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CN118915222A - 偏光元件、偏光元件的制造方法和平视显示装置 - Google Patents

偏光元件、偏光元件的制造方法和平视显示装置 Download PDF

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CN118915222A
CN118915222A CN202411234742.0A CN202411234742A CN118915222A CN 118915222 A CN118915222 A CN 118915222A CN 202411234742 A CN202411234742 A CN 202411234742A CN 118915222 A CN118915222 A CN 118915222A
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CN
China
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film
polarizing element
protrusion
optical functional
gate structure
Prior art date
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Application number
CN202411234742.0A
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Inventor
佐佐木浩司
花岛直树
涩谷和幸
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Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种具有良好的偏光特性并且散热性和制造时的成本优异的偏光元件、偏光元件的制造方法和平视显示装置。本发明的偏光元件的特征在于，具备：由透明的无机材料构成的基板；由透明材料构成且具有沿着所述基板的表面设置的厚度为30μm以下的基部和从该基部以格子状突出的突起部的栅结构体；以及形成在所述突起部上的由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜，所述光学功能膜在所述突起部的前端和侧面的一部分形成，并且覆盖所述突起部高度的60％以上。

Description

偏光元件、偏光元件的制造方法和平视显示装置
本申请是申请日为2020年6月26日、申请号为202080046819.5、发明名称为《偏光元件、偏光元件的制造方法和平视显示装置》的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及具有良好的偏光特性并且散热性和制造时的成本优异的偏光元件和偏光元件的制造方法、以及偏光特性和耐热性优异的平视显示装置。
背景技术
近年来，开发了很多在车辆的挡风玻璃、合成仪等的半透过板(以下，统称为“显示面”。)显示影像的车辆用平视显示装置。车辆用平视显示装置是例如配设于车辆的仪表板、将影像光投影于挡风玻璃、以虚像的形式显示驾驶信息的影像显示装置。驾驶者能够在看到透过挡风玻璃的风景的同时看到虚像，因此相比于设置在挡风玻璃范围外的以往的液晶显示器等显示装置，具有视线的移动少这样的优点。
但是，关于上述平视显示装置，由于从下方朝向挡风玻璃面(上方)射出显示图像，因此太阳光是与显示图像的射出方向逆向地进入的，有时入射至显示元件。就平视显示装置而言，以小型化的要求、显示图像的放大为目的，大多设有用于反射、放大显示图像的反射器，这样的情况下，入射至平视显示器的太阳光会在显示元件附近聚光，担心由于热而引起显示元件的劣化、故障。
因此，以防止太阳光向显示元件入射为目的，开发了在平视显示器中设置反射型偏光元件的技术。例如，专利文献1中，公开了在反射器与显示元件之间设有反射型偏光元件(线栅偏光板)的平视显示器。
在此，作为上述使用的平视显示器中设置的偏光元件，可列举例如由双折射性树脂的偏光元件构成的偏光元件、多个导电体(金属细线)在透明基板上平行地延伸的线栅型偏光元件、由胆甾醇相液晶构成的偏光元件等。这些当中，作为偏光特性优异的偏光元件，多使用线栅型偏光元件。线栅偏光元件中，形成了由金属等构成的导电体线以特定的间距排列为格子状而成的线栅，通过将该线栅的排列间距设为比入射光(例如，可见光的波长)小的间距(2分之1以下)，从而能够使相对于导电体线平行地振动的电场矢量成分的光基本反射，使相对于导电体线垂直的电场矢量成分的光基本透过，其结果，能够作为产生单一偏光的偏光元件使用，能够将不透过的光反射并再利用，因此从光的有效利用的观点考虑也是优选的。
作为这样的线栅偏光元件，例如专利文献2中，公开了一种线栅偏光板，其具备：具有格子状凸部的树脂基材、按照覆盖前述树脂基材的格子状凸部和其侧面的至少一部分的方式设置的电介质层、以及在前述电介质层上设置的金属线。
另外，专利文献3中，公开了一种线栅偏光板，其为具备在表面上具有沿特定方向延伸的凹凸结构的由树脂等构成的基材、以及按照在前述凹凸结构的凸部的一个侧面偏集的方式设置的导电体的线栅偏光板，在相对于凹凸结构的延伸方向垂直的方向的截面视图中，对于作为邻接的2个凸部的间隔的间距和凸部的高度进行了调整。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-72507号公报
专利文献2：日本特开2008-83657号公报
专利文献3：日本特开2017-173832号公报
发明内容
发明要解决的课题
通常在车内使用的设备所要求的温度环境为-40～105℃，但特别是像夏季搭载于车内的仪表板的平视显示器等那样，考虑到在高温环境下使用的情况下，要求高耐热性和散热性。然而，专利文献1～3的技术中基本上是使用树脂基材的线栅偏光元件，线栅偏光板本身不具有充分的耐热性和散热性。另外，上述使用了树脂基材的线栅偏光元件通常使用双面胶带(OCA：Optically Clear Adhesive，光学透明胶带)向玻璃基材进行贴合，但存在因膜基材的起伏导致的杂散光的问题、由于热而使得偏光膜翘曲的问题，要求进一步改善。
另外，就专利文献3的线栅偏光元件而言，由于制造时在基材表面形成了格子状的凹凸形状，因此在将加工性、散热性一并考虑在内的基础上材料的选定困难，还存在难以实现偏光特性和散热性的兼顾这样的问题。
进一步，关于以往的线栅偏光元件，其表面的凹凸形状通常通过光刻技术、蚀刻技术形成，因此还存在制造成本上涨、不适合大量生产的课题。
本发明是鉴于该情况而作出的，目的在于提供具有良好的偏光特性并且散热性和制造时的成本优异的偏光元件和偏光元件的制造方法。另外，本发明的其他目的在于提供偏光特性和耐热性优异的平视显示装置。
用于解决课题的方案
