CN108693585A - 光学相位差构件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及光学相位差构件的制造方法。本发明的光学相位差构件具备：基材：具有第1面及位于该第1面相反侧的第2面，第1凹凸结构体，形成于上述第1面上，由第1无机材料构成，及第2凹凸结构体：形成于上述第2面上，由第2无机材料构成；上述第1凹凸结构体具备多个凸部，该等多个凸部于与上述第1面平行的第1方向上延伸，并且宽度朝向自上述基材的上述第1面远离的方向变小，上述第2凹凸结构体具备多个凸部，该等多个凸部于上述第1方向上延伸，并且宽度朝向自上述基材的上述第2面远离的方向变小。本发明具有高透射率，可产生所期望的相位差且机械强度及耐湿性高。

Description

光学相位差构件及光学相位差构件的制造方法

技术领域

本发明是关于一种光学相位差构件及光学相位差构件的制造方法。

背景技术

光学相位差板具有非常多的用途，被用于投影机(投影型显示装置)、反射型液晶显示装置、半透射型液晶显示装置、光碟用拾取器、PS转换元件等各种用途。

于光学相位差板中，存在通过如方解石、云母、水晶般存在于自然界的双折射结晶而形成者、或通过双折射聚合物而形成者、通过人工地设置短于使用波长的周期结构而形成者、使用斜柱状结构膜者等。

作为人工地设置周期结构而形成的光学相位差板，有于透明基板上设置有凹凸结构者。用于光学相位差板的凹凸结构具有短于使用波长的周期，具有例如图3所示般的条纹状的图案。此种凹凸结构具有折射率各向异性，若光L相对于图3的光学相位差板400的基板420垂直地入射，则于凹凸结构内，平行于凹凸结构的周期方向的偏光成分、与垂直于凹凸结构的周期方向的偏光成分以不同的速度传播，因此于两偏光成分间产生相位差。该相位差可通过调整凹凸结构的高度(深度)、构成凸部的材料与凸部之间的材料(空气)的折射率差等而控制。用于上述投影机等装置的光学相位差板必须相对于使用波长λ而产生λ/4或λ/2的相位差，但为了形成此种可产生足够的相位差的光学相位差板，必须使构成凸部的材料的折射率与凸部间的材料(空气)的折射率的差或凹凸结构的高度(深度)足够大。作为此种光学相位差板，于专利文献1中，提出有通过高折射率材料被覆凹凸结构的表面者。

作为使用斜柱状结构膜的光学相位差板，于专利文献2中，记载有将Ta₂O₃膜设置于铌酸锂基板的两面而成者，该Ta₂O₃膜具有通过自斜方向的蒸镀或溅镀等而形成的膜密度低的斜柱状结构。于专利文献2中记载有：“通过在基板的两面设置斜柱状结构膜，而与仅于单面设置的情形相比，可减小斜柱状结构膜的厚度，因此可防止斜柱状结构膜因内部应力而自基板剥离”；以及“于基板的两面设置有斜柱状结构膜的光学相位差板相较于仅于单面设置有斜柱状结构膜的光学相位差板，透射率较高”。

专利文献1：日本专利特公平7-99402号公报

专利文献2：日本专利特开平8-122523号公报

发明内容

发明所欲解决的课题：

如上述般，为了使光学相位差构件产生足够的相位差，必须使凹凸结构的高度足够大，但此种凹凸结构有难以形成且机械强度亦低的倾向。又，于将光学相位差构件用于投影机等的情形时，光学相位差构件被期望于广波长范围内具有高透射率，但于上述专利文献1中所揭示的相位差板中，由于高折射率层与空气接触，故而入射至该相位差板的光的大部分于高折射率层与空气的界面被反射，因此相位差板的透射率低。又，于透明基板的形成有凹凸结构的面相反侧的面，光的一部分亦被反射，因此透射率进而降低。

专利文献2中记载的光学相位差板的斜柱状结构膜是膜密度低的空疏的膜，因此普遍认为机械强度低，于高湿环境下容易劣化。

因此，本发明的目的在于提供一种具有高透射率、可产生所期望的相位差且机械强度及耐湿性高的光学相位差构件及光学相位差构件的制造方法。

解决课题的技术手段：

根据本发明的第1态样，可提供一种光学相位差构件，其具备：

基材：具有第1面及位于该第1面相反侧的第2面；

第1凹凸结构体：形成于上述第1面上，由第1无机材料构成，及

第2凹凸结构体：形成于上述第2面上，由第2无机材料构成；

上述第1凹凸结构体具备多个凸部，该等多个凸部于与第1面平行的第1方向上延伸，并且宽度朝向自上述基材的上述第1面远离的方向变小；

上述第2凹凸结构体具备多个凸部，该等多个凸部于上述第1方向上延伸，并且宽度朝向自上述基材的上述第2面远离的方向变小。

根据本发明的第2态样，可提供一种光学相位差构件的制造方法，其是制造第1态样的光学相位差构件的方法，包括如下步骤：

于基材的第1面上，形成由第1无机材料构成的第1凹凸结构体，及

于上述基材的位于上述第1面相反侧的第2面上，形成由第2无机材料构成的第2凹凸结构体。

发明的效果：

本发明的光学相位差构件可通过在基材的两面形成凹凸结构体，而具有高透射率并且产生所期望的相位差。又，凹凸结构体的机械强度及耐湿性高。因此，本发明的光学相位差构件适于投影机等各种用途。

