KR20100116523A

KR20100116523A - 반사 방지용 광학 소자 및 원반의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100116523A
Application number: KR1020097022467A
Authority: KR
Inventors: 소메이 엔도우; 카즈야 하야시베
Original assignee: 소니 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-11-01
Also published as: WO2009107871A1; US20100118404A1; JP2009258751A; JP4535200B2; JP2010181908A; CN101930085A; JP2010061167A; TW201003114A; JP2009230132A; JP2010211222A; RU2523764C2; EP2246716A1; JP4404161B2; CN101680969A; JP2009258752A; CN101930086B; CN101680969B; RU2009139631A; EP2246716A4; JP4535199B2

Abstract

광학 소자는, 기체{基體} 표면에, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체가 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치되어 이루어진다. 각 구조체는, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 구조체는, 트랙의 연재{延在} 방향에 장축 방향을 가지는 타원뿔 또는 타원뿔대{楕圓錐台} 형상이다.

광학 소자, 기체, 구조체, 볼록부, 롤 마스터, 레지스트층, 레이저광, 잠상.

Description

반사 방지용 광학 소자 및 원반의 제조 방법{ANTIREFLECTION OPTICAL ELEMENT, AND METHOD FOR PRODUCING ORIGINAL BOARD}

본 발명은, 반사 방지용 광학 소자 및 그것을 제조하기 위한 원반{原盤}의 제조 방법에 관한 것이다. 자세하게는, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체가 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치되어 이루어지는 반사 방지용 광학 소자에 관한 것이다.

종래부터, 유리, 플라스틱 등의 투광성 기판을 이용한 광학 소자에서는, 광의 표면 반사를 억제하기 위한 표면 처리가 행해지고 있는 것이 있다. 이런 종류의 표면 처리로서, 광학 소자 표면에 미세하고 또한 치밀한 요철(모스아이; 나방의 눈)을 형성하는 것이 있다(예를 들면 「광기술 컨택트」 Vol. 43, No. 11 (2005), 630-637참조).

일반적으로, 광학 소자 표면에 주기적인 요철 형상을 설치한 경우, 이곳을 광이 투과할 때에는 회절이 발생하고, 투과광의 직진 성분이 대폭 감소한다. 그러나, 요철형상의 피치가 투과하는 광의 파장보다도 짧은 경우에는 회절은 발생하지 않고, 예를 들면 요철형상을 후술하는 바와 같은 직사각형{矩形; rectangular}으로 했을 때에, 그의 피치나 깊이 등에 대응하는 단일 파장의 광에 대해서 유효한 반사 방지 효과를 얻을 수가 있다.

전자선 노광을 이용해서 제작한 모스아이 구조체로서는, 미세한 텐트형상의 모스아이 구조체(피치 약 300㎚, 깊이 약 400㎚)가 개시되어 있다(예를 들면, NTT 어드밴스트 테크놀러지(주), "파장 의존성이 없는 반사 방지체(모스아이)용 성형 금형 원반 ",[online], [헤이세이{平成 20년; 2008년} 2월 27일 검색], 인터넷＜http://keytech.ntt-at.co.jp/nano/prd_0033.html＞ 참조). 이 모스아이 구조체에서는, 반사율 1% 이하의 고성능인 반사 방지 특성을 얻을 수가 있다.

그러나, 요즘에는, 액정 표시 장치 등의 각종 표시 장치의 시인성{視認性; visibility}을 향상시키기 위해서, 더욱 뛰어난 반사 방지 특성을 실현하는 것이 열망되고 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

따라서, 본 발명의 목적은, 반사 방지 특성이 뛰어난 반사 방지용 광학 소자 및 그것을 제조하기 위한 원반의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상술한 과제를 해결하기 위해서, 제1 발명은,

기체{基體; base member}와,

기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록모양 또는 오목모양의 구조체

를 구비하고,

각 구조체는, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 육방 격자 패턴, 준{準}육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

구조체는, 트랙의 연재{延在; extending} 방향에 장축{長軸} 방향을 가지는 타원뿔 또는 타원뿔대{楕圓錐台} 형상인 반사 방지용 광학 소자이다.

제2 발명은,

기체와,

기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체

를 구비하고,

각 구조체는, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

기체의 표면에 대한 구조체의 충전율이, 65% 이상인 반사 방지용 광학 소자이다.

제3 발명은,

기체와,

를 구비하고,

각 구조체는, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 준육방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 구조체 바닥면{底面}의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85% 이상인 반사 방지용 광학 소자이다.

제4 발명은,

기체와,

를 구비하고,

각 구조체는, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 구조체 바닥면의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 90% 이상인 반사 방지용 광학 소자이다.

제5 발명은,

원기둥모양{圓柱狀} 또는 원통모양{圓筒狀}의 원반의 둘레면{周面} 상에 레지스트층을 형성하는 공정과,

레지스트층이 형성된 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상{潛像}을 형성하는 공정과,

레지스트층을 현상{現像}해서, 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭 처리를 실시함으로써, 원반의 표면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 공정

을 구비하고,

잠상의 형성 공정에서는, 잠상이, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

잠상은, 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지는 타원형상인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법이다.

제6 발명은,

원기둥모양 또는 원통모양 원반의 둘레면 상에 레지스트층을 형성하는 공정과,

레지스트층이 형성된 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상을 형성하는 공정과,

레지스트층을 현상해서, 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

을 구비하고,

잠상의 형성 공정에서는, 잠상이, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

원반의 표면에 대한 구조체의 충전율이, 65% 이상인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법이다.

제7 발명은,

을 구비하고,

잠상의 형성 공정에서는, 잠상이, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 준육방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 구조체의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85% 이상의 범위내인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법이다.

제8 발명은,

을 구비하고,

잠상의 형성 공정에서는, 잠상이, 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 구조체의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 127% 이상의 범위내인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법이다.

이 발명에서, 주{主}구조체를 사방 격자 모양 또는 준사방 격자 모양으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 사방 격자라 함은, 정사각형 모양의 격자인 것을 말한다. 준사방 격자라 함은, 정사각형 모양의 격자와는 달리, 일그러진 정사각형 모양의 격자인 것을 말한다.

예를 들면, 구조체가 직선 상에 배치되어 있는 경우에는, 준사방 격자라 함은, 정사각형 모양의 격자를 직선모양의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여{引伸}서 일그러지게 한 사방 격자인 것을 말한다. 구조체가 사행해서{꾸불꾸불하게} 배열되어 있는 경우에는, 준사방 격자라 함은, 정사각형 모양의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 일그러지게 한 사방 격자를 말한다. 또는, 정사각형 모양의 격자를 직선모양의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 일그러지게 하고, 또한 구조체의 사행 배열{蛇行配列; meandering arrangement}에 의해 일그러지게 한 사방 격자인 것을 말한다.

이 발명에서, 구조체를 육방 격자 모양 또는 준육방 격자 모양으로 주기적으로 배치하는 것이 바람직하다. 여기서, 육방 격자라 함은, 정육각형 모양의 격자인 것을 말한다. 준육방 격자라 함은, 정육각형 모양의 격자와는 달리, 일그러진 정육각형 모양의 격자인 것을 말한다.

예를 들면, 구조체가 직선 상에 배치되어 있는 경우에는, 준육방 격자라 함은, 정육각형 모양의 격자를 직선모양의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 일그러지게 한 육방 격자인 것을 말한다. 구조체가 사행해서 배열되어 있는 경우에는, 준육방 격자라 함은, 정육각형 모양의 격자를 구조체의 사행 배열에 의해 일그러지게 한 육방 격자를 말한다. 또는, 정육각형 모양의 격자를 직선모양의 배열 방향(트랙 방향)으로 잡아늘여서 일그러지게 하고, 또한 구조체의 사행 배열에 의해 일그러지게 한 육방 격자인 것을 말한다.

이 발명에서, 타원에는, 수학적으로 정의되는 완전한 타원 뿐만 아니라, 다소의 일그러짐이 부여된 타원도 포함된다. 원형에는, 수학적으로 정의되는 완전한 원(진원{眞圓}) 뿐만 아니라, 다소의 일그러짐이 부여된 원형도 포함된다.

이 발명에서, 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체의 충전율을 향상할 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

이 발명에서, 각 구조체가, 기체 표면에서 육방 격자 패턴, 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율 P1/P2가, 1.00≤P1/P2≤1.1, 또는 1.00＜P1/P2≤1.1의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

이 발명에서, 각 구조체가, 기체 표면에서 육방 격자 패턴, 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는, 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 바닥부의 기울기보다도 급준하게{急峻; 가파르게} 형성된 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수가 있다.

이 발명에서, 각 구조체가, 기체 표면에서 육방 격자 패턴, 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙의 연재 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는, 트랙의 열방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족시키지 않는 경우에는, 트랙의 연재 방향의 배치 피치를 길게 할 필요가 생기기 때문에, 트랙의 연재 방향에서의 구조체의 충전율이 저하한다. 이와 같이 충전율이 저하하면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

이 발명에서, 구조체가, 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

구조체가, 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율 P1/P2가, 1.4＜P1/P2≤1.5의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

구조체가, 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 각 구조체는, 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지고, 중앙부의 기울기가 선단부 및 바닥부의 기울기보다도 급준하게 형성된 타원뿔 또는 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 함으로써, 반사 방지 특성 및 투과 특성을 향상시킬 수가 있다.

구조체가, 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고 있는 경우에는, 트랙에 대해서 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이는, 트랙의 열방향에서의 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같은 관계를 만족시키지 않는 경우에는, 트랙에 대해서 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 배치 피치를 길게 할 필요가 생기기 때문에, 트랙에 대해서 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체의 충전율이 저하한다. 이와 같이 충전율이 저하하면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

본 발명에서는, 미세 피치로 기체 표면에 다수 배치{配設}된 구조체가, 복수 열의 트랙을 이루고 있음과 동시에, 인접하는 3열의 트랙 사이에서, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있다. 따라서, 표면에서의 구조체의 충전 밀도를 높게 할 수 있고, 이것에 의해 가시광의 반사 방지 효율을 높이며, 반사 방지 특성이 뛰어난 투과율이 극히 높은 광학 소자를 얻을 수 있다. 또, 구조체의 제작에 광디스크의 기록 기술을 이용한 경우에는, 광학 소자 제작용 원반을 단시간에 효율좋게 제조할 수 있음과 동시에 기체의 대형화에도 대응할 수 있고, 이것에 의해, 광학 소자의 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 또, 구조체의 미세 배열을 광입사면 뿐만 아니라 광출사면에도 설치한 경우에는, 투과 특성을 더한층 향상시킬 수가 있다.

