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TWI409493B - Optical element - Google Patents

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TWI409493B
TWI409493B TW098124146A TW98124146A TWI409493B TW I409493 B TWI409493 B TW I409493B TW 098124146 A TW098124146 A TW 098124146A TW 98124146 A TW98124146 A TW 98124146A TW I409493 B TWI409493 B TW I409493B
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optical element
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TW098124146A
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Inventor
Kazuya Hayashibe
Sohmei Endoh
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Description

光學元件
本發明係關於一種光學元件。詳細而言，係關於一種多數個包含凸部或凹部之構造體於表面上以可見光之波長以下的微細間距配置而成之光學元件。
先前，於使用玻璃、塑膠等透光性基板之光學元件中，有進行用於抑制光之表面反射之表面處理者。作為此種表面處理，有於光學元件表面上形成微細且緻密之凹凸(moth eye，蛾眼)者(例如參照「光技術接觸」Vol. 43,No. 11(2005),630-637)。
一般而言，於光學元件表面設有週期性的凹凸形狀之情形時，當光透過此處時會發生繞射，從而透過光之直進成分大幅減少。然而，於凹凸形狀之間距短於透過之光的波長之情形時，不會發生繞射，對於與該間距或深度等對應之單一波長之光可獲得有效之防反射效果。
作為使用電子束曝光而製作之蛾眼構造體，揭示有微細的帳篷(tent)形狀之蛾眼構造體(間距約300nm、深度約400nm)(例如參照NTT Advanced Technology(股)，「無波長依存性之防反射體(蛾眼)用成形模具母盤」，[online]，[2008年2月27日檢索]、網際網路<http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html>)。該蛾眼構造體例如考慮以下述方式製作。
首先，藉由電子束記錄而於Si基板上之光阻劑上形成凹凸圖案，將凹凸光阻劑圖案作為遮罩蝕刻Si基板。藉此，於基板表面上形成具有帳篷狀之微細的亞波長構造體(間距：約300nm，深度：約400nm)，製作出Si母盤(參照圖1A)。該微細的構造體係設置成正方格子狀或六方格子狀。
以上述方式製作之Si母盤中，對於具有寬波段之光可獲得防反射效果。尤其如圖1B所示，於將具有帳篷狀之微細的亞波長構造體設置成六方格子狀之情形時，於可見光域中可獲得高性能之防反射效果(反射率為1%以下)(參照圖2)。再者，圖2中，l1 、l2 分別表示Si母盤之平坦部之反射率、圖案部之反射率。
其次，製作所製Si母盤之Ni鍍敷壓模(參照圖3)。如圖4所示，於該壓模之表面形成與Si母盤之凹凸構造相反的凹凸構造。其次，使用該壓模，將凹凸圖案轉印至聚碳酸酯之透明樹脂。藉此，獲得作為目的之光學元件(複製基板)。該光學元件亦可獲得高性能之防反射效果(反射率為1%以下)(參照圖5)。再者，圖5中，l3 、l4 分別表示無圖案之反射率、有圖案之反射率。
然而，電子束曝光存在作業時間長之缺點，不適於工業生產。藉由上述電子束記錄之凹凸圖案形成或可曝光之面積係由電子束之電流量與光阻劑之必要劑量而決定。例如，於使用繪製最細的圖案時所用之100pA之射束對如杯芳烴般要求數十mC/cm2 之劑量之光阻劑進行繪製時，即便曝光24小時亦無法塗滿一邊為200μm之正方形。又，為曝光1mm見方需耗費25天以上，認為數百μm以下之微小裝置之曝光已為極限。
另一方面，以射束不太粗的2nA之射束對如SAL601、NEB-22般之可於100μC/cm2 程度以下曝光之化學增幅型光阻劑進行繪製之情形時，可於1小時以下繪製2mm見方之正方形。再者，必要劑量根據基板、顯影條件等而改變。一般而言，高解析度要求高劑量。
然而，於該製法中，亦存在對小型顯示器尺寸進行曝光時需要相當長的天數故而效率不高之缺點。例如，目前對一般所用之小型顯示器之行動電話(2.5吋，50.8mm×38.1mm)之面積進行曝光時，需要50.8×38.1/(2×2)=483.9小時(約20日)。
產業技術綜合研究所(以下稱作「產綜研」)近場光應用工學研究中心之Super-LENS Technology Team成功開發出基於將使用半導體雷射(波長為406nm)之可見光雷射微影法與熱非線性材料組合而成之熱微影技術之奈米加工裝置(例如參照獨立行政法人產業技術綜合研究所，「可實現奈米尺寸之微細加工之桌上型裝置之開發」，[online]，[2008年2月27日檢索]，網際網路<http://aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2006/pr20060306/pr20060306.html>)。
對直徑12cm之碟片基板高速記錄之技術之開發正在推進。產綜研與Pulstec工業股份有限公司共同致力於有效利用光碟之高速‧低成本‧大面積製作技術之特性，開發可高速地以大面積製作且可實現低價格化之奈米尺寸的微細構造光學元件(蛾眼低反射構造)與裝置。
將可見光雷射微影法與熱非線性材料組合而成之熱微影法係利用光點內產生之溫度分布之方法。將光照射至物質上時，若該物質具有吸收光之性質，則光之能量會轉換成熱。藉由透鏡而聚光之光於基板上成為具有高斯分布之光強度分布，物質吸收光而發熱之熱分布亦成為同樣之溫度分布。
因此，若使用當吸收光而發熱時會急劇變化之材料作為光吸收物質，則可實現光之點徑以下之微細繪製。若利用該方法於光阻劑中之微小區域內因熱化學反應或物質之熱擴散使物質發生體積變化而進行微影，則100nm以下之解析度或高縱橫比構造之製作困難，再現性方面亦存在困難。因此，重新考慮新材料與製程技術，開發可確實地再現100nm以下之高縱橫比構造物之熱微影技術，完成桌上型之奈米尺寸微細加工裝置。
該奈米尺寸微細加工裝置係由旋轉系統平台、單軸平台以及自動聚焦單元構成，實現奈米尺寸之高速繪製。又，在用於繪製之雷射光束以及用於聚光之光學系統中，係使用波長為405nm之半導體雷射與數值孔徑(Numerical Aperture，NA)為0.85之物鏡，裝置被極為緊湊化。
於圖6中表示使用具有上述構成之裝置而製作之奈米點圖案。該圖之結果係一面使上述裝置以6m/s(2600~3600rpm)之速度旋轉一面照射藍色之脈波雷射光而繪製所得者。又，上述裝置以60MHz之脈波頻率驅動雷射光，從而可以600萬點/秒之速度製作光束點之六分之一以下之50nm之點圖案。通常之電子束繪製裝置等之繪製速度為0.2m/s左右，故上述裝置可以30倍之高速製作奈米尺寸之微細構造。又，使本方法與半導體製程中所用之乾式蝕刻技術融合，亦可將直徑為100nm、深度為500nm以上之奈米洞構造物製作於光碟尺寸(直徑為12cm)之基板之整個面上。如此，藉由上述裝置，變得可以大面積且高速廉價地製作具有奈米尺寸的微細圖案之奈米壓印用之鑄模。
又，圖7係於直徑12cm之SiO2 碟片基板上製作具有防光反射功能之微細構造，從而使光之反射率降低之例。雖可高速‧大面積‧廉價地製作防光反射奈米構造，但反射率有近2%，並非無反射構造而為低反射構造。
作為其成為低反射構造之原因，可認為係由於上述奈米洞之密度(開口率)低(為50%以下)，奈米洞以外之平面之菲涅耳反射較大。相對於此，如圖1A以及圖1B所示，若將帳篷狀之奈米構造緊密填充形成為六方格子狀，則可實現無反射效果。
