JP2016224284A - 偏光子、偏光子の転写体、画像表示装置、偏光子の製造方法及び偏光子の転写体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産することができるようにする。【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、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１１が繰り返し作製され、複数の凹状溝１２による凹凸面を備えた金属線状部１１の保持部１６が形成され、金属線状部１１が、凹状溝１２の底面に断面涙滴形状により作製された涙滴形状の部位を備える。【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、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。

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。

ところで近年、液晶表示装置は薄型化が進んでおり、特に携帯型の液晶表示装置では、一段と薄膜化することが求められている。これにより液晶表示装置の構成部品においても、薄型化することが求められている。

しかしながらこのような液晶表示装置に適用されるシート・ポラライザーによる偏光子は、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。しかしながら従来のワイヤーグリッド型偏光子は、大面積の製品を効率良く量産することが困難な問題があった。

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、大面積の製品を効率良く量産することができるように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、凸条を繰り返し作製してなる凹凸面上に金属材料を堆積させた後、エッチング処理し、凸条の頂部に残存する金属材料により金属線状部を作製するようにして、この金属線状部を透明樹脂材料により保持して基材から剥離し、偏光子を作製する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

（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、
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作製され、
複数の凹状溝による凹凸面を備えた前記金属線状部の保持部が形成され、
前記金属線状部が、
前記凹状溝の底面に断面涙滴形状により作製された涙滴形状の部位を備える偏光子。

（１）によれば、凹状溝に対応する凸条を備えた凹凸面に、金属線状部に係る金属材料を堆積した後、エッチングすることにより金属線状部を作製することができる。またその後、このようにして作製した金属線状部を保持するように透明樹脂材料により保持部を形成することにより作製することができ、これによりワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産することができる。

（２） （１）において、
前記保持部が、
透明樹脂層であり、透明フィルム材による基材の表面に保持された偏光子。

（２）によれば、より具体的構成により偏光子を作製することができる。

（３） （１）又は（２）において、
前記凹状溝に係る断面矩形形状による部位と、前記涙滴形状の部位とにより、前記金属線状部が形成された偏光子。

（３）によれば、さらに保持部の凹状溝に係る断面矩形形状による部位を備えていることにより、アスペクト比の大きな金属線状部を形成することができる。

（４） （１）、（２）、（３）の何れかに記載の偏光子を備える画像表示装置。

（４）によれば、大面積の製品を効率良く量産することが可能なワイヤーグリッド型の偏光子を使用して画像表示装置を提供することができる。

（５） ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体において、
基材の表面に複数の凸条による凹凸面が形成され、
前記凹凸面の凸条の頂部に、断面涙滴形状により金属線状部が作製され、
前記金属線状部を保持する保持部が形成された偏光子の転写体。

（５）によれば、凸条を備えた凹凸面に金属線状部に係る金属材料を堆積した後、エッチングすることにより金属線状部を作製することができる。またその後、透明樹脂材料により保持部を形成することができる。これによりワイヤーグリッド型偏光子に関して、偏光子の転写体を大面積かつ効率良く量産することができる。

（６） （５）において、
前記基材の表面には賦型樹脂層が設けられ、
前記賦型樹脂層の賦型処理により前記凹凸面が作製された偏光子の転写体。

（６）によれば、賦型処理により凹凸面を作製するようにして、より具体的構成により偏光子の転写体を提供することができる。

（７） （５）又は（６）において、
前記凹凸面には、密着力強化層が設けられ、
前記金属線状部は、前記密着力強化層を介して前記凸条の頂部に配置された偏光子の転写体。

（７）によれば、金属線状部の損傷を低減することができる。また賦型樹脂により凹凸面を作製する場合にあっては、この密着力強化層をバリア層として機能させて、金属材料の堆積を損なわないようにすることができる。

（８） （５）、（６）、（７）の何れかに記載の偏光子の転写体より前記金属線状部及び保持部が転写されて保持された画像表示装置。

（８）によれば、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産するようにして、この偏光子を備えてなる画像表示装置を提供することができる。

（９） ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体において、
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作製され、
複数の凹状溝による凹凸面を備えた前記金属線状部の保持部が形成され、
前記金属線状部が、
前記凹状溝の底面に断面涙滴形状により作製された涙滴形状の部位を備える偏光子の転写体。

（９）によれば、凹状溝に対応する凸条を備えた凹凸面に、金属線状部に係る金属材料を堆積した後、エッチングすることにより金属線状部を作製することができる。またその後、このようにして作製した金属線状部の保持部を形成することにより作製することができ、これによりワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産することができる。

