JP6564714B2 - Optical retardation member, composite optical member including optical retardation member, and method of manufacturing optical retardation member - Google Patents
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Description
本発明は、光学位相差部材、光学位相差部材を備える複合光学部材、及び光学位相差部材の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical phase difference member, a composite optical member including the optical phase difference member, and a method for manufacturing the optical phase difference member.
光学位相差板は、非常に多くの用途を有しており、反射型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、光ディスク用ピックアップ、PS変換素子、プロジェクタ(投影型表示装置)など、種々の用途に使用されている。 Optical phase difference plates have a great variety of applications, such as reflective liquid crystal display devices, transflective liquid crystal display devices, optical disk pickups, PS conversion elements, projectors (projection display devices), and various other applications. Is used.
光学位相差板には、方解石、雲母、水晶のような自然界に存在する複屈折結晶により形成されたものや、複屈折ポリマーにより形成されたもの、人工的に使用波長より短い周期構造を設けることにより形成されたものなどがある。 The optical phase difference plate should be provided with a natural birefringent crystal such as calcite, mica and quartz, a birefringent polymer, and a periodical structure artificially shorter than the wavelength used. And so on.
人工的に周期構造を設けて形成された光学位相差板としては、透明基板上に凹凸構造が設けられたものがある。光学位相差板に用いられる凹凸構造は使用波長より短い周期を有し、例えば図9に示すようなストライプ状のパターンを有する。このような凹凸構造は屈折率異方性を有し、図9の光学位相差板400の基板420に対して垂直に光が入射すると、凹凸構造内において、凹凸構造の周期方向に平行な偏光成分と、凹凸構造の周期方向に垂直な偏光成分が異なる速度で伝播するので、両偏光成分間で位相差が生じる。この位相差は凹凸構造の高さ(深さ)、凸部を構成する材料と凸部の間の材料(空気)の屈折率差等を調整することによって制御することができる。上記の表示装置等のデバイスに用いる光学位相差板は、使用波長λに対してλ/4又はλ/2の位相差を生じさせる必要があるが、そのような十分な位相差を生じさせることができる光学位相差板を形成するためには、凸部を構成する材料の屈折率と凸部間の材料(空気)の屈折率の差や凹凸構造の高さ(深さ)を十分に大きくする必要がある。このような光学位相差板として、特許文献1、2において、凹凸構造の表面を高屈折率材料で被覆したものが提案されている。
As an optical phase difference plate formed by artificially providing a periodic structure, there is one in which an uneven structure is provided on a transparent substrate. The concavo-convex structure used for the optical retardation plate has a period shorter than the wavelength used, and has, for example, a stripe pattern as shown in FIG. Such a concavo-convex structure has refractive index anisotropy, and when light enters perpendicularly to the
本発明者らが鋭意研究した結果、上記のような光学位相差板は、次のような欠点があることが分かった。上記の表示装置等のデバイスに用いる場合、光学位相差板は他の部材に貼り付けられて用いられることになる。例えば、光学位相差板を有機EL表示装置に用いる場合、光学位相差板の一方の面に偏光板を貼り付け(接合し)、もう一方の面に有機ELパネルを貼り付ける必要がある。通常、光学位相差板を他の部材へ貼り付けるには粘着剤が用いられる。しかし、図10(a)に示すように、粘着剤を用いて光学位相差板400を他の部材320に貼り付ける場合、光学位相差板400の凹凸構造の凸部の間に粘着剤340が入り込む。粘着剤は空気よりも屈折率が大きいため、凸部を構成する材料の屈折率と凸部の間に入り込んだ粘着剤の屈折率の差は、凸部を構成する材料の屈折率と空気の屈折率の差よりも小さい。それゆえに、凸部の間に粘着剤が入り込んだ光学位相差板400は、凸部を構成する材料と凸部の間の材料の屈折率差が小さく屈折率異方性が小さいため、十分な位相差を生じることができない。
As a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that the optical retardation plate as described above has the following drawbacks. When used in a device such as the above display device, the optical retardation plate is used by being attached to another member. For example, when an optical retardation plate is used in an organic EL display device, it is necessary to attach (bond) a polarizing plate to one surface of the optical retardation plate and attach an organic EL panel to the other surface. Usually, an adhesive is used to attach the optical retardation plate to another member. However, as illustrated in FIG. 10A, when the
また、光学位相差板が所望の位相差を生じるためには、光学位相差板の凹凸構造が、使用波長より短い周期構造を有しつつも十分な凹凸高さ(深さ)を有する必要がある。すなわち、凹凸構造が高アスペクト比を有する必要がある。しかし、このような光学位相差板に対して荷重がかかった場合、図10(b)に示すように、光学位相差板400の凹凸構造が倒れるなどして変形し、それにより所望の位相差が生じなくなることがある。
In addition, in order for the optical retardation plate to produce a desired retardation, the uneven structure of the optical retardation plate needs to have a sufficient uneven height (depth) while having a periodic structure shorter than the wavelength used. is there. That is, the concavo-convex structure needs to have a high aspect ratio. However, when a load is applied to such an optical retardation plate, the uneven structure of the
さらに、光学位相差板は、その用途に応じた位相差を生じさせることが要求される。光学位相差板により生じる位相差は、通常、光学位相差板の凸部のアスペクト比等の凹凸構造の形状により調整することができる。ナノインプリント法により光学位相差板の凹凸構造を形成する場合、凹凸構造の形状を調整するためには、光学位相差板の凹凸構造の形状に対応する凹凸構造を有する元型を用意する必要がある。しかし、元型の作製は高コストであり長時間を要する。それゆえ、光学位相差板の用途ごとに、それに応じた凹凸構造の元型を作製することは経済的観点及び時間的観点から望ましくない。 Furthermore, the optical phase difference plate is required to generate a phase difference corresponding to its application. The phase difference generated by the optical phase difference plate can be usually adjusted by the shape of the concavo-convex structure such as the aspect ratio of the convex portion of the optical phase difference plate. When forming the concavo-convex structure of the optical phase difference plate by the nanoimprint method, in order to adjust the shape of the concavo-convex structure, it is necessary to prepare a master having a concavo-convex structure corresponding to the shape of the concavo-convex structure of the optical phase difference plate. . However, the original mold is expensive and requires a long time. Therefore, for each application of the optical phase difference plate, it is not desirable from the economical viewpoint and the temporal viewpoint to produce a master having a concavo-convex structure corresponding thereto.
そこで、本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し、粘着剤を用いて他の部材と接合したり荷重を印加したりしても所望の位相差を生じることができるとともに、低コスト且つ短時間で製造可能な光学位相差部材及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, and can produce a desired phase difference even when bonded to another member or applying a load using an adhesive. An object of the present invention is to provide an optical phase difference member that can be manufactured at a low cost and in a short time, and a manufacturing method thereof.
本発明の第1の態様に従えば、凹凸パターンを有する透明基体と、
前記凹凸パターンの凹部及び凸部の表面に形成された位相差調整層と、
前記位相差調整層を被覆する被覆層と、
前記位相差調整層及び前記被覆層が形成された前記凹凸パターンの前記凸部間に区画された間隙部と、
前記凹凸パターンの前記凸部の頂部を連結し且つ前記間隙部を密閉するように前記凹凸パターンの上部に設けられた密閉層とを備え、
前記凸部の屈折率n1、前記位相差調整層の屈折率n2、前記被覆層の屈折率n3が、n1<n2<n3を満たすことを特徴とする光学位相差部材が提供される。
According to the first aspect of the present invention, a transparent substrate having a concavo-convex pattern;
A phase difference adjusting layer formed on the surface of the concave and convex portions of the concave-convex pattern;
A coating layer for coating the retardation adjustment layer;
A gap section defined between the projections of the concavo-convex pattern in which the retardation adjustment layer and the coating layer are formed;
A sealing layer provided on the top of the concavo-convex pattern so as to connect the tops of the convex portions of the concavo-convex pattern and seal the gap portion;
An optical retardation member, wherein the refractive index n 1 of the convex portion, the refractive index n 2 of the retardation adjusting layer, and the refractive index n 3 of the covering layer satisfy n 1 <n 2 <n 3. Provided.
前記光学位相差部材において、前記凸部の屈折率n1、前記位相差調整層の屈折率n2、前記被覆層の屈折率n3が、0.8√(n1・n3)≦n2≦1.05√(n1・n3)を満たしてよい。 In the optical phase difference member, the refractive index n 1 of the convex portion, the refractive index n 2 of the retardation adjustment layer, and the refractive index n 3 of the coating layer are 0.8√ (n 1 · n 3 ) ≦ n 2 ≦ 1.05√ (n 1 · n 3 ) may be satisfied.
前記光学位相差部材において、前記位相差調整層の厚みが10〜200nmの範囲内であってよい。 In the optical retardation member, the thickness of the retardation adjustment layer may be in a range of 10 to 200 nm.
前記光学位相差部材において、前記凹凸パターンの前記凸部の断面が略台形状であってよい。 In the optical phase difference member, a cross section of the convex portion of the concave / convex pattern may be substantially trapezoidal.
前記光学位相差部材において、前記間隙部が、前記凹凸パターンの前記凸部の高さ以上の高さを有してよい。 The said optical phase difference member WHEREIN: The said gap | interval part may have height more than the height of the said convex part of the said uneven | corrugated pattern.
前記光学位相差部材において、前記位相差調整層が、ZnO、BaO、MgO、TiO2、もしくはNb2O5、またはこれらの混合物から構成されてよい。 In the optical retardation member, the retardation adjustment layer may be made of ZnO, BaO, MgO, TiO 2 , Nb 2 O 5 , or a mixture thereof.
前記光学位相差部材において、前記被覆層及び前記密閉層が、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属酸窒化物または金属ハロゲン化物から構成されてよい。 In the optical retardation member, the coating layer and the sealing layer may be made of metal, metal oxide, metal nitride, metal sulfide, metal oxynitride, or metal halide.
前記光学位相差部材において、前記凹凸パターンを構成する材料が光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂であってよい。あるいは、前記凹凸パターンを構成する材料がゾルゲル材料であってよい。 In the optical phase difference member, the material constituting the concavo-convex pattern may be a photocurable resin or a thermosetting resin. Or the material which comprises the said uneven | corrugated pattern may be a sol-gel material.
前記光学位相差部材において、前記間隙部に空気が存在してよい。 In the optical phase difference member, air may exist in the gap portion.
本発明の第2の態様に従えば、第1の態様の光学位相差部材と、
前記透明基体の前記凹凸パターンが形成された面の反対側の面または前記密閉層に貼り付けられた偏光板とを備えることを特徴とする複合光学部材が提供される。
According to the second aspect of the present invention, the optical retardation member of the first aspect;
There is provided a composite optical member comprising a surface of the transparent substrate opposite to the surface on which the concave / convex pattern is formed or a polarizing plate attached to the sealing layer.
本発明の第3の態様に従えば、第2の態様の複合光学部材と、
前記透明基体の前記凹凸パターンが形成された面の反対側の面または前記密閉層に貼り付けられた表示素子とを備えることを特徴とする表示装置が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the composite optical member of the second aspect;
A display device is provided, comprising: a display element attached to a surface opposite to the surface on which the concave / convex pattern of the transparent substrate is formed or the sealing layer.
本発明の第4の態様に従えば、凹凸パターンを有する透明基体を用意する工程と、
前記凹凸パターンの凹部及び凸部の表面を被覆する位相差調整層を形成する工程と、
前記位相差調整層を被覆する被覆層を形成する工程と、
前記位相差調整層及び前記被覆層が形成された前記凹凸パターンの隣接する凸部を連結し且つ前記凸部間に区画された間隙部が密閉されるように前記凹凸パターン上に密閉層を形成する工程とを有し、
前記凸部の屈折率n1、前記位相差調整層の屈折率n2、前記被覆層の屈折率n3が、n1<n2<n3を満たすことを特徴とする光学位相差部材の製造方法が提供される。
According to the fourth aspect of the present invention, a step of preparing a transparent substrate having a concavo-convex pattern;
Forming a phase difference adjusting layer that covers the surface of the concave and convex portions of the concave and convex pattern; and
Forming a coating layer for coating the retardation adjustment layer;
A sealing layer is formed on the concavo-convex pattern so that adjacent convex portions of the concavo-convex pattern on which the phase difference adjusting layer and the coating layer are formed are connected and a gap section between the convex portions is sealed. And a process of
The refractive index n 1 of the convex portion, the refractive index n 2 of the retardation adjusting layer, and the refractive index n 3 of the covering layer satisfy n 1 <n 2 <n 3 . A manufacturing method is provided.