如上所述，藉由電子束記錄之凹凸圖案形成及曝光面積係由電子束之電流量與光阻劑之必要劑量決定。然而，即便對可以2nA之電子束於100μC/cm2 程度以下進行曝光之化學增幅型光阻劑進行曝光時，為曝光2.5吋之面積亦需約20天。即，於電子束曝光中，存在對小型顯示器尺寸進行曝光時，亦需要相當長的天數故而效率不高之缺點。又，例如，即便在耗費較長時間製作出之防反射裝置中，先前的構造體之形狀之防反射性能亦有限。
又，基於將使用半導體雷射(波長為406nm)之可見光雷射微影法與熱非線性材料組合而成之熱微影技術，有效利用光碟之高速‧低成本‧大面積製作技術之特性，可高速地以大面積製作且可實現低價格化之奈米尺寸的微細構造光學元件(蛾眼低反射構造)之開發存在反射率有近2%，並非為無反射構造而為低反射構造之缺點。
又，使格式產生器(Format Generator)與旋轉平移控制器(Rotation & Translation Controller)同步產生訊號，並利用CAV(Constant Angular Velocity，恆定角速度)以適當之進給間距進行圖案化，以於空間上鏈接二維圖案，藉此可形成完全之六方格子，但由於格子常數變化為內周340nm、中周400nm、外周460nm，故於中周、外周存在格子常數(格子間距)較大，可見光會繞射，而無法獲得蛾眼防反射效果之缺點。
因此，本發明之目的在於提供一種光學元件，其生產性高，具有優異之防反射特性。
為解決上述問題，本發明係一種光學元件，其包含：基體；及形成於基體表面且為凸部或凹部之主構造體以及副構造體，且主構造體於基體表面形成複數行軌道，並且以可見光波長以下的微細間距週期性地反覆排列，副構造體為小於主構造體之大小的光學元件。
此時，較好的是形成為主構造體之構造之間藉由微細的突出形狀之副構造體而連接。在此，較好的是，主構造體配置成六方格子狀或準六方格子狀或者四方格子狀或準四方格子狀，於該格子配置中，主構造體之鄰接之部分藉由副構造體而連接。
又，較好的是，形成具有高於主構造體之配置週期之空間頻率成分之副構造體。於此情形時，較好的是副構造體之頻率成分較主構造體之頻率成分設為2倍以上，更好的是4倍以上。又，此時較好的是以不為主構造體之頻率的整數次倍之方式選擇副構造體之頻率成分。在配置副構造體時，於主構造體之間產生空隙之情形時，較好的是以填埋該空隙之形式而進行副構造體之形成。又，亦可於主構造體之表面設置副構造體。此時，較好的是副構造體之深度為10nm~150nm左右。
又，較好的是藉由折射率低於基體以及主構造體之材料而形成副構造體。於此情形時，較好的是將副構造體形成於主構造體之空隙部或表面。
於本發明中，較好的是將主構造體週期性地配置成四方格子狀或準四方格子狀。在此，所謂四方格子，係指正四邊形狀之格子。所謂準四方格子，係指與正四方形狀之格子不同而為變形的正四邊形狀之格子。
例如，於主構造體配置於直線上時，所謂准四方格子，係指於直線狀之排列方向(軌道方向)上將正四邊形狀之格子拉長使其變形而成之四方格子。於主構造體排列成圓弧狀之情形時，所謂準四方格子，係指將正四邊形狀之格子變形成圓弧狀而成之四方格子。或者，係指於直線狀之排列方向(軌道方向)上將正四邊形狀之格子拉長而使其變形，且變形成圓弧狀而成之四方格子。
於本發明中，較好的是將主構造體週期性地配置成六方格子狀或準六方格子狀。在此，所謂六方格子，係指正六邊形狀之格子。所謂準六方格子，係指與正六邊形狀之格子不同而為變形的正六邊形狀之格子。
例如，於主構造體配置於直線上時，所謂準六方格子，係指於直線狀之排列方向(軌道方向)上將正六邊形狀之格子拉長而使其變形而成之六方格子。於主構造體排列成圓弧狀之情形時，所謂準六方格子，係指將正六邊形狀之格子變形成圓弧狀而成之六方格子。或者，係指於直線狀之排列方向(軌道方向)上將正六邊形狀之格子拉長而使其變形，且變形成圓弧狀而成之六方格子。
於本發明中，主構造體之底面形狀較好的是橢圓形狀或圓形狀。在此，橢圓不僅包含數學上所定義之完全的橢圓，亦包含被賦予稍許變形之橢圓(長圓或卵形等)。圓不僅包含數學上所定義之完全的圓(正圓)，亦包含被賦予稍許變形之圓。
於本發明中，所謂成為六次對稱之方位，係指60°×n(其中，n=1~6之整數)之方位。又，所謂成為大致六次對稱之方位，係指(60°×n)±δ(其中，n=1~6之整數，δ為0°<δ≦11°，較好的是3°≦δ≦6°)之方位。
於本發明中，所謂成為四次對稱之方位，係指90°×n(其中，n=1~4之整數)之方位。又，所謂成為大致四次對稱之方位，係指(90°×n)°±δ(其中，n=1~4之整數，δ為0°<δ≦11°)之方位。
於本發明中，形成複數行軌道，並且將主構造體於基體表面排列成以可見光波長以下之微細間距週期性地反覆，並且於基板表面上形成有小於主構造體之大小之副構造體，故而可獲得具有比先前更高性能的防反射特性之光學元件。
如以上所說明，根據本發明，可實現生產性高且具有優異之防反射特性之光學元件。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。再者，於以下之實施形態之所有圖中，對相同或對應之部分標註相同之符號。
(1)第1實施形態
(1-1)光學元件之構成
圖8A係表示本發明之第1實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖。圖8B係將圖8A所示之光學元件的一部分放大表示之平面圖。圖8C係圖8B之軌道T1、T3...之剖面圖。圖8D係圖8B之軌道T2、T4...之剖面圖。
該光學元件1係較佳適用於顯示器、光電子設備、光通訊(光纖)、太陽電池、照明裝置等各種光裝置者，例如可適用對於具有可見光的波段之光之防反射較佳之防反射基板或導光板。又，可適用於具有與入射光的入射角對應之透過率之光學濾光片以及使用該光學濾光片之背光裝置。
光學元件1具備：基體2；以及形成於該基體2之表面且為凸部之主構造體3及副構造體4。該光學元件1對於沿圖8之Z方向透過基體2之光具有防止在主構造體3與其周圍空氣之界面上的反射之功能。在此，所謂可見光之波長以下，係表示約400nm以下之波長。
以下，對構成光學元件1之基體2、主構造體3及副構造體4依序進行說明。
(基體)
基體2係具有透明性之透明基體。作為基體2之材料，可舉出例如以聚碳酸酯(PC，polycarbonate)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET，polyethylene terephthalate)等透明性合成樹脂、玻璃等為主成分者，但並不特別限定於該等材料。作為基體2之形狀，可舉出例如薄膜狀、片材狀、板狀、塊狀，但並不特別限定於該等形狀。基體2之形狀較好的是配合顯示器、光電子設備、光通訊、太陽電池、照明裝置等必需規定防反射功能之各種光學裝置之本體部分、或安裝於該等光學裝置中之片材狀或薄膜狀的防反射功能零件之形狀等而選擇決定。
(主構造體)
主構造體3較好的是底面具有長軸與短軸之橢圓形、長圓形或卵型之錐體構造，頂部為曲面之橢圓錐形狀，或者是底面具有長軸與短軸之橢圓形、長圓形或卵型之錐體構造，且頂部平坦之橢圓錐梯形狀。於設為如此之形狀之情形時，較好的是以主構造體3之底面之長軸方向成為軌道之延伸方向(X方向)之方式，而將主構造體3形成於基體表面上。再者，於本說明書中，有時亦將軌道之延伸方向適當稱作軌道方向。
主構造體3例如係將多數個為凸部之主構造體3以與可見光之波長同程度之間距週期性地配置於基體2之表面。光學元件1之主構造體3具有於基體2之表面形成複數行軌道T1、T2、T3...(以下亦總稱為「軌道T」)之配置形態。在此，所謂軌道，係指主構造體3成行而連成為直線狀之部分。又，所謂行方向，係指於基體2之成形面上與軌道之延伸方向(X方向)正交之方向(Y方向)。
於本說明書中，配置間距P1、配置間距P2及配置間距P3係指以下之間距。
配置間距P1：於軌道之延伸方向(X方向)上排列之主構造體3之配置間距
配置間距P2：於相對於軌道之延伸方向為±θ方向上排列之主構造體3之配置間距
