JP2017003879A - 偏光子、反射防止フィルム、画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーグリッド型偏光子を使用して、従来に比して一段と画像表示装置を高輝度化することを目的とする。【解決手段】ワイヤーグリッド型の偏光子６において、透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチＰ及び線幅Ｗｍにより金属線状部１１が繰り返し形成され、金属線状部１１は、厚み方向の両端部に、中央の部位１１Ａに比して、反射率が低く、かつ黒色である黒化層１１Ｂ、１１Ｃがそれぞれ厚み５０ｎｍ以上により設けられ、線幅Ｗｍ２０ｎｍ以下、アスペクト比Ｈ／Ｗｍ６．５以上により形成された偏光子。【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、画像表示装置では、画像表示パネルのパネル面（視聴者側面）に円偏光板による反射防止フィルムを配置し、この反射防止フィルムにより外来光の反射を低減する方法が提案されている。ここでこの円偏光板による反射防止フィルムは、偏光子と１／４波長板との積層により構成され、画像表示パネルのパネル面に向かう外来光を偏光子により直線偏光に変換し、続く１／４波長板により円偏光に変換する。ここでこの円偏光による外来光は、画像表示パネルのパネル面（視聴者側面）等で反射するものの、この反射の際に偏光面の回転方向が逆転する。その結果、この反射光は、到来時とは逆に、１／４波長板により、偏光子で遮光される方向の直線偏光に変換された後、続く偏光子により遮光され、その結果、外部への出射が著しく抑制される。

従来、偏光子としては、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の偏光子（いわゆるシート・ポラライザー型の偏光子である）、ワイヤーグリッド型偏光子が知られており、反射防止フィルム等には、従来、シート・ポラライザーによる偏光子が使用されている。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。

ところで画像表示装置では、消費電力を増大させることなく高輝度化することが求められており、これにより画像表示装置に適用される反射防止フィルムは、一段と透過率を向上することが求められている。これにより反射防止フィルムに使用されるシート・ポラライザー型の偏光子は、一段とＰ波透過率を向上することが望まれる。しかしながらシート・ポラライザー型の偏光子は、Ｐ波透過率Ｔｐの上限値が８０％程度であり、Ｐ波透過率Ｔｐをこれ以上大きく向上できない問題がある。これに対してワイヤーグリッド型偏光子は、種々に改善の余地が残っていると考えられ、これにより従来に比して一段と画像表示装置を高輝度化することも可能であると考えられる。

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を使用して、従来に比して一段と画像表示装置を高輝度化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、黒化層の厚みを確保するようにして、この黒化層の厚みを前提に金属線状部の厚み及び幅の比であるアスペクト比を一定の範囲に設定する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

（１） ワイヤーグリッド型の偏光子において、
透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し形成され、
前記金属線状部は、
厚み方向の両端部に、中央の部位に比して、反射率が低く、かつ黒色である黒化層がそれぞれ厚み５０ｎｍ以上により設けられ、
線幅２０ｎｍ以下、アスペクト比６．５以上により形成された偏光子。

（１）によれば、反射率を充分に低減して、従来のシート・ポラライザー型の偏光子と同等以上の高い透過率により入射光を透過することができ、これによりコントラスト、色味の劣化を防止し、さらには混色等を低減して、従来に比して一段と画像表示装置を高輝度化することができる。

（２） （１）において、
前記中央の部位は、
屈折率ｎが０．１以上１．８以下であって、消衰係数ｋが２．５以上の材料により形成され、
前記黒化層は、
屈折率ｎが１．０以上５．５以下であって、消衰係数ｋが４．０以下の材料により形成された偏光子。

（２）によれば、より具体的構成により、充分に反射率を低減することができる。

（３） （２）において、
前記中央の部位がアルミニウム材により形成され、
前記黒化層が、黒化ニッケルにより形成された偏光子。

（３）によれば、より具体的構成により、コントラスト、色味の劣化を防止し、さらには混色等を低減することができる。

（４） （１）、（２）、（３）において、
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な固体誘電体による透明固体誘電体部が設けられた偏光子。