前記光学位相差部材の製造方法の前記位相差調整層形成工程、前記被覆層形成工程及び前記密閉層形成工程において、スパッタ、CVD又は蒸着により前記位相差調整層、前記被覆層及び前記密閉層を形成してよい。 In the phase difference adjusting layer forming step, the coating layer forming step, and the sealing layer forming step of the method for producing the optical phase difference member, the phase difference adjusting layer, the coating layer, and the sealing layer are formed by sputtering, CVD, or vapor deposition. It may be formed.
本発明の光学位相差部材は、基体の凹凸パターン(凹凸構造)の隣接する凸部間に存在する間隙部が、密閉層と凹凸パターンによって密閉されているため、光学位相差部材をデバイスに組み込む際に凹凸パターンの凸部の間に粘着剤が入り込んで凸部を構成する材料と凸部の間の材料の屈折率差が小さくなることにより光学位相差部材の屈折率異方性が損なわれることがない。ゆえに、本発明の光学位相差部材は、デバイスに組み込まれても優れた位相差特性を発揮することができる。また、凹凸パターンの凸部及び間隙部の上部に、隣接する凸部を連結する(橋架する)ように密閉層が形成されているため、荷重を加えても凹凸パターンの凸部が変形しにくく、所望の位相差が得られなくなることが防止される。また、本発明の光学位相差部材は位相差調整層の膜厚等により位相差の調整を行うことができるため、一種類の凹凸パターンの元型から異なる位相差を生じる光学位相差部材を製造することができる。そのため、種々の位相差を生じる光学位相差部材を、低コスト、短時間で製造可能である。それゆえ、本発明の光学位相差部材は、表示装置等の各種用途に好適に用いることができる。 In the optical phase difference member of the present invention, the gap portion existing between adjacent convex portions of the concavo-convex pattern (concavo-convex structure) of the substrate is sealed by the sealing layer and the concavo-convex pattern. In this case, the refractive index anisotropy of the optical phase difference member is impaired by reducing the refractive index difference between the material forming the convex portion and the material between the convex portion due to the adhesive entering between the convex portions of the concave and convex pattern. There is nothing. Therefore, the optical retardation member of the present invention can exhibit excellent retardation characteristics even when incorporated in a device. In addition, since the sealing layer is formed on the convex and concave portions of the concave and convex pattern so as to connect (bridge) adjacent convex portions, the convex and concave portions of the concave and convex pattern are not easily deformed even when a load is applied. This prevents the desired phase difference from being obtained. In addition, since the optical retardation member of the present invention can adjust the phase difference depending on the thickness of the retardation adjustment layer, etc., an optical retardation member that produces a different phase difference from the original mold of one kind of uneven pattern is manufactured. can do. Therefore, an optical phase difference member that generates various phase differences can be manufactured at a low cost and in a short time. Therefore, the optical retardation member of the present invention can be suitably used for various applications such as a display device.
以下、本発明の光学位相差部材、光学位相差部材の製造方法、及び光学位相差部材を備える複合光学部材の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of an optical phase difference member, a method for producing the optical phase difference member, and a composite optical member including the optical phase difference member of the present invention will be described with reference to the drawings.
[光学位相差部材]
実施形態の光学位相差部材100は、図1(a)に示すように、凹凸パターン80を有する透明基体40と、凹凸パターン80の隣接する凸部60の間に区画された間隙部90と、隣接する凸部60を連結すると共に凸部60及び間隙部90を覆うように凸部60及び間隙部90の上方(凹凸パターンの上方)に設けられた密閉層20を備える。間隙部90は、凹凸パターン80及び密閉層20によって囲まれ、密閉されている。また、透明基体40の凹凸パターン80の凹部及び凸部の表面上に位相差調整層35が形成されており、位相差調整層35は被覆層30に被覆されている。
[Optical phase difference member]
As shown in FIG. 1A, the optical
<透明基体>
図1(a)に示した実施形態の光学位相差部材100において、透明基体40は平板状の基材42と、基材42上に形成された凹凸構造層50から構成されている。
<Transparent substrate>
In the optical
基材42としては特に制限されず、可視光を透過する公知の基材を適宜利用することができる。例えば、ガラス等の透明無機材料からなる基材;ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等)、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート等)、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、スチレン系樹脂(ABS樹脂等)、セルロース系樹脂(トリアセチルセルロース等)、ポリイミド系樹脂(ポリイミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂等)、シクロオレフィンポリマー等の樹脂からなる基材などを利用することができる。また、基材42の正面位相差は出来るだけ小さい方が望ましい。光学位相差部材100を有機ELディスプレイの反射防止フィルムに用いる場合、基材42は可撓性のある基材であってよい。この点で、基材42は樹脂からなる基材であってよい。基材42上には密着性を向上させるために、表面処理や易接着層を設けるなどをしてもよい。また、基材42の表面の突起を埋めるために、平滑化層を設けるなどをしてもよい。基材42の厚みは、1μm〜20mmの範囲内であってよい。
The
凹凸構造層50は複数の凸部60及び凹部を有し、それにより凹凸構造層50の表面が凹凸パターン80を画成する。凹凸構造層50は、屈折率が1.1〜2.0の範囲内、好ましくは1.3〜1.8の範囲内である材料から構成されてよい。凹凸構造層50を構成する材料としては、例えば、シリカ、SiN、SiON等のSi系の材料、TiO2等のTi系の材料、ITO(インジウム・スズ・オキサイド)系の材料、ZnO、ZnS、ZrO2、Al2O3、BaTiO3、Cu2O、MgS、AgBr、CuBr、BaO、Nb2O5、SrTiO2等の無機材料を用いることができる。これらの無機材料は、ゾルゲル法等によって形成した材料(ゾルゲル材料)であってよい。上記無機材料のほか、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、AS樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ガラス強化ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリアレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性樹脂;フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の熱硬化性樹脂;紫外線硬化型(メタ)アクリレート系樹脂、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート樹脂、紫外線硬化型エポキシ樹脂等の紫外線硬化型樹脂;これらを2種以上ブレンドした材料等の樹脂材料も用いることができる。さらに、上記樹脂材料に上記無機材料をコンポジット化した材料を用いてもよい。また、上記無機材料、上記樹脂材料ともに、ハードコート性等を得るために、公知の微粒子やフィラーを含んでいてもよい。さらに、上記の材料に紫外線吸収材料を含有させたものが用いられていてもよい。紫外線吸収材料は、紫外線を吸収し光エネルギーを熱のような無害な形に変換することにより、凹凸構造層50の劣化を抑制する作用がある。紫外線吸収剤としては、従来から公知のものが使用でき、例えば、ベンゾトリアゾール系吸収剤、トリアジン系吸収剤、サリチル酸誘導体系吸収剤、ベンゾフェノン系吸収剤等を使用できる。
The concavo-
凹凸構造層50の各凸部60は、図1(a)のY方向(奥行き方向)に延在しており、複数の凸部60は、設計波長(光学位相差部材100により位相差を生じさせる光の波長)より短い周期で配列されている。各凸部60の延在方向と直交するZX平面における断面は、略台形状であってよい。本願において「略台形状」とは、基材42の表面に略平行な一組の対辺を有し、該対辺のうち基材42の表面に近い辺(下底)が他方の辺(上底)よりも長く、下底と2つの斜辺のなす角がいずれも鋭角である略四角形を意味する。略四角形の各辺は湾曲していてよい。すなわち、各凸部60は、基材42の表面から上方(基材42の表面から離れる方向)に向かって幅(凸部60の延在方向に垂直な方向の長さ、すなわち図1(a)のX方向の長さ)が小さくなっていればよい。また、各頂点が丸みを帯びていてもよい。また、上底の長さが0であってもよい。つまり本願において「略台形状」は「略三角形状」も含む概念である。凸部60の断面が上底の長さが0である略三角形状である場合、所望の位相差を発生させるために必要な凸部60の高さが、上底の長さが0を超える場合より小さいため、凹凸パターンの形成が容易になるという利点がある。なお、凸部60の断面の上底の長さは0を超えていてもよい。上底が0より大きい略台形状の断面を有する凸部は、略三角形状の断面を有する凸部と比べて次のような利点がある。すなわち、凸部をインプリント法により形成するために用いるモールドの形成が容易であること、及び凸部の面押耐性などの機械強度が高いこと、後述する密閉層20の形成のために必要な成膜時間が短いことである。凸部60の断面形状は、略台形状のほか、矩形状、多角形状等の種々の形状にしてよい。後述するように、密閉層20の形成しやすさの観点から、凸部60の頂部60tは平坦、すなわち、基材42の表面に平行な平面状になっていてよい。凹部70は、凸部60によって区画され、凸部60に沿ってY方向(奥行き方向)に延在する。
Each
凸部60の高さ(凹凸高さ)Hcは100〜2000nmの範囲内であることが望ましい。凸部60の高さHcが100nm未満であると、光学位相差基板100に可視光が入射した場合に所望の位相差を生じることが困難となる。凸部60の高さHcが2000nmを超える場合、凸部60のアスペクト比(凸部幅に対する凸部高さの比)が大きいため、凹凸パターンの形成が困難となる。凸部60の幅Wは10〜500nmの範囲内であってよい。凸部60の幅Wが10nm未満である場合、凸部60のアスペクト比(凸部幅に対する凸部高さの比)が大きいため、凹凸パターンの形成が困難となる。凸部60の幅Wが500nmを超える場合、透過光の色づきが発生し、光学位相差部材として十分な無色透明性の確保が難しくなり、また、所望の位相差を発生させることが困難となる。さらに、隣接する凸部60の上部の間隔が広くなることで、強度の高い密閉層20を形成することが難しくなる。なお、ここで凸部60の幅Wとは、各Z方向位置(高さ方向位置)における凸部60の幅を平均した値を意味する。また、凹凸パターン80の凹凸ピッチは、100〜1000nmの範囲内であってよい。ピッチが100nm未満である場合、光学位相差基板100に可視光が入射した場合に所望の位相差を生じることが難しくなる。ピッチが1000nmを超える場合、光学位相差部材として十分な無色透明性の確保が難しくなる。また、隣接する凸部60の上部の間隔が広くなることで、強度の高い密閉層20を形成することが難しくなる。
The height (convex height) Hc of the
<位相差調整層>
位相差調整層35は、凹凸パターン80に沿って透明基体40を被覆している。すなわち、位相差調整層35は凹凸パターン80の凸部60及び凹部70の表面を被覆している。位相差調整層35の厚みTpは、10〜200nmの範囲内であってよい。位相差調整層35の厚みTpは、光学位相差部材100により発生する位相差が所望の値となるように設定する。位相差調整層35の厚みTpが10nm未満又は200nmを超えると、後述する実施例で示すように、光学位相差部材100により発生する位相差を調整する効果が小さくなる。なお、本願において「位相差調整層35の厚みTp」とは、凸部60の頂部における位相差調整層35の基材42の表面に垂直な方向(すなわち、図1(a)のZ方向)の厚さを意味する。凸部60の(特に凸部60の底面からHc/2の高さの位置における)側面に形成される位相差調整層の厚みは、凸部60の形状、成膜方法等に依存するが、0.05Tp〜0.2Tp程度となる。
<Phase difference adjusting layer>
The phase
位相差調整層35は、凸部60の屈折率n1より大きく、被覆層30の屈折率n3より小さい屈折率n2を有する。すなわち、n1<n2<n3を満たす。n2≦n1又はn2≧n3であると、光学位相差部材100により発生する位相差を調整する効果が得られない。また、位相差調整層35の屈折率n2は、0.8√(n1・n3)≦n2≦1.05√(n1・n3)を満たしてよく、0.82√(n1・n3)≦n2≦1.01√(n1・n3)を満たしてよい。位相差調整層35を構成する材料としては、例えば、Ti、Nb、Zn、Ba若しくはMgの酸化物又はこれらの混合物を用いることができる。
The phase
<被覆層>
