(57)【要約】【課題】変形・倒壊が防止されるとともに、良好な光学特性を維持することができるワイヤグリッド偏光子とその製造方法、カラーフィルタ基板、表示装置を提供する。【解決手段】平面視で格子状パターンを囲む領域に格子状パターン以上の高さを有するスペーサ構造体を備え、平面視で格子状パターンを含む領域に、スペーサ構造体の頂上部と固定された、可視光に対して透明な透明性保護材を備えるワイヤグリッド偏光子とし、好ましくは、透明性基材とスペーサ構造体と透明性保護材とは、シール材により封止されているワイヤグリッド偏光子とその製造方法、カラーフィルタ基板、表示装置とする。【選択図】図１
2019090873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光に対して透明な透明性基材と、前記透明性基材上に可視光波長よりも小さい周期で配列され、前記配列方向と直交する方向に延在する金属性の凸部を有する格子状パターンを備えるワイヤグリッド偏光子であって、
平面視で前記格子状パターンを囲む領域に前記格子状パターン以上の高さを有するスペーサ構造体を備え、
平面視で前記格子状パターンを含む領域に、前記スペーサ構造体の頂上部と固定された、可視光に対して透明な透明性保護材を備えることを特徴とするワイヤグリッド偏光子。
【請求項２】
前記透明性基材と前記スペーサ構造体と前記透明性保護材とは、シール材により封止されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤグリッド偏光子。
【請求項３】
前記透明性基材、前記スペーサ構造体、前記透明性保護材、及び前記シール材により形成される閉空間は、窒素若しくは希ガス、若しくはそれらの混合ガスからなる不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤグリッド偏光子。
【請求項４】
次の工程１）〜３）を含むことを特徴とするワイヤグリッド偏光子の製造方法。
１）透明性基材上にワイヤグリッド偏光子の金属性の凸部を有する格子状パターンを形成する工程。
２）平面視で前記格子状パターンを囲む領域に前記格子状パターン以上の高さを有するスペーサ構造体を形成する工程。
３）平面視で前記格子状パターンを含む領域に、前記スペーサ構造体の頂上部と固定するように、可視光に対して透明な透明性保護材を形成する工程。
【請求項５】
さらに次の工程４）を含むことを特徴とする請求項４に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
４）前記透明性基材と前記スペーサ構造体と前記透明性保護材とを、シール材により封止する工程。
【請求項６】
前記シール材により封止する工程を、窒素若しくは希ガス、若しくはそれらの混合ガスからなる不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする請求項５に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤグリッド偏光子と、カラーフィルタ基板と、液晶層と、ＴＦＴアレイ基板を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤグリッド偏光子を備えることを特徴とする偏光板一体型カラーフィルタ基板。
【請求項９】
請求項８に記載の偏光板一体型カラーフィルタ基板と、液晶層と、ＴＦＴアレイ基板を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤグリッド偏光子とその製造方法、及び前記ワイヤグリッド偏光子を備えたカラーフィルタ基板、並びに前記ワイヤグリッド偏光子若しくは前記カラーフィルタ基板を備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像表示装置では、偏光子を使用する構成が種々提案されている。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み込んだ液晶セルの両面側に直線偏光板が配置されて液晶表示パネルが形成される。また、液晶表示パネルのバックライト側に特定の偏光成分の反射率が高い直線偏光板を配置して、バックライトの利用効率を向上する工夫が図られている。さらに、有機ＥＬ表示装置などでは、直線偏光板と１／４波長板とを積層した円偏光板を画像表示パネルの視認面側に配置することにより、外光の反射防止の機能を付与している。
【０００３】
