Оптическое устройство, способ изготовления мастер-копии, используемой при изготовлении оптического устройства, и фотоэлектрический преобразователь
Иллюстрации
Показать всеОптическое устройство имеет множество структур с возвышенными или углубленными участками, расположенными с коротким шагом, равным или короче, чем длина волны видимого света, на поверхности основания. Структуры образуют множество рядов в виде дугообразных дорожек на поверхности основания и образуют конфигурацию квазишестиугольной решетки. Структура имеет форму эллиптического конуса или усеченного эллиптического конуса, имеющего главную ось в направлении вдоль дугообразных дорожек. Способ изготовления мастер-копии для использования при производстве оптического устройства включает первый этап, на котором готовят подложку со сформированным на поверхности слоем резиста; второй этап, на котором формируют скрытое изображение путем периодического облучения лазерным лучом слоя резиста при вращении подложки и относительном перемещении лазерного луча в радиальном направлении относительно вращения подложки; и третий этап, на котором формируют конфигурацию резиста на поверхности подложки посредством проявления слоя резиста. Технический результат - улучшение антиотражения и плотности упаковки структур. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 58 ил.
Реферат
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к оптическому устройству, которое имеет на своей поверхности множество структур с возвышенными участками или углубленными участками, расположенных с малым шагом, равным или меньшим, чем длина волны видимого света, к способу изготовления мастер-копии, предназначенной для использования при производстве оптического устройства, и к фотоэлектрическому преобразователю.
Уровень техники
Существуют оптические устройства, в которых используется полупрозрачный материал основания, такой как стекло или пластик, и поверхность которого обработана так, чтобы подавлять отражение света от поверхности. В качестве обработки поверхности такого типа используется способ, в котором оптическое устройство имеет мелкую, плотную поверхность неоднородной формы (типа "глаз мотылька") (см., например, "Phototechnology Contact", Vol.43, No.11 (2005), 630-637).
Обычно в оптическом устройстве, имеющем поверхность с периодическими неровностями, когда свет проходит через неровную поверхность оптического устройства, возникает дифракция света, и прямой компонент проходящего света значительно уменьшается. Однако, когда шаг элементов неровной формы короче, чем длина волны света, который пропускают через него, дифракция не возникает, и, таким образом, можно получить эффективно антиотражение. Оптическое устройство, имеющее такую структуру поверхности, показано на фиг.29 (см., например, публикацию № JP 2003-294910 заявки на японский патент). Оптическое устройство 101 имеет конфигурацию, в которой множество конических и высоких структур 103 размещены на поверхности основания 102 через мелкий шаг, равный или короче, чем длина волны света (видимого света). В оптическом устройстве 101, имеющем описанную выше структуру поверхности, незначительное изменение коэффициента преломления происходит на границе перехода между наклонными участками структур 103 и слоем воздуха, что эффективно предотвращает отражение падающего света от поверхности основания 102. Форма структур 103 не ограничивается такими высокими формами, и аналогичный эффект может быть получен, даже когда структуры сформированы из углубленных участков.
Кроме того, что касается структур 103, предложены различные формы поперечного сечения и компоновок. Например, в оптическом устройстве 101, показанном на фиг.28, каждая из структур 103, имеющая показанную форму, представляет собой модуль решетки, размещенный с формированием структуры квадратной решетки. С другой стороны, например, в публикации № JP 2004-317922 заявки на японский патент раскрыт пример, в котором, как показано на фиг.30, структуры 104 расположены в форме правильной шестиугольной решетки. Кроме того, в публикации № JP 2004-317922 заявки на японский патент представлен пример, в котором эти структуры имеют коническую форму.
Кстати, что касается производства оптических устройств, подложку-реплику формируют из прототипа эталона (мастер-форма), имеющего микроструктуру поверхности, составляющую каждую структуру, и, кроме того, пресс-форма сформована на основе поверхности реплики. На основе приведенного выше ожидается, что оптические устройства могут быть серийно произведены с низкой стоимостью путем литья под давлением. В частности, формируют подложку-реплику, отверждаемую под действием ультрафиолетового излучения, используя один эталонный прототип, и пресс-форму формируют по поверхности подложки-реплики, используя технологию нанесения покрытия, в результате чего оптические устройства, сформированные из, например, поликарбонатной смолы, можно серийно производить путем литья под давлением, с использованием пресс-формы.
