JP5525289B2

JP5525289B2 - ワイヤグリッド偏光板の製造方法並びに液晶表示装置

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Publication number: JP5525289B2
Application number: JP2010048012A
Authority: JP
Inventors: 裕二田中; 裕二郎山本
Original assignee: Asahi Kasei E Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei E Materials Corp
Priority date: 2009-03-25
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-03-04
Also published as: JP2010250289A

Description

本発明は、微細凹凸格子を有するワイヤグリッド偏光板に関し、特に、電気的に発熱可能な導電型ワイヤグリッド偏光板およびその製造方法に関する。

近年のフォトリソグラフィー技術の発達により、光の波長レベルのピッチを有する微細構造パターンを形成することができるようになってきた。この様に非常に狭いピッチのパターンを有する部材や製品は、半導体分野だけでなく、光学分野において利用範囲が広く有用である。

例えば、基材と、互いに平行で特定の間隔（周期）で形成された直線状の金属ワイヤは、その周期が入射光、例えば可視光の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍに比べて大きければ、回折格子となる。逆に、その周期が、可視光の波長よりもかなり小さい、例えば約１／２以下であれば、金属ワイヤは、金属線に対して平行に振動する電場ベクトル成分をほとんど反射し、垂直な電場ベクトル成分はほとんど透過するため、単一偏光を作り出す偏光素子として使用出来る。実際、そのような金属ワイヤは、ワイヤグリッド偏光板（ワイヤグリッド偏光子とも呼ばれる）として、各種の液晶表示装置、偏光ビームスプリッター、偏光反射鏡、光アイソレータなどの目的に利用されている。ワイヤグリッド偏光板は、透過しない光を反射板等を用いることで再利用することができるため、光の有効利用の観点からも望ましいものである。

ところで、前記ワイヤグリッド偏光板が、液晶表示装置、特に外気に晒される環境で使用される、例えば車載用液晶パネルなどで使用される場合、あるいは、寒冷地で使用される場合には、曇りが生じてしまうことがあり、その場合には、表示性能の悪化、応答速度の低下など、様々な不都合を引き起こす。そのため、従来にあっては、従前の偏光板を組み込む液晶表示装置において、加熱用の透明パネルヒータを偏光板上に積層して配置することで、前述した不都合に対処している（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開２００６−１０６０６４号公報特開２００１−２４２４３９号公報

しかしながら、偏光板上に透明パネルヒータを積層して配置する構造では、パネルヒータの厚さ分だけ装置全体の厚さが大きくなってしまい、装置の小型化の障害となる。また、透明パネルヒータであっても、これを積層することにより光透過率が低下してしまうこととなる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、厚さ寸法を増大させることなく、しかも光透過率を低下させることなくヒータ機能を付加したワイヤグリッド偏光板およびその製造方法並びに液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、表面に格子状凸部を有する樹脂基材と、前記樹脂基材の前記格子状凸部を含む領域上に形成される誘電体層と、前記誘電体層で被覆された前記格子状凸部上に形成される金属ワイヤと、前記金属ワイヤの端部同士が接続された金属部と、を備えたワイヤグリッド偏光板と、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する照明手段と、を具備し、前記ワイヤグリッド偏光板は、前記液晶パネルと前記照明手段との間に配置されており、前記金属部は、前記金属ワイヤの両端部に夫々、形成されており、前記金属部には通電部が接続されており、前記通電部から前記金属部に通電可能であることを特徴とする。

この構成によれば、金属ワイヤの端部同士が接続された金属部に通電することにより、金属ワイヤが発熱してヒータとして機能する。この構成によれば、別個にヒータを取り付ける必要がないので、厚さ寸法を増大させることなく、しかも光透過率を低下させることなくヒータ機能を付加することができる。

本発明のワイヤグリッド偏光板の製造方法は、表面に格子状凸部を有する樹脂基材の、前記格子状凸部を含む領域上に誘電体層を形成する第１の工程と、前記格子状凸部の端部を低くして平坦部を形成する第２の工程と、前記平坦部含む前記誘電体層上に金属を堆積して、前記誘電体層で被覆された前記格子状凸部上に金属ワイヤを形成するとともに、前記平坦部上に前記金属ワイヤの端部同士を接続する金属部を形成する第３の工程と、を具備することを特徴とする。

