KR20110002004A - 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법 - Google Patents

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KR20110002004A
KR20110002004A KR1020107017647A KR20107017647A KR20110002004A KR 20110002004 A KR20110002004 A KR 20110002004A KR 1020107017647 A KR1020107017647 A KR 1020107017647A KR 20107017647 A KR20107017647 A KR 20107017647A KR 20110002004 A KR20110002004 A KR 20110002004A
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유리코 가이다
히로시 사카모토
다카히라 미야기
히로미 사쿠라이
야스히로 이케다
에이지 시도지
마사코 가와모토
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아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

가시광 영역에서 높은 편광 분리능을 나타내고, 또한 단파장 영역의 투과율이 향상된 와이어 그리드형 편광자를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 표면에 복수의 돌조 (12) 가 형성된 광투과성 기판 (14) 에 하지층 (22), 제 1 금속 세선 (24), 제 2 금속 세선 (30) 을 조건 (A) ∼ (F) 를 만족하는 증착법으로 형성한다. (A) 각도 θL 을 이루는 방향에서부터 돌조 (12) 의 상면 (16) 및 제 1 측면 (18) 에 하지층 재료를 증착시킨다. (B) 조건 (A) 와는 반대의 각도 θR 을 이루는 방향에서부터 제 1 하지층 (22a) 의 상면 및 제 2 측면 (20) 에 하지층 재료를 증착시킨다. (C) θL, θR 은 60°∼ 90°로 한다. (D) 하지층 (22) 의 높이 (Hma1) 는 1 ∼ 20 ㎚ 로 한다. (E) 하지층 (22) 의 상면 및 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 금속 또는 금속 화합물을 증착시킨다. (F) 제 1 금속 세선 (24) 의 높이 (Hma2) 및 돌조의 높이 (Hp) 가 40 ㎚
Figure pct00045
Hma2
Figure pct00046
0.9 × Hp 를 만족한다.

Description

와이어 그리드형 편광자의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR A WIRE GRID POLARIZER}
본 발명은 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치, 리어 프로젝션 텔레비전, 프론트 프로젝터 등의 화상 표시 장치에 사용되는, 가시광 영역에서 편광 분리능을 나타내는 편광자 (편광 분리 소자라고도 한다) 로는 흡수형 편광자 및 반사형 편광자가 있다.
흡수형 편광자는, 예를 들어 요오드 등의 2 색성 색소를 수지 필름 중에 배향시킨 편광자이다. 그러나, 흡수형 편광자는 일방의 편광을 흡수하기 때문에, 광의 이용 효율이 낮다.
한편, 반사형 편광자는, 편광자에 입사되지 않고 반사된 광을 편광자에 재입사시킴으로써 광의 이용 효율을 높일 수 있다. 이 때문에, 액정 표시 장치 등의 고휘도화를 목적으로 하여 반사형 편광자의 요구가 높아지고 있다.
반사형 편광자로는, 복굴절 수지 적층체로 이루어지는 직선 편광자, 콜레스테릭 액정으로 이루어지는 원 편광자 및 와이어 그리드형 편광자가 있다.
그러나, 직선 편광자 및 원 편광자는, 편광 분리능이 낮다. 이 때문에, 높은 편광 분리능을 나타내는 와이어 그리드형 편광자가 주목받고 있다.
와이어 그리드형 편광자는, 광투과성 기판 상에 복수의 금속 세선이 서로 평행하게 배열된 구조를 갖는다. 금속 세선의 피치가 입사광의 파장보다도 충분히 짧은 경우, 입사광 중에서 금속 세선과 직교하는 전장 (電場) 벡터를 갖는 성분 (즉 p 편광) 은 투과하고, 금속 세선과 평행한 전장 벡터를 갖는 성분 (즉 s 편광) 은 반사된다.
가시광 영역에서 편광 분리능을 나타내는 와이어 그리드형 편광자로는, 이하의 것이 알려져 있다.
(1) 광투과성 기판 상에 소정의 피치로 금속 세선이 형성된 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 1).
(2) 광투과성 기판의 표면에 소정의 피치로 형성된 복수의 돌조의 상면 및 돌조 간의 홈의 바닥면에 금속 세선이 형성된 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 2, 비특허문헌 1).
그러나, (1) 의 와이어 그리드형 편광자는 편광 분리능이 아직 불충분하다.
(2) 의 와이어 그리드형 편광자는, (1) 의 와이어 그리드형 편광자에 비해 편광 분리능이 높다. 그러나, (2) 의 와이어 그리드형 편광자는, 단파장 영역 (400 ㎚ 부근) 의 투과율이 낮다는 문제를 갖는다.
또, (2) 의 와이어 그리드형 편광자를 제조할 때, 1 회의 증착에 의해 돌조의 상면 및 돌조 간의 홈의 바닥면에 금속을 증착시키고 있다. 그러나, 1 회의 증착에 의해 돌조의 상면 및 돌조 간의 홈의 바닥면에 금속을 증착시키는 경우, 돌조의 측면에 금속이 증착되지 않게 하는 것이 용이하지는 않다. 이 때문에, 돌조의 측면에도 금속이 증착되기 쉬워, 돌조의 상면의 금속 세선과 돌조 간의 홈의 바닥면의 금속 세선이 연속되기 쉽다. 돌조의 상면의 금속 세선과 돌조 간의 홈의 바닥면의 금속 세선이 연속된 막을 형성하면, 광을 투과할 수 없게 된다.
일본 공개특허공보 2005-070456호 일본 공개특허공보 2004-240297호
Optics Express, 2006년, 제14권, 제6호, p.2323-2334
본 발명은 가시광 영역에서 높은 편광 분리능을 나타내고, 또한 단파장 영역의 투과율이 향상된 와이어 그리드형 편광자를 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법은, 표면에 복수의 돌조가 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 광투과성 기판과, 그 광투과성 기판의 돌조의 상면, 그리고 그 돌조의 길이 방향으로 연장되는 2 개의 측면인 제 1 측면 및 제 2 측면의 상측 가장자리부를 피복하는 하지층과, 그 하지층의 상면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속 세선과, 상기 돌조 간의 홈의 바닥면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 2 금속 세선을 갖는 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서, 상기 하지층, 제 1 금속 세선 및 제 2 금속 세선을 하기의 조건 (A) ∼ (F) 를 만족하는 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
(A) 상기 돌조의 길이 방향에 대해 거의 직교하고, 또한 상기 돌조의 높이 방향에 대해 제 1 측면측에 각도 θL 을 이루는 방향에서부터 상기 돌조의 상면 및 제 1 측면에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시킨다.
