KR20180105635A - 광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재 및 광학 위상차 부재의 제조 방법 - Google Patents

광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재 및 광학 위상차 부재의 제조 방법 Download PDF

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KR20180105635A KR1020187013782A KR20187013782A KR20180105635A KR 20180105635 A KR20180105635 A KR 20180105635A KR 1020187013782 A KR1020187013782 A KR 1020187013782A KR 20187013782 A KR20187013782 A KR 20187013782A KR 20180105635 A KR20180105635 A KR 20180105635A
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제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤
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Abstract

광학 위상차 부재(100)는 요철 패턴(80)을 가지는 투명 기체(40)와, 상기 요철 패턴(80)의 오목부(70) 및 볼록부(60)의 표면에 형성된 위상차 조정층(35)과, 상기 위상차 조정층(35)을 피복하는 피복층(30)과, 상기 위상차 조정층(35) 및 피복층(30)이 형성된 상기 요철 패턴(80)의 상기 볼록부(60) 사이에 구획된 간극부(90)와, 상기 요철 패턴(80)의 상기 볼록부(60)의 정상부(60t)를 연결하고 또한 상기 간극부(90)를 밀폐하도록 상기 요철 패턴(80)의 상부에 형성된 밀폐층(20)을 포함하고, 상기 볼록부(60)의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층(35)의 굴절률 n2, 상기 피복층(30)의 굴절률 n3이 n1<n2<n3을 만족시킨다. 광학 위상차 부재(100)는 점착제를 사용하여 다른 부재와 접합하거나 하중이 인가되거나 해도 원하는 위상차를 발생시킬 수 있고, 또한 저비용이면서 단시간에 제조 가능하다.

Description

광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재 및 광학 위상차 부재의 제조 방법
본 발명은 광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재, 및 광학 위상차 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
광학 위상차판은 매우 많은 용도를 가지고 있고, 반사형 액정 표시 장치, 반투과형 액정 표시 장치, 광디스크용 픽업, PS 변환 소자, 프로젝터(투영형 표시 장치) 등, 여러가지 용도로 사용되고 있다.
광학 위상차판에는 방해석, 운모, 수정과 같은 자연계에 존재하는 복굴절 결정에 의해 형성된 것이나, 복굴절 폴리머에 의해 형성된 것, 인공적으로 사용 파장보다 짧은 주기 구조를 설치하는 것에 의해 형성된 것 등이 있다.
인공적으로 주기 구조를 만들어 형성된 광학 위상차판으로서는, 투명 기판 상에 요철 구조가 만들어진 것이 있다. 광학 위상차판에 이용되는 요철 구조는 사용 파장보다 짧은 주기를 가지고, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같은 스트라이프형의 패턴을 갖는다. 이와 같은 요철 구조는 굴절률 이방성을 가지고, 도 9의 광학 위상차판(400)의 기판(420)에 대하여 수직으로 광이 입사하면, 요철 구조 내에 있어서, 요철 구조의 주기 방향에 평행한 편광 성분과, 요철 구조의 주기 방향에 수직한 편광 성분이 다른 속도로 전파되므로, 양쪽 편광 성분 사이에서 위상차가 생긴다. 이 위상차는 요철 구조의 높이(깊이), 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부간의 재료(공기)의 굴절률차 등을 조정함으로써 제어할 수 있다. 상기의 표시 장치 등의 디바이스에 사용하는 광학 위상차판은, 사용 파장 λ에 대하여 λ/4 또는 λ/2의 위상차를 생기게 할 필요가 있지만, 그와 같은 충분한 위상차를 생기게 할 수 있는 광학 위상차판을 형성하기 위해서는, 볼록부를 구성하는 재료의 굴절률과 볼록부간의 재료(공기)의 굴절률의 차이나 요철 구조의 높이(깊이)를 충분히 크게 할 필요가 있다. 이와 같은 광학 위상차판으로서, 특허문헌 1, 특허문헌 2에 있어서, 요철 구조의 표면을 고굴절률 재료로 피복한 것이 제안되어 있다.
일본공고특허 평 7-99402호 공보 일본공개특허 제2005-10377호 공보
본 발명자들이 예의(銳意) 연구한 결과, 상기와 같은 광학 위상차판은 다음과 같은 결점이 있는 것을 알았다. 상기의 표시 장치 등의 디바이스에 사용하는 경우, 광학 위상차판은 다른 부재에 부착되어 사용되게 된다. 예를 들면, 광학 위상차판을 유기 EL 표시 장치에 사용하는 경우, 광학 위상차판의 한쪽 면에 편광판을 부착하고(접합함), 다른 한쪽 면에 유기 EL 패널을 부착할 필요가 있다. 통상, 광학 위상차판을 다른 부재에 부착하기 위해서는 점착제가 사용된다. 그러나, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 점착제를 사용하여 광학 위상차판(400)을 다른 부재(320)에 부착하는 경우, 광학 위상차판(400)의 요철 구조의 볼록부 사이에 점착제(340)가 들어간다. 점착제는 공기보다 굴절률이 크기 때문에, 볼록부를 구성하는 재료의 굴절률과 볼록부 사이에 들어간 점착제의 굴절률의 차이는, 볼록부를 구성하는 재료의 굴절률과 공기의 굴절률의 차이보다 작다. 그러므로, 볼록부 사이에 점착제가 들어간 광학 위상차판(400)은, 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부 사이의 재료의 굴절률차가 작고 굴절률 이방성이 작으므로, 충분한 위상차를 발생시킬 수 없다.
또한, 광학 위상차판이 원하는 위상차를 발생시키기 위해서는, 광학 위상차판의 요철 구조가, 사용 파장보다 짧은 주기 구조를 가지면서도 충분한 요철 높이(깊이)를 가질 필요가 있다. 즉, 요철 구조가 고(高)아스펙트비를 가질 필요가 있다. 그러나, 이와 같은 광학 위상차판에 대하여 하중이 걸린 경우, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 광학 위상차판(400)의 요철 구조가 무너지는 것 등에 의해 변형되고, 이에 의해, 원하는 위상차가 생기지 않게 되는 경우가 있다.
또한, 광학 위상차판은, 그 용도에 따른 위상차를 발생시키는 것이 요구된다. 광학 위상차판에 의해 생기는 위상차는, 통상 광학 위상차판의 볼록부의 아스펙트비 등의 요철 구조의 형상에 의해 조정할 수 있다. 나노임프린트법에 의해 광학 위상차판의 요철 구조를 형성하는 경우, 요철 구조의 형상을 조정하기 위해서는, 광학 위상차판의 요철 구조의 형상에 대응하는 요철 구조를 가지는 원형(元型)을 준비할 필요가 있다. 그러나, 원형의 제작은 고비용이며 장시간을 요한다. 그러므로, 광학 위상차판의 용도마다, 그에 따른 요철 구조의 원형을 제작하는 것은 경제적 관점 및 시간적 관점에서 바람직하지 않다.
이에, 본 발명의 목적은 상기의 종래 기술의 결점을 해소하고, 점착제를 사용하여 다른 부재와 접합하거나 하중을 인가(印加)하거나 해도 원하는 위상차를 발생시킬 수 있고, 또한 저비용이면서 단시간에 제조 가능한 광학 위상차 부재 및 그의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양(態樣)을 따르면, 요철 패턴을 가지는 투명 기체(基體)와,
상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면에 형성된 위상차 조정층과,
상기 위상차 조정층을 피복하는 피복층과,
상기 위상차 조정층 및 상기 피복층이 형성된 상기 요철 패턴의 상기 볼록부간에 구획된 간극부와,
상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 정상부(頂部)를 연결하고 또한 상기 간극부를 밀폐하도록 상기 요철 패턴의 상부에 형성된 밀폐층을 포함하고,
상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 n1<n2<n3을 만족시키는 광학 위상차 부재가 제공된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 0.8√(n1·n3)≤n2≤1.05√(n1·n3)을 만족시키면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 위상차 조정층의 두께가 10∼200㎚의 범위 내이면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 단면(斷面)이 대략 사다리꼴형이면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 간극부가 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 높이 이상의 높이를 가지면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 위상차 조정층이 ZnO, BaO, MgO, TiO2 또는 Nb2O5, 또는 이들의 혼합물로 구성되면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 피복층 및 상기 밀폐층이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물 또는 금속 할로겐화물로 구성되면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 광경화성 수지 또는 열경화성 수지이면 된다. 또는, 상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 졸겔 재료이면 된다.
상기 광학 위상차 부재에 있어서, 상기 간극부에 공기가 존재하면 된다.
본 발명의 제2 태양에 따르면, 제1 태양의 광학 위상차 부재와,
상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 부착된 편광판을 포함하는 복합 광학 부재가 제공된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 제2 태양의 복합 광학 부재와,
상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 부착된 표시 소자를 포함하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정과,
상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 위상차 조정층을 형성하는 공정과,
상기 위상차 조정층을 피복하는 피복층을 형성하는 공정과,
상기 위상차 조정층 및 상기 피복층이 형성된 상기 요철 패턴의 인접하는 볼록부를 연결하고 또한 상기 볼록부간에 구획된 간극부가 밀폐되도록 상기 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정을 포함하고,
상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 n1<n2<n3을 만족시키는 광학 위상차 부재의 제조 방법이 제공된다.
