(57)【要約】【課題】生産性に優れ、安価な偏光照明装置を提供する。【解決手段】波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）が５００ｎｍ以上、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において１００ｎｍ以上、または光軸のばらつきが３０°超である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に伸びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）が５００ｎｍ以上である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、
前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。
【請求項２】
波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において５０ｎｍ以上である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、
前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。
【請求項３】
透明樹脂基材が、一方の表面に細長く線状に延び互いに離間した状態で略平行に複数並ぶ畝状凸部を有するものであり、
グリッド線が、前記畝状凸部の頂に在る吸光性層Ａ及び／又は前記畝状凸部間に形成される溝の底に在る吸光性層Ｂによって構成されているものである、請求項１または２に記載の偏光照明装置。
【請求項４】
吸光性層Ｂが、式〔１〕の関係を満たす断面形状を有するものである、請求項３に記載の偏光照明装置。
式〔１〕：０．６≧Ｈ2／Ｈ1
（式〔１〕において、Ｈ1は畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの最大厚さを、Ｈ2は畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの両端部の最小厚さを、表す。）
【請求項５】
畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの形状が、中央に高く両側に低くなる形である、請求項４に記載の偏光照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光照明装置に関する。さらに詳細には、生産性に優れ且つ安価に得ることができる偏光照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い偏光分離性能を有する反射型偏光子としてグリッド偏光子が知られている。これは、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（ピッチ）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るので、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を、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】
このグリッド偏光子によって、可視光領域で良好な偏光分離性能を示させるためには１００ｎｍ程度、あるいはそれ以下の寸法精度で金属細線を規則正しく配列させる必要がある。また、金属製グリッド構造により作り出された偏光を維持するために、金属製グリッド構造を形成する基材として、ガラスなどの複屈折の無い光学的に等方性の材料が用いられている。また、特許文献１に記載されているように、グリッド線を形成する基材として、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において±１０ｎｍ以内であり、且つ光軸のばらつきが±１５°以内である透明樹脂基材を用いることが知られている。
【特許文献１】特開２００７−５７９７１号公報
【０００４】
しかしながら、上記のような光軸が均質な透明樹脂基材を得るためには、光弾性率の小さい樹脂を用いて、分子配向のない状態でフィルム化しなければならないので、フィルムの製造コストが高くなりやすいといった問題を有していた。
このような状況において、特許文献２が、複屈折を有する透明な基材上に、直線状金属細線が、互いに平行に、同じ間隔をおいて配置されているワイヤグリッド型偏光子において、金属細線の長手方向が面内で屈折率が最も低くなる方向と直交または４５°の傾きで交差していることを特徴とするワイヤグリッド型偏光子を提案している。
【特許文献２】特開２００５−１９５８２４号公報
【０００５】
