JP5636963B2 - ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
吸収型偏光子は、たとえば、ヨウ素等の二色性色素を樹脂フィルム中に配向させた偏光子である。しかし、吸収型偏光子は、一方の偏光を吸収するため、光の利用効率が低い。
反射型偏光子としては、複屈折樹脂積層体からなる直線偏光子、コレステリック液晶からなる円偏光子、ワイヤグリッド型偏光子がある。
しかし、直線偏光子および円偏光子は、偏光分離能が低い。そのため、高い偏光分離能を示すワイヤグリッド型偏光子が注目されている。
(1)光透過性基板上に所定のピッチで金属細線が形成されたワイヤグリッド型偏光子(特許文献1)。
(2)光透過性基板の表面に所定のピッチで形成された複数の凸条の上面および側面が、金属または金属化合物からなる材料膜で被覆されて金属細線をなしているワイヤグリッド型偏光子(特許文献2)。
(3)表面に複数の凸条が所定のピッチで形成された光透過性基板の凸条に金属層を形成し、金属細線としたワイヤグリッド型偏光子(特許文献3の図3)。
(4)表面に複数の凸条が所定のピッチで形成された光透過性基板の凸条に金属の板状体を形成し、金属細線としたワイヤグリッド型偏光子(特許文献4)
(2)、(3)、(4)のワイヤグリッド型偏光子においては、金属細線が凸条のみに形成されているため、偏光分離能が低い。また、入射光の角度や波長により光学特性が変化する。
0.25×(Pp−Dbp)≦Dm≦0.6×(Pp−Dbp) ・・・(II)。
ただし、Ppは、凸条の底部の幅と、凸条間に形成される平坦部の幅との合計であり、Dbpは、凸条の底部の幅である。
前記凸条の長さ方向に直交する断面形状は、三角形または台形であることが好ましい。
前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が台形である場合、該凸条の頂部の幅Dtpは、該凸条の底部の幅Dbpの半分以下であることが好ましい。
また、前記ワイヤグリッド型偏光子の前記凸条の底部と前記平坦部からなる繰り返しの1ユニットにおいて、凸条の底部の幅と前記平坦部の幅との合計の幅を凸条のピッチPpとしたとき、このピッチPpは、300nm以下であることが好ましい。
前記Dbpと前記Ppとの比(Dbp/Pp)は、0.1〜0.7であることが好ましい。
前記金属層は、前記凸条の第2の側面の一部を被覆することが好ましい。
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であることが好ましい。
なお、上記した金属層の高さHm1とは、凸条の高さと凸条の頂部に覆われて形成された金属層の光透過性基板の主表面に対する垂直方向の厚みとの合計の値をいう。なお、本発明においては、前記凸条の第1の側面の全面、即ち同側面の下端から上端まで所定の厚さで金属層が形成されているので、同側面領域に形成された金属層の部分の高さは凸条の高さと等しいとしてよい。
0.25×(Pp−Dbp)≦Dm≦0.6×(Pp−Dbp) ・・・(II)。
ただし、Ppは、凸条の底部の幅と、凸条間に形成される平坦部の幅との合計であり、Dbpは、凸条の底部の幅である。
前記凸条の長さ方向に直交する断面形状は、三角形または台形であることが好ましい。
前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が台形である場合、該凸条の頂部の幅Dtpは、該凸条の底部の幅Dbpの半分以下であることが好ましい。
前記凸条は、光硬化樹脂または熱可塑性樹脂からなり、インプリント法で形成されることが好ましい。
前記金属層は、前記凸条の第2の側面の一部を被覆することが好ましい。
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であることが好ましい。
本発明のワイヤグリッド型偏光子の製造方法によれば、可視光領域において高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ光学特性の角度依存性や波長依存性が低いワイヤグリッド型偏光子を製造できる。
特に、本発明によれば、p偏光透過率が70%以上、s偏光反射率が70%以上、偏光度が99.5%以上のワイヤグリッド型偏光子を得ることができる。
本発明のワイヤグリッド型偏光子は、底部から頂部に向かうにしたがって幅がしだいに狭くなる複数の凸条が、該凸条間に形成される平坦部を介して互いに平行に、かつ所定のピッチで表面に形成された光透過性基板と、前記凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する前記平坦部の一部を被覆する、金属または金属化合物からなる金属層とを有するものである。凸条に存在する金属層は、凸条の長さ方向に延びる線状をなしており、ワイヤグリッド型偏光子を構成する金属細線に相当する。
光透過性基板は、ワイヤグリッド型偏光子の使用波長範囲において光透過性を有する基板である。光透過性とは、光を透過することを意味し、使用波長範囲は、具体的には、400nm〜800nmの範囲である。好ましくは、400nm〜800nmの範囲における平均光透過率が、85%以上の光透過性基板である。
凸条は、その長さ方向と光透過性基板の主表面とに直交する方向の断面の形状が長さ方向にわたってほぼ一定であり、複数の凸条においてもそれらの断面形状はすべてほぼ一定であることが好ましい。凸条の断面形状は、底部(光透過性基板の主表面)から頂部に向かうにしたがって幅がしだいに狭くなる形状である。具体的な断面形状としては、たとえば、三角形、台形等が挙げられる。該断面形状は、角や辺(側面)が曲線状であってもよい。また、平行または略平行に光透過性基板の表面に形成された複数の凸条間のピッチの幅、即ち平坦部の幅は、それぞれほぼ一定であることが好ましい。
