CN202362481U

CN202362481U - 红外线用线栅偏振片

Info

Publication number: CN202362481U
Application number: CN2011204875841U
Authority: CN
Inventors: 河津泰幸; 木下大辅
Original assignee: Asahi Chemical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2012118237A

Abstract

本实用新型提供一种在可见光区域具有高透过率且在红外区域示出高的偏振特性的红外线用线栅偏振片。该红外线用线栅偏振片具有周期性地排列在基材(101)上的金属线(102)和包覆金属线(102)的透明包覆层(103)，金属线(102)的周期为160nm以上、300nm以下，在400nm以上、650nm以下的全光透过率为50％以上，且红外区域的透射光的偏振度为80％以上。

Description

红外线用线栅偏振片

技术领域

本实用新型涉及一种红外线用线栅偏振片。

背景技术

由于近年来的光刻技术的发达，能够形成具有光的波长级别的间距的微细结构图案。具有这样非常小的间距的图案的构件、制品不仅在半导体领域，在光学领域其利用范围也比较广，是非常有用的。

例如，由金属等构成的导电体线以特定的间距排列成格子状从而构成的具有凹凸结构的线栅，其间距如果是比入射光(例如，可见光的波长400nm至700nm)小得多的间距(例如二分之一以下)的话，几乎使相对于导电体线平行振动的电场矢量成分的光全部反射，几乎使相对于导电体线正交的电场矢量成分的光全部透过，因此能够作为发出单一偏振光的偏振片使用。线栅偏振片由于能够反射未透过的光并对其进行再利用，因此从光的有効利用的观点考虑，也是非常理想的。

作为这样的线栅偏振片，例如有专利文献1所公开的线栅偏振片。该线栅偏振片是具有以比入射光的波长小的光栅周期设置了间隔的金属线的成形体。

背景技术文献

专利文献

[专利文献1]日本专利公开特开2002-328234号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

基于上述那样的原理，线栅偏振片在可见光至近红外光、红外光的较广范围内具有优异的偏振特性。因此，近年来，在近红外光、红外光的利用盛行的安保领域等，线栅偏振片作为有用的偏振片而被期待。

另一方面，从近年来各种各样的制品设计的要求来看，正寻求一种在特定的波长区域选择性地发挥偏振特性的线栅偏振片。例如，希望有能在可见光区域使光透过，在近红外区域以上的区域发挥偏振特性的红外线用线栅偏振片等。但是，采用以往的线栅偏振片的话，由于在可见光区域具有高的偏振特性，因此在可见光区域的透过率较低，无法满足对于上述那样的在红外区域的选择性的利用。

本实用新型正是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种在可见光区域具有高透过率且在红外区域示出高的偏振特性的红外线用线栅偏振片。

解决课题的手段

本实用新型的红外线用线栅偏振片，其具有周期性地排列在基材上的金属丝和包覆金属丝的透明包覆层，其特征在于金属丝的周期为160nm以上、300nm以下，在400nm以上、650nm以下的全光透过率为50％以上，且红外区域的透射光的偏振度为80％以上。

