伪随机点图案及其作成方法与流程

1.本发明涉及伪随机点图案及其作成方法。


背景技术：

2.随机点图案在点的配置上没有规律性或再现性而称为不可预测的状态，与之相对伪随机点图案看起来像随机点图案，但在点的配置上具有规律性或再现性而称为可预测的状态。在此，点是指微小的点或构造。
3.若将伪随机点图案应用于光扩散片，则能够阻止衍射图案的产生（专利文献1、专利文献2、专利文献3）。在该情况下，要求点彼此之间没有重叠，点图案不规律到不出现莫尔（
モアレ
）条纹的程度，点的分布均匀到目视观察不到不均匀的程度并且具有既定个数密度。
4.伪随机点图案也使用于距离计测等，例如，已知使用将微透镜以伪随机点图案配置的投影仪的深度相机（microsoft公司kinect（注册商标））。
5.作为伪随机点图案的作成方法，如专利文献1中记载的那样，有使用线性反馈移位寄存器来生成各点的位置的方法。还提出了基于分子动力学的方法等（非专利文献1）。
6.现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010－49267号公报专利文献2：日本特表2006－502442号公报专利文献3：日本特表2019－510996号公报非专利文献非专利文献1：情报处理学会研究报告，vol.2012－al，no.8，2012/5/14。


技术实现要素：

7.（发明要解决的课题）对于现有的伪随机点图案的作成方法，希望能够在更短时间内容易地作成具有期望的个数密度或周期性的伪随机点图案。
8.相对于此，本发明的课题在于使得能够更容易地以几何学方法作成伪随机点图案。
9.（用于解决课题的方案）本发明人想到在xy平面中将沿着y方向延伸的点的之字形状排列r一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列时能够作成伪随机点图案，从而完成了本发明。
10.即，本发明提供伪随机点图案，其在xy平面中一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列之字形状排列r，所述之字形状排列r在y方向上隔着既定间隔重复设置以正斜率排列点的排列rb和以负斜率排列点的排列rc。
11.另外，作为上述伪随机点图案的作成方法，本发明提供伪随机点图案的作成方法，其在xy平面中一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列之字形状排列r，所述之字形状排列r在y方向上隔着既定间隔重复设置以正斜率排列点的排列rb和以负斜率排列点的排列rc。此外，该伪随机点图案的作成方法也可以称为伪随机点图案的设计方法。
12.进而，本发明提供含填料膜，其是具有树脂层和填料的含填料膜，在俯视观察下填料以伪随机点图案配置，在该伪随机点图案中，之字形状排列r在 xy平面中一边周期性地改变y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列，所述之字形状排列r在y方向上隔着既定间隔重复设置以正斜率排列点的排列rb和以负斜率排列点的排列rc。
13.（发明效果）本发明的伪随机点图案能够以几何学方法简单作成。因而，通过根据伪随机点图案的用途适当设定点的大小、个数密度等，能够在使用伪随机点图案的各种制品上使用本发明的伪随机点图案。例如，在光扩散片中使用本发明的伪随机点图案时，将不会产生莫尔条纹，且能够得到即便显微镜观察也无法识别点的不均匀的光扩散片。另外，在点投影仪中使用本发明的伪随机点图案时，能够向对象物投影用于距离计测等的伪随机点图案。
14.另外，由于本发明的伪随机点图案具有既定周期性，因此能够容易检查伪随机点图案是否实际上形成在形成有该伪随机点图案的制品中。
附图说明
15.图1a－1是实施例的伪随机点图案1a。
16.图1a－2是实施例的伪随机点图案1a的放大图。
17.图1b是实施例的伪随机点图案1a的作成过程的说明图。
18.图2a是实施例的伪随机点图案1b。
