CN101878436B - 光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板 - Google Patents

光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种光学元件、具有防反射功能光学组件及母板。其中，该光学元件包括基体和配置在基体的表面上的许多个作为凸部或凹部的结构。这些结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距而配置。在这些结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，并且具有两个以上的拐点。

Description

光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板
技术领域
本发明涉及光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板。具体地，本发明涉及其中结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距配置的光学元件。 
背景技术
通常，在使用由玻璃、塑料等组成的透光性基板的光学元件中，要进行表面处理以抑制光的表面反射。作为表面处理，例举在光学元件的表面上形成微小且密集的凹凸结构(蛾眼结构)的方法(例如，参考“Optical and Electro-Optical Engineering Contact”Vol.43，No.11(2005)，630-637)。 
一般地，在周期性的凹凸形状形成在光学元件的表面上的情况下，当光穿过周期性的凹凸形状时发生衍射，这大幅地减少了透射光的直线传播的光分量。然而，当凹凸形状的间距小于透射光的波长时，则不会发生衍射。例如，当凹凸形状为矩形时，能够获得对于与间距、深度等相对应的单波长光是有效的防反射效果。 
由于上述光学元件具有良好的防反射特性，因此期望将这样的光学元件应用于太阳能电池和显示装置。作为考虑了防反射特性的凹凸结构，提出了以下结构。 
已提出了微小的帐篷状凹凸结构(间距：约300nm，深度：约400nm)作为使用电子束曝光制造的结构(例如，参考NTT先进技术公司(NTT Advanced Technology Corporation)，“用于形成不具有波长依赖性的防反射(蛾眼)结构的母板(Master Mold for FormingAnti-reflection (Moth-eye)Structure having no wavelengthdependence)”，[online]，[2008年9月1日检索]，互联网<http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html>))。 
此外，Super-RENS Technology Team，the Center for AppliedNear-Field Optics Research of the Advanced Industrial Science andTechnology提出了直径为100nm、深度为500nm以上的纳米孔结构(例如，参考the National Institute of Advanced Industrial Scienceand Technology，“能够进行纳米级微细加工的桌上型装置的发展(Development of Desktop Device Enabling Nanometer-scaleMicrofabrication)”，[online]，[2008年9月1日检索]，互联网<http://aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2006/pr20060306/pr20060306.html>)。这种结构可以通过使用光盘记录装置的微结构形成方法形成。具体地，这种结构可以使用纳米加工装置基于热光刻技术来形成，其中，在热光刻技术中，将使用半导体激光器(波长为406nm)的可见光激光光刻法与热非线性材料相结合(例如，参考非专利文件3)。 
此外，本发明的发明人提出了一种具有挂钟形状或椭圆锥台形状的结构(例如，参考国际公开第08/023816号论文(Pamphlet))。在该结构中，获得了与通过电子束曝光得到的结构的防反射特性接近的防反射特性。此外，该结构可以通过将制造光盘的母板的处理与蚀刻处理相结合的方法制成。 
发明内容
近年来，人们期望将诸如液晶显示装置的各种显示装置的可视性进一步提高。为了满足这种需求，进一步提高光学元件的上述防反射特性是重要的。 
因此，本发明的目的是提供一种具有良好防反射特性的光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板。 
为了解决上述问题，第一发明提供了一种具有防反射功能的光学元件，包括： 
基体，以及 
许多个结构，配置在基体的表面上，这些结构为凸部或凹部， 
其中，这些结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，以及 
这些结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点。 
第二发明提供了一种具有防反射功能的光学组件，包括： 
光学组件；以及 
许多个结构，配置在光学组件的光入射表面上，这些结构为凸部或凹部， 
其中，这些结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，以及 
这些结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点。 
第三发明提供了一种母板，包括： 
基体；以及 
许多个结构，配置在基体的表面上，这些结构为凸部或凹部， 
其中，这些结构用于形成具有防反射功能的光学元件的表面形状， 
这些结构以小于或等于光学元件的使用环境中的光的波长的间距，周期性地配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，以及 
由这些结构形成的光学元件的深度方向上的有效折射率朝着光学元件的基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点。 
第四发明提供了一种具有防反射功能的光学元件，包括： 
基体，以及 
许多个结构，配置在基体的表面上，这些结构为凸部或凹部， 
其中，这些结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距配置， 
这些结构具有顶部有曲率的圆锥形状或椭圆锥形状，或圆锥台形状或椭圆锥台形状，以及 
这些结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点。 
第五发明提供了一种具有防反射功能的光学元件，包括： 
基体；以及 
梯度膜(gradient film)，形成在基体上， 
其中，梯度膜的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点。 
在本发明中，术语“深度方向”意指从基体的表面向基体的内部垂直地延伸的方向。具体地，当这些结构为凸部时，深度方向是从凸部的顶部向凸部的底部垂直延伸的方向。当这些结构为凹部时，深度方向是从凹部的开口部向凹部的底部垂直延伸的方向。 
在本发明中，术语“四方点阵”意指正四角形状的点阵。术语“准四方点阵”不同于正四角形状的点阵，其意指扭曲的正四角形状的点阵。 
具体地，当这些结构呈直线配置时，准四方点阵是通过在直线配置的方向上拉伸和扭曲正四角形状的点阵而得到的四方点阵。当这些结构呈弧形配置时，准四方点阵是通过将正四角形状的点阵扭曲成弧形而得到的四方点阵，或是通过将正四角形状的点阵扭曲成弧形并在弧形配置的方向上对其进行拉伸和扭曲而得到的四方点阵。当这些结构以蜿蜒的方式配置时，准四方点阵是通过结构的蜿蜒配置而使正四角形状的点阵发生扭曲得到的四方点阵。可选地，准四方点阵是通过在直线配置的方向(轨道方向)上拉伸和扭曲正四角形状的点阵，并通过这些结构的蜿蜒配置使之扭曲而得到的四方点阵。 
在本发明中，术语“六方点阵”意指正六角形状的点阵。术语 
“准六方点阵”不同于正六角形状的点阵，其意指扭曲的正六角形状的点阵。 
具体地，当这些结构呈直线配置时，准六方点阵是通过在直线配置的方向上拉伸和扭曲正六角形状的点阵而得到的六方点阵。当这些结构呈弧形配置时，准六方点阵是通过将正六角形状的点阵扭曲成弧形而得到的六方点阵，或是通过将正六角形状的点阵扭曲成弧形并在弧形配置的方向上对其进行拉伸和扭曲而得到的六方点阵。当这些结构以蜿蜒的方式配置时，准六方点阵是通过结构的蜿蜒配置使正六角形状的点阵发生扭曲而得到的六方点阵。可选地，准六方点阵是通过在直线配置的方向(轨道方向)上拉伸和扭曲正六角形状的点阵，并通过这些结构的蜿蜒配置使之扭曲而得到的六方点阵。 
在本发明中，术语“椭圆”不仅包括数学上定义的完全的椭圆，还包括具有一定扭曲度的椭圆。术语“圆形”不仅包括数学上定义的完全的圆形(正圆)，还包括具有一定扭曲度的圆形。 
在第一到第四发明中，这些结构的深度方向上的有效折射率逐渐增大，且具有两个以上的拐点，由此在使用这些结构的形状效果的同时，还在基体的表面上产生干涉效果。因此，能够减少基体表面上的反射光。 
在第五发明中，梯度膜的深度方向上的有效折射率逐渐增大，且具有两个以上的拐点，由此能够在基体的表面上产生干涉效果。因此，能够减少基体表面上的反射光。 
如上所述，根据本发明，可以提供一种具有良好防反射特性的光学元件。 
附图说明
图1A是示出了根据本发明第一实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图1B是图1A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图1C是沿着图1B中的轨道T1、T3...截取的截面图。 
图1D是沿着图1B中的轨道T2、T4...截取的截面图。 
图2是示出了根据本发明第一实施方式的光学元件的折射率分布的实例的曲线图。 
图3是图1中示出的光学元件的局部放大透视图。 
图4是示出了结构的形状实例的截面图。 
图5A～图5C是用于描述变化点的定义的图示。 
图6A是示出了用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的辊型母板的构造的实例的透视图。 
图6B是图6A中示出的辊型母板的表面的放大平面图。 
图7是示出了在蛾眼图案的曝光步骤中使用的辊型母板曝光装置的构造的实例的示意图。 
图8A～图8C是描述用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法实例的处理流程图。 
图9A～图9C是描述用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法实例的处理流程图。 
图10A是示出了根据本发明第二实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图10B是图10A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图10C是沿着图10B中的轨道T1、T3…截取的截面图。 
图10D是沿着图10B中的轨道T2、T4…截取的截面图。 
图11A是示出了用于制造根据本发明第二实施方式的光学元件的圆盘母板的构造实例的平面图。 
图11B是图11A中示出的圆盘母板的表面的放大平面图。 
图12是示出了在蛾眼图案的曝光步骤中使用的辊型母板曝光装置的构造实例的示意图。 
