KR20120085252A - 와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법 - Google Patents

와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20120085252A
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히로시 사카모토
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유리코 가이다
에이지 시도지
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Abstract

편광도 및 p 편광 투과율이 높고, 이면 s 편광 반사율이 낮은 와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법을 제공한다.
바닥부에서 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조 (12) 가 볼록조 (12) 사이에 형성되는 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판 (14) 과, 볼록조 (12) 의 측면을 피복하는 금속으로 이루어지고, 볼록조 (12) 높이의 절반 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 (12) 높이의 절반 위치로부터 정상부 (19) 까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 제 1 금속층 (20) 을 갖는 와이드 그리드형 편광자 (10), 및 제 1 측면 (16) 측에 tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 각도를 이루는 방향으로부터 금속을 증착하고, 이어서 θR 1＋5≤θR 2≤θR 1＋25 를 만족하는 각도를 이루는 방향으로부터 금속을 증착하여 제 1 금속층 (20) 을 형성하는 제조 방법.

Description

와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법{WIRE GRID TYPE POLARIZER AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 와이어 그리드형 편광자 및 그 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 와이어 그리드형 편광자가 있다.
와이어 그리드형 편광자는 광 투과성 기판 상에 복수의 금속 세선이 서로 평행하게 배열된 구조를 갖는다. 금속 세선의 피치가 입사광의 파장보다 충분히 짧은 경우, 입사광 중에서 금속 세선에 직교하는 전기장 벡터를 갖는 성분 (즉 p 편광) 은 투과하고, 금속 세선과 평행한 전기장 벡터를 갖는 성분 (즉 s 편광) 은 반사된다.
가시광 영역에서 편광 분리능을 나타내는 와이어 그리드형 편광자로는, 아래의 것이 알려져 있다.
(1) 광 투과성 기판 상에 소정 피치로 금속 세선이 형성된 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 1 참조).
(2) 광 투과성 기판의 표면에 소정 피치로 형성된 복수의 볼록조의 상면 및 측면이, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 재료막으로 피복되어 금속 세선을 이루고 있는 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 2 참조).
(3) 표면에 복수의 볼록조가 소정 피치로 형성된 광 투과성 기판의 볼록조에 금속의 판상체를 형성하고, 금속 세선으로 한 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 4 참조).
(4) 표면에 복수의 볼록조가 소정 피치로 형성된 광 투과성 기판의 볼록조에 금속층을 형성하고, 금속 세선으로 한 와이어 그리드형 편광자 (특허문헌 3 참조).
그러나, (1) 의 와이어 그리드형 편광자는 금속 세선을 리소그래피로 형성하고 있기 때문에 생산성이 낮다.
(2), (3), (4) 의 와이어 그리드형 편광자에 있어서는, 금속 세선이 형성된 면측 (이하, 표면측으로 기재함) 과는 반대측의 면측 (이하, 이면측으로 기재함) 에서도 S 편광의 반사가 일어난다. 와이어 그리드형 편광자의 이면측에는 액정 표시 장치이면 액정 패널이 배치되기 때문에, 와이어 그리드형 편광자의 이면측에서 반사된 S 편광이 액정 패널에 입사되면 액정 패널에서 표시되는 화상의 콘트라스트가 저하된다.
일본 공개특허공보 2005-070456호 일본 공개특허공보 2006-003447호 일본 공개특허공보 2005-181990호 국제공개 팜플렛 제2006/064693호
본 발명은 편광도 및 p 편광 투과율이 높고, 이면 s 편광 반사율이 낮은 와이어 그리드형 편광자 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 이하의 요지를 갖는다.
(1) 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라서 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조가, 그 볼록조 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판과, 상기 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는 와이어 그리드형 편광자.
(2) 볼록조의 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 2 개의 측면에 있어서 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는 (1) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자.
(3) 상기 볼록조의 길이 방향에 직교하는 단면 (斷面) 형상이, 삼각형 또는 사다리꼴인 (1) 또는 (2) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자.
(4) 볼록상(狀) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 Da1 로 하고, 볼록상 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 Dr1 로 했을 때, Dr1>Da1 이고, Dr1 이 20 ∼ 80 ㎚, Da1 이 4 ∼ 25 ㎚ 인 (1) 또는 (2) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자.
(5) Dr1/Da1 이 2.5 ∼ 10 인 (4) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자.
(6) (2) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자로서, 볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면에 피복된 금속층의 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 각각 Da1, Da2 로 하고, 볼록상 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 각각 Dr1, Dr2 로 했을 때, Dr1>Da1, 또한 Dr2 >Da2 이고, Dr1 이 10 ∼ 45 ㎚, Dr2 가 10 ∼ 45 ㎚, Da1 이 4 ∼ 25 ㎚, Da2 가 4 ∼ 25 ㎚ 인 와이어 그리드형 편광자.
(7) Dr1/Da1 이 1.5 ∼ 6 이고, Dr2/Da2 가 1.5 ∼ 6 인 (6) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자.
(8) 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라서 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조가, 그 볼록조 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판과, 상기 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 갖는 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (a) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1R1) 과, 상기 공정 (1R1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (b) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하여 상기 금속층을 형성하는 공정 (1R2) 를 갖는 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (a)
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋30　　　　　　　　　 (b)
식 (a) 에 있어서, Pp 는 볼록조 사이의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.
(9) 볼록조의 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 갖는, (8) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (c) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2R1) 과, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (d) 를 만족하는 각도 θL 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2L1) 과, 상기 공정 (2R1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (e) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (2R2) 과, 상기 공정 (2L1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (f) 를 만족하는 각도 θL 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2L1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하여 상기 금속층을 형성하는 공정 (2L2) 을 갖는 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (c)
tan(θL 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (d)
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋20　　　　　　　　　 (e)
θL 1＋1≤θL 2≤θL 1＋20　　　　　　　　　 (f)
식 (c) 및 식 (d) 에 있어서, Pp 는 볼록조 사이의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.
(10) 상기 공정 (1R1) 을 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하고, 상기 공정 (1R2) 를 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는, (8) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
(11) 상기 공정 (2R1) 및 상기 공정 (2L1) 을 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하고, 상기 공정 (2R2) 및 상기 공정 (2L2) 을 증착량이 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는, (9) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
(12) 상기 볼록조가, 광경화 수지 또는 열가소성 수지로 이루어지고, 임프린트법에 의해 형성되는, (8) 또는 (9) 에 기재된 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
본 명세서에 있어서,「∼」란 특별한 규정이 없는 한, 그 전후에 기재되는 수치를 하한치 및 상한치로서 포함하는 의미로 사용된다.
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는 편광도 및 p 편광 투과율이 높고, 이면 s 편광 반사율이 낮다.
본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법에 의하면, 편광도 및 p 편광 투과율이 높고, 이면 s 편광 반사율이 낮은 와이어 그리드형 편광자를 양호한 생산성으로 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 광 투과성 기판의 일례를 나타내는 사시도이다.
＜와이어 그리드형 편광자＞
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조가, 그 볼록조 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판과, 상기 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는 것이다.
(광 투과성 기판)
광 투과성 기판은 와이어 그리드형 편광자의 사용 파장 범위에 있어서 광 투과성을 갖는 기판이다. 광 투과성이란 광을 투과하는 것을 의미하고, 사용 파장 범위는 구체적으로는 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위이다. 바람직하게는 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위에 있어서의 평균 광 투과율이 85 % 이상인 광 투과성 기판이다.
본 발명에 있어서 볼록조란, 광 투과성 기판의 주표면 (평탄부) 으로부터 상승되고, 또 그 상승이 일 방향으로 신장되어 있는 부분을 말한다. 볼록조는 광 투과성 기판의 주표면과 일체로 광 투과성 기판의 표면 부분과 동일한 재료로 이루어져 있어도 되고, 광 투과성 기판의 주표면 부분과 상이한 광 투과성 재료로 이루어져 있어도 된다. 볼록조는 광 투과성 기판의 주표면과 일체이고, 또한 광 투과성 기판의 주표면 부분과 동일한 재료로 되어 있는 것이 바람직하고, 광 투과성 기판의 적어도 주표면 부분을 성형함으로써 형성된 볼록조인 것이 바람직하다.
