专利名称：线栅偏振片以及使用该线栅偏振片的投影型影像显示设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种线栅偏振片以及使用该线栅偏振片的投影型影像显示设备。
背景技术：
近年来光刻技术的发展非常显著，光的波长程度的微细结构的形成已经成为可能。具有这样的微细结构的构件、制品能够适合应用于半导体领域、光学领域等。例如，通过使由金属等构成的导电体的细线以入射光的波长的二分之一以下的间隔(间距)在基材表面上排列，能够得到以下这样的偏振片(线栅偏振片)，所述偏振片能够反射相对于导电体的延伸方向平行地振动的电场矢量成分的光，并能够透射垂直的电场矢量成分的光。由于线栅偏振片具有上述那样的偏振分离特性，因此能够适合作为反射型液晶投影仪、光拾波装置等的偏振分光器使用。当着眼于使用偏振分光器的反射型液晶投影仪时，装置尺寸的小型化正在急速推进。为了装置尺寸的小型化，必须缩短反射型液晶投影仪内的光学系统的光路长度，从而难以使光源发出光源光成为充分的平行光。因此，入射到偏振分光器的光为广角度的光。由于线栅偏振片能够偏振分离广角度入射的光，因此作为偏振分光器具有理想的偏振分离特性。近年来，随着反射型液晶投影仪的开发的进行，不断要求提高投影影像的品质。仅依靠将广角度入射的光偏振分离成高偏振度的光的偏振分离特性，无法达成影像品质的提高。因此，需要相对于入射的光的角度的平行透过率的变化率小(平行透过率的角度依存性小)的偏振分光器。为了提高作为偏振分光器使用的线栅偏振片的偏振特性，提出了缩小基材的凹凸结构的凸部的间距的线栅偏振片的制造方法(例如，参照专利文献I)。使用专利文献I所记载的线栅偏振片的制造方法时，能够形成沿着与基材上的凹凸结构的延伸方向垂直的面(以下称为“剖面视图”)的凹凸结构的凸部那样形状的导电体，从而能够提高线栅偏振片的偏振特性。另外，为了提高线栅偏振片的光学特性，提出了以偏设于剖面视图中的凹凸结构的凸部的一方的侧面的状态设置导电层的线栅偏振片(例如，参照专利文献2)。专利文献2所记载的线栅偏振片中，相对于基材的延伸方向垂直的面内的基材的凸部的剖面形状和导电体的剖面形状为非对称形状。因此，随着入射角度的变化平行透过率发生变化，从而能够降低偏振度、透过率的波长依存性。专利文献专利文献I :日本特开2008-83656号公报专利文献2 :日本特开2010-85990号公报
实用新型内容实用新型要解决的课题然而，大多数的偏振分光器被制作以及配置成，光从相对于偏振分离层呈45度的角度方向入射，偏振分离成反射光和透射光。因此，在将线栅偏振片作为偏振分光器使用的情况下，光从相对于线栅偏振片的基材表面倾斜的方向入射。因此，以将45度的角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率小的线栅偏振片作为小型化的反射型液晶投影仪的偏振分光器比较理想。另一方面，线栅偏振片的光学性能主要依存于导电体的结构以及间距。一般来说，线栅偏振片的导电体被制作成在相对于基材表面垂直的方向伸长。因此，线栅偏振片中，从相对于基材表面垂直的方向入射的光的透过率较高，从相对于基材表面倾斜的方向入射的情况下为低透过率，从而存在以将45度的角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率变大的倾向。本实用新型是鉴于上述问题点而研发的，其目的在于提供一种以将相对于剖面视图中的基材表面为45度的角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率小、且平行透过率高的线栅偏振片。解决课题的手段本实用新型所涉及的线栅偏振片，其包括，具有在表面上的特定方向延伸的凹凸结构的基材，以及以偏设于所述凹凸结构的凸部的一方的侧面的状态设置的导电体，其中，在相对于所述凹凸结构的延伸方向垂直的方向的剖面视图中，将从所述凸部的最高部至凹部的最低部的高度的差设定为凸部高度H，将自所述最低部的高度位置起在高度方向上大致9/10H的位置设定为第一高度位置，将自所述最低部的高度位置起在高度方向上大致1/10H的位置设定为第二高度位置时，在设定了所述第一高度位置的所述凹凸结构的特定点Cl、所述第一高度位置的所述导电体的特定点C3、所述第二高度位置的所述凹凸结构的特定点C2以及所述第二高度位置的所述导电体的特定点C4的情况下，通过所述特定点Cl以及所述特定点C2的第一假想线的斜率和通过所述特定点C3以及所述特定点C4的第二假想线的斜率的绝对值的平均值为I以上6以下，所述第一高度位置的所述凸部的宽度为所述第二高度位置的所述凸部的宽度的0. 45倍以下，所述凸部高度H为所述凸部的间距Pl的1/2以上。本实用新型所涉及的线栅偏振片的优选情况为，所述导电体的至少一部分设置于所述凹凸结构的凸部的最高部的上方。本实用新型所涉及的线栅偏振片的优选情况为，所述凹凸结构的凸部的间距为130nm以下。本实用新型所涉及的线栅偏振片的优选情况为，从所述凹凸结构的凸部的最低部在高度方向上上升1/3H的第三高度位置的导电体的宽度为40nm以下。本实用新型所涉及的投影型影像显示设备，其包括上述的线栅偏振片、光源、以及反射型液晶显示元件，其中从所述光源射出的光在所述线栅偏振片透射或者反射，之后入射到所述反射型液晶显示元件，通过所述反射型液晶显示元件调制的光在所述线栅偏振片反射或者透射而投影影像。本实用新型所涉及的投影型影像显示设备的优选情况为，所述线栅偏振片的导电体结构面被配设成面向反射型液晶显示元件。实用新型效果根据本实用新型能够实现提供一种以将相对于剖面视图的基材表面为45度的角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率小、且平行透过率高的线栅偏振片。由此，能够提供作为偏振分光器具有优选特性的线栅偏振片。