前記のような偏光子には、通常ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）にヨウ素等を含浸させた後、延伸させて一方向に引き延ばして形成される吸着配向型偏光板が用いられているが、耐熱性や厚み、及び光の利用効率の観点から、吸着配向型偏光板に代わる偏光板が検討されている。その代表的な例として、アルミニウムなどの金属膜をエッチング等で格子状にパターニングして形成されたワイヤグリッド偏光子を用いる表示装置が提案されている（例えば特許文献１、２、３）。  
【０００４】
ワイヤグリッド（ＷＧ）偏光子は、使用波長域に対して透明なガラスやフィルムなどの透明性基材上にアルミニウムなどの金属膜のグリッド（格子）状パターンを形成した構造からなり、グリッド周期を波長よりも十分小さくすることで、電場の振動方向がグリッドの長手方向（延在方向）に垂直なＴＭ波成分（ＴＭ偏光）を透過し、平行なＴＥ波成分（ＴＥ偏光）を反射する偏光子となる。従って、ＴＭ光透過率が高く、
消光比＝ＴＭ光透過率／ＴＥ光透過率
が大きいことがワイヤグリッド偏光子に第一に必要な光学特性である。
【０００５】
図１１に、ワイヤグリッド偏光子２６、２８を備える従来の液晶表示装置５００の例を示す。液晶表示装置５００は、カラーフィルタ基板５０と、透明性基材２１の片面にＴＦＴアレイと画素電極を少なくとも含むＴＦＴアレイ部２４を具備したＴＦＴアレイ基板７０とが、液晶組成物を封入した液晶層１５を介して貼り合わせられている。さらにワイヤグリッド偏光子２６、２８がカラーフィルタ基板５０の視認面側、及びＴＦＴアレイ基板７０のバックライト側にそれぞれ接着層２５、２７を介して貼り合わせられている（尚、ワイヤグリッド偏光子２６、２８の透明性基材は図示を略している）。ワイヤグリッド偏光子２８はワイヤグリッド偏光子２６を上下反転し、さらにＸ−Ｙ平面で９０度回転したものである。
【０００６】
上記のように、ワイヤグリッド偏光子は、光の波長よりも短い周期で、格子状の金属膜パターンが形成されるが、金属膜パターンの厚みは、偏光子として十分な特性を持たせるために、パターンの周期よりも高く形成される必要がある。そのため手で触れたり、空気や水の外圧が掛かった場合、非常に脆く、変形・倒壊しやすいことが課題となっている。
【０００７】
また、ワイヤグリッド偏光子は、格子状の金属膜パターンの開口部（スペース部）の幅が光の波長以下と非常に狭いため、パターン端部に液状汚れが付着すると、パターンの凹凸による毛細管現象により、開口部内を拡散し、ワイヤグリッド偏光子の光学特性を低下
させることが知られている。しかしながら、特許文献１、２、３には、変形・倒壊防止に関する記載や、ワイヤグリッド偏光子を液状汚れから保護し光学特性を維持する記載は見られない。
【０００８】
ところで近年、スマートフォンやタブレットなどの携帯機器で、表示装置の視認面側にタッチパネル機能を付加した構成が一般的になりつつある。タッチパネルは、指などのポインターの接触による入力手段として用いられ、タッチパネルのポインターの検出は、そのタッチ部分での静電容量変化により行われる方式が主流となっている。
【０００９】
前記のような携帯型の表示装置は、薄型化、軽量化することが求められており、各部材の一体化が進められている。例えば、タッチセンシング機能を液晶セル内に備えるインセル方式は近年積極的に採用されている。
【００１０】
さらなる薄型化、軽量化のために、カラーフィルタ基板及び／又はＴＦＴアレイ基板と偏光板を一体化する表示装置の提案がなされている（例えば特許文献４）。このように偏光板を一体化する表示装置においては、耐熱性が高く、液晶表示装置の成膜プロセスにも耐えることからワイヤグリッド偏光子が用いられる。
【００１１】
しかしながら、特許文献４をはじめ、従来のワイヤグリッド偏光子を用いる偏光板一体型表示装置の提案においても、ワイヤグリッド偏光子の変形・倒壊防止や、保護による良好な光学特性の維持という観点から、ワイヤグリッド偏光子及びカラーフィルタ基板並びに表示装置の構造が好適化されているとはいえないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４９８５０５９号公報
【特許文献２】特開２００７−１０２１７４号公報
【特許文献３】特開２００７−１７５０１号公報
【特許文献４】特開２００９−４２３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、変形・倒壊が防止されるとともに、良好な光学特性を維持することができるワイヤグリッド偏光子とその製造方法、及び前記ワイヤグリッド偏光子を備えたカラーフィルタ基板、並びに前記ワイヤグリッド偏光子若しくは前記カラーフィルタ基板を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、可視光に対して透明な透明性基材と、前記透明性基材上に可視光波長よりも小さい周期で配列され、前記配列方向と直交する方向に延在する金属性の凸部を有する格子状パターンを備えるワイヤグリッド偏光子であって、
