JP2011048360A

JP2011048360A - ワイヤグリッド偏光子

Info

Publication number: JP2011048360A
Application number: JP2010172713A
Authority: JP
Inventors: Seiji Sugimura; 昌治杉村
Original assignee: Asahi Kasei E Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【課題】高温度高湿度環境下においても保護層の剥がれがなく偏光性能も維持できる耐久性に優れたワイヤグリッド偏光子を提供すること。
【解決手段】本発明のワイヤグリッド偏光子１００は、基材１０１と、基材１０１上に一定の間隔で一定の方向に略平行に延在して設けられた金属ワイヤ１０２と、金属ワイヤ１０２の少なくとも一部を覆って設けられた粘着剤層１０４と、を有し、粘着剤層１０４の酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、接着強度が１．５Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面に微細な凸凹構造を持ち、高偏光度を有する偏光板の耐久性向上に関する。

近年のフォトリソグラフィー技術の発達により、光の波長レベルのピッチを有する微細構造パターンを形成することができるようになってきた。このように非常に小さいピッチのパターンを有する部材や製品は、半導体分野だけでなく、光学分野において利用範囲が広く有用である。

例えば、金属などで構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列してなる凸凹構造を持つワイヤグリッドは、そのピッチが入射光（例えば、可視光の波長４００ｎｍから８００ｎｍ）に比べてかなり小さいピッチ（例えば、２分の１以下）であれば、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、導電体線に対して直交する電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光板として使用できる。ワイヤグリッド型偏光素子（ワイヤグリッド偏光板）は、透過しない光を反射し再利用することができるので、光の有効利用の観点からも望ましいものである。

このようなワイヤグリッド偏光板としては、例えば、特許文献１に開示されているものがある。このワイヤグリッド偏光板は、入射光の波長より小さいグリッド周期で間隔が置かれた金属ワイヤを備えている成形体である。

ワイヤグリッド偏光板は、上記のような原理から、可視光から近赤外光、赤外光に至る広い範囲で、優れた偏光特性を有する。そのため、近年、近赤外光や赤外光の利用が盛んなセキュリティ分野などにおいて、ワイヤグリッド偏光板は有用な偏光子として期待されている。特に、セキュリティ分野では、誤作動のない製品設計が求められるため、使用される部材には厳しい温度湿度環境下においても高い製品安定性が必要とされる。

ところで、ワイヤグリッド偏光板は通常、可視光から赤外光に及ぶ広い波長域で光の吸収が少ないアルミニウムや銀などで、金属ワイヤを形成する。そのような金属ワイヤを露出させた状態で用いた場合、高湿度環境下では気温の変動などにより、空気中の水分が凝集し、金属ワイヤに水滴が付着することで、金属と水とが反応し、ワイヤが劣化してしまうという懸念があった。また露出された金属ワイヤは、強度が非常に低く、硬質な物体との接触によって、容易に破壊され、光学性能が低下してしまう。そのような問題を解決するには、金属ワイヤを保護するための層を設けることが必要とされていた。

金属ワイヤ上に保護層を設けたワイヤグリッド偏光板が特許文献２に開示されている。このワイヤグリッド偏光板は、金属ワイヤの先端部と保護基材に設けられた粘着剤層とを接着させることで、物理的な接触による金属ワイヤの破壊を防いでいる。

特開２００２−３２８２３４号公報特開２００８−９６６７７号公報

しかしながら、金属ワイヤ上に保護層を設けたワイヤグリッド偏光板を厳しい温度湿度環境下で長期間使用する場合、保護層と金属ワイヤの先端部だけの接触では十分な密着性を確保できているとは言えず、保護層が剥離してしまう可能性があった。また、充分な密着性を確保できていたとしても、粘着剤層を介して金属ワイヤと保護層とを接着する場合、粘着剤層に酸成分が含まれると、金属ワイヤが酸成分と反応することで、偏光性能が低下する可能性がある。このため、従来の技術では、金属ワイヤ上に保護層を設けたワイヤグリッド偏光板の高温度高湿度環境下での長期信頼性においては、必ずしも十分に保護層の剥離と偏光性能の低下を抑制することはできない問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、高温度高湿度環境下においても保護層の剥がれがなく偏光性能も維持できる耐久性に優れたワイヤグリッド偏光子を提供することを目的とする。

