(57)【要約】  【課題】  耐候性および均一性に優れた反射偏光子を提供できるようにする。  【解決手段】  ルツボ１０９から蒸発した無機材料１１０は、冷却キャン１０８により走行される透明支持体３１の主面に対して斜めの方向から入射する。ルツボ１１４から蒸発した無機材料１１５は透明支持体３１の主面に対して垂直な方向から入射する。これにより、透明支持体３１の主面に対して垂直な柱状構造を有する光学等方性薄膜と、透明支持体の主面に対して傾いた柱状構造を有する光学異方性薄膜とを、透明支持体３１上に交互に積層することができる。【選択図】  図５
2007003626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学異方性を有する無機薄膜と、光学等方性を有する無機薄膜とが透明支持体上に交互に積層されてなり、
上記光学異方性を有する無機薄膜と上記光学等方性を有する無機薄膜とは、入射光の一方の偏光方向において等しい屈折率を有し、上記一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向において異なる屈折率を有することを特徴とする反射偏光子。
【請求項２】
上記光学異方性を有する無機薄膜の複屈折（Δｎ）が、０．０３以上であることを特徴とする請求項１記載の反射偏光子。
【請求項３】
上記光学異方性を有する無機薄膜は、上記透明支持体の主面に対して傾いた柱状構造を有し、
上記光学等方性を有する無機薄膜は、上記透明支持体の主面に対して垂直な柱状構造を有し、
上記柱状構造は面内方向に周期的に繰り返され、
上記柱状構造の間隔は可視光の波長より狭いことを特徴とする請求項１記載の反射偏光子。
【請求項４】
上記光学異方性を有する無機薄膜の柱状構造は、上記透明支持体の主面の法線を基準として、上記他方の偏光方向に向けて５度以上８５度以下傾いていることを特徴とする請求項３記載の反射偏光子。
【請求項５】
上記光学異方性を有する無機薄膜の柱状構造の直径が、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の反射偏光子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載された反射偏光子を、液晶パネルと光源との間に備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
第１の気化源により無機材料を透明支持体の主面に対して斜めの方向から入射させて光学異方性膜を成膜する工程と、
第２の気化源により無機材料を上記透明支持体の主面に対して垂直な方向から入射させて光学等方性膜を成膜する工程と、
を交互に繰り返すことを特徴とする反射偏光子の製造方法。
【請求項８】
上記光学異方性膜を形成する工程では、上記透明支持体の主面の法線方向と上記無機材料の入射方向とのなす角が９５度以上１７５度以下であることを特徴とする請求項７記載の反射偏光子の製造方法。
【請求項９】
上記第１の気化源および第２の気化源上を周期的に通過するように上記透明支持体を走行させることにより、上記光学異方性膜を成膜する工程と上記光学等方性膜を成膜する工程とを交互に繰り返すことを特徴とする請求項７記載の反射偏光子の製造方法。
【請求項１０】
透明支持体を走行させる走行手段と、
上記走行手段により走行される透明支持体に対して斜めの方向から、無機材料を入射させる第１の気化源と、
上記走行手段により走行される透明支持体に対して垂直な方向から、無機材料を入射させる第２の気化源と
を備え、
上記走行手段が、上記第１の気化源および第２の気化源上を上記透明支持体が周期的に通過するように、上記透明支持体を走行させることを特徴とする反射偏光子の製造装置。
【請求項１１】
上記第１の気化源は、上記透明支持体の主面の法線方向と上記無機材料の入射方向とのなす角が９５度以上１７５度以下となるように設けられていることを特徴とする請求項１０記載の反射偏光子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光の振動方向を制御する反射偏光子およびその製造方法、反射偏光子の製造装置、ならびに反射偏光子を備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）には、偏光子は欠くことのできない重要な部材である。従来、この偏光子としては、光の一方の偏光成分を吸収し、他方の偏光成分を透過するという、吸収二色性を示すものが一般的に用いられている。このタイプの偏光子では、直線偏光を得るために原理的に５０％の光が吸収され、投入された光の半分が熱エネルギーとなり損失されてしまう。この偏光子による光吸収が、液晶表示装置の光利用効率の悪さの主要因となっている。
【０００３】
そこで、光の利用効率を高めることを目的とした反射偏光子が提案されている。この反射偏光子は、液晶パネルとバックライトとの間に設けられ、バックライトからの出射光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を反射してバックライトの内部に再入射させて拡散反射により反射偏光子に再度入射させる。この反射の繰り返しにより、本来吸収されてしまう光をリサイクルして、液晶表示装置の輝度を向上することができる。
【０００４】
