JP2018109688A - 偏光子の製造方法、光学部材の製造方法、偏光子、光学部材 - Google Patents

Abstract

【課題】曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を容易に製造できる偏光子の製造方法、光学部材の製造方法、曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を提供する。【解決手段】偏光子１２は、熱可塑性樹脂製の基材１８と、基材１８の一方の面に形成され、基材１８とは反対側の面に、一方向に延在する凸部１５及び凹状溝１４が繰り返し連続して配列され、凸部１５の頂部に設けられた第１の金属線状部１６と、凹状溝１４の底面部に設けられた第２の金属線状部１７とを有する賦型樹脂層１３とを有し、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させ、曲面形状を有する。曲面形状を有する偏光子１２の製造方法は、賦型樹脂層１３に水又は水系材料への溶性を有する樹脂を塗布して、凹状溝１４内及び第１の金属線状部１６間にその樹脂を充填して保護層を形成する保護層形成工程と、保護層形成後に、熱成形により曲面形状を付与する熱成形工程とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、偏光子の製造方法、光学部材の製造方法、偏光子、光学部材に関するものである。

従来、各種表示装置やプロジェクタ、メガネ等、様々な分野において、偏光子が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
この偏光子としては、所定の偏光を透過し、透過する偏光の偏光軸に直交する偏光軸を有する偏光を反射する反射型の偏光子や、透過する偏光の偏光軸に直交する偏光軸を有する偏光を吸収する吸収型の偏光子が知られており、反射型の偏光子としては、ワイヤーグリッド型偏光子が広く知られている。

特開２０１２−１０８３６４号公報

近年、曲面形状を有する部材に偏光子を備えさせて光学部材として使用することへの要望が高まっている。しかし、曲面形状を有する部材に、偏光子（例えば、ワイヤーグリッド型偏光子）を直接形成することは困難であった。

本発明の課題は、曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を容易に製造できる偏光子の製造方法、光学部材の製造方法、曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材（１８）と、前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部（１５）及び凹部（１４）が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層（１６）と、前記凹部内に設けられた凹部金属層（１７）とを有する凹凸形状部（１３）と、を有し、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させ、曲面形状を有する偏光子（１２）の製造方法であって、前記凹凸形状部に水又は水系材料への溶性を有する樹脂を塗布して、少なくとも前記凹部内の一部及び隣り合う前記凸部金属層の間に前記樹脂を充填し、保護層（３０）を形成する保護層形成工程と、前記保護層形成工程後に、熱成形により曲面形状を付与する熱成形工程と、を備える偏光子の製造方法である。
請求項２の発明は、光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材（１８）と、前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部（１５）及び凹部（１４）が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層（１６）と、前記凹部内に設けられた凹部金属層（１７）とを有する凹凸形状部（１３）と、を有し、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる偏光子（１２）と、光透過性を有し、曲面形状を有する光学支持体（１１）と、を備え、前記偏光子が、前記基材の他方の面側を前記光学支持体側として、前記光学支持体の曲面形状に沿って設けられている光学部材（１０）の製造方法であって、前記偏光子の前記凹凸形状部に水又は水系材料への溶性を有する樹脂を塗布して、少なくとも前記凹部内の一部及び隣り合う前記凸部金属層の間に前記樹脂を充填し、保護層（３０）を形成する保護層形成工程と、前記保護層形成工程後に、熱成形により前記偏光子に曲面形状を付与する熱成形工程と、前記熱成形工程後に、前記光学支持体と前記偏光子とを貼合する貼合工程と、前記貼合工程の後に、前記保護層を除去する保護層除去工程と、を備える光学部材の製造方法である。
請求項３の発明は、請求項２に記載の光学部材の製造方法において、保護層除去工程では、前記保護層（３０）は、水又は水系材料を用いて洗浄され、除去されること、を特徴とする光学部材の製造方法である。
請求項４の発明は、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる偏光子（１２）であって、光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材（１８）と、前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部（１５）及び凹部（１４）が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層（１６）と、前記凹部内に設けられた凹部金属層（１７）とを有する凹凸形状部（１３）と、を備え、曲面形状を有すること、を特徴とする偏光子（１２）である。
請求項５の発明は、請求項４に記載の偏光子（１２）と、光透過性を有し、曲面形状を有する光学支持体（１１）と、を備え、前記偏光子は、前記基材の他方の面側を前記光学支持体側として、前記光学支持体の曲面形状に沿って設けられていること、を特徴とする光学部材（１０）である。

本発明によれば、曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を容易に製造できる偏光子の製造方法、光学部材の製造方法、曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材を提供することができる。

実施形態の光学部材１０を示す図である。 実施形態の偏光子１２の斜視図である。 実施形態の平面状の偏光子１２を製造工程の一例を示す図である。 実施形態の偏光子１２に保護層３０が形成された様子を示す図である。 実施形態の保護層付き偏光子１２Ａに対して熱成形により曲面形状を賦形する工程の一例を示す図である。 実施形態の保護層付き偏光子１２Ａに対して熱成形により曲面形状を賦形する工程の一例を示す図である。 実施形態の保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを貼り合わせる工程の一例を示す図である。 実施形態の保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを貼り合わせる工程の一例を示す図である。 実施形態の保護層付き偏光子１２Ａから保護層３０を除去する工程の一例を示す図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。