本発明者が鋭意検討の結果、金属ワイヤ上に酸価が所定の数値以下、粘着力が所定の数値以上の粘着剤層を設けることによって、目的とする波長での偏光性能を維持したまま、高温度高湿度環境下における耐久性にも優れたワイヤグリッド偏光子を作製することに成功した。具体的には、以下の通りのものである。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様は、基材と、前記基材上に一定の間隔で一定の方向に略平行に延在して設けられた金属ワイヤと、前記金属ワイヤの少なくとも一部を覆って設けられた粘着剤層と、を有し、前記粘着剤層の酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、接着強度が１．５Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とする。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層を介して、前記基材と重畳するように光学材料が設けられていることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記光学材料が光学基材であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層の屈折率と前記光学材料との屈折率差が０．３以内であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記基材及び前記光学材料の面内位相差の遅相軸方向が前記金属ワイヤの延在方向と略平行もしくは略直交であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記基材が樹脂基材であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層がアクリル系粘着剤で形成されていることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層がシリコン系粘着剤で形成されていることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層が紫外線吸収剤を含んでいることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記粘着剤層が屈折率調整剤を含んでいることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の一態様において、前記金属ワイヤの間隔が、１００ｎｍ以上１３００ｎｍ以下であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、基材と、基材上に一定の間隔で一定の方向に略平行に延在して設けられた金属ワイヤと、金属ワイヤの少なくとも一部を覆って設けられた粘着剤層とを有するワイヤグリッド偏光子において、粘着剤層の酸価を５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、接着強度を１．５Ｎ／２５ｍｍ以上にすることによって、高温度高湿度環境下においても保護層の剥がれがなく偏光性能も維持できるワイヤグリッド偏光子を提供することができる。

ワイヤグリッド偏光子の一構成例を説明する図である。

以下に、ワイヤグリッド偏光子の一例について図面を参照して説明する。

ワイヤグリッド偏光子１００は、基材１０１及び該基材１０１上に設けられた金属ワイヤ１０２を含むワイヤグリッド偏光板１０３と、金属ワイヤ１０２の少なくとも一部を覆って設けられた粘着剤層１０４とを少なくとも有している（図１（Ａ）参照）。

＜基材＞
基材１０１は、目的とする波長領域において実質的に透明であればよい。例えば、ガラスなどの無機材料や樹脂材料を基材１０１に用いることができる。他にも、樹脂材料を基材１０１に用いることができる。基材１０１として樹脂基材を用いることにより、ロールプロセスが可能になる、ワイヤグリッド偏光板にフレキシブル性を持たすことができる、等のメリットがある。基材１０１に用いることができる樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂（ＣＯＰ）、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基材、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせたり、単独で用いて基材１０１を構成させたりすることが出来る。

＜金属ワイヤ＞
金属ワイヤ１０２は、基材１０１上に一定の間隔で一定の方向に略平行に延在するように形成することができる。例えば、格子状凹凸形状を有する樹脂基材の凸部の少なくとも一方の側の側面に接して設けることができる。金属ワイヤ１０２として用いる金属としては、アルミニウム、銀、銅、白金、金またはこれらの各金属を主成分とする合金などが挙げられる。特に、アルミニウムもしくは銀を用いて金属ワイヤ１０２を形成することにより、可視域での吸収損失を小さくすることができるため好ましい。

また、図１に示すワイヤグリッド偏光子１００において、基材１０１面内の遅相軸方向が金属ワイヤ１０２の延在方向と±１０度以内に略平行ないし略直交となるように基材１０１を配設することが好ましい。これにより、透過光の偏光度の低下を避けることができる。さらに好ましくは±５度以内である。また、透過光の偏光度への影響を考慮すると、波長５５０ｎｍにおける面内位相差値は３０ｎｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１５ｎｍ以下である。同時に、ワイヤグリッド偏光子１００を光学機器に使用する場合には、透過光の透過率、偏光度の面内ムラに注意をする必要がある。該面内ムラの原因の一つは、基材１０１の面内位相差値のムラである。基材１０１面内の任意の２点で、波長５５０ｎｍの面内位相差値を測定し、該面内位相差値差が１０ｎｍ以下である場合、透過光の透過率、偏光度の面内ムラの問題を避けることができる。さらに好ましくは位相差値差５ｎｍ以下である。

＜粘着剤層＞
粘着剤層１０４は、酸を極力含まない材料を用いて形成する。酸を極力含まない材料で金属ワイヤ１０２を被覆することにより、高温高湿度環境下において水滴の付着による金属ワイヤ層１０２の劣化を抑制すると共に、粘着剤層１０４に含まれる酸に起因して金属ワイヤ１０２が劣化することを抑制することができる。酸を極力含まない材料としては、酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である材料を用いる。この数値以下の酸強度であれば、以下の実施例で説明するが、粘着剤層１０４に含まれる酸によって金属ワイヤ１０２が劣化して、ワイヤグリッド偏光子１００の偏光度が変動することを抑制することができる。

また、粘着剤層１０４は、粘着力が強い材料を用いることが好ましい。粘着力が高い材料を用いることにより、粘着剤層１０４をワイヤグリッド偏光板１０３に対して永久接着させることを可能とし、高温高湿度環境において粘着剤層１０４の剥離を抑制することができる。粘着力が強い材料としては、ガラスに対する粘着力が１．５Ｎ／２５ｍｍ以上である材料を用いればよいが、好ましくは５．０Ｎ／２５ｍｍ以上である。

また、ワイヤグリッド偏光板を後述する光学材料で重畳する場合、粘着剤層１０４と光学材料との屈折率差が０．３以内であることが好ましい。屈折率差を０．３以内にすることで、屈折率差に起因する反射を抑制することができる。また、凹凸構造の延在方向に対して垂直な平面上において、ワイヤグリッド偏光板の透過軸方向に振動する光がワイヤグリッド偏光子に、傾斜した方向から入光する場合は、前記屈折率差に起因する反射光量はさらに低下し、透過光量を大きくすることができる。

