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KR102369856B1 - 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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KR102369856B1
KR102369856B1 KR1020177008196A KR20177008196A KR102369856B1 KR 102369856 B1 KR102369856 B1 KR 102369856B1 KR 1020177008196 A KR1020177008196 A KR 1020177008196A KR 20177008196 A KR20177008196 A KR 20177008196A KR 102369856 B1 KR102369856 B1 KR 102369856B1
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마키 후쿠다
히로나오 다나카
스즈시 니시무라
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에네오스 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 볼록부(60) 사이에 구획된 간극부(90)와, 상기 요철 패턴(80)의 볼록부(60)를 연결하고 또한 상기 간극부(90)가 밀폐되도록 상기 요철 패턴(80) 상에 설치된 밀폐층(20)을 포함한다. 광학 위상차 부재(100)는, 점착제를 사용하여 다른 부재에 접합하거나 하중을 인가해도 위상차 특성이 손상되지 않는다.

Description

광학 위상차 부재, 광학 위상차 부재를 포함하는 복합 광학 부재, 및 광학 위상차 부재의 제조 방법{OPTICAL PHASE DIFFERENCE COMPONENT, COMPOSITE OPTICAL COMPONENT INCORPORATING OPTICAL PHASE DIFFERENCE COMPONENT, AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL PHASE DIFFERENCE COMPONENT}
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 등, 각종 용도로 사용되고 있다.
광학 위상차판에는 방해석, 운모, 수정과 같은 자연계에 존재하는 복굴절율 결정에 의해 형성된 것이나, 복굴절 폴리머에 의해 형성된 것, 인공적으로 사용 파장보다 짧은 주기 구조를 설치함으로써 형성된 것 등이 있다.
인공적으로 주기 구조를 설치하여 형성된 광학 위상차판으로서는, 투명 기판 상에 요철(凹凸) 구조가 설치된 것이 있다. 광학 위상차판에 사용되는 요철 구조는 사용 파장보다 짧은 주기를 가지고, 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같은 스트라이프형의 패턴을 가진다. 이와 같은 요철 구조는 굴절률 이방성을 가지고, 도 6의 광학 위상차판(400)의 기판(420)에 대하여 수직으로 광이 입사하면, 요철 구조 내에서, 요철 구조의 주기 방향으로 평행한 편광 성분과, 요철 구조의 주기 방향으로 수직인 편광 성분이 상이한 속도로 전파되므로, 양쪽 편광 성분 사이에서 위상차가 생긴다. 이 위상차는 요철 구조의 높이(깊이), 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부의 사이의 재료(공기)의 굴절률 차이 등에 의해 제어할 수 있다. 상기 표시 장치 등의 디바이스에 사용하는 광학 위상차판은, 사용 파장 λ에 대하여 λ/4, λ/2의 위상차를 발생시킬 필요가 있지만, 그와 같은 충분한 위상차를 발생시킬 수 있는 광학 위상차판을 형성하기 위해서는, 볼록부를 구성하는 재료의 굴절률과 볼록부 사이의 재료(공기)의 굴절률 차나 요철 구조의 높이(깊이)를 충분히 크게 할 필요가 있다. 이와 같은 광학 위상차판으로서, 특허문헌 1, 2에서, 요철 구조의 표면을 고굴절률 재료로 피복한 것이 제안되어 있다.
특허문헌 1 : 일본특허공고 평7－99402호 공보 특허문헌 2 : 일본공개특허 제2005－10377호 공보
본 발명자들이 예의(銳意) 연구한 결과, 상기와 같은 광학 위상차판은, 다음과 같은 결점이 있는 것을 알았다. 상기한 표시 장치 등의 디바이스에 사용하는 경우, 광학 위상차판은 다른 부재에 접착되어 사용되게 된다. 예를 들면, 광학 위상차판을 유기 EL 표시 장치에 사용하는 경우, 광학 위상차판의 한쪽 면에 편광판을 접착하고(접합하고), 다른 한쪽 면에 유기 EL 패널을 접착할 필요가 있다. 통상, 광학 위상차판을 다른 부재에 접착하는 데에는 점착제가 사용된다. 그러나, 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 점착제를 사용하여 광학 위상차판(400)을 다른 부재(320)에 접착하는 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 차는, 볼록부를 구성하는 재료의 굴절률과 공기의 굴절률의 차보다 작다. 그러므로, 볼록부의 사이에 점착제가 들어간 광학 위상차판(400)은, 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부 사이의 재료의 굴절률 차가 작아 굴절률 이방성이 작기 때문에, 충분한 위상차를 발생시킬 수 없다.
또한, 광학 위상차판이 원하는 위상차를 생기게 하기 위해서는, 광학 위상차판의 요철 구조가, 사용 파장보다 짧은 주기 구조를 가지면서도 충분한 요철 높이(깊이)를 가질 필요가 있다. 즉, 요철 구조가 고아스펙트비를 가질 필요가 있다. 그러나, 이와 같은 광학 위상차판에 대하여 하중이 걸렸을 경우, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 광학 위상차판(400)의 요철 구조가 무너지는 등 변형되고, 이로써, 원하는 위상차가 생기지 않게 되는 경우가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은, 상기의 종래 기술의 문제점을 해소하고, 다른 부재와 접합하거나 하중이 인가되어도 원하는 위상차를 발생시킬 수 있는 광학 위상차 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양(態樣)에 따르면, 요철 패턴을 가지는 투명 기체(基體)와,
상기 요철 패턴의 볼록부 사이에 구획된 간극부와,
상기 요철 패턴의 볼록부를 연결하고 또한 상기 간극부가 밀폐되도록 상기 요철 패턴 상에 설치된 밀폐층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 위상차 부재가 제공된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 단면(斷面) 형상이 사다리꼴이면 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 간극부가, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부 높이 이상의 높이를 가지면 된다.
상기 광학 위상차 부재는, 상기 요철 패턴의 오목부 및 상기 볼록부의 표면을 피복하는 피복층을 더 포함해도 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 피복층의 굴절률은, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 굴절률보다 크면 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 피복층 및 상기 밀폐층이, 동일 재료로 형성되어 있으면 된다. 또는, 상기 피복층이 상기 밀폐층과 상이한 재료로 형성되어 있어도 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 피복층이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물 또는 금속 할로겐화물로 구성되어 있으면 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 밀폐층이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물 또는 금속 할로겐화물로 구성되어 있으면 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 광경화성 수지 또는 열경화 수지이면 된다. 또한, 상기 요철 패턴을 구성하는 재료는 졸겔 재료여도 된다.
상기 광학 위상차 부재에서, 상기 간극부에 공기가 존재해도 된다.
상기 광학 위상차 부재는, 상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 및/또는 상기 밀폐층에 접착된 보호 부재를 더 포함해도 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 접착된 광학 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 광학 부재가 제공된다. 상기 광학 부재가 편광판이어도 된다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 제2 태양의 복합 광학 부재와,
상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 접착된 표시 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정과,
상기 요철 패턴의 인접하는 볼록부를 연결하고 또한 상기 볼록부 사이에 구획된 간극부가 밀폐되도록, 상기 투명 기체의 상기 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 위상차 부재의 제조 방법이 제공된다.
상기 광학 위상차 부재의 제조 방법은, 상기 밀폐층 형성 공정에서, 스퍼터, CVD 또는 증착에 의해 상기 밀폐층을 형성해도 된다.
상기 광학 위상차 부재의 제조 방법은, 상기 요철 패턴의 오목부 및 상기 볼록부의 표면을 피복하는 피복층을 형성하는 공정을 더 가져도 된다.
본 발명의 광학 위상차 부재는, 기체의 요철 패턴(요철 구조)의 인접하는 볼록부 사이에 존재하는 간극부가, 밀폐층과 요철 패턴에 의해 밀폐되어 있으므로, 광학 위상차 부재를 디바이스에 내장할 때 요철 패턴의 볼록부의 사이에 점착제가 들어가서 볼록부를 구성하는 재료와 볼록부의 사이의 재료의 굴절률 차가 작아지는 것에 의해 광학 위상차 부재의 굴절률 이방성이 손상되는 일이 없다. 그러므로, 본 발명의 광학 위상차 부재는, 디바이스에 내장해도 우수한 위상차 특성을 발휘할 수 있다. 또한, 요철 패턴의 볼록부 및 간극부의 상부에, 인접하는 볼록부를 연결하도록[교가(橋架)함] 밀폐층이 형성되어 있으므로, 하중을 가해도 요철 패턴의 볼록부가 변형되기 어려워, 원하는 위상차를 얻을 수 없게 되는 것이 방지된다. 그러므로, 본 발명의 광학 위상차 부재는, 표시 장치 등의 각종 용도로 바람직하게 사용할 수 있다.
도 1의 (a)∼도 1의 (c)는, 실시형태의 광학 위상차 부재의 단면 구조의 예를 나타낸 개략도이다.
도 2는, 실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법을 나타낸 플로차트이다.
도 3은, 실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법에 사용하는 제조 장치의 개략도이다.
도 4는, 실시형태의 광학 위상차 부재를 포함하는 표시 장치의 개략 단면도이다.
도 5는, 실시예 및 비교예에서 제작한 광학 위상차 부재의 위상차 특성 평가 및 내하중성 평가의 결과를 나타낸 표이다.
도 6은, 종래 기술의 광학 위상차 부재의 일례를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는, 점착제로 다른 부재에 접착한 종래 기술의 광학 위상차 부재의 개략 단면도이다. 도 7의 (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, 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 간극부(90)의 위쪽(요철 패턴의 위쪽)에 인접하는 볼록부(60)를 연결하고 또한 볼록부(60) 및 간극부(90)를 덮도록 설치된 밀폐층(20)을 포함한다. 간극부(90)는, 요철 패턴(80) 및 밀폐층(20)에 의해 둘러싸여, 밀폐되어 있다. 또한, 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)의 오목부 및 볼록부의 표면은 피복층(30)으로 피복되어 있다.
