光学元件制作用模具及其制造方法、光学元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种制作抗反射体等光学元件时所使用的模具及其模具的制造方法、以及光学元件。
[0002]本申请案是基于2012年12月13日在日本提出申请的日本专利特愿2012-272227号而主张优先权，并将其内容引用于本文中。
【背景技术】
[0003]在有机电致发光(有机EL)或发光二机体等发光装置中，为了提高光的提取效率，有时将具有微细凹凸的抗反射体等光学元件安装于光提取面。
[0004]作为制造光学元件的方法，广泛采用使用模具而将树脂进行成形的方法。作为光学元件制作用模具，使用在母材的表面设置具有微细凹凸的凹凸层的模具(专利文献I?4)0
[0005][先前技术文献]
[0006][专利文献]
[0007][专利文献I]日本专利特开平3-252936号公报
[0008][专利文献2]日本专利特开2001-121582号公报
[0009][专利文献3]日本专利特开2004-268331号公报
[0010][专利文献4]日本专利特开2009-292703号公报
【发明内容】
[0011][发明要解决的问题]
[0012]然而，使用专利文献I?4所揭示的模具所获得的光学元件均存在绕射光的指向性提高的倾向。例如，在抗反射体中，若绕射光的指向性较高，那么根据观察的角度而产生色移，在所穿透的光为白色的情况下，将通过抗反射体的光看成有色，在所穿透的光为有色的情况下，有时将通过抗反射体的光看成与本来颜色不同的颜色。而且，例如根据使用于有机EL等的目的，将抗反射体的凹凸结构设为晶格结构的情况下，利用晶格结构所产生的绕射光在XY面内方向具有各向异性，故而作为发光装置，难以获得均匀的光学效果。
[0013]为了降低绕射光的指向性，将微细晶格结构的凹凸设为无规配置的凹凸即可。然而，在无规凹凸中，无法调整凹凸的间距，故而难以获得目标的光学功能。
[0014]本发明的目的在于提供一种可以容易制作可以减少绕射光的指向性的光学元件，并且可以调整凹凸的间距的光学元件制作用模具及其制造方法。本发明的目的在于提供一种可以减少绕射光的指向性的光学元件。
[0015][解决问题的技术手段]
[0016]本发明具有以下形态。
[0017][I] 一种光学元件制作用模具，其具备母材及形成于所述母材的表面的凹凸层，所述凹凸层的凹凸结构包括以邻接的7个凸部的中心点与正六角形的6个顶点成为对角线的交点的位置关系连续整齐排列的复数个区域，该复数个区域的面积、形状及结晶方位为无规。
[0018]S卩，一种光学元件制作用模具，其具备母材及形成于所述母材的表面上且具有凹凸结构的凹凸层，所述凹凸结构具备以邻接的7个凸部的中心点与正六角形的6个顶点成为对角线的交点的位置关系连续整齐排列的复数个区域，所述复数个区域的面积、形状及结晶方位为无规。
[0019][2]如[I]所述的光学元件制作用模具，其中所述凹凸层由含有下述(Al)及
(B)?⑶的至少I种的材料所形成:
[0020](Al)包含S1、Cr、Mo、W、Ta、Ti或含有2种以上的这些元素的合金的金属，⑶选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物，(C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物，以及⑶选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。
[0021]或者，如[I]所述的光学元件制作用模具，其中所述凹凸层是由含有下述(A)?(D)的至少I种的材料所形成。
[0022](A)包含 S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti 或含有 2 种以上的 S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti 的合金的金属，(B)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物，(C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物，(D)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。
[0023][3]如[I]或[2]所述的光学元件制作用模具，其中所述母材的所述表面为平板状。
[0024][4]如[I]或[2]所述的光学元件制作用模具，其中所述母材的所述表面具有凹曲面或凸曲面。
[0025][5] 一种光学元件制作用模具的制造方法，其包括:制膜步骤，其在母材的表面将无机膜进行制膜；粒子排列步骤，其在所述无机膜的表面将复数个粒子以单一层排列；以及蚀刻步骤，其将所述复数个粒子作为蚀刻掩膜而对所述无机膜进行干式蚀刻。
[0026][6]如[5]所述的光学元件制作用模具的制造方法，其中粒子排列步骤包括在水的液面上形成单粒子膜的单粒子膜形成步骤、以及使所述单粒子膜移行至所述无机膜的表面的移行步骤。
[0027][7]如[4]或[5]所述的光学元件制作用模具的制造方法，其中所述无机膜由含有下述(Al)及⑶?⑶的至少I种的材料所形成:
[0028](Al)包含 S1、Cr、Mo、W、Ta、Ti 或含有 2 种以上的 S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti 的合金的金属，⑶选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物，
(C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物，⑶选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。
[0029]或者，如[5]或[6]所述的光学元件制作用模具的制造方法，其中所述无机膜由含有下述(A)?(D)的至少I种的材料所形成。
[0030](A)包含S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti或含有2种以上的这些元素的合金的金属，(B)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物，(C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物，⑶选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。
[0031][8] 一种光学元件，其是利用使用如[I]至[4]中任一项所述的光学元件制作用模具的纳米压印或射出成形所制作。