本发明人等为了解决上述课题而进行了潜心研究，结果发现，通过由透明的无机材料构成偏光元件的基板，并且按照具有沿前述基板的表面设置的基部和从该基部以格子状突出的突起部的方式构成形成有凹凸结构的栅结构体，从而能够维持优异的偏光特性同时也提高散热效果。进一步，上述栅结构体具有基部和突起部，这能通过纳米压印等技术形成，因此与使用光刻技术、蚀刻技术的情况相比，能够减少制造成本，也能够大量生产。
本发明是基于上述见解而作出的，其主旨如下。
(1)一种偏光元件，其特征在于，具备：
由透明的无机材料构成的基板；
由透明材料构成且具有沿前述基板的表面设置的基部和从该基部以格子状突出的突起部的栅结构体；以及
形成在前述突起部上的由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜。
(2)根据上述(1)记载的偏光元件，其特征在于，前述基部的厚度为1nm以上。
(3)根据上述(1)或(2)记载的偏光元件，其特征在于，在与前述偏光元件的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察前述突起部时的形状为矩形、梯形、多边形或椭圆形。
(4)根据上述(1)～(3)中任一项记载的偏光元件，其特征在于，前述光学功能膜在前述突起部的至少前端形成。
(5)根据上述(1)～(4)中任一项记载的偏光元件，其特征在于，前述光学功能膜不在前述基部上形成。
(6)根据上述(4)或(5)记载的偏光元件，其特征在于，前述光学功能膜在前述突起部的前端和前述突起部的侧面的一部分形成。
(7)根据上述(6)记载的偏光元件，其特征在于，在前述光学功能膜中，在前述突起部的侧面的一部分形成的光学功能膜在覆盖前述突起部的高度的10％以上的范围内形成。
(8)根据上述(1)～(7)中任一项记载的偏光元件，其特征在于，构成前述基板的无机材料与构成前述栅结构体的材料不同。
(9)根据上述(1)～(8)中任一项记载的偏光元件，其特征在于，进一步具备以至少覆盖前述光学功能膜的表面的方式形成的保护膜。
(10)根据上述(9)记载的偏光元件，其特征在于，前述保护膜包含拒水性涂层或拒油性涂层。
(11)根据上述(1)～(10)中任一项记载的偏光元件，其特征在于，前述光学功能膜由至少具有前述吸收膜和前述反射膜的多层膜构成。
(12)根据上述(11)记载的偏光元件，其特征在于，前述光学功能膜在前述反射膜与前述吸收膜之间进一步具有电介质膜。
(13)一种偏光元件的制造方法，其特征在于，具备：
在由无机材料构成的基板上形成由透明材料构成的栅结构体材料的工序；
对前述栅结构体材料实施纳米压印，从而形成具有沿基板的表面设置的基部和从该基部以格子状突出的突起部的栅结构体的工序；以及
在前述突起部上形成由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜的工序。
(14)根据上述(13)记载的偏光元件的制造方法，其特征在于，在形成前述光学功能膜的工序中，通过溅射法或蒸镀法对前述突起部从多个方向交替地进行成膜。
(15)一种平视显示装置，其特征在于，包含上述(1)～(12)中任一项记载的偏光元件。
(16)根据上述(15)记载的平视显示装置，其特征在于，在前述偏光元件的周围设有散热构件。
发明的效果
根据本发明，能够提供具有良好的偏光特性并且散热性和制造时的成本优异的偏光元件和偏光元件的制造方法。另外，根据本发明，能够提供偏光特性和耐热性优异的平视显示装置。
附图说明
图1为示出本发明的偏光元件的一个实施方式的图，(a)为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图，(b)为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的俯视图。
图2为对于本发明的偏光元件的栅结构体的突起部，示意性示出截面形状的例子的图。
图3为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图。
图4为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图。
图5为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图。
图6的(a)为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图，(b)为示意性示出本发明的偏光元件的其他实施方式的截面图。
图7为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的立体图。
图8为对于本发明的偏光元件的一个实施方式，用扫描型电子显微镜(SEM)进行放大拍摄的照片，(a)示出观察上表面的状态，(b)示出观察截面的状态，(c)示出进一步放大(b)后观察的状态，(d)示出进一步放大(c)后观察的状态。
图9为用于说明本发明的偏光元件的制造方法的一个实施方式的图，(a)示出在基板上形成了栅结构体材料的状态，(b)示出对栅结构体材料实施了纳米压印的状态，(c)示出在基板上形成了栅结构体的状态，(d)示出在栅结构体的突起部上形成了光学功能膜、进一步在栅结构体和前述光学功能膜的表面形成了保护膜的状态。
图10为用于说明以往的偏光元件的制造方法的一例的图，(a)示出在基板上形成了金属材料和光学功能膜材料的状态，(b)示出在光学功能膜材料上形成了抗蚀剂掩模的状态，(c)示出对金属材料和光学功能膜材料实施了蚀刻后的状态，(d)示出使抗蚀剂掩模剥离后的状态，(e)示出在表面形成了保护膜的状态。
图11为示出制作栅结构材料的纳米压印中使用的模具的工序的一例的图，(a)示出在基板上形成了金属材料的状态，(b)示出在金属材料上形成了抗蚀剂掩模的状态，(c)示出对金属材料实施了蚀刻后的状态，(d)示出使抗蚀剂掩模剥离后的状态，(e)示出在所得的模具表面形成了脱模涂层的状态。
图12为示意性示出本发明的平视显示装置的一个实施方式的截面图。
图13为示意性示出本发明的平视显示装置的其他实施方式的截面图。
图14为对在实施例2中改变了栅结构体的材料时的光学特性进行比较的图表。
图15为对在实施例2中改变了栅结构体的基部厚度时的光学特性进行比较的图表。
图16为对在实施例2中改变了栅结构体的突起部高度时的光学特性进行比较的图表。
图17为对在实施例2中改变了形成于突起部上的吸收膜厚度时的光学特性进行比较的图表。
图18为对在实施例2中改变了形成于突起部上的吸收膜材料时的光学特性进行比较的图表。
图19为对在实施例2中改变了形成于突起部上的吸收膜宽度时的光学特性进行比较的图表。
图20为对在实施例中改变了形成于突起部上的吸收膜的形成状态时的光学特性进行比较的图表。
图21为对在实施例中改变了形成于突起部上的反射膜厚度时的光学特性进行比较的图表。
图22的(a)为对在实施例中改变了形成于突起部上的光学功能膜中的膜组合时的光学特性进行比较的图表，(b)为易于理解地仅示出(a)中示出的光学特性中的CR结果的图。
图23的(a)为针对实际制作的本发明的偏光元件的截面使用扫描型电子显微镜(SEM)放大拍摄的照片，(b)为将(a)的一部分进一步放大示出的照片。
