TW201723540A - 光學相位差構件及投影機 - Google Patents

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Goro Suzaki
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Suzushi Nishimura
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Abstract

使入射光產生相位差之光學相位差構件100具備：透明基體40：具有由沿一方向延伸並且與延伸方向垂直之面之剖面為大致梯形之多個凸部60構成的凹凸圖案80；第1層30：形成於上述透明基體40之上述凸部60上表面60t及側面60s；及第2層20：形成於上述凸部60上表面60t之上述第1層30上，於形成於相鄰之上述凸部60對向之上述側面60s的上述第1層30之間存在空氣層90，上述第1層之折射率高於上述凸部之折射率及上述第2層之折射率兩者。提供一種具有高透射率、高機械強度，能以通常之成膜法形成且可產生所期望之相位差的光學相位差構件及使用其之投影機。

Description

光學相位差構件及投影機
本發明係關於一種光學相位差構件及使用其之投影機。
光學相位差板具有非常多之用途，用於投影機(投影型顯示裝置)、反射型液晶顯示裝置、半透過型液晶顯示裝置、光碟用讀頭、PS轉換元件等各種用途。
光學相位差板有藉由方解石、雲母、水晶之類之存在於自然界之雙折射率結晶而形成者或藉由雙折射聚合物而形成者、藉由人工設置較使用波長短之週期結構而形成者等。
作為人工設置週期結構而形成之光學相位差板，有於透明基板上設置凹凸結構而成者。光學相位差板所使用之凹凸結構具有較使用波長短之週期，例如具有如圖12所示之條紋狀之圖案。此種凹凸結構具有折射率各向異性，當光相對於圖12之光學相位差板400之基板420垂直地入射時，於凹凸結構內，與凹凸結構之週期方向平行之偏光成分，及與凹凸結構之週期方向垂直之偏光成分以不同之速度傳播，因此於兩偏光成分間產生相位差。該相位差可藉由調整凹凸結構之高度(深度)、構成凸部之材料與凸部之間之材料(空氣)之折射率差等而進行控制。上述投影機等裝 置所使用之光學相位差板必須產生相對於使用波長λ為λ/4或λ/2之相位差，為了形成可產生此種充分之相位差之光學相位差板，而必須使構成凸部之材料之折射率與凸部間之材料(空氣)之折射率之差或凹凸結構之高度(深度)充分大。作為此種光學相位差板，於專利文獻1中，提出有以高折射率材料被覆凹凸結構之表面而成者。
於專利文獻2中，記載有為了提昇光學相位差板之透射率，而於形成於凹凸結構上之高折射率膜上形成具有低於高折射率膜之折射率之低折射率膜。
[專利文獻1]日本專利特公平7-99402號公報
[專利文獻2]日本專利特開2005-99099號公報
尤其於將光學相位差構件用於投影機等之情形時，期望光學相位差構件具有更高之透射率。於上述專利文獻1所揭示之相位差板中，由於高折射率層與空氣相接，因此入射至該相位差板之光之大部分於高折射率層與空氣之界面被反射，因此相位差板之透射率低。又，於專利文獻2中，藉由於形成於凹凸結構上之高折射率膜上形成具有低於高折射率膜之折射率之低折射率膜而提昇光學相位差板之透射率，但迫切期望進一步提昇光學相位差板之透射率。
又，專利文獻2中記載之光學相位差板由於凹凸結構之凸部之剖面形狀為矩形，因此機械強度特性不充分。進而，藉由通常之蒸鍍法、 濺鍍法等成膜法難以形成如專利文獻2中記載之僅於凹凸結構之凸部之上表面及凹部之底面積層高折射率膜及低折射率膜而維持基板之凹凸結構(晶格圖案)的結構。
因此，本發明之目的在於提供一種具有高透射率及高機械強度、可產生所期望之相位差並且可藉由通常之成膜法形成之光學相位差構件，及使用其之投影機。
根據本發明之第1態樣，提供一種光學相位差構件，其係使入射光產生相位差者，具備：透明基體：具有由沿一方向延伸並且與延伸方向垂直之面之剖面為大致梯形之多個凸部構成的凹凸圖案；第1層：形成於上述透明基體之上述凸部之上表面及側面；及第2層：形成於上述凸部上表面之上述第1層上，於形成於相鄰之上述凸部對向之上述側面的上述第1層之間存在空氣層，上述第1層之折射率高於上述凸部之折射率及上述第2層之折射率兩者。
於上述光學相位差構件中，上述第2層可形成於上述透明基體之上述凸部上表面及側面之上述第1層上。於上述凸部側面之上述第2層之厚度可為上述入射光之波長之0.03倍以下。
於上述光學相位差構件中，若將上述入射光之波長設為λ，將上述第2層之折射率設為n，則形成於上述凸部上表面之上述第1層 上之上述第2層可具有λ/4n之0.9~1.3倍之厚度。
於上述光學相位差構件中，上述空氣層之寬度可為上述入射光之波長之0.08~0.18倍。
於上述光學相位差構件中，上述凸部之上述剖面可呈上底之長度為50nm以下之大致梯形。
於上述光學相位差構件中，相鄰之上述凸部之底面之間之距離相對於上述凹凸圖案之間距之比可為0~0.2之範圍內。
於上述光學相位差構件中，上述入射光之透射率可為99%以上。
於上述光學相位差構件中，構成上述凸部之材料可為溶膠凝膠材料。
根據本發明之第2態樣，提供一種投影機，其具備第1態樣之光學相位差構件。
上述投影機可具備：光產生機構：產生直線偏光之光；入射側波長板：由第1態樣之光學相位差構件構成，將自上述光產生機構射出之上述光轉換為圓偏光；圖像顯示元件：對已轉換為圓偏光之上述光進行調變；出射側波長板：由第1態樣之光學相位差構件構成，將經上述圖像顯示元件調變之上述光轉換為直線偏光；及投影光學系統：投影經上述圖像顯示元件調變之上述光。
上述投影機可具備： 光產生機構：產生直線偏光之光；波長板：由第1態樣之光學相位差構件構成，將自上述光產生機構射出之上述光轉換為圓偏光；擴散元件：使已轉換為圓偏光之上述光擴散；圖像顯示元件：對藉由上述擴散元件擴散之上述光進行調變；及投影光學系統：投影經上述圖像顯示元件調變之上述光。
由於本發明之光學相位差構件使用具有由剖面形狀為大致梯形之凸部構成之凹凸圖案的透明基體，因此機械強度高。又，由於在透明基體之凸部側面形成有高折射率層，且於形成於相鄰之凸部之對向之側面之高折射率層之間存在空氣層，因此可對透過本發明之光學相位差構件之光賦予所期望之相位差。進而，由於本發明之光學相位差構件於形成於透明基體之凸部之上表面之高折射率層上形成有中折射率層，因此可具有高透射率。因此，本發明之光學相位差構件具有適於投影機等各種用途之特性。
20‧‧‧第2層
30‧‧‧第1層
40‧‧‧透明基體
42‧‧‧基材
50‧‧‧凹凸結構層
60‧‧‧凸部
90‧‧‧空氣層
80‧‧‧凹凸圖案
100‧‧‧光學相位差構件
301、501‧‧‧投影機
320‧‧‧入射側波長板
321‧‧‧出射側波長板
328、528‧‧‧液晶面板
532‧‧‧擴散元件
534‧‧‧波長板
圖1(a)~(e)係表示實施形態之光學相位差構件之剖面結構例之概略圖。
圖2係表示實施形態之光學相位差構件製造方法之流程圖。
圖3係用於製造光學相位差構件之透明基體之裝置之概略圖。
圖4係表示使用光學相位差構件之投影機之構成之一例之概念圖。
圖5係表示構成使用光學相位差構件之投影機之第1圖像形成系統之各構成要素之光學軸之相對關係的圖。
圖6係表示使用光學相位差構件之投影機之構成另一例之概念圖。
圖7係表示實施例1~10及比較例1中製作之光學相位差構件之凹凸圖案形狀、各層之厚度及光學特性之評價結果的表。
圖8表示將實施例11中藉由模擬而求出之透射率及相位差相對於高折射率層於凸部側面之厚度而繪製之圖。
圖9表示將實施例11中藉由模擬而求出之透射率及相位差相對於中折射率層於凸部側面之厚度而繪製之圖。
圖10表示將實施例11中藉由模擬而求出之透射率及相位差相對於空氣層之寬度而繪製之圖。
圖11(a)~(c)係表示實施例12中藉由模擬而求出相對於形成於凸部之上表面之高折射率層上之中折射率層之厚度的透射率及相位差之結果的圖。
圖12係概念性地表示習知技術之光學相位差構件之一例之圖。
以下，一面參照圖式一面對本發明之光學相位差構件及其製造方法、以及使用其之投影機進行說明。
[光學相位差構件]
如圖1(a)所示，實施形態之光學相位差構件100具備：透明基體40：具有由剖面為大致梯形之凸部60構成之凹凸圖案80；高折射率層(第1層) 30：形成於凸部60之上表面60t及側面60s；及中折射率層(第2層)20：形成於凸部60上表面60t上之高折射率層30上。於形成於相鄰之凸部60對向之側面60s上的高折射率層30之間存在空氣層90。
<透明基體>
於圖1(a)所示之實施形態之光學相位差構件100中，透明基體40係由平板狀之基材42及凹凸結構層50構成。
作為基材42，並無特別限制，可適當利用使可見光透過之公知之基材。例如可利用由玻璃等透明無機材料構成之基材；由聚酯(聚對酞酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate)、聚芳酯等)、丙烯酸系樹脂(聚甲基丙烯酸甲酯等)、聚碳酸酯、聚氯乙烯、苯乙烯系樹脂(ABS樹脂等)、纖維素系樹脂(三乙醯纖維素等)、聚醯亞胺系樹脂(聚醯亞胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂等)、環烯聚合物等樹脂構成之基材等。於將光學相位差構件100用於投影機之情形時，由於要求光學相位差構件100具有高耐光性及高耐熱性，因此較理想為基材42為耐光性及耐熱性高之基材。就該方面而言，較佳為由無機材料構成之基材。為了提昇密接性，亦可於基材42上進行表面處理或設置易接著層等。又，為了掩埋基材42表面之突起，亦可設置平滑化層等。基材42之厚度較佳為1μm~20mm之範圍內。