しかしながら、面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向とを、直交または４５°の傾きで交差するようにするためには、金属細線の形成において高精度の制御が必要である。そのために、グリッド偏光子を用いた偏光照明装置は、生産性に乏しく、歩留まりが悪いといった問題を有していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、生産性に優れ且つ安価に得ることができる偏光照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）が５００ｎｍ以上である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子を、該グリッド偏光子のグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置することによって、生産性に優れ、歩留まりの良い偏光照明装置を得られることを見出した。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。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の態様を含む。
（１）  波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）が５００ｎｍ以上である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、  前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。
（２）  波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において５０ｎｍ以上である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、  前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。
（３）  光軸のばらつきが３０°超である板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるグリッド偏光子、及び光源を含んでなり、  前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置してなる、偏光照明装置。
【０００９】
（４）  透明樹脂基材が、一方の表面に細長く線状に延び互いに離間した状態で略平行に複数並ぶ畝状凸部を有するものであり、  グリッド線が、前記畝状凸部の頂に在る吸光性層Ａ及び／又は前記畝状凸部間に形成される溝の底に在る吸光性層Ｂによって構成されているものである、前記の偏光照明装置。
（５）  吸光性層Ｂが、式〔１〕の関係を満たす断面形状を有するものである、前記の偏光照明装置。
式〔１〕：０．６≧Ｈ2／Ｈ1
（式〔１〕において、Ｈ1は畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの最大厚さを、Ｈ2は畝状凸部の長手方向に垂直な断面における両端部の最小厚さを、表す。）
（６）  畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの形状が、中央に高く両側に低くなる形である、前記の偏光照明装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の偏光照明装置に用いられるグリッド偏光子は、透明樹脂基材としてレターデーション、光軸などを高精度に調整されていない安価な樹脂フィルムを用いているので、安価に製造できる。また、前記グリッド偏光子は、そのグリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置されているので、グリッド線の方向と透明樹脂基材の光軸の方向とを平行、直交または４５°の特定の角度に高精度で調整しなくても、レターデーションのずれに起因する偏光分離性能の低下がほとんど起きない。
その結果、グリッド偏光子で選択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、光源からの光を有効に無駄なく使用して偏光を発生させることができる。本発明の偏光照明装置は液晶表示装置などのバックライトとして好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の偏光照明装置は、グリッド偏光子と光源とを含んでなるものである。
本発明の偏光照明装置に用いられる光源は、可視光線を発することができるものであれば、特に制限されない。例えば、冷陰極管、熱陰極管、発光ダイオード、エレクトロルミネッセンスが挙げられる。該光源は、青色光４１０〜４７０ｎｍの波長範囲、緑色光５２０〜５８０ｎｍの波長範囲、赤色光６００〜６６０ｎｍの波長範囲にそれぞれ発光強度のピークを有するものが好ましい。
【００１２】
本発明の偏光照明装置に用いられるグリッド偏光子は、板状の透明樹脂基材と、該透明樹脂基材の一方の表面に積層された互いに略平行に延びた複数のグリッド線とを含んでなるものである。
【００１３】
前記透明樹脂基材は、透明樹脂からなる板（フィルム、シートも含む。）である。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。
【００１４】
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、ポリアクリレート樹脂、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、脂環式オレフィンポリマーなどが挙げられる。これらのうち、コストの観点から、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアクリレート樹脂が好適である。
【００１５】
