(57)【要約】【課題】光学素子において、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できるようにする。【解決手段】光学素子１は、光透過性を有する基板２と、基板２上におけるｘ方向に延在し、基板２上においてｘ方向と直交するｙ方向に複数配列されており、導電性を有する突条５と、ｙ方向における突条５の間に形成された溝７と、を有する格子部８と、光透過性の樹脂材料からなり、基板２の法線方向から見て溝７を含む格子部８の一部分のみを覆って配置され、突条５に密着している補強部６と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板と、
前記基板上における第１方向に延在し、前記基板上において前記第１方向と直交する第２方向に複数配列されており、導電性を有する突条と、前記第２方向における前記突条の間に形成された溝と、を有する格子部と、
光透過性の樹脂材料からなり、前記基板の法線方向から見て前記溝を含む前記格子部の一部分のみを覆って配置され、前記突条に密着している補強部と、
を備える、光学素子。
【請求項２】
前記補強部は、前記格子部における光束の有効入射領域に重なる範囲に設けられている、
請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記有効入射領域における前記法線方向から見た、前記溝の面積に対する前記補強部による被覆面積の比率は１０％以上３０％以下である、
請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記補強部は、前記格子部の前記溝の内側のみに設けられている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記補強部は、前記格子部における前記突条を複数本にわたってまたぐ島状に設けられている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記補強部は、前記格子部における前記突条を複数本にわたってまたぐ線状に設けられている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記第２方向における前記突条の配列ピッチに対する前記突条の幅の比は、３０％以上５０％以下である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項８】
前記補強部の屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて、１を超え１．５５以下である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置等において、種々の偏光子が用いられている。
例えば、液晶表示装置に含まれる液晶表示パネルでは、透明電極を配置したガラス板によって液晶材料を挟み込んだ液晶セルの両面に直線偏光板が配置されている。
例えば、有機ＥＬディスプレイなどでは、外光の反射防止のため、直線偏光板とλ／４波長板とを組み合わせた円偏光板が画像表示パネルの視聴面側に配置されることもある。
偏光子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、一方向に延伸させて製造する吸着配向型偏光板が用いられることが多い。
近年、耐熱性、薄層化、光利用効率などの観点から、吸着配向型偏光板に代えて反射型偏光子を用いることが提案されている。反射型偏光子の一例として、ワイヤグリッド型偏光子が知られている。
ワイヤグリッド型偏光子においては、良好な光学特性を得るために、金属配線のパターン幅に対するパターン高さの比（アスペクト比）を充分に高くする必要がある。
しかし、高アスペクト比の微細格子構造体では構造体の倒壊が起こりやすい。高アスペクト比であっても、構造体の一部が倒壊すると光学特性は劣化する。
例えば、特許文献１、２には、ワイヤグリッド型偏光子において微細格子構造体の倒壊を防止するために、保護層を設けることが提案されている。
特許文献１のワイヤグリッド型偏光子では、偏光子の金属配線側の表面を全面的に覆うように樹脂製の保護層が形成される。
特許文献２の偏光板では、金属の微細格子構造体の各溝部に透明樹脂からなる凸状体が嵌合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０９０１４１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／１６３３９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来技術には以下のような問題がある。
特許文献１に記載の技術では、金属配線が樹脂で覆われている。樹脂は硬化前の粘性に応じて金属配線間に張り出している。このような構成によれば、保護層を有しない場合に比べて金属配線間の空間の屈折率が大きくなる。このため、金属配線間の空間が空気のみからなる場合に比べると、金属配線間におけるＴＭ波およびＴＥ波の透過率の差が減少する。これにより、偏光度が低下してしまう。
特許文献２に記載の技術では、微細格子構造体の溝部に空気よりも屈折率の大きい樹脂が充填されるため、特許文献１よりもさらに偏光度が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の態様の光学素子は、光透過性を有する基板と、前記基板上における第１方向に延在し、前記基板上において前記第１方向と直交する第２方向に複数配列されており、導電性を有する突条と、前記第２方向における前記突条の間に形成された溝と、を有する格子部と、光透過性の樹脂材料からなり、前記基板の法線方向から見て前記溝を含む前記格子部の一部分のみを覆って配置され、前記突条に密着している補強部と、を備える。
【０００７】
上記態様の光学素子においては、前記補強部は、前記格子部における光束の有効入射領域に重なる範囲に設けられていてもよい。
【０００８】
上記態様の光学素子においては、前記有効入射領域における前記法線方向から見た、前記溝の面積に対する前記補強部による被覆面積の比率は１０％以上３０％以下であってもよい。
【０００９】
上記態様の光学素子においては、前記補強部は、前記格子部の前記溝の内側のみに設けられていてもよい。
【００１０】
上記態様の光学素子においては、前記補強部は、前記格子部における前記突条を複数本にわたってまたぐ島状に設けられていてもよい。
【００１１】
上記態様の光学素子においては、前記補強部は、前記格子部における前記突条を複数本にわたってまたぐ線状に設けられていてもよい。
【００１２】
上記態様の光学素子においては、前記第２方向における前記突条の配列ピッチに対する前記突条の幅の比は、３０％以上５０％以下であってもよい。
【００１３】
上記態様の光学素子においては、前記補強部の屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて、１を超え１．５５以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学素子によれば、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の光学素子の製造工程の一例を示す工程説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の光学素子の製造工程の一例を示す工程説明図である。
【図６】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＭ波）を示すグラフである。