(B) 상기 돌조의 길이 방향에 대해 거의 직교하고, 또한 상기 돌조의 높이 방향에 대해 제 2 측면측에 각도 θR 을 이루는 방향에서부터 상기 조건 (A) 의 증착에 의해 형성된 하지층의 상면 및 상기 돌조의 제 2 측면에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시킨다.
(C) 상기 조건 (A) 의 증착에 있어서의 각도 θL 은 하기 식 (Ⅰ) 을 만족하고, 상기 조건 (B) 의 증착에 있어서의 각도 θR 은 하기 식 (Ⅱ) 를 만족한다.
60°
Figure pct00001
θL
Figure pct00002
90°… (Ⅰ),
60°
Figure pct00003
θR
Figure pct00004
90°… (Ⅱ).
(D) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착에 의해 형성되는 하지층의 높이 (Hma1) 가 하기 식 (Ⅲ) 을 만족한다.
1 ㎚
Figure pct00005
Hma1
Figure pct00006
20 ㎚ … (Ⅲ).
(E) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착을 실시한 후에, 상기 하지층의 상면 및 상기 돌조 간의 홈의 바닥면에 금속 또는 금속 화합물을 증착시킨다.
(F) 상기 조건 (E) 의 증착에 의해 형성되는 제 1 금속 세선의 높이 (Hma2) 및 상기 돌조의 높이 (Hp) 가 하기 식 (Ⅳ) 를 만족한다.
40 ㎚
Figure pct00007
Hma2
Figure pct00008
0.9 × Hp … (Ⅳ).
상기 돌조의 피치 (Pp) 는 300 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상기 돌조의 폭 (Dp) 과 상기 Pp 의 비 (Dp/Pp) 는 0.1 ∼ 0.6 인 것이 바람직하다.
상기 Hp 는 30 ∼ 500 ㎚ 인 것이 바람직하다.
상기 제 2 금속 세선의 폭 (Dmb) 및 상기 돌조 간의 홈의 폭 (Pp - Dp) 은, 하기 식 (1-1) 을 만족하는 것이 바람직하다.
0.45 × (Pp - Dp)
Figure pct00009
Dmb
Figure pct00010
0.95 × (Pp - Dp) … (1-1).
상기 제 2 금속 세선의 높이 (Hmb) 및 상기 Hp 는, 하기 식 (2-1) 을 만족하는 것이 바람직하다.
40 ㎚
Figure pct00011
Hmb
Figure pct00012
Hp … (2-1).
본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법에 의하면, 가시광 영역에서 높은 편광 분리능을 나타내고, 또한 단파장 영역의 투과율이 향상된 와이어 그리드형 편광자를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 광투과성 기판의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 제 1 하지층의 형성 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4 는 제 2 하지층의 형성 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5 는 제 1 금속 세선 및 제 2 금속 세선의 형성 모습을 나타내는 단면도이다.
발명을 실시하기 위한 형태
＜와이어 그리드형 편광자>
도 1 은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조되는 와이어 그리드형 편광자의 일례를 나타내는 사시도이다. 와이어 그리드형 편광자 (10) 는, 표면에 복수의 돌조 (12) 가 서로 평행하게 또한 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 광투과성 기판 (14) 과, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 의 상면 (16), 그리고 돌조 (12) 의 길이 방향으로 연장되는 2 개의 측면인 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 의 상측 가장자리부를 피복하는 하지층 (22) 과, 하지층 (22) 의 상면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속 세선 (24) 과, 돌조 (12) 간의 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 2 금속 세선 (30) 을 갖는다.
Pp 는 돌조 (12) 의 폭 (Dp) 과, 돌조 (12) 간에 형성되는 홈 (26) 의 폭의 합계이다. Pp 는 300 ㎚ 이하가 바람직하고, 80 ∼ 200 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 를 300 ㎚ 이하로 함으로써, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 반사율, 및 400 ㎚ 부근의 단파장 영역에서도 충분히 높은 편광 분리능을 나타낸다. 또, 회절에 의한 착색 현상이 억제된다.
또, Pp 는 증착에 의해 금속 세선을 형성하기 쉽다는 점에서, 100 ∼ 200 ㎚ 가 특히 바람직하다.
Dp 와 Pp 의 비 (Dp/Pp) 는 0.1 ∼ 0.6 이 바람직하고, 0.3 ∼ 0.55 가 보다 바람직하며, 0.35 ∼ 0.5 가 특히 바람직하다. Dp/Pp 를 0.1 이상으로 함으로써, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 편광 분리능을 나타낸다. Dp/Pp 를 0.6 이하로 함으로써, 간섭에 의한 투과광의 착색이 억제된다.
또, Dp 는 증착에 의해 금속 세선을 형성하기 쉽다는 점에서, 30 ∼ 80 ㎚ 가 특히 바람직하다.
돌조 (12) 의 높이 (Hp) 는 30 ∼ 500 ㎚ 가 바람직하고, 40 ∼ 200 ㎚ 가 보다 바람직하며, 50 ∼ 120 ㎚ 가 특히 바람직하다. Hp 를 30 ㎚ 이상으로 함으로써, 돌조 (12) 의 표면으로의 하지층 (22) 의 선택적인 형성이 용이해진다. Hp 를 500 ㎚ 이하로 함으로써, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 편광도의 입사 각도 의존성이 작아진다.
또, Hp 는 투과율의 파장 분산을 작게 할 수 있다는 점에서 50 ∼ 120 ㎚ 가 특히 바람직하다.
(광투과성 기판)
광투과성 기판 (14) 은, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 사용 파장 범위에서 광투과성을 갖는 기판이다. 광투과성이란 광을 투과하는 것을 의미하며, 사용 파장 범위는, 구체적으로는 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위이다.
광투과성 기판 (14) 의 두께 (Hs) 는 0.5 ∼ 1000 ㎛ 가 바람직하고, 1 ∼ 40 ㎛ 가 보다 바람직하다.
광투과성 기판 (14) 의 원료 또는 재료로는, 광경화 수지, 열가소성 수지, 유리 등을 들 수 있으며, 후술하는 임프린트법으로 돌조 (12) 를 형성할 수 있다는 점에서, 광경화 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하고, 광 임프린트법으로 돌조 (12) 를 형성할 수 있다는 점 및 내열성 및 내구성이 우수하다는 점에서 광경화 수지가 특히 바람직하다.