本発明のワイヤグリッド型偏光子において、金属細線は、凸条の長さ方向に延びる所定の幅をもった線条の金属層から構成されている。金属層は、凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する平坦部の一部を被覆し、平坦部の残部には形成されない。凸条の第1の側面に形成された金属層と隣接して形成された平坦部の金属層の被覆部分の幅は、10nm〜50nmの範囲が好ましい。金属層は、凸条の頂部の一部もしくは全部を被覆してもよく、または、凸条の頂部の全部および凸条の第2の側面の一部を被覆してもよい。ただし、透過率が低下するため、第2の側面の全部を被覆してはならない。凸条の第1の側面の全面、凸条間の平坦部の一部、凸条の頂部および凸条の第2の側面の一部を被覆する金属層は、連続しているのが通例である。凸条の第1の側面は、金属層によって完全に被覆されていることが好ましいが、製造上の問題等によりごく一部の第1の側面が金属層によって被覆されない場合もある。該場合であっても、第1の側面のほぼ全面が金属層によって被覆されていれば、第1の側面の全面が金属層によって被覆されていると見なす。なお、第2の側面に形成される金属層は、凸条の頂部から下方へ向かった側面において、凸条の頂部から下方へ向けて5/100以下の幅の側面領域に形成されていることが好ましい。
金属としては、金属単体、合金、ドーパントまたは不純物を含む金属等が挙げられる。具体的には、アルミニウム、銀、クロム、マグネシウム、アルミニウム系合金、銀系合金等が挙げられる。
金属層の材料としては、可視光に対する反射率が高く、可視光の吸収が少なく、かつ高い導電率を有する点から、アルミニウム、アルミニウム系合金、銀、クロム、マグネシウムが好ましく、アルミニウム、アルミニウム系合金が特に好ましい。
金属層は非常に微細であるため、金属細線がわずかに傷ついただけでもワイヤグリッド型偏光子の性能に影響する。また、酸化等の化学変化(錆の生成等。)により金属層の導電率が低下し、ワイヤグリッド型偏光子の性能が低下する場合がある。よって、金属層の傷つきおよび化学変化を抑えるために、金属層を保護層で被覆してもよい。保護層は、金属層の表面を被覆するばかりでなく、さらに、露出した光透過性基板の表面を被覆していてもよい。さらに、凸条間の溝を完全に埋めて、金属層が存在する面を平坦にする保護層を形成してもよい。
保護層は、ワイヤグリッド型偏光子の最表面に存在するため、鉛筆硬度H以上の硬さを有することが好ましく、防汚性も有することが好ましい。また、保護層の表面に反射防止構造(たとえば、反射防止膜等。)を設けてもよい。また、光透過性基板の裏面にも硬質表面層や反射防止構造を設けてもよい。
ワイヤグリッド型偏光子は、表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチで形成された光透過性基板を作製した後、凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する、凸条間の平坦部の一部に金属層を形成することによって製造される。
光透過性基板の作製方法としては、インプリント法(光インプリント法、熱インプリント法。)、リソグラフィ法等が挙げられ、凸条を生産性よく形成できる点および光透過性基板を大面積化できる点から、インプリント法が好ましく、凸条をより生産性よく形成できる点およびモールドの溝を精度よく転写できる点から、光インプリント法が特に好ましい。
(i)光硬化性組成物を基材の表面に塗布する工程。
(ii)複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたモールドを、溝が光硬化性組成物に接するように、光硬化性組成物に押しつける工程。
(iii)モールドを光硬化性組成物に押しつけた状態で放射線(紫外線、電子線等。)を照射して光硬化性組成物を硬化させて、モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板を作製する工程。
(iv)光透過性基板からモールドを分離する工程。
なお、得られた、基材上の光透過性基板は、基材と一体のまま後述の金属層の形成を行うことができる。また必要により金属層の形成後に光透過性基板と基材を分離することができる。さらに、基材上に作製された光透過性基板を基材から分離した後、後述の金属層の形成を行うことができる。
(i)基材の表面に熱可塑性樹脂の被転写膜を形成する工程、または熱可塑性樹脂の被転写フィルムを作製する工程。
(ii)複数の溝が互いに平行にかつ一定のピッチで形成されたモールドを、溝が被転写膜または被転写フィルムに接するように、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)以上に加熱した被転写膜または被転写フィルムに押しつけ、モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板を作製する工程。
(iii)光透過性基板をTgまたはTmより低い温度に冷却して光透過性基板からモールドを分離する工程。
なお、得られた、基材上の光透過性基板は、基材と一体のまま後述の金属層の形成を行うことができる。また必要により金属層の形成後に光透過性基板と基材を分離することができる。さらに、基材上に作製された光透過性基板を基材から分離した後、後述の金属層の形成を行うことができる。
