(57)【要約】【課題】  偏光分離性能の波長依存性が小さい広い面積のグリッド偏光子を提供する。【解決手段】  少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ畝を有する透明基板、  該透明基板の畝の頂面に積層された吸光性層Ａ、および  該透明基板の畝間にある溝に積層された吸光性層Ｂを有し、  吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂは複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が波長４００〜７００ｎｍにおいて３．０以上であり、  畝に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの最小厚さが吸光性層Ｂの最大厚さの０．６倍以下である、グリッド偏光子。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ畝を有する透明基板、
該畝の頂面に積層された吸光性層Ａ、および
該畝の間にある溝に積層された吸光性層Ｂを有し、
吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂは複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が波長４００〜７００ｎｍにおいて３．０以上であり、
畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの最小厚さが吸光性層Ｂの最大厚さの０．６倍以下である、グリッド偏光子。
【請求項２】
吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂの厚さが畝の長手方向においては略一定であり、畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの厚さが中央において最も厚く且つ両端に向かって薄くなっている、請求項１に記載のグリッド偏光子。
【請求項３】
吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂが、アルミニウムを含んでなる、請求項１または２に記載のグリッド偏光子。
【請求項４】
透明基板が長尺状である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグリッド偏光子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グリッド偏光子に関する。さらに詳細には、偏光分離性能の波長依存性が小さい広い面積のグリッド偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体分野において発展した超微細加工技術が、光学素子の製造に応用されるようになり、新しい光学素子の開発が進められている。
例えば、周期的な微細構造を有する光学素子として回折格子が知られている。回折格子は光の波長あるいはその数倍程度のピッチの微細な周期構造を有するものである。
また、同じく周期的な微細構造を有する光学部材として、グリッド偏光子が知られている。グリッド偏光子は、多数の線状金属（ワイヤ）を一定の周期で平行に配列したグリッド構造をもつ光学部材である。グリッドの周期が入射光の波長より短い金属製グリッド構造を形成すると、グリッド構造に対して平行な偏光成分は反射され、垂直な偏光成分は透過され、単一偏光を作りだす偏光子として機能する。このグリッド偏光子は、光通信ではアイソレーターの光部品として、液晶表示装置では光の利用率を高め輝度を向上させるための部品として、利用することが提案されている。
【０００３】
特許文献１には、（Ａ）モース硬度９以上の材料を高エネルギー線を用いて加工し、先端に幅６００ｎｍ以下の突起を形成してなる工具を作製し、（Ｂ）該工具を使用して金型部材上に、幅５０〜６００ｎｍ、ピッチ５０〜１，０００ｎｍ、高さ５０〜８００ｎｍの微細格子形状を形成し、（Ｃ）該金型部材の微細格子形状を透明樹脂成形体に転写し、（Ｄ）該微細格子形状が転写された透明樹脂成形体に導電性反射体を蒸着することを特徴とするグリッド偏光子の製造方法が記載されている。この製造方法によって、凸部頂面および側面に導電性反射体が成膜される。該膜は頂面から側面にかけて連結している。
【特許文献１】特開２００６−１７８７９号公報
【０００４】
特許文献２、特許文献３および特許文献４には、樹脂フィルムの表面に微細な凹凸形状を有し、前記凹凸形状における凸部の頂および凹部の底に、アルミニウム膜を有するグリッド偏光子が開示されている。特許文献２、特許文献３および特許文献３のグリッド偏光子では、図６に示すように、凹部の底に形成される膜の厚さはほぼ均一である。
【特許文献２】特開２００６−３３０５２１号公報
【特許文献３】特開２００６−３４９７０６号公報
【特許文献４】特開２００４−２４０２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、前記特許文献で提案されているグリッド偏光子を検討してみたが、該グリッド偏光子は、短波長光の光透過率が低いので、偏光分離性能が不十分で、白色光源からの光の有効利用において満足できるものでなかった。