19.图2b是作成实施例的伪随机点图案1b的方法的说明图。
20.图3a是实施例的伪随机点图案1c。
21.图3b是作成实施例的伪随机点图案1c的方法的说明图。
22.图4是实施例的伪随机点图案1d。
23.图5是实施例的伪随机点图案1e。
24.图6a是实施例的伪随机点图案1f。
25.图6b是实施例的伪随机点图案1f（非正交坐标显示）。
26.图7是实施例的伪随机点图案1b1。
27.图8是比较例的点图案1x。
28.图9是填料以随机点图案配置的含填料膜10a的截面图。
29.图10是填料以随机点图案配置的含填料膜10b的截面图。
30.图11是填料以随机点图案配置的含填料膜10c的截面图。
具体实施方式
31.以下，边参照附图，边对本发明的一实施例的伪随机点图案及其作成方法详细地进行说明。此外，在各图中，相同的标号表示相同或同等的构成要素。
32.（点图案）图1a－1是本发明的一实施例的伪随机点图案1a，图1a－2是其放大图。图1b是图1a－1的作成过程的说明图。
33.在本发明的伪随机点图案的作成方法中，首先，考虑在xy平面中沿着y方向隔着既定间隔重复设置以正斜率排列点的排列rb和以负斜率排列点的排列rc的之字形状排列r（图1b），接着一边周期性地改变该之字形状排列r的y方向的位置一边在x方向上以既定间距排列该之字形状排列r（图1a－1）。在该情况下，可以考虑预先将之字形状排列r在x方向上以既定间距排列的点图案，并周期性地改变构成该点图案的之字形状排列r的y方向的位置。
34.更具体而言，例如，为了作成图1a－1所示的伪随机点图案1a，首先，考虑3个点2相对于x方向以角度α排列的排列rb和沿着将该排列方向相对于x方向反转后的方向排列3个点2的排列rc。该排列rc中的点2的排列方向相对于x方向成为角度－α的方向（图1b）。排列rb中的点2的y方向的间距l1和排列rc中的点2的y方向的间距l2可以相同，也可以不同。
35.接着考虑排列rb和排列rc在y方向上隔着既定间隔l31、l32重复配置的之字形状排列r（r1、r2、r3、r4、
…
）（图1a－1）。在本发明中，关于之字形状排列r，只要排列rb和排列rc重复配置，则它们不必一定交替配置，但在本实施例中排列rb和排列rc交替配置。
36.另外，在之字形状排列r中，可以适当设定相邻的排列rb、排列rc的最接近点彼此的x方向的偏移量ld1、ld2（图1a－2）。在本实施例中，由于在y方向上重复设置的排列rb彼此的x方向的偏移量或排列rc彼此的x方向的偏移量为零，所以ld1＝ld2＝ld。
37.接着，假设将之字形状排列r在x方向上以既定间距pa排列的情况（图1b），在该情况下，如图1a―1中以双点划线的弯曲线f所示那样，周期性（一个周期：r1、r2、r3、r4、r5、r6）改变之字形状排列r的y方向的位置而得到伪随机点图案1a。
38.在本发明中，构成排列rb的点数与构成排列rc的点数上没有特别限制。构成排列rb、排列rc的点数的下限分别为两个。另一方面，关于上限，如果点数过多，则难以掌握重复单位，因此优选为10个以下，为了便于设计点配置，构成排列rb、排列rc的点数分别优选为4个以下，更优选为3个以下。
39.在本实施例中，由于排列rb与x方向所成的角度为α，且排列rc与x方向所成的角度为－α，因此排列rb的排列方向和排列rc的排列方向相对于x轴对称。在本发明中，关于排列rb与x方向所成的角度和排列rc与x方向所成的角度，它们的绝对值可以无需严格一致，但为了便于设计，优选排列rb与x方向所成的角度和排列rc与x方向所成的角度的绝对值彼此之差，与排列rb与x方向所成的角度的绝对值的比例为20％以下。由此容易作成点彼此没有重叠且点的分布均匀的伪随机点图案。另一方面，通过设定间距l1、间距l2、间距pa、间隔l3等，即便上述比例超过20％，也能作成点的分布均匀的伪随机点图案。另外，为了确保外观的不规律性，角度α的绝对值优选为5～85
°
，更优选为10～80
°
，进一步优选为15～75
°
。
