CN101981478A - 线栅型偏振器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可容易地制造在可见光范围内显示出高偏振光分离能力且提高了短波长范围的透射率的线栅型偏振器的方法。通过满足条件(A)～(F)的蒸镀法在表面形成有多条凸条(12)的透光性基板(14)上形成基底层(22)、第一金属细线(24)和第二金属细线(30)。(A)从成角度θL的方向对凸条(12)的上表面(16)和第一侧面(18)蒸镀基底层材料；(B)从与条件(A)相反的成角度θR的方向对第一基底层(22a)的上表面和第二侧面(20)蒸镀基底层材料；(C)θL、θR为60°～90°；(D)基底层(22)的高度Hma1为1～20nm；(E)对基底层(22)的上表面和沟(26)的底面(28)蒸镀金属或金属化合物；(F)第一金属细线(24)的高度Hma2和凸条的高度Hp满足40nm≤Hma2≤0.9×Hp。

Description

线栅型偏振器的制造方法
技术领域
本发明涉及线栅(wire grid)型偏振器的制造方法。
背景技术
作为液晶显示装置、背面投影型电视机、正面投影型投影仪等图像显示装置中所用的在可见光范围内显示出偏振光分离能力的偏振器(也称为偏振光分离元件)，有吸收型偏振器和反射型偏振器。
吸收型偏振器是例如使碘等二色性染料在树脂膜中取向而得的偏振器。但是，吸收型偏振器由于吸收一方的偏振光，因此光的利用效率低。
另一方面，反射型偏振器通过使未入射偏振器而反射的光再次入射偏振器，可以提高光的利用效率。因此，为了液晶显示装置等的高亮度化，反射型偏振器的需求正在增长。
作为反射型偏振器，有由双折射树脂层叠体形成的线偏振器、由胆甾醇型液晶形成的圆偏振器和线栅型偏振器。
但是，线偏振器和圆偏振器的偏振光分离能力低。因此，显示出高偏振光分离能力的线栅型偏振器受到注目。
线栅型偏振器具有在透光性基板上多条金属细线相互平行地排列的结构。金属细线的间距与入射光的波长相比足够短的情况下，入射光中具有与金属细线垂直的电场矢量的成分(即，p偏振光)透射，具有与金属细线平行的电场矢量的成分(即，s偏振光)被反射。
作为在可见光范围内显示出偏振光分离能力的线栅型偏振器，已知以下的偏振器：
(1)在透光性基板上以规定的间距形成有金属细线的线栅型偏振器(专利文献1)；
(2)以规定的间距形成于透光性基板表面的多条凸条的上表面和凸条间的沟的底面形成有金属细线的线栅型偏振器(专利文献2、非专利文献1)。
但是，(1)的线栅型偏振器的偏振光分离能力尚不足。
(2)的线栅型偏振器与(1)的线栅型偏振器相比，偏振光分离能力高。但是，(2)的线栅型偏振器存在短波长范围(400nm附近)的透射率低的问题。
此外，制造(2)的线栅型偏振器时，通过1次蒸镀对凸条的上表面和凸条间的沟的底面蒸镀金属。但是，通过1次蒸镀对凸条的上表面和凸条间的沟的底面蒸镀金属的情况下，难以保证凸条的侧面没有金属蒸镀。因此，凸条的侧面也容易蒸镀金属，凸条的上表面的金属细线和凸条间的沟的底面的金属细线容易连接。如果凸条的上表面的金属细线和凸条间的沟的底面的金属细线形成连续的膜，则无法使光透过。
专利文献1：日本专利特开2005-070456号公报
专利文献2：日本专利特开2004-240297号公报
非专利文献1：Optics Express，2006年，第14卷，第6号，第2323-2334页
发明的概要
本发明提供可容易地制造在可见光范围内显示出高偏振光分离能力且提高了短波长范围的透射率的线栅型偏振器的方法。
本发明的线栅型偏振器的制造方法是制造线栅型偏振器的方法，所述线栅型偏振器包括：透光性基板，在该透光性基板的表面以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条凸条；基底层，该基底层被覆所述透光性基板的凸条的上表面以及沿所述凸条的长度方向延伸的第一侧面和第二侧面这2个侧面的上缘部；由金属或金属化合物形成的第一金属细线，该第一金属细线形成于所述基底层的上表面；由金属或金属化合物形成的第二金属细线，该第二金属细线形成于所述凸条间的沟的底面；其特征在于，通过满足下述条件(A)～(F)的蒸镀法形成所述基底层、第一金属细线和第二金属细线：
(A)从与所述凸条的长度方向大致垂直且朝第一侧面侧与所述凸条的高度方向成角度θL的方向对所述凸条的上表面和第一侧面蒸镀基底层材料至少1次；
(B)从与所述凸条的长度方向大致垂直且朝第二侧面侧与所述凸条的高度方向成角度θR的方向对通过所述条件(A)的蒸镀形成的基底层的上表面和所述凸条的第二侧面蒸镀基底层材料至少1次；
(C)所述条件(A)的蒸镀中的角度θL满足下式(I)，所述条件(B)的蒸镀中的角度θR满足下式(II)；
60°≤θL＜90°…(I)
60°≤θR＜90°…(II)