（１０） （９）において、
前記保持部が、
透明樹脂層であり、透明フィルム材による支持体基材の表面に保持された偏光子の転写体。

（１０）によれば、より具体的構成により偏光子を作製することができる。

（１１） （９）又は（１０）において、
前記凹状溝に係る断面矩形形状による部位と、前記涙滴形状の部位とにより、前記金属線状部が形成された偏光子の転写体。

（１１） （１）によれば、さらに凹状溝に係る断面矩形形状による部位を備えていることにより、アスペクト比の大きな金属線状部を形成することができる。

（１２） （９）、（１０）、（１１）の何れかに記載の偏光子の転写体より前記金属線状部及び保持部が転写されて保持された画像表示装置。

（１２） （１２）によれば、大面積の製品を効率良く量産することが可能なワイヤーグリッド型の偏光子を使用して画像表示装置を提供することができる。

（１３） ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の製造方法において、
転写体を作製する転写体の作製工程と、
前記転写体から転写法により偏光子を作製する偏光子作製工程とを備え、
前記転写体の作製工程は、
支持体基材の表面に複数の凸条による凹凸面を作製する凹凸面作製工程と、
前記凹凸面に金属材料を堆積する金属材料の堆積工程と、
前記凹凸面に堆積した金属材料をエッチングして、前記凸条の頂部に、断面涙滴形状による金属線状部を作製するエッチング工程と、
前記金属線状部に透明樹脂材を塗工して前記金属線状部を保持する保持部を作製して前記転写体を作製する保持部作製工程とを備え、
前記偏光子作製工程は、
前記転写体から前記金属線状部及び保持部を転写して前記凹凸面と一体に支持体基材を剥離する転写工程を備える偏光子の製造方法。

（１３）によれば、凸条を備えた凹凸面を作製した後、金属線状部に係る金属材料を堆積し、その後、エッチングすることにより金属線状部を作製することができる。また続いて透明樹脂材料により保持部を形成した後、剥離することにより作製することができ、これによりワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産することができる。

（１４） （１３）において、
前記偏光子の作成工程は、
前記転写工程により、前記支持体基材を剥離して前記保持部に形成される前記凸条に対応する凹状溝に、金属材料を配置する金属材料の配置工程を備える偏光子の製造方法。

（１４）によれば、保持部を剥離して形成される凹状溝に、さらに金属材料を配置することにより、アスペクト比の大きな金属線状部を形成することができる。

（１５） ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体の製造方法において、
第１の支持体基材の表面に複数の凸条による凹凸面を作製する凹凸面作製工程と、
前記凹凸面に金属材料を堆積する金属材料の堆積工程と、
前記凹凸面に堆積した金属材料をエッチングして、前記凸条の頂部に、断面涙滴形状による金属線状部を作製するエッチング工程と、
前記金属線状部に透明樹脂材を塗工して前記金属線状部を保持する保持部を作製する保持部作製工程とを備える偏光子の転写体の製造方法。

（１５）によれば、凸条を備えた凹凸面を作製した後、金属線状部に係る金属材料を堆積し、その後、エッチングすることにより金属線状部を作製することができる。また続いて透明樹脂材料により保持部を形成することにより作製することができ、これによりワイヤーグリッド型偏光子の転写体に関して、大面積の製品を効率良く量産することができる。

（１６） （１５）において、
第２の支持体基材に前記保持部を積層して前記凹凸面と一体に前記第１の支持体基材を剥離する転写工程と、
前記転写工程により、前記第１の支持体基材を剥離して前記保持部に形成される前記凸条に対応する凹状溝に、金属材料を配置する金属材料の配置工程とを備える偏光子の転写の製造方法。

（１６）によれば、凹状溝にさらに金属材料を配置することにより、アスペクト比の大きな金属線状部を形成してなる偏光子の転写体を提供することができる。

本発明によれば、ワイヤーグリッド型偏光子に関して、大面積の製品を効率良く量産することができる。

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図である。 図２の偏光子に係る転写フィルム（転写体）の説明に供する図である。 図３の転写フィルムの他の例を示す図である。 図４の転写フィルムによる偏光子を示す図である。 図４の転写フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図６の製造工程の説明に供する図である。 積層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１実施形態に係る偏光子を示す図である。 図１０の偏光子に係る転写フィルム（転写体）の説明に供する図である。 実施例、比較例の詳細を示す図表である。 実施例、比較例の可視光域における特性を示す図表である。 実施例、比較例の赤外線域における特性を示す図表である。

〔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、偏光子である直線偏光板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。

