JP5379709B2 - ワイヤグリッド偏光子の製造方法 - Google Patents

Description

ワイヤグリッド偏光子の製造方法に関する。

近年のフォトリソグラフィー技術の発達により、光の波長レベルのピッチを有する微細構造パタンを形成することができるようになってきた。この様に非常に小さいピッチのパタンを有する部材や製品は、半導体分野だけでなく、光学分野において利用範囲が広く有用である。

例えば、金属などで構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列してなるワイヤグリッドは、そのピッチが入射光（例えば、可視光の波長４００ｎｍから８００ｎｍ）に比べてかなり小さいピッチ（例えば、２分の１以下）であれば、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、導電体線に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光板として使用できる。ワイヤグリッド偏光子は、透過しない光を反射し再利用することができるので、光の有効利用の観点からも望ましいものである。

このようなワイヤグリッド偏光子の作製方法として、微細な凹凸格子を有する基材に対して金属を成膜した後、凹凸格子の側面に被着した金属層を湿式エッチングにより部分的に除去する方法がある。例えば、特許文献１では、表面に微細な凹凸格子形状を有するフィルムの凹凸面に金属層を形成した後、複数段の湿式エッチングにより金属層の一部を除去する方法が提案されている。

特開２００９−６９２４２号公報

特許文献１では、エッチング工程の段組数が１である場合には、得られるワイヤグリッド偏光フィルムの光学特性がばらつくため、複数段のエッチングを行っている。しかし、複数段のエッチングを行う場合には、エッチング液を複数用意する必要性があること、エッチング液の種類や接触時間等の条件設定が煩雑になること等の問題がある。特に、エッチング後にフィルムの光学特性を評価する検査工程を設ける場合には、各々のエッチング液に接触した後に検査工程を設ける必要があるため、工程が複雑化し、生産性が低下する問題がある。また、検査工程の結果に基づいて、次段のエッチング液の接触時間を変化させる場合、ロール・ツー・ロール方式では、他の段のエッチング液の種類や濃度、また接触時間も必然的に変化するため、エッチング条件の制御が困難となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、格子状凸部を有する基材上に形成された金属層をエッチングして金属ワイヤを形成するエッチング工程を有するワイヤグリッド偏光子の製造方法において、当該エッチング工程を簡略化すると共に、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減することを目的の一とする。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法は、表面に格子状凸部を有し、且つ格子状凸部上に金属層が設けられた原反ロールから、搬送用ロールを介して基材フィルムを巻取ロールに搬送する間に、基材フィルムをエッチング液に接触させて金属層の一部をエッチングした後に基材フィルムの光学特性を測定する工程を有するロール・ツー・ロール方式のワイヤグリッド偏光子の製造方法であって、前記基材フィルムを前記エッチング液に接触させた後であって、リンス液に接触させる前に、前記基材フィルムを前記エッチング液から引き上げた際の前記エッチング液の直上にて前記基材フィルムを１次リンス液と接触させる工程を含み、基材フィルムの光学特性の測定結果に基づいて、基材フィルムのエッチング液に接触する期間を制御することを特徴としている。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、基材フィルムをエッチング液に接触する期間を制御する方法が、ロール・ツー・ロール方式のライン速度の制御であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、基材フィルムがロール状に巻かれてなることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、表面に格子状凸部を有する基材フィルムがロール状に巻かれてなる第１の原反ロールから、第１の搬送用ロールを介して基材フィルムを第１の巻取ロールに搬送する間に、基材フィルムに金属を成膜して格子状凸部上に金属層を形成する第１の工程と、金属層が形成された基材フィルムがロール状に巻かれてなる第２の原反ロールから、第２の搬送用ロールを介して基材フィルムを第２の巻取ロールに搬送する間に、基材フィルムをエッチング液に接触させて金属層の一部をエッチングした後に基材フィルムの光学特性を測定する第２の工程と、を有し、基材フィルムの光学特性の測定結果に基づいて第２の工程におけるロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御し、基材フィルムのエッチング液に接触する期間を制御することが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、基材フィルムへの金属層の成膜を、基材フィルム表面の法線方向から傾いた斜め方向から行うことが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、金属層の一部のエッチングは、格子状凸部の凹部領域に形成された金属層を除去することが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、エッチング液に接触させる工程が、浸漬法、スプレー法、及びコーティング法からなる群から選択される少なくとも１つの工程であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、エッチング液が、１０ｗｔ％以下の酸またはアルカリであることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、１次リンス液と接触させる工程が、流水による浸漬法またはスプレー法であることが好ましい。