本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
また、本明細書中において、シート面とは、そのシート全体を見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面についても同様である。

（実施形態）
図１は、本実施形態の光学部材１０を示す図である。図１（ａ）は、凸曲面形状を有する光学部材１０の厚み方向に沿った断面を示し、図１（ｂ）は、凹曲面形状を有する光学部材１０の厚み方向に沿った断面を示している。
光学部材１０は、光学支持体１１と、偏光子１２、接合層１９とを備えている。
光学部材１０は、光透過性を有する部材であり、図１に示すように、凹状又は凸状の曲面形状を有し、偏光子１２は、その曲面形状を有する面に沿って接合層１９を介して光学支持体１１に接合されている。
この光学部材１０は、例えば、プロジェクタ等の映像投射装置内の光学素子や、メガネやサングラス等のレンズとして使用される。

光学支持体１１は、光透過性を有する部材であり、凸曲面１１ａ又は凹曲面１１ｂを有している。本実施形態の光学支持体１１及び光学部材１０は、厚み方向から見て円形形状である例を挙げて説明するが、これに限らず、例えば、楕円形形状や長円形形状、矩形形状等の多角形形状等としてもよい。
この凸曲面１１ａ及び凹曲面１１ｂは、三次元曲面である。三次元曲面とは、互いに傾斜した複数の軸をそれぞれ中心として、部分的又は全体的に湾曲している面を意味する。本実施形態では、凸曲面１１ａ及び凹曲面１１ｂは、三次元曲面として、球面の一部の面の形状である例を挙げて説明する。

なお、これに限らず、凸曲面１１ａ及び凹曲面１１ｂは、例えば、三次元曲面として、楕円球や、断面が放物線や双曲線等をなす曲面等としてもよいし、これらの組み合わせによる曲面としてもよい。また、凸曲面１１ａ及び凹曲面１１ｂは、シリンドリカル面等の二次元曲面としてもよい。二次元曲面とは、単一の軸を中心に、二次元的に湾曲している面を意味する。さらに、凸曲面１１ａ及び凹曲面１１ｂは、三次元曲面と二次元曲面の組み合わせによる曲面としてもよい。
光学支持体１１は、光透過性が高いガラスや樹脂等により形成されている。
また、光学支持体１１の形状や材料は、光学部材１０の使用用途や使用環境等に応じて、適宜選択可能である。

接合層１９は、偏光子１２と光学支持体１１とを接合する層であり、光透過性を有する接着剤や粘着剤等により形成されている。
本実施形態の接合層１９は、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系等の紫外線硬化型樹脂製の接着剤により形成されている。なお、これに限らず、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系等の熱硬化型樹脂製の接着剤等により形成されてもよい。

図２は、本実施形態の偏光子１２の斜視図である。
偏光子１２は、フィルム状であり、ワイヤーグリッド型偏光子である。偏光子１２は、入射光のうち、透過軸方向と直交する方向に振動する光を反射し、反射される光の振動方向と直交する方向に振動する光を透過させる、いわゆる反射型の偏光子である。本実施形態の偏光子１２は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する機能を有する。
偏光子１２は、基材１８と、その一方の面側に設けられた賦型樹脂層１３とを備える。
この偏光子１２は、基材１８の他方の面（賦型樹脂層１３側とは反対側の面）が、接合層１９を介して光学支持体１１に接合されている。

賦型樹脂層１３は、透過を制御する波長帯域において透明な透明材料により形成された層であり、その表面（偏光子１２の厚み方向において基材１８とは反対側の面）に、一方向に延在する凹状溝１４が延在方向と直交する方向へ一定のピッチＰで繰り返して複数配列されている。この凹状溝１４の繰り返しによる微細な凹凸形状によって、賦型樹脂層１３の表面には、周期構造が設けられている。
賦型樹脂層１３は、賦型処理可能な各種の硬化性樹脂を用いることができる。本実施形態では、賦型樹脂層１３は、紫外線硬化型樹脂を用いて形成される。

凹状溝１４間の凸部１５の頂部には、凸部１５の延在方向に沿って金属材料が配置され、第１の金属線状部（凸部金属層）１６が形成されている。
また、凹状溝１４の底面部には、第１の金属線状部１６と同一の金属材料が凹状溝１４の延在方向に沿って配置され、第２の金属線状部（凹部金属層）１７が形成されている。
この第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７の繰り返しピッチＰ（凹状溝１４の繰り返しピッチと同じ）は、この偏光子１２により透過を制御する波長帯域の最短波長λｍｉｎ以下のピッチＰ（Ｐ≦λｍｉｎ）となっている。
偏光子１２は、上述のような第１の金属線状部１６と第２の金属線状部１７とによる２層構造の金属線状部を備え、偏光子として機能する。
なお、本実施形態において、偏光子１２が透過を制御する光の波長帯域は、可視光領域（３８０ｎｍ以上８００ｎｍ以下）としているが、これに限らず、近赤外光領域（８００ｎｍ以上２５００ｎｍ）としてもよい。