前記透明樹脂は、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。
本発明に用いられる透明樹脂基材は、たとえば、前記透明樹脂を公知の方法で成形することによって得られる。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。
【００１６】
透明樹脂基材の平均厚さは、取り扱い性の観点から通常５μｍ〜１０ｍｍ、好ましくは２０〜５００μｍである。  透明樹脂基材は、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。
【００１７】
本発明に用いられる透明樹脂基材は、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）が好ましくは５００ｎｍ以上、より好ましくは１０００ｎｍ以上である。なお、レターデーション値（Ｒｅ）は、ｄ×（ｎx−ｎy）で定義される値である（ｎx、ｎyは透明樹脂基材の面内主屈折率（ｎx≧ｎy）；ｄは透明樹脂基材の平均厚さ）。
また、透明樹脂基材は、波長５５０ｎｍでのレターデーション値（Ｒｅ）のばらつきがその幅方向及び長手方向において好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは７０ｎｍ以上である。レターデーションのばらつきは透明樹脂基材の幅方向に等間隔に５点および長手方向に等間隔に２０点（合計１００点）のレターデーション値の最大値と最小値との差である。
また、透明樹脂基材は、光軸のばらつきが、好ましくは２０°超、より好ましくは４０°超である。光軸のばらつきは、透明樹脂基材の幅方向に等間隔に５点および長さ方向に等間隔に２０点（合計１００点）で面内遅相軸の方向を求め、それら方向の最大振れ角である。
このように、レターデーション値が大きく、レターデーション値のバラツキが大きく、および／または光軸のばらつきが大きい透明樹脂基材は、本来光学フィルムとしては適していないが、精密な製造条件の制御を要さずに安価に大量に製造できるので、本発明に適している。
【００１８】
本発明に用いられるグリッド偏光子を製造するにあたって、透明樹脂基材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されて保管または運搬される程度の長さを有するものを言う。
長尺状の透明樹脂基材の幅は、好ましくは５００ｍｍ以上、より好ましくは１０００ｍｍ以上である。透明樹脂基材は、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、前記透明樹脂基材の幅は、両端を切り落とした後の寸法とすることができる。
【００１９】
本発明に用いられる透明樹脂基材は、一方の表面に畝状凸部を有するものであることが好ましい。
畝状凸部は、細長く線状に延び互いに離間した状態で略平行に複数並んで有する。畝状凸部の垂直断面形状は特に限定されないが、矩形、台形、菱形、波形などが挙げられる。これらのうち、畝状凸部の頂から両袖にオーバーハングを有する形状が、畝状凸部間に形成される溝の底に後述する吸光性層Ｂを形成しやすいので、好ましい。
【００２０】
畝状凸部によって形成される凹凸構造の一態様としては、畝状凸部間に形成される溝の開口部側の幅Ｔが、深部側の幅Ｗよりも小さくなっているもの、または畝状凸部の頂部側の幅Ａが、基部側の幅Ｂよりも大きくなっているものが挙げられる。
図１は凹凸構造の一態様を示す断面図である。図１では上辺（畝状凸部の頂部側の幅Ａ）が下辺（基部側の幅Ｂ）よりも長い台形（いわゆる逆テーパー状）の畝状凸部１２が基材１の上に形成されている。断面が逆テーパー形状の畝状凸部１２間に形成される溝の開口部側の幅Ｔは、深部側の幅Ｗよりも小さくなっている。
図２は凹凸構造の別の態様を示す断面図である。図２では基部側の幅Ｂよりも大きい直径（畝状凸部の頂部側の幅Ａ）の円が頂部に形成された断面形状の畝状凸部１３が基材１の上に形成されている。畝状凸部１３間に形成される溝の開口部側の幅Ｔは、深部側の幅Ｗよりも小さくなっている。
【００２１】
また、畝状凸部の高さＨの１／２倍の高さレベルでの畝状凸部の幅Ｂ1/2は、畝状凸部の頂部側の幅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とが上記のような関係を満たす凹凸構造の上に後述する物理蒸着によって吸光性層を形成すると、畝状凸部の頂に吸光性層Ａが堆積するのと同時に、畝状凸部間に形成される溝の底に、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。
【００２２】
畝状凸部の高さ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。
畝状凸部間に形成される溝の開口部間隔Ｔは、好ましくは２００ｎｍ以下、好ましくは２０〜１００ｎｍである。
【００２３】
畝状凸部は、畝の幅が好ましくは２５〜３００ｎｍであり、畝（稜線）の長さが好ましくは８００ｎｍ以上である。なお、畝の幅は凸部の最大幅である。
また、畝状凸部の中心間距離（ピッチ）は、好ましくは２０〜５００ｎｍ、より好ましくは３０〜３００ｎｍである。
畝状凸部のアスペクト比（畝状凸部の高さ／畝状凸部の幅）は、好ましくは０．１〜５．０、より好ましくは０．４〜３．０、特に好ましくは０．８〜２．０である。
