ЭЛЕМЕНТ, ПОЛУЧЕННЫЙ С ПОМОЩЬЮ МИКРООБРАБОТКИ, СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ТРАВЛЕНИЯ
ELEMENT PRODUCED BY WAY OF MICRO-TREATMENT, ITS MANUFACTURE METHOD AND ETCHING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к элементу, полученному с помощью микрообработки, к способу его изготовления и к устройству травления, используемому для его изготовления. В частности, настоящее изобретение относится к элементу, полученному с помощью микрообработки, имеющему изогнутую поверхность.
Уровень техники
В последние годы были проведены различные исследования технологий изготовления элементов с помощью микрообработки. Например, с целью предотвращения поверхностного отражения света была предложена технология формирования мелких и плотных неравномерных структур (структура типа "глаз мотылька") на поверхности оптического элемента (см., например, "OPTICAL AND ELECTRO-OPTICAL ENGINEERING CONTACT", Vol.43, №11 (2005), 630-637).
Обычно в случае, когда периодическая неровная форма выполнена на поверхности оптического элемента, возникает дифракция, когда свет проникает через нее, при этом прямой компонент переданного света существенно уменьшается. Однако в случае, когда шаг неровной формы меньше, чем длина волны передаваемого света, дифракция не возникает. Например, когда неровная форма является прямоугольной, может быть получен хороший противоотражающий эффект в отношении света с одной длиной волны, которая соответствует этому шагу, глубине и т.п.
Авторы настоящего изобретения предложили способ на основе процесса формирования штампа оптического диска и процесса травления в качестве способа изготовления такого элемента, полученного с помощью микрообработки (см., например, публикацию №2008-176076, находящейся на экспертизе заявки на японский патент). Этот способ позволяет формировать структуру с формой купола или в виде эллиптического усеченного конуса.
В обычном процессе изготовления штампа оптического диска получают неровную структуру, как описано ниже. Первоначально раствор, в котором резист, используемый как фоторезистивный материал, разбавлен с растворителем, наносят на плоскую и гладкую стеклянную подложку, используя способ нанесения покрытия путем центрифугирования таким образом, что плоская и гладкая пленка резиста, имеющая однородную толщину пленки, формируется на подложке. После этого различные структуры экспонирования записывают на пленке резиста на этой подложке, используя устройство оптической записи, и выполняют проявление. После этого образуется неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину.
Раскрытие изобретения
Техническая задача
В последние годы с целью предотвращения отражения и т.п. возникла потребность в разработке описанной выше неровной структуры (структура типа "глаз мотылька") для различных оптических компонентов. Для соответствия этим потребностям требуется разработать технологию формирования мелкой неровной структуры на штампе, имеющем изогнутую поверхность, например, на сферической поверхности или на круглой цилиндрической поверхности.
В соответствии с этим цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить элемент, полученный с помощью микрообработки, имеющий тонкую неровную структуру на изогнутой поверхности, например сферической поверхности или круглой цилиндрической поверхности, и способ для его изготовления, а также устройство травления, используемое для его изготовления.
Техническое решение
Для решения описанных выше задач первое изобретение направлено на способ изготовления элемента, полученного с помощью микрообработки, способ включает в себя следующие этапы:
формируют слой неорганического резиста на штампе, имеющем изогнутую поверхность,
экспонируют и проявляют слой неорганического резиста, сформированного на штампе, для формирования структуры в слое неорганического резиста, и
помещают штамп, на котором выполнена структура в слое неорганического резиста, на электрод, имеющий изогнутую поверхность, приблизительно идентичную или аналогичную изогнутой поверхности штампа, и выполняют травление штампа для формирования неровной формы на поверхности штампа, для получения элемента, полученного с помощью микрообработки.
Второе изобретение направлено на
элемент, полученный способом микрообработки, содержащий:
подложку, имеющую изогнутую поверхность, и
структуры, представляющие собой выпуклые или вогнутые участки, сформированные на изогнутой поверхности подложки,
при этом структуры расположены с шагом, равным или меньше длины волны света в среде использования.
Третье изобретение направлено на
устройство травления, содержащее:
резервуар для реакции травления и
первый электрод и второй электрод, которые расположены напротив друг друга в резервуаре для реакции травления,
при этом первый электрод имеет поверхность для размещения подложки, причем
поверхность размещения имеет изогнутую форму или неровную форму.
Четвертое изобретение направлено на
оптический элемент, содержащий:
подложку и
большое количество структур, выполненных на поверхности подложки,
при этом структуры расположены с шагом, равным или меньше длины волны света в среде использования, и
структуры выполнены с наклоном, по меньшей мере, в двух разных направлениях, под заданными углами относительно направления, нормального к поверхности подложки.
В настоящем изобретении четырехугольная решетка относится к решетке в форме квадрата. Квазичетырехугольная решетка относится к решетке в форме искаженного квадрата, отличающегося от решетки в форме квадрата. В частности, в случае когда структуры расположены на прямой линии, квазичетырехугольная решетка относится к четырехугольной решетке, полученной в результате вытягивания решетки в форме квадрата в направления размещения в форме прямой линии так, что она искажается. В случае когда структуры расположены по дуге, квазичетырехугольная решетка относится к четырехугольной решетке, полученной в результате искажения решетки в форме квадрата в форму дуги, или к четырехугольной решетке, полученной в результате искажения решетки в форме квадрата в форму дуги и, кроме того, вытягивания в направлении размещения, по дуге, для искажения.
В настоящем изобретении шестиугольная решетка относится к решетке в форме правильного шестиугольника. Квазишестиугольная решетка относится к решетке в форме искаженного правильного шестиугольника, отличающегося от решетки в форме правильного шестиугольника. В частности, в случае когда структуры расположены по прямой линии, квазишестиугольная решетка относится к шестиугольной решетке, полученной в результате вытягивания решетки в форме правильного шестиугольника в направлении размещения, по прямой линии, так, что форма решетки искажается. В случае когда структуры расположены по дуге, квазишестиугольная решетка относится к шестиугольной решетке, полученной в результате искажения решетки в форме правильного шестиугольника в форму дуги, или к шестиугольной решетке, полученной в результате искажения решетки в форме правильного шестиугольника в форму дуги и с дополнительным растяжением в направлении размещения, по дуге, так, что форма решетки искажается.
В настоящем изобретении штамп, на котором выполнена структура неорганического резиста, помещают на электрод, имеющий изогнутую поверхность, приблизительно идентичную или аналогичную изогнутой поверхности штампа, и этот штамп травят таким образом, что травление может быть выполнено в направлении, перпендикулярном изогнутой поверхности штампа. Следовательно, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована на штампе, имеющем изогнутую поверхность, например, в форме круглого цилиндра, форме сферы и т.п.
Технический результат
Как описано выше, в соответствии с настоящим изобретением может быть реализован элемент, полученный с помощью микрообработки, имеющий мелкую неровную структуру на изогнутой поверхности, например сферической поверхности или круглой цилиндрической поверхности, и способ изготовления элемента, полученного с помощью микрообработки.
Краткое описание чертежей
На фиг.1А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента, в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.1В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, представленного на фиг.1А. На фиг.1C показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.1В. На фиг.1D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.1В.
На фиг.2 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.1.
На фиг.3А показан вид в перспективе, представляющий пример конфигурации мастер-формы. На фиг.3В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть мастер-формы, показанной на фиг.3А.
На фиг.4 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для получения мастер-формы.
На фиг.5 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления для получения мастер-формы.
На фиг.6А-С показаны схемы этапов для пояснения способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.7А-С показаны схемы этапов для пояснения способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.8 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования, используемого для изготовления оптического элемента, в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.9 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования, используемого для изготовления оптического элемента, в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.10А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента, в соответствии с четвертым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.10В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.10А. На фиг.10С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.10В. На фиг.10D представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.10В.
На фиг.11А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента, в соответствии с пятым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.11В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, представленного на фиг.11А. На фиг.11С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.11В. На фиг.11D представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.11В.
На фиг.12А показан вид сбоку, представляющий пример конфигурации мастер-формы. На фиг.12В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть мастер-формы, показанной на фиг.12А.
На фиг.13 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для получения мастер-формы.
На фиг.14 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления для получения мастер-формы.
На фиг.15А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента, в соответствии с шестым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.15В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.15А. На фиг.15С представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.15В. На фиг.15D представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.15В.
На фиг.16 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.15.
На фиг.17А показан вид в плане, представляющий пример конфигурации мастер-формы. На фиг.17В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть мастер-формы, показанной на фиг.17А.
На фиг.18 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для получения мастер-формы.
На фиг.19 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления для получения мастер-формы.
На фиг.20А-С показаны схемы этапов для пояснения способа изготовления оптического элемента в соответствии с шестым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.21А-C показаны схемы этапов для пояснения способа изготовления оптического элемента в соответствии с шестым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.22А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с седьмым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.22В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.22А. На фиг.22С представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.22В. На фиг.22D представлен вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.22В.
На фиг.23 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.22.
На фиг.24 показан вид в разрезе, представляющий пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с девятым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.25 показан вид в разрезе, представляющий пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с десятым вариантом выполнения настоящего изобретения.
На фиг.26А показана фотография сканирующего электронного микроскопа оптического элемента в соответствии с примером 1. На фиг.26В показана фотография сканирующего электронного микроскопа оптического элемента в соответствии с примером 2. На фиг.26С показана фотография сканирующего электронного микроскопа оптического элемента в соответствии с примером 3.
На фиг.27 показан график, представляющий противоотражающие характеристики в примере 1.
