WO2017170744A1 - 光学素子、周期構造体、光学素子の製造方法及び周期構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

リフレクターをマトリックス状に配置した光学素子、類似の構造を備えた周期構造体に関して、簡易かつ高い精度で量産できるようにする。　基材７と、基材７上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層８とを備え、凹凸面層８には、直交する第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２を備えた凹部９が、マトリックス状に配置され、凹部９の底部１３に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を備える。

Description

光学素子、周期構造体、光学素子の製造方法及び周期構造体の製造方法

　本発明は、リフレクターをマトリックス状に配置した光学素子、類似の構造を備えた周期構造体に適用することができる。

　従来、特許文献１、２、非特許文献１には、リフレクターをマトリックス状に配置してなる光学素子を使用して、空中に画像を表示する構成が開示されている。特許文献１、２には、このリフレクターをそれぞれ四角柱形状による凸部、凹部により作製した光学素子が開示されている。

　ここでこのリフレクターは、９０度の角度を成すように交差する（直交する）１対の反射面により形成される。これによりリフレクターは、この１対の反射面に直交する平面の面内方向では、入射方向に入射光を反射するのに対し、この平面の鉛直方向では、入射角に対応する反射角により入射光を反射する。光学素子は、このリフレクターが小型に作製されて、マトリックス状に多数配置される。これにより光学素子は、多数の物点から種々の方向に出射される出射光を反射して集光し、各物点に対応する像点を空間に形成する。これによりこの光学素子は、多数の物点に対応する多数の像点を各物点に対応する空間上に形成し、空中に画像を表示する。

　このような空中における画像表示は、種々に応用が考えられる。またこのようなリフレクターを有する素子は、例えば特許文献３～５に開示のように、各種溶液の濃度等の経時変化を測定する場合等にも利用することができる。これらにより、今後、このような構造を持つ素子は、多方面へ応用が考えられる。なおこのような計測において、リフレクターを多数設けることは、測定の処理時間やサンプルのバラツキに対して有利であり、これにより計測試料を採取する際の状況や、処理単位の状況等を観察する上でも有利である。これらによりこのような光学素子は、簡易かつ高い精度で量産できることが望まれる。

特開２００８－１５８１１４号公報 特表２０１２－１６３７０２号公報 特開２００６－３３７３５１号公報 特開２０１１－０５７８１９号公報 特開２００５－０７７３９６号公報

ＮａｎｏｔｅｃｈＪａｐａｎ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．４，２０１４　企業特集「１０－９ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮの最先端」＜第２３回＞

　本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、リフレクターをマトリックス状に配置した光学素子、類似の構造を備えた周期構造体に関して、簡易かつ高い精度で量産できるようにすることを目的とする。

　本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、賦型処理により凹凸面層を作製するようにして、この凹凸面層に一定の厚みによる土台を設け、硬化時の形状の変化を低減するとの着想に至り、本発明を完成するに至った。

　具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

　（１）　基材と、
　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
　前記凹凸面層には、直交する第１及び第２の壁面を備えた凹部が、マトリックス状に配置され、
　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた光学素子。

　（１）によれば、凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を備えることにより、硬化性樹脂を使用して凹凸面層を作製する場合に、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化をこの底部の硬化性樹脂により充分に低減することができる。これにより賦型処理を適用して簡易に作製することができようにして、高い精度で量産することができる。

　（２）　（１）において、
　前記凹部は、
　前記第１及び第２の壁面にそれぞれ対向する第３及び第４の壁面を備え、
　前記第３及び第４の壁面が、前記基材の表面に対する鉛直面より深さ方向で前記凹部の中心方向に傾いた先細りの形状である光学素子。

　（２）によれば、第１から第４の壁面による四角柱形状により凹部を作製することができることにより、四角柱形状による凸部をマトリックス状に配置してなる賦型用金型を使用して作製することができる。このような形状の賦型用金型は、直交するように交差する凹状溝を切削加工により繰り返し作製することにより簡易かつ高い精度で作製することができ、これにより一段と簡易かつ高い精度で光学素子を量産することができる。また凹部が、先細りの形状であることにより、賦型用金型の作製時におけるバイトへの負担を軽減することができる。また型離れも向上することができ、一段と精度を向上することができる。

　（３）　（１）又は（２）において、
　前記第１及び第２の壁面は、
　算術平均粗さＲａが２ｎｍ以上２６０ｎｍ以下である光学素子。

　（３）によれば、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を低減できることにより、壁面の粗さ関して高い面精度を確保して、１つの物点からの光を１つの像点に精度良く集光することができ、表示に供する画像を高画質化することができる。

　（４）　（１）～（３）までの何れかにおいて、
　前記凹部の深さは、
　前記底部に設けられた前記硬化性樹脂の硬化物の厚みよりも大きい光学素子。

　（４）によれば、製造過程で生じるカールを抑制し、さらに、硬化性樹脂を使用して凹凸面層を作製する場合に、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を低減し、賦型処理を適用して高い精度で量産することができる。

　（５）　（１）～（４）の何れかにおいて
　前記底部は、
　　前記基材の表面に平行であって平坦な平面状である光学素子。

　（５）によれば、底部を透過する光に対して不要な拡散作用を及ぼすことがなく、１つの物点からの光を１つの像点に精度良く集光することができ、表示に供する画像を高画質化することができる。また、硬化性樹脂を使用して賦形処理によって凹凸面層を作製する場合に、賦形用金型からの型離れを向上させることができる。

　（６）　（１）～（５）の何れかにおいて、
　前記凹部は、
　繰り返しピッチＰが、４０μｍ以上４００μｍ以下であり、
　幅Ｗ１が２０μｍ以上２００μｍ以下であり、
　深さＤ１が２０μｍ以上６００μｍ以下である光学素子。

　（６）によれば、繰り返しの凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を備える構成において、効果的に、硬化収縮による凹部壁面形状の変化を低減して精度を向上することができる。

　（７）　（１）～（６）の何れかにおいて、
　前記凹部の深さＤ１を、隣接する前記凹部の間隔Ｗ２により割り算した比率（Ｄ１／Ｗ２）が０．０５以上３０以下である光学素子。