【図７】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＭ波）を示すグラフである。
【図８】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＭ波）を示すグラフである。
【図９】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＥ波）を示すグラフである。
【図１０】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の光学素子の分光透過率（ＴＥ波）を示すグラフである。
【図１１】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＥ波）を示すグラフである。
【図１２】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。
【図１３】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。
【図１４】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。
【図１５】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の平均透過率Ｔｍを示すグラフである。
【図１６】比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。
【図１７】本発明の第１の実施形態の第１変形例の光学素子の一例を示す模式的な断面図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。
【図１９】図１８におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。
【図２１】図２０におけるＤ−Ｄ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態の光学素子について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図２は、図１におけるＡ部の拡大図である。図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
図１に示す本実施形態の光学素子１は、板状のワイヤグリッド型偏光子である。光学素子１の用途は、特に限定されない。例えば、光学素子１は、液晶表示パネルとバックライトとを用いた液晶表示装置に用いることができる。特に、光学素子１は、液晶表示装置の液晶表示パネルにおいて、バックライト側に配置される偏光子として用いられることがより好ましい。
【００１９】
図１に示す例では、光学素子１の平面視の外形は矩形である。しかし、光学素子１の外形は、矩形には限定されない。光学素子１の外形は、例えば、光束の透過範囲の形状、装置の取り付け相手の形状などに応じて、適宜形状に形成されればよい。例えば、光学素子１の外形は、矩形以外の多角形、円形、楕円形などであってもよい。
以下では、一例として、光学素子１の外形が矩形であるとして説明する。
【００２０】
光学素子１の平面視の外形は、ｘ方向に延びる長さＸｏの二辺と、ｙ方向に延びる長さＹｏの二辺と、で囲まれた矩形である。ここで、ｘ方向およびｙ方向は、互いに直交する２方向を表す。図１では、ｘ方向は図示の左右方向、ｙ方向は図示の上下方向である。長さＸｏ、Ｙｏは、互いに異なっていてもよいし、互いに等しくてもよい。
光学素子１の中心部には、光束が透過可能な有効入射領域Ｅが形成されている。有効入射領域Ｅでは、光学素子１の光学特性が予め決められた範囲内になっている。光学素子１の光学特性の範囲は、光学素子１の用途に応じて適宜設定される。例えば、光学素子１の光学特性の例としては、使用波長における、分光透過率特性、分光反射率特性、偏光度などが挙げられる。
光学素子１の使用波長の帯域は、可視域でもよいし、可視域以外でもよい。
【００２１】
図１に示す例では、有効入射領域Ｅは、ｘ方向の長さがＸｅ（ただし、Ｘｅ≦Ｘｏ）、ｙ方向の長さがＹｅ（ただし、Ｙｅ≦Ｙｏ）の矩形である。有効入射領域Ｅの面積Ｓは、Ｓ＝Ｘｅ×Ｙｅである。有効入射領域Ｅの形状は矩形には限定されない。有効入射領域Ｅの形状は、例えば、光束の透過範囲の形状などに応じて、適宜形状に形成されればよい。例えば、有効入射領域Ｅの形状は、矩形以外の多角形、円形、楕円形などであってもよい。有効入射領域Ｅの形状は、光学素子１の外形とは異なっていてもよい。
図１に示す例では、有効入射領域Ｅの中心は、光学素子１の外形の中心に一致している。しかし、有効入射領域Ｅの中心は、光学素子１の外形の中心からずれていてもよい。
【００２２】
図２、３に示すように、光学素子１は、基板２と、格子部８と、補強部６と、を備える。
基板２は、光透過性を有する平板である。例えば、基板２は、ガラス板、透明樹脂フィルムなどで形成されてもよい。本明細書では、特に断らない限り、「透明」とは、光学素子の使用波長における透過率が高いことを意味する。例えば、基板２の透過率としては、使用波長に対して、８０％以上１００％以下であってもよい。
本実施形態では、基板２の平面視の外形は、光学素子１の外形に一致している。
【００２３】
格子部８は、基板２の表面に形成されている。格子部８は、光学素子１に偏光機能を付与するために設けられている。格子部８は、基板２に入射する光束の透過光がＴＭ波に偏るように形成されている。
図３に示すように、格子部８は、突条５と、溝７と、からなる。
【００２４】
図２に示すように、突条５は、基板２の表面において、ｘ方向（第１方向）に延在している。図３に示すように、突条５は、ｙ方向（第２方向）において複数配列されている。ｙ方向における突条５の配列ピッチＰは、使用波長に比べて充分小さい。
突条５は、ＴＥ波を吸収するための導電性を有する。突条５は、使用波長におけるＴＥ波を反射するための高反射率を有する。このような特性を備えるために、突条５は、金属材料を含有している。ここで、金属材料は、純金属または合金を意味する。例えば、突条５は金属材料のみからなることがより好ましい。
ただし、突条５全体として、偏光機能に必要な導電性および反射率が得られる場合には、突条５に金属酸化物や非金属材料が含まれてもよい。例えば、突条５には、金属材料と、金属酸化物と、が含有されてもよい。例えば、突条５には、基板２との密着性を向上するための非金属材料が含まれていてもよい。
あるいは、偏光機能に必要な導電性および反射率が得られる場合には、突条５は金属酸化物のみによって形成されてもよい。
【００２５】
突条５のｙ方向における断面形状は、特にされない。例えば、突条５の断面形状は、矩形、台形、三角形、逆Ｕ字形、釣り鐘形などであってもよい。
本実施形態における突条５の断面形状は、図２、３に示すように、一例として、矩形である。突条５のｙ方向における幅はＷ（ただし、Ｗ＜Ｐ）である。基板２からの高さはＨである。突条５のアスペクト比ｒ５は、ｒ５＝Ｈ／Ｗで定義される。
突条５のｘ方向の長さは、使用波長に比べて充分長い。本実施形態では、突条５のｘ方向の長さはＸｅ以上Ｘ以下である。
【００２６】
突条５は、導電層４と、密着補助層３と、からなる。
導電層４は、光学素子１に入射する光束のＴＥ波成分を吸収および反射するために設けられる。導電層４は、金属材料で構成される。例えば、導電層４に好適な金属材料としては、アルミニウム、銀などの純金属が用いられてもよい。例えば、導電層４に好適な金属材料としては、アルミニウム合金、銀合金などが用いられてもよい。導電層４には、上述の純金属または合金に含まれる金属の酸化物が含有されてもよい。