Эталонный прототип формируют следующим образом. Слой резиста наносят на подложку и подвергают экспозиции, а затем проявляют для формирования структуры из резиста, после чего используют сухое травление с применением этой структуры резиста в качестве маски. Затем резист (или маску) удаляют для формирования неровной структуры поверхности, в такой структуре возвышенные участки или углубленные участки расположены с мелким шагом на поверхности подложки. Следует отметить, что в качестве материала подложки, формирующего эталонный прототип, можно использовать неорганический материал, такой как кварц, или тому подобное.
Для производства эталонного прототипа с очень высокой точностью формируют такие же уровни, что и структура резиста, сформированного на поверхности подложки. В качестве технологии формирования структуры с мелким шагом, равным или короче, чем длина волны видимого света с высокой точностью, например, известно использование облучения электронным лучом.
В качестве структуры типа "глаз мотылька", сформированной путем облучения электронным лучом, описаны мелкие структуры в форме навеса типа "глаз мотылька" (шаг: приблизительно 300 нм; глубина: приблизительно 400 нм) показанные на фиг.31 (см. "Мастер-копия пресс-формы для противоотражающей структуры (типа "глаз мотылька"), не обладающей зависимостью от длины волны", NTT Advanced Technology Corporation, (online), (поиск выполнен 20 августа 20079 г.), Интернет <URL: http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd> 0016.html>). Структуры типа "глаз мотылька", как представляется, могут быть произведены с использованием способа, в котором неровную структуру формируют путем записи с помощью электронного луча, выполняемой на фоторезисте на подложке из Si (кремния), и полученную в результате подложку подвергают анизотропному травлению поверхности Si подложки, используя неровную структуру слоя фоторезиста в качестве маски. Структуры типа "глаз мотылька" формируют так, чтобы они представляли собой шестиугольную решетку, как показано на фиг.32, в результате чего возникает противоотражающий эффект (отражающая способность 1% или меньше) с очень сильной зависимостью от длины волны в диапазоне длин волны видимого света. На фиг.33 показаны характеристики зависимости коэффициента отражения от длины волны для мастер-копии из кремния (Si).
Однако экспозиция электронным лучом имеет недостаток, состоящий в том, что время работы, выраженное в часах, велико, и следовательно, этот способ не пригоден для промышленного производства. Например, при экспонировании электронным лучом с использованием электронного луча в 100 пА, которые используют при вычерчивании самой тонкой структуры для резиста, который требует величину дозы несколько десятков мС/см2, такого как Calixarene, даже если экспонирование будет продолжено в течение 24 часов, не может быть заполнена область квадрата, имеющего одну сторону размером 200 мкм. Кроме того, для экспонирования электронным лучом площади небольшого по размеру 2,5 дюймового дисплея (50,8 мм × 38,1 мм), в настоящее время, обычно используемого в мобильных телефонах, требуется приблизительно 20 дней.
Поэтому требуется технология для производства мастер-копии с малой стоимостью за короткое время. Для удовлетворения такой потребности предложена технология производства мастер-копии с использованием экспонирования лазером. В частности, рассматриваются различные технологии для производства эталонного прототипа с использованием технологии записи оптического диска.
Например, описано оптическое устройство, имеющее микроструктуру нанометрового размера (структура с низкой отражающей способностью типа "глаз мотылька"), сформированную на подложке из кремния (Si) в форме диска, имеющей диаметр 12 см, с использованием технологии формирования мастер-копии оптического диска (см. публикацию "Development of a Desktop Apparatus Enabling Nanometer-scale Fine Processing", National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, (online), (searched on August 20, 2007), Internet <URL: http://www.aist j/press release/pr2006/pr20060306/pr20060 306 html>). В этом документе указано, что в соответствии с данным способом, структура из точек 50 нм, которая соответствует одной шестой или меньше размера пятна лазерного луча, может быть сформирована со скоростью 6000000 точек/с путем облучения лазерным лучом с частотой импульсов 60 МГц, при вращении подложки со скоростью 6 м/с. На фиг.34 показан пример формирования структуры из наноточек такого оптического устройства.