　（７）によれば、繰り返しの凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備える構成において、アスペクト比が高く硬化収縮による凹部形状の精度劣化が激しい場合に、効果的に、硬化収縮による凹部壁面形状の変化を低減して精度を向上することができる。

　（８）　基材と、
　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
　前記凹凸面層には、直交する第１及び第２の壁面を備えた凸部が、マトリックス状に配置され、
　隣接する前記凸部の間には、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた光学素子。

　（８）によれば、硬化性樹脂を使用して凹凸面層を作製するようにして、凸部をマトリックス状に配置してこの凹凸面層を構成する場合に、隣接する凸部の間の硬化性樹脂により硬化収縮による凸部壁面形状の劣化を充分に低減することができる。これにより賦型処理を適用して簡易に作製することができようにして、高い精度で量産することができる。

　（９）　基材と、
　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
　前記凹凸面層には、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凹部がマトリックス状に配置され、
　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた周期構造体。

　（９）によれば、硬化性樹脂を使用した賦型処理により凹凸面層を作製するようにして、凹部をマトリックス状に配置してこの凹凸面層を構成する場合に、硬化収縮による凹部形状の変化を充分に低減することができる。これにより周期構造体を簡易に作製することができ、またさらに周期構造体を高い精度で量産することができる。

　（１０）　基材と、
　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
　前記凹凸面層には、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凸部がマトリックス状に配置され、
　隣接する前記凸部の間には、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた周期構造体。

　（１０）によれば、硬化性樹脂を使用して凹凸面層を作製するようにして、凸部をマトリックス状に配置してこの凹凸面層を構成する場合に、硬化収縮による凸部壁面形状の劣化を充分に低減することができる。これにより周期構造体を簡易に作製することができ、またさらに周期構造体を高い精度で量産することができる。

　（１１）　基材上に、直交する第１及び第２の壁面を備えた凹部が、マトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された光学素子の製造方法であって、
　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記光学素子の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
　前記塗工工程では、
　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する光学素子の製造方法。

　（１１）によれば、硬化性樹脂を使用して作製することができることにより、簡易に量産することができる。また凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより硬化性樹脂を塗工することにより、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を充分に低減することができ、高い精度で量産することができる。

　（１２）　基材上に、直交する第１及び第２の壁面を備えた凸部が、マトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された光学素子の製造方法において、
　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記光学素子の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
　前記塗工工程では、
　隣接する前記凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する光学素子の製造方法。

　（１２）によれば、硬化性樹脂を使用して作製することができることにより、簡易に量産することができる。また凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより硬化性樹脂を塗工することにより、硬化収縮による凸部壁面形状の劣化を充分に低減することができ、高い精度で量産することができる。

　（１３）　基材上に、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凹部がマトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された周期構造体の製造方法であって、
　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記賦型用金型の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
　前記塗工工程では、
　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する周期構造体の製造方法。

　（１３）によれば、硬化性樹脂を使用して作製することができることにより、簡易に量産することができる。また凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより硬化性樹脂を塗工することにより、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を充分に低減することができ、高い精度で量産することができる。

　（１４）　基材上に、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凸部がマトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された周期構造体の製造方法において、
　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記賦型用金型の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
　前記塗工工程では、
　隣接する前記凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する周期構造体の製造方法。

　（１４）によれば、硬化性樹脂を使用して作製することができることにより、簡易に量産することができる。また凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより硬化性樹脂を塗工することにより、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を充分に低減することができ、高い精度で量産することができる。

　本発明によれば、リフレクターをマトリックス状に配置した光学素子、類似の構造を備えた周期構造体に関して、簡易かつ高い精度で量産することができる。

第１実施形態に係る画像表示装置を示す図である。 図１の画像表示装置に適用される光学素子の説明に供する図である。 図２の光学素子の凹部の説明に供する図である。 図２の光学素子の生産に使用する賦型用金型を示す図である。 図４の賦型用金型の生産工程を示すフローチャートである。 図５の各工程の説明に供する図である。 図６の工程で使用するバイトの説明に供する図である。 図２の光学素子の製造工程を示すフローチャートである。 光学素子の壁面の評価結果を示す特性曲線図である。 第２実施形態に係る光学素子を示す図である。

〔第１実施形態〕
　図１（Ａ）は、第１実施形態に係る画像表示装置を示す略線図である。この画像表示装置１は、空間に所望の画像を表示する。この画像表示装置１は、液晶表示パネル等による画像表示パネル２が設けられ、この画像表示パネル２のパネル面に、空間への表示に供する画像が表示される。この画像表示装置１は、この画像表示パネル２と、画像の空間表示に供する領域との間に、光学素子３が配置される。画像表示装置１は、この光学素子３により画像表示パネル２のパネル面の物点Ｏに対応する像点Ｑを空間に形成し、これにより所望の画像を空間に表示する。なお表示に供する画像を作製する画像作製手段は、この図１に示すように、画像表示パネル２を適用して２次元画像を作製する場合に限らず、種々の構成を広く適用することができ、３次元画像の画像形成手段を適用してもよい。また光学素子３の配置にあっても、この図１に示す構成に限らず、種々の構成を広く適用することができ、また撮像手段等によるセンシング手段と組み合わせて使用する場合等にも広く適用することができる。

〔光学素子〕
　ここで光学素子３は、図１（Ｂ）により表面をその鉛直方向より見て模式的に示すように、直交する１対の反射面ＲＡ、ＲＢによりリフレクター６が形成され、このリフレクター６が小型に作製されて、マトリックス状に多数配置される。より具体的に、１対の反射面ＲＡ、ＲＢは、９０度の交差角度θにより交差するように配置される。リフレクター６は、この反射面ＲＡ、ＲＢの交差する直線が、物点Ｏと像点Ｑとを結ぶ直線とほぼ平行になる向きに設定され、さらに画像表示パネル２からの出射光を反射面ＲＡ又はＲＢに入射する向きに配置される。これにより画像表示装置１では、この図１に示す面内方向において、多数のリフレクター６により多数の物点Ｏから種々の方向に出射される出射光Ｌを入射方向に反射して集光し、各物点Ｏに対応する像点Ｑを空間に形成して空中に画像を表示する。なおこの図１においては、リフレクター６への入射光とリフレクター６の反射光との光路を把握容易にするため、ある程度広がりを持って像点Ｑに反射光が向かっているように示す。