图24为对实施例中高温试验投入前后的光学特性进行比较的图表。
图25为针对本发明的偏光元件的栅结构体的基部中的突起部间的凹部形状，示意性示出截面形状的例子的图。
图26为示意性示出本发明的偏光元件的一个实施方式的截面图。
图27的(a)为对在实施例中改变了在突起部的前端和侧面的一部分形成的反射膜覆盖突起部的范围(被光学功能膜覆盖的高度范围相对于突起部的高度的比例)时的光学特性进行比较的图表，(b)为对在实施例中改变了在突起部的前端和侧面的一部分形成的反射膜覆盖突起部的高度范围时的对比度进行比较的图表。
具体实施方式
以下，对于本发明的偏光元件的实施方式和本发明的平视显示器的实施方式，根据需要使用附图进行具体说明。需说明的是，针对图1～图13中公开的各构件，为了便于说明，有时以与实际不同的比例尺和形状来示意性表示。
<偏光元件>
首先，针对本发明的偏光元件的一个实施方式进行说明。
如图1的(a)和(b)所示，本发明的偏光元件为偏光元件1，其具备：由透明的无机材料构成的基板10；由透明材料构成且具有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22的栅结构体20；以及在前述突起部22上形成且由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜30。
通过由导热性高的无机材料构成偏光元件1的基板10，并且使形成有凹凸结构的栅结构体20具有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22，从而能够由无机材料的基板10和具有厚度薄的基部21的栅结构体20构成，得到在热阻值方面有利的效果，其结果是，能够实现优异的偏光特性并且也提高散热效果。另外，如上所述，栅结构体20具有基部21和突起部22，它们能通过纳米压印等技术形成，因此与使用光刻技术、蚀刻技术的情况相比，能够降低制造所花费的成本、繁琐程度。
另一方面，针对以往的膜类型的有机偏光板，认为由于大量使用有机材料，基板(基膜)、双面胶带(OCA：Optically Clear Adhesive，光学透明胶带)、栅结构体的厚度变大，因此与本发明的偏光元件相比，散热性、耐热性差。
以下，针对本发明的偏光元件的一个实施方式的构成构件进行说明。
(基板)
如图1的(a)所示，本发明的偏光元件1具备基板10。
前述基板10由透明的无机材料构成。通过使用无机材料作为基板10，基板10的导热性提高，因此能够实现偏光元件1的散热性提高。
需说明的是，本说明书中，“透明”的意思是属于使用频带(可见光和红外光的频带)的波长的光的透射率高，例如意思是该光的透射率为70％以上。由于前述偏光元件1使用了相对于使用频带的光为透明的材料，因此不会对偏光元件1的偏光特性、光的透过性等带来不良影响。
作为前述基板10的材料，可列举例如各种玻璃、石英、水晶、蓝宝石等。这些当中，作为前述基板10的材料，优选导热率为1.0W/m·K以上的材料，更优选为8.0W/m·K以上的材料。这是因为可获得更优异的散热性。
另外，关于前述基板10的形状，没有特别限定，可以根据偏光元件1所要求的性能等适宜选择。例如，可以以具有板状、曲面的方式构成。另外，从不会对偏光元件1的偏光特性带来影响的方面考虑，可以将前述基板10的表面设为平坦面。
进一步，关于前述基板10的厚度TS，不做特别限定，例如可以设为0.3～10.0mm的范围。
(栅结构体)
本发明的偏光元件的实施方式1中，如图1的(a)所示，在前述基板10上，进一步具备由透明材料构成且具有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22的栅结构体20。
前述栅结构体20通过在形成于表面的格子状的突起部22上设置后述的光学功能膜30，从而能够得到期望的偏光特性。
当后述的光学功能膜30具有吸收性能时，从前述栅结构体20的形成有突起部22的面入射的光在通过该光学功能膜30时，一部分被吸收而衰减。另外，当前述光学功能膜30具有反射性能时，在通过该光学功能膜30时，前述入射光的一部分被反射。透过前述光学功能膜30的光中在与突起部22的长边方向(吸收轴方向或反射轴方向)正交的方向(透射轴方向)上具有电场成分的光以高透射率透过偏光元件1。另一方面，透过前述光学功能膜30的光中在与突起部22的长边方向平行的方向(吸收轴方向或反射轴方向)上具有电场成分的光的大部分被光学功能膜30反射和或吸收。因此，本发明的偏光元件的实施方式1中，通过具备形成有后述光学功能膜30的前述栅结构体20，能够产生单一偏光。需说明的是，关于该偏光效果，对于从前述基板10的背面侧入射的光，也可得到同样的效果。
如图1的(a)所示，前述栅结构体20具有基部21。前述基部21是沿着前述基板10的表面设置的、用于支撑前述突起部22的部分。在通过纳米压印等形成前述栅结构体20的凹凸形状(突起部22)时必然地形成。另外，通过在前述栅结构体20中形成有基部21，从而与前述突起部22直接形成在前述基板10上的情况相比，能够提高突起部22的强度，因此能够提高前述栅结构体20的耐久性，进一步，前述基部21在整个面上与前述基板10密合，因此能够提高前述栅结构体20的耐剥离性。
需说明的是，关于前述基部21的厚度TB，没有特别限定，在能够更可靠地支撑前述突起部22的方面、容易进行压印成型的方面考虑，优选为1nm以上，更优选为10nm以上。另外，从确保良好的散热性的方面考虑，前述基部21的厚度TB优选为50μm以下，更优选为30μm以下。
进一步，如图1的(a)和(b)所示，前述栅结构体20具有从前述基部21突出的突起部22。如图1的(b)所示，前述突起部22以本发明的偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向为长边方向而延伸，突起部22存在多个从而成为格子形状。
在此，如图1的(a)和(b)所示，在与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察时前述突起部22的形成间隔P需要比使用频带的光波长短。这是为了获得上述偏光作用。更具体而言，从兼顾前述突起部22的制造容易性与偏光特性的观点考虑，前述突起部22的形成间隔P优选为50～300nm，更优选为100～200nm，特别优选为100～150nm。
另外，如图1的(a)和(b)所示，在与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察时前述突起部22的宽度W没有特别限定，从兼顾制造容易性与偏光特性的观点考虑，优选为20～150nm程度，更优选为30～100nm程度。
需说明的是，关于前述突起部22的宽度W，可以通过用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜进行观察来测定。本发明中，可以使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面，针对任意的4个部位的突起部22测定高度H的中心位置处的宽度，将其算术平均值作为突起部22的宽度W。