そこで、本発明の目的は、偏光分離性能の波長依存性が小さい広い面積のグリッド偏光子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ畝を有する透明基板、該透明基板の畝の頂面に積層された吸光性層Ａ、および該透明基板の畝間にある溝に積層された吸光性層Ｂを有し、吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂは複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が波長４００〜７００ｎｍにおいて３．０以上であり、畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの最小厚さが吸光性層Ｂの最大厚さの０．６倍以下である、グリッド偏光子が、偏光分離性能の波長依存性が小さいことを見出した。本発明はこの知見に基づいてさらに検討し、完成したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
（１）  少なくとも一方の表面に略平行に並ぶ畝を有する透明基板、
該透明基板の畝の頂面に積層された吸光性層Ａ、および
該透明基板の畝間にある溝に積層された吸光性層Ｂを有し、
吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂは複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が波長４００〜７００ｎｍにおいて３．０以上であり、
畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの最小厚さが吸光性層Ｂの最大厚さの０．６倍以下である、グリッド偏光子。
（２）  吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂの厚さが畝の長手方向においては略一定であり、畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの厚さが中央において最も厚く且つ両端に向かって薄くなっている、（１）に記載のグリッド偏光子。
（３）  吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂが、アルミニウムを含んでなる、（１）または（２）に記載のグリッド偏光子。
（４）  透明基板が長尺状である、（１）〜（３）のいずれか１項に記載のグリッド偏光子。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のグリッド偏光子は、短波長から長波長までの可視光線の範囲において、一方の偏光を一様に高い透過率で透過し、もう一方の偏光を一様に高い反射率で反射することができ、それによって偏光を効率的に分離することができる。反射された偏光を反射器で再びグリッド偏光子に戻すことによって、白色光源からの光を有効に無駄なく使用できる。本発明のグリッド偏光子は照明装置や表示装置などに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のグリッド偏光子は、透明基板、吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂを有するものである。また、本発明のグリッド偏光子は、その少なくとも一方の面に保護層が積層されているものが好ましい。
【００１０】
（透明基板）
本発明に用いられる透明基板は、透明な材料からなるものである。透明な材料としては、透明樹脂、ガラスなどが挙げられるが、透明樹脂が好ましい。
該透明樹脂は、加工性の観点からガラス転移温度が６０〜２００℃であることが好ましく、１００〜１８０℃であることがより好ましい。なお、ガラス転移温度は示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により測定することができる。
【００１１】
透明樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、二酢酸セルロース、三酢酸セルロース、脂環式構造含有重合体などが挙げられる。これらのうち、透明性、低吸湿性、寸法安定性、加工性の観点から脂環式構造含有重合体が好適である。
脂環式構造含有重合体としては、特開平０５−３１０８４５号公報に記載されている環状オレフィンランダム共重合体、特開平０５−９７９７８号公報に記載されている水素添加重合体、特開平１１−１２４４２９号公報（米国特許第６，５１１，７５６号公報）に記載されている熱可塑性ジシクロペンタジエン系開環重合体およびその水素添加物等が挙げられる。
【００１２】
本発明に用いる透明樹脂は、顔料や染料のごとき着色剤、蛍光増白剤、分散剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、耐電防止剤、酸化防止剤、滑剤、溶剤などの配合剤が適宜配合されたものであってもよい。
【００１３】
透明基板は、その少なくとも一方の表面に畝を有する。畝は、細長く直線状に伸びる突起部である。この突起部が複数あり、それらが略平行に並んでいる。隣り合う畝の間には溝がある。ここで略平行とは隣り合う２本の畝の長手方向が±５度以内の角度になっていることをいう。
畝は、畝の長手方向に直角に交わる断面形状によって特に限定されない。例えば、矩形、台形、菱形、放物線形状などが挙げられる。吸光性層Ａが積層されやすいという観点から畝の頂面が平らになっているものが好ましい。また、畝の頂から両袖にオーバーハングを有する形状が挙げられる。両袖にオーバーハングを有する形状の畝を採用したものは、畝間にある溝の底に後述する断面形状（山形）の吸光性層Ｂを形成しやすい。
また畝の間にある溝も、畝の長手方向に直角に交わる空間部の断面形状よって特に限定されない。例えば、矩形、台形、菱形、放物線形状などが挙げられる。吸光性層Ｂが積層されやすいという観点から溝の底面が平らになっているものが好ましい。なお、本発明において、溝の空間部は吸光性層Ｂが積層される前の空間である。
【００１４】
畝の一態様として、畝間にある溝の開口部の幅Ｔが、溝の底の幅Ｗよりも小さくなっているもの、または畝の頂の幅Ａが、畝の基部の幅Ｂよりも大きくなっているものが挙げられる。
