CN102282482B - 光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片 - Google Patents

光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片 Download PDF

Info

Publication number
CN102282482B
CN102282482B CN200980151158.6A CN200980151158A CN102282482B CN 102282482 B CN102282482 B CN 102282482B CN 200980151158 A CN200980151158 A CN 200980151158A CN 102282482 B CN102282482 B CN 102282482B
Authority
CN
China
Prior art keywords
described structure
optical element
optical
refractive index
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN200980151158.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102282482A (zh
Inventor
林部和弥
远藤惣铭
及川真纪子
清水浩一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN102282482A publication Critical patent/CN102282482A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102282482B publication Critical patent/CN102282482B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10—Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11—Anti-reflection coatings
    • G02B1/118—Anti-reflection coatings having sub-optical wavelength surface structures designed to provide an enhanced transmittance, e.g. moth-eye structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133502—Antiglare, refractive index matching layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/36—Micro- or nanomaterials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

一种光学元件，其配备有基体以及布置在所述基体的表面上的多个结构。所述结构是锥体状的凹陷或凸起。所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长带的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接。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，并且描绘出S形曲线。所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。

Description

光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片
技术领域
本发明涉及光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片。具体地说，本发明涉及以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置结构的光学元件。
背景技术
传统上，在使用由玻璃、塑料等构成的透光性基板的光学元件中，执行表面处理以抑制光的表面反射。该表面处理例如是在光学元件的表面上形成微小且密集的不均匀结构(蛾眼结构)的方法(例如，参考″Optical andElectro-Optical Engineering Contact"的第43卷，第11号(2005)，630-637页)。
一般而言，在光学元件的表面上形成周期性的不均匀形状的情况下，当光穿过周期性的不均匀形状时发生衍射，这显著减少了透射光的直进成分的量。然而，当不均匀形状的节距比透射光的波长短时，不发生衍射。例如，如果不均匀形状是矩形的，则可实现对于具有与节距、深度等对应的单个波长的光有效的抗反射效果。
由于上述光学元件具有良好的抗反射特性，所以期待将该光学元件应用于太阳能电池和显示装置。作为考虑到抗反射特性的不均匀结构，提出以下内容。
作为使用电子束曝光制造的结构，已提出了微小的帐篷形状的不均匀结构(节距：约300nm，深度：约400nm)(例如，参见NTT AdvancedTechnology Corporation，″Master Mold for Forming Anti-reflection(Moth-eye)Structures having no wavelength dependence"，[在线]，[访问于2008年9月1日]因特网<http：／／keytech.ntt-at.co.jp／nano／prd_0033.html>)。
此外，超RENS技术小组，即高级工业科学和技术研究所的应用近场光学研究中心已提出了具有100nm的直径和500nm或更大的深度的纳米孔结构(例如，参见国立高级工业科学和技术研究所的″Development ofDesktop Device Enabling Nanometer-scale Microfabrication″，[在线]，[访问于2008年9月1日]，因特网<http：／／aist.go.jp／aist_i／press_release／pr2006／pr20060306／pr20060306.html>)。通过使用光盘记录设备的微结构形成方法来形成这样的结构。具体地说，可使用基于热光刻技术的纳米加工装置来形成这样的结构，在热光刻技术中，将使用半导体激光器(波长406nm)的可见光激光光刻方法与热非线性材料相结合(例如，参见国立高级工业科学和技术研究所的″Development of Desktop Device Enabling Nanometer-scaleMicrofabrication″，[在线]，[访问于2008年9月1日]，因特网<http：／／aist.go.Jp／aist_i／press_release／pr2006／pr20060306／pr20060306.html>)。
另外，本发明的发明人已提出了具有吊钟形状或椭圆锥台形状的结构(例如，参见国际公报笫08／023816号手册)。在所述结构中，实现了与通过电子束曝光获得的结构的抗反射特性接近的抗反射特性。此外，可通过将光盘母片制作处理与蚀刻处理相结合的方法来制造所述结构。
发明内容
技术问题
近年来，要求进一步改善诸如液晶显示装置的各种显示装置的可见度。为了满足这样的要求，进一步改善光学元件的上述抗反射特性是重要的。
因此，本发明的目的是提供具有良好的抗反射特性的光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片。
技术方案
为了解决上述问题，第一发明提供了一种抗反射光学元件，包括：
基底；以及
布置在所述基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
第二发明提供了一种光学元件，包括：
基底；以及
布置在所述基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是在所述基底的表面上在单个方向上延伸的柱状凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
第三发明提供了一种抗反射光学部件，包括：
光学部件；以及
布置在所述光学部件的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
第四发明提供了一种母片，包括：
布置在基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
使用所述结构成形的光学元件的深度方向上的有效折射率的变化朝着所述光学元件的基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
在本发明中，所述S形包括反S形，即Z形。此外，在所述结构是从所述基底的表面突出的凸起的情况下，所述结构的下部指的是所述结构的基底侧部分。在所述结构是从所述基底的表面凹进的凹陷的情况下，所述结构的下部指的是所述结构的开口侧部分。
在第一、第三和第四发明中，优选地以四边形网格图案或以准四边形网格图案来周期性地布置主结构。在此，四边形网格意指规则四边形网格。与规则四边形网格不同，准四边形网格意指扭曲的规则四边形网格。具体地说，当线性地布置所述结构时，准四边形网格是通过在线性布置的方向上拉伸和扭曲规则四边形网格而获得的四边形网格。当以弧状形状布置所述结构时，准四边形网格是通过以弧状形状扭曲规则四边形网格而获得的四边形网格，或者是通过以弧状形状扭曲规则四边形网格并在弧状布置的方向上拉伸和扭曲它而获得的四边形网格。
在第一、第三和第四发明中，优选地以六边形网格图案或以准六边形网格图案来周期性地布置所述结构。在此，六边形网格意指规则六边形网格。与规则六边形网格不同，准六边形网格意指扭曲的规则六边形网格。具体地说，当线性地布置所述结构时，准六边形网格是通过在线性布置的方向上拉伸和扭曲规则六边形网格而获得的六边形网格。当以弧状形状布置所述结构时，准六边形网格是通过以弧状形状扭曲规则六边形网格而获得的六边形网格，或者是通过以弧状形状扭曲规则六边形网格并在弧状布置的方向上拉伸和扭曲它而获得的六边形网格。
在第一至第四发明中，以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置具有锥体形状的结构或柱形结构，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接。这可以平滑所述结构的深度方向上的有效折射率的变化。因此，所述结构的深度方向上的有效折射率可以以朝着基底逐渐增大并且描绘出S形曲线的方式变化。此外，通过使所述结构的深度方向上的有效折射率以朝着基底逐渐增大并且描绘出S形曲线的方式变化，光的边界变得不清楚，这可减少基底的表面上的反射光。
有益效果
如上所述，根据本发明，可提供具有良好的抗反射特性的光学元件。具体地说，当所述结构是高的时，可实现良好的抗反射特性。
附图说明
图1A是示出了根据本发明第一实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图1B是图1A中所示的光学元件的部分放大平面图。图1C是沿着图1B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图1D是沿着图1B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