凹凸結構層50具有多個凸部60，藉此凹凸結構層50之表面劃分形成凹凸圖案80。較佳為凹凸結構層50係由折射率為1.2~1.8之範圍內之材料構成。作為構成凹凸結構層50之材料，例如可使用二氧化矽、SiN、SiON等Si系之材料、TiO2等Ti系之材料、ITO(銦-錫氧化物)系之 材料、ZnO、ZnS、ZrO2、Al2O3、BaTiO3、Cu2O、MgS、AgBr、CuBr、BaO、Nb2O5、SrTiO2等無機材料。該等無機材料可為藉由溶膠凝膠法等而形成之材料(溶膠凝膠材料)。除使用上述無機材料以外，亦可使用聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚對酞酸乙二酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AS樹脂、丙烯酸系樹脂、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、玻璃強化聚對酞酸乙二酯、聚碳酸酯、改質聚苯醚、聚苯硫、聚醚醚酮、氟樹脂、聚芳酯、聚碸、聚醚碸、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺、熱塑性聚醯亞胺等熱塑性樹脂；酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、醇酸樹脂、聚矽氧樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂等熱硬化性樹脂；紫外線硬化型(甲基)丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型丙烯酸胺基甲酸酯系樹脂、紫外線硬化型聚酯丙烯酸酯系樹脂、紫外線硬化型環氧丙烯酸酯樹脂、紫外線硬化型多元醇丙烯酸酯樹脂、紫外線硬化型環氧樹脂等紫外線硬化型樹脂；將該等混合2種以上而成之材料等樹脂材料。進而，亦可使用上述樹脂材料與上述無機材料複合化而成之材料。又，為了獲得硬塗性等，亦可一併包含上述無機材料、上述樹脂材料與公知之微粒子或填料。進而，亦可使用使上述材料含有紫外線吸收材料而成者。紫外線吸收材料具有藉由吸收紫外線並將光能轉換為熱之類之無害之形式，而抑制凹凸結構層50之劣化的作用。作為紫外線吸收劑，可使用自先前起公知者，例如苯并三唑系吸收劑、三系吸收劑、水楊酸衍生物系吸收劑、二苯甲酮系吸收劑等。於將光學相位差構件100用於投影機之情形時，較理想為凹凸結構層50具有高之耐光性及耐熱性。就該方面而言，較佳為凹凸結構層50係由無機材料構成。
凹凸結構層50之各凸部60沿圖1(a)之Y方向(深度方向)延伸，多個凸部60係以短於設計波長(藉由光學相位差構件100而產生相位差之光之波長)之週期排列。各凸部60於與延伸方向正交之ZX平面之剖面為大致梯形。於本案中，「大致梯形」意為如下之大致四邊形：其具有與基材42之表面大致平行之一組對邊，該對邊中，靠近基材42表面之邊(下底)長於另一邊(上底)，且下底與2條斜邊所成之角均為銳角。大致四邊形之各邊可彎曲。即，各凸部60自基材42之表面起朝向上方(離開基材42之表面之方向)使寬度(於與凸部60之延伸方向垂直之方向上之長度、即圖1(a)之x方向之長度)變小即可。又，各頂點亦可帶弧度。又，上底之長度亦可為0。即，於本案中，「大致梯形」為亦包含「大致三角形狀」之概念。再者，上底之長度較佳大於0。具有上底大於0之大致梯形之剖面之凸部與具有大致三角形狀之剖面之凸部相比，具有如下之優點。即，容易形成用於藉由壓印法而形成凸部之模具，且凸部之耐面壓性等機械強度高。
較理想為凸部60之高度(凹凸高度)為100~2000nm之範圍內。若凸部60之高度未達100nm，則於可見光入射至光學相位差構件100之情形時，難以產生所期望之相位差。於凸部60之高度超過2000nm之情形時，凸部60之縱橫比(凸部高度相對於凸部寬度之比)較大，因此難以形成凹凸圖案。凸部60之上表面60t之寬度(與凸部60之延伸方向正交之面之大致梯形之剖面之上底之長度)較佳為50nm以下。如下述實施例所示，藉由使凸部60之上表面60t之寬度為50nm以下，而容易使光學相位差構件100之透射率成為99%以上。又，凹凸圖案80之凹凸間距較佳為50 ~1000nm之範圍內。間距未達50nm之凹凸圖案難以藉由奈米壓印法形成。於間距超過1000nm之情形時，作為光學相位差構件難以確保充分之無色透明性。
再者，於圖1(a)所示之光學相位差構件100中，相鄰之凸部60於凸部60之底面(或凸部60之下端)相互相接，但亦可如圖1(b)所示之光學相位差構件100a般，相鄰之凸部60a之底面(或相鄰之凸部60a之下端)彼此隔開特定之距離。於該情形時，於凹部70a與形成於其上之下述高折射材料30a之界面，通過光學相位差構件100a之光之一部分被反射，因此如圖1(b)所示之光學相位差構件100a與如圖1(a)之光學相位差構件100相比有透射率變低之傾向。因此，就使光學相位差構件100a成為高透射率之觀點而言，較佳為相鄰之凸部60a之底面彼此之間隔、即於凹凸結構層50a之表面夾於相鄰之凸部60a之區域(凹部)70a之寬度較小，尤其較佳為凹凸圖案之間距之0~0.2倍之範圍內。換言之，凸部60a之底面之寬度較佳為凹凸圖案之間距之0.8~1倍之範圍內。如下述實施例所示，於凹部70a之寬度相對於凹凸圖案之間距之比為0.2以下之情形時，即藉由使凸部60a之底面之寬度相對於凹凸圖案之間距之比為0.8以上，而容易使光學相位差構件100之透射率成為99%以上。
<高折射率層(第1層)>
高折射率層30係具有高於透明基體40之凹凸結構層50之折射率之層。較佳為高折射率層30係由折射率為2.3以上之材料構成。作為構成高折射率層30之材料，例如可使用Ti、In、Zr、Ta、Nb、Zn等金屬、該等金屬之氧化物、氮化物、硫化物、氮氧化物、鹵化物等無機材料。
高折射率層30被覆凸部60。即，高折射率層30被覆凸部60之上表面60t及側面60s。藉由以高折射率層30被覆凸部60，而使藉由凸部60與下述空氣層90之週期排列產生之相位差變大。因此，可使凸部60之高度變小、即使凸部60之縱橫比變小，故而容易形成凹凸圖案80。形成於凸部60之上表面60t上之高折射率層30之厚度Tht較佳為50~250nm之範圍內。
又，於以對特定波長λ之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100之情形時，形成於凸部60之側面60s上之高折射率層30之厚度Ths較佳為0.03 λ~0.11 λ。例如，於以對波長470nm之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100之情形時，凸部60之側面60s上之高折射率層30之厚度Ths較佳為15~50nm之範圍內。藉由使側面60s上之高折射率層30之厚度Ths為上述範圍內，而容易使光學相位差構件100之透射率成為99%以上，又，可藉由光學相位差構件100而產生0.225 λ~0.275 λ之相位差。此種光學相位差構件可較佳用作1/4波長板。再者，於本案中，「凸部60之側面60s上之高折射率層30之厚度Ths」意為：當將凸部60之底面至下述中折射率層20之最上部之高度設為H時，高折射率層30於凸部60之底面至H/2之高度之位置的厚度。
<中折射率層(第2層)>
中折射率層20係具有低於高折射率層30之折射率之層。較佳為中折射率層20係由折射率為1.5~1.7之範圍內之材料構成。更佳為構成中折射率層20之材料之折射率為1.6。作為構成中折射率層20之材料，例如可列舉氧化鋁、氧化鋅、氧化鎂、氮氧化矽、氟化鑭、氧化矽、氧化鍺等。
中折射率層20形成於凸部60之上表面60t上之高折射率層30上。藉此，空氣與高折射率層30之界面之通過光學相位差構件100內之光之反射得以抑制，因此可使光學相位差構件100具有高透射率。於中折射率層20之折射率為n，且以對特定波長λ之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100之情形時，形成於凸部60上表面60t上之高折射率層30上之中折射率層20之厚度Tmt較佳為0.9 λ/4n~1.3 λ/4n之範圍內。尤其是於使藍色光(λ=470nm)產生相位差之情形時，中折射率層20之厚度Tmt較佳為0.95 λ/4n~1.22 λ/4n之範圍內，於使綠色光(λ=550nm)產生相位差之情形時，中折射率層20之厚度Tmt較佳為1.05 λ/4n~1.28 λ/4n之範圍內，於使紅色光(λ=640nm)產生相位差之情形時，中折射率層20之厚度Tmt較佳為0.9 λ/4n~1.2 λ/4n之範圍內。藉由使中折射率層20之厚度Tmt為上述範圍內，而容易使光學相位差構件100之透射率成為99%。
再者，亦可如圖1(c)所示之光學相位差構件100b般，將中折射率層20b亦形成於凸部60b之側面60bs上之高折射率層30b上。形成於凸部60b之側面60bs上之高折射率層30b上之中折射率層20b之厚度(中折射率層20b於凸部60b之側面60bs之厚度)Tbms較佳為較小，於以對特定波長λ之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100之情形時，較佳為0.03 λ以下。例如於以對波長470nm之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100b之情形時，中折射率層20b於凸部60b側面60bs之厚度Tbms較佳為12nm以下。若中折射率層20b於凸部60b之側面60bs之厚度Tbms超過0.03 λ，則有藉由光學相位差構件100b產生之相位差變小之傾向。再者，於本案中，「中折射率層20b於凸部60b側面60bs之厚度Tbms」意為： 當將凸部60b之底面至中折射率層20b之最上部之高度設為Hb時，中折射率層20b於凸部60之底面至Hb/2之高度之位置的厚度。
<空氣層>
空氣層90存在於形成於相鄰之凸部60對向之側面60s上的高折射率層30之間之空間(間隙)。於光學相位差構件100中，藉由將空氣層90及被覆凸部60之高折射率層30週期性地排列，而可使透過光學相位差構件100之光產生相位差。空氣層90之寬度W較佳為上述入射光之波長之0.08~0.18倍之範圍內。例如，於以對波長470nm之光賦予相位差為目的使用光學相位差構件100之情形時，空氣層90之寬度W較佳為40~82nm之範圍內。藉由使空氣層90之寬度W為上述範圍內，而容易使光學相位差構件100之透射率成為99%，又，可藉由光學相位差構件100而產生0.225 λ~0.275 λ之相位差。此種光學相位差構件可較佳用作1/4波長板。再者，於本案中，「空氣層90之寬度W」意為：當將凸部60之底面至中折射率層20之最上部之高度設為H時，空氣層90於凸部60之底面至H/2之高度之位置的厚度(形成於相鄰之凸部60對向之側面60s上的高折射率層30之表面之間之距離)。
