(57)【要約】【課題】優れた偏光特性を示すワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに該ワイヤグリッド偏光素子を用いた画像表示性能に優れる液晶ディスプレイを提供する。【解決手段】透明基板１１上に、断面形状として矩形のベース部分と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分とからなる凸形状のラインＬ２が一定間隔で配列され、一次元格子状の凹凸となったグリッド構造層１２を形成するグリッド構造層形成工程と、グリッド構造層１２表面に対して、ドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、ラインＬ２に金属層１３を形成する金属層形成工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、
該透明基板上に、断面形状として矩形のベース部分と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分とからなる凸形状のラインが一定間隔で配列されてなるグリッド構造層と、
前記グリッド構造層表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに形成されてなる金属層と、
を備えるワイヤグリッド偏光素子。
【請求項２】
前記グリッド構造層のラインの断面形状は、以下の式（１）を満足する請求項１に記載のワイヤグリッド偏光素子。
θ＞２ａｒｃｔａｎ(ａ／２ｈ)  ・・・（１）
（θ：前記突起部分の先端を構成する斜面同士でなす角度、ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｈ：前記ラインの高さ（ｎｍ））
【請求項３】
前記グリッド構造層のラインにおける突起部分の先端が、以下の式（２）を満足するライン上面を有する請求項１に記載のワイヤグリッド偏光素子。
ｃ＜２ａ／３  ・・・（２）
（ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｃ：前記ライン上面の幅（ｎｍ））
【請求項４】
前記グリッド構造層のラインにおける突起部分の先端が、所定の曲率の曲面を有する請求項１に記載のワイヤグリッド偏光素子。
【請求項５】
透明基板上に、断面形状として矩形のベース部分と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分とからなる凸形状のラインが一定間隔で配列され、一次元格子状の凹凸となったグリッド構造層を形成するグリッド構造層形成工程と、
前記グリッド構造層表面に対して、ドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに金属層を形成する金属層形成工程と、
を有するワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項６】
前記ラインの断面形状は、以下の式（１）を満足する請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
θ＞２ａｒｃｔａｎ(ａ／２ｈ)  ・・・（１）
（θ：前記突起部分の先端を構成する斜面同士でなす角度、ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｈ：前記ラインの高さ（ｎｍ））
【請求項７】
前記グリッド構造層形成工程では、前記ラインの突起部分の先端に以下の式（２）を満足するライン上面を形成する請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
ｃ＜２ａ／３  ・・・（２）
（ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｃ：前記ライン上面の幅（ｎｍ））
【請求項８】
前記グリッド構造層形成工程では、前記ラインの突起部分の先端に所定の曲率の曲面を形成する請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項９】