상기 광학 위상차 부재의 제조 방법의 상기 위상차 조정층 형성 공정, 상기 피복층 형성 공정 및 상기 밀폐층 형성 공정에 있어서, 스퍼터, CVD 또는 증착에 의해 상기 위상차 조정층, 상기 피복층 및 상기 밀폐층을 형성하면 된다.
본 발명의 광학 위상차 부재는, 기체의 요철 패턴(요철 구조)의 인접하는 볼록부간에 존재하는 간극부가, 밀폐층과 요철 패턴에 따라 밀폐되어 있으므로, 광학 위상차 부재를 디바이스에 내장할 때 요철 패턴의 볼록부 사이에 점착제가 들어가서 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부 사이의 재료의 굴절률차가 작아지는 것에 의해 광학 위상차 부재의 굴절률 이방성이 손상되는 일이 없다. 따라서, 본 발명의 광학 위상차 부재는, 디바이스에 내장되어도 우수한 위상차 특성을 발휘할 수 있다. 또한, 요철 패턴의 볼록부 및 간극부의 상부에, 인접하는 볼록부를 연결하도록(교가함) 밀폐층이 형성되어 있으므로, 하중을 가해도 요철 패턴의 볼록부가 변형되기 어려워, 원하는 위상차를 얻을 수 없게 되는 것이 방지된다. 또한, 본 발명의 광학 위상차 부재는 위상차 조정층의 막 두께 등에 의해 위상차의 조정을 행할 수 있으므로, 한 종류의 요철 패턴의 원형으로부터 상이한 위상차를 발생시키는 광학 위상차 부재를 제조할 수 있다. 그 때문에, 여러가지 위상차를 발생시키는 광학 위상차 부재를 저비용, 단시간에 제조 가능하다. 그러므로, 본 발명의 광학 위상차 부재는 표시 장치 등의 각종 용도로 바람직하게 사용할 수 있다.
[도 1] 도 1의 (a)∼도 1의 (c)는, 실시형태의 광학 위상차 부재의 단면 구조의 예를 나타내는 개략도이다.
[도 2] 실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법에 사용하는 제조 장치의 개략도이다.
[도 3] 실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법을 나타낸 플로차트다.
[도 4] 실시형태의 광학 위상차 부재를 포함하는 표시 장치의 개략 단면도이다.
[도 5] 실시예 1에서 시뮬레이션에 의해 구한 위상차를, 중굴절률 재료의 성막 두께에 대하여 플롯한 그래프를 나타낸다.
[도 6] 실시예 2에서 시뮬레이션에 의해 구한 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을, 중굴절률 재료의 굴절률에 대하여 플롯한 그래프를 나타낸다.
[도 7] 실시예 2∼실시예 5에서 시뮬레이션에 의해 구한, 중굴절률 재료의 굴절률 최적값, 및 위상차 조정층이 충분한 위상차 조정 기능을 가지기 위한 중굴절률 재료의 굴절률 하한 및 상한을 나타낸 표이다.
[도 8] 비교예에서 시뮬레이션에 의해 구한 위상차를, 고굴절률 재료의 성막 두께에 대하여 플롯한 그래프를 나타낸다.
[도 9] 종래 기술의 광학 위상차 부재의 일례를 개념적으로 나타낸 도면이다.
[도 10] 도 10의 (a)는 점착제로 다른 부재에 부착한 종래 기술의 광학 위상차 부재의 개략 단면도이고, 도 10의 (b)는 하중을 인가한 종래 기술의 광학 위상차 부재의 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재의 제조 방법 및 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
[광학 위상차 부재]
실시형태의 광학 위상차 부재(100)는 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 요철 패턴(80)을 가지는 투명 기체(40)와, 요철 패턴(80)의 인접하는 볼록부(60) 사이에 구획된 간극부(90)와, 인접하는 볼록부(60)를 연결하고, 또한 볼록부(60) 및 간극부(90)를 덮도록 볼록부(60) 및 간극부(90)의 위쪽(요철 패턴의 위쪽)에 형성된 밀폐층(20)을 포함한다. 간극부(90)는 요철 패턴(80) 및 밀폐층(20)에 의해 둘러싸이고, 밀폐되어 있다. 또한, 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)의 오목부 및 볼록부의 표면 상에 위상차 조정층(35)이 형성되어 있고, 위상차 조정층(35)은 피복층(30)에 피복되어 있다.
<투명 기체>
도 1의 (a)에 나타낸 실시형태의 광학 위상차 부재(100)에 있어서, 투명 기체(40)는 평판형 기재(基材)(42)와, 기재(42) 상에 형성된 요철 구조층(50)으로 구성되어 있다.
기재(42)로서는 특별히 제한되지 않고, 가시광을 투과하는 공지의 기재를 적절하게 이용할 수 있다. 예를 들면, 유리 등의 투명 무기 재료로 이루어지는 기재, 수지로 이루어지는 기재 등의 WO2016/056277호에 기재된 투과성 기판을 이용할 수 있다. 또한, 기재(42)의 정면 위상차는 될 수 있는 한 작은 것이 바람직하다. 광학 위상차 부재(100)를 유기 EL 디스플레이의 반사 방지 필름에 사용하는 경우, 기재(42)는 가요성이 있는 기재이면 된다. 이러한 점에서, 기재(42)는 수지로 이루어지는 기재이면 된다. 기재(42) 상에는 밀착성을 향상시키기 위해, 표면 처리나 접착 용이층의 형성 등을 행해도 된다. 또한, 기재(42)의 표면 돌기를 매립하기 위하여, 평활화층의 형성 등을 행해도 된다. 기재(42)의 두께는, 1㎛∼20㎜의 범위 내이면 된다.
요철 구조층(50)은 복수의 볼록부(60) 및 오목부를 가지고, 이에 의해 요철 구조층(50)의 표면이 요철 패턴(80)을 구획한다. 요철 구조층(50)은, 굴절률이 1.1∼2.0의 범위 내, 바람직하게는 1.3∼1.8의 범위 내인 재료로 구성되면 된다. 다만, 상기 재료의 굴절률은 후술하는 위상차 조정층(35)의 굴절률보다 작고, 그 차이는 0.8보다 크다. 요철 구조층(50)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 실리카, SiN, SiON 등의 Si계의 재료, TiO2 등의 Ti계의 재료, ITO(인듐·주석·옥사이드)계의 재료, ZnO, ZnS, ZrO2, Al2O3, BaTiO3, Cu2O, MgS, AgBr, CuBr, BaO, Nb2O5, SrTiO2 등의 무기 재료를 사용할 수 있다. 이들 무기 재료는 졸겔법 등에 의해 형성한 재료(졸겔 재료, 즉 후술하는 전구체 용액을 경화시킨 재료)이면 된다. 상기 무기 재료 외에, WO2016/056277호에 기재된 같은, 열가소성 수지, 자외선 경화형 수지, 이들을 2종 이상 혼합한 재료 등의 수지 재료; 상기 수지 재료에 상기 무기 재료를 합성화(composite)한 재료; 상기 무기 재료 및/또는 상기 수지 재료에 미립자나 필러를 포함시킨 재료; 상기의 재료에 자외선 흡수 재료를 함유시킨 것이 사용되어도 된다.
요철 구조층(50)의 각 볼록부(60)는, 도 1의 (a)의 Y방향(깊이 방향)으로 연장되어 있고, 복수의 볼록부(60)는 설계 파장[광학 위상차 부재(100)에 의해 위상차를 발생시키는 광의 파장]보다 짧은 주기로 배열되어 있다. 각 볼록부(60)의 연장 방향과 직교하는 ZX 평면에 있어서의 단면은, 대략 사다리꼴형이면 된다. 본원에서 「대략 사다리꼴형」이란, 기재(42)의 표면에 대략 평행한 1세트의 대변을 가지고, 상기 대변 중 기재(42)의 표면에 가까운 변(아랫변)이 다른 쪽의 변(윗변)보다 길고, 아랫변과 2개의 빗변이 이루는 각이 모두 예각인 대략 사각형을 의미한다. 대략 사각형의 각 변은 만곡되어 있으면 된다. 즉, 각 볼록부(60)는, 기재(42)의 표면으로부터 위쪽[기재(42)의 표면으로부터 멀어지는 방향]을 향하여 폭[볼록부(60)의 연장 방향에 수직한 방향의 길이, 즉 도 1의 (a)의 X방향의 길이]이 작아지고 있으면 된다. 또한, 각 정점(頂点)이 둥그스름해도 된다. 또한, 바닥의 길이가 0이어도 된다. 즉, 본원에서 「대략 사다리꼴형」은 「대략 삼각형상」도 포함하는 개념이다. 볼록부(60)의 단면이 바닥의 길이가 0인 대략 삼각형상인 경우, 원하는 위상차를 발생시키기 위해 필요한 볼록부(60)의 높이가, 윗변의 길이가 0을 넘는 경우보다 작으므로, 요철 패턴의 형성이 용이해진다는 이점이 있다. 그리고, 볼록부(60)의 단면의 아랫변의 길이는 0을 넘어도 된다. 윗변이 0보다 큰 대략 사다리꼴형의 단면을 가지는 볼록부는, 대략 삼각형상의 단면을 가지는 볼록부와 비교하여 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 볼록부를 임프린트법에 의해 형성하기 위해 사용하는 몰드의 형성이 용이한 것, 및 볼록부의 면가압(디버링 가압) 내성 등의 기계 강도가 높은 것, 후술하는 밀폐층(20)의 형성을 위해 필요한 성막 시간이 짧은 것이다. 볼록부(60)의 단면 형상은 대략 사다리꼴형 외에, 직사각형상, 다각형상 등의 다양한 형상으로 해도 된다. 후술하는 바와 같이, 밀폐층(20) 형성의 용이함의 관점에서, 볼록부(60)의 정상부(60t)는 평탄, 즉 기재(42)의 표면에 평행한 평면형으로 되어 있으면 된다. 오목부(70)는 볼록부(60)에 의해 구획되고, 볼록부(60)를 따라 Y방향(깊이 방향)으로 연장된다.
