(57)【要約】【課題】生産性に優れ、色合い、輝度などの表示品質に優れた表示装置を得ることができる偏光分離能に優れた偏光分離素子を提供する。【解決手段】透明基材の少なくとも一方の表面に薄膜を形成して積層体を得、該積層体の薄膜表面に転写法によってミクロ突起を形成し、該積層体を面内の少なくとも一つの軸方向に収縮させて薄膜を褶曲させることによって、基層と薄膜層とを含む積層体からなり、基層と薄膜層との界面が褶曲しており、薄膜層の表面が褶曲に対応するストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子を得る。【選択図】図１
2009031335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方の表面がストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子。
【請求項２】
基層と薄膜層とを含む積層体からなり、
基層と薄膜層との界面が褶曲しており、薄膜層の表面が褶曲に対応するストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子。
【請求項３】
畝の頂点間平均距離が２〜５０μｍである、請求項１または２に記載の偏光分離素子。
【請求項４】
ミクロ突起の頂点間平均距離が０．２〜０．８μｍ、ミクロ突起の垂直断面の高さ／幅の比が１．０〜４．０である、請求項１〜３のいずれかに記載の偏光分離素子。
【請求項５】
ミクロ突起が、ストライプ状に伸びた複数の畝に対して略平行に伸びたストライプ状の凸条である、請求項１〜４のいずれかに記載の偏光分離素子。
【請求項６】
透明基材の少なくとも一方の表面に薄膜を形成して積層体を得る工程、
薄膜の表面にミクロ突起を形成する工程、および
該積層体を面内の少なくとも一つの軸方向に収縮させて薄膜を褶曲させる工程を含む、請求項２〜５のいずれかに記載の偏光分離素子の製造方法。
【請求項７】
透明基材の少なくとも一方の表面にストライプ状に伸びた複数の畝を形成する工程、
薄膜表面にミクロ突起を形成する工程、および
前記薄膜を透明基材の畝形成面に積層させる工程を含む、請求項２〜５のいずれかに記載の偏光分離素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光分離素子を備える照明装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の偏光分離素子を備える液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光分離能に優れた偏光分離素子に関し、より詳細には、斜め入射による選択反射域のシフト量が小さく；色合い、輝度などの表示品質に優れた表示装置を得ることができる偏光分離素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置などの偏光を利用した表示装置では、自然光を二色性偏光子によって直線偏光に変換している。光源で発光した光のうち半分は二色性偏光子によって吸収されてしまうので表示画面の輝度が発光した光量に比して低くなる。
光源で発光した光を効率よく利用して輝度を向上させるために、偏光分離素子を利用する方法が提案されている。偏光分離素子は、光源で発光した自然光うち、特定波長域の一方の偏光成分を反射し、前記特定波長域の他方の偏光成分と前記特定波長域以外の光を透過する性質を持っている。この性質は選択反射特性と呼ばれている。この選択反射特性によって反射された一方の偏光成分を拡散板等で自然光に戻し、反射板で反射し、再び前記偏光分離素子に入射させることによって、光源で発光した光の利用効率を高め、表示画面の輝度を向上させることができる。
【０００３】
偏光分離素子としては、例えば、特許文献１に開示される異方性ポリマー層を多数積層して得られる直線偏光分離素子や、特許文献２や特許文献３に開示されているコレステリック液晶層を用いた円偏光分離素子などが知られている。前者の直線偏光分離素子は、異方性ポリマー層を多数積層する必要があるために、工程数が多く、製造コストが高くなるという問題を抱えている。後者の円偏光分離素子は高価な液晶を使用する必要があり、また直線偏光に変換するために１／４波長板を併用する必要があるため、低コスト化が難しいといった問題を抱えている。
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ６３３５９９９号公報
【特許文献２】特開平６−２３５９００号公報
【特許文献３】特開平８−２７１７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、生産性に優れ、色合い、輝度などの表示品質に優れた表示装置を得ることができる偏光分離能に優れた偏光分離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】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、表面がストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子によって、斜め入射による選択反射域のシフト量が小さくなることを見出した。この知見に基づいてさらに検討し本発明を完成するに至った。
【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がストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子。
（２）  基層と薄膜層とを含む積層体からなり、  基層と薄膜層との界面が褶曲しており、薄膜層の表面が褶曲に対応するストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する、偏光分離素子。
（３）畝の頂点間平均距離が２〜５０μｍである、前記の偏光分離素子。
（４）ミクロ突起の頂点間平均距離が０．２〜０．８μｍ、ミクロ突起の垂直断面の高さ／幅の比が１．０〜４．０である、前記の偏光分離素子。
（５）ミクロ突起が、ストライプ状に伸びた複数の畝に対して略平行に伸びたストライプ状の凸条である、前記の偏光分離素子。
【０００８】
（６）透明基材の少なくとも一方の表面に薄膜を形成して積層体を得る工程、薄膜の表面にミクロ突起を形成する工程、および該積層体を面内の少なくとも一つの軸方向に収縮させて薄膜を褶曲させる工程を含む、前記の偏光分離素子の製造方法。
（７）透明基材の少なくとも一方の表面にストライプ状に伸びた複数の畝を形成する工程、薄膜表面にミクロ突起を形成する工程、および前記薄膜を透明基材の畝形成面に積層させる工程を含む、前記の偏光分離素子の製造方法。
（８）前記の偏光分離素子を備える照明装置。
（９）前記の偏光分離素子を備える液晶表示装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の偏光分離素子は、ストライプ状に伸びた複数の畝によって、入射光を効果的に拡散することができ、また畝の起伏面に在るミクロ突起によって特定波長域の一方の偏光を反射することができる。畝による光の拡散は、ミクロ突起によって分離され透過した他方の偏光を乱さないので、高い偏光分離能を維持したまま、広角に光を出射できる。
本発明の偏光分離素子の正面からの入射光は、畝の頂または底では起伏面に略垂直に入射し、畝の側面では起伏面に斜めに入射する。本発明の偏光分離素子の斜めからの入射光は、畝の頂または底では起伏面に斜めに入射し、畝の側面では略垂直に入射する。この結果、ミクロ突起による選択反射特性が、入射角度によって、変動し難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の偏光分離素子の一例の断面を観察した表面走査型電子顕微鏡写真像を示す図
【図２】本発明の偏光分離素子の一例の起伏面の表面走査型電子顕微鏡写真像を示す図
【図３】本発明で得られる構造の断面模式図（ミクロ突起の表示なし）
【図４】本発明で得られる構造の断面模式図（ミクロ突起の表示なし）
【符号の説明】
【００１１】
１，１１：基層（透明基材）
２，１２：薄膜層（薄膜）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔偏光分離素子（１）〕
