TWI788276B

TWI788276B - 光學體及顯示裝置

Info

Publication number: TWI788276B
Application number: TW105132820A
Authority: TW
Inventors: 梶谷俊一; 野上朝彥; 櫻井恭子; 林部和彌
Original assignee: 日商迪睿合股份有限公司
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2023-01-01
Also published as: US20180224578A1; US20220196884A1; JP6784487B2; US11307328B2; JP2017083794A; US11789182B2; TW201716806A; WO2017073270A1

Abstract

本發明之課題，係提供一種反射率的波長依存性低且更能夠抑制入射光的反射之光學體及顯示裝置。本發明之解決手段，係提供一種光學體，其具備形成在基材表面之凹凸結構，前述凹凸結構的凹凸之平均周期為屬於可見光頻帶之波長以下，在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凹部底面位置、與前述底面位置的中央値的差之標準偏差為25nm以上。

Description

光學體及顯示裝置

發明領域本發明係有關於一種光學體及顯示裝置。

發明背景通常，在電視等的顯示裝置、及攝影機透鏡等的光學元件，為了控制光線的透射，可對光入射之表面具備光學體，且該光學體具有各種特性。

作為此種光學體，例如能夠例示在表面形成有凹凸的平均周期屬於可見光頻帶的波長以下之微凹凸結構(所謂蛾眼結構(Moth-Eye Structure))之光學體。在形成有微凹凸結構之表面，因為折射率的變化對入射光為和緩的，所以不會產生成為反射的原因之急遽的折射率的變化。因此，在光的入射表面形成有微凹凸結構之光學體，係能夠在橫跨寬闊的波長頻帶抑制入射光的反射。

例如，在下述的專利文獻1，係揭示一種藉由陽極氧化法而在表面形成有微凹凸結構之抗反射積層體。又，下述的專利文獻2，係揭示一種藉由微影術及蝕刻而在原盤上形成微凹凸結構的反轉形狀，而且將藉由在原盤所形成的反轉形狀轉印至樹脂材料來製造光學元件之技術。

又，在下述的專利文獻3，為了改善反射率的波長依存性，係揭示一種不使用遮罩而是藉由直接將基材進行乾式蝕刻而在表面形成凹凸結構之光學構件。先前技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-230045號公報專利文獻2：日本特開2009-258751號公報專利文獻3：日本特開2013-109228號公報

發明概要發明欲解決之課題但是，但是使用在專利文獻1及2所揭示的技術而製成的光學體，有反射率會依存於入射光波長而產生變動之問題。這是因為在專利文獻1及2所揭示的技術，係形成有凹凸的高度為大略一定之微凹凸結構，所以微凹凸結構無法對應各式各樣波長的入射光。

又，在專利文獻3所揭示之光學構件，因為反射率本身便高，所以有無法得到充分的反射抑制效果之問題。

因此，本發明係有鑒於上述問題而進行，且本發明的目的係提供一種反射率的波長依存性低，而且更能夠抑制入射光的反射之新頴且經改良的光學體及顯示裝置。用以解決課題之手段

為了解決上述課題，根據本發明的一觀點，係提供一種光學體，其具備形成在基材表面之凹凸結構，前述凹凸結構的凹凸之平均周期係在屬於可見光頻帶之波長以下，在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凹部底面位置、與前述底面位置的中央値的差之標準偏差為25nm以上。

在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凸部頂點位置、與前述頂點位置的中央値的差之標準偏差亦可為35nm以上。

前述光學體的視感反射率之Y値為0.2%以下，前述光學體的反射色相a*及b*之絕對値亦可為1以下。

在380nm~780nm的波長頻帶中前述光學體的平均反射率亦可為0.2%以下。

進一步具備與前述凹凸結構重疊而形成在前述基材表面之巨凹凸結構，前述巨凹凸結構的凹凸之平均周期亦可比屬於可見光頻帶之波長更大。

前述凹凸結構的凸部或凹部之平面排列亦可為六方格狀或四方格狀。

前述凹凸結構的凸部或凹部之平面排列亦可為無規排列。

又，為了解決上述課題，依照本發明之另外的觀點，係能夠提供一種具備上述的光學體之顯示裝置。

依照本發明，因為能夠使在基材的平坦面的法線方向之微凹凸結構的凹部底面位置之偏差增大，所以微凹凸結構係能夠對應各式各樣波長的入射光而抑制反射。發明效果

依照以上所說明的本發明，能夠使光學體的反射率之波長依存性降低而進一步抑制入射光的反射。

較佳實施例之詳細說明以下，邊參照附加圖式，邊詳細地說明本發明之適合的實施形態。又，在本說明書及圖式，針對實質上具有相同功能結構之結構要素係藉由附加相同符號，而將重複說明省略。

＜1.光學體的結構＞首先，參照圖1及圖2而說明本發明的一實施形態之光學體的結構。圖1係示意性地顯示將本實施形態之光學體1在厚度方向切斷後的剖面形狀之剖面圖。

如圖1所顯示，光學體1係具有形成在基材11表面之微凹凸結構13。

基材11係由具有透明性之材料所構成。例如基材11可為聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、或聚甲基丙烯酸甲酯等透明的樹脂基板、纖維素三乙酸酯(TAC)、或環狀烯烴･共聚物(COC)等的透明樹脂薄膜、或石英玻璃、鹼石灰玻璃、或鉛玻璃等透明的玻璃基板等。但是，基材11係不被上述，亦可由眾所周知的其它透明的材料所構成。

又，在上述所謂「透明」，係意味著屬於可見光頻帶(大約360nm~830nm)之波長的光透射率較高。例如所謂「透明」，亦可意味著屬於可見光頻帶之波長的光透射率為70%以上。

微凹凸結構13係形成在基材11上之凹凸結構。微凹凸結構13係具有對基材11的平坦面12為凸出的凸部131、及對基材11的平坦面12為凹下的凹部133。

微凹凸結構13的凹凸之平均周期，係屬於可見光頻帶之波長以下(例如830nm以下)，較佳是為100nm以上且350nm以下。在此，在微凹凸結構13之凹凸的平均周期係意味著互相相鄰的凸部131的頂點間之平均距離、或互相相鄰的凹部133的底面的中心間之平均距離。在形成有微凹凸結構13之基材11的表面，因為折射率對入射光為緩慢地變化，所以不產生成為反射的原因之急遽的折射率變化。因此，微凹凸結構13係能夠使基材11對包含可見光之廣闊的波長頻帶的入射光之反射率降低。