图2是示出了根据本发明第一实施例的光学元件的折射率轮廓的例子的曲线图。
图3是图1中所示的光学元件的部分放大透视图。
图4A是示出了具有圆锥形状或圆锥台形状的结构3的示例布置的示意图。图4B是示出了具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状的结构3的示例布置的示意图。
图5是示出了结构的形状的例子的截面图。
图6A至6C是用于说明变化点的定义的图。
图7A是示出了用于制造根据本发明第一实施例的光学元件的滚压母片(roll master)的构造的例子的透视图。图7B是图7A中的滚压母片的表面的放大平面图。
图8是示出了蛾眼图案曝光步骤中所使用的曝光设备的构造的例子的示意图。
图9A至9C是用于说明根据本发明第一实施例的光学元件的制造方法的例子的处理图。
图10A至10C是用于说明根据本发明第一实施例的光学元件的制造方法的例子的处理图。
图11A是示出了根据本发明第二实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图11B是图11A中所示的光学元件的部分放大平面图。图11C是沿着图11B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图11D是沿着图11B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
图12A是用于制造根据本发明第二实施例的光学元件的盘母片(discmaster)的构造的例子的平面图。图12B是图12A中的盘母片的表面的放大平面图。
图13是示出了蛾眼图案曝光步骤中所使用的曝光设备的构造的例子的示意图。
图14A是示出了根据本发明第三实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图14B是图14A中所示的光学元件的部分放大平面图。图14C是沿着图14B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图14D是沿着图14B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
图15A是示出了根据本发明第四实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图15B是图15A中所示的光学元件的部分放大平面图。图15C是沿着图15B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图15D是沿着图15B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
图16是图15中所示的光学元件的部分放大透视图。
图17A是示出了根据本发明第五实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图17B是图17A中所示的光学元件的部分放大平面图。图17C是沿着图17B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图17D是沿着图17B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
图18是图17中所示的光学元件的部分放大透视图。
图19是示出了根据本发明第六实施例的光学元件的结构的形状的例子的截面图。
图20是示出了根据本发明第七实施例的光学元件的构造的例子的截面图。
图21是示出了根据本发明第八实施例的液晶显示装置的构造的例子的截面图。
图22是示出了根据本发明第九实施例的液晶显示装置的构造的例子的示意图。
图23是示出了例子1至3和比较例1的折射率轮廓的曲线图。
图24A至24C是示出了例子1至3中的结构的形状的图。
图25是示出了例子1至3和比较例1的反射特性的曲线图。
图26是示出了在结构的高度从200nm变化到500nm的情况下的例子3和比较例1的反射特性的曲线图。
图27A至27C是示出了例子4至6中的结构的形状的图。
图28是示出了比较例2至4的折射率轮廓的曲线图。
图29是示出了例子7以及比较例2和3的反射特性的曲线图。
图30A是例子8中的母片的所形成的表面的AFM图像。图30B示出了图30A中所示的AFM图像的截面轮廓。
图31是示出了例子8以及比较例5和6的抗反射特性的曲线图。
具体实施方式
将参照附图按如下顺序描述本发明的实施例。
1.第一实施例(其中以六边形网格图案线性地二维地布置结构的例子)
2.第二实施例(其中以六边形网格图案以弧状形状二维地布置结构的例子)
3.第三实施例(其中以四边形网格图案线性地二维地布置结构的例子)
4.第四实施例(其中除了主结构以外还布置副结构的例子)
5.第五实施例(其中在基底的表面形成凹陷结构的例子)
6.第六实施例(其中一维地布置柱状结构的例子)
7.第七实施例(其中代替结构而形成薄膜的例子)
8.第八实施例(对显示装置的第一应用例子)
9.第九实施例(对显示装置的第二应用例子)
<第一实施例>
[光学元件的构造]
图1A是示出了根据本发明第一实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图1B是图1A中所示的光学元件的部分放大平面图。图1C是沿着图1B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图1D是沿着图1B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
光学元件1被适当地应用于用于显示、光电子、光通信(光纤)、太阳能电池、照明装置等的各种光学部件。具体地说，光学部件例如可以是偏振元件、透镜、光波导、窗口材料和显示元件中的一种。偏振元件的例子包括偏振器和反射偏振器。
光学元件1包括基底2以及在基底2的表面上形成的结构3。所述结构是具有锥体形状的凸起。彼此相邻的结构3的下部以彼此重叠的方式彼此连接。在相邻的结构3当中，最相邻的结构3优选地被布置在轨道方向上。这是因为彼此最相邻地布置在这样的位置的结构3容易通过下面描述的方法来制造。光学元件1对进入已形成了结构3的基底表面的光具有抗反射功能。下面，如图1中所示，在基底2的一个主表面内彼此正交的两个轴被称为X轴和Y轴，并且垂直于基底2的主表面的轴被称为Z轴。此外，当间隙2a存在于结构3之间时，优选地向间隙2a提供微小的不均匀形状。通过提供这样的微小的不均匀形状，可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例的光学元件的折射率轮廓的例子。如图2中所示，结构3的深度方向(图1中的-Z轴方向)上的有效折射率朝着基底2逐渐增大，并且以描绘出S形曲线的方式变化。即，折射率轮廓具有单个拐点N。该拐点与结构3的侧面的形状对应。通过以这种方式改变有效折射率，光的边界变得不清楚。这减少了反射光，从而可改善光学元件1的抗反射特性。深度方向上的有效折射率的变化优选地是单调增大。在此，S形包括反S形，即Z形。
此外，深度方向上的有效折射率的变化优选地在结构3的顶侧和基底侧中的至少一个大于有效折射率的斜率的平均值，并且更优选地在结构3的顶侧和基底侧都大于该平均值。这可提供良好的抗反射特性。
下面，按顺序描述构成光学元件1的基底2和结构3。
(基底)
基底2是具有透明性的透明基底。基底2主要由诸如聚碳酸酯(PC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的透明合成树脂或者玻璃构成，但是基底2的材料不特别限于这些材料。
基底2例如呈膜、片、板或块的形状，但是基底2的形状不特别限于这些形状。优选地根据需要预定的抗反射功能的诸如显示器、光电装置、光学通信装置、太阳能电池和照明装置的各种光学装置的主体的形状、或者根据附接到这些光学装置的片状或膜状抗反射部件的形状来选择和确定基底2的形状。
(结构)
图3是图1中所示的光学元件的部分放大透视图。在基底2的表面上布置了作为凸起的大量结构3。以短于或等于使用环境下的光波长范围的短节距、例如以基本上等于可见光波长的节距来周期性地且二维地布置结构3。使用环境下的光波长范围例如是紫外光波长范围、可见光波长范围或红外光波长范围。在此，紫外光波长范围是10nm至360nm的波长范围。可见光波长范围是360nm至830nm的波长范围。红外光波长范围是830nm至1mm的波长范围。
光学元件1的结构3具有包括在基底2的表面上设置的多行轨道T1、T2、T3...(以下称为“轨道T”)的构造。在此，轨道是结构3被成行地线性地布置于的区域。
在两个相邻的轨道T中，布置在一个轨道上的结构3相对于布置在另一个轨道上的结构3平移半个节距。具体地说，在两个相邻的轨道T中，在布置在一个轨道(例如T1)上的结构3之间的中间位置处(在平移了半个节距的位置处)，设置了布置在另一个轨道(例如T2)上的结构3。结果，如图1B中所示，在三个相邻行的轨道(T1至T3)中，结构3被布置为形成六边形网格图案或准六边形网格图案，其中结构3的中心位于点a1至a7。在第一实施例中，六边形网格图案意指规则六边形网格图案。另外，与规则六边形网格图案不同，准六边形网格图案意指在轨道延伸方向(X轴方向)上拉伸和扭曲的六边形网格图案。
当结构3被布置为形成准六边形网格图案时，如图1B中所示，在同一轨道(例如T1)上的结构3的布置节距P1(a1和a2之间的距离)优选地长于两个相邻轨道(例如T1和T2)之间的结构3的布置节距，即，相对于轨道延伸方向的±θ方向上的结构3的布置节距P2(例如，a1和a7或a2和a7之间的距离)。通过以这种方式布置结构3，可进一步改善结构3的充填密度。
结构3的下部连接到例如相邻的结构3的下部中的一些或全部。通过以这种方式将结构的下部彼此连接，结构3的深度方向上的有效折射率可平滑地变化。结果，可提供S形折射率轮廓。此外，通过将结构的下部彼此连接，可增大结构的充填率。在此，在图1B中，用“实心黑圆圈”表示在所有的相邻结构3彼此连接的情况下形成的连接部分的位置。具体地说，在所有的相邻结构3之间、在同一轨道上的相邻结构3之间(例如，在a1和a2之间)或在相邻轨道上的结构3之间(例如在a1和a7之间和在a2和a7之间)形成连接部分。为了实现平滑的折射率轮廓和良好的抗反射特性，连接部分优选地形成在所有的相邻结构3之间。为了通过下面描述的制造方法容易地形成连接部分，优选地在同一轨道上的相邻结构3之间形成连接部分。例如，在以六边形网格图案或以准六边形网格图案来周期性地布置结构3的情况下，结构3在6折对称的方向上彼此连接。
图4A示出了具有圆锥形状或圆锥台形状的结构3的示例布置。图4B示出了具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状的结构3的示例布置。如图4A和4B中所示，结构3优选地以使得它们的下部彼此重叠的方式彼此连接。通过以这种方式将结构3彼此连接，可获得S形折射率轮廓，并且可增大结构3的充填率。基于考虑到折射率而采用的光学路径长度，所述结构优选地彼此连接于小于或等于使用环境下的光波长范围的最大值的1／4的部分。由此，可实现良好的抗反射特性。
优选的是，根据要透射的光的波长区域来适当地设定结构3的高度。具体地说，结构3的高度优选地是使用环境下的光波长范围的最大值的5／14或更大和10／7或更小，更优选地是最大值的2／5或更大和10／7或更小，进一步优选地是最大值的3／7或更大和10／7或更小。当该高度是最大值的5／14或更大时，可以在400nm至700nm的基本上整个可见范围内将反射率抑制为0.3％或更小。当该高度是最大值的2／5或更大时，可以在400nm至700nm的可见范围内将反射率抑制为0.1％或更小。当该高度是最大值的10／7或更小时，可以通过下面描述的制造方法来容易地形成结构3。在可见光透射的情况下，结构3的高度优选地是150nm至500nm。结构3的纵横比(高度H／布置节距P)优选地被设定在0.81至1.46的范围内。如果纵横比小于0.81，则反射特性和透射特性倾向于变差。如果纵横比大于1.46，则剥离特性在光学元件1的制造期间变差，并且倾向于难以正确地去除复制的复制品。