被覆層30は、凹凸パターン80に沿って位相差調整層35を被覆している。すなわち、被覆層30と凹凸パターン80の凸部60及び凹部70の間に位相差調整層35が挟まれている。被覆層30の厚みは、凸部60及び後述する間隙部90を覆う密閉層20が形成されうる厚みに設定され、この場合、被覆層30は、後述する間隙部90と隣接する凸部60の間に形成できる厚みを有する。被覆層が厚すぎて被覆層30と密閉層20の間に間隙部90が形成されない場合、被覆層30と間隙部90に存在する空気等との間の屈折率差を利用できなくなるため、光学位相差部材100が所望の位相差を生じることが難しくなる。また、被覆層30の厚みTcは10nm以上であってよい。なお、本願において「被覆層30の厚みTc」とは、凸部60の高さをHcとすると、凸部60の底面からHc/2の高さの位置における、位相差調整層35に被覆された凸部60の側面に形成されている被覆層30の厚みを意味する。
<Coating layer>
The
被覆層30は、屈折率が1.8〜2.6の範囲内である材料から構成されてよい。屈折率が1.8以上の被覆層30により位相差調整層35及び凸部60が被覆されることにより、凸部60と後述する間隙部90の周期配列により生じる位相差が大きくなる。そのため、凸部60の高さを小さく、すなわち、凸部60のアスペクト比を小さくすることができ、凹凸パターン80の形成が容易になる。また、屈折率が2.6を超える物質は、入手が困難、もしくは基材42が変形を生じない温度での成膜が困難である。被覆層30を構成する材料としては、例えば、Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等の金属、それら金属の酸化物、窒化物、硫化物、酸窒化物、ハロゲン化物等の無機材料を用いることができる。被覆層30としてこれらの材料を含有する部材を用いてもよい。
The
<間隙部>
間隙部90は、隣接する凸部60の間に区画されている。間隙部90は、被覆層30及び後述する密閉層20に囲まれて密閉されている。間隙部90は空気で満たされていてもよいし、N2、Ar、He等の不活性ガス、他の低屈折率媒体等でみたされていてもよい。また、媒質が存在せず真空であってもよい。間隙部90の高さHaは、凸部60の高さHc以上であることが望ましい。光学位相差部材100において、間隙部90と被覆層30とが周期的に配列していることにより、光学位相差部材100を透過した光に位相差を生じさせることができるが、間隙部90の高さHaが凸部60の高さHcより小さい場合、間隙部90と被覆層30の周期配列構造の高さが小さくなるため、光学位相差基板100により発生する位相差が小さくなる。
<Gap>
The
<密閉層>
密閉層20は、凸部60及び間隙部90の上部にそれらを覆うように形成されている。密閉層20は、被覆層30とともに間隙部90を取り囲んで密閉している。それにより、本実施形態の光学位相差部材100をデバイスに組み込むために粘着剤を用いて他の部材に接合する場合に、隣接する凸部60の間(間隙部90)に粘着剤が入り込むことがない。そのため、光学位相差部材100により生じる位相差が、粘着剤の凸部間への入り込みによって減少することが防止される。それゆえ、実施形態の光学位相差部材100を他の部材と接合して用いる場合でも、光学位相差部材100は所望の位相差を生じることができる。
<Sealing layer>
The
また、密閉層20は、そのため、光学位相差部材100の上部(密閉層20側)から荷重を印加した場合に、各凸部60は隣接する凸部によって密閉層20を介して支えられる。また、密閉層20を介して各凸部が接合されていることにより、印加した力が分散されるため、各凸部60に加わる荷重が小さくなる。それゆえ、実施形態の光学位相差部材100に荷重を加えても凹凸パターン80の凸部60が変形しにくくなる。そのため、光学位相差部材100への荷重印加により所望の位相差が生じなくなることが防止される。
Therefore, the
密閉層20は、被覆層30と同一の材料で形成されてよい。密閉層20と被覆層30が異なる材料で形成される場合、凸部60の側面に形成されている被覆層30上に密閉層20を構成する材料からなる層がさらに形成されるため、凸部60と間隙部90の周期配列により生じる位相差が小さくなったり位相差の制御が困難になったりすることがある。密閉層20は光透過性であってよく、例えば波長550nmにおける透過率が90%以上であってよい。密閉層20の厚みTは10〜1000nmの範囲内であってよい。なお、ここで密閉層20の厚みTとは、間隙部90の上端から密閉層20表面までの距離を意味する(図1(a)参照)。なお、光学位相差部材100の密着層20側に他の部材を接合する場合、粘着剤を介して密閉層20と他の部材を接合する。すなわち、密着層20は他の部材との接合のために用いる粘着剤とは異なるものである。
The
光学位相差部材は、一般に、屈折率差のある材料間の界面が透過光の進行方向と略平行に形成されていることにより、透過光に位相差を生じさせることができる。本実施形態の光学位相差部材100と異なり位相差調整層を有していない、すなわち、被覆層が凹凸パターンに沿って透明基体を直接被覆している光学位相差部材は、透過光の進行方向と略平行な界面として、間隙部と被覆層の間の界面、及び被覆層と凸部の間の界面を有し、これらの界面によって透過光に位相差を生じさせる。ここで、被覆層は、凸部の頂部を連結(橋架)する密閉層が形成されるような成膜条件で形成する必要があるため、これらの界面の形状を制御することが困難である。そのため、このような光学位相差部材が透過光に生じさせる位相差を被覆層等の成膜条件により制御することは難しく、位相差の変更、調整をするためには、透明基体40の凹凸パターン80を変更する必要がある。凹凸パターン80を変更するためには、後述するように、凹凸パターン80の元型を新たに用意する必要があるが、元型を新たに作製するためには高いコストと長い時間を要する。
In general, an optical phase difference member can cause a phase difference in transmitted light by forming an interface between materials having a difference in refractive index substantially parallel to the traveling direction of the transmitted light. Unlike the optical
一方、本実施形態の光学位相差部材100は、上述のように、凸部60の屈折率n1より大きく、被覆層30の屈折率n3より小さい屈折率n2を有する位相差調整層35を、被覆層30と凸部60の間に備える。それにより、被覆層30と凸部60の間の界面の実効的な屈折率差を小さくすることができ、例えば、位相差調整層35の厚みを変えることによって、被覆層30と凸部60の間の界面の実効的な屈折率差を調整することができる。ゆえに、後述する実施例で示すように、位相差調整層35の厚みを変えることによって、光学位相差部材によって生じる位相差を制御することができる。本実施形態に従えば、同じ凹凸パターン80を有する透明基体40を用いて異なる位相差を生じる光学位相差部材100を得ることができるため、新たに凹凸パターン80の元型を作製することなく位相差の変更、調整をすることができる。そのため本実施形態の光学位相差部材100は、製造コスト及び製造時間の点で利点がある。
On the other hand,
また、凹凸パターン80の元型形状や透明基体40の形成プロセスのばらつきによって設計形状と異なる凹凸パターン80を有する透明基体40が形成された場合も、位相差調整層35の膜厚等を制御することにより、光学位相差部材100によって生じる位相差を制御することができ、所望の位相差を生じる光学位相差部材100を製造することができる。
Further, even when the
なお、基材42上に凹凸構造層50が形成された透明基体40の代わりに、図1(b)に示す光学位相差部材100aのように、基材42a上に凸部60aをなす構造体が複数形成された透明基体40aを用いてもよい。透明基体40aにおいて、凸部60aの間に凹部(基材42aの表面が露出した領域)70aが区画され、凸部60a及び凹部70aからなる凹凸パターン80aが形成される。基材42aとしては、図1(a)に示した光学位相差部材100の基材42と同様の基材を用いることができる。凸部60aは、図1(a)に示した光学位相差部材100の凹凸構造層50を構成する材料と同様の材料で構成されてよい。
In addition, instead of the
また、図1(c)に示す光学位相差部材100bのように、基材の表面自体が凸部60b及び凹部70bからなる凹凸パターン80bを構成するように形状化された基材によって透明基体40bが構成されていてもよい。この場合、透明基体40bは、図1(c)のような凹凸パターン80bを有するように基材を成形することによって製造され得る。
Further, like the optical
光学位相差部材100、100a、100bはさらに、透明基体40、40a、40bの凹凸パターン80が形成された面の反対側の面及び/又は密閉層に、保護シート等の保護部材が貼り付けられていてもよい。それにより、光学位相差部材100、100a、100bを搬送、輸送等するときに光学位相差部材100、100a、100bに傷等のダメージが生じることを防止することができる。
The
[光学位相差部材の製造装置]
光学位相差部材を製造するための装置の一例として、ロールプロセス装置200を図2に示す。以下に、ロールプロセス装置200の構造について説明する。
[Optical retardation member manufacturing apparatus]
As an example of an apparatus for manufacturing an optical retardation member, a
ロールプロセス装置200は、主に、フィルム状の基材42を搬送する搬送系120と、搬送中の基材42にUV硬化性樹脂を塗布する塗布部140と、UV硬化性樹脂に凹凸パターンを転写する転写部160と、凹凸パターン上に位相差調整層、被覆層及び密閉層を形成する成膜部180とを含む。
The
搬送系120は、フィルム状の基材42を繰り出す繰り出しロール172と、転写部160に設けられている転写ロール70の上流及び下流側にそれぞれ配置されて基材42を転写ロール170に付勢するニップロール174及び剥離ロール176と、得られた光学位相差部材100を巻き取る巻き取りロール178とを有する。さらに、搬送系120は基材42を上記各部に搬送するためのガイドロール175を備える。塗布部140は、基材42にUV硬化性樹脂50aを塗布するためのダイコータ182を備える。転写部160は、塗布部140の基材搬送方向の下流側に位置し、後述する凹凸パターンを有する転写ロール170と、基材42を挟んで転写ロール170と対向して設けられた照射光源185とを備える。成膜部180はスパッタリング装置10のような成膜装置を備える。スパッタリング装置10は、真空チャンバー11を備えている。真空チャンバー11は形状を問わず、通常は直方体状や円筒体状などであり、真空チャンバー11内が減圧された状態を保持できれば良い。真空チャンバー11の内部には、搬送中の透明基体40の凹凸パターンが形成された面に対向するようにスパッタリングターゲット16、18が配置されている。凹凸パターン上にTi、Nb、Zn、Ba、Mg等の金属の酸化物からなる位相差調整層を形成する場合、スパッタリングターゲット16として、これらの金属又は金属酸化物からなるターゲットを用いることができる。また、位相差調整層上に金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属酸窒化物、金属ハロゲン化物等の無機材料からなる被覆層及び密閉層を形成する場合、スパッタリングターゲット18として、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属硫化物、金属酸窒化物、金属ハロゲン化物等の無機材料からなるターゲットを用いることができる。
The
転写ロール170は、外周面に凹凸パターンを有するロール状(円柱状、円筒状)のモールドである。転写ロール170は以下のようにして製造することができる。最初に、フォトリソグラフィ法、切削加工法、電子線直接描画法、粒子線ビーム加工法、操作プローブ加工法等の微細加工法によってシリコン、金属、石英、樹脂等の基板に凹凸パターンを形成することにより母型を作製する。母型は、均一な方向に直線的に延在する凸部及び凹部からなる凹凸パターンを有する。
The
母型を形成した後、以下のようにして電鋳法などにより、母型の凹凸パターンを転写したモールドを形成することができる。最初に、電鋳処理のための導電層となるシード層を、無電解めっき、スパッタまたは蒸着等により凹凸パターンを有する母型上に形成することができる。シード層は、後続の電鋳工程における電流密度を均一にして後続の電鋳工程により堆積される金属層の厚みを一定にするために10nm以上であってよい。シード層の材料として、例えば、ニッケル、銅、金、銀、白金、チタン、コバルト、錫、亜鉛、クロム、金・コバルト合金、金・ニッケル合金、ホウ素・ニッケル合金、はんだ、銅・ニッケル・クロム合金、錫ニッケル合金、ニッケル・パラジウム合金、ニッケル・コバルト・リン合金、またはそれらの合金などを用いることができる。次に、シード層上に電鋳(電界めっき)により金属層を堆積させる。金属層の厚みは、例えば、シード層の厚みを含めて全体で10〜30000μmの厚さにすることができる。電鋳により堆積させる金属層の材料として、シード層として用いることができる上記金属種のいずれかを用いることができる。形成した金属層は、後続のモールドの形成のための樹脂層の押し付け、剥離及び洗浄などの処理の容易性からすれば、適度な硬度及び厚みを有することが望ましい。 After forming the mother mold, a mold on which the concave / convex pattern of the mother mold is transferred can be formed by electroforming or the like as follows. First, a seed layer that becomes a conductive layer for electroforming can be formed on a matrix having a concavo-convex pattern by electroless plating, sputtering, vapor deposition, or the like. The seed layer may be 10 nm or more in order to make the current density uniform in the subsequent electroforming process and make the thickness of the metal layer deposited by the subsequent electroforming process constant. Examples of seed layer materials include nickel, copper, gold, silver, platinum, titanium, cobalt, tin, zinc, chromium, gold / cobalt alloy, gold / nickel alloy, boron / nickel alloy, solder, copper / nickel / chromium An alloy, a tin-nickel alloy, a nickel-palladium alloy, a nickel-cobalt-phosphorus alloy, or an alloy thereof can be used. Next, a metal layer is deposited on the seed layer by electroforming (electroplating). The thickness of the metal layer can be, for example, 10 to 30000 μm in total including the thickness of the seed layer. Any of the above metal species that can be used as a seed layer can be used as a material for the metal layer deposited by electroforming. The formed metal layer desirably has an appropriate hardness and thickness from the viewpoint of ease of processing such as pressing, peeling and cleaning of the resin layer for forming a subsequent mold.