本発明のワイヤグリッド偏光子の製造方法において、基材フィルムの光学特性の測定は、基材フィルムの平行透過率及び直線透過率の一方又は双方を測定することが好ましい。

本発明によれば、エッチング液に接触した部分の基材フィルムの光学特性の測定結果をフィードバックして、ロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御して基材フィルムの他の部分のエッチングを行うことにより、１回のエッチングであっても、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減することができる。

本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法において、ロール・ツー・ロール方式を用いたエッチング工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法において、ロール・ツー・ロール方式を用いたエッチング工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法において、ロール・ツー・ロール方式を用いたエッチング工程の一例を示す図である。

本発明者は、格子状凸部を有する基材フィルム上に形成された金属層をロール・ツー・ロール方式でエッチングして金属ワイヤを形成する工程において、エッチング液に接触した部分の基材フィルムの光学特性の測定結果をフィードバックして、ロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御して基材フィルムの他の部分のエッチングを行うことにより、１回のエッチング（エッチング工程の段組数が１）であっても、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減できることを見出した。さらに、エッチング液から基材フィルムを引き上げる際、リンス液と接触させる前に１次リンス液と接触させることによりエッチング液のたれによる部分的なエッチングムラすなわち透過率ムラを低減し、また、エッチング液とリンス液の混合によるリンス液の濃度変化を低減させリンス液による洗浄精度を向上し、精度良くワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減できることを見出した。以下に、上記エッチング工程を有するワイヤグリッド偏光子の製造方法について、図面を参照して説明する。

図１は、表面に格子状凸部１０２を有し、且つ格子状凸部１０２上に金属層１０３が設けられた基材フィルム１０１がロール状に巻かれてなる原反ロール１１１から、搬送用ロール１１２を介して基材フィルム１０１を巻取ロール１１３に搬送する間に、基材フィルム１０１にエッチングを施すロール・ツー・ロール方式のエッチング工程を示している。図１（Ａ）は、ロール・ツー・ロール方式を用いたエッチング工程の一連の流れの模式図を示し、図１（Ｂ）は原反ロール１１１に巻かれた基材フィルム１０１の断面模式図を示し、図１（Ｃ）は巻取ロール１１３に巻かれた基材フィルム１０１の断面模式図を示している。

図１に示すロール・ツー・ロール方式のエッチング工程では、基材フィルム１０１が原反ロール１１１から搬送用ロール１１２を介して巻取ロール１１３に搬送される間に、当該基材フィルム１０１をエッチング液１０５に接触して金属層１０３の一部をエッチングした後に、基材フィルム１０１の光学特性の測定を行う。そして、基材フィルム１０１の光学特性の測定結果に基づいて、ロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御して、基材フィルム１０１をエッチング液１０５に接触させる期間を調整する。

つまり、本実施の形態に示すロール・ツー・ロール方式のエッチング工程では、基材フィルム１０１において、エッチング液に接触させた部分の光学特性の測定結果をフィードバックして、測定時にエッチングが行われている他の部分に対するエッチング条件をリアルタイムに制御する構成となっている。ここで、エッチング液に接触させる方法としては、エッチング液に浸漬させる浸漬法、エッチング液をスプレーで吹き付けるスプレー法、コーティングさせるコーティング法からなる群から選択される少なくとも１つの方法が挙げられるが、浸漬法がムラ無く不要金属層を除去できるため、好ましく用いられる。

