TWI387782B - 光學元件及其製造方法，形成光學元件之複製基板及其製造方法 - Google Patents

光學元件及其製造方法，形成光學元件之複製基板及其製造方法 Download PDF

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Description

光學元件及其製造方法，形成光學元件之複製基板及其製造方法
本發明關於一種光學元件，一種配置以形成一光學元件之複製基板及該光學元件與該複製基板之製造方法。明確地說，本發明關於一種具有許多結構之光學元件，該等結構中之每一者在一基底之一表面上係一凸起或一凹陷之形式。
本發明包含與2007年06月06日向日本專利局申請的日本專利申請案第JP 2007-150817號有關的主旨，本文以引用的方式將其全部內容併入。
在包括由如玻璃或塑膠之材料組成之透明基板的光學元件中，為減輕光之表面反射以改良光透射特性，運用一種於光學元件之表面上形成精細且密集之凸起與凹陷(次波長結構：蛾眼結構)的方法。一般而言，在光學元件之表面上提供週期性凸起與凹陷的情況中，光通過凸起與凹陷並繞射，顯著減少直線行進之光分量的量。然而，在凸起或凹陷之間距係小於透射光之波長的情況中，不發生繞射。例如，在凸起中之每一者係圓錐形式的情況中，對應凸起之間距與高度之單一波長光獲得有效的防止反射效應與極佳透射特性。
例如，非專利文件1(NTT先進技術株式會社(NTT Advanced Technology Corporation)網站。http：//keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0016.html(2006年5月21日存取)，「Master Mold for Antireflective(Moth Eye)Structure Independent of Wavelength」)說明一種前述光學元件之製造方法。於Si基板上之光阻係藉由電子束微影而形成不平坦光阻圖案。Si基板係在所得不平坦光阻圖案作為遮罩之情況下經受蝕刻，從而形成具有如圖15中顯示各係精細圓錐形式之次波長結構(間距：約300 nm，深度：約400 nm)的Si主模。
以上說明之所得Si主模亦可對具有寬波長範圍之光具有防止反射效應。如圖16中顯示，次波長結構排列成六角晶格在可見區域中產生極高的防止反射效應(反射率：1%或更低)(參見圖17)。於圖17中，11代表Si主模之平坦部分的反射率，且12代表Si主模之圖案化部分的反射率。
如圖18中顯示，產生Si主模之Ni電鑄壓模。如圖19中顯示，該壓模在該壓模之一表面的一預定區域R1中具有一不平坦圖案，該圖案係Si主模之表面之圖案的倒轉。該不平坦圖案係以該壓模轉印至一透明聚碳酸酯樹脂，從而提供一目標光學元件(複製基板)。所得光學元件亦具有高防止反射效應(反射率：1%或更低)(參見圖20)。於圖20中，13代表非該圖案之部分的反射率，且14代表該圖案之反射率。然而，非專利文件1並無說明光學元件之透射特性或藉由光學元件改良顯示器或類似物之光導效能。
近年來，已嘗試將次波長結構之不平坦表面應用至如顯示器、光電子裝置、光學通訊裝置、太陽能電池與照明系統之各種光學裝置所使用的防止反射元件與高透射率元 件。以下，將在下文中說明作為次波長結構之不平坦表面之應用之範例的液晶顯示器。
近年來，超薄顯示器(如液晶顯示器(LCD)與電漿顯示面板(PDP))已實際地使用並取代陰極射線管(CRT)顯示器。尤其，LCD由於低功率消耗操作與大型彩色LCD面板之成本降低而持續以加速度普及。
於液晶顯示器中，主要運用其中背光從面板之背側照射透射式彩色LCD面板以顯示彩色影像的背光系統。經常使用發白光之冷陰極螢光燈(CCFL)來作為背光系統之光源。
冷陰極螢光燈於其之螢光管中含有水銀並可不利地影響環境。因此，可能需要取代冷陰極螢光燈之光源來作為背光系統之光源。由於近來已研發藍色發光二極體，故而已可在市面上取得發紅光、綠光及藍光(其係光之原色)之發光二極體(LED)。因此，LED具有取代冷陰極螢光燈之光源的希望。混合由LED發射之紅光、綠光及藍光產生具有極佳色彩純度之白光。
使用LED作為背光系統之光源增強穿透彩色液晶顯示面板之彩色光的色彩純度。因此，預期色彩再現範圍可延伸至NTSC(國家電視系統委員會)所規定的範圍或大於所規定範圍的範圍。
在使用發紅光、綠光及藍光之LED作為配置以照射彩色LCD面板之背光系統之光源的情況中，可能需要有效透射每一彩色光之技術。如上所說明，因此，已嘗試將次波長結構之不平坦表面應用至LCD。
例如，日本專利案第3723843號揭示一種防止反射濾光器(次波長結構)，其藉由使一抗蝕膜經受電子束微影且接著顯影以形成一抗蝕圖案並直接使一第二半導體層與該抗蝕圖案一起經受使用一預定蝕刻氣體之蝕刻而形成。該專利文件亦說明一種具有該防止反射濾光器之半導體發光元件，其具有比不具有該防止反射濾光器之半導體發光元件之發射強度高30%之發射強度。
然而，電子束曝光不利地需要長操作時間且因此並不適合工業製造。例如，在需要數十mC/cm2 之劑量之如杯芳烴之抗蝕劑使用具有100 pA之束電流之電子束(其係最精細圖案所使用)的情況中，具有200 μm之邊長之方形的曝光即使在24小時曝光後仍未完成。在曝光行動電話一般使用之2.5吋顯示器(50.8 mm×38.1 mm)之面積的情況中，需要大約20天。
於非專利文件2(國家先進產業科學與技術研究所網站。http：//aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2006/pr20060306/pr20060306.html(2006年5月21日存取)，「Development of Desktop Apparatus Enabling Nanometer-Scale Microfabrication」)中說明之一種方法利用光碟記錄技術。因此，可以高速度且低成本製造大面積光學元件。然而，由該方法製造所得之光學元件具有較差的反射率之波長相依性特性及超過1%之反射率；因此，光學元件對防止反射結構並不實用。此可能因為奈米點圖案之密度(孔徑比)很低(50%或更低)。
除了前述次波長結構之外，已嘗試將無機多層膜應用至LCD。例如，日本未審查專利申請公開案第2006-145885號揭示堆疊由氧化矽(SiO2 )組成之低折射率介電層及由五氧化二鈮(Nb2 O5 )組成之高折射率介電層以形成具有前述光學性質之24層光學濾光器，從而使紅光(640 nm)、綠光(530 nm)及藍光(450 nm)之透射率分別增加至80%、80%及50%。然而，此一光學濾光器並不充分改良透射率特性。
因此，期望進一步改良透射率特性，尤其是改良藍光之透射率特性。
期望提供一種具有極佳防止反射性質之光學元件、一種具有高生產率之光學元件之製造方法、一種配置以形成一光學元件之複製基板及一種該複製基板之製造方法。
根據本發明之一具體實施例，提供一種光學元件，其包括一基底及於該基底之一表面上以一精細間距排列之許多結構，該等結構中之每一者係一凸起或一凹陷之形式，其中該等結構構成複數個弧形循跡，且該等弧形循跡之每三個相鄰列中之結構係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。
根據本發明之另一具體實施例，提供一種配置以形成一光學元件之複製基板，該光學元件包括一基底及於該基底之一表面上以一精細間距排列之許多結構，該等結構中之每一者係一凸起或一凹陷之形式，其中該等結構構成複數個弧形循跡，且該等弧形循跡之每三個相鄰列中之結構係 排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。