インプリント法に用いられる基材としては、ガラス板(石英ガラス板、無アルカリガラス板等。)、樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリジメチルシロキサン、透明フッ素樹脂等)からなるフィルム等が挙げられる。ガラス板を基材に用いた場合は、インプリント法は枚葉式で行うことができ、フィルムを基材に用いた場合は、インプリント法は、ロールツウロール方式で行うことができる。
金属層の形成方法としては、金属層を凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する、凸条間の平坦部の一部に形成するために、真空蒸着法による斜方蒸着法が好ましい。
具体的には、凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ凸条の高さ方向に対して第1の側面の側に25〜40゜の角度をなす方向から金属または金属化合物を、蒸着量が40〜60nmとなる条件で蒸着することにより、目的の金属層を形成できる。
蒸着量が40〜60nmとなる条件とは、凸条に金属層を形成する際に、凸条が形成されていない領域(平坦な平板部分)の表面に金属または金属化合物を蒸着して形成される金属層の厚さHm’が40〜60nmとなるような条件を意味する。
なお、かかる蒸着量の条件の条件出しについては、予め別途用意された条件出し用の光透過性基板の平坦部分に対し所定の金属層形成用の金属または金属化合物を所定の方向から蒸着して当該平坦部に40〜60nmの厚さの金属層が得られる蒸着条件を見出すという方法を採用することができる。
基材上に作製された光透過性基板の凸条に、斜方蒸着法により連続的に、金属層を形成する方法として、ロールツウロール(roll to roll)方式、または枚葉式を採用できる。金属層の形成は、基材と光透過性基板とが一体の状態で行う。基材と蒸着源は、基板の凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ凸条の高さ方向に対して第1の側面の側に一定の角度(25〜40゜の角度)をなす方向の延長線と、蒸着源からの蒸着物質の出射方向とが一致するように、対向して配置される。
以下、本発明のワイヤグリッド型偏光子の実施形態を、図を用いて説明する。以下の図は模式図であり、実際のワイヤグリッド型偏光子は、図示したような理論的かつ理想的形状を有するものではない。たとえば、実際のワイヤグリッド型偏光子においては、凸条等の形状の崩れが多少あり、金属層の厚さの不均一も少なからず生じている。
なお、本発明における凸条および金属層の各寸法は、ワイヤグリッド型偏光子の断面の走査型電子顕微鏡像または透過型電子顕微鏡像において、5つ凸条および該凸条上の金属層における各寸法の最大値を測定し、5つの該最大値を平均したものとする。
図1は、本発明のワイヤグリッド型偏光子の第1の実施形態を示す斜視図である。ワイヤグリッド型偏光子10は、図面の矢印A方向に伸びる、断面形状が三角形である複数の凸条12が、該凸条12間に形成される溝の平坦部13を介して互いに平行にかつ所定のピッチPpで表面に形成された光透過性基板14と、凸条12の第1の側面16の全面、第1の側面16に隣接する、凸条12間の平坦部13の一部、および第1の側面16に隣接する凸条12の第2の側面18の一部を被覆し、平坦部13の残部および第2の側面18の残部には形成されない、金属または金属化合物からなる金属層20とを有する。金属層20は凸条12の長さ方向に伸びて金属細線を構成する。
Dbpは、蒸着によって金属層20を形成しやすい点から、30〜100nmが好ましい。
図1のように、第1の側面16の光透過性基板の平坦部をなす主表面に対する傾斜角θ1および第2の側面18の同主表面に対する傾斜角θ2は、30〜90°が好ましい。θ1とθ2は、同じであってもよく、異なってもよい。
光透過性基板14の厚さHsは、0.5〜1000μmが好ましく、1〜40μmがより好ましい。
条件(a):
条件(a)は、金属層20の厚さに関する条件である。
Dm1は、凸条12の第1の側面16を被覆している金属層20の、凸条の幅方向の厚さの最大値である。
Dm2は、凸条12の第2の側面18を被覆している金属層20の、凸条の幅方向の厚さの最大値である。
Dmは、凸条12の頂部の金属層20の幅であり、Dm1とDm2の和に略等しい。
0.2×(Pp−Dbp)≦Dm1≦0.5×(Pp−Dbp) ・・・(I)。
Dm1が0.2×(Pp−Dbp)以上であれば、高いp偏光透過率を示し、かつ波長分散が小さい。Dm1が0.5×(Pp−Dbp)以下であれば、偏光分離能が充分に高くなる。
0.25×(Pp−Dbp)≦Dm≦0.6×(Pp−Dbp) ・・・(II)。
Dmが0.25×(Pp−Dbp)以上であれば、偏光分離能が充分に高くなる。Dmが0.6×(Pp−Dbp)以下であれば、凸条12間の平坦部13の空間が広くなり、高いp偏光透過率を示す。
条件(b)は、金属層20の高さに関する条件である。
Hm1は、凸条12の第1の側面16を被覆している金属層20の高さである。
Hm2は、凸条12の第2の側面18を被覆している金属層20の高さである。
なお、ここでいう金属層20の高さは、金属層20の上に保護層を形成した場合、この保護層の厚みは含まない。
Hm1/Hpは、1〜2が好ましく、1〜1.5がより好ましい。Hm1/Hpが1以上であれば、偏光分離能が向上する。Hm1/Hpが2以下であれば、光学特性の角度依存性が充分に低くなる。
凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第1の側面16の側に角度θLをなす方向V1の延長線上に蒸着源が位置するように、蒸着源に対向して配置された光透過性基板14の傾きを変更できる蒸着装置。