〔偏光子〕
図２は、偏光子４の構成を示す断面図である。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子層１３が設けられる。偏光子４は、この偏光子層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が最短波長λｍｉｎ以下になるように形成される。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の好適値が導かれる。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、金属線状部１１にアルミニウム、金属線状部１１間（後述する保持部である）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。また偏光子４は、赤外領域（波長７８０ｎｍ〜２５００ｎｍ）の波長帯域に対応するように作製することも可能であり、例えば中心波長９４０ｎｍを設計基準波長に設定して所望する光学特性を確保できるようにピッチＰ、線幅Ｗｍ等の好適値を導くことにより、可視光域及び赤外領域の入射光について、入射光の透過を偏光面に応じて制限することができる。

しかして偏光子４は、可視光域及び赤外領域の入射光に対して、充分なＰ波透過率を確保し、さらに充分な消光比を確保する観点より、より具体的には、可視光域及び赤外領域の入射光に対して、従来のシート・ポラライザーと同等以上のＰ波透過率、消光比を確保する観点より、金属線状部１１の繰り返しピッチＰは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１３０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下、金属線状部１１の厚み（高さ）Ｈは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは１３０ｎｍ以上１７０ｎｍ以下に設定される。

偏光子４は、透明樹脂材料により保持部１６が形成され、この保持部１６により金属線状部１１の全部又は一部を包み込むように保持して金属線状部１１が保持される。偏光子４は、この保持部１６の一方の面に、底部が平坦な凹状溝１２が繰り返し形成されて凹凸面が作製される。金属線状部１１は、この凹状溝１２の底面に、断面涙滴形状により作製される。なおここでこの断面形状は、金属線状部１１の幅方向に係る断面形状である。すなわち金属線状部１１は、凹状溝１２の底面のほぼ中央で、凹状溝１２の底面に接し、この底面から保持部１６の他方の面側に遠ざかるに従って徐々に線幅が拡大し、先端が丸みを帯びた断面形状により作製される。

偏光子４は、隣接する凹状溝１２の間の凸条の幅ｗと、溝の深さｈとの比であるアスペクト比ｈ／ｗが、１以上４以下により、より好ましくは２以上３．５以下により作製され、これにより後述する作製手法により効率良くかつ精度良く作製することができる。

金属線状部１１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。

さらに金属線状部１１は、単一の材料により作製しても良く、複数の材料の積層構造により作製してもよい。このように複数の材料の積層により作製する場合には、バックライト３側に比して液晶層側に反射率が小さく、かつ黒色の材料を適用することにより、表示画面の視認性、コントラストを向上し、さらにバックライト光の利用効率を向上することができる。

保持部１６は、隣接する金属線状部１１の間に侵入するように、さらにこの図２の例では金属線状部１１を覆うように、透明樹脂による塗工液を配置、硬化して作製される。これにより偏光子４は、金属線状部１１の機械的損傷を防止して機械的強度を充分に確保できるように構成される。ここで保持部１６には、この種の光学フィルムに適用可能な各種の透明樹脂材料を広く適用することができるものの、例えば紫外線硬化性樹脂を適用することができる。

偏光子４は、この保持部１６の他方の面側に透明フィルム材による基材１７が配置され、紫外線硬化性樹脂等による接着剤によりこの基材１７に保持部１６が保持される。偏光子４は、この基材１７の保持部１６とは逆側面が、又は保持部１６の凹凸面が、直線偏光板７と積層されて一体化される。なお保持部１６の凹凸面は、透明樹脂材料のコーティングにより平滑面としてもよい。

ここでこの基材１７は、この種の光学フィルムに適用可能な各種のフィルム材を広く適用することができ、具体的には、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム等を適用することができる。

偏光子４において、金属線状部１１及び保持部１６は、偏光子用の転写体である転写フィルムから転写法により基材１７に転写して作製される。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。ここで、該支持体を剥離除去する際には適宜その形態を選定することができる。例えば、支持体基材とは別に、別途支持体を設けるようにして、この別途設けた支持体を保持部と一体に転写することにより、保持部１６上に支持体からなる層を設ける事ができる。なおこの層の最表面は、フィルム面を反映したものであるので平滑な面が得られる。また、このようにすれば支持体基材の厚みを排した薄膜化の効果を得る事ができる。また、このように保持部と一体の転写に供する支持体を保持部１６の材料より柔らかく密着性の良い材質とする事により、空隙部である凹状溝１２のみに該支持体を残して転写し、更なる薄型化と、剥離工程により支持体１６の最表面を簡易に平滑化する事ができる。またこの場合に、該支持体の屈折率を適宜調整し、保持部の屈折率と同等もしくは低くする事で、低反射性能を付与する事ができる。また、主として視認側に向く面の屈折率を低く設定する事により、偏光子４の向きに関わらず好適な低反射性能を得る事ができる。なお以下において、転写に供する層を転写層と呼ぶ。ここで偏光子４においては、転写層は、金属線状部１１及び保持部１６であり、被転写基材は基材１７である。なお直線偏光板７を被転写基材として、金属線状部１１及び保持部１６を直接、転写法により直線偏光板に積層するようにして、金属線状部１１及び保持部１６のみにより偏光子を構成してもよい。

