KR100874558B1 - 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 80nm 내지 1000㎛ 정도의 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조가 부여되어, 광학 시이트, 광학 필름 등의 일반적인 광학 용도에 사용 가능한 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 광학 부품용 성형체는, 광중합성 조성물을 광중합하여 수득된 광학 부품용 성형체로서, 매트릭스, 및 상기 매트릭스 내에서 1방향으로 배열된 다수의 주상 구조체를 구비하고, 상기 주상 구조체가 상기 매트릭스와 다른 굴절률을 갖고 상기 배향 방향에 직교하는 면 내에서 격자 형상으로 배열되어, 80nm 내지 1000㎛의 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조를 갖는다.

Description

광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법{OPTICAL COMPONENT-USE MOLDING AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것이고, 상세하게는 회절, 편향, 확산 등의 광학 특성을 갖는 광학 시이트나 광학 필름 등의 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 광학 부품용 성형체로서는, 예컨대, CCD 검출기를 이용한 촬상 소자에서의 무아레(moire)의 발생을 억제하는 광학적 로우패스(lowpass) 필터가 있다.

플라스틱제 필름이나 시이트 내에 광학적 특성이 다른 부분을 1차원 또는 2차원의 규칙성을 갖게 하여 배열한 부재를 광제어판 등의 광학 부품으로서 사용하는 시도가 이루어지고 있다.

예컨대, 2차원의 규칙성을 갖게 하여 배열시킨 구성으로서는, 블록 폴리머를 필름의 두께 방향에 직교하는 평면 내에서 규칙적으로 배열한 것이 제안되어 있다(비특허문헌 1).

또한, 1차원의 규칙성을 갖게 하여 배열시킨 구조로서, 막형상의 자외선경화성 조성물에 소정 각도로부터 자외선을 조사하여 자외선경화성 조성물을 경화시키고, 이어서 경화한 자외선경화성 조성물 상에 제 2 자외선경화성 조성물을 막형상으로 보유하고, 이 상태로 별도의 각도로부터 자외선을 조사하여 제 2 자외선경화성 조성물을 경화시켜, 시이트의 두께 방향과 직교하는 방향에서 광학적 특성이 다른 부분을 적층한 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1).

비특허문헌 1: Macromolecules 2003, 36, 3272-3288

특허문헌 1: 일본 특허공개 제1988-309902호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 비특허문헌 1에 기재된 구조는, "나노미터" 오더(order)의 배열 주기를 갖고 있기 때문에, 80nm 내지 1000㎛ 정도의 배열 주기를 필요로 하는 일반적 광학 용도에는 사용할 수 없는 것이었다.

한편, 특허문헌 1에 기재된 구조는 마이크론 이하 오더의 규칙성을 갖고 있지만, 배열의 정밀도가 낮아, 고도한 광제어가 요구되는 광학 용도에는 적합하지 않다는 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 80nm 내지 1000㎛ 정도의 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조가 부여되어, 광학 시이트, 광학 필름 등의 일반적 광학 용도에 사용가능한 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 의하면, 광중합성 조성물을 광중합하여 수득된 광학 부품용 성형체로서, 매트릭스, 및 상기 매트릭스 내에서 1방향으로 배열된 다수의 주상(柱狀) 구조체를 구비하고, 상기 주상 구조체가 상기 매트릭스와 다른 굴절률을 갖고 상기 배향 방향에 직교하는 면 내에서 격자 형상으로 배열되며, 80nm 내지 1000㎛ 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 부품용 성형체가 제공된다.

본 발명의 다른 바람직한 태양에 의하면, 상기 주상 구조체의 직경이 80nm 이상 1000㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 바람직한 태양에 의하면, 상기 주상 구조체의 배열 주기가 80nm 이상 1000㎛ 이하이다.

본 발명의 다른 태양에 의하면, 광학 부품용 성형체의 제조방법으로서, 2작용성 이상의 다작용성 모노머 또는 올리고머와 광중합개시제를 함유하는 광중합성 조성물을 성형틀에 주입하는 공정, 및 상기 광중합성 조성물에 평행광을 조사하여 상기 광중합성 조성물을 중합 경화시켜, 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에서 1방향으로 배열된 다수의 주상 구조체를 구비한 광학 부품용 성형체를 형성하는 공정을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 부품용 성형체의 제조방법이 제공된다.