根據本發明之另一具體實施例，提供一種配置以形成一光學元件之一複製基板之製造方法，該複製基板包括於該複製基板之一表面上以一精細間距排列之許多結構，該等結構中之每一者係一凸起或一凹陷之形式，該方法包括：一第一步驟，其製備一基板，於該基板之一表面上包括一抗蝕層；一第二步驟，其在雷射光係於徑向方向上相對移動且旋轉該基板時藉由以雷射光間歇照射該抗蝕層來以小於可見光之波長之一間距形成潛像；一第三步驟，其顯影該抗蝕層以於該基板之該表面上形成一抗蝕圖案；一第四步驟，其執行以該抗蝕圖案作為一遮罩之蝕刻以於該基板之該表面上形成一不平坦圖案；以及一第五步驟，其轉印該基板之不平坦圖案以形成一複製基板，其中於該第二步驟中，每三個相鄰循跡中之潛像係排列成一四角晶格圖案或一準四角晶格圖案。
根據本發明之另一具體實施例，提供一種一光學元件之製造方法，該光學元件包括於該光學元件之一表面上以一精細間距排列之許多結構，該等結構中之每一者係一凸起或一凹陷之形式，該方法包括：一第一步驟，其製備一基板，於該基板之一表面上包括一抗蝕層；一第二步驟，其在該雷射光係於徑向方向上相對移動且旋轉該基板時藉由以雷射光間歇照射該抗蝕層來以小於可見光之波長之一間距形成潛像；一第三步驟，其顯影該抗蝕層以於該基板之該表面上形成一抗蝕圖案；一第四步驟，其執行以該抗蝕 圖案作為一遮罩之蝕刻以於該基板之該表面上形成一不平坦圖案；一第五步驟，其形成該基板之一複製基板並於該複製基板之不平坦圖案上形成一金屬電鍍層；一第六步驟，其使該金屬電鍍層脫離該複製基板以形成具有該轉印不平坦圖案之一金屬模；以及一第七步驟，其以該金屬模形成一透明基底，該透明基底於該透明基底之一表面上具有該不平坦圖案，其中於該第二步驟中，三個相鄰循跡中之潛像係排列成一四角晶格圖案或一準四角晶格圖案。
根據本發明之一具體實施例，於該基底之一表面上以一精細間距排列之許多結構構成複數個弧形循跡，且該等弧形循跡之每三個相鄰列中之結構係排列成一四角晶格圖案或一準四角晶格圖案，因此增加該表面上之結構之填充密度及可見光之防止反射效率。從而，提供一具有極佳防止反射性質與極高透射率的光學元件。此外，可運用光碟記錄技術來形成該等結構；因此，在短時間內有效地製造配置以形成具有前述結構之光學元件的主模。再者，可使用大尺寸基板，從而改良製造該光學元件時之生產率。
下面將參考附圖來說明本發明之具體實施例。
光學元件之結構
圖1A係顯示根據本發明之一具體實施例之一光學元件1之結構之一範例的示意平面圖。圖1B係圖1A中顯示之光學元件1之片段放大平面圖。圖1C係沿圖1B中之循跡T1、T3、...截取的斷面圖。圖1D係沿圖1B中顯示之循跡T2、 T4、...截取的斷面圖。圖1E係顯示對應圖1B中顯示之循跡T1、T3、...形成潛像時所使用之雷射光之調變波形的示意圖。圖1F係顯示對應圖1B中顯示之循跡T2、T4、...形成潛像時所使用之雷射光之調變波形的示意圖。圖2係圖1A中顯示之光學元件1之片段放大透視圖。如顯示器、光電子裝置、光學通訊裝置(光纖)、太陽能電池及照明系統之各種光學裝置適合使用光學元件1。例如，讓具有各種波長範圍之光分量通過之顯示器的光纖與光導可使用光學元件1。此外，回應入射光之入射角各具有不同透射率之光纖(次波長結構)及包括該等光纖之背光系統(其照射顯示面板)可使用光學元件1。
根據此具體實施例之光學元件1包括一基底2及於該基底2之一表面上以等於或小於可見光之波長(例如，約400 nm)之一精細間距排列之許多結構3，該等結構中之每一者係一凸起或一凹陷之形式。光學元件1用以避免從結構3與空氣間之介面反射以負Z方向通過基底2之光。
基底2係透射光之透明基底。基底2係由(例如)如聚碳酸酯(PC)或聚對苯二甲酸乙二酯(PET)之透明合成樹脂或玻璃組成。基底2之形狀並無特定限制。基底2可為膜、片、板或塊之形式。如上所說明，可能需要預定防止反射功能之如顯示器、光電子裝置、光學通訊裝置、太陽能電池及照明系統之各種光學裝置適合使用根據此具體實施例之光學元件1。基底2之形狀係根據該等光學裝置中之每一者之主體形狀或根據防止反射組件之形狀來決定，並為片或膜 之形式，其附著於該等光學裝置中之每一者。
例如，結構3係與基底2整合。結構3可或可不具有相同形狀。例如，結構3中之每一者具有圓錐結構，其具有含長軸與短軸之橢圓、長橢圓圖形或卵形之形式的底面。每一結構3之頂部具有彎曲表面或平坦表面(以下，總稱為「截頭橢圓圓錐」)。明確地說，截頭橢圓圓錐之中間較佳地具有比截頭橢圓圓錐之頂部與底部之梯度陡的梯度。或者較佳地，截頭橢圓圓錐之頂部之梯度係緩和，且截頭橢圓圓錐之梯度係隨與截頭橢圓圓錐之頂部之距離增加而逐漸增加。換句話說，結構3中之每一者較佳地係鐘形截頭橢圓圓錐之形式。
例如，結構3中之每一者係凸起或凹陷之形式。結構3構成複數個弧形循跡，且該等弧形循跡之每三個相鄰列中之結構3係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。結構3之高度或深度並無特定限制，但(例如)於約159 nm至約312 nm之範圍內。在與圓周方向成約45°之方向上的間距P3係(例如)於約275 nm至約297 nm之範圍內。結構3之縱橫比(高度/間距)係(例如)於約0.54至約1.13之範圍內。結構3之縱橫比可或可不相同。結構3可具有特定高度分佈。
圖3係顯示一碟形光學元件1W之結構之一範例的示意平面圖。如圖3中顯示，藉由在碟形光學元件1W之實質上整個表面形成結構3，並接著將碟形光學元件1W切割成預定產物尺寸而獲得光學元件1。結構3係根據使用修改光碟記錄設備而獲得之曝光設備所形成的曝光圖案來形成，如下 所說明。如上所說明之光學元件1係藉由將碟形光學元件1W切割成預定尺寸來製造；因此，如圖1B中顯示，光學元件1之結構3於基底2之表面上構成複數個弧形循跡T1、T2、T3、...(下文中，總括地，亦稱為「循跡T」)。
例如，結構3中之每一者具有長軸平行於循跡T之圓周方向的底面。例如，每一結構3之底部可具有沿弧形循跡T之圓周方向延伸的尾部。例如，在與循跡T之圓周方向成45°之方向上之結構3的高度H1係比在弧形循跡T之徑向方向上之結構3的高度H2低(即，H1<H2)。
於相鄰循跡中之結構3中，一循跡(例如，T1)中之結構3係排列於其他循跡(例如，T2)中之相鄰結構3間的中間位置。換句話說，一循跡(例如，T1)中之結構3及於其他循跡(例如，T2)中之結構3相對於彼此係圓周偏移半個間距。如圖1B中顯示，每三個相鄰循跡(T1至T3)中之結構3係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案，其中結構3之中心係位於位置a1至a4。圓周方向上之間距P2係徑向方向上之間距P1的兩倍。與圓周方向成45°之方向上之間距P3係徑向方向上之間距P1的2倍。徑向方向上之間距P1係(例如)200 nm。圓周方向上之間距P2係(例如)400 nm。與圓周方向成45°之方向上之間距P3係(例如)283 nm。
措辭「四角晶格圖案」代表沿循跡T之弧形而彎曲之四角晶格圖案且其中圓周方向上之間距P2係徑向方向上之間距P1的兩倍。措辭「準四角晶格圖案」代表沿循跡T之弧形而彎曲之四角晶格圖案且其中圓周方向上之間距P2並非 徑向方向上之間距P1的兩倍。
措辭「徑向方向上之間距P1」代表相鄰循跡中之結構3的間距(例如，循跡T1與T2間之距離)。措辭「圓周方向上之間距P2」代表相同循跡(例如，T2)中之結構3的間距(例如，位置a2與a4間之距離)。措辭「與圓周方向成(約)45°之方向上之間距P3」代表在與圓周方向成(約)45°之方向上之結構3的間距(例如，位置a1與a2間之距離)。
光學元件之製造方法
下文中將參考圖4A至7B說明具有前述結構之光學元件之製造方法的一具體實施例。在此光學元件之製造方法中，具有前述結構之光學元件1係透過配置以形成光學元件之主模的製程、配置以形成光學元件之複製基板的製程、配置以形成光學元件之金屬模的製程及光學元件之製程來製造。
配置以形成光學元件之主模的製程
如圖4A中顯示，製備碟形形式之基板11。基板11係(例如)石英基板。如圖4B中顯示，於基板11之表面上形成抗蝕層12。抗蝕層12係由(例如)有機抗蝕劑或無機抗蝕劑組成。可使用之有機抗蝕劑之範例包括酚醛清漆抗蝕劑及化學放大型抗蝕劑。