<투명 기체>
도 1의 (a)에 나타낸 실시형태의 광학 위상차 부재(100)에 있어서, 투명 기체(40)는 평판형의 기판(42)과, 요철 구조층(50)으로 구성되어 있다. 기판(42)으로서는 특별히 제한되지 않고, 가시광을 투과하는 공지의 기판을 적절히 이용할 수 있다. 예를 들면, 유리 등의 투명 무기 재료로 이루어지는 기판; 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리아릴레이트 등), 아크릴계 수지(폴리메틸메타크릴레이트 등), 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 스티렌계 수지(ABS 수지 등), 셀룰로오스계 수지(트리아세틸셀룰로스 등), 폴리이미드계 수지(폴리이미드 수지, 폴리이미드아미드 수지 등), 시클로올레핀 폴리머 등의 수지로 이루어지는 기판 등을 이용할 수 있다. 광학 위상차 부재(100)를 유기 EL 디스플레이의 반사 방지 필름에 사용하는 경우, 기판(42)은 가요성(可撓性)이 있는 기판인 것이 바람직하다. 이 점에서, 수지로 이루어지는 기판이 바람직하다. 기판(42) 상에는 밀착성을 향상시키기 위하여, 표면 처리나 접착 용이층의 설치 등을 해도 된다. 또한, 기판(42)의 표면의 돌기를 매립하기 위하여, 평활화층의 설치 등을 해도 된다. 기판(42)의 두께는, 1㎛∼20㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.
투명 기체(40)에 있어서, 기판(42) 상에 복수의 볼록부(60) 및 오목부(70)를 구성하는 요철 구조층(50)이 형성되어 있고, 이로써, 투명 기체(40)는 요철 패턴(80)을 가진다. 요철 구조층(50)은, 굴절률이 1.1∼1.6의 범위 내인 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 요철 구조층(50)을 구성하는 재료로서는 예를 들면, 실리카, SiN, SiON 등의 Si계 재료, TiO2 등의 Ti계 재료, ITO(인듐ㆍ주석ㆍ옥사이드)계 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)이면 된다. 상기 무기 재료 외에, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐알코올, 폴리 염화비닐리덴, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, AS 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 유리 강화 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌술피드, 폴리에테르에테르케톤, 불소 수지, 폴리아릴레이트, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 열가소성 폴리이미드 등의 열가소성 수지; 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 디알릴프탈레이트 수지 등의 열경화성 수지; 자외선 경화형 (메타)아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 아크릴우레탄계 수지, 자외선 경화형 폴리에스테르 아크릴레이트계 수지, 자외선 경화형 에폭시아크릴레이트 수지, 자외선 경화형 폴리올아크릴레이트 수지, 자외선 경화형 에폭시 수지 등의 자외선 경화형 수지; 이들을 2종 이상 블렌드한 재료 등의 수지 재료도 사용할 수 있다. 또한, 상기 수지 재료에 상기 무기 재료를 합성화(composite)한 재료를 사용해도 된다. 또한, 상기 무기 재료, 상기 수지 재료 모두, 하드코트성 등을 얻기 위하여, 공지의 미립자나 필러(filler)를 포함해도 된다. 또한, 상기한 재료에 자외선 흡수 재료를 함유시킨 것이 이용되어도 된다. 자외선 흡수 재료는, 자외선을 흡수하고 광 에너지를 열과 같은 무해인 형태로 변환함으로써, 요철 구조층(50)의 열화를 억제하는 작용이 있다. 자외선 흡수제로서는, 종래부터 공지의 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 벤조트리아졸계 흡수제, 트리아진계 흡수제, 살리실산 유도체계 흡수제, 벤조페논계 흡수제 등을 사용할 수 있다.
요철 패턴(80)의 복수의 볼록부(60)는, 설계 파장보다 짧은 주기로 배열되어 있다. 각 볼록부(60)는, 도 1의 (a)의 Y 방향(안쪽 방향)으로 연장되어 있다. 각 볼록부(60)의 연장 방향과 직교하는 ZX 평면에서의 단면 형상은, 사다리꼴인 것이 바람직하다. 볼록부(60)의 단면 형상은 사다리꼴 외에, 직사각형, 다각형상 등의 각종 형상으로 하면 된다. 후술하는 바와 같이, 밀폐층(20) 형성의 용이함의 관점에서, 볼록부(60)의 정부(頂部)는 평탄, 즉 기판(42)의 표면에 평행한 평면형으로 되어 있는 것이 바람직하다. 오목부(70)는 볼록부(60)에 의해 구획되고, 볼록부(60)를 따라 Y 방향(안쪽 방향)으로 연장된다.
볼록부(60)의 높이(요철 높이) Hc는 100∼2000㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 볼록부(60)의 높이 Hc가 100㎚ 미만이면, 광학 위상차 부재(100)에 가시광이 입사한 경우에 원하는 위상차를 발생시키는 것이 곤란해진다. 볼록부(60)의 높이 Hc가 2000㎚를 초과하는 경우, 볼록부(60)의 아스펙트비(볼록부 폭에 대한 볼록부 높이의 비)가 크기 때문에, 요철 패턴의 형성이 곤란해진다. 볼록부(60)의 폭 W는 10∼500㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 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 초과하는 경우, 투과광의 착색이 발생하여, 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 Z 방향 위치(높이 방향 위치)에서의 볼록부(60)의 폭을 평균한 값을 의미한다. 또한, 요철 패턴(80)의 요철 피치는, 100∼1000㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 피치가 100㎚ 미만인 경우, 광학 위상차 부재(100)에 가시광이 입사한 경우에 원하는 위상차를 발생시키는 것이 어려워진다. 피치가 1000㎚를 초과하는 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.
<피복층>
피복층(30)은, 요철 패턴(80)을 따라 투명 기체(40)를 피복하고 있다. 즉, 피복층(30)은 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)의 표면을 피복하고 있다. 피복층(30)의 두께는 10㎚ 이상인 것이 바람직하다. 피복층(30)의 두께는, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차가 원하는 값으로 되도록 설정한다. 이 경우, 피복층(30)은, 후술하는 간극부(90)를 인접하는 볼록부(60) 사이에 형성할 수 있는 막 두께인 것이 바람직하다. 피복층이 지나치게 두꺼우면, 피복층(30)과 밀폐층(20) 사이에 간극부(90)를 형성할 수 없게 되고, 피복층(30)과 간극부(90)에 포함되는 공기 등과의 사이의 굴절률 차를 이용할 수 없게 되기 때문에, 원하는 위상차를 얻는 것이 어려워진다. 피복층(30)은, 굴절률이 1.8∼2.6의 범위 내에서 있는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 굴절률이 1.8 이상의 피복층(30)으로 요철 패턴(80)이 피복되는 것에 의해, 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 있고, 요철 패턴(80)의 형성이 용이하게 된다. 또한, 굴절률이 2.6을 초과하는 물질은, 입수가 곤란하거나, 또는 기판(42)이 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. 그리고, 본 발명에 따른 광학 위상차 부재는 피복층(30)을 가지지 않아도 된다. 즉, 본 발명에 따른 광학 위상차 부재에서, 피복층(30)은 필수적인 구성 요소는 아니다.
<간극부>
간극부(90)는, 인접하는 볼록부(60)의 사이에 구획되어 있다. 간극부(90)는 볼록부(60), 오목부(70) 및 후술하는 밀폐층(20)에 둘러싸여 밀폐되어 있다. 즉, 요철 패턴(80) 및 밀폐층(20)에 의해 밀폐되어 있다. 간극부(90)는 공기로 채워져 있어도 되고, N2, Ar, He 등의 불활성 가스, 다른 저굴절률 매체 등으로 채워져 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)는 간극부(90)와 볼록부(60)가 주기적으로 배열되어 있는 것에 의해 위상차를 발생시키지만, 간극부(90)의 높이 Ha가 볼록부(60)의 높이 Hc보다 작은 경우, 간극부(90)와 볼록부(60)의 주기 배열 구조의 높이가 작아지므로, 광학 위상차 부재(100)에 의해 발생하는 위상차가 작아진다.
<밀폐층>
밀폐층(20)은, 볼록부(60) 및 간극부(90)의 상부에 이들을 덮도록 형성되어 있다. 밀폐층(20)은, 볼록부(60) 및 오목부(70)와 함께 간극부(90)를 둘러싸 밀폐하고 있다. 이로써, 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 감소하는 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 인접하는 볼록부(60), 특히 볼록부(60)의 정부를 연결하도록(교가함) 형성되어 있다. 그러므로, 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 볼록부에 가해지는 하중이 작아진다. 그러므로, 실시형태의 광학 위상차 부재(100)에 하중을 가해도 요철 패턴(80)의 볼록부(60)가 변형되기 어려워진다. 그러므로, 광학 위상차 부재(100)로의 하중 인가에 의해 원하는 위상차가 생기지 않게 되는 것이 방지된다.
밀폐층(20)은 Ti, In, Zr, Ta, Nb, Zn 등의 금속, 이들 금속의 산화물, 질화물, 황화물, 산질화물, 할로겐화물 등의 무기 재료, 이들을 함유하는 부재 등에 의해 구성되면 된다. 밀폐층(20)을 스퍼터에 의해 형성하는 경우, 밀폐층(20)의 재료로서 성막 속도가 빠른 타겟을 사용하는 것이 바람직하다. 밀폐층(20)은 피복층(30)과 동일한 재료로 형성되어 있어도 되고, 상이한 재료로 형성되어 있어도 된다. 밀폐층(20)은 광투과성인 것이 바람직하고, 예를 들면, 파장 550㎚에서의 투과율이 90% 이상인 것이 바람직하다. 밀폐층(20)의 굴절률은 1.4∼2.6의 범위 내인 것이 바람직하다. 밀폐층(20)의 두께 T는 10∼1000㎚의 범위 내인 것이 바람직하다. 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 밀폐층(20) 측에 다른 부재를 접합하는 경우, 점착제를 통하여 밀폐층(20)과 다른 부재를 접합한다. 즉, 밀폐층(20)은 다른 부재와의 접합을 위해 사용하는 점착제와는 상이한 것이다.
그리고, 기판(42) 상에 요철 구조층(50)이 형성된 투명 기체(40) 대신에, 도 1의 (b)에 나타낸 광학 위상차 부재(100a)와 같이, 기판(42a) 상에 볼록부(60a)를 이루는 구조체가 복수 형성된 투명 기체(40a)를 사용해도 된다. 투명 기체(40a)에 있어서, 볼록부(60a)의 사이에 오목부[기판(42a)의 표면이 노출된 영역](70a)가 구획되고, 볼록부(60a) 및 오목부(70a)로 이루어지는 요철 패턴(80a)이 형성된다. 기판(42a)으로서는, 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)의 기판(42)과 동일한 기판을 사용할 수 있다. 볼록부(60a)는, 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)의 요철 구조층(50)을 구성하는 재료와 동일한 재료로 구성하면 된다.
또한, 도 1의 (c)에 나타낸 광학 위상차 부재(100b)와 같이, 기판의 표면 자체가 볼록부(60b) 및 오목부(70b)로 이루어지는 요철 패턴(80b)을 구성하도록 형상 화된 기판에 의해 투명 기체(40b)가 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 투명 기체(40b)를 도 1의 (c)와 같은 요철 패턴(80b)을 가지도록 성형하면 된다.