이러한 구성에 의하면, 광중합성 조성물에 평행광을 조사했을 때에, 광중합성 조성물 상에서 일어나는 주기적 굴절률 변화에 의해서 광중합성 조성물이 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에서 1방향으로 배열된 다수의 주상 구조체를 구비한 광학 부품용 성형체로 중합 경화된다. 따라서, 복잡한 공정을 거치지 않고 고도한 광제어가 가능한 광학 시이트나 광학 필름 등의 광학 부품용 성형체가 얻어진다.

본 발명의 다른 바람직한 태양에 의하면, 상기 평행광의 파장 반값 전체폭이 100nm 이하이다.

본 발명의 다른 바람직한 태양에 의하면, 상기 평행광의 광강도 분포가 대략 일정하다.

본 발명의 다른 바람직한 태양에 의하면, 광중합성 조성물을 광중합하여 수득된 성형체로서, 상기 성형체에 레이저 광선을 조사할 때, 상기 성형체에 형성되어 있는 주기적 굴절률 변화를 반영한 회절 패턴이 얻어지는 광학 부품용 성형체가 제공된다.

발명의 효과

본 발명은, 80nm 내지 1000㎛ 정도의 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조가 부여되어, 광학 시이트, 광학 필름 등의 일반적 광학 용도에 사용 가능한 광학 부품용 성형체 및 그의 제조방법을 제공한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

도 1은 본 발명의 1실시형태의 성형체(1)의 규칙 구조를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 성형체(1)는 광학 부품용의 성형체이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 성형체(1)는 시이트 또는 필름상의 매트릭스(2), 및 매트릭스(2) 내에 배치된 다수의 주상 구조체(3)를 구비하고 있다. 주상 구조체(3)는 매트릭스(2)와 굴절률이 다르고, 1방향(매트릭스(2)의 두께 방향)으로 배향되어 규칙적으로 배열되어 있다. 본 실시태양에서는, 주상 구조체(3)의 배열 주기는 80nm 내지 1000㎛로 설정되고, 바람직하게는 90nm 내지 5000nm, 보다 바람직하게는 100nm 내지 500nm이다.

주상 구조체(3)의 직경(각주상의 경우는 외접원의 직경을 말함)은 80nm 내지 1000㎛이며, 바람직하게는 90nm 내지 5000nm, 보다 바람직하게는 100nm 내지 500 nm이다.

주상 구조체(3)의 배열 주기 또는 직경이 80nm 미만이거나 또는 1000㎛보다 큰 주상 구조체는, 350nm 내지 2000nm의 파장 범위의 광에 대한 간섭 효과가 약하기 때문에 광학적인 기능을 발휘하지 않는다. 따라서, 본 실시태양에서는 주상 구조체(3)의 직경을 80nm 내지 1000㎛로 설정함으로써, 일반적인 광학 부품에 필요하게 되는 회절, 편향 등의 광학 특성을 얻고 있다.

따라서, 성형체(1)는 80nm 내지 1000㎛의 오더로 주기적으로 굴절률이 변화되는 규칙성이 높은 구조를 갖는 것이다. 이러한 성형체는, 고도한 광 제어가 가능하기 때문에 일반적인 광학 용도에 적합하여, 광학 시이트나 광학 필름 등의 광학 부품으로서 사용할 수 있다.

성형체(1)는 광중합성 조성물을 소정의 틀에 주입하고, 이 광중합성 조성물에 광을 조사하여 중합 경화시킴으로써 형성된다. 광중합성 조성물로서, 2작용성 이상의 다작용성 모노머 또는 올리고머와 광중합개시제를 함유하는 것을 사용할 수 있다.

2작용성 이상의 모노머를 조성물에 포함시킴으로써, 중합 경화시에 광중합성 조성물의 두께 방향에 수직한 면 내에서 중합도(가교 밀도)의 조밀(粗密)이 생기기 쉽게 된다. 중합도(가교 밀도)가 치밀한 부분은 성긴 부분보다도 굴절률이 높아진다. 이러한 굴절률의 고저가 발생하면, 굴절률이 높은 부분이 도파(導波) 모드로 되어, 보다 많은 빛이 이 굴절률이 높은 부분을 지나게 된다.