На фиг.28А показан вид в перспективе, представляющий внешний вид пленки с линзами в виде "глаза мотылька" по примеру 4. На фиг.28В представлен вид в разрезе вдоль линии А-А, обозначенной на фиг.28А.
На фиг.29А и на фиг.29В показаны фотографии, представляющие внешний вид кварцевой линзы типа "глаза мотылька" по примеру 5.
Осуществление изобретения
Варианты выполнения в соответствии с настоящим изобретением будут описаны в следующем порядке со ссылкой на чертежи. На всех следующих чертежах вариантов выполнения одни и те же или соответствующие части обозначены одинаковыми номерами ссылочных позиций.
(1) Первый вариант выполнения (пример мастер-формы в форме кругового цилиндра)
(2) Второй вариант выполнения (пример экспонирования штампа в форме кругового цилиндра в горизонтальной ориентации)
(3) Третий вариант выполнения (пример размещения структур на поверхности внутреннего периметра штампа в форме кругового цилиндра)
(4) Четвертый вариант выполнения (пример размещения структур в форме четырехугольной решетки)
(5) Пятый вариант выполнения (пример производства мастер-формы в форме сферической поверхности)
(6) Шестой вариант выполнения (мастер-форма, имеющая наклонные структуры)
(7) Седьмой вариант выполнения (пример формирования вогнутых структур на поверхности подложки)
(8) Восьмой вариант выполнения (пример непосредственного переноса неровной структуры слоя резиста)
(9) Девятый вариант выполнения (первый пример применения в дисплее)
(10) Десятый вариант выполнения (второй пример применения в дисплее)
Первый вариант выполнения
Конфигурация оптического элемента
На фиг.1А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.1В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.1А. На фиг.1С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.1В. На фиг.1D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, … показанной на фиг.1В.
Такой оптический элемент 1 предпочтительно применяют в различных оптических компонентах, например дисплеях, оптоэлектронных устройствах, устройствах оптической передачи данных (оптоволоконной передачи данных), солнечных ячейках и в устройствах освещения. Конкретные примеры оптических компонентов могут включать в себя любой из одного типа поляризаторов, линз, пластин волноводов, материалов окон и элементов дисплея.
Оптический элемент 1 включает в себя подложку 2 и структуры 3, когда выпуклые участки расположены на поверхности этой подложки 2. Такой оптический элемент 1 имеет функцию предотвращения отражения света, падающего на поверхность подложки, на которой предусмотрены структуры 3. Ниже, как показано на фиг.1, две оси, ортогональные друг другу на основной поверхности подложки 2, обозначены как ось Х и ось Y, и ось, перпендикулярная основной поверхности подложки 2, обозначена как ось Z. Кроме того, в случае когда участки 2а зазора присутствуют между структурами 3, предпочтительно, чтобы тонкие неровные поверхности были расположены на участках 2а зазора. Причина этого состоит в том, что отражательная способность оптического элемента 1 может быть дополнительно уменьшена благодаря размещению описанных выше мелких неровных поверхностей.
Подложка 2 и структуры 3, которые составляют оптический элемент 1, будут последовательно описаны ниже.
(Подложка)
Подложка 2 представляет собой прозрачную подложку, обладающую свойством прозрачности. Примеры материалов, используемых в качестве подложки 2, включают в себя материалы, содержащие прозрачные синтетические полимерные смолы, например поликарбонат (PC) и полиэтилентерефталат (PET), стекло и т.п., в качестве основных компонентов, хотя не обязательно ограничиваются этими материалами.
Примеры видов подложки 2 могут включать в себя пленку, лист, пластину и блок, хотя не в обязательно ограничены этими видами. Предпочтительно выбирать и определять вид подложки 2 в соответствии с видом участков основной части различных оптических устройств, например дисплеев, оптоэлектронных устройств, устройств для оптической передачи данных, солнечных элементов и устройств освещения, для которых требуется обеспечение заданной противоотражающей функции, и компонентов с противоотражающей функцией, которые выполнены в виде листа, пленки или тому подобного и которые присоединены к этим оптическим устройствам.
(Структуры)
На фиг.2 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.1. Большое количество структур 3, которые выполнены как выпуклые участки, расположены на поверхности подложки 2. Эти структуры 3 периодически двумерно размещены с малым шагом, который равен или меньше длины волны света в среде использования, например, с такой же величиной шага, что и длина волны видимого света. Свет в среде использования представляет собой, например, ультрафиолетовый свет, видимый свет или инфракрасный свет. Здесь ультрафиолетовым светом называется свет, имеющий длину волны в пределах диапазона 10 нм или больше и меньше чем 360 нм, видимый свет обозначает свет в диапазоне 360 нм или больше и 830 нм или меньше и инфракрасный свет обозначает свет в пределах диапазона более чем 830 нм и 1 мм или меньше.
Структуры 3 оптического элемента 1 имеют форму компоновки, составляющую множество дорожек T1, T2, Т3, … (ниже в общем называется "дорожкой Т") на поверхности подложки 2. Здесь дорожка обозначает участок, на котором структуры 3 выровнены в линию, будучи размещены в соответствии с формой прямой линии. Нижние участки соседних структур 3 могут накладываться друг на друга, и нижние участки структур 3 могут быть взаимно соединены. Соединение структур 3 выполняют между всеми структурами 3 или частью их, которые находятся рядом друг с другом. Например, нижние участки структур 3, расположенные в направлении дорожки, взаимно накладываются друг на друга и соединяются. Характеристики отражения могут быть улучшены в результате взаимного соединения нижних участков структур 3.
Структуры 3 расположены таким образом, что положения в соседних двух дорожках Т смещены на полшага относительно друг друга. В частности, что касается этих двух дорожек Т, структуры 3 одной дорожки (например, T2) расположены в средних положениях (положения, смещенные на половину шага) структур 3, расположенных в другой дорожке (например, T1). В результате, как показано на фиг.1В, что касается соседних трех линий дорожек (Т1-Т3), структуры 3 расположены таким образом, что они формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки, в которой центры структур 3 расположены в отдельных точках a1-а7. В настоящем первом варианте выполнения структура шестиугольной решетки относится к структуре решетки в форме правильного шестиугольника. Кроме того, структура квазишестиугольной решетки отличается от структуры решетки в форме правильного шестиугольника и называется структурой шестиугольной решетки, вытянутой в направлении вытягивания дорожки (направление оси X), с ее искажением.
В случае когда структуры 3 расположены таким образом и формируют структуру квазишестиугольной решетки, как показано на фиг.1В, предпочтительно, чтобы шаг Р1 размещения (расстояние между a1 и а2) структур 3 на одной дорожке (например, Т1) был больше, чем шаг размещения структур 3 в соседних двух дорожках (например, в дорожках Т1 и Т2), то есть шаг Р2 размещения (например, расстояние между a1 и а7, а2 и а7) структур 3 в направлениях ±θ относительно направления расширения дорожки. При этом становится возможным дополнительно улучшить плотность упаковки структур 3 благодаря размещению структур 3, как описано выше.
Высота структур 3 не ограничена специально и установлена соответствующим образом, в соответствии с областью длин волн передаваемого света. Высота структуры 3 представляет, например, от 236 нм до 450 нм и предпочтительно от 415 нм до 421 нм. Предпочтительно, чтобы отношение размеров (высота Н/шаг Р размещения) структуры 3 было установлено в пределах диапазона от 0,81 до 1,46. Причина этого состоит в том, что, если отношение размеров будет меньше чем 0,81, характеристика отражения и характеристика пропускания будут проявлять тенденцию уменьшения, и, если будет превышено значение 1,46, характеристика отслаивания при производстве оптического элемента 1 будет проявлять тенденцию ухудшения, и при этом проявляется тенденция трудного отделения дубликата копии.
В этом отношении соотношение размеров в настоящем изобретении определено следующей формулой (1):
где Н: высота структуры 3, Р: средний шаг размещения (средний период).
Здесь средний шаг Р размещения определен следующей формулой (2):
где Р1: шаг размещения в направлении протяженности дорожки (период в направлении протяженности дорожки),
Р2: шаг размещения в направлении ±θ (где θ=60° - Δ, здесь Δ, предпочтительно 0°<Δ ≤11° и более предпочтительно 3°≤Δ<6°) в отношении направления протяженности дорожки (период в направлении θ).
В этом отношении высота Н структур 3, как предполагается, составляет высоту Н2 в направлении линий структур 3 (см. фиг.2). Здесь направление линий относится к направлению (направление по оси Y), ортогональному к направлению протяженности дорожки (направлению оси X) на поверхности подложки. В случае когда оптический элемент 1 производят, используя способ производства, описанный ниже, предпочтительно, чтобы высота H1 структур 3 в направлении протяженности дорожки была меньше, чем высота Н2 в направлении линий. Если использовать такое соотношение высот в способе производства, описанном ниже, высоты структур 3 участков в других направлениях, кроме направления протяженности дорожки, становятся приблизительно равными высоте Н2 в направлении линий. Поэтому высота Н структур 3 представлена высотой Н2 в направлении линий.
На фиг.2 отдельные структуры 3 имеют одинаковую форму. Однако форма структур 3 не ограничивается этим. Структуры 3, имеющие, по меньшей мере, два типа формы, могут быть расположены на поверхности подложки. Кроме того, структуры 3 могут быть сформированы интегрально с подложкой 2.
В этом отношении соотношения размеров структур 3 не всегда являются во всех случаях одинаковыми. Структуры 3 могут быть сконфигурированы так, чтобы они имели определенное распределение высоты (например, соотношение размеров в диапазоне приблизительно от 0,83 до 1,46). Зависимость от длины волны отражающей характеристики может быть уменьшена путем размещения структур 3, имеющих распределение высот. Следовательно, может быть реализован оптический элемент 1, имеющий отличную противоотражающую характеристику.
