JP7345954B2 - 回折導光板および回折導光板の製造方法 - Google Patents
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Description
本出願は2019年8月14日付韓国特許出願第10-2019-0099705号及び2020年8月11日付韓国特許出願第10-2020-0100670号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は本明細書の一部として含まれる。
[式1]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.95}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.05}。
R1およびR2はそれぞれ独立して、水素または炭素数1~10のアルキルであり、
R3およびR4はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
aは0~4の整数であり、
bは0~6の整数である。
R5およびR6はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
cは0~4の整数であり、
dは0~6の整数であり、
A環は窒素(N)および硫黄(S)原子のうち1個以上を含む5員または6員の芳香族ヘテロ環であり、
eは1~3の整数であり、
具体的には、前記化学式2で表されるチオール化合物は、分子の両末端にチオール基(-SH)が連結された脂肪族鎖状骨格を有しており、脂肪族鎖内では、アルキレン基が硫黄(S)原子によって連結されるチオエーテル(thio ether)形態の繰り返し単位を備えることができる。
R7およびR8はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
fおよびgはそれぞれ独立して、1~7の整数であり、
hおよびiはそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
f+hは7以下の整数であり、
g+iは7以下の整数であり、
Ar1およびAr2はそれぞれ独立して、1個以上の水酸基が置換された炭素数6~60のアリールであり、
R9およびR10はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
mおよびnはそれぞれ独立して、0~4の整数である。
[一般式1]
厚さ偏差(%)=(最大偏差/平均厚さ)×100
[一般式2]
ワープ=中央面と基準面の最大偏差-中央面と基準面の最小偏差
前記モールディング空間に硬化性組成物を緩衝する段階;および
前記平板型上部基板の荷重で前記硬化性組成物を圧縮し、前記硬化性組成物を硬化する段階;を含み、
前記硬化性組成物はエピスルフィド化合物、チオール化合物、および2個以上の水酸基を有する芳香環化合物を含み、
前記平板型上部基板の荷重で前記硬化性組成物を圧縮し、前記硬化性組成物を硬化する段階は下記式1を満たす。
[式1]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.95}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.05}。
[式1-1]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.97}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.03}
[式1-2]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.98}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.02}
[式1-3]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.99}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.01}
[一般式3]
硬化収縮率(%)={(硬化前体積-完全硬化後体積)/硬化前体積}×100
前記平板型下部基板、前記平板型上部基板および回折格子パターンが陰刻されたテンプレートの表面はそれぞれ離型剤で表面処理されたものであり得る。前記離型剤は当業界で一般的に使われるものであれば制限なく適用することができる。一例として前記離型剤で表面処理したものはフッ素系シランカップリング剤を用いて表面コートされたものであり得る。前記離型剤を用いて表面コートされた場合、前記回折導光板を取得する段階で、前記回折導光板の表面の損傷を最小化し、前記平板型下部基板、前記平板型上部基板および前記テンプレートを除去することができる。
ビス(β-エピチオプロピル)スルフィド89.0重量部、2,2’-チオジエタンチオール7.0重量部、2.2’-ジヒドロキシ-1,1’-ビナフタレン3.0重量部、および触媒であるN,N-ジシクロヘキシルメチルアミン1.0重量部を含む硬化性組成物を製造した。
ビス(β-エピチオプロピル)スルフィド89.5重量部、2,2’-チオジエタンチオール9.5重量部、および触媒であるN,N-ジシクロヘキシルメチルアミン1.0重量部を含む硬化性組成物を製造した。
粒径20nmのジルコニア粒子8.3重量部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)8.3重量部、ブチルカルビトールアセテート83.0重量部およびエチル(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィナート0.4重量部を含むインプリント樹脂組成物を製造した。
