JP6180089B2 - 光学素子及びそれを用いた投影型映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子及びそれを用いた投影型映像表示装置に関する。

投影型映像表示装置の一つとして、透過型液晶表示素子に基づく画像をスクリーン面に投影する液晶プロジェクタがある。液晶プロジェクタは、プレゼンテーションやホームシアター等に利用され、静止画又は動画を大画面サイズで投影することができる点で広く用いられている。

液晶プロジェクタにおいては、透過型液晶表示素子により画像変調を行って画像化される。カラー画像をスクリーン上に投影するための液晶プロジェクタの方式としては、複数の透過型液晶表示素子から構成される液晶パネルを３枚利用して画像変調を行う三板式の液晶プロジェクタや、１枚の液晶表示素子を用いて画像変調を行う単板式の液晶プロジェクタを挙げることができる。

液晶プロジェクタの透過型液晶表示素子の入射側及び出射側には、所定の偏光成分の光を得るための偏光板が配設される。入射側に配設された偏光板（偏光子）により得られた直線偏光成分の光源からの光は、透過型液晶表示素子に入射し、映像信号によって変調され、偏光状態が変化する。そして、液晶表示素子を透過した光は、出射側に配設された偏光板（検光子）により、所定の直線偏光成分に偏光状態が変化した状態になる。これにより、映像が投影される。

したがって、偏光子及び検光子は、液晶プロジェクタにおける必須構成部品であり、前記偏光板の光学的な特性が、投影される映像に大きな影響を及ぼすことになる。偏光子及び検光子には、所定の直線偏光成分の光を透過し、前記所定の直線偏光成分と直交する直線偏光成分の光を吸収する吸収型偏光板を用いることが多い。液晶プロジェクタとしては、光学的に高精度な偏光子を用いることが好ましいが、吸収型偏光板は、長期使用時の劣化や、うねり等の面状態の変化を起こし、投影画像の品位低下を招くため、液晶プロジェクタには不適である。この課題を解決するため、例えば、特許文献１には、偏光子に接着剤を介して剛性基板を貼り合せた構成において、接着剤の特性を調整することにより剛性基板からの偏光子の剥離を防止することが開示されている。

また、上記の課題を解決する他の方法としては、反射型偏光板の利用を挙げることができる。反射型偏光板は、所定の偏光成分の光を透過し、前記所定の偏光成分とは異なる偏光成分の光を反射する反射型偏光特性を有した偏光板である。反射型偏光板においては、偏光分離時の光の吸収（吸光）の割合が小さいため、吸光に伴う発熱を小さくでき、発熱による劣化は生じ難く、また、膨張及び収縮に伴う面状態の変化も生じ難くなる。このような反射型偏光板の一例として、ワイヤグリッド型偏光子を挙げることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、基材上に複数の導電体（金属細線）が平行に延在しており、金属細線の延在方向と直交する電場ベクトルを有する直線偏光成分の光を透過させ、金属細線の延在方向の電場ベクトルを有する直線偏光成分の光を反射する特性を有している。

このようなワイヤグリッド型偏光子を作製する方法としては、微細凹凸構造を有する基材に対して、斜め蒸着法を利用して、基材凸部の側面に導電体を蒸着する方法が挙げられる（特許文献２）。この方法によれば、工程を簡易なものとすることができるために生産性を高くすることができ、また、基材凸部の側面に導電体が蒸着されるため、導電体と基材凸部の接触面積を大きくでき、外力等による導電体の欠損を少なくできる。このようなワイヤグリッド型偏光子を、以下、ワイヤグリッド偏光板という。

特開２０１１−０３３９７０号公報 特開２００１−３３０７２８号公報

光源からの強い光が入射する液晶プロジェクタの偏光子としては、低吸光であるワイヤグリッド偏光板の使用が好ましい。特に、大面積を連続的に作製できるため、製造コストの低減が可能となる樹脂製のフィルムを基材に用いたワイヤグリッド偏光板は好適となる。しかしながら、前記樹脂製のフィルムを基材に用いたワイヤグリッド偏光板は、外的応力に対して変形し易く、面状態の変化防止のためには、何らかの支持体が必要となる。例えば、ガラス基板を支持体とすることも考えられるが、ガラス基板のコストや貼合加工コストが高価となってしまう。また、安価で易加工性である樹脂板の使用も考えられるが、複屈折特性を考慮した樹脂板を選択する必要があり、これは使用できる材料種が限定されることを意味する。また、支持体への貼合に関しては、界面の増加を意味するため、低透過率化に対する注意が必要となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れた光学素子及びそれを用いた投影型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の光学素子は、基材、及び前記基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、前記光学機能体を支持する支持部材と、を具備し、前記光学機能体は、前記光学機能層に複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有し、前記微細凹凸構造の少なくとも前記凸部に金属層を有するワイヤグリッド偏光板であり、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲し、前記支持部材に支持された前記光学機能体は、前記長尺平板部と同じ方向に湾曲するとともに張力が付与されており、前記長尺平板部の湾曲した方向と前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向とが平行又は直交であり、前記少なくとも一対の長尺平板部が略同一の幅であり、前記基材及び前記支持部材が樹脂で構成されていることを特徴とする。

本発明の光学素子においては、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲していることが好ましい。

本発明の光学素子においては、前記光学機能体は、前記光学機能層に複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有し、前記微細凹凸構造の少なくとも前記凸部に金属層を有するワイヤグリッド偏光板であり、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲しており、前記方向と前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向とが平行又は直交であることが好ましい。

本発明の光学素子においては、前記少なくとも一対の長尺平板部が略同一の幅であることが好ましい。

本発明の光学素子においては、前記光学機能体は、延伸されており、延伸方向は、前記金属ワイヤの延在方向と垂直な方向であり、前記延伸方向と、湾曲させられた前記長尺平板部の長尺方向とが平行であることが好ましい。
本発明の光学素子においては、前記長尺平板部は、二対を備えた枠体で構成され、二対のうちの一方の前記長尺平板部が、長手方向と同じ方向に湾曲し、他方の前記長尺平板部は、湾曲した前記長尺平板部の端部間を直線状に繋いでいる構成としてもよい。このとき、前記一方の長尺平板部と、前記他方の長尺平板部とは、異なる幅寸法で形成されており、幅の広い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第一の光学軸とが一致し、幅の狭い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第二の光学軸とが一致している構成とすることができる。
本発明の光学素子は、基材、及び前記基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、前記光学機能体を支持する支持部材と、を具備し、前記光学機能体は、前記光学機能層に複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有し、前記微細凹凸構造の少なくとも前記凸部に金属層を有するワイヤグリッド偏光板であり、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲し、前記支持部材に支持された前記光学機能体は、前記長尺平板部と同じ方向に湾曲するとともに張力が付与されており、前記長尺平板部の湾曲した方向と前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向とが平行又は直交であり、前記長尺平板部は、二対を備えた枠体で構成され、二対のうちの一方の前記長尺平板部が、長手方向と同じ方向に湾曲し、他方の前記長尺平板部は、湾曲した前記長尺平板部の端部間を直線状に繋いでおり、前記一方の長尺平板部と、前記他方の長尺平板部とは、異なる幅寸法で形成されており、幅の広い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第一の光学軸とが一致し、幅の狭い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第二の光学軸とが一致していることを特徴とする。