基材フィルム１０１の光学特性の測定は、基材フィルム１０１の平行透過率及び直行透過率の一方又は双方を測定する測定部１０７により行うことができる。エッチングの制御方法としては、エッチング工程でのエッチング液浸漬時間、エッチング槽を通過するライン速度、エッチング液濃度、後述の１次リンス液等のエッチング進行防止液の濃度、エッチング進行防止液の流速のいずれか１つ、または２つ以上の組み合わせにより制御することができる。ここで、エッチング進行を防止する工程は、エッチング槽内またはエッチング槽外のいずれにおいて行ってもよいが、後述のように、槽外にて、１次リンス液を用いて行うことが好ましい。

ライン速度で制御する場合は、エッチング後の基材フィルム１０１に必要とされる目標透過率をあらかじめ設定し、実際に測定した透過率と目標透過率を比較し、その透過率変化の傾向（トレンド）により決定することができる。例えば、測定した透過率が目標透過率より低い場合にはライン速度を落としてエッチング液１０５への接触期間を増やし、測定した透過率が目標透過率より高い場合にはライン速度を上げてエッチング液１０５への接触期間を減らすことができる。

エッチング液１０５は、基材フィルム１０１上に形成された金属層１０３の材料に応じて適宜選択すればよく、例えば、金属層がアルミの場合は、希薄酸溶液（ＰＨ＝２〜５）、希薄アルカリ溶液（ＰＨ＝９〜１３）、が好ましく用いられるが、より好ましくは、希薄アルカリ溶液である。希薄酸溶液を用いた場合、エッチング槽、リンス槽などの槽内において、基材の流れ（フィード）に伴って槽内液体の攪拌効果や、液滴が飛び跳ね、一部蒸気の拡散等によって金属製装置を腐食し、その装置の成分が基材に混入し、エッチングむらの原因となるため、希薄アルカリ溶液が好ましく用いられる。具体的には、希薄酸溶液を用いる場合は、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸、リン酸、フッ化水素、又はそれらの混合物である酸溶液、希薄アルカリ溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、又はそれらの混合物が挙げられる。中でも、１０ｗｔ％以下であることがワイヤグリッド偏光子の腐食防止の観点、また、エッチングむら防止の観点から好ましく、５ｗｔ％以下であることがより好ましく、１ｗｔ％以下であることが更に好ましい。

また、基材フィルム１０１をエッチング液１０５に接触した後、引き上げる際、直上に、１次リンス液１２１と接触させることが好ましい。リンス液を接触させる方法としては、浸漬法、スプレー法が挙げられるが、浸漬法を用いることがより好ましい。浸漬法としては、ロール１２２（ゴムニップロール等）でニップし、ロール１２２上に１次リンス液１２１（例えば、純水）を供給することにより（図３参照）、エッチング液１０５残渣による過度なエッチングの進行を防ぐことができるため好ましい。１次リンス液１２１の供給量としてはエッチングが停止すれば良く、純水を流水で行うことが好ましい。これにより、エッチング液のたれによる部分的なエッチングムラすなわち透過率ムラが低減できる。ここで、１次リンス液１２１のエッチング液１０５への漏れこみによるエッチング液の濃度変化を防ぐため、受け皿１２３を設け、エッチング液への１次リンス液１２１の漏れ込みを防ぐことが好ましいが、さらに、続く工程であるリンス液１０６のエッチング液残りによる汚染を防ぐため、１次リンス液１２１は、ロール１２２上に流入させ、そのまま系外に廃棄されるよう流通経路を設けることが好ましい。さらに、リンス液１０６に接触して洗浄することが好ましく、エッチング液１０５に接触した後にリンス液１０６に接触することにより、基材フィルム１０１に残存した残渣を取り除くことができる。リンス液１０６としては、水やアルコール等を用いることができる。また、リンス液１０６に接触した後に、基材フィルム１０１を乾燥する乾燥工程を設けてもよい。

