JP2000171623A - 反射表面および形成方法 - Google Patents

反射表面および形成方法

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JP2000171623A
JP2000171623A JP34287698A JP34287698A JP2000171623A JP 2000171623 A JP2000171623 A JP 2000171623A JP 34287698 A JP34287698 A JP 34287698A JP 34287698 A JP34287698 A JP 34287698A JP 2000171623 A JP2000171623 A JP 2000171623A
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reflection
groove
substrate
light
angle
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JP34287698A
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English (en)
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Takeshi Karasawa
武 柄沢
Hiroshi Yamazoe
博司 山添
Hisahide Wakita
尚英 脇田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の反射板では金属光沢の影響のため見る
人が自然な表示と感じることができない、あるいは明る
さが不十分であるという問題があり、本発明は上記の欠
点を解消し、できる限り自然な見かけと明るい表示を実
現するための反射表面およびその作成方法を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 基板表面に溝型の形状が連続的に存在す
るように形成し必要に応じて光反射率の高い金属薄膜で
被覆する。また、この形成には結晶基板の特定の面方位
における異方性エッチングを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光を利用する部品に
関するものであり、とくに外光を利用する各種の表示素
子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光を反射するもっとも一般的な物は鏡で
ある。これはガラス板の裏面に光をよく反射する金属皮
膜を形成したものであり、日常生活の使用には特に支障
はない。また、反射式天体望遠鏡などのようにきわめて
精度の高い反射を必要とする場合には裏面ではなく表面
に直接皮膜を形成し、たとえわずかであっても光がガラ
スを通過することにより吸収されることを避けている。
【0003】同じ反射という一言で表現されることがら
でも、表示素子においては事情が異なってくる。たとえ
ば液晶パネルは原理的には光の透過と遮断を制御するこ
とにより表示を行うので、背面に光源(バックライト)
を設置するかまたは反射板を設置することにより表示の
明るさを得ている。
【0004】反射方式に用いる反射板としては大きく2
つの方式がある。(1)反射板の光反射率が高いほど明
るい表示が得られるために、しばしば用いられてきたの
はパネル裏面にAlやAgなどの高反射率の物質を用いて被
覆した反射板を貼り付けることである。(2)鏡面では
なく光の散乱性を取り入れた散乱反射フィルムを貼り付
ける。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者では金属
光沢の影響のため見る人が自然な表示と感じることがで
きないと言う問題があり、後者では明るさが不十分であ
るという問題があった。
【0006】本発明は上記の問題点を解消し、できる限
り自然な見かけと明るい表示を実現するための反射板お
よびその作成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の第一の構成は、基板表面上に溝型形状が連
続的に存在し、前記溝型形状の斜面は前記基板表面に対
しある特定の角度を有し、前記溝の底には平坦部分があ
ることを特徴とする反射表面である。
【0008】また、本発明の第二の構成は、基板表面上
に溝型形状が連続的に存在し、前記溝型形状の斜面は前
記基板表面に対しある特定の角度を有し、前記溝の底に
は平坦部分があり、前記表面は所望の光を反射する物質
の薄膜にて覆われていることを特徴とする反射表面であ
る。
【0009】一方、上記構成を得るため、本発明の第一
の作成方法は、基板表面に対してある特定の角度をなす