図3は、本発明のワイヤグリッド型偏光子の第2の実施形態を示す斜視図である。ワイヤグリッド型偏光子10は、断面形状が台形である複数の凸条12が、該凸条12間に形成される溝の平坦部13を介して互いに平行にかつ所定のピッチPpで表面に形成された光透過性基板14と、凸条12の第1の側面16の全面、第1の側面16に隣接する、凸条12間の平坦部13の一部、第1の側面16に隣接する凸条12の頂部19の全面、頂部19に隣接する凸条12の第2の側面18の一部を被覆し、平坦部13の残部および第2の側面18の残部には形成されない、金属または金属化合物からなる金属層20とを有する。金属層20は凸条12の長さ方向に伸びて金属細線を構成する。
凸条12の頂部19の幅Dtpは、Dbpの半分以下が好ましく、40nm以下がより好ましく、20nm以下がさらに好ましい。DtpがDbpの半分以下であれば、透過率がより高くなり、角度依存性が充分に低くなる。
Dmは、凸条12の頂部19を被覆する金属層20の幅であり、Dm1とDm2とDtpの和に略等しい。
一方、従来のワイヤグリッド型偏光子は、金属層が凸条のみに形成され、凸条間の平坦部が金属層によって被覆されていないため、光学特性の角度依存性や波長依存性が高い。
前述した本発明の第1および第2の実施形態のワイヤグリッド型偏光子の図1および図2の説明において、凸条の第1の側面を同凸条の左側の面とし、この側面の全面に金属層を形成した例について説明し、凸条の第2の側面を同凸条の右側の面と、この側面の上端部分の面に金属層を形成した例について説明したが、勿論同図面の凸条の右側の面を第1の側面とし、同図面の凸条の左側の面を第2の側面としてもよい。
例1〜12は実施例であり、例13〜21は比較例である。
金属層(金属細線)の各寸法は、ワイヤグリッド型偏光子の断面の透過型電子顕微鏡像において、5つの凸条上の金属層における各寸法の最大値(ただし、Dm、Dm1およびDm2は上記で定義した値。)を測定し、5つの該最大値を平均して求めた。
透過率は、紫外可視分光光度計(JASCO社製、V−7200)を用いて測定した。測定は、付属の偏光子を、光源とワイヤグリッド型偏光子との間に、ワイヤグリッド型偏光子の金属細線の長軸に吸収軸が並行な向きにセットし、ワイヤグリッド型偏光子の表面側(金属層が形成された面側)から偏光を入射して行った。測定波長は、450nm、550nm、650nmとした。
p偏光透過率が、80%以上を○とし、70%以上80%未満を△とし、70%未満を×とした。
反射率は、紫外可視分光光度計(JASCO社製、V−7200)を用いて測定した。測定は、付属の偏光子を、光源とワイヤグリッド型偏光子との間に、ワイヤグリッド型偏光子の金属細線の長軸に吸収軸が直行する向きにセットし、ワイヤグリッド型偏光子の表面に対し、5度の角度で偏光を入射して行った。測定波長は、450nm、550nm、650nmとした。
s偏光反射率が、80%以上を○とし、70%以上80%未満を△とし、70%未満を×とした。
偏光度は、下式から計算した。
偏光度=((Tp−Ts)/(Tp+Ts))0.5
ただし、Tpは、p偏光透過率であり、Tsは、s偏光透過率である。
偏光度が99.5%以上を○とし、99.5未満を×とした。
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθL=45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のTpおよびTs、ならびに、凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθR=45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のTpおよびTsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のTpおよびTsとの差が、すべて±5%以下の場合を○とし、1つでも±5%を超える場合を×とした。
撹拌機および冷却管を装着した1000mLの4つ口フラスコに、
単量体1(新中村化学工業社製、NK エステル A−DPH、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)の60g、
単量体2(新中村化学工業社製、NK エステル A−NPG、ネオペンチルグリコールジアクリレート)の40g、
光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、IRGACURE907)の4.0g、
含フッ素界面活性剤(旭硝子社製、フルオロアクリレート(CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)8F)とブチルアクリレートとのコオリゴマー、フッ素含有量:約30質量%、質量平均分子量:約3000)の0.1g、
重合禁止剤(和光純薬社製、Q1301)の1.0g、および
シクロヘキサノンの65.0gを入れた。
(光透過性基板の作製)
厚さ100μmの高透過ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポン社製、帝人テトロンO3、100mm×100mm)の表面に、光硬化性組成物1をスピンコート法により塗布し、厚さ5μmの光硬化性組成物1の塗膜を形成した。
蒸着源に対向する光透過性基板の傾きを変更可能な真空蒸着装置(昭和真空社製、SEC−16CM)を用い、光透過性基板の凸条に斜方蒸着法にてアルミニウムを蒸着させ、金属層を形成し、裏面にPETフィルムが貼着されたワイヤグリッド型偏光子を得た。