前記グリッド構造層形成工程では、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いて、前記グリッド構造層を形成する請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いて断面形状が矩形のラインに成型した後、該矩形のラインの上部を逆スパッタ法によりエッチングして前記突起部分を形成する請求項９に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記金属層形成工程では、前記ラインの頂上及び側面に金属層を形成する請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記金属層形成工程では、粒子の入射角度を金属層が前記ライン間の凹部には形成されない角度とする請求項１１に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記金属層は、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕのいずれかからなる請求項５に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
【請求項１４】
透明基板と、該透明基板上に、断面形状として矩形のベース部分と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分とからなる凸形状のラインが一定間隔で配列されてなるグリッド構造層と、前記グリッド構造層表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに形成されてなる金属層と、を備えるワイヤグリッド偏光素子と、液晶セルと、バックライトユニットと、を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤグリッド構造により偏光特性を有するワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに液晶ディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（液晶ディスプレイ）は従来の陰極線管（ＣＲＴ）を用いた表示装置に比べて、低消費電力、低電圧動作、軽量、薄型といった特徴を有しており、テレビ、コンピューター、携帯をはじめとする様々な表示装置として急速に普及してきている。
【０００３】
しかしながら、液晶ディスプレイの問題点として、光の利用効率の悪さが指摘されている。これを改善すべく、利用効率向上技術として、アメリカ３Ｍ社製のＤＢＥＦ（Ｄｕａｌ  Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）と呼ばれる反射型偏光フィルムが上市されているが、光学的に異方性である高分子膜と、等方性である高分子膜を交差させることによって多層構造に製造されるのでそのコストが高く、製造工程が煩雑であった。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、ワイヤグリッド反射型偏光フィルムに関する技術が提案されている。これには、偏光フィルムを、基板層と、グリッド構造層と、グリッド構造層の一側面に積層される金属膜とから構成されるものとすることにより、大面積の偏光フィルムの大量高速製造を可能にするとしている。しかしながら、特許文献１のワイヤグリッド反射型偏光フィルムでは、目標とするワイヤグリッド特性が得られない問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２０１７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、優れた偏光特性を示すワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに該ワイヤグリッド偏光素子を用いた画像表示性能に優れる液晶ディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために提供する本発明に係るワイヤグリッド偏光素子（ワイヤグリッド偏光素子１０）は、透明基板（基板１１）と、該透明基板上に、断面形状として矩形のベース部分（ベース部分Ｓｂ）と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分（突起部分Ｓａ，Ｓａ’，Ｓａ”）とからなる凸形状のライン（ラインＬ２）が一定間隔で配列されてなるグリッド構造層（グリッド構造層１２）と、前記グリッド構造層表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに形成されてなる金属層（金属層１３）と、を備える（図１（ｅ），図２〜図４）。
【０００８】
ここで、前記グリッド構造層のラインの断面形状は、以下の式（１）を満足することが好ましい。
θ＞２ａｒｃｔａｎ(ａ／２ｈ)  ・・・（１）
（θ：前記突起部分の先端を構成する斜面同士でなす角度、ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｈ：前記ラインの高さ（ｎｍ））
【０００９】
