JPWO2017159471A1 - 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 - Google Patents

Abstract

光学位相差部材１００は、凹凸パターン８０を有する透明基体４０と、前記凹凸パターン８０の凹部７０及び凸部６０を被覆する被覆層３０と、前記被覆層３０で被覆された前記凹凸パターン８０の前記凸部６０間に区画された間隙部９０と、前記凹凸パターン８０の前記凸部６０の頂部６０ｔを連結し且つ前記間隙部９０を密閉するように前記凹凸パターン８０の上部に設けられた密閉層２０とを備え、波長５５０ｎｍにおいて、前記凸部６０の屈折率ｎ_１及び前記被覆層３０の屈折率ｎ_２が、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす。光学位相差部材１００は、逆分散の位相差特性を有するとともに、視野角が広い。

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。

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。

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。

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Ｌ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において、図１０に示すように凹凸構造の表面（格子部２）を高屈折率材料（誘電体媒質３）で被覆したものが提案されている。また、特許文献２において、屈折率が１．４５以上である樹脂を用いて形成された凹凸構造を有する光学位相差板が記載されている。

特開昭６２−２６９１０４号公報 特開２００４−１７０６２３号公報

表示装置の反射防止フィルムは、可視領域全域において光の反射を防止できることが求められる。このような特性を有する反射防止フィルムを得るためには、理想的には、可視領域全域の波長λに対してλ／４の位相差を生じさせることができる特性（本願において、このような位相差特性を「理想分散」と呼ぶ）を有する光学位相差板を用いることが求められる。しかし、特許文献１に記載される光学位相差板を用いた反射防止フィルムは、可視光全ての反射を防止することができず、色付いて見えるという問題がある。特許文献２では、比較的屈折率の高い樹脂を用いたインプリントによって凹凸構造を形成することにより、延伸により製造された複屈折ポリマーからなる位相差部材と比べてより理想分散に近い特性、すなわち、入射光の波長λが短いほど生じる位相差が小さい（入射光の波長λが長いほど生じる位相差が大きい）特性を有する光学位相差板を得ている。本願において、このような位相差特性を「逆分散」と呼ぶ。

しかし、特許文献１、２に記載される光学位相差部材は、以下のような理由により、所望の位相差を生じることが難しい。光学位相差板を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１１（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。

また、特許文献２に記載される光学位相差部材は、斜めから見たときに黄色く色付いて見えるため、視野角が狭いという問題もある。

さらに、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１１（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。

そこで、本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し、逆分散の位相差特性を有するとともに、視野角が広く、粘着剤を用いて他の部材と接合したり荷重が印加されたりしても所望の位相差を生じることができる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。

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を被覆する被覆層と、
前記被覆層で被覆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、
波長５５０ｎｍにおいて、前記凸部の屈折率ｎ_１及び前記被覆層の屈折率ｎ_２が、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす光学位相差部材が提供される。

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。

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。

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。

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。

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ゾルゲル材料であってよい。

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。

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複合光学部材が提供される。

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表示装置が提供される。

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被覆層を形成する工程と、
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、
波長５５０ｎｍにおいて、前記凸部の屈折率ｎ_１、前記被覆層の屈折率ｎ_２が、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす光学位相差部材の製造方法が提供される。

前記光学位相差部材の製造方法の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、前記被覆層及び前記密閉層を形成してもよい。

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むことがなく、それにより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がないため、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、凸部とそれを被覆する被覆層の屈折率の差が０．８以下であることにより逆分散の位相差特性を有する。そのため本発明の光学位相差部材を用いて形成される反射防止フィルムは、可視光領域における反射率が低く、色付きが少ない。また、本発明の光学位相差部材は視野角が広い。それゆえ、本発明の光学位相差部材は、表示装置等の反射防止フィルムに好適に用いることができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、実施形態の光学位相差部材の断面構造の例を示す概略図である。 図２Ａは屈折率が波長によらず一定と仮定して凹凸構造により生じる位相差の波長依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 図２Ｂは高屈折率材料の屈折率の波長依存性を概念的に示す図である。 図２Ｃは従来の光学位相差部材により生じる位相差の波長依存性を概念的に示す図である。 図２Ｄは、凸部の屈折率が波長によらず一定と仮定して、実施形態の光学位相差部材により生じる位相差の波長依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す図である。 実施形態の光学位相差部材の製造方法に用いる製造装置の概略図である。 実施形態の光学位相差部材の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態の光学位相差部材を備える表示装置の概略断面図である。 図６は実施例１及び比較例１においてシミュレーションによって求めた位相差を、波長に対してプロットしたグラフを示す。 図７Ａは、実施例１及び比較例１においてシミュレーションによって求めた青色光の透過率を、入射角度に対してプロットしたグラフを示す。 図７Ｂは、実施例１及び比較例１においてシミュレーションによって求めた緑色光の透過率を、入射角度に対してプロットしたグラフを示す。 図７Ｃは、実施例１及び比較例１においてシミュレーションによって求めた赤色光の透過率を、入射角度に対してプロットしたグラフを示す。 図８は実施例３及び比較例３においてシミュレーションによって求めた視感度反射率を、高屈折率材料の屈折率と凸部の屈折率の差に対してプロットしたグラフを示す。 従来技術の光学位相差部材の一例を概念的に示す図である。 図１０は、特許文献１に開示されている位相差部材の断面図である。 図１１（ａ）は粘着剤で他の部材に貼り付けた従来技術の光学位相差部材の概略断面図である。図１１（ｂ）は、荷重を印加した従来技術の光学位相差部材の概略断面図である。

