JP2016110077A - 偏光子、偏光子の製造方法、液晶表示装置及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して量産性、耐摩耗性、作製精度を向上する。【解決手段】入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子４において、偏光子４としての光学的機能を担う偏光層１３を備え、前記偏光層１３は、透過を制限する波長帯域の最短波長以下の線幅により金属材料による金属線状部１１が、前記線幅の方向に離間して複数配置され、隣接する前記金属線状部１１の間に、前記波長帯域の電磁波に対して透明の固体誘電体による透明固体誘電体部１２が設けられる。前記金属線状部１１と隣接する前記透明固体誘電体部１２との段差が２０ｎｍ以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤーグリッド型偏光子に関するものである。

従来、画像表示装置等では、偏光子を使用する構成が種々に提案されている。すなわち例えば、液晶表示装置では、透明電極を配置したガラス板により液晶材料を挟持して液晶セルが形成され、この液晶セルの両面に直線偏光板が配置されて液晶表示パネルが構成される。また近年、この液晶表示パネルの入射面（バックライト側面）に、反射型の直線偏光板を配置してバックライトによる照明光の利用効率を向上する工夫が図られている。

また画像表示装置では、直線偏光板と１／４波長板との積層による円偏光板を画像表示パネルのパネル面に配置することにより、外来光の反射防止を図る工夫も図られている。

このような偏光子には、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸して作製する構成（いわゆるシート・ポラライザーである）、ワイヤーグリッド型偏光子等が利用されている。特許文献１，２には、ワイヤーグリッド型偏光子に関する工夫が提案されている。

このような偏光子において、シート・ポラライザーは、耐熱性が劣り、さらに厚みを薄くすることが困難な欠点がある。これによりシート・ポラライザーに代えてワイヤーグリッド型偏光子の利用が考えられる。しかしながらワイヤーグリッド型偏光子は、微細かつ複雑な凹凸形状を作製することが必要であることにより、量産性、耐摩耗性、作製精度が劣る問題がある。

特開２００６−３３０５２１号公報 特開２０１２−２７２２１号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して量産性、耐摩耗性、作製精度を向上することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、隣接する金属線状部の間に、透明の固体誘電体による透明固体誘電体部を設ける、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する

（１） 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子において、
偏光子としての光学的機能を担う偏光層を備え、
前記偏光層は、
透過を制限する波長帯域の最短波長以下の線幅により金属材料による金属線状部が、前記線幅の方向に離間して複数配置され、
隣接する前記金属線状部の間に、前記波長帯域の電磁波に対して透明の固体誘電体による透明固体誘電体部が設けられ、
前記金属線状部と隣接する前記透明固体誘電体部との段差が２０ｎｍ以下である偏光子。

（１）によれば、隣接する金属線状部の間に、透明の固体誘電体による透明固体誘電体部が設けられていることにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して耐摩耗性を向上することができる。またこのように隣接する金属線状部の間に透明固体誘電体部を設ける構成は、金属線状部に対応する凹状溝による凹凸形状を作製した後、この凹状溝に金属線状部に係る材料を充填して作製することができ、これにより大面積の偏光子を効率良く生産することができ、従来に比して量産性を向上することができる。またこのようにして作製可能であることにより、金属線状部の作製精度も向上することができ、その結果、作製精度も向上することができる。またさらに金属線状部と透明固体誘電体部との段差が２０ｎｍ以下であることにより、位相差層の表面平滑性を向上し、例えばハードコート層等の透明樹脂層を配置する場合に、この透明樹脂層との密着性を向上することができる。また光学的にも平滑な面とすることができることにより、干渉縞等の不都合な現象の発生を防止することができる。

（２） （１）において、
前記偏光層の少なくとも一方の面には、前記波長帯域の電磁波に対して透明な透明層が設けられた偏光子。

（２）によれば、この透明層に、偏光層作製の為の層構成、偏光層の保護層等を適用して、より具体的構成により偏光子を構成することができる。

（３） （２）において、
前記透明層が、前記偏光層の保護層である偏光子。

（３）によれば、偏光子の保護層を透明層に適用して、より具体的構成により偏光子を構成することができる。

（４） （２）において、前記透明層が、前記透明固体誘電体部と一体の透明樹脂層である偏光子。

（４）によれば、例えば転写法により偏光層を転写する層構成に適用して、より具体的構成により偏光子を構成することができる。

（５） （２）において、前記透明層が、前記透明固体誘電体部と一体の透明樹脂層と、前記透明樹脂層の基材である偏光子

（５）によれば、透明層を、偏光層作製の為の層構成に適用して、より具体的構成により偏光子を構成することができる。

（６） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）の何れかにおいて、前記金属線状部の金属材料が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀の何れかを含む偏光子。

（６）によれば、特定偏光面の入射光等を効率良く反射、又は吸収することができる偏光子を提供することができる。

（７） 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子の製造方法において、
前記透過を制限する波長帯域の電磁波に対して透明の基材に、前記波長帯域の最短波長以下の溝幅による凹状溝を、前記溝幅の方向に複数配置してなる凹凸形状を作製する凹凸形状作製工程と、
前記凹状溝が作製されてなる側の面に金属層を作製することにより、前記凹状溝に金属材料を配置して、前記最短波長以下の線幅による線状の金属線状部を形成する金属線状部作製工程と、
少なくとも隣接する前記凹状溝間の前記金属層を除去し、前記凹状溝に係る部材の端面と、隣接する前記金属線状部の端面との段差を２０ｎｍ以下とする金属層除去工程を備える偏光子の製造方法。