图I是本实用新型的实施形态所涉及的线栅偏振片的剖面示意图。图2是本实用新型的实施形态所涉及的投影型影像显示设备的示意图。图3是本实用新型的实施例所涉及的线栅偏振片的剖面图。图4是本实用新型的比较例所涉及的线栅偏振片的剖面图。符号说明 I 线栅偏振片2 反射型液晶投影仪11 基材Ila 凸部Ilb 侧面11c、12a 最闻部Ild 凹部Ile最低部12 导电体21 光源22 反射型液晶显示元件23 投影透镜L1、L2 假想线Cl C4特定点H 凸部高度
具体实施方式
以下，参照附图对本实用新型的实施形态进行详细说明。<线栅偏振片>图I是本实用新型的实施形态所涉及的线栅偏振片I的剖面示意图。另外，在图I中，表示的是相对于线栅偏振片I的基材11的凹凸结构的延伸方向(图I的垂直于纸面的方向)垂直的剖面的示意图。如图I所示，本实施形态所涉及的线栅偏振片I包括，具有在表面上的特定方向延伸的凹凸结构的基材11，和被偏设于基材11表面的凸部Ila的一方的侧面Ilb的导电体12。基材11的凹凸结构由多个凸部Ila和多个凹部Ild重复交替而构成。本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，基材11的凸部Ila被构成为支撑导电体12，相对于凹凸结构的延伸方向垂直的剖面中的导电体12的剖面形状被构成为，具有相对于基材11表面的垂直方向相对倾斜的形状。接着，对实施形态所涉及的线栅偏振片I的构成进行详细说明。另外，在以下的说明中，在相对于基材11表面的凹凸结构的延伸方向垂直的剖面内，将从凸部Ila的最高部Ilc到凹部lid的最低部lie的高度的差设定为凸部高度H，将从凹部Ild的最低部lie起在高度方向(相对于基材表面垂直的方向)上大约9/10H的位置设定为“第一高度位置(参照图I的虚线L3)”，将从凹部Ild的最低部lie起在高度方向上大约1/10H的位置设定为“第二高度位置(参照图I的虚线L4)。另外，将在第一高度位置的凸部Ila的与导电体12的接触点设定为“特定点Cl”，将在第一高度位置的导电体12的与凸部Ila的非接触点设定为“特定点C3”。进一步，将在第二高度位置的凸部Ila的与导电体12的接触点设定为“特定点C2”，将在第二高度位置的导电体12的与凸部Ila的非接触点设定为“特定点C4”。基材11被形成为，第一高度位置的凸部Ila的宽度Wh相对于第二高度位置的宽度Wl为0.45倍以下。另外，基材11被形成为，凸部高度H为相邻的凸部Ila的最高部Ilc之间的间距Pl的1/2以上。导电体12被设置成，通过特定点Cl以及特定点C2的假想线LI (参照图I的一点划线LI)的斜率的绝对值，和通过特定点C3以及特定点C4的假想线L2 (参照图I的一点划线L2)的斜率的绝对值，为I以上6以下。另外，导电体12被设置成，在凹凸结构的延伸方向的垂直方向的剖面视图中，做成将相对于基材11表面平行的方向设定为X轴方向、将相对于基材11表面垂直的方向设定为y轴方向的x-y平面坐标系的线性函数时，假想线LI的斜率的符号和假想线L2的斜率的符号相同。S卩，本实施形态所涉及的线栅偏振片I被构成为，对应于向设于基材11表面的导电体12入射的光的入射角度(例如,相对于基材11表面呈45度的方向),导电体12的表观上的高度(入射角度方向的从基材11表面到导电体12的最高部12a为止的高度)变高，且被构成为光从导电体12的表观上的高度变高的方向向导电体12入射的情况下的平行透过率和偏振特性相对变高。通过这样的构成，能够使以将相对于基材11表面呈45度的入射角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率减小，且使平行透过率提高。本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，从光学特性的观点出发，以从凸部Ila的大致最高部Ilc偏设于凸部Ila的一方的侧面Ilb的状态设置导电体12。另外，通过使凸部高度H为凸部Ila的间距Pl的1/2以上，从而形成导电体12变得容易。由此，能够制作假想线LI的斜率的绝对值和假想线L2的斜率的绝对值的平均值为I以上6以下的线栅偏振片I。另外，本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，基材11的在第一高度位置的凸部Ila的宽度Wh相对于第二高度位置的凸部的宽度Wl为0. 45倍以下。由此，使剖面视图中的导电体12的形状相对倾斜变得容易，且能够通过生产率优良的斜向蒸镀法来制作相对倾斜的形状的导电体12。