（４）によれば、機械的強度を向上できることにより、各種部材の接触等による金属線状部の損傷を低減することができる。

（５） （１）、（２）、（３）、（４）の何れかにおいて、
透明フィルム材による基材に配置された賦型樹脂層に凹状溝が形成され、前記凹状溝に前記金属線状部が配置された偏光子。

（５）によれば、賦型処理により凹状溝を作製して金属線状部を作製できることにより、効率良く大面積の偏光子を量産することができる。

（６） （１）、（２）、（３）、（４）、（５）の何れかに記載の偏光子が、１／４波長板と積層されて形成された反射防止フィルム。

（６）によれば、従来に比して画像表示装置を高輝度化することが可能な、円偏光板による反射防止フィルムを提供することができる。

（７） （６）に記載の反射防止フィルムが、有機ＥＬパネルのパネル面に配置された画像表示装置。

（７）によれば、有機ＥＬパネルに適用して、従来に比して表示画面を高輝度化することができる。また充分に反射率を低減して、コントラスト、色味の劣化を防止し、さらには混色等を低減することができる。

（８） 液晶セルの出射面側及び又はバックライト側に配置される偏光子が、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）の何れかに記載の偏光子である液晶表示装置。

（８）によれば、従来に比して透過特性を充分に向上してなる偏光子を利用して液晶表示装置を構成することができる。

本発明によれば、ワイヤーグリッド型偏光子を使用して、従来に比して一段と画像表示装置を高輝度化することができる。

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の画像表示装置に適用される偏光子を示す斜視図である。 シート・ポラライザー型の偏光子を使用した場合の外来光の挙動を示す図である。 シート・ポラライザー型の偏光子を使用した場合の有機ＥＬパネル出射光の挙動を示す図である。 ワイヤーグリッド型の偏光子を使用した場合の外来光の挙動を示す図である。 ワイヤーグリッド型の偏光子を使用した場合の有機ＥＬパネル出射光の挙動を示す図である。 黒化層の厚みの検討結果を示す図表である。 図７の図表のグラフである。 図７の検出等結果に基づくシミュレーション結果を示す図表である。 図９の続きを示す図表である。 図２の偏光子の製造工程を示すフローチャートである。 図１１の工程の説明に供する図である。

〔第１実施形態〕
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、有機ＥＬによる画像表示パネルである有機ＥＬパネル２のパネル面（視聴者側面）に、反射防止フィルム３、タッチパネル用センサーフィルム４が順次配置される。ここでタッチパネル用センサーフィルム４は、図示しない画像表示装置１の駆動回路等と共にタッチパネルによるユーザインターフェースを構成するフィルム材である。なおタッチパネルによるユーザインターフェースを設けない場合には、当然に、タッチパネル用センサーフィルム４は省略される。なおタッチパネル用センサーフィルム４に使用されるフィルム材は、材料、光学特性上の等方性、異方性に関し、特に制限されず自由に選択して使用することができ、一般的に生産性に優れるロール・トゥ・ロール工程で使用される延伸フィルムを用いることもできる。

反射防止フィルム３は、１／４波長板５と偏光子６とを積層して構成される。ここで１／４波長板５は、透明フィルム材による基材に配向層、液晶層を順次作製して形成され、配向層の配向規制力により液晶材料を配向させた状態で固化して液晶層が作製される。これにより１／４波長板５は、この液晶層により透過光に１／４波長の位相差を付与する。なお１／４波長板５は、透過光に１／４波長の位相差を付与する１／４波長用の液晶層と、透過光に１／２波長の位相差を付与する１／２波長用の液晶層との積層により構成する場合等、種々の構成を広く適用することができる。なお１／４波長板５に使用されるフィルム材は、材料、光学特性上の等方性、異方性に関し、特に制限されず自由に選択して使用することができ、一般的に生産性に優れるロール・トゥ・ロール工程で使用される延伸フィルムを用いることもできる。