近年、この反射偏光子としては、延伸樹脂フィルムの複屈折性を利用したものが広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この反射偏光子は、光学異方性フィルムと光学等方性フィルムを交互に積層してなる。光学異方性フィルムは、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の結晶性ナフタレンジカルボン酸エステルを、溶融押し出し法によりフィルム状にした後、延伸することにより得られる。光学等方性フォルムは、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸またはアイソタル酸のコポリエステル（ｃｏＰＥＮ）を、溶融押出し法によりフィルム状にした後、延伸することにより得られる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４４８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この高分子薄膜の反射偏光子は、有機物特有の紫外線劣化や熱による変形といった耐候性の悪さに問題がある。また、溶融押出し法と延伸により作製されるため、高分子薄膜の各層の厚みをナノオーダで制御することが困難であり、均一性が悪いという問題もある。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、耐候性および均一性に優れた反射偏光子およびその製造方法、反射偏光子の製造装置、ならびに反射偏光子を備えた液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、第１の発明は、光学異方性を有する無機薄膜と、光学等方性を有する無機薄膜とが透明支持体上に交互に積層されてなり、
光学異方性を有する無機薄膜と光学等方性を有する無機薄膜とは、入射光の一方の偏光方向において等しい屈折率を有し、一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向において異なる屈折率を有することを特徴とする反射偏光子である。
【０００９】
この第１の発明によれば、光学異方性を有する無機薄膜と光学等方性を有する無機薄膜とは、入射光の一方の偏光方向において屈折率差がなく、一方の偏光方向と直交する他方の偏光方向において屈折率差があるので、入射光のうち一方の偏光成分を透過するのに対して、他方の偏光成分を反射することができる。
【００１０】
第１の発明では、光学異方性を有する無機薄膜の複屈折（Δｎ）が、０．０３以上であることが好ましい。また、光学異方性を有する無機薄膜は、透明支持体の主面に対して傾いた柱状構造を有し、光学等方性を有する無機薄膜は、透明支持体の主面に対して垂直な柱状構造を有し、柱状構造を面内方向に周期的に繰り返し、柱状構造の間隔を可視光の波長より狭くすることが好ましい。また、光学異方性を有する無機薄膜の柱状構造は、透明支持体の主面の法線を基準として、他方の偏光方向に向けて５度以上８５度以下傾いていることが好ましい。また、光学異方性を有する無機薄膜の柱状構造の直径が、１００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
第２の発明は、第１の気化源により無機材料を透明支持体の主面に対して斜めの方向から入射させて光学異方性膜を成膜する工程と
第２の気化源により無機材料を透明支持体の主面に対して垂直な方向から入射させて光学等方性膜を成膜する工程と、
を交互に繰り返すことを特徴とする反射偏光子の製造方法である。
【００１２】
第２の発明によれば、透明支持体の主面に対して斜めの方向に無機材料を成長させる工程と、透明支持体の主面に対して垂直な方向に無機材料を成長させる工程とを交互に繰り返すことができるので、無機材料からなる光学異方性膜と無機材料からなる光学等方性膜とを透明支持体上に交互に積層することができる。
【００１３】
第２の発明では、光学異方性膜を形成する工程では、透明支持体の主面の法線方向と無機材料の入射方向とのなす角が９５度以上１７５度以下であることが好ましい。
【００１４】
第２の発明では、第１の気化源および第２の気化源上を周期的に通過するように透明支持体を走行させることにより、光学異方性膜を成膜する工程と光学等方性膜を成膜する工程とを交互に繰り返すことが好ましい。
【００１５】
第２の発明は、スパッタリング法、化学気相成長法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法等の薄膜の製造方法に適用することが好ましい。
【００１６】
第３の発明は、透明支持体を走行させる走行手段と、
走行手段により走行される透明支持体に対して斜めの方向から、無機材料を入射させる第１の気化源と、
走行手段により走行される透明支持体に対して垂直な方向から、無機材料を入射させる第２の気化源と
を備え、
走行手段が、第１の気化源および第２の気化源上を透明支持体が周期的に通過するように、透明支持体を走行させることを特徴とする反射偏光子の製造装置である。
【００１７】
第３の発明によれば、走行手段により走行される透明支持体の主面に対して斜めの方向に無機材料を成長させ、走行手段により走行される透明支持体の主面に対して垂直な方向に無機材料を成長させるので、無機材料からなる光学異方性膜と無機材料からなる光学等方性膜とを透明支持体上に交互に積層することができる。
【００１８】
第３の発明では、第１の気化源は、透明支持体の主面の法線方向と無機材料の入射方向とのなす角が９５度以上１７５度以下となるように設けられていることが好ましい。
【００１９】
第３の発明は、スパッタリング法、化学気相成長法、真空蒸着法およびイオンプレーティング法等の真空薄膜の作製技術を用いた装置に適用することが好ましい。
【００２０】
第３の発明では、支持体の主面に対して第１の気化源を傾けて設け、支持体の主面に対して第２の気化源を平行に設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、この発明によれば、反射偏光子は、無機材料からなる無機薄膜を積層してなるので、紫外線劣化や熱変形を抑制することができる。したがって、耐候性に優れた反射偏光子を提供することができる。
【００２２】
また、反射偏光子は、無機材料を透明支持体に対して入射させて、光学異方性膜および光学等方性膜を交互に積層してなるので、反射偏光子の膜厚をナノオーダで制御することができる。したがって、均一性に優れた反射型偏光子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
この発明の一実施形態について以下の順序で説明する。
（１）液晶表示装置の構成
（２）反射偏光子の構成
（３）反射偏光子の製造装置の構成
（４）反射偏光子の製造方法
【００２４】
（１）液晶表示装置の構成
図１は、この発明の一実施形態による液晶表示装置１の一構成例を示す断面図である。
以下、この液晶表示装置１の構成について図１を参照しながら説明する。