在本实用新型的红外线用线栅偏振片中，400nm以上、650nm以下的透射光的偏振度小于80％，红外区域的透过率小于50％。

在本实用新型的红外线用线栅偏振片中，400nm以上、650nm以下的反射光的全光反射率小于20％，红外区域的反射光的全光反射率在20％以上。

优选的情况为，在本实用新型的红外线用线栅偏振片中，在基材上具有膜厚为0.005μm以上、3μm以下的树脂覆膜，在树脂覆膜上形成有金属丝。

优选的情况为，在本实用新型的红外线用线栅偏振片中，金属丝的占空比为0.05以上、0.3以下。

优选的情况为，在本实用新型的红外线用线栅偏振片中，透明包覆层的折射率为1.4以上、2.6以下。

实用新型的效果

采用本实用新型的话，能够提供一种在可见光区域具有高透过率且在红外区域示出高的偏振特性的红外线用线栅偏振片。

附图说明

图1是对本实施形态所涉及的线栅偏振片的一构成实例进行说明的图。

图2是示出本实施例所涉及的线栅偏振片的透过率的测量结果的图。

图3是示出比较例1所涉及的线栅偏振片的透过率的测量结果的图。

图4是示出比较例2所涉及的线栅偏振片的透过率的测量结果的图。

符号说明

100线栅偏振片

101基材

102金属线

103透明包覆层。

具体实施方式

本发明人对在红外区域选择性地发挥偏振特性的红外线用线栅偏振片进行了全力研究之后发现，通过将金属线的周期设为规定的范围且采用用透明包覆层覆盖金属线的构成，可以在可见光区域提高透过率且在红外区域得到高的偏振特性。下面，对本实用新型的红外线用线栅偏振片进行说明。

图1所示的线栅偏振片100具有基材101、设置于该基材101上的金属线102、和被设置为覆盖该金属线102的透明包覆层103。

金属线102周期性地被排列在基材101上，规定的方向上的金属线102的周期被设定为160nm以上、300nm以下。这样，通过做成以160nm以上、300nm以下的周期配置金属线102、且利用透明包覆层103覆盖该金属线102的构成，能够得到在可见光区域具有高的透过率且在红外区域具有高的偏振特性的线栅偏振片100。

这是因为，通过做成利用透明包覆层103覆盖以160nm以上、300nm以下的周期配置的金属线102的构成，具有可以增大在红外区域和可见区域的边界区域的S偏振成分的透过率的变化率的效果，能够造成偏振分离特性在可见区域和红外区域的显著差异。

另外，在本说明书中，可见光区域是指650nm以下，红外区域是指800nm以上、2000nm以下。

通过作成图1所示的构成，能够得到可见光区域(尤其是，400nm以上、650nm以下)的全光透过率的平均值为50％以上、红外区域的透过率的偏振度为80％以上的线栅偏振片。

又，通过作成上述构成，能够得到可见光区域(尤其是，400nm以上、650nm以下)的透射光的偏振度不到80％、红外区域的透过率不到50％的线栅偏振片。

又，通过作为上述构成，可见光区域的反射光的全光反射率的平均值不到20％，界面反射引起的光泽、眩光较少，能够得到可见光的透过可见性优异的线栅偏振片。又，能够将红外区域的全光反射率制成20％以上。

<基材>

又，基材101只要在目的波长区域为实质上透明即可。例如，能够将玻璃等的无机材料、树脂材料使用于基材101。尤其是，能够将树脂材料适用于基材101。通过使用树脂材料来形成基材101，具有能够利用辊轧法(英文：roll process；日文：ロ一ルプロセス)，以及能够使线栅偏振板100具有柔韧性等的优点。作为可以使用于基材101的树脂，例如有聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、环烯烃树脂树脂(COP)、交联聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚芳酯树脂、聚苯醚树脂、改性聚苯醚树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚砜树脂、聚醚酮树脂等的非结晶性热塑性树脂、或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、芳香族聚酯树脂、聚甲醛树脂、聚酰胺树脂等的结晶性热塑性树脂、或者丙烯酸系、环氧系、聚氨酯系等的紫外线(UV)固化型树脂或热固化型树脂等。

又，作为基材101，也可以在表面设有具有规定的周期的凹凸结构。此时，在基材101的表面，能够通过在沿规定的方向延伸的格子状凸部上选择性地设置金属膜来形成金属线102。作为形成在基材101表面上的格子状凹凸形状，例如举例有梯形、矩形、方形、棱镜状、或半圆形等的正弦波形状等。在此，正弦波形状是指具有由凹部和凸部重复交替而成的曲线部。另外，曲线部为弯曲的曲线即可，例如，凸部中间变细的形状也包含于这里所述的正弦波形状中。从透过率的观点考虑，基材截面形状优选为矩形或正弦波形状。

又，也可以组合紫外线固化性树脂或热固化性树脂等的树脂覆膜、以及玻璃等的无机基材、或者热塑性树脂或三醋酸酯树脂等的树脂基材来构成基材101。此时，能够在被形成于无机基材或者树脂基材上的树脂覆膜的表面形成具有规定的周期的凹凸结构。从能够得到镜面性优良、平滑性高的表面的观点考虑，树脂覆膜的膜厚为0.005μm以上、3μm以下较为理想。

