(57)【要約】【課題】凸形状の倒壊をより確実に抑制することができる光学素子を提供する。【解決手段】本発明によれば、複数の凸形状を有する構造体と、前記凸形状同士を連結し且つ導電性の金属又は金属酸化物からなる保護部を備え、前記保護部は、隣接した２つの前記凸形状の中央部に向かって厚さが薄くなり且つ隣接した２つの前記凸形状の間の領域に空隙部が形成されるように形成される、光学素子が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凸形状を有する構造体と、前記凸形状同士を連結し且つ導電性の金属又は金属酸化物からなる保護部を備え、
前記保護部は、隣接した２つの前記凸形状の中央部に向かって厚さが薄くなり且つ隣接した２つの前記凸形状の間の領域に空隙部が形成されるように形成される、光学素子。
【請求項２】
前記空隙部の幅は、隣接した２つの凸形状が形成されるピッチに対して、２５〜９０％の範囲内である、請求項１に記載の光学素子
【請求項３】
前記保護部は、前記凸形状の先端を起点として導電性の金属又は金属酸化物を付着させることによって形成される、請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記保護部を被覆するハードコート層が積層されている、請求項１〜請求項３の何れかの１つに記載の光学素子。
【請求項５】
前記ハードコート層と前記保護部は、屈折率が異なる、請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の光学素子からなる偏光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子及び偏光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、 構造体上の樹脂皮膜に複数の細長い凸形状を形成し、その上に金属膜を蒸着することによってワイヤグリッド偏光板を製造する技術が開示されている。
このような構成の偏光板では、凸形状の倒壊が起こりやすいので、特許文献２では、凸形状の倒壊を防ぐべく、凸形状同士を互いに連結するように保護層を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８２４０６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−０９０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献２の方法では、凸形状を形成した後に、金属層を形成してパターニングし、その後、保護層を形成する必要があるので、凸形状の形成後に保護層を形成完了までの工程数が多いので、その間に凸形状の倒壊が起こる場合がある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、凸形状の倒壊をより確実に抑制することができる光学素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、複数の凸形状を有する構造体と、前記凸形状同士を連結し且つ導電性の金属又は金属酸化物からなる保護部を備え、前記保護部は、隣接した２つの前記凸形状の中央部に向かって厚さが薄くなり且つ隣接した２つの前記凸形状の間の領域に空隙部が形成されるように形成される、光学素子が提供される。
【０００７】
本発明の光学素子は、導電性の金属又は金属酸化物で凸形状同士を連結して保護部を構成している。このため、凸形状の形成直後に保護部を形成することができるので、凸形状の倒壊を従来技術よりも確実に抑制することができる。また、この保護部は、隣接した２つの凸形状の中央部に向かって厚さが薄くなり且つ隣接した２つの前記凸形状の間の領域に空隙部が形成されるように形成されているので、偏光機能が発揮されることが実験で確認された。
【０００８】
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は、互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記空隙部の幅は、隣接した２つの凸形状が形成されるピッチに対して、２５〜９０％の範囲内である。
好ましくは、前記保護部は、前記凸形状の先端を起点として導電性の金属又は金属酸化物を付着させることによって形成される。
好ましくは、前記保護部を被覆するハードコート層が積層されている。
好ましくは、前記ハードコート層と前記保護部は、屈折率が異なる。
本発明の別の観点によれば、上記光学素子からなる偏光板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の光学素子１の斜視図である。
【図２】図１から抜き出した構造体５の斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第２実施形態の光学素子１の構造体５を示し、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）で示す構造体５上に保護部８及びハードコート層９を形成して得られる光学素子１を示す断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、光学素子１の製造工程を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４から続く、光学素子１の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態について具体的に説明する。
