CN108627900A - 光学相位差构件、偏光变换元件、模板及光学相位差构件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学相位差构件、偏光变换元件、模板及光学相位差构件的制造方法，其中光学相位差构件成本低，并且可容易地制造偏光变换元件。本发明的光学相位差构件10A包括：相位差部7A，其通过在一方向上延伸存在的多个凸部以及邻接的该凸部之间的凹部周期性地排列的凹凸结构来产生相位差；以及非相位差部9A，其不产生相位差；并且上述相位差部7A与上述非相位差部9A在同一面上交替配置。

Description

光学相位差构件、偏光变换元件、模板及光学相位差构件的制 造方法

技术领域

本发明涉及一种光学相位差构件、使用其的偏光变换元件、光学相位差构件制造用的模板(模具)、以及光学相位差构件的制造方法。

背景技术

液晶投影机是以展示等用途为目的而广泛普及。液晶投影机中，为了仅使某一偏光(s偏光成分或p偏光成分)的光射入液晶面板而使用偏光变换元件。可利用偏光变换元件，将来自光源的非偏光的光变换为其中一种偏光的光，因此可效率良好地利用光能。

图10中表示现有的偏光变换元件的例子。偏光变换元件1具备：由在斜面上成膜有光学薄膜2的多个棱镜构成的棱镜阵列3、以及设置于棱镜阵列3的既定位置上的1/2波长板4。偏光变换元件1例如以如下方式发挥功能。包含由卤素灯等光源所发射的s偏光成分(图10中以“〇”表示)与p偏光成分(图10中以双向箭头表示)的光射入棱镜阵列3中。入射光的p偏光成分透过光学薄膜2而射入1/2波长板4中，且通过该1/2波长板4，由此，偏光面旋转90度，作为s偏光成分而射出。另一方面，射入棱镜阵列3中的光的s偏光成分在光学薄膜2反射，并且不通过1/2波长板4，作为s偏光成分而射出。如上所述，由偏光变换元件1射出的光一致成为s偏光，光能的损耗也少。

专利文献1、2中记载了使用延伸的树脂膜或石英板来作为如上所述的偏光变换元件的1/2波长板。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2003-302523号公报

专利文献2：日本特开2004-170853号公报

发明内容

为了制造如上所述的偏光变换元件，必须从延伸的树脂膜或石英板上切割出多个长条状的小片来作为1/2波长板，将各小片贴附于棱镜阵列的既定位置上，需要大量的工时。另外，由石英板构成的波长板价格高。

因此，本发明的目的在于提供一种消除上述现有技术的缺点、可容易地制造偏光变换元件的低成本的光学相位差构件(波长板)及其制造方法，以及使用该光学相位差构件的偏光变换元件。

解决问题的技术手段：

依据本发明的第1实施方式，提供一种光学相位差构件，其具有：

相位差部，其通过在一方向上延伸存在的多个凸部以及邻接的该凸部之间的凹部周期性地排列的凹凸结构来产生相位差；以及

非相位差部，其不产生相位差；并且

上述相位差部与上述非相位差部在同一面上交替配置。

上述光学相位差构件具有如下结构，即，将分别具有交替配置的双折射部及非双折射部的第1相位差构件及第2相位差构件重叠的结构，

上述相位差部由上述第1相位差构件的上述双折射部以及上述第2相位差构件的上述双折射部构成，并且

上述非相位差部可由上述第1相位差构件的上述非双折射部以及上述第2相位差构件的上述非双折射部构成。

上述光学相位差构件具有如下结构，即，将具有交替配置的第1双折射部及第2双折射部的第1相位差构件、与具有第3双折射部的第2相位差构件重叠的结构，

上述相位差部由上述第1相位差构件的上述第1双折射部以及上述第2相位差构件的上述第3双折射部构成，并且

上述非相位差部由上述第1相位差构件的上述第2双折射部以及上述第2相位差构件的上述第3双折射部构成。

上述光学相位差构件中，由上述相位差部产生的相位差可为λ/4或λ/2。

上述光学相位差构件的上述相位差部具备：

透明基体，其具有与上述多个凸部的延伸方向垂直的面中的剖面为大致梯形形状的上述凹凸结构；

高折射率层，其形成于上述透明基体的上述凸部的上表面及侧面，且具有比上述凸部高的折射率；以及

中折射率层，其形成于上述凸部的上表面的上述高折射率层上，且由具有比上述高折射率层低的折射率的层构成；并且

在形成于相邻的上述凸部的对向的上述侧面上的上述高折射率层之间存在空气层。

上述光学相位差构件中，上述中折射率层可形成于上述凸部的上表面及侧面的上述高折射率层上。

上述光学相位差构件的上述相位差部具备：

透明基体，其具有与上述多个凸部的延伸方向垂直的面中的剖面为大致梯形形状的上述凹凸结构；

高折射率层，其形成于上述透明基体的上述凸部的上表面及侧面，且具有比上述凸部高的折射率；以及

积层体，其形成于上述凸部的上表面的上述高折射率层上，且由2n+1个(n为正整数)层构成；并且

在形成于相邻的上述凸部的对向的上述侧面上的上述高折射率层之间存在空气层，

上述积层体具备：形成于上述高折射率层上的第1层、形成于第2k－1层(k为1～n的整数)上的第2k层、以及形成于上述第2k层上的第2k+1层，

上述第1层的折射率低于上述高折射率层的折射率，

上述第2k+1层的折射率低于上述第2k层的折射率。

上述光学相位差构件可用于偏光变换元件。

依据本发明的第2实施方式，提供一种偏光变换元件，其具备：

第1实施方式的光学相位差构件、以及

偏光分光镜阵列；

上述偏光分光镜阵列具备：

多个偏光膜，其使来自光源的入射光中第1偏光方向的光透过，且使与上述第1偏光方向正交的第2偏光方向的光反射；以及

多个反射膜，其使由上述偏光膜反射的上述第2偏光方向的光反射；并且

上述偏光膜及上述反射膜相互平行，且以既定的间隔交替设置；

在上述偏光分光镜阵列的上述第1偏光方向的光及上述第2偏光方向的光的其中一个出射面上，定位上述光学相位差构件的相位差部；

在上述偏光分光镜阵列的上述第1偏光方向的光及上述第2偏光方向的光的另一个出射面上，定位上述光学相位差构件的非相位差部。

依据本发明的第3实施方式，提供一种光学相位差构件制造用的模板，其具备：

由在第1方向上延伸存在的多个凸部及凹部构成的凹凸部、以及

非凹凸部；并且

上述凹凸部及上述非凹凸部具有在第2方向上延伸存在的矩形形状，且在与上述第2方向正交的方向上邻接并交替配置；

上述第1方向与上述第2方向所形成的角度为20度～70度或者110度～160度。

依据本发明的第4实施方式，提供一种光学相位差构件的制造方法，其具有如下步骤：

制作树脂结构体，上述树脂结构体具有由在一方向上延伸存在的凹部及凸部構成的凹凸图案面；

在上述树脂结构体的凹凸图案面上，配置开口部与遮蔽部交替配置的掩模；

对位于上述开口部的上述树脂结构体的凸部进行蚀刻，获得具有凹凸部与非凹凸部交替配置的表面的模板；以及

将上述模板的上述表面的形状转印至被转印材料上，获得透明基体。

发明效果：

本发明的光学相位差构件由于相位差部与非相位差部在同一面上交替配置，因此可通过将该光学相位差构件贴合于偏光分光镜阵列(棱镜阵列)上来制造偏光变换元件。即，不需要从光学相位差构件上切割出多个小片而贴附于偏光分光镜阵列上。因此，可减轻偏光变换元件的制造所需要的工时。另外，本发明的光学相位差构件不使用石英板，因此成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是第1实施形态的光学相位差构件的概略俯视图。

图2的(a)～(c)是表示第1实施形态的光学相位差构件的双折射部的剖面结构的例子的概略图。

图3是概念性地表示第2实施形态的光学相位差构件的剖面结构的图。

图4是表示现有的光学相位差构件与第2实施形态的光学相位差构件的相位差的波长依存性的图。

图5的(a)是概念性地表示第3实施形态的光学相位差构件的剖面结构的图。图5的(b)是表示图5的(a)所示的光学相位差构件中使用的第1相位差构件的平面结构的概略图。图5的(c)是表示图5的(a)所示的光学相位差构件中使用的第2相位差构件的平面结构的概略图。