【００２５】
図１に示すように、この液晶表示装置１は、いわゆる透過型の液晶表示装置であって、液晶パネル２および光源であるバックライト７を備える。なお、以下では、液晶表示装置１の表示画面となる側を表示面側と称し、それとは反対の側を背面側と称する。
【００２６】
バックライト７は、例えば冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）またはＬＥＤ(Light Emitting Diode)であり、液晶パネル２の直下に配置されている。ここでは、液晶パネル２の直下にバックライト７を配置する方式（直下式）の場合を例として示すが、バックライトの方式はこの例に限られるものではなく、液晶パネル２の一端側（エッジ側）に冷陰極管またはＬＥＤ等のバックライト７を配置し、このバックライト７からの光を導光板を介して液晶パネル２全面に行き渡らせる方式（エッジ式）を用いてもよい。なお、液晶パネル２がテレビ用途等の大型液晶パネルである場合には、バックライトを直下式とすることが好ましい。
【００２７】
液晶パネル２は、スペーサ５により所定間隔を離して対向配置された第１の基板３および第２の基板４と、第１の基板３および第２の基板４の間に液晶を封入してなる液晶層６とを備える。スペーサ５は、第１の基板３と第２の基板４との間を所定距離保持するためのものである。液晶層６は、例えばネマティック液晶等の液晶からなり、その配列は、第１の基板３と第２の基板４との間に印加された電圧に応じて変化する。
【００２８】
第１の基板３は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板等の半導体素子基板である。第１の基板３は、ガラスまたはプラスチック等からなる基板２１を有し、この基板２１の一主面には、透明電極２２、配向膜２３が順次積層され、他主面には、反射偏光子２４が積層されている。また、便宜上図示を省力しているが、基板２１の一主面には、ＴＦＴ等の半導体素子、信号線および走査線が設けられている。
【００２９】
第２の基板４は、カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である。第２の基板４は、基板１１を有し、この基板１１の一主面には、カラーフィルタ１２、透明電極１３、配向膜１４が順次積層され、基板１１の他主面には、偏光子１５が積層されている。
【００３０】
透明電極１３，２２は、例えば、インジウムと錫との合金酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）である。配向膜１４，２３は、液晶分子を一定方向に並べるための膜であり、例えばポリイミド等の高分子から構成される。
【００３１】
カラーフィルタ１２は、カラー表示をするためのものであり、例えば、画素に対応してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各要素が配列されている。各画素は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３つのサブ画素からなり、そのサブ画素のサイズは画面サイズと画素数によるが、例えば、およそ数１０μｍ程度である。
【００３２】
偏光子１５は、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を吸収により遮へいするものである。また、反射偏光子２４は、入射する光のうち直交する偏光成分の一方のみを通過させ、他方を反射するものである。偏光子１５と反射偏光子２４とは、例えば、透過軸が互いに直交するように設けられる。また、反射偏光子２４は、従来の液晶パネルとバックライトの間に設置して、輝度向上フィルムとして用いることも可能である。すなわち、反射偏光子２４に代えて従来の偏光子を用い、反射偏光子２４を液晶パネルとバックライトとの間に設置する。この偏光子と反射偏光子２４とは、透過軸が互いに平行になるように設けられる。
【００３３】
（２）反射偏光子の構成
図２は、この発明の一実施形態による反射偏光子２４の一構成例を示す断面図である。図２において、ｎ1x、ｎ1yはそれぞれ、光学異方性膜３２のｘ軸方向の屈折率、ｙ軸方向の屈折率を示す。また、ｎ2x、ｎ2yはそれぞれ、光学等方性膜３３のｘ軸方向の屈折率、ｙ軸方向の屈折率を示す。
【００３４】
図２に示すように、この反射偏光子２４は、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とを支持体３１上に交互に積層してなる。この反射偏光子２４は、反射偏光子２４に入射する光Ｌのうち、ｘ軸に平行な偏光成分（図２中、ｘ偏光成分）を反射するのに対して、ｙ軸に平行な偏光成分（図２中、ｙ偏光成分）を透過する。なお、以下では、支持体３１において、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３が積層される側の一主面を、成膜面と称する。
【００３５】
支持体３１は、透明性を有する基板またはフィルムである。支持体３１の材料としては、透明性を有するガラスまたはプラスチック等を用いることができる。ガラスとしては、例えば、ソーダライムガラス、鉛ガラス、硬質ガラス、石英ガラスまたは液晶化ガラス等を用いることができる。プラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリオレフィンまたはアクリル樹脂等を用いることができる。
【００３６】
光学異方性膜３２は、ｘ軸方向とｙ軸方向とで異なる屈折率、すなわち複屈折を有する。一方、光学等方性膜３３は、ｘ軸方向とｙ軸方向とで等しい屈折率を有する。
【００３７】
光学異方性膜３２のｘ軸方向の屈折率ｎ1xと光学等方性膜３３のｘ軸方向の屈折率ｎ2xとは異なり、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との膜間には、ｘ軸方向に関して屈折率差がある。この屈折率差は、０．０３以上であることが好ましい。０．０３未満であると、反射偏光子としての特性を満足させるためには、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３の層数が３００を越えるため、生産性の低下およびコストの上昇を招いてしまう。一方、光学異方性膜３２のｙ軸方向の屈折率ｎ1yと光学等方性膜３３のｙ軸方向の屈折率ｎ2yとは等しく、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との膜間には、ｙ軸方向に関して屈折率差がないようになっている。