Кроме того, описан способ, в котором шесть пятен сформированы в каждой вершине правильной шестиугольной формы слоя фоторезиста на поверхности стеклянной эталонной формы путем параллельного разделения лазерного луча на шесть лазерных лучей, используя фазовую дифракционную решетку, имеющую правильную треугольную структуру и с помощью пилообразной дифракционной решетки, имеющей шесть областей, и обеспечения схождения шести лучей лазера в одно пятно с использованием линз объектива на основе интерференции между ними (см., например, публикацию японской патентной заявки № JP 2003-131390).
Однако оптическое устройство, произведенное с использованием таких технологий, обладает плохими характеристиками зависимости отражающей способности от длины волны, и не может реализовать низкую отражательную способность порядка 1% или меньше, и поэтому не пригодно для практического использования в качестве противоотражающей структуры. Причина этого, как предполагается, состоит в том, что оптическое устройство имеет низкую плотность (50% или меньше) наноточечной структуры (соотношение просветов) и значительное отражение Френеля в области плоскости участка, не формирующего структуру. На фиг.35 показаны свойства отражения оптического устройства, представленного на фиг.34.
Настоящее изобретение выполнено с учетом этих проблем и направлено на создание оптического устройства, обладающего высокой производительностью и отличным антиотражением, способа производства эталонной копии для использования при производстве оптического устройства и фотоэлектрического преобразователя.
Сущность изобретения
Авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования для решения проблем предшествующего уровня техники. Их результаты представлены ниже.
Авторы настоящего изобретения изучили оптическое устройство, произведенное с использованием технологии изготовления оригинала оптического диска, а именно оптическое устройство, в котором структуры развернуты по форме дуги (круговой формы), для улучшения антиотражения.
Обычно в области техники, относящейся к упомянутому выше оптическому устройству, структура, которая должна быть выполнена на оптическом устройстве, желательно имеет коническую форму, имеющую круглую нижнюю часть, для улучшения антиотражения. Кроме того, такую форму рассматривают как идеальную форму для получения антиотражения. Кроме того, для увеличения плотности упаковки структур, имеющих такую форму, желательно, чтобы эти структуры были упорядочены в форме правильной шестиугольной решетки.
Однако, насколько известно авторам изобретения, в оптическом устройстве, сформированном с применением технологии изготовления оптических дисков с помощью мастер-копии, трудно сформировать структуру, которая представляла бы собой идеальную форму конуса, и, с учетом фактической производительности, предпочтительно формировать структуру в форме эллиптического конуса так, что нижняя часть эллипса имеет главную ось в направлении вдоль окружности.
Кроме того, насколько известно авторам настоящего изобретения, оптическое устройство, имеющее структуры в форме эллиптического конуса, могут иметь, по существу, такое же антиотражение, что и оптическое устройство, имеющее структуры в форме обычного конуса.
Поэтому авторы настоящего изобретения изучили оптическое устройство, имеющее структуры в форме эллиптического конуса, для улучшения антиотражения. В частности, они изучили возможность увеличения плотности упаковки структур, скомпонованных в форме шестиугольной решетки. В результате авторы изобретения определили, что при экспонировании лазерным облучением, которое применяют в технологии изготовления оптического диска с помощью мастер-копии, высота (глубина) структур в направлении окружности уменьшается по мере того, как зазор между структурами становится уже, и шаг Р1 компоновки в направлении окружности, и шаг Р2 компоновки структур, расположенных в двух соседних дорожках, невозможно установить как аналогичный короткий шаг, и, таким образом, трудно разместить структуры в форме правильной шестиугольной решетки.
Поэтому авторы настоящего изобретения исследовали возможность поиска альтернативной компоновки структуры для замены компоновки в виде правильной шестиугольной решетки. В результате было определено, что структуры должны быть размещены в форме квазишестиугольной решетки, искривленной и увеличенной в направлении внешней окружности.