복수의 볼록조는, 볼록조마다의 대응하는 측면이 실질적으로 평행하게 형성되고 있으면 되고, 완전히 평행하게 형성되지 않아도 된다. 또, 각 볼록조는 면내에서 광학적 이방성을 가장 발현하기 쉬운 직선이 바람직하지만, 인접하는 볼록조가 접촉하지 않는 범위에서 곡선 또는 꺾은 선이어도 된다.
볼록조는 그 길이 방향과 광 투과성 기판의 주표면에 직교하는 방향의 단면 형상이 길이 방향에 걸쳐서 거의 일정하고, 복수의 볼록조에 있어서도 그것들의 단면 형상은 모두 거의 일정한 것이 바람직하다. 볼록조의 단면 형상은 바닥부 (즉 광 투과성 기판의 주표면) 로부터 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 형상이다. 구체적인 단면 형상으로는 예를 들어 삼각형, 사다리꼴, 직사각 형상 등을 들 수 있다. 그 단면 형상은 각이나 변 (측면) 이 곡선상이어도 된다. 또, 평행 또는 대략 평행하게 광 투과성 기판의 표면에 형성된 복수의 볼록조 사이의 피치의 폭, 즉 평탄부의 폭은 각각 일정해도 되고, 또는 일부 혹은 전역에 걸쳐서 상이한 소정 폭이어도 된다.
볼록조의 단면 형상을, 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 형태로 함으로써, 볼록조의 단면 형상이 직사각 형상인 경우에 비해, 금속층을 형성한 후의 볼록조의 간격을 충분히 확보할 수 있어 p 편광의 고투과율을 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 볼록조의 정상부란 상기 단면 형상의 가장 높은 부분이 길이 방향으로 연속되는 부분을 의미한다. 볼록조의 정상부는 면이어도 되고 선이어도 된다. 예를 들어, 단면 형상이 사다리꼴인 경우에는 정상부는 면을 이루고, 단면 형상이 삼각형인 경우에는 정상부는 선을 이룬다. 본 발명에 있어서 볼록조의 정상부 이외의 표면을 볼록조의 측면이라고 한다. 또한, 인접하는 2 개의 볼록조 사이의 면 (즉 인접하는 2 개의 볼록조로 형성되는 홈의 평탄부) 은 볼록조의 표면이 아니고, 광 투과성 기판의 주표면으로 간주한다.
광 투과성 기판의 재료로는 광경화 수지, 열가소성 수지, 유리 등을 들 수 있고, 후술하는 임프린트법에 의해 볼록조를 형성할 수 있는 점에서 광경화 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하고, 광 임프린트법에 의해 볼록조를 형성할 수 있는 점 및 내열성 및 내구성이 우수한 점에서 광경화 수지가 특히 바람직하다. 광경화 수지로는, 생산성면에서 광 라디칼 중합에 의해 광경화할 수 있는 광경화성 조성물을 광경화하여 얻어지는 광경화 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 볼록조를 형성할 때, 몰드와의 이형성이 양호해지고, 고정밀도의 전사가 가능해져, 얻어지는 와이어 그리드형 편광자가 목적하는 성능을 충분히 발휘할 수 있다. 또, 그 접촉각이 커도 금속층의 부착에는 지장이 없다.
(금속 세선)
볼록조에 존재하는 금속층은, 볼록조의 길이 방향으로 연장되는 소정 폭을 갖는 선조 (線條) 를 이루고 있고, 와이어 그리드형 편광자를 구성하는 금속 세선에 상당한다.
금속층은 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작다. 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지를 피복하는 금속층이 표면 s 편광 반사율의 향상에 기여하고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지를 피복하는 금속층이 이면 s 편광 반사율의 저하에 기여하는 것으로 생각할 수 있다.
금속층은 이면 s 편광 반사율이 보다 낮아지는 점에서, 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면 전부를 피복하는 것이 바람직하다.
금속층은 볼록조 정상부의 일부 혹은 전부를 피복해도 된다. 또, 금속층은 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면에 인접하는 평탄부의 일부를 피복해도 된다.
볼록조의 측면을 피복하는 금속층은 연속되어 있는 것이 통례이다. 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면은, 금속층에 의해 연속적으로 피복되어 있는 것이 바람직하지만, 제조상의 문제 등에 의해 극히 일부의 측면이 금속층에 의해 피복되지 않는 경우도 있다. 그 경우에도, 적어도 일방의 측면이 금속층에 의해 거의 연속적으로 피복되고 있으면, 적어도 일방의 측면이 금속층에 의해 연속적으로 피복되고 있는 것으로 간주한다.
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 2 개의 측면의 각 면에 있어서 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는 것이 바람직하다.
볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층이, 볼록조의 편측의 측면뿐만 아니라 양측의 측면에 형성되면, s 편광의 투과율이 억제되어 소광비 (消光比) 를 향상시킬 수 있다.
금속층의 재료는 충분한 도전성을 갖는 금속 재료이면 되고, 내식성 등의 특성도 고려된 재료가 바람직하다. 금속 재료로는 금속 또는 금속 화합물을 들 수 있다.
금속층의 재료로는 가시광에 대한 반사율이 높아 가시광의 흡수가 적고, 또한 높은 도전율을 갖는 점에서, 알루미늄, 알루미늄계 합금, 은, 은 합금, 크롬, 크롬 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 등이 바람직하고, 알루미늄, 알루미늄계 합금이 특히 바람직하다.
＜와이어 그리드형 편광자의 제조 방법＞
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 표면에 복수의 볼록조가 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 광 투과성 기판을 제작한 후, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 형성함으로써 제조된다.
(광 투과성 기판의 제작)
광 투과성 기판의 제작 방법으로는, 임프린트법 (광 임프린트법, 열 임프린트법), 리소그래피법 등을 들 수 있고, 볼록조를 양호한 생산성으로 형성할 수 있는 점 및 광 투과성 기판을 대면적화할 수 있는 점에서 임프린트법이 바람직하고, 볼록조를 보다 양호한 생산성으로 형성할 수 있는 점 및 몰드의 홈을 양호한 정밀도로 전사할 수 있는 점에서 광 임프린트법이 특히 바람직하다.
광 임프린트법은, 예를 들어 전자선 묘화와 에칭의 조합에 의해, 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 몰드를 제작하고, 그 몰드의 홈을, 임의 기재 (基材) 의 표면에 도포된 광경화성 조성물에 전사하고, 동시에 그 광경화성 조성물을 광경화시키는 방법이다.
광 임프린트법에 의한 광 투과성 기판의 제작은, 구체적으로는 하기의 공정 (i) ∼ (iv) 를 거쳐 실시되는 것이 바람직하다.
(i) 광경화성 조성물을 기재의 표면에 도포하는 공정.
(ii) 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 몰드를, 홈이 광경화성 조성물에 접하도록, 광경화성 조성물에 가압하는 공정.
(iii) 몰드를 광경화성 조성물에 가압한 상태에서 방사선 (예를 들어, 자외선, 전자선 등) 을 조사하여 광경화성 조성물을 경화시키고, 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판을 제작하는 공정.
(iv) 광 투과성 기판으로부터 몰드를 분리하는 공정.
또한, 얻어진, 기재 상의 광 투과성 기판은, 기재와 일체인 상태 그대로 후술하는 금속층을 형성할 수 있다. 또 필요에 따라 금속층의 형성 후에 광 투과성 기판과 기재를 분리할 수 있다. 또한 기재 상에 제작된 광 투과성 기판을 기재로부터 분리한 후, 후술하는 금속층을 형성할 수 있다.