基板２の法線方向における導電層４の長さは、Ｈ４である。導電層４のアスペクト比ｒ４は、ｒ４＝Ｈ４／Ｗで定義される。
アスペクト比ｒ４は、０．５以上１０以下であってもよい。アスペクト比ｒ４は、３以上５以下であることがより好ましい。
【００２７】
密着補助層３は、導電層４と基板２との間に介在している。密着補助層３は、導電層４および基板２のそれぞれに対する密着性が良好な材料で形成される。密着補助層３は、使用波長のＴＥ波成分に対する透過率が良好な材料であることがより好ましい。
密着補助層３の材料は、導電層４および基板２の材料に応じて適宜選択されればよい。密着補助層３に好適な材料の例としては、例えば、モリブデン、ニオブ、チタン、および導電層４に用いられる金属やそれらの合金、ならびに前記金属やそれらの合金の酸化物等といった化合物などが挙げられる。
密着補助層３の厚さは、ｔ３（ただし、ｔ３＝Ｈ―Ｈ４）である。厚さｔ３は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であってもよい。厚さｔ３は、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることがより好ましい。
厚さｔ３が、長さＨ４に比べて充分小さい場合、突条５のアスペクト比ｒ５と、導電層４のアスペクト比ｒ４とは、略等しい。
【００２８】
溝７は、ｙ方向において互いに隣り合う突条５の間の空間である。このため、溝７のｙ方向における幅は、Ｐ−Ｗである。溝７の深さは、Ｈである。溝７のｘ方向の長さは突条５のｘ方向の長さに等しい。本実施形態では、溝７の溝底には、基板２の表面が露出している。
【００２９】
このような構成の格子部８は、突条５と溝７とがｙ方向において、ピッチＰで交替する直線格子である。格子部８の格子パターンは、いわゆるラインアンドスペースパターンである。格子部８の格子パターンにおける突条５のデューティ比Ｄｃは、Ｄｃ＝Ｗ／Ｐである。
デューティ比Ｄｃは、３０％以上５０％以下であってもよい。デューティ比Ｄｃは、４０％以上５０％以下であることがより好ましい。
デューティ比Ｄｃが３０％未満の場合、偏光度が低くなり過ぎるため、良好な偏光特性が得られないおそれがある。
デューティ比Ｄｃが５０％を超える場合、透過率が低くなり過ぎるため、例えば表示素子に使用する場合には暗くなり過ぎるおそれがある。
【００３０】
補強部６は、突条５の倒壊を抑制するために設けられている。
補強部６は、基板２の法線方向から見て溝７を含む格子部８の一部分のみを覆って配置されている。さらに補強部６は、配置領域において少なくとも突条５に密着している。
補強部６の材料としては、突条５を補強可能な剛性を有する適宜の樹脂材料が用いられる。補強部６の材料としては、溝７の内部を通って光学素子１を透過する光束の透過率が良好になるように、使用波長の光束に対する透過率が良好な樹脂材料が用いられる。補強部６に用いる樹脂材料は、熱可塑性樹脂でもよいし、熱硬化性樹脂でもよい。
補強部６に好適に使用できる材料の例としては、熱可塑性樹脂の場合、例えばブチラール樹脂、スチレン−（無水）マレイン酸共重合体、スチレン／スチレンスルホン酸共重合体、エチレン／（メタ）アクリル酸共重合体、イソブチレン／（無水）マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体−ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン、ポリブタジエン、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂の場合、例えばエポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、及びフェノール樹脂などが挙げられる。
例えば、補強部６に好適な樹脂材料の透過率は、使用波長に対して、８０％以上１００％以下であってもよい。補強部６に好適な樹脂材料の透過率は、使用波長に対して、９５％以上であることがより好ましい。
補強部６の屈折率は、波長６３３ｎｍにおいて、１を超え１．５５以下であってもよい。
屈折率が１．５５を超える場合、ＴＭ波透過率が低くなり、ＴＥ波透過率が高くなることから偏光度が悪化するおそれがある。
【００３１】
補強部６は、少なくとも有効入射領域Ｅと重なる範囲に設けられている。図２に示すように、補強部６は、一例として、各溝７にそれぞれ複数個配列されている。
有効入射領域Ｅにおける基板２の法線方向から見た溝７の面積に対する補強部６による被覆面積の比率は１０％以上３０％以下であってもよい。
被覆面積が１０％未満の場合、補強部６の補強効果が低下するため、外力の大きさによっては、突条５の倒壊が起こりやすくなるおそれがある。
被覆面積が３０％を超える場合、補強部６による光減衰量が増大するため、光学素子１の透過光量が低下したり、偏光度が低下したりするおそれがある。
補強部６による被覆面積は、例えば、法線方向から撮像した画像に基づいて測定されてもよい。例えば、突条５の断面形状が矩形以外の場合にも、法線方向から撮像した画像において突条５で挟まれた補強部６の表面の面積を測定することで、上述の被覆面積が求められる。
【００３２】
各補強部６の大きさ、形状は、特に限定されない。図２に示す例では、各補強部６のｙ方向における長さは、それぞれｄである。各補強部６の長さｄは、互いに等しくてもよいし、互いに等しくなくてもよい。例えば、長さｄは、補強部としての機能を果たすために長い方が望ましく、３００ｎｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。
本実施形態では、各補強部６は、各溝７において、ｘ方向に等ピッチまたは略等ピッチで配列されている。溝７においてｘ方向における補強部６の配列ピッチはｐである。
例えば、配列ピッチｐは、特に限定されるものではないが、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。
ｙ方向に隣り合う溝７に配列された補強部６は、ｘ方向における位置が互いに同一であってもよいし、互いに同一でなくてもよい。
【００３３】
図２には、一例として、ｙ方向に隣り合う溝７に配列された補強部６のｘ方向における位置が互いに同一ではない場合の例が描かれている。例えば、１つの突条５の第１側面５ａには、ｘ方向において互いに隣り合う２つの補強部６ａ、６ｂが密着している。さらに、第１側面５ａの反対側の第２側面５ｂには、ｙ方向から見て補強部６ａ、６ｂが密着した部位の中間部において補強部６ｃが密着している。この結果、突条５を支持する補強部６ａ、６ｃ間のスパンおよび補強部６ｃ、６ｂ間のスパンが、いずれも配列ピッチｐよりも短くなる。これにより、補強部６ｃが補強部６ａ、６ｂに対向して配置される場合に比べて、突条５がより剛に支持されるため、突条５がより倒壊しにくくなる。
さらに、このような配列によって、補強部６の配列が２次元的に分散されるため、透過光束の光量ムラが低減される。
【００３４】
図３に示すように、各補強部６は、互いに隣り合う突条５において互いに対向する側面と、溝７に露出する基板２の表面と、に密着している。図３に示すように、本実施形態では、補強部６は、溝７において、基板２から高さｈ（ただし、ｈ≦Ｈ）の範囲に充填されている。
例えば、高さｈは、突条５の高さＨに対して、３０％以上１５０％以下であってもよい。例えば、高さｈは、突条５の高さＨに対して、５０％以上１００％以下であることがより好ましい。
【００３５】
以上説明した光学素子１は、例えばナノインプリント法を用いることによって、以下のようにして製造することができる。