配置間距P3：軌道之配置間距
主構造體3於鄰接之兩個軌道T之間配置於偏移半間距之位置。具體而言，於鄰接之兩個軌道T之間，在一方之軌道(例如T1)上排列之主構造體3之中間位置(偏移半間距之位置)配置有另一方之軌道(例如T2)之主構造體3。其結果，如圖8B所示，主構造體3係配置成，於鄰接之三行軌道(T1~T3)之間，形成主構造體3之中心位於a1~a7之各點上的六方格子圖案或準六方格子圖案。在此，所謂準六方格子圖案，係指與正六方格子圖案不同，於軌道之延伸方向(X方向)上被拉長而變形之六方格子圖案。
於主構造體3配置成形成準六方格子圖案之情形時，如圖8B所示，同一軌道(例如T1)內之主構造體3之配置間距P1(a1~a2之間的距離)變得比鄰接之兩個軌道(例如T1以及T2)之間之主構造體3之配置間距，即相對於軌道之延伸方向為θ方向上之主構造體3之配置間距P2(例如a1~a7、a2~a7之間的距離)長。藉由如此配置主構造體3，可謀求進一步提高主構造體3之填充密度。
主構造體3之高度(深度)並無特別限定，可根據所透過的光之波長區域而適當設定，例如可設定為236nm~450nm左右之範圍。主構造體3之縱橫比(高度H/配置間距P)較好的是設定為0.81~1.46之範圍，更好的是0.94~1.28之範圍。其原因在於，若未達0.81，則反射特性以及透過特性有下降之傾向，若超過1.46，則於製作光學元件1時有剝離特性下降且無法乾淨利落地取得複本之複製之傾向。
又，若從進一步提高反射特性之觀點考慮，則主構造體3之縱橫比較好的是設定為0.94~1.46之範圍。又，若從進一步提高透過特性之觀點考慮，則主構造體3之縱橫比較好的是設定為0.81~1.28之範圍。
再者，於本發明中縱橫比係由以下式(1)定義。
縱橫比=H/P　…(1)
其中，H：主構造體3之高度，P：平均配置間距(平均週期)
此處，平均配置間距P係由以下式(2)定義。
平均配置間距P=(P1+P2+P2)/3　…(2)
其中，P1：軌道之延伸方向之配置間距(軌道延伸方向週期)，P2：相對於軌道之延伸方向為±θ方向(其中，θ=60°-δ，在此，δ較好的是0°<δ≦11°，更好的是3°≦δ≦6°)之配置間距(θ方向週期)
又，將主構造體3之高度H作為主構造體3之行方向之高度。主構造體3之軌道延伸方向之高度小於行方向之高度。又，主構造體3之間以外之部分或主構造體3之軌道延伸方向以外之部分之高度與行方向之高度大致相同。因此，以行方向之高度代表主構造體3之高度。然而，於主構造體3為凹部之情形時，將上述式(1)中之主構造體3之高度H作為主構造體3之深度H。
主構造體3並不限定於圖示之凸部形狀，亦可由形成於基體2之表面之凹部構成。主構造體3之高度並無特別限定，例如為420nm左右，具體而言為236nm~450nm。再者，將主構造體3設為凹部形狀時，上述主構造體3之高度成為主構造體3之深度。
若考慮到防反射之功能，則此種主構造體3較好的是相對於深度(z)方向之折射率變化平滑地變化。例如，於由拋物曲面形成之橢圓錐或橢圓錐梯形狀中，相對於深度方向以z之一次方使折射率變化，從而可平滑地改變折射率。又，此時，由於主構造體3之脊部的形狀並不尖銳，因此可獲得實用上之耐久性充分者。主構造體3之形狀為圓錐形狀或四角錐形狀者時，相對於深度方向以z之平方使折射率變化，但於此情形時，主構造體3之脊部的形狀變得尖銳，耐久性惡化，又，由於係使長波長側之反射率惡化之方向，因此較好的是n(z)係在拋物曲面時之變化與圓錐曲面時之變化中間變化之折射率分布。於如上所述之橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀中，設置有副構造體4者可達成此種平滑的折射率分布，因此可兼具充分之耐久性，獲得優異之防反射特性。
於圖8中，主構造體3分別具有相同之形狀，但主構造體3之形狀並不限定於此，亦可於基體表面上形成兩種以上形狀之主構造體3。又，主構造體3亦可與基體2一體地形成。
再者，並不限定為主構造體3之縱橫比全部相同之情形，亦可以具有一定之高度分布(例如縱橫比為0.83~1.46左右之範圍)之方式構成主構造體3。藉由設置具有高度分布之主構造體3，可降低反射特性之波長依存性。因此，可實現具有優異之防反射特性之光學元件1。
在此，所謂高度分布，係指於基體2之表面設置具有兩種以上之高度(深度)之主構造體3。即，係指於基體2之表面設置具有成為基準的高度之主構造體3與具有不同於該主構造體3的高度之主構造體3。具有不同於基準的高度之主構造體3例如係週期性地或非週期性地(隨機)設置於基體2之表面。作為該週期性之方向，可舉出例如軌道之延伸方向、行方向等。
(副構造體)
副構造體4係具有低於主構造體3的高度之構造體，例如為微小的突出部。又，副構造體4之高度為考慮到折射率之光路長度，若為所用波長之1/4左右以下，則有助於防反射之功能，例如為10nm~150nm左右。作為副構造體4之材料，例如可使用與基體2以及主構造體3之材料相同之材料，較好的是使用折射率低於基體2以及主構造體3之材料。其原因在於，可進一步降低反射率。又，上述之內容主要敍述主構造體3與副構造體4為凸之情形，即便為凹凸相反之情形亦無礙，主構造體3與副構造體4亦可為凹陷之狀態。進而，主構造體3與副構造體4之凹部與凸部之關係亦可顛倒。具體而言，當主構造體3為凸部時，亦可使副構造體4與其相反而為凹部，當主構造體3為凹部時，亦可使副構造體4與其相反而為凸部。
副構造體4例如設置於主構造體3之間。具體而言，較好的是，副構造體4設置於主構造體3之最鄰接部，藉由設置於該最鄰接部之副構造體4而連接主構造體3之間。藉此可提高主構造體3之填充率。又，副構造體4之空間頻率成分較好的是高於由主構造體3之週期所換算之頻率成分。具體而言，副構造體4之空間頻率成分較好的是由主構造體3之週期所換算之頻率成分的2倍以上，更好的是4倍以上。此種副構造體4之空間頻率成分較好的是不為主構造體3之頻率成分之整數次倍。
從易於形成副構造體4之觀點考慮，副構造體4較好的是如圖8B所示，配置於橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀等之主構造體3鄰接之黑圈「●」之位置。於如此般配置之情形時，副構造體4形成於主構造體3之所有鄰接部，或亦可僅形成於T1、T2等之軌道延伸方向上。主構造體3週期性地配置成六方格子圖案或準六方格子圖案時，例如，主構造體3以成為六次對稱之方位鄰接。於此情形時，較好的是，副構造體4設置於鄰接部，藉由該副構造體4而連接主構造體3之間。又，從提高填充率之觀點考慮，較好的是如圖8B所示，於主構造體3之間之空隙部2a形成副構造體4，亦可使得副構造體4形成於主構造體3之鄰接部與空隙部2a之兩者。再者，形成副構造體4之位置並不特別限定於上述之例，亦可使副構造體4形成於主構造體3之整個表面。
又，若從提高反射特性以及透過特性之觀點考慮，較好的是於副構造體4之表面形成微小的凸部以及凹部中之至少一種，例如形成微小的凹凸部4a。
又，為獲得防反射功能良好且波長依存性較少之光學元件1，副構造體4之微小的凸部或凹部較好的是形成為比主構造體3之週期短且具有高頻之空間頻率成分。例如較好的是如圖9所示般具有微小的凹部與凸部之起伏的微小凹凸部4a。微小的凹凸部4a例如可藉由適當選擇後述之光學元件之製造步驟中之RIE(Reactive Ion Etching，反應式離子蝕刻)等蝕刻之條件或母盤之材料而形成。具體而言，作為母盤之材料，較好的是使用派熱司玻璃。
於上述例中，說明了設置副構造體4之情形，但例如亦可使用如下構造：使用橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀，於主構造體3相接之部分中，主構造體3之光路長度之1/4左右以下之下部部分為大於週期之形狀(參照圖10A、圖10B)。即，亦可取代設置副構造體4，而設為使鄰接之主構造體3的下部彼此重合之構造。又，作為此時之主構造體3之配置，較好的是如圖8B所示之橢圓形狀者。藉此，於6處增加接合部位，從而可提高填充率。又，隨著自構造體之脊部向深度方向前進，可使折射率分布平滑地變化。