微凹凸結構13的平面排列係例如可為凸部131或凹部133周期地排列在與基材11的平坦面平行的面上而成之二次元排列，亦可為不具有周期性之無規的二次元排列。周期地排列有微凹凸結構13的凸部131或凹部133時，凸部131或凹部133的二次元排列圖案可為六方格狀圖案，亦可為四方格狀圖案。

又，凸部131或凹部133的二次元排列圖案，為六方格狀或四方格狀圖案時，凸部131或凹部133之間的距離(亦稱為間距)係例如可為100nm以上且350nm以下，較佳是亦可為150nm以上且280nm以下。凸部131或凹部133之間的距離小於100nm時，因為微凹凸結構13的形成係變為困難，乃是不佳。又，凸部131或凹部133之間的距離大於350nm時，因為可見光有產生繞射之可能性，乃是不佳。又，凸部131或凹部133之間的距離，可因排列方向而不同，亦可相同。

在此，雖然未圖示，如先前技術之在基材11的平坦面12的法線方向之微凹凸結構13的凹部133的底面位置為大略一定時，基材11對入射光之反射率係具有按照凹部133的深度之波長依存性。此種光學體時，因為在反射光，相對地反射率較高的波長的比例為顯著地増大，所以在反射光產生色調(亦即，反射光係含有色相)。又，相對地依照反射率較高的波長的頻帶而引起視感反射率之Y値増加。

另一方面，在本實施形態之光學體1，係如圖1所顯示，在基材11的平坦面12的法線方向之微凹凸結構13的凹部133的底面位置，其偏差為預定程度以上。藉此，因為本實施形態之光學體1係因為能夠對應各式各樣波長的光線而抑制反射，所以能夠使反射率的波長依存性降低。因此本實施形態之光學體1不會使反射光產生色調且能夠抑制入射光的反射。

其次，參照圖2而更具體地說明微凹凸結構13的結構。圖2係示意性地顯示將圖1的部分區域X放大後之放大剖面圖。

如圖2所顯示，在本實施形態之光學體1的微凹凸結構13，在基材11的平坦面12的法線方向之凹部133的底面位置為為有偏差。具體而言，在基材11的平坦面12的法線方向之各凹部133的底面位置、與凹部133的底面位置的中央値的差之標準偏差為25nm以上。微凹凸結構13的凹部133的底面位置的偏差為上述大小以上時，能夠使光學體1的反射率之波長依存性顯著地降低。

又，凹部133的底面位置、與該底面位置的中央値的差之標準偏差的上限値係沒有特別限定。但是該標準偏差大於25nm且過剩地較大時，波長依存性的減低效果為飽和且有對其它的光學特性產生影響之可能性。因此，凹部133的底面位置、與該底面位置的中央値的差之標準偏差的上限値亦可設為200nm。

在此，針對上述各凹部133的底面位置、與凹部133的底面位置的中央値的差之標準偏差的算出方法，係參照圖2而進一步詳細地說明。

首先，使用原子間力顯微鏡(Atomic Force Microscope：AFM)等而測定預定區域(例如2μm四方等)的光學體1之表面形狀。其次，從所測得的表面形狀算出微凹凸結構13的剖面形狀之後，計量在基材11的平坦面12的法線方向之各凹部133的底面位置。此時，各凹部133的底面位置，係例如可以將凹部133B的底面位置為最接近基材11的平坦面12側者設為零點(基準點)而計量。

接著，算出在基材11的平坦面12的法線方向之各凹部133的底面位置之中央値(亦稱為中值)。藉此，能夠算出在基材11的平坦面12的法線方向之各凹部133的底面位置、與該底面位置的中央値的差之標準偏差。又，在圖2，係將各凹部133的底面位置之中央値設作Bm而顯示。又，將從基材11的平坦面12側起至最遠的凹部133A的底面位置以Ba顯示，將在基材11的平坦面12側之最近的凹部133B的底面位置以Bb顯示。

而且，如圖2所顯示，在本實施形態之光學體1的微凹凸結構13，在基材11的平坦面12的法線方向之凸部131頂點位置，亦是以有偏差為佳。具體而言，在基材11的平坦面12的法線方向之各凸部131的頂點位置、與凸部131的頂點位置的中央値的差之標準偏差為35nm以上。微凹凸結構13的凸部131的頂點位置的偏差為上述大小以上時，能夠使光學體1的反射率之波長依存性進一步降低。

又，凸部131的頂點位置、與該頂點位置的中央値的差之標準偏差的上限値係沒有特別限定。但是該標準偏差大於35nm且過剩地較大時，波長依存性的減低效果為飽和且有對其它的光學特性產生影響之可能性。因此，凸部131的頂點位置、與該頂點位置的中央値的差之標準偏差的上限値亦可設為200nm。

針對各凸部131的頂點位置、與凸部131的頂點位置的中央値的差之標準偏差，亦能夠與凹部133的底面位置同樣地算出。

首先，使用AFM等而同樣地測定預定區域(例如2μm四方等)的光學體1之表面形狀且算出微凹凸結構13的剖面形狀後，計量在基材11的平坦面12的法線方向之各凸部131的頂點位置。此時，各凸部131的頂點位置係例如亦可將凹部133B的底面位置最接近基材11的平坦面12側者設為零點(基準點)而計量。

接著，算出在基材11的平坦面12的法線方向之各凸部131的頂點位置之中央値(亦稱為中值)。藉此，能夠算出在基材11的平坦面12的法線方向之各凸部131的頂點位置、與該頂點位置的中央値的差之標準偏差。又，在圖2，係能夠將各凸部131的頂點位置之中央値設為Tm而顯示。又，將從基材11的平坦面12側起至最遠的凸部131A之頂點位置設為Ta而顯示，將基材11的平坦面12側之最近的凸部131B之頂點位置設為Tb而顯示。