另外，如图1的(a)所示，在与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察时的前述突起部22的高度H没有特别限定，从兼顾制造容易性与偏光特性的观点考虑，优选为50～300nm程度，更优选为100～250nm程度。
需说明的是，关于前述突起部22的高度H，可以通过用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜进行观察来测定。本发明中，可以使用扫描型电子显微镜或透射型电子显微镜观察与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面，测定任意的4个部位的突起部22的宽度W的中心位置处的高度，将其算术平均值作为突起部22的高度H。
关于前述栅结构体20的突起部22的形状，为了获得偏光特性，除了从前述基部21以格子状突出以外，没有特别限定。
作为观察与偏光元件1的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面时的形状，例如如图2所示，可以具有矩形、梯形、三角形、吊钟形等。通过具有这些形状，容易在前述突起部22上形成光学功能膜30，能够对偏光元件1赋予偏光特性，并且这些形状也能够通过纳米压印形成，因此在制造容易性方面也是有利的。另外，关于前述基部21的在以格子状突出的突起部22间形成的凹部的形状，可以具有矩形、如图25所示的梯形、三角形、吊钟形等。这些形状可以考虑到纳米压印形成时的脱模性等生产性而适宜选择最合适的形状。
另外，关于构成前述栅结构体20的材料，只要是透明材料则不做特别限定，可以使用公知的有机材料和无机材料。
例如，从能够确保透明性、制造容易性优异的方面考虑，优选使用各种热固性树脂、各种紫外线固化性树脂、玻璃(旋涂玻璃：SOG)等作为前述栅结构体20的材料。
进一步，关于构成前述栅结构体20的材料，可使用与前述基板10相同的材料，也可使用不同的材料。但是，从制造容易性的方面、制造成本的方面考虑，构成前述栅结构体的材料优选为不同的材料。此外，当前述栅结构体20与前述基板10的材料不同时，由于二者的折射率变得不同，因此容易调整偏光元件1整体的折射率。
需说明的是，关于形成前述栅结构体20的方法，只要是能形成上述基部21和突起部22的方法则没有特别限定。例如，能够使用光刻法、利用压印的凹凸形成方法。
这些当中，从能够短时间且容易地形成凹凸图案、进一步能够可靠地形成前述基部21的方面考虑，优选通过压印来形成前述栅结构体20的基部21和突起部22。
通过前述纳米压印来形成前述栅结构体20的基部21和突起部22的情况下，例如可以在前述基板10上涂布用于形成前述栅结构体20的材料(栅结构体材料)后，将形成有凹凸的模具按压于前述栅结构体材料，在该状态下进行紫外线的照射、热的赋予，使前述栅结构体材料固化。由此，能够形成具有前述基部21和前述突起部22的栅结构体20。
(光学功能膜)
本发明的偏光元件的实施方式1中，如图1的(a)所示，进一步具备在前述栅结构体20的突起部22上形成的由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜30。
前述多层膜30通过吸收和/或反射入射光的一部分，能够对偏光元件1赋予期望的偏光特性。
关于构成前述光学功能膜30的反射膜，通过如图1的(a)所示在前述栅结构体20的突起部22上形成，能够将入射至偏光元件1的光中在与前述突起部22的长边方向平行的方向(反射轴方向)上具有电场成分的光进行反射。
构成前述反射膜的材料只要是相对于使用频带的光具有反射性的材料则没有特别限定。可列举例如Al、Ag、Cu、Mo、Cr、Ti、Ni、W、Fe、Si、Ge、Te等元素单质、包含1种以上的这些元素的合金等。
关于构成前述光学功能膜30的吸收膜，如图1的(a)所示，通过在前述栅结构体20的突起部22上形成，能够将入射至偏光元件1的光中在与前述突起部22的长边方向平行的方向(吸收轴方向)上具有电场成分的光进行吸收。被吸收的光转换为热，通过上述基板10进行散热。
构成前述吸收膜的材料只要是能够吸收使用频带的光的材料则没有特别限定。例如，可列举包含电介质材料和非电介质材料的材料。
作为前述电介质材料，可列举例如Si、Al、Be、Bi、Ti、Ta、B等元素的氧化物；Si、B等元素的氮化物；Mg、Ca等元素的氟化物；Si、Ge、碳、冰晶石等。这些电介质材料可以单独使用1种，也可以并用2种以上。并用2种以上的电介质材料的情况下，可以将2种以上的电介质材料混合来使用，也可以在膜厚方向上使用不同的电介质材料。
作为前述非电介质材料，可列举例如选自由Fe、Ta、Si、Ti、Mg、W、Mo、和Al组成的组的至少1种元素的单质(但是，Si单质除外)或合金。作为合金，可列举FeSi合金、TaSi合金等。从反射率和透射率的观点考虑，FeSi合金的Fe含有率优选为50atm％以下，更优选为10atm％以下。从反射率和透射率的观点考虑，TaSi合金的Ta含有率优选为40atm％以下。这些非电介质材料可以单独使用1种，也可以并用2种以上。并用2种以上的非电介质材料的情况下，可以将2种以上的非电介质材料混合来使用，也可以在膜厚方向上使用不同的非电介质材料。
这些当中，优选电介质材料包含Si和Si氧化物(例如，二氧化硅)的至少一方，非电介质材料包含金属。作为金属，可列举例如选自由Fe、Ta、W、Mo、和Al组成的组的至少1种金属的单质或该金属的合金。通过使Si和Si氧化物的至少一方与金属组合而进行金属陶瓷化，有前述吸收膜的耐热性进一步提高的倾向。
另外，还可以使前述吸收膜中非电介质材料的含有率在膜厚方向上变化。通过这样的变化，有偏光元件1的光学特性提高的倾向。另外，通过调整非电介质材料的含有率的变化方式，能够调整吸收轴反射率Rs最小点时的波长。
另外，构成前述光学功能膜30的多层膜为至少包含上述反射膜和吸收膜中任一者的膜。通过使用多层膜作为前述光学功能膜30，从而具有前述反射膜带来的光反射和前述吸收膜带来的光吸收这两者的作用，能够得到更优异的偏光特性。
前述多层膜也可以设为前述反射膜与前述吸收膜的2层结构，进一步，也可以设为在前述反射膜与前述吸收膜之间进一步具有电介质膜的3层结构。
具有前述电介质膜的情况下，前述电介质膜优选以如下的膜厚形成：相对于入射的光，透过前述吸收膜，被前述反射膜反射的该偏光的相位偏移半个波长。关于具体的膜厚，调整偏光的相位，适宜设定在能提高干涉效应的1～500nm的范围内。
另外，前述电介质膜的材料可以使用SiO2、Al2O3、MgF2等通常的材料。另外，电介质膜的折射率优选设为大于1.0且为2.5以下。需说明的是，前述吸收膜的光学特性也受到周围的折射率的影响，因此可以通过电介质膜的材料来控制偏光特性。
需说明的是，前述光学功能膜30优选如图3所示在前述突起部22的至少前端形成。
这是因为，通过前述光学功能膜30在前述突起部22的前端形成，能够更可靠地发挥上述光的反射作用和光的吸收作用，能够更加提高偏光元件1整体的偏光性能。
