JP2004354568A - 微粒子分散組成物、光学部品、光学膜積層体、偏光分離素子及び光学部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬化方法に左右されない硬化法適応汎用性があり、高透明の光学部品が得られる微粒子分散組成物を提供し、また、その微粒子分散組成物を用いた光学部品及びその製造方法を提供し、さらにその光学部品を有する光学膜積層体、偏光分離素子を提供する。
【解決手段】金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物を硬化して光学部品とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子分散組成物、光学部品、光学膜積層体、偏光分離素子及び光学部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高透明な有機樹脂中に高屈折率の金属酸化物微粒子（たとえば、ＴｉＯ_２、ＩＴＯ、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＩＺＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５等）または低屈折率の金属酸化物微粒子（たとえば、ＳｉＯ_２等）を分散させた組成物を透明基材の上に塗布した後、その組成物を乾燥・硬化させることによって高屈折率の透明膜または低屈折率の透明膜とし、反射防止膜（ＡＲ膜）などの所定の光学特性を有する光学膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００３】
とくに、屈折率１．７以上の高屈折率有機樹脂が一般的に入手困難である（例えば、非特許文献１参照。）ことから、例えばＴｉＯ_２などの高屈折率の微粒子を有機樹脂内に分散させて、１．６以上の高屈折率を持つ高透明光学部品を安価に製造する方法は重要であった。
【０００４】
その場合の硬化に際しては、ＡＲ膜等の十数ｎｍから百数十ｎｍの薄い層を硬化させるに早くて便利であることから、紫外線（ＵＶ）照射等の活性エネルギー線硬化技術が用いられることが多かった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７５４０４号公報（段落００１３〜００３５、図２）
【特許文献２】
特開２００１−２９６４０１号公報（段落００１４〜００６５、図１）
【非特許文献１】
井手文雄著，「ここまできた透明樹脂」，工業調査会，２００１年，ｐ．１９
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、塗布−乾燥−活性エネルギー線照射というプロセスは上記のような薄い光学膜の形成には適用可能であるが、数百ｎｍ以上の厚い膜を硬化させるには問題があった。すなわち、表面から活性エネルギー線を照射することによる表面と内部の硬化状態が異なり、光学膜内に光学特性の不均一を生じていた。このことは特に、分散微粒子がＴｉＯ_２である場合に、ＴｉＯ_２そのものがＵＶ等の短波長光を吸収、遮蔽するという特性を持つことから、深層下部の硬化状態が表面近傍部の硬化状態と大きく異なるという問題があった。
【０００７】
また、ＴｉＯ_２微粒子を分散した数百ｎｍ以上の厚い層の硬化を無理に行うとエネルギー線照射時の熱で基材の熱変形をもたらしてしまい歩留まりを低下させる問題もあった。この問題は数十μから数百μの厚さのレンズ、マイクロレンズアレイ、光学素子基板等を作成する時には更に顕著となっていた。
【０００８】
厚い膜を均一に硬化させるには有機樹脂として熱硬化性のものを用いればよいが、この場合には有機樹脂中の微粒子の分散性が悪く、硬化後の光学膜としての透明性が問題となっていた。
【０００９】
また、厚膜の透明基材、薄膜の光学膜それぞれを構成する硬化樹脂が別系統の樹脂成分となり、透明基材と光学膜との間の親和密着性が不足して剥離することがあった。
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、硬化方法に左右されない硬化法適応汎用性があり、高透明の光学部品が得られる微粒子分散組成物を提供するものであり、また、その微粒子分散組成物を用いた光学部品及びその製造方法を提供し、さらにその光学部品を有する光学膜積層体、偏光分離素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係る微粒子分散組成物は、硬化により光学部品となる微粒子分散組成物であって、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有することを特徴とする。
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係る微粒子分散組成物は、請求項１の発明において、前記有機樹脂材料が、熱硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化アクリル系樹脂、エネルギー線硬化オキセタン樹脂から選ばれた少なくとも一つの有機樹脂であることを特徴とする。
【００１２】
請求項１，２の発明により、微粒子分散組成物中で微粒子が均一に分散されているとともに、分散された微粒子の達成粒度分布が小さく、有機溶剤の乾燥段階で分散微粒子の再凝集がないため、高透明で所望の屈折率の光学部品を形成することが可能となる。また、エネルギー線照射による硬化や熱硬化による硬化などの硬化方法に左右されないため、薄膜（百数十ｎｍ以下）から厚膜（数百ｎｍ以上〜数百μ）まで広い膜厚範囲の光学部品を同一系統の有機樹脂をベースとして形成することが可能となる。
さらに、分散時の粒度分布が向上し、金属酸化物微粒子の一次粒子までの分散が促進されるため、従来行われていたような、分散・混合後の大きい凝集粒子を取り除くためのフィルター濾過処理を省略することで生産性を向上させることも可能である。
ここで、微粒子とは、例えばＴｉＯ_２、ＩＴＯ、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＩＺＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５から選ばれた少なくとも一種類の金属酸化物の微粒子である。
また、熱硬化性エポキシ系樹脂とは、少なくとも一つのエポキシ基を有する樹脂であり、例えば３，４−エポキシシクロへキセニルメチル‐３’，４’−エポキシシクロへキセンカルボキシレート、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ‐４−（２−オキシラール）シクロヘキサン付加物、芳香環水添型脂環式エポキシ樹脂、２，２−ビス〔４−（２，３−エポキシプロポキシ）シクロヘキシル〕プロパン、ビス（２，３−エポキシプロポキシシクロヘキシル）メタンの群から選ばれた少なくとも１種のエポキシ樹脂などであればよい。また、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、３，４メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸から選ばれた少なくとも１種の酸無水物が添加されていてもよい。
【００１３】
前記課題を解決するために提供する請求項３の発明に係る微粒子分散組成物は、請求項１の発明において、前記微粒子が、ＴｉＯ_２であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明により、屈折率は高いが紫外線吸収能及び遮蔽能の大きい粒子であるＴｉＯ_２を含み、数百μｍ以上の厚い膜として硬化させる場合でも硬化不均一性や熱変形を伴わない良好な硬化ができるため、目的の無機粒子と有機樹脂とからなる高屈折率の光学部品を提供することが可能となる。
【００１５】
前記課題を解決するために提供する請求項４の発明に係る微粒子分散組成物は、請求項１の発明において、前記界面活性剤の微粒子に対する重量比率が０．０４３〜１．１であることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明により、界面活性剤の微粒子に対する分散促進効果が有効に働くため、微粒子が一次粒子サイズまで分散され、有機溶剤の乾燥段階で分散微粒子の再凝集がないものとなる。
【００１７】