　図２に示すように、光学素子３は、基材７上に、微細な凹凸形状面を備えた凹凸面層８が設けられる。ここでこの凹凸面層８は、硬化性樹脂を使用した賦型処理により作製されることにより、硬化性樹脂の硬化物により形成される。より具体的に、紫外線硬化性樹脂の硬化物により形成される。凹凸面層８は、この賦型処理に供する賦型用金型により、反射面ＲＡ及びＲＢに対応する第１及び第２の壁面Ｋ１及びＫ２を備えた凹部９を、マトリックス状に配置してなる表面形状により形成される。光学素子３は、この基材７と凹凸面層８とにより、リフレクター６に対応する基本形状の周期構造を備えた周期構造体１０が形成される。光学素子３は、この周期構造体１０が必要に応じて透明支持体に配置されて形成される。また光学素子３は、この周期構造体１０に係る凹部９により反射面ＲＡ、ＲＢが形成され、リフレクター６が作製される。この実施形態において、この凹部９は、四角柱形状により形成される。

　ここで図３（Ａ）は、凹部９を開口側（図２の上方側）より見た平面図であり、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれＣ－Ｃ線、Ｄ－Ｄ線により切り取って示す凹部９の断面図である。周期構造体１０は、凹部９が四角柱形状により形成され、基材７の表面に平行な面により断面を取って見た場合の、隣接する第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の成す角度θが、反射面ＲＡ、ＲＢの交差角度θにより形成される。またこの壁面Ｋ１、Ｋ２により反射面ＲＡ、ＲＢが形成される。

　ここで光学素子３は、多数のリフレクター６で入射光を反射して像点Ｑを作製することにより、この交差角度θは、物点Ｏに対応する像点Ｑへの光路の精度を決定するものであり、精度良く９０度の角度を確保すればする程、物点Ｏからの出射光を一点に集光することができ、その結果、解像度、輝度を向上することができる。これにより交差角θは、極力９０度に設定することが望まれる。しかしながら実用上充分な解像度により空間に画像表示する場合にあって、後述するピッチ及び大きさによりリフレクター６に係る凹部９を作製する場合、交差角度θを９０度±１以内として隣接する２つの壁面の成す角度を９０度±１度以内とすればよく、より好ましくは交差角度θを９０度±０．５度以内とすることが望ましい。これにより反射面ＲＡ、ＲＢにおける直交に係る角度は、好ましくは９０度±１以内であるものの、より好ましくは９０度±０．５度以内である。

　なおこれにより光学素子３は、この周期構造体１０における交差角度θを成す隣接する第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２に、蒸着等により金属薄膜を配置して反射面ＲＡ、ＲＢが形成されるものの、必要に応じて金属薄膜の構成を設けることなく、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２を反射面ＲＡ、ＲＢとして使用してもよい。

　なお光学素子３においては、リフレクター６を多数配置して物点Ｏに対応する像点Ｑを作製すれば良く、リフレクター６にあっては、直交する１対の反射面ＲＡ、ＲＢのみ備えていればよい。これによりこの１対の反射面ＲＡ、ＲＢに対向する凹部９の第３及び第４の壁面Ｋ３及びＫ４にあっては、基材７と平行な面により切り取って見た断面形状が円弧形状である曲面としてもよく、この断面形状が反射面ＲＡ、ＲＢの先端を結ぶ直線である平坦面としてもよい。これにより凹部９は、四角柱形状、四角錐形状、四角錐台形状等を適用することができ、さらにはこの１つの壁面が平面、曲面である三角柱形状、三角錐形状、三角錐台形状等を適用することができ、さらには反射面ＲＡ、ＲＢを除く壁面が三面以上の多面の壁面である多角の柱形状、錐形状、錐台形状を適用することができる。

　しかしながらこの実施形態において、凹部９は、四角柱形状により形成されることにより、反射面ＲＡ、ＲＢに係る１対の壁面Ｋ１、Ｋ２と同様の１対の壁面Ｋ３、Ｋ４が、反射面ＲＡ、ＲＢに対向する側の凹部９に形成される。これによりこの実施形態では、後述するように、光学素子３の作製に供する賦型用金型を簡易に作製できるように構成される。

　またこのように四角柱形状による凹部９を形成して、この壁面Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４の延長方向に、凹部９が一定のピッチにより繰り返し配置され、これによっても後述する賦型用金型の作製工程において簡易に精度良く金型を作製できるように構成される。

　またさらにこの実施形態において、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２は、算術平均粗さＲａが２ｎｍ以上２６０ｎｍ以下により、好ましくは２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下により、より好ましくは５０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下により作製される。なおここで算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１（１９９４）による。これによりこの実施形態では、後述するように凹部９の底部１３に硬化性樹脂の硬化物を設けて精度を向上することにより確保される面精度により、空間に高画質で画像表示することができる。

　仮に、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａが、２ｎｍ未満である場合には、量産が困難となったり生産コストが増加したりするため好ましくない。なお、生産コスト等を考慮しない場合には、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２は、その算術平均粗さＲａの上限値のみを満足するように構成してよい。また、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａが２６０ｎｍよりも大きくなると、反射面ＲＡ，ＲＢ（第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２）で反射する光が拡散され、１つの物点からの光を１つの像点に精度良く集光することができなくなり、画像のぼけが強くなったり、画像が白けたりする等の画質の低下が生じ、好ましくない。したがって、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａは、上述の範囲を満たすことが好ましい。
　なお、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２に対向する第３及び第４の壁面Ｋ３、Ｋ４についても、一部の迷光等が入射して不要に拡散され、光学素子３の透明性の低下や、画質の低下を招くおそれがあるため、算術平均粗さＲａが上記範囲を満たすことが好ましい。