平面視で前記格子状パターンを囲む領域に前記格子状パターン以上の高さを有するスペーサ構造体を備え、
平面視で前記格子状パターンを含む領域に、前記スペーサ構造体の頂上部と固定された、可視光に対して透明な透明性保護材を備えることを特徴とするワイヤグリッド偏光子としたものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記透明性基材と前記スペーサ構造体と前記透明性保護材と
は、シール材により封止されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤグリッド偏光子としたものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記透明性基材、前記スペーサ構造体、前記透明性保護材、及び前記シール材により形成される閉空間は、窒素若しくは希ガス、若しくはそれらの混合ガスからなる不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項２に記載のワイヤグリッド偏光子としたものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、次の工程１）〜３）を含むことを特徴とするワイヤグリッド偏光子の製造方法としたものである。
１）透明性基材上にワイヤグリッド偏光子の金属性の凸部を有する格子状パターンを形成する工程。
２）平面視で前記格子状パターンを囲む領域に前記格子状パターン以上の高さを有するスペーサ構造体を形成する工程。
３）平面視で前記格子状パターンを含む領域に、前記スペーサ構造体の頂上部と固定するように、可視光に対して透明な透明性保護材を形成する工程。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、さらに次の工程４）を含むことを特徴とする請求項４に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法としたものである。
４）前記透明性基材と前記スペーサ構造体と前記透明性保護材とを、シール材により封止する工程。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記シール材により封止する工程を、窒素若しくは希ガス、若しくはそれらの混合ガスからなる不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする請求項５に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法としたものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤグリッド偏光子と、カラーフィルタ基板と、液晶層と、ＴＦＴアレイ基板を備えることを特徴とする表示装置としたものである。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のワイヤグリッド偏光子を備えることを特徴とする偏光板一体型カラーフィルタ基板としたものである。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の偏光板一体型カラーフィルタ基板と、液晶層と、ＴＦＴアレイ基板を備えることを特徴とする表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ワイヤグリッド偏光子の機械的、化学的な耐性が向上し、変形・倒壊が防止されるとともに、液状汚れの侵入が防止されること等により良好な光学特性を維持することができるワイヤグリッド偏光子とその製造方法、及び前記ワイヤグリッド偏光子を備えたカラーフィルタ基板、並びに前記ワイヤグリッド偏光子若しくは前記カラーフィルタ基板を備えた表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のワイヤグリッド偏光子の第１実施形態を示す（ａ）模式断面図、（ｂ）模式平面図である。
【図２】本発明のワイヤグリッド偏光子の第２実施形態を示す模式断面図である。
【図３】本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法に係り、平面視で金属膜パターンを囲む領域にスペーサ構造体を形成する工程の例を示す模式図（斜視図）である。
【図４】本発明の第２実施形態のワイヤグリッド偏光子の製造方法に係り、平面視で金属膜パターンを含む領域に保護材を形成する工程とシール材による封止工程を一括して行う例を示す模式図（斜視図）である。
【図５】本発明のワイヤグリッド偏光子を備えた本発明の表示装置の第１例を示す模式断面図である。