Кроме того, если структура имеет форму эллиптического конуса, плотность упаковки в радиальном направлении может быть повышена при размещении структур в форме квазишестиугольной решетки, вместо размещения в форме шестиугольной решетки, когда структуры имеют форму эллиптического конуса.
Настоящее изобретение было выполнено на основе этих исследований.
Более конкретно, оптическое устройство в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что на поверхности основания размещено множество структур, имеющих возвышенные участки или углубленные участки с коротким шагом, равным или меньшим, чем длина волны света. Структуры размещены так, что они составляют множество дугообразных дорожек на поверхности основания и формируют конфигурацию квазишестиугольной решетки. Эта структура имеет форму эллиптического конуса или усеченного эллиптического конуса, главная ось которого расположена в направлении вдоль дугообразных дорожек.
Способ производства мастер-копии для использования при формировании оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением представляет собой способ производства мастер-копии для использования при формировании оптического устройства, в котором множество структур, имеющих возвышенные участки или углубленные участки, размещены с коротким шагом, равным или короче, чем длина волны света. Способ характеризуется тем, что включает в себя первый этап для подготовки подложки, имеющей слой резиста, сформированный на поверхности, второй этап попеременного облучения слоя резиста лазерным лучом при вращении подложки и относительном перемещении лазерного луча в направлении, радиальном относительно вращения подложки, для формирования скрытого изображения, имеющего эллиптическую форму с шагом короче, чем длина волны видимого света, и третий этап проявления слоя резиста для формирования структуры резиста на поверхности подложки. На втором этапе скрытое изображение формируется таким образом, что образуется конфигурация квазишестиугольной решетки в соседних трех рядах дорожек.
Согласно настоящему изобретению выполняется множество структур на поверхности с мелким шагом, равным или короче, чем длина волны видимого света, таким образом, что они составляют множество дугообразных рядов дорожек и образуют конфигурацию шестиугольной решетки в соседних трех рядах дорожек. Поэтому может быть достигнута высокая плотность упаковки структур на поверхности для улучшения эффективности антиотражения видимого света, и, таким образом, может быть получено оптическое устройство, имеющее, как отличные антибликовые свойства, так и чрезвычайно высокую степень пропускания. Кроме того, при формировании структур используется технология записи оптического диска, и поэтому мастер-копия для использования при производстве оптического устройства, имеющего такую конструкцию, может быть эффективно получена за короткое время, и для улучшения производительности при производстве оптического устройства можно обрабатывать подложку большого размера. Кроме того, характеристики пропускания могут быть дополнительно улучшены благодаря выполнению точно расположенных структур на светоиспускающей поверхности в дополнение к поверхности, на которую падает свет.
Кроме того, в настоящем изобретении на втором этапе выполняют облучение лазерным лучом слоя резиста при изменении цикла облучения для каждой дорожки, благодаря чему структуры (скрытое изображение) могут быть размещены и сформированы так, что они составляют конфигурацию квазишестиугольной решетки в соседних трех рядах дорожек. Что касается периода облучения лазерным лучом, например, подложку вращают с постоянной угловой скоростью, и частоту импульсов лазерного луча оптимизируют таким образом, чтобы обеспечивался постоянный шаг структур, расположенных в направлении вдоль окружности. В частности, модуляцией управляют таким образом, что период облучения лазерным лучом уменьшается по мере того, как положение дорожки удаляется от центра подложки. Это обеспечивает возможность формирования наноструктуры, в которой обеспечивается однородная пространственная периодичность по всей подложке.
Скрытое изображение, формируемое с помощью способа, проявляют, и выполняют травление с использованием полученной таким образом структуры резиста в качестве маски, для получения структур в форме эллиптического конуса или в форме усеченного эллиптического конуса, главная ось которого расположена в направлении вдоль дугообразных дорожек. В частности, предпочтительно, чтобы каждая структура в форме эллиптического конуса или форме усеченного эллиптического конуса имела более крутой наклон в среднем участке, чем наклоны на участке кончика при вершине и на нижнем участке для обеспечения большей надежности и возможности переноса на другие устройства.