Здесь распределение высоты относится к тому, что структуры 3, имеющие, по меньшей мере, два типа высоты (глубины), расположены на поверхности подложки 2. То есть это означает, что структуры 3, имеющие высоту, используемую как опорное значение, и структуры 3, имеющие высоту, отличающуюся от высоты описанных выше структур 3, расположены на поверхности подложки 2. Например, структуры 3, имеющие высоты, отличающиеся от опорного значения, периодически или апериодически (случайно), расположены на поверхности подложки 2. Примеры направлений периодичности включают в себя направление протяженности дорожки и направление линий.
Что касается материала для структур 3, например, материалы, содержащие полимерную смолу, отверждаемую под воздействием ионизирующего излучения, которую отверждают под действием ультрафиолетовых лучей или электронных лучей, или термореактивные смолы, которые отверждают под действием тепла, в качестве основного компонента, являются предпочтительными, и материалы, содержащие полимерные смолы, отверждаемые под действием ультрафиолетового излучения, которые можно отверждать под действием ультрафиолетовых лучей, в качестве первичного компонента, являются наиболее предпочтительными.
Предпочтительно, чтобы структуры 3 имели изогнутую поверхность, которая постепенно продолжается от верхнего участка в направлении нижнего участка этой структуры 3. Причина этого состоит в том, что степень пропускаемости может быть сделана хорошей при использовании такой формы.
Верхний участок структуры 3 выполнен, например, как плоская поверхность или выпуклая изогнутая поверхность и предпочтительно выпуклая изогнутая поверхность. Долговечность оптического элемента 1 может быть улучшена при использовании выпуклой изогнутой поверхности, как описано выше. В качестве альтернативы, слой с низким коэффициентом преломления, имеющий коэффициент преломления ниже, чем у структуры 3, может быть расположен на верхнем участке структуры 3. Степень отражения может быть уменьшена при размещении такого слоя с низким коэффициентом преломления.
Примеры всех форм структур 3 могут включать в себя форму конуса. Примеры формы конуса могут включать в себя форму кругового конуса, форму кругового усеченного конуса, форму эллиптического конуса, форму эллиптического усеченного конуса, форму кругового конуса, имеющего кривизну на верхнем участке, и форму эллиптического конуса, имеющего кривизну на верхнем участке. Здесь форма конуса представляет собой концепцию, включающую в себя форму эллиптического конуса, форму эллиптического усеченного конуса, форму кругового конуса, имеющего кривизну на верхнем участке, и форму эллиптического конуса, имеющего кривизну на верхнем участке, помимо формы кругового конуса и формы кругового усеченного конуса. В этом отношении форма кругового усеченного конуса относится к форме, в которой срезан верхний участок формы кругового конуса, и форма эллиптического усеченного конуса относится к форме, в которой срезан верхний участок формы эллиптического конуса. Кроме того, вся форма структуры 3 не ограничивается этими формами и может быть выбрана соответственно, в соответствии с требуемыми характеристиками.
Более конкретно, структура 3, имеющая форму эллиптического конуса, представляет собой структуру, имеющую структуру конуса, в которой нижняя часть имеет форму эллипса, овала или форму яйца, имеющую большую ось и малую ось, и верхний участок имеет изогнутую поверхность. Структура 3, имеющая форму эллиптического усеченного конуса, представляет собой структуру, имеющую структуру конуса, в которой нижняя часть выполнена в форме эллипса, овала или яйца, имеющего большую ось и малую ось, и верхний участок выполнен плоским. В случае когда структура 3 имеет форму эллиптического конуса или форму эллиптического усеченного конуса, предпочтительно формировать структуру 3 на поверхности подложки таким способом, чтобы направление большой оси нижней части структуры 3 представляло собой направление протяженности дорожки (направления оси X).
[Конфигурация мастер-формы]
На фиг.3 показан пример конфигурации мастер-формы для производства оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию. Как показано на фиг.3, мастер-форма 11 представляет собой так называемую валковую мастер-форму и имеет конфигурацию, в которой большое количество структур 13, состоящих из выпуклых участков, расположены на поверхности штампа 12 в форме кругового цилиндра. Эти структуры 13 расположены периодически двумерно с шагом, меньшим чем или равным длине волны света в среде использования оптического элемента 1, например с такой же величиной шага, что и длина волны видимого света. Структуры 13 расположены в форме концентрических кругов или в форме спирали на поверхности штампа 12 в форме кругового цилиндра. Структуры 13 должны формировать структуры 3, которые представляют собой выпуклые участки на поверхности описанной выше подложки 2. Что касается материала для штампа 12, например, можно использовать стекло, хотя он не ограничен специально этим материалом.
[Конфигурация устройства экспонирования]
На фиг.4 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для производства мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. Такое устройство экспонирования сформировано на основе устройства записи оптического диска.
Источник 21 света лазера представляет собой источник света для экспонирования резиста, нанесенного как пленка на поверхность штампа 12, используемого в качестве носителя записи, и предназначен для генерирования света 15 лазера записи с длиной волны, например, λ=266 нм. Свет 15 лазера, излучаемый источником 21 света лазера, перемещается по прямой линии и представлен в состоянии коллимированного луча и попадает в электрооптический модулятор (ЕОМ: электрооптический модулятор) 22. Свет 15 лазера, пропущенный через электрооптический модулятор 22, отражается на зеркале 23 и поступает в систему 25 оптической модуляции.
Зеркало 23 сформировано из поляризующего расщепителя луча и имеет функцию отражения одного поляризованного компонента и пропускания другого поляризованного компонента. Поляризованный компонент, прошедший через зеркало 23, попадает на фотодиод 24, и электрооптическим модулятором 22 управляют на основе принятого сигнала света таким образом, что выполняют модуляцию фазы света 15 лазера.
2
В оптической системе модуляции 25 свет 15 лазера конденсируют на акустооптическом модуляторе (АОМ: акустооптический модулятор) 27, который состоит из стекла (SiO) или тому подобного с конденсорными линзами 26. Свет 15 лазера подвергают модуляции интенсивности, используя акустооптический модулятор 27 так, что он становится расходящимся, и после этого его преобразуют в коллимированный луч с помощью коллиматорных линз 28. Свет 15 лазера, излучаемый из оптической системы 25 модуляции, отражается на зеркале 31, и его подают на движущийся оптический стол 32 горизонтально и параллельно.
На движущемся оптическом столе 32 предусмотрен расширитель 33 луча и линзы 34 объектива. Свет 15 лазера, подаваемый на движущийся оптический стол 32, формируют с получением требуемой формы луча, используя расширитель 33 луча, и после этого его направляют на слой резиста на штампе 12 через линзы 34 объектива. Штамп 12 расположен на поворотном столе 36, который соединен с двигателем 35 шпинделя. Затем свет 15 лазера направляют на слой резиста с перерывами, в то время как штамп 12 вращают, и, кроме того, свет 15 лазера перемещают в направлении высоты штампа 12, так, что выполняют этап экспонирования слоя резиста. Сформированное латентное изображение принимает форму, например, приблизительно эллипса, имеющего большую ось в направлении окружности. Движение света 15 лазера выполняют путем перемещения движущегося оптического стола 32 в направлении, обозначенном стрелкой R.
В устройстве экспонирования предусмотрен механизм 37 управления для формирования в слое резиста латентного изображения, соответствующего двумерной структуре шестиугольной решетки или квазишестиугольной кристаллической решетки, показанной на фиг.1В. В механизме 37 управления предусмотрен блок 29 форматирования и блок 30 управления. В блоке 29 форматирования предусмотрен участок инверсии полярности. Такой участок инверсии полярности управляет моментами времени применения света 15 лазера к слою резиста. Блок 30 управления принимает выход из участка инверсии полярности и управляет акустооптическим модулятором 27.
В таком устройстве экспонирования сигнал форматирования инверсии полярности и контроллер вращения устройства записи синхронизированы для генерирования сигнала и модуляцию интенсивности луча выполняют с помощью акустооптического модулятора 27 на основе дорожки таким образом, что двумерные структуры соединены пространственно. Структура шестиугольной решетки или квазишестиугольной решетки могут быть записаны в слое резиста путем выполнения формирования структуры с постоянной угловой скоростью (CAV: постоянная угловая скорость) и при соответствующем количестве оборотов с соответствующей частотой модуляции, и при соответствующем шаге подачи.
[Конфигурация устройства травления]
На фиг.5 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления для получения мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. Устройство травления представляет собой так называемое устройство RIE (реактивное ионное травление), и в нем предусмотрен резервуар 41 для проведения реакции травления, круговой цилиндрический электрод 42, используемый в качестве катода (отрицательный электрод), и противоположный электрод 43, используемый в качестве анода (положительный электрод), как показано на фиг.5. Круговой цилиндрический электрод 42 расположен в центре резервуара 41 реакции травления. Противоположный электрод 43 расположен на внутренней стороне резервуара 41 реакции травления. Круговой цилиндрический электрод 42 имеет конфигурацию, в которой штамп 12 в форме кругового цилиндра может быть съемно прикреплен к нему. Круговой цилиндрический электрод 42 имеет, например, круговую цилиндрическую поверхность, приблизительно идентичную или аналогичную круговой цилиндрической поверхности цилиндрического штампа 12, в частности круговую цилиндрическую поверхность, имеющую несколько меньший диаметр, чем диаметр поверхности внутреннего периметра штампа 12 в форме кругового цилиндра. Круговой цилиндрический электрод 43 соединен, например, с источником 45 питания с высокой частотой (RF) 13,56 МГц с разделительным конденсатором 44 между ними. Противоположный электрод 43 соединен с землей.