前記課題を解決するために提供する請求項５の発明に係る光学部品は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなることを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明により、硬化後の光学部品中の成分として含まれる構成物が高温高湿耐久性を損なわず、微粒子が一次粒子サイズまで分散され、有機溶剤の乾燥段階で分散微粒子の再凝集がないため、環境耐久性（高温及び高湿度における透過率・屈折率などの光学特性の変化の少ないこと）に優れた光学部品を提供することが可能となる。
【００１９】
前記課題を解決するために提供する請求項６の発明に係る光学膜積層体は、屈折率の異なる複数の光学膜が積層されてなる光学膜積層体であって、前記光学膜の少なくとも一は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなるものであることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明により、積層体の各層を構成する有機樹脂の材料が同系統とすることができるため、両者間の親和密着性を良好なものとし、歩留まり向上と信頼性向上とが期待できる。
【００２１】
前記課題を解決するために提供する請求項７の発明に係る偏光分離素子は、傾斜方向が異なる互いに向かい合った斜平面が形成された透明基材と該斜平面上に形成された偏光分離多層膜とを備えた偏光分離素子において、前記透明基材および／または偏光分離多層膜のすくなくとも一層は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなることを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明により、Ｐ偏光変換された光量として光透過率の分布が均一なものを得やすくなるため、大幅な歩留まりの向上が可能となる。また、厚膜の均一な硬化が可能となるため、屈折率１．８以上の高屈折で厚い材料による光学部品を樹脂成形と同様の方法で作成できるようになる。
【００２３】
前記課題を解決するために提供する請求項８の発明に係る光学部品の製造方法は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤とを、有機溶剤中で高硬度金属またはセラミックスのボールと共に分散処理し、次いでその分散溶液を塗布し、有機溶剤を蒸発させることを特徴とする。
【００２４】
請求項８の発明により、薄膜（百数十ｎｍ以下）から厚膜（数百ｎｍ以上〜数百μｍ）の範囲のすべての厚さの光学部品の製造に適用することができるため、光学部品の製造工程の簡便性・経済性の面で有利となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る微粒子分散組成物の実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、これに限定されるものではない。
【００２６】
（微粒子分散組成物）
本発明に係る微粒子分散組成物は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有し、微粒子が当該組成物中を均一に分散されているものである。
【００２７】
微粒子は、当該組成物が硬化されてなる光学部品の屈折率を調整するための微粒子であり、例えばＴｉＯ_２、ＩＴＯ、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＩＺＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ）、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｅＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｔａ_２Ｏ_５から選ばれた少なくとも一種類の金属酸化物からなる微粒子である。その中でも、上記したようにＴｉＯ_２の場合、ＵＶ照射による硬化ではＵＶエネルギー線を吸収、遮蔽することによる弊害を生じる恐れがあるので、ＵＶ硬化及び熱硬化のいずれにも対応できる本発明の組成は、ＴｉＯ_２を用いたときにより優位性を発揮できる。
【００２８】
また、微粒子の１次粒径は、０．０３μｍ以下の物を用いる事が出来る。中でも、０．０１〜０．０２μｍや０．０１〜０．０３μｍの範囲の集団の物を用いる事が出来る。なお、湿式法による針状微粒子の場合には短軸径の値として０．０１〜０．０２μｍの物を用いる事が出来る。粒子径がこの範囲にあると、微粒子の分散処理により、微粒子分散組成物中における微粒子の平均粒径を２次凝集粒子を含めて０．０３μｍ以下に抑えることが可能となり、ヘイズの非常に小さな透明な光学部品を得ることが可能である。なお、ここで平均粒径とは、粒度分布測定における小径側からの累積頻度５０％に相当する粒径サイズとする。
【００２９】
微粒子の微粒子分散組成物中における含有量は、２０〜５０ｖｏｌ％が好ましい。５０ｖｏｌ％を超えると硬化樹脂の結合力が実用に耐えなくなるまで弱くなり、２０ｖｏｌ％未満では光学部品とした場合の屈折率を調整する効果が小さいためである。ただし、ＴｉＯ_２微粒子の場合には、わずかでも屈折率を増加させる効果があるため１０〜５０ｖｏｌ％でもよい。
【００３０】
有機樹脂材料は、熱硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化アクリル系樹脂、エネルギー線硬化オキセタン樹脂から選ばれた少なくとも一つの有機樹脂である。また、有機樹脂材料はエネルギーを吸収することにより硬化反応がおこるが、そのタイプとして熱による硬化と、紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂、電子線（ＥＢ）硬化などのエネルギー線による硬化があげられる。
本発明においては、とくに熱硬化性エポキシ樹脂が、厚膜の光学部品を形成できる点で好適であり、熱硬化エポキシ樹脂とエネルギー線硬化エポキシ樹脂とを組み合せることにより厚膜の光学部品と薄膜の光学部品とのベース樹脂を同じエポキシ樹脂の材料で統一することも可能である。
【００３１】
熱硬化性エポキシ樹脂は、少なくとも一つのエポキシ基を有する樹脂であり、例えば３，４−エポキシシクロへキセニルメチル‐３’，４’−エポキシシクロへキセンカルボキシレート、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ‐４−（２−オキシラール）シクロヘキサン付加物、芳香環水添型脂環式エポキシ樹脂、２，２−ビス〔４−（２，３−エポキシプロポキシ）シクロヘキシル〕プロパン、ビス（２，３−エポキシプロポキシシクロヘキシル）メタンの群から選ばれた少なくとも１種のエポキシ樹脂などであればよい。とくに、ＴｉＯ_２等の屈折率は高いが紫外線吸収能及び遮蔽能の大きい粒子が分散されている数μｍ〜数百μｍの厚い膜を硬化させる場合に、ＴｉＯ_２微粒子を分散させるべき透明な樹脂としては、厚い層において透明性、高温高湿環境耐久性で優れている脂環式エポキシ樹脂が好ましい（「エポキシ樹脂硬化剤の新展開」，シーエムシー出版，１９９４年，Ｐ１２７及びＰ３２参照。）。
【００３２】
また、エポキシ樹脂硬化剤として、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、３，４メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸から選ばれた少なくとも１種の酸無水物が添加されていてもよい。
【００３３】
エネルギー線硬化アクリル系樹脂は、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートやペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、などのアクリル酸エステルであればよい。
エネルギー線硬化オキセタン樹脂は、例えば、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタンなどであればよい。
【００３４】
硬化樹脂成分と界面活性剤から構成される有機樹脂材料の含有量としては、微粒子分散組成物の有機溶剤を除いた成分において２５〜８１ｖｏｌ％であることが好ましい。
【００３５】