粘着剤層１０４の具体的な材料としては、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂を使用することができる。耐熱性を考慮する場合には、シリコン系樹脂を主成分とする粘着剤(以下、「シリコン系粘着剤」という)が好ましい。また、透明性や接着力、コストなどを考慮する場合には、アクリル系樹脂を主成分とする粘着剤（以下、「アクリル系粘着剤」という）が好ましく、さらに、該粘着剤の樹脂構造中にはヒドロキシル基を有することが偏光特性の低下抑止の観点からより好ましい。

粘着剤層１０４は、金属ワイヤ１０２の少なくとも一部を覆うように設ければよい。金属ワイヤ１０２との粘着力を向上させるためには、金属ワイヤ１０２より多くの部分（例えば、金属ワイヤ１０２の全面）を覆うように粘着剤層１０４を形成することが好ましい。

また、粘着剤層１０４には、機能付加の要求に応じ、添加剤が使用できる。添加剤とは、屈折率調整剤や粘着付与剤、充填剤、顔料、希釈剤等であり、粘着剤の安定性を向上させる紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、帯電防止剤等が挙げられる。添加剤を含んだ粘着剤層も粘着剤層と称し、酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の範囲であれば、添加剤の使用に制限は無い。例えば、粘着剤層１０４中に屈折率調整剤を用いることで、積層体である該偏光子の界面の屈折率差による透過率の低下を防ぐことが可能となる。また粘着剤層１０４に紫外線吸収剤を添加することで、過度の紫外線照射で黄色に着色する可能性を低減できる。

＜光学材料＞
また、図１（Ａ）に示したワイヤグリッド偏光子１００において、粘着剤層１０４上に光学材料１０５を設けた構成としてもよい（図１（Ｂ）参照）。粘着剤層１０４を介して、ワイヤグリッド偏光板１０３と光学材料を重畳することにより、ワイヤグリッド偏光子１００の強度が向上すると共に、金属ワイヤ１０２の損傷を防止できる。また、ワイヤグリッド偏光子１００の強度を向上させることにより、該ワイヤグリッド偏光子１００のハンドリング性を向上させることができる。図１（Ｂ）に示す構成では、粘着剤層１０４が水滴に対しての保護膜として、光学材料がワイヤグリッド偏光子１００の強度を向上させる保護膜としての効果を奏する。

なお、光学材料としては、目的とする波長領域において実質的に光が透過する材料であればよい。その一例としては、拡散板や、偏光板、位相差板、プリズム、レンズなどが挙げられる。拡散板や、偏光板、位相差板、プリズム、レンズは、ガラスなどの無機材料もしくは樹脂材料からなるため、多くの場合それらの屈折率は１．３から１．８程度である。そのうち、重畳される粘着剤層１０４との界面の屈折率差が０．３以内になるものを用いることが望ましい。また、光学材料の替わりに光学基材を用いることもできる。光学基材は、材質面に関して、ガラスなどの無機材料を用いることもできるが、フレキシブル性を持たすことができる等のメリットがある樹脂材料を用いることが好ましい。具体的には、トリアセチルセルロースフィルム(ＴＡＣフィルム)、シクロオレフィンポリマーフィルム（ＣＯＰフィルム）等が挙げられる。

また、基材１０１がフィルムであり、重畳する光学基材１０５が樹脂材料からなるフィルムである場合、両フィルムの面内の遅相軸方向がワイヤグリッド構造の金属ワイヤ延在方向と±１０度以内に略平行ないし略直交となるよう配設されることが好ましく、さらに好ましくは±５度以内である。これは偏光度への影響を考慮し、厳しい温度湿度環境に置かれた後のフィルムの膨張ないし収縮によるワイヤグリッド偏光子の形状変形を避けるためである。光学用途に適したフィルムは、ＭＤ方向（フィルムの長手方向）ないしＴＤ方向（フィルム幅方向）に遅相軸方向を有しているが、熱の影響によるフィルムの膨張ないし収縮する方向もＭＤ方向ないしＴＤ方向と略一致する。従って、ワイヤグリッド構造の金属ワイヤ延在方向と整合させることが効果的となる。

ワイヤグリッド偏光板１０３と光学基材１０５を組み合わせて用いることで、厳しい温度湿度環境に対する耐久性に優れ、可視光から赤外光で利用可能、より好ましくは近赤外光から赤外光で利用可能なワイヤグリッド偏光子１００とすることができる。なお、ここでいう可視光とは３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長の光を指し、近赤外光とは０．７８μｍから２．５μｍ、赤外光とは２．５μｍから４．０μｍまでの波長の光を指す。

＜基材断面形状＞
ワイヤグリッド偏光子１００において、金属ワイヤ１０２の延在方向に垂直な面内における基材１０１の断面形状に制限はないが、透過偏光性能の観点から基材１０１の断面形状を格子状凹凸形状とすることが好ましい。格子状凹凸形状としては、例えば、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状などが挙げられる。ここで、正弦波状とは凹部と凸部の繰り返しからなる曲線部をもつことを意味する。なお、曲線部は湾曲した曲線であればよく、例えば、凸部にくびれがある形状も正弦波状に含める。透過率の観点から基材断面形状は矩形もしくは正弦波状であることが好ましい。