この方法によれば、格子状凸部の端部を部分的に低くして平坦部を形成し、その平坦部上に金属が堆積することにより金属ワイヤの端部同士を接続した金属部を形成することができ、金属部に通電することが可能である。この場合、平坦部を形成する工程以外は、通常のワイヤグリッド偏光板の製造工程と同じであるので、簡単な工程でヒータ機能付きのワイヤグリッド偏光板を製造することができる。

本発明によれば、表面に格子状凸部を有する樹脂基材と、前記樹脂基材の前記格子状凸部を含む領域上に形成される誘電体層と、前記誘電体層で被覆された前記格子状凸部上に形成される金属ワイヤと、を備え、前記金属ワイヤの端部同士が接続された金属部が通電可能であるので、厚さ寸法を増大させることなく、しかも光透過率を低下させることなくヒータ機能を付加したワイヤグリッド偏光板を実現することができる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の一部を示す概略断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の金属部を示す概略断面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の製造方法において凹凸格子を有する被延伸部材を得る方法を説明するための断面図である。（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の製造方法を説明するための自由端一軸延伸前後の被延伸部材の平面図である。（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の製造方法を説明するための断面図である。本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の作用を説明するための図である。本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板を備える液晶表示装置の概略図である。本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の作用を説明するための図である。本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の作用を説明するための図である。

以下、本発明の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。
本発明に係るワイヤグリッド偏光板は、基本的には、表面に格子状凸部を有する樹脂基材の、前記格子状凸部を含む領域上に誘電体層を形成する工程と、前記誘電体層上に金属ワイヤを形成する工程とを含む製造方法によって形成される。この場合において、誘電体層を形成した樹脂基材の格子状凸部の端部を部分的に低くして平坦部を形成する。

まず、最初に、本発明に係るワイヤグリッド偏光板を構成する樹脂基材、誘電体、金属ワイヤについて説明する。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板５０の一部を示す概略断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板５０の金属部の一部を示す概略断面図である。

樹脂基材１に用いる樹脂は、可視光領域で実質的に透明な樹脂であればよい。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硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。また、基材として樹脂基材１である紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基板、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構成とすることもできる。

図１（ａ）に示されるように、樹脂基材１の格子状凸部１ａのピッチは、可視光領域の広帯域にわたる偏光特性を考慮すると、１５０ｎｍ以下であり、好ましくは８０ｎｍから１５０ｎｍである。ピッチが小さくなるほど偏光特性が良くなるが、可視光に対しては８０ｎｍから１５０ｎｍのピッチで十分な偏光特性が得られる。

格子状凸部１ａのピッチは、熱可塑性樹脂を樹脂基材１に用いた場合、樹脂基材１に格子状凸部形状を付与した後に施す延伸加工の条件を調整することにより制御することもできる。なお、本発明において、樹脂基材１の格子状凸部１ａのピッチＰと、誘電体層２のピッチと、金属ワイヤ３のピッチとは、本発明のワイヤグリッドのピッチとほぼ等しく、同じピッチＰをとるとしてよい。

また、樹脂基材１の格子状凸部１ａの高さＨ_１は、良好な光学特性を得たり、基材と誘電体層２との密着性を高め、誘電体層２を格子状凸部１ａ上に選択的に高く積層することを考慮すると、格子状凸部１ａのピッチの０．５倍から２．０倍、特に、更には１．０倍から２．０倍であることが好ましい。

樹脂基材１の格子状凸部１ａや複数の格子状凸部によって形成される微細凹凸格子の凹部１ｃの断面形状に制限はない。これらの断面形状は、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状であってもよい。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もつことを意味する。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。また、前記樹脂基材の凸部及びその側面の少なくとも一部を誘電体が覆いやすくする観点から、前記形状の端部又は頂点、谷は緩やかな曲率をもって湾曲していることが好ましい。また、樹脂基材１と誘電体層２との密着強度を高くする観点から、これらの断面形状は正弦波状であることがより好ましい。