〔転写体〕
図３は、偏光子４の作製に供するフィルム形状の転写体である転写フィルムを示す図である。転写フィルム１４は、保持部１６の凹状溝１２に対応する凸条２２を備えてなる凹凸面が支持体基材２５上に作製される。ここでこの実施形態では、賦型用金型を使用した賦型処理により凹凸面が作製される。またこの賦型処理には、支持体基材２５に配置した賦型樹脂層２６の賦型処理により実行される。なおここでこの賦型用樹脂には、紫外線硬化性樹脂等を適用することができる。また支持体基材２５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２６は、支持体基材２５により構成されることになる。ここで支持体基材２５は、この種の転写フィルムに適用可能な各種のフィルム材を広く適用することができ、具体的には、ＰＥＴ（ポリエステルテレフタレート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム等を適用することができる。

なお支持体基材２５にガラス材等を適用して、フォトエッチングにより凹凸面を作製することにより板形状により転写体を作製してもよく、この場合には、転写層を転写して残る凹凸面を繰り返し転写体の作製に利用することができる。

転写フィルム１４は、この凹凸面の表面に、金属線状部１１と凸条２２との密着力の強化を図り、さらに賦型樹脂層２６からのガス成分の揮発を防止するバリア層としての機能を果たす、密着力強化層２７が形成される。ここで密着力強化層２７は、密着力の強化を図り、バリア層としての機能を果たす各種の構成を適用することができるものの、この実施形態ではＳｉＯ_２層により形成される。

転写フィルム１４は、このようにして作製されてなる凸条２２の頂部に、金属線状部１１が形成され、この金属線状部１１を覆って、凸条２２間に侵入するように透明樹脂材料を塗工、乾燥、硬化して保持部１６が形成される。

なお保持部１６は、図４（Ａ）に示すように、凸条の先端部における厚みが、金属線状部１１の厚みＨと等しくなるように形成してもよく、図４（Ｂ）に示すように、金属線状部１１の厚みより薄くなるように作製してもよい。しかしてこの種の偏光子では、隣接する金属線状部１１間の屈折率を小さくすることにより、特性（消光比、透過率等）が向上することにより、保持部１６の端面より金属線状部１１が大きく飛び出すように、保持部１６の厚みを薄くすることが望ましい。しかしながら保持部１６の厚みを薄くすると、金属線状部１１を保持する機能が損なわれることなる。また金属線状部１１の先端から保持部１６が飛び出す場合には、飛び出した分だけ偏光子の厚みが厚くなることになる。これにより保持部１６の厚み（凸状の頂部における厚み）は、金属線状部１１の厚みＨ以下、厚みＨの１／２以上であることが望ましい。なおこの図４（Ａ）及び（Ｂ）の転写フィルムによる偏光子を図２及び図４との対比により図５に示す。このように保持部１６の厚みを金属線状部１１の厚みＨ以下とする場合（図４（Ｂ））、図５（Ｂ）に示すように、金属線状部１１に比して厚みの厚い部位を、局所的に保持部１６に形成し、この部位により基材１７に金属線状部１１及び保持部１６が保持される。なおこれに代えて、枠形状による中間支持体を介して基材１７に保持部１６を保持するようにしてもよい。

〔製造工程〕
〔転写体の製造工程〕
図６は、転写フィルム１４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である長尺透明フィルム材による基材２５が提供される。この製造工程は、ロールより基材２５を引き出して搬送しながら、凹凸面作製工程ＳＰ２により、基材２５の表面に凹凸面を作製する。

より具体的に、この凹凸面作製工程では、図７（Ａ）に示すように、始めに、基材２５に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、図７（Ｂ）に示すように、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３０の周側面に基材２５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２５と一体にロール版３０より剥離する。これによりロール版３０の周側面に形成された微細凹凸形状を転写して、図７（Ｃ）に示すように、基材２５の表面に、金属線状部１１に対応する凸条２２を作製してなる凹凸面を作製する。