図１では、基材フィルム１０１をエッチング液１０５とリンス液１０６に接触する場合を示したが、これに限られず、基材フィルム１０１をこれらの液に接触させる代わりに、基材フィルム１０１にこれらの液を吹き付け等により接触させてもよい。

また、図１に示したエッチング工程において、金属層１０３の一部をエッチングした後に、基材フィルム１０１を被膜形成液１０８に接触させて、金属層１０３を保護する皮膜層１０４を形成してもよい（図２参照）。皮膜層１０４は少なくとも金属層１０３に形成されれば良いが、基材フィルム１０１全面であっても良い。なお、図２（Ａ）は、ロール・ツー・ロール工程の一連の流れの模式図を示し、図２（Ｂ）はエッチング液１０５に接触した後であって被膜形成液１０８に接触させる前の基材フィルム１０１の断面模式図を示し、図２（Ｃ）は被膜形成液１０８に接触させた後の基材フィルム１０１の断面模式図を示している。

このように金属層１０３を被覆する皮膜層１０４を形成することにより、金属層１０３の酸化劣化を抑制し、長期間に亘って透過率、偏光度の低下を抑制できる耐久性に優れたワイヤグリッド偏光子を形成することができる。

皮膜層１０４としては、リン酸化合物、フッ素系シランカップリング剤、フッ素系アルミネートカップリング剤、及びフッ素系チタネートカップリング剤などのカップリング剤、また、アミノホスホネートまたはNTMP（ニトリロトリス(メチレン)トリホスホン酸）等を用いることができる。特に、皮膜層１０４の中の金属層１０３の表面付近（金属層１０３と皮膜層１０４の間）に、リン原子と、酸素原子と、炭素原子と、水素原子とを含むリン酸化合物により界面層を形成することで高い耐久性が得られる。リン酸化合物としては、具体的には、２−ホスホノブタン−１,２,４−トリカルボン酸、及びヒドロキシエチリデン二リン酸からなる群から選択される少なくとも１つのリン酸化合物であることが特に好ましい。被膜形成液１０８としては、前述の皮膜層１０４として用いる化合物を水溶液にしたものを用いることができる。

また、図１に示すロール・ツー・ロール方式のエッチング工程は、金属層１０３がロール・ツー・ロール方式で形成された基材フィルムに適用することが有効となる。金属層１０３がロール・ツー・ロール方式で形成される場合には、基材フィルム１０１が原反ロールから搬送用ロールを介して巻取ロールに搬送する間に、金属の成膜が行われるため、成膜室の成膜条件（基材フィルムの暴露温度、真空度の変化等）に起因して同じ基材フィルム１０１に形成する金属層１０３の膜厚や膜質が場所によって変化する場合であっても、ラインの進行方向に沿って連続的に変化する。そのため、上記図１、図２に示すように基材フィルム１０１において光学特性の測定部分とエッチング条件が制御される部分が離れている場合であっても、基材フィルム１０１の光学特性の測定結果を効果的に他の部分のエッチング条件に反映させることが可能となる。

本実施の形態で示したように、基材フィルム１０１において、エッチング液に接触した部分の光学特性の測定結果をフィードバックしてロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御し、基材フィルム１０１の他の部分のエッチング条件を制御することにより、１回のエッチング（エッチング工程の段組数が１）であっても、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減することができる。また、ロール・ツー・ロール方式のエッチング工程において、エッチング液に接触する工程を１回とすることにより、工程の簡略化を図ると共に、他のエッチング液への接触時間等を考慮する必要がないため、ライン速度の制御を簡便に行うことが可能となる。

以下に、本実施の形態で示すワイヤグリッド偏光子に適用可能な材料等について説明する。

＜基材フィルム＞
基材フィルム１０１は、可撓性を有し、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、樹脂材料を基材フィルム１０１に用いることができる。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。基材フィルム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。