図１は透明基板に有する畝の一態様を示す断面図である。図１には、上辺（畝の頂の幅Ａ）が下辺（基部の幅Ｂ）よりも長い台形（いわゆる逆テーパー状）の畝１２が示されている。断面が逆テーパー形状の畝１２間にある溝の開口部の幅Ｔは、溝の底の幅Ｗよりも小さくなっている。
図２は透明基板に有する畝の別の態様を示す断面図である。図２には、畝の基部の幅Ｂよりも大きい直径（畝の頂の幅Ａ）の円が頂部に形成された断面形状の畝１３が示されている。畝１３間にある溝の開口部の幅Ｔは、底の幅Ｗよりも小さくなっている。
【００１５】
また、畝の高さＨの１／２倍の高さレベルでの畝の幅Ｂ1/2は、畝の頂の幅Ａの０．９５倍よりも小さいことが好ましい。このように、ＴとＷ、またはＡとＢが上記のような関係を満たす畝および溝の上に後述する物理蒸着を行うと、畝の頂面に吸光性層Ａが積層させるのと同時に、溝の底面に中央が厚く周辺に薄い形状の吸光性層Ｂが形成されやすくなる。
【００１６】
畝の高さＨは、好ましくは５〜３０００ｎｍ、より好ましくは２０〜１０００ｎｍ、特に好ましくは５０〜３００ｎｍである。溝の深さは畝の高さと等しいものである。さらに畝の長手方向に直角に交わる断面において、畝の高さは畝の幅の０．４〜１．５５倍であり、好ましくは０．６〜１．２倍である。
畝間にある溝の開口部の幅Ｔは、好ましくは２００ｎｍ以下、より好ましくは２０〜１００ｎｍである。
畝は、その幅が２５〜３００ｎｍであることが好ましく、長さが８００ｎｍ以上であることが好ましい。畝の幅と溝の幅との比は、好ましくは３／７〜７／３、より好ましくは４／６〜６／４である。ここで、畝の幅および溝の幅は、畝の高さＨの１／２倍の高さレベルでの幅である。
【００１７】
畝のピッチは、好ましくは２０〜５００ｎｍ、より好ましくは３０〜３００ｎｍ、特に好ましくは１２０〜２４０ｎｍである。
透明基板の平均厚さは、取り扱い性の観点から、通常５μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２０〜２００μｍである。透明基板は、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が８０％以上であるものが好ましい。
また、透明基板は、その波長５５０ｎｍで測定したレターデーションＲｅ（Ｒｅ＝ｄ×（ｎx−ｎy）で定義される値、ｎxおよびｎyは透明基板の面内主屈折率（ｎx≧ｎy）；ｄは透明基板の平均厚さである。）によって特に制限されない。
面内の任意２点のレターデーションＲｅの差（レターデーションむら）は、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以下である。レターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。
【００１８】
上記のような畝を有する透明基板は、たとえば、前記透明樹脂を公知の方法で表面が平らなフィルムに成形し、そのフィルム表面に、前記畝に対応する形状を賦形することによって得られる。透明樹脂をフィルムに成形する方法としては、キャスト成形法、押出成形法、インフレーション成形法などが挙げられる。賦形方法としては、ロールエンボス加工法、フォトリソグラフ法などが挙げられる。
【００１９】
本発明のグリッド偏光子を製造するにあたって、フィルムとして長尺状のものが好ましく用いられる。長尺とは、幅に対し少なくとも５倍程度以上の長さを有するものを言い、好ましくは１０倍もしくはそれ以上の長さを有するものを言い、具体的にはロール状に巻回でき保管または運搬できる程度の長さを有するものを言う。
長尺状のフィルムの幅は、好ましくは５００ｍｍ以上、より好ましくは１０００ｍｍ以上である。本発明のグリッド偏光子では、その製造工程の途中において、任意に、その幅方向の両端を切り落とす（トリミング）ことがある。この場合、前記フィルムの幅は、両端を切り落とした後の寸法とすることができる。
【００２０】
長尺状のフィルムを用いる場合には、畝の長手方向が長尺状フィルムの長手方向に略平行であることが好ましい。畝の長手方向とフィルムの長手方向を略平行とすると、直線偏光の透過軸が幅方向に略平行になったロール状に巻かれたグリッド偏光子の原反が得られる。ロール状に巻かれた吸収型偏光子の原反は通常透過軸が幅方向に略平行になっているので、このロール状に巻かれたグリッド偏光子原反を用いると、ロール状に巻かれた吸収型偏光子原反およびロール状に巻かれたグリッド偏光子原反をそれぞれロールから引き出しながら積層させるだけで、両者の透過軸が揃った光学部材原反を得ることができるようになる。光学部材原反は所望の大きさに裁断され各種用途に用いられる。
【００２１】
畝間にある溝の開口部の幅Ｔが、溝の底の幅Ｗよりも小さくなっている構造、または畝の頂の幅Ａが、基部の幅Ｂよりも大きくなっている構造を形成する方法は特に制限されない。
例えば、断面矩形の畝を表面に有する転写ロールを用いて長尺の樹脂原反フィルム表面に該畝の形を転写し、該転写面に物理蒸着によって非吸光性層を成膜する方法がある。物理蒸着は蒸着材料を蒸発・イオン化し、それを対象となる面に堆積させ膜を形成させる方法である。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング（イオンめっき）法、イオンビームデポジション法等が挙げられる。物理蒸着法は、使用する材料の特性によりこれらから適宜選択することができる。
物理蒸着による製膜では、畝の頂面とそれの縁に蒸着材料が堆積するので、物理蒸着によって頂の幅が基部の幅よりも大きい畝を作製することができる。
【００２２】
非吸光性層に用いられる材料は有機材料であっても、無機材料であってもよい。有機材料としては透明樹脂が好ましい。透明樹脂としては先に透明基板の説明で例示したものを使用することができる。無機材料は、非導電性の材料であれば特に制限はなく、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン等を使用することができる。