광학 위상차 부재(100, 100a, 100b)는 투명 기체(40, 40a, 40b)의 요철 패턴(80, 80a, 80b)이 형성된 면의 반대 측의 면 및/또는 밀폐층에, 보호 시트 등의 보호 부재가 더 접착되어 있어도 된다. 이로써, 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 3에 나타낸다. 이하에, 롤 프로세스 장치(200)의 구조에 대하여 설명한다.
롤 프로세스 장치(200)는, 주로, 필름형의 기판(42)을 반송하는 반송계(搬送系)(120)와, 반송 중의 기판(42)에 UV 경화성 수지를 도포하는 도포부(140)와, UV 경화성 수지에 요철 패턴을 전사하는 전사부(160)와, 요철 패턴 상에 피복층 및 밀폐층을 형성하는 성막부(180)를 포함한다.
반송계(120)는 필름형의 기판(42)을 내보내는 공급 롤(172)과, 전사부(160)에 설치되어 있는 전사 롤(170)의 상류 및 하류 측에 각각 배치되어 기판(42)을 전사 롤(170)에 가압하는 닙 롤(nip roll)(174) 및 박리 롤(176)과, 얻어진 광학 위상차 부재(100)를 권취하는 권취 롤(178)을 가진다. 또한, 반송계(120)는 기판(42)을 상기 각 부에 반송하기 위한 가이드 롤(175)을 포함한다. 도포부(140)는, 기판(42)에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하기 위한 다이 코터(182)를 포함한다. 전사부(160)는 도포부(140)의 기판 반송 방향의 하류 측에 위치하고, 후술하는 요철 패턴을 가지는 전사 롤(170)과, 기판(42)을 협지(sandwich)하여 전사 롤(170)과 대향하여 설치된 조사 광원(185)을 포함한다. 성막부(180)는 스퍼터링 장치(10)와 같은 성막 장치를 포함한다. 스퍼터링 장치(10)는 진공 챔버(11)를 포함하고 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(18)이 배치되어 있다. 요철 패턴 상에 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물, 금속 할로겐화물 등의 무기 재료로 이루어지는 피복층 및 밀폐층을 형성하는 경우, 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물, 금속 할로겐화물 등의 무기 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟(18)을 사용할 수 있다.
전사 롤(170)은 외주면에 요철 패턴을 가지는 롤형(원기둥형, 원통형)의 몰드이다. 전사 롤(170)은 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 처음에, 포토리소그래피법, 절삭 가공법, 전자선 직접 묘화법, 입자선 빔 가공법, 조작 프로브 가공법 등의 미세 가공법에 의해 실리콘, 금속, 석영, 수지 등의 기판에 요철 패턴을 형성함으로써 모형(母型)을 제작한다. 모형은, 균일한 방향으로 직선으로 연장되는 볼록부 및 오목부로 이루어지는 요철 패턴을 가진다.
모형을 형성한 후, 다음과 같이 하여 전주법(電鑄法) 등에 의해, 모형의 요철 패턴을 전사한 몰드를 형성할 수 있다. 처음에, 전주 처리를 위한 도전층으로 되는 시드층(seed layer)을 무전해 도금, 스퍼터 또는 증착 등에 의해 요철 패턴을 가지는 모형 위에 형성할 수 있다. 시드층은, 후속의 전주 공정에서의 전류 밀도를 균일하게 하여 후속의 전주 공정에 의해 퇴적되는 금속층의 두께를 일정하게 하기 위해 10㎚ 이상이 바람직하다. 시드층의 재료로서 예를 들면 니켈, 구리, 금, 은, 백금, 티탄, 코발트, 주석, 아연, 크롬, 금ㆍ코발트 합금, 금ㆍ니켈 합금, 붕소ㆍ니켈 합금, 땜납, 구리ㆍ니켈ㆍ크롬 합금, 주석 니켈 합금, 니켈ㆍ팔라듐 합금, 니켈ㆍ코발트ㆍ인 합금, 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다. 다음에, 시드층 상에 전주(전계 도금)에 의해 금속층을 퇴적시킨다. 금속층의 두께는 예를 들면, 시드층의 두께를 포함하여 전체로 10∼30000㎛의 두께로 할 수 있다. 전주에 의해 퇴적시키는 금속층의 재료로서, 시드층으로서 사용할 수 있는 상기 금속 종류 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 형성한 금속층은, 후속의 몰드의 형성을 위한 수지층의 가압, 박리 및 세정 등의 처리의 용이성을 고려하면, 적절한 경도 및 두께를 가지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 하여 얻어진 시드층을 포함하는 금속층을, 요철 구조를 가지는 모형으로부터 박리하여 금속 기판을 얻는다. 박리 방법은 물리적으로 박리해도 상관없고, 모형의 요철 패턴을 형성하는 재료를, 이들을 용해하는 유기 용매나 산, 알칼리 등을 사용하여 용해하여 제거함으로써 박리해도 된다. 금속 기판을 모형으로부터 박리할 때, 잔류하고 있는 재료 성분을 세정에 의해 제거할 수 있다. 세정 방법으로서는, 계면활성제 등을 사용한 습식 세정이나 자외선이나 플라즈마를 사용한 건식 세정을 이용할 수 있다. 또한, 예를 들면, 점착제나 접착제를 사용하여 잔류하고 있는 재료 성분을 부착 제거하는 것 등을 행해도 된다. 이와 같이 하여 얻어지는, 모형으로부터 패턴이 전사된 금속 기판(금속 몰드)은, 본 실시형태의 요철 패턴 전사용 몰드로서 사용될 수 있다.
또한, 얻어진 금속 기판을 사용하여, 금속 기판의 요철 구조(패턴)를 필름형의 지지 기판에 전사함으로써 필름형 몰드와 같이 가요성이 있는 몰드를 제작할 수 있다. 예를 들면, 경화성 수지를 지지 기판에 도포한 후, 금속 기판의 요철 구조를 수지층에 가압하면서 수지층을 경화시킨다. 지지 기판으로서 예를 들면, 유리, 석영, 실리콘 등의 무기 재료로 이루어지는 기재(基材); 실리콘 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 시클로올레핀폴리머(COP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리이미드(PI), 폴리아릴레이트 등의 유기 재료로 이루어지는 기재, 니켈, 구리, 알루미늄 등의 금속 재료를 들 수 있다. 또한, 지지 기판의 두께는 1∼500㎛의 범위로 할 수 있다.
경화성 수지로서는 예를 들면, 에폭시계, 아크릴계, 메타크릴계, 비닐에테르계, 옥세탄계, 우레탄계, 멜라민계, 우레아계, 폴리에스테르계, 폴리올레핀계, 페놀계, 가교형(架橋型) 액정계, 불소계, 실리콘계, 폴리아미드계 등의 모노머, 올리고머, 폴리머 등의 각종 수지를 들 수 있다. 경화성 수지의 두께는 0.5∼500㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 두께가 상기 하한 미만에서는, 경화 수지층의 표면에 형성되는 요철의 높이가 불충분해지기 쉽고, 상기 상한을 넘으면, 경화 시에 생기는 수지의 체적 변화의 영향이 커지고 요철 형상을 양호하게 형성할 수 없게 될 가능성이 있다.
경화성 수지를 도포하는 방법으로서는, 예를 들면, 스핀코팅법, 스프레이 코팅법, 딥코팅법, 적하법(滴下法), 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스퍼터법 등의 각종 코팅 방법을 채용할 수 있다. 또한, 경화성 수지를 경화시키는 조건으로서는, 사용하는 수지의 종류에 따라 상이하지만, 예를 들면, 경화 온도가 실온∼250의 범위 내이고, 경화 시간이 0.5분∼24시간의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 자외선이나 전자선과 같은 에너지선을 조사함으로써 경화시키는 방법이어도 되고, 그 경우에는, 조사량은 20mJ/㎠∼10J/㎠의 범위 내인 것이 바람직하다.
이어서, 경화 후의 경화 수지층으로부터 금속 기판을 분리한다. 금속 기판을 분리하는 방법으로서는, 기계적인 박리법에 한정되지 않고, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 이와 같이 하여 얻을 수 있는 지지 기판 상에 요철이 형성된 경화 수지층을 가지는 필름형의 수지 몰드는, 본 실시형태의 요철 패턴 전사용 몰드로서 사용될 수 있다.
또한, 전술한 방법으로 얻어진 금속 기판의 요철 구조(패턴) 상에 고무계의 수지 재료를 도포하고, 도포한 수지 재료를 경화시키고, 금속 기판으로부터 박리함으로써, 금속 기판의 요철 패턴이 전사된 고무 몰드를 제작할 수 있다. 얻어진 고무 몰드는 본 실시형태의 요철 패턴 전사용 몰드로서 사용될 수 있다. 고무계의 수지 재료로서, 천연 고무 및 합성 고무를 사용할 수 있고, 특히, 실리콘 고무, 또는 실리콘 고무와 다른 재료의 혼합물 또는 공중합체가 바람직하다. 실리콘 고무로서는, 예를 들면, 폴리오르가노실록산, 가교형 폴리오르가노실록산, 폴리오르가노실록산/폴리카보네이트 공중합체, 폴리오르가노실록산/폴리페닐렌 공중합체, 폴리오르가노실록산/폴리스티렌 공중합체, 폴리트리메틸실일프로핀, 폴리-4-메틸펜텐 등이 사용된다. 실리콘 고무는 다른 수지 재료와 비교하여 저가이며, 내열성이 우수하고, 열전도성이 높고, 탄성이 있고, 고온 조건에서도 쉽게 변형되지 않으므로, 요철 패턴 전사 프로세스를 고온 조건에서 행하는 경우에는 바람직하다. 또한, 실리콘 고무계 재료는, 가스나 수증기 투과성이 높기 때문에, 피전사재의 용매나 수증기를 용이하게 투과할 수 있다. 그러므로, 후술하는 바와 같은 수지 재료 또는 무기 재료의 전구체(前驅體) 용액의 막에 요철 패턴을 전사하는 목적으로 고무 몰드를 사용하는 경우에는, 실리콘 고무계 재료가 바람직하다. 또한, 고무계 재료의 표면 자유에너지는 25 mN/m 이하가 바람직하다. 이로써, 고무 몰드의 요철 패턴을 기재 상의 도막에 전사할 때의 이형성(離型性)이 양호해져, 전사 불량을 방지할 수 있다. 고무 몰드는 예를 들면, 길이 50∼1000㎜, 폭 50∼3000㎜, 두께 1∼50㎜로 할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 고무 몰드의 요철 패턴면 상에 이형 처리를 행해도 된다.