上記のようにして得られたシード層を含む金属層を、凹凸構造を有する母型から剥離して金属基板を得る。剥離方法は物理的に剥がしても構わないし、母型の凹凸パターンを形成する材料を、それらを溶解する有機溶媒や酸、アルカリ等用いて溶解して除去することによって剥離してもよい。金属基板を母型から剥離するときに、残留している材料成分を洗浄にて除去することができる。洗浄方法としては、界面活性剤などを用いた湿式洗浄や紫外線やプラズマを使用した乾式洗浄を用いることができる。また、例えば、粘着剤や接着剤を用いて残留している材料成分を付着除去するなどしてもよい。こうして得られる、母型からパターンが転写された金属基板(金属モールド)は、本実施形態の光学位相差部材の製造に用いられる凹凸パターン転写用のモールドとして用いられ得る。 The metal layer including the seed layer obtained as described above is peeled off from the matrix having the concavo-convex structure to obtain a metal substrate. The peeling method may be physically peeled, or may be peeled by dissolving and removing the material for forming the concave / convex pattern of the matrix using an organic solvent, acid, alkali or the like that dissolves them. When the metal substrate is peeled from the mother die, the remaining material components can be removed by washing. As a cleaning method, wet cleaning using a surfactant or the like, or dry cleaning using ultraviolet rays or plasma can be used. Further, for example, remaining material components may be adhered and removed using an adhesive or an adhesive. The metal substrate (metal mold) on which the pattern is transferred from the mother die thus obtained can be used as a concavo-convex pattern transfer mold used for manufacturing the optical phase difference member of this embodiment.
さらに、得られた金属基板を用いて、金属基板の凹凸構造(パターン)をフィルム状の支持基板に転写することでフィルム状モールドのように可撓性のあるモールドを作製することができる。例えば、硬化性樹脂を支持基板に塗布した後、金属基板の凹凸構造を樹脂層に押し付けつつ樹脂層を硬化させる。支持基板として、例えば、ガラス、石英、シリコン等の無機材料からなる基材;シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリスチレン(PS)、ポリイミド(PI)、ポリアリレート等の有機材料からなる基材、ニッケル、銅、アルミ等の金属材料が挙げられる。また、支持基板の厚みは、1〜500μmの範囲にし得る。 Furthermore, by using the obtained metal substrate, the concavo-convex structure (pattern) of the metal substrate is transferred to a film-like support substrate, whereby a flexible mold like a film-like mold can be produced. For example, after the curable resin is applied to the support substrate, the resin layer is cured while pressing the uneven structure of the metal substrate against the resin layer. As a support substrate, for example, a base material made of an inorganic material such as glass, quartz, silicon, etc .; silicone resin, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polymethyl Examples thereof include base materials made of organic materials such as methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyimide (PI), and polyarylate, and metal materials such as nickel, copper, and aluminum. The thickness of the support substrate can be in the range of 1 to 500 μm.
硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系、アクリル系、メタクリル系、ビニルエーテル系、オキセタン系、ウレタン系、メラミン系、ウレア系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、フェノール系、架橋型液晶系、フッ素系、シリコーン系、ポリアミド系等のモノマー、オリゴマー、ポリマー等の各種樹脂が挙げられる。硬化性樹脂の厚みは0.5〜500μmの範囲内であってよい。厚みが前記下限未満では、硬化樹脂層の表面に形成される凹凸の高さが不十分となり易く、前記上限を超えると、硬化時に生じる樹脂の体積変化の影響が大きくなり凹凸形状が良好に形成できなくなる可能性がある。 Examples of the curable resin include epoxy, acrylic, methacrylic, vinyl ether, oxetane, urethane, melamine, urea, polyester, polyolefin, phenol, cross-linked liquid crystal, fluorine, and silicone. And various resins such as monomers, oligomers, polymers, and the like. The thickness of the curable resin may be in the range of 0.5 to 500 μm. If the thickness is less than the lower limit, the height of the irregularities formed on the surface of the cured resin layer tends to be insufficient, and if the thickness exceeds the upper limit, the influence of the volume change of the resin that occurs during curing increases and the irregular shape is well formed. It may not be possible.
硬化性樹脂を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法、スパッタ法等の各種コート方法を採用することができる。さらに、硬化性樹脂を硬化させる条件としては、使用する樹脂の種類により異なるが、例えば、硬化温度が室温〜250℃の範囲内であり、硬化時間が0.5分〜24時間の範囲内であってよい。また、紫外線や電子線のようなエネルギー線を照射することで硬化させる方法でもよく、その場合には、照射量は20mJ/cm2〜10J/cm2の範囲内であってよい。 Examples of the method for applying the curable resin include spin coating, spray coating, dip coating, dropping, gravure printing, screen printing, letterpress printing, die coating, curtain coating, ink jet, and sputtering. Various coating methods such as a method can be employed. Furthermore, although the conditions for curing the curable resin vary depending on the type of resin used, for example, the curing temperature is in the range of room temperature to 250 ° C., and the curing time is in the range of 0.5 minutes to 24 hours. It may be. It is also possible by a method of curing by irradiation of energy rays such as ultraviolet rays or electron beams, in which case the dose may be in the range of 20mJ / cm 2 ~10J / cm 2 .
次いで、硬化後の硬化樹脂層から金属基板を取り外す。金属基板を取り外す方法としては、機械的な剥離法に限定されず、公知の方法を採用することができる。こうして得ることができる支持基板上に凹凸が形成された硬化樹脂層を有するフィルム状の樹脂モールドは、本実施形態の光学位相差部材の製造に用いられる凹凸パターン転写用のモールドとして用いられ得る。 Next, the metal substrate is removed from the cured resin layer after curing. The method for removing the metal substrate is not limited to the mechanical peeling method, and a known method can be adopted. The film-like resin mold having a cured resin layer in which unevenness is formed on a support substrate that can be obtained in this way can be used as a mold for transferring an uneven pattern used for manufacturing the optical phase difference member of this embodiment.
また、上述の方法で得られた金属基板の凹凸構造(パターン)上にゴム系の樹脂材料を塗布し、塗布した樹脂材料を硬化させ、金属基板から剥離することにより、金属基板の凹凸パターンが転写されたゴムモールドを作製することができる。得られたゴムモールドは本実施形態の光学位相差部材の製造に用いられる凹凸パターン転写用のモールドとして用いられ得る。ゴム系の樹脂材料として、天然ゴム及び合成ゴムを用いることができ、特に、シリコーンゴム、またはシリコーンゴムと他の材料との混合物もしくは共重合体を用いることができる。シリコーンゴムとしては、例えば、ポリオルガノシロキサン、架橋型ポリオルガノシロキサン、ポリオルガノシロキサン/ポリカーボネート共重合体、ポリオルガノシロキサン/ポリフェニレン共重合体、ポリオルガノシロキサン/ポリスチレン共重合体、ポリトリメチルシリルプロピン、ポリ4メチルペンテンなどが用いられる。シリコーンゴムは、他の樹脂材料と比べて安価で、耐熱性に優れ、熱伝導性が高く、弾性があり、高温条件下でも変形しにくいことから、凹凸パターン転写プロセスを高温条件下で行う場合には好適である。さらに、シリコーンゴム系の材料は、ガスや水蒸気透過性が高いため、被転写材の溶媒や水蒸気を容易に透過することができる。そのため、後述するような樹脂材料または無機材料の前駆体溶液の膜に凹凸パターンを転写する目的でゴムモールドを用いる場合には、シリコーンゴム系の材料が好適である。また、ゴム系材料の表面自由エネルギーは25mN/m以下であってよい。これによりゴムモールドの凹凸パターンを基材上の塗膜に転写するときの離形性が良好となり、転写不良を防ぐことができる。ゴムモールドは、例えば、長さ50〜1000mm、幅50〜3000mm、厚み1〜50mmにし得る。また、必要に応じて、ゴムモールドの凹凸パターン面上に離型処理を施してもよい。 In addition, by applying a rubber-based resin material on the concavo-convex structure (pattern) of the metal substrate obtained by the above-described method, curing the applied resin material, and peeling from the metal substrate, the concavo-convex pattern of the metal substrate can be obtained. A transferred rubber mold can be produced. The obtained rubber mold can be used as a concavo-convex pattern transfer mold used in the production of the optical retardation member of the present embodiment. Natural rubber and synthetic rubber can be used as the rubber-based resin material. In particular, silicone rubber, or a mixture or copolymer of silicone rubber and other materials can be used. Examples of the silicone rubber include polyorganosiloxane, cross-linked polyorganosiloxane, polyorganosiloxane / polycarbonate copolymer, polyorganosiloxane / polyphenylene copolymer, polyorganosiloxane / polystyrene copolymer, polytrimethylsilylpropyne, poly 4-methylpentene or the like is used. Silicone rubber is cheaper than other resin materials, has excellent heat resistance, high thermal conductivity, elasticity, and is not easily deformed even under high temperature conditions. Is suitable. Furthermore, since the silicone rubber-based material has high gas and water vapor permeability, the solvent and water vapor of the transfer material can be easily transmitted. Therefore, when a rubber mold is used for the purpose of transferring a concavo-convex pattern to a film of a resin material or inorganic material precursor solution as described later, a silicone rubber-based material is preferable. The surface free energy of the rubber material may be 25 mN / m or less. Thereby, the releasability when transferring the concave / convex pattern of the rubber mold to the coating film on the substrate becomes good, and transfer defects can be prevented. For example, the rubber mold can have a length of 50 to 1000 mm, a width of 50 to 3000 mm, and a thickness of 1 to 50 mm. Moreover, you may perform a mold release process on the uneven | corrugated pattern surface of a rubber mold as needed.
以上のようにして得られた金属モールド、フィルム状モールド又はゴムモールドを円柱状の基体ロールの外周面に巻き付けて固定することで、転写ロール170を得ることができる。転写ロール170は、上記の方法のほか、例えば、金属ロールなどのロール表面に直接電子線描画法や切削加工等により凹凸パターンを形成したり、凹凸パターンを有する円筒状の基板を作製し、これをロールにはめ込んで固定したりすることによって形成することもできる。
The
[光学位相差部材の製造方法]
上記のようなロールプロセス装置200を用いて図1(a)に示す光学位相差部材100を製造する方法について説明する。光学位相差部材の製造方法は、図3に示すように、主に、凹凸パターンを有する透明基体を用意する工程S1と、凹凸パターンの凹部及び凸部の表面に位相差調整層を形成する工程S2と、位相差調整層を被覆する被覆層を形成する工程S3と、透明基体の凹凸パターン上に密閉層を形成する工程S4と有する。
[Method for producing optical retardation member]
A method for manufacturing the
<透明基体を用意する工程>
実施形態の光学位相差部材の製造方法において、以下のようにして凹凸パターンが形成された透明基体を用意する(図3の工程S1)。図2に示したロールプロセス装置200において、フィルム繰り出しロール172に巻き付けられたフィルム状の基材42をフィルム繰り出しロール172の回転により下流側に繰り出す。フィルム状基材42は塗布部140に搬送され、ダイコータ182によりフィルム状基材42上にUV硬化性樹脂50aが所定の厚みで塗布される。
<Process for preparing transparent substrate>
In the method for producing an optical retardation member of the embodiment, a transparent substrate on which a concavo-convex pattern is formed is prepared as follows (step S1 in FIG. 3). In the
なお、UV硬化性樹脂50aを基材42に塗布する方法として、上記のダイコート法の代わりに、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、滴下法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、ダイコート法、カーテンコート法、インクジェット法、スパッタ法等の各種コート方法を採用することができる。比較的大面積の基材にUV硬化性樹脂50aを均一に塗布可能であることからすれば、バーコート法、ダイコート法、グラビア印刷法及びスピンコート法を採用できる。
As a method for applying the UV
また、基材42とUV硬化性樹脂50aの密着性を向上させるために、基材42上にUV硬化性樹脂50aを塗布する前に、基材42状に表面改質層を形成してもよい。表面改質層の材料としては、例えば、n−オクチルトリエトキシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等のシランモノマー、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシラン等のビニルシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリルシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン等のサルファーシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(N−フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、これらモノマーを重合したポリマー等が挙げられる。これらシラン系カップリング剤以外にも、チタン系カップリング剤を用いてもよい。また、基材42の表面に対してプラズマ処理、コロナ処理、エキシマ照射処理、UV/O3処理等のエネルギー線による処理を行うことにより表面改質層を設けてもよい。
Further, in order to improve the adhesion between the
上記のようにして塗布部140においてUV硬化性樹脂50aが塗布されたフィルム状基材42は、転写部160に向かって搬送される。転写部160において、フィルム状基材42はニップロール174により転写ロール170に押し付けられて(付勢されて)、転写ロール170の凹凸パターンがUV硬化性樹脂50aに転写される。それと同時またはその直後に、フィルム状基材42を挟んで転写ロール170と対向して設けられた照射光源185からのUV光がUV硬化性樹脂50aに照射され、UV硬化性樹脂50aが硬化する。硬化したUV硬化性樹脂及びフィルム状基材42は剥離ロール176により転写ロール170から引き離される。こうして、転写ロール170の凹凸パターンが転写された凹凸構造層50(図1(a)参照)を備える透明基体40が得られる。
The film-
なお、凹凸パターンが形成された透明基体は、図2に示したロールプロセス装置以外の装置で製造してよく、あるいは、自ら製造する必要はなく、市場やフィルムメーカなどの製造業者を通じて入手することによって用意してもよい。 The transparent substrate on which the concave / convex pattern is formed may be manufactured by an apparatus other than the roll process apparatus shown in FIG. 2, or may not be manufactured by itself, but should be obtained through a manufacturer such as the market or a film manufacturer. May be prepared.