界面活性剤は、微粒子の分散性を向上させるものであり、分子量５００以上の分子量を有するポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンセチルエーテルリン酸、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩から選ばれた少なくとも１種を含むものであればよい。
【００３６】
本発明における微粒子、有機樹脂材料の組み合せにおいては特定の界面活性剤においてのみ良好な分散促進効果が得られるものである。とくに、脂環式エポキシ樹脂を基材として作成される硬化樹脂の屈折率は１．５〜１．５５を中心としており１．８を超えるものは報告されておらず、１．６を超える高屈折率の透明樹脂を構成するためには、これらの透明樹脂中に高屈折率（２．５又は２．７）のＴｉＯ_２の超微粉を可視光波長以下の粒子サイズで分散混合させる必要がある（例えば、石原産業株式会社製：ＴＴＯシリーズ、（一次粒子径：０．０１〜０．０２，０．０１〜０．０３，０．０３〜０．０５μｍ））。しかし、これらの微粒子をＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂等の種々のエネルギー硬化樹脂中に汎用的に高透明に分散させることはこれまで非常に困難であった。本発明では、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩系界面活性剤を用いることにより、初めて脂環式エポキシ樹脂中への高透明なＴｉＯ_２分散を実現した。
【００３７】
有機樹脂材料に占める界面活性剤の添加量割合は、１０〜５０ｖｏｌ％であることが好ましい。５０ｖｏｌ％を超えると硬化樹脂の結合力が実用に耐えないまでに弱くなり、１０ｖｏｌ％未満となると十分な微粒子の分散促進効果が得られないためである。
また、添加される界面活性剤の微粒子に対する重量比率は、０．０４３〜１．１であることが好ましい。
【００３８】
有機溶剤は、例えばメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアルコール、イソプロパノ−ルなどを用いる。分散促進という観点からメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどであることが好ましい。また、使用する乾燥設備の事情に合わせて有機溶剤を適宜選択し、微粒子分散組成物の塗布後の乾燥における乾燥速度を調整すればよい。
【００３９】
以上の構成により、本発明に係る微粒子分散組成物は、当該組成物中で微粒子が均一に分散されているとともに、次の事項を満たすことが可能である。
（１）分散された微粒子の達成粒度分布が比較的小さく、一次粒子サイズまで分散されている。また、有機溶剤の乾燥段階で分散微粒子の再凝集がない。
（２）分散及び硬化後の界面活性剤に起因する着色がない。
（３）微粒子の分散促進に添加が必要とされる界面活性剤の量は比較的少量であり、硬化後の光学部品の屈折率値に及ぼす影響が小さい。
（４）硬化後の光学部品中の成分として含まれる構成物が高温高湿耐久性を損なわない。
【００４０】
また、本発明によれば、硬化方法における特殊性即ち、エネルギー線照射による薄膜硬化（百数十ｎｍ以下）や熱硬化による厚膜硬化（数百ｎｍ以上〜数百μ）などの硬化方法に左右されない硬化法適応汎用性のある微粒子分散組成物を提供することができる。とくに、本発明に係る微粒子分散組成物によれば、ＴｉＯ_２のような屈折率は高いが紫外線吸収能及び遮蔽能の大きい粒子を含み、数百μｍ以上の厚い膜として硬化させる場合でも硬化不均一性や熱変形を伴わない良好な硬化が可能であり、目的の無機粒子と有機樹脂とからなる高屈折率の光学部品を提供できる。
【００４１】
さらに、微粒子の有機樹脂材料中への分散に際して、例えば脂環式エポキシ樹脂などの熱硬化性の有機樹脂中へ微粒子を分散する時に、分散促進性が高くてかつ微粒子及び有機樹脂基体との結合が優れた微粒子分散組成物を提供することができる。
【００４２】
また、本発明に係る微粒子分散組成物は、薄膜（百数十ｎｍ以下）から厚膜（数百ｎｍ以上〜数百μｍ）の範囲のすべての厚さの光学部品の製造に適用することができるため、製造工程の簡便性・経済性の面で有利である。例えば、１００μｍ厚の高屈折率基材を大面積で形成するには、熱硬化で作成するのが簡便であり、その基材上に低屈折率層、高屈折率層を交互に２０〜２００ｎｍ程度の厚さで形成して行く時にはＵＶ硬化で作成する方法の方が簡便であるが、この場合に微粒子分散組成物が同系統の材料で出来ている（硬化法適応汎用性が高い）と、各層の親和密着性が良くなるため、歩留まり向上と信頼性向上とが期待できる。
【００４３】
上記微粒子分散組成物の製造に当っては、混練工程、分散工程及びこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程によって行えばよい。本発明において使用する微粒子、有機樹脂、界面活性剤、有機溶剤など全ての原料は何れの工程の最初または途中で添加してもかまわず、個々の原料を２つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。また、分散・混合に当っては、上記原料とともに高硬度金属ボールまたはセラミックスボールを入れ、アジター、ペイントシェーカー等の従来公知の装置を用いればよい。
【００４４】
なお、本発明の、分散性に優れた、硬化法適応汎用性のある微粒子分散組成物により、分散時の粒度分布が向上し、金属酸化物微粒子の一次粒子までの分散が促進されるため、従来行われていたような、分散・混合後の大きい凝集粒子を取り除くためのフィルター濾過処理を省略することで生産性を向上させることも可能である。
【００４５】
（光学部品）
つぎに、本発明に係る光学部品の実施の形態について説明する。
本発明に係る光学部品は、上述した、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなるものである。すなわち、有機樹脂材料が硬化した硬化樹脂中に微粒子が均一に分散され、所望の屈折率を有する高透明な光学部品である。
【００４６】
また、厚みが数百ｎｍ〜数百μｍの厚膜や、百数十ｎｍ以下の薄膜など任意の厚みの光学部品とすることが可能であり、膜状、フィルム状、平板形状、表面に所定の凹凸を付した板形状など所望の形状の光学部品とすることが可能である。
【００４７】
このように、本発明に係る微粒子分散組成物を硬化させることにより、環境耐久性（高温及び高湿度における透過率・屈折率などの光学特性の変化の少ないこと）に優れた光学部品を提供することができる。
【００４８】
本発明に係る光学部品の適用例としては、高屈折・高透明の材料を種々の成形で作成出来るので、マルチレンズアレイ、薄型レンズ、高機能光学デバイス（大面積フォトニック結晶、ブラックスクリーン等）が実現出来る。また、薄膜タイプの光学層を形成する場合にも、本発明は有効であり、分散が良好なため、湿式コーティング法による反射防止フィルム、ブラックスクリーンの作成にも適用することが可能である
【００４９】
つぎに、本発明に係る光学部品を製造する方法を説明する。
本発明に係る光学部品の製造方法は、上述した微粒子分散組成物を塗布し、有機溶剤を蒸発させて光学部品を形成する工程を有するものであり、具体的にはつぎの手順で行われる。
【００５０】
（ｓ１）型材を基材とし、有機溶剤の含有量を調整して液状あるいはゲル状とした微粒子分散組成物をその型材に所定量塗布する。この型材表面に所定の凹凸形状を施すことで所望の表面形状の光学部品とすることが可能である。
また、塗布方法はグラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、ダイコーティング、ディッピングなど従来公知の塗布方法によればよい。あるいはゲル状の微粒子分散組成物の場合には型材に充填するように塗布し、型押しで成型してもよい。
【００５１】
（ｓ２）微粒子分散組成物の塗膜を乾燥により有機溶剤を蒸発させた後、硬化させて所定厚みの光学部品を形成する。硬化は、熱硬化、ＵＶ硬化、ＥＢ硬化などいずれの方法でもよいが、厚膜の光学部品の場合には熱硬化法が、薄膜の場合にはＵＶ硬化法が適している。
【００５２】
（ｓ３）光学部品を例えば厚膜の透明基材とする場合には、その光学部品を型材から剥離させる。このとき、型材に予め離型剤を塗っておけばよい。
あるいは、型材を透明基材とし、その型材（透明基材）上に薄膜の光学部品が形成された状態のままで所定の光学素子として使用してもよい。
【００５３】
（光学膜積層体）