이상과 같이 하여 얻어진 금속 몰드, 필름형 몰드 또는 고무 몰드를 원기둥형의 기체 롤의 외주면에 감아 고정시킴으로써, 전사 롤(170)을 얻을 수 있다. 전사 롤(170)은 상기의 방법 외에, 예를 들면, 금속 롤 등의 롤 표면에 직접 전자선 묘화법이나 절삭 가공 등에 의해 요철 패턴을 형성하거나, 요철 패턴을 가지는 원통형의 기판을 제작하고, 이것을 롤에 끼워넣어 고정시킴으로써 형성할 수도 있다.
[광학 위상차 부재의 제조 방법]
상기와 같은 롤 프로세스 장치(200)를 사용하여 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 광학 위상차 부재의 제조 방법은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 주로 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정 S1과, 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 피복층을 형성하는 공정 S2와, 투명 기체의 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정 S3을 가진다. 그리고, 본 발명에 따르는 광학 위상차 부재의 제조 방법은, 피복층을 형성하는 공정 S2를 갖지 않아도 된다. 즉, 본 발명에 따르는 광학 위상차 부재의 제조 방법에서, 피복층 형성 공정 S2는 필수적인 구성 요소는 아니다.
<투명 기체를 준비하는 공정>
실시형태의 광학 위상차 부재의 제조 방법에서, 다음과 같이 하여 요철 패턴이 형성된 투명 기체를 준비한다(도 2의 공정 S1). 도 3에 나타낸 롤 프로세스 장치(200)에 있어서, 필름 공급 롤(172)에 감긴 필름형 기판(42)을 필름 공급 롤(172)의 회전에 의해 하류 측에 내보낸다. 필름형 기판(42)은 도포부(140)에 반송되고, 다이 코터(182)에 의해 필름형 기판(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)가 소정의 두께로 도포된다.
그리고, UV 경화성 수지(50a)를 기판(42)에 도포하는 방법으로서, 상기의 다이 코팅법 대신에, 바 코팅법, 스핀코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 적하법, 그라비아 인쇄법, 스크린 인쇄법, 철판 인쇄법, 다이 코팅법, 커튼 코팅법, 잉크젯법, 스퍼터법 등의 각종 코팅 방법을 채용할 수 있다. 비교적 대면적의 기판에 UV 경화성 수지(50a)를 균일하게 도포 가능한 것을 고려하면, 바 코팅법, 다이 코팅법, 그라비아 인쇄법 및 스핀코팅법이 바람직하다.
또한, 기판(42)과 UV 경화성 수지(50a)의 밀착성을 향상시키기 위하여, 기판(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하기 전에, 기판(42) 상에 표면 개질층을 형성해도 된다. 표면 개질층의 재료로서는 예를 들면, n-옥틸트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란 등의 실란 모노머, 비닐트리에톡시실란, 비닐 트리메톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐메틸디메톡시실란 등의 비닐실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 메타크릴실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란 등의 메르캅토실란, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란 등의 설퍼실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-(N-페닐)아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노실란, 이들 모노머를 중합한 폴리머 등을 들 수 있다. 이들 실란계 커플링제 이외에도, 티탄계 커플링제를 사용해도 된다. 또한, 기판(42)의 표면에 대하여 플라즈마 처리, 코로나 처리, 엑시머 조사(照射) 처리, UV/O3 처리 등의 에너지선에 의한 처리를 행함으로써 표면 개질층을 설치해도 된다.
상기와 같이 하여 도포부(140)에 있어서 UV 경화성 수지(50a)가 도포된 필름형 기판(42)은, 전사부(160)를 향해 반송된다. 전사부(160)에 있어서, 필름형 기판(42)은 닙롤(174)에 의해 전사 롤(170)에 눌려(가압되어), 전사 롤(170)의 요철 패턴이 UV 경화성 수지(50a)에 전사된다. 그것과 동시 또는 그 직후에, 필름형 기판(42)을 협지하여 전사 롤(170)과 대향하여 설치된 조사 광원(185)으로부터의 UV 광이 UV 경화성 수지(50a)에 조사되고, UV 경화성 수지(50a)가 경화된다. 경화한 UV 경화성 수지 및 필름형 기판(42)은 박리 롤(176)에 의해 전사 롤(170)로부터 떼어내어진다. 이와 같이 하여, 전사 롤(170)의 요철 패턴이 전사된 요철 구조층(50)[도 1의 (a) 참조]을 포함하는 투명 기체(40)를 얻을 수 있다.
그리고, 요철 패턴이 형성된 투명 기체는, 도 3에 나타낸 롤 프로세스 장치 이외의 장치에서 제조하면 되고, 또는 스스로 제조할 필요는 없고, 시장이나 필름 메이커 등의 제조업자를 통하여 입수함으로써 준비해도 된다.
<피복층 형성 공정>
이어서, 요철 패턴이 형성된 투명 기체(40)를 성막부(180)로 반송하고, 투명 기체(40)의 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 피복층(30)[도 1의 (a) 참조]을 형성한다(도 2의 공정 S2). 도 3에 나타낸 롤 프로세스 장치(200)에서, 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 3에 나타낸 스퍼터링 장치(10)를 사용하여, 예를 들면, 금속 산화물로 이루어지는 피복층(30)[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 타겟의 금속 원자(및 산소 원자)를 내보낸다. 투명 기체(40)가 진공 챔버(11) 내에서 반송되고 있는 동안에, 투명 기체(40)의 표면 상에서 스퍼터링 타겟(18)으로부터 내보내어진 금속 원자와 산소가 반응하여 금속 산화물이 퇴적된다. 이로써, 투명 기체(40) 상에, 요철 패턴(80)을 따라 투명 기체(40)의 요철 패턴(80)의 볼록부(60) 및 오목부(70)의 표면을 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 2의 공정 S3). 밀폐층(20)의 형성은, 상기 피복층 형성 공정 S2에서 사용한 스퍼터링 장치(10)를 사용하여, 피복층(30)의 형성에 이어서 행할 수 있다. 밀폐층(20)을 피복층(30)과 동일한 금속 산화물로 형성하는 경우, 피복층(30)의 형성 후에도 계속하여 스퍼터링을 행함으로써, 투명 기체(40) 상에 금속 산화물이 더 퇴적된다. 이 때, 스퍼터링된 금속 원자 중, 투명 기체(40) 상의 요철 패턴(80)의 인접하는 볼록부(60)[도 1의 (a) 참조] 사이, 특히 볼록부(60)의 하부(기판 측) 측면에 도달하는 것은 적고, 금속 원자의 상당수는 볼록부(60)의 상면 및 상부 측면에 부착된다. 그러므로, 오목부(70) 상이나 볼록부(60)의 하부 측면보다, 볼록부(60)의 상부(상면 및 상부 측면) 쪽이 금속 산화물의 퇴적량이 많아진다. 그러므로, 스퍼터링을 계속함으로써, 인접하는 볼록부(60) 사이가 금속 산화물의 퇴적물로 채워지기 전에, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층으로 되고, 인접하는 볼록부(60) 사이에 간극부(90)가 형성된다. 이 간극부(90)는, 요철 패턴(80)과 밀폐층(20)에 의해 밀폐되어 있다. 특히, 각 볼록부(60)의 상면이 기판(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 사다리꼴인 경우], 볼록부(60)의 상면에 특히 우선적으로 금속 산화물이 퇴적되기 때문에, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층(20)이 형성되기 위해 필요한 성막 시간을 단축할 수 있고, 또한 재료(타겟)의 소비를 억제할 수 있다.
진공 챔버(10) 내에 피복층 형성용의 타겟과 밀폐층 형성용의 타겟을 각각 설치해도 된다. 예를 들면, 밀폐층 형성용의 타겟에 거는 전압을 피복층 형성용 타겟에 거는 전압보다 높게 하여, 밀폐층 형성 시의 성막 속도를 피복층 형성 시의 성막 속도보다 높게 하면 된다. 밀폐층 형성 시의 성막 속도가 높은 것에 의하여, 보다 우선적으로 볼록부(60)의 상부에 금속 산화물이 퇴적된다. 그러므로, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층(20)이 형성되기 위해 필요한 성막 시간을 단축할 수 있고, 또한 재료(타겟)의 소비를 억제할 수 있다.
또한, 밀폐층(20)은 피복층(30)과 상이한 재료로 형성해도 되고, 그 경우에는 밀폐층(20)과 피복층(30) 각각에 대응한 재료로 형성된 타겟을 진공 챔버(10) 내에 설치하면 된다. 예를 들면, 피복층(30)의 타겟으로서 고굴절률 재료인 TiO2 등을 사용하고, 밀폐층(20)의 재료로서 보다 성막 속도가 빠른 ITO 등의 재료를 사용하면 된다. 그 경우, 형성되는 피복층(30)은 굴절률이 높기 때문에, 제조되는 광학 위상차 부재는 보다 큰 위상차를 발생시킬 수 있다. 또한, 밀폐층 형성 시의 성막 속도가 빠른 것에 의해, 보다 우선적으로 볼록부(60)의 상부에 금속 산화물이 퇴적된다. 그러므로, 인접하는 볼록부(60)의 상부에 퇴적된 금속 산화물이 연결되어 밀폐층(20) 이 형성되기 위해 필요한 성막 시간을 단축할 수 있고, 또한 재료(타겟)의 소비를 억제할 수 있다. 또한, 밀폐층(20)의 형성과 피복층(30)의 형성을 상이한 분위기 하에서 행하는 경우에는, 피복층 형성용 진공 챔버와 밀폐층 형성용 진공 챔버를 사용하여 피복층 및 밀폐층을 형성하면 된다. 또한, 밀폐층(20)과 피복층(30)은 동일한 성막 방법으로 형성할 필요는 없고, 스퍼터링 외에, 후술하는 증착, CVD 등을 적절히 조합하여 형성하면 된다. 예를 들면, 밀폐층(20)을 피복층(30)보다 성막 속도가 빠른 프로세스로 형성하면 된다. 그 경우도 피복층 형성용 진공 챔버와 밀폐층 형성용 진공 챔버를 사용하여 피복층 및 밀폐층을 형성하면 된다.