　またさらにこの実施形態において、凹部９は、このように四角柱形状により形成して、反射面ＲＡ、ＲＢに係る１対の壁面Ｋ１、Ｋ２に対向する１対の壁面Ｋ３及びＫ４が、基材７の表面に対する鉛直面Ｌ１より深さ方向で凹部９の中心方向に角度αだけ傾いた先細りの四角柱形状により形成される。これにより光学素子３は、後述する賦型用金型により作製するようにして、この賦型用金型を容易かつ精度良く作製できるように構成される。またこの賦型用金型からの剥離性が向上するように構成される。

　この実施形態において、この角度αは１度以上４５度以下に設定されるものの、好ましくは５度以上３０度以下に設定することが望ましく、より好ましくは１０度以上２０度以下に設定することが望ましい。

　〔精度の向上〕
　ここで光学素子３においては、リフレクター６を小型化して多数配置することが望まれ、さらに充分な高さにより作製することが望まれ、これにより高画質の画像を空間に表示することができる。ここで図２（Ｂ）及び（Ｃ）は、図２（Ａ）をＡ－Ａ線、Ｂ－Ｂ線によりそれぞれ切り取って示す断面図であり、凹部９の中央を、凹部９の連続する２方向にそれぞれ延長する切断面により切り取って示す断面図である。凹部９は、開口側における外形形状が正方形形状により形成される。凹部９は、幅Ｗ１（凹部９の開口側断面形状に係る四角形形状の一辺の大きさ）が、２０μｍ以上２００μｍ以下により形成され、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下により、より好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下により形成される。また凹部９は、凹部９間の壁部１２の幅Ｗ２が、２０μｍ以上２００μｍ以下により、好ましくは２０μｍ以上１００μｍ以下により、より好ましくは２０μｍ以上５０μｍ以下により形成される。また凹部９は、深さＤ１が、２０μｍ以上６００μｍ以下により、好ましくは１００μｍ以上５００μｍ以下により、より好ましくは２００μｍ以上３００μｍ以下により形成される。またピッチＰが、４０μｍ以上４００μｍ以下により、好ましくは６０μｍ以上３００μｍ以下により、より好ましくは１００μｍ以上２００μｍ以下により形成される。

　ここでこれらの寸法により凹部９の繰り返し形状を賦型処理により作製する場合、基材７の表面に、幅Ｗ２に比して大きな深さＤ１に係る高さにより凹部９間の壁部１２を作製することになる。

　種々に実験した結果によれば、この幅Ｗ２に対する深さＤ１の比（＝Ｄ１／Ｗ２）（以下、適宜、アスペクト比と呼ぶ）が３０を超えると、この凹部９に係る壁面Ｋ１～Ｋ４の作製精度が著しく劣化することが判った。なおこの精度の劣化は、アスペクト比が高い場合程、顕著になる。従ってアスペクト比が０．０５以上３０以下の場合、好ましくは２以上２０以下の場合、より好ましくは５以上１０以下の場合に、この実施形態においては、アスペクト比の増大により精度の劣化が著しい光学素子に関して、作製精度を向上することができる。なおこの精度の劣化は、賦型樹脂の硬化収縮によるものと考えられ、壁面Ｋ１～Ｋ４の平滑度の低下（蛇行）、壁面Ｋ１～Ｋ４の粗面化等により顕在化する。なお壁面Ｋ１～Ｋ４の蛇行により交差角度θも劣化するものと考えられる。

　壁面Ｋ１～Ｋ４の平滑度の低下は、多数のリフレクター６で反射した１点の物点Ｏからの光を１点に集光できなくなることにより、空間に表示する画像の解像度、輝度レベルを低下させ、画質を劣化させることになる。また壁面Ｋ１～Ｋ４の粗面化にあっても、結局、リフレクター６で反射した光を１点に集光できなくなることにより、空間に表示する画像の解像度、輝度レベルを低下させ、画質を劣化させることになる。

　そこでこの実施形態では、凹部９の底部１３に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みＤ２により、凹部９の賦型処理に使用する硬化性樹脂の硬化物が残存するようにする。ここでこのようにアスペクト比が高い壁部１２に作製される壁面Ｋ１、Ｋ２であって、面精度が要求される壁面Ｋ１、Ｋ２が、対応する壁面Ｋ３、Ｋ４と対向するように保持されている場合にあって、壁面Ｋ１及びＫ３間、壁面Ｋ２及びＫ４間に係る凹部９の底部１３に、賦型樹脂の硬化物を残存させる場合にあっては、賦型処理における硬化性樹脂の硬化時、この底部１３の賦型用樹脂が、壁面Ｋ１～Ｋ４に係る壁部１２の硬化性樹脂の硬化収縮による壁面Ｋ１～Ｋ４の変形、粗面化を緩和する。これによりこの実施形態では、反射面ＲＡ、ＲＢの精度を向上して、光学素子３を高い精度により量産することができる。

　なお底部１３における硬化物の厚みの上限値にあっては、後述するように厚くなるとカールが激しくなることにより生産性が著しく劣化することによる制限である。これによりカールによる生産性の劣化について配慮する必要が無い場合には、下限値のみを満足するように構成することができる。
　また、凹部９の深さＤ１は、この底部１３に設けられた硬化物の厚みＤ２よりも大きいこと、すなわち、Ｄ１＞Ｄ２を満たすことが好ましい。これを満たすことにより、後述する製造過程で生じるカールを抑制しながら、さらに、硬化性樹脂を使用して凹凸面層８を作製する場合に、硬化収縮による凹部壁面形状の劣化を低減し、賦型処理によって高い精度で光学素子３を量産することができる。