続いてこの製造工程は、下地層作製工程ＳＰ３において、スパッタリング等により凹凸面に密着力強化層２７を作製した後、図７（Ｄ）に示すように、金属材料堆積工程ＳＰ４において、蒸着、スパッタリング等により密着力強化層２７を作製してなる凹凸面に金属線状部１１に係る金属材料を堆積させる。ここでこの金属材料は、凹凸面の全面に堆積するものの、隣接する凸条２２の間の溝部に比して、凸条２２の頂部に優先的に堆積することになる。その結果、凸条２２の頂部においては、金属材料２０Ａが充分な堆積量（厚み）により堆積するのに対し、凸条２２間の溝部にあっては、凸条２２の頂部に比して格段的に少ない堆積量（膜厚）により金属材料２０Ｂが堆積することになる。

これによりこの実施形態では、続くエッチング工程ＳＰ５において、凹凸面の金属材料をエッチングして、凸条２２の頂部にのみ金属材料が残存して金属線状部１１を構成することができる。より具体的に、例えば金属材料にアルミニウムを適用して凸条２２の頂部に厚み１００ｎｍにより金属材料を堆積させた後（凸条２２の頂部における厚みである）、濃度０．１ｍｏｌ／Ｌ、温度２５℃の水酸化ナトリウム水溶液に５０秒浸漬して、凸条２２間の溝部には金属材料が残存しないように、かつ涙滴型の断面形状により金属線状部１１を作製することができる。なおこれにより溝部の幅ｗに対して深さｈを深くすると、その分、溝部の底面に堆積する金属材料の堆積量が少なくなることにより、溝部に堆積した金属材料のみ選択的に除去して金属線状部１１を作製し易くなり、エッチング工程を管理し易くなる。これにより隣接する凸条２２の間の溝幅ｗと、溝の深さｈとの比であるアスペクト比ｈ／ｗを１以上４以下により、より好ましくは２以上３．５以下により作製して、効率良くかつ精度良く金属線状部１１を作製することができる。なおこのような溶液によるウエットエッチングに代えて、気相によるドライエッチングを適用しても良いことは言うまでも無い。また金属材料の堆積には、電解めっき、無電解めっき、ＣＶＤ等を適用してもよい。

続いて製造工程は、保持部作製工程ＳＰ６において、金属線状部１１を作製してなる凹凸面の表面に保持部１６用の塗工液を塗工、乾燥させた後、硬化させ、これにより保持部１６を作製する（図３）。この製造工程は、これにより長尺フィルム形状により転写フィルム１４を作製し、ロールに巻き取ってロール形状により偏光子の製造工程に搬送する。

〔偏光子の製造工程〕
偏光子の製造工程においては、長尺フィルム形状による転写フィルムをロールから引き出して搬送しながら、転写工程において、同様の長尺フィルム形状による基材１７と積層、一体化した後、支持体基材２５を賦型樹脂層２６と一体に剥離する。これにより偏光子の製造工程では、転写法により転写体である転写フィルムから転写層（金属線状部及び保持部）を転写して長尺フィルム形状により偏光子を作製する。この製造工程は、この長尺フィルム形状による偏光子４をロールに巻き取ってロール形状により次工程に搬送する。

〔積層工程〕
ここでシート・ポラライザーによる直線偏光板７は、延伸して作製され、その結果、ロールにより提供される直線偏光板７の巻取体３６は、図８において矢印により透過軸方向を示すように、幅方向が透過軸方向となる。これによりこの実施形態では、図６の製造工程において、円周方向に延長する向きにより凸条が作製されてなるロール版３０を使用することにより、支持体基材２５の長手方向に延長するように凸条２２を作製し、これにより支持体基材２５の幅方向が透過軸方向となるように長尺フィルム形状により転写フィルム１４を作製する。

またこのようにして作製した長尺フィルム形状による転写体から、長尺フィルム形状による基材１７に転写層を転写し、これにより基材１７の幅方向が透過軸方向となるように長尺フィルム形状により偏光子４を作製する。積層工程は、このようにして作製した長尺フィルム形状による偏光子４の巻取体３５から偏光子４を引き出して搬送しながら、直線偏光板巻取体３６から同様の長尺フィルム形状による直線偏光板７を引き出して積層一体化し、その後、液晶セル５への配置に適した長方形形状にシートカットする。

このように、直線偏光板の透過軸方向に対応するように透過軸方向を設定して転写フィルム、偏光子を作製するようにして、長尺フィルム形状の状態で直線偏光板と積層一体化した後、シートカットすることにより、一段と効率良く生産することができる。

