CN101424751A - 光学元件以及光学元件生产用的原盘的制造方法 - Google Patents

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CN101424751A CNA2008101730345A CN200810173034A CN101424751A CN 101424751 A CN101424751 A CN 101424751A CN A2008101730345 A CNA2008101730345 A CN A2008101730345A CN 200810173034 A CN200810173034 A CN 200810173034A CN 101424751 A CN101424751 A CN 101424751A
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Abstract

本发明提供了一种光学元件以及光学元件生产用的原盘的制造方法，该光学元件具有排列在基底元件表面上的包括凸部或凹部的多个结构体，其中，结构体的排列间距是380nm～680nm，以及结构的纵横比是0.62～1.09。

Description

光学元件以及光学元件生产用的原盘的制造方法
相关申请的交叉参考
本发明包含于2007年10月30日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-282117的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种光学元件以及光学元件生产用的原盘的制造方法。具体地，本发明涉及一种在基底的元件表面上排列包括凸部和凹部的多个结构体的光学元件。
背景技术
在相关技术中，关于包括例如玻璃或塑料的透光基板的光学元件，涉及一种在光学元件表面上设置细小、密集的凹或凸(亚波长结构；蛾眼)形状的方法来作为用于减少由于表面反射产生的光从而改进透射性的方法。通常，在光学元件表面上设置周期性的凹和凸形状的情况下，当光通过凹和凸形状时出现衍射，透射光的直射(straight-ahead)成分明显减少。然而，在凹和凸形状的间距小于将被透射的光的波长的情况下，不会出现衍射。例如，在凹和凸形状是圆锥的情况下，对于具有单个波长的光，根据凹和凸形状的间距、深度等，可以获得有效的抗反射效应和良好的透射性。
例如，NTT Advanced Technolgy Corporation的非专利文件“Hachouizonsei no Nai Hanshaboushitai(Mosuai)YouSeikeikanagatagenban(Molding Die Master for Antireflector(Moth-eye)Exhibiting No Wavelength Dependence)”，[在线]，[于2007年9月3日搜索]，互联网<http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0016.html>，披露了一种具有上述结构的光学元件。如下生产这种光学元件。通过在硅基板上的光致抗蚀层上进行电子束记录来形成凹和凸的光致抗蚀图样，在凹和凸的光致抗蚀剂图样用作掩模的情况下蚀刻Si基板。如此，如图16所示，生产精细帐篷形状的具有亚波长结构(间距：约300nm，宽度：约400nm)的Si原盘。
关于如上所述生产的Si原盘，对具有宽波长范围的光可以获得抗反射效应。此外，如图17所示，上述亚波长结构体被形成为六角形格状，因此在可见光区域可以获得高精确性的抗反射效应(1％以下的反射率)(参考图18)。在图18中，I1和I2分别表示Si平坦部分的反射率和图样部分的反射率。
随后，生产所得硅原盘的Ni镀压模。如图19所示，与Si原盘相反的凹和凸结构体被放置在该压模表面上的预定区域中。使用所得的压模以将凹和凸图样转印到透明聚碳酸酯树脂。如此，得到期望的光学元件(复制基板)。这个光学元件也可以起到高精度的抗反射效应(0.3％以下的反射率)(参考图20)。在图20中，I3和I4分别表示没有图样的反射率和有图样的反射率。
发明内容