如圖4C中顯示，在旋轉基板11時，抗蝕層12係以雷射光(曝光束)13來照射。在雷射光13係於基板11之徑向方向上相對移動時，抗蝕層12之整個表面係藉由以雷射光13間歇照射抗蝕層12而曝光。從而，根據雷射光13之軌跡的潛像 14係以小於可見光之波長的間距形成於抗蝕層12之整個表面上。抗蝕層12係以調變波形係正弦波形、矩形波形或鋸齒波形之此一方式強度調變的雷射光13來照射。或者，例如，雷射光13之調變波形之振幅可週期性地或非週期性地(隨機地)變化。下文中將說明曝光步驟之細節。
在曝光步驟中，例如，每三個相鄰循跡中之潛像(結構)14較佳地係藉由改變每一循跡中雷射光13對抗蝕層12之照射週期而排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。雷射光13之照射週期係藉由在以恆定角速率旋轉基板11時固定圓周方向上之間距P2之此一方式最佳化雷射光13之脈衝頻率來調整。明確地說，調變係以雷射光13之照射週期係隨循跡位置遠離基板之中心而縮短之此一方式來控制。如圖3中顯示，此產生與弧形循跡之圓周方向成45°傾斜的方形或菱形奈米圖案，該奈米圖案橫跨基底之整個表面具有一致的空間頻率。
在旋轉基板11時，將顯影溶液滴在抗蝕層12上以顯影抗蝕層12，如圖4D中顯示。從而，抗蝕層12係形成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之形式的抗蝕圖案。在抗蝕層12由正抗蝕劑組成之情況中，曝光於雷射光13之曝光部分在顯影溶液中具有與未曝光部分之溶解率相比較高之溶解率，故而抗蝕層12係根據曝光部分(潛像14)來形成圖案。
基板11之表面係使用基板11上所形成之抗蝕層12之圖案(抗蝕圖案)作為遮罩來經受蝕刻，從而形成在基板上排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之凹陷15a，如圖4E中 顯示。在此情況中，例如，重複蝕刻及灰化使得凹陷15a之圖案各係截頭橢圓圓錐形式並亦使得具有凹陷15a之主模具有抗蝕層12之厚度之三倍或三倍以上之深度(三或三以上之選擇比)，從而導致每一結構3之縱橫比增加。
如上所說明，以抗蝕圖案作為遮罩顯影並蝕刻潛像14以形成結構3，其各為(例如)具有長軸平行於弧形循跡之圓周方向之底面之截頭橢圓圓錐的形式。在各為截頭橢圓圓錐之形式的結構3中，截頭橢圓圓錐之中間較佳地具有比截頭橢圓圓錐之頂部與底部之梯度陡的梯度，而改良耐久性與轉印性質。此外，可獲得其中圓周方向上之間距P2係等於徑向方向上之間距P1的四角晶格圖案、其中圓周方向上之間距P2係長於徑向方向上之間距P1的準四角晶格圖案或類似物，從而進一步改良結構3之填充密度。
從而，製造配置以形成光學元件之目標主模15。主模15係配置以形成圖1A中顯示之光學元件1的主模。換句話說，光學元件1之結構3係基於具有主模15之凹陷15a的不平坦表面來形成。因此，主模15之凹陷15a係排列成沿主模15之圓周而彎曲之四角晶格圖案或準四角晶格圖案。
參考圖5，下文中將說明圖4C中顯示之曝光步驟的細節。圖5中顯示之曝光設備係藉由修改光碟記錄設備來獲得。
雷射21係用以將基板11之表面上之抗蝕層12曝光於雷射光的光源。例如，雷射21產生具有266 nm之波長λ的遠紫外線雷射光13。由雷射21發射之雷射光13係平行束並以直 線行進而進入一電光調變器(EOM)22。通過電光調變器22之雷射光13係從鏡23反射且接著導引至一光學調變系統25。
鏡23係由用以反射一偏光分量並透射其他偏光分量之偏光分光器形成。通過鏡23之偏光分量係接收於一光二極體24上。電光調變器22係基於接收之偏光分量的信號來控制以執行相位調變。
在光學調變系統25中，雷射光13係由於一聲光調變器(AOM)27上由(例如)石英(SiO2 )組成之聚光透鏡26來聚焦。以聲光調變器27強度調變之發散雷射光13係由一透鏡28來準直。由光學調變系統25所發射之雷射光13係由一鏡31反射並水平導引至一平行的移動光學台32
移動光學台32包括一擴束器33、一鏡34與一物鏡35。導引至移動光學台32之雷射光13係以擴束器33形成預期的束剖面並透過鏡34與物鏡35而係入射於基板11上之抗蝕層12上。基板11係置於一連接至轉軸馬達36之轉盤(未顯示)上。曝光抗蝕層12之曝光步驟係在雷射光13係於基板11之徑向方向上相對移動且旋轉基板11時藉由以雷射光13間歇照射抗蝕層12來執行。所得潛像14各係(例如)具有平行於圓周方向之長軸之近似橢圓的形式。雷射光13係藉由以箭頭R所指示之方向上移動該移動光學台32來移動。
圖5中顯示之曝光設備包括用以在抗蝕層12中形成潛像14的控制機構37，潛像14對應圖1B中顯示之四角晶格圖案或準四角晶格圖案的二維圖案。控制機構37包括一格式器 29與一驅動器30。格式器29包括一極性倒轉單元。極性倒轉單元控制雷射光13對抗蝕層12的照射時間。驅動器30基於來自極性倒轉單元之輸出來控制聲光調變器27。
控制機構37以空間連結潛像14之二維圖案之此一方式來同步化藉由聲光調變器27之雷射光13之強度調變、轉軸馬達36之旋轉速率及每一循跡中之移動速率。基板11係控制成以恆定角速率(CAV)來旋轉。抗蝕層12係藉由以於轉軸馬達36所控制之基板11的適當旋轉數並於移動光學台32所控制之雷射光之適當饋間距的聲光調變器27適當地執行雷射光13之強度的頻率調變來圖案化。從而，於抗蝕層12中形成具有四角晶格圖案或準四角晶格圖案之潛像14。
例如，在圓周方向上之間距P2係設定於400 nm且與圓周方向成(約)45°之方向上之間距P3係設定於283 nm的情況中，饋間距可設定於200 nm。此外，逐漸改變來自極性倒轉控制單元之控制信號以便能達到一致的空間頻率(潛像14之圖案密度，圓周方向上之間距P2：400 nm)。更明確地說，在以每一循跡中圓周方向上之間距P2係約400 nm之此一方式於每一循跡中改變雷射光13對抗蝕層12之照射週期並由控制機構37頻率調變雷射光13時執行曝光。換句話說，調變係以雷射光之照射週期係隨循跡位置遠離基板之中心而縮短之此一方式來控制。此產生橫跨基板之整個表面具有一致空間頻率的奈米圖案。
下文中將參考圖6A至6E說明由主模15製造光學元件1的程序。
如上所說明，主模15係藉由於基板11之表面上形成抗蝕層12之圖案(圖6A)及執行以此抗蝕圖案作為遮罩之蝕刻以於基板11之表面上形成具有凹陷15a之不平坦圖案(圖6B)來形成。
在抗蝕層12之圖案中，於顯影之後，基板11之徑向方向上之厚度係不同於與圓周方向成(約)45°之方向上之厚度，且圓周方向上之厚度係小於徑向方向上之厚度。此之理由係如下：由於抗蝕層12係在於曝光步驟中旋轉基板11時以雷射光13來照射，故而圓周方向上雷射光13之照射時間係長於與圓周方向成(約)45°之方向上雷射光13之照射時間，從而導致顯影之後抗蝕層12之厚度的不同。在隨後蝕刻中，在基板11之圓周方向與與圓周方向成(約)45°之方向間抗蝕層12之厚度的不同賦予凹陷15a形狀異向性。
配置以形成光學元件之複製基板的製程
如紫外線可固化樹脂之光可固化樹脂係施加至所得主模15上之不平坦圖案。如丙烯酸板之透明基板係排列於光可固化樹脂上。光可固化樹脂係藉由透過透明基板以(例如)紫外線照射而固化。接著固化之樹脂係脫離主模15。從而，如圖6C中顯示形成配置以形成光學元件之複製基板16，該複製基板16於透明基板16a之主表面上具有結構16b，該等結構16b係由光可固化樹脂組成。
配置以形成光學元件之金屬模的製程
於複製基板16之不平坦圖案上藉由無電極電鍍形成一傳導性賦予膜，且接著藉由電鍍於其上形成一金屬電鍍層。 由無電極電鍍形成之所得膜與由電鍍形成之層適當地係由(例如)鎳(Ni)組成。形成金屬電鍍層之後，金屬電鍍層係脫離複製基板16並(視需要)執行輪廓加工。從而，如圖6D中顯示，製造配置以形成光學元件之金屬模17，該金屬模17具有排列於其之主表面上的凹陷17a。
光學元件之製程
配置以形成光學元件之所得金屬模17係置放於一射出成型機之預定位置處。在關閉鑄模以形成空腔之後，充入如聚碳酸酯之熔融樹脂。在冷卻熔融樹脂之後，打開鑄模以移除凝固之樹脂。從而，如圖6E中顯示，製造排列於基底2之主表面上之與結構3整合的碟形光學元件1W。
切割程序