图13A是示出了根据本发明第三实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图13B是图13A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图13C是沿着图13B中的轨道T1、T3…截取的截面图。 
图13D是沿着图13B中的轨道T2、T4…截取的截面图。 
图14A是示出了根据本发明第四实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图14B是图14A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图14C是沿着图14B中的轨道T1、T3...截取的截面图。 
图14D是沿着图14B中的轨道T2、T4...截取的截面图。 
图15是图14中示出的光学元件的局部放大透视图。 
图16A是示出了根据本发明第五实施方式的光学元件的结构的实例的示意性平面图。 
图16B是图16A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图16C是沿着图16B中的轨道T1、T3...截取的截面图。 
图16D是沿着图16B中的轨道T2、T4...截取的截面图。 
图17是图16中示出的光学元件的局部放大透视图。 
图18是示出了根据本发明第六实施方式的光学元件的构造实例的透视图。 
图19是示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的结构的形状的实例的截面图。 
图20是示出了根据本发明第八实施方式的光学元件的构造实例的截面图。 
图21A是示出了根据本发明第九实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图21B是图21A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图22A～图22D是描述根据本发明第十实施方式的用于制造光学元件的方法的处理流程图。 
图23是示出了根据第十一实施方式的光学元件的构造实例的截面图。 
图24是示出了根据本发明第十二实施方式的液晶显示装置的构造实例的示意图。 
图25是示出了根据本发明第十三实施方式的液晶显示装置的构造实例的示意图。 
图26是示出了根据本发明第十四实施方式的图像传感器元件的封装的构造实例的截面图。 
图27是示出了根据本发明第十五实施方式的光学元件的构造实例的截面图。 
图28A～图28C是示出了根据本发明第十六实施方式的光学元件的第一～第三构造实例的截面图。 
图29是示出了根据本发明第十七实施方式的镜筒的构造实例的截面图。 
图30A是示出了根据本发明第十八实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。 
图30B是图30A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
图30C是沿着图30B中的轨道T1、T3…截取的截面图。 
图30D是沿着图30B中的轨道T2、T4...截取的截面图。 
图31是示出了根据本发明第十九实施方式的光学元件的构造实例的截面图。 
图32A是示出了根据本发明第二十实施方式的触摸板的构造实例的截面图。 
图32B是示出了根据本发明第二十实施方式的触摸板的构造的修改例的截面图。 
图33是用作在本发明第二十一实施方式中描述的光电转换装置的染料敏化太阳能电池的示意图。 
图34是用作在本发明第二十二实施方式中描述的光电转换装置的硅太阳能电池的示意图。 
图35A和图35B是描述将本发明应用至硅太阳能电池的硅基板的表面的应用实例的主要部分的示意图。 
图36是示出了实施例中的结构的间距的示意图。 
图37是示出了实施例1-1～1-3中的结构的形状的透视图。 
图38是示出了实施例2-1～2-3中的结构的形状的透视图。 
图39是示出了实施例3-1～3-3中的结构的形状的透视图。 
图40是示出了实施例4-1～4-3中的结构的形状的透视图。 
图41A是示出了实施例5中的结构的形状的透视图。 
图41B是示出了实施例6中的结构的形状的透视图。 
图41C是示出了实施例7中的结构的形状的透视图。 
图42A是示出了实施例8～10和比较例1～2的折射率分布的曲线图。 
图42B是示出了实施例8～10和比较例1～2的折射率分布中的拐点位置的曲线图。 
图42C是示出了实施例8～10和比较例1～2的反射率对波长的依赖性的曲线图。 
图43A是示出了实施例11～12和比较例3～4的折射率分布的曲线图。 
图43B是示出了实施例11～12和比较例3～4的反射率对波长的依赖性的曲线图。 
图44是示出了实施例13的光学元件的结构形成表面的SEM观察结果的照片。 
图45是示出了实施例13和比较例5～6的光学元件的反射特性的曲线图。 
具体实施方式
将参照附图按以下顺序来描述本发明的实施方式。 
1.第一实施方式(结构二维地直线配置成六方点阵的实例：参照图1A和图1B) 
2.第二实施方式(结构二维地弧形配置成六方点阵的实例：参照图10A和图10B) 
3.第三实施方式(结构二维地直线配置成四方点阵的实例：参照图13A和图13B) 
4.第四实施方式(配置有主结构和副结构的实例：参照图14C和图14D) 
5.第五实施方式(在基体表面上形成作为凹部的结构的实例：参照图17) 
6.第六实施方式(柱状结构一维地配置的实例：参照图18) 
7.第七实施方式(具有平行台阶的结构的实例：参照图19) 
8.第八实施方式(形成薄膜以代替结构的实例：参照图20) 
9.第九实施方式(结构以蜿蜒方式配置的实例：参照图21) 
10.第十实施方式(使用常温纳米压印(nanoimpringting)技术制造的光学元件的实例：参照图22A～图22D) 
11.第十一实施方式(不具有基体的光学元件的实例：参照图23) 
12.第十二实施方式(应用至显示装置的第一应用实例：参照图24) 
13.第十三实施方式(应用至显示装置的第二应用实例：参照图25) 
14.第十四实施方式(应用至图像传感器元件的封装的应用实例：参照图26) 
15.第十五实施方式(在光学元件的背面上形成光吸收层的实例：参照图27) 
16.第十六实施方式(光学元件本身具有光吸收性的实例：参照图28) 
17.第十七实施方式(在镜筒内设置光学元件的实例：参照图29) 
18.第十八实施方式(在光学元件的一个主表面上形成透明导电膜的实例：参照图30) 
19.第十九实施方式(在光学元件的两个主表面上形成结构的实例：参照图31) 
20.第二十实施方式(应用至触摸板的应用实例：参照图32A和图32B) 
21.第二十一实施方式(应用至染料敏化太阳能电池的应用实例：参照图33) 
22.第二十二实施方式(应用至硅太阳能电池的应用实例：参照图34) 
<1.第一实施方式> 
[光学元件的构造] 
图1A是根据本发明第一实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图1B是图1A中示出的光学元件的局部放大平面图。图1C是沿着图1B中的轨道T1、T3...截取的截面图。图1D是沿着图1B中的轨道T2、T4...截取的截面图。 
光学元件1适于应用至用于显示器、光电子、光通信(光纤)、太阳能电池和照明装置的各种光学组件。具体地，例如，可以例举偏光镜、透镜、导光板、窗口材料和显示元件之一作为光学元件。 
光学元件1包括具有彼此相对的前表面(第一主表面)和背表面(第二主表面)的基体2，以及作为凸部并形成在基体2的前表面上的结构3。光学元件1对于入射(进入)基体形成有结构3的前表面的光具有防反射功能。以下，如图1所示，基体2的一个主表面内的相互垂直的两个坐标轴被称为X轴和Y轴，与基体2的主表面垂直的轴被称为Z轴。此外，当结构3之间存在空隙2a时，优选将微小的凹凸形状设置到空隙2a。通过设置该微小的凹凸形状，能够进一步减小光学元件1的反射率。 
图2示出了根据本发明第一实施方式的光学元件的折射率分布的实例。如图2所示，结构3的深度方向(图1的-Z轴方向)上的有效折射率逐渐增大且具有两个以上的拐点N1、N2...Nn(n：2以上的整数)。这使得由于光的干涉效果而减少了反射光，从而能够提高光学元件的防反射特性。深度方向上的有效折射率的变化优选为单调增大。此外，深度方向上的有效折射率的变化优选在结构3的顶部侧大于有效折射率的斜率的平均值，也优选在结构3的基体 侧大于有效折射率的斜率的平均值。这样在获得良好的光学特性的同时能够提高转印的便利性。 
下文，将按以下顺序描述构成光学元件1的基体2和结构3。(基体) 
基体2是具有透明性的透明基体。例如，基体2主要由例如透明合成树脂(例如聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))或玻璃组成，但基体2的材料并不特别地局限于这些材料。 
例如，基体2为膜状、片状、板状或块状，但基体2的形状并不特别地局限于这些形状。基体2的形状根据需要预定的防反射功能的各种光学设备(例如显示器、光电设备、光通信设备、太阳能电池及照明装置)的各自的主体的形状，或根据附至各个光学设备的防反射组件的片状或膜状的形状优选地选择和确定。 
(结构) 
图3是图1中示出的光学元件的局部放大透视图。大量作为凸部的结构3配置在基体2的表面上。结构3以小于或等于使用环境中的光的波长的间距(例如以基本等于可见光的波长的间距)而周期性地二维配置。使用环境中的光例如为紫外光、可见光或红外光。这里，紫外光是波长为10nm～360nm的光。可见光是波长为360nm～830nm的光，红外光是波长为830nm～1mm的光。 
光学元件1的结构3具有包括设置在基体2的表面上的多行轨道T1、T2、T3...(以下统称为“轨道T”)的构造。这里，轨道是结构3直线配置成行的区域。 
在两个相邻的轨道T中，配置在一个轨道上的结构3从配置在另一个轨道上的结构3移动半个间距。具体地，在两个相邻的轨道T中，在配置在一个轨道(例如，T1)上的结构3之间的中间位置(在移动半个间距的位置处)，设置在另一个轨道(例如，T2)上的结构3。因此，如图1B所示，在三个相邻行的轨道(T1～T3)中，配置结构3，以形成结构3的中心位于点a1～a7的六方点阵图案或准六方点阵图案。在第一实施方式中，术语“六方点阵图案”意指具有正六角形状的点阵图案。此外，术语“准六方点阵图案”不同于具有正六角形状的点阵图案，其意指在轨道延伸方向(X轴方向)上被拉伸和扭曲的六方点阵图案。 
当将结构3配置为形成准六方点阵图案时，如图1B所示，同一轨道(例如，T1)上的结构3的配置间距P1(a1和a2之间的距离)优选为大于两个相邻轨道(例如，T1和T2)之间的结构3的配置间距(即，在相对于轨道延伸方向的±θ方向上的结构3的配置间距P2(例如，a1和a7或者a2和a7之间的距离))。通过以这种方式配置结构3，能够进一步提高结构3的填充密度。 
结构3的高度(深度)不进行特别地限定，并且根据要透射的光的波长范围适当设置。结构3的高度优选为小于或等于使用环境中的光的平均波长。具体地，当透射可见光时，结构3的高度(深度)优选为150nm～500nm。结构3的纵横比(高度H/配置间距P)优选设置在0.81～1.46的范围内。如果纵横比小于0.81，则反射特性和透视特性趋于降低。如果纵横比大于1.46，在制造光学元件1的过程中的剥离特性降低，趋于难以适当地剥离复制的复制物。 
注意，在本发明中，纵横比由下式(1)定义： 
纵横比＝H/P    (1) 
其中，H为结构3的高度，P为平均配置间距(平均周期) 
这里，平均配置间距P由下式(2)定义： 
平均配置间距P＝(P1+P2+P3)/3    (2) 
其中，P1为在轨道延伸方向上的配置间距(在轨道延伸方向上的周期)，P2为在相对于轨道延伸方向的±θ方向上的配置间距(其中θ＝60°-δ，其中优选0°＜δ≤11°，更优选3°≤δ≤6°)(在θ方向上的周期)。 