〔ロール版〕
図９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、凸条２２に対応する凹状溝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、この凹状溝は、円周方向に延長するように、凸条２２の幅に対応する溝幅により形成され、これにより賦型処理して基材２５の長手方向に延長するように凸条２２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４１が形成され、この実施形態では、銅のパイプ材が母材４１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４１の周側面の切削処理により母材４１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４１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４１を切削装置に装着した後、バイト４２の先端を母材４１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４１を回転させながら、矢印Ｃにより示すようにバイト４２を母材４１の管軸に沿った方向に移動させ、これにより母材４１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、凸条２２に対応する凹状溝を母材４１の周側面に作製する。なおバイト４２は、同時並列的に複数の凹状溝を作製可能に、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。なおこのような微細な櫛歯形状によるバイト４２の作製方法は、特に限定されないが、一般にこれらを達成する微細精密加工法として知られる高エネルギ線加工やリソグラフィ加工、化学的Ｅｔまたは精密切削法を適宜選択し、またこれらを自由に組み合わせて作製する事ができる。

〔第２実施形態〕
図１０は、本発明の第２実施形態に係る偏光子の説明に供する図である。この実施形態の画像表示装置では、偏光子４に代えて、この偏光子５４が適用される点を除いて、第１実施形態と同一に構成される。偏光子５４は、保持部１６の凹状溝１２に金属材料が充填され、これにより断面涙滴形状による部位と断面矩形形状の部位とを接続した形状により、垂直方向の矢印１３の寸法を有する高アスペクト比を有する金属線状部５１が形成される。この偏光子５４は、この凹状溝１２の側が直線偏光板７の側となるように転写法により基材１７に保持部１６及び金属線状部５１が積層される。この工程により、高アスペクト比のみならず、例えば図１０の下側から発光、入光するようなディスプレイや窓を想定する場合、入光側の開口部を広く取る事ができ、性能が向上する。なお基材１７への積層に代えて、直線偏光板７に直接積層するようにしてもよい。

図１１は、この偏光子５４に係る転写フィルムを示す図である。この転写フィルム５５は、支持体基材５６に保持部１６、金属線状部５１が配置される。転写フィルム５５は、図３について上述した転写フィルム（転写体）１４から、転写法により保持部１６、金属線状部１１を支持体基材５６に転写した後、金属線状部１１を電極に設定した電鋳処理により、凹状溝５７に金属材料５８が選択的に配置され、これにより断面涙滴形状による部位と断面矩形形状の部位とを接続した形状により図１０と同様な効果を有する金属線状部５１が形成される。なお電鋳処理に代えて、全面に金属材料を堆積させた後、エッチングにより凸部の金属材料を除去して金属線状部５１を作製しても良い。また全面に金属材料を堆積した後、表面を透明化することにより、金属線状部５１を作製してもよい。

これによりこの実施形態では、線幅に比して厚みの厚い高アスペクト比により金属線状部５１を作製して一段と高い性能により偏光子を作製できるように構成される。またこの場合、金属線状部の厚みを後発的に増大させることができることにより、種々の厚みにより金属線状部を作製できるように構成される。

またこのように凹状溝に係る断面矩形形状の部位は、涙滴形状の部位と異なる材料を適用したり、涙滴形状の部位と異なる複数の材料による積層構造とすることができ、これにより例えば表面側（涙滴形状の部位とは逆側の部位）の材料に、涙滴形状の部位の材料に比して反射率が小さく、かつ黒色の材料を選定して、表示画面の視認性、コントラストを向上することができる。

なお転写フィルム５５においては、直線偏光板７を被転写基材として、金属線状部５１及び保持部１６を直接、転写法により直線偏光板７に積層するようにして、金属線状部５１及び保持部１６のみにより偏光子を構成してもよい。

〔実施例〕
図１２は、実施例及び比較例の詳細構成を示す図表であり、図１３及び図１４は、この図１２の詳細構成により実施例及び比較例の計測結果を示す図表である。図１２は、転写フィルムの段階（図３に示す構成）における実施例及び比較例の各部の寸法であり、図１３、図１４の計測結果は、この図３に示す転写フィルムの段階における計測結果である。ここで実施例、比較例において、凸条２２の幅（ピッチＰ−幅ｗである）は、５３．６ｎｍである。実施例１は、実際に特性の計測に供したサンプルであり、保持部１６を設けない状態で特性の計測に供した。実施例１は、金属線状部１１のピッチＰを１００ｎｍとし、金属線状部１１をアルミニウムにより作製するようにして、この金属線状部１１の幅（アルミ巾）Ｗｍを２５ｎｍとし、高さ（アルミ高さ）Ｈを９０ｎｍとした。また密着力強化層（酸化被膜）２７にＳｉＯ_２層を適用し、厚み１０ｎｍにより作製した。なおアルミの酸化皮膜は約２．５ｎｍにより計測された。