碟形光學元件1W係切割成預定產物尺寸。例如，在碟形光學元件1W係具有200 mm之直徑之圓之形式的情況中，如圖7A中顯示，可將碟形光學元件1W切割成四個光學元件1(例如，2.5吋長)以便於行動電話中使用。或者，如圖7B中顯示，可將碟形光學元件1W切割成兩個光學元件1(例如，4.3吋長)以便於可攜式遊戲裝置中使用。從而，製造圖1A中顯示之光學元件1。
根據此具體實施例，於基底2之表面上以等於或小於可見光之波長之精細間距排列之許多結構3構成複數個弧形循跡，且該等弧形循跡之每三個相鄰列中之結構3係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案，因此增加基底之表面上之結構3之填充密度及可見光之防止反射效率。從而， 提供具有極佳防止反射性質與極高透射率的光學元件1。
此外，根據此具體實施例，結構3中之每一者係如上所說明之截頭橢圓圓錐之形式，從而產生與圖15中顯示之相關技術中各具有圓錐形之次波長結構相比不平坦圖案之較高耐久性。再者，複製基板16、金屬模17與光學元件1使不平坦圖案具有改良的轉印性質。
此外，根據此具體實施例，主模15係以基於光碟記錄設備之曝光設備來製造；因此，在短時間內有效地製造具有前述結構之光學元件1。另外，可製造具有大尺寸之光學元件1，從而改良生產率。再者，可以低成本於短時間內製造主模15。
此外，根據此具體實施例，每三個相鄰循跡中之潛像14係藉由改變每一循跡中雷射光13對抗蝕層12之照射週期而排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。顯影所得之潛像14。使用所得之抗蝕圖案作為遮罩來執行蝕刻。此使得結構3各係截頭橢圓圓錐形式且係排列成與弧形循跡之圓周方向成45°傾斜的方形或菱形圖案。明確地說，在各為截頭橢圓圓錐之形式的結構3中，截頭橢圓圓錐之中間較佳地具有比截頭橢圓圓錐之頂部與底部之梯度陡的梯度，而改良耐久性與轉印性質。可獲得其中相同循跡中之結構3之間距係相鄰循跡中之結構3之間距之兩倍的四角晶格圖案。或者，可獲得其中相同循跡中之結構3之間距係等於或大於相鄰循跡中之結構3之間距之兩倍的準四角晶格圖案。
範例
儘管下文中將說明本發明之範例，然而本發明並不限於此等範例。在下列範例中，與前述具體實施例中所說明之元件等效之元件係使用相同參考數字來指明。
在範例1至3中，次波長結構3係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案，並形成配置以形成光學元件之複製基板16，該複製基板16具有三個不同的次波長結構3之空間頻率。在比較範例中，次波長結構3係排列成準六角晶格圖案，並形成複製基板16。
範例1 配置以形成光學元件之主模的製造
以抗蝕層12具有約150 nm之厚度之此一方式於石英基板11上施加化學放大型或酚醛清漆正抗蝕劑。排列成準四角晶格圖案之潛像14係以圖5中顯示之曝光設備形成於抗蝕層12中，其中於準四角晶格圖案中，徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係190 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係400 nm且與圓周方向成約45°之方向上之間距P3(與圓周方向成約45°之方向上之週期)係275 nm。雷射光13之波長係設定於266 nm。雷射功率係設定於0.50 mJ/m。於每一循跡中改變雷射光13對抗蝕層12之照射週期。接著顯影抗蝕層12以形成為準四角晶格形式的抗蝕圖案。使用一無機鹼性顯影溶液(由東京Ohka Kogyo有限公司製造)來作為顯影溶液。
重複一藉由氧灰化移除抗蝕圖案以增加開口之直徑的程 序及一藉由CHF3 氣體環境中之電漿蝕刻來蝕刻石英基板11的程序。在逐漸增加構成準四角晶格圖案及與石英基板11之表面相通之開口的直徑時進行蝕刻。由於抗蝕圖案之遮罩而不蝕刻保留區域。從而，形成截頭橢圓圓錐(類似鐘形)之形式的凹陷15a。藉由調整蝕刻時間來改變蝕刻量。接著藉由氧灰化完全移除抗蝕圖案。
下文將說明前述灰化與蝕刻之細節。灰化與蝕刻係執行如下：(1)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻一分鐘；(2)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻兩分鐘；(3)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻三分鐘；以及(4)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻四分鐘。接著執行氧灰化10秒鐘以完全移除抗蝕圖案。
從而，製造經配置以形成光學元件之主模(具有次波長結構之石英主模)15，該主模15具有準四角晶格圖案，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係190 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係400 nm且與圓周方向成約45°之方向上之間距P3(與圓周方向成約45°之方向上之週期)係275 nm，每一凹陷之深度係於220至312 nm之範圍內，以及每一凹陷之縱橫比係於0.80至1.13之範圍內。
配置以形成光學元件之複製基板的製造
將紫外線可固化樹脂施加至所得主模15。使丙烯酸板16a與紫外線可固化樹脂緊密接觸。紫外線可固化樹脂係藉由以紫外線照射樹脂來固化。脫離主模15。接著再次將紫外線可固化樹脂施加至主模15。使配置以形成光學元件 之所得複製基板16之平坦表面與紫外線可固化樹脂緊密接觸。紫外線可固化樹脂係藉由以紫外線照射樹脂來固化。脫離主模15。從而，製造於其之每一表面上具有準四角晶格圖案的複製基板16(具有由UV固化之樹脂組成之次波長結構的複製基板)。
範例2 配置以形成光學元件之主模的製造
四角晶格形式之抗蝕圖案係如於範例1中所形成，除了潛像14排列成四角晶格圖案之外，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係200 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係400 nm且與圓周方向成45°之方向上之間距P3(與圓周方向成45°之方向上之週期)係283 nm。
接著，灰化與蝕刻係如下地執行：(1)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻一分鐘；(2)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻兩分鐘；(3)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻三分鐘；以及(4)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻四分鐘。接著執行氧灰化10秒鐘以完全移除抗蝕圖案。
從而，製造配置以形成光學元件之主模15，該主模15具有四角晶格圖案，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係200 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係400 nm且與圓周方向成45°之方向上之間距P3(與圓周方向成45°之方向上之週期)係283 nm，每一凹陷之深度係於178至220 nm之範圍內，以及每一凹陷之縱橫比係於0.63至0.78之範圍內。
配置以形成光學元件之複製基板的製造
配置以形成光學元件之複製基板16(該複製基板16於其之每一表面上具有四角晶格圖案)係如於範例1中所製造，除了使用以上說明之主模15之外。
範例3 配置以形成光學元件之主模的製造
四角晶格形式之抗蝕圖案係如於範例1中所形成，除了潛像14排列成四角晶格圖案之外，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係210 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係420 nm且與圓周方向成45°之方向上之間距P3(與圓周方向成45°之方向上之週期)係297 nm。