40.另外，在本实施例中，在设沿x方向排列的之字形状排列r的y方向的位置固定时的该之字形状排列r的x方向的间距pa（图1b）固定，但是在本发明中该间距pa只要有规律性即可，不必一定是固定的。例如，也可以使间距pa1和间距pa2以既定周期出现。但是，为了便于设计伪随机点图案，优选使沿x方向排列的之字形状排列r的y方向的位置固定时的该之字形状排列r的x方向的间距pa固定。
41.在本发明中，在将形成包含相邻的排列rb和排列rc的、之字形状排列r的最小重复单位ru（图1a－2）的弯曲线的x方向的振幅设为lx的情况下，优选为pa＞lx。由此，当作成伪随机点图案时，即便周期性地变化之字形状排列r的y方向的位置，也能防止点彼此重叠。另一方面，例如，当希望使点在x方向上密集时，也可以使pa≤lx。
42.排列rb的点2的y方向的间距l1、排列rc的点2的y方向的间距l2以及如图1b所示之字形状排列r的y方向的位置为固定时的该之字形状排列r的x方向的间距pa，也可以彼此不同。从使点的偏差均匀的观点及容易设计伪随机点图案的观点出发，优选这些为相等。在此，这些相等是指最终得到的伪随机点图案的不规律性或均匀性实质上相等即可。
43.关于在y方向上交替配置排列rb和排列rc时的这些y方向上的间隔l3，无论在排列rb上有排列rc时的间隔l31与在排列rc上有排列rb时的间隔l32是否相同，都能形成伪随机点图案。从使点2的偏差均匀的观点及容易设计伪随机点图案的观点出发，优选这些间隔l31、l32也具有规律性，特别更加优选的是这些固定且相等。另外，间隔l31、l32和上述间距l1、l2或间距pa可以相同，也可以不同，但从容易设计的观点出发，更加优选的是间隔l31、l32固定且相等，并且该间隔l3（l31、l32）与上述间距l1、l2、pa相等。
44.在周期性地变化之字形状排列r的y方向的位置时，周期性变化的图案没有特别限定，但是优选对于形成包含相邻的排列rb和排列rc的、之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线，形成与此关于y＝x对称的弯曲线，并将其作为与之字形状排列r的x方向的一个周期的量对应的弯曲线f0，使之字形状排列r的y方向的位置沿着该弯曲线f0变化（图1a－2）。由此，使伪随机点图案的重复单元中的点配置接近相对于y＝x对称的点配置，能够提高点的均匀性。此外，在将之字形状排列r的y方向的位置进行周期性地变化时的沿x轴方向延伸的周期性弯曲线，如后述那样不限于f。作为沿x轴方向延伸的周期性弯曲线的重复单位，在使用与形成之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线对称的弯曲线或使其变形的弯曲线时，也可以使对称轴为y≠x。
45.另外，在设弯曲线f的y方向的最大宽度为ly的情况下，优选ly＜l3（l31、l32）。由此，伪随机点图案的最小重复单位ru可以设为包括在x方向为之字形状排列r的一个周期的量的长度l0x且y方向为之字形状排列r的y方向的最小重复单位ru的y方向的长度l0y的矩形u的点图案（图1a－1、图1a－2中以深色涂满点的图案）。因而，在制品上形成伪随机点图案的情况下，容易检查该制品中伪随机点图案是否良好形成。特别是，优选包含相邻的排列rb和排列rc的、之字形状排列r的最小重复单位ru的点数与之字形状排列r的x方向的一个周期的量的排列数相等。在该情况下，若间距l1＝间距l2＝间隔l3＝间距pa，则可以将成为伪随机点图案的最小重复单位ru的点图案作为对于y＝x对称的图案，会更进一步容易检查制品中伪随机点图案是否良好形成，因此是优选的。
46.（点图案的变形方式）图2a所示的伪随机点图案1b中，排列rb、排列rc分别由2个点2构成，设为间距l1＝间距l2＝间隔l3＝间距pa、偏移量ld/间距pa＝0.25、角度α＝60
°
。
47.作为该伪随机点图案1b的作成方法，首先，考虑如图2b所示以间距pa在x方向上排列之字形状排列r，接着考虑形成之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线和相对于y＝x对称的弯曲线f0，使以间距pa排列的之字形状排列r依次沿着弯曲线f0在y方向上移动，如此重复，从而得到图2a所示的伪随机点图案。