图6是表示偏光变换元件的剖面结构与作用的概略图。

图7是表示光学相位差构件的制造方法的流程表。

图8的(a)～(h)是概念性地表示光学相位差构件的制造方法的各步骤的图。

图9的(a)是光学相位差构件的制造方法中所形成的树脂结构体的概略俯视图，图9的(b)是配置有掩模的树脂结构体的概略俯视图。

图10是表示现有的偏光变换元件的剖面结构的概略图。

附图标号：

1、100：偏光变换元件

2：光学薄膜

3：棱镜阵列

4：1/2波长板

7、7A、7B、7C：相位差部

9、9A、9B、9C：非相位差部

10、10A、10B、10C：光学相位差构件

110a：第1相位差构件

110b：第2相位差构件

11、11a、11b、11c、111a、111b：双折射部

13、113a、113b：非双折射部

20：中折射率层

25：积层体

22：第1层

24：第2层

26：第3层

30：高折射率层

40：透明基体

42：基材

50：凹凸结构层

52：涂膜

60：凸部

60t：凸部60的上表面

60s：凸部60的侧面

70：凹部

90：空气层

80：凹凸图案

82：第2凹凸图案

84：第1凹凸图案

100：偏光变换元件

101：偏光分光镜阵列

102a：偏光膜

102b：反射膜

104a、104b：透明构件

106a、106b：区块

130：第1相位差构件

131：第1双折射部

133：第2双折射部

140：树脂结构体

142：支持基板

144：树脂层

150：第2相位差构件

151：第3双折射部

160：掩模

162：开口部

164：遮蔽部

180：模板

181：凹凸部

183：非凹凸部

186：凸部

187：凹部

240：母模

Wa：空气层90的宽度

Wb：空气层90的宽度

Wc：空气层90的宽度

Ha：从凸部60的底面至上表面为止的高度

Hb：从凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度

Hc：从凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度

T_mt：中折射率层20的厚度

T_ht：高折射率层30的厚度

Tb_hs：凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度

Tc_hs：凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度

T_st：积层体25的厚度

T_st1：第1层22的厚度

T_st2：第2层24的厚度

T_st3：第3层26的厚度

AX：入射光轴

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护的范围。

以下，参照图式，对光学相位差构件及使用其的偏光变换元件、以及光学相位差构件的制造方法进行说明。

光学相位差构件10A(第1实施形态)

图1所示的光学相位差构件10A具有：在正交的偏光成分之间产生相位差的相位差部7A；以及不产生相位差的非相位差部9A。相位差部7A及非相位差部9A均为在一方向(图1中由箭头A1所表示)上延伸存在的矩形的形状，且在同一面上，在与它们的延伸方向正交的方向上邻接并交替排列。为了将光学相位差构件10A用于制造偏光变换元件，相位差部7A及非相位差部9A优选为延伸方向的长度为0.1mm～100mm，宽度方向的长度为0.1mm～50mm。相位差部7A中产生的相位差可为任意的大小，优选为λ/4或λ/2(λ表示入射光的波长)，更优选为λ/2。

相位差部

光学相位差构件10A的相位差部7A由形成有周期性的凹凸图案80的双折射部11构成。双折射部11的凹凸图案80为多个凸部以及邻接的凸部之间的凹部周期性地排列而成的一维周期图案，上述多个凸部不仅在一方向上延伸存在，而且与延伸方向垂直的面中的剖面为梯形形状(大致梯形形状)。即，双折射部11具有一维周期凹凸结构。藉此，双折射部11具有双折射性(折射率的各向异性)。凸部及凹部可在相对于相位差部7A及非相位差部9A的延伸方向而形成20度～70度、或者110度～160度的角度的方向上延伸存在，也可在形成45度或者135度的角度的方向上延伸存在。

列举图2的(a)～(c)所示的双折射部11a、11b、11c为例，对由与凸部及凹部的延伸方向正交的面所切断的双折射部11的剖面结构进行说明。

图2的(a)所示的双折射部11a具备具有凹凸图案80的透明基体40，上述凹凸图案80由剖面为大致梯形形状的凸部60以及邻接的凸部60之间的凹部70构成。在相邻的凸部60的侧面60s之间存在空气层90。

透明基体40由平板状的基材42、及凹凸结构层50构成。

基材42并无特别限制，可适当利用透过可见光的公知基材。例如可利用：由玻璃等透明无机材料构成的基材；由聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚芳酯等)、丙烯酸系树脂(聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯乙烯系树脂(ABS树脂等)、纤维素系树脂(三乙酰基纤维素等)、聚酰亚胺系树脂(聚酰亚胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂等)、环烯烃聚合物等树脂构成的基材等。在将光学相位差构件10A用于投影机的情况下，要求光学相位差构件10A具有高耐光性及高耐热性，因此基材42较理想为耐光性及耐热性高的基材。就该方面而言，优选为由无机材料构成的基材。在基材42上，为了提高密接性，也可进行表面处理或设置易接着层等。另外，为了掩埋基材42的表面的突起，也可设置平滑化层等。基材42的厚度优选为1μm～20mm的范围内。在基材42的与形成有凹凸结构层50的面的相反侧的面上，为了改善透过率，也可设置由单层或多层构成的抗反射层。另外，也可设置用以抗反射的亚波长微细结构。另外，在将偏光分光镜等其他光学构件接合(贴合)于基材40的与形成有凹凸结构层50的面的相反侧的面上的情况下，为了使其他光学构件与基材40的界面的反射减小，也可利用具有适当折射率的接着剂、粘着剂、折射液等，将基材40与其他光学构件接合。

凹凸结构层50具有多个凸部60及凹部70，藉此，凹凸结构层50的表面形成凹凸图案80。凹凸结构层50优选为由波长550nm的折射率(以下，适当称为“折射率”)为1.2～1.8的范围内的材料所构成。构成凹凸结构层50的材料例如可使用：二氧化硅、SiN、SiON等Si系材料，TiO₂等Ti系材料，ITO(铟-锡-氧化物)系材料，ZnO、ZnS、ZrO₂、Al₂O₃、BaTiO₃、Cu₂O、MgS、AgBr、CuBr、BaO、Nb₂O₅、SrTiO₂等无机材料。这些无机材料也可以是利用溶胶凝胶法等，使无机材料的前驱物(溶胶凝胶材料)硬化而成者。除了上述无机材料以外，还可使用：聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AS树脂、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二酯、玻璃强化聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、氟树脂、聚芳酯、聚砜、聚醚砜、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、热塑性聚酰亚胺等热塑性树脂；酚树脂、三聚氰胺树脂、脲树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、醇酸树脂、硅酮树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等热硬化性树脂；紫外线硬化型(甲基)丙烯酸酯系树脂、紫外线硬化型丙烯酸胺酯系树脂、紫外线硬化型聚酯丙烯酸酯系树脂、紫外线硬化型环氧丙烯酸酯树脂、紫外线硬化型多元醇丙烯酸酯树脂、紫外线硬化型环氧树脂等紫外线硬化型树脂；将它们掺合2种以上而成的材料等树脂材料。进而，也可使用在上述树脂材料中复合化有上述无机材料的材料。另外，为了获得硬涂布性等，也可与上述无机材料、上述树脂材料一并包含公知的微粒子或填料。进而，也可使用在上述材料中含有紫外线吸收材料者。紫外线吸收材料具有如下的作用：通过吸收紫外线，将光能变换为如热之类的无害形式，从而抑制凹凸结构层50的劣化。紫外线吸收剂可使用现有公知者，例如可使用：苯并三唑系吸收剂、三嗪系吸收剂、水杨酸衍生物系吸收剂、二苯甲酮系吸收剂等。在将光学相位差构件10A用于投影机的情况下，凹凸结构层50较理想为具有高的耐光性及耐热性。就这方面而言，凹凸结构层50优选为由无机材料构成。

凹凸结构层50的各凸部60在图2的(a)的Y方向(纵深方向)上延伸存在，多个凸部60是以短于设计波长(由光学相位差构件10A产生相位差的光的波长)的周期来排列。与各凸部60的延伸方向正交的ZX平面中的剖面可为大致梯形形状。本申请案中所谓“大致梯形形状”是指如下的大致四边形，其具有与基材42的表面大致平行的一组对边，且该对边中与基材42的表面接近的边(下底)比另一边(上底)长，下底与2个斜边所形成的角均为锐角。大致四边形的各边也可弯曲。即，各凸部60只要从基材42的表面朝向上方(从基材42的表面离开的方向)，宽度(与凸部60的延伸方向垂直的方向的长度，即图2的(a)的x方向的长度)变小即可。另外，各顶点也可带有圆形。另外，上底的长度也可为0。即，本申请案中“大致梯形形状”是也包含“大致三角形状”的概念。此外，上底的长度优选为大于0。具有上底大于0的大致梯形形状的剖面的凸部与具有大致三角形状的剖面的凸部相比，具有如下所述的优点。即，容易形成用于利用压印法来形成凸部的模板，以及凸部的面押耐性等机械强度高。