【００１１】
１．光学素子
１−１．第１実施形態
本発明の第１実施形態の光学素子１は、図１〜図２に示すように、複数の凸形状３を有する構造体５と、凸形状３同士を連結し且つ導電性の金属又は金属酸化物からなる保護部８を備える。また、保護部８を被覆するハードコート層９が積層されている。
【００１２】
＜構造体５＞
構造体５は、複数の凸形状３を有する。構造体５の材質は特に限定されないが、透明材料で形成することが好ましい。構造体５は、複数の凸形状３を有するものであればその構成は特に限定されないが、例えば、透明基材６と、その上に形成され且つ複数の凸形状３を有する透明樹脂層７とで構成される。透明基材６は、樹脂基材、石英基材などの透明材料で形成され、その材質は、特に限定されないが、樹脂基材であることが好ましい。樹脂基材を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、環状ポリオレフィンおよびポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる１種からなるものである。また、透明基材６は可撓性を有するフィルム状であることが好ましく、その厚さは２５〜５００μｍの範囲であることが好ましい。透明樹脂層７は、光硬化性樹脂組成物を硬化させて形成することができる。
【００１３】
凸形状３は、細長い凸形状（凸条形状）またはピラー形状である。本実施形態では、偏光板として機能を発揮させるために、ラインアンドスペース形状が形成されるように細長い凸形状３を形成している。複数の凸形状３が形成されるピッチは、例えば１０ｎｍ〜１μｍであり、２０〜５００ｎｍが好ましく、３０〜２００ｎｍがさらに好ましく、４０〜１２０ｎｍがとりわけ好ましい。ラインアンドスペース形状の（スペースの幅）／（ラインの幅）の値は、特に限定されないが、例えば０．２〜５であり、０．５〜４が好ましく、１〜３がさらに好ましい。小さすぎると構造体５と保護部８とで取り囲む領域に空隙部Ｓが形成されにくくなり、大きすぎると凸形状３同士を連結する保護部８の形成が困難になる。凸形状３のアスペクト比は、特に限定されないが、例えば、１〜５であり、１．５〜４が好ましく、２〜３がさらに好ましい。
【００１４】
＜保護部８＞
保護部８は、導電性の金属（Ｎｉ，Ａｌなど）又は金属酸化物（ＩＴＯなど）で形成することができる。保護部８は、図１に示すように、隣接した２つの凸形状３の中央部Ｃに向かって厚さが薄くなり且つ隣接した２つの前記凸形状の間の領域に空隙部Ｓが形成されるように形成される。本実施形態の光学素子１では、保護部８は細線状ではなく、構造体５の主面の全面、あるいは側面に形成されているが、中央部Ｃに向かって厚さが薄くなるように形成されているので、電場の振動方向が図１の矢印Ｘ方向であるＸ偏光成分の透過率が、電場の振動方向が図１の矢印Ｙ方向であるＹ偏光成分の透過率よりも高くなる。このため、光学素子１は、ワイヤグリッド偏光板と同様の原理によって、偏光板として機能する。
【００１５】
図１に示すように保護部８の全体の厚さをＴ、中央部Ｃ（最も薄い部位）での厚さをｔとすると、ｔ／Ｔの値が小さいほど、保護部８が偏光機能を適切に発揮し、ｔ／Ｔは、０．５以下が好ましく、０．３以下が好ましい。ｔ／Ｔの下限は、特に規定されないが、例えば、０．０１である。ｔ／Ｔの値は、具体的には例えば、０．０１、０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。また、厚さｔは、５０ｎｍ以下が好ましい。厚さｔが大きすぎると中央部ＣにおけるＸ偏光成分の透過率が小さくなりすぎるからである。
【００１６】
＜ハードコート層９＞
ハードコート層９は、保護部８上に形成する。ハードコート層９は、金属、金属酸化物、樹脂などで形成することができる。本実施形態では、凸形状３同士を連結するように保護部８を形成しているので、ハードコート層９を形成する際の凸形状３の倒壊が抑制される。ハードコート層９と保護部８の材料は同じであってもよいが、異なることが好ましく、ハードコート層９は、保護部８よりも耐擦傷性、耐摩耗性、及び耐傷つき性が高い材料で形成することが好ましい。この場合、保護部８で偏光機能を担保し、ハードコート層９で耐擦傷性を担保することが可能になる。また、ハードコート層９と保護部８は、屈折率が互いに異なることが好ましい。この場合、屈折率の組み合わせにより、反射防止機能を担保できるという利点がある。ハードコート層９の厚さは、特に規定されないが、例えば、１ｎｍ〜５ｍであり、１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、５０〜５００ｎｍが好ましい。
【００１７】
１−２．第２実施形態
本発明の第２実施形態の光学素子１は、第１実施形態に類似しており、図３に示すように、凸形状３がピラー形状である点が主な相違点である。
【００１８】
凸形状３をピラー形状にすることによって、ＬＥＤや有機ＥＬなどの発光部材の光取り出し部材として利用可能である。ピラー形状としては円柱が好ましく、円柱の直径は５０〜２００ｎｍが好ましい。複数の凸形状３が形成されるピッチは、例えば１０ｎｍ〜１μｍであり、２０〜５００ｎｍが好ましく、３０〜２００ｎｍがさらに好ましく、４０〜１２０ｎｍがとりわけ好ましい。