【図６】本発明のワイヤグリッド偏光子を備えた本発明の表示装置の第２例を示す模式断面図である。
【図７】本発明のカラーフィルタ基板の第１例と、それを備えた本発明の表示装置の第３例を同時に示す模式断面図である。
【図８】本発明のカラーフィルタ基板の第２例と、それを備えた本発明の表示装置の第４例を同時に示す模式断面図である。
【図９】表示装置の視認側のワイヤグリッド偏光子における格子状パターンを形成する工程の例を示す模式断面図である。
【図１０】表示装置のバックライト側のワイヤグリッド偏光子における格子状パターンを形成する工程の例を示す模式断面図である。
【図１１】従来のワイヤグリッド偏光子を備える従来の液晶表示装置の例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る事項について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、本発明は有機ＥＬ表示装置のような他の表示装置にも応用可能であるが、表示装置としては液晶表示装置を例として説明する。
【００２６】
［本発明のワイヤグリッド偏光子］
図１は、本発明のワイヤグリッド偏光子の第１実施形態を示す（ａ）模式断面図、（ｂ）模式平面図である。第１実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ１は、可視光に対して透明な透明性基材と、透明性基材上に可視光波長よりも小さい周期で配列され、配列方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に延在する金属性の凸部を有する格子状パターン（以下、適宜金属膜パターンと記す）を備えるワイヤグリッド偏光子であり、平面視で金属膜パターンを囲む領域に金属膜パターン以上の高さを有するスペーサ構造体（以下、適宜スペーサと記す）を備え、平面視で金属膜パターンを含む領域に、スペーサの頂上部と固定された、可視光に対して透明な透明性保護材（以下、適宜保護材と記す）を備えている。
【００２７】
前記のように、ワイヤグリッド偏光子ＷＧ１では、スペーサは金属膜パターン以上の高さを有するので、金属膜パターンの上部を覆う保護材は、金属膜パターンとわずかに接触するか若しくは図１（ａ）のように離間している。このため、ワイヤグリッド偏光子ＷＧ１が空気や水による外圧やヒト・モノによる接触を受けても、外力を吸収し、金属膜パターンの変形や倒壊は防止される。
【００２８】
また、ワイヤグリッド偏光子ＷＧ１では、上記のように金属膜パターンの周囲がスペーサで囲まれているので、液状汚れの侵入が金属膜パターンまで到達せず、良好な光学特性を維持することができる。尚、スペーサの存在する位置は、表示領域に影響を及ぼさないよう、偏光子の有効エリア外が好ましい。若しくは、カラーフィルタ基板で光が透過しないブラックマトリクスと同じ平面視位置上に選択的に形成してもよい。尚、図１ではスペーサは金属膜パターンを含む領域を隙間なく連続して囲む形態を描いているが、仕様用途に応じ、液状汚れの侵入が回避できる程度であれば隙間が存在する分割型の形態であってもよい。
【００２９】
透明性基材は、ワイヤグリッド偏光子ＷＧ１を独立して貼り合わせる表示装置（後述の図５、図６）ではワイヤグリッド偏光子自身の透明性基材であり、カラーフィルタ基板及び／又はＴＦＴアレイ基板と偏光板を一体化する偏光板一体型表示装置（後述の図７、図８）においては、カラーフィルタ基板及び／又はＴＦＴアレイ基板を構成する透明性基板が兼用される。透明性基材、透明性基板としては、ガラス基材、フィルム基材いずれであってもよい。
【００３０】
金属膜としては、高いＴＭ光透過率を得るためには、屈折率が小さく、屈折率を消衰係数で除した値（屈折率／消衰係数）が小さい金属が有利であり、具体的にはＡｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）が有利な材料である。また、図１では、ワイヤグリッド偏光子ＷＧ１の格子状パターンとして、単層の金属膜パターンの場合を図示しているが、後述の図９、図１０で示すように、多層膜からなる格子状パターンの場合もある。
【００３１】
スペーサの材料としては外力に対して十分な強度が得られるよう、弾性力に優れた樹脂であることが望ましく、スペーサの幅Ｗ（図１参照）も数十μｍ以上の大きなパターンを形成することが望ましい。
【００３２】
保護材の材料としては、可視光に対して光透過性を有し、最表面に存在するため鉛筆硬度Ｈ以上の硬さを有する材料が好ましい。保護材の厚さＴは、５０ｎｍ以上、１．０μｍ以下が好ましい。５０ｎｍ未満であると保護機能を有することが難しく、１．０μｍより大きいとクラックなどが発生し欠陥となりやすい。
【００３３】