在此，凸部131的頂點位置之中央値Tm、與凹部133的底面位置之中央値Bm之差為微凹凸結構13的凸部131之平均高度h。在本實施形態之光學體1，凸部131的平均高度h，係例如可為100nm以上且400nm以下，較佳是可為200nm以上且300nm以下。

具有如以上的結構之光學體1，係能夠使用使反射率的波長依存性降低。具體而言，本實施形態之光學體1，係能夠將反射色相(a*,b*)的絕對値設為1以下。反射色相(a*,b*)係將反射光的顏色以L*a*b*表色系表示時之(L*,a*,b*)，反射色相(a*,b*)越接近0，係表示反射光越接近白色。因而，因為本實施形態之光學體1係能夠使反射率的波長依存性降低，所以能夠使反射光不產生色調。

又，具有如以上的結構之光學體1，係能夠進一步抑制入射光的反射。具體而言，本實施形態之光學體1，係能夠使視感反射率亦即Y値成為0.2%以下。Y値(視感反射率)係將反射光的顏色以Yxy表色系表示時的(Y,x,y)，Y値(視感反射率)越低，係表示越能夠抑制反射。因而，本實施形態之光學體1係能夠進一步抑制入射光的反射。

而且，具有如以上的結構之光學體1，係特別是能夠抑制屬於可見光頻帶之波長的光線之反射。具體而言，本實施形態之光學體1係能夠使在380nm~780nm的波長頻帶之平均反射率成為0.2%以下。藉此，本實施形態之光學體1係被使用在顯示裝置等的顯示面時，能夠抑制屬於人能夠視認的可見光頻帶的波長的光線之反射。因此，本實施形態之光學體1係能夠使顯示裝置等的視認性顯著地提升。

＜2.變形例＞其次，參照圖3而說明本實施形態之光學體的變形例。圖3係示意性地顯示將本變形例之光學體1A在厚度方向切斷後的剖面形狀之剖面圖。

如圖3所顯示，光學體1A係除了形成在基材11表面之微凹凸結構13以外，亦進一步具有與微凹凸結構13重疊形成之巨凹凸結構14。

在本變形例之光學體1A，因為基材11的材質係實質上與在圖1所顯示的光學體1同樣，所以在此將其說明省略。

又，在光學體1A，微凹凸結構13的凹凸之平均周期係屬於可見光頻帶之波長以下(例如，830nm以下)。又，在基材11的平坦面12的法線方向之微凹凸結構13的各凹部133的底面位置、與凹部133的底面位置的中央値的差之標準偏差為25nm以上。

巨凹凸結構14係具有對基材11的平坦面12為凸出的山部141、及對基材11的平坦面12為凹下之谷部143。巨凹凸結構14的凹凸之平均周期，係比屬於可見光頻帶之波長更大(例如大於830nm)、較佳為1μm以上且100μm以下。在此，在巨凹凸結構14之凹凸的平均周期係意味著互相相鄰的山部141之間、或谷部143之間的平均距離。

此種巨凹凸結構14，係例如亦可以是凹凸的平均周期為1μm以上且100μm以下之粗面結構。因為巨凹凸結構14係能夠使入射基材11表面之光線散射，所以能夠進一步對光學體1A賦予防眩效果。因而，因為本變形例之光學體1A，係具有起因於微凹凸結構13之反射抑制效果、及起因於巨凹凸結構14之防眩效果，所以藉由使用在顯示裝置等的顯示面，能夠使顯示面的視認性顯著地提升。

＜3.光學體的製造方法＞接著，參照圖4~圖8而說明本實施形態之光學體1的製造方法。圖4係示意性地顯示在製造本實施形態之光學體1所使用的原盤2之斜視圖。

本實施形態之光學體1，係例如能夠藉由使用圖4所顯示的原盤2之捲裝進出(roll-to-roll)方式的奈米壓印法來製造。

捲裝進出方式的奈米壓印法，具體而言係藉由使在外周面形成有凹凸結構的原盤邊旋轉邊按壓在樹脂製的基材等，而將形成在原盤外周面之凹凸結構轉印至基材等之方法。本實施形態之光學體1，係例如能夠藉由使在外周面形成有微凹凸結構13之原盤邊旋轉邊按壓在基材11，而有效率地製造。

如圖4所顯示，製造本實施形態的光學體1之原盤2，係例如由在外周面形成有凹凸結構23之圓筒或圓柱形狀原盤基材21所構成。

原盤基材21係例如圓筒或圓柱形狀構件。原盤基材21的形狀可為如圖4所顯示之在內部具有空洞之中空的圓筒形狀，亦可為在內部不具有空洞之實心(solid core)的圓柱形狀。原盤基材21的材料係沒有特別限定，能夠使用熔融石英玻璃及合成石英玻璃等的石英玻璃(SiO₂ )、不鏽鋼等的金屬、以及使用SiO₂ 等被覆不鏽鋼等金屬的外周面而成之物等。

原盤基材21的大小係沒有特別限定，例如軸方向的長度可為100mm以上，外徑可為50mm以上且300mm以下。又，原盤基材21為圓筒形狀時，圓筒厚度可為2mm以上且50mm以下。

凹凸結構23係形成在原盤基材21的外周面，而且是將形成光學體1表面之微凹凸結構13反轉而成之結構。因為凹凸結構23係將微凹凸結構13反轉而成之結構，所以凹凸結構23的凹凸之平均周期係與微凹凸結構13同樣地屬於可見光頻帶之波長以下(例如830nm以下)。又，凹凸結構23的凹部底面位置、及凸部的頂點位置，係如上述，在原盤基材21的外周面之法線方向具有預定偏差。

又，凹凸結構23的平面排列，係例如可為凹凸周期地排列而成之二次元排列，亦可為凹凸不具有周期性之無規的二次元排列。例如凹凸結構23亦可為凸部或凹部排列成為六方格狀或四方格狀。