【００３８】
すなわち、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３のｘ方向の屈折率ｎ1x、ｎ2x、ｙ方向の屈折率ｎ1y、ｎ2yは、以下の関係を満たす。
ｎ1x＜ｎ1y、ｎ2x＝ｎ2y
ｎ1x＜ｎ2x、ｎ1y＝ｎ2y
Δｎ＝ｎ1y−ｎ1x＝ｎ2x−ｎ1x＞０
【００３９】
光学異方性膜３２は、真空薄膜形成技術により、無機材料を支持体３１の成膜面に対して斜めの方向から入射させてなり、例えば、支持体３１の成膜面に対して斜めに傾いた柱状構造を有する。光学等方性膜３３は、無機材料を支持体３１の成膜面に対して垂直な方向から入射させてなり、例えば、支持体３１の成膜面に対して垂直な柱状構造を有する。なお、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３は柱状構造に限定されるものではない。例えば、Ｔａ2Ｏ5とＣｅＯ2との混合物を、支持体３１の成膜面に対して斜めの方向から入射させて成膜した場合には、柱状構造が形成されず、この混合物が粒状に堆積されるが、この場合にも光学異方性は得ることができる。つまり、光学異方性は、膜面内方向に光の波長よりも短い周期の粗密構造を形成することにより得られるものであり、必ずしも柱状構造に限定されるものではない。また、光学等方膜は、膜面内方向に密度が均一な膜であればよい。
【００４０】
光学異方性膜３２および光学等方性膜３３は、同一または異なる無機材料からなる。光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を同一の材料により成膜した場合には、光学異方性膜３２のｙ軸方向の屈折率ｎ1yと光学等方性膜３３のｙ軸方向の屈折率ｎ2yとを容易に等しくすることができる。
【００４１】
ここで、例として具体的数値を用いて光学異方性膜３２および光学等方性膜３３について説明する。光学異方性膜３２は、例えば、ｘ軸方向の屈折率として屈折率ｎ1x＝１．８、ｙ軸方向の屈折率として屈折率ｎ1y＝２．０を有する。光学等方性膜３３は、例えば、ｘ軸方向の屈折率として屈折率ｎ2x＝２．０、ｙ軸方向の屈折率として屈折率ｎ2y＝２．０を有する。この場合、ｘ軸方向においては、膜間に屈折率差Δｎ＝２．０−１．８＝０．２がある。一方、ｙ軸方向においては、膜間で屈折率は等しくなるため、膜間の屈折率差はΔｎ＝２．０−２．０＝０．０となる。これらの光学特性により、多層の積層体が、入射光のｘ偏光成分のみを反射し、ｙ偏光成分を透過する反射偏光子として機能することになる。
【００４２】
光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層する層数は、Δｎの値により規定され、例えば膜間の屈折率差がΔｎ＝０．０３である場合には、５００〜６００ｎｍのＧｒｅｅｎの帯域をカバーするためには層数は３００層程度に選ばれる。このように光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層することにより、反射偏光子としての機能を得ることができる。
【００４３】
光学異方性膜３２および光学等方性膜３３は、透明性を有する無機材料からなり、例えば、透明性を有する誘電体からなり、より具体的には例えば透明性を有する酸化物、硫化物またはフッ化物等からなる。
【００４４】
酸化物としては、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、セリウム（Ｃｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）の酸化物またはそれらの混合物を用いることができ、より具体的には例えば、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、五酸化三チタン（Ｔｉ3Ｏ5）、三酸化二チタン（Ｔｉ2Ｏ3）、一酸化チタン（ＴｉＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、五酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、二酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、一酸化珪素（ＳｉＯ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）またはそれらの混合物を用いることができる。
【００４５】
硫化物としては、例えば、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）等を用いることができる。フッ化物としては、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、フッ化セリウム（ＣｅＦ3）、フッ化バリウム（ＢａＦ2）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）、フッ化ネオジム（ＮｄＦ3）等を用いることができる。
【００４６】
反射偏光子２４の光学性能は、各々の層の光学的厚み（屈折率×厚み）により決定される。膜が光の波長よりも小さな光学的厚みの場合は、選択波長における反射偏光子２４の光学性能を高めるために、構造的干渉を利用することができる。なお、光の波長よりも薄い光学厚さを有する均一な層を形成するための成膜方法としては、例えば真空薄膜形成技術を用いることができる。真空薄膜形成技術としては、例えば、スパッタリング法、化学気相成長法、真空蒸着法またはイオンプレーティング法等を用いることができる。
【００４７】