以下の光学素子１の製造工程の説明において数値例に言及する場合、特に断らない限り、一例として、Ｐ＝１００（ｎｍ）、Ｗ＝５０（ｎｍ）、ｔ３＝２０（ｎｍ）、Ｈ４＝２００（ｎｍ）に対応する例で説明する。
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の光学素子の製造工程の一例を示す工程説明図である。
【００３６】
まず、図４（ａ）に示すように、基板２の表面に密着補助層３Ａ、導電層４Ａをこの順に積層させる（導電層形成工程）。ここで、密着補助層３Ａおよび導電層４Ａは、後述のようにパターニングされることによって、密着補助層３および導電層４が形成される層状部である。
密着補助層３Ａおよび導電層４Ａは、それぞれ密着補助層３および導電層４と同材料、同層厚で形成される。例えば、密着補助層３Ａとしては、層厚２０ｎｍのモリブデン合金の層が形成される。例えば、導電層４Ａとしては、層厚２００ｎｍの純アルミニウム層またアルミニウム合金層が形成される。
導電層４Ａとして、アルミニウム合金層が用いられる場合、合金種類によっては、純アルミニウムに比べて、エッチング雰囲気による表面の酸化が抑制されたり、信頼性が向上したり、密着補助層３との密着性が向上できるなどの利点がある。
密着補助層３Ａおよび導電層４Ａの形成方法としては、例えば、蒸着法やスパッタリング法などが用いられる。
密着補助層３Ａ、導電層４Ａが形成されると、導電層形成工程が終了する。
【００３７】
この後、図４（ｂ）に示すように、導電層４Ａの表面に、レジスト層９Ａが形成される（レジスト層形成工程）。
レジスト層９Ａは、原材料の液体状のレジストを導電層４Ａ上に塗布した後、乾燥されることによって形成される。例えば、レジスト層９Ａの材料としては、後述するナノインプリントで賦形可能な適宜の樹脂が用いられる。例えば、レジスト層９Ａとして、光硬化性樹脂が用いられてもよい。具体例としては、ＵＶナノインプリント用樹脂  ＰＡＫ−０１（商品名；東洋合成工業株式会社製）が挙げられる。
レジスト層９Ａは、例えば、スピンコーティングによって導電層４Ａ上に塗布される。この後、塗布された樹脂材料は、塗布液内の溶剤を蒸発させることによって乾燥される。例えば、レジスト層９Ａの塗布厚としては、乾燥後の状態で層厚が１００ｎｍになる厚さが選ばれる。
【００３８】
この後、例えば、ナノインプリント法などによって、レジスト層９Ａがパターニングされる（レジストパターニング工程）。
図４（ｃ）に示すように、レジスト層９Ａがインプリントモールド１０によって加圧される。インプリントモールド１０には、格子部８と同様のラインアンドスペースパターンに対応する凹凸形状が形成されているため、レジスト層９Ａは、インプリントモールド１０の凹凸形状に沿って変形する。
インプリントモールド１０を離型すると、図５（ａ）に示すように、導電層４Ａ上に、ラインアンドスペースパターンにパターニングされたレジスト層９が形成される。
【００３９】
この後、レジスト層９が硬化される。硬化方法は、レジスト層９Ａの材料に応じて適宜の方法が選択される。例えば、レジスト層９Ａの材料が熱硬化樹脂の場合、レジスト層９は加熱されることによって硬化される。例えば、レジスト層９Ａが光硬化性樹脂の場合、レジスト層９は、レジスト層９に硬化用の光が照射されることによって硬化される。例えば、レジスト層９Ａの材料として、上述のＰＡＫ−０１が用いられる場合、レジスト層９にＵＶ光Ｌが照射される。
レジスト層９が硬化すると、レジストパターニング工程が終了する。
【００４０】
この後、基板２上のレジスト層９、導電層４Ａ、および密着補助層３Ａがドライエッチングされることによって、導電層４Ａおよび密着補助層３Ａがパターニングされる（エッチング工程）。
ドライエッチングは指向性に優れるため、例えば、アスペクト比が４のような光アスペクト比の突条５であっても、基板２に垂直で矩形断面を有する形状に形成することができる。
ドライエッチングに用いるエッチングガスは、導電層４Ａの種類に応じて適切なガスが用いられる。エッチングガスとしては、例えば、塩素系、酸素系、フッ素系ガスなどのガスが用いられてもよい。例えば、導電層４Ａがアルミニウム合金層からなる場合、塩素や三塩化ホウ素のようなエッチングガスが用いられてもよい。
ドライエッチングによって、レジスト層９が除去され、隣り合うレジスト層９の間の導電層４Ａおよび密着補助層３Ａが除去されると、エッチング工程が終了する。
これにより、図５（ｂ）に示すように、基板２に格子部８が積層された積層体１Ａが形成される。
【００４１】
この後、格子部８に補強部６が形成される（補強部形成工程）。
補強部６の形成方法は特に限定されない。
例えば、補強部６は、補強部６に用いる原料樹脂が、溝７内に塗布された後、補強部６を除く部位が除去されて形成されてもよい。具体的には、フォトリソグラフィ法によって、このような補強部６が形成できる。
例えば、補強部６はインクジェット法によって形成されてもよい。この場合、塗布された原料樹脂のうち、補強部６として不要な部分は、例えば、アッシングなどによって除去されてもよい。
このようにして、図２、３に示す様な光学素子１が製造される。
【００４２】
本実施形態の光学素子１によれば、高アスペクト比を有する突条５の間に、補強部６が形成されている。このため、突条５に対して、例えば、摩擦、振動などによる物理的な外力が作用する場合、補強部６の近くでは突条５の倒壊が確実に防止される。このため、補強部６を有しない場合に比べて、倒壊に対する突条５の耐性を向上できる。
倒壊に対する突条５の耐性は、補強部６の形状（長さｄ、高さｈ等）、配置間隔（ピッチｐ）、配置個数などを適宜に設定することによって調整することができる。
ただし、平面視で、溝７に占める補強部６の割合が大きくなりすぎると、光学素子１の透過光束のうち、補強部６を透過する割合も増大する。このため、光学素子１の透過光束の光学特性が、補強部６の光学特性に影響されやすくなる。
【００４３】
ここで、補強部６の光学特性への影響を実施例および比較例に基づいて説明する。
図６〜８は、比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＭ波）を示すグラフである。図９〜１１は、比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の分光透過率（ＴＥ波）を示すグラフである。図６〜１１のグラフにおいて、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は透過率［％］を表す。
図１２〜１４は、比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。図１２〜１４のグラフにおいて、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は偏光度Ｖｓ［％］を表す。
【００４４】
図６〜１６は、以下に説明する各実施例、各比較例の光学特性の数値シミュレーション結果である。簡単のため、各実施例、各比較例において、密着補助層の層厚は、０ｎｍとされた。したがって、各実施例、各比較例において、突条は、導電層のみからなる。
【００４５】
【表１】
2020076893.tif 000003
【００４６】
［実施例１］
［表１］に示すように、実施例１の光学素子１の格子部８において、導電層４の幅Ｗ、配列ピッチＰ、高さＨ４は、それぞれ、３０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍとされた。格子部８のデューティ比Ｄｃは、３０％であった。導電層４のアスペクト比ｒ４は、６．７であった。密着補助層の層厚が０ｎｍとされたため、突条５のアスペクト比ｒ５もｒ４に等しい。