基材１０１として、格子状凹凸構造を有する基材を用いる場合、その製造方法は特に限定されない。例えば、本出願人の出願の特許第４１４７２４７号公報に記載の方法を挙げることができる。特許第４１４７２４７号公報によれば、干渉露光法を用いて作製したピッチ２３０ｎｍから２５０ｎｍの格子状凸部がつくる凹凸格子を有する金属スタンパを用いて、凹凸格子を熱可塑性樹脂に熱転写し、凹凸格子を付与した熱可塑性樹脂を格子の長手方向と平行な方向に、延伸倍率が４倍から６倍の自由端一軸延伸加工を施す。その結果、前記熱可塑性樹脂に転写された凹凸格子のピッチが縮小され、ピッチが１２０ｎｍ以下の微細凹凸格子を有する樹脂基材（延伸済み）が得られる。続いて、得られた微細凹凸格子を有する樹脂基材（延伸済み）から、電解メッキ法などを用いて微細凹凸格子を有する金属スタンパを作製する。この金属スタンパを用いて、樹脂基材の表面にその微細凹凸格子を転写、形成することで、ピッチが１２０ｎｍ以下の格子状凸部を有する樹脂基材を得ることが可能となる。

＜ピッチ幅＞
一般に、ワイヤグリッド偏光板１０３は、金属ワイヤ１０２のピッチ幅が小さくなるほど幅広い帯域で偏光特性を示すことが出来、ワイヤの間隔が、１００ｎｍ以上１３００ｎｍ以下で用いられるのが通常であるが、近赤外〜赤外領域のみの偏光特性を考慮する場合、ピッチは３００ｎｍ程度以下であればよく、ピッチの下限は、対象とする領域の１／４〜１／３であれば実用的に使用可能な範囲となる。

＜金属ワイヤ形成方法＞
金属ワイヤ１０２の形成方法においては特に制限は無い。電子線リソグラフィ法或いは干渉露光法によるマスクパターンニングとドライエッチングを用いて形成する方法や斜め蒸着法による形成などが挙げられるが、生産性、光学対称性の観点から斜め蒸着法が好ましい。また、光学特性の観点から、不要な金属はエッチングにより除去することが好ましい。エッチング方法は、基材や誘電体層に悪影響を及ぼさず、金属部分が選択的に除去できる方法であれば特に限定は無いが、生産性の観点からアルカリ性の水溶液に浸漬させる方法が好ましい。

＜粘着剤層の形成方法＞
粘着剤層１０４の形成方法としては、種々の方法を用いることができる。例えば、離型処理された２枚のＰＥＴ間に粘着剤が形成された粘着シートを利用することができる。粘着シートの片面の離型ＰＥＴを剥がし、ワイヤグリッド偏光板上にローラー等で均一に圧力をかけながら、粘着剤層をワイヤグリッド面に貼合し、粘着剤層を形成する。また、ＵＶ硬化型の粘着剤を用いる場合は、ワイヤグリッド偏光板上に粘着剤溶液を塗布後、光学基材と密着させる。そして、ＵＶ光を照射し、粘着剤を硬化させることで、粘着剤層を形成することができる。

＜誘電体層＞
基材１０１を構成する材料と金属ワイヤ１０２との密着性向上の為に、両者の間に両者と密着性の高い誘電体材料を設けることができる。基材１０１と金属ワイヤ１０２の密着性が高いと、基材１０１からの金属ワイヤ１０２の剥離を防ぎ、偏光度の低下を抑えることが出来る。好適に用いることが出来る誘電体としては、例えば、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はその複合物（誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混じった誘電体）や、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニア（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バリウム（Ｂａ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、セリウム（Ｃｅ）、銅（Ｃｕ）などの金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はそれらの複合物を用いることができる。誘電体材料は、透過偏光性能を得ようとする波長領域において実質的に透明であることが好ましい。誘電体材料の積層方法には特に限定は無く、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的蒸着法を好適に用いることができる。

なお、本発明は、特に近赤外、赤外領域において光学特性を損なうことなく用いることが出来るため、該領域において使用する形態が好ましく用いられる。具体的にはカメラや赤外線通信機器、静脈認証などのセキュリティ機器、医療関連の検査装置などの用途として用いられる。ただし、上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。また、上記実施の形態における材質、数量などについては一例であり、適宜変更することができる。その他、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。

以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

まず、実施例中の測定値の測定方法について説明する。

＜粘着剤層の接着強度＞
粘着剤層の接着強度は、試験板をＳＵＳ鋼板からガラス板へと変更した以外は、ＪＩＳ−Ｚ−０２３７に則って測定した。粘着剤層として用いる粘着剤を幅２５ｍｍに切り出し、その一方の面をＰＥＴフィルムに貼合して作製した試験片を、試験板のガラス板に貼合した。試験板に貼合し、２０分放置後、引張試験機（剥離速度３００ｍｍ／分、剥離角度１８０°の条件）を用いてガラスと粘着剤の接着力を測定した。