열 임프린트법에 의한 광 투과성 기판의 제작은, 구체적으로는 하기의 공정 (i) ∼ (iii) 을 거쳐 실시되는 것이 바람직하다.
(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 가압하여 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판을 제작하는 공정.
(iii) 광 투과성 기판을 Tg 또는 Tm 보다 낮은 온도로 냉각시켜 광 투과성 기판으로부터 몰드를 분리하는 공정.
또한, 얻어진, 기재 상의 광 투과성 기판은, 기재와 일체인 상태 그대로 후술하는 금속층을 형성할 수 있다. 또 필요에 따라 금속층의 형성 후에 광 투과성 기판과 기재를 분리할 수 있다. 또한, 기재 상에 제작된 광 투과성 기판을 기재로부터 분리한 후, 후술하는 금속층을 형성할 수 있다.
임프린트법에서 사용되는 몰드의 재료로는, 실리콘, 니켈, 석영, 수지 등을 들 수 있고, 전사 정밀도면에서 수지가 바람직하다. 수지로는, 불소계 수지 (예를 들어 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등), 고리형 올레핀, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있고, 몰드의 정밀도면에서 광경화성의 아크릴 수지가 바람직하다. 수지 몰드는 전사의 반복 내구성면에서 표면에 두께 2 ∼ 10 ㎚ 의 무기막을 갖는 것이 바람직하다. 무기막으로는 SiO2, TiO2, Al2O3 등의 산화막이 바람직하다.
(금속층의 형성)
금속층은 증착법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 증착법으로는, 물리 증착법 (PVD) 또는 화학 증착법 (CVD) 을 들 수 있고, 진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법이 바람직하고, 진공 증착법이 특히 바람직하다. 진공 증착법은, 부착시키는 미립자의 광 투과성 기판에 대한 입사 방향을 제어하는 것이 용이하고, 후술하는 사방 증착법을 실시하는 것이 용이하다. 금속층의 형성은, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작아지도록 선택적으로 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성할 필요가 있기 때문에, 증착법으로는 진공 증착법에 의한 사방 증착법이 가장 바람직하다.
구체적으로는, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (a) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1R1) 과, 공정 (1R1) 후, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (b) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (1R2) 을 채용함으로써 목적하는 금속층을 형성할 수 있다.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (a)
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋30　　 　　　　　　 (b)
식 (a) 에 있어서, Pp 는 볼록조의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.
본 명세서에 있어서, θ±10 은 (θ－10) 이상 (θ＋10) 이하의 범위를 나타낸다. 그 밖에 동일한 기재에 있어서도 동일하다.
본 명세서에 있어서,「대략 직교하고」또「대략 직교하는」이란, 방향 L 과 방향 V1 (또는 방향 V2) 이 이루는 각도가 85 ∼ 95 도의 범위에 있는 것을 의미한다 (또한, 방향 L, 방향 V1 및 방향 V2 에 대해서는 도 4 참조).
증착량은 볼록조에 금속층을 형성할 때, 볼록조가 형성되어 있지 않은 영역 (즉 평탄한 평판 부분) 의 표면에 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성되는 금속층의 두께를 의미한다.
또, 볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 형성하는 경우에는, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (c) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2R1) 과, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (d) 를 만족하는 각도 θL 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2L1) 과, 공정 (2R1) 후, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (e) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (2R2) 과, 공정 (2L1) 후, 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (f) 를 만족하는 각도 θL 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2L1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하여 금속층을 형성하는 공정 (2L2) 을 채용함으로써 목적하는 금속층을 형성할 수 있다.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (c)
tan(θL 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (d)
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋20　　　　　　　　　 (e)
θL 1＋1≤θL 2≤θL 1＋20　　　　　　　　　 (f)
식 (c) 및 식 (d) 에 있어서, Pp 는 볼록조 사이의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.
＜와이어 그리드형 편광자의 실시형태＞
이하, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 이하의 도면은 모식도이고, 실제의 와이어 그리드형 편광자는, 도시한 바와 같은 이론적 또한 이상적 형상을 갖는 것은 아니다. 예를 들어, 실제의 와이어 그리드형 편광자에서는 볼록조 등의 형상 붕괴가 다소 있고, 금속층 두께의 불균일도 많이 발생되어 있다.
또한, 본 발명에서의 볼록조 및 금속층의 각 치수는, 와이어 그리드형 편광자 단면의 주사형 전자 현미경 이미지 또는 투과형 전자 현미경 이미지에 있어서 5 개의 볼록조 및 그 볼록조 상의 금속층에서의 각 치수를 측정하고, 5 개의 값을 평균한 것으로 한다.
[제 1 실시형태]
도 1 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 1 실시형태를 나타내는 사시도이다. 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 단면 형상이 사다리꼴인 복수의 볼록조 (12) 가, 그 볼록조 (12) 사이에 형성되는 홈의 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치 Pp 로 표면에 형성된 광 투과성 기판 (14) 과, 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속층 (20) 으로서, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치 (도 1 에 있어서 점선 A 로 나타낸다) 로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 제 1 금속층 (20) 을 갖는다. 제 1 금속층 (20) 은 볼록조 (12) 의 길이 방향으로 신장되어 금속 세선을 구성한다.
(광 투과성 기판)
Pp 는 볼록조 (12) 의 바닥부의 폭 Dpb 와, 볼록조 (12) 사이에 형성되는 평탄부 (13) 의 폭의 합계이다. Pp 는 300 ㎚ 이하가 바람직하고, 50 ∼ 250 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 가 300 ㎚ 이하이면, 높은 표면 s 편광 반사율을 나타내고, 또한 400 ㎚ 정도의 단파장 영역에서도 높은 편광도를 나타낸다. 또, 회절에 의한 착색 현상이 억제된다. 또, Pp 가 50 ∼ 200 ㎚ 이면, 증착에 의해 각 층을 형성하기 쉽다.
Dpb 와 Pp 의 비 (Dpb/Pp) 는 0.1 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.25 ∼ 0.55 가 보다 바람직하다. Dpb/Pp 가 0.1 이상이면, 높은 편광도를 나타낸다. Dpb/Pp 를 0.7 이하로 함으로써, 간섭에 의한 투과광의 착색이 억제된다.
Dpb 는 증착에 의해 각 층을 형성하기 쉬운 점에서 30 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하다.
볼록조 (12) 의 정상부 (19) 의 폭 Dpt 는, Dpb 의 절반 이하가 바람직하고, 40 ㎚ 이하가 보다 바람직하고, 20 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다. Dpt 가 Dpb 의 절반 이하이면, p 편광 투과율이 보다 높아지고, 각도 의존성이 충분히 낮아진다.
볼록조 (12) 의 높이 Hp 는 120 ∼ 1000 ㎚ 가 바람직하다. Hp 가 120 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Hp 가 1000 ㎚ 이하이면, 볼록조 (12) 를 형성하기 쉽다.
볼록조 (12) 의 높이 Hp 는, 화상 표시 장치에 사용했을 때의 콘트라스트면에서는 250 ∼ 1000 ㎚ 가 보다 바람직하다. 경사 방향에서 보았을 때의 콘트라스트 저하를 억제한다는 점에서는 250 ∼ 400 ㎚ 가 더욱 바람직하다.
볼록조 (12) 의 높이 Hp 는, 파장 분산이 작아지는 점에서는 120 ∼ 300 ㎚ 가 특히 바람직하다.
또, Hp 가 80 ∼ 270 ㎚ 이면, 증착에 의해 제 1 금속층 (20) 을 형성하기 쉽다.
제 1 측면 (16) 의 광 투과성 기판의 평탄부를 이루는 주표면에 대한 경사각 θ1 및 제 2 측면 (18) 의 광 투과성 기판의 평탄부를 이루는 주표면에 대한 경사각 θ2 는 30 ∼ 80°가 바람직하다. θ1 과 θ2 는 동일해도 되고 상이해도 된다. 보다 바람직하게는 θ1 과 θ2 의 각각의 각도는 45 ∼ 80°이다.