另外，前述光学功能膜30优选如图3所示不在前述基部21上形成。这是因为，在前述基部21上形成前述光学功能膜30的情况下，会阻碍光的透过，因此担心导致偏光元件1的偏光特性降低。
在此，为了不在前述栅结构体20的基部21上形成而在前述突起部22的前端形成前述光学功能膜30，如图3所示，优选从相对于前述栅结构体20的突起部22倾斜的方向进行溅射、蒸镀前述光学功能膜30。由此，能够仅在前述突起部22的前端形成前述光学功能膜30。需说明的是，关于用于形成前述光学功能膜30的溅射、蒸镀的角度θ，具体而言，相对于前述基板10的表面设为5～70°程度。
如此，在形成由透明材料构成的前述栅结构体20后，通过溅射法、蒸镀法形成前述光学功能膜30，从而能够容易地变更成膜条件、材料、膜厚。另外，由于即使在前述光学功能膜30为多层膜的情况下也能容易地应对，因此，能够通过将金属、半导体、电介质组合来实现利用干涉效应的膜设计，不需要像以往技术那样，在形成前述光学功能膜30时考虑能够进行蚀刻的材料构成等。由此，调整与前述栅结构体20平行的偏光波的吸收率(衰减量)、调整与前述栅结构体20垂直的偏光波的透射率(透过量)也变得容易。此外，通过在形成前述栅结构体20后将前述光学功能膜30成膜，也不需要真空干法蚀刻装置等设备，不需要备齐与繁琐的工艺、蚀刻材料相匹配的气体、除害装置等安全装置等，因此能够削减设备投资、保养等运行成本，也能获得成本优势。
关于形成了前述光学功能膜30的状态，例如如图3所示，可以设为前述光学功能膜30仅在前述栅结构体20的突起部22的前端形成的状态。
另外，如图4所示，从相对于前述栅结构体20的突起部22倾斜的方向通过溅射来形成前述光学功能膜30的情况下，在前述突起部22的前端中的溅射法的照射源侧，成为前述光学功能膜30大量挤出的形成状态。
进一步，也可以如图5所示，设为前述光学功能膜30以不仅覆盖前述栅结构体20的突起部22的前端、还覆盖侧面的一部分的方式挤出的形成状态。
关于前述光学功能膜30，从可获得更优异的对比度的观点考虑，如图5、图26所示，优选在前述栅结构体20的突起部22的前端和侧面的一部分形成。通过前述光学功能膜30不仅覆盖前述突起部22的前端、还覆盖侧面，从而偏光元件的吸收性能和/或反射性能提高，其结果是可获得更优异的对比度。
另外，作为前述光学功能膜30的形成条件，例如如图26所示，通过对前述栅结构体20的突起部22从多个方向交替进行溅射法或蒸镀法，能够在前述栅结构体20的突起部22的前端和侧面的一部分形成前述光学功能膜30。
需说明的是，前述光学功能膜30在前述突起部22的前端和侧面形成的情况下，优选不在前述栅结构体20的基部21形成。这是为了维持优异的透过性。另外，前述光学功能膜30可以如图4所示在与前述偏光元件的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察时仅在前述突起部22的单侧面形成，但从不依赖于入射光的方向而获得更优异的偏光特性的观点考虑，优选按照覆盖前述突起部22的两侧面的方式形成。
进一步，在前述突起部22的侧面的一部分形成的前述光学功能膜30更优选如图26所示，在覆盖前述突起部22的高度H的10％以上的范围形成(HX：光学功能膜覆盖突起部的高度范围÷H：突起部的高度×100％≥10％)。这是因为，通过前述光学功能膜30覆盖前述突起部的高度H的10％以上，能够实现进一步优异的对比度。
需说明的是，关于前述光学功能膜30的厚度，不做特别限定，可根据前述栅结构体20的形状、前述光学功能膜30所要求的性能等适宜变更。
例如，前述光学功能膜30为吸收膜的情况下，可以设为5～100nm。另外，前述光学功能膜30为反射膜的情况下，可以设为5～200nm。进一步，前述光学功能膜30为多层膜的情况下，可以设为10～400nm。
(其他构件)
本发明的偏光元件的实施方式1中，也可以进一步具备除上述基板10、栅结构体20和光学功能膜30以外的构件。
例如，本发明的偏光元件的实施方式1中，优选如图6的(a)和(b)所示，进一步具备按照至少覆盖前述光学功能膜30的表面的方式形成的保护膜40。
通过形成前述保护膜40，能够更加提高偏光元件的耐擦伤性、防污性、防水性。
另外，关于前述保护膜40，更优选进一步包含拒水性涂层或拒油性涂层。这是因为，能够更加提高偏光元件的防污性和防水性。
关于构成前述保护膜40的材料，只要是能够提高偏光元件的耐擦伤性、防污性、防水性的材料，则没有特别限定。
例如，可列举由电介质材料构成的膜，更具体而言，可列举无机氧化物、硅烷系拒水材料等。作为前述无机氧化物，可列举Si氧化物、Hf氧化物等，硅烷系拒水材料可以是含有全氟癸基三乙氧基硅烷(FDTS)等氟系硅烷化合物的材料，也可以是含有十八烷基三氯硅烷(OTS)等非氟系硅烷化合物的材料。
这些材料中，更优选包含前述无机氧化物和前述氟系拒水材料的至少一方。前述保护膜40通过包含前述无机氧化物，能够更加提高偏光元件的耐擦伤性，通过包含前述氟系拒水材料，能够更加提高偏光元件的防污性和防水性。
需说明的是，关于前述保护膜40，只要按照至少覆盖前述光学功能膜30的表面的方式形成即可，更优选如图6的(a)所示，按照覆盖前述栅结构体20和前述光学功能膜30的表面的方式形成。另外，也可以如图6的(b)所示，按照覆盖前述偏光元件1整体的方式形成。
进一步，本发明的偏光元件的实施方式1中，优选如图7所示，按照覆盖前述基板10的方式设有散热构件50。这是因为，能够更有效地释放来自前述基板10的热。
在此，关于前述散热构件50，只要是散热效果高的构件则没有特别限定。例如，可列举散热器、散热件、散热片、压料垫、导热管、金属盖、框体等。
在此，图8为针对实际制作的本发明的偏光元件，使用扫描型电子显微镜(SEM)进行放大拍摄而得的照片。
从图8的(a)可知，在前述基板10上形成有具有格子状的突起部22的栅结构体20。另外，从图8的(b)和(c)可知，在前述栅结构体20上，形成有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21突出的突起部22。进一步，从图8的(d)可知，在前述突起部22的前端形成有由吸收膜构成的光学功能膜30。
<偏光元件的制造方法>
接下来，对本发明的偏光元件的制造方法进行说明。
如图9的(a)～(d)所示，本发明的偏光元件的制造方法的特征在于，具备：
在由无机材料构成的基板10上形成由透明材料构成的栅结构体材料23(图9的(a))的工序；
对前述栅结构体材料23实施纳米压印(图9的(b))，从而形成具有沿着基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22的栅结构体20(图9的(c))的工序；以及
在前述突起部22上形成由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜30(图9的(d))的工序。
通过经历上述工序，不会导致成本上涨，不会带来制造的繁琐程度，能够制造偏光特性和散热性优异的偏光元件1。