本発明の偏光分離素子（１）は、少なくとも一方の表面がストライプ状に伸びた複数の畝を成している。ここでストライプ状とは、畝の稜線が一の方向に概ね揃っており略平行に並んでいる状態を言う。畝は分岐していても良い。
【００１３】
該畝の垂直断面形状は、例えば、三角形（プリズム状）、半円形、半だ円形、放物線形状などが挙げられる。集光特性が付与できるといった観点から、半円形、半だ円形、放物線形状などの垂直断面形状になるように、畝の頂が上に凸の曲面となっていることが好ましい。
【００１４】
畝の頂が上に凸の曲面となっている場合には、該畝の頂点の曲率半径の平均値Ｘｒは、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５〜６０μｍである。なお、畝の曲率半径はミクロ突起の頂を結ぶ外挿面によって求めた。また、該畝の頂点の曲率半径の標準偏差σｒは、Ｘｒに対して（σｒ／Ｘｒ＝）０．０５〜０．８であることが好ましく、０．１〜０．６であることがより好ましい。なお、本発明における標準偏差は、標本標準偏差である。Ｘｒおよびσｒ／Ｘｒがこの範囲内にあると、畝の集光方向の分布が適度な広がりとなるので、視野角度の拡大と輝度向上とのバランスが良好となる。
さらに、畝の高さと畝間の間隔との比（＝高さ／間隔）の平均値は、好ましくは０．５〜４．０、より好ましくは１．０〜４．０である。
【００１５】
畝間の間隔の平均値Ｘｐは、好ましくは２〜５０μｍ、より好ましくは５〜３０μｍである。また、畝間の間隔の標準偏差σｐは、Ｘｐに対して（σｐ／Ｘｐ＝）０．１〜０．９であることが好ましく、０．２〜０．７であることがより好ましい。Ｘｐおよびσｐ／Ｘｐがこの範囲内にあると、畝間の間隔の適度なランダム性が付与されることになり、その結果、入射した光が適度に拡散して出射するので、この偏光分離素子を液晶ディスプレイのバックライトの部材に用いると視野角度拡大効果を発現させることができる。なお、畝間の間隔は畝の頂点間距離である。
【００１６】
畝は、ストライプ状に配置されている。このような配置の畝によって、入射した光の拡散方向に異方性（異方拡散性）を付与することができる。なお、異方拡散性は、コリメート光のような平行光を偏光分離素子に入射し、周期性のある方向およびそれに直交する方向に透過してきた光の出射角度と輝度との関係を調べることにより測定できる。フィルムの異方拡散性は所望の特性に応じて適宜選択でき、畝の規則性を変化させることにより異方拡散性を調整できる。なお、畝の側面（裾面）は、フィルム主面に対して垂直な面であってもよいし、オーバーハング（逆テーパー構造）になっていてもよいし、緩やかな傾斜面になっていてもよいが、畝の底点間を結ぶ面に対して３０〜８０度の傾きを有する傾斜面であることが好ましい。
【００１７】
また、前記畝は、褶曲によるフィルム表面の隆起または押圧によるフィルム表面の陥没で構成されている。すなわち、本発明における畝は、平らな基材フィルムの表面に樹脂等を付着させて形成させた凸条とは本質的に異なる。
【００１８】
本発明の偏光分離素子（１）は、前記畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する。該ミクロ突起によって偏光分離を行うことができるようにするために、該ミクロ突起は、その頂点間平均距離が好ましくは０．２〜０．８μｍである。ミクロ突起の垂直断面の高さ／幅の比は好ましくは１．０〜４．０である。ここで、ミクロ突起の高さとはミクロ突起の頂点の高さをいい、ミクロ突起の幅とは突起部分で一番広い部分のことをいう。
【００１９】
また、ミクロ突起は、その形状によって特に制限されない。例えば、畝状（凸条）、円錐、円錐台、角錘、または角錘台などが挙げられる。本発明においては偏光分離能が高いと言う観点から、ミクロ突起は、一の方向に揃って略平行に伸びたストライプ状のミクロ凸条であることが好ましい。特に、畝の延びる方向とミクロ凸条の延びる方向とが略平行になっていることが好ましい。
ミクロ突起の頂には、偏光分離能を高めるために、吸光性材料からなる膜が積層されていてもよい。吸光性材料としては、導電性のものが好ましく、具体的には、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズ等の金属が挙げられる。成膜の方法は特に制限されず、例えば、湿式メッキ法、乾式メッキ法などが挙げられる。このミクロ突起の頂上の吸光性材料の膜によってワイヤグリッド偏光子を構成することができる。
【００２０】
本発明の偏光分離素子（１）は、通常、樹脂や、ゴム若しくはエラストマーで形成されている。
前記樹脂としては、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、有機酸ビニルエステル系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ハロゲン含有樹脂、オレフィン系樹脂、脂環式オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、ポリスルホン系樹脂（例えば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンなど）、ポリフェニレンエーテル系樹脂（例えば、２，６−キシレノールの重合体など）、セルロース誘導体（例えば、セルロースエステル類、セルロースカーバメート類、セルロースエーテル類など）、シリコーン樹脂（例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサンなど）などが挙げられる。
【００２１】
なお、脂環式オレフィン系樹脂としては、特開平０５−３１０８４５号公報や米国特許第５１７９１７１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号公報や米国特許第５２０２３８８号公報に記載されている水素添加重合体、特開平１１−１２４４２９号公報や国際公開９９／２０６７６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及びその水素添加物等が挙げられる。
【００２２】
また前記ゴム／エラストマーとしては、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのジエン系ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴムなどが挙げられる。これらのうちフィルムの製造が容易な点から熱可塑性樹脂が好ましい。
【００２３】
好ましく用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されないが、加工の容易さの観点からガラス転移温度が６０〜２００℃であるものが好ましく、１００〜１８０℃であるものがより好ましい。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。
【００２４】
また、前記熱可塑性樹脂は、ポリスチレン換算の重量平均分子量が、好ましくは５，０００〜５００，０００、より好ましくは８，０００〜２００，０００、特に好ましくは１０，０００〜１００，０００である。重量平均分子量がこの範囲にあることにより成形加工性が良好となり、機械的強度を向上させることができる。この重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにより測定することができる。
【００２５】
偏光分離素子を構成する樹脂や、ゴム又はエラストマーは、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、帯電防止剤、酸化防止剤、塩素捕捉剤、難燃剤、結晶化核剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、離型剤、有機又は無機の充填剤、中和剤、滑剤、分解剤、金属不活性化剤、汚染防止剤、蛍光増白剤、抗菌剤、光拡散粒子、熱可塑性エラストマーその他の配合剤が適宜配合されたものであってもよい。
【００２６】
〔偏光分離素子（１）の製造方法〕
偏光分離素子（１）は、公知の成形方法によって得ることができる。例えば、畝とミクロ突起の形状を成すためのスタンパを用いて樹脂を射出成形することによって、押出成形法やキャスト成形法によって得られた樹脂フィルムに、畝とミクロ突起の形状を成すための転写ロールまたは転写型を用いて賦形することによって、または半硬化状態の硬化性樹脂フィルムに畝とミクロ突起の形状を成すための転写ロールまたは転写型を用いて賦形し次いで硬化することによって、得ることができる。偏光分離素子（１）は製法上の制約からミクロ突起に欠陥が生じやすいので、次に述べる偏光分離素子（２）の方が好ましい。