광 투과성 기판 (14) 의 두께 Hs 는 0.5 ∼ 1000 ㎛ 가 바람직하고, 1 ∼ 40 ㎛ 가 보다 바람직하다.
(제 1 금속층)
제 1 금속층 (20) 의, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반. 도 1 에 있어서 점선 A 로부터 윗부분을 나타낸다) 의 피복 두께 (볼록조 (12) 의 폭 방향의 두께) 의 최대치 Dr1 은 20 ∼ 80 ㎚ 가 바람직하다. 20 ∼ 75 ㎚ 가 바람직하고, 35 ∼ 55 ㎚ 가 보다 바람직하고, 40 ∼ 50 ㎚ 가 특히 바람직하다. Dr1 이 20 ㎚ 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다. Dr1 이 80 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.
제 1 금속층 (20) 의, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지 (볼록조 (12) 의 하측 절반) 의 피복 두께 (볼록조 (12) 의 폭 방향의 두께) 의 최대치 Da1 은 4 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 보다 바람직하다. Da1 이 4 ㎚ 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. Da1 이 25 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.
볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반) 의 피복 두께의 최대치 Dr1 은, 하기 식 (m1) 을 만족하는 것이 바람직하다.
0.2×(Pp－Dpb)≤Dr1≤0.95×(Pp－Dpb) (m1)
Dr1 이 0.2×(Pp－Dpb) 이상이면, s 편광 투과율이 낮아지고 편광 분리능이 충분히 높아지며, 또한 파장 분산이 작다. Dr1 이 0.95×(Pp－Dpb) 이하이면, 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.
볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반) 의 피복 두께의 최대치 Dr1 과, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지 (볼록조 (12) 의 하측 절반. 도 1 에 있어서 점선 A 로부터 아랫부분을 나타낸다) 의 피복 두께의 최대치 Da1 의 비 (Dr1/Da1) 는 2.5 ∼ 10 이 바람직하고, 3 ∼ 8 이 보다 바람직하다. Dr1/Da1 이 2.5 이상이면 편광 분리능이 충분히 높아지고, 또한 파장 분산이 작다. Dr1/Da1 이 10 이하이면 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.
볼록조 (12) 의 정상부 (19) 보다 하방 (광 투과성 기판 (14) 측) 에 위치하는 제 1 금속층 (20) 의 높이 H2 에 관해서, H2/Hp 는 0.8 ∼ 1 이 바람직하고, 0.9 ∼ 1 이 보다 바람직하다. H2/Hp 가 1 이하이면, 편광 분리능이 향상된다. H2/Hp 가 0.8 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다.
볼록조 (12) 의 정상부 (19) 보다 상방 (광 투과성 기판 (14) 과 반대측) 에 위치하는 제 1 금속층 (20) 의 높이 H1 에 관해서, H1/Hp 는 0.05 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.1 ∼ 0.5 가 보다 바람직하다. H1/Hp 가 0.7 이하이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. H1/Hp 가 0.05 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다.
[제 2 실시형태]
도 2 는 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 2 실시형태를 나타내는 사시도이다. 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 단면 형상이 사다리꼴인 복수의 볼록조 (12) 가, 그 볼록조 (12) 사이에 형성되는 홈의 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치 Pp 로 표면에 형성된 광 투과성 기판 (14) 과, 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속층 (20) 으로서, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치 (도 2 에 있어서 점선 A 로 나타낸다) 로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 제 1 금속층 (20) 과, 볼록조 (12) 의 제 2 측면 (18) 을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 2 금속층 (25) 을 갖는다.
제 2 실시형태는 제 1 실시형태보다 이면 s 편광 반사율이 낮아진다.
제 2 실시형태에서, 제 1 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
(제 2 금속층)
제 2 금속층 (25) 의, 볼록조 (12) 의 폭 방향의 두께의 최대치 Da2 는 4 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 보다 바람직하다. Da2 가 4 ㎚ 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. Da2 가 25 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.
제 2 금속층 (25) 의 높이 H3 (볼록조 (12) 의 정상부보다 하방, 즉 도 2 에 있어서 점선 A 로 나타내는 위치보다 하방에 위치하는 제 2 금속층 (25) 의 높이) 에 관해서, H3/Hp 는 0.8 ∼ 1 이 바람직하고, 0.9 ∼ 1 이 보다 바람직하다. H3/Hp 가 1 이하이면, 편광 분리능이 향상된다. H3/Hp 가 0.8 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다.
[제 3 실시형태]
도 3 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 3 실시형태를 나타내는 사시도이다. 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 단면 형상이 사다리꼴인 복수의 볼록조 (12) 가, 그 볼록조 (12) 사이에 형성되는 홈의 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치 Pp 로 표면에 형성된 광 투과성 기판 (14) 과, 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 1 금속층 (20) 으로서, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치 (도 3 에서 점선 A 로 나타낸다) 로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 제 1 금속층 (20) 과, 볼록조 (12) 의 제 2 측면 (18) 을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 제 2 금속층 (25) 으로서, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치 (도 3 에서 점선 A 로 나타내는 위치) 로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 제 2 금속층 (25) 을 갖는다.
제 3 실시형태는 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태보다 이면 s 편광 반사율이 낮아진다.
제 3 실시형태에 있어서는, 제 1 ∼ 2 의 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 와 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
(제 1 금속층)
제 1 금속층 (20) 의, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반. 도 3 에서 점선 A 로부터 윗부분을 나타낸다) 의 피복 두께 (볼록조 (12) 의 폭 방향의 두께) 의 최대치 Dr1 은 50 ㎚ 이하가 바람직하다. 10 ∼ 45 ㎚ 가 바람직하고, 15 ∼ 35 ㎚ 가 보다 바람직하다. Dr1 이 10 ㎚ 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다. Dr1 이 50 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.
제 1 금속층 (20) 의, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지 (볼록조 (12) 의 하측 절반. 도 3 에서 점선 A 로부터 아랫부분을 나타낸다) 의 피복 두께 (볼록조 (12) 의 폭 방향의 두께) 의 최대치 Da1 에 대한 바람직한 양태는, 제 1 실시형태와 동일하고, 4 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 보다 바람직하다. Da1 이 4 ㎚ 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. Da1 이 25 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.
볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반) 의 피복 두께의 최대치 Dr1 은, 하기 식 (m2) 를 만족하는 것이 바람직하다.
0.2×(Pp－Dpb)≤Dr1≤0.5×(Pp－Dpb) (m2)
Dr1 이 0.2×(Pp－Dpb) 이상이면, s 편광 투과율이 낮아져 편광 분리능이 충분히 높아지고 또한 파장 분산이 작다. Dr1 이 0.5×(Pp－Dpb) 이하이면, 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.
볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 정상부 (19) 까지 (볼록조 (12) 의 상측 절반) 의 피복 두께의 최대치 Dr1 과, 볼록조 (12) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지 (볼록조 (12) 의 하측 절반) 의 피복 두께의 최대치 Da1 의 비 (Dr1/Da1) 는 1.5 ∼ 6 이 바람직하고, 2 ∼ 4 가 보다 바람직하다. Dr1/Da1 이 1.5 이상이면 편광 분리능이 충분히 높아지고, 또한 파장 분산이 작다. Dr1/Da1 이 6 이하이면 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.
볼록조 (12) 의 정상부 (19) 보다 하방에 위치하는 제 1 금속층 (20) 의 높이 H2 에 관해서, H2/Hp 는 0.8 ∼ 1 이 바람직하고, 0.9 ∼ 1 이 보다 바람직하다. H2/Hp 가 1 이하이면, 편광 분리능이 향상된다. H2/Hp 가 0.8 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다.
볼록조 (12) 의 정상부 (19) 보다 상방에 위치하는 제 1 금속층 (20) 의 높이 H1 에 관해서, H1/Hp 는 0.05 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.1 ∼ 0.5 가 보다 바람직하다. H1/Hp 가 0.7 이하이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. H1/Hp 가 0.05 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다.
