ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ, УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ, ПРОТИВООТРАЖАЮЩИЙ ОПТИЧЕСКИЙ КОМПОНЕНТ И МАСТЕР-ФОРМА Российский патент 2014 года по МПК G02B1/11 G02B5/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптическому элементу, устройству отображения, противоотражающему оптическому компоненту и мастер-форме. В частности, настоящее изобретение относится к оптическому элементу, в котором структуры расположены с шагом, равным или меньше длины волн света в среде использования.

Уровень техники

Обычно в оптическом элементе, в котором используется пропускающая свет подложка, состоящая из стекла, пластика и т.п., выполняют обработку поверхности для подавления отражения света поверхностью. Способ, в котором мелкая и плотная неоднородная структура (структура типа "глаз мотылька") сформирована на поверхности оптического элемента, иллюстрируется как обработка поверхности (смотри, например, "Optical and Electro-Optical Engineering Contact" Vol.43, No. 11 (2005), 630-637).

Обычно в случае, когда периодическую неоднородную форму формируют на поверхности оптического элемента, возникает дифракция, когда свет проходит через периодическую неоднородную форму, что существенно уменьшает величину передаваемого прямо компонента света. Однако когда шаг неоднородной формы меньше, чем длина волны передаваемого света, дифракция не возникает. Например, если неоднородная форма является прямоугольной, может быть достигнут противоотражающий эффект, который является эффективным для света, имеющего одну длину волны, соответствующую шагу, глубине или т.п.

Поскольку описанный выше оптический элемент имеет хорошие противоотражающие характеристики, предполагается нанесение такого оптического элемента на солнечные элементы и устройства отображения. В качестве неоднородной структуры, в которой учитываются противоотражающие характеристики, предложено следующее.

Мелкие в форме шатра неоднородные структуры (шаг: приблизительно 300 нм, глубина: приблизительно 400 нм) были предложены как структуры, изготавливаемые с использованием экспонирования электронным лучом (например, см. NTT Advanced Technology Corporation, "Master Mold for Forming Anti-reflection (Moth-eye) Structures having no wavelength dependence", [online], [accessed Sep 1, 2008], Internet<http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0%20033%20.html_l>).

Кроме того, Super-RENS Technology Team, the Center for Applied Near-Field Optics Research of the Advanced Industrial Science and Technology предложила структуры с нано-отверстиями диаметром 100 нм и глубиной 500 нм или больше (например, см. the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, "Development of Desktop Device Enabling Nanometer-scale Microfabrication", [online], [доступ Sep 1, 2008], Internet<http://aist.go.jp/aist_i/press_release/pr2%200%2006/pr2%200%2006%2003%2006/pr%202%200%2006%2003%2006.html__>). Такие структуры могут быть сформированы с помощью способа формирования микроструктур, в котором используется устройство записи оптического диска. В частности, такие структуры могут быть сформированы с использованием устройства наномеханической обработки, основанного на технологии теплолитографии, в которой способ литографии лазером видимого света, с использованием полупроводникового лазера (длина волны 406 нм), комбинируют с термически нелинейным материалом (см., например, to the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, "Development of Desktop Device Enabling Nanometer-scale Microfabrication", [online], [доступ Sep 1, 2008], Internet<__>).

Кроме того, авторы настоящего изобретения предложили структуры, имеющие форму висящего колокола или форму, похожую на эллиптический конус (например, см. Международную публикацию №08/023816, брошюра). В структурах достигаются противоотражающие характеристики, близкие к характеристикам структур, получаемых путем экспонирования электронным лучом. Кроме того, эти структуры могут быть изготовлены с помощью способа, в котором процесс по изготовлению мастер-формы оптических дисков комбинируют с процессом вытравливания.

Раскрытие изобретения

Техническая задача

В последние годы возникла потребность дополнительного улучшения видимости различных устройств отображения, таких как жидкокристаллическое устройство отображения. Для удовлетворения такого требования важно дополнительно улучшить описанные выше противоотражающие характеристики оптических элементов.

В соответствии с этим цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить оптические элементы, имеющие хорошие противоотражающие характеристики, устройство отображения, противоотражающий оптический компонент и мастер-форму.

Техническое решение

Для решения задач, описанных выше, первое изобретение обеспечивает противоотражающий оптический элемент, включающий в себя:

основание; и

множество структур, расположенных на поверхности основания,

структуры представляют собой выемки или выступы конической формы,

структуры расположены с шагом, меньшим или равным области длин волн света в используемой окружающей среде, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом, и

эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии.

Второе изобретение предлагает оптический элемент, включающий в себя:

основание; и

множество структур, расположенных на поверхности основания,

структуры представляют собой выемки или выступы в форме столбиков, которые проходят в одном направлении на поверхности основания,

структуры расположены с шагом, меньшим или равным диапазону длин волн света в используемой окружающей среде, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом, и

эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии.

Третье изобретение предлагает противоотражающий оптический компонент, включающий в себя:

оптический компонент; и

множество структур, расположенных на поверхности оптического компонента, структуры представляют собой выемки или выступы конической формы, структуры расположены с шагом, меньшим чем или равным длине волны света в используемой окружающей среде, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом, и

эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии.

Четвертое изобретение предлагает мастер-форму, включающую в себя:

множество структур, расположенных на поверхности основания,

структуры представляют собой выемки или выступы конической формы,

структуры расположены с шагом, меньшим или равным длине волны света в используемой окружающей среде, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом, и

изменение эффективного показателя преломления в направлении глубины оптического элемента, сформированного с использованием структур, постепенно увеличивается в направлении основания оптического элемента и соответствует S-образной изогнутой линии.

В настоящем изобретении S-образная форма включает в себя обратную S-образную форму, то есть Z-образную форму. Кроме того, в случае, когда структуры представляют собой выступы, которые выступают от поверхности основания, нижним участком структур называется участок на стороне основания структур. В случае, когда структуры представляют собой выемки, которые проходят вглубь от поверхности основания, нижним участком структур называется участок на стороне отверстия структур.

В первом, третьем и четвертом вариантах осуществления изобретения первичные структуры предпочтительно расположены периодически в виде структуры четырехугольной решетки или в виде структуры квазичетырехугольной решетки. Здесь четырехугольная решетка означает регулярную четырехугольную решетку. Квазичетырехугольная решетка означает, в отличие от регулярной четырехугольной решетки, искаженную регулярную четырехугольную решетку. В частности, когда структуры расположены линейно, квазичетырехугольная решетка представляет собой четырехугольную решетку, полученную путем вытягивания и искажения регулярной четырехугольной решетки в направлении линейного размещения. Когда структуры расположены в форме дуги, квазичетырехугольная решетка представляет собой четырехугольную решетку, полученную путем искажения регулярной четырехугольной решетки в форме дуги или четырехугольную решетку, полученную путем искажения регулярной четырехугольной решетки в форме дуги и с вытягиванием и искажением в направлении ее размещения в форме дуги.

В первом, третьем и четвертом вариантах осуществления изобретения структуры предпочтительно периодически расположены в виде структуры шестиугольной решетки или структуры квазишестиугольной решетки. Здесь шестиугольная решетка означает регулярную шестиугольную решетку. Квазишестиугольная решетка означает, в отличие от регулярной шестиугольной решетки, искаженную регулярную шестиугольную решетку. В частности, когда структуры расположены линейно, квазишестиугольная решетка представляет собой шестиугольную решетку, получаемую в результате растяжения и искажения регулярной шестиугольной решетки в направлении линейного размещения. Когда структуры расположены в форме дуги, квазишестиугольная решетка представляет собой шестиугольную решетку, полученную путем искажения регулярной шестиугольной решетки в форме дуги или шестиугольной решетки, полученной в результате искажения регулярной шестиугольной решетки в форме дуги, и вытягивания, и искажения в направлении ее размещения в форме дуги.

В первом - четвертом вариантах осуществления изобретения структуры с конической формой или структуры с формой столбиков расположены с шагом, меньшим или равным области длин волн света в используемой окружающей среде, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом. Это позволяет сглаживать изменения эффективного показателя преломления в направлении глубины структур. Таким образом, эффективный показатель преломления в направлении глубины структур может изменяться так, что он постепенно увеличивается в направлении основания и может быть представлен S-образной изогнутой линией.

Кроме того, в результате изменения эффективного показателя преломления в направлении глубины структур таким образом, что эффективный показатель преломления постепенно увеличивается в направлении основания и может быть представлен S-образной изогнутой линией, граница света становится нечеткой, что может уменьшить отраженный свет на поверхности основания.

Преимущества изобретения

Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен оптический элемент, обладающий хорошими противоотражающими характеристиками. В частности, когда структуры выполнены высокими, могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики.

Краткое описание чертежей

На фиг.1А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.1B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.1A. На фиг.1С показан вид в поперечном сечении вдоль дорожек T1, T3, на фиг.1B. На фиг.1D показан вид в поперечном сечении вдоль дорожек Т2, Т4, на фиг.1B.

На фиг.2 показан график, представляющий пример профиля показателя преломления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 показан вид в перспективе с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.1.

На фиг.4А показан схематичный вид, представляющий примерную компоновку структур 3, имеющих форму в виде конуса или форму в виде усеченного конуса. На фиг.4B схематично показан вид, представляющий примерную компоновку структур 3, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса.

На фиг.5 показан вид в разрезе, представляющий пример формы структуры.

На фиг.6А-6C показаны схемы для описания определения точки перехода.

На фиг.7А показан вид в перспективе, представляющий пример конфигурации роликовой мастер-формы для изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.7B показан вид в плане с увеличением поверхности роликовой мастер-формы на фиг.7А.

На фиг.8 схематично показан вид, представляющий пример конфигурации устройства экспонирования, используемого на этапе экспонирования структуры типа "глаз мотылька".

На фиг.9А-9С показаны схемы обработки для описания примера способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.10А-10C показаны схемы обработки для описания примера способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.11A схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.11B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.11A. На фиг.11C показан вид в разрезе вдоль дорожек T1, T3, … на фиг.1B. На фиг.11D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, - на фиг.11 В.

На фиг.12А показан вид в плане, представляющий пример конфигурации мастер-диска для изготовления оптического элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.12B показан вид в плане с увеличением поверхности мастер-диска на фиг.12А.

На фиг.13 показан схематичный вид, представляющий пример конфигурации устройства экспонирования, используемого на этапе экспонирования структуры типа глаз мотылька.

На фиг.14А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.14B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.14А. На фиг.14С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, - на фиг.14B. На фиг.14D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, - на фиг.14B.

На фиг.15А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.15B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.15А. На фиг.15С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, … на фиг.15B. На фиг.15D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, на фиг.15B.

На фиг.16 показан вид в перспективе с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.15.

На фиг.17А схематично представлен вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.17B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.17А. На фиг.17С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, на фиг.17B. На фиг.17D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, на фиг.17B.

На фиг.18 показан вид в перспективе с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.17.

На фиг.19 показан вид в разрезе, представляющий пример формы структур оптического элемента в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.20 показан вид в разрезе, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.21 схематично показан вид, представляющий пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с восьмым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.22 схематично показан вид, представляющий пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с девятым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.23 показан график, представляющий профили показателя преломления по Примерам 1-3 и Сравнительному примеру 1.

На фиг.24А-24С показаны схемы, представляющие форму структур в Примерах 1-3.

На фиг.25 показан график, представляющий отражающие характеристики Примеров 1-3 и Сравнительного примера 1.

На фиг.26 показан график, представляющий отражающие характеристики Примера 3 и Сравнительного примера 1 в случае, когда высота структур изменяется от 200 нм до 500 нм.

На фиг.27А-27С показаны схемы, представляющие формы структур в Примерах 4-6.

На фиг.28 показан график, представляющий профили показателя преломления по Сравнительным примерам 2-4.

На фиг.29 показан график, представляющий отражающие характеристики по Примеру 7 и Сравнительным примерам 2 и 3.

На фиг.30А показано AFM изображение сформированной поверхности мастер-формы в Примере 8. На фиг.30B показан профиль в сечении изображения AFM, показанного на фиг.30A.

На фиг.31 показан график, представляющий противоотражающие характеристики Примера 8 и Сравнительных примеров 5 и 6.

Подробное описание изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на приложенные чертежи в следующем порядке.

1. Первый вариант осуществления (пример, в котором структуры расположены линейно двумерно в шестиугольной структуре решетки).

2. Второй вариант осуществления (пример, в котором структуры расположены двумерно в форме дуги в шестиугольной структуре решетки).