この際、凸条の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側に角度θLをなす方向V1(すなわち第1の側面の側)からの蒸着を1回行い、かつ該蒸着における角度θLおよび該蒸着で凸条が形成されていない平坦な領域に形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした。なお、Hm’は水晶振動子を膜厚センサーとする膜厚モニターにより測定した。
例1と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:150nm、溝の幅Dbp:60nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略二等辺三角形。)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:150nm、凸条の幅Dbp:60nm、凸条の高さHp:200nm、θ1およびθ2:81.5°。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例4と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:150nm、溝の幅Dbp:40nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略二等辺三角形。)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:150nm、凸条の幅Dbp:40nm、凸条の高さHp:200nm、θ1およびθ2:84.3°。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:200nm、溝の幅Dbp:75nm、溝の深さHp:160nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略二等辺三角形。)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の幅Dbp:75nm、凸条の高さHp:160nm、θ1およびθ2:76.8°。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:200nm、溝の幅Dbp:60nm、溝の深さHp:170nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略直角三角形。)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の幅Dbp:60nm、凸条の高さHp:170nm、θ1:70.6°、θ2:90°。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:200nm、溝の上部の幅Dbp:80nm、溝の底部の幅Dtp:20nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略台形。)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の底部の幅Dbp:60nm、凸条の頂部の幅Dtp:20nm、凸条の高さHp:200nm。θ1=θ2=84.3°)を作製した。
蒸着源に対向する光透過性基板の傾きを変更可能な真空蒸着装置(昭和真空社製、SEC−16CM)を用い、光透過性基板の凸条に斜方蒸着法にてアルミニウムを蒸着させ、金属層を形成し、裏面にPETフィルムが貼着されたワイヤグリッド型偏光子を得た。
この際、凸条の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側に角度θLをなす方向V1(すなわち第1の側面の側)からの蒸着を、表1に示す角度θLおよび厚さHm’で1回行い、ついで、凸条の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側に角度θRをなす方向V2(すなわち第2の側面の側)からの蒸着を、表1に示す角度θRおよび厚さHm’で1回行った。
例10と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着の回数、各回の蒸着における角度θL(または角度θR)および1回の蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例4と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたシリコン製モールド(面積:20mm×20mm、パターン面積:10mm×10mm、溝のピッチPp:215nm、溝の幅Dbp:110nm、溝の深さHp:150nm、溝の長さ:10mm、溝の断面形状:略二等辺三角形)を用いた以外は、例1と同様にしてシリコン製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:215nm、凸条の幅Dbp:110nm、凸条の高さHp:150nm。)を作製した。
各回の蒸着における角度θL(または角度θR)および1回の蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
(光透過性基板の作製)
モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたシリコン製モールド(面積:20mm×20mm、パターン面積:10mm×10mm、溝のピッチPp:130nm、溝の幅Dbp:63nm、溝の深さHp:15nm、溝の長さ:10mm、溝の断面形状:略二等辺三角形)を用いた以外は、例1と同様にしてシリコン製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:130nm、凸条の幅Dbp:63nm、凸条の高さHp:15nm。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例15と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着の回数、各回の蒸着における角度θL(または角度θR)および1回の蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:20mm×20mm、パターン面積:10mm×10mm、溝のピッチPp:200nm、溝の上部の幅Dbp:65nm、溝の底部の幅Dtp:50nm、溝の深さHp:100nm、溝の長さ:10mm、溝の断面形状:略台形)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の底部の幅Dbp:65nm、凸条の頂部の幅Dtp:50nm、凸条の高さHp:100nm。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(面積:20mm×20mm、パターン面積:10mm×10mm、溝のピッチPp:200nm、溝の上部の幅Dbp:80nm、溝の底部の幅Dtp:50nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:10mm、溝の断面形状:略台形)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の底部の幅Dbp:80nm、凸条の頂部の幅Dtp:50nm、凸条の高さHp:200nm。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例1と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
モールドとして、複数の溝が、該溝間に形成される平坦部を介して互いに平行にかつ所定のピッチで形成された石英製モールド(面積:150mm×150mm、パターン面積:100mm×100mm、溝のピッチPp:160nm、溝の幅Dp:65nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:100mm、溝の断面形状:略矩形。)を用いた以外は、例1と同様にして石英製モールドの溝に対応する複数の凸条および該凸条間の平坦部を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:160nm、凸条の幅Dp:65nm、凸条の高さHp:200nm。)を作製した。
蒸着における角度θLおよび蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例1と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着における角度θL、θR、および蒸着で形成される金属層の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
例1〜21のワイヤグリッド型偏光子について、金属層の各寸法を測定した。結果を表1に示す。
また、例1〜21のワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表2に示す。
例10〜例12は、断面略台形の凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する、凸条間の平坦部の一部を少なくとも被覆する金属層を有するため、高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、光学特性の角度依存性や波長依存性が低かった。
例14は、特許文献2の実施例2に相当する例であり、断面略三角形の凸条の第2の側面を被覆している金属層の厚さDm2、高さHm2が大きかった。また、凸条間の平坦部を被覆する金属層が形成されなかった。そのため、p偏光透過率が低下し、光学特性の角度依存性が高かった。
例17、18は、特許文献3の実施例9、10に相当する例であり、凸条の頂部に金属層が形成され、第1の側面の全面が金属層で被覆されず、凸条間の平坦部を被覆する金属層が形成されなかったため、p偏光透過率が低下し、光学特性の角度依存性が高かった。
例20は、凸条の断面形状が矩形であるため、p偏光透過率が低下し、光学特性の角度依存性が高かった。
例21は、凸条の第1の側面および第2の側面が完全に金属層で被覆されているため、p偏光の透過率が低下した。
なお、2009年2月5日に出願された日本特許出願2009−025051号の明細書、特許請求の範囲、図面、要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として取り入れるものである。
12 凸条
13 平坦部
14 光透過性基板
16 第1の側面
18 第2の側面
19 頂部
20 金属層
Claims (15)
- 底部から頂部に向かうにしたがって幅がしだいに狭くなる複数の凸条が、該凸条間に形成される平坦部を介して互いに平行に、かつ所定のピッチで表面に形成された光透過性基板と、