【００２７】
〔偏光分離素子（２）〕
本発明の偏光分離素子の別の態様は、基層と薄膜層とを含む積層体からなり、基層と薄膜層との界面が褶曲しており、薄膜層の表面が前記褶曲に対応するストライプ状に伸びた複数の畝を成しており、該畝の起伏面に前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有するものである。積層体の褶曲は、例えば、図３や図４に示すような構造である。また畝は図２に示すようにストライプ状に延びている。畝は分岐していてもよい。
【００２８】
薄膜層の少なくとも一方の表面を成している畝は、前記偏光分離素子（１）の表面を成している畝と同様に、ストライプ状に伸びた凸条である。
本発明の偏光分離素子（２）では、通常、畝の頂が上に凸の曲面をなしている。各畝はレンズ同様に集光性を示す。該畝の頂点の曲率半径の平均値Ｘｒは、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５〜６０μｍである。
【００２９】
また、該畝の頂点の曲率半径の標準偏差σｒは、Ｘｒに対して（σｒ／Ｘｒ＝）０．０５〜０．８であることが好ましく、０．１〜０．６であることがより好ましい。なお、本発明における標準偏差は、標本標準偏差である。Ｘｒおよびσｒ／Ｘｒがこの範囲内にあると、畝の集光方向の分布が適度な広がりとなるので、視野角度の拡大と輝度向上とのバランスが良好となる。
さらに、畝の高さと畝間の間隔との比（＝高さ／間隔）の平均値は、好ましくは０．１〜４．０、より好ましくは０．５〜２．０である。
【００３０】
本発明の偏光分離素子（２）は、前記のような畝によるレンズ集光によって入射した光を拡散するので入射光の偏光状態を維持することができる（偏光解消度が小さい）。微粒子をマトリックスに分散させてなる従来の光拡散シートとは異なる光拡散性を示す。
【００３１】
畝間の間隔の平均値Ｘｐは、好ましくは２〜５０μｍ、より好ましくは  ５〜３０μｍである。また、畝間の間隔の標準偏差σｐは、Ｘｐに対して（σｐ／Ｘｐ＝）０．１〜０．９であることが好ましく、０．２〜０．７であることがより好ましい。Ｘｐおよびσｐ／Ｘｐがこの範囲内にあると畝間の間隔の適度なランダム性が付与されることになり、出射光が拡散するため、液晶ディスプレイのバックライトに用いると視野角度拡大効果を発現させることができる。なお、畝間の間隔は畝の頂点間距離である。
【００３２】
畝は、ストライプ状に配置されている。このような配置の畝によって、入射した光の拡散方向に異方性（異方拡散性）を付与することができる。なお、異方拡散性は、コリメート光のような平行光を偏光分離素子に入射し、周期性のある方向およびそれに直交する方向に透過してきた光の出射角度と輝度との関係を調べることにより測定できる。フィルムの異方拡散性は所望の特性に応じて適宜選択でき、畝の規則性を変化させることにより異方拡散性を調整できる。なお、畝の側面（裾面）は、フィルム主面に対して垂直な面であってもよいし、オーバーハング（逆テーパー構造）になっていてもよいし、緩やかな傾斜面になっていてもよいが、畝の底点間を結ぶ面に対して３０〜８０度の傾きの傾斜面であることが好ましい。
また、前記畝は、褶曲による基層表面の隆起または押圧によるフィルム表面の陥没で構成されている。すなわち、本発明における畝は、平らな基材フィルムの表面に樹脂等を付着させて形成させた凸条とは本質的に異なる。
【００３３】
基層は、前記偏光分離素子（１）において述べた樹脂や、ゴム又はエラストマーなどと同様の材料によって形成することができる。
【００３４】
本発明の偏光分離素子（２）を構成する薄膜層の起伏面は、前記畝の頂点間平均距離よりも短い頂点間平均距離で離間する複数のミクロ突起を有する。図１は薄膜層の起伏面に形成されたミクロ突起を有する偏光分離素子の一例の断面を観察した表面走査型電子顕微鏡写真像を示す図である。
薄膜層の起伏面に在るミクロ突起は、前記偏光分離素子（１）の畝の起伏面に在るミクロ突起と同様のものである。該ミクロ突起によって偏光分離を行うことができるようにするために、該ミクロ突起は、その頂点間平均距離が好ましくは０．２〜０．８μｍである。ミクロ突起の垂直断面の高さ／幅の比は好ましくは１．０〜４．０である。
【００３５】
また、ミクロ突起は、その形状によって特に制限されない。例えば、畝状（凸条）、円錐、円錐台、角錘、または角錘台などが挙げられる。本発明においては偏光分離能が高いと言う観点から、ミクロ突起は、ストライプ状に伸びた複数の畝に対して略平行に伸びたストライプ状のミクロ凸条であることが好ましい。
【００３６】
ミクロ突起は畝の起伏面に略垂直に立っていることが好ましい。起伏面に略垂直にミクロ突起が立っていると、偏光分離素子に斜めから光が入射したときに、起伏面の傾斜部分にあるミクロ突起には垂直に光が入射するので、ミクロ突起による偏光分離をどの方向からの光に対しても同様に機能させることができる。
【００３７】
ミクロ突起の頂には、偏光分離能を高めるために、吸光性材料からなる膜が積層されていてもよい。吸光性材料としては、導電性のものが好ましく、具体的には、アルミニウム、インジウム、マグネシウム、ロジウム、スズ等の金属が挙げられる。成膜の方法は特に制限されず、例えば、湿式メッキ法、乾式メッキ法などが挙げられる。このミクロ突起の頂上の吸光性材料の膜によってワイヤグリッド偏光子を構成することができる。
【００３８】
前記薄膜層は有機物質または無機物質で形成されている。
薄膜層を構成する無機物質としては、金属酸化物や金属窒化物などの金属化合物、非金属酸化物や非金属窒化物などの非金属化合物などが挙げられ、具体的には、アルミニウム、珪素、マグネシウム、パラジウム、白金、亜鉛、錫、ニッケル、銀、銅、金、アンチモン、イットリウム、インジウム、ステンレス鋼、クロム、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、ランタン、セリウム、等の金属若しくは非金属；またはこれらの酸化物や窒化物；又はそれらの混合物が挙げられる。これらのうち、可視光を透過する無機物質を選択することが好ましく、その具体的な例としてＩＴＯ、Ｉｎ2Ｏ3、ＳｎＯ2、ＳｉＯ2、ＣｕＩ、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2等が挙げられる。これらのうち、薄膜の柔軟性という観点からＳｉＯ2が好ましい。
【００３９】
前記無機薄膜の平均厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。１ｎｍより薄すぎると畝が形成しづらくなり、５００ｎｍより厚すぎると薄膜にクラックが発生しやすくなる。無機薄膜を用いると、平均間隔Ｘｐが５０ｎｍ〜１０００ｎｍの微細な畝が容易に得られる。
【００４０】
薄膜層を構成する有機物質としては、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂などが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、前記基層に用いることができるものとして例示したものと同様のものを挙げることができる。また、有機薄膜には、前記畝を有する基層に用いる樹脂同様に配合剤を含んでいてもよい。
【００４１】
本発明においては、前記基層が熱可塑性樹脂１からなり、且つ前記有機薄膜が熱可塑性樹脂２からなる場合、熱可塑性樹脂２のガラス転移温度は、熱可塑性樹脂１のガラス転移温度よりも２０℃以上高いことが好ましい。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。
【００４２】
前記硬化性樹脂としては、熱硬化性のものと、エネルギー線硬化性のものとがある。なお、エネルギー線とは、可視光線、紫外線、電子線、などのことをいう。
【００４３】
前記熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン−尿素共縮合樹脂、珪素樹脂、ポリシロキサン樹脂等が挙げられる。
【００４４】