凸部60的高度(凹凸高度)较理想为100～2000nm的范围内。若凸部60的高度小于100nm，则在可见光射入光学相位差构件10A中的情况下，难以产生所需的相位差。在凸部60的高度超过2000nm的情况下，由于凸部60的纵横比(凸部高度相对于凸部宽度的比)大，故而难以形成凹凸图案80。凸部60的上表面60t的宽度(与凸部60的延伸方向正交的面中的大致梯形形状的剖面的上底的长度)优选为50nm以下。通过凸部60的上表面60t的宽度为50nm以下，容易进一步提高双折射部11a的透过率。另外，凹凸图案80的凹凸间距优选为50～1000nm的范围内。间距小于50nm的凹凸图案难以利用纳米压印法来形成。在间距超过1000nm的情况下，难以确保作为光学相位差构件而言充分的无色透明性。

在相邻的凸部60的对向的侧面60s之间的空间(间隙)中存在空气层90。通过空气层90与凸部60周期性地排列而产生双折射性，藉此可产生相位差。空气层90的宽度Wa优选为35～100nm的范围内。此外，若将从凸部60的底面至上表面为止的高度设为Ha，则双折射部11a中的所谓“空气层90的宽度Wa”是指从凸部60的底面起Ha/2的高度的位置上的空气层90的厚度(相邻的凸部60的对向的侧面60s之间的距离)。

继而，对图2的(b)所示的双折射部11b进行说明。双折射部11b具备：与图2的(a)的双折射部11a同样的透明基体40、形成于透明基体40的凸部60的上表面60t及侧面60s上的高折射率层30、以及形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上的中折射率层20。在形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30之间存在空气层90。

高折射率层30是具有比透明基体40的凹凸结构层50高的折射率的层。高折射率层30优选为由折射率为2.3以上的材料所构成。构成高折射率层30的材料例如可使用：Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等金属、这些金属的氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、卤化物等无机材料。

高折射率层30被覆凸部60。即，高折射率层30被覆凸部60的上表面60t及侧面60s。通过凸部60由高折射率层30所被覆，则藉由凸部60与空气层90的周期排列而产生的双折射性变大。因此，可减小凸部60的高度，即，减小凸部60的纵横比，故而容易形成凹凸图案80。形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30的厚度T_ht优选为50～250nm的范围内。

另外，在出于对特定的波长λ的光赋予相位差的目的而使用光学相位差构件10A的情况下，形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度Tb_hs优选为0.03λ～0.11λ。通过高折射率层30的厚度Tb_hs为上述范围内，容易进一步提高双折射部11b的透过率。此外，若将从凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度设为Hb，则双折射部11b中的所谓“凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度Tb_hs”是指从凸部60的底面起Hb/2的高度的位置上的高折射率层30的厚度。

中折射率层20是具有比高折射率层30低的折射率的层。中折射率层20优选为由折射率为1.5～1.7的范围内的材料所构成。构成中折射率层20的材料的折射率更优选为1.55～1.65。构成中折射率层20的材料例如可列举：氧化铝、氧化锌、氧化镁、氮氧化硅、氟化镧、氧化硅、氧化锗等。

中折射率层20形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上。藉此，光的反射得到抑制，因此双折射部11b可具有高透过率。在出于对特定的波长λ的光赋予相位差的目的而使用光学相位差构件10A的情况下，形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上的中折射率层20的厚度T_mt优选为0.9λ/4n～1.3λ/4n(n表示中折射率层20的折射率)的范围内。通过中折射率层20的厚度T_mt为上述范围内，容易进一步提高双折射部11b的透过率。

此外，中折射率层20也可形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上。在出于对特定的波长λ的光赋予相位差的目的而使用光学相位差构件10A的情况下，在凸部60的侧面60s上的高折射率层30上形成的中折射率层20的厚度(凸部60的侧面60s上的中折射率层20的厚度)优选为0.03λ以下。若凸部60的侧面60s上的中折射率层20的厚度超过0.03λ，则存在由双折射部11b产生的相位差变小的倾向。此外，双折射部11b中的所谓“凸部60的侧面60s上的中折射率层20的厚度”，是指从凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度的1/2的高度的位置上的中折射率层20的厚度。

在形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30之间的空间(间隙)中存在空气层90。通过空气层90与被覆凸部60的高折射率层30周期性地排列，而产生双折射性，藉此可产生相位差。空气层90的宽度Wb优选为上述入射光的波长的0.08～0.18倍的范围内。通过空气层90的宽度Wb为上述范围内，容易进一步提高双折射部11b的透过率，另外，可产生充分大小的相位差。此外，若将从凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度设为Hb，则双折射部11b中的所谓“空气层90的宽度Wb”是指从凸部60的底面起Hb/2的高度的位置上的空气层90的厚度(形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30的表面之间的距离)。

继而，对图2的(c)所示的双折射部11c进行说明。双折射部11c具备：与图2的(b)的双折射部11a相同的透明基体40及高折射率层30、以及在凸部60的上表面60t上的高折射率层30上形成的积层体25。在形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30之间存在空气层90。

高折射率层30是以与图2的(b)的双折射部11b的高折射率层30相同的方式构成。在出于对特定的波长λ的光赋予相位差的目的而使用光学相位差构件10A的情况下，形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度Tc_hs优选为0.03λ～0.11λ。通过高折射率层30的厚度Tc_hs为上述范围内，不仅具有更高的透过率，而且可确保所需的相位差。此外，若将从凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度设为Hc，则双折射部11c中的所谓“凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度Tc_hs”是指从凸部60的底面起Hc/2的高度的位置上的高折射率层30的厚度。

积层体25形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上。积层体25可由2n+1个(n为正整数)层，即，3以上的奇数个层构成。图2的(c)中，积层体25由第1层22、第2层24及第3层26的3个层构成。第1层22直接形成于高折射率层30上，第2层24直接形成于第1层22上，第3层26直接形成于第2层24上。

第1层22的折射率低于高折射率层30，第3层26的折射率低于第2层24的折射率。藉此，双折射部11c可于广波长范围内具有高透过率。

第2层24的折射率可高于第1层22的折射率，或者第2层24的折射率可低于第1层22的折射率。

在第2层24的折射率高于第1层22的折射率的情况下，积层体25具有如下结构，即，具有相对较高的折射率的层与具有相对较低的折射率的层交替积层的结构。该情况下，第1层22及第3层26的折射率可为1.3～1.55的范围内。在第1层22或第3层26的折射率超过1.55的情况下，存在双折射部11c的平均透过率(波长430nm～680nm的光的透过率的平均)低的倾向。折射率小于1.3的材料存在稳定性低的倾向。另外，第2层24的折射率可为2.1以上，优选为2.1～2.6的范围内。在第2层24的折射率小于2.1的情况下，存在光学相位差构件100的平均透过率低的倾向。折射率超过2.6的材料存在该材料自身的可见光区域中的透明性低的倾向。另外，第1层22及第3层26可由相同材料形成，第2层24可由与高折射率层30相同的材料形成。藉此，可利用种类少的材料来制造光学相位差构件10A，因此可降低制造成本。

在第2层24的折射率低于第1层22的折射率的情况下，积层体25中，距离高折射率层30越远的层具有越低的折射率。该情况下，积层体25的最表层(最上层)的第3层26的折射率可为1.3～1.4的范围内。

构成第1层22及第3层26的材料例如可列举：如SiO₂、MgF₂之类的Si、Al、Li、Mg、Ca、K的氧化物、氟化物。作为构成第2层74的材料，例如可列举：Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等金属、这些金属的氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、卤化物等无机材料。

在凸部60的上表面60t上的高折射率层30上形成的第1层22的厚度T_st1可为20～40nm的范围内，其上的第2层24的厚度T_st2可为20～55nm的范围内，进而其上的第3层26的厚度T_st3可为70～140nm的范围内，第1层22、第2层24、第3层26的厚度的合计即积层体25的厚度T_st可为110～235nm的范围内。该情况下，存在双折射部11c的平均透过率高的倾向。另外，第1层22的厚度T_st1可为20～35nm的范围内，第2层24的厚度T_st2可为20～45nm的范围内，第3层26的厚度T_st3可为70～125nm的范围内，积层体25的厚度T_st可为110～205nm的范围内。该情况下，存在双折射部11c的平均透过率更高的倾向。