凹凸構造は、偏光分離性能などの光学特性を考慮すると畝状凸部が略平行に周期的に（同一ピッチで）並んだものが好ましい。なお、本発明において、略平行とは、平行方向から±５°の範囲内にあることをいう。
【００２４】
畝状凸部間に形成される溝の開口部側の幅Ｔが、深部側の幅Ｗよりも小さくなっている構造、または凸部の頂部側の幅Ａが、基部側の幅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、凹凸構造に対応する矩形または波形の凹凸形状を有する基材を作製した後、（１）有機層または無機層を物理蒸着により成膜することによって、（２）有機層または無機層を物理蒸着により成膜し、次いで物理蒸着部をエッチングマスクとしてエッチング処理することによって、（３）有機層または無機層を斜方より物理蒸着を用いて成膜することによって得られる。
上記（１）〜（３）の方法を以下に詳しく説明する。
【００２５】
（１）有機層または無機層を物理蒸着により成膜する方法
（１）の方法は、矩形または波形の凹凸形状をフィルム表面に転写した後、凹凸形状上に有機層または無機層を物理蒸着により成膜する方法である。物理蒸着は蒸着材料を蒸発・イオン化し、被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。これらは、使用する材料の特性により適宜選択することができる。
物理蒸着は、凹凸形状の凸部頂部から材料が堆積する性質があるため、畝状凸部の頂部側の幅が基部側の幅よりも大きい構造体を作製することができる。
【００２６】
有機層を形成する材料としては特に制限はないが、透明樹脂であることが好ましい。透明樹脂としては、先に透明樹脂基材の説明で例示したものを使用することができる。無機層を形成する材料としては、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。
【００２７】
（２）有機層または無機層を物理蒸着により成膜し、次いで物理蒸着部をエッチングマスクとしてエッチング処理する方法
（２）の方法は、矩形または波形の凹凸形状をフィルム表面に転写した後、凹凸形状上に有機層または無機層を物理蒸着により成膜し、該蒸着部をエッチングマスクとして凹部をエッチング加工する方法である。物理蒸着は、凹凸形状の畝状凸部の頂部から材料が堆積する性質があるため、エッチングマスクとして用いる層の厚みを調整することにより、凸部の頂部のみにエッチングマスク層が形成される。エッチングマスク層を形成した後、全体をエッチング処理することにより、畝状凸部の頂部以外の箇所をエッチングすることができ、結果として畝状凸部の頂部の幅が基部の幅よりも大きい構造体を作製することができる。
【００２８】
有機層および無機層としては、（１）の方法で用いることができる材料と同様のものを用いることができる。また、物理蒸着としては、前述の手法を用いることができる。エッチング処理としては、ウエットエッチング、ドライエッチングを用いることができるが、等方性エッチングを使用することが好ましい。なお、ドライエッチングは一般的には異方性エッチングであるが、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。なお、エッチングに際しては、基材（ここでは凹凸形状を転写した材料）とエッチングマスクのエッチングレート差が大きいほど良く、例えば、基材としてガラスを使用した場合はマスクとしてＣｒ、基材として有機層を用いた場合はマスクとして酸化ケイ素等のように、エッチング条件により適宜選択することができる。
【００２９】
（３）有機層または無機層を斜方より物理蒸着を用いて成膜する方法
（３）の方法は、矩形または波形の凹凸形状をフィルム表面に転写した後、有機層または無機層を斜方より物理蒸着して成膜する方法である。凹凸形状上に有機層または無機層を斜方蒸着により成膜すると、畝状凸部の影の部分（凹部の内部）には材料が堆積されない。その結果、畝状凸部の頂部から張り出すようにして層が形成され、畝状凸部の頂部の幅が基部の幅よりも大きい構造体を作製することができる。
【００３０】
有機層および無機層としては、前述の材料を用いることができる。また、物理蒸着としては、前述の手法を用いることができるが、蒸着時に凹凸形状の斜方から蒸着を行う。斜方から物理蒸着を行う条件は、転写パターンのサイズにより適宜調整することができるが、凹凸形状を転写したフィルムの法線方向を０°とした場合、凹凸形状の長手方向に直角で、且つ好ましくは３０°以上、さらに好ましくは５０°以上の角度から斜方蒸着する。
【００３１】
（グリッド線）
グリッド偏光子を構成するグリッド線は、互いに略平行に配置される線条のものである。ここで、略平行とは、複数のグリッド線の中の任意の２点（同一のグリッド線上でも良いし、異なるグリッド線上でもよい）における互いの接線の交差角が、１０°以内、好ましくは５°以内であることをいう。
グリッド線に用いられる吸光性材料は、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。
【００３２】
グリッド線は、例えば、図３に示すような公知の構造をなしているものであってもよい。グリッド線のピッチは使用する光の波長の１／２以下とすることが好ましい。グリッド線の線幅は細いほど透過方向の偏光成分の吸収が小さくなり、特性上好ましい。可視光線に用いるグリッド偏光子では、ピッチが通常５０〜１０００ｎｍであり、線幅が通常２５〜６００ｎｍ、高さが通常１０〜８００ｎｍである。