接著，灰化與蝕刻係如下地執行：(1)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻一分鐘；(2)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻兩分鐘；(3)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻三分鐘；以及(4)氧灰化五秒鐘及CHF3 蝕刻四分鐘。接著執行氧灰化10秒鐘以完全移除抗蝕圖案。
從而，製造配置以形成光學元件之主模15，該主模15具有四角晶格圖案，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係210 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係420 nm且與圓周方向成45°之方向上之間距P3(與圓周方向成45°之方向上之週期)係297 nm，每一凹陷之深度係於159至212 nm之範圍內，以及每一凹陷之縱橫比係於0.54至0.71之範圍內。
配置以形成光學元件之複製基板的製造
配置以形成光學元件之複製基板16(該複製基板16於其之每一表面上具有四角晶格圖案)係如於範例1中所製造，除了使用以上說明之主模15之外。
比較範例
準六角晶格形式之抗蝕圖案係如於範例1中所形成，除了潛像14排列成準六角晶格圖案之外，其中圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係330 nm且與圓周方向成約60°之方向上之間距P3(與圓周方向成約60°之方向上之週期)係300 nm。
接著，灰化與蝕刻係如下地執行：(1)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻一分鐘；(2)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻1.5分鐘；(3)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻兩分鐘；(4)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻三分鐘；(5)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻四分鐘；以及(6)氧灰化四秒鐘及CHF3 蝕刻五分鐘。接著執行氧灰化10秒鐘以完全移除抗蝕圖案。
從而，如圖8中顯示，製造配置以形成光學元件之主模15，該主模15具有準六角晶格圖案，其中圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係330 nm且與圓周方向成約60°之方向上之間距P3(與圓周方向成約60°之方向上之週期)係300 nm，每一凹陷之深度係於300至380 nm之範圍內，以及每一凹陷之縱橫比係於0.96至1.22之範圍內。
配置以形成光學元件之複製基板的製造
配置以形成光學元件之複製基板16(該複製基板16於其之每一表面上具有準六角晶格圖案)係如於範例1中所製 造，除了使用以上說明之主模15並使用具有1.59之折射率之聚碳酸酯基板16a之外。
形狀1之評估
範例1中製造之所得複製基板16係以掃描式電子顯微鏡(SEM)來觀察。圖9A與9B顯示結果。圖9A係片段平面SEM顯微照片。圖9B係以與圖9A中之圓周方向成45°之方向檢視的片段透視SEM顯微照片。
圖9A與9B顯示下列事實。
於配置以形成光學元件之複製基板中，複數個次波長結構16b於透明基底上係排列成準四角晶格圖案。次波長結構16b係凸起，其各係截頭橢圓圓錐之形式，其中截頭橢圓圓錐之頂部之梯度係緩和，且其中截頭橢圓圓錐之梯度係隨與截頭橢圓圓錐之頂部之距離增加而逐漸增加。藉由在主模之製程中隨與該頂部之距離增加而逐漸增加蝕刻時間可獲得具有此一形狀之次波長結構16b。
形狀2之評估
範例1至3及比較範例中製造之複製基板16係以原子力顯微術(AFM)來觀察。複製基板16中之每一者之次波長結構16b之高度係由以AFM所觀察之斷面輪廓來決定。表1顯示結果。與每一圖案之圓周方向成45°之方向上之結構的高度係低於其之徑向方向上之結構的高度。除了與每一圖案之圓周方向成45°之方向外之方向上之結構的高度實質上係等於其之徑向方向上之結構的高度。因此，徑向方向上之圖案的高度代表每一圖案的高度。
表1顯示下列事實。
蝕刻時間之改變產生次波長結構16b之不同形狀。因此，可藉由改變蝕刻時間來製造具有目標性質之光學元件1。
透射率及反射率特性之評估
測量範例1至3及比較範例中製造之複製基板16中之每一者的透射率。測量範例1中製造之複製基板16的反射率。圖10至14顯示結果。測量係以紫外線及可見光分光光度計(型號V-500，由JASCO公司製造)來執行。
圖10至14顯示下列關於範例1至3及比較範例中製造之複製基板16之性質的事實。
在範例1中，如圖10中顯示，複製基板於低入射角(0°與10°)顯示透射率的波長相依性。然而，複製基板在420至 800 nm之波長範圍內具有98%至99%之平均透射率及因此極佳的光透射特性。於350 nm(紫外線範圍)之波長，複製基板在0°之低入射角具有85%之透射率且在60°之高入射角具有72%之透射率。即，複製基板具有作為紫外線光導之足夠性質。
在範例2中，如圖11中顯示，複製基板於低入射角(0°與10°)顯示透射率的波長相依性。然而，複製基板在440至800 nm之波長範圍內具有98%之平均透射率及因此極佳的光透射特性。於350 nm(紫外線範圍)之波長，複製基板在0°之低入射角具有84%之透射率且在60°之高入射角具有74%之透射率。此即，複製基板具有作為紫外線光導之足夠性質。
在範例3中，如圖12中顯示，複製基板於低入射角(0°與10°)顯示透射率的波長相依性。然而，複製基板在440至800 nm之波長範圍內具有98%之平均透射率及因此極佳的光透射特性。於350 nm(紫外線範圍)之波長，複製基板在0°之低入射角具有84%之透射率且在60°之高入射角具有81%之透射率。此即，複製基板具有作為紫外線光導之足夠性質。
在比較範例中，如圖13中顯示，藍光(450 nm)之光透射特性在50°或50°以上之入射角遞降。此外，光透射特性於紫外線區域中遞降。
在範例1中，如圖14中顯示，複製基板在高入射角(40°至60°)且在較長波長具有稍差的反射率。然而，複製基板 在低入射角(5°至30°)具有約0.3%之平均反射率及因此極佳的反射率特性。
參考圖10至14，比較範例1至3、比較範例中所製造之複製基板16與日本專利案第3723843號及日本未審查專利申請公開案第2006-145885號中所說明之光學元件顯示下列事實。
比較專利文件1中所說明之光學元件與範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16顯示下列差異。專利文件1中所說明之光學元件具有防止反射濾光器(次波長結構)及因此僅在50°至60°(僅在10°內)之角度範圍內之極佳的光透射特性。在範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16中，次波長結構3係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案以降低入射角相依性，從而產生在0至±40°之角度範圍內之極佳的光透射特性。