В устройстве травления, имеющем описанную выше конфигурацию, когда напряжение высокой частоты прикладывают между противоположным электродом 43 и круговым цилиндрическим электродом 42 с подключением источника 45 питания с высокой частотой, плазма генерируется между противоположным электродом 43 и круговым цилиндрическим электродом 42. Противоположный электрод 43 соединен с землей таким образом, что его потенциал не меняется, в то время как потенциал кругового цилиндрического электрода 42 становится отрицательным, поскольку цепь прервана разделительным конденсатором 44 и происходит падение напряжения. В связи с таким падением напряжения электрическое поле генерируется в направлении, перпендикулярном круговой цилиндрической поверхности кругового цилиндрического электрода 42, положительные ионы в плазме попадают на поверхность внешнего периметра штампа 12 в форме кругового цилиндра перпендикулярно таким образом, что выполняется анизотропное травление.
[Способ изготовления оптического элемента]
Способ изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.6 и фиг.7.
Способ изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения представляет собой способ, основанный на комбинации процесса формирования штампа оптического диска и процесса травления. Такой способ изготовления включает в себя этап формирования пленки резиста для формирования слоя резиста на штампе и этап экспонирования для формирования латентного изображения в слое резиста, используя устройство экспонирования, этап проявления для проявления слоя резиста, в котором сформировано латентное изображение, этап травления для получения мастер-формы в результате травления и этап копирования для получения копии подложки из отверждаемой при воздействии ультрафиолетового излучения полимерной смолы.
Отдельные этапы способа изготовления оптического элемента в соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения будут последовательно описаны ниже.
(Этап формации пленки резиста)
Первоначально, как показано на фиг.6А, подготавливают штамп 12 в форме кругового цилиндра. Такой штамп 12 представляет собой, например, стеклянный штамп. Затем, как показано на фиг.6В, формируют слой 14 неорганического резиста на поверхности внешнего периметра штампа 12 в форме кругового цилиндра, используя способ напыления. Что касается неорганического резиста, например, можно использовать окисел металла, сформированный, по меньшей мере, из одного типа переходного металла, например вольфрама и молибдена.
(Этап экспонирования)
Затем, как показано на фиг.6С, используют устройство экспонирования, показанное на фиг.4, штамп 12 вращают и, кроме того, свет 15 лазера (луч экспонирования) направляют на слой 14 неорганического резиста. В это время свет 15 лазера подают периодически, в то время как свет 15 лазера перемещается в направлении высоты штампа 12 и, таким образом, экспонируют всю поверхность слоя 14 неорганического резиста. Таким образом формируют латентное изображение 16 в соответствии с местом попадания света 15 лазера во всем слое 14 неорганического резиста, например, с такой же величиной шага, что и длина волны видимого света.
(Этап проявления)
Далее на слой 14 неорганического резиста подают проявляющий раствор во время вращения штампа 12 таким образом, что слой 14 неорганического резиста подвергают обработке проявления, как показано на фиг.7А. В случае когда слой 14 неорганического резиста формируют из резиста положительного типа, экспонированный участок, который был экспонирован светом лазера 15, имеет повышенную скорость растворения в проявляющем растворе по сравнению с неэкспонированным участком. Поэтому, как показано на фиг.7А, в слое 14 неорганического резиста формируется структура в соответствии с латентным изображением (экспонированным участком) 16.
(Этап травления)
Затем используют устройство травления, показанное на фиг.5, и поверхность штампа 12 подвергают обработке травления, в то время как структура (структура слоя резиста) в слое 14 неорганического резиста, сформированного на штампе 12, используется как маска. Таким образом, как показано на фиг.7В, могут быть получены вогнутые участки в форме эллиптического конуса или в форме эллиптического усеченного конуса, имеющего направление главной оси в направлении протяженности дорожки, то есть структуры 13.
Кроме того, в случае необходимости обработка травления и обработка озоления могут быть выполнены поочередно. Следовательно, могут быть сформированы структуры 13, имеющие различные изогнутые поверхности. Например, форма структуры 3 может быть выполнена в форме эллиптического конуса, в которой наклон верхнего участка является незначительным и наклон постепенно становится все более резким при перемещении от центрального участка в направлении к нижнему участку в результате поочередного и многократно выполнения озоления и травления и, кроме того, при постепенном увеличении времени травления. Кроме того, стеклянная мастер-форма, имеющая глубину в 3 раза больше или больше слоя 14 неорганического резиста (отношение выбора 3 или больше), может быть изготовлена таким образом, что становится возможным обеспечить увеличение соотношения размеров структуры 3.
Следовательно, может быть получена мастер-форма 11, имеющая структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки.
(Этап копирования)
Затем мастер-форму 11 и подложку 2, например акриловый лист, покрытый полимерной смолой, отверждаемой под действием ультрафиолетового излучения, плотно прижимают друг к другу и ультрафиолетовые лучи направляют таким образом, чтобы произошло отверждение полимерной смолы, отверждаемой ультрафиолетовым излучением. После этого подложку 2 отслаивают от мастер-формы 11. Таким образом, как показано на фиг.7С, получают требуемый оптический элемент 1.
В соответствии с первым вариантом выполнения слой 14 неорганического резиста формируют способом напыления, и, таким образом, может быть сформирован плоский и гладкий слой неорганического резиста, имеющий однородную толщину пленки на поверхности штампа 12 в форме кругового цилиндра. Кроме того, штамп 12 в форме кругового цилиндра размещен на круговом цилиндрическом электроде 42, и реактивное ионное травление выполняют таким образом, что положительные ионы могут перпендикулярно попадать на внешний периметр штампа 12 в форме кругового цилиндра и может быть произведено анизотропное травление. Таким образом, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована на штампе 12, имеющем круговую цилиндрическую поверхность.
Кроме того, в случае когда оптический элемент 1 изготовляют, используя способ на основе комбинации процесса формирования штампа оптического диска и процесса травления, время (время экспонирования), требуемое для процесса производства штампа, может быть значительно уменьшено по сравнению со случаем, когда оптический элемент 1 производят, используя экспонирование электронным лучом. Поэтому производительность при изготовлении оптического элемента 1 может быть значительно улучшена.
Кроме того, в случае когда форма верхнего участка структуры 3 выполнена как гладкая форма вместо острой формы, например гладкая изогнутая поверхность, продолжающаяся в направлении высоты, долговечность оптического элемента 1 может быть улучшена. Кроме того, возможность отслоения оптического элемента 1 с мастер-формы 11 также может быть улучшена.
Что касается процесса формирования пленки органического резиста, используя общий способ нанесения покрытия способом центрифугирования, в случае, когда штамп имеет изогнутую поверхность (форма кругового цилиндра, форма сферы), возникают вариации при нанесении покрытия и при этом трудно сформировать плоскую и гладкую пленку резиста, имеющую однородную толщину пленки. Поэтому трудно сформировать неровную структуру, имеющую однородную глубину и ширину на поверхности штампа в форме изогнутой поверхности. С другой стороны, в первом варианте выполнения слой 14 неорганического резиста формируют способом напыления таким образом, что плоская и гладкая пленка неорганического резиста, имеющая однородную толщину пленки, может быть сформирована на поверхности штампа 12 в форме кругового цилиндра. Следовательно, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована на поверхности штампа в форме изогнутой поверхности.
Кроме того, описанный выше способ изготовления применяют и, таким образом, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована также и на других предметах, кроме штампов, имеющих изогнутые поверхности, например форма кругового цилиндра и форма сферы. Например, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована на штампах в форме, например, листа или в форме ленты, в форме прутка, в форме иглы, в форме прямоугольного параллелепипеда (форма коробки), в форме проволочной рамки и в форме кругового цилиндра. Кроме того, неровная структура, имеющая однородную глубину и ширину, может быть сформирована внутри полой подложки, имеющей форму прямоугольного параллелепипеда и полого штампа, имеющего форму кругового цилиндра.
<2. Второй вариант выполнения>
На фиг.8 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования, используемого для изготовления оптического элемента в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг.8, второй вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что штамп 12 в форме кругового цилиндра экспонируют в ландшафтной ориентации.
В таком устройстве экспонирования предусмотрены поворотный стол 60, серводвигатель 61 шпинделя, источник 51 света лазера (266 нм), зеркало M1 и зеркало М2, схема 58 управления (блок управления), движущийся оптический стол 53, контроллер 57 напряжения, управляющего частотой, пневматический ползунок (не показан на чертеже), сервопривод подачи (не показан на чертеже), сервопривод фокусирования (не показан на чертеже) наклонного способа (наклонный способ) как основные его участки.
Источник 51 света лазера представляет собой источник света для экспонирования резиста, нанесенного в виде пленки на поверхность штампа 12 в форме кругового цилиндра, используемого как носитель записи, и предназначен для излучения света 52 лазера для записи с длиной волны, например, λ=266 нм. Однако источник света экспонирования, в частности, не ограничен просто таким источником 51 света лазера. Свет 52 лазера, излучаемый из этого источника 51 света лазера, движется по прямой линии, находясь в состоянии коллимированного луча, и отражается от зеркала M1 и зеркала М2 таким образом, что направление его излучения изменяется, и его направляют на движущийся оптический стол 53.