【００３３】
本発明において好適なグリッド線は、前記畝状凸部の頂に在る吸光性層Ａ（３１１）及び／又は前記畝状凸部間に形成される溝の底に在る吸光性層Ｂ（３１１’）によって構成されるものである（図４、図５参照）。
畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ａの断面形状は特に制限されず、通常は矩形、台形、円形などである。
吸光性層Ａの厚さは、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である。吸光性層Ａの幅および長さは、通常、畝状凸部の頂面の形状にしたがってほぼ決まる。
【００３４】
畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの断面形状は、０．６≧Ｈ2／Ｈ1（Ｈ1：畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの最大厚さ、Ｈ2：畝状凸部の長手方向に垂直な断面における吸光性層Ｂの両端部の最小厚さ）の関係を満たす形状であることが好ましい。Ｈ2／Ｈ1は好ましくは０．６以下、より好ましくは０．４以下、特に好ましくは０．２以下である。前記範囲にすることにより、グリッド偏光子の光学特性、特に広帯域性および偏光分離能を向上させることができる。また、Ｈ2／Ｈ1＜０．６の範囲の場合には、短波長領域の偏光分離能が低下傾向になる。吸光性層Ｂの好ましい断面形状は、図６又は図７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。本発明に用いられる好適なグリッド偏光子は、図６または図７に示す断面形状をしており、紙面に垂直な方向に畝状凸部及び吸光性層がそれぞれ線状に略平行に伸びてグリッドを構成している。
吸光性層Ｂの最大厚さは、通常２０〜４００ｎｍ、好ましくは３０〜２００nｍであり、最小厚さは、通常１００ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下である。
吸光性層Ｂの幅および長さは、通常、溝の底面の形状にしたがってほぼ決まる。
【００３５】
吸光性層は、吸光性材料を物理蒸着（ＰＶＤ法）することによって形成することができる。ＰＶＤ法は、蒸着材料を蒸発・イオン化し、被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材の表面に付着させ、薄膜を形成する方法である。蒸着材料、基材の種類により、抵抗加熱、電子ビーム、高周波誘導、レーザーなどの方法で加熱される。
【００３６】
前記凹凸構造の上にＰＶＤ法による成膜を行った場合、凸部頂面に吸光性層Ａが形成される。一方、凸部両袖に形成されたオーバーハングの遮蔽効果により、凸部側面に近い側（畝状凸部の基部）の底には吸光性材料がほとんど堆積せず、溝中央の底に吸光性材料が主に堆積する。
【００３７】
ＰＶＤ法によって形成された吸光性層Ａは、凸部頂部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、ＰＶＤ法によって積層された吸光性層Ａの上にＰＶＤ法によって無機酸化物膜を積層してマスキングし、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。
【００３８】
マスキング用の無機酸化物は、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の化合物が挙げられる。これらの中では特に酸化ケイ素が好ましい。積層される無機酸化物膜の厚さは、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。
【００３９】
湿式エッチングの前に、略平行に並んだ畝状凸部に直交する方向に延伸することができる。この延伸によって畝状凸部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、凸部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。
【００４０】
延伸方法は特に限定されないが、畝状凸部に直交する方向の延伸倍率を好ましくは１．０５〜５倍、より好ましくは１．１〜３倍、畝状凸部に平行な方向の延伸倍率を好ましくは０．９〜１．１倍、より好ましくは０．９５〜１．０５倍にすると好ましい。
延伸後の凹凸構造は、細長く線状に延びた畝状の凸部が互いに離間した状態で複数並んだ構造をそのまま維持しており、畝状凸部の幅および高さもほとんど維持される。
一方、凸部の中心間距離は、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が好適である。
【００４１】
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、透明樹脂基材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、マスク層（無機酸化物膜）、吸光性層、透明樹脂基材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からなる溶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。
【００４２】