実施例１の光学素子１の補強部６において、長さｄ、配列ピッチｐは、それぞれ、１００ｎｍ、１０００ｎｍとされた。
補強部占有率は、配列ピッチｐに対する長さｄの割合（ｄ／ｐ）を百分率で表した。本数値シミュレーションでは、補強部占有率は、溝７の面積に対する補強部６による被覆面積の比率と同じ値を表していた。実施例１における補強部占有率は１０％であった。
基板２、導電層４、補強部６の材料としては、それぞれ、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、純アルミニウム、透明アクリル樹脂（屈折率１．５０）が用いられた。
【００４７】
［実施例２〜９］
実施例２は、長さｄが３００ｎｍとされた点を除いて実施例１と同様に構成された。実施例２における補強部占有率は３０％であった。
実施例３は、長さｄが５００ｎｍとされた点を除いて実施例１と同様に構成された。実施例３における補強部占有率は５０％であった。
実施例４〜６は、それぞれ、幅Ｗが４０ｎｍとされた点を除いて実施例１〜３と同様に構成された。
実施例７〜９は、それぞれ、幅Ｗが５０ｎｍとされた点を除いて実施例１〜３と同様に構成された。
【００４８】
［比較例１〜６］
比較例１、３、５は、それぞれ、実施例１、４、７から、補強部６が削除されて構成された。
比較例２、４、６は、補強部６と同材料の樹脂材料が、それぞれ、各溝の全長にわたって全溝深さに充填されて構成された。このため、この樹脂材料の基板２の表面からの高さは２００ｎｍであった。
【００４９】
図６には、実施例１〜３、および比較例１、２の光学素子におけるＴＭ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１０１、１０２、１０３は、それぞれ実施例１、２、３の分光透過率を示す。曲線５０１、５０２は、それぞれ比較例１、２の分光透過率を示す。
図６に示されたように、比較例１の分光透過率は、３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で、９０％以上９３％以下程度の略平坦な分布を有していた。
これに対して、比較例２の分光透過率は、３８０ｎｍ以下、および３８０ｎｍ〜６００ｎｍの間における透過率低下が顕著であった。比較例２では、透過率が極大となる約３８０ｎｍ、約７００ｎｍでも、比較例１に比べると、それぞれ約８％、約６％程度低くなっていた。
実施例１、２の分光透過率は、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲では、比較例１よりも低く、比較例２よりも高かった。実施例３の分光透過率は、３００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲で比較例１および実施例２よりも低く、３７０ｎｍ付近を除いて、比較例２よりも高かった。しかし、実施例３における３７０ｎｍ付近の低下量はごくわずかであるため、実施例３全体としては、比較例２よりも良好な透過率が得られた。
【００５０】
図７には、実施例４〜６、および比較例３、４の光学素子におけるＴＭ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１０４、１０５、１０６は、それぞれ実施例４、５、６の分光透過率を示す。曲線５０３、５０４は、それぞれ比較例３、４の分光透過率を示す。
図７に示されたように、実施例４〜６、比較例３、４の分光透過率は、それぞれ、実施例１〜３、比較例１、２に比べて全体的に低下した。低下率は、大体において短波長が大きくなった。
これは、格子部のデューティ比Ｄｃが大きくなったことで、ＴＭ波が透過する開口が狭くなったからであると考えられる。
実施例４〜６と、比較例３、４との相対的な関係は、実施例１〜３と、比較例１、２との関係と略同様であった。ただし、実施例６は、７３０ｎｍ付近でも、比較例４に比べてわずかに透過率が低くなっていた。
【００５１】
図８には、実施例７〜９、および比較例５、６の光学素子におけるＴＭ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１０７、１０８、１０９は、それぞれ実施例７、８、９の分光透過率を示す。曲線５０５、５０６は、それぞれ比較例３、４の分光透過率を示す。
図８に示されたように、実施例７〜９、比較例５、６の分光透過率は、それぞれ、実施例４〜６、比較例３、４に比べて全体的に低下している。低下率は、約５６０ｎｍよりも短波長になるにつれて顕著に増大し、約５６０ｎｍよりも長波長になるにつれて緩やかに増大した。
これは、格子部のデューティ比Ｄｃがさらに大きくなったことで、ＴＭ波が透過する開口がさらに狭くなったからであると考えられる。
実施例７〜９と、比較例５、６との相対的な関係は、実施例４〜６と、比較例３、４との関係と略同様であった。
【００５２】
図９には、実施例１〜３、および比較例１、２の光学素子におけるＴＥ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１１１、１１２、１１３は、それぞれ実施例１、２、３の分光透過率を示す。曲線５１１、５１２は、それぞれ比較例１、２の分光透過率を示す。
図９に示されたように、比較例１、実施例１、２、３、比較例２の分光透過率は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲で、短波長になるほど漸次増大した。透過率の増大率は、比較例１、実施例１、２、３、比較例２の順に大きくなっていた。例えば、３００ｎｍにおけるそれぞれの透過率は、０．０３４％、０．１４３％、２．１９３％、４．８５３％、１３．６６１％であった。
これに対して、４００ｎｍ〜８００ｎｍの透過率は、各実施例、各比較例とも略０％であった。
【００５３】
図１０には、実施例４〜６、および比較例３、４の光学素子におけるＴＥ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１１４、１１５、１１６は、それぞれ実施例４、５、６の分光透過率を示す。曲線５１３、５１４は、それぞれ比較例３、４の分光透過率を示す。
図１０に示されたように、比較例３、実施例４、５、６、比較例４の分光透過率は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲で、短波長になるほど増大した。透過率の増大率は、比較例３、実施例４、５、６、比較例４の順に大きくなっていた。しかし、最も透過率が高くなった比較例４の場合でも、３００ｎｍにおける透過率は、０．２９７％であり、かなり低くなっていた。
これに対して、４００ｎｍ〜８００ｎｍの透過率は、各実施例、各比較例とも略０％であった。
【００５４】
図１１には、実施例７〜９、および比較例５、６の光学素子におけるＴＥ波の分光透過率が示されている。ここで、曲線１１７、１１８、１１９は、それぞれ実施例７、８、９の分光透過率を示す。曲線５１５、５１６は、それぞれ比較例５、６の分光透過率を示す。
図１１に示されたように、比較例５、実施例７、８、９、比較例６の分光透過率は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲で、短波長になるほど増大した。透過率の増大率は、比較例５、実施例７、８、９、比較例６の順に大きくなっていた。しかし、最も透過率が高くなった比較例６の場合でも、３００ｎｍにおける透過率は、０．００８％であった。したがって、各実施例、各比較例において、ＴＥ波の透過率は略０％であった。
【００５５】