　ここでこの凹部９の底部１３における硬化物の厚みＤ２は、好ましくは１９μｍ以上１５０μｍ以下であることが望ましいものの、より好ましくは１９μｍ以上６０μｍ以下であることが望ましい。この厚みＤ２が１９μｍ未満であると、後述するように光学素子３の外観不良が大きくなり、使用に適さない。また、厚みＤ２が１５０μｍよりも大きいと、後述するように、製造過程でカール等が生じやすく、また厚みが大きくなるにつれてそのカールの度合も強くなるために量産に適さない。従って、厚みＤ２は、上記の範囲を満たすことが望ましい。
　また凹部９の底部１３は、この実施形態では、基材７の表面に平行な平面により作製され、これにより凹部９の底部１３における硬化物の厚みＤ２は、面内方向の各部で上述の厚みに設定される。しかしながら底部１３の形状にあっては、賦型処理時の離形性を向上する目的等により、種々の形状を適用することにより、例えばこの図２（Ｂ）及び（Ｃ）における断面形状において円弧形状、斜めに傾いた斜面形状、下凸の三角形形状、鋸歯形状等に設定してもよく、これら形状の場合、各断面における基材７の表面との間で間隔が最も小さくなる箇所の厚みＤ２が上述の厚みに設定される。

　なお、凹部９の底部１３は、光学素子３によって表示される画像の画質の向上を重視する場合には、この実施形態に示すように、基材７の表面に平行であって平坦な（ラフネスが小さい）平面状であることが好ましい。これにより、底部１３を透過して反射面ＲＡ、ＲＢ（第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２）で反射する光に対して不要な拡散作用を及ぼすことがなく、１つの物点からの光を１つの像点に精度良く集光することができ、光学素子３によって表示される画像のぼけ等の画質の低下を抑制することができる。また、硬化性樹脂を使用して賦形処理によって、四角柱形状の凹部９がマトリクス状に配列された凹凸面層８を作製する場合に、底部１３が平坦な平面状ではない場合に比べて、光学素子３の作製に供する賦型用金型からの離型性を向上させることができる。

　〔周期構造体の構成材料〕
　周期構造体１０において、凹凸面層８は、賦型処理に必要な各種の硬化性樹脂を適用することができ、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリオレフィン、スチロール樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、セルロース樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、スチレン－イソプレンゴム等の光硬化性樹脂を適用することができる。
　しかし、材料、生産設備の汎用性等の観点から、凹凸面層８を形成する樹脂としては、紫外線硬化性樹脂を適用することが好ましい。また紫外線硬化性樹脂にあっては、例えばアクリル系の樹脂を適用することができる。

　基材７は、この種の賦型処理に適用することが可能であって、画像表示に供する波長帯域で透明な各種のフィルム材、板材等を適用することができる。これにより基材７は、この種の光学素子の賦型処理に使用される各種の透明フィルム材、透明シート材、透明板材を適用することができる。ここで透明フィルム材、透明シート材は、ポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエステル）等を適用することができ、透明板材には、ガラス板材、ポリカーボネート板材等を適用することができる。

　〔賦型用金型〕
　図４（Ａ）は、光学素子３の周期構造体１０の作製に使用する賦型用金型２０を示す図であり、図４（Ｂ）は、この賦型用金型２０に設けられる凸部２１を詳細に示す斜視図でる。この賦型用金型２０は、平板形状により形成され、賦型処理に供する賦型処理面２０Ａに、凹部９に対応する凸部２１が、凹部９の反転形状である角柱形状により形成される。これにより凸部２１は、断面が矩形形状に形成され、その矩形に係る各辺の延長方向に、ピッチＰ、付け根側幅Ｗ１によりマトリックス状に形成される。また凹部９の各壁面Ｋ１～Ｋ４に対応する壁面Ｌ１～Ｌ４により凸部２１が形成され、これにより壁面Ｋ１、Ｋ２に対応する壁面Ｌ１、Ｌ２は、交差角θが９０度に設定され、この賦型用金型２０の表面に対する鉛直面と平行になるように高い平滑度により作製され、壁面Ｋ３、Ｋ４に対応する壁面Ｌ３、Ｌ４は、賦型用金型２０の表面に対する鉛直面に対して角度αだけ傾くように形成される。また凸部２１の頂部２３は、凹部９の底部１３に対応する平坦面により作製される。

　賦型用金型２０は、金属材料による母材の表面を切削加工して作製される。このため賦型用金型は、この種の切削加工に好適であって、かつ賦型用金型に好適な金属材料により形成される。より具体的、ステンレス、鋼材等による基材の表面に銅、アルミ等による加工層が設けられ、この加工層に凸部２１が設けられる。なお賦型用金型２０全体を銅、アルミ等により作製してもよい。

　図５は、賦型用金型２０の作製工程を示すフローチャートである。また図６は、この図５との対比により各工程の説明に供する図である。この製造工程では、平滑化工程ＳＰ２において、バイトを使用した母材２２の切削処理により母材２２の表面を平滑化した後、電解溶出作用と、砥粒による擦過作用の複合による電解複合研磨法により超鏡面化する。これによりこの製造工程では、母材２２を平滑化する（図６（Ａ））。

　続いてこの製造工程では、一次切削工程ＳＰ３において、バイトを使用した一次元的な切削加工を繰り返すことにより、凹部９の作製ピッチＰに対応するピッチにより、凹部９間の幅Ｗ２に対応する溝幅の微細溝２５の繰り返しを作製する（図６（Ｂ））。なおバイトは、同時並列的に複数の微細溝２５を作製可能に、先端が櫛歯状に形成されており、これによりこの工程では、切削工程に要する時間を短縮する。

　続いてこの製造工程では、二次切削工程ＳＰ４において、一次切削における切削方向と直交する方向に、同様のバイトを使用した切削加工により、微細溝を繰り返し作製し（図６（Ｃ））、これにより賦型用金型２０を作製する。