接著，參照圖5~7而說明原盤2的製造方法。圖5係說明原盤2的製造方法之概略圖。

原盤2係例如能夠藉由依次實行下列步驟而製造：成膜步驟，其在原盤基材21的外周面成膜形成由無機系材料所構成之光阻層；曝光步驟，其係藉由照射雷射光而在光阻層形成潛像；顯影步驟，其係將形成有潛像之光阻層進行顯影；及蝕刻步驟，其係藉由將被顯影而形成有圖案之光阻層作為遮罩且進行蝕刻，而在原盤基材21的外周面形成凹凸結構23。

首先，成膜步驟係在原盤基材21的外周面成膜形成由無機系材料所構成之光阻層。作為形成光阻層之無機系材料，例如能夠使用含有鎢、或鉬等1種或2種以上的過渡金屬之金屬氧化物。光阻層係例如能夠藉由使用濺鍍法而成膜。

接著，如圖5所顯示，在曝光步驟係藉由對在原盤基材21的外周面所形成的光阻層，從曝光裝置3照射雷射光30，而在光阻層形成對應凹凸結構23之潛像23A。

其次，在顯影步驟，係藉由將形成有潛像23A之光阻層進行顯影，而在光阻層形成對應潛像23A之光阻圖案。例如，使用無機系材料形成光阻層時，光阻層係能夠被TMAH(氫氧化四甲銨)水溶液等的鹼系溶液顯影。

接著，在蝕刻步驟，係藉由將形成有光阻圖案之光阻層作為遮罩而將原盤基材21蝕刻，而能夠在原盤基材21的外周面形成對應潛像23A之凹凸結構23。原盤基材21的蝕刻係能夠使用乾式蝕刻或濕式蝕刻的任一種。例如原盤基材21的材質為石英玻璃(SiO₂ )時，能夠藉由使用氟化碳系氣體之乾式蝕刻、或使用氫氟酸等之濕式蝕刻而將原盤基材21蝕刻。

在本實施形態的原盤2之製造方法，係在曝光步驟藉由適當地控制使用曝光裝置3照射雷射光30，而能夠在原盤基材21的外周面形成上述的凹凸結構23。以下，邊參照圖5邊說明在本實施形態的原盤2之製造方法所使用的曝光裝置3。

如圖5所顯示，曝光裝置3係具備：發射雷射光30之雷射光源31；及控制雷射光源31所發射的雷射光30的振盪之控制機構47。

雷射光源31係發射雷射光30之光源。雷射光源31係例如可為半導體雷射等。雷射光源31所發射的雷射光30之波長係沒有特別限定，例如可為400nm~500nm的藍色光頻帶波長。

控制機構47係生成用以控制雷射光源31的振盪之控制信號。控制機構47係藉由生成具有無規性之脈衝信號，而能夠使凹凸結構23的配置及高度在可見光波長以上的區域具有無規性(亦即偏差)。在此，所謂具有無規性之脈衝信號，具體而言係可為無規地經相位調變的脈衝信號、或無規信號(亦包含疑似無規信號)。

曝光裝置3，例如使雷射光30的照射位置對在軸中心旋轉之原盤基材21，邊沿著原盤基材21的軸方向(箭號R的方向)移動邊進行照射雷射光30。藉此，原盤基材21係能夠藉由曝光裝置3而被曝光成為螺旋狀且形成潛像23A。

在此，針對具有控制機構47所生成的無規性之脈衝信號，參照圖6而具體地說明。圖6係說明控制機構47所生成的脈衝信號之示意圖。

圖6的(A)顯示之脈衝信號，係周期為P且脈衝寬度為D之周期性矩形波。例如控制機構47係生成圖6的(A)所顯示的脈衝信號時，雷射光30的照射時間及非照射時間的長度為一定。因而，因為藉由曝光而熱反應後的光阻層區域之大小亦成為周期性，所以光阻層係成為形成周期性潛像23A。因此，在顯影後的光阻層，因為光阻溶解而具有開口的區域、及光阻殘留的區域係以一定大小且周期性地被排列，所以原盤基材21係藉由蝕刻而形成一定深度的凹部、及一定高度的凸部。

另一方面，在本實施形態，控制機構47係生成如圖6的(B)或(C)所顯示之具有無規性的脈衝信號。

圖6的(B)顯示之脈衝信號，其周期為無規且為P1、P2、P3、P4、･･･，又，脈衝寬度亦為無規的矩形波且為D1、D2、D3、D4、･･･。例如控制機構47係生成如圖6的(B)所顯示之脈衝信號時，雷射光30的照射時間及非照射時間的長度係成為無規。因而，因為藉由曝光而熱反應後的光阻層的區域大小係按照雷射光30的照射量而無規地變動，所以光阻層係形成無規的大小之潛像23A。因此，在顯影後的光阻層，因為光阻溶解，具有開口的區域、及光阻殘留的區域係以無規的大小被排列，所以在原盤基材21，藉由蝕刻而形成具有偏差的深度之凹部、及具有偏差的高度之凸部。

使用藉由此種無規的脈衝信號而形成有凹凸結構23之原盤2所製成之光學體1，係如如上述，在光學體1的基材11的平坦面12的法線方向之各凹部133的底面位置、與凹部133的底面位置的中央値的差之標準偏差係成為25nm以上。又，該光學體1係在基材11的平坦面12的法線方向之各凸部131的頂點位置、與凸部131的頂點位置的中央値的差之標準偏差能夠成為35nm以上。

又，圖6的(C)顯示之脈衝信號，係周期為P且將脈衝寬度為D之矩形波無規地進行相位調變而成之脈衝信號。所謂相位調變，係使在周期之波形的上升時序變動，如圖6的(C)所顯示，經相位調變的脈衝信號，係相對於圖6的(A)顯示的脈衝信號，波形的上升及下降時序產生變動。

例如控制機構47係生成如圖6的(C)顯示的脈衝信號時，雖然雷射光30的照射時間長度為一定，但是非照射時間的長度係按照相位的調變量而無規地變動。因而，未因曝光而產生熱反應的區域之大小，係依照潛像23A的位置而無規地變動，所以未因曝光而產生熱反的區域之大小，係按照將隣接潛像23A曝光後的脈衝信號的相位調變量而無規地變動。因此，在顯影後的光阻層，因為光阻殘留的區域之大小，係按照將隣接的光阻圖案曝光後的脈衝信號的相位調變量而無規地變動，所以原盤基材21係能夠藉由蝕刻而形成具有偏差的高度之凸部。