また、前記グリッド構造層のラインにおける突起部分の先端が、以下の式（２）を満足するライン上面を有することが好ましい（図３）。
ｃ＜２ａ／３  ・・・（２）
（ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｃ：前記ライン上面の幅（ｎｍ））
あるいは、前記グリッド構造層のラインにおける突起部分の先端が、所定の曲率の曲面を有するとよい（図４）。
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造方法は、透明基板（基板１１）上に、断面形状として矩形のベース部分（ベース部分Ｓｂ）と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分（突起部分Ｓａ，Ｓａ’，Ｓａ”）とからなる凸形状のライン（ラインＬ２）が一定間隔で配列され、一次元格子状の凹凸となったグリッド構造層（グリッド構造層１２）を形成するグリッド構造層形成工程（図１（ａ）〜（ｃ））と、前記グリッド構造層表面に対して、ドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに金属層（金属層１３）を形成する金属層形成工程（図１（ｄ））と、を有する（図１，図２〜図４）。
【００１１】
ここで、前記ラインの断面形状は、以下の式（１）を満足することが好ましい。
θ＞２ａｒｃｔａｎ(ａ／２ｈ)  ・・・（１）
（θ：前記突起部分の先端を構成する斜面同士でなす角度、ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｈ：前記ラインの高さ（ｎｍ））
【００１２】
また、前記グリッド構造層形成工程では、前記ラインの突起部分の先端に以下の式（２）を満足するライン上面を形成することが好ましい（図３）。
ｃ＜２ａ／３  ・・・（２）
（ａ：前記ライン底面の幅（ｎｍ）、ｃ：前記ライン上面の幅（ｎｍ））
あるいは、前記グリッド構造層形成工程では、前記ラインの突起部分の先端に所定の曲率の曲面を形成するとよい（図４）。
【００１３】
また、前記グリッド構造層形成工程では、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いて、前記グリッド構造層を形成することが好ましい。
このとき、前記熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いて断面形状が矩形のラインに成型した後、該矩形のラインの上部を逆スパッタ法によりエッチングして前記突起部分を形成するとよい。
【００１４】
また、前記金属層形成工程では、前記ラインの頂上及び側面に金属層を形成することが好ましい。
さらに、前記金属層形成工程では、粒子の入射角度を金属層が前記ライン間の凹部には形成されない角度とすることが好適である。
【００１５】
また、前記金属層は、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕのいずれかからなることが好ましい。
【００１６】
前記課題を解決するために提供する本発明に係る液晶ディスプレイ（液晶ディスプレイ１００）は、透明基板と、該透明基板上に、断面形状として矩形のベース部分と先端を構成する斜面同士でなす角度が鋭角である突起部分とからなる凸形状のラインが一定間隔で配列されてなるグリッド構造層と、前記グリッド構造層表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、前記ラインに形成されてなる金属層と、を備えるワイヤグリッド偏光素子（ワイヤグリッド偏光素子１０）と、液晶セル（液晶セル４０）と、バックライトユニット（バックライトユニット５０）と、を備える（図７）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のワイヤグリッド偏光素子によれば、従来のワイヤグリッド偏光素子よりも金属層が理想的なワイヤグリッド構造となるので、優れた偏光特性が得られる。
また、本発明のワイヤグリッド偏光素子の製造方法によれば、金属層のライン配列方向の成長を抑制できるので、偏光特性の優れたワイヤグリッド偏光素子を簡便な方法で再現性よく製造することができる。
