦可認為利用橫向之毛細管力之排列化。
尤其是，例如膠體二氧化矽般，若球形且粒徑之均勻性亦較高之粒子M以浮在水面上之狀態3個凝結而相接觸，則表面張力發揮作用以使粒子群之吃水線之合計長度達到最小，如圖4所示，3個粒子M根據以圖中T所示之正三角形為基本之配置而進行穩定化。
單粒子膜形成步驟較佳為在超音波照射條件下實施。若一面自下層水朝向水面照射超音波，一面使分散液之溶劑揮發，則促進粒子M之最密填充，從而可獲得各粒子M以更高精度二維地最密填充之單粒子膜。此時，超音波之輸出較佳為1W~1200W，更佳為50W~600W。
又，對於超音波之頻率並無特別限制，但例如較佳為28kHz~5MHz，更佳為700kHz~2MHz。若振動數太高，則水分子之能量吸收開始而引起水蒸氣或水滴自水面上升之現象，故而較不理想。另一方面，若振動數太低，則下層水中之空蝕半徑變大，水中產生水泡而朝著水面浮上來。若此類水泡集積於單粒子膜之下方，則失去水面之平坦性，故而不合適。
由於超音波照射，水面上產生駐波。若任一種頻率中輸出均太高，或者根據超音波振動子及發送機之調整條件而使水面之波高升得太高，則單粒子膜被水面波破壞，故而必須注意。
若留意上述情況而適當地設定超音波之頻率及輸出，則不必破壞逐漸形成之單粒子膜，便可有效促進粒子之最密填充。為了進行有 效之超音波照射，將根據粒子之粒徑所計算之固有振動數設為標準即可。然而，若變成粒徑為例如100nm以下等較小粒子，則導致固有振動數變得非常高，故而難以賦予如計算結果之超音波振動。於該情形時，若假設賦予與粒子2量體至20量體左右為止之質量相對應之固有振動進行計算，則可將所需之振動數減少到現實範圍為止。即便賦予與粒子之聚集體之固有振動數相對應之超音波振動之情形時，亦可表現粒子之填充率提高效果。超音波之照射時間足夠完成粒子之再排列即可，所需時間隨著粒徑、超音波之頻率、水溫等而產生變化。然而，在通常之製作條件下，較佳為以10秒鐘~60分鐘進行，更佳為3分鐘~30分鐘。
藉由超音波照射所獲得之優點在於：除粒子之最密填充化(將無規排列設為6方最密化)以外，具有破壞奈米粒子之分散液製備時容易產生之粒子之軟凝聚體之效果，某種程度上亦可修復暫時產生之點缺陷、線缺陷或結晶錯位(由於粒子排列之混亂所產生之單位晶格之局部變形)等之效果。
於單粒子膜形成步驟中，較佳為以使根據下述式(1)進行定義之排列之偏移D(%)成為15%以下之方式，在無機膜上將複數個粒子M以單一層排列。
D[%]=| B-A |×100/A‧‧‧(1)
其中，式(1)中，A為粒子M之平均粒徑，B為粒子M間之最頻間距。又，| B-A |表示A與B之差之絕對值。
偏移D更佳為10%以下，進而較佳為1.0%~3.0%。
此處，所謂粒子M之平均粒徑A係指構成單粒子膜之粒子M之平均一次粒徑，可根據將利用粒子動態光散射法所求得之粒度分佈擬合到高斯曲線所獲得之波峰，利用常法而求出。
另一方面，所謂粒子M間之間距係指相鄰之2個粒子M之頂點與 頂點之距離，所謂最頻間距B係指該等之最頻值。再者，若粒子M以球形無縫隙地相接觸，則相鄰之粒子M之頂點與頂點之距離和相鄰之粒子M之中心與中心之距離相等。
粒子M間之最頻間距B係具體而言如下方式求出。
首先，關於單粒子膜中之隨機選擇之區域中一邊為粒子M間之最頻間距B之30~40倍之正方形之區域，獲得原子間力顯微鏡影像。例如，於使用粒徑300nm之粒子M之單粒子膜之情形時，獲得9μm×9μm~12μm×12μm之區域之影像。繼而，將該影像藉由傅立葉變換進行波形分離，獲得FFT影像(高速傅立葉變換影像)。繼而，求出FFT影像之輪廓中之0次波峰起至1次波峰為止之距離。如此求出之距離之倒數為該區域中之最頻間距B1。對隨機選擇之合計25處以上之同面積之區域同樣地進行此類處理，求出各區域中之最頻間距B1~B25。如此獲得之25處以上之區域中之最頻間距B1~B25之平均值為式(1)中之最頻間距B。再者，此時，各區域彼此較佳為相隔至少1mm而選擇，更佳為相隔5mm~1cm而選擇。
又，此時，亦可根據FFT影像之輪廓中之1次波峰之面積，對各影像中之粒子M間之間距之偏差進行評價。
該排列之偏移D係表示粒子M之最密填充程度的指標。即，粒子之排列之偏移D較小意指最密填充程度較高，控制粒子之間隔，其排列之精度較高。
為了將排列之偏移D(%)設為15%以下，粒子M之粒徑之變動係數(標準偏差除以平均值所得之值)較佳為0.1%~20%，更佳為0.1%~10%，進而較佳為0.1~5.0%。
粒子M間之最頻間距與凹凸層之凹凸之最頻間距相等。粒子M之排列之細密填充程度較高，故而藉由適當地選擇粒子M之平均粒徑A，可調整粒子間之最頻間距，可調整凹凸之最頻間距。
[移行步驟]
將藉由單粒子膜形成步驟而形成於液面上之單粒子膜，繼而，以單層狀態直接搬移到無機膜(移行步驟)。
對於將單粒子膜搬移到無機膜之具體方法並無特別限制，例如有如下方法等：將設置於母材之無機膜之表面保持為相對於單粒子膜大致垂直之狀態，並且使其自上方下降而與單粒子膜相接觸，利用均為疏水性之單粒子膜與無機膜之親和力而使單粒子膜移行、搬移到無機膜之方法；於形成單粒子膜之前，預先於水槽之下層水內，將設置於母材之無機膜配置為大致垂直方向，將單粒子膜形成於液面上後，使液面慢慢下降，由此將單粒子膜搬移到無機膜之方法。
利用上述各方法，不必使用特別裝置，亦可將單粒子膜搬移到無機膜，但即便為更大面積之單粒子膜，亦根據維持其2次最密填充狀態直接容易搬移到無機膜之方面而言，較佳為以後步驟中，採用所謂LB槽法(參照Journal of Materials and Chemistry,Vol.11,3333(2001)，Journal of Materials and Chemistry,Vol.12,3268(2002)等)。
圖5係示意性地表示LB槽法之概略者。再者，圖5中，為方便說明，極端放大粒子M。
於該方法中，於水槽V內之下層水W中，以使無機膜12b之表面成為大致鉛垂方向之方式，預先浸漬有母材11上設置有無機膜12b之被加工體S，以該狀態進行上述滴加步驟與單粒子膜形成步驟，形成單粒子膜F(圖5A)。繼而，於單粒子膜形成步驟後，將被加工體S以無機膜12b之表面為鉛垂方向之狀態直接向上方提拉，由此可將單粒子膜F搬移到無機膜12b之表面(圖5B)。
再者，於該圖中，表示將單粒子膜F搬移到被加工體S之兩端面之狀態，但凹凸結構僅形成於被加工體S之其中一個端面X即可。由 厚板遮蔽被加工體S之其中一個端面X之相反側之面(背面)，由此若以防止粒子M自端面X側向背面流回之狀態將單粒子膜F僅搬移到端面X，則更精密地搬移單粒子膜F，因此較理想。然而，即便搬移到兩面，亦無任何影響。
