KR20140006840A

KR20140006840A - 미세 구조 성형체 및 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20140006840A
Application number: KR1020137019607A
Authority: KR
Inventors: 신지 오카다; 요스케 아키타; 히로시 사카모토; 유리코 가이다
Original assignee: 아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2014-01-16
Also published as: EP2680048A4; WO2012115059A1; EP2680048A1; TW201243381A; CN103392135A; JPWO2012115059A1; US20130342794A1

Abstract

충분한 내찰상성 및 광학 특성을 갖는 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 미세 구조 성형체와 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.
적어도 일방의 면에 가시광의 파장 이하의 피치로 볼록조 (50) 가 형성된 기판과, 볼록조 (50) 의 적어도 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 과, 적어도 무기 산화물층 (30) 의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층 (32) 을 갖고, 볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 에 피복된 무기 산화물층 (30) 은 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인 와이어 그리드형 편광자 (1) 등의 미세 구조 성형체；및, 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치이다.

Description

미세 구조 성형체 및 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치{FINE STRUCTURE FORM AND LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE COMPRISING FINE STRUCTURE FORM}

본 발명은, 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 미세 구조 성형체와, 그 미세 구조 성형체를 갖는 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치, 리어 프로젝션 텔레비전, 프론트 프로젝터 등의 화상 표시 장치에 사용되는, 가시광 영역에서 편광 분리능을 나타내는 편광자 (편광 소자, 편광 분리 소자라고도 한다) 로서, 와이어 그리드형 편광자가 알려져 있다. 또, 화상 표시 장치의 디스플레이 등의 표면에 배치되고, 외부로부터의 광이 디스플레이의 표면에서 반사되는 것을 방지하는 부재로서, 반사 방지 필름 등의 반사 방지 물품이 알려져 있다.

와이어 그리드형 편광자는 광투과성 기판 상에 복수의 금속 세선이 서로 평행하게 배열된 구조를 갖는다. 금속 세선의 피치가 입사광의 파장보다 충분히 짧은 경우, 입사광 중, 금속 세선에 직교하는 전장 벡터를 갖는 성분 (즉 p 편광) 은 투과하고, 금속 세선과 평행한 전장 벡터를 갖는 성분 (즉 s 편광) 은 반사된다.

그 와이어 그리드형 편광자에 있어서는, 금속 세선이 매우 미세하기 때문에 금속 세선의 내찰상성이 낮다. 그 때문에, 와이어 그리드형 편광자의 표면에 대한 물리적 접촉 등에 의해 금속 세선이 파손되기 쉽다. 와이어 그리드형 편광자에 있어서는, 금속 세선이 약간 파손된 것만으로도 와이어 그리드형 편광자의 성능에 영향을 미친다.

그래서, 금속 세선의 파손을 억제하기 위해서, 테트라에톡시실란 및 산소 가스를 사용한 CVD 법에 의해 형성된 보호막에 의해 금속 세선을 피복하는 것이 제안되어 있다 (특허문헌 1) .

그러나, 그 보호막은, 고에너지의 타겟 성분 또는 증발 입자를 대상 기판에 충돌시키는 PVD 법 (스퍼터법, 진공 증착법 등) 이 아니라, CVD 법에 의해 형성되어 있기 때문에, 금속 세선과 보호막의 밀착성이 부족하여, 물리적 접촉 등에 의해 보호막이 박리되기 쉽다. 그 때문에, 보호막의 두께를 비교적 두껍게 (약 200 ㎚ 정도로) 할 필요가 있다. 그 결과, 금속 세선 사이의 공극에 보호막이 침입하기 쉬워져, 그 공극이 보호막으로 메워져 작아지기 때문에, 와이어 그리드형 편광자의 광학 특성이 저하된다. 그리고, 와이어 그리드형 편광자의 광학 특성이 저하되면, 그 와이어 그리드형 편광자를 구비한 액정 표시 장치의 휘도나 콘트라스트가 저하된다.

한편, 반사 방지 물품으로는, 예를 들어 모스 아이 구조로 불리는 미세한 볼록돌기 (凸起) 가 소정의 피치로 형성된 구조를 갖는 것이 있다. 그 반사 방지 물품에 있어서는, 볼록돌기가 매우 미세하기 때문에 볼록돌기의 내찰상성이 낮아 물리 접촉 등에 의해 파손되기 쉽다. 볼록돌기가 파손되면, 반사 방지능의 저하로 이어지기 때문에, 그 파손을 억제하는 기술의 개발이 요망되고 있다.

일본 공개특허공보 2009－069382호

본 발명은, 충분한 내찰상성 및 광학 특성을 갖는 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 미세 구조 성형체와 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치를 제공한다.

본 발명의 미세 구조 성형체는, 적어도 일방의 면에, 가시광의 파장 이하의 피치로 볼록부가 형성된 기판과, 상기 볼록부의 적어도 정수리부를 피복하는 무기 산화물층과, 적어도 상기 무기 산화물층의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층을 갖고, 상기 볼록부의 정수리부에 피복된 상기 무기 산화물층은, 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인 것을 특징으로 한다.

상기 무기 산화물층이 상기 볼록부의 측면의 적어도 일부를 피복하고, 그 측면에 피복된 상기 무기 산화물층의 폭방향의 두께 (Da) 와 상기 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 가 0.25 이하인 것이 바람직하다.

상기 함불소 화합물층은 두께 (Hf) 가 1 ∼ 30 ㎚ 인 것이 바람직하다.

상기 함불소 화합물은 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기 (탄소-탄소 원자 사이에 에테르성 산소 원자를 갖고 있어도 된다) 를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 본 발명의 미세 구조 성형체로 이루어지는 와이어 그리드형 편광자로서, 상기 볼록부가 서로 평행하게 형성된 볼록조임과 함께, 상기 볼록조의 적어도 정수리부는 금속층으로 이루어지고, 서로 이간된 복수의 금속 세선이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반사 방지 물품은 본 발명의 미세 구조 성형체로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 반사 방지 물품은 본 발명의 미세 구조 성형체로 이루어지고, 상기 기판이 모스 아이 구조를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 반사 방지 물품은 상기 기판이 광투과성 기판인 것이 바람직하다.

본 발명의 액정 표시 장치는 본 발명의 미세 구조 성형체를 갖는 것을 특징으로 한다.

예를 들어 본 발명의 액정 표시 장치는 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 협지한 액정 패널과, 백라이트 유닛과, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 충분한 내찰상성 및 광학 특성을 갖는 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 미세 구조 성형체와 그 미세 구조 성형체를 구비한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1 은, 와이어 그리드형 편광자의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 와이어 그리드형 편광자의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 3 은, 도 2 의 와이어 그리드형 편광자의 광투과성 기판을 나타내는 사시도이다.
도 4 는, 와이어 그리드형 편광자의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 5 는, 도 4 의 와이어 그리드형 편광자의 광투과성 기판을 나타내는 사시도이다.
도 6 은, 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 7 은, 반사 방지 물품의 일례를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 미세 구조 성형체는, 적어도 일방의 면에, 가시광의 파장 이하의 피치로 볼록부가 형성된 기판과, 적어도 볼록부의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층과, 적어도 무기 산화물층의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층을 갖고, 볼록부의 정수리부에 피복된 무기 산화물층은, 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이다.

본 발명의 미세 구조 성형체로는, 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 광학용 미세 구조 성형체를 들 수 있다.

본 발명에 있어서 볼록부란, 기판의 주표면으로부터 상승하고, 또한 그 상승이 일방향으로 신장되어 있는 부분을 말한다. 볼록부는 기판의 주표면과 일체로 기판의 주표면 부분과 동일한 재료로 이루어져 있어도 되고, 기판의 주표면 부분과 다른 재료로 이루어져 있어도 된다. 또, 볼록부는, 기판의 주표면과 일체로 기판의 주표면 부분과 동일한 재료로 이루어지는 기부와, 그 기부 상에 형성되고, 기판의 주표면 부분과 다른 재료로 이루어지는 상부로 구성되어 있어도 된다.

볼록부로는, 기판의 면방향을 따른 방향으로 연장되고, 서로 평행하게 또한 가시광의 파장 이하의 소정의 피치로 형성된 볼록조；원뿔, 각뿔 등의 뿔체 및 그 뿔체에 기초한 뿔대 (즉, 뿔체로부터, 정점을 공유하여 닮게 축소한 뿔체를 제거한 것) 등으로 이루어지고, 가시광의 파장 이하의 소정의 피치로 형성된 볼록돌기를 들 수 있다.

예를 들어 와이어 그리드형 편광자는, 볼록부로서 볼록조를 갖고, 반사 방지 물품은 볼록부로서 뿔체 및 그 뿔체에 기초한 뿔대 등으로 이루어지는 볼록돌기를 갖는다.