此外，结构3的高度H为结构3的列方向上的高度H2(参照图3)。这里，术语“列方向”意指垂直于基体表面内的轨道延伸方向(X轴方向)的方向(Y轴方向)。当光学元件1通过以下描述的制造方法制造时，结构3的轨道延伸方向上的高度H1优选为小于列方向上的高度H2。通过满足这样的高度关系，在以下描述的制造方法中，结构3的除了位于轨道延伸方向上的部分之外的其他部分的高度与列方向上的高度H2基本上相同。因此，结构3的高度H由列方向上的高度H2表示。 
在图3中，每个结构3具有相同的形状，然而，结构3的形状并不局限于此，也可以在基体的表面上形成具有两种以上不同形状的结构3。此外，结构3可以与基体2一体地形成。 
此外，结构3不是必须具有相同的纵横比。结构3可以构造为具有一定的高度分布(例如，纵横比在约0.83～1.46的范围内)。通过设置具有高度分布的结构3，能够减小反射特性的波长依赖性。因此，能够实现具有良好防反射特性的光学元件1。 
术语“高度分布”意指具有两个以上不同高度(深度)的结构3设置在基体2的表面上。即，这意指具有基准高度的结构3和具有不同于基准高度的高度的结构3设置在基体2的表面上。具有不同于基准高度的高度的结构3例如周期性或非周期性(随机)地设置在基体2的表面上。例如，可例举轨道延伸方向、列方向等作为周期性的方向。 
优选地，结构3主要由例如通过紫外线或电子束固化的电离辐射固化树脂或通过加热固化的热固性树脂组成。更优选地，结构3主要由通过紫外线固化的紫外线固化树脂组成。 
图4是示出了结构的形状的实例的截面图。结构3优选为具有这样的曲面，其从结构3的顶部3t到底部3b逐渐变宽。通过设置这样的形状，能够提高转印的便利性。 
结构3的顶部3t例如为平面或凸曲面。优选地，顶部3t为凸曲面。通过设置这样的凸曲面，能够提高光学元件1的耐久性。此外，可以在结构3的顶部3t上形成具有比结构3更低的折射率的低折射率层。通过形成这样的低折射率层，能够减小反射率。 
结构3的曲面优选为具有两对以上的第一变化点Pa和第二变化点Pb，第一变化点Pa和第二变化点Pb在从顶部3t到底部3b的方向上依次形成。因此，有效折射率在结构3的深度方向(图1的-Z轴方向)上可以具有两个以上的拐点。这里，顶部3t的最高点也是第一变化点Pa，底部3b的最低点也是第二变化点Pb。 
此外，在结构3除了顶部3t和底部3b之外的侧面上优选形成至少一对在从结构3的顶部3t到底部3b的方向上依次形成的第一变化点Pa和第二变化点Pb。在这种情况下，从结构3的顶部3t到底部3b的方向的斜率优选为在第一变化点Pa变平缓，在第二变化 点Pb变陡峭。此外，如上所述，当形成至少一对依次形成的第一变化点Pa和第二变化点Pb时，结构3的顶部3t优选为凸曲面，或优选形成随着斜率逐渐减小而变宽的襟部3c(参照图4)。 
这里，第一变化点Pa和第二变化点Pb定义为如下。 
如图5A和图5B所述，在通过在从结构3的顶部3t到底部3b的方向上以不连续的方式接合多个平滑的曲面形成从结构3的顶部3t到底部3b的表面的情况下，所述接合点是变化点。变化点与拐点相匹配。尽管在接合点处不可能准确地执行微分，但被取为极限的拐点还被称为拐点。当结构3具有上述曲面时，如图4所示，在从结构3的顶部3t到底部3b的方向上的斜率优选地在第一变化点Pa变平缓，而在第二变化点Pb变陡峭。 
如图5C所示，在通过在从结构3的顶部3t到底部3b的方向上以连续的方式接合多个平滑的曲面形成从结构3的顶部3t到底部3b的表面的情况下，变化点为如下定义。如图5C所示，在曲线上与拐点、最高点和最低点的切线彼此相交处的交点最接近的点被称为变化点。此外，如上所述，最高点是顶部3t上的第一变化点，最低点是底部3b上的第二变化点。 
结构3优选地在顶部3t和底部3b之间的表面上具有两个以上的倾斜台阶St，更优选地，具有两个以上十个以下的倾斜台阶St。具体地，结构3优选地在顶部3t和底部3b之间具有两个以上的倾斜台阶St，台阶包括顶部3t或底部3b，或者包括顶部3t和底部3b两者。当倾斜台阶St的数目为两个以上时，结构3的深度方向(图1的-Z轴方向)上的有效折射率可以具有两个以上的拐点N1、N2...、Nn(n：2以上的整数)。此外，当倾斜台阶St的数目为10个以下时，结构3可以容易地进行制造。 
术语“倾斜台阶St”意指倾斜而不与基体的表面平行的台阶。通过使台阶St相对于基体的表面倾斜，而不是使台阶St平行于基体的表面，能够改善转印的便利性。这里，倾斜台阶St是由上述的第一变化点Pa和第二变化点Pb限定的部分。此外，倾斜台阶St是包括顶部3t的凸部和底部3b的襟部3c的概念，如图4所示。换句话说，由顶部3t的第一变化点Pa和第二变化点Pb限定的部分及由底部3b的第一变化点Pa和第二变化点Pb限定的部分也被称为倾斜台阶St。 
可以例举锥体形状作为结构3的整体形状。锥体形状的实例包括圆锥形状、圆锥台形状、椭圆椎形状、椭圆锥台形状、顶部具有曲率的圆锥形状、以及顶部具有曲率的椭圆锥形状。这里，如上所述，锥体形状具有不但包括圆锥形状和圆锥台形状还包括椭圆锥形状、椭圆锥台形状、顶部具有曲率的圆锥形状、以及顶部具有曲率的椭圆锥形状的概念。此外，圆锥台形状是通过从圆锥形状切去圆锥形状的顶部得到的形状。椭圆锥台形状是通过从椭圆锥形状切去椭圆锥形状的顶部得到的形状。此外，结构3的整体形状不局限于这些形状，而只需要结构3的深度方向上有效折射率朝着基体2逐渐减小且具有两个以上的拐点的形状。 
具有椭圆锥形状的结构3为具有其底面为具有长轴和短轴的椭圆形、长方形或卵形，以及顶部具有曲面的锥体形状的结构。具有椭圆锥台形状的结构3为具有其底面为具有长轴和短轴的椭圆形、长圆形(oblong)或卵形(oval)，以及顶部具有平坦表面的锥体形状的结构。当结构3具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状时，结构3优选地这样设置在基体的表面上，使结构3的底面的长轴定向在轨道延伸方向(X轴方向)上。 
结构3的截面面积对应于上述的折射率分布而在结构3的深度方向上变化。优选地，结构3的截面面积随着结构3的深度单调增 加。这里，结构3的截面面积意指与配置有结构3的基体的表面平行的截面的面积。 
[辊型母板的构造] 
图6示出了用于制造具有上述结构的光学元件的辊型母板的构造的实例。如图6所示，辊型母板11包括大量作为凹部且配置在圆筒状或圆柱状的母板12的表面上的结构13。结构13以小于或等于光学元件1的使用环境中的光的波长的间距(例如，以基本等于可见光的波长的间距)周期性地二维配置。例如，结构13以同心或螺旋的方式配置在圆柱状或圆筒状的母板12的表面上。结构13用于形成作为上述基体2的表面上的凸部的结构3。母板12可以由例如玻璃组成，但其材料并不特别地局限于此。 
[光学元件的制造方法] 
接下来，将参照图7～图9描述制造具有上述构造的光学元件的方法的实例。 
用于制造根据第一实施方式的光学元件的方法是将制作光盘母板的处理与蚀刻处理相结合的方法。制造方法包括在母板上形成抗蚀层的抗蚀层形成步骤、使用辊型母板曝光装置在抗蚀层上形成蛾眼图案的潜像的曝光步骤、对其上形成有潜像的抗蚀层进行显影的显影步骤、使用等离子体蚀刻等制作辊型母板的蚀刻步骤、以及使用紫外线固化树脂制作复制基板的复制步骤。这里，可以在蚀刻步骤中使用RIE(反应离子蚀刻)装置。 
[曝光装置的构造] 
首先，将参照图7描述在蛾眼图案曝光步骤中使用的辊型母板曝光装置的构造。辊型母板曝光装置基于光盘记录装置来构造。 
激光源21是对作为记录介质而形成在母板12的表面上的抗蚀层进行曝光的光源，并振荡(oscillate)出例如波长λ为266nm的用于记录的激光束15。从激光源21发出的激光束15作为平行光束(collimated beam，准直光束)沿直线传播，并进入电光调制器(EOM)22。透过通过电光调制器22的激光束15被反射镜23反射并被导向到光学调制系统25。 
反射镜23包括偏光分束器(polarization beam splitter)并具有反射一种偏光分量和透过另一种偏光分量的功能。透过反射镜23的偏光分量被光电二极管24接收，并且根据接收到的偏光分量的信号控制电光调制器22，以对激光束15进行相位调制。 
在光学调制系统25中，激光束15通过由玻璃(SiO2)等组成的声光调制器(AOM)27上的会聚透镜26而会聚。在激光束15由声光调制器27进行强度调制并发散后，通过准直透镜28对激光束15进行平行化。从光学调制系统25发出的激光束15被反射镜31反射并以水平和平行方式导向至移动光学台32上。 
移动光学台32包括扩束器33和物镜34。导向至移动光学台32的激光束15通过扩束器33成形为期望的光束形状，然后经过物镜34施加到母板12的抗蚀层上。母板12放置在连接至主轴马达35的转台36上。随后，通过在母板12旋转并且激光束15在母板12的高度方向上移动的同时，用激光束15间歇地照射抗蚀层来执行抗蚀层的曝光步骤。所得的潜像例如具有在圆周方向上具有长轴 的基本椭圆形状。通过在由箭头R指示的方向上移动移动光学台32来移动激光束15。 
曝光装置包括控制机构37，用于在抗蚀层上形成与图1B所示的四方点阵或类六方点阵的二维图案相对应的潜像。控制机构37包括格式器29和驱动器30。格式器29包括极性反转单元，并且极性反转单元控制当用激光束15照射抗蚀层时的定时。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出对声光调制器27进行控制。 
在辊型母板曝光装置中，极性反转格式化信号与记录装置的旋转控制器同步，以生成用于每条轨道的信号，使得二维图案在空间上相互连接，并由声光调制器27进行强度调制。通过以恒定的角速度(CVA)、适当的旋转圈数、适当的调制频率及适当的进给间距(feed pitch)进行图案化，可将六方点阵图案或准六方点阵图案记录在抗蚀层上。 
下文中，将按以下顺序描述用于制造根据本发明第一实施方式的光学元件的方法的各个步骤。 
(抗蚀层形成步骤) 
首先，如图8A所示，制备圆筒状或圆柱状的母板12。母板12例如是玻璃母板。接下来，如图8B所示，在母板12的表面上形成抗蚀层14。抗蚀层14可以由例如有机抗蚀剂或无机抗蚀剂组成。有机抗蚀剂的实例包括酚醛清漆抗蚀剂和化学增强型抗蚀剂。此外，无机抗蚀剂的实例包括含有一种或两种以上过渡金属(例如钨和钼)的金属氧化物。 
(曝光步骤) 
接下来，如图8C所示，使用上述的辊型母板曝光装置，在旋转母板12的同时，使用激光束(曝光光束)15照射抗蚀层14。在该步骤中，通过在母板12的高度方向上移动激光束15的同时，用激光束15间歇性地照射抗蚀层14，来使抗蚀层14的整个表面曝光。结果，跟随激光束15的轨道的潜像16例如以基本上等于可见光的波长的间距而形成在抗蚀层14的整个表面上。 
(显影步骤) 
接下来，在旋转母板12的同时将显影剂逐滴地施加到抗蚀层14上，从而使抗蚀层14进行图9A所示的显影处理。在使用正性抗蚀剂形成抗蚀层14的情况下，被激光束15曝光的曝光部分与未曝光部分相比，在显影剂中的溶解速率增大。结果，如图9A所示，在抗蚀层14上形成对应于潜像(曝光部分)16的图案。 
(蚀刻步骤) 
接下来，使用形成在母板12上的抗蚀层14的图案(抗蚀图案)作为掩模对母板12的表面进行蚀刻。因此，如图9B所示，能够得到具有定向为轨道延伸方向的长轴的椭圆锥形状或椭圆锥台形状的凹部，即结构13。通过干蚀刻等进行蚀刻。在该步骤中，通过交替地进行蚀刻处理和打磨(ashing)处理，例如，可以形成锥形结构13的图案，而且还能够制造具有抗蚀层14厚度的三倍以上的深度(选择性：3以上)的玻璃母板，以实现结构3的高的纵横比。此外，通过适当地调整蚀刻处理和打磨处理的处理时间，可以在结构13的曲面上形成倾斜的台阶。 
由此，可以得到具有六方点阵图案或准六方点阵图案的辊型母板11。 
(复制步骤) 
接下来，使辊型母板11和涂覆有紫外线固化树脂的基体2(例如丙烯酸树脂片)彼此相互紧密接触。在紫外线固化树脂通过照射紫外线被固化后，将基体2从辊型母板11剥离。因此，如图9C所示，制成了期望的光学元件1。 