此外，积层体25也可形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上。在凸部60的侧面60s上的高折射率层30上形成的积层体25的厚度(凸部60的侧面60s上的积层体25的厚度)优选为5～40nm的范围内。通过积层体25的厚度为上述范围内，可一边抑制由于积层体25成膜于侧面60s上而引起的相位差的降低，一边提高双折射部11c的透过率。另外，若增大第2层24的折射率，则即使通过形成于侧面的第2层24，也产生由结构双折射引起的相位差，因此可抑制由于积层体25形成于侧面而引起的相位差的下降。此外，若将从凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度设为Hc，则双折射部11c中的所谓“凸部60的侧面60s上的积层体25的厚度”是指从凸部60的底面起Hc/2的高度的位置上的积层体25的厚度。

在积层体由5以上的奇数个层构成的情况下，即，在积层体的层数为2n+1(n为2以上的整数)的情况下，积层体具备：直接形成于高折射率层上的第1层、直接形成于第2k－1层(k为1～n的整数)上的第2k层、以及直接形成于第2k层上的第2k+1层，且积层体的最表层成为第2n+1层。第1层的折射率低于高折射率层，第2k+1层的折射率低于第2k层的折射率。由此，双折射部10c可在广波长范围内具有高透过率。第2k层的折射率可高于第2k－1层的折射率，或者第2k层的折射率可低于第2k－1层的折射率。在第2k层的折射率高于第2k－1层的折射率的情况下，积层体具有如下结构，即，相对于该层所接触的层而具有相对较高的折射率的层与具有相对较低的折射率的层交替积层的结构。该情况下，第2k－1层及第2k+1层可由相同材料形成，第2k层也可由与高折射率层相同的材料形成。藉此，可利用种类少的材料来制造光学相位差构件10A，因此可降低制造成本。

在形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30之间的空间(间隙)中存在空气层90。通过空气层90与被覆凸部60的高折射率层30周期性地排列，而产生双折射性，藉此可产生相位差。空气层90的宽度Wc优选为35～100nm的范围内。通过空气层90的宽度Wc为上述范围内，则即便是低的凹凸高度，也可确保大的相位差。此外，若将从凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度设为Hc，则双折射部11c中的所谓“空气层90的宽度Wc”是指从凸部60的底面起Hc/2的高度的位置上的空气层90的厚度(形成于相邻的凸部60的对向的侧面60s上的高折射率层30的表面之间的距离)。

此外，图2的(a)～(c)中，相邻的凸部60在凸部60的底面(或者凸部60的下摆)上相互连接，相邻的凸部的底面(或者相邻的凸部的下摆)彼此也可隔开既定的距离。该情况下，图2的(b)、(c)所示的双折射部11b、11c中，在凹部与形成于其上的高折射率层的界面，通过双折射部11b、11c的光的一部分反射，因此存在透过率降低的倾向。因此，就使双折射部成为高透过率的观点而言，相邻的凸部的底面彼此的间隔，即，在凹凸结构层50的表面上相邻的凸部中所夹持的区域(凹部)的宽度优选为凹凸图案的间距的0～0.2倍的范围内。换言之，凸部的底面的宽度优选为凹凸图案的间距的0.8～1倍的范围内。通过凹部的宽度相对于凹凸图案的间距的比为0.2以下，即，凸部的底面的宽度相对于凹凸图案的间距的比为0.8以上，容易进一步提高双折射部的透过率。

此外，图2的(a)～(c)中所示的双折射部11a、11b、11c具备透明基体40，其在基材42上形成有具有凹部70及凸部60的凹凸结构层50，除此以外，也可具备由基材与形成于基材上的独立的多个凸部所构成的透明基体。相邻的凸部底面(或者凸部的下摆)彼此可连接，或者，相邻的凸部的底面也可彼此隔开既定的距离而设置，基材的表面在凸部间露出。独立的凸部可由与构成上述凹凸结构层50的材料相同的材料所构成。

另外，透明基体也可由如下基材所构成，该基材以基材的表面自身构成由凹部及凸部构成的凹凸图案的方式进行形状化。

非相位差部

光学相位差构件10A的非相位差部9A是由不具有双折射性的非双折射部13所构成。非双折射部13若不具有双折射性，则可具有任意的表面形状(结构)，例如可具有无凹凸的平坦结构，也可具有无各向异性的凹凸、间距比可见光长的凹凸等。

光学相位差构件10B(第2实施形态)

图3所示的光学相位差构件10B是与第1实施形态的光学相位差构件10A同样地，具有使正交的偏光成分之间产生相位差的相位差部7B、以及不产生相位差的非相位差部9B。相位差部7B及非相位差部9B的排列、形状及相位差特性与第1实施形态的光学相位差构件10A的相位差部7A及非相位差部9A相同。

光学相位差构件10B具备第1相位差构件110a及第2相位差构件110b。第1相位差构件110a具有双折射部111a及非双折射部113a，第2相位差构件110b具有双折射部111b及非双折射部113b。双折射部111a、111b以及非双折射部113a、113b均具有在一方向上延伸存在的矩形的形状，且在同一面上，在与它们的延伸方向正交的方向上邻接并交替排列。双折射部111a、111b具有一维周期凹凸结构(一维周期凹凸图案)，藉此具有双折射性。另一方面，非双折射部113a、113b不具有双折射性。可使用第1实施形态的光学相位差构件10A来作为第1相位差构件110a及第2相位差构件110b。

相位差部7B由第1相位差构件110a的双折射部111a以及第2相位差构件110b的双折射部111b构成。非相位差部9B由第1相位差构件110a的非双折射部113a以及第2相位差构件110b的非双折射部113b构成。即，第1相位差构件110a及第2相位差构件110b是以双折射部111a、111b在相位差部7B中重叠，且非双折射部113a、113b在非相位差部9B中重叠的方式而重叠。例如，通过使用2个第1实施形态的光学相位差构件10A来作为第1相位差构件110a及第2相位差构件110b，以双折射部11彼此、非双折射部13彼此重叠的方式来贴合，而获得第2实施形态的光学相位差构件10B。

由相位差部7B产生的相位差的大小成为由第1相位差构件110a的双折射部111a产生的相位差与由第2相位差构件110b的双折射部111b产生的相位差的总计大小。因此，可由相位差部7B来产生大的相位差。由相位差部7B产生的相位差可为任意的大小，优选为λ/4或λ/2(λ表示入射光的波长)，更优选为λ/2。例如，通过使用具有产生λ/4的相位差的双折射部111a、111b的相位差构件110a、110b，可由相位差部7B来产生λ/2的相位差。非相位差部9B由于是由非双折射部113a、113b所构成，故而不产生相位差。

通常，为了利用结构双折射来产生λ/2等的大相位差，必须使凹凸结构的高度(深度)足够大，但此种纵横比的大凹凸结构由于脱模性或机械强度低，故而难以形成。但是，本实施形态的光学相位差构件10B通过将2个相位差构件110a、110b重叠，不仅可产生大的相位差，而且可容易制造。

另外，要求液晶投影机的偏光变换元件可在可见区域全域中使光的偏光一致。因此，理想而言，要求液晶投影机的偏光变换元件中使用的1/2波长板具有可在可见区域的宽频带中产生1/2波长的相位差的特性(本申请案中，将这种相位差特性称为“理想分散”)。石英的双折射依存于光的波长，波长越短则石英的双折射越大。因此，现有的使用石英板的1/2波长板如图4中由点划线所示，具有在短波长下相位差大的相位差特性(将此种相位差特性称为“通常分散”)。另一方面，本实施形态的光学相位差构件10B的相位差部7B如图4中由虚线所示，具有与理想分散接近的特性，即，具有入射光的波长λ越短，所产生的相位差越小(入射光的波长λ越长，所产生的相位差越大)的特性(将此种相位差特性称为“逆分散”)。因此，本实施形态的光学相位差构件10B可适合用于偏光变换元件。此外，图4中，将理想分散的相位差特性以实线表示。

此外，作为本实施形态的变形，光学相位差构件也可为3个以上的相位差构件重叠而成者。例如，准备3个在双折射部11中产生1/6波长的相位差的第1实施形态的光学相位差构件10A，将它们作为第1相位差构件、第2相位差构件、第3相位差构件而重叠，由此可获得在相位差部产生1/2波长的相位差的光学相位差构件。