＜粘着剤層の酸価＞
粘着剤３．０ｇを１００ｍｌのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに加え、一晩攪拌し、溶解させた。ＪＩＳ−Ｋ−８００１に記載されるフェノールフタレイン溶液もしくは、０．１ｇのチモールブルーをエタノール（９５）５０ｍｌに溶かし、水を加えて１００ｍｌにしたチモールブルー溶液を数滴加えた。粘着剤を溶解させた試料溶液は、ＪＩＳ−Ｋ−００７０に記載の０．１ｍｏl／ｌの水酸化カリウム（ＫＯＨ）エタノール溶液を用いて、攪拌しながら中和滴定を行うことで酸価を測定した。ＫＯＨ溶液は、ファクター既知の０．１ｍｏl／ｌの塩酸を用いて中和滴定を行うことで、実際に溶かした量から算出されるＫＯＨの濃度と、上記の滴定で得られた結果から算出される濃度の比（ファクター）を求めたものを使用した。滴定の終点はフェノールフタレインを用いた場合では、薄い紅色が３０秒間続いた点を終点とした。粘着剤によっては、ＤＭＦへ溶解した際、薄く黄色に色づくものがあり、この場合は、フェノールフタレインの変色による終点の判断が難しくなるため、チモールブルーを使用した。チモールブルーを用いた場合、黄緑色が３０秒間続いた点を終点とした。また、粘着剤中にＵＶ吸収剤などを含む場合も、ＤＭＦへの溶解により、薄く黄色に色づくことがあるため、チモールブルーを使用した。終点の判断は、濃い黄色が３０秒間続いた点を終点とし、酸価は以下の式を用いて算出した。

Ａ＝Ｂ×ｆ×５．６１１／Ｓ
Ａ：酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）
Ｂ：滴定に用いた０．１ｍｏl／ｌＫＯＨエタノール溶液の量（ｍｌ）
ｆ：０．１ｍｏl／ｌＫＯＨエタノール溶液のファクター
Ｓ：粘着剤の質量（ｇ）

＜光学特性＞
光学特性は、波長λで金属ワイヤに対して平行に振動する電場ベクトル成分の光、および直交方向に振動する電場ベクトル成分の光の透過光強度を測定し、Ｐ’（λ）を波長λにおける偏光度として、以下の式を用いることで求めた。

Ｐ’（λ）＝[（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）]×１００％
（Ｉmaxは各波長λで金属ワイヤに対して直交方向に振動する電場ベクトル成分の光の透過光強度、Iminは各波長での平行に振動する電場ベクトル成分の光での透過光強度）

＜面内位相差値の測定＞
面内位相差値の測定機器として、平行ニコル法を利用した偏光解析装置である王子計測機器製ＫＯＢＲＡ−ＷＲを用いた。測定光の波長を５５０ｎｍとし、入光角度が０度の場合の位相差値を面内位相差値とした。

次に、本実施例で用いたワイヤグリッド偏光板の作製方法について以下に説明する。

（紫外線硬化樹脂を用いた格子状凹凸形状転写フィルムの作製）
格子状凹凸形状転写フィルムの作製には、Ｎｉ製金型（以下、「金型Ａ」とする。）を用いた。金型Ａはピッチ幅１３０ｎｍの格子状凹凸形状を有し、格子の延在する方向に垂直な断面における凹凸形状が略正弦波状であった。基材は、厚み８０μｍのトリアセチルセルロース樹脂（以下、「ＴＡＣ」とする。）フィルム（ＴＤ８０ＵＬ−Ｈ：富士写真フィルム社製）とし、該ＴＡＣフィルムの波長５５０ｎｍにおける面内位相差値は３．２ｎｍで、遅相軸はＭＤ方向と略一致していた。該ＴＡＣフィルムにアクリル系紫外線硬化樹脂（屈折率１．５２）を約３μｍ塗布し、塗布面を下に、ＴＡＣフィルムのＴＤ方向と金型Ａの格子状凹凸形状の延在方向が略平行になるようにしながら、金型ＡとＴＡＣフィルム間に空気が入らないように乗せた。ＴＡＣフィルム側から中心波長３６５ｎｍの紫外線ランプを用いて紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、金型Ａの格子状凹凸形状を転写した。ＴＡＣフィルムを金型から剥離し、縦３００ｍｍ、横２００ｍｍの格子状凹凸形状を転写したフィルムを作製した。（以下これを、「転写フィルムＡ」とする。）

なお、屈折率の測定には、レーザー屈折計（モデル２０１０メトリコン社製）を使用して、測定するサンプルを一昼夜２５℃の恒温室で養生した後、屈折率を測定した。同装置による波長５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ及び８２４ｎｍの屈折率の測定結果からコーシーの分散公式を利用して屈折率の波長分散図を求め、波長５８９ｎｍの屈折率を求めた。

