JP6276108B2 - ワイヤグリッド偏光子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基材表面に形成された複数の格子状凸部を有する微細パターンと、各格子状凸部に沿って形成された金属層とを有するワイヤグリッド偏光子及びその製造方法に関する。

下記の特許文献１及び特許文献２には、ワイヤグリッド偏光子の製造方法に関する発明が開示されている。

ワイヤグリッド偏光子は、樹脂基材の表面に複数の格子状凸部を有する微細パターンを金型より転写する工程と、各格子状凸部に沿って金属層を蒸着する工程とを有して形成される。

特許文献１に記載された発明は、樹脂基材の格子状凸部に誘電体層を形成し、誘電体層上に金属層（金属ワイヤ）を形成することで、今まで実現できなかった１００ｎｍレベルのピッチのワイヤグリッド偏光子を実現するものである。

また特許文献２に記載された発明は、格子状凸部に沿って金属層を形成するときの金属の蒸着方向を制御することで、格子状凸部の側壁領域に金属が被着されることを抑制するものである。

特許第４２７５６９１号公報 特許第４６１７３２９号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されたこれら各諸条件（格子状凸部のグリッド幅やピッチ、高さ、金属層の蒸着方向等）の調整が、ワイヤグリッド偏光子の光学性能に影響を与えることはわかっているが、具体的にどのような形状の微細パターンを得ることで、良好な光学性能を得ることができるのか、金属層を成膜する前の中間工程が確立されていなかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、金属層を形成する前に、微細パターンの形状を特定の範囲に制御することで、従来よりも簡単且つ確実に、良好な光学性能が得られるようにしたワイヤグリッド偏光子及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、ワイヤグリッド偏光子の製造方法において、金属層を形成する前に、基材表面に複数の格子状凸部が間隔を空けてなる微細パターンの反射率曲線を測定し、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が所定範囲内にあるときに、広い波長帯域において優れた光学性能を発揮するワイヤグリッド偏光子が得られることを見出した。すなわち本発明は、以下の通りである。

本発明は、基材表面に複数の格子状凸部を間隔を空けてなる微細パターンを形成する工程と、各格子状凸部に沿って金属層を形成する工程と、を有するワイヤグリッド偏光子の製造方法において、各格子状凸部の配置距離をピッチＰ、各格子状凸部の高さを高さＨ、各格子状凸部の下端部分の最も幅の広い箇所の幅をグリッド幅Ｄとしたとき、前記ピッチＰが、８０ｎｍ〜１４０ｎｍ、前記ピッチＰに対する前記高さＨが、０．６Ｐ＜Ｈ≦１．２Ｐ、前記高さＨと前記グリッド幅Ｄのアスペクト比Ｈ／Ｄが、２〜４となる前記微細パターンを形成可能なように、表面に凹凸加工が施された金型を、前記基材表面に押圧する工程と、前記金型を前記基材表面から取り外し、前記金属層を形成する工程の前に、前記微細パターンの反射率曲線が、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて測定した場合に、前記反射率曲線におけるボトムピーク反射率が０．３％以上１．１％以下で且つ、ボトムピーク波長が３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下となる範囲内に入っているか否かを測定する中間工程と、前記ボトムピーク反射率及び前記ボトムピーク波長が前記範囲内に入っている場合、前記金属層を形成する工程に移行し、前記範囲内に入っていない場合、前記金属層を形成する工程に移行しない工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、前記ボトムピーク反射率を０．３％以上０．７５％以下の範囲内で且つ、前記ボトムピーク波長を３５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に制御することが好ましい。

また本発明では、前記金属層を形成する工程では、前記金属層を各格子状凸部の片側の側面に形成することが好ましい。このとき、前記金属層を形成する工程では、前記格子状凸部の側面に対する前記金属層の蒸着方向を、前記基板表面の直交方向に対して蒸着開始方向θ１、蒸着終了方向θ２としたとき、前記蒸着開始方向θ１は、４５°〜７０°の範囲内で、前記蒸着終了方向θ２は３°〜１５°の範囲内であり、前記蒸着開始方向θ１から前記蒸着終了方向θ２に向けて徐々に変化させながら前記金属層を形成することが好ましい。

本発明では、微細パターンのボトムピーク反射率及びボトムピーク波長の制御とともに、金属層の蒸着方法を規制することで、簡単且つ確実に、広い波長帯域にて良好な光学性能を得ることが可能になる。