<位相差調整層形成工程>
次いで、凹凸パターンが形成された透明基体40を成膜部180へ搬送し、透明基体40の凹凸パターンの凹部及び凸部の表面上に位相差調整層35(図1(a)参照)を形成する(図3の工程S2)。図2に示すロールプロセス装置200において、転写ロール170から剥離した透明基体40を、ガイドロール175を介して直接スパッタリング装置10内へ搬送しているが、透明基体40を転写ロール170から剥離した後ロールに巻き取り、得られたロール状の透明基体40をスパッタリング装置10内へ搬送してもよい。
<Phase difference adjusting layer forming step>
Next, the
図2に示されたスパッタリング装置10を用いて、例えば金属酸化物からなる位相差調整層35(図1(a)参照)を成膜する方法を説明する。まず、真空チャンバー11内を高真空に減圧する。次いで真空チャンバー11内にAr等の希ガスと酸素ガスを導入しながら、DCプラズマや高周波プラズマによってスパッタリングターゲット16の金属原子(及び酸素原子)を叩き出す。透明基体40が真空チャンバー11内で搬送されている間に、透明基体40の表面上でスパッタリングターゲット16から叩き出された金属原子と酸素が反応して金属酸化物が堆積される。それにより透明基体40上に、凹凸パターン80に沿って透明基体40の凹凸パターン80の凸部60及び凹部70の表面上に位相差調整層35(図1(a)参照)が形成される。
A method of forming a retardation adjustment layer 35 (see FIG. 1A) made of, for example, a metal oxide, using the
<被覆層形成工程>
次いで、位相差調整層35を被覆する被覆層30(図1(a)参照)を形成する(図3の工程S3)。被覆層30の形成は、上記位相差調整層形成工程S2で用いたスパッタリング装置10を用いて、位相差調整層35の形成に引き続いて行うことができる。例えば金属酸化物からなる被覆層30を形成する方法を説明する。位相差調整層形成後、引き続き真空チャンバー11内にAr等の希ガスと酸素ガスを導入しながら、透明基体40をスパッタリングターゲット18に対向する位置に搬送し、DCプラズマや高周波プラズマによってスパッタリングターゲット18の金属原子(及び酸素原子)を叩き出す。透明基体40が真空チャンバー11内で搬送されている間に、位相差調整層35上でスパッタリングターゲット18から叩き出された金属原子と酸素が反応して金属酸化物が堆積される。それにより凹凸パターン80に沿って位相差調整層35を被覆する被覆層30(図1(a)参照)が形成される。
<Coating layer forming step>
Next, a coating layer 30 (see FIG. 1A) that covers the
<密閉層形成工程>
次いで、透明基体40上に密閉層20(図1(a)参照)を形成する(図3の工程S4)。密閉層20の形成は、上記被覆層形成工程S3で用いたスパッタリング装置10を用いて、被覆層30の形成に引き続いて行うことができる。密閉層20を被覆層30と同じ金属酸化物で形成する場合、被覆層30の形成後も継続してターゲット18のスパッタリングを行うことで、透明基体40上にさらに金属酸化物が堆積される。このとき、スパッタされた金属原子のうち、透明基体40の凹凸パターン80の隣接する凸部60(図1(a)参照)の間、特に凸部60の下部(基材42側)側面に到達するものは少なく、金属原子の多くは凸部60の上面60t及び上部側面に付着する。ゆえに、凹部70上や凸部60の下部側面上よりも、凸部60の上部(上面60t及び上部側面上)のほうが金属酸化物の堆積量が多くなる。そのため、スパッタリングを継続することで、隣接する凸部60の間が金属酸化物の堆積物で満たされる前に、隣接する凸部60の上部に堆積した金属酸化物が連結して密閉層となり、隣接する凸部60の間に間隙部90が形成される。この間隙部90は、被覆層30と密閉層20によって密閉されている。特に、各凸部60の頂部(上面)60tが基材42に平行な平面すなわちスパッタリングターゲット18に対して平行な平面である場合(例えば、各凸部60の延在方向と直交する面における断面構造が台形状の場合)、凸部60の上面60tに特に優先的に金属酸化物が堆積されるため、隣接する凸部60の上部に堆積した金属酸化物が連結して密閉層20が形成されるために必要な成膜時間を短縮することができ、且つ材料(ターゲット)の消費を抑制することができる。
<Sealing layer forming step>
Next, the sealing layer 20 (see FIG. 1A) is formed on the transparent substrate 40 (step S4 in FIG. 3). The
なお、密閉層20と被覆層30を同じ材料で形成する場合、密閉層形成工程において隣接する凸部60の上部に堆積した金属酸化物が連結するまでは、密閉層30の形成と同時に被覆層30の形成も進行する。すなわち、この場合において、被覆層形成工程S3と密閉層形成工程S4は、別個の独立した工程ではなく、部分的に重複する工程となる。
In the case where the
位相差調整層35、被覆層30及び密閉層20は、上記のスパッタリングの代わりに、蒸着等の物理気相成長(PVD)法、化学気相成長(CVD)法等の公知のドライプロセスにより形成することができる。例えば、電子線加熱蒸着法により透明基体40上に位相差調整層35、被覆層30及び密閉層20として金属酸化物を成膜する場合は、例えば、位相差調整層35を形成するための金属又は金属酸化物の入った坩堝と、被覆層30及び密閉層20を形成するための金属又は金属酸化物の入った坩堝と、各坩堝内に電子線を照射して金属または金属酸化物を蒸発させるための電子銃とが真空チャンバー内に設けられた電子線加熱蒸着装置を用いることができる。各坩堝は、透明基体40の搬送路に対向するように設置され、被覆層30及び密閉層20の形成用の坩堝は、位相差調整層35形成用の坩堝に対して透明基体40の搬送方向下流側に設けられる。この場合、透明基体40を搬送しながら各坩堝内の金属または金属酸化物を電子線によって加熱蒸発させ、搬送中の透明基体40上に金属酸化物を堆積させることにより、透明基体40上に位相差調整層35、被覆層30及び密閉層20を形成することができる。また、坩堝に入れた材料の酸化度と目標とする位相差調整層35、被覆層及び密閉層の酸化度に応じて酸素ガスを流しても良いし流さなくても良い。
The phase
また、大気圧プラズマCVDにより透明基体40上に位相差調整層35、被覆層30及び密閉層20として金属酸化物を成膜する場合は、例えば、特開2004−52028号、特開2004−198902号等に記載される方法を用いることができる。原料化合物として有機金属化合物を用いてよく、原料化合物は常温常圧下で気体、液体、固体のいずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、一度加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させてから使用する。その様な状況から、有機金属化合物としては、例えば、沸点が200℃以下の金属アルコキシドが好適である。
In the case where a metal oxide is formed as the
このような金属アルコキシドとして、例えば、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラ−n−プロポキシシラン等のケイ素化合物;チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンテトライソポロポキシド等のチタン化合物;ジルコニウム−n−プロポキシド等のジルコニウム化合物;アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド等のアルミニウム化合物;アンチモンエトキシド;ヒ素トリエトキシド;亜鉛アセチルアセトナート;ジエチル亜鉛等が挙げられる。 Examples of such metal alkoxides include silicon compounds such as silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane (TEOS), and tetra-n-propoxysilane; titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, and titanium tetraisopoloxide. Titanium compounds such as poxide; zirconium compounds such as zirconium-n-propoxide; aluminum compounds such as aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide; antimony ethoxide; arsenic triethoxide; zinc acetylacetonate; Zinc etc. are mentioned.
また、これらの有機金属化合物を含む原料ガスと共に、これらを分解して無機化合物を得るため、分解ガスを併用し、反応性ガスを構成する。この分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガス、などが挙げられる。例えば、酸素ガスを用いることで金属酸化物を形成することができ、アンモニアガスを用いることで金属窒化物を形成することができ、アンモニアガス及び亜酸化窒素ガスを用いることで金属酸窒化物を形成することができる。 Moreover, in order to decompose | disassemble these with the raw material gas containing these organometallic compounds, and to obtain an inorganic compound, decomposition gas is used together and a reactive gas is comprised. As this cracked gas, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, nitrous oxide gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, Examples thereof include hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, and chlorine gas. For example, a metal oxide can be formed by using oxygen gas, a metal nitride can be formed by using ammonia gas, and a metal oxynitride can be formed by using ammonia gas and nitrous oxide gas. Can be formed.
プラズマCVD法においては、これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合する。放電ガスとしては、窒素ガス、周期表の第18族原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガスが用いられる。特に、製造コストの観点から窒素ガスを用いてよい。
In the plasma CVD method, these reactive gases are mainly mixed with a discharge gas that tends to be in a plasma state. As the discharge gas, nitrogen gas,
上記放電ガスと反応性ガスを混合し、混合ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、目的とする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。 The discharge gas and the reactive gas are mixed, and a film is formed by supplying the mixed gas as a mixed gas to a plasma discharge generator (plasma generator). The ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the target film, but the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.
例えば、沸点が200℃以下の金属アルコキシドである珪素アルコキシド(テトラアルコキシシラン(TEOS))を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用い、放電ガスとして希ガス、或いは窒素等の不活性ガスを用いて、プラズマ放電させることにより、第1膜として酸化珪素膜を形成することができる。 For example, silicon alkoxide (tetraalkoxysilane (TEOS)), which is a metal alkoxide having a boiling point of 200 ° C. or less, is used as a raw material compound, oxygen is used as a decomposition gas, and an inert gas such as a rare gas or nitrogen is used as a discharge gas. By performing plasma discharge, a silicon oxide film can be formed as the first film.
このようなCVD法により得られる膜は、原料である金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)も作り分けることができる点で好ましい。 A film obtained by such a CVD method can be obtained by selecting metal carbide, metal nitride, metal oxide, metal sulfide, metal halogen, etc. by selecting conditions such as a metal compound, decomposition gas, decomposition temperature, and input power as raw materials. Further, it is preferable in that a compound or a mixture thereof (metal oxynitride, metal oxyhalide, metal nitride carbide, etc.) can be formed separately.
以上のようにして図1(a)に示すような光学位相差部材100が得られる。得られた光学位相差部材100は巻き取りロール178で巻き取ってよい。光学位相差部材100は途中適宜ガイドロール175等を経由してもよい。また、透明基体40の凹凸パターン80が形成された面の反対側の面及び/又は密閉層に、保護部材を貼り付けてもよい。それにより、得られた光学位相差部材100を搬送、輸送等するときに光学位相差部材100に傷等のダメージが生じることを防止することができる。
The optical
なお、上記実施形態ではUV硬化性樹脂に凹凸パターンを転写するために用いるモールドとして転写ロールを用いたが、長尺のフィルム状モールドやプレート状のモールド等を基材上に塗布したUV硬化性樹脂に押し付けて凹凸パターンを形成してもよい。 In the above embodiment, a transfer roll is used as a mold used to transfer the concavo-convex pattern to the UV curable resin. However, a UV curable resin in which a long film mold, a plate mold, or the like is applied on the substrate. The uneven pattern may be formed by pressing against the resin.