此處，單粒子膜F藉由單粒子膜形成步驟以單層之狀態業已形成於液面上，故而即便移行步驟之溫度條件(下層水之溫度)或被加工體之提拉速度等產生多少變動，亦無移行步驟中單粒子膜F產生崩解而進行多層化等之虞。再者，下層水之溫度通常依賴於隨著季節或天氣產生變動之環境溫度，大致為10℃~30℃左右。
又，此時，若使用包括計測單粒子膜F之表面壓之以省略圖示之威廉米平板(Wilhelmy Plate)等為原理之表面壓力感測器及將單粒子膜F向沿著液面之方向壓縮之省略圖示之可移動阻片的LB槽裝置作為水槽V，則可將更大面積之單粒子膜F更穩定地搬移到無機膜12b。根據此類裝置，可一面計測單粒子膜F之表面壓，一面將單粒子膜F壓縮成較佳之擴散壓(密度)，又，可朝著無機膜12b以一定之速度移動。因此，順利進行自單粒子膜F之液面向無機膜12b之移行，難以產生只有小面積之單粒子膜F移行至無機膜12b等故障。較佳之擴散壓為5mNm-1~80mNm-1，更佳為10mNm-1~40mNm-1。若為此類擴散壓，則可容易獲得各粒子以更高精度二維地最密填充之單粒子膜F。又，提拉被加工體S之速度較佳為0.5mm/min~20mm/min。如上所述，下層水W之溫度通常為10℃~30℃。再者，LB槽裝置可購買市售品。
如此，較佳為將各粒子以儘可能高精度二維地最密填充之單粒子膜F之狀態搬移到無機膜12b，但即便如何慎重地進行操作，亦無法成為100%完全之最密填充，故而搬移到無機膜12b之粒子成為多晶狀態。此處，所謂多晶狀態，意指粒子M之晶格方位在各區域C11~C1n之內一致，但宏觀上未一致之狀態。由此，經由下述各步驟，最終可 將包括以相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係連續整齊排列之複數個區域的凹凸結構形成於無機膜12b上。
(固定步驟)
藉由移行步驟，可將粒子M之單粒子膜F移行至無機膜12b，但移行步驟後，亦可進行用以將所移行之單粒子膜F固定於無機膜12b之固定步驟。僅藉由移行步驟，存在蝕刻步驟中導致粒子M在無機膜12b上移動之可能性。
進行將單粒子膜固定於無機膜12b之固定步驟，由此抑制導致粒子M在無機膜12b上移動之可能性，故而可更穩定且高精度地進行蝕刻。
作為固定步驟之方法，存在使用黏合劑之方法或燒結法。
於使用黏合劑之方法中，向形成有單粒子膜之無機膜12b供給黏合劑溶液而使其滲透到構成單粒子膜之粒子M與無機膜12b之間。
黏合劑之使用量較佳為單粒子膜之質量之0.001~0.02倍。只要在此類範圍內，則不會產生黏合劑太多而導致黏合劑堵塞粒子M之間而對單粒子膜之精度造成不良影響之問題，便可充分固定粒子。於導致大量供給黏合劑溶液之情形時，於黏合劑溶液滲透後，使用旋轉塗佈機，或者使被加工體傾斜，去除黏合劑溶液之剩餘部分即可。
作為黏合劑，可使用先前作為疏水化劑例示之金屬烷氧基矽烷或一般的有機黏合劑、無機黏合劑等，於黏合劑溶液滲透後，根據黏合劑之種類適當進行加熱處理即可。於使用金屬烷氧基矽烷作為黏合劑之情形時，較佳為在40℃~80℃下3分鐘~60分間之條件進行加熱處理。
於採用燒結法之情形時，將形成有單粒子膜之無機膜進行加熱而使構成單粒子膜之各粒子M熔合於無機膜即可。加熱溫度係根據粒 子M之材質與無機膜之材質而決定即可，但粒徑為1000nm以下之粒子M在較其物質本來之熔點更低溫度下開始界面反應，故而在相對低溫側結束燒結。若加熱溫度太高，則粒子之熔合面積增大，其結果存在單粒子膜之形狀產生變化等對精度造成影響之可能性。
又，若在空氣中進行加熱，則存在無機膜或各粒子M產生氧化之可能性，故而採用燒結法之情形時，較佳為考慮此類氧化之可能性而設定條件。
[蝕刻步驟]
蝕刻步驟係將複數個粒子M作為蝕刻掩膜而將無機膜進行乾式蝕刻之步驟。
於蝕刻步驟中，首先，如圖6A所示，蝕刻氣體通過構成單粒子膜F之各粒子M之縫隙而到達無機膜12b之表面，於該部分形成有溝槽，與各粒子M相對應之位置分別顯現圓柱12c。若繼而繼續蝕刻，則各圓柱12c上之粒子M亦慢慢被蝕刻而減少，同時，無機膜12b之溝槽亦進一步加深(圖6B)。繼而，最終各粒子M藉由蝕刻而消失，於無機膜12b之單面形成有多個圓錐狀之凸部En(圖6C)。
作為乾式蝕刻中使用之蝕刻氣體，例如可列舉Ar、SF6、F2、CF4、C4F8、C5F8、C2F6、C3F6、C4F6、CHF3、CH2F2、CH3F、C3F8、Cl2、CCl4、SiCl4、BCl2、BCl3、BC2、Br2、Br3、HBr、CBrF3、HCl、CH4、NH3、O2、H2、N2、CO、CO2等，可根據構成單粒子膜掩膜之粒子或無機膜之材質等而使用該等中之1種以上。
作為進行乾式蝕刻之蝕刻裝置，使用反應性離子蝕刻裝置、離子束蝕刻裝置等可進行各向異性蝕刻者。蝕刻裝置只要可產生最小20W左右之偏壓電場，則不會特別限制電漿產生之方式、電極之結構、腔室之結構、高頻電源之頻率等規格。
蝕刻條件根據所欲獲得之凹凸之縱橫比而適當選擇即可。作為 蝕刻條件，可列舉偏壓功率、天線功率、氣體之流量及壓力、蝕刻時間等。
若關於如此獲得之微細凹凸，以與先前所述之求出單粒子膜蝕刻掩膜中之粒子間之平均間距B之方法相同之方式求出其凹凸之排列之平均間距C，則該平均間距C之值與所使用之單粒子膜蝕刻掩膜之平均間距B大致相同。又，排列之平均間距C相當於凹凸之底面之直徑d之平均值。進而，若關於該微細凹凸，求出根據下述式(2)進行定義之排列之偏移D'(%)，則其值亦成為10%以下。
D'[%]=| C-A |×100/A‧‧‧(2)
其中，式(2)中，A係構成所使用之單粒子膜蝕刻掩膜之粒子之平均粒徑。
(作用效果)
根據包括上述製膜步驟、粒子排列步驟及蝕刻步驟的光學元件製作用模之製造方法，可製造形成有複數個區域之面積、形狀及結晶方位為無規之凹凸之模。
又，上述製造方法係在設置於母材之表面上之無機膜上直接形成凹凸之方法而非利用電鑄轉印凹凸之方法，故而可簡化模之製造。又，根據上述製造方法，亦可於射出成形之模表面上形成微細凹凸，故而亦可製造兩面形成有凹凸之板狀之光學元件。
<光學元件之製作方法>
作為使用上述模的光學元件之製造方法，可應用奈米壓印法、加壓成形法、射出成形法、電鑄法等。若應用該等方法，則可再現性良好地大量生產高精度地形成有週期晶格結構而適合於展現視角限制功能的形狀轉印體(複製品)。
於上述光學元件之製造方法之中，就尤其適合於微細凹凸之轉印之方面而言，較佳為奈米壓印法、射出成形法。
作為利用使用上述實施形態之模之奈米壓印法而製作光學元件的具體方法，例如可列舉下述(a)~(c)之方法。
(a)包括如下步驟之方法(光壓印法)，其：於模10之凹凸面12a塗佈未硬化之活性能量線硬化性樹脂；以及，照射活性能量線而使上述硬化性樹脂進行硬化後，將已硬化之塗膜自模10剝離。此處，所謂活性能量線通常指紫外線或電子束，但本說明書中，亦包括可見光線、X射線、離子束等。