具体的には、構造的干渉は、対になった膜の光学的厚さ（光学異方性膜の光学的厚さ＋光学等方性膜の光学的厚さ）が、入射光の波長の半分となる場合に生じる。この半波長の条件により、設計波長λを中心とした狭帯域の構造的干渉が生じる。広帯域の光学性能は、複数の狭い帯域の組み合わせを積層することによって得ることができる。例えば、同じ厚さ（光学異方性膜の光学的厚さ＋光学等方性膜の光学的厚さ＝λ／２）を有する層の第１グループを、異なる厚さ（光学異方性膜の光学的厚さ＋光学等方性膜の光学的厚さ＝λ’／２）を有する第２のグループに積層することにより、λとλ’を中心にした２種類の帯域が組み合わさり、広帯域化する。
【００４８】
例えば、広帯域の光学特性を得るために、膜厚ｄ1を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第１の積層体、膜厚ｄ2を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第２の積層体、・・・、膜厚ｄnを有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第ｎの積層体を支持体３１上に順次積層するようにする。ここで、膜厚ｄ1、ｄ2、・・・、ｄnは、所望とする帯域に応じて適宜選択される。
【００４９】
より具体的には例えば、バックライト７から出射された白色光をカバーする広帯域の光学特性を得るためには、膜厚ｄ1を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第１の積層体、膜厚ｄ2を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第２の積層体、膜厚ｄ3を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第３の積層体、膜厚ｄ4を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第４の積層体を支持体３１上に順次積層するようにすることが好ましい。ここで、膜厚ｄ1、ｄ2、・・・、ｄ4は、白色光に対応する帯域に応じて適宜選択される。
【００５０】
図３は、柱状構造を有する反射偏光子２４のｘｚ平面における断面図である。図４は、柱状構造を有する反射偏光子２４のｙｚ平面における断面図である。光学異方性膜３２は、斜方成長薄膜であり、ｘ軸に対して傾き、ｙ軸に対して垂直に成長した柱状構造からなる。このように柱状構造を斜方成長させることにより光学異方性を得ることができる。光学異方性膜３２の柱状構造は、例えば、支持体３１の成膜面の法線（すなわちｚ軸）を基準としてｘ軸方向に向けて５度以上８５度以下傾いている。一方、光学等方性膜３３は、ｘ軸およびｙ軸の両方に対して垂直に成長した柱状構造からなる。このように柱状構造を成長させることにより光学等方性を得ることができる。
【００５１】
光学異方性膜３２および光学等方性膜３３の柱状構造は、面内方向に周期的に繰り返され、隣り合う柱状構造間の間隔ｄは、例えば可視光の波長より狭くなるように選ばれる。また、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３の柱状構造は、例えば等しい直径Ｄを有し、この直径Ｄは、例えば１００ｎｍ以下である。
【００５２】
（３）反射偏光子の製造装置の構成
図５は、この発明の一実施形態による反射偏光子の製造装置１０１の一構成例を示す模式図である。図６は、第１の気化源であるルツボ１０９と冷却キャン１０８との位置関係を示す概略断面図である。図７は、第２の気化源であるルツボ１１４と冷却キャン１０８との位置関係を示す概略断面図である。この反射偏光子の製造装置１０１は、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とを交互に支持体３１上に積層することができる真空蒸着装置である。
【００５３】
以下、図５を参照しながら、この発明の一実施形態による反射偏光子の製造装置１０１の構成について説明する。図５に示すように、この反射偏光子の製造装置１０１は、真空室１０３を有し、この真空室１０３の側面部には真空排気系１０２が設けられている。この真空排気系１０２により、真空室１０３の内部が高真空状態とされる。
【００５４】
また、真空室１０３の内部には、ガイドロール１０４，１０５と、張力調整ロール１０６，１０７と、冷却キャン１０８とが設けられている。これらのガイドロール１０４、１０５、張力調整ロール１０６、１０７および冷却キャン１０８により、支持体３１は、例えば時計回りの方向に走行される。なお、帯状の支持体３１は、その長手方向の両端部を、例えば粘着テープによりつなぎ合わされてリング状の状態とされ、冷却キャン１０８に装着されている。
【００５５】
冷却キャン１０８は回転可能に構成され、支持体３１は、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行される。この冷却キャン１０８の内部には図示しない冷却機構が設けられ、この冷却機構が、外部の図示しない冷却装置により冷却される。これにより、支持体３１の温度上昇による変形等を抑制することができる。
【００５６】
張力調整ロール１０６，１０７は、支持体３１が変形することなく円滑に走行するように、支持体３１の張力を制御する。この張力調整ロール１０６、１０７は、図示しない張力調整機構によって適宜制御されるようになっている。なお、ガイドロール１０４、１０５、張力調整ロール１０６、１０７、冷却キャン１０８は、例えば、支持体３１の幅よりも大きい長さからなる円筒状をなすものである。
【００５７】
ルツボ１０９は、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１に対して光学異方性膜３２を形成するためのものであり、このルツボ１０９内には、光学異方性膜３２の構成に応じた材料が入れられる。
【００５８】
ルツボ１０９の下部には、電子銃１１１が設けられ、この電子銃１１１より放出される電子線１１２は、図示しない偏向磁場により２７０度偏向され、ルツボ１０９内の無機材料１１０に照射される。これにより、ルツボ１０９内の無機材料１１０が蒸発して、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１上に被着される。