つぎに、本発明に係る光学膜積層体の実施の形態について説明する。
光学膜積層体は、屈折率の異なる複数の光学膜が積層されてなるものであって、それらの光学膜の少なくとも一は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなる構成である。
【００５４】
具体的には、例えば第１の光学膜としてエポキシ樹脂とＴｉＯ_２微粒子とを含有する本発明に係る微粒子分散組成物を塗布・硬化して得られる高屈折率の光学膜（Ｉ）と、第２の光学膜としてアクリル樹脂とＳｉＯ_２微粒子とを含有する本発明に係る微粒子分散組成物を塗布・硬化して得られる低屈折率の光学膜（ＩＩ）とが交互に積層された構成である。
【００５５】
例えば、光学膜（Ｉ）を波長５５０ｎｍにおける１／４波長に相当する光学厚みとし、光学膜（ＩＩ）を５５０ｎｍにおける１／２波長に相当する光学厚みとして７層構造（光学膜（Ｉ）／光学膜（ＩＩ）／光学膜（Ｉ）／光学膜（ＩＩ）／光学膜（Ｉ）／光学膜（ＩＩ）／光学膜（Ｉ））の積層体とすることにより、後述する偏光分離多層膜とすることができる。
【００５６】
この他に、基材上から、まず光学膜（Ｉ）が設けられ、ついで光学膜（ＩＩ）が設けられ、以降光学膜（Ｉ）と光学膜（ＩＩ）とが交互に設けられ、最後に光学膜（Ｉ）が設けられた構成であり、２ｎ＋１層（ｎは１以上の整数である。）からなる積層体とする。あるいは、まず光学膜（ＩＩ）が設けられ、以降光学膜（Ｉ）と光学膜（ＩＩ）とが交互に設けられた構成としてもよい。
【００５７】
以上の構成において、光学膜積層体を大面積のフィルム形状とすることで、反射防止フィルム、プロジェクタ光が投射されて画像を表示するスクリーンであって赤色、緑色、青色の三波長帯の光に対して高反射特性を有し、これらの波長領域以外の可視波長域の光に対しては高透過特性を有するスクリーン、種々の光学フィルター、保護フィルム、視野角度制御フィルムなどへの適用が可能である。
【００５８】
例えば、本発明の微粒子分散組成物（ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤と無機物微粒子の混合）は、その樹脂素地と無機物微粒子との親和性の良さ及び均一分散性の観点から、無機物微粒子が光の各色における波長に応じて大きさのそろった球形微粒子の場合にも有効である。すなわち、本発明のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤を混在させた脂環式エポキシ樹脂と、屈折率２．７のＴｉＯ_２球形粒子とを均一分散させ、ディップ塗布及び乾燥・硬化（この場合は薄いので、ＵＶ硬化も熱硬化も可能である）することにより屈折率１．５２の樹脂素地の中に屈折率２．７のＴｉＯ_２球形粒子を整列させることができる。また、高屈折率を有するガラスの微細球をＵＶ硬化型アクリル樹脂中に整列、塗布させる場合に本発明の分散系を適用することは同じく良好な分散を可能にするものである。
【００５９】
このような具体例としては、青、緑、赤の波長に応じた（４５０ｎｍ，５５０ｎｍ，６５０ｎｍの波長に対応して、それぞれ屈折率２．７のＴｉＯ_２微小球を配列した３層からなる反射スクリーンを考える場合、青の反射層には屈折率１．５２の硬化樹脂の中に直径１１７ｎｍの球を最密充填整列するのが有効である。また、緑の反射層には場合には屈折率１．５２の硬化樹脂の中に直径１４３ｎｍの球を最密充填整列するのが有効である。さらに、赤の反射層には場合には屈折率１．５２の硬化樹脂の中に直径１６９ｎｍの球を最密充填整列するのが有効である．このような３層を基本とする構成の反射スクリーンを作成する場合に、本発明による界面活性剤と樹脂のくみ合わせは各層の付着強度も高く、樹脂分散も良いため均一な反射層の形成に適している。
【００６０】
本発明に係る光学膜積層体を製造するに当っては、上記光学部品の製造方法と同様にそれぞれの光学膜を形成する。その一例を以下に説明する。
（ｓ１１）基材の主面に本発明に係る微粒子分散組成物のうち、高屈折率用の微粒子分散組成物Ａを所定量塗布する。
（ｓ１２）微粒子分散組成物Ａの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の光学膜（Ｉ）を形成する。
（ｓ１３）ついで、光学膜（Ｉ）上に低屈折率用の微粒子分散組成物Ｂを所定量塗布する。
（ｓ１４）その塗膜を乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の光学膜（ＩＩ）を形成する。これにより、光学膜（Ｉ）と光学膜（ＩＩ）との積層構成となる。
（ｓ１５）ついで、基材の最外層にある光学膜（ＩＩ）上に所定量の微粒子分散組成物Ａを塗布する。
（ｓ１６）微粒子分散組成物Ａの塗膜を乾燥後、紫外線を照射して硬化させ、所定膜厚の光学膜（Ｉ）を形成する。以降、ステップｓ１３〜ｓ１６までの処理を所定回数行い、基材上に光学膜積層体を形成する。
【００６１】
（偏光分離素子）
つぎに、本発明に係る偏光分離素子の実施の形態について説明する。
本発明に係る偏光分離素子の構成を図１に示す。
偏光分離素子７は、高屈折率の樹脂からなる板であり、その板の片面に溝形成により傾斜方向が異なる互いに向かい合った斜平面を有する透明基材の一態様である第１の高透明高屈折率材３と、第１の高透明高屈折率材３の斜平面上に成膜された偏光分離多層膜５と、偏光分離多層膜５の上から第１の高透明高屈折率材３の溝を埋める態様で高屈折率の樹脂から形成された透明基材の一態様である第２の高透明高屈折率材４とから構成される。また、偏光分離多層膜５は第１の高透明高屈折率材３と第２の高透明高屈折率材４との界面に形成されており、第１の高透明高屈折率材３と偏光分離多層膜５と第２の高透明高屈折率材４とで平坦な板形状となっている。なお、この構成の偏光分離素子は、本出願人と同一の出願人により特願２００２−０７３１５７号にてすでに出願されているものである。
【００６２】
本発明においては、第１の高透明高屈折率材３、第２の高透明高屈折率材４は、上述した、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する、本発明に係る微粒子分散組成物が硬化されてなる透明基材である。
【００６３】
第１の高透明高屈折率材３、第２の高透明高屈折率材４それぞれに形成される傾斜方向が異なる互いに向かい合った斜平面は、それぞれ基板面（図中、水平面）に対して４５度の傾斜角度をもっており、これらが交互に繰り返し形成されている。
【００６４】
偏光分離多層膜５は、直交する直線偏光の一方のみ透過し、他方を反射するという機能を有し、例えば入射光の基準波長λ_０の１／４波長とほぼ等しい光学膜厚をそれぞれ有する高屈折率の光学膜Ｈと低屈折率の光学膜Ｌとが交互に形成された構造（ＨＬ）_ｍ、または（０．５ＨＬ０．５Ｈ）_ｍ（ただし、ｍは３以上の整数）で示される構造である光学膜積層体からなる
【００６５】
また、偏光分離多層膜５は、入射光に対して所定の屈折率を有する光学的に透明な高屈折率の光学膜Ｈと、光学膜Ｈより低い屈折率の光学的に透明な光学膜Ｌとからなり、（Ｈ２Ｌ）_ｍ、（Ｈ２Ｌ）_ｍＨ、あるいは２Ｌ（Ｈ２Ｌ）_ｍ（ただし、ｍは３〜７の整数）のいずれかの構造の光学膜積層体としてもよい。この光学膜積層体においても、光学膜Ｈ、光学膜Ｌがいずれも入射光の基準波長λ_０の１／４波長とほぼ等しい光学膜厚となるように設定することにより、偏光分離多層膜として良好に機能する。
【００６６】
偏光分離多層膜５を構成する光学膜のすくなくとも一層は、上述した、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する本発明に係る微粒子分散組成物が硬化されてなる光学膜とすればよい。
【００６７】
あるいは、高屈折率の光学膜として例えばＴｉＯ_２膜、低屈折率の光学膜として例えばＳｉＯ_２膜それぞれを、酸素雰囲気中でＴｉまたはＳｉターゲットを用いた、デュアルマグネトロン方式の反応性スパッタリング法により形成してもよい。
【００６８】
本発明に係る偏光分離素子７における光線の通過の様子を図１に示す。ランプ光源６を光源として導光板１から射出される光には、Ｓ偏光波及びＰ偏光波が含まれるが、偏光分離素子７によればＰ偏光波のみを通過させて、Ｓ偏光波は導光板１へ反射して戻される。ついで、戻されたＳ偏光波は導光板１内部で反射を繰り返した後、Ｐ偏光波となった光だけが再度偏光分離素子７を通過する。このようにＰ偏光波のみが偏光分離素子７の前面に配置された液晶デバイス（ＬＣＤ）ユニットへ供給され、ＬＣＤユニットの輝度を向上させることが可能となる。