このように、各実施例、各比較例では、ＴＥ波に比べて、ＴＭ波の透過率が格段に大きくなっているため、各実施例、各比較例の光学素子は偏光作用を有することが分かる。
ＴＭ波の透過率は、格子部のデューティ比Ｄｃが大きくなると低下した。ＴＥ波の透過率は、格子部のデューティ比Ｄｃが大きくなると増大した。このため、偏光度は、格子部のデューティ比Ｄｃとの関係で変化していた。
デューティ比Ｄｃが同じであれば、ＴＭ波の透過率は、補強部占有率が大きいほど低下した。デューティ比Ｄｃが同じであれば、ＴＥ波の透過率は、補強部占有率が大きいほど増大した。
【００５６】
次に、各実施例、各比較例の偏光度Ｖｓの結果を検討する。
ここで、偏光度Ｖｓは、下記の式（１）で表される。
【００５７】
【数１】
2020076893.tif 000004
【００５８】
ここで、ＴＭは、ＴＭ波の透過率、ＴＥは、ＴＥ波の透過率を表す。
【００５９】
図１２には、実施例１〜３、および比較例１、２の光学素子における偏光度Ｖｓが示されている。ここで、曲線１２１、１２２、１２３は、それぞれ実施例１、２、３の分光透過率を示す。曲線５２１、５２２は、それぞれ比較例１、２の偏光度Ｖｓを示す。
図１２に示されたように、比較例１の偏光度Ｖｓは、３００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で、略１００％の平坦な分布を有していた。
これに対して、比較例２の偏光度Ｖｓは、約４００ｎｍから３００ｎｍの範囲で、０％から６２．１％まで漸次低下した。偏光度Ｖｓの低下率は、比較例１、実施例１、２、３、比較例２の順に大きくなっていた。例えば、３００ｎｍにおけるそれぞれの偏光度Ｖｓは、９９．９％、９９．７％、９４．５％、８６．６％、６２．１％であった。
これに対して、４００ｎｍ〜８００ｎｍの透過率は、各実施例、各比較例とも略１００％であった。
【００６０】
図１３には、実施例４〜６、および比較例３、４の光学素子における偏光度Ｖｓが示されている。ここで、曲線１２４、１２５、１２６は、それぞれ実施例４、５、６の偏光度Ｖｓを示す。曲線５２３、５２４は、それぞれ比較例５、６の偏光度Ｖｓを示す。
図１３に示されたように、比較例３、実施例４、５、６、比較例４の偏光度Ｖｓは、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲で、短波長になるほど低下した。偏光度Ｖｓの低下率は、比較例３、実施例４、５、６、比較例４の順に大きくなっていた。しかし、最も偏光度Ｖｓが低くなった比較例４の場合でも、３００ｎｍにおける偏光度Ｖｓは、９８．７％であり、かなり高くなっていた。
これに対して、４００ｎｍ〜８００ｎｍの透過率は、各実施例、各比較例とも略１００％であった。
【００６１】
図１４には、実施例７〜９、および比較例５、６の光学素子における偏光度Ｖｓが示されている。ここで、曲線１２７、１２８、１２９は、それぞれ実施例７、８、９の偏光度Ｖｓを示す。曲線５１５、５１６は、それぞれ比較例５、６の偏光度Ｖｓを示す。
図１４に示されたように、比較例５、実施例７、８、９、比較例６の分光透過率は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲で、短波長になるほど低下した。偏光度Ｖｓの低下率は、比較例５、実施例７、８、９、比較例６の順に大きくなっていた。しかし、最も偏光度Ｖｓが低くなった比較例６の場合でも、３００ｎｍにおける偏光度Ｖｓは、９９．７％であった。したがって、各実施例、各比較例において、偏光度Ｖｓは略１００％であった。
【００６２】
このように、各実施例、各比較例では、４００ｎｍ以上の波長域で、きわめて良好な偏光特性を有していた。４００ｎｍよりも短波長域では、偏光度Ｖｓは、格子部のデューティ比Ｄｃが大きくなるほど、各実施例、各比較例間の差が少なくなった。
しかし、格子部のデューティ比Ｄｃが大きくなると、透過率が低下するため、光利用効率の観点からは、デューティ比Ｄｃは、小さいことがより好ましい。デューティ比Ｄｃが小さくなると、導電層４のアスペクト比が大きくなるため倒壊が起こりやすくなる。
しかし、補強部占有率が１００％になるように補強部を設けると、透過率、偏光度とも悪化するため、本実施形態のように、溝７の一部分のみに補強部６を設けることが好ましいことが分かる。
【００６３】
次に、補強部占有率と平均透過率Ｔｍおよび偏光度Ｖｓの関係について説明する。
図１５は、比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の平均透過率Ｔｍを示すグラフである。図１５のグラフにおいて、横軸は補強部占有率［％］、縦軸は平均透過率Ｔｍ［％］を表す。
図１６は、比較例の光学素子および本発明の第１の実施形態の光学素子の実施例の偏光度Ｖｓを示すグラフである。図１６のグラフにおいて、横軸は補強部占有率［％］、縦軸は偏光度Ｖｓ［％］を表す。
【００６４】
平均透過率Ｔｍは、下記の式（２）で表される。
【００６５】
【数２】
2020076893.tif 000005
【００６６】
図１５、１６における折れ線３０１、３１１は、それぞれ、比較例１、実施例１〜３、比較例２における、補強部占有率と平均透過率Ｔｍとの関係を示す。
図１５、１６における折れ線３０２、３１２は、それぞれ、比較例３、実施例４〜６、比較例４における、補強部占有率と平均透過率Ｔｍとの関係を示す。
図１５、１６における折れ線３０３、３１３は、それぞれ、比較例５、実施例７〜９、比較例６における、補強部占有率と平均透過率Ｔｍとの関係を示す。
ただし、図１６では、折れ線３１１の一部は図示の範囲外であった。具体的には、補強部占有率５０％、１００％の偏光度Ｖｓは、それぞれ９９．４９％、９８．５２％であった。
図１５に示すように、平均透過率Ｔｍは、補強部占有率が小さいほど高くなった。平均透過率Ｔｍは、デューティ比Ｄｃが低いほど高くなった。
例えば、平均透過率Ｔｍの目標値が４０％以上の場合、線幅３０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ３０％）では、折れ線３０１に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜８９％であった。線幅４０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ４０％）では、折れ線３０２に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜３０％であった。線幅５０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ５０％）では、折れ線３０３に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜１０％であった。
図１６に示すように、偏光度Ｖｓは、補強部占有率が小さいほど高くなった。偏光度Ｖｓは、デューティ比Ｄｃが高いほど高くなった。
例えば、偏光度Ｖｓの目標値が９９．９５％以上の場合、線幅３０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ３０％）では、折れ線３１１に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜１３％であった。線幅４０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ４０％）では、折れ線３１２に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜９０％であった。線幅５０ｎｍ（デューティ比Ｄｃ５０％）では、折れ線３１３に示されるように、目標値を満足する補強部占有率は０％〜１００％であった。
