JP6165018B2 - 偏光部材、眼鏡レンズ、偏光サングラス、ならびにコンバイナ - Google Patents

Description

本発明は、偏光サングラスやコンバイナなどに用いることができる偏光部材に関する。

特許文献１にはピンホール眼鏡に関する発明が開示されている。ピンホール眼鏡では、光がピンホールの部分で通過し、それ以外の部分では遮光される。

また特許文献２には、ワイヤグリッド偏光板に関する発明が開示されている。特許文献２では、ピッチが１２０ｎｍレベル又はそれ以下のワイヤグリッドを製造することができるとしている。

特開２００７−２１９０３７号公報 特許第４２７５６９１号公報

従来では、高い透過率と偏光機能とをあわせ持った偏光部材は存在しなかった。例えば特許文献１に示すように、ピンホールを形成する構成では、ピンホールの部分が空気層であるため、空気層と物質層との屈折率差による光の拡散及び散乱が発生してしまい、視認性が低下する問題があった。またピンホールの部分が急激な温度変化や湿度変化により膨張・収縮が生じやすく、したがって形状が保持されず、安定した視認性を得ることができなかった。ここで偏光機能とは、直線偏光機能を意味する。具体的には、偏光部材にランダムな方向に振動している光を照射すると、偏光部材が透過する第一の振動方向と直交する第二の振動方向の光を偏光部材で吸収か反射する機能である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、特に、高い透過率と偏光機能とを両立させた偏光部材、前記偏光部材を用いた眼鏡レンズ、偏光サングラス、ならびにコンバイナを提供することを目的とする。

本発明者らは、基材表面に非偏光部と偏光部とを設け、非偏光部と偏光部の光学性能及び面積比率を調整することで、高い透過率と偏光機能とを両立させた偏光部材を発明するに至った。

また本発明者らは、基材表面に非偏光部と偏光部を設け、このとき非偏光部を、偏光部を加工処理して形成することで、高い透過率と偏光機能とを両立させた偏光部材を発明するに至った。具体的に本発明は以下のように示される。

本発明における偏光部材は、基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、前記非偏光部は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上であり、前記偏光部は、偏光度が９０以上であり、透過率が前記非偏光部よりも低く且つ５０％以下であり、前記非偏光部の面積をＡ、前記偏光部の面積をＢとしたとき、前記面積Ａの比率｛［Ａ／（Ａ＋Ｂ）］×１００％｝は、１０％以上９０％以下であり、前記非偏光部及び前記偏光部の少なくとも一方が、前記基材表面に最大線幅が２００μｍ以下の線幅を有する形状で形成されていることを特徴とする。

これにより、高い透過率と偏光機能を両立することができる。したがって本発明の偏光部材を用いることで、特定の偏光光をカットし、かつ透過視認性に優れた眼鏡レンズなどを構成することができる。ここで偏光機能とは、直線偏光機能を意味する。具体的には、偏光部材にランダムな方向に振動している光を照射すると、偏光部材が透過する第一の振動方向と直交する第二の振動方向の光を偏光部材で吸収か反射する機能である。また、光の拡散を抑制し、高い偏光透過率を得ることができ、良好な視認性を確保することができる。

または本発明における偏光部材は、基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、前記非偏光部は、前記偏光部よりも偏光度が低いとともに透過率が高く、前記非偏光部は、前記偏光部を変性あるいは昇華させて偏光解消し、前記非偏光部及び前記偏光部の少なくとも一方が、前記基材表面に最大線幅が２００μｍ以下の線幅を有する形状で形成されていることを特徴とする。変性とは、酸化または還元などの反応により元の組成が変質した状態や形状変化が生じた状態を意味する。

これにより、高い透過率と偏光機能を両立することができる。また基材表面に形成された偏光部の一部を変性あるいは昇華させることで、簡単且つ確実に非偏光部を形成することができる。また、偏光部と非偏光部とを一体化した層として構成できる。そして、本発明の偏光部材を用いることで、ランダムな方向に振動する光を特定な振動方向に偏りを持つ偏光した光にし、かつ高透過性に優れた光学部材を提供することができる。また、光の拡散を抑制し、高い偏光透過率を得ることができ、良好な視認性を確保することができる。

本発明では、前記偏光部材の偏光透過率は、４５％よりも大きく、前記偏光透過率と反射率とを足して８０％以上９５％以下であることが好適である。また、前記偏光透過率は、５０％以上であり、前記偏光透過率と前記反射率とを足して９０％以上９５％以下であることがより好ましい。

本発明によれば、偏光部材に入光した光に対し、高い透過率が得られるとともに、偏光特性を付与した透過率と反射率とを目的に応じた割合にて変換することが出来る。したがって本発明の偏光部材をヘッドアップディスプレイのコンバイナや偏光サングラス等に適切に用いることが可能である。

また本発明では、前記偏光部は、基材表面に形成された凸部と、前記凸部の少なくとも一部を覆う金属層と、を備えた領域であることが好ましい。これにより、反射率に優れ且つ偏光透過率が高い光反射型偏光板を形成することができる。

また本発明では、前記非偏光部は、前記金属層が形成されておらず前記凸部が変性した領域、あるいは前記凸部が昇華した領域であることが好ましい。本発明によれば、基材表面を凹凸面で形成し、偏光部の領域には金属層を設け、非偏光部の領域には、凸部の少なくとも一部を変性させ、あるいは凸部の少なくとも一部を昇華させることで、簡単且つ適切に、非偏光部と偏光部とを区分することができる。また非偏光部と偏光部とを一体化した層として構成することができ、安定した光学性能を得ることができる。