3. Третий вариант осуществления (пример, в котором структуры расположены линейно двумерно в структуре четырехугольной решетки).

4. Четвертый вариант осуществления (пример, в котором вторичные структуры расположены в дополнение к первичным структурам).

5. Пятый вариант осуществления (пример, в котором углубленные структуры сформированы на поверхности основания).

6. Шестой вариант осуществления (пример, в котором структуры в форме столбиков расположены одномерно).

7. Седьмой вариант осуществления (пример, в котором вместо структур сформирована тонкая пленка).

8. Восьмой вариант осуществления (первый пример применения в устройствах отображения).

9. Девятый вариант осуществления (второй пример применения в устройствах отображения).

<1. Первый вариант осуществления>[Конфигурация оптического элемента]

На фиг.1А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.1B показан частично с увеличением вид в плане оптического элемента, представленного на фиг.1А. На фиг.1С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, на фиг.1B. На фиг.1D - показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, … на фиг.1B.

Оптический элемент 1 соответствующим образом применяют в различных оптических компонентах, используемых для дисплеев, оптоэлектронных средств, средств оптической передачи данных (оптоволоконных средств), солнечных элементов, светильников и т.п. В частности, один из поляризующих элементов, линза, оптический волновод, материал окна и элемент дисплея могут быть, например, представлены, как оптический компонент. Примеры поляризующего элемента включают в себя поляризатор и отражающий поляризатор.

Оптический элемент 1 включает в себя основание 2 и структуры 3, сформированные на поверхности основания 2. Структуры представляют собой выступы конической формы. Нижние участки структур 3, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом так, что они наложены друг на друга. Среди соседних структур 3 самые ближние структуры 3 предпочтительно расположены в направлении дорожки. Это связано с тем, что структуры 3 расположены так, что они расположены как можно ближе друг к другу в таком положении, в котором их можно легко изготавливать с помощью способа, описанного ниже. Оптический элемент 1 имеет противоотражающую функцию для света, который падает на поверхность основания, на котором сформированы структуры 3. Ниже, как показано на фиг.1, две оси, ортогональные друг другу на одной основной поверхности основания 2, называются осью X и осью Y, и ось, перпендикулярная основной поверхности основания 2, называется осью Z. Кроме того, когда зазоры 2а присутствуют между структурами 3, незначительная неровная форма предпочтительно предусмотрена в зазорах 2а. Благодаря обеспечению такой незначительной неровной формы может быть дополнительно уменьшена отражательная способность оптического элемента 1.

На фиг.2 показан пример профиля показателя преломления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.2, эффективный показатель преломления в направлении глубины (направление вдоль оси Z на фиг.1) структур 3 постепенно увеличивается в направлении основания 2 и изменяется так, что он соответствует вычерченной S-образной изогнутой линии. Таким образом, профиль показателя преломления имеет одну точку N перегиба. Точка перегиба соответствует форме боковой стороны структур 3. Благодаря изменению эффективного показателя преломления таким образом граница для света становится нечеткой. Это уменьшает отраженный свет, что позволяет улучшить противоотражающие характеристики оптического элемента 1. Изменение эффективного показателя преломления в направлении глубины предпочтительно представляет собой монотонное увеличение. Здесь S-образная форма включает в себя обратную S-образную форму, то есть Z-образную форму.

Кроме того, изменение эффективного показателя преломления в направлении глубины предпочтительно больше на верхней стороне и/или стороне основания структур 3, чем усредненное значение «наклона» эффективного показателя преломления, а более предпочтительно больше как на верхней стороне, так и на стороне основания структур 3, чем это усредненное значение. Это позволяет обеспечить хорошие противоотражающие характеристики.

Ниже основание 2 и структуры 3, составляющие оптический элемент 1, описаны по порядку.

Основание

Основание 2 представляет собой прозрачное основание, обладающее прозрачностью. Основание 2 в основном состоит, например, из прозрачной синтетической полимерной смолы, такой как поликарбонат (PC) или полиэтилентерефталат (PET), или стекло, но материал основания 2 не ограничен конкретно этими материалами.

Основание 2, например, имеет форму пленки, листа, пластины или блока, но форма основания 2 не ограничена конкретно этими формами. Форму основания 2 предпочтительно выбирают и определяют в соответствии с формой основного корпуса различных оптических устройств, для которых требуется обеспечить заданные противоотражающие функции, таких как дисплеи, оптоэлектронные устройства, устройства оптической передачи данных, солнечные элементы и устройства освещения, или в соответствии с формой листового или пленочного противоотражающего компонента, закрепляемого на этих оптических устройствах.

Структура

На фиг.3 показан вид в перспективе с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.1. Множество структур 3, которые представляют собой выступы, расположено на поверхности основания 2. Структуры 3 периодически и двумерно размещены с малым шагом, который меньше или равен диапазону длин волн света в используемой окружающей среде, например, с шагом, по существу равным длине волны видимого света. Диапазон длин волн света в используемой окружающей среде представляет собой, например, диапазон длин волн ультрафиолетового света, диапазон длин волн видимого света или диапазон длин волн инфракрасного света. Здесь диапазон длин волн ультрафиолетового света представляет собой диапазон длин волн от 10 нм до 360 нм. Диапазон длин волны видимого света представляет собой диапазон длин волн от 360 нм до 830 нм. Диапазон волн инфракрасного света представляет собой диапазон длин волн от 830 нм до 1 мм.

Структуры 3 оптического элемента 1 имеют конфигурацию, включающую в себя множество рядов из дорожек Tl, Т2, T3 (ниже обобщенно называются также "дорожкой T"), которые предусмотрены на поверхности основания 2. Здесь дорожка представляет собой область, где структуры 3 расположены линейно в рядах.

В отношении двух соседних дорожек Т структуры 3, расположенные на одной дорожке, сдвинуты на половину шага относительно структур 3, расположенных на другой дорожке. В частности, в двух соседних дорожках Т, в промежуточных положениях (в положениях, сдвинутых наполовину шага) между структурами 3, расположенными на одной дорожке (например, Т1), размещены структуры 3, расположенные на другой дорожке (например, Т2). Вследствие этого, как показано на фиг.1B, в трех соседних рядах дорожек (Т1-T3) структуры 3 размещены так, что они формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки с центрами структур 3, расположенными в точках a1-а7. В первом варианте осуществления структура шестиугольной решетки означает регулярную структуру шестиугольной решетки. Кроме того, структуры квазишестиугольной решетки означают, в отличие от регулярной структуры шестиугольной решетки, структуру шестиугольной решетки, которая растянута и искажена в направлении продолжения дорожки (в направлении оси X).

Когда структуры 3 расположены так, что они формируют структуру квазишестиугольной решетки, как показано на фиг.1B, шаг Р1 размещения (расстояние между a1 и а2) структур 3 на одной и той же дорожке (например, Т1), предпочтительно, длиннее, чем шаг размещения структур 3 между двумя соседними дорожками (например, Т1 и Т2), то есть шаг Р2 размещения (например, расстояние между al и а7 или а2 и а7) структур 3 в направлениях ±θ относительно направления продолжения дорожки. За счет размещения структур 3 таким образом плотность упаковки структур 3 может быть дополнительно улучшена.

Нижние участки структур 3 соединены, например, с некоторыми или всеми нижними участками соседних структур 3. За счет соединения нижних участков структур друг с другом таким образом эффективный показатель преломления в направлении глубины структур 3 можно плавно изменять. В результате, может быть обеспечен S-образный профиль показателя преломления. Кроме того, за счет соединения нижних частей структур друг с другом может быть повышен упаковочный коэффициент структур. Здесь, на фиг.1B, соединенные части, сформированные в случае, когда все соседние структуры 3 соединены друг с другом, обозначены как "сплошные черные круги". В частности, соединения сформированы между всеми соседними структурами 3, между соседними структурами 3 на одной дорожке (например, между a1 и а2) или между структурами 3 на соседних дорожках (например, между a1 и а7 и между а2 и а7). Для достижения плавного профиля показателя преломления и хороших противоотражающих характеристик соединения предпочтительно сформированы между всеми соседними структурами 3. Для того чтобы легко сформировать соединения с помощью способа изготовления, описанного ниже, соединения предпочтительно сформированы между соседними структурами 3 на одной дорожке. В случае, когда структуры 3 периодически расположены в виде структуры шестиугольной решетки или структуры квазишестиугольной решетки, например, структуры 3 соединены друг с другом в направлении симметрии 6-го порядка.

На фиг.4А показано примерное размещение структур 3, имеющих форму в виде конуса или форму в виде усеченного конуса. На фиг.4B показано примерное размещение структур 3, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса. Как показано на фиг.4А и 4B, структуры 3 предпочтительно соединены друг с другом так, что их нижние участки наложены друг на друга. Путем соединения структур 3 друг с другом таким образом может быть получен S-образный профиль показателя преломления, и упаковочный коэффициент структур 3 может быть увеличен. Структуры предпочтительно соединены друг с другом на участках, меньших чем или равных 1/4 максимального значения диапазона длин волн света в используемой окружающей среде на основе длины оптического пути, принятого с учетом показателя преломления. Таким образом, могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики.

Предпочтительно высота структур 3, соответственно, установлена в соответствии с областью длин волн света, предназначенного для передачи. В частности, высота структур 3 предпочтительно составляет 5/14 или больше и 10/7 или меньше максимального значения диапазона длин волн света в используемой окружающей среде, более предпочтительно 2/5 или больше и 10/7 или меньше максимального значения и, кроме того, предпочтительно 3/7 или больше и 10/7 или меньше максимального значения. Когда высота составляет 5/14 или больше максимального значения, отражающая способность может быть подавлена до 0,3% или меньше, по существу, во всем видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм. Когда высота составляет 2/5 или больше максимального значения, отражающая способность может быть подавлена до 0,1% или меньше в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм. Когда высота составляет 10/7 или меньше максимального значения, структуры 3 легко формируются с помощью способа производства, описанного ниже. Когда передают видимый свет, высота структур 3 предпочтительно составляет от 150 нм до 500 нм. Соотношение размеров (высота Н/шаг Р размещения) структур 3 предпочтительно установлено в диапазоне от 0,81 до 1,46. Если соотношение размеров будет меньше чем 0,81, отражающие характеристики и характеристики пропускания проявляют тенденцию ухудшения. Если соотношение размеров будет больше чем 1,46, ухудшается свойство высвобождения при производстве оптического элемента 1 и проявляется тенденция к осложнению правильного съема полученного дубликата.

Следует отметить, что, в настоящем изобретении соотношение размеров определено по формуле (1), представленной ниже:

где H представляет собой высоту структур 3, и Р представляет собой средний шаг размещения (средний период).

Здесь средний шаг Р размещения определен по формуле (2), представленной ниже:

где Р1 представляет собой шаг размещения в направлении продолжения дорожки (период в направлении продолжения дорожки) и Р2 представляет собой шаг размещения в направлениях ±θ относительно направления продолжения дорожки (где θ=60°-δ, δ предпочтительно 0°<δ≤11° и более предпочтительно 3°<δ≤6°) (период в направлении θ).

Кроме того, высота H структур 3 представляет собой высоту H2 в направлении столбца структур 3 (смотри фиг.3). Здесь направление столбца означает направление (направление оси Y), ортогональное направлению продолжения дорожки (направления оси X) на поверхности основания. Высота H1 в направлении продолжения дорожки структур 3 предпочтительно меньше, чем высота Н2 в направлении столбца. Это связано с тем, что когда оптический элемент 1 изготавливают способом, описанным ниже, высота HI в направлении продолжения дорожки структур 3 может быть легко уменьшена по сравнению с высотой Н2 в направлении столбца.

На фиг.3 каждая из структур 3 имеет одинаковую форму.

Однако форма структур 3 не ограничена этим. Структуры 3, имеющие две или более различные формы, могут быть сформированы на поверхности основания. Кроме того, структуры 3 могут быть сформированы интегрально с основанием 2.

Кроме того, структуры 3 не обязательно должны иметь одинаковое соотношение размеров. Структуры 3 могут быть выполнены так, что они будут иметь определенное распределение по высоте (например, в диапазоне от приблизительно 0,81 до 1,46 соотношения размеров). Путем размещения структур 3, имеющих распределение по высоте, зависимость характеристик отражения от длины волны может быть уменьшена. Следовательно, может быть реализован оптический элемент 1, имеющий хорошую противоотражающую характеристику.