(D)所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀中形成的基底层的高度Hma1满足下式(III)；
1nm≤Hma1≤20nm…(III)
(E)实施了所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀后，对所述基底层的上表面和所述凸条间的沟的底面蒸镀金属或金属化合物；
(F)所述条件(E)的蒸镀中形成的第一金属细线的高度Hma2和所述凸条的高度Hp满足下式(IV)。
40nm≤Hma2≤0.9×Hp…(IV)
较好的是所述凸条的间距Pp在300nm以下。
较好的是所述凸条的宽度Dp和所述Pp的比值(Dp/Pp)为0.1～0.6。
较好的是所述Hp为30～500nm。
较好的是所述第二金属细线的宽度Dmb和所述凸条间的沟的宽度(Pp-Dp)满足下式(1-1)。
0.45×(Pp-Dp)≤Dmb≤0.95×(Pp-Dp)…(1-1)
较好的是所述第二金属细线的高度Hmb和所述Hp满足下式(2-1)。
40nm≤Hmb＜Hp…(2-1)
通过本发明的线栅型偏振器的制造方法，可容易地制造在可见光范围内显示出高偏振光分离能力且提高了短波长范围的透射率的线栅型偏振器。
附图的简单说明
图1为表示本发明的线栅型偏振器的一例的立体图。
图2为表示透光性基板的一例的立体图。
图3为表示第一基底层的形成状况的剖视图。
图4为表示第二基底层的形成状况的剖视图。
图5为表示第一金属细线和第二金属细线的形成状况的剖视图。
实施发明的最佳方式
<线栅型偏振器>
图1为表示通过本发明的制造方法制成的线栅型偏振器的一例的立体图。线栅型偏振器10包括：透光性基板14，在该透光性基板14的表面以相互平行且隔开规定的间距(Pp)的方式形成有多条凸条12；基底层22，该基底层22被覆透光性基板14的凸条12的上表面16以及沿凸条12的长度方向延伸的第一侧面18和第二侧面20这2个侧面的上缘部；由金属或金属化合物形成的第一金属细线24，该第一金属细线24形成于基底层22的上表面；由金属或金属化合物形成的第二金属细线30，该第二金属细线30形成于凸条12间的沟26的底面28。
Pp为凸条12的宽度Dp和形成于凸条12间的沟26的宽度的总和。Pp较好是在300nm以下，更好是80～200nm。通过使Pp在300nm以下，线栅型偏振器10显示出足够高的反射率且在400nm左右的短波长范围内也显示出足够高的偏振光分离能力。此外，衍射产生的着色现象得到抑制。
此外，从容易通过蒸镀形成金属细线的角度来看，Pp特好是100～200nm。
Dp和Pp的比值(Dp/Pp)较好是0.1～0.6，更好是0.3～0.55，特好是0.35～0.5。通过使Dp/Pp在0.1以上，线栅型偏振器10显示出足够高的偏振光分离能力。通过使Dp/Pp在0.6以下，干涉引起的透射光的着色得到抑制。
此外，从容易通过蒸镀形成金属细线的角度来看，Dp特好是30～80nm。
凸条12的高度Hp较好是30～500nm，更好是40～200nm，特好是50～120nm。通过使Hp在30nm以上，基底层22向凸条12表面上的选择性形成变得容易。通过使Hp在500nm以下，线栅型偏振器10的偏振度的入射角依赖性减小。
此外，从可减小透射率的波长色散的角度来看，Hp特好是50～120nm。
(透光性基板)
透光性基板14是在线栅型偏振器10的使用波长范围内具有透光性的基板。透光性是指使光透过，使用波长范围具体是400nm～800nm的范围。
透光性基板14的厚度Hs较好是0.5～1000μm，更好是1～40μm。
作为透光性基板14的原料或材料，可例举光固化树脂、热塑性树脂、玻璃等，从可通过后述的压印法形成凸条12的角度来看，优选光固化树脂或热塑性树脂，从可通过光压印法形成凸条12以及耐热性和耐久性良好的角度来看，特优选光固化树脂。
作为光固化树脂，从生产性的角度来看，较好是通过光固化性组合物的光引发自由基聚合而形成的树脂。
作为光固化性组合物，优选光固化后的固化膜对水的接触角在90以上的组合物。°如果该固化膜对水的接触角在90°以上，则通过光压印法形成凸条12时，与模具的脱模性变好，可以实现高精度的转印，所得的线栅型偏振器10可以充分发挥目标性能。
(基底层)
基底层22是由基底层材料形成的多层蒸镀膜层叠而成的层。通过2次蒸镀形成基底层22的情况下，是由第一基底层22a和第二基底层22b层叠而成的层。
基底层22的高度Hma1是1～20nm，较好是10～15nm。如果Hma1在1nm以上，则线栅型偏振器10的透射率提高。如果Hma1在20nm以下，则线栅型偏振器10的透射率提高。