実施例1
下部基板として屈曲弾性率が70GPa、表面平坦度が0.5μm、厚さが30mm、直径が200mmのガラス基板を準備し、前記下部基板上に回折格子パターンが陰刻されたテンプレート(屈曲弾性率:3GPa)を付着した。このとき、下部基板の円中心とテンプレートの円中心が接するように付着し、前記テンプレートの直径は150mm、厚さは200μmであるポリエチレンテレフタレート(PET)であり、陰刻された回折格子パターンの周期(pitch)は405nmであり、深さ(depth)は500nmであった。
製造例1により製造された硬化性組成物の代わりに製造例2により製造された硬化性組成物を使用することを除いては、実施例1と同様の方法で回折導光板を製造した。
下部基板として屈曲弾性率が70GPa、表面平坦度が0.5μm、厚さが30mm、直径が200mmのガラス基板を用いて、圧縮弾性係数が1.0MPa、高さが804μm、断面積が10×10mm2のシリコン材質の緩衝型スペーサを前記下部基板の円周に接するように120°間隔で備えてモールディング空間を形成した後、前記製造例1により製造された硬化性組成物をモールディング空間に注入した後、上部基板として屈曲弾性率が70GPa、荷重が8.2N、直径が200mm、表面平坦度が0.5μmのガラス基板を用いて前記硬化性組成物をモールディング空間に緩衝させた。
製造例1により製造された硬化性組成物の代わりに製造例2により製造された硬化性組成物を使用することを除いては、比較例2と同様の方法で回折導光板を製造した。
1.屈折率の測定
実施例および比較例の回折導光板の屈折率をEllipso Technology社のspectroscopic ellipsometryを用いて測定し、その結果を下記表1に示した。
実施例および比較例の回折導光板のヘイズをASTM D-1003によって測定し、その結果を下記表1に示した。
実施例および比較例の回折導光板の表面に荷重0.5kg、角度45°に鉛筆を固定させた後、鉛筆硬度別に引っ掻いて肉眼で引っ掻かれているかどうかを判断し、スクラッチが生じない最大鉛筆硬度を下記表1に示した。
実施例および比較例の回折導光板を長軸600mmおよび短軸400mmの長方形領域の試験片を準備し、下記一般式2によりワープを計算し、その結果は下記表1に示した。
[一般式2]
ワープ=中央面と基準面の最大偏差-中央面と基準面の最小偏差
実施例1および2の回折導光板と比較例2および3のプラスチック基材に対してPerkin Elmer社のPyris 6 DSC(Differential Scanning Calorimetry)を用いてガラス転移温度(Tg)を測定し、その結果は下記表1に示した。
300 光学層
400 パターン単位体
501 平板型下部基板
502 平板型上部基板
503 緩衝型スペーサ
504 回折格子パターンが陰刻されたテンプレート
600 硬化性組成物
Claims (19)
- 回折格子パターンが一面に形成された光学層を含み、
前記回折格子パターンは前記光学層の一面に界面なしに一体化した構造で形成され、
前記回折格子パターンと前記光学層の一面の間の屈折率差は0.01以下であり、
前記回折格子パターンが一面に形成された光学層はエピスルフィド化合物、チオール化合物、および2個以上の水酸基を有する芳香環化合物を含む高分子の連続相であり、
前記2個以上の水酸基を有する芳香環化合物は下記化学式4および5で表される化合物より選ばれる少なくとも一つを含む、回折導光板。
R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
fおよびgはそれぞれ独立して、1~7の整数であり、
hおよびiはそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
f+hは7以下の整数であり、
g+iは7以下の整数であり、
Ar 1 およびAr 2 はそれぞれ独立して、1個以上の水酸基が置換された炭素数6~60のアリールであり、
R 9 およびR 10 はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
mおよびnはそれぞれ独立して、0~4の整数である。 - 前記回折格子パターンおよび前記光学層の一面は屈折率がそれぞれ1.65以上である、請求項1に記載の回折導光板。
- 前記チオール化合物および前記2個以上の水酸基を有する芳香環化合物の重量比は5:5~9:1である、請求項1又は2に記載の回折導光板。
- 前記エピスルフィド化合物は下記化学式1で表される化合物を含み、
前記チオール化合物は下記化学式2および3で表される化合物より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の回折導光板:
R1およびR2はそれぞれ独立して、水素または炭素数1~10のアルキルであり、
R3およびR4はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
aは0~4の整数であり、
bは0~6の整数であり、
R5およびR6はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
cは0~4の整数であり、
dは0~6の整数であり、
A環は窒素(N)および硫黄(S)原子のうち1個以上を含む5員または6員の芳香族ヘテロ環であり、
eは1~3の整数である。 - 厚さが0.1~10mmである、請求項1から4のいずれか一項に記載の回折導光板。
- 前記回折格子パターンは1以上のパターン単位体を含み、