再者，亦可使鄰接之主構造體3之下部彼此重合，且於基體2之表面形成副構造體4。
(1-2)輥母體之構成
圖11係表示用於製作具有上述構成之光學元件之輥母體之構成之一例。如圖11所示，輥母體11具有如下構成：多數個為凹部之主構造體13以與可見光之波長同程度之間距而配置於圓柱狀之母盤12之表面上。主構造體13係用於在基體表面形成凸部之主構造體3者。又，雖省略圖示，但於圓柱狀之母盤12之表面上，形成有淺於主構造體13之凹部之副構造體。該副構造體係用於在基體表面形成凸部之副構造體4者。副構造體4較好的是例如配置於橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀等之主構造體13鄰接之黑圈「●」之位置。
母盤12之材料例如可使用玻璃，但並不特別限定於該材料。使用後述之輥母盤曝光裝置，於空間上鏈接二維圖案，針對每條軌道使記錄裝置之旋轉控制器與極性反轉格式器訊號同步而產生訊號，並利用CAV以適當的進給間距進行圖案化，藉此可記錄六方格子圖案或準六方格子圖案。藉由適當設定極性反轉格式器訊號之頻率與輥之轉速，而於所需之記錄區域中形成空間頻率相同之格子圖案。
(1-3)光學元件之製造方法
其次，一面參照圖12~圖14，一面對具有上述構成之光學元件之製造方法之一例進行說明。
第1實施形態之光學元件之製造方法具備：於母盤上形成光阻劑層之光阻劑成膜步驟；使用輥母盤曝光裝置而於光阻劑層上形成蛾眼圖案之潛像之曝光步驟；對形成有潛像之光阻劑層進行顯影之顯影步驟；使用電漿蝕刻而製作輥母體之蝕刻步驟；以及藉由紫外線硬化樹脂而製作複製基板之複製步驟。
(曝光裝置之構成)
首先，參照圖12，對蛾眼圖案之曝光步驟中所用之輥母盤曝光裝置之構成進行說明。該輥母盤曝光裝置係將光碟記錄裝置作為基礎(base)而構成。
雷射光源21係用於對著膜於作為記錄媒體之母盤12之表面上之光阻劑進行曝光之光源，例如係振盪波長λ=266nm之記錄用雷射光15者。自雷射光源21所出射之雷射光15保持平行光束直進，入射至電光元件(EOM：Electro Optical Modulator，電光調變器)22中。透過電光元件22之雷射光15由鏡面23反射，被引導至調變光學系統25中。
鏡面23包括偏振分光鏡，具有對一方之偏光成分進行反射且使另一方之偏光成分透過之功能。透過鏡面23之偏光成分藉由光電二極體24而受光，根據該受光訊號而控制電光元件22，進行雷射光15之相位調變。
於調變光學系統25中，雷射光15藉由聚光透鏡26而聚光於包含玻璃(SiO2 )等之聲光元件(AOM：Acoust-Optic Modulator，聲光調變器)27。雷射光15藉由聲光元件27進行強度調變並發散後，藉由透鏡28而被平行光束化。自調變光學系統25所出射之雷射光15由鏡面31反射，並被水平且平行地引導至移動光學平台32中。
移動光學平台32具備擴束器33以及物鏡34。被引導至移動光學平台32之雷射光15藉由擴束器33而整形為所需之光束形狀後，經由物鏡34照射至母盤12上之光阻劑層上。母盤12載置於與轉軸馬達35連接之轉盤36上。而且，使母盤12旋轉，並且一面使雷射光15向母盤12之高度方向移動，一面間歇地將雷射光15照射至光阻劑層上，藉此進行光阻劑層之曝光步驟。所形成之潛像成為例如於圓周方向上具有長軸之大致橢圓形。雷射光15之移動係藉由移動光學平台32向箭頭R方向之移動而進行。
曝光裝置具備控制機構37，該控制機構37用以在光阻劑層上形成與圖8B所示之六方格子或準六方格子的二維圖案對應之潛像。控制機構37具備格式器29與驅動器30。格式器29具備極性反轉部，該極性反轉部控制雷射光15對光阻劑層之照射時序。驅動器30接受極性反轉部之輸出，控制聲光元件27。
於該輥母盤曝光裝置中，以在空間上鏈接二維圖案之方式，針對每條軌道使記錄裝置之旋轉控制器與極性反轉格式器訊號同步而產生訊號，藉由聲光元件27進行強度調變。利用恆定角速度(CAV，Constant Angular Velocity)以適當之轉速、適當之調變頻率及適當之進給間距進行圖案化，藉此可記錄六方格子或準六方格子圖案。
以下，對本發明之第1實施形態之光學元件之製造方法之各步驟依序進行說明。
(光阻劑成膜步驟)
首先，如圖13A所示，準備圓柱狀之母盤12。該母盤12例如為玻璃母盤。其次，如圖13B所示，於母盤12之表面上形成光阻劑層14。作為光阻劑層14之材料，例如可使用有機系光阻劑以及無機系光阻劑中之任一種。作為有機系光阻劑，例如可使用酚醛清漆系光阻劑或化學增幅型光阻劑。又，作為無機系光阻劑，例如可使用包含一種或兩種以上之過渡金屬之金屬氧化物。
(曝光步驟)
其次，如圖13C所示，使用上述輥母盤曝光裝置，使母盤12旋轉，並且將雷射光(曝光束)15照射至光阻劑層14。此時，一面使雷射光15向母盤12之高度方向移動，一面間歇地照射雷射光15，藉此遍及整面地將光阻劑層14曝光。藉此，與雷射光15之軌跡對應之潛像16以與可見光波長同程度之間距而遍及光阻劑層14之整個面形成。
(顯影步驟)
其次，一面使母盤12旋轉，一面將顯影液滴下至光阻劑層14上，如圖14A所示，對光阻劑層14進行顯影處理。如圖所示，於藉由正型光阻劑形成光阻劑層14之情形時，利用雷射光15進行曝光之曝光部與非曝光部相比，對於顯影液之溶解速度增快，因此於光阻劑層14上形成與潛像(曝光部)16對應之圖案。
(蝕刻步驟)
其次，將母盤12上所形成之光阻劑層14之圖案(光阻劑圖案)作為遮罩，對母盤12之表面進行蝕刻處理。藉此，如圖14B所示，可獲得於軌道之延伸方向上具有長軸方向之橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀之凹部，即主構造體13。蝕刻方法例如係藉由乾式蝕刻而進行。此時，交替進行蝕刻處理與灰化處理，藉此，例如可形成錐體狀之主構造體13之圖案，並且可製作出光阻劑層14之3倍以上深度(選擇比為3以上)之玻璃母體，可謀求主構造體3之高縱橫比化。藉由以上，可獲得具有六方格子圖案或準六方格子圖案之輥母體11。
(複製步驟)
其次，使輥母體11與塗佈有紫外線硬化樹脂之壓克力板等密著，一面照射紫外線使其硬化一面剝離。藉此，如圖14C所示，製作出作為目的之光學元件1。
根據該第1實施形態，以可見光之波長以下之微細間距進行週期性地重複，且在以形成複數行軌道之方式於基體表面上形成主構造體3，並且於基體表面形成有小於主構造體3之大小的副構造體4，故而可實現生產性高且具有優異之防反射特性之光學元件1。
(2)第2實施形態
(2-1)光學元件之構成
圖15A係表示本發明之第2實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖。圖15B係將圖15A所示之光學元件的一部分放大表示之平面圖。圖15C係圖15B之軌道T1、T3...之剖面圖。圖15D係圖15B之軌道T2、T4...之剖面圖。
第2實施形態之光學元件1中，軌道T具有圓弧狀之形狀，主構造體3配置成圓弧狀。如圖15B所示，將主構造體3配置成，於鄰接之三行軌道(T1~T3)之間，形成主構造體3之中心位於a1~a7之各點上的準六方格子圖案。在此，所謂準六方格子圖案，係指與正六方格子圖案不同，而沿軌道T之圓弧狀變形之六方格子圖案。或者，係指與正六方格子圖案不同，而沿軌道T之圓弧狀而變形，且沿軌道之延伸方向(X方向)被拉長而變形之六方格子圖案。
上述以外之光學元件1之構成與第1實施形態相同，故而省略其說明。
(2-2)碟片母體之構成
圖16係表示用以製作具有上述構成的光學元件之碟片母體的構成之一例。如圖16所示，碟片母體41具有如下構成：多數個為凹部之主構造體43以與可見光之波長同程度的間距配置於圓盤狀的母盤42之表面上。主構造體43例如配置於同心圓狀或螺旋狀之軌道上。
上述以外之碟片母體41之構成與第1實施形態之輥母體11相同，故而省略其說明。
(2-3)光學元件之製造方法
圖17係表示用以製作具有上述構成的碟片母體之曝光裝置的構成之一例之概略圖。