이것 때문에, 중합도(가교 밀도)가 치밀하여 굴절률이 높아진 영역의 아래쪽에서는, 광경화성 조성물의 광 반응은 중합도(가교 밀도)의 조밀이 더욱 강조되어 진행한다고 생각된다. 이러한 현상에 의해서, 매트릭스 내에 매트릭스(2)와 굴절률이 다른 다수의 주상 구조체(3)가 형성된다고 생각된다.

2작용성 이상의 다작용성 모노머로서는, 예컨대, 분자 내에 2개 이상의 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 모노머라면 특별히 한정되지 않지만, 그 중에서도 (메트)아크릴로일기, 바이닐기, 알릴기 등을 함유하는 것이 특히 바람직하다.

이러한 2작용성 이상의 다작용성 모노머의 구체예로서는, 트라이에틸렌글라이콜 다이(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌글라이콜 다이(메트)아크릴레이트, 네오펜틸글라이콜 다이(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이(메트)아크릴레이트, 수첨 다이사이클로펜타다이엔일 다이(메트)아크릴레이트, 에틸렌 옥사이드 변성 비스페놀 A 다이(메트)아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 다작용성 에폭시(메트)아크릴레이트, 다작용성 우레탄(메트)아크릴레이트, 다이바이닐벤젠, 트라이알릴사이아누레이트, 트라이알릴아이소사이아누레이트, 트라이알릴트라이멜리테이트, 다이알릴클로렌데이트, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드, 다이알릴프탈레이트 등을 들 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다.

분자 내에 3개 이상의 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 다작용성 모노머를 이용하면, 중합도(가교 밀도)의 조밀이 보다 커지기 쉬워, 주상 구조체가 형성되기 쉽게 된다.

특히 바람직한 3개 이상의 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 다작용성 모노머로서는, 트라이메틸올프로판 트라이(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라(메트)아크릴레이트, 펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트가 있다.

광중합성 조성물로서 2종 이상의 다작용성 모노머 또는 올리고머를 사용하는 경우에는, 각각의 단독 중합체의 굴절률이 다른 것을 사용하는 것이 바람직하고, 그 굴절률 차이가 큰 것을 조합시키는 것이 보다 바람직하다.

회절, 편향, 확산 등의 기능을 고효율로 얻어지도록 하기 위해서는 굴절률 차이를 크게 잡는 것이 필요하고, 그 굴절률 차이가 0.01 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다.

한편, 3종 이상의 다작용성 모노머 또는 올리고머를 사용하는 경우는, 각각의 단독 중합체중 적어도 어느 2개의 굴절률 차이가 상기 범위 내가 되도록 하면 바람직하다. 또한, 단독 중합체의 굴절률 차이가 가장 큰 2개의 모노머 또는 올리고머는, 고효율인 회절, 편향, 확산 등의 기능을 얻기 위하여 중량비로 10:90 내지 90:10의 비율로 이용하는 것이 바람직하다.

본 실시태양에 있어서는, 광중합성 조성물로서 상기와 같은 다작용성 모노머 또는 올리고머와 함께, 분자 내에 1개의 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 단작용성 모노머 또는 올리고머를 사용할 수도 있다.

이러한 단작용성 모노머 또는 올리고머로서는, (메트)아크릴로일기, 바이닐기, 알릴기 등을 함유하는 것이 특히 바람직하다.

단작용성 모노머의 구체예로서는, 예컨대 메틸 (메트)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼푸릴 (메트)아크릴레이트, 에틸카르비톨 (메트)아크릴레이트, 다이사이클로펜텐일옥시에틸 (메트)아크릴레이트, 아이소보닐 (메트)아크릴레이트, 페닐카르비톨 (메트)아크릴레이트, 노닐페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로일옥시에틸 석시네이트, (메트)아크릴로일옥시에틸 프탈레이트, 페닐 (메트)아크릴레이트, 사이아노에틸 (메트)아크릴레이트, 트라이브로모페닐 (메트)아크릴레이트, 페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 트라이브로모페녹시에틸 (메트)아크릴레이트, 벤질 (메트)아크릴레이트, p-브로모벤질 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 라우릴 (메트)아크릴레이트, 트라이플루오로에틸 (메트)아크릴레이트, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 (메트)아크릴레이트 등의 (메트)아크릴레이트 화합물; 스타이렌, p-클로로스타이렌, 바이닐아세테이트, 아크릴로나이트릴, N-바이닐피롤리돈, 바이닐나프탈렌 등의 바이닐 화합물; 에틸렌글라이콜 비스알릴카보네이트, 다이알릴 프탈레이트, 다이알릴 아이소프탈레이트 등의 알릴 화합물 등을 들 수 있다.