注意，在本发明中，纵横比由下面的公式(1)定义：
纵横比=H／P   (1)
其中，H是结构3的高度，P是平均布置节距(平均周期)。
在此，平均布置节距P由下面的公式(2)定义：
平均布置节距P=(P1+P2+P2)／3   (2)
其中，P1是轨道延伸方向上的布置节距(轨道延伸方向上的周期)，P2是相对于轨道延伸方向的±θ方向上的布置节距(其中，θ=60°-δ，其中，δ优选地是0°<δ<11°，更优选地是3°≤δ≤6°)(θ方向上的周期)。
此外，结构3的高度H是结构3的列方向上的高度H2(参见图3)。在此，列方向意指在基底的表面内与轨道延伸方向(X轴方向)正交的方向(Y轴方向)。结构3的轨道延伸方向上的高度H1优选地小于列方向上的高度H2。这是因为，当通过下面描述的制造方法制造光学元件1时，与列方向上的高度H2相比较，结构3的轨道延伸方向上的高度H1容易减小。
在图3中，每个结构3具有相同的形状。然而，结构3的形状不限于此。可以在基底的表面上形成具有两个或更多不同形状的结构3。此外，可以与基底2一体地形成结构3。
另外，结构3不必具有相同的纵横比。结构3可以被构造为具有特定的高度分布(例如，纵横比在约0.81至1.46的范围内)。通过设置具有高度分布的结构3，可减小反射特性的波长依赖性。结果，可实现具有良好的抗反射特性的光学元件1。
在此，高度分布意味着具有两个或更多高度(深度)的结构3被设置在基底2的表面上。即，这意味着具有基准高度的结构3和具有与基准高度不同的高度的结构3被设置在基底2的表面上。具有与基准高度不同的高度的结构3例如被周期性地或非周期性地(随机地)设置在基底2的表面上。例如，周期性的方向例如可以是轨道延伸方向、列方向等。
优选的是，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、或通过热量固化的热固树脂构成。最优选的是，结构3主要由通过紫外线固化的紫外线固化树脂构成。
图5是示出了结构的形状的例子的放大截面图。优选的是，结构3的侧面朝着基底2逐渐变宽，并且以描绘出图2中所示的S形曲线的平方根的形状的方式变化。这样的侧面形状可提供良好的抗反射特性，并且改善结构3的转移的容易性。
结构3的顶部3t具有例如平坦形状或渐尖突出形状。当结构3的顶部3t具有平坦形状时，结构的顶上的平坦表面的面积St与单位网格的面积S的面积比(St／S)优选地随着结构3的高度的增大而减小。这可改善光学元件1的抗反射特性。在此，单位网格例如是六边形网格或准六边形网格。结构的底面的面积比(即，结构的底面的面积Sb与单位网格的面积S的面积比(Sb／S))优选地接近顶部3t的面积比。此外，可以在结构3的顶部3t上形成具有比结构3低的折射率的低折射率层。通过形成这样的低折射率层，可减小反射率。
除了顶部3和下部3b以外的结构3的侧面在从顶部3t到下部3b的方向上优选地具有依次形成的第一变化点Pa和第二变化点Pb所构成的对。结果，结构3的深度方向(图1中的-Z轴方向)上的有效折射率可具有单个拐点。
在此，第一变化点和第二变化点被定义如下。
如图6A和6B中所示，在通过在从结构3的顶部3t到下部3b的方向上以不连续的方式联结多个平滑的曲表面而形成从结构3的顶部3t到下部3b的侧面的情况下，联结点是变化点。变化点与拐点重合。虽然不能在联结点精确地进行微分，但是这种被取作极限的拐点在此同样被称为拐点。当结构3具有上述曲表面时，从结构3的顶部3t到下部3b的方向上的斜率优选地在第一变化点Pa变得较平缓，然后在第二变化点Pb变得较陡。
如图6C中所示，在通过在结构3的顶部3t到下部3b的方向上以连续的方式联结多个平滑的曲表面来形成在从结构3的顶部3t到下部3b的侧面的情况下，将变化点定义如下。如图7C中所示，曲线上的与存在于结构的侧面上的两个拐点的切线彼此相交的交点最近的点被称为变化点。
结构3优选地在顶部3t和下部3b之间的侧面上具有单个台阶St。当结构3具有单个台阶St时，可以实现上述折射率轮廓。换句话说，结构3的深度方向上的有效折射率可朝着基底2逐渐增大，并且同时可以以描绘出S形曲线的方式变化。台阶的例子包括倾斜台阶和平行台阶，并且倾斜台阶是优选的。这是因为当台阶St是倾斜台阶时，与台阶St是平行台阶的情况相比，可改善转移的容易性。
倾斜台阶是不与基底的表面平行、而倾斜成使得侧面在从结构3的顶部向下部的方向上变宽的台阶。平行台阶是与基底的表面平行的台阶。在此，台阶St是由上述第一变化点Pa和第二变化点Pb限定的部分。注意，台阶St不包括顶部3t的平坦表面或者结构之间的曲表面或平坦表面。
鉴于形成的容易性，结构3优选地具有：除了连接到相邻的结构3的下部以外呈轴对称的锥体形状；或者通过在轨道方向上拉伸或收缩锥体形状而获得的锥体形状。锥体形状的例子包括圆锥形状、圆锥台形状、椭圆锥形状和椭圆锥台形状。在此，如上所述，锥体形状具有除了圆锥形状和圆锥台形状以外还包括椭圆锥形状和椭圆锥台形状的概念。此外，圆锥台形状是通过从圆锥形状去除圆锥形状的顶部而获得的形状。椭圆锥台形状是通过从椭圆锥形状去除椭圆锥形状的顶部而获得的形状。此外，结构3的整个形状不限于这些形状，而仅需要是这样的形状：其中结构3的深度方向上的有效折射率朝着基底2逐渐增大，并且以描绘出S形状的方式变化。此外，如上所述，锥体形状不仅包括完整的锥体形状，而且包括在侧面上具有台阶St的锥体形状。
具有椭圆锥形状的结构3是具有如下锥体形状的结构：其中底面呈具有长轴和短轴的椭圆形、长圆形或卵形，并且顶部具有渐尖突出形状。具有椭圆锥台形状的结构3是具有如下锥体形状的结构：其中底面呈具有长轴和短轴的椭圆形、长圆形或卵形，并且顶部具有平坦表面。当结构3具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状时，结构3优选地被设置在基底的表面上，使得结构3的底面的长轴指向轨道延伸方向(X轴方向)。
结构3的截面在结构3的深度方向上对应于上述折射率轮廓而变化。优选的是，结构3的截面随着结构3的深度的增大而单调增大。在此，结构3的截面意指与结构3已被布置于的基底表面平行的截面的面积。结构的截面优选地在深度方向上以如下方式变化：使得不同深度处的结构3的截面比率与那些深度处的有效折射率轮廓对应。
[滚压母片的构造]
图7示出了用于制造具有上述构造的光学元件的滚压母片的构造的例子。如图7中所示，滚压母片11包括布置在圆筒状或圆柱状母片12的表面上的大量凹陷结构13。以短于或等于光学元件1的使用环境下的光波长的节距(例如，以基本上等于可见光波长的节距)来周期性地且二维地布置结构13。例如在圆筒状或圆柱状母片12的表面上以同心或螺旋的方式布置结构13。例如，结构13连接到相邻结构3中的一些或全部的下部。在此，在图7B中，在所有相邻的结构3彼此连接的情况下形成的连接部分的位置由“实心黑圆圈”表示。结构13用于在上述基底2的表面上形成突出的结构3。母片12可以例如由玻璃形成，但是该材料不特别限于此。
[制造光学元件的方法]
接下来，将参考图8至10描述具有上述构造的光学元件的制造方法的例子。
根据笫一实施例的光学元件的制造方法是这样的方法：其中，用于制作光盘的母片的处理与蚀刻处理相结合。该制造方法包括抗蚀层形成步骤，用于在母片上形成抗蚀层；曝光步骤，用于在抗蚀层上形成蛾眼图案的潜像；显影步骤，用于显影其上已形成了潜像的抗蚀层；蚀刻步骤，用于制作滚压母片；以及复制步骤，用于制作复制衬底。
(曝光设备的构造)
首先，将参考图8描述在蛾眼图案曝光步骤中使用的曝光设备的构造。基于光盘记录设备来构造曝光设备。
激光源21是用于曝光在担当记录介质的母片12的表面上形成的抗蚀剂的光源，并且振荡例如波长λ为266nm的用于记录的激光束15。从激光源21发射的激光束15作为准直光束以直线行进，并进入电光调制器(EOM)22。透射过电光调制器22的激光束15被反射镜23反射，并被导引到光学调制系统25。
反射镜23包括偏振分束器，并且具有反射一个偏振分量而透射另一个偏振分量的功能。透射过反射镜23的偏振分量被光敏二极管24接收，并根据接收到的偏振分量的信号来控制电光调制器22以执行激光束15的相位调制。
在光学调制系统25中，激光束15被由玻璃(SiO2)等构成的声光调制器(AOM)27上的集光透镜26聚焦。在激光束15被声光调制器27强度调制并发散之后，激光束15被准直透镜28准直。从光学调制系统25发射的激光束15被反射镜31反射，并以水平且平行的方式被导引到移动光学台32上。
移动光学台32包括光束扩展器33和物镜34。被导引到移动光学台32的激光束15被光束扩展器33整形为期望的光束形状，然后通过物镜34被施加于母片12上的抗蚀层。母片12被放置在连接到主轴电机35的转台36上。随后，在旋转母片12并且在母片12的高度方向上移动激光束15的同时，通过用激光束15间歇地辐射抗蚀层来执行抗蚀层的曝光步骤。所产生的潜像具有例如在圆周方向上具有长轴的基本上椭圆的形状。通过在由箭头R指示的方向上移动该移动光学台32来移动激光束15。
曝光设备包括控制机构37，用于在抗蚀层上形成与图1B中所示的六边形网格或准六边形网格的二维图案对应的潜像。控制机构37包括格式化器29和驱动器30。格式化器29包括极性反转单元，并且该极性反转单元控制用激光束15辐照抗蚀层的时间。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出而控制声光调制器27。
在曝光设备中，极性反转格式化器信号与记录设备的旋转控制器同步，以产生用于每个轨道的信号，使得二维图案在空间上彼此链接，并且由声光调制器27执行强度调制。通过以恒定的角速度(CAV)并且以适当的转数、适当的调制频率和适当的进给节距执行图案化，可以在抗蚀层上记录六边形或准六边形网格图案。
下面，将逐个描述根据本发明第一实施例的光学元件的制造方法中的各个步骤。
(抗蚀层形成步骤)
首先，如图9A中所示，制备圆筒状或圆柱状母片12。母片12例如是玻璃母片。接下来，如图9B中所示，在母片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构成。有机抗蚀剂的例子包括酯醛树脂抗蚀剂和化学放大的抗蚀剂。此外，无机抗蚀剂的例子包括金属氧化物，该金属氧化物包含一种或多种过渡金属，诸如钨或钼。
(曝光步骤)
接下来，如图9C中所示，使用如上所述的曝光设备，在旋转母片12的同时，以激光束(曝光束)15辐照抗蚀层14。在这个步骤中，在母片12的高度方向上移动激光束15的同时，通过用激光束15间歇地辐照抗蚀层14来曝光抗蚀层14的整个表面。结果，例如以基本上等于可见光波长的节距在抗蚀层14的整个表面上形成遵循激光束15的轨迹的潜像16。
(显影步骤)
接下来，在旋转母片12的同时，将显影剂逐滴地施加到抗蚀层14上，由此抗蚀层14进行如图9A中所示的显影处理。在使用正性抗蚀剂形成抗蚀层14的情况下，向激光束15曝光的曝光部分与未曝光部分相比具有增大的在显影剂中溶解的速度。结果，如图10A中所示，在抗蚀层14上形成与潜像(曝光部分)16对应的图案。
(蚀刻步骤)