광경화 수지로는, 생산성 면에서 광경화성 조성물의 광라디칼 중합에 의해 형성되는 수지가 바람직하다.
광경화성 조성물로는, 광경화 후의 경화막의 물에 대한 접촉각이 90°이상이 되는 것이 바람직하다. 그 경화막의 물에 대한 접촉각이 90°이상이면, 광 임프린트법에 의해 돌조 (12) 를 형성할 때, 몰드와의 이형성이 양호해지고, 정밀도가 높은 전사가 가능해져, 얻어지는 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 목적으로 하는 성능을 충분히 발휘할 수 있다.
(하지층)
하지층 (22) 은 하지층 재료로 이루어지는 복수의 증착막이 적층된 층이다. 하지층 (22) 이 2 회의 증착에 의해 형성되는 경우, 제 1 하지층 (22a) 과 제 2 하지층 (22b) 이 적층된 층이 된다.
하지층 (22) 의 높이 (Hma1) 는 1 ∼ 20 ㎚ 이고, 10 ∼ 15 ㎚ 가 바람직하다. Hma1 이 1 ㎚ 이상이면, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 향상된다. Hma1 이 20 ㎚ 이하이면, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 단파장 영역의 투과율이 향상된다.
하지층 (22) 이 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 보다 외측으로 돌출된 부분 (이하, 제 1 차양부 (32) 라고도 기재한다) 의 폭 (Dma1), 및 하지층 (22) 이 돌조 (12) 의 제 2 측면 (20) 보다 외측으로 돌출된 부분 (이하, 제 2 차양부 (34) 라고도 기재한다) 의 폭 (Dma2) 은 각각 5 ㎚ ∼ 20 ㎚ 가 바람직하고, 10 ㎚ ∼ 15 ㎚ 가 보다 바람직하다. Dma1 및 Dma2 가 5 ㎚ 이상이면, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되기 어려워져, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 투과율을 나타낸다. Dma1 및 Dma2 가 20 ㎚ 이하이면, 홈 (26) 의 바닥면에 형성되는 제 2 금속 세선 (30) 의 폭 (Dmb) 이 넓어져, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 편광 분리능을 나타낸다.
하지층 재료로는, 금속 (은, 알루미늄, 크롬, 마그네슘 등), 금속 화합물 (TiN, TaN, TiSi2 등) 또는 금속 산화물 (SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, SnO2 등) 을 들 수 있으며, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 더욱 높은 투과율을 나타낸다는 점에서 금속 산화물이 바람직하고, Al2O3 이 특히 바람직하다. 제 1 하지층 (22a) 의 재료와 제 2 하지층 (22b) 의 재료는 동일해도 되고 상이해도 된다.
(금속 세선)
제 1 금속 세선 (24) 및 제 2 금속 세선 (30) (이하, 이들을 합쳐서 금속 세선이라고도 기재한다) 은, 하지층 (22) 의 상면 및 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 형성되며, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에는 거의 형성되지 않아, 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 사이는, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에서 연속하고 있지 않다.
제 1 금속 세선 (24) 의 높이 (Hma2) 는 40 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하고, 45 ∼ 60 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hma2 가 40 ㎚ 이상이면, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 편광 분리능을 나타낸다. Hma2 가 100 ㎚ 이하이면, p 편광의 단파장측의 리플에 의한 투과율 저하가 억제되어, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과광의 파장 분산이 작아진다. 즉 단파장측의 투과율이 상승한다.
Hma (Hma1 과 Hma2 의 합계) 는 45 ∼ 120 ㎚ 가 바람직하고, 50 ∼ 75 ㎚ 가 보다 바람직하다.
제 1 금속 세선 (24) 이 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 보다 외측으로 돌출된 부분의 폭 (Dma1), 및 제 1 금속 세선 (24) 이 돌조 (12) 의 제 2 측면 (20) 보다 외측으로 돌출된 부분의 폭 (Dma2) 은 각각 5 ∼ 20 ㎚ 가 바람직하고, 10 ∼ 15 ㎚ 가 보다 바람직하다. Dma1 및 Dma2 가 5 ㎚ 이상이면, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되기 어려워져, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 투과율을 나타낸다. Dma1 및 Dma2 가 20 ㎚ 이하이면, 홈 (26) 의 개구부가 넓어져, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 투과율을 나타낸다.
제 1 금속 세선 (24) 의 폭 (Dma) 은, 돌조 (12) 의 폭 (Dp) 보다 10 ∼ 40 ㎚ 넓은 것이 바람직하고, 돌조 (12) 의 폭 (Dp) 보다 15 ∼ 30 ㎚ 넓은 것이 보다 바람직하다.
제 2 금속 세선 (30) 의 폭 (Dmb) 및 홈 (26) 의 폭 (Pp - Dp) 은, 하기 식 (1-1) 을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 식 (1-2) 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
0.45 × (Pp - Dp)
Figure pct00013
Dmb
Figure pct00014
0.95 × (Pp - Dp) … (1-1),
0.5 × (Pp - Dp)
Figure pct00015
Dmb
Figure pct00016
0.9 × (Pp - Dp) … (1-2).
Dmb 가 0.45 × (Pp - Dp) 이상이면, 제 2 금속 세선 (30) 에 의한 차폐 효과로 인하여, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 충분히 높은 편광 분리능을 나타낸다. Dmb 가 0.95 × (Pp - Dp) 이하이면, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 상승한다.
제 2 금속 세선 (30) 의 높이 (Hmb) 및 돌조 (12) 의 높이 (Hp) 는 하기 식 (2-1) 을 만족하는 것이 바람직하고, 하기 식 (2-2) 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
40 ㎚
Figure pct00017
Hmb
Figure pct00018
Hp … (2-1),
45㎚
Figure pct00019
Hmb
Figure pct00020
0.8 Hp … (2-2).
Hma 와 Hmb 의 관계는 Hmb
Figure pct00021
Hma 가 된다.
또한, 본 발명에 있어서의 상기 서술한 돌조 (12), 하지층 (22) 및 금속 세선의 각 치수는, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 단면 (斷面) 의 주사형 전자 현미경 이미지 또는 투과형 전자 현미경 이미지에 있어서 5 지점의 돌조 (12), 하지층 (22) 및 금속 세선에 있어서의 각 치수의 최대값을 측정하고, 5 지점의 그 값을 평균한 것으로 한다.