基底层22的从凸条12的第一侧面18向外侧突出的部分(以下也记作第一檐部32)的宽度Dma1和基底层22的从凸条12的第二侧面20向外侧突出的部分(以下也记作第二檐部34)的宽度Dma2分别较好是5nm～20nm，更好是10nm～15nm。如果Dma1和Dma2在5nm以上，则金属或金属化合物不易蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20，线栅型偏振器10显示出足够高的透射率。如果Dma1和Dma2在20nm以下，则形成于沟26的底面的第二金属细线30的宽度Dmb增大，线栅型偏振器10显示出足够高的偏振光分离能力。
作为基底层材料，可例举金属(银、铝、铬、镁等)、金属化合物(TiN、TaN、TiSi2等)或金属氧化物(SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、SnO2等)，从线栅型偏振器10显示出更高的透射率的角度来看，优选金属氧化物，特优选Al2O3。第一基底层22a的材料和第二基底层22b的材料可以相同也可以不同。
(金属细线)
第一金属细线24和第二金属细线30(以下也将它们一并记作金属细线)形成于基底层22的上表面和沟26的底面28，几乎不形成于凸条12的第一侧面18和第二侧面20，第一金属细线24和第二金属细线30在凸条12的第一侧面18和第二侧面20处彼此不连接。
第一金属细线24的高度Hma2较好是40～100nm，更好是45～60nm。如果Hma2在40nm以上，则线栅型偏振器10显示出足够高的偏振光分离能力。如果Hma2在100nm以下，则p偏振光的短波长侧的脉动所导致的透射率下降得到抑制，线栅型偏振器10的透射光的波长色散减小。即短波长侧的透射率上升。
Hma(Hma1和Hma2的总和)较好是45～120nm，更好是50～75nm。
第一金属细线24的从凸条12的第一侧面18向外侧突出的部分的宽度Dma1和第一金属细线24的从凸条12的第二侧面20向外侧突出的部分的宽度Dma2分别较好是5～20nm，更好是10～15nm。如果Dma1和Dma2在5nm以上，则金属或金属化合物不易蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20，线栅型偏振器10显示出足够高的透射率。如果Dma1和Dma2在20nm以下，则沟26的开口部扩大，线栅型偏振器10显示出足够高的透射率。
第一金属细线24的宽度Dma较好是比凸条12的宽度Dp大10～40nm，更好是比凸条12的宽度Dp大15～30nm。
第二金属细线30的宽度Dmb和沟26的宽度(Pp-Dp)较好是满足下式(1-1)，更好是满足下式(1-2)。
0.45×(Pp-Dp)≤Dmb≤0.95×(Pp-Dp)…(1-1)
0.5×(Pp-Dp)≤Dmb≤0.9×(Pp-Dp)…(1-2)
如果Dmb在0.45×(Pp-Dp)以上，则因为第二金属细线30的遮蔽效果，线栅型偏振器10显示出足够高的偏振光分离能力。如果Dmb在0.95×(Pp-Dp)以下，则线栅型偏振器10的透射率上升。
第二金属细线30的高度Hmb和凸条12的高度Hp较好是满足下式(2-1)，更好是满足下式(2-2)。
40nm≤Hmb＜Hp…(2-1)
45nm≤Hmb≤0.8Hp…(2-2)
Hma和Hmb的关系为Hmb≤Hma。
本发明中的所述凸条12、基底层22和金属细线的各尺寸是如下所述的值：测定线栅型偏振器10的截面的扫描型电子显微镜图像或透射型电子显微镜图像中的5处的凸条12、基底层22和金属细线的各尺寸的最大值，将5处的该值平均而得。
作为金属细线的截面形状，可以例举正方形、长方形、梯形、三角形、圆形、椭圆形及其它各种形状。第二金属细线30的截面较好是梯形、三角形、圆形或圆形的一部分。
作为金属细线的材料，可例举金属(银、铝、铬、镁等)或金属化合物(TiN、TaN、TiSi2等)，从对可见光的反射率高、可见光的吸收少且具有高电导率的角度来看，优选银、铝、铬或镁，特优选铝。
(保护层)
因为金属细线的厚度非常微小，所以金属细线只要受到轻微的损伤，就会影响线栅型偏振器10的性能。此外，有时金属细线的电导率由于生锈而下降，则线栅型偏振器10的性能会下降。因此，为了抑制金属细线的损伤和生锈，可以用保护层被覆金属细线。
作为保护层，可以例举树脂、金属氧化物、玻璃等。例如，金属使用铝的情况下，在空气中被氧化而在表面形成氧化铝。金属氧化膜起到金属细线的保护层的作用。
为了使透光性基板14和保护层的界面上的p偏振光的反射减少，较好是使保护层的折射率和透光性基板的折射率实质上一致。
作为保护层，较好是具有耐热性、可见光透射性的保护层，从在宽频带范围内获得高偏振光分离能力的角度来看，更好是折射率低的保护层。
保护层由于存在于线栅型偏振器10的最表层，因此较好是具有铅笔硬度H以上的硬度，也较好是具有防污性。