另外，从强度的观点出发，优选情况为宽度Wh为宽度Wl的0. I倍以上。另外，对于凸部Ila的宽度Wh、Wl，用扫描型电子显微镜(SEM)或者透过型电子显微镜(TEM)观察剖面视图的基材11表面的凹凸结构的形状，测量任意选择的3个凸部Ila的相对于凸部Ila的基材11表面平行的方向的宽度，使用其平均值。进一步，本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，优选情况为，在高度方向上导电体12的至少一部分设于凸部Ila的最高部Ilc的上方。这时，更优选的情况为，导电体12的最高部12a在高度方向上从凹部Ild的最低部lie向上方延伸相对于凸部高度H的I. I倍以上。通过设置成导电体12延伸至基材11的凸部Ila的最高部Ilc的上方，能够增加导电体12的体积。其结果是，能够提高线栅偏振片I的偏振分离特性，且能够减少光的损失。另外，导电体12的形状只要是至少从基材11的凸部Ila的最高部Ilc向上方突出来的形状即可，可以在能够增加导电体12的体积、提高偏振分离特性的范围内适时地变更。本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，导电体12具有微小的间隔(间距P2)而排列。如此，在导电体12以微小的间隔排列的线栅偏振片中，导电体12的间距P2越小则越能够在广泛的波长区域内呈现良好的偏振特性。另外，本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，由于导电体12与空气(折射率为I. 0)接触，通过将导电体12的间距P2设置成入射光波长的1/4 1/3，能够呈现出充分实用的偏振特性。另一方面，本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，导电体12被设置成在剖面视图中偏设于凸部Ila的一方的侧面lib。因此，通过在相邻的凸部Ila的非相对面的一方的侧面Ilb上设置导电体12，凸部11的间距Pl和导电体12的间距P2以大致相同的间隔排列，因此从光学特性的观点出发较为优选。因此，考虑利用可见光区域的光的情况下，间距Pl优选为150nm以下，进一步优选为130nm以下。在此，本实用新型的发明者发现，为了制作在广泛的波长带域呈现良好的偏振特性的线栅偏振片1，将本实施形态所涉及的线栅偏振片I的剖面视图中的凸部Ila的间距Pl设置为130nm以下时，与从具有导电体12的面(以下称为“导电体结构面”)侧入射的光的反射率相比，导电体结构面的相反侧的面的反射率较低。这是因为，在蒸镀导电体12时的制造方法的特性上，由于基材11的凸部Ila的遮蔽效果，从剖面视图中的基材11表面的凹凸结构的凸部Ila的最低部Ile在高度方向上上升1/3H的高度位置(以下称为“第三高度位置(参照图I的虚线L5)”)的导电体12的宽度Wm (在此所说的导电体12的宽度Wm是指和基材11表面平行的方向的导电体12的宽度)变薄了。尤其是当宽度Wm为40nm以下时，与导电体结构面的反射率相比，导电体结构面的相反侧的面的反射率变低。具有这样的特性的线栅偏振片I用于反射型液晶投影仪的偏振分光器时，能够降低不需要的光的反射光强，从而能够提高影像光的影像品质，因此较为优选。所述导电体结构面的反射率和导电体结构面的相反侧的面的反射率的差异由剖面视图中的导电体12的宽度Wm所决定。另外，本实施形态所涉及的线栅偏振片I中，导电体12的宽度Wm，与凸部Ila的最高部Ilc的导电体12的厚度相比，容易制得更薄。考虑到线栅偏振片I的有效折射率时，导电体12的宽度Wm是使有效折射率变化的因素，随着有效折射率的变化反射特性也发生变化。凹部Ild的最低部Ile的导电体12的宽度Wm较薄的情况下，从基材11的导电体结构面侧入射的光的反射率降低。尤其是，剖面视图中的第三高度位置的导电体12的宽度Wm为40nm以下时，从基材11的导电体结构面侧入射的光的反射率较低。利用生产率优良的斜向蒸镀法时，作为使剖面视图中的凹部Ild的最低部Ile的导电体12的厚度变薄的方法，可以列举，减小凹凸结构的凸部Ila的间距P1、提高凸部高度H、加大凸部Ila的宽度Wh、Wl等。但是，在剖面视图中的凸部高度H极其高的情况下，与凹凸结构的凸部Ila的上部比较，在下部蒸镀的导电体12的量变少。因此，在如例如正弦波状凹凸结构那样的凸部Ila的宽度从凸部Ila的最高部Ilc至凹部Ild的最低部Ile连续地变化的结构的情况下，相对于凸部Ila的上部在下部蒸镀的导电体12的量变少，由此，导电体12的与凸部Ila的非接触面侧的侧面的轮廓接近于垂直方向(假想线L2的斜率变大)，因此难以使导电体12的形状相对倾斜。因此，凸部Ila的高度H优选为凸部Ila的间距Pl的I. 5倍以下。、[0057]另外，加大凸部Ila的宽度Wh、Wl的情况下，随着凹凸结构的凸部Ila的占有比例变化，有效折射率也随之发生变化，由此光学特性将会下降。因此，作为制作从基材11面侧入射的光的反射率低的线栅偏振片I的最佳条件是，减小凸部Ila的间距P1。另外，将剖面视图中的凸部Ila的间距Pl设置为130nm以下时，能够容易地使剖面视图中的第三高度位置的导电体12的宽度Wm为40nm以下。