また、本発明の液晶ディスプレイによれば、偏光特性に優れた本発明のワイヤグリッド偏光素子を用いるので、画像表示性能に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明者らは、透明基板上に、断面形状が矩形の凸形状のラインを、一定間隔で配列してグリッド構造層（凹凸ストライプ、または一次元格子状（微細ストライプパターン）の凹凸を有するグリッド構造層ともいう）とした従来の構成の基板を用い、該グリッド構造層のラインに対してラインの短手方向である左右両側から金属粒子を斜めから入射させてラインの頂上付近に金属層を形成してワイヤグリッド偏光素子を試作したところ、偏光特性のうち、Ｐ偏光透過率がよくないことがわかった。またその原因は、斜め成膜法によりラインの凸部の上面から金属層が前記粒子の入射方向に成長し、隣接するライン同士それぞれの金属層が近接することにより、ライン間の空隙が狭くなることによるものであった。また、透過率を改善するために金属層の膜厚を薄くすると、今度は偏光度が悪くなる傾向を示した。
発明者らは、これらの知見に基づき、ワイヤグリッド偏光素子の偏光特性を改善すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１９】
以下に、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに液晶ディスプレイについて説明する。なお、本発明を図面に示した実施形態をもって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の態様に応じて適宜変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００２０】
図１は、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造方法を示す工程図である。以下、図１に従って、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造手順を説明する。
（Ｓ１１）塗膜形成工程
表面を清浄化した基板１１の表面上に、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を塗布する。塗膜１２ｊの厚みに特に制約はないが、例えば５００ｎｍ〜１０μｍ程度の厚みとする（図１（ａ））。
【００２１】
ここで、基板１１は、使用帯域の光（可視光域）に対して透明な板状のガラス、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）,ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）,ポリカーボネート（ＰＣ）,ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）,トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）のいずれかの樹脂からなる樹脂フィルムである。あるいは、吸水率がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）,ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）,ポリカーボネート（ＰＣ）,ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）,トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）よりも小さい非晶性ポリオレフィンからなる高分子プラスチックフィルムとしてもよい。
【００２２】
この非晶性ポリオレフィンとは、脂環族構造を入れて耐熱性を高め非晶性にしたポリオレフィンであり、透明性が高くまた吸水率が低い。また、非晶性ポリオレフィンは、構造上大きく２つに分類することができ、一つは環状オレフィンを開環重合した後、生成した主鎖の二重結合を水素添加することにより得られるもので、日本ゼオン（株）製の商品名「ＺＥＯＮＥＸ」、「ＺＥＯＮＯＲ」、ＪＳＲ（株）製の商品名「ＡＲＴＯＮ」等の樹脂がある。もう一つは環状オレフィンをエチレンとビニル型共重合させて得られるものであり、商業化されているものとして三井化学（株）製の商品名「ＡＰＥＬ」、ＴＩＣＯＮＡ社製の商品名「ＴＯＰＡＳ」等がある。
【００２３】
また、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂は、微細パターンの成型が可能なアクリル、ポリカーボネート、ポリウレタンのいずれかの樹脂からなることが好ましく、例えば東洋合成製ＰＡＫ−０１（紫外線硬化性アクリル樹脂）が挙げられる。
【００２４】
（Ｓ１２）ナノインプリント工程
一次格子状の凹凸パターン（微細ストライプパターン）を有する石英からなるモールドｍを塗膜１２ｊに押し当てる（図１（ｂ））。ついで塗膜１２ｊについて、加熱または紫外線照射して硬化させ、モールドｍの凹凸を転写する。これにより、基板１１の表面に断面形状が矩形のラインＬ１を、一定間隔で配列した一次格子状の凹凸パターンが形成された樹脂層１２ｋが形成される。該凹凸パターンは偏光素子としての使用帯域以下の周期となっている。