볼록부(60)의 높이(요철 높이) Hc는 100∼2000㎚ 범위 내인 것이 바람직하다. 볼록부(60)의 높이 Hc가 100㎚ 미만이면, 광학 위상차 기판(100)에 가시광이 입사한 경우에 원하는 위상차를 발생시키는 것이 곤란해진다. 볼록부(60)의 높이 Hc가 2000㎚를 넘는 경우, 볼록부(60)의 아스펙트비(볼록부 폭에 대한 볼록부 높이의 비교)가 크기 때문에, 요철 패턴의 형성이 곤란해진다. 볼록부(60)의 폭 W는 10∼500㎚의 범위 내이면 된다. 볼록부(60)의 폭 W가 10㎚ 미만인 경우, 볼록부(60)의 아스펙트비(볼록부 폭에 대한 볼록부 높이의 비)가 크기 때문에, 요철 패턴의 형성이 곤란해진다. 볼록부(60)의 폭 W가 500㎚를 넘는 경우, 투과광의 컬러링이 발생하고, 광학 위상차 부재로서 충분한 무색 투명성의 확보가 어려워지고, 또한, 원하는 위상차를 발생시키는 것이 곤란해진다. 또한, 인접하는 볼록부(60)의 상부의 간격이 넓어짐으로써, 강도가 높은 밀폐층(20)을 형성하는 것이 어려워진다. 그리고, 여기서 볼록부(60)의 폭 W란, 각 Z방향 위치(높이 방향 위치)에 있어서의 볼록부(60)의 폭을 평균한 값을 의미한다. 또한, 요철 패턴(80)의 요철 피치는 100∼1000㎚의 범위 내이면 된다. 피치가 100㎚ 미만인 경우, 광학 위상차 기판(100)에 가시광이 입사한 경우에 원하는 위상차를 발생시키는 것이 어려워진다. 피치가 1000㎚를 넘는 경우, 광학 위상차 부재로서 충분한 무색 투명성의 확보가 어려워진다. 또한, 인접하는 볼록부(60)의 상부의 간격이 넓어짐으로써, 강도가 높은 밀폐층(20)을 형성하는 것이 어려워진다.
<위상차 조정층>
위상차 조정층(35)은 요철 패턴(80)을 따라 투명 기체(40)를 피복하고 있다. 즉, 위상차 조정층(35)은 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)의 표면을 피복하고 있다. 위상차 조정층(35)의 두께 Tp는 10∼200㎚의 범위 내이면 된다. 위상차 조정층(35)의 두께 Tp는, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차가 원하는 값으로 되도록 설정한다. 위상차 조정층(35)의 두께 Tp가 10㎚ 미만 또는 200㎚를 넘으면, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차를 조정하는 효과가 작아진다. 그리고, 본원에서 「위상차 조정층(35)의 두께 Tp」란, 볼록부(60)의 정상부에 있어서의 위상차 조정층(35)의 기재(42)의 표면에 수직한 방향[즉, 도 1의 (a)의 Z방향]의 두께를 의미한다. 볼록부(60)의[특히 볼록부(60)의 바닥면으로부터 Hc/2 높이의 위치에서의] 측면에 형성되는 위상차 조정층의 두께는 볼록부(60)의 형상, 성막 방법 등에 의존하지만, 0.05Tp∼0.2Tp 정도로 된다.
위상차 조정층(35)은 볼록부(60)의 굴절률 n1보다 크고, 피복층(30)의 굴절률 n3보다 작은 굴절률 n2를 갖는다. 즉, n1<n2<n3을 만족시킨다. n2≤n1 또는 n2≥n3이면, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차를 조정하는 효과를 얻을 수 없다. 또한, 위상차 조정층(35)의 굴절률 n2는 0.8√(n1·n3)≤n2≤1.05√(n1·n3)을 만족시키면 되고, 0.82√(n1·n3)≤n2≤1.01√(n1·n3)을 만족시키면 된다. 위상차 조정층(35)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 Ti, Nb, Zn, Ba 또는 Mg의 산화물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
<피복층>
피복층(30)은 요철 패턴(80)을 따라 위상차 조정층(35)을 피복하고 있다. 즉, 피복층(30)과 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)의 사이에 위상차 조정층(35)이 협지되어 있다. 피복층(30)의 두께는, 볼록부(60) 및 후술하는 간극부(90)를 덮는 밀폐층(20)이 형성될 수 있는 두께로 설정되고, 이 경우, 피복층(30)은 후술하는 간극부(90)와 인접하는 볼록부(60) 사이에 형성할 수 있는 두께를 갖는다. 피복층이 지나치게 두꺼워서 피복층(30)과 밀폐층(20) 사이에 간극부(90)가 형성되지 않을 경우, 피복층(30)과 간극부(90)에 존재하는 공기 등과의 사이의 굴절률차를 이용할 수 없게 되므로, 광학 위상차 부재(100)가 원하는 위상차를 발생시키는 것이 어려워진다. 또한, 피복층(30)의 두께 Tc는 10㎚ 이상이면 된다. 그리고, 본원에서 「피복층(30)의 두께 Tc」란, 볼록부(60)의 높이를 Hc로 하면, 볼록부(60)의 바닥면으로부터 Hc/2 높이의 위치에 있어서의, 위상차 조정층(35)에 피복된 볼록부(60)의 측면에 형성되어 있는 피복층(30)의 두께를 의미한다.
피복층(30)은, 굴절률이 1.8∼2.6의 범위 내인 재료로 구성되면 된다. 굴절률이 1.8 이상인 피복층(30)에 의해 위상차 조정층(35) 및 볼록부(60)가 피복됨으로써, 볼록부(60)와 후술하는 간극부(90)의 주기 배열에 의해 생기는 위상차가 커진다. 그러므로, 볼록부(60)의 높이를 작게, 즉 볼록부(60)의 아스펙트비를 작게 할 수 있어, 요철 패턴(80)의 형성이 용이해진다. 또한, 굴절률이 2.6을 넘는 물질은, 입수가 곤란하거나, 또는 기재(42)가 변형을 발생시키지 않는 온도에서의 성막이 곤란하다. 피복층(30)을 구성하는 재료로서는, 예를 들면 Ti, In, Zr, Ta, Nb, Zn 등의 금속, 이들 금속의 산화물, 질화물, 황화물, 산질화물, 할로겐화물 등의 무기 재료를 사용할 수 있다. 피복층(30)으로서 이들 재료를 함유하는 부재를 사용해도 된다.
<간극부>
간극부(90)는 인접하는 볼록부(60) 사이에 구획되어 있다. 간극부(90)는 피복층(30) 및 후술하는 밀폐층(20)에 둘러싸여 밀폐되어 있다. 간극부(90)는 공기로 채워 있어도 되고, N2, Ar, He 등의 불활성 가스, 다른 저굴절률 매체 등으로 채워 있어도 된다. 또한, 매질이 존재하지 않고 진공이어도 된다. 간극부(90)의 높이 Ha는 볼록부(60)의 높이 Hc 이상인 것이 바람직하다. 광학 위상차 부재(100)에 있어서, 간극부(90)와 피복층(30)이 주기적으로 배열하고 있는 것에 의해, 광학 위상차 부재(100)를 투과한 광에 위상차를 발생시킬 수 있으나, 간극부(90)의 높이 Ha가 볼록부(60)의 높이 Hc보다 작을 경우, 간극부(90)와 피복층(30)의 주기 배열 구조의 높이가 작아지므로, 광학 위상차 기판(100)에 의해 발생하는 위상차가 작아진다.
<밀폐층>
밀폐층(20)은 볼록부(60) 및 간극부(90)의 상부에 이들을 덮도록 형성되어 있다. 밀폐층(20)은 피복층(30)과 함께 간극부(90)를 둘러싸서 밀폐하고 있다. 이에 의해, 본 실시형태의 광학 위상차 부재(100)를 디바이스에 내장하기 위해 점착제를 사용하여 다른 부재에 접합하는 경우에, 인접하는 볼록부(60) 사이[간극부(90)]에 점착제가 들어가는 일이 없다. 그러므로, 광학 위상차 부재(100)에 의해 생기는 위상차가, 점착제의 볼록부 사이로의 유입에 의해 감소되는 것이 방지된다. 그러므로, 실시형태의 광학 위상차 부재(100)를 다른 부재와 접합하여 사용하는 경우라도, 광학 위상차 부재(100)는 원하는 위상차를 발생시킬 수 있다.