比較日本未審查專利申請公開案第2006-145885號中所說明之光學元件與範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16顯示下列差異。在專利文件2中所說明之光學元件中，堆疊介電層以形成具有前述光學性質之24層光學濾光器，從而分別將紅光(640 nm)、綠光(530 nm)及藍光(450 nm)之透射率增加至80%、80%及50%。相反地，範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16具有排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之次波長結構3，從而分別將紅光(640 nm)、綠光(530 nm)及藍光(450 nm)之透射率增加至99%、99%及99%。明確地說，就藍光(450 nm)而言，複製 基板16之透射率係專利文件2中所說明之光學元件之透射率的兩倍。此可避免因吸收藍光(450 nm)而使元件劣化，從而導致光學濾光器元件與顯示器具有很高的可靠性。此外，並未使用如鈮(Nb)之稀土元素，因而導致光學元件與顯示器對環境具有較低影響。
比較範例中所製造之複製基板16與範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16之相似性在於形成排列成晶格圖案之次波長結構3使得複製基板16就紅光(640 nm)、綠光(530 nm)及藍光(450 nm)而言分別具有99%、99%及99%之透射率。比較範例中所製造之複製基板16與範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16間之差異係說明如下：在範例1至3中之每一者中所製造之複製基板16中，形成排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之次波長結構3使得複製基板16具有極佳光透射特性，即，從可見光區域至紫外線區域(350至400 nm)具有約90%之平均透射率及可忽略之透射率的波長相依性。此外，在可見光區域(350至800 nm)中，複製基板16具有95%之平均透射率，其係極佳的光透射特性。相反地，在比較範例中所製造之複製基板16中，形成排列成準六角晶格圖案之次波長結構3使得複製基板16具有極佳光透射特性。然而，藍光(450 nm)之光透射特性於50°或50°以上之入射角遞降。此外，光透射特性於紫外線區域中遞降。
由前述結果看來，其中與圓周方向成(約)45°之方向上之間距P3(與圓周方向成(約)45°之方向上之週期)係275 nm(範例1)、283 nm(範例2)或297 nm(範例3)之四角晶格圖案或準四角晶格圖案產生極佳的光透射特性。換句話說，當與圓周方向成(約)45°之方向上之間距P3係275至297 nm，獲得極佳的光透射特性。
此外，於基底上次波長結構係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案，其中次波長結構各為截頭橢圓圓錐之形式的凸起，且該圖案具有次波長結構之高度分佈，且該高度分佈就縱橫比而言係於0.54至1.13之範圍內。從而，獲得極佳的光透射特性。
此外，可提供在可見光區域(波長：350至800 nm)中具有極佳光透射特性之光學元件1。因此，將光學元件1應用至如顯示器(例如，具有LED及螢光燈之顯示器)及於照明系統中使用之光導元件的光學裝置使得此等顯示器及光學裝置之效能改良。
在範例4中，製造配置以形成光學元件之金屬模17。碟形光學元件1W係藉由以金屬模17之射出成型來製造。
範例4 配置以形成光學元件之主模的製造
以抗蝕層12具有約150 nm之厚度之此一方式於石英基板11上施加化學放大型或酚醛清漆正抗蝕劑。以圖5中顯示之曝光設備在抗蝕層12中形成排列成準四角晶格圖案或準四角晶格圖案之潛像14。雷射光13之波長係設定於266 nm。雷射功率係設定於0.50 mJ/m。於每一循跡中改變雷射光13對抗蝕層12之照射週期。接著顯影抗蝕層12以形成 為四角晶格或準四角晶格形式的抗蝕圖案。使用一無機鹼性顯影溶液(由東京Ohka Kogyo有限公司製造)來作為顯影溶液。
重複一藉由氧灰化(五秒鐘)移除抗蝕圖案以增加開口之直徑的程序及一藉由於CHF3 氣體環境中之電漿蝕刻(三分鐘)來蝕刻石英基板11的程序。在逐漸增加構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案及與石英基板11之表面相通的開口之直徑時進行蝕刻。由於抗蝕圖案之遮罩而不蝕刻保留區域。從而，如圖6B中示意性顯示地形成各具有斷面為實質三角形之凹陷15a。藉由調整蝕刻時間來改變蝕刻量。接著藉由氧灰化完全移除抗蝕圖案。
從而，製造配置以形成光學元件之主模15，該主模15具有構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之凹陷，其中徑向方向上之間距P1(徑向方向上之週期)係200 nm，圓周方向上之間距P2(圓周方向上之週期)係400 nm，與圓周方向成約45°之方向上之間距P3(與圓周方向成約45°之方向上之週期)係283 nm，且每一凹陷之深度係於約159 nm至約312 um之範圍內。
配置以形成光學元件之複製基板的製造
將紫外線可固化樹脂施加至所得主模15。使丙烯酸板與紫外線可固化樹脂緊密接觸。紫外線可固化樹脂係藉由以紫外線照射樹脂來固化。脫離石英主模。從而，製造具有構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之凸起的複製基板16。
配置以形成光學元件之金屬模的製造
於複製基板16之不平坦圖案上藉由無電極電鍍形成一由鎳組成之傳導性賦予膜。具有該傳導性賦予膜之複製基板16係置放在電鑄設備中。於該傳導性賦予膜上藉由電鍍形成具有約300±5 μm之厚度的鎳電鍍層。接著以切割器從複製基板16脫離該鎳電鍍層。以丙酮清洗轉印之不平坦圖案。從而，製造配置以形成光學元件之金屬模(具有次波長結構之Ni主模)17，該金屬模17具有構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之凹陷。
光學元件之製造
以所得金屬模17製造由聚碳酸酯樹脂組成之射出成型基板，從而產生於其之一表面上具有凸起之碟形光學元件1W，該等凸起係排列成四角晶格圖案或準四角晶格圖案。接著，碟形光學元件1W係切割成預定尺寸。從而，製造目標光學元件1。
光學元件之評估
評估所得光學元件1之光透射特性與反射率特性。結果顯示光學元件1與以上說明之範例1至3中所製造之複製基板16一樣具有極佳光透射特性及反射率特性。
儘管已詳細說明本發明之具體實施例及範例，然而本發明不限於前述具體實施例或範例。可基於本發明之技術構想產生各種變異。
例如，前述具體實施例及範例中使用之值僅為範例。可視需要使用其他值。
在前述具體實施例及範例中之每一者中，基板係經受蝕刻以形成配置以形成光學元件的主模。或者，在無任何處理之情況下可使用具有圖案化抗蝕層之基板作為主模。
熟習此項技術者應瞭解，只要在隨附申請專利範圍或其等效內容的範疇內，可取決於設計要求及其他因素進行各種修改、組合、再組合及變更。
1‧‧‧光學元件
1W‧‧‧碟形光學元件
2‧‧‧基底
3‧‧‧結構/次波長結構
11‧‧‧基板/石英基板
12‧‧‧抗蝕層
13‧‧‧雷射光(曝光束)
14‧‧‧潛像
15‧‧‧主模
15a‧‧‧凹陷
16‧‧‧複製基板
16a‧‧‧透明基板/丙烯酸板
16b‧‧‧結構/次波長結構
17‧‧‧金屬模
17a‧‧‧凹陷
21‧‧‧雷射
22‧‧‧電光調變器(EOM)
23‧‧‧鏡
24‧‧‧光二極體
25‧‧‧光學調變系統
26‧‧‧聚光透鏡
27‧‧‧聲光調變器(AOM)
28‧‧‧透鏡
29‧‧‧格式器
30‧‧‧驅動器
31‧‧‧鏡
32‧‧‧移動光學台
33‧‧‧擴束器
34‧‧‧鏡
35‧‧‧物鏡
36‧‧‧轉軸馬達
37‧‧‧控制機構
a1‧‧‧位置
a2‧‧‧位置
a3‧‧‧位置
a4‧‧‧位置
H1‧‧‧高度
H2‧‧‧高度
P1‧‧‧間距
P2‧‧‧間距
P3‧‧‧間距
R‧‧‧箭頭
R1‧‧‧預定區域
T1‧‧‧循跡
T2‧‧‧循跡
T3‧‧‧循跡
T4‧‧‧循跡
T5‧‧‧循跡