이들 단작용성 모노머 또는 올리고머는 성형체에 유연성을 부여하기 위해서 사용된다. 단작용성 모노머 또는 올리고머의 양은 다작용성 모노머 또는 올리고머와의 합계량중 10 내지 99질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 50질량%의 범위이다.

또한, 광중합성 조성물로서, 상기 다작용성 모노머 또는 올리고머와 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 가지지 않는 화합물을 포함하는 균일 용해 혼합물을 이용할 수도 있다.

중합성 탄소-탄소 이중 결합을 가지지 않는 화합물로서는, 예컨대 폴리스타이렌, 폴리메타크릴산메틸, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리바이닐알코올, 나일론 등의 폴리머류, 톨루엔, n-헥산, 사이클로헥산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸알콜, 에틸알콜, 아세트산에틸, 아세토나이트릴, 다이메틸아세토아마이드, 다이메틸폼아마이드, 테트라하이드로퓨란과 같은 저분자 화합물, 유기 할로겐 화합물, 유기 규소 화합물, 가소제, 안정제와 같은 첨가제 등을 들 수 있다.

이들 중합성 탄소-탄소 이중 결합을 가지지 않는 화합물의 사용량은 성형체를 제조할 때에 광중합성 조성물의 점도를 저하시켜 취급성을 좋게 하기 위해서 사용되며, 다작용성 모노머 또는 올리고머와의 합계량중 1 내지 99질량%의 범위로 하는 것이 바람직하고, 취급성도 좋게 하면서 규칙적인 배열을 가진 주상 구조체를 형성시키기 위하여 보다 바람직하게는 1 내지 50질량%의 범위이다.

본 실시형태에 있어서, 광중합성 조성물에 사용하는 광중합개시제는 자외선 등의 활성 에너지선을 조사하여 중합을 하는 통상의 광중합에서 사용되는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 벤조페논, 벤질, 미힐러즈 케톤(Michler's ketone), 2-클로로싸이오잔톤, 벤조인에틸에터, 다이에톡시아세토페논, p-t-부틸트라이클로로아세토페논, 벤질다이메틸케탈, 2-하이드록시-2-메틸프로필페논, 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2-벤질-2-다이메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1, 다이벤조수베론 등을 들 수 있다.

이들 광중합개시제의 사용량은, 그 밖의 광중합성 조성물의 100중량부에 대하여 0.001 내지 10중량부의 범위로 하는 것이 바람직하고, 성형체의 투명성을 떨어뜨리지 않도록 하기 위해 0.01 내지 5중량부로 하는 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태의 성형체(1)는 매트릭스(2) 내에 매트릭스(2)와 굴절률이 다른 다수의 주상 구조체(3)가 1방향으로 배향하여 배치되어 있다. 주상 구조체(3)는 배향 방향과 수직한 면 내에서 2차원적인 규칙성을 갖고 배치되어 있다. 주상 구조체로서는, 원주상, 타원주상, 각주상 등의 것을 들 수 있다.

이 규칙성은, 기본 병진 벡터 a, b로 구성되는 2차원의 브라베이(Bravais) 격자로 표시된다. 구체적으로는, 본 실시태양에서는 단위 격자는 도 2 내지 6로 표시되는 정방(正方), 육방(六方), 단순장방(單純長方), 면심장방(面心長方), 사방(斜方)의 5종의 격자 중 어느 하나이다. 이들 단위 격자는, 표 1에 나타낸 벡터 a와 b의 크기, 및 그들이 이루는 각 φ에 의해 표시된다.

원주상 구조체가 육방 격자상(도 7에 매트릭스(2) 중에 원주상 구조체(3)가 배열된 상태를 모식적으로 나타냄) 또는 정방 격자상으로 배치된 것은, 3축 또는 2축의 회절 패턴이 발생하여, 하나의 성형체에 있어서 다축의 분리를 할 수 있는 광학적 로우패스 필터로서 바람직하다. 한편, 육방 격자란, 삼각 격자와 벌집(honeycomb) 격자를 포함한다.

본 발명의 성형체에 있어서, 그 규칙성은 보다 바람직하게는 2차까지의 패턴이 얻어지는 것이지만, 편향 등의 용도에 따라서는 도 8에 나타낸 바와 같은 일차까지의 회절 패턴(4)이더라도 좋다.