＜格子状凸部＞
格子状凸部１０２は、基材フィルム１０１の表面を加工することにより形成することができる。基材フィルム１０１の加工方法としては、格子状凹凸パタンを有するスタンパを用意して、基材フィルム１０１の表面にスタンパのパタンを転写する方法が挙げられる。この場合、格子状凸部１０２を簡便な方法で作製することができる。他にも、基材フィルム１０１上に無機材料や樹脂等の有機材料を用いて格子状凸部を形成してもよい。

格子状凸部１０２の間隔（ピッチ）は、ワイヤグリッド偏光子の適用用途によって適宜選択することができる。可視光領域の広帯域にわたる偏光特性を考慮すると、１５０ｎｍ以下であり、好ましくは８０ｎｍから１２０ｎｍとすることが好ましい。ピッチが小さくなるほど偏光特性が良くなるが、可視光に対しては８０ｎｍから１２０ｎｍのピッチで十分な偏光特性が得られる。４００ｎｍ近傍の短波長光の偏光特性を重視しない場合は、ピッチを１５０ｎｍ程度まで大きくしてもよい。

＜金属ワイヤ＞
金属層１０３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金属層１０３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。また、斜め蒸着法を用いてアルミニウム等の金属を基材フィルム１０１に被着することにより、格子状凸部１０２の上面及び一方の側面に金属層１０３が形成される。この際、格子状凸部１０２の凹部領域にも金属層１０３が形成される場合があるが（図１（Ｂ）参照）、上述したエッチング工程により凹部領域に形成された金属層１０３を除去することにより（図１（Ｃ）参照）、光学特性のばらつきの小さいワイヤグリッド偏光子を得ることができる。

＜誘電体層＞
格子状凸部１０２と金属層１０３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を設けてもよい。格子状凸部１０２と金属層１０３の密着性が高いと、格子状凸部１０２からの金属層１０３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、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。

（実施例１）
（格子状凸部を有する樹脂基材の作製）
・凹凸格子形状が転写されたＣＯＰ板の作製
ピッチが２３０ｎｍで、凹凸格子の高さが２３０ｎｍである凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパを準備した。この凹凸格子は、レーザ干渉露光法を用いたパターニングにより作製されたものであり、その断面形状は正弦波状で、上面からの形状は縞状格子形状であった。また、その平面寸法は縦横ともに５００ｍｍであった。このニッケルスタンパを用いて、熱プレス法により厚さ０．５ｍｍ、縦横がそれぞれ５２０ｍｍのシクロオレフィン樹脂（以下、ＣＯＰと略す）板の表面に凹凸格子形状を転写し、凹凸格子形状を転写したＣＯＰ板を作製した。

・延伸によるピッチの縮小
次いで、この凹凸格子形状が転写されたＣＯＰ板を５２０ｍｍ×４６０ｍｍの長方形に切り出し、被延伸部材としての延伸用ＣＯＰ板とした。このとき、５２０ｍｍ×４６０ｍｍの長手方向（５２０ｍｍ）と凹凸格子の長手方向とが互いに略平行になるように切り出した。

次いで、この延伸用ＣＯＰ板の表面に、スプレーによりシリコーンオイルを塗布し、約８０℃の循環式空気オーブン中に３０分放置した。次いで、延伸用ＣＯＰ板の長手方向の両端１０ｍｍを延伸機のチャックで固定し、その状態で１１３±１℃に温度調節された循環式空気オーブン中に延伸用ＣＯＰ板を１０分間放置した。その後、２５０ｍｍ／分の速度でチャック間の距離が２．７倍延伸したところで延伸を終え、２０秒後に延伸したＣＯＰ板（延伸済みＣＯＰ板）を室温雰囲気下に取り出し、チャック間の距離を維持したまま冷却した。この延伸済みＣＯＰ板の中央部分約４０％は、ほぼ均一にくびれており、最も幅が縮小されている部分は２８０ｍｍになっていた。