또한, 밀폐층(20)은, 그 때문에 광학 위상차 부재(100)의 상부[밀폐층(20) 측]로부터 하중을 인가한 경우에, 각 볼록부(60)는 인접하는 볼록부에 의해 밀폐층(20)을 통하여 지지된다. 또한, 밀폐층(20)을 통하여 각 볼록부가 접합되어 있는 것에 의해, 인가한 힘이 분산되기 때문에, 각 볼록부(60)에 가해지는 하중이 작아진다. 그러므로, 실시형태의 광학 위상차 부재(100)에 하중을 가해도 요철 패턴(80)의 볼록부(60)가 변형되기 어려워진다. 그 때문에, 광학 위상차 부재(100)로의 하중 인가에 의해 원하는 위상차가 생기지 않게 되는 것이 방지된다.
밀폐층(20)은 피복층(30)과 동일한 재료로 형성되면 된다. 밀폐층(20)과 피복층(30)이 상이한 재료로 형성되는 경우, 볼록부(60)의 측면에 형성되어 있는 피복층(30) 상에 밀폐층(20)을 구성하는 재료로 이루어지는 층이 더 형성되므로, 볼록부(60)와 간극부(90)의 주기 배열에 의해 생기는 위상차가 작아지거나 위상차의 제어가 곤란해지거나 하는 경우가 있다. 밀폐층(20)은 광투과성이면 되고, 예를 들면 파장 550㎚에서의 투과율이 90% 이상이면 된다. 밀폐층(20)의 두께 T는 10∼1000㎚ 범위 내이면 된다. 그리고, 여기서 밀폐층(20)의 두께 T란, 간극부(90)의 상단(上端)으로부터 밀폐층(20) 표면까지의 거리를 의미한다[도 1의 (a) 참조]. 그리고, 광학 위상차 부재(100)의 밀착층(20) 측에 다른 부재를 접합하는 경우, 점착제를 통하여 밀폐층(20)과 다른 부재를 접합한다. 즉, 밀착층(20)은 다른 부재와의 접합을 위해 사용하는 점착제와는 상이한 것이다.
광학 위상차 부재는 일반적으로, 굴절률차가 있는 재료간의 계면이 투과광의 진행 방향과 대략 평행하게 형성되어 있는 것에 의해, 투과광에 위상차를 발생시킬 수 있다. 본 실시형태의 광학 위상차 부재(100)와 상이하게 위상차 조정층을 가지고 있지 않은, 즉 피복층이 요철 패턴을 따라 투명 기체를 직접 피복하고 있는 광학 위상차 부재는, 투과광의 진행 방향과 대략 평행한 계면으로서, 간극부와 피복층 사이의 계면, 및 피복층과 볼록부 사이의 계면을 가지고, 이들의 계면에 의해 투과광에 위상차를 생기게 한다. 여기에서, 피복층은 볼록부의 정상부를 연결(교가)하는 밀폐층이 형성되는 성막 조건으로 형성할 필요가 있으므로, 이들 계면의 형상을 제어하는 것이 곤란하다. 그 때문에, 이와 같은 광학 위상차 부재가 투과광에 발생시키는 위상차를 피복층 등의 성막 조건에 의해 제어하는 것은 어렵고, 위상차의 변경, 조정을 하기 위해서는, 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)을 변경할 필요가 있다. 요철 패턴(80)을 변경하기 위해서는, 후술하는 바와 같이 요철 패턴(80)의 원형을 새롭게 준비할 필요가 있지만, 원형을 새롭게 제작하기 위해서는 높은 비용과 긴 시간을 요한다.
한편, 본 실시형태의 광학 위상차 부재(100)는, 전술한 바와 같이 볼록부(60)의 굴절률 n1보다 크고, 피복층(30)의 굴절률 n3보다 작은 굴절률 n2를 가지는 위상차 조정층(35)을, 피복층(30)과 볼록부(60) 사이에 포함한다. 이에 의해, 피복층(30)과 볼록부(60) 사이의 계면의 실효적인 굴절률차를 작게 할 수 있고, 예를 들면, 위상차 조정층(35)의 두께를 변경함으로써, 피복층(30)과 볼록부(60) 사이의 계면의 실효적인 굴절률차를 조정할 수 있다. 그러므로, 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 위상차 조정층(35)의 두께를 변경함으로써, 광학 위상차 부재에 의해 생기는 위상차를 제어할 수 있다. 본 실시형태를 따르면, 같은 요철 패턴(80)을 가지는 투명 기체(40)를 이용하여 다른 위상차를 발생시키는 광학 위상차 부재(100)를 얻을 수 있으므로, 새롭게 요철 패턴(80)의 원형을 제작하지 않고 위상차의 변경, 조정을 할 수 있다. 그러므로, 본 실시형태의 광학 위상차 부재(100)는, 제조 비용 및 제조 시간 면에서 이점이 있다.
또한, 요철 패턴(80)의 원형 형상이나 투명 기체(40)의 형성 프로세스의 불균일에 의해 설계 형상과 상이한 요철 패턴(80)을 가지는 투명 기체(40)가 형성된 경우도, 위상차 조정층(35)의 막 두께 등을 제어하는 것에 의해, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차를 제어할 수 있고, 원하는 위상차를 발생시키는 광학 위상차 부재(100)를 제조할 수 있다.
그리고, 기재(42) 상에 요철 구조층(50)이 형성된 투명 기체(40) 대신에, 도 1의 (b)에 나타내는 광학 위상차 부재(100a)와 같이, 기재(42a) 상에 볼록부(60a)를 이루는 구조체가 복수 형성된 투명 기체(40a)를 사용해도 된다. 투명 기체(40a)에 있어서, 볼록부(60a) 사이에 오목부[기재(42a)의 표면이 노출된 영역](70a)가 구획되고, 볼록부(60a) 및 오목부(70a)로 이루어지는 요철 패턴(80a)이 형성된다. 기재(42a)로서는, 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)의 기재(42)와 동일한 기재를 사용할 수 있다. 볼록부(60a)는, 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)의 요철 구조층(50)을 구성하는 재료와 동일한 재료로 구성되면 된다.
또한, 도 1의 (c)에 나타내는 광학 위상차 부재(100b)와 같이, 기재의 표면 자체가 볼록부(60b) 및 오목부(70b)로 이루어지는 요철 패턴(80b)을 구성하도록 형상화된 기재에 의해 투명 기체(40b)가 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 투명 기체(40b)는, 도 1의 (c)와 같은 요철 패턴(80b)을 가지도록 기재를 성형함으로써 제조될 수 있다.
또한, 광학 위상차 부재(100, 100a, 100b)는 투명 기체(40, 40a, 40b)의 요철 패턴(80)이 형성된 면의 반대 측의 면 및/또는 밀폐층에, 보호 시트 등의 보호 부재가 부착되어 있어도 된다. 이에 의해, 광학 위상차 부재(100, 100a, 100b)의 반송(搬送), 수송 등을 할 때 광학 위상차 부재(100, 100a, 100b)에 상처 등의 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
[광학 위상차 부재의 제조 장치]
광학 위상차 부재를 제조하기 위한 장치의 일례로서, 롤 프로세스 장치(200)를 도 2에 나타낸다. 이하에, 롤 프로세스 장치(200)의 구조에 대하여 설명한다.
롤 프로세스 장치(200)는 주로, 필름형 기재(42)를 반송하는 반송계(120)와, 반송 중의 기재(42)에 UV 경화성 수지를 도포하는 도포부(140)와, UV 경화성 수지에 요철 패턴을 전사하는 전사부(160)와, 요철 패턴 상에 위상차 조정층, 피복층 및 밀폐층을 형성하는 성막부(180)를 포함한다.
반송계(120)는 필름형 기재(42)를 풀어내는 송출 롤(172)과, 전사부(160)에 설치되어 있는 전사 롤(70)의 상류 및 하류 측에 각각 배치되어 기재(42)를 전사 롤(170)에 가압하는 닙롤(174) 및 박리 롤(176)과, 얻어진 광학 위상차 부재(100)를 권취하는 권취 롤(178)을 포함한다. 또한, 반송계(120)는 기재(42)를 상기 각각의 부에 반송하기 위한 가이드 롤(175)을 포함한다. 도포부(140)는 기재(42)에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하기 위한 다이 코터(182)를 구비한다. 전사부(160)는 도포부(140)의 기재 반송 방향의 하류 측에 위치하고, 후술하는 요철 패턴을 가지는 전사 롤(170)과, 기재(42)를 사이에 두고 전사 롤(170)과 대향하여 설치된 조사(照射) 광원(185)을 구비한다. 성막부(180)는 스퍼터링 장치(10)와 같은 성막 장치를 구비한다. 스퍼터링 장치(10)는 진공 챔버(11)를 구비하고 있다. 진공 챔버(11)는 형상을 불문하고, 통상은 직육면체형이나 원통체형 등이며, 진공 챔버(11) 내가 감압된 상태를 유지할 수 있으면 된다. 진공 챔버(11)의 내부에는, 반송 중의 투명 기체(40)의 요철 패턴이 형성된 면에 대향하도록 스퍼터링 타겟(16, 18)이 배치되어 있다. 요철 패턴 상에 Ti, Nb, Zn, Ba, Mg 등의 금속의 산화물로 이루어지는 위상차 조정층을 형성하는 경우, 스퍼터링 타겟(16)으로서, 이들의 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 타겟을 사용할 수 있다. 또한, 위상차 조정층 상에 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물, 금속 할로겐화물 등의 무기 재료로 이루어지는 피복층 및 밀폐층을 형성하는 경우, 스퍼터링 타겟(18)으로서 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물, 금속 할로겐화물 등의 무기 재료로 이루어지는 타겟을 사용할 수 있다.