本発明の投影型映像表示装置は、光源と、前記光源から出射される光の光路上に配置された表示素子と、前記表示素子の前記光の入射側及び／又は出射側に配置された上記光学素子と、を具備することを特徴とする。

本発明の投影型映像表示装置においては、前記光学機能体が直線偏光成分の光を透過する偏光分離特性を有し、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲しており、前記方向と前記直線偏光成分の透過軸方向とが略平行あるいは略直交であることが好ましい。

本発明によれば、耐久性に優れた光学素子及びそれを用いた投影型映像表示装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る光学素子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光学素子を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光学素子を示す図である。 ワイヤグリッド偏光板の断面模式図である。 本発明の光学素子を備えた液晶プロジェクタを示す図である。

以下、本発明の一実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲内で適宜変更して実施することができる。

上述したように、液晶プロジェクタに偏光子を用いる場合、ワイヤグリッド偏光板を用いることが好ましい。ワイヤグリッド偏光板の吸光に伴う発熱は小さいものの、液晶プロジェクタ内部は高温となるため、光が透過する部分の面状態が変化してしまう可能性がある。つまり、温度及び湿度が変化する環境下においては、樹脂製のフィルムを基材としたワイヤグリッド偏光板（樹脂製の光学機能体）は、その面状態が変化し易く、光の透過特性等に影響を与える可能性がある。

本発明者らは、光学機能体に張力を付与した状態で支持部材により支持することにより、温度及び湿度の変化に環境下において光学機能体の面状態の変化を抑制することができることを見出した。樹脂製の光学機能体は、温度及び湿度の変化に伴って膨張あるいは収縮するが、膨張あるいは収縮する方向に規則性が無い場合、面状態は盛り上がったり、あるいは窪んだりしてしまい、面状態の変化が生じてしまう。そこで、光学機能体に張力を付与した状態で支持部材により支持することにより、光学機能体が膨張あるいは収縮する方向を一様とし、面状態の変化を抑制することを達成した。さらに、支持部材にも外的応力を付与することにより、支持部材自体の規則性の無い変形を防止できる。

すなわち、本発明の骨子は、基材、及び前記基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、前記光学機能体に張力を付与した状態で支持する支持部材と、を具備することにより、投影型映像表示装置において耐久性に優れた光学素子を提供することである。ここで、光学機能体の形態としては、支持部材に配設し易い形態、例えばシート状であることが好ましい。

図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る光学素子を示す図である。
図１Ａに示す光学素子１は、光学機能体を支持する支持部材１１を有する。この支持部材１１により光学機能体１２が張力を付与した状態で支持されている。光学機能体１２は、基材と、基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する。光学機能体１２の詳細な説明は後述する。図１Ａにおいては、光学機能体１２を支持した支持部材１１を湾曲させることにより光学機能体１２に張力を付与する場合について示している。また、図２Ａは、光学機能体１２を支持した支持部材１１を湾曲させる前の状態を示す図である。

光学機能体１２を支持する支持部材１１は、張力を付与した状態で光学機能体１２を支持可能であれば、その形状については特に限定されない。例えば、支持部材１１としては、その長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有する枠体とすることができる。このような枠体としては、図１Ａに示すように、長手方向を互いに平行にする二対の長尺平板部１１ａ，１１ｂを備えた枠体、図１Ｂに示すように、長手方向を互いに平行にする一対の長尺平板部１１ｃを備えた枠体等を挙げることができる。なお、図１Ｂにおいても、光学機能体１２を支持した支持部材１１を湾曲させることにより光学機能体１２に張力を付与する場合について示している。この場合において、枠体の外形形状としては、正方形、長方形等の矩形状、平行四辺形状、台形状等を挙げることができる。また、枠体は、光学機能体１２の光学機能層１２ａが露出するようにして外周を繋げた環状の構造（図１Ａに示す内側に開口を有する枠体）でも良く、外周が一部存在してない構造（不連続構造）（図１Ｂに示す一対の長尺平板部を有する枠体）であっても良い。

図１Ａに示すような長手方向を互いに平行にする二対の長尺平板部を備えた枠体を用いる場合において、例えば、それぞれの対の長尺平板部の幅を異なる構成とすることができる。このような構成にすることにより、光学機能体１２が偏光子であるときに、透過光の光学特性との対応づけが可能となる。例えば、幅が広い長尺平板部の長手方向と偏光子の第一の光学軸とを揃え、幅が狭い長尺平板部の長手方向と偏光子の第二の光学軸とを揃える。一方で、一対の長尺平板部の幅は、略同じとする構成としても良い。一対の長尺平板部の幅を略同じとすることにより、一対の長尺平板部を湾曲させて光学機能体に張力を付与するときに、一対の長尺平板部は同様の曲率をもって湾曲することとなり、温度及び湿度変化時の光学機能体の面状態の変化が小さくなる。

光学機能体１２を支持部材１１に支持する形態としては、例えば、図２Ｂに示すように、支持部材１１が板状体の枠体であり、中央に開口がある場合、開口に光学機能層を有する部分が位置するように枠体の一方の面に光学機能体１２の外周部を貼合してなる形態（光学機能体１２と支持部材１１とが光学機能体１２の外周部分Ｘで重畳する形態）や、図２Ｃに示すように、支持部材１１が板状体の枠体であり、中央に開口がある場合に開口の内周面に光学機能体１２の外周面が貼り付けられてなる形態（光学機能体１２と支持部材１１とが光学機能体１２の外周部分で重畳しない形態）等が挙げられる。ここで、外周部とは光学機能体１２の全外周を意味せず、本発明の効果を奏する範囲における光学機能体１２の外周であることを意味する。

光学機能体１２に張力を付与した状態で支持部材１１に支持する態様としては、例えば、図１に示すように、その長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有する枠体で光学機能体を支持し、その枠体を湾曲させる態様等が挙げられる。この態様は、湾曲した形状のハウジングに光学機能体を配置した態様とは異なる。湾曲した形状のケースに光学機能体を配置した態様では、光学機能体がケースに点接触又は面接触することになり、光学機能体においてケースと点接触又は面接触する部分に応力が加わり、光学機能体の光学機能層の状態に影響を及ぼすため、好ましくない。このように、その長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有する枠体で光学機能体を支持し、その枠体を湾曲させる態様で、光学機能体に張力を付与した状態で枠体に支持する場合には、光学機能体及び枠体は湾曲可能な材料（例えば、樹脂）で構成されていることが好ましい。また、この光学素子を投影型映像表示装置のような光学装置に組み込む場合、少なくとも一対の長尺平板部を有する枠体で光学機能体を支持した状態で輸送し、光学装置が設置されている場所で枠体を湾曲させて光学装置に組み込むことが好ましい。