この実施形態において、反射防止フィルム３は、紫外線硬化性樹脂等の接着剤層により１／４波長板５と偏光子６とが積層一体化された後、粘着剤等により有機ＥＬパネル２のパネルに配置される。

〔偏光子〕
図２は、偏光子６の構成を詳細に示す図である。偏光子６は、ワイヤーグリッド型の偏光子であり、偏光子としての光学的機能を担う偏光子層１０を備える。ここで偏光子層１０は、金属線状部１１が、線幅の方向に離間して複数配置される。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未満の線幅Ｗｍによる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未満のピッチ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０．１以上０．８以下により作製される。なお線幅Ｗｍは、金属線状部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以下とすればよい。

また金属線状部１１は、この最短波長λｍｉｎに対して、厚みＨが最短波長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６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６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及び消衰係数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。

偏光子層１０は、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６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、従来に比して機械的強度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６としての作製精度も向上することができる。なお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。なお透明固体誘電体部１２は、端面が金属線状部１１の端面から奥まるように（透明固体誘電体部１２の端面から金属線状部１１が飛び出すように）作製してもよく、端面が金属線状部１１の端面と一致するようにしてもよく、端面が金属線状部１１の端面より飛び出すように作製してもよい。

このように金属線状部１１の間に透明固体誘電体部１２を配置するようにして、金属線状部１１は、厚み方向の両端部に、中央の部位（以下、本体層と呼ぶ）１１Ａの材料に比して反射率が低い材料による、本体層１１Ａに比して反射率が低く、かつ色味が黒色である黒化層１１Ｂ、１１Ｃが設けられる。しかしてワイヤーグリッド型の偏光子により円偏光板による反射防止フィルムを構成する場合にあって、有機ＥＬパネル２等の自発光型の画像表示パネルにワイヤーグリッド型偏光子による反射防止フィルムを適用する場合、コントラストの低下、色味の低下、混色の恐れがある。これによりこの実施形態においては、金属線状部１１の厚み方向の両端部に黒化層１１Ｂ、１１Ｃを設けることにより、このようなコントラストの低下、色味の低下、混色を有効に回避する。

すなわち図３に示すように、シート・ポラライザー型の偏光子１６を１／４波長板５と積層して反射防止フィルム１３を構成するようにして、この反射防止フィルム１３を有機ＥＬパネル２のパネル面に配置する。この場合、外来光Ｌ１は、偏光子１６を透過する際に、吸収軸方向の偏光成分が偏光子１６により吸収され、その結果、透過軸方向の偏光成分Ｌ１Ｐのみが偏光子１６を透過することになる。この図３の構成では、この偏光子１６の透過光Ｌ１Ｐが１／４波長板５により円偏光に変換され、有機ＥＬパネル２のパネル面等における反射により、偏光面の回転方向が逆転し、１／４波長板５を透過する際に、偏光子１６の吸収軸方向が偏光面である直線偏光ＬＩＳに変換される。これにより有機ＥＬパネル２のパネル面等による反射光は、偏光子１６で吸収され、その結果、外来光Ｌ１の反射が著しく抑圧される。

また図４に示すように、有機ＥＬパネル２の出射光Ｌ２は、無偏光により有機ＥＬパネル２より出射された後、１／４波長板５を透過して偏光子１６に入射し、ここで偏光子１６の吸収軸方向の偏光成分が吸収されて、有機ＥＬパネル２からの出射時の約１／２の光量により偏光子１６から出射されることになる。