关于在上述非专利文件中披露的光学元件，反射率可以减小至0.3％以下。然而，近年，期望光学元件的反射率的进一步减小。
因此，期望提供一种显示更出色抗反射特性的光学元件以及用于制造该光学元件生产用的原盘从而生产上述光学元件的方法。
本发明人进行了深入的研究。下面将对其概要进行描述。
在上述光学元件的技术领域中，前面已研究减少在光学元件中的排列间距以改进抗反射特性。然而，根据本发明人进行的用以改进抗反射特性的研究，发现与以往在相关技术中减小间距相反，通过增大在光学元件中的排列间距能够获得出色的抗反射特性。
基于上述研究作出本发明。
根据本发明实施例的光学元件具有排列在基底元件表面上的包括凸部或凹部的多个结构体，其中，结构体的排列间距是380nm～680nm，以及结构体的纵横比是0.62～1.09。
在根据本发明实施例的光学元件中，结构体的排列间距被指定为380nm～680nm，纵横比被指定为0.62～1.09。因此，结构体的排列间距大于在基于相关技术的光学元件中的排列间距。由于结构体的排列间距增大，所以与相关技术中的光学元件相比，反射率减小。
根据本发明实施例的光学元件生产用的原盘的制造方法是其中在基板表面上排列包括凹部和凸部的多个结构体的光学元件生产用的原盘的制造方法，该方法包括以下步骤：制备在表面上具有抗蚀层的基板；通过在旋转基板并且沿基板的旋转半径的方向相对移动激光的同时向抗蚀层间歇性地施加激光来形成潜像；通过显影抗蚀层，在基板的表面上形成抗蚀图样；以及通过在将抗蚀图样用作掩模的情况下进行蚀刻处理，在该基板表面上形成凹和凸结构体，其中，在形成潜像中，以使结构体的排列间距为380nm～680nm的方式形成潜像，在形成凹和凸结构体中，以结构体的纵横比为0.62～1.09的方式进行蚀刻处理。
在根据本发明实施例的光学元件生产用的原盘的制造方法中，通过在旋转基板并且沿基板的旋转半径的方向相对移动激光的同时向抗蚀层间歇性地施加激光来形成潜像。因此，曝光操作时间相与相关技术中通过电子束记录进行的曝光相比，可以缩短曝光的操作时间。因此，可以以比以往更短的时间来制造光学元件生产用的原盘。
如上所述，根据本发明的实施例，能够获得具有出色的抗反射效应和高透射系数的光学元件。此外，可以高产率地生产这种光学元件。
附图说明
图1A是示出了根据本发明实施例的光学元件的结构的实例的示意平面图，图1B是图1A中所示的光学元件的放大局部平面图，图1C是沿图1B所示的轨迹(track)T1、T3、...得到的截面图，图1D是沿图1B所示的轨迹T2、T4、...得到的截面图，图1E是示出了用于潜像形成的激光的调制波形的示意图，该波形对应于图1B所示的轨迹T1、T3、...，以及图1F是示出了用于潜像形成的激光的调制波形的示意图，该波形对应于图1B所示的轨迹T2、T4、...；
图2是图1A所示的光学元件的放大局部透视图；
图3是示出了盘状光学元件的结构的实例的示意平面图；
图4A～图4C是用于解释光学元件的制造方法的步骤图；
图5A～图5E是用于解释光学元件的制造方法的步骤图；
图6是用于原盘的制造步骤的曝光装置的示意结构图；
图7A和图7B是用于解释光学元件的制造方法的示意图；
图8是根据实例2的复制基板的一个主表面的SEM照片；
图9是根据实例5的复制基板的一个主表面的SEM照片；
图10是示出了根据实例2的复制基板的反射特性的曲线图；
图11是示出了根据实例3的复制基板的反射特性的曲线图；
图12是示出了根据实例4的复制基板的反射特性的曲线图；
图13是示出了根据实例5的复制基板的反射特性的曲线图；
图14是示出了根据测试实例1的光学元件的反射特性的曲线图；
图15是示出了根据测试实例2的光学元件的反射特性的曲线图；
图16是示出了在相关技术中的Si原盘的结构的示图；
图17是示出了在相关技术中的Si原盘的结构的示图；
图18是示出了在相关技术中的Si原盘的波长与反射率之间的关系的曲线图；
图19是相关技术中的Ni镀压模的放大示图；以及
图20是示出了在相关技术中的光学元件的波长与反射率之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面将参考附图描述根据本发明的实施例。
光学元件的结构