凹状溝１４は、その配列方向及び偏光子１２の厚み方向に平行な断面での断面形状が、矩形形状である。また、隣り合う凹状溝１４の間に位置する凸部１５は、その配列方向及び偏光子１２の厚み方向に平行な断面での断面形状が、矩形形状である。
凸部１５の頂部及び凹状溝１４の底面部は、それぞれ平坦面であり、この頂部及び底面部に一定の厚みＴ１及びＴ２となるように金属材料が配置され、前述の第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７が形成される。

なお、これに限らず、凸部１５の頂部や凹状溝１４の底面部は、例えば、少なくとも一方が、その配列方向及び偏光子１２の厚み方向に平行な断面での断面形状を円弧形状等に形成してもよく、種々の形状を広く適用することができる。
また、第１の金属線状部１６、第２の金属線状部１７は、凸部１５の頂部形状、凹状溝１４の底面部形状に応じた種々の形状を適用することができる。さらに、これに対応して第１の金属線状部１６、第２の金属線状部１７は、凸部１５の頂部側とは逆側、凹状溝１４の底面部側とは逆側の形状についても、種々の形状を適用することができる。

第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７に用いる金属材料は、各種の導体に係る金属、合金、金属化合物等を広く適用することができるが、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀、のいずれかの金属、又は、これらいずれかの金属を含む合金、又は、これらいずれかの金属の化合物を用いることが望ましい。
なお、偏光子１２が透過を制限する電磁波（光）を効率よく反射する観点からは、アルミニウム、ニッケル、銀等の反射率の高い金属、又は、これら金属の合金、又は、これら金属の化合物を用いることが望ましく、赤外光や可視光に対しては、特にアルミニウムが好ましい。またこれとは逆に、透過を制限する電磁波の反射を抑圧する観点からは、クロム等の反射率の低い金属、又は、これら金属の合金、又は、これら金属の化合物を用いることが望ましい。

第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７は、賦型樹脂層１３の凹状溝１４及び凸部１５による周期構造が形成された微細な凹凸面上に、蒸着、又は、スパッタリング、又は、電界メッキ、又は、無電解メッキ等により形成されている。
また、第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７は、化学気相成長、原子層堆積法等を用いて形成してもよい。

また、上記の例に限らず、第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７は、複数の層構造により作製してもよい。このような層構造とすることにより、例えば各金属線状部の上下から入射する入射光に対して特性を異ならせ、各金属線状部の両面の色合いを異ならせたりすることができる。

基材１８は、透明フィルム材を素材とし、この一方の面に設けられた賦型樹脂層１３を支持する層である。
基材１８は、加熱されることにより軟化して変形可能である熱成形に適した熱可塑性樹脂により形成され、かつ、リタデーション値が小さい樹脂製の透明フィルム材が用いられている。基材１８のリタデーション値は、１００ｎｍ程度以下で有ることが好ましく、５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
このような基材１８を形成する樹脂材料としては、Ａ−ＰＥＴ（アモルファス−ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等のアクリル樹脂等が好適である。

本実施形態の偏光子１２の各部の寸法は、以下の通りである。
凹状溝１４（凸部１５）の配列ピッチＰは、Ｐ＝１００ｎｍ程度である。
第１の金属線状部１６間の空隙幅Ｓは、Ｓ＝２０〜５０ｎｍである。
第１の金属線状部１６の幅Ｌは、Ｌ＝５０〜８０ｎｍである。
第１の金属線状部１６の厚みＴ１は、Ｔ１＝８０〜１００ｎｍである。
第２の金属線状部１７の厚みＴ２は、Ｔ２＝４０〜８０ｎｍである。
凹状溝１４の深さＤは、Ｄ＝５０〜２００ｎｍである。

上述した構成の偏光子１２及びこれを備える光学部材１０は、いずれも、第１の金属線状部１６が入光側となるように配置されている。仮に、入光側を反対方向に向けてしまうと、入射光が第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７に到達する前に賦型樹脂層１３に入光し、賦型樹脂層１３の屈折率の影響を受けることから、偏光特性の劣化が生じ、所望の偏光特性を得られない場合があるからである。

以下、図面を参照しながら、本実施形態の光学部材１０の製造方法の一例について説明する。はじめに、平面状の偏光子１２の製造方法について説明する。
図３は、本実施形態の平面状の偏光子１２を製造工程の一例を示す図である。
まず、基材１８を用意し、その片面に賦型樹脂層１３を形成する。
具体的には、図３（ａ）に示すように、はじめに、基材１８に紫外線硬化型樹脂Ｒ１３の塗工液を塗工した後、微細凹凸形状が作製されている不図示の賦型用金型に基材１８を押圧し、紫外線を照射して紫外線硬化型樹脂Ｒ１３を硬化させる。
その後、硬化した紫外線硬化型樹脂を基材１８と一体に賦型用金型から離型する。このように、賦型用金型の微細凹凸形状を転写して、図３（ｂ）に示すように、基材１８の表面に、凹状溝１４及び凸部１５が交互に配列された凹凸形状を有する賦型樹脂層１３を作製する。