光学相位差构件10C(第3实施形态)

图5的(a)所示的光学相位差构件10C与第1实施形态的光学相位差构件10A同样，具有：在正交的偏光成分之间产生相位差的相位差部7C、以及不产生相位差的非相位差部9C。相位差部7C及非相位差部9C的排列、形状及相位差特性与第1实施形态的光学相位差构件10A的相位差部7A及非相位差部9A相同。

光学相位差构件10C具备第1相位差构件130及第2相位差构件150。

第1相位差构件130如图5的(b)所示，具有第1双折射部131及第2双折射部133。第1双折射部131及第2双折射部133均为在一方向(图5的(b)中由箭头A2所表示)上延伸存在的矩形形状，且在同一面上，在与它们的延伸方向正交的方向上邻接并交替排列。第1双折射部131与第2双折射部133均具有与第1实施形态的光学相位差构件10A的双折射部11相同的一维周期凹凸结构(一维周期凹凸图案)。藉此，第1双折射部131及第2双折射部133具有双折射性。第1双折射部131的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向与后述第2相位差构件150的第3双折射部151的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向大致平行。第2双折射部133的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向与第2相位差构件150的第3双折射部151的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向大致正交。因此，第1双折射部131与第2双折射部133的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向相互大致正交。即，第1双折射部131与第2双折射部133的慢轴大致正交。例如，第1双折射部131中，可在相对于第1双折射部131的延伸方向而形成45度角度的方向上延伸存在凹部及凸部，第2双折射部133中，可在相对于第2双折射部133的延伸方向而形成135度角度的方向上延伸存在凹部及凸部。即，第1双折射部131与第2双折射部133的慢轴角度可分别相对于第1双折射部131及第2双折射部133的延伸方向而为45度、135度。此外，本申请案中所谓“大致平行”，不仅包括延伸方向或慢轴一致的情况，也包括延伸方向或慢轴所形成的角度为-10°～10°的范围内的情况。所谓“大致正交”及“大致垂直”，不仅包括延伸方向或慢轴所形成的角度为90°的情况，也包括延伸方向或慢轴所形成的角度为80°～100°的范围内的情况。

第2相位差构件150如图5的(c)所示，具有第3双折射部151。第3双折射部151形成在与第1相位差构件130的第1双折射部131及第2双折射部133重叠的区域整体上。即，第2相位差构件在与第1相位差构件130的第1双折射部131及第2双折射部133重叠的区域中，具有均匀的双折射性。第3双折射部151具有与第1实施形态的光学相位差构件10A的双折射部11相同的凹凸结构(凹凸图案)。第3双折射部151的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向与第1相位差构件130的第1双折射部131的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向大致平行，且与第1相位差构件130的第2双折射部133的凹凸结构的凹部及凸部的延伸方向大致正交。即，第3双折射部151的慢轴与第1双折射部131的慢轴大致平行，且与第2双折射部133的慢轴大致垂直。另外，第3双折射部151的相位差的绝对值与第2双折射部133的相位差的绝对值实质上相等。例如，通过除了凹部及凸部的延伸方向以外，使第3双折射部151与第2双折射部133的结构相同，可使第3双折射部151与第2双折射部133的相位差的绝对值实质上相同。此外，所谓“相位差的绝对值实质上相等”，不仅包括相位差的绝对值一致的情况，也包括相位差的绝对值的差小于10nm的情况。

相位差部7C由第1相位差构件130的第1双折射部131及第2相位差构件150的第3双折射部151构成。非相位差部9C由第1相位差构件130的第2双折射部133及第2相位差构件150的第3双折射部151构成。即，第1相位差构件130及第2相位差构件150是以第1双折射部131与第3双折射部151在相位差部7C中重叠，且第2双折射部133与第3双折射部151在非相位差部9C中重叠的方式来重叠。

由相位差部7C产生的相位差的大小成为由第1双折射部131与第3双折射部151所产生的相位差的总计大小。通过第1双折射部131与第3双折射部151的慢轴大致平行，可在相位差部7C中产生更大的相位差。由相位差部7C产生的相位差可为任意的大小，优选为λ/4或λ/2，更优选为λ/2。例如，通过第1双折射部131与第3双折射部151产生λ/4的相位差，可由相位差部7C来产生λ/2的相位差。

另一方面，非相位差部9C中，第2双折射部133与第3双折射部151由于慢轴大致正交，且相位差的绝对值实质上相等，因此第2双折射部133的相位差与第3双折射部151的相位差相抵消。即，第2双折射部133的相位差与第3双折射部151的相位差的合计成为0(也包括相位差小于10nm，实质上为0的情况)。因此，非相位差部9C不产生相位差。

以上的第1～3实施形态的光学相位差构件由于交替形成有相位差部与非相位差部，故而可通过将光学相位差构件直接贴合于偏光分光镜阵列上来制造偏光变换元件。在使用现有的由延伸树脂膜或石英板构成的光学相位差构件来制造偏光变换元件的情况下，必须切割出多个长条状的小片，将各小片逐个贴合于偏光分光镜阵列上，与此相对，第1～3实施形态的光学相位差构件不需要切割出小片，因此容易制造偏光变换元件。

另外，第1～3实施形态的光学相位差构件与现有的由石英板构成的相位差构件相比而言价廉。进而，通过由无机材料等耐热性高的材料来形成第1～3实施形态的光学相位差构件，也具有获得与现有的延伸树脂膜相比耐热性高的光学相位差构件的优点。

偏光变换元件

参照图6，对使用上述光学相位差构件的偏光变换元件进行说明。偏光变换元件100具备光学相位差构件10、及偏光分光镜阵列101。

偏光分光镜阵列101具备：相对于入射光轴AX而形成45°角度的相互平行的偏光膜102a及反射膜102b；以及夹入偏光膜102a或反射膜102b的透明构件104a、104b。作为透明构件104a、104b，例如使用玻璃。由偏光膜102a以及夹入其的透明构件104a所构成的区块106a、与由反射膜102b以及夹入其的透明构件104b所构成的区块106b交替配设。藉此，偏光膜102a及反射膜102b以既定的间隔而交替设置。偏光膜102a使既定的偏光方向的偏光光透过，且使与其正交的偏光方向的偏光光反射。反射膜102b只要将入射光反射即可，因此也可代替反射膜而设置偏光膜，仅使用其反射功能。

作为光学相位差构件10，可使用上述的光学相位差构件10A、10B、10C。光学相位差构件10的相位差部7使入射光产生λ/2(λ表示入射光的波长)的相位差。光学相位差构件10配置于偏光分光镜阵列101的光出射面上，且贴附于透明构件104a、104b上。光学相位差构件10的相位差部7位于具备偏光膜102a的区块106a上，光学相位差构件10的非相位差部9位于具备反射膜102b的区块106b上。

继而，对偏光变换元件100的作用进行说明。来自光源(未图示)的波长λ的光L经过透镜阵列(未图示)等而射入区块106a中。相对于偏光膜102a，光L包含s偏光成分(图6中由“〇”所表示)与p偏光成分(图6中由双向箭头所表示)。光L射入偏光膜102a中，s偏光的成分反射，p偏光的成分透过。反射的s偏光成分由相邻的反射膜102b再次反射，从偏光分光镜阵列101射出，射入光学相位差构件10的非相位差部9。由于非相位差部9不产生相位差，故而s偏光成分直接从光学相位差构件10中射出。另一方面，透过偏光膜102a的p偏光成分从偏光分光镜阵列101中射出，射入光学相位差构件10的相位差部7。由于由相位差部7产生λ/2的相位差，故而p偏光光变换为s偏光光而从光学相位差构件10中射出。因此，射出偏光变换元件100的光全部成为s偏光。

此外，光学相位差构件10的相位差部7可位于具备反射膜102b的区块106b上，光学相位差构件10的非相位差部9可位于具备偏光膜102a的区块106a上。该情况下，从偏光变换元件100中射出的光全部成为p偏光。另外，也可使用反射p偏光成分、且透过s偏光成分的偏光膜来作为偏光膜102a。该情况下，从偏光变换元件100中射出的光全部成为p偏光。即，只要光学相位差构件10的相位差部7设置于偏光分光镜阵列101的p偏光成分及s偏光成分的其中一个出射面上，且非相位差部9设置于偏光分光镜阵列101的p偏光成分及s偏光成分的另一个出射面上即可。