また、上記実施形態ではUV硬化性樹脂を用いて凹凸構造層50を形成したが、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、無機材料等で凹凸構造層50を形成してもよい。無機材料で凹凸構造層50を形成する場合は、無機材料の前駆体をモールド上に塗布した後硬化させる方法、微粒子分散液をモールド上に塗布して分散媒を乾燥させる方法、樹脂材料をモールド上に塗布して硬化させる方法、液相堆積法(LPD:Liquid Phase Deposition)等により透明基体40を用意することができる。
In the above embodiment, the concavo-
上記無機材料の前駆体として珪素、チタン等のアルコキシド等を用いてもよい(ゾルゲル法)。例えば、基材上にシリカからなる凹凸構造層50を形成する場合は、シリカの前駆体として、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラ−i−プロポキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−i−ブトキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−t−ブトキシシラン等のテトラアルコキシシランに代表されるテトラアルコキシドモノマーや、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン(MTES)、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、トリルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシランに代表されるトリアルコキシドモノマー、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジイソプロポキシシラン、ジメチルジ−n−ブトキシシラン、ジメチルジ−i−ブトキシシラン、ジメチルジ−sec−ブトキシシラン、ジメチルジ−t−ブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジイソプロポキシシラン、ジエチルジ−n−ブトキシシラン、ジエチルジ−i−ブトキシシラン、ジエチルジ−sec−ブトキシシラン、ジエチルジ−t−ブトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジプロポキシシラン、ジプロピルジイソプロポキシシラン、ジプロピルジ−n−ブトキシシラン、ジプロピルジ−i−ブトキシシラン、ジプロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジプロピルジ−t−ブトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジプロポキシシラン、ジイソプロピルジイソプロポキシシラン、ジイソプロピルジ−n−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−i−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジイソプロピルジ−t−ブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジプロポキシシラン、ジフェニルジイソプロポキシシラン、ジフェニルジ−n−ブトキシシラン、ジフェニルジ−i−ブトキシシラン、ジフェニルジ−sec−ブトキシシラン、ジフェニルジ−t−ブトキシシラン等のジアルコキシシランに代表されるジアルコキシドモノマーを用いることができる。さらに、アルキル基の炭素数がC4〜C18であるアルキルトリアルコキシシランやジアルキルジアルコキシシランを用いることもできる。ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等のビニル基を有するモノマー、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基を有するモノマー、p−スチリルトリメトキシシラン等のスチリル基を有するモノマー、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリル基を有するモノマー、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリル基を有するモノマー、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ基を有するモノマー、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のウレイド基を有するモノマー、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基を有するモノマー、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド基を有するモノマー、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等のイソシアネート基を有するモノマー、これらモノマーを少量重合したポリマー、前記材料の一部に官能基やポリマーを導入したことを特徴とする複合材料などの金属アルコキシドを用いてもよい。また、これらの化合物のアルキル基やフェニル基の一部、あるいは全部がフッ素で置換されていてもよい。さらに、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート、オキシ塩化物、塩化物や、それらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。金属種としては、Si以外にTi、Sn、Al、Zn、Zr、Inなどや、これらの混合物などが挙げられるが、これらに限定されない。上記酸化金属の前駆体を適宜混合したものを用いることもできる。また、これらの材料中に界面活性剤を加えることで、メソポーラス化された凹凸構造層を形成してもよい。さらに、シリカの前駆体として、分子中にシリカと親和性、反応性を有する加水分解基および撥水性を有する有機官能基を有するシランカップリング剤を用いることができる。例えば、n−オクチルトリエトキシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン等のシランモノマー、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルメチルジメトキシシラン等のビニルシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリルシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のメルカプトシラン、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン等のサルファーシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(N−フェニル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン、これらモノマーを重合したポリマー等が挙げられる。
An alkoxide such as silicon or titanium may be used as a precursor of the inorganic material (sol-gel method). For example, when the concavo-
無機材料の前駆体としてTEOSとMTESの混合物を用いる場合には、それらの混合比は、例えばモル比で1:1にすることができる。この前駆体は、加水分解及び重縮合反応を行わせることによって非晶質シリカを生成する。合成条件として溶液のpHを調整するために、塩酸等の酸またはアンモニア等のアルカリを添加する。pHは4以下もしくは10以上であってよい。また、加水分解を行うために水を加えてもよい。加える水の量は、金属アルコキシド種に対してモル比で1.5倍以上にすることができる。 When a mixture of TEOS and MTES is used as the precursor of the inorganic material, the mixing ratio can be 1: 1, for example, in a molar ratio. This precursor produces amorphous silica by performing hydrolysis and polycondensation reactions. In order to adjust the pH of the solution as a synthesis condition, an acid such as hydrochloric acid or an alkali such as ammonia is added. The pH may be 4 or less or 10 or more. Moreover, you may add water in order to perform a hydrolysis. The amount of water to be added can be 1.5 times or more in molar ratio with respect to the metal alkoxide species.
ゾルゲル法で用いる前駆体溶液の溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、ブタノール等のアルコール類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノン等のケトン類、ブトキシエチルエーテル、ヘキシルオキシエチルアルコール、メトキシ−2−プロパノール、ベンジルオキシエタノール等のエーテルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類、酢酸エチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、フェノール、クロロフェノール等のフェノール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエタン、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒、二硫化炭素等の含ヘテロ元素化合物、水、およびこれらの混合溶媒が挙げられる。特に、エタノールおよびイソプロピルアルコールであってよく、またそれらに水を混合したものであってもよい。 Examples of the solvent for the precursor solution used in the sol-gel method include alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA) and butanol, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane and cyclohexane, benzene, toluene, Aromatic hydrocarbons such as xylene and mesitylene, ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, isophorone and cyclohexanone, butoxyethyl ether, hexyloxyethyl alcohol, methoxy-2-propanol and benzyl Ether alcohols such as oxyethanol, glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether Ter, glycol ethers such as propylene glycol monomethyl ether acetate, esters such as ethyl acetate, ethyl lactate and γ-butyrolactone, phenols such as phenol and chlorophenol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, Amides such as N-methylpyrrolidone, halogen-based solvents such as chloroform, methylene chloride, tetrachloroethane, monochlorobenzene and dichlorobenzene, hetero-containing compounds such as carbon disulfide, water, and mixed solvents thereof can be mentioned. In particular, it may be ethanol and isopropyl alcohol, or a mixture of these with water.
ゾルゲル法で用いる前駆体溶液の添加物としては、粘度調整のためのポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルアルコールや、溶液安定剤であるトリエタノールアミンなどのアルカノールアミン、アセチルアセトンなどのβジケトン、βケトエステル、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキサンなどを用いることが出来る。また、前駆体溶液の添加物として、エキシマUV光等の紫外線に代表されるエネルギー線等の光を照射することによって酸やアルカリを発生する材料を用いることができる。このような材料を添加することにより、光を照射することよって前駆体溶液を硬化(ゲル化)させて無機材料を形成することができるようになる。 Additives for the precursor solution used in the sol-gel method include polyethylene glycol, polyethylene oxide, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl alcohol for viscosity adjustment, alkanolamines such as triethanolamine, which are solution stabilizers, and β-diketones such as acetylacetone , Β-ketoester, formamide, dimethylformamide, dioxane and the like can be used. Further, as an additive for the precursor solution, a material that generates an acid or an alkali by irradiating light such as energy rays typified by ultraviolet rays such as excimer UV light can be used. By adding such a material, the precursor solution can be cured (gelled) by irradiation with light, whereby an inorganic material can be formed.
また、無機材料の前駆体としてポリシラザンを用いてもよい。ポリシラザンは、加熱またはエキシマなどのエネルギー線を照射することで酸化してセラミックス化(シリカ改質)し、シリカ、SiNまたはSiONを形成する。なお、「ポリシラザン」とは、珪素−窒素結合を持つポリマーで、Si−N、Si−H、N−H等からなるSiO2、Si3N4及び両方の中間固溶体SiOXNY等のセラミック前駆体無機ポリマーである。特開平8−112879号公報に記載されている下記の一般式(1)で表されるような比較的低温でセラミックス化してシリカ等に変性する化合物であってもよい。 Further, polysilazane may be used as a precursor of the inorganic material. Polysilazane is oxidized and ceramicized (silica modification) by heating or irradiation with energy rays such as excimer to form silica, SiN or SiON. “Polysilazane” is a polymer having a silicon-nitrogen bond, such as SiO 2 , Si 3 N 4 made of Si—N, Si—H, N—H, etc., and ceramics such as both intermediate solid solutions SiO X N Y. It is a precursor inorganic polymer. It may be a compound that is converted to ceramics and modified to silica or the like at a relatively low temperature as represented by the following general formula (1) described in JP-A-8-112879.
一般式(1):
−Si(R1)(R2)−N(R3)−
式中、R1、R2、R3は、各々水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基またはアルコキシ基を表す。
General formula (1):
-Si (R1) (R2) -N (R3)-
In the formula, R1, R2, and R3 each represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, an alkylsilyl group, an alkylamino group, or an alkoxy group.
上記一般式(1)で表される化合物の中で、R1、R2及びR3のすべてが水素原子であるパーヒドロポリシラザン(PHPSともいう)や、Siと結合する水素部分が一部アルキル基等で置換されたオルガノポリシラザンを用いてよい。
Among the compounds represented by the general formula (1), perhydropolysilazane (also referred to as PHPS) in which all of
低温でセラミック化するポリシラザンの別の例としては、ポリシラザンにケイ素アルコキシドを反応させて得られるケイ素アルコキシド付加ポリシラザン(例えば、特開平5−238827号公報)、グリシドールを反応させて得られるグリシドール付加ポリシラザン(例えば、特開平6−122852号公報)、アルコールを反応させて得られるアルコール付加ポリシラザン(例えば、特開平6−240208号公報)、金属カルボン酸塩を反応させて得られる金属カルボン酸塩付加ポリシラザン(例えば、特開平6−299118号公報)、金属を含むアセチルアセトナート錯体を反応させて得られるアセチルアセトナート錯体付加ポリシラザン(例えば、特開平6−306329号公報)、金属微粒子を添加して得られる金属微粒子添加ポリシラザン(例えば、特開平7−196986号公報)等を用いることもできる。 As another example of polysilazane which is ceramicized at low temperature, silicon alkoxide-added polysilazane obtained by reacting polysilazane with silicon alkoxide (for example, JP-A No. 5-23827), glycidol-added polysilazane obtained by reacting glycidol ( For example, JP-A-6-122852), alcohol-added polysilazane obtained by reacting alcohol (for example, JP-A-6-240208), metal carboxylate-added polysilazane obtained by reacting metal carboxylate ( For example, JP-A-6-299118), an acetylacetonate complex-added polysilazane obtained by reacting a metal-containing acetylacetonate complex (for example, JP-A-6-306329), and metal fine particles are added. Metal fine particle Polysilazane (e.g., JP-A-7-196986) and the like can also be used.
ポリシラザン溶液の溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素等の炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族エーテル、脂環式エーテル等のエーテル類が使用できる。酸化珪素化合物への改質を促進するために、アミンや金属の触媒を添加してもよい。 As the solvent for the polysilazane solution, hydrocarbon solvents such as aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ethers such as halogenated hydrocarbon solvents, aliphatic ethers, and alicyclic ethers can be used. In order to promote the modification to a silicon oxide compound, an amine or metal catalyst may be added.
上記の金属アルコキシドやポリシラザン等の無機材料の前駆体の溶液を基材に塗布したあと、凹凸パターンを有するモールドを前駆体の塗膜に押し付けながら、前駆体の塗膜を加熱するまたは前駆体の塗膜にエネルギー線を照射することにより、塗膜がゲル化して、モールドの凹凸パターンが転写された、無機材料からなる凹凸構造層を形成することができる。 After applying the precursor solution of the inorganic material such as the metal alkoxide or polysilazane to the base material, the precursor coating film is heated while pressing the mold having the concavo-convex pattern against the precursor coating film. By irradiating the coating film with energy rays, it is possible to form a concavo-convex structure layer made of an inorganic material in which the coating film gels and the concavo-convex pattern of the mold is transferred.