【００２３】
物理蒸着を行っただけでは畝の基部の幅に比べ畝の頂の幅を十分に大きくすることが難しい場合があるので、物理蒸着膜（非吸光性層）を畝の頂に形成した後、エッチング処理する。このエッチング処理において、物理蒸着膜がエッチングマスクとして機能し、畝の頂はほとんど削られず、畝の基部側の側壁が優先的に削られる。エッチングマスクとなり得る物理蒸着膜としては、Ｃｒ膜、酸化珪素膜等があるが、これらに限定されない。エッチング処理法としては、ウエットエッチング法とドライエッチング法とがあるが、畝の基部側の側壁が優先的に削られやすいという観点から等方性エッチング法が好ましい。ドライエッチングでは、出力、ガス圧等の条件を適宜調整することにより等方性エッチングにすることができる。
【００２４】
物理蒸着を斜め方向から行うことによって、頂の幅が基部の幅よりも大きい畝を容易に作製することができる。
物理蒸着を斜め方向から行うと、畝の頂付近の側壁に優先的に堆積し、畝によって影になる部分（畝の裏側及び溝の底）には堆積し難くなる。その結果、畝の頂付近に蒸着膜からなる庇が形成される。物理蒸着を行う斜め方向の角度は、畝のピッチ等により適宜調整することができる。フィルムの法線方向を０度とした場合、畝の長手方向に直角で、３０度以上傾いた方向から物理蒸着を行うのが好ましく、５０度以上傾いた方向から物理蒸着を行うのがより好ましい。
【００２５】
（吸光性層）
吸光性層Ａは、前記畝の頂に積層されている。吸光性層Ｂは前記溝の底に積層されている。
吸光性層Ａの断面形状は特に制限されず、矩形、台形、山形などを採用できる。吸光性層Ａの厚さは、畝の長手方向においては略一定であることが好ましい。また、畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ａの厚さは、中央において最も厚く且つ両端に向かって薄くなっていることが好ましい。吸光性層Ａの平均厚さは、特に制限されないが、通常２０〜５００ｎｍ、好ましくは３０〜３００ｎｍ、より好ましくは４０〜２００ｎｍ、特に好ましくは４０〜１２０ｎｍである。吸光性層Ａの幅および長さは、通常、畝の頂面の幅および長さにしたがってほぼ決まる。
【００２６】
吸光性層Ｂの断面形状は、特に制限されず、矩形、台形、山形などを採用できる。吸光性層Ｂの厚さは、畝の長手方向においては略一定であることが好ましい。また、畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの厚さは、中央において最も厚く且つ両端に向かって薄くなっていることが好ましい。
吸光性層Ｂは、畝の長手方向に直角に交わる断面における、吸光性層Ｂの最大厚さＨ1、および吸光性層Ｂの最小厚さＨ2が、０．６≧Ｈ2／Ｈ1の関係を有し、より好ましくは０．５≧Ｈ2／Ｈ1≧０．０５の関係を有する。
吸光性層Ｂの好ましい断面形状は、図３又は図４に示すような、中央に高く両側に低くなる形、すなわち、山形である。本発明の好ましい態様のグリッド偏光子は、図４に示す断面形状をしており、紙面に垂直な方向に畝及び吸光性層がそれぞれ延びてグリッドを構成している。
吸光性層Ｂの最大厚さＨ1は、通常１０〜１２０ｎｍ、好ましくは２０〜８０nｍであり、吸光性層Ｂの最小厚さＨ2は、通常０．５〜６０ｎｍ、好ましくは１〜４０ｎｍである。吸光性層Ｂの幅および長さは、通常、溝の底面の幅および長さにしたがってほぼ決まる。
【００２７】
畝の長手方向に直角に交わる断面において、吸光性層Ｂの断面積は溝の空間部断面積の２０％以上であることが好ましく、２０〜６０％であることがより好ましい。畝の長手方向に直角に交わる断面において、畝の高さＨは吸光性層Ａと吸光性層Ｂとの間隔の４倍未満であることが好ましく、１〜３倍であることがより好ましい。
溝の空間部断面積は、隣り合う畝の頂間を結ぶ線で閉じられた空間部の断面積である。吸光性層Ａと吸光性層Ｂとの間隔は、各吸光性層表面間の最短距離である。例えば、図３のように、方形波状の畝と溝に矩形の吸光性層Ａと山形の吸光性層Ｂが積層されている場合には、吸光性層Ａの底の左端角から、吸光性層Ｂの山形の右肩付近までの距離である。
【００２８】
吸光性層Ａおよび吸光性層Ｂは、複素屈折率（Ｎ＝ｎ−ｉκ）の実部ｎと虚部κの差の絶対値が波長４００〜７００ｎｍにおいて３．０以上であり、好ましくは３．５以上である。なお、ここで波長４００〜７００ｎｍにおいてとは、４００ｎｍ〜７００ｎｍの全波長領域においてという意味である。複素屈折率Ｎは、電磁波の理論的関係式であり、実部の屈折率ｎと虚部の消衰係数κを用いて、Ｎ＝ｎ−ｉκで表現されるものである。屈折率ｎの媒体中では真空中よりも光が速く進み、大きい消衰係数κの媒体中では光の強度が減衰することが知られている。複素屈折率Ｎは分光エリプソメーターによって求めることができる。
また、ｎ＞κの場合、複素屈折率の実部ｎは、好ましくは３．０以上、より好ましくは３．５以上であり、複素屈折率の虚部κは、好ましくは１．５以下、より好ましくは１．３以下である。
ｎ＜κの場合、複素屈折率の実部ｎは、好ましくは１．５以下、より好ましくは１．３以下であり、複素屈折率の虚部κは、好ましくは３．０以上、より好ましくは３．５以上である。
【００２９】
詳細は不明であるが｜ｎ−κ｜の値は次のような意義を持つ。まず、ｎ＜κの場合においては、κが大きいものほど導電性が大きく、吸光性層の長手方向に振動できる自由電子が多くなるため、偏光（吸光性層の長手方向に（電場が）平行な方向の偏光）の入射により発生する電界が強くなり、前記偏光に対する反射率が高まる。吸光性層の幅が小さいので、吸光性層の長手方向と直角に交わる方向には電子は動けず、吸光性層の長手方向と直角に交わる方向の偏光に対しては上記の効果は生じず、透過する。またｎが小さい方が入射した光の媒質中での波長が大きくなるため、相対的に微細凹凸構造のサイズ（線幅、ピッチ等）が小さくなり、散乱、回折等の影響を受け難くなり、光の透過率（吸光性層の長手方向に直角に交わる方向の偏光）、反射率（吸光性層の長手方向に平行な方向の偏光）が高まる。