本発明によれば、金属層を形成する前に、微細パターンのボトムピーク反射率及びボトムピーク波長を制御することで、簡単且つ確実に、広い波長帯域にて良好な光学性能を有するワイヤグリッド偏光子を得ることが可能になる。

図１Ａは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の断面図であり、図１Ｂは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の平面模式図である。 本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法を示す工程図である。 図２の次に行われるワイヤグリッド偏光子の製造方法を示す工程図である。 図２Ｂのワイヤグリッド中間体を拡大して示した断面模式図である。 金属層の蒸着方向を説明するための説明図である。 波長と表面反射率との関係を示すグラフである。 実施例及び比較例における透過率と偏光度との関係を示すグラフである。 実施例１における偏光透過率Ｔｐとクロス時の光抜けＴｓ≒０のグラフである。

以下、本発明の一実施の形態（以下、「実施の形態」と略記する。）について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。

図１Ａは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子（ワイヤグリッド偏光フィルム）の断面図である。

ワイヤグリッド偏光子２０は、保持基材（ベースフィルム）２１と、保持基材２１の表面２１ａに設けられた樹脂基材２２と、を有して構成されている。

図１Ａに示すように、樹脂基材２２の基材表面２２ａには複数の格子状凸部２３が設けられている。すなわち樹脂基材２２には、格子状凸部２３が一体的に形成されている。

保持基材２１は、樹脂基材２２の裏面側に配置されて、ワイヤグリッド偏光子２０の可撓性を維持しながらワイヤグリッド偏光子２０の強度を向上させている。

保持基材２１は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムやポリカーボネートフィルム、ＣＯＰ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＥ、アクリル、ポリイミド系の高透過性のフィルムであることが好ましい。樹脂基材２２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、シクロオレフィンポリマー樹脂、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアクリレート樹脂、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が挙げられる。

図１Ａに示すように、各格子状凸部２３の表面に誘電体層２６を介して金属層（金属ワイヤ）２７が形成されている。誘電体層２６は形成されていなくてもよい。かかる場合、金属層２７が直接、格子状凸部２３の表面に形成される。

誘電体層２６を構成する誘電体は、可視領域で実質的に透明であればよい。樹脂基材２２を構成する材料及び金属層２７を構成する金属との間の密着性が高い誘電体材料を好適に用いることができる。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体（誘電体単体に他の元素、単体又は化合物が混ざった誘電体）や、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（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。

金属層（金属ワイヤ）２７を構成する金属は、可視光領域で光の反射率が高く、誘電体層２６を構成する材料との密着性の高いものであることが好ましい。例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）又はそれらの合金で構成されていることが好ましい。コストの観点から、アルミニウム又はその合金で構成されることが更に好ましい。

図１Ｂは、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の平面模式図である。図１Ｂに図示された複数の横線は、図１Ａに示す金属層（金属ワイヤ）２７の延出方向を示している。

図１Ａに示すように、保持基材２１と樹脂基材２２との接着性の向上や屈折率の調整を目的とした接着層や粘着層の接合層２９を介していてもよい。例えば、保持基材２１と樹脂基材２２との間に、シリカ、アルミナなどの誘電体層が薄い膜厚で形成されていても良いし、保持基材２１の表面２１ａをコロナ放電処理、大気圧プラズマ処理、真空プラズマ処理、紫外線処理することで官能基の付与や微細な凹凸形状を付与するなどの変性層であっても良い。

ワイヤグリッド偏光子２０の厚みを特に限定するものでないが、例えば５０μｍ〜２００μｍ程度である。

本実施の形態のワイヤグリッド偏光子２０は、図１Ａに示す金属層２７及び誘電体層２６を取り除いて露出する複数の格子状凸部２３からなる微細パターンの反射率曲線におけるボトムピーク反射率が０．３％以上１．１％以下の範囲内で且つ、ボトムピーク波長が３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲内に制御されている。よってワイヤグリッド偏光子の金属層を取り除いた微細パターンのボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が上記の範囲内に入っていれば、本発明に含まれる。ここで「ボトムピーク」とは、反射率曲線において極小値を与えるピークをいい、「ボトムピーク反射率」は極小値での反射率、「ボトムピーク波長」は極小値での波長をいう。

また、金属層２７は、基材表面の直交方向に対する蒸着方向が蒸着開始時点では例えば６０°で蒸着終了時点では例えば５°であり、６０°から５°へ徐々に蒸着角度を変化させながら形成したものであることが好適である。このように形成することにより、金属層を格子状凸部の片側の側面に蒸着することができ、簡単且つ確実に、広い波長帯領域にて良好な光学性能を有することができる。