前記パターン単位体間の周期(pitch)は0.1~1μmであり、高さ(height)は0.1~1μmである、請求項1から5のいずれか一項に記載の回折導光板。 - ワープ(Warp)が100μm以下であり、
ヘイズが4.0%以下であり、
鉛筆硬度がHB以上であり、
厚さ偏差が3.0%以下である、請求項1から6のいずれか一項に記載の回折導光板。 - 透過率が80%以上であり、
黄色度(YI;Yellow Index)が1~30である、請求項1から7のいずれか一項に記載の回折導光板。 - ウェアラブルデバイスの回折導光レンズ用である、請求項1から8のいずれか一項に記載の回折導光板。
- 平板型下部基板、平板型上部基板、前記平板型下部基板と前記平板型上部基板の間に位置する緩衝型スペーサ、および前記平板型下部基板または前記平板型上部基板に含まれる回折格子パターンが陰刻されたテンプレート(template)を含み、前記緩衝型スペーサによってモールディング空間が区切られるモールド装備を準備する段階;
前記モールディング空間に硬化性組成物を緩衝する段階;および
前記平板型上部基板の荷重で前記硬化性組成物を圧縮し、前記硬化性組成物を硬化する段階;を含み、
前記硬化性組成物はエピスルフィド化合物、チオール化合物、および2個以上の水酸基を有する芳香環化合物を含み、
前記2個以上の水酸基を有する芳香環化合物は下記化学式4および5で表される化合物より選ばれる少なくとも一つを含み、
前記平板型上部基板の荷重で前記硬化性組成物を圧縮し、前記硬化性組成物を硬化する段階は下記式1を満たすように行われる、回折導光板の製造方法:
R 7 およびR 8 はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
fおよびgはそれぞれ独立して、1~7の整数であり、
hおよびiはそれぞれ独立して、0~6の整数であり、
f+hは7以下の整数であり、
g+iは7以下の整数であり、
Ar 1 およびAr 2 はそれぞれ独立して、1個以上の水酸基が置換された炭素数6~60のアリールであり、
R 9 およびR 10 はそれぞれ独立して、重水素、ハロゲン、シアノ、ニトリル、ニトロ、アミノ、炭素数1~40のアルキル、炭素数1~40のアルコキシ、炭素数3~40のシクロアルキル、炭素数1~40のアルケニル、炭素数6~60のアリール、またはO、N、SiおよびSのうち1個以上を含む炭素数1~40のヘテロアリールであり、
mおよびnはそれぞれ独立して、0~4の整数である。
[式1]
{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×0.95}≦緩衝型スペーサの圧縮応力≦{(平板型上部基板の荷重+硬化性組成物の硬化収縮力)×1.05}。 - 前記平板型下部基板および前記平板型上部基板の曲げ弾性率はそれぞれ3GPa以上である、請求項10に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記回折格子パターンが陰刻されたテンプレートは曲げ弾性率が1~20GPaである、請求項10又は11に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記平板型下部基板および前記平板型上部基板の表面平坦度はそれぞれ5μm以下である、請求項10から12のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記緩衝型スペーサの圧縮弾性係数は0.1~10MPaである、請求項10から13のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記緩衝型スペーサは非弾性層と弾性層が積層された構造、非弾性層の間に弾性層が備えられた構造、または弾性層の間に非弾性層が備えられた構造である、請求項10から14のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記チオール化合物および2個以上の水酸基を有する芳香環化合物の重量比は5:5~9:1である、請求項10から15のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記エピスルフィド化合物は下記化学式1で表される化合物を含み、
前記チオール化合物は下記化学式2および3で表される化合物より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項10から16のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法:
R1およびR2はそれぞれ独立して、水素または炭素数1~10のアルキルであり、
R3およびR4はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
aは0~4の整数であり、
bは0~6の整数であり、
R5およびR6はそれぞれ独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレンであり、
cは0~4の整数であり、
dは0~6の整数であり、
A環は窒素(N)および硫黄(S)原子のうち1個以上を含む5員または6員の芳香族ヘテロ環であり、
eは1~3の整数である。 - 前記硬化性組成物の硬化収縮率は15%以下である、請求項10から17のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
- 前記硬化性組成物は-5~0℃の温度で12時間維持された後の粘度が4000cP以下である、請求項10から18のいずれか一項に記載の回折導光板の製造方法。
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