圖1A至1F係解說根據本發明之一具體實施例之一光學元件之結構的示意圖；圖2係圖1A至1F中顯示之光學元件之片段放大透視圖；圖3係顯示一碟形光學元件之結構之一範例的示意平面圖；圖4A至4E係解說一配置以形成一光學元件之主模之一製造方法的示意斷面圖；圖5係於一配置以形成一光學元件之主模之一製造方法中所使用之一曝光設備的示意圖；圖6A至6E係解說以一配置以形成一光學元件之主模形成一光學元件之一程序之概要的示意圖；圖7A與7B係解說切割一光學元件之一步驟的示意圖；圖8係顯示根據一比較範例之一配置以形成一光學元件之複製基板之結構的示意平面圖；圖9A與9B係根據範例1之一配置以形成一光學元件之複製基板的SEM照片；圖10係顯示根據範例1之光透射率特性的標繪圖； 圖11係顯示根據範例2之光透射率特性的標繪圖；圖12係顯示根據範例3之光透射率特性的標繪圖；圖13係顯示根據比較範例之光透射率特性的標繪圖；圖14係顯示根據範例1之反射率特性的標繪圖；圖15顯示根據相關技術之一Si主模的結構；圖16顯示根據相關技術之一Si主模的結構；圖17係顯示根據相關技術之一Si主模之波長與反射率間之關係的標繪圖；圖18係顯示根據相關技術之一Si主模之一Ni電鑄壓模之結構的示意透視圖；圖19係圖17中顯示之Ni電鑄壓模的放大圖；以及圖20係顯示根據先前技術之一光學元件之波長與反射率間之關係的標繪圖。
1‧‧‧光學元件
2‧‧‧基底
3‧‧‧結構/次波長結構
a1‧‧‧位置
a2‧‧‧位置
a3‧‧‧位置
a4‧‧‧位置
P1‧‧‧間距
P2‧‧‧間距
P3‧‧‧間距
T1‧‧‧循跡
T2‧‧‧循跡
T3‧‧‧循跡
T4‧‧‧循跡
T5‧‧‧循跡

Claims (9)

  1. 一種光學元件，其於基底表面以精細間距設有包含凸起或凹陷之多個結構，且具有防止反射特性；該等結構各個於該基底表面構成複數個弧形循跡，且相鄰之3個列之該等弧形循跡之間，構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案；在相對於該等弧形循跡為45°之方向上的該等結構之高度或深度小於該等弧形循跡之徑向方向上之該等結構之高度或深度。
  2. 如請求項1之光學元件，其中相對於弧形循跡傾斜45°地配設該四角晶格圖案或該準四角晶格圖案。
  3. 如請求項1之光學元件，其中該等結構各個係截頭橢圓圓錐之形狀，該截頭橢圓圓錐形狀以中間之梯度比頂部與底部之梯度陡之方式形成，或以頂部之梯度係緩和且自中間向底部漸漸地變陡之方式形成。
  4. 一種形成光學元件之複製基板，其用以形成於基底表面以精細間距設有包含凸起或凹陷之多個結構，且具有防止反射特性之光學元件；該等結構各個於該基底表面構成複數個弧形循跡，且相鄰之3個列之該等弧形循跡之間，構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案；在相對於該等弧形循跡為45°之方向上的該等結構之 高度或深度小於該等弧形循跡之徑向方向上之該等結構之高度或深度。
  5. 一種形成光學元件之複製基板的製造方法，該複製基板用以形成於表面以精細間距設有包含凸起或凹陷之多個結構，且具有防止反射特性之光學元件，該方法包含：第一步驟，其製備基板，該基板之表面形成有抗蝕層；第二步驟，其一邊使雷射光於該基板之旋轉半徑方向上相對移動且旋轉該基板，一邊使雷射光間歇照射該抗蝕層，而以小於可見光之波長之間距形成潛像；第三步驟，其顯影該抗蝕層，而於該基板之表面形成抗蝕圖案；第四步驟，其藉由執行以該抗蝕圖案作為遮罩之蝕刻處理，而於該基板之表面形成不平坦圖案；及第五步驟，其轉印該基板之不平坦圖案，而形成複製基板，該複製基板在相對於循跡為45°之方向上的該等結構之高度或深度小於該循跡之徑向方向上之該等結構之高度或深度，其中於該第二步驟中，以於相鄰之3個列之循跡之間，構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之方式形成該等潛像。
  6. 如請求項5之形成光學元件之複製基板的製造方法，其中在該第四步驟中，重複執行以該抗蝕圖案作為遮罩之蝕刻處理及對該抗蝕圖案之灰化處理。
  7. 如請求項5之形成光學元件之複製基板的製造方法，其中在該第五步驟中，於該基板之表面將光可固化樹脂層形成後脫離，而形成轉印有該不平坦圖案之複製基板。
  8. 一種光學元件之製造方法，該光學元件於表面以精細間距設有包含凸起或凹陷之多個結構，且具有防止反射特性，該方法包含：第一步驟，其製備基板，該基板之表面形成有抗蝕層；第二步驟，其一邊使雷射光於該基板之旋轉半徑方向上相對移動且旋轉該基板，一邊使雷射光間歇照射該抗蝕層，而以小於可見光之波長之間距形成潛像；第三步驟，其顯影該抗蝕層，而於該基板之表面形成抗蝕圖案；第四步驟，其執行以該抗蝕圖案作為遮罩之蝕刻處理，而於該基板之表面形成不平坦圖案；第五步驟，其形成該基板之複製基板，並於該複製基板之不平坦圖案上形成金屬鍍層；第六步驟，其使該金屬鍍層自該複製基板脫離，而形成轉印有該不平坦圖案之金屬模；及第七步驟，其以該金屬模形成透明基底，該透明基底在相對於循跡為45°之方向上的該等結構之高度或深度小於該循跡之徑向方向上之該等結構之高度或深度，且表面形成有該不平坦圖案， 其中於該第二步驟中，以於相鄰之3個列之循跡之間，構成四角晶格圖案或準四角晶格圖案之方式形成該等潛像。
  9. 如請求項8之光學元件之製造方法，其包含：第八步驟，其在該第七步驟之後，將該透明基底切割成預定尺寸。
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Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US8810910B2 (en) 2008-02-27 2014-08-19 Sony Corporation Antireflection optical device and method of manufacturing master
JP5257066B2 (ja) * 2008-12-26 2013-08-07 ソニー株式会社 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
JP4596072B2 (ja) * 2008-12-26 2010-12-08 ソニー株式会社 微細加工体の製造方法、およびエッチング装置
TWI514421B (zh) * 2008-12-31 2015-12-21 Ind Tech Res Inst 抗反射透明導電複合膜
EP2403316A4 (en) * 2009-02-24 2013-05-01 Sumitomo Chemical Co SUBSTRATE AND ORGANIC EL DEVICE
US9025250B2 (en) 2009-04-24 2015-05-05 Sharp Kabushiki Kaisha Antireflection film, method for manufacturing antireflection film, and display apparatus
EP2426520A4 (en) * 2009-06-12 2012-11-14 Sharp Kk ANTIREFLECTION FILM, DISPLAY DEVICE, AND LIGHT TRANSMISSION ELEMENT
JP6049979B2 (ja) * 2009-07-03 2016-12-21 ソニー株式会社 光学素子、および表示装置
TWI467214B (zh) * 2009-09-02 2015-01-01 Dexerials Corp A conductive optical element, a touch panel, an information input device, a display device, a solar cell, and a conductive optical element
JP2012208526A (ja) * 2009-09-02 2012-10-25 Sony Corp 光学素子、および表示装置
JP5075234B2 (ja) * 2009-09-02 2012-11-21 ソニー株式会社 光学素子、および表示装置