誘電体層２を構成する誘電体は、可視光領域で実質的に透明な誘電体であれば良い。樹脂基材１を構成する材料及び金属ワイヤ３を構成する金属との間の密着性が強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物や、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（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）を用いることができる。

本発明において、樹脂基材１と金属ワイヤ３との間の十分な密着強度を得るために、誘電体層２が樹脂基材１の格子状凸部１ａ及びその側面１ｂの少なくとも一部を覆うように設けられていることが好ましい。格子状凸部１ａと誘電体層２の間の密着性を向上するという観点と、樹脂基材１から発生する低分子量揮発物を抑制するという観点から、誘電体層２が微細凹凸格子全体を被覆することがより好ましい。なお、本発明では微細凹凸格子形状において、その凸部の側面１ｂや凹部１ｃに比べ、主にその凸部の上に誘電体や金属が厚く被覆又は高く積層されることを選択積層と呼ぶ。

樹脂基材１の格子状凸部１ａに被覆する誘電体層２のこの段階での厚み（以下、誘電体層２の高さという）は、光学特性及び樹脂基材や金属ワイヤとの間の密着強度、ワイヤグリッドの構造強度、被覆に要する時間や金属ワイヤの選択積層性などの観点から、２ｎｍから２００ｎｍであることが好ましい。特に、樹脂基材の格子状凸部の上における誘電体層の高さは５ｎｍから１５０ｎｍが好ましい。また、誘電体層２が樹脂基材１の格子状凸部１ａを被覆して形成される凹凸格子の、凸部山と凹部谷との高低差Ｈ_２（以下、高低差Ｈ_２という）は、金属ワイヤ３の台座としての構造強度、光学特性を考慮すると１００ｎｍから３００ｎｍであることが好ましく、１５０ｎｍから２５０ｎｍがさらに好ましい。ただし、後述するように、誘電体層２を押し潰してその高さを低下させる工程を加える代わりに、この段階で誘電体層２の堆積高さを低く抑える（後述するように、低く抑えられる誘電体層２の高さに起因して、誘電体層が堆積（被覆）された格子状凸部１ａ上と格子状凸部１ａ間の凹部１ｃの少なくとも一部とにわたって同時に金属ワイヤ３を堆積させることができるように高さを規制する）ようにしても良い。

高低差Ｈ_２の２分の１の高さにおける、誘電体が樹脂基材の格子状凸部１ａを被覆して形成される凹凸格子の凸部の幅を誘電体層の幅Ｗ_２（以下、誘電体層の幅という）とする。誘電体層２の幅Ｗ_２は、光学特性及びワイヤグリッドの構造強度の観点から、樹脂基材１の格子状凸部１ａのピッチの０．３倍から０．６倍となるようにすることが好ましいが、金属の積層時に後述する斜め積層法を用いる場合、誘電体層の幅Ｗ_２は樹脂基材の格子状凸部のピッチの０．１倍から０．５倍が好ましい。

誘電体層２を、格子状凸部１ａを有する樹脂基材１の格子状凸部１ａを含んだ領域上に形成する方法としては、誘電体層２を構成する材料により適宜選択する。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などの物理的蒸着法を好適に用いることができる。密着強度の観点からスパッタリング法が好ましい。

金属ワイヤ３を構成する金属としては、可視光領域で光の反射率が高く、誘電体層２を構成する材料との間の密着性のよいものであることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀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、Ａｌ又はその合金で構成されていることがさらに好ましい。