Здесь распределение по высоте означает, что на поверхности основания 2 расположены структуры 3, имеющие два или более значений высоты (глубины). Таким образом, это означает, что структуры 3, имеющие опорную высоту, и структуры 3, имеющие высоту, отличающуюся от опорной высоты, расположены на поверхности основания 2. Структуры 3, имеющие высоту, отличающуюся от опорной высоты, расположены, например, на поверхности основания 2 периодически или апериодично (случайно). Например, направление продолжения дорожки, направление столбца или т.п. может быть представлено как пример направления периодичности.

Предпочтительно структуры 3 в основном состоят, например, из полимерной смолы, отверждаемой под воздействием ионизирующего излучения, которую отверждают ультрафиолетовым излучением или электронными пучками, или из термореактивной полимерной смолы, которую отверждают под воздействием тепла. Наиболее предпочтительно структуры 3 в основном состоят из полимерной смолы, отверждаемой под действием ультрафиолетового света, которую отверждают при воздействии ультрафиолетовых лучей.

На фиг.5 показан вид в разрезе с увеличением, представляющий пример формы структур. Предпочтительно боковая сторона структур 3 постепенно расширяется в направлении основания 2 и изменятся так, что вычерчивается форма, соответствующая квадратному корню из S-образной изогнутой линии, представленной на фиг.2. Такая форма боковой стороны может обеспечить хорошие противоотражающие характеристики и улучшить простоту передачи структур 3.

Вершина 3t структур 3 имеет, например, плоскую форму или суженную выступающую форму. Когда вершина 3t структур 3 имеет плоскую форму, отношение площадей (St/S) площади St плоской поверхности на вершине структур к площади S единичной решетки предпочтительно уменьшается по мере увеличения высоты структур 3. Это позволяет улучшить противоотражающие характеристики оптического элемента 1. Здесь единичная решетка представляет собой, например, шестиугольную решетку или квазишестиугольную решетку. Отношение площадей нижней части структур (отношение площадей (Sb/S) площади Sb нижней части структур к площади S единичной решетки предпочтительно близко к отношению площадей вершины 3t. Кроме того, слой с низким показателем преломления, имеющий более низкий показатель преломления, чем у структур 3, может быть сформирован на вершине 3t структур 3. Путем формирования такого слоя с низким показателем преломления может быть уменьшена отражающая способность.

Боковая сторона структур 3, за исключением верхней части 3t и нижнего участка 3b, предпочтительно имеет пару из первой точки Ра изменения и второй точки Pb изменения, сформированных в указанном порядке в направлении от вершины 3t к нижнему участку 3b. В результате, эффективный показатель преломления в направлении глубины (в направлении оси Z на фиг.1) структур 3 может иметь одну точку перегиба.

Здесь первая точка изменения и вторая точка изменения определены следующим образом.

Как показано на фиг.6А и 6B, в случае, когда боковая сторона от вершины 3t до нижнего участка 3b структур 3 сформирована путем соединения нескольких гладких изогнутых поверхностей в направлении от вершины 3t к нижнему участку 3b структур 3 с нарушением гладкости в точках соединения, также точки соединения являются точками перехода. Точки перехода совпадают с точками перегиба. Хотя в точках соединения дифференцирование не может быть выполнено точно, такая точка перегиба, принятая в качестве предела, также называется здесь точкой перегиба. Когда структуры 3 имеют описанную выше изогнутую поверхность, наклон в направлении от верхней части 3t к нижнему участку 3b структур 3 предпочтительно становится более плавным в первой точке Ра перехода и затем становится более крутым во второй точке Pb перехода.

Как показано на фиг.6С, в случае, когда боковая поверхность от вершины 3t до нижнего участка 3b структур 3 сформирована путем соединения множества гладких изогнутых поверхностей непрерывно в направлении от вершины 3t к нижнему участку 3b структур 3, точка перехода определяется следующим образом. Как показано на фиг.1С, точка на изогнутой линии, которая является ближайшей к точке пересечения двух касательных в двух точках перегиба, которые имеются на боковой стороне структур, называется точкой перехода.

Структуры 3 предпочтительно имеют одну ступеньку St на боковой стороне между вершиной 3t и нижним участком 3b. Когда структуры 3 имеют одну ступеньку St, может быть получен описанный выше профиль показателя преломления. Другими словами, эффективный показатель преломления в направлении глубины структур 3 может постепенно увеличиваться в направлении основания 2 и одновременно может изменяться так, чтобы вычерчивать S-образную изогнутую линию. Примеры ступеньки включают в себя ступеньку с наклоном и параллельную ступеньку, и ступенька с наклоном является предпочтительной. Это связано с тем, что, когда ступенька St представляет собой ступеньку с наклоном, можно легче выполнять перенос по сравнению со случаем, когда ступенька St представляет собой параллельную ступеньку.

Ступенька с наклоном представляет собой ступеньку, которая не является параллельной поверхности основания, а наклонена так, что боковая сторона расширяется в направлении от верхней части к нижнему участку структур 3. Параллельная ступенька представляет собой ступеньку, которая параллельна поверхности основания. Здесь ступенька St представляет собой участок, определяемый описанной выше первой точкой Ра перехода и второй точкой Pb перехода. Следует отметить, что ступенька St не включает в себя плоскую поверхность на вершине 3t или изогнутую поверхность, или плоскую поверхность между структурами.

С учетом простоты формирования структуры 3 предпочтительно имеют коническую форму, которая является осесимметричной, за исключением нижнего участка, соединенного с соседними структурами 3, или коническую форму, получаемую путем вытягивания или путем сжатия конической формы в направлении дорожки. Примеры конической формы включают в себя форму в виде конуса, форму в виде усеченного конуса, форму в виде эллиптического конуса и форму в виде усеченного эллиптического конуса. Здесь, как описано выше, коническая форма соответствует концепции, включающей в себя форму в виде эллиптического конуса и усеченную форму в виде эллиптического конуса в дополнение к форме в виде конуса и форме в виде усеченного конуса. Кроме того, форма в виде усеченного конуса представляет собой форму, получаемую путем удаления верхней части у формы в виде конуса из формы в виде конуса. Форма в виде усеченного конуса представляет собой форму, получаемую путем удаления верхней части из формы в виде эллиптического конуса. Кроме того, формы структур 3 не ограничиваются этими формами, и требуется только, чтобы они имели форму, в которой эффективный показатель преломления в направлении глубины структур 3 постепенно увеличивался в направлении основания 2 и изменялся так, чтобы вычерчивалась S-образная форма. Кроме того, как описано выше, коническая форма включает в себя не только полную коническую форму, но также и коническую форму, имеющую ступеньку St на боковой поверхности.

Структуры 3, имеющие форму в виде эллиптического конуса, представляют собой структуры, имеющие коническую форму, в которой нижняя часть выполнена в форме эллипса, в виде удлиненной формы или овала с главной осью и малой осью, и с вершиной, имеющей сужающуюся выступающую форму. Структуры 3, имеющие сужающуюся форму в виде эллиптического конуса, представляют собой структуры, имеющие коническую форму, в которых нижняя часть имеет форму эллипса, удлиненного элемента или овала с главной осью и малой осью, и вершина имеет плоскую поверхность. Когда структуры 3 имеют форму в виде эллиптического конуса или форму в виде усеченного эллиптического конуса, структуры 3 предпочтительно расположены на поверхности основания таким образом, что главная ось нижней части структур 3 направлена в направлении продолжения дорожки (в направлении оси X).

Поперечное сечение структур 3 изменяется в направлении глубины структур 3 так, что оно соответствует описанному выше профилю показателя преломления. Предпочтительно поперечное сечение структур 3 монотонно увеличивается с увеличением глубины структур 3. Здесь поперечное сечение структур 3 означает сечение, которое параллельно поверхности основания, на котором размещены структуры 3. Поперечное сечение структур предпочтительно изменяется в направлении глубины таким образом, что соотношение поперечного сечения структуры 3 на разных глубинах соответствует профилю эффективного показателя преломления на этих глубинах.

Конфигурация роликовой мастер-формы

На фиг.7 показан пример конфигурации роликовой мастер-формы для изготовления оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию. Как показано на фиг.7, роликовая мастер-форма 11 включает в себя множество структур 13 в виде углублений, расположенных на поверхности мастер-формы 12 в форме цилиндра или столбиков. Структуры 13 размещены периодически и двумерно с шагом, меньшим или равным длине волны света в окружающей среде, где используется оптический элемент 1, например с шагом, по существу равным длине волны видимого света. Структуры 13 расположены на поверхности цилиндрической или в виде колонны мастер-формы 12, например, концентрично или спирально. Например, структуры 13 соединены с нижними участками некоторых или всех соседних структур 3. Здесь, на фиг.7B, положения участков соединений, сформированных в случае, когда все соседние структуры 3 соединены друг с другом, обозначены "сплошными черными кругами". Структуры 13 используются для формирования выступающих структур 3 на поверхности описанного выше основания 2. Мастер-форма 12 может состоять, например, из стекла, но материал конкретно не ограничен этим.

Способ изготовления оптического элемента

Далее, со ссылкой на фиг.8-10 описан пример способа изготовления оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию.

Способ изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления представляет собой способ, в котором процесс изготовления мастер-формы оптических дисков скомбинирован с процессом вытравливания. Способ изготовления включает в себя этап формирования слоя резиста, состоящий в формировании слоя резиста на мастер-форме, этап экспонирования, состоящий в формировании латентного изображения структуры типа "глаз мотылька" на слое резиста, этап проявления, состоящий в проявления слоя резиста, на котором было сформировано латентное изображение, этап вытравливания, состоящий в изготовлении роликовой мастер-формы, и этап репликации, состоящий в изготовлении подложки-дубликата.

Конфигурация устройства экспонирования

Вначале, со ссылкой на фиг.8, описана конфигурация устройства экспонирования, используемого на этапе экспонирования структуры типа "глаз мотылька". Устройство экспонирования выполнено на основе устройства записи оптического диска.

Источник 21 лазерного света представляет собой источник света для экспонирования резиста, сформированного на поверхности мастер-формы 12, используемой как носитель записи, и формирует колеблющийся, например, лазерный луч 15 для записи с длиной волны λ 266 нм. Лазерный луч 15, излучаемый из источника 21 света - лазера, падает по прямой линии, как коллимированный луч, и попадает в электрооптический модулятор (ЕОМ) 22. Лазерный луч 15, передаваемый через электрооптический модулятор 22, отражается зеркалом 23 и направляется на систему 25 оптической модуляции.

Зеркало 23 включает в себя поляризационный расщепитель луча и имеет функцию, которая отражает один поляризованный компонент и передает другой поляризованный компонент. Поляризованный компонент, пропущенный через зеркало 23, принимают на фотодиоде 24, и электрооптическим модулятором 22 управляют в соответствии с сигналом принимаемого поляризованного компонента для выполнения модуляции фазы лазерного луча 15.

В системе 25 оптической модуляции лазерный луч 15 фокусируется с помощью собирающей линзы 26 на акустооптическом модуляторе (АОМ) 27, который состоит из стекла (SiO₂) и т.п. После того, как лазерный луч 15 модулирован по интенсивности с помощью акустооптического модулятора 27 и расширен, лазерный луч 15 коллимируется с помощью коллимирующих линз 28. Лазерный луч 15, излучаемый из системы 25 оптической модуляции, отражается с помощью зеркала 31 и направляется на подвижный оптический стол 32 горизонтально и параллельно.

Подвижный оптический стол 32 включает в себя расширитель луча 33 и линзу 34 объектива. Лазерный луч 15, направляемый на подвижный стол 32, с помощью расширителя 33 луча получает требуемую форму, и затем его направляют на слой резиста мастер-формы 12 через линзу 34 объектива. Мастер-форму 12 помещают на поворотном столе 36, который соединен с двигателем 35 шпинделя. Затем выполняют этап экспонирования слоя резиста путем поочередного облучения слоя резиста лазерного луча 15 во время вращения мастер-формы 12 и перемещения лазерного луча 15 по высоте мастер-формы 12. Получаемое в результате изображение имеет, например, по существу эллиптическую форму с главной осью вдоль окружности. Лазерный луч 15 перемещают с помощью подвижного оптического стола 32 в направлении, обозначенном стрелкой R.

Устройство экспонирования включает в себя механизм 37 управления для формирования на слое резиста латентного изображения, соответствующего двумерной структуре шестиугольной решетки или квазишестиугольной кристаллической решетки, показанной на фиг.1B. Механизм 37 управления включает в себя блок 29 форматирования и задающий модуль 30. Блок 29 форматирования включает в себя модуль инверсии полярности, и модуль инверсии полярности управляет синхронизацией, когда слой резиста облучают лазерным лучом 15.