【００５９】
また、冷却キャン１０８とルツボ１０９との間には、冷却キャン１０８の近傍にシャッター１１３が設けられている。このシャッター１１３は、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１の所定領域を覆うように設けられ、このシャッター１１３により、蒸発された無機材料１１０が支持体３１に対して所定の角度範囲で斜めに蒸着されるようになっている。
【００６０】
図６に示すように、ルツボ１０９は、このルツボ１０９内で蒸発された無機材料１１０が、冷却キャン１０８の走行面に対して斜めに入射するように設けられている。冷却キャン１０８の走行面の法線とルツボ１０９から蒸発した無機材料の入射方向とのなす角θは、例えば、９５度以上１７５度以下の範囲に選ばれる。これにより、支持体３１の成膜面上に斜めに無機材料１１０を成長させることができる。例えば、無機材料１１０としてＴａ2Ｏ5等を用いた場合には、支持体３１の成膜面に対して傾いた柱状構造を形成することができる。
【００６１】
より具体的には例えば、ルツボ１０９は、冷却キャン１０８により走行される帯状の支持体３１に対して、その長手方向または短手方向から斜めに無機材料１１０が入射するように設けられている。これにより、帯状の支持体３１の成膜面上に、その短手方向または長手方向に傾いた方向に無機材料１１０を成長させることができる。例えば、無機材料１１０としてＴａ2Ｏ5等を用いた場合には、支持体３１の短手方向または長手方向に傾いた柱状構造を形成することができる。
【００６２】
ルツボ１１４は、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１に対して光学等方性膜３３を形成するためのものであり、このルツボ１１４内には、光学等方性膜３３の構成に応じた材料が入れられる。
【００６３】
ルツボ１１４の下部には、電子銃１１６が設けられ、この電子銃１１６より放出される電子線１１７は、図示しない偏向磁場により２７０度偏向され、ルツボ１１４内の無機材料１１５に照射される。そして、蒸発した無機材料１１５が、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１上に被着される。
【００６４】
図７に示すように、ルツボ１１４は、このルツボ１１４内で蒸発された無機材料１１５が、冷却キャン１０８の走行面に対して垂直に入射するように設けられている。これにより、支持体３１の成膜面上に垂直に無機材料１１５を成長させることができる。例えば、無機材料１１５としてＴａ2Ｏ5等を用いた場合には、支持体３１の成膜面に対して垂直に柱状構造を形成することができる。
【００６５】
（４）反射偏光子の製造方法
次に、この発明の一実施形態による反射偏光子の製造方法について説明する。
【００６６】
まず、帯状を有する支持体３１の長手方向の両端部を、例えば粘着テープによりつなぎ合わせてリング状として、冷却キャン１０８に装着する。次に、真空排気系１０２により真空室１０３内を所定の真空度まで真空引きした後、冷却キャン１０８により支持体３１を定速度で走行させる。
【００６７】
そして、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、電子線１１２、電子線１１７をそれぞれ、ルツボ１０９内の無機材料１１０、ルツボ１１４内の無機材料１１５に照射する。これにより、無機材料１１０および無機材料１１５が加熱されて蒸発する。
【００６８】
蒸発した無機材料１１０，１１５は、冷却キャン１０８の周面を定速度で走行する支持体３１上に堆積する。具体的には、ルツボ１０９から蒸発した無機材料１１０は、冷却キャン１０８により走行される支持体３１の周面に対して斜めの方向から入射する。これにより、光学異方性膜３２が成膜される。一方、ルツボ１１４から蒸発した無機材料１１５は、冷却キャン１０８により走行される支持体３１の周面に対して垂直の方向から入射する。これにより、光学等方性膜３３が成膜される。
【００６９】
リング状にされた支持体３１は、ルツボ１０９およびルツボ１１４上を周期的に通過するので、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３が交互に支持体３１上に積層される。なお、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３の膜厚、屈折率、複屈折Δｎは成膜条件により制御される。以上により目的とする反射偏光子２４が作製される。
【００７０】
この発明の一実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
真空中での薄膜成膜手法を用いて、無機材料からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とを支持体３１上に交互に積層して反射偏光子２４を作製するので、紫外線劣化や熱変形等が少なく、耐候性に優れた反射偏光子２４を製作することができる。さらに、真空中での薄膜成膜手法を用いることにより、ナノオーダでの膜厚制御が可能となり、大面積で且つ均質な、無機材料からなる複屈折膜を得ることができる。また、無機材料からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３を交互に積層することにより、入射角度依存性の小さい高性能の反射偏光子２４が製作でき、例えば、Red、Green、Blue各帯域の積層を組み合わせることにより可視光全域において高性能な偏光分離特性が得られる。
【００７１】
また、円筒形状の冷却キャン１０８の走行面に対して第１の気化源であるルツボ１０９を傾けて配置し、円筒形状の冷却キャン１０８の走行面に対して第２の気化源であるルツボ１１４を対向して配置させ、帯状の支持体３１を円筒形状の冷却キャン１０８上を走行させながら、ルツボ１０９およびルツボ１１４から無機材料を蒸発させるので、帯状の支持体３１の成膜面に対して傾いた方向に無機材料を成長させてなる光学異方性膜３２と、帯状の支持体３１の成膜面に対して垂直な方向に無機材料を成長させてなる光学等方性膜３３とを、帯状の支持体３１の成膜面上に連続して交互に積層することができる。