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。

［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の凹部７０及び凸部６０を被覆する被覆層３０と、被覆層３０で被覆された凹凸パターン８０の凸部６０間に区画された間隙部９０と、凸部６０及び間隙部９０の上方（凹凸パターン８０の上部）に設けられ、隣接する凸部６０の頂部を連結する密閉層２０を備える。間隙部９０は、被覆層３０で被覆された凹凸パターン８０及び密閉層２０によって囲まれ、密閉されている。

＜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。

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、樹脂からなる基材などのＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される透過性基板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。

凹凸構造層５０は複数の凸部６０及び凹部７０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、波長５５０ｎｍにおいて被覆層３０の屈折率ｎ_２との差が０．８以下である屈折率ｎ_１を有する材料から構成される。すなわち、波長５５０ｎｍにおいてｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす。このような屈折率ｎ_１の凹凸構造層５０を有する光学位相差部１００は、後述するように逆分散の位相差特性を有するとともに視野角が広い。凹凸構造層５０は、屈折率が１．６以上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、ＴｉＯ_２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、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢａＴｉＯ_３、Ｃｕ_２Ｏ、ＭｇＳ、ＡｇＢｒ、ＣｕＢｒ、ＢａＯ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＳｒＴｉＯ_２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、すなわち後述する前駆体溶液を硬化させた材料）であってよい。上記無機材料のほか、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載されるような、熱可塑性樹脂、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；上記樹脂材料及び／又は上記無機材料をコンポジット化した材料；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。また、上記樹脂材料は、屈折率をより高めるためにフルオレン骨格やノルボルネン骨格を含んでもよい。また、上記無機材料及び／又は上記樹脂材料は、ハードコート性等を得るため及び／又は屈折率を高めるために、公知のＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２などからなる微粒子やフィラーを含んでいてもよい。

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。

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。

＜被覆層＞
被覆層３０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、被覆層３０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。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３０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、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。

被覆層３０は、凹凸構造層５０を構成する材料の屈折率ｎ_１よりも高い屈折率ｎ_２を有する材料から構成されてよく、特に屈折率ｎ_２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が変形し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。

＜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、Ｎ_２、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。

＜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。

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。

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。

本実施形態の光学位相差部材１００は、凹凸構造層５０を構成する材料の屈折率ｎ_１と被覆層３０を構成する材料の屈折率ｎ_２が波長５５０ｎｍにおいてｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たすことにより、後述する実施例で示すように逆分散の位相差特性を有する。この理由について、発明者らは次のように考えている。

光学位相差部材は、一般に、互いに屈折率の異なる材料が一方向に交互に並んだ構造を有し、互いに屈折率の異なる材料の間の界面に略平行な方向から光（透過光）が照射されると透過光に位相差を生じさせることができる（構造複屈折）。図１０に示すような従来の光学位相差部材は、透過光の進行方向と略平行な界面として、高い屈折率を有する被覆層と凸部間の空気の間の界面、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。すなわち、図１０に示す光学位相差部材の位相差特性は概ね、空気と被覆層の間の界面による位相差特性と、被覆層と凸部の間の界面による位相差特性の合成となる。