（７）によれば、隣接する金属線状部の間に、凹状溝に係る部材を設けることができることにより、金属線状部の損傷を従来に比して低減することができ、これにより従来に比して耐摩耗性を向上することができる。また金属線状部に対応する凹状溝による凹凸形状を作製した後、この凹状溝に金属線状部に係る材料を充填して作製することができ、これにより大面積の偏光子を効率良く生産することもでき、従来に比して量産性を向上することができる。またこのようにして作製可能であることにより、金属線状部の作製精度も向上することができ、その結果、作製精度も向上することができる。またさらに段差が２０ｎｍ以下であることにより、表面平滑性を向上し、例えばハードコート層等の透明樹脂層を配置する場合に、この透明樹脂層との密着性を向上することができる。また光学的にも平滑な面とすることができることにより、干渉縞等の不都合な現象の発生を防止することができる。

（８） （７）において、
前記凹凸形状作製工程は、
賦型用金型を使用した賦型処理により、前記基材に前記凹凸形状を作製する偏光子の製造方法。

（８）によれば、賦型処理により効率良く凹凸形状を作製することができ、一段と量産性を向上し、作製精度を向上することができる。

（９） （７）又は（８）において、
前記金属線状部作製工程は、
蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ、化学気相成長、原子層堆積法、酸化還元反応法、ナノ粒子の堆積法の何れかにより前記金属層を作製する偏光子の製造方法。

（９）によれば、より具体的構成により、従来に比して量産性、耐摩耗性、作製精度を確保して偏光子を製造することができる。

（１０） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の何れかに記載の偏光子が、液晶セルの出射面側及び又は入射面側に配置された液晶表示装置。

（１０）によれば、液晶セルの入出射面に配置する直線偏光板、液晶セルの入射面側直線偏光板のバックライト側に配置する反射型直線偏光板に適用して、液晶表示装置を構成することができる。

（１１） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の何れかに記載の偏光子が、液晶表示パネルの入射面側直線偏光板と一体化されて配置された液晶表示装置。

（１１）によれば、液晶セルの入射面側直線偏光板のバックライト側に配置する反射型の直線偏光板に適用して、この入射側直線偏光板と一体化して配置することにより、偏光子の配置に係る作業を簡略化することができる。

（１２） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の何れかに記載の偏光子が、画像表示パネルのパネル面に配置された画像表示装置。

（１２）によれば、１／４波長板との積層による反射防止フィルム等に適用して画像表示装置を構成することができる。

（１３） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）の何れかにおいて、
前記金属線状部は、
一方の側の端面に、入射光の反射を抑制する反射抑制層を備える偏光子。

（１３）によれば、金属線状部による反射を一方の側で抑制してこの種の偏光子の適用分野を拡大することができる。

（１４） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（１３）の何れかにおいて、
前記透明固体誘電体部と前記金属線状部との間には、密着力を強化する中間層が設けられた偏光子。

（１４）によれば、凹状溝による透明固体誘電体部に金属線状部を作製する場合に、密着力の強化により高い信頼性により金属線状部を設けることができ、その結果、信頼性を向上することができる。

（１５） （７）、（８）、（９）の何れかにおいて、
前記金属線状部作製工程は、
前記金属線状部の端部に、入射光の反射を抑制する反射抑制層を作製する工程を備える偏光子の製造方法。

（１５）によれば、金属線状部による反射を一方の側で抑制してこの種の偏光子の適用分野を拡大することができる。

（１６） （１３）、（１４）の何れかに記載の偏光子が、前記反射抑制層を作製した側の面が液晶セル側面に保持されて、前記液晶セルのバックライト側面に配置された液晶表示装置。

（１６）によれば、反射抑制層を作製している側を液晶セル側としてバックライト側に配置することにより、バックライトからの出射光は有効利用するようにして、外来光による反射を充分に抑制することができる。

本発明によれば、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、従来に比して量産性、耐摩耗性、作製精度を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。 図１の画像表示装置に係る偏光子の構成を示す図である。 偏光層の断面形状を示す図である。 偏光子の製造工程を示すフローチャートである。 図４の各工程の説明に供する図である。 ロール版の説明に供する図である。 本発明の第２実施形態に係る偏光子の製造工程を示すフローチャートである。 図７の工程の説明に供する図である。 第３実施形態に係るロール版の製造方法の説明に供する図である。 発明の第５実施形態に係る画像表示装置に適用される偏光子を示す図である。 発明の第６実施形態に係る画像表示装置に適用される偏光子を示す図である。