又，因為控制機構47生成圖6的(C)顯示之脈衝信號時，雷射光30的照射時間長度為一定，所以在原盤基材21形成之凹凸結構23的平面排列，不是無規排列而成為大略周期性排列。

而且，控制機構47係生成如圖6的(C)顯示之經無規地相位調變之脈衝信號時，曝光裝置3係藉由使脈衝信號的相位調變量，而能夠控制在原盤基材21的外周面的法線方向之凹凸結構23的凹部底面位置、及凸部的頂點位置的偏差之大小。

亦即，在本實施形態，係藉由控制在原盤2的製造所使用之雷射光源31的振盪，來控制脈衝信號的相位調變量，而能夠控制藉由原盤2而製成的光學體1之在基材的平坦面的法線方向之凹部底面位置的偏差、及凸部頂點位置的偏差。

例如在光學體1，如上述，使光學體1在基材的平坦面的法線方向之各凹部133的底面位置、與凹部133的底面位置的中央値的差之標準偏差成為25nm以上時，將脈衝信號的相位調變量設為脈衝信號周期的10%以上即可。又，在光學體1，如上述，使光學體1在基材的平坦面的法線方向之各凸部131的頂點位置、與凸部131的頂點位置的中央値的差之標準偏差成為35nm以上時，將脈衝信號的相位調變量設為脈衝信號周期的10%以上即可。

如以上說明，在製造本實施形態之光學體1之原盤2時，係在外周面形成圖案之曝光步驟，對控制雷射光30的照射之脈衝信號賦予預定無規性。藉此，能夠使原盤2的凹凸結構23的凹部底面位置、及凸部的頂點位置具有預定偏差。因而，上述的原盤2係能夠藉由將在外周面所形成的凹凸結構23轉印至樹脂等，而製造本實施形態之光學體1。

在此，對圓柱或圓筒形狀之原盤基材21進行曝光，係例如能夠藉由參照圖7而具體地說明之曝光裝置3來實行。圖7係說明在原盤基材21的曝光所使用的曝光裝置3之具體構成之說明圖。

如圖7所顯示，曝光裝置3係具備雷射光源31、第1反射鏡33、光二極體(PhotoDiode：PD)34、聚光透鏡36、電光學偏向元件(Electro Optic Deflector：EOD)39、準直管透鏡38、第2反射鏡41、擴束器(Beam expander：BEX)43、及物鏡44。又，雷射光源31係藉由控制機構47而控制，從雷射光源31被振盪後的雷射光30，係照射在原盤基材21，該原盤基材21係被載置在藉由轉軸馬達45旋轉之旋轉台(turn table)46上。

雷射光源31係如上述，係將雷射光30振盪之光源，該雷射光30係將成膜形成在原盤基材21的外周面之光阻層曝光。雷射光源31係例如可為發射400nm~500nm的藍色光頻帶波長的雷射光之半導體雷射。從雷射光源31被出射的雷射光30，係平行射束的狀態下直線前進且第1反射鏡33被反射。

又，在第1反射鏡33被反射後的雷射光30，係藉由聚光透鏡36而被電光學偏向元件39聚光後，藉由準直管透鏡38再次被平行射束化。被平行射束化後的雷射光30，係被第2反射鏡41反射且水平地被引導至移動光學台42上。

第1反射鏡33係由偏光束分光鏡所構成，具有使偏光成分的一方反射且使偏光成分的另一方面透射之功能。透射第1反射鏡33後的偏光成分，係被光二極體34光電轉換且被光電轉換後的受光信號係被輸入至雷射光源31。藉此，雷射光源31係基於所輸入的受光信號而產生的反饋(feed back)，而能夠進行控制雷射光30的輸出調整等。

電光學偏向元件39，係能夠以奈米程度的距離控制雷射光30的照射位置。曝光裝置3係藉由電光學偏向元件39，而能夠將照射在原盤基材21之雷射光30的照射位置進行微調整。

移動光學台42係具備擴束器43、及物鏡44。被引導至移動光學台42之雷射光30，係被擴束器43整形成為所需要的射束形狀後，透射物鏡44而照射形成在原盤基材21的外周面之光阻層。

在此，邊藉由旋轉台46使原盤基材21旋轉邊使雷射光30往原盤基材21的軸方向(亦即，箭號R方向)移動，藉由將雷射光30間歇地照射光阻層，而能夠對原盤基材21進行曝光。又，雷射光30的照射位置之移動，可藉由旋轉台46的移動而進行，亦可藉由包含雷射光源31的雷射頭之移動而進行。

而且，曝光裝置3係具備控制雷射光30的照射時間及照射位置之控制機構47。控制機構47係具備格式化器(formatter)48、及驅動器49，而控制雷射光30的照射時間及照射位置。

驅動器49，係基於具有格式化器48所生成的無規性之脈衝信號而控制雷射光源31的振盪。又，驅動器49係以被曝光後的二次元排列每周對原盤基材21的軸方向為同步之方式每一周使來自格式化器48之脈衝信號與轉軸馬達45的伺服信號同步。藉由此種曝光裝置3而能夠進行在原盤基材21形成圖案。

被曝光裝置3曝光後的原盤基材21係如上述，藉由經過顯影步驟、及蝕刻步驟，而能夠製造在外周面形成有凹凸結構23之原盤2。藉由將如此進行而製造的原盤2進行轉印，能夠有效率地製造本實施形態之光學體1。具體而言，藉由使用圖8顯示之轉印裝置5，能夠連續地製造將形成在原盤2的外周面之凹凸結構23轉印而成之光學體1。

針對製造本實施形態的光學體1之轉印裝置5，參照圖8而說明時係如以下。圖8係顯示製造本實施形態的光學體1之轉印裝置5的構成之示意圖。

如圖8所顯示，轉印裝置5係具備原盤2、基材供給輥51、捲取輥52、導輥53、54、夾輥55、剝離輥56、塗佈裝置57、及光源58。亦即，圖8顯示之轉印裝置5，係捲裝進出方式的奈米壓印轉印裝置。