【００２５】
（Ｓ１３）逆スパッタ工程
つぎに、断面形状が矩形のラインＬ１の上部を逆スパッタ法によりエッチングを行う（図１（ｃ））。逆スパッタ法によるエッチングとは、例えばスパッタリング装置において基板をクリーニングするために行うＡｒガスを用いたスパッタエッチング（Ａｒボンバードメント）である。なお、このときスパッタリング法によりラインＬ１の表面にテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂の皮膜を設けた後に逆スパッタ法によるエッチングを行うと、この皮膜がエッチングのバッファとして作用し、ラインＬ２の先端部分の角度が鋭角になりやすく好適である。なお、逆スパッタ条件として例えば逆スパッタ時間や投入パワーを調整して、ラインＬ２の突起部分の形状を変化させることができる。
【００２６】
ステップＳ１３の処理により、ラインＬ１は先端部分が先細った凸形状のラインＬ２となり、該ラインＬ２が基板１１上に一定間隔で配列されたグリッド構造層１２となる。
【００２７】
図２に、ラインＬ２の断面構成例（１）を示す。
ラインＬ２は、その断面形状として矩形のベース部分Ｓｂと、先端を構成する斜面同士でなす角度θが鋭角である突起部分Ｓａと、が一体となった凸形状となっている。すなわち、ベース部分Ｓｂは、ラインＬ２の高さ方向における下側（基板１１側）の部分であって、ステップＳ１３の逆スパッタ法によるエッチングがほとんど行われずモールドｍで形成されたままの形状（断面形状が矩形）を呈している。また、突起部分Ｓａは、ラインＬ２の高さ方向における上側（グリッド構造層１２の表面側）の部分であって、ステップＳ１３の逆スパッタ法によるエッチングが行われた部分であり、先端が鋭角の三角形を呈している。
【００２８】
また、ラインＬ２の断面形状は、以下の式（１）を満足することが好ましい。これにより、つぎのステップで形成される金属層１３のラインＬ２上における形状が整えられる結果、隣接するラインＬ２上の金属層１３同士の間隔を従来よりも広くすることができる。
【００２９】
θ＞２ａｒｃｔａｎ(ａ／２ｈ)  ・・・（１）
（θ：突起部分Ｓａの先端を構成する斜面同士でなす角度、ａ：ラインＬ２底面の幅（ｎｍ）、ｈ：ラインＬ２の高さ（ｎｍ））
【００３０】
図３に、ラインＬ２の断面構成例（２）を示す。
図３のラインＬ２では、前記式（１）を満足しつつ、ラインＬ２の突起部分Ｓａ’の先端に以下の式（２）を満足するライン上面Ｓａ１を形成しており、突起部分Ｓａ’は上辺が短い台形を呈している。図２のような突起部分の先端（頂部）が尖った断面形状では逆スパッタエッチングのばらつきによりラインＬ２の頂部の高さや位置が一定しなくなる可能性があるが、図３の構成であればエッチングにばらつきがあってもラインＬ２の頂部の高さや位置が安定し易い。
【００３１】
ｃ＜２ａ／３  ・・・（２）
（ａ：ラインＬ２底面の幅（ｎｍ）、ｃ：ライン上面Ｓａ１の幅（ｎｍ））
【００３２】
図４に、ラインＬ２の断面構成例（３）を示す。
図４のラインＬ２では、前記式（１）を満足しつつ、ラインＬ２の突起部分Ｓａ”の先端に所定の曲率（曲率半径ｒ）の曲面Ｓａ２を形成している。この形状によっても逆スパッタエッチングにばらつきがあってもラインＬ２の頂部の高さや位置が安定し易い。
【００３３】
なお、グリッド構造層１２の凹凸形状は、基板１１の主面と平行な一方向（吸収軸Ｙ方向）に延びるように基板１１の主面上に形成されたラインＬ２が、基板１１の吸収軸Ｙ方向と直交する方向（ラインＬ２の配列方向、透過軸Ｘ方向）に可視光域の波長よりも小さいピッチで周期的に形成されてなるものである。またこれに伴い、ラインＬ２間の凹部１２ｂは断面形状が矩形となり、基板１１の主面と平行な一方向（吸収軸Ｙ方向）に延びる溝となる。なお、凹部１２ｂの底面は基板１１の表面が露出した状態でもよいし、グリッド構造層１２の底面であってもよい。この凹凸形状は、つぎの工程で形成される金属層１３をワイヤグリッド状に形成するために設けられるものである。
【００３４】
また、ラインＬ２のベース部分Ｓｂの断面形状を矩形としているが、突起部分Ｓａ，Ｓａ’，Ｓａ”を支持しライン幅ａが確保できるものであればその断面形状はとくに限定されるものではない。
【００３５】
以下に、グリッド構造層１２の凹凸形状のライン底面の幅ａ、ピッチｂ、ライン底面の幅ａ／ピッチｂ、ラインＬ２高さｈ、突起部分Ｓａの先端を構成する斜面同士でなす角度（先端角度）θの例を示す。
ライン底面の幅ａ；５ｎｍ〜１０００ｎｍ
ピッチｂ；１０ｎｍ〜２０００ｎｍ
ライン底面の幅ａ／ピッチｂ；０．１〜０．９
ラインＬ２高さｈ；１０ｎｍ〜１０００ｎｍ
先端角度θ；０〜９０°（０°，９０°は含まず）