以上により本実施の形態では、良好な光学性能を有するワイヤグリッド偏光子を得ることができる。具体的には、本実施の形態によれば９９．５以上の偏光度で４０％〜４５％の高透過高偏光度を得ることができる。

図２は、本実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の製造方法を示す工程図であり、図３は、図２の次に行われるワイヤグリッド偏光子の製造方法を示す工程図である。

図２Ａの工程では、凹凸状の微細パターン３０が表面に形成された金型（スタンパ）３１を樹脂基材２２に押圧している。なお図１Ａに示した保持基材２１は図面から省略した。金型３１は例えばＮｉで形成される。また図示しないが金型３１の微細パターン３０の表面には離型層が設けられている。離型層は特に限定されないが、有機化合物からなることが好ましく、フッ素系やシリコン系等の有機化合物が更に好ましい。樹脂基材２２は例えば紫外線硬化性樹脂から構成されており、樹脂基材２２に対して紫外線を照射して硬化させる。その後、金型３１を樹脂基材２２から取り外す。

図２Ｂは、金型３１を樹脂基材２２から取り外した状態を示すワイヤグリッド偏光子の製造中間工程である。以下、図２Ｂに示す表面に微細パターン３３が形成された樹脂基材２２を、ワイヤグリッド中間体３２として説明する。図２Ｂに示すように樹脂基材２２の基材表面２２ａには複数の格子状凸部２３が間隔を空けてなる微細パターン３３が形成されている。基材表面２２ａとはＸＹＺ座標系におけるＸＹ平面に略平行な面（水平面）を指す。ＸＹ平面に略平行な面（水平面）からなる基材表面２２ａを認識しにくいような場合には、基材裏面を基材表面２２ａと平行な面と見做すことができ、特に基材表面２２ａに対する垂直方向を定義するような場合、基材裏面に対する垂直方向に置き換えることが可能である。

図２Ｂに示すように格子状凸部２３の先端は丸みを帯びているが、これは硬化収縮によるものである。ただし、格子状凸部２３の断面形状を限定するものでない。

ここで図２Ｂに示すように、各格子状凸部２３の幅をグリッド幅Ｄ、各格子状凸部２３間の間隔をスペースＳ、各格子状凸部２３の配置距離をピッチＰ、各格子状凸部２３の高さを高さＨとした。図２Ｂに示すように、グリッド幅Ｄは、各格子状凸部２３の下端部分の最も幅の広い箇所の幅で規定される。またスペースＳは、各格子状凸部２３間の最も狭い間隔にて規定される。ピッチＰは、グリッド幅ＤとスペースＳとを足し合わせた数値、すなわちＰ＝Ｄ＋Ｓで示される。

本実施の形態では、グリッド幅ＤとスペースＳの比、ピッチＰ及び高さＨを種々変更し、図２Ｂに示すワイヤグリッド中間体３２の状態で、微細パターン３３の反射率曲線を測定する。

図２Ｂに示す微細パターン３３は、その略直交方向からの入射光に対し、表層（表面から深さ方向）の屈折率変化から、特定の波長において表面反射率が小さくなるボトムピーク波長を有する。

本実施の形態では、図２Ｂのワイヤグリッド中間体３２における微細パターン３３のボトムピーク反射率を０．３％以上１．１％以下の範囲内で且つ、ボトムピーク波長を３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲内に制御している。

図２Ｂの中間工程では、ワイヤグリッド中間体３２における微細パターン３３の反射率曲線の測定が行われ、このとき、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が上記範囲内に入っているか否かを測定する。

ここで、微細パターン３３のボトムピーク反射率を０．３％以上１．１％以下の範囲内で且つ、ボトムピーク波長を３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲内に規定した４つの反射率曲線について説明する。

（反射率曲線ａ）
図４は、図２Ｂに示すワイヤグリッド中間体３２を拡大して示した断面模式図である。図４に示すピッチＰを１４０ｎｍ、グリッド幅ＤとスペースＳの比を、３：７、高さＨを１４０ｎｍとした。Ｐ＝Ｄ＋Ｓであるため、グリッド幅Ｄは、４２ｎｍであり、スペースＳは、９８ｎｍであった。

平均屈折率ｎは、（［Ｄ／（Ｄ＋Ｓ）］×ｎ１（樹脂基材の屈折率））＋（［Ｓ／（Ｄ＋Ｓ）］×ｎ２（空気の屈折率ｎ２＝１））で示される。ここで樹脂基材の屈折率は、１．５であった。したがって、平均屈折率ｎは、１．１５であった。