48.这样，通过使间距l1＝间距l2＝间隔l3＝间距pa，并使形成之字形状排列r的最小重复单位ru的点数与之字形状排列r的x方向的一个周期的量的排列数相等，能够极为容易地形成伪随机点图案。
49.图3a所示的伪随机点图案1c中，排列rb、排列rc分别由2个点2构成，设为间距l1＝间距l2＝间隔l3＝间距pa、偏移量ld/间距pa＝0.5、角度α＝60
°
。
50.在该伪随机点图案1c的作成方法中，首先也考虑如图3b所示以间距pa在x方向上排列之字形状排列r，使该之字形状排列r的y方向的位置，一边沿着与形成之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线相对于y＝x对称的弯曲线f0改变，一边沿x方向依次移动，如此重复。
51.此外，图3b所示的点图案是这样的点图案：排列rb在x方向上以间距pa排列的第1区域和排列rc在x方向上以间距pa排列的第2区域在y方向上交替重复，并且第1区域的排列轴的延长线也成为第2区域的排列轴的延长线。然而，本实施例的图3a所示的伪随机点图案一边改变之字形状排列r的y方向的位置一边在x方向上以间距pa排列之字形状排列r，因此，在本实施例中，排列rb在x方向上以间距pa排列的第1区域的排列轴的延长线，不会成为排列rc在x方向上以间距pa排列的第2区域的排列轴的延长线。
52.在本发明中，当改变之字形状排列r的y方向的位置时，作为基准的弯曲线f0并不限于相对于y＝x与形成之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线对称。例如，图4所示的伪随机点图案1d是使图3b所示的将之字形状排列r在x方向上以间距pa排列的图案，一边沿着与图2a相同形状的弯曲线f0进行改变一边沿x方向移动的图案。
53.图5所示的伪随机点图案1e是这样的图案：在图2a所示的伪随机点图案1b中对以之字形状排列r重复的排列rb1、rb2彼此或排列rc1、rc2彼此设置了x方向的偏移量le。在该配置中，相邻的排列rb1、排列rc1的最接近点彼此的x方向的偏移量为ld，而相邻的排列rc1、排列rb2的最接近点彼此的x方向的偏移量为零。
54.图6a所示的伪随机点图案1f是这样的图案：对图5所示的伪随机点图案1e进一步加大了排列rb1和排列rb2的x方向的偏移量le。这样可以根据偏移量le的大小使之字形状排列r延伸的方向相对于y轴倾斜。
55.此外，在本发明中，xy坐标不限于正交坐标。例如，图6b中以x方向和y方向不相互正交的非正交坐标示出上述图6a所示的伪随机点图案1f。为了方便设计，优选使用正交坐标。
56.（点的构成）在本发明中，配置在伪随机点图案的点是指微小的点或构造，微小的点可以包含各种填料等的微小固体。构造不仅指凸起或隆起，还可以是凹陷或凹坑这一形状。点的构成可以根据设置伪随机点图案的对象物适当地决定。例如，在蛾眼膜中，可以是在透明树脂基板上以凹部或凸部形成点的纳米构造体，在压花膜中，可以是微米级的凹部或凸部。在光扩散片中，可以将点设为光扩散性填料，在具有电气功能性的片材、具有电磁屏蔽性的片材等中，可以设为具有导电性的填料，在具有散热性的片材中，根据保持点的基体材料调整点的热传导性。在该情况下，可以使导热系数不同，也可以加大表面积。在点投影仪中，可以将点设为微透镜。
57.点的形状可以是填料本身的形状，也可以是转印填料的形状。点的形状可以是球
形或近似球形的隆起形状（具有圆度的形状），也可以是棒状，还可以是具有高度弯曲性的形状。可以是前端尖锐的形状，也可以是带有圆度的形状。可以是球形中带有更加微小的附着物的复合形状。另外，关于纵横比（高度、深度的xy平面方向的长度），也可以根据功能进行适当调整，没有特别限制。