[발명의 효과]

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반사 방지성이 뛰어난 광학 소자를 실현할 수 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도, 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도, 도 1의 (c)는 도 1의 (b)의 트랙 T1, T3,…에서의 단면도, 도 1의 (d)는 도 1의 (b)의 트랙 T2, T4,…에서의 단면도, 도 1의 (e)는 도 1의 (b)의 트랙 T1, T3,…에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도, 도 1의 (f)는 도 1의 (b)의 트랙 T2, T4,…에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도,

도 2는 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 사시도,

도 3의 (a)는 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 트랙 연재 방향의 단면도, 도 3의 (b)는 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자 1의 θ방향의 단면도,

도 4는 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자(1)의 일부를 확대해서 도시하는 사시도,

도 5는 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자(1)의 일부를 확대해서 도시하는 사시도,

도 6은 도 1의 (a) 도시한 광학 소자(1)의 일부를 확대해서 도시하는 사시도,

도 7은 구조체의 경계가 불명료한 경우의 구조체 바닥면의 설정 방법법에 대 해서 설명하기 위한 도면,

도 8의 (a)∼도 8의 (d)는 구조체의 바닥면의 타원율을 변화시켰을 때의 바닥면 형상을 도시하는 도면,

도 9의 (a)는 원뿔 형상 또는 원뿔대 형상을 가지는 구조체의 배치의 1예를 도시하는 도면, 도 9의 (b)는 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 배치의 1예를 도시하는 도면,

도 10의 (a)는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시하는 사시도, 도 10의 (b)는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시하는 평면도,

도 11은 롤 원반 노광 장치의 구성의 1예를 도시하는 개략도,

도 12의 (a)∼도 12의 (c)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,

도 13의 (a)∼도 13의 (c)는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도,

도 14의 (a)는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도, 도 14의 (b)는, 도 14의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도, 도 14의 (c)는 도 14의 (b)의 트랙 T1, T3,…에서의 단면도, 도 14의 (d)는 도 14의 (b)의 트랙 T2, T4,…에서의 단면도, 도 14의 (e)는, 도 14의 (b)의 트랙 T1, T3,…에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도, 도 14의 (f)는 도 14의 (b)의 트랙 T2, T4,…에 대응 하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도,

도 15의 (a)는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시하는 사시도, 도 15의 (b)는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시하는 평면도,

도 16의 (a)는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도, 도 16의 (b)는 도 16의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도,

도 17의 (a)는 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도, 도 17의 (b)는 도 17의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도, 도 17의 (c)는 도 17의 (b)의 트랙 T1, T3,…에서의 단면도, 도 17의 (d)는 도 17의 (b)의 트랙 T2, T4,…에서의 단면도,

도 18은 도 17에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 사시도,

도 19는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 1예를 도시하는 도면,

도 20은 본 발명의 제6 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 1예를 도시하는 도면,

도 21은 실시예 1의 광학 소자에서의 반사율의 파장 의존성을 도시하는 그래프,

도 22는 실시예 2의 광학 소자에서의 반사율의 파장 의존성을 도시하는 그래프,

도 23은 실시예 3의 광학 소자에서의 투과율의 파장 의존성을 도시하는 그래프,

도 24는 실시예 4의 광학 소자에서의 투과율의 파장 의존성을 도시하는 그래프,

도 25는 실시예 5의 광학 소자에서의 반사율의 파장 의존성을 도시하는 그래프,

도 26은 실시예 6의 광학 소자의 Top　View를 도시하는 SEM 사진,

도 27은 실시예 7의 광학 소자의 Top　View를 도시하는 SEM 사진,

도 28은 실시예 8의 광학 소자의 Top　View를 도시하는 SEM 사진,

도 29는 시험예 1의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 30은 시험예 2의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 31은 시험예 3의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 32는 시험예 4의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 33은 시험예 5의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 34는 시험예 6의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 35는 시험예 5의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 36의 (a)는 시험예 7의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프, 도 36의 (b)는 시험예 8의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 37의 (a)는 시험예 9의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프, 도 37의 (b)는 시험예 10의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 38의(a)는 시험예 11의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프, 도 38의 (b)는 시험예 12의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 39의 (a)는, 구조체를 육방 격자 모양으로 배열했을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면, 도 39의 (b)는 구조체를 사방 격자 모양으로 배열했을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면,

도 40은 시험예 15의 시뮬레이션 결과를 도시하는 그래프,

도 41은 구조체의 바닥면의 타원율을 변화시켰을 때의 바닥면 형상을 도시하는 도면.

[부호의 설명]

1: 광학 소자, 2: 기체, 3: 구조체, 4: 볼록부, 11: 롤 마스터, 12: 기체, 13: 구조체, 14: 레지스트층, 15: 레이저광, 16: 잠상, 21: 레이저, 22: 전기 광학 변조기, 23, 31: 미러, 24: 포토다이오드, 26: 집광 렌즈, 27: 음향 광학 변조기, 28: 콜리메이터 렌즈, 29: 포맷터, 30: 드라이버, 32: 이동 광학 테이블계, 33: 빔 익스팬더, 34: 대물 렌즈, 35: 스핀들 모터, 36: 턴테이블, 37: 제어 기구.

본 발명의 실시형태에 대해서 이하의 순서로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태의 모든 도면{全圖}에서는, 동일 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

1. 제1 실시형태(육방 격자 모양으로 구조체를 2차원 배열한 예)

2. 제2 실시형태(사방 격자 모양으로 구조체를 2차원 배열한 예)

3. 제3 실시형태(구조체를 사행시켜서 배열한 예)

4. 제4 실시형태(오목형상의 구조체를 기체 표면에 형성한 예)

5. 제5 실시형태(표시 장치에 대한 제1 적용예)

6. 제6 실시형태(표시장치에 대한 제2 적용예)

＜1. 제1 실시형태＞

[광학 소자의 구성]

도 1의 (a)는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도이다. 도 1의 (c)는 도 1의 (b)의 트랙 T1, T3,…에서의 단면도이다. 도 1의 (d)는, 도 1의 (b)의 트랙 T2, T4,…에서의 단면도이다. 도 1의 (e)는, 도 1의 (b)의 트랙 T1, T3,…에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 1의 (f)는, 도 1의 (b)의 트랙 T2, T4,…에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 2, 도 4, 도 5, 도 6은, 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자(1)의 일부를 확대해서 도시하는 사시도이다. 도 3의 (a)는, 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 트랙의 연재 방향(X방향(이하, 적당히 트랙 방향이라고도 한다))의 단면도이다. 도 3의 (b)는, 도 1의 (a)에 도시한 광학 소자의 θ방향의 단면도이다.

이 광학 소자(1)는, 디스플레이, 광일렉트로닉스, 광통신(광파이버), 태양 전지, 조명 장치 등 여러 가지 광디바이스에 적용하기에 매우 적합한 것이다. 예를 들면, 가시광의 파장역을 가지는 광의 반사 방지에 매우 적합한 반사 방지 기판 이나 도광판에 적용가능하다. 또, 입사광의 입사각에 따른 투과율을 가지는 광학 필터 및 이 광학 필터를 이용한 백라이트 장치에 적용가능하다.

제1 실시형태에 따른 광학 소자(1)는, 기체(2)의 표면에 볼록부인 구조체(3)가 가시광의 파장과 동일한 정도의 피치로 다수 배치된 구성을 가지고 있다. 이 광학 소자(1)는, 기체(2)를 도 2의 Z방향으로 투과하는 광에 대해서, 구조체(3)와 그 주위의 공기와의 계면에서의 반사를 방지하는 기능을 가지고 있다. 여기서, 가시광의 파장 이하라 함은, 약 400㎚ 이하의 파장을 나타낸다.

기체(2)는, 투명성을 가지는 투명 기체이며, 예를 들면 폴리카보네이트(PC)나 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 투명성 합성 수지, 유리 등을 주성분으로 한다. 기체(2)의 형상으로서는, 예를 들면 필름모양, 시트모양, 플레이트모양, 블록모양을 들 수 있지만, 특별히 이들 형상에 한정되는 것은 아니다. 기체(2)의 형상은, 디스플레이, 광일렉트로닉스, 광통신, 태양 전지, 조명 장치 등 소정의 반사 방지 기능이 필요하게 되는 각종 광학 디바이스의 본체 부분의 형상 등에 맞추어 선택하는 것이 바람직하다. 또, 이들 광학 디바이스에 부착{取付; fit}되는 시트 또는 필름모양의 반사 방지 기능 부품의 형상 등에 맞추어 선택 결정하는 것이 바람직하다.

광학 소자(1)의 각 구조체(3)는, 기체(2)의 표면에서 복수 열의 트랙 T1, T2, T3,…(이하 총칭해서 「트랙 T」라고도 한다)을 이루는 바와 같은 배치 형태를 가진다. 본 발명에서, 트랙이라 함은, 구조체(3)가 열을 이루어 직선모양으로 ㅇ연속해 있는{連} 부분인 것을 말한다. 또, 열방향이라 함은, 기체(2)의 성형면에 서, 트랙의 연재 방향(X방향)에 직교하는 방향인 것을 말한다.

각 구조체(3)는, 인접하는 2개의 트랙 T사이에서, 한쪽의 트랙(예를 들면, T1)에 배열된 각 구조체(3)의 중간 위치(반{半}피치 어긋난 위치)에, 다른쪽의 트랙(예를 들면, T2)의 구조체(3)가 배치되어 있다. 그 결과, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 인접하는 3열의 트랙(T1∼T3) 사이에서 a1∼a7의 각 점에 구조체(3)의 중심이 위치하는 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성하도록 각 구조체(3)가 배치되어 있다. 본 발명에서, 준육방 격자 패턴이라 함은, 정육방 격자 패턴과 달리, 트랙의 연재 방향(X방향)으로 잡아늘여져 일그러진 육방 격자 패턴을 의미한다.

또, 각 구조체(3)가 상술한 준육방 격자 패턴을 형성하도록 배치되는 것에 의해, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 동일 트랙(예를 들면, T1) 내에서의 각 구조체(3)의 배치 피치 P1(a1∼a2 사이 거리)은, 인접하는 2개의 트랙(예를 들면, T1 및 T2) 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치보다도 길게 되어 있다. 즉, 트랙의 연재 방향에 대해서 약 ±60°방향에서의 구조체(3)의 배치 피치 P2(예를 들면, a1∼a7, a2∼a7사이 거리)보다도 길게 되어 있다. 이와 같이 구조체(3)를 배치함으로써, 구조체(3)의 충전 밀도의 더높은 향상을 도모할 수 있게 된다.

구조체(3)는, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 바닥면이 장축과 단축을 가지는 타원형, 장원형{長圓形} 또는 계란형{卵型}의 뿔체{錐體} 구조이고, 꼭대기부{頂部}가 곡면인 타원뿔 형상인 것이 바람직하다. 혹은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 바닥면이 장축과 단축을 가지는 타원형, 장원형 또는 계란형의 뿔체 구조이 고, 꼭대기부가 평탄한 타원뿔대 형상인 것이 바람직하다. 이와 같은 형상으로 하면, 열방향의 충전율을 향상시킬 수 있기 때문이다. 또, 반사 특성 및 투과 특성 향상의 관점에서 보면, 중앙부의 기울기가 바닥부 및 꼭대기부보다 급준한 타원뿔 형상(도 2 참조), 또는 꼭대기부가 평탄한 타원뿔대 형상(도 5 참조)인 것이 바람직하다. 구조체(3)가 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 가지는 경우, 그의 바닥면의 장축 방향이, 트랙의 연재 방향과 평행하게 되는 것이 바람직하다. 도 1에서는, 각 구조체(3)는, 각각 동일한 형상을 가지고 있지만, 구조체(3)의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니고, 기체 표면에 2종 이상의 형상의 구조체(3)가 형성되어 있어도 좋다. 또, 구조체(3)는, 기체(2)와 일체적으로 형성되어 있어도 좋다.