금속 세선의 단면 형상으로는 정사각형, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형, 원형, 타원형, 그 밖에 여러 가지 형상을 들 수 있다. 제 2 금속 세선 (30) 의 단면은, 사다리꼴, 삼각형, 원형 또는 원형의 일부가 바람직하다.
금속 세선의 재료로는, 금속 (은, 알루미늄, 크롬, 마그네슘 등) 또는 금속 화합물 (TiN, TaN, TiSi2 등) 을 들 수 있으며, 가시광에 대한 반사율이 높아 가시광의 흡수가 적으며, 또한 높은 도전율을 갖는다는 점에서 은, 알루미늄, 크롬 또는 마그네슘이 바람직하고, 알루미늄이 특히 바람직하다.
(보호층)
금속 세선의 두께는 매우 미세하기 때문에, 금속 세선에 아주 약간 흠집이 나는 것만으로도 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 성능에 영향을 미친다. 또, 녹에 의해 금속 세선의 도전율이 저하되어, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 성능이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 금속 세선의 흠집의 발생 및 녹을 억제하기 위해, 금속 세선을 보호층으로 피복해도 된다.
보호층으로는 수지, 금속 산화물, 유리 등을 들 수 있다. 예를 들어, 금속으로서 알루미늄을 사용한 경우, 공기 중에서 산화되어 산화알루미늄이 표면에 형성된다. 금속 산화막은, 금속 세선의 보호층으로서 기능한다.
광투과성 기판 (14) 과 보호층의 계면에서의 p 편광의 반사를 저감시키기 위해, 보호층의 굴절률과 광투과성 기판의 굴절률을 실질적으로 일치시키는 것이 바람직하다.
보호층으로는 내열성, 가시광 투과성을 갖는 것이 바람직하고, 광대역에 걸쳐 높은 편광 분리능이 얻어진다는 점에서, 굴절률이 낮은 것이 보다 바람직하다.
보호층은 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 최표면에 존재하기 때문에, 연필 경도 H 이상의 경도를 갖는 것이 바람직하고, 방오성도 갖는 것이 바람직하다.
보호층 또는 광투과성 기판 (14) 은, 광의 이용 효율을 높이기 위해 표면에 반사 방지 구조를 가져도 된다.
이상 설명한 와이어 그리드형 편광자 (10) 에 있어서는, 표면에 복수의 돌조 (12) 가 서로 평행하게 또한 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 광투과성 기판 (14) 과, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 상에 형성된 제 1 금속 세선 (24) 과, 돌조 (12) 간의 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 형성된 제 2 금속 세선 (30) 을 갖고, 또한 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 이 연속하고 있지 않기 때문에, 가시광 영역에서 높은 편광 분리능을 나타낸다.
또, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 의 상면 (16), 그리고 돌조 (12) 의 길이 방향으로 연장되는 2 개의 측면인 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 의 상측 가장자리부를 피복하는 하지층 (22) 을 갖고, 또한 제 1 금속 세선 (24) 이 하지층 (22) 의 상면에 형성되어 있기 때문에, 종래의 와이어 그리드형 편광자에 비해 단파장 영역의 투과율이 향상되어 있다.
〈와이어 그리드형 편광자의 제조 방법〉
와이어 그리드형 편광자 (10) 는, 표면에 복수의 돌조 (12) 가 서로 평행하게 또한 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 광투과성 기판 (14) 을 제작하고, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 의 상면 (16), 그리고 돌조 (12) 의 길이 방향으로 연장되는 2 개의 측면인 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 의 상측 가장자리부에 하지층 (22) 을 형성하고, 하지층 (22) 의 상면 및 돌조 (12) 간의 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 각각 제 1 금속 세선 (24) 및 제 2 금속 세선 (30) 을 동시에 형성함으로써 제조된다.
(광투과성 기판의 제작 방법)
광투과성 기판 (14) 의 제작 방법으로는, 임프린트법 (광 임프린트법, 열 임프린트법), 리소그래피법 등을 들 수 있으며, 돌조 (12) 를 양호한 생산성으로 형성할 수 있다는 점 및 광투과성 기판 (14) 을 대면적화할 수 있다는 점에서 임프린트법이 바람직하고, 돌조 (12) 를 양호한 생산성으로 형성할 수 있다는 점 및 몰드의 홈을 양호한 정밀도로 전사할 수 있다는 점에서 광 임프린트법이 특히 바람직하다.
광 임프린트법은, 예를 들어 전자선 묘화와 에칭의 조합에 의해 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 몰드를 제작하고, 그 몰드의 홈을 임의의 기재 표면에 도포된 광경화성 조성물에 전사시키고, 동시에 그 광경화성 조성물을 광경화시키는 방법이다.
광 임프린트법에 의한 광투과성 기판 (14) 의 제작은, 구체적으로는 하기의 공정 (ⅰ) ∼ (ⅴ) 를 거쳐 이루어진다.
(ⅰ) 광경화성 조성물을 기재의 표면에 도포하는 공정.
(ⅱ) 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 몰드를 홈이 광경화성 조성물에 접하도록 광경화성 조성물에 압착시키는 공정.
(ⅲ) 몰드를 광경화성 조성물에 압착시킨 상태에서 방사선 (자외선, 전자선 등) 을 조사하여 광경화성 조성물을 경화시켜, 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조 (12) 를 갖는 광투과성 기판 (14) 을 제작하는 공정.
(ⅳ) 광투과성 기판 (14) 으로부터 몰드를 분리시키는 공정.
(ⅴ) 광투과성 기판 (14) 에 하지층 (22) 및 금속 세선을 형성하기 전 또는 형성한 후에 필요에 따라 광투과성 기판 (14) 으로부터 기재를 분리시키는 공정.
열 임프린트법에 의한 광투과성 기판 (14) 의 제작은, 구체적으로는 하기의 공정 (ⅰ) ∼ (ⅳ) 를 거쳐 이루어진다.
(ⅰ) 기재의 표면에 열가소성 수지의 피전사막을 형성하는 공정 또는 열가소성 수지의 피전사 필름을 제작하는 공정.