58.作为点的构成本身的具体例，例如可以与以下专利文献相同：日本特开2018－124595号公报；日本特开2016－29446号公报；日本特开2015－132689号公报；wo2016/068166号公报；wo2016/068171号公报；wo2018/074318公报；wo2018/101105号公报；wo2018/051799号公报等。
59.（点的大小和个数密度）在本发明中，点2的大小和xy平面中的个数密度（个/mm 2
）可以根据设置伪随机点图案的对象物进行适当设定，关于大小，通常使直径小于1000μm，例如数十nm到数百μm，特别是可以设为可见光波长以上且200μm以下。关于个数密度，通常，关于下限可以设为10个/mm 2
以上、或30个/mm 2
以上，关于上限可以在10 9
个/mm 2
以下、或10 7
个/mm 2
以下、或10 5
个/mm 2
以下、或70000个/mm 2
以下的范围内决定。另外，点2的大小也可以小于数十nm。特别是，在点为填料的情况下，从制造时的加工性的观点出发，希望填料直径的上限为200μm以下、优选为50μm以下、进一步优选为30μm以下。另外，从制造时的检查的观点出发，希望填料直径的下限为0.5μm以上、优选为0.8μm以上、进一步优选为1μm以上。
60.例如，在向透明基体材料以伪随机点图案配置纳米构造体而构成蛾眼膜等的光学构造体或利用凹凸的构造体的情况下，纳米构造体的个数密度可以设为（10～1000）
×
10 6
个/mm 2
。
61.在本发明中，填料可以具有光学功能（发光强度调整、滤光器、光扩散性、遮光性、光波长转换等光学元件所具有的功能、颜料所具有的特定波长的吸收能力等），也可以具有绝缘性、导电性、热传导性等，还可以具有亲水性或亲油性这一用于表面处理的特性。在获得在树脂层中以伪随机点图案配置这样的填料的具有各种光学特性、电磁屏蔽性、导电性、散热性、表面改性等的功能膜（或具有功能性的表面）的情况下，填料的个数密度可为500000个/mm 2
以下、350000个/mm 2
以下、10～100000个/mm 2
、或30～70000个/mm 2
。更具体而言，例如在树脂层中以伪随机点图案配置光扩散性填料而构成光扩散性片的情况下，填料直径在1μm以上的光扩散性填料的个数密度可为100～500000个/mm 2
，优选为10～100000个/mm 2
。
62.点的个数密度可以根据点的大小使用金相显微镜、电子显微镜（例如sem或tem）等来求得。也可以根据大小来使用三维表面测定装置。另外，也可以通过图像解析软件（例如，winroof（三谷商事株式会社）或a像kun（注册商标）（旭化成engineering株式会社）等）来计测观察图像而求得。
63.（伪随机点图案的用途）本发明的伪随机点图案除了以往设置有伪随机点图案的各种用途之外，也可以使用于未必需要伪随机点图案的用途。例如，本发明的伪随机点图案可以使用于蛾眼膜、点投影仪、光扩散性片等，另外，能够使用于具有光波长转换、导电性、散热性、电磁屏蔽等各种功能的功能膜等。也可以使用于利用表面特性的生活用品或其原料。这些制造方法本身可以与以往的方法相同。另外，在将伪随机点图案设置在既定对象物时，不必一定在该对象物
的整个面设置，例如，也可以以海岛构造的方式散布伪随机点图案。
64.伪随机点图案是规律配置的一种方式，但也可以使用于介于以往的设置有随机点图案的用途和点以矩形、正多边形等的格子形状规律配置的用途之间的中间用途。其中，包括用于详细验证随机配置和规律配置各自的效果的利用方法。例如，在纳米构造体中，有时控制构造体的纵横比或重复间距和来自材料的接触角来进行润湿性控制，但通过设为伪随机点图案，期待可以控制润湿性的方向。在特性依赖于纳米到微米级的表面形状的应用（电极材料或浸透膜等）、生命科学、医疗或生物用途（细胞破坏或细胞培养等）中，也期待使用伪随机点图案带来的功能提高或新功能的发现。另外，也可以将配置在伪随机点图案的凹陷或凸形状作为模具利用。在伪随机点图案的各种用途中，除了具有疑似随机点图案的层之外，也可以具有其他层。例如，也可以隔着粘着剂或粘接剂在其他物品上设置膜体中设置了由填料构成的伪随机点图案、或在膜表面设置伪随机点图案作为凹凸构造的层。也可以在具有伪随机点图案的膜体与其他物品之间还隔着其他层。这些制造方法也可以参考先前列举的公报。