【実施例】
【００７２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７３】
実施例１
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＴａ2Ｏ5を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＴａ2Ｏ5を蒸発させた。これにより、Ｔａ2Ｏ5からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００７４】
ここで、透明フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は３００層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．０３とした。なお、複屈率は、リタデーション測定装置（大塚電子社製、商品名：RETS-100）を用いて測定した。
【００７５】
実施例２
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＴａ2Ｏ5を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＴａ2Ｏ5を蒸発させた。これにより、Ｔａ2Ｏ5からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００７６】
ここで、透明フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は２７０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．０５とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００７７】
実施例３
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＣｅＯ2を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＣｅＯ2を蒸発させた。これにより、ＣｅＯ2からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００７８】
ここで、フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は２４０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．０７とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００７９】
実施例４
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＣｅＯ2を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＣｅＯ2を蒸発させた。これにより、ＣｅＯ2からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００８０】
ここで、フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は２１０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．０９とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００８１】
実施例５
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＴａ2Ｏ5およびＣｅＯ2を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＴａ2Ｏ5およびＣｅＯ2を蒸発させた。これにより、Ｔａ2Ｏ5およびＣｅＯ2からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００８２】
ここで、フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は１８０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．１１とした。なお、膜厚および屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００８３】
実施例６
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＴａ2Ｏ5およびＣｅＯ2を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＴａ2Ｏ5およびＣｅＯ2を蒸発させた。これにより、Ｔａ2Ｏ5およびＣｅＯ2からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００８４】
ここで、フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は１５０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．１３とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００８５】
実施例７
まず、反射偏光子の製造装置１０１に備えられたルツボ１０９およびルツボ１１４内にＴａ2Ｏ5を入れた。次に、帯状の形状を有する透明フィルム（支持体）３１の両端を粘着テープにてつなぎ合わせて、真空室１０３内の冷却キャン１０８に装着した。次に、真空室１０３内を真空引きした後、透明フィルム３１を走行させた。その後、電子銃１１１および電子銃１１６を動作させて、ルツボ１０９およびルツボ１１４内に入れられたＴａ2Ｏ5を蒸発させた。これにより、Ｔａ2Ｏ5からなる光学異方性膜３２と光学等方性膜３３とが透明フィルム３１上に交互に積層された反射偏光子２４を得た。