但是，从光学特性的观点出发，优选的情况为，位于凹凸结构的凸部Ila的一方的侧面Ilb的导电体12不会发生局部的欠缺，是连续存在的。因此，优选情况为在剖面视图中的第三高度位置具有导电体12，更优选的情况为该宽度Wm为5nm以上的导电体12连续存在。在此，如果过度减小凸部Ila的间距Pl的话，由于基材11的凸部Ila的遮蔽效果，导电体12的宽度Wm将会变得过薄，有时会出现部分的欠缺。因此，凸部Ila的间距Pl优选为80nm以上130nm以下，进一步优选为IOOnm以上130nm以下。另外，通过改变蒸镀时的剖面视图的蒸镀角度，使向凹部Ild的最低部lie的蒸镀量减少，能够使凹部Ild的最低部Ile的导电体12的宽度Wm变薄。但是，蒸镀角度的改变 会使剖面视图中的导电体12的形状发生变化。因此，为了使导电体12的形状相对倾斜，且减少向凹部Ild的最低部lie的蒸镀量，必须严格进行蒸镀条件的控制以及管理，将会产生生产率下降、各制造批次的光学特性的偏差变大等问题。因此，优选情况为，导电体12的宽度Wm通过凸部Ila的间距Pl来调整。本实施形态所涉及的线栅偏振片1，能够通过粘结材料等将导电体结构面侧或者其相反侧的面光学地和其他的光学构件接合来使用。在此对于所说的光学构件没有特别的限制，可以是棱镜、包括双折射性膜的光学膜、扩散膜、偏振膜等。另外，用粘结材料等将线栅偏振片I的导电体结构面和光学构件等相接合，即使在和上述的光学构件等接合的情况下，与线栅偏振片I的导电体结构面侧相比较，基材11面侧的反射率仍然较低。这是因为，在光学特性良好的线栅偏振片I的剖面视图中，与存在于凹凸结构的凸部Ila的最高部Ilc上方的导电体12的厚度相比较，存在于凹部Ild的最低部lie的导电体12的宽度Wm较薄。(基材)作为基材11可以使用例如玻璃等的无机材料或树脂材料。尤其采用树脂材料形成基材11时，其能够利用棍轧法(英文roll process ;日文口一 > 7° a七^ ),可以使线栅偏振片I具有柔韧性(弯曲性)，由于具有上述等优点，因此较为理想。作为可以用作基材11的树脂，例如有聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、环烯烃树脂(C0P)、交联聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯醚树脂、改性聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚醚酮树脂等的非晶性热塑性树脂、或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、芳香族聚酯树脂、聚甲醛树脂、聚酰胺树脂等的结晶性热塑性树脂、或者丙烯酸系、环氧系、聚氨酯系等的紫外线(UV)固化型树脂或热固化型树脂。又，可以是UV固化型树脂或热固化型树脂与玻璃等的无机基板、上述热塑性树脂、三醋酸酯树脂等组合构成基材11，或者是单独使用构成基材11。在基材11的表面也可以具有用来提高基材11和导电体12的附着性的薄膜。基材11表面的凹凸结构，在剖面视图中，优选为正弦波形状。正弦波形状是指由凹部Ild和凸部Ila重复交替而成、曲率如抛物线那样平缓变化的曲线部，其也可是梯形形状、矩形形状、正方形形状、半圆形等的正弦波形状。这些剖面形状的曲线部为弯曲的曲线即可，例如，凸部Ild中间变细的形状也包含于正弦波形状中。通过凹凸结构的形状，在基材11的表面上的凹凸形状的凸部Ila的侧面Ilb以及凹部Ild的底部上，利用斜向蒸镀法可以容易地形成连续的导电体12。另外，基材11只要在目标波长区域实质上透明即可。另外，在规定的方向上延伸是指，只要凹凸构造在规定的方向实质上延伸即可，并不需要凹凸构造的凹部Ild和凸部Ila各自严格地平行延伸。另外，凹凸构造的间隔(间距Pl)优选为150nm以下，且等间隔的情况较为理想。另外，等间隔是指，只要实质上等间隔即可，可以容许上至±10%左右的偏差。表面具有凹凸结构的基材11的制造方法没有被特别地限定。例如，可以是本申请 人的申请日本专利第4147247号公报所记载的制造方法。根据日本专利第4147247号公报，利用具有采用干涉曝光法而制作的凹凸结构的金属压模，将凹凸结构热转印到热塑性树脂上，并在与赋予了凹凸结构的热塑性树脂的凹凸结构的延伸方向相平行的方向上实施自由端一轴延伸加工。其结果是，转印到热塑性树脂上的凹凸结构的间距被缩小，能够得到具有微细的凹凸结构的树脂版(延伸完成后)。接着，由得到的具有微细的凹凸结构的树脂版(延伸完成后)，利用电镀法等方法，制作具有微细的凹凸结构的金属压模。利用该金属压模，在基材11表面上转印、形成微细的凹凸结构，由此能够得到具有凹凸结构的基材11。另外，还存在使用硅系基板等的方法，所述硅系基板是应用半导体制造的光刻来制作微细的凹凸结构的。例如，将具有微细的凹凸结构的硅系基板作为铸模，制作表面上具有微细的凹凸结构的树脂版。能够由树脂版，采用电镀法等方法，制作具有微细的凹凸结构的金属压模。采用剖面视角观察的凹凸结构的形状为矩形形状的金属压模，将凹凸结构热转印到热塑性树脂上，在与赋予了凹凸结构的热塑性树脂的凹凸结构的延伸方向相平行的方向上实施自由端一轴延伸加工时，随着由延伸加工引起的凹凸结构的变化，能够使凹凸结构的剖面形状成为正弦波形状。