(b)包括如下步驟之方法：於模10之凹凸面12a塗佈未硬化之液狀熱固性樹脂或未硬化之液狀無機材料；以及，進行加熱而使上述液狀熱固性樹脂或液狀無機材料進行硬化後，將已硬化之塗膜自模10剝離。
(c)包括如下步驟之方法(熱壓印法)：使薄片狀之熱塑性樹脂與模10之凹凸面12a相接觸；一面將該薄片狀之熱塑性樹脂向凹凸面12a按壓，一面進行加熱而使其軟化後，進行冷卻；以及，將該已冷卻之薄片狀之熱塑性樹脂自模10剝離。
於(a)之光壓印法中，例如可使用包括用以將模向光硬化性樹脂按壓之加壓機構及對光硬化性樹脂照射活性能量線之照射機構的光壓印裝置。
對(a)之方法之具體例，進行說明。首先，於薄片狀之模10之凹凸面12a，以厚度0.5μm~20μm、較佳為1.0μm~10μm塗佈未硬化之液狀活性能量線硬化性樹脂。
繼而，使塗佈有該硬化性樹脂之模10通過一對輥之間，由此進行按壓，從而將上述硬化性樹脂填充到模10之凹凸內部。其後，藉由活性能量線照射裝置照射活性能量線10mJ~5000mJ、較佳為100mJ~2000mJ，使硬化性樹脂進行交聯及/或硬化。繼而，將硬化後之活性能量線硬化性樹脂自模10剝離，由此可製造光學元件。
於(a)之方法中，根據對模10之凹凸面12a賦予脫模性之目的，亦可於未硬化之活性能量線硬化性樹脂塗佈前，以1nm~10nm左右之厚度設置包含聚矽氧樹脂、氟樹脂等之層。
作為未硬化之活性能量線硬化性樹脂，可列舉含有選自環氧丙烯酸酯、環氧化油丙烯酸酯、胺基甲酸酯丙烯酸酯、不飽和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、乙烯基/丙烯酸酯、多烯/丙烯酸酯、矽丙烯酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯甲基丙烯酸甲酯等預聚物，脂肪族丙烯酸酯、脂環式丙烯酸酯、芳香族丙烯酸酯、含有羥基之丙烯酸酯、含有烯丙基之丙烯酸酯、含有縮水甘油基之丙烯酸酯、含有羧基之丙烯酸酯、含有鹵素之丙烯酸酯等單體中之1種以上之成分者。未硬化之活性能量線硬化性樹脂較佳為利用乙酸乙酯或甲基乙基酮、甲苯等溶劑等適當進行稀釋而使用。
又，亦可於未硬化之活性能量線硬化性樹脂中添加氟樹脂、聚矽氧樹脂等。
於將未硬化之活性能量線硬化性樹脂利用紫外線進行硬化之情形時，較佳為未硬化之活性能量線硬化性樹脂中添加苯乙酮類、二苯甲酮類等光聚合起始劑。
又，於未硬化之活性能量線硬化性樹脂中，根據提高硬化後之硬度之目的，亦可使用多官能(甲基)丙烯酸酯單體及低聚物之至少一者。又，亦可含有反應性無機氧化物粒子及/或反應性有機粒子。
於塗佈未硬化之液狀活性能量線硬化性樹脂後，亦可於貼合包含樹脂、玻璃等之貼合基材後，照射活性能量線。活性能量線之照射係自貼合基材、具有模10之活性能量線穿透性之任意一方進行即可。
較佳為將硬化後之活性能量線硬化性樹脂之薄片之厚度設為0.1μm~100μm。只要硬化後之活性能量線硬化性樹脂之薄片之厚度為0.1μm以上，則可確保充分之強度，只要為100μm以上，則可確保充 分之可撓性。
於(b)之方法中，作為液狀熱固性樹脂，例如可列舉未硬化之三聚氰胺樹脂、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂等。可根據液狀熱固性樹脂之特性而適當地決定加熱條件，其中，於使用環氧樹脂之情形時，較佳為加熱溫度為150℃~200℃，加熱時間為3分鐘~10分鐘。又，作為液狀無機材料，例如可列舉未硬化之氧化矽系溶膠凝膠材料、聚二甲基矽氧烷、聚倍半矽氧烷等。可根據液狀無機材料之特性而適當地決定加熱條件，於使用氧化矽系溶膠凝膠材料之情形時，較佳為加熱溫度為100℃~500℃，加熱時間為20分鐘~60分鐘。又，於使用聚二甲基矽氧烷之情形時，較佳為加熱溫度為100℃~200℃，加熱時間為10分鐘~60分鐘。
於(c)之熱壓印法中，例如可使用包括用以將模向熱塑性樹脂按壓之加壓機構及控制熱塑性樹脂之溫度之溫度控制機構的熱壓印裝置。
於(c)之方法中，作為熱塑性樹脂，例如可列舉丙烯酸系樹脂、聚烯烴、聚酯等。
將薄片狀之熱塑性樹脂向2次步驟用成形物按壓時之壓力較佳為1MPa~100MPa。只要按壓時之壓力為1MPa以上，則可以較高之精度轉印凹凸，只要為100MPa以下，則可防止過剩之加壓。
可根據熱塑性樹脂之特性而適當地決定加熱條件，較佳為加熱溫度為120℃~200℃，按壓時間為1分鐘~5分鐘。
作為加熱後之冷卻溫度，就可以較高之精度轉印凹凸之方面而言，較佳為未達熱塑性樹脂之玻璃轉移溫度。
於(a)~(c)之方法之中，就可省略加熱而簡單之方面而言，較佳為使用活性能量線硬化性樹脂之(a)之方法。
於利用射出成形法製作光學元件時，於形成模腔之射出成形用 模之一部分使用上述實施形態之模。即，於模腔之內面配置上述模。
具體而言，於利用射出成形法之光學元件之製作方法中，首先，使用安裝有射出成形用模之射出成形機，使熱塑性樹脂進行熔融。繼而，將該已熔融之熱塑性樹脂以高壓射出流入到射出成形用模之模腔內後，冷卻射出成形用模。繼而，打開射出成形用模而取出所獲得之光學元件。
作為利用射出成形法成形之熱塑性樹脂，可使用與上述熱壓印法中使用之熱塑性樹脂相同者。
作為使用上述模可製造之光學元件，具體而言可列舉有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格或抗反射體等。
於利用上述方法所形成之光學元件為繞射晶格之情形時，於至少將光射出到外部之面包括具有與模10相對應之凹凸之光射出面。
作為用途，於光學元件為繞射晶格之情形時，用作有機EL照明等之基板。又，於光學元件為抗反射體之情形時，用作光學機器中使用之透鏡或圖像顯示裝置之全面版。
即，利用上述方法所形成之光學元件之光射出面之微細凹凸之最頻間距、最頻高度及形狀係根據光學元件之用途而決定。於光學元件為抗反射體之情形時，微細凹凸之最頻間距較佳為對照入射至抗反射體之光之波長而進行調整。例如，於使用波長為400nm~750nm左右之可見光之情形時，較佳為50nm以上300nm以下之間距之凹凸。進而，只要微細凹凸之間距為50nm以上150nm以下，則可減少可見光區域中之繞射光。於使用波長750nm左右~10000nm以下之紅外區域之情形時，較佳為500nm以上5000nm以下之最頻間距之凹凸。
根據光學元件之用途而決定微細凹凸之最佳縱橫比。例如，於將利用該模所製造之光學元件用作有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比較佳為0.1~1.0。例如，於 將利用該模所製造之光學元件用作抗反射體之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比更佳為0.5~4.0以上，進而較佳為1.0~3.0。