[0032][发明的效果]
[0033]根据本发明的光学元件制作用模具及其制造方法，尽管设置如产生绕射光的微细间距的凹凸，也可以容易制作可以减少绕射光的指向性的光学元件，并且也可以调整凹凸的间距。
[0034]根据本发明的光学元件，可以减少绕射光的指向性。
【附图说明】
[0035]图1是示意性地表示本发明的光学元件制作用模具的第I实施形态的剖面图。
[0036]图2是表示构成图1的光学元件制作用模具的凹凸层的放大剖面图。
[0037]图3是表示构成图1的光学元件制作用模具的凹凸层的放大平面图。
[0038]图4是示意性地表示单粒子膜形成步骤中排列的粒子的平面图。
[0039]图5A是表示利用LB法的粒子排列步骤中的移行步骤开始前的状态的说明图。
[0040]图5B是表示利用LB法的粒子排列步骤中的移行步骤中的状态的说明图。
[0041]图6A是图1的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示粒子排列步骤后的状态的图。
[0042]图6B是图1的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示蚀刻步骤的中途的状态的图。
[0043]图6C是图1的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示蚀刻步骤后的状态的图。
[0044]图7是实施例的光学元件中，投影自光学元件出射的激光的绕射光的绕射影像。
[0045]图8是比较例的光学元件中，投影自光学元件出射的激光的绕射光的绕射影像。
[0046]图9是示意性地表示本发明的光学元件制作用模具的第2实施形态的剖面图。
[0047]图10是示意性地表示本发明的光学元件制作用模具的第2实施形态的剖面图。
[0048]图1lA是图9的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示粒子排列步骤后的状态的图。
[0049]图1lB是图9的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示蚀刻步骤的中途的状态的图。
[0050]图1lC是图9的光学元件制作用模具的制造方法的说明图，表示蚀刻步骤后的状态的图。
[0051]图12是示意性地表示本发明的光学元件制作用模具的第2实施形态的剖面图。
[0052]图13是示意性地表示本发明的光学元件制作用模具的第2实施形态的剖面图。
【具体实施方式】
[0053][第I实施形态]
[0054]<光学元件制作用模具>
[0055]表示本发明的光学元件制作用模具(以下，简称为「模具」)的一实施形态。
[0056]图1中，表不本实施形态的模具。本实施形态的模具10具备表面Ila包含平面的板状体的母材11、以及设置于母材11的表面Ila的凹凸层12。
[0057]模具的大小根据利用该模具所制作的光学元件而适当选择。例如，光学元件为有机EL或薄膜装置中使用的绕射晶格的情况下，母材11的表面Ila的面积为30mmX 30mm?110OmmX 1300mm,优选 200mmX 200mm ?400mmX 500mm。
[0058](母材)
[0059]作为母材11的材质，并无特别限制，例如可以使用铁、不锈钢、镍、铝、铬、铜、钼、钴、钨、钛、碳化钨、金属陶瓷等。母材11的表面Ila的面积根据利用该模具所制作的光学元件的面积而适当选择。母材11的厚度只要可以保持作为模具10的强度，那么无特别限定，但例如也可以为0.1mm?100mm，优选0.3mm?1mm0
[0060]母材11的形状为平板状体。表面Ila的表面粗糙度(Ra)为0.1nm?50nm，优选0.1nm?10nm。在表面Ila上，形成凹凸层12。
[0061](凹凸层)
[0062]凹凸层12是将与光学元件的材料相接触的面设为凹凸面12a的层。在本实施形态中，具有多个圆锥形的凸部En(η为I以上的正数)。
[0063]凹凸层12的硬度较高、制膜性优异，因此优选由含有下述㈧?⑶的至少I种的材料所形成。
[0064](A)包含S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti或含有2种以上的这些元素的合金的金属。在合金的情况下，例如可以列举 Cr-Mo、Cr-W、N1-Mo, Ni_W、N1-Ti, N1-Cr, N1-Cr-Mo, T1-Ta,T1-W、W-Mo 等。
[0065](B)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物。作为所述金属氧化物，可以列举Si02、Cr203、Mo03、W03、Ta2O5, N1、T12等。
[0066](C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物。作为该金属氮化物，例如可以列举SiN、TiN, CrN, TaN(Ti，Cr)N、WN等。
[0067](D)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。作为该金属碳化物，例如可以列举SiC、WC、TiC、Cr3C2等。
[0068]这些之中，就更容易制膜的方面而言，优选Cr、Mo、W、T1、Ta、S12, T12, SiN, TiN,SiC、WC0
[0069]凹凸层12更优选由含有下述(Al)及⑶?⑶的至少I种的材料所形成。
[0070](Al)包含 S1、Cr、Mo、W、Ta、Ti 或含有 2 种以上的 S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti 的合金的金属。在合金的情况下，例如可以列举Cr-Mo、Cr-W、N1-Mo、N1-W、N1-T1、N1-Cr、N1-Cr-Mo、T1-Ta, T1-ff, W-Mo 等。
[0071](B)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氧化物。作为所述金属氧化物，可以列举Si02、Cr203、Mo03、W03、Ta2O5, N1, T12等。
[0072](C)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属氮化物。作为该金属氮化物，例如可以列举SiN、TiN, CrN, TaN(Ti，Cr)N、WN等。
[0073](D)选自由S1、Cr、Mo、W、Ta、N1、Ti所组成的群中的至少I种元素的金属碳化物。作为该金属碳化物，例如可以列举SiC、WC、TiC、Cr3C2等。
[0074]这些之中，就更容易制膜的方面而言，优选Cr、Mo、W、T1、Ta