光学機能体を、板状体で開口を持つ枠体で支持し、その枠体を湾曲させる態様としては、次の４つの態様が考えられる。
（ａ）光学機能層を枠体側に向けて光学機能体を枠体に貼り付け、光学機能層が内側になるように湾曲させる態様（図３Ａ）
（ｂ）光学機能層を枠体側に向けて光学機能体を枠体に貼り付け、光学機能層が外側になるように湾曲させる態様（図１Ａ）
（ｃ）光学機能層と反対側の面を枠体側に向けて光学機能体を枠体に貼り付け、光学機能層が内側になるように湾曲させる態様（図３Ｂ）
（ｄ）光学機能層と反対側の面を枠体側に向けて光学機能体を枠体に貼り付け、光学機能層が外内側になるように湾曲させる態様（図１Ｃ）

上記４つの態様のうち、適切な張力を発生させるという観点から、態様（ｄ）が好ましい。ここで、湾曲とは、一般的に湾曲させることを意味し、円や楕円に近似できるような形状に湾曲させる場合を含む。

なお、本発明において、張力を付与した状態とは、張力が発生してない状態に対して張力が発生していることを意味するものであり、支持部材により、張力を付与した光学機能体が支持されている状態を意味する。前記張力を付与した状態で光学機能体が支持されている状態の一例としては、光学機能体が支持部材により支持された光学素子が湾曲した状態を挙げることができる。湾曲による張力が光学機能体の膨張あるいは収縮方向を一様にするので、光学機能体の面状態の変化を抑制できる。なお、湾曲に係る曲率半径Ｒとしては、０．５ｍｍ以上３００ｍｍ以下であることが好ましいが、この範囲に限定されるものではない。

また、前記湾曲は、光学機能体の膨張・収縮に伴う支持部材の変形防止の効果を奏する。湾曲形状としては、光学素子に対してＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠した三点曲げ試験を実施した場合において、３０ｍＮ以上の荷重を付与した際の形状とすることが好ましい。前記光学機能体及び支持部材にＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠した三点曲げ試験で３０ｍＮ以上の荷重を与えた状態は、光学機能体に適切な張力を発生させるばかりでなく、支持部材にも外部応力を発生させるため、温度変化時の膨張あるいは収縮に伴う不具合の可能性を低減できる。なお、ここでいう三点曲げ試験は、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に対応可能な試験機で実施するものとし、曲げ試験速度１０ｍｍ／分で、支点間距離及び曲げ楔半径はＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠するものとする。また、支点間距離に対して本発明の光学素子の大きさが不足する場合には、支点間距離に対応可能な大きさの光学素子を作製して三点曲げ試験を実施するものとし、三点曲げ試験における厚みは、支持部材が存在する部分の厚みとする。

本光学素子は、光学機能体を支持する支持部材を有するため、光学機能体の厚みを薄くすることが可能であり、これにより、張力付与状態での収差を低減させることができる。したがって、光学機能体の厚さ、光学特性を考慮すると、３００μｍ以下であることが好ましい。

光学機能体は、所定の光学特性を示す光学機能層を有するものである。所定の光学特性としては、偏光分離特性、複屈折特性、光拡散特性、反射防止特性を挙げることができ、前記特性を複数有していても良い。例えば、光学機能体としては、偏光分離特性を有する吸収型偏光板、反射型偏光板や円偏光板といった偏光子を単種ないし複数種組み合わせた偏光板、同種の偏光子を重畳した偏光板、反射防止特性を有するモスアイ構造や単層ないし複数層の薄膜からなる反射防止層を有する偏光子、複屈折特性を有する位相差板、位相差板と前記偏光子等とを組み合わせたもの、光拡散機能を有したフィルム、このフィルムと前記偏光子や位相差板等とを組み合わせたもの、等を含むことができる。本発明は、特に、温度変化時の膨張あるいは収縮が大きい偏光分離特性および複屈折特性を有する光学素子に対して優れた効果を示す。

なお、ここでいう偏光分離特性とは、所定の偏光成分の光を透過する特性のみを意味するものであり、前記所定の偏光成分とは異なる偏光成分の光を吸収する吸収型偏光分離特性や、前記所定の偏光成分とは異なる偏光成分の光を反射する反射型偏光分離特性を含んでいる。また、分離する偏光成分が直線偏光あるいは円偏光のいずれであっても良い。なお、一般的に、光の偏光状態を視認することは難しいため、偏光分離特性を示す光学素子がどのような偏光成分の光を透過できるかを判別することは難しい。しかしながら、支持部材の形状等と対応づけたり、支持部材にマーキングを施したりすることにより、透過光の偏光成分を容易に把握することが可能となる。例えば、支持部材の特定の辺（例えば相対的に長い辺、マーキングを付けた辺）と特定の偏光成分（例えば透過軸方向）とを対応づけることにより、透過光の偏光成分を把握することが可能となる。また、支持部材が板状体で開口を持つ枠体である場合、開口の角部の曲率を変えて（例えば、隣り合う一対の角部を相対的に大きな曲率にする）、曲率と特定の偏光成分（例えば透過軸方向）とを対応づけることにより、透過光の偏光成分を把握することが可能となる。その他、長尺平板部の幅を変えたりや角部に切り欠きを形成し、特定の偏光成分（例えば透過軸方向）とを対応づけることにより、透過光の偏光成分を把握することが可能となる。

また、所定の光学特性として、偏光分離特性の他に、複屈折特性（位相差）や反射防止特性も挙げることができる。本発明の光学素子を湾曲させた状態においては、光が一方向から入射したとしても、光学機能体への入射角度は位置によって異なる。このため、ナノメーターサイズの微細凹凸構造（微細凹凸構造がナノメーターサイズであって、例えば、周期性を有した凹凸のピッチや凹凸の高低差が１０ナノメーターから１０００ナノメーターのもの）を用いることにより、角度依存性が小さい状態で複屈折特性（位相差）（モスアイ構造）、反射防止特性、偏光分離特性（ワイヤグリッド構造）を発揮させることができる。なお、微細凹凸構造については後述する。

光学機能体の光学機能層とは、前記光学特性を発揮する層をいう。例えば、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合には、光学機能層は、複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有する。

支持部材は、光学機能体の強度を向上させる材料・構造であることが好ましい。例えば、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合に、支持部材は、金属ワイヤの損傷を防止できる材料・構造であることが好ましい。また、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合、支持部材は、使用波長領域において、実質的に光を遮光あるいは拡散できる材料で構成しても良い。これにより、支持部材の形状に応じて、測定領域（支持部材の開口の内側）を正確に規定することができ、光学装置に組み込んだときに、迷光防止効果も得られる。