壁面を有する溝型形状が連続的に存在し,かつ前記溝の
底部には平坦部分が存在するように前記基板表面にエッ
チングを施すものである。
【0010】また、本発明の第二の作成方法は、基板表
面に対してある特定の角度をなす壁面を有する溝型形状
が連続的に存在し,かつ前記溝の底部には平坦部分が存
在するように前記基板表面にエッチングを施し、金属薄
膜による被覆を施すことを特徴とするものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、詳細に述べる。
【0012】図1は本発明による反射表面の断面を示す
ものである。基板1の表面にミクロな溝2が形成されて
いる。この溝2の斜面と表面とのなす角3は全体にわた
って均一である。溝の幅および溝同士の間隔は、反射表
面全体としての散乱性と反射性のかねあいに影響するも
のであり、特定値に決められるものではないが、光の波
長との関連でその寸法が極端に大きい場合には異なる方
向を向いた鏡が並んでいるようにしか見えず、また、極
端に小さい場合には光に影響を与えなくなってしまう。
したがって、溝の幅および溝同士の間隔は、光の波長程
度から数十ミクロン程度が望ましい。
【0013】本形態における起伏を有する反射面と、従
来の平坦な反射面とを比較すると、顕著な相異が見られ
る。
【0014】図2は、双方の反射光の強度分布を定性的
に示すものである。反射面4が平坦である場合には5に
示すような広がりのある均一な反射強度分布を示す。
【0015】一方、反射面4が本発明のような起伏を有
する場合には6に示すような方向性のある反射強度分布
となる。平面における光の反射は入射角度と反射角度の
大きさが全面にわたり一定であるために入射光分布と反
射光分布に差異を生じないが、本形態のように、特殊な
散乱性を持たせた反射表面では、光がある限られた範囲
に集光されるように反射されるため、その限られた範囲
内では平坦面による反射よりも明るくなる。また、凹面
鏡を用いて集光した場合のような鏡のようなぎらついた
印象が低減され、より自然な明るさに近い感じが得られ
る。
【0016】このような構造を作成するには、様々な方
法が可能であり、たとえば金属金型を作って変形可能な
材料表面にプレスする、基板材料表面に電子ビームある
いはレーザービームなどを用いて微細加工を施す方法が
挙げられる。
【0017】本形態の作成方法は比較的簡便にしかも精
度良く所望の構造を作成しうるものである。結晶性基板
のある特定の面方位を用い、異方性エッチングを施すこ
とにより、ミクロなスケールの溝を精度良く形成する。
【0018】図3は本発明の方法による反射表面の形成
過程を示す。まず、基板11の表面にエッチング液に対
する耐久性のある材料で所望のパターン12を形成す
る。次に、エッチング液13に全体を浸すことによりパ
ターン12の部分は溶解せずにそのまま残り、それ以外
の部分は徐々に特定方向に向かってのみエッチングが進
行するので14のようなくぼみができ、これが徐々に深
くなっていく。このようなエッチングは途中で意図的に
止めることをしない場合には,パターン幅で規定される
大きさと深さのV字谷を形成した時点で自動的に終了す
るが,本発明ではその自然終点に至る前にエッチングを
終了させることにより溝底部に平坦部分を残し,所望の
構造を形成する。
【0019】結晶性の基板材料、とくに半導体のSi、G
e,GaAs,GaSb,GaP,InSb,あるいはInPなどはそれ自体が相
当程度光を反射するので、用途によっては表面の形状加
工のみで充分であるが、さらに明るさが要求される場合
には本発明の第二の構成のように形成したミクロな溝型
形状を反射率の高い金属などの薄膜により被覆すること
が有効である。金属薄膜の形成方法も千差万別である
が、ミクロに見た金属面の平坦性、純度などから真空中
での成膜が望ましい。スパッタリング、真空蒸着、CV
D、電子ビーム蒸着などが利用できる。これらはそれぞ
れに特徴があり、一概にいずれかが優れているというこ
とではない。この金属被膜形成の前後に行う各種のプロ
セス条件、たとえば温度、直接接触する物質など様々の
要因を考慮し、適当と考えられるものを選択すればよ
い。
【0020】(実施例1)GaAs基板の異方性エッチング
液としてC3H4(OH)(COOH)3・H2O 、 H2O2 、 H2Oの混合
液を用いる。本エッチング液の利点は有機溶剤を含有し
ないので通常のフォトレジストを使用して簡便な方法に
よりエッチングを行えることである。フォトレジストは
ポジタイプおよびネガタイプともに各種のものが販売さ
れており、たとえば東京応化工業社のOMRシリーズやOFP
Rシリーズ、シプレー社のSシリーズ、SPRシリーズやLC
シリーズなどがある。
【0021】GaAs基板(100)面上にフォトレジスト
を用い、〔011一〕方向に(すなわち、(011一)