【００６９】
つぎに、本発明に係る偏光分離素子の製造方法について図２〜図６を参照して説明する。
（ｓ２１）図２に示す型材の一態様である４５度溝（ピッチ：０．１ｍｍ）を付けた金型８を準備し、その４５度溝面にフッ素系剥離処理を施した後、本発明に係る微粒子分散組成物を充填する。微粒子分散組成物は、例えば、つぎの成分の微粒子分散組成物の有機溶剤濃度を１／５以下の量にまで乾燥させた粘性液体（ゲル状の微粒子分散組成物）を用いる。
（１）微粒子：表面撥水性ＴｉＯ_２微粒子
（石原産業（株）製、商品名ＴＴＯ−５１（Ａ）） ９ｗｔ％
（２）有機樹脂材料：
・脂環式エポキシ樹脂（１）：３，４−エポキシシクロヘキセニルメチル‐３´，４´‐エポキシシクロヘキセンカルボキシレート（ダイセル化学工業（株）製、商品名ＣＥＬ２０２１Ｐ） １ｗｔ％
・脂環式エポキシ樹脂（２）：２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−１−ブタノールの１，２−エポキシ‐４−（２−オキシラール）シクロヘキサン付加物（ダイセル化学工業（株）製、商品名ＥＨＰＥ３１５０）） １ｗｔ％
・酸無水物：４−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化（株）製、商品名ＭＨ−７００） ２ｗｔ％
（３）界面活性剤：ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（オレス−１０リン酸）（クローダジャパン（株）製、商品名Ｃｒｏｄａｆｏｓ Ｎ１０Ａ） ２ｗｔ％
（４）有機溶剤：メチルエチルケトン ８５ｗｔ％
【００７０】
（ｓ２２）成形用透明平面基板９を用いて、未硬化の微粒子分散組成物１０を金型８の溝上に押し広げ（図３）、６０℃×６０分の加熱を行い、乾燥状態とする。
（ｓ２３）乾燥状態の微粒子分散組成物１０を金型８から剥離させ、更に６０℃×６０分及び１００℃×５時間の加熱硬化を行うことにより第１の高透明高屈折率材３とする（図４）。
【００７１】
（ｓ２４）出来上がった第１の高透明高屈折率材３の４５度溝表面に偏光分離多層膜５を形成する（図５）。偏光分離多層膜５は、上述の通り、本発明に係る微粒子分散組成物を塗布硬化させることにより得られる光学膜積層体でもよいし、スパッタリング法によって得られる光学膜積層体でもよい。スパッタリング法による場合は、例えば第１の高透明高屈折率材３の屈折率が１．８であったとすると、５５０ｎｍにおける１／４波長に相当する光学厚みを有するＴｉＯ_２膜（厚さ５５．９ｎｍ）Ｈと、５５０ｎｍにおける１／２波長に相当する光学厚みを有するＳｉＯ_２膜（厚さ１８８．４ｎｍ）２Ｌとを、Ｈ・２Ｌ・Ｈ・２Ｌ・Ｈ・２Ｌ・Ｈなる順序で積層し、７層構造の膜とすればよい。
【００７２】
（ｓ２５）第１の高透明高屈折率材３の偏光分離多層膜５が形成された溝面に、ステップｓ２１〜ｓ２３と同様に本発明に係る微粒子分散組成物を充填し、乾燥・硬化により第２の高透明高屈折率材４を得る（図６）。なお、この場合の剥離剤処理は微粒子分散組成物を押し広げる平面基板側にのみ施す。
【００７３】
このようにして完成した偏光分離素子７は、紫外線硬化型の樹脂にＴｉＯ_２を分散させた材料を用いる従来法による場合よりも紫外線照射処理を長時間行う必要が無いため、熱変形が少ない。また、高透明高屈折率材３，４の内部と表面近傍部の光学特性が均一であるため、従来法によるものよりも、Ｐ偏光変換された光量として光透過率の分布が均一なものを得やすく、９０％以上のＰ偏光透過率で比較すると２倍以上の大幅な歩留まりの向上が得られる。
【００７４】
以上のように、本発明によれば、ＴｉＯ_２のような屈折率は高いが紫外線吸収能及び遮蔽能の大きい粒子を含み、数百μｍ以上の厚い膜として硬化させる場合でも硬化不均一性や熱変形を伴わない良好な硬化が可能であることから、従来のエネルギー線硬化を主とした場合に発生していた硬化深部と硬化表面近傍の硬化特性の差による樹脂特性の不均一性を低減し、偏光分離素子などの完成素子の歩留まりを向上させることができる。さらに、従来ガラス材を用いて作成することが普通であった、屈折率１．８以上の高屈折で厚い材料による光学部品を樹脂成形と同様の方法で作成できるようになる。
【００７５】
また、このことにより、ガラス材の場合よりも、大面積を必要とする光学素子を安価に製造することができるようになり、広く光学技術と光学産業の発展に寄与できるものである。なお、本発明によれば、脂環式エポキシ樹脂とＴｉＯ_２微粒子の複合により１．７以上の屈折率の光学部品を容易に形成することができる。
【００７６】
また、本発明で用いられる微粒子は、ＴｉＯ_２に限定されることなく、他の種々の金属酸化物微粒子としてもよい。
【００７７】
なお、偏光分離多層膜５自体も本発明による微粒子分散組成物から形成された高屈折率層若しくは低屈折率層を用いて構成してもよい。あるいは、高屈折率層にはエポキシ樹脂にＴｉＯ_２微粒子を充填したものを用い、低屈折率層としてもエポキシ樹脂にＳｉＯ_２粒子やＭｇＦ_２粒子を添加したものを用いて、塗布と６０℃乾燥を各層ごとに繰り返し行い、最後に１００〜１２０℃の加熱硬化を同時に実施して形成してもよい。
【００７８】
また、高透明高屈折率材３，４の厚膜の基材と偏光分離多層膜５を構成する高屈折率薄膜及び低屈折率薄膜を本発明による硬化法適応汎用性のある微粒子分散組成物を用いて統一して作成することにより、基材と薄膜層との材料が同系統となり両者間の親和密着性が良好となる。特に、厚膜基材には熱硬化性樹脂、薄膜にはＵＶ硬化性樹脂という使い分けにおいても界面活性剤が同系統であることから良好な密着強度を得ることができる。
【００７９】
【実施例】
上記本発明を実際に実施した例を以下に説明する。この実施例は例示であり、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００８０】
本実施例にて使用した微粒子、有機樹脂材料、界面活性剤の明細をそれぞれ表１〜表３に示し、各実施例における成分表示はそれぞれの記号で示す。
微粒子は、４種類のＴｉＯ_２、すなわち、焼成法の製法による表面親水性及び表面撥水性ＴｉＯ_２、湿式法の製法による表面親水性及び表面撥水性ＴｉＯ_２を適宜使用した（表１）。
有機樹脂材料は、種々の硬化性樹脂材料、すなわち、脂環式エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アクリル樹脂を適宜使用した（表２）。
界面活性剤は、アニオン系、非イオン系、カチオン系との種々の組合せを適宜使用した（表３）。
有機溶剤は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）を使用したが、メチルイソブチルケトン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、トルエン、シクロヘキサンなどでも同様の結果が得られた。また、分散促進という観点からメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンがとくに効果的であった。
【００８１】
【表１】

【００８２】
【表２】

【００８３】
【表３】

【００８４】
（実施例１）
実施例１における本発明による微粒子分散組成物の成分及び製造方法を以下に示す。
（１）微粒子分散組成物の成分

（２）微粒子分散組成物の製造方法
上記各成分を上記重量比で秤量し、その合計重量に対して２００％に相当する量だけのＺｒＯ_２主成分のセラミック製ボール（直径０．１ｍｍ）とともに混ぜ合わせた後、それらをポリエチレン製ボトル容器中に入れてミキシング・シェーカーにかけて分散が十分達成されるまで分散・混合を行った。なお、分散が十分達成される迄には２０時間を要した。
（３）光学部品の形成と評価
こうして出来上がった微粒子分散組成物を、ディップ引き上げ法にてディップ引き上げ時の速度を変化させて鏡面研磨仕上げされたシリコン単結晶基板に塗布し、乾燥及び１００℃×５時間の加熱硬化により薄膜の光学部品とした。また、厚膜の光学部品の形成には、ディップ塗布と６０℃乾燥を繰り返す方法と、微粒子分散組成物の体積が１／３〜１／１０程度の体積になるまでＭＥＫの蒸気湿度が７０％以上の湿潤雰囲気中で乾燥を行って微粒子分散組成物の粘度を上げてから塗布を行うという方法とが可能であるが、ここでは後者の方法で１〜１００μｍの厚さの同一材料の一層形成を行った。このような方法にて得られた光学部品をテスト用試片としてエリプソメーターにて屈折率を測定した。