移動光學平台32具備擴束器33、鏡面38及物鏡34。被引導至移動光學平台32之雷射光15藉由擴束器33而整形為所需之光束形狀後，經由鏡面38以及物鏡34而照射至圓盤狀的母盤42上之光阻劑層上。母盤42載置於與轉軸馬達35連接之轉盤(省略圖示)之上。而且，使母盤42旋轉，並且一面使雷射光15向母盤42之旋轉半徑方向移動，一面間歇地將雷射光照射至母盤42上之光阻劑層上，藉此進行光阻劑層之曝光步驟。所形成之潛像成為於圓周方向上具有長軸之大致橢圓形。雷射光15之移動係藉由移動光學平台32向箭頭R方向之移動而進行。
於圖17所示之曝光裝置中具備控制機構37，其用以對光阻劑層形成包含圖16所示之六方格子或準六方格子的二維圖案之潛像。控制機構37具備極性反轉部與驅動器30，其中，上述極性反轉部控制雷射光15對光阻劑層之照射時序，上述驅動器30接受該極性反轉部之輸出，控制AOM27。
控制機構37以在空間上鏈接潛像之二維圖案之方式，針對每條軌道使AOM27對雷射光15之強度調變、轉軸馬達35之驅動旋轉速度、以及移動光學平台32之移動速度分別同步。母盤42係以恆定角速度(CAV)進行旋轉控制。而且，利用藉由轉軸馬達35之母盤42之適當的轉速、藉由AOM27之雷射強度之適當的頻率調變、以及藉由移動光學平台32之雷射光15之適當的進給間距而進行圖案化。藉此，對光阻劑層形成六方格子圖案或準六方格子圖案之潛像。
例如，為使圓周方向之配置間距P1為330nm、圓周方向約60°方向(約-60°方向)之配置間距P2為300nm，可使進給間距為251nm。再者，為使P1為315nm、P2為275nm，可使進給間距為226nm。又，為使P1為300nm、P2為265nm，可使進給間距為219nm。
進而，使極性反轉部之控制訊號逐漸變化，以使空間頻率(潛像之圖案密度，P1：330nm、P2：300nm或P1：315nm、P2：275nm或P1：300nm、P2：265nm)變得相同。更具體而言，一面使雷射光15對光阻劑層之照射週期針對每條軌道而變化一面進行曝光，並於控制機構37中進行雷射光15之頻率調變以於各軌道T中P1成為大致330nm(或315nm、300nm)。即，隨著軌道位置遠離圓盤狀的母盤42之中心而進行調變控制，以使雷射光之照射週期變短。藉此，可於基板整面上形成空間頻率相同之奈米圖案。
上述以外之光學元件之製造方法與第1實施形態相同，故而省略其說明。
根據該第2實施形態，可與將主構造體3排列成直線狀之情形時同樣地獲得透過率以及反射率優異之光學元件1。
(3)第3實施形態
。圖18A係表示本發明之第3實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖。圖18B係將圖18A所示之光學元件的一部分放大表示之平面圖。圖18C係圖18B之軌道T1、T3...之剖面圖。圖18D係圖18B之軌道T2、T4...之剖面圖。
第3實施形態之光學元件1與第1實施形態的不同之處在於，主構造體3於鄰接之三行軌道之間形成四方格子圖案或準四方格子圖案。在此，所謂準四方格子圖案，係指與正四方格子圖案不同，而於軌道之延伸方向(X方向)上被拉長而變形之四方格子圖案。於主構造體3週期性地配置成四方格子圖案或準四方格子圖案之情形時，主構造體3例如以成為四次對稱之方位鄰接。又，藉由進一步拉伸四方格子而使其變形，可使其亦對於同一軌道之主構造體鄰接，除了成為四次對稱之方位以外，還成為於同一軌道方向之兩處亦鄰接之填充密度較高的配置。此情形時，較好的是，副構造體4設置於鄰接部，藉由該副構造體4而連接主構造體3之間。
於鄰接之兩條軌道T之間，在一方之軌道(例如T1)上所排列之主構造體3之中間位置(偏移了半間距之位置)上配置有另一方之軌道(例如T2)之主構造體3。其結果，如圖18B所示，將主構造體3配置成，於鄰接之三行軌道(T1~T3)之間，形成主構造體3之中心位於a1~a4之各點上的四方格子圖案或準四方格子圖案。
主構造體3之高度或深度並無特別限定，例如為159nm~312nm左右。相對於軌道T為θ方向之間距P2例如為275nm~297nm左右。主構造體3之縱橫比(高度H/配置間距P)例如為0.54~1.13左右。進而，並不限定於主構造體3之縱橫比全部相同之情形，亦可以具有一定之高度分布之方式構成主構造體3。
同一軌道內之主構造體3之配置間距P1較好的是比鄰接之兩條軌道間之主構造體3之配置間距P2更長。又，將同一軌道內之主構造體3之配置間距設為P1、將鄰接之兩條軌道間之主構造體3之配置間距設為P2時，比率P1/P2較好的是滿足1.4<P1/P2≦1.5之關係。藉由使其為如此之數值範圍，可提高具有橢圓錐或橢圓錐梯形狀之構造體之填充率，故而可提高防反射特性。
於該第3實施形態中，可與上述第1實施形態同樣地獲得透過率以及反射率優異之光學元件1。
(4)第4實施形態
圖19A係表示本發明之第4實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖。圖19B係將圖19A所示之光學元件的一部分放大表示之平面圖。圖19C係圖19B之軌道T1、T3...之剖面圖。圖19D係圖19B之軌道T2、T4...之剖面圖。
第4實施形態之光學元件1與第1實施形態的不同之處在於，在基體2之形成主構造體3之面上形成有低折射率層5。低折射率層5將比構成基體2、主構造體3及副構造體4之材料具有更低折射率之材料作為主成分。作為該低折射率層4之材料，可使用先前公知之有機系之低折射率材料，例如氟系樹脂或無機系之低折射率材料，例如LiF、MgF2 。
於該第4實施形態中，與上述第1實施形態相比可進一步降低反射率。
(5)第5實施形態
圖20A係表示本發明之第5實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖。圖20B係將圖20A所示之光學元件的一部分放大表示之平面圖。圖20C係圖20B之軌道T1、T3...之剖面圖。圖20D係圖20B之軌道T2、T4...之剖面圖。
第5實施形態之光學元件1與第1實施形態的不同之處在於，在主構造體3以及副構造體4之表面上設置微細凹凸形狀6。光學元件1具有空隙部2a時，較好的是亦於空隙部2a中設置微細凹凸形狀6。
於該第5實施形態中，與上述第1實施形態相比可進一步降低反射率。
[實施例]
以下，藉由實施例而具體說明本發明，但本發明並不僅限定於該等實施例。
(實施例1)
首先，準備外徑為126mm之玻璃輥母盤，於該玻璃母盤之表面以下述方式將光阻劑著膜。即，利用稀釋劑將光阻劑稀釋至1/10，藉由浸漬將該稀釋光阻劑於玻璃輥母盤之圓柱面上塗佈至厚度為130nm左右，藉此將光阻劑著膜。其次，將作為記錄媒體之玻璃母盤搬送至圖12所示之輥母盤曝光裝置，曝光光阻劑，藉此連成一個螺旋狀，並且將於鄰接之三行軌道之間形成準六方格子圖案之潛像圖案化於光阻劑上。
具體而言，對於應形成準六方格子圖案之區域，照射曝光至上述玻璃輥母盤表面之功率為0.50mW/m之雷射光而形成凹形狀之準六方格子圖案。再者，軌道行之行方向之光阻劑厚度為120nm左右，軌道之延伸方向之光阻劑厚度為100nm左右。
其次，對玻璃輥母盤上之光阻劑實施顯影處理，使已曝光部分之光阻劑溶解而進行顯影。具體而言，於未圖示之顯影機之轉盤上載置未顯影之玻璃輥母盤，使每個轉盤旋轉，並且將顯影液滴下至玻璃輥母盤之表面，對其表面之光阻劑進行顯影。藉此，可獲得光阻劑層於準六方格子圖案上開口之光阻劑玻璃母盤。
其次，使用輥電漿蝕刻，進行CHF3 氣體環境中之電漿蝕刻。藉此，於玻璃輥母盤之表面上，僅自光阻劑層露出之準六方格子圖案的部分進行蝕刻，其他區域中光阻劑成為遮罩而不進行蝕刻，從而可獲得橢圓錐形狀之凹部。此時之圖案中之蝕刻量(深度)根據蝕刻時間而變化。最後，藉由O2 灰化完全去除光阻劑，藉此可獲得凹形狀之六方格子圖案之蛾眼玻璃輥母體。行方向上之凹部之深度比軌道之延伸方向上之凹部之深度更深。
其次，使上述蛾眼玻璃輥母體與塗佈有紫外線硬化樹脂之壓克力板密著，一面照射紫外線使其硬化，一面進行剝離，藉此製作光學元件。
(形狀之評價)
對於以上述方式製作之光學元件，藉由掃描式電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)進行觀察。其結果示於圖21。由圖21可知，軌道方向上之主構造體間藉由副構造體而連接。