於將利用該模所製造之光學元件用作有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凸部之最頻高度H較佳為10nm~500nm之間，進而較佳為15nm~150nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得有機EL或薄膜裝置之光提取效率提高之效果。又，於將利用該模所製造之光學元件使用於以可見光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為25nm~1200nm之間，進而較佳為120nm~500nm。又，於將利用該模所製造之光學元件使用於以紅外光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為250nm~10000nm之間，進而較佳為750nm~10000nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得抗反射性能提高之效果。
(作用效果)
上述光學元件之凹凸適當無規。因此，儘管設置似乎產生繞射光之微細間距之凹凸，亦可降低繞射光之指向性，從而可抑制色移。
又，光學元件之凹凸並非完全無規，於與模10之各區域C1~Cn相對應之範圍內具有一定秩序。因此，可容易調整光學元件之凹凸之間距，從而可容易獲得目標之光學功能。
[第2實施形態]
於第1實施形態中，母材11之形狀為平面之板狀體。本實施形態中之模20A包含具有凸曲面之母材21A。本實施形態中之模20B包含具有凹曲面之母材21B。以下，參照圖9~圖13，對本實施形態進行詳細說明。
<光學元件製作用模>
如圖9所示，本實施形態之模20A包括表面23A具有凸曲面之母材21A及設置於母材21A之表面23A之凹凸層22A。
如圖10所示，本實施形態之模20B包括表面23B具有凹曲面之母材21B及設置於母材21B之表面23A之凹凸層22B。
(母材)
作為母材21A及21B之材質，並無特別限制，例如可使用第1實施形態所揭示之材料。
表面23A具有凸曲面。凸曲面亦可為抛物面，亦可為球面。自與表面24A垂直之方向觀察之情形時，凸曲面之形狀不必必須為圓，亦可為將圓沿著單軸或複數個軸延伸之形狀。凸曲面之長軸之長度亦可為30mm~1300mm，較佳為200mm~500mm。沿著長軸之剖面中之曲率半徑亦可為30mm~3000mm，較佳為50mm~1000mm。
表面23A之形狀係例如藉由將母材21A之表面利用加壓法、切削及研磨法等方法進行加工而獲得。
位於表面23A之相反位置之表面24A亦可為平坦面。
表面23B具有凹曲面。凹曲面亦可為抛物面，亦可為球面。自與表面24B垂直之方向觀察之情形時，凹曲面之形狀不必必須為圓，亦可為將圓沿著單軸或複數個軸延伸之形狀。凹曲面之長軸之長度亦可為30mm~1300mm，較佳為200mm~500mm。沿著長軸之剖面中之曲率半徑亦可為30mm~3000mm，較佳為50mm~1000mm。
位於表面23B之相反位置之表面24B亦可為平坦面。
表面23B之形狀係與表面23A相同地，藉由將母材21B之表面利用加壓法、切削及研磨法等方法進行加工而獲得。
(凹凸層)
凹凸層22A係將與光學元件之材料相接觸之面設為凹凸面25A之層。凹凸層22B係將與光學元件之材料相接觸之面設為凹凸面25B之層。凹凸層22A及22B係除了形成於具有凸曲面或凹曲面之表面23A或23B之方面以外，與第1實施形態所揭示之凹凸層12相同。
如圖9及圖10所示，於具有凸曲面或凹曲面之表面23A或23B之曲率相對於面積相對較大之情形時，形成於表面上之凹凸面25A或25B之凹部及凸部之軸向接近於表面23A或23B之法線方向。
相反，如圖12及圖13所示，於具有凸曲面或凹曲面之表面23A或23B之曲率相對於面積相對較小之情形時，形成於表面上之凹凸面25A或25B之凹部及凸部之軸向接近於與表面24A或表面24B(凹凸層22A或22B與表面24A或24B相接觸之面)垂直之方向。
(作用效果)
本實施形態之光學元件製作用模20A及20B係藉由下述凹凸層22A及22B之製作方法所形成，由此如母材21A及21B般表面上具有凹凸之情形時，亦可容易調整凹凸之間距，從而可容易獲得目標之光學功能。因此，儘管設置似乎產生繞射光之微細間距之凹凸，亦可降低繞射光之指向性，從而可抑制色移。
<模之製造方法>
對上述模20A及20B之製造方法之一實施形態，進行說明。
本實施形態之製造方法係與第1實施形態相同地，包括製膜步驟、粒子排列步驟及蝕刻步驟。關於與第1實施形態相同之步驟，省略說明。再者，於以下之說明中，作為一例，對製作模20A之方法進行說明。
(製膜步驟)
製膜步驟係於母材21A之表面23A上製膜隨後成為凹凸層22A之無機膜之步驟。
作為製膜步驟中之無機膜之製膜方法，亦可為濺鍍或真空蒸鍍等物理氣相蒸鍍法(PVD法)、化學氣相蒸鍍法(CVD法)、電鍍法(電解、無電解)之任一種，但就對具有凸面之表面23A之製膜性之方面而言，較佳為濺鍍。
關於製膜步驟中之其他條件，與第1實施形態相同。
(粒子排列步驟、固定步驟)
關於粒子排列步驟及固定步驟，亦與第1實施形態相同。
[蝕刻步驟]
蝕刻步驟係將複數個粒子M作為蝕刻掩膜而將無機膜進行乾式蝕刻之步驟。蝕刻步驟之具體方法與第1實施形態相同。
於蝕刻步驟中，首先，如圖11A所示，蝕刻氣體通過構成單粒子膜F之各粒子M之縫隙而到達無機膜12b之表面，於該部分形成有溝槽，與各粒子M相對應之位置分別顯現圓柱12c。若繼而繼續蝕刻，則各圓柱12c上之粒子M亦慢慢被蝕刻而減少，同時，無機膜12b之溝槽亦進一步加深(圖11B)。繼而，最終各粒子M藉由蝕刻而消失，於無機膜12b之單面形成有多個圓錐狀之凸部En(圖11C)。
作為乾式蝕刻中使用之蝕刻氣體，可使用與第1實施形態相同者。關於進行乾式蝕刻之蝕刻裝置及蝕刻條件，亦與第1實施形態相同。
(作用效果)
根據包括上述製膜步驟、粒子排列步驟及蝕刻步驟的光學元件製作用模之製造方法，可製造形成有複數個區域之面積、形狀及結晶方位為無規之凹凸之模。
又，上述製造方法係在設置於母材之表面上之無機膜上直接形成凹凸之方法而非利用電鑄轉印凹凸之方法，故而可簡化模之製造。又，根據上述製造方法，亦可於射出成形之模表面上形成微細凹凸，故而亦可製造兩面形成有凹凸之板狀之光學元件。
進而，於上述製造方法中，將粒子M用作蝕刻掩膜，故而如母材21A及21B般表面上具有凹凸之情形時，亦可將蝕刻掩膜之厚度設為大致一定。藉此，可將凹凸層中之凹凸之間距設為目標值。