面に垂直に)ストライプパターンを形成する。エッチン
グ速度はエッチング液の各成分の混合比率に依存してい
るので、目的に応じて条件を設定するわけだが、生産性
およびパターン精度の観点から極端に遅いあるいは早い
ものは好ましくない。C3H4(OH)(COOH)3・H2O:H2O2がお
よそ1:1のときに室温にておよそ60nm/secが
得られた。
【0022】形成する溝の大きさはレジストのストライ
プパターンの間隔によって制御することができる。この
間隔を9μmに設定し、また、ストライプ自体の幅を3
μmにした。エッチングを70秒で中止することによ
り,深さがおよそ4.2μm,底部の幅がおよそ3μm
の溝が3μm間隔で並んだ表面が形成される.また,基
板表面すなわち(100)面と斜面、すなわち(11
1)面とのなす角は54゜44´である。最後に、レジ
ストのストライプパターンをレジストに指定の剥離液を
用いて除去する。
【0023】(実施例2)GaAs基板の(100)面上に
Al2O3の薄膜を用い、〔011一〕方向に(すなわち、
(011一)面に垂直に)ストライプパターンを形成
し、これをエッチングマスクとして使用する。このよう
な金属酸化物を使用する利点はエッチング液として有機
溶剤を使用できることである。
【0024】エッチング液はCH3OHに Br2を混合したも
のを用いる。Br2 の混合比率とエッチング速度とは関連
しており、ある特定値が最適というわけではないが、お
よそ数%程度であれば数μm/minであり、本実施例
では4%とした。形成する溝の大きさがストライプパタ
ーンの間隔によって制御することができる点などの詳細
は実施例1と同様なので省略する.最後にエッチングマ
スクとして使用したAl 2O3の薄膜ストライプパターンを
除去するために加熱したH3PO4溶液を用いる。
【0025】(実施例3)Si基板の(100)面上にSi
O2の薄膜を用いたストライプパターンを形成し、このSi
O2パターンをマスクとしてSiの異方性エッチングを行
う。まず、清浄なSi基板の熱酸化により厚さがおよそ1
500ÅのSiO2膜を形成する。次に、フォトレジストを
塗布し、〔011一〕方向に(すなわち、(011一)
面に垂直に)ストライプ状のパターンを形成する。この
ときのレジストは実施例1に列挙したように様々なもの
が使用可能であり、何れのタイプでも差し支えない。通
常市販されているバッファード弗化水素酸によりレジス
トでカバーされていない部分のSiO2を除去する。次にこ
のSiO2パターンをマスクとしてSiの異方性エッチングを
KOH:H2O:(CH3)2CHOH =20g:60ml:100m
lの溶液を用いて行う。
【0026】形成する溝の大きさはストライプパターン
の間隔によって制御することができる点などの詳細は実
施例1と同様なので省略する。最後にエッチングマスク
として使用したSiO2の薄膜ストライプパターンを除去す
るためにバッファード弗化水素酸を用いる。
【0027】(実施例4)半導体基板表面自体を用いた
場合よりも明るさが要求される場合には形成したミクロ
な溝型形状を反射率の高い金属などの薄膜により被覆す
ることが有効である。まず、実施例1と同様にGaAs基板
(100)面上にフォトレジストを用い〔011一〕方
向に(すなわち、(011一)面に垂直に)ストライプ
パターンを形成する。エッチング液は室温にてC3H4(OH)
(COOH)3・H2O :H2O2が、およそ1:1のものを用い、
およそ60nm/secのエッチング速度である。形成
する溝の大きさはレジストのストライプパターンの間隔
によって制御することができる。この間隔を9μmに設
定し、また、ストライプ自体の幅を3μmにした。エッ
チングを70秒で中止することにより,深さがおよそ
4.2μm,底部の幅がおよそ3μmの溝が3μm間隔
で並んだ表面が形成される.また,基板表面すなわち
(100)面と斜面、すなわち(111)面とのなす角
は54゜44´である。最後に、レジストのストライプ
パターンをレジストに指定の剥離液を用いて除去する。
【0028】このようにして形成した表面の上に可視光
の反射率が高い金属、例えばAl、Agの薄膜を堆積さ
せる。これに適した真空中での成膜方法は各種有り、ス
パッタリング、真空蒸着、CVD、電子ビーム蒸着などが
利用できる。
【0029】(実施例5)実施例2と同様にGaAs基板の
(100)面上にAl2O3の薄膜を用い〔011一〕方向
に(すなわち、(011一)面に垂直に)ストライプパ
ターンを形成し、これをエッチングマスクとして使用す
る。エッチング液はCH3OHに Br2を混合したものを用
い、Br2の混合比率はおよそ4%とした。これによるエ
ッチング速度はおよそ数μm/minである。形成する
溝の大きさがストライプパターンの間隔によって制御す
ることができる点などの詳細は実施例4と同様なので省