또, 도 2, 도 4∼ 도 6에 도시하는 바와 같이, 구조체(3) 주위의 일부 또는 전부에 돌출부(4)를 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 구조체(3)의 충전율이 낮은 경우에서도, 반사율을 낮게 억제할 수 있기 때문이다. 구체적으로는, 예를 들면 돌출부(4)는, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 서로 인접{隣合}하는 구조체(3) 사이에 설치된다. 또, 가늘고 긴{細長} 돌출부(4)가, 도 6에 도시하는 바와 같이, 구조체(3)의 전체 주위에 설치되도록 해도 좋다. 돌출부(4)의 형상으로서는, 단면{斷面} 삼각 형상 및 단면 사각 형상 등을 들 수 있지만, 특별히 이들 형상에 한정되는 것은 아니며, 성형의 용이함 등을 고려해서 선택할 수 있다. 또, 구조체(3) 주위의 일부 또는 전부의 표면에 거친{荒} 형상을 형성하도록 해도 좋다. 구체적으로는 예를 들면, 서로 인접하는 구조체(3) 사이의 표면에 거친 형상을 형성하도록 해도 좋다.

구조체(3)는 도시하는 볼록부 형상인 것에 한정되지 않고, 기체(2)의 표면에 형성한 오목부로 구성되어 있어도 좋다. 구조체(3)의 높이는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 420㎚ 정도, 구체적으로는 415㎚∼421㎚이다. 또한, 구조체(3)를 오목부 형상으로 한 경우에는, 구조체(3)의 깊이로 된다.

트랙의 연재 방향에서의 구조체(3)의 높이 H1은, 열방향에서의 구조체(3)의 높이 H2보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 구조체(3)의 높이 H1, H2가 H1＜H2의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. H1≥H2의 관계를 만족시키도록 구조체(3)를 배열하면, 트랙의 연재 방향의 배치 피치 P1을 길게 할 필요가 생기기 때문에, 트랙의 연재 방향에서의 구조체(3)의 충전율이 저하하기 때문이다. 이와 같이 충전율이 저하하면, 반사 특성의 저하를 초래하게 된다.

또한, 구조체(3)의 애스팩트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 각 구조체(3)가 일정한 높이 분포(예를 들면, 애스팩트비 0.83∼1.46 정도의 범위)를 가지도록 구성되어 있어도 좋다. 높이 분포를 가지는 구조체(3)를 설치함으로써, 반사 특성의 파장 의존성을 저감할 수 있다. 따라서, 뛰어난 반사 방지 특성을 가지는 광학 소자(1)를 실현할 수가 있다.

여기서, 높이 분포라 함은, 2종 이상의 높이(깊이)를 가지는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 즉, 기준으로 되는 높이를 가지는 구조체(3)와, 이 구조체(3)와는 다른 높이를 가지는 구조체(3)가 기체(2)의 표면에 설치되어 있는 것을 의미한다. 기준과는 다른 높이를 가지는 구조체(3)는, 예를 들면 기체(2)의 표면에 주기적 또는 비주기적으로(랜덤하게) 설치되어 있다. 그 주기성의 방향으로서는, 예를 들면 트랙의 연재 방향, 열방향 등을 들 수 있다.

구조체(3)의 주연부{周緣部}에 스커트부{skirt portion}(3a)를 설치하는 것이 바람직하다. 광학 소자의 제조 공정에서 광학 소자를 금형 등으로부터 용이하게 박리하는 것이 가능하게 되기 때문이다. 또, 스커트부(3a)는, 상기 박리 특성의 관점에서 보면, 완만하게 높이가 저하하는 곡면모양으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 스커트부(3a)는, 구조체(3)의 주연부의 일부에만 설치해도 좋지만, 상기 박리 특성의 향상의 관점에서 보면, 구조체(3)의 주연부의 전부에 설치하는 것이 바람직하다. 또, 구조체(3)가 오목부인 경우에는, 스커트부는, 구조체(3)인 오목부의 개구 주연{edge}에 설치된 곡면으로 된다.

구조체(3)의 높이(깊이)는 특별히 한정되지 않고, 투과시키는 광의 파장 영역에 따라서 적당히 설정되며, 예를 들면 236㎚∼450㎚ 정도의 범위로 설정된다. 구조체(3)의 애스팩트비(높이/배치 피치)는, 0.81∼1.46의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.94∼1.28의 범위이다. 0.81 미만이면 반사 특성 및 투과 특성이 저하하는 경향에 있으며, 1.46을 넘으면 광학 소자의 제작시에 있어서 박리 특성이 저하하고, 레플리카의 복제가 깨끗하게 취득되지 않게 되는 경향이 있기 때문이다.

또, 구조체(3)의 애스팩트비는, 반사 특성을 보다 향상시키는 관점에서 하면, 0.94∼1.46의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 구조체(3)의 애스팩트비는, 투과 특성을 보다 향상시키는 관점에서 보면, 0.81∼1.28의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 애스팩트비는, 이하의 식 (1)에 의해 정의된다.

애스팩트비=H/P … (1)

단, H: 구조체의 높이, P: 평균 배치 피치(평균 주기)

여기서, 평균 배치 피치 P는 이하의 식 (2)에 의해 정의된다.

평균 배치 피치 P=(P1+P2+P2)/3　… (2)

단, P1: 트랙의 연재 방향의 배치 피치(트랙 연재 방향 주기), P2: 트랙의 연재 방향에 대해서 ±θ 방향(단, θ=60°-δ, 여기서, δ는, 바람직하게는 0°＜δ≤11°, 보다 바람직하게는 3°≤δ≤6°)의 배치 피치(θ방향 주기)

또, 구조체(3)의 높이 H는, 구조체(3)의 열방향의 높이로 한다. 구조체(3)의 트랙 연재 방향(X방향)의 높이는, 열방향(Y방향)의 높이보다도 작고, 또 구조체(3)의 트랙 연재 방향 이외의 부분에서의 높이는 열방향의 높이와 거의 동일하기 때문에, 서브 파장 구조체의 높이를 열방향의 높이로 대표한다. 단, 구조체(3)가 오목부인 경우, 상기 식 (1)에서의 구조체의 높이 H는, 구조체의 깊이 H로 한다.

동일 트랙내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 했을 때, 비율 P1/P2가, 1.00≤P1/P2≤1.1, 또는 1.00＜P1/P2≤1.1의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100%를 상한으로 해서, 65% 이상, 바람직하게는 73% 이상, 보다 바람직하게는 86% 이상의 범위내이다. 충전율을 이 와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있다. 충전율을 향상시키기 위해서는, 인접하는 구조체(3)의 하부끼리를 접합하거나, 또는 구조체 바닥면의 타원율을 조정 등 해서 구조체(3)에 일그러짐을 부여하는 것이 바람직하다.

여기서, 구조체(3)의 충전율(평균 충전율)은 이하와 같이 해서 구한 값이다.

우선, 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용해서 Top　View로 촬영한다. 다음에, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자 Uc를 골라내고, 그 단위 격자 Uc의 배치 피치 P1, 및 트랙 피치 Tp를 측정한다(도 11의 (b) 참조). 또, 그 단위 격자 Uc의 중앙에 위치하는 구조체(3)의 바닥면의 면적 S를 화상 처리에 의해 측정한다. 다음에, 측정한 배치 피치 P1, 트랙 피치 Tp 및 바닥면의 면적 S를 이용해서, 이하의 식 (3)으로부터 충전율을 구한다.

충전율=(S(hex.)/S(unit))×100　… (3)

단위 격자 면적: S(unit)=P1×2Tp

단위 격자내에 존재하는 구조체의 바닥면의 면적: S(hex.)=2S

상술한 충전율 산출의 처리를, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 골라내어진 10개소의 단위 격자에 대해서 행한다. 그리고, 측정값을 단순히 평균(산술 평균)해서 충전율의 평균율을 구하고, 이것을 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율로 한다.

구조체(3)가 겹쳐져 있을 때나, 구조체(3) 사이에 돌출부(4) 등의 부{副}구조체가 있을 때의 충전율은, 구조체(3)의 높이에 대해서 5%의 높이에 대응하는 부 분을 임계값{threshold value}으로 해서 면적비를 판정하는 방법으로 충전율을 구할 수가 있다.

도 7은, 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우의 충전율의 산출 방법에 대해서 설명하기 위한 도면이다. 구조체(3)의 경계가 불명료한 경우에는, 단면 SEM 관찰에 의해, 도 7에 도시하는 바와 같이, 구조체(3)의 높이 h의 5%(=(d/h)×100)에 상당하는 부분을 임계값으로 하고, 그의 높이 d로 구조체(3)의 지름을 환산해서 충전율을 구하도록 한다. 구조체(3)의 바닥면이 타원인 경우에는, 장축 및 단축에서 마찬가지 처리를 행한다.

도 8은, 구조체(3)의 바닥면의 타원율을 변화시켰을 때의 바닥면 형상을 도시하는 도면이다. 도 8의 (a)∼도 8의 (d)에 도시하는 타원의 타원율은 각각, 100%, 110%, 120%, 141%이다. 이와 같이 타원율을 변화시킴으로써, 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 준육방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 바닥면의 타원율 e는, 100%＜e＜150% 이하인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 뛰어난 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.

여기서, 타원율 e는, 구조체 바닥면의 트랙 방향(X방향)의 지름을 a, 그것과는 직교하는 열방향(Y방향)의 지름을 b로 했을 때에, (a/b)×100으로 정의된다. 또한, 구조체(3)의 지름 a, b는 이하와 같이 해서 구한 값이다. 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용해서 Top　View로 촬영하고, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 구조체(3)를 10개 추출한다. 다음에, 추출한 구조체(3) 각각의 바닥면의 지름 a, b를 측정한다. 그리고, 측정값 a, b 각각을 단순히 평균(산술 평균)해서 지름 a, b의 평균율을 구하고, 이것을 구조체(3)의 지름 a, b로 한다.

도 9의 (a)는, 원뿔 형상 또는 원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 배치의 1예를 도시한다. 도 9의 (b)는, 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 배치의 1예를 도시한다. 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 구조체(3)가, 그의 하부끼리를 서로 겹치도록{중합하도록) 해서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 구조체(3)의 하부가, 인접 관계에 있는 구조체(3)의 일부 또는 전부의 하부와 접합되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에서, θ방향에서, 또는 그들 양방향에서, 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 트랙 방향에서, θ방향에서, 또는 그들 양방향에서, 구조체(3)의 하부끼리를 접합하는 것이 바람직하다. 도 9의 (a), 도 9의 (b)에서는, 인접 관계에 있는 구조체(3)의 전부의 하부를 접합하는 예가 도시되어 있다. 이와 같이 구조체(3)를 접합함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있다. 구조체끼리는, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 뛰어난 반사 방지 특성을 얻을 수가 있다.

도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 하부끼리를 접합한 경우에는, 예를 들면 접합부 a, b, c의 순서로 접합부의 높이가 얕아진다.

배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85% 이상, 바람직하게는 90% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시키고, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 비율((2r/P1)×100)이 커지고, 구조체(3)의 겹침이 너무 커지면 반사 방지 특성이 저감하는 경향이 있다. 따라서, 굴절률을 고려한 광로 길이로 사용 환경하의 광의 파장 대역의 최대값의 1/4 이하의 부분에서 구조체끼리가 접합되도록, 비율((2r/P1)×100)의 상한값을 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 배치 피치 P1은, 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 지름 2r은, 구조체 바닥면의 트랙 방향의 지름이다. 또한, 구조체 바닥면이 원형인 경우, 지름 2r은 직경으로 되며, 구조체 바닥면이 타원형인 경우, 지름 2r은 긴 지름{長徑}으로 된다.