(ⅱ) 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 일정한 피치로 형성된 몰드를 홈이 피전사막 또는 피전사 필름에 접하도록 열가소성 수지의 유리 전이 온도 (Tg) 또는 융점 (Tm) 이상으로 가열된 피전사막 또는 피전사 필름에 압착시켜, 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조 (12) 를 갖는 광투과성 기판 (14) 을 제작하는 공정.
(ⅲ) 광투과성 기판 (14) 을 Tg 또는 Tm 보다 낮은 온도로 냉각시켜 광투과성 기판 (14) 으로부터 몰드를 분리시키는 공정.
(ⅳ) 광투과성 기판 (14) 에 하지층 (22) 및 금속 세선을 형성하기 전 또는 형성한 후에 필요에 따라 광투과성 기판 (14) 으로부터 기재를 분리시키는 공정.
(하지층의 형성 방법)
하지층 (22) 은, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 가 형성된 면의 경사 상방에서부터 하지층 재료를 증착시키는 사방 증착법에 의해 형성된다. 증착법으로는 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 물리 증착법을 들 수 있다.
하지층 (22) 은, 구체적으로는 하기의 조건 (A) ∼ (D) 를 만족하는 증착법에 의해 형성된다.
(A) 도 2 에 나타내는 돌조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 거의 직교하고, 또한 돌조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (18) 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V1 에서부터, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 돌조 (12) 의 상면 (16) 및 제 1 측면 (18) 의 상측 가장자리부에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시켜 제 1 하지층 (22a) 을 형성한다.
(B) 도 2 에 나타내는 돌조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 거의 직교하고, 또한 돌조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면 (20) 측에 각도 θR 을 이루는 방향 V2 에서부터, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 하지층 (22a) 의 상면 및 돌조 (12) 의 제 2 측면 (20) 의 상측 가장자리부에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시켜 제 2 하지층 (22b) 을 형성한다.
(C) 상기 조건 (A) 의 증착에 있어서의 각도 θL 은 하기 식 (Ⅰ) 을 만족하고, 상기 조건 (B) 의 증착에 있어서의 각도 θR 은 하기 식 (Ⅱ) 를 만족한다.
60°
Figure pct00022
θL
Figure pct00023
90°… (Ⅰ),
60°
Figure pct00024
θR
Figure pct00025
90°… (Ⅱ).
(D) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착에 의해 형성되는 하지층 (22) 의 높이 (Hma1) 가 하기 식 (Ⅲ) 을 만족한다.
1 ㎚
Figure pct00026
Hma1
Figure pct00027
20 ㎚ … (Ⅲ).
조건 (A), (B) :
조건 (A), (B) 를 만족하지 않는 경우, 제 1 차양부 (32) 및 제 2 차양부 (34) 가 형성되지 않기 때문에, 금속 세선을 형성할 때에, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되기 쉬워진다. 그 결과, 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 이 연속하여 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 저하된다. 또한, 본 명세서에서 「거의 직교하고」란, 방향 L 과 방향 V1 (또는 방향 V2) 이 이루는 각도가 85 ∼ 95 도의 범위에 있는 것을 의미한다.
조건 (C) :
광의 파장 이하의 피치의 돌조 (12) 에 증착을 실시하는 경우, 증착의 각도 θL (또는 θR) 에 따라 하지층 (22) 의 형상이 변화되기 때문에, 각도 θL (또는 θR) 에 따라서는 적절한 형상의 하지층 (22) 을 형성할 수 없는 경우가 있다. 각도 θL (또는 θR) 이 60°미만에서는, 제 1 차양부 (32) 및 제 2 차양부 (34) 가 형성되지 않거나, 또는 각각의 폭 (Dma1 및 Dma2) 이 부족하다. 또는, 제 1 차양부 (32) 및 제 2 차양부 (34) 를 형성할 때에, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되어 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 이 연속되는 결과, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 저하된다. 각도 θL (또는 θR) 이 90°이상에서는, 하지층 (22) 을 형성하기 곤란하다. 각도 θL (또는 θR) 이 70°이상, 85°이하가 바람직하고, 75°이상, 80°이하가 특히 바람직하다.
조건 (D) :
Hma1 이 1 ㎚ 미만에서는, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되지 않게 하는 데에 충분한 폭을 가진 제 1 차양부 (32) 및 제 2 차양부 (34) 가 형성되지 않기 때문에, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 불충분해진다. 증착 각도 θL (또는 θR) 이 큰 상태에서 형성된 금속 세선은 단파장의 흡수가 커지는 결과, Hma1 이 20 ㎚ 를 초과하면 그러한 금속 세선의 두께가 커지기 때문에, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 파장 분산이 커져 단파장측의 투과율이 저하된다. Hma1 은 10 ㎚ 이상, 15 ㎚ 이하가 바람직하다.
각도 θL (또는 θR) 은, 예를 들어 하기의 증착 장치를 사용함으로써 조정할 수 있다.
돌조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 거의 직교하고, 또한 돌조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (18) 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V1 또는 돌조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면 (20) 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V2 의 연장선 상에 증착원이 위치하도록, 증착원에 대향하여 배치된 광투과성 기판 (14) 의 기울기를 변경할 수 있는 증착 장치.
증착원으로는 금속 (은, 알루미늄, 크롬, 마그네슘 등), 금속 화합물 (TiN, TaN, TiSi2 등) 또는 금속 산화물 (SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, SnO2 등) 을 들 수 있으며, 와이어 그리드형 편광자 (10) 가 더욱 높은 투과율을 나타낸다는 점에서 금속 산화물이 바람직하고, Al2O3 가 특히 바람직하다.
(금속 세선의 형성 방법)
금속 세선은, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 가 형성된 면의 거의 수직 방향의 상방에서부터 금속 또는 금속 화합물을 증착시킴으로써 형성된다. 증착법으로는 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등의 물리 증착법을 들 수 있다.
금속 세선은, 구체적으로는 하기의 조건 (E) 및 (F) 를 만족하는 증착법에 의해 형성된다.
(E) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착을 실시한 후에, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 거의 각도 θ = 0°인 방향에서부터 하지층 (22) 의 상면 및 돌조 (12) 간의 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 금속 또는 금속 화합물을 증착시킨다.
(F) 상기 조건 (E) 의 증착에 의해 형성되는 제 1 금속 세선 (24) 의 높이 (Hma2) 및 돌조 (12) 의 높이 (Hp) 가 하기 식 (Ⅳ) 를 만족한다.