このようにして、平均透過率Ｔｍ、偏光度Ｖｓの目標値を満足する突条のデューティ比Ｄｃ、補強部占有率が求められる。
【００６７】
以上、説明したように、本実施形態の光学素子１によれば、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる。
【００６８】
［第１変形例］
次に、本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）の光学素子について説明する。
図１７は、本発明の第１の実施形態の第１変形例の光学素子の一例を示す模式的な断面図である。
【００６９】
図１に示すように、本変形例の光学素子１１は、第１の実施形態の光学素子１と同様の平面視外形を有する。図２、１７に主要部を示すように、光学素子１１は、第１の実施形態の光学素子１の格子部８に代えて格子部１８を備える。格子部１８は、格子部８の突条５に代えて、突条１５を備える。ここで、図１７は、図２におけるＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。
以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７０】
本変形例における突条１５は、図１７に示すように、第１の実施形態と同様にして密着補助層３および導電層４が積層されている。ただし、本変形例における突条１５では、導電層４の先端に、さらに黒化処理層１９が積層されている。
黒化処理層１９は、導電層４の先端面の反射率を低減する目的で設けられる。
黒化処理の方法としては、黒色めっき、化成処理、陽極酸化、レジスト塗布などが挙げられる。
黒化処理層１９の材料としては、例えば、黒色アルマイトやカーボンブラック、ゲルマニウム被膜などが用いられてもよい。
【００７１】
このような光学素子１１は、第１の実施形態の光学素子１の製造工程において、導電層形成工程の間、または導電層形成工程が終了してからレジスト層形性工程が開始されるまでの間に、導電層４に黒化処理層１９を積層させる以外は、第１の実施形態と同様にして製造される。
【００７２】
このような光学素子１１によれば、第１の実施形態の光学素子１と同様、導電層４を含む格子部１８と、補強部６と、を備えるため、第１の実施形態と同様、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる。
さらに、本変形例によれば、黒化処理層１９が格子部１８の出射側の表面に設けられているため、出射側からの外光の反射を抑制できる。この結果、例えば、光学素子１１が表示装置に用いられる場合には、表示画面における外光の映り込みを防止できる。
【００７３】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態の光学素子について説明する。
図１８は、本発明の第２の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図１９は、図１８におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００７４】
図１８、１９に主要部を示すように、本実施形態の光学素子２１は、第１の実施形態の光学素子１の補強部６に代えて補強部２６を備える。図１８は、図１におけるＡ部の拡大図に相当する。
以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００７５】
補強部２６は、突条５の倒壊を抑制するために設けられている。補強部２６は、少なくとも有効入射領域Ｅと重なる範囲に設けられている。補強部２６は、有効入射領域Ｅに１個以上設けられる。
補強部２６は、基板２の法線方向から見て（平面視）、溝７を含む格子部８の一部分のみを島状に覆って配置されている。
補強部２６の平面視形状は、特に限定されない。補強部２６の平面視形状は、例えば、円形、楕円形、矩形、多角形であってもよい。
補強部２６の平面視の外形の大きさは、突条５を複数本にまたがる大きさであれば特に限定されない。図１８、１９では、一例として、補強部２６が４本の突条５にまたがる場合の例が描かれている。補強部２６のｙ方向の大きさは特に限定されない。Ｙｅ未満であれば、特に限定されない。
【００７６】
図１９に示すように、補強部２６は、格子部８を覆う領域において溝７に進入し、溝７を構成する隣り合う突条５の側面に密着している。補強部２６は、溝７の溝底とも密着していてもよいし、密着していなくてもよい。ただし、補強部２６は、溝７の溝底と密着していることがより好ましい。図１９に示す例では、補強部２６は、格子部８を覆う領域の一部において、溝７の溝底に密着している。
補強部２６が複数設けられている場合、各補強部２６における溝７と重なる部位において、補強部２６の平均厚さは、互いに等しいことがより好ましい。
【００７７】
有効入射領域Ｅにおける基板２の法線方向から見た、溝７の面積に対する補強部２６による被覆面積の比率は１０％以上３０％以下であってもよい。
被覆面積が１０％未満の場合、補強部２６の補強効果が低下するため、外力の大きさによっては、突条５の倒壊が起こりやすくなるおそれがある。
被覆面積が３０％を超える場合、補強部２６による光減衰量が増大するため、光学素子２１の透過光量が低下したり、偏光度が低下したりするおそれがある。
本実施形態では、補強部２６は、溝７を超えて突条５に重なっている。しかし、突条５に重なる領域では光束は透過しないため、突条５に重なる補強部２６の部位は、偏光度等の光学特性には影響しない。
補強部２６による被覆面積は、上記実施形態と同様、例えば、法線方向から撮像した画像に基づいて測定されてもよい。この場合、補強部２６に覆われていない突条５および溝７の画像から、被覆面積の幅が計測できるため、補強部２６の形状、配置位置、面積等の測定値から、溝７に対する被覆面積を求めることができる。上記実施形態と同様、例えば、突条５の断面形状が矩形以外の場合にも、同様にして上述の被覆面積が求められる。
【００７８】
補強部２６の大きさは、特に限定されない。補強部２６が複数設けられる場合に、各補強部２６に大きさは互いに同一でもよいし、互いに同一でなくてもよい。この場合、上述の被覆面積の比率は溝７の全面積に対する補強部２６による被覆面積の合計の比率が上述の範囲であればよい。補強部２６が複数設けられる場合に、補強部２６の個数は、特に限定されない。
補強部２６が複数設けられる場合に、補強部２６の大きさ、個数は、例えば、補強部２６による合計の被覆面積の大きさが上述の例示範囲になるように決められることがより好ましい。
補強部２６が複数設けられる場合に、補強部２６の配置間隔は、有効入射領域Ｅ内における補強部２６の分布が均一になるように決められることがより好ましい。例えば、補強部２６は、互いに同一の大きさであって、ｘ方向の配列ピッチが一定、かつｙ方向の配列ピッチが一定であることがより好ましい。この場合、補強部２６の配列が２次元的に分散されるため、透過光束の光量ムラが低減される。
【００７９】
補強部２６の材料としては、第１の実施形態における補強部６と同様の樹脂材料が用いられる。
例えば、補強部２６の材料としては、インクジェット装置で吐出可能な材料が用いられてもよい。この場合、補強部２６は、インクジェット装置によって製造可能である。
【００８０】
このような光学素子２１は、上述の補強部形成工程において、補強部６に代えて補強部２６が形成される以外は、上記第１の実施形態と同様にして製造される。