제 2 금속층 (25) 의 바람직한 양태는, 제 1 금속층 (20) 의 바람직한 양태와 동일하다.
전술한 본 발명의 제 1 ∼ 3 의 실시형태의 와이어 그리드형 편광자의 도 1 ∼ 3 의 설명에 있어서, 볼록조의 제 1 측면을 동일 볼록조의 우측의 면으로 하고, 이 제 1 측면 (16) 에 제 1 금속층 (20) 을 형성한 예에 대해, 또 도 2, 도 3 에서는 볼록조의 제 1 측면 (16) 을 동일 볼록조의 우측의 면으로 하고, 이 제 1 측면 (16) 에 제 1 금속층 (20) 을 형성함과 함께, 볼록조의 제 2 측면 (18) 을 동일 볼록조의 좌측의 면으로 하고, 이 제 2 측면 (18) 에 제 2 금속층 (25) 을 형성한 예에 대해 설명했으나, 물론 볼록조의 제 1 측면과 제 2 측면을 바꾸어 읽어, 각 도면의 볼록조의 제 1 측면을 동일 볼록조의 좌측의 면으로 하고, 볼록조의 제 2 측면을 동일 볼록조의 우측의 면으로 해도 된다.
또한, 상기한 바와 같이 볼록조의 길이 방향을 따른 좌우 측면의 제 1 및 제 2 측면을 바꾸어 읽어도, 각각의 측면에 피복된 금속층의 피복 두께에 관하여, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치를 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작다고 하는 것에 관해서는 동일하다.
또, 마찬가지로, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법에 있어서도, 볼록조의 제 1 측면을 우측의 면, 제 2 측면을 좌측의 면으로 취급해도 되고, 또 볼록조의 제 1 측면을 좌측의 면, 제 2 측면을 우측의 면으로 취급해도 된다.
＜각 실시형태의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법＞
[제 1 실시형태의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법]
제 1 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 광 투과성 기판 (14) 의 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 의 표면에 제 1 금속층의 하층 (21) 을 형성하는 공정 (1R1) 과, 공정 (1R1) 후, 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 의 표면 및/또는 제 1 금속층의 하층 (21) 의 표면에 제 1 금속층의 상층 (22) 을 형성하는 공정 (1R2) 을 실시함으로써 제조할 수 있다.
증착원으로는, 금속 재료 (알루미늄, 은, 마그네슘, 크롬, 알루미늄계 합금, 은계 합금, 마그네슘 합금, 크롬 합금 등) 를 들 수 있고, 가시광에 대한 반사율이 높아, 가시광의 흡수가 적고, 또한 높은 도전율을 갖는 점에서, 알루미늄, 알루미늄계 합금, 은, 마그네슘이 바람직하고, 알루미늄, 알루미늄계 합금이 특히 바람직하다.
(제 1 금속층의 하층의 형성)
제 1 금속층의 하층 (21) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (16) 측에 하기 식 (a) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향 V1 로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1R1) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (a)
각도 θR 1(°) 은 tan(θR 1±7)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 바람직하고, tan(θR 1±5)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
증착은 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (a) 를 만족하는 범위에서 각도 θR 1(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 각도 θR 1(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건이란, 볼록조에 금속층을 형성할 때, 볼록조가 형성되어 있지 않은 영역 (평탄한 평판 부분) 의 표면에 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성되는 금속층의 두께 t 가 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건을 의미한다.
또한, 이러한 증착량 조건의 조건 제시에 대해서는, 미리 별도 준비된 조건 제시용의 광 투과성 기판의 평탄 부분에 대해 소정 금속층 형성용의 금속 또는 금속 화합물을 소정 방향으로부터 증착하여, 당해 평탄부에 미리 결정되었던 소정 두께의 금속층이 얻어지는 증착 조건을 찾아내는 방법을 채용할 수 있다.
(제 1 금속층의 상층의 형성)
제 1 금속층의 상층 (22) 은, 공정 (1R1) 후, 도 4 에 나타내는 바와 같이 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (16) 측에 하기 식 (b) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향 V1 로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (1R2) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋30　　　　　　　　　 (b)
각도 θR 2(°) 는 θR 1＋6≤θR 2≤θR 1＋25 를 만족하는 것이 바람직하고, θR 1＋10≤θR 2≤θR 1＋20 을 만족하는 것이 보다 바람직하다.
증착은 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건, 또한 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 30 ∼ 60 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (b) 를 만족하는 범위에서 각도 θR 2(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 각도 θR 2(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
[제 2 실시형태의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법]
제 2 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 제 1 실시형태의 제조 방법에 대해 하기의 공정을 추가함으로써 제조할 수 있다.
임의의 단계에서, 광 투과성 기판 (14) 의 볼록조 (12) 의 제 2 측면 (18) 의 표면에 제 2 금속층 (25) 을 형성하는 공정 (1L1).
그 공정은 공정 (1R1) 과 공정 (1R2) 사이에서 실시하는 것이 바람직하다.
제 2 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 와 동일한 구성의 형성 공정에 대해서는 설명을 생략한다.
(제 2 금속층의 형성)
제 2 금속층 (25) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면 (18) 측에 하기 식 (g) 를 만족하는 각도 θL 1(°) 를 이루는 방향 V2 로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1L1) 을 실시함으로써 형성하는 것이 바람직하다.
tan(θL 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (g)
각도 θL 1(°) 은 tan(θL 1±5)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 바람직하다.
증착은 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (g) 를 만족하는 범위에서 각도 θL 1(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다.
[제 3 실시형태의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법]
제 3 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 는 광 투과성 기판 (14) 의 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 의 표면에 제 1 금속층의 하층 (21) 을 형성하는 공정 (2R1) 과, 광 투과성 기판 (14) 의 볼록조 (12) 의 제 2 측면 (18) 의 표면에 제 2 금속층의 하층 (26) 을 형성하는 공정 (2L1) 과, 공정 (2R1) 후, 볼록조 (12) 의 제 1 측면 (16) 의 표면 및/또는 제 1 금속층의 하층 (21) 의 표면에 제 1 금속층의 상층 (22) 을 형성하는 공정 (2R2) 과, 공정 (2L1) 후, 볼록조 (12) 의 제 2 측면 (18) 의 표면 및/또는 제 2 금속층의 하층 (26) 의 표면에 제 2 금속층의 상층 (27) 을 형성하는 공정 (2L2) 을 실시함으로써 제조할 수 있다.
공정 (2R1), 공정 (2L1), 공정 (2R2), 공정 (2L2) 의 순서로 실시하는 것이 바람직하고, 공정 (2R1), 공정 (2R2), 공정 (2L1), 공정 (2L2) 의 순서에 실시해도 되고, 공정 (2R1), 공정 (2L1), 공정 (2L2), 공정 (2R2) 의 순서로 실시해도 된다.
제 3 실시형태에 있어서, 제 1 및 제 2 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (10) 와 동일한 구성의 형성 공정에 대해서는 설명을 생략한다.
(제 1 금속층의 하층의 형성)
제 1 금속층의 하층 (21) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (16) 측에 하기 식 (c) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향 V1 로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2R1) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (c)
각도 θR 1(°) 는 tan(θR 1±7)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 바람직하고, tan(θR 1±5)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
증착은 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (c) 를 만족하는 범위에서 각도 θR 1(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 각도 θR 1(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
(제 2 금속층의 하층의 형성)
제 2 금속층의 하층 (26) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면 (18) 측에 하기 식 (d) 를 만족하는 각도 θL 1(°) 를 이루는 방향 V2 로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2L1) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
tan(θL 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (d)
각도 θL 1(°) 는 tan(θL 1±7)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 바람직하고, tan(θL 1±5)=(Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.