볼록부가 볼록조인 경우, 피치는, 볼록조의 폭 (기판의 주표면과 평행 방향이며, 또한, 볼록조의 길이 방향과 수직 방향인 길이) 과 인접하는 볼록조 사이에 형성되는 홈의 폭의 합계이다.

볼록부가 볼록돌기인 경우, 피치는 가장 근접하는 볼록돌기끼리의 저면 중심 사이의 거리이다.

볼록조는, 그 길이 방향과 기판의 주표면에 직교하는 방향의 단면 형상이 길이 방향에 걸쳐 거의 일정하고, 복수의 볼록조에 있어서도 그들의 단면 형상은 모두 거의 일정한 것이 바람직하다. 볼록조의 단면 형상은, 저부 (기판의 주표면) 로부터 정수리부에 걸쳐 폭이 거의 동일한 형상, 또는 저부로부터 정수리부를 향함에 따라 폭이 차츰 좁아지는 형상 등을 들 수 있고, 구체적으로는, 예를 들어 직사각형, 삼각형, 사다리꼴 등을 들 수 있다. 그 단면 형상은, 각이나 변 (측면, 상면 (상저면)) 이 곡선상이어도 된다.

볼록돌기는, 각 볼록돌기의 형상이 거의 일정한 것이 바람직하다. 또, 단면 형상은 각이나 변 (측면, 상면 (상저면)) 이 곡선상이어도 된다.

본 발명에 있어서 정수리부란, 볼록조의 경우, 상기 단면 형상의 가장 높은 부분이 길이 방향으로 늘어선 부분을 말한다. 볼록조의 정수리부는 면이어도 되고 선이어도 된다. 또, 볼록돌기의 경우, 정수리부란, 각 볼록돌기의 가장 높은 부분을 말한다. 볼록돌기의 정수리부는 면이어도 되고 점이어도 된다.

본 발명에 있어서는, 볼록부의 정수리부 이외의 표면을 측면이라고 한다. 또한, 인접하는 2 개의 볼록부 사이의 홈의 평탄부는 볼록부의 표면이 아니고, 기판의 주표면으로 간주한다.

＜와이어 그리드형 편광자＞

[기판]

본 발명의 와이어 그리드형 편광자가 구비하는 기판은, 광투과성 기판과, 그 광투과성 기판 상에 서로 평행하게 배열된 복수의 금속 세선으로 이루어진다. 그 기판으로는, 평탄한 광투과성 기판 상에, 금속 세선으로 이루어지는 볼록조가 형성된 기판；볼록조의 기부 (이하, 볼록조 기부라고 기술한다) 가 형성된 광투과성 기판의 그 볼록조 기부 상에, 볼록조의 상부 (이하, 볼록조 상부라고 기술한다) 를 구성하는 금속 세선이 형성된 기판을 들 수 있다. 와이어 그리드형 편광자의 볼록조의 적어도 정수리부는 금속층으로 이루어지고, 그에 따라, 서로 이간된 복수의 금속 세선이 형성되어 있다.

(광투과성 기판)

광투과성 기판은, 와이어 그리드형 편광자의 사용 파장 범위에 있어서 광투과성을 갖는다. 광투과성이란, 광을 투과시키는 것을 의미하며, 사용 파장 범위는 구체적으로는 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위이다.

광투과성 기판의 재료로는, 광경화 수지, 열가소성 수지, 유리 등을 들 수 있으며, 후술하는 임프린트법으로 볼록조 기부를 형성할 수 있는 점에서, 광경화 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하고, 광 임프린트법으로 볼록조 기부를 형성할 수 있는 점 및 내열성 및 내구성이 우수한 점에서 광경화 수지가 특히 바람직하다. 광경화 수지로는, 생산성의 점에서 광 라디칼 중합에 의해 광경화할 수 있는 광경화성 조성물을 광경화하여 얻어지는 광경화 수지가 바람직하다.

광투과성 기판은 적층체여도 된다. 그 적층체로는, 예를 들어, 열가소성 수지, 유리 등으로 이루어지는 기재와, 그 기재의 표면에 형성된 광경화 수지로 이루어지는, 볼록조 기부를 갖는 표층을 구비하는 것을 들 수 있다.

볼록조 기부는, 그 길이 방향과 기판의 주표면에 직교하는 방향의 단면 형상이 길이 방향에 걸쳐 거의 일정하고, 복수의 볼록조 기부에 있어서도 그들 단면 형상은 모두 거의 일정한 것이 바람직하다. 볼록조 기부의 단면 형상은, 저부 (기판의 주표면) 로부터 볼록조 기부의 정수리부에 걸쳐 폭이 거의 동일한 형상, 또는 저부로부터 정수리부를 향함에 따라 폭이 차츰 좁아지는 형상이 바람직하다. 구체적인 단면 형상으로는, 예를 들어, 직사각형, 삼각형, 사다리꼴 등을 들 수 있다. 그 단면 형상은 각이나 변 (측면) 이 곡선상이어도 된다.

(금속 세선)

금속 세선으로는, 평탄한 광투과성 기판의 표면에 형성된 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 패터닝하여 형성된 것을 들 수 있다. 이 경우, 패터닝에 의해 형성된 금속 세선이 기판의 볼록조가 된다. 금속 세선으로는, 복수의 볼록조 기부가, 그 볼록조 기부 사이에 형성되는 평탄부를 개재하여 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 표면에 형성된 광투과성 기판의 그 볼록조 기부의 표면에, 선택적으로 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 금속층을 형성한 것도 들 수 있다. 이 경우, 금속 세선으로 이루어지는 볼록조 상부와, 광투과성 기판이 갖는 볼록조 기부로, 기판의 볼록조가 구성된다.

복수의 금속 세선은, 실질적으로 평행하게 형성되고 있으면 되고, 완전히 평행하게 형성되지 않아도 된다. 또, 각 금속 세선을 구성하는 선은, 면 내에 있어서 광학적 이방성을 가장 발현하기 쉬운 직선이 바람직하지만, 인접하는 금속 세선이 접촉하지 않는 범위에서 곡선 또는 꺾은선이어도 된다.

볼록조 기부의 표면에 금속층을 형성한 경우, 금속 세선은 볼록조 기부의 길이 방향으로 연장되는 금속층으로 구성된다. 금속층은, 길이 방향으로 실질적으로 연속하고 있어, 미세한 결함 이외에는 끊어진 부분이 없는 한, 볼록조 기부의 표면의 적어도 일부를 피복하면 된다. 이 때, 금속층은, 볼록조 기부의 정수리부의 일부 혹은 전부를 피복해도 되고, 또는, 볼록조 기부의 정수리부의 전부 및 볼록조 기부의 제 2 측면의 일부 혹은 전부를 피복하고 있어도 된다. 또, 금속층은, 인접하는 2 개의 볼록조 기부 사이의 평탄부의 일부를 피복하고 있어도 된다. 볼록조 기부의 정수리부란, 볼록조 기부의 단면 형상의 가장 높은 부분이 길이 방향으로 늘어선 부분을 말한다. 볼록조 기부의 정수리부는 면이어도 되고 선이어도 된다.

금속으로는, 금속 단체, 합금, 도펀트 또는 불순물을 포함하는 금속 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 알루미늄, 은, 크롬, 마그네슘, 알루미늄계 합금, 은계 합금 등을 들 수 있다.

금속 세선의 재료로는, 가시광에 대한 반사율이 높고, 가시광의 흡수가 적고, 또한 높은 도전율을 갖는 점에서, 알루미늄, 알루미늄계 합금, 은, 크롬, 또는 마그네슘이 바람직하고, 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금이 특히 바람직하다.

[무기 산화물층]

무기 산화물층은 적어도 기판의 볼록조의 정수리부를 피복하는 층이다. 무기 산화물층은, 볼록조의 2 개의 측면 중 적어도 일부나, 볼록조 사이의 기판의 표면 (볼록조 사이의 평탄부) 을 피복하고 있어도 되는데, 볼록조의 정수리부만을 피복하고 있어도 충분한 효과 (내찰상성 및 광학 특성) 가 얻어진다.

무기 산화물층은, 광학 특성의 점에서, 볼록조 사이에 공극 (홈) 이 형성되는, 즉 볼록조 사이의 공극 (홈) 을 가능한 한 메우지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.

무기 산화물층의 재료로는, 산화규소, 산화지르코늄, 산화주석, 산화티탄, 산화알루미늄 등을 들 수 있으며, 와이어 그리드형 편광자가 단파장 영역에서 높은 투과율을 나타내는 점에서 산화규소, 산화지르코늄, 또는 산화주석이 바람직하고, 비용의 점에서 산화규소가 특히 바람직하다.