如上所述，偏光变换元件100具有使入射光一致成为既定的偏光方向的作用。此种偏光变换元件100用于投影机(投影型显示装置)、反射型或半透过型液晶显示装置等各种装置等。

光学相位差构件的制造方法

关于光学相位差构件的制造方法，列举依据第1实施形态的光学相位差构件10A的制造方法为例来进行说明。光学相位差构件10A的制造方法如图7所示，主要具有如下步骤：步骤S1，制作树脂结构体，上述树脂结构体具有由在一方向上延伸存在的凹部及凸部构成的凹凸图案面；步骤S2，在上述树脂结构体的凹凸图案面上，配置开口部与遮蔽部在同一面上邻接并交替配置的掩模；步骤S3，对位于上述开口部的上述树脂结构体的凸部进行蚀刻，获得具备凹凸部与非凹凸部在同一面上邻接并交替配置的表面的模板(转印用的模具)；步骤S4，将上述模板的上述表面的形状转印至被转印材料上，获得透明基体；步骤S5，形成高折射率层；以及步骤S6，形成中折射率层或积层体。此外，S5、S6为任意的步骤。参照图8的(a)～(h)，对各步骤进行说明。

树脂结构体的制作

具有由在一方向上延伸存在的凹部及凸部构成的凹凸图案面的树脂结构体可利用任意方法来制作，例如可以如下方式来制造。

如图8的(a)所示，准备具有凹凸图案(第1凹凸图案)84的母模240。第1凹凸图案84是在一方向上延伸存在的凸部及凹部周期性地排列的一维周期图案。以下对母模240的制造方法的例子进行说明。

首先，在硅、金属、石英、树脂等的基板上涂布抗蚀剂。利用照相平版印刷法、电子束平版印刷法等来形成抗蚀图案。将抗蚀图案作为掩模，利用干式蚀刻法对基板进行蚀刻，在基板的表面形成第1凹凸图案。然后将残存的抗蚀图案去除。藉此，获得具有凹凸图案的母模。

也可代替上述方法，而利用以下方法来制造具有凹凸图案的母模。首先，在带有热氧化膜的硅基板上涂布抗蚀剂。利用平版印刷法来形成抗蚀图案。将抗蚀图案作为掩模，通过干式蚀刻或湿式蚀刻来对热氧化膜进行蚀刻，形成热氧化膜图案。然后将残存的抗蚀图案去除。继而，将热氧化膜图案作为掩模，利用干式蚀刻法对硅基板进行蚀刻。藉此，获得具有凹凸图案的母模。

此外，母模中，凹凸图案可形成于基板的表面整体上。其原因在于，在形成具有未形成有凹凸图案的区域的母模的情况下，由于图案密度的不同，该区域附近的干式蚀刻的速率与其他区域不同，其结果为，母模的凹凸图案的凹凸深度或凸部的侧面的倾斜度等变得不均匀。

继而，通过将母模240的第1凹凸图案84转印至树脂材料上，可制作具有与第1凹凸图案对应的第2凹凸图案82的树脂结构体140。

具体而言，例如，如图8的(b)所示，将硬化性树脂涂布于支持基板142上而形成树脂层144后，将母模240的凹凸图案84按压于树脂层144上，并且使树脂层144硬化。作为支持基板142，例如可列举：由玻璃、石英、硅等无机材料构成的基材；由硅酮树脂、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、聚芳酯等有机材料构成的基材；镍、铜、铝等金属材料。另外，支持基板142的厚度可设为1～500μm的范围。

作为硬化性树脂，例如可列举：环氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧环丁烷系、胺酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烃系、酚系、交联型液晶系、氟系、硅酮系、聚酰胺系等单体、寡聚物、聚合物等各种树脂。硬化性树脂的厚度优选为0.5～500μm的范围内。若厚度小于上述下限，则形成于树脂层144的表面上的凹凸的高度容易变得不充分，若超过上述上限，则硬化时所产生的树脂层144的体积变化的影响变大，存在无法良好地形成凹凸形状的可能性。

作为涂布硬化性树脂的方法，例如可采用：旋转涂布法、喷射涂布法、浸渍涂布法、滴加法、凹版印刷法、网版印刷法、凸版印刷法、模涂布法、帘式涂布法、喷墨法、溅镀法等各种涂布方法。进而，作为使硬化性树脂硬化的条件，根据所使用的树脂的种类而不同，例如，优选为硬化温度为室温～250℃的范围内，硬化时间为0.5分钟～24小时的范围内。另外，也可以是通过照射如紫外线或电子束之类的能量线而使其硬化的方法，该情况下，照射量优选为20mJ/cm²～10J/cm²的范围内。

继而，从硬化后的树脂层144上卸除母模240。作为卸除母模的方法，并不限定于机械性的剥离法，可采用公知的方法。藉此，如图8的(c)所示，母模240的第1凹凸图案84转印至树脂层144上，获得与第1凹凸图案84对应的第2凹凸图案82形成于表面(凹凸图案面)的树脂结构体140。

此外，卸除母模后，也可使用将树脂结构体的第2凹凸图案转印1次以上而制作的其他树脂结构体，来进行后续的掩模配置步骤以后的步骤。例如，可通过对树脂结构体进行电铸处理来制作金属模具，将该金属模具的凹凸图案转印至其他树脂层上，从而制作其他树脂结构体。

具体而言，通过无电镀敷、溅镀或蒸镀等，将成为用以进行电铸处理的导电层的晶种层形成于树脂结构体上。为了使后续的电铸步骤中的电流密度均匀，使通过后续的电铸步骤而沉积的金属层的厚度固定，晶种层优选为10nm以上。作为晶种层的材料，例如可使用：镍、铜、金、银、铂、钛、钴、锡、锌、铬、金-钴合金、金-镍合金、硼-镍合金、焊料、铜-镍-铬合金、锡镍合金、镍-钯合金、镍-钴-磷合金、或者它们的合金等。接着，通过电铸(电场镀敷)，在晶种层上沉积金属层。关于金属层的厚度，例如可包含晶种层的厚度在内，整体设为10～30000μm的厚度。作为通过电铸而沉积的金属层的材料，可使用能够用作晶种层的上述金属种类的任一种。就后续的树脂层的按压、剥离及洗涤等处理的容易性而言，所形成的金属层较理想为具有适度的硬度及厚度。

将以上述方式获得的包含晶种层的金属层，从具有凹凸图案的第1模具上剥离而获得金属模具。作为剥离方法，可以物理方式来剥离，也可通过将树脂结构体的树脂层，使用将它们溶解的有机溶剂或酸、碱等来溶解去除而剥离。当将金属模具从树脂结构体上剥离时，可通过洗涤而去除残留的材料成分。作为洗涤方法，可使用利用表面活性剂等的湿式洗涤或利用紫外线或等离子体的干式洗涤。另外，例如，也可使用粘着剂或接着剂，将残留的材料成分附着去除等。

继而，可通过将金属模具的凹凸图案转印至树脂材料上，来制作新的树脂结构体(其他树脂结构体)。例如，将硬化性树脂涂布于支持基板上后，将金属模具的凹凸图案按压于树脂层上，并且使树脂层硬化。支持基板的材料及厚度、硬化性树脂及其厚度、硬化性树脂的涂布方法、硬化性树脂的硬化条件可设为与上述树脂结构体的制作相同。

继而，从硬化后的树脂层上卸除金属模具。作为卸除金属模具的方法，并不限定于机械性的剥离法，可采用公知的方法。

另外，也可通过在上述金属模具的凹凸图案上涂布橡胶系的树脂材料，使所涂布的树脂材料硬化，从金属模具上剥离，从而制作转印有金属模具的凹凸图案的橡胶模具，将其用作树脂结构体来进行后续的步骤。可使用天然橡胶及合成橡胶来作为橡胶系的树脂材料，特别优选为硅酮橡胶、或者硅酮橡胶与其他材料的混合物或共聚物。作为硅酮橡胶，例如使用：聚有机硅氧烷、交联型聚有机硅氧烷、聚有机硅氧烷/聚碳酸酯共聚物、聚有机硅氧烷/聚亚苯基共聚物、聚有机硅氧烷/聚苯乙烯共聚物、聚三甲基硅烷基丙炔、聚4-甲基戊烯等。硅酮橡胶与其他的树脂材料相比价廉，耐热性优异，导热性高，具有弹性，在高温条件下也难以变形，因此适合于在高温条件下进行凹凸图案转印工艺的情况。进而，硅酮橡胶系的材料由于气体或水蒸气透过性高，故而可容易透过被转印材料的溶剂或水蒸气。因此，在出于将凹凸图案转印至如后述的树脂材料或无机材料的前驱物溶液的膜上的目的而使用橡胶模具的情况下，优选为硅酮橡胶系的材料。另外，橡胶系材料的表面自由能优选为25mN/m以下。藉此，将橡胶模具的凹凸图案转印至基材上的涂膜上时的脱模性变得良好，可防止转印不良。橡胶模具例如可设为长度50～1000mm、宽度50～3000mm、厚度1～50mm。另外，视需要，可在橡胶模具的凹凸图案面上实施脱模处理。