なお、図1(b)に示すような、基材42a上に凸部60aをなす構造体が形成され、凸部60aの間に基材42aの表面が露出した領域(凹部70a)が区画されている透明基体40aは、例えば次のようにして製造することができる。上述した製造方法において、基材42上にUV硬化性樹脂50aを塗布する代わりに、凹凸パターン転写用モールドの凹部のみ又は凸部のみにUV硬化性樹脂を塗布する。モールドに塗布したUV硬化性樹脂を基材42aに密着させ、UV硬化性樹脂を基材42aに転写する。それによってモールドの凹部又は凸部の形状に対応する形状を有する凸部60aが基材42a上に形成される。そのようにして形成した凸部60aの間では、凹部(基材42aの表面が露出した領域)70aが区画されている。
In addition, the structure which makes the
図1(c)に示すような、基材の表面自体が凸部60b及び凹部70bからなる凹凸パターンを構成するように形状化された基材によって構成された透明基体40bは、例えば、次のようにして製造することができる。公知のナノインプリントやフォトリソグラフィ等の技術より、基材上に凹凸パターンを有するレジスト層を形成する。レジスト層の凹部をエッチングして基材表面を露出させた後、残存するレジスト層をマスクとして基材をエッチングする。エッチング後、残ったマスク(レジスト)を薬液で除去する。以上のような操作により、基材の表面自体に凹凸パターン80bを形成することができる。
As shown in FIG. 1C, the
上記のようにして製造した透明基体40a、40b上に、上記実施形態と同様の方法で位相差調整層35、被覆層30及び密閉層20を形成することにより、図1(b)、(c)に示す光学位相差部材100a、100bを形成することができる。
By forming the
[複合光学部材]
上記光学位相差部材100、100a、100bを用いて形成される複合光学部材について説明する。図4に示すように、複合光学部材300は、上記実施形態の光学位相差部材100と、光学位相差部材100に接合された光学部材320a、320bから構成される。複合光学部材300において、光学部材320aは光学位相差部材100の密閉層20に接合(貼合)され、光学部材320bは透明基体40の凹凸パターンが形成された面の反対側の面に接合されている。なお、本発明に従う複合光学部材は、光学部材320a、320bの両方を備えていなくてもよく、どちらか一方のみを備えていてもよい。例えば、光学位相差部材100に光学部材320aまたは320bとして偏光板を貼り合わせた複合光学部材は、反射防止フィルムとして用いることができる。また、このような反射防止フィルムの光学位相差部材側を有機EL素子、液晶素子等の表示素子に貼り合わせることで、表示素子の配線電極の反射が防止された表示装置(例えば有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイ等)を得ることができる。
[Composite optical member]
A composite optical member formed using the
光学位相差部材を偏光板や表示素子等の光学部材に接合するために、粘着剤を用いる。粘着剤としてはアクリル系やシリコーン系等の公知のものを用いることができる。実施形態の光学位相差部材は、凸部の間の間隙部が密閉層により密閉されているため、凸部の間に粘着剤が入り込むことがない。そのため、光学位相差部材を光学部材と接合したあとも、光学位相差部材により生じる位相差が変化することがなく、十分な位相差を生じることができる。 An adhesive is used to bond the optical retardation member to an optical member such as a polarizing plate or a display element. As the adhesive, known ones such as acrylic and silicone can be used. In the optical phase difference member of the embodiment, since the gap between the convex portions is sealed by the sealing layer, the adhesive does not enter between the convex portions. Therefore, even after the optical phase difference member is bonded to the optical member, the phase difference generated by the optical phase difference member does not change, and a sufficient phase difference can be generated.
以下、本発明の光学位相差部材を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the optical retardation member of the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1
凹凸パターンの周期が240nm、凸部上面の幅が0nm、隣り合う凸部の底面間の距離が48nm、凸部高さが350nm、凸部の屈折率n1が1.68である透明基体上に、屈折率n2が1.93である材料(中屈折率材料)を0〜290nmの範囲内の成膜厚さで堆積し、さらに、屈折率n3が2.37である材料(高屈折率材料)を600nmの成膜厚さで堆積した場合の光学位相差部材の構造をシミュレーションにより計算した。なお、ここで「成膜厚さ」とは、凸部の頂部(上面)に形成された膜の、透明基体表面(凹凸パターン面)に垂直な方向における厚さを意味する。この「成膜厚さ」は、透明基体表面において形成された膜の透明基体表面に垂直な方向における厚さの最大値となる。また、「成膜厚さ」は、平坦な基板上に各材料を同じ条件で堆積した場合に形成される膜の厚さともほぼ等しい。光学位相差部材は、中屈折率材料からなり凹凸パターンを被覆する位相差調整層、高屈折率材料からなり位相差調整層を被覆する被覆層、及び高屈折率材料からなり隣接する凸部の上面(頂部)を連結する密閉層を有していた。
Example 1
On a transparent substrate in which the period of the concavo-convex pattern is 240 nm, the width of the top surface of the convex part is 0 nm, the distance between the bottom surfaces of adjacent convex parts is 48 nm, the convex part height is 350 nm, and the refractive index n 1 of the convex part is 1.68 A material having a refractive index n 2 of 1.93 (medium refractive index material) is deposited with a film thickness within a range of 0 to 290 nm, and a material having a refractive index n 3 of 2.37 (high The structure of the optical phase difference member when the refractive index material was deposited with a film thickness of 600 nm was calculated by simulation. Here, the “film formation thickness” means the thickness of the film formed on the top (upper surface) of the convex portion in the direction perpendicular to the surface of the transparent substrate (uneven pattern surface). This “film thickness” is the maximum value of the thickness of the film formed on the transparent substrate surface in the direction perpendicular to the transparent substrate surface. Further, the “film thickness” is substantially equal to the thickness of a film formed when each material is deposited on a flat substrate under the same conditions. The optical phase difference member is composed of a medium refractive index material and a phase difference adjusting layer that covers the uneven pattern, a high refractive index material that covers the phase difference adjusting layer, and a high refractive index material that is adjacent to the convex portion. It had a sealing layer connecting the top (top).
上記計算により求めた構造を有する光学位相差部材が、波長400〜700nmの透過光に生じさせる位相差を計算した。図5に波長550nmの透過光に生じる位相差の計算結果を示す。図5において、横軸は中屈折率材料の成膜厚さ(すなわち位相差調整層の厚さ)、縦軸は位相差を光の波長(550nm)で割った値を示している。位相差調整層の厚さが200nm以下の範囲である場合、位相差調整層の厚さに対する位相差の変化率が大きく、位相差調整層の厚さよって位相差の制御をすることができることが分かった。位相差調整層の厚さが200nmを超えると、位相差調整層の厚さの変化に対する位相差の変化率が小さく、位相差を調整する効果が小さくなることが分かった。また、位相差調整層の厚さが10nm未満の場合、位相差調整層がない場合と位相差がほとんど変わらないことから、位相差調整層の厚さは10nm以上であってよい。 The optical retardation member having the structure obtained by the above calculation calculated the retardation produced in the transmitted light having a wavelength of 400 to 700 nm. FIG. 5 shows the calculation result of the phase difference generated in the transmitted light having a wavelength of 550 nm. In FIG. 5, the horizontal axis represents the film thickness of the medium refractive index material (that is, the thickness of the phase difference adjusting layer), and the vertical axis represents the value obtained by dividing the phase difference by the wavelength of light (550 nm). When the thickness of the retardation adjustment layer is in the range of 200 nm or less, the rate of change of the retardation relative to the thickness of the retardation adjustment layer is large, and the retardation can be controlled by the thickness of the retardation adjustment layer. I understood. It has been found that when the thickness of the phase difference adjusting layer exceeds 200 nm, the rate of change of the phase difference with respect to the change in the thickness of the phase difference adjusting layer is small, and the effect of adjusting the phase difference is small. Further, when the thickness of the phase difference adjusting layer is less than 10 nm, the phase difference is hardly different from that when there is no phase difference adjusting layer, and therefore the thickness of the phase difference adjusting layer may be 10 nm or more.
実施例2
実施例1と同様の凹凸パターンを有し凸部の屈折率n1が1.68である透明基体上に、中屈折率材料として屈折率n2が1.5〜2.3の範囲内である材料を50nmの膜厚さで堆積し、さらに、実施例1と同様の高屈折率材料を実施例1と同様の成膜厚さで堆積した場合の光学位相差部材の構造をシミュレーションにより計算した。光学位相差部材は、中屈折率材料からなり凹凸パターンを被覆する位相差調整層、高屈折率材料からなり位相差調整層を被覆する被覆層、及び高屈折率材料からなり隣接する凸部の上面(頂部)を連結する密閉層を有していた。なお、本実施例において、凸部の屈折率n1と高屈折率材料の屈折率n3の相乗平均naveは1.99であった。
Example 2
On a transparent substrate having a concavo-convex pattern similar to that of Example 1 and having a refractive index n 1 of a convex portion of 1.68, a refractive index n 2 as a medium refractive index material is within a range of 1.5 to 2.3. The structure of the optical phase difference member is calculated by simulation when a certain material is deposited with a film thickness of 50 nm and the high refractive index material similar to that of Example 1 is deposited with the same film thickness as that of Example 1. did. The optical phase difference member is composed of a medium refractive index material and a phase difference adjusting layer that covers the uneven pattern, a high refractive index material that covers the phase difference adjusting layer, and a high refractive index material that is adjacent to the convex portion. It had a sealing layer connecting the top (top). In this example, the geometric mean n ave of the refractive index n 1 of the convex portion and the refractive index n 3 of the high refractive index material was 1.99.
さらに、中屈折率材料を成膜しなかった以外は上記の光学位相差部材と同様にして作製した光学位相差部材の構造をシミュレーションにより計算した。この光学位相差部材は、位相差調整層は有していないが、高屈折率材料からなり位相差調整層を被覆する被覆層、及び高屈折率材料からなり隣接する凸部の上面(頂部)を連結する密閉層を有していた。 Furthermore, the structure of the optical retardation member produced in the same manner as the above-described optical retardation member except that no medium refractive index material was formed was calculated by simulation. This optical phase difference member does not have a phase difference adjustment layer, but is made of a high refractive index material, a coating layer covering the phase difference adjustment layer, and an upper surface (top) of an adjacent convex portion made of a high refractive index material. It had the sealing layer which connects.
上記位相差調整層を有する光学位相差部材及び位相差調整層を有さない光学位相差部材のそれぞれについて、波長550nmの透過光に生じさせる位相差を計算し、その差(すなわち、位相差調整層による位相差の変化量)を求めた。図6に、位相差の変化量の計算結果を示す。図7の表中に示すように、位相差の変化量が最大になる中屈折率材料の屈折率(すなわち、屈折率の最適値)n2optは、1.80であった。また、位相差の変化量が、位相差の変化量の最大値(すなわち、中屈折率材料の屈折率n2がn2optであるときの位相差の変化量)の0.9倍以上となる屈折率n2の下限n2minは、1.65、上限n2maxは1.95であった。また、n2opt、n2min、n2maxは、それぞれ、naveの0.90倍、0.83倍、0.98倍であった。したがって、中屈折率材料の屈折率n2が0.83nave≦n2≦0.98naveを満たせば、位相差調整層による位相差の変化量を十分に大きくすることができることがわかった。 For each of the optical phase difference member having the phase difference adjustment layer and the optical phase difference member not having the phase difference adjustment layer, a phase difference generated in transmitted light having a wavelength of 550 nm is calculated, and the difference (that is, phase difference adjustment) is calculated. The amount of change in retardation by layer) was determined. FIG. 6 shows the calculation result of the change amount of the phase difference. As shown in the table of FIG. 7, the refractive index (that is, the optimum value of the refractive index) n 2opt of the medium refractive index material that maximizes the amount of change in phase difference was 1.80. Further, the amount of change in the phase difference is 0.9 times or more the maximum value of the amount of change in the phase difference (that is, the amount of change in the phase difference when the refractive index n 2 of the medium refractive index material is n 2opt ). lower n 2min refractive index n 2 is 1.65, the upper limit n 2max was 1.95. Further, n 2opt, n 2min, n 2max , respectively, 0.90 times the n ave, 0.83 times, 0.98 times. Therefore, it has been found that if the refractive index n 2 of the medium refractive index material satisfies 0.83 n ave ≦ n 2 ≦ 0.98 n ave , the amount of change in phase difference due to the phase difference adjusting layer can be sufficiently increased.
実施例3
凸部の屈折率n1を1.52とした以外は実施例2と同様にして、位相差調整層による位相差の変化量を求めた。なお、本実施例において、凸部の屈折率n1と高屈折率材料の屈折率n3の相乗平均naveは1.90であった。
Example 3
The refractive index n 1 of the convex portion except for using 1.52 in the same manner as in Example 2, was determined the change of the phase difference by the phase difference adjusting layer. In this example, the geometric mean n ave of the refractive index n 1 of the convex portion and the refractive index n 3 of the high refractive index material was 1.90.
図7の表中に示すように、位相差の変化量が最大になる中屈折率材料の屈折率n2optは、1.70であった。また、位相差の変化量が、最大値(すなわち、中屈折率材料の屈折率n2がn2optであるときの位相差の変化量)の0.9倍以上となる中屈折率材料の屈折率n2の下限n2minは、1.55、上限n2maxは1.90であった。n2opt、n2min、n2maxは、それぞれ、naveの0.90倍、0.82倍、1.00倍であった。したがって、中屈折率材料の屈折率n2が0.82nave≦n2≦1.00naveを満たせば、位相差調整層による位相差の変化量を十分に大きくすることができる、すなわち、位相差調整層が十分な位相差調整効果を奏することがわかった。 As shown in the table of FIG. 7, the refractive index n 2opt of the medium refractive index material that maximizes the amount of change in phase difference was 1.70. Further, the refraction of the medium refractive index material in which the amount of change in the phase difference is 0.9 times or more of the maximum value (that is, the amount of change in the phase difference when the refractive index n 2 of the medium refractive index material is n 2opt ). lower n 2min rate n 2 is 1.55, the upper limit n 2max was 1.90. n 2opt, n 2min, n 2max, respectively, 0.90 times the n ave, 0.82-fold, was 1.00 times. Therefore, if the refractive index n 2 of the medium refractive index material satisfies 0.82 n ave ≦ n 2 ≦ 1.00 n ave , the amount of change in the phase difference due to the phase difference adjusting layer can be sufficiently increased, It was found that the phase difference adjusting layer has a sufficient phase difference adjusting effect.