附图说明

图1A是概念性地表示第1实施形态的光学相位差构件的剖面结构图。

图1B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图。

图1C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图。

图2是表示光学相位差构件的制造方法的流程图。

图3是概念性地表示已知技术的光学相位差构件一例图。

附图标号

10、10A、10B、10C：光学相位差构件

20：中折射率层

22：第1层

24：第2层

25：积层体

26：第3层

30：高折射率层

40：基材

50：第1凹凸结构体

52：第2凹凸结构体

60、62：凸部

70、72：凹部

90：空气层

80、82：凹凸图案

具体实施方式

以下，一面参照图式，一面对光学相位差构件及光学相位差构件的制造方法进行说明。

光学相位差构件：

(1)光学相位差构件10A(第1实施形态)

图1A所示的光学相位差构件10A具备：

板状基材40：具有第1面41及位于该第1面41相反侧的第2面42，

第1凹凸结构体50：形成于第1面41上，及

第2凹凸结构体52：形成于第2面42上。

第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52均露出表面。即，于第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52的任一者之上均未形成其他层，第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52为最表层。

基材：

作为基材40并无特别限制，可适当利用波长550nm时的折射率(以下适当称为“折射率”)为1.4～1.8的范围内，且会透射可见光的公知的板状(平板状)基材。例如，可利用由石英、玻璃等透明无机材料构成的基材；及由任意的透明树脂材料构成的基材等。于将光学相位差构件10A用于投影机的情形时，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40较理想为耐光性及耐热性高的基材。于该方面，较佳为由无机材料构成的基材。基材40的厚度较佳为1μm～20mm的范围内。

第1凹凸结构体：

第1凹凸结构体50具有多个凸部60及相邻凸部之间的凹部70，藉此于第1凹凸结构体50的表面划分形成有凹凸图案80。

第1凹凸结构体50可由折射率为1.6～1.9的范围内的材料构成。又，若将第1凹凸结构体50的折射率设为n₁，将基材40的折射率设为n₀，则n₁-n₀的值可为-0.4～0.4的范围内。于n₁-n₀的值为-0.4～0.4的范围内的情形时，凹凸结构体50与基材40的折射率差足够小，因此，凹凸结构体50与基材40的界面的反射率变低，光学相位差构件10A的透射率变得更高。又，n₁-n₀的值可为-0.1～0.4的范围内，可为0.1～0.4的范围内。于n₁-n₀的值为-0.1以上、尤其是0.1以上的情形时，凸部60与下述的空气层90的折射率差足够大，因此，光学相位差构件10A变得易于产生所期望的相位差。作为构成第1凹凸结构体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。该等无机材料可为通过利用溶胶-凝胶法使该等无机材料的前驱物(溶胶)硬化而获得的干凝胶。干凝胶具有由Si-O键等牢固的共价键构成的三维网状结构，具有足够的机械强度。又，上述无机材料亦可使用将WO2016/056277号所记载般的热塑性树脂、紫外线硬化型树脂等复合化而成的材料。为了折射率的调整、高硬度化等，亦可使上述无机材料包含公知的微粒子或填料。进而，亦可使用使上述材料含有紫外线吸收材料而成者。紫外线吸收材料具有通过吸收紫外线并将光能转换为如热般的无害的形式而抑制第1凹凸结构体50的劣化作用。作为紫外线吸收剂，可使用WO2016/056277号中例示的紫外线吸收剂等任意者。于将光学相位差构件10A用于投影机的情形时，第1凹凸结构体50较理想为具有高耐光性及耐热性。于该方面，由于第1凹凸结构体50是由无机材料构成，故而耐光性及耐热性优异。

第1凹凸结构体50的各凸部60及各凹部70于与第1面41平行图1A的Y方向(深度方向)上延伸，多个凸部60及凹部70以较设计波长(通过光学相位差构件10A产生相位差的光的波长)短的周期排列。

各凸部60具有自基材40的第1面41起朝向上方(自第1面41远离的方向、即图1A的Z方向)而宽度(图1A的X方向的长度)变小般的前端变细的形状。即，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。于本申请案中，所谓“大致梯形”意指下述的大致四边形：具有与基材40的第1面41大致平行的一组对边，该对边中靠近基材40的第1面41的边(下底)较另一边(上底)长，下底与2条斜边所成的角均为锐角。大致四边形的各边可弯曲，各顶点亦可带弧度。通过使凸部60具有此种前端变细的形状，朝向自第1面41远离的方向而平均折射率连续变低。因此，可抑制于空气与第1凹凸结构体50的界面的光的反射，因此，光学相位差构件10A的透射率提高。又，上底的长度亦可为0。亦即，于本申请案中，“大致梯形”亦包含“大致三角形状”的概念。再者，上底的长度较佳为大于0。具有上底大于0的大致梯形的剖面的凸部是与具有大致三角形状的剖面的凸部相比具有如下的优点。即，用以利用压印法形成凸部的模板的形成较为容易，且凸部的耐面压性等机械强度高。