支持部材の材料としては制限が無く、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、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、ポリアクリレート樹脂、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、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、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、トリアセチルセルロース樹脂（ＴＡＣ）等や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂や熱硬化型樹脂、無機系材料を挙げることができる。また、ＵＶ硬化型樹脂や熱硬化型樹脂と、ガラスや金属等の無機系材料、ガラスを含む樹脂基材、熱可塑性樹脂等とを組み合わせて用いても良い。なお、組み合わせて用いることができるとは、複数材料を混ぜ合わせて用いる態様、個々の材料で形成された部材を貼着又は接触させて用いる態様のいずれの態様も含むことを意味する。加工性、耐熱性等の観点から、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＴ樹脂を用いることが好ましい。また、支持部材に使用する樹脂等を着色することにより、光学素子の表裏判別を容易にすることができ、特に、支持部材の透過率が５０％以下あるいはヘイズが３０％以上となるように調整することによって、光学装置に組み込んだときに、迷光防止効果が得られるので好ましい。

支持部材の厚みには制限はないが、支持部材に支持される光学機能体の厚さよりも厚くすることが好ましく、支持部材と光学機能体とで厚みの差を設けることで、光学機能体への接触を防止できる。例えば、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合、微細凹凸構造への接触等による傷つき等から保護することができる。また、支持部材に支持されている部分以外の領域においては、金属ワイヤ間を屈折率が小さい空気層とすることができる。これにより、優れた偏光分離特性を得ることができる。また、支持部材の屈折率や複屈折特性等に起因した光学的歪みの影響による偏光分離特性の低下を防止できる。なお、光学素子の低温あるいは高温環境、高湿度環境への耐性を向上させるために、支持部材の厚みと幅を調整したり、温度変化時の膨張収縮を考慮して支持部材の材料を選択したり、支持部材の材料をあらかじめアニール処理したりしても良い。

本光学素子において、光学機能体を支持部材に支持させる場合、例えば、光学機能体を支持部材に接着する。光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合に、支持部材とワイヤグリッド偏光板の微細凹凸構造側が接着層を介して支持部材に接着されるときには、接着剤が微細凹凸構造の凹部に充填されるので、接着面積の拡大により支持部材とワイヤグリッド偏光板との間の接着性が向上する。なお、本実施の形態において、接着剤は必ずしも微細凹凸構造の凹部に充填していなくてもよい。

使用する接着剤には、様々な接着剤を用いることができるが、加工性の観点から、固形のシート状のものが好ましく、一例としては、粘着シート（粘着剤）を挙げることができる。

ここで、接着剤に粘着剤を用いた場合を例示する。粘着剤の材料としては、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、調達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）が好ましい。なお、粘着剤は、被着体間（支持部材とワイヤグリッド偏光板との間）の膨張及び収縮といった応力を緩和できるため、好適に使用できる。

光学機能体がワイヤグリッド偏光板の場合には、金属ワイヤが低い酸耐性であるので酸成分を極力含まない粘着剤を用いることが好ましい。このような粘着剤で金属ワイヤ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の劣化を抑制すると共に、粘着剤に含まれる酸に起因して金属ワイヤ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以下である材料が好ましい。この数値以下の酸強度であれば、粘着剤に含まれる酸によって金属ワイヤが劣化して、ワイヤグリッド偏光板の偏光分離特性が変動することを抑制することができる。

また、粘着剤としては、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、金属ワイヤと支持部材とを永久接着することができ、高温高湿度環境等においても支持部材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。

さらに、光学機能体がワイヤグリッド偏光板の場合には、樹脂構造中にヒドロキシル基を有する粘着剤が偏光特性の低下抑止の観点から好ましい。

なお、粘着剤には、添加剤を加えてもよい。添加剤としては、屈折率調整剤や粘着付与剤、充填剤、顔料、希釈剤等や、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。

ここで、光学機能体が所定の直線偏光成分の光を透過する偏光分離特性を有するワイヤグリッド偏光板である場合の光学素子についてより詳細に説明する。

ワイヤグリッド偏光板は、基材と、この基材の表面に設けられ複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造と、微細凹凸構造の少なくとも凸部に形成された金属ワイヤと、を有する。このワイヤグリッド偏光板は、例えば、微細凹凸構造を有するフィルム基材の微細凹凸構造における凸部に対して斜め蒸着法等により金属ワイヤを形成する方法等により製造される。

図４は、ワイヤグリッド偏光板の断面模式図である。図４に示すように、ワイヤグリッド偏光板は、基材２０と、この基材２０の表面に設けられた微細凹凸構造２０ａと、微細凹凸構造の少なくとも凸部に形成された金属ワイヤ２１と、を有する。微細凹凸構造１０ａは、光学素子の基準面の面内方向（図４の左右方向及び奥行方向）に連続して延在するように設けられた複数の凸部Ａ及び複数の凹部Ｂを有する。

基材２０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く、樹脂材料を用いることが好ましい。基材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上記熱可塑性樹脂や、トリアセテート樹脂とを組み合わせたり、単独で用いて基材を構成させたりすることができる他、ガラス等の無機材料（例えば、ガラスフィラー）を組み合わせることも可能である。なお、前記ＵＶ硬化性樹脂を硬化させるために、ＵＶ光を発する光源を使用したり、電子線を発する光源を利用したりすることも可能である。

基材２０に設けられた微細凹凸構造２０ａの凸部Ａに金属膜を選択的に設けることにより金属ワイヤを形成することができる。微細凹凸構造２０ａの周期（凸部間のピッチＰ）は特に限定されないが、偏光特性を発揮させる周期にすることが望ましい。一般に、ワイヤグリッド偏光板は、金属ワイヤの間隔（周期）が小さくなるほど幅広い波長帯域で良好な偏光特性を示す。金属ワイヤが空気（屈折率１．０）と接し、接着性物質で被覆されない場合には、金属ワイヤの間隔を、対象とする光の波長の１／４〜１／３とすることで、実用的に十分な偏光特性を示すことになるが、金属ワイヤを接着性物質で被覆する場合、接着性物質の屈折率の影響を考慮して、金属ワイヤの間隔を、対象とする光の波長の１／５〜１／４の周期とすることがさらに好ましい。このため、可視光領域の光の利用を考慮する場合、金属ワイヤの間隔を１５０ｎｍ以下とすることが好ましく、さらに好ましくは金属ワイヤの間隔を１３０ｎｍ以下とすることであり、最も好ましくは金属ワイヤの間隔を１００ｎｍ以下とすることである。なお、金属ワイヤの間隔の下限は製造工程上５０ｎｍである。

基材表面に形成する微細凹凸構造の形状としては、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持つことを意味する。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または正弦波状であることが好ましい。