【００８５】
（４）結果
微粒子分散組成物の製造において得られた当該組成物を、粒度分布測定機によリ粒度分布測定を行い平均粒径（粒度分布測定における小径側からの累積頻度５０％に相当する粒径サイズ）を求めたところ、０．２２μｍであった。
得られた微粒子分散組成物を用いたディップ引き上げ法による光学部品の形成ではディップ引き上げ時の速度を調整することにより、５０ｎｍ〜１μｍの膜厚の光学部品とすることができた。また、微粒子分散組成物の粘度を上げてから塗布を行うという方法により、１〜１００μｍの膜厚の光学部品とすることができた。さらに、これらの光学部品は高透明であり、屈折率は、ｎ＝１．８１であった。
以上のように、本発明により有機樹脂材料中でＴｉＯ_２微粒子を高透明に分散させることが可能で、高屈折率の光学部品を薄膜だけでなく、数μｍ〜数百μｍの厚い層でも形成することが可能となった。
【００８６】
（実施例２）分散テスト
本発明に係る微粒子分散組成物、あるいは微粒子分散組成物を構成する一部について、成分を変化させて実施例１と同様のプロセスにて分散・混合を行い、微粒子の分散テストを行った。その明細を分散Ｎｏ．１〜２０として表４に示す。なお、分散Ｎｏ．１は実施例１の明細である。さらに、実施例以外の成分による微粒子分散組成物について比較例として実施例１と同様のプロセスにて分散・混合を行い、微粒子の分散テストを行った。その明細を分散Ｎｏ．２１〜３２として表５に示す。
【００８７】
【表４】

【００８８】
【表５】

【００８９】
また、分散系Ｎｏ．ごとの微粒子の分散性を粒度分布測定機により測定し、その評価として、均一分散となり、平均粒径が０．０３μｍ以下のものを評価○とし、均一分散とはなるが平均粒径が０．０５μｍより大きいものを評価△とし、均一分散の組成物とならずに、静置により上層と下層に分かれてしまうものを評価×とした。さらに、成膜した場合の膜の透明性の評価を目視にて行い、透明な光学部品となったものを評価○、透明な光学部品とならなかったものを評価×とした。このとき、有機樹脂材料Ｒ−８，Ｒ−９を含む微粒子分散組成物についてはＵＶ硬化処理を行った。
【００９０】
表４において、分散系Ｎｏ．２，３，４は、熱硬化性エポキシ樹脂材料として、Ｒ−１（２ｗｔ％）とＲ−６（２ｗｔ％）との組合せを用い、ＴｉＯ２粉末（９ｗｔ％）の作成法と表面性の違いについて分散の結果にどのような差が出るかを検証したものである。ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−７）の添加（２ｗｔ％）によってＴｉＯ２粉末（９ｗｔ％）の表面性の違いにかかわらず、分散系Ｎｏ．２〜４は分散系Ｎｏ．１と同様、良好な分散が実現されていた。
【００９１】
分散系Ｎｏ．５，７，８は、それぞれ分散系Ｎｏ．５では有機樹脂材料Ｒ−２、分散系Ｎｏ．７では有機樹脂材料Ｒ−４、分散系Ｎｏ．８では有機樹脂材料Ｒ−５と別種類の脂環式エポキシ樹脂として、それぞれについてエポキシ樹脂硬化剤として有機樹脂材料Ｒ−６を加え、更に界面活性剤Ａ−７とのＴｉＯ２微粒子の混合分散効果について検証した。また、分散系Ｎｏ．６において、有機樹脂材料Ｒ−３を、有機樹脂材料Ｒ−７とメチルエチルケトンとの中で混合し、界面活性剤Ａ−７添加におけるＴｉＯ２微粒子の混合分散効果について検証した。
その結果、これら脂環式エポキシ樹脂とＴｉＯ_２微粒子との良好な分散のためにはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸の添加が有効であることが確認された。ここで用いたポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸の市販製品例としては、クローダジャパン（株）製の商品名Ｃｒｏｄａｆｏｓ Ｎ１０Ａ（界面活性剤Ａ−７）であり、分子量は７９６であった。
【００９２】
分散系Ｎｏ．９，１８で、光重合性アクリル系モノマーとＴｉＯ_２微粒子の分散系組成物における、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤添加の効果について検討した。
分散系Ｎｏ．９では、有機樹脂材料Ｒ−９と界面活性剤Ａ−７との組合せ、分散系Ｎｏ．１８では有機樹脂材料Ｒ−９と界面活性剤Ａ−８との組合せについて検討したが、平均粒径が０．０３μｍ以下の良好な分散が得られた。このことから、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤添加の効果はアクリルモノマーの分散に対しても有効であることが分った。アクリルモノマーとＴｉＯ_２微粒子だけの分散では平均粒系０．０５μｍ以下にはならなかった（表４には示していない）が、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤を添加することにより、アクリルモノマー分子とＴｉＯ_２微粒子とポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤分子との三者の複合的で良好な分散形態が実現し、０．０３μｍ以下の平均粒径が実現できた。アクリルモノマーとしては、エポキシアクリレート及びウレタンアクリレートの場合も本発明は有効である。
【００９３】
なお、分散系Ｎｏ．９，１８においては、紫外線硬化のために、光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ（株）製、商品名ＩＲＧＡＣＵＲＥ １８４）をＴｉＯ_２分散後に０．２ｗｔ％分だけ混合して塗布、乾燥、紫外線照射を行ったが、光重合開始剤添加によっても良好な混合と分散は維持されており結果として、良好な高透明な材料としての硬化が実施できた。
【００９４】
分散系Ｎｏ．１０，１７で、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤の分子量の大きさの違いの影響について検討した。
分散系Ｎｏ．１０に分子量５００のポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−６）、分散系Ｎｏ．１７に分子量１０００のポリオキシエチレンポリオキシプロピレンセチルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−８）の結果を示す。界面活性剤Ａ−７の分子内のオキシエチレンは（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_１０であり、もう少しオキシエチレンの繰り返し数を減らしたものが界面活性剤Ａ−６であり分子内のオキシエチレンは（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_３となっている。分散系Ｎｏ．１０，１７はいずれも平均粒径０．０３μｍ以下の分散が達成されたが、分子量５００の界面活性剤Ａ−６の方が良好な分散に達するまでに要する時間が長めであった。分子量が３００以下においては，均一分散とはなるが平均粒径が０．０５μｍより大きくなるので，ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤の分子量の大きさは５００以上である事が好ましい。更に好ましくは、分子量は６００以上が良好な分散に達する迄の時間の短縮の観点からは適している。
【００９５】
分散系Ｎｏ．１１，１２，１４で、オキセタン樹脂もしくは、オキセタン樹脂と脂環式エポキシ樹脂の混合物とＴｉＯ_２微粒子の混合分散におけるポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤添加の効果について検討した。オキセタン樹脂とＴｉＯ_２微粒子だけの場合と、分散系Ｎｏ．１２のオキセタン樹脂（有機樹脂材料Ｒ−８）とＴｉＯ_２微粒子とポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤（界面活性剤Ａ−７）の組合せの場合とを比較すると、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸添加による歴然とした分散促進効果があった。さらに、オキセタン樹脂を脂環式樹脂と混ぜた場合（分散系Ｎｏ．１１、有機樹脂材料Ｒ−１及びＲ−８、界面活性剤Ａ−７）、（分散系Ｎｏ．１４、有機樹脂材料Ｒ−１、Ｒ−２及びＲ−８、界面活性剤Ａ−７）においても、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸添加による明白な分散促進効果があった。