(롤 마스터의 구성)

도 10은, 상술한 구성을 가지는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시한다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 롤 마스터(11)는, 원반(12)의 표면에 오목부인 구조체(13)가 가시광의 파장과 동일한 정도의 피치로 다수 배치된 구성을 가지고 있다. 원반(12)은, 원기둥모양 또는 원통모양의 형상을 가진다. 원반(12)의 재료는, 예를 들면 유리를 이용할 수 있지만, 이 재료에 특별히 한정되는 것은 아니다. 후술하는 롤 원반 노광 장치를 이용하며, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하고, 1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜서 신호를 발생하고, CAV로 적절한 이송{送; transfer} 피치로 패터닝한다. 이것에 의해, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극 성 반전 포맷터 신호의 주파수와 롤의 회전수를 적절히 설정하는 것에 의해, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한{一樣} 격자 패턴을 형성한다.

[광학 소자의 제조 방법]

다음에, 도 11∼도 13을 참조하면서, 이상과 같이 구성되는 광학 소자(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다.

제1 실시형태에 따른 광학 소자의 제조 방법은, 원반에 레지스트층을 형성하는 레지스트 성막 공정, 롤 원반 노광 장치를 이용해서 레지스트 막에 모스아이 패턴의 잠상을 형성하는 노광 공정, 잠상이 형성된 레지스트층을 현상하는 현상 공정, 플라즈마 에칭을 이용해서 롤 마스터를 제작하는 에칭 공정, 자외선 경화 수지에 의해 복제 기판을 제작하는 복제 공정을 구비한다.

(노광 장치의 구성)

우선, 도 11을 참조해서, 모스아이 패턴의 노광 공정에 이용하는 롤 원반 노광 장치의 구성에 대해서 설명한다. 이 롤 원반 노광 장치는, 광학 디스크 기록 장치를 베이스로 해서 구성되어 있다.

레이저 광원(21)은, 기록 매체로서의 원반(12)의 표면에 착막{着膜}된 레지스트를 노광하기 위한 광원이며, 예를 들면 파장 λ=266㎚의 기록용 레이저광(15)을 발진하는 것이다. 레이저 광원(21)으로부터 출사된 레이저광(15)은, 평행 빔인 채 직진하고, 전기 광학 소자(EOM: Electro Optical Modulator)(22)에 입사한다. 전기 광학 소자(22)를 투과한 레이저광(15)은, 미러(23)에서 반사되고, 변조 광학계(25)에 인도된다.

미러(23)는, 편광 빔 스플리터로 구성되어 있으며, 한쪽의 편광 성분을 반사하고 다른쪽의 편광 성분을 투과하는 기능을 가진다. 미러(23)를 투과한 편광 성분은 포토다이오드(24)에서 수광되고, 그 수광 신호에 의거하여 전기 광학 소자(22)를 제어해서 레이저광(15)의 위상 변조를 행한다.

변조 광학계(25)에서, 레이저광(15)은, 집광 렌즈(26)에 의해, 유리(SiO₂) 등으로 이루어지는 음향 광학 소자(AOM: Acoust-Optic Modulator)(27)에 집광된다. 레이저광(15)은, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조되고 발산한 후, 렌즈(28)에 의해서 평행 빔화된다. 변조 광학계(25)로부터 출사된 레이저광(15)은, 미러(31)에 의해서 반사되고, 이동 광학 테이블(32) 상에 수평으로 또한 평행하게 인도된다.

이동 광학 테이블(32)은, 빔 익스팬더(33) 및 대물 렌즈(34)를 구비하고 있다. 이동 광학 테이블(32)에 인도된 레이저광(15)은, 빔 익스팬더(33)에 의해 원하는 빔 형상으로 정형{整形}된 후, 대물 렌즈(34)를 거쳐서, 원반(12) 상의 레지스트층에 조사된다. 원반(12)은, 스핀들 모터(35)에 접속된 턴테이블(36) 상에 재치{載置}되어 있다. 그리고, 원반(12)을 회전시킴과 동시에, 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향으로 이동시키면서, 레지스트층에 레이저광(15)을 간헐적으로 조사하는 것에 의해, 레지스트층의 노광 공정이 행해진다. 형성된 잠상은, 원주 방향에 장축을 가지는 대략 타원형으로 된다. 레이저광(15)의 이동은, 이동 광학 테이블(32)의 화살표 R방향으로의 이동에 의해서 행해진다.

노광 장치는, 도 1의 (b)에 도시한 육방 격자 또는 준육방 격자의 2차원 패턴에 대응하는 잠상을 레지스트층에 형성하기 위한 제어 기구(37)를 구비하고 있다. 제어 기구(37)는, 포맷터(29)와 드라이버(30)를 구비한다. 포맷터(29)는, 극성 반전부를 구비하고, 이 극성 반전부가, 레지스트층에 대한 레이저광(15)의 조사 타이밍을 제어한다. 드라이버(30)는, 극성 반전부의 출력을 받아, 음향 광학 소자(27)를 제어한다.

이 롤 원반 노광 장치에서는, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하도록 1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜서 신호를 발생하고, 음향 광학 소자(27)에 의해 강도 변조하고 있다. 각속도 일정(CAV)으로 적절한 회전수와 적절한 변조 주파수와 적절한 이송 피치로 패터닝하는 것에 의해, 육방 격자 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 예를 들면, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 원주 방향의 주기를 315㎚, 원주 방향에 대해서 약 60도 방향(약 -60도 방향)의 주기를 300㎚로 하려면, 이송 피치를 251㎚로 하면 좋다(피타고라스의 법칙). 극성 반전 포맷터 신호의 주파수는 롤의 회전수(1800rpm, 900rpm, 450rpm)에 의해 변화시킨다(표 1 참조). 원하는 기록 영역에 공간 주파수(원주 315㎚ 주기, 원주 방향 약 60도 방향(약 -60도 방향) 300㎚ 주기)가 균일한 준육방 격자 패턴은, 원자외선 레이저광을 이동 광학 테이블(32) 상의 빔 익스팬더(BEX)(33)에 의해 5배의 빔 지름으로 확대하고, 개구수(NA) 0.9의 대물 렌즈(34)를 거쳐서 원반(12) 상의 레지스트층에 조사하여, 미세한 잠상을 형성하는 것에 의해 얻어진다.

[표 1]

이하, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 광학 소자의 제조 방법의 각 공정에 대해서 순차 설명한다.

(레지스트 성막 공정)

우선, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 원기둥모양의 원반(12)을 준비한다. 이 원반(12)은, 예를 들면 유리 원반이다. 다음에, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 원반(12)의 표면에 레지스트층(14)을 형성한다. 레지스트층(14)의 재료로서는, 예를 들면 유기계 레지스트 및 무기계 레지스트중 어느것을 이용해도 좋다. 유기계 레지스트로서는, 예를 들면 노볼락계 레지스트나 화학 증폭형 레지스트를 이용할 수 있다. 또, 무기계 레지스트로서는, 예를 들면, 텅스텐이나 몰리브덴 등의 1종 또는 2종 이상의 전이금속으로 이루어지는 금속 산화물을 이용할 수가 있다.

(노광 공정)

다음에, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상술한 롤 원반 노광 장치를 이용해서, 원반(12)을 회전시킴과 동시에, 레이저광(노광 빔)(15)을 레지스트층(14)에 조사한다. 이 때, 레이저광(15)을 원반(12)의 높이 방향(원기둥모양 또는 원통모양 원반(12)의 중심축과 평행한 방향)으로 이동시키면서, 레이저광(15)을 간헐적 으로 조사함으로써, 레지스트층(14)을 전면{全面}에 걸쳐서 노광한다. 이것에 의해, 레이저광(15)의 궤적에 따른 잠상(16)이, 가시광 파장과 동일한 정도의 피치로 레지스트층(14)의 전면에 걸쳐서 형성된다.

잠상(16)은, 예를 들면 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 형성한다. 잠상(16)은, 예를 들면 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지는 타원 형상이다.

(현상 공정)

다음에, 원반(12)을 회전시키면서, 레지스트층(14) 상에 현상액을 적하{滴下}해서, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 레지스트층(14)을 현상 처리한다. 도시하는 바와 같이, 레지스트층(14)을 포저티브형 레지스트에 의해 형성한 경우에는, 레이저광(15)으로 노광한 노광부는, 비노광부와 비교해서 현상액에 대한 용해 속도가 증가하므로, 잠상(노광부)(16)에 따른 패턴이 레지스트층(14)에 형성된다.

(에칭 공정)

다음에, 원반(12) 상에 형성된 레지스트층(14)의 패턴(레지스트 패턴)을 마스크로 해서, 원반(12)의 표면을 에칭 처리한다. 이것에 의해, 도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지는 타원뿔 형상 또는 타원뿔대 형상의 오목부, 즉 구조체(13)를 얻을 수 있다. 에칭 방법은, 예를 들면 드라이 에칭에 의해서 행해진다. 이 때, 에칭 처리와 애싱{ashing} 처리를 교대로 행하는 것에 의해, 예를 들면 뿔체모양 구조체(13)의 패턴을 형성할 수 있다. 또, 레지스트층(14)의 3배 이상의 깊이(선택비 3 이상)의 유리 마스터를 제작할 수 있 고, 구조체(3)의 고(高)애스팩트비화를 도모할 수가 있다.

이상에 의해, 예를 들면 깊이 200㎚ 정도∼350㎚ 정도의 오목형상 육방 격자 패턴 또는 준육방 격자 패턴을 가지는 롤 마스터(11)가 얻어진다.

(복제 공정)

다음에, 예를 들면 롤 마스터(11)와 전사 재료를 도포한 시트 등의 기체(2)를 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키면서 박리한다. 이것에 의해, 도 13의 (c)에 도시하는 바와 같이, 목적으로 하는 모스아이 자외선 경화 복제 시트 등의 광학 소자(1)가 제작된다.

전사 재료는, 예를 들면 자외선 경화 재료와, 개시제로 이루어지며, 필요에 따라서 필러나 기능성 첨가제 등을 포함하고 있다.

자외선 경화 재료는, 예를 들면 단관능 모노머, 2관능 모노머, 다관능 모노머 등으로 이루어지며, 구체적으로는 이하에 나타내는 재료를 단독 또는 복수 혼합한 것이다.

단관능 모노머로서는, 예를 들면 카르본산류(아크릴산), 히드록시류(2-히드록시에틸 아크릴레이트, 2-히드록시프로필 아크릴레이트, 4-히드록시부틸 아크릴레이트), 알킬, 지환류{脂環類}(이소부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 이소보닐 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트), 그 밖에 기능성 모노머(2-메톡시에틸 아크릴레이트, 메톡시에틸렌 글리콜 아크릴레이트, 2-에톡시에틸 아크릴레이트, 테트라히드로푸르프릴 아크릴레이트, 벤질 아크릴레이트, 에틸카르비톨 아크릴레이트, 페녹 시에틸 아크릴레이트, N，N-디메틸 아미노에틸 아크릴레이트, N，N-디메틸 아미노프로필 아크릴 아미드, N，N-디메틸 아크릴 아미드, 아크릴로일 모르포린, N-이소프로필 아크릴 아미드, N，N-디에틸 아크릴 아미드, N-비닐 피롤리돈, 2-(퍼플루오로 옥틸) 에틸 아크릴레이트, 3-퍼플루오로 헥실-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 3-퍼플루오로 옥틸-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로 데실) 에틸 아크릴레이트, 2-(퍼플루오로-3-메틸부틸) 에틸 아크릴레이트), 2, 4, 6-트리브로모페놀 아크릴레이트, 2, 4, 6-트리브로모페놀 메타크릴레이트, 2-(2, 4, 6-트리브로모페녹시) 에틸 아크릴레이트), 2-에틸헥실 아크릴레이트 등을 들 수가 있다.