为了提高光的利用效率，保护层或透光性基板14可以在表面具有防反射结构。
上述的线栅型偏振器10包括表面以相互平行且隔开规定的间距(Pp)的方式形成有多条凸条12的透光性基板14、形成于透光性基板14的凸条12上的第一金属细线24、以及形成于凸条12间的沟26的底面28的第二金属细线30，并且第一金属细线24和第二金属细线30不连接，因此在可见光范围内显示出高偏振光分离能力。
此外，上述的线栅型偏振器10包括被覆透光性基板14的凸条12的上表面16以及沿凸条12的长度方向延伸的第一侧面18和第二侧面20这2个侧面的上缘部的基底层22，并且第一金属细线24形成于基底层22的上表面，因此与现有的线栅型偏振器相比，短波长范围的透射率提高。
<线栅型偏振器的制造方法>
线栅型偏振器10可通过如下方法制造：制作表面以相互平行且隔开规定的间距(Pp)的方式形成有多条凸条12的透光性基板14，在透光性基板14的凸条12的上表面16以及沿凸条12的长度方向延伸的第一侧面18和第二侧面20这2个侧面的上缘部形成基底层22，在基底层22的上表面和凸条12间的沟26的底面28分别同时形成第一金属细线24和第二金属细线30。
(透光性基板的制作方法)
作为透光性基板14的制作方法，可例举压印法(光压印法、热压印法)、光刻法等，从能以良好的生产性形成凸条12以及能使透光性基板14大面积化的角度来看，优选压印法，从能以更好的生产性形成凸条12以及能以良好的精度转印模具的沟的角度来看，特优选光压印法。
光压印法例如是如下方法：通过电子束曝光和蚀刻的组合来制作以相互平行且隔开规定的间距(Pp)的方式形成有多条沟的模具，将该模具的沟转印至涂布于任意基材的表面的光固化性组合物，并同时使该光固化性组合物光固化。
基于光压印法的透光性基板14的制作具体而言通过下述工序(i)～(v)来进行。
(i)将光固化性组合物涂布于基材的表面的工序。
(ii)将形成有多条相互平行且具有规定的间距的沟的模具挤压于光固化性组合物，使得沟与光固化性组合物接触的工序。
(iii)在将模具挤压于光固化性组合物的状态下照射放射线(紫外线、电子射线等)以使光固化性组合物固化，制成具有对应于模具的沟的多条凸条12的透光性基板14的工序。
(iv)将模具从透光性基板14分离的工序。
(v)在透光性基板14上形成基底层22和金属细线之前或之后根据需要将基材从透光性基板14分离的工序。
基于热压印法的透光性基板14的制作具体而言通过下述工序(i)～(iv)来进行。
(i)在基材的表面形成热塑性树脂的被转印膜的工序，或制作热塑性树脂的被转印薄膜的工序。
(ii)将形成有多条相互平行且具有一定的间距的沟的模具挤压于已加热至热塑性树脂的玻璃化温度(Tg)或熔点(Tm)以上的被转印膜或被转印薄膜，使得沟与被转印膜或被转印薄膜接触，制成具有对应于模具的沟的多条凸条12的透光性基板14的工序。
(iii)将透光性基板14冷却至低于Tg或Tm的温度，将模具从透光性基板14分离的工序。
(iv)在透光性基板14上形成基底层22和金属细线之前或之后根据需要将基材从透光性基板14分离的工序。
(基底层的形成方法)
基底层22通过从透光性基板14的形成有凸条12的面的斜上方蒸镀基底层材料的斜向蒸镀法而形成。作为蒸镀法，可例举真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法等物理蒸镀法。
基底层22具体而言通过满足下述条件(A)～(D)的蒸镀法而形成：
(A)如图3所示，从图2所示的与凸条12的长度方向L大致垂直且朝第一侧面18侧与凸条12的高度方向H成角度θL的方向V1对凸条12的上表面16和第一侧面18的上缘部蒸镀基底层材料至少1次，形成第一基底层22a；
(B)如图4所示，从图2所示的与凸条12的长度方向L大致垂直且朝第二侧面20侧与凸条12的高度方向H成角度θR的方向V2对第一基底层22a的上表面和凸条12的第二侧面20的上缘部蒸镀基底层材料至少1次，形成第二基底层22b；
(C)所述条件(A)的蒸镀中的角度θL满足下式(I)，所述条件(B)的蒸镀中的角度θR满足下式(II)；
60°≤θL＜90°…(I)
60°≤θR＜90°…(II)
(D)所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀中形成的基底层22的高度Hma1满足下式(III)；
1nm≤Hma1≤20nm…(III)
条件(A)、(B)：
不满足条件(A)、(B)的情况下，因为未形成第一檐部32和第二檐部34，所以在形成金属细线时，金属或金属化合物容易蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20。其结果是，第一金属细线24和第二金属细线30连接，线栅型偏振器10的透射率下降。本说明书中，“大致垂直”是指方向L和方向V1或方向V2所成的角度在85～95度的范围内。