接下来，例如，使用在母片12上形成的抗蚀层14的图案(抗蚀图案)作为掩模来蚀刻母片12的表面。具体地说，交替地执行蚀刻处理和灰化处理。结果，如图10B中所示，可以获得具有长轴指向轨道延伸方向的椭圆锥形状或椭圆锥台形状的凹陷，即结构13。此外，可以产生具有抗蚀层14的厚度的三倍或更多倍的深度的玻璃母片(选择度：3或更大)，以获得结构3的高纵横比。此外，通过适当地调整蚀刻处理和灰化处理的处理时间，可以在结构13的侧面上形成台阶。优选地通过干蚀刻来执行蚀刻。可以使用的干蚀刻的例子包括等离子体蚀刻和反应性离子蚀刻(RIE)。另外，例如，可以将各向同性蚀刻或各向异性蚀刻用作蚀刻方法。
由此可获得具有六边形网格图案或准六边形网格图案的滚压母片11。
(复制步骤)
接下来，将滚压母片11和诸如已经被施加紫外线固化树脂的丙烯胶片的基底2彼此接触。在通过使用紫外线辐射来固化紫外线固化树脂后，将基底2从滚压母片11脱离。结果，如图10C中所示，制造出想要的光学元件1。
根据第一实施例，结构3具有锥体形状，并且结构3的深度方向上的有效折射率朝着基底2逐渐增大并且以描绘出S形曲线的方式变化。结果，由于结构3的形状效应，光的边界变得不清楚，这可减少反射光。由此，可实现良好的抗反射特性。特别而言，当结构3是高的时，可实现良好的抗反射特性。具体地说，当结构3的高度优选地是使用环境下的光波长范围的最大值的5／14或更大和10／7或更小、更优选地是2／5或更大和10／7或更小、进一步优选地是3／7或更大和10／7或更小时，可实现特别良好的抗反射特性。此外，因为相邻的结构3的下部以彼此重叠的方式彼此连接，所以结构3的充填率可增大，并且结构3可容易地形成。
优选的是，结构3的深度方向上的有效折射率轮廓以描绘出S形的方式变化，并且所述结构是以(准)六边形网格图案或(准)四边形网格图案来布置的。此外，每个结构3优选地具有轴对称的结构或者通过在轨道方向上拉伸或收缩轴对称结构而获得的结构。此外，相邻的结构3优选地彼此在基底附近连接。这样的构造可提供可更容易地制造的高性能抗反射结构。
当通过将用于制作光盘的母片的处理与蚀刻处理相结合的方法来制造光学元件1时，与通过电子束曝光制造光学元件1的情况相比，可显著缩短用于制作母片的处理中所需要的时间(曝光时间)。因此，可显著地改善光学元件1的生产率。
当结构3的顶部的形状是平坦形状而不是渐尖形状时，可改善光学元件1的耐久性。还可改善光学元件1从滚压母片11的剥离特性。当结构3的台阶是倾斜台阶时，与使用平行台阶的情况相比，可改善转移的容易性。
<第二实施例>
[光学元件的构造]
图11A是示出了根据本发明第二实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图11B是图11A中所示的光学元件的部分放大平面图。图11C是沿着图11B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图11D是沿着图11B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
在根据第二实施例的光学元件1中，轨道T具有弧状形状，并且结构3是以弧状方式布置的。如图11B中所示，在三个相邻行的轨道(T1-T3)中，结构3被布置为形成准六边形网格图案，其中结构3的中心位于点a1至a7。在此，与规则六边形网格图案不同，准六边形网格图案意指沿着轨道T的弧状形状扭曲的六边形网格图案。可替选地，与规则六边形网格图案不同，准六边形网格图案意指沿着轨道T的弧状形状扭曲并且在轨道延伸方向(X轴方向)上拉伸和扭曲的六边形网格图案。
除了上述光学元件1的构造以外，本构造与第一实施例中的构造相同，并省略其说明。
[盘母片的构造]
图12示出了用于制造具有上述构造的光学元件1的盘母片的构造的例子。如图12中所示，盘母片41具有如下构造：其中在盘形母片42的表面上布置大量凹陷结构43。以短于或等于光学元件1的使用环境下的光波长范围的节距(例如，以基本上等于可见光波长的节距)来周期性地且二维地布置结构13。例如，结构43被布置在同心轨道上或螺旋轨道上。
除了上述盘母片41的构造以外，本构造与第一实施例中的滚压母片11的构造相同，并省略其说明。
[光学元件的制造方法]
首先，将参考图13描述用于制造具有上述构造的盘母片41的曝光设备。
移动光学台32包括光束扩展器33、反射镜38和物镜34。被导引到移动光学台32的激光束15被光束扩展器33整形为期望的光束形状，然后通过反射镜38和物镜34被施加于盘形母片42上的抗蚀层。母片42被放置在连接到主轴电机35的转台(未示出)上。随后，通过下述方式执行抗蚀层的曝光步骤：在旋转母片42并且在母片42的旋转的径向上移动激光束15的同时，使用激光束间歇地辐照母片42上的抗蚀层。所产生的潜像具有在圆周方向上具有长轴的基本上椭圆的形状。通过在由箭头R指示的方向上移动该移动光学台32来移动激光束15。
图13中所示的曝光设备包括控制机构37，用于在抗蚀层上形成图11中所示的二维六边形网格或准六边形网格图案的潜像。控制机构37包括格式化器29和驱动器30。格式化器29包括极性反转单元，并且该极性反转单元控制用激光束15辐照抗蚀层的时间。驱动器30响应于来自极性反转单元的输出而控制声光调制器27。
控制机构37以使得潜像的二维图案在空间上彼此链接的方式对于每个轨道使由AOM27执行的激光束15的强度调制、主轴电机35的驱动旋转速度和移动光学台32的移动速度同步。以恒定的角速度(CAV)控制母片42的旋转。另外，使用由主轴电机35提供的母片42的适当的转数、由AOM27提供的激光强度的适当频率调制和由移动光学台32提供的激光束15的适当进给节距来执行图案化。因此，在抗蚀层上形成具有六边形网格图案或准六边形网格图案的潜像。
此外，极性反转单元的控制信号以使得空间频率(潜像的图案密度P1：330，P2：300nm；P1：315nm，P2：275nm；或P1：300nm，P2：265nm)变得均匀的方式逐渐变化。更具体地，在对于每个轨道改变抗蚀层的使用激光束15的辐照周期的同时执行曝光，并且由控制机构7执行激光束15的频率调制以使得P1在每个轨道T上变成约330nm(315nm或300nm)。即，以如下方式控制该调制：使得当轨道位置变得远离盘形母片42的中心时，激光束的辐照周期变短。因此，可形成其中空间频率在整个衬底上均匀的纳米图案。
下面，将描述根据本发明第二实施例的光学元件的制造方法的例子。
首先，通过除了使用具有上述构造的曝光设备曝光在盘形母片上形成的抗蚀层以外与第一实施例中的方法相同的方法来制造盘母片41。接下来，将盘母片41与诸如已被施加紫外线固化树脂的丙烯胶片的基底2彼此接触。在通过使用紫外线辐射来固化紫外线固化树脂之后，将基底2从盘母片41脱离。因此，获得盘形光学元件。随后，将盘形光学元件切割成具有诸如矩形的期望形状的光学元件1。因而，制造出想要的光学元件1。
根据第二实施例，如在结构3被线性布置的情况下那样，可获得具有良好抗反射特性和高生产率的光学元件1。
<第三实施例>
图14A是示出了根据本发明第三实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图14B是图14A中所示的光学元件的部分放大平面图。图14C是沿着图14B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图14D是沿着图14B的轨道T2、T4、...所取的截面图。
根据第三实施例的光学元件1与第一实施例的光学元件1的不同之处在于：在三个相邻行的轨道中，结构3形成四边形网格图案或准四边形网格图案。在此，与规则四边形网格图案不同，准四边形网格图案意指在轨道延伸方向(X轴方向)上拉伸和扭曲的四边形网格图案。例如，当以四边形网格图案或以准四边形网格图案周期性地布置结构3时，结构3在4折对称的方向上彼此相邻。此外，通过进一步拉伸和扭曲四边形网格，结构3也可与同一轨道上的结构3相邻，并且实现这样的具有高充填密度的布置：其中一个结构不仅与4折对称的方向上的、而且与同一轨道上的两个位置处的结构相邻。
在两个相邻的轨道T中，在布置在一个轨道(例如，T1)上的结构3之间的中间位置处(在平移了半个节距的位置处)，设置了另一个轨道(例如，T2)上的结构3。结果，如图14B中所示，在三个相邻行的轨道(T1至T3)中，结构3被布置为形成四边形网格图案或准四边形网格图案，其中结构3的中心位于点a1至a4。
优选的是，根据要透射的光的波长范围来适当地设定结构3的高度。例如，当透射可见光时，结构3的高度在此制造方法中优选地是150nm至500nm。相对于轨道T的θ方向上的节距P2是例如约275nm至297nm。另外，结构3可以被构造为具有特定的高度分布。
同一轨道上的结构3的布置节距P1优选地长于两个相邻轨道之间的结构3的布置节距P2。此外，比率P1／P2优选地满足关系式1.4<P1／P2≤1.5，其中P是同一轨道上的结构3的布置节距，P2是两个相邻轨道之间的结构3的布置节距。通过选择这样的数值范围，可增大具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状的结构的充填率。因此，可改善抗反射特性。
在第三实施例中，可以如在第一实施例中那样获得具有良好抗反射特性和高生产率的光学元件1。
<第四实施例>
图15A是示出了根据本发明第四实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图15B是图15A中所示的光学元件的部分放大平面图。图15C是沿着图15B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图15D是沿着图15B的轨道T2、T4、...所取的截面图。图16是图15中所示的光学元件的部分放大透视图。
根据第四实施例的光学元件1与第一实施例的光学元件1的不同之处在于：第四实施例的光学元件1进一步包括在基底2的表面上形成的副结构4，并且所述结构彼此连接，其间设有副结构4。用相同的参考标记表示与第一实施例中相同的那些部分，并省略其说明。注意，在第四实施例中，结构3被称为主结构3，以避免结构3与副结构4之间的混淆。
副结构4是比主结构小的凹陷或凸起。例如，副结构4是具有比主结构3的高度小的高度的微小突出部分。此外，当基于考虑到折射率而采用的光学路径长度、副结构4的高度小于或等于使用环境下的光波长范围的最大值的约1／4时，副结构4有助于抗反射功能。例如，副结构4的高度约为10nm至150nm。副结构4可例如由与基底2和主结构3的材料相同的材料构成，但是优选地由具有比构成基底2和主结构3的材料低的折射率的材料构成。这是因为可进一步减小反射率。此外，在上面的描述中，已主要描述了主结构3和副结构4都是凸起的情况，但是主结构3和副结构4也可以是凹陷。此外，可以在主结构3和副结构4之间反转凸起-凹陷关系。具体地说，当主结构3是凸起时，副结构4可以是凹陷。当主结构3是凹陷时，副结构4可以是凸起。
副结构4被例如设置在主结构之间的部分中的一些或全部中。具体地说，优选的是，副结构4被设置在主结构3之间的最相邻部分中，并且主结构3通过设置在最相邻部分中的副结构4而彼此连接。以这种方式，可增大主结构3的充填率。此外，副结构4可以被设置在除了主结构之间的部分以外的部分中。副结构4的空间频率分量优选地高于从主结构3的周期转换得到的频率分量。具体地说，副结构4的空间频率分量优选地是从主结构3的周期转换得到的频率分量的两倍或更高、更优选地是四倍或更高。优选的是，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。
