АНТИОТРАЖАЮЩЕЕ ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭТАЛОННОЙ ФОРМЫ
ANTIREFLECTION OPTICAL DEVICE AND METHOD OF MAKING STANDARD MOULD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к антиотражающему оптическому устройству и к способу изготовления эталонной формы, применяемой при производстве антиотражающего оптического устройства. Более конкретно, изобретение относится к антиотражающему оптическому устройству, в котором множество структур, сформированных из выпуклого участка или вогнутого участка, расположены на его поверхности с мелким шагом, равным или меньше, чем длина волны видимого света.
Уровень техники
В прошлом было известно оптическое устройство, в котором используется пропускающая свет подложка, такая как стекло или пластик, которую подвергли поверхностной обработке для подавления отражения света от поверхности. В качестве такого типа поверхностной обработки можно упомянуть технологию формирования мелких по размеру и плотных вогнуто-выпуклых участков (типа "глаз мотылька") на поверхности оптического устройства (см., например, OPTICAL TECHNOLOGY CONTACT", Vol.43, №11 (2005), 630-637).
Обычно, когда формируют периодические вогнуто-выпуклые поверхности на поверхности оптического устройства, происходит дифракция света во время его прохождения через вогнуто-выпуклые формы и происходит значительное ослабление проходящего прямо компонента передаваемого света. Однако, когда шаг вогнуто-выпуклых форм меньше, чем длина волны проходящего через них света, дифракция света не возникает. Например, когда вогнуто-выпуклые формы формируют в прямоугольной форме, получают эффективный антиотражающий эффект для света с одной длиной волны, соответствующей их шагу или глубине.
Структура типа "глаз мотылька" (с шагом приблизительно 300 нм и глубиной приблизительно 400 нм), имеющая форму микрошатра, раскрыта как структура типа "глаз мотылька", изготовленная с использованием облучения электронным лучом (например, см. "MOLD MASTER FOR ANTIREFLECTION STRUCTURE (MOTH EYE) WITHOUT WAVELENGTH DEPENDENCE" of NTT ADVANCED TECHNOLOGY CORPORATION, [online], [searched on February 27, Hei 20], Intemet<http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html>). При этом можно получить эффективную антиотражающую характеристику со степенью отражения 1% или меньше, используя такую структуру типа "глаз мотылька".
Однако в последнее время для улучшения видимости различных дисплеев, таких как жидкокристаллические дисплеи, возникла потребность в реализации лучшей антиотражающей характеристики.
Раскрытие изобретения
Задача, решаемая изобретением
Поэтому цель изобретения состоит в том, чтобы предоставить антиотражающее оптическое устройство с отличной антиотражающей характеристикой и способ изготовления эталонной формы, используемой для производства антиотражающего оптического устройства.
Средство решения задачи
В соответствии с первым аспектом изобретения предложено антиотражающее оптическое устройство, включающее в себя основание и множество выпуклых или вогнутых структурных элементов, расположенных на поверхности основания с мелким шагом, равным или меньше, чем длина волны видимого света, при этом эти структурные элементы расположены на поверхности основания так, что они формируют множество линий дорожек и формируют одну из следующих структур: структура шестиугольной решетки, структура квазишестиугольной решетки, структура четырехугольной решетки и структура квазичетырехугольной решетки, причем каждый структурный элемент имеет форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, длинная ось которого параллельна линии дорожки.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложено антиотражающее оптическое устройство, включающее в себя основание и множество структурных элементов, сформированных из выпуклого участка или вогнутого участка и расположенных на поверхности основания с мелким шагом, равным или меньше, чем длина волны видимого света, при этом структурные элементы расположены на поверхности основания так, что они формируют множество линий дорожек и формируют одну из следующих структур: структура квазишестиугольной решетки, структура четырехугольной решетки и структура квазичетырехугольной решетки, причем степень заполнения структурными элементами поверхности основания составляет 65% или больше.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предложено антиотражающее оптическое устройство, включающее в себя основание, множество структурных элементов, сформированных из выпуклого участка или вогнутого участка и расположенных на поверхности основания с мелким шагом, равным или меньше, чем длина волны видимого света, при этом структурные элементы расположены на поверхности основания так, что они формируют множество линий дорожек и формируют структуру квазишестиугольной решетки, при этом отношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу Р1 размещения составляет 85% или больше, где Р1 представляет шаг размещения структурных элементов на одной и той же дорожке, а 2r представляет диаметр нижней поверхности каждого структурного элемента по линии дорожки.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предложено антиотражающее оптическое устройство, включающее в себя основание и множество структурных элементов, сформированных из выпуклого участка или вогнутого участка и расположенных на поверхности основания с мелким шагом, равным или меньше, чем длина волны видимого света, при этом структурные элементы расположены на поверхности основания, формируя множество линий дорожек и формируя структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки, причем отношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу Р1 размещения составляет 90% или больше, где Р1 представляет шаг размещения структурных элементов на одной и той же дорожке, и 2r представляет диаметр нижней поверхности каждого структурного элемента вдоль линии дорожки.
В соответствии с пятым аспектом изобретения предложен способ изготовления эталонной формы, используемой для изготовления антиотражающего оптического устройства, включающий в себя следующие этапы: формируют слой резиста на периферийной поверхности эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют скрытые изображения с шагом меньшим, чем длина волны видимого света, путем прерывистого облучения лазерным лучом слоя резиста при вращении эталонной формы, на которой сформирован слой резиста, и с относительным перемещением пятна лазерного луча параллельно центральной оси эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют структуру резиста на поверхности эталонной формы путем проявления слоя резиста; и формируют вогнутые или выпуклые структурные элементы на поверхности эталонной формы, выполняя процесс травления, используя структуру резиста в качестве маски, при этом при формировании скрытых изображений эти скрытые изображения располагают на поверхности основания так, что они формируют множество линий дорожек и формируют одну из следующих структур: структуру шестиугольной решетки, структуру квазишестиугольной решетки, структуру четырехугольной решетки и структуру квазичетырехугольной решетки, причем каждое скрытое изображение имеет эллиптическую форму, длинная ось которой параллельна линии дорожки.
В соответствии с шестым аспектом изобретения предложен способ изготовления эталонной формы, используемой при изготовлении антиотражающего оптического устройства, включающий следующие этапы: формируют слой резиста на периферийной поверхности эталонной формы в виде колонны или цилиндра, формируют скрытые изображения с шагом меньшим, чем длина волны видимого света, путем прерывистого облучения лазерным лучом слоя резиста при вращении эталонной формы, на которой сформирован слой резиста, и с относительным перемещением пятна лазерного луча параллельно центральной оси эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют структуру резиста на поверхности эталонной формы путем проявления слоя резиста; и формируют вогнутые или выпуклые структуры на поверхности эталонной формы, выполняя процесс травления, используя структурные элементы резиста в качестве маски, причем при формировании скрытых изображений эти скрытые изображения располагают на поверхности основания так, что они формируют множество линий дорожек и формируют одну из следующих структур: структура квазишестиугольной решетки, структура четырехугольной решетки и структура квазичетырехугольной решетки, при этом степень заполнения структурными элементами поверхности эталонной формы составляет 65% или больше.
В соответствии с седьмым аспектом изобретения предложен способ изготовления эталонной формы, используемой при производстве антиотражающего оптического устройства, включающий в себя следующие этапы: формируют слой резиста на периферийной поверхности эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют скрытые изображения с шагом меньше, чем длина волны видимого света, путем прерывистого облучения лазерным лучом слоя резиста при вращении эталонной формы, на которой сформирован слой резиста, и с относительным перемещением пятна лазерного луча параллельно центральной оси эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют структуру резиста на поверхности эталонной формы путем проявления слоя резиста; и формируют вогнутые или выпуклые структурные элементы на поверхности эталонной формы путем выполнения процесса травления, используя структуру резиста в качестве маски, при этом при формировании скрытых изображений эти скрытые изображения располагают на поверхности эталонной формы так, что они формируют множество линий дорожек и формируют структуру квазишестиугольной решетки, причем отношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу Р1 размещения составляет 85% или больше, где Р1 представляет шаг размещения структур на одной и той же дорожке, и 2r представляет диаметр каждой структуры вдоль линии дорожки.
В соответствии с восьмым аспектом изобретения предложен способ изготовления эталонной формы, используемой для производства антиотражающего оптического устройства, включающий в себя следующие этапы: формируют слой резиста на периферийной поверхности эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют скрытые изображения с шагом меньше, чем длина волны видимого света, путем прерывистого облучения лазерным лучом слоя резиста при вращении эталонной формы, на которой сформирован слой резиста, и с относительным перемещением пятна лазерного луча параллельно центральной оси эталонной формы в виде колонны или цилиндра; формируют структуру резиста на поверхности эталонной формы путем проявления слоя резиста; и формируют вогнутые или выпуклые структурные элементы на поверхности эталонной формы путем выполнения процесса травления, используя слой резиста в качестве маски, причем при формировании скрытых изображений эти скрытые изображения располагают на поверхности эталонной формы так, что они формируют множество линий дорожек и формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки, при этом отношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу Р1 размещения составляет 127% или больше, где Р1 представляет шаг размещения структурных элементов на одной и той же дорожке, а 2r представляет диаметр каждой структуры вдоль линии дорожки.
В описанных выше конфигурациях основные структурные элементы предпочтительно размещены периодически в форме четырехугольной решетки или в форме квазичетырехугольной решетки. Четырехугольная решетка означает регулярную четырехугольную решетку. Квазичетырехугольная решетка означает деформированную регулярную четырехугольную решетку, в отличие от указанной регулярной четырехугольной решетки.
Например, когда структурные элементы расположены на прямой линии, квазичетырехугольная решетка означает четырехугольную решетку, искаженную путем вытягивания регулярной четырехугольной решетки вдоль указанной прямой линии (направление дорожки). Когда эти структурные элементы расположены в виде меандра, квазичетырехугольная решетка означает четырехугольную решетку, полученную путем искажения регулярной четырехугольной решетки вдоль меандрирующей компоновки. В качестве альтернативы, квазичетырехугольная решетка означает четырехугольную решетку, искаженную путем вытягивания регулярной четырехугольной решетки в направлении прямой линии (направлении дорожки) и полученную путем искажения регулярной четырехугольной решетки вдоль меандрирующей компоновки.
В описанных выше конфигурациях структурные элементы предпочтительно расположены периодически в форме шестиугольной решетки или в форме квазишестиугольной решетки. Шестиугольная решетка означает регулярную шестиугольную решетку. Квазишестиугольная решетка означает искаженную регулярную шестиугольную решетку, в отличие от указанной регулярной шестиугольной решетки.
Например, когда структурные элементы расположены по прямой линии, квазишестиугольная решетка означает шестиугольную решетку, искаженную путем вытягивания регулярной шестиугольной решетки вдоль прямой линии (направление дорожки). Когда структурные элементы расположены в форме меандра, квазишестиугольная решетка означает шестиугольную решетку, полученную путем искажения регулярной шестиугольной решетки вдоль меандрирующей компоновки. В качестве альтернативы квазишестиугольная решетка означает шестиугольную решетку, искаженную путем вытягивания регулярной шестиугольной решетки вдоль прямой линии (направление дорожки) и полученную путем искажения регулярной шестиугольной решетки вдоль меандрирующей компоновки.
В описанных выше конфигурациях эллипс включает в себя несколько искаженный эллипс, а также идеальный эллипс, определенный математически. Круг включает в себя несколько искаженный круг, а также идеальный круг (идеальная окружность), определенный математически.
В описанных выше конфигурациях шаг Р1 размещения структурных элементов на одной и той же дорожке предпочтительно больше, чем шаг Р2 размещения структур в двух соседних дорожках. В соответствии с такой конфигурацией, поскольку степень заполнения структурными элементами, имеющими форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, может быть повышена, становится возможным улучшить антиотражающую характеристику.
В описанных выше конфигурациях, когда структурные элементы формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки на поверхности основания, отношение Р1/Р2 предпочтительно удовлетворяет одному из следующих выражений: 1,00≤Р1/Р2≤1,1 и 1,00<Р1/Р2≤1,1, где Р1 представляет шаг размещения структурных элементов на одной и той же дорожке, и Р2 представляет шаг размещения структурных элементов в двух соседних дорожках. Путем установки такого цифрового диапазона становится возможным улучшить антиотражающую характеристику, поскольку степень заполнения структурными элементами, имеющими форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, может быть улучшена.