このエッチングによって、マスク層が積層されていない部分またはマスク層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、凸部の頂部に積層された吸光性層の両袖部分、溝の底面に積層された吸光性層Ｂの両端が除去される。一方、凸部頂部に畝状凸部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。以上のようにしてグリッド偏光子が得られる。
【００４３】
グリッド偏光子には、吸光性層を形成した側の面に直接または他の層を介して保護層を積層させてもよい。
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、特に透明樹脂からなるものが好ましい。透明樹脂は、前述の透明樹脂基材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、波長４００〜７００ｎｍの可視光線領域の光の透過率が８０％以上であるものが好ましい。
【００４４】
また、保護層は、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションＲｅが、５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることがより好ましい。また、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Ｒｅが大きく、また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。
【００４５】
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。接着剤からなる層（接着層）の平均厚さは、通常０．０１μｍ〜３０μｍ、好ましくは０．１μｍ〜１５μｍである。保護層を接着剤で貼り付ける場合には、グリッド線間の空間に接着剤が入り込まないようにし、グリッド線間の空間に空気が残るようにすることが偏光分離性能を高める点で好ましい。
【００４６】
本発明の偏光照明装置では、前記グリッド偏光子は、グリッド線が前記透明樹脂基材よりも光源から遠い側に位置するように配置される。
直線偏光は、レターデーションを持つ光学部材に入射するとその位相がずれて、楕円偏光、円偏光または逆位相の直線偏光に変換されて出射する。一方、偏光されていない光（非偏光の光）は、レターデーションを持つ光学部材に入射しても、位相がずれるということがなく、偏光されていない光として出射する。
グリッド偏光子に非偏光の光を入射すると、グリッド線の部分で、グリッド線の延びる方向に平行な直線偏光成分が反射され、垂直な直線偏光成分が透過される。
【００４７】
本発明の偏光照明装置では、光源を発した光（非偏光の光）は、先ず透明樹脂基材に入射し、次いでグリッド線の部分に入射する。本発明に用いられる透明樹脂基材は精密な調整がされていないレターデーションを持つ光学部材であるが、透明樹脂基材を透過する非偏光の光に対しては位相のずれなどの影響を及ぼさないため、非偏光のままで透明樹脂基材を通過する。透明樹脂基材を通過した非偏光の光はグリッド線の部分に到達する。非偏光の光は上記のようにグリッド線の部分で二つの直線偏光成分に分離される。このように、本発明の偏光照明装置では、グリッド線で分離された直線偏光成分が、透明樹脂基材のレターデーションの影響を全く受けないので、透明樹脂基材としてレターデーション値が大きく、レターデーション値のバラツキが大きく、および／または光軸のばらつきが大きい安価な樹脂フィルムを用いることができる。
【００４８】
本発明の偏光照明装置では、光源とグリッド偏光子との間には、光拡散素子、集光素子などが介在されていてもよいし、光源の背後には光反射素子が配置されていてもよい。
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。前記光拡散素子は輝度の面内分布をなくすために光を散乱し拡散光とする素子である。具体的には樹脂フィルム中にシリコーンビーズなどの光拡散材を分散させたもの（光拡散板と称することもある）、樹脂フィルム表面に光拡散材を塗布したもの（光拡散シートと称することもある）などが挙げられる。集光素子としては、プリズムシートなどが挙げられる。
【実施例】
【００４９】
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。
【００５０】
（フィルムのレターデーション値および光軸の測定）
位相差測定装置（王子計測機器製、ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ）を用い、フィルムの長さ方向５００ｍｍ毎に１０ｍに亘って（２０点）、幅方向には等間隔に５点（合計１００点）について波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値および光軸を測定し、レターデーションの平均値およびばらつき並びに光軸のばらつきを求めた。
【００５１】
（輝度向上率測定）
入射端面側に冷陰極管が配置され、か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、順次光拡散シート、吸収型偏光板を置いて、偏光光源装置Ａを作製した。前記偏光光源装置Ａの上に、透過型のＴＮ液晶セルを載せ、その上に別の吸収型偏光板を（偏光透過軸が前記吸収型偏光板のものと直交するように）載せて、液晶表示装置Ａを得た。得られた液晶表示装置Ａを白表示にし、正面輝度（Ａ）を輝度計（ＢＭ−７、トプコン製）を用いて測定した。