また本発明では、前記偏光部の厚みが５０μｍ以下であることが好ましい。これにより、加工分解能を向上させることができ、屈折率差による光の散乱を抑制することができる。

また本発明では、前記非偏光部及び前記偏光部が一体的に形成された樹脂基材と、前記樹脂基材の裏面側に設けられた保持基材とを備えることができる。これにより非偏光部と偏光部とを適切に形成できるとともに、強度を確保することができる。あるいは本発明では、前記非偏光部及び前記偏光部は、保持基材の表面に形成されている構成にできる。

また本発明における眼鏡レンズは、上記のいずれかに記載された前記偏光部材を用いて作製されたことを特徴とする。

また本発明における偏光サングラスは、上記のいずれかに記載された前記偏光部材を用いて作製されたことを特徴とする。

また本発明におけるコンバイナは、上記のいずれかに記載された前記偏光部材を用いて作製され、画像表示装置用として用いられることを特徴とする。このとき、表示画像が歪まないようにコンバイナの反射面が適正な曲面形状に成形されていることが好ましい。

本発明によれば、光の振動方向（偏光特性）を制御し、かつ透過性能に優れた偏光部材が得られる。したがって本発明の偏光部材を用いることで、光の振動方向を制御し、かつ透過視認性に優れた眼鏡レンズ、偏光サングラス、ヘッドアップディスプレイ用のコンバイナなどを得ることができる。

本発明の偏光部材によれば、高い透過率と偏光機能を両立することができる。したがって本発明の偏光部材を用いることで、光の振動方向を制御し、かつ透過視認性に優れた眼鏡レンズ、偏光サングラス、ヘッドアップディスプレイ用のコンバイナなどを構成することができる。

本発明の実施の形態に係る偏光部材の断面図である。 図１に示す偏光部材の応用例を示す断面図である。 図１に示す偏光部材の応用例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る偏光部材の断面図である。 図２に示す偏光部材の応用例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る偏光部材の具体例を示す断面図である。 図６に示す偏光部材の変形例を示す断面図である。 図６に示す偏光部材の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る偏光部材の具体例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る偏光部材の平面図である。 本発明の実施の形態に係る偏光部材の使用例を示す模式図である。 実験で用いた参照例に係る偏光部材の平面図と断面図である。 実験で用いた比較例４に係る偏光部材の平面図と断面図である。

本発明の偏光部材は、基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有して構成される。非偏光部は、偏光部よりも偏光度が低いとともに透過率が高い領域とされる。本発明では、非偏光部と偏光部との光学性能及び面積比率を適正化し、偏光部を変性あるいは昇華させて非偏光部を形成することで、高い透過率と偏光機能とを両立することができる偏光部材を提供する。

図１は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の断面図である。図１に示すように偏光部材（偏光板、偏光フィルム）１は、基材２と、基材２の表面２ａに設けられた非偏光部３と、偏光部４とを有して構成される。

図１では、基材２と、非偏光部３及び偏光部４とが別体として図示されているが、一体的に形成されていてもよい。また基材２については後で詳述するが、非偏光部３及び偏光部４が直接形成された樹脂基材と、樹脂基材とは別に保持基材とを備える構成にすることが可能である。図１ないし図５に示す基材２は、非偏光部３及び偏光部４を別体としてあるいは一体となって支持し得る構成であればよく、特に形状や層構造等を限定するものではない。例えば、図１では基材２の表面２ａが平坦面とされているが、凹凸面などで形成されていてもよい。

基材２は、可視光領域で実質的に透明であることが好ましく、透過率が７０％以上であればより好ましく、８０％以上であればさらに好ましい。基材２の材質は、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が挙げられる。また、アクリル系、シリコーン系の粘着材であっても良い。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラス、合成石英、サファイアなどの無機基板、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、単独で用いて基材を構成させることもできる。

基材２の光学物性として、位相差機能を付与しても良い。たとえば、上記材質により、１／４波長板、１／２波長板などの機能を付与させても良い。

図１に示す非偏光部３は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上の領域である。透過率は、５０％〜１００％、好ましくは７０％〜１００％、より好ましくは、８０％以上、偏光度は０．１未満であることが好適である。

また図１に示す偏光部４（偏光層）は、所定の高さ寸法及び平面視にて所定の面積を有する層状である。偏光部４は、偏光度が９０以上であり、透過率が５０％以下の領域であり、非偏光部３よりも低い透過率となっている。ここで「透過率」とは、Ｐ波の直線偏光透過率のＴｐとＳ波の直線偏光透過率のＴｓから算出する。透過率Ｔは、Ｔ＝（Ｔｐ＋Ｔｓ）／２である。

図１に示すように、平面視（矢視方向がＣ）において、非偏光部３の表面の面積をＡ、偏光部４の表面の面積をＢとしたとき、面積Ａの比率｛[Ａ／（Ａ＋Ｂ）]×１００％｝は１０％以上９０％以下に設定されている。面積Ａの比率は、１５％以上８５％以下であることが好ましく、２０％以上から８０％以下であると、高透過かつ適度な偏光特性を併せ持つ、より好ましい偏光部材を得る事ができる。

図１に示す非偏光部３は、例えば、偏光部４（偏光層）を変性（変質）させた層である。偏光部４は基材２の表面２ａの略全域に形成されており、偏光部４のうち非偏光部３の領域に位置する偏光部４に対して例えば光エネルギーの部分照射によって酸化変性させて、偏光解消している。なお、変性層は、偏光部４の光吸収特性や光による酸化反応性や分解性に応じて照射する光の波長や雰囲気ガスなど種々偏光部材に合せて変更可能である。