これに対して図５に示すように、ワイヤーグリッド型偏光子６Ａによる反射防止フィルム３Ａにおいては、偏光子６Ａで外来光Ｌ１のＳ波成分Ｌ１Ｓが反射されることになる。これにより反射防止フィルム３Ａにおいては、反射防止機能が低下することになり、画像表示装置ではこの反射光Ｌ１Ｓによりコントラストが低下することになる。また外来光Ｌ１のＰ波成分Ｌ１Ｐは、偏光子６Ａを透過して１／４波長板により円偏光に変換され、有機ＥＬパネル２のパネル面等で反射し、その後、１／４波長板５を透過して直線偏光により偏光子６Ａに入射することになるものの、この入射光にあっては、偏光子６Ａに対してＳ波成分Ｌ１Ｓとして入射することになることにより、偏光子６Ａで反射されることになる。この偏光子６Ａで反射したＳ波成分Ｌ１Ｓは、その後、改めて有機ＥＬパネル２のパネル面で反射して円偏光における偏光面の回転方向が逆転した後、偏光子６Ａを透過して出射されることになる。これによりこの外来光Ｌ１のＰ波成分Ｌ１Ｐによっても、結局、反射防止機能が低下することになり、これによっても画像表示装置ではコントラストが低下することになる。

また図６に示すように、例えば有機ＥＬパネル２の赤色画素Ｒからの出射光Ｌ２Ｒは、無偏光により有機ＥＬパネル２より出射された後、１／４波長板５を透過して偏光子６Ａに入射し、ここでＳ波成分Ｌ２ＳＲが反射され、Ｐ波成分Ｌ２ＰＲが透過して出射することになる。ここでこの偏光子６Ａで反射したＳ波成分Ｌ２ＳＲは、１／４波長板５を透過して円偏光により有機ＥＬパネル２のパネル面に入射し、ここで反射して偏光面の回転方向が逆転することになり、その後、１／４波長板５を透過してＰ波成分Ｌ２ＰＲとして偏光子６Ａに入射し、偏光子６Ａを透過して出射されることになる。これによりこのＰ波成分Ｌ２ＰＲは、隣接画素（この図６の例では青色画素Ｂ）からの出射光Ｌ２ＰＢと加算されて出射されることになり、その結果、この場合、色味の低下、混色等の恐れがある。

しかしながらこのように金属線状部１１の厚み方向の両端部に、本体層１１Ａに比して反射率が低く、かつ色味が黒色である黒化層１１Ｂ、１１Ｃを設けることにより、偏光子６は、透過に係る特性を充分に確保して、Ｓ波反射率Ｒｓを低減することができ、その結果、反射防止フィルムにおいて外来光Ｌ１の反射を低減し（図５参照）、充分に反射防止機能を確保することができ、コントラストの低下を防止することができる。また有機ＥＬパネル２からの出射光についても（図６参照）、偏光子６における反射を低減し、色味の低下、混色を低減することができる。

偏光子６は、この金属線状部１１の本体層１１Ａに、屈折率ｎが０．１以上１．８以下の材料であり、かつ消衰係数ｋが２．５以上の材料が適用される。具体的に本体層１１Ａは、アルミニウム、ニッケル、銀等の金属材料を適用することができるものの、この実施形態ではこれらのうち、汎用性の高いアルミニウム（屈折率ｎ＝０．９５８、消衰係数ｋ＝６．６８６：計測波長５５０ｎｍ）が適用される。なおこれによりこの本体層１１Ａには、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、アルミニウム、銀の何れかによる合金、これら金属の化合物を適用することできる。また透過に関する光学特性がそれ程求められない場合には、クロム、銅等の金属、合金、化合物を適用することができる。

これに対して黒化層１１Ｂ、１１Ｃには、屈折率ｎが１．０以上５．５以下であって消衰係数ｋが４．０以下の材料、好ましくは屈折率ｎが１．２以上４．５以下であって消衰係数ｋが３．９以下の材料、より好ましくは屈折率ｎが１．４以上４．０以下であって消衰係数ｋが３．８以下の材料が適用される。黒化層１１Ｂ、１１Ｃは、この実施形態では、黒化処理したニッケルである黒化ニッケル（屈折率ｎ＝２．４６、消衰係数ｋ＝２．５１７：計測波長５５０ｎｍ）が適用されるものの、クロム等の金属材料、黒化処理した各種金属材料、一般的な黒化処理材料を適用することができ、例えばナノ微粒子によるカーボン、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。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１１Ｂ、１１Ｃ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。