この延伸済みＣＯＰ板の表面と断面を、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）にて観察したところ、微細凹凸格子のピッチと高さがそれぞれ、１４０ｎｍ／１３０ｎｍ（ピッチ／高さ）であり、その断面形状が正弦波状で、上面からの形状が縞状格子状となっており、実質的に延伸前の凹凸格子形状と相似で縮小されていたことが分かった。

・ニッケルスタンパ作製
得られた、１４０ｎｍピッチの延伸済みＣＯＰ板表面に、それぞれ導電化処理として金をスパッタリングにより３０ｎｍ被覆した後、それぞれニッケルを電気メッキし、厚さ０．３ｍｍ、縦３００ｍｍ、横１８０ｍｍ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した。

・ロールスタンパ作製
同様にしてニッケルスタンパを計２枚作製し、２枚のスタンパを溶接により円形に接合し、ロールスタンパとした。この際、接合は微細凹凸格子の長手方向とロールスタンパの円周方向が直交する向きで行った。

・格子状凸部転写フィルムロールの作製
厚み０．０８ｍｍ、幅２５０ｍｍの基材フィルム（トリアセチルセルロースフィルム）のロール（フィルム長２５０ｍ）をほどきながら、連続的に紫外線硬化性樹脂を幅２００ｍｍ、厚み０．００１ｍｍ（1ミクロン）塗布し、塗布面を上記１４０ｎｍピッチの微細凹凸格子を表面に有するロールスタンパ上に接触させ、フィルム側から中心波長３６５ｎｍのメタルハライド紫外線ランプを用いて紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ^２照射し、ロールスタンパの微細凹凸格子を連続的に転写した後、ロール状に巻き取り原反ロールとした。得られた格子状凸部転写フィルムをＦＥ−ＳＥＭにより観察し、その断面形状が正弦波状で、上面からの形状が縞状格子状となっていることを確認した。また、上記の方向でスタンパを接合しているため、格子状凸部は基材フィルムの幅方向に連続して延在しており、基材フィルムの搬送方向となす角は実質的に９０°であった。

（ワイヤグリッド偏光子の作製）
・原反ロールの乾燥
以上のようにして得られた原反ロールに含まれる水分を乾燥するために、原反ロールを２００Ｗの赤外線ヒーターが３台設けられた真空槽に移し、基材フィルムを真空中でほどきながら２ｍ／分で走行させ、加熱後、ロール状に巻き取った。基材フィルム走行停止時の真空度は０．０３Ｐａ、基材フィルム走行中（乾燥中）の真空度は０．１５Ｐａであった。また、ヒーター通過後の基材フィルムの表面温度を知るために基材フィルム上には予めサーモラベルを貼っておいた。ヒーター通過後の基材フィルムの表面温度は６０℃から７０℃の間であった。

・スパッタリング法を用いた誘電体層の形成
乾燥後の原反ロールを乾燥機の真空槽中に１２時間放置したところ、基材フィルムの温度は２３℃まで下がった。その後、原反ロールを誘電体形成及び金属ワイヤ形成用の真空チャンバへ移した。その際、基材フィルムの格子状凸部が設けられている面と反対側の面が基材フィルム搬送用ロール（メインローラー）と接するように通紙した。誘電体形成には反応性ＡＣマグネトロンスパッタリング法を用いた。ターゲットサイズ１２７ｍｍ×７５０ｍｍ×１０ｍｍｔのシリコンターゲットを２枚並べ、基板〜ターゲット距離（ＴＳ）８０ｍｍ、アルゴンガス流量２００ｓｃｃｍ、窒素ガス流量３００ｓｃｃｍ、出力１１ｋＷ、周波数３７．５ｋＨｚ、走行速度５ｍ／分で原反ロールをほどきながら基材フィルム搬送用ロールで巻取ロール側に送りながら窒化珪素層を設け、その後ロール状に巻き取った。スパッタリングの際の張力は３０Ｎ、メインローラー温度は３０℃、スパッタリング開始前のバックグラウンドの真空度は０．００５Ｐａ、スパッタリング中の真空度は０．３８Ｐａであった。同じ条件でＳｉチップに窒化珪素を成膜し、エリプソメーターにて窒化珪素層の厚みを算出したところ、３ｎｍであった。