前記凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する前記平坦部の一部を被覆し、かつ前記凸条の第2の側面を被覆しないまたは第2の側面の一部を被覆する、金属または金属化合物からなる金属層と
を有し、
前記凸条の頂部の金属層の幅Dmが、下式(II)を満足する、ワイヤグリッド型偏光子。
0.25×(Pp−Dbp)≦Dm≦0.6×(Pp−Dbp) ・・・(II)。
ただし、Ppは、凸条の底部の幅と、凸条間に形成される平坦部の幅との合計であり、Dbpは、凸条の底部の幅である。 - 前記凸条の第1の側面を被覆している金属層の高さHm1と前記凸条の高さHpとの比(Hm1/Hp)が、1〜2である、請求項1に記載のワイヤグリッド型偏光子。
- 前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が、三角形または台形である、請求項1または2に記載のワイヤグリッド型偏光子。
- 前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が、台形であり、
該凸条の頂部の幅Dtpが、該凸条の底部の幅Dbpの半分以下である、請求項1または2に記載のワイヤグリッド型偏光子。 - 前記ピッチPpが、300nm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。
- 前記凸条の底部の幅Dbpと前記Ppとの比(Dbp/Pp)が、0.1〜0.7である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。
- 前記金属層が、前記凸条の第2の側面の一部を被覆する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。
- 凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下である、請求項1〜7のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子。 - 底部から頂部に向かうにしたがって幅がしだいに狭くなる複数の凸条が、該凸条間に形成される平坦部を介して互いに平行に、かつ所定のピッチで表面に形成された光透過性基板と、前記凸条の第1の側面の全面および該側面に隣接する前記平坦部の一部を被覆し、かつ前記凸条の第2の側面を被覆しないまたは第2の側面の一部を被覆する、金属または金属化合物からなる金属層とを有し、前記凸条の頂部の金属層の幅Dmが、下式(II)を満足するワイヤグリッド型偏光子を製造する方法であって、
前記凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ前記凸条の高さ方向に対して第1の側面の側に25〜40゜の角度をなす方向から金属または金属化合物を、蒸着量が40〜60nmとなる条件で蒸着して前記金属層を形成する、ワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
0.25×(Pp−Dbp)≦Dm≦0.6×(Pp−Dbp) ・・・(II)。
ただし、Ppは、凸条の底部の幅と、凸条間に形成される平坦部の幅との合計であり、Dbpは、凸条の底部の幅である。 - 前記凸条の第1の側面を被覆している金属層の高さHm1と前記凸条の高さHpとの比(Hm1/Hp)が、1〜2である、請求項9に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
- 前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が、三角形または台形である、請求項9または10に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
- 前記凸条の長さ方向に直交する断面形状が、台形であり、
該凸条の頂部の幅Dtpが、該凸条の底部の幅Dbpの半分以下である、請求項9または10に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。 - 前記凸条が、光硬化樹脂または熱可塑性樹脂からなり、インプリント法で形成される、請求項9〜12のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
- 前記金属層が、前記凸条の第2の側面の一部を被覆する、請求項9〜13のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
- 凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側にθ L =45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のp偏光透過率Tpとの差が、±5%以下であり、
凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側にθ R =45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsと、凸条の高さ方向H(θ=0°)の方向からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時のs偏光透過率Tsとの差が、±5%以下である、請求項9〜14のいずれか1項に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
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