黒化層１１Ｂ，１１Ｃは、本体層１１Ａに比して相対的に反射率が小さく、かつ本体層１１Ａに比して相対的に黒色であれば、金属線状部１１を単一の材料により作製する場合に比して、透過に係る光学性能を確保しつつ、Ｓ波反射率を低減することができる。しかしながら好ましくは、正反射率２０％以下、より好ましくは１０％以下の材料を適用することが望ましい。また色度はLa*b*表色系で表現してa*,b*が±１０以下、より好ましくは±５以下の材料を適用することが望ましい。また黒化層１１Ｂは、入射光を拡散反射する材料を適用することが望ましい。

なお本体層１１Ａ及び黒化層１１Ｂ、１１Ｃは、境界が相溶していても良い。また黒化層１１Ｂ、１１Ｃは、酸化アルミニウム、透明樹脂等の固体誘電体層を介して、本体層１１Ａに積層して配置してもよい。

〔金属線状部の各部の寸法〕
このように金属線状部１１の端部に黒化層１１Ｂ、１１Ｃを設ける場合にあって、この黒化層１１Ｂ，１１Ｃの厚みが薄いと、充分にＳ波反射率を低減できないものの、厚みが厚すぎる相対的に本体層１１Ａの厚みが薄くなることにより、例えばＰ波透過率Ｔｐ等の透過特性が劣化する恐れがある。

図７は、黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みの検討に供したシミュレーション結果を示す図表であり、図８は、図７の結果をグラフ化した図である。この図７は、波長５５０ｎｍのシミュレーション結果であり、金属線状部１１全体の厚みＨを１２０ｎｍとし、測定光の入射側にのみ厚みｘにより黒化層を作製した。なお金属線状部１１の線幅Ｗｍを３７．１ｎｍ、ピッチＰを１００ｎｍに固定し、ピッチＰに対する線幅Ｗｍの比を０．３７１とした。また図７における「反射率」は、Ｓ波反射率Ｒｓ、Ｐ波反射率Ｒｐの平均値（（Ｒｓ＋Ｒｐ）／２）である。なおこのシミュレーションでは、金属線状部１１の本体層にアルミニウム（屈折率ｎ＝０．９５８、消衰係数ｋ＝６．６８６：計測波長５５０ｎｍ）を適用し、一般的な紫外線硬化性樹脂材（屈折率ｎ＝１．５１、消衰係数ｋ＝０）の条件を透明固体誘電体部１２に適用した。

この図７及び図８によれば、黒化層の厚みが厚くなるに従って、Ｓ波反射率Ｒｓ、Ｐ波反射率Ｒｐが低下するものの、Ｐ波透過率Ｔｐ、Ｓ波透過率Ｔｓも低下することが判り、これにより反射に関する特性と透過に関する特性とは、黒化層の厚みに関してトレードオフの関係にあることが判る。しかしながら反射率（（Ｒｓ＋Ｒｐ）／２）は１０％以下に抑圧することが望まれることにより、この図７の計測結果では黒化層には厚みｘを５０ｎｍ以上確保することが必要であることが判る。

図９及び図１０は、この図７及び図８の計測結果に基づいて、黒化層１１Ｂ及び１１Ｃの厚みｘ１、ｘ２をそれぞれ５０ｎｍに保持した状態で、本体層１１Ａの厚み（Ａｌ：Ｈ−ｘ１−ｘ２）、金属線状部１１のピッチＰに対する金属線状部１１の線幅Ｗｍの比（Ｗｍ／Ｐ）を可変したシミュレーション結果を示す図表である。なお金属線状部１１のピッチＰは１００ｎｍであり、アスペクト比は、Ｈ／Ｗｍである。