<金属线>

金属线102能够形成为在基材101上以规定的周期沿一定的方向大致平行地延伸。例如，如图1所示，能够与具有格子状凹凸形状的基材101的凸部的至少一侧的侧面相接触地设置。作为用作金属线102的金属，举例有铝、银、铜、铂、金或者以这些各个金属作为主成分的合金等。尤其是通过使用铝或者银来形成金属线102，可以减小在可见光区域的吸收损失，因此较为理想。

为了提高可见光区域透过率，金属线102的周期在凹凸结构延伸的规定方向上为160nm以上、300nm以下的范围，优选的情况是设定为180nm以上、240nm以下。又，在相对于规定的方向的截面视图(图1)中，金属线102的占空比为0.05以上、0.3以下比较理想。通过将金属线102的占空比设定为该范围，能够提高可见光区域中的S偏振成分的透过率。

金属线102的形成方法并没有特别的限定。举例有采用基于电子束光刻法或者干涉曝光法的掩模图案形成和干法刻蚀形成的方法、或基于斜向蒸镀法形成等。从生产率、光学对称性的观点考虑，斜向蒸镀法较为理想。又，从光学特性的观点来看，不需要的金属优选通过蚀刻法去除。蚀刻方法并没有特别的限制，只要是不会给基材、介电体层带来不良影响、能够选择性地去除金属部分的方法即可，但从生产率的观点出发，浸渍到碱性的水溶液中的方法比较理想。

<透明包覆层>

透明包覆层103优选采用折射率1.4以上、2.6以下的材料形成。在这里所说的透明包覆层103的折射率是指对于波长589nm的光的折射率。又，透明包覆层103设置为被填充在相邻的金属线102之间比较理想，通过利用透明包覆层103包覆以160nm以上、300nm以下的周期配置的金属线102，能够得到在可见光区域具有高的透过率、且在红外区域具有高的偏振特性的线栅偏振片100。

作为透明包覆层103的具体的材料，能够使用氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化锆、氮化硅、氧化锌等的无机透明材料、或光学透明的聚合物、粘着剂等的有机透明材料。又，也可以将这些透明材料中的折射率不同的多个材料组合使用。与空气层相比较，通过使用折射率差大的材料作为透明包覆层103，能够使可见区域和红外区域的偏振分离特性产生显著的差异，只要折射率为1.4以上，就能够使其作为在可见区域和红外区域的偏振分离特性不同的线栅偏振片100充分地发挥作用。

作为透明包覆层103的形成方法，能够使用各种的方法。例如，能够利用在被进行了离型处理的两片PET之间形成有树脂的粘着片。能够将粘着片的单面的离型PET剥离，一边采用辊等对被形成在基材101上的金属线102均匀地施加压力，一边将透明包覆层103贴合在金属线102面上而形成。又，使用UV固化型的树脂的情况下，在将树脂溶液涂敷在被形成于基材101上的金属线102上之后，使其与光学基材密合。接着，通过照射UV光使树脂固化，能够形成透明包覆层103。

<介电体层>

为了提高构成基材101的材料与金属线102的密合性，可以在两者之间设置与两者的密合性都较高的介电体材料。基材101与金属线102的密合性高的话，就能够防止金属线102从基材101剥离，抑制偏振度的降低。作为可以适合使用的介电体，可以使用例如，硅(Si)的氧化物、氮化物、卤化物、碳化物的单一成分或者它们的混合物(在介电体单一成分中，混入其他的元素、单一成分或者化合物的介电体)、或者铝(Al)、铬(Cr)、钇(Y)、锆(Zr)、钽(Ta)、钛(Ti)、钡(Ba)、铟(In)、锡(Sn)、锌(Zn)、镁(Mg)、钙(Ca)、铈(Ce)、铜(Cu)等金属的氧化物、氮化物、卤化物、碳化物的单一成分或者或者它们的混合物。介电体材料在想要获得透过偏振性能的波长区域内实质上透明较为理想。对介电体材料的层积方法没有特别的限制，例如，可以适当地使用真空蒸镀法、阴极真空喷镀法、离子镀敷法等物理蒸镀法。