在此，在由得到的具有微细的凹凸结构的树脂版(延伸完成后)，利用电镀法等方法，制作了具有微细的凹凸结构的金属压模的情况下，能够做成能够转印、形成剖面视角的凹凸结构的形状成为正弦波形状的凹凸结构的金属压模。作为能够转印、形成在剖面视图中的第一高度位置的凸部Ila的宽度Wh相对于第二高度位置的凸部Ila的宽度Wl为0. 45倍以下的凹凸结构的形状的金属压模的制作方法,例如,能够列举如下这样的方法。首先，利用剖面视图的凹凸结构的形状为矩形形状的金属压模，将凹凸结构热转印到热可塑性树脂上，在与赋予了凹凸结构的热可塑性树脂的凹凸结构的延伸方向相平行的方向上实施自由端一轴延伸加工。接着，在得到的具有微细的凹凸结构的树脂版(延伸完成后)表面的具有凹凸结构的面(以下称之为“凹凸结构面”)上，实施利用UV-臭氧的表面处理，利用电镀法等方法制作具有微细的凹凸结构的金属压模。如此，能够制成能够转印、形成如下这样的凹凸结构的形状的金属压模，即，剖面视图中基材11表面的凹凸结构的形状为正弦波形状，且第一高度位置的凸部Ila的宽度Wh相对于第二高度位置的凸部Ila的宽度Wl为0. 45倍以下。在此，不实施上述的表面处理的情况下，不仅无法使剖面视图中的第一高度位置的凸部Ila的宽度Wh相对于第二高度位置的凸部Ila的宽度Wl为0. 45倍以下，且无法使基材凸部Ila的最高部Ilc的水平方向的厚度变薄。凸部Ila的最高部Ilc的水平方向的厚度较厚的话，在蒸镀时，导电体12将容易从凸部Ila的最高部Ilc向上方生长，从而生长的导电体12自身将成为赋予遮蔽效果的结构体。其结果是，在导电体12蒸镀时导电体12容易在相对于基材11表面垂直的方向上生成，即使第一假想线LI的斜率和第二假想线L2的斜率的符号相同，但第一以及第二假想线L1、L2的斜率的绝对值的平均值变得比6大，难以形成相对倾斜的导电体形状。另外，作为对具有微细的凹凸结构的树脂版(延伸完成后)的凹凸结构面实施表面处理的方法并没有限制，可以使用UV-臭氧法、电晕放电法、等离子法、干法刻蚀法等方法。另外，剖面视图中具有所希望的凹凸结构的金属压模的制作方法，也不限定于上述的方法，还能够容易地想到以下这样的方法，例如，将实施表面处理的对象由具有微细凹凸结构的树脂版(延伸完成后)变更为金属压模，对金属压模的凹凸结构面进行表面处理这样的方法、或者通过光刻的微细加工，制作具有所希望的凹凸形状的铸模，从而不需要进行表面处理这样的方法。(导电体)
·[0071]导电体12设于基材11的凹凸结构面。如上述那样，在表面形成有凹凸结构的基材11上设置导电体12时，优选设置成导电体12与凸部Ila的一方的侧面Ilb相接，且导电体12的上部延伸到基材11的凸部Ila的顶部(最高部lie)的上方。导电体12，与在规定的方向上延伸的基材11的表面的凹凸结构的凸部I Ia大致平行地以规定的间距P2被形成为直线状，在该直线状的导电体12的周期比可见光的波长小的情况下，可以成为反射相对于导电体12在平行方向上振动的偏振成分、且透射在垂直方向上振动的偏振成分的偏振分光部件。作为导电体12可以使用铝、银、铜、白金、金，或者以这些金属为主成分的合金，且可以通过斜向喷镀法、斜向蒸镀法形成。特别是，通过使用铝或者银形成导电体12能够减小可见光的吸收损失，因此较为理想。〈导电体形成方法〉考虑到生产率、光学特性等，导电体12的形成方法优选采用从相对于具有凹凸结构的基材11的表面的垂直方向倾斜的方向进行蒸镀的斜向蒸镀法。斜向蒸镀法是指，在基材11的剖面视图中，蒸镀源相对于基材11表面的垂直方向以规定的入射角度蒸镀、层积金属的方法。入射角度由凹凸结构的凸部Ila和所制作的导电体12的剖面形状来决定优选的范围，一般来说，优选为5度 45度，更优选为5度 35度。进一步，考虑到蒸镀中层积的金属的投影效果，逐渐地减小或者增加入射角度，适合于控制导电体12的高度等剖面形状。另外，在基材11表面弯曲的情况下，也可以从相对于基材11表面的法线方向倾斜的方向进行蒸镀。具体来说，基材11在表面具有在特定方向以规定的间距Pl大致平行地延伸的凹凸结构，相对于基材11表面的被蒸镀区域的中心的垂直方向在5度以上不到45度的方向上设置蒸镀源的中心，从而在凹凸结构上形成导电体12。进一步优选为，相对于基材11表面的被蒸镀区域的中心的垂直方向在5度以上不到35度的角度方向上设置蒸镀源的中心。由此，能够将导电体12有选择地设置在基材11表面的凹凸结构的凸部Ila的某一方侧面Ilb上。另外，在边传送基材11边蒸镀的情况下，也可以是以在某一瞬间被蒸镀区域的中心和蒸镀源的中心满足上述的条件的状态进行蒸镀。利用上述斜向蒸镀法的情况下，基材11表面的凹凸结构的凸部Ila和导电体12的延伸方向相同。为了达成导电体12的形状的金属蒸镀量由凹凸结构的凸部Ila的形状而定，一般来说，平均蒸镀厚度为50nm至200nm左右。这里所说的平均厚度是指，假定在平滑玻璃基板上从与玻璃面相垂直的方向蒸镀物质时的蒸镀物的厚度，作为金属蒸镀量的参考值来使用。另外，从光学特性的观点来看，优选为通过刻蚀去除不必要的导电体12。