前記エネルギー線硬化型樹脂としては特に限定されないが、例えば、ラジカル重合性不飽和基及び/又はカチオン重合性基を有する低分子量化合物、又は樹脂等が挙げられ、所望の特性によって適宜選択できる。なお、ラジカル重合性不飽和基は、１分子中に２以上含んでいてもよい。
【００４５】
前記ラジカル重合性不飽和基を有する低分子量化合物としては、エチレン、プロピレン等のα−オレフィン；ブタジエン、イソプレン等の共役ジエン化合物；スチレン、α−メチルスチレン、ｔ−ブチルスチレン、ジビニルベンゼン、ピニルナフタレン、4−ビニルピリジン等のラジカル反応性芳香族化合物；アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、マレイン酸、エンド−ビシクロ［２．２．１］−５−ヘプテン−２，８−ジカルボン酸（エンディック酸）、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸等の不飽和カルボン酸：アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、マイイン酸クロライド等の前記不飽和カルボン酸のハライド；アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイミド等の、前記不飽和カルボン酸のアミド若しくはイミド誘導体；無水マレイン酸、無水エンディック酸、無水シトラコン酸等の前記不飽和カルボン酸の無水物；マレイン酸モノメチル、マレイン酸ジメチル、（メタ）アクリル酸アミド、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、アリル（メク）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フエノキシエチル（メタ）アクリレート、へキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリシクロデカンジメチロールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントソ（メタ）アクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールへキサ（メタ）アクリレート等の前記不飽和カルボン酸のエステル誘導体； ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ｐ−スチリルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−（メタ）アクリロキシトリエトキシシラン等のラジカル反応不飽和基を有するシラン化合物；等が挙げられる。
【００４６】
前記カチオン重合性基を有する低分子化合物としては、ジシクロペンタジエンジオキサイド、（３，４−エポキシシクロヘキシル）メチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アジペート、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジペート、（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシル）メチル−３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）アセタール、エチレングリコールのビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）エーテル、エチレングリコールの３，４−エポキシシクロヘキサンカルボン酸ジエステル等の脂環式エポキシ基を含有する化合物；エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ジグリセリンテトラグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、スピログリコールジグリシジルエーテル等のグリシジル基を含有するエポキシ化合物；３−エチル−３−メトキシメチルオキセタン、３−エチル−３−エトキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ブトキシメチルオキセタン、３−エチル−３−アリルオキシメチルオキセタン、３−メチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−ヒドロキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（２´−ヒドロキシエチル）オキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（２´−ヒドロキシ−３´−フェノキシプロピル）オキシメチルオキセタン、３−エチル−３−（２´−ヒドロキシ−３´−ブトキシプロピル）オキシメチルオキセタン、３−エチル−３−［２´−（２´´−エトキシエチル）オキシメチル］オキセタン等のオキセタン環を含有する化合物；等が挙げられる。
【００４７】
前記ラジカル重合性不飽和基又はカチオン重合性基を有する樹脂としては、低分子量のポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等の側鎖にラジカル重合性不飽和基又はカチオン重合性基を有する樹脂が挙げられる。
【００４８】
エネルギー線として紫外線や可視光線を用いる場合には、硬化性樹脂の中に光重合開始剤、光増感剤などを含ませる。光重合開始剤としては、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーベンゾイルベンゾエート、α−アミロキシムエステル、テトラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類等が挙げられる。光増感剤としてｎ−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−ブチルホスフィン等が挙げられる。
【００４９】
硬化性樹脂からなる薄膜には、架橋剤、重合開始剤等の硬化剤、重合促進剤、溶剤、粘度調整剤等の配合剤が含まれていてもよい。
有機薄膜としては、微細な畝の高さ／間隔の比の制御が容易な場合があるため、硬化性樹脂薄膜を用いることが好ましい。
【００５０】
有機薄膜の平均厚さは、１００ｎｍ〜２０μｍであることが好ましい。１００ｎｍより薄すぎると畝が形成しづらくなり、２０μｍより厚すぎると畝の高さ／間隔の比の制御が難しくなる。なお、有機薄膜を用いると、畝の頂点間平均距離が５００ｎｍ〜４０μｍの微細な畝が容易に得られる。
【００５１】
薄膜層の平均厚さは、畝の高さに対して、１０％〜１００％であることが好ましい。薄膜層の平均厚さの割合が１０％より薄い場合には、耐擦傷性が損なわれる可能性があり、逆に１００％より厚い場合には、過酷な条件で使用した場合、そりが出る可能性がある。薄膜層の厚さは、ミクロ突起の頂を外挿した面とその反対側の平らな面との間の距離である。
【００５２】
薄膜層の厚さの変動係数は２０％以下であることが好ましい。薄膜層の厚さの変動係数が２０％より大きい場合には、薄膜層の厚さ分布が大きくなり、そりの原因となる場合がある。なお、薄膜層の厚さは、以下のようにして計測できる。偏光分離素子を周期性が強い方向で垂直に切断し超薄切片を得、透過電子顕微鏡にて超薄切片を写真撮影する。撮影した画像から薄膜層の厚さを、畝頂点および畝底点のそれぞれ少なくとも１５点以上で計測し、それら計測値から、平均値、標準偏差、変動係数を算出する。周期性が強い方向は、フィルム表面の走査型電子顕微鏡写真像を２次元フーリエ変換して得られる空間周波数のパワースペクトル分布から空間周波数の強度が強い２点を抽出し、この２点で結ばれる直線の方向である。本発明においては、周期性が強い方向は、畝の長手方向に直交する方向である。
【００５３】
基層と薄膜層との界面は褶曲しており、薄膜層表面は褶曲に対応するよう起伏している。図３及び図４は、本発明の偏光分離素子の垂直断面を示す模式図（ミクロ突起は図示せず。）である。薄膜層が褶曲し、偏光分離素子の薄膜側の表面は畝の形状が浮き出し起伏している。浮き出しによる起伏が小さくなると畝の集光性および拡散性が弱くなる傾向がある。
【００５４】
また、本発明の偏光分離素子は、全光線透過率が７５％以上であることが好ましく、８０％以上であることが特に好ましい。
【００５５】
〔偏光分離素子（２）の製造方法Ａ〕