<光學元件之製作方法>
作為使用上述模的光學元件之製造方法，可應用奈米壓印法、加壓成形法、射出成形法、電鑄法等。只要應用該等方法，則可再現性良好地大量生產高精度地形成有週期晶格結構而適合於展現視角限制功能的形狀轉印體(複製品)。
於上述光學元件之製造方法之中，就尤其適合於微細凹凸之轉印之方面而言，較佳為奈米壓印法、射出成形法。
作為利用使用上述實施形態之模之奈米壓印法而製作光學元件的具體方法，可列舉第1實施形態所揭示之方法。
藉由使用本實施形態之模，可製作凹透鏡或凸透鏡之表面上形成有微細凹凸之光學元件。
即，利用上述方法所形成之光學元件之光射出面之微細凹凸之最頻間距、最頻高度及形狀係根據光學元件之用途而決定。於光學元件為抗反射體之情形時，微細凹凸之最頻間距較佳為對照所使用之光之波長而進行調整。例如，於使用波長為400nm~750nm左右之可見光之情形時，較佳為50nm以上300nm以下之間距之凹凸。進而，只要微細凹凸之間距為50nm以上150nm以下，則可減少可見光區域中之繞射光。於使用波長750nm左右~10000nm以下之紅外區域之情形時，較佳為500nm以上5000nm以下之最頻間距之凹凸。
根據光學元件之用途而決定微細凹凸之最佳縱橫比。例如，於利用該模製造有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比較佳為0.1~1.0。例如，於利用該模製造抗反射體之情形時，凹凸中之凸部En之縱橫比更佳為0.5~4.0，進而較佳為1.0~3.0。
於利用該模製造有機EL或薄膜裝置中使用之繞射晶格之情形時，凸部之最頻高度H較佳為10nm~500nm之間，進而較佳為15nm ~150nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得有機EL或薄膜裝置之光提取效率提高之效果。又，於利用該模製造以可見光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為25nm~1200nm之間，進而較佳為120nm~500nm。又，於利用該模製造以紅外光為對象之抗反射體之情形時，凸部之最頻高度H較佳為250nm~10000nm之間，進而較佳為750nm~10000nm。只要最頻高度H在較佳範圍內，則可獲得抗反射性能提高之效果。
(作用效果)
上述光學元件之凹凸適當無規。因此，儘管設置似乎產生繞射光之微細間距之凹凸，亦可降低繞射光之指向性，從而可抑制色移。
又，光學元件之凹凸並非完全無規，於與模20A及20B之各區域C1~Cn相對應之範圍內具有一定秩序。因此，可容易調整光學元件之凹凸之間距，從而可容易獲得目標之光學功能。
進而，藉由使用本實施形態之模，可製作凹透鏡或凸透鏡之表面上形成有微細凹凸之光學元件。
<其他實施形態>
再者，本發明之模並不限定於上述第1及第2實施形態。
例如，母材之形狀並無特別限制，亦可為圓柱體。又，於第2實施形態中，對僅母材21A之其中一個表面23A具有凸曲面之例進行了說明，但兩者之表面亦可具有凸曲面。於第2實施形態中，對僅母材21B之其中一個表面23B具有凹曲面之例進行了說明，但兩者之表面亦可具有凹曲面。
又，於第2實施形態中，對母材21A具有一個凸曲面之例進行了說明，但母材21A亦可具有二個以上之凸曲面。同樣地，於第2實施形態中，對母材21B具有一個凹曲面之例進行了說明，但母材21B亦可具有二個以上之凹曲面。
又，亦可將第2實施形態中之具有微細凹凸之模本身用作抗反射體或繞射晶格等光學元件。於第2實施形態中，對僅母材21A之其中一個表面23A具有凸曲面之例進行了說明，但將模本身用作抗反射體或繞射晶格等光學元件之情形時，兩者之表面亦可具有凸曲面。同樣地，於第2實施形態中，母材21B之兩者之表面亦可具有凹曲面。
於以上之本發明中，於使用本發明之模而製造光學元件時，導致微細凹凸面隨時間產生劣化。
本發明之模係具有設置於母材上之凹凸層之結構，故而藉由乾式蝕刻而去除隨時間產生劣化之凹凸層，重新對凹凸層在與各實施形態相同之條件下進行加工而製作，由此可再利用母材而再製作相同之模。
於如此再利用母材之情形時，母材與凹凸層之蝕刻率之比率為100~10000，較佳為1000~10000。
[實施例] [實施例1]
準備平均粒徑為400.7nm且粒徑之變動係數為3.3%的球形膠體二氧化矽之13.4質量%水分散液(分散液)。再者，平均粒徑及粒徑之變動係數係根據將利用使用Malvern Instruments Ltd公司製造之Zetasizer Nano-ZS之粒子動態光散射法所求得之粒度分佈擬合到高斯曲線所獲得之波峰而求出。
繼而，將該分散液利用孔徑1.2μm之薄膜過濾器進行過濾後，於通過薄膜過濾器之分散液中添加濃度0.8質量%之己基三甲氧基矽烷之水解物水溶液，約40℃下進行反應4小時30分鐘。此時，以使苯基三乙氧基矽烷之質量成為膠體二氧化矽粒子之質量之0.02倍之方式，混合分散液與水解水溶液。
繼而，於反應結束後之分散液中，添加體積為該分散液之體積 之4倍的甲基異丁基酮並進行充分攪拌，對經疏水化之膠體二氧化矽進行油相萃取。
準備不鏽鋼板(兩面鏡面研磨)作為母材，在母材表面上濺鍍W，製膜無機膜，獲得被加工體。
將經油相萃取之疏水化膠體二氧化矽分散液，以滴加速度0.01ml/sec滴加到包括計測單粒子膜之表面壓之表面壓力感測器及將單粒子膜向沿著液面之方向壓縮之可移動阻片的水槽(LB槽裝置)中之液面(使用水作為下層水，水溫25℃)。再者，於水槽之下層水中，預先沿著大致鉛垂方向浸漬有被加工體。
其後，將超音波(輸出50W，頻率1500kHz)自下層水中朝向水面照射10分鐘而促進粒子進行二維地最密填充，並且使作為分散液之溶劑的甲基異丁基酮揮發，從而水面上形成單粒子膜。
繼而，將該單粒子膜利用可移動阻片進行壓縮直至擴散壓成為30mNm-1為止，並以5mm/min之速度提拉預先浸漬之被加工體，從而將單粒子膜搬移到被加工體之無機膜面上。
繼而，於形成有單粒子膜之被加工體中滲透1質量%單甲基三甲氧基矽烷之水解液作為黏合劑，其後，利用旋轉塗佈機(3000rpm)進行處理1分鐘而去除水解液之剩餘部分。其後，將其在100℃下加熱10分鐘而使黏合劑進行反應，獲得包含膠體二氧化矽的附帶單粒子膜蝕刻掩膜之被加工體。
關於上述單粒子膜蝕刻掩膜，隨機選擇10μm×10μm之區域1處，獲得該部分之原子間力顯微鏡影像，繼而，將該影像藉由傅立葉變換進行波形分離，獲得FFT影像。繼而，求出FFT影像之輪廓中之0次波峰起至1次波峰為止之距離，進而求出其倒數。該倒數為該區域中之粒子間之最頻間距B1。