根据第一实施方式，各个结构3的特征在于的深度方向上有效折射率的变化，并且有效折射率朝着基体2逐渐增大，且具有两个以上的拐点N1、N2...、Nn(n：2以上的整数)。由于光的干涉效果与结构3的形状效果的相结合，使得能够减少反射光。因此，能够实现具有良好的防反射特性的光学元件。 
此外，当通过将用于制作光盘的母板的处理与蚀刻处理相结合的方法制造光学元件1时，与使用电子束曝光制造光学元件1的情况相比，可以显著地缩短用于制造母板的处理所需要的时间(曝光时间)。因此，能够大幅地提高光学元件1的生产率。 
而且，当结构3的顶部的形状为平滑形状而不是尖锐形状时，即，当顶部的形状具有在高度方向上突起的光滑的曲面时，能够提高光学元件1的耐久性。还可以提高光学元件1从辊型母板11的剥离性能。 
此外，与使用平行台阶的情况相比，当结构3的台阶为倾斜的台阶时，能够提高转印的便利性。应注意，随后将描述平行台阶。 
<第二实施方式> 
[光学元件的构造] 
图10A是根据本发明的第二实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图10B是图10A中示出的光学元件的局部放大平面图。图10C是沿着图10B的轨道T1、T3…截取的截面图，图10D是沿着图10B的轨道T2、T4…截取的截面图。 
在根据第二实施方式的光学元件1中，轨道T具有圆弧状形状，并且结构3配置成圆弧状形状。如图10B所示，在三个相邻行的轨道(T1～T3)中，结构3配置为形成结构3的中心位于点a1～a7的准六方点阵图案。这里，术语“准六方点阵图案”不同于正六方点阵图案，其意指扭曲成轨道T的圆弧形状的六方点阵图案。可选地，准六方点阵图案意指扭曲成轨道T的圆弧形状并在轨道延伸方向(X轴方向)上被拉伸和扭曲的六方点阵图案。 
除了上述的光学元件1的构造之外，其构造与第一实施方式中的相同，故省略对其的描述。 
[圆盘母板的构造] 
图11示出了用于制造具有上述构造的光学元件的圆盘母板的构造实例。如图11所示，圆盘母板41具有大量作为凹部的结构43配置在圆盘形母板42的表面上的构造。结构43以小于或等于光学元件1的使用环境中的光的波长的间距(例如，以基本等于可见光的波长的间距)而周期性地二维配置。例如，结构43设置在同心或螺旋的轨道上。 
除了上述的圆盘母板41的构造外，其构造与第一实施方式中的辊型母板11的构造相同，故省略对其的描述。 
[光学元件的制造方法] 
图12是示出了用于制造具有上述构造的圆盘母板的曝光装置的构造实例的示意图。 
移动光学台32包括扩束器33、反射镜38和物镜34。引导至移动光学台32的激光束15通过扩束器33成形为期望的光束形状，然后通过反射镜38和物镜34施加到圆盘形母板42上的抗蚀层。母板42放置在连接至主轴马达35的转台(未示出)上。随后，通过在母板42旋转并且激光束15在母板42的旋转的径向方向上移动的同时，用激光束间歇地照射母板42上的抗蚀层来执行抗蚀层的曝光步骤。所得到的潜像例如具有在圆周方向上具有长轴的基本椭圆形状。通过在由箭头R指示的方向移动移动光学台32来移动激光束15。 
图12示出的曝光装置包括控制机构37，用于在抗蚀层上形成图11所示的六方点阵或准六方点阵的二维图案的潜像。控制机构37包括格式器29和驱动器30。格式器29包括极性反转单元，并且极性反转单元控制当用激光束15照射抗蚀层时的定时。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出对声光调制器27进行控制。 
控制机构37对各个轨道的由AOM 27执行的激光束15的强度调制、主轴马达35的驱动旋转速度、以及移动光学台32的移动速度进行同步，以使潜像的二维图案在空间上相互连接。以恒定的角速度(CVA)控制母板42的旋转。此外，使用由主轴马达35提供的适当的母板42的旋转圈数、由AOM 27提供的适当的激光强度的调制频率、由移动光学台32提供的适当的激光束15的进给间距来执行图案化。由此，在抗蚀层上形成六方点阵图案或准六方点阵图案的潜像。
此外，逐渐改变极性反转单元的控制信号，以使空间频率(潜像的图案密度：P1：330nm，P2：300nm；P1：315nm，P2：275nm；或P1：300nm，P2：265nm)变得一致。更具体地，在激光束15对抗蚀层的照射周期对于各轨道而变化的同时进行曝光，并且由控制机构37执行激光束15的频率调制，从而每个轨道T上的P1变为约330nm(315nm或300nm)。即，对调制进行控制，以使激光束的照射周期随着轨道位置变得远离圆盘形母板42的中心而变短。由此，能够在整个基板上形成空间频率一致的纳米图案。 
除了上述的光学元件的制造方法外，其方法与第一实施方式中的相同，故省略对其的描述。 
根据第二实施方式，与结构3呈直线配置的情况一样，能够得到具有良好的防反射特性的光学元件1。 
<第三实施方式> 
图13A是示出了根据本发明第三实施方式的光学元件的构造实例的示意形平面图。图13B是图13A中示出的光学元件的局部放大平面图。图13C是沿着图13B中的轨道T1、T3…截取的截面图，图13D是沿着图13B中的轨道T2、T4…截取的截面图， 
根据第三实施方式的光学元件1与第一实施方式中的光学元件的区别在于，在三个相邻行的轨道中，结构3形成四方点阵图案或准四方点阵图案。这里，术语“准四方点阵图案”不同于正四方点阵图案，其意指在轨道延伸方向(X轴方向)上被拉伸和扭曲的四方点阵图案。例如，当将结构3周期性配置成四方点阵图案或准四方点阵图案时，结构3在4次对称方向上彼此邻接放置。此外，通过进一步拉伸和扭曲四方点阵，结构还可以放置成和同一轨道上的结构邻接，且得到了具有高填充密度的配置，在该配置中，一个结构不仅在4次对称方向上而且在同一轨道的两个位置上与多个结构邻接放置。 
在两个相邻的轨道T中，在配置在一个轨道(例如，T1)上的结构3之间的中间位置(在移动半个间距的位置)处，设置另一个轨道(例如，T2)上的结构3。因此，如图13B所示，在三个相邻行的轨道(T1～T3)中，结构3配置为形成结构3的中心位于点a1～a4的四方点阵图案或准四方点阵图案。 
结构3的高度(深度)并没有特别地限定，而是根据要透射的光的波长范围适当设置。例如，当可见光被透射时，结构3的高度(深度)优选为150nm～500nm。在相对于轨道T的θ方向上的间距P2为例如约275nm～297nm。结构3的纵横比(高度H/配置间距P)，例如，约为0.54～1.13。此外，结构3不必具有相同的纵横比。结构3可以配置为具有一定的高度分布。 
同一轨道上的结构3的配置间距P1优选大于两个相邻轨道之间的结构3的配置间距P2。此外，比率P1/P2优选满足关系1.4＜P1/P2≤1.5，其中P1为同一轨道上的结构3的配置间距，P2为两个相邻轨道之间的结构3的配置间距。通过选择这样的数值范围，可以提高具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状的结构的填充密度。因此，可以提高防反射特性。 
在第三实施方式中，与第一实施方式一样，可以获得具有良好的防反射特性的光学元件1。 
<第四实施方式> 
图14A是示出了根据本发明第四实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图14B为图14A中示出的光学元件的局部放大平面图。图14C为沿着图14B的轨道T1、T3...截取的截面图。图14D为沿着图14B的轨道T2、T4...截取的截面图。图15为图14中示出的光学元件的局部放大透视图。 
根据第四实施方式的光学元件1与第一实施方式中的光学元件的区别在于，该光学元件1还包括形成在基体2的表面上的副结构4。与第一实施方式中相同的部分由相同的参考标号表示，并省略对其的描述。注意，为了避免结构3与副结构4之间的混淆，在第四实施方式中，结构3被称为主结构3。 
副结构4是高度小于主结构3的高度的结构。例如，副结构4是小的突起部。 
此外，当基于考虑到折射率时所采用的光路长度，副结构4的高度小于或等于使用环境中的光的波长的约1/4时，副结构4将有助于防反射功能。例如，副结构4的高度为约10nm～150nm。副结构4可以由例如与基体2和主结构3相同的材料组成，但优选为由具有比组成基体2和主结构3的材料的折射率小的折射率的材料组成。这是因为能够进一步减小反射率。此外，在上述描述中，主要描述了主结构3和副结构4均为凸部的情况，但是主结构3和副结构4可以为凹部。此外，凸部-凹部关系可以在主结构3和副结构4之间反转。具体地，当主结构3为凸部时，副结构4可以为凹部。当主结构3为凹部时，副结构4可以为凸部。 
副结构4设置在例如主结构3之间。具体地，优选地，副结构4设置在主结构3的最邻接部分中，并且主结构3通过设置在最邻 接部分中的副结构4而相互连接。以这种方式，可以提高主结构3的填充密度。此外，副结构4的空间频率分量(spatial frequencycomponent)优选为高于从主结构3的周期换算得到的频率分量。具体地，副结构4的空间频率分量优选为从主结构3的周期换算得到的频率分量的两倍以上，更优选为四倍以上。优选地，副结构4的空间频率分量不是主结构3的频率分量的整数倍。 
从易于形成副结构4的角度考虑，如图14B所示，副结构4优选配置在由黑圆圈标示的位置，在该处椭圆锥形状、椭圆锥台形状等的结构3彼此邻接放置。在该配置中，副结构4可以形成在主结构3的所有邻接位置，或可以仅形成在轨道(例如T1或T2)的延伸方向上。例如，当主结构3周期性配置成六方点阵图案或准六方点阵图案时，主结构3在6次对称方向上彼此邻接放置。在该情况下，优选地，副结构4设置在邻接位置处，并且主结构3通过副结构4彼此连接。此外，当主结构3之间存在间隙2a时，如图14B所示，从提高填充密度的角度考虑，副结构4优选地形成在主结构3之间的间隙2a中。副结构4可以形成在主结构3的邻接部分中和间隙2a中。此外，形成副结构4的位置不特别局限于上述实例。副结构4可以形成在主结构3的整个表面上。 
此外，从提高反射特性和透射特性的角度考虑，在副结构4的表面上形成至少一种类型的微小凸部和凹部(例如，微小的凹凸部4a)优选。此外，为了获得具有良好的防反射特性功能和小的波长依赖性的光学元件1，副结构4的微小凸部或凹部优选地形成为具有小于主结构3的周期的高频波的空间频率分量。例如，副结构4优选包括具有如图15所示的凸部和凹部的波纹状的、微小的凹凸部4a。例如，可以通过在光学元件的制造过程中适当选择蚀刻(例如RIE(反应离子蚀刻))的条件或母板的材料来形成微小的凹凸部 4a。例如，可以使用派热克斯(Pyrex，注册商标)玻璃作为母板的材料来形成微小的凹凸部4a。 
在第四实施方式中，由于在基体2的表面上还形成了副结构，所以与第一实施方式相比，能够进一步提高防反射特性。 
<第五实施方式> 
图16A是示出了根据本发明的第五实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图16B为图16A中示出的光学元件的局部放大平面图。图16C为沿着图16B的轨道T1、T3...截取的截面图。图16D为沿着图16B的轨道T2、T4...截取的截面图。图17为图16中示出的光学元件的局部放大透视图。 
根据第五实施方式的光学元件1与第一实施方式中的光学元件的区别在于，大量作为凹部的结构3配置在基体的表面上。结构3的形状是通过反转第一实施方式中的结构3的凸部而得到的凹部。因此，结构3的深度方向(图16中的-Z轴方向)上的有效折射率朝着基体逐渐增大，且具有两个以上的拐点N1、N2...、Nn(n：2以上的整数)。应注意，当结构3为如上所述的凹部时，作为凹部的结构3的开口部(凹部的进入部)被定义为底部，而基体2的深度方向上的最低部(凹部的最深部)被定义为顶部。换句话说，使用非实体空间的结构3定义顶部和底部。在该情况下，图2中示出的有效折射率在从底部到顶部的方向逐渐增大。除了上述描述外，第五实施方式与第一实施方式相同。 
