JP2011059370A - ワイヤグリッド偏光子及びその作製方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材上の凸部に金属ワイヤが形成されてなるワイヤグリッド偏光子に複数の偏光軸を設ける場合に、当該複数の偏光軸の方向を考慮して、金属を成膜する方向を制御することにより、それぞれの偏光軸を構成する金属ワイヤが形成される位置を制御する。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、ワイヤグリッド偏光子100は、基材101上に互いに異なる偏光軸(例えば、偏光軸α、偏光軸β)を有する第1の偏光領域110と第2の偏光領域120とを有している。第1の偏光領域110は、それぞれ第1の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって基材101上に立設した複数の第1の絶縁性構造体111と、第1の絶縁性構造体111のいずれか一方向側の側面に接して設けられた第1の金属ワイヤ112とを有している。第2の偏光領域120は、それぞれ第2の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって基材101上に立設した複数の第2の絶縁性構造体121と、第2の絶縁性構造体121のいずれか一方向側の側面に接して設けられた第2の金属ワイヤ122とを有している。なお、図1において、図1(A)は上面の模式図を示し、図1(B)、(C)は図1(A)のa−b間の断面の模式図を示している。
基材101は、目的とする波長領域において実質的に透明であればよい。例えば、ガラスなどの無機材料や樹脂材料を基材101に用いることができる。他にも、樹脂材料を基材101に用いることができる。基材101として樹脂基材を用いることにより、ロールプロセスが可能になる、ワイヤグリッド偏光子にフレキシブル性を持たすことができる、等のメリットがある。基材101に用いることができる樹脂としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などが挙げられる。また、紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基材、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合わせたり、単独で用いて基材を構成させたりすることが出来る。
第1の絶縁性構造体111、第2の絶縁性構造体121は、基材101上に無機材料や樹脂等の有機材料を用いて形成することができる。他にも、基材101の表面を加工して所定の方向に沿って延在する格子状凸部を基材101表面に設けることにより、第1の絶縁性構造体111と第2の絶縁性構造体121とすることができる。基材101の加工方法としては、基材101として樹脂基材を用い、格子状凹凸パタンを有するスタンパを用意して、基材101の表面にスタンパのパタンを転写することができる。この場合、基材101の格子状凸部を簡便な方法で作製することができる。
第1の金属ワイヤ112、第2の金属ワイヤ122として用いる金属としては、アルミニウム、銀、銅、白金、金またはこれらの各金属を主成分とする合金などが挙げられる。特に、アルミニウムもしくは銀を用いて第1の金属ワイヤ112、第2の金属ワイヤ122を形成することにより、可視域での吸収損失を小さくすることができるため好ましい。
第1の絶縁性構造体111と第1の金属ワイヤ112の密着性及び第2の絶縁性構造体121と第2の金属ワイヤ122の密着性の向上の為に、両者の間に両者と密着性の高い誘電体層102を設けることができる(図1(C)、図2(C)参照)。第1の絶縁性構造体111と第1の金属ワイヤ112の密着性(第2の絶縁性構造体121と第2の金属ワイヤ122の密着性)が高いと、第1の絶縁性構造体111からの第1の金属ワイヤ112の剥離(第2の絶縁性構造体121からの第2の金属ワイヤ122の剥離)を防ぎ、偏光度の低下を抑えることが出来る。好適に用いることが出来る誘電体としては、例えば、珪素(Si)の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はその複合物(誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混じった誘電体)や、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、イットリウム(Y)、ジルコニア(Zr)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、バリウム(Ba)、インジウム(In)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、セリウム(Ce)、銅(Cu)などの金属の酸化物、窒化物、ハロゲン化物、炭化物の単体又はそれらの複合物を用いることができる。誘電体材料は、透過偏光性能を得ようとする波長領域において実質的に透明であることが好ましい。誘電体材料の積層方法には特に限定は無く、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的蒸着法を好適に用いることができる。
次に、上述したワイヤグリッド偏光子の作製方法の一例について以下に説明する。
まず、基材101上に、それぞれ第1の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって立設した複数の第1の絶縁性構造体111と、それぞれ第2の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって立設した複数の第2の絶縁性構造体121を形成する。
クロム薄膜層を有する合成石英ガラス上にフォトレジスト(感光性物質)を塗布し、プリベーク後、電子ビーム露光装置を用いて40mm×80mm領域でレジストに微細パタンを描画する。40mm×80mm領域内部の描画形状は、300μm×100μmを1つの素子とし、素子内部では特定方向に延在する格子状凹凸形状を有しており、隣り合う素子間の格子状凹凸の成す角が90°となるように配列する。現像処理後、レジストのパタンから露出しているクロム層部分をエッチングし、レジストパタンをクロム層に転写した後、レジスト残渣を洗浄しレチクルを作製する。