對合計25處之10μm×10μm之區域同樣地進行此類處理，求出各 區域中之最頻間距B1~B25，算出該等之平均值，設為式(1)中之最頻間距B。再者，此時，以使相鄰之各區域彼此相隔5mm左右之方式設定各區域。所算出之最頻間距B為412.3nm。
因此，將粒子之平均粒徑A=400.7nm與最頻間距B=412.3nm代入到式(1)，結果該例之單粒子膜蝕刻掩膜中之粒子之排列之偏移D為2.9%。
繼而，對附帶單粒子膜蝕刻掩膜之被加工體，利用SF6：BCl3=25：75~75：25之混合氣體進行氣相蝕刻而形成微細凹凸。設定蝕刻條件為如下：天線功率1500W、偏壓功率1500~2000W、氣體流量30~50sccm。
於蝕刻後，根據原子間力顯微鏡影像實測之微細凹凸之平均高度h為887.4nm，利用與對單粒子膜蝕刻掩膜實施之方法相同之方法所求得的微細凹凸之排列之平均間距C(圓形底面之平均直徑d)為410.8nm，根據該等所算出之縱橫比為2.16。相對於該微細凹凸，求出根據式(2)之微細凹凸之排列之偏移D'，結果為2.46%。
將如此製作之附帶微細凹凸之模，以使微細凹凸面露出之方式，貼合於30mm×30mm之不鏽鋼板(兩面鏡面研磨)之中央。將貼合於不鏽鋼板之模，相對於塗佈於拾取用薄膜(特多龍(tetoron)薄膜，厚度50μm，帝人製造)之紫外線硬化樹脂(PAK-01CL，東洋合成工業製造)以2.4MPa之壓力按壓，並且利用2.0J之紫外線進行曝光而使紫外線硬化樹脂進行硬化。其次，將已硬化之樹脂緩慢地自模具剝離，繼而自拾取用薄膜剝離，取出厚度約1.0mm之奈米壓印品之光學元件。該光學元件之凹凸結構面之相反側之面為平坦。
為確認繞射光之面內各向異性，將來自點光源之雷射光垂直地入射至所製作之具有光學元件之凹凸形狀之面，將自結構面出射之繞射光投影到屏幕上。入射至光學元件之光係依賴繞射晶格之結晶軸方 向(在結晶內設定之座標軸；由於是三角晶格，因此a軸與b軸所形成之角度為60°)而進行繞射。於本實施例中，具有包含三角晶格之區域之結晶軸方向無規排列之結構，故而屏幕上，如圖7所示，投影出環狀之明線，該環狀之明線表示雷射光之繞射角(Z軸方向)為固定，但X、Y方向為各向同性地結晶配向之情況。由此，於本實施例之方法中，確認大致不存在繞射光之指向性。
[實施例2]
準備平均粒徑為120.2nm且粒徑之變動係數為6.5%的球形膠體二氧化矽之7.2質量%水分散液(分散液)。再者，平均粒徑及粒徑之變動係數係根據將利用使用Malvern Instruments Ltd公司製造之Zetasizer Nano-ZS之粒子動態光散射法所求得之粒度分佈擬合到高斯曲線所獲得之波峰而求出。
繼而，將該分散液利用孔徑0.45μm之薄膜過濾器進行過濾後，於通過薄膜過濾器之分散液中添加濃度0.8質量%之己基三甲氧基矽烷之水解物水溶液，約40℃下進行反應2小時。此時，以使苯基三乙氧基矽烷之質量成為膠體二氧化矽粒子之質量之0.02倍之方式，混合分散液與水解水溶液。
繼而，於反應結束後之分散液中，添加體積為該分散液之體積之4倍的甲基異丁基酮並進行充分攪拌，對經疏水化之膠體二氧化矽進行油相萃取。
準備曲率半徑45mm、直徑30mm之經凹面球加工的不鏽鋼板(兩面鏡面研磨)作為母材，並在母材表面上以1.0μm厚度濺鍍Cr而製成無機膜，獲得被加工體。
將經油相萃取之疏水化膠體二氧化矽分散液，以滴加速度0.01ml/sec滴加到包括計測單粒子膜之表面壓之表面壓力感測器及將單粒子膜向沿著液面之方向壓縮之可移動阻片的水槽(LB槽裝置)中之液面 (使用水作為下層水，水溫25℃)。再者，於水槽之下層水中，預先沿著大致鉛垂方向浸漬有被加工體。
其後，將超音波(輸出50W，頻率1500kHz)自下層水中朝向水面照射10分鐘而促進粒子進行二維地最密填充，並且使作為分散液之溶劑的甲基異丁基酮揮發，從而水面上形成單粒子膜。
繼而，將該單粒子膜利用可移動阻片進行壓縮直至擴散壓成為30mNm-1為止，並以5mm/min之速度提拉預先浸漬之被加工體，從而將單粒子膜搬移到被加工體之無機膜面上。
繼而，於形成有單粒子膜之被加工體中滲透1質量%單甲基三甲氧基矽烷之水解液作為黏合劑，其後，利用旋轉塗佈機(3000rpm)進行處理1分鐘而去除水解液之剩餘部分。其後，將其在100℃下加熱10分鐘而使黏合劑進行反應，獲得包含膠體二氧化矽的附帶單粒子膜蝕刻掩膜之被加工體。
關於上述單粒子膜蝕刻掩膜，隨機選擇10μm×10μm之區域1處，獲得該部分之原子間力顯微鏡影像，繼而，將該影像藉由傅立葉變換進行波形分離，獲得FFT影像。繼而，求出FFT影像之輪廓中之0次波峰起至1次波峰為止之距離，進而求出其倒數。該倒數為該區域中之粒子間之最頻間距B1。
對合計25處之10μm×10μm之區域同樣地進行此類處理，求出各區域中之最頻間距B1~B25，算出該等之平均值，設為式(1)中之最頻間距B。再者，此時，以使相鄰之各區域彼此相隔5mm左右之方式設定各區域。所算出之最頻間距B為121.8nm。
因此，將粒子之平均粒徑A=120.2nm與最頻間距B=121.8nm代入到式(1)，結果該例之單粒子膜蝕刻掩膜中之粒子之排列之偏移D為1.3%。
繼而，對附帶單粒子膜蝕刻掩膜之被加工體，利用Cl2：O2： CHF3=15：5：1~25：15：10之混合氣體進行氣相蝕刻而形成微細凹凸。設定蝕刻條件為如下：天線功率1500W、偏壓功率200~800W、氣體流量30~50sccm。
於蝕刻後，根據原子間力顯微鏡影像實測之微細凹凸之平均高度h為330.4nm，利用與對單粒子膜蝕刻掩膜實施之方法相同之方法所求得的微細凹凸之排列之平均間距C(圓形底面之平均直徑d)為118.8nm，根據該等所算出之縱橫比為2.78。相對於該微細凹凸，求出根據式(2)之微細凹凸之排列之偏移D'，結果為1.16%。
將如此製作之設置有附帶微細凹凸之凹部之模與透鏡本體部用模組合，設置具有透鏡之模之空隙。繼而，將該模安裝於射出成形機，向該空隙內注入在高溫下具有流動性之丙烯酸系樹脂(PMMA)，其後進行冷卻。繼而，取出作為成形品之附帶微細結構體之透鏡。該附帶微細結構體之透鏡之凹凸結構面之相反側之面為平坦。
為確認光學元件之抗反射性能，利用Ocean Optics公司製造之USB2000測定垂直入射反射率，結果確認可見光表面反射率為0.3%左右亦不存在波長依賴性。
[比較例1]
利用干擾曝光法，於矽板(厚度0.3mm，尺寸30×30mm)形成間距460nm、高度200nm、三角晶格排列之微細凹凸而獲得模。繼而，將貼合於不鏽鋼板之模，相對於塗佈於拾取用薄膜(特多龍薄膜，厚度50μm，帝人製造)之紫外線硬化樹脂(PAK-01CL，東洋合成工業製造)以2.4MPa之壓力按壓，並且利用2.0J之紫外線進行曝光而使紫外線硬化樹脂進行硬化。其次，將已硬化之樹脂緩慢地自模具剝離，繼而自拾取用薄膜剝離，取出厚度約1.0mm之奈米壓印品之光學元件。