（スパッタリング法を用いた誘電体層の形成）
次に転写フィルムＡの格子状凹凸形状転写表面に、スパッタリング法により誘電体層として二酸化珪素を成膜した。スパッタリング装置条件は、Ａｒガス圧力０．２Ｐａ、スパッタリングパワー７７０Ｗ／ｃｍ^２、被覆速度０．１ｎｍ／ｓとし、転写フィルム上の誘電体厚みが平膜換算で３ｎｍとなるように成膜した。

（真空蒸着法を用いた金属の蒸着）
次に誘電体層を成膜した転写フィルムＡの格子状凹凸形状転写表面に、真空蒸着によりアルミニウム（Ａｌ）を成膜した。Ａｌの蒸着条件は、常温下、真空度２．０×１０^−３Ｐａ、蒸着速度４０ｎｍ／ｓとした。Ａｌの厚みを測定するため表面が平滑なガラス基板を転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑ガラス基板上のＡｌ厚みをＡｌ平均厚みとした。格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源のなす角度を蒸着角θと定義し、今回全ての転写フィルムで蒸着角θを２０°、Ａｌ平均厚み１２０ｎｍとして蒸着させた。なお、ここでいう平均厚みとは、平滑ガラス基板上にガラス面に垂直方向から物質を蒸着させたと仮定した時の蒸着物の厚みのことを指し、蒸着量の目安として使用している。

（不要Ａｌの除去）
次に不要Ａｌの除去を目的として、Ａｌを蒸着した転写フィルムＡを０．１重量％水酸化ナトリウム水溶液に室温下で６０秒間浸漬させた。その後すぐに水洗いし、フィルムを乾燥させた。ここで得られたワイヤグリッド偏光板をワイヤグリッド偏光板１とする。なお、ワイヤグリッド偏光板１の金属ワイヤの延在方向は基板のＴＤ方向と略平行であり、基板の遅相軸方向とは略直交であった。

（実施例１）
アクリル系粘着剤１（屈折率１．４７）の片面をＰＥＴフィルムに、もう一方の面をガラス板に貼合し、粘着剤のガラスとの接着強度を測定したところ８．６Ｎ／２５ｍｍであった。アクリル系粘着剤１をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、０．８ｍｇＫＯＨ／ｇであった。アクリル系粘着剤１の片面を、ＴＡＣフィルム（ＴＤ８０ＵＬ−Ｈ：富士フイルム社製）に対して、ローラーで均一に圧力をかけていくことで貼合した。該ＴＡＣフィルムのＭＤ方向をワイヤグリッド偏光板１の基材のＭＤ方向と略平行になるように、ローラーで均一に圧力をかけながらアクリル系粘着剤１をワイヤグリッド偏光板１の金属ワイヤ層上に貼合することで、ワイヤグリッド偏光子１を作製した。

（実施例２）
アクリル系粘着剤２（屈折率１．５３）（開発品名「ＥＷ１５０１」エリエールテクセル社製）を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ１７．１Ｎ／２５ｍｍであった。アクリル系粘着剤２をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、５．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。アクリル系粘着剤２を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子２を作製した。

（実施例３）
アクリル系粘着剤３（屈折率１．４８）を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ１．５Ｎ／２５ｍｍであった。粘着剤３をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は３．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。粘着剤３を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子３を作製した。

（比較例１）
アクリル系粘着剤４(屈折率１．４８)を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ６．９Ｎ／２５ｍｍであった。アクリル系粘着剤４をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は６．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。アクリル系粘着剤４を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子４を作製した。

（比較例２）
アクリル系粘着剤５(屈折率１．４７)（製品名「ＳＫ−１４７８」綜研化学社製）を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ１５．４Ｎ／２５ｍｍであった。粘着剤５をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は３７．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。粘着剤５を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子５を作製した。

（比較例３）
アクリル系粘着剤６(屈折率１．４９)を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ０．７Ｎ／２５ｍｍであった。粘着剤６をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は０．５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。粘着剤６を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子６を作製した。

（偏光度の測定１）
ワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子６（実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２、及び比較例３）及びワイヤグリッド偏光板１の偏光度を測定した結果を表１に示す。それぞれの値は、６００ｎｍから６５０ｎｍ、６５０ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから７８０ｎｍ、１１００ｎｍから１２００ｎｍでの偏光度の平均値である。

それぞれのワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子６は、保護層を貼合後、その断面構造を走査型電子顕微鏡で確認したところ、凹凸構造が粘着剤により完全に埋め込まれていることが確認されたが、ワイヤグリッド偏光板１と比較しても、ワイヤグリッド偏光子２（実施例２）を除いて長波長側の可視光および、赤外光において、高偏光度を維持していた。

（偏光度の測定２）
ワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子６を、温恒温恒湿槽（型式：μ―２００２いすゞ製作所社製）に入れ、槽内の環境を８５℃８５％ＲＨに設定し、恒温恒湿試験を５００時間行った。ワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子５の偏光度の初期値からの変化を表２に示す。それぞれの偏光度変化値は、試験後、６００ｎｍから６５０ｎｍ、６５０ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから７８０ｎｍでの偏光度の平均値を求め、それらの値と初期値との差として求めた。