再者，圖1(a)所示之光學相位差構件100具備於基材42上形成有凹凸結構層50之透明基體40，但亦可代替於此，如圖1(d)所示之光學相位差構件100c般，具備於基材42c上形成有多個呈凸部60c之結構體的透明基體40c。如圖1(d)所示，相鄰之凸部60c之底面(或凸部60c之下端)彼此可相接，或者相鄰之凸部60c之底面彼此亦可隔開特定之距離設置，使基材42c之表面露出。作為基材42c，可使用與圖1(a)所示之光 學相位差構件100之基材42相同之基材。凸部60c可由與構成圖1(a)所示之光學相位差構件100之凹凸結構層50之材料相同之材料構成。
又，亦可如圖1(e)所示之光學相位差構件100d般，藉由如下基材而構成透明基體40d，該基材係以基材之表面本身構成由凸部60d構成之凹凸圖案80d之方式形狀化。於該情形時，透明基體40d可藉由以具有如圖1(e)之凹凸圖案80d之方式成形基材而製造。
[光學相位差構件之製造方法]
對製造如上所述之光學相位差構件之方法進行說明。如圖2所示，光學相位差構件之製造方法主要具有：形成具有凹凸圖案之透明基體之步驟S1、形成高折射率層之步驟S2及形成中折射率層之步驟S3。形成透明基體之步驟S1具有製備無機材料之前驅物溶液之溶液製備步驟、將所製備之前驅物溶液塗佈於基材之塗佈步驟、使塗佈於基材之前驅物溶液之塗膜乾燥之乾燥步驟、將形成有轉印圖案之模具壓抵於塗膜之按壓步驟、對壓抵有模具之塗膜進行預焙燒之預焙燒步驟、將模具自塗膜剝離之剝離步驟及使塗膜硬化之硬化步驟。再者，亦將按壓步驟、預焙燒步驟及剝離步驟合稱為轉印步驟。以下，依序對各步驟進行說明。
<溶液調整步驟>
首先，製備無機材料之前驅物之溶液。於使用溶膠凝膠法而形成由無機材料構成之凹凸結構層之情形時，製備金屬烷氧化物作為無機材料之前驅物。例如，例如於形成由二氧化矽構成之凹凸結構層之情形時，作為二氧化矽之前驅物，可使用以四甲氧矽烷(TMOS)、四乙氧矽烷(TEOS)、四異丙氧基矽烷、四正丙氧基矽烷、四異丁氧基矽烷、四正丁氧基矽烷、 四第二丁氧基矽烷、四第三丁氧基矽烷等四烷氧矽烷為代表之四烷氧化物單體；或以甲基三甲氧基矽烷、乙基三甲氧基矽烷、丙基三甲氧基矽烷、異丙基三甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷(MTES)、乙基三乙氧基矽烷、丙基三乙氧基矽烷、異丙基三乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、甲基三丙氧基矽烷、乙基三丙氧基矽烷、丙基三丙氧基矽烷、異丙基三丙氧基矽烷、苯基三丙氧基矽烷、甲基三異丙氧基矽烷、乙基三異丙氧基矽烷、丙基三異丙氧基矽烷、異丙基三異丙氧基矽烷、苯基三異丙氧基矽烷、甲苯基三乙氧基矽烷等三烷氧基矽烷為代表之三烷氧化物單體；以二甲基二甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、二甲基二丙氧基矽烷、二甲基二異丙氧基矽烷、二甲基二正丁氧基矽烷、二甲基二異丁氧基矽烷、二甲基二第二丁氧基矽烷、二甲基二第三丁氧基矽烷、二乙基二甲氧基矽烷、二乙基二乙氧基矽烷、二乙基二丙氧基矽烷、二乙基二異丙氧基矽烷、二乙基二正丁氧基矽烷、二乙基二異丁氧基矽烷、二乙基二第二丁氧基矽烷、二乙基二第三丁氧基矽烷、二丙基二甲氧基矽烷、二丙基二乙氧基矽烷、二丙基二丙氧基矽烷、二丙基二異丙氧基矽烷、二丙基二正丁氧基矽烷、二丙基二異丁氧基矽烷、二丙基二第二丁氧基矽烷、二丙基二第三丁氧基矽烷、二異丙基二甲氧基矽烷、二異丙基二乙氧基矽烷、二異丙基二丙氧基矽烷、二異丙基二異丙氧基矽烷、二異丙基二正丁氧基矽烷、二異丙基二異丁氧基矽烷、二異丙基二第二丁氧基矽烷、二異丙基二第三丁氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、二苯基二乙氧基矽烷、二苯基二丙氧基矽烷、二苯基二異丙氧基矽烷、二苯基二正丁氧基矽烷、二苯基二異丁氧基矽烷、二苯基二第二丁氧基矽烷、二苯基二第三丁氧基矽烷等二烷氧基矽 烷為代表之二烷氧化物單體。進而，亦可使用烷基之碳數為C4~C18之烷基三烷氧基矽烷或二烷基二烷氧基矽烷。亦可使用乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷等具有乙烯基之單體；2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等具有環氧基之單體；對苯乙烯基三甲氧基矽烷等具有苯乙烯基之單體；3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷等具有甲基丙烯醯基之單體；3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等具有丙烯醯基之單體；N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基矽基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙基胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷等具有胺基之單體；3-脲基丙基三乙氧基矽烷等具有脲基之單體；3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷等具有巰基之單體；雙(三乙氧基矽基丙基)四硫化物等具有硫基之單體；3-異氰酸酯基丙基三乙氧基矽烷等具有異氰酸酯基之單體；將該等單體少量聚合而成之聚合物；以於上述材料之一部分導入官能基或聚合物為特徵之複合材料等金屬烷氧化物。又，該等化合物之烷基或苯基之一部分、或者全部亦可經氟取代。進而，可列舉金屬乙醯丙酮酸鹽、金屬羧酸鹽、氧氯化物、氯化物、或其等之混合物等，但並不限定於該等。作為金屬種，除可列舉Si以外，還可列舉Ti、Sn、Al、Zn、Zr、In等、或該等之混合物等，但並不限定於該等。亦可使用將上述氧化金屬之前驅物適當混合而成 者。又，亦可藉由於該等材料中添加界面活性劑而形成經中孔化之凹凸結構層。進而，作為二氧化矽之前驅物，可使用分子中具有與二氧化矽具有親和性、反應性之水解基及具有撥水性之有機官能基的矽烷偶合劑。例如可列舉正辛基三乙氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、甲基三甲氧基矽烷等矽烷單體；乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)矽烷、乙烯基甲基二甲氧基矽烷等乙烯基矽烷；3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等甲基丙烯醯基矽烷；2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷等環氧基矽烷；3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-巰基丙基三乙氧基矽烷等巰基矽烷；3-辛醯基硫基-1-丙基三乙氧基矽烷等硫基矽烷；3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-(N-苯基)胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基矽烷；將該等單體聚合而成之聚合物等。
於使用TEOS與MTES之混合物作為無機材料之前驅物之情形時，其等之混合比例如可設為以莫耳比計為1：1。該前驅物係藉由進行水解及縮聚反應而產生非晶質二氧化矽。作為合成條件，為了調整溶液之pH值，而添加鹽酸等酸或氨等鹼。pH值較佳為4以下或10以上。又，亦可為了進行水解而添加水。添加之水之量可設為相對於金屬烷氧化物種類以莫耳比計為1.5倍以上。
作為前驅物溶液之溶劑，例如可列舉甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)、丁醇等醇類；己烷、庚烷、辛烷、癸烷、環己烷等脂肪族烴類； 苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烴類；二乙醚、四氫呋喃、二烷等醚類；丙酮、甲基乙基酮、異佛酮、環己酮等酮類；丁氧基乙基醚、己氧基乙醇、甲氧基-2-丙醇、苄氧基乙醇等醚醇類；乙二醇、丙二醇等二醇類；乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯等二醇醚類；乙酸乙酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯等酯類；苯酚、氯酚等酚類；N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯啶酮等醯胺類；氯仿、二氯甲烷、四氯乙烷、一氯苯、二氯苯等鹵素系溶劑；二硫化碳等含雜原子之化合物；水；及該等之混合溶劑。尤其較佳為乙醇及異丙醇，又，亦較佳為於其等混合水而成者。
作為前驅物溶液之添加物，可使用用以調整黏度之聚乙二醇、聚環氧乙烷、羥丙纖維素、聚乙烯醇；或作為溶液穩定劑之三乙醇胺等烷醇胺；乙醯丙酮等β二酮；β酮酯、甲醯胺、二甲基甲醯胺、二烷等。又，作為前驅物溶液之添加物，可使用藉由照射以準分子UV光等紫外線為代表之能量射線等光而產生酸或鹼之材料。藉由添加此種材料，可藉由照射光而使前驅物溶液硬化(凝膠化)，從而形成無機材料。
又，亦可使用聚矽氮烷作為無機材料之前驅物。聚矽氮烷藉由加熱或照射準分子等能量射線而氧化從而陶瓷化(二氧化矽改質)，形成二氧化矽、SiN或SiON。再者，「聚矽氮烷」係指具有矽-氮鍵之聚合物，且係由Si-N、Si-H、N-H等構成之SiO2、Si3N4及兩者之中間固溶體SiOXNY等之陶瓷前驅物無機聚合物。更佳為如日本專利特開平8-112879號公報中記載之下述通式(1)所表示之於相對低溫下陶瓷化而改質為二氧化矽等之化合物。
通式(1)：-Si(R1)(R2)-N(R3)-
式中，R1、R2、R3分別表示氫原子、烷基、烯基、環烷基、芳基、烷基矽基、烷基胺基或烷氧基。
上述通式(1)所表示之化合物中，尤其較佳為R1、R2及R3均為氫原子之全氫聚矽氮烷(亦稱為PHPS)、或與Si鍵結之氫部分之一部分經烷基等取代而成之有機聚矽氮烷。