凸部60的高度(凹凸高度)较理想为100～2000nm的范围内。若凸部60的高度未达100nm，则有如下倾向：于可见光入射至光学相位差构件10A的情形时难以产生所期望的相位差。于凸部60的高度超过2000nm的情形时，凸部60的纵横比(アスペクト比)大，因此有难以形成凹凸图案80的倾向。凸部60的纵横比可设为1～5的范围内。通过使凸部60的纵横比为1以上，可通过光学相位差构件产生足够的相位差。通过使凸部60的纵横比为5以下，可使凸部60具有足够的机械强度，并且凹凸结构体50的形成变得容易。再者，于本申请案中，所谓“凸部的纵横比”意指凸部高度Ha相对于凸部宽度W的比，所谓“凸部高度Ha”意指自凸部60的底面至上表面为止的距离，所谓“凸部宽度W”意指自凸部60的底面起Ha/2的高度的位置处的凸部60的厚度(参照图1A)。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的剖面的上底的长度)较佳为50nm以下。通过使凸部60的上表面60t的宽度为50nm以下，而变得易于更加提高光学相位差构件10A的透射率。又，凹凸图案80的凹凸间距较佳为50～1000nm的范围内。间距未达50nm的凹凸图案存在难以通过奈米压印法形成的倾向。于间距超过1000nm的情形时，有作为光学相位差构件难以确保足够的无色透明性的倾向。

于相邻的凸部60相对向的侧面60s之间的空间(间隙)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较佳为20～200nm的范围内。再者，所谓“空气层90的宽度Wa”意指自凸部60的底面起Ha/2的高度的位置处的空气层90的厚度(相邻的凸部60相对向的侧面60s之间的距离)。

第2凹凸结构体：

第2凹凸结构体52可由可用作第1凹凸结构体50的材料的上述材料构成。又，第2凹凸结构体52是与第1凹凸结构体50同样地具有多个凸部62及相邻的凸部之间的凹部72，藉此于第2凹凸结构体52的表面划分形成有凹凸图案82。第2凹凸结构体52的各凸部62的形状及大小以及凹凸图案82的凹凸间距等可与针对第1凹凸结构体50而于上文叙述的各凸部60形状及大小以及凹凸图案80的凹凸间距等相同。第2凹凸结构体52的凹凸图案82可为与第1凹凸结构体50的凹凸图案80相同的图案。于该情形时，可根据共通的原型制作第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52，因此无需针对第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52的各者准备原型，可抑制光学相位差构件的制造成本。

于相邻的凸部62相对向的侧面62s之间的空间(间隙)存在空气层92。通过空气层92与凸部62周期性地排列而产生双折射性，藉此可产生相位差。空气层92的宽度Ws较佳为20～200nm的范围内。再者，所谓“空气层92的宽度Ws”是若将自凸部62的底面至上表面为止的高度设为Hs，则意指自凸部62的底面起Hs/2的高度的位置处的空气层92的厚度(相邻的凸部62相对向的侧面62s之间的距离)。

通过光学相位差构件10A而产生的相位差的大小成为将通过第1凹凸结构体50而产生的相位差与通过第2凹凸结构体52而产生的相位差相加所得的大小。因此，光学相位差构件10A可产生大的相位差。通过光学相位差构件10A而产生的相位差可为任意的大小，但较佳为λ/4或λ/2(λ表示入射光的波长)。例如，通过第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52分别产生λ/4的相位差，从而光学相位差构件10A可产生λ/2的相位差。

通常，为了利用基于凹凸的结构双折射而产生λ/2等的大的相位差，必须使凹凸的高度(深度)足够大，但此种纵横比大的凹凸因脱模性或机械强度低而难以形成。但是，由于光学相位差构件10A产生将通过第1凹凸结构体50而产生的相位差与通过第2凹凸结构体52而产生的相位差相加所得的大小的相位差，故而可降低第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52的凹凸高度(例如设为于光学相位差构件仅具有一个凹凸结构体的情形时的一半的凹凸高度)。因此，本实施形态的光学相位差构件10A易于制造并且可产生大的相位差。

(2)光学相位差构件10B(第2实施形态)

图1B所示的光学相位差构件10B具备与图1A所示的光学相位差构件10A相同的板状基材40、第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52，且进而具备：

高折射率层30：形成于第1凹凸结构体50的凸部60的上表面60t及侧面60s，及

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。

由于基材40、第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52与上述光学相位差构件10A(第1实施形态)相同，故而省略说明。再者，光学相位差构件10B的第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52的折射率可为1.2～1.9的范围内。