볼록조의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 두께 (Ha) (볼록조의 높이 방향) 는 30 ㎚ 이상이고, 150 ㎚ 이하가 바람직하다. 또한, 이 두께 (Ha) 가 40 ∼ 100 ㎚ 이면, 볼록조의 내찰상성이 매우 우수하다. 여기서 Ha 는, 볼록조 사이의 평탄부를 기준으로 한 볼록조의 정수리부의 높이와, 동일하게 볼록조 사이의 평탄부를 기준으로 한 무기 산화물층의 정수리부의 높이의 차이다.

또, 볼록조의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 두께 (Ha) 와, 볼록조의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이다. 비 (Ha/Dat) 는 0.4 ∼ 0.8 인 것이 바람직하다. 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이면, 볼록조의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층은 파손되지 않고, 볼록조의 내찰상성을 높인다. 여기서 Dat 는, 볼록조의 정수리부보다 위에 존재하고, 그 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 폭이며, 그 폭이 무기 산화물층의 높이 방향에 있어서 상이한 경우에는 그 최대폭이다.

무기 산화물층은, 볼록조의 정수리부에 더하여, 볼록조의 2 개의 측면을 피복하고 있어도 되고, 2 개의 측면 중 하나의 측면을 피복하고 있어도 된다. 나아가서는, 측면의 일부를 피복하고 있어도 된다. 그 측면을 피복하는 무기 산화물층의 폭방향의 두께 (Da) 와 전술한 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 는 0.25 이하인 것이 바람직하다. 비 (Da/Dat) 는 0.2 이하인 것이 더욱 바람직하다. 비 (Da/Dat) 가 0.25 이하이면, 볼록조 사이에는 충분히 공극 (홈) 이 형성되기 때문에, 와이어 그리드형 편광자의 광학 특성을 양호하게 유지하면서, 볼록조의 내찰상성을 높일 수 있다. 또한, Da 는, 볼록조의 전체 높이를 H' 로 한 경우, 그 절반 높이 (H'/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다. 2 개의 측면에 무기 산화물층이 피복되어 있는 경우, 양측면에 있어서의 각 두께 (Da) 가 모두 비 (Da/Dat) ≤0.25 를 만족하도록 피복되어 있는 것이 바람직하다.

[함불소 화합물층]

함불소 화합물층은, 무기 산화물층의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 층이며, 무기 산화물층의 전체면을 피복한다. 예를 들어, 함불소 화합물이 후술하는 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기를 갖는 함불소 화합물인 경우, 함불소 화합물층은 그 함불소 화합물의 가수 분해 축합체로 구성된다.

무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기로는, 실란올기, 가수 분해성 실릴기 등을 들 수 있다. 무기 산화물과의 반응성의 점에서, 가수 분해성 실릴기가 특히 바람직하다. 가수 분해성 실릴기란, 규소 원자에 알콕시기, 아미노기, 할로겐 원자 등이 결합하여 이루어지는 기이며, 가수 분해에 의해 실록산 결합을 형성함으로써 가교할 수 있는 기이다. 트리알콕시실릴기, 알킬디알콕시실릴기 등이 바람직하다.

함불소 화합물로는, 무기 산화물과의 반응성 및 낮은 동마찰 계수의 점에서, 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기 (탄소-탄소 원자 사이에 에테르성 산소 원자를 갖고 있어도 된다) 를 갖는 함불소 화합물이 바람직하다.

함불소 화합물층의 동마찰 계수는, 내찰상성의 점에서 0.2 이하가 바람직하고, 0.15 이하가 보다 바람직하다.

함불소 화합물층의 동마찰 계수는 ASTM D 1894 에 준거하여 측정한다.

＜와이어 그리드형 편광자의 제조 방법＞

본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제조 방법으로는, 금속 세선의 형성 방법의 차이에 따라 하기 방법 (α), 방법 (β) 를 들 수 있다.

방법 (α)：하기의 공정 (I) ∼ (III) 을 갖는 방법.

(I) 평탄한 광투과성 기판의 표면에 금속층을 형성하고, 그 금속층을 패터닝하여, 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 배열한 복수의 금속 세선을 형성하고, 기판을 제조하는 공정.

(II) 금속 세선이 형성된 측의 기판 상에 무기 산화물을 증착하여 무기 산화물층을 형성하는 공정.

(III) 무기 산화물층의 표면을 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 함불소 화합물층을 형성하는 공정.

그 방법 (α) 의 경우, 공정 (I) 에서 형성된 금속 세선이 기판의 볼록조가 된다.

방법 (β)：하기의 공정 (I'), (II), (III) 을 갖는 방법.

(I') 표면에 복수의 볼록조 기부가 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 광투과성 기판을 제조하고, 볼록조 기부의 표면에 선택적으로 금속 또는 금속 화합물을 증착하여, 서로 평행하게 배열한 복수의 금속 세선을 형성하고, 기판을 제조하는 공정.

그 방법 (β) 의 경우, 광투과성 기판의 볼록조 기부와 금속 세선 (볼록조 상부) 으로 기판의 볼록조가 구성된다.

[방법 (α)]

(공정 (I))

금속 세선은, 평탄한 광투과성 기판의 표면에 금속층을 형성하고, 그 금속층을 패터닝함으로써 형성된다.

금속층의 형성 방법으로는 증착법을 들 수 있다. 증착법으로는, PVD 법 또는 CVD 법을 들 수 있으며, 광투과성 기판과 금속 세선의 밀착성, 금속 세선의 표면 조도의 점에서, PVD 법 (진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등) 이 바람직하고, 비용의 점에서 진공 증착법이 특히 바람직하다.

패터닝은, 금속층의 표면에 레지스트 패턴을 형성하고, 그 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭을 실시하여 여분의 금속층을 제거한 후, 레지스트 패턴을 제거 함으로써 실시된다.

(공정 (II))

무기 산화물층은, 금속 세선이 형성된 측의 기판 상에 무기 산화물을 증착하여 형성된다.

증착법으로는, PVD 법 또는 CVD 법을 들 수 있으며, 금속 세선과 무기 산화물층의 밀착성, 표면 조도의 점에서, PVD 법 (진공 증착법, 스퍼터법, 이온 플레이팅법 등) 이 바람직하고, 스퍼터법이 특히 바람직하다. 예를 들어 스퍼터법의 경우, 스퍼터 처리 시간을 조정함으로써, 형성되는 무기 산화물층의 두께 (Ha) 및 폭 (Dat) 을 제어할 수 있다. 폭 (Dat) 은, 볼록조의 폭 및 높이, 볼록조의 정수리부의 형태, 피치 등에도 의존한다. 그 때문에, 스퍼터 처리 시간, 볼록조의 폭 및 높이, 볼록조의 정수리부의 형태, 피치 등을 적절히 조정함으로써, 볼록조의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 두께 (Ha) 를 30 ㎚ 이상, 바람직하게는 150 ㎚ 이하로 하고, 또한, 비 (Ha/Dat) 를 1.0 이하로 제어할 수 있다.

(공정 (III))

함불소 화합물층은, 무기 산화물층의 표면을 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된다.

처리 방법으로는, 예를 들어, 함불소 화합물이 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기를 갖는 함불소 화합물인 경우, 균일하고, 또한 박막의 함불소 화합물층을 형성할 수 있는 점에서, 하기의 공정 (i) ∼ (iii) 을 거쳐 실시되는 것이 바람직하다.

(i) 금속 세선 및 무기 산화물층이 형성된 기판을 함불소 화합물의 희석 용액에 침지시키는 공정.

(ii) 상기 기판을 함불소 화합물의 희석 용액으로부터 끌어올린 후, 기판을 용매로 린스하는 공정.

(iii) 상기 기판을 린스한 후, 항온 항습 조건하에 두고, 가수 분해성 실릴기를 가수 분해, 축합시켜, 함불소 화합물층을 형성하는 공정.

함불소 화합물층과 무기 산화물층의 축합도는, 예를 들어 공정 (i) 에서 사용하는 희석 용액의 농도, 항온 항습 조건 및 시간을 조정함으로써 제어할 수 있다.

[방법 (β)]

(공정 (I'))

광투과성 기판의 제조 방법으로는, 임프린트법 (광 임프린트법, 열 임프린트법), 리소그래피법 등을 들 수 있으며, 볼록조 기부를 양호한 생산성으로 형성할 수 있는 점 및 광투과성 기판을 대면적화할 수 있는 점에서, 임프린트법이 바람직하고, 볼록조 기부를 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 조합 등에 의해, 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 몰드를 제조하고, 그 몰드의 홈을, 임의의 기재의 표면에 도포된 광경화성 조성물에 전사하고, 동시에 그 광경화성 조성물을 광경화시키는 방법이다.