偏光部４は、後述するように、例えば、Ａｌのワイヤグリッドの構成である。または、ＰＶＡフィルムにヨウ素または二色性色素を吸着または分散させ延伸した構成である。または、屈折率の異なる層が交互に積層された住友スリーエム株式会社の反射型偏光フィルム（ＤＢＥＦ；登録商標）のような構成である。例えば基材２の表面２ａに形成されたＡｌのワイヤグリッドに対して非偏光部３とする領域に光エネルギーを部分照射することでアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などに変性もしくは昇華しているものと考えられる。ただしこれはあくまでも一例であって、どのような変性層を構成するかについて特に限定するものでない。

本実施の形態によれば、非偏光部３と偏光部４とを別々に形成しておらず、もともとは一つであった偏光層を部分的に偏光解消させる処理を行うことで、基材２の表面２ａにはあたかも均一な偏光層が形成されているように視認できる。もともと一つであった偏光層を部分的に選択して偏光解消させることで、非偏光部３と偏光部４とを加工精度よく所定の形状に形成しやすく、また非偏光部３と偏光部４とが一体化しているため、非偏光部３と偏光部４とを別々に形成した場合のように、非偏光部３と偏光部４との間に隙間が生じてしまう等の問題は生じず、良好で安定した光学性能を得ることができる。

本発明に係る第１の実施の形態は、基材２の表面２ａに設けられた非偏光部３と、偏光部４とを有し、非偏光部３は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上であり、偏光部４は、偏光度が９０以上であり、透過率が非偏光部３よりも低く且つ５０％以下であり、非偏光部３の面積をＡ、偏光部４の面積をＢとしたとき、面積Ａの比率｛［Ａ／（Ａ＋Ｂ）］×１００％｝が、１０％以上９０％以下であることを特徴とする偏光部材１である。

図１に示すように、偏光部材１には、ランダムに振動する入射光Ｌ１が、非偏光部３及び偏光部４の表面側から入射される。このとき、偏光部４に入射された入射光Ｌ１のうち第一の振動方向の光が透過し、これと直交する第二の振動方向の直線偏光成分は反射または吸収される（反射光Ｌ２）。偏光部４及び基材２を透過した光Ｌ３が偏光部材１の裏面１ａ側から出射される。一方、非偏光部３に入射された入射光Ｌ１は、偏光部４に比べて透過しやすく、基材２を介して透過光Ｌ４が偏光部材１の裏面１ａ側から出射される。

例えば、基材２の表面２ａに偏光部４のみが形成され非偏光部３が形成されていない形態では、反射光Ｌ２が多くなり、一方、透過光が減るため、高透過偏光板を形成できない。このとき、偏光部４自体の偏光度及び透過率を適正に調整しようとしても特定の偏光を持った光をカットしつつ、高い透過率を確保することが困難であった。

これに対して第１の実施の形態のように、基材２の表面２ａに非偏光部３と偏光部４を設け、非偏光部３と偏光部４との各光学性能を調整し、且つ非偏光部３と偏光部４の面積比率を調整することで、従来に比べて、高い透過率と直線偏光機能を両立することができる。

非偏光部３の面積Ａの比率を高めることで、偏光部材１全体としての透過率は高くなり、一方で偏光機能がやや低下し、また偏光部４の面積Ａの比率を多くすることで、偏光機能は大きくなる。非偏光部３を設けることにより偏光部材１全体としての偏光性能はやや低下するが、従来のピンホール眼鏡のように、貫通する穴を偏光部材に設けるような形態に比べて光の拡散が生じにくく、高い透過率と偏光機能を両立することができる。後述する実験結果に示すように偏光部４の一部を打ち抜いてピンホールを設けた形態（比較例４）では、透過率が極端に低下したことがわかっている。

本発明に係る第２の実施の形態は、基材２の表面２ａに設けられた非偏光部３と、偏光部４とを有し、非偏光部３は、偏光部４よりも偏光度が低いとともに透過率が高く、非偏光部３は、偏光部４を変性あるいは昇華させてなることを特徴とする偏光部材１である。ここで偏光部４を昇華させて非偏光部３を形成した形態については後述する。

この実施の形態においても、高い透過率と偏光機能を両立することができる。すなわち本実施の形態では、非偏光部３と偏光部４とを別々に形成したものでなく、非偏光部３は偏光部４の一部を変性させた変性層として構成される。このような形態においては、光の拡散等が生じにくく、高い透過率と偏光機能を両立することが可能になる。また非偏光部３を簡単且つ確実に形成することができる。

非偏光部３を、偏光部（偏光層）４に光エネルギーなどを与えて物質を昇華または変性させることにより形成することができる。変性とは、酸化または還元などの反応により元の組成が変質した状態や形状変化が生じた状態を意味する。光エネルギーは、直線性の高いレーザ光が微小領域で照射できることから好適である。レーザマーカーなどの特定波長の光エネルギーを偏光部４に照射することで、当該波長を吸収する物質が熱により昇華あるいは変性し、これにより偏光解消した非偏光部３を形成することができる。例えば、レーザの波長は、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ、１０６４ｎｍなどのＹＶＯ４やＹＡＧ個体レーザが出力も高く好適に局所的な微細加工が可能である。しかし、２００μｍ以下で昇華、変性できるレーザ光であれば波長は、これに限定されるものではない。なお非偏光部３の形成前と後とで、偏光部４の光学性能にほとんど変化は生じていない。