金属ワイヤ３の幅Ｗ_３は、偏光度や透過率などの光学特性及びワイヤグリッドの構造強度の観点から樹脂基材１の格子状凸部１ａのピッチの０．２倍から０．６倍であることが好ましい。樹脂基材１の格子状凸部１ａを被覆した誘電体層２が形成する凹凸格子の、凸部の上に形成した金属ワイヤ３の厚みＨ_３（以下、金属ワイヤ３の高さという）は、光学特性や金属ワイヤ３と誘電体層２との密着強度、ワイヤグリッド偏光板の構造強度、積層に要する処理時間を考慮すると、１２０ｎｍ〜２２０ｎｍ、好ましくは１４０ｎｍから２００ｎｍである。また、金属ワイヤ３の幅Ｗ₃に対する金属ワイヤ３の高さＨ_３の比Ｈ_３／Ｗ_３（アスペクト比）は、２〜５が好ましく、さらに好ましくは２〜４である。

金属ワイヤ３を形成するために金属を誘電体層２上に積層する方法としては、誘電体層２を構成する材料と金属ワイヤ３とを構成する金属との間で十分な密着性が得られる方法であれば特に限定されない。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。中でも、金属を誘電体層２の凸部（１ｂ上）および凹部（１ｃ上）に選択的に、又は誘電体層２の凸部の一方の側面に偏って選択積層できるような方法が好ましい。そのような方法として、例えば、真空蒸着法が挙げられる。

図１（ｂ）は、並設するワイヤ線の格子状凸部金属ワイヤの端部同士が接続された金属部を示す概略断面図である。樹脂基材１上に誘電体層２を形成した後に、金属部形成領域の凸部の高さを低くすると、例えば、凸部を押し潰すと、樹脂基材１の凹部１ｃに誘電体層２が埋め込まれて平坦部２ａが形成される。そして、その上に金属ワイヤ３の金属を被着すると、金属層が形成される。これにより、並設するワイヤ線の端部同士が接続される金属部９ａが形成される。

このようにして、図５に示すように、並設する金属ワイヤ３を金属部９ａで接続してこの金属部９ａに対して通電することにより、金属ワイヤ３が発熱してヒータ機能を発揮する。また、図７のように金属ワイヤ部分を直列につなぎ通電することで、所望の抵抗値が得られるようにすることもできる。このとき、抵抗値を測定しながら、直列部分の面積を調整することができる。図７のように、金属ワイヤが直列に接続される直列部を６ブロック設ける場合、ブロック間の抵抗値が３Ωであると、直列抵抗は合計で１８Ωとなる。ブロック部長さ、幅、ブロック数、直列、並列接続等、ヒータ仕様に合わせて任意に設計できるため、図８のような構成としてもよい。図８は、長方形状のワイヤグリッド偏光板において、任意の辺に対してワイヤ線を斜めに設ける場合を示している。例えば、液晶表示装置の表示部を長方形状に設け、当該長方形状の表示部の任意の辺に対してワイヤグリッド偏光板のワイヤ線を斜めに配置する場合には、図８に示すワイヤグリッド偏光板を適用することができる。

ここでは、平坦部を形成する際に、樹脂基材１上に誘電体層２を形成した後に凸部の高さを低くした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、樹脂基材１の格子状凸部１ａの高さを低くして平坦部を設けても良い。この場合においては、平坦部上に誘電体層を形成し、その上に金属層が積層される。また、平坦部を形成せずに、異方性導電膜や導電性ペーストを押し当てて電極部を作製し、電極部を通電して金属ワイヤをヒータとして機能させることも可能である。電極部は、レーザ加工等により、金型のグリッドパターン（微細凹凸）を削り、ＡＬのベタ膜を形成することで作製できる。微細凹凸を用いたＷＧＦならではの加工、電極形成方法である。

電極部は端子取り出し部分とすることができ、端子取り出し部として、異方導電性フィルムを用いることができる。金属ワイヤグリッドがＡｌの場合、表面の酸化被膜により接続部の接触抵抗が高くなるため、異方導電性フィルムの導電材としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ等を含有し、熱圧着時にＡｌワイヤグリッド表面の酸化被膜を破るものが好ましい。

次に、本発明の格子状凸部を有する樹脂基材を得る方法について説明する。
本発明の格子状凸部１ａを有する樹脂基材１を得る方法に特に限定はないが、本出願人の特開２００６−２２４６５９号公報に記載の方法（本発明では、方法Ｉと方法IIとに分けてその概要を説明する）を用いることができる。