В описанных выше конфигурациях, когда структурные элементы формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки на поверхности основания, каждый структурный элемент предпочтительно имеет форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, длинная ось которого параллельна линии дорожки, а наклон центральной части больше, чем наклон передней части и части основания. Такая форма позволяет улучшить антиотражающую характеристику и характеристику пропускания света.
В описанных выше конфигурациях, когда структурные элементы формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиутольной решетки на поверхности основания, высота или глубина структурных элементов в направлении линии дорожки предпочтительно меньше, чем высота или глубина структурных элементов в направлении размещения дорожки. Когда такое условие не выполняется, необходимо увеличить шаг размещения вдоль линии дорожки, уменьшая, в результате, степень заполнения структурами в направлении линии дорожки. Когда степень заполнения уменьшается, то ухудшается антиотражающая характеристика.
В описанных выше конфигурациях, когда структурные элементы формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки на поверхности основания, шаг Р1 размещения структур на одной дорожке больше, чем шаг Р2 размещения структур в двух соседних дорожках. Таким образом, поскольку степень заполнения структурами, имеющими форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, может быть улучшена, становится возможным улучшить антиотражающую характеристику.
Когда структурные элементы формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки на поверхности основания, отношение Р1/Р2 предпочтительно удовлетворяет отношению 1,4<Р1/Р2≤1,5, где Р1 представляет шаг размещения структур на одной и той же дорожке, и Р2 представляет шаг размещения структур на двух соседних дорожках. Путем установки такого численного диапазона становится возможным улучшить антиотражающую характеристику, поскольку степень заполнения структур, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, может быть улучшена.
Когда структурные элементы формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки на поверхности основания, каждый структурный элемент предпочтительно имеет форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, длинная ось которого параллельна линии дорожки, и наклон центральной части больше, чем наклон передней части и нижней части. Путем установки такой формы возможно улучшить антиотражающую характеристику и характеристику пропускания света.
Когда структурные элементы формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки на поверхности основания, высота или глубина структурных элементов в направлении, образующем 45 градусов или приблизительно 45 градусов с направлением дорожек, предпочтительно меньше, чем высота или глубина структурных элементов в направлении размещения дорожки. Когда такое условие не выполняется, необходимо увеличить шаг размещения в направлении, образующем 45 градусов или приблизительно 45 градусов с направлением дорожек, в результате чего уменьшается степень заполнения структурными элементами в направлении, образующем 45 градусов или приблизительно 45 градусов с направлением дорожек. Когда степень заполнения уменьшается таким образом, то ухудшается антиотражающая характеристика.
В описанных выше конфигурациях множество структурных элементов, расположенных на поверхности основания с мелким шагом, формируют множество линий дорожек и формируют в трех соседних линиях дорожек одну из следующих структур: структуру шестиугольной решетки, структуру квазишестиугольной решетки, структуру четырехугольной решетки и структуру квазичетырехугольной решетки. Поэтому возможно повысить степень заполнения структурами поверхности и, таким образом, увеличить антиотражающий эффект видимого света, обеспечивая, таким образом, для оптического устройства отличную антиотражающую характеристику и высокую степень пропускания света. Когда для изготовления таких структурных элементов используется технология записи оптического диска, возможно эффективно изготовить эталонную форму, используемую для производства оптического устройства, за короткое время и выполнить копию с увеличением размера основания, таким образом улучшая производительность оптического устройства. Если на поверхности выхода света в дополнение к поверхности входа света выполнена «мелкозернистая» компоновка из таких структурных элементов, то можно дополнительно улучшить характеристику пропускания света.
Достоинство изобретения
Как описано выше, в соответствии с изобретением, возможно обеспечить оптическое устройство с отличной антиотражающей характеристикой.
Краткое описание чертежей
На фиг.1А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения,
на фиг.1В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.1А,
на фиг.1C показан вид в разрезе дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.1В,
на фиг.1D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.1В,
на фиг.1Е показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.1В,
на фиг.1F показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.1В.
На фиг.2 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.1А.
На фиг.3А показан вид в разрезе, вдоль линии дорожки в оптическом устройстве, показанном на фиг.1А,
на фиг.3В показан вид в разрезе, вдоль направления θ в оптическом устройстве 1, показанном на фиг.1А.
На фиг.4 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство 1, показанное на фиг.1А.
На фиг.5 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство 1, показанное на фиг.1А.
На фиг.6 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство 1, показанное на фиг.1А.
На фиг.7 показана схема, иллюстрирующая способ установки нижних поверхностей структур, когда границы структурных элементов являются нечеткими.
На фиг.8А-D показаны схемы, иллюстрирующие формы нижних поверхностей, когда степень эллиптичности нижних поверхностей структурных элементов изменяется.
На фиг.9А показана схема, иллюстрирующая компоновку структурных элементов, имеющих форму конуса или форму усеченного конуса, и на фиг.9В показана схема, иллюстрирующая компоновку структурных элементов 3, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса.
На фиг.10А показан вид в перспективе, иллюстрирующий конфигурацию валковой эталонной формы, используемой для изготовления оптического устройства,
на фиг.10В показан вид в плане, иллюстрирующий конфигурацию валковой эталонной формы, используемой для изготовления оптического устройства.
На фиг.11 показана схема, схематично иллюстрирующая конфигурацию устройства экспозиции валковой эталонной формы.
На фиг.12А-С показаны схемы, иллюстрирующие способ изготовления оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения.
На фиг.13А-С показаны схемы, иллюстрирующие способ изготовления оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения.
На фиг.14А показан вид сверху, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения,
на фиг.14В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.14А,
на фиг.14С показан вид в разрезе дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.14В,
на фиг.14D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.14В,
на фиг.14Е показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.14В,
на фиг.14F показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.14В.
На фиг.15А показан вид в перспективе, иллюстрирующий конфигурацию валковой эталонной формы, используемой для изготовления оптического устройства,
на фиг.15В показан вид в плане, иллюстрирующий конфигурацию валковой эталонной формы, используемой для изготовления оптического устройства.
На фиг.16А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с третьим вариантом выполнения изобретения,
на фиг.16В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.16А.
На фиг.17А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с четвертым вариантом выполнения изобретения,
на фиг.17В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.17А,
на фиг.17С показан вид в разрезе дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.17В,
на фиг.17D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.17В.
На фиг.18 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.17.
На фиг.19 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию жидкокристаллического дисплея в соответствии с пятым вариантом выполнения изобретения.
На фиг.20 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию жидкокристаллического дисплея в соответствии с шестым вариантом выполнения изобретения.
На фиг.21 показан график, иллюстрирующий зависимость длины волны от отражательной способности в оптическом устройстве в соответствии с Примером 1.
На фиг.22 показан график, иллюстрирующий зависимость длины волны от отражательной способности в оптическом устройстве в соответствии с Примером 2.
На фиг.23 показан график, иллюстрирующий зависимость длины волны от степени пропускания в оптическом устройстве в соответствии с Примером 3.
На фиг.24 показан график, иллюстрирующий зависимость длины волны от степени пропускания в оптическом устройстве в соответствии с Примером 4.
На фиг.25 показан график, иллюстрирующий зависимость длины волны от отражательной способности в оптическом устройстве в соответствии с Примером 5.
На фиг.26 показано изображение SEM (СЭМ, сканирующий электронный микроскоп), иллюстрирующее вид сверху оптического устройства в соответствии с Примером 6.
На фиг.27 показано изображение СЭМ, иллюстрирующее вид сверху оптического устройства в соответствии с Примером 7.
На фиг.28 показано изображение СЭМ, иллюстрирующее вид сверху оптического устройства в соответствии с Примером 8.
На фиг.29 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 1.
На фиг.30 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 2.
На фиг.31 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 3.
На фиг.32 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 4.
На фиг.33 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 5.
На фиг.34 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 6.
На фиг.35 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 5.
На фиг.36 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 7,
на фиг.36В показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 8.
На фиг.37А показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 9,
на фиг.37В показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 10.
На фиг.38А показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 11,
на фиг.38В показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 12.
На фиг.39А показана схема, иллюстрирующая степень заполнения, когда структуры расположены в форме шестиугольной решетки,
на фиг.39В показана схема, иллюстрирующая степень заполнения, когда структуры расположены в форме четырехугольной решетки.
На фиг.40 показан график, иллюстрирующий результат моделирования Испытательного примера 15.
На фиг.41 показана схема, иллюстрирующая формы нижней поверхности, когда эллиптичность нижних поверхностей структур изменяется.
Осуществление изобретения
Варианты выполнения изобретения описаны в следующем порядке. На чертежах, аналогичные или соответствующие элементы обозначены аналогичными номерами позиций и знаками.
1. Первый вариант выполнения (Пример, где структурные элементы размещены двумерно в форме шестиугольной решетки)
2. Второй вариант выполнения (Пример, где структурные элементы размещены двумерно в форме четырехугольной решетки)
3. Третий вариант выполнения (Пример, где структурные элементы расположены в форме меандра)
4. Четвертый вариант выполнения (Пример, где вогнутые структурные элементы сформированы на поверхности основания)
5. Пятый вариант выполнения (Первое применение для дисплея)
6. Шестой вариант выполнения (Второе применение для дисплея)
1. Первый вариант выполнения Конфигурация оптического устройства
На фиг.1А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения, на фиг.1В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.1А, на фиг.1C показан вид в разрезе дорожек T1, T3,…, показанных на фиг.1В, на фиг.1D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.1В, на фиг.1Е показана схема, иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек T1, T3,…, показанных на фиг.1В, и на фиг.1F показана схема, иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.1В. На фиг.2, 4, 5 и 6 показаны виды в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующие оптическое устройство 1, представленное на фиг.1А. На фиг.3А показан вид в разрезе вдоль линии дорожки (направление Х (ниже в соответствующих случаях может называться "направлением дорожки")) в оптическом устройстве, показанном на фиг.1А, и на фиг.3В показан вид в разрезе вдоль направления 9 в оптическом устройстве, показанном на фиг.1А.
Оптическое устройство 1 соответствующим образом используют в различных оптических устройствах, таких как дисплеи, оптическая электроника, оптические устройства передачи данных (оптоволоконные устройства), солнечные элементы и устройства освещения. Например, оптическое устройство можно использовать в антиотражающей подложке или на пластине световода для исключения отражения света в полосе длин волн видимого света. Оптическое устройство также можно использовать в оптическом фильтре, степень пропускания света которого зависит от угла падения падающего света, и в устройстве задней подсветки, в котором используют такой оптический фильтр.
Оптическое устройство 1 в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения имеет конфигурацию, в которой множество структурных элементов 3, сформированных из выпуклого участка, расположены на поверхности основания 2 с шагом, по существу, равным длине волны видимого света. Оптическое устройство 1 имеет функцию предотвращения отражения света, который проходит через основание 2 в направлении Z на фиг.2, на границах перехода между структурными элементами 3 и окружающим воздухом. Здесь "равный или меньше длины волны видимого света" означает длину волны приблизительно 400 нм или меньше.
Основание 2 представляет собой прозрачное основание с определенной степенью прозрачности, выполненное из прозрачного синтетического полимерного материала, такого как поликарбонат (PC, ПК), или полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ), или стекло, в качестве основного компонента. Основание 2 может иметь, например, вид пленки, листа, пластины или блока, но не ограничивается этими формами. Предпочтительно форму основания 2 можно выбрать в зависимости от форм участков корпуса различных оптических устройств, таких как дисплеи, оптические электронные устройства, оптические устройства передачи данных (оптоволоконные линии передачи данных), солнечные элементы и устройства освещения, для которых требуется обеспечить определенную антиотражающую функцию. Также предпочтительно форма основания выбирается по форме антиотражающих компонентов в виде листа или пленки, установленных на оптических устройствах.
Структурные элементы 3 оптического устройства 1 расположены так, что они формируют множество линий дорожек T1, T2, Т3,… (ниже также называются "дорожками Т") на поверхности основания 2. В изобретении дорожка означает участок, в котором структурные элементы 3 расположены вдоль прямой линии. Направление размещения означает направление, перпендикулярное линии дорожки (направление X) на поверхности основания 2.