次に、図３（ｃ）に示すように、蒸着、スパッタリング等により、凹状溝１４及び凸部１５が形成された凹凸形状面の上面（図３（ｃ）中における上側の面）の全面に、金属材料を堆積させる。
このとき、凸部１５の頂部では、到来する金属材料が順次堆積して第１の金属線状部１６が形成される。一方、凹状溝１４に到来する金属材料は、その底面部に堆積して、第２の金属線状部１７が形成される。
第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７を形成した後、エッチング処理により隣接する第１の金属線状部１６間の空隙幅Ｓを拡大する。

上述したように蒸着やスパッタリング等により金属材料を凹凸形状面に堆積する場合、第１の金属線状部１６と第２の金属線状部１７との間の、凹状溝１４の壁面（凸部１５の側面）にも金属材料が付着することがある。この壁面に付着する金属材料は、極めて少量であって厚みが薄く、これにより金属材料層として機能することなく、第１の金属線状部１６と第２の金属線状部１７とは、互いに繋がることなく間隔を開けて配置されている。
よって、第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７は、幅方向（第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７の配列方向）について、隣接する第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７との間で絶縁性が担保される。そして、これにより、偏光子１２においては、偏光面による透過率の選択性が担保される。

しかし、例えば、蒸着により金属材料を堆積させる場合には、図３（ｄ）に示すように、第１の金属線状部１６において、厚み方向だけでなく、幅方向にも金属材料が成長して、第１の金属線状部１６間の空隙幅Ｓが極端に低下するおそれがある。
この空隙幅Ｓが極端に低下すると、第１の金属線状部１６の開口率（第１の金属線状部１６の配列方向における空隙幅Ｓの占める割合）が低下し、光の透過率が低下する。

そこで、本実施形態では、エッチング液を使用したエッチング処理により第１の金属線状部１６の開口率を増大させる。このエッチング処理では、第１の金属線状部１６の厚みＴ１（図２参照）も減少することになるが、この厚みＴ１の減少に比べて空隙幅Ｓをより多く広げることができる。
仮に、エッチング時間が余りに長いと、第２の金属線状部１７の厚みＴ２（図２参照）が薄くなって光学特性が劣化し、特に吸収軸方向（透過軸に直交する方向）の反射率（本実施形態では、Ｓ偏光の反射率Ｒｓ）が急激に低下する。一方、余りにエッチング時間が短いと、透過軸方向の透過率（本実施形態では、Ｐ偏光の透過率Ｔｐ）が低下する。また、エッチングの進行は、エッチング液の濃度や液温によっても左右される。
従って、エッチングの条件は、エッチング液の濃度、及び、エッチング液の温度、さらに、エッチング時間に関して、適切な条件を設定して行うとよい。

また、このエッチング処理により、凹状溝１４の壁面（凸部１５の側面）に付着した金属材料も全部又は一部が除去され、これにより第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７間の絶縁性を向上させ、偏光特性を向上することができる。
よって、エッチング処理を行ったことにより、図３（ｅ）に示すように、空隙幅Ｓを広げることができ、また、第１の金属線状部１６と第２の金属線状部１７との間が互いに繋がることなく、確実に間隔を開けることができる。これにより、偏光効率の向上が期待できる。
なお、上述したウェットエッチングに代えて、いわゆるドライエッチングにより空隙幅Ｓを広げるようにしてもよい。また、実用上充分に空隙幅Ｓが確保されている場合には、エッチング処理を省略してもよい。

本実施形態では、基材１８は、ロールに巻き取った長尺透明フィルム材から提供される形態としてもよい。このとき、賦型用金型は、周側面に円周方向に延長する向きに凸条が作成されて微細凹凸形状が形成されたロール版を使用し、基材１８の長手方向に延長する複数の凹状溝１４を作製する。そして、長尺状の基材１８に形成された賦型樹脂層１３の凸部１５及び凹状溝１４に、上述のように第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７を形成し、この製造工程の最終工程で、切断処理等が実行され、所望の形状の平面状の偏光子１２が製造される。
なお、これに限らず、基材１８は、枚葉状の部材を用いてもよいし、賦型用金型は、平板状の版を用いてもよい。

次に、平面状の偏光子１２に曲面形状を賦形する方法について説明する。
図４は、本実施形態の偏光子１２に保護層３０が形成された様子を示す図である。
まず、図４に示すように、平面状の偏光子１２を用意し、その賦型樹脂層１３の凹凸形状を有する面側に、保護層３０を形成する（保護層形成工程）。これにより、保護層付きの偏光子１２Ａが形成される。
本実施形態では、前述の製法により形成された平面状の偏光子１２を用いているが、これに限らず、例えば、基材１８等の各部が熱成形対応可能な材料より形成されているならば、前述の製法とは異なる方法により製造された偏光子を用いてもよい。