〔第１実施形態〕
〔画像表示装置〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置を示す断面図である。この画像表示装置１は、液晶表示装置であり、液晶表示パネル２の背面にバックライト３が配置され、この液晶表示パネル２のバックライト３側に偏光子４が配置される。ここでバックライト３は、エッジライト型、直射型等、種々の構成の面光源装置を広く適用することができる。液晶表示パネル２は、直交ニコル配置又は平行ニコル配置による直線偏光板６、７により液晶セル５を挟持して構成され、液晶セル５は、透明電極を形成したガラス基板により液晶材料を挟持して形成される。これにより画像表示装置１は、液晶セル５に設けられた透明電極への印加電圧により画素単位で透過光を光強度変調して出力し、所望の画像を表示する。

偏光子４は、ワイヤーグリッド型偏光子であり、透過軸方向と直交する偏光面による入射光を選択的に効率良く反射するいわゆる反射型の偏光子である。偏光子４は、液晶セル５の入射面側（バックライト３側）に配置された直線偏光板７の透過軸方向と、透過軸方向が一致するように配置され、これにより画像表示装置１は、バックライト３からの照明光の利用効率を向上する。この実施形態において、偏光子４は、事前に、直線偏光板７と一体化された後、液晶表示パネル２の製造工程に提供され、これにより画像表示装置１は、偏光子４に係る組み立て作業を簡略化することができる。

なおこの一体化は、偏光子４と直線偏光板７とを紫外線硬化性樹脂等による接着剤により貼り合せて実行されるものの、偏光子としての光学的機能を担う層である偏光層のみを転写法により転写して実行するようにしてもよい。なお転写法とは、例えば基材の上に所望の層を形成する場合に、この層を直接当該基材上に形成するのでは無く、一旦、離型性の支持体上に剥離可能に該層を積層形成して転写体を作製した後、工程、需要等に応じて、該支持体上に形成した層を、最終的に該層を積層すべき基材（被転写基材）上に接着、積層し、その後、該支持体を剥離除去することにより、該基材上に所望の層を形成する方法である。なおこの転写法による偏光層の配置に関して、この実施形態では、後述する賦型樹脂層による透明樹脂層と一体に配置されることになる。

また偏光子４は、直線偏光板７を省略するようにして、直線偏光板７に代えて液晶セル５の入射面に配置するようにしても良い。また直線偏光板６に代えて、液晶セル５の出射面に配置するようにしてもよい。なおこのように直線偏光板６に代えて液晶セルの出射面側に配置する場合には、透過軸方向と直交する偏光面による入射光を効率良く吸収するいわゆる吸収型により偏光子を構成することが望ましい。

〔偏光子〕
図２は、偏光子４の構成を示す図である。偏光子４は、入射する電磁波である入射光の透過を偏光面に応じて制限する偏光子であり、偏光子としての光学的機能を担う偏光層１３が設けられる。偏光子４は、この偏光層１３に、金属線状部１１が、線幅の方向に離間して複数配置される。ここで金属線状部１１は、透過を制限する電磁波の波長帯域の最短波長λｍｉｎ以下の線幅Ｗｍにより、金属材料により形成される。また金属線状部１１は、この最短波長λｍｉｎ以下のピッチＰにより、規則的に又は不規則に繰り返し配置される。なおこれにより隣接する金属線状部１１間の間隔Ｗｔ（後述する透明固体誘電体部１２の幅である）は、デューティー比Ｄ（＝Ｗｍ／Ｐ＝Ｗｍ／（Ｗｍ＋Ｗｔ））が０．２以上０．８以下、好ましくは０．３以上０．７以下になるように作製される。なお偏光層１３の表面が曲面形状である場合もあることにより、線幅Ｗｍは、線状部１１の延長方向と、金属線状部１１の繰り返し方向とに直交する方向から見た幅により定義される。なお最短波長λｍｉｎは、この実施形態のように画像表示装置に適用して可視光域の全波長帯域に対してその透過を制限する場合、可視光域の最短波長３８０ｎｍ以下の、例えば、後述の如き値とすればよいものの、例えば紫外線による露光装置に適用して露光に供する紫外線の透過を制限する場合等においては、適宜、３８０ｎｍとは異なる波長が適用される。

また金属線状部１１は、この最短波長λｍｉｎに対して、厚みＨがλｍｉｎ以下になるように形成され、この実施形態では断面略矩形形状により形成される。これらにより偏光子４は、ワイヤーグリッド型偏光子として機能するように構成される。なお偏光子４では、例えば可視光域の波長帯域において、最短波長３８０ｎｍ、中心波長５５０ｎｍ、最長波長７８０ｎｍ等の複数波長を設計基準波長に設定し、これらの設計基準波長で所望する光学特性（例えば消光比）を確保することができるように、金属材料及び透明誘電体材料の屈折率ｎ及び減衰係数ｋを元に、シミュレーションによってピッチＰ、線幅Ｗｍ、厚みＨに対応するＰ波透過率、Ｓ波透過率、消光比を算出することで、必要なピッチＰ、線幅Ｗｍ、厚みＨの好適値が導きだされる。これにより、例えば波長５５０ｎｍにおいて十分な消光比を確保する場合には、金属層にアルミニウム、透明誘電体に一般的な紫外線硬化樹脂（ｎ＝１．５、ｋ＝０ ａｔ５５０ｎｍ）を用いる場合、ピッチＰは７５ｎｍ以上１７５ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が望ましい。厚みは９０ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１１０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下、更に好ましくは１２０ｎｍ以上１５０ｎｍが望ましい。