具体的には、本発明のピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部１ａを有する樹脂基材１を得る方法Ｉとして、表面に１００ｎｍ〜１００μｍピッチの凹凸格子を有する被延伸部材を、前記凹凸格子の長手方向（格子状凸部の格子と平行な方向）と略直交する方向の前記被延伸部材の幅を自由にした状態で前記長手方向と略平行な方向に自由端一軸延伸加工することにより作製することができる。この結果、前記被延伸部材の凹凸格子の凸部のピッチが縮小され、ピッチが１５０ｎｍ以下の微細凹凸格子を有する樹脂基材（延伸済み部材）が得られる。凹凸格子のピッチは、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲に設定するが、要求する微細凹凸格子のピッチや延伸倍率に応じて適宜変更することができる。

ここで、被延伸部材とは、本発明に用いる樹脂基材１として前記した非晶性熱可塑性樹脂や結晶性熱可塑性樹脂で構成された板状体、フィルム状体、シート状体などの透明な樹脂基材を挙げることができる。この被延伸部材の厚さや大きさなどについては、一軸延伸処理が可能な範囲であれば特に制限はない。

また、表面に１００ｎｍから１００μｍピッチの凹凸格子を有する被延伸部材を得るには、レーザ光を用いた干渉露光法や切削法などで形成した、１００ｎｍから１００μｍピッチの凹凸格子を有する型を用いて、被延伸部材にその凹凸格子形状を熱プレスなどの方法で転写すれば良い。なお、干渉露光法とは、特定の波長のレーザ光を角度θ’の２つの方向から照射して形成される干渉縞を利用した露光法であり、角度θ’を変化させることで使用するレーザの波長で制限される範囲内で色々なピッチを有する凹凸格子の構造を得ることができる。干渉露光に使用できるレーザとしては、ＴＥＭ_００モードのレーザに限定され、ＴＥＭ_００モードのレーザ発振できる紫外光レーザとしては、アルゴンレーザ（波長３６４ｎｍ，３５１ｎｍ，３３３ｎｍ）や、ＹＡＧレーザの４倍波（波長２６６ｎｍ）などが挙げられる。

本発明における一軸延伸処理は、先ず前記被延伸部材の幅方向（凹凸格子の長手方向と直交する方向）は自由にした状態で、前記被延伸部材の凹凸格子の長手方向を一軸延伸処理装置に固定する。続いて、被延伸部材が軟化する適当な温度まで加熱し、その状態で適当な時間保持した後、前記長手方向と略平行な一方向に適当な延伸速度で、目標とする微細凹凸格子のピッチに対応する延伸倍率まで延伸処理する。最後に、延伸状態を保持した状態で材料が硬化する温度まで被延伸部材を冷却することにより、ピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する樹脂基材を得る方法である。この一軸延伸処理を行う装置としては、通常の一軸延伸処理を行う装置を用いることができる。また、加熱条件や冷却条件については被延伸部材を構成する材料に応じて適宜決定する。

また、本発明のピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する樹脂基材を得る方法IIは、表面にピッチが１５０ｎｍ以下の微細凹凸格子を有する型を用いて、本発明で用いる前記樹脂基材の表面に微細凹凸格子を転写し、成型する方法である。ここで表面にピッチが１５０ｎｍ以下の微細凹凸格子を有する型は、前記方法Iにより得た、ピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する樹脂基材を、順に導電化処理、メッキ処理、樹脂基材の除去処理を施すことで作製することができる。

この方法によれば、既にピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する型を用いるので、複雑な延伸工程を経ることなく、本発明で用いるピッチが１５０ｎｍ以下の格子状凸部を有する樹脂基材を量産することが可能となる。更に、方法Ｉ、方法IIを適当に組み合わせ、繰り返し用いることで、比較的大きなピッチを持つ凹凸格子から、より微細な凹凸格子を作製することも可能となる。