从副结构4的形成的容易性的观点来看，如图15B中所示，副结构4优选地被布置在由“实心黑圆圈”表示的位置中的一些或全部处，其中，具有椭圆锥形状或椭圆锥台形状等的主结构3彼此相邻。在这样的布置中，副结构4形成在所有的相邻结构3之间、同一轨道上的相邻结构3之间(例如a1和a2之间)或者相邻轨道上的结构3之间(例如，a1和a7之间以及a2和a7之间)。例如，当以六边形网格图案或以准六边形网格图案周期性地布置主结构3时，主结构3在6折对称的方向上彼此相邻。在此情况下，优选的是，副结构4被设置在相邻的部分中，并且主结构3通过副结构4而彼此连接。此外，当如图15B中所示在主结构3之间存在间隙2a时，从增大充填率的观点来看，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的相邻部分中和间隙2a中。此外，形成副结构4的位置不特别限于上述例子。副结构4也可以形成在主结构3的整个表面上。
此外，从改善反射特性和透射特性的观点来看，优选地在副结构4的表面上形成至少一种类型的微小凸起和凹陷，例如，微小的不均匀部分4a。此外，为了获得具有良好的抗反射功能和小的波长依赖性的光学元件1，副结构4的微小的不均匀部分4a优选地被形成为具有这样的空间频率分量：该空间频率分量具有比主结构3的周期短的高频。例如，如图16中所示，优选地提供有波纹的微小的不均匀部分4a。可例如通过适当地选择光学元件制造处理中的RIE(反应性离子蚀刻)等蚀刻的条件或者母片的材料来形成微小的不均匀部分4a。例如，可使用Pyrex(注册商标)玻璃作为母片的材料来形成不均匀部分4a。
在第四实施例中，因为在基底2的表面上进一步形成副结构4，所以可获得S形的折射率轮廓。由此，可实现良好的抗反射特性。然而，因为根据第一实施例的光学元件1包括彼此直接连接的相邻结构，所以根据第一实施例的光学元件1的充填率大于根据第四实施例的光学元件1的充填率。因此，根据第一实施例的光学元件1具有比根据第四实施例的光学元件1的S形折射率轮廓更平滑地变化的S形折射率轮廓。因此，当结构3是高的时，根据第一实施例的光学元件1可具有比根据第四实施例的光学元件1更好的抗反射特性。
<第五实施例>
图17A是示出了根据本发明第五实施例的光学元件的构造的例子的示意性平面图。图17B是图17A中所示的光学元件的部分放大平面图。图17C是沿着图17B的轨道T1、T3、...所取的截面图。图17D是沿着图17B的轨道T2、T4、...所取的截面图。图18是图17中所示的光学元件的部分放大透视图。
根据第五实施例的光学元件1与第一实施例的光学元件1的不同之处在于：在基底的表面上布置了大量凹陷结构3。结构3的形状是通过反转第一实施例中的结构3的凸起而获得的凹陷。因此，结构3的深度方向(图17中的-Z方向)上的有效折射率朝着基底2逐渐增大，并且以描绘出S形曲线的方式变化。注意，当结构3是上述凹陷时，凹陷结构3的开口部分(凹陷的入口部分)被定义为下部，而基底2的深度方向上的最低部分(凹陷的最深部分)被定义为顶部。换句话说，使用作为非实体空间的结构3来定义顶部和下部。在此情况下，图2中所示的有效折射率在从下部到顶部的方向上逐渐增大。此外，在第五实施例中，因为结构3是凹陷，所以公式(1)等中的结构3的高度H被替换为结构3的深度H。
除了上面的描述以外，第五实施例与第一实施例相同。
在第五实施例中，因为使用了通过反转第一实施例中的结构3的凸起而获得的凹陷，所以可实现与第一实施例中相同的效果。
此外，在第五实施例中，相邻的结构3的下部彼此连接，使得相邻的结构在它们的下部贯通。因此，与在所有的相邻结构之间形成有薄壁的光学元件相比，根据第五实施例的光学元件1的结构之间的壁受损坏的可能性低。因此，可改善耐久性。
<第六实施例>
图19是示出了根据本发明第六实施例的光学元件的构造的例子的透视图。如图19中所示，根据第六实施例的光学元件1与第一实施例的光学元件1的不同之处在于：根据第六实施例的光学元件1包括在基底表面上在单个方向上延伸的柱状结构5，并且结构5被一维地布置在基底2上。注意，用相同的参考标记表示与第一实施例中相同的那些部分，并省略其说明。
结构5的深度方向(图19中的-Z方向)上的有效折射率朝着基底2逐渐增大，并且以描绘出S形曲线的方式变化。即，折射率轮廓具有单个拐点N。此外，柱状结构可以以使得柱状结构的部分彼此重叠的方式彼此连接，或者可以以使得柱状结构之间的部分是副结构的方式彼此连接。在此情况下，通过修改柱状结构本身的宽度，柱状结构可以以使得所述结构的部分彼此重叠的方式彼此连接。
结构5具有在单个方向(Y轴方向)上均匀地延伸的圆柱表面。通过在垂直于脊线方向的方向上切割结构5而获得的截面(XZ截面)具有与图2中所示的折射率轮廓相同或类似的截面形状。
根据第六实施例，深度方向上的脊线方向的有效折射率的变化朝着基底2逐渐增大，并且描绘出S形曲线。因此，由于结构5的形状效应，光的边界变得不清楚，这可减少反射光。由此，可实现具有良好的抗反射特性的光学元件1。
<第七实施例>
图20是示出了根据本发明第七实施例的光学元件的构造的例子的截面图。如图20中所示，根据第七实施例的光学元件1与第一实施例的光学元件1的不同之处在于：代替结构3，梯度膜6形成在基底上。注意，用相同的参考标记表示与第一实施例中相同的那些部分，并省略其说明。
梯度膜6是这样的膜：其构成材料的组成在深度方向(厚度方向)上逐渐变化，从而深度方向上的折射率逐渐变化。梯度膜6的表面侧的折射率低于基底侧(界面侧)的折射率。深度方向上的有效折射率朝着基底2逐渐增大，并且以描绘出S形曲线的方式变化。结果，光的边界变得不清楚，这可减少反射光。由此，光学元件的抗反射特性可能变差。
可以通过例如溅射来形成梯度膜6。通过溅射执行的薄膜形成方法的例子包括：其中以特定比率同时溅射两种类型的目标材料的方法；以及其中通过在改变处理气体的流速的同时执行反应性溅射而适当地变化薄膜中包含的处理气体的含量的方法。
根据第七实施例，可实现与第一实施例中相同的效果。
<第八实施例>
[液晶显示装置的构造]
图21示出了根据本发明第八实施例的液晶显示装置的构造的例子。如图21中所示，液晶显示装置包括：背光53，其发射光；以及液晶板51，其在时间和空间上调制从背光53发射的光以显示图像。作为光学部件的偏振器51a和51b被分别设置在液晶板51的两个表面上。光学元件1被设置在偏振器51b上，偏振器51b被设置在液晶板51的显示表面侧。在本发明中，在其一个主表面上设置有光学元件1的偏振器51b被称为抗反射偏振器52。抗反射偏振器52是抗反射光学部件的例子。
下面，将逐个描述构成液晶显示装置的背光53、液晶板51、偏振器51a和51b以及光学元件1。
(背光)
例如，可以将直接类型背光、边缘类型背光或平面光源类型的曝光用作背光53。背光53例如包括光源、反射板和光学薄膜。例如，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)或发光二极管(LED)等被用作光源。
(液晶板)
可以用于液晶板51的显示模式的例子包括扭曲向列(TN)模式、超扭曲向列(STN)模式、垂直排列(VA)模式、面内交换(IPS)模式、光学补偿双折射(OCB)模式、铁电液晶(FLC)模式、聚合物分散液晶(PDLC)模式和相变客主(PCGH)模式。
(偏振器)
偏振器51a和51b被分别设置在液晶板51的两个表面上，使得它们的透射轴例如彼此正交。偏振器51a和51b中的每一个仅允许入射光的正交偏振分量之一通过，并且通过吸收而阻挡另一个分量。偏振器51a和51b的每一个可以是单轴拉伸的亲水聚合物薄膜，诸如聚乙烯醇膜、部分形成的聚乙烯醇膜或醋酸乙烯共聚物部分皂化膜，并且向亲水聚合物薄膜吸收诸如碘酒或二色性染料的二色物质。优选的是，诸如三乙酰纤维素(TAC)薄膜的保护层形成在偏振器51a和51b中的每一个的两个表面上。当以这种方式形成保护层时，光学元件1的基底2优选地也担当保护层。这是因为在这样的构造中，可以使抗反射偏振器52变薄。
(光学元件)
光学元件1与第一至第七实施例中的光学元件1之一相同，并省略其说明。
根据第八实施例，因为光学元件1被设置在液晶显示装置的显示表面上，所以可改善液晶显示装置的显示表面的抗反射功能。由此，可改善液晶显示装置的可见度。
<笫九实施例>
[液晶显示装置的构造]
图22示出了根据本发明第九实施例的液晶显示装置的构造的例子。该液晶显示装置与第八实施例的液晶显示装置的不同之处在于：该液晶显示装置包括液晶板51的正面侧的正面构件54，并且还包括液晶板51的正面和正面构件54的正面和背面中的至少一个上的光学元件1。图22示出了这样的例子：其中光学元件1被提供给液晶板51的正面以及正面构件54的正面和背面。例如，在液晶板51和正面构件54之间形成空间。用相同的参考标记表示与第八实施例中相同的那些部分，并省略其说明。注意，在本发明中，正面是显示表面侧的表面，即，观众侧的表面，而背面是与显示表面相反的侧的表面。
正面构件54是为了向液晶板51的正面(观众侧)提供机械、热和抗风化的保护和设计功能的目的而使用的正面板等。正面构件54例如具有片形状、膜形状或板形状。正面构件54的材料的例子包括玻璃、三乙酰纤维素(TAC)、聚酯(TPEE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺(PA)、芳香族聚酰酩、聚乙烯(PE)、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚丙烯(PP)、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、丙烯酸树脂(PMMA)和聚碳酸酯(PC)。然而，该材料不特别限于这些材料，可以使用具有透明性的任何材料。
根据第九实施例，可以如在第八实施例中那样改善液晶显示装置的可见度。
[例子]
下面，基于例子来具体描述本发明，但是本发明不仅限于例子。
以下面的顺序描述本发明的例子
1.关于折射率轮廓和结构形状的调查
2.关于其它结构形状的调查
3.关于折射率轮廓中的台阶的数目的调查
4.关于使用实际制造的样品的反射特性的调查
<1.关于折射率轮廓和结构形状的调查>
假设S形的折射率轮廓，并且通过模拟来确定实现该折射率轮廓的结构的形状。此外，通过模拟来调查折射率轮廓与反射率之间的关系。
<例子1>
如图23中所示，假设其有效折射率描绘出S形曲线的折射率轮廓。随后，确定实现上述折射率轮廓的结构的形状。图24A示出了结果。
<例子2>
如图23中所示，假设这样的折射率轮廓：其有效折射率描绘出S形状，并且其中尖端比例子1的尖端更陡地变化。随后，确定实现上述折射率轮廓的结构的形状。图24B示出了结果。
<例子3>
如图23中所示，假设这样的折射率轮廓：其有效折射率描绘出S形，并且其中尖端比例子1的尖端陡得多地变化。随后，确定实现上述折射率轮廓的结构的形状。图24C示出了结果。
<比较例1>
如图23中所示，假设线性折射率轮廓。随后，确定实现上述折射率轮廓的结构的形状。结果，获得了具有吊钟形状的结构(未示出)。
(反射率的评估1)
首先，确定在结构的高度是300nm的情况下的每个上述折射率轮廓的反射率。图25示出了结果。注意，在图23中，因为基于结构的底表面确定光学厚度，所以折射率轮廓的增大和减小之间的关系与图2中所示的关系相反。
从图25中可明白下面的内容。
在线性折射率轮廓(比较例1)中，在400nm至700nm的基本上整个可见光范围内，反射率R大于0.1％。与之相比，在S形折射率轮廓(例子1至3)中，在400nm至700nm的基本上整个可见光范围内，反射率R小于0.1％。特别地，在基底侧和空气侧的端部陡峭地变化的S形折射率轮廓(例子2和3)在可见光范围内的反射率防止效果方面是令人满意的。
(反射率的评估2)
关于在例子1至3中具有最佳特性的折射率轮廓(例子3)和线性折射率轮廓(比较例1)，确定当结构的高度变化时获得的反射特性。图26示出了结果。
从图26中可明白下面的内容。
当结构的高度是200nm时，S形折射率轮廓(例子3)的反射率高于线性折射率轮廓(比较例1)的反射率。因此，S形折射率轮廓的反射特性变差。