광 임프린트법에 의한 광투과성 기판의 제조는 구체적으로는 하기의 공정 (i) ∼ (iv) 를 거쳐 실시되는 것이 바람직하다.

(i) 광경화성 조성물을 기재의 표면에 도포하는 공정.

(ii) 복수의 홈이 서로 평행하게 또한 소정의 피치로 형성된 몰드를, 홈이 광경화성 조성물에 접하도록 광경화성 조성물에 가압하는 공정.

(iii) 몰드를 광경화성 조성물에 가압한 상태로 방사선 (자외선, 전자선 등) 을 조사하여 광경화성 조성물을 경화시켜, 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조 기부를 갖는 광투과성 기판을 제조하는 공정.

(iv) 광투과성 기판으로부터 몰드를 분리하는 공정.

또한, 볼록조 기부를 갖는 표층과 기재가 일체화된 것을 광투과성 기판으로서 사용해도 되고, 볼록조 기부를 갖는 표층을 기재로부터 분리한 것을 광투과성 기판으로서 사용해도 된다. 또, 금속층을 형성한 후에, 볼록조 기부를 갖는 표층을 기재로부터 분리해도 된다.

열 임프린트법에 의한 광투과성 기판의 제조는, 구체적으로는 하기의 공정 (i) ∼ (iii) 을 거쳐 실시되는 것이 바람직하다.

(i) 기재의 표면에 열가소성 수지의 피전사막을 형성하는 공정, 또는 열가소성 수지의 피전사 필름을 제조하는 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 가열한 피전사막 또는 피전사 필름에 가압하고, 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조 기부를 갖는 광투과성 기판을 제조하는 공정.

(iii) 광투과성 기판 본체를 Tg 또는 Tm 보다 낮은 온도로 냉각시켜 광투과성 기판으로부터 몰드를 분리하는 공정.

임프린트법에 사용되는 몰드의 재료로는, 실리콘, 니켈, 석영 유리, 수지 등을 들 수 있으며, 전사 정밀도의 점에서 석영 유리 또는 수지가 바람직하다. 수지로는, 불소계 수지 (에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등), 고리형 올레핀, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 등을 들 수 있으며, 몰드의 정밀도의 점에서 광경화성 아크릴 수지가 바람직하다. 수지 몰드는, 전사의 반복 내구성의 점에서 표면에 두께 2 ∼ 10 ㎚ 의 무기막을 갖는 것이 바람직하다. 무기막으로는, 산화규소, 산화티탄, 산화알루미늄 등의 산화막이 바람직하다.

임프린트법에 사용되는 기재로는, 유리판 (석영 유리판, 무알칼리 유리판 등), 수지 (폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리디메틸실록산, 투명 불소 수지 등) 로 이루어지는 필름 등을 들 수 있다. 유리판을 기재에 사용한 경우에는, 임프린트법은 매엽식으로 실시할 수 있고, 필름을 기재에 사용한 경우에는, 임프린트법은 롤 투 롤 방식으로 실시할 수 있다.

금속 세선은, 광투과성 기판의 볼록조 기부의 표면에 선택적으로 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성된다.

증착법으로는, PVD 법 또는 CVD 법을 들 수 있으며, 진공 증착법, 스퍼터법, 또는 이온 플레이팅법이 바람직하고, 진공 증착법이 특히 바람직하다. 증착법으로는, 증발 입자의 광투과성 기판에 대한 입사 방향을 제어할 수 있고, 볼록조의 표면에 선택적으로 금속 또는 금속 화합물을 증착할 수 있는 점에서, 진공 증착법에 의한 사방 증착법이 가장 바람직하다.

(공정 (II) ∼ (III))

공정 (II) ∼ (III) 은 방법 (α) 에 있어서의 공정 (II) ∼ (III) 과 동일하게 실시하면 된다.

＜와이어 그리드형 편광자의 실시형태＞

이하, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 실시형태를, 도를 이용하여 설명한다. 이하의 도는 모식도이며, 실제의 와이어 그리드형 편광자는, 도시한 바와 같은 이론적 또한 이상적 형상을 갖는 것은 아니다. 예를 들어, 실제의 와이어 그리드형 편광자에 있어서는, 금속 세선, 볼록조 등의 형상의 붕괴가 다소 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 각 치수는, 와이어 그리드형 편광자의 단면의 투과형 전자 현미경 (TEM) 이미지에 있어서, 임의의 5 개소에 대해 각 치수를 측정하고, 평균한 값으로 한다.

[제 1 실시형태]

도 1 은 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 1 실시형태를 나타내는 단면도이다. 와이어 그리드형 편광자 (1) 는, 평탄한 광투과성 기판 (10) 과, 그 광투과성 기판 (10) 의 표면에 서로 평행하게 또한 가시광의 파장 이하의 소정의 피치 (Pp) 로 형성된 단면 형상이 직사각형인 복수의 금속 세선 (20) 으로 이루어지는 볼록조 (50) 를 갖는 기판과；볼록조 (50) 의 2 개의 측면 및 이들에 끼워진 정수리부 (52) 와, 볼록조 (50) 사이의 기판의 평탄부 (13) 를, 볼록조 (50) 사이의 홈 (14) 에 공극이 형성되도록 피복하는 무기 산화물층 (30) 과；무기 산화물층 (30) 의 전체면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층 (32) 을 갖는다.

또한, 이하에 설명하는 제 1 ∼ 제 3 실시형태에서는, 무기 산화물층 (30)은, 볼록조 (50) 의 2 개의 측면 및 이들에 끼워진 정수리부 (52) 와, 볼록조 (50) 사이의 기판의 평탄부 (13) 를 피복한 예를 나타내고 있지만, 무기 산화물층은 볼록조의 정수리부만을 피복하고 있어도 되고, 그 경우에서도, 우수한 내찰상성 및 광학 특성은 충분히 발휘된다.

Pp 는 볼록조 (50) 의 폭 (Dm) 과, 볼록조 (50) 사이에 형성되는 홈 (14) 의 폭의 합계이다. Pp 는 가시광의 파장 이하로서, 30 ∼ 300 ㎚ 가 바람직하고, 50 ∼ 200 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 가 300 ㎚ 이하이면, 높은 s 편광 반사율을 나타내고, 또한 400 ㎚ 정도의 단파장 영역에 있어서도 높은 편광도를 나타낸다. 또, 회절에 의한 착색 현상이 억제된다. 또, Pp 가 30 ㎚ 이상이면, 높은 투과율을 나타낸다.

Dm 과 Pp 의 비 (Dm/Pp) 는 0.1 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.25 ∼ 0.55 가 보다 바람직하다. Dm/Pp 가 0.1 이상이면, 높은 편광도를 나타낸다. Dm/Pp 를 0.7 이하로 함으로써, 간섭에 의한 투과광의 착색이 억제된다.

Dm 은 금속 세선 (20) 을 형성하기 쉬운 점에서 10 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하다.

볼록조 (50) 의 측면을 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Da) 와 그 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Df) 의 합계 (Da＋Df) 와, 홈 (14) 의 폭 (Pp－Dm) 의 비 ((Da＋Df)/(Pp－Dm)) 는, 0.4 이하가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.3 이 보다 바람직하다. (Da＋Df)/(Pp－Dm) 이 0.4 이하이면, 홈 (14) 에 충분한 공극이 형성되어 광학 특성이 보다 양호해진다.

볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 높이 방향) (Ha) 는, 전술한 바와 같이 30 ㎚ 이상이다. 또, 볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Ha) 와, 그 무기 산화물층 (30) 의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 는, 전술한 바와 같이 1.0 이하이다.

볼록조 (50) 의 측면을 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Da) (볼록조 (50) 의 폭방향) 와 전술한 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 는, 전술한 바와 같이 0.25 이하인 것이 바람직하다.

Da 는, 전술한 바와 같이, 볼록조의 전체 높이를 H'(=Hm) 로 한 경우, 그 절반 높이 (H'/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다. 또한, 도시예에서는, Da 는 높이 방향으로 일정하지만, 일정하지 않아도 된다.

금속 세선 (20) 으로 이루어지는 볼록조 (50) 의 높이 (Hm) 는 50 ∼ 500 ㎚ 가 바람직하고, 100 ∼ 300 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hm 이 50 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Hm 이 500 ㎚ 이하이면, 파장 분산이 작아진다. 또, Hm 이 100 ∼ 300 ㎚ 이면, 금속 세선 (20) 을 형성하기 쉽다.

볼록조 (50) 의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록조 (50) 의 높이 방향) (Hf) 는 1 ∼ 30 ㎚ 가 바람직하고, 1 ∼ 20 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hf 가 1 ㎚ 이상이면, 내찰상성이 충분히 높아진다. Hf 가 30 ㎚ 이하이면, 균일하고, 또한 박막의 함불소 화합물층 (32) 을 형성하기 쉽다.