略する.そして、加熱したH3PO4溶液を用いてエッチン
グマスクとして使用したAl2O3の薄膜ストライプパター
ンを除去する。
【0030】このような表面の上に可視光の反射率が高
い金属、例えばAl、Agの薄膜を堆積させる。これに
適した真空中での成膜方法は各種有り、スパッタリン
グ、真空蒸着、CVD、電子ビーム蒸着などが利用でき
る。
【0031】(実施例6)実施例3と同様にSi基板の
(100)面上にSiO2の薄膜を用いたストライプパター
ンを形成し、このSiO2パターンをマスクとしてSiの異方
性エッチングを行う。まず、清浄なSi基板の熱酸化によ
り厚さがおよそ1500ÅのSiO2膜を形成する。次に、
フォトレジストを塗布し、〔011一〕方向に(すなわ
ち、(011一)面に垂直に)ストライプ状のパターン
を形成する。このときのレジストは実施例1に列挙した
ように様々なものが使用可能であり、何れのタイプでも
差し支えない。通常市販されているバッファード弗化水
素酸によりレジストでカバーされていない部分のSiO2
除去する。次にこのSiO2パターンをマスクとしてSiの異
方性エッチングをKOH:H2O:(CH3)2CHOH =20g:6
0ml:100mlの溶液を用いて行う。
【0032】形成する溝の大きさはストライプパターン
の間隔によって制御することができる点などの詳細は実
施例3と同様なので省略する。最後にエッチングマスク
として使用したSiO2の薄膜ストライプパターンを除去す
るためにバッファード弗化水素酸を用いる。
【0033】このような表面の上に可視光の反射率が高
い金属、例えばAl、Agの薄膜を堆積させる。これに
適した真空中での成膜方法は各種有り、スパッタリン
グ、真空蒸着、CVD、電子ビーム蒸着などが利用でき
る。
【0034】
【発明の効果】以上のように、本発明は比較的簡便な方
法で自然な見かけとかぎられた視野範囲においては入射
光と同等あるいはそれ以上の明るさの得られる散乱反射
表面を提供するものであり、反射型表示パネルなどへの
利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の反射表面の断面を示す図
【図2】反射光の強度分布を示す図
【図3】本発明による反射表面の形成過程を示す図
【符号の説明】
1 基板 2 溝型形状 3 傾斜角度 4 反射面 5 平坦反射面からの光反射強度分布 6 本発明による散乱反射面からの光反射強度分布 11 基板 12 エッチングマスクパターン 13 エッチング液 14 エッチングの進行により形成されていくくぼみ 15 溝型形状
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇田 尚英 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H042 DA01 DA12 DC02 DC08 DD01 DE00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面上に溝型形状が連続的に存在
    し、前記溝型形状の斜面は前記基板表面に対しある特定
    の角度を有し、前記溝の底には平坦部分があることを特
    徴とする反射表面。
  2. 【請求項2】 基板表面上に溝型形状が連続的に存在
    し、前記溝型形状の斜面は前記基板表面に対しある特定
    の角度を有し、前記溝の底には平坦部分があり、前記表
    面は所望の光を反射する物質の薄膜にて覆われているこ
    とを特徴とする反射表面。
  3. 【請求項3】 基板表面に対してある特定の角度をなす
    壁面を有する溝型形状が連続的に存在し,かつ前記溝の
    底部には平坦部分が存在するように前記基板表面にエッ
    チングを施すことを特徴とする反射表面の形成方法。
  4. 【請求項4】 基板表面に対してある特定の角度をなす
    壁面を有する溝型形状が連続的に存在し,かつ前記溝の
    底部には平坦部分が存在するように前記基板表面にエッ
    チングを施し、金属薄膜による被覆を施すことを特徴と
    する反射表面の形成方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105899999A (zh) * 2013-12-30 2016-08-24 恩尔艾斯自然采光有限公司 自然采光装置用像素镜式反光镜

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105899999A (zh) * 2013-12-30 2016-08-24 恩尔艾斯自然采光有限公司 自然采光装置用像素镜式反光镜
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