実施例4
高屈折率材料の屈折率n3を2.47とした以外は実施例2と同様にして、位相差調整層による位相差の変化量を求めた。なお、本実施例において、凸部の屈折率n1と高屈折率材料の屈折率n3の相乗平均naveは2.04であった。
Example 4
Except that the refractive index n 3 of the high refractive index material and 2.47 in the same manner as in Example 2, was determined the change of the phase difference by the phase difference adjusting layer. In this example, the geometric mean n ave of the refractive index n 1 of the convex portion and the refractive index n 3 of the high refractive index material was 2.04.
図7の表中に示すように、位相差の変化量が最大になる中屈折率材料の屈折率n2optは、1.85であった。また、位相差の変化量が、最大値(すなわち、中屈折率材料の屈折率n2がn2optであるときの位相差の変化量)の0.9倍以上となる中屈折率材料の屈折率n2の下限n2minは、1.70、上限n2maxは2.05であった。n2opt、n2min、n2maxは、それぞれ、naveの0.91倍、0.84倍、1.01倍であった。したがって、中屈折率材料の屈折率n2が0.84nave≦n2≦1.01naveを満たせば、位相差調整層による位相差の変化量を十分に大きくすることができることがわかった。 As shown in the table of FIG. 7, the refractive index n 2opt of the medium refractive index material that maximizes the amount of change in phase difference was 1.85. Further, the refraction of the medium refractive index material in which the amount of change in the phase difference is 0.9 times or more of the maximum value (that is, the amount of change in the phase difference when the refractive index n 2 of the medium refractive index material is n 2opt ). lower n 2min rate n 2 is 1.70, the upper limit n 2max was 2.05. n 2opt, n 2min, n 2max, respectively, 0.91 times the n ave, 0.84-fold, was 1.01 times. Therefore, it has been found that if the refractive index n 2 of the medium refractive index material satisfies 0.84 n ave ≦ n 2 ≦ 1.01 n ave , the amount of change in the phase difference due to the phase difference adjusting layer can be sufficiently increased.
実施例5
高屈折率材料の屈折率n3を2.47とした以外は実施例3と同様にして、位相差調整層による位相差の変化量を求めた。なお、本実施例において、凸部の屈折率n1と高屈折率材料の屈折率n3の相乗平均naveは1.93であった。
Example 5
Except that the refractive index n 3 of the high refractive index material and 2.47 in the same manner as in Example 3, was determined the change of the phase difference by the phase difference adjusting layer. In this example, the geometric mean n ave of the refractive index n 1 of the convex portion and the refractive index n 3 of the high refractive index material was 1.93.
図7の表中に示すように、位相差の変化量が最大になる中屈折率材料の屈折率n2optは、1.75であった。また、位相差の変化量が、最大値(すなわち、中屈折率材料の屈折率n2がn2optであるときの位相差の変化量)の0.9倍以上となる中屈折率材料の屈折率n2の下限n2minは、1.60、上限n2maxは1.95であった。n2opt、n2min、n2maxは、それぞれ、naveの0.90倍、0.83倍、1.01倍であった。したがって、中屈折率材料の屈折率n2が0.83nave≦n2≦1.01naveを満たせば、位相差調整層による位相差の変化量を十分に大きくすることができることがわかった。 As shown in the table of FIG. 7, the refractive index n 2opt of the medium refractive index material that maximizes the amount of change in phase difference was 1.75. Further, the refraction of the medium refractive index material in which the amount of change in the phase difference is 0.9 times or more of the maximum value (that is, the amount of change in the phase difference when the refractive index n 2 of the medium refractive index material is n 2opt ). lower n 2min rate n 2 is 1.60, the upper limit n 2max was 1.95. n 2opt, n 2min, n 2max, respectively, 0.90 times the n ave, 0.83-fold, was 1.01 times. Therefore, it has been found that if the refractive index n 2 of the medium refractive index material satisfies 0.83 n ave ≦ n 2 ≦ 1.01 n ave , the amount of change in the phase difference due to the phase difference adjusting layer can be sufficiently increased.
実施例2〜5より、位相差調整層の屈折率n2は、0.8nave≦n2≦1.05naveを満たしてよく、0.82nave≦n2≦1.01naveを満たしてよく、0.84nave≦n2≦1.00naveを満たしてよく、それにより、十分に大きな位相差調整効果が得られることがわかった。 From Examples 2-5, the refractive index n 2 of the phase difference adjusting layer may satisfy the 0.8n ave ≦ n 2 ≦ 1.05n ave , satisfies 0.82n ave ≦ n 2 ≦ 1.01n ave It was found that 0.84 n ave ≦ n 2 ≦ 1.00 n ave may be satisfied, and thereby a sufficiently large phase difference adjusting effect can be obtained.
比較例
実施例1と同様の構造の透明基体上に、中屈折率層を堆積せずに、実施例1と同様の高屈折率材料を100〜1000nmの範囲内の成膜厚さで堆積した場合の光学位相差部材の構造をシミュレーションにより計算した。高屈折率材料の成膜厚さが600nm未満では、凹凸パターンを被覆する被覆層は形成されたものの、隣接する凸部の上面(頂部)を連結する密閉層が形成されなかった。一方、高屈折率材料の成膜厚さが600nm以上で密閉層が形成された。
Comparative Example On a transparent substrate having the same structure as that of Example 1, a high refractive index material similar to that of Example 1 was deposited with a film thickness in the range of 100 to 1000 nm without depositing a medium refractive index layer. The structure of the optical phase difference member was calculated by simulation. When the film thickness of the high refractive index material was less than 600 nm, the coating layer covering the concavo-convex pattern was formed, but the sealing layer connecting the upper surfaces (tops) of the adjacent convex portions was not formed. On the other hand, the sealing layer was formed when the film thickness of the high refractive index material was 600 nm or more.
上記計算により求めた構造を有する光学位相差部材が、波長400〜700nmの透過光に生じさせる位相差を計算した。図8に波長550nmの透過光に生じる位相差の計算結果を示す。図8において、横軸は高屈折率材料の成膜厚さ、縦軸は位相差を光の波長(550nm)で割った値を示している。高屈折率材料の成膜厚さが600nm未満の場合、すなわち、密閉層が形成されていない場合、高屈折率材料の成膜厚さの増加に伴い位相差が大きくなった。一方、高屈折率材料の成膜厚さが600nm以上の場合、すなわち、密閉層が形成された場合、高屈折率材料の成膜厚さが増加しても位相差はほとんど変わらないことが分かった。ゆえに、本比較例のように凹凸パターンの上に直接高屈折率材料を成膜した場合(すなわち位相差調整層を形成しない場合)、密閉層を形成しつつ位相差を制御することは困難であることがわかった。 The optical retardation member having the structure obtained by the above calculation calculated the retardation produced in the transmitted light having a wavelength of 400 to 700 nm. FIG. 8 shows the calculation result of the phase difference generated in the transmitted light having a wavelength of 550 nm. In FIG. 8, the horizontal axis represents the film thickness of the high refractive index material, and the vertical axis represents the value obtained by dividing the phase difference by the wavelength of light (550 nm). When the film thickness of the high refractive index material was less than 600 nm, that is, when the sealing layer was not formed, the phase difference increased as the film thickness of the high refractive index material increased. On the other hand, when the film thickness of the high refractive index material is 600 nm or more, that is, when the sealing layer is formed, the phase difference hardly changes even when the film thickness of the high refractive index material increases. It was. Therefore, when the high refractive index material is formed directly on the concavo-convex pattern as in this comparative example (that is, when the phase difference adjusting layer is not formed), it is difficult to control the phase difference while forming the sealing layer. I found out.
以上、本発明を実施形態により説明してきたが、本発明の製造方法により製造される光学位相差部材は上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内で適宜改変することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated by embodiment, the optical phase difference member manufactured by the manufacturing method of this invention is not limited to the said embodiment, It is suitably in the range of the technical idea described in the claim. Can be modified.
本発明の光学位相差部材は、デバイスに組み込まれても優れた位相差特性を維持することができる。また、荷重を印加することにより凹凸構造が変形して所望の位相差が得られなくなることが防止される。それゆえ、本発明の光学位相差部材は、反射防止フィルム等の各種機能性部材や、反射型あるいは半透過型液晶表示装置やタッチパネル、有機EL表示装置等の表示装置、光ディスク用ピックアップ装置、偏光変換素子等の各種デバイスに好適に用いることができる。 The optical retardation member of the present invention can maintain excellent retardation characteristics even when incorporated in a device. Further, it is possible to prevent the concavo-convex structure from being deformed by applying a load and a desired phase difference from being obtained. Therefore, the optical retardation member of the present invention includes various functional members such as an antireflection film, a display device such as a reflective or transflective liquid crystal display device, a touch panel, and an organic EL display device, a pickup device for an optical disc, a polarizing device. It can use suitably for various devices, such as a conversion element.
20 密閉層、 30 被覆層、35 位相差調整層、 40 透明基体
42 基材、 50 凹凸構造層、 60 凸部、 70 凹部
90 間隙部、100 光学位相差部材、120 搬送系、140 塗布部
160 転写部、170 転写ロール、180 成膜部
200 ロールプロセス装置、320 光学部材、340 粘着剤
300 複合光学部材
20 sealing layer, 30 coating layer, 35 phase difference adjusting layer, 40
Claims (13)
前記凹凸パターンの凹部及び凸部の表面に形成された位相差調整層と、
前記位相差調整層を被覆する被覆層と、
前記位相差調整層及び前記被覆層が形成された前記凹凸パターンの前記凸部間に区画された間隙部と、
前記凹凸パターンの前記凸部の頂部を連結し且つ前記間隙部を密閉するように前記凹凸パターンの上部に設けられた密閉層とを備え、
前記凸部の屈折率n1、前記位相差調整層の屈折率n2、前記被覆層の屈折率n3が、n1<n2<n3を満たし、
前記間隙部が、前記凹凸パターンの前記凸部の高さを超える高さを有することを特徴とする光学位相差部材。 A transparent substrate having a concavo-convex pattern;
A phase difference adjusting layer formed on the surface of the concave and convex portions of the concave-convex pattern;
A coating layer for coating the retardation adjustment layer;
A gap section defined between the projections of the concavo-convex pattern in which the retardation adjustment layer and the coating layer are formed;
A sealing layer provided on the top of the concavo-convex pattern so as to connect the tops of the convex portions of the concavo-convex pattern and seal the gap portion;
Refractive index n 1 of the convex portion, the refractive index n 2 of the phase difference adjusting layer, the refractive index n 3 of the coating layer, meets the n 1 <n 2 <n 3,
The optical retardation member , wherein the gap portion has a height that exceeds a height of the convex portion of the concavo-convex pattern .
前記透明基体の前記凹凸パターンが形成された面の反対側の面または前記密閉層に貼り付けられた偏光板とを備えることを特徴とする複合光学部材。 The optical phase difference member according to any one of claims 1 to 9 ,
A composite optical member, comprising: a surface of the transparent substrate opposite to a surface on which the concave / convex pattern is formed, or a polarizing plate attached to the sealing layer.
前記透明基体の前記凹凸パターンが形成された面の反対側の面または前記密閉層に貼り付けられた表示素子とを備えることを特徴とする表示装置。 The composite optical member according to claim 10 ,
A display device comprising: a surface of the transparent substrate opposite to the surface on which the concave / convex pattern is formed or a display element attached to the sealing layer.
凹凸パターンを有する透明基体を用意する工程と、
前記凹凸パターンの凹部及び凸部の表面を被覆する位相差調整層を形成する工程と、
前記位相差調整層を被覆する被覆層を形成する工程と、
前記位相差調整層及び前記被覆層が形成された前記凹凸パターンの隣接する凸部を連結し且つ前記凸部間に区画された間隙部が密閉されるように前記凹凸パターン上に密閉層を形成する工程とを有し、
前記凸部の屈折率n1、前記位相差調整層の屈折率n2、前記被覆層の屈折率n3が、n1<n2<n3を満たすことを特徴とする光学位相差部材の製造方法。 It is a manufacturing method of the optical phase contrast member according to any one of claims 1 to 11,
Preparing a transparent substrate having a concavo-convex pattern;
Forming a phase difference adjusting layer that covers the surface of the concave and convex portions of the concave and convex pattern; and
Forming a coating layer for coating the retardation adjustment layer;
A sealing layer is formed on the concavo-convex pattern so that adjacent convex portions of the concavo-convex pattern on which the phase difference adjusting layer and the coating layer are formed are connected and a gap section between the convex portions is sealed. And a process of
The refractive index n 1 of the convex portion, the refractive index n 2 of the retardation adjusting layer, and the refractive index n 3 of the covering layer satisfy n 1 <n 2 <n 3 . Production method.
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