一方、ｎ＞κの場合においては、ｎが大きいものほど、吸光性層とそれに隣接する空気との屈折率の差が大きくなり、構造複屈折が発現しやすくなる。一方κが大きいと光の吸収が大きくなるため、光の損失を防ぐ意味でκは小さいほど好ましい。
【００３０】
吸光性層は、例えば、導電性材料を物理蒸着することによって形成することができる。
用いられる導電性材料としては、銀、アルミニウム、クロム、インジウム、イリジウム、マグネシウム、パラジウム、白金、ロジウム、ルテニウム、アンチモン、スズ等の金属が挙げられる。好ましいものとしては、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズが挙げられる。特に好ましいものとしてアルミニウムが挙げられる。
【００３１】
物理蒸着法は、蒸着材料を蒸発・イオン化し、対象面に堆積させて膜を形成させる方法である。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング（イオンめっき）法、イオンビームデポジション法等が挙げられ、これらの中から適宜選択することができる。これらのうち真空蒸着法が好適である。
真空蒸着法は、真空にした容器の中で、蒸着材料を加熱し気化もしくは昇華して、離れた位置に置かれた基板の表面に付着させ、薄膜を形成する方法である。加熱方法は、蒸着材料や基板の種類に応じて、抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどの方法から適宜選択される。
【００３２】
前記透明基板の畝のある面に物理蒸着を行うと、畝の頂面に吸光性層Ａが積層され、溝の底面に吸光性層Ｂが積層される。両袖に庇を有する畝のある面に物理蒸着を行うと、庇の遮蔽効果により、畝の基部に近い側の溝の底面には導電性材料がほとんど堆積せず、溝中央に導電性材料が主に堆積する。
【００３３】
物理蒸着によって形成された吸光性層Ａは、畝の頂面の幅よりも広い幅になることがある。吸光性層Ａの幅は狭い方が好ましいので、たとえば、吸光性層Ａを形成した後、湿式エッチングすることにより、または物理蒸着によって積層された吸光性層Ａの上に物理蒸着によってエッチングマスクを積層して、次いで湿式エッチングすることによって吸光性層Ａの幅を細くすることができる。
【００３４】
エッチングマスク用の材料は、後述の湿式エッチングに耐えるものであれば特に限定されず、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素または窒化酸化ケイ素などが挙げられる。この中では特に酸化ケイ素が好ましい。エッチングマスクの厚さは、特に制限されないが、通常１〜１００ｎｍ、好ましくは２〜５０ｎｍ、より好ましくは３〜２０ｎｍである。
【００３５】
湿式エッチングの前に、畝の長手方向に直角に交わる方向に延伸することができる。この延伸によって畝の中心間距離が広がるため、吸光性層Ａ間の間隔が広がり、結果として光線透過率が高くなる。また溝の底面に形成されていた吸光性層Ｂは、延伸によって、畝の基部から離れ隙間ができる。後述する湿式エッチング液がこの隙間に入り込み、吸光性層Ｂの両端を優先的に除去し、中央よりも両端を薄くすることができる。
【００３６】
延伸方法は特に限定されないが、畝の長手方向に直角に交わる方向の延伸倍率を１．０５〜５倍にするのが好ましく、１．１〜３倍にするのがより好ましい。また畝の長手方向に平行な方向の延伸倍率を０．９〜１．１倍にするのが好ましく、０．９５〜１．０５倍にするのがより好ましい。延伸後においても畝の構造は維持され、畝の幅および高さはほとんど維持される。一方、畝のピッチは、延伸前よりも長くなり、好ましくは３０〜１０００ｎｍ、より好ましくは５０〜６００ｎｍである。このような延伸を行うために、テンター延伸機による連続的な横一軸延伸法が好適である。
【００３７】
湿式エッチングはエッチング液で行われる。エッチング液は、透明基板を腐食等させずに吸光性層の一部を除去できる液であれば良く、エッチングマスク、吸光性層、および透明基板の材質に応じて適宜選択される。湿式エッチング液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物を含有する溶液；硫酸、燐酸、硝酸、酢酸、フッ化水素、塩酸などを含有する溶液；過硫酸アンモニウム、過酸化水素、フッ化アンモニウム等やそれらの混合液などが挙げられる。また、湿式エッチング液には界面活性剤などの添加剤が添加されていても良い。
【００３８】
このエッチングによって、エッチングマスクで被覆されていない部分またはエッチングマスクが薄い部分の下にある吸光性層が除去される。具体的には、畝の頂に庇状に積層されていた部分、畝の基部に近い側の底面に積層されていた部分が除去される。一方、畝の幅と同程度の幅の吸光性層Ａが除去されずに残る。溝の底面の中央に吸光性層Ｂが除去されずに残る。以上のようにして本発明のグリッド偏光子が得られる。
【００３９】
（保護層）
保護層は、その材質によって特に制限されないが、透明材料からなるものが好ましい。透明材料としては、ガラス、無機酸化物、無機窒化物、多孔質物質、透明樹脂などが挙げられる。これらのうち、特に透明樹脂が好ましい。透明樹脂は、前述の透明基板を構成するものとして示したものから適宜選択して用いることができる。
保護層の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常５μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２０〜２００μｍである。保護層は、４００〜７００ｎｍの可視領域の光の透過率が８０％以上であるものが好ましい。
【００４０】