作為於低溫下陶瓷化之聚矽氮烷之另一例，亦可使用使聚矽氮烷與矽烷氧化物反應而獲得之矽烷氧化物加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平5-238827號公報)、與去水甘油進行反應而獲得之去水甘油加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-122852號公報)、與醇進行反應而獲得之醇加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-240208號公報)、與金屬羧酸鹽進行反應而獲得之金屬羧酸鹽加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-299118號公報)、與包含金屬之乙醯丙酮錯合物進行反應而獲得之乙醯丙酮酸鹽(acetylacetonate)錯合物加成聚矽氮烷(例如日本專利特開平6-306329號公報)、添加金屬微粒子而獲得之添加金屬微粒子之聚矽氮烷(例如日本專利特開平7-196986號公報)等。
作為聚矽氮烷溶液之溶劑，可使用脂肪族烴、脂環式烴、芳香族烴等烴溶劑；鹵化烴溶劑；脂肪族醚、脂環式醚等醚類。為了促進向氧化矽化合物之改質，亦可添加胺或金屬之觸媒。
於使用聚矽氮烷作為無機材料之前驅物之情形時，可藉由加熱或照射準分子等能量射線而使前驅物溶液硬化從而形成無機材料。
<塗佈步驟>
將以如上所述之方式製備之無機材料之前驅物溶液塗佈於基材上。為了提昇密接性，亦可於基材上進行表面處理或設置易接著層等。作為前驅物溶液之塗佈方法，可使用棒式塗佈法、旋轉塗佈法、噴塗法、浸塗法、壓鑄模塗佈(die coat)法、噴墨法等任意塗佈方法，但就可於相對大面積之基材均勻塗佈前驅物溶液，及可於前驅物溶液硬化前迅速完成塗佈之方面而言，較佳為棒式塗佈法、壓鑄模塗佈法及旋轉塗佈法。
<乾燥步驟>
亦可於塗佈前驅物溶液後，為了使塗膜(前驅物膜)中之溶劑蒸發而將基材保持於大氣中或減壓下。就凹凸圖案形成之穩定性之觀點而言，較理想為可良好進行圖案轉印之乾燥時間範圍充分大，其可藉由乾燥溫度(保持溫度)、乾燥壓力、前驅物之材料種類、前驅物之材料種類之混合比、製備前驅物溶液時所使用之溶劑量(前驅物之濃度)等而調整。再者，即便維持原本狀態保持基材，塗膜中之溶劑亦會蒸發，因此未必必須進行加熱或送風等積極乾燥操作，亦可僅將形成有塗膜之基材直接放置特定時間，或為了進行後續步驟而於特定時間內進行搬送。
<按壓步驟>
繼而，藉由使用凹凸圖案轉印用模具，將模具之凹凸圖案轉印至塗膜，而形成凹凸結構層。作為模具，可使用可藉由如下所述之方法製造之膜狀模具或金屬模具，較理想為使用具有柔軟性或可撓性之膜狀模具。於使用膜狀模具之情形時，亦可使用按壓輥將模具壓抵於前驅物膜。使用按壓輥之輥製程具有如下等優點：與加壓式相比，模具與塗膜相接之時間較短， 因此可防止由模具或基材及設置基材之平台等之熱膨脹係數之差所導致之圖案走形；可防止因前驅物膜中之溶劑之爆沸而使圖案中產生氣體之氣泡，或殘留氣體痕跡；由於與前驅物膜線接觸，因此可使轉印壓力及剝離力變小，容易應對大面積化；於按壓時不會帶入氣泡。又，亦可一面壓抵模具一面加熱基材。作為使用按壓輥而將模具壓抵於前驅物膜之例，如圖3所示，可藉由於按壓輥122與搬送至其正下方之基材42之間送入膜狀模具140，而將膜狀模具140之凹凸圖案轉印至基材42上之塗膜(前驅物膜)64。即，於藉由按壓輥122而將膜狀模具142壓抵於塗膜64時，一面同步搬送膜狀模具140與基材42，一面以膜狀模具140被覆基材42上之塗膜64之表面。此時，藉由將按壓輥122一面壓抵於膜狀模具140之背面(與形成有凹凸圖案之面為相反側之面)一面使其旋轉，而使膜狀模具140與基材42一面行進一面密接。再者，於將長條之膜狀模具140朝向按壓輥122送入時，自捲繞有長條之膜狀模具140之膜輥直接捲出膜狀模具140並使用較為方便。
<預焙燒步驟>
亦可於將模具壓抵於前驅物膜後，對前驅物膜進行預焙燒。藉由進行預焙燒而使前驅物轉化為無機材料，從而使塗膜硬化，使凹凸圖案固化，於剝離時不易走形。於進行預焙燒之情形時，較佳為於大氣中以室溫~300℃之溫度進行加熱。再者，未必必須進行預焙燒。又，於在前驅物溶液中添加有藉由照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，亦可代替對前驅物膜進行預焙燒，而例如藉由照射以準分子UV光等紫外線為代表之能量射線而使塗膜硬化。
<剝離步驟>
於模具之按壓或前驅物膜之預焙燒後，自塗膜(前驅物膜或藉由轉化前驅物膜而形成之無機材料膜)剝離模具。作為模具之剝離方法可採用公知之剝離方法。由於模具之凹凸圖案之凸部及凹部係沿同一方向延伸並排列，因此脫模性良好。模具之剝離方向可設為與凸部及凹部之延伸方向平行之方向。藉此，可進一步提昇模具之脫模性。亦可一面對塗膜進行加熱一面將模具剝離，藉此，可將自塗膜產生之氣體排出，防止塗膜內產生氣泡。於使用輥製程之情形時，與加壓式所使用之板狀模具相比，使剝離力較小即可，可使塗膜不殘留於模具而容易地將模具自塗膜剝離。尤其是由於對塗膜一面進行加熱一面進行按壓，因此反應容易進行，於剛按壓後模具容易自塗膜剝離。進而，為了提昇模具之剝離性，亦可使用剝離輥。如圖3所示，將剝離輥123設置於按壓輥122之下游側，藉由剝離輥123而將膜狀模具140一面向塗膜64推壓一面旋轉支持，藉此，可於按壓輥122與剝離輥123之間之距離(固定時間)內維持膜狀模具140附著於塗膜64之狀態。然後，藉由於剝離輥123之下游側，以將膜狀模具140向剝離輥123之上方提拉之方式變更膜狀模具140之行進路線，而將膜狀模具140自形成有凹凸圖案80之塗膜(凹凸結構層)50剝離。再者，亦可於膜狀模具140附著於塗膜64之期間進行上述塗膜64之預焙燒或加熱。再者，於使用剝離輥123之情形時，例如藉由一面以室溫~300℃進行加熱一面進行剝離，可使模具140更加容易剝離。
<硬化步驟>
亦可於自塗膜(凹凸結構層)剝離模具後，使凹凸結構層正式硬化。 可藉由正式焙燒而使凹凸結構層正式硬化。於使用藉由溶膠凝膠法而轉化為二氧化矽之前驅物之情形時，構成凹凸結構層之二氧化矽(非晶二氧化矽)中所含之羥基等藉由正式焙燒而脫離，從而使凹凸結構層變得更加牢固。正式焙燒較佳為以200~1200℃之溫度進行5分鐘~6小時左右。此時，於凹凸結構層係由二氧化矽構成之情形時，根據焙燒溫度、焙燒時間而成為非晶質或結晶質、或非晶質與結晶質之混合狀態。再者，未必必須進行硬化步驟。又，於在前驅物溶液中添加有藉由照射紫外線等光而產生酸或鹼之材料之情形時，可代替焙燒凹凸結構層，而例如藉由照射以準分子UV光等紫外線為代表之能量射線而使凹凸結構層正式硬化。
如以上般，可獲得如圖1(a)、(b)、(c)所示之由基材42、42a、42b及凹凸結構層50、50a、50b構成之透明基體40、40a、40b。
再者，作為用於形成凹凸結構層之無機材料之前驅物，亦可代替上述二氧化矽之前驅物而使用TiO2、ZnO、ZnS、ZrO2、Al2O3、BaTiO3、SrTiO2、ITO等之前驅物。
又，除使用溶膠凝膠法以外，亦可使用利用無機材料之微粒子之分散液之方法、液相沈積法(LPD：Liquid Phase Deposition)等而形成凹凸結構層。
又，除使用上述無機材料以外，亦可使用硬化性樹脂材料而形成凹凸結構層。於使用硬化性樹脂而形成凹凸結構層之情形時，例如於將硬化性樹脂塗佈於基材後，一面於所塗佈之硬化性樹脂層壓抵具有凹凸圖案之模具一面使塗膜硬化，藉此可於硬化性樹脂層轉印模具之凹凸圖案。硬化性樹脂亦可藉由有機溶劑稀釋後進行塗佈。作為用於該情形之有 機溶劑，可選擇溶解硬化前之樹脂者使用。例如可自甲醇、乙醇、異丙醇(IPA)等醇系溶劑；丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮(MIBK)等酮系溶劑等公知者進行選擇。作為塗佈硬化性樹脂之方法，例如可採用旋轉塗佈法、噴塗法、浸塗法、滴下法、凹版印刷法、網版印刷法、凸版印刷法、壓鑄模塗佈法、簾塗佈法、噴墨法、濺鍍法等各種塗佈方法。作為具有凹凸圖案之模具，例如可使用膜狀模具、金屬模具等所期望之模具。進而，作為使硬化性樹脂硬化之條件，根據所使用之樹脂之種類而不同，例如較佳為硬化溫度為室溫~250℃之範圍內，且硬化時間為0.5分鐘~3小時之範圍內。又，亦可為藉由照射紫外線或電子束之類之能量射線而硬化之方法，於該情形時，照射量較佳為20mJ/cm2~10J/cm2之範圍內。
再者，如圖1(d)所示之於基材42c上形成有構成凸部60c之結構體的透明基體40c例如可以如下方式製造。於上述製造方法中，代替於基材上塗佈無機材料之前驅物溶液，而僅於凹凸圖案轉印用模具之凹部或凸部塗佈前驅物溶液。於上述按壓步驟中，使塗佈於模具之前驅物溶液與基材密接，而將前驅物溶液轉印至基材。藉此，於基材上形成具有與模具之凹部或凸部之形狀對應之形狀的凸部。
又，如圖1(e)所示之藉由以基材之表面本身構成由凸部60d構成之凹凸圖案80d之方式形狀化的基材而構成之透明基體40d例如可以如下方式製造。藉由公知之奈米壓印或光蝕刻法等技術，而於基材上形成具有凹凸圖案之抗蝕劑層。對抗蝕劑層之凹部進行蝕刻而使基材表面露出後，以殘留之抗蝕劑層為遮罩而對基材進行蝕刻。蝕刻後，以藥液去除殘留之遮罩(抗蝕劑)。藉由如上之操作而可於基材表面本身形成凹凸圖案 80d。
<高折射率層形成步驟>
繼而，於形成有凹凸圖案之透明基體上形成高折射率層(圖2之步驟S2)。為了將具有如上所述之膜厚之高折射率層形成於凹凸圖案之凸部之上表面及側面，而較佳為以均鍍性(覆蓋性)高之成膜方法形成高折射率層，例如可藉由鍍敷法、原子層沈積法、化學氣相沉積法、濺鍍法、蒸鍍法等形成。
<中折射率層形成步驟>
繼而，於高折射率層上形成中折射率層(圖2之步驟S3)。中折射率層較佳為藉由均鍍性較低之成膜方法、例如濺鍍法、蒸鍍法等而形成。藉此，可不於凸部側面之高折射率層上形成中折射率層，或者將形成於凸部側面之高折射率層上之中折射率層之膜厚控制為如上所述之範圍內，並且於凹凸圖案之凸部之上表面之高折射率層上形成中折射率層。
可以如上所述之方式製造如圖1(a)~(e)所示之光學相位差構件100、100a、100b、100c、100d。
<凹凸圖案轉印用模具>
作為上述光學相位差構件之製造方法所使用之凹凸圖案轉印用模具，例如包含藉由以下方法製造之金屬模具或膜狀之樹脂模具等。於構成樹脂模具之樹脂中，亦含有天然橡膠或合成橡膠之類之橡膠。模具於表面具有凹凸圖案。
對凹凸圖案轉印用模具之製造方法之例進行說明。首先，藉由光蝕刻法、切削加工法、電子束直接刻寫法、粒子束加工法、操作探針 加工法等微細加工法於矽、金屬、石英、樹脂等之基板形成凹凸圖案，藉此製作母模。母模具有由沿均一之方向直線性地延伸之凸部及凹部構成之凹凸圖案。