発明者らは、延在方向に垂直な断面が底辺３００ｎｍ、高さ１０００ｎｍであるライン状の凸部（屈折率ｎ_ａ）が周期３００ｎｍで並んでいる凹凸構造により生じる位相差、すなわち、屈折率ｎ_ａの凸部と屈折率１の空気層との間の界面により生じる位相差をシミュレーションにより求めた。屈折率ｎ_ａは波長依存性がなく一定であると仮定すると、図２Ａに示すように、屈折率ｎ_ａが大きいほど（すなわち、凸部と空気の屈折率差（ｎ_ａ−１）が大きいほど）位相差が大きかった。したがって、屈折率差の大きい材料間の界面は、屈折率差の小さい材料間の界面よりも大きな位相差を生じることがわかった。ゆえに、上述のような従来の光学位相差部材は、被覆層を高屈折率材料で形成して、空気と被覆層の屈折率差及び被覆層と凸部の屈折率差を大きくすることにより、十分な大きさの位相差を生じさせることができる。

図２Ａに示したシミュレーション結果において、波長に対する位相差の変化率（位相差曲線の傾き）は、屈折率ｎ_ａが大きいほど大きくなっている。これは、屈折率ｎ_ａが波長に依存せず一定と仮定した場合には、屈折率ｎ_ａが大きいほど（すなわち、凸部と空気の屈折率差（ｎ_ａ−１）が大きいほど）、位相差の逆分散性が高くなることを示している。言い換えると、屈折率ｎ_ａが波長に依存せず一定と仮定した場合、界面の両側の材料の屈折率差が大きいほど、その界面により生じる位相差の逆分散性が高くなることを示している。したがって、図１（ａ）に示した光学位相差部材１００において、凸部６０の屈折率ｎ_１の波長依存性を考慮しない場合、被覆層３０と凸部６０の屈折率差（ｎ_２−ｎ_１）が小さいほど、被覆層３０と凸部６０の間の界面により生じる位相差の逆分散性は低くなることが予想される。

しかし、図２Ｂに示すように、実際の高屈折率材料は通常、波長に依存する屈折率を有し、短波長ほど高屈折率となる。そのため、空気と被覆層の屈折率差及び被覆層と凸部の屈折率差は短波長ほど大きい。それゆえ、このような高屈折率材料を用いた従来の光学位相差部材は、図２Ｃにおいて一点鎖線で示すように、短波長において位相差が大きい位相差特性（本願において、このような位相差特性を「通常分散」と呼ぶ）を有する。なお、図２Ｃにおいて、理想分散の位相差特性を実線で表している。以上より、逆分散性を得るために高屈折率の材料を使用しても高屈折率材料自体の屈折率の波長分散が大きくなってしまうために、十分な逆分散性能が得られないことが課題となっていた。

本実施形態において、光学位相差部材１００の位相差特性は、概ね、間隙部（空気）９０と被覆層３０の間の界面による位相差特性と、被覆層３０と凸部６０の間の界面による位相差特性の合成となる。このうち、凸部６０の屈折率は空気より大きいことから、間隙部（空気）９０と被覆層３０の間の屈折率差よりも、被覆層３０と凸部６０の間の屈折率差の方が小さい。そのため、間隙部（空気）９０と被覆層３０の間の界面で発生する位相差よりも、被覆層３０と凸部６０の間の界面で発生する位相差の方が逆分散性が低いことが予想される。ここで、逆分散性が小さい被覆層３０と凸部６０の間の界面による位相差特性の寄与を小さくすれば、逆分散性の高い間隙部（空気）９０と被覆層３０の間の界面による位相差特性の寄与が大きくなり、両者の合成である光学位相差部材の位相差の逆分散性も改善することが予想される。

実際に、本発明者らが、本実施形態の光学位相差部材１００により生じる位相差の波長依存性を、凸部６０の屈折率ｎ_１を波長に依存しない値（１．３、１．５、１．８）とし、被覆層３０の屈折率ｎ_２を図２Ｂに示すような波長依存性を有する値としてシミュレーションにより求めたところ、上記予想の通り、凸部６０の屈折率ｎ_１を大きくするほど（すなわち、被覆層３０と凸部６０の屈折率差（ｎ_２−ｎ_１）を小さくし、被覆層３０と凸部６０の間の界面で発生する位相差を小さくすることによって、被覆層３０と凸部６０の間の界面による位相差特性の光学位相差部材１００の位相差特性への寄与を小さくするほど）、光学位相差部材１００の位相差特性は理想分散に近い逆分散となることがわかった（図２Ｄ参照。なお、図２Ｄにおいて、理想分散の位相差特性を実線で表している）。すなわち、被覆層３０を構成する高屈折率材料の屈折率の波長依存性に起因する逆分散性能の不足を、凸部６０の屈折率ｎ_１を大きくすることにより改善することができることがわかった。