さらに偏光層１３は、隣接する金属線状部１１の間に、透過の制限を図る波長帯域の電磁波に対して透明な固体誘電体による透明固体誘電体部１２が設けられる。このように隣接する金属線状部１１の間に透明固体誘電体部１２を設けることにより、偏光子４は、各種部材の接触等による金属線状部１１の損傷を低減することができ、従来に比して耐摩耗性を向上することができる。またこのように隣接する金属線状部１１の間に透明固体誘電体部１２を設けた構成は、金属線状部１１に対応する凹状溝による凹凸形状を作製した後、この凹状溝に金属線状部１１に係る材料を充填して作製することができ、これにより大面積の偏光子を効率良く生産することができ、従来に比して量産性を向上することができる。またこのようにして作製可能であることにより、金属線状部１１の作製精度も向上することができ、その結果、偏光子４としての作製精度も向上することができる。また充填により金属線状部１１を作製する際に、必要に応じて凹状溝上に密着性や表面保護のための機能層を設けても良い。機能層については特に制限されないが、主としてＳｉまたはその化合物である、ＳｉＯ_２、ＳｉＣなどが好ましい。

ここで図３に断面形状を示すように、金属線状部１１は、その１方の端面を、透明固体誘電体部１２の端面と高さの等しい平坦面としても良く（図３（Ａ））、透明固体誘電体部１２の端面より奥まるように作製しても良く（図３（Ｂ））、さらには透明固体誘電体部１２の端面より突出するようにしてもよい。また図３（Ｃ）に示すように、この端面の断面形状を、中央が奥まった丸まった形状としてもよく、これとは逆に図３（Ｄ）に示すように、この端面の断面形状を、中央が突出した丸まった形状としてもよい。

しかしながらこの実施形態では、金属線状部１１の端面形状がこのように種々の形状となる場合であっても、金属線状部１１の端面と透明固体誘電体部１２の端面とは、ほぼ高さの等しい平坦面とされる。より具体的に、金属線状部１１の端面と隣接する透明固体誘電体部１２との段差Δｄが、２０ｎｍ以下となるように、より好ましくは２０ｎｍ未満となるように、設定される。この実施形態では、金属線状部１１に対応する凹状溝を作製して金属材料を配置することにより金属線状部１１が形成され、隣接する凹状溝間の透明部材が透明固体誘電体部１２を構成することになる。段差Δｄは、この凹状溝に係る透明部材の凹状溝付け根側端面と、対応する金属線状部１１の端面との、偏光層１３の厚み方向に係る高さの差の絶対値である。このように段差Δｄを小さくすることにより、偏光層１３は、表面平滑性が高くなり、例えばハードコート層等の透明樹脂層を配置する場合に、この透明樹脂層との密着性を向上することができる。また光学的にも平滑な面とすることができることにより、干渉縞の発生等の不都合な現象の発生を防止することができる。しかして段差Δｄに係る２０ｎｍ以下の範囲は、金属線状部１１の端面と隣接する透明固体誘電体部１２の端面とが光学的にほぼ平坦な面であると判断される範囲である。なお図３について上述した例において、膜厚が薄いことにより入射光に対して十分に透明である場合には、透明固体誘電体部１２の端面に、全面的に又は部分的に、金属線状部を構成する金属層が取り残されるようにしてもよい。

より具体的にこの段差は、金属線状部１１の端面が、隣接する透明固体誘電体部１２の端面より突出している場合には、金属線状部１１の端面の最も突出している部位と、透明固体誘電体部１２の端面の最も奥まっている部位とにより定義される。またこれとは逆に、透明固体誘電体部１２の端面が、隣接する金属線状部１１の端面より突出している場合には、透明固体誘電体部１２の端面の最も突出している部位と、金属線状部１１の端面の最も奥まっている部位とにより定義される。また段差Δｄに係る２０ｎｍ以下の範囲に属するか否かは、複数のサンプルの平均値により定義される。

ここで金属線状部１１に係る金属材料は、例えば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ものの、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀の何れかによる金属、これら何れかの金属による合金、これら金属の化合物を適用することが望ましい。なお透過を制限する電磁波を効率良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、合金、化合物を適用することが望ましましく、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、合金、化合物を適用することが望ましい。

金属線状部１１は、複数の層構造により作製するようにしても良い。このような層構造により作製することにより、例えば偏光層１３の両面から入射する入射光に対して特性を異ならせ、偏光層１３の両面の色合いを異ならせたりすることができる。

偏光子４（図２）は、透明フィルム材による基材１５に、賦型樹脂層１６が設けられ、この賦型樹脂層１６の賦型処理により微細凹凸形状が作製されて透明固体誘電体部１２が作製される。また微細凹凸形状が作製されてなる面に、蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ等により金属層が作製されて金属線状部１１が作製される。偏光子４は、所望する金属線状部１１の上端面の形状（図３（Ａ）〜（Ｄ））に応じて、その後、エッチング、切削、研磨等の処理により透明固体誘電体部１２の端面が露出するように、金属線状部間である透明固体誘電体部１２の端面の金属層が除去される。