JP4626721B1 (ja) * 2009-09-02 2011-02-09 ソニー株式会社 透明導電性電極、タッチパネル、情報入力装置、および表示装置
JP2011053496A (ja) 2009-09-02 2011-03-17 Sony Corp 光学素子およびその製造方法、ならびに原盤の製造方法
JP2011053495A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Sony Corp 光学素子、およびその製造方法
JP5440165B2 (ja) * 2009-12-28 2014-03-12 デクセリアルズ株式会社 導電性光学素子、タッチパネル、および液晶表示装置
EP2544030A4 (en) * 2010-03-02 2014-09-03 Panasonic Corp OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING OPTICAL ELEMENTS
JP5866765B2 (ja) * 2010-04-28 2016-02-17 ソニー株式会社 導電性素子およびその製造方法、配線素子、情報入力装置、表示装置、ならびに電子機器
JP5552887B2 (ja) * 2010-04-30 2014-07-16 ソニー株式会社 配線構造体、およびその製造方法
JP2012022484A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Nissha Printing Co Ltd 透明タッチパネル
JP4849183B1 (ja) * 2010-08-05 2012-01-11 大日本印刷株式会社 反射防止フィルム製造用金型の製造方法
JP2011002853A (ja) * 2010-09-21 2011-01-06 Sony Corp 微細加工体の製造方法、およびエッチング装置
EP2632236A1 (en) * 2010-10-22 2013-08-28 Sony Corporation Patterned base, method for manufacturing same, information input device, and display device
JP5782719B2 (ja) * 2011-01-19 2015-09-24 デクセリアルズ株式会社 透明導電性素子、入力装置、および表示装置
JP5720278B2 (ja) * 2011-02-07 2015-05-20 ソニー株式会社 導電性素子およびその製造方法、情報入力装置、表示装置、ならびに電子機器
JP5640854B2 (ja) * 2011-03-25 2014-12-17 ソニー株式会社 導電性素子およびその製造方法、配線素子、情報入力装置、表示装置、電子機器、ならびに原盤
US8998429B2 (en) * 2011-03-31 2015-04-07 Sony Corporation Printed material and photographic material
EP2866091A1 (en) * 2011-08-31 2015-04-29 Asahi Kasei E-materials Corporation Nano-imprint mold
TW201415067A (zh) * 2012-03-28 2014-04-16 Sony Corp 導電性元件及其製造方法、配線元件及母盤
JP6107131B2 (ja) * 2012-12-27 2017-04-05 デクセリアルズ株式会社 ナノ構造体及びその作製方法
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
CN103185294A (zh) * 2013-04-07 2013-07-03 京东方科技集团股份有限公司 导光板制作方法
JP2015004993A (ja) * 2014-10-07 2015-01-08 デクセリアルズ株式会社 光学素子およびその製造方法、ならびに原盤の製造方法
JP6563231B2 (ja) * 2015-03-31 2019-08-21 デクセリアルズ株式会社 原盤の製造方法、光学体の製造方法、光学部材の製造方法、および表示装置の製造方法
KR20180090304A (ko) * 2015-12-10 2018-08-10 오지 홀딩스 가부시키가이샤 기판, 광학 소자, 금형, 유기 발광 소자, 유기 박막 태양 전지 및 기판의 제조 방법
JP2016105203A (ja) * 2016-02-17 2016-06-09 デクセリアルズ株式会社 光学素子およびその製造方法、ならびに原盤の製造方法
US10310144B2 (en) * 2016-06-09 2019-06-04 Intel Corporation Image sensor having photodetectors with reduced reflections

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03150738A (ja) * 1989-11-04 1991-06-27 Fujitsu Ltd スタンパの製造方法及び光ディスクの製造方法
US6791757B2 (en) * 1999-07-12 2004-09-14 Coho Holdings, Llc Optical device for filtering and sensing
JP2003131390A (ja) * 2001-03-22 2003-05-09 Seiko Epson Corp 微細構造体の製造方法、電子装置の製造方法及び製造装置
JP2003121609A (ja) * 2001-10-11 2003-04-23 Hitachi Ltd 光学シートおよびこれを備えた表示装置
US20040247010A1 (en) * 2002-10-07 2004-12-09 Makoto Okada Antireflection diffraction grating
US7212340B2 (en) * 2003-07-14 2007-05-01 Konica Minolta Holdings, Inc. Forming methods, forming devices for articles having a micro-sized shape and optical elements
DE10343630B4 (de) * 2003-09-20 2007-11-15 Schott Ag Streuscheibe
JP4577210B2 (ja) * 2003-10-06 2010-11-10 オムロン株式会社 面光源装置及び表示装置
KR100898470B1 (ko) * 2004-12-03 2009-05-21 샤프 가부시키가이샤 반사 방지재, 광학 소자, 및 표시 장치 및 스탬퍼의 제조 방법 및 스탬퍼를 이용한 반사 방지재의 제조 방법
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
JP4539657B2 (ja) * 2007-01-18 2010-09-08 ソニー株式会社 反射防止用光学素子
JP4935627B2 (ja) * 2007-10-30 2012-05-23 ソニー株式会社 光学素子および光学素子作製用原盤の製造方法
US8810910B2 (en) * 2008-02-27 2014-08-19 Sony Corporation Antireflection optical device and method of manufacturing master

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