광투과성 기판 (10) 의 두께 (Hs) 는 0.5 ∼ 1000 ㎛ 가 바람직하고, 1 ∼ 200 ㎛ 가 보다 바람직하다.

(와이어 그리드형 편광자의 제조 방법)

와이어 그리드형 편광자 (1) 는 상기 서술한 방법 (α) 에 의해 제조할 수 있다.

[제 2 실시형태]

(와이어 그리드형 편광자)

도 2 는 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 2 실시형태를 나타내는 단면도이다. 와이어 그리드형 편광자 (2) 는, 단면 형상이 직사각형인 복수의 볼록조 (50) 가, 그 볼록조 (50) 사이에 형성되는 홈 (14) 의 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게 또한 가시광의 파장 이하의 소정의 피치 (Pp) 로 광투과성 기판 (10) 의 표면에 형성된 기판과；볼록조 (50) 의 2 개의 측면 및 이들에 끼워진 정수리부 (52) 와, 볼록조 (50) 사이의 기판의 평탄부 (13) 를, 볼록조 (50) 사이의 홈 (14) 에 공극이 형성되도록 피복하는 무기 산화물층 (30) 과；무기 산화물층 (30) 의 전체면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층 (32) 을 갖는다.

그 제 2 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (2) 는, 볼록조 (50) 로서 광투과성 기판 (10) 의 볼록조 기부 (12) 와, 그 볼록조 기부 (12) 상에 형성되어 볼록조 상부를 구성하는 금속 세선 (20) 으로 이루어지는 것을 갖는다. 또, 볼록조 기부 (12) 는 광투과성 기판 (10) 과 일체 또한 동일한 재료로 이루어져 있다.

Pp 는 볼록조 기부 (12) 의 폭 (Dp) 과 볼록조 (50) 사이에 형성되는 홈 (14) 의 폭의 합계이다. Pp 는 가시광의 파장 이하로서, 30 ∼ 300 ㎚ 가 바람직하고, 50 ∼ 200 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 가 300 ㎚ 이하이면, 높은 s 편광 반사율을 나타내고, 또한 400 ㎚ 정도의 단파장 영역에 있어서도 높은 편광도를 나타낸다. 또, 회절에 의한 착색 현상이 억제된다. 또, Pp 가 30 ㎚ 이상이면, 높은 투과율을 나타낸다.

Dp 와 Pp 의 비 (Dp/Pp) 는 0.1 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.25 ∼ 0.55 가 보다 바람직하다. Dp/Pp 가 0.1 이상이면, 높은 편광도를 나타낸다. Dp/Pp 를 0.7 이하로 함으로써, 간섭에 의한 투과광의 착색이 억제된다.

Dp 는 증착에 의해 금속층을 형성하기 쉬운 점에서 10 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하다.

금속 세선 (20) (금속층) 의 폭 (Dm) 은 10 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하고, 20 ∼ 80 ㎚ 가 보다 바람직하다. Dm 이 10 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Dm 이 100 ㎚ 이하이면, 투과율이 충분히 높아진다.

볼록조 (50) 의 측면을 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Da) 와 그 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Df) 의 합계 (Da＋Df) 와, 홈 (14) 의 폭 (Pp－Dp) 의 비 ((Da＋Df)/(Pp－Dp)) 는, 0.4 이하가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.3 이 보다 바람직하다. (Da＋Df)/(Pp－Dp) 가 0.4 이하이면, 홈 (14) 에 충분한 공극이 형성되어, 광학 특성이 보다 양호해진다.

볼록조 기부 (12) 의 높이 (Hp) 는 50 ∼ 500 ㎚ 가 바람직하고, 100 ∼ 400 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hp 가 50 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Hp 가 500 ㎚ 이하이면, 투과율의 파장 분산을 저감할 수 있다. 또, Hp 가 50 ∼ 500 ㎚ 이면, 증착에 의해 금속층을 형성하기 쉽다.

금속 세선 (20) (금속층) 의 높이 (Hm) 는 15 ∼ 500 ㎚ 가 바람직하고, 15 ∼ 300 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hm 이 15 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Hm 이 500 ㎚ 이하이면, 투과율의 파장 분산이 작아진다. 또, Hm 이 15 ∼ 300 ㎚ 이면, 금속층을 형성하기 쉽다.

볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 높이 방향) (Ha) 는, 전술한 바와 같이 30 ㎚ 이상이다. 또, 볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Ha) 와, 볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 는, 전술한 바와 같이 1.0 이하이다.

이 예에서는, 볼록조의 전체 높이 H'=Hm＋Hp 이며, Da 는, 그 절반 높이 (H'/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다. 또한, 도시예에서는, Da 는 높이 방향으로 일정하지만, 일정하지 않아도 된다.

(와이어 그리드형 편광자의 제조 방법)

와이어 그리드형 편광자 (2) 는 상기 서술한 방법 (β) 에 의해 제조할 수 있다.

금속 세선 (20) 은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 기부 (12) 의 길이 방향 (L) 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 기부 (12) 의 높이 방향 (H) 에 대해 제 2 측면 (18) 의 측에 20 ∼ 50˚ 의 각도 (θ^L) 를 이루는 방향 (V2) 으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착량이 15 ∼ 100 ㎚ 가 되는 조건으로 증착함으로써 형성할 수 있다.

증착량이 15 ∼ 100 ㎚ 가 되는 조건이란, 볼록조 기부에 피복층을 형성할 때에, 볼록조 기부가 형성되어 있지 않은 평탄한 부분의 표면에 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성되는 금속층의 두께 (t) 가 15 ∼ 100 ㎚ 가 되는 조건이다.

각도 (θ^L) 는, 예를 들어 하기의 증착 장치를 사용함으로써 조정할 수 있다.

볼록조 기부 (12) 의 길이 방향 (L) 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 기부 (12) 의 높이 방향 (H) 에 대해 제 2 측면 (18) 의 측에 각도 (θ^L) 를 이루는 방향 (V2) 의 연장선 상에 증착원이 위치하도록, 증착원에 대향하여 배치된 광투과성 기판 (10) 의 기울기를 변경할 수 있는 증착 장치.

[제 3 실시형태]

(와이어 그리드형 편광자)

도 4 는 본 발명의 와이어 그리드형 편광자의 제 3 실시형태를 나타내는 사시도이다. 와이어 그리드형 편광자 (3) 는, 복수의 볼록조 (50) 가, 그 볼록조 (50) 사이에 형성되는 홈 (14) 의 평탄부 (13) 를 개재하여 서로 평행하게 또한 가시광의 파장 이하의 소정의 피치 (Pp) 로 광투과성 기판 (10) 의 표면에 형성된 기판과；볼록조 (50) 의 측면 및 정수리부 (52) 와, 볼록조 (50) 사이의 기판의 평탄부 (13) 를, 볼록조 (50) 사이의 홈 (14) 에 공극이 형성되도록 피복하는 무기 산화물층 (30) 과；무기 산화물층 (30) 의 전체면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층 (32) 을 갖는다.

제 3 실시형태의 와이어 그리드형 편광자 (3) 는, 볼록조 (50) 로서, 광투과성 기판 (10) 의 볼록조 기부 (12) 와, 그 볼록조 기부 (12) 상에 형성되어 볼록조 상부를 구성하는 금속 세선 (20) 으로 이루어지는 것을 갖는다. 그 볼록조 (50) 의 단면 형상은 사다리꼴이다. 또, 그 사다리꼴의 상저는 곡선상이다. 볼록조 기부 (12) 는, 광투과성 기판 (10) 과 일체 또한 동일한 재료로 이루어져 있다. 금속 세선 (20) 은, 볼록조 기부 (12) 의 제 1 측면 (16) 전부를 피복하는 제 1 금속층 (22) 과, 볼록조 기부 (12) 의 높이의 절반 위치보다 정수리부 (19) 측의 제 1 금속층 (22) 의 표면 및 볼록조 기부 (12) 의 정수리부 (19) 를 적어도 피복하는 제 2 금속층 (24) 으로 이루어진다.

Pp 는, 볼록조 기부 (12) 의 저부의 폭 (Dpb) 과, 볼록조 (50) 사이에 형성되는 홈 (14) 의 평탄부 (13) 의 폭의 합계이다. Pp 는, 가시광의 파장 이하로서, 30 ∼ 300 ㎚ 가 바람직하고, 50 ∼ 250 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 가 300 ㎚ 이하이면, 높은 표면 s 편광 반사율을 나타내고, 또한 400 ㎚ 정도의 단파장 영역에 있어서도 높은 편광도를 나타낸다. 또, Pp 가 30 ㎚ 이상이면, 높은 투과율을 나타낸다.