(實施例2)
藉由針對每條軌道調整極性反轉格式器訊號之頻率、輥之轉速、適當的進給間距、以及曝光點而將光阻劑層圖案化，藉此於光阻劑層上記錄四方格子圖案。除此以外，與實施例1同樣地製作光學元件。
(實施例3)
藉由針對每條軌道調整極性反轉格式器訊號之頻率、輥之轉速、適當的進給間距、以及曝光點而將光阻劑層圖案化，藉此於光阻劑層上記錄準六方格子圖案。除此以外，與實施例1同樣地製作光學元件。
(實施例4)
藉由針對每條軌道調整極性反轉格式器訊號之頻率、輥之轉速、適當的進給間距、以及曝光點進行調整而以比實施例1小的開口將光阻劑層圖案化，並調整蝕刻與灰化之條件，藉此於光阻劑層上記錄準六方格子圖案。除此以外，與實施例1同樣地製作光學元件。
(實施例5)
藉由針對每條軌道調整極性反轉格式器訊號之頻率、輥之轉速、適當的進給間距、以及曝光點進行調整而以比實施例1小的開口將光阻劑層圖案化，並調整蝕刻與灰化之條件，藉此於光阻劑層上記錄準六方格子圖案。除此以外，與實施例1同樣地製作光學元件。
(實施例6)
藉由針對每條軌道調整極性反轉格式器訊號之頻率、輥之轉速、適當的進給間距、以及曝光點進行調整而將光阻劑層圖案化，藉此於光阻劑層上記錄準六方格子圖案。除此以外，與實施例1同樣地製作母盤。
(形狀之評價)
藉由原子力顯微鏡(AFM：Atomic Force Microscope)以及掃描式電子顯微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope)，對以上述方式製作之實施例1~5之光學元件以及實施例6之母盤之凹凸面(構造體形成面)進行觀察。而且，由AFM之剖面分布求出各實施例之構造體之高度以及間距。其結果示於表1。
圖22係表示實施例3之光學元件之反射特性之圖表。由圖22可知，於可見光域中可獲得1.0%以下之高性能的防反射效果，尤其是於中心波段中可獲得0.1%以下之高性能的防反射效果。
由圖23可知，主構造體間以成為四次對稱之方位鄰接，於全部該等鄰接部位中，構造體彼此連接。
由圖24A、圖24B可知，於主構造體之底部形成有突出部(副構造體)，其沿自主構造體之頂部朝向底部之方向細長地延伸。又可知，於主構造體之頂部形成有微細的穴部(副構造體)。即可知，於光學元件之整個表面(構造體形成面)上形成有副構造體。
由圖25可知，於光學元件之整個表面上形成有沿自主構造體之頂部朝向底部之方向細長地延伸之突出部(副構造體)等。再者，亦可代替突出部(凸部)而形成凹部作為副構造體。
由圖26可知，構造體(凹部)於母盤之表面上形成準六方格子狀，於該等之深度中存在各向異性。
其次，藉由RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis，嚴格耦合波分析)模擬，對構造體之高度與反射率之關係進行討論。
(測試例1)
使主構造體之底面徑相對於軌道間距P1為85%、90%、95%、99%之大小而進行RCWA模擬。其結果示於圖27。
以下表示模擬之條件。
主構造體形狀：吊鐘型
偏光：無偏光
折射率：1.48
軌道間距P1：320nm
主構造體之高度：365nm
縱橫比：1.14
主構造體之排列：六方格子
由圖27可知，若主構造體之底面徑之大小改變，填充率下降，則反射率將惡化。
(測試例2)
除了於軌道方向之主構造體之間設置縱橫比為0.3之較低突出部之副構造體以外與測試例1同樣地進行RCWA模擬。其結果示於圖28。
由圖28可知，於軌道方向之主構造體之間存在由較低突出部製成之副構造體時，即便填充率下降，亦可將反射率抑制為較低。
(測試例3)
於軌道方向之主構造體之間設置相當於主構造體之高度的1/4之副構造體，使各高度之主構造體以相同比例存在，將各高度下之結果與具有深度分布時之結果(Ave.)統合製成圖表而示於圖29。
主構造體形狀：吊鐘型
偏光：無偏光
折射率：1.48
軌道間距P1：320nm
主構造體之底面徑：軌道間距P1之90%
縱橫比：0.93、1.00、1.14、1.30(各深度為0.270、0.320、0.385、0.415μm)
主構造體之排列：六方格子
由圖29可知，若於軌道方向之主構造體之間設置較低突出部之副構造體，使主構造體具有高度分布，則可獲得波長依存性較少之低反射特性。
(測試例4)
將副構造體之空間頻率之次數設為無副構造體、2.3次、4.8次而進行RCWA模擬。其結果示於圖30。
以下表示模擬之條件。
主構造體形狀：吊鐘型
偏光：無偏光
折射率：1.50
軌道間距P1：320nm
主構造體之高度：365nm
縱橫比：1.14
主構造體之排列：六方格子
由圖30可知，若增加副構造體之次數，則波長依存性少，與無副構造體之情形相比較，可獲得反射率低之光學特性。
(測試例5)
使主構造體為六方格子狀之吊鐘型構造，進行不使底部接合之情形時與使底部彼此重合接合之情形時之RCWA模擬。其結果示於圖31。
以下表示模擬之條件。
主構造體形狀：吊鐘型
偏光：無偏光
折射率：1.50
軌道間距P1：320nm
主構造體之高度：365nm
縱橫比：1.14
主構造體之排列：六方格子
由圖31可知，在使主構造體為六方格子狀之吊鐘型構造，不使底部接合之情形時與使底部彼此重合接合之情形時，於接合之情形時可獲得良好的防反射特性。
以上，對該發明之實施形態以及實施例進行了具體說明，但該發明並不限定於上述之實施形態以及實施例，可基於該發明之技術思想而進行各種變形。
例如，於上述之實施形態以及實施例中所舉出之數值、形狀以及材料等僅為示例，亦可根據需要而使用與其不同之數值、形狀以及材料等。
1．．．光學元件
2．．．基體
2a．．．空隙部
3．．．構造體
4．．．副構造體
4a．．．凹凸部
5．．．低折射率層
6．．．微細凹凸形狀
圖1A、圖1B係表示先前之Si母盤之構成之照片圖；
圖2係表示先前之Si母盤之反射率之波長依存性之圖表；
圖3係表示先前之Si母盤之Ni鍍敷壓模之構成之概略圖；
圖4係將圖3所示之Ni鍍敷壓模放大表示之照片；
圖5係表示先前之光學元件之反射率之波長依存性之圖表；
圖6係表示使用先前之裝置而製作出之奈米點圖案之照片；
圖7係表示於直徑為12cm之SiO2 碟片基板上製作具有防光反射功能之微細構造，使光之反射率降低之例之圖表；
圖8A係表示本發明之第1實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖，圖8B係將圖8A所示之光學元件之一部分放大表示之平面圖，圖8C係圖8B之軌道T1、T3...之剖面圖，圖8D係圖8B之軌道T2、T4...之剖面圖；
圖9係將圖8A所示之光學元件之一部分放大表示之立體圖；
圖10A、圖10B係表示主構造體之配置之一例之概略圖；
圖11A係表示輥母體之構成之一例之立體圖，圖11B係將圖11A所示之輥母體之一部分放大表示之平面圖；
圖12係表示曝光裝置之構成之一例之概略圖；
圖13A~圖13C係用以對本發明之第1實施形態之光學元件之製造方法之一例進行說明之步驟圖；
圖14A~圖14C係用以對本發明之第1實施形態之光學元件之製造方法之一例進行說明之步驟圖；
圖15A係表示本發明之第2實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖，圖15B係將圖15A所示之光學元件之一部分放大表示之平面圖，圖15C係圖15B之軌道T1、T3...之剖面圖，圖15D係圖15B之軌道T2、T4...之剖面圖；
圖16A係表示碟片母體之構成之一例之立體圖，圖16B係將圖16A所示之碟片母體之一部分放大表示之平面圖；
圖17係表示曝光裝置之構成之一例之概略圖；
圖18A係表示本發明之第3實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖，圖18B係將圖18A所示之光學元件之一部分放大表示之平面圖，圖18C係圖18B之軌道T1、T3...之剖面圖，圖18D係圖18B之軌道T2、T4...之剖面圖；