图1A是示出了根据本发明实施例的光学元件1的结构实例的示意平面图。图1B是图1A所示的光学元件1的放大局部平面图。图1C是沿图1B所示的轨迹T1、T3、...得到的截面图。图1D是沿图1B所示的轨迹T2、T4、...得到的截面图。图1E是示出了用于潜像形成的激光的调制波形的示意图，该波形对应于图1B所示的轨迹T1、T3、...。图1F是示出了用于潜像形成的激光的调制波形的示意图，该波形对应于图1B所示的轨迹T2、T4、...。图2是图1A所示的光学元件的放大局部透视图。光学元件1有助于适用各种光学设备，例如显示器、光电子元件、光通信(光纤)、太阳能电池以及照明装置，并且可适于例如具有各种波长范围的光纤和显示光导板。此外，光学元件1可适用于具有根据入射光的入射角的透射系数的滤光器和包括该滤光器的背光装置。
如图1A和图1B所示，本实施例的光学元件1具有以下结构，其中，在基底元件2的表面上以基本上等于可见光波长的间距排列包括凸部的多个结构体3。该光学元件1具有防止沿图2所示的Z方向通过基底元件2的光在结构体3与其周围的气体之间的界面处反射的功能。
基底元件2是具有透光特性的透明基底元件，并且由例如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯、对苯二酸盐(PET)、玻璃等的透明合成树脂形成。其形式并没有具体限制，并且可以是膜、片、板或块形。根据各种光学设备和主体部分(例如需要预定抗反射功能的显示器、光电子元件、光通信、太阳能电池和照明装置、以及安装在这些光学设备上的片状或膜状的抗反射功能组件)的形状等来确定基底元件2的形式。
例如，结构体3与基底元件2整体形成。各个结构体3的形状相同，但是并不限于此。例如，结构体3被形成为具有锥形结构的形状，在锥形结构中，底部具有长轴和短轴并且是椭圆、卵形或蛋形而顶部是弯曲或平坦形状。具体地，椭圆锥形是优选的，其中，顶部倾斜度平缓而倾斜度从中部向底部逐渐变剧烈。这是能够改进耐久性和透光特性的原因。
结构体3不限于凸状，还可以由在基底元件2的表面上形成的凹部构成。结构体3的高度没有具体限制，例如，约为420nm。具体地，高度为415nm～421nm。在结构体3由凹状构成的情况下，结构体3的深度对应于高度。
优选地，结构体3在轨迹T的圆周方向上的高度H1小于结构体3在弧形轨迹T的半径方向上的高度H2。即，优选结构体3的高度H1和高度H2满足关系H1<H2。这是因为，如果结构体3经排列以满足关系H1≥H2，那么就会需要增加在圆周方向上的排列间距P1，从而，降低了结构体3在圆周方向上的填充系数。如上所述，填充系数的降低会引起反射特性的劣化。
图3是示出了盘状光学元件1W的结构实例的示意平面图。如图3所示，结构体3几乎形成在盘状光学元件1W的整个表面上，因此，通过从盘状光学元件1W上切下预定产品尺寸来形成光学元件1。通过使用后面所述的记录装置，基于基板上形成的曝光图样来形成结构体3。由于具有预定尺寸的光学元件1是从盘状光学元件1W上切下的，所以如图1A所示，光学元件1的结构具有在基底元件2的表面上构成多个弧形轨迹T1、T2、T3、...(下文统一称为“轨迹T”)的排列形式。
优选地，向结构体3的边缘部分提供裙部。这是因为，在光学元件的生产步骤中，可以从模具等中轻易剥离出光学元件。从上述剥离特性的观点考虑，优选地，裙部为高度逐渐减小的弯曲形状。裙部可以被提供给一部分外围部分，但是从改进上述取出特性的观点考虑，优选地，裙部被提供给结构体3的整个外围部分。在结构体3由凹部组成的情况下，裙部是被提供给作为结构体3的凹部的开口的外围部分的曲面。
关于在相邻两个轨迹T中的各个结构体3，在一个轨迹(例如，T1)中的各个结构体3排列在排列于另一个轨迹(例如，T2)中的各个结构体3之间的中点处(移动了一半间距的位置)。结果，如图1B所示，各个结构体3经排列以在相邻三个轨迹(T1～T3)中，结构体3的中心位于各个点a1～a7处，从而形成了准六边形格状图样。在本发明中，与图17所示的规则六边形格状图样相反，准六边形格状图样指的是沿着轨迹T的弧形弯曲的六边形格状图样。