入射端面側に冷陰極管が配置され、か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、順次光拡散シート、下記で得られたグリッド偏光子を置き、さらにその上に吸収型偏光板をその偏光透過軸がグリッド偏光子の偏光透過軸と平行になるように載置して偏光光源装置Ｂを作製した。前記偏光光源装置Ｂの上に、透過型のＴＮ液晶セルを載せ、その上に別の吸収型偏光板を（偏光透過軸が前記吸収型偏光板のものと直交するように）載せて、液晶表示装置Ｂを得た。得られた液晶表示装置Ｂを白表示にし、正面輝度（Ｂ）を輝度計（ＢＭ−７、トプコン製）を用いて測定した。そして輝度向上率を下式で求めた。
（輝度向上率）＝正面輝度（Ｂ）／正面輝度（Ａ）×１００    （％）
【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の辺に平行に、平均ピッチ２００ｎｍ、平均幅１００ｎｍ、平均高さ８０ｎｍの矩形形状の凸条を全幅に亘って彫り込み、切削工具を作製した。
直径２００ｍｍで長さ１５０ｍｍのステンレス鋼ＳＵＳ４３０製の円筒の曲面全面に、厚さ１００μｍのニッケル−リン無電解メッキを施し、次いで、前記切削工具と精密円筒研削盤Ｓ３０−１（スチューダ製）を用いて、ニッケル−リン無電解メッキ面を切削加工し、円筒の円周端面と平行な方向に延びる凸条を形成した転写ロールを得た。なお、集束イオンビーム加工による切削工具の作製と、転写ロールの作製は、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、温度２０．０±０．２℃の恒温低振動室内で行った。
【００５３】
イソボルニルアクリレート８６．６重量％、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート９．６重量％、および光重合開始剤（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製、イルガキュアー１８４）４．４重量％からなる塗布液を、厚さ１００μｍ、レターデーション値２１００ｎｍ、およびレターデーションのばらつき６１ｎｍのポリエチレンテレフタレート製の長尺の基材フィルム表面上にダイコーターを用いて塗工した。
直径７０ｍｍのゴム製ロールからなるニップロール、上記転写ロール及び高圧水銀ランプを備えた転写装置のニップロール／転写ロール間に前記塗工フィルムを通し、塗工面に転写ロールを接触させ、フィルムが転写ロールに接触している間に高圧水銀ランプにより３００ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を積算光量６００ｍＪ／ｃｍ2になるように照射して、転写ロール表面の形状を塗工面に転写した。
形状が転写された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）にてフィルム断面の観察をした結果、平均ピッチ２００ｎｍ、平均幅１００ｎｍ、平均高さ８０ｎｍの矩形形状が、フィルムの長手方向に平行に形成されていた。
【００５４】
長尺の転写フィルムのパターン形成面に、アルゴンガス存在下にてフィルムの法線方向から７０度傾斜し且つ畝状凸部長手方向に直角な方向からＳｉＯ2を出力４００Ｗでスパッタリングして斜方成膜した。次いで、前記方向の逆側に７０度傾斜し且つ畝状凸部に直角な方向からＳｉＯ2を出力４００Ｗでスパッタリングして斜方成膜した。最後に該フィルムの法線方向からアルミニウムを真空蒸着し成膜した。
硝酸５．２重量％、リン酸７３．０重量％、酢酸３．４重量％、及び残部が水からなる組成（酸成分相当濃度：８１．６重量％）の温度３３℃のエッチング液に、上記フィルムを３０秒間浸漬した。
【００５５】
水で洗浄し、１２０℃で５分間乾燥し、長尺のグリッド偏光フィルムを作製した。長尺の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結果、畝状凸部の頂に、平均幅９９ｎｍおよび平均厚さ７６ｎｍのアルミニウム層が、畝状凸部間の溝の底に、平均幅９２ｎｍおよび平均厚さ５６ｎｍのアルミニウム層がそれぞれ形成されていた。溝の底に形成されたアルミニウム層は両端部の膜厚が中心部の膜厚より薄い構造であった。畝状凸部の頂および溝の底に形成されたアルミニウム層によって、それぞれピッチ２００ｎｍで略平行に延びるグリッド線が２段で構成されていた。
【００５６】
コロナ放電処理された厚さ１００μｍ、レターデーション４ｎｍのシクロオレフィンポリマーフィルム（ＺＦ−１４、オプテス製）を、ウレタン系接着剤を介して、前記の長尺グリッド偏光フィルムのアルミニウム層側に積層し、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。
保護層付きの長尺のグリッド偏光フィルムの偏光透過軸はフィルムの幅方向と略平行であった。
【００５７】
保護層付きの長尺のグリッド偏光フィルムから所定の大きさのグリッド偏光子を切り出した。該グリッド偏光子を、その基材フィルム側が光源に向かいグリッド線が光源から遠い側になるように配置した液晶表示装置を作製した。輝度向上率は１３３％であり、表示ムラはまったく見られなかった。
【００５８】