第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、偏光部材１全体の偏光透過率は、４５％よりも大きく、偏光透過率と反射率とを足して８０％以上９５％以下にすることが可能である。反射率は２０％以上、好ましくは３０％以上となるように調整することができる。

また本実施の形態では、偏光部材１の偏光透過率は、５０％以上であり、偏光透過率と反射率とを足して９０％以上９５％以下とすることが可能である。

なお上記した光学性能を有する偏光部材１は、高透過率を有する光反射型偏光板として構成される。このように本実施の形態によれば、高い偏光透過率と特定の光を十分にカットし得る反射率を確保できる。

偏光部材１の光学性能については、分光光度計を用いて測定することができる。ここで、偏光部４の光学性能はわかっているが、非偏光部３の光学性能を直接、測定できない場合、非偏光部３の光学性能を、偏光部４の光学性能（Ｔｐ、Ｔｓ）、偏光部材１の光学性能（平均的な光学性能（Ｔｐａｖｅ、Ｔｓａｖｅ））、及び、非偏光部３の面積Ａの比率Ｐから以下の式ＴｐａおよびＴｓａで算出することができる。ここで、Ｔｐ、Ｔｐａｖｅは、Ｐ偏光透過率を示し、Ｔｓ、Ｔｓａｖｅは、Ｓ偏光透過率を示す。偏光部材１の光学性能は、Ｔｐａｖｅ＋Ｔｓａｖｅで示される。面積Ａの測定方法については後述する。
Ｔｐａ＝[Ｔｐａｖｅ−（１−Ｐ／１００）×Ｔｐ]／Ｐ×１００
Ｔｓａ＝[Ｔｓａｖｅ−（１−Ｐ／１００）×Ｔｓ]／Ｐ×１００
透過率＝（Ｔｐａ＋Ｔｓａ）／２
偏光度＝[（Ｔｐａ−Ｔｓａ）／（Ｔｐａ＋Ｔｓａ）]×１００

なお、偏光部４の光学性能がわかっていない場合でも、偏光部４と非偏光部３の個別領域の光学性能の測定が可能である。すなわち、偏光部４と非偏光部３の微細な領域の光学性能評価は、偏光顕微鏡に光検出器（例えば、ＭＰＰＣ：Multi Pixel Photon Counterなどの受光素子）を取付けた装置で測光し、この値を既知の光学性能を持つ偏光素子（リファレンス）で係数補正することで数値化が可能となる。偏光顕微鏡で偏光部４または非偏光部３だけになる視野へ拡大した後、クロスニコル位置で光検出器により光量を測定し、次いでパラレルニコル位置で同様に光量を測定することで、偏光部４と非偏光部３の個別領域の光学性能の測定が可能である。

図２、図３は、図１に示す偏光部材の応用例を示す断面図である。図２では、偏光部材１の裏面１ａに粘着層あるいは接着層からなる接合層５が設けられている。本実施の形態の偏光部材１をフィルムにした場合、フィルムの裏面側に接合層５として微粘着性フィルムを備えることができる。ここで「微粘着」とはタック性を有し、被着体に対して密着可能であるとともに弱い力で剥離可能な状態を指す。

また図３のように接合層５を、非偏光部３及び偏光部４と対向する面側に設けてもよい。このように接合層５を設けることで、本実施の形態の偏光部材１を他の光学材料やガラスなどの被着体と貼り合わせることができる。

図４は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の断面図であり、図１と一部で異なる構成となっている。図４に示す偏光部材１０は、基材２の表面２ａに偏光部４と非偏光部１１とが形成されているが、図４に示す非偏光部１１は、偏光部４に光エネルギーなどを与えて物質を昇華させることにより得られた構成である。すなわち図４では、偏光部４を構成する物質が昇華して消滅することで非偏光部１１を構成している。

図４では、偏光部４が完全に除去されて非偏光部１１が形成されているが、偏光部４が例えばワイヤグリッドである場合、ワイヤグリッドを構成する金属層（金属ワイヤ）が除去されて偏光機能を失っていればよく、前記金属層の下に位置する格子状凸部までもすべて除去されて偏光部４との間に平坦な非偏光部１１が構成されていなくてもよい。すなわち偏光部４の間に、非偏光部１１としての格子状凸部が残っていてもよい。また昇華とともに一部が変性した変性層１１ａが形成されていてもよい。図４に示すように変性層１１ｂは基材２に侵入して形成されていてもよい。ただし後述するように基材２が偏光部４を直接支持する樹脂基材と、その裏面側に設けられた保持基材とを有して構成される場合、変性層は保持基材まで侵入していないことが、基材２へのダメージを低減でき、良好且つ安定した光学性能を得る点で好適である。

図５は、図２に示す偏光部材の応用例を示す断面図である。図５では、図４に示す偏光部材１の偏光部４の表面から非偏光部１１の表面にかけて接合層（粘着層あるいは接着層）１２が設けられている。接合層１２を微粘着性フィルムとすることができる。

図６は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の具体例を示す断面図である。図６に示すように、偏光部材２０は、保持基材２１と、保持基材２１の表面２１ａに設けられた樹脂基材２２と、を有して構成されている。