此外，由于各个结构体3经排列以如图1B所示形成上述的准六边形格状图样，所以结构体3在同一轨迹(例如轨迹T1)中的排列间距P1(a1与a2之间的距离)大于体相邻两个轨迹(例如T1和T2)之间的排列间距，即，结构体3在与圆周方向成约±60°的方向上的排列间距P2(例如，a1与a7、a2与a7之间的距离)。如上所述排列结构体3，从而，进一步改进结构体3的排列密度。
优选地，结构体3的间距P被指定为380nm～680nm，以及结构体3的纵横比(高度H/间距P)被指定为0.62～1.09。更优选地，结构体3的间距P被指定为400nm～650nm，以及结构体3的纵横比(高度H/间距P)被指定为0.65～1.03。通过使用上述范围可以实现出色的抗反射特性。
在本发明中，通过以下公式(1)来限定纵横比。
纵横比＝H/P       (1)
其中，H：结构体的高度，P：间距。
此外，结构体3的高度被指定为结构体3在半径方向上的高度。结构体3在圆周方向上的高度小于在半径方向上的高度，结构体3在除圆周方向的方向上的部分的高度基本上等于在半径方向上的高度。因此，用在半径方向上的高度表示亚波长结构体的深度。顺便，在结构体3是凹部的情况下，在上述方程(1)中所述的结构体的高度H被指定为结构体的深度H。
光学元件的制造方法
下面将参考图4A～图7B描述具有上述结构的光学元件1的制造方法。在本实施例中，通过原盘制备步骤、复制基板制备步骤、模具制备步骤以及光学元件制备步骤，生产具有上述构造的光学元件1。
原盘制备步骤
如图4A所示，制备盘状基板11。例如，该基板11是石英基板。如图4B所示，在基板11的表面上形成抗蚀层12。抗蚀层12可以是有机材料或无机材料。对于有机抗蚀剂，可以使用例如novolac抗蚀剂和化学增强抗蚀剂。对于无机抗蚀剂，例如，由至少一种过渡金属(诸如，钨和钼)形成的金属氧化物是有利的。
如图4C所示，旋转基板11，并且另外，向抗蚀层12施加激光(曝光光束)13。此时，在激光13在基板11的半径方向上移动的同时，间歇性地施加激光13，从而使抗蚀层12的整个表面露出。如此，在抗蚀层的整个表面上，以基本上等于可见光波长的间距形成对应于激光13的轨迹(locus)的潜像14。稍后将详细描述这个曝光步骤。
在按轨迹改变向抗蚀层12施加激光13的周期的同时进行这个曝光步骤，从而，相对于相邻的三个轨迹，结构体(潜像)可以被形成并排列为准六边形格状图样的形状。关于激光13的施加周期，例如，基底元件2以恒定角速度旋转，并且激光13的脉冲频率被优化以使结构体3在圆周方向上的排列间距变得恒定。具体地，以使激光13的施加周期随着轨迹位置与基底元件的中心之间的接近度的降低而减小的方式来执行调制控制。如此，能够在整个基底元件上形成均匀空间频率的纳米图样。
当基板11旋转时，如图5所示，显影剂滴在抗蚀层12上，以使抗蚀层12经过显影处理。在抗蚀层12由阳极抗蚀剂形成的情况下，如附图所示，已用激光13露出的露出部分在显影剂中的溶解率与未曝光部分相比有所增加，因此，在抗蚀层12上形成对应于曝光部分(轨迹)的图样。
在基板11上形成的抗蚀层12的图样(抗蚀图样)用作掩模时，基板11的表面经过蚀刻处理。如此，如图5B所示，可以获得椭圆锥形或椭圆截锥形的凹部(结构)15a，其中，长轴方向是弧形轨迹的圆周方向。关于蚀刻方法，例如，进行干蚀刻。此时，通过交替进行蚀刻处理和抛光处理，例如，可以形成锥形凹部15a的图样，并且另外，可以制备深度是抗蚀层三倍以上(3以上的选择比率)的石英原盘，以使结构体3可以具有更高的纵横比。
如上所述，生产本实施例的光学元件生产用的原盘15。如后所述，该原盘15是原盘的标准，并且由凹部15a形成的表面凹和凸结构体通过复制基板和成型模具形成光学元件1的结构体3。因此，原盘15的凹部15a经排列以形成在原盘15的圆周方向上扭曲的准六边形格状图样。
以下将参考图6详细描述图4C所示的曝光步骤。图6是曝光装置的示意结构图。在本实施例中，曝光装置具有基于光盘记录装置的结构。
激光源21是用于曝光抗蚀层21的光源，其膜形成在基板11的表面上，并产生例如具有波长λ＝266nm的远紫外线激光13。从激光源21射出的激光13在保持为平行光束的同时直射并进入电光调节器(EOM)22。通过电光调节器22的激光13在镜面23处被反射并被导向调制光学系统25。