光の入射方向θ３を、基材表面２２ａの直交方向に対して８°とし、光の波長を異ならせながら反射率曲線を求めた。なお入射方向θ３は、図４に示す断面（各格子状凸部２３の延出方向に対して直交する断面）と平行な面内における入射角度である。

このときの反射率曲線を図６の反射率曲線ａに示した。図６の横軸が波長であり、図６の縦軸が反射率である。

図６に示すように反射率曲線ａのボトムピークにおける表面反射率は、約０．３％〜０．４％程度であり、ボトムピーク波長は、約６５０ｎｍであった。

（反射率曲線ｂ）
図４に示すピッチＰを１４０ｎｍ、グリッド幅ＤとスペースＳの比を、２：８、高さＨを１４０ｎｍとした。Ｐ＝Ｄ＋Ｓであるため、グリッド幅Ｄは、２８ｎｍであり、スペースＳは、１１２ｎｍであった。そして、平均屈折率ｎは、１．１であった。

光の入射方向θ３を、基材表面２２ａの直交方向に対して８°とし、光の波長を異ならせながら反射率曲線を求めた。このときの反射率曲線を図６の反射率曲線ｂに示した。

図６に示すように反射率曲線ｂのボトムピークにおける表面反射率は、約１．１％であり、ボトムピーク波長は、約６２５ｎｍであった。

反射率曲線ａと反射率曲線ｂとは、各格子状凸部２３の高さＨは同じであるが、平均屈折率ｎが異なっている。このとき、反射率曲線ａと反射率曲線ｂとでは、ボトムピーク波長はほぼ同じであったが、ボトムピーク反射率が変化することがわかった。すなわち平均屈折率ｎが小さくなった反射率曲線ｂのほうが、反射率曲線ａに比べてボトムピーク反射率が高くなった。

（反射率曲線ｃ）
図４に示すピッチＰを１００ｎｍ、グリッド幅ＤとスペースＳの比を、３：７、高さＨを８０ｎｍとした。平均屈折率ｎは、１．１５であった。

光の入射方向θ３を、基材表面２２ａの直交方向に対して８°とし、光の波長を異ならせながら反射率曲線を求めた。このときの反射率曲線を図６の反射率曲線ｃに示した。

図６に示すように反射率曲線ｃのボトムピークにおける表面反射率は、約０．３％〜０．４％程度であり、ボトムピーク波長は、約３７５ｎｍであった。

反射率曲線ｃの諸条件は、反射率曲線ａに対して各格子状凸部２３の高さＨを小さくしている。これにより、反射率曲線ｃのボトムピーク反射率は、反射率曲線ａとほぼ同じであったが、ボトムピーク波長が短波長側にシフトしたことがわかった。

（反射率曲線ｄ）
図４に示すピッチＰを１００ｎｍ、グリッド幅ＤとスペースＳの比を、２：８、高さＨを８０ｎｍとした。平均屈折率ｎは、１．１であった。

光の入射方向θ３を、基材表面２２ａの直交方向に対して８°とし、光の波長を異ならせながら反射率曲線を求めた。このときの反射率曲線を図６の反射率曲線ｄに示した。

図６に示すように反射率曲線ｄのボトムピーク反射率は、約１．１％であり、ボトムピーク波長は、約３５０ｎｍであった。

反射率曲線ｃと反射率曲線ｄとは、各格子状凸部２３の高さＨは同じであるが、平均屈折率ｎが異なっている。このとき、反射率曲線ｃと反射率曲線ｄとでは、ボトムピーク波長はほぼ同じであったが、ボトムピーク反射率が変化することがわかった。すなわち平均屈折率ｎが小さくなった反射率曲線ｄのほうが、反射率曲線ｃに比べてボトムピーク反射率が高くなった。

（ピッチＰを変更した場合）
なお反射率曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄの各条件から、ピッチＰを１００ｎｍに変更し、高さＨ及び平均屈折率ｎについては変更を加えない場合、反射率曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄとほぼ同様の反射率曲線が得られる。すなわち格子状凸部２３の並び方向において相似形で格子状凸部２３の形状を変えても、反射率曲線は影響を受けない。

ただし後工程に行われる金属層２７の蒸着を適切に行うために、ピッチＰはある程度制限され、また高さＨや平均屈折率についても同様である。これら条件の好ましい範囲については後述する。