次に、シリコン基板に形成された格子状凹凸パタンを樹脂(例えば、紫外線硬化性樹脂)に転写する。そして、得られた紫外線硬化性樹脂硬化物に対しそれぞれ導電化処理としてニッケルをスパッタリングにより60nm被覆した後、それぞれニッケルを電気メッキし、厚さ0.25mm、縦200mm、横150mmの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパを作製する。
厚み0.1mmのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(以下、PETフィルム)に紫外線硬化性樹脂を約0.03mm塗布し、塗布面を下にして微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとPETフィルムとの間に空気が入らないように載せ、PETフィルム側から中心波長365nmの紫外線ランプを用いて紫外線を1000mJ/cm2照射し、ニッケルスタンパの微細凹凸格子を転写する。続いて、ニッケルスタンパからPETフィルムを剥離した後、更に窒素雰囲気下でPETフィルムに紫外線を500mJ/cm2照射し、紫外線硬化性樹脂の未硬化成分を硬化させて、縦200mm、横150mmの格子状凸部転写フィルムを作製する。
次に、金属を成膜することにより、第1の絶縁性構造体111のいずれか一方向側の側面に第1の金属ワイヤ112を形成し、第2の絶縁性構造体121のいずれか一方向側の側面に第2の金属ワイヤ122を形成する。ここでは、基材101の法線方向から傾いた斜め方向であって、且つ第1の方向及び第2の方向と異なる角度から金属を成膜することにより、1回の成膜工程で第1の絶縁性構造体111の一方向側の側面と、第2の絶縁性構造体121の一方向側の側面に金属ワイヤを形成することができる。また、成膜角度により、第1の絶縁性構造体111の上面と第2の絶縁性構造体121の上面にも金属ワイヤが形成される。ここでの成膜法としては、真空蒸着法や、蒸着法が挙げられる。
電子ビーム真空蒸着法(EB蒸着法)を用いて金属を積層させる。ここでは、金属としてアルミニウム(Al)を用いる場合について説明する。この場合、真空度2.5×10−3Pa、蒸着速度4nm/s、常温下においてアルミニウムの蒸着を行うことができる。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板へのアルミニウム蒸着厚みが130nmとなるように蒸着を行う。このときアルミニウムの蒸着は、斜め蒸着法を用い、同一平面内の2種の微細凹凸格子の各格子長手方向とそれぞれ45°で交わる平面内で、基材面の法線と蒸着源のなす入射角度θを10°〜30°とする。
上述したワイヤグリッド偏光子100は、異なる偏光軸を有する偏光子を適用する製品であれば、様々な電子機器へ応用することができる。例えば、立体画像等の複数の画像を同時に表示する表示装置や、同一平面上に異種画像を同時に表示する表示装置へ適用することができる。
101 基材
102 誘電体層
110 第1の偏光領域
111 第1の絶縁性構造体
112 第1の金属ワイヤ
120 第2の偏光領域
121 第2の絶縁性構造体
122 第2の金属ワイヤ
Claims (8)
- 基材上に互いに異なる偏光軸を有する第1の偏光領域と第2の偏光領域とを備えたワイヤグリッド偏光子であって、
前記第1の偏光領域は、それぞれ第1の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって前記基材上に立設した複数の第1の絶縁性構造体と、前記第1の絶縁性構造体のいずれか一方向側の側面に接して設けられた第1の金属ワイヤとを有し、
前記第2の偏光領域は、それぞれ前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって前記基材上に立設した複数の第2の絶縁性構造体と、前記第2の絶縁性構造体のいずれか一方向側の側面に接して設けられた第2の金属ワイヤとを有するワイヤグリッド偏光子。 - 前記第1の方向と前記第2の方向が直交する請求項1に記載のワイヤグリッド偏光子。
- 前記基材上に前記第1の偏光領域及び前記第2の偏光領域が複数設けられ、前記第1の偏光領域と前記第2の偏光領域の任意の組み合わせから構成される請求項1又は請求項2に記載のワイヤグリッド偏光子。
- 前記第1の偏光領域及び前記第2の偏光領域の面積がそれぞれ250000μm2以下である請求項1から請求項3のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。
- 基材上に、それぞれ第1の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって立設した複数の第1の絶縁性構造体と、それぞれ前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って延在するように所定の間隔をもって立設した複数の第2の絶縁性構造体とを形成する工程と、
前記基材表面の法線方向から傾いた斜め方向へのなす角度が5°より大きく85°未満であり、且つ前記第1の方向及び前記第2の方向と異なる角度から金属を成膜して、前記第1の絶縁性構造体のいずれか一方向側の側面及び前記第2の絶縁性構造体のいずれか一方向側の側面に金属ワイヤを形成する工程と、を有するワイヤグリッド偏光子の作製方法。 - 前記第1の方向と前記第2の方向を直交させる請求項5に記載のワイヤグリッド偏光子の作製方法。
- 前記基材として樹脂基材を用い、金属スタンパの凹凸格子形状を前記樹脂基材に転写することにより、前記第1の絶縁性構造体及び前記第2の絶縁性構造体を形成する請求項5又は請求項6に記載のワイヤグリッド偏光子の作製方法。
- 前記第1の絶縁性構造体及び前記第2の絶縁性構造体上に誘電体層を形成した後に、前記金属を成膜する請求項5から請求項7のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子の作製方法。
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