65.这样伪随机点图案可以通过与设置它的基体材料的组合来进行各种展开。本发明还包括为了各种用途而设置本发明的伪随机点图案的物品。
66.（伪随机点图案的制造方法）伪随机点图案的制造方法本身，可以使用公知的方法。例如，作为蛾眼膜或类似物的制造方法，可以如wo2012/133943号公报中记载的那样进行制造。在使用填料的情况下，可以如在先前列举的wo2016/068166号公报、wo2016/068171号公报、wo2018/074318公报、wo2018/101105号公报、wo2018/051799号公报中记载的那样进行制造。
67.另外，作为使用具有光扩散性填料、绝缘性或导电性的填料等微小固体的各种片材的制造方法，先在pet膜等的表面平滑的剥离基体材料形成作为目的的片材的树脂层，另一方面，制作凹部以伪随机点图案形成的模具，向该模具中流入树脂而制作树脂模，向该树脂模的凹部填充微小固体，从其上覆盖上述树脂层，向该树脂层转印微小固体，将微小固体压入树脂层，根据需要进一步层叠树脂层，从而能够得到俯视观察下微小固体以伪随机点图案配置的片材。利用在树脂层设置了微小固体的片材，还可以进行在另一个物体的表面设置微小固体的处理。作为含填料膜本身的更具体的制法，例如，可举出wo2016/068171号公报、wo2018/74318公报、wo2018/101105号公报、wo2018/051799号公报等中记载的方法。
68.由此，例如，如图9所示，能够得到在绝缘性树脂层3的表面或其附近以随机点图案单层配置填料（微小固体）2，其上层叠低粘度树脂层4的层构成的含填料膜10a。如图10所示，也可以设为省略了低粘度树脂层4的层构成的含填料膜10b。另一方面，如图11所示的含填料膜10c那样，也可以设为填料（微小固体）2保持在贯通孔3h以随机点图案的配置形成的绝缘性膜3的该贯通孔3h中，在其上表面和下表面层叠了低粘度树脂层4a、4b的层构成。在该情况下，绝缘性膜3设为与低粘度树脂层4a、4b相比难以因加热加压而引起变形的树脂层。层叠的树脂层彼此的物性关系并不局限于这些，可以根据目的适当变更。
69.此外，设置本发明的伪随机点图案的对象的平滑性没有特别限制。可以平滑，也可以有凹凸，还可以有起伏。
70.可以在平滑面设置伪随机点图案，并施以具有起伏的加工，也可以在预先具有起伏的平面设置伪随机点图案。该起伏为能够识别伪随机点图案的程度即可，例如可以在图
1a－1的x方向或y方向的一个周期内有起伏，也可以一个起伏中有多个周期。
71.设置伪随机点图案的基体材料的表面的材质没有特别限制，例如，可为公知的树脂，也可为金属、合金、玻璃、陶瓷等无机物。可以是有机-无机混合物或混合了有机物和无机物的表面（例如，可举出设置有ito布线的透明导电膜等）。作为在平坦树脂膜上设置伪随机点图案的方法，可以利用先前列举的公报中记载的方法。
72.实施例以下，通过实施例来具体说明本发明。
73.实施例1设为点2的直径3μm、l1＝l2＝l3＝pa＝8μm、点2的个数密度16000个/mm2而制作了图2a所示的伪随机点图案。
74.在图7示出该情况下的点图案1b1。
75.比较例1设为点2的直径3μm、l1＝l2＝l3＝pa＝8μm、点2的个数密度16000个/mm2而制作了图2b所示的点图案。
76.在图8示出该情况下的点图案1x。
77.通过比较图7及图8，可以看出实施例的图案在外观上不规律性优异。
78.标号说明1a、1b、1b1、1c、1d、1e、1f 伪随机点图案；2 点、填料；3 绝缘性树脂层、绝缘性膜；4、4a、4b 低粘度树脂层；10a、10b、10c 含填料膜；f 弯曲线；f0 相对于y＝x与形成之字形状排列r的最小重复单位ru的弯曲线对称的弯曲线；pa 在设之字形状排列r的y方向的位置固定时的该之字形状排列r的x方向的间距；r 之字形状排列；ru 之字形状排列r的最小重复单位。