피복층(30) 및 밀폐층(20)은, 상기한 스퍼터링 대신에, 증착 등의 물리 기상 성장(PVD)법, 화학 기상 성장(CVD)법 등의 공지의 건식 공정에 의해 형성할 수 있다. 예를 들면, 전자선 가열 증착법에 의해 투명 기체(40) 상에 피복층(30) 및/또는 밀폐층(20)으로서 금속 산화물을 성막하는 경우에는, 예를 들면, 투명 기체(40)의 반송로에 대향하도록 설치된 금속 또는 금속 산화물이 들어간 도가니와, 도가니 내에 전자선을 조사하여 금속 또는 금속 산화물을 증발시키기 위한 전자총을 진공 챔버 내에 포함하는 전자선 가열 증착 장치를 사용할 수 있다. 이 경우, 투명 기체(40)를 반송하면서 도가니 내의 금속 또는 금속 산화물을 전자선에 의해 가열 증발시켜, 반송 중의 투명 기체(40) 상에 금속 산화물을 퇴적시키면 된다. 이 경우, 도가니에 넣은 재료의 산화도와 목표로 하는 피복층 및/또는 밀폐층의 산화도에 따라 산소 가스를 흐르게 해도 되고 흐르게 하지 않아도 된다.
또한, 대기압 플라즈마 CVD에 의해 투명 기체(40) 상에 피복층(30) 및/또는 밀폐층(20)으로서 금속 산화물을 성막하는 경우에는, 예를 들면, 일본공개특허 제2004－52028호, 일본공개특허 제2004－198902호 등에 기재되는 방법을 이용할 수 있다. 원료 화합물로서 유기 금속 화합물을 사용하면 되고, 원료 화합물은 상온 상압하에서 기체, 액체, 고체 중 어느 상태라도 상관없다. 기체의 경우에는 그대로 방전 공간에 도입할 수 있지만, 액체, 고체인 경우는, 일단 가열, 버블링(bubbling), 감압, 초음파 조사 등의 수단에 의해 기화시키고 나서 사용한다. 그와 같은 상황으로부터, 유기 금속 화합물로서는, 예를 들면, 비점(沸点)이 200℃ 이하인 금속 알콕시드가 바람직하다.
이와 같은 금속 알콕시드로서 예를 들면, 실란, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라-n-프로폭시실란 등의 규소 화합물; 티탄메톡시드, 티탄에톡시드, 티탄이소프로폭시드, 티탄테트라이소프로폭시드 등의 티탄 화합물; 지르코늄-n-프로폭시드 등의 지르코늄 화합물; 알루미늄에톡시드, 알루미늄트리이소프로폭시드, 알루미늄이소프로폭시드 등의 알루미늄 화합물; 안티몬에톡시드; 비소트리에톡시드; 아연아세틸아세토네이트; 디에틸아연 등을 들 수 있다.
또한, 이들 유기 금속 화합물을 포함하는 원료 가스와 함께, 이들을 분해하여 무기 화합물을 얻기 위하여, 분해 가스를 병용하여, 반응성 가스를 구성한다. 이 분해 가스로서는, 수소 가스, 메탄 가스, 아세틸렌 가스, 일산화탄소 가스, 이산화탄소 가스, 질소 가스, 암모니아 가스, 아산화질소 가스, 산화질소 가스, 이산화질소 가스, 산소 가스, 수증기, 불소 가스, 불화수소, 트리플루오로알코올, 트리플루오로톨루엔, 황화수소, 이산화유황, 이황화탄소, 염소 가스 등을 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 CVD법에서는, 이들의 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 가스가 바람직하다.
상기 방전 가스와 반응성 가스를 혼합하고, 혼합 가스로서 플라즈마 방전 발생 장치(플라즈마 발생 장치)에 공급함으로써 막 형성을 행한다. 방전 가스와 반응성 가스의 비율은, 목적으로 하는 막의 성질에 의해 상이하지만, 혼합 가스 전체에 대하여, 방전 가스의 비율을 50% 이상으로 하여 반응성 가스를 공급한다.
예를 들면, 비점이 200℃ 이하의 금속 알콕시드인 규소 알콕시드[테트라알콕시실란(TEOS)]을 원료 화합물로서 사용하고, 분해 가스에 산소를 사용하고, 방전 가스로서 희가스, 또는 질소 등의 불활성 가스를 사용하여 플라즈마 방전시킴으로써, 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 산화 할로겐화물, 금속 질화탄화물 등)도 나누어 만들 수 있으므로 바람직하다.
이상과 같이 하여 도 1의 (a)에 나타낸 광학 위상차 부재(100)를 얻을 수 있다. 얻어진 광학 위상차 부재(100)는 권취 롤(178)에서 권취하면 된다. 광학 위상차 부재(100)는 도중에 적절히 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 접착해도 된다. 이로써, 얻어진 광학 위상차 부재(100)의 반송, 수송 등을 할 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 플레이트형 몰드 등을 기판 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 전구체로서 규소, 티탄 등의 알콕시드 등을 사용해도 된다(졸겔법). 예를 들면, 기판 상에 실리카로 이루어지는 요철 구조층(50)을 형성하는 경우에는, 실리카의 전구체로서, 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라-i-프로폭시실란, 테트라-n-프로폭시실란, 테트라-i-부톡시실란, 테트라-n-부톡시실란, 테트라-sec-부톡시실란, 테트라-t-부톡시실란 등의 테트라알콕시실란으로 대표되는 테트라알콕시드 모노머나, 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 이소프로필트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란(MTES), 에틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란, 이소프로필트리에톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 메틸트리프로폭시실란, 에틸트리프로폭시실란, 프로필트리프로폭시실란, 이소프로필트리프로폭시실란, 페닐트리프로폭시실란, 메틸트리이소프로폭시실란, 에틸트리이소프로폭시실란, 프로필트리이소프로폭시실란, 이소프로필트리이소프로폭시실란, 페닐트리이소프로폭시실란, 톨릴트리에톡시실란 등의 트리알콕시실란으로 대표되는 트리알콕시드 모노머, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디메틸디프로폭시실란, 디메틸디이소프로폭시실란, 디메틸디-n-부톡시실란, 디메틸디-i-부톡시실란, 디메틸디-sec-부톡시실란, 디메틸디-t-부톡시실란, 디에틸디메톡시실란, 디에틸디에톡시실란, 디에틸디프로폭시실란, 디에틸디이소프로폭시실란, 디에틸디-n-부톡시실란, 디에틸디-i-부톡시실란, 디에틸디-sec-부톡시실란, 디에틸디-t-부톡시실란, 디프로필디메톡시실란, 디프로필디에톡시실란, 디프로필디프로폭시실란, 디프로필디이소프로폭시실란, 디프로필디-n-부톡시실란, 디프로필디-i-부톡시실란, 디프로필디-sec-부톡시실란, 디프로필디-t-부톡시실란, 디이소프로필디메톡시실란, 디이소프로필디에톡시실란, 디이소프로필디프로폭시실란, 디이소프로필디이소프로폭시실란, 디이소프로필디-n-부톡시실란, 디이소프로필디-i-부톡시실란, 디이소프로필디-sec-부톡시실란, 디이소프로필디-t-부톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 디페닐디프로폭시실란, 디페닐디이소프로폭시실란, 디페닐디-n-부톡시실란, 디페닐디-i-부톡시실란, 디페닐디-sec-부톡시실란, 디페닐디-t-부톡시실란 등의 디알콕시실란으로 대표되는 디알콕시드 모노머를 사용할 수 있다. 또한, 알킬기의 탄소수가 C4∼C18인 알킬트리알콕시실란이나 디알킬디알콕시실란을 사용할 수도 있다. 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란 등의 비닐기를 가지는 모노머, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시기를 가지는 모노머, p-스티릴트리메톡시실란 등의 스티릴기를 가지는 모노머, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란 등의 메타크릴기를 가지는 모노머, 3-아크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 아크릴기를 가지는 모노머, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3－트리에톡시실릴-N-(1,3-디메틸-부틸리덴)프로필아민, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노기를 가지는 모노머, 3-우레이드프로필트리에톡시실란 등의 우레이드기를 가지는 모노머, 3-메르캅토프로필메틸디메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란 등의 메르캅토기를 가지는 모노머, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 등의 설파이드기를 가지는 모노머, 3-이소시아네이트 프로필트리에톡시실란 등의 이소시아네이트기를 가지는 모노머, 이들 모노머를 소량 중합한 폴리머, 상기 재료의 일부에 관능기나 폴리머를 도입한 것을 특징으로 하는 복합 재료 등의 금속 알콕시드를 사용해도 된다. 또한, 이들 화합물의 알킬기나 페닐기의 일부, 또는 전부가 불소로 치환되어도 된다. 또한, 금속 아세틸아세토네이트, 금속 카르복실레이트, 옥시 염화물, 염화물이나, 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 금속류로서는, Si 이외에 Ti, Sn, Al, Zn, Zr, In 등이나, 이들의 혼합물 등을 예로 들 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 상기 산화 금속의 전구체를 적절히 혼합한 것을 사용할 수도 있다. 또한, 실리카의 전구체로서, 분자 중에 실리카와 친화성, 반응성을 가지는 가수분해기 및 발수성(撥水性)을 가지는 유기 관능기를 가지는 실란 커플링제를 사용할 수 있다. 예를 들면, n-옥틸트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란 등의 실란 모노머, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐메틸디메톡시실란 등의 비닐실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란 등의 메타크릴실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란, 3-메르캅토프로필트리메톡시실란, 3-메르캅토프로필트리에톡시실란 등의 메르캅토실란, 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란 등의 설퍼실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-(N-페닐)아미노프로필트리메톡시실란 등의 아미노실란, 이들 모노머를 중합한 폴리머 등을 들 수 있다.
무기 재료의 전구체로서 TEOS와 MTES의 혼합물을 사용하는 경우에는, 이들의 혼합비는, 예를 들면, 몰비로 1:1로 할 수 있다. 상기 전구체는, 가수분해 및 중축합(重縮合) 반응을 행하게 함으로써 비정질 실리카를 생성한다. 합성 조건으로서 용액의 pH를 조정하기 위해, 염산 등의 산 또는 암모니아 등의 알칼리를 첨가한다. pH는 4 이하 또는 10 이상이 바람직하다. 또한, 가수분해를 행하기 위해 물을 가해도 된다. 가하는 물의 양은, 금속 알콕시드류에 대하여 몰비로 1.5배 이상으로 할 수 있다.
졸겔법에서 사용하는 전구체 용액의 용매로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올(IPA), 부탄올 등의 알코올류, 헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 시클로헥산 등의 지방족 탄화수소류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류, 디에틸에테르, 테트라하이드로퓨란, 디옥산 등의 에테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 이소포론, 시클로헥사논 등의 케톤류, 부톡시에틸에테르, 헥실옥시에틸알코올, 메톡시-2-프로판올, 벤질옥시에탄올 등의 에테르 알코올류, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 글리콜류, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 글리콜에테르류, 아세트산 에틸, 락트산 에틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 페놀, 클로로페놀 등의 페놀류, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드류, 클로로포름, 염화메틸렌, 테트라클로로에탄, 모노클로로벤젠, 디클로로벤젠 등의 할로겐계 용매, 이황화탄소 등의 헤테로 함유 원소 화합물, 물 및 이들의 혼합 용매를 들 수 있다. 특히, 에탄올 및 이소프로필알코올이 바람직하고, 또한 이들에 물을 혼합한 것도 바람직하다.