実施例２は、この実施例１の各部の構成によるシミュレーションによる実施例である。また実施例３〜実施例７、比較例１は、同様のシミュレーションによる実施例であり、保持部１６は、屈折率ｎを値１に設定した。実施例３は、金属線状部１１の幅Ｗｍを４０ｎｍ、高さＨを１４５ｎｍとし、アルミの酸化皮膜を５ｎｍとした。また実施例４、実施例５、比較例１は、それぞれピッチＰを１５０ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍとした点を除いて、実施例３と同一に構成した。また実施例６、７は、金属線状部１１の高さＨをそれぞれ１００ｎｍ、２００ｎｍとした点を除いて、実施例３と同一に構成した。

図１３は、これら実施例、比較例の可視光域の中心波長である波長５５０ｎｍにおける計測結果を示す図である。この図１３において、Ｔｐ、Ｔｓは、Ｐ波及びＳ波の透過率であり、Ｒｐ、Ｒｓは、Ｐ波及びＳ波の反射率である。また消光比は、Ｔｐ／Ｔｓであり、偏光度は、（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ）である。この図１３によれば、比較例を除いて９０以上の偏光度を確保することができ、またＰ波透過率Ｔｐを８０％以上確保することができ、さらにＰ波反射率Ｒｐを１０％以下と、消光比を充分に確保することができることにより、透過光に関して充分に偏光子としての光学特性を確保できることが判る。これに対して比較例においては、充分に偏光度、Ｐ波透過率、Ｐ波反射率、消光比を確保し得ず、これにより透過光に関して偏光子としての特性が実用上未だ不十分であることが判る。なおこの図１３の計測結果は、波長５５０ｎｍにおける計測結果ではあるものの、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの可視光域の範囲で、同様の特性が確認された。なお比較例における特性の劣化は、凸条間の溝幅が凸条の幅（金属線状部の幅）に比して広がることによるものと判断され、これにより上述したように、金属線状部１１間の間隔Ｗｔ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以下であることが望ましい。

図１４は、赤外線域における計測結果を示す図表である。実施例６、７は、シミュレーションしていないことによりこの図１４からは記載を省略した。図１４は、赤外線域（波長７８０ｎｍ〜２５００ｎｍ）を代表する代表波長９４０ｎｍにおける計測結果である。この図１４よれば、可視光域に比して特性の向上を見て取ることができる。なおこの図１４は波長９４０ｎｍにおける計測結果であるものの、波長７８０ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲で、代表波長９４０ｎｍと同様の特性が確認された。これによりこれら実施例１〜５によりピッチＰを１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下に、厚み（高さ）Ｈを１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下に設定して、可視光域及び赤外線域の広い波長帯域で充分な特性により偏光子としての機能を確保できることが判る。

〔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、上述の実施形態の構成を組み合わせたり、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の第２の実施形態では、転写体の段階で、凹状溝に金属材料を堆積させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、偏光子の作成段階（図２に示す構成）において、第２実施形態と同様に凹状溝に金属材料を堆積させるようにしてもよい。

また上述の実施形態では、液晶セルのバックライト側の偏光子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、液晶セルに係る液晶層の上下に配置する偏光子（直線偏光板）に本発明を適用してもよい。なおこの場合、液晶セルの視聴者側（パネル面側）に配置する偏光子については、金属線状部を３層の積層構造とし、中央層の材料に比してその上下層の材料を反射率が低く、かつ黒色の材料とすることにより、表示画面の品位を向上して視認性、コントラストを向上することができる。また１／４波長板との積層により円偏光板による反射防止フィルムを構成する偏光子等に適用するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、液晶表示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、例えば１／４波長板との積層により円偏光板による反射防止フィルムを構成する偏光子等に適用して、液晶表示パネル以外による画像表示装置にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、本発明に係る偏光子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 液晶表示パネル
３ バックライト
４、５４ 偏光子
５ 液晶セル
６、７ 直線偏光板
１１、５１ 金属線状部
１２、５７ 凹状溝
１３ 偏光子層
１４、５５ 転写フィルム
１６ 保持部
１７ 基材
２０Ａ、２０Ｂ 金属材料
２２ 凸条
２５、５６ 支持体基材
２６ 賦型樹脂層
２７ 密着力強化層
３０ ロール版
３５、３６ 巻取体
４１ 母材
４２ バイト