保護層３０を形成する材料は、図４に示すように、凹状溝１４内に十分に入り込み、凹状溝１４内及び隣り合う第１の金属線状部１６の間に充填されることが好ましい。
保護層３０を形成する材料を賦型樹脂層１３の凹凸形状を有する面に塗付した後、保護層３０を形成する材料に含まれる溶剤を乾燥させて硬化させ、保護層３０を形成する。
形成された保護層３０は、凹状溝１４内及び隣り合う第１の金属線状部１６の間に充填され、また、第１の金属線状部１６の上側も十分に厚く被覆している。なお、これに限らず、隣り合う第１の金属線状部１６の間に充填されているならば、例えば、第１の金属線状部１６の上端が保護層３０から露出している形態としてもよいし、凹状溝１４及び凸部１５による凹凸形状に沿って保護層３０が形成されているが凹状溝１４内を完全に充填せず、凹状溝１４内の一部に充填される形態としてもよい。
この保護層３０の厚さＴ３は、５００ｎｍ〜１μｍ程度であることが好ましい。

保護層３０を形成する材料は、水又は水系材料に対する溶性を有する樹脂を用いて形成されることが好ましい。これにより、保護層３０は、水又は水性材料により洗浄して、除去可能である。水系材料は、例えば、水とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）との混合溶剤が好適である。なお、保護層３０は、水に可溶である材料に形成されることが望ましい。
また、保護層３０は、後述する偏光子１２の熱成形工程時に溶融して第１の金属線状部１６間から脱落したり、第１の金属線状部１６同士が接触したりしないことが好ましく、ガラス転移温度Ｔｇが９０℃以上であることが好ましい。
本実施形態では、保護層３０を形成する材料は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）が好適である。なお、これに限らず、保護層３０は、ポリエステル系樹脂等を用いて形成してもく、適宜材料を選択してよい。また、保護層３０は、液体状に限らず、粉末状の部材を用いてもよい。

次に、図５、図６に示すように、保護層３０を形成した偏光子１２（保護層付き偏光子１２Ａ）に対して、熱成形により曲面形状を賦形する（熱成形工程）。
図５、図６は、本実施形態の保護層付き偏光子１２Ａに対して熱成形により曲面形状を賦形する工程の一例を示す図である。図５は、保護層付き偏光子１２Ａに賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側）が凸となる曲面形状を賦形する場合を示し、図６は、保護層付き偏光子１２Ａに賦型樹脂層１３側が凹となる曲面形状を賦型する場合を示している。図５、図６では、理解を容易にするために、偏光子１２の形状については簡略化して示している。

はじめに、図５を参照しながら、偏光子１２に賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側）が凸となる曲面形状を賦形する場合について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａを、ヒーター４０等により非接触で加熱し、軟化させる。
保護層付き偏光子１２Ａを加熱する温度は、基材１８のガラス転移温度Ｔｇ以上であることが好ましく、本実施形態では、例えば、１２０〜１７０℃である。
また、保護層付き偏光子１２Ａを加熱する加熱器としては、保護層付き偏光子１２Ａを非接触で加熱することが好ましく、上述のヒーター４０に限らず、オーブンやホットプレート等を用いることができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、碗状の凹部５５及びその周囲を囲む平坦部５２を有するメス型の成形型５０を用意し、保護層付き偏光子１２Ａを成形型５０上に配置する。このとき、保護層付き偏光子１２Ａの保護層３０側を下側（成形型５０側）とする。
成形型５０は、樹脂製としてもよいし、金属製としてもよい。また、この成形型５０の凹部５５の形状は、光学部材１０の曲面形状と対応している。
そして、図５（ｃ）に示すように、成形型５０の平坦部５２と保護層付き偏光子１２Ａとを接触させる。

次に、ヒーター等の加熱器によって、保護層付き偏光子１２Ａを加熱しながら、保護層付き偏光子１２Ａの上側（成形型５０とは反対側）から空圧を付与することによって、図５（ｄ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａと成形型５０とを密着させ、熱成形する。
なお、保護層付き偏光子１２Ａと成形型５０とは、成形型５０に設けられた孔５１から真空引きして、保護層付き偏光子１２Ａと成形型５０とを密着させてもよいし、保護層付き偏光子１２Ａの上側から空圧を付与しながら、さらに孔５１から真空引きして保護層付き偏光子１２Ａと成形型５０とを密着させてもよい。いずれにおいても、保護層付き偏光子１２Ａを加熱しながら、成形型５０と密着させることが好ましい。