2관능 모노머로서는, 예를 들면 트리(프로필렌 글리콜) 디아크릴레이트, 트리메티롤 프로판 디알릴 에테르, 우레탄 아크릴레이트 등을 들 수가 있다.

다관능 모노머로서는, 예를 들면 트리메티롤 프로판 트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타 및 헥사아크릴레이트, 디트리메틸올 프로판 테트라아크릴레이트 등을 들 수가 있다.

개시제로서는, 예를 들면 2，2-디메톡시-1，2-디페닐 에탄-1-원, 1-히드록시-시클로헥실 페닐 케톤, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-원 등을 들 수가 있다.

필러로서는, 예를 들면 무기 미립자 및 유기 미립자중 어느것이나 이용할 수 있다. 무기 미립자로서는, 예를 들면 SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SnO₂, Al₂O₃등의 금속 산화물 미립자를 들 수가 있다.

기능성 첨가제로서는, 예를 들면 레벨링제, 표면 조정제, 소포제 등을 들 수 있다. 기체(2)의 재료로서는, 예를 들면 메틸 메타크릴레이트 (공(共))중합체, 폴리카보네이트, 스틸렌 (공)중합체, 메틸 메타크릴레이트-스틸렌 공중합체, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리에테르 술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌, 포리메틸 펜텐, 폴리 염화 비닐, 폴리비닐 아세탈, 폴리에테르 케톤, 폴리우레탄, 유리 등을 들 수 있다.

기체(2)의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고, 사출 성형체이더라도 압출 성형체이더라도, 캐스트 성형체이더라도 좋다. 필요에 따라서, 코로나 처리 등의 표면 처리를 기체 표면에 실시하도록 해도 좋다.

＜2. 제2 실시형태＞

도 14의 (a)는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 14의 (b)는, 도 14의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도이다. 도 14의 (c)는, 도 14의 (b)의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 14의 (d)는, 도 14의 (b)의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 14의 (e)는, 도 14의 (b)의 트랙 T1, T3, …에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다. 도 14의 (f)는, 도 14의 (b)의 트랙 T2, T4, …에 대응하는 잠상 형성에 이용되는 레이저광의 변조 파형을 도시하는 대략 선도이다.

제2 실시형태에 따른 광학 소자(1)는, 각 구조체(3)가, 인접하는 3열의 트랙 사이에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에서, 제1 실시 형태의 것과는 다르다. 본 발명에서, 준사방 격자 패턴이라 함은, 정사방 격자 패턴과 달리, 트랙의 연재 방향(X방향)으로 잡아늘여서 일그러진 사방 격자 패턴을 의미한다.

구조체(3)의 높이 또는 깊이는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 159㎚∼312㎚ 정도이다. 트랙에 대해서 (약) 45도 방향 피치 P2는, 예를 들면 275㎚∼297㎚ 정도이다. 구조체(3)의 애스팩트비(높이/배치 피치)는, 예를 들면 0.54∼1.13 정도이다. 또, 각 구조체(3)의 애스팩트비는 모두 동일한 경우에 한정되지 않고, 각 구조체(3)가 일정의 높이 분포를 가지도록 구성되어 있어도 좋다.

동일 트랙내에서의 구조체(3)의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치 P2보다도 긴 것이 바람직하다. 또, 동일 트랙내에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 구조체(3)의 배치 피치를 P2로 했을 때, P1/P2가 1.4＜P1/P2≤1.5의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 수치 범위로 함으로써, 타원뿔 또는 타원뿔대 형상을 가지는 구조체(3)의 충전율을 향상시킬 수 있으므로, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다. 또, 트랙에 대해서 45도 방향 또는 약 45도 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이는, 트랙의 연재 방향에서의 구조체(3)의 높이 또는 깊이보다도 작은 것이 바람직하다.

트랙의 연재 방향에 대해서 비스듬하게{斜; oblique} 되는 구조체(3)의 배열 방향(θ 방향)의 높이 H2는, 트랙의 연재 방향에서의 구조체(3)의 높이 H1보다도 작은 것이 바람직하다. 즉, 구조체(3)의 높이 H1, H2가 H1＞H2의 관계를 만족시키 는 것이 바람직하다.

도 41은, 구조체(3)의 바닥면의 타원율을 변화시켰을 때의 바닥면 형상을 도시하는 도면이다. 타원 3₁, 3₂, 3₃의 타원율은 각각, 100%, 141%, 163.3%이다. 이와 같이 타원율을 변화시킴으로써, 기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율을 변화시킬 수 있다. 구조체(3)가 사방 격자 또는 준사방 격자 패턴을 형성하는 경우에는, 구조체 바닥면의 타원율 e는, 150%≤e≤180%인 것이 바람직하다. 이 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 뛰어난 반사 방지 특성을 얻을 수 있기 때문이다.

기체 표면에서의 구조체(3)의 충전율은, 100%를 상한으로 해서, 65% 이상, 바람직하게는 73% 이상, 보다 바람직하게는 86% 이상의 범위내이다. 충전율을 이와 같은 범위로 함으로써, 반사 방지 특성을 향상시킬 수가 있다.

우선, 광학 소자(1)의 표면을 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)을 이용해서 Top　View로 촬영한다. 다음에, 촬영한 SEM 사진으로부터 무작위로 단위 격자 Uc를 골라내고, 그 단위 격자 Uc의 배치 피치 P1 및 트랙 피치 Tp를 측정한다(도 24의 (b) 참조). 또, 그 단위격자 Uc에 포함되는 4개의 구조체(3)중 어느것인가의 바닥면의 면적 S를 화상 처리에 의해 측정한다. 다음에, 측정한 배치 피치 P1, 트랙 피치 Tp 및 바닥면의 면적 S를 이용해서, 이하의 식 (2)로부터 충전율을 구한다.

충전율=(S(tetra)/S(unit))×100　… (2)

단위 격자 면적: S(unit)=2×((P1×Tp)×(1/2))=P1×Tp

단위 격자내에 존재하는 구조체의 바닥면의 면적: S(tetra)=S

배치 피치 P1에 대한 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 127% 이상, 바람직하게는 137% 이상, 보다 바람직하게는 146% 이상이다. 이와 같은 범위로 함으로써, 구조체(3)의 충전율을 향상시켜, 반사 방지 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 여기서, 배치 피치 P1은, 구조체(3)의 트랙 방향의 배치 피치, 지름 2r은, 구조체 바닥면의 트랙 방향의 지름이다. 또한, 구조체 바닥면이 원형인 경우, 지름 2r은 직경으로 되며, 구조체 바닥면이 타원형인 경우, 지름 2r은 긴 지름으로 된다.

도 15는, 상술한 구성을 가지는 광학 소자를 제작하기 위한 롤 마스터의 구성의 1예를 도시한다. 이 롤 마스터는, 그의 표면에서 오목모양의 구조체(13)가 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 이루고 있는 점에서, 제1 실시형태의 것과는 다르다.

롤 원반 노광 장치를 이용하며, 2차원 패턴이 공간적으로 링크하고, 1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호와 기록 장치의 회전 컨트롤러를 동기시켜서 신호를 발생하고, CAV로 적절한 이송 피치로 패터닝한다. 이것에 의해, 사방 격자 패턴, 또는 준육방 격자 패턴을 기록할 수 있다. 극성 반전 포맷터 신호의 주파수와 롤의 회전수를 적절히 설정하는 것에 의해, 원하는 기록 영역에 공간 주파수가 균일한 격자 패턴을 레이저광의 조사에 의해 원반(12) 상의 레지스트에 형성하는 것이 바람직하다.

<3. 제3 실시형태＞

도 16의 (a)는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 16의 (b)는, 도 16의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도이다.

제3 실시형태에 따른 광학 소자(1)는, 구조체(3)를 사행하는 트랙(이하, 워블 트랙이라고 칭한다) 상에 배열하고 있는 점에서, 제1 실시형태와는 다르다. 기체(2) 상에서의 각 트랙의 워블은, 동기하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 워블은, 싱크로나이즈드 워블인 것이 바람직하다. 이와 같이 워블을 동기시킴으로써, 육방 격자 또는 준육방 격자의 단위 격자 형상을 보존유지{保持}하고, 충전율을 높게 유지할 수 있다. 워블 트랙의 파형으로서는, 예를 들면 사인파, 삼각파 등을 들 수 있다. 워블 트랙의 파형은, 주기적인 파형에 한정되는 것은 아니며, 비주기적인 파형으로 해도 좋다. 워블 트랙의 워블 진폭은, 예를 들면 ±10㎛ 정도로 선택된다.

이 제3 실시형태에서, 상기 이외의 것은, 제1 실시형태와 마찬가지이다.

제3 실시형태에 따르면, 구조체(3)를 워블 트랙 상에 배열하고 있으므로, 외관 상의 얼룩{irregular appearance}의 발생을 억제할 수 있다.

＜4. 제4 실시형태＞

도 17의 (a)는, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 광학 소자의 구성의 1예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 17의 (b)는, 도 17의 (a)에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 평면도이다. 도 17의 (c)는, 도 17의 (b)의 트랙 T1, T3, …에서의 단면도이다. 도 17의 (d)는, 도 17의 (b)의 트랙 T2, T4, …에서의 단면도이다. 도 18은, 도 17에 도시한 광학 소자의 일부를 확대해서 도시하는 사시도이다.

제4 실시형태에 따른 광학 소자(1)는, 오목부인 구조체(3)가 기체 표면에 다수 배열되어 있는 점에서, 제1 실시형태의 것과는 다르다. 이 구조체(3)의 형상은, 제1 실시형태에서의 구조체(3)의 볼록형상을 반전해서 오목형상으로 한 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 구조체(3)를 오목부로 한 경우, 오목부인 구조체(3)의 개구부(오목부의 입구 부분)를 하부, 기체(2)의 깊이 방향의 최하부(오목부의 가장 깊은 부분)를 꼭대기부라고 정의한다. 즉, 비실체적인 공간인 구조체(3)에 의해 꼭대기부 및 하부를 정의한다. 또, 제4 실시형태에서는, 구조체(3)가 오목부이기 때문에, 식 (1) 등에서의 구조체(3)의 높이 H는, 구조체(3)의 깊이 H로 된다.

이 제4 실시형태에서, 상기 이외의 것은, 제1 실시형태와 마찬가지이다.

이 제4 실시형태에서는, 제1 실시형태에서의 볼록형상의 구조체(3)의 형상을 반전해서 오목형상으로 하고 있으므로, 제1 실시형태와 마찬가지 효과를 얻을 수가 있다.

＜5. 제5 실시형태＞

[액정 표시 장치의 구성]

도 19는, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 1예를 도시한다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 이 액정 표시 장치는, 광을 출사하는 백라이트(53)와, 백라이트(53)로부터 출사된 광을 시간적 공간적으로 변조해서 화상을 표시하는 액정 패널(51)을 구비한다. 액정 패널(51)의 양면에는 각각, 광학 부품인 편광자(51a, 51b)가 설치되어 있다. 액정 패널(51)의 표시면측에 설치된 편광자(51b)에는, 광학 소자(1)가 설치되어 있다. 여기서는, 광학 소자(1)가 한 주면{主面}에 설치된 편광자(51b)를 반사 방지 기능을 가지는 편광자(52)라고 칭한다. 이 반사 방지 기능을 가지는 편광자(52)는, 반사 방지 기능을 가지는 광학 부품의 1예이다.