在第五实施方式中，由于使用了通过反转第一实施方式中的结构3的凸部而得到的凹部，因此能够获得与第一实施方式相同的效果。 
<第六实施方式> 
图18是根据本发明第六实施方式的光学元件的构造实例的透视图。如图18所示，根据第六实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于，该光学元件1包括在基体表面上的单一方向上延伸的柱形结构5，并且结构5在基体2上一维地配置。注意，与第一实施方式中的那些部分相同的部分用相同的参考标号表示，并省略对其的描述。 
结构5的深度方向(图18中的-Z轴方向)上的有效折射率朝着基体2逐渐增大，并且在深度方向上具有两个以上的拐点N1、N2...、Nn(n：2以上的整数)。 
结构5具有在单一方向(Y轴方向)上一致延伸的曲面。通过在垂直于脊线方向的方向上切开结构5得到的截面(YZ截面)具有类似于图2中示出的折射率分布的截面形状。 
根据第六实施方式，在脊线的深度方向上的有效折射率朝着基体2逐渐增大，且具有两个以上的拐点N1、N2...、Nn(n：2以上的整数)。因此，由于光的干涉效果与结构5的形状效果的结合，使得能够减少反射光。因此，能够获得具有良好的防反射特性的光学元件。 
<第七实施方式> 
图19示出了根据本发明第七实施方式的光学元件的结构的形状的实例。如图19所示，在顶部3t和底部3b之间的表面上，结构3包括优选两个以上的平行台阶st和倾斜台阶St中的至少之一，更优选地，包括两个以上十个以下的平行台阶st和倾斜台阶St中的至少之一。如果平行台阶st和倾斜台阶St中的至少之一的数目为两个以上时，结构3的深度方向(图1中的-Z轴方向)上的有效折射率可以具有两个以上的拐点。此外，当平行台阶st和倾斜台阶St中的至少之一的数目为十个以下时，易于制造光学元件。
平行台阶st是平行于基体的表面的台阶。这里，平行台阶st是由第一变化点Pa和第二变化点Pb限定的部分。注意，平行台阶st不包括具有平面形状的顶部3t和底部3b。即，除了顶部3t和底部3b之外，形成在结构3的顶部3t和底部3b之间的且平行于基体的表面的台阶称为平行台阶。 
除了上述描述外，第七实施方式与第一实施方式相同。 
<第八实施方式> 
图20是示出了根据本发明第八实施方式的光学元件的构造实例的截面图。如图20所示，根据第八实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于，在基体上形成梯度膜6而不是形成结构3。注意，与第一实施方式的那些部分相同的部分用相同的参考标号表示，并省略对其的描述。 
梯度膜6是由其组分在深度方向(厚度方向)上逐渐变化的材料组成的膜，由此，折射率在深度方向上逐渐变化。梯度膜6的表面侧的折射率低于基体侧(界面侧)的折射率。深度方向上的有效折射率朝着基体2逐渐增大，且具有两个以上的拐点N1、N2…Nn(n：2以上的整数)。因此，由于光的干涉效果可以减少反射光。因此，提高了光学元件的防反射特性。 
例如，梯度膜6可以通过溅射形成。通过溅射进行的膜形成方法的实例包括以一定比率对两种靶材料同时进行溅射的方法，以及在改变处理气体的流量的同时通过进行反应溅射来适当地改变膜中含有的处理气体的含量的方法。 
根据第八实施方式，能够获得与第一实施方式相同的效果。 
<9.第九实施方式> 
图21A是示出了根据本发明第九实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图21B是图21A中示出的光学元件的局部放大平面图。 
根据第九实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于，多个结构3配置在蜿蜒的轨道(以下称为波动轨道)上。基体2上的轨道的波动优选为彼此同步。即，波动优选为同步的波动。通过以这种方式同步波动，能够保持六方点阵或准六方点阵的单元点阵形状，且能够保持高的填充密度。波动轨道的波形的实例包括正弦波和三角波。波动轨道的波形不局限于周期性波，也可以是非周期性波。波动轨道的波动振幅设置为例如约±10μm。 
除了上述描述外，第九实施方式与第一实施方式相同。 
根据第九实施方式，由于在波动轨道上配置了结构3，所以能够抑制外观上的不均匀的发生。 
<10.第十实施方式> 
[光学元件的构造] 
根据第十实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于，在基体2上设置使用硅氧烷树脂得到的结构3。 
根据第十实施方式的光学元件1适用于诸如具有耐热性和高透明度的玻璃罩(cover glass)和窗口材料等光学元件，以及包括诸如这样的光学元件的图像传感器元件(例如，CCD图像传感器元件和CMOS图像传感器元件)、光电二极管、半导体激光设备等的封装。此外，根据第十实施方式的光学元件1适用于诸如具有高硬度和耐热性的前面板的光学元件和包括该光学元件的显示器。更具体地，光学元件1适用于设置给诸如数码相机(例如，单镜头反光相机和紧凑式相机)、装备在移动电话中的数码摄像头、用于工业机械的相机、安保的摄像机及用于图像识别装置的摄像机等的各种相机的图像传感器的封装。 
图22是用于描述根据本发明第十实施方式的光学元件的制造方法的处理流程图。光学元件的制造方法使用了常温纳米压印技术。 
根据本发明第十实施方式的光学元件的制造方法的特征在于包括以下步骤：通过在基体上涂覆含有硅氧烷树脂的膜形成组分来形成树脂层的步骤；通过将模子压向树脂层来将形状转印到树脂层的步骤；从树脂层剥离模子的步骤；以及在减压下用紫外线照射已经剥离模子的树脂层的步骤。 
(树脂层形成步骤) 
首先，如图22A所示，通过在基体2上涂覆含有硅氧烷树脂的膜形成组分来形成树脂层61。涂覆可以通过例如旋转涂覆法来进行，但涂覆方法不特别地局限于此。基体2可以由例如主要由玻璃制成的玻璃基板(例如，透明玻璃或石英)组成。优选使用硅倍半氧烷树脂作为硅氧烷树脂。膜形成组分优选使用通过将诸如硅氧烷树脂的组分溶解在适当的有机溶剂里而得到的溶液的形态。此外，可以在基体2上选择性地形成有机层和无机层。此外，尽管树脂层 61的厚度取决于要制造的结构3的种类，但其优选为300nm～500nm。 
(形状转印步骤) 
接下来，如图22B所示，通过将具有预定形状的模子62压向形成在基体2上的树脂层61，模子的形状被转印到树脂层61。例如，在第二实施方式中使用的金属模子41可以用作模子62，但是模子62没有特别限制。例如，可以使用通过对根据第一～第三实施方式的光学元件1等进行电镀而制成的模子。模子62的压制的压力优选为5MPa～10MPa。此外，尽管压制时间取决于树脂层61的厚度，但其优选为10秒～20秒。在模子62压向树脂层61的同时，通过进行预定时间的压制使具有形状的树脂层61进一步固化。 
(剥离步骤) 
接下来，如图22C所示，将模子62从树脂层61剥离，结果，在基体2上形成了通过转印模子62的形状得到的结构3。 
(照射步骤) 
接下来，如图22D所示，优选地，在10Torr的减压下用紫外线L照射已经剥离模子62的树脂层61，然后将其加热到300℃～400℃。通过以这种方式加热可以提高固化效率。例如，通过加热至300℃，能够得到7H～9H的铅笔硬度，通过加热至400℃，能够得到8H～9H的铅笔硬度。此外，当在300℃～400℃固化树脂层61时，以此方式制成的光学元件1的耐热性是500℃以上，这对于回流处理来说是足够高的耐热性。 
经过上述步骤，可以在基体2上通过转印模子62的形状得到结构3。 
根据第六实施方式的光学元件1可以用作例如设置给图像传感器元件、显示器的前面板等的封装的玻璃罩和窗口材料。因此，能够提供具有耐热性和高透明度的玻璃罩或窗口材料、具有高硬度和耐热性的前面板、以及包括该前面板的显示器等。 
<11.第十一实施方式> 
图23示出了根据第十一实施方式的光学元件的构造实例。如图23所示，该光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于没有基体2。光学元件1包括多个作为凸部且以小于或等于可见光的波长的微小间距配置的结构3，且相邻的结构的下部相互连接。下部相互连接的多个结构可以整体上构成网状。如上所述，当光学元件1没有基体时，优选地通过适当地调整结构3的弹性模量来赋予结构3柔性。通过以这种方式赋予柔性，不需要粘合剂就能使光学元件1粘附至被粘附体。此外，光学元件1可以粘附至三维曲面。 
<第十二实施方式> 
图24示出了根据本发明第十二实施方式的液晶显示装置的构造实例。如图24所示，液晶显示装置包括发光的背光53和对从背光53发出的光进行时间和空间调制以显示图像的液晶面板51。在液晶面板51的两个表面上分别设置偏光器51a和51b。光学元件1设置在偏光器51b上，其中，偏光器51b设置在液晶面板51的显示表面侧上。在本发明中，将具有设置在其一个主表面上的光学元件1的偏光器51b称为防反射偏光器52。防反射偏光器52是具有防反射功能的光学元件的实例。 
下文中，将按以下顺序描述构成液晶显示装置的背光53、液晶面板51、偏光器51a和51b以及光学元件1。 
(背光) 
例如，可以使用直下型背光、边缘型背光或平面光源型背光作为背光53。背光53包括例如光源、反射板、光学膜等。例如，可以使用冷阴极荧光灯(CCFL)、热阴极荧光灯(HCFL)、有机电致发光(OEL)、无机电致发光(IEL)、发光二极管(LED)等作为光源。 
(液晶显示面板) 
可以用于液晶面板51的显示模式的实例包括扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、垂直取向(VA)模式、面内切换(IPS)模式、光学补偿双折射(OCB)模式、铁电液晶(FLC)模式、高分子分散型液晶(PDLC)模式及相变宾主(PCGH)模式等。 
(偏光器) 
例如，偏光器51a和51b分别设置在液晶面板51的两表面上，以使它们的透射轴相互垂直。偏光器51a和51b各自只允许入射光的正交的偏光分量之一通过，并通过吸收阻止另一分量通过。偏光器51a和51b都可以是在其中吸收有的二色性物质(例如碘或二色性染料)的单轴延伸的亲水性高分子膜(例如聚乙烯醇膜、局部缩甲醛化的聚乙烯醇膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物部分皂化膜等)。在偏光器51a和51b的两个表面上优选形成诸如如三醋酸纤维素(TAC)膜的保护层。当以这种方式形成保护层时，光学元件1的基体2也优选用作保护层。这是因为，在该构造中，防反射偏光器52能够薄型化。 
(光学元件) 
光学元件1与第一～第十一实施方式中的那些光学元件之一相同，故省略对其的描述。 
根据第十二实施方式，由于在液晶显示装置的显示表面上设置了光学元件1，因此能够提高液晶显示装置的显示表面的防反射功能。因此，能够提高液晶显示装置的可视性。 
<第十三实施方式> 
(液晶显示装置的构造) 
图25示出了根据本发明第十三实施方式的液晶显示装置的构造实例。该液晶显示装置与第十二实施方式中液晶显示装置的区别在于，该液晶显示装置包括液晶面板51的前侧上的前构件54，并且还包括在液晶面板51的前表面、前构件54的前表面和背表面中的至少一个上的光学元件1。图25示出了在液晶面板51的前表面以及前构件54的前表面和背表面上都设置了光学元件1的实例。例如，在液晶面板51和前构件54之间形成空气层。与第七实施方式中那些部分相同的部分用相同的参考标号表示，并省略对其的描述。注意，在本发明中，前表面是显示表面侧的表面，即观察者一侧的表面，而背表面是在与显示表面相反的一侧的表面。 
前构件54用于为液晶板51的前表面(观察者一侧)提供机械的、热的及耐气候的保护和设计功能的目的。前构件54具有例如片状、膜状或板状。前构件54的材料的实例包括三醋酸纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳族聚酸胺、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、双乙酰纤维素、聚氯乙烯、丙烯酸 树脂(PMMA)以及聚碳酸酯(PC)。然而，其材料并不特别地局限于这些材料，而可以使用任何具有透明性的材料。 