形成母模後，可以如下方式藉由電鑄法等而形成轉印有母模之凹凸圖案之模具。首先，可藉由無電鍍敷、濺鍍或蒸鍍等而於具有凹凸圖案之母模上形成成為用於電鑄處理之導電層之晶種層。為了使後續電鑄步驟中之電流密度均勻從而使藉由後續電鑄步驟沈積之金屬層之厚度固定，晶種層較佳為10nm以上。作為晶種層之材料，例如可使用鎳、銅、金、銀、鉑、鈦、鈷、錫、鋅、鉻、金-鈷合金、金-鎳合金、硼-鎳合金、焊料、銅-鎳-鉻合金、錫鎳合金、鎳-鈀合金、鎳-鈷-磷合金、或其等之合金等。其次，於晶種層上藉由電鑄(電場鍍敷)而沈積金屬層。金屬層之厚度例如可設為包含晶種層之厚度在內整體為10~30000μm之厚度。作為藉由電鑄而沈積之金屬層之材料，可使用可用作晶種層之上述金屬種之任一者。就後續用於形成模具之樹脂層之壓抵、剝離及洗淨等處理之容易性而言，所形成之金屬層較理想為具有適當之硬度及厚度。
將以如上所述之方式獲得之包含晶種層之金屬層自具有凹凸圖案之母模剝離而獲得金屬基板。作為剝離方法，可物理地剝離，亦可藉由使用使形成母模之凹凸圖案之材料溶解之有機溶劑或酸、鹼等將該等材料溶解去除而進行剝離。於自母模剝離金屬基板時，可藉由洗淨而去除殘留之材料成分。作為洗淨方法，可使用利用界面活性劑等之濕式洗淨或利用紫外線或電漿之乾式洗淨。又，例如亦可使用黏著劑或接著劑將殘留之材料成分附著去除等。如此獲得之自母模轉印有圖案之金屬基板(金屬 模具)可用作實施形態之光學相位差構件之製造所使用之凹凸圖案轉印用模具。
進而，藉由使用所獲得之金屬基板，將金屬基板之凹凸圖案轉印至膜狀之支持基板，可製作如膜狀模具般具有可撓性之模具。例如於將硬化性樹脂塗佈於支持基板後，一面將金屬基板之凹凸圖案壓抵於樹脂層一面使樹脂層硬化。作為支持基板，例如可列舉由玻璃、石英、矽等無機材料構成之基材；由聚矽氧樹脂、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、環烯聚合物(COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚醯亞胺(PI)、聚芳酯等有機材料構成之基材；鎳、銅、鋁等金屬材料。又，支持基板之厚度可設為1~500μm之範圍。
作為硬化性樹脂，例如可列舉環氧系、丙烯酸系、甲基丙烯酸系、乙烯醚系、氧環丁烷系、胺基甲酸酯系、三聚氰胺系、脲系、聚酯系、聚烯烴系、酚系、交聯型液晶系、氟系、聚矽氧系、聚醯胺系等之單體、低聚物、聚合物等各種樹脂。硬化性樹脂之厚度較佳為0.5~500μm之範圍內。若厚度未達上述下限，則形成於硬化樹脂層之表面之凹凸之高度容易變得不充分，若超過上述上限，則存在硬化時產生之樹脂之體積變化之影響變大而無法良好地形成凹凸形狀的可能性。
作為塗佈硬化性樹脂之方法，例如可採用旋轉塗佈法、噴塗法、浸塗法、滴下法、凹版印刷法、網版印刷法、凸版印刷法、壓鑄模塗佈法、簾塗佈法、噴墨法、濺鍍法等各種塗佈方法。進而，作為使硬化性樹脂硬化之條件，根據所使用之樹脂之種類而不同，但例如較佳為硬化溫 度為室溫~250℃之範圍內，硬化時間為0.5分鐘~24時間之範圍內。又，亦可為藉由照射紫外線或電子束之類之能量射線而硬化之方法，於該情形時，照射量較佳為20mJ/cm2~10J/cm2之範圍內。
繼而，自硬化後之硬化樹脂層拆卸金屬基板。作為拆卸金屬基板之方法，並不限定於機械剝離法，可採用公知之方法。能以此種方式獲得之於支持基板上具有形成有凹凸之硬化樹脂層的膜狀之樹脂模具可用作實施形態之光學相位差構件之製造所使用之凹凸圖案轉印用模具。
又，藉由於以上述方法獲得之金屬基板之凹凸圖案上塗佈橡膠系之樹脂材料，使所塗佈之樹脂材料硬化並自金屬基板剝離，可製作轉印有金屬基板之凹凸圖案之橡膠模具。所得之橡膠模具可用作實施形態之光學相位差構件之製造所使用之凹凸圖案轉印用模具。作為橡膠系之樹脂材料，可使用天然橡膠及合成橡膠，尤其較佳為聚矽氧橡膠、或聚矽氧橡膠與其他材料之混合物或共聚物。作為聚矽氧橡膠，例如可使用聚有機矽氧烷、交聯型聚有機矽氧烷、聚有機矽氧烷/聚碳酸酯共聚物、聚有機矽氧烷/聚苯共聚物、聚有機矽氧烷/聚苯乙烯共聚物、聚三甲基矽基丙炔、聚4-甲基戊烯等。聚矽氧橡膠與其他樹脂材料相比價格低廉，耐熱性優異，熱傳導性較高，具有彈性，且於高溫條件下亦不易變形，因此於在高溫條件下進行凹凸圖案轉印製程之情形時較佳。進而，聚矽氧橡膠系之材料之氣體或水蒸氣透過性高，因此可使被轉印材之溶劑或水蒸氣容易地透過。因此，於以對如下所述之樹脂材料或無機材料之前驅物溶液之膜轉印凹凸圖案為目的使用橡膠模具之情形時，較佳為聚矽氧橡膠系之材料。又，橡膠系材料之表面自由能較佳為25mN/m以下。藉此，將橡膠模具之凹凸圖案 轉印至基材上之塗膜時之脫模性良好，可防止轉印不良。橡膠模具例如可設為長度50~1000mm、寬度50~3000mm、厚度1~50mm。又，亦可視需要對橡膠模具之凹凸圖案面上實施脫模處理。
亦可藉由將以如上所述之方式獲得之金屬模具、膜狀模具或橡膠模具捲繞於圓柱狀之基體輥之外周面並固定，而形成輥狀之模具。輥狀之模具除上述方法以外，例如亦可於金屬輥等輥表面直接藉由電子束刻寫法或切削加工等而形成凹凸圖案，或藉由製作具有凹凸圖案之圓筒狀之基板，將其嵌入至輥並固定而形成。
[投影機]
基於圖4，對使用上述實施形態之光學相位差構件100、100a、100b、100c、100d之投影機之一例進行說明。圖4所示之投影機301可基於由投影機301之外部之裝置、例如PC或DVD播放器等供給之圖像資料，而將圖像資料所規定之全彩圖像顯示於屏幕等投影面。
投影機301具備：出射之光之波長互不相同之3系統之照明系統302~304、形成互不相同之顏色之圖像的3系統之圖像形成系統305~307、合成藉由多個圖像形成系統305~307而形成之多種顏色之圖像的圖像合成部308，及投影藉由圖像合成部308而合成之圖像(光)之投影光學系統309。
第1照明系統302可出射紅色光L1(例如中心波長為630nm)，第2照明系統303可出射綠色光L2(例如中心波長為530nm)，第3照明系統304可出射藍色光L3(例如中心波長為440nm)。
3系統之圖像形成系統305~307之圖像形成系統係分別對 應於3系統之照明系統302~304之各照明系統而設置。
圖像合成部308係藉由雙色稜鏡等而構成。該雙色稜鏡係使紅色光L1反射並且使綠色光L2及藍色光L3透過之特性之波長選擇膜，及使藍色光L3反射並且使紅色光L1及綠色光L2透過之特性之波長選擇膜相互正交地設置而成的結構。自3系統之照明系統302~304出射而經由3系統之圖像形成系統305~307之光L1~L3係藉由於圖像合成部308之2種波長選擇面透過或反射而以均向同一方向行進並於投影面相互重疊之方式被合成。相互重疊之光L1~L3整體成為表示全彩圖像之光。藉由使該光利用投影光學系統309於投影面上成像，而於投影面上顯示全彩圖像。
第1照明系統302具有光產生機構310、聚光透鏡311及棒形透鏡312。光產生機構310可含有雷射二極體(LD)。該雷射二極體具有藉由自驅動器供給之電流而發光之活性層，及可使自活性層發出之光進行雷射振盪之共振器。或者，光產生機構310可具有非偏光光源，及偏光分光鏡等由非偏光之光產生直線偏光之偏光元件。藉此，光產生機構310可產生大致直線偏光之光作為紅色光L1。棒形透鏡312可使通過其內部之光之光強度分佈均勻化。聚光透鏡311以使自光產生機構310出射之光L1之光點集中於棒形透鏡312之軸方向之一端面之方式使光L1聚光。
第2照明系統303及第3照明系統304均係包含光產生機構、聚光透鏡及棒形透鏡而構成，除了自光產生機構出射之光之波長互不相同之方面以外，為與第1照明系統302相同之構成。再者，可產生綠色光L2之光產生機構例如可包含具有發出紅外光之活性層及共振器之雷射二極體，及設置於共振器之內部或外部之PPLN之類之波長轉換元件。
自第1照明系統302出射之光L1於藉由反射鏡313反射後入射至第1圖像形成系統305。自第2照明系統303出射之光L2入射至第2圖像形成系統306，自第3照明系統304出射之光L3於藉由反射鏡314反射後入射至第3圖像形成系統307。
3系統之圖像形成系統305~307分別具有作為圖像顯示元件之透過型液晶面板、配置於液晶面板之光入射側之入射側波長板，及配置於液晶面板之光出射側之出射側波長板。各圖像形成系統之入射側波長板係將延遲設定為自對應之照明系統出射之光之中心波長之四分之一。各圖像形成系統之出射側波長板係將延遲設定為與該圖像形成系統之入射側波長板相同之值。延遲係平行於遲相軸之方向之折射率與平行於進相軸之方向之折射率之差乘以波長板之厚度所得的值。
詳細而言，第1圖像形成系統305之入射側波長板320及出射側波長板321係將延遲設定為自第1照明系統302出射之紅色光L1之中心波長之四分之一。第2圖像形成系統306之入射側波長板322及出射側波長板323係將延遲設定為自第2照明系統303出射之綠色光L2之中心波長之四分之一。第3圖像形成系統307之入射側波長板324及出射側波長板325係將延遲設定為自第3照明系統304出射之藍色光L3之中心波長之四分之一。如此，入射側波長板及出射側波長板之延遲於3系統之圖像形成系統305~307互不相同。
圖像形成系統305~307分別除具有入射側波長板及出射側波長板以外，還具有入射側偏光板、光學補償板、液晶面板及出射側偏光板。關於3系統之圖像形成系統305~307，入射側波長板之延遲於3系統 之圖像形成系統305~307互不相同，且出射側波長板之延遲於3系統之圖像形成系統305~307互不相同，除此以外均為相同之構成。此處，以第1圖像形成系統305之構成為代表進行說明。
自第1照明系統302入射至第1圖像形成系統305之紅色光L1通過入射側偏光板326而入射至入射側波長板320，藉由入射側波長板320而轉換為圓偏光。自入射側波長板320出射之圓偏光通過光學補償板327而入射至液晶面板328，藉由液晶面板328而進行相位調變。藉由液晶面板328而經調變之光L1入射至出射側波長板321而轉換為直線偏光後，入射至出射側偏光板329。
圖5係表示構成第1圖像形成系統之各構成要素之光學軸之相對關係的圖。圖5中之符號AX表示第1照明系統302至合成部308之光軸。
入射側偏光板326及出射側偏光板329分別為使平行於透過軸之直線偏光透過之特性之偏光板。入射側偏光板326之透過軸係以使自第1照明系統302出射之光L1(大致直線偏光)之大致全部透過之方式設定。自光軸AX觀察之入射側偏光板326之透過軸與出射側偏光板329之透過軸正交。