条件(C)：
对间距在光的波长以下的凸条12进行蒸镀的情况下，基底层22的形状根据蒸镀的角度θL或角度θR而变化，因此根据角度θL或角度θR的不同，有时无法形成合适的形状的基底层22。角度θL或角度θR小于60°时，无法形成第一檐部32和第二檐部34，或者各檐部的宽度Dma1和Dma2不足。或者，形成第一檐部32和第二檐部34时，金属或金属化合物蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20，第一金属细线24和第二金属细线30连接，其结果是，线栅型偏振器10的透射率下降。角度θL或角度θR在90°以上时，难以形成基底层22。角度θL或角度θR较好的是在70°以上且在85°以下，特好是在75°以上且在80°以下。
条件(D)：
Hma1小于1nm时，因为无法形成具有足以使得金属或金属化合物不会蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20的宽度的第一檐部32和第二檐部34，所以线栅型偏振器10的透射率不足。在蒸镀的角度θL或角度θR较大的状态下形成的金属细线对短波长的吸收增大，但如果Hma1超过20nm，则这样的金属细线的厚度过大，因此线栅型偏振器10的波长色散增大，短波长侧的透射率下降。Hma1较好是在10nm以上且在15nm以下。
角度θL或角度θR例如可通过使用下述蒸镀装置来调整：
能改变与蒸镀源相向地配置的透光性基板14的倾斜度，以使得蒸镀源位于与凸条12的长度方向L大致垂直且朝第一侧面18侧与凸条12的高度方向H成角度θL的方向V1或朝第二侧面20侧与凸条12的高度方向H成角度θL的方向V2的延长线上的蒸镀装置。
作为蒸镀源，可例举金属(银、铝、铬、镁等)、金属化合物(TiN、TaN、TiSi2等)或金属氧化物(SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、SnO2等)，从线栅型偏振器10显示出更高的透射率的角度来看，优选金属氧化物，特优选Al2O3。
(金属细线的形成方法)
金属细线通过从透光性基板14的形成有凸条12的面的大致垂直方向的上方蒸镀金属或金属化合物而形成。作为蒸镀法，可例举真空蒸镀法、溅射法、离子电镀法等物理蒸镀法。
金属细线具体而言通过满足下述条件(E)和(F)的蒸镀法而形成：
(E)实施了所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀后，如图5所示，从大致为角度θ＝0°的方向对基底层22的上表面和凸条12间的沟26的底面28蒸镀金属或金属化合物；
(F)所述条件(E)的蒸镀中形成的第一金属细线24的高度Hma2和凸条12的高度Hp满足下式(IV)。
40nm≤Hma2≤0.9×Hp…(IV)
条件(E)：
不满足条件(E)的情况下，金属或金属化合物容易蒸镀于凸条12的第一侧面18和第二侧面20。其结果是，第一金属细线24和第二金属细线30连接，线栅型偏振器10的透射率下降。
条件(F)：
Hma2小于40nm时，线栅型偏振器10的偏振光分离能力不足。如果Hma2超过0.9×Hp，则线栅型偏振器10的p偏振光的短波长侧出现脉动，线栅型偏振器10的短波长侧的透射率下降，透射光的波长色散增大。
作为蒸镀源，可例举金属(银、铝、铬、镁等)或金属化合物(TiN、TaN、TiSi2等)。从对可见光的反射率高、可见光的吸收少且具有高电导率的角度来看，优选银、铝、铬、镁，特优选铝。
上述的线栅型偏振器10的制造方法中，通过满足上述条件(A)～(F)的蒸镀法形成基底层22和金属细线。因此，可容易地制造包括表面以相互平行且隔开规定的间距(Pp)的方式形成有多条凸条12的透光性基板14、形成于透光性基板14的凸条12上的第一金属细线24、以及形成于凸条12间的沟26的底面28的第二金属细线30，并且第一金属细线24和第二金属细线30不连接的线栅型偏振器10。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不局限于这些实施例。
例1～8是实施例，例9～16是比较例。
(基底层和金属细线的各尺寸)
如下所述求出基底层和金属细线的各尺寸：测定线栅型偏振器的截面的透射型电子显微镜图像或扫描型电子显微镜图像中的5处的基底层和金属细线的各尺寸的最大值，将5处的该值平均而求得。
(透射率)
从线栅型偏振器的正面侧(形成有金属细线的面侧)使波长405nm的固体激光和波长635nm的半导体激光与线栅型偏振器的表面垂直地入射，测定p偏振光透射率和s偏振光透射率。
波长400nm或700nm的p偏振光透射率在70％以上的记作○，低于70％的记作×。
(反射率)