本発明の偏光分離素子（２）の好適な製造方法Ａは、平板状の透明基材の少なくとも一方の表面に薄膜を形成して積層体を得る工程、薄膜の表面にミクロ突起を形成する工程及び該積層体を面内の少なくとも一つの軸方向に収縮させて薄膜を褶曲させる工程を含むものである。
【００５６】
（透明基材）
本発明の製造方法に用いる透明基材は、薄膜を積層させた後に、面内の少なくとも一つの軸方向に収縮させることができるものであれば特に限定されない。例えば、透明基材自身が加熱などの手段によって収縮するものであってもよいし、一軸延伸させたときに延伸方向に直交する方向が収縮するものであってもよい。
【００５７】
透明基材の収縮前の平均厚さは、ハンドリングの観点から通常５μｍ〜１ｍｍ、好ましくは２０〜５００μｍである。透明基材は、通常、樹脂や、ゴム若しくはエラストマーで形成されている。樹脂や、ゴム若しくはエラストマーとしては、前記基層を構成するものとして例示したものと同様のものを挙げることができる。また、前記基層を構成する樹脂同様に配合剤を含んでいてもよい。
【００５８】
透明基材は、その製法によって特に制限されない。透明基材の原反は、前述の樹脂等を公知のフィルム成形法で成形することによって得られる。フィルム成形法としては、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。
【００５９】
加熱などの手段によってそれ自身が収縮する透明基材は、通常、面内で分子配向していることが好ましい。分子配向の状態は、公知の方法で測定することでき、例えば、自動複屈折計（ＫＯＢＲＡ  ２１ＡＤＨ）を用いて測定することができる。
【００６０】
加熱などの手段によってそれ自身が収縮する透明基材は、例えば、前述の樹脂等を公知の成形法で原反フィルムに形成し、該原反フィルムを延伸することによって得ることができる。また、延伸処理の代わりに、磁場や電場を掛けて又はラビング処理して分子を配向させ収縮性を示す透明基材とすることができる。ゴム又はエラストマーを公知の成形法で弾性フィルムに形成し、該弾性フィルムを面内方向に引っ張った状態にすることで、弾性による復元力を利用した収縮性を示す透明基材とすることができる。さらに硬化性樹脂からなるフィルムをあらかじめ溶剤等で膨潤させ、該膨潤フィルムが乾燥する時に生じる収縮を利用して本発明に用いる透明基材とすることができる。これらのうち、原反フィルムを延伸することによって得られる収縮性を示す透明基材が好ましい。
【００６１】
原反フィルムを延伸することによって得られる収縮性を示す透明基材は、その延伸方法によって特に制限されず、一軸延伸法、二軸延伸法のいずれで延伸したものであってもよい。二軸延伸の場合は、通常、フィルム面内の二つの方向に収縮することになる。
延伸処理する方法としては、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法；テンター延伸機を用いて横方向に一軸延伸する方法等の一軸延伸法；固定するクリップの間隔を開いての縦方向の延伸と同時に、ガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後、その両端部をクリップ把持してテンター延伸機を用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法；横又は縦方向に左右異なる速度の送り力若しくは引張り力又は引取り力を付加できるようにしたテンター延伸機を用いてフィルムの幅方向に対して任意の角度θの方向に連続的に斜め延伸する方法；などが挙げられる。
延伸に用いる装置として、例えば、縦一軸延伸機、テンター延伸機、バブル延伸機、ローラー延伸機等が挙げられる。
【００６２】
主たる収縮方向の収縮率が大幅に高くなると、主たる収縮方向に直交する方向に伸びが生じることがあり、その伸びによって薄膜表面に亀裂が生じることがある。この収縮時の亀裂発生を抑制することができるという観点から、（ｉ）延伸時の縦方向の収縮を好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下に抑えて横方向に一軸延伸する（横一軸延伸法）か、（ｉｉ）縦方向及び横方向に二軸延伸するの（二軸延伸法）が好ましい。
【００６３】
延伸時の温度は、透明基材を構成する材料のガラス転移温度をＴｇとしたときに、好ましくは（Ｔｇ−３０℃）と（Ｔｇ＋６０℃）の間、より好ましくは（Ｔｇ−１０℃）と（Ｔｇ＋５０℃）の間の温度から選択される。
延伸倍率は、使用する透明基材の引張り特性に応じて、所望する畝の大きさになるように適宜選択すればよい。
【００６４】
畝の高さ／畝の間隔比の高い畝を得たい場合には、薄膜の膜質や厚さにもよるが、おおむね延伸倍率を高く設定する。畝の高さ／畝の間隔比の低い畝を得たい場合には、延伸倍率を低く設定する。具体的には、主たる延伸方向の延伸倍率を、通常１．０１〜３０倍、より好ましくは１．０１〜１０倍、より好ましくは１．０５〜５倍にする。主たる延伸方向の延伸倍率が１．０１倍より小さい倍率では、畝が発生せず、３０倍より大きい倍率では、フィルム強度が低下する恐れがある。
【００６５】
（薄膜）
次に、透明基材の少なくとも一方の表面に薄膜を形成する。薄膜の収縮率は、透明基材を収縮させる条件下において、透明基材の収縮率の２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがさらに好ましい。薄膜の収縮率が大きすぎると微細な畝が形成しない場合がある。
【００６６】
薄膜の収縮前の平均厚さは、１ｎｍ〜２０μｍであることが好ましい。薄膜の厚さは、電子顕微鏡にて、薄膜の垂直断面を写真撮影し、該写真像から厚さの平均値を求める。
薄膜としては、前述のごとく、無機薄膜及び有機薄膜がある。
【００６７】
無機薄膜の材料としては前述の無機薄膜で例示したものと同様のものが挙げられる。
無機薄膜を形成する方法は、特に制限されず、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング、ＣＶＤ（化学蒸着）等の蒸着法；スピンコート法、ディッピング法、ロールコート法、スプレー法、ベーパー法、グラビアコータやブレードコータなどのコータ法、スクリーン印刷法、インクジェット法等の塗布法；無電解めっき法、電解めっき法などが挙げられる。
【００６８】
有機薄膜の材料としては前述の有機薄膜で例示したものと同様のものが挙げられる。なお、有機薄膜には前述した配合剤を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂からなる有機薄膜の形成方法としては、（１）透明基材を構成する樹脂と、薄膜を構成する樹脂とを共押出する方法；（２）熱可塑性樹脂を薄膜に成形し、これを透明基材に貼り合わせる方法；（３）透明基材の表面に熱可塑性樹脂を含有する溶液を塗布し乾燥する方法等が挙げられる。
【００６９】
硬化性樹脂からなる有機薄膜の形成方法は、特に限定されない。硬化性樹脂からなる有機薄膜は、例えば、透明基材面に硬化性樹脂の組成物を塗布し、硬化することによって得られる。なお、前記硬化性樹脂の組成物には作業性を良好にする観点から溶剤を含んでいても良い。その場合には硬化性樹脂薄膜を形成する際、透明基材のガラス転移温度より５℃以上低い温度で熱処理することが望ましい。薄膜形成の際に高い温度がかかると、透明基材がアニールされ、設計どおりに収縮しなくなるおそれがある。
【００７０】
透明基材と薄膜とからなる積層体を得た後、薄膜表面にミクロ突起を形成する。ミクロ突起の形成方法は特に制限されない。たとえば、ミクロ突起の形状を成すための転写ロールまたは転写型を用いて賦形することによって、感エネルギ線硬化型樹脂等によるマスキングとエネルギー線照射によるパターニングと現像液によるエッチングで賦形することができる。
【００７１】
（褶曲誘起構造）
本発明の製造方法においては、透明基材表面に薄膜を形成する前に、薄膜の褶曲を引き起こさせるための構造（褶曲誘起構造）を透明基材の表面に形成してもよいし、また透明基材表面に薄膜を形成した後で且つ該基材を収縮させる前に、該薄膜の褶曲を引き起こさせるための構造（褶曲誘起構造）を薄膜に形成してもよい。
【００７２】
該構造は、基材が収縮したときに薄膜の褶曲を引き起こさせる構造であれば特に限定されず、例えば、ラビング処理やその他の方法で表面に付けた傷、インクジェットプリンターや印刷機等で載せたインク印、エンボス加工やインプリントなどで付与した凹凸などが挙げられる。