В двух соседних дорожках Т структурные элементы 3 расположены так, что структурные элементы 3 одной дорожки (например, T1) находятся в промежуточных положениях (смещены на половину шага) относительно структурных элементов 3, расположенных на другой дорожке (например, T2). В результате, как показано на фиг.1В, структурные элементы 3 расположены так, что они формируют структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки, в которой центры структурных элементов 3 расположены в точках а1-а7 на трех соседних дорожках (T1-Т3). В изобретении структура квазишестиугольной решетки означает структуру шестиугольной решетки, искаженную путем вытягивания регулярной шестиугольной структуры решетки вдоль линии дорожки (в направлении X).
Путем размещения структурных элементов 3 так, что они формируют квазишестиугольную структуру решетки, как показано на фиг.1В, шаг Р1 размещения (расстояние между а1 и а2) структурных элементов 3 в одной дорожке (например T1) больше, чем шаг размещения структурных элементов 3 между двумя соседними дорожками (например, T1 и T2). Таким образом, шаг размещения структурных элементов в одной дорожке больше, чем шаг Р2 размещения (например, расстояние между а1 и а7 и расстояние между а2 и а7) структурных элементов 3 в направлении под наклоном приблизительно ±60° относительно направления дорожки. При таком размещении структурных элементов 3 можно дополнительно улучшить плотность заполнения структурными элементами 3.
Как показано на фиг.2 и 4, предпочтительно структурные элементы 3 имеют форму эллиптического конуса, у которого верхняя вершина изогнута с приданием конической структуры, при этом нижняя поверхность имеет эллиптическую, овальную форму или форму овоида, имеющую длинную ось и короткую ось. В качестве альтернативы, как показано на фиг.5, предпочтительно структурные элементы имеют форму усеченного эллиптического конуса, верхняя вершина которого выполнена плоской, в конической структуре, в которой нижняя поверхность имеет эллиптическую, овальную форму или форму овоида, имеющую длинную ось и короткую ось. Путем установки такой формы для каждого из структурных элементов можно улучшить степень заполнения в направлении размещения. С точки зрения улучшения характеристики отражения и характеристики пропускания света, предпочтительно каждый структурный элемент имеет форму эллиптического конуса (см. фиг.2), в которой наклон центрального участка выполнен более крутым, чем наклон нижнего участка и верхнего участка, или в форме усеченного эллиптического конуса (см. фиг.5), в котором вершина выполнена плоской. Когда структурные элементы 3 имеют форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, направление длинной оси нижней поверхности предпочтительно параллельно направлению дорожки. Структурные элементы 3 имеют одинаковую форму, как на фиг.1, но форма структурных элементов 3 не ограничивается этим. Две или больше формы структурных элементов 3 могут быть сформированы на поверхности основания. Структурные элементы 3 могут быть сформированы вместе с основанием 2.
Как показано на фиг.2 и фиг.4-6, предпочтительно выступающий участок 4 расположен частично или полностью вокруг каждого структурного элемента 3. В соответствии с этим, даже когда степень заполнения структурными элементами 3 будет низкой, становится возможным подавлять отражение. В частности, выступающие участки 4 могут быть между соседними структурными элементами 3, как показано на фиг.2, 4 и 5. Тонкий и длинный выступающий участок 4 может быть во всех областях, окружающих каждый структурный элемент 3, как показано на фиг.6. Форма в разрезе выступающего участка 4 может быть треугольной или прямоугольной, но не ограничивается этими формами, и ее можно выбрать с учетом простоты формования и т.п. Неровные формы могут быть сформированы по всей или на части поверхности, окружающей каждый структурный элемент 3. В частности, неровная форма может быть сформирована на поверхности между соседними структурными элементами 3.
Структурные элементы 3 не ограничиваются выпуклой формой, показанной на чертежах, но могут быть сформированы из вогнутых участков, сформованных на поверхности основания 2. Высота структурных элементов структур 3 не ограничена чем-либо конкретным и составляет, например, приблизительно 420 нм и, в частности, находится в диапазоне от 415 нм до 421 нм. Когда структурные элементы 3 сформированы в виде вогнутых форм, высота соответствует глубине структурных элементов 3.
Предпочтительно высота H1 структурных элементов 3 в направлении дорожки меньше, чем высота Н2 структурных элементов 3 в направлении размещения. Таким образом, высоты H1 и Н2 структурных элементов 3 предпочтительно удовлетворяют соотношению H1<Н2. Когда структурные элементы 3 расположены так, что удовлетворяется условие H1≥Н2, шаг Р1 размещения в направлении дорожки должен быть увеличен и, таким образом, степень заполнения структурными элементами 3 в направлении дорожки будет уменьшена. Уменьшение степени заполнения приводит к ухудшению характеристик отражения.
Соотношение сторон структурных элементов 3 не ограничивается постоянным значением, но структурные элементы 3 могут быть сформированы так, чтобы они имели постоянное распределение по высоте (например, в диапазоне соотношения размеров от 0,83 до 1,46). Благодаря тому что структурные элементы 3 выполнены с таким распределением по высоте, становится возможным уменьшить зависимость от длины волны характеристики отражения. Поэтому становится возможным создать оптическое устройство 1 с отличными антиотражающими характеристиками.
Здесь распределение по высоте означает, что структурные элементы 3, имеющие два типа высоты (глубину), выполнены на поверхности основания 2. Таким образом, на поверхности основания 2 выполнены структурные элементы 3, имеющие опорную высоту, и структурные элементы 3, имеющие высоту больше, чем опорная высота. Структурные элементы 3, имеющие высоту, отличающуюся от опорной высоты, расположены, например, периодически или не периодически (случайным образом) на поверхности основания 2. Направление периодичности может составлять, например, направление дорожки или направление размещения дорожки.
Предпочтительно на внешних кромках структурных элементов 3 выполнен участок 3а юбки. Это связано с тем, что в этом случае оптическое устройство можно легко отслоить от формы при изготовлении оптического устройства. С точки зрения характеристики отслоения участки 3а юбки имеют изогнутую поверхность, высота которой медленно уменьшается. Участок 3а юбки может быть выполнен только в области внешней кромки каждого структурного элемента 3, но с точки зрения улучшения характеристики отслоения участок юбки предпочтительно выполняется по всей внешней кромке структурных элементов 3. Когда структурные элементы 3 выполнены вогнутыми, участок юбки представляет собой изогнутый участок, выполненный на кромке отверстия вогнутого участка, как структурного элемента 3.
Высота (глубина) структурных элементов 3 не ограничена чем-либо конкретным, но может быть установлена соответствующим образом, в зависимости от диапазона длин волн передаваемого света и может быть установлена, например, в диапазоне от 236 нм до 450 нм. Отношение размеров (высота/шаг) структурных элементов 3 предпочтительно установлено в диапазоне от 0,81 до 1,46, а более предпочтительно в диапазоне от 0,94 до 1,28. Когда отношение размеров меньше чем 0,81, характеристика отражения и характеристика пропускания света имеет тенденцию к ухудшению. Когда отношение сторон больше чем 1,46, ухудшается характеристика отслоения при производстве оптического устройства, в результате чего не очевидно получение чистого дубликата.
С точки зрения улучшения характеристики отражения, отношение размеров структурных элементов 3 предпочтительно установлено в диапазоне от 0,94 до 1,46. С точки зрения улучшения характеристики пропускания отношение сторон структурных элементов 3 предпочтительно установлено в диапазоне от 0,81 до 1,28.
Отношение размеров в изобретении определяют по Выражению 1.
Выражение 1
Отношение размеров = Н/Р
Здесь Н представляет высоту структурного элемента, а Р представляет средний шаг размещения (средний период).
Средний шаг Р размещения определяют по Выражению 2.
Выражение 2
Средний шаг размещения Р=(Р1+Р2+Р2)/3
Здесь Р1 представляет шаг размещения в направлении дорожки (период в направлении дорожки), и Р2 представляет шаг размещения (период в направлении 9) в направлении, образующем угол ±θ относительно направления дорожки (где θ=60°-δ, и δ предпочтительно удовлетворяет условию 0°<δ≤11°, а более предпочтительно - 3θ≤δ≤6°).
Высота Н структурных элементов 3 означает высоту структурных элементов 3 в направлении размещения. Поскольку высота структурных элементов 3 в направлении дорожки (направление X) меньше, чем высота в направлении размещения (направление Y), и высота структурных элементов 3 в других направлениях, кроме направления дорожки, практически равна высоте в направлении размещения, высота структурных элементов для дополнительных длин волн представлена высотой в направлении размещения. Однако когда структурные элементы 3 представляют собой вогнутые участки, высоту Н структур в Выражении 1 заменяют глубиной Н этих структурных элементов.
Когда шаг размещения структурных элементов 3 на одной дорожке представлен как Р1, а шаг размещения структурных элементов 3 между двумя соседними дорожками представлен как Р2, соотношение Р1/Р2 предпочтительно удовлетворяет условию 1,00≤Р1/Р2≤1,1 или 1,00<Р1/Р2≤1,1. При установке такого цифрового диапазона можно увеличить степень заполнения структурными элементами 3, имеющими форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, улучшая таким образом антиотражающую характеристику.
Степень заполнения структурными элементами 3 поверхности основания находится в диапазоне 65% или больше, предпочтительно в диапазоне 73% или больше, а более предпочтительно в диапазоне 86% или больше, где верхний предел составляет 100%. Путем установки степени заполнения в этом диапазоне можно улучшить антиотражающую характеристику. Для улучшения степени заполнения нижние участки соседних структурных элементов 3 предпочтительно соединены друг с другом, или структурные элементы 3 искажают путем регулировки эллиптичности нижних поверхностей структурных элементов.
Здесь степень заполнения (средняя степень заполнения) структурными элементами 3 рассчитывают следующим образом.
Вначале поверхность оптического устройства 1 фотографируют сверху, используя сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). Затем единичную решетку Uc случайным образом выбирают из сфотографированного изображения СЭМ и измеряют шаг Р1 размещения единичной решетки Uc и шаг Тр дорожки (см. фиг.10В). Область S нижней поверхности структурного элемента 3, расположенного в центре единичной решетки Uc, измеряют путем обработки изображения. Затем степень заполнения рассчитывают с помощью Выражения 3, используя шаг Р1 размещения, шаг Тр дорожки и площадь S нижней поверхности.
Выражение 3
Степень заполнения = (S(шестиугольной)/S(единичной))×100
Здесь площадь единичной решетки представляет собой S (единичной)=Р1×2Тр, а площадь нижней поверхности структуры, находящейся в единичной решетке, составляет S (шестиугольной) = 2S.
Описанный выше процесс расчета степени заполнения выполняют с использованием 10 единичных решеток, случайно выбранных из изображения СЭМ. Измеренные значения просто усредняют (среднее арифметическое) для получения среднего значения степени заполнения и устанавливают его как степень заполнения структурными элементами 3 поверхности основания.
Когда структурные элементы 3 накладываются или существуют подструктуры, такие как выступающие участки 4 между структурными элементами 3, степень заполнения может быть рассчитана путем определения отношения областей, используя 5% высоты структурных элементов 3 как пороговое значение.
На фиг.7 показана схема, представляющая способ расчета степени заполнения, когда границы структурных элементов 3 неясные. Когда границы структурных элементов 3 неясные, как показано на фиг.7, степень заполнения рассчитывают, наблюдая секцию с помощью СЭМ, используя выражение 5% (=(d/h)×100) высоты h структурных элементов 3, как пороговое значение, и преобразуя диаметр структурных элементов 3 с высотой d. Когда нижние поверхности структурных элементов 3 являются эллиптическими, выполняют одинаковую обработку для длинной оси и короткой оси.
На фиг.8 показана схема, иллюстрирующая формы нижних поверхностей, когда эллиптичность нижних поверхностей структурных элементов 3 изменяется. Эллиптичность эллипсов, показанных на фиг.8А-8D, соответственно составляет 100%, 110%, 120% и 141%. Таким образом, путем изменения эллиптичности можно изменять степень заполнения структурными элементами 3 поверхности основания. Когда используют структурные элементы 3 для структуры квазишестиутольной решетки, эллиптичность е нижних поверхностей структурных элементов предпочтительно находится в диапазоне 100%<е<150%. Путем установки эллиптичности в этом диапазоне можно улучшить степень заполнения структурными элементами 3, получая таким образом отличную антиотражающую характеристику.