また、もしｎ_２−ｎ_１＞０．８である場合、基材４２に対して斜め方向から光が入射すると、凹凸構造層５０と被覆層３０の界面において青色等の短波長の成分が散乱されやすく、それにより斜め方向から光学位相差部材を見ると黄色く色付いて見えるという問題がある。しかし、本実施形態の光学位相差部材１００は、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たすことにより、凹凸構造層５０と被覆層３０の界面における光の散乱が抑制され、散乱されやすい短波長の光をよく透過することができる。そのため、本実施形態の光学位相差部材１００は、斜めから見たときの黄色味が抑えられ、広い視野角を達成できる。

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。

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。

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。

［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３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。

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、凹凸パターン上に被覆層及び密閉層を形成する成膜部１８０とを含む。

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１８が配置されている。凹凸パターン上に金属、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。

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、例えばＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される方法で製造することができる。

［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４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を被覆する被覆層を形成する工程Ｓ２と、透明基体の凹凸パターンの上部に密閉層を形成する工程Ｓ３と有する。

＜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４の工程Ｓ１）。図３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。

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。

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、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に表面材質層の材料として記載されている材料を用いることができる。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／Ｏ_３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。

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。

なお、凹凸パターンが形成された透明基体は、図３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。

＜被覆層形成工程＞
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被覆層３０（図１（ａ）参照）を形成する（図４の工程Ｓ２）。図３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。

図３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被覆層３０（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、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、透明基体４０の表面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。それにより透明基体４０上に、凹凸パターン８０に沿って凸部６０及び凹部７０を被覆する被覆層３０（図１（ａ）参照）が形成される。

＜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４の工程Ｓ３）。密閉層２０の形成は、上記被覆層形成工程Ｓ２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２０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。

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Ｓ２と密閉層形成工程Ｓ３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。

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、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、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。坩堝は、透明基体４０の搬送路に対向するように設置される。透明基体４０を搬送しながら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及び目標とする被覆層及び密閉層の酸化度に応じて、真空チャンバー内に酸素ガスを流しても良いし流さなくても良い。

また、大気圧プラズマＣＶＤにより透明基体４０上に被覆層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。

このような金属アルコキシドとして、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される金属アルコキシドが挙げられる。

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、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される分解ガスが挙げられる。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

上記無機材料の前駆体としては、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される材料を用いることができる。例えばＳｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｉｎ等のアルコキシド（金属アルコキシド）等を用いてもよい（ゾルゲル法）。

ゾルゲル法で用いる前駆体溶液の溶媒としては、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される溶媒を用いることができる。

ゾルゲル法で用いる前駆体溶液には、ＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載される添加物を添加してよい。

また、無機材料の前駆体としてＷＯ２０１６／０５６２７７号に記載されるポリシラザンを用いてもよい。

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。

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。

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。

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。

［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５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。

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。

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。

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５０ｎｍ、凸部高さが３５０ｎｍ、凸部の波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_１が１．７２、Ａｂｂｅ数が１３である透明基体上に、波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_２が２．３７、Ａｂｂｅ数が３１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、本実施例において、波長５５０ｎｍにおける凸部の屈折率ｎ_１と被覆層の屈折率ｎ_２の差（ｎ_２−ｎ_１）は０．６５であった。また、「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、高屈折率材料からなり凹凸パターンを被覆する被覆層、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。

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の入射光に生じさせる位相差を計算した。図６に位相差の計算結果を破線で示す。図６において、横軸は入射光の波長、縦軸は位相差を示している。また、理想分散の場合の位相差を図６中において実線で示している。

さらに、上記計算により求めた構造を有する光学位相差部材に、入射角０度〜８０度で光を入射させたときの透過率を厳密結合波解析法（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＲＣＷＡ）により求めた。図７Ａ〜７Ｃに透過率の計算結果を実線で示す。図７Ａは、青色光の透過率として波長４３０ｎｍ〜５００ｎｍの光の透過率の平均値を示し、図７Ｂは、緑色光の透過率として波長５００ｎｍ〜５９０ｎｍの光の透過率の平均値を示し、図７Ｃは、赤色光の透過率として波長５９０ｎｍ〜６８０ｎｍの光の透過率の平均値を示している。