図２は、本発明のワイヤグリッド偏光子の第２実施形態を示す模式断面図である。第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２は、第１実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ１の構造に加えて、透明性基材とスペーサと保護材とは、シール材により封止されている。シール材による封止によって、金属膜パターンの包囲は、隙間のない密閉したものとなり、液状汚れの侵入を防ぎ、良好な光学特性を維持する効果はさらに向上する。
【００３４】
シール材の材料としては、十分な不透過性を有する必要から加硫シリコンゴム、ＵＶ硬化性アクリル接着剤等が好ましい。
【００３５】
図２のように、第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２では、透明性基材とスペーサと保護材とは、シール材により封止されている。これにより、透明性基材、スペーサ、保護材、及びシール材により形成される空間は閉空間Ｓとなる。ワイヤグリッド偏光子ＷＧ２では、閉空間Ｓは、窒素若しくは希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅなど）、若しくはそれらの混合ガスからなる不活性ガス雰囲気であることが好ましい。
【００３６】
閉空間Ｓが、不活性ガス雰囲気であることが好ましい理由の第一は、ワイヤグリッド偏光子のＴＭ光透過率が高くなることである。ワイヤグリッド偏光子のＴＭ光透過率は、ワイヤグリッド偏光子の開口部（金属膜の存在しないスペース部）の屈折率が小さいほど高くなる。透明性の無機薄膜若しくは有機薄膜の屈折率は小さくても１．３程度が限界である。これに対し気体や真空の屈折率は１．０に近いため、ＴＭ光透過率が高くなる。従って真空空間でもよいが、真空空間の外壁には大気圧がかかるため、壊れ易くなり、取り扱いに注意が必要である。
【００３７】
また、空気や酸素も考えられるが、酸素は化学的に活性であり、一方でワイヤグリッド偏光子の金属膜材料として有力なＡｌは反応性が高く、酸素や水蒸気と接触することで腐食し、ワイヤグリッド偏光子の光学特性を劣化させる。また、やはり金属膜材料候補であるＡｇもアルミと同様に周囲環境に敏感であり、特に大気に含まれる硫黄化合物などに反
応性を示し、ワイヤグリッド偏光子の光学特性を劣化させる。以上の化学的な第二の理由によっても、第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２では、閉空間Ｓを不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。
【００３８】
［本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法］
本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法は次の工程１）〜３）を含むことを特徴とする。
１）透明性基材上にワイヤグリッド偏光子の金属性の凸部を有する格子状パターン（金属膜パターン）を形成する工程。
２）平面視で前記格子状パターン（金属膜パターン）を囲む領域に前記格子状パターン（金属膜パターン）以上の高さを有するスペーサ構造体（スペーサ）を形成する工程。
３）平面視で前記格子状パターン（金属膜パターン）を含む領域に、前記スペーサ構造体（スペーサ）の頂上部と固定するように、可視光に対して透明な透明性保護材（保護材）を形成する工程。
【００３９】
工程１）の格子状パターンの形成については後述する。工程３）の保護材のスペーサの頂上部への固定は、保護材、スペーサともに粘着性のない材料の場合は、接着剤をスペーサの頂上部に塗工する方法で行うことができる。
【００４０】
工程２）では、金属膜パターンを囲む領域（金属膜パターンの外周部）に、金属膜パターン以上の高さを有するスペーサとなる樹脂パターンを形成する。このときの形成方法は限定するものではないが、フォトリソグラフィ法などのウェットプロセスにおいては、金属膜パターン部にもコーティングレジストや現像液、洗浄液などが付着し、毛細管現象により、開口部内を拡散し、ワイヤグリッド偏光子の光学特性を低下させるおそれがある。
【００４１】
図３は、工程２）の金属膜パターンを囲む領域へスペーサを形成する例を示す模式図（斜視図）である。上記の工程中の水分の拡散を極力抑えるために、このようにインクジェット法により特定部位のみへパターニングを実施することが好ましい。インクジェット法は、マスクレス、非接触で、必要な箇所に液滴を着弾させ、材料を除去することなくダイレクトにパターニングすることができる技術であり（例えば文献：電子情報通信学会誌、Ｖｏｌ．９０、Ｎｏ．７、２００７、ｐｐ．５４４参照）、金属膜パターンに影響を与えないスペーサの形成方法として好適である。