Кроме того, с помощью данного способа может быть получена конфигурация квазишестиугольной решетки, в которой шаг структур вдоль дорожки больше, чем шаг структур между соседними двумя дорожками, и в результате этого плотность упаковки структур может быть дополнительно улучшена.
Оптическое устройство, имеющее конструкцию в соответствии с настоящим изобретением, можно использовать как световодную пластину или световодное окно в различных оптических устройствах, таких как дисплеи, солнечные элементы и осветительные устройства, и т.п. Таким образом, может быть получено оптическое устройство, имеющее малую степень поверхностного отражения и отличную эффективность использования света.
В частности, фотоэлектрический преобразователь в соответствии с настоящим изобретением характеризуется тем, что он включает в себя слой фотоэлектрического преобразования и пропускающее свет оптическое устройство, выполненное на светопринимающем участке слоя фотоэлектрического преобразования. Оптическое устройство имеет множество структур, имеющих возвышенные участки или углубленные участки, размещенные с коротким шагом, равным или короче, чем длина волны видимого света на светопринимающей поверхности, и структуры размещены так, что они составляют множество дугообразных рядов дорожек на поверхности падения света, так что они формируют конфигурацию квазишестиугольной решетки. Такая структура имеет форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, главная ось которого расположена в направлении вдоль дугообразных дорожек.
При использовании такой конструкции становится возможным создать фотоэлектрический преобразователь, включающий в себя светопринимающий участок, обладающий превосходным свойством пропускания света в широком диапазоне длин волн, и поэтому эффективность использования света может быть повышена, и эффективность генерирования энергии на участке фотоэлектрического преобразования может быть улучшена.
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением становится возможным получить оптическое устройство с превосходными свойствами антиотражения и чрезвычайно высокой степенью пропускания.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показана схема, представляющая конструкцию оптического устройства в соответствии с первым вариантом воплощения настоящего изобретения, на которой:
фиг.1А - вид сверху основного участка;
фиг.1В - вид в перспективе основного участка, если смотреть в направлении X, показанном на фиг.1А;
фиг.1C - вид в перспективе основного участка, если смотреть в направлении Y, показанном на фиг.1А;
фиг.2 - увеличенный схематический вид сверху исходной подложки оптического устройства и ее основного участка, показанного на фиг.1;
фиг.3А-3В - схемы, на которых показаны примеры оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением, вырезанного из исходной подложки, показанной на фиг.2;
фиг.4А-4Е - схематично показаны виды, поясняющие способ производства мастер-копии для использования при производстве оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.5 - схематичный вид, представляющий конструкцию устройства экспозиции, используемого в процессе производства мастер-копии, предназначенной для использования при производстве оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6А-6Е - схематично показаны виды, поясняющие этапы производства подложки-реплики в пресс-форме и оптического устройства по мастер-копии для использования в производстве оптического устройства в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.7А-7Е - схемы, поясняющие процесс изготовления оптического устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.8 - схематичная конфигурация сенсибилизированного красителем солнечного элемента, используемого как фотоэлектрический преобразователь, поясняемого в третьем варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.9 - схематичная конфигурация кремниевого солнечного элемента, используемого как фотоэлектрический преобразователь, поясняемого в четвертом варианте осуществления настоящего изобретения;
фиг.10А и 10В - схематичные виды основных участков для пояснения примера, в котором настоящее изобретение применяют на поверхности подложки кремниевого солнечного элемента;
фиг.11 - таблица, представляющая условия производства каждого образца, приготовленного во втором примере настоящего изобретения;
фиг.12 - схема, изображающая фотографию SEM (СЭМ, сканирующий электронный микроскоп) образца, подготовленного в одном примере в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.13 - графики, представляющие характеристику зависимости отражающей способности от длины волны для образцов, приготовленных в одном примере настоящего изобретения;
фиг.14 - графики, представляющие характеристику зависимости отражающей способности от длины волны для образцов, приготовленных в одном примере настоящего изобретения;