졸겔법에서 사용하는 전구체 용액의 첨가물로서는, 점도 조정을 위한 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥시드, 히드록시프로필셀룰로오스, 폴리비닐알코올이나, 용액 안정제인 트리에탄올아민 등의 알칸올아민, 아세틸아세톤 등의 β디케톤, β케토에스테르, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥산 등을 사용할 수 있다. 또한, 전구체 용액의 첨가물로서, 엑시머 UV 광 등의 자외선으로 대표되는 에너지선을 조사함으로써 산이나 알칼리를 발생하는 재료를 사용할 수 있다. 이와 같은 재료를 첨가함으로써, 광을 조사하는 것에 의해 전구체 용액을 겔화(경화)시켜 무기 재료를 형성할 수 있게 된다.
또한, 무기 재료의 전구체로서 폴리실라잔을 사용해도 된다. 폴리실라잔은, 가열 또는 엑시머 등의 에너지선을 조사함으로써 산화하여 세라믹스화(실리카 개질)하고, 실리카, SiN 또는 SiON를 형성한다. 그리고, 「폴리실라잔」이란, 규소-질소 결합을 가지는 폴리머로, Si-N, Si-H, N-H 등으로 이루어지는 SiO2, Si3N4 및 양쪽의 중간 고용체 SiOXNY 등의 세라믹 전구체 무기 폴리머이다. 일본공개특허 평8-112879호 공보에 기재되어 있는 하기의 일반식(1)로 나타내는 비교적 저온에서 세라믹스화하여 실리카 등으로 변성하는 화합물이 보다 바람직하다.
일반식(1):
－Si(R1)(R2)－N(R3)－
식 중, R1, R2, R3은, 각각 수소 원자, 알킬기, 알케닐기, 시클로알킬기, 아릴기, 알킬실릴기, 알킬아미노기 또는 알콕시기를 나타낸다.
상기 일반식(1)로 나타내는 화합물 중, R1, R2 및 R3 모두가 수소 원자인 퍼 하이드로폴리실라잔(PHPS라고도 함)이나, Si와 결합하는 수소 부분이 일부 알킬기 등으로 치환된 오르가노폴리실라잔이 특히 바람직하다.
저온에서 세라믹화하는 폴리실라잔의 다른 예로서는, 폴리실라잔에 규소 알콕시드를 반응시켜 얻어지는 규소 알콕시드 부가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평5-238827호 공보), 글리시돌을 반응시켜 얻어지는 글리시돌 부가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평6-122852호 공보), 알코올을 반응시켜 얻어지는 알코올 부가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평 6-240208호 공보), 금속 카르본산염을 반응시켜 얻어지는 금속 카르본산염 부가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평 6-299118호 공보), 금속을 포함하는 아세틸아세토네이트 착체를 반응시켜 얻어지는 아세틸아세토네이트 착체 부가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평6-306329호 공보), 금속 미립자를 첨가하여 얻어지는 금속 미립자 첨가 폴리실라잔(예를 들면, 일본공개특허 평7－196986호 공보) 등을 사용할 수도 있다.
폴리실라잔 용액의 용매로서는, 지방족 탄화수소, 지환식 탄화수소, 방향족 탄화수소 등의 탄화수소 용매, 할로겐화 탄화수소 용매, 지방족 에테르, 지환식 에테르 등의 에테르류를 사용할 수 있다. 산화규소 화합물로의 개질을 촉진하기 위하여, 아민이나 금속의 촉매를 첨가해도 된다.
상기의 금속 알콕시드나 폴리실라잔 등의 무기 재료의 전구체의 용액을 기판에 도포한 후, 요철 패턴을 가지는 몰드를 전구체의 도막에 가압하면서, 전구체의 도막을 가열하거나 또는 전구체의 도막에 에너지선을 조사함으로써, 도막이 겔화하여, 몰드의 요철 패턴이 전사된, 무기 재료로 이루어지는 요철 구조층을 형성할 수 있다.
그리고, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같은, 기판(42a) 상에 볼록부(60a)를 이루는 구조체가 형성되고, 볼록부(60a)의 사이에 기판(42a)의 표면이 노출된 영역[오목부(70a)]가 구획되어 있는 투명 기체(40a)는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 상기 실시형태의 제조 방법에서, 기판(42) 상에 UV 경화성 수지(50a)를 도포하는 대신에, 요철 패턴 전사용 몰드의 오목부에만 UV 경화성 수지를 도포한다. 몰드에 도포한 UV 경화성 수지를 기판(42a)에 밀착시키고, UV 경화성 수지를 기판(42a)에 전사한다. 그에 따라 몰드의 오목부의 형상에 대응하는 형상을 가지는 볼록부(60a)가 기판(42a) 상에 형성된다. 이와 같이 하여 형성한 볼록부(60a) 사이에서는, 오목부[기판(42a)의 표면이 노출된 영역](70a)가 구획되어 있다.
도 1의 (c)에 나타낸 바와 같은, 기판의 표면 그 자체가 볼록부(60b) 및 오목부(70b)를 구성하고 있는 투명 기체(40b)는, 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 공지의 나노 임프린트나 포토리소그래피 등의 기술에 의해, 기판 상에 요철 패턴을 가지는 레지스트층을 형성한다. 레지스트층의 오목부를 에칭하여 기판 표면을 노출시킨 후, 잔존하는 레지스트층을 마스크로서 기판을 에칭한다. 에칭 후, 남은 마스크(레지스트)를 약액으로 제거한다. 이상과 같은 조작에 의하여, 기판의 표면 그 자체에 요철을 형성할 수 있다.
상기와 같이 하여 제조한 투명 기체(40a, 40b)상에, 상기 실시형태와 동일한 방법으로 피복층(30) 및 밀폐층(20)을 형성함으로써, 도 1의 (b), 도 1의 (c)에 나타낸 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(서로 붙임)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 포함하고 있지 않아도 되고, 어느 한쪽만을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 광학 위상차 부재(100)에 광학 부재(320a 또는 320b)로서 편광판을 접합시킨 복합 광학 부재는, 반사 방지 필름으로서 사용할 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 디스플레이 등)를 얻을 수 있다.
광학 위상차 부재를 편광판이나 표시 소자 등의 광학 부재에 접합하기 위하여, 점착제를 사용한다. 점착제로서는 아크릴계나 실리콘계 등 공지의 것을 사용할 수 있다. 실시형태의 광학 위상차 부재는, 볼록부 사이의 간극부가 밀폐층에 의해 밀폐되어 있으므로, 볼록부 사이에 점착제가 들어가는 일이 없다. 그러므로, 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. 이하의 실시예 1∼실시예 3 및 비교예 1, 비교예 2에서 각각 광학 위상차 부재를 제작하고, 각 광학 위상차 부재의 내하중성 및 다른 부재에 대한 접합 전후의 위상차 특성을 평가하였다.
<실시예 1>
요철 패턴 전사용 몰드로서, Si 웨이퍼를 전자선 가공함으로써 얻은 몰드를 준비하였다. 상기 몰드에 있어서, 연장 방향과 직교하는 면에서의 단면 형상이 밑변 180㎚, 높이 420㎚의 대략 이등변삼각형이며, 연장 길이가 15㎜인 직선형으로 연장되는 볼록부가, 270㎚ 피치로 배열된 요철 패턴이 형성되어 있었다.
다음에, 기판(후지 필름 제조의 T80SZ) 상에 불소계 UV 경화성 수지를 도포하고, 상기 몰드를 가압하면서, 자외선을 600mJ/㎠로 조사함으로써 불소계 UV 경화성 수지를 경화시켰다. 수지가 경화한 후, 경화한 수지로부터 몰드를 박리하였다. 이와 같이 하여 몰드의 표면 형상이 전사된, UV 경화성 수지로 구성된 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 얻었다. 상기 투명 기체에 있어서, 상부 폭 90㎚, 하부 폭 270㎚, 높이 420㎚, 연장 길이 15㎜의 직선형으로 연장되는 볼록부가 270㎚ 피치로 배열된 요철 패턴이 형성되었다. 투명 기체의 볼록부의 길이 방향에 대하여 직교하는 면에서의 단면의 형상은, 윗변 90㎚, 아랫변 270㎚, 높이 420㎚의 대략 등각사다리꼴이었다. 그리고, 경화한 불소계 UV 경화성 수지의 굴절률은 1.5였다.
상기와 같이 하여 제작한 투명 기체 상에 TiO2막을 DC 스퍼터에 의해 적층하였다. DC 전력은 1000W로 하였다. 스퍼터링 가스로서 Ar에 2vol%의 O2를 혼합한 혼합 가스를 사용하고, 혼합 가스를 유량 50sccm로 스퍼터링 챔버에 도입하여 챔버 내의 가스압을 0.5Pa로 하였다. 또한, 성막 시의 투명 기체의 온도는 25도로 하였다. TiO2의 성막 속도는 대략 5㎚/분이었다. 스퍼터 성막은 TiO2의 퇴적 막 두께가 450㎚로 될 때까지 행하였다. 그리고, 여기서 TiO2막의 퇴적 막 두께란, 투명 기체의 볼록부의 상면에 퇴적된 TiO2의 막 두께를 가리킨다. 이와 같이 하여 얻어진 광학 위상차 부재에 있어서, 투명 기체의 볼록부의 측면에 피복층으로서 두께 50∼100㎚의 TiO2막이 형성되고, 밀폐층으로서 두께 420㎚의 TiO2막이 형성되었다. 인접하는 볼록부 상의 TiO2막은 접합하여 연속막으로 되어 있었다. 즉, TiO2막으로 이루어지는 밀폐층이 형성되었다. 또한, 인접하는 볼록부 사이에는, 볼록부 측면 및 밀폐층으로 밀폐된 간극부가 형성되어 있었다. 간극부의 높이는 440㎚였다. 그리고, 성막한 TiO2막의 굴절률은 2.5였다. 이와 같이 하여 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같은 광학 위상차 부재를 얻었다.