高折射率层：

高折射率层30是具有较第1凹凸结构体50高的折射率的层。高折射率层30较佳由折射率为2.3以上的材料构成。作为构成高折射率层30的材料，例如可使用Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等金属、该等金属的氧化物、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被覆，因凸部60与下述的空气层90b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，因此，第1凹凸结构体50的形成变得容易。形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30的厚度T_ht较佳为50～250nm的范围内。

又，于以对特定的波长λ的光赋予相位差的目的使用光学相位差构件10B的情形时，形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度Ths较佳为0.03λ～0.11λ。通过高折射率层30的厚度T_hs为上述范围内，而变得易于更加提高光学相位差构件10B的透射率。再者，光学相位差构件10B中的所谓“凸部60的侧面60s上的高折射率层30的厚度T_hs”是若将自凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度设为Hb，则意指自凸部60的底面起Hb/2的高度的位置处的高折射率层30的厚度。

中折射率层：

中折射率层20是具有较高折射率层30低的折射率的层。中折射率层20较佳由折射率为1.5～1.7的范围内的材料构成。构成中折射率层20的材料的折射率更佳为1.6。作为构成中折射率层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。藉此可抑制光的反射，因此光学相位差构件10B可具有高透射率。于以对特定的波长λ的光赋予相位差的目的使用光学相位差构件10A的情形时，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较佳为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，而变得易于更加提高光学相位差构件10B的透射率。

再者，亦可使中折射率层20亦形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上。形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上的中折射率层20厚度(凸部60的侧面60s处的中折射率层20的厚度)于以对特定的波长λ的光赋予相位差的目的使用光学相位差构件10A的情形时，较佳为0.03λ以下。若凸部60的侧面60s处的中折射率层20的厚度超过0.03λ，则有通过光学相位差构件10B产生的相位差变小的倾向。再者，光学相位差构件10B中的所谓“凸部60的侧面60s处的中折射率层20厚度”，意指自凸部60的底面至中折射率层20最上部为止的高度的1/2的高度的位置处的中折射率层20厚度。

在形成于相邻的凸部60相对向的侧面60s上的高折射率层30之间的空间(间隙)存在空气层90b。通过空气层90b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90b的宽度Wb较佳为上述入射光的波长的0.08～0.18倍的范围内。通过空气层90b的宽度Wb为上述范围内，变得易于更加提高光学相位差构件10B的透射率，又，变得可产生足够大小的相位差。再者，光学相位差构件10B中的所谓“空气层90b的宽度Wb”是若将自凸部60的底面至中折射率层20的最上部为止的高度设为Hb，则意指自凸部60的底面起Hb/2的高度的位置处的空气层90b的厚度(形成于相邻的凸部60相对向的侧面60s上的高折射率层30的表面之间的距离)。

(3)光学相位差构件10C(第3实施形态)

图1C所示的光学相位差构件10C具备与图1A所示的光学相位差构件10A相同的板状基材40、第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52，且进而具备：

高折射率层30：形成于第1凹凸结构体50的凸部60的上表面60t及侧面60s，及

积层体25：形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上。

由于基材40、第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52与上述光学相位差构件10A(第1实施形态)相同，高折射率层30与上述光学相位差构件10B(第2实施形态)相同，故而省略说明。再者，光学相位差构件10C的第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52的折射率可为1.2～1.9的范围内。

积层体：

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。于图1C中，积层体25是由第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的折射率较高折射率层30低，第3层26的折射率较第2层24的折射率低。藉此，可使光学相位差构件10C于广波长范围内具有高透射率。

第2层24的折射率可较第1层22的折射率高，或者，第2层24的折射率亦可较第1层22的折射率低。

于第2层24的折射率较第1层22的折射率高的情形时，积层体25具有将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地积层而成的结构。于该情形时，第1层22及第3层26的折射率可为1.3～1.55的范围内。于第1层22或第3层26的折射率超过1.55的情形时，有光学相位差构件10C的平均透射率(波长430nm～680nm时光的透射率的平均)低的倾向。折射率未达1.3的材料有稳定性低的倾向。又，第2层24的折射率可为2.1以上，较佳为2.1～2.6的范围内。于第2层24的折射率未达2.1的情形时，有光学相位差构件100的平均透射率低的倾向。折射率超过2.6的材料有该材料本身的可见光区域内的透明性低的倾向。又，第1层22及第3层26可由相同的材料形成，第2层24可由与高折射率层30相同的材料形成。藉此，可通过较少的种类的材料制造光学相位差构件10C，因此可降低制造成本。

于第2层24的折射率较第1层22的折射率低的情形时，于积层体25中，距高折射率层30越远的层具有越低的折射率。于该情形时，作为积层体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。

作为构成第1层22及第3层26的材料，例如可列举如SiO₂、MgF₂般的Si、Al、Li、Mg、Ca、K的氧化物、氟化物。作为构成第2层24的材料，例如可列举Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等金属、该等金属的氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、卤化物等无机材料。