본 실시형태의 성형체(1)를 도 9의 시료(7)의 위치에 배치하여, 원주상 구조체(3)의 배향 방향에서 레이저 광원(5)으로부터의 레이저 광선(6)을 조사하면, 스크린(8)에 원주상 구조체(3)의 규칙성에 근거하는 회절 패턴(9)이 관찰된다.

플라스틱 필름 등의 고분자 고체의 결정화나 상분리에 근거하는 고차 구조를 평가하는 방법으로서, 고분자 고체에 레이저 광선을 조사하여, 그 구조에 반영하여 생기는 산란 패턴을 검출하는 광산란법이라고 불리는 방법이 있다.

도 10에 광확산법에 사용되는 광학계를 나타내었다. 레이저 광원(5)으로부터의 레이저 광선(6)을 편광자(10)를 통해서 시료(7)에 조사하고, 시료(7)의 내부의 구조에 기인한 산란광을 검광자(11)를 통해서 후방의 스크린(8)에 투영하여 산란 패턴(12)을 관찰한다. 여기서, 화살표(13)는 편광자(10) 및 검광자(11)를 통과한 후의 광의 편광 방향을 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 편광 방향이 직행하는 경우의 광학계를 Hv 산란, 평행한 경우를 Vv 산란이라고 부르고 있다. Hv 산란으로부터 시료의 광학적 이방성의 정보가, Vv 산란으로부터 시료의 밀도 요동이나 광학적 이방성에 관한 정보가 얻어진다.

이러한 광학계에서 결정성 고분자로서 알려진 폴리에틸렌의 광산란 패턴을 관찰하면, 이 폴리에틸렌 결정이 방사상의 광학 이방성을 갖는 구정(球晶)을 형성하는 것에 근거하여, 도 10에 나타낸 바와 같은 클로버형의 산란 패턴(12)이 관찰된다.

이와는 대조적으로, 80nm 이상 1000㎛ 이하 오더로 원주상 구조체가 육방 격자상이나 정방 격자상으로 규칙적으로 배열되어 있는 본 실시태양의 성형체에서는, 도 10의 광학계 내에서 검광자(11)를 제거한 광학계에서 산란 패턴을 스크린(8) 상에 투영한 경우에, 원주상 구조체의 규칙성 배치에 기초한 광의 간섭 효과에 의해 회절 패턴이 얻어진다. 본 발명에 있어서, 회절 패턴이 얻어진다는 것은, 도 14에 나타낸 바와 같은 회절 패턴이 관찰되는 것을 말한다.

본 실시형태의 성형체(1)의 형상은, 광학 부품으로서 사용되는 시이트 또는 필름에 특히 적합한 것이지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.

다음으로, 본 실시태양의 성형체(1)의 제조방법에 대하여 설명한다. 도 11은 성형틀(14)을 나타내고, (a)는 그 평면도, (b)는 그 단면도이다.

성형틀(14)의 상부 커버(15) 등의 광원측에 위치하는 부재는, 조사광에 대하여 광학적인 흡수가 없는 광투과성의 것이 사용된다. 구체적으로는, 파이렉스(등록상표) 유리나 석영 유리, 불소화 (메트)아크릴 수지 등의 투명 플라스틱 재료 등을 사용할 수 있다.

성형틀(14)은 성형하는 성형체의 형상에 따른 여러 가지 형상의 것을 사용할 수 있고, 예컨대, 도 11에 나타낸 바와 같은 직사각형의 것 외에, 필름 형상의 성형체를 얻는 경우에는, 2장의 유리판 사이에 공극을 마련하고, 그 공극 내에 광중합성 혼합물을 보유하도록 할 수도 있다.

본 실시형태에서, 광중합성 조성물을 광중합할 때는 중합이 저해되지 않도록, 광중합성 조성물을 공기에 접하지 않도록 성형틀(14) 중에서 액밀(液密)로 하여 봉입하는 것이 바람직하다.

우선, 광중합성 조성물을 성형틀(셀)(14)의 공극부에 충전한다. 이어서, 성형틀(14) 중에 봉입된 광중합성 조성물에 자외선 등의 광을 평행광으로서 조사하여 광중합성 조성물을 중합 경화시킨다. 이 때, 조사되는 평행광은, 주상 구조체의 규칙적인 배열을 형성시키는 점에서, 광의 진행 방향에 직교하는 단면 내에서의 광강도 분포가 대략 일정한 것이 바람직하다.