根据第十三实施方式，与第十二实施方式一样，可以提高液晶显示装置的可视性。 
<14.第十四实施方式> 
图26是示出了根据本发明的第十四实施方式的图像传感器元件的封装的构造实例的截面图。如图26所示，封装71包括图像传感器元件72和被固定以覆盖图像传感器元件72的开口窗的玻璃罩73。图像传感器元件72是例如CCD(电荷耦合器件)图像传感器元件或CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器元件。例如，根据第一～第十一实施方式的任一光学元件1均可以用作玻璃罩73，但特别优选根据第十实施方式的光学元件1。 
<15.第十五实施方式> 
图27是示出了根据本发明第十五实施方式的光学元件的构造实例的截面图。如图27所示，根据第十五实施方式的光学元件1与第一实施方式中的光学元件的区别在于，该光学元件1还包括其背表面(第二主表面)上的光吸收层7。此外，光学元件1可选择性地在基体2和光吸收层7之间包括粘合层，以通过该粘合层将光吸收层7粘附至基体2。当以这种方式设置粘合层时，基体2的折射率优选等于或基本等于粘合层的折射率。这能够抑制基体2和粘合层之间的界面反射。粘合层可以与光吸收层7一样具有光吸收性。光吸收层本身也可以兼用作粘合层。 
此外，为了将光学元件1通过粘合层8a粘附至被粘附体，光学元件1还可选择性地在光吸收层7上包括粘合层8a和剥离层8b。 
光吸收层7对于使用环境中的光或反射趋于减小的光具有吸收性。光吸收层7含有例如粘合树脂和黑色着色剂。此外，光吸收层7还可选择性地包括诸如有机色素和无机色素的添加剂及用于提高分散效果的分散剂。 
黑色着色剂的实例包括炭黑、钛黑、石墨、铁黑及钛的氧化物。然而，黑色着色剂并不特别地局限于这些材料。在这些材料中，优选炭黑、钛黑和石墨，而炭黑是更加优选的。这些材料可单独使用或组合使用。 
可以使用市售的炭黑作为该炭黑。炭黑的实例包括MitsubishiChemical Corporation生产的#980B、#850B、MCF88B及#44B；CabotCorporation生产的BP-800、BP-L、REGAL-660及REGAL-330；Columbian Chemicals Company生产的RAVEN-1255、RAVEN-1250、RAVEN-1020、RAVEN-780及RAVEN-760；以及Degussa Corporation生产的Printex-55、Printex-75、Printex-25、Printex-45及SB-550。这些炭黑可单独使用或组合使用。 
除了诸如乙酸丁酸纤维素的纤维素树脂之外，粘合树脂的实例还包括改性的或未改性的氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、苯氧基树脂及聚酯树脂。此外，可以使用在特定方法中使用的热塑性树脂、热固性树脂、电离辐射固化树脂等。优选电子束固化树脂和紫外线固化树脂作为电离辐射固化树脂。 
粘合层8a主要由粘合剂组成。例如，可使用在光学片技术领域公知的粘合剂作为该粘合剂。注意，在本说明书中，压敏粘合剂(PSA)等被认为是粘合剂的一种。剥离层8b是用于保护粘合层8a的剥离片。 
在第十五实施方式中，在基体的背表面上形成由对光(例如，可见光)具有高吸收性的材料组成的光吸收层7，由此能够消除大部分的背面侧反射。因此，能够抑制发生在光学设备(例如，相机和望远镜)的镜筒内的单元的表面上和镜筒的内周表面上的光反射。因此，能够改善诸如叠影、眩光和对比度等光学特性。 
当在光吸收层7上还设置了粘合层8a时，通过粘合层8a，光学元件1能够容易地粘附至在被粘附体(例如包括相机的光学设备上)。当在粘合层8a上还设置了剥离层8b时，可以容易地处理掉光学元件1。 
<16.第十六实施方式> 
根据第十六实施方式的光学元件1与第十五实施方式的光学元件的区别在于，不是光吸收层7，而是基体2和结构3中的至少一个包含诸如炭黑的黑色着色剂以具有光吸收性。 
图28A是示出了根据本发明第十六实施方式的光学元件的第一构造实例的截面图。如图28A所示，光学元件1包括与结构3一体形成的基体2，且基体2和结构3都含有黑色着色剂。因此，基体2和结构3都具有光吸收性。 
图28B是示出了根据本发明第十六实施方式的光学元件的第二构造实例的截面图。如图28B所示，光学元件1包括独立形成的基体2和结构3，基体2和结构3中的至少一个含有黑色着色剂并且具有光吸收性。考虑到减小反射性，优选地，仅基体2含有黑色着色剂并且具有光吸收性，而结构3是透明的。 
图28C是示出了根据本发明第十六实施方式的光学元件的第三构造实例的截面图。如图28C所示，光学元件1包括独立形成的基体2和结构3，基体2是一个堆叠体。该堆叠体具有通过堆叠两个以上的层而得到的堆叠结构，且两个以上层中的至少一层含有黑色着色剂并且具有光吸收性。结构3可以含有黑色着色剂和具有光吸收性。然而，考虑到减小反射性，优选如上所述仅有基体2含有黑色着色剂并且具有光吸收性。
在第十六实施方式中，由于光学元件本身含有黑色着色剂并且具有光吸收性，因此可以省略光吸收层7的形成。因此，可以省略光吸收层形成步骤，这可以提高生产率。此外，光学元件1能够薄型化。 
<17.第十七实施方式> 
图29是示出了根据本发明的第十七实施方式的镜筒的构造实例的截面图。如图29所示，镜筒81包括其中的光学元件1。光学元件1设置在镜筒内的具体位置是例如在镜筒的内周表面和镜筒内的单元的表面。可以使用根据第十五和第十六实施方式的光学元件1中的至少一个作为该光学元件1。优选地，根据期望的防反射特性等适当地选择光学元件1。光学元件1设置在例如镜筒81的内周表面上的透镜82和透镜83之间以及透镜83和透镜84之间的部分中。光学元件1可以与镜筒81一体地形成。 
在第十七实施方式中，由于光学元件1设置在镜筒的内周表面、镜筒内的单元的表面等，因此能够减少由镜筒的内周表面、镜筒内的单元的表面等引起的光反射。因此，能够抑制图像上的叠影和眩光的发生及对比度的降低。 
<18.第十八实施方式> 
图30A是示出了根据本发明第十八实施方式的光学元件的构造实例的示意性平面图。图30B为图30A中示出的光学元件的局部放大平面图。图30C是沿着图30B中的轨道T1、T3…截取的截面图。图30D是沿着图30B中的轨道T2、T4…截取的截面图。 
根据第十八实施方式的光学元件1与第一实施方式的光学元件的区别在于，该光学元件1是所谓的导电光学元件，并且在多个结构3的凹凸表面上还包括透明导电膜9。此外，考虑到减小表面电阻，优选在光学元件1的凹凸表面和透明导电膜9之间进一步形成金属膜10。 
(透明导电膜) 
构成透明导电膜9的材料的实例包括ITO(In2O3、SnO2)、AZO(Al2O3、ZnO)、SZO、FTO、SnO2、GZO和IZO(In2O3、ZnO)。然而，考虑到高可靠性和低电阻率，优选ITO。透明导电膜9沿着结构3的表面形状形成，且透明导电膜9的表面形状优选为与结构3的表面形状基本相似。这是因为能够抑制由透明导电膜9的形成引起的折射率分布的变化，且能够保持良好的防反射特性和/或透射特性。 
(金属膜) 
优选地，金属膜10形成为透明导电膜9的基层。这是因为可以减小电阻率，且透明导电膜9能够薄型化，或者当仅有透明导电膜9而电导率未达到足够的值时，可以对电导率进行补偿。金属膜10的厚度没有特别限制，例如，约为几纳米。由于金属膜10具有高的电导率，所以在几纳米的厚度就能达到足够的表面电阻。此外， 约几纳米的厚度几乎不产生由金属膜10引起的诸如吸收和反射的光学影响。金属膜10优选由具有高电导率的金属材料组成。所述金属材料的实例包括Ag、Al、Cu、Ti、Nb及掺杂硅。然而，考虑到高电导率、使用效果等，优选Ag。仅用金属膜10就能实现足够的表面电阻。然而，如果金属膜10极其薄，则金属膜10具有岛状结构，这使得难以保证连续性。在这种情况下，为了将岛状金属膜10相互电连接，形成作为金属膜10的上层的透明导电膜9是重要的。 
<19.第十九实施方式> 
图31是示出了根据本发明第十九实施方式的导电性光学元件的构造实例的截面图。如图31所示，根据第十九实施方式的光学元件1与第十八实施方式的光学元件的区别在于，除了在一个主表面(第一主表面)上形成结构3外，还在与第一主表面相反的另一个主表面(第二主表面)上形成结构3。 
形成在光学元件1的两个主表面上的结构3的配置图案和纵横比不必是相同的，而可以根据期望的特性选择不同的配置图案和纵横比。例如，一个主表面可以具有准六方点阵图案作为配置图案，而另一个主表面可以具有准四方点阵图案作为配置图案。 
在第十九实施方式中，由于在基体2的两个主表面上都形成了多个结构3，所以可以赋予光学元件1的光入射表面和光出射表面防反射功能。因此，能够进一步提高光透射特性。 
<20.第二十实施方式> 
图32A是示出了根据本发明的第二十实施方式的触摸板的构造实例的截面图。如图32A所示，触摸板90包括第一导电基板91 和面向第一导电基板91的第二导电基板92。触摸板90优选地在第一导电基板91的触摸侧的表面上进一步包括硬涂层或防污性硬涂层。此外，还可以选择性地在触摸板90上设置前面板。例如，将触摸板90通过粘合层93粘附在显示装置94上。 
显示装置的实例包括诸如液晶显示器、CRT(阴极射线管)显示器、等离子体显示面板(PDP)、电致发光(EL)显示器以及表面导电电子发射器显示器(SED)的各种显示装置。 
根据第十八和第十九实施方式的光学元件1之一用作第一导电基板91和第二导电基板92中的至少一个。当根据第十八和第十九实施方式的光学元件1之一用作第一导电基板91和第二导电基板92这两者时，可以使用根据同一实施方式的光学元件1或根据不同实施方式的光学元件1作为导电基板。 
结构3形成在第一导电基板91和第二导电基板92的两个表面的至少一个上，这两个表面彼此相对。考虑到防反射特性和透射特性，结构3优选同时形成在两个表面上。 
图32B是示出了根据本发明第二十实施方式的触摸板的修改例的截面图。如图32B所示，根据第十九实施方式的光学元件用作第一导电基板91和第二导电基板92中的至少一个。 
多个结构3形成在第一导电基板91和第二导电基板92的两个表面的至少一个上，这两个表面彼此相对。此外，多个结构3形成在第一导电基板91的触摸侧的表面和第二导电基板92的显示装置94侧的表面中的至少一个上。考虑到防反射特性和透射特性，结构3优选同时形成在两个表面上。 
在第二十实施方式中，由于光学元件1用作第一导电基板91和第二导电基板92中的至少一个，所以可以获得具有良好的防反射特性和透射特性的触摸板90。因此，可以提高具有触摸板90的显示装置的可视性。具体地，能够提高显示装置在户外的可视性。 
<21.第二十一实施方式> 
图33示出了本发明的第二十一实施方式。在该实施方式中，例举了其中具有在第一～第十一实施方式中描述的构造的光学元件1中的任一个用作导光窗100的染料敏化太阳能电池110。 
该实施方式的染料敏化太阳能电池110由堆叠体构成，该堆叠体通过在具有透明导电膜101的导光窗100与具有集电体103和(透明)导电膜102(与透明导电膜101相对)的基板104之间配置金属氧化物半导体层105和电解质层106而得到。例如，半导体层105具有氧化物半导体材料和敏化染料。此外，透明导电膜101和导电膜102通过导线彼此连接，并且形成具有安培计(电流计)107的电流电路。 
将玻璃基板或透明塑料基板用于导光窗100。在第一实施方式中描述的且具有准六方点阵的微小配置结构(亚波长结构)的结构3形成在导光窗100的外侧的光入射表面(光接收表面)和内侧的光出射表面上。 