形成于凸部60的上表面60t上的高折射率层30上的第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35～55nm的范围内，进而其上的第3层26的厚度T_st3可为100～140nm的范围内，作为第1层22、第2层24、第3层26的厚度的合计的积层体25的厚度T_st可为155～210nm的范围内。于该情形时，有光学相位差构件10C的平均透射率高的倾向。又，第1层22的厚度T_st1可为25～35nm的范围内，第2层24的厚度T_st2可为35～45nm的范围内，第3层26的厚度T_st3可为115～125nm的范围内，积层体25的厚度T_st可为185～195nm的范围内。于该情形时，有光学相位差构件10C的平均透射率更高的倾向。

再者，亦可使积层体25亦形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上。形成于凸部60的侧面60s上的高折射率层30上的积层体25的厚度(凸部60的侧面60s处的积层体25的厚度)T_ss较佳为5～40nm的范围内。通过积层体25的厚度T_ss为上述范围内，可一面抑制因积层体25成膜于侧面60s而产生的相位差的降低，一面提高光学相位差构件10C的透射率。又，若增大第2层24的折射率，则通过形成于侧面的第2层24亦产生因结构双折射而引起的相位差，因此可抑制因积层体25形成于侧面而引起的相位差的降低。再者，光学相位差构件10C中的所谓“凸部60的侧面60s处的积层体25的厚度T_ss”是若将自凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度设为Hc，则意指自凸部60的底面起Hc/2的高度的位置处的积层体25的厚度。

于积层体由5以上的奇数个层构成的情形时，即于积层体的层数为2n+1(n为2以上的整数)的情形时，积层体具备：

第1层：直接形成于高折射率层之上，

第2k层：直接形成于第2k-1层(k为1～n的整数)上，及

第2k+1层：直接形成于第2k层上；

积层体的最表层成为第2n+1层。第1层的折射率较高折射率层低，第2k+1层的折射率较第2k层的折射率低。藉此，光学相位差构件10C可于较广的波长范围内具有高透射率。第2k层的折射率可较第2k-1层的折射率高，或者，第2k层的折射率亦可较第2k-1层的折射率低。于第2k层的折射率较第2k-1层的折射率高的情形时，积层体具有相对于该层相接的层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地积层而成的结构。于该情形时，第2k-1层及第2k+1层可由相同的材料形成，第2k层可由与高折射率层相同的材料形成。藉此，可通过较少的种类的材料制造光学相位差构件10C，因此可降低制造成本。

在形成于相邻的凸部60相对向的侧面60s上的高折射率层30之间的空间(间隙)存在空气层90c。通过空气层90c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90c的宽度Wc较佳为35～100nm的范围内。通过空气层90c的宽度Wc为上述范围内，即便于低的凹凸高度亦可确保大的相位差。再者，光学相位差构件10C中的所谓“空气层90c的宽度Wc”是若将自凸部60的底面至积层体25的最上部为止的高度设为Hc，则意指自凸部60的底面起Hc/2的高度的位置处的空气层90c的厚度(形成于相邻的凸部60相对向的侧面60s上的高折射率层30的表面之间的距离)。

再者，于图1A～图1C中，第1凹凸结构体50的相邻的凸部60于凸部60的底面(或凸部60的下端)相互相接，但相邻的凸部60的底面(或相邻的凸部60的下端)彼此亦可隔开特定的距离。于该情形时，于凹部70与空气层90的界面、或凹部70与形成于其上的高折射率层30的界面，光的一部分被反射，因此有透射率变低的倾向。因此，就将光学相位差构件设为高透射率的观点而言，第1凹凸结构体50的相邻的凸部60的底面彼此的间隔(即凹部70的宽度)较佳为凹凸图案80的间距的0～0.2倍的范围内。换言之，凸部60的底面的宽度较佳为凹凸图案80的间距的0.8～1倍的范围内。通过凹部70的宽度相对于凹凸图案80的间距的比为0.2以下，即凸部60的底面的宽度相对于凹凸图案80的间距的比为0.8以上，变得易于更加提高光学相位差构件10A～10C的透射率。同样地，于图1A～图1C中，第2凹凸结构体52的相邻的凸部62于凸部62的底面(或凸部62的下端)相互相接，但相邻的凸部62的底面(或相邻的凸部62的下端)彼此亦可隔开特定的距离。就将光学相位差构件10A～10C设为高透射率的观点而言，第2凹凸结构体52的相邻的凸部62的底面彼此的间隔(即，凹部72的宽度)较佳为凹凸图案82的间距的0～0.2倍的范围内。

再者，于图1A～图1C中，凹部70、72分别形成于第1凹凸结构体50、第2凹凸结构体52的表面，但于凹部70、72亦可露出基材40的表面。即，第1凹凸结构体50及第2凹凸结构体52均可为如图1A～图1C所示般的连续的1个层，亦可代替其而为多个独立的凸部的集合体。