Здесь эллиптичность е определяют как (а/b)×100, где а - диаметр нижних поверхностей структурных элементов в направлении дорожки (направление X), а b - диаметр в направлении размещения (направление Y), перпендикулярном ему. Диаметры а и b структурных элементов 3 рассчитывают следующим образом. Поверхность оптического устройства 1 фотографируют сверху, используя СЭМ (сканирующий электронный микроскоп), и 10 структурных элементов 3 случайно выделяют из сфотографированного изображения СЭМ. Затем измеряют диаметры а и b нижней поверхности соответствующих выделенных структурных элементов 3. Измеренные значения а и b просто усредняют (среднее арифметическое) для расчета средних значений диаметров а и b, которые устанавливают как диаметры а и b структурного элемента 3.
На фиг.9А показана схема, иллюстрирующая компоновку структурных элементов 3, имеющих коническую форму или форму усеченного конуса. На фиг.9В показана схема, иллюстрирующая компоновку структурных элементов 3, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса. Как показано на фиг.9А и 9В, предпочтительно структурные элементы 3 соединяются вместе так, чтобы нижние участки перекрывали друг друга. В частности, нижний участок каждого структурного элемента 3 соединен с частью или всеми нижними участками соседних структурных элементов 3. Более конкретно, нижние участки структурных элементов 3 соединены вместе в направлении дорожки, или в направлении 9, или в обоих направлениях. На фиг.9А и 9В все нижние участки соседних структурных элементов 3 соединены. Благодаря соединению структурных элементов 3 таким образом можно улучшить степень заполнения структурными элементами 3. Предпочтительно структурные элементы соединяются вместе на длине в четверть или меньше максимальной длины волны диапазона используемого света, с точки зрения оптической длины, с учетом коэффициента преломления. Таким образом можно обеспечить отличную антиотражающую характеристику.
Как показано на фиг.9В, когда нижние участки структурных элементов 3, имеющих форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, соединены вместе, например, высоты соединенных участков уменьшаются, например, в порядке a, b и с.
Отношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу Р1 размещения составляет 85% или больше, предпочтительно 90% или больше, а более предпочтительно 95% или больше. Путем установки отношения в этом диапазоне возможно улучшить степень заполнения структурными элементами 3 и улучшить антиотражающую характеристику. Когда отношение ((2r/Р1)×100) чрезмерно велико, и структурные элементы 3 чрезмерно накладываются друг на друга, антиотражающая характеристика имеет тенденцию к ухудшению. Поэтому верхний предел отношения ((2r/Р1)×100) предпочтительно установлен таким образом, чтобы структурные элементы соединялись вместе на четверть или меньше максимума диапазона длин волн используемого света, исходя из оптической длины, с учетом коэффициента преломления. Здесь шаг Р1 размещения представляет собой шаг размещения структурных элементов 3 в направлении дорожки, а диаметр 2r представляет собой диаметр нижних поверхностей структурных элементов в направлении дорожки. Когда нижние поверхности структурных элементов круглые, диаметр 2r представляет собой диаметр круга. Когда нижние поверхности структур эллиптические, диаметр 2r представляет диаметр длинной оси.
Конфигурация валковой эталонной формы
На фиг.10 показана схема, иллюстрирующая валковую эталонную форму, используемую для изготовления оптического устройства, имеющего упомянутую выше конфигурацию. Как показано на фиг.10, валковая эталонная форма 11 имеет конфигурацию, в которой множество структурных элементов 13, таких как вогнутые участки, расположены на поверхности 12 эталонной формы с шагом, равным длине волны видимого света. Эталонная форма 12 имеет форму колонны или цилиндра. В качестве материала эталонной формы 12 можно использовать, например, стекло, но материал не ограничен чем-либо конкретным. Двумерные конструкции пространственно соединены с устройством экспонирования валковой эталонной формы, которая будет описана ниже, сигнал генерируют путем синхронизации контроллера вращения устройства записи с инвертирующим полярность форматирующим сигналом для каждой дорожки, и эталонную форму размечают с соответствующим шагом передачи, используя CAV (ПУС, постоянная угловая скорость). Таким образом можно записать структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки. Благодаря правильной установке частоты инвертирующего полярность форматирующего сигнала и количества оборотов валка, формируют структуры решетки с постоянной пространственной частотой в требуемой области записи.
Способ изготовления оптического устройства
Способ изготовления оптического устройства 1, имеющего описанную выше конфигурацию, описан ниже со ссылкой на фиг.11-13.
Способ изготовления оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения включает в себя этап формирования пленки резиста, состоящий в формировании слоя резиста на эталонной форме, этап экспонирования, на котором формируют скрытые изображения в виде структурных элементов типа "глаз мотылька" в слое резиста, используя устройство экспозиции валковой эталонной формы, этап проявления, состоящий в проявлении слоя резиста, на котором сформированы скрытые изображения, этап травления, состоящий в изготовлении валковой эталонной формы путем плазменного травления, и этап дублирования, состоящий в изготовлении дублированных подложек, используя отвердевающую под действием ультрафиолетового света полимерную смолу.
Конфигурация устройства экспонирования
Конфигурация устройства экспонирования валковой эталонной формы, используемого на этапе экспонирования структурных элементов типа "глаз мотылька", описана вначале со ссылкой на фиг.11. Устройство экспонирования валковой эталонной формы основано на устройстве записи оптического диска.
Лазерный источник 21 представляет собой источник света, предназначенный для экспонирования резиста, сформированного на поверхности эталонной формы 12 в качестве носителя записи, и излучает записывающий лазерный луч 15 с длиной волны λ=266 нм. Лазерный луч 15, излучаемый лазерным источником 21, распространяется прямо как коллимированный луч и падает на электрооптический модулятор (ЕОМ, ЭОМ) 22. Лазерный луч 15, передаваемый электрооптическим модулятором 22, отражается с помощью зеркала 23, и его направляют в оптическую систему 25 модуляции.
Зеркало 23 построено на основе поляризационного расщепителя луча и имеет функцию отражения одного компонента поляризации и пропускания другого компонента поляризации. Компонент поляризации, проходящий через зеркало 23, принимают с помощью фотодиода 24 и управляют электрооптическим модулятором 22 на основе принятого сигнала для модулирования фазы лазерного луча 15.
2
В системе 25 оптической модуляции лазерный луч 15 собирают на акусто-оптическом модуляторе (АОМ, АОМ) 27, сформированном из стекла (SiO) и т.п., с помощью конденсорных линз 26. Лазерный луч 15 модулируют с помощью акусто-оптического модулятора 27, выводят из него и затем коллимируют с помощью линзы 28. Лазерный луч 15, излучаемый оптической системой 25 модуляции, отражается зеркалом 31, и его направляют по горизонтали или по вертикали на подвижный оптический стол 32.
Подвижный оптический стол 32 включает в себя расширитель 33 луча и объектив 34. Лазерный луч 15, падающий на подвижный оптический стол 32, формируют с приданием требуемой формы луча с помощью расширителя луча 33 и затем подают на слой резиста эталонной формы 12 через объектив 34. Эталонная форма 12 установлена на поворотном столе 36, соединенном с двигателем 35 шпинделя. Путем прерывистого освещения лазерным лучом 15 слоя резиста, при вращении эталонной формы 12 и перемещении лазерного луча 15 в направлении высоты эталонной формы 12, выполняют этап экспонирования слоя резиста. Сформированные скрытые изображения имеют практически эллиптическую форму, длинная ось которой параллельна внешней окружности. Перемещение лазерного луча 15 осуществляют путем перемещения подвижного оптического стола 32 в направлении стрелки R.
Устройство экспонирования включает в себя механизм 37 управления, предназначенный для формирования на слое резиста скрытых изображений, соответствующих двумерным структурам шестиугольной решетки или квазишестиугольной решетки, показанным на фиг.1В. Механизм 37 управления включает в себя блок 29 форматирования и привод 30. Блок 29 форматирования включает в себя модуль инверсии полярности, и этот модуль инверсии полярности управляет временем воздействия лазерного луча 15 на слой резиста. Привод 30 принимает выходной сигнал модуля инверсии полярности и управляет акусто-оптическим модулятором 27.
В устройстве экспонирования валковой эталонной формы сигнал генерируют путем синхронизации контроллера вращения устройства записи с инвертирующим полярность форматирующим сигналом для каждой дорожки, чтобы пространственно объединить двумерные структуры, и их интенсивность модулируют, используя акусто-оптический модулятор 27. Благодаря формированию структур с постоянной угловой скоростью (ПУС), с соответствующим количеством оборотов, с соответствующей частотой модуляции и соответствующим шагом можно записать структуру шестиугольной решетки или структуру квазишестиугольной решетки. Например, как показано на фиг.10В, шаг может быть установлен равным 251 нм для установления периода вдоль внешней окружности, равным 315 нм, и для установления периода в направлении под углом приблизительно 60 градусов (приблизительно -60 градусов) относительно направления внешней окружности, равным 300 нм (теорема Пифагора). Частоту инвертирующего полярность форматирующего сигнала изменяют в зависимости от количества оборотов (1800 оборотов в минуту, 900 оборотов в минуту и 450 оборотов в минуту) валка (см. Таблицу 1). Структуры квазишестиугольной решетки с постоянной пространственной частотой (где период вдоль внешней окружности составляет 315 нм, и период в направлении под углом приблизительно 60 градусов (приблизительно -60 градусов) относительно направления внешней окружности составляет 300 нм) в требуемой области записи, получают путем расширения в пять раз лазерного луча в дальнем ультрафиолетовом диапазоне, увеличивая диаметр луча, используя расширитель 33 луча (ВЕХ, РАЛ) подвижного оптического стола 32 и воздействуя лазерным лучом на слой резиста эталонной формы 12 через объектив 34 с цифровой апертурой (NA, ЦА) 0,9, для формирования мелких скрытых изображений.
Таблица 1
Количество оборотов [об/мин]
1800
900
450
225
Глаз мотылька [МГц]
37,70
18,85
9,43
4,71
Этапы способа изготовления оптического устройства в соответствии с первым вариантом выполнения изобретения последовательно описаны ниже.
Этап формирования пленки резиста
Вначале, как показано на фиг.12А, подготавливают эталонную форму 12 в виде колонны. Эталонная форма 12 представляет собой, например, стеклянную эталонную форму. Затем, как показано на фиг.12В, слой 14 резиста формируют на поверхности эталонной формы 12. Слой 14 резиста может быть сформирован, например, из одного из органического резиста или неорганического резиста. Например, резист типа новолак или химически усиленный резист можно использовать как органический резист. Например, окисел металла, включающий один или два, или больше типов переходных металлов, таких как вольфрам или молибден, можно использовать как неорганический резист.
Этап экспонирования
Как показано на фиг.12С, лазерный луч 15 (экспонирующий луч) направляют на слой 14 резиста, при вращении эталонной формы 12, используя упомянутые выше устройства экспонирования валковой эталонной формы. В это время путем прерывистого облучения лазерным лучом 15, при перемещении лазерного луча 15 в направлении высоты (направление, параллельное центральной оси эталонной формы 12 в виде колонны или цилиндра) эталонной формы 12, всю поверхность слоя 14 резиста экспонируют лучом. Таким образом формируют скрытые изображения 16, соответствующие дорожке лазерного луча 15, формируют на всей поверхности слоя 14 резиста с шагом, равным длине волны видимого света.
Скрытые изображения 16 расположены во множестве линий дорожек на поверхности эталонной формы и формируют структуры шестиугольной решетки или структуры квазишестиугольной решетки. Скрытые изображения 16 имеют эллиптическую форму, длинная ось которой параллельна направлению дорожки.
Этап проявления
Путем нанесения проявителя на слой 14 резиста при вращении эталонной формы 12 слой 14 резиста проявляют, как показано на фиг.13А. Как показано на чертеже, когда слой 14 резиста формируют из положительного резиста, экспонированные участки, на которые воздействовал лазерный луч 15, имеют более высокую скорость растворения в проявителе, чем неэкспонированные участки, и таким образом формируют структуры, соответствующие скрытым изображениям (экспонированным участкам) 16, в слое 14 резиста.
Этап травления
Поверхность эталонной формы 12 вытравливают, используя структуры (структуры слоя резиста) в слое 14 резиста, сформированные на эталонной форме 12, как в маске. Как показано на фиг.13В, можно получить вогнутые участки, то есть структурные элементы 13, имеющие форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, длинная ось которого параллельна направлению дорожки. На этапе травления используют, например, способ сухого травления. В это время, путем поочередного выполнения процесса травления и процесса озоления, например, могут быть сформированы структурные элементы в виде конических структурных элементов 13. При этом возможно изготовлять стеклянную эталонную форму с глубиной (выбираемое отношение 3 или больше) в три раза большей, чем толщина слоя 14 резиста, повышая таким образом соотношение размеров структурных элементов 3.