掩模的配置

如图8的(d)所示，在树脂结构体140的凹凸图案面(形成有第2凹凸图案82的表面)上，配置具有开口部162及遮蔽部164的掩模160。作为掩模160，可使用金属制掩模等。开口部162及遮蔽部164均具有在一方向上延伸存在的矩形的形状，且在与开口部162及遮蔽部164的延伸方向正交的方向上邻接并交替排列。此外，树脂结构体140在表面上具有由在一方向上延伸存在的凹部及凸部构成的凹凸图案82(参照图的9(a))，但也可以掩模160的开口部162及遮蔽部164的延伸方向相对于凹凸图案82的凹部及凸部的延伸方向而形成20度～70度或者110度～160度的角度、特别是45度或135度的角度的方式，来配置掩模160(参照图9的(b))。

蚀刻

接着，隔着掩模160，对树脂结构体140照射由准分子UV光等紫外线所代表的能量线。藉此，位于掩模160的开口部162之下的树脂结构体140的凸部被蚀刻，如图8的(e)所示获得模板180。模板180具有形成有由在一方向上延伸存在的多个凸部186及凹部187构成的凹凸部181以及非凹凸部183的表面。凹凸部181及非凹凸部183均为在一方向上延伸存在的矩形形状，且在同一面上，在与它们的延伸方向正交的方向上邻接并交替排列。凹凸部181的凸部186及凹部187也可在相对于凹凸部181与非凹凸部183的延伸方向而形成20度～70度或者110度～160度的角度、特别是45度或135度的角度的方向上延伸存在。此外，非凹凸部183可为平坦，也可在不产生相位差的程度上具有充分低(浅)的凹凸。

转印

继而，将模板180的表面形状转印至被转印材料(凹凸结构层材料)上，形成透明基体。在使用无机材料作为被转印材料的情况下，可通过以下步骤来形成透明基体：溶液制备步骤，制备无机材料的前驱物溶液；涂布步骤，将所制备的前驱物溶液涂布于基材上而形成涂膜；干燥步骤，将涂膜干燥；按压步骤，将模板按压于涂膜上；预煅烧步骤，将按压有模板的涂膜进行预煅烧；剥离步骤，将模板从涂膜上剥离；以及硬化步骤，使涂膜硬化。

(1)溶液制备步骤

首先制备无机材料的前驱物的溶液。在使用溶胶凝胶法来形成由无机材料构成的凹凸结构层的情况下，制备Si、Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等的烷氧化物(金属烷氧化物)的溶液来作为无机材料的前驱物的溶液。例如可使用WO2016/056277号中记载的无机材料的前驱物。前驱物溶液的溶剂可使用WO2016/056277号中记载的溶剂。前驱物溶液中，也可添加WO2016/056277号中记载的添加物。另外，也可使用WO2016/056277号中记载的聚硅氮烷作为无机材料的前驱物。

(2)涂布步骤

将以上述方式制备的无机材料的前驱物溶液涂布于基材上而形成涂膜。在基材上为了提高密接性，也可进行表面处理或设置易接着层等。作为前驱物溶液的涂布方法，可使用：棒式涂布法、旋转涂布法、喷射涂布法、浸渍涂布法、模涂布法、喷墨法等任意的涂布方法，但从可在比较大面积的基材上均匀地涂布前驱物溶液、以及可在前驱物溶液硬化之前快速完成涂布的方面考虑，优选为棒式涂布法、模涂布法及旋转涂布法。

(3)干燥步骤

涂布前驱物溶液后，为了使涂膜(前驱物膜)中的溶剂蒸发，可将基材保持在大气中或减压下。就图案形成的稳定性的观点而言，较理想为可良好地进行图案转印的干燥时间范围充分广，其可通过干燥温度(保持温度)、干燥压力、前驱物的材料种类、前驱物的材料种类的混合比、前驱物溶液制备时所使用的溶剂量(前驱物的浓度)等来调整。此外，仅将基材直接保持，涂膜中的溶剂也会蒸发，因此并非必须进行加热或送风等积极的干燥操作，可将形成有涂膜的基材仅直接放置既定时间，或为了进行后续的步骤而仅在既定时间之间搬送。

(4)按压步骤

继而，如图8的(f)所示，将模板180按压于基材42上的涂膜(前驱物膜)52上，将模板180的表面的形状转印至涂膜52上。也可将模板180卷绕为卷体来制作卷状模具，通过轧压工艺来转印模板180的表面形状。使用卷状模具的轧压工艺与使用平板状模具的压制式工艺相比较，模具与涂膜接触的时间短，因此具有以下优点：可防止由模具、基材以及设置基材的平台等的热膨胀系数的差所引起的图案崩塌；可防止由于涂膜中的溶剂的爆沸而在图案中产生气体的气泡、或气体痕迹残留；由于涂膜与模具进行线接触，故而可减小转印压力及剥离力，容易对应大面积化；以及在按压时不会夹入气泡等。另外，也可一边将模板180按压于涂膜52上，一边对涂膜52进行加热。

(5)预煅烧步骤

也可在涂膜(前驱物膜)上按压模板后，对涂膜进行预煅烧。通过进行预煅烧，前驱物转化为无机材料，涂膜硬化，在剥离时变得难以崩塌。在进行预煅烧的情况下，优选为在大气中以室温～300℃的温度进行加热。此外，并不一定要进行预煅烧。另外，在添加通过对前驱物溶液照射紫外线等光而产生酸或碱的材料的情况下，也可代替对前驱物膜进行预煅烧，通过照射例如由准分子UV光等紫外线所代表的能量线，使涂膜硬化。

(6)剥离步骤

在模板的按压或者前驱物膜的预煅烧之后，从涂膜(前驱物膜或者通过将前驱物膜转化而形成的无机材料膜)上剥离模板。藉此，获得转印有模板的表面形状的凹凸结构层。作为模板的剥离方法，可采用公知的剥离方法。模板的凹凸部的凸部及凹部由于在同样的方向上延伸存在而排列，因此脱模性良好。模板的剥离方向可设为与凸部及凹部的延伸方向平行的方向。藉此可进一步提高模板的脱模性。可一边对涂膜加热一边剥离模板，藉此释放出由涂膜产生的气体，可防止涂膜内产生气泡。在使用轧压工艺的情况下，与压制式相比，剥离力可小，涂膜不会残留于模板上，可容易将模具从涂膜上剥离。尤其是通过一边对涂膜加热一边按压，则反应容易进行，容易在按压后立即将模具从涂膜上剥离。

(7)硬化步骤

从涂膜(凹凸结构层)上剥离模板后，也可将凹凸结构层进行正式硬化。可通过正式煅烧而使凹凸结构层正式硬化。在使用利用溶胶凝胶法而转化为二氧化硅的前驱物的情况下，构成凹凸结构层的二氧化硅(非晶二氧化硅)中所包含的羟基等通过正式煅烧而脱离，凹凸结构层变得更牢固。正式煅烧可在200～1200℃的温度进行5分钟～6小时左右。此时，在凹凸结构层由二氧化硅构成的情况下，与煅烧温度、煅烧时间相应而成为非晶质或结晶质、或者非晶质与结晶质的混合状态。此外，并不一定要进行硬化步骤。另外，在添加通过对前驱物溶液照射紫外线等光而产生酸或碱的材料的情况下，可代替对凹凸结构层进行煅烧，而是通过照射例如由准分子UV光等紫外线所代表的能量线，将凹凸结构层进行正式硬化。

如以上所述，如图8的(g)所示，形成转印有模板的表面形状的凹凸结构层50，获得由基材42及凹凸结构层50构成的透明基体40。透明基体40具备相位差部7与非相位差部9在同一面上邻接并交替配置的表面。相位差部7由形成有周期性的凹凸图案80的双折射部11构成，非相位差部9由不具有双折射性的非双折射部13构成。