この図９及び図１０の計測結果によれば、黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みを５０ｎｍとし、金属線状部１１の線幅Ｗｍを１２ｎｍ以下、アスペクトＨ／Ｗｍを２０以上とすることにより、Ｐ波透過率Ｔｐを９２％以上、反射率（（Ｒｓ＋Ｒｐ）／２）を６％以下、消光比Ｔｐ／Ｔｓを１００以上とすることができ、従来のシート・ポラライザー型の偏光子に比して格段的に透過率を向上し、さらに充分に反射率を低減できることが判る。これにより黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みを５０ｎｍとし、金属線状部１１の線幅Ｗｍを１２ｎｍ以下、アスペクトＨ／Ｗｍを２０以上とすることにより、コントラスト及び色味の低下、混色を有効に回避して一段と高輝度化することができる。

なお例えばモスアイ構造による反射防止フィルム等と組み合わせて反射防止フィルム３を使用する場合、反射率の条件を緩和することができ、相対的に透過光に係る条件を配慮することが必要になる。これによりこのような場合には、黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みを５０ｎｍ以上とし、金属線状部１１の線幅Ｗｍを１５ｎｍ以下、アスペクトＨ／Ｗｍを１１．７以上とすることにより、Ｐ波透過率Ｔｐを９０％以上とすることができ、これにより従来に比して高輝度化することができる。

また従来のシート・ポラライザー型の偏光子にあっては、Ｐ波透過率Ｔｐの限界値が８０％程度であることにより、黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みを５０ｎｍ以上とし、金属線状部１１の線幅Ｗｍを２０ｎｍ以下、アスペクトＨ／Ｗｍを６．５以上とすることにより、従来に比して高輝度化することができる。

これらにより偏光子６は、黒化層１１Ｂ、１１Ｃの厚みを５０ｎｍとし、金属線状部１１の線幅Ｗｍを２０ｎｍ以下、好ましくは１５ｎｍ以下、より好ましくは１２ｎｍ以下とし、アスペクトＨ／Ｗｍを６．５以上、好ましくは１１．７以上、より好ましくは２０以上により作製することにより、従来のシート・ポラライザー型の偏光子を使用する場合に比して、高輝度化することができる。

なおこれらのシミュレーション結果は、金属線状部１１を１００ｎｍのピッチにより配置した場合であることにより、ピッチＰは、製造上のバラツキを考慮して１００±１０ｎｍ以内であることが望まれるものの、Ｐ波透過率、消光比が実用上充分である場合には、１００±５０ｎｍ以内に設定してもよく、またさらには５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下に設定してもよい。

〔偏光子の詳細構成〕
偏光子６は（図２）、透明基材１７に、賦型樹脂層２４が設けられ、この賦型樹脂層２４の賦型処理により凹状溝が作製されて透明固体誘電体部１２が作製される。またこの凹状溝に金属線状部１１が作製される。

偏光子６に係る凹状溝の底面側の黒化層１１Ｂは、こ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堆積させて作製してもよい。

より具体的に凹状溝の底面側である黒化層１１Ｂは、黒化層１１Ｂの厚みにより金属層を作製して黒化処理することにより作製することができる。なおこの黒化処理に供する金属層は、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作製した後、全体をエッチングして凹状溝間の金属層を選択的に除去することにより作製することができる。なおこの凹状溝間の金属層の除去にあっては、本体層１１Ａに係る金属材料と同時に除去するようにしてもよい。

金属線状部１１の本体層１１Ａ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作製することができ、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を意味し、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。なおこの場合、凹状溝を含む全面に金属層を作製した後、凹状溝間の金属層をエッチング等により選択的に除去して凹状溝のみに金属材料を配置して金属線状部の本体層を作製することができる。またエッチングに代えて、切削、研磨等の処理により凹状溝間の金属層を除去するようにしてもよい。なおこの場合に、例えば金属材料にアルミニウムを適用して金属層を作製し、その表面を酸化により透明化することにより、凹状溝間の金属層を透明化してもよい。