実施例２
実施例１で作製した長尺の転写フィルムを５００ｍｍ×５００ｍｍのサイズに切り出し、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフロロオクチルトリエトキシシランの蒸気に１０分間さらし、次いで６０℃、７０％ＲＨの雰囲気中に１０分間放置した。
転写フィルムのパターン形成面に、フィルムの法線方向からアルミニウムを真空蒸着して成膜した。該アルミニウム膜面に粘着テープ（住友３Ｍ社製）を貼り付けて剥離した。畝状凸部の頂に成膜されていたアルミニウム層が引き剥がされた。畝状凸部間の溝の底に平均幅９９ｎｍ、および平均厚さ７４ｎｍのアルミニウム層が残されていた。畝状凸部間の溝の底に形成されたアルミニウム層によって、平均ピッチ２００ｎｍのグリッド線が構成されていた。
【００５９】
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）９０．０重量部、光開始剤（イルガキュアー９０７、チバガイギー製）１０．０重量部、および酢酸ブチル９００．０重量部からなる塗布液を、アルミニウム成膜面に乾燥膜厚が２μｍになるように塗布し、８０℃で１０分間乾燥した。１０ｍＷ／ｃｍ2の紫外線を積算光量６００ｍＪ／ｃｍ2になるまで照射して、保護層付きのグリッド偏光フィルム（保護層がＵＶ硬化樹脂）を作製した。グリッド偏光フィルム上に形成した保護層のレターデーション（白色ガラス板に前記塗布液を乾燥膜厚が１０μｍになるように塗布し、紫外線を照射してＵＶ硬化樹脂からなるフィルムを作製し、このフィルムのレターデーション）は２ｎｍであった。
得られた保護層付きのグリッド偏光フィルムから所定の大きさのグリッド偏光子を切り出した。該グリッド偏光子を、その基材フィルム側が光源に向かいグリッド線が光源から遠い側になるように配置した液晶表示装置を作製した。輝度向上率は１１９％であり、表示ムラはまったく見られなかった。
【００６０】
実施例３
実施例１と同様の手法により、平均ピッチ１８０ｎｍ、平均幅９０ｎｍ、平均高さ２００ｎｍの矩形形状を有する、切削工具を作製した。該切削工具で加工したこと、およびポリエチレンテレフタレートフィルムに替えて厚さ１００μｍ、レターデーション５５０ｎｍ、およびレターデーションのばらつき５２ｎｍのポリカーボネートフィルムを用いたこと以外は、実施例１と同様の手法によりポリカーボネートフィルムを基材とする転写フィルムを作製した。転写フィルムの一面には、平均ピッチ１８０ｎｍ、平均幅９０ｎｍ、平均高さ２００ｎｍの矩形形状の畝状凸部が形成されていた。
【００６１】
転写フィルムのパターン形成面に、フィルムの法線方向からアルミニウムを真空蒸着して成膜した。次いで、実施例１と同様の手法により、エッチング、水洗し、乾燥することにより、長尺のグリッド偏光フィルムを得た。この長尺のグリッド偏光フィルムは畝状凸部の頂に平均幅８８ｎｍおよび平均厚さ２０２ｎｍのアルミニウム層が形成されており、頂部に形成されたアルミニウム層によって、平均ピッチ１８０ｎｍのグリッド線が構成されていた。
【００６２】
実施例１と同様の手法により、シクロオレフィンポリマーフィルムからなる保護層を形成し、保護層付きの長尺のグリッド偏光フィルムを得た。得られた保護層付きの長尺のグリッド偏光フィルムの透過軸は、フィルムの幅方向と略平行であった。
得られた保護層付きのグリッド偏光フィルムから所定の大きさのグリッド偏光子を切り出した。該グリッド偏光子を、その基材フィルム側が光源に向かいグリッド線が光源から遠い側になるように配置した液晶表示装置を作製した。輝度向上率は１３１％であり、表示ムラはまったく見られなかった。
【００６３】
比較例
実施例１で作製したグリッド偏光子を、そのグリッド線側が光源に向かい基材フィルムが光源から遠い側になるように配置した液晶表示装置を作製した。輝度向上率は１００％であり、表示ムラが顕著に見られた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明グリッド偏光子に用いる透明樹脂基材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樹脂基材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】本発明グリッド偏光子の一例の斜視を示す概念図である。
【図４】本発明グリッド偏光子の一実施態様の断面を示す概念図である。
【図５】図４のグリッド偏光子の斜視を示す概念図である。
【図６】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７】本発明グリッド偏光子の一実施態様の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６５】
１、３１０：透明樹脂基材
１０、１２、１３：畝状凸部
Ａ：凸部の頂部側の幅
Ｂ：凸部の基部側の幅
Ｔ：溝の開口部側の幅
Ｗ：溝の深部側の幅
Ｈ１：吸光性層Ｂの最大厚さ
Ｈ２：吸光性層Ｂの最小厚さ
２０、３１１：吸光性層Ａ
２１、３１１’：吸光性層Ｂ
３１２：グリッド線間の空間
【図１】
2009053574.tif 000002
【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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