从线栅型偏振器的正面侧使波长405nm的固体激光和波长635nm的半导体激光相对于线栅型偏振器的表面以5°的角度入射，测定s偏振光反射率。
波长400nm或700nm的s偏振光反射率在80％以上的记作○，低于80％的记作×。
(偏振度)
偏振度通过下式计算。
偏振度＝((Tp-Ts)/(Tp+Ts))×100
这里，Tp是p偏振光透射率，Ts是s偏振光透射率。
波长400nm或700nm的偏振度在99.5％以上的记作○，低于99.5％的记作×。
(光固化性组合物的调制)
在安装有搅拌机和冷却管的1000mL的4口烧瓶中加入
单体1(新中村化学工业株式会社(新中村化学工業社)制，NK ESTERA-DPH，二季戊四醇六丙烯酸酯)60g、
单体2(新中村化学工业株式会社制，NK ESTER A-NPG，新戊二醇二丙烯酸酯)40g、
光聚合引发剂(汽巴精化株式会社(チバスペシヤリテイ一ケミカルズ社)制，IRGACURE 907)4.0g、
含氟表面活性剂(旭硝子株式会社(旭硝子社)制，氟代丙烯酸酯(CH2＝CHCOO(CH2)2(CF2)8F)和丙烯酸丁酯的共聚物，氟含量：约30质量％，质均分子量：约3000)0.1g、
阻聚剂(和光纯药株式会社(和光
Figure BPA00001234471400131
薬社)制，Q1301)1.0g、以及
环己酮65.0g。
在使烧瓶内处于常温和避光的状态下搅拌1小时使其均匀化。接着，一边对烧瓶内进行搅拌一边缓慢添加100g胶态二氧化硅(固体成分：30g)，再在使烧瓶内处于常温和避光的状态下搅拌1小时使其均匀化。接着，添加340g环己酮，在使烧瓶内处于常温和避光的状态下搅拌1小时，得到光固化性组合物1的溶液。
〔例1〕
(透光性基板的制作)
在厚100μm的高透射聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(帝人杜邦株式会社(帝人デユポン社)制，Teijin Tetoron O3，100mm×100mm)的表面通过旋涂法涂布光固化性组合物1，形成厚1μm的光固化性组合物1的涂膜。
将以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条沟的石英制模具(50mm×50mm，沟的间距Pp：150nm，沟的宽度Dp：50nm，沟的深度Hp：75nm，沟的长度：50mm，沟的截面形状：矩形)于25℃、0.5MPa(表压)的条件下挤压于光固化性组合物1的涂膜，使得沟与光固化性组合物1的涂膜接触。
在保持该状态的情况下，从石英制模具侧照射高压汞灯(频率：1.5kHz～2.0kHz，主波长光：255nm、315nm和365nm，365nm时的照射能量：1000mJ)的光15秒，使光固化性组合物1固化，形成具有对应于石英制模具的沟的多条凸条的透光性基板(凸条的间距Pp：150nm，凸条的宽度Dp：50nm，凸条的高度Hp：75nm)。将石英制模具慢慢地从透光性基板分离。
(基底层和金属细线的形成)
使用能改变与蒸镀源相向的透光性基板的倾斜度的真空蒸镀装置(昭和真空株式会社(昭和真空社)制，SEC-16CM)，对透光性基板的凸条蒸镀基底层材料和金属，形成基底层和金属细线，得到背面粘附有PET薄膜的线栅型偏振器。此时，依次进行从与凸条的长度方向L大致垂直且朝第一侧面侧与凸条的高度方向H成角度θL的方向V1(即第一侧面侧)实施的蒸镀、从与凸条的长度方向L大致垂直且朝第二侧面侧与凸条的高度方向H成角度θR的方向V2(即第二侧面侧)实施的蒸镀、以及从角度θ＝0°的方向实施的蒸镀，并且将各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的基底层或金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度。Hma’利用以晶体振子作为膜厚传感器的膜厚监控仪测定。
对于所得的线栅型偏振器，测定基底层和金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度。结果示于表3。
〔例2～6〕
与例1同样地制成透光性基板后，除了将蒸镀的次数、各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的基底层或金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定基底层和金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度。结果示于表3。
〔例7〕
(透光性基板的制作)
在所述PET薄膜的表面通过旋涂法涂布光固化性组合物1，形成厚1μm的光固化性组合物1的涂膜。