【００３６】
（Ｓ１４）金属層形成工程
ワイヤグリッド構造層１２の表面に対して、金属粒子が所定の角度で斜めに入射する斜めスパッタ成膜あるいは真空蒸着を行い（図１（ｄ）））、ラインＬ２上に金属膜１３を形成する。
【００３７】
図５に、本発明の金属層１３を形成するための斜めスパッタ成膜の様子を示す。なお、スパッタリングの方式はイオンビームスパッタ、マグネトロンスパッタなどいずれの方式のものでもよい。
【００３８】
図５において、Ｍは開口部Ｍ１，Ｍ２を有し、グリッド構造層１２を有する基板１１を遮蔽するマスク、Ｔは金属層組成からなるターゲットである。ここで開口部Ｍ１，Ｍ２はラインＬ２の長手方向に沿って延びるスリット状の穴である。なお、スパッタ機構は省略している。また、図５ではターゲットＴが基板１１（グリッド構造層１２）に対して移動するように記載しているが、ターゲットＴを固定してターゲットＴが基板１１（グリッド構造層１２）及びマスクＭを移動させるようにしてもよい。
【００３９】
金属層１３の形成に当たっては、まずターゲットＴがグリッド構造層１２を有する基板１１対して相対的に移動され位置Ｐ１に配置され、斜めスパッタ成膜が行われる。このとき、ターゲットＴからのスパッタされた金属粒子はマスクＭの開口部Ｍ１を通過してグリッド構造層１２にラインＬ２の短手方向（基板１１の吸収軸Ｙ方向と直交する方向（透過軸Ｘ方向））から所定の角度＋α（αは基板１１（グリッド構造層１２）の法線に対してなす角である。）で入射するようになっている。これにより、グリッド構造層１２のラインＬ２の一側面に金属粒子が入射して金属層１３の一部が形成される。ついで、ターゲットＴがグリッド構造層１２を有する基板１１対して相対的に移動され位置Ｐ２に配置され、斜めスパッタ成膜が行われる。このとき、ターゲットＴからのスパッタされた金属粒子はマスクＭの開口部Ｍ２を通過してグリッド構造層１２にラインＬ２の短手方向から所定の角度−αで入射するようになっている。これにより、グリッド構造層１２のラインＬ２の他方の側面に金属粒子が入射して金属層１３の残りが形成される。
なお、ラインＬ２の両側面に金属層１３を形成するのは、一方の側面だけに金属層１３を形成すると熱や膜応力の影響により樹脂からなるラインＬ２が変形する現象を防止するためである。
【００４０】
また、金属層１３を構成する材料（ターゲット材料）としては、ワイヤグリッド偏光フィルム１０として使用帯域に応じて適切な材料が選択される必要がある。すなわち、金属材料がこれを満たす材料であり、具体的には金属材料として、Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｅ，Ｓｎ単体もしくはこれらを含む合金が挙げられる。このうち、ＡｌやＡｇなど、可視光の全波長領域にわたって反射率の優れる金属材料が望ましい。とくに、Ａｌ，Ａｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕのいずれかからなることが好適である。
【００４１】
これにより、ワイヤグリッド構造の金属層１３が形成される（ワイヤグリッド偏光素子１０の完成（図１（ｅ））。
【００４２】
図６に、ワイヤグリッド偏光素子１０の要部断面図を示す。
金属層１３は、グリッド構造層１２のラインＬ２の頂上及び側面に設けられている。これにより、基板１１の主面と平行な一方向（吸収軸Ｙ方向）に該金属層１３がワイヤグリッド状（線状あるいは帯状）に配列されてなるものである。このとき、金属層１３はラインＬ２の頂上のみではなく、側面にも設ける必要がある。すなわち、凹部１２ｂからラインＬ２の側面における金属層１３の最も低い位置までの高さをｅ、ライン高さをｈとすると、ｈ＞ｅ（ｅ≠０）の関係となる。
【００４３】
このときの金属層１３の膜厚は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、金属層１３の膜厚ｄは、ラインＬ２の突起部分Ｓａの頂上からその直上の金属層１３の表面までの距離をいう。
【００４４】
また、金属層１３は、グリッド構造層１２の凹部１２ｂには形成されていないことが好ましい。これは、前記金属層形成工程においてグリッド構造層１２に対して斜めに入射する金属粒子の入射角度を金属層１３がラインＬ２間の凹部１２ｂには形成されない角度としていることにより達成可能である。詳しくは、図５において、位置Ｐ１，Ｐ２のいずれのターゲット位置においても角度αは、以下の式（３）を満足するように調整される。
【００４５】
α＜ａｒｃｔａｎ（（ｂ−ａ／２）ｈ）  ・・・（３）
（ａ：ラインＬ２底面の幅（ｎｍ）、ｂ：ラインＬ２のピッチ、ｈ：ラインＬ２の高さ（ｎｍ））
【００４６】