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、
   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作製され、
   複数の凹状溝による凹凸面を備えた前記金属線状部の保持部が形成され、
   前記金属線状部が、
   前記凹状溝の底面に断面涙滴形状により作製された涙滴形状の部位を備える
   偏光子。
2. 前記保持部が、
   透明樹脂層であり、透明フィルム材による基材の表面に保持された
   請求項１に記載の偏光子。
3. 前記凹状溝に係る断面矩形形状による部位と、前記涙滴形状の部位とにより、前記金属線状部が形成された
   請求項１又は請求項２に記載の偏光子。
4. 請求項１、請求項２、請求項３の何れかに記載の偏光子を備える
   画像表示装置。
5. ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体において、
   基材の表面に複数の凸条による凹凸面が形成され、
   前記凹凸面の凸条の頂部に、断面涙滴形状により金属線状部が作製され、
   前記金属線状部を保持する保持部が形成された
   偏光子の転写体。
6. 前記基材の表面には賦型樹脂層が設けられ、
   前記賦型樹脂層の賦型処理により前記凹凸面が作製された
   請求項５に記載の偏光子の転写体。
7. 前記凹凸面には、密着力強化層が設けられ、
   前記金属線状部は、前記密着力強化層を介して前記凸条の頂部に配置された
   請求項５又は請求項６に記載の偏光子の転写体。
8. 請求項５、請求項６、請求項７の何れかに記載の偏光子の転写体より前記金属線状部及び保持部が転写されて保持された
   画像表示装置。
9. ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体において、
   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作製され、
   複数の凹状溝による凹凸面を備えた前記金属線状部の保持部が形成され、
   前記金属線状部が、
   前記凹状溝の底面に断面涙滴形状により作製された涙滴形状の部位を備える
   偏光子の転写体。
10. 前記保持部が、
    透明樹脂層であり、透明フィルム材による支持体基材の表面に保持された
    請求項９に記載の偏光子の転写体。
11. 前記凹状溝に係る断面矩形形状による部位と、前記涙滴形状の部位とにより、前記金属線状部が形成された
    請求項９又は請求項１０に記載の偏光子の転写体。
12. 請求項９、請求項１０、請求項１１の何れかに記載の偏光子の転写体より前記金属線状部及び保持部が転写されて保持された
    画像表示装置。
13. ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の製造方法において、
    転写体を作製する転写体の作製工程と、
    前記転写体から転写法により偏光子を作製する偏光子作製工程とを備え、
    前記転写体の作製工程は、
    支持体基材の表面に複数の凸条による凹凸面を作製する凹凸面作製工程と、
    前記凹凸面に金属材料を堆積する金属材料の堆積工程と、
    前記凹凸面に堆積した金属材料をエッチングして、前記凸条の頂部に、断面涙滴形状による金属線状部を作製するエッチング工程と、
    前記金属線状部に透明樹脂材を塗工して前記金属線状部を保持する保持部を作製して前記転写体を作製する保持部作製工程とを備え、
    前記偏光子作製工程は、
    前記転写体から前記金属線状部及び保持部を転写して前記凹凸面と一体に支持体基材を剥離する転写工程を備える
    偏光子の製造方法。
14. 前記偏光子の作成工程は、
    前記転写工程により、前記支持体基材を剥離して前記保持部に形成される前記凸条に対応する凹状溝に、金属材料を配置する金属材料の配置工程を備える
    請求項１３に記載の偏光子の製造方法。
15. ワイヤーグリッド型偏光子に係る偏光子の転写体の製造方法において、
    第１の支持体基材の表面に複数の凸条による凹凸面を作製する凹凸面作製工程と、
    前記凹凸面に金属材料を堆積する金属材料の堆積工程と、
    前記凹凸面に堆積した金属材料をエッチングして、前記凸条の頂部に、断面涙滴形状による金属線状部を作製するエッチング工程と、
    前記金属線状部に透明樹脂材を塗工して前記金属線状部を保持する保持部を作製する保持部作製工程とを備える
    偏光子の転写体の製造方法。
16. 第２の支持体基材に前記保持部を積層して前記凹凸面と一体に前記第１の支持体基材を剥離する転写工程と、
    前記転写工程により、前記第１の支持体基材を剥離して前記保持部に形成される前記凸条に対応する凹状溝に、金属材料を配置する金属材料の配置工程とを備える
    請求項１５に記載の偏光子の転写体の製造方法。

Images