圖19A係表示本發明之第4實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖，圖19B係將圖19A所示之光學元件之一部分放大表示之平面圖，圖19C係圖19B之軌道T1、T3...之剖面圖，圖19D係圖19B之軌道T2、T4...之剖面圖；
圖20A係表示本發明之第5實施形態之光學元件之構成之一例之概略平面圖，圖20B係將圖20A所示之光學元件之一部分放大表示之平面圖，圖20C係圖20B之軌道T1、T3...之剖面圖，圖20D係圖20B之軌道T2、T4...之剖面圖；
圖21係實施例1之光學元件之SEM照片；
圖22係表示實施例3之光學元件之反射特性之圖表；
圖23係實施例2之光學元件之SEM照片；
圖24A、圖24B係實施例4之光學元件之SEM照片；
圖25係實施例5之光學元件之SEM照片；
圖26A係表示實施例5之光學元件之AFM像，圖26B係表示圖26A所示之AFM像之剖面分布；
圖27係表示測試例1之模擬結果之圖表；
圖28係表示測試例2之模擬結果之圖表；
圖29係表示測試例3之模擬結果之圖表；
圖30係表示測試例4之模擬結果之圖表；及
圖31係表示測試例5之模擬結果之圖表。
1．．．光學元件
2．．．基體
2a．．．空隙部
3．．．構造體
4．．．副構造體
4a．．．凹凸部
a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7．．．點
T1、T2、T3、T4．．．軌道
P1、P2、P3．．．配置間距

Claims (19)

  1. 一種光學元件，其包含：基體；及形成於上述基體表面且為凸部或凹部之主構造體以及副構造體，且上述主構造體於上述基體表面形成複數行軌道，並且以可見光波長以下之微細間距週期性地反覆排列，上述副構造體為小於上述主構造體之大小，上述主構造體及副構造體之脊部之平均折射率分布n(z)之變化係取上述主構造體及副構造體之形狀為拋物曲面時之變化與為圓錐曲面時之變化的中間之值。
  2. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係設置於上述主構造體之間。
  3. 如請求項2之光學元件，其中上述主構造體週期性地配置成六方格子狀或準六方格子狀，上述主構造體之間以成為六次對稱或大致六次對稱之方位而鄰接，於上述鄰接之部分設置上述副構造體，藉由該副構造體而連接上述主構造體之間。
  4. 如請求項2之光學元件，其中上述主構造體週期性地配置成四方格子狀或準四方格子狀，上述主構造體之間以成為四次對稱或大致四次對稱之方位而鄰接，於上述鄰接之部分設置上述副構造體，藉由該副構造 體而連接上述主構造體之間。
  5. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係形成於上述主構造體之排列之空隙部。
  6. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係形成於上述主構造體之表面。
  7. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體之反覆排列之頻率成分高於上述主構造體之週期排列之頻率成分。
  8. 如請求項7之光學元件，其中上述副構造體之反覆排列之頻率成分相對於上述主構造體之週期排列之頻率成分為2倍以上。
  9. 如請求項8之光學元件，其中上述副構造體之反覆排列之頻率成分相對於上述主構造體之週期排列之頻率成分為4倍以上。
  10. 如請求項7之光學元件，其中上述副構造體之反覆排列之頻率成分相對於上述主構造體之週期排列之頻率成分而與成為整數次之諧波之值不同。
  11. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體之深度於10 nm以上且150 nm以下之範圍內。
  12. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係以折射率低於上述基體以及上述主構造體之材料作為主成分。
  13. 如請求項1之光學元件，其中上述主構造體與上述副構造體之凹部與凸部之關係顛倒。
  14. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係於上述主構造體之表面細長地延伸之凸部或凹部。
  15. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體沿自上述主構造體之頂部朝向底部之方向延伸。
  16. 如請求項1之光學元件，其中上述副構造體係形成於上述主構造體之頂部的凹部。
  17. 如請求項1之光學元件，其中上述主構造體係橢圓錐形狀或橢圓錐梯形狀，上述主構造體之底面係上述軌道之延伸方向成為長軸方向之橢圓形狀。
  18. 一種光學元件，其包含：基體；及形成於上述基體表面且為凸部或凹部之構造體，且上述構造體於上述基體表面形成複數行軌道，並且以可見光之波長以下的微細間距週期性地反覆排列，鄰接之上述構造體之下部彼此重合，上述構造體之脊部之平均折射率分布n(z)之變化係取上述構造體之形狀為拋物曲面時之變化與為圓錐曲面時之變化的中間之值。
  19. 一種顯示裝置，其包含如請求項1至18中任一項之光學元件。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011108208A1 (ja) * 2010-03-02 2011-09-09 パナソニック株式会社 光学素子及び光学素子の製造方法
CN102792200A (zh) * 2010-03-19 2012-11-21 惠普发展公司，有限责任合伙企业 光学星形耦合器
JP5769957B2 (ja) * 2010-12-17 2015-08-26 旭化成イーマテリアルズ株式会社 微細構造体
WO2012144954A1 (en) * 2011-04-19 2012-10-26 Agency For Science, Technology And Research Anti-reflective nanostructures
JP5488667B2 (ja) * 2012-09-28 2014-05-14 大日本印刷株式会社 反射防止物品
JP2014170066A (ja) * 2013-03-01 2014-09-18 Sony Corp 光学体、撮像装置、電子機器、および原盤
KR101351596B1 (ko) * 2013-03-12 2014-01-15 주식회사 탑나노임프린팅 반사 방지재
JP5895880B2 (ja) * 2013-03-18 2016-03-30 ソニー株式会社 光学素子、投射型画像表示装置および原盤
EP2983015B1 (en) * 2013-04-02 2021-10-27 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Optical member
US9207363B2 (en) * 2013-04-30 2015-12-08 The Boeing Company Anti-reflection nanostructure array and method
CN103345007B (zh) * 2013-07-12 2016-06-29 南昌欧菲光学技术有限公司 透明基材及含有该透明基材的透明导电元件及光学器件
WO2015049406A1 (es) * 2013-10-02 2015-04-09 Sgenia Soluciones Lente antirreflectante para gafas y procedimiento de fabricación de dicha lente
EP3130947B1 (en) * 2014-04-11 2019-10-02 Kuraray Co., Ltd. Method for designing light diffusion pattern, method for manufacturing light diffusion plate, and light diffusion plate