이하, 액정 표시 장치를 구성하는 백라이트(53), 액정 패널(51), 편광자(51a, 51b) 및 광학 소자(1)에 대해서 순차 설명한다.

(백라이트)

백라이트(53)로서는, 예를 들면 직하형{直下型} 백라이트, 에지형 백라이트, 평면 광원형 백라이트를 이용할 수 있다. 백라이트(53)는, 예를 들면 광원, 반사판, 광학 필름 등을 구비한다. 광원으로서는, 예를 들면 냉음극 형광관(Cold Cathode Fluorescent Lamp: CCFL), 열음극 형광관(Hot Cathode Fluorescent Lamp: HCFL), 유기 일렉트로루미네센스(Organic ElectroLuminescence: OEL), 무기 일렉트로루미네센스(IEL: Inorganic ElectroLuminescence) 및 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등이 이용된다.

(액정 패널)

액정 패널(51)로서는, 예를 들면 트위스티드 네마틱(Twisted Nematic: TN) 모드, 수퍼 트위스티드 네마틱(Super Twisted Nematic: STN) 모드, 수직 배향(Vertically Aligned: VA) 모드, 수평 배열(In-Plane Switching: IPS) 모드, 광학 보상 벤드 배향(Optically Compensated Birefringence: OCB) 모드, 강유전성{强誘電性}(Ferroelectric Liquid Crystal: FLC) 모드, 고분자 분산형 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal: PDLC) 모드, 상 전이형{相轉移型} 게스트 호스트(Phase Change Guest Host; PCGH) 모드 등의 표시 모드인 것을 이용할 수가 있다.

(편광자)

액정 패널(51)의 양면에는, 예를 들면 편광자(51a, 51b)가 그의 투과축이 서로 직교하도록 해서 설치된다. 편광자(51a, 51b)는, 입사하는 광 중 직교하는 편광 성분의 한쪽만을 통과시키고, 다른쪽을 흡수에 의해 차폐하는 것이다. 편광자(51a, 51b)로서는, 예를 들면 폴리비닐 알콜계 필름, 부분 포르말화 폴리비닐 알콜계 필름, 에틸렌 초산 비닐 공중합체계 부분 비누화{saponified} 필름 등의 친수성 고분자 필름에, 옥소{요오드}나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜서 일축{一軸} 연신시킨 것을 이용할 수 있다. 편광자(51a, 51b)의 양면에는, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC) 필름 등의 보호층을 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 보호층을 설치하는 경우, 광학 소자(1)의 기체(2)가 보호층을 겸하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 반사 방지 기능을 가지는 편광자(52)를 박형화할 수 있기 때문이다.

(광학 소자)

광학 소자(1)는, 상술한 제1∼제4 실시형태중 어느것인가의 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

제5 실시형태에 따르면, 액정 표시 장치의 표시면에 광학 소자(1)를 설치하고 있으므로, 액정 표시 장치의 표시면의 반사 방지 기능을 향상시킬 수 있다. 따라서, 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수가 있다.

＜제6 실시형태＞

[액정 표시 장치의 구성]

도 20은, 본 발명의 제6 실시형태에 따른 액정 표시 장치의 구성의 1예를 도시한다. 이 액정 표시 장치는, 액정 패널(51)의 앞면{前面}측에 앞면 부재(54)를 구비하고, 액정 패널(51)의 앞면, 앞면 부재(54)의 앞면 및 이면의 적어도 하나의 면에, 광학 소자(1)를 구비하는 점에서, 제5 실시형태의 것과는 다르다. 도 20에서는, 액정 패널(51)의 앞면과 앞면 부재(54)의 앞면 및 이면의 모든 면에, 광학 소자(1)를 구비하는 예가 도시되어 있다. 액정 패널(51)과 앞면 부재(54) 사이에는, 예를 들면 공기층이 형성되어 있다. 상술한 제5 실시형태와 마찬가지 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, 본 발명에서, 앞면이라 함은 표시면으로 되는 측의 면, 즉 관찰자 측으로 되는 면을 나타내고, 이면이라 함은 표시면과 반대로 되는 측의 면을 나타낸다.

앞면 부재(54)는, 액정 패널(51)의 앞면(관찰자측)에 기계적, 열적 및 내후적{耐候的} 보호나, 의장성을 목적으로 해서 이용하는 프론트 패널 등이다. 앞면 부재(54)는, 예를 들면 시트모양, 필름모양 또는 판모양을 가진다. 앞면 부재(54)의 재료로서는, 예를 들면 유리, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 폴리에스테르(TPEE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리이미드(PI), 폴리아미드(PA), 아라미드, 폴리에틸렌(PE), 폴리 아크릴레이트, 폴리에테르 술폰, 폴리술폰, 폴리프로필렌(PP), 디아세틸 셀룰로오스, 폴리 염화 비닐, 아크릴 수지(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 등을 이용할 수 있지만, 특별히 이들 재료에 한정되는 것은 아니며, 투명성을 가지는 재료이면 이용할 수가 있다.

제6 실시형태에 따르면, 제5 실시형태와 마찬가지로, 액정 표시 장치의 시인성을 향상시킬 수가 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하겠지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

우선, 외경 126㎜의 유리 롤 원반을 준비하고, 이 유리 원반의 표면에 이하와 같이 해서 레지스트를 착막했다. 즉, 신너로 포토레지스트를 1/10로 희석하고, 이 희석 레지스트를 딥{dip}에 의해 유리 롤 원반의 원기둥면 상에 두께 130㎚ 정도로 도포하는 것에 의해, 레지스트를 착막했다. 다음에, 기록 매체로서의 유리 원반을, 도 11에 도시한 롤 원반 노광 장치에 반송{搬送}하고, 레지스트를 노광하는 것에 의해, 하나의 나선모양{螺旋狀}으로 연속됨과 동시에, 인접하는 3열의 트랙 사이에서 육방 격자 패턴을 이루는 잠상이 레지스트에 패터닝되었다.

구체적으로는, 육방 격자 패턴이 형성되어야 할 영역에 대해서, 상기 유리 롤 원반 표면까지 노광하는 파워 0.50mj/m의 레이저광을 조사하여 오목형상의 준육방 격자 패턴을 형성했다. 또한, 도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 트랙열의 열방향의 레지스트 두께는 120㎚ 정도, 트랙의 연재 방향의 레지스트 두께는 100㎚ 정도였다.

다음에, 유리 롤 원반 상의 레지스트에 현상 처리를 실시해서, 노광한 부분의 레지스트를 용해시켜 현상을 행했다. 구체적으로는, 도시하지 않은 현상기의 턴테이블 상에 미{未}현상의 유리 롤 원반을 재치하고, 턴테이블마다 회전시키면서 유리 롤 원반의 표면에 현상액을 적하해서 그 표면의 레지스트를 현상했다. 이것에 의해, 레지스트층이 준육방 격자 패턴으로 개구되어 있는 레지스트 유리 원반이 얻어졌다.

다음에, 롤 플라즈마 에칭을 이용하고, CHF₃ 가스 분위기중에서의 플라즈마 에칭을 행했다. 이것에 의해, 유리 롤 원반의 표면에서, 레지스트층으로부터 노출되어 있는 준육방 격자 패턴의 부분만 에칭이 진행되고, 그 밖의 영역은 포토레지스트가 마스크로 되어 에칭은 되지 않고, 타원뿔 형상의 오목부가 얻어졌다. 이 때의 패턴에서의 에칭량(깊이)은 에칭 시간에 따라서 변화시켰다. 마지막에, O₂애싱에 의해 완전히 포토레지스트를 제거하는 것에 의해, 오목형상의 육방 격자 패턴의 모스아이 유리 롤 마스터가 얻어졌다. 열방향에서의 오목부의 깊이는, 트랙의 연재 방향에서의 오목부의 깊이보다 깊었다.

상기 모스아이 유리 롤 마스터와 자외선 경화 수지를 도포한 아크릴 시트 등을 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키면서 박리하는 것에 의해, 광학 소자(도 13의 (c))를 제작했다.

(실시예 2)

1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 적절한 이송 피치를 조정함으로써, 레지스트층을 패터닝하는 것에 의해, 준육방 격자 패턴을 레지스트층에 기록했다. 이 이외의 것은, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 소자를 제작했다.

(실시예 3)

1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 적절한 이송 피치를 조정함으로써, 레지스트층을 패터닝하는 것에 의해, 사방 격자 패턴을 레지스트층에 기록했다. 이 이외의 것은, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 소자를 제작했다.

(실시예 4)

1트랙마다 극성 반전 포맷터 신호의 주파수와, 롤의 회전수와, 적절한 이송 피치를 조정함으로써, 레지스트층을 패터닝하는 것에 의해, 준사방 격자 패턴을 레지스트층에 기록했다. 이 이외의 것은, 실시예 1과 마찬가지로 해서 광학 소자를 제작했다.

(형상의 평가)

상술한 바와 같이 해서 제작한 실시예 1∼4의 광학 소자에 대해서, 원자간힘 현미경(AFM：Atomic Force Microscope)에 의해 관찰을 행했다. 그리고, AFM의 단면 프로파일로부터 각 실시예의 구조체의 높이를 구했다. 그 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

[표 2]

[표 3]

실시예 1, 2에서의 광학 소자의 모스아이 형상은, 육방 격자, 준육방 격자의 볼록형상 타원뿔대(타원뿔)이다. 상기 AFM 단면 형상 측정으로부터, 트랙의 연재 방향에서의 구조체의 높이는, 트랙의 열방향에서의 구조체의 높이보다 작다는 것을 알 수 있다. 또, 트랙의 연재 방향 이외에서의 구조체의 높이가, 트랙의 열방향에 서의 구조체의 높이와 거의 동일하기 때문에, 구조체의 높이를 트랙의 열방향에서의 높이로 대표한다.

실시예 3, 4에서의 광학 소자의 모스아이 형상은, 사방 격자, 준사방 격자의 볼록형상 타원뿔대(타원뿔)이다. 상기 AFM 단면 형상 측정으로부터, 트랙의 연재 방향에 대해서 45도 방향의 구조체의 높이는, 트랙의 열방향에서의 구조체의 높이보다 작다는 것을 알 수 있다. 또, 트랙의 연재 방향에 대해서 45도 방향 이외의 구조체의 높이가, 트랙의 열방향에서의 구조체의 높이와 거의 동일하기 때문에, 구조체의 높이를 트랙의 열방향에서의 높이로 대표한다.

(반사율/투과율의 평가)

실시예 1∼4의 광학 소자의 반사율 및 투과율을 일본 분광{日本分光; Jasco Corporation}의 평가 장치(V-550)를 이용해서 평가했다. 도 21, 도 22에 각각, 실시예 1, 실시예 2의 광학 소자에서의 반사율의 파장 의존성을 도시한다. 도 23, 도 24에 각각, 실시예 3, 실시예 4의 광학 소자에서의 투과율의 파장 의존성을 도시한다.