また、保護層は、その波長５５０ｎｍで測定したレターデーションＲｅ（Ｒｅ＝ｄ×（ｎx−ｎy）で定義される値、ｎxおよびｎyは保護層の面内主屈折率（ｎx≧ｎy）；ｄは保護層の平均厚さである。）によって特に制限されない。面内の任意２点のレターデーションＲｅの差（レターデーションむら）は、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以下である。レターデーションむらが大きいと、液晶表示装置に用いた場合に表示面の明るさにバラツキが生じやすくなる。
【００４１】
保護層を積層させるために接着剤（粘着剤を含む）を用いることができる。接着剤層の平均厚さは、通常０．０１μｍ〜３０μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１５μｍである。
この接着剤としては、アクリル接着剤、ウレタン接着剤、ポリエステル接着剤、ポリビニルアルコール接着剤、ポリオレフィン接着剤、変性ポリオレフィン接着剤、ポリビニルアルキルエーテル接着剤、ゴム接着剤、塩化ビニル・酢酸ビニル接着剤、スチレン・ブタジエン・スチレン共重合体（ＳＢＳ共重合体）接着剤、その水素添加物（ＳＥＢＳ共重合体）接着剤、エチレン・酢酸ビニル共重合体およびエチレン−スチレン共重合体などのエチレン接着剤、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・メタクリル酸エチル共重合体およびエチレン・アクリル酸エチル共重合体などのアクリル酸エステル接着剤などを挙げることができる。
【００４２】
本発明のグリッド偏光子は、直角に交わる２つの直線偏光のうちの一方を透過し、他方を反射する性質を持つ。直線偏光を透過光と反射光に分離する性質を利用して、液晶表示装置の輝度向上用の光学部材として本発明のグリッド偏光子をそのまま、または他の光学フィルム（吸収型偏光子や位相差板など）と組み合わせ積層して用いることができる。グリッド偏光子と他の光学フィルムとの接触面には接着剤を介在させることができる。グリッド偏光子と他の光学フィルムとを密着させる方法としては、２本の平行に並べられたロールのニップにグリッド偏光子と他の光学フィルムを一緒に通し圧し挟む方法が挙げられる。
【００４３】
本発明に用いられる吸収型偏光子は、直角に交わる二つの直線偏光の一方を透過し、他方を吸収するものである。例えば、ポリビニルアルコールフィルムやエチレン酢酸ビニル部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムにヨウ素や二色性染料などの二色性物質を吸着させて一軸延伸させたもの、前記親水性高分子フィルムを一軸延伸して二色性物質を吸着させたもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン配向フィルムなどが挙げられる。吸収型偏光子の厚さは、通常５〜８０μｍである。
【００４４】
グリッド偏光子と吸収型偏光子は、グリッド偏光子の偏光透過軸と吸収型偏光子の偏光透過軸とが略平行になるように重ね合わせることが好ましい。このような配置にすることによって、自然光を効率的に直線偏光に変換することができる。ここで略平行とは、平行方向から±５度の範囲内にあることをいう。
【００４５】
本発明の液晶表示装置は、前記のグリッド偏光子を備えるものである。液晶表示装置は、偏光透過軸を電圧の調整で変化させることができる液晶セルと、それを挟むように配置される２枚の吸収型偏光子とで構成される液晶パネルを有する。そして、この液晶パネルに光を送りこむために、表示面の裏側に、透過型液晶表示装置ではバックライト装置が、反射型液晶表示装置では反射板が備えられる。
【００４６】
本発明のグリッド偏光子を、バックライト装置と液晶パネルとの間に配置すると、バックライト装置で発光した光がグリッド偏光子によって、二つの直線偏光に分離され、一方の直線偏光は液晶パネルの方向へ進み、他方の直線偏光はバックライト装置の方向へ戻る。バックライト装置には反射板が通常備わっており、バックライト装置の方向へ戻った直線偏光は、その反射板により反射され、再びグリッド偏光子に戻ってくる。戻ってきた光はグリッド偏光子で再度二つの偏光に分離される。これを繰り返すことによりバックライト装置で発光した光が有効に利用されることになる。その結果、バックライトなどの光を効率的に液晶表示装置の画像の表示に使用でき、画面を明るくすることができる。また反射型液晶表示装置において、同様の原理で画面を明るくすることができる。
【実施例】
【００４７】
本発明の実施例を示して本発明をより詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されない。
【００４８】
（複素屈折率）
波長４００ｎｍ〜７００ｎｍ、反射角７０度における複素屈折率Ｎを分光エリプソメーター（Ｍ２０００Ｕ：ジェー・エー・ウーラム・ジャパン社製）を用いて測定し、複素屈折率の実部ｎおよび虚部κを算出し、各波長における虚部と実部の差｜ｎ−κ｜を求めた。
【００４９】
（グリッド偏光フィルムの透過光目視観察）
作製したグリッド偏光フィルムの透過光を目視により観察した。
【００５０】
（偏光透過率、偏光反射率測定）
４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、および６５０ｎｍの波長に対するグリッド偏光フィルムの偏光透過率および偏光反射率を分光光度計Ｖ−５７０（日本分光製）を用いて測定した。なお、偏光透過率および偏光反射率の測定には直線偏光を使用し、偏光透過率の測定の場合にはグリッド偏光フィルムの透過軸と入射する光の偏光を平行にして測定した。また偏光反射率の測定の場合にはグリッド偏光フィルムの透過軸と入射する光の偏光を直交させ、入射角５度における反射率を測定した。
【００５１】
（フィルムの断面形状観察）