<실시예 2>
TiO2의 퇴적 막 두께를 200㎚로 하고, TiO2막 상에 ITO막을 더 적층한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 광학 위상차 부재를 제작하였다. ITO막은 DC 스퍼터에 의해 적층하였다. DC 전력은 1000W로 하였다. 스퍼터링 가스로서 Ar에 2vol%의 O2를 혼합한 혼합 가스를 사용하고, 혼합 가스를 유량 50sccm로 스퍼터링 챔버에 도입하여 챔버 내의 가스압을 0.5Pa로 하였다. 또한, 성막 시의 투명 기체의 온도는 25도로 하였다. ITO의 성막 속도는 대략 50㎚/분이었다. 스퍼터 성막은 ITO의 퇴적 막 두께가 250㎚로 될 때까지 행하였다. 그리고, 여기서 ITO막의 퇴적 막 두께란, 투명 기체의 볼록부의 상면에 퇴적된 TiO2막 상에 퇴적된 ITO의 막 두께를 가리킨다.
이와 같이 하여 얻어진 광학 위상차 부재에 있어서, 투명 기체의 볼록부의 측면에 피복층으로서 두께 50∼100㎚의 TiO2막이 형성되고, 밀폐층으로서 TiO2막 및 ITO막으로 이루어지는 두께 420㎚의 막이 형성되었다. 인접하는 볼록부 상의 TiO2막 및 ITO막은 접합하여 연속막으로 되어 있었다. 즉, TiO2막 및 ITO막으로 이루어지는 밀폐층이 형성되었다. 또한, 인접하는 볼록부의 사이에는, 볼록부 측면 및 밀폐층으로 밀폐된 간극부가 형성되어 있었다. 간극부의 높이는 440㎚였다. 그리고, 성막한 TiO2막의 굴절률은 2.5이며, ITO막의 굴절률은 1.9였다. 이와 같이 하여 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같은 광학 위상차 부재를 얻었다.
<실시예 3>
요철 패턴 전사용 몰드로서, Si 웨이퍼를 전자선 가공함으로써 얻은 몰드를 준비하였다. 상기 몰드에 있어서, 상부 폭 90㎚, 하부 폭 270㎚, 높이 420㎚, 연장 길이가 15㎜인 직선형으로 연장되는 볼록부가, 270㎚ 피치로 배열된 요철 패턴이 형성되었다. 몰드의 볼록부의 길이 방향에 대하여 직교하는 면에서의 단면의 형상은, 윗변 90㎚, 아랫변 270㎚, 높이 420㎚의 대략 등각사다리꼴이었다.
다음에, PET 기판[도요보(TOYOBO CO., LTD.）제조, 코스모샤인 A-4100) 상에 불소계 UV 경화성 수지를 도포하고, 상기 몰드를 가압하면서, 자외선을 600mJ/㎠로 조사함으로써 불소계 UV 경화성 수지를 경화시켰다. 수지가 경화된 후, 경화된 수지로부터 몰드를 박리하였다. 이와 같이 하여 몰드의 표면 형상이 전사된 요철 패턴을 가지는 필름형 몰드를 얻었다. 상기 필름형 몰드에 있어서, 연장 방향과 직교하는 면에서의 단면 형상이 밑변 180㎚, 높이 420㎚의 대략 이등변삼각형이며, 연장 길이가 15㎜인 직선형으로 연장되는 볼록부가, 270㎚ 피치로 배열된 요철 패턴이 형성되었다.
요철 구조층을 졸겔법에 의해 형성하기 위하여, 무기 재료의 전구체의 용액(졸겔 재료 용액)을 다음과 같이 하여 조제하였다. 에탄올 22mol, 물 5mol, 농염산 0.004mol 및 아세틸아세톤 4mol을 혼합한 용액에, 테트라에톡시실란(TEOS) 0.75mol 및 디메틸디에톡시실란(DMDES) 0.25mol을 적하하여 가하고, 첨가제로서 계면활성제 S-386(세이미 케미칼 제조)을 0.5wt% 더 가하여 23℃, 습도 45%로 2시간 교반하여 SiO2의 전구체 용액을 얻었다. 상기 전구체 용액을, 기재 상에 바 코팅하고, 전구체 용액의 도막을 형성하였다. 기재로서는 굴절률이 1.517(λ=589㎚)인, 100㎜×100㎜×0.7㎜(두께)의 무알칼리 유리 기판[니혼 덴키 가라스사(Nippon Electric Glass Co. ，Ltd.) 제조, OA10GF]을 사용하였다. 바 코터로서 닥터 블레이드(doctor blade)(YOSHIMITSU SEIKI사 제조)를 사용하였다. 상기 닥터 블레이드는 도막의 막 두께가 5㎛로 되도록 한 설계였지만 닥터 블레이드에 35㎛의 두께의 이미드테이프를 붙여 도막의 막 두께가 40㎛로 되도록 조정하였다.
전구체 용액의 도막을 25℃에서 1분간 방치한 후, 상기와 같이 하여 제작한 필름형 몰드를 도막에 중첩시켰다. 이 때, 80℃로 가열한 압압(押壓) 롤을 필름형 몰드 상에서 회전 이동시킴으로써 필름형 몰드를 도막에 가압하였다. 그 후, 필름형 몰드를 박리하고, 이어서, 오븐을 사용하여 300℃에서 60분 가열하여 도막을 본 소성(燒成)하였다. 이와 같이 하여 필름형 몰드의 요철 패턴이 전사된, 졸겔 재료로 구성된 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 얻었다. 상기 투명 기체에 있어서, 상부 폭 90㎚, 하부 폭 270㎚, 높이 420㎚, 연장 길이 15㎜의 직선형으로 연장되는 볼록부가 270㎚ 피치로 배열된 요철 패턴이 형성되었다. 투명 기체의 볼록부의 길이 방향에 대하여 직교하는 면에서의 단면의 형상은, 윗변 90㎚, 아랫변 270㎚, 높이 420㎚의 대략 등각사다리꼴이었다. 그리고, 경화한 졸겔 재료의 굴절률은 1.4였다.
상기와 같이 하여 제작한 투명 기체 상에, 실시예 1과 동일하게 하여 TiO2막을 퇴적 막 두께가 450㎚로 될 때까지 적층하였다. 이와 같이 하여 얻어진 광학 위상차 부재에 있어서, 투명 기체의 볼록부의 측면에 피복층으로서 두께 50∼100㎚의 TiO2막이 형성되고, 밀폐층으로서 두께 420㎚의 TiO2막이 형성되었다. 인접하는 볼록부 상의 TiO2막은 접합하여 연속막으로 되어 있었다. 즉, TiO2막으로 이루어지는 밀폐층이 형성되었다. 또한, 인접하는 볼록부 사이에는, 볼록부 측면 및 밀폐층으로 밀폐된 간극부가 형성되어 있었다. 간극부의 높이는 440㎚였다. 그리고, 성막한 TiO2막의 굴절률은 2.5였다. 이와 같이 하여 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같은 광학 위상차 부재를 얻었다.
<비교예 1>
TiO2의 퇴적 막 두께를 50㎚로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 광학 위상차 부재를 제작하였다. 이와 같이 하여 얻어진 광학 위상차 부재에 있어서, 투명 기체의 볼록부의 측면에, 피복층으로서 두께 5∼30㎚의 TiO2막이 형성되었다. 투명 기체의 볼록부 상에도 TiO2막이 형성되었으나, 인접하는 볼록부 상의 TiO2막은 이격되어 있고, 인접하는 볼록부 사이의 간극부는 밀폐되지 않았다.
<비교예 2>
TiO2의 퇴적 막 두께를 120㎚로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 광학 위상차 부재를 제작하였다. 이와 같이 하여 얻어진 광학 위상차 부재에 있어서, 투명 기체의 볼록부의 측면에, 피복층으로서 두께 10∼50㎚의 TiO2막이 형성되었다. 투명 기체의 볼록부 상에도 TiO2막이 형성되었으나, 인접하는 볼록부 상의 TiO2막은 이격되어 있고, 인접하는 볼록부 사이의 간극부는 밀폐되지 않았다.
<내하중성 평가>
실시예 1∼실시예 3 및 비교예 1, 비교예 2에서 제작한 광학 위상차 부재의 내하중성을 다음과 같이 하여 측정하였다. 실시예 1,실시예 3 및 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재의 TiO2막 측, 및 실시예 2의 광학 위상차 부재의 ITO막 측에 12㎜φ의 금속제 단자를 사용하여 10kg의 하중을 인가하였다. 이어서, 2개의 편광판을 직교 니콜 상태로 대향시켜 배치하고, 2개의 편광판 사이에 하중 인가 후의 광학 위상차 부재를 설치하였다. 이 때, 각 편광판의 광축과 광학 위상차 부재의 볼록부의 연장 방향이 45도의 각도를 이루도록 배치하였다. 이어서, 한쪽의 편광판 측으로부터 광학 위상차 부재를 향해 광을 조사하고, 다른 쪽의 편광판으로부터 투과한 광을 육안에 의해 관찰하였다. 이 때, 투과광의 밝기가 균일한 것을 합격, 밝기가 균일하지 않은 것을 불합격으로 하였다. 결과를 도 5의 표 중에, 합격을 ○, 불합격을 ×로 표기하여 나타낸다. 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는, 전체면이 균일하게 밝게 보였지만, 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재는, 하중을 인가한 부분이 어둡게 보이고, 투과광의 밝기가 불균일하였다. 이로부터, 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는 하중 인가 후에도 요철 패턴의 형상이 유지되었으나, 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재는 하중을 인가한 부분의 요철 패턴이 변형되어 위상차 특성이 변화되었다고 생각된다.
실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는 TiO2막, 또는 TiO2막 및 ITO막으로 이루어지는 밀폐층에 의해 인접하는 볼록부의 정부가 연결되어 있었기 때문에, 밀폐층 상에 하중을 걸었을 때, 각 볼록부는 인접하는 볼록부에 의해 밀폐층을 통하여 지지되어 있었다고 생각된다. 또한, 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는, 밀폐층을 통하여 각 볼록부가 연결되어 있는 것에 의해, 인가한 하중이 분산되어, 각 볼록부에 가해지는 하중이 작아졌다고 생각된다. 그러므로, 인접하는 볼록부 상의 TiO2막이 이격되어 있는 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재와 비교하여, 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는 각 볼록부가 변형되기 어렵고, 10kg의 하중을 인가한 후에도 요철 패턴이 변형되지 않았다고 생각된다.