전사 롤(170)은 외주면에 요철 패턴을 가지는 롤형(원기둥형, 원통형)의 몰드다. 전사 롤(170)은, 예를 들면 WO2016/056277호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다.
[광학 위상차 부재의 제조 방법]
상기와 같은 롤 프로세스 장치(200)를 이용하여 도 1의 (a)에 나타내는 광학 위상차 부재(100)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 광학 위상차 부재의 제조 방법은 도 3에 나타낸 바와 같이, 주로 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정 S1과, 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면에 위상차 조정층을 형성하는 공정 S2와, 위상차 조정층을 피복하는 피복층을 형성하는 공정 S3과, 투명 기체의 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정 S4를 포함한다.
<투명 기체를 준비하는 공정>
실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법에 있어서, 다음과 같이 하여 요철 패턴이 형성된 투명 기체를 준비한다(도 3의 공정 S1). 도 2에 나타낸 롤 프로세스 장치(200)에 있어서, 필름 송출 롤(172)에 둘러감긴 필름형 기재(42)를 필름 송출 롤(172)의 회전에 의해 하류 측으로 풀어낸다. 필름형 기재(42)는 도포부(140)에 반송되고, 다이 코터(182)에 의해 필름형 기재(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)가 소정의 두께로 도포된다.
그리고, UV 경화성 수지(50a)를 기재(42)에 도포하는 방법으로서 상기의 다이 코트법 대신에, 바 코트법, 스핀 코트법, 스프레이 코트법, 딥 코트법, 적하(適下)법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코트법, 커튼 코트법, 잉크젯법, 스퍼터법 등의 각종 코트 방법을 채용할 수 있다. 비교적 대면적의 기재에 UV 경화성 수지(50a)를 균일하게 도포 가능한 점에서, 바 코트법, 다이 코트법, 그라비아 인쇄법 및 스핀 코트법을 채용할 수 있다.
또한, 기재(42)와 UV 경화성 수지(50a)의 밀착성을 향상시키기 위하여, 기재(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하기 전에, 기재(42) 상에 표면 개질층을 형성해도 된다. 표면 개질층의 재료로서는, 예를 들면 WO2016/056277호에 표면 개질층의 재료로서 기재되어 있는 재료를 사용할 수 있다. 또한, 기재(42)의 표면에 대하여 플라즈마 처리, 코로나 처리, 엑시머 조사 처리, UV/O3 처리 등의 에너지선에 의한 처리를 행함으로써 표면 개질층을 형성해도 된다.
상기와 같이 하여 도포부(140)에 있어서 UV 경화성 수지(50a)가 도포된 필름형 기재(42)는, 전사부(160)를 향하여 반송된다. 전사부(160)에 있어서, 필름형 기재(42)는 닙롤(174)에 의해 전사 롤(170)에 눌려(가압되어), 전사 롤(170)의 요철 패턴이 UV 경화성 수지(50a)에 전사된다. 그와 동시 또는 그 직후에, 필름형 기재(42)를 사이에 두고 전사 롤(170)과 대향하여 설치된 조사 광원(185)으로부터의 UV광이 UV 경화성 수지(50a)에 조사되고, UV 경화성 수지(50a)가 경화된다. 경화된 UV 경화성 수지 및 필름형 기재(42)는 박리 롤(176)에 의해 전사 롤(170)로부터 떼어진다. 이렇게 해서, 전사 롤(170)의 요철 패턴이 전사된 요철 구조층(50)[도 1의 (a) 참조]을 구비하는 투명 기체(40)가 얻어진다.
그리고, 요철 패턴이 형성된 투명 기체는, 도 2에 나타낸 롤 프로세스 장치 이외의 장치로 제조하면 되고, 또는, 스스로 제조할 필요없이, 시장이나 필름 메이커 등의 제조업자를 통하여 입수함으로써 준비해도 된다.
<위상차 조정층 형성 공정>
이어서, 요철 패턴이 형성된 투명 기체(40)를 성막부(180)에 반송하고, 투명 기체(40)의 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면 상에 위상차 조정층(35)[도 1의 (a) 참조]을 형성한다(도 3의 공정 S2). 도 2에 나타내는 롤 프로세스 장치(200)에 있어서, 전사 롤(170)로부터 박리한 투명 기체(40)를, 가이드 롤(175)을 통하여 직접 스퍼터링 장치(10) 내로 반송하고 있지만, 투명 기체(40)를 전사 롤(170)로부터 박리한 후 롤에 권취하고, 얻어진 롤형의 투명 기체(40)를 스퍼터링 장치(10) 내로 반송해도 된다.
도 2에 나타낸 스퍼터링 장치(10)를 이용하여, 예를 들면 금속 산화물로 이루어지는 위상차 조정층(35)[도 1의 (a) 참조]을 성막하는 방법을 설명한다. 먼저, 진공 챔버(11) 내를 고진공으로 감압한다. 이어서, 진공 챔버(11) 내에 Ar 등의 희가스와 산소 가스를 도입하면서, DC 플라즈마나 고주파 플라즈마에 의해 스퍼터링 타겟(16)의 금속 원자(및 산소 원자)를 배출한다. 투명 기체(40)가 진공 챔버(11) 내에서 반송되고 있는 동안에, 투명 기체(40)의 표면 상에서 스퍼터링 타겟(16)으로부터 배출된 금속 원자와 산소가 반응하여 금속 산화물이 퇴적된다. 이에 의해, 투명 기체(40) 상에, 요철 패턴(80)을 따라 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)의 표면 상에 위상차 조정층(35)[도 1의 (a) 참조]이 형성된다.
<피복층 형성 공정>
이어서, 위상차 조정층(35)을 피복하는 피복층(30)[도 1의 (a) 참조]을 형성한다(도 3의 공정 S3). 피복층(30)의 형성은, 상기 위상차 조정층 형성 공정 S2에서 이용한 스퍼터링 장치(10)를 이용하여, 위상차 조정층(35)의 형성에 계속해서 행할 수 있다. 예를 들면, 금속 산화물로 이루어지는 피복층(30)을 형성하는 방법을 설명한다. 위상차 조정층 형성 후, 계속해서 진공 챔버(11) 내에 Ar 등의 희가스와 산소 가스를 도입하면서, 투명 기체(40)를 스퍼터링 타겟(18)에 대향하는 위치에 반송하고, DC 플라즈마나 고주파 플라즈마에 의해 스퍼터링 타겟(18)의 금속 원자(및 산소 원자)를 배출한다. 투명 기체(40)가 진공 챔버(11) 내에서 반송되고 있는 동안에, 위상차 조정층(35) 상에서 스퍼터링 타겟(18)으로부터 배출된 금속 원자와 산소가 반응하여 금속 산화물이 퇴적된다. 이로써, 요철 패턴(80)을 따라서 위상차 조정층(35)을 피복하는 피복층(30)[도 1의 (a) 참조]이 형성된다.
<밀폐층 형성 공정>
이어서, 투명 기체(40) 상에 밀폐층(20)[도 1의 (a) 참조]을 형성한다(도 3의 공정 S4). 밀폐층(20)의 형성은 상기 피복층 형성 공정 S3에서 이용한 스퍼터링 장치(10)를 이용하여, 피복층(30)의 형성에 계속해서 행할 수 있다. 밀폐층(20)을 피복층(30)과 동일한 금속 산화물로 형성하는 경우, 피복층(30)의 형성 후도 계속해서 타겟(18)의 스퍼터링을 행함으로써, 투명 기체(40) 상에 금속 산화물이 더 퇴적된다. 이 때, 스퍼터된 금속 원자 중, 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)의 인접하는 볼록부(60)[도 1의 (a) 참조] 사이, 특히 볼록부(60)의 하부[기재(42) 측] 측면에 도달하는 것은 적고, 금속 원자의 대부분은 볼록부(60)의 상면(60t) 및 상부 측면에 부착된다. 그러므로, 오목부(70) 상이나 볼록부(60)의 하부 측면 상보다도, 볼록부(60)의 상부[상면(60t) 및 상부 측면 상] 쪽이 금속 산화물의 퇴적량이 많아진다. 그 때문에, 스퍼터링을 계속함으로써, 인접하는 볼록부(60)의 사이가 금속 산화물의 퇴적물로 채워지기 전에, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층으로 되고, 인접하는 볼록부(60)의 사이에 간극부(90)가 형성된다. 이 간극부(90)는 피복층(30)과 밀폐층(20)에 의해 밀폐되어 있다. 특히, 각 볼록부(60)의 정상부(상면)(60t)가 기재(42)에 평행한 평면 즉 스퍼터링 타겟(18)에 대하여 평행한 평면인 경우[예를 들면, 각 볼록부(60)의 연장 방향과 직교하는 면에서의 단면 구조가 사다리꼴형인 경우], 볼록부(60)의 상면(60t)에 특히 우선적으로 금속 산화물이 퇴적되기 때문에, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층(20)이 형성되므로, 필요한 성막 시간을 단축할 수 있고, 또한 재료(타겟)의 소비를 억제할 수 있다.