透過電子顕微鏡Ｈ−７５００（日立製作所製）にて観察した。なお、ＴＥＭ用観察試料は、集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（日立製作所製）のマイクロサンプリング装置を使用して作製した。
【００５２】
実施例１
８ｍｍ×８ｍｍ×６０ｍｍのＳＵＳ製シャンクにろう付けされた寸法０．２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体単結晶ダイヤモンドの０．２ｍｍ×１ｍｍの面に、集束イオンビーム加工装置ＳＭＩ３０５０（セイコーインスツルメンツ製）を用いてアルゴンイオンビームを用いた集束イオンビーム加工を行い、長さ１ｍｍの辺に平行な、幅９０ｎｍおよび深さ８０ｎｍの断面矩形の溝をピッチ１８０ｎｍで彫り込み、切削工具を作製した。
【００５３】
直径２００ｍｍで長さ１５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０製円筒の曲面全面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解メッキを施した。前記切削工具をセットした精密円筒研削盤Ｓ３０−１（スチューダ製）による切削加工で、ニッケル−リン無電解メッキ面に、円筒の円周端面と平行な方向に、幅９０ｎｍおよび高さ８０ｎｍｍの断面矩形の畝をピッチ１８０ｎｍで形成して、転写ロールを得た。円筒の端部２０ｍｍは、パターンを切削せずに、フラットな面とした。
なお、切削工具及び転写ロールの作製はは、温度２０．０±０．２℃に、振動制御システム（昭和サイエンス製）により０．５Ｈｚ以上の振動の変位が１０μｍ以下に管理された恒温低振動室内で行った。
【００５４】
直径７０ｍｍのゴム製のニップロールおよび上記転写ロールを設置した転写装置を用い、転写ロールの表面温度１６０℃、ニップロールの表面温度１００℃、フィルムの搬送テンション０．１ｋｇｆ／ｍｍ2、およびニップ圧０．５ｋｇｆ／ｍｍの条件で、厚さ１００μｍのシクロオレフィンポリマーフィルム（ＺＦ−１４、日本ゼオン社製）の表面に転写ロール表面の形状を転写した。
得られたフィルム表面に開口部の幅９０ｎｍ、深さ８０ｎｍの断面矩形の溝がピッチ１８０ｎｍで形成されていることが、透過電子顕微鏡にて観察された。
【００５５】
上記フィルムの溝形成面に、アルゴンガス存在下にて出力４００Ｗの条件でＳｉＯ2をフィルムの鉛直方向より７０度傾けた方向からスパッタリングし、次いで、逆側に７０度傾けた方向からＳｉＯ2を同様にスパッタリングした。次いでアルミニウムを成膜レート１００ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度２×１０-3Ｐａの条件で、フィルムの鉛直方向から真空蒸着した。
【００５６】
硝酸５．２重量％、リン酸７３．０重量％、酢酸３．４重量％、および残部が水からなる組成（酸成分相当濃度：８３．６％）の３３℃のエッチング液に、上記フィルムを３０秒間浸漬した。１２０℃で５分間乾燥し、グリッド偏光フィルムを作製した。
グリッド偏光フィルムを所定のサイズに切り出し、集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（日立製作所製）のマイクロサンプリング装置を使用してＴＥＭ用観察断面を作製し、透過電子顕微鏡Ｈ−７５００（日立製作所製）にてフィルム断面を観察した。溝に積層されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は４ｎｍであった。フィルム端部のパターンのない部分に積層されたアルミニウム膜の複素屈折率を測定した。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は３．８であった。図５はグリッド偏光フィルムのＳＥＭ写真を示す図である。図５中の下半分の白色部分は透明基板で矩形状の畝が３つ示されている。畝の間にある溝には山形をした吸光性層Ｂが黒色で示されている。また畝の頂に矩形状の吸光性層Ａが黒色で示されている。
【００５７】
トリアセチルセルロースからなる保護フィルムを、ウレタン系接着剤で、グリッド偏光フィルムのアルミニウム層側に積層した。この積層体を加圧ローラーのニップに供給し圧着して貼り合せ、保護層付きの長尺のグリッド偏光フィルムを得た。
得られたグリッド偏光フィルムを所定のサイズに切り出し評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、各工程で用いられているフィルムはロールに巻かれており、そのロールからフィルムを引き出しながら各工程における処理を行い、処理後再びロールに巻き取った。
【００５８】
【表１】
2008242447.tif 000003
【００５９】
実施例２
集束イオンビーム加工の条件を変えて、幅９０ｎｍおよび深さ８０ｎｍの断面矩形の溝をピッチ１８０ｎｍで彫り込み、切削工具を作製した。この切削工具を用いて実施例1と同じ手法で転写ロールを得た。
【００６０】
イソボルニルアクリレート８６．６部、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート９．６部、光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、イルガキュアー１８４）３．８部からなる塗布液を得た。
厚さ１００μｍのシクロオレフィンポリマーフィルム（ＺＦ−１４、日本ゼオン製）に、直径１．２ｍｍ、電極長２４０ｍｍ、ワーク電極間１．５ｍｍのワイヤー電極を備えた高周波発振機（コロナジェネレータＨＶ０５−２、Ｔａｍｔｅｃ社製）を用いて、出力電圧１００％、出力２５０Ｗで３秒間コロナ放電処理を実施した。該コロナ放電処理されたフィルムの表面に前記塗布液を５μｍの厚みで塗布した。前記転写ロール上に塗布膜を接触させるようにフィルムを積層し、フィルム側から紫外線照射して塗布膜を硬化させた。フィルム表面に転写ロール表面の形状が転写された。