실시예 1, 2의 광학 소자에서는, 반사율의 파장 의존성이 있지만, 모스아이 패턴 없는 기판의 반사율이 4.5%이고, UV광부터 가시광(파장 350∼800㎚) 영역에서는, 0.15%의 평균 반사율이며, 충분히 작은 값으로 되어 있다. 트랙의 연재 방향에서의 구조체의 높이가 낮은 광학 소자에서, 충분한 반사 방지 효과가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3, 4에서는, 가시광(파장 400∼800㎚) 영역에서, 98∼99%이며 충분한 투과 특성이 얻어지고 있다. 입사각 30도까지는, 파장 650㎚, 540㎚, 460㎚의 RGB광에서는, 투과율 99%이며, 각도 의존성도 충분하다. 트랙의 연재 방향에 대해서 45도 방향에서의 구조체의 높이가 낮은 광학 소자에서, 충분한 투과 특성이 얻어지는 것도 확인할 수 있었다.

상기 광학 소자의 모스아이 형상은, 상술한 바와 같이 육방 격자, 준육방 격자, 또는 사방 격자, 준사방 격자의 볼록형상 타원뿔대(타원뿔)이며, 애스팩트비가 0.94∼1.14인 광학 소자에서, 충분한 반사 방지 특성을 얻을 수 있었다. 또, 모스아이 유리 마스터에서도, 오목형상의 타원뿔 홈{溝}인 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 5)

우선, 실시예 2와 마찬가지로 해서, 모스아이 유리 마스터를 얻었다. 다음에, 모스아이 유리 마스터 상에 자외선 경화 수지를 도포한 후, 아크릴 시트(0.20㎜ 두께)를 자외선 경화 수지 상에 밀착시키고, 자외선을 조사하여 경화시키고 박리하는 것에 의해, 모스아이 자외선 경화 복제 시트를 얻었다.

다음에, Φ25㎜ 평면 볼록{平凸; plane-convex} 렌즈(촛점거리 70㎜)의 볼록면에, 모스아이 자외선 경화 복제 시트 이면을 밀착시켰다. 그 후, 80℃의 탕욕{湯浴; hot-water bath}중에서 렌즈 홀더로, 평면 볼록 렌즈와 모스아이 자외선 경화 복제 시트를 더욱 밀착시키면서, 모스아이 자외선 경화 복제 시트를 볼록 렌즈 형상으로 구부려 갔다. 다음에, 탕욕에 수 분간 방치한 후 취출{取出; take out}하고, 렌즈 홀더를 벗겨내어, 볼록 렌즈 형상으로 구부린 모스아이 자외선 경화 복제 시트를 제작했다.

다음에, 볼록 렌즈 형상으로 구부린 모스아이 자외선 경화 복제 시트의 요철 패턴 상에 무전계 도금법 등에 의해 니켈 피막으로 이루어지는 도전화막을 형성했다. 다음에, 도전화막이 형성된 광디스크 원반을 전기주조{電鑄} 장치에 부착{세트}하고, 전기 도금법에 의해 도전화막 상에 300±5[㎛] 정도의 두께로 되도록 니켈 도금층을 형성했다. 다음에, 모스아이 자외선 경화 복제 시트로부터 니켈 도금층을 커터 등으로 박리하고, 그 니켈 도금층 신호 형성면의 포토레지스트를 아세톤 등을 이용해서 세정하고, 볼록 렌즈 형상으로 구부린 모스아이 Ni 금속 마스터를 제작했다.

다음에, 볼록 렌즈 형상으로 구부린 모스아이 성형 복제 기판을 이하와 같이 해서 제작했다. 상기 볼록 렌즈 형상으로 구부린 모스아이 Ni 금속 마스터를 금형에 배치하고, 폴리카보네이트(굴절률 1.59)의 투명 수지를 이용해서 사출 성형에 의해 기판을 성형했다. 이것에 의해, 신호 형성면에 형성된 대략 육방 격자 패턴이 투명 수지에 전사되어, 볼록 렌즈 형상으로 구부려진 모스아이 성형 복제 기판이 제작되었다.

(반사율/투과율의 평가)

실시예 5의 광학 소자의 반사율을 일본 분광의 평가 장치(V-550)를 이용해서 평가했다. 도 25에, 실시예 5의 광학 소자에서의 반사율의 파장 의존성을 도시한다.

(실시예 6)

(실시예 7)

(실시예 8)

(형상의 평가)

상술한 바와 같이 해서 제작한 실시예 6∼8의 광학 소자를, 주사형 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)에 의해 Top　View로 관찰했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다.

[표 4]

도 26으로부터, 실시예 6에서는, 구조체는 준육방 격자 모양으로 배열되어 있다는 것을 알 수 있다. 또, 구조체의 바닥면의 형상은 타원 형상인 것을 알 수 있다.

도 27, 도 28로부터, 실시예 7, 8에서는, 구조체는 사방 격자 모양으로 배열되어 있다는 것을 알 수 있다. 또, 구조체의 바닥면의 형상은 타원 형상인 것을 알 수 있다. 또, 실시예 8에서는, 구조체의 하부끼리가 서로 겹쳐져서 배치되어 있다는 것을 알 수 있다.

다음에, RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션에 의해 구조체의 높이와 반사율과의 관계에 대해서 검토했다.

(시험예 1)

구조체의 바닥면 지름(직경) 2r을 배치 피치 P1에 대해서 85%, 90%, 95%, 99%의 크기로 하고, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 29에 도시한다.

이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.

구조체 형상：조종형{釣鐘型; hanging bell type}

편광：무편광

굴절률：1.48

트랙 피치 Tp：320㎚

구조체의 높이：365㎚

애스팩트비：1.14

구조체의 배열：육방 격자

도 29로부터, 구조체의 바닥면 지름의 크기가 바뀌고, 충전율이 내려가면, 반사율이 악화된다는 것을 알 수 있다.

(시험예 2)

트랙 방향의 구조체 사이에, 애스팩트비 0.3의 낮은 돌출부를 설치하는 것 이외는, 시험예 1과 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 30에 도시한다.

도 30으로부터, 트랙 방향의 구조체 사이에 낮은 돌출부가 있는 경우, 충전율이 내려가도, 반사율을 낮게 억제할 수 있다는 것을 알 수 있다.

(시험예 3)

트랙 방향의 구조체 사이에, 구조체의 높이의 1/4에 층으로 하는 낮은 돌출부를 설치하고, 구조체의 높이를 바꾸어, 이하의 조건에서 RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 31에 도시한다.

구조체 형상: 조종형

편광: 무편광

굴절률: 1.48

트랙 피치 Tp: 320㎚

구조체의 바닥면 지름: 트랙 피치 Tp의 90%

애스팩트비: 0.93, 1.00, 1.14, 1.30(각각, 깊이 0.270, 0.320, 0.385, 0.415㎛)

구조체의 배열：육방 격자

(시험예 4)

시험예 3의 각각의 높이의 구조체를 같은 비율로 존재시키고, 깊이 분포를 가지게 한 경우의 결과(Aｖe.)를, 시험예 3의 그래프에 추가한 것을 도 32에 도시한다.

도 31, 도 32로부터, 트랙 방향의 구조체 사이에 낮은 돌출부를 설치하고, 구조체에 높이 분포를 가지게 하면, 파장 의존성이 적은 저반사 특성이 얻어진다는 것을 알 수 있다.

(시험예 5)

트랙 피치를 바꾸고, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 33, 도 35에 도시한다.

이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.

구조체 형상: 조종형

편광: 무편광

격자 배치: 육방 격자

굴절률: 1.48

트랙 피치 Tp: 0.09∼0.30㎛

구조체의 높이: 0.09∼0.30㎛

애스팩트비: 1.0으로 통일

구조체의 바닥면 지름: 트랙 피치 Tp의 99%의 크기(충전율: 거의 최대)

(시험예 6)

구조체 주위에 미세 돌출부를 설치하는 것 이외는 시험예 5와 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 34에 도시한다.

도 33, 도 34로부터, 트랙 피치 Tp가 큰 경우, 구조체 주위에 미세 돌출부를 설치하면, 반사율이 저감하는 경향이 있지만, 구조체 자체가 작으면, 오히려 반사율이 악화되는 경향이 있다는 것을 알 수 있다(특히, 도 34 중, 영역 R1 및 영역 R2 참조).

또, 도 35로부터, 트랙 피치 Tp가 0.3㎛이면, 파장 400㎚에서의 회절 억제가 저하하는 경향이 있다는 것을 알 수 있다.

(시험예 7)

트랙 피치를 0.25㎛로 하고, 구조체의 높이 및 애스팩트비를 바꾸어, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 36의 (a)에 도시한다.

이하에, 시뮬레이션의 조건을 나타낸다.

구조체 형상: 조종형

편광: 무편광

격자 배치: 육방 격자

굴절률: 1.48

트랙 피치 Tp: 0.25㎛

구조체의 높이: 0.15㎚, 0.2㎚, 0.25㎚, 0.3㎚

애스팩트비; 0.6, 0.8, 1.0, 1.2

구조체의 바닥면 지름: 트랙 피치 Tp의 99%

(시험예 8)

구조체 주위에 미세 돌출부를 설치하는 것 이외는 시험예 7과 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 36의 (b)에 도시한다.

(시험예 9)

트랙 피치를 0.15㎛, 구조체의 높이를 0.09㎛, 0.12㎛, 0.15㎛, 0.18㎛, 애스팩트비를 0.6, 0.8, 1.0, 1.2로 하는 것 이외는, 시험예 7과 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 37의 (a)에 도시한다.

(시험예 10)

구조체 주위에 미세 돌출부를 설치하는 것 이외는 시험예 9와 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 37의 (b)에 도시한다.

(시험예 11)

트랙 피치를 0.09㎛, 구조체의 높이를 0.072㎛, 0.09㎛, 0.108㎛, 0.126㎛, 0.144㎛, 애스팩트비를 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6으로 하는 것 이외는, 시험예 7과 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 38의 (a)에 도시한다.

(시험예 12)

구조체 주위에 미세 돌출부를 설치하는 것 이외는 시험예 11과 마찬가지로 해서, RCWA 시뮬레이션을 행했다. 그 결과를 도 38의 (b)에 도시한다.

도 36∼도 38로부터, 반사율 R을 1% 정도 이하로 억제하기 위해서는, 트랙 피치 Tp 0.15㎛, 애스팩트비 1.0이 한계라고 생각된다. 또, 미세 돌출부를 설치한 경우에도, 트랙 피치 Tp가 좁은 경우에는, 반사율 억제의 효과가 작아지는 경향이 있다는 것을 알 수 있다.

다음에, RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis) 시뮬레이션에 의해, 비율((2r/P1)×100)과 반사 방지 특성과의 관계에 대해서 검토를 행했다.

(시험예 13)

도 39의 (a)는, 구조체를 육방 격자 모양으로 배열했을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면이다. 도 39의 (a)에 도시하는 바와 같이, 구조체를 육방 격자 모양으로 배열한 경우에 있어서, 비율((2r/P1)×100)(단, P1: 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치, r: 구조체 바닥면의 반경)을 변화시켰을 때의 충전율을 이하의 식 (2)에 의해 구했다.

충전율=(S(hex.)/S(unit))×100　… (2)

단위 격자 면적:

단위 격자내에 존재하는 구조체의 바닥면의 면적; S(hex.)=2×πr²

(단, 2r＞P1 일때는 작도{作圖; drawn figure} 상에서 구한다.)　예를 들면, 배치 피치 P1=2, 구조체 바닥면의 반경 r=1로 한 경우, S(unit), S(hex.), 비율((2r/P1)×100), 충전율은 이하에 나타내는 값으로 된다.