褶曲誘起構造は一定間隔の位置に形成されることが好ましい。褶曲誘起構造の間隔は、所望する畝の頂点間の距離とは直接に関係無いので、所望の畝の頂点間の距離よりも狭くても、広くても良いが、畝の頂点間の所望距離の０．０５倍〜１００倍の褶曲誘起構造の間隔にすることが好ましい。
【００７３】
本発明の製造方法においては、次に前記薄膜を表面に形成した透明基材を収縮させ、薄膜を褶曲させる。透明基材を収縮させる方法は、透明基材の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００７４】
透明基材の収縮率は、透明基材の収縮によって薄膜が褶曲したときに薄膜等に亀裂などが生じないようにするために、主たる収縮方向の収縮率ΔＬ、および主たる収縮方向に直交する方向の収縮率ΔＭが、式〔３〕および式〔４〕を満たすことが好ましい。なお、ΔＬ及びΔＭは式〔１〕及び式〔２〕でそれぞれ定義される。
【００７５】
式〔１〕：ΔＬ＝（Ｌ0−Ｌ1）／Ｌ0×１００  （Ｌ0：主たる収縮方向の収縮前の長さ、Ｌ1：主たる収縮方向の収縮後の長さ）
式〔２〕：ΔＭ＝（Ｍ0−Ｍ1）／Ｍ0×１００  （Ｍ0：主たる収縮方向に直交する方向の収縮前の長さ、Ｍ1：主たる収縮方向に直交する方向の収縮後の長さ）
式〔３〕：ΔＬ＞０
式〔４〕：−（ΔＬ×０．３）≦ΔＭ≦ΔＬ
【００７６】
畝を面内でストライプ状に細長く伸びた構造にするために、式〔３〕及び式〔５〕を満たすことが好ましい。
式〔５〕：−（ΔＬ×０．２）≦ΔＭ≦（ΔＬ×０．２）
それにより、得られる偏光分離素子の異方拡散性を強くすることができる。
【００７７】
本発明の製造方法は、このように収縮条件を変更するだけで、畝の頂点間距離、畝の高さ／間隔比等を任意に調整できる。
【００７８】
なお、主たる収縮方向は、収縮する度合い（収縮率）が最も大きい方向である。例えば、熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸して得られた透明基材は加熱によって収縮する。フィルムの延伸を一軸方向にだけ行った場合には、通常、該延伸方向が主たる収縮方向になる。また二軸方向に延伸を行った場合には、通常、延伸した二つの方向のうち延伸倍率の大きい方向が主たる収縮方向になる。
【００７９】
熱可塑性樹脂からなるフィルムを一軸延伸した時に延伸方向に直交する方向にフィルムが収縮する。この延伸時の収縮を利用した透明基材では、延伸方向に直交する方向が主たる収縮方向である。なお、主たる収縮方向に直交する方向の収縮率ΔＭの値がマイナスのときは、収縮処理においてフィルムが伸びたことを表す。主たる収縮方向にフィルムが収縮したときに、主たる収縮方向に直交する方向の伸びが大きくなりすぎると薄膜に亀裂が生じやすくなる。このようなことから、主たる収縮方向に直交する方向の収縮率は、１％〜９０％であることが好ましく、１％〜５０％であることがより好ましい。
【００８０】
褶曲の度合いの変化によって畝の頂点の曲率が変化する。褶曲の度合いは、薄膜及びフィルム基材の収縮率と、薄膜及びフィルム基材の厚さと、並びに薄膜及びフィルム基材の密着度合いによって変わる。
ある所定の厚さのフィルム基材や薄膜を如何に精密に均一に作成したとしても、薄膜及びフィルム基材の収縮率、薄膜及びフィルム基材の厚さ、並びに薄膜及びフィルム基材の密着度には、統計的確率で分布が生じる。この収縮率や厚さ等の統計的確率による分布によって、褶曲の度合いに統計的確率で分布が生じる。本発明の製造方法は、この統計的確率で生じる分布を利用して、畝の頂点の曲率を異ならしめたものである。
【００８１】
畝の頂点の曲率半径は、基材フィルム及び薄膜の材質、厚さ等の材料構成、及び薄膜層の成膜、基材フィルムの延伸、収縮等の製造条件に大きく依存している。例えば、σｒ／Ｘｒを小さくするためには、前記材料構成及び製造条件の変動を小さくすれば良く、逆にσｒ／Ｘｒを大きくするためには、前記変動を大きくすれば良い。つまり、前記材料構成及び製造条件を調整することにより、Ｘｒ、σｒ／Ｘｒを制御することが可能となる。
畝間の距離、バラツキは、薄膜の材質、厚さ等の材料構成、及び基材フィルムの延伸、収縮等の製造条件に大きく依存している。例えば、Ｘｐを小さくするためには、無機薄膜を用いる、若しくは薄膜の厚さを薄くすれば良く、逆にＸｐを大きくするためには、有機薄膜を用いる、若しくは薄膜の厚さを厚くすれば良い。また、σｐ／Ｘｐを小さくするためには、基材フィルムの収縮の一軸性を高くし、前記褶曲誘起構造を用いればよく、逆にσｐ／Ｘｐを大きくするためには、基材フィルムの収縮の一軸性を低くすれば良い。つまり、前記材料構成及び製造条件を調整することにより、Ｘｐ、σｐ／Ｘｐを制御することが可能となる。
【００８２】
本発明の偏光分離素子（２）の製造方法Ａによれば、ミクロ突起を畝の起伏面に略垂直に立てることができる。偏光分離素子（１）の製造方法では、ミクロ突起を起伏面に略垂直に立てようとしても、転写型などを透明基材面に垂直な方向（ミクロ突起に対しては斜め方向）にしか抜けないので、脱型時にミクロ突起に欠陥が生じやすい。本発明の偏光分離素子（２）の製造方法では、薄膜にミクロ突起を垂直に形成し、その薄膜を褶曲させるので、ミクロ突起に欠陥が生じにくい。
【００８３】
〔偏光分離素子（２）の製造方法Ｂ〕
本発明の偏光分離素子（２）の好適な製造方法Ｂは、透明基材の少なくとも一方の表面にストライプ状に伸びた複数の畝を形成する工程、薄膜表面にミクロ突起を形成する工程および前記薄膜を透明基材の畝形成面に積層させる工程を含むものである。
【００８４】
透明基材に畝を形成する方法は、特に限定されない。例えば、畝の形状を成すためのスタンパを用いて樹脂を射出成形する方法、押出成形法やキャスト成形法によって得られた樹脂フィルムに、畝の形状を成すための転写ロールまたは転写型を用いて賦形する方法が挙げられる。
【００８５】
薄膜表面にミクロ突起を形成する方法としては、例えば、半硬化状態の硬化性樹脂フィルムにミクロ突起の形状を成すための転写板を用いて賦形する方法、押出成形法やキャスト成形法によって得られた樹脂フィルムにミクロ突起の形状を成すための転写板を用いて賦形する方法などがある。転写板はポリジメチルシロキサン硬化膜などで製造することができる。
そして、薄膜を透明基材の畝形成面に積層させる。例えば、転写板が貼り付いた状態の半硬化状態の硬化性樹脂フィルムを透明基材の畝形成面に密着させて半硬化状態の硬化性樹脂を透明基材の畝の凹部に入り込ませ、次いで半硬化状態の硬化性樹脂フィルムを紫外線照射や加熱によって全硬化させ、最後に転写板を剥がすなどの方法によって、薄膜を透明基材の畝形成面に積層させる。
【００８６】
本発明の偏光分離素子を光源の前に備えることによって、畝の形状に基づく集光拡散と、ミクロ突起に基づく偏光分離との両方の特性を示す、本発明の照明装置を得ることができる。
照明装置には、光源の背後に光反射素子を備えていてもよい。前記光反射素子は、光を反射することができる素子である。具体的には、反射性金属膜や白色膜を備えた反射板が挙げられる。偏光分離素子で反射された一方の偏光がこの光反射素子によって反射され再び偏光分離素子に入射され、光の再利用が図られる。
【００８７】
光源は特に限定されないが、白色光を発するものが好ましく、具体的には冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、およびエレクトロルミネセンスから選択される。偏光を発する照明装置とするために偏光板を設けてもよい。その他に、プリズムフィルム、光拡散板、１／４波長板、１／２波長板、視野角補償フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルムなどが配置されていてもよい。
【００８８】
本発明の偏光分離素子を光源と液晶パネルとの間に備えることによって本発明の液晶表示装置を得ることができる。液晶パネルは、液晶セルと、これを挟んで積層される二枚の偏光板とからなるものである。液晶セルは、数μｍのギャップを隔てて対向する透明電極を設けた２枚のガラス基板の間に液晶物質を充填し、この電極に電圧を掛けて液晶の配向状態を変化させてここを通過する光の量を制御するものである。
【００８９】