基材供給輥51係例如將薄片形態的基材11捲起成為捲物狀之輥筒，捲取輥52係將層積有轉印凹凸結構23(亦即，微凹凸結構13的反轉結構)後的樹脂層62之光學體1捲取之輥筒。又，導輥53、54係搬運轉印前的基材11或光學體1之輥筒。夾輥55係層積有樹脂層62之基材11往原盤2按壓之輥筒，剝離輥56係將凹凸結構23轉印至樹脂層62後，將層積有樹脂層62之光學體1從原盤2剝離之輥筒。

塗佈裝置57係具備塗佈機等的塗佈手段，將光硬化樹脂組成物塗佈在基材11來形成樹脂層62。塗佈裝置57係例如可為凹版塗佈機、繞線棒塗佈機、或模塗佈機等。又，光源58係將能夠使光硬化樹脂組成物硬化之波長的光線發射之光源，例如可為紫外線燈等。又，樹脂層62可以由熱硬化之樹脂組成物所形成。

又，光硬化性樹脂組成物係藉由照射預定波長的光線而硬化之樹脂。具體而言，光硬化性樹脂組成物可為丙烯酸樹脂丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯等的紫外線硬化樹脂。又，光硬化性樹脂組成物係按照必要亦可含有起始劑、填料、功能性添加劑、溶劑、無機材料、顏料、抗靜電劑、或敏化色素等。

在轉印裝置5，係首先透過導輥53從基材供給輥51將基材11連續地送出。使用塗佈裝置57對被送出後的基材11塗佈光硬化樹脂組成物，而且在基材11層積樹脂層62。又，層積有樹脂層62之基材11，係被夾輥55按壓在原盤2。藉此，能夠將在原盤2的外周面所形成的凹凸結構23轉印至樹脂層62。轉印有凹凸結構23之樹脂層62，係藉由從光源58照射光線而硬化。藉此，在樹脂層62形成微凹凸結構13。形成有微凹凸結構13之光學體1，係被剝離輥56從原盤2剝離且透過導輥54而被送出至捲取輥52且被捲取。

依照以上的轉印裝置5，能夠將在原盤2的外周面所形成的凹凸結構23進行轉印，且有效率地製造在表面形成有微凹凸結構13之光學體1。實施例

以下，邊參照實施例及比較例邊更具體地說明本實施形態之光學體。又，在以下顯示之實施例，係用以顯示本實施形態之光學體及其製造方法的實施可能性及效果之一條件例，本發明之光學體及其製造方法係不被以下實施例限定。

＜第1實驗例＞ (實施例1) 藉由以下的步驟來製造實施例1之光學體。首先，使用含有氧化鎢之材料，藉由濺鍍法將光阻層以約50~60nm成膜在由圓筒形狀石英玻璃所構成的原盤基材(軸方向長度480mm×外徑直徑132mm)之外周面。其次，使用曝光裝置且藉由雷射光進行熱反應微影術，而在光阻層形成潛像。

曝光圖案，係設作沿著原盤基材的圓周方向將圓形的網點以約每230nm的間距排列成為列(路徑)，而且隣接路徑之間的間隔為約150nm之六方格狀排列(亦即，隣接路徑之間係互相差異地各偏移半間距)。將此種曝光圖案，使用曝光矩形波(27MHz、功能比60%)且以周期的17%無規地相位調變後的脈衝信號而進行曝光。

接著，藉由使用NMD3(氫氧化四甲銨2.38質量%水溶液)(東京應化工業製)將曝光後的原盤基材進行顯影處理，而將形成有潛像之光阻溶解且在光阻層形成網點陣列狀凹凸結構。其次，以該光阻層作為遮罩且使用CHF₃ 氣體(30sccm)，在氣體壓0.5Pa、投入電力200W的條件下進行反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching：RIE)，而將原盤基材蝕刻60~120分鐘。

藉由以上的步驟，來製造在外周面形成有凹凸結構之原盤。而且，使用所製成的原盤而製造光學體。具體而言，係使用轉印裝置將形成在原盤的外周面之凹凸結構轉印至紫外線硬化樹脂，來製造實施例1之光學體。又，光學體的基材係使用聚對苯二甲酸乙二酯薄膜，紫外線硬化樹脂係藉由使用鹵化金屬燈且照射1000mJ/cm² 的紫外線1分鐘來使其硬化。又，所製成之光學體的凸部或凹部的平面排列為大略六方排列狀。

(實施例2) 除了將在曝光所使用的脈衝信號之相位調變量設作周期的11%以外，係使用與實施例1同樣的方法製造原盤。又，使用與實施例1同樣的方法，而製造轉印有在原盤的外周面所形成的凹凸結構之光學體。又，所製成之光學體的凸部或凹部之平面排列為大略六方排列狀。

(實施例3) 除了將在曝光所使用的脈衝信號之周期及功能比無規地調變以外，係使用與實施例1同樣的方法而製造原盤。又，使用與實施例1同樣的方法，而製造轉印有在原盤的外周面所形成的凹凸結構之光學體。又，所製成之光學體的凸部或凹部之平面排列為無規排列。

(比較例1) 除了不將曝光所使用的脈衝信號進行相位調變且直接使用周期信號以外係使用與實施例1同樣的方法而製造原盤。又，使用與實施例1同樣的方法而製造轉印有在原盤的外周面所形成的凹凸結構之光學體。又，所製成之光學體的凸部或凹部之平面排列為六方排列狀。

(比較例2) 除了將在曝光所使用的脈衝信號之相位調變量設作周期的8%以外，係使用與實施例1同樣的方法製造原盤。又，使用與實施例1同樣的方法，而製造轉印有在原盤的外周面所形成的凹凸結構之光學體。又，所製成之光學體的凸部或凹部之平面排列為大略六方排列狀。

(評價結果) 使用原子間力顯微鏡(AFM)進行評價上述所製成之實施例1~3、比較例1及2的光學體之表面形狀。將使用AFM而測定之實施例2的光學體表面形狀之斜視圖作為代表例而顯示在圖9。