фиг.15 - фотография СЭМ основной поверхности подложки-реплики, приготовленной в третьем примере настоящего изобретения;
фиг.16 - фотография СЭМ поперечного сечения подложки-реплики, приготовленной в третьем примере настоящего изобретения;
фиг.17 - таблица, представляющая условия производства каждого образца, приготовленного в пятом примере настоящего изобретения;
фиг.18 - графики, представляющие характеристику зависимости от длины волны отражающей способности для образцов А1, А2 и Е1, приготовленных в пятом примере настоящего изобретения;
фиг.19 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны пропускающей способности для образца EW1, приготовленного в пятом примере настоящего изобретения;
фиг.20 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны пропускающей способности для образца FW1, приготовленного в пятом примере настоящего изобретения;
фиг.21 - таблица, представляющая условия производства каждого образца, подготовленного в шестом примере настоящего изобретения;
фиг.22 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны пропускающей способности для образца FW1, приготовленного в шестом примере настоящего изобретения;
фиг.23 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны пропускающей способности для образца GW1, приготовленного в шестом примере настоящего изобретения;
фиг.24 - график, представляющий соотношение между спектром солнечного света и распределением чувствительности типичного кремниевого солнечного элемента;
фиг.25 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны отражающей способности для образцов, приготовленных в седьмом примере настоящего изобретения;
фиг.26А-26С - схематичные виды, представляющие конструкции оптических устройств в восьмом-десятом примерах настоящего изобретения;
фиг.27 - таблица, представляющая различные числовые значения для образцов в восьмом-десятом примерах настоящего изобретения;
фиг.28 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны отражающей способности для восьмого-десятого примеров настоящего изобретения;
фиг.29 - схематичный вид в перспективе оптического устройства из уровня техники;
фиг.30 - схематичный вид сверху основного участка другого оптического устройства-аналога;
фиг.31 - вид (фотография СЭМ), представляющий структуру поперечного сечения мастер-копии аналога, предназначенной для использования при производстве оптического устройства, мастер-копия сформирована путем экспонирования электронным лучом;
фиг.32 - вид сверху основного участка мастер-копии аналога, предназначенной для использования при производстве оптического устройства, показанного на фиг.31;
фиг.33 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны отражающей способности для оптического устройства, приготовленного на основе мастер-копии аналога, для использования при производстве оптического устройства, показанного на фиг.32;
фиг.34 - вид сверху основного участка мастер-копии аналога, предназначенной для использования при производстве оптического устройства, сформированной в результате использования технологии записи оптического диска;
фиг.35 - график, представляющий характеристику зависимости от длины волны отражающей способности для оптического устройства, приготовленного на основе мастер-копии аналога, для использования при производстве оптического устройства, представленного на фиг.34.
Подробное описание изобретения
Ниже каждый из вариантов осуществления настоящего изобретения описан со ссылкой на прилагаемые чертежи. Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается представленными вариантами осуществления, и различные модификации допустимы на основе технической концепции настоящего изобретения.
(Первый вариант осуществления изобретения)
На фиг.1 схематично показана конструкция оптического устройства 10 в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг.1А показан вид сверху основного участка оптического устройства 10, на фиг.1В показан вид в перспективе основного участка оптического устройства 10, если смотреть в направлении X, указанном на фиг.1А, и на фиг.1C показан вид в перспективе основного участка оптического устройства 10, если смотреть в направлении Y, указанном на фиг.1А.
Оптическое устройство 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления имеет конфигурацию (конфигурация с размером меньше длины волны), в которой количество структур 12, имеющих возвышенные участки на поверхности основания 11, размещены через мелкий шаг, равный или короче, чем длина волны видимого света, Используемый здесь термин "длина волны, равная или короче, чем длина волны видимого света", представляет собой длину волны, равную или короче, чем приблизительно 400 нм. Оптическое устройства 10 имеет функцию предотвращения отражения на границе перехода между структурами 12 и окружающим воздухом для света, который проходит через основание 11 в направлении Z, обозначенном на фиг.1А.