광원으로서는 특별히 한정되지 않지만 예컨대 점 광원이나 막대상 광원으로부터의 광을 거울이나 렌즈 등에 의해 광강도 분포가 대략 일정(해트(hat)형 분포)한 평행광으로 한 것, 면발광 반도체 레이저(VCSEL) 등의 면상 광원 등이 바람직하다.

조사하는 광의 평행도로서는, 주상 구조체의 규칙적인 배열을 형성시키는 점에서, 빔 확대각이 ±0.03rad 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 ±0.001rad 이하의 범위이다. 여기서, 레이저 광선은 평행도의 점에서는 바람직한 광원이지만, 그 광강도 분포가 가우스형의 분포를 갖고 있기 때문에, 적당한 필터 등을 이용하여 광강도 분포를 대략 일정하게 하여 사용하는 것이 바람직하다.

성형체에 있어서 주상 구조체의 배열의 규칙성을 높게 하기 위해서는, 성형체의 막 두께 방향에 직교하는 평면 내에서 중합 반응을 균일하게 진행시키는 것이 바람직하고, 광강도 분포, 도 12에 나타낸 바와 같이 조사 영역(area)의 복수점(I 내지 IX)의 광강도를 측정하여, 다음 수학식 1로 주어지는 조도 분포의 값이 2.0% 이하인 것이 바람직하고, 1.0% 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 주상 구조체가 규칙적인 배열을 얻기 위해서는 조사광의 파장폭이 좁은 쪽이 좋고, 따라서, 반값 전체폭으로 100nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하인 것이 좋다.

이하에 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니다.

(실시예 1)

광중합성 조성물로서, 단독 중합체의 굴절률이 1.489인 메틸 메타크릴레이트 50질량부 및 마찬가지로 단독 중합체의 굴절률이 1.535인 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트 50질량부로 이루어지는 혼합물에, 광중합개시제로서 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤 1질량부를 용해시킨 광중합성 조성물을 사용했다.

수득된 광중합성 조성물을, 도 11에 나타낸 바와 같은 50mm×50mm, 두께 0.1mm의 유리 셀 중에 필름 형상으로 봉입했다. 이어서, 상부 커버(15)의 표면에 대하여 수직 방향에서, 빔의 확대각이 ±0.001rad 이하이며, 광의 진행 방향에 대하여 수직 단면 내의 광강도 분포에 있어서의 조도 분포가 2.0% 이하인 자외선을 조사하여, 광중합성 조성물을 중합 경화하여 플라스틱 필름을 수득했다.

한편, 광원에는, 도 13에 나타낸 바와 같은 발광 스펙트럼을 갖는 초고압 수은등을 사용한 평행광 자외선 조사 장치를 이용하여, 간섭 필터에 의해 중심 파장 365nm, 반값 전체폭 10nm의 단색광을 취출하여 조사했다.

수득된 플라스틱 필름에, 도 9에 나타낸 바와 같이 막 두께 방향에서 파장 532nm의 레이저 광선을 조사하여 회절 패턴의 평가를 한 바, 도 14에 나타낸 바와 같이 폴리머 내부의 막 두께 방향에 수직한 면 내에서 직경 2마이크론의 원주상 구조체가 주기 5마이크론으로 육방 격자상으로 배열한 것에 기인하는 회절 패턴이 관찰되었다. 또한, 수득된 플라스틱 필름을 편광 현미경으로 관찰하여, 그 화상을 도 15에 나타내었다. 이 편광 현미경 화상의 푸리에 변환 화상은, 도 16에 나타낸 바와 같이, 원주상 구조체가 육방 격자상으로 배열한 것에 기인하는 패턴이 관찰되 었다.

(실시예 2)

광중합성 조성물로서, 단독 중합체의 굴절률이 1.537인 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 100질량부에 2-벤질-2-다이메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1을 1질량부 용해시킨 광중합성 조성물을 사용했다.

확대각이 ±0.001rad 이하이며, 광의 진행방향에 대하여 수직 단면 내의 광강도 분포에 있어서의 조도 분포가 2.0% 이하인 자외선을 조사하여 광중합성 조성물을 중합 경화시켜 플라스틱 필름을 수득했다.