【００４２】
本発明の第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２の製造方法は、さらに次の工程４）を含むことを特徴とする。
４）透明性基材とスペーサ構造体と透明性保護材とを、シール材により封止する工程。
【００４３】
本発明の第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２の製造方法では、上記の工程３）と前記の工程４）を一括して行うことが好ましい。図４は、第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２の製造方法に係り、平面視で金属膜パターンを含む領域に保護材を形成する工程とシール材による封止工程を一括して行う例を示す模式図（斜視図）である。
【００４４】
図４では、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイの基板同士の貼り合わせにおいてパネルを封止する場合と同様に、シール材を用いるプロセスを適用している。工程２）で形成したスペーサに沿って滴下法を用いてシール材を滴下塗布し、保護材との貼り合わせ（工程３））と封止（工程４））を一括して行っている。ＵＶ照射による仮硬化、及び熱による本硬化工程を経て、金属膜パターンに触れることなく、保護材がスペーサに貼り合わせられるとともに封止がなされる。シール材の塗布は滴下法の代わりに、インクジェット法でもよい。
【００４５】
第２実施形態のワイヤグリッド偏光子ＷＧ２の製造方法では、透明性基材、スペーサ、保護材、及びシール材により形成される閉空間Ｓを、不活性ガス雰囲気とするために、図４の工程を不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。先に工程３）で保護材を形成した後、不活性ガスを注入して封止するよりも、貼り合わせ装置内で図４の工程を不活性ガス雰囲気中で行う方が簡便である。不活性ガス雰囲気中での貼り合わせは、真空排気後に不活性ガス雰囲気としてもよく、特に真空排気は行わず不活性ガスによるパージ後に不活性ガスを流入している環境で行ってもよい。
【００４６】
［本発明のワイヤグリッド偏光子を備える表示装置、カラーフィルタ基板］
図５は、本発明のワイヤグリッド偏光子を備えた本発明の表示装置の第１例を示す模式断面図である。図５の表示装置１００を、図１１の従来の表示装置５００と比較すると、従来の表示装置５００におけるワイヤグリッド偏光子２６、２８の部分が、本発明の表示装置１００では、本発明のワイヤグリッド偏光子Ｗ１、Ｗ２となっている点だけが異なっている。Ｗ１、Ｗ２は、いずれも図１、図２の本発明のワイヤグリッド偏光子ＷＧ１またはＷＧ２である（尚、図５では透明性基材とスペーサは図示を略している）。従って、表示装置１００は、保護材３、２３とスペーサ（図示せず）を備えている。ワイヤグリッド偏光子Ｗ２はワイヤグリッド偏光子Ｗ１を上下反転し、さらにＸ−Ｙ平面で９０度回転したものである。
【００４７】
図６は、本発明のワイヤグリッド偏光子を備えた本発明の表示装置の第２例を示す模式断面図である。図６のカラーフィルタ基板６０／表示装置２００を、図５のカラーフィルタ基板５０／表示装置１００と比較すると、タッチセンシング用の金属配線７と、第２金属配線８を備えている点だけが異なっている。すなわち、表示装置２００はタッチセンシング機能を液晶セル内に備えるインセル方式の表示装置である。
【００４８】
図７は、本発明のカラーフィルタ基板の第１例と、それを備えた本発明の表示装置の第３例を同時に示す模式断面図である。図７の本発明の表示装置３００を、図５の本発明の表示装置１００と比較すると、表示装置１００でカラーフィルタ基板５０の透明性基板１、ＴＦＴアレイ基板７０の第２透明性基板２１に接着剤２５、２７を介して貼り合わせられていたワイヤグリッド偏光子Ｗ１、Ｗ２が、表示装置３００では、それぞれＷ３、Ｗ４として、それぞれ本発明のカラーフィルタ基板１０とＴＦＴアレイ基板３０の中に組み込まれている。すなわち、表示装置３００は、本発明のワイヤグリッド偏光子を用いた、偏光板一体型表示装置である。Ｗ３、Ｗ４は、いずれも図１、図２の本発明のワイヤグリッド偏光子ＷＧ１またはＷＧ２である（尚、スペーサは図示を略している）。Ｗ３、Ｗ４は、それぞれカラーフィルタ基板１０の透明性基板１、ＴＦＴアレイ基板３０の第２透明性基板２１をワイヤグリッド偏光子の透明性基材として兼用している。
【００４９】