对于刻蚀方法没有特别的限制，只要是不会给基材11、后述的介电体层带来不良影响，能够有选择性地去除导电体12的方法即可，从生产率以及导电体12的形状控制的观点出发，优选为各向同性刻蚀，例如，可以优选浸溃到碱性的水溶液中的刻蚀方法。(介电体)在本实施形态所示的线栅犏振片I中，为了提高构成基材11的材料和导电体12之间的附着性，可以在两者之间适当地使用含有与两者的附着性都较高的介电体材料的介电体层。例如，可以使用二氧化硅等硅(Si)的氧化物、氮化物、卤化物、碳化物的单一成分或者其混合物(向介电体单一成分中混入其他元素、单一成分、或者化合物的介电体)、铝(Al)、铬(Cr)、钇(Y)、锆(Zr)、钽(Ta)、钛(Ti)、钡(Ba)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镁(Mg)、钙(Ca)、铈(Ce )、铜(Cu )等的金属的氧化物、氮化物、卤化物、碳化物的单一成分或者它们的混合物。只要介电体材料在想要获得透过偏振性能的波长区域内实质上透明即可。对介电体材料的层积方法没有特别的限制，例如，可以适当地使用真空蒸镀法、喷镀法、离子镀敷法等物理蒸镀法。(基板)作为保持具有凹凸结构的基材11的部材，可以使用基板。作为基板，可以使用玻璃等无机材料、树脂材料，优选为使用能够通过辊轧法制造线栅偏振片、且容易和其他光学部件粘结的平板状树脂材料。作为树脂材料可以选用，例如，聚甲基丙烯酸树脂(PMMA)、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、环烯烃树脂(C0P)、交联聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚苯醚树脂、改性聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚醚酮树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、芳香族聚酯树脂、聚甲醛树脂、聚酰胺树脂、三乙酰纤维素系树脂(TAC)等、或者丙烯酸类、环氧类、聚氨酯类等的紫外线(UV)固化型树脂或热固化型树脂。另外，也可以将UV固化型树脂或热固化型树脂，和玻璃等的无机基板、热塑性树脂等组合使用，或者单独使用。基板的面内相位差，为了避免偏振度低下，优选为降低相对于规定波长的面内相位差，例如考虑利用可见光时，优选为相对于波长550nm的相位差的值为30nm以下。更为优选的情况为15nm以下。另外，为了防止线栅偏振片引起的偏振的偏振度在面内不均匀，需要对基板面内的任意两点的相位差值进行管理，例如考虑利用可见光时，优选为相对于波长550nm的面内相位差值为IOnm以下,更为优选的情况相位差值为5nm以下。作为具有如此特性的基板，优选使用三乙酰纤维素系树脂(TAC)、环烯烃树脂(C0P)、聚碳酸酯树脂(PC)、聚甲基丙烯酸树脂(PMMA)等树脂材料。[0084](反射型液晶投影仪)接着，对本实用新型的实施形态所涉及的投影型影像显示设备进行说明。作为本实施形态所涉及的投影型影像显示设备的投影仪，为利用反射型液晶显示元件的反射型液晶投影仪，作为反射型液晶投影仪的偏振分光器，可以适用上述实施形态所涉及的线栅偏振片。参照图2对使用上述实施形态所涉及的线栅偏振片的投影型影像显示设备进行说明。图2是作为投影型影像显示设备的反射型液晶投影仪的示意图。如图2所示，本实 施形态所涉及的反射型液晶投影仪2构成为具有LED等的光源21 ;作为偏振分光器的线栅偏振片I ;以及在光源的光上附加影像信息的反射型液晶显示元件22。根据需要可以具有扩大投影影像光的投影透镜23。从光源21射出的光源的光入射到作为偏振分光器的线栅偏振片I上。在线栅偏振片I被偏振分离而透射或者反射的偏振光，入射到反射型液晶显示元件22上而被调制，之后出射。从反射型液晶显示元件22出射的出射光，在线栅偏振片I透过或者反射，在被投影透镜23扩大后投影到屏幕上。使用上述实施形态所涉及的线栅偏振片I作为偏振分光器时，优选配置成线栅偏振片I的剖面视图中的第一假想线LI的斜率和第二假想线L2的斜率为相同的符号。通过这样的配置，由于入射光从剖面视图中的凹凸结构的凸部Ila的设有导电体12的一方的侧面Ilb的相反侧的侧面入射，从而能够得到良好的偏振特性。另外，线栅偏振片I优选被配置成其导电体结构面面向反射型液晶显示元件22。这是因为，由于线栅偏振片I的导电体结构面的相反侧的面反射率相对较低，能够减少不需要的反射光、即减少杂散光，从而能够提高投影影像光的品质。特别是，凹凸结构的凸部的间距为130nm以下时，能够大幅度地减少不需要的杂散光。即，通过将线栅偏振片I的导电体结构面配置成面向反射型液晶显示元件22，能够提高影像的显示精度。本实施形态所涉及的线栅偏振片1，在作为偏振分光器使用时，可以贴合在平滑的玻璃平板上使用，或者使其弯曲地使用。另外，能够对导电体结构面的相反侧的面进行AR(防反射)处理，或者附加蛾眼结构。另外，本实用新型所涉及的线栅偏振片I能够在可见光、近红外光、以及红外光的区域不损害光学特性地使用，因此能够在影像显示用途、拾波用途、传感器用途等领域使用。然而，本实用新型并不限于所述的实施形态，可以进行各种变更来实施。另外，所述实施形态中的材质、数量等仅为一个示例，可能进行适当地变更。