Оптический элемент, устройство отображения, противоотражающий оптический компонент и мастер-форма

Иллюстрации

Показать все

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.

Реферат

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