図６に示すように、樹脂基材２２の表面２２ａには複数の格子状凸部２３が設けられている。すなわち樹脂基材２２には、格子状凸部２３が一体的に形成されている。

保持基材２１は、樹脂基材２２の裏面側に配置されて、フィルム状からなる偏光部材２０の可撓性を維持しながら偏光部材２０の強度を向上させている。

保持基材２１は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムやポリカーボネートフィルム、ＣＯＰ（シクロオレフィンフィルム）、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＥ、アクリル、ポリイミド系の高透過性のフィルムであることが好ましい。ガラス、石英、サファイアなどの無機基板であっても良い。樹脂基材２２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が挙げられる。また、アクリル系、シリコーン系の粘着材であっても良い。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラス、合成石英、サファイアなどの無機基板、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、単独で用いて基材を構成させることもできる。

樹脂基材２２のうち、格子状凸部２３を除いた基材部分２４と保持基材２１を合わせて図１に示す基材２に該当する。

図６に示すように、格子状凸部２３のうち偏光部２８の領域では、格子状凸部２３の表面の少なくとも一部に誘電体層２６を介して金属層（金属ワイヤ）２７が形成されている。誘電体層２６は形成されていなくてもよい。かかる場合、金属層２７が直接、格子状凸部２３の表面に形成される。

誘電体層２６を構成する誘電体は、可視領域で実質的に透明であればよい。樹脂基材２２を構成する材料及び金属層２７を構成する金属との間の密着性が高い誘電体材料を好適に用いることができる。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体（誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混ざった誘電体）や、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（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。

金属層（金属ワイヤ）２７を構成する金属は、可視光領域で光の反射率が高く、誘電体層２６を構成する材料との密着性の高いものであることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）又はそれらの合金で構成されていることが好ましい。コストの観点から、アルミニウム又はその合金で構成されることがさらに好ましい。

図６に示すように、保持基材２１と樹脂基材２２との接着性の向上や屈折率の調整を目的とした接着層（粘着層）３０を介していてもよい。例えば、保持基材２１と樹脂基材２２との間に、シリカ、アルミナなどの誘電体層が薄い膜厚で形成されていても良いし、保持基材２１の表面２１ａをコロナ放電処理、大気圧プラズマ処理、真空プラズマ処理、紫外線処理することで官能基の付与や微細な凹凸形状を付与するなどの変性層であっても良い。

図６に示すように、誘電体層２６及び金属層２７は、偏光部２８の領域にある各格子状凸部２３の片面側にのみ形成されているが、格子状凸部２３の略全域に形成されていてもよい。偏光部２８の厚みＨ１は５０μｍ以下であることが好ましい。厚みＨ１は、３０μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

偏光部２８の厚みＨ１を上記のように調整することで、偏光部２８の領域内にて形状の均一性を確保でき、光学性能も均一性が得られる。

図６に示す非偏光部２９には金属層２７がなく、偏光部２８に比べて、偏光度が低く且つ透過率が高い領域となっている。

非偏光部２９は、格子状凸部２３及び金属層２７を有するワイヤグリッド面のうち、非偏光部２９となる領域に光エネルギーなどを与えて物質を昇華または変性させることにより得られたものである。「ワイヤグリッド」とは、アルミニウム等の導体で構成される金属層（金属ワイヤ、金属細線）が、面内に平行に多数、形成された構成を有するものを指す。

非偏光部２９の形成の際、非偏光部２９の領域に位置する格子状凸部２３のみを選択して処理できる方法が望ましい。特に図７（図６に示す偏光部材の変形例を示す断面図）に示すように、保持基材２１まで光エネルギーの影響を受けて物理的な変化が生じると（保持基材２１まで変性層３２が形成されている）、光の拡散や回折原因となり光の直進性が変化し不安定となるので、非偏光部２９が奥深くまで変性、昇華されないようにすることが好適である。

図６では、非偏光部２９の領域に格子状凸部２３が残されているが、非偏光部２９の格子状凸部２３の表面層などは金属層２７である例えばアルミがアルミナなどに変性していても良いし、除去されていても良い。また非偏光部２９の領域の格子状凸部２３も変性や昇華などにより除去されて偏光部２８の領域とは形状が異なっていてもよい（図８（図６に示す偏光部材の変形例を示す断面図）の非偏光部２９を参照）。

また図９は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の具体例を示す断面図であり、図６と異なる構造である。

図９に示す偏光部材３４は、非偏光部３５と偏光部３６を備える偏光フィルム３７の上下に接合層（接着層あるいは粘着層）３８を介して保持基材３９、４０が接合された構造である。

偏光フィルム３７は、例えば、ＰＶＡフィルムにヨウ素又は２色性色素を吸着又は分散させた染色処理、架橋処理及び延伸処理を順次施して形成されたものである。２色性色素としては、酸性染料、アゾ系色素、スチルベン色素、アントラキノン色素、メチン系色素、シアニン系色素などを例示できる。

偏光フィルム３７の非偏光部３５となる領域に、光エネルギーを照射などして、昇華消失または、変性により透明、偏光解消（無偏光化）させて非偏光部３５を形成することができる。

図６〜図９に示す非偏光部２９、３５は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上となる領域である。一方、偏光部２８、３６は、偏光度が９０以上であり、透過率が５０％以下となる領域である。

図１０は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の平面図である。図１０では非偏光部と偏光部について図１と同じ符号を付した。

図１０は、非偏光部３が所定の線幅Ｌを有する略直線状にて形成されている。図１０では、線状からなる非偏光部３が格子状に形成されている。図１０では、格子状の非偏光部３が縦方向（Ｙ）及び横方向（Ｘ）にそれぞれ配列されている。ここで、縦方向（Ｙ）あるいは横方向（Ｘ）は、偏光部４の偏光透過軸と平行な方向である。