JP6411113B2 (ja) * 2014-07-25 2018-10-24 デクセリアルズ株式会社 原盤の製造方法、転写物の製造方法、およびレプリカ原盤の製造方法
JP6362105B2 (ja) * 2014-08-27 2018-07-25 キヤノン株式会社 反射防止膜を有する光学素子、光学系、光学機器
CN104465821B (zh) * 2014-12-25 2017-11-24 胡明建 一种圆锥形等距矩阵排列太阳能板的设计方法
JP6737613B2 (ja) * 2016-03-25 2020-08-12 デクセリアルズ株式会社 光学体及び発光装置
KR20180053132A (ko) * 2016-11-11 2018-05-21 주식회사 리크릭스 반사 방지 필름
JP7057126B2 (ja) * 2017-12-26 2022-04-19 デクセリアルズ株式会社 原盤、転写物及び原盤の製造方法
JP7226915B2 (ja) * 2017-12-26 2023-02-21 デクセリアルズ株式会社 凹凸構造体、光学部材及び電子機器

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817396A (en) * 1995-09-26 1998-10-06 C.R.F. Societa' Constorile Per Azioni Antireflection surface having a predetermined roughness, particularly for motor-vehicle dashboards
JP2005266252A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fujimori Kogyo Co Ltd 光学素子および光学素子の製造方法
WO2007034715A1 (ja) * 2005-09-21 2007-03-29 Konica Minolta Opto, Inc. 防眩性反射防止フィルム及び防眩性反射防止フィルムの製造方法
TWI290233B (en) * 2004-12-03 2007-11-21 Sharp Kk Antireflection member, optical device, display device, and method for producing stamper, and method for producing antireflection member using stamper
JP2008090212A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Nissan Motor Co Ltd 反射防止性光学構造、反射防止性光学構造体及びその製造方法
JP2008158013A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Sony Corp 光学素子およびその製造方法、ならびに光学素子作製用複製基板およびその製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2079860C1 (ru) * 1993-12-30 1997-05-20 Камиль Абдикеримович Молдосанов Оптический элемент
AU694619B2 (en) * 1995-03-03 1998-07-23 Minnesota Mining And Manufacturing Company Light directing film having variable height structured surface and light directing article constructed therefrom
GB9524862D0 (en) * 1995-12-06 1996-02-07 The Technology Partnership Plc Colour diffractive structure
KR100432438B1 (ko) * 2001-01-18 2004-05-22 주식회사 송산 빛을 회절 및 확산시키는 프리즘 디퓨저
JP4740603B2 (ja) * 2004-01-23 2011-08-03 富士フイルム株式会社 反射防止フィルムの製造方法
US7384173B2 (en) * 2004-12-30 2008-06-10 3M Innovative Properties Company Brightness enhancement article
JP2007264594A (ja) * 2006-03-01 2007-10-11 Nissan Motor Co Ltd 反射防止微細構造、反射防止成形体及びその製造方法
JP4398507B2 (ja) * 2006-08-21 2010-01-13 ソニー株式会社 光学素子、光学素子作製用原盤の製造方法、および光電変換装置
JP5016872B2 (ja) * 2006-08-30 2012-09-05 キヤノン電子株式会社 光学フィルタ
CN101477216B (zh) * 2009-01-21 2010-12-29 友达光电股份有限公司 扩散板、背光模块及显示装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5817396A (en) * 1995-09-26 1998-10-06 C.R.F. Societa' Constorile Per Azioni Antireflection surface having a predetermined roughness, particularly for motor-vehicle dashboards
JP2005266252A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Fujimori Kogyo Co Ltd 光学素子および光学素子の製造方法
TWI290233B (en) * 2004-12-03 2007-11-21 Sharp Kk Antireflection member, optical device, display device, and method for producing stamper, and method for producing antireflection member using stamper
WO2007034715A1 (ja) * 2005-09-21 2007-03-29 Konica Minolta Opto, Inc. 防眩性反射防止フィルム及び防眩性反射防止フィルムの製造方法
JP2008090212A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Nissan Motor Co Ltd 反射防止性光学構造、反射防止性光学構造体及びその製造方法
JP2008158013A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Sony Corp 光学素子およびその製造方法、ならびに光学素子作製用複製基板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110036875A (ko) 2011-04-12
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TW201017209A (en) 2010-05-01
RU2451311C2 (ru) 2012-05-20
US9588259B2 (en) 2017-03-07
CN101952746A (zh) 2011-01-19

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