另一方面，在以往的线栅偏光元件的制造方法中，如图10的(a)～(e)所示，为了制作凸起栅形状，在由玻璃等无机材料构成的基板10上，采用溅射、蒸镀等将铝等金属膜80成膜，通过溅射、蒸镀等以层叠在金属膜80上的形式将由吸收使用频带的光的材料等构成的光学功能膜材料层31成膜(图10的(a))。然后，使用光刻技术，将抗蚀剂掩模70图案化(图10的(b))。然后，通过真空干法蚀刻装置等，对光学功能膜材料层31和金属膜80实施蚀刻，从而形成由金属膜80和光学功能膜30构成的凸形状(图10的(c))。例如，此时，在不能取得抗蚀剂掩模70与光学功能膜材料层31/金属膜80的蚀刻选择比的情况下，通过溅射等在光学功能膜材料层31上进一步将SiO2等氧化膜成膜，通过光刻技术在其上形成抗蚀剂掩模70。然后，使抗蚀剂掩模70剥离后(图10的(d))，通过CVD等将SiO2膜等作为保护膜40而成膜，根据需要还进行拒水、拒油涂层处理。
需说明的是，图10的(a)～(e)中示出了制作基本构成的吸收型线栅偏光元件的工艺，如果考虑到在金属膜与吸收膜之间存在SiO2等电介质膜、或者吸收层为多层膜的情况，则需要进一步繁琐的工艺。因此能够推测，就通过如图10的(a)～(e)所示那样的工艺制作的以往的线栅偏光元件而言，制造所涉及的费用、时间增加，价格变得高昂。另外预测到，在进行偏光元件的量产时，需要根据生产量而准备多台用于形成比光波长小的凸形状的、高精度且昂贵的蚀刻装置、光刻装置，设备投资也变得更昂贵。
需说明的是，关于本发明的偏光元件的制造方法中使用的由无机材料构成的基板10，可以使用与上述本发明的偏光元件中说明的基板10同样的基板。
另外，本发明的偏光元件的制造方法中，关于在前述基板10上形成的栅结构体材料23，可以使用与上述本发明的偏光元件中说明的栅结构体20中所使用的材料同样的材料。
进一步，关于前述栅结构体材料23的膜厚，可以根据通过纳米压印形成的栅结构体20的基部21和突起部22的尺寸而适宜调整。
本发明的偏光元件的制造方法中，对前述栅结构体材料23实施纳米压印(图9的(b))，但关于纳米压印的条件，没有特别限定。
例如，如图9的(b)所示，通过一边使用复制原盘(也可以是书型原盘)进行纳米压印，一边对前述栅结构体材料23进行UV照射、加热等而在压印的状态下使其固化后，将复制原盘脱模，从而能够将形成有基部21和突起部22的栅结构体20转印成型。
需说明的是，关于前述纳米压印所使用的原盘，例如如图11的(a)～(e)所示，可以通过光刻技术制作。
首先，在原盘用基材61上，将原盘用金属膜62成膜后(图11的(a))，形成抗蚀剂掩模70(图11的(b))，对原盘用金属膜62实施蚀刻(图11的(c))。蚀刻后将抗蚀剂掩模70剥离，从而得到具备原盘用基材61和原盘用凸部63的原盘60(图11的(d))。
另外，前述原盘60可以根据需要进一步具备脱模膜涂层64(图11的(e))。通过具备前述脱模膜涂层64，能够在对前述栅结构体材料23实施纳米压印后(图9的(b))，更容易地进行脱模。
进一步，本发明的偏光元件的制造方法中，关于在前述突起部22上形成的光学功能膜30的方式，可以设为与上述本发明的偏光元件中说明的光学功能膜30同样的条件。
需说明的是，本发明的偏光元件的制造方法可以如图9的(d)所示，根据需要进一步形成按照覆盖前述栅结构体20和前述光学功能膜30的表面的方式形成的保护膜40。
关于前述保护膜的方式，可以设为与上述本发明的偏光元件中说明的保护膜40同样的条件。
<平视显示装置>
接下来，对本发明的平视显示装置的一个实施方式进行说明。
本发明的平视显示装置的实施方式100如图12所示，具备上述本发明的偏光元件1。
平视显示装置100通过具备本发明的偏光元件1，能够提高偏光特性和耐热性。就组装了以往的偏光元件的平视显示器而言，由于散热性差，因此若考虑到应对长期使用、今后的高辉度化、放大显示，则认为耐热性并不充分。
另外，在本发明的平视显示装置的实施方式100中，关于前述偏光元件1的配设位置没有特别限定。例如，可以如图12所示，具备光源2、射出显示图像的显示元件3、以及使前述显示图像向显示面5反射的反射器4，将前述偏光元件1设于前述显示元件3与前述反射器4之间。
通过将本发明的偏光元件1用作设置于前述显示元件3之前的预偏光板，能够使从显示元件3射出的显示图像透过、并且抑制太阳光向显示元件3入射，因此能够更加提高平视显示器的耐热性和耐久性。
就本发明的平视显示装置的实施方式100而言，如图12所示，显示元件3例如为在相对于使用频带的光为透明的一对基板中密封有液晶的透射型的液晶面板，在其前后贴合有图中未示出的偏光元件。该贴合前后的偏光元件的偏光轴为垂直的关系。在该显示元件3的后方(与显示图像的射出方向相反的一侧)配置LED等光源2，对显示元件3进行照明从而能够射出显示图像。
在前述显示元件3的前面侧(显示图像的射出方向的前方)配置的偏光元件1按照贴合于显示元件3前侧的偏光元件与偏光轴为同一方向的方式配置，使从显示元件3射出的显示图像透过。透过偏光元件1的显示图像被相对于显示元件3以大约45°的角度配置的镜面(反射器4)反射，并射出至挡风玻璃面(显示面5)，从而显示图像被驾驶者(人)以虚像的形式看到。这些构成平视显示装置的各构件容纳于机壳内。
进一步，本发明的平视显示装置的实施方式100优选如图13所示，在前述偏光元件1的周围设有散热构件50。这是因为，能够更有效地释放前述偏光元件1的热，更加提高装置的耐热性。
在此，关于前述散热构件50，为与上述本发明的偏光元件1中说明的散热构件50同样的构件。
需说明的是，图12和图13中示出的平视显示装置100的构成为最低限度且基本的构成，构成本发明的平视显示装置的各构件不限于图12和图13，可以根据所要求的性能等适宜具备其他构件。
此外，本发明的平视显示装置中，如上所述，关于前述偏光元件1的配设位置不做特别限定，可以根据平视显示装置的构成、所要求的性能而适宜选择。
例如，虽然图中未示出，但可以将前述偏光元件1设于前述显示元件3与前述光源2之间。
另外，虽然图中未示出，但也可以将前述偏光元件1组装在前述反射器4中。
进一步，也可以由前述偏光元件1构成设于平视显示装置内的覆盖部6。
实施例
接下来，基于实施例具体说明本发明。但是，本发明不受下述实施例的任何限定。
<实施例1>
制作如图6的(b)所示那样的偏光元件1的模型，其具备：由玻璃构成的基板10、由紫外线固化性树脂(丙烯酸系树脂)构成且具有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22的栅结构体20、形成在前述突起部22上的由吸收光的Ge的吸收膜构成的光学功能膜30、以及由SiO2构成的保护膜40。
并且，对于制作的偏光元件1的模型，如以下示出的(1)～(9)那样，变更栅结构体20、光学功能膜30的条件，进行相对于波长430～680nm光的光学特性(透射轴透射率：Tp、吸收轴透射率：Ts、透射轴反射率：Rp、吸收轴反射率：Rs、对比度：CR)的评价。
需说明的是，对于制作的模型的光学特性，通过利用RCWA(Rigorous CoupledWave Analysis，严格耦合波分析)法的电磁场模拟进行验证。模拟中，使用了GratingSolver Development公司的Grating Simulator Gsolver。
(1)栅结构体的材料的种类