又，AFM係使用SPA400(日立High-Tech Science製)，在掃描速度0.7Hz的動力模式測定光學體之2μm四方區域的表面形狀。探針係使用前端曲率半徑7nm、彈簧常數(Spring constant)26N/m的SI-DF40P2。

參照圖9時，得知實施例2的光學體，其凸部為六方格狀二次元排列且周期性地被排列。又，得知凸部高度係在各凸部不是一定而具有偏差。

又，從各光學體的測定區域的中央之路徑，將通過各凸部頂點之直線抽出，且算出使該直線成為切斷線之光學體的剖面形狀。從所算出的剖面形狀依照上述的算出方法，而算出凸部的高度、凸部的頂點位置與該頂點位置的中央値的差之標準偏差、及凹部底面位置與該底面位置的中央値的差之標準偏差。將算出結果顯示在以下的表1。

接著，使用分光光度計進行評價實施例1~3、比較例1及2的光學體之光學特性。將評價結果顯示在以下的表1。

又，分光光度計係使用V550(日本分光製)，絕對反射率測定器係使用ARV474S(日本分光製)。使用正反射測定模式且在350nm~800nm的範圍以波長解像力1nm測定在入射光角度5°的正反射。將其結果顯示在圖10。圖10係每入射光波長進行評價實施例1~3、比較例1及2之光學體的反射率之圖表。

又，從正反射光的色調算出視感反射率(亦稱為Y値)及反射色相(a*,b*)。在此，視感反射率(Y値)係將正反射光的顏色以Yxy表色系表示時的(Y,x,y)，視感反射率(Y値)越低，係表示越能夠抑制正反射。又，反射色相(a*,b*)係將反射光的顏色以L*a*b*表色系表示時之(L*,a*,b*)，反射色相(a*,b*)係各自越接近0時，係表示反射光沒有色調且接近白色。

而且，在表1，所謂「凹部的偏差」，係表示在基材的平坦面的法線方向之各凹部底面位置、與該底面位置的中央値的差之標準偏差，所謂「凸部的偏差」，係表示在基材的平坦面的法線方向之各凸部的頂點位置、與該頂點位置的中央値的差之標準偏差。

[表1]

參照表1及圖10時，得知因為實施例1~3的光學體之凹部的偏差(標準偏差)為25nm以上，所以在350nm~800nm的波長全域之反射率為較低。另一方面，得知因為比較例1及2的光學體之凹部的偏差(標準偏差)為小於25nm，所以相較於其它波長頻帶，特別是在450nm~600nm的波長頻帶之反射率變為較高。因而，得知相對於比較例1及2，實施例1~3的光學體之反射色相a*及b*的絕對値為較小且成為1以下，而在反射光不產生色調。

又，得知相對於比較例1及2的光學體，實施例1~3的光學體之380nm~780nm的平均反射率、及視感反射率(Y値)為較低且雙方均成為0.2%以下。因而，得知相對於比較例1及2的光學體，實施例1~3的光學體係更能夠抑制反射。

在此，將在實施例1~3、比較例1及2之凹部的偏差、與視感反射率亦即Y値的相關關係顯示在圖11。圖11係以各光學體的凹部底面位置與該底面位置的中央値的差之標準偏差為橫軸，以Y値為縱軸之散布圖。

如圖11所顯示，得知在光學體的平坦面的法線方向之凹部底面位置的偏差越大，Y値變成較低，而能夠抑制反射。又，得知標準偏差為25nm以上時，藉由在光學體的平坦面的法線方向之凹部底面位置的偏差變大使得Y値降低係達到飽和。因而，得知在本實施形態的光學體，係藉由將在光學體的平坦面的法線方向之凹部底面位置的標準偏差設為25nm以上，能夠使視感反射率亦即Y値顯著地減少。

＜第2實驗例＞ (實施例4) 藉由以下的步驟來製造實施例4之光學體。首先，與實施例2同樣地進行而對原盤基材進行成膜形成光阻、曝光、及顯影，而在光阻層上形成凹凸結構(亦即，微凹凸結構)。又，在曝光所使用的脈衝信號之相位調變量係設為周期的11%。

其次，將由SiO₂ 所構成之無機光阻層以1000nm成膜形成形成有微凹凸結構之光阻層上。又，無機光阻層係藉由使用Si標靶之氧添加濺鍍而成膜。接著，使用將酚醛清漆系樹脂之P4210(AZ製)以丙酮20倍(質量比)稀釋而成之溶液，而且將P4210藉由噴霧塗佈邊微粒子化邊噴霧在無機光阻層上。藉此，在無機光阻層上成膜形成具備巨凹凸結構之有機光阻層。又，巨凹凸結構的凹凸之平均周期為大約1μm以上且比屬於可見光頻帶之波長更大。

隨後，使有機光阻層作為遮罩且使用CHF₃ 氣體(30sccm)及CF₄ 氣體(30sccm)，在氣體壓0.5Pa、投入電力200W的條件下進行反應性離子蝕刻且將無機光阻層蝕刻30分鐘。接著，使無機光阻層及光阻層成為遮罩且使用CHF₃ 氣體(30sccm)，在氣體壓0.5Pa、投入電力200W的條件進行反應性離子蝕刻且將原盤基材蝕刻60~120分鐘。

藉由以上的步驟，來製造在外周面重疊形成有巨凹凸結構及微凹凸結構之原盤。而且，使用所製成之原盤，使用與實施例1同樣的方法製造光學體。

(比較例3) 除了不將曝光所使用的脈衝信號進行相位調變且直接使用周期信號以外係使用與實施例4同樣的方法而製造原盤。又，使用所製成之原盤，使用與實施例1同樣的方法製造光學體。

(評價結果) 接著，使用分光光度計而進行評價實施例4、及比較例3的光學體之反射率。又，反射率的測定方法及測定裝置，係使用與第1實驗例同樣者。將評價結果顯示在圖12。圖12係每入射光波長進行評價實施例4及比較例3之光學體的反射率之圖表。