液晶物質の配向状態を変化させる方式（動作モード）などによって、液晶セルは分類され、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶セル、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶セル、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶セル、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型液晶セル、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型液晶セル、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉ−ｄｏｍａｉｎ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ型液晶セル、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）型液晶セルなどが挙げられる。
【００９０】
本発明の液晶表示装置は、その他に、光反射素子、導光板、プリズムフィルム、光拡散板、１／４波長板、１／２波長板、視野角補償フィルム、反射防止フィルム、防眩フィルムなどが配置されていてもよい。
【実施例】
【００９１】
以下に実施例、比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９２】
（偏光分離素子表面に形成された畝のサイズ）
電界放出形走査電子顕微鏡（Ｓ−４７００、日立製作所製）にて、偏光分離素子表面に形成された構造を撮影した。走査電子顕微鏡像を画像解析ソフト（ＳｏｆｔＩｍａｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍ製、ＡｎｌｙＳＩＳ）を用いて、２次元高速フーリエ変換し、空間周波数のパワースペクトル分布を求め、周期性を強く示す方向を読み取った。この方向にウルトラミクロトームを用いて偏光分離素子を切断し、その断面を走査型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｓ−４７００）で写真撮影した。
この写真撮影を偏光分離素子幅方向および流れ方向に少なくとも１０ｃｍ以上離れた３箇所の点で行った。走査型電子顕微鏡写真像から、畝の各サイズを３０点計測し、平均値および標準偏差を求めた。なお、頂点の曲率半径は、畝の頂の曲面部分を画像処理にてフィッテングし、３０点全ての曲率半径を測定し、平均値および標準偏差を求めた。
【００９３】
（偏光透過率測定）
偏光分離素子を所定の大きさに切り出し、偏光透過率分光光度計（Ｖ−５７０、日本分光社製）を用いて波長５５０ｎｍの光に対する偏光透過率を求めた。
偏光分離素子の透過軸に平行な直線偏光を入射したときの透過率をＴｐ、垂直な直線偏光を入射しときの透過率をＴｃとし、Ｔｐ＞Ｔｃとなる場合に偏光分離能があると判定した。
【００９４】
（照明装置、液晶表示装置）
入射端面側に冷陰極管が配置され、且つ裏面側に光反射シートが設けられた導光板の出射面側に、光拡散シート、偏光分離素子を順に積層し、照明装置を作製した。
クロスニコル配置された二枚の二色性（吸収性）偏光板の間にＴＮ型液晶セルを配置した液晶パネルを、前記照明装置の前面に、照明装置側の二色性偏光板の透過軸が偏光分離素子の透過軸と平行になるように、置いて、液晶表示装置を作成した
液晶セルを白表示の状態にして、液晶表示装置の輝度を輝度計（ＢＭ−７、トプコン製）を用いて、１０点測定し、平均値（輝度Ａ）を求めた。
次に、照明装置から偏光分離素子を取り外して、上記同様に液晶表示装置の輝度を測定し、平均値（輝度Ｂ）を求めた。輝度向上率を下記式で算出した。
輝度向上率（％）＝  輝度Ａ／輝度Ｂ  ×  １００
【００９５】
製造例１  （延伸倍率１．２の一軸延伸フィルム）
脂環式オレフィンポリマー（ＺＥＯＮＯＲ１４２０、ガラス転移温度１３６℃、日本ゼオン社製）のペレットを、窒素を流通させた熱風乾燥機中にて、１００℃で４時間乾燥した。  このペレットを、５０ｍｍφのスクリューを備えたＴダイ式フィルム溶融押出成形機に供給し、溶融樹脂温度２６０℃で押出して、幅６５０ｍｍ、厚さ１８８μｍのフィルムを成形し、続いて両端から２５ｍｍずつをトリミングして幅６００ｍｍの基材フィルムを得た。
【００９６】
幅６００ｍｍの基材フィルムの両端をクリップで把持し、テンター延伸機内に導入し、温度１５０℃でフィルム幅方向に１．２倍、フィルム流れ方向に１．０倍になるように横一軸延伸した。テンター延伸機から出てきたフィルムをクリップから外し、両端を連続的にトリミングして幅７００ｍｍの延伸フィルム（１）を得た。
【００９７】
製造例２  （延伸倍率３．０の一軸延伸フィルム）
製造例１において、延伸倍率を、フィルム幅方向に３．０倍、フィルム流れ方向に１．０倍に変えた以外は製造例１と同様の方法によって、幅７００ｍｍの延伸フィルム（２）を得た。
【００９８】
製造例３  （プリズムフィルム）
直径２００ｍｍ、長さ１５０ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）製の円筒のロール面全面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解めっきを施し、次いで精密円筒研削盤Ｓ３０−１（スチューダ社製）を用いて切削加工し、ニッケル−リン無電解めっき面に、円筒の円周端の辺と平行な方向に、底部の角度が９０度の断面逆三角形の溝をピッチ５０μｍで形成し、転写ロールを得た。なお、ニッケル−リン無電解めっき面の切削加工は、温度２０．０±０．２℃、振動制御システム（昭和サイエンス社製）により０．５Ｈｚ以上の振動変位が１０μｍ以下に管理された恒温低振動室内で行った。
【００９９】
直径７０ｍｍのゴム製のニップロールと上記転写ロールとを備えた転写装置を用い、転写ロール表面温度１６０℃、ニップロール表面温度１００℃、フィルムの搬送テンション０．１ｋｇｆ／ｍｍ2、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、オプテス社製）の表面上に、転写ロール面の形状を転写し、プリズムフィルムを得、ロール状に巻き取った。
プリズムフィルムを所定の大きさに切り出し、ウルトラミクロトームで切断し、その断面を走査型電子顕微鏡（日立製作所製、Ｓ−４７００）で写真撮影した。フィルム表面には、頂角９０度の断面三角形でピッチ５０μｍのプリズム条が形成されていた。
【０１００】
製造例４  （紫外線硬化性樹脂）
ヒドロキシブチルアクリレート１０．０質量部、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（ＮＫエステル ＡＤ−ＴＭＰ、新中村化学製）８０．０質量部、光開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー製）１０．０質量部、および酢酸ブチル９００．０質量部を均一になるまで撹拌し、次いで１μｍのフィルタで濾過して、紫外線硬化性樹脂溶液を調製した。
【０１０１】
実施例１
８ｍｍ×８ｍｍ×６０ｍｍのステンレス鋼製シャンクに、ロウ付けされた０．２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体単結晶ダイヤモンドの、０．２ｍｍ×１ｍｍの面全面に、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社製）を用いてアルゴンイオンビームで集束イオンビーム加工を行い、長さ１ｍｍの辺に平行な幅１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの断面矩形の凸条をピッチ２００ｎｍで形成した切削工具を作製した。
【０１０２】
寸法５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０の板の表面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解メッキを施し、精密微細加工機（ナガセインテグレックス社製、超精密微細加工機ＮＩＣ２００）と上記の切削工具を用いて切削加工し、ニッケル−リン無電解メッキ面に、ピッチ２００ｎｍ、深さ１００ｎｍ、幅１００ｎｍの断面矩形の溝を有する金属モールドを得た。なお。集束イオンビーム加工による切削工具の作製、ニッケル−リン無電解めっき面の切削加工は、温度２０．０±０．２℃、振動制御システム（昭和サイエンス社製）により０．５Ｈｚ以上の振動変位が１０μｍ以下に管理された恒温低振動室内で行った。