・アルミニウム蒸着
原反ロールの格子状凸部転写面に誘電体層として窒化珪素をスパッタリング法にて形成した後、基材フィルムをスパッタリング時と逆方向にメインローラーで送り、抵抗加熱式真空蒸着法にて金属ワイヤとなる金属層を形成し、ロール状に巻き取った。本実施例では、金属層としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合について説明する。

アルミニウムの蒸着には斜め蒸着法を用いて行った。蒸着ボート（るつぼ）には長さ（Ｌ）×幅（ｗ）×厚さ（ｔ）＝１５０ｍｍ×２５ｍｍ×１０ｍｍの窒化ホウ素製のものを用い、各ボート（るつぼ）の間隔（Ｐ）は３０ｍｍ、ボート（るつぼ）の本数（Ｎ）は７本であった。すなわち１本目のボート（るつぼ）と７本目のボート（るつぼ）の距離（Ｗ２）は３５５ｍｍ（＝２５×７＋３０×６）であった。また、蒸着ボート（るつぼ）加熱前の真空度は０．００５Ｐａであった。また、張力は３０Ｎ、メインローラーの温度は３０℃とした。

以上のような条件にて、ライン速度（基材フィルム送り速度）３．５ｍ／分で格子状凸部が転写された基材フィルムを走行させながら、加熱されたボート（るつぼ）上に純度９９．９％以上、線径１．７ｍｍのアルミワイヤを送り速度２００ｍｍ／分でフィードし、アルミニウムを蒸着した。蒸着中の真空度は０．００７Ｐａであった。

・エッチング工程
格子状凸部にアルミニウムを蒸着した後、基材フィルムをアルミニウム蒸着時と逆方向にメインローラーで送り、エッチング液と、１次リンス液と、リンス液に順番に浸漬し、エッチングした基材フィルムの光学特性を測定した後にロール状に巻き取った。

本実施例では、エッチング液としては０．２５％の水酸化ナトリウム水溶液を用い、１次リンス液、及びリンス液としては純水を用いた。また、標準のライン速度を０．７５ｍ／分、エッチング液への標準浸漬時間を６４秒、エッチング後の光学特性において目標平行透過率を４０．５％とし、エッチング後に測定した基材フィルムの平行透過率が目標平行透過率より低い場合にはライン速度を０．０５ｍ／ｍｉｎ下げ、エッチング後に測定した基材フィルムの平行透過率が４２％より高い場合にはライン速度を０．０５ｍ／ｍｉｎ上げるフィードバック運転を行った。光学測定の頻度は、１回／５秒で実施した。

（評価）
上記エッチング工程を行った後に、基材フィルムを１０ｍ毎、ほぼ中央部を１５ポイント、日本分光製Ｖ７１００を用いて、視感度補正平行透過率及び偏光度の光学特性を評価した結果、４０．５±１％、偏光度９９．９±０．０５であった。

（実施例２）
ニップロール１２２および１次リンス液１２１（純水）を用いなかった他、実施例１と同様にエッチングを行った。実施例１と同様に視感度補正平行透過率及び偏光度の光学特性を評価した結果、４０．５±１．５％、偏光度９９．９±０．１と面内で透過率分布が発生するも、ライン方向でのばらつきは小さいものであった。

（比較例）
上記エッチング工程において、ライン速度を一定にして基材フィルムをエッチング液に浸漬することにより金属層のエッチングを行った。また、ライン速度を一定にすること以外は、上記実施例と同様に行った。つまり、比較例では、基材フィルムの全ての部分を同じ期間だけエッチング液に浸漬したこととなる。