なお金属線状部１１の作製においては、化学気相成長、原子層堆積法、酸化還元反応法、ナノ粒子の堆積法等の適用も可能である。ここで酸化還元反応法とは、酸化した金属材料を還元剤により還元して金属層を作製する金属層作製手法であり、例えば銀鏡反応で代表される金属層作製手法である。ここで還元剤は凹凸形状を形成する透明固体誘電体部に含まれていても良い。またナノ粒子の堆積法とは、アルミニウム等の金属によるナノ粒子を凹凸形状面に堆積させて金属層を作製する手法、又は凹状溝に選択的に堆積させて金属線状部を作製する手法であり、必要に応じて、ナノ粒子を堆積させた後、焼成等の工程を設けて堆積したナノ粒子を凹状溝に固定する。

偏光子４は、この基材１５に種々の透明部材を適用することができるものの、光学的異方性の小さなフィルム材が好ましく、この実施形態ではＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）やＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムが適用される。但し、製造工程でエッチング等のＷｅｔプロセスを適用する場合は、吸水による体積変化が大きいことによりＴＡＣフィルムは好ましくない。またこの実施形態のように、バックライト３と直線偏光板７との間に配置してバックライト３からの光の利用効率を向上する場合のように、入射光が偏光でなくても良い場合には、入射面側が基材となるように配置することを条件に、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）等の光学的異方性を有したフィルムも適用可能である。また他の基材に転写層を転写する場合、ＰＥＴフィルムやポリオレフィンフィルム、離型層つきフィルム等、製造工程での意図しない剥離が生じない範囲で各種基材を適用可能である。賦型樹脂層１６は、賦型処理可能な各種の硬化性樹脂を適用することができるものの、この実施形態では紫外線硬化性樹脂が適用される。なお基材１５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しても良く、この場合、賦型樹脂層１６は、基材１５により構成されることになる。

これにより偏光子４は、基材１５と賦型樹脂層１６との積層により、偏光層１３の一方の面に、透過を制限する波長帯域の電磁波に対して透明な透明層が設けられる。偏光子４は、偏光層１３の基材１５側とは逆側面に、必要に応じて、透過を制限する波長帯域の電磁波に対して透明な透明層により、ハードコート層等の保護層を設けるようにしてもよい。

なお偏光子４は、石英ガラス等の透明部材を基材１５に適用することもでき、この場合、賦型用樹脂を使用した賦型処理により透明固体誘電体部１２に係る微細凹凸形状を作製することができるものの、例えばエッチング処理により凹状溝を作製して透明固体誘電体部１２に係る微細構造体凹凸形状を作製するようにしてもよい。なおこの場合、偏光子４は、基材１５と賦型樹脂層１６との積層による透明層に代えて、石英ガラス等の基材による透明層が偏光層１３に設けられることになる。

〔製造工程〕
図４は、偏光子４の製造工程を示すフローチャートである。この製造工程は、ロールに巻き取った形態により長尺透明フィルム材による基材１５が提供される。この製造工程は、ロールより基材１５を引き出して搬送しながら、凹凸形状作製工程ＳＰ２により、基材１５の表面に凹凸形状を作製する。

より具体的に、この凹凸形状作製工程では、図５（Ａ）に示すように、始めに、基材１５に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、周側面に微細凹凸形状が作製されている賦型用金型であるロール版の周側面に基材１５を押圧して搬送しながら、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させ、その後、硬化した紫外線硬化性樹脂を基材１５と一体にロール版より剥離する。これにより図５（Ｂ）に示すように、この工程では、ロール版の周側面に形成された微細凹凸形状を転写して、基材１５の表面に、金属線状部１１に対応する凹状溝２１を作製してなる賦型樹脂層１６を作製する。なおこれによりこの凹状溝２１は、透過を制限する波長帯域の最短波長以下の、金属線状部１１の線幅Ｗｍに対応する溝幅により、また金属線状部１１の繰り返しピッチＰに対応するピッチにより作製されることになる。

続いて偏光子４の製造工程は、金属線状部作製工程ＳＰ３において、凹状溝２１に金属材料を配置して金属線状部１１を形成する。より具体的に、この実施形態では、蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ等により、図５（Ｃ）に示すように、凹状溝２１が作製されてなる凹凸形状面の全面に、金属層２２を作製することにより、金属線状部１１を作製する。

続いてこの製造工程は、金属除去工程ＳＰ４において、エッチング、研磨、切削等により、図５（Ｄ）に示すように、余分な金属層を削除する。なおこの金属層の除去にあっては、図３について上述した各形状に応じて、処理条件が設定される。より具体的に、例えばエッチングにより金属層を除去する場合には、エッチングに供する薬液の種類、濃度、温度、エッチング時間の管理により、段差Δｄが２０ｎｍ以下となるように設定される。また例えば研磨により金属層を除去する場合、研磨に供する研磨剤、この研磨剤による研磨液の温度、研磨液に添加する薬液の濃度、押圧力等の管理により、段差Δｄが２０ｎｍ以下となるように設定される。また切削により金属層を除去する場合、切削に供する工具の押圧力の管理等により、例えば透明固体誘電体部１２と一体に金属層を切削して、又は金属層のみを切削して、段差Δｄが２０ｎｍ以下となるように設定される。また金属除去工程ＳＰ４は、例えばエッチングした後に、研磨により表面を平滑化する場合のように、必要に応じてエッチング、研磨、切削等が組み合わされて実行される。