镜面23由偏光束分裂器形成，并且具有反射一种偏光成分而透射其他偏光成分的功能。通过光电二极管24来接收通过镜面23的偏光成分。基于所接收的光信号来控制电光调节器22，从而进行激光13的相位调制。
在调制光学系统25中，通过聚光透镜26使激光13聚集到由石英(SiO2)等形成的声光调节器(AOM)27中。通过声光调节器27的亮度调制使激光13发散，然后，用透镜28将其转变为准直光束。从调制光学系统25射出的激光13在镜面31处反射，然后水平且平行地导向移动光台32。
移动光台32设置有光束扩展器33、镜面34以及物镜35。导向移动光台32的激光13通过光束扩展器33变成期望的射束形状，然后通过镜面34和物镜35被施加给基板11上的抗蚀层12。基板11位于连接至轴向电动机36的转盘(图中未示出)上。随后，通过在基板11旋转另外激光13在基板11的半径方向上移动的通过向抗蚀层12间歇性地施加激光13来进行抗蚀层12的曝光步骤。潜像14基本上被形成为具有在圆周方向上的长轴的椭圆形。通过移动光台32沿由箭头R所指方向上的移动来进行激光13的移动。
图6所示的曝光装置设置有用于在抗蚀层12上形成对应于如图1B所示的准六边形格的二维图样的潜像14的控制机构37。控制机构37设置有格式器29和驱动器30。格式器29设置有极性换向部，并且该极性换向部控制向抗蚀层12施加激光13的定时。驱动器30基于极性换向器的输出来控制声光调制器27。
控制机构37使用声光调节器27进行的激光13的强度调制、轴向电动机36的驱动旋转速率以及移动光台32的移动速率按轨迹彼此同步，以使潜像14的二维图样空间连续(link)。以恒定角速度(CAV)来控制基板11的旋转。然后，通过由于轴向电动机36进行的适当数量的基板11的旋转、由于声光调节器27进行的激光强度的适当频率调制以及由于移动光台32进行的激光13的适当导孔间距(feed pitch)来进行图样化。如此，在抗蚀层12上形成准六边形格状图样的潜像14。
例如，323nm的导孔间距有利于指定在圆周方向上的间距P1为400nm以及指定在与圆周方向成约60°(大约-60°)的方向上的间距P2为380nm。此外，极性换向控制部的控制信号逐渐改变以使空间频率(潜像14的图样密度，P1：400nm，P2：380nm)变均匀。更具体地，当激光13向抗蚀层12的施加周期按轨迹改变时进行曝光，并且在控制机构37中进行激光13的频率调制，以使每个轨迹T的P1大体上为400nm。即，以使激光13的施加周期随着轨迹位置与基板中心的接近度的减小而减小的方式进行调制控制。如此，能够形成在整个基板上具有均匀空间频率的纳米图样。
下面将参考图5描述用原盘15生产光学元件1的一系列步骤。
如上所述，在基板11的表面上上形成抗蚀层12的图样。通过当该抗蚀图样用作掩模时执行蚀刻处理，从该状态开始制备原盘15，从而在基板11的表面上形成包括凹部15a的凹和凸结构体。
此处，关于抗蚀层12的图样，在基板11的半径方向上的层厚和在圆周方向上的层厚在显影后不同，在圆周方向上的层厚小于在半径方向上的层厚。这是因为，在曝光步骤中，当基板11旋转时施加了激光13，因此激光13在基板圆周方向上的施加时间长于在半径方向上的施加时间，从而在显影后抗蚀层12的层厚出现差异。在此后进行的蚀刻处理中，由于抗蚀层12在基板11的圆周方向上的层厚与在半径方向上的层厚的不同，所以所得的凹部15a具有形状各向异性。
复制基板制备步骤
将例如可紫外线固化树脂的可光致固化树脂涂覆到所制备的原盘15的凹和凸结构表面上，然后在其上堆叠例如丙烯酸板的透明基板。从透明基板上施加紫外线照射以固化照像固化树脂，此后，从原盘中剥离所得的树脂。如此，如图5C所示，制备在透明基板16a上形成由可光致固化树脂组成的结构体16b的复制基板16。
模具制备步骤
通过非电解镀方法，在所得复制基板16的凹和凸结构体的表面上形成电导膜。此后，通过电镀方法形成金属镀层。关于构成非电解镀层和电镀层的材料，例如，镍是适合的。在形成电镀层之后，从复制基板16中剥离出电镀层，如需要，则进行外部处理，从而制备设置有凹部17a的模具17，如图5D所示。
光学元件制备步骤