次に、本発明のワイヤグリッド偏光板の製造方法について説明する。
ここで、上記方法Ｉ及び方法IIにより本発明のワイヤグリッド偏光板を製造する方法について、図を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係わる前記凹凸格子を有する被延伸部材を得るための方法を説明するための断面図であり、図３（ａ），（ｂ）は本発明に係わる前記凹凸格子を有する被延伸部材の自由端一軸延伸前後の上面から見た図である。また、図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の製造方法を説明するための断面図である。図５は、本発明の製造方法によって得られるワイヤグリッド偏光板の一部を示す図である。

まず、本発明で用いる格子状凸部を有する樹脂基材を得る工程について説明する。最初に、図２（ａ）に示す表面に１００ｎｍ〜１００μｍピッチの凹凸格子４ａを有する型（スタンパ）４を準備する。このスタンパ４は、ガラス基板上にレジスト材料をスピンコートにより塗布してレジスト層を形成し、そのレジスト層に対して干渉露光法を用いて露光を行い、レジスト層を現像する。これにより１００ｎｍ〜１００μｍピッチの凹凸格子を有するレジスト層が得られる。次いで、レジスト層上にニッケルや金をスパッタリングしてレジスト層を導電化する。更に、スパッタリングした金属上にニッケルの電気メッキを行ってニッケル板を形成する。最後に、ニッケル板をガラス板から剥離し、ニッケル板からレジスト層を除去することにより、表面に１００ｎｍ〜１００μｍピッチの凹凸格子を有するスタンパ４を作製することができる。なお、スタンパ４の作製方法としては、上記方法に限定されず、他の方法を用いても良い。

次いで、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、被延伸部材５にスタンパ４の凹凸格子４ａ側を熱プレスなどの処理により押圧して、被延伸部材５に凹凸格子４ａのパターンを転写する。なお、被延伸部材５は、構成材料が熱可塑性樹脂である場合には、射出成形や押出成形などにより作製することができる。そして、スタンパ４を外すと、図２（ｃ）に示すように、スタンパ４の凹凸格子４ａが転写された凹凸格子５ａを有する被延伸部材５が得られる。

次いで、この被延伸部材５に対して幅方向を自由にした自由端一軸延伸処理を施す。すなわち、図３（ａ）に示す被延伸部材５を矢印方向（凹凸格子５ａの長手方向に略平行な方向）に自由端一軸延伸する。このとき、被延伸部材５を構成する材料が軟化する温度まで加熱し、微細凹凸格子５ａの長手方向と略平行な方向に被延伸部材５を一軸延伸し、延伸状態を保持したまま前記材料が硬化する温度まで被延伸部材５を冷却する。なお、これらの加熱温度や冷却温度は、被延伸部材５を構成する材料により適宜設定する。

この自由端一軸延伸処理により、被延伸部材５は、矢印方向に長さが長くなり、それに応じて幅方向が縮小する。これにより、図３（ｂ）に示すように、１２０ｎｍレベル又はそれ以下のピッチの格子状凸部５ａ’を有する被延伸部材（延伸済み部材）５’が得られる（図４（ａ））。なお、延伸倍率については、準備する被延伸部材の凹凸格子のピッチと必要とする延伸済み部材の微細凹凸格子のピッチに基づいて適宜設定する。

次いで、この延伸済み部材５’を用いて金型６を得る。具体的には、まず、図４（ａ）に示す延伸済み部材５’の格子状凸部５ａ’を有する側の表面に、例えば、蒸着法、スパッタリング法、無電解メッキ法などにより金属膜を形成し、導電化する。次いで、その導電化された面上に電気メッキ法などにより金属層を形成することで、図４（ｂ）に示すように、延伸済み部材５’上に金型６が形成される。金属層の厚さは、特に制限はなく、金型６の用途に応じて適宜設定される。

最後に、金型６から延伸済み部材５’を除去することにより、図４（ｃ）に示すように、１２０ｎｍレベル又はそれ以下のピッチの格子状凸部６ａを有する金型６を得ることができる。金型６から延伸済み部材５’を除去する方法としては、金型６を延伸済み部材５’から物理的に剥離する方法や、延伸済み部材５’を構成する材料だけが溶解する溶剤を用いて、化学的に剥離する方法などを用いることができる。