この実施形態では、これら各工程ＳＰ２〜ＳＰ４が、基材１５を搬送しながら順次実行された後、ロールに巻き取って続く処理工程に搬送される。

このように最短波長以下の溝幅による凹状溝を複数配置してなる凹凸形状を作製した後、金属線状部を形成することにより、偏光子は、隣接する金属線状部の間に透明固体誘電体部を備えた構造とすることができ、これにより従来に比して耐擦傷性を向上することができる。また量産性、作製精度を向上することができる。

また全体に金属層を作製した後、透明固体誘電体部に係る金属層を除去することにより、大面積の偏光子を効率良く量産することができ、一段と量産性を向上することができる。また賦型処理により凹状溝を複数配置してなる凹凸形状を作製することによって、大面積の偏光子を効率良く量産することができ、一段と量産性を向上することができる。

またこのように量産性、耐摩耗性、作製精度を向上した上で、線状金属部と透明固体誘電体部との段差を小さくすることにより、偏光層の表面平滑性を高くして透明樹脂層等との密着性を向上し、さらには光学特性を向上することができる。

〔ロール版〕
図６は、ロール版の説明に供する図である。ロール版３０は、周側面に微細凹凸形状が作製された賦型用金型であり、凹状溝２１に対応する凸条による微細凹凸形状が周側面に形成されている。この実施形態において、この凸条は、円周方向に延長するように形成され、これにより賦型処理して基材１５の長手方向に延長するように凹状溝２１が作製される。

ロール版３０は、切削加工が容易な金属材料による円筒形状又は円柱形状により母材３１が形成され、この実施形態では、銅のパイプ材が母材３１に適用される。この製造工程は、平滑化工程において、バイトを使用した母材３１の周側面の切削処理により母材３１の周側面を平滑化した後、電解溶出作用と、砥粒による擦過作用の複合による電解複合研磨法により母材３１の周側面を超鏡面化する。

続いてこの製造工程は、切削工程において、母材３１を切削装置に装着した後、バイト３２の先端を母材３１の周側面に押し当て、この状態で矢印Ｂにより示すように母材３１を回転させながら、矢印Ｃにより示すようにバイト３２を母材３１の管軸に沿った方向に移動させ、これにより母材３１の周側面をらせん状に切削加工する。これによりこの製造工程は、円周方向に延長する断面矩形形状による凹状溝２１に対応する凸条を母材３１の周側面に作製する。なおバイト３２は、同時並列的に複数の凸条を作製可能に、先端が櫛歯状に形成されており、これによりこの工程では、ロール版の作製に要する時間を短縮する。

なお凸条の延長方向にあっては、必要に応じて回転軸の延長方向としてもよく、回転軸方向に対して斜めに傾くようにしてもよい。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態に係る偏光子の製造工程を示すフローチャートである。この実施形態では、金属層除去工程ＳＰ４に代えて透明化工程ＳＰ１４が設けられる。ここで透明化工程ＳＰ１４は、図８に示すように、金属層２３の表面を透明化して隣接する金属線状部１１の間である透明固体誘電体部１２の端面を対応する波長帯域の電磁波に対して透明化する処理であり、例えばアルミニウムによる金属層の表面を酸化処理することにより、金属層２３の表面のアルミニウムを酸化アルミニウムによる透明層２４に変化させることにより実行される。

なおこの処理においては、透明固体誘電体部１２の端面に積層された金属層２３の全てを透明化してもよく、また実用上十分に透明性を確保することができる場合の厚みによる金属層２３を透明固体誘電体部１２の端部に取り残すようにしてもよい。なおこの実施形態に係る偏光子は、この金属層２３及び透明層２４の構成を有し、この実施形態に係る画像表示装置等は、この構成に関する点を除いて上述の実施形態と同様に構成される。

この実施形態のように、金属層除去工程に代えて透明化工程を設けるようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

〔第３実施形態〕
図９は、第３実施形態に係るロール版の製造方法の説明に供する図である。この実施形態では、このロール版の製造方法が異なる点を除いて、上述の実施形態と同一に構成される。

この実施形態の製造工程は、平板の賦型版を使用した賦型処理により、凹状溝２１による凹凸形状を形成してなる平版による複製版４１を作製する。この製造工程は、この複製版４１を定盤４２に密接して、又は一定の間隔により隔てて、複数配置する（図７（Ａ））。またその後、ニッケル等による電鋳処理により、表面に所望の厚みにより金属層４３を作製し（図７（Ｂ））、その後、この金属層４３を剥離する（図７（Ｃ））。

これによりこの工程は、１つの原版を使用して複数の複製版を作製し、この複数の複製版のタイリングにより、表面に微細凹凸形状を作製してなる大面積によるシート状版（４３）を作製する。

この製造工程は、全体が筒形状となるようにこのシート状版（４３）の両端部を接続し、これによりスリーブ版を形成する。この実施形態は、円筒形状又は円柱形状による心材をこのスリーブ版に差し込んでこの心材の周側面にスリーブ版を配置し、これにより賦型処理に係る微細凹凸形状を周側面に作製してなるロール版を作製する。