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 10 ∼ 100 ㎚ 가 바람직하다.

볼록조 기부 (12) 의 정수리부 (19) 의 폭 (Dpt) 은 Dpb 의 절반 이하가 바람직하고, 40 ㎚ 이하가 보다 바람직하며, 20 ㎚ 이하가 더욱 바람직하다. Dpt 가 Dpb 의 절반 이하이면, p 편광 투과율이 보다 높아져, 각도 의존성이 충분히 낮아진다.

금속 세선 (20) 의, 볼록조 기부 (12) 의 높이의 절반 위치로부터 정수리부 (19) 까지 (볼록조 기부 (12) 의 상반분) 의 두께 (볼록조 기부 (12) 의 폭방향) 의 최대값 (Dm1) 은 80 ㎚ 이하가 바람직하고, 20 ∼ 75 ㎚ 가 보다 바람직하고, 35 ∼ 55 ㎚ 가 더욱 바람직하며, 40 ∼ 50 ㎚ 가 특히 바람직하다. Dm1 이 20 ㎚ 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다. Dm1 이 80 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.

금속 세선 (20) 의, 볼록조 기부 (12) 의 높이의 절반 위치로부터 저부까지 (볼록조 기부 (12) 의 하반분) 의 두께 (볼록조 기부 (12) 의 폭방향) 의 최대값 (Dm2) 은 4 ∼ 25 ㎚ 가 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 보다 바람직하다. Dm2 가 4 ㎚ 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. Dm2 가 25 ㎚ 이하이면, p 편광 투과율이 충분히 높아진다.

Dm1 과 홈 (14) 의 폭 (Pp－Dpb) 의 비 (Dm1/(Pp－Dpb)) 는 0.2 ∼ 0.5 가 바람직하다. Dm1/(Pp－Dpb) 가 0.2 이상이면, s 편광 투과율이 낮아져 편광 분리능이 충분히 높아지고, 또한 파장 분산이 작다. Dm1/(Pp－Dpb) 가 0.5 이하이면, 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.

Dm1 과 Dm2 의 비 (Dm1/Dm2) 는 2.5 ∼ 10 이 바람직하고, 3 ∼ 8 이 보다 바람직하다. Dm1/Dm2 가 2.5 이상이면 편광 분리능이 충분히 높아지고, 또한 파장 분산이 작다. Dm1/Dm2 가 10 이하이면 높은 p 편광 투과율을 나타낸다.

볼록조 (50) 의 측면을 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Da) 와 그 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록조 (50) 의 폭방향) (Df) 의 합계 (Da＋Df) 와, 홈 (14) 의 폭 (Pp－Dpb) 의 비 ((Da＋Df)/(Pp－Dpb)) 는, 0.4 이하가 바람직하고, 0.01 ∼ 0.3 이 보다 바람직하다. (Da＋Df)/(Pp－Dpb) 가 0.4 이하이면, 홈 (14) 에 충분한 공극이 형성되어, 광학 특성이 보다 양호해진다.

볼록조 기부 (12) 의 높이 (Hp) 는 120 ∼ 1000 ㎚ 가 바람직하다. Hp 가 120 ㎚ 이상이면, 편광 분리능이 충분히 높아진다. Hp 가 1000 ㎚ 이하이면, 볼록조 기부 (12) 를 형성하기 쉽다. Hp 가 300 ㎚ 이하이면, 파장 분산이 작아진다. 또, Hp 가 120 ∼ 300 ㎚ 이면, 증착에 의해 금속 세선 (20) 을 형성하기 쉽다.

볼록조 기부 (12) 의 정수리부 (19) 보다 하방 (광투과성 기판 (10) 측) 에 위치하는 금속 세선 (20) 의 높이 (Hm2) 에 관해서, Hm2/Hp 는 0.8 ∼ 1 이 바람직하고, 0.9 ∼ 1 이 보다 바람직하다. Hm2/Hp 가 1 이하이면, 편광 분리능이 향상된다. Hm2/Hp 가 0.8 이상이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다.

볼록조 기부 (12) 의 정수리부 (19) 보다 상방 (광투과성 기판 (10) 과 반대측) 에 위치하는 금속 세선 (20) 의 높이 (Hm1) 에 관해서, Hm1/Hp 는 0.05 ∼ 0.7 이 바람직하고, 0.1 ∼ 0.5 가 보다 바람직하다. Hm1/Hp 가 0.7 이하이면, 이면 s 편광 반사율이 충분히 낮아진다. Hm1/Hp 가 0.05 이상이면, 표면 s 편광 반사율이 충분히 높아진다.

볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록조 (50) 의 높이 방향) (Ha) 는, 전술한 바와 같이 30 ㎚ 이상이다. 또, 볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Ha) 와 그 무기 산화물층 (30) 의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 는, 전술한 바와 같이 1.0 이하이다.

이 예에서는, 볼록조의 전체 높이 H'=Hm1＋Hp 이며, Da 는, 그 절반 높이 (H'/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다. 또한, 도시예에서는, Da 는 높이 방향으로 일정하지만, 일정하지 않아도 된다.

볼록조 (50) 의 정수리부 (52) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록조 (50) 의 높이 방향) (Hf) 는 1 ∼ 30 ㎚ 가 바람직하고, 1 ∼ 20 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hf 가 1 ㎚ 이상이면, 내찰상성이 충분히 높아진다. Hf 가 30 ㎚ 이하이면, 균일하고, 또한 박막의 함불소 화합물층 (32) 을 형성하기 쉽다.

제 1 측면 (16) 의 경사각 (θ1) 및 제 2 측면 (18) 의 경사각 (θ2) 은 30 ∼ 80˚ 가 바람직하다. θ1 과 θ2 는 동일해도 되고, 상이해도 된다.

(와이어 그리드형 편광자의 제조 방법)

와이어 그리드형 편광자 (3) 는 상기 서술한 방법 (β) 에 의해 제조할 수 있다.

제 1 금속층 (22) 은, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 기부 (12) 의 길이 방향 (L) 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 기부 (12) 의 높이 방향 (H) 에 대해 제 1 측면 (16) 의 측에 하기 식 (a) 를 만족하는 각도 θ^R1 (°) 를 이루는 방향 (V1) 으로부터 금속 또는 금속 화합물을 증착하는 공정 (1R1) 을 실시함으로써 형성할 수 있다.

tan(θ^R1±10) = (Pp－Dpb/2)/Hp … (a)

식 (a) 의 각도 θ^R1 (°) 는, 이웃하는 볼록조 기부 (12) 에 방해받지 않고, 볼록조 기부 (12) 의 저부측의 표면까지 금속 또는 금속 화합물을 증착하기 위한 각도를 나타내며, 볼록조 기부 (12) 의 저부의 표면으로부터 이웃하는 볼록조 기부 (12) 의 저부의 중심까지의 거리 (Pp－Dpb/2) 와 이웃하는 볼록조 기부 (12) 의 정수리부의 높이 (Hp) 로 정해진다. 「±10」은 편차폭이다.

각도 θ^R1 (°) 는, tan(θ^R1±7) = (Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 바람직하고, tan(θ^R1±5) = (Pp－Dpb/2)/Hp 를 만족하는 것이 보다 바람직하다.

증착은, 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건으로 실시하는 것이 바람직하고, 5 ∼ 22 ㎚ 가 되는 조건으로 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건으로, 식 (a) 를 만족하는 범위에서 각도 θ^R1 (°) 를 연속적으로 변화시켜 증착을 실시해도 된다. 각도 θ^R1 (°) 를 연속적으로 변화시킬 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.

증착량이 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건이란, 볼록조 기부에 피복층을 형성할 때에, 볼록조 기부가 형성되어 있지 않은 평탄한 부분의 표면에 금속 또는 금속 화합물을 증착하여 형성되는 금속층의 두께 (t) 가 4 ∼ 25 ㎚ 가 되는 조건이다.

제 2 금속층 (24) 은, 공정 (1R1) 후, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 볼록조 기부 (12) 의 길이 방향 (L) 에 대해 대략 직교하고, 또한 볼록조 기부 (12) 의 높이 방향 (H) 에 대해 제 1 측면 (16) 의 측에 하기 식 (b) 를 만족하는 각도 θ^R2 (°) 를 이루는 방향 (V1) 으로부터 금속 또는 금속 화합물을, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건으로 증착하는 공정 (1R2) 를 실시함으로써 형성할 수 있다.

θ^R1＋3≤θ^R2≤θ^R1＋30 … (b)

각도 θ^R2 (°) 는 θ^R1＋6≤θ^R2≤θ^R1＋25 를 만족하는 것이 바람직하고, θ^R1＋10≤θ^R2≤θ^R1＋20 을 만족하는 것이 보다 바람직하다.

