JP2006227515A - 光学素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、より安価で量産性の高い偏光子等の光学素子の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 本発明は、基板上に複数の金属ワイヤグリッドを備えた光学素子の製造方法であって、前記金属ワイヤグリッドを電解めっき法で作製することを特徴とする光学素子の製造方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学素子、特に可視スペクトル用のワイヤグリッド偏光子の製造方法に関する。
従来から、光学素子、例えば、特定の偏光の光を効率的に透過するとともに、直交する偏光の光を効果的に反射する広帯域幅ワイヤグリッド偏光子等が種々開発されている（特許文献１等）。
現在、実用化されている無機偏光子は、金属のエンボスパターンを形成するため、基板上にレジストパターニング後、RIE(Reactive Ion Etching)等でドライエッチングを行っている。しかし、エンボス形状がナノオーダーになると、エッチングパラメータを厳密に制御しなければならず、精度の良い偏光子を高い歩留まりで生産することが困難であった。 このため、より安価で量産性の高い、高精度な偏光子等の光学素子を製造することが求められていた。
特表２００３−５０２７０８号公報
本発明が解決しようとする問題点は、前述した従来技術における問題点である。
従って、本発明の目的は、より安価で量産性の高い偏光子等の光学素子の製造方法を提供することにある。
本発明は、前記知見に基づきなされたもので、下記１を提供するものである。
１．基板上に複数の金属ワイヤグリッドを備えた光学素子の製造方法であって、前記金属ワイヤグリッドを電解めっき法で作製することを特徴とする光学素子の製造方法。
また、本発明は、下記２．〜６．をそれぞれ提供するものである。
２．めっき浴を用いて電析を行う、前記１記載の光学素子の製造方法。
３．電解めっきで第１層目のワイヤーグリッドを形成後、電解めっきもしくは無電解めっきを少なくとも１回繰り返し、多層のワイヤーグリッドを作製する、前記１又は２記載の光学素子の製造方法。
４．２種類以上の金属を使用し、多元系の金属ワイヤグリッドを作製する、前記１〜３の何れかに記載の光学素子の製造方法。
５．前記電解めっき法で成長させる金属が、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕからなる群より選択された１種類以上の金属を含む、前記１〜４の何れかに記載の光学素子の製造方法。
６．前記光学素子として、可視スペクトル用の偏光子を作製する、前記１〜５の何れかに記載の光学素子の製造方法。
本発明によれば、光学素子における金属ワイヤグリッドを、電解めっき法を用いて作製することで、高精度な偏光子等の光学素子が、より安価で量産性高く得られる。また、多元系ならびに多層の金属ワイヤグリッドを容易に作製でき、材料選択の幅が広がる。
以下に本発明に係る光学素子の製造方法について、その好ましい実施態様としての実施例を挙げて説明する。尚、本発明は、かかる実施例により何等制限されるものではない。
図１に、本実施例に係る可視スペクトル用の偏光子の製造工程の一例を示す。
（１）透明電極層の成膜
図１（ａ）に示すように、石英等のガラス基板１１上に、透明電極層(ＩＴＯ等)１２を成膜する。
（２）レジストパターン形成
図１（ｂ）に示すように、透明電極層１２の上に、通常の方法によりレジストパターン１３を形成する。レジスト１３は、凹部の溝が形成されるように、複数の平行なリブ状に形成する。
（３）電解めっき
次いで、図１（ｃ）に示すように、電解めっきを用いてレジスト１３によって形成された凹部に、Ａｌからなる金属層１４を成長させる。電解めっきの条件としては、より量産性高く、精度のよい偏光子を得る観点からの所望の条件が採用される。また、ここで行う電解めっき法の一例としては、図２に示すめっき浴２０を用いて電析を行う方法等が挙げられる。
図２に示すように、めっき浴２０は、ＡｌＣｌ3と有機塩化物との混合塩からなる溶液２１と、Ａｌを電析させるための基板からなる陰極２２と、Ａｌからなる正極２３と、から構成されている。
ここで、溶液２１の混合塩中の有機塩化物としては、例えば、ＢＰＣ（1-butylpyridinium chloride）、ＥＭＩＣ（1-ethyl-3-methylimidazolium chloride）等が挙げられる。
陰極２２を構成する基板は、Ａｌを電析させるための基板であって、前述の通り、石英等のガラス基板１１上に透明電極層(ＩＴＯ等)１２が成膜され、更に所定のレジスト１３(図２に図示せず）を備えるものが用いられる。
正極２３を構成する材料は、導電性を有するものである限り特に制限されないが、電析させる金属と同一の材料であることが好ましい。従って、本実施例においては、正極として、陰極と同じＡｌからなる金属を用いることが好ましい。なお、正極は、上記のような金属に限られず、カーボン材料等の導電性を有するものであってもよい。
また、電析条件の一例としては、電流密度：５〜３０ｍＡ・ｃｍ-2、浴の温度：２０〜２５℃、通電量：１０〜５０Ｃ・ｃｍ-2、電極間距離：１〜１０ｃｍ、等が挙げられる。
（４）レジスト剥離，ワイヤグリッド形成