40 ㎚
Figure pct00028
Hma2
Figure pct00029
0.9 × Hp … (Ⅳ).
조건 (E) :
조건 (E) 를 만족하지 않는 경우, 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 및 제 2 측면 (20) 에 금속 또는 금속 화합물이 증착되기 쉬워진다. 그 결과, 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 이 연속되어 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 투과율이 저하된다.
조건 (F) :
Hma2 가 40 ㎚ 미만에서는, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 편광 분리능이 불충분해진다. Hma2 가 0.9 × Hp 를 초과하면, 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 p 편광의 단파장측에 리플이 나타나 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 단파장측의 투과율이 저하되어, 투과광의 파장 분산이 커진다.
증착원으로는 금속 (은, 알루미늄, 크롬, 마그네슘 등) 또는 금속 화합물 (TiN, TaN, TiSi2 등) 을 들 수 있다. 가시광에 대한 반사율이 높아 가시광의 흡수가 적고, 또한 높은 도전율을 갖는다는 점에서 은, 알루미늄, 크롬, 마그네슘이 바람직하고, 알루미늄이 특히 바람직하다.
이상 설명한 와이어 그리드형 편광자 (10) 의 제조 방법에 있어서는, 상기 서술한 조건 (A) ∼ (F) 를 만족하는 증착법으로 하지층 (22) 및 금속 세선을 형성하고 있다. 이 때문에, 표면에 복수의 돌조 (12) 가 서로 평행하게 또한 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 광투과성 기판 (14) 과, 광투과성 기판 (14) 의 돌조 (12) 상에 형성된 제 1 금속 세선 (24) 과, 돌조 (12) 간의 홈 (26) 의 바닥면 (28) 에 형성된 제 2 금속 세선 (30) 을 갖고, 또한 제 1 금속 세선 (24) 과 제 2 금속 세선 (30) 이 연속하지 않는 와이어 그리드형 편광자 (10) 를 용이하게 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
예 1 ∼ 8 은 실시예이고, 예 9 ∼ 16 은 비교예이다.
(하지층 및 금속 세선의 각 치수)
하지층 및 금속 세선의 각 치수는, 와이어 그리드형 편광자의 단면의 투과형 전자 현미경 이미지 또는 주사형 전자 현미경 이미지에 있어서 5 지점의 하지층 및 금속 세선에 있어서의 각 치수의 최대값을 측정하고, 5 지점의 그 값을 평균하여 구하였다.
(투과율)
와이어 그리드형 편광자의 표면측 (금속 세선이 형성된 면측) 으로부터 파장 405 ㎚ 의 고체 레이저광 및 파장 635 ㎚ 의 반도체 레이저광을 와이어 그리드형 편광자의 표면에 대해 수직으로 입사시키고, p 편광 투과율 및 s 편광 투과율을 측정하였다.
파장 400 ㎚ 또는 700 ㎚ 의 p 편광 투과율이 70 ％ 이상을 ○ 로 하고, 70 ％ 미만을 × 로 하였다.
(반사율)
와이어 그리드형 편광자의 표면측으로부터 파장 405 ㎚ 의 고체 레이저광 및 파장 635 ㎚ 의 반도체 레이저광을 와이어 그리드형 편광자의 표면에 대해 5°의 각도로 입사시키고, s 편광 반사율을 측정하였다.
파장 400 ㎚ 또는 700 ㎚ 의 s 편광 반사율이 80 ％ 이상을 ○ 로 하고, 80 ％ 미만을 × 로 하였다.
(편광도)
편광도는 하기 식으로 계산하였다.
편광도 = ((Tp - Ts)/(Tp + Ts)) × 100
단, Tp 는 p 편광 투과율이고, Ts 는 s 편광 투과율이다.
파장 400 ㎚ 또는 700 ㎚ 의 편광도가 99.5 ％ 이상을 ○ 로 하고, 99.5 ％ 미만을 × 로 하였다.
(광경화성 조성물의 조제)
교반기 및 냉각관을 장착한 1000 ㎖ 의 4 구 플라스크에,
단량체 1 (신나카무라 화학 공업사 제조, NK 에스테르 A-DPH, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트) 60 g,
단량체 2 (신나카무라 화학 공업사 제조, NK 에스테르 A-NPG, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트) 40 g,
광중합 개시제 (치바 스페셜리티 케미컬즈사 제조, IRGACURE 907) 4.0 g,
불소 함유 계면 활성제 (아사히 가라스사 제조, 플루오로아크릴레이트 (CH2=CHCOO(CH2)2(CF2)8F) 와 부틸아크릴레이트의 코올리고머, 불소 함유량 : 약 30 질량％, 질량 평균 분자량 : 약 3000) 0.1 g,
중합 금지제 (와코 쥰야쿠사 제조, Q1301) 1.0 g, 및
시클로헥사논 65.0 g 을 넣었다.
플라스크 내를 상온 및 차광으로 한 상태에서 1 시간 교반하여 균일화하였다. 이어서, 플라스크 내를 교반하면서 콜로이드 형상 실리카 100 g (고형분 : 30 g) 을 천천히 첨가하고, 추가로 플라스크 내를 상온 및 차광으로 한 상태에서 1 시간 교반하여 균일화하였다. 이어서, 시클로헥사논 340 g 을 첨가하고, 플라스크 내를 상온 및 차광으로 한 상태에서 1 시간 교반하여 광경화성 조성물 1 의 용액을 얻었다.
〔예 1〕
(광투과성 기판의 제작)
두께 100 ㎛ 의 고투과 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (테이진 듀퐁사 제조, 테이진 테토론 O3, 100 ㎜ × 100 ㎜) 의 표면에 광경화성 조성물 1 을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 두께 1 ㎛ 의 광경화성 조성물 1 의 도막을 형성하였다.
복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 석영제 몰드 (50 ㎜ × 50 ㎜, 홈의 피치 (Pp) : 150 ㎚, 홈의 폭 (Dp) : 50 ㎚, 홈의 깊이 (Hp) : 75 ㎚, 홈의 길이 : 50 ㎜, 홈의 단면 형상 : 직사각형) 를 홈이 광경화성 조성물 1 의 도막에 접하도록 25 ℃ 에서 0.5 ㎫ (게이지압) 로 광경화성 조성물 1 의 도막에 압착시켰다.