また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂被膜と、ガラスなどの無機基材（例えば、ガラスフィラー）、又は熱可塑性樹脂やトリアセテート樹脂等の樹脂基材とを組み合わせて基材を構成してもよい。この場合、無機基材又は樹脂基材上に形成された樹脂被膜の表面に所定の周期を有する微細凹凸構造を形成することもできる。鏡面性に優れた平滑性の高い表面が得られるという観点から、樹脂被膜の膜厚は、０．００５μｍ以上３μｍ以下とすることが好ましい。

金属ワイヤは、微細凹凸構造の少なくとも凸部に形成される。この場合、凸部の少なくとも側面に部分的に金属を被着させることにより所定の方向に連続して延在する金属ワイヤを設けることができる。

金属ワイヤは、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の導電材料を用いて形成することができる。特に、アルミニウムもしくは銀を用いて金属ワイヤ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。

金属ワイヤの周期（ピッチ）については、上記の通りであるが、金属ワイヤが連続して延在する方向に垂直な方向における断面視において、金属ワイヤのデューティ比は０．２以上０．８以下であることが好ましい。また、金属ワイヤのアスペクト比は０．５以上２．０以下であることが好ましい。これにより、全光透過率を向上することができる。

ここで、金属ワイヤのデューティ比とは、前記断面視における金属ワイヤの幅ｗと、それ以外の部分（空気や樹脂など）の幅Ｗとの比ｗ／Ｗをいい、例えば、微細凹凸構造の平均高さ（半値幅となる高さ）において算出される値である。つまり、デューティ比が十分に小さいということは、金属ワイヤが十分に細いことを意味する。また、金属ワイヤのアスペクト比とは、金属ワイヤの幅ｗと、金属ワイヤの高さｈとの比ｈ／ｗをいうものとする。つまり、アスペクト比が十分に大きいということは、金属ワイヤが十分に細いことを意味する。

金属ワイヤの形成方法に特に制限は無い。例えば、電子線リソグラフィ法又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とを用いて形成する方法や、斜め蒸着法によって形成する方法などが挙げられる。金属ワイヤは非常に薄く形成する必要があるため、生産性、光学対称性の観点からは、斜め蒸着法を用いることが好ましい。

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しても良い。エッチング方法は、基材や後述する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。ただし、金属ワイヤは非常に薄く形成されるため上記のエッチング除去は必須ではない。

基材を構成する材料と金属ワイヤとの密着性向上のために、両者の間に両者と密着性の高い誘電体材料を介在させてもよい。基材と金属ワイヤの密着性が高いと、基材からの金属ワイヤの剥離を防ぎ、偏光度の低下を抑えることができる。好適に用いることができる誘電体としては、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。

このようなワイヤグリッド偏光板を支持部材に配設してなる光学素子において、その長手方向を互いに平行にする長尺平板部が同じ方向に湾曲しているときに、この方向とワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向（直線偏光成分の透過軸方向）とが平行又は直交であることが好ましい。これにより、湾曲による透過光の偏光状態が面内で不均一となることを防止でき、コントラスト比（消光比）の低下を防止することができる。

また、光学機能体が延伸されたものである場合、その延伸方向と支持部材の長尺平板部の長手方向とを平行にすることにより、歪み（うねり）をさらに小さくすることができる。例えば、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合、金属ワイヤの延在方向に垂直な方向が延伸方向であるので、この延伸方向と支持部材の長尺平板部の長手方向とを平行にすることにより、歪み（うねり）をさらに小さくすることができる。

次に、上述した光学素子の製造方法について説明する。ここでは支持部材が板状体の枠体（長手方向が互いに平行な二対の長尺平板部で構成された矩形外形の枠体）であり、光学機能体がシート状である場合で説明する。

まず、外形が矩形である樹脂板状体の一方の面に粘着シートを貼り合せて接着層を形成する。次いで、この樹脂板状体の中央部に、板状体の外形の相似形状である開口を形成するように抜き加工を施す。これにより、光学機能体が露出する領域を有する枠体が作製される。次いで、枠体の粘着シートが貼り合された面にシート状の光学機能体を貼り合せる。最後に、枠体の外側の光学機能体を切り落とす。このようにして本発明の光学素子を製造することができる。

上記の製造方法では、あらかじめ接着層を形成した樹脂板状体に抜き加工を施しているが、抜き加工を施して得られた枠体に、ディスペンサ等を用いて接着剤を塗布し、光学機能体を枠体に貼り合せても良い。その他、光学機能体上に、選択的に接着層を形成した後、枠体と貼り合わせも良い。

なお、シート状の光学機能体と樹脂製の枠体とを用いることにより、貼り合わせ及び切り落とし加工性が良好となるため、樹脂板状体の一方の面から複数の光学素子を連続的に一括して作製することができるようになり、製造コストを安価とすることが可能となる。

本発明の光学素子は、基材、及び基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、光学機能体に張力を付与した状態で支持する支持部材と、を具備することを特徴とする。この場合、支持部材及び光学機能体を湾曲させることにより光学機能体に張力を付与する。

このような構成により、温度及び湿度の変化に伴う光学機能体の状態の変化が小さくすることができ、透過光の分布の変化や、偏光分離特性を有する場合には偏光状態の変化を抑えることができる。例えば、本発明の光学素子を液晶プロジェクタの偏光子として用いた場合には、温度及び湿度の変化に伴う投影画像の品位を低下させることを防止できる。さらに、本発明の光学素子は枠体のような支持部材を有するため、液晶プロジェクタ等の光学装置に設置する際の固定が容易となるばかりでなく、支持部材にマーキングを行うことにより、表裏判別、偏光軸や光軸といった異方性の光学特性を有する光学機能体の軸方向判別、光学装置に設置する際の軸方向調整が容易となる。

本実施の形態に係るワイヤグリッド構造を有する光学素子は、偏光を利用する様々な光学装置に適用することができる。以下に一例として、投影型映像表示装置である液晶プロジェクタでの適用例を説明する。この液晶プロジェクタは、例えば、光源と、この光源から出射される光の光路上に配置された表示素子と、表示素子の光の入射側及び／又は出射側に配置された上記光学素子と、を主に備える。当然ではあるが、本発明の光学装置は、この適用範囲に制限されるものではなく、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルカメラ、各種センサー等に適用することができる。

図５は、本発明の光学素子を備えた液晶プロジェクタを示す図である。ここでは、光学素子の光学機能体がワイヤグリッド偏光板であり、支持部材が枠体であり、中央部でワイヤグリッド偏光板が露出している場合について説明する。図５に示す液晶プロジェクタは、ＬＥＤなどの光源３１と、光源３１の後段に配置された照明光学装置３２と、照明光学装置３２の後段に配置された画像合成光学装置３３と、画像合成光学装置３３の後段に配置された投射光学装置３４と、を具備する。