【０１０３】
延伸フィルム（１）の表面をコロナ放電により改質した。製造例４で得た紫外線硬化性樹脂溶液をグラビアコーターを用いて、延伸フィルム（１）の改質面に乾燥膜厚１．０μｍになるように塗布し、８０℃で５分間乾燥させた。前記金属モールドの溝の長手方向と延伸フィルム（１）の収縮方向とが直交するように金属モールドを延伸フィルム（１）の塗膜上に押圧積層した、次いで、超高圧水銀ランプで紫外線を積算光量４００ｍＪ／ｃｍ2で照射し紫外線硬化性樹脂を硬化させ、金属モールドの溝パターンを硬化樹脂層に転写し、金属モールドから剥がし転写フィルムを得た。
【０１０４】
得られたフィルムを所定の大きさに切り出し、集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（日立製作所社製）に付属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Ｈ７５００（日立製作所社製）にてフィルム断面を観察した。硬化樹脂層に、転写ロールのパターン形状が転写され、幅１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの断面矩形の凸条（ミクロ突起）がピッチ２００ｎｍで平行に形成されていた。
【０１０５】
温度１４０℃の温風を循環させた乾燥機に前記フィルムを入れ、フィルムを収縮させて、偏光分離素子１を得た。延伸フィルム（１）の硬化樹脂層側の面には、ストライプ状に延びた畝が形成されており、この畝に対応するように積層された硬化樹脂層が褶曲しており、基材の畝形状の浮出しによって硬化樹脂層側の表面に起伏が形成されていた。畝（起伏）の頂点間の距離の平均値（Ｘｐ）が５．２μｍ、標準偏差（σｐ）が０．４１６μｍ、σｐ／Ｘｐが０．０８で、畝の裾面の傾斜は平均３０度であった。
【０１０６】
硬化樹脂層の表面には、収縮前に転写したパターン（ミクロ突起）が収縮後もそのままの形状（幅１００ｎｍ、高さ１００ｎｍ、ピッチ２００ｎｍで平行に形成された断面矩形の凸条）で残っていた。断面矩形の凸条の長手方向は、ストライプ状に延びた畝の長手方向と概ね平行になっており、畝の傾斜面に略直交するようになっていた。
偏光分離素子１は、Ｔｐが７３％、Ｔｃが４４％であり、偏光分離能を有することが確認された。偏光分離素子１を用いて液晶表示装置を作成し評価した。その結果、輝度向上率は１１０％であった。
【０１０７】
実施例２
延伸フィルム（１）を延伸フィルム（２）に置き換え、金属モールドに形成したパターンを、幅２００ｎｍ、深さ８００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍの溝に変え、紫外線硬化性樹脂溶液の乾燥膜厚を４．０μｍに変えた他は実施例１と同様にして偏光分離素子２を得た。
【０１０８】
延伸フィルム（２）の硬化樹脂層側の面には、ストライプ状に延びた畝が形成されており、この畝に対応するように積層された硬化樹脂層が褶曲しており、基材の畝形状の浮出しによって硬化樹脂層側の表面に起伏が形成されていた。畝（起伏）の頂点間の距離の平均値（Ｘｐ）が１０．７μｍ、標準偏差（σｐ）が７．５４μｍ、σｐ／Ｘｐが０．７０５で、畝の裾面の傾斜は平均７３度であった。
【０１０９】
硬化樹脂層の表面には、収縮前に転写したパターンが収縮後もそのままの形状（幅２００ｎｍ、高さ８００ｎｍ、ピッチ４００ｎｍで平行に形成された断面矩形の凸条）で残っていた。断面矩形の凸条の長手方向は、ストライプ状に延びた畝の長手方向と概ね平行になっており、畝の傾斜面に略直交するようになっていた。
偏光分離素子２は、Ｔｐが８３．１％、Ｔｃが１２．８％であり、偏光分離能を有することが確認された。偏光分離素子２を用いて液晶表示装置を作成し評価した。その結果、輝度向上率は１２１％であった。
【０１１０】
実施例３
８ｍｍ×８ｍｍ×６０ｍｍのステンレス鋼製シャンクに、ロウ付けされた０．２ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの直方体単結晶ダイヤモンドの、０．２ｍｍ×１ｍｍの面全面に、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社製）を用いてアルゴンイオンビームで集束イオンビーム加工を行い、長さ１ｍｍの辺に平行な幅８００ｎｍ、高さ８００ｎｍの断面矩形の凸条をピッチ１．６μｍで形成した切削工具を作製した。
【０１１１】
寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０の板の表面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解メッキを施し、精密微細加工機（ナガセインテグレックス社製、超精密微細加工機ＮＩＣ２００）と上記の切削工具を用いて切削加工して、ニッケル−リン無電解メッキ面に、ピッチ１．６μｍ、深さ８００ｎｍ、幅８００ｎｍの断面矩形の溝を有する金属モールドを得た。なお。集束イオンビーム加工による切削工具の作製、ニッケル−リン無電解めっき面の切削加工は、温度２０．０±０．２℃、振動制御システム（昭和サイエンス社製）により０．５Ｈｚ以上の振動変位が１０μｍ以下に管理された恒温低振動室内で行った。
【０１１２】
ポリジメチルシロキサン（ＳＩＰＬＯＴ１８４、ダウコーニング社製）と硬化触媒とを混合し、該混合物を金属モールドのパターン形成面にキャストし、１時間減圧脱気し、次いで２００℃で３時間放置して硬化させた。ポリジメチルシロキサン硬化膜を金属モールドから剥がした。
ポリジメチルシロキサン硬化膜の転写パターン面に製造例４で得た紫外線硬化性樹脂溶液を乾燥膜厚４．０μｍになるように塗布し、８０℃で５分間乾燥し、次いでポリジメチルシロキサン硬化膜側から紫外線を積算光量６０ｍＪ／ｃｍ2で照射し紫外線硬化性樹脂を半硬化状態にした。前記半硬化処理によって得られたポリジメチルシロキサン硬化膜と半硬化樹脂層とからなる積層体の一部を切り出し、ポリジメチルシロキサン硬化膜から半硬化の紫外線硬化性樹脂を剥がし、集束イオンビーム加工観察装置ＦＢ−２１００（日立製作所社製）に付属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Ｈ７５００（日立製作所社製）にてフィルム断面を観察した。半硬化樹脂層に、ポリジメチルシロキサン硬化膜のパターン形状が転写され、幅８００ｎｍ、高さ８００ｎｍの断面矩形の凸条（ミクロ突起）がピッチ１．６μｍで平行に形成されていた。
【０１１３】
製造例３で得られたプリズムフィルムを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出し、半硬化処理によって得られた前記積層体の半硬化樹脂層側にプリズムフィルムのプリズムが接触するように積層体をプリズムフィルムに積層し、スポンジローラを１Ｎ荷重にて積層板上を１０往復させて、積層体の半硬化樹脂層とプリズムシートのプリズム面とを密着させた。プリズムフィルムのプリズム条の長手方向と半硬化樹脂層のミクロ突起の長手方向とが平行になるようにした。
【０１１４】
積層体のポリジメチルシロキサン硬化膜側から紫外線を積算光量４００ｍＪ／ｃｍ2で照射し、半硬化樹脂層を硬化させ、次いでポリジメチルシロキサン硬化膜を剥がして、偏光分離素子３を得た。
偏光分離素子３を構成するプリズムシートのピッチ５０μｍのプリズム条がそのまま保持されていた。硬化樹脂層は該プリズム条の形に沿って貼り付き、プリズム条の形が硬化樹脂層側の表面に浮き出して起伏を形成していた。プリズム条の裾面の傾斜は約４５度であった。
【０１１５】
硬化樹脂層表面には、幅８００ｎｍ、高さ８００ｎｍの断面矩形の凸条（ミクロ突起）がピッチ１．６μｍで平行に形成されていた。該凸条は、前記プリズム条の長手方向と略平行になっており、起伏の傾斜面に略直交するようになっていた。
偏光分離素子３は、Ｔｐが７１．０％、Ｔｃが３１．８％であり、偏光分離能を有することが確認された。偏光分離素子３を用いて液晶表示装置を作成し評価した。その結果、輝度向上率は１１１％であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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