金属線状部１１の先端側の黒化層１１Ｃは、底面側の黒化層１１Ｂと同一に作製することができる。具体的に、本体層１１Ａを作製した後、黒化層１１Ｃの厚みにより金属層を作製して黒化処理することにより作製することができる。なおこれらの場合に、黒化処理に供する金属材料に本体層１１Ａの材料を適用するようにしてもよい。またこの場合、本体層１１Ａについて金属層の表面の酸化により凹状溝間の金属層を透明化する場合には、表面に作製された透明層の上に、ストライプパターンを配置して黒化層１１Ｃを作製してもよい。なおこの場合、黒化層１１Ｃは、酸化アルミニウム等による透明固体誘電体層を介して、金属線状部１１の端部に設けられることになる。

〔実験結果１〕
線幅Ｗｍ＝１２ｎｍ、厚みＨ＝３５０ｎｍ、ピッチＰ＝１００ｎｍにより金属線状部を作製して実験した。なお黒化層は、それぞれ厚みを５０ｎｍとした。金属線状部及び透明固体誘電体部の屈折率ｎ、消衰係数ｋの条件は、図７について上述した条件と同一である。アスペクト比Ｈ／Ｗｍは、２９．２である。Ｐ波透過率Ｔｐ及びＳ波透過率Ｔｓは、それぞれ９１．８％、０．０４５％であった。またＰ波反射率Ｒｐ及びＳ波反射率Ｒｓは、０．１１５％、１１．５％であり、消光比は２０１６であり、偏光度は９９．８３％であった。これにより充分に表示画面を高輝度化できることが判った。

〔実験結果２〕
線幅Ｗｍ＝１１ｎｍ、厚みＨ＝４３０ｎｍ、ピッチＰ＝１００ｎｍにより金属線状部を作製して実験した。なお黒化層は、それぞれ厚みを５０ｎｍとした。金属線状部及び透明固体誘電体部の屈折率ｎ、消衰係数ｋの条件は、実験結果１と同一である。アスペクト比Ｈ／Ｗｍは、３９．１である。Ｐ波透過率Ｔｐ及びＳ波透過率Ｔｓは、それぞれ９２．４％、０．０１１％であった。またＰ波反射率Ｒｐ及びＳ波反射率Ｒｓは、０．３００％、１１．６％であり、消光比は８９６１であり、偏光度は９９．９８％であった。これにより一段と表示画面を高輝度化できることが判った。

〔製造工程〕
図１１は、偏光子の製造工程を示すフローチャートである。偏光子製造工程は、凹凸形状作製工程ＳＰ１２において、透明基材１７の表面に凹凸形状を作製する。ここで凹凸形状作製工程ＳＰ１２は、透明固体誘電体部１２に係る塗工液を透明基材１７の表面に塗工して半硬化状態に乾燥させることにより、図１２（Ａ）に示すように、凹凸形状の賦型処理に供する賦型樹脂層２４を透明基材１７の表面に作製する。

続いて賦型用金型を賦型樹脂層２４に押圧して賦型樹脂層２４を硬化させ、その後、賦型用金型を剥離し、これにより図１２（Ｂ）に示すように、賦型用金型に作製された微細凹凸形状を転写して、透明基材１７の表面に、金属線状部１１に対応する凹状溝３１を作製する。続いてこの製造工程は、金属線状部作製工程ＳＰ１３において、凹状溝３１に、黒化層、本体層、黒化層を順次作製して金属線状部１１を形成する（図１２（Ｃ））。

〔第２実施形態〕
この実施形態では、転写法を適用して、１／４波長板に、賦型樹脂層２４と一体に偏光子層１０を配置し、これにより偏光子層１０を備えてなる偏光子を１／４波長板に積層する。ここで転写法とは、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（転写フィルム）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。

具体的にこの実施形態では（図２参照）、偏光子層１０に紫外線硬化性樹脂等を塗工して接着剤層が形成され、この接着剤層により１／４波長板に偏光子層１０が積層される。その後、この実施形態では、基材１７が剥離される。この実施形態では、このように転写法により１／４波長板と積層一体化する構成を除いて、第１実施形態と同一に構成される。