そして、保護層付き偏光子１２Ａがその曲面形状を維持できるまで冷却した後、図５（ｅ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａを成形型５０から離型し、周縁部等の不要な部分を不図示のカッタ等で切断、除去する。
これにより、図５（ｆ）に示すような賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側、保護層３０側）が凸となるような曲面形状を有する保護層付き偏光子１２Ａが形成される。

次に、図６を参照しながら、偏光子１２に賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側）が凹となる曲面形状を賦形する場合について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａを、ヒーター４０等により非接触で加熱し、軟化させる。
保護層付き偏光子１２Ａを加熱する温度や加熱器については、前述の通りである。

次に、図６（ｂ）に示すように、面状の凸部６５及びその周囲を囲む平坦部６２を有するオス型の成形型６０を用意し、保護層付き偏光子１２Ａを成形型６０上に配置する。このとき、保護層付き偏光子１２Ａの保護層３０側を下側（成形型６０側）とする。
成形型６０は、前述の成形型５０と同様に、樹脂製としてもよいし、金属製としてもよい。また、この成形型６０の凸部６５の形状は、光学部材１０の曲面形状と対応していることが好ましい。

次に、図６（ｃ）に示すように、凸部６５の頂部６４と保護層付き偏光子１２Ａとを接触させる。
次に、ヒーター等の加熱器によって、保護層付き偏光子１２Ａを加熱しながら、保護層付き偏光子１２Ａの上側（成形型６０とは反対側）から空圧を付与することによって、図６（ｄ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａと成形型６０とを密着させ、熱成形する。
なお、保護層付き偏光子１２Ａと成形型６０とは、成形型６０に設けられた孔６１から真空引きして、保護層付き偏光子１２Ａと成形型６０を密着させてもよいし、保護層付き偏光子１２Ａの上側から空圧を付与しながら、さらに孔６１から真空引きして保護層付き偏光子１２Ａと成形型６０とを密着させてもよい。いずれにおいても、保護層付き偏光子１２Ａを加熱しながら、成形型６０と密着させることが好ましい。

そして、保護層付き偏光子１２Ａがその曲面形状を維持できるまで冷却した後、図６（ｅ）に示すように、保護層付き偏光子１２Ａを成形型６０から離型し、周縁部等の不要な部分を不図示のカッタ等で切断、除去する。
これにより、図６（ｆ）に示すような賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側、保護層３０側）が凹となるような曲面形状を有する保護層付き偏光子１２Ａが形成される。

なお、上述の熱成形工程の説明では、保護層付き偏光子１２Ａを加熱して軟化させ、圧空成形、真空成形、真空圧空成形することにより、保護層付き偏光子１２Ａに曲面形状を賦形する方法について説明したが、これに限らず、例えば、保護層付き偏光子１２Ａを加熱して軟化させ、両面側から成形型を押圧したり、成形型に対して押圧部材により押圧したりする等のプレス成型によって曲面形状を賦形してもよい。

仮に、保護層を設けないまま熱成形により偏光子１２に曲面形状を賦形すると、成形時の圧力等で隣り合う第１の金属線状部１６同士が接着してしまう場合がある。このような第１の金属線状部１６同士の接着は、偏光子１２の透過率の低下や偏光特性の低下を招き、好ましくない。
しかし、本実施形態のように、保護層３０を賦型樹脂層１３の凹凸形状に設け、保護層３０が少なくとも凹状溝１４内の一部及び隣り合う第１の金属線状部１６間に充填された形態とし、その状態で熱成形を行うことにより、熱成形による隣り合う第１の金属線状部１６同士の接着を抑制し、透過率の低下や偏光特性の低下を大幅に改善できる。

次に、曲面形状が賦形された保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを貼り合わせる（貼合工程）。
図７、図８は、本実施形態の保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを貼り合わせる工程の一例を示す図である。図７では、凸曲面１１ａを有する光学支持体１１と図５に示す工程で作製された賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側）が凸となるような曲面形状が賦形された保護層付き偏光子１２Ａとを貼合する場合を示している。図８では、凹曲面１１ｂを有する光学支持体１１と図６に示す工程で作製された賦型樹脂層１３側（凹凸形状面側）が凹となるような曲面形状が賦形された保護層付き偏光子１２Ａとを貼合する場合を示している。
まず、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、光学支持体１１に前述したアクリル樹脂系等の紫外線硬化型樹脂製の接着剤を塗布し、接合層１９を形成する。
接合層１９を形成する紫外線硬化型樹脂製の接着剤は、スピンコート法やディスペンサー等により、光学支持体１１の偏光子１２を貼合する面である凸曲面１１ａ、凹曲面１１ｂに塗布される。