上記した４つの反射率曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄのボトムピーク反射率及びボトムピーク波長から、微細パターン３３のボトムピーク反射率を０．３％以上１．１％以下の範囲内で且つ、ボトムピーク波長を３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲内（図６に示す斜線で示した領域Ａ）に制御することとした。好ましくは、ボトムピーク波長は３５０ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の範囲内である。

図２Ｂ、図４の中間工程にて、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が図６の領域Ａに入っているか否かを測定し、前記範囲内に入っている場合、次の図２Ｃの工程に移行する。ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が領域Ａに入っていない場合、欠陥品とされて図２Ｃの工程には移行しない。かかる場合、新規な金型３１に交換し、新たに微細パターン３３を形成して、ワイヤグリッド中間体３２の微細パターン３３のボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が領域Ａに入るように調整する。例えば格子状凸部２３の高さＨを低くすれば、反射率曲線は図６のグラフ上で上方にシフトし、平均屈折率ｎを小さくすれば、反射率曲線は図６のグラフ上で左方向（短波長側）にシフトすることがわかっている。

ボトムピーク波長と反射率が決まれば、インラインで透過率を測定することにより、反射率を推定可能である。例えばボトムピーク波長が６００ｎｍ、反射率が０．４％の場合、ＴＡＣ基材において、通常、透過率が約９２％であるが、グリッドパターンを有する場合、約９５％の透過率を示す。通常、表面反射率は片側で約４％、基材入光面、出光面の２面の影響により８％の反射率を有し、このため透過率は９２％となる。片面にグリッドパターンを有する場合、前記した６００ｎｍの波長で、反射防止効果を有するため透過率が３．６％上昇することになる。

上記したワイヤグリッド中間体３２の微細パターン３３のボトムピーク反射率及びボトムピーク波長を制御することで、最終製品としてのワイヤグリッド偏光子の光学性能を向上させることができる。ここでの光学性能とは、透過率（視感度補正透過率）と偏光度（視感度補正偏光度）である。視感度補正透過率と視感度補正偏光度は各波長における透過率と偏光度に国際照明委員会により定められた標準比視感度によって重み付けすることによって得られる。

図６に示す領域Ａから外れたボトムピーク反射率及びボトムピーク波長であると、広範囲の波長帯域で高透過高偏光度のワイヤグリッド偏光子が得られない。

ここで、ワイヤグリッド中間体３２の微細パターン３３のボトムピーク反射率及びボトムピーク波長の制御は、ピッチＰ、グリッド幅Ｄ、スペースＳ及び高さＨ等の寸法調整により微細パターン３３の形状を最適化しているともいえる。このように、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長の制御＝微細パターン３３の形状を最適化により、金属層２７を各格子状凸部２３に沿って適切な厚みで蒸着することができ、ワイヤグリッド偏光子の光学性能を向上させることが可能になるのである。

ここで短波長（例えば４００ｎｍ）での透過率を高くするにはピッチＰを小さくすれば、高い透過率を得ることが可能である。例えば、アルミニウムが十分な厚みを有し、十分な透過偏光性能、導電性を得る観点から、ピッチＰを８０ｎｍ〜１００ｎｍに調整することが好ましい。

ピッチを８０ｎｍとし高さＨを８０ｎｍとした場合、図６に示す短波長側にボトムピーク波長（約４００ｎｍ）を有する反射率曲線に一致させることができる。このとき、ワイヤグリッド偏光子の視感度補正透過率は約５５５ｎｍの透過率偏光度を表す。本発明では、後述する図８において、本発明の範囲にあると視感度補正透過率を高くしても、偏光度を高く維持することができる。

また、金属層２７の蒸着を適切に行うため、各格子状凸部２３の高さＨは、ピッチＰに対して、０．６Ｐ＜Ｈ≦１．２Ｐであることが好ましく、０．７Ｐ＜Ｈ＜１Ｐであることがより好ましい。したがってピッチＰが８０ｎｍであり、Ｄ：Ｓ＝３：７のとき、Ｄ＝２４ｎｍ、Ｈ＝０．８×Ｐ＝６４ｎｍとすると、アスペクト比Ｈ／Ｄ＝２．７となる。

アスペクト比Ｈ／Ｄは、２〜４程度が適正である。上記した高さＨ及びアスペクト比Ｈ／Ｄを有する微細パターンであれば、例えばロール・ツー・ロールにて、微細パターンがロール状に巻かれたときの圧縮力に対して各格子状凸部２３のパターン倒れ等が発生しないことが確認される。