　これによりこの実施形態では、バイトを使用した直線状の切削加工を繰り返して、凸部２１をマトリックス状に配置してなる表面形状を形成して賦型用金型を作製する。ここでこの実施形態では、図７にバイト２４の先端の部位を、バイト２４の進行方向より見て示すように、バイト２４は、凹部９の断面形状に対応する断面形状により形成される。これによりバイト２４は、微細溝を切削加工により作製するようにして、この切削加工に係る刃先を付け根で幅広とすることができ、これにより刃先の強度を向上し、損傷等を低減することができる。このようにしてバイトの強度を向上できることにより、この製造工程では、賦型用金型２０の生産効率を向上して生産性を向上することができ、その結果、光学素子３の量産性を向上することができる。またバイトを丈夫にできることにより、切削加工におけるバイトの移動速度も高速度化することができ、これによっても生産性を向上することができる。なおこのようなバイトによる微細加工では、凹部９の幅Ｗ１を２０μｍ程度とすることが限度であり、これより幅Ｗ１を小さくする場合には壁面Ｌ１～Ｌ４等の作製精度が劣化する傾向にある。しかしながら同様の微細加工方法であるフォトリソプロセスに代表されるＭＥＭＳ技術等によりこの実施形態と同程度の金型作製する場合にあっては、壁面Ｌ１～Ｌ４の形状等について充分に再現性、精度を確保することが難しく、これによりこれらの他の微細加工技術に比して、この実施形態では高い精度により金型を作製することができる。

　〔製造工程〕
　図８は、光学素子３の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程では、図５において示した工程により作製された賦型用金型２０を使用してこの図８に示す処理手順を実行することにより、周期構造体１０を作製して光学素子３を作製する。

　すなわちこの製造工程においては、塗工工程ＳＰ１２において、基材７に硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、乾燥させ、これにより基材７の表面に賦型処理に供する硬化性樹脂層を作製する。この製造工程では、この塗工膜厚の管理により、凹部９の底部１３に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより硬化性樹脂の塗工液を塗工する。これによりこの実施形態では高い精度で光学素子３を生産する。

　すなわちこの製造工程では、続く硬化工程ＳＰ１３において、硬化性樹脂層を作製してなる基材７を賦型用金型２０に押し付けて押圧することにより、賦型用金型２０の表面に形成された微細凹凸形状に充分に硬化性樹脂材料を押し付け、この状態で紫外線の照射により硬化性樹脂を硬化させる。これによりこの工程では、硬化性樹脂により凹凸面層８を作製する。

　続いてこの製造工程では、剥離工程ＳＰ１４において、賦型用金型２０から、基材７と一体に凹凸面層８を剥離し、これにより周期構造体１０を作製する。これらによりこの製造工程では、賦型用金型を使用した賦型処理により光学素子を作製できることにより、簡易に量産することができる。またこのとき凹部９の底部１３に、一定厚みにより硬化性樹脂の硬化物を設けることにより、高い精度を確保することができる。

　この剥離の際に、この実施形態では、凹部９に係る垂直な壁面Ｋ１、Ｋ２側から剥離を開始して、対向する壁面Ｋ３、Ｋ４の剥離が、この垂直な壁面Ｋ１、Ｋ２より後になるように、剥離させる。これにより図２（Ａ）において、矢印Ｆにより示す向きにより、また図２（Ｂ）及び（Ｃ）により示す断面方向では、矢印Ｆ１、Ｆ２により示す向きにより剥離する。対向する２つの壁面を垂直面及び斜めに傾いた面として、この実施形態のように垂直な壁面側が先に剥離する方向で剥離する場合、垂直面に係る壁面Ｋ１、Ｋ２について、賦型用金型により作製された形状を、逆向きにより剥離する場合に比して損なわないようにすることができ、一段と精度を向上することができる。

　〔実験結果〕
　表１は、壁面Ｋ１、Ｋ２の作製精度の確認に供した実験結果を示す図である。この実験においては、２３０ｍｍ×１８０ｍｍにより光学素子３を作製した、凹部９は、幅Ｗ１を１００μｍとし、深さＤ１を１２０μｍｍとし、凹部９の間の間隔Ｗ２を２０μｍとした。賦型用金型２０は、大きさ３２０ｍｍ角とし、凹部９の反転形状による凹凸面を作製した。硬化性樹脂の塗工膜厚の制御により、凹部９の底部１３における硬化性樹脂の硬化物の厚みＤ２について、比較例、実施例に示す厚みを確保した。
　なおこの表１に示す実施例及び比較例に係る硬化性樹脂は、紫外線硬化性樹脂であり、例えばアクリル系の紫外線硬化性樹脂が適用される。樹脂２は、樹脂１に比して硬化収縮が小さいとされているアクリル系の紫外線硬化性樹脂である。

　この表１において、外観不良は、壁面Ｋ１、Ｋ２の粗面化による不透明さを目視により観察して５段階で評価したものであり、欠陥が殆ど認められない場合を「１」とし、使用上問題が無い程度の極めて軽度の欠陥が存在した場合、「２」とし、欠陥が存在する製品が発生はしたものの、殆どの製品が使用に供することができる場合、「３」とした。また高い確率で不良品が発生する場合、「４」とし、殆どが不良品となると判断される場合、「５」とした。

　またカールは、作製した周期構造体を放置して発生するカールの程度を５段階で評価したものである。「１」は、殆どカールが発生しない場合であり、「２」、「３」、「４」は、「１」に比してカールするものの、使用上、何ら問題とならない場合であり、発生するカールの大きさにより「２」、「３」、「４」に分類した。なお「４」は、現状では不良品が発生場合はあるものの、工程の改善等により不良品の発生を防止できると考えられる場合であり、これにより底部１３の厚みＤ２の上限値を示すものである。「５」は、発生するカールが大きいことにより、取扱いに注意を要する場合である。

　カールは、評価が「１」に近づくことが望ましいもの、生産工程の管理によって、カールが激しい場合でも充分に光学素子を生産することができ、これにより光学素子の補助的な評価基準であると言える。