对于偏光元件1的模型，将栅结构体20的材料使用由SOG构成的SiO2的情况和使用作为紫外线固化性树脂的聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)的情况下相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图14。
由图14的结果可以确认，在由SiO2形成栅结构体20的情况下和由PMMA形成栅结构体20的情况下，都可获得同等的特性。由该结果可知，通过由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20，无论是无机材料还是有机材料都能获得同等的特性，因此可以考虑所需要的特性、可靠性和量产性来适宜选择材料。
(2)栅结构体的基部的厚度
对于偏光元件1的模型，将改变了栅结构体20的基部21的厚度TB时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图15。
由图15的结果可以确认，虽然使基部21的厚度TB从0nm到30000nm以一定间隔变化，但即使改变基部21的厚度，对偏光特性的影响也小。但是，如果基部21的厚度超过30000nm(30μm)，则可知Tp、Ts的特性发生变化。由该结果可知，能够根据包含密合性在内的可靠性而在某一程度的范围内适宜调整基部21的厚度，另外，不需要进行量产工艺中的基础层的管理等严格的工序管理即可获得成本优势。
(3)栅结构体的突起部的高度
对于偏光元件1的模型，将改变栅结构体20的突起部22从基部21突出的高度H时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图16。
由图16的结果可以确认，虽然使突起部22的高度从20nm到400nm以某一间隔变化，但几乎没有对偏光特性造成影响。由该结果可知，通过由相对于使用频带的光为透明的材料形成突起部22，不需要进行突起部22的高度H的管理等严格的工序管理，考虑到量产性时，突起部22的高度H容易制作得较低，考虑到成品率、可靠性等时优势也大。
(4)吸收膜的厚度
对于偏光元件1的模型，将改变作为光学功能膜30的吸收膜的厚度(附着于突起部22的吸收膜中最厚部分的膜厚)时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图17。
由图17的结果确认到，如果使吸收膜的厚度从10nm到50nm以某一间隔变化，则偏光特性有变化。因此可知，通过在由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20后将吸收膜成膜并控制该吸收膜的厚度，能够控制光学特性、特别是Rs和Ts，可以通过仅控制吸收膜的厚度来优化为与顾客的需求相符的偏光特性。
(5)吸收膜的材料的种类
对于偏光元件1的模型，将作为光学功能膜30的吸收膜的材料使用Ge的情况与使用FeSi的情况下相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图18。
由图18的结果确认到，通过变更吸收膜的材料的种类，偏光特性发生变化。因此可知，通过在由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20后将吸收膜成膜并改变该吸收膜的种类，能够控制光学特性、特别是Rs和Ts，可以通过选定吸收膜的材料来优化为与顾客的需求相符的偏光特性。另外，可以推测，通过设为将金属、半导体、电介质组合而成的多层结构，能够利用干涉效应，能够进一步对偏光特性进行优化。
(6)吸收膜的宽度
对于偏光元件1的模型，将改变在栅结构体20的各突起部21上形成的光学功能膜30的与入射光的透射轴平行的宽度(即与栅结构的长边方向正交的方向的宽度)时的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图19。
由图19的结果确认到，通过变更吸收膜的宽度，偏光特性发生变化。因此可知，通过在由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20后将吸收膜成膜并改变该吸收膜的成膜宽度，能够控制光学特性、特别是Rs、Rp和Tp，可以通过选定吸收膜的材料来优化为与顾客的需求相符的偏光特性。
(7)吸收膜的形成状态
对于偏光元件1的模型，在如图3所示那样的吸收膜仅形成于突起部22的前端的情况、如图4所示那样的吸收膜较厚地形成于突起部22的前端的单侧的情况、如图5所示那样的吸收膜较厚地形成于突起部22的前端的两侧的情况下，将改变形成状态时的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图20。
由图20的结果确认到，通过吸收膜向栅结构体20的各突起部21的附着方式改变，偏光特性发生变化。因此可知，通过改变倾斜方向的溅射角度θ、或进行从两侧的溅射，能够控制光学特性、特别是Rs、Ts，可进行与顾客需求的偏光特性相符的优化。
并且，由图17～20的结果可知，通过由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20并在其上将吸收膜成膜，来控制吸收膜的成膜方法(材料、厚度、成膜宽度、在突起部前端的形成状态等)，从而能够调整与顾客需求相符的偏光特性。另外同样可知，通过对反射膜、多层膜进行成膜、控制，可获得期望的偏光特性。
(8)反射膜的厚度
对于偏光元件1的模型，将改变作为光学功能膜30的反射膜的厚度(附着于突起部22的反射膜中最厚部分的膜厚)时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图21。
由图21的结果确认到，如果使反射膜的厚度从30nm到100nm以某一间隔变化，则偏光特性有变化。因此可知，通过在由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20后将反射膜成膜并控制该反射膜的厚度，能够控制光学特性、特别是Rs和Ts，可以通过仅控制反射膜的厚度来优化为与顾客的需求相符的偏光特性。
(9)反射膜覆盖突起部的高度范围
对于偏光元件1的模型，将改变在作为光学功能膜30而形成于突起部22的前端和侧面的反射膜覆盖突起部22的范围(被光学功能膜覆盖的高度范围HX相对于突起部的高度H的比例(％))时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。比较结果中，对于Tp、Rp、Ts、Rs，示于图27的(a)，对于对比度，示于图27的(b)。
由图27的结果可知，如果反射膜覆盖突起部22的突起部侧面的比率(HX/H)增大，则能够良好地维持光学特性、并且提高对比度特性。图27的(b)中，反射膜覆盖突起部22的突起部侧面的比率增大为60％、76％、92％，从而CR特性更加提高。因此可知，通过在由相对于使用频带的光为透明的材料形成栅结构体20后将光学功能膜30成膜并控制该光学功能膜30在栅结构体20的突起部22的侧面的成膜范围，能够控制光学特性、特别是对比度，能够实现与顾客的需求相符的偏光特性。