補強部形成工程における補強部２６の形成方法は、特に限定されない。例えば、補強部２６は、インクジェット法によって製造されることがより好ましい。この場合、インクジェットのインク吐出量を適宜制御することによって、補強部２６の形状が決定される。このため、インク吐出後に、補強部２６の外形を除去加工によって整形する工程を省略することも可能である。インク吐出後に、補強部２６の外形を除去加工によって整形する工程が必要であったとしても、材料を全面塗布する場合に比べて、除去加工量が少なくなるため、より生産性が向上する。
【００８１】
本実施形態の光学素子２１によれば、第１の実施形態と同様、高アスペクト比を有する突条５の間に、補強部２６が形成されている。このため、第１の実施形態と同様、補強部２６を有しない場合に比べて、倒壊に対する突条５の耐性を向上できる。
第１の実施形態と同様、補強部２６が、有効入射領域Ｅの一部のみに設けられているため、有効入射領域Ｅの全体が補強部２６で覆われる場合に比べて、光学素子２１の光学特性に対する補強部２６の影響を低減できる。
【００８２】
以上、説明したように、本実施形態の光学素子２１によれば、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる。
【００８３】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態の光学素子について説明する。
図２０は、本発明の第３の実施形態の光学素子の一例を示す模式的な平面図である。図２１は、図２０におけるＤ−Ｄ断面図である。
【００８４】
図２０、２１に主要部を示すように、本実施形態の光学素子３１は、第１の実施形態の光学素子１の補強部６に代えて補強部３６を備える。図２０は、図１におけるＡ部の拡大図に相当する。
以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００８５】
補強部３６は、突条５の倒壊を抑制するために設けられている。補強部３６は、少なくとも有効入射領域Ｅと重なる範囲に設けられている。補強部３６は、有効入射領域Ｅに１個以上設けられる。
補強部３６は、基板２の法線方向から見て（平面視）、溝７を含む格子部８の一部分のみを、複数の突条５に交差する線状に覆って配置されている。
補強部３６の平面視の線幅および線長は、特に限定されない。例えば、補強部３６の線幅は、１００ｎｍ以上であってもよい。補強部３６の線幅は、製造しやすい適宜の幅に設けられてもよい。例えば、補強部３６の線長は、複数の突条５を横断できる長さであれば特に限定されない。例えば、補強部３６は、基板２を横断できる長さを有していてもよい。
補強部３６と突条５との傾斜角度は０度を超え、９０度以下であれば、特に限定されない。補強部３６が複数設けられる場合、各補強部３６は、互いに平行であることがより好ましい。
【００８６】
図２１に示すように、補強部３６は、格子部８を覆う領域において溝７に進入し、溝７を構成する隣り合う突条５の側面に密着している。補強部３６は、溝７の溝底とも密着していてもよいし、密着していなくてもよい。ただし、補強部３６は、溝７の溝底と密着していることがより好ましい。図２１に示す例では、補強部３６は、格子部８を覆う領域の全体において、溝７の溝底に密着している。
補強部３６が複数設けられている場合、各補強部３６における溝７と重なる部位において、補強部３６の平均厚さは、互いに等しいことがより好ましい。
【００８７】
有効入射領域Ｅにおける基板２の法線方向から見た、溝７の面積に対する補強部３６による被覆面積の比率は、有効入射領域Ｅの１０％以上３０％以下であってもよい。本実施形態では、第２の実施形態と同様、補強部２６は、溝７を超えて突条５に重なっている。しかし、突条５に重なる領域では光束は透過しないため、突条５に重なる補強部３６の部位は、偏光度等の光学特性には影響しない。
補強部３６による被覆面積は、上記第２の実施形態と同様にして測定できる。
被覆面積が１０％未満の場合、補強部３６の補強効果が低下するため、外力の大きさによっては、突条５の倒壊が起こりやすくなるおそれがある。
被覆面積が３０％を超える場合、補強部３６による光減衰量が増大するため、光学素子３１の透過光量が低下したり、偏光度が低下したりするおそれがある。
【００８８】
補強部３６の材料としては、第１の実施形態における補強部６と同様の樹脂材料が用いられる。
例えば、補強部３６の材料としては、バーコーターのような塗布装置によって塗布可能な材料が用いられてもよい。この場合、補強部３６は、バーコーターによって製造可能である。
【００８９】
このような光学素子３１は、上述の補強部形成工程において、補強部６に代えて補強部３６が形成される以外は、上記第１の実施形態と同様にして製造される。
補強部形成工程における補強部３６の形成方法は、特に限定されない。例えば、補強部３６は、バーコーターを用いて製造されることがより好ましい。この場合、バーコーターの塗布幅を適宜制御することによって、補強部３６の形状が決定される。このため、材料の塗布後に、補強部３６の外形を除去加工によって整形する工程を省略することも可能である。材料の塗布後に、補強部３６の外形を除去加工によって整形する工程が必要であったとしても、材料を全面塗布する場合に比べて、除去加工量が少なくなるため、より生産性が向上する。
ただし、塗布された原料樹脂のうち、補強部３６として不要な部分は、例えば、アッシングなどによって除去されてもよい。
【００９０】
本実施形態の光学素子３１によれば、第１の実施形態と同様、高アスペクト比を有する突条５の間に、補強部３６が形成されている。このため、第１の実施形態と同様、補強部３６を有しない場合に比べて、倒壊に対する突条５の耐性を向上できる。
第１の実施形態と同様、補強部３６が、有効入射領域Ｅの一部のみに設けられているため、有効入射領域Ｅの全体が補強部３６で覆われる場合に比べて、光学素子３１の光学特性に対する補強部３６の影響を低減できる。
【００９１】
以上、説明したように、本実施形態の光学素子３１によれば、良好な偏光特性が得られるとともに、格子部の倒壊を抑制できる。
【００９２】
なお、上記各実施形態および変形例の説明では、光学素子の格子部として、基板上に導電性を有する複数の突条が離間して配置されている場合の例で説明した。このため、溝底には、基板が露出していた。しかし、偏光特性が得られれば、溝底にも導電性材料が配置されてもよい。例えば、基板が導電性材料で覆われ、導電性材料によって、突条と、突条の高さに比べて充分薄い層とが、ｙ方向に交替する凹凸形状を有する格子部が形成されていてもよい。
【００９３】
以上、本発明の好ましい各実施形態、変形例、および各実施例を説明したが、本発明は上述の実施形態、変形例、および各実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は上述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、第２、第３の実施形態における格子部８に代えて、第１変形例における突条１５が用いられてもよい
【符号の説明】
【００９４】
１、１１、２１、３１  光学素子
２  基板
３、３Ａ  密着補助層
４、４Ａ  導電層
５、１５  突条
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、２６、３６  補強部
７  溝
８、１８  格子部
９、９Ａ  レジスト層
１０  インプリントモールド
１９  黒化処理層
Ｅ  有効入射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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