另外，可以在不超出本实用新型的技术上的思想的范围内进行适当地变更。实施例以下，通过实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型不为以下这些实施例所限定。首先，对实施例中的测量值的测量方法进行说明。<透过率以及反射率的测量>透过率以及反射率的测量使用了分光光度计(日立高科技公司制的U-4100)。该分光光度计在光源附近具有偏振件，保持测量样品的测量样品台和受光器具有相同的一轴动作旋转轴，按照测量目的能够各自动作。<面内相位差值的测量>[0097]作为面内相位差值的测量设备，使用了利用平行尼科耳法的偏振解析装置(王子计测机器株式会社制的KOBRA - WR)。测量光的波长为550nm，将入射角度为0度时的相位差值作为面内相位差值。<折射率的测量方法>折射率的测量，使用了折射率测量装置(Metricon公司制的激光折射率测量仪Model2010)。进行固化型树脂的测量时，在进行了固化处理之后测量折射率。根据由折射率测量装置得到的波长532nm、633nm以及824nm的折射率的测量结果，利用柯西色散公式求得折射率的波长色散图，从而求出波长589nm的折射率。(线栅偏振片的制作方法)接着，对本实施例所使用的线栅偏振片的制作方法进行以下说明。(模具的制作)凹凸结构在一个方向上延伸，剖面视图中的凹凸结构为矩形形状，应用光刻技术制作凹凸结构的间距为145nm、130nm以及IOOnm的各硅系基板。在PET膜(A — 4300 东洋纺株式会社制)上涂敷大约3 u m丙烯酸系UV固化型树脂(折射率I. 52)，使得各硅系基板的凹凸结构面与UV固化型树脂相接，并分别层叠在一起。使用中心波长为365nm的UV灯，从PET膜侧进行lOOOmJ/cm2的UV照射，从而将硅系基板的凹凸结构转印到PET膜上。用SEM观察PET膜的表面和剖面视图中的凹凸结构时，凹凸结构在一方向上延伸，其间距为145nm、130nm以及lOOnm，确认了能够转印硅系基板的凹凸结构。在上述PET膜的凹凸结构面上，作为导电化处理，通过喷镀法用钼钯覆盖凹凸结构，之后分别电镀镍，从而制作出表面具有凹凸结构的镍压模。另外，将由表面具有间距为145nm的凹凸结构的PET膜制作而成的镍压模作为模具A，将间距为130nm的作为模具C，将间距为IOOnm的作为模具E。利用所制作的模具A、C以及E，通过热冲床法在厚度为0. 5mm的环烯烃树脂(以下略称为COP)板的表面转印凹凸结构，制作表面具有凹凸结构的COP板A、C以及E各一块。接着，对于转印了上述各模具A、C以及E表面的凹凸结构的COP板A、C以及E，对其凹凸结构面进行UV-臭氧表面处理。利用紫外线表面处理装置(Photo Surface Processor,型号PM906N - 2, SEN特殊光源株式会社制)，分别向COP板A、C以及E的凹凸结构面照射波长254nm的照度为34mW / cm2的UV30秒。用SEM观察UV-臭氧表面处理后的COP板A、C以及E的表面以及剖面视图中的凹凸结构，第一高度位置的凸部的宽度Wh (参照图I)为第二高度位置的凸部的宽度Wl (参照图I)的0.45倍以下，其形状为正弦波状。对表面处理后的COP板A、C以及E作导电化处理，通过喷镀法用钼钯覆盖凹凸结构，之后分别电镀镍，从而制作镍压模。将由表面处理后的COP板A制作的镍压模作为模具B，将由表面处理后的COP板C制作的镍压模作为模具D，将由表面处理后的COP板E制作的镍压模作为模具F。(使用UV固化型树脂的凹凸结构转印膜的制作)利用上述的模具A、B、D、E以及F，制作表面具有凹凸构造的转印膜。基材为由厚度80 ii m的三乙酰纤维素系树脂构成的TAC膜(TD80UL — H :富士薄膜株式会社制)，TAC膜的相对于波长550nm的面内相位差值为3. 5nm。在TAC膜上涂敷大约3 y m丙烯酸系UV固化型树脂(折射率I. 52)，并在TAC膜上叠加模具。操作中心波长为365nm的UV灯，从TAC膜侧进行IOOOmJ / cm2的UV照射，从而将模具的凹凸结构转印到UV固化型树脂上。将TAC膜从模具上剥离，从而制成在由UV固化型树脂构成的基材表面转印了凹凸结构的转印膜。对各模具A、B、D、E以及F进行以上的操作，制成下述表I所示的转印膜A、B、D、E以及F。下述表I中表示用SEM观察各转印膜的表面和剖面视图中的凹凸结构的结果。下述表I的“凹凸结构”表示剖面视图中的凹凸结构的形状。“间距P1”为凹凸结构的间隔(间距)，“凸部高度H”为从凹凸结构的凸部的最高部至凹部的最低部的高度差，“凸部宽度比”为通过下述关系式(I)算出的值。第一高度位置的凸部的宽度Wh/第二高度位置的凸部的宽度Wl …式(I)表I
转印膜凹凸结构间距Pl 凸部高度H 凸部宽度f
A__矩形形状145nm 145nm__O1TO_
~~B正弦波形状 _ 145nm ' 130nm0. 35
~~D正弦波形状 ^ 130nm ' 148nm0. 35
~~E矩形形状 ^ IOOnm ' 140nm0.62