当结构的高度是250nm时，S形折射率轮廓(例子3)的反射率在较短的波长处减小，并且与线性折射率轮廓(比较例1)相比，400nm至700nm的可见光范围内的反射率的平均值得以改善。因此，当结构的高度是波长700nm的5／14(250nm)或更大时，S形折射率轮廓有效地起作用，并且可以在400nm至700nm的基本上整个可见光范围内实现反射率R<0.3％。此外，在400nm至550nm的波长范围内，当结构的高度是波长550nm的5／14(小于200nm)或更大时，可实现反射率R<0.3％。
当结构的高度是300nm、400nm或500nm时，与线性折射率轮廓的反射率相比，S形折射率轮廓(例子3)的反射率在400nm至700nm的可见光范围内减小。因此，S形折射率轮廓的反射特性得以改善。具体地说，可以在400nm至700nm的可见光范围内产生更好的抗反射效果(R<0.1％)。
当结构的高度是300nm时，波长范围的较长波长边缘700nm处的反射率约为0.08％。因此，当结构的高度是波长700nm的2／5(280nm)或更大、优选地是3／7(300nm)或更大时，S形折射率轮廓有效地起作用，并且可以在400nm至700nm的基本上整个可见光范围内实现反射率R<0.1％。
就制造的容易性而言，结构的高度的最大值在可见光范围内优选地约为1.0微米(节距：700nm，纵横比：1.4)。因此，结构的高度优选地是波长700nm的10／7(1微米)或更小。
考虑到上面的描述，结构的高度优选地是使用环境下的光波长范围的最大值的5／14或更大和10／7或更小，更优选地是最大值的2／5或更大和10／7或更小，进一步优选地是最大值的3／7或更大和10／7或更小。
(结构的形状的评估)
从图24A至24C和25中可明白下面的内容。
实现图23中所示的折射率轮廓的结构的形状是S形折射率轮廓的平方根的截面形状，并且该形状朝着基底逐渐变宽。另外，在图24A至24C中所示的结构当中，具有顶部平坦的圆锥台形状的结构(例子2：图24B和例子3：图24C)可实现特别良好的抗反射特性。
此外，如图24中所示，相邻结构的下部彼此连接，这是通过在结构的下部中形成的平坦部分3a的存在来指示的。这可实现朝着基底逐渐增大并且描绘出S形曲线的折射率轮廓。注意，无需将结构的下部彼此接触，就可以在基底的表面上形成诸如副结构的微小结构。
<2.关于结构的其它形状的调查>
通过计算来确定除了图24A至24C中所示的结构以外的结构的形状。
<例子4>
确定通过在Y轴方向上将例子3的结构3拉伸1.5倍而获得的结构。图27A示出了结果。
<例子5>
确定通过在X轴方向上将例子3的结构3拉伸1.5倍而获得的结构。图27B示出了结果。
<例子6>
确定通过反转例子2的结构3的凹陷和凸起而获得的结构的形状。图27C示出了结果。
(结构的形状的评估)
即使在X和Y轴方向上拉伸的结构或者其凹陷和凸起被反转的结构中，也获得与例子2或3的折射率轮廓类似的折射率轮廓。因此，图27A至27C中所示的结构的形状(例子4至6)也实现良好的抗反射特性。
此外，可容易地制造如在例子4和5中那样在X和Y轴方向上拉伸的结构，并且可增大充填率。
<3.关于折射率轮廓中的台阶的数目的调查>
确定具有两个或更多拐点的折射率轮廓和具有单个拐点的折射率轮廓(S形折射率轮廓)的反射谱，并将结果彼此相比较。
<例子7>
假设与例子3相同的S形折射率轮廓，即，具有单个拐点的折射率轮廓。
<比较例2>
如图28中所示，假设与比较例1相同的折射率轮廓，即，线性折射率轮廓。
<比较例3>
如图28中所示，假设具有三个拐点的折射率轮廓。
<比较例4>
如图28中所示，假设具有五个拐点的折射率轮廓。
(反射率的评估)
确定在结构的高度是500nm的情况下的每个上述折射率轮廓的反射率。图29示出了结果。注意，在图28中，因为基于结构的底面来确定光学厚度，所以折射率轮廓中的增大和减小之间的关系与图2中所示的关系相反。
从图29可明白下面的内容。
当结构的高度是500nm时，S形折射率轮廓(例子7)产生比具有两个或更多拐点的折射率轮廓(比较例3和4)和线性折射率轮廓(比较例2)更好的抗反射效果。
在此，当结构的高度是500nm或更大时，S形折射率轮廓(例子7)倾向于产生比具有两个或更多拐点的折射率轮廓(比较例3和4)和线性折射率轮廓(比较例2)更好的抗反射效果。
<4.关于使用实际制造的样品的反射特性的调查>
在下面的例子8中，确定光学片的结构的高度H、布置节距P1和P2和纵横比如下。
首先，用原子力显微镜(AFM)观察所制造的光学片的表面形状。随后，根据用AFM获得的截面轮廓来确定结构的高度H以及布置节距P1和P2。此外，使用高度H和布置节距P2来确定纵横比(=高度H／布置节距P2)。
(例子8)
首先，制备具有126mm的外径的玻璃滚压母片，并且在玻璃滚压母片的表面上形成抗蚀层如下。即，通过稀释剂将光致抗蚀剂稀释1／10的因子，并且稀释的抗蚀剂通过浸渍被施加在玻璃滚压母片的柱形表面上，使得具有大约70nm的厚度，由此形成抗蚀层。接下来，作为记录介质的玻璃滚压母片被传送到如图8中所示的滚压母片曝光设备。通过曝光抗蚀层，在抗蚀层上图案化在三个相邻行的轨道上具有准六边形网格图案的潜像，以便形成单个螺旋形状。
具体地说，使用激光束来辐照其中要形成准六边形网格曝光图案的区域，该激光束具有0.50mW／m的功率，并且达到玻璃滚压母片的表面以形成凹陷的准六边形网格曝光图案。注意，轨道行的列方向上的抗蚀层的厚度约为60nm，并且轨道延伸方向上的抗蚀层的厚度约为50nm。
随后，通过将玻璃滚压母片上的抗蚀层进行显影处理，抗蚀层的曝光部分被溶解以执行显影。具体地说，未显影的玻璃滚压母片被置于显影设备(未示出)的转台上。在玻璃滚压母片与转台一起旋转的同时，显影剂被逐滴地施加到玻璃滚压母片的表面上，以显影表面上的抗蚀层。因此，获得其抗蚀层具有以准六边形网格图案的开口的抗蚀剂玻璃滚压母片。
接下来，使用滚压蚀刻机器在抗蚀剂玻璃滚压母片上交替地执行蚀刻处理和灰化处理。由此，形成锥状结构(凹陷)的图案。在此，通过适当地调整蚀刻处理和灰化处理的处理时间，在结构的侧面上形成单个台阶。这提供了如下形状：其在结构的深度方向上的有效折射率朝着基底逐渐增大，并且以描绘出S形曲线的方式变化。图30A和30B示出了所制造的母片的形成表面的形状。结构的这样的形状也可以通过利用SEM(扫描电子显微镜)等进行的观察而不是利用AFM(扫描原子力显微镜)进行的评估来测量。
在此，滚压蚀刻机器是具有柱状电极的等离子体蚀刻设备，并且被构造微使得将该柱状电极插入圆柱玻璃滚压母片的空腔内，并且对于玻璃滚压母片的圆柱表面执行等离子体蚀刻。
最后，通过经由O2灰化来完全去除抗蚀层，获得具有凹陷的准六边形网格图案的蛾眼玻璃滚压母片。列方向上的凹陷的深度比轨道延伸方向上的凹陷的深度大。
随后，将蛾眼玻璃滚压母片与已经被施加紫外线固化树脂的TAC(三乙酰纤维素)片接触，然后，在通过施加紫外线来固化它们的同时将它们彼此分离。结果，获得具有主表面的光学片，在主表面上布置了多个结构。光学片的结构的高度H是230nm，布置节距P1是300nm，布置节距P2是270nm，纵横比(H／P2)是0.9。
通过上面的处理，制造出想要的光学片。
(反射率的评估)
使用可从JASCO公司获得的评估设备(V-550)来评估如上所述那样制造的光学片的反射率。图31示出了结果。
(比较例5)
通过模拟来确定如下光学片的反射特性：该光学片的表面上已布置了具有圆锥形状的多个结构。图31示出了结果。
下面示出模拟的条件。
布置：六边形网格
高度H：200nm
布置节距P1和P2：300nm
纵横比(H／P2)：0.7
形状：圆锥形状(没有S形折射率轮廓的形状)
偏振：无
(比较例6)
通过模拟来确定如下光学片的反射特性：该光学片的表面上已布置了具有吊钟形状的多个结构。图31示出了结果。
下面示出模拟的条件。
布置：六边形网格
高度H：300nm
布置节距P1和P2：300nm
纵横比(H／P2)：1.0
形状：吊钟形状(没有S形折射率轮廓的形状)
偏振：无
表1示出了例子8以及比较例5和6的构造。
从图31可明白下面的内容。
在例子8中，反射率倾向于在400nm至650nm的波长范围内的较长波长处略微增大，但是在约400nm至650nm的波长范围内比比较例5的反射率小得多。具体地说，在550nm的波长处实现诸如0.2％或更小的反射率的低反射特性，在该波长处，人的可见度最高。注意，较长波长处的反射率的增大是由结构的高度引起的。因此，通过将例子8中的结构的高度改变为比较例6中的结构的高度即约300nm，可抑制反射率的增大。
与之相比，在比较例5中，反射率倾向于随着400nm至650nm的波长范围内的波长的增大而逐渐增大。此外，在比较例6中，反射率的增大在400nm至650nm的波长范围内的较长波长处被抑制，但是例子8的抗反射特性在整个上述波长范围内比比较例6的反射特性更好。特别地，例子8就550nm波长处的抗反射特性而言比比较例6更好，在该波长处，人的可见度最高。在此，当例子8中的结构的高度改变为比较例6中的结构的高度即约300nm时，具有S形折射率轮廓的结构具有显著更好的抗反射特性。
从上面的描述可知，当结构的深度方向上的有效折射率朝着基底逐渐增大并且描绘出S形曲线时，可实现良好的抗反射特性。
上面已具体描述了本发明的实施例和例子。然而，本发明不限于上述实施例和例子，而是可以基于本发明的技术思想根据不同的期望性能来进行各种修改。
例如，在实施例和例子中例示的数值、形状、材料和构造仅是例子，可以任选地使用不同的数值、形状、材料和构造。
此外，上述实施例的构造可彼此组合，只要它们不偏离本发明的精神即可。
此外，在上述实施例中，已作为例子描述了将本发明应用于液晶显示装置的情况，但是也可将本发明应用于除了液晶显示装置以外的各种显示装置。例如，可将本发明应用于各种显示装置，如CRT(阴极射线管)显示器、等离子体显示板(PDP)、电致发光(EL)显示器和表面导电电子发射器显示器(SED)。
此外，在上述实施例中，已作为例子描述了通过将制造光盘母片的处理与蚀刻处理相结合的方法来制造光学元件1的情况。然而，制造光学元件1的方法不限于此，而是可以采用任何方法，只要可制造出这样的光学元件即可：其具有S形折射率轮廓，其在深度方向上的有效折射率朝着基底逐渐增大。例如，可以使用电子束曝光等来制造光学元件。可替选地，可以通过如下方式来制造光学元件：利用通过混合空心二氧化硅等获得的梯度膜来执行涂布，同时改变空心二氧化硅的比率使得有效折射率逐渐变化，或者利用通过反应性溅射获得的梯度膜来执行涂布。
此外，在上述实施例中，可以在已形成了结构3的基底2的表面上进一步形成低折射率层。优选的是，该低折射率层主要由具有比构成基底2、结构3和副结构4的材料低的折射率的材料构成。这样的低折射率层的材料的例子包括：有机材料，如氟碳树脂；以及无机低折射率材料，如LiF和MgF2。
此外，在上述实施例中，可以通过热传递来制造光学元件。具体地说，可以通过如下方式来制造光学元件1：加热主要由热塑性树脂构成的基底，然后在通过热处理充分软化的基底上压印诸如滚压母片11或盘母片41的印戳(模子)。
此外，在上述实施例中，已作为例子描述了通过将本发明应用于偏振器而提供抗反射偏振器的情况，但是本发明不限于该例子。可通过将本发明应用于透镜、光波导、窗口材料、显示元件等来提供除了偏振器以外的抗反射光学部件。
此外，在上述实施例中，已描述了折射率轮廓具有存在单个拐点的S形的情况，但是，可以向S形折射率轮廓的端中的至少一个进一步提供另一个拐点。即使在这样的基本上S形的折射率轮廓中，也可实现良好的抗反射特性。特别地，当结构的高度是小的时，显著地产生抗反射特性的效果。通过例如形成结构3的作为具有曲面的突出部的顶部，可获得折射率轮廓的一端的拐点。通过例如在结构3的下部形成朝着基底变宽的褶边，可获得另一端的拐点。