Таким образом, например, получают валковую эталонную форму 11, имеющую вогнутые участки структуры шестиугольной решетки или структуры квазишестиугольной решетки с глубиной от 200 нм до 350 нм.
Этап дублирования
Например, валковую эталонную форму 11 вводят в плотный контакт с основанием 2, таким как лист, на который нанесен материал переноса, и затем отслаивают при отверждении материала переноса в результате облучения его ультрафиолетовым светом. В соответствии с этим, как показано на фиг.13С, изготавливают оптическое устройство 1, такое как отвердевающий под действием ультрафиолетовых лучей дублированный лист типа "глаз мотылька".
Материал переноса содержит, например, материал, отвердевающий под действием ультрафиолетовых лучей, и ингибитор, а дополнительно содержит наполнитель или функциональные добавки, в случае необходимости.
Отвердевающий под действием ультрафиолетовых лучей материал содержит, например, мономеры с одной функциональной группой, мономеры с двумя функциональными группами или мономеры с множеством функциональных групп и, в частности, включает в себя один или больше из нижеследующих материалов.
Примеры мономера с одной функциональной группой: карбоновые кислоты (акриловую кислоту), соединения, содержащие гидроксигруппу (2-гидроксиэтилакрилат, 2-гидроксипропилакрилат, 4-гидроксибутилакрилат), алкилы, алициклические соединения (изобутилакрилат, т-бутилакрилат, изооктилакрилат, лаурилакрилат, стеарилакрилат, изоборнилакрилат, циклогексилакрилат), мономеры с другими функциональными группами (2-метоксиэтилакрилат, метоксиэтиленгликольакрилат, 2-этоксиэтилакрилат, тетрагидрофурфурилакрилат, бензилакрилат, этилкарбитолакрилат, феноксиэтилакрилат, N,N-диметиламиноэтилакрилат, N,N-диметиламинопропилакриламид, N,N-диметилакриламид, акрилоилморфолин, N-изопропилакриламид, N,N-диэтилакриламид, N-винилпирролидон, 2-(перфтороктил)этилакрилат, 3 -перфторгексил-2-гидроксипропилакрилат, 3-перфтороктил-2-гидроксипропилакрилат, 2-(перфтордецил)этилакрилат, 2-(перфтор-3-метилбутил)этилакрилат, 2,4,6-трибромфенолакрилат, 2,4,6-трибромфенолмефонолметакрилат, 2-(2,4,6-трибромфенокси)этилакрилат) и 2-этилгексилакрилат.
Примеры мономера с двумя функциональными группами: диакрилат три(пропиленгликоля), диалиловый эфир триметилолпропана и акрилат уретана.
Примеры мономера с несколькими функциональными группами: триакрилат триметилолпропана, пента-/гекса-акрилат дипентаэритритола и пропантетраакрилат дитриметилола.
Примеры инициатора: 2,2-диметокси-1,2-дифенилэтан-1-он, 1-гидроксициклогексилфенилкетон и 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он.
2
2
2
2
2
3
Например, как неорганические частицы, так и органические частицы можно использовать в качестве наполнителя. Примеры неорганических частиц могут включать в себя частицы окислов металла, такие как SiO, TiO, ZrO, SnO и AlO.
Примеры функциональной добавки могут включать в себя выравнивающее средство, кондиционер поверхности и противовспениватель. Примеры материалов основания 2 могут включать в себя метилметакрилатный (со)полимер, поликарбонат, стирольный (со)полимер, сополимер метилметакралата и стирола, диацетат целлюлозы, триацетат целлюлозы, бутилат ацетата целлюлозы, полиэфир, полиамид, полиимид, простой полиэфир сульфона, полисульфон, полипропилен, полиметилпентен, поливинилхлорид, поливинилацетат, простой полиэфиркетон, полиуретан и стекло.
Способ формования основания 2 не ограничен чем-либо конкретным, но может представлять собой деталь, формуемую способом впрыска под давлением, деталь экструзионного формования или деталь, формованную способом отливки. В соответствии с необходимостью, поверхностная обработка, такая как обработка коронным разрядом, может быть выполнена на поверхности основания.
2. Второй вариант выполнения
На фиг.14А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии со вторым вариантом выполнения изобретения. На фиг.14В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.14А. На фиг.14С показан вид в разрезе дорожек T1, T3,…, показанных на фиг.14В. На фиг.14D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.14В. На фиг.14Е показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображений дорожек Т1, Т3,…, показанных на фиг.14В. На фиг.14F показана схема, схематично иллюстрирующая форму колебаний модуляции лазерного луча, используемого для формирования скрытых изображения дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг.14В.
Оптическое устройство 1 в соответствии со вторым вариантом выполнения отличается от представленного в первом варианте выполнения тем, что структурные элементы 3 формируют структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки в трех соседних дорожках. В изобретении структура квазичетырехугольной решетки означает структуру четырехугольной решетки, искаженную путем вытягивания структуры регулярной четырехугольной решетки в направлении линии дорожки (в направлении X).
Высота или глубина структурных элементов 3 не ограничена чем-либо конкретным и находится, например, в диапазоне от 159 нм до 312 нм. Шаг Р2 в направлении под углом приблизительно 45 градусов относительно линии дорожки составляет, например, от 275 нм до 297 нм. Соотношение размеров (высота/шаг размещения) структурных элементов 3 находится, например, в диапазоне от 0,54 до 1,13. Высота не ограничена случаем, в котором соотношение размеров структурных элементов 3 одинаково, но структурные элементы 3 могут иметь заданное распределение высоты.
Предпочтительно шаг Р1 размещения структурных элементов 3 на одной и той же дорожке больше, чем шаг Р2 размещения структурных элементов 3 между двумя соседними дорожками. Когда шаг размещения структурных элементов 3 на одной дорожке равен Р1, а шаг размещения структурных элементов 3 между двумя соседними дорожками составляет Р2, отношение Р1/Р2 предпочтительно удовлетворяет соотношению 1,4<Р1/Р2≤1,5. При таком диапазоне значений отношения Р1/Р2 можно улучшить степень заполнения структурными элементами 3, имеющими форму эллиптического конуса или форму усеченного эллиптического конуса, улучшая таким образом антиотражающую характеристику. Высота или глубина структурных элементов 3 в направления под углом 45 градусов или приблизительно 45 градусов относительно линий дорожек предпочтительно меньше, чем высота или глубина структурных элементов 3 в направлении дорожки.
Высота Н2 в направлении размещения (направление 9) структурных элементов 3 под углом относительно направления дорожки предпочтительно меньше, чем высота H1 структурных элементов 3 в направлении дорожки. Таким образом, предпочтительно высоты H1 и Н2 структурных элементов 3 удовлетворяют соотношению H1>Н2.
На фиг.41 показана схема, иллюстрирующая формы нижних поверхностей, когда эллиптичность нижних поверхностей структурных элементов 3 меняется. Эллиптичность эллипсов 31, 32 и 33 составляет 100%, 141% и 163,3% соответственно. Путем изменения эллиптичности можно менять степень заполнения структурными элементами 3 поверхности элемента основания. Когда структурные элементы 3 формируют структуры четырехугольной решетки или структуры квазичетырехугольной решетки, эллиптичность е нижних поверхностей структурных элементов предпочтительно находится в диапазоне 150%≤е≤180%. Это связано с тем, что степень заполнения структурными элементами 3 увеличивается при установке эллиптичности е в пределах этого диапазона, в результате чего можно получить отличную антиотражающую характеристику.
Степень заполнения структурными элементами 3 поверхности элемента основания находится в диапазоне 65% или больше, предпочтительно в диапазоне 73% или больше, а более предпочтительно в диапазоне 86% или больше, где верхний предел составляет 100%. Путем установки степени заполнения в этом диапазоне можно улучшить антиотражающую характеристику.
Степень заполнения (среднюю степень заполнения) структурными элементами 3 рассчитывают следующим образом.
Вначале поверхность оптического устройства 1 фотографируют как вид в плане, используя сканирующий электронный микроскоп (СЭМ). Затем элемент решетки Uc случайным образом выбирают из сфотографированного с помощью СЭМ изображения, и измеряют шаг Р1 размещения элемента решетки Uc и шаг Тр дорожки (см. фиг.15В). Площадь S одной нижней поверхности четырех структурных элементов 3, включенных в элемент решетки Uc, измеряют, используя обработку изображения. Затем степень заполнения рассчитывают с помощью Выражения 2, используя шаг Р1 размещения, шаг Тр дорожки и площадь S нижней поверхности.
Выражение 2
Степень заполнения = (S (четырехугольника)/S (элемента)) × 100
Здесь площадь элемента решетки составляет S (элемента) = 2×((Р1×Тр)×(1/2))=Р1×Тр, а площадь нижней поверхности структурных элементов, расположенных в элементе решетки, составляет S (четырехугольника) = S.
Описанный выше способ расчета степени заполнения выполняют для 10 элементов решетки, выбранных случайно из изображения, полученного с помощью СЭМ. Измеренные значения просто усредняют (среднее арифметическое) для получения среднего значения степени заполнения, и его устанавливают в качестве степени заполнения структурными элементами 3 поверхности основания.
Соотношение ((2r/Р1)×100) диаметра 2r к шагу P1 размещения составляет 127% или больше, предпочтительно 137% или больше, а более предпочтительно 146% или больше. Путем установки этого диапазона можно улучшить степень заполнения структурными элементами 3 и улучшить антиотражающую характеристику. Здесь шаг Р1 размещения означает шаг размещения структурных элементов 3 в направлении дорожки, и диаметр 2r представляет собой диаметр нижних поверхностей структурных элементов в направлении дорожки. Когда нижние поверхности структурных элементов круглые, диаметр 2r представляет собой диаметр круга. Когда нижние поверхности структурных элементов эллиптические, диаметр 2r равен диаметру длинной оси эллипса.
На фиг.15 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию валковой эталонной формы, используемой для изготовления оптического устройства, имеющего описанную выше конфигурацию. Такая валковая эталонная форма отличается от используемой в соответствии с первым вариантом выполнения тем, что вогнутые структурные элементы 13 на поверхности формируют структуры четырехугольной решетки или структуры квазичетырехугольной решетки.
Двумерные структуры пространственно соединены с устройством экспозиции валковой эталонной формы, сигнал генерируют путем синхронизации контроллера вращения устройства записи с сигналом средства форматирования, инвертирующего полярность, для каждой дорожки, и эталонная форма структурируется с соответствующим шагом, используя ПУС. Таким образом можно записать структуру четырехугольной решетки или структуру квазичетырехугольной решетки. Предпочтительно структуры решетки с постоянной пространственной частотой сформируются в слое резиста на эталонной форме 12 путем облучения лазерным лучом требуемой области записи при правильной установке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, и количества оборотов валка.
3. Третий вариант выполнения
На фиг.16А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с третьим вариантом выполнения изобретения. На фиг.16В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.16А.
Оптическое устройство 1 в соответствии с третьим вариантом выполнения отличается от первого варианта выполнения тем, что структурные элементы 3 расположены на меандрирующих дорожках (ниже называются "качающиеся дорожки"). Предпочтительно качающиеся дорожки на основании 2 синхронизированы. То есть качания предпочтительно являются синхронизированными качаниями. Благодаря синхронизации качаний можно поддерживать форму единичного элемента шестиугольных решеток или квазишестиугольных решеток и поддерживать высокую степень заполнения. Примеры форм колебаний качающихся дорожек могут включать в себя синусоиды и треугольные волны. Форма колебаний качающихся дорожек не ограничена периодическими формами колебаний, она может быть непериодической. Амплитуду качания качающихся дорожек выбирают равной, например, приблизительно ±10 мкм.
Третий вариант выполнения аналогичен первому варианту выполнения за исключением упомянутых выше факторов.
В соответствии с третьим вариантом выполнения, поскольку структурные элементы 3 расположены на качающихся дорожках, можно подавлять нерегулярность внешнего вида.
4. Четвертый вариант выполнения
На фиг.17А показан вид в плане, схематично иллюстрирующий конфигурацию оптического устройства в соответствии с четвертым вариантом выполнения изобретения. На фиг.17В показан вид в плане с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.17А. На фиг.17С показан вид в разрезе дорожек T1, T3,…, показанных на фиг.17В. На фиг.17D показан вид в разрезе дорожек Т2, Т4,…, показанных на фиг, 17В. На фиг.18 показан вид в перспективе с частичным увеличением, иллюстрирующий оптическое устройство, показанное на фиг.17.