與實施例1相同地，將來自點光源之雷射光垂直地入射至具有凹凸形狀之面，觀察繞射光如何顯現於屏幕。於利用干擾曝光法形成單 晶性之微細凹凸的比較例中，入射至光學元件之光進行繞射，於屏幕上顯現如圖8所示之與依賴於三角晶格之正六角形之頂點相對應之明點。由此，確認利用干擾曝光法所製作之微細凹凸之繞射光之指向性較高。
[比較例2]
準備曲率半徑45mm、直徑30mm之經凹面球加工的不鏽鋼板(兩面鏡面研磨)作為母材，不設置蝕刻層，除此以外，以與實施例2相同之方法進行利用粒子掩膜法之微細加工，獲得微細凹凸之平均高度h為18.6nm、微細凹凸之排列之平均間距C(圓形底面之平均直徑d)為115.7nm、根據該等所算出之縱橫比為0.16的附帶微細結構體之透鏡。確認光學元件之抗反射性能，結果可見光表面反射率為5.2%左右。
10‧‧‧模
11‧‧‧母材
11a‧‧‧表面
12‧‧‧凹凸層
12a‧‧‧凹凸面
E1~En‧‧‧凸部

Claims (6)

  1. 一種光學元件製作用模，其包括含有不鏽鋼之母材及形成於上述母材之表面上且具有凹凸結構之凹凸層，上述凹凸結構包括以相鄰之7個凸部之中心點與正六角形之6個頂點成為對角線之交點之位置關係連續整齊排列之複數個區域，上述複數個區域之面積、形狀及結晶方位為無規，上述凹凸層由含有下述之至少1種之材料所形成：包含Cr、W、Ti或含有2種以上之Cr、W、Ni、Ti之合金之金屬，選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
  2. 如請求項1之光學元件製作用模，其中上述母材之上述表面為平板狀。
  3. 如請求項1之光學元件製作用模，其中上述母材之上述表面具有凹曲面或凸曲面。
  4. 一種光學元件製作用模之製造方法，其包括：製膜步驟，其於含有不鏽鋼之母材之表面進行無機膜之製膜；粒子排列步驟，其於上述無機膜之表面將複數個粒子以單一層排列；以及蝕刻步驟，其將上述複數個粒子作為蝕刻掩膜而對上述無機膜進行乾式蝕刻，上述無機膜由含有下述之至少1種之材料所形成： (A)包含Cr、W、Ti或含有2種以上之Cr、W、Ni、Ti之合金之金屬，(B)選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氧化物，(C)選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬氮化物，(D)選自由Cr、W、Ni、Ti所組成之群中之至少1種元素之金屬碳化物。
  5. 如請求項4之光學元件製作用模之製造方法，其中上述粒子排列步驟包括於水之液面上形成單粒子膜之單粒子膜形成步驟、以及使上述單粒子膜移行至上述無機膜之表面之移行步驟。
  6. 一種光學元件，其係藉由使用如請求項1至3中任一項之光學元件製作用模之奈米壓印或射出成形所製作。
TW102146249A 2012-12-13 2013-12-13 光學元件製作用模及其製造方法、光學元件 TWI604932B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012272227 2012-12-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201431660A TW201431660A (zh) 2014-08-16
TWI604932B true TWI604932B (zh) 2017-11-11

Family

ID=50934416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102146249A TWI604932B (zh) 2012-12-13 2013-12-13 光學元件製作用模及其製造方法、光學元件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9915758B2 (zh)
EP (1) EP2944446B1 (zh)
JP (1) JP6070720B2 (zh)
KR (1) KR20150067299A (zh)
CN (1) CN104781059B (zh)
TW (1) TWI604932B (zh)
WO (1) WO2014092132A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013111812A1 (ja) * 2012-01-27 2013-08-01 旭化成株式会社 微細凹凸構造体、ドライエッチング用熱反応型レジスト材料、モールドの製造方法及びモールド
WO2016063915A1 (ja) * 2014-10-24 2016-04-28 王子ホールディングス株式会社 光学素子、光学複合素子及び保護フィルム付光学複合素子
JP6784487B2 (ja) 2015-10-30 2020-11-11 デクセリアルズ株式会社 光学体、および表示装置
CN108439329A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 河南科技大学 一种微纳模具型槽的制备方法
TWI688464B (zh) * 2018-11-14 2020-03-21 國立虎尾科技大學 仿生增亮膜、其製法及其應用的光學元件
US20200220054A1 (en) * 2019-01-07 2020-07-09 Glint Photonics, Inc. Antireflective structures for light emitting diodes
CN113023668B (zh) * 2021-03-10 2022-10-04 北京理工大学 一种基于模板制造两级微纳结构阵列的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03252936A (ja) 1990-02-28 1991-11-12 Hitachi Chem Co Ltd 光ディスク用スタンパ
JP2001121582A (ja) 1999-10-26 2001-05-08 Ntt Advanced Technology Corp 金型およびその製造方法
JP4218372B2 (ja) 2003-03-06 2009-02-04 コニカミノルタオプト株式会社 光学素子用金型の製造方法