このようにして得られた金型６は、１２０ｎｍレベル又はそれ以下のピッチの格子状凸部６ａを有するので、これを前記方法IIの型（マスター型）として、図４（ｄ）に示すように、この金型６（マスター型）を、例えば、樹脂基材に押圧し、格子状凸部を転写することで、本発明で用いる、１５０ｎｍレベル又はそれ以下のピッチの格子状凸部７ａを有する樹脂基材７を得ることができる。樹脂基材の表面への格子状凸部を有する構造の形成しやすさを考慮すると、紫外線硬化性樹脂をマスター型に塗布した後、紫外線を照射して硬化させて離型する、あるいは熱硬化性樹脂をマスター型に塗布した後、加熱硬化させて離型することにより、格子状凸部を転写することが好ましい。

次に、この型を用いて、誘電体で樹脂基材７の格子状凸部７ａ及びその側面の少なくとも一部を被覆し、誘電体層を形成する。例えば、酸化珪素をスパッタリング法により厚さ２ｎｍ〜２００ｎｍで樹脂基材７の格子状凸部７ａ及びその側面の少なくとも一部に被覆すればよい。このとき、誘電体層は、格子状凸部７ａの側面や格子状凸部７ａ間の凹部７ｂに比べ、格子状凸部７a上に厚く形成される。誘電体層の形成においては、格子状凸部７ａの上部の幅が下部よりも広いアンダーカット形状のような形状に補正されることが好ましい。これにより、金属ワイヤを効率良く誘電体層に形成することができる。このような形状補正の方法としては、逆スパッタリング法などを用いることができる。

次に、誘電体層で覆った凸部の端部を押し潰して誘電体層の高さを低くする。これにより、図１（ｂ）に示すように平坦部２ａが形成される。その後、平坦部２ａを含む誘電体層２上に金属ワイヤの金属を被着することにより金属ワイヤ３を形成する。例えば、Ａｌを真空蒸着法により平均厚みが１２０ｎｍ〜２２０ｎｍになるように積層すればよい。その後、金属ワイヤ３間の凹部（図１（ａ）における凹部１ｃ部分）に堆積した金属をエッチングにより除去する。なお、エッチングの際に平坦部２ａ上に堆積された金属部９ａも減少するが、平坦部２ａ上に堆積された金属は、並設するワイヤ線の端部同士の接続が切断されるほどはエッチングしないことが重要であり、通常、金属ワイヤ３間の凹部（図１（ａ）における凹部１ｃ部分）に堆積した金属をエッチングにより除去する工程では、ワイヤ線の端部同士の接続が切断されるほどはエッチングされない。

このようにして得られたワイヤグリッド偏光板は、図５に示すように、金属ワイヤ９が、略並行して延在するようにして複数のワイヤ線を構成しており、並設するワイヤ線の端部同士が金属部９ａで接続され、この金属部９ａに対して通電可能である。この場合、通電部１０から通電される。通電部分は、図５に示すように部分的に電極を形成し通電してもよく、端部全体に渡って電極を形成し通電していてもよい。その結果、回路としては図５に示すような並列回路を形成する。並列回路を形成するにあたっては、ヒータの設計に応じ、通電部分の長さ、太さを適宜形成し、抵抗値を決めることができる。

この構成によれば、金属ワイヤの端部同士が接続されて金属部を構成しているので、この金属部に通電することにより、金属ワイヤが発熱してヒータとして機能する。また、この構成によれば、別個にヒータを取り付ける必要がないので、厚さ寸法を増大させることなく、しかも光透過率を低下させることなくヒータ機能を付加することができる。すなわち、図５に示すように、金属ワイヤ９は、金属線に対して平行に振動する電場ベクトル成分Ｅ’をほとんど反射し、垂直な電場ベクトル成分Ｅはほとんど透過する偏光作用を成す。また、金属ワイヤ９の金属部９ａに通電することにより発熱するヒータとしての機能も果たす。