金属層１４が成長した後、図１（ｄ）に示すように、レジスト１３を剥離し、金属ワイヤーグリッド１５を作製する。これにより、金属ワイヤグリッド１５を備えた高精度な光学素子としての偏光子１０が、安価で量産性よく作製できる。
図３に、本実施例に係る可視スペクトル用の偏光子の製造工程の他の例を示す。
（１）透明電極層の成膜
図３（ａ）に示すように、石英等のガラス基板３１上に、透明電極層（ＩＴＯ，ＺｎＯ等）３２を成膜する。
（２）レジストパターン形成
図３（ｂ）に示すように、透明電極層３２の上に、通常の方法によりレジストパターン３３を形成する。レジスト３３は、凹部の溝が形成されるように、複数の平行なリブ状に形成する。
（３）電解めっき，第１層目金属ワイヤーグリッドの形成
次いで、図３（ｃ）に示すように、電解めっきを用いてレジスト３３によって形成された凹部に、第１層目の金属層３４を成長させる。電解めっきの条件としては、より量産性高く、精度のよい偏光子を得る観点からの所望の条件が採用される。また、ここで行う電解めっき法の一例としては、実施例１で詳述しためっき浴を用いて電析を行う方法（図２）等が挙げられる。この電解めっきにより、金属層３４を成長させて、第１層目の金属ワイヤーグリッド３５を形成する。
（４）複数層からなる金属ワイヤーグリッドの形成
図３（ｄ）に示すように、電解めっきで第１層目の金属ワイヤーグリッド３５を形成した後、少なくとも１回、所望の層構成に至るまで電解めっきもしくは無電解めっきを繰返す。これにより、所望の層構成からなる金属ワイヤーグリッド３６が形成される。なお、図３（ｄ）では、ＡｌとＡｇ等の金属の種類が異なる２層構成の金属ワイヤーグリッド３６を示しているが、金属の種類及び積層の数については特に制限を受けない。
（５）レジスト剥離
図３（ｅ）に示すように、レジスト３３を剥離することで、金属ワイヤーグリッド３６を備えた高精度な光学素子としての偏光子３０が、安価で量産性よく作製できる。
次に、電解めっき法で成長させる金属としてＡｌ，Ａｇの２種類の金属を用い、電解めっき法により７層構造のワイヤグリッドを形成する実施例を示す。図４は、本実施例の製造方法により形成した、２種類の金属からなるワイヤグリッド（積層合金）を備えた可視スペクトル用の偏光子の一例を示す。図４（ａ）は、実施例３に係る偏光子の斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の偏光子のＸ−Ｘ方向断面図である。
本実施例に係る偏光子の製造方法は、電解めっき法で成長させる金属としてＡｌ及びＡｇの２種類の金属を用いて交互に７層の金属層を形成する以外は、前述した実施例１及び２と同様の工程からなる。従って、本実施例３において特に詳述しない点については、前記の実施例１及び２で説明した事項が適宜適用される。
本実施例においては、ガラス基板４１に設けた透明電極層４２上にレジストを設けた後、ＡｌとＡｇで交互に電解めっきを行う。これにより、レジストを剥離した後には、図４に示すように、ＡｌとＡｇが交互に積層形成された複数の金属ワイヤグリッド（多元系で多層の金属ワイヤグリッド）４３を備えた高精度な光学素子としての偏光子４０が、安価で量産性よく容易に得られる。
〔変更形態〕
本発明は、前述した各実施形態、実施例を好適に提供するものであるが、これらの実施形態、実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
金属ワイヤグリッドを形成するための金属としては、Ａｌ、Ａｇ以外にも、Ａｕを好適に使用でき、またこれらを混合したものも使用できる。その他、ＡｌとＡｇの固溶体ならびに金属間化合物でもよい。
光学素子として、実施例では、可視スペクトル用の偏光子を作製したが、本発明においては、回折格子等にも適用可能である。
本発明は、より安価で量産性の高い偏光子等の光学素子の製造方法として、産業上の利用可能性を有する。
可視スペクトル用の偏光子の製造方法の一例を示す工程図である。 電解めっき法を実行するためのめっき浴を示す概略図である。 可視スペクトル用の偏光子の製造方法の他の例を示す工程図である。 ２種類の金属からなる７層ワイヤグリッドを備えた可視スペクトル用の偏光子の一例である。

Claims (6)

  1. 基板上に複数の金属ワイヤグリッドを備えた光学素子の製造方法であって、前記金属ワイヤグリッドを電解めっき法で作製することを特徴とする光学素子の製造方法。
  2. 前記電解めっき法が、めっき浴を用いて電析を行う方法である、請求項１記載の光学素子の製造方法。
  3. 電解めっきで第１層目のワイヤーグリッドを形成後、電解めっきもしくは無電解めっきを少なくとも１回繰り返し、多層のワイヤーグリッドを作製する、請求項１又は２記載の光学素子の製造方法。
  4. ２種類以上の金属を使用し、多元系の金属ワイヤグリッドを作製する、請求項１〜３の何れかに記載の光学素子の製造方法。
  5. 前記電解めっき法で成長させる金属が、Ａｌ、Ａｇ及びＡｕからなる群より選択された１種類以上の金属を含む、請求項１〜４の何れかに記載の光学素子の製造方法。
  6. 前記光学素子として、可視スペクトル用の偏光子を作製する、請求項１〜５の何れかに記載の光学素子の製造方法。
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