実施例２
以下のようにして、実施例１で計算した構造と同様の構造を有する光学位相差部材を作製した。まず、ガラス基板（日本電気硝子社製ＯＡ―１０Ｇ）を用意した。このガラス基板の表面に、ＵＶ硬化型のポリフェニレンスルフィド樹脂を塗布して塗膜を形成した。次いで、塗膜にインプリント用のモールドを押し付けながら塗膜をＵＶ照射により硬化させ、その後モールドを剥離した。それにより、ガラス基板の表面上にポリフェニレンスルフィドからなる凹凸構造層を形成した。なお、ポリフェニレンスルフィドの平坦膜を作製して分光エリプソメトリーにより波長５５０ｎｍでの屈折率を測定したところ、屈折率は１．７２であった。

さらに凹凸構造層上に、高屈折率材料としてＺｎＳ（屈折率２．３７）をスパッタにより６００ｎｍの成膜厚さで堆積した。それにより、高屈折率材料からなり凹凸パターンを被覆する被覆層、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する光学位相差部材が得られた。

得られた光学位相差部材の密閉層を、糊付きの偏光板（住友化学社製ＳＲＷ０６２）に貼合して、反射防止部材を作製した。反射防止部材を白色の有機ＥＬ光源上に載置して、正面及び斜めから目視観察したところ、正面からは白色に見えたが、斜めからは少し黄色に色付いて見えた。

比較例１
凸部の波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_１を１．５２、Ａｂｂｅ数を６８とした以外は実施例１と同様にして、光学位相差部材が入射光に生じさせる位相差と、入射角０度〜８０度で光を入射させたときの透過率を計算した。なお、本比較例において、波長５５０ｎｍにおける凸部の屈折率ｎ_１と被覆層の屈折率ｎ_２の差（ｎ_２−ｎ_１）は０．８５であった。図６に位相差の計算結果を一点鎖線で示す。図７Ａ〜７Ｃに透過率の計算結果を破線で示す。

比較例２
旭硝子社製樹脂ＮＩＦ１３ｇ９９（屈折率１．５２）からなる凹凸構造層を形成した以外は実施例２と同様にして、比較例１で計算した構造と同様の構造を有する光学位相差部材を作製した。

実施例２と同様に、得られた光学位相差部材を用いて反射防止部材を作製し、白色の有機ＥＬ光源上に載置して、正面及び斜めから目視観察した。正面からは白色に見えたが、斜めからは黄色に色づいて見えた。斜めから見たときの黄色味は、実施例２よりも強かった。

実施例１及び比較例１の位相差の計算結果は以下のことを示している。図６に示すように、波長５５０ｎｍにおけるｎ_２−ｎ_１が０．８５である比較例１では、短波長領域（４００〜５５０ｎｍ）において生じる位相差が大きく、理想分散から乖離していた。一方、波長５５０ｎｍにおけるｎ_２−ｎ_１が０．６５である実施例１では、短波長領域において生じる位相差が比較的小さく、理想分散の場合の位相差に近い値であった。実施例１の光学位相差部材は全体として理想分散に近い逆分散の位相差特性を示した。

実施例１及び比較例１の透過率の計算結果は以下のことを示している。図７Ａ〜７Ｃに示すように、実施例１及び比較例１のいずれにおいても、入射角度が大きいほど透過率が低く、その傾向は入射光の波長が短いほど顕著であった。しかし、図７Ａに示すように、波長の短い青色領域（波長４３０〜５００ｎｍ）では、比較例１と比べて実施例１の方が入射角度の増大に伴う透過率の低下が小さかった。緑色領域（波長５００ｎｍ〜５９０ｎｍ）でも、図７Ｂに示すように比較例１と比べて実施例１の方が入射角度の増大に伴う透過率の低下が小さかったが、実施例１と比較例１の透過率の差は、青色領域における透過率の差より小さかった。波長の長い赤色領域（波長５９０ｎｍ〜６８０ｎｍ）では、図７Ｃに示すように０度〜８０度の範囲内のいずれの入射角でも実施例１と比較例１の透過率はほぼ同等であった。

このような透過率特性により、実施例１の光学位相差部材は、比較例１の光学位相差部材と比べて、入射角の大きい斜め方向からの短波長の光をより多く透過するため、斜めから見た場合に黄色く色付いて見えることを抑制することができる。そのため、実施例１の光学位相差部材は、比較例１と比べて視野角が広い。このことは、実施例２における斜めからの目視観察において、比較例２における斜めからの目視観察よりも黄色味が弱かったことからも裏付けられている。