このように、グリッド構造層１２において一定間隔で規則的に設けられた複数のラインＬ２それぞれに金属層１３が形成されることにより、金属層１３の形成パターンが縞状（一次格子状）となりワイヤグリッド構造を呈する。また、隣接する金属層１３の間隔は、ラインＬ２の先端が鋭角になっていることにより金属層１３が基板１１の吸収軸Ｙ方向と直交する方向（透過軸Ｘ方向）に異常に成長することが抑制されるため、ラインＬ２のピッチｂでコントロールすることが可能である。この金属層１３の形成パターン（微細ストライプパターン）としては、可視光領域を４００ｎｍ〜７００ｎｍとすると、金属層１３の線あるいは帯（グリッド）の周期が少なくとも２００ｎｍ以下であるときに、ある程度の偏光特性を期待することができる。このとき、既存の偏光フィルムと同一、あるいはより優秀な性能を得るためには、１００ｎｍ台（１００〜１９９ｎｍ）の周期を有する金属グリッドであることが望ましい。
【００４７】
以上の構成とすることにより、ワイヤグリッド偏光フィルム１０は、可視光域で所望のワイヤグリッド特性を従来よりも安定して示すものとなる。
【００４８】
次に、本発明に係る液晶ディスプレイについて以下に説明する。
図７は、本発明に係る液晶ディスプレイの構成を示す概略断面図である。
図７に示すように、液晶ディスプレイ１００は、構造は従来公知のものであり、偏光フィルムとして２つの本発明のワイヤグリッド偏光素子１０を用いるものである。すなわち、第１のワイヤグリッド偏光素子１０と、液晶セル４０と、第２のワイヤグリッド偏光素子１０と、バックライトユニット５０と、をこの順番で配置したものである。
【００４９】
ここで、液晶セル４０は、液晶シャッターとして機能するものであれば特に限定されず、使用可能なものを適宜用いる。例えば、対向配置された少なくとも一方の内面に透明電極を有する一対の基板と該基板間に挟持された液晶層とからなるものが挙げられる。液晶層としては例えばツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶あるいは強誘電性液晶を用いてもよい。また、液晶の駆動方式については特に限定しない。
【００５０】
バックライトユニット５０は、液晶ディスプレイの光源として従来公知のものでよく、Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）やＣｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐｓ（ＣＣＦＬ）の光源５１と拡散板５２を組み合わせたもの、あるいは導光板を用いたサイドライトやＥＬランプなどの面光源となる照明装置であればよい。
【００５１】
液晶ディスプレイ１００では、ワイヤグリッド特性に優れるワイヤグリッド偏光素子１０を用いているので、信頼性が高く、大型化が可能となる。
【実施例】
【００５２】
本発明に係るワイヤグリッド偏光素子を作製した例を以下に説明する。
（実施例１）
図１に示す手順に従って本発明のワイヤグリッド偏光素子１０を試作した。
（Ｓ２１）  基板１１として日本ゼオン（株）製の「ＺＥＯＮＯＲ」フィルムを用い、表面を清浄化した該基板１１の表面上に、東洋合成製ＰＡＫ−０１（紫外線硬化性アクリル樹脂）を塗布して塗膜１２ｊとした（図１（ａ））。
（Ｓ２２）  一次格子状の凹凸パターンを有する石英からなるモールドｍを塗膜１２ｊに押し当てて（図１（ｂ））、紫外線照射して塗膜１２ｊを硬化させ、モールドｍの凹凸を転写した。このときのラインＬ１の幅ａ＝１００ｎｍ、ピッチｂ＝２００ｎｍ、ラインＬ１の高さｈ＝１００ｎｍであった。
（Ｓ２３）  つぎに、スパッタリング法によりラインＬ１の表面に厚み１００ｎｍのテフロン（登録商標）の皮膜を設けた後に逆スパッタ法によるエッチングを行った。このときの逆スパッタ条件は、使用ガスＡｒ、全圧０．１Ｐａ、投入電力５００Ｗ、逆スパッタ時間９分とした。これにより、ラインＬ１の上部がエッチングされて、図２に示すような角度θが４０°で先端が尖った突起部分Ｓａと高さ１００ｎｍのベース部分Ｓｂを有する高さｈ２００ｎｍ、幅ａ１００ｎｍのラインＬ２が形成された。
（Ｓ２４）  図５に示す構成のイオンビームスパッタ装置において、ワイヤグリッド構造層１２の表面に対して、金属粒子が所定の角度で斜めに入射する斜めスパッタ成膜を行い（図１（ｄ）））、ラインＬ２上に金属膜１３を形成した。このとき、ターゲットＴの組成をＡｌ１ｗｔ％−Ｓｉ０．５ｗｔ％−Ｃｕ９２〜９３ｗｔ％、α＝４０〜６０°、ターゲットＴ−開口部Ｍ１，Ｍ２の距離１０ｃｍとして、使用ガスＡｒ、全圧０．１Ｐａ、投入電力５００Ｗで、ターゲットＴが位置Ｐ１，Ｐ２に１分間に６回の頻度でくるように基板１１（グリッド構造層１２）及びマスクＭを移動させてスパッタ成膜した。このときの金属層１３の膜厚ｄは４０ｎｍであった。