그 상태를 유지한 채로 석영제 몰드측으로부터 고압 수은등 (주파수 : 1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주(主)파장광 : 255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에 있어서의 조사 에너지 : 1000 mJ) 의 광을 15 초간 조사하고, 광경화성 조성물 1 을 경화시켜, 석영제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조를 갖는 광투과성 기판 (돌조의 피치 (Pp) : 150 ㎚, 돌조의 폭 (Dp) : 50 ㎚, 돌조의 높이 (Hp) : 75 ㎚) 을 제작하였다. 광투과성 기판으로부터 석영제 몰드를 천천히 분리시켰다.
(하지층 및 금속 세선의 형성)
증착원에 대향하는 광투과성 기판의 기울기를 변경할 수 있는 진공 증착 장치 (쇼와 진공사 제조, SEC-16CM) 를 사용하여 광투과성 기판의 돌조에 하지층 재료 및 금속을 증착시켜 하지층 및 금속 세선을 형성하고, 이면에 PET 필름이 첩착 (貼着) 된 와이어 그리드형 편광자를 얻었다. 이 때, 돌조의 길이 방향 L 에 대해 거의 직교하고, 또한 돌조의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면측에 각도 θL 을 이루는 방향 V1 (즉 제 1 측면측) 에서부터의 증착과, 돌조의 길이 방향 L 에 대해 거의 직교하고, 또한 돌조의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면측에 각도 θR 을 이루는 방향 V2 (즉 제 2 측면측) 에서부터의 증착과, 각도 θ = 0°에서부터의 증착을 순서대로 실시하고, 또한 각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 하지층 또는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 하였다. 또한, Hma' 은 수정 진동자를 막두께 센서로 하는 막두께 모니터에 의해 측정하였다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 하지층 및 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도를 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 2 ∼ 6〕
예 1 과 동일하게 하여 광투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 하지층 또는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 하지층 및 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도를 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 7〕
(광투과성 기판의 제작)
상기 PET 필름의 표면에 광경화성 조성물 1 을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 두께 1 ㎛ 의 광경화성 조성물 1 의 도막을 형성하였다.
복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 석영제 몰드 (50 ㎜ × 50 ㎜, 홈의 피치 (Pp) : 150 ㎚, 홈의 폭 (Dp) : 50 ㎚, 홈의 깊이 (Hp) : 100 ㎚, 홈의 길이 : 50 ㎜, 홈의 단면 형상 : 직사각형) 를 홈이 광경화성 조성물 1 의 도막에 접하도록 25 ℃ 에서 0.5 ㎫ (게이지압) 로 광경화성 조성물 1 의 도막에 압착시켰다.
그 상태를 유지한 채로 석영제 몰드측으로부터 고압 수은등 (주파수 : 1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주파장광 : 255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에 있어서의 조사 에너지 : 1000 mJ) 의 광을 15 초간 조사하고, 광경화성 조성물 1 을 경화시켜, 석영제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조를 갖는 광투과성 기판 (돌조의 피치 (Pp) : 150 ㎚, 돌조의 폭 (Dp) : 50 ㎚, 돌조의 높이 (Hp) : 100 ㎚) 을 제작하였다. 광투과성 기판으로부터 석영제 몰드를 천천히 분리시켰다.
(금속 세선의 형성)
각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도, 각도 의존성을 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 8〕
(광투과성 기판의 제작)
상기 PET 필름의 표면에 광경화성 조성물 1 을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 두께 1 ㎛ 의 광경화성 조성물 1 의 도막을 형성하였다.
복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 석영제 몰드 (50 ㎜ × 50 ㎜, 홈의 피치 (Pp) : 120 ㎚, 홈의 폭 (Dp) : 40 ㎚, 홈의 깊이 (Hp) : 60 ㎚, 홈의 길이 : 50 ㎜, 홈의 단면 형상 : 직사각형) 를 홈이 광경화성 조성물 1 의 도막에 접하도록 25 ℃ 에서 0.5 ㎫ (게이지압) 로 광경화성 조성물 1 의 도막에 압착시켰다.
그 상태를 유지한 채로 석영제 몰드측으로부터 고압 수은등 (주파수 : 1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주파장광 : 255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에 있어서의 조사 에너지 : 1000 mJ) 의 광을 15 초간 조사하고, 광경화성 조성물 1 을 경화시켜, 석영제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조를 갖는 광투과성 기판 (돌조의 피치 (Pp) : 120 ㎚, 돌조의 폭 (Dp) : 40 ㎚, 돌조의 높이 (Hp) : 60 ㎚) 을 제작하였다. 광투과성 기판으로부터 석영제 몰드를 천천히 분리시켰다.
(금속 세선의 형성)
각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도, 각도 의존성을 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 9 ∼ 12〕
예 1 과 동일하게 하여 광투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 하지층 또는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 하지층 및 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도를 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 13〕
(광투과성 기판의 제작)
몰드로서 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 석영제 몰드 (20 ㎜ × 20 ㎜, 홈의 피치 (Pp) : 100 ㎚, 홈의 폭 (Dp) : 36 ㎚, 홈의 깊이 (Hp) : 94 ㎚, 홈의 길이 : 10 ㎜, 홈의 단면 형상 : 직사각형) 를 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 석영제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 돌조를 갖는 광투과성 기판 (돌조의 피치 (Pp) : 100 ㎚, 돌조의 폭 (Dp) : 36 ㎚, 돌조의 높이 (Hp) : 94 ㎚) 을 제작하였다.
(금속 세선의 형성)
각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도, 각도 의존성을 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
〔예 14 ∼ 16〕
예 8 과 동일하게 하여 광투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 증착원, 각도 θL 또는 θR 및 1 회의 증착에 의해 형성되는 하지층 또는 금속 세선의 두께 (Hma') 를 표 1 에 나타내는 재료, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 하지층 및 금속 세선의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 얻어진 와이어 그리드형 편광자에 대하여 투과율, 반사율, 편광도를 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure pct00030
Figure pct00031
Figure pct00032
예 1 ∼ 8 은 돌조의 제 1 측면 및 제 2 측면에 알루미늄이 증착되어 있지 않기 때문에, 높은 편광도, p 편광 투과율 및 s 편광 반사율을 나타냈다.
예 9 는 돌조의 제 1 측면 및 제 2 측면에 알루미늄이 증착되어, 바닥면에 형성된 알루미늄 세선 (30) 과 연속되었기 때문에 측정할 수 없었다.