Claims (19)

1.一种抗反射光学元件，包括：
基底；以及
布置在所述基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构具有椭圆锥形状，
所述结构的所述深度方向上的所述有效折射率具有单个拐点，并且
所述拐点与所述结构的侧面的形状对应。
3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的侧面朝着所述基底逐渐变宽，并且以描绘出所述S形曲线的平方根的形状的方式变化。
4.根据权利要求1所述的光学元件，其中，使用环境下的所述光波长范围是可见光波长范围。
5.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的高度是使用环境下的所述光波长范围的最大值的5／14或更大。
6.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的高度是使用环境下的所述光波长范围的最大值的2／5或更大。
7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构的所述深度方向上的所述有效折射率的变化在所述结构的入射侧和基底侧中的至少一个大于所述有效折射率的斜率的平均值。
8.根据权利要求1所述的光学元件，其中，彼此相邻的所述结构的所述下部以彼此重叠的方式彼此连接。
9.根据权利要求1所述的光学元件，进一步包括在彼此相邻的所述结构之间设置的副结构，
其中，所述副结构是小于所述结构的凹陷或凸起，并且
所述结构的所述下部彼此之间通过所述副结构来连接。
10.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构当中最相邻的结构被布置在轨道方向上。
11.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构具有除了连接到相邻的所述结构的所述下部以外呈轴对称的锥体形状或者通过在轨道方向上拉伸或收缩所述锥体形状而获得的锥体形状。
12.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构是以四边形网格图案或以准四边形网格图案来周期性地布置的。
13.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述结构是以六边形网格图案或以准六边形网格图案来周期性地布置的。
14.一种光学元件，包括：
基底；以及
布置在所述基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是在所述基底的表面上在单个方向上延伸的柱状凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
15.一种显示装置，包括根据权利要求1至14中的任何一项所述的光学元件。
16.一种抗反射光学部件，包括：
光学部件；以及
布置在所述光学部件的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
所述结构的深度方向上的有效折射率朝着所述光学部件的基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
17.根据权利要求16所述的抗反射光学部件，其中，所述光学部件是偏振元件、透镜、光波导、窗口材料和显示元件中的一种。
18.一种母片，包括：
基底；以及
布置在所述基底的表面上的大量结构，
其中，所述结构是具有锥体形状的凹陷或凸起，
所述结构是以短于或等于使用环境下的光波长范围的节距来布置的，并且彼此相邻的所述结构的下部彼此连接，
使用所述结构成形的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基底逐渐增大，并且描绘出S形曲线，并且
所述结构在所述结构的侧面上具有单个台阶。
19.根据权利要求18所述的母片，其中，所述基底具有圆盘形状、圆筒形状或圆柱形状。
CN200980151158.6A 2008-12-26 2009-12-17 光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片 Expired - Fee Related CN102282482B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-335103 2008-12-26
JP2008335103A JP5257066B2 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤
PCT/JP2009/071521 WO2010074191A1 (ja) 2008-12-26 2009-12-17 光学素子、表示装置、反射防止機能付き光学部品、および原盤