Основание 11 представляет собой прозрачное основание, обладающее свойством пропускания света, например, из прозрачной синтетической смолы, такой как поликарбонат (PC, ПК) или полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ), или из стекла и т.п., и что касается формы основания, отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, и основание может быть в виде пленки, в виде листа, в виде пластины или в виде блока. В частности, оптическое устройство 10 в соответствии с настоящим вариантом воплощения применяют для различных оптических устройств, в которых требуется обеспечить заданные характеристики пропускания света (функцию антиотражения), например, в дисплеях, фотоэлектронных устройствах, устройствах оптической передачи данных, солнечных элементах и осветительных устройствах, и т.п. Форму основания 11 определяют в зависимости от формы основного корпуса оптического устройства или формы листа или пленки, или формы элементов световода, закрепленных на оптическом устройстве.
Структуры 12 выполнены, например, объединенными с основанием 11. Отдельные структуры 12 имеют одну и ту же форму, соответственно, но они не ограничиваются этим. Предпочтительно, структуры 12 имеют форму эллиптического конуса, основание которого является эллиптическим, вытянутым или овальной формы, имеющим длинную ось и короткую ось, для формирования конической формы, а вершина изогнута, или имеют коническую структуру в форме усеченного эллиптического конуса, основание которого выполнено как эллипс, удлиненной или овальной формы, имеющий длинную ось и короткую ось, а вершина плоская. Это связано с тем, что такие формы позволяют улучшить плотность упаковки в радиальном направлении. Кроме того, с точки зрения улучшения свойства отражения и характеристик пропускания, предпочтительно, чтобы структуры 12 имели форму усеченного эллиптического конуса с более крутым наклоном на среднем участке, чем наклоны на нижнем и верхнем участках (см. фиг.1В и 1C), или форму усеченного эллиптического конуса с плоским верхним участком (см. фиг.16).
Структуры 12 не ограничиваются возвышенным участком, показанным на чертежах, и эти структуры могут включать в себя углубленные участки, сформированные на поверхности основания 11. Что касается высоты (глубины) структур 12, отсутствуют какие-либо конкретные ограничения, и они могут быть установлены произвольно в соответствии с диапазоном длин волн света, которые они должны пропускать, например, в диапазоне от приблизительно 236 нм до 450 нм.
Отношение размеров (высота/шаг размещения) структур 12, предпочтительно, установлено в диапазоне от 0,81 до 1,46 и, более предпочтительно, в диапазоне от 0,94 до 1,28. Если отношение размеров меньше, чем 0,81, свойство отражения и характеристики пропускания проявляют тенденцию к ухудшению, а если отношение размеров превышает 1,46, ухудшается их отслоение в процессе производства оптического диска, и, таким образом, затрудняется правильное удаление копий во время изготовления реплик.
Кроме того, с точки зрения улучшения отражения, отношение размеров для структур 12, предпочтительно, установлено в диапазоне от 0,94 до 1,46.
Кроме того, с точки зрения улучшения характеристик пропускания, отношение размеров для структур 12 предпочтительно установлено в диапазоне от 0,81 до 1,28.
Следует отметить, что отношение размеров в соответствии с настоящим изобретением определено следующим выражением (1):
,
где Н: высота структуры, и Р: средний шаг размещения (средний период).
Средний шаг Р размещения определен следующим выражением (2):
где Р1: шаг размещения в направлении вдоль окружности (период вдоль окружности), и Р2: шаг размещения в направлениях ±θ к направлению вдоль окружности (где θ=60°-δ, значение δ, предпочтительно, установлено в диапазоне 0°<δ≤11°, и более предпочтительно, установлено в диапазоне 3°≤δ≤6°).
Кроме того, высота Н структуры представляет собой высоту в радиальном направлении структур 12. Поскольку высота структуры в направлении вдоль окружности меньше, чем высота в радиальном направлении, и, кроме того, высота участков, не являющихся участком структуры 12, в направлении вдоль окружности по существу совпадает с высотой в радиальном направлении, глубина структуры с размерами меньше длины волны представлена высотой в радиальном направлении. Однако, если структуры 12 представляют собой углубленные участки, высота Н структуры в выражении (1) представляет собой глубину Н структуры.