光学相位差构件的制造方法：

对光学相位差构件的制造方法进行说明。光学相位差构件的制造方法是如图2所示般主要具有：

步骤S1：于板状基材的第1面上形成第1凹凸结构体，

步骤S2：于基材位于第1面相反侧的第2面上形成第2凹凸结构体，

步骤S3：形成高折射率层，及

步骤S4：形成中折射率层或积层体。

再者，S3、S4是任意的步骤。以下，对各步骤进行说明。

(1)第1凹凸结构体的形成S1

形成第1凹凸结构体的步骤S1具有：

溶液制备步骤：制备无机材料的前驱物溶液，

涂布步骤：于基材或形成有转印图案的模具，涂布所制备的前驱物溶液而形成涂膜，

按压步骤：将涂膜夹于基材与转印图案之间并按压，

预烧制步骤：对涂膜进行预烧制，

剥离步骤：将模具自涂膜剥离，及

硬化步骤：使涂膜硬化。

亦将按压步骤、预烧制步骤及剥离步骤合称为转印步骤。

i)溶液制备步骤

首先，制备无机材料的前驱物的溶液。于使用溶胶-凝胶法形成由无机材料构成的第1凹凸结构体的情形时，可使用Si、Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等的烷氧化物(金属烷氧化物)作为无机材料的前驱物。例如，可使用WO2016/056277号中记载的无机材料的前驱物。作为前驱物溶液的溶剂，可使用WO2016/056277号中记载的溶剂。于前驱物溶液中，可添加WO2016/056277号中记载的添加物。又，亦可使用WO2016/056277号中记载的聚硅氮烷作为无机材料的前驱物。

ii)涂布步骤

将如上述般制备的无机材料的前驱物溶液涂布于板状基材的第1面上或凹凸图案转印用模具的凹凸面上而形成涂膜。于基材上，为了提高密接性，亦可进行表面处理或设置易粘着层等。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、喷涂法、浸渍涂布法、模嘴涂布法、喷墨法等任意的涂布方法，但就可于相对大面积的基材或模具均匀地涂布前驱物溶液，及可于前驱物溶液硬化之前迅速地完成涂布的方面而言，较佳为棒式涂布法、模嘴涂布法及旋转涂布法。

凹凸图案转印用模具可通过例如WO2016/056277号中记载的方法而制造。模具可为于外周面具有凹凸图案的滚筒状(圆柱状、圆筒状)，亦可为平板状(片状)。

于将前驱物溶液涂布于基材上的情形时，为了使涂膜中的溶剂蒸发，亦可将基材于大气中或减压下保持(干燥步骤)。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足够广，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)等而进行调整。再者，由于即便仅将基材保持原样，涂膜中的溶剂亦会蒸发，故而未必需要进行加热或送风等积极的干燥操作，亦可仅将形成有涂膜的基材按原样放置特定时间、或为了进行后续的步骤而于特定时间之内进行搬送。

iii)按压步骤

继而，将涂膜夹于基材与凹凸图案转印用的模具之间，并将模具按压至涂膜。亦可一面按压，一面加热涂膜。

iv)预烧制步骤

亦可于将模具压抵于涂膜之后，对涂膜进行预烧制。通过进行预烧制而涂膜硬化，于剥离时不易崩坏。于进行预烧制的情形时，较佳为于大气中以室温～300℃的温度进行加热。再者，未必需要进行预烧制。又，于在前驱物溶液中添加有通过照射紫外线等光而产生酸或碱的材料的情形时，亦可代替预烧制而通过照射能量线使涂膜硬化。

v)剥离步骤

于按压步骤或预烧制步骤之后，自涂膜将模具剥离。藉此，可获得转印有模具的表面形状(凹凸图案)的第1凹凸结构体。作为模具的剥离方法，可采用公知的剥离方法。由于模具的凹凸图案的凸部及凹部于相同的方向上延伸地排列，故而脱模性较佳。模具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，可进而提高模具的脱模性。亦可一面加热涂膜，一面将模具剥离，藉此放出自涂膜产生的气体，可防止于涂膜内产生气泡。

vi)硬化步骤

亦可于自涂膜将模具剥离而获得第1凹凸结构体之后，对第1凹凸结构体进行正式硬化。可通过正式烧制而使第1凹凸结构体正式硬化。再者，未必需要进行硬化步骤。又，于在前驱物溶液中添加有通过照射紫外线等光而产生酸或碱的材料的情形时，可代替烧制，而通过能量线的照射使第1凹凸结构体正式硬化。

(2)第2凹凸结构体的形成S2

继而，于基材的第2面(第1面的背面)形成第2凹凸结构体。第2凹凸结构体可与第1凹凸结构体同样方式形成。再者，第2凹凸结构体的形成亦可于第1凹凸结构体的形成之前，或与第1凹凸结构体的形成同时进行。

(3)高折射率层的形成S3

继而，可于第1凹凸结构体之上形成高折射率层。为了将具有如上述般的膜厚的高折射率层形成于第1凹凸结构体的凸部的上表面及侧面，较佳通过均镀性(覆盖性)高的成膜方法形成高折射率层，例如可通过镀覆法、原子层沉积法、化学气相沉积法、溅镀法、蒸镀法等形成。