Оптическое устройство 1 в соответствии с четвертым вариантом выполнения отличается от устройства в соответствии с первым вариантом выполнения тем, что на поверхности основания расположено множество вогнутых структурных элементов 3. Форма структурных элементов 3 выполнена вогнутой в отличие от выпуклой формы структурных элементов 3 в первом варианте выполнения. Когда структурные элементы 3 выполнены вогнутыми, как описано выше, отверстие (вход в вогнутый участок) каждого вогнутого структурного элемента 3 определено как нижняя часть, а самый нижний участок (самый глубокий участок вогнутого участка) вглубь основания 2 определен как вершина. Таким образом, вершина и нижняя часть определены по структурному элементу 3, который представляет собой пустое пространство. В четвертом варианте выполнения, поскольку структурные элементы 3 выполнены вогнутыми, высоту Н структурных элементов 3 в Выражении 1 и т.п. заменяют глубиной Н структурных элементов 3.
Четвертый вариант выполнения аналогичен первому варианту выполнения за исключением упомянутых выше факторов.
Четвертый вариант выполнения позволяет получить те же достоинства, что и первый вариант выполнения, поскольку форма выпуклых структурных элементов 3 из первого варианта выполнения перевернута и представлена теперь как вогнутая форма.
5. Пятый вариант выполнения
Конфигурация жидкокристаллического дисплея.
На фиг.19 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию жидкокристаллического дисплея в соответствии с пятым вариантом выполнения изобретения. Как показано на фиг.19, жидкокристаллический дисплей включает заднюю подсветку 53, излучающую свет, и жидкокристаллическую панель 51, которая по времени и пространственно модулирует свет, излучаемый задней подсветкой 53, для отображения изображения. На обеих поверхностях жидкокристаллической панели 51 размещены поляризаторы 51а и 51b, которые представляют собой оптические компоненты. На поляризаторе 51b, расположенном на поверхности жидкокристаллической панели 51, размещено оптическое устройство 1. Поляризатор 51b, имеющий оптическое устройство 1, расположенное на его одной основной поверхности, называется "поляризатором 52 с антиотражающей функцией". Поляризатор 52 с антиотражающей функцией представляет собой пример оптического компонента с антиотражающей функцией.
Задняя подсветка 53, жидкокристаллическая панель 51, поляризаторы 51а и 51b и оптическое устройство 1, составляющие жидкокристаллический дисплей, последовательно описаны ниже.
Задняя подсветка
В качестве задней подсветки 53 может быть использована, например, непосредственно задняя подсветка, краевая задняя подсветка или задняя подсветка с источником света с плоской поверхностью. Задняя подсветка 53 включает, например, источник света, отражающую пластину и оптическую пленку. В качестве источника света используется, например, флуоресцентная лампа с холодным катодом (CCFL, ФЛХК), флуоресцентная лампа с горячим катодом (HCFL, ФЛГК), устройство органической электролюминесценции (OEL, ОЭЛ), устройство неорганической электролюминесценции (IEL, НЭЛ) или светодиоды (LED, СД).
Жидкокристаллическая панель
В качестве жидкокристаллической панели 51 можно использовать, например, жидкокристаллическую панель, имеющую режим отображения, такой как твист-нематический (TN, ТН) режим, супертвист-нематический (STN, СТН) режим, режим с вертикальным выравниванием (VA, ВВ), режим переключения в плоскости (IPS, ПВП), оптически компенсированный режим двойного лучепреломления (ОСВ, ОКД), режим ферроэлектрических жидких кристаллов (FLC, ФЖК), режим диспергированных в полимере жидких кристаллов (PDLC, ДПЖК), и режим изменения фазы типа "гость-хозяин" (PCGH, ИФГХ).
Поляризатор
На обеих поверхностях жидкокристаллической панели 51 размещены поляризаторы 51а и 51b, например, таким образом, что их оси передачи расположены перпендикулярно друг другу. Поляризаторы 51а и 51b пропускают одну из перпендикулярных компонент поляризации падающего света и блокируют другие компоненты поляризации путем поглощения. Например, пленки, получаемые в результате поглощения гидрофильными полимерными пленками, такими как пленки из поливиниловых спиртов, пленки из частично формалированных поливиниловых спиртов и пленки на основе частично омыленного этилен-винилацетатного сополимера, дихроичного материала, такого как иод или дихроичный краситель, с последующим одноосевым вытягиванием полученных в результате пленок, можно использовать в качестве поляризаторов 51а и 51b. Предпочтительно на обеих поверхностях поляризаторов 51а и 51b размещен защитный слой, такой как пленка из триацетилцеллюлозы (ТАС, ТАЦ). Когда имеется защитный слой, основание 2 оптического устройства 1 предпочтительно также используется как защитный слой. С помощью такой конфигурации можно уменьшить толщину поляризатора 52 с антиотражающей функцией.
Оптическое устройство
Оптическое устройство 1 аналогично устройству согласно любому из вариантов 1-4 выполнения изобретения, поэтому его описание далее не приводится.
В соответствии с пятым вариантом выполнения, поскольку оптическое устройство 1 расположено на поверхности жидкокристаллического дисплея, можно улучшить антиотражающую функцию поверхности жидкокристаллического дисплея. Поэтому можно улучшить видимость жидкокристаллического дисплея.
6. Шестой вариант выполнения
Конфигурация жидкокристаллического дисплея
На фиг.20 показана схема, иллюстрирующая конфигурацию жидкокристаллического дисплея в соответствии с шестым вариантом выполнения изобретения. Жидкокристаллический дисплей отличается от дисплея в соответствии с пятым вариантом выполнения тем, что на передней стороне жидкокристаллической панели 51 расположен передний элемент 54, а оптическое устройство 1 размещено на передней поверхности жидкокристаллической панели 51 и на передней и/или задней поверхности переднего элемента 54. На фиг.20 на передней поверхности жидкокристаллической панели 51 и на передней и задней поверхностях переднего элемента 54 обеспечено оптическое устройство 1. Например, слой воздуха сформирован между жидкокристаллической панелью 51 и передним элементом 54. Те же элементы, что и в пятом варианте выполнения обозначены теми же номерами позиций, и их описание здесь не приведено. В изобретении передняя поверхность означает поверхность, используемую как поверхность дисплея, то есть поверхность, обращенную к наблюдателю, а задняя поверхность означает поверхность, противоположную поверхности дисплея.
Передний элемент 54 представляет собой переднюю панель, используемую на передней стороне (стороне наблюдателя) жидкокристаллической панели 51 с целью механической и тепловой защиты, а также защиты от погодных условий или для обеспечения качественного дизайна. Передний элемент 54 имеет, например, вид листа, пленки или пластины. Например, в качестве материала переднего элемента 54 можно использовать стекло, триацетилцеллюлозу (ТАС, ТАЦ), полиэстер (TPEE, ТПЭЭ), полиэтилентерефталат (PET, ПЭТ), полиимид (PI, ПИ), полиамид (РА, ПА), арамид, полиэтилен (РЕ, ПЭ), полиакрилат, полиэстерсульфонат, полисульфонат, полипропилен (РР), диацетилцеллюлоза, поливинилхлорид, или акриловую смолу (РММА, ПММА), поликарбонат (PC, ПК), но материал передней панели не ограничивается этими материалами. Любой материал можно использовать, если только он обладает прозрачностью.
В соответствии с шестым вариантом выполнения, аналогично пятому варианту выполнения, становится возможным улучшить видимость жидкокристаллического дисплея.
Примеры
Изобретение подробно описано ниже со ссылкой на примеры, но изобретение не ограничивается примерами.
Пример 1
Вначале подготовили стеклянную валковую эталонную форму с внешним диаметром 126 мм и сформировали слой резиста на поверхности стеклянной эталонной формы. То есть слой резиста сформировали путем разбавления фоторезиста растворителем в степени 1/10 и нанесения разбавленного резиста на периферийную поверхность стеклянной валковой эталонной формы толщиной приблизительно 130 нм, используя метод погружения. Затем сформировали в слое резиста скрытые изображения, имеющие вид одиночной спиральной линию и формирующие структуры шестиугольной решетки в трех соседних дорожках; изображения сформировали путем переноса стеклянной эталонной формы, используемой в качестве носителя записи, в устройство экспонирования валковой эталонной формы, показанное на фиг.11, и экспонирования слоя резиста.
В частности, лазерным лучом мощностью 0,50 мДж/м для экспонирования стеклянной валковой эталонной формы, облучали области, в которых требовалось сформировать структуры шестиугольной решетки для формирования вогнутых структур квазишестиугольной решетки. Как показано на фиг.13А, толщина резиста в направлении размещения дорожки составила приблизительно 120 нм, а толщина резиста в направлении линии дорожки составила приблизительно 100 нм.
Резист на экспонированном участке растворили и проявили, используя операцию проявления для резиста стеклянной валковой эталонной формы. В частности, непроявленную стеклянную валковую эталонную форму поместили на поворотный стол устройства проявления, которое не показано, и проявитель наносили каплями на поверхность стеклянной валковой эталонной формы во время вращения поворотного стола, выполняя, таким образом, проявление резиста на ее поверхности. Таким образом получили стеклянную эталонную форму с резистом, причем слой резиста был сформирован с отверстиями в виде структуры квазишестиугольной решетки.
Операцию травления плазмой выполняли, используя атмосферу газа CHF3, выполняя процесс плазменного травления валка. Таким образом на поверхности стеклянной валковой эталонной формы вытравливали только участки структур квазишестиугольной решетки без слоя резиста, а другие области не были вытравлены, благодаря использованию фоторезиста в качестве маски, в результате чего получали вогнутые участки в форме эллиптических конусов. Во время формирования структуры степень травления (глубину) изменяли путем изменения времени травления. В конечном итоге, в результате полного удалении слоя фоторезиста, используя озоление в атмосфере кислорода (O2), получили стеклянную валковую эталонную форму типа "глаз мотылька", со структурами вогнутой шестиугольной решетки. Глубина вогнутых участков в направлении размещения больше, чем глубина вогнутых участков в направлении дорожки.
Оптическое устройство (фиг.13С) изготовили путем помещения отверждаемой под действием ультрафиолетового света полимерной смолы в плотный контакт со стеклянной валковой эталонной формой типа "глаз мотылька" с нанесенным акриловым листом, который расположен между ними и который затем отслаивали в ходе отверждения материала переноса, при воздействии на него ультрафиолетовым излучением.
Пример 2
В результате формирования структуры в слое резиста, при регулировании частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага перемещения для каждой дорожки, структуры квазишестиугольной решетки были записаны в слое резиста. Путем установки других условий такими же, как в Примере 1, изготовили оптическое устройство.
Пример 3
В результате формирования структуры в слое резиста при регулировке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага перемещения для каждой дорожки, в слое резиста записывали структуры четырехугольной решетки. Путем установки других условий такими же, как в Примере 1, изготовили оптическое устройство.
Пример 4
В результате формирования структуры в слое резиста при регулировке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага перемещения для каждой дорожки, в слое резиста записывали структуры квазичетырехугольной решетки. Путем установки других условий такими же, как в Примере 1, изготовили оптическое устройство.
Оценка формы
Оптические устройства, полученные в соответствии с Примерами 1-4, изучили с помощью атомно-силового микроскопа (AFM, ACM). Высоту структурных элементов в соответствии с описанными выше примерами измеряли по профилям сечения ACM. Результаты показаны в Таблице 2 и Таблице 3.
Таблица 2
Пример 1
Пример 2
Структура решетки
Шестиугольная решетка
Квазишестиутольная решетка
Высота в направлении дорожки
243 нм
308 нм
Высота в направлении размещения
301 нм
348 нм
Период в направлении дорожки (Р1)
300 нм
315 нм
Период в направлении 60 градусов (Р2)
300 нм
300 нм
Средний период
300 нм
305 нм
Соотношение размеров
1
1,14
Таблица 3
Пример 3
Пример 4
Структура решетки
Четырехугольная решетка
Квазичетырехугольная решетка
Высота в направлении под углом (приблизительно) 45 градусов относительно направления дорожки
248 нм
202 нм
Высота в направлении размещения
275 нм
226 нм
Период в направлении дорожки (Р1)
360 нм
360 нм
Период дорожки
180 нм
160 нм
Период (Р2)
255 нм
241 нм
Соотношение размеров
1,08
0,94
Форма оптических устройств формой типа "глаз мотылька" в соответствии с Примерами 1 и 2 представляла собой форму в виде выпуклого усеченного эллиптического конуса (форма эллиптического конуса) в шестиугольной решетке или в квазишестиугольной решетке. По профилям сечения АСМ определили, что высота структурных элементов в направлении линии дорожки меньше высоты структурных элементов в направлении размещения дорожки. Поскольку высота структурных элементов в других направлениях, кроме направления дорожки, по существу, равна высоте в направлении размещения дорожки, высоты структурных элементов представлены по высоте в направлении размещения дорожки.