Задающий модуль 30 управляет акустооптическим модулятором 27 в соответствии с выходным сигналом из модуля инверсии полярности.

В устройстве экспонирования сигнал с инверсией полярности блока форматирования синхронизирован с контроллером вращения устройства записи для генерирования сигнала для каждой дорожки таким образом, что двумерные структуры пространственно связаны друг с другом, а модуляцию интенсивности выполняют с помощью акустооптического модулятора 27. В результате формирования структуры с постоянной угловой скоростью (CAV) и при соответствующем количестве поворотов, при соответствующей частоте модуляции и соответствующем шаге подачи шестиугольная или квазишестиугольная структура решетки может быть записана на слое резиста.

Ниже отдельные этапы способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения описаны один за другим.

Этап формирования слоя резиста

Вначале, как показано на фиг.9А, подготавливают мастер-форму 12 в виде цилиндра или столбика. Мастер-форма 12 представляет собой, например, стеклянную мастер-форму. Далее, как показано на фиг.9B, слой 14 резиста формируют на поверхности мастер-формы 12. Слой 14 резиста может состоять, например, из органического резиста или неорганического резиста. Примеры органического резиста включают в себя резисты типа новолак и резисты с химическим усилением. Кроме того, примеры неорганического резиста включают в себя окислы металлов, содержащие один или больше переходных металлов, таких как вольфрам и молибден.

Этап экспонирования

Далее, как показано на фиг.9С, используя устройство экспонирования, описанное выше, слой 14 резиста облучают лазерным лучом (лучом экспонирования) 15 во время вращения мастер-формы 12. На этом этапе всю поверхность слоя 14 резиста экспонируют путем поочередного облучения слоя 14 резиста лазерным лучом 15, в то время как лазерный луч 15 перемещается в направлении высоты мастер-формы 12. В результате латентное изображение 16, отслеживающее траекторию лазерного луча 15, формируется на всей поверхности слоя 14 резиста, например, с шагом, по существу равным длине волны видимого света.

Этап проявления

Далее проявитель каплями наносят на слой 14 резиста во время вращения мастер-формы 12, в результате слой 14 резиста подвергают проявлению, как показано на фиг.10А. В случае, когда слой 14 резиста сформирован с использованием положительного резиста, экспонированный участок, открытый для лазерного луча 15, имеет повышенную скорость растворения в проявителе по сравнению с неэкспонированным участком. В результате, как показано на фиг.10А, структура, соответствующая латентному изображению (экспонированный участок) 16, формируется на слое 14 резиста.

Этап вытравливания

Далее, например, поверхность мастер-формы 12 подвергают травлению, используя в качестве маски структуру (структуру резиста) слоя 14 резиста, сформированного на мастер-форме 12. В частности, поочередно выполняют травление и озоление. Таким образом, как показано на фиг.1B, могут быть получены выемки, имеющие форму в виде эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса с главной осью, направленной в направлении продолжения дорожки, то есть структуры 13. Кроме того, стеклянная мастер-форма, имеющая глубину, составляющую три или больше значения толщины слоя 14 резиста (избирательность: 3 или больше), может быть изготовлена для получения высокого соотношения размеров структур 3. Кроме того, путем соответствующего регулирования времени обработки, состоящей из травливания и озоления, может быть сформирована ступенька на боковой стороне структур 13. Травление предпочтительно выполняют в виде сухого травления. Примеры сухого травления, которое может использоваться, включают в себя травление плазмой и травление реактивными ионами (RIE). Кроме того, в качестве способа травления, например, можно использовать изотропное или анизотропное травление.

Таким образом, может быть получена роликовая мастер-форма 11, имеющая структуру в виде шестиугольной решетки или структуру в виде квазишестиугольной решетки.

Этап получения реплики

Затем роликовую мастер-форму 11 и основание 2, такое как акриловый лист, на который нанесли отверждаемую ультрафиолетовым светом полимерную смолу, вводят в плотный контакт друг с другом. После того как отверждаемая ультрафиолетовым светом полимерная смола будет отверждена при ультрафиолетовом облучении, основание 2 отсоединяют от роликовой мастер-формы 11. В результате, как показано на фиг.10C, получают соответствующий оптический элемент 1.

В соответствии с первым вариантом осуществления структуры 3 имеют коническую форму и эффективный показатель преломления в направлении глубины структур 3, постепенно увеличивающийся в направлении основания 2 и изменяющийся так, что вычерчивается S-образная изогнутая линия. Вследствие этого граница для света становится нечеткой из-за эффекта формы структур 3, что позволяет уменьшить отраженный свет. Таким образом, могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики. В частности, когда структуры 3 выполнены высокими, могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики. В частности, когда высота структур 3 предпочтительно составляет не менее 5/14 и не более 10/7, более предпочтительно от 2/5 до 10/7 и, кроме того, предпочтительно от 3/7 до 10/7 максимального значения области длин волн света в используемой окружающей среде, могут быть достигнуты особенно хорошие противоотражающие характеристики. Кроме того, поскольку более низкие участки соседних структур 3 соединены друг с другом так, что они наложены друг на друга, упаковочный коэффициент структур 3 может быть увеличен, и структуры 3 могут быть легко сформированы.

Предпочтительно, эффективный профиль показателя преломления в направлении глубины структур 3 изменяется так, что вычерчивается S-образная форма, и структуры размещены в виде структуры (квази-) шестиугольной решетки или структуры (квази-) четырехугольной решетки. Кроме того, каждая из структур 3 предпочтительно имеет структуру с осевой симметрией или структуру, полученную путем вытягивания или сжатия структуры с осевой симметрией в направлении дорожки. Кроме того, соседние структуры 3 предпочтительно соединены друг с другом рядом с основанием. Такая конфигурация позволяет обеспечить противоотражающие структуры с высокими рабочими характеристиками, которые могут быть изготовлены более просто.

Когда оптический элемент 1 изготавливают с помощью способа, в котором процесс по изготовлению мастер-формы оптических дисков комбинируют с процессом вытравливания, время (время экспонирования), требуемое для изготовления мастер-формы, может быть существенно сокращено по сравнению со случаем, когда оптический элемент 1 изготавливают при экспонировании электронным лучом. Таким образом, производительность изготовления оптического элемента 1 может быть существенно улучшена.

Когда форма верхней части структур 3 представляет собой плоскую, а не сужающуюся форму, долговечность оптического элемента 1 может быть улучшена. Отделение оптического элемента 1 от роликовой мастер-формы 11 также может быть улучшено. Когда ступенька структур 3 представляет собой наклонную ступеньку, простота переноса может быть улучшена по сравнению со случаем, когда используется параллельная ступенька.

Второй вариант осуществления

Конфигурация оптического элемента

На фиг.11A схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.11B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.11A. На фиг.11C показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, - на фиг.11B. На фиг.11D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, - на фиг.11B.

В оптическом элементе 1 в соответствии со вторым вариантом осуществления, дорожки Т имеют форму в виде дуги, и структуры 3 расположены в виде дуги. Как показано на фиг.11B, в трех соседних рядах дорожек (Т1-T3), структуры 3 расположены так, что формируется структура квазишестиугольной решетки с центрами структур 3, расположенными в точках a1-a7. Здесь структуры квазишестиугольной решетки означают, в отличие от структуры регулярной шестиугольной решетки, структуру шестиугольной решетки, искаженную вдоль формы в виде дуги дорожек T. В качестве альтернативы, структуры квазишестиугольной решетки означают, в отличие от регулярной структуры шестиугольной решетки, структуру шестиугольной решетки, которая была искажена вдоль направления дуги дорожек T и вытянута и искажена в направлении продолжения дорожки (в направлении оси X).

За исключением описанной выше конфигурации оптического элемента 1, конфигурация является такой же, что и в первом варианте осуществления, и ее описание здесь исключено.

Конфигурация мастер-диска

На фиг.12 показан пример конфигурации дисковой мастер-формы для изготовления оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию. Как показано на фиг.12, дисковая мастер-форма 41 имеет конфигурацию, в которой множество структур 43 в виде углублений расположены на поверхности мастер-формы 42 в виде диска. Структуры 13 расположены периодически и двумерно с шагом, меньшим или равным длине волны света в области длин волн в окружающей среде, где используется оптический элемент 1, например, с шагом, по существу равным длине волны видимого света. Например, структуры 43 располагаются на концентрических дорожках или на спиральной дорожке.

За исключением конфигурации дисковой мастер-формы 41, описанной выше, конфигурация является такой же, что и у роликовой мастер-формы 11 в первом варианте осуществления, и ее описание здесь опущено.

Способ изготовления оптического элемента

Вначале устройство экспонирования, используемое для приготовления дисковой мастер-формы 41, имеющей описанную выше конфигурацию, будет описано со ссылкой на фиг.13.

Движущийся оптический стол 32 включает в себя расширитель 33 луча, зеркало 38 и линзы 34 объектива. Лазерный луч 15, направляемый на движущийся оптический стол 32, формируют с приданием требуемой формы луча с помощью расширителя 33 луча и затем направляют на слой резиста на мастер-форме 42 в форме диска 42 через зеркало 38 и линзы 34 объектива. Мастер-форма 42 помещена на поворотном столе (не показан), который соединен с двигателем 35 шпинделя. Затем этап экспонирования слоя резиста выполняют путем прерывистого облучения слоя резиста на мастер-форме 42 лучом лазера, в то время как мастер-форму 42 вращают и лазерный луч 15 перемещают в радиальном направлении вращения мастер-формы 42. Полученное в результате латентное изображение имеет, по существу, эллиптическую форму, имеющую главную ось в направлении вдоль окружности. Лазерный луч 15 перемещают в результате движения движущегося оптического стола 32 в направлении, обозначенном стрелкой R.

Устройство экспонирования, показанное на фиг.13, включает в себя механизм 37 управления, предназначенный для формирования на слое резиста латентного изображения в виде структуры из двумерной шестиугольной решетки или квазишестиугольной решетки, показанной на фиг.11. Механизм 37 управления включает в себя блок 29 форматирования и задающий модуль 30. Блок 29 форматирования включает в себя модуль инверсии полярности, и модуль инверсии полярности управляет синхронизацией, с которой слой резиста облучают лазерным лучом 15. Задающий модуль 30 управляет акусто-оптическим модулятором 27 в соответствии с выходом модуля инверсии полярности.

Механизм 37 управления синхронизирует модуляцию интенсивности лазерного луча 15, выполняемую с помощью АОМ 27, скоростью вращения привода двигателя 35 шпинделя и скоростью движения движущегося оптического стола 32 для каждой дорожки таким образом, что получают двумерные структуры латентного изображения, пространственно связанные друг с другом. Вращением мастер-формы 42 управляют с постоянной угловой скоростью (CAV). Кроме того, нанесение структуры выполняют, используя соответствующее количество оборотов мастер-формы 42, обеспечиваемое двигателем 35 шпинделя, соответствующее модуляции частоты интенсивности лазера, обеспечиваемой АОМ 27, и соответствующим шагом подачи лазерного луча 15, задаваемого движущимся оптическим столом 32. Таким образом, на слое резиста формируют латентное изображение, имеющее структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки.

Кроме того, сигнал управления модуля инверсии полярности постепенно изменяют таким образом, что пространственная частота (плотность структуры латентного изображения, P1: 330, Р2: 300 нм; P1: 315 нм, Р2: 275 нм; или Р1: 300 нм, Р2: 265 нм), становится однородной. Более конкретно, экспонирование выполняют, когда период облучения слоя резиста лазерным лучом 15 изменяется для каждой дорожки, и модуляцию частоты лазерного луча 15 выполняют с помощью механизма 37 управления таким образом, что Р1 становится равным приблизительно 330 нм (315 нм или 300 нм) на каждой дорожке T. Таким образом, модуляцией управляют таким образом, что период облучения лазерного луча становится короче, по мере того как положение дорожки становится более удаленным от центра мастер-формы 42 в форме диска. Таким образом, может быть сформирована нано-структура, в которой пространственная частота является однородной по всей подложке.