(4)中折射率层或积层体的形成S4

进而，可于高折射率层上形成中折射率层。中折射率层较佳通过均镀性低的成膜方法例如溅镀法、蒸镀法等而形成。藉此，可一面设为于凸部侧面的高折射率层上不形成中折射率层，或者一面将形成于凸部侧面的高折射率层上的中折射率层的膜厚控制于如上述般的范围内，一面于凸部的上表面的高折射率层上形成中折射率层。

或者，可于高折射率层上依序形成构成积层体的2n+1个(n为正整数)的各层。各层较佳通过均镀性低的成膜方法例如溅镀法、蒸镀法等而形成。藉此，可一面设为于凸部侧面的高折射率层上不沉积构成积层体的材料，或者一面将形成于凸部侧面的高折射率层上的积层体的膜厚控制于如上述般的范围内，一面于凸部的上表面的高折射率层上形成积层体。

以上，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及光学相位差构件的制造方法并不限定于上述实施形态，可于权利要求所记载的技术性思想的范围内适当改变。

实施例：

以下，通过实施例对本发明的光学相位差构件具体地进行说明，但本发明并非限定于该等实施例。

实施例1

通过模拟而求出如下情形时的光学相位差构件的结构，即：于折射率为1.5的玻璃基板的正面(第1面)及背面(第2面)的各者形成折射率为1.43的凹凸结构体，于第1面上的凹凸结构体(第1凹凸结构体)上以110nm的厚度沉积折射率为2.42的材料而形成高折射率层，并于其上依序分别以32nm、23nm、109nm的厚度沉积第1层、第2层、第3层。第1层及第3层的材料是设为折射率为1.46的材料，第2层的材料是设为折射率为2.42的材料。各凹凸结构体具有于一方向上延伸的多个凸部及凹部，将各凸部的上表面的宽度设为15nm，将下表面的宽度设为160nm，将高度设为308nm，将凹凸间距设为180nm。针对该光学相位差构件，通过模拟而求出波长450nm时的透射率及相位差。光学相位差构件的波长450nm时的透射率为98.5％，相位差为114nm。

实施例2

通过模拟而求出如下情形时的光学相位差构件的结构，即：于折射率为1.5的玻璃基板的正面(第1面)形成折射率为1.43的凹凸结构体(第1凹凸结构体)，于背面(第2面)形成折射率为1.8的凹凸结构体(第2凹凸结构体)，于第1凹凸结构体上以55nm的厚度沉积折射率为2.42的材料而形成高折射率层，并于其上依序分别以32nm、27nm、118nm的厚度沉积第1层、第2层、第3层。第1层及第3层的材料是设为折射率为1.46的材料，第2层的材料是设为折射率为2.42的材料。第1及第2凹凸结构体的凹凸图案(凹凸结构)是设为与实施例1相同。针对该光学相位差构件，通过模拟而求出波长450nm时的透射率及相位差。透射率为98.9％，相位差为119nm。

比较例1

针对如下的光学相位差构件，通过模拟而求出波长450nm时的透射率及相位差，该光学相位差构件仅于玻璃基板的第1面，形成除了凸部高度为385nm以外与实施例1相同的凹凸结构体，于第1面上的凹凸结构体上以145nm的厚度沉积与实施例1相同的折射率的高折射率层，并于其上依序分别以32nm、40nm、100nm的厚度沉积实施例1的折射率的第1层、第2层、第3层，于玻璃基板的第2面依序积层折射率分别为2.33、1.46、2.33、1.46、且厚度分别为13nm、34nm、115nm、88nm的膜而形成抗反射层。透射率为98.3％，相位差为114nm。

根据上述模拟结果，已知实施例1、2的光学相位差构件具有与比较例1的光学相位差构件同等的透射率及相位差特性。其表示以下情况。第一，通过如实施例1、2般于玻璃基板的两面形成凹凸结构体，能以较如比较例1般仅于玻璃基板的单面形成有凹凸结构体的情形更低的凸部高度，达成同等的相位差特性。第二，通过如实施例1、2般于玻璃基板的两面形成凹凸结构体，可达成与如比较例1般形成有抗反射层的情形同等的高透射率。

实施例3

准备折射率为1.5的玻璃基板(日本电气硝子公司制造的OA-10G)。于该玻璃基板的正面(第1面)，涂布二氧化硅的前驱物溶液而形成涂膜。继而，一面将压印用的模具压抵于涂膜，一面使涂膜硬化，其后将模具剥离。藉此，于玻璃基板的第1面上形成由二氧化硅构成的第1凹凸结构体。同样地，于玻璃基板的背面(第2面)上形成第2凹凸结构体。再者，由二氧化硅的前驱物溶液形成的二氧化硅的折射率为1.43。又，第1凹凸结构体及第2凹凸结构体具有于一方向上延伸的多个凸部及凹部，各凸部的上表面的宽度为15nm，下表面的宽度为160nm，高度为380nm，凹凸间距为180nm。