また線状からなる各非偏光部３間の間隔（ピッチＰ）は、０．０２ｍｍ〜１ｍｍ程度である。また、線幅（最大線幅）Ｌは、視認性の観点から、２００μｍ以下であることが好ましい。また、光拡散を少なくし、光の直進性を維持できるという観点から線幅（最大線幅）Ｌは、１００μｍ以下で形成されていることがより好ましい。

なお非偏光部３の平面形状の種類は１種類であっても、異なる２種以上の周期的な構造が混在している形状でもよく、光の回折現象を低減するには、円形やハニカム状の形状とすることが好適であり、更にそれらの形状の配置にランダム性を加えることも有効と考えられる。

また図１０では、格子状の形状を形作っているのは非偏光部３であったが、偏光部４が格子状などの形状を形作り、それ以外の部分が非偏光部３であってもよい。

非偏光部３と偏光部４とは、目視で識別できない形状で形成されていれば良い。例えば、非偏光部３と偏光部４とがそれぞれかたまって形成され、非偏光部３と偏光部４とが明確に分かれているような形状でないことがよい。例えば、図１０に示すように、非偏光部３あるいは偏光部４の平面形状が、所定の線幅をもつ略直線状、もしくは略曲線、あるいはそれらの集合体で形成されることで、平面形状の製作が簡便となり、また作製時間を短くできて好ましい。

非偏光部３と偏光部４との面積比率の測定法について以下に説明する。具体的には、非偏光部３と偏光部４の面積比率は、測長顕微鏡などで測定することが可能である。例えば、Ｘ軸５００μｍ、Ｙ軸４００μｍなど任意の倍率の視野に拡大し、｛［非偏光部３の面積Ａ／（非偏光部３の面積Ａと偏光部４の面積Ｂ）］×１００（％）｝の式により非偏光部３の面積比率を算出する。本実施形態においては、偏光部材の表面における任意の場所を５回測定し、その平均を非偏光部３の面積比率とした。なお、非偏光部３と偏光部４の面積比率は、測長顕微鏡以外にも走査型電子顕微鏡やその他顕微鏡など非偏光部３と偏光部４が明確に区別できれば算出が可能であり、上記した特定の装置に限定されない。

図１１は、本発明の実施の形態に係る偏光部材の使用例を示す模式図である。図１１Ａ（断面図）では、例えば、本実施の形態における偏光部材１（図１１では代表的に偏光部材の符号を１とするが、図４〜図９の偏光部材を、それぞれ使用することができる）を熱成形することにより、前記偏光部材１に曲面を付与し、眼鏡レンズ５０とすることができる。このとき、曲面を付与した偏光部材１を射出成形やキャスト成形によって光学補正された成形レンズ５１と直接に貼合することで、眼鏡レンズ５０を作製することができる。

射出成形する成形レンズ材料には、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリシクロオレフィン樹脂、ポリシクロオレフィンコーポリマー樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリスチレン・メチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル・スチレン樹脂、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）樹脂、セルロース系樹脂などの熱可塑性透明樹脂等を用いることができる。また、キャスト成形法の樹脂としては、チオポリウレタン系樹脂、ＣＲ−３９樹脂等を用いることができる。

本実施の形態における偏光部材１を成形レンズ５１と貼合する場合、接着剤を用いることができる。このような接着剤としては、透明性、耐久性等に優れた接着剤が好ましく、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系等を用いることができる。また接着性を改善するためレンズ表面をプラズマ処理等することが好ましい。

また、これらの成形レンズ材料はアゾ系、アントラキノン系、キノフタロン系等の染料を混ぜることによって着色させても良い。また眼鏡レンズ５０に対しては、必要に応じ、反射防止、ハードコート、フッ素系やシリコーン系の防汚処理等の表面処理を実施できる。

また図１１Ｂ（斜視図）に示すように、本実施の形態の偏光部材を用いて、偏光サングラス５５を構成することができる。偏光サングラス５５に用いる眼鏡レンズ５０は図１１Ａで示した眼鏡レンズであり、あるいは図２、図３、図５に示したような接合層５を有する偏光部材では、サングラスの眼鏡レンズの表面に、本実施の形態の偏光部材を、接合層５を介して接合することで、偏光サングラス５５を構成することができる。

図１１Ｃは、画像表示装置（映像表示装置）６０の構成図であり、画像表示装置６０は、光学表示体６１と、コンバイナ（偏光スクリーン）６２とを有して構成される。光学表示体６１としては、スマートフォンやタブレット端末、またプロジェクター等を提示できる。あるいは光学表示体６１は車両に組み込まれたカーナビゲーション装置等であってもよい。

コンバイナ６２は、本実施の形態の偏光部材を備えて構成されている。図１１Ｃに示すようにコンバイナ６２の反射面６２ａは曲面であることが好ましい。これにより、広視野の画像（映像）の提供を可能とする。

図１１Ｃに示すように、光学表示体６１からの画像光Ｌ５は、コンバイナ６２の反射面６２ａにて反射され、観察者の瞳Ｅまで導かれる。一方、外光Ｌ６はコンバイナ６２を透過して瞳Ｅまで導かれる。これにより、観察者は、表示画像の虚像と外界とを重ね合わせて観察することができる。