증착은 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (d) 를 만족하는 범위에서 각도 θL 1(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 공정 (2R1) 후에 공정 (2L1) 을 실시하고, 또한 각도 θL 1(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우에는, 각도를 크게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
(제 1 금속층의 상층의 형성)
제 1 금속층의 상층 (22) 은, 공정 (2R1) 후, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (16) 측에 하기 식 (e) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향 V1 로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (2R2) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋20　　　　　　　　　 (e)
각도 θR 2(°) 는 θR 1＋8≤θR 2≤θR 1＋18 을 만족하는 것이 바람직하고, θR 1＋10≤θR 2≤θR 1＋15 를 만족하는 것이 바람직하다.
증착은 공정 (2R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건, 또한 증착량이 10 ∼ 50 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 10 ∼ 35 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 더욱 바람직하고, 15 ∼ 20 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 특히 바람직하다. 토탈 증착량이 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (e) 를 만족하는 범위에서 각도 θR 2(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 공정 (2R2) 후에, 후술하는 공정 (2L2) 을 실시하고, 또한 각도 θR 2(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
(제 2 금속층의 상층의 형성)
제 2 금속층의 상층 (27) 은, 공정 (2L1) 후, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면 (18) 측에 하기 식 (f) 를 만족하는 각도 θL 2(°) 를 이루는 방향 V2 로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2L1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (2L2) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.
θL 1＋1≤θL 2≤θL 1＋20　　　　　　　　　 (f)
각도 θL 2(°) 는 θL 1＋3≤θL 2≤θL 1＋18 을 만족하는 것이 바람직하고, θL 1＋5≤θL 2≤θL 1＋15 를 만족하는 것이 바람직하다.
증착은 공정 (2L1) 보다 많은 증착량이 되는 조건, 또한 증착량이 10 ∼ 50 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 바람직하고, 10 ∼ 35 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 더욱 바람직하고, 15 ∼ 20 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는 것이 특히 바람직하다. 토탈 증착량이 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서, 식 (f) 를 만족하는 범위에서 각도 θL 2(°) 를 연속적으로 변화시켜 증착해도 된다. 공정 (2R2) 후에 공정 (2L2) 을 실시하고, 각도 θL 2(°) 를 연속적으로 변화시키는 경우에는, 각도를 크게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.
제 1 ∼ 3 의 실시형태의 제조 방법에 있어서의 각도 θR(θL) 은, 예를 들어 하기의 증착 장치를 사용함으로써 조정할 수 있다.
볼록조 (12) 의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 (12) 의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면 (16)(제 2 측면 (18)) 측에 각도 θR(θL) 을 이루는 방향 V1 (V2) 의 연장선 상에 증착원이 위치하도록, 증착원에 대향하여 배치된 광 투과성 기판 (14) 의 기울기를 변경할 수 있는 증착 장치.
실시예
이하에서, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
예 1 ∼ 15, 21 ∼ 36 은 실시예이고, 예 16 ∼ 20, 37 은 비교예이다.
(볼록조 및 각 층의 각 치수)
볼록조 및 각 층의 각 치수는, 와이어 그리드형 편광자의 단면의 투과형 전자 현미경 이미지에 있어서 5 개의 볼록조 및 그 볼록조 상의 각 층에 있어서의 각 치수를 측정하고, 5 개의 값을 평균하여 구하였다.
(p 편광 투과율)
편광 투과율은 자외 가시 분광 광도계 (JASCO사 제조, V-7200) 를 사용하여 측정하였다. 측정은, 부속된 편광자를, 광원과 와이어 그리드형 편광자 사이에, 와이어 그리드형 편광자의 금속 세선의 장축에 흡수축이 병행하는 방향으로 세트하고, 와이어 그리드형 편광자의 표면측 (볼록조가 형성된 측) 또는 이면측 (볼록조가 형성되어 있지 않은 측) 으로부터 편광을 입사시켜 실시하였다. 측정 파장은 450 ㎚, 550 ㎚, 700 ㎚ 로 하였다.
p 편광 투과율이 70 % 이상을 S 로 하고, 60 % 이상 70 % 미만을 A 로 하고, 50 % 이상 60 % 미만을 B 로 하고, 50 % 미만을 X 로 하였다.
(s 편광 반사율)
s 편광 반사율은 자외 가시 분광 광도계 (JASCO사 제조, V-7200) 를 사용하여 측정하였다. 측정은, 부속된 편광자를, 광원과 와이어 그리드형 편광자 사이에, 와이어 그리드형 편광자의 금속 세선의 장축에 흡수축이 직교하는 방향으로 세트하고, 와이어 그리드형 편광자의 표면 또는 이면에 대해 5 도의 각도에서 편광을 입사시켜 실시하였다. 측정 파장은 450 ㎚, 550 ㎚, 700 ㎚ 로 하였다.
표면 s 편광 반사율이 80 % 이상을 S 로 하고, 70 % 이상 80 % 미만을 A 로 하였다.
또, 이면 s 편광 반사율이 20 % 미만을 S 로 하고, 20 % 이상 40 % 미만을 A 로 하고, 40 % 이상 50 % 미만을 B 로 하고, 50 % 이상을 X 로 하였다.
(편광도)
편광도는 하기 식에서 계산하였다.
편광도=((Tp-Ts)/(Tp＋Ts))0.5×100
단, Tp 는 표면 p 편광 투과율이고, Ts 는 표면 s 편광 투과율이다.
편광도가 99.5 % 이상을 S 로 하고, 99.0 % 이상 99.5 % 미만을 A 로 하고, 98.0 % 이상 99.0 % 미만을 B 로 하고, 98.0 % 미만을 X 로 하였다.
(휘도)
휘도는 이하의 방법으로 측정하였다.
2 인치 사이즈의 LED 사이드 라이트형 백라이트 상에, 와이어 그리드형 편광자, 액정 셀을 순서로 중첩시켰다. 와이어 그리드형 편광자는 이면측이 액정 셀측이 되도록 설치하였다. 액정 셀로는 상측에만 요오드계 편광판을 구비한 것을 사용하였다.
암실 내에서 백라이트 및 액정 셀을 기동시켰다. 액정 셀의 전체 면 표시를 백색 표시로 하고, 점등 10 분후의 중심 휘도 B31 을, 색채 휘도계 (토프콘사 제조, BM-5AS) 를 사용하여 시야각 0.1°에서 측정하였다. 이어서, 액정 셀의 전체 면의 표시를 흑 표시로 하고, 그 때의 휘도 B32 를 측정하였다.
동일한 백라이트를 사용하여, 이 위에 상측 및 하측에 요오드계 편광판을 구비한 액정 셀을 중첩시켰다. 암실 내에서 백라이트 및 액정 셀을 기동시키고, 동일하게 액정 셀의 전체 면 표시를 백색 표시로 했을 때의 중심 휘도 B21 을 측정하였다.
상기 측정에서 얻어진 값을 사용하여, 하기 식에서 휘도 향상률을 구하였다.
휘도 향상률=(B31-B21)/B21×100
휘도 향상률이 25 % 이상을 S 로 하고, 20 % 이상 25 % 미만을 A 로 하고, 15 % 이상 20 % 미만을 B 로 하고, 15 % 미만을 X 로 하였다.
(콘트라스트)
상기 측정에서 얻어진 값을 사용하여, 하기 식에서 콘트라스트를 구하였다.
콘트라스트=B31/B32
콘트라스트가 500 이상을 S 로 하고, 300 이상 500 미만을 A 로 하고, 100 이상 300 미만을 B 로 하고, 100 미만을 X 로 하였다.
(광경화성 조성물의 조제)
교반기 및 냉각관을 장착한 1000 mL의 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,
광 중합 개시제 (치바 스페셜리티 케미칼즈사 제조, IRGACURE907) 4.0 g,
함불소 계면활성제 (아사히 글라스사 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 순약사 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, 콜로이드상 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]
(광 투과성 기판의 제작)
두께 100 ㎛ 의 고투과 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (테이진 듀퐁사 제조, 테이진 테토론O3, 100 ㎜×100 ㎜) 의 표면에, 광경화성 조성물 1 을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 두께 5 ㎛ 의 광경화성 조성물 1 의 도막을 형성하였다.