【００９６】
なお、分散系Ｎｏ．１１，１２，１４においては、光重合開始剤（ダイセルユーシービー（株）製、商品名Ｕｖａｃｕｒｅ １５９１）をＴｉＯ_２分散後に０．２ｗｔ％分だけ混合して塗布、乾燥、紫外線照射を行ったが、光重合開始剤添加によっても良好な混合と分散は維持されており結果として、良好な高透明な材料としての硬化が実施できた。
【００９７】
分散系Ｎｏ．１５，１６で、脂環式エポキシ樹脂とエポキシ樹脂硬化剤としての酸無水物それぞれ単独に対するポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤の分散促進効果について検討した。
分散系Ｎｏ．１５は、脂環式エポキシ樹脂（有機樹脂材料Ｒ−１）とポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−７）とＴｉＯ_２微粒子だけの組合せの場合、分散系Ｎｏ．１６は、エポキシ樹脂硬化剤としての酸無水物（有機樹脂材料Ｒ−６）とポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−７）とＴｉＯ_２微粒子だけの組合せの場合を示している。比較例である、分散系Ｎｏ．２８、２９（それぞれ、脂環式エポキシ樹脂（有機樹脂材料Ｒ−１）とＴｉＯ_２微粒子のみ、エポキシ樹脂硬化剤としての酸無水物（有機樹脂材料Ｒ−６）とＴｉＯ_２微粒子のみの組合せの場合、表５）と比較すると、ポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸（界面活性剤Ａ−７）との共存によってのみ平均粒径が０．０３μｍ以下の良好な分散が達成されることが分かる。
【００９８】
実施例である分散系Ｎｏ．１９，２０（表４）と比較例である分散系Ｎｏ．３１，３２（表５）とで、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系統の界面活性剤でリン酸系以外の界面活性剤についての比較を行った。
界面活性剤Ａ−１０及びＡ−１１は共にＮａ塩であり、分子量も共に約４００〜５００であるが、分散系Ｎｏ．３１のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩の単独添加（界面活性剤Ａ−１０）では分散は良くないのに対して、分散系Ｎｏ．１９のポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩の単独添加（界面活性剤Ａ−１１）では良好な分散が得られた。
また、分散系Ｎｏ．３２の分子量７３０の高級アルコールの単独添加（界面活性剤Ａ−１２）では分散は良くないのに対して、分散系Ｎｏ．２０のポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸とポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩を界面活性剤として同時添加する場合（界面活性剤Ａ−７及びＡ−１０）にはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸の効果による良好な分散が維持されていた。
これらのことから、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系又はポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩系の界面活性剤が良好な分散をもたらすことが分かる。
【００９９】
表５において、分散系Ｎｏ．２１〜２７，３０でポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤以外の界面活性剤について検討した結果を示す。
分散系Ｎｏ．２１において、アニオン系界面活性剤として分子量２８０のラウロイルサルコシンナトリウム（界面活性剤Ａ−２）について検討したが、分散は良くなかった。
また、分散系Ｎｏ．２６，２７，３０において、アニオン系界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（界面活性剤Ａ−１）とし、それぞれ脂環式エポキシ樹脂（有機樹脂材料Ｒ−１）、酸無水物エポキシ樹脂硬化剤（有機樹脂材料Ｒ−６）、脂環式エポキシ樹脂プラス酸無水物エポキシ樹脂硬化剤（有機樹脂材料Ｒ−１及びＲ−６）との組合せについて検討したが、全て平均粒径が０．０３μｍ以下の良好な分散には達しなかった。
【０１００】
また、分散系Ｎｏ．２２において、カチオン系界面活性剤であって、分子量６８０のカチオン活性分を持っているクオタニウム−９１、セトリモニウムメトサルフェート、セテアリルアルコール（界面活性剤Ａ−９）についても検討したが良い分散は得られなかった。
【０１０１】
さらに、分散系Ｎｏ．２３〜２５において、非イオン系界面活性剤としてモノオレイン酸ソルビタン（界面活性剤Ａ−３）、トリオレイン酸ソルビタン（界面活性剤Ａ−４）、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（界面活性剤Ａ−５、
分子量８８０）について検討したが分散は良くなかった。
【０１０２】
以上の結果から、分散後の平均粒径が０．０３μｍ以下の場合には、乾燥硬化後に透明な材料となったが、平均粒径０．０５μｍ以上の場合には透明な材料は得られなかった。そのため、高透明材料を得るためには平均粒径は０．０３μｍ以下を実現することが必要である。
【０１０３】
また、以上の結果から、ＴｉＯ_２微粒子を硬化性有機樹脂材料へ均一微細分散するに際して、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤又はポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩の添加が極めて有効であることが判明した。ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸及びポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩のＴｉＯ_２との良好な親和性と、分子量５００以上のある程度大きく長い分子形状とによって、脂環式エポキシ樹脂など他の硬化性有機樹脂骨格と分子レベルでの交錯を促進し、結果的に良好なＴｉＯ_２微粒子の分散をもたらしているものと考えられる。
【０１０４】
また、本発明によれば、例えば高屈折率層と低屈折率層を交互に繰り返し形成する反射防止層の作成の場合においても、低屈折率層にはＴｉＯ_２を混合させないで、脂環式エポキシ樹脂のみとして塗布し、各層の間は６０℃乾燥を行い、基板側から高屈折・低屈折・高屈折・低屈折の４層構成を形成してから１００〜１２０℃の最終硬化を行うことも可能となる。これにより、光学膜積層体の製造コストの低減に対する効果も大きい。
【０１０５】
なお、上記実施例においては、ＴｉＯ_２微粒子の分散を中心に説明したが、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系及びポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩系界面活性剤は、種々の酸化物と親和性が良好であるため、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、Ｙ_２Ｏ_３など他の酸化物微粒子の分散にも好適なものである。また、界面活性剤としては、アルキル基の炭素数を変化させた物や種々の誘導体が可能であるが、分子量で５００以上のものが最適である。
【０１０６】
上記実施例においては溶剤としてメチルエチルケトンを用いた例を示したが、メチルイソブチルケトン、エチルアルコール、イソプロパノ−ルその他の有機溶剤を用いてもかまわない。有機溶剤の選択により分散液の塗布後の乾燥における乾燥速度を使用する乾燥設備の事情に合わせて適宜選択することが可能である。
【０１０７】
（実施例３）界面活性剤の添加量（ＴｉＯ_２）
微粒子の成分をＴ−１（ｄ＝４．２，ｎ＝２．７）、有機樹脂材料の成分をＲ−３及びＲ−７（ｄ＝１．１６，ｎ＝１．５４）、界面活性剤の成分をＡ−７（ｄ＝１．０３，ｎ＝１．５）として、微粒子の添加量を３段階に変化させ、界面活性剤の添加量を２段階に変化させた微粒子分散組成物を用いて硬化させて光学部品を形成した。