예 10, 예 11 은 하지층의 높이 (Hma1) 가 지나치게 높았기 때문에, p 편광 투과율이 저하되었다.
예 12 는 금속 세선의 높이 (Hma' (Hma2)) 가 지나치게 높아, 돌조의 제 1 측면 및 제 2 측면에 알루미늄이 두껍게 증착되었기 때문에 평가할 수 없었다.
예 13 은 비특허문헌 1 의 실험예 (Fig 2, Fig 3) 에 상당하는 예로서, 하지층을 형성하지 않고 한 번의 증착으로 제 1 금속 세선 및 제 2 금속 세선을 형성하고 있기 때문에, 제 2 금속 세선이 홈의 바닥면을 거의 덮어서 가려 p 편광 투과율이 저하되었다. 또한, 표 2 의 예 13 에서는, Dma1 의 값은, 제 1 금속 세선이 돌조 (12) 의 제 1 측면 (18) 보다 외측으로 돌출된 부분의 폭을 기재하고, Dma2 의 값은, 제 2 금속 세선이 돌조 (12) 의 제 2 측면 (20) 보다 외측으로 돌출된 부분의 폭을 기재하였다.
예 14 는 돌조의 제 1 측면 및 제 2 측면에 알루미늄이 얇게 증착되었기 때문에, p 편광 투과율이 저하되었다.
예 15 는 하지층의 높이 (Hma1) 가 지나치게 높았기 때문에, 단파장측의 p 편광 투과율이 저하되었다. 또, Hma2 의 높이가 부족하기 때문에, 편광도, s 편광 반사율 모두 저하되었다.
예 16 은 Hma2 의 높이가 지나치게 높기 때문에, p 편광의 투과율의 파장 분산이 커져, 단파장측의 p 편광 투과율이 저하되었다.
산업상 이용가능성
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 액정 표시 장치, 리어 프로젝션 텔레비전, 프론트 프로젝터 등의 화상 표시 장치의 편광자로서 유용하다.
또한, 2008년 4월 8일에 출원된 일본 특허출원 2008-100553호의 명세서, 특허청구범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.
10 : 와이어 그리드형 편광자
12 : 돌조
14 : 광투과성 기판
16 : 상면
18 : 제 1 측면
20 : 제 2 측면
22 : 하지층
22a : 제 1 하지층
22b : 제 2 하지층
24 : 제 1 금속 세선
26 : 홈
28 : 바닥면
30 : 제 2 금속 세선
32 : 제 1 차양부
34 : 제 2 차양부

Claims (9)

  1. 표면에 복수의 돌조가 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 광투과성 기판과, 상기 광투과성 기판의 돌조의 상면, 그리고 상기 돌조의 길이 방향으로 연장되는 2 개의 측면인 제 1 측면 및 제 2 측면의 상측 가장자리부를 피복하는 하지층과, 상기 하지층의 상면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속 세선과, 상기 돌조 간의 홈의 바닥면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 2 금속 세선을 갖는 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서,
    상기 하지층, 상기 제 1 금속 세선 및 상기 제 2 금속 세선을 하기의 조건 (A) ∼ (F) 를 만족하는 증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
    (A) 상기 돌조의 길이 방향에 대해 거의 직교하고, 또한 상기 돌조의 높이 방향에 대해 제 1 측면측에 각도 θL 을 이루는 방향에서부터 상기 돌조의 상면 및 제 1 측면에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시킨다.
    (B) 상기 돌조의 길이 방향에 대해 거의 직교하고, 또한 상기 돌조의 높이 방향에 대해 제 2 측면측에 각도 θR 을 이루는 방향에서부터 상기 조건 (A) 의 증착에 의해 형성된 하지층의 상면 및 상기 돌조의 제 2 측면에 하지층 재료를 적어도 1 회 증착시킨다.
    (C) 상기 조건 (A) 의 증착에 있어서의 각도 θL 은 하기 식 (Ⅰ) 을 만족하고, 상기 조건 (B) 의 증착에 있어서의 각도 θR 은 하기 식 (Ⅱ) 를 만족한다.
    60°
    Figure pct00033
    θL
    Figure pct00034
    90°… (Ⅰ),
    60°
    Figure pct00035
    θR
    Figure pct00036
    90°… (Ⅱ).
    (D) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착에 의해 형성되는 하지층의 높이 (Hma1) 가 하기 식 (Ⅲ) 을 만족한다.
    1 ㎚
    Figure pct00037
    Hma1
    Figure pct00038
    20 ㎚ … (Ⅲ).
    (E) 상기 조건 (A) 의 증착 및 상기 조건 (B) 의 증착을 실시한 후에, 상기 하지층의 상면 및 상기 돌조 간의 홈의 바닥면에 금속 또는 금속 화합물을 증착시킨다.
    (F) 상기 조건 (E) 의 증착에 의해 형성되는 제 1 금속 세선의 높이 (Hma2) 및 상기 돌조의 높이 (Hp) 가 하기 식 (Ⅳ) 를 만족한다.
    40 ㎚
    Figure pct00039
    Hma2
    Figure pct00040
    0.9 × Hp … (Ⅳ).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌조의 피치 (Pp) 가 300 ㎚ 이하인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌조의 폭 (Dp) 과 상기 Pp 의 비 (Dp/Pp) 가 0.1 ∼ 0.6 인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Hp 가 30 ∼ 500 ㎚ 인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 금속 세선의 폭 (Dmb) 및 상기 돌조 간의 홈의 폭 (Pp - Dp) 이 하기 식 (1-1) 을 만족하는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
    0.45 × (Pp - Dp)
    Figure pct00041
    Dmb
    Figure pct00042
    0.95 × (Pp - Dp) … (1-1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 금속 세선의 높이 (Hmb) 및 상기 Hp 가 하기 식 (2-1) 을 만족하는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
    40 ㎚
    Figure pct00043
    Hmb
    Figure pct00044
    Hp … (2-1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하지층이 상기 돌조의 제 1 측면보다 외측으로 돌출된 부분의 폭 (Dma1), 및 상기 하지층이 상기 돌조의 제 2 측면보다 외측으로 돌출된 부분의 폭 (Dma2) 이 각각 5 ㎚ ∼ 20 ㎚ 인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하지층 재료가, 금속, 금속 화합물 또는 금속 산화물인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 금속 세선 및 상기 제 2 금속 세선이, 은, 알루미늄, 크롬 또는 마그네슘인, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
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