2
Две клиновидные призмы 54 и один акустический оптический модулятор/акустический оптический дефлектор (AOM/AOD; акустический оптический модулятор/акустический оптический дефлектор) 55 расположены на движущемся оптическом столе 53. Эти клиновидные призмы 54 и акустический оптический модулятор/акустический оптический дефлектор 55 расположены таким образом, что свет 52 лазера, падающий в состоянии коллимированного луча, и сторона решетки удовлетворяют условию Брэгга и, кроме того, горизонтальная высота луча не меняется. Что касается электрооптического модулятора, используемого для акустического оптического модулятора/акустического оптического дефлектора 55, предпочтительно использовать кварц (SiO).
Заданный сигнал подают в акустический оптический модулятор/акустический оптический дефлектор 55 из схемы 58 управления. Высокочастотный сигнал подают из контроллера 57 напряжения, управляющего частотой (VCO), для управления схемой 58. Сигнал управления подают в контроллер 57 напряжения, управляющего частотой. В акустическом оптическом модуляторе/акустическом оптическом дефлекторе 55 предпочтительно используется тот факт, что интенсивность дифрагированного света первого уровня при дифракции Брэгга приблизительно пропорциональна ультразвуковой мощности, и модулируют ультразвуковую мощность на основе сигнала записи для выполнения оптической модуляции света 52 лазера и формирования заданной структуры экспонирования. Для реализации дифракции Брэгга устанавливают взаимные положения акустического оптического модулятора/акустического оптического дефлектора 55 относительно оптической оси света 52 лазера и положение устанавливают таким образом, чтобы удовлетворялось условие Брэгга; 2dsinθ=nλ (где d: промежуток шага решетки, λ: длина волны света лазера, θ = угол между светом лазера и стороной решетки и n: целое число). Шаг d решетки изменяется по сигналу управления (сигнал, формирующий колебания) из контроллера 57 напряжения, управляющего частотой, и θ изменяется на основе условия Брэгга (2dsinθ=nλ), таким образом, что возникает отклонение (колебание).
Таким образом, модулированный и отклоненный (с колебаниями) свет 52 лазера формируют с получением требуемой формы луча, используя расширитель 56 луча, и после этого его направляют на неорганический резист штампа 12 в форме кругового цилиндра с помощью зеркала М3 и линз 59 объектива для формирования латентного изображения с требуемой структурой. Что касается устройства оптической записи, количеством оборотов управляют, используя сервопривод шпинделя, величиной подачи пневматического ползунка управляют, используя сервопривод подачи, фокусом управляют, используя сервопривод фокусирования, с тем, чтобы выполнять экспонирование, как показано на фиг.8.
<3. Третий вариант выполнения>
На фиг.9 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования, используемого для изготовления оптического элемента в соответствии со вторым вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг.9, третий вариант выполнения отличается от второго варианта выполнения тем, что слой неорганического резиста формируют на поверхности внутреннего периметра штампа 12 в форме кругового цилиндра и полученный в результате слой неорганического резиста экспонируют.
<4. Четвертый вариант выполнения>
На фиг.10А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с четвертым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.10В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.10А. На фиг.10С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.10В. На фиг.10D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.10В.
Оптический элемент 1 в соответствии с четвертым вариантом выполнения отличается от оптического элемента 1 в соответствии с первым вариантом выполнения тем, что для трех соседних линий дорожек структуры 3 составляют четырехугольную структуру решетки или структуру квазичетырехугольной решетки. Здесь структура квазичетырехугольной решетки отличается от структуры правильной четырехугольной решетки и относится к структуре четырехугольной решетки, вытянутой в направлении протяженности дорожки (направлений оси X) так, что она искажается. В случае когда структуры 3 периодически расположены, например, в виде структуры четырехугольной решетки или в виде структуры квазичетырехугольной решетки, структуры 3 примыкают в направлении азимута, в котором структуры 3 обладают четырехкратной симметрией. Кроме того, в случае когда четырехугольную решетку дополнительно растягивают и искажают, становится возможным обеспечить примыкание к структурам 3 в той же дорожке и достигается компоновка с высокой плотностью упаковки, где структуры 3 примыкают в двух местах, в том же направлении дорожки, в дополнение к азимуту, в котором проявляется четырехкратная симметрия.
Что касается примыкания двух дорожек Т, структуры 3 в одной дорожке (например, Т2) расположены в средних положениях (положения, смещенные на полшага) относительно структур 3, расположенных в другой дорожке (например, Т1). В результате, как показано на фиг.10В, что касается соседних трех строк дорожек (Т1-Т3), структуры 3 расположены таким образом, что они формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки, в которой центры структур 3 расположены в отдельных точках a1-а4.
Высота (глубина) структуры 3 не ограничена чем-либо специально и установлена, соответственно, в соответствии с областью длины волны света, предназначенного для передачи. Например, в случае когда передают видимый свет, предпочтительно, чтобы высота (глубина) структуры 3 составляла от 150 нм до 500 нм. Шаг Р2 в направлении θ относительно дорожки Т составляет, например, приблизительно от 275 нм до 297 нм. Соотношение размеров (высота Н/шаг Р размещения) структур 3 составляет, например, приблизительно от 0,54 до 1,13. Кроме того, соотношения размеров структур 3 не всегда одинаковы во всех случаях. Структуры 3 могут быть выполнены так, чтобы они имели определенное распределение высоты.
Предпочтительно, чтобы шаг Р1 размещения структур 3 в одной дорожке был больше, чем шаг Р2 размещения структур 3 между соседними двумя дорожками. Кроме того, предпочтительно, чтобы отношение Р1/Р2 удовлетворяло соотношению, представленному как 1,4<Р1/Р2=1,5, где шаг размещения структур 3 в одной дорожке, как предполагается, равен Р1, и шаг размещения структур 3 между соседними двумя дорожками, как предполагается, равен Р2. В случае когда используется описанный выше числовой диапазон, коэффициент заполнения структур, имеющих форму эллиптического конуса или форму эллиптического усеченного конуса, может быть улучшен и, таким образом, может быть улучшена противоотражающая характеристика.
В четвертом варианте выполнения, как и в описанном выше первом варианте выполнения, может быть получен оптический элемент 1, обладающий отличной противоотражающей характеристикой.
<5. Пятый вариант выполнения>
[Конфигурация оптического элемента]
На фиг.11А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с пятым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.11В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, представленного на фиг.12А. На фиг.11С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.11В. На фиг.11D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.11В.
Оптический элемент 1 в соответствии с пятым вариантом выполнения отличается от оптического элемента 1 в соответствии с первым вариантом выполнения тем, что в него включена поверхность в форме сферической поверхности и структуры 3 расположены на этой сферической поверхности. Сферическая поверхность представляет собой, например, выпуклую или вогнутую сферическую поверхность. Оптический элемент 1 представляет собой, например, вогнутую линзу или выпуклую линзу. На фиг.11 в качестве примера показан случай, в котором оптический элемент 1 имеет вогнутую сферическую поверхность.
Что касается оптического элемента 1 в соответствии с пятым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Конфигурация мастер-формы]
На фиг.12 показан пример конфигурации мастер-формы для производства оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию. Мастер-форма 11 в соответствии с пятым вариантом выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что в него включена поверхность в форме сферической поверхности и структуры 13 расположены на этой сферической поверхности. Сферическая поверхность представляет собой, например, выпуклую или вогнутую сферическую поверхность. На фиг.12 в качестве примера показан случай, когда мастер-форма 11 имеет выпуклую сферическую поверхность.
Что касается мастер-формы 11 в соответствии с пятым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Конфигурация устройства экспонирования]
На фиг.13 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для производства мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. На движущемся оптическом столе 32 предусмотрен расширитель 33 луча, зеркало 38 и линзы 34 объектива. Датчик положения (не показан на чертеже) расположен в положении непосредственно ниже линз 34 объектива. С помощью этого датчика положения предотвращаются столкновения со сферической поверхностью штампа 12. Свет 15 лазера, направляемый на движущийся оптический стол 32, формируют в виде требуемой формы луча, используя расширитель 33 луча, и после этого подают на слой резиста, расположенный на сферической поверхности штампа 12, через зеркало 38 и линзы 34 объектива. Штамп 12, имеющий сферическую поверхность, размещен на поворотном столе 36, который соединен с двигателем 35 шпинделя. Затем свет лазера периодически подают на слой резиста штампа 12, в то время как штамп 12 вращается, и, кроме того, свет 15 лазера перемещают в направлении радиуса вращения штампа 12 таким образом, что выполняют этап экспонирования слоя резиста. Движение света 15 лазера выполняют, перемещая движущийся оптический стол 32 в направлении, обозначенном стрелкой R.
Что касается устройства экспонирования в соответствии с пятым вариантом выполнения, другие элементы, кроме описанных выше, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Конфигурация устройства травления]
На фиг.14 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления для производства мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. Сферический электрод 46 и противоположный электрод 47, расположенные противоположно этому сферическому электроду 46, предусмотрены в резервуаре 41 реакции травления. Сферический электрод 46 имеет сферическую поверхность на стороне, противоположной противоположному электроду 47, и штамп 12 расположен на этой сферической поверхности. Сферический электрод 46 имеет конфигурацию, в которой сферический штамп 12 съемно закреплен на нем. Сферический электрод 46 имеет, например, сферическую поверхность, почти идентичную или аналогичную сферической поверхности сферического штампа 12.
Что касается устройства травления в соответствии с пятым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
<6. Шестой вариант выполнения>
На фиг.15А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с шестым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.15В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.15А. На фиг.15С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.15В. На фиг.15D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.15В. На фиг.16 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.15.
Шестой вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что структуры 3 наклонены относительно поверхности подложки. Структуры 3 могут быть направлены, по меньшей мере, в двух разных направлениях относительно поверхности подложки. В частности, структуры 3 могут быть сформированы с наклоном, по меньшей мере, в двух разных направлениях под заданными углами относительно нормали к поверхности подложки. В качестве альтернативы, структуры 3 могут иметь множество областей, и направления структур могут быть разными в зависимости от отдельных областей.