Далее будет описан пример способа изготовления оптического элемента в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

Вначале мастер-форму 41 в виде диска изготавливают с помощью того же способа, что и в первом варианте осуществления, за исключением того, что слой резиста, формируемый на мастер-форме в форме диска, экспонируют, используя устройство экспонирования, имеющее описанную выше конфигурацию. Далее мастер-форму 41 в виде диска и основание 2, такое как акриловый лист, на который была нанесена полимерная смола, отверждаемая ультрафиолетовым светом, вводят в плотный контакт друг с другом. После отверждения отверждаемой ультрафиолетовым светом полимерной смолы в результате облучения ультрафиолетовым светом, основание 2 отделяют от мастер-формы 41 в виде диска. Таким образом, получают оптический элемент в форме диска. Затем оптический элемент в форме диска нарезают на оптические элементы 1, имеющие требуемую форму, такую как прямоугольник. В соответствии с этим изготавливают желаемый оптический элемент 1.

В соответствии со вторым вариантом осуществления, как и в случае, когда структуры 3 расположены линейно, может быть получен оптический элемент 1, обладающий хорошими противоотражающими характеристиками и с высокой производительностью.

Третий вариант осуществления

На фиг.14А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.14B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.14А. На фиг.14С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, … на фиг.14B. На фиг.14D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, … на фиг.14B.

Оптический элемент 1 в соответствии с третьим вариантом осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что в трех соседних рядах дорожек структуры 3 формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки. Здесь структуры квазичетырехугольной решетки означают, в отличие от структуры регулярной четырехугольной решетки, структуру четырехугольной решетки, которая вытянута и искажена в направлении продолжения дорожки (направление оси X). Когда структуры 3 периодически размещают в виде структуры четырехугольной решетки или в виде структуры квазичетырехугольной решетки, например, структуры 3 располагаются рядом друг с другом в направлениях симметрии 4-го порядка. Кроме того, в результате дополнительного вытягивания и искажения четырехугольной решетки, структура 3 также может быть уложена рядом со структурами 3 в той же дорожке, и достигается компоновка с высокой плотностью упаковки, в которой одна структура расположена рядом со структурами не только в направлении симметрии 4-го порядка, но также и в двух положениях на одной и той же дорожке.

В двух соседних дорожках T, в промежуточных положениях (в положениях, сдвинутых на половину шага) между структурами 3, расположенными на одной дорожке (например, Т1), структуры 3 размещены на другой дорожке (например, Т2). Следовательно, как показано на фиг.14B, в трех соседних рядах дорожек (Т1-T3), структуры 3 расположены так, чтобы сформировать структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки так, что центры структур 3 расположены в точках a1-а4.

Предпочтительно высота структур 3 установлена соответствующим образом в соответствии с диапазоном длин волн света, предназначенного для передачи. Например, когда передают видимый свет, высота структур 3 предпочтительно составляет от 150 нм до 500 нм в данном способе изготовления. Шаг Р2 в направлении 0 относительно дорожки Т, например, составляет приблизительно от 275 нм до 297 нм. Кроме того, структуры 3 могут быть выполнены так, что они имеют определенное распределение по высоте.

Шаг Р1 размещения структур 3 на одной и той же дорожке предпочтительно является более длинным, чем шаг Р2 размещения структур 3 между двумя соседними дорожками. Кроме того, отношение Р1/Р2 предпочтительно удовлетворяет соотношению 1,4<Р1/Р2<1,5, где Р1 представляет собой шаг размещения структур 3 на одной дорожке и Р2 представляет собой шаг размещения структур 3 между двумя соседними дорожками. Путем выбора такого числового диапазона упаковочный коэффициент структур, имеющих форму в виде эллиптического конуса или форму в виде усеченного эллиптического конуса, может быть увеличен. Поэтому могут быть улучшены противоотражающие характеристики.

В третьем варианте осуществления может получен оптический элемент 1, имеющий хорошие противоотражающие характеристики и высокую производительность, как и в первом варианте осуществления.

Четвертый вариант осуществления

На фиг.15А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.15B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.15А. На фиг.15С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, T3, … на фиг.15B. На фиг.15D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, … на фиг.15B. На фиг.16 показан с частичным увеличением вид в перспективе оптического элемента, представленного на фиг.15.

Оптический элемент 1 в соответствии с четвертым вариантом осуществления отличается от оптического элемента в соответствии с первым вариантом осуществления тем, что оптический элемент 1 дополнительно включает в себя вторичные структуры 4, сформированные на поверхности основания 2, и эти структуры соединены друг с другом с помощью вторичных структур 4 между ними. Те же части, что и в первом варианте осуществления, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций, и их описание исключено. Следует отметить, что в четвертом варианте осуществления структуры 3 обозначены как первичные структуры 3 для исключения путаницы между структурами 3 и вторичными структурами 4.

Вторичные структуры 4 выполнены как выемки или выступы, которые выполнены меньшими, чем первичные структуры. Например, вторичные структуры 4 представляют собой мелкие выступающие участки, имеющие высоту, меньшую чем у первичных структур 3. Кроме того, когда высота вторичных структур 4 меньше чем или равна приблизительно 1/4 максимального значения области длин волн света в используемой окружающей среде, на основе длины оптического пути, принятой с учетом показателя преломления, вторичные структуры 4 вносят вклад в противотражаюшую функцию. Например, высота вторичных структур 4 составляет приблизительно от 10 нм до 150 нм. Вторичные структуры 4 могут состоять, например, из того же материала, что и основание 2 и первичные структуры 3, но предпочтительно состоят из материала, имеющего более низкий показатель преломления, чем материалы, составляющие основание 2 и первичные структуры 3. Это связано с тем, что отражающая способность может быть дополнительно уменьшена. Кроме того, в приведенном выше описании, в основном, был описан случай, когда как первичные структуры 3, так и вторичные структуры 4 представляют собой выступы, но первичные структуры 3 и вторичные структуры 4 могут быть выполнены как выемки. Кроме того, взаимосвязь между выступами-выемками может быть обратной между первичными структурами 3 и вторичными структурами 4. В частности, когда первичные структуры 3 выполнены как выступы, вторичные структуры 4 могут быть выполнены как выемки. Когда первичные структуры 3 выполнены как выемки, вторичные структуры 4 могут быть выполнены как выступы.

Вторичные структуры 4 расположены, например, на некоторых или на всех участках между первичными структурами. В частности, предпочтительно вторичные структуры 4 предусмотрены на наиболее близких участках между первичными структурами 3, и первичные структуры 3 соединены друг с другом с помощью вторичных структур 4, предусмотренных на ближайших участках. Таким образом, упаковочный коэффициент первичных структур 3 может быть повышен. Кроме того, вторичные структуры 4 могут быть расположены на других участках, чем участки между первичными структурами. Компонент пространственной частоты вторичных структур 4 предпочтительно выше, чем компонент частоты, преобразованный из периода первичных структур 3. В частности, компонент пространственной частоты вторичных структур 4 предпочтительно в два раза или больше и более предпочтительно в четыре раза или больше превышает компонент частоты, преобразованный из периода первичных структур 3. Предпочтительно компонент пространственной частоты вторичных структур 4 не является целочисленным кратным компонента частоты первичных структур 3.

С точки зрения простоты формирования вторичных структур 4, как показано на фиг.15B, вторичные структуры 4 предпочтительно располагают в некоторых или во всех положениях, обозначенных "сплошными черными кругами", где первичные структуры 3, имеющие форму в виде эллиптического конуса, форму в виде усеченного эллиптического конуса или тому подобное, расположены рядом друг с другом. При таком размещении вторичные структуры 4 формируют между всеми соседними структурами 3, между смежными соседними структурами 3 на той же дорожке (например, между a1 и а2) или между структурами 3 на соседних дорожках (например, между a1 и а7 и между а2 и а7). Когда первичные структуры 3 размещены периодически в виде структуры шестиугольной решетки или в виде структуры квазишестиугольной решетки, например первичные структуры 3 располагаются рядом друг с другом в направлении симметрии 6-го порядка. В этом случае предпочтительно вторичные структуры 4 предусмотрены на соседних участках и первичные структуры 3 соединены друг с другом с помощью вторичных структур 4. Кроме того, когда зазоры 2а присутствуют между первичными структурами 3, как показано на фиг.15B, с точки зрения повышения упаковочного коэффициента, вторичные структуры 4 предпочтительно формируют в зазорах 2а между первичными структурами 3. Вторичные структуры 4 могут быть сформированы как на соседних участках первичных структур 3, так и в зазорах 2а. Кроме того, положения, в которых сформированы вторичные структуры 4, не ограничены конкретно примерами, описанными выше. Вторичные структуры 4 могут быть сформированы на всех поверхностях первичных структур 3.

Кроме того, с точки зрения улучшения отражающих характеристик и характеристик передачи по меньшей мере один тип малых выступов и углублений, например малый неровный участок 4а, предпочтительно сформирован на поверхностях вторичных структур 4.

Кроме того, для получения оптического элемента 1, имеющего хорошую противоотражающую функцию и малую зависимость от длины волны, малый неровный участок 4а вторичных структур 4 предпочтительно сформирован так, что он имеет компонент пространственный частоты с высокой частотой, период которой короче, чем период первичных структур 3. Например, как показано на фиг.16, предпочтительно предусмотрен волнистый малый неровный участок 4а. Малый неровный участок 4а может быть сформирован, например, путем соответствующего выбора условий вытравливания, таких как (RIE) (реактивное ионное травление) в процессе производства оптического элемента или материала для мастер-формы. Например, неровный участок 4а может быть сформирован с использованием стекла "Пайрекс" (зарегистрированный товарный знак) в качестве материала для мастер-формы.

В четвертом варианте осуществления, поскольку вторичные структуры 4 дополнительно сформированы на поверхности основания 2, может быть получен S-образный профиль показателя преломления. Таким образом, могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики. Однако поскольку оптический элемент 1, в соответствии с первым вариантом осуществления, включает в себя расположенные рядом с ним структуры, непосредственно соединенные друг с другом, упаковочный коэффициент оптического элемента 1 более высокий, чем у оптического элемента 1 в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Поэтому оптический элемент 1 в соответствии с первым вариантом осуществления имеет S-образный профиль показателя преломления, который более плавно изменяется, чем у оптического элемента 1 в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Таким образом, когда структуры 3 высокие, оптический элемент 1 в соответствии с первым вариантом осуществления может иметь лучшие противоотражающие характеристики, чем у оптического элемента 1 в соответствии с четвертым вариантом осуществления.

Пятый вариант осуществления

На фиг.17А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с пятым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.17B показан вид в плане с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.17А. На фиг.17С показан вид в поперечном разрезе вдоль дорожки Tl, T3, на фиг.17B. На фиг.17D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, на фиг.17B. На фиг.18 показан вид в перспективе с частичным увеличением оптического элемента, представленного на фиг.17.

Оптический элемент 1 в соответствии с пятым вариантом осуществления отличается от оптического элемента по первому варианту осуществления тем, что множество структур 3 в виде углублений расположены на поверхности основания. Форма структур 3 представляет собой выемки, полученные путем реверсирования выступа структур 3 в первом варианте осуществления. Поэтому эффективный показатель преломления в направлении глубины (в направлении оси Z на фиг.17) структур 3 постепенно увеличивается в направлении к основанию 2 и изменяется так, что соответствует S-образной изогнутой линии. Следует отметить, что, когда структуры 3 представляют собой выемки, как описано выше, участки отверстий (входные участки углублений) структур 3 в виде углублений определены как нижние участки, а наиболее низкие участки (самые глубокие участки углублений) в направлении глубины основания 2 определены как вершины. Другими словами, верхний и нижний участок определены, используя структуры 3, которые являются нереальными. В этом случае эффективный показатель преломления, показанный на фиг.2, постепенно увеличивается в направлении от нижнего участка к вершине. Кроме того, в пятом варианте осуществления, поскольку структуры 3 представляют собой выемки, высота H структур 3 в формуле (1) и т.п. заменяется глубиной H структур 3.

Пятый вариант осуществления является таким же, как и первый вариант осуществления, за исключением представленного выше описания.

В пятом варианте осуществления, поскольку используются выемки, полученные путем реверсирования выступа структур 3 в первом варианте осуществления, может быть достигнут тот же эффект, что и в первом варианте осуществления.

Кроме того, в пятом варианте осуществления нижние участки соседних структур 3 соединены друг с другом так, что структуры проникают в соседние нижние участки. Поэтому мало вероятно, что в оптическом элементе 1 в соответствии с пятым вариантом осуществления стенки между структурами будут повреждены по сравнению с оптическим элементом, имеющим тонкие стенки, сформированные между всеми соседними структурами. В соответствии с этим может быть улучшена прочность элемента.