　ここで、樹脂１を用いた実施例２、３、４では、底部１３における硬化物の厚みＤ２が２６μｍ、２７μｍ、３７μｍであり、底部１３における硬化物の厚みＤ２の不足によると思われる外観不良が実施例６、７、８より多く観察される傾向があるものの、外観不良の「４」に該当する程度では無いことが確認された。また、樹脂１に比して硬化収縮が小さい樹脂２を用いた実施例１、５では、底部１３における硬化物の厚みＤ２に関わらず、外観不良が「１」であり、良好であった。なおこの表１の結果によれば、実施例１～８には、外観が良好であるものの、カールに関して取り扱いに注意を要する場合が含まれる。この表１によれば、厚みＤ２に関して、実用に供する範囲は、１９μｍ以上１０２μｍ以下である。但し、図９に示すように、厚みＤ２が１０２μｍ以上であっても、光学特性は満足していることにより、取扱いさえ注意すれば、実用上充分に光学素子３として使用することは可能である。しかしながら好ましくは、実施例１～６で外観不良とカールがバランスしていることが生産性等の観点より望ましく、外観性能を重視すれば、この望ましい範囲にあっては、厚みＤ２に関して中心値が１９μｍ以上４６μｍ以下と判断される範囲である。さらにこの望ましい範囲にあっては、より好ましくは、厚みＤ２に関して実施例１～５の中心値が１９μｍ以上３７μｍ以下と判断される範囲である。また、実施例２～４は、特に樹脂１を用いた場合において、外観不良とカールがバランスしている実施例であり、これにより厚みＤ２に関して、歩留り等を考慮しカールを考慮した場合の厚みＤ２の最適な範囲の中心値は２６μｍ以上３７μｍ以下であると判断することができる。

　この図９は、この表１の計測結果をグラフ化したものである。符号ＬＡは、外観不良（透明度）を示し、符号ＬＢはカールを示す。白色及び黒色の四角印が、実施例、比較例における外観不良、カールの計測結果である。これによりこの実施形態のように凹部９の底部１３における硬化物の厚みを設定して、高い透明度により壁面Ｋ１、Ｋ２を作製して精度を向上できることが判る。

　表２は、紫外線硬化性樹脂を異ならせて同様の確認に供した図表である。

　ここで金型離形性は、賦型用金型からの剥離性を評価したものであり、剥離に要する力を５段階により評価した。「１」～「４」は、充分に剥離性を備えており、使用上、何ら問題とならない場合であり、剥離に要する力の大きさにより「１」、「２」、「３」、「４」に分類した。「５」は、剥離に要する力が大きく、剥離に注意を要し、量産に適していない場合である。

　この表２によれば、実施例１、５では、硬化収縮が小さい分、厚みＤ２が小さくても、実施例７と同程度の外観不良の評価結果を得ることができ、またカールが少ないことが判る。また、実施例５は、樹脂１を用いた同じ厚みＤ２を有する実施例４と比べて、外観不良が向上し、カールも少ないことが判る。しかしながらこのように硬化収縮が小さい場合であっても、充分な金型離形性を確保できることが確認された。

　表３は、底部１３における硬化物の厚みＤ２と第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａ等を示す図表である。

　表３に示すように、底部１３における硬化物の厚さＤ２が好ましい範囲を満たしていない比較例１では、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａは、その好ましい範囲を大きく超えた値となっていた。これに対して、底部１３における硬化物の厚さＤ２が好ましい範囲を満たす実施例４、５、７では、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａは、その好ましい範囲を満たしていた。
　これにより、底部１３における硬化物の厚さＤ２が好ましい範囲を満たすことにより、反射面となる第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の粗面化が緩和されていることが確認できた。第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の粗面化が緩和されることで、光学素子３の透明性が向上し、外観も良好となる。また、光学素子３により表示される画像を高画質化することができる。
　また各例において、凹部９が先細り形状であり、第３及び第４の壁面Ｋ３、Ｋ４は、基材７の表面に対する鉛直面より深さ方向で凹部９の中心方向に傾いた形状であるため、垂直形状である第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２よりも離型性が良い。そのため、第３及び第４の壁面Ｋ３、Ｋ４の算術平均粗さＲａは、第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２の算術平均粗さＲａに比べて抑制される。さらに、実施例７に示すように、底部１３における硬化物の厚さＤ２が好ましい範囲を満たす場合には、第３及び第４の壁面Ｋ３、Ｋ４の算術平均粗さＲａは、より抑制される。これにより、光学素子３の外観や光学性能等をさらに向上させることができる。

　またこれら実施例１～実施例８においては、反射面に係る壁面の成す角度等にあっても、上述した範囲を充分に満足することを確認することができた。

　この実施形態によれば、凹部の底部に一定の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を設けることにより、賦型処理による生産において、硬化収縮による凹部壁面形状の変化を充分に低減することができ、簡易かつ高い精度で量産することができる。

　また第１及び第２の壁面に対応する第３及び第４の壁面を備えた四角柱形状により凹部を構成することにより、四角柱形状による凸部をマトリックス状に配置してなる賦型用金型を使用して作製することができ、これにより簡易な構成による賦型用金型を使用して生産性を向上することができる。

　また第１及び第２の壁面を算術平均粗さＲａを２ｎｍ以上２６０ｎｍ以下により作製することができ、表示に供する画像を高画質化することができる。また、第３及び第４の壁面についても、算術平均粗さＲａを抑制することができ、表示に供する画像をさらに高画質化することができる。

　また繰り返しピッチＰを、４０μｍ以上４００μｍ以下、幅Ｗ１を２０μｍ以上２００μｍ以下、深さＤ１を２０μｍ以上６００μｍ以下により凹部を作製することにより、充分に高画質により空間に画像表示する場合にあっても、繰り返しの凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を備えることにより、充分に光学素子を簡易に量産することができる。

　また凹部の深さＤ１を、隣接する前記凹部の間隔Ｗ２により割り算した比率（Ｄ１／Ｗ２）が０．０５以上３０以下である場合に適用して、凹部の底部に１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物を備えることにより、アスペクト比が高いことにより硬化収縮による凹部壁面形状の精度劣化が激しい場合に、効果的に、精度を向上することができる。

　〔第２実施形態〕
　図１０は、図２との対比により、第２実施形態に係る光学素子を示す図である。この実施形態では、凹部９に代えて凸部３９をマトリックス状に配置してなる凹凸面層３８により光学素子３３が形成される。