Что касается оптического элемента в соответствии с шестым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Конфигурация мастер-формы]
На фиг.17 показан пример конфигурации мастер-формы, предназначенной для производства оптического элемента, имеющего описанную выше конфигурацию. Как показано на фиг.17, мастер-форма 11 имеет конфигурацию, в которой большое количество структур 13, состоящих из вогнутых участков, расположены на поверхности штампа 12 в форме диска. Эти структуры 13 расположены периодически двумерно с шагом, меньшим или равным длине волны света в среде использования оптического элемента 1, например с такой же величиной шага, что и длина волны видимого света. Структуры 13 расположены на дорожке в форме концентрических кругов или в форме спирали.
Что касается мастер-формы в соответствии с шестым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Конфигурация устройства экспонирования]
На фиг.18 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства экспонирования для производства мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. Устройство экспонирования в соответствии с шестым вариантом выполнения является тем же, что и в пятом варианте выполнения. Однако в шестом варианте выполнения, как показано на фиг.18, штамп 12 в форме диска размещен на поворотном столе 36, свет лазера направляют на неорганический резист этого штампа 12 таким образом, что выполняют экспонирование.
[Конфигурация устройства травления]
На фиг.19 показана схема, представляющая пример конфигурации устройства травления, для получения мастер-формы, имеющей описанную выше конфигурацию. Неровный электрод 48 и противоположный электрод 47, который расположен противоположно этому неровному электроду 48, предусмотрены в резервуаре 41 реакции травления. Неровный электрод 48 имеет неровную поверхность на стороне, противоположной противоположному электроду 47, и штамп 12 размещен на этой неровной поверхности.
В устройстве травления, имеющем описанную выше конфигурацию, когда напряжение высокой частоты прикладывают между противоположным электродом 47 и неровным электродом 48 от высокочастотного источника 45 питания, электрическое поле генерируют в направлении, соответствующем неровной поверхности неровного электрода 48, в результате падения напряжения. Положительные ионы в плазме падают на основную поверхность штампа 12 в форме диска под наклонным направлением и т.п. таким образом, что выполняется анизотропное травление. В этом отношении анизотропное травление штампа 12 может быть выполнено, по меньшей мере, в двух разных направлениях путем регулирования неровной формы неровного электрода 48 соответствующим образом и используя неровную поверхность неровного электрода 48. Кроме того, также возможно изменять направление анизотропного травления в соответствии с областями поверхности штампа 12, регулируя неровную форму неровного электрода 48 соответственно и используя неровную поверхность неровного электрода 48.
Что касается устройства травления в соответствии с шестым вариантом выполнения, другие элементы, кроме приведенного выше описания, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
[Способ для изготовления оптического элемента]
Способ изготовления оптического элемента в соответствии с шестым вариантом выполнения настоящего изобретения будет описан со ссылкой на фиг.20 и фиг.21.
(Этап формирования пленки резиста)
Первоначально, как показано на фиг.20А, подготавливают штамп 12 в форме диска. Такой штамп 12 представляет собой, например, стеклянный штамп. Затем, как показано на фиг.20В, слой 14 неорганического резиста формируют на одной основной поверхности штампа 12 в форме диска, используя способ напыления. Что касается неорганического резиста, например, можно использовать оксид металла, сформированный, по меньшей мере, из одного типа переходного металла, например вольфрама и молибдена.
(Этап экспонирования)
Затем, как показано на фиг.20С, используют устройство экспонирования, показанное на фиг.18, штамп 12 вращают и, кроме того, свет 15 лазера (луч экспонирования) направляют на слой 14 неорганического резиста. В это время свет 15 лазера подают периодически, в то время как свет 15 лазера перемещают в направлении высоты штампа 12 и, таким образом, экспонируют всю протяженность поверхности неорганического слоя 14 резиста. Таким образом, латентное изображение 16 в соответствии с местом положения света 15 лазера формируют по всей протяженности слоя 14 неорганического резиста, например, с таким же шагом, как и длина волны видимого света.
(Этап проявления)
Затем раствор проявителя подают на слой 14 неорганического резиста во время вращения штампа 12 таким образом, что слой 14 неорганического резиста подвергают обработке проявления, как показано на фиг.21А. В случае когда слой 14 неорганического резиста сформирован из резиста положительного типа, экспонированный участок, экспонированный светом 15 лазера, имеет повышенную скорость растворения при использовании раствора проявления по сравнению с неэкспонированным участком. Поэтому, как показано на фиг.21А, структура в соответствии с латентным изображением (экспонированный участок) 16 формируется в слое 14 неорганического резиста.
(Этап травления)
Затем используют устройство травления, показанное на фиг.19, и поверхность штампа 12 подвергают обработке травления, в то время как структура (структура слоя резиста) слоя 14 неорганического резиста, сформированного на штампе 12, используется как маска. Таким образом, как показано на фиг.21В, формируют структуры 13, направленные в различных направлениях, например в наклонных направлениях относительно одной основной поверхности штампа 12 в форме диска. Кроме того, в соответствии с необходимостью обработку травления и обработку озоления можно выполнять поочередно. Следовательно, могут быть сформированы структуры 13, имеющие различные изогнутые поверхности.
Таким образом, может быть получена мастер-форма 11, в которой структуры 3 расположены так, что они направлены под наклоном и т.п. относительно поверхности подложки.
(Этап копирования)
Затем мастер-форму 11 и подложку 2, например акриловый лист, покрытый полимерной смолой, отверждаемой под действием ультрафиолетового освещения, плотно сжимают и подают ультрафиолетовые лучи таким образом, чтобы отвердела полимерная смола, отверждаемая под действием ультрафиолетового света. После этого подложку 2 отслаивают от мастер-формы 11. Таким образом, как показано на фиг.21С, формируют требуемый оптический элемент 1.
<7. Седьмой вариант выполнения>
На фиг.22А схематично показан вид в плане, представляющий пример конфигурации оптического элемента в соответствии с седьмым вариантом выполнения настоящего изобретения. На фиг.22В показан вид в плане с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.22А. На фиг.19С показан вид в разрезе вдоль дорожки Т1, Т3, …, показанной на фиг.22В. На фиг.22D показан вид в разрезе вдоль дорожки Т2, Т4, …, показанной на фиг.19В. На фиг.23 показан вид в перспективе с увеличением, иллюстрирующий часть оптического элемента, показанного на фиг.22.
Оптический элемент 1 в соответствии с седьмым вариантом выполнения отличается от оптического элемента 1 в соответствии с первым вариантом выполнения тем, что большое количество структур 3, состоящих из вогнутых участков, расположены на поверхности подложки. Форма этой структуры 3 представляет собой вогнутую форму, соответствующую инверсии выпуклой формы структуры 3 в первом варианте выполнения.
<8. Восьмой вариант выполнения>
Восьмой вариант выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что неровная структура, полученная в результате обработки слоя 14 неорганического резиста во время проявления, непосредственно используется как мастер-форма.
В частности, оптический элемент получают, как описано ниже.
Вначале выполняют этапы от этапа формирования слоя резиста до этапа проявления аналогично первому варианту выполнения. Следовательно, в слое 14 неорганического резиста формируют вогнутые участки шестиугольной структуры решетки или квазишестиугольной структуры решетки. Затем штамп 12, в котором предусмотрена такая структура в слое 14 неорганического резиста, используют как мастер-форму и оптический элемент 1 формируют, как описано ниже. Таким образом, эту мастер-форму и подложку 2, например акриловый лист, покрытый полимерной смолой, отверждаемой под действием ультрафиолетового света, плотно сжимают и подают ультрафиолетовые лучи таким образом, чтобы отвердела полимерная смола, отверждаемая под действием ультрафиолетового излучения. После этого подложку 2 отслаивают от мастер-формы 11.
Что касается восьмого варианта выполнения, другие элементы, кроме описанных выше, являются теми же, что и в первом варианте выполнения.
В соответствии с восьмым вариантом выполнения чрезвычайно жесткий слой 14 неорганического резиста формируют на штампе 12, например на металлическом штампе или листе, используя способ напыления, при этом полученный в результате слой 14 неорганического резиста подвергают экспонированию и проявлению и в результате формируют неровную структуру на слое 14 неорганического резиста. Затем штамп 12, имеющий неровную структуру слоя 14 неорганического резиста, можно непосредственно использовать как штамп.
С другой стороны, в случае когда используют органический резист, такой органический резист является мягким и поэтому трудно использовать оригинал, имеющий неровную структуру из органического резиста, как штамп. Затем необходимо изготовить штамп с неровной структурой путем формирования слоя электропроводной пленки на оригинале органического резиста (неровная структура), и после этого формируют слой никелевого покрытия, используя способ гальванизации, и отслаивают его. Кроме того, в соответствии с необходимостью может быть выполнена обрезка до заданного размера. Как описано выше, в случае когда используют органический резист, требуется использовать сложные этапы, пока не будет получен законченный штамп.
<9. Девятый вариант выполнения>
[Конфигурация устройства жидкокристаллического дисплея]
На фиг.24 показан пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с девятым вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг.24, в таком устройстве жидкокристаллического дисплея предусмотрена задняя подсветка 73, предназначенная для излучения света, и жидкокристаллическая панель 71 для временной пространственной модуляции света, излучаемого от задней подсветки 73, и отображения изображения. Поляризаторы 71а и 71b расположены на двух поверхностях жидкокристаллической панели 71 соответственно. Оптический элемент 1 предусмотрен на поляризаторе 71b, расположенном на стороне поверхности дисплея жидкокристаллической панели 71. В настоящем изобретении поляризатор 71b, предусмотренный в оптическом элементе 1 на одной основной поверхности, называется поляризатором 72 с противоотражающей функцией. Этот поляризатор 72 с противоотражающей функцией представляет собой пример оптических компонентов с противоотражающей функцией.