(若不在基部21形成而在基部21形成光学功能膜30的一部分，则Tp特性会恶化。)
(10)光学功能膜的种类
对于偏光元件1的模型，将改变作为光学功能膜30的吸收膜、反射膜、电介质膜的组合时相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。将比较结果示于图22的(a)。需说明的是，图22的(a)中，“Ge”表示光学功能膜30由Ge的吸收膜构成，“Al100”表示光学功能膜30由具有100nm膜厚的Al的反射膜构成，“Ge/Al”表示光学功能膜30为Ge的吸收膜与具有100nm膜厚的Al的反射膜的层叠体，“Ge/SiO2_10/Al50”表示光学功能膜30为Ge的吸收膜、具有10nm膜厚的由SiO2构成的电介质膜以及具有50nm膜厚的Al的反射膜的层叠体。另外，图22的(b)仅示出了图22的(a)所示的光学特性中仅CR的结果。
由图22的(a)的结果可知，通过在吸收膜(Ge)、反射膜(Al)中根据目的对光学功能膜的种类进行选择、成膜，能够控制Rs，能够分别制作吸收型偏光元件、反射型偏光元件。另外可知，通过使反射膜(Al)与吸收膜(Ge)层叠，能够提供相比于吸收膜单体进一步减小了Rs的吸收型偏光元件。
进一步，由图22的(a)和(b)的结果可知，就反射膜(Al)/电介质膜(SiO2)/吸收膜(Ge)的组合而言，能够维持与反射膜和吸收膜的2层结构同等的偏光特性，并且根据图22的(b)的结果可提高对比度。
这样，能够利用光学功能膜的构成来优化为与顾客需求相符的偏光特性。
<实施例2>
实际地制作如图6的(b)所示那样的偏光元件1的样品，其具备：由玻璃构成的基板10，由紫外线固化性树脂(丙烯酸系树脂)构成且具有沿着前述基板10的表面设置的基部21和从该基部21以格子状突出的突起部22的栅结构体20，在前述突起部22上形成的由吸收光的Ge的吸收膜构成的光学功能膜30，以及由Al2O3构成的保护膜40。
对于制作的偏光元件1的样品，进行以下的(1)和(2)的试验。
(1)制作的样品的栅结构体的观察
在此，图23的(a)和(b)为对于实际制作的本发明的偏光元件的截面使用扫描型电子显微镜(SEM)进行放大拍摄而得的照片。
由图23的(a)和(b)的照片可知，栅结构体20中，形成有沿基板10的表面设置的基部21和从该基部21突出的突起部22。另外，由图23的(b)可知，在前述突起部22的前端形成有由吸收膜构成的光学功能膜30。进一步还可知，以对基部21和从该基部21突出的突起部22、在前述突起部22的前端由吸收膜构成的光学功能膜30、它们整体进行覆盖的形式形成有保护膜40。需说明的是，该保护膜40在这一次使用ALD(Atomic Layer Deposition，原子层沉积)成膜法来形成，使用Al2O3作为材料，并以厚度8nm成膜。
(2)制作的样品的耐热性
对于制作的偏光元件1的样品，实施高温试验。高温试验以在150℃放置800小时这样的条件实施。
图24中，对高温试验投入前相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值与高温试验(150℃、800小时投入后)的相对于波长430～680nm的光学特性(Tp、Rp、Ts、Rs、CR)的平均值进行描点并比较。
由图24的结果确认到，本发明的偏光元件即使在150℃的高温环境下放置800小时的情况下，偏光特性也不会大幅变化。因此可知，即使在车载使用的设备所要求的温度环境下也能安心地使用，能够提供与顾客的需求相符的偏光元件。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供具有良好的偏光特性并且散热性和制造时的成本优异的偏光元件和偏光元件的制造方法。另外，根据本发明，能够提供偏光特性和耐热性优异的平视显示装置。
符号说明
1偏光元件；2光源；3显示元件；4反射器；5显示面；6覆盖部；10基板；20栅结构体；21基部；22突起部；23栅结构体材料；30光学功能膜；31光学功能膜材料层；40保护膜；50散热构件；60原盘；61原盘用基材；62原盘用金属膜；63原盘用凸部；64脱模膜涂层；70抗蚀剂掩模；80金属膜；100平视显示装置。

Claims (13)

1.一种偏光元件，其特征在于，具备：
由透明的无机材料构成的基板；
由透明材料构成且具有沿着所述基板的表面设置的厚度为30μm以下的基部和从该基部以格子状突出的突起部的栅结构体；以及
形成在所述突起部上的由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜，
所述光学功能膜在所述突起部的前端和侧面的一部分形成，并且覆盖所述突起部高度的60％以上。
2.根据权利要求1所述的偏光元件，其特征在于，所述基部的厚度为1nm以上。
3.根据权利要求1或2所述的偏光元件，其特征在于，在与所述偏光元件的吸收轴方向或反射轴方向正交的截面观察所述突起部时的形状为矩形、梯形、多边形或椭圆形。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的偏光元件，其特征在于，所述光学功能膜不在所述基部上形成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的偏光元件，其特征在于，构成所述基板的无机材料与构成所述栅结构体的材料不同。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的偏光元件，其特征在于，进一步具备以至少覆盖所述光学功能膜的表面的方式形成的保护膜。
7.根据权利要求6所述的偏光元件，其特征在于，所述保护膜包括拒水性涂层或拒油性涂层。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的偏光元件，其特征在于，所述光学功能膜由至少具有所述吸收膜和所述反射膜的多层膜构成。
9.根据权利要求8所述的偏光元件，其特征在于，所述光学功能膜在所述反射膜与所述吸收膜之间进一步具有电介质膜。
10.一种偏光元件的制造方法，其特征在于，具备：
在由无机材料构成的基板上形成由透明材料构成的栅结构体材料的工序；
对所述栅结构体材料实施纳米压印，从而形成具有沿基板的表面设置的厚度为30μm以下的基部和从该基部以格子状突出的突起部的栅结构体的工序；以及
在所述突起部上形成由吸收光的吸收膜、反射光的反射膜或至少具有该吸收膜和该反射膜的多层膜构成的光学功能膜的工序，
在所述突起部的前端和侧面的一部分，以覆盖所述突起部高度的60％以上的方式形成所述光学功能膜。
11.根据权利要求10所述的偏光元件的制造方法，其特征在于，在形成所述光学功能膜的工序中，通过溅射法或蒸镀法对所述突起部从多个方向交替地进行成膜。
12.一种平视显示装置，其特征在于，包含权利要求1～9中任一项所述的偏光元件。
13.根据权利要求12所述的平视显示装置，其特征在于，在所述偏光元件的周围设有散热构件。
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