将以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条沟的石英制模具(50mm×50mm，沟的间距Pp：150nm，沟的宽度Dp：50nm，沟的深度Hp：100nm，沟的长度：50mm，沟的截面形状：矩形)于25℃、0.5MPa(表压)的条件下挤压于光固化性组合物1的涂膜，使得沟与光固化性组合物1的涂膜接触。
在保持该状态的情况下，从石英制模具侧照射高压汞灯(频率：1.5kHz～2.0kHz，主波长光：255nm、315nm和365nm，365nm时的照射能量：1000mJ)的光15秒，使光固化性组合物1固化，形成具有对应于石英制模具的沟的多条凸条的透光性基板(凸条的间距Pp：150nm，凸条的宽度Dp：50nm，凸条的高度Hp：100nm)。
将石英制模具慢慢地从透光性基板分离。
(金属细线的形成)
除了将各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度、角度依赖性。结果示于表3。
〔例8〕
(透光性基板的制作)
在所述PET薄膜的表面通过旋涂法涂布光固化性组合物1，形成厚1μm的光固化性组合物1的涂膜。
将以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条沟的石英制模具(50mm×50mm，沟的间距Pp：120nm，沟的宽度Dp：40nm，沟的深度Hp：60nm，沟的长度：50mm，沟的截面形状：矩形)于25℃、0.5MPa(表压)的条件下挤压于光固化性组合物1的涂膜，使得沟与光固化性组合物1的涂膜接触。
在保持该状态的情况下，从石英制模具侧照射高压汞灯(频率：1.5kHz～2.0kHz，主波长光：255nm、315nm和365nm，365nm时的照射能量：1000mJ)的光15秒，使光固化性组合物1固化，形成具有对应于石英制模具的沟的多条凸条的透光性基板(凸条的间距Pp：120nm，凸条的宽度Dp：40nm，凸条的高度Hp：60nm)。将石英制模具慢慢地从透光性基板分离。
(金属细线的形成)
除了将各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度、角度依赖性。结果示于表3。
〔例9～12〕
与例1同样地制成透光性基板后，除了将蒸镀的次数、各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的基底层或金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定基底层和金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度。结果示于表3。
〔例13〕
(透光性基板的制作)
除了使用以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条沟的石英制模具(20mm×20mm，沟的间距Pp：100nm，沟的宽度Dp：36nm，沟的深度Hp：94nm，沟的长度：10mm，沟的截面形状：矩形)作为模具以外，与例1同样地制作具有对应于石英制模具的沟的多条凸条的透光性基板(凸条的间距Pp：100nm，凸条的宽度Dp：36nm，凸条的高度Hp：94nm)。
(金属细线的形成)
除了将各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度、角度依赖性。结果示于表3。
〔例14～16〕
与例8同样地制成透光性基板后，除了将蒸镀的次数、各次蒸镀中的蒸镀源、角度θL或θR和通过1次蒸镀而形成的基底层或金属细线的厚度Hma’设定为表1所示的材料、角度和厚度以外，与例1同样地操作，得到线栅型偏振器。
对于所得的线栅型偏振器，测定基底层和金属细线的各尺寸。结果示于表2。
此外，对于所得的线栅型偏振器，测定透射率、反射率、偏振度。结果示于表3。
[表1]
Figure BPA00001234471400181
[表2]
[表3]
例1～8中，因为凸条的第一侧面和第二侧面未蒸镀铝，所以显示出高偏振度、高p偏振光透射率和高s偏振光反射率。
例9中，因为凸条的第一侧面和第二侧面蒸镀有铝并与形成于底面的铝细线30连接，所以无法测定。
例10、11中，因为基底层的高度Hma1过高，所以p偏振光透射率下降。
例12中，因为金属细线的高度Hma’(Hma2)过高，凸条的第一侧面和第二侧面蒸镀有较厚的铝，所以无法评价。
例13是相当于非专利文献1的实验例(图2、图3)的例子，因为在未形成基底层的情况下通过一次蒸镀形成了第一金属细线和第二金属细线，所以第二金属细线几乎将沟的底面完全覆盖遮蔽，p偏振光透射率下降。表2的例13中，Dma1的值记载的是第一金属细线从凸条12的第一侧面18向外侧突出的部分的宽度，Dma2的值记载的是第二金属细线从凸条12的第二侧面20向外侧突出的部分的宽度。