次に、図７（ｂ）に示すように、光学支持体１１の凸形状に対応する凹形状７１を有する成形型７０を用意し、その上に、保護層３０側（賦型樹脂層１３側）を成形型７０側として、保護層付き偏光子１２Ａを配置し、その上にさらに接合層１９が形成された光学支持体１１を接合層１９が保護層付き偏光子１２Ａ側となるようにして積層する。そして、これらの積層体を押圧部材９０で成形型７０側に押圧しながら、光学支持体１１側から紫外線を照射する。
又は、図８（ｂ）に示すように、光学支持体１１の凹形状に対応する凸形状８１を有する成形型８０を用意し、その上に、保護層３０側（賦型樹脂層１３側）を成形型８０側として、保護層付き偏光子１２Ａを配置し、その上にさらに接合層１９が形成された光学支持体１１を接合層１９が保護層付き偏光子１２Ａ側となるようにして積層する。そして、これらの積層体を押圧部材９０で成形型８０側に押圧しながら、光学支持体１１側から紫外線を照射する。

この成形型７０，８０は、光学支持体１１よりもやわらかいもの（弾性力を有するもの）とすることが、押圧部材９０のプレス圧分布のムラを吸収し、均一なプレス圧を光学支持体１１及び保護層付き偏光子１２Ａに付加する観点から好ましい。本実施形態の成形型７０，８０は、樹脂製であるが、これに限定されない。
接合層１９が硬化するまで押圧部材９０で押圧した後、押圧部材９０及び成形型７０，８０を取り外す。これにより、図７（ｃ）、図８（ｃ）に示すように、光学支持体１１に保護層付き偏光子１２Ａが貼合された光学部材１０Ａが形成される。

次に、光学支持体１１に保護層付き偏光子１２Ａが貼合された光学部材１０Ａを、水で洗浄し、保護層３０を除去する（保護層除去工程）。
図９は、本実施形態の保護層付き偏光子１２Ａから保護層３０を除去する工程の一例を示す図である。
前述のように、保護層３０は、水又は水系材料によって洗浄され、除去可能な材料により形成されている。
図９（ａ），（ｂ）に示すように、作業者は、光学部材１０Ａを、水又は水系材料１０１を貯めた水槽１００内に配置する等して浸漬することにより、保護層３０を洗浄して光学部材１０Ａから除去してもよいし、水又は水系材料１０１を保護層３０上にかけ流す等して、保護層３０を洗浄して光学部材１０Ａから除去してもよい。なお、水又は水系材料に光学部材１０Ａを浸漬する際に、超音波振動等の振動等を与えてもよい。
保護層３０を除去した後、洗浄に使用した水分等を乾燥させる等により除去し、図９（ｃ），（ｄ）に示すように、曲面形状に沿って偏光子１２が積層された光学部材１０が完成する。

上述の製造方法により製造された曲面形状を有する偏光子１２及び光学部材１０について、Ｓ偏光の透過率Ｔｓ、及び、Ｐ偏光とＳ偏光との透過率比Ｔｐ／Ｔｓを測定したところ、曲面形状を有していない平面状である同様の偏光子及び光学部材に比べて、Ｓ偏光の透過率Ｔｓは維持され、かつ、Ｐ偏光とＳ偏光との透過率比Ｔｐ／Ｔｓが維持されていた。

以上のことから、本実施形態によれば、上述のように、熱成形により、容易にかつ安価に曲面形状を有する偏光子及びこれを備える光学部材１０を製造することができる。
また、本実施形態によれば、偏光子１２は、保護層３０を賦型樹脂層１３の凹凸形状に設け、保護層３０が少なくとも凹状溝１４内の一部及び隣り合う第１の金属線状部１６間に充填された形態とし、その状態で熱成形を行うので、熱成形によって、隣り合う第１の金属線状部１６同士が接着して透過率が低減することを抑制できる。これにより、曲面形状を熱成形により賦形しても、賦形前と同様のＰ偏光とＳ偏光との透過率比Ｔｐ／Ｔｓ、Ｓ偏光の透過率Ｔｓを維持することができる。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
（１）実施形態では、保護層付き偏光子１２Ａに曲面形状を付与する熱成形工程後に、保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを接合する例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、接合層として熱硬化型樹脂製の接着剤を用いる場合には、接合面に熱硬化型樹脂製の接着剤を塗付した光学支持体１１と保護層付き偏光子１２Ａとを積層した状態で熱成形を行って、保護層付き偏光子１２Ａに曲面形状を賦形し、かつ、光学支持体１１と保護層付き偏光子１２Ａと貼合してもよい。このような形態とすることにより、製造工程の短縮化を図ることができる。

（２）実施形態では、保護層３０は、保護層付き偏光子１２Ａと光学支持体１１とを接した後で水等で洗浄して除去される例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、保護層付き偏光子１２Ａに曲面形状を付与する熱成形工程後に、保護層３０を水等で洗浄して除去し、曲面形状を有する偏光子１２として提供してもよい。

（３）実施形態では、偏光子１２は、基材１８の一方の面に賦型樹脂層１３が紫外線硬化型樹脂により形成される例を示したが、これに限らず、賦型樹脂層１３は、基材１８により構成される形態としてもよい。すなわち、基材１８を加熱して軟化させた状態で賦型用金型に押圧して賦型処理を行って凹状溝１４の繰り返しによる微細な凹凸形状を形成してもよい。