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102282482A CN102282482A (zh) 2011-12-14
CN102282482B true CN102282482B (zh) 2014-09-17

Family

ID=42287796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980151158.6A Expired - Fee Related CN102282482B (zh) 2008-12-26 2009-12-17 光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20120026591A1 (zh)
EP (1) EP2372403A4 (zh)
JP (1) JP5257066B2 (zh)
KR (1) KR20110111379A (zh)
CN (1) CN102282482B (zh)
BR (1) BRPI0923027A2 (zh)
RU (1) RU2514152C2 (zh)
TW (1) TWI409494B (zh)
WO (1) WO2010074191A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5439783B2 (ja) * 2008-09-29 2014-03-12 ソニー株式会社 光学素子、反射防止機能付き光学部品、および原盤
KR20120044355A (ko) * 2009-07-03 2012-05-07 호야 가부시키가이샤 기능 경사형 무기 레지스트, 기능 경사형 무기 레지스트가 부착된 기판, 기능 경사형 무기 레지스트가 부착된 원통 기재, 기능 경사형 무기 레지스트의 형성 방법 및 미세 패턴 형성 방법과 무기 레지스트와 그 제조 방법
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
JP5790001B2 (ja) * 2011-02-03 2015-10-07 日産自動車株式会社 赤外線検出素子
TWI562424B (en) * 2011-03-25 2016-12-11 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Light-emitting panel, light-emitting device, and method for manufacturing the light-emitting panel
KR102258969B1 (ko) * 2012-01-19 2021-06-02 수프리야 자이스왈 리소그래피 및 다른 적용분야에서 극자외 방사선을 이용하는 재료, 성분 및 사용을 위한 방법
GB201201190D0 (en) * 2012-01-25 2012-03-07 Cambridge Entpr Ltd Optical device and methods
WO2013137251A1 (ja) * 2012-03-15 2013-09-19 綜研化学株式会社 反射防止フィルム
US8796749B2 (en) * 2012-08-15 2014-08-05 Shirong Liao Reverse conductive nano array and manufacturing method of the same
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
WO2014162374A1 (ja) * 2013-04-02 2014-10-09 パナソニック株式会社 光学部材および光学装置
DE102014200742B4 (de) * 2014-01-16 2021-09-30 Friedrich-Schiller-Universität Jena Verfahren zum Entspiegeln eines optischen Elements, optisches Element und Terahertz-System
TWI490571B (zh) * 2014-03-24 2015-07-01 Chi Mei Corp 導光板及具有其之背光模組
TWI518386B (zh) 2014-04-02 2016-01-21 群創光電股份有限公司 顯示裝置
JP6330711B2 (ja) * 2014-04-18 2018-05-30 王子ホールディングス株式会社 光学素子
JPWO2016006651A1 (ja) * 2014-07-10 2017-04-27 Ｓｃｉｖａｘ株式会社 光学部材およびその製造方法
US10073193B2 (en) 2014-07-15 2018-09-11 Oji Holdings Corporation Optical element
TWI540351B (zh) * 2015-05-11 2016-07-01 奇美實業股份有限公司 導光板及具有其之背光模組
US9983423B2 (en) 2015-09-22 2018-05-29 Apple Inc. Touch sensitive display with graded index layer
JP6776679B2 (ja) * 2016-07-15 2020-10-28 セイコーエプソン株式会社 無線通信装置、印刷装置、及び、制御方法
CN107092044A (zh) * 2016-09-14 2017-08-25 上海天臣防伪技术股份有限公司 减反射薄膜及其制备方法、其模具的制备方法
GB201620744D0 (en) 2016-12-06 2017-01-18 Roadmap Systems Ltd Multimode fibre optical switching systems
KR20180072307A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 삼성전자주식회사 무반사 윈도우, 그 제조 방법 및 침습 센서용 무반사 윈도우
JP6693429B2 (ja) 2017-01-24 2020-05-13 王子ホールディングス株式会社 反射防止構造体
WO2018212359A1 (ja) * 2017-05-19 2018-11-22 Ｊｘｔｇエネルギー株式会社 反射防止部材

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320104A (zh) * 2007-06-06 2008-12-10 索尼株式会社 光学元件及制造方法、形成光学元件的复制基板及制造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19536438A1 (de) * 1995-09-29 1997-04-03 Siemens Ag Halbleiterbauelement und Herstellverfahren
JP3271048B2 (ja) * 1996-09-30 2002-04-02 株式会社 塚田螺子製作所 シート送りシャフトとその製造装置および製造方法
US5995288A (en) * 1997-04-22 1999-11-30 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Optical sheet optical sheet lamination light source device, and light-transmissive type display apparatus
JP2000121802A (ja) * 1998-10-21 2000-04-28 Alps Electric Co Ltd 反射防止フィルムおよびその製造方法ならびに画像表示装置
JP4502445B2 (ja) * 2000-03-16 2010-07-14 大日本印刷株式会社 反射防止フィルムの製造方法
JP2003004916A (ja) * 2001-06-20 2003-01-08 Dainippon Printing Co Ltd 表示装置の窓材、その製造方法、及び表示装置
JP2003025431A (ja) * 2001-07-19 2003-01-29 Sekisui Chem Co Ltd ロール金型の製造方法及びロール金型
JP4197100B2 (ja) * 2002-02-20 2008-12-17 大日本印刷株式会社 反射防止物品
JP4540061B2 (ja) * 2005-07-20 2010-09-08 株式会社エンプラス 照明装置、面光源装置及び照明ユニット
EP1943557B1 (de) * 2005-10-27 2013-04-10 LIMO Patentverwaltung GmbH & Co. KG Vorrichtung zur homogenisierung von licht
JP2007240854A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Nissan Motor Co Ltd 反射防止構造体
TWI301533B (en) * 2006-08-14 2008-10-01 Ind Tech Res Inst Optical diffusion module
US7633045B2 (en) 2006-08-21 2009-12-15 Sony Corporation Optical device, method for producing master for use in producing optical device, and photoelectric conversion apparatus
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
JP5081443B2 (ja) * 2006-12-20 2012-11-28 ソニー株式会社 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
JP5294584B2 (ja) * 2007-07-27 2013-09-18 キヤノン株式会社 光学素子及び光学機器
JP4539759B2 (ja) * 2007-10-01 2010-09-08 オムロン株式会社 反射防止シート、表示素子及びディスプレイ装置
TWI418855B (zh) * 2008-08-28 2013-12-11 Ind Tech Res Inst 多變曲率光學模組
KR20100032767A (ko) * 2008-09-18 2010-03-26 제일모직주식회사 마이크로렌즈 패턴과 엠보 패턴을 구비하는 확산필름 및 그제조방법
JP5439783B2 (ja) * 2008-09-29 2014-03-12 ソニー株式会社 光学素子、反射防止機能付き光学部品、および原盤

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101320104A (zh) * 2007-06-06 2008-12-10 索尼株式会社 光学元件及制造方法、形成光学元件的复制基板及制造方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2000-121802A 2000.04.28
JP特开2003-240904A 2003.08.27
JP特开2008-90212A 2008.04.17

Also Published As

Publication number Publication date
JP5257066B2 (ja) 2013-08-07
US20120026591A1 (en) 2012-02-02
KR20110111379A (ko) 2011-10-11
TW201040577A (en) 2010-11-16
RU2514152C2 (ru) 2014-04-27
EP2372403A1 (en) 2011-10-05
RU2011124925A (ru) 2012-12-27
BRPI0923027A2 (pt) 2015-12-15
WO2010074191A1 (ja) 2010-07-01
EP2372403A4 (en) 2012-05-30
CN102282482A (zh) 2011-12-14
JP2010156844A (ja) 2010-07-15
TWI409494B (zh) 2013-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102282482B (zh) 光学元件、显示装置、抗反射光学部件和母片
CN101878436B (zh) 光学元件、具有防反射功能的光学组件及母板
CN101943764B (zh) 光学元件、其制造方法及显示装置
CN102326137B (zh) 导电光学元件
CN102084272B (zh) 微加工部件的制作方法
CN101930085B (zh) 防反射用光学元件以及原盘的制造方法
EP2693238B1 (en) Optical element, display device, and input device
CN102792247B (zh) 透明导电元件、输入装置及显示装置
CN104379993A (zh) 结构化光学膜
CN104335080A (zh) 光学元件及其制造方法、显示元件及投射型图像显示装置
CN102804110A (zh) 透明导电元件、输入装置以及显示装置
CN102681043A (zh) 光学元件及其制造方法、显示装置、信息输入装置、相片
Liu et al. Transparent colored display enabled by flat glass waveguide and nanoimprinted multilayer gratings
Fox et al. Lineshape and morphology study of structures formed using a reconfigurable photomasking element

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140917

Termination date: 20211217