この実施形態のように１つの原版を使用して作製した複製版のタイリングによりスリーブ版を作製してロール版を作製するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。またこの場合、タイリングに供する賦型版を傾けて配置すること等により、ロール版の周側面に形成される凸条の傾きを種々に設定することができ、簡易に所望の傾きによるロール版を作製することができる。

なおこれに代えて、簡易的に、シート状版（４３）から更に樹脂で再賦型した樹脂シートを心材に巻きつけて固定し、ロール版としてもよく、あるいは、電鋳処理により金属層４３を作成する代わりに（図１５（Ｂ），（Ｃ））、直接樹脂で再賦型したシートをそのままシート状版（４３）として心材に巻きつけて固定しロール版としてもよい。

〔第４実施形態〕
この実施形態では、１／４波長板と直線偏光板とを積層して作製される円偏光板による反射防止フィルムを画像表示パネルのパネル面に配置して画像表示装置を構成する。この実施形態の画像表示装置は、この反射防止フィルムを構成する直線偏光板に上述の実施形態に係る偏光子が適用される。

この実施形態のように、１／４波長板と直線偏光板との積層による円偏光板を画像表示パネルのパネル面に配置して反射防止を図るようにして、この直線偏光板に偏光子を適用するようにしても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。但し、この場合偏光子の出光面（観察者側）の反射率を抑制する必要があるため、光吸収性の金属材料が好適に用いられる。あるいは必要に応じて金属の黒化処理や、金属層の多層構造（観察者側を光吸収性材料にする）なども適用可能である。

〔第５実施形態〕
図１０は、本発明の第５実施形態に係る液晶表示装置に適用される偏光子を示す図である。この偏光子３４は、直線偏光板７、偏光子４に代えて、液晶セル５のバックライト３側に、金属線状部１１が液晶セル５側となる向きにより配置される。ここで金属線状部１１は、一方の側の端面である液晶セル５側の端面に、金属線状部による反射を抑制する反射抑制層１１Ｂが設けられる。これによりこの液晶表示装置では、バックライト３からの出射光は有効利用するようにして、液晶セル５側から入射する外来光による反射を充分に抑制して映り込みを充分に防止する。

これによりこの実施形態では、凹状溝に上述の実施形態と同様にしてアルミニウム等による金属材料を配置して金属線状部１１の本体部１１Ａを作製した後、反射層作製工程において、反射抑制層１１Ｂが設けられる。ここで反射抑制層１１Ｂは、本体層１１Ａに比して反射率の低い材料を適用することができるものの、凹状溝に配置した金属材料を黒色に変質させることにより（いわゆる黒化処理である）形成してもよく、一般的な黒化処理材料を適用してもよく、例えばナノ微粒子によるカーボン、黒化Ｎｉ、黒化Ｃｕ、黒化Ａｌ、黒化Ｚｎ、黒化Ｃｒの何れかの材料、またはこれらの何れかを主成分とする材料を適用することができる。また酸化第二銅（ＣｕＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、四酸化三鉄（Ｆｅ_３Ｏ_４）等、各種の低反射率の材料を適用してもよい。なお黒化処理は、例えば特開２０１２−２０８１４５号公報等に開示の手法を適用することができる。また黒化層１１Ａは、無電解メッキ、電解メッキ、ドライ製膜、ナノ粒子を持ったインキのコーティング、黒化層の形状により作製されたストライプパターンの転写等を適用することができ、アルミ表面を化学反応により処理して黒化させる処理も適用可能である。

このように金属線状部の端部に反射抑制層１１Ｂを設ける場合にあって、この反射抑制層１１Ｂの厚みが薄いと、充分に反射防止を図ることができないものの、厚みが厚すぎると作製が困難になったりする。これにより反射抑制層１１Ｂは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚みにより作製される。

この実施形態では、液晶セル５のバックライト３側に、液晶セル側に低反射層を設けてなる偏光子を配置することにより、バックライト３からの出射光は有効利用するようにして、液晶セル５側から入射する外来光による反射を充分に抑制することができる。またこのように金属線状部の一方の端部に反射抑制層を設けて偏光子を構成することにより、この種のワイヤーグリッド型偏光子の適用分野を拡大することができる。

〔第６実施形態〕
図１１は、図２及び図１０との対比により本発明の第６実施形態に係る偏光子を示す断面図であり、より具体的に、図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ第１及び第５実施形態との対比により本実施形態の偏光子を示す図である。この実施形態では、凹状溝に金属線状部１１を作製する際に、凹状溝上に密着性を強化する中間層３５が設けられる。ここでこの中間層３５は、特に制限されないが、主としてＳｉまたはその化合物である、ＳｉＯ_２、ＳｉＣなどが好ましい。また厚み５ｎｍ以上１０ｎｍ以下により作製される。