この液晶プロジェクタにおいては、光源３１から出射された白色光が照明光学装置３２で所定方向の直線偏光光（例えば、Ｓ偏光）に揃えられた後、白色光に含まれる青色（Ｂ）光が第１の光路Ｌ１に分離され、緑色（Ｇ）光が第２の光路Ｌ２に分離され、赤色（Ｒ）光が第３の光路Ｌ３に分離される。そして、第１の光路Ｌ１、第２の光路Ｌ２、第３の光路Ｌ３に分離されて画像合成光学装置３３に入光する青色光、緑色光及び赤色光からそれぞれ画像光を形成した後、３色の画像光を合成した画像光を投射光学装置３４でスクリーン上に拡大投影する。

光源３１は、光源ランプ３１１と、光源ランプ３１１から出射された白色光を反射して略一方向に揃える反射鏡３１２と、を具備する。光源ランプ３１１は、白色光を出射する。反射鏡３１２は、光源ランプ３１１から出射された白色光を光路Ｌに沿って照明光学装置３２に向けて反射する。

照明光学装置３２は、光源３１の後段に配置された装置本体３２１と、装置本体３２１の後段に配置されたダイクロイックミラー３２２ａと、ダイクロイックミラー３２２ａの後段の第１の光路Ｌ１上に配置される反射ミラー３２３ａと、ダイクロイックミラー３２２ａの後段に配置されたダイクロイックミラー３２２ｂと、ダイクロイックミラー３２２ｂの後段の第３の光路Ｌ３上に配置された反射ミラー３２３ｂ，３２３ｃ及びリレーレンズ３２４ａ，３２４ｂと、を備える。

装置本体３２１は、光源３１から出射された白色光を偏光変換素子、レンズアレイ、及びリレーレンズ（不図示）を介して略一方向に揃った直線偏光光（例えば、Ｓ偏光）の平行光とし、平行光を光路Ｌに沿ってダイクロイックミラー３２２ａに向けて出光する。

ダイクロイックミラー３２２ａ，３２２ｂは、光源３１からの光路Ｌ上に配置される。ダイクロイックミラー３２２ａ，３２２ｂは、ガラス基板上にＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_３、ＭｇＦ_２などの誘電体膜が積層されて構成され、可視領域の特定の波長領域を透過し、他の波長領域を反射する。本実施の形態においては、ダイクロイックミラー３２２ａは、可視光の緑色光以上の波長領域（例えば、４９５ｎｍ以上）である緑色光及び赤色光を透過し、緑色光未満の波長領域である青色光を反射する。また、ダイクロイックミラー３２２ｂは、可視光の赤色光以上の波長領域（例えば、６２０ｎｍ以上）である赤色光を透過し、赤色光未満の波長領域である緑色光及び青色光を反射する。

ダイクロイックミラー３２２ａは、その主面が光源３１からの光路Ｌに対して４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー３２２ａは、装置本体３２１から出光した白色光に含まれる青色光を反射ミラー３２３ａに向けて光路Ｌと略直交する方向（紙面上方向）に反射し、青色光を第１の光路Ｌ１に分離する。反射ミラー３２３ａは、その主面がダイクロイックミラー３２２ａと対向するように配置され、青色光を画像合成光学装置３３に向けて光源３１からの光路Ｌと略同一方向（紙面左方向）に反射する。また、ダイクロイックミラー３２２ａは、白色光に含まれる赤色光及び緑色光を透過する。

ダイクロイックミラー３２２ｂは、その主面が光源３１からの光路Ｌに対して４５度傾斜して配置される。ダイクロイックミラー３２２ｂは、ダイクロイックミラー３２２ａを透過した緑色光を画像合成光学装置３３に向けて光路Ｌと略直交する方向（紙面上方向）に反射し、緑色光を第２の光路Ｌ２に分離する。また、ダイクロイックミラー３２２ｂは、ダイクロイックミラー３２２ａを透過した赤色光を透過し、赤色光を第３の光路Ｌ３に分離する。

反射ミラー３２３ｂ，３２３ｃは、その主面が第３の光路Ｌ３に対してそれぞれ４５度傾斜して配置される。反射ミラー３２３ｂは、ダイクロイックミラー３２２ｂによって分離された赤色光を光源３１からの光路Ｌと直交する方向（紙面上方向）に向けて反射する。また、反射ミラー３２３ｃは、反射ミラー３２３ｂによって反射された赤色光を画像合成光学装置３３に向けて光源３１からの光路Ｌと略逆方向（紙面右方向）に反射する。

リレーレンズ３２４ａは、ダイクロイックミラー３２２ｂと反射ミラー３２３ｂとの間に配置され、リレーレンズ３２４ｂは、反射ミラー３２３ｂと反射ミラー３２３ｃとの間に配置される。リレーレンズ３２４ａ，３２４ｂは、第１の光路Ｌ１及び第２の光路Ｌ２に対して光路長が長くなる第３の光路Ｌ３に分離される赤色光を光軸調整し、画像合成光学装置３３で合成される画像光の色むらを低減する。

画像合成光学装置３３は、第１の光路Ｌ１上に配置されるリレーレンズ３３１Ｂ、入射側偏光子３３２Ｂ、液晶パネル３３３Ｂ及び出射側偏光子３３４Ｂと、第２の光路Ｌ２上に配置されるリレーレンズ３３１Ｇ、入射側偏光子３３２Ｇ、液晶パネル３３３Ｇ及び出射側偏光子３３４Ｇと、第３の光路Ｌ３上に配置されるリレーレンズ３３１Ｒ、入射側偏光子３３２Ｒ、液晶パネル３３３Ｒ及び出射側偏光子３３４Ｒと、を備える。画像合成光学装置３３は、照明光学装置３２で分離された赤色光、緑色光、青色光を液晶パネル３３３Ｒ，３３３Ｇ，３３３Ｂで変調してそれぞれ画像光を形成し、形成した３色の画像光をＲＧＢ合成ダイクロイックプリズム３３５で合成して投射光学装置３４に出光する。

投射光学装置３４は、複数のレンズを組み合わせて構成される。投射光学装置３４は、画像合成光学装置３３から出射された画像光をスクリーン上に拡大投影する。

本発明の光学素子は、液晶プロジェクタの入射側偏光子及び／又は出射側偏光子に用いることができる。この場合において、光学素子は湾曲しており、そのワイヤグリッド構造面が液晶パネルに対面するように配置されていることが好ましい。このような配置により、ワイヤグリッド偏光板における基材の面内及び厚さ方向の複屈折特性の影響を排除できるため、投影される映像のコントラスト比を向上させることができる。なお、光学素子は、光学素子のいずれの主面側に湾曲していても良い。