Шестой вариант осуществления

На фиг.19 показан вид в перспективе, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с шестым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.19, оптический элемент 1 в соответствии с шестым вариантом осуществления отличается от первого варианта тем, что оптический элемент 1 включает в себя структуры 5 в виде столбиков, которые проходят в одном направлении на поверхности основания, и структуры 5 одномерно расположены на основании 2. Следует отметить, что элементы, совпадающие в шестом и в первом варианте осуществления, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций, и их описание здесь опущено.

Эффективный показатель преломления в направлении глубины (направление оси Z на фиг.19) структур 5 постепенно увеличивается в направлении основания 2 и изменяется так, что вычерчивается S-образная изогнутая линия. Таким образом, профиль показателя преломления имеет одну точку N перегиба. Кроме того, структуры в форме столбиков могут быть соединены друг с другом таким образом, что участки структур в форме столбиков наложены друг на друга или могут быть соединены друг с другом так, что участки между структурами в форме столбиков представляют собой вторичные структуры. В этом случае, путем модификации ширины самих структур в форме столбиков, эти структуры могут быть соединены друг с другом так, что их участки будут наложены друг на друга.

Структуры 5 имеют цилиндрическую поверхность, которая равномерно продолжается в одном направлении (направление оси Y). Участок (участок XZ), получаемый путем среза структур 5, перпендикулярно направлению хребта, имеет такую форму в сечении, которая является такой же или похожей на профиль показателя преломления, показанный на фиг.2.

В соответствии с шестым вариантом осуществления изменение эффективного показателя преломления в направлении глубины постепенно увеличивается в направлении основания 2 и вычерчивает S-образную изогнутую линию. Поэтому граница для света становится нечеткой из-за эффекта формы структур 5, что может уменьшить отражение света. Таким образом, может быть получен оптический элемент 1, имеющий хорошие противоотражающие характеристики.

Седьмой вариант осуществления

На фиг.20 показан вид в разрезе, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с седьмым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.20, оптический элемент 1 в соответствии с седьмым вариантом осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что градиентная пленка 6 сформирована на основании вместо структур 3. Следует отметить, что те же части, что и в первом варианте осуществления, обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций, и их описание здесь исключено.

Градиентная пленка 6 представляет собой пленку, состоящую из материала, состав которого постепенно изменяется в направлении глубины (направлении толщины), таким образом, что показатель преломления в направлении глубины постепенно изменяется. Показатель преломления на стороне поверхности градиентной пленки 6 ниже, чем на стороне основания (сторона границы перехода). Эффективный показатель преломления в направлении глубины постепенно увеличивается в направлении основания 2 и изменятся так, что вычерчивается S-образная изогнутая линия. Следовательно, граница для света становится нечеткой, что позволяет уменьшить отраженный свет.Таким образом, противоотражающие характеристики оптического элемента могут быть ухудшены.

Градиентная пленка 6 может быть сформирована, например, путем напыления. Примеры формирования пленки путем напыления включают в себя метод, в котором два типа целевых материала одновременно распыляют в определенном соотношении, и метод, в котором содержание технологического газа, содержащегося в пленке, соответствующим образом изменяется при выполнении реактивного распыления, при этом изменяется скорость потока технологического газа.

В соответствии с седьмым вариантом осуществления могут быть достигнуты те же эффекты, что и первом варианте осуществления.

Восьмой вариант осуществления

Конфигурация жидкокристаллического устройства отображения

На фиг.21 показан пример конфигурации жидкокристаллического устройства отображения в соответствии с восьмым вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг.21, жидкокристаллическое устройство отображения включает в себя заднюю подсветку 53, которая излучает свет, и жидкокристаллическую панель 51, которая по времени и пространству модулирует свет, излучаемый от задней подсветки 53, для отображения изображения. Поляризаторы 51а и 51b, которые представляют собой оптические компоненты, соответственно, расположены на двух поверхностях жидкокристаллической панели 51. Оптический элемент 1 расположен на поляризаторе 51b, размещенном на стороне поверхности отображения жидкокристаллической панели 51. В настоящем изобретении поляризатор 5 lb, имеющий оптический элемент 1, расположенный на одной основной его поверхности, называется противоотражающим поляризатором 52. Противоотражающий поляризатор 52 представляет собой пример противоотражающего оптического компонента.

Далее задняя подсветка 53, жидкокристаллическая панель 51, поляризаторы 51а и 51b и оптический элемент 1, составляющие жидкокристаллическое устройство отображения, будут описаны последовательно.

Задняя подсветка

Например, в качестве задней подсветки 53 можно использовать заднюю подсветку прямого типа, заднюю подсветку через кромки или заднюю подсветку с плоским источником света. Задняя подсветка 53 включает в себя, например, источник света, отражающую пластину и оптическую пленку. Например, флуоресцентная лампа с холодным катодом (CCFL), флуоресцентная лампа с горячим катодом (HCFL), органическая электролюминесценция (OEL), неорганическая электролюминесценция (IEL), светодиод (LED) или тому подобное, используются как источник света.

Жидкокристаллическая панель

Примеры режима отображения, которые можно использовать для жидкокристаллической панели 51, включают в себя твист-нематический (TN) режим, супертвист-нематический (STN) режим, режим с вертикальным выравниванием (VA), режим с переключением в плоскости (IPS), оптически компенсированный режим двойного лучепреломления (ОСВ), режим ферроэлектрического жидкого кристалла (FLC), режим жидкого кристалла с распределенным полимером (PDLC) и режим смены первичной и вторичной фазы (PCGH).

Поляризаторы

Поляризаторы 51а и 51b, соответственно, предусмотрены, например, на двух поверхностях жидкокристаллической панели 51 таким образом, что их оси пропускания являются ортогональными друг другу. Каждый из поляризаторов 51а и 51b разрешает пропускание через себя только одного из ортогональных поляризованных компонентов падающего света и блокирует другие компоненты путем поглощения. Каждый из поляризаторов 51а и 51b может представлять собой вытянутую вдоль одной оси гидрофильную полимерную пленку, такую как пленка из поливинилового спирта, пленку из частично формализованного поливинилового спирта или частично омыленную пленку из сополимера этилена и винилацетата, с дихроическим веществом, таким как иод или дихроический пигмент, поглощенный в гидрофильной полимерной пленке. Защитный слой, такой как пленка из триацетилцеллюлозы (ТАС) предпочтительно сформирован на двух поверхностях каждого из поляризаторов 51а и 51b. Когда защитный слой сформирован таким образом, основание 2 оптического элемента 1 предпочтительно также используется как защитный слой. Это связано с тем, что в такой конфигурации противоотражающий поляризатор 52 может быть выполнен боле тонким.

Оптический элемент

Оптический элемент 1 является тем же, что и в первом-седьмом вариантах осуществления, и его описание будет исключено.

В соответствии с восьмым вариантом осуществления, поскольку оптический элемент 1 расположен на поверхности дисплея устройства жидкокристаллического дисплея, противоотражающая функция поверхности дисплея устройства жидкокристаллического дисплея может быть улучшена. Таким образом, может быть улучшена видимость устройства жидкокристаллического дисплея.

Девятый вариант осуществления

Конфигурация жидкокристаллического устройства дисплея

На фиг.22 показан пример конфигурации жидкокристаллического устройства отображения в соответствии с девятым вариантом осуществления настоящего изобретения. Жидкокристаллическое устройство отображения отличается от устройства по восьмому варианту осуществления тем, что включает в себя передний элемент 54 на передней стороне жидкокристаллической панели 51 и также включает в себя оптический элемент 1 на передней поверхностей жидкокристаллической панели 51 и/или передней и задней поверхностях переднего элемента 54. На фиг.22 показан пример, в котором оптический элемент 1 выполнен на всей передней поверхности жидкокристаллической панели 51, а также передней и задней поверхностях переднего элемента 54. Например, воздушный зазор сформирован между жидкокристаллической панелью 51 и передним элементом 54. Те же части, что и в восьмом варианте осуществления, обозначены теми же номерами ссылочных позиций, и их описание здесь исключено. Следует отметить, что в настоящем изобретении передняя поверхность представляет собой поверхность на стороне поверхности дисплея, то есть поверхность на стороне зрителя, и задняя поверхность представляет собой поверхность на стороне, противоположной поверхности дисплея.

Передний элемент 54 представляет собой переднюю панель или тому подобное, используемую с целью обеспечения механической, тепловой защиты и защиты от атмосферных воздействий и функции дизайна для передней поверхности (стороны зрителя) жидкокристаллической панели 51. Передний элемент 54 имеет, например, форму листа, форму пленки или форму пластины. Примеры материала переднего элемента 54 включают в себя стекло, триацетилцеллюлозу (ТАС), полиэфир (ТРЕЕ), полиэтилентерефталат (PET), полиимид (PI), полиамид (РА), арамид, полиэтилен (РЕ), полиакрилат, полиэфирсульфон, полисульфон, полипропилен (РР), диацетилцеллюлозу, поливинилхлорид, акриловую полимерную смолу (РММА) и поликарбонат (PC). Однако материал не ограничен конкретно этими материалами, и можно использовать любой материал, обладающий прозрачностью.

В соответствии с девятым вариантом осуществления видимость жидкокристаллического устройства отображения может быть улучшена, как и в восьмом варианте осуществления.

Примеры

Ниже настоящее изобретение в частности описано на основе примеров, но не ограничено только примерами.

Примеры настоящего изобретения описаны в следующем порядке.

1. Исследование профиля показателя преломления и формы структур

2. Исследование других форм структур

3. Исследование количества ступенек в профиле показателя преломления

4. Исследование характеристик отражения, используя фактически изготовленные образцы

1. Исследование профиля показателя преломления и формы структур

S-образный профиль показателя преломления был принят, и форма структур, которая обеспечивает получение такого профиля показателя преломления, была определена в ходе моделирования. Кроме того, взаимозависимость между профилем показателя преломления и отражающей способностью была исследована путем моделирования.

Пример 1

Как показано на фиг.23, был принят профиль показателя преломления, эффективный показатель преломления которого соответствует S-образной изогнутой линии. Затем была определена форма структур, которая обеспечивает описанный выше профиль показателя преломления. На фиг.24А показан результат.

Пример 2

Как показано на фиг.23, был принят профиль показателя преломления, эффективный показатель преломления которого соответствует S-образной изогнутой линии и в котором кончик изменяется более круто, чем в Примере 1. Следовательно, была определена форма структур, которая позволяет получить описанный выше профиль показателя преломления.

На фиг.24B показан результат.

Пример 3

Как показано на фиг.23, был принят профиль показателя преломления, эффективный показатель преломления которого соответствует S-образной изогнутой линии и в котором кончик изменяется намного более круто, чем в Примере 1. Затем была определена форма структур, которая позволяет получить описанный выше профиль показателя преломления. На фиг.24С показан результат.

Сравнительный пример 1

Как показано на фиг.23, приняли линейный профиль показателя преломления. Затем определили форму структур, которая обеспечивает описанный выше профиль показателя преломления. В результате, были получены структуры, имеющие форму висящего колокола (не показано).

Оценка отражающей способности 1

Вначале определили отражающую способность каждого из описанных выше показателей преломления в случае, когда высота структур составила 300 нм. На фиг.25 показаны результаты. Следует отметить, что на фиг.23, поскольку оптическую толщину определяли на основании нижней поверхности структур, взаимосвязь между увеличением и уменьшением профиля показателя преломления противоположна представленной на фиг.2.

Следующее можно видеть на фиг.25.

При линейном профиле показателя преломления (Сравнительный пример 1), отражающая способность R составляет больше чем 0,1%, по существу, во всем диапазоне видимого света от 400 нм до 700 нм. В отличие от этого при S-образных профилях показателя преломления (Примеры 1-3) отражающая способность R была меньше чем 0,1%, по существу, во всем диапазоне видимого света от 400 нм до 700 нм. В частности, S-образные профили показателя преломления (Примеры 2 и 3), которые круто изменяются на концах стороны основания и на стороне воздуха, являются удовлетворительными в смысле эффекта предотвращения отражения в видимом диапазоне.

Оценка отражающей способности 2

Что касается линейного профиля показателя преломления (Сравнительный пример 1) и профиля показателя преломления (Пример 3), имеющего наилучшие характеристики в Примерах 1-3, определяли характеристики отражения, полученные, когда изменялась высота структур. На фиг.26 показаны результаты.

Следующее очевидно из фиг.26.