【００８６】
ここで、フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数は３９０層とし、光学異方性膜３２の複屈折Δｎは、０．０２とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００８７】
比較例
ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を溶融押し出し法によりフィルム状にした後、延伸することにより得られる光学異方性フィルムと、ナフタレンジカルボン酸とアイソタル酸のコポリエステル（ｃｏＰＥＮ）を溶融押出し法によりフィルム状にした後、延伸することにより得られた光学等方性フォルムとを交互に積層し、この積層体を透明フィルム（支持体）に接着して反射偏光子を得た。
【００８８】
ここで、透明フィルム３１上に交互に積層された光学異方性フィルムと光学等方性フィルムとの総層数は３００層とし、光学異方性フィルムの複屈折Δｎは、０．０３とした。なお、屈折率の測定には、実施例１と同様の装置を用いた。
【００８９】
次に、上述のようして得られた実施例１〜７および比較例の耐候性を評価した。この耐候性の評価は、以下のようにして行った。耐候性試験は、ＡＴＬＡＳ社製の耐候性試験装置Ｃｉ３０００を用いて行った。本装置は、光源にキセノンランプを使用しており、試験条件は、放射露光量３６０ｋＪ／ｍｍ2、温度４５℃、湿度３０％（ＤＲＹ）で１０日間とした。評価は試験前後のサンプルの変色を確認し、変色なしを「○」、変色ありを「×」とした。
【００９０】
表１は、実施例および比較例の耐候性の評価結果を示す。なお、表１において、層数は、透明フィルム３１上に交互に積層された光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との総層数の値である。
【表１】
2007003626.tif 000003
【００９１】
表１から、実施例１〜７の反射偏光子２４では、比較例に比して、紫外線劣化や熱変形等が少なく、耐候性が向上されていることが分かる。すなわち、実施例１〜７の反射偏光子２４では、高分子の光学異方性フィルムおよび光学等方性フィルムを透明フィルム上に積層した構成を有する従来の反射偏光子に比して、耐候性を向上できることが分かる。
【００９２】
また、複屈折を０．０３未満とすると、積層膜の層数が３００層を越えてしまうことが分かる。したがって、反射偏光子２４の生産性の低下およびコストの上昇を抑えるためには、複屈折を０．０３以上とすることが好ましことが分かる。
【００９３】
また、本発明者は、上述のようにして作製された実施例１，２および実施例５，６の反射偏光子２４の断面を観察した。その観察の結果から、実施例１および実施例２では、柱状構造が明確に観察されたのに対して、実施例５および実施例６では、成膜材料が粒状に観察されるものの、柱状構造は観察されなかった。
【００９４】
この観察結果より、柱状構造が形成されない実施例５および実施例６の場合であっても、表１に示すように、光学異方性を得ることができることが分かる。すなわち、光学異方性膜３２の構成は、柱状構造に限定されるものではないことが分かる。
【００９５】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９６】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００９７】
また、上述の一実施形態において、光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を支持体３１に積層している途中で、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３との厚さを変更するようにしてもよい。この場合には、光学異方性膜３２と光学等方性膜３３を支持体３１上に積層させている途中で、支持体３１の走行速度を変更するようにすればよい。例えば、膜厚ｄ1を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第１の積層体、膜厚ｄ2を有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第２の積層体、・・・、膜厚ｄnを有する光学異方性膜３２および光学等方性膜３３を積層してなる第ｎの積層体を支持体３１上に順次積層する場合には、第１〜第ｎの積層体をそれぞれ積層する毎に、走行速度を適宜変更して膜厚がｄ1、ｄ2、・・・、ｄnとなるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】この発明の一実施形態による液晶表示装置の一構成例を示す断面図である。
【図２】この発明の一実施形態による反射偏光子の一構成例を示す断面図である。
【図３】柱状構造を有する反射偏光子のｘｚ平面における断面図である。
【図４】柱状構造を有する反射偏光子のｙｚ平面における断面図である。
【図５】この発明の一実施形態による反射偏光子の製造装置の一構成例を示す模式図である。
【図６】第１の気化源であるルツボと冷却キャンとの位置関係を示す概略断面図である。
【図７】第２の気化源であるルツボと冷却キャンとの位置関係を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  液晶表示装置
２  液晶パネル
３  第１の基板
４  第２の基板
５  スペーサ
６  液晶層
７  バックライト
２４  反射偏光子
３１  支持体
３２  光学異方性膜
３３  光学等方性膜
１０１  反射偏光子の製造装置
１０８  冷却キャン
１１０，１１５  無機材料
１０９，１１４  ルツボ
【図１】
2007003626.tif 000004
【図２】
2007003626.tif 000005
【図３】
2007003626.tif 000006
【図４】
2007003626.tif 000007
【図５】
2007003626.tif 000008
【図６】
2007003626.tif 000009
【図７】
2007003626.tif 000010