なお、光学素子は湾曲しているため、迷光の低減、あるいは光のリサイクル効果の向上といった二次的な効果も期待できる。例えば、迷光を低減するために、ワイヤグリッド構造を透過できない偏光成分の光を、液晶プロジェクタ内部の光学系の光路から外れるように、光学部材の湾曲率を調整しても良い。また、光のリサイクル効率を向上させるために、液晶プロジェクタ内部の光学系の光路に留まるよう、光学素子の湾曲率を調整して、ワイヤグリッド構造を透過できない偏光成分の光を反射させても良い。さらに、本発明の光学素子においては、枠体の中央部のワイヤグリッド偏光板は薄くできるため、透過する光に対する収差等の影響を小さくでき、また、放熱性も良好となる。

以下、本発明の効果を明確にするための実施例について説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。ここでは、光学素子の光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合について説明する。

（実施例）
（金型の作製）
微細凹凸構造の凸部及び凹部が一方向に沿って延在し、微細凹凸構造の延在方向と垂直な断面におけるピッチ（図４におけるピッチＰ）が１００ｎｍである微細凹凸構造を有するシリコン基板を、フォトリソグラフィ技術により作製した。シリコン基板の微細凹凸構造の凸部の最高部から凹部の最低部までの高さは概略９０ｎｍであった。

ＰＥＴフィルム（Ａ−４３００、東洋紡社製）上にアクリル系ＵＶ硬化型樹脂（屈折率１．５２）を厚さ約３μｍで塗布し、シリコン基板における微細凹凸構造を有する面がＵＶ硬化型樹脂と接するようにしてＰＥＴフィルムにシリコン基板を配置した。次いで、中心波長が３６５ｎｍであるＵＶランプを用いて、ＰＥＴフィルム側から１０００ｍＪ／ｃｍ^２でＵＶ照射し、シリコン基板の微細凹凸構造をＰＥＴフィルム上に転写した。ＰＥＴフィルムの表面と微細凹凸構造をＳＥＭで観察したところ、微細凹凸構造の凸部及び凹部が一方向に沿って延在しており、そのピッチは１００ｎｍであり、シリコン基板の微細凹凸構造が転写できていることを確認した。

次いで、上記ＰＥＴフィルムの微細凹凸構造面に、スパッタリングにより白金パラジウムで微細凹凸構造を被覆した後（導電化処理）、白金パラジウム層上にニッケルを電気メッキし、微細凹凸構造を表面に有するニッケルスタンパを作製した。なお、ニッケルスタンパを以下金型とする。

（ＵＶ硬化型樹脂を用いた微細凹凸構造転写フィルムの作製）
前記金型を用いて、表面に微細凹凸構造を有する基材（以下、転写フィルム）を作製するため、厚み８０μｍのトリアセチルセルロース系樹脂からなるＴＡＣフィルム（ＴＤ８０ＵＬ−Ｈ、富士フイルム社製）を用いた。なお、ＴＡＣフィルムの波長５５０ｎｍにおける面内位相差値は３．５ｎｍであった。なお、面内位相差値の測定では、平行ニコル法を利用した偏光解析装置（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ−ＷＲ）を用い、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。

このＴＡＣフィルムに、アクリル系ＵＶ硬化型樹脂（屈折率１．５２）を厚さ約３μｍで塗布し、微細凹凸構造を有する面がアクリル系ＵＶ硬化型樹脂に向くようにして金型を重ねた。波長４０５ｎｍの光を発するＵＶ―ＬＥＤランプを操作して、ＴＡＣフィルム側から１０００ｍＪ／ｃｍ^２相当の光照射を行い、金型の微細凹凸構造をＵＶ硬化型樹脂上に転写した。その後、ＴＡＣフィルムを金型から剥離し、ＵＶ硬化型樹脂からなる基材表面に微細凹凸構造を転写した転写フィルムを作製した。転写フィルムの、断面視における微細凹凸構造をＳＥＭで観察したところ、ピッチ（隣接する２つの凸部の間隔）は１００ｎｍであり、微細凹凸構造の凸部の最高部から凹部の最低部までの高さの差は９０ｎｍであった。

（スパッタリング法を用いた誘電体層の形成）
次に、転写フィルムの微細凹凸構造を有する基材表面に、スパッタリング法により二酸化珪素を成膜して誘電体層を形成した。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の厚みが平膜換算で３ｎｍとなるようにした。

（斜め蒸着法を用いた金属ワイヤの形成）
次に、転写フィルムの微細凹凸構造を有する基材表面に、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。断面視において、転写フィルムの垂直方向に対する蒸着角を１８度とし、Ａｌ平均厚みが１２５ｎｍとなるようにＡｌを蒸着した。なお、Ａｌ平均厚みとは、表面が平滑なガラス基板を転写フィルムと共に蒸着装置内に挿入し、蒸着された平滑ガラス基板上のＡｌ厚みを測定したものであり、平滑ガラス基板上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）
不要Ａｌの除去のため、Ａｌを蒸着した転写フィルムを０．１重量％水酸化ナトリウム水溶液に室温下で浸漬し、その後すぐに水洗してフィルムを乾燥させた。日本分光株式会社製ＶＡＰ−７０７０を用いて、波長５５５ｎｍにおける平行透過率を測定したところ、平行透過率が８５．２％であった。前記ワイヤグリッド偏光板の断面視における微細凹凸構造及び金属ワイヤの形状をＳＥＭにて観察したところ、金属ワイヤは、基材上の微細凹凸構造の凸部の一方の側面に偏在していた。また、金属ワイヤは、微細凹凸構造の概略最低部から最高部に伸び、且つ、少なくともその一部が微細凹凸構造の凸部の最高部より上方に設けられていた。

（支持部材の配設）
外形が矩形である樹脂板状体の一方の面に粘着シートを貼り合せて接着層を形成した。次いで、この樹脂板状体の中央部に、板状体の外形の相似形状である開口を形成するように抜き加工を施した。これにより、ワイヤグリッド偏光板が露出する領域を有する枠体を作製した。次いで、枠体の粘着シートが貼り合された面にシート状のワイヤグリッド偏光板を貼り合せた。最後に、枠体の外側のワイヤグリッド偏光板を切り落とした。このようにして光学素子を製造した。なお、枠体の長尺平板部の長手方向は、ワイヤグリッド偏光板の透過軸方向と略平行又は略直交となるようにした。

枠体にワイヤグリッド偏光板を貼り付けた光学素子を湾曲させて実施例の光学素子とした。この光学素子を温度８０度の高温環境下に１２０時間置いた。なお、光学素子は、湾曲に係る曲率半径Ｒが０．５ｍｍ以上３００ｍｍ以下、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠した三点曲げ試験を実施した場合において３０ｍＮ以上の荷重を付与した際の湾曲形状でとし、ワイヤグリッド偏光板の透過軸が、長尺平板部と概略平行となるようにした。

温度８０度の高温環境下に１２０時間置いた実施例の光学素子を、室温環境下で３０分置いた後、面状態の変化（外観の形状変化）を目視によって評価した。外観の形状変化の評価は、高温環境下に置いた複数のサンプルと高温環境下に置かないサンプルを比較することにより行い、サンプルに入射させた光の反射光の状態から形状変化を判断した。