入射側波長板320及出射側波長板321係藉由上述實施形態之光學相位差構件100、100a、100b、100c、100d而構成。入射側波長板320之遲相軸自光軸AX觀察與使入射側偏光板326之透過軸逆時針旋轉45°之方向平行。出射側波長板323之遲相軸自光軸AX觀察與使入射側偏光板326之透過軸逆時針旋轉135°之方向平行，與入射側波長板320之遲相軸正 交。
入射側波長板320及出射側波長板321分別使自第1照明系統302出射之光L1入射之光入射面與空隙(空氣層)鄰接，且使光L1出射之光出射面亦與空隙鄰接。即，入射側波長板320係以於與入射側偏光板326之間具有空隙，且於與光學補償板327之間亦具有空隙之方式安裝。又，出射側波長板321係以於與液晶面板328之間具有空隙，且於與出射側偏光板329之間具有空隙之方式安裝。
投影機301於多個系統之照明系統之各者與液晶面板之間之各光路設置有與各照明系統1對1地對應之波長板，且各波長板係將延遲設定為自對應之照明系統出射之光之中心波長之四分之一，因此可將入射至液晶面板之光高精度地轉換為圓偏光。結果為亦可提昇對比率。
再者，於圖4所示之投影機301中，於照明系統302~304中，使用產生紅、綠、藍之不同顏色之光之光產生機構310，但亦可代替於此，使用單一白色光源及反射頻帶波長不同之2個分色鏡將來自白色光源之光分離為紅、綠、藍之三色。
其次，基於圖6，對使用上述實施形態之光學相位差構件100、100a、100b、100c、100d之投影機之另一例進行說明。
圖6之投影機501具備出射之光之波長互不相同之3系統之照明系統502、503、504、液晶面板528、圖像合成部508及投影光學系統509。
3系統之照明系統502、503、504中，第1照明系統502可出射紅色光L1，第2照明系統503可出射綠色光L2，第3照明系統504可 出射藍色光L3。
液晶面板528係由如下構件構成：根據圖像資訊而對自第1照明系統502射出之光進行光調變之2維紅色用液晶面板528R、根據圖像資訊而對自第2照明系統503射出之光進行光調變之2維綠色用液晶面板528G，及根據圖像資訊而對自第3照明系統504射出之光進行光調變之2維藍色用液晶面板528B。
圖像合成部508係藉由雙色稜鏡等而構成，將藉由各液晶面板528R、528G、528B而經調變之各色光合成。
投影光學系統509將藉由圖像合成部508而經合成之光投影至屏幕550上。
3系統之照明系統502~504當沿自光產生機構510射出之光之光路觀察時，成為依序配置有光產生機構510、波長板534、擴散元件(散射元件)532及聚光透鏡511之構成。於3系統之照明系統502~504中，於各擴散元件532安裝有驅動裝置515。
各光產生機構510可含有省略圖示之雷射二極體(LD)。該雷射二極體具有藉由自省略圖示之驅動器供給之電流而發光之活性層，及可使自活性層發出之光進行雷射振盪之共振器。或者，光產生機構510可具有非偏光光源，及偏光分光鏡等由非偏光之光產生直線偏光之偏光元件。藉此，各光產生機構510可產生大致直線偏光之光作為紅色光L1、綠色光L2及藍色光L3。
作為波長板534，可使用以產生λ/4之相位差之方式設計之上述實施形態之相位差構件100、100a、100b、100c、100d。波長板534可 將自光產生機構510射出之直線偏光之光轉換為圓偏光之光。
擴散元件532具有使自波長板534射出之光擴散為具有特定之光點尺寸之光線束之功能。作為擴散元件532，例如可使用磨砂玻璃或全像元件等任意元件。作為擴散元件，例如可使用日本專利特開平6-208089號所揭示之擴散元件或日本專利特開2010-197916號所揭示之全像記錄媒體等。
驅動裝置515使擴散元件532之光照射之區域時間性地變動。驅動裝置515含有使擴散元件532繞特定旋轉軸旋轉之馬達。
聚光透鏡511使自擴散元件532射出之光聚光於液晶面板528。
各液晶面板528(紅色用液晶面板528R、綠色用液晶面板528G、藍色用液晶面板528B)與供給含有圖像資訊之圖像訊號之PC等訊號源(省略圖示)電性連接，基於所供給之圖像訊號而針對每個像素對入射光進行空間調變，分別形成紅色圖像、綠色圖像、藍色圖像。藉由紅色用液晶面板子528R、綠色用液晶面板528G、藍色用液晶面板528B而經調變之光(所形成之圖像)係入射至圖像合成部508。
圖像合成部508之雙色稜鏡成為將4個三角柱稜鏡相互貼合而成之結構。於三角柱稜鏡中貼合之面成為雙色稜鏡之內表面。於雙色稜鏡之內表面，相互正交地形成有使紅色光R反射且使綠色光G透過之鏡面，及使藍色光B反射且使綠色光G透過之鏡面。入射至雙色稜鏡之綠色光G通過鏡面而直接射出。入射至雙色稜鏡之紅色光R、藍色光B藉由鏡面而選擇性地反射或透過，沿與綠色光G之射出方向相同之方向射出。如此， 將3種顏色之光(圖像)重疊而合成，所合成之色光係藉由投影光學系統509而放大投影於屏幕550。
雷射光源具有高輸出、顏色再現性優異、容易瞬間點亮、壽命長等優點，但由於雷射光為同調光，因此將雷射光源用作光源之投影機存在因干涉而於屏幕上產生稱為散斑之干涉圖案的問題。關於該方面，於圖6之投影機501中，藉由旋轉驅動之擴散元件532而使自光產生機構510射出之光之偏光、相位、角度、時間等模式多工化，從而可減少散斑之產生。進而，於投影機501中，藉由將λ/4波長板534設置於光產生機構510與擴散元件532之間，而可於藉由波長板534將自光產生機構510出射之直線偏光之光轉換為圓偏光之光後使其入射至擴散元件532。藉此，可使通過擴散板532後之多工度成為未設置擴散板532之情形時之2倍，從而可使散斑減少至1/√2倍。
[實施例]
以下，藉由實施例而對本發明之光學相位差構件進行具體說明，但本發明並不限定於該等實施例。
於以下之實施例1~10及比較例1中，分別製作光學相位差構件，並對各光學相位差構件之透射率、相位差特性及作為分散指標之反射率進行評價。
實施例1
準備對一面(背面)進行過防反射處理之玻璃基板。該玻璃基板於波長430nm~510nm下之透射率為95.9%。於玻璃基板之未經防反射處理之面(正面)塗佈二氧化矽之前驅物溶液而形成塗膜。繼而，一面對塗膜壓 抵壓印用模具一面使塗膜硬化後，剝離模具。藉此，獲得具有由二氧化矽構成之凹凸結構層之透明基體。再者，由二氧化矽之前驅物溶液形成之二氧化矽之折射率於波長640nm下為1.424，於波長550nm下為1.428，於波長470nm下為1.434。
於該透明基體中，沿一方向延伸之凸部以180nm間距排列，凸部之與延伸方向垂直之面之剖面為上底40nm、下底180nm、高度360nm之大致等腰梯形。
於以如上述方式製作之透明基體上，藉由DC磁控濺鍍而形成由TiO2系之材料構成之膜作為高折射率層。使用ULVAC公司製造之MLH-2304作為濺鍍裝置。使用於Ar中混合有10vol%之O2之混合氣體作為濺鍍氣體，將腔室內之氣壓設為0.3Pa。DC功率設為400W。濺鍍成膜係進行至形成於凹凸結構層之凸部之上表面之高折射率層之厚度成為200nm為止。再者，此處，形成於凸部之上表面之高折射率層之厚度係藉由於透明基體附近設置平坦基板並進行濺鍍成膜，求出形成於平坦基板上之膜之厚度而求出。所形成之高折射率層之折射率於波長640nm下為2.329，於波長550nm下為2.371，於波長470nm下為2.4357。
繼而，藉由使用上述濺鍍裝置之反應性DC磁控濺鍍而形成Al2O3作為中折射率層。使用純鋁作為靶，使用以體積比1：2混合Ar與O2之混合氣體作為濺鍍氣體，將腔室內之氣壓設為0.4Pa。將DC功率設為1000W。濺鍍成膜係進行至形成於凸部之上表面之高折射率層上之中折射率層之厚度成為80nm為止。再者，此處，中折射率層之厚度係藉由於透明基體附近設置平坦基板並進行成膜，求出形成於平坦基板上之膜之厚度而求 出。所形成之中折射率層之折射率於波長550nm下為1.6。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。
於如此獲得之光學相位差構件中，透明基體之凸部側面之高折射率層之厚度Ths及中折射率層之厚度Tms分別為32.9nm、0.6nm，為下述光學特性評價所使用之光之波長λ(470nm)之0.07倍、0.001倍。又，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為57.0nm，為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.12倍。
再者，二氧化矽、高折射率層及中折射率層之折射率係藉由於結晶矽基板上形成各材料之平坦之膜，使用分光式橢圓偏光儀(Horiba-Scientific公司製造之AutoSE)測定各膜之折射率而求出。
比較例1
為了與實施例1進行比較，而以透明基體之凸部之上表面之高折射率層之厚度成為170nm之方式形成高折射率層，不形成中折射率層，除此以外，與實施例1同樣地製作光學相位差構件。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為22.3nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為57.4nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.05倍、0.12倍。
實施例2
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底180nm、高度300nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例1同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面 之厚度Ths為44.9nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為1.1nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為52.5nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.10倍、0.002倍、0.11倍。
實施例3