그리고, 밀폐층(20)과 피복층(30)을 동일한 재료로 형성하는 경우, 밀폐층 형성 공정에 있어서 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결될 때까지는, 밀폐층(30)의 형성과 동시에 피복층(30)의 형성도 진행된다. 즉, 이 경우에 있어서, 피복층 형성 공정 S3과 밀폐층 형성 공정 S4는, 별개의 독립된 공정이 아니라, 부분적으로 중복되는 공정으로 된다.
위상차 조정층(35), 피복층(30) 및 밀폐층(20)은 상기의 스퍼터링 대신에, 증착 등의 물리 기상 성장(PVD)법, 화학 기상 성장(CVD)법 등의 공지의 드라이 프로세스에 의해 형성할 수 있다. 예를 들면, 전자선 가열 증착법에 의해 투명 기체(40) 상에 위상차 조정층(35), 피복층(30) 및 밀폐층(20)으로서 금속 산화물을 성막하는 경우에는, 예를 들면 위상차 조정층(35)을 형성하기 위한 금속 또는 금속 산화물이 들어간 도가니와, 피복층(30) 및 밀폐층(20)을 형성하기 위한 금속 또는 금속 산화물이 들어간 도가니와, 각 도가니 내에 전자선을 조사하여 금속 또는 금속 산화물을 증발시키기 위한 전자총이 진공 챔버 내에 설치된 전자선 가열 증착 장치를 이용할 수 있다. 각 도가니는 투명 기체(40)의 반송로에 대향하도록 설치되고, 피복층(30) 및 밀폐층(20) 형성용 도가니는, 위상차 조정층(35) 형성용 도가니에 대하여 투명 기체(40)의 반송 방향 하류 측에 설치된다. 이 경우, 투명 기체(40)를 반송하면서 각 도가니 내의 금속 또는 금속 산화물을 전자선에 의해 가열 증발시키고, 반송 중의 투명 기체(40) 상에 금속 산화물을 퇴적시키는 것에 의해, 투명 기체(40) 상에 위상차 조정층(35), 피복층(30) 및 밀폐층(20)을 형성할 수 있다. 또한, 도가니에 넣은 재료의 산화도와 목표로 하는 위상차 조정층(35), 피복층 및 밀폐층의 산화도에 따라서 산소 가스를 흐르게 해도 되고 흐르지 않게 해도 된다.
또한, 대기압 플라즈마 CVD에 의해 투명 기체(40) 상에 위상차 조정층(35), 피복층(30) 및 밀폐층(20)으로서 금속 산화물을 성막하는 경우에는, 예를 들면 일본공개특허 제2004-52028호, 일본공개특허 제2004-198902호 등에 기재된 방법을 이용할 수 있다. 원료 화합물로서 유기 금속 화합물을 사용해도 되고, 원료 화합물은 상온 상압 하에서 기체, 액체, 고체 중 어떠한 상태라도 상관없다. 기체의 경우에는 그대로 방전 공간에 도입할 수 있지만, 액체, 고체의 경우에는, 일회 가열, 버블링, 감압, 초음파 조사 등의 수단에 의해 기화시키고 나서 사용한다. 그와 같은 상황으로부터, 유기 금속 화합물로서는, 예를 들면 비점이 200℃ 이하인 금속 알콕시드가 바람직하다.
이와 같은 금속 알콕시드로서, WO2016/056277호에 기재되는 금속 알콕시드를 들 수 있다.
또한, 이들 유기 금속 화합물을 포함하는 원료 가스와 함께, 이들을 분해하여 무기 화합물을 얻기 위해, 분해 가스를 병용하여, 반응성 가스를 구성한다. 상기 분해 가스로서는 WO2016/056277호에 기재된 분해 가스를 들 수 있다. 예를 들면, 산소 가스를 사용함으로써 금속 산화물을 형성할 수 있고, 암모니아 가스를 사용함으로써 금속 질화물을 형성할 수 있고, 암모니아 가스 및 아산화질소 가스를 사용함으로써 금속 산질화물을 형성할 수 있다.
플라즈마 CVD법에 있어서는, 이들 반응성 가스에 대하여, 주로 플라즈마 상태로 되기 쉬운 방전 가스를 혼합한다. 방전 가스로서는 질소 가스, 주기표의 제18족 원자, 구체적으로는, 헬륨, 네온, 아르곤 등의 희가스가 사용된다. 특히, 제조 비용의 관점에서 질소 가스를 사용해도 된다.
상기 방전 가스와 반응성 가스를 혼합하고, 혼합 가스로서 플라즈마 방전 발생 장치(플라즈마 발생 장치)에 공급함으로써 막형성을 행한다. 방전 가스와 반응성 가스의 비율은, 목적으로 하는 막의 성질에 따라 상이하지만, 혼합 가스 전체에 대하여, 방전 가스의 비율을 50% 이상으로 하여 반응성 가스를 공급한다.
예를 들면, 비점이 200℃ 이하인 금속 알콕시드인 규소 알콕시드[테트라알콕시실란(TEOS)]을 원료 화합물로서 사용하고, 분해 가스로 산소를 사용하고, 방전 가스로서 희가스, 또는 질소 등의 불활성 가스를 사용하여 플라즈마 방전시키는 것에 의해, 제1 막으로서 산화규소막을 형성할 수 있다.
이와 같은 CVD법에 의해 얻어지는 막은, 원료인 금속 화합물, 분해 가스, 분해 온도, 투입 전력 등의 조건을 선택함으로써, 금속 탄화물, 금속 질화물, 금속 산화물, 금속 황화물, 금속 할로겐화물, 또한 이들의 혼합물(금속 산질화물, 금속 산화할로겐화물, 금속 질화탄화물 등)도 나누어 만들 수 있는 점에서 바람직하다.
이상과 같이 하여 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같은 광학 위상차 부재(100)가 얻어진다. 얻어진 광학 위상차 부재(100)는 권취 롤(178)에 의해 권취하면 된다. 광학 위상차 부재(100)는 도중에 적절하게 가이드 롤(175) 등을 경유해도 된다. 또한, 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)이 형성된 면의 반대 측의 면 및/또는 밀폐층에, 보호 부재를 부착해도 된다. 이에 의해, 얻어진 광학 위상차 부재(100)의 반송, 수송 등을 행할 때 광학 위상차 부재(100)에 상처 등의 손상이 생기는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 실시형태에서는 UV 경화성 수지에 요철 패턴을 전사하기 위해 사용하는 몰드로서 전사 롤을 사용하였지만, 장척(長尺)의 필름형 몰드나 플레이트 형 몰드 등을 기재 상에 도포한 UV 경화성 수지에 가압하여 요철 패턴을 형성해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 UV 경화성 수지를 사용하여 요철 구조층(50)을 형성하였으나, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 무기 재료 등으로 요철 구조층(50)을 형성해도 된다. 무기 재료로 요철 구조층(50)을 형성하는 경우에는, 무기 재료의 전구체를 몰드 상에 도포한 후 경화시키는 방법, 미립자 분산액을 몰드 상에 도포하여 분산매를 건조시키는 방법, 수지 재료를 몰드 상에 도포하여 경화시키는 방법, 액상 퇴적법(LPD: Liquid Phase Deposition) 등에 의해 투명 기체(40)를 준비할 수 있다.
상기 무기 재료의 전구체로서는, WO2016/056277호에 기재된 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면 Si, Ti, Sn, Al, Zn, Zr, In 등의 알콕시드(금속 알콕시드) 등을 사용해도 된다(졸겔법). 졸겔법에서 사용하는 전구체 용액의 용매로서는, WO2016/056277호에 기재된 용매를 사용할 수 있다. 졸겔법에서 사용하는 전구체 용액에는, WO2016/056277호에 기재된 첨가물을 첨가해도 된다.
또한, 무기 재료의 전구체로서 WO2016/056277호에 기재되는 폴리실라잔을 사용해도 된다.
상기의 금속 알콕시드나 폴리실라잔 등의 무기 재료의 전구체의 용액을 기재에 도포한 뒤, 요철 패턴을 가지는 몰드를 전구체의 도막에 가압하면서, 전구체의 도막을 가열하거나 또는 전구체의 도막에 에너지선을 조사하는 것에 의해, 도막이 겔화되어 몰드의 요철 패턴이 전사된, 무기 재료로 이루어지는 요철 구조층을 형성할 수 있다.