将所得模具17设为注入成型机的成型模具，该模具是封闭的，并且形成腔。此后，在其中填充熔化的树脂，例如，聚碳酸酯，从而如图5E所示，制备其中结构体3整体形成在表面上的盘状光学元件1W。随后，如图7A和图7B所示，通过从盘状光学元件1W上切下具有预定尺寸的产品制备图1所示形式的光学元件1。
原盘15的形成并不局限于基板11的蚀刻处理。设置有抗蚀层12的图样的基板11也可以不经过处理就用作原盘。
如上所述，根据本实施例，包括凸部或凹部的多个结构体3以排列间距为380nm～680nm以及纵横比为0.62～1.09的方式排列在基底元件表面上。因此，该结构体3的排列间距大于在相关技术的光学元件的排列间距。与相关技术的光学元件的反射率相比，通过如上所述增加结构体3的排列间距减少了反射率。
在结构体3经形成以构成多个弧形轨迹并且在相邻的三个轨迹中构成准六边形格状图样的情况下，能够增加结构体3在基底元件表面上的填充系数。因此，可见光的抗反射效应增大，并能够获得具有出色的抗反射效应特性和高透光系数的光学元件。
此外，关于使结构体3具有椭圆锥形的光学元件1，与相关技术中使每个结构具有帐篷形的光学元件(参考图16)相比，能够提高光学元件1的凹和凸结构体的表面的耐用性。另外，能够提高每个复制基板16、模具17以及光学元件1的凹和凸结构体的透光特性。
此外，由于通过使用曝光装置(应用光盘记录装置)来制备原盘15，能够在短时间内高效率地生产具有上述结构的光学元件1，另外，也能够响应于基底元件2的向上规模优化。因此，提高了产率。
实例
下面将参考实例具体描述本发明。然而，本发明并不仅限于这些实例。
实例1
原盘制备步骤
对石英基板应用具有约150nm厚度的化学扩大或酚醛阳极抗蚀层。通过使用图6所示的曝光装置，在该抗蚀层上形成准六边形格状图样的潜像。激光的波长被指定为266nm，并且激光的能量被指定为0.50mJ/m。此后，抗蚀层经过显影处理，从而制备抗蚀图样。关于显影剂，使用无机碱性显影剂(TOKYO OHKA KOGYO CO.，LTD.生产)。
重复进行用于通过O2抛光去除抗蚀图样以增大开口直径的处理和用于通过在CHF3气体环境下的等离子蚀刻蚀刻石英基板的处理。结果，如图5B示意示出，当石英基板的表面被曝光的准六边形格状图样的直径逐渐增加时进行蚀刻，因为抗蚀图样作为掩模，所以其他表面不被蚀刻，从而形成了具有横截面基本上为三角形的凹部。根据蚀刻的时间改变蚀刻量。最后，通过O2抛光完全去除抗蚀图样。
如此，制备了具有凹部准六边形格状图样的石英原盘，其中，在圆周方向上的间距P1(在圆周方向上的距离)为400nm、480nm、500nm以及680nm，在与圆周方向成约60°的方向上的间距P2(与圆周成约60°的方向上的距离)为380nm、450nm、550nm以及650nm，以及深度约为420nm。
复制基板制备步骤
向所得石英原盘施加可紫外线固化树脂，并丙烯酸板粘附至可紫外线固化树脂。施加紫外线辐射以固化可紫外线固化树脂，此后，从石英原盘中剥离所得树脂。如此，制备具有凸部准六边形格状图样的复制基板。
成型模具制备步骤
在通过非电解镀方法得到的复制基板的凹和凸图样上形成由镍涂层组成的电导膜。将具有电导膜层的复制基板置于电铸装置中，通过电铸方法在电导膜上形成具有约300±5μm厚度的镍镀层。随后，通过使用刀具等从复制基板中剥离镍镀层，用丙酮冲洗转印后的凹和凸结构体，从而制备具有凹部的准六边形格状图样的镍金属原盘(成型模具)。
光学元件制备步骤
通过使用所得镍金属原盘来制备聚碳酸酯树脂的注入成型基板，以得到在表面具有凸部的准六边形格状图样的盘状复制基板。此后，将所得的复制基板切成预定尺寸，以制备光学元件。
在实例2～实例5中，当该结构体在圆周方向上的间距P1、在与圆周成约60°的方向上的间距P2以及纵横比改变时，制备复制基板，评价所得复制基板的形状和反射特性。
实例2
原盘制备步骤
除了在抗蚀层12上形成准六边形格状图样的潜像14外，如实例1制备准六边形格状图样的抗蚀图样，其中，在圆周方向上的间距P1为400nm，在与圆周成约60°的方向上的间距P2为380nm。
按以下顺序进行抛光和蚀刻处理。(1)O2抛光4秒，CHF3蚀刻1分，(2)O2抛光4秒，CHF3蚀刻2分，(3)O2抛光4秒，CHF3蚀刻3分，(4)O2抛光4秒，CHF3蚀刻4分，(5)O2抛光4秒，CHF3蚀刻5分，(6)O2抛光4秒，CHF3蚀刻6分。最后，执行O2抛光，从而将抗蚀图样完全去除。