また、平均屈折率ｎは、１．１〜１．１６であることが好ましく、１．１２〜１．１５であることがより好適である。平均屈折率ｎが高いということは、スペースＳが小さく、金属層２７の蒸着形成後、透過率を上昇させるべくエッチングを行うと、各格子状凸部２３の側面に被着した金属層２７の厚みが確保できず偏光度が保てない。

ところで本実施の形態では、金属層２７の蒸着方向を一方向からでなく、連続的に変化させながら金属層２７を成膜している。

図２Ｃに示す工程では、金属３５の蒸着開始方向をθ１に設定している。蒸着開始方向θ１は、基材表面２２ａの直交方向Ｃに対する傾き角度で制御される。θ１は、４５°〜７０°の範囲内であることが好適である。蒸着開始方向θ１を６０°に設定することが好ましく、５０°に設定することがより好ましい。

このように蒸着開始角度θ１を大きくする（浅くする）ことで、初期段階で被着する金属３５は、各格子状凸部２３の遮蔽効果により主に各格子状凸部２３の片側上端付近に被着される。

徐々に蒸着角度を小さくしていき、図３Ａに示すように、蒸着終了方向をθ２に設定する。蒸着終了方向θ２は、基材表面２２ａの直交方向Ｃに対する傾き角度で制御される。θ２は、３°〜１５°の範囲内であることが好適である。蒸着終了方向θ２を５°に設定することが好ましく、１０°に設定することがより好ましい。

このように本実施の形態では、例えば、蒸着開始方向θ１を６０°、蒸着終了方向θ２を５°にして、６０°から５°に向けて徐々に蒸着方向を変化させながら、各格子状凸部２３の側面に金属層２７を形成する。

ロール・ツー・ロール工程では、例えば図５に示す回転ロール４０の表面に接触させながら、図２Ｂに示すフィルム状のワイヤグリッド中間体３２を搬送する。このとき搬送方向は図１Ｂに示す微細パターンの延出方向（図１Ｂに示す縦線方向）に対して直交する方向である。

図５に示すように、回転ロール４０の中心線上に金属の蒸着源４１が設けられており、蒸着源４１から金属がワイヤグリッド中間体３２の微細パターンに向けて被着される。このとき、蒸着開始側では、ワイヤグリッド中間体３２から見て蒸着源４１は浅い角度にあり、蒸着開始方向θ１を例えば上記のように６０°に設定できる。回転ロール４０の回転によりワイヤグリッド中間体３２の搬送が進むと、徐々に蒸着角度は小さくなり、蒸着終了方向θ２を例えば上記のように５°に設定できる。なお、蒸着開始方向θ１を５０°、蒸着終了方向θ２を１０°に設定し、５０°から１０°に徐々に蒸着角度が小さくなるように蒸着方向を調整することがより好ましい。徐々に蒸着角度を小さくしていくことで、各格子状凸部２３の下端付近にもある程度、金属を被着させることができ、図３Ａに示すように各格子状凸部２３の片側側面の全域に金属層２７を形成することができる。

ただし図３Ａに示す金属層２７は、各格子状凸部２３の側面のみならず基材表面２２ａの略全域にも被着しており、また格子状凸部２３の上面に被着した金属層２７の部分がかなり高くなっており、ワイヤグリッド偏光子としての透過率（例えばｐ偏光透過率）は低下するので、図３Ｂの工程ではエッチングにより不要な金属を除去する。エッチングはウエットエッチングであることが好適である。これにより不要な金属を除去して、各格子状凸部２３の側面に適度な厚みの金属層２７を得ることができ透過率の向上を図ることができる。

上記の製造方法により得られたワイヤグッド偏光子は広い波長帯域において高い光学性能を有しており、具体的には４００〜２０００ｎｍ程度の波長帯域にて９９．５以上の偏光度で４０％〜４５％程度の高透過高偏光度を得ることが可能になる。

図８は、下記に示す実施例１における偏光透過率Ｔｐとクロス時の光抜けＴｓ≒０のグラフである。図８に示すように、Ｔｐ≒９０％、Ｔｓ≒０．１以下であり、偏光度は、（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ）で表される。したがって、図８では、４００〜２０００ｎｍ程度の波長帯域にて９９．５以上の偏光度が得られる。

以上のように、本実施の形態では、微細パターンの形状寸法を細かく調整して良好な光学性能を得ようとするものでなく、金属層を形成する前の中間工程で、複数の格子状凸部を備えた微細パターンの反射率曲線を測定し、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長が所定領域に入っているか否かを測定し、所定領域内に入っていれば、金属層の形成工程に移行するものである。