金属氧化物层105构成通过将金属氧化物颗粒烧结在透明导电层101上而得到的光电转换层。金属氧化物层105的材料的实例包括诸如TiO2、MgO、ZnO、SnO2、WO3、Nb2O5和TiSrO3的金属氧化物。此外，敏化染料被支持在金属氧化物半导体层105上，并且通过敏化染料使金属氧化物半导体敏化。只要敏化染料能提供敏化作用，对其没有特别限制。敏化染料的实例包括联吡啶、菲衍生物、 呫吨染料、菁染料、碱性染料、卟啉化合物、偶氮染料、酞菁化合物、蒽醌染料及多环醌染料。 
电解质层106是通过将至少一种可逆地引起氧化还原状态变化(氧化还原体系)的材料体系溶解在电解质中得到的。所述电解质可以是液体电解质，或者可以是通过将液体电解质添加到高分子材料、高分子固体材料或无机固体电解质而得到的凝胶电解质。氧化还原体系的实例包括诸如I-/I3-和Br-/Br2的卤素、诸如醌/对苯二酚和SCN-/(SCN)2的拟卤素、铁(II)离子/铁(III)离子以及铜(I)离子/铜(II)离子。然而，氧化还原体系不限于这些。可以使用诸如乙腈的腈、诸如碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯的碳酸酯、γ-丁内酯、吡啶、二甲基乙酰胺、其他极性溶剂、诸如甲基丙基咪唑-碘的常温溶融盐以及它们的混合物等作为溶剂。 
在具有上述构造的染料敏化太阳能电池110中，导光窗100的光接收表面上接收到的光激励支持在金属氧化物半导体层105上的敏化染料，然后敏化染料立刻向金属氧化物半导体层105提供电子。另一方面，失去电子的敏化染料从作为载流子运输层的电解质层106中的离子接收电子。已提供电子的分子接收来自相对电极102的电子。以这种方式，电流在电极101和102之间流动。 
根据该实施方式，由于染料敏化太阳能电池110的光接收表面是由作为根据本发明的光学元件的导光窗100构成的，所以能够有效地防止光接收表面(光入射表面)上接收到的光的表面反射和导光窗100的背表面(光反射表面)上引起的透射光的反射。这能够提高接收光的使用效率，并能提高光电转换效率，即发电效率。 
此外，导光窗100的光入射表面和光出射表面具有亚波长结构，在该亚波长结构中，结构3(图1B)以小于可见光的波长的间距微小地配置，这能够有效提高在从近紫外光区域到可见光和近红外光区域的范围内具有灵敏度的光电转换部的光电转换效率。
(第二十二实施方式) 
图34示出了本发明的第二十二实施方式。在该实施方式中，描述了将本发明应用至作为光电转换装置的硅太阳能电池120的实例。 
图34示意性地示出了硅太阳能电池120的构造。硅太阳能电池120包括硅基板111、分别形成在硅基板111的前表面和背表面上的透明导电膜114和115、以及连接在透明导电膜114和115之间的负载116。硅基板111是具有n型半导体层112和p型半导体层113的结型Si基板(junction Si substrate)。基于入射到n型半导体层112的入射光的强度，n型半导体层112和p型半导体层113的pn结117构成产生电力的光电转换层。 
在该实施方式中，构成光接收表面的n型半导体层112的表面具有结构3(图1B)以小于或等于入射光的波长的微小间距配置成准六方点阵的亚波长结构，以防止n型半导体层112的光入射表面上的光的反射，并提高透射特性。这能够提高pn结117的光电转换效率。 
此外，形成在硅基板111的光入射表面上的结构3(图1B)的微小配置结构以小于或等于近紫外光的波长的微小间距形成，由此在近紫外光区域到近红外光区域的宽范围内具有灵敏度的硅太阳能电池的光电转换效率能够显著提高。 
具有上述构造的硅太阳能电池120可以通过直接蚀刻构成n型半导体层112的硅基板111的表面而制造。图35是用于描述硅太阳能电池的制造方法的处理流程图的主要部分的截面图。 
首先，如图35A所示，在硅基板111的表面上形成抗蚀层130。通过使用基于在第二实施方式中描述的光盘记录技术的曝光技术以及通过进行显影处理，而在硅基板111的表面上形成抗蚀层130的掩模图案。接下来，使用所制成的抗蚀层130的掩模图案作为掩模、用诸如CF4的碳氟化合物气体进行蚀刻，以如图35B所示，在硅基板111的表面上形成由锥体形状的凹部131构成的凹凸图案。经过上述步骤，制成了具有亚波长结构表面的硅基板111。 
[实施例] 
以下，将结合实施例来具体描述本发明，但本发明不只局限于这些实施例。注意，实施例中用的模拟是RCWA(严格耦合波分析)模拟。 
将按以下顺序描述本发明的实施例。 
1通过模拟研究结构的形状 
2通过模拟研究拐点与反射率之间的关系(1) 
3通过模拟研究拐点与反射率之间的关系(2) 
4使用实际制备的样品评价反射特性 
<1.通过模拟研究结构的形状> 
通过模拟来研究其有效折射率单调增大且具有两个以上的拐点的结构的形状。应注意，如图36A所示，以下实施例中的结构的间距是矩形点阵的短边的长度。然而，如图36B所示，当点阵为正方点阵时，各边没有特别的区别，将各边的长度称为间距。 
<实施例1-1～1-3> 
在结构配置成六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有两个拐点的结构的形状。图37A～图37C示出了结果。 
<实施例2-1～2-3> 
在结构配置成六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有三个拐点的结构的形状。图38A～图38C示出了结果。 
<实施例3-1～3-3> 
在结构配置成六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有五个拐点的结构的形状。图39A～图39C示出了结果。 
<实施例4-1～4-3> 
在结构配置成正方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有五个拐点的结构的形状。图40A～图40C示出了结果。 
<实施例5> 
在结构配置成准六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有三个拐点的结构的形状。图41A示出了结果。 
<实施例6> 
在结构配置成准六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有五个拐点的结构的形状。图41B示出了结果。 
<实施例7> 
在结构配置成六方点阵的情况下，研究了其深度方向上的有效折射率单调增大且具有三个的拐点的结构的凸部/凹部被反转的形状。图41C示出了结果。 
从图37A～图41C可以清楚看出，拐点与结构的形状具有以下关系。 
实施例1-1～1-3(两个拐点，六方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶和结构的曲面上的一个倾斜台阶。 
实施例2-1～2-3(三个拐点，六方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶、结构的曲面上的一个倾斜台阶、以及底部处的倾斜台阶。 
实施例3-1～3-3(五个拐点，六方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶、结构的曲面上的两个倾斜台阶、以及底部处的倾斜台阶。 
实施例4-1～4-3(五个拐点，正方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶、结构的曲面上的两个倾斜台阶、以及底部处的倾斜台阶。 
实施例5(三个拐点，准六方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶、结构的曲面上的一个倾斜台阶、以及底部处的倾斜台阶。 
实施例6(五个拐点，准六方点阵)：存在顶部处的倾斜台阶、结构的曲面上的两个倾斜台阶、以及底部处的倾斜台阶。 
<2.通过模拟研究拐点与反射率之间的关系(1)> 
假设折射率分布具有拐点，通过模拟，基于折射率分布研究拐点和反射率之间的关系。 
<实施例8～10> 
首先，如图42A和图42B所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率的拐点数目为两个、三个和五个。注意，由于在图42A和图42B中光学厚度是以结构的底面为基准的，所以折射率分布与图2中示出的相反。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图42C示出了结果。 
<比较例1> 
首先，如图42A所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率的拐点数目为一个。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图42C示出了结果。 
<比较例2> 
首先，如图42A所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率没有拐点且为线性的。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图42C示出了结果。 
从图42A～图42C可以清楚地看出，拐点的数目和反射率之间具有以下关系。 
比较例1(一个拐点)：反射率在长波长区域增大。 
比较例2(无拐点)：反射率在整个光谱中增大(特别在短波长区域)。 
实施例8(两个拐点)：反射率在长波长区域趋于一定程度的增大，但增大量小于比较例1中的增大量。在波长为400nm～700nm的可见光区域的基本整个区域内，反射率为0.1％以下。 
实施例9(三个拐点)：反射率在长波长区域的增大量小，并且在波长为400nm～700nm的可见光区域的整个区域内，反射率为0.1％以下。 
实施例10(五个拐点)：反射率在500nm的波长周围在一定程度上增大，但在短波长和长波长区域极其小。反射率在波长为350nm～800nm的宽范围内减小。 
<3.通过模拟研究拐点与反射率之间的关系(2)> 
假设折射率分布具有拐点，通过模拟，基于折射率分布研究拐点和反射率之间的关系。 
<实施例11～12> 
首先，如图43A所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率的拐点数目为二个和三个。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图43B示出了结果。 
<比较例3> 
首先，如图43A所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率在的拐点数目为一个。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图43B示出了结果。 
<比较例4> 
首先，如图43A所示，假设这样的折射率分布，其中结构的深度方向上的有效折射率没有拐点且为线性的。接着，基于折射率分布获得光学元件的反射率。这里，结构的高度为250nm。图43B示出了结果。 
从图43A和图43B可以清楚看出，拐点的数目和反射率具有以下关系。 
比较例3(一个拐点)：反射率在长波长区域中增大。 
比较例4(无拐点)：反射率在整个光谱中增大(特别在短波长区域内)。 
实施例11(两个拐点)：反射率在长波长区域内趋于一定程度的增大，但增大量小于比较例1中的增大量。在波长为400nm～700nm的可见光区域的基本整个区域内，反射率为0.1％以下。 
实施例12(三个拐点)：反射率在长波长区域的增大量小，并且在波长为400nm～700nm的可见光区域的整个区域内，反射率为0.1％以下。 
至此，已具体描述了本发明的实施方式和实施例。然而，本发明不限于上述实施方式和实施例，而在本发明的技术构思的基础上可以进行各种修改。 
例如，在实施方式和实施例中示出的数值、形状、材料及构造都仅为实例，并且可以选择性地使用不同的数值、形状、材料和构造。 
<4.使用实际制备的样品评价反射特性> 
实际制备了样品，并评价所制备的样品的反射特性。 
<实施例13> 