例14中，因为凸条的第一侧面和第二侧面蒸镀有较薄的铝，所以p偏振光透射率下降。
例15中，因为基底层的高度Hma1过高，所以短波长侧的p偏振光透射率下降。此外，因为Hma2的高度不足，所以偏振度、s偏振光反射率均下降。
例16中，因为Hma2的高度过高，所以p偏振光的透射率的波长色散增大，短波长侧的p偏振光透射率下降。
产业上利用的可能性
本发明的线栅型偏振器可用作液晶显示装置、背面投影型电视机、正面投影型投影仪等图像显示装置的偏振器。
另外，在这里引用2008年4月8日提出申请的日本专利申请2008-100553号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容作为本发明说明书的揭示。
符号的说明
10线栅型偏振器
12凸条
14透光性基板
16上表面
18第一侧面
20第二侧面
22基底层
22a第一基底层
22b第二基底层
24第一金属细线
26沟
28底面
30第二金属细线
32第一檐部
34第二檐部

Claims (9)

1.一种线栅型偏振器的制造方法，该方法是制造线栅型偏振器的方法，所述线栅型偏振器包括：透光性基板，在该透光性基板的表面以相互平行且隔开规定的间距的方式形成有多条凸条；基底层，该基底层被覆所述透光性基板的凸条的上表面以及沿所述凸条的长度方向延伸的第一侧面和第二侧面这2个侧面的上缘部；由金属或金属化合物形成的第一金属细线，该第一金属细线形成于所述基底层的上表面；由金属或金属化合物形成的第二金属细线，该第二金属细线形成于所述凸条间的沟的底面；其特征在于，
通过满足下述条件(A)～(F)的蒸镀法形成所述基底层、第一金属细线和第二金属细线：
(A)从与所述凸条的长度方向大致垂直且朝第一侧面侧与所述凸条的高度方向成角度θL的方向对所述凸条的上表面和第一侧面蒸镀基底层材料至少1次；
(B)从与所述凸条的长度方向大致垂直且朝第二侧面侧与所述凸条的高度方向成角度θR的方向对通过所述条件(A)的蒸镀形成的基底层的上表面和所述凸条的第二侧面蒸镀基底层材料至少1次；
(C)所述条件(A)的蒸镀中的角度θL满足下式(I)，所述条件(B)的蒸镀中的角度θR满足下式(II)；
60°≤θL＜90°…(I)
60°≤θR＜90°…(II)
(D)所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀中形成的基底层的高度Hma1满足下式(III)；
1nm≤Hma1≤20nm…(III)
(E)实施了所述条件(A)的蒸镀和所述条件(B)的蒸镀后，对所述基底层的上表面和所述凸条间的沟的底面蒸镀金属或金属化合物；
(F)所述条件(E)的蒸镀中形成的第一金属细线的高度Hma2和所述凸条的高度Hp满足下式(IV)。
40nm≤Hma2≤0.9×Hp…(IV)
2.如权利要求1所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述凸条的间距Pp在300nm以下。
3.如权利要求1或2所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述凸条的宽度Dp和所述Pp的比值(Dp/Pp)为0.1～0.6。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述Hp为30～500nm。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述第二金属细线的宽度Dmb和所述凸条间的沟的宽度(Pp-Dp)满足下式(1-1)。
0.45×(Pp-Dp)≤Dmb≤0.95×(Pp-Dp)…(1-1)
6.如权利要求1～5中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述第二金属细线的高度Hmb和所述Hp满足下式(2-1)。
40nm≤Hmb＜Hp…(2-1)
7.如权利要求1～6中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述基底层的从所述凸条的第一侧面向外侧突出的部分的宽度Dma1和所述基底层的从所述凸条的第二侧面向外侧突出的部分的宽度Dma2分别为5nm～20nm。
8.如权利要求1～7中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述基底层材料是金属、金属化合物或金属氧化物。
9.如权利要求1～8中的任一项所述的线栅型偏振器的制造方法，其特征在于，所述第一金属细线和所述第二金属细线是银、铝、铬或镁。
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