Задняя подсветка 73, жидкокристаллическая панель 71, поляризаторы 71а и 71b и оптический элемент 1, которые составляют устройство жидкокристаллического дисплея, будут последовательно описаны ниже.
(Задняя подсветка)
Что касается задней подсветки 73, например, можно использовать прямую заднюю подсветку, заднюю подсветку по кромкам и заднюю подсветку с плоским источником света. В задней подсветке 73 предусмотрены, например, источник света, пластина отражения и оптическая пленка. Что касается источника света, например, используют флуоресцентную лампу с холодным катодом (флуоресцентная лампа с холодным катодом: CCFL), флуоресцентную лампу с горячим катодом (флуоресцентная лампа с горячим катодом: HCFL), лампу органической электролюминесценции (органическая электролюминесценция: OEL), лампу неорганической электролюминесценции (IEL: неорганическая электролюминесценция) и светодиод (светодиод: LED).
(Жидкокристаллическая панель)
Что касается жидкокристаллической панели 71, используют панель, имеющую режим отображения, например, твист-нематический (твист-нематический: TN) режим, супертвист-нематический (супертвист-нематический: STN) режим, вертикально выровненный (вертикально выровненный: VA) режим, режим с переключением в плоскости (переключение в плоскости: IPS), режим оптически компенсированного двойного лучепреломления (оптически компенсированное двойное лучепреломление: ОСВ), режим ферроэлектрических жидких кристаллов (ферроэлектрический жидкий кристалл: FLC), режим жидкого кристалла с диспергированным полимером (жидкий кристалл с диспергированным полимером: PDLC), и можно использовать режим изменения фазы хоста для гостя (изменение фазы хоста для гостя: PCGH).
(Поляризатор)
На двух поверхностях жидкокристаллической панели 71, например, размещают поляризаторы 71а и 71b таким образом, что их оси пропускания становятся ортогональными друг другу. Поляризаторы 71а и 71b пропускают только один из ортогональных поляризованных компонентов в падающем свете и прерывают другие путем поглощения. Что касается поляризаторов 71а и 71b, например, можно использовать поляризаторы, сформированные путем поглощения дихроичных материалов, например иода или дихроичных пигментов, гидрофильньными полимерными пленками, например пленками на основе поливинилового спирта, пленками на основе частично формализованного поливинилового спирта и частично омыленными пленками на основе сополимера этилена и винилацетата, и с выполнением одноосного растяжения. Предпочтительно, чтобы защитные слои, например пленки из триацетилцеллюлозы (ТАС), были размещены на обеих поверхностях поляризаторов 71а и 71b. В случае когда защитный слой размещают, как описано выше, предпочтительно использовать структуру, в которой используются две подложки 2 оптического элемента 1 как защитный слой. Причина этого состоит в том, что толщина поляризатора 72 с противотражающей функцией может быть уменьшена в результате использования такой структуры.
(Оптический элемент)
Оптический элемент 1 представляет собой то же, как любой из оптического элемента 1 в описанных выше с первого по четвертый, шестом и седьмом вариантах выполнения, и поэтому его пояснение будет опущено.
В соответствии с девятым вариантом выполнения оптический элемент 1 расположен на поверхности дисплея устройства жидкокристаллического дисплея, и поэтому противоотражающая функция поверхности дисплея устройства жидкокристаллического дисплея может быть улучшена. Следовательно, видимость устройства жидкокристаллического дисплея может быть улучшена.
<10. Десятый вариант выполнения>
[Конфигурация устройства жидкокристаллического дисплея]
На фиг.25 показан пример конфигурации устройства жидкокристаллического дисплея в соответствии с десятым вариантом выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг.25, такое устройство жидкокристаллического дисплея отличается от устройства жидкокристаллического дисплея в девятом варианте выполнения тем, что передний элемент 74 предусмотрен на передней стороне жидкокристаллической панели 71 и оптический элемент 1 предусмотрен, по меньшей мере, на одной поверхности спереди жидкокристаллической панели 71 и спереди и сзади переднего элемента 74. На фиг.25 показан пример, в котором оптические элементы 1 предусмотрены на всех поверхностях спереди жидкокристаллической панели 71 и спереди и сзади переднего элемента 74. Например, слой воздуха расположен между жидкокристаллической панелью 71 и передним элементом 74. Одинаковые участки, как и в описанном выше девятом варианте выполнения, обозначены теми же номерами ссылочных позиций, как и у описанных выше, и их пояснение исключено. В этом отношении в настоящем изобретении перед относится к поверхности на стороне, используемой как поверхность дисплея, то есть к поверхности на стороне наблюдателя, и зад относится к поверхности стороны, противоположной поверхности дисплея.
Передний элемент 74 представляет собой, например, переднюю панель, используемую спереди (на стороне наблюдателя) жидкокристаллической панели 71 с целью механической, тепловой защиты и обеспечения защиты от погодных условий и для дизайна. Передний элемент 74 имеет, например, форму листа, форму пленки или форму пластины. Что касается материалов для переднего элемента 74, например, можно использовать стекло, триацетилцеллюлозу (ТАС), полиэфир (ТРЕЕ), полиэтилентерефталат (PAT), полиимид (PI), полиамид (РА), арамид полиэтилен (РЕ), полиакрилат, полиэфирсульфон, полисульфон, полипропилен (РР), диацетилцеллюлозу, поливинилхлорид, акриловую смолу (РММА) и поликарбонат (PC), хотя он не ограничивается конкретно этими материалами. Любой материал можно использовать, если только этот материал обладает прозрачностью.
В соответствии с десятым вариантом выполнения видимость устройства жидкокристаллического дисплея может быть улучшена, как и в девятом варианте выполнения.
[ПРИМЕРЫ]
Настоящее изобретение будет конкретно описано ниже со ссылкой на примеры, хотя настоящее изобретение не ограничивается просто этими примерами.
(ПРИМЕР 1)
Вначале сформировали слой неорганического резиста, состоящий из оксидов вольфрама (W) и молибдена (Мо), на кварцевой подложке в форме диска способом напыления. Затем латентное изображение структуры квазишестиугольной решетки сформировали на полученном в результате слое неорганического резиста, используя устройство экспонирования, показанное на фиг.18. После этого слой резиста подвергали обработке проявления для получения структуры резиста. В качестве раствора проявителя использовали 2,38% водный раствор гидроксида тетраметиламония (TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD).
Затем многократно выполняли процесс травления кварцевой подложки, используя травление PIE и обработку удаления структуры резиста и увеличения диаметра отверстия в результате озоления. В этом отношении травление выполняли, используя устройство травления, имеющее неровный электрод, показанное на фиг.19. На описанном выше этапе травление продолжали в наклонном направлении и т.п. относительно поверхности кварцевой подложки, в то время как диаметр структуры квазишестиугольной решетки, на которой была экспонирована поверхность кварцевой подложки, постепенно увеличивали. Другие области не подвергали травлению, поскольку структура резиста использовалась как маска. Затем формировали вогнутые участки, направленные под наклоном и т.п. относительно поверхности кварцевой подложки. В конечном итоге структуру слоя резиста удаляли полностью путем озоления. Таким образом получали требуемую мастер-форму в виде диска.
Затем полимерную смолу, отверждаемую под действием ультрафиолетового облучения, наносили на полученную в результате мастер-форму в виде диска и после этого плотно прижимали акриловую пластину к полимерной смоле, отверждаемой под действием ультрафиолетового света. Затем воздействовали ультрафиолетовыми лучами таким образом, что полимерная смола, отверждаемая под действием ультрафиолетового света, отвердела, и отслаивали ее от мастер-формы в виде диска. Таким образом получали требуемый оптический элемент.
(ПРИМЕР 2)
Подложку-копию получали, как в Примере 1, за исключением того, что неровная форма неровного электрода устройства травления была изменена.
(ПРИМЕР 3)
Вначале подготовили стеклянный валковой штамп, имеющий внешний диаметр 126 мм. Слой неорганического резиста, состоящий из окислов вольфрама (W) и молибдена (Мо), сформировали на поверхности этого стеклянного валкового штампа, используя способ напыления. Затем стеклянный валковой штамп, используемый как носитель записи, перенесли в устройство, показанное на фиг.4, и выполнили экспонирование слоя неорганического резиста. После этого латентное изображение, продолжающееся в форме спирали и составляющее структуру квазишестиугольной решетки относительно соседних трех линий дорожек, нанесли на резист.
После этого слой неорганического резиста на стеклянном валковом штампе подвергали обработке проявления, во время которого было выполнено проявление путем растворения экспонированного участка резиста. В частности, непроявленный стеклянный валковой штамп поместили на поворотный стол проявляющего устройства, хотя это не показано на чертеже, проявляющий раствор наносили в виде капель на поверхности стеклянного валкового штампа при выполнении вращения с помощью поворотного стола для проявления резиста на поверхности. Таким образом, получали стеклянный штамп с резистом, в котором слой резиста был экспонирован в виде структуры квазишестиугольной решетки. При этом использовали в качестве проявляющего раствора 2,38% водный раствор гидроксида тетраметиламмония (TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD).