한편, 광원에는 도 13에 나타낸 바와 같은 발광 스펙트럼을 갖는 초고압 수은등을 사용한 평행광 자외선 조사 장치를 이용하여, 자외 투과 필터(스루가세이기사 제품 U360)에 의해 반값 전체폭이 100nm인 파장 250 내지 400nm의 자외광을 이용했다.

수득된 플라스틱 필름을 실시예 1과 같이 하여 회절 패턴의 평가를 한 바, 실시예 1과 마찬가지로 폴리머 내부의 막 두께 방향에 수직한 면 내에서 직경 2마이크론의 원주상 구조체가 주기 6마이크론으로 육방 격자상으로 배열한 것에 기인하는 회절 패턴이 얻어졌다.

(비교예 1)

광중합성 조성물로서, 단독 중합체의 굴절률이 1.535인 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트 100질량부에, 광중합개시제로서 1질량부의 2-벤질-2-다이메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄온-1을 용해시켜 광중합성 조성물을 사용했다.

도 13에 나타낸 바와 같은 발광 스펙트럼을 갖는 초고압 수은등을 사용한 평행광 자외선 조사 장치를 이용하여, 확대각이 ±0.001rad 이하이며, 광의 진행 방향에 대하여 수직 단면 내의 광강도 분포에 있어서의 조도 분포가 2.0% 이하인 자외선을, 광학 필터 등을 개재시키지 않고 이 광중합성 조성물을 충전한 유리제 셀에 조사하여 플라스틱 필름을 수득했다.

수득된 플라스틱 필름을 실시예 1과 같이 하여 회절 패턴의 평가를 한 바, 도 17에 나타낸 광산란상이 얻어지고 특징적인 패턴은 관찰되지 않았다. 또한, 수득된 플라스틱 필름을 편광 현미경으로 관찰하여 그 화상을 도 18에 나타내었다. 이 편광 현미경 화상의 푸리에 변환 화상에서도 특징적인 패턴은 관찰되지 않았다.

도 1은 본 발명의 성형체를 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 정방 격자의 설명도이다.

도 3은 육방 격자의 설명도이다.

도 4는 단순장방 격자의 설명도이다.

도 5는 면심장방 격자의 설명도이다.

도 6은 사방 격자의 설명도이다.

도 7은 본 발명의 성형체의 원주상 구조체의 규칙성 배열을 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 8은 1차 회절 패턴을 모식적으로 나타내는 도면이다.

도 9는 성형체의 회절 패턴을 측정하는 개략 구성도이다.

도 10은 광산란법의 광학계의 개략 구성도이다.

도 11은 본 발명의 성형체를 제조하는 성형틀인 셀의 구조를 나타내고, (a)는 평면도이며 (b)는 단면도이다.

도 12는 조사광의 조도 분포를 측정하는 측정점을 나타내는 도면이다.

도 13은 본 발명에서 사용하는 초고압 수은등의 발광 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 14는 본 발명의 성형체에서 관찰되는 회절 스폿을 나타내는 도면이다.

도 15는 본 발명의 성형체의 편광 현미경 화상을 나타내는 도면이다.

도 16은 본 발명의 성형체의 편광 현미경 화상의 푸리에 변환 화상을 나타내는 도면이다.

도 17은 비교예의 성형체에서 관찰되는 광산란상을 나타내는 도면이다.

도 18은 비교예의 성형체의 편광 현미경 화상을 나타내는 도면이다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 광학 부품용 성형체의 제조방법으로서,

   2작용성 이상의 다작용성 모노머 또는 올리고머와 광중합개시제를 함유하는 광중합성 조성물을 성형틀에 주입하는 공정, 및

   상기 광중합성 조성물에 평행광을 조사하여 상기 광중합성 조성물을 중합 경화시켜, 매트릭스 및 상기 매트릭스 내에서 1방향으로 배열된 다수의 주상 구조체를 구비한 광학 부품용 성형체를 형성하는 공정을 구비하며,

   상기 평행광의 파장 반값 전체폭이 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 광학 부품용 성형체의 제조방법.
5. 삭제
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 평행광이, 상기 평행광의 진행 방향에 직교하는 단면 내에서 광강도를 측정하여 하기 수학식 1로 주어지는 조도 분포의 값이 2.0% 이하인 광학 부품용 성형체의 제조방법:

   수학식 1

   
7. 삭제

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