得られたフィルム表面に、幅６０ｎｍおよび高さ１００ｎｍの断面矩形の畝がピッチ１２０ｎｍで形成されていることが、透過電子顕微鏡にて観察された。
【００６１】
次いで、上記フィルムの畝形成面に、アルゴンガス存在下にて出力４００Ｗの条件でＳｉＯ2をフィルムの鉛直方向より７０度傾けた方向からスパッタリングし、次いで、逆側に７０度傾けた方向からＳｉＯ2を同様にスパッタリングした。成膜レート５０ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度８×１０-3、アルゴンガス２５ｓｃｃｍの条件で、アルミニウムをイオンプレーティング法によりフィルムの鉛直方向から成膜した。次いで、硝酸５．２重量％、リン酸７３．０重量％、酢酸３．４重量％、および残部が水からなる組成（酸成分相当濃度：８３．６％）の３３℃のエッチング液に、該フィルムを３０秒間浸漬した。１２０℃で５分間乾燥して、グリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は２０ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は３．５であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００６２】
実施例３
ＳｉＯ2のスパッタリングの角度を７０度から５０度に変え、アルミニウムのイオンプレーティングにおける成膜レートを１．０ｎｍ／ｓｅｃに、成膜時真空度を８×１０-3Ｐａに変更した以外は実施例２と同じ手法でグリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は３５ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は３．２であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００６３】
比較例１
アルミニウムの真空蒸着を、成膜レート１.０ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度１×１０-2Ｐａ、アルゴンガス１００ｓｃｃｍの条件でのアルミニウムのイオンプレーティングに変えた以外は実施例１と同じ手法でグリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は４ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ-κ｜の最小値は２．８であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００６４】
比較例２
アルミニウムのイオンプレーティングにおける成膜レートを５.０ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度を８×１０-1Ｐａ、アルゴンガスを２００ｓｃｃｍに変えた以外は実施例２と同じ手法でグリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は２０ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は２．５であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００６５】
比較例３
アルミニウムのイオンプレーティングにおける成膜レートを０．２ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度を８×１０-1Ｐａ、アルゴンガスを２００ｓｃｃｍに変えた以外は実施例３と同じ手法でグリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は３５ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は２．３であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００６６】
比較例４
ＳｉＯ2のスパッタリングを行わず、成膜レート３０ｎｍ／ｓｅｃ、成膜時真空度２×１０-3Ｐａの条件でアルミニウムの真空蒸着を行った以外は、実施例２と同じ手法で、グリッド偏光子を得た。
溝部に形成されたアルミニウムの最大膜厚Ｈ1は６０ｎｍ、両端部の最小膜厚Ｈ2は５５ｎｍであった。複素屈折率の虚部と実部の差｜ｎ−κ｜の最小値は３．８であった。
作製したグリッド偏光子の評価を行った。その結果を表１に示す。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明グリッド偏光子に用いる透明基板の凹凸構造の形状を説明するための断面図である。
【図２】本発明グリッド偏光子に用いる透明基板の別の凹凸構造の形状を説明するための断面図である。
【図３】溝に形成された吸光性層Ｂの形状を説明するための断面図である。
【図４】本発明のグリッド偏光子の垂直断面の一例を示す図である。
【図５】グリッド偏光子の垂直断面の電子顕微鏡写真の一例を示す図である。
【図６】従来のグリッド偏光子の垂直断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１：透明基板
１０、１２、１３、１４：畝
Ａ：畝の頂部側の幅
Ｂ：畝の基部側の幅
Ｔ：溝の開口部側の幅
Ｗ：溝の深部側の幅
Ｈ１：吸光性層Ｂの最大膜厚
Ｈ２：吸光性層Ｂの最小膜厚
２０、３０：吸光性層Ａ
２１、３１：吸光性層Ｂ
【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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