Когда высота структур составляет 200 нм, отражающая способность S-образного профиля показателя преломления (Пример 3) является более высокой, чем у линейного профиля показателя преломления (Сравнительный пример 1). Поэтому характеристики отражения S-образного профиля показателя преломления ухудшаются.

Когда высота структур составляет 250 нм, отражающая способность S-образного профиля показателя преломления (Пример 3), понижается для более коротких длин волн и среднее значение отражающей способности в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм улучшается по сравнению с линейным профилем показателя преломления (Сравнительный пример 1). Поэтому, когда высота структур составляет 5/14 (250 нм) или больше длины волны 700 нм, S-образный профиль показателя преломления эффективно функционирует и отражающая способность R<0,3% может быть достигнута, по существу, во всем видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм. Кроме того, в диапазоне длин волн от 400 нм до 550 нм, когда высота структур составляет 5/14 (ниже 200 нм) или больше длины волны 550 нм, может быть достигнута отражающая способность R<0,3%.

Когда высота структур составляет 300 нм, 400 нм или 500 нм, отражающая способность S-образного профиля показателя преломления (Пример 3) уменьшается в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм по сравнению с отражающей способностью линейного профиля показателя преломления. Поэтому характеристики отражающей способности S-образного профиля показателя преломления улучшаются. В частности, лучший противоотражающий эффект (R<0,1%) может быть получен в видимом диапазоне от 400 нм до 700 нм.

Когда высота структур составляет 300 нм, отражающая способность при 700 нм, которая является самой длинной длиной волны на кромке диапазона длин волн, составляет приблизительно 0,08%. Таким образом, когда высота структур составляет 2/5 (280 нм) или больше и предпочтительно 3/7 (300 нм) или больше длины волны 700 нм, S-образный профиль показателя преломления эффективно функционирует, и отражающая способность R<0,1% может быть достигнута, по существу, во всем диапазоне видимого света от 400 нм до 700 нм.

Учитывая простоту изготовления, максимальное значение высоты структур предпочтительно составляет приблизительно 1,0 мкм (с шагом 700 нм, соотношение размеров 1,4) в диапазоне видимого света. Таким образом, высота структур предпочтительно составляет 10/7(1 мкм) или меньше длины волны 700 нм.

Учитывая приведенное выше описание, высота структур предпочтительно составляет 5/14 или больше и 10/7 или меньше максимального значения диапазона длин волн света в используемой окружающей среде, более предпочтительно 2/5 или больше и 10/7 или меньше максимального значения и дополнительно предпочтительно 3/7 или больше и 10/7 или меньше максимального значения.

Оценка формы структур

Следующее очевидно из фиг.24А-24С и 25.

Форма структур, которая обеспечивает профиль показателя преломления, показанный на фиг.23, представляет в сечении форму квадратного корня S-образного профиля показателя преломления, и эта форма постепенно расширяется в направлении основания. Кроме того, среди структур, показанных на фиг.24А-24С, структуры, имеющие форму в виде усеченного конуса с плоской вершиной (Пример 2: фиг.24B и Пример 3: фиг.24С) могут обеспечить особенно хорошие противоотражающие характеристики.

Кроме того, как показано на фиг.24, нижние участки соседних структур соединены друг с другом, что обозначено присутствием плоских участков 3а, сформированных на нижних участках структур. Это позволяет достичь профиля показателя преломления, который постепенно увеличивается в направлении основания и вычерчивает S-образную изогнутую линию. Следует отметить, что малые структуры, такие как вторичные структуры, могут быть сформированы на поверхности основания без ввода нижних участков структур в контакт друг с другом.

2. Исследование других форм структур

Формы других структур, чем показаны на фиг.24А-24С, были определены путем расчетов.

Пример 4

Были определены структуры, полученные в результате вытягивания структур 3 по Примеру 3, в 1,5 раза в направлении оси Y. На фиг.27А показан результат.

Пример 5

Были определены структуры, полученные в результате вытягивания структур 3 по Примеру 3 в 1,5 раза в направлении оси X. На фиг.27B показан результат.

Пример 6

Была определена форма структур, полученных в результате реверсирования выемок и выступов структур 3 по Примеру 2. На фиг.27С показан результат.

Оценка формы структур

Даже в структурах, вытянутых в направлении осей X и Y или в структурах, в которых выемки и выступы были реверсированы, был получен профиль показателя преломления, аналогичный представленным в Примерах 2 и 3. Поэтому формы (Примеры 4-6) структур, показанных на фиг.27А-27С, также позволяют достичь хороших противоотражающих характеристик.

Кроме того, структуры, вытянутые в направлениях осей X и Y, как в Примерах 4 и 5, могут быть легко изготовлены, и может быть увеличен упаковочный коэффициент.

3. Исследование количества ступенек в профиле показателя преломления

Спектры отражения профиля показателя преломления, имеющего две или больше точки перегиба, и профиля показателя преломления, имеющего одну точку перегиба (S-образный профиль показателя преломления), были определены, и результаты сравнили друг с другом.

Пример 7

Был принят тот же S-образный профиль показателя преломления, что и в Примере 3, то есть профиль показателя преломления, имеющий одну точку перегиба.

Сравнительный пример 2

Как показано на фиг.28, был принят тот же профиль показателя преломления, что и в Сравнительном примере 1, то есть линейный профиль показателя преломления.

Сравнительный пример 3

Как показано на фиг.28, был принят профиль показателя преломления, имеющий три точки перегиба.

Сравнительный пример 4

Как показано на фиг.28, был принят профиль показателя преломления, имеющий пять точек перегиба.

Оценка отражающей способности

Определяли отражающую способность каждого из описанных выше профилей показателя преломления в случае, когда высота структур составляла 500 нм. На фиг.29 показаны результаты. Следует отметить, что на фиг.28, поскольку оптическую толщину определяли на основе нижней поверхности структур, взаимосвязь между увеличением и уменьшением профиля показателя преломления противоположна представленной на фиг.2.

Следующее понятно из фиг.29.

Когда высота структур составляет 500 нм, S-образный профиль показателя преломления (Пример 7) образует лучший противоотражающий эффект, чем профили показателя преломления, имеющие две или больше точек перегиба (Сравнительные примеры 3 и 4) и линейный профиль показателя преломления (Сравнительный пример 2).

Здесь, когда высота структур составляет 500 нм или больше, S-образный профиль показателя преломления (Пример 7) проявляет тенденцию формирования лучшего противоотражающего эффекта, чем профили показателя преломления, имеющие две или больше точек перегиба (Сравнительные примеры 3 и 4) и линейный профиль показателя преломления (Сравнительный пример 2).

4. Исследование характеристик отражения, используя фактически изготовленные образцы В Примере 8, представленном ниже, высоту H структур оптического листа, шаги Р1 и Р2 размещения и соотношение размеров определяли следующим образом.

Вначале форму поверхности изготовленного оптического листа наблюдали с помощью атомно-силового микроскопа (АРМ). Затем высоту Н и шаги Р1 и Р2 размещения структур определяли по профилю сечения, полученному с помощью AFM. Кроме того, соотношение размеров (=высота H/шаг Р2 размещения) определяли, используя высоту H и шаг Р2 размещения.

Пример 8

Вначале подготовили стеклянную роликовую мастер-форму, имеющую внешний диаметр 126 мм, и слой резиста сформировали на поверхности стеклянной роликовой мастер-формы следующим образом. То есть фоторезист был разбавлен разбавителем в соотношении 1/10, и разбавленный резист нанесли на поверхность стеклянной роликовой мастер-формы в виде колонны путем погружения для получения толщины приблизительно 70 нм, в результате чего был сформирован слой резиста. Затем стеклянную роликовую мастер-форму, используемую как носитель записи, перенесли на устройство экспонирования роликовой мастер-формы, показанное на фиг.8. В результате экспонирования слоя резиста латентное изображение, имеющее структуру квазишестиугольной решетки в трех соседних рядах дорожек сформировали на слое резиста так, чтобы сформировать форму одной спирали.

В частности, область, где должна была быть сформирована структура экспонирования квазишестиугольной решетки, облучали лазерными лучами, имеющими мощность 0,50 мВт/м, которые попадали на поверхность стеклянной роликовой мастер-формы для формирования структуры экспонирования квазишестиугольной решетки в виде выемок. Следует отметить, что толщина слоя резиста в направлении столбцов рядов дорожек составляла приблизительно 60 нм, и толщина слоя резиста в направлении продолжения дорожек составляла приблизительно 50 нм.

Затем, подвергая слои резиста на стеклянной роликовой мастер-форме обработке проявления, экспонированные участки слоя резиста растворялись для выполнения проявления. В частности, непроявленную стеклянную роликовую мастер-форму поместили на поворотный стол проявляющего устройства (не показано). Проявитель по каплям наносили на поверхность стеклянной роликовой мастер-формы, в то время как стеклянная роликовая мастер-форма вращалась вместе с поворотным столом для проявления слоя резиста на поверхности. Таким образом, получили стеклянную роликовую мастер-форму со слоем резиста, имеющим отверстия в виде структуры квазишестиугольной решетки.

Затем поочередно выполняли обработку вытравливания и обработку озоления для стеклянной роликовой мастер-формы, используя устройство для вытравливания ролика. Таким образом, была сформирована структура в виде конических структур (выемок). Здесь, благодаря соответствующей регулировке времени обработки при обработке травления и обработки озоления, была сформирована одиночная ступенька на боковой стороне структур. Это обеспечивает форму, эффективный показатель преломления которой в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и изменяется так, что соответствует S-образной изогнутой линии. На фиг.30A и 30B показана форма сформированной поверхности изготовленной мастер-формы. Такая форма структур также может быть измерена в результате наблюдений с помощью SAM (сканирующего электронного микроскопа) или тому подобное вместо оценок с использованием AFM (сканирующего атомно-силового микроскопа).

Здесь вытравливающее устройство ролика представляет собой устройство вытравливания плазмой, имеющее электрод в виде столбика, и выполненный таким образом, что электрод в виде столбика вставляют в отверстие цилиндрической стеклянной роликовой мастер-формы и выполняют вытравливание плазмой цилиндрической поверхности стеклянной роликовой мастер-формы.

В конечном итоге, в результате полного удаления слоя резиста, используя озоление O₂, получили стеклянную мастер-форму типа "глаз мотылька", имеющую структуру квазишестиугольной решетки в виде углублений. Глубина углублений в направлении столбца была большей, чем в направлении продолжения дорожки.

Затем стеклянную роликовую мастер-форму типа "глаз мотылька" ввели в плотный контакт с листом ТАС (триацетилцеллюлоза), на который была нанесена отверждаемая под действием ультрафиолетового света полимерная смола, и затем их отсоединили друг от друга, подвергая отверждению путем воздействия ультрафиолетовыми лучами. Затем был получен оптический лист, имеющий основную поверхность, на которой было расположено множество структур. Высота H структур оптического листа составила 230 нм, шаг Р1 размещения составил 300 нм, шаг Р2 размещения составил 270 нм, и соотношение размеров (Н/Р2) составило 0,9.

В результате описанной выше обработки был изготовлен требуемый оптический лист.

Оценка отражающей способности

Отражающую способность оптического листа, изготовленного как описано выше, оценивали, используя устройство оценки (V-550), поставляемое корпорацией JASCO. На фиг.31 показаны результаты.

Сравнительный пример 5

Отражающие характеристики оптического листа, имеющего поверхность, на которой было размещено множество структур, имеющих форму в виде конуса, определили в результате моделирования. На фиг.31 показан результат.

Условия моделирования представлены ниже.

Размещение: шестиугольная решетка.

Высота H: 200 нм.

Шаги размещения Р1 и Р2: 300 нм.

Соотношение размеров (H/Р2): 0,7.

Форма: форма в виде конуса (форма без S-образного профиля показателя преломления).

Поляризация: отсутствует.

Сравнительный пример 6

Отражающие характеристики оптического листа, имеющего поверхность, на которой было размещено множество структур, имеющих форму висящего колокола, определили в результате моделирования. На фиг.31 показаны результаты.

Условия моделирования представлены ниже.

Размещение: шестиугольная решетка.

Высота H: 300 нм.

Шаги Р1 и Р2 размещения: 300 нм.

Соотношение размеров (H/Р2): 1,0.

Форма: форма висящего колокола (форма без S-образного профиля показателя преломления).

Поляризация: отсутствует.

В Таблице представлены конфигурации Примера 8 и Сравнительных примеров 5 и 6.