증착은, 공정 (1R1) 보다 많은 증착량이 되는 조건으로 또한 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건으로 실시하는 것이 바람직하고, 30 ∼ 60 ㎚ 가 되는 조건으로 실시하는 것이 보다 바람직하다. 토탈 증착량이 25 ∼ 70 ㎚ 가 되는 조건으로, 식 (b) 를 만족하는 범위에서 각도 θ^R2 (°) 를 연속적으로 변화시켜 증착을 실시해도 된다. 각도 θ^R2 (°) 를 연속적으로 변화시키는 경우, 각도를 작게 하는 방향으로 변화시키는 것이 바람직하다.

[다른 실시형태]

본 발명의 와이어 그리드형 편광자는, 볼록조의 정수리부에 피복된 무기 산화물층의 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인 한, 도시예의 것에 한정되지 않는다.

예를 들어, 광투과성 기판과 금속 세선 사이에 제 2 무기 산화물층 (산화알루미늄 등) 을 갖는 것이어도 된다.

또, 무기 산화물층은 동종 또는 이종의 복수의 무기 산화물층으로 이루어지는 적층 구조를 갖고 있어도 된다.

＜반사 방지 물품＞

[기판]

본 발명의 반사 방지 물품이 구비하는 기판은 광투과성 기판으로 이루어지는 것이 바람직하다. 기판의 적어도 일방의 면에는, 원뿔, 각뿔 등의 뿔체 및 그 뿔체에 기초한 뿔대 등으로 이루어지고, 가시광의 파장 이하의 소정의 피치로 형성된 볼록돌기 (볼록부) 가 형성되어 있고, 기판은, 이른바 모스 아이 구조를 갖고 있다.

피치는 400 ㎚ 를 초과하면 단파장역의 반사율이 상승하는 경우가 있으므로, 400 ㎚ 이하가 바람직하고, 300 ㎚ 이하가 보다 바람직하다.

볼록돌기의 형상은 원뿔이 바람직하다. 또, 볼록돌기의 높이는, 볼록돌기가 잘 절곡되지 않게 되는 점, 생산성이 우수한 점에서, 볼록돌기의 높이를 저변으로 나눈 값인 어스펙트비가 2 이하인 것이 바람직하다. 볼록돌기 1 개당 어스펙트비 또는 높이가 지나치게 낮은 경우, 단파장측 (청색) 의 광을 반사하는 경우가 있기 때문에, 어스펙트비는 0.8 이상이 바람직하다.

광투과성 기판은 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 범위의 파장에 대해 광투과성을 갖는다. 광투과성 기판의 재료로는, 와이어 그리드형 편광자에 있어서 예시한 재료를 동일하게 사용할 수 있다. 광투과성 기판의 재료로는, 광경화 수지, 열가소성 수지, 유리 등을 들 수 있으며, 임프린트법으로 볼록돌기를 형성할 수 있는 점에서, 광경화 수지 또는 열가소성 수지가 바람직하고, 광 임프린트법으로 볼록돌기를 형성할 수 있는 점 및 내열성 및 내구성이 우수한 점에서 광경화 수지가 특히 바람직하다. 광경화 수지로는, 생산성의 점에서, 광 라디칼 중합에 의해 광경화할 수 있는 광경화성 조성물을 광경화하여 얻어지는 광경화 수지가 바람직하다.

또, 광투과성 기판은 적층체여도 되고, 예를 들어, 열가소성 수지, 유리 등으로 이루어지는 기재와, 그 기재의 표면에 형성된 광경화 수지로 이루어지는 볼록돌기를 갖는 표층을 구비하는 것을 들 수 있다.

[무기 산화물층]

무기 산화물층은 광투과성 기판의 적어도 볼록돌기의 정수리부를 피복하는 층이다. 무기 산화물층은, 볼록돌기 측면의 적어도 일부나, 볼록돌기 사이의 기판의 표면 (볼록돌기 사이의 평탄부) 을 피복하고 있어도 되지만, 볼록돌기의 정수리부만을 피복하고 있어도 충분한 효과 (내찰상성 및 광학 특성) 가 얻어진다. 무기 산화물층은 광투과성 기판층을 직접 피복하고 있는 것이 바람직하다. 무기 산화물층의 재료로는, 와이어 그리드형 편광자에 있어서 예시한 재료를 동일하게 사용할 수 있다. 즉, 산화규소, 산화지르코늄, 산화주석, 산화티탄, 산화알루미늄 등을 들 수 있으며, 반사 방지 물품이 가시광 영역에서 높은 투과율을 나타내는 점에서, 산화규소, 산화지르코늄, 산화주석이 바람직하고, 비용의 점에서 산화규소가 특히 바람직하다.

볼록돌기의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 두께 (Ha) (볼록돌기의 높이 방향) 는 30 ㎚ 이상이다. 이 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이면, 볼록돌기의 내찰상성이 매우 우수하다. 여기서 Ha 는, 볼록돌기 사이의 평탄부 또는 볼록돌기 사이의 최저점을 기준으로 한 볼록돌기의 정수리부 높이와, 동일하게 볼록돌기 사이의 평탄부 또는 볼록돌기 사이의 최저점을 기준으로 한 무기 산화물층의 정수리부 높이의 차이다. 또, 바람직하게는, Ha 는 150 ㎚ 이하이다. 보다 바람직하게는, Ha 는 40 ㎚ 이상 120 ㎚ 이하이다.

또, 볼록돌기의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 두께 (Ha) 와 볼록돌기의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이다. 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이면, 볼록돌기의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층은 잘 파손되지 않아, 볼록돌기의 내찰상성을 높인다. 여기서 폭 (Dat) 으로는, 볼록돌기의 정수리부보다 위에 존재하고, 그 정수리부를 피복하는 무기 산화물층의 직경 (기판의 주표면과 평행 방향) 의 값을 채용한다. 그 직경이 무기 산화물의 높이 방향에서 일정하지 않은 경우 및 그 직경이 둘레 방향에서 일정하지 않은 경우 중 적어도 일방을 만족하는 경우에는, Dat 로는 직경의 최대값을 채용한다.

또, 각 치수에 대해서는, 와이어 그리드 편광자에 대한 앞의 기재에 있는 바와 같이, 투과형 전자 현미경 (TEM) 이미지에 있어서, 임의의 5 개소에 대해 측정하고, 평균한 값을 채용한다.

또, 무기 산화물층은, 볼록돌기의 정수리부에 더하여, 볼록돌기 측면의 적어도 일부를 피복하고 있어도 된다. 그 측면을 피복하는 무기 산화물층의 폭방향의 두께 (Da) 와 전술한 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 는 0.25 이하인 것이 바람직하다. 비 (Da/Dat) 가 0.25 이하이면, 볼록돌기 사이에는 충분히 공극 (홈) 이 형성되기 때문에, 반사 방지 물품의 광학 특성을 양호하게 유지하면서, 볼록돌기의 내찰상성을 높일 수 있다. 또한, Da 는, 볼록돌기의 전체 높이를 H' 로 한 경우, 그 절반 높이 (H'/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다.

Da 의 실제 측정은 다음과 같이 실시한다.

반사 방지 물품의 단면의 투과형 전자 현미경 (TEM) 이미지로부터, 볼록돌기의 정수리부를 지나고 있는 종단면 이미지를 복수 선택한다. 그 종단면 이미지가, 볼록돌기의 정수리부를 지나고 있는 것인지 여부는, 그 종단면 이미지에 있어서의 볼록돌기의 높이로부터 판단할 수 있다. 그리고, 이들 선택된 종단면 이미지에 있어서의 (H'/2) 의 위치의 임의의 5 개소에 대해 무기 산화물층의 두께를 측정하고, 그 평균값을 구한다.

[함불소 화합물층]

함불소 화합물층은, 무기 산화물층의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 층이며, 무기 산화물층의 전체면을 피복한다. 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기 및 바람직한 기 그리고 함불소 화합물, 함불소 화합물층의 두께 등은, 와이어 그리드형 편광자에 있어서 예시한 바와 같다. 예를 들어, 함불소 화합물이 후술하는 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기를 갖는 함불소 화합물인 경우, 함불소 화합물층은 그 함불소 화합물의 가수 분해 축합체로 구성된다.

또, ASTM D 1894 에 준거하여 측정된 함불소 화합물층의 동마찰 계수는, 내찰상성의 점에서 0.2 이하가 바람직하고, 0.15 이하가 보다 바람직하다.