如此，制备准六边形格状图样的原盘。
复制基板制备步骤
除了使用所得的石英原盘，如实例1制备复制基板。
实例3
除了在抗蚀层上形成准六边形格状图样的潜像外，如实例2制备复制基板，其中，在圆周方向上的间距P1为480nm，在与圆周成约60°的方向上的间距P2为450nm。
实例4
除了在抗蚀层上形成准六边形格状图样的潜像外，如实例2制造复制基板，其中，在圆周方向上的间距P1为580nm，在与圆周成约60°的方向上的间距P2为550nm。
实例5
除了在抗蚀层上形成准六边形格状图样的潜像外，如实例2制造复制基板，其中，在圆周方向上的间距P1为680nm，在与圆周成约60°的方向上的间距P2为650nm。
形状评估1
通过原子力显微镜(AFM)观察实例2～实例5生产的复制基板16。基于AFM，根据截面矮星来确定各个复制基板的结构体的高度。在表1中示出其结果。在圆周方向上的图样的高度小于在半径方向上的高度。由于在除了圆周方向外的方向上部分的高度基本上等于在半径方向上的高度，所以用在半径方向上的高度来表示图样的高度。
表1
 
实例2 实例3 实例4 实例5
蚀刻时间(min) 21 21 21 21
结构体的高度H(nm) 415 418 420 421
在圆周方向上的间距P1(nm) 400 480 580 680
在与圆周成60°的方向上的间距P2(nm) 380 450 550 650
平均间距P(nm) 387 460 560 660
纵横比(H/P) 1.07 0.91 0.75 0.64
形状评估2
通过扫描电子显微镜(SEM)来观察实例2和实例5生产的复制基板。在图8和图9中示出其结果。
以下从图8和图9显而易见。
多个凸结构体以构成准六边形格状图样的方式排列在复制基板上。结构体为顶部倾斜度平缓且倾斜度从中部向底部逐渐变剧烈的椭圆锥形，即，所谓的寺钟(temple bell)形状。通过在原盘蚀刻步骤中按顶部、中部以及底部的顺序逐渐增加蚀刻时间，可以获得这种形状的结构体。
反射特性评估
测量实例2～实例5生产的复制基板的反射率。在图10～图13中示出了其测量结果。图10和图11示出了以5°～70°入射角进入的光的反射率。图12和图13示出了以5°入射角进入的光的反射率。使用UV/VIS分光光度计(商标名：V-500，由JASCO公司生产)进行测量。
如图10所示，实例2的复制基板的反射率具有波长相关性，并且通过具有小振幅的符号波的形状来显示反射率。然而，这种波长相关在实际中几乎不引起任何问题。此外，如后所述，根据对具有寺钟型的椭圆锥形结构体的光学元件的RWCA模拟结果，虽然反射率在长波长区域不增加，但能确定反射率显示出波长相关性，并通过具有小振幅的正弦波来显示。关于在上述非专利文件中披露的光学元件，如图20中所示，结构体为帐篷形状，因此，存在反射率在长波长范围(700～800nm)中增加的问题。实例2的复制基板的平均反射率为0.2％以下，因此反射特性优于在非专利文件中披露的复制基板的抗反射效应(0.3％以下的反射率)。此外，角度相关的程度也很低，并且显示了很好的入射角特性，其中，±40度之间的入射角的平均反射率为0.3％以下，而±50度之间的入射角的平均反射率为0.6％。
如图11所示，实例3的复制基板的反射率具有波长相关性，通过具有小振幅的符号波的形状来显示反射率。然而，平均反射率为0.15％以下，因此，显示了优于实例2的特性。角度相关的程度也很低，并且显示很好的入射角特性，其中，±40度之间的入射角的平均反射率为0.20％以下，而±50度之间的入射角的平均反射率为0.5％。
如图12所示，实例4的复制基板的反射率在某种程度上具有波长相关性。然而，获得了出色的抗反射特性。具体地，显示了出色的蓝光和绿光的抗反射特性，并且对这些光的反射率降至约0.1。
如图13所示，实例5的复制基板的反射率在某种程度上具有波长相关性。然而，获得了出色的抗反射特性。具体地，显示了出色的蓝光和绿光的抗反射特性，并且对这些光的反射率降至约0.1。此外，由于间距P为大的660nm，且纵横比H/P为小的0.64，所很容易进行复制，因此，生产使用性很高。