試験後、ワイヤグリッド偏光子６では、端部においてワイヤグリッド偏光板から保護層が剥離していた。この原因は、ワイヤグリッド偏光板の熱や水分の吸収による寸法変化などに、粘着剤が追従できなかったためである。また、その他のワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子５においては、端部での剥離などは確認されなかった。

その他のワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド５を比較すると、８５℃８５％ＲＨにおける試験で、粘着剤の酸価によって偏光度変化の値に明確な差が現れた。酸価５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下の粘着剤を使用したワイヤグリッド偏光子１からワイヤグリッド偏光子３では、試験後も偏光度の値はほとんど低下しなかったが、酸価６．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上の粘着剤を使用したワイヤグリッド偏光子４およびワイヤグリッド偏光子５は、大きく偏光度が低下していた。また、３つの波長域での偏光度の低下を比較すると、長波長側において偏光度の低下幅が減少する傾向を見出した。粘着剤によって金属ワイヤは大気中の水分からは保護されているため、ワイヤグリッド偏光子４およびワイヤグリッド偏光子５における性能低下は、水分による金属ワイヤの劣化ではなく、粘着剤中に含まれる酸成分によって金属ワイヤが腐蝕されたことに起因する。

（実施例４）
紫外線吸収剤を含有するアクリル系粘着剤７（屈折率１．４７）（製品名「ＲＡ６００」スミロン社製）を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ６．７Ｎ／２５ｍｍであった。アクリル系粘着剤７をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は０．５ｍｇＫＯＨ／ｇであった。アクリル系粘着剤７を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子７を作製した。

（実施例５）
屈折率調整剤を含有するアクリル系粘着剤８(屈折率１．５２)（開発品名「ＨＰ１５２−２５」エリエールテクセル社製）を実施例１と同様の手法で、その接着強度を測定したところ１６．０Ｎ／２５ｍｍであった。アクリル系粘着剤８をＤＭＦに溶解させ、酸価を測定したところ、その値は５．０ｍｇＫＯＨ／ｇであった。アクリル系粘着剤８を用いた以外は、実施例１と同様の手法でワイヤグリッド偏光子８を作製した。

（偏光度の測定３）
ワイヤグリッド偏光子７およびワイヤグリッド偏光子８（実施例４、実施例５）の偏光度を測定した結果を表３に示す。それぞれの値は、６００ｎｍから６５０ｎｍ、６５０ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから７８０ｎｍ、１１００ｎｍから１２００ｎｍでの偏光度の平均値である。

（偏光度の測定４）
ワイヤグリッド偏光子７およびワイヤグリッド偏光子８（実施例４、実施例５）を、温恒温恒湿槽（型式：μ―２００２いすゞ製作所社製）に入れ、槽内の環境を８５℃８５％ＲＨに設定し、恒温恒湿試験を５００時間行った。ワイヤグリッド偏光子７およびワイヤグリッド偏光子８の偏光度の初期値からの変化を表４に示す。それぞれの偏光度変化値は、試験後、６００ｎｍから６５０ｎｍ、６５０ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから７８０ｎｍでの偏光度の平均値を求め、それらの値と初期値との差として求めた。

表４の結果から、粘着剤中に紫外線吸収剤(ワイヤグリッド偏光子７)や屈折率調整剤（ワイヤグリッド偏光子８）を含んでいた場合でも、酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であれば、大幅な偏光度の低下は起こらないことがわかった。

（偏光度の測定５）
ワイヤグリッド偏光子１、ワイヤグリッド偏光子４、ワイヤグリッド偏光子５、及びワイヤグリッド偏光子７（実施例１、比較例１、比較例２、及び実施例４）を温恒温恒湿槽（型式：μ―２００２いすゞ製作所社製）に入れ、槽内の環境を８５℃８５％ＲＨに設定し、恒温恒湿試験を５００時間行った。それぞれのワイヤグリッド偏光子の近赤外光における偏光度変化を表５に示す。偏光度変化の値は試験後、１１００ｎｍから１２００ｎｍでの偏光度の平均値を求め、その値と初期値との差として求めた。

表５の結果より、近赤外光においても可視光と同様に、酸価の高いワイヤグリッド偏光子４（比較例１）およびワイヤグリッド偏光子５（比較例２）は、粘着剤中の酸成分によって金属ワイヤが腐食されるため、偏光度が大きく低下していた。一方で酸価の低いワイヤグリッド偏光子１（実施例１）およびワイヤグリッド偏光子７（実施例４）では、金属ワイヤの腐蝕が発生しないため、偏光度の値は変化しなかった。本発明のワイヤグリッド偏光子は、（偏光度の測定２）の結果も含めると、使用する光の波長が長波長側になるに従い、偏光度の低下幅が減少する傾向があり、１２００ｎｍ以上の近赤外光、赤外光においても同様の効果を示す。また、すべての偏光子において、剥がれは確認されなかった。