如圖12所顯示，即便將凹凸的平均周期比屬於可見光頻帶之波長更大的巨凹凸結構重疊在凹凸的平均周期屬於可見光頻帶之波長以下的微凹凸結構而成之光學體，得知相對於比較例4的光學體，實施例3的光學體係能夠在350nm~800nm的波長全域使反射率降低。因為實施例3的光學體係具有藉由微凹凸結構而得到的反射率降低之效果、及藉由巨凹凸結構而得到的防眩效果，藉由使用在顯示裝置等的顯示面，而能夠使顯示面的視認性顯著地提升。

如以上說明，依照本實施形態的光學體1，藉由將在基材11的平坦面12的法線方向之微凹凸結構13的凹部133的底面位置的偏差增大，能夠對應各式各樣的波長的入射光而抑制反射。因而，本實施形態之光學體1，係藉由使反射率的波長依存性降低，而能夠使在寬闊的波長頻帶之反射率降低。藉此，本實施形態的光學體1係能夠抑制在反射光產生色調。

因為本實施形態之光學體1係波長依存性較低且具有較低的反射率，例如藉由使用在顯示裝置等的顯示面，而能夠使顯示面的視認性顯著地提升。

以上，邊參照附加圖式邊詳細地說明本發明的適合實施形態，但是本發明係不被此種例子限定。只要是具有在本發明所屬的技術領域通常的知識者，應清楚明白在申請專利範圍所記載的技術的思想範疇內，能夠想出各種的變更例或修正例，應了解該等亦當然屬於本發明的技術的範圍。

1‧‧‧光學體2‧‧‧原盤3‧‧‧曝光裝置5‧‧‧轉印裝置11‧‧‧基材12‧‧‧平坦面13‧‧‧微凹凸結構14‧‧‧巨凹凸結構21‧‧‧原盤基材23‧‧‧凹凸結構23A‧‧‧潛像30‧‧‧雷射光31‧‧‧雷射光源33‧‧‧第1反射鏡34‧‧‧光二極體36‧‧‧聚光透鏡38‧‧‧準直管透鏡39‧‧‧電光學偏向元件41‧‧‧第2反射鏡42‧‧‧光學台43‧‧‧擴束器44‧‧‧物鏡45‧‧‧轉軸馬達46‧‧‧旋轉台47‧‧‧控制機構48‧‧‧格式化器49‧‧‧驅動器51‧‧‧供給輥52‧‧‧捲起輥53、54‧‧‧導輥55‧‧‧夾輥56‧‧‧剝離輥57‧‧‧塗佈裝置58‧‧‧光源62‧‧‧樹脂層131、131A、131B‧‧‧凸部133、133A、133B‧‧‧凹部141‧‧‧山部143‧‧‧谷部Ba、Bb‧‧‧底面位置Bm‧‧‧底面位置之中央值D、D1、D2‧‧‧脈衝寬度D3、D4‧‧‧脈衝寬度h‧‧‧凸部131的平均高度P、P1、P2‧‧‧脈衝周期P3、P4‧‧‧脈衝周期R‧‧‧箭號Ta、Tb‧‧‧頂點位置Tm‧‧‧頂點位置之中央值X‧‧‧部分區域

圖1係示意性地顯示將本發明的一實施形態之光學體在厚度方向切斷後的剖面形狀之剖面圖。圖2係示意性地顯示將圖1的部分區域X放大後之放大剖面圖。圖3係示意性地顯示將變形例之光學體在厚度方向切斷後的剖面形狀之剖面圖。圖4係示意性地顯示在製造本發明的一實施形態之光學體所使用的原盤之斜視圖。圖5係說明原盤的製造方法之概略圖。圖6係說明控制機構所生成的脈衝信號之示意圖。圖7係說明在原盤基材的曝光所使用的曝光裝置之具體構成之說明圖。圖8係顯示本發明製造一實施形態的光學體之轉印裝置的構成之示意圖。圖9係表示使用AFM而測定的實施例2之光學體的表面形狀之斜視圖。圖10係每入射光波長進行評價實施例1~3、比較例1及2之光學體的反射率之圖表。圖11係顯示光學體的凹部底面位置與該底面位置的中央値的差之標準偏差、與光學體的Y値的相關關係之散佈圖。圖12係每入射光波長進行評價實施例4及比較例3之光學體的反射率之圖表。

1‧‧‧光學體

11‧‧‧基材

12‧‧‧平坦面

13‧‧‧微凹凸結構

131‧‧‧凸部

133‧‧‧凹部

X‧‧‧剖分區域

Claims

一種光學體，係具備形成在基材表面之凹凸結構，前述凹凸結構的凹凸之平均周期係在屬於可見光頻帶之波長以下，在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凹部底面位置、與前述底面位置的中央值的差之標準偏差為25nm以上，且在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凸部頂點位置、與前述頂點位置的中央值的差之標準偏差為35nm以上。
如請求項1之光學體，其中前述光學體的視感反射率之Y值為0.2%以下，前述光學體的反射色相a*及b*之絕對值為1以下。
如請求項1或2之光學體，其中在380nm~780nm的波長頻帶中前述光學體的平均反射率為0.2%以下。
如請求項1或2之光學體，其中進一步具備與前述凹凸結構重疊而形成在前述基材表面之巨凹凸結構，前述巨凹凸結構的凹凸之平均周期係比屬於可見光頻帶之波長更大。
如請求項1或2之光學體，其中前述凹凸結構的凸部或凹部之平面排列為六方格狀或四方格狀。
如請求項1或2之光學體，其中前述凹凸結構的凸部或凹部之平面排列為無規排列。
如請求項1或2之光學體，其中在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凹部底面之位置係無規的變動，且在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凸部頂點之位置，係無規的變動。
如請求項1或2之光學體，其中在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凹部底面位置、與前述底面位置的中央值的差之標準偏差為25nm以上、200nm以下，且在前述基材平坦面的法線方向上前述凹凸結構的各凸部頂點位置、與前述頂點位置的中央值的差之標準偏差為35nm以上、200nm以下。
一種顯示裝置，係具備如請求項1至8中任一項之光學體。