このように転写法により配置する場合でも、第１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〕
この実施形態では、液晶表示装置に本発明を適用して、液晶セルの出射面側、及び又はバックライト側に配置する偏光子に第１実施形態又は第２実施形態に係る偏光子を適用する。

すなわち液晶表示装置では、面光源装置であるバックライトと液晶表示パネルとを積層して構成され、液晶表示パネルにおいて、バックライトからの光量を画素単位で制御して所望の画像を表示する。また液晶表示パネルは、クロスニコル配置、又はパラレルニコル配置による偏光子により液晶セルを挟持して形成される。液晶セルは、ガラス板等による透明基材に透明電極、配向層を作製してなる第１及び第２の積層体により液晶層を挟持して構成される。なお液晶表示装置は、ＴＮ（Twisted Nematic）方式、ＩＰＳ（In-Place-Switching）方式、ＶＡ（Virtical Alignment）方式等、種々の駆動方式を適用することができ、この第１及び第２の積層体は、駆動方式に応じて例えば一方の透明電極が省略されたり、パターンニングされたりする。

この実施形態では、この液晶セルの出射面側、及び又はバックライト側に配置する偏光子に、第１実施形態又は第２実施形態に係る偏光子が適用される。なおバックライト側に配置する場合には、さらに偏光子のバックライト側に、偏光子により遮光する偏光成分を選択的に反射する反射型偏光子を配置することにより、バックライト光の利用効率を向上することができる。

この実施形態によれば、偏光子の透過率を向上できることにより、液晶表示装置に適用して偏光子における損失を低減することができ、これにより液晶表示装置を高輝度化することができる。

〔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、有機ＥＬパネルによる画像表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネルによる画像表示装置等にも広く適用することができる。

また上述の実施の形態では、１／４波長板との積層により構成される円偏光板の反射防止フィルム、液晶表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば直線偏光による紫外線露光装置、プロジェクタ、各種光学装置等に広く適用することができる。

１ 画像表示装置
２ 有機ＥＬパネル
３、１３ 反射防止フィルム
４ タッチパネル用センサーフィルム
５ １／４波長板
６、６Ａ、１６ 偏光子
１０ 偏光子層
１１ 金属線状部
１１Ａ 本体層
１１Ｂ、１１Ｃ 黒化層
１２ 透明固体誘電体部
１７ 基材
２４ 賦型樹脂層

Claims (8)

1. ワイヤーグリッド型の偏光子において、
   透過を制限する波長帯域の最短波長未満のピッチ及び線幅により金属線状部が繰り返し形成され、
   前記金属線状部は、
   厚み方向の両端部に、中央の部位に比して、反射率が低く、かつ黒色である黒化層がそれぞれ厚み５０ｎｍ以上により設けられ、
   線幅２０ｎｍ以下、アスペクト比６．５以上により形成された
   偏光子。
2. 前記中央の部位は、
   屈折率ｎが０．１以上１．８以下であって、消衰係数ｋが２．５以上の材料により形成され、
   前記黒化層は、
   屈折率ｎが１．０以上５．５以下であって、消衰係数ｋが４．０以下の材料により形成された
   請求項１に記載の偏光子。
3. 前記中央の部位がアルミニウム材により形成され、
   前記黒化層が、黒化ニッケルにより形成された
   請求項２に記載の偏光子。
4. 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な固体誘電体による透明固体誘電体部が設けられた
   請求項１、請求項２、請求項３の何れかに記載の偏光子。
5. 透明フィルム材による基材に配置された賦型樹脂層に凹状溝が形成され、前記凹状溝に前記金属線状部が配置された
   請求項１、請求項２、請求項３、請求項４の何れかに記載の偏光子。
6. 請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５の何れかに記載の偏光子が、１／４波長板と積層されて形成された
   反射防止フィルム。
7. 請求項６に記載の反射防止フィルムが、有機ＥＬパネルのパネル面に配置された
   画像表示装置。
8. 液晶セルの出射面側及び又はバックライト側に配置される偏光子が、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５の何れかに記載の偏光子である
   液晶表示装置。

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