本実施の形態の偏光部材を、図１１Ａに示した眼鏡レンズ５０、図１１Ｂに示した偏光サングラス５５、図１１Ｃに示した画像表示装置６０のコンバイナ６２等に用いることで、特定の偏光光（例えばＳ偏光）をカットできるとともに、優れた透過視認性を得ることができる。

以下の参照例、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

[参照例１]
旭化成イーマテリアルズ株式会社製のワイヤグリッド反射型偏光フィルム（ＷＧＦ）を用いた。ワイヤグリッド反射型偏光フィルムのＰ偏光透過率（Ｔｐ）は９０％であり、Ｓ偏光透過率（Ｔｓ）は０．１％であり、Ｐ偏光反射率（Ｒｐ）は５％であり、Ｓ偏光反射率（Ｒｓ）は９１％であった。断面ＦＥ―ＳＥＭ観察によるアルミニウム金属層の厚み（偏光部の厚み）Ｈ１は１８０ｎｍであり、アクリル系紫外線硬化樹脂の偏光凹凸パタン層の厚みＨ２は８００ｎｍであった（図１２参照）。

[実施例１]
１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断した参照例のワイヤグリッド反射型偏光フィルム（旭化成イーマテリアルズ株式会社製）を下記条件のレーザマーカー装置により、ピッチＰが０．１ｍｍで、格子角θが0°のピッチデザイン（図１０参照）でアルミニウム金属層上にレーザ照射を施し、レーザ加工を施した部分に非偏光部を形成した（図６参照）。非偏光部の深さＨ４は１００ｎｍであった（図６参照）。

＜レーザマーカー装置＞
レーザマーカー装置は、Ｓｐｅｃｔｒａ−Ｐｈｙｓｉｃｓ社製 ＥｘｐｌｏｒｅｒＸＰ５３２−５のレーザ発振器を搭載した株式会社テクニー製のガルバノスキャナ（集光レンズは、ｆ＝５２８．３ｍｍ ｆθレンズ）仕様である。レーザ光の波長は、５３２ｎｍ（ＹＶＯ_４）でレーザの出力条件は、以下の条件で実施した。
・周波数：８０ｋＨｚ
・ＦＰＳ：１２５００ｎｓ
・電流値：５８％

目視では非偏光部と偏光部とを確認できず、非偏光部の面積比率を測長顕微鏡で測定した結果、４８％であった。また、線幅Ｌは２５μｍであった（図１０参照）。

透過率および反射率は、株式会社日立ハイテクフィールディング社製の日立Ｕ−４１００型分光光度計に角度可変絶対反射付属装置（電動ステージ付）を設置し、クロスニコル位置を検出した後に測定した。透過率は、サンプル０度の入光角でＳ偏光透過率とＰ偏光透過率を測定した。次いで反射率は、２０度の傾き角におけるＳ偏光反射率とＰ偏光反射率を測定した。以下に波長５５０ｎｍでの各数値を実施例１の測定結果として示す。
Ｔｐａｖｅ＝８８％
Ｔｓａｖｅ＝４０％
Ｒｐａｖｅ＝８％
Ｒｓａｖｅ＝５２％
透過率：６４％
反射率：３０％

なお偏光部にはレーザが照射されていないため光学性能はレーザ照射前から不変である。偏光部の光学性能は以下の通りである。
Ｔｐ＝９０％
Ｔｓ＝０％
Ｒｐ＝５％
Ｒｓ＝９１％
透過率：４５％
偏光度：９９．９

非偏光部の光学性能は、以下の式により求めることができる。
Ｔｐａ＝[Ｔｐａｖｅ−（１−Ｐ／１００）×Ｔｐ]／Ｐ×１００
Ｔｓａ＝[Ｔｓａｖｅ−（１−Ｐ／１００）×Ｔｓ]／Ｐ×１００
透過率＝（Ｔｐａ＋Ｔｓａ）／２
偏光度＝[（Ｔｐａ−Ｔｓａ）／（Ｔｐａ＋Ｔｓａ）]×１００

上記の式より求めた非偏光部の光学性能は、以下の通りであった。
Ｔｐａ＝ ８６％
Ｔｓａ＝ ８３％
透過率：＝８５％
偏光度：＝１．８

[実施例２]
ピッチＰを０．２ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例３]
ピッチＰを０．４ｍｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例４]
ピッチＰを０．３２ｍｍとし、線幅Ｌを４０μｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例５]
ピッチＰを０．６ｍｍとし、線幅Ｌを７５μｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例６]
ピッチＰを０．７２ｍｍとし、線幅Ｌを９０μｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例７]
ピッチＰを０．８４ｍｍとし、線幅Ｌを１０５μｍとした以外は実施例１と同様とした。
[実施例８]
ピッチＰを１．６８ｍｍとし、線幅Ｌを２１０μｍとした以外は実施例１と同様とした。

[実施例９]
偏光層の厚みが２５μｍである日東電工株式会社製の光吸収型偏光板ＴＥＧＱ１４６５ＤＵＡＲＣ９を用いた。そして表１に示す格子状にて非偏光部を形成した。このときのレーザマーカー加工の条件は、電流値を９０％にした以外、実施例１と同様とした。なおレーザマーカー加工による非偏光部の線幅は２５μｍであった。以下に示す表１には、参照例１、実施例１〜実施例９の光学性能の実験結果が掲載されている。

[比較例１、比較例２、比較例３]
１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断した旭化成イーマテリアルズ株式会社製のワイヤグリッド反射型偏光フィルム（ＷＧＦ）を用いた。ワイヤグリッド反射型偏光フィルムのＰ偏光透過率（Ｔｐ）は９０％であり、Ｓ偏光透過率（Ｔｓ）は０．１％であった。