그리고, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같은, 기재(42a) 상에 볼록부(60a)를 이루는 구조체가 형성되고, 볼록부(60a)의 사이에 기재(42a)의 표면이 노출된 영역[오목부(70a)]이 구획되어 있는 투명 기체(40a)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 전술한 제조 방법에 있어서, 기재(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하는 대신에, 요철 패턴 전사용 몰드의 오목부에만 또는 볼록부에만 UV 경화성 수지를 도포한다. 몰드에 도포한 UV 경화성 수지를 기재(42a)에 밀착시키고, UV 경화성 수지를 기재(42a)에 전사한다. 그에 따라 몰드의 오목부 또는 볼록부의 형상에 대응하는 형상을 가지는 볼록부(60a)가 기재(42a) 상에 형성된다. 그와 같이 하여 형성된 볼록부(60a)의 사이에는, 오목부[기재(42a)의 표면이 노출된 영역](70a)가 구획되어 있다.
도 1의 (c)에 나타낸 바와 같은, 기재의 표면 자체가 볼록부(60b) 및 오목부(70b)로 이루어지는 요철 패턴을 구성하도록 형상화된 기재에 의해 구성된 투명 기체(40b)는, 예를 들면 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 공지의 나노임프린트나 포토리소그래피 등의 기술로부터, 기재 상에 요철 패턴을 가지는 레지스트층을 형성한다. 레지스트층의 오목부를 에칭하여 기재 표면을 노출시킨 후, 잔존하는 레지스트층을 마스크로 하여 기재를 에칭한다. 에칭 후, 남은 마스크(레지스트)를 약액으로 제거한다. 이상과 같은 조작에 의해, 기재의 표면 자체에 요철 패턴(80b)을 형성할 수 있다.
상기와 같이 하여 제조한 투명 기체(40a, 40b) 상에, 상기 실시형태와 동일한 방법으로 위상차 조정층(35), 피복층(30) 및 밀폐층(20)을 형성함으로써, 도 1의 (b), 도 1의 (c)에 나타내는 광학 위상차 부재(100a, 100b)를 형성할 수 있다.
[복합 광학 부재]
상기 광학 위상차 부재(100, 100a, 100b)를 사용하여 형성되는 복합 광학 부재에 대하여 설명한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 복합 광학 부재(300)는 상기 실시형태의 광학 위상차 부재(100)와, 광학 위상차 부재(100)에 접합된 광학 부재(320a, 320b)로 구성된다. 복합 광학 부재(300)에 있어서, 광학 부재(320a)는 광학 위상차 부재(100)의 밀폐층(20)에 접합[첩합(貼合)]되고, 광학 부재(320b)는 투명 기체(40)의 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면에 접합되어 있다. 그리고, 본 발명에 따른 복합 광학 부재는, 광학 부재(320a, 320b) 양쪽을 구비하지 않아도 되고, 어느 한쪽만을 구비하고 있어도 된다. 예를 들면, 광학 위상차 부재(100)에 광학 부재(320a 또는 320b)로서 편광판을 접합시킨 복합 광학 부재는, 반사 방지 필름으로서 이용할 수 있다. 또한, 이와 같은 반사 방지 필름의 광학 위상차 부재 측을 유기 EL 소자, 액정 소자 등의 표시 소자에 접합시킴으로써, 표시 소자의 배선 전극의 반사가 방지된 표시 장치(예를 들면, 유기 EL 디스플레이, 액정 모니터 등)를 얻을 수 있다.
광학 위상차 부재를 편광판이나 표시 소자 등의 광학 부재에 접합하기 위하여, 점착제를 사용한다. 점착제로서는 아크릴계나 실리콘계 등의 공지의 것을 사용할 수 있다. 실시형태의 광학 위상차 부재는, 볼록부 사이의 간극부가 밀폐층에 의해 밀폐되어 있으므로, 볼록부 사이에 점착제가 들어가는 일이 없다. 그 때문에, 광학 위상차 부재를 광학 부재와 접합한 후에도, 광학 위상차 부재에 의해 생기는 위상차가 변화되지 않고, 충분한 위상차를 발생시킬 수 있다.
<실시예>
이하, 본 발명의 광학 위상차 부재를 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
요철 패턴의 주기가 240㎚, 볼록부 상면의 폭이 0㎚, 인접하는 볼록부의 바닥면간의 거리가 48㎚, 볼록부 높이가 350㎚, 볼록부의 굴절률 n1이 1.68인 투명 기체 상에, 굴절률 n2가 1.93인 재료(중굴절률 재료)를 0∼290㎚ 범위 내의 성막 두께로 퇴적하고, 또한, 굴절률 n3이 2.37인 재료(고굴절률 재료)를 600㎚의 성막 두께로 퇴적한 경우의 광학 위상차 부재의 구조를 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 그리고, 여기서 「성막 두께」란, 볼록부의 정상부(상면)에 형성된 막의, 투명 기체 표면(요철 패턴면)에 수직한 방향에 있어서의 두께를 의미한다. 상기 「성막 두께」는, 투명 기체 표면에 있어서 형성된 막의 투명 기체 표면에 수직한 방향에 있어서의 두께의 최대값으로 된다. 또한, 「성막 두께」는, 평탄한 기판 상에 각 재료를 동일한 조건으로 퇴적한 경우에 형성되는 막의 두께와도 대략 동등하다. 광학 위상차 부재는, 중굴절률 재료로 이루어지고 요철 패턴을 피복하는 위상차 조정층, 고굴절률 재료로 이루어지고 위상차 조정층을 피복하는 피복층 및 고굴절률 재료로 이루어지고 인접하는 볼록부의 상면(정상부)을 연결하는 밀폐층을 구비하고 있었다.
상기 계산에서 의해 구한 구조를 가지는 광학 위상차 부재가, 파장 400∼700㎚의 투과광에 생기게 하는 위상차를 계산하였다. 도 5에 파장 550㎚의 투과광에 생기는 위상차의 계산 결과를 나타낸다. 도 5에 있어서, 가로축은 중굴절률 재료의 성막 두께(즉 위상차 조정층의 두께), 세로축은 위상차를 광의 파장(550㎚)으로 나눈 값을 나타내고 있다. 위상차 조정층의 두께가 200㎚ 이하의 범위인 경우, 위상차 조정층의 두께에 대한 위상차의 변화율이 크고, 위상차 조정층의 두께에 의해 위상차의 제어를 행할 수 있는 것을 알았다. 위상차 조정층의 두께가 200㎚를 넘으면, 위상차 조정층의 두께의 변화에 대한 위상차의 변화율이 작고, 위상차를 조정하는 효과가 작아지는 것을 알았다. 또한, 위상차 조정층의 두께가 10㎚ 미만인 경우, 위상차 조정층이 없는 경우와 위상차가 거의 변함없으므로, 위상차 조정층의 두께는 10㎚ 이상이면 된다.
<실시예 2>
실시예 1과 동일한 요철 패턴을 가지고 볼록부의 굴절률 n1이 1.68인 투명 기체 상에, 중굴절률 재료로서 굴절률 n2가 1.5∼2.3의 범위 내인 재료를 50㎚의 막 두께로 퇴적하고, 또한 실시예 1과 동일한 굴절률 재료를 실시예 1과 동일한 성막 두께로 퇴적한 경우의 광학 위상차 부재의 구조를 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 광학 위상차 부재는, 중굴절률 재료로 이루어지고 요철 패턴을 피복하는 위상차 조정층, 고굴절률 재료로 이루어지고 위상차 조정층을 피복하는 피복층 및 고굴절률 재료로 이루어지고 인접하는 볼록부의 상면(정상부)을 연결하는 밀폐층을 가지고 있었다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 볼록부의 굴절률 n1과 고굴절률 재료의 굴절률 n3의 상승(相乘) 평균 nave은 1.99였다.
또한, 중굴절률 재료를 성막하지 않은 것 이외는 상기의 광학 위상차 부재와 동일하게 하여 제작한 광학 위상차 부재의 구조를 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 상기 광학 위상차 부재는 위상차 조정층은 가지고 있지 않지만, 고굴절률 재료로 이루어지고 위상차 조정층을 피복하는 피복층 및 고굴절률 재료로 이루어지고 인접하는 볼록부의 상면(정상부)을 연결하는 밀폐층을 가지고 있었다.
상기 위상차 조정층을 가지는 광학 위상차 부재 및 위상차 조정층을 갖지 않는 광학 위상차 부재의 각각에 대하여, 파장 550㎚의 투과광에 생기게 하는 위상차를 계산하고, 그 차이(즉, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량)를 구하였다. 도 6에 위상차의 변화량의 계산 결과를 나타낸다. 도 7의 표 중에 나타낸 바와 같이, 위상차의 변화량이 최대로 되는 중굴절률 재료의 굴절률(즉, 굴절률의 최적값) n2opt는 1.80이었다. 또한, 위상차의 변화량이 위상차의 변화량의 최대값(즉, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 n2opt일 때의 위상차 변화량)의 0.9배 이상으로 되는 굴절률 n2의 하한 n2min은 1.65, 상한 n2max는 1.95였다. 또한, n2opt, n2min, n2max는 각각 nave의 0.90배, 0.83배, 0.98배였다. 따라서, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 0.83nave≤n2≤0.98nave를 만족시키면, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 충분히 크게 할 수 있는 것을 알았다.