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底40nm、下底180nm、高度375nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例2同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為31.0nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為0.6nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為58.7nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.07倍、0.001倍、0.12倍。
實施例4
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底50nm、下底180nm、高度425nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例2同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為23.1nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為0.4nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為60.6nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.05倍、0.001倍、0.13倍。
實施例5
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底60nm、下底180nm、高度550nm之大致等腰梯形，且以透明基體之凸部之 上表面之高折射率層之厚度成為190nm之方式形成高折射率層，除此以外，與實施例2同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為12.5nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為0.3nm，相鄰之凸部之間之空氣層W之寬度為64.1nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.03倍、0.001倍、0.14倍。
實施例6
於透明基體中，沿一方向延伸之凸部以220nm之間距排列，透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底220nm、高度350nm之大致等腰梯形，且以透明基體之凸部之上表面之高折射率層之厚度成為110nm之方式形成高折射率層，除此以外，與實施例1同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(c)所示之結構之光學相位差構件。於本實施例中，相鄰之凸部之底面之間之距離為0nm。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為31.1nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為8.1nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為82.1nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.07倍、0.017倍、0.17倍。
實施例7
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底198nm、高度325nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例6同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(b)所示之結構之光學相位差構件。於本實施例中，相鄰之凸部之底面之間之距離為22nm，凸部底面 間之距離相對於凹凸間距之比為0.1。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為32.8nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為8.6nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為87.5nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.07倍、0.018倍、0.19倍。
實施例8
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底176nm、高度300nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例6同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(b)所示之結構之光學相位差構件。於本實施例中，相鄰之凸部之底面之間之距離為44nm，凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比為0.2。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為34.3nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為9.1nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為92.7nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.07倍、0.019倍、0.20倍。
實施例9
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底154nm、高度300nm之大致等腰梯形，除此以外，與實施例6同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(b)所示之結構之光學相位差構件。於本實施例中，相鄰之凸部之底面之間之距離為66nm，凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比為0.3。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為32.8nm，中折射率層於透明基體之 凸部側面之厚度Tms為8.9nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為99.9nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.07倍、0.019倍、0.21倍。
實施例10
透明基體之沿一方向延伸的凸部於與延伸方向垂直之面之剖面為上底30nm、下底132nm、高度275nm之大致等腰梯形，且以透明基體之凸部之上表面之高折射率層之厚度成為120nm之方式形成高折射率層，除此以外，與實施例6同樣地製作光學相位差構件。如此獲得如圖1(b)所示之結構之光學相位差構件。於本實施例中，相鄰之凸部之底面之間之距離為88nm，凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比為0.4。於所得之光學相位差構件中，高折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Ths為36.6nm，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度Tms為8.5nm，相鄰之凸部之間之空氣層之寬度W為101.3nm，分別為下述光學特性評價所使用之光之波長λ之0.08倍、0.018倍、0.22倍。
<相位差>
使用相位差測定裝置(艾克索測量(Axometrics)公司製造之Axsoscan)，測定藉由實施例1~10及比較例1之光學相位差構件而產生之相位差。將於波長470nm之光透過各光學相位差構件之情形時產生之相位差δ表示於圖7之表中。實施例1~10及比較例1之光學相位差構件均產生光之波長λ(470nm)之大致1/4(約0.25倍)之相位差。
<透射率>
使用分光測色計(柯尼卡美能達(Konica Minolta)公司製造之 CM3500d)，測定實施例1~10及比較例1之光學相位差構件之透射率。對於各光學相位差構件，於圖7之表中表示將波長430nm~510nm下之透射率相加並取平均所得之值。
實施例1之光學相位差構件之透射率較高，為99.2%，與此相對，不具有中折射率層之比較例1之光學相位差構件之透射率較低，為85.0%。認為於實施例1之光學相位差構件中，藉由於凸部之上表面之高折射率層上形成中折射率層，而抑制通過光學相位差構件內之光於高折射率層表面之反射，因此透射率較高。
又，對凸部之剖面之上底之長度(凸部上表面之寬度)不同之實施例2~5之光學相位差構件之透射率進行比較，上底之長度為50nm以下之實施例2~4之光學相位差構件之透射率為99%以上，與此相對，上底之長度為60nm之實施例5之光學相位差構件之透射率未達99%。由此可知，為了獲得透射率為99%以上之光學相位差構件，上底之長度較佳為50nm以下。
對相鄰之凸部之底面之間之距離不同之實施例6~10之光學相位差構件之透射率進行比較，凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比為0~0.2之實施例6~8之光學相位差構件之透射率為99%以上，與此相對，凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比超過0.2之實施例9、10之光學相位差構件之透射率未達99%。由此可知，為了獲得透射率為99%以上之光學相位差構件，較佳為凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比為0~0.2之範圍內。可認為若凸部底面間之距離相對於凹凸間距之比超過0.2，則於形成於凸部底面之間之區域(凹部)之高折射率層與空氣之界面被反射之 光之比率變多，因此透射率下降。
實施例11