以上の条件で試作したサンプルを実施例１のサンプルとした。
【００５３】
また、前記ステップＳ２３を省略してラインＬ１上に金属層１３を形成し、それ以外の条件は実施例１と同じとしたものを比較例１のワイヤグリッド偏光素子サンプルとした。
【００５４】
図８に、実施例１、比較例１のサンプルの金属層周辺の断面状態を観察した結果を示す。図８（ａ）が実施例１のサンプル、図８（ｂ）が比較例１のサンプルの断面ＳＥＭ写真である。
図８（ａ）の実施例１では、金属層１３がラインＬ２の頂上及び両側面に均等に形成されており、金属層１３が最も厚い部分はラインＬ２の頂上部分であった。その結果、隣接するラインＬ２の金属層１３同士の間（Ｘ方向の間隔）に十分な空隙が確保されている。また、ラインＬ２の両側面に均等に金属層１３が成膜され、ラインＬ２の下部側面及び凹部１２ｂには形成されていなかった。
【００５５】
これに対して、図８（ｂ）の比較例１では、ラインＬ１のライン上面に集中して金属層１３が形成されており、とくにライン上面から金属層１３がスパッタ成膜の際の金属粒子の入射方向に成長していた。比較例１でのライン上面における金属粒子の入射方向に対応する金属層１３の厚みは５０ｎｍであった。その結果、隣接するラインＬ１の金属層１３同士が近接し、該金属層１３同士の間の空隙（Ｘ方向の間隔）が狭くなっていた。
【００５６】
つぎに、得られたサンプルについて、可視光波長領域におけるＰ偏光反射率、Ｐ偏光透過率、Ｓ偏光反射率、Ｓ偏光透過率を測定した。また、Ｐ偏光透過率Ｔｐ、Ｓ偏光透過率Ｔｓとして、下記の式（４）に従って偏光度を求めた。
実施例１のサンプルの結果として、図９（ａ）に光学特性測定結果、図９（ｂ）に偏光度を示す。また、比較例１のサンプルの結果として、図１０（ａ）に光学特性測定結果、図１０（ｂ）に偏光度を示す。
【００５７】
偏光度=(（（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ））×１００  ・・・（４）
【００５８】
通常、金属層１３の膜厚が薄くなればＰ偏光透過率が増加するとともにＳ偏光透過率も増加するため、偏光度は低下する。ここで、実施例１の金属層１３の膜厚（４０ｎｍ）は比較例１（５０ｎｍ）よりも薄いため、実施例１の偏光度は比較例１よりも低下するとも考えられたが、図９（ｂ）に見られるように実施例１の偏光度は比較例１（図１０（ｂ））と同程度に良好な偏光度が維持されていた。これは、実施例１では隣接するラインＬ２の金属層１３同士の間（Ｘ方向の間隔）に十分な空隙が確保され、実施例１の光学特性（図９（ａ））として比較例１（図１０（ｂ））よりもＰ偏光反射率が減少し、Ｐ偏光透過率が増加したことによるものである。
本発明は、様々な寸法のグリッド構造層１２に適用可能であるが、（ライン底面の幅ａ／ピッチｂ）＜０．５となるようなピッチの狭い場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造手順を示す工程図である。
【図２】グリッド構造層の構成例（１）を示す断面図である。
【図３】グリッド構造層の構成例（２）を示す断面図である。
【図４】グリッド構造層の構成例（３）を示す断面図である。
【図５】斜めスパッタ成膜の構成を示す概略図である。
【図６】本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の要部構成を示す断面図である。
【図７】本発明に係る液晶ディスプレイの構成を示す断面概略図である。
【図８】実施例１、比較例１のサンプルの金属層周辺の断面状態を観察した結果を示す図である。
【図９】実施例１のサンプルの光学特性及び偏光度を示す図である。
【図１０】比較例１のサンプルの光学特性及び偏光度を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・ワイヤグリッド偏光素子、１１・・・基板、１２・・・グリッド構造層、１２ｊ・・・塗膜、１２ｋ・・・樹脂層、１２ｂ・・・凹部、１３・・・金属層、４０・・・液晶セル、５０・・・バックライトユニット、５１・・・光源、５２・・・拡散板、１００・・・液晶ディスプレイ、Ｌ１，Ｌ２・・・ライン、ｍ・・・モールド、Ｍ・・・マスク、Ｍ１，Ｍ２・・・開口部、Ｓａ，Ｓａ’，Ｓａ”・・・突起部分、Ｓａ１・・・ライン上面、Ｓａ２・・・曲面、Ｓｂ・・・ベース部分、Ｔ・・・ターゲット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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【図８】
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