形成された光学部品の組成と測定した屈折率を表６に示す。
【０１０８】
【表６】

【０１０９】
表６の結果において、ＴｉＯ_２微粒子の微粒子分散組成物の組成中に占める割合は、体積比率（ｖｏｌ．％）として有機溶剤を除いた成分の合計を１００％とすると、１０〜５０ｖｏｌ．％が好ましく、２０〜５０ｖｏｌ．％がより好ましい。これを重量比率（ｗｔ％）に書き換えると、２８．９〜７９．３ｗｔ．％が好ましく、４７．８〜７９．３ｗｔ．％がより好ましい。ＴｉＯ_２微粒子の添加量が５０ｖｏｌ．％を超えると樹脂の結合力が弱くなりすぎるため実用に耐えなくなるためであり、２０ｖｏｌ．％以下では硬化樹脂の屈折率を増加させる効果が小さいためである。しかしながら、本発明法による高屈折率の光学部品は製造法が簡便であり安価であるため、屈折率の増加は著しくなくとも、１．５程度の屈折率の樹脂をベースにして１．６５程度の屈折率の材料を得ることが可能であり、１０ｖｏｌ．％以上でもメリットがある。
【０１１０】
界面活性剤の、微粒子分散組成物の組成のうち、ＴｉＯ_２微粒子以外の有機樹脂成分中に占める割合は、体積比率（ｖｏｌ．％）として、１０〜５０ｖｏｌ．％が好ましい。５０ｖｏｌ．％を超えると樹脂の結合力が弱くなりすぎるため実用に耐えなくなるためであり、１０ｖｏｌ．％以下では微粒子の分散促進効果が十分得られないためである。このことから、ＴｉＯ_２微粒子が１０〜５０ｖｏｌ．％の場合には、界面活性剤の微粒子分散組成物に占める割合は体積比率で５〜４５ｖｏｌ．％、重量比率で４．７〜３３．０ｗｔ．％が好ましい。また、ＴｉＯ_２微粒子が２０〜５０ｖｏｌ．％の場合には、５〜４０ｖｏｌ．％、４．７〜２４．０ｗｔ．％が好ましい。
【０１１１】
以上の結果から、界面活性剤とＴｉＯ_２微粒子との重量比は、ＴｉＯ_２微粒子が１０〜５０ｖｏｌ．％の場合には０．０９５〜１．１となり、ＴｉＯ_２微粒子が２０〜５０ｖｏｌ．％の場合には０．０９５〜０．４９となる。
【０１１２】
（実施例４）界面活性剤の添加量（ＳｉＯ_２）
微粒子の成分をＳｉＯ_２微粒子（ｄ＝２．４，ｎ＝１．４６）、有機樹脂材料の成分をＲ−９（ｄ＝１．１７，ｎ＝１．４９）、界面活性剤の成分をＡ−７（ｄ＝１．０３，ｎ＝１．５）として、微粒子の添加量を２段階に変化させ、界面活性剤の添加量を２段階に変化させた微粒子分散組成物を用いて硬化させて光学部品を形成した。
形成された光学部品の組成と測定した屈折率を表７に示す。
【０１１３】
【表７】

【０１１４】
表７の結果において、ＳｉＯ_２微粒子の微粒子分散組成物に占める割合は、体積比率（ｖｏｌ．％）として有機溶剤を除いた成分の合計を１００％とすると、２０〜５０ｖｏｌ．％が好ましい。これを重量比率（ｗｔ％）に書き換えると、３４．２〜６８．５ｗｔ．％となる。ＳｉＯ_２微粒子の添加量が５０ｖｏｌ．％を超えると樹脂の結合力が弱くなりすぎるため実用に耐えなくなるためであり、２０ｖｏｌ．％以下では硬化樹脂の屈折率を低下させる効果が小さいためである。
【０１１５】
界面活性剤の、微粒子分散組成物のうち、ＳｉＯ_２微粒子以外の全有機樹脂成分中に占める割合は、体積比率（ｖｏｌ．％）として、１０〜５０ｖｏｌ．％が好ましい。５０ｖｏｌ．％を超えると樹脂の結合力が弱くなりすぎるため実用に耐えなくなるためであり、１０ｖｏｌ．％以下では微粒子の分散促進効果が十分得られないためである。このことから、界面活性剤の微粒子分散組成物に占める割合は体積比率で５〜４０ｖｏｌ．％、重量比率で２．７〜３０．３ｗｔ．％が好ましい。
【０１１６】
以上の結果から、界面活性剤とＳｉＯ_２微粒子との重量比は、０．０４３〜０．８６となる。
また、実施例３，４の結果から、界面活性剤と微粒子との重量比は、０．０４３〜１．１であることが好ましい。
【０１１７】
【発明の効果】
上述したように、請求項１，２の発明によれば、高透明で所望の屈折率の光学部品を形成することができる。また、薄膜（百数十ｎｍ以下）から厚膜（数百ｎｍ以上〜数百μ）まで広い膜厚範囲の光学部品を同一系統の有機樹脂をベースとして形成することができる。さらに、従来行われていたような、分散・混合後の大きい凝集粒子を取り除くためのフィルター濾過処理を省略することで生産性を向上させることもできる。
請求項３の発明によれば、目的の無機粒子と有機樹脂とからなる高屈折率の光学部品を提供することが可能となる。
請求項４の発明によれば、微粒子が一次粒子サイズまで分散され、有機溶剤の乾燥段階で分散微粒子の再凝集がないものとなる。
請求項５の発明によれば、環境耐久性（高温及び高湿度における透過率・屈折率などの光学特性の変化の少ないこと）に優れた光学部品を提供することができる。
請求項６の発明によれば、積層体の各層間の親和密着性を良好なものとし、歩留まり向上と信頼性向上とが期待できる。
請求項７の発明によれば、偏光分離素子の大幅な歩留まりの向上が可能となる。また、屈折率１．８以上の高屈折で厚い材料による光学部品を樹脂成形と同様の方法で作成できるようになり、大面積の種々の光学素子を作成できるようになる。
請求項８の発明によれば、光学部品の製造工程の簡便性・経済性の面で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る偏光分離素子の構成を示す断面図である。
【図２】透明基材である高透明高屈折率材を形成するための金型の構成を示す概略図である。
【図３】金型に微粒子分散組成物を充填した状態を示す概略図である。
【図４】第１の高透明高屈折率材が形成された状態を示す概略図である。
【図５】透明基材に偏光分離多層膜が形成された状態を示す概略図である。
【図６】第２の高透明高屈折率材が形成された状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１…導光板、２…反射板、３，４…高透明高屈折率材、５…偏光分離多層膜、６…ランプ光源、７…偏光分離素子、８…金型、９…成形用透明平面基板、１０…微粒子分散組成物

Claims (8)

1. 硬化により光学部品となる微粒子分散組成物であって、
   金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有することを特徴とする微粒子分散組成物。
2. 前記有機樹脂材料が、熱硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化エポキシ樹脂、エネルギー線硬化アクリル系樹脂、エネルギー線硬化オキセタン樹脂から選ばれた少なくとも一つの有機樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子分散組成物。
3. 前記微粒子が、ＴｉＯ_２であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子分散組成物。
4. 前記界面活性剤の微粒子に対する重量比率が０．０４３〜１．１であることを特徴とする請求項１に記載の微粒子分散組成物。
5. 金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなることを特徴とする光学部品。
6. 屈折率の異なる複数の光学膜が積層されてなる光学膜積層体であって、
   前記光学膜の少なくとも一は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなるものであることを特徴とする光学膜積層体。
7. 傾斜方向が異なる互いに向かい合った斜平面が形成された透明基材と該斜平面上に形成された偏光分離多層膜とを備えた偏光分離素子において、
   前記透明基材および／または偏光分離多層膜のすくなくとも一層は、金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤と、有機溶剤とを含有する微粒子分散組成物が硬化されてなることを特徴とする偏光分離素子。
8. 金属酸化物の微粒子と、エネルギーを吸収して硬化する有機樹脂材料と、分子量５００以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸系界面活性剤またはポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸系界面活性剤とを、有機溶剤中で高硬度金属またはセラミックスのボールと共に分散処理し、次いでその分散溶液を塗布し、有機溶剤を蒸発させることを特徴とする光学部品の製造方法。

Images