<使用形态>

本实施形态所示的线栅偏振片100在可见光区域具有高的透过率，且能够在红外区域不损害偏振特性地使用，因此能够作为在红外区域利用偏振特性的红外用偏振片优选使用。

具体地说，能够适用于对基于可见光的信息(影像信息、信号信息等)和基于红外光的1种类以上的信息(影像信息，信号信息等)进行分离或者重叠的影像传感器或红外线膜用滤光片等。例如，能够适用于利用了影像和信号的游戏、电子黑板、各种输入设备等的交互系统。

又，本实施形态的线栅偏振片100能够适用于作为对可见影像信息和不同的多个红外线的信息进行分离或者重叠的设备的监视拍摄装置(例如，流感患者监视拍摄装置)、或使用于生产过程管理或寿命检查等的红外线拍摄装置。通过将本实施形态所示的线栅偏振片100适用于这些电子设备，能够得到较多的可见光的光量，因此能够得到高分辨率的可视影像信息、远距离的可视信号信息，且能够谋求可视信号信息的低耗电化。

又，除了上述电子设备之外，实施形态的线栅偏振片100还可以用作为透明的红外线用偏振片。例如，通过使用本实施形态的线栅偏振片，能够如触摸面板那样一边以目视确认位于偏振片之下的信息，一边操作从偏振片的下方或者上方飞来的红外线光束。又，通过将红外线用线栅偏振片适用于LCD，能够提供一种透过LCD显示可视影像、且显示由红外线传感器等读取了的信息的LCD。又，采用红外线用线栅偏振片，能够适用于进行来自多个遥控器的信号切换的红外线信号的打开/关闭控制开关。

另外，本实用新型并不限于上述的实施形态，可以进行各种变更来实施。另外，所述实施形态的材质、数量等仅为一个示例，可以进行适当地变更。另外，可以在不超出本实用新型的技术上的思想的范围内进行适当地变更。

[实施例]

以下，通过实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型不为以下这些实施例所限定。

首先，对本实施例所使用的线栅偏振板的制作方法进行以下说明。

(实施例)

(使用紫外线固化树脂的格子状凹凸形状转印膜的制作)

在格子状凹凸形状转印膜的制作中，使用了Ni制模具(以下称为“模具A”)。模具A具有间距宽度为230nm的格子状凹凸形状，与格子的延伸方向相垂直的截面的凹凸形状大致成正弦波形状。基板为厚度80μm的三醋酸酯纤维素树脂(以下，称为“TAC”)膜(TD80UL-H：富士胶片株式会社制)，该TAC膜的相对于波长550nm的面内相位差值为3.2nm，慢轴与MD方向大体一致。在该TAC膜上涂敷大约3μm的丙烯酸系紫外线固化树脂(折射率1.52)，以TAC膜的TD方向和模具A的格子状凹凸形状的延伸方向大致平行、且使得空气不会进入到模具A和TAC膜之间的状态，使涂敷面向下地装载该TAC膜。用中心波长为365nm的紫外线灯，从TAC膜侧照射1000mJ/cm²的紫外线，从而转印模具A的格子状凹凸形状。将TAC膜从模具上剥离，从而制作了转印有纵向300mm、横向200mm的格子状凹凸形状的膜。(以下，将其称为“转印膜A”。)

另外，在折射率的测量中，是使用激光折射仪(Model2010Metricon(メトリコン)公司制)，在将要测量的样本在25℃的恒温室内养护一昼夜之后，测量折射率。根据由同一装置得到的波长532nm、632.8nm以及824nm的折射率的测量结果，利用柯西色散公式求得折射率的波长色散图，从而求出波长589nm的折射率。

(利用真空蒸镀法的金属的蒸镀)