<실시예 3>
볼록부의 굴절률 n1을 1.52로 한 것 이외는 실시예 2와 동일하게 하여, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 구하였다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 볼록부의 굴절률 n1과 고굴절률 재료의 굴절률 n3의 상승 평균 nave는 1.90이었다.
도 7의 표 중에 나타낸 바와 같이, 위상차의 변화량이 최대로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2opt는 1.70이었다. 또한, 위상차의 변화량이, 최대값(즉, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 n2opt일 때의 위상차 변화량)의 0.9배 이상으로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2의 하한 n2min은 1.55, 상한 n2max는 1.90이었다. n2opt, n2min, n2max는 각각, nave의 0.90배, 0.82배, 1.00배였다. 따라서, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 0.82nave≤n2≤1.00nave를 만족시키면, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 충분히 크게 할 수 있는, 즉 위상차 조정층이 충분한 위상차 조정 효과를 얻는 것을 알았다.
<실시예 4>
고굴절률 재료의 굴절률 n3을 2.47로 한 것 이외는 실시예 2와 동일하게 하여, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 구하였다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 볼록부의 굴절률 n1과 고굴절률 재료의 굴절률 n3의 상승 평균 nave는 2.04였다.
도 7의 표 중에 나타낸 바와 같이, 위상차의 변화량이 최대로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2opt는 1.85였다. 또한, 위상차의 변화량이, 최대값(즉, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 n2opt일 때의 위상차의 변화량)의 0.9배 이상으로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2의 하한 n2min은 1.70, 상한 n2max는 2.05였다. n2opt, n2min, n2max는 각각, nave의 0.91배, 0.84배, 1.01배였다. 따라서, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 0.84nave≤n2≤1.01nave를 만족시키면, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 충분히 크게 할 수 있는 것을 알았다.
<실시예 5>
고굴절률 재료의 굴절률 n3을 2.47로 한 것 이외는 실시예 3과 동일하게 하여, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 구하였다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 볼록부의 굴절률 n1과 고굴절률 재료의 굴절률 n3의 상승 평균 nave는 1.93이었다.
도 7의 표 중에 나타낸 바와 같이, 위상차의 변화량이 최대로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2opt는 1.75였다. 또한, 위상차의 변화량이, 최대값(즉, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 n2opt일 때의 위상차의 변화량)의 0.9배 이상으로 되는 중굴절률 재료의 굴절률 n2의 하한 n2min은 1.60, 상한 n2max는 1.95였다. n2opt, n2min, n2max는 각각, nave의 0.90배, 0.83배, 1.01배였다. 따라서, 중굴절률 재료의 굴절률 n2가 0.83nave≤n2≤1.01nave를 만족시키면, 위상차 조정층에 의한 위상차의 변화량을 충분히 크게 할 수 있는 것을 알았다.
실시예 2∼실시예 5로부터, 위상차 조정층의 굴절률 n2는 0.8nave≤n2≤1.05nave를 만족시키면 되고, 0.82nave≤n2≤1.01nave를 만족시키면 되고, 0.84nave≤n2≤1.00nave를 만족시키면 되고, 이에 의해, 충분히 큰 위상차 조정 효과가 얻어지는 것을 알았다.
<비교예>
실시예 1과 동일한 구조의 투명 기체 상에, 중굴절률층을 퇴적하지 않고, 실시예 1과 동일한 고굴절률 재료를 100∼1000㎚ 범위 내의 성막 두께로 퇴적한 경우의 광학 위상차 부재의 구조를 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 고굴절률 재료의 성막 두께가 600㎚ 미만에서는, 요철 패턴을 피복하는 피복층은 형성되었지만, 인접하는 볼록부의 상면(정상부)을 연결하는 밀폐층이 형성되지 않았다. 한편, 고굴절률 재료의 성막 두께가 600㎚ 이상으로 밀폐층이 형성되었다.
상기 계산에서 의해 구한 구조를 가지는 광학 위상차 부재가, 파장 400∼700㎚의 투과광에 발생시키는 위상차를 계산하였다. 도 8에 파장 550㎚의 투과광에 생기는 위상차의 계산 결과를 나타낸다. 도 8에 있어서, 가로축은 고굴절률 재료의 성막 두께, 세로축은 위상차를 광의 파장(550㎚)으로 나눈 값을 나타내고 있다. 고굴절률 재료의 성막 두께가 600㎚ 미만인 경우, 즉 밀폐층이 형성되어 있지 않은 경우, 고굴절률 재료의 성막 두께의 증가에 따른 위상차가 커졌다. 한편, 고굴절률 재료의 성막 두께가 600㎚ 이상인 경우, 즉 밀폐층이 형성된 경우, 고굴절률 재료의 성막 두께가 증가해도 위상차는 거의 변하지 않는 것을 알았다. 그러므로, 본 비교예와 같이 요철 패턴 상에 직접 고굴절률 재료를 성막한 경우(즉 위상차 조정층을 형성하지 않을 경우), 밀폐층을 형성하면서 위상차를 제어하는 것은 곤란함을 알았다.
이상, 본 발명을 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 광학 위상차 부재는 상기 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구의 범위에 기재한 기술적 사상의 범위 내에서 적절하게 개변할 수 있다.
<산업상 이용가능성>
본 발명의 광학 위상차 부재는 디바이스에 내장되어도 우수한 위상차 특성을 유지할 수 있다. 또한, 하중을 인가하는 것에 의해 요철 구조가 변형되어 원하는 위상차가 얻어지지 않게 되는 것이 방지된다. 그러므로, 본 발명의 광학 위상차 부재는 반사 방지 필름 등의 각종 기능성 부재나, 반사형 또는 반투과형 액정 표시 장치나 터치 패널, 유기 EL 표시 장치 등의 표시 장치, 광디스크용 픽업 장치, 편광 변환 소자 등의 각종 디바이스에 바람직하게 사용할 수 있다.
20 : 밀폐층
30 : 피복층
35 : 위상차 조정층
40 : 투명 기체
42 : 기재
50 : 요철 구조층
60 : 볼록부
70 : 오목부
90 : 간극부
100 : 광학 위상차 부재
120 : 반송계
140 : 도포부
160 : 전사부
170 : 전사 롤
180 : 성막부
200 : 롤 프로세스 장치
320 : 광학 부재
340 : 점착제
300 : 복합 광학 부재

Claims (14)

  1. 요철 패턴을 가지는 투명 기체(基體);
    상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면에 형성된 위상차 조정층;
    상기 위상차 조정층을 피복하는 피복층;
    상기 위상차 조정층 및 상기 피복층이 형성된 상기 요철 패턴의 상기 볼록부간에 구획된 간극부; 및
    상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 정상부(頂部)를 연결하고 또한 상기 간극부를 밀폐하도록 상기 요철 패턴의 상부에 형성된 밀폐층
    을 포함하고,
    상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 n1<n2<n3을 만족시키는,
    광학 위상차 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 0.8√(n1·n3)≤n2≤1.05√(n1·n3)을 만족시키는, 광학 위상차 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 조정층의 두께가 10∼200㎚의 범위 내인, 광학 위상차 부재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 단면(斷面)이 대략 사다리꼴형인, 광학 위상차 부재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 간극부가 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 높이 이상의 높이를 가지는, 광학 위상차 부재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상차 조정층이 ZnO, BaO, MgO, TiO2 또는 Nb2O5, 또는 이들의 혼합물로 구성되어 있는, 광학 위상차 부재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 피복층 및 상기 밀폐층이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물 또는 금속 할로겐화물로 구성되어 있는, 광학 위상차 부재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 광경화성 수지 또는 열경화성 수지인, 광학 위상차 부재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 졸겔 재료인, 광학 위상차 부재.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 간극부에 공기가 존재하는, 광학 위상차 부재.
  11. 제1항에 기재된 광학 위상차 부재; 및
    상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 부착된 편광판
    을 포함하는 복합 광학 부재.
  12. 제11항에 기재된 복합 광학 부재; 및
    상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 부착된 표시 소자
    를 포함하는 표시 장치.
  13. 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정;
    상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 위상차 조정층을 형성하는 공정;
    상기 위상차 조정층을 피복하는 피복층을 형성하는 공정; 및
    상기 위상차 조정층 및 상기 피복층이 형성된 상기 요철 패턴의 인접하는 볼록부를 연결하고 또한 상기 볼록부간에 구획된 간극부가 밀폐되도록 상기 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 볼록부의 굴절률 n1, 상기 위상차 조정층의 굴절률 n2, 상기 피복층의 굴절률 n3이 n1<n2<n3을 만족시키는, 광학 위상차 부재의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위상차 조정층 형성 공정, 상기 피복층 형성 공정 및 상기 밀폐층 형성 공정에 있어서, 스퍼터, CVD 또는 증착에 의해 상기 위상차 조정층, 상기 피복층 및 상기 밀폐층을 형성하는, 광학 위상차 부재의 제조 방법.
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