另外，除了溶胶凝胶法之外，也可使用利用无机材料的微粒子的分散液的方法、液相沉积法(LPD：Liquid Phase Deposition)等来形成凹凸结构层。

另外，作为被转印材料(凹凸结构层材料)，也可代替上述无机材料而使用硬化性树脂材料来形成凹凸结构层。在使用硬化性树脂来形成凹凸结构层的情况下，例如可通过将硬化性树脂涂布于基材上后，对所涂布的硬化性树脂层按压模板，并且使涂膜硬化，从而在硬化性树脂层上转印模板的表面形状。硬化性树脂也可利用有机溶剂加以稀释后涂布。作为该情况下使用的有机溶剂，可选择将硬化前的树脂溶解的溶剂来使用。例如可从甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)等醇系溶剂，丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮(MIBK)等酮系溶剂等公知溶剂中选择。作为涂布硬化性树脂的方法，例如可采用：旋转涂布法、喷射涂布法、浸渍涂布法、滴加法、凹版印刷法、网版印刷法、凸版印刷法、模涂布法、帘式涂布法、喷墨法、溅镀法等各种涂布方法。作为使硬化性树脂硬化的条件，根据所使用的树脂的种类而不同，例如优选为硬化温度为室温～250℃的范围内，硬化时间为0.5分钟～3小时的范围内。另外，也可以是通过照射如紫外线或电子束之类的能量线而使其硬化的方法，在该情况下，照射量优选为20mJ/cm²～10J/cm²的范围内。

高折射率层的形成

继而，如图8的(h)所示，可在透明基体40上形成高折射率层30。为了在双折射部11的凸部的上表面及侧面上形成具有上述膜厚的高折射率层30，优选为利用附着性(覆盖性)高的成膜方法来形成高折射率层30，例如可利用镀敷法、原子层沉积法、化学气相沉积法、溅镀法、蒸镀法等来形成。

中折射率层或积层体的形成

进而，也可在高折射率层30上形成中折射率层20。中折射率层20优选为利用附着性低的成膜方法，例如溅镀法、蒸镀法等来形成。藉此，可在凸部的侧面的高折射率层30上不形成中折射率层20，或者可将形成于凸部的侧面的高折射率层30上的中折射率层20的膜厚控制在如上所述的范围内，并且在凸部的上表面的高折射率层30上形成中折射率层20。

或者可在高折射率层30上依次形成构成积层体25的2n+1个(n为正整数)的各层。各层优选为利用附着性低的成膜方法，例如溅镀法、蒸镀法等来形成。藉此，可在凸部的侧面的高折射率层30上不沉积构成积层体25的材料，或者可将形成于凸部的侧面的高折射率层30上的积层体25的膜厚控制在如上所述的范围内，并且在凸部的上表面的高折射率层30上形成积层体25。

此外，当将母模的凹凸图案转印至树脂层上时，也可通过使用具有在一方向上延伸存在的矩形形状的开口部及遮蔽部的掩模，对树脂层照射能量线，使树脂层部分性地硬化，从而制作具有凹凸部与非凹凸部的模板。另外，将树脂结构体的凹凸图案转印至凹凸结构层材料上后，也可通过将所形成的凹凸结构层的凹部进行部分性地填埋，来制作具有凹凸部(双折射部)及非凹凸部(非双折射部)的透明基体。

以上，已通过实施形态对本发明进行了说明，但本发明的光学相位差构件的制造方法并不限定于上述实施形态，可在权利要求的范围内记载的技术性思想的范围内加以适当改变。

产业上的可利用性

本发明的光学相位差构件不仅成本低，而且可减轻偏光变换元件的制造所需要的工时。因此，本发明的光学相位差构件可适合用于制造投影机(投影型显示装置)、反射型或半透过型液晶显示装置等中使用的偏光变换元件。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种光学相位差构件，其特征在于，其包括：

相位差部，其通过在一方向上延伸存在的多个凸部以及邻接的该凸部之间的凹部周期性地排列的凹凸结构来产生相位差；以及

非相位差部，其不产生相位差；并且

上述相位差部与上述非相位差部在同一面上交替配置。

2.根据权利要求1所述的光学相位差构件，其特征在于，

上述光学相位差构件具有如下结构，即，将分别具有交替配置的双折射部及非双折射部的第1相位差构件及第2相位差构件重叠的结构；

上述相位差部由上述第1相位差构件的上述双折射部以及上述第2相位差构件的上述双折射部构成；并且

上述非相位差部由上述第1相位差构件的上述非双折射部以及上述第2相位差构件的上述非双折射部构成。

3.根据权利要求1所述的光学相位差构件，其特征在于，

上述光学相位差构件具有如下结构，即，将具有交替配置的第1双折射部及第2双折射部的第1相位差构件、与具有第3双折射部的第2相位差构件重叠的结构；

上述相位差部由上述第1相位差构件的上述第1双折射部以及上述第2相位差构件的上述第3双折射部构成；并且

上述非相位差部由上述第1相位差构件的上述第2双折射部以及上述第2相位差构件的上述第3双折射部构成。

4.根据权利要求1所述的光学相位差构件，其特征在于，由上述相位差部产生的相位差为λ/4或λ/2。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，

上述光学相位差构件的上述相位差部具备：

透明基体，其具有与上述多个凸部的延伸方向垂直的面中的剖面为大致梯形形状的上述凹凸结构；

高折射率层，其形成于上述透明基体的上述凸部的上表面及侧面，且具有比上述凸部高的折射率；以及

中折射率层，其形成于上述凸部的上表面的上述高折射率层上，且由具有比上述高折射率层低的折射率的层构成；并且

在形成于相邻的上述凸部的对向的上述侧面上的上述高折射率层之间存在空气层。

6.根据权利要求5所述的光学相位差构件，其特征在于，上述中折射率层形成于上述凸部的上表面及侧面的上述高折射率层上。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，

上述光学相位差构件的上述相位差部具备：

透明基体，其具有与上述多个凸部的延伸方向垂直的面中的剖面为大致梯形形状的上述凹凸结构；

高折射率层，其形成于上述透明基体的上述凸部的上表面及侧面，且具有比上述凸部高的折射率；以及

积层体，其形成于上述凸部的上表面的上述高折射率层上，且由2n+1个层构成，n为正整数；并且

在形成于相邻的上述凸部的对向的上述侧面上的上述高折射率层之间存在空气层；

上述积层体具备：形成于上述高折射率层上的第1层、形成于第2k－1层上的第2k层、以及形成于上述第2k层上的第2k+1层，k为1～n的整数；

上述第1层的折射率低于上述高折射率层的折射率；

上述第2k+1层的折射率低于上述第2k层的折射率。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，其用于偏光变换元件。

9.一种偏光变换元件，其特征在于，其具备：

权利要求1至8中任一项所述的光学相位差构件、以及

偏光分光镜阵列；

上述偏光分光镜阵列具备：

多个偏光膜，其使来自光源的入射光中第1偏光方向的光透过，且使与上述第1偏光方向正交的第2偏光方向的光反射；以及

多个反射膜，其使由上述偏光膜反射的上述第2偏光方向的光反射；并且

上述偏光膜及上述反射膜相互平行，且以既定的间隔交替设置；

在上述偏光分光镜阵列的上述第1偏光方向的光及上述第2偏光方向的光的其中一个出射面上，定位上述光学相位差构件的相位差部；

在上述偏光分光镜阵列的上述第1偏光方向的光及上述第2偏光方向的光的另一个出射面上，定位上述光学相位差构件的非相位差部。

10.一种光学相位差构件制造用的模板，其特征在于，其具备：

由在第1方向上延伸存在的多个凸部及凹部构成的凹凸部、以及

非凹凸部；

上述凹凸部及上述非凹凸部具有在第2方向上延伸存在的矩形形状，且在与上述第2方向正交的方向上邻接并交替配置；并且

上述第1方向与上述第2方向所形成的角度为20度～70度或者110度～160度。

11.一种光学相位差构件的制造方法，其特征在于，其具有如下步骤：

制作树脂结构体，上述树脂结构体具有由在一方向上延伸存在的凹部及凸部构成的凹凸图案面；

在上述树脂结构体的凹凸图案面上，配置开口部与遮蔽部交替配置的掩模；

对位于上述开口部的上述树脂结构体的凸部进行蚀刻，获得具有凹凸部与非凹凸部交替配置的表面的模板；以及

将上述模板的上述表面的形状转印至被转印材料上，获得透明基体。