例えば、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長ではなく、微細パターンの形状寸法を調整して、良好な光学性能を得るには、様々な寸法パラメータを要し、微細パターン形状の最適化を寸法パラメータで規定するのは困難であった。

そこで本発明者らは、微細パターンの形状の評価基準を形状の寸法パラメータではなく、金属層を形成する前の段階で、ボトムピーク反射率及びボトムピーク波長を測定すれば、多数の形状パラメータを規定することなく、良好な光学性能を得るための適正化した微細パターンの形状を簡単に得られることを見出したのである。

加えて、金属の蒸着方向を規制することで、各格子状凸部に沿って形成される金属層を各格子状凸部の側面に適度な厚さで形成することができ、広い波長帯域にて、良好な光学性能を得ることが可能になる。

なお微細パターンの反射率曲線の測定は、金属層を形成する前の中間工程で行われるものであるが、金属層が形成された状態のワイヤグリッド偏光子においても金属層を除去すれば、微細パターンの反射率曲線の測定が可能である。

以下、本発明の効果を明確にするために行った実施例をもとに本発明をより詳細に説明する。なお、下記実施例における構成は例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、適宜変更して実施することが可能である。そのため、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

［実施例１］
図４に示すワイヤグリッド中間体として、ピッチＰを１００ｎｍ、Ｄ：Ｓ＝３：７、高さＨを１２０ｎｍとした。また、グリッド幅Ｄは、３０ｎｍであり、スペースＳは、７０ｎｍであった。

表面反射率は、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて行った。このときの光の入射方向θ３（図４参照）を８°とした。また、硫酸バリウムからなる白色反射基板を基準反射板として用い測定した。実施例１における反射率曲線が図６に示されている。

実施例１に示す反射率曲線では、ボトムピークの表面反射率が、約０．７％、ボトムピーク波長が約３５０ｎｍであり、領域Ａに含まれていることがわかった。

［実施例２］
図４に示すワイヤグリッド中間体として、ピッチＰを１４０ｎｍ、Ｄ：Ｓ＝３：７、高さＨを１３０ｎｍとした。また、グリッド幅Ｄは、４２ｎｍであり、スペースＳは、９８ｎｍであった。

表面反射率は、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて行った。このときの入射方向θ３（図４参照）を８°とした。また、硫酸バリウムからなる白色反射基板を基準反射板として用い測定した。実施例２における反射率曲線が図６に示されている。

実施例２に示す反射率曲線では、ボトムピークの表面反射率が、約０．４％、ボトムピーク波長が約６００ｎｍであり、領域Ａに含まれていることがわかった。

［実施例３］
上記した実施例１及び実施例２のワイヤグリッド中間体を作製したときに用いた金型（スタンパ）を複数回使用して、実施例１及び実施例２と同様のワイヤグリッド中間体を複数得た。

［比較例１］
図４に示すワイヤグリッド中間体として、ピッチＰを１００ｎｍ、高さＨを１３０ｎｍ、平均屈折率ｎを１．０９とした。また、グリッド幅Ｄは、１８ｎｍであり、スペースＳは、８２ｎｍであった。

表面反射率は、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて行った。このときの入射方向θ３（図４参照）を８°とした。また、硫酸バリウムからなる白色反射基板を基準反射板として用い測定した。比較例１における反射率曲線が図６に示されている。

比較例１に示す反射率曲線では、ボトムピークの表面反射率が、約１．２５％、ボトムピーク波長が約３４０ｎｍであり、領域Ａから外れていることがわかった。

［比較例２］
図４に示すワイヤグリッド中間体として、ピッチＰを１００ｎｍ、高さＨを１３０ｎｍ、平均屈折率ｎを１．１７とした。また、グリッド幅Ｄは、３５ｎｍであり、スペースＳは、６５ｎｍであった。

表面反射率は、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて行った。このときの入射方向θ３（図４参照）を８°とした。また、硫酸バリウムからなる白色反射基板を基準反射板として用い測定した。比較例２における反射率曲線が図６に示されている。

比較例２に示す反射率曲線では、ボトムピークの表面反射率が、約０．２％、ボトムピーク波長が約６００ｎｍであり、領域Ａから外れていることがわかった。

［ワイヤグリッド偏光子の作製］
上記した実施例１、実施例２、実施例３、比較例１及び比較例２の各ワイヤグリッド中間体に対して、蒸着開始角度θ１を６０°、蒸着終了角度θ２を５°として、蒸着方向を徐々に６０°から５°に変化させながらアルミニウム層（金属層）を蒸着した。