このためこの実施形態では、賦型処理により凹状溝を作製した後、蒸着、スパッタリング等により中間層３５が作製され、その後、金属線状部に係る金属材料が配置される。

この実施形態では、中間層３５を設けることにより、高い信頼性により金属線状部を設けることができ、その結果、偏光子、液晶表示装置の信頼性を向上することができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態を種々に組み合わせ、さらには上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、画像表示装置に適用して透過を制限する波長帯域が可視光域（３８０ｎｍ〜８００ｎｍ）である場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば紫外線や赤外線の透過を制限する場合等にも広く適用することができる。なおこのように可視光域以外の電磁波について透過を制限する場合には、必ずしも透明個体誘電体部の見た目が透明である必要は無く、可視光において不透明であってもよい。

また上述の実施形態では、本発明を画像表示装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば露光装置、プロジェクタ、照明、サングラス、調光シート等、種々の光学装置や調光装置に広く適用することができる。

また上述の実施形態ではロール版による賦型用金型を使用した長尺フィルム材の賦型処理により偏光子を作製する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板による金型を使用した枚葉の処理により作製する場合にも広く適用することができる。

１ 画像表示装置
２ 液晶表示パネル
３ バックライト
４、３４ 偏光子
５ 液晶セル
６、７ 直線偏光板
１１ 金属線状部
１１Ａ 本体部
１１Ｂ 反射抑制層
１２ 透明固体誘電体部
１３ 偏光層
１５ 基材
１６ 賦型樹脂層
２１ 凹状溝
２２、４３ 金属層
２４ 透明層
３０ ロール版
３１ 母材
３５ 中間層
３２ バイト
４１ 複製版
４２ 定盤

Claims (16)

1. 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子において、
   偏光子としての光学的機能を担う偏光層を備え、
   前記偏光層は、
   透過を制限する波長帯域の最短波長以下の線幅により金属材料による金属線状部が、前記線幅の方向に離間して複数配置され、
   隣接する前記金属線状部の間に、前記波長帯域の電磁波に対して透明の固体誘電体による透明固体誘電体部が設けられ、
   前記金属線状部と隣接する前記透明固体誘電体部との段差が２０ｎｍ以下である
   偏光子。
2. 前記偏光層の少なくとも一方の面には、前記波長帯域の電磁波に対して透明な透明層が設けられた
   請求項１に記載の偏光子。
3. 前記透明層が、前記偏光層の保護層である
   請求項２に記載の偏光子。
4. 前記透明層が、前記透明固体誘電体部と一体の透明樹脂層である
   請求項２に記載の偏光子。
5. 前記透明層が、前記透明固体誘電体部と一体の透明樹脂層と、前記透明樹脂層の基材である
   請求項２に記載の偏光子。
6. 前記金属線状部の金属材料が、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀の何れかを含む
   請求項１、請求項２、請求項３、請求子４、請求項５の何れかに記載の偏光子。
7. 入射する電磁波の透過を偏光面に応じて制限する偏光子の製造方法において、
   前記透過を制限する波長帯域の電磁波に対して透明の基材に、前記波長帯域の最短波長以下の溝幅による凹状溝を、前記溝幅の方向に複数配置してなる凹凸形状を作製する凹凸形状作製工程と、
   前記凹状溝が作製されてなる側の面に金属層を作製することにより、前記凹状溝に金属材料を配置して、前記最短波長以下の線幅による線状の金属線状部を形成する金属線状部作製工程と、
   少なくとも隣接する前記凹状溝間の前記金属層を除去し、前記凹状溝に係る部材の端面と、隣接する前記金属線状部の端面との段差を２０ｎｍ以下とする金属層除去工程を備える
   偏光子の製造方法。
8. 前記凹凸形状作製工程は、
   賦型用金型を使用した賦型処理により、前記基材に前記凹凸形状を作製する
   請求項７に記載の偏光子の製造方法。
9. 前記金属線状部作製工程は、
   蒸着、スパッタリング、電界メッキ、無電解メッキ、化学気相成長、原子層堆積法、酸化還元反応法、ナノ粒子の堆積法の何れかにより前記金属層を作製する
   請求項７又は請求項８の何れかに記載の偏光子の製造方法。
10. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６の何れかに記載の偏光子が、液晶セルの出射面側及び又は入射面側に配置された
    液晶表示装置。
11. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６の何れかに記載の偏光子が、液晶表示パネルの入射面側直線偏光板と一体化されて配置された
    液晶表示装置。
12. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６の何れかに記載の偏光子が、画像表示パネルのパネル面に配置された
    画像表示装置。
13. 前記金属線状部は、
    一方の側の端面に、入射光の反射を抑制する反射抑制層を備える
    請求項１、請求項２、請求項３、請求子４、請求項５、請求項６の何れかに記載の偏光子。
14. 前記透明固体誘電体部と前記金属線状部との間には、密着力を強化する中間層が設けられた
    請求項１、請求項２、請求項３、請求子４、請求項５、請求項６、請求項１３の何れかに記載の偏光子。
15. 前記金属線状部作製工程は、
    前記凹状溝に形成した前記金属線状部の端部に、入射光の反射を抑制する反射抑制層を作製する工程を備える
    請求項７、請求項８、請求項９の何れかに記載の偏光子の製造方法。
16. 請求項１３、請求項１４の何れかに記載の偏光子が、前記反射抑制層を作製した側の面が液晶セル側面に保持されて、前記液晶セルのバックライト側面に配置された
    液晶表示装置。

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