【００１９】
２．光学素子１の製造方法
次に、図４〜図５を用いて、光学素子１の製造方法について説明する。本実施形態の光学素子１の製造方法は、被転写樹脂層形成工程、転写及び硬化工程、保護部形成工程、及びハードコート層形成工程を備える。
【００２０】
（１）被転写樹脂層形成工程
図４（ａ）に示すように、透明基材６上に光硬化性樹脂組成物を塗布して被転写樹脂層１１を形成する。被転写樹脂層１１を構成する光硬化性樹脂組成物は、モノマーと、光開始剤を含有し、活性エネルギー線の照射によって硬化する性質を有する。「活性エネルギー線」は、ＵＶ光、可視光、電子線などの、光硬化性樹脂組成物を硬化可能なエネルギー線の総称である。
【００２１】
モノマーとしては、（メタ）アクリル樹脂、スチレン樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を形成するための光重合性のモノマーが挙げられ、光重合性の（メタ）アクリル系モノマーが好ましい。なお、本明細書において、（メタ）アクリルとは、メタクリルおよび／またはアクリルを意味し、（メタ）アクリレートはメタクリレートおよび／またはアクリレートを意味する。
【００２２】
光開始剤は、モノマーの重合を促進するために添加される成分であり、前記モノマー１００質量部に対して０．１質量部以上含有されることが好ましい。光開始剤の含有量の上限は、特に規定されないが、例えば前記モノマー１００質量部に対して２０質量部である。
【００２３】
光硬化性樹脂組成物は、溶剤、重合禁止剤、連鎖移動剤、酸化防止剤、光増感剤、充填剤、レベリング剤等の成分を光硬化性樹脂組成物の性質に影響を与えない範囲で含んでいてもよい。
【００２４】
光硬化性樹脂組成物は、上記成分を公知の方法で混合することにより製造することができる。光硬化性樹脂組成物は、スピンコート、スプレーコート、バーコート、ディップコート、ダイコートおよびスリットコート等の方法で透明基材６上に塗布して被転写樹脂層１１を形成することが可能である。
【００２５】
（２）転写及び硬化工程
次に、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、被転写樹脂層１１に対して、凸形状３の反転パターン１５を有するモールド１３を押し付けた状態で被転写樹脂層１１に活性エネルギー線１７を照射して被転写樹脂層１１を硬化させて透明樹脂層７を形成する。
【００２６】
モールド１３を被転写樹脂層１１に押し付ける圧力は、反転パターン１５の形状を被転写樹脂層１１に転写可能な圧力であればよい。被転写樹脂層１１へ照射する活性エネルギー線１７は、被転写樹脂層１１が十分に硬化する程度の積算光量で照射すればよく、積算光量は、例えば１００〜１００００ｍＪ／ｃｍ２である。活性エネルギー線１７の照射によって、被転写樹脂層１１が硬化される。本実施形態では、透明基材６側から活性エネルギー線１７の照射を行っているが、モールド側から活性エネルギー線１７の照射を行ってもよい。
【００２７】
次に、モールド１３を取り外すことによって、図４（ｃ）に示すように、透明基材６上に複数の凸形状３を有する透明樹脂層７が形成された構造体５が得られる。なお、モールド１３を取り外すときに、未硬化の光硬化性樹脂組成物を溶剤で洗い流してもよい。
【００２８】
（３）保護部形成工程
次に、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、透明樹脂層７上に保護部８を形成する。保護部８は、例えば、材料となる導電性の金属又は金属酸化物をスパッタリングなどの等方性成膜法によって透明樹脂層７上に付着させることによって形成することができる。スパッタリングの際にターゲットからはじき出された原子は凸形状３の先端に付着しやすいので、図５（ａ）に示すように、凸形状３の先端近傍において保護部８の厚さが優先的に増大してマッチ棒の先端のような成長部８ａが形成される。そして、さらに成膜を続けると、各凸形状３の先端から成長した成長部８ａが互いにくっついて図５（ｂ）に示す形状になり、保護部８の形成が完了する。成長部８ａ同士がくっつくと、成長部８ａの下側の領域には金属又は金属酸化物の原子が付着しないので、この領域に空隙部Ｓが形成される。空隙部Ｓの幅は、隣接した２つの凸形状が形成されるピッチに対して、好ましくは２５〜９０％の範囲内であり、４０〜８５％の範囲内がより好ましい。空隙部Ｓの幅をこの範囲内に制御することによって、保護部やハードコート層とは異なる屈折率層としての機能を発揮しやすくなる。
【００２９】
（４）ハードコート層形成工程
次に、図５（ｃ）に示すように、保護部８上にハードコート層９を形成して、光学素子１の製造が完了する。ハードコート層９は、例えば、スパッタリングや蒸着などによって金属又は金属酸化物層を形成したり、樹脂フィルムを貼り合わせたり、光硬化性樹脂組成物を塗布して硬化したりする方法によって形成することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１：光学素子、３：凸形状、５：構造体、６：透明基材、７：透明樹脂層、８：保護部、９：ハードコート層、１１：被転写樹脂層、１３：モールド、１５：反転パターン、１７：活性エネルギー線
【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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