S(unit)=6.9282

S(hex. )=6.28319

(2r/P1)×100=100.0%

충전율=(S(hex.)/S(unit))×100=90.7%

표 5에, 상술한 식 (2)에 의해 구한 충전율과 비율((2r/P1)×100)과의 관계를 나타낸다.

[표 5]

(시험예 14)

도 39의 (b)는, 구조체를 사방 격자 모양으로 배열했을 때의 충전율을 설명하기 위한 도면이다. 도 39의 (b)에 도시하는 바와 같이, 구조체를 사방 격자 모양으로 배열한 경우에 있어서, 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100), (단, P1: 동일 트랙내에서의 구조체의 배치 피치, P2: 트랙에 대해서 45도 방향의 배치 피 치, r: 구조체 바닥면의 반경)을 변화시켰을 때의 충전율을 이하의 식 (3)에 의해 구했다.

충전율=(S(tetra)/S(unit))×100　… (3)

단위 격자 면적: S(unit)=2r×2r

단위 격자내에 존재하는 구조체의 바닥면의 면적: S(tetra)=πr²

(단, 2 r＞P1 일때는 작도 상에서 구한다.)

예를 들면, 배치 피치 P2=2, 구조체 바닥면의 반경 r=1로 한 경우, S(unit), S(tetra), 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100), 충전율은 이하에 나타내는 값으로 된다.

S(unit)=4

S(tetra)=3.14159

(2r/P1)×100=141.4%

(2r/P2)×100=100.0%

충전율=(S(tetra)/S(unit))×100=78.5%

표 6에, 상술한 식 (3)에 의해 구한 충전율과, 비율((2r/P1)×100), 비율((2r/P2)×100)과의 관계를 나타낸다.

또, 사방 격자의 배치 피치 P1과 P2와의 관계는

로 된다.

[표 6]

(시험예 15)

배치 피치 P1에 대한 구조체 바닥면의 직경 2r의 비율((2r/P1)×100)을 80%, 85%, 90%, 95%, 99%의 크기로 하고, 이하의 조건에서 반사율을 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과의 그래프를 도 40에 도시한다.

구조 체형장：조종형

편광: 무편광

굴절률: 1.48

배치 피치 P1: 320㎚

구조체의 높이: 415㎚

애스팩트비: 1.30

구조체의 배열：육방 격자

도 40으로부터, 비율((2r/P1)×100)이 85% 이상이면, 가시역의 파장역(0.4∼ 0.7㎛)에서, 평균 반사율 R이 R＜0.5%로 되며, 충분한 반사 방지 효과가 얻어진다. 이 때, 바닥면의 충전율은 65% 이상이다. 또, 비율((2r/P1)×100)이 90% 이상이면, 가시역의 파장역에서 평균 반사율 R이 R＜0.3%로 되며, 보다 고성능인 반사 방지 효과가 얻어진다. 이 때, 바닥면의 충전율은 73% 이상이며, 상한을 100%로 해서 충전율이 높을수록 성능이 좋아진다. 구조체끼리가 서로 겹치는 경우는, 구조체 높이는 제일 낮은 위치로부터의 높이를 생각하는 것으로 한다. 또, 사방 격자에서도, 충전율과 반사율의 경향은 마찬가지인 것을 확인했다.

이상, 본 발명의 실시예를 반사 방지 기판으로 설명했지만, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상에 의거해서 여러가지로 변형가능하다.

이상, 본 발명의 실시형태 및 실시예에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 의거하는 각종 변형이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태 및 실시예에서 든 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등은 어디까지나 예에 불과하며, 필요에 따라서 이것과 다른 구성, 방법, 형상, 재료 및 수치 등을 이용해도 좋다.

또, 상술한 실시형태의 각 구성은, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 한, 서로 조합하는 것이 가능하다.

또, 상술한 실시형태에서는, 본 발명을 액정 표시 장치에 적용하는 경우를 예로서 설명했지만, 본 발명은 액정 표시 장치 이외의 각종 표시 장치에 대해서도 적용가능하다. 예를 들면, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이, 플라즈마 디스플레 이(Plasma Display Panel: PDP), 일렉트로루미네센스(Electro Luminescence: EL) 디스플레이, 표면 전도형 전자 방출 소자 디스플레이(Surface-conduction Electron-emitter Display: SED) 등의 각종 표시 장치에 대해서도 본 발명은 적용가능하다.

또, 상술한 실시형태에서는, 편광자에 본 발명을 적용해서 반사 방지 기능을 가지는 편광자로 하는 경우를 예로서 설명했지만, 본 발명은 이 예에 한정되는 것은 아니다. 편광자 이외에도, 렌즈, 도광판, 창재{窓材}, 표시 소자, 카메라 경통 등에 본 발명을 적용해서 반사 방지 기능을 가지는 광학 부품으로 하는 것이 가능하다. 또, 광학 부품 이외에도 본 발명은 적용가능하며, 예를 들면 태양 전지에 대해서 본 발명은 적용가능하다.

또, 상술한 실시형태에서, 구조체의 피치를 적당히 변경함으로써 정면으로부터 기울기 방향으로 회절광을 발생시키는 것에 의해, 엿보기{peep-preventing} 방지 기능을 광학 소자에 부여하도록 해도 좋다.

또, 상술한 실시형태에서, 구조체가 형성된 기체 표면 상에, 저굴절률 층을 더 형성하도록 해도 좋다. 저굴절률 층은, 기체 및 구조체를 구성하는 재료보다 낮은 굴절률을 가지는 재료를 주성분으로 하고 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 저굴절률 층의 재료로서는, 예를 들면 불소계 수지 등의 유기계 재료, 또는 LiF, MgF₂ 등의 무기계 저굴절률 재료를 들 수 있다.

또, 상술한 실시형태에서는, 감광성 수지에 의해 광학 소자를 제조하는 경우 를 예로서 설명했지만, 광학 소자의 제조 방법은 이 예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 열 전사나 사출 성형에 의해 광학 소자를 제조하도록 해도 좋다.

또, 상술한 실시형태에서는, 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 외주면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 경우를 예로서 설명했지만, 원반이 원통모양인 경우에는, 원반의 내주면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하도록 해도 좋다.

본 발명은, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체가 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치되어 이루어지는 반사 방지용 광학 소자 및 그것을 제조하기 위한 원반의 제조 방법에 관한 기술분야에 이용가능하다.

Claims

기체{基體; base member}와,

상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록모양 또는 오목모양의 구조체

를 구비하고,

상기 각 구조체는, 상기 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

상기 구조체는, 상기 트랙의 연재{延在} 방향에 장축 방향을 가지는 타원뿔 또는 타원뿔대{楕圓錐台} 형상인 반사 방지용 광학 소자.
제1항에 있어서,

상기 각 구조체는, 직선모양을 가지는 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 준육방 격자 패턴을 형성하고,

상기 트랙의 연재 방향에서의 상기 구조체의 높이 또는 깊이는, 상기 트랙의 열방향에서의 상기 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 반사 방지용 광학 소자.
제1항에 있어서,

상기 각 구조체는, 직선모양을 가지는 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

상기 트랙의 연재 방향에 대해서 비스듬하게 되는 배열 방향에서의 상기 구조체의 높이 또는 깊이는, 상기 트랙의 연재 방향에서의 상기 구조체의 높이 또는 깊이보다도 작은 반사 방지용 광학 소자.
제1항에 있어서,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치 P1은, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 상기 구조체의 배치 피치 P2보다도 긴 반사 방지용 광학 소자.
제1항에 있어서,

상기 각 구조체는, 상기 기체 표면에서 육방 격자 패턴, 또는 준육방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때,

비율 P1/P2가, 1.00≤P1/P2≤1.1, 또는 1.00＜P1/P2≤1.1의 관계를 만족시키는 반사 방지용 광학 소자.
제1항에 있어서,

상기 구조체는, 상기 기체 표면에서 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 인접하는 2개의 트랙 사이에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P2로 했을 때,

비율 P1/P2가, 1.4＜P1/P2≤1.5의 관계를 만족시키는 반사 방지용 광학 소자.
기체와,

상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체

를 구비하고,

상기 각 구조체는, 상기 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

상기 기체의 표면에 대한 상기 구조체의 충전율이, 65% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제7항에 있어서,

상기 기체의 표면에 대한 상기 구조체의 충전율이, 73% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제8항에 있어서,

상기 기체의 표면에 대한 상기 구조체의 충전율이, 86% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
기체와,

상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체

를 구비하고,

상기 각 구조체는, 상기 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 준육방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 상기 구조체 바닥면의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제10항에 있어서,

상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 90% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제11항에 있어서,

상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 95% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
기체와,

상기 기체의 표면에 가시광의 파장 이하의 미세 피치로 다수 배치된, 볼록부 또는 오목부로 이루어지는 구조체

를 구비하고,

상기 각 구조체는, 상기 기체 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치되어 있음과 동시에, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 상기 구조체 바닥면의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 127% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제13항에 있어서,

상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 137% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제14항에 있어서,

상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 146% 이상인 반사 방지용 광학 소자.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 반사 방지용 광학 소자를 구비하 는 표시장치.
원기둥모양 또는 원통모양 원반의 둘레면 상에 레지스트층을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층이 형성된 상기 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 상기 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 상기 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층을 현상해서, 상기 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 원반의 표면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 공정

을 구비하고,

상기 잠상의 형성 공정에서는, 상기 잠상이, 상기 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 육방 격자 패턴, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

상기 잠상은, 트랙의 연재 방향에 장축 방향을 가지는 타원 형상인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법.
원기둥모양 또는 원통모양 원반의 둘레면 상에 레지스트층을 형성하는 공정 과,

상기 레지스트층이 형성된 상기 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 상기 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 상기 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층을 현상해서, 상기 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 원반의 표면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 공정

을 구비하고,

상기 잠상의 형성 공정에서는, 상기 잠상이, 상기 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 준육방 격자 패턴, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

상기 원반의 표면에 대한 상기 구조체의 충전율이, 65% 이상인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법.
원기둥모양 또는 원통모양 원반의 둘레면 상에 레지스트층을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층이 형성된 상기 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 상기 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 상기 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층을 현상해서, 상기 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 원반의 표면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 공정

을 구비하고,

상기 잠상의 형성 공정에서는, 상기 잠상이, 상기 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 준육방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 상기 구조체의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 85% 이상의 범위내인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법.
원기둥모양 또는 원통모양 원반의 둘레면 상에 레지스트층을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층이 형성된 상기 원반을 회전시킴과 동시에, 레이저광의 스폿을 상기 원기둥모양 또는 원통모양 원반의 중심축과 평행하게 상대 이동시키면서, 상기 레지스트층에 레이저광을 간헐적으로 조사해서, 가시광 파장보다도 짧은 피치로 잠상을 형성하는 공정과,

상기 레지스트층을 현상해서, 상기 원반의 표면에 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,

상기 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭 처리를 실시함으로써, 상기 원반의 표면에 오목모양 또는 볼록모양의 구조체를 형성하는 공정

을 구비하고,

상기 잠상의 형성 공정에서는, 상기 잠상이, 상기 원반 표면에서 복수 열의 트랙을 이루도록 배치됨과 동시에, 사방 격자 패턴 또는 준사방 격자 패턴을 형성하고,

동일 트랙내에서의 상기 구조체의 배치 피치를 P1, 상기 구조체의 트랙 방향의 지름을 2r로 했을 때, 상기 배치 피치 P1에 대한 상기 지름 2r의 비율((2r/P1)×100)이, 127% 이상의 범위내인 반사 방지용 광학 소자의 제작용 원반의 제조 방법.