接下来，在转印膜A的格子状凹凸形状转印表面，通过真空蒸镀使铝(Al)成膜。Al的蒸镀条件为常温下、真空度2.0×10^-3Pa、蒸镀速度40nm/s。为了测量Al的厚度，将表面平滑的玻璃基板与转印膜同时插入到装置中，将平滑玻璃基板上的Al厚度作为平均厚度。将在与格子的长度方向垂直相交的平面内的基材面的法线与蒸镀源所成的角度定义为蒸镀角θ，使蒸镀角θ为20°，Al平均厚度为120nm，对此次所有的转印膜进行蒸镀。另外，在此所说的平均厚度是指，假设在平滑玻璃基板上从与玻璃面相垂直的方向蒸镀物质时的蒸镀物的厚度，作为蒸镀量的参考值来使用。

(不必要的Al的去除)

接着，以去除不必要的Al的目的，将蒸镀了Al的转印膜A在室温下浸渍于0.1重量％的氢氧化钠水溶液中60秒钟。然后立即进行水洗，使膜干燥。另外，金属线的延伸方向与基板的TD方向大致平行，与基板的慢轴方向大致正交。又，金属线的占空比为0.2。

形成为使用积水化学工业株式会社粘着剂(WT#5402A，折射率1.472)作为透明包覆体来覆盖金属线。具体地说，在TAC膜(TD80UL-H：富士胶片株式会社制)的单面粘贴粘着剂，以该TAC膜的MD方向与线栅基材的MD方向大致平行的状态，一边通过辊均匀地施加压力，一边将树脂贴合在线栅偏振片的金属线层上，由此来制作线栅偏振片。其后，进行线栅偏振片的透过率、偏振度的测量。其结果示于图2。

根据图2可以确认到，实施例的线栅偏振片在可见光区域(尤其在400nm以上、650nm以下)具有高的透过率，其全光透过率的平均值为63.5％，在红外区域(尤其在800nm以上)具有偏振度98.5。这是因为，通过利用透明包覆层覆盖周期为230nm的金属线，S偏振成分在可见区域的透过率有所上升。又，在可见区域的偏振度为6.8。

(比较例1)

金属线与上述实施例相同地形成，但树脂的形成没有进行。即，与实施例的线栅偏振片比较，比较例1的线栅偏振片的不同点在于不具有透明包覆层。其后，进行线栅偏振片的透过率、偏振度的测量。其结果示于图3。

根据图3可以确认到，可见光区域的全光线透射率的平均值为33.9％。

(比较例2)

在格子状凹凸形状转印膜的制作中，使用了间距宽度为145nm的Ni制模具。其后的工序与实施例相同地进行。即，与实施例的线栅偏振片比较，比较例2的线栅偏振片的不同点在于金属线的周期为145nm。其后，进行线栅偏振片的透过率、偏振度的测量。其结果示于图4。

根据图4可以确认到，在可见光区域能够得到高的偏振特性，而全光透过率在50％以下的低透过率。

[产业上的可利用性]

本实用新型的线栅偏振片适合使用于在红外线区域适用的光学设备等。

Claims

1.一种红外线用线栅偏振片，其具有周期性地排列在基材上的金属线和包覆所述金属线的透明包覆层，其特征在于，所述金属线的周期为160nm以上、300nm以下，在400nm以上、650nm以下的全光透过率为50％以上，且红外区域的透射光的偏振度为80％以上。

2.如权利要求1所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，400nm以上、650nm以下的透射光的偏振度小于80％，红外区域的透过率小于50％。

3.如权利要求1或2所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，400nm以上、650nm以下的全光反射率小于20％，红外区域的全光反射率在20％以上。

4.如权利要求1或2所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，在所述基材上具有膜厚为0.005μm以上、3μm以下的树脂覆膜，在所述树脂覆膜上形成有所述金属线。

5.如权利要求1或2所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，所述金属线的占空比为0.05以上、0.3以下。

6.如权利要求1或2所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，所述透明包覆层的折射率为1.4以上、2.6以下。

7.如权利要求3所述的红外线用线栅偏振片，其特征在于，在所述基材上具有膜厚为0.005μm以上、3μm以下的树脂覆膜，在所述树脂覆膜上形成有所述金属线。