また、温度８０度の高温環境下に１２０時間置き、室温環境下で３０分置いた後の実施例の光学素子の平行透過率を日本分光株式会社製ＶＡＰ−７０７０により測定したところ、８５．１％であり問題のないレベルであった。なお、日本分光株式会社製ＶＡＰ−７０７０は、光源近傍に測定用偏光子を備えており、測定サンプルに直線偏光の測定光を入光させることで分光測定を行った。

（比較例）
枠体にワイヤグリッド偏光板を貼り付けた光学素子を湾曲させないこと以外は実施例と同様にして比較例の光学素子を作製した。比較例の光学素子を、温度８０度の高温環境下に１２０時間置き、室温環境下で３０分置いた後、面状態の変化（外観の形状変化）を実施例と同様にして目視によって評価した。また、比較例の光学素子について、実施例と同様にして透過率を調べたところ８５．０であった。

実施例の光学素子及び比較例の光学素子共に、高温環境下に置く以前のサンプルには、凹凸は無かった。高温環境下に置いたサンプルについては、実施例の光学素子には凹凸は感知できなかった。また、支持部材に対して、光学機能体が湾曲する方向に、均一に移動し、支持部材端部に光学機能体が重畳しない領域が生じていた。これは、温度変化に伴う膨張あるいは収縮方向が一様となった結果である。これに対し、比較例の光学素子は凹凸が散見された。これは、実施例の光学素子は湾曲させたことにより、温度変化に伴う膨張あるいは収縮する方向が一様となり、面状態の変化を抑制できたものの、比較例の光学素子は、膨張あるいは収縮する方向が無規則となり、面状態の変化が生じたためと考えられる。

これら実施例の光学素子及び比較例の光学素子を、偏光子及び検光子を備えた偏光顕微鏡で観察した。この偏光顕微鏡の偏光子及び検光子はクロスニコル配置とし、実施例の光学素子及び比較例の光学素子を透過する光の偏光状態を観察した。このとき、偏光顕微鏡の偏光子及び検光子と光学素子の偏光軸を概略平行ないし概略直交とした。その結果、実施例では、画像状態が一様となったが、比較例の光学素子では、画像状態が一様ではなく、面状態の変化が偏光状態に影響していた。このような面状態の変化は、反射光だけでなく透過光の分布や、面内の偏光状態を変化させてしまい、例えば、液晶プロジェクタの偏光子として用いた場合には、投影画像の品位を低下させてしまう恐れがある。

本実施の形態に係る光学素子は、紫外光、可視光、近赤外光、そして赤外光の領域において、光学特性を損なうことなく用いることができるため、映像表示用途、光ピックアップ用途やセンサー用途等において好ましく用いられる。例えば、反射型液晶表示素子を用いた反射型液晶プロジェクタや光ピックアップ装置のプレ偏光板やクリーンアップ偏光板での適用を想像することは容易である。

本発明は、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可能である。例えば、上記実施の形態においては、光学機能体がワイヤグリッド偏光板である場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず光学機能体がワイヤグリッド偏光板以外の光学部材である場合にも適用することができる。また、上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさ、形状、材質、数量等については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の光学素子は、偏光が有用な光学装置、例えば液晶プロジェクタ等において好適に用いられる。

１ 光学素子
１１ 支持部材
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 長尺平板部
１２ 光学機能体
１２ａ 光学機能層
２０ 基材
２０ａ 微細凹凸構造
２１ 金属ワイヤ
Ａ 凸部
Ｂ 凹部

Claims (7)

1. 基材、及び前記基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、前記光学機能体を支持する支持部材と、を具備し、
   前記光学機能体は、前記光学機能層に複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有し、前記微細凹凸構造の少なくとも前記凸部に金属層を有するワイヤグリッド偏光板であり、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲し、
   前記支持部材に支持された前記光学機能体は、前記長尺平板部と同じ方向に湾曲するとともに張力が付与されており、
   前記長尺平板部の湾曲した方向と前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向とが平行又は直交であり、
   前記少なくとも一対の長尺平板部が略同一の幅であり、
   前記基材及び前記支持部材が樹脂で構成されていることを特徴とする光学素子。
2. 前記光学機能体は、延伸されており、延伸方向は、前記金属ワイヤの延在方向と垂直な方向であり、前記延伸方向と、湾曲させられた前記長尺平板部の長尺方向とが平行であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 前記長尺平板部は、二対を備えた枠体で構成され、二対のうちの一方の前記長尺平板部が、長手方向と同じ方向に湾曲し、他方の前記長尺平板部は、湾曲した前記長尺平板部の端部間を直線状に繋いでいることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学素子。
4. 前記一方の長尺平板部と、前記他方の長尺平板部とは、異なる幅寸法で形成されており、幅の広い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第一の光学軸とが一致し、幅の狭い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第二の光学軸とが一致していることを特徴とする請求項３記載の光学素子。
5. 基材、及び前記基材の表面に設けられ、所定の光学特性を示す光学機能層を有する光学機能体と、前記光学機能体を支持する支持部材と、を具備し、
   前記光学機能体は、前記光学機能層に複数の凸部及び複数の凹部を含む微細凹凸構造を有し、前記微細凹凸構造の少なくとも前記凸部に金属層を有するワイヤグリッド偏光板であり、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲し、
   前記支持部材に支持された前記光学機能体は、前記長尺平板部と同じ方向に湾曲するとともに張力が付与されており、
   前記長尺平板部の湾曲した方向と前記ワイヤグリッド偏光板の透過軸の方向とが平行又は直交であり、
   前記長尺平板部は、二対を備えた枠体で構成され、二対のうちの一方の前記長尺平板部が、長手方向と同じ方向に湾曲し、他方の前記長尺平板部は、湾曲した前記長尺平板部の端部間を直線状に繋いでおり、
   前記一方の長尺平板部と、前記他方の長尺平板部とは、異なる幅寸法で形成されており、幅の広い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第一の光学軸とが一致し、幅の狭い前記長尺平板部の長手方向と前記ワイヤグリッド偏光板の第二の光学軸とが一致していることを特徴とする光学素子。
6. 光源と、前記光源から出射される光の光路上に配置された表示素子と、前記表示素子の前記光の入射側及び／又は出射側に配置された請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学素子と、を具備することを特徴とする投影型映像表示装置。
7. 前記光学機能体が直線偏光成分の光を透過する偏光分離特性を有し、前記支持部材がその長手方向を互いに平行にする少なくとも一対の長尺平板部を有し、前記少なくとも一対の長尺平板部が同じ方向に湾曲しており、前記方向と前記直線偏光成分の透過軸方向とが略平行あるいは略直交であることを特徴とする請求項６記載の投影型映像表示装置。

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