（４）実施形態では、凹状溝１４は、偏光子１２の厚み方向及び凹状溝１４の配列方向に平行な断面における形状が矩形形状である例を挙げて説明したが、これに限らず、例えば、偏光子１２の厚み方向及び凹状溝１４の配列方向に平行な断面における形状が、底面側の寸法が凸部１５の頂部側の寸法よりも小さい台形形状である形態としてもよい。このとき、凸部１５は、上記断面において、頂部側の寸法が凹状溝１４の底面部側の寸法よりも小さい台形形状となる。
また、偏光子１２の厚み方向及び凹状溝１４の配列方向に平行な断面において、凹状溝１４及び凸部１５による凹凸形状が、正弦波形状である形態としてもよい。

（５）実施形態では、賦型樹脂層１３の表面に第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７を設ける例を示したが、これに限らず、例えば、賦型樹脂層１３の表面には、第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７との密着性を向上するために不図示の密着層を設け、その上に第１の金属線状部１６及び第２の金属線状部１７を設けてもよい。
この密着層は、特に制限されないが、主としてＳｉ（シリコン）又はその化合物を適用することができ、ＳｉＯ_ｘ（ｘは１以上２以下）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）等が好ましい。
密着層は、例えば、上述の材料を用いてスパッタリング等の表面処理により作製することができる。密着層の厚さは２ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましい。

（６）実施形態では、偏光子１２は、第１の金属線状部１６と第２の金属線状部１７との２層構造により構成される例を挙げて説明したが、これに限らず、偏光子１２は、第１の金属線状部１６のみによる１層構造としてもよい。
この場合、前述の実施形態に比べて、凹状溝１４の溝幅に対する凹状溝１４の深さを深くしたり、第１の金属線状部１６を形成する金属材料の堆積方向を変更したりすることにより、凸部１５の頂部に比べて凹状溝１４の底面部に堆積する金属材料を低減する。これにより、第１の金属線状部１６に比べて厚さの薄い第２の金属線状部１７を作製する。その後、エッチング処理によって第２の金属線状部１７を除去し、第１の金属線状部１６が取り残されるようにして、上述のような１層構造の偏光子１２を作製することができる。

なお、本実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。

１０ 光学部材
１１ 光学支持体
１２ 偏光子
１３ 賦型樹脂層
１４ 凹状溝
１５ 凸部
１６ 第１の金属線状部
１７ 第２の金属線状部
１８ 基材
１９ 接合層
３０ 保護層
５０，６０，７０，８０ 成形型

Claims (5)

1. 光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材と、
   前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部及び凹部が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層と、前記凹部内に設けられた凹部金属層とを有する凹凸形状部と、
   を有し、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させ、曲面形状を有する偏光子の製造方法であって、
   前記凹凸形状部に水又は水系材料への溶性を有する樹脂を塗布して、少なくとも前記凹部内の一部及び隣り合う前記凸部金属層の間に前記樹脂を充填し、保護層を形成する保護層形成工程と、
   前記保護層形成工程後に、熱成形により曲面形状を付与する熱成形工程と、
   を備える偏光子の製造方法。
2. 光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材と、
   前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部及び凹部が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層と、前記凹部内に設けられた凹部金属層とを有する凹凸形状部と、
   を有し、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる偏光子と、
   光透過性を有し、曲面形状を有する光学支持体と、
   を備え、前記偏光子が、前記基材の他方の面側を前記光学支持体側として、前記光学支持体の曲面形状に沿って設けられている光学部材の製造方法であって、
   前記偏光子の前記凹凸形状部に水又は水系材料への溶性を有する樹脂を塗布して、少なくとも前記凹部内の一部及び隣り合う前記凸部金属層の間に前記樹脂を充填し、保護層を形成する保護層形成工程と、
   前記保護層形成工程後に、熱成形により前記偏光子に曲面形状を付与する熱成形工程と、
   前記熱成形工程後に、前記光学支持体と前記偏光子とを貼合する貼合工程と、
   前記貼合工程の後に、前記保護層を除去する保護層除去工程と、
   を備える光学部材の製造方法。
3. 請求項２に記載の光学部材の製造方法において、
   保護層除去工程では、前記保護層は、水又は水系材料を用いて洗浄され、除去されること、
   を特徴とする光学部材の製造方法。
4. 特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる偏光子であって、
   光透過性を有する熱可塑性樹脂製の基材と、
   前記基材の一方の面側に形成され、厚み方向において前記基材とは反対側の面に、一方向に延在する凸部及び凹部が繰り返し連続して配列され、前記凸部上に設けられた凸部金属層と、前記凹部内に設けられた凹部金属層とを有する凹凸形状部と、
   を備え、
   曲面形状を有すること、
   を特徴とする偏光子。
5. 請求項４に記載の偏光子と、
   光透過性を有し、曲面形状を有する光学支持体と、
   を備える光学部材であって、
   前記偏光子は、前記基材の他方の面側を前記光学支持体側として、前記光学支持体の曲面形状に沿って設けられていること、
   を特徴とする光学部材。

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