~T~正弦波形状 IOOnm 130nm0. 33(使用喷镀法的介电体层的形成)接着在各转印膜A、B、D、E以及F的具有凹凸结构的基材表面上，通过喷镀法将二氧化硅成膜作为介电体层。喷镀装置条件为Ar气体压力0. 2Pa、喷镀功率770W/cm2、覆盖速度0. lnm/s，成膜使得转印膜上的介电体厚度换算成平膜为3nm。(利用斜向蒸镀法的导电体的形成)接着，在各转印膜A、B、D、E以及F的具有凹凸结构的基材表面上，通过真空蒸镀将铝(Al)成膜。Al的蒸镀条件为常温下、真空度2.0X10_3Pa、蒸镀速度40nm/s。在剖面视图中，将相对于基材的垂直方向的蒸镀角设定为20度，向转印膜A以及B蒸镀Al使得Al平均厚度为120nm。对于转印膜D，将蒸镀角设定为18度，Al平均厚度为llOnm。对于转印膜E以及F，将蒸镀角设定为15度，Al平均厚度为lOOnm。另外，在此所说的平均厚度是将表面平滑的玻璃基板与各转印膜A、B、D、E以及F —起插入蒸镀装置内，测量被蒸镀的平滑玻璃基板上的Al厚度所得到的值，是指假设在平滑玻璃基板上从垂直方向蒸镀物质时的蒸镀物的厚度，作为蒸镀量的参考值来使用。(不必要的Al的去除)接着为了去除不必要的Al，将蒸镀了 Al的各转印膜在室温下浸溃于0. I重量％的氢氧化钠水溶液中70秒钟，然后立即水洗，将膜干燥。如此，由各转印膜A、B、D、E以及F制作线栅偏振片A、B、D、E以及F。通过SEM观察各线栅偏振片A、B、D、E以及F的剖面视图中的凹凸结构以及导电体的形状，导电体偏设于基材上的凹凸结构的凸部的一方的侧面，导电体的一部分位于凹凸结构的凸部的顶部的上方。另外，剖面视图中的第三高度位置的导电体的宽度Wm (参照图I)相对于凹凸结构凸部的最高部的导电体的宽度较薄。下述表2示出了用SEM观察到的各线栅偏振片的剖面视图中的凹凸结构以及导电体的形状。下述表2的“间距P1”为凹凸结构的间隔(间距)，“凸部高度H”为从凹凸结构的凸部的最高部至凹部的最低部的高度的差，“凸部宽度比”为由上述关系式(I)算出的值，“斜率平均值”为由下述关系式(2)算出的值，为假想线LI的斜率和假想线L2的斜率的平均值。(假想线LI的斜率的绝对值+假想线L2的斜率的绝对值)/2…式(2)表2[0119][0120]
权利要求1.一种线栅偏振片，其包括，具有在表面上的特定方向延伸的凹凸结构的基材，以及以偏设于所述凹凸结构的凸部的一方的侧面的状态设置的导电体，其特征在于， 在相对于所述凹凸结构的延伸方向垂直的方向的剖面视图中，将从所述凸部的最高部至凹部的最低部的高度的差设定为凸部高度H，将自所述最低部的高度位置起在高度方向上大致9/10H的位置设定为第一高度位置，将自所述最低部的高度位置起在高度方向上大致1/10H的位置设定为第二高度位置时，在设定了所述第一高度位置的所述凹凸结构的特定点Cl、所述第一高度位置的所述导电体的特定点C3、所述第二高度位置的所述凹凸结构的特定点C2以及所述第二高度位置的所述导电体的特定点C4的情况下，通过所述特定点Cl以及所述特定点C2的第一假想线的斜率和通过所述特定点C3以及所述特定点C4的第二假想线的斜率的绝对值的平均值为I以上6以下， 所述第一高度位置的所述凸部的宽度为所述第二高度位置的所述凸部的宽度的0. 45倍以下，所述凸部高度H为所述凸部的间距Pl的1/2以上。
2.如权利要求I所述的线栅偏振片，其特征在于，所述导电体的至少一部分设置于所述凹凸结构的凸部的最高部的上方。
3.如权利要求I或2所述的线栅偏振片，其特征在于，所述凹凸结构的凸部的间距为130nm以下。
4.如权利要求I或2所述的线栅偏振片，其特征在于，从所述凹凸结构的凸部的最低部在高度方向上上升1/3H的第三高度位置的导电体的宽度为40nm以下。
5.如权利要求3所述的线栅偏振片，其特征在于，从所述凹凸结构的凸部的最低部在高度方向上上升1/3H的第三高度位置的导电体的宽度为40nm以下。
6.一种投影型影像显示设备，其包括如权利要求I至5中的任意一项所述的线栅偏振片、光源、以及反射型液晶显示元件，其特征在于从所述光源射出的光在所述线栅偏振片透射或者反射，之后入射到所述反射型液晶显示元件，通过所述反射型液晶显示元件调制的光在所述线栅偏振片反射或者透射而投影影像。
7.如权利要求6所述的投影型影像显示设备，其特征在于，所述线栅偏振片的导电体结构面被配设成面向反射型液晶显示元件。
专利摘要本实用新型提供一种以将相对于剖面视图的基材表面为45度的角度方向作为中心的广角度入射的光的平行透过率的变化率小、且平行透过率高的线栅偏振片，以及使用该线栅偏振片的投影型影像显示设备。本实用新型的线栅偏振片(1)包括，具有在表面上的特定方向延伸的凹凸结构的基材(11)，以及以偏设于凹凸结构的凸部(11a)的一方的侧面(11b)的状态设置的导电体(12)，通过特定点C1以及特定点C2的第一假想线L1的斜率和通过特定点C3以及特定点C4的第二假想线L2的斜率的绝对值的平均值为1以上6以下，第一高度位置的凸部(11a)的宽度Wh为第二高度位置的凸部(11a)的宽度Wl的0.45倍以下，凸部高度H为凸部(11a)的间距P1的1/2以上。
文档编号G03B21/14GK202472025SQ20112040869
公开日2012年10月3日 申请日期2011年10月24日 优先权日2010年10月25日
发明者杉山大, 杉村昌治 申请人:旭化成电子材料株式会社