Форма оптических устройств типа "глаз мотылька" в соответствии с Примерами 3 и 4 представляет собой выпуклую форму в виде усеченного эллиптического конуса (форма эллиптического конуса) в четырехугольной решетке или в квазичетырехугольной решетке. По профилю сечения АСМ определили, что высота структурных элементов в направлении под углом 45 градусов относительно направления дорожки меньше, чем высота структурных элементов в направлении размещения дорожки. Поскольку высота структурных элементов в других направлениях, кроме направления, расположенного под углом 45 градусов относительно направления дорожки, по существу,  равна высоте структурных элементов в направлении размещения дорожки, высота структурных элементов представлена в направлении размещения дорожки.
Оценка отражательной способности и степени пропускания
Отражательную способность и степень пропускания оптических устройств в соответствии с Примерами 1-4 оценили, используя измерительное устройство (V-550) производства компании Jasco Corporation. Зависимость отражательной способности от длины волны для оптических устройств, полученных в соответствии с Примерами 1 и 2, показаны на фиг.21 и 22 соответственно. Зависимость степени пропускания от длины волны для оптических устройств, полученных в соответствии с Примерами 3 и 4, показаны на фиг.23 и 24 соответственно.
В оптических устройствах, полученных в соответствии с Примерами 1 и 2, существует зависимость отражательной способности от длины волны, при этом отражательная способность подложки без структуры типа "глаз мотылька" составляет 4,5%, а средняя отражательная способность составляет 0,15% в диапазоне от ультрафиолетового света до видимого света (диапазон длин волн от 350 нм до 800 нм), что достаточно мало. Можно подтвердить, что удовлетворительный антиотражающий эффект получен в оптическом устройстве, в котором высота структурных элементов мала в направлении дорожки.
В Примерах 3 и 4 степень пропускания составляет от 98% до 99% в диапазоне видимого света (диапазон длин волн от 400 нм до 800 нм), что обеспечивает удовлетворительную характеристику пропускания. Вплоть до угла падения 30 градусов степень пропускания составляет 99% для света RGB с длинами волн 650 нм, 540 нм и 460 нм, что обеспечивает удовлетворительную зависимость от угла. Можно подтвердить, что удовлетворительный эффект пропускания получен в оптическом устройстве, в котором высота структурных элементов мала в направлении под углом 45 градусов относительно направления дорожки.
Форма оптического устройства со структурой типа "глаз мотылька" представляла собой выпуклый усеченный эллиптический конус (форма эллиптического конуса) с шестиугольной решеткой, квазишестиугольной решеткой, четырехугольной решеткой или квазичетырехугольной решеткой, как описано выше, и удовлетворительная антиотражающая характеристика может быть получена в оптическом устройстве с отношением размеров от 0,94 до 1,14. Подтверждение было получено для вогнутых эллиптических канавок в форме конуса в стеклянной эталонной форме со структурой типа "глаз мотылька".
Пример 5
Вначале, аналогично Примеру 2, подготовили стеклянную эталонную форму со структурой типа "глаз мотылька". Затем получили лист, дублирующий структуру типа "глаз мотылька", отвержденный в ультрафиолетовом свете; лист получили путем нанесения отверждаемой в ультрафиолетовом свете полимерной смолы на стеклянную эталонную форму со структурой типа "глаз мотылька", помещения акрилового листа (толщиной 0,20 мм) в плотный контакт с отверждаемой в ультрафиолетовом свете полимерной смолой и отслаивания акрилового листа при облучении ультрафиолетовым светом, и отверждения полимерной смолы.
Затем заднюю поверхность дублированного листа со структурой типа "глаз мотылька", отвержденного в ультрафиолетовом свете, перенесли в плотный контакт с выпуклой поверхностью плоско выпуклых линз диаметром 25 миллиметров (с фокусным расстоянием 70 мм). После этого, дублированный лист со структурой типа "глаз мотылька", отвержденный в ультрафиолетовом свете, изогнули в форме выпуклой линзы в ванне с горячей водой, с температурой 80°С, при этом с помощью держателя линзы удерживали плоско-выпуклую линзу в тесном контакте с листом, дублирующим структуру типа "глаз мотылька". Затем полученный в результате лист поместили в ванну с горячей водой на несколько минут, вынули из ванны и отсоединили от него держатель линзы, получив в результате лист, дублирующий структуру типа "глаз мотылька", отвержденный в ультрафиолетовом свете и изогнутый в форме выпуклой линзы.
Электропроводную пленку, сформированную из никелевого покрытия, сформировали на структуре вогнуто-выпуклой листа, дублирующего структуру типа "глаз мотылька", с помощью нанесения покрытия методом химического восстановления. Эталонную форму оптического диска, на которой была сформирована электропроводная пленка, поместили в электроплавильное устройство и сформировали слой покрытия из никеля толщиной приблизительно 300±5 мкм на электропроводной пленке методом нанесения электролизного покрытия. Слой никелевого покрытия отслоили с листа, дублирующего структуру типа "глаз мотылька", отвержденного под действием ультрафиолетового света, с помощью режущего инструмента или т.п., а фоторезист на поверхности, формирующей сигнал, никелевого покрытия очистили, используя ацетон или т.п., в результате получили металлическую эталонную форму из Ni со структурой типа "глаз мотылька", изогнутую в форме выпуклой линзы.
Подложку, дублирующую структуру тип "глаз мотылька", изогнутую в форме выпуклой линзы, изготовили следующим образом. Металлическую эталонную форму из Ni со структурой типа "глаз мотылька", изогнутую в форме выпуклой линзы, поместили в литейную форму, и подложку сформовали способом литья под давлением из прозрачной полимерной смолы, состоящей из поликарбоната (с коэффициентом преломления 1,59). Таким образом, структуры шестиугольной решетки, сформированные на поверхности формирования сигнала, по существу, были перенесены на прозрачную полимерную смолу, в результате чего получили подложку, дублирующую структуру типа "глаз мотылька", изогнутую в форме выпуклой линзы.
Оценка отражательной способности и степени пропускания
Отражательную способность оптического устройства, полученного в соответствии с Примером 5, оценили, используя измерительное устройство (V-550) производства компании Jasco Corporation. Зависимость от длины волны отражательной способности оптического устройства, полученного в соответствии с Примером 5, представлена на фиг.25.
Пример 6
Посредством структурирования слоя резиста при регулировке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага для каждой дорожки, на слое резиста записали структуру квазишестиугольной решетки. Оптическое устройство изготовили путем установки других параметров такими же, как в Примере 1.
Пример 7
Посредством структурирования слоя резиста при регулировке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага для каждой дорожки, на слое резиста записали структуру четырехугольной решетки. Оптическое устройство изготовили путем установки других параметров такими же, как в Примере 1.
Пример 8
Посредством структурирования слоя резиста при регулировке частоты сигнала средства форматирования, инвертирующего полярность, количества оборотов валка и соответствующего шага для каждой дорожки, на слое резиста записали структуру четырехугольной решетки. Оптическое устройство изготовили путем установки других параметров такими же, как в Примере 1.
Оценка формы
Виды сверху оптических устройств, изготовленных в соответствии с Примерами 6-8, как описано выше, изучили с использованием сканирующего электронного микроскопа (СЭМ). Результаты показаны в Таблице 4.
Таблица 4
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Изображение СЭМ
фиг.36
фиг.37
фиг.38
Структура решетки
Квазишестиугольная решетка
Четырехугольная решетка
Четырехугольная решетка
Форма нижней поверхности структурного элемента
Эллипс
Эллипс
Эллипс
Высота Н2 в направлении размещения
317 нм
218 нм
279 нм
Шаг Р1
315 нм
280 нм
300 нм
Шаг дорожки
250 нм
140 нм
150 нм
Шаг Р2 размещения
296 нм
198,0 нм
212,1 нм
Как видно на фиг.26, в Примере 6 структурные элементы расположены в форме квазишестиугольной решетки. Видно, что форма нижней поверхности структурных элементов является эллиптической.
Как видно на фиг.27 и 28, структурные элементы расположены в форме четырехугольной решетки в Примерах 7 и 8. Формы нижних поверхностей структурных элементов являются эллиптическими. В Примере 8 видно, что нижние части структурных элементов расположены с наложением друг на друга.
Взаимосвязь высоты структурных элементов и отражательной способности изучили с помощью моделирования RCWA (СМСВ - строгий метод связанных волн).
Испытательный пример 1
Моделирование СМСВ выполняли с изменением диаметра 2r нижней поверхности структурных элементов до 85%, 90%, 95% и 99% шага P1. Результат показан на фиг.29.
Условия моделирования были следующими:
Форма структурного элемента: тип висящего колокола;
Поляризация: неполяризованная;
Коэффициент преломления: 1,48;
Шаг Тр дорожки: 320 нм;
Высота структурного элемента: 365 нм;
Соотношение размеров: 1,14; и
Размещение структурных элементов: шестиугольная решетка.
Как видно на фиг.29, отражательная способность ухудшается, когда диаметр нижней поверхности структурных элементов изменяется, и понижается степень заполнения.
Испытательный пример 2
Моделирование СМСВ выполнили аналогично испытательному Примеру 1, за исключением низких выступающих участков с соотношение размеров 0,3, имеющихся между структурными элементами в направлении дорожек. Результат показан на фиг.30.
На фиг.30 видно, что отражательная способность может подавляться и поддерживаться на низком уровне, несмотря на пониженную степень заполнения, даже когда низкие выступающие участки расположены между структурными элементами в направлении дорожки.
Испытательный пример 3
Низкие выступающие участки с высотой, соответствующей 1/4 высоты структурных элементов, выполнены между структурными элементами в направлении дорожки, и затем выполнили моделирование СМСВ со следующими условиями, при изменении высоты структурных элементов. Результат показан на фиг.31.
Форма структурных элементов: тип висящего колокола;
Поляризация: неполяризованная;
Коэффициент преломления: 1,48;
Шаг Тр дорожки: 320 нм;
Диаметр нижней поверхности структурного элемента: 90% шага Тр дорожки;
Соотношение размеров: 0,93, 1,00, 1,14 и 1,30 (с глубинами 0,270, 0,320, 0,385 и 0,415 мкм);
Компоновка структурных элементов: шестиугольная решетка.
Испытательный пример 4
На фиг.32 к графику Испытательного примера 3 добавлен результат (Ave.), когда структурные элементы с высотами, приведенными в тестовом Примере 3, расположились с таким же соотношением, чтобы получить распределение по глубине.
На фиг.31 и 32 видно, что были получены характеристики с низкой отражательной способностью, имеющие малую зависимость от длины волны, когда низкие выступающие участки имеются между структурными элементами в направлении дорожки, и структурные элементы имеют распределение по высоте.
Испытательный пример 5
Моделирование СМСВ выполнили с измененными шагами дорожки. Результат показан на фиг.33 и 35.
Условия моделирования были следующими:
Форма структурного элемента: тип висящего колокола;
Поляризация: неполяризованная;
Размещенная решетка: шестиугольная решетка;
Коэффициент преломления: 1,48;
Шаг Тр дорожки: от 0,09 до 0,30 мкм;
Высота структурного элемента: от 0,09 до 0,30 мкм;
Соотношение размеров: сведено для единообразия к 1,0; и
Диаметр нижней поверхности структурного элемента: 99% шага Тр дорожки (степень заполнения: почти максимальная).
Испытательный пример 6
Моделирование СМСВ выполнили аналогично испытательному Примеру 5, за исключением того, что мелкие выступающие участки были выполнены вокруг структурных элементов. Результат показан на фиг.34.
На фиг.33 и 34 видно, что отражательная способность проявляет тенденцию к уменьшению, несмотря на большой шаг Тр между дорожками, когда мелкие выступающие участки имеются вокруг структурных элементов; однако отражательная способность, наоборот, имеет тенденцию к ухудшению, когда структурные элемента малы (в частности, см. область R1 и область R2 на фиг.34).