于第1凹凸结构体上，通过溅镀而形成氧化钛膜以作为高折射率层。溅镀是进行至形成于第1凹凸结构体的凸部的上表面的高折射率层的厚度成为145nm为止。再者，此处，形成于凸部的上表面的高折射率层的厚度是通过如下方法而求出：于试样附近设置平坦基板并进行溅镀成膜，求出形成于平坦基板上的膜的厚度。所形成的高折射率层的折射率为2.42。

继而，通过溅镀依序形成二氧化硅层(第1层)、氧化钛层(第2层)及二氧化硅层(第3层)，而于高折射率层上形成积层体。形成于凸部的上表面的高折射率层之上的第1层、第2层、第3层的厚度分别为20nm、36nm、85nm。再者，此处，各层的厚度是通过如下方法而求出：于试样附近设置平坦基板并进行溅镀成膜，求出形成于平坦基板上的膜的厚度。第1层、第2层、第3层的折射率分别为1.46、2.42、1.46。

再者，二氧化硅、高折射率层及积层体的各层的折射率是通过如下方法而求出：于结晶硅基板上形成各材料的平坦的膜，使用分光椭圆偏光法(Horiba-Scientific公司制造的AutoSE)测定各膜的折射率。

将以此方式获得的光学相位差构件置于温度60℃、湿度90％的高温高湿环境下，使用偏光计(Axometrix公司制造的Axoscan)测定0小时、24小时、120小时、240小时后的波长400nm～800nm时的透射率及相位差。于所测定的全部波长范围内，透射率及相位差的变化率未达±2.5％，基本未劣化。其表示实施例3的光学相位差构件具有高耐湿性。

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 (12)

1.一种光学相位差构件，其特征在于，其具备：

基材：具有第1面及位于该第1面相反侧的第2面，

第1凹凸结构体：形成于该第1面上，由第1无机材料构成，及

第2凹凸结构体：形成于该第2面上，由第2无机材料构成；

该第1凹凸结构体具备多个凸部，该多个凸部于与该第1面平行的第1方向上延伸，并且宽度朝向自该基材的该第1面远离的方向变小；

该第2凹凸结构体具备多个凸部，该多个凸部于该第1方向上延伸，并且宽度朝向自该基材的该第2面远离的方向变小。

2.如权利要求1所述的光学相位差构件，其特征在于，该第1凹凸结构体及该第2凹凸结构体的各凸部的纵横比为1～5的范围内。

3.如权利要求1所述的光学相位差构件，其特征在于，该第1无机材料及该第2无机材料为溶胶-凝胶材料的硬化物。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，若将该基材的折射率设为n₀，将构成该第1凹凸结构体的材料的折射率设为n₁，将构成该第2凹凸结构体的材料的折射率设为n₂，则n₁-n₀的值及n₂-n₀的值为-0.4～0.4的范围内。

5.如权利要求1至3中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，其具备：

高折射率层：形成于该第1凹凸结构体的该凸部的上表面及侧面，具有较该第1凹凸结构体的该凸部高的折射率，及

中折射率层：形成于该第1凹凸结构体的该凸部上表面的该高折射率层上，由具有较该高折射率层低的折射率的层构成；

在形成于该第1凹凸结构体相邻的该凸部相对向的该侧面的该高折射率层之间存在空气层。

6.如权利要求5所述的光学相位差构件，其特征在于，该中折射率层形成于该第1凹凸结构体的该凸部的上表面及侧面的该高折射率层上。

7.如权利要求1至3中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，其具备：

高折射率层：形成于该第1凹凸结构体的该凸部的上表面及侧面，具有较该第1凹凸结构体的该凸部高的折射率，及

积层体：形成于该第1凹凸结构体的该凸部的上表面的该高折射率层上，由2n+1个层的积层体构成，n为正整数；

在形成于该第1凹凸结构体相邻的该凸部相对向的该侧面的该高折射率层之间存在空气层；

该积层体具备：

第1层：形成于该高折射率层上，

第2k层：形成于第2k-1层上，k为1～n的整数，及

第2k+1层：形成于该第2k层上；

该第1层的折射率较该高折射率层的折射率低；

该第2k+1层的折射率较该第2k层的折射率低。

8.如权利要求7所述的光学相位差构件，其特征在于，该第2k-1层的折射率较该第2k层的折射率低，k为1～n的整数。

9.如权利要求7所述的光学相位差构件，其特征在于，该积层体形成于该第1凹凸结构体的该凸部的上表面及侧面的该高折射率层上。

10.如权利要求1至3中任一项所述的光学相位差构件，其特征在于，该第1凹凸结构体及该第2凹凸结构体均露出表面。

11.一种投影机，其特征在于，具备权利要求1至10中任一项的所述的光学相位差构件。

12.一种光学相位差构件的制造方法，其是制造权利要求1至10中任一项所述的光学相位差构件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

于基材的第1面上，形成由第1无机材料构成的第1凹凸结构体；及

于该基材的位于该第1面相反侧的第2面上，形成由第2无机材料构成的第2凹凸结构体。