首先，制备外径为126mm的玻璃辊型母板，并按以下方式在玻璃辊型母板的表面上形成抗蚀层。即，将光致抗蚀剂用稀释剂稀释1/10，通过浸渍法将稀释后的抗蚀剂涂覆到玻璃辊型母板的圆柱表面上，以使其具有约70nm的厚度，由此形成抗蚀层。接下来，将作为记录介质的玻璃辊型母板转印到图7所示的辊型母板曝光装置上。通过对抗蚀层进行曝光，在抗蚀层上图案化了具有在三个相邻行的轨道上的准六方点阵图案的潜像，以形成单一的螺旋状。 
具体地，要形成准六方点阵图案的区域用到达玻璃辊型母板的表面、功率为0.50mW/m的激光束照射，以形成具有凹部的准六方点阵图案。应注意，抗蚀层在轨道列的列方向上的厚度约为60nm，并且抗蚀层在轨道延伸的方向上的厚度约为50nm。 
随后，通过使玻璃辊型母板上的抗蚀层经过显影处理，抗蚀层的曝光部分被溶解以进行显影。具体地，未经过显影的玻璃辊型母板放置在显影装置的转台上(未示出)。在玻璃辊型母板随着转台一起旋转的同时，将显影剂逐滴地施加到玻璃辊型母板的表面上，以对表面上的抗蚀层进行显影处理。因此，得到其抗蚀层在准六方点阵图案中具有开口的抗蚀的玻璃辊型母板。 
接下来，使用辊型蚀刻机对抗蚀的玻璃辊型母板交替地进行蚀刻处理和打磨处理。由此，形成了锥体状结构(凹部)的图案。此外，通过适当调整蚀刻处理和打磨处理的处理时间，将结构的顶部成形为凸曲面，且在侧表面上形成台阶。即，台阶形成在顶部和侧表面上。因而，获得了其深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大且具有两个拐点的结构的形状。 
这里，辊型蚀刻机是具有圆柱状电极的等离子体蚀刻装置，并构造成圆柱状电极插入筒状玻璃辊型母板的空洞中，并且对玻璃辊型母板的柱表面进行等离子体蚀刻处理。 
最后，通过利用O2打磨处理完全去除抗蚀层，获得具有凹形状的准六方点阵图案的蛾眼玻璃辊型母板。在列方向上的凹部的深度大于在轨道延伸方向上的凹陷深度。 
随后，使蛾眼玻璃辊型母板与涂覆有紫外线固化树脂的丙烯酸树脂片紧密接触，然后，在通过施加紫外线进行固化的同时将它们相互剥离。因此，获得了具有其上配置了多个结构的表面的光学片。 
(形状评价) 
使用扫描电子显微镜(SEM)观察如上制成的实施例13的光学元件的凹凸表面。图44示出了结果。 
通过SEM观察得到的结构的间距、高度等如下所示。 
配置：准六方点阵 
间距(轨道延伸方向)：300nm 
高度：200nm 
形状：在顶部处和侧面上具有台阶的形状(有效折射率具有两个拐点) 
偏光：无 
(反射率的评价) 
使用JASCO Corporation生产的评价装置(V-550)评价如上制成的实施例13的光学元件的反射率。图45示出了结果。 
<比较例5> 
通过模拟，得到了具有其上配置了没有拐点的多个结构的表面的光学元件的反射特性。图45示出了结果。 
模拟条件如下所示。 
配置：六方点阵 
间距(轨道延伸方向)：300nm 
高度：200nm 
形状：圆锥形状 
偏光：无 
<比较例6> 
通过模拟，得到了具有其上配置了没有拐点的多个结构的表面的光学元件的反射特性。图45示出了结果。 
模拟条件如下所示。 
配置：六方点阵 
间距(轨道延伸方向)：300nm 
高度：300nm 
形状：挂钟形状 
偏光：无 
从图44可以清楚得出下述结果。 
获得了其深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大且具有两个拐点的结构的形状。 
此外，使用将用于制造光盘母板的处理与蚀刻处理相结合的方法、并通过调整蚀刻处理中的蚀刻处理和打磨处理的处理时间来获得这样的形状。 
从图45可以清楚得出下述结果。 
与表示圆锥形状的比较例5相比，在表示有效折射率具有两个拐点的形状的实施例13中，反射率在约450nm～700nm的可见光区域内减小。 
与比较例6相比，在实施例13中，反射率在大于580nm的波长区域内增大。这是因为实施例13中的结构的高度小于比较例6中的结构的高度。如果实施例13中的结构的高度为比较例6中的高度即约300nm，则可认为即使在更长的波长区域中，反射率的增加也会受到抑制。应注意，与比较例6相比，实施例13中的反射率在约450nm～580nm的波长区域内减小。 
从以上描述可以清楚看出，当结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大且具有两个以上的拐点时，可以获得良好的反射特性。 
此外，只要不背离本发明的精神，可以将上述实施方式的构造相互组合。 
此外，在上述实施方式中，以将本发明应用至液晶显示装置的情况为例进行了描述，但本发明还能够应用至除液晶显示装置之外的各种显示装置上。例如，本发明能够应用至诸如CRT(阴极射线管)显示器、等离子体显示面板(PDP)、电致发光(EL)显示器及表面导电电子发射器显示器(SED)的各种显示装置上。 
此外，在上述实施方式中，以通过将用于制造光盘的母板的处理与蚀刻处理相结合的方法制造光学元件1的情况为例进行了描述。然而，光学元件1的制造方法不限于此，而是只要能够制造出具有朝着基体逐渐增大且具有两个以上的拐点的深度方向上的有效折射率的光学元件，就可以采用任何方法。例如，可以使用电子束曝光等制造光学元件1。可选地，可以通过利用混合中空硅石等(同时，中空硅石的比例是变化的以使有效折射率逐渐变化)得到的梯度膜或利用通过反应性溅射得到的梯度膜进行涂覆来制造光学元件。 
此外，在上述实施方式中，还可以在基体2的形成有结构3的表面上形成低折射率层。优选地，低折射率层主要由其折射率低于构成基体2、结构3和副结构4的材料的折射率的材料构成。该低折射率层的材料的实例包括诸如氟树脂的有机材料和诸如LiF和MgF2的无机低折射率材料。 
此外，在上述实施方式中，以基体的表面具有作为凸部的结构3的构造为例进行了描述，但也可以采用基体的表面具有作为凹部的结构的构造。这里，当结构3为凹部时，式(1)等中的高度H替换为结构3的深度H。 
此外，在上述实施方式中，可以通过热转印制造光学元件。具体地，通过加热主要由热塑性树脂构成的基体，然后将诸如辊型母板11或圆盘母板41的压模(模子)压向通过加热处理被充分软化的基体来制造光学元件1。此外，可以通过注射成型法制造光学元件。 
此外，在上述实施方式中，通过适当地改变结构的间距，在从正面倾斜的方向上产生衍射光，由此可以使光学元件具有防窥视功能。 
此外，在上述实施方式中，以作为凹部或凸部的结构形成在圆柱状或圆筒状母板的外周表面上的情况为例进行了描述。然而，当母板为圆筒状时，作为凹部或凸部的结构也可以形成在母板的内周表面上。 
此外，在上述实施方式中，描述了将本发明应用至电阻膜式触摸板的实例。然而，本发明不限于该实例，并且能够应用至例如电容式、超声波式或光学触摸板上。 
此外，在上述实施方式中，以多个结构在基体的表面上规则地配置成六方点阵、四方点阵等的情况为例进行了描述，但是多个结构也可以随机地配置在基体的表面上。 
此外，在上述实施方式中，以由其组分在厚度方向上逐渐(连续)变化的材料构成的单一薄膜用作梯度膜的情况为例进行了描述，但是通过在基体上堆叠多层具有略微不同的折射率的薄膜而得到的堆叠膜也可以用作梯度膜。 

Claims (18)

1.一种光学元件，具有防反射功能，包括：
基体；以及
许多个结构，配置在所述基体的表面上，所述结构为凸部或凹部，
其中，所述结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距而配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基体逐渐增大，并且具有两个以上的拐点，并且
所述结构具有从所述结构的顶部到底部逐渐变宽的曲面。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构在所述结构的顶部和底部之间具有两个以上的台阶，所述台阶包括所述顶部或所述底部，或者包括所述顶部和所述底部这两者。
3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述台阶是相对于所述基体的表面倾斜的倾斜台阶。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，至少一对第一变化点和第二变化点形成在所述结构的除了所述顶部和所述底部之外的侧面上，所述第一变化点和所述第二变化点在从所述结构的顶部到底部的方向上依次形成，以及
在从所述结构的顶部到底部的方向上，斜率在所述第一变化点处变得平缓，而在所述第二变化点处变得陡峭。
5.根据权利要求4所述的光学元件，其中，所述结构的顶部具有凸的曲面。
6.根据权利要求4所述的光学元件，其中，所述结构在其底部具有襟部，所述襟部随着斜率逐渐减小而变宽。
7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的深度方向上的所述有效折射率的变化在所述结构的顶部侧比所述有效折射率的斜率的平均值大。
8.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的深度方向上的所述有效折射率的变化在所述结构的基体侧比所述有效折射率的斜率的平均值大。
9.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述使用环境中的光是可见光。
10.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的高度小于或等于所述使用环境中的光的波长的平均值。
11.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构具有锥体形状，以及
所述结构在所述基体的表面上二维地配置。
12.根据权利要求11所述的光学元件，其中，所述锥体形状为顶部具有曲率的圆锥形状或椭圆锥形状，或者圆锥台形状或椭圆锥台形状。
13.一种显示装置，包括根据权利要求1～12中任一项所述的光学元件。
14.一种光学组件，具有防反射功能，包括：
光学组件，以及
许多个结构，配置在所述光学组件的光入射表面上，所述结构为凸部或凹部，
其中，所述结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距而配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，所述结构的深度方向上的有效折射率朝着基体逐渐增大，并且具有两个以上的拐点，并且
所述结构具有从所述结构的顶部到底部逐渐变宽的曲面。
15.根据权利要求14所述的具有防反射功能的光学组件，所述光学组件是偏光镜、透镜、导光板、窗口材料以及显示元件之一。
16.一种母板，包括：
基体；以及
许多个结构，配置在所述基体的表面上，所述结构为凸部或凹部，
其中，所述结构用于形成具有防反射功能的光学元件的表面形状，
所述结构以小于或等于使用所述光学元件的环境中的光的波长的间距而周期性地配置成六方点阵、准六方点阵、四方点阵或准四方点阵，
由所述结构形成的所述光学元件的深度方向上的有效折射率朝着所述光学元件的所述基体逐渐增大，并且具有两个以上的拐点，并且
所述结构具有从所述结构的顶部到底部逐渐变宽的曲面。
17.一种光学元件，具有防反射功能，包括：
基体；以及
许多个结构，配置在所述基体的表面上，所述结构为凸部或凹部，
其中，所述结构以小于或等于使用环境中的光的波长的间距而配置，
所述结构具有顶部具有曲率的圆锥形状或椭圆锥形状，或者圆锥台形状或椭圆锥台形状，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基体逐渐增大，并且具有两个以上的拐点，并且
所述结构具有从所述结构的顶部到底部逐渐变宽的曲面。
18.根据权利要求17所述的光学元件，其中，所述结构具有在所述基体的表面上的单一方向上延伸的柱状形状，以及
柱状形状的所述结构在所述基体的表面上一维地配置。
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