На фиг.35 видно, что подавление дифракции на длине волны 400 нм ухудшается, когда шаг Тр дорожки составляет 0,3 мкм.
Испытательный пример 7
Моделирование СМСВ выполнили в состоянии, когда шаг дорожки установлен равным 0,25 мкм, и изменяли высоту и соотношение размеров структурных элементов.
Результат показан на фиг.36А.
Условия моделирования установили следующими:
Форма структурных элементов: тип висящего колокола;
Поляризация: неполяризованная;
Компоновка решетки: шестиугольная решетка;
Коэффициент преломления: 1,48;
Шаг Тр дорожки: 0,25 мкм;
Высота структурных элементов: 0,15 нм, 0,2 нм, 0,25 нм и 0,3 нм;
Соотношение размеров: 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2; и
Диаметр нижней поверхности структурного элемента: 99% шага Тр дорожки.
Испытательный пример 8
Моделирование СМСВ выполнили аналогично Испытательному примеру 7, за исключением того, что мелкие выступающие участки были вокруг структурных элементов. Результат показан на фиг.36В.
Испытательный пример 9
Моделирование СМСВ выполнили аналогично Испытательному примеру 7, за исключением того, что шаг дорожки был установлен равным 0,15 мкм, высоту структурных элементов изменили на 0,09 мкм, 0,12 мкм, 0,15 мкм и 0,18 мкм, и соотношение размеров изменили на 0,6, 0,8, 1,0 и 1,2. Результат показан на фиг.37А.
Испытательный пример 10
Моделирование СМСВ выполнили аналогично Испытательному примеру 9, за исключением того, что мелкие выступающие участки были вокруг структурных элементов. Результат показан на фиг.37В.
Испытательный пример 11
Моделирование СМСВ выполнили аналогично Испытательному примеру 7, за исключением того, что шаг дорожки был установлен равным 0,09 мкм, высоту структурных элементов изменили на 0,072 мкм, 0,09 мкм, 0,108 мкм и 0,126 мкм и 0,144 мкм, и соотношение размеров изменили на 0,8, 1,0, 1,2, 1,4 и 1,6. Результат показан на фиг.38А.
Испытательный пример 12
Моделирование СМСВ выполнили аналогично Испытательному примеру 11, за исключением того, что мелкие выступающие участки были вокруг структурных элементов. Результат показан на фиг.38В.
На фиг.36-38 видно, что шаг ТР дорожки ограничен 0,15 мкм, и соотношение размеров ограничено 1,0, для подавления отражательной способности R до 1% или ниже. Также видно, что эффект подавления отражательной способности уменьшается, когда имеются мелкие выступающие участки, но при этом шаг Тр дорожки мал.
Зависимость отношения ((2r/Р1)×100) и антиотражающей характеристики исследовали с помощью моделирования СМСВ (строгий метод связанных волн).
Испытательный пример 13
На фиг.39А показана схема, иллюстрирующая степень заполнения, когда структурные элементы расположены в форме шестиугольной решетки. Как показано на фиг.39А, степень заполнения при изменении отношения ((2r/Р1)×100) (где Р1 представляет шаг размещения структурных элементов на одной дорожке и r представляет радиус нижней поверхности структурного элемента) рассчитали, используя Выражение 2.
Выражение 2
Степень заполнения = (S (шестиугольника)/S (элемента))×100
Здесь площадь элемента решетки составляет S (элемента)=2r×(2√/3)r, и площадь нижней поверхности структурных элементов, находящихся в элементе решетки составляет S (шестиугольника) = 2×πr2 (которую рассчитывают по вычерченной фигуре, когда 2r>Р1).
Например, когда шаг составляет Р1=2, а радиус нижней поверхности структурного элемента составляет r=1, S (элемента), S (шестиугольника), соотношение ((2r/Р1×100) и степень заполнения представляют собой следующее:
S (элемента) = 6,9282;
S (шестиугольника) = 6,28319;
(2r/Р1)×100=100,0%; и
Степень заполнения = (S (шестиугольника)/S(элемента))×100=90,7%.
Отношение степени заполнения и отношение ((2r/Р1)×100), рассчитанные с помощью Выражения 2, показаны в Таблице 5.
Таблица 5
(2r/P1)×100
Степень заполнения
115,4%
100,0%
110,0%
95,6%
105,0%
92,5%
100,0%
90,7%
99,0%
88,9%
95,0%
81,8%
90,0%
73,5%
85,0%
65,5%
80,0%
58,0%
75,0%
51,0%
Испытательный пример 14
На фиг.39В показана схема, иллюстрирующая степень заполнения, когда структурные элементы расположены в виде четырехугольной решетки. Как показано на фиг.39В, степень заполнения при изменении отношения ((2r/Р1)×100) и отношения ((2r/Р2)×100) (где Р1 представляет шаг структурных элементов на одной и той же дорожке, Р2 представляет шаг размещения структур в направлении под углом 45 градусов относительно дорожек, и r представляет радиус нижней поверхности структурного элемента) рассчитали, используя Выражение 3.
Выражение 3
Степень заполнения = (S (четырехугольника)/S(элемента))×100
Здесь площадь элемента решетки составляет S (элемента) = 2r×2r, а площадь нижней поверхности структурных элементов, находящихся в элементе решетки, составляет S(четырехугольника) = πr2 (которую рассчитывают по вычерченной фигуре, когда 2r>Р1).
Например, когда шаг размещения представляет Р2=2, и радиус нижней поверхности структурного элемента составляет r=1, S (элемента), S (четырехугольника), отношение ((2r/Р1)×100), отношение ((2r/Р2)×100) и степень заполнения будут следующими:
S (элемента)=4;
S (четырехугольника)=3,14159;
(2r/Р1)×100=141,4%;
(2r/Р2)×100=100,0%; и
Степень заполнения = (S (четырехугольника)/S (элемента))×100=78,5%.
Отношение степени заполнения, отношение ((2r/Р1)×100) и отношение ((2r/Р2)×100), рассчитанные по Выражению 3, показаны в Таблице 6.
Значения Р1 и Р2 размещения четырехугольной решетки имеют зависимость Р1=√2×Р2.
Таблица 6
(2r/Р1)×100
(2r/P2)×100
Степень заполнения
200,0%
141,4%
100,0%
169,7%
120,0%
95,1%
162,6%
115,0%
92,4%
155,6%
110,0%
88,9%
148,5%
105,0%
84,4%
141,4%
100,0%
78,5%
140,0%
99,0%
77,0%
134,4%
95,0%
70,9%
127,3%
90,0%
63,6%
120,2%
85,0%
56,7%
113,1%
80,0%
50,3%
106,1%
75,0%
44,2%
Испытательный пример 15
В состоянии, когда изменяли отношение (2r/Р1)×100 диаметра 2r нижней поверхности структурного элемента к шагу Р1 дорожки на 80%, 85%, 90%, 95% и 99%, рассчитывали отражательную способность с помощью моделирования при нижеуказанных условиях. Результат показан на фиг.40.
Форма структурного элемента: тип висящего колокола;
Поляризация: неполяризованная;
Показатель преломления: 1,48;
Шаг Р1 размещения: 320 нм;
Высота структурного элемента: 415 нм;
Соотношение размеров: 1,30;
Размещение структурных элементов: шестиугольная решетка.
Как видно на фиг.40, средняя отражательная способность R удовлетворяет соотношению R<0,5%, что является удовлетворительным в качестве антиотражающего эффекта, в диапазоне длин волн (0,4-0,7 мкм) видимого света, когда отношение (2r/Р1)×100 составляет 85% или больше. В это время степень заполнения нижних поверхностей составляет 65% или больше. Когда степень заполнения (2r/Р1)×100 составляет 90% или больше, среднее значение отражательной способности R удовлетворяет R<0,3%, что обеспечивает высокие характеристики антиотражающего эффекта в диапазоне длин волны видимого света. В это время степень заполнения нижних поверхностей составляет 73% или больше. По мере того как степень заполнения становится ближе к верхнему пределу 100%, рабочие характеристики становятся выше. Когда структурные элементы накладываются друг на друга, высоту структурных элементов рассматривают как высоту с самого нижнего уровня. Подтвердилось, что тенденция по соотношению между степенью заполнения и отражательной способностью такая же, как в четырехугольных решетках.
Хотя примеры в соответствии с изобретением были описаны как антиотражающая подложка, эти примеры могут быть модифицированы в различных формах, без выхода за пределы технической сущности изобретения.
Хотя, в частности, были описаны варианты выполнения и примеры в соответствии с изобретением, изобретение не ограничивается этими вариантами выполнения и примерами, но может быть модифицировано в различных формах на основе технической сущности изобретения.
Конфигурации, способы, формы, материалы и цифровые значения, описанные в вариантах выполнения и в примерах, представляют собой только примеры и другие конфигурации, способы, формы, материалы и цифровые значения можно использовать в соответствии с необходимостью.
Конфигурации вариантов выполнения могут быть скомбинированы, без выхода за пределы сущности изобретения.
Хотя изобретение направлено на жидкокристаллический дисплей в описанных выше вариантах выполнения, изобретение можно применять в различных других устройствах помимо жидкокристаллического дисплея. Изобретение можно применять в различных устройствах отображения, таких как дисплеи CRT (ЭЛТ, электронно-лучевая трубка), плазменная панель дисплея (PDP, ППД), дисплей на основе электролюминесценции (EL, ЭЛ) и плоский дисплей с люминофором на основе эффекта эмиссии электронов с поверхностной проводимостью (SED, ЭПП).
Хотя пример, в котором изобретение применяют для поляризатора, для формирования поляризатора с антиотражающей функцией, был описан в представленных выше вариантах выполнения, изобретение не ограничивается этим примером. Изобретение можно применять в объективах, светопроводной пластине, для материала окна, дисплеев и в тубусах объективов для камер, для формирования оптических компонентов с антиотражающей функцией в дополнение к поляризатору. Изобретение можно применять и в других устройствах помимо оптических компонент, изобретение можно применять, например, для солнечных элементов.
Благодаря соответствующему изменению шага структурных элементов в описанном выше варианте выполнения, для генерирования дифракционного света в направлении, наклонном к передней поверхности, оптическому устройству может быть придана функция предотвращения подсматривания.
2
В описанных выше вариантах выполнения слой с малым преломлением может быть дополнительно сформирован на поверхности основания, на котором сформированы структуры. Предпочтительно слой с малым преломлением содержит в качестве основного компонента материал, имеющий коэффициент преломления ниже, чем у материалов основания и структурных элементов. Примеры материала с малым коэффициентом преломления могут включать такой органический материал, как полимерная смола на основе фтора и неорганический материал с низким коэффициентом преломления, такой как LiF и MgF.
Хотя оптическое устройство изготовили, используя фоточувствительную полимерную смолу в упомянутых выше вариантах выполнения, способ изготовления оптического устройства не ограничивается этими вариантами выполнения. Например, оптическое устройство может быть изготовлено путем теплового переноса или с использованием литья под давлением.
В описанном выше варианте выполнения вогнутые или выпуклые структурные элементы формируют на внешней периферийной поверхности эталонной формы в виде колонны или цилиндра. Однако когда эталонная форма является цилиндрической, вогнутые или выпуклые структуры могут быть сформированы на внутренней периферийной поверхности эталонной формы.
ОПИСАНИЕ НОМЕРОВ ПОЗИЦИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
2
ОСНОВАНИЕ
3
СТРУКТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
4
ВОГНУТЫЙ УЧАСТОК
11
ВАЛКОВАЯ ЭТАЛОННАЯ ФОРМА
12
ОСНОВАНИЕ
13
СТРУКТУРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
14
СЛОЙ РЕЗИСТА
15
ЛАЗЕРНЫЙ ЛУЧ
16
СКРЫТОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ
21
ЛАЗЕР
22
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР
23, 31
ЗЕРКАЛО
24
ФОТОДИОД
26
КОНДЕНСОРНАЯ ЛИНЗА
27
АКУСТО-ОПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР
28
ЛИНЗА КОЛЛИМАТОРА
29
БЛОК ФОРМАТИРОВАНИЯ
30
ДРАЙВЕР
32
СИСТЕМА ДВИЖУЩЕГОСЯ ОПТИЧЕСКОГО СТОЛА
33
РАСШИРИТЕЛЬ ЛУЧА
34
ОБЪЕКТИВ
35
ДВИГАТЕЛЬ ШПИНДЕЛЯ
36
ПОВОРОТНЫЙ СТОЛ
37
МЕХАНИЗМ УПРАВЛЕНИЯ