　ここでこの凸部３９は、第１実施形態に係る光学素子３の表面形状の反転形状による表面形状が形成された賦型用金型により形成される。これにより交差角度９０度により交差して反射面を構成する第１及び第２の壁面Ｋ１、Ｋ２と、この壁面Ｋ１、Ｋ２にそれぞれ対向するように保持されて、基材７表面の鉛方向に対して斜めに傾いた壁面Ｋ３、Ｋ４により凸部３９が作製される。

　光学素子３３については、賦型用金型２０を使用した第１の賦型処理により、光学素子３３の表面形状の反転形状を備えた凹凸面層が形成され、この凹凸面層を使用して生産用の賦型用金型が作製される。またこの生産用の賦型用金型を使用した賦型処理により光学素子３３が生産される。

　この実施形態では、この反転形状による表面形状に関する構成が異なる点を除いて、第１実施形態と同一に構成される。これにより生産用の賦型用金型を使用した賦型処理においては、凸部３９の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより硬化性樹脂の硬化物が設けられる。

　なお当然に、第１の賦型処理においては、凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下厚みにより硬化性樹脂の硬化物を作製するように実行され、これにより生産用の賦型用金型の作製に供する原版（マザー版）を高い精度で生産できるようにする。

　この実施形態では、第１実施形態の反転形状の表面形状により光学素子、周期構造体を作製する場合にあっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

　〔第３実施形態〕
　この実施形態では、第１実施形態、第２実施形態と同様にして周期構造体を作製し、この周期構造体を空間への画像表示に供する光学素子以外に適用する。具体的には、蛍光等の光学的な反応を検出して微量の試料の分析等を行うバイオチップ等、凸部、凹部をマトリックス状に配置して形成される周期構造体に広く適用することができる。

　〔他の実施形態〕
　以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

　１　画像表示装置
　２　画像表示パネル
　３、３３　光学素子
　６　リフレクター
　８、３８　凹凸面層
　９　凹部
　１０　周期構造体
　１２　壁部
　１３　底部
　２０　賦型用金型
　２０Ａ　賦型処理面
　２１、３９　凸部
　２２　母材
　２３　頂部
　２４　バイト
　２５　微細溝
　Ｋ１～Ｋ４、Ｌ１～Ｌ４　壁面
　Ｏ　物点
　Ｑ　像点
　ＲＡ、ＲＢ　反射面

Claims (14)

1. 　基材と、
   　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
   　前記凹凸面層には、直交する第１及び第２の壁面を備えた凹部が、マトリックス状に配置され、
   　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた
   　光学素子。
2. 　前記凹部は、
   　前記第１及び第２の壁面にそれぞれ対向する第３及び第４の壁面を備え、
   　前記第３及び第４の壁面が、前記基材の表面に対する鉛直面より深さ方向で前記凹部の中心方向に傾いた先細りの形状である
   　請求項１に記載の光学素子。
3. 　前記第１及び第２の壁面は、
   　算術平均粗さＲａが２ｎｍ以上２６０ｎｍ以下である
   　請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
4. 　前記凹部の深さは、
   　前記底部に設けられた前記硬化性樹脂の硬化物の厚みよりも大きい
   　請求項１から請求項３までの何れかに記載の光学素子。
5. 　前記底部は、
   　前記基材の表面に平行であって平坦な平面状である
   　請求項１から請求項４までの何れかに記載の光学素子。
6. 　前記凹部は、
   　繰り返しピッチＰが、４０μｍ以上４００μｍ以下であり、
   　幅Ｗ１が２０μｍ以上２００μｍ以下であり、
   　深さＤ１が２０μｍ以上６００μｍ以下である
   　請求項１から請求項５までの何れかに記載の光学素子。
7. 　前記凹部の深さＤ１を、隣接する前記凹部の間隔Ｗ２により割り算した比率（Ｄ１／Ｗ２）が０．０５以上３０以下である
   　請求項１から請求項６までの何れかに記載の光学素子。
8. 　基材と、
   　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
   　前記凹凸面層には、直交する第１及び第２の壁面を備えた凸部が、マトリックス状に配置され、
   　隣接する前記凸部の間には、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた
   　光学素子。
9. 　基材と、
   　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
   　前記凹凸面層には、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凹部がマトリックス状に配置され、
   　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた
   　周期構造体。
10. 　基材と、
    　前記基材上に形成された硬化性樹脂の硬化物による凹凸面層とを備え、
    　前記凹凸面層には、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凸部がマトリックス状に配置され、
    　隣接する前記凸部の間には、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を備えた
    　周期構造体。
11. 　基材上に、直交する第１及び第２の壁面を備えた凹部が、マトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された光学素子の製造方法であって、
    　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
    　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記光学素子の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
    　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
    　前記塗工工程では、
    　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する
    　光学素子の製造方法。
12. 　基材上に、直交する第１及び第２の壁面を備えた凸部が、マトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された光学素子の製造方法において、
    　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
    　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記光学素子の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
    　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
    　前記塗工工程では、
    　隣接する前記凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する
    　光学素子の製造方法。
13. 　基材上に、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凹部がマトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された周期構造体の製造方法であって、
    　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
    　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記賦型用金型の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
    　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
    　前記塗工工程では、
    　前記凹部の底部に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する
    　周期構造体の製造方法。
14. 　基材上に、隣接する第１及び第２の壁面を備えた凸部がマトリックス状に配置されてなる凹凸面層が形成された周期構造体の製造方法において、
    　前記基材に、硬化性樹脂の塗工液を塗工する塗工工程と、
    　前記凹凸面層の表面形状に対応する表面形状を備えた賦型用金型に、前記硬化性樹脂の塗工液を塗工した基材を押圧して前記硬化性樹脂を硬化させ、前記賦型用金型の表面形状に対応する表面形状を備えた凹凸面層を作製する硬化工程と、
    　前記凹凸面層を前記基材と一体に剥離する剥離工程とを備え、
    　前記塗工工程では、
    　隣接する前記凸部の間に、１９μｍ以上１５０μｍ以下の厚みにより前記硬化性樹脂の硬化物を作製する厚みにより前記硬化性樹脂の塗工液を塗工する
    　周期構造体の製造方法。

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