実施例３
凹凸パターンの周期が２２０ｎｍまたは２４０ｎｍ、凸部上面の幅が０ｎｍ、隣り合う凸部の底面間の距離が凹凸パターン周期の０．８倍、凸部高さが２５０ｎｍ〜５００ｎｍ、凸部の波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_１が１．４〜２．３である透明基体上に、波長５５０ｎｍにおける屈折率ｎ_２が２．３３、２．３７、２．４１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、高屈折率材料の屈折率ｎ_２＝２．３３、２．３７、２．４１は、それぞれ、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＮＳ−５Ｂ（ＪＸ金属製）、ＺｎＳの屈折率に対応しており、Ａｂｂｅ数はそれぞれ、１６．６、１４．５、１０．５、である。光学位相差部材は、高屈折率材料からなり凹凸パターンを被覆する被覆層、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。

さらに、以下のようにして、光学位相差部材を用いて作製される反射防止フィルムの色付き度合の指標として、視感度反射率を求めた。すなわち、上記計算により求めた構造を有する光学位相差部材を理想ミラー（反射率１００％）上に配置し、さらにその上に、偏光方向が光学位相差部材の遅相軸に対して４５度になるように理想偏光板（偏光度１、全光線透過率５０％）を配置した。理想偏光板上方から理想ミラーに向かって光を入射したときの反射率を計算し、式（１）により視感度補正することにより、視感度反射率を求めた。ただし、式（１）において、λは光の波長、Ｌ（λ）はＤ６５の照明の分光強度分布、Ｙ（λ）は人間の比視感度を表している。なお、視感度反射率が低いほど、その光学位相差部材を用いた反射防止フィルムは色付きが小さくなる。

凹凸パターンの周期、凸部の屈折率ｎ_１及び高屈折率材料の屈折率ｎ_２の値の組み合わせの各々に対して、凸部高さを２５ｎｍ間隔で変化させ、視感度反射率が最も低くなる凸部高さ及びその場合の視感度反射率（最小の視感度反射率）を求めた。図８に最小の視感度反射率の計算結果を示す。図８において、横軸は波長５５０ｎｍにおける高屈折率材料の屈折率（すなわち被覆層の屈折率）ｎ_２と凸部の屈折率ｎ_１の差（ｎ_２−ｎ_１）を示し、縦軸は視感度反射率を示している。

比較例３
従来の逆分散ポリカーボネート延伸フィルム（波長５５０ｎｍにおける位相差１４３．５ｎｍ）について、実施例３と同様にして視感度反射率を求めたところ、図８に示すように０．３４％であった。

図８に示されるように、実施例３においてｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす場合、比較例３の従来の延伸フィルムよりも視感度反射率が低くなることがわかった。すなわち、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす光学位相差部材を用いることにより、可視領域全域において低反射率であり、従来の延伸フィルムを用いて作製される反射防止フィルムよりも色付きが小さい反射防止フィルムを得ることができることがわかった。これは、実施例１及び比較例１の光学位相差部材の位相差特性からも示されているように、光学位相差部材のｎ_２−ｎ_１の値が小さいほど、光学位相差部材は逆分散性となり、可視領域全域の波長λに対してλ／４に近い位相差を生じさせることができるためであると考えられる。

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。

本発明の光学位相差部材を用いて形成される反射防止フィルムは、可視光領域における反射率が低く、色付きが少なく、視野角が広い。また、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。

２０ 密閉層、 ３０ 被覆層、 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

Claims (11)

1. 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を被覆する被覆層と、
   前記被覆層で被覆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、
   波長５５０ｎｍにおいて、前記凸部の屈折率ｎ_１及び前記被覆層の屈折率ｎ_２が、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす光学位相差部材。
2. 前記凹凸パターンの前記凸部の断面が略台形状である請求項１に記載の光学位相差部材。
3. 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する請求項１または２に記載の光学位相差部材。
4. 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いる請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学位相差部材。
5. 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る請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学位相差部材。
6. 前記凹凸パターンを構成する材料がゾルゲル材料である請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学位相差部材。
7. 前記間隙部に空気が存在する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学位相差部材。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載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複合光学部材。
9. 請求項８に記載の複合光学部材と、
   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表示装置。
10. 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被覆層を形成する工程と、
    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、
    波長５５０ｎｍにおいて、前記凸部の屈折率ｎ_１、前記被覆層の屈折率ｎ_２が、ｎ_２−ｎ_１≦０．８を満たす光学位相差部材の製造方法。
11. 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、前記被覆層及び前記密閉層を形成する請求項１０に記載の光学位相差部材の製造方法。

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