その後、ウエットエッチングして不要なアルミニウムを除去した。このとき、ＮａＯＨが０．１％水溶液に浸漬後、水洗及び乾燥を施した。浸漬時間を伸ばすことで透過率を上昇させることができる。同じサンプルで、例えば５秒から１０秒浸漬し、水洗、乾燥、及び透過率と偏光度の測定を繰り返し、透過率及び偏光度の変化を測定した。

［透過率及び偏光度の測定］
上記により得られた各ワイヤグリッド偏光子に対して、４００〜７５０ｎｍの可視域の波長帯域で、透過率（視感度補正透過率）と偏光度（視感度補正偏光度）とを測定した。測定方法としては、日本分光製Ｖ７０００を用いた。その実験結果が図７に示されている。図７の横軸は、透過率（視感度補正透過率）であり、縦軸が偏光度（視感度補正偏光度）である。

図７に示すように、比較例１及び比較例２では、透過率が３５％以上になると急激に偏光度が低下することがわかった。一方、実施例１及び実施例２では、９９．５以上（好ましくは９９．９以上）の偏光度で透過率が４０％〜４５％を保っており、４００〜７５０ｎｍの広い波長帯域で、高透過高偏光度を維持できることがわかった。

なお実施例３においても、実施例１及び実施例２と同様に、９９．５以上（好ましくは９９．９以上）の偏光度で透過率が４０％〜４５％を保っており、４００〜７５０ｎｍの広い波長帯域で、高透過高偏光度を維持できることがわかった。

また、実施例１及び実施例２の実験結果により、微細パターンのボトムピーク反射率を０．３％以上０．７５％以下の範囲内で且つ、ボトムピーク波長を３５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に制御することがより好ましい範囲（図６に示す領域Ｂ）と規定した。

本発明のワイヤグリッド偏光子は反射型偏光子として偏光変換素子や偏光ビームスプリッタ、画像投影装置、偏光サングラス等に適用することができる。

２０ ワイヤグリッド偏光子
２１ 保持基材
２２ 樹脂基材
２２ａ 基材表面
２３ 格子状凸部
２７ 金属層
３０、３３ 微細パターン
３１ 金型
４０ 回転ロール
４１ 蒸着源

Claims (4)

1. 基材表面に複数の格子状凸部を間隔を空けてなる微細パターンを形成する工程と、各格子状凸部に沿って金属層を形成する工程と、を有するワイヤグリッド偏光子の製造方法において、
   各格子状凸部の配置距離をピッチＰ、各格子状凸部の高さを高さＨ、各格子状凸部の下端部分の最も幅の広い箇所の幅をグリッド幅Ｄとしたとき、前記ピッチＰが、８０ｎｍ〜１４０ｎｍ、前記ピッチＰに対する前記高さＨが、０．６Ｐ＜Ｈ≦１．２Ｐ、前記高さＨと前記グリッド幅Ｄのアスペクト比Ｈ／Ｄが、２〜４となる前記微細パターンを形成可能なように、表面に凹凸加工が施された金型を、前記基材表面に押圧する工程と、
   前記金型を前記基材表面から取り外し、前記金属層を形成する工程の前に、前記微細パターンの反射率曲線が、島津製作所製のＵＶ−３１５０分光計を用いて測定した場合に、前記反射率曲線におけるボトムピーク反射率が０．３％以上１．１％以下で且つ、ボトムピーク波長が３００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下となる範囲内に入っているか否かを測定する中間工程と、
   前記ボトムピーク反射率及び前記ボトムピーク波長が前記範囲内に入っている場合、前記金属層を形成する工程に移行し、前記範囲内に入っていない場合、前記金属層を形成する工程に移行しない工程と、
   を有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. 前記ボトムピーク反射率を０．３％以上０．７５％以下の範囲内で且つ、前記ボトムピーク波長を３５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の範囲内に制御す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. 前記金属層を形成する工程では、前記金属層を各格子状凸部の片側の側面に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。
4. 前記金属層を形成する工程では、前記格子状凸部の側面に対する前記金属層の蒸着方向を、前記基板表面の直交方向に対して蒸着開始方向θ１、蒸着終了方向θ２としたとき、前記蒸着開始方向θ１は、４５°〜７０°の範囲内で、前記蒸着終了方向θ２は３°〜１５°の範囲内であり、前記蒸着開始方向θ１から前記蒸着終了方向θ２に向けて徐々に変化させることを特徴とする請求項３に記載のワイヤグリッド偏光子の製造方法。

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