図８は、本発明のカラーフィルタ基板の第２例と、それを備えた本発明の表示装置の第４例を同時に示す模式断面図である。図８のカラーフィルタ基板２０／表示装置４００を、図７のカラーフィルタ基板１０／表示装置３００と比較すると、タッチセンシング用の金属配線７と、第２金属配線８を備えている点だけが異なっている。すなわち、表示装置４００は、タッチセンシング機能を液晶セル内に備えるインセル方式の表示装置であり、本発明のカラーフィルタ基板２０はそのためのカラーフィルタ基板である。
【００５０】
本発明のカラーフィルタ基板１０、２０、及び本発明の表示装置１００、２００、３００、４００では、いずれも図１、図２の本発明のワイヤグリッド偏光子ＷＧ１またはＷＧ２を用い、スペーサと保護材（ＷＧ２ではさらにシール材）を備えているので、従来のワイヤグリッド偏光子よりも、製造工程中や使用中の機械的、化学的な耐性が向上する。それ故、変形・倒壊が防止されるとともに、液状汚れの侵入が防止され、良好な光学特性を維持することができる。
【００５１】
図６、図８で、金属配線７は、タッチセンシング機能を司る一方の配線となるものである。もう一方の金属配線８は、ブラックマトリクス５と同じ位置に図示しているが、同じ高さで、平面視でブラックマトリクス５とずらして形成されていてもよい。また、金属配線８はＴＦＴアレイ部２４に近接する位置に、液晶駆動用の配線（図示せず）と絶縁をとるように形成されていてもよい。
【００５２】
図７、図８の本発明のカラーフィルタ基板１０、２０、及びＴＦＴアレイ基板３０の製造工程においては、格子状パターン２、及び２２の形成後に、スペーサの形成と保護材の貼り合わせを行うが、ワイヤグリッド偏光子Ｗ３、Ｗ４を第２実施形態（封止型）のＷＧ２（図２参照）とする場合は、保護材の貼り合わせと封止工程を、図４のワイヤグリッド偏光子製造の場合と同様、一括工程として、貼り合わせ装置内で不活性ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００５３】
［ワイヤグリッド偏光子の格子状パターンの形成］
図９は、表示装置の視認側のワイヤグリッド偏光子における格子状パターンを形成する工程の例を示す模式断面図である。ここでは、図５、図６の本発明の表示装置の第１例、第２例の場合について説明する。図１〜図４では、簡単のため、格子状パターンを金属膜の単層パターンとしたが、実用上、格子状パターンは図９のような多層膜パターンであることが好ましい。
【００５４】
格子状パターンの原パターンの形成は電子線リソグラフィ法、または二光束干渉法等によっても可能であるが、生産性の観点からはインプリント法（例えば文献：「光技術コンタクト」、２０１０年１１月号、日本オプトメカトロニクス協会、参照）によることが好ましい。以下ではインプリント法を用いる場合について説明する。
【００５５】
（多層膜形成）
金属膜２−ａとしてＡｌを使用する場合、透明性基材との密着性を考慮し、例えばモリブデン・ニオブ合金といった密着補助層２−ｂを形成した後にＡｌを積層することが好ましい。Ａｌ層の膜厚は２００ｎｍ程度、密着補助層であるモリブデン・ニオブ層の膜厚は２０ｎｍ程度であることが好ましい。また、Ａｇを使用する場合は、耐熱性などの信頼性を考慮して、フルヤ金属株式会社製のＡＰＣ（アルミニウム・パラジウム・銅合金）を用いることが望ましい。
【００５６】
金属膜パターンの視認側は、外光に対する反射率を極力抑えることが求められる。このため、金属膜表面には低反射加工が必要となる。代表的な低反射加工の例として、めっき液への浸食による酸化黒化処理や、黒化層の積層が挙げられる。黒化層は、黒色の色材を分散させた着色樹脂で構成され、黒色の色材としては、カーボン、カーボンナノチューブあるいは、複数の有機顔料の混合物が適用できる。あるいは無機系の薄膜を積層し、光干渉や光吸収を利用して低反射化する方法もある。以下では黒化層を利用する場合について説明する。
【００５７】
図９に示す、図５、図６の本発明の表示装置の第１例、第２例の場合は、格子状パターン側が視認側となるため、図９（１）のように、金属膜２−ａの上に、黒化層２−ｃを積層することが好ましい。黒化層２−ｃの膜厚は２０ｎｍ程度であることが好ましい。黒化層２−ｃの上にはさらに、ドライエッチング時のハードマスク用として、ＳｉＯ２などの膜を積層する場合もある。尚、図７、図８の本発明の表示装置の第３例、第４例の場合は、透明性基材１側が視認側となるため、金属膜２−ａと黒化層２−ｃの積層順は逆となる。
【００５８】
（樹脂層塗布）
インプリント賦形を行うための樹脂層を塗布する。樹脂層の塗布はスピンコーディング法などが採用できる。樹脂としては、例えば東洋合成株式会社製の汎用的なインプリント樹脂ＰＡＣ−０１（商品名）が利用でき、膜厚は溶剤乾燥後の状態で１２０ｎｍ程度が好ましい。
【００５９】
（インプリントによる樹脂層のパターニング）