於本實施例中，藉由模擬計算光學相位差構件之結構(凸部側面之高折射率層之厚度及中折射率層之厚度、空氣層之寬度等)。一面將各參數於以下之範圍及間隔內變更並一面進行計算。
凹凸圖案之週期：180~220nm(20nm間隔)
凸部上表面之寬度：30~60nm(10nm間隔)
相鄰之凸部之底面間之距離/凹凸圖案週期：0.5~1.0(0.1間隔)
凸部高度：300~550nm(25nm間隔)
高折射率層於凸部上表面上之厚度：150~200nm(10nm間隔)
中折射率層於凸部上表面上之厚度：80nm
進而，對於具有藉由上述計算求出之結構之光學相位差構件，藉由模擬而計算波長430~510nm(中心波長470nm)下之光之透射率，及該光透過光學相位差構件時產生之相位差。
將結果表示於圖8~10中。於圖8~10中，縱軸表示相位差除以光之中心波長所得之值。深灰色之點表示透射率99%以上，淺灰色之點表示透射率低(透射率未達99%)。於圖8、9、10中，橫軸分別表示高折射率層於凸部側面之厚度(高折射率層之側面厚度)、中折射率層於凸部側面之厚度(中折射率層之側面厚度)及空氣層之寬度。
根據圖8可知，為了滿足作為1/4波長板之適當之相位差(中心波長之0.225~0.275倍)及透射率99%以上，高折射率層於凸部側面之厚度相對於中心波長470nm必須為15nm~50nm、即中心波長之0.03~0.11 倍。
根據圖9可知，為了滿足作為1/4波長板之適當之相位差(中心波長之0.225~0.275倍)及透射率99%以上，中折射率層於透明基體之凸部側面之厚度相對於中心波長470nm必須為0nm~12nm、即中心波長之0~0.03倍。
根據圖10可知，為了滿足作為1/4波長板之適當之相位差(中心波長之0.225~0.275倍)及透射率99%以上，空氣層之寬度相對於中心波長470nm必須為40nm~82nm、即中心波長之0.08~0.18倍。
實施例12
於本實施例中，將形成於凸部之上表面之高折射率層上之中折射率層之厚度於0~150nm之範圍內變更，藉由模擬而求出光學相位差構件於波長430~510nm、520~590nm、600~680nm下之透射率之平均值(平均透射率)，及藉由光學相位差構件而使波長470nm、550nm、640nm之光產生之相位差。再者，中折射率層之折射率n係設為1.6。將計算結果分別表示於圖11(a)~(c)中。圖11(a)之圖表示波長430~510nm下之平均透射率及波長470nm之光所產生之相位差，圖11(b)之圖表示波長520~590nm下之平均透射率及波長550nm之光所產生之相位差，圖11(c)之圖表示波長600~680nm下之平均透射率及波長640nm之光所產生之相位差。根據圖11(a)之圖可知，為了使波長430~510nm之藍色光之透射率成為99%，必須將中折射率層之厚度設為70~90nm之範圍內、即0.95 λ/4n~1.22 λ/4n之範圍內。根據圖11(b)之圖可知，為了使波長520~590nm之綠色光之透射率成為99%，必須將中折射率層之厚度設為90~110nm之範圍內、即 1.05 λ/4n~1.28 λ/4n之範圍內。根據圖11(c)之圖可知，為了使波長600~680nm之紅色光之透射率成為99%，必須將中折射率層之厚度設為90~120nm之範圍內、即0.9 λ/4n~1.2 λ/4n之範圍內。
以上，藉由實施形態及實施例對本發明進行了說明，但本發明之光學相位差構件及投影機並不限定於上述實施形態，可於專利申請範圍所記載之技術思想之範圍內進行適當改變。於上述投影機之實施形態中，表示了以特定位置或配置設置本發明之光學相位差構件之例，但不限定於此，能以任意位置或配置進行設置。又，於上述投影機之實施形態中，列舉使用3個液晶面板作為圖像顯示元件而投影透過液晶面板之光之類型(3LCD)的投影機為例而進行了說明，但亦可應用於投影自液晶面板反射之光之類型(LCOS)之投影機。又，亦可將本發明應用於使用數位鏡裝置作為圖像顯示元件之數位光處理(DLP)式投影機等任意類型之投影機。
[產業上之可利用性]
本發明之光學相位差構件即便組入至裝置亦可維持優異之相位差特性。又，防止因施加荷重而使凹凸結構變形，無法獲得所期望之相位差。因此，本發明之光學相位差構件不僅可較佳用於投影機(投影型顯示裝置)，還可較佳用於反射型或者半透過型液晶顯示裝置或觸控面板、有機EL顯示裝置等顯示裝置、光碟用讀取裝置、偏光轉換元件等各種裝置、或防反射膜等各種功能性構件等。

Claims (12)

  1. 一種光學相位差構件，其係使入射光產生相位差者，具備：透明基體：具有由沿一方向延伸並且與延伸方向垂直之面之剖面為大致梯形之多個凸部構成的凹凸圖案；第1層：形成於該透明基體之該凸部上表面及側面；及第2層：形成於該凸部上表面之該第1層上，於形成於相鄰之該凸部對向之該側面的該第1層之間存在空氣層，該第1層之折射率高於該凸部之折射率及該第2層之折射率兩者。
  2. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，該第2層形成於該透明基體之該凸部之上表面及側面之該第1層上。
  3. 如申請專利範圍第2項之光學相位差構件，其中，於該凸部側面之該第2層之厚度為該入射光之波長之0.03倍以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，若將該入射光之波長設為λ，將該第2層之折射率設為n，則形成於該凸部上表面之該第1層上之該第2層具有λ/4n之0.9~1.3倍之厚度。
  5. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，該空氣層之寬度為該入射光波長之0.08~0.18倍。
  6. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，該凸部之該剖面呈上底之長度為50nm以下之大致梯形。
  7. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，相鄰之該凸部底面之間之距離相對於該凹凸圖案之間距之比為0~0.2之範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，該入射光之透射率 為99%以上。
  9. 如申請專利範圍第1項之光學相位差構件，其中，構成該凸部之材料為溶膠凝膠材料。
  10. 一種投影機，其具備申請專利範圍第1至9項中任一項之光學相位差構件。
  11. 一種投影機，其具備：光產生機構：產生直線偏光之光；入射側波長板：由申請專利範圍第1至9項中任一項之光學相位差構件構成，將自該光產生機構射出之該光轉換為圓偏光；圖像顯示元件：對已轉換為圓偏光之該光進行調變；射出側波長板：由申請專利範圍第1至9項中任一項之光學相位差構件構成，將經該圖像顯示元件調變之該光轉換為直線偏光；及投影光學系統：投影經該圖像顯示元件調變之該光。
  12. 一種投影機，具備：光產生機構：產生直線偏光之光；波長板：由申請專利範圍第1至9項中任一項之光學相位差構件構成，將自該光產生機構射出之該光轉換為圓偏光；擴散元件：使已轉換為圓偏光之該光擴散；圖像顯示元件：對藉由該擴散元件擴散之該光進行調變；及投影光學系統：投影經該圖像顯示元件調變之該光。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7144968B2 (ja) * 2018-05-10 2022-09-30 デクセリアルズ株式会社 無機波長板の製造方法
CN113126185B (zh) * 2021-04-22 2023-04-11 东南大学 一种实现非对称传输的光学薄膜结构

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6835640B2 (en) * 2002-12-06 2004-12-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method of forming a novel composite insulator spacer
JP2005010377A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Mankichi Yo 光学位相差素子
JP2006209891A (ja) * 2005-01-28 2006-08-10 Sanyo Electric Co Ltd 光ピックアップ用光学素子
JP2006323059A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Konica Minolta Holdings Inc 構造性複屈折波長板及び波長板組合せ構造
JP4814002B2 (ja) * 2005-09-30 2011-11-09 株式会社リコー 位相板の製造方法・光学素子および画像投射装置
JP2007101856A (ja) * 2005-10-04 2007-04-19 Fujifilm Corp 光学位相差素子及びその製造方法
JP4466693B2 (ja) * 2006-10-27 2010-05-26 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタとその光学補償方法、及び液晶装置
JP2010204626A (ja) * 2009-02-05 2010-09-16 Asahi Glass Co Ltd ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法
JP2011064755A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Seiko Epson Corp 電気光学装置及び電子機器
JP5760388B2 (ja) * 2010-11-01 2015-08-12 セイコーエプソン株式会社 偏光素子とその製造方法、プロジェクター、液晶装置、電子機器
JP2013018207A (ja) * 2011-07-12 2013-01-31 Nitto Denko Corp 樹脂フィルム接合体の製造方法
JP6290523B2 (ja) * 2012-03-02 2018-03-07 セイコーエプソン株式会社 プロジェクター

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