本発明のワイヤグリッド偏光板の製造方法においては、表面に格子状凸部を有する樹脂基材の、前記格子状凸部を含む領域上に誘電体層を形成し、前記格子状凸部を部分的に低くして平坦部を形成し、前記平坦部含む前記誘電体層上に金属ワイヤを形成している。この方法によれば、格子状凸部を部分的に低くして平坦部を形成し、その平坦部上に金属が堆積することにより金属ワイヤの端部同士で金属部を形成することが可能である。この場合、平坦部を形成する工程以外は、通常のワイヤグリッド偏光板の製造工程と同じであるので、簡単な工程でヒータ機能付きのワイヤグリッド偏光板を製造することができる。

次に、上記構成のワイヤグリッド偏光板５０を液晶表示装置に用いた場合について説明する。図６に、本発明の実施の形態に係る積層ワイヤグリッド偏光板５０を用いた液晶表示装置の一形態を示す。

図６に示す液晶表示装置１００は、光を発光するバックライトのような照明装置１１１と、この照明装置１１１上に配置された積層ワイヤグリッド偏光板５０と、積層ワイヤグリッド偏光板５０上に配置された液晶パネル１３２および偏光板１３３とから主に構成される。すなわち、本発明に係る積層ワイヤグリッド偏光板５０は、液晶パネル１３２と照明装置１１１との間に配置される。

液晶パネル１３２は、透過型液晶パネルであり、ガラスや透明樹脂基板間に液晶材料などを挟持して構成されている。なお、図６の液晶表示装置中において、通常使用されている偏光板保護フィルム、位相差フィルム、拡散板、配向膜、透明電極、カラーフィルタなどの各種光学素子については説明を省略する。

このような構成の液晶表示装置においては、照明装置１１１から出射された光が積層ワイヤグリッド偏光板５０の樹脂基材１の基部側から入射し、ワイヤ側から液晶パネル１３２を通過して外界に出射される（図中の矢印方向）。この場合において、積層ワイヤグリッド偏光板５０が可視光領域において優れた偏光度を発揮するので、コントラストの高い表示を得ることが可能となる。また、さらに高いコントラストが要求される場合には、偏光板１３３の外側、すなわち照明装置１１１と反対の方向から入射する（外）光が、液晶パネル１３２を透過して積層ワイヤグリッド偏光板５０により反射され、再び液晶パネル１３２の外側に戻るのを防止するために、積層ワイヤグリッド偏光板５０と液晶パネル１３２との間に、よう素などの二色性色素を用いた吸収型の偏光板１３１を、積層ワイヤグリッド偏光板５０と偏光軸を合わせて挿入することが好ましい。この場合、吸収型の偏光板は透過率が高いものが好ましく、偏光度は低いものであっても良い。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１樹脂基材
１ａ，７ａ格子状凸部
１ｃ凹部
２，８誘電体層
２ａ平坦部
３，９金属ワイヤ
９ａ金属部
１０通電部

Claims

表面に格子状凸部を有する樹脂基材と、前記樹脂基材の前記格子状凸部を含む領域上に形成される誘電体層と、前記誘電体層で被覆された前記格子状凸部上に形成される金属ワイヤと、前記金属ワイヤの端部同士が接続された金属部と、を備えたワイヤグリッド偏光板と、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する照明手段と、を具備し、前記ワイヤグリッド偏光板は、前記液晶パネルと前記照明手段との間に配置されており、
前記金属部は、前記金属ワイヤの両端部に夫々、形成されており、前記金属部には通電部が接続されており、前記通電部から前記金属部に通電可能であることを特徴とする液晶表示装置。
表面に格子状凸部を有する樹脂基材の、前記格子状凸部を含む領域上に誘電体層を形成する第１の工程と、前記格子状凸部の端部を低くして平坦部を形成する第２の工程と、前記平坦部含む前記誘電体層上に金属を堆積して、前記誘電体層で被覆された前記格子状凸部上に金属ワイヤを形成するとともに、前記平坦部上に前記金属ワイヤの端部同士を接続する金属部を形成する第３の工程と、を具備することを特徴とするワイヤグリッド偏光板の製造方法。