インプリント法により、例えば周期１００ｎｍ、線幅５０ｎｍのラインアンドスペース（格子状）パターンを形成する。インプリント後の樹脂の架橋は、熱もしくはＵＶによる方法があるが、熱的な影響を避けるには、ＵＶ架橋型の樹脂に対して透明なインプリントモールドを用いるＵＶインプリント法が好ましい。
【００６０】
（多層膜のエッチングと樹脂層の剥離）
黒化層２−ｃのパターニングは、樹脂層パターンをマスクとしてウェットエッチングまたはドライエッチングで行うことができる。金属膜２−ｂのエッチングは黒化層に比べ厚いことや微細加工性を考慮すればドライエッチングによることが好ましい。ドライエッチングは指向性に優れているため、垂直で直線性の良い金属膜パターンを形成することができる。エッチングガスは、金属膜によって最適なガスは異なるが、フッ素系、塩素系、酸素系ガスなどから適宜選択する。密着補助層２−ｂのエッチングも同様にウェットエッチングまたはドライエッチングで行うことができる。エッチングマスクである樹脂層パターンは、エッチングレートの調整によりドライエッチング終了と同期して剥離することが可能である。ドライエッチング終了後に残留している場合は、アルカリ系溶液、有機溶剤、酸素プラズマ等により剥離することができる。
【００６１】
図１０は、表示装置のバックライト側のワイヤグリッド偏光子における格子状パターンを形成する工程の例を示す模式断面図である。ここでは、図５、図６の本発明の表示装置の第１例、第２例の場合を示している。図５、図６のワイヤグリッド偏光子Ｗ２はワイヤグリッド偏光子Ｗ１を上下反転し、さらにＸ−Ｙ平面で９０度回転したものであるため、格子状パターン側がバックライト側となる。
【００６２】
バックライト側に形成するワイヤグリッド偏光子は、再帰反射による光取出し効率の向上効果が求められるため、金属膜表面はＴＥ偏光の反射率が高いことが望ましい。尚、再帰反射とは、入射光が再び光源へ向かって反射する現象である。従って、多層膜の構成は図１０（１）のようになり、低反射化のための黒化層は不要であり、金属膜２２−ａと密着補助層２２−ｂのみとなる。尚、図７、図８の本発明の表示装置の第３例、第４例の場合は、透明性基材２１側がバックライト側となるが、多層膜の層構成は図１０（１）と同じである。
【００６３】
以上のように、バックライト側のワイヤグリッド偏光子では黒化層を必要とせず、従って、図１０の格子状パターンの形成工程は、黒化層のエッチングを必要としない点が図９と異なるのみであり、その他は図９と同じであるので、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の表示装置としては液晶表示装置について説明したが、有機ＥＬ表示装置においても外光が金属電極等に反射することで、鏡面のように観察され、コントラストが低下する問題がある。この改善策として、有機ＥＬ素子の視認側の基板に直線偏光板と１／４波長板とを設けて金属電極等からの反射光を遮断する方法が知られている。本願で使用するワイヤグリッド偏光子は、前記の直線偏光板として応用することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・・・・透明性基板
２・・・・・・格子状パターン
２−ａ・・・・金属膜、  ２−ａ’・・・・金属膜パターン
２−ｂ・・・・密着補助層、  ２−ｂ’・・・・密着補助層パターン
２−ｃ・・・・黒化層、  ２−ｃ’・・・・黒化層パターン
３・・・・・・保護材
４（Ｒ）・・・カラーフィルタ（赤）
４（Ｇ）・・・カラーフィルタ（緑）
４（Ｂ）・・・カラーフィルタ（青）
５・・・・・・ブラックマトリクス
６・・・・・・平坦化層
７・・・・・・金属配線
８・・・・・・第２金属配線
１３、１４・・配向膜
１５・・・・・液晶層
２１・・・・・第２透明性基板
２２・・・・・第２格子状パターン
２２−ａ・・・・金属膜、  ２２−ａ’・・・・金属膜パターン
２２−ｂ・・・・密着補助層、  ２２−ｂ’・・・・密着補助層パターン
２３・・・・・第２保護材
２４・・・・・ＴＦＴアレイ部
２５、２７・・・接着層
２６、２８・・・ワイヤグリッド偏光子（従来）
ＷＧ１、ＷＧ２、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４・・・ワイヤグリッド偏光子（本発明）
Ｓ・・・・・・・閉空間
Ｓ１、Ｓ２・・・空間
１０、２０・・・偏光板一体型カラーフィルタ基板（本発明）
３０・・・・・・偏光板一体型ＴＦＴアレイ基板
５０、６０・・・・・・カラーフィルタ基板（従来）
７０・・・・・・ＴＦＴアレイ基板（従来）
１００、２００、３００、４００・・・表示装置（本発明）
５００・・・・・・表示装置（従来）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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