比較例１に用いるワイヤグリッド反射型偏光フィルムを、ＮａＯＨ水溶液（０．１ｗｔ％）に１０秒〜１００秒の時間、浸漬し、ワイヤグリッド反射型偏光フィルム上に形成されているアルミ金属層のエッチンング処理を実施した。

３種類の浸漬時間の異なる条件で作製された透過率が、５２％（比較例１）、５７％（比較例２）、６１％（比較例３）からなるワイヤグリッド反射型偏光フィルムを作製した。

[比較例４]
比較例で使用される上記のワイヤグリッド反射型偏光フィルム（ＷＧＦ）を、図１３に示すように、部分的にＣＯ_２レーザ加工機（株式会社ムサシノキカイ製）を用いて打ち抜いた。打ち抜いた部分７０は上面から下面にかけて貫通する貫通孔となっている。以下に示す表２には、比較例１〜比較例４の光学性能の実験結果が掲載されている。

表１及び表２に示すように、実施例１〜実施例９では、４５％以上の高い偏光透過率を得ることができた。また反射型である実施例１〜実施例８では、偏光透過率と反射率とを足して８０％以上９５％以下になることがわかった。また実施例１〜実施例７では、偏光透過率と反射率とを足して９０％以上９５％以下になることがわかった。

これに対して比較例では、４５％以上の高い偏光透過率を得ることができるとともに、偏光透過率と反射率とを足して８０％以上９５％以下になる偏光部材を作製することができなかった。

また実施例８では、線幅が２００μｍを超えており、これにより透過拡散が生じ、透過率は他の実施例と比較すると下がることがわかった。したがって線幅は２００μｍ以下であることが好ましいと設定した。

比較例４では、偏光板を部分的に打ち抜いた構成であるが、このように打ち抜いてしまうと、目視での拡散性が多くなり、透過率が低下することがわかった。

１、１０、２０ 偏光部材
２ 基材
３、１１、２９、３５ 非偏光部
４、２８、３６ 偏光部
５、１２ 接合層
１１ａ、１１ｂ 変性層
２１、３９、４０ 保持基材
２２ 樹脂基材
２３ 格子状凸部
２７ 金属層
３７ 偏光フィルム
５０ 眼鏡レンズ
５５ 偏光サングラス
６０ 画像表示装置
６２ コンバイナ

Claims (13)

1. 基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、
   前記非偏光部は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上であり、
   前記偏光部は、偏光度が９０以上であり、透過率が前記非偏光部よりも低く且つ５０％以下であり、
   前記非偏光部の面積をＡ、前記偏光部の面積をＢとしたとき、前記面積Ａの比率｛［Ａ／（Ａ＋Ｂ）］×１００％｝は、１０％以上９０％以下であり、
   前記非偏光部及び前記偏光部の少なくとも一方が、前記基材表面に最大線幅が２００μｍ以下の線幅を有する形状で形成されていることを特徴とする偏光部材。
2. 基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、
   前記非偏光部は、前記偏光部よりも偏光度が低いとともに透過率が高く、
   前記非偏光部は、前記偏光部を変性あるいは昇華させてなり、
   前記非偏光部及び前記偏光部の少なくとも一方が、前記基材表面に最大線幅が２００μｍ以下の線幅を有する形状で形成されていることを特徴とする偏光部材。
3. 前記偏光部材の偏光透過率は、４５％よりも大きく、前記偏光透過率と反射率とを足して８０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の偏光部材。
4. 前記偏光透過率は、５０％以上であり、前記偏光透過率と前記反射率とを足して９０％以上９５％以下であることを特徴とする請求項３に記載の偏光部材。
5. 前記偏光部は、基材表面に形成された凸部と、前記凸部の少なくとも一部を覆う金属層と、を備えた領域であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の偏光部材。
6. 前記非偏光部は、前記金属層が形成されておらず前記凸部が変性した領域、あるいは前記凸部が昇華した領域であることを特徴とする請求項５に記載の偏光部材。
7. 前記偏光部の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の偏光部材。
8. 前記非偏光部及び前記偏光部が一体的に形成された樹脂基材と、前記樹脂基材の裏面側に設けられた保持基材とを備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の偏光部材。
9. 前記非偏光部及び前記偏光部は、保持基材の表面に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の偏光部材。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載された前記偏光部材を用いて作製されたことを特徴とする眼鏡レンズ。
11. 請求項１ないし９のいずれかに記載された前記偏光部材を用いて作製されたことを特徴とする偏光サングラス。
12. 基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、
    前記非偏光部は、偏光度が５未満であり、透過率が５０％以上であり、
    前記偏光部は、偏光度が９０以上であり、透過率が前記非偏光部よりも低く且つ５０％以下であり、
    前記非偏光部の面積をＡ、前記偏光部の面積をＢとしたとき、前記面積Ａの比率｛［Ａ／（Ａ＋Ｂ）］×１００％｝は、１０％以上９０％以下である偏光部材を用いて作製され、画像表示装置用として用いられることを特徴とするコンバイナ。
13. 基材表面に設けられた非偏光部と、偏光部とを有し、
    前記非偏光部は、前記偏光部よりも偏光度が低いとともに透過率が高く、
    前記非偏光部は、前記偏光部を変性あるいは昇華させてなる偏光部材を用いて作製され、画像表示装置用として用いられることを特徴とするコンバイナ。

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