（実施例６）
アクリル系粘着剤１の片面を、ＣＯＰフィルム（商品名「ＡＲＴＯＮＧタイプ」：ＪＳＲ社製）に対して、ローラーで均一に圧力をかけることで貼合した。該ＣＯＰフィルムの波長５５０ｎｍにおける面内位相差は１２．２ｎｍであり、遅相軸方向と該フィルムのＭＤ方向は略一致しており、ワイヤグリッド偏光板１の基材のＭＤ方向と光学基材である該ＣＯＰフィルムのＭＤ方向が略平行になるよう、ローラーで均一に圧力をかけながら粘着剤１を、ワイヤグリッド偏光板１の金属ワイヤ層上に貼合することで、ワイヤグリッド偏光子９を作製した。

（実施例７）
実施例６と同様の手法で、アクリル系粘着剤１を貼合したＣＯＰフィルムのＭＤ方向と、ワイヤグリッド偏光板１の基材のＭＤ方向のなす角が略４５°の角度になるよう、ワイヤグリッド偏光板１の金属ワイヤ層上に貼合することで、ワイヤグリッド偏光子１０を作製した。

（偏光度の測定６）
ワイヤグリッド偏光子９およびワイヤグリッド偏光子１０の偏光度を測定した結果を表６に示した。偏光度は、測定光である直線偏光をＣＯＰフィルム側から正面入光し、得られた平行透過率および直交透過率から算出した。それぞれの値は、６００ｎｍから６５０ｎｍ、６５０ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから７８０ｎｍでの偏光度の平均値である。

ＣＯＰフィルムのＭＤ方向とワイヤグリッド偏光板１の基材のなす角が略平行であるワイヤグリッド偏光子９に比べ、略４５°であるワイヤグリッド偏光子１０では、偏光度が大きく低下していた。これは、ＣＯＰフィルムの面内位相差値が直線偏光である測定光の偏光状態を変化させるためである。ワイヤグリッド偏光子１０に入光する測定光が、金属ワイヤと直交する方向に振動する直線偏光である平行透過率測定では、ワイヤグリッド偏光子９の場合と比較し、透過率が低下する。逆に、金属ワイヤと平行となる方向に振動する直線偏光を用いる直交透過率測定においては、ワイヤグリッド偏光子９の場合と比較し、高透過率となる。従って、ワイヤグリッド偏光子９の場合と比較し、ワイヤグリッド偏光子１０の偏光度は低下した。

（実施例８）
実施例１と同様の手法で、アクリル系粘着剤１を貼合したＴＡＣフィルムのＭＤ方向と、ワイヤグリッド偏光板１の基材のＭＤ方向のなす角が略４５°の角度になるよう、ワイヤグリッド偏光板１の金属ワイヤ層上に貼合することで、ワイヤグリッド偏光子１１を作製した。

（偏光子の反り測定）
ワイヤグリッド偏光子１および、ワイヤグリッド偏光子１１を温恒温恒湿槽（型式：μ―２００２いすゞ製作所社製）に入れ、槽内の環境を８５℃８５％ＲＨに設定し、恒温恒湿試験を１５０時間行った。試験後、貼合したＴＡＣフィルムを下側にしてワイヤグリッド偏光子を平滑なガラス板上に置き、それぞれの偏光子のガラス平板上からの反りを定規で測定することで、ワイヤグリッド偏光子の形状変形を評価した。

ワイヤグリッド偏光子１は、その反りが最大でも１．０ｍｍ以内であったが、ワイヤグリッド偏光子１１では、ワイヤグリッド偏光板の基材側に大きく反り、その方向は貼合したＴＡＣフィルムのＭＤ方向に略一致した。最も反りの大きい部分を測定すると、その値は７．０ｍｍであった。これは、ワイヤグリッド偏光板の基材であるＴＡＣフィルムと、粘着剤を介して貼合したＴＡＣフィルムの収縮もしくは膨張方向が一致しないことに起因する。その結果、ワイヤグリッド偏光子の形状が大きく変形することとなった。

本発明ワイヤグリッド偏光子は、光学機器等、偏光が有用な用途において、好適に用いられる。

１００ワイヤグリッド偏光子
１０１基材
１０２金属ワイヤ
１０３ワイヤグリッド偏光板
１０４粘着剤層
１０５光学材料

Claims

基材と、前記基材上に一定の間隔で一定の方向に略平行に延在して設けられた金属ワイヤと、前記金属ワイヤの少なくとも一部を覆って設けられた粘着剤層と、を有し、前記粘着剤層の酸価が５．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、接着強度が１．５Ｎ／２５ｍｍ以上であることを特徴とするワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層を介して、前記基材と重畳するように光学材料が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記光学材料が光学基材であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層の屈折率と前記光学材料との屈折率差が０．３以内であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記基材及び前記光学材料の面内位相差の遅相軸方向が前記金属ワイヤの延在方向と略平行もしくは略直交であることを特徴とする請求項４に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記基材が樹脂基材であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層がアクリル系粘着剤で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層がシリコン系粘着剤で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層が紫外線吸収剤を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記粘着剤層が屈折率調整剤を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。
前記金属ワイヤの間隔が、１００ｎｍ以上１３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一に記載のワイヤグリッド偏光子。