<위상차 변화율의 평가>
실시예 1∼실시예 3 및 비교예 1, 비교예 2에서 제작한 광학 위상차 부재에 의해 생기는 위상차를 위상차 측정 장치(Axometrics 제조의 Axoscan)를 사용하여 측정하였다. 측정 결과를 도 5의 표 중에 나타낸다. 실시예 1∼실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 각 광학 위상차 부재에 의해 생긴 위상차는 각각 154㎚, 135㎚, 140㎚, 143㎚, 107㎚였다. 이어서, 시클로올레핀 폴리머 필름에 굴절률이 1.5인 점착제를 도포하고, 실시예 1, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 각 광학 위상차 부재의 TiO2막측, 및 실시예 2의 광학 위상차 부재의 ITO막 측에 접합시켰다. 시클로올레핀 폴리머 필름과 접합시킨 각 광학 위상차 부재의 위상차를 상기 위상차 측정 장치에 의해 측정하였다. 측정 결과를 도 5의 표 중에 나타낸다. 실시예 1∼실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 각 광학 위상차 부재에 의해 생긴 위상차는 각각 153㎚, 135㎚, 138㎚, 104㎚, 48㎚였다. 또한, 실시예 1∼실시예 3, 비교예 1, 비교예 2의 각 광학 위상차 부재의, 접합에 의한 위상차의 변화율을 도 5의 표 중에 나타낸다. 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재에서는, 접합에 의한 위상차의 감소율은 각각 1%, 0%, 1%였지만, 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재는 각각 27%, 55%이며, 위상차의 변화율(감소율)이 컸다.
접합 전의 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재에 있어서, 볼록부의 표면을 피복하고 있는 TiO2(굴절률:2.5)와 간극부(굴절률:1.0)의 굴절률 차가 1.5이며, 이들이 주기적으로 배열되어 있는 것에 의해 상기의 위상차 특성을 얻을 수 있었다. 그러나, 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재는, 인접하는 볼록부 사이의 간극부가 TiO2에 의해 밀폐되어 있지 않으므로, 광학 위상차 부재에 시클로올레핀 폴리머 필름을 접합시켰을 때 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같은 볼록부 사이에 점착제가 들어간 상태로 되었다고 생각된다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같은 볼록부 사이에 점착제가 들어간 상태의 광학 위상차 부재에 있어서, 피복층(TiO2막)과 점착제(굴절률 1.5)의 굴절률 차는 1.0이며, 간극부와 TiO2막 사이의 굴절률 차보다 작기 때문에, 위상차 특성으로의 기여가 작다. 그러므로, 비교예 1, 비교예 2의 광학 위상차 부재에 의해 생기는 위상차가, 접합 후에 크게 감소되었다고 생각된다. 한편, 실시예 1, 실시예 3의 광학 위상차 부재에 있어서는 TiO2막에 의해, 실시예 2의 광학 위상차 부재에 있어서는 TiO2막 및 ITO막에 의해 인접하는 볼록부 사이의 간극부가 밀폐되어 있으므로, 실시예 1∼실시예 3의 광학 위상차 부재는 접합 후에 볼록부 사이에 점착제가 들어가지 않고, 피복층(TiO2막)과 간극부의 주기적인 배열이 유지되었다고 생각된다. 그러므로, 접합 후에도 위상차 특성이 접합 전과 거의 동일하였다고 생각된다.
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 적절히 개변(改變)할 수 있다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명의 광학 위상차 부재는, 디바이스에 내장되어도 우수한 위상차 특성을 유지할 수 있다. 또한, 하중을 인가함으로써 요철 구조가 변형되어 원하는 위상차를 얻을 수 없게 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, 40 : 투명 기체, 42 : 기판, 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 (19)

  1. 요철 패턴을 가지는 투명 기체(基體),
    상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 피복층,
    상기 피복층으로 피복된 상기 요철 패턴의 볼록부 사이에 구획된 간극부, 및
    상기 피복층으로 피복된 상기 요철 패턴의 볼록부를 연결하고 또한 상기 간극부를 밀폐하도록 상기 요철 패턴의 상부에 설치된 밀폐층
    을 포함하고,
    상기 피복층의 굴절률은, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 굴절률보다 크고,
    상기 피복층 및 상기 밀폐층이, 동일 재료로 형성되어 있는, 광학 위상차 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 단면 형상이 사다리꼴인, 광학 위상차 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 간극부가, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부 높이 이상의 높이를 가지는, 광학 위상차 부재.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피복층이 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 황화물, 금속 산질화물 또는 금속 할로겐화물로 구성되어 있는, 광학 위상차 부재.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 광경화성 수지 또는 열경화성 수지인, 광학 위상차 부재.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 구성하는 재료가 졸겔 재료인, 광학 위상차 부재.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 간극부에 공기가 존재하는, 광학 위상차 부재.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 및/또는 상기 밀폐층에 접착된 보호 부재를 더 포함하는, 광학 위상차 부재.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 피복층의 굴절률이 1.8∼2.6이고, 상기 밀폐층의 굴절률이 1.4~2.6인, 광학 위상차 부재.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밀폐층이, 점착제를 통하여 다른 부재를 접합되는, 광학 위상차 부재.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 볼록부의 높이가 100∼2000㎚이고, 상기 볼록부의 폭이 10∼500㎚이고, 상기 요철 패턴의 요철 피치가 100∼1000㎚인, 광학 위상차 부재.
  12. 제1항 또는 제2항에 기재된 광학 위상차 부재, 및
    상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 접착된 광학 부재
    를 포함하는 복합 광학 부재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학 부재가 편광판인, 복합 광학 부재.
  14. 제12항에 기재된 복합 광학 부재, 및
    상기 투명 기체의 상기 요철 패턴이 형성된 면의 반대 측의 면 또는 상기 밀폐층에 접착된 표시 소자
    를 포함하는 표시 장치.
  15. 요철 패턴을 가지는 투명 기체를 준비하는 공정,
    상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 피복층을 준비하는 공정, 및
    상기 피복층으로 피복된 상기 요철 패턴의 인접하는 볼록부를 연결하고 또한 상기 볼록부 사이에 구획된 간극부가 밀폐되도록 상기 요철 패턴 상에 밀폐층을 형성하는 공정
    을 포함하고,
    상기 피복층의 굴절률은, 상기 요철 패턴의 상기 볼록부의 굴절률보다 크고,
    상기 피복층 및 상기 밀폐층이, 동일 재료로 형성되어 있는, 광학 위상차 부재의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 밀폐층 형성 공정에 있어서, 스퍼터, CVD 또는 증착에 의해 상기 밀폐층을 형성하는, 광학 위상차 부재의 제조 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 요철 패턴의 오목부 및 볼록부의 표면을 피복하는 피복층을 형성하는 공정을 더 포함하는, 광학 위상차 부재의 제조 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6776071B2 (ja) * 2016-09-12 2020-10-28 Ｅｎｅｏｓ株式会社 光学位相差部材の製造方法
KR101884092B1 (ko) * 2016-12-05 2018-07-31 한양대학교 산학협력단 위상 공간 필터 및 그 제조 방법
CN110622045A (zh) 2017-05-19 2019-12-27 Jxtg能源株式会社 抗反射构件
KR20200010183A (ko) 2017-05-31 2020-01-30 제이엑스티지 에네루기 가부시키가이샤 방담 부재
US10845670B2 (en) * 2018-08-17 2020-11-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Folded waveguide phase shifters
CN113874768B (zh) * 2021-07-16 2024-09-17 福建晶安光电有限公司 偏振元件、发光二极管以及发光装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005010377A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Mankichi Yo 光学位相差素子
JP2007156441A (ja) * 2005-11-07 2007-06-21 Jds Uniphase Corp 格子トリム・リターダ
JP2008185602A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Toppan Printing Co Ltd 光学シートおよびその製造方法
KR100960183B1 (ko) * 2002-02-12 2010-05-27 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 서브 미크론 공동을 포함하는 컴포넌트

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0799402B2 (ja) * 1986-05-16 1995-10-25 日本電気株式会社 波長板
JPH05238827A (ja) 1992-02-26 1993-09-17 Tonen Corp コーティング用組成物及びコーティング方法
JPH06122852A (ja) 1992-10-09 1994-05-06 Tonen Corp コーティング用組成物及びコーティング方法
JP3212400B2 (ja) 1993-02-19 2001-09-25 東燃ゼネラル石油株式会社 セラミックコーティング用組成物及びコーティング方法
JP3307471B2 (ja) 1993-02-24 2002-07-24 東燃ゼネラル石油株式会社 セラミックコーティング用組成物及びコーティング方法
JP3385060B2 (ja) 1993-04-20 2003-03-10 東燃ゼネラル石油株式会社 珪素−窒素−酸素−（炭素）−金属系セラミックス被覆膜の形成方法
JP2909363B2 (ja) 1993-09-28 1999-06-23 日立金属株式会社 静磁波マイクロ波装置
JP3370408B2 (ja) 1993-12-28 2003-01-27 東燃ゼネラル石油株式会社 セラミックコーティングの製造方法
JP3449798B2 (ja) 1994-10-14 2003-09-22 東燃ゼネラル石油株式会社 ＳｉＯ２被覆プラスチックフィルムの製造方法
JP4653376B2 (ja) 2002-07-18 2011-03-16 コニカミノルタホールディングス株式会社 積層膜の形成方法
JP2004198902A (ja) 2002-12-20 2004-07-15 Konica Minolta Holdings Inc 反射防止フィルムおよびその製造方法と画像表示装置
US8164721B2 (en) 2003-12-11 2012-04-24 Tan Kim L Grating trim retarders
US7203001B2 (en) * 2003-12-19 2007-04-10 Nanoopto Corporation Optical retarders and related devices and systems
JP4090462B2 (ja) * 2004-10-18 2008-05-28 株式会社リコー 磁気光学素子及び光学装置
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
JP2010091644A (ja) * 2008-10-06 2010-04-22 Alpha Kaken Kk 光学モジュール
JP5636650B2 (ja) * 2009-08-14 2014-12-10 セイコーエプソン株式会社 偏光素子および投写型表示装置
JP5353666B2 (ja) * 2009-11-30 2013-11-27 旭硝子株式会社 ワイヤグリッド型偏光子および光ヘッド装置
JP2012008363A (ja) 2010-06-25 2012-01-12 Sony Chemical & Information Device Corp 波長板の製造方法
KR101898753B1 (ko) 2011-04-04 2018-09-13 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 접착제를 포함하는 광학 적층물
JP6576020B2 (ja) 2013-03-06 2019-09-18 日東電工株式会社 画像表示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100960183B1 (ko) * 2002-02-12 2010-05-27 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 서브 미크론 공동을 포함하는 컴포넌트
JP2005010377A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Mankichi Yo 光学位相差素子
JP2007156441A (ja) * 2005-11-07 2007-06-21 Jds Uniphase Corp 格子トリム・リターダ
JP2008185602A (ja) * 2007-01-26 2008-08-14 Toppan Printing Co Ltd 光学シートおよびその製造方法

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