Кроме того, не обязательно, чтобы все структуры 12 имели одинаковое отношение размеров, каждая структура может иметь определенный разброс по высоте (например, отношение размеров в диапазоне от 0,83 до 1,46). Благодаря обеспечению структур 12, имеющих определенный разброс по высоте, зависимость характеристики отражающей способности от длины волны может быть понижена. Поэтому может быть реализовано оптическое устройство, имеющее превосходное антиотражение.
Термин "разброс по высоте" означает, что на поверхности основания 11 выполнены структуры 12, имеющие более чем два вида высоты (глубины). Другими словами, это означает, что на поверхности основания 11 обеспечены структуры 12, имеющие высоту, используемую как опорная высота, и структуры 12, имеющие высоту, отличающуюся от опорной высоты. Структуры 3, имеющие высоту, отличающуюся от опорной высоты, выполняются, например, на поверхности основания 2 периодически или апериодически (случайно). В качестве направления периодичности, например, используется направление вдоль окружности, радиальное направление и т.п.
Далее, как показано на фиг.1В и 1C, предпочтительно обеспечить участок 12а юбки на участке внешней кромки структуры 12. Это связанно с тем, что такой участок позволяет легко вынимать оптический диск из литейной формы, или тому подобное, в процессе производства оптического диска. Кроме того, с точки зрения свойства отслоения, юбочный участок 12а, предпочтительно, сформирован как слегка наклоненная изогнутая поверхность.
Следует отметить, что юбочный участок 12а может быть выполнен как участок внешней кромки структуры 12, но с точки зрения улучшения указанного выше свойства отслоения, юбочные участки 12а предпочтительно должны быть на всех внешних кромочных участках структур 12. Кроме того, если структуры 12 представляют собой углубленные участки, юбочные участки 12а становятся изогнутыми поверхностями на участках внешней кромки у отверстий, образующих углубленные участки, которые представляют собой структуры 12.
Как показано на фиг.2, основания 11 сформированы практически по всей поверхности подложки 11W в форме диска и вырезаны по форме в соответствии с заданным размером изделия из подложки 11W, как показано на фиг.3А и 3В. Структуры 12 сформированы на основании экспонированной конфигурации, сформированной на подложке 11W с использованием устройства записи оптического диска (описано ниже).
Поэтому, когда подложки 12 вырезают с заданным размером из подложки 11W, как показано на фиг.1А, структуры 12 располагаются таким образом, что они составляют множество рядов T1, T2, Т3… дугообразных дорожек (далее они называются "дорожками Т") на поверхности основания 11. При такой компоновке структуры 12 могут быть изготовлены с использованием технологии мастер-копии оптического диска, и, таким образом, производительность их изготовления может быть улучшена по сравнению с технологией, известной из уровня техники. Кроме того, характеристики пропускания и отражение в дугообразной компоновке не отличаются от этих характеристик при линейной компоновке.
В таком случае структуры 12 расположены таким образом, что главная ось оснований направлена в круговом направлении дорожек Т. Кроме того, каждая структура 12 имеет в основании юбочный участок 12а, простирающийся в круговом направлении дугообразных дорожек Т, как показано на фиг.1В. Предпочтительно, высота H1 структур 12 в круговом направлении дорожек Т (если рассматривать в направлении Y) меньше, чем высота Н2 структур 12 в радиальном направлении дугообразных дорожек Т (если рассматривать в направлении X). Более конкретно, предпочтительно, чтобы высоты H1 и Н2 структур 12 удовлетворяли соотношению H1<Н2. Поскольку, если структуры 12 установлены так, что выполняется соотношение H1≥Н2, требуется, чтобы шаг Р1 размещения в направлении вдоль окружности был установлен длинным, и, соответственно, плотность упаковки структур 12 в направлении вдоль окружности при этом уменьшается. Когда плотность упаковки уменьшается, как описано выше, свойство отражения может быть ухудшено.
Что касается каждой структуры 12, на соседних двух дорожках Т, в цен