实例3～实例5的复制基板在可见光区域(波长350nm～800nm)具有特别出色的非反射特性，并且可应用于许多应用工具，例如，除显示器之外的照明装置以及保护玻璃。
因此，为了获得出色的非反射性能，优选地，准六边形格状图样的结构体的间距P被指定为380nm～680nm以及结构体的纵横比被指定为0.62～1.09。更优选地，准六边形格状图样的结构体的间距P被指定为400nm～650nm以及将结构体的纵横比被指定为0.65～1.03。
在本实施例的描述中，结构体为顶部倾斜度平缓且倾斜度从中部向底部逐渐变剧烈的椭圆锥形，即，所说的寺钟的形状。然而，以中部的倾斜度比顶部和底部剧烈的方式形成的椭圆锥形能够获得基本上相同的非反射特性。此外，构成准六边形格状的凸椭圆锥形或构成六边形格状的凸椭圆锥形或椭圆截锥形能够获得基本上相同的非反射特性。
在测试实例1中，基于严格耦合波分析(RCWA)模拟研究结构体的深度与反射率之间的关系。
测试实例1
当结构体的高度在300nm～660nm的范围内改变时，进行RCWA模拟。在图14中示出了其结果。结构体的形状被指定为寺钟型，并且结构体的排列能够取六边形格状。
在图14中显而易见，即使结构体的高度在300nm～660nm之间改变时，很难将反射率降至0.10％。
在测试实例2中，基于严格耦合波分析(RCWA)模拟研究结构体的排列间距与反射率之间的关系。
测试实例2
当结构的高度恒定在420nm且排列间距在200nm～650nm的范围内改变时进行RCWA模拟。在图15中示出了其结果。
在图15中显而易见，能够通过增加结构体的排列间距将反射率降至0.10％。
到目前为止，已详细描述了本发明的实施例和实例。然而，本发明不限于上述实施例和实例，可以基于本发明的技术构思进行各种变型。
例如，在上述实施例和实例中提到的数值只是范例，根据需要可以使用不同的数值。
在上述实施例和实例中，作为实例阐述了以下情况，其中，结构经排列以构成多个弧形轨迹并且在相邻的三个轨迹中构成准六边形格状图样。然而，结构体可以以在相邻三条线中构成六边形格的方式排列在多条直线上。
本领域的技术人员应理解，根据设计要求和其他因素，可以有多种修改、组合、再组合和改进，均应包含在随附权利要求或等同物的范围之内。

Claims (8)

1.一种光学元件，包括：
多个结构体，排列在基底元件表面上，包括凸部或凹部，
其中，所述结构体的排列间距为380nm～680nm，以及
所述结构体的纵横比是0.62～1.09。
2.根据权利要求1所述的光学元件，
其中，所述的各个结构体被排列为在所述基底元件表面上构成多个弧形轨迹，以及
构成准六边形格状图样。
3.根据权利要求2所述的光学元件，
其中，所述的各个结构体为椭圆锥形或椭圆截锥形，其中，其长轴的方向是所述弧形轨迹的圆周方向。
4.根据权利要求3所述的光学元件，
其中，关于所述椭圆锥形或所述椭圆截锥形，顶部的倾斜度平缓，并且所述倾斜度从中部向底部逐渐变剧烈。
5.根据权利要求2所述的光学元件，
其中，在同一轨迹中的所述结构体的排列间距大于在相邻两个轨迹之间的所述结构体的排列间距。
6.根据权利要求2所述的光学元件，
其中，所述结构体在所述弧形轨迹的圆周方向上的高度或深度小于所述结构体在所述弧形轨迹的半径方向上的高度或深度。
7.根据权利要求1所述的光学元件，
其中，所述结构体的排列间距为400nm～650nm，以及
所述结构体的纵横比是0.65～1.03。
8.一种光学元件生产用的原盘的制造方法，在所述光学元件中，在基板表面上排列包括凸部或凹部的多个结构体，所述方法包括以下步骤：
制备在表面上具有抗蚀层的基板；
通过在旋转所述基板并且沿所述基板的旋转半径的方向相对移动激光的同时向所述抗蚀层间歇性地施加激光来形成潜像；
通过显影所述抗蚀层，在所述基板的表面上形成抗蚀图样；以及
通过在将所述抗蚀图样用作掩模的情况下进行蚀刻处理，在所述基板的表面上形成凹和凸结构体，
其中，在形成潜像中，以使所述结构体的排列间距为380nm～680nm的方式形成所述潜像，以及
在形成凹和凸结构体中，以使所述结构体的纵横比为0.62～1.09的方式进行所述蚀刻处理。
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