  Пример 8 Сравнительный пример 5 Сравнительный пример 6 Результат наблюдения поверхности фиг.30А фиг.30B (изображение AFM) - - Структура решетки Квазишестиугольная решетка Шестиугольная решетка Шестиугольная решетка Форма нижней части Эллипс Круг Круг Шаг P1 (нм) 300 300 300 Шаг Р2 (нм) 270 300 300 Высота H (нм) 230 200 300 Соотношение размеров (H/Р2) 0,9 0,7 1,0 Форма S-образная форма (профиль показателя преломления) Форма в виде конуса Форма висящего колокола Поляризация Отсутствовала Отсутствовала Отсутствовала

Следующее можно видеть на фиг.31.

В Примере 8, отражающая способность проявляет тенденцию незначительного увеличения на больших длинах волн в диапазоне длин волн от 400 нм до 650 нм, но она гораздо меньше, чем в Сравнительном примере 5, в диапазоне волн от приблизительно 400 нм до 650 нм. В частности, характеристики с низкой степенью отражения, такие как отражающая способность 0,2% или ниже, достигаются при длине волны 550 нм, на которой способность видения человека является наилучшей. Следует отметить, что увеличение отражающей способности на больших длинах волн связано с высотой структур. Поэтому увеличение отражающей способности может быть подавлено путем изменения высоты структур в Примере 8 до приблизительно 300 нм, что представляет собой высоту структур в Сравнительном примере 6.

В отличие от этого в Сравнительном примере 5 отражающая способность проявляет тенденцию постепенного увеличения, вместе с увеличением длины волны в диапазоне длин волн от 400 нм до 650 нм. Кроме того, в Сравнительном примере 6 увеличение отражающей способности подавляется при более длинных длинах волн в диапазоне длин волн от 400 нм до 650 нм, но противоотражающие характеристики в Примере 8 лучше, чем в Сравнительном примере 6 во всем описанном выше диапазоне длин волн. В частности, Пример 8 лучше, чем Сравнительный пример 6 в смысле противоотражающих характеристик на длине волны 550 нм, на которой способность видеть человека является наилучшей. Здесь, когда высота структур в Примере 8 изменяется до приблизительно 300 нм, что представляет собой высоту структур в Сравнительном примере 6, структуры, имеющие S-образный профиль показателя преломления, имеют существенно лучшие противоотражающие характеристики.

Из приведенного выше описания очевидно, что хорошие противоотражающие характеристики могут быть достигнуты, когда эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и вычерчивает S-образную изогнутую линию.

Варианты осуществления и Примеры настоящего изобретения были, в частности, описаны выше. Однако настоящее изобретение не ограничено описанными выше вариантами осуществления и Примерами, и различные модификации могут быть выполнены в соответствии с разными требуемыми характеристиками на основе технических идей настоящего изобретения.

Например, цифровые величины, формы, материалы и конфигурации, представленные как Примеры в вариантах осуществления и Примерах, являются просто примерами, и другие цифровые значения, формы, материалы и конфигурации могут использоваться в случае необходимости.

Кроме того, конфигурации описанных выше вариантов осуществления могут быть скомбинированы друг с другом, если только они не выходят за пределы сущности настоящего изобретения.

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления случай, когда настоящее изобретение применяют к устройству жидкокристаллического дисплея, был описан как пример, но настоящее изобретение также может быть применено к другим устройствам дисплея, кроме устройства жидкокристаллического дисплея. Например, настоящее изобретение можно применять в различных устройствах дисплея, таких как дисплей на CRT (электронно-лучевая трубка), панель плазменного дисплея (PDP), дисплей на основе электролюминесценции (EL) и дисплей - излучатель электронов в результате поверхностной проводимости (SED).

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления случай, когда оптический элемент 1 изготавливают с помощью способа, в котором процесс для изготовления мастер-формы в оптических дисках комбинируют с процессом вытравливания, был описан как пример. Однако способ для изготовления оптического элемента 1 не ограничивается этим, и любой способ может быть принят, если только может быть изготовлен оптический элемент, имеющий S-образный профиль показателя преломления, эффективный показатель преломления которого в направлении глубины постепенно увеличивается в направлении основания. Например, оптический элемент может быть изготовлен путем экспонирования электронным лучом или тому подобное. В качестве альтернативы, оптический элемент может быть изготовлен путем выполнения покрытия градиентной пленкой, полученной в результате смешивания полого кремния или тому подобное, в то время как отношение полого кремния изменяется так, что эффективный показатель преломления постепенно изменяется, или с использованием градиентной пленки, полученной в результате реактивного распыления.

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления слой с низким показателем преломления может быть дополнительно сформирован на поверхности основания 2, где были сформированы структуры 3. Предпочтительно, слой с низким показателем преломления, в основном, состоит из материала, имеющего более низкий показатель преломления, чем у материала, составляющего основание 2, структуры 3 и вторичные структуры 4. Примеры материала с таким слоем с низким показателем преломления включают в себя органические материалы, такие как фторуглеродные полимерные смолы и неорганические материалы с низким показателем преломления, такие как LiF и MgF₂.

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления оптический элемент может быть изготовлен с помощью теплового переноса. В частности, оптический элемент 1 может быть изготовлен путем нагрева основания, состоящего, в основном, из термопластичной полимерной смолы, и с последующим прессованием штампом (формой), такой как роликовая мастер-форма 11 или дисковая мастер-форма 41 основания, в достаточной степени размягченного в результате тепловой обработки.

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления случай, когда противоотражающий поляризатор был получен в результате применения настоящего изобретения к поляризатору, был описан как пример, но настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Противоотражающие оптические компоненты, кроме поляризатора, могут быть получены путем применения настоящего изобретения к линзам, оптическому волноводу, материалу окна, элементу дисплея и т.п.

Кроме того, в описанных выше вариантах осуществления был описан случай, когда профиль показателя преломления имеет S-образную форму с одной точкой перегиба, но другая точка перегиба может быть дополнительно предусмотрена, по меньшей мере, на одном из концов S-образного профиля показателя преломления. Даже при таком, по существу, S-образном профиле показателя преломления могут быть достигнуты хорошие противоотражающие характеристики. В частности, когда высота структур мала, получают существенный эффект противоотражающих характеристик. Точка перегиба на одном конце профиля показателя преломления может быть получена, например, путем формования верхней части структур 3 таким образом, что верхняя часть представляет выступ с изогнутой поверхностью. Точка перегиба на другом конце может быть получена в результате, например, формования ободка на нижнем участке структур 3 такого, что ободок расширяется в направлении основания.

ПОЯСНЕНИЕ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ 2 ОСНОВАНИЕ 2а ЗАЗОР 3 СТРУКТУРЫ, ПЕРВИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ 3t ВЕРШИНА 3b НИЖНЯЯ ЧАСТЬ   ОБОДОК 4 ВТОРИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ 4а НЕРОВНЫЙ УЧАСТОК 5 СТРУКТУРЫ 6 ГРАДИЕНТНАЯ ПЛЕНКА 11 РОЛИКОВАЯ МАСТЕР-ФОРМА 12 МАСТЕР-ФОРМА 13 СТРУКТУРЫ 12а ЗАЗОР 51 ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ПАНЕЛЬ 51а ПОЛЯРИЗАТОР 51b ПОЛЯРИЗАТОР 52 ПРОТИВООТРАЖАЮЩИЙ ПОЛЯРИЗАТОР 53 ЗАДНЯЯ ПОДСВЕТКА 54 ПЕРЕДНИЙ ЭЛЕМЕНТ Pa ПЕРВАЯ ТОЧКА ПЕРЕХОДА Pb ВТОРАЯ ТОЧКА ПЕРЕХОДА N ТОЧКА ПЕРЕГИБА St СТУПЕНЬКА

Противоотражающий оптический элемент содержит основание и множество структур, расположенных на поверхности основания и представляющих собой выемки или выступы конической формы. Структуры расположены с шагом, меньшим или равным длине волны света области длин волн в окружающей среде использования указанного элемента. Нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом. Эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии. Структуры имеют единственную ступеньку на боковой поверхности структур. Технический результат - улучшение противоотражающих характеристик. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 60 ил., 1 табл.

1. Противоотражающий оптический элемент, содержащий:
основание и
множество структур, расположенных на поверхности основания,
структуры представляют собой выемки или выступы конической формы,
причем структуры расположены с шагом, меньшим или равным длине волны света области длин волн в окружающей среде использования указанного элемента, а нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом,
при этом эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии,
причем структуры имеют единственную ступеньку на боковой поверхности структур.

2. Оптический элемент по п.1, в котором структуры имеют форму эллиптического конуса,
эффективный показатель преломления в направлении глубины структур имеет единственную точку перегиба, и
указанная точка перегиба согласуется с формой боковой стороны структур.

3. Оптический элемент по п.1, в котором
боковая поверхность структур постепенно расширяется в направлении основания и изменяется таким образом, что линия боковой поверхности в сечении структуры соответствует по форме линии, которая отображает величину, равную квадратному корню из эффективного показателя преломления структур, в направлении глубины структур.

4. Оптический элемент по п.1, в котором указанная область длин волн света в окружающей среде использования элемента представляет собой область длин волн видимого света.

5. Оптический элемент по п.1, в котором высота структур составляет 5/14 или более максимального значения области длин волн света в окружающей среде использования элемента.

6. Оптический элемент по п.1, в котором высота структур составляет 2/5 или более максимального значения области длин волн света в окружающей среде использования элемента.

7. Оптический элемент по п.1, в котором величина изменения эффективного показателя преломления в направлении глубины структур на стороне падения света и/или на стороне основания структур больше, чем усредненное значение изменения эффективного показателя преломления по всей глубине структур.

8. Оптический элемент по п.1, в котором нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом так, что они наложены друг на друга.

9. Оптический элемент по п.1, дополнительно содержащий вторичные структуры, расположенные между указанными структурами, расположенными рядом друг с другом,
при этом вторичные структуры представляют собой выемки или выступы, которые меньше, чем указанные структуры,
причем нижние участки указанных структур соединены друг с другом с помощью вторичных структур, расположенных между ними.

10. Оптический элемент по п.1, в котором наиболее близкие друг к другу структуры расположены в направлении дорожки.

11. Оптический элемент по п.1, в котором структуры имеют коническую форму, которая является осесимметричной, за исключением нижнего участка, соединенного с соседними структурами, или имеют коническую форму, полученную путем вытягивания или сжатия вышеуказанной формы в направлении дорожки.

12. Оптический элемент по п.1, в котором структуры расположены периодически в виде структуры четырехугольной решетки или в виде структуры квазичетырехугольной решетки.

13. Оптический элемент по п.1, в котором структуры расположены периодически в виде структуры шестиугольной решетки или в виде структуры квазишестиугольной решетки.

14. Оптический элемент, содержащий:
основание; и
множество структур, расположенных на поверхности основания,
структуры представляют собой выемки или выступы в виде столбиков, которые проходят в одном направлении на поверхности основания,
причем структуры расположены с шагом, меньшим или равным области длин волн света в окружающей среде использования элемента,
и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом,
при этом эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии,
причем структуры имеют единственную ступеньку на боковой поверхности структур.

15. Устройство отображения, содержащее оптический элемент по любому из пп.1-13.

16. Противоотражающий оптический компонент, содержащий:
оптический компонент; и
множество структур, расположенных на поверхности оптического компонента,
структуры представляют собой выемки или выступы конической формы,
причем структуры расположены с шагом, меньшим или равным длине волны света в окружающей среде использования компонента, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом,
при этом эффективный показатель преломления в направлении глубины структур постепенно увеличивается в направлении основания и соответствует S-образной изогнутой линии,
причем структуры имеют единственную ступеньку на боковой поверхности структур.

17. Противоотражающий оптический компонент по п.16, в котором оптический компонент представляет собой поляризационный элемент, или линзу, или оптический волновод, или материал окна, или элемент отображения.

18. Мастер-форма, содержащая:
основание; и
множество структур, расположенных на поверхности основания,
структуры представляют собой выемки или выступы конической формы,
причем структуры расположены с шагом, меньшим или равным длине волны света в окружающей среде использования, и нижние участки структур, расположенных рядом друг с другом, соединены друг с другом,
при этом эффективный показатель преломления в направлении глубины оптического элемента, сформированного с использованием указанных структур, постепенно увеличивается в направлении основания оптического элемента и соответствует S-образной изогнутой линии,
причем структуры имеют единственную ступеньку на боковой поверхности структур.

19. Мастер-форма по п.18, в которой основание имеет форму диска, цилиндрическую форму или форму столбика.