После этого многократно выполняли обработку травления стеклянного валкого штампа, используя травление RIE, и процесс удаления структуры резиста и с увеличением диаметра отверстия путем озоления. При этом травление выполняли, используя устройство травления, имеющее круговой цилиндрический электрод, показанное на фиг.5. Во время описанного выше этапа травление продолжали в направлении, перпендикулярном поверхности стеклянного валкого штампа, в то время как диаметр структуры квазишестиугольной решетки, которой был экспонирован стеклянный валковой штамп, постепенно увеличивали. Другие области не были вытравлены, поскольку структура резиста использовалась как маска. После этого были сформированы вогнутые участки, направленные перпендикулярно поверхности стеклянного валкового штампа. В конечном итоге структуру резиста удаляли полностью путем озоления. Таким образом получали требуемую мастер-форму в виде стеклянного валка.
Затем полученный в результате стеклянный валковой штамп плотно прижимали к акриловой пластине, покрытой полимерной смолой, отверждаемой под действием ультрафиолетового излучения. Выполняли отслоение при воздействии ультрафиолетовыми лучами для обеспечения отверждения таким образом, что формировали оптический элемент.
(Оценка формы)
Наблюдения полученного таким образом оптического элемента выполняли, используя сканирующий электронный микроскоп (SEM: сканирующий электронный микроскоп). Его результаты показаны на фиг.26.
Как можно ясно видеть на фиг.26А и фиг.26В, в случае, когда травление выполняют, используя неровный электрод, можно было сформировать структуры в наклонном направлении относительно подложки. Кроме того, можно видеть, что направление структур можно изменять в соответствии с областями, соответствующим образом регулируя неровную форму неровного электрода.
Как можно видеть на фиг.26С, в случае, когда травление выполняют, используя круговой цилиндрический электрод, структуры могут быть сформированы в направлении, перпендикулярном подложке.
(Оценка отражательной способности)
Измеряли отражательную способность оптического элемента, полученного, как описано выше в Примере 1. При этом спектрофотометр, работающий в ультрафиолетовом и видимом диапазоне света (торговое наименование: V-550, производства JASCO Corporation), использовали для измерений отражательной способности. Их результаты показаны на фиг.27.
Следующее можно видеть на фиг.27.
Существует тенденция, состоящая в том, что отражательная способность света при угле падения 30 градусов или 40 градусов уменьшается по сравнению с отражательной способностью света при угле падения 5 градусов. Таким образом, что касается оптического элемента в соответствии с Примером 1, эффект противоотражающей характеристики становится наиболее существенным в отношении света с углом падения 30 градусов или 40 градусов. Это связано с тем, что для оптического элемента в соответствии с Примером 1 структуры расположены с наклоном под углом приблизительно от 30 градусов до 40 градусов относительно нормали к подложке.
Как описано выше, зависимость от угла может быть задана для противоотражающей характеристики оптического элемента в результате формирования структур таким образом, чтобы они были наклонены относительно нормали к подложке. Оптический элемент, имеющий такую характеристику, эффективен в случае, когда требуется конкретно уменьшить отражательную способность света, падающего под заданным углом.
(ПРИМЕР 4)
Первоначально оптический элемент в форме полоски был изготовлен, как в Примере 3. После этого оптический элемент в форме заданного прямоугольника вырезали из полученного в результате оптического элемента в форме полоски. Затем полученный в результате оптический элемент в форме прямоугольника согнули в форму сферической поверхности в горячей ванне с температурой 80°С для получения пленки с в виде линзы "глаз мотылька". На фиг.28А и фиг.28В показан внешний вид и вид в разрезе соответственно пленки в виде линзы типа "глаз мотылька", полученной, как описано выше.
(Оценка отражательной характеристики)
Измеряли отражательную характеристику пленки в виде линзы типа "глаз мотылька", полученной, как описано выше в Примере 4. С этой целью использовали спектрофотометр, работающий в ультрафиолетовом диапазоне и в диапазоне видимого света (товарное наименование: V-550, производства JASCO Corporation), для измерения отражательной способности. Из результатов оценки очевидно, для пленки в виде линзы типа "глаз мотылька" по Примеру 4 была получена отличная противоотражающая характеристика.
(ПРИМЕР 5)
Первоначально подготовили кварцевую линзу (выпуклую линзу), имеющую сферическую поверхность. Слой неорганического резиста, состоящий из окислов вольфрама (W) и молибдена (Мо) сформировали на этой сферической поверхности кварцевой линзы, используемой в качестве штампа, с применением способа напыления. Затем штамп, используемый как носитель записи, перенесли в устройство экспонирования, показанное на фиг.13, и сформировали латентное изображение в виде структуры квазишестиугольной решетки. После этого слой резиста подвергали обработке проявления для получения структуры резиста. Что касается раствора проявителя, использовали 2,38% водный раствор гидроксида тетраметиламмония (TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD).
Затем многократно выполняли процесс травления штампа, используя травление RIE и процесс удаления структуры резиста и увеличения диаметра отверстия путем озоления. При этом травление выполняли, используя устройство травления, имеющее сферический электрод, показанное на фиг.14. В результате описанного выше этапа травление выполняли в областях, в которых поверхность штампа была экспонирована в слое неорганического резиста, в то время как диаметр структуры квазишестиугольной решетки постепенно увеличивался. Другие области не были вытравлены, поскольку слой неорганического резиста использовался как маска. В конечном итоге слой неорганического резиста удаляли полностью путем озоления. Таким образом, была получена требуемая кварцевая линза типа "глаз мотылька". На фиг.29А и фиг.29В показан внешний вид кварцевой линзы типа "глаз мотылька", полученной, как описано выше.
(Оценка отражательной характеристики)
Измеряли отражательную способность кварцевой линзы типа "глаз мотылька", полученной, как описано выше в Примере 5. При этом использовали спектрофотометр, работающий в ультрафиолетовом диапазоне и в диапазоне видимых волн (товарное наименование: V-550, производства JASCO Corporation), для измерения отражательной способности. Из этих результатов оценок очевидно, что для кварцевой линзы типа "глаз мотылька" в Примере 5 была получена отличная противоотражающая характеристика.
До этого момента были, в частности, описаны варианты выполнения в соответствии с настоящим изобретением. Однако настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами выполнения, и различные модификации могут быть выполнены на основе технической идеи настоящего изобретения.
Например, конфигурации, формы, числовые значения и т.п. представляют собой не более, чем примеры, и в соответствии с необходимостью могут использоваться отличающиеся от них конфигурации, формы, числовые значения и т.п.
Кроме того, индивидуальные конфигурации описанных выше вариантов выполнения могут быть скомбинированы друг с другом в пределах границ, не выходящих за пределы сущности настоящего изобретения.
Кроме того, в описанных выше вариантах выполнения описаны примеры применения настоящего изобретения для штампов, имеющих изогнутые поверхности (форма кругового цилиндра, форма сферы), хотя настоящее изобретение не ограничивается этими примерами. Например, возможно, чтобы для штампа, имеющего форму листа, ленты (обе поверхности) или стержня или форму иглы, была сформирована требуемая неровная структура на штампе для формирования мастер-формы.
Кроме того, возможно производить требуемую неровную структуру на поверхности коробки (прямоугольный параллелепипед) или проволочной рамки и внутри кругового цилиндра или коробки или тому подобного. Таким образом, плоскую и гладкую пленку резиста, имеющую однородную толщину пленки, располагают путем формирования пленки из неорганического резиста на поверхности коробки (прямоугольный параллелепипед) или проволочной рамки, внутри кругового цилиндра или коробки или тому подобного, используя способ напыления. После этого пленку неорганического резиста экспонируют с использованием шагового двигателя, записывают различные структуры и выполняют проявление так, что может быть сформирована неровная структура.
Кроме того, также возможно сформировать требуемую неровную структуру путем формирования плоской и гладкой пленки неорганического резиста, имеющей однородную толщину пленки на эллиптической сфере (типа мяча для регби), формы конуса, штампа, имеющего большое количество отверстий, штампа, имеющего вогнутые участки, штампа, имеющего выпуклые участки, или тому подобного, и выполнить экспонирование и проявление.
Кроме того, также возможно применять неровные подложки и устройства, которые используются для дисплеев и т.п., или подложки и устройства, которые имеют форму волны или изогнутых поверхностей.
При этом в описанных выше вариантах выполнения неровная форма может быть сформирована на поверхности кругового цилиндрического электрода и сферического электрода. Следовательно, структуры могут быть сформированы в направлении под наклоном и т.п. относительно поверхностей штампа в форме кругового цилиндра и штампа в форме сферической поверхности.
Кроме того, в описанных выше вариантах выполнения были приведены пояснения в отношении случая, когда электроды оптического элемента и устройства травления выполнены в форме круговой цилиндрической поверхности и в форме сферической поверхности, в качестве примера. Однако формы электродов оптического элемента и устройства травления не ограничиваются ими. Что касается других форм изогнутой поверхности, кроме этих, могут использоваться различные изогнутые поверхности, например гиперболоид, поверхность свободной формы и эллиптическая поверхность.
Кроме того, в описанных выше вариантах выполнения были приведены пояснения для случая, когда оптические элементы и т.п. формируют, используя неорганический резист. Однако также возможно использовать органический резист.
Пояснение номеров позиций
1: оптический элемент
2: подложка
3: структура
11: мастер-форма
12: штамп
13: структура
14: слой неорганического резиста
15: свет лазера
16: латентное изображение
41: резервуар для реакции травления
42: круговой цилиндрический электрод
43, 47: противоположный электрод
44: разделительный конденсатор
45: высокочастотный источник питания
46: сферический электрод
47: противоположный электрод
48: неровный электрод
71: жидкокристаллическая панель
71а, 71b: поляризатор
72: поляризатор с противоотражающей функцией