복수의 홈이, 그 구간에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 석영제 몰드 (면적：150 ㎜×150 ㎜, 패턴 면적：100 ㎜×100 ㎜, 홈의 피치 Pp：140 ㎚, 홈의 상부의 폭 Dpb：60 ㎚, 홈의 바닥부의 폭 Dpt：20 ㎚, 홈의 깊이 Hp：200 ㎚, 홈의 길이：100 ㎜, 홈의 단면 형상：대략 사다리꼴) 를, 홈이 광경화성 조성물 1 의 도막에 접하도록, 25 ℃ 에서 0.5 ㎫ (게이지압) 로 광경화성 조성물 1 의 도막에 가압하였다.
상기한 석영제 몰드를 광경화성 조성물 1 의 도막에 가압한 상태를 유지한 상태에서, PET 필름측으로부터 고압 수은등 (주파수：1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주파장 광：255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에서의 조사 에너지：1000 mJ) 의 광을 15 초 동안 조사하여 광경화성 조성물 1 을 경화시키고, 이어서 광 투과성 기판 (1) 으로부터 석영제 몰드를 천천히 분리하였다. 이와 같이 하여, 석영제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조 및 그 볼록조 사이의 평탄부를 갖는 광 투과성 기판 (1)(볼록조의 피치 Pp：140 ㎚, 볼록조의 바닥부의 폭 Dpb：60 ㎚, 볼록조의 정상부의 폭 Dpt：20 ㎚, 볼록조의 높이 Hp：200 ㎚, θ1 및 θ2：84°) 을 제작하였다.
(금속층의 형성)
증착원에 대향하는 광 투과성 기판 (1) 의 기울기를 변경할 수 있는 진공 증착 장치 (쇼와 진공사 제조, SEC-16CM) 를 사용하여 광 투과성 기판의 볼록조에 사방 증착법에 의해 알루미늄을 증착시켜 금속층을 형성하고, 이면에 PET 필름이 첩착 (貼着) 된 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
이때, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면의 측에 각도 θR 을 이루는 방향 V1 (즉 제 1 측면의 측) 로부터의 1 회째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 방향 V1 로부터의 2 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하였다.
또한, 증착량 t 는 증착에 의해 볼록조가 형성되어 있지 않은 평탄한 영역에 형성되는 금속층의 두께로서, 수정 진동자를 막후 센서로 하는 막후 모니터에 의해 측정하였다.
[예 2 ∼ 9]
예 1 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 (V1 또는 V2) 및 각도 θR 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 10]
예 1 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작하였다.
예 1 과 동일한 진공 증착 장치를 사용하여 광 투과성 기판의 볼록조에 사방 증착법에 의해 알루미늄을 증착시켜 금속층을 형성하고, 이면에 PET 필름이 첩착된 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
이때, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면의 측에 각도 θR 을 이루는 방향 V1 (즉 제 1 측면의 측) 로부터의 1 회째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면의 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V2 (즉 제 2 측면의 측) 로부터의 2 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θL 및 두께 t 로 1 회 실시하였다. 또한 방향 V1 로부터의 3 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하였다.
[예 11]
예 1 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작하였다.
예 1 과 동일한 진공 증착 장치를 사용하여 광 투과성 기판의 볼록조에 사방 증착법에 의해 알루미늄을 증착시켜 금속층을 형성하고, 이면에 PET 필름이 첩착된 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
이때, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면의 측에 각도 θR 을 이루는 방향 V1 (즉 제 1 측면의 측) 로부터의 1 회째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면의 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V2 (즉 제 2 측면의 측) 로부터의 2 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θL 및 두께 t 로 1 회 실시하였다. 또한 방향 V1 로부터의 3 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 방향 V2 로부터의 4 번째의 증착을, 표 1 에 나타내는 각도 θL 및 두께 t 로 1 회 실시하였다.
[예 12 ∼ 15]
예 1 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR (또는 각도 θL) 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 16]
(광 투과성 기판의 제작)
몰드로서, 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 실리콘제 몰드 (면적：20 ㎜×20 ㎜, 패턴 면적：10 ㎜×10 ㎜, 홈의 피치 Pp：215 ㎚, 홈의 폭 Dpb：110 ㎚, 홈의 깊이 Hp：150 ㎚, 홈의 길이：10 ㎜, 홈의 단면 형상：대략 이등변 삼각형) 를 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 실리콘제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판 (볼록조의 피치 Pp：215 ㎚, 볼록조의 폭 Dpb：110 ㎚, 볼록조의 높이 Hp：150 ㎚) 을 제작하였다.
(금속층의 형성)
증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR (또는 각도 θL) 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 17]
(광 투과성 기판의 제작)
몰드로서, 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 실리콘제 몰드 (면적：20 ㎜×20 ㎜, 패턴 면적：10 ㎜×10 ㎜, 홈의 피치 Pp：130 ㎚, 홈의 폭 Dpb：63 ㎚, 홈의 깊이 Hp：15 ㎚, 홈의 길이：10 ㎜, 홈의 단면 형상：대략 이등변 삼각형) 를 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 실리콘제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판 (볼록조의 피치 Pp：130 ㎚, 볼록조의 폭 Dpb：63 ㎚, 볼록조의 높이 Hp：15 ㎚) 을 제작하였다.
(금속층의 형성)
증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR (또는 각도 θL) 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 18]
예 17 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작한 후, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 19]
몰드로서, 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 니켈제 몰드 (면적：20 ㎜×20 ㎜, 패턴 면적：10 ㎜×10 ㎜, 홈의 피치 Pp：200 ㎚, 홈의 상부의 폭 Dpb：65 ㎚, 홈의 바닥부의 폭 Dpt：50 ㎚, 홈의 깊이 Hp：100 ㎚, 홈의 길이：10 ㎜, 홈의 단면 형상：대략 사다리꼴) 를 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 니켈제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판 (볼록조의 피치 Pp：200 ㎚, 볼록조의 바닥부의 폭 Dpb：65 ㎚, 볼록조의 정상부의 폭 Dpt：50 ㎚, 볼록조의 높이 Hp：100 ㎚) 을 제작하였다.
(금속층의 형성)
증착 횟수, 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR 그리고 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 20]
몰드로서, 복수의 홈이 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 형성된 니켈제 몰드 (면적：20 ㎜×20 ㎜, 패턴 면적：10 ㎜×10 ㎜, 홈의 피치 Pp：200 ㎚, 홈의 상부의 폭 Dpb：80 ㎚, 홈의 바닥부의 폭 Dpt：50 ㎚, 홈의 깊이 Hp：200 ㎚, 홈의 길이：10 ㎜, 홈의 단면 형상：대략 사다리꼴) 를 사용한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 니켈제 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조를 갖는 광 투과성 기판 (볼록조의 피치 Pp：200 ㎚, 볼록조의 바닥부의 폭 Dpb：80 ㎚, 볼록조의 정상부의 폭 Dpt：50 ㎚, 볼록조의 높이 Hp：200 ㎚) 을 제작하였다.
(금속층의 형성)
증착 횟수, 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR 그리고 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를 표 1 에 나타내는 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[측정, 평가]
예 1 ∼ 20 의 와이어 그리드형 편광자에 대해 금속층의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
또, 예 1 ∼ 20 의 와이어 그리드형 편광자에 대해, 투과율, 반사율, 편광도, 휘도, 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
예 1 ∼ 예 15 는 단면이 대략 사다리꼴인 볼록조의 측면에 피복하고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치 Da1 이 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치 Dr1 보다 작은 금속층을 갖기 때문에, 높은 편광도, p 편광 투과율을 나타내고, 이면 s 편광 반사율이 낮았다.