US8133538B2 (en) * 2006-03-17 2012-03-13 Canon Kabushiki Kaisha Method of producing mold having uneven structure
JP5359270B2 (ja) 2006-06-30 2013-12-04 王子ホールディングス株式会社 単粒子膜エッチングマスクを用いた微細構造体の製造方法およびナノインプリント用または射出成型用モールドの製造方法
JP5380803B2 (ja) * 2007-08-03 2014-01-08 王子ホールディングス株式会社 非平面上単粒子膜の製造方法、該単粒子膜エッチングマスクを用いた微細構造体の製造方法および該製造方法で得られた微細構造体。
JP2009128538A (ja) * 2007-11-21 2009-06-11 Panasonic Corp 反射防止構造体の製造方法
JP5157435B2 (ja) 2007-12-28 2013-03-06 王子ホールディングス株式会社 凹凸パターンシートの製造方法、及び光学シートの製造方法
JP4945460B2 (ja) 2008-01-04 2012-06-06 株式会社東芝 反射防止構造の形成方法および反射防止構造
JP2009175401A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Oji Paper Co Ltd 視野角制御機能を有する周期格子構造
JP5237658B2 (ja) * 2008-03-18 2013-07-17 ペンタックスリコーイメージング株式会社 基板上に規則的に二次元配置した構造体、及びその形成方法
JP2009292703A (ja) 2008-06-09 2009-12-17 Hitachi Maxell Ltd 光学素子成形用の金型の製造方法および光学素子の製造方法
CN102292472B (zh) * 2009-04-30 2014-04-02 夏普株式会社 模具及其制造方法
JP5175812B2 (ja) * 2009-08-04 2013-04-03 株式会社Ｂｍｇ ナノ金型、金型の製造方法および磁気記録媒体の製造方法
JP2011186414A (ja) * 2010-02-12 2011-09-22 Sony Corp 光学素子、日射遮蔽装置、建具、窓材および光学素子の製造方法
JP2012020389A (ja) 2010-07-16 2012-02-02 Oji Paper Co Ltd 単粒子膜被覆ロールの製造方法、凹凸形成ロールの製造方法、凹凸形成フィルムの製造方法および単粒子膜被覆装置
JP2012028067A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Oji Paper Co Ltd 有機発光ダイオード素子、画像表示装置及び照明装置
KR101340845B1 (ko) 2011-01-13 2013-12-13 한국기계연구원 기능성 표면의 제조방법
JP2012183753A (ja) 2011-03-07 2012-09-27 Fujifilm Corp ナノインプリント方法
WO2012137664A1 (ja) * 2011-04-01 2012-10-11 シャープ株式会社 型の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2944446A1 (en) 2015-11-18
JPWO2014092132A1 (ja) 2017-01-12
US20150301230A1 (en) 2015-10-22
KR20150067299A (ko) 2015-06-17
US9915758B2 (en) 2018-03-13
TW201431660A (zh) 2014-08-16
EP2944446B1 (en) 2024-01-24
EP2944446A4 (en) 2016-09-21
CN104781059B (zh) 2017-05-10
WO2014092132A1 (ja) 2014-06-19
JP6070720B2 (ja) 2017-02-01
CN104781059A (zh) 2015-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI604932B (zh) 光學元件製作用模及其製造方法、光學元件
JP5380803B2 (ja) 非平面上単粒子膜の製造方法、該単粒子膜エッチングマスクを用いた微細構造体の製造方法および該製造方法で得られた微細構造体。
JP5359270B2 (ja) 単粒子膜エッチングマスクを用いた微細構造体の製造方法およびナノインプリント用または射出成型用モールドの製造方法
JP5177581B2 (ja) 反射防止構造体の製造方法
JP5141506B2 (ja) プラズモニック結晶面発光体、画像表示装置及び照明装置
JP5392793B2 (ja) 反射防止構造を有する光学素子用成形型
JP2009162831A (ja) 凹凸パターンシート及びその製造方法、光学シートの製造方法、並びに光学装置
JP5423758B2 (ja) 単粒子膜および微細構造体
JP2012028067A (ja) 有機発光ダイオード素子、画像表示装置及び照明装置
JP5880587B2 (ja) 光学装置
CN112723305A (zh) 一种超表面的制作方法
JP2013083997A (ja) 凹凸パターンシート、及び光学装置
JP5915696B2 (ja) 単粒子膜エッチングマスク付基板の製造方法
JP6372145B2 (ja) インプリント用モールドの製造方法、インプリント用モールドおよび階層構造形成体
JP2022060301A (ja) フィラー充填フィルム、枚葉フィルム、積層フィルム、貼合体、及びフィラー充填フィルムの製造方法
JP5987894B2 (ja) 凹凸パターンシートの製造方法、及び光学シートの製造方法
Liu et al. Inclined nanoimprinting lithography-based 3D nanofabrication
JP2016201445A (ja) 凹凸基板の製造方法。
JP2013210678A (ja) 非平面上単粒子膜の製造方法、該単粒子膜エッチングマスクを用いた微細構造体の製造方法および該製造方法で得られた微細構造体。
JP5261165B2 (ja) 微細パターンの形成方法
JP2019171811A (ja) 液滴輸送構造体、およびその製造方法