エッチング工程を行った後に、実施例同様基材フィルムの光学特性を評価した結果、平行透過率は平行透過率４１．５±１．５％、偏光度９９．８±０．１であった。アルミ蒸着時の真空度変化に呼応し、真空度が高いとエッチングされにくいため、連続工程開始後、ライン方向において徐々に透過率が増加傾向を示し、透過率、偏光度のばらつきが大きくなった。

以上のことから、基材フィルムにおいて、エッチング液に浸漬した部分の光学特性の測定結果をフィードバックしてロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御し、基材フィルムの他の部分のエッチング条件を制御することにより、１回のエッチングであっても、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減できることが確認できた。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。また、上記実施の形態における材質、数量などについては一例であり、適宜変更することができる。その他、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。

本発明によれば、エッチング工程を簡略化すると共に、得られるワイヤグリッド偏光子の光学特性のばらつきを低減するワイヤグリッド偏光子の製造方法を提供することができる。

１０１ 基材フィルム
１０２ 格子状凸部
１０３ 金属層
１０４ 皮膜層
１０５ エッチング液
１０６ リンス液
１０７ 測定部
１０８ 被膜形成液
１１１ 原反ロール
１１２ 搬送用ロール
１１３ 巻取ロール
１２１ １次リンス液
１２２ ロール
１２３ 受け皿

Claims (10)

1. 表面に格子状凸部を有し、且つ前記格子状凸部上に金属層が設けられた原反ロールから、搬送用ロールを介して基材フィルムを巻取ロールに搬送する間に、前記基材フィルムをエッチング液に接触させて前記金属層の一部をエッチングした後に前記基材フィルムの光学特性を測定する工程を有するロール・ツー・ロール方式のワイヤグリッド偏光子の製造方法であって、
   前記基材フィルムを前記エッチング液に接触させた後であって、リンス液に接触させる前に、前記基材フィルムを前記エッチング液から引き上げた際の前記エッチング液の直上にて前記基材フィルムを１次リンス液と接触させる工程を含み、
   前記基材フィルムの光学特性の測定結果に基づいて、前記基材フィルムの前記エッチング液に接触する期間を制御することを特徴とするワイヤグリッド偏光子の製造方法。
2. 前記基材フィルムを前記エッチング液に接触する期間を制御する方法が、前記ロール・ツー・ロール方式のライン速度の制御であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
3. 前記基材フィルムがロール状に巻かれてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
4. 表面に前記格子状凸部を有する前記基材フィルムがロール状に巻かれてなる第１の原反ロールから、第１の搬送用ロールを介して前記基材フィルムを第１の巻取ロールに搬送する間に、前記基材フィルムに金属を成膜して前記格子状凸部上に前記金属層を形成する第１の工程と、
   前記金属層が形成された前記基材フィルムがロール状に巻かれてなる第２の原反ロールから、第２の搬送用ロールを介して前記基材フィルムを第２の巻取ロールに搬送する間に、前記基材フィルムを前記エッチング液に接触させて前記金属層の一部をエッチングした後に前記基材フィルムの光学特性を測定する第２の工程と、を有し、
   前記基材フィルムの光学特性の測定結果に基づいて前記第２の工程におけるロール・ツー・ロール方式のライン速度を制御し、前記基材フィルムの前記エッチング液に接触する期間を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
5. 前記基材フィルムへの前記金属層の成膜を、前記基材フィルム表面の法線方向から傾いた斜め方向から行うことを特徴とする請求項４に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
6. 前記金属層の一部のエッチングは、前記格子状凸部の凹部領域に形成された前記金属層を除去することを特徴とする請求項５に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
7. エッチング液に接触させる工程が、浸漬法、スプレー法、及びコーティング法からなる群から選択される少なくとも１つの工程であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
8. エッチング液が、１０ｗｔ％以下の酸またはアルカリであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
9. １次リンス液と接触させる工程が、流水による浸漬法またはスプレー法であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
10. 前記基材フィルムの光学特性の測定は、前記基材フィルムの平行透過率及び直線透過率の一方又は双方を測定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。

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