예 16 은 특허문헌 2 의 실시예 2 에 상당하는 예이다. 피치가 크고, 금속층의 피복 두께가 일정하기 때문에 이면 s 편광 반사율이 높았다. 또, 편광도가 낮았다.
예 17, 18 은 특허문헌 3 의 실시예 4, 5 에 상당하는 예이다. 금속층의 피복 두께가 일정하기 때문에 이면 s 편광 반사율이 높았다.
예 19, 20 은 특허문헌 4 의 실시예 9, 10 에 상당하는 예이다. 금속층의 피복 두께가 일정하기 때문에 이면 s 편광 반사율이 높았다. 또, 편광도가 낮았다.
[예 21 ∼ 24]
광 투과성 기판, 증착 횟수, 각 회의 증착에 있어서의 방향 및 각도 θR 그리고 1 회의 증착으로 형성되는 금속층의 두께 t 를, 표 4 에 나타내는 광 투과성 기판, 횟수, 각도 및 두께로 한 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[예 25]
예 21 과 동일하게 하여 광 투과성 기판을 제작하였다.
예 21 과 동일한 진공 증착 장치를 사용하여, 광 투과성 기판의 볼록조에 사방 증착법에 의해 알루미늄을 증착시켜 금속층을 형성하고, 이면에 PET 필름이 첩착된 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
이때, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 1 측면의 측에 각도 θR 을 이루는 방향 V1 (즉 제 1 측면의 측) 로부터의 1 회째의 증착을, 표 4 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 볼록조의 길이 방향 L 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조의 높이 방향 H 에 대해 제 2 측면의 측에 각도 θL 을 이루는 방향 V2 (즉 제 2 측면의 측) 로부터의 증착을, 표 4 에 나타내는 각도 θL 및 두께 t 로 1 회 실시하였다. 또한 방향 V1 로부터의 2 번째의 증착을, 표 4 에 나타내는 각도 θR 및 두께 t 로 1 회 실시하고, 이어서, 방향 V2 로부터의 3 번째의 증착을, 표 4 에 나타내는 각도 θL 및 두께 t 로 1 회 실시하였다.
[측정, 평가]
예 21 ∼ 25 의 와이어 그리드형 편광자에 대해 금속층의 각 치수를 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다.
또, 예 21 ∼ 25 의 와이어 그리드형 편광자에 대해, 투과율, 반사율, 편광도, 휘도, 콘트라스트를 측정하였다. 결과를 표 5 에 나타낸다.
Figure pct00004
Figure pct00005
[예 26 ∼ 37]
광 투과성 기판을 표 6 에 나타내는 광 투과성 기판으로 변경하고, 증착 조건을 표 6 에 나타내는 금속층이 형성되는 조건으로 변경한 것 이외에는, 예 21 ∼ 25 와 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.
[측정, 평가]
예 26 ∼ 37 의 와이어 그리드형 편광자에 대해, 투과율, 반사율, 편광도를 측정하였다. 결과를 표 7 에 나타낸다.
또한, 편광도에 대해서는 99.95 % 이상을 S 로 하고, 99.9 % 이상 99.95 % 미만을 A 로 하고, 99.5 % 이상 99.9 % 미만을 B 로 하고, 99.5 % 미만을 X 로 하였다.
Figure pct00006
Figure pct00007
산업상 이용가능성
본 발명의 와이어 그리드형 편광자는 액정 표시 장치, 리어 프로젝션 텔레비전, 프론트 프로젝터 등의 화상 표시 장치의 편광자로서 유용하다.
또한, 2009년 10월 8일에 출원된 일본 특허 출원 2009-234431호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 개시로서 받아들이는 것이다.
10 : 와이어 그리드형 편광자,
12 : 볼록조,
13 : 평탄부,
14 : 광 투과성 기판,
16 : 제 1 측면,
18 : 제 2 측면,
19 : 정상부,
20 : 제 1 금속층,
21 : 제 1 금속층의 하층,
22 : 제 1 금속층의 상층
25 : 제 2 금속층,
26 : 제 2 금속층의 하층,
27 : 제 2 금속층의 상층

Claims (12)

  1. 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조가, 그 볼록조 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판과,
    상기 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는, 와이어 그리드형 편광자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지고, 2 개의 측면에 있어서 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 피복 두께의 최대치가, 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 피복 두께의 최대치보다 작은 금속층을 갖는, 와이어 그리드형 편광자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 볼록조의 길이 방향에 직교하는 단면 형상이, 삼각형 또는 사다리꼴인, 와이어 그리드형 편광자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    볼록상(狀) 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 Da1 로 하고, 볼록상 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 Dr1 로 했을 때, Dr1>Da1 이고, Dr1 이 20 ∼ 80 ㎚, Da1 이 4 ∼ 25 ㎚ 인, 와이어 그리드형 편광자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    Dr1/Da1 이 2.5 ∼ 10 인, 와이어 그리드형 편광자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면에 피복된 금속층의 볼록조 높이의 절반의 위치로부터 바닥부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 각각 Da1, Da2 로 하고, 볼록상 높이의 절반의 위치로부터 정상부까지의 금속층의 피복 두께의 최대치를 각각 Dr1, Dr2 로 했을 때, Dr1>Da1, 또한 Dr2 >Da2 이고, Dr1 이 10 ∼ 45 ㎚, Dr2 가 10 ∼ 45 ㎚, Da1 이 4 ∼ 25 ㎚, Da2 가 4 ∼ 25 ㎚ 인, 와이어 그리드형 편광자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    Dr1/Da1 이 1.5 ∼ 6 이고, Dr2/Da2 가 1.5 ∼ 6 인, 와이어 그리드형 편광자.
  8. 바닥부로부터 정상부를 향함에 따라 폭이 점차 좁아지는 복수의 볼록조가, 그 볼록조 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게, 또한 소정 피치로 표면에 형성된 광 투과성 기판과, 상기 볼록조의 길이 방향을 따른 적어도 일방의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 갖는 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서,
    상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (a) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1R1) 과,
    상기 공정 (1R1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (b) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하여 상기 금속층을 형성하는 공정 (1R2) 을 갖는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
    tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (a)
    θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋30　　　　　　　　 (b)
    (식 (a) 에 있어서, Pp 는 볼록조의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.)
  9. 볼록조의 길이 방향을 따른 2 개의 측면을 피복하는, 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 갖는, 제 8 항에 기재된 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법으로서,
    상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (c) 를 만족하는 각도 θR 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2R1) 과,
    상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (d) 를 만족하는 각도 θL 1(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (2L1) 과,
    상기 공정 (2R1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 1 측면의 측에 하기 식 (e) 를 만족하는 각도 θR 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하는 공정 (2R2) 과,
    상기 공정 (2L1) 후, 상기 볼록조의 길이 방향에 대해 대략 직교하고, 또한 상기 볼록조의 높이 방향에 대해 제 2 측면의 측에 하기 식 (f) 를 만족하는 각도 θL 2(°) 를 이루는 방향으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (2L1) 보다 많은 증착량이 되는 조건에서 증착하여 상기 금속층을 형성하는 공정 (2L2) 을 갖는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
    tan(θR 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (c)
    tan(θL 1±10)=(Pp－Dpb/2)/Hp (d)
    θR 1＋3≤θR 2≤θR 1＋20　　　　　　　 (e)
    θL 1＋1≤θL 2≤θL 1＋20 　　　　　　 (f)
    (식 (c) 및 식 (d) 에 있어서, Pp 는 볼록조의 피치를, Dpb 는 볼록조의 바닥부의 폭을, Hp 는 볼록조의 높이를 나타낸다.)
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 공정 (1R1) 을 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하고, 상기 공정 (1R2) 을 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 공정 (2R1) 및 상기 공정 (2L1) 을 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하고, 상기 공정 (2R2) 및 상기 공정 (2L2) 을 증착량이 10 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건에서 실시하는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 볼록조가, 광경화 수지 또는 열가소성 수지로 이루어지고, 임프린트법에 의해 형성되는, 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법.
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