도 7 은 본 발명의 반사 방지 물품의 실시형태를 나타내는 단면도이다. 반사 방지 물품 (60) 은, 뿔체로 이루어지고 단면 형상이 삼각형인 복수의 볼록돌기 (62) 가, 가시광의 파장 이하의 소정의 피치 (Pp) 로 광투과성 기판 (10) 의 표면에 형성된 기판과；볼록돌기 (62) 의 2 개의 측면 및 이들에 끼워진 정수리부 (64) 와, 볼록돌기 (62) 사이의 홈 (66) 에 공극이 형성되도록 피복되는 무기 산화물층 (30) 과；무기 산화물층 (30) 의 전체면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층 (32) 을 갖는다. 도 7 은 복수의 볼록돌기 (62) 의 정수리부 (64) 를 잇는 단면에서 활단 (活斷) 된 도를 나타내고 있다.

그 실시형태의 반사 방지 물품 (60) 에 있어서, 볼록돌기 (62) 는 광투과성 기판 (10) 과 일체 또한 동일한 재료로 이루어져 있다.

Pp 는 가장 근접하는 볼록돌기끼리의 저면 중심 사이의 거리이다. Pp 는 가시광의 파장 이하로서, 50 ∼ 400 ㎚ 가 바람직하고, 100 ∼ 300 ㎚ 가 보다 바람직하다. Pp 가 400 ㎚ 이하이면, 가시광 파장 전역에서 저반사율을 나타낸다. 또, Pp 가 50 ㎚ 이상이면, 생산성이 우수하다.

볼록돌기의 높이 (Hp) 를 저변 (도 7 에서는 Pp 에 동등하다) 으로 나눈 값인 어스펙트비가 2 이하인 것이 바람직하다. 볼록돌기 1 개당 어스펙트비 또는 높이가 지나치게 낮은 경우, 단파장측 (청색) 의 광을 반사하는 경우가 있기 때문에, 어스펙트비는 0.8 이상이 바람직하다.

볼록돌기 (62) 의 정수리부 (64) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (볼록돌기 (62) 의 높이 방향) (Ha) 는 전술한 바와 같이 30 ㎚ 이상이다. 또, 볼록돌기 (62) 의 정수리부 (64) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Ha) 와 볼록돌기 (62) 의 정수리부 (64) 를 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 는, 전술한 바와 같이 1.0 이하이다.

볼록돌기 (62) 의 측면을 피복하는 무기 산화물층 (30) 의 두께 (Da) (볼록돌기 (62) 의 폭방향) 와 전술한 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 는, 전술한 바와 같이 0.25 이하인 것이 바람직하다.

Da 는, 전술한 바와 같이, 볼록돌기 (62) 의 높이 (Hp) 의 절반 높이 (Hp/2) 의 위치에 있어서, 측면에 피복되어 있는 무기 산화물층의 폭방향의 두께이다.

볼록돌기 (62) 의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층 (30) 을 피복하는 함불소 화합물층 (32) 의 두께 (볼록돌기 (62) 의 높이 방향) (Hf) 는 1 ∼ 30 ㎚ 가 바람직하고, 1 ∼ 20 ㎚ 가 보다 바람직하다. Hf 가 1 ㎚ 이상이면, 내찰상성이 충분히 높아진다. Hf 가 30 ㎚ 이하이면, 균일하고, 또한 박막의 함불소 화합물층 (32) 을 형성하기 쉽다.

＜반사 방지 물품의 제조 방법＞

광투과성 기판의 제조 방법으로는, 임프린트법 (광 임프린트법, 열 임프린트법), 리소그래피법 등을 들 수 있으며, 볼록돌기를 양호한 생산성으로 형성할 수 있는 점 및 광투과성 기판을 대면적화할 수 있는 점에서, 임프린트법이 바람직하고, 볼록돌기를 보다 양호한 생산성으로 형성할 수 있는 점 및 몰드의 홈을 양호한 정밀도로 전사할 수 있는 점에서, 광 임프린트법이 특히 바람직하다. 임프린트법에 사용되는 몰드, 기재 등은, 와이어 그리드형 편광자에 있어서 예시한 것을 동일하게 사용할 수 있다.

무기 산화물층 및 함불소 화합물층의 형성은, 와이어 그리드형 편광자를 제조하는 방법 (α) 에 있어서의 공정 (II) ∼ (III) 과 동일하게 실시하면 된다.

＜작용 효과＞

본 발명의 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등의 미세 구조 성형체에 있어서는, 적어도 볼록부의 정수리부를 피복하는 무기 산화물층을 갖고, 볼록부의 정수리부에 피복된 무기 산화물층은, 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이다. 또, 적어도 무기 산화물층의 표면에는, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성되고, 표면의 동마찰 계수를 낮게 억제하는 함불소 화합물층이 형성되어 있다. 그 때문에, 본 발명의 미세 구조 성형체는 우수한 내찰상성을 갖는다.

＜액정 표시 장치＞

본 발명의 액정 표시 장치는 본 발명의 미세 구조 성형체를 갖는다.

본 발명의 액정 표시 장치는, 예를 들어, 1 쌍의 기판 사이에 액정층을 협지한 액정 패널과, 백라이트 유닛과, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자를 갖는다. 또, 본 발명의 액정 표시 장치는, 예를 들어 액정 패널의 표면에 본 발명의 반사 방지 물품을 갖는다.

본 발명의 와이어 그리드형 편광자는 액정 패널과 백라이트 유닛 사이에 배치되는 것이 바람직하고, 액정 패널의 한 쌍의 기판 중 백라이트 유닛측의 기판과 일체화되어 있어도 되고, 액정 패널의 한 쌍의 기판 중 백라이트 유닛측의 기판의 액정층 측, 즉 액정 패널의 내부에 배치되어 있어도 된다.

와이어 그리드형 편광자를 갖는 본 발명의 액정 표시 장치는, 박형화의 점에서, 본 발명의 와이어 그리드형 편광자가 배치된 측과는 반대측의 액정 패널의 표면에 흡수형 편광자를 갖는 것이 바람직하다.

도 6 은 본 발명의 액정 표시 장치의 일례를 나타내는 단면도이다. 액정 표시 장치 (40) 는, 1 쌍의 기판 (41), 기판 (42) 사이에 액정층 (43) 을 협지한 액정 패널 (44) 과, 백라이트 유닛 (45) 과, 금속 세선이 형성된 측의 면이 백라이트 유닛 (45) 측이 되고, 금속 세선이 형성되어 있지 않은 측의 면이 액정 표시 장치 (40) 의 시인측이 되도록 백라이트 유닛 (45) 측의 액정 패널 (44) 의 표면에 첩착 (貼着) 된 본 발명의 와이어 그리드형 편광자 (1) 와, 백라이트 유닛 (45) 측과는 반대측의 액정 패널 (44) 의 표면에 첩착된 흡수형 편광자 (46) 를 갖는다.

이상 설명한 본 발명의 와이어 그리드형 편광자를 갖는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 충분한 내찰상성 및 광학 특성을 갖는 본 발명의 와이어 그리드형 편광자를 갖기 때문에 충분한 휘도 및 콘트라스트를 갖는다.

또, 본 발명의 반사 방지 물품을 갖는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서는, 충분한 내찰상성 및 반사 방지 특성을 갖는 본 발명의 반사 방지 물품을 갖기 때문에, 어셈블리시의 물리적 접촉이나 인간의 손 등의 접촉에 대해 흠집이 잘 생기지 않고, 지문도 생기기 어렵기 때문에 반사 방지 특성이 지속되는 우수한 특성을 갖는다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

예 2, 3, 5, 6, 8, 9 는 실시예이고, 예 1, 4, 7, 10, 11 은 비교예이다.

(내찰상성 a)

와이어 그리드형 편광자를 왕복식 마모 시험기 (케이엔티사 제조) 에 세트하였다. 직경 10 ㎜ 의 원기둥상의 금속제 봉의 선단에 에탄올로 적신 플란넬 천 (300 번) 을 감은 것으로, 하중：50 g, 100 g 또는 500 g, 속도：140 ㎝/min 의 조건으로, 와이어 그리드형 편광자의 금속 세선이 형성된 측의 표면을 20 회, 50 회 또는 200 회 문질렀다. 시험 후의 와이어 그리드형 편광자에 대해, 시판 편광판과 크로스 니콜하, 헤이즈 미터 (토요 정기사 제조, HAZE－GARDII) 로 전광선 투과율을 측정하고, 광누설 (Δt) 을 구했다.

(내찰상성 b)

반사 방지 물품을 왕복식 마모 시험기 (케이엔티사 제조) 에 세트하였다. 직경 10 ㎜ 의 원기둥상의 금속제 봉의 선단에 플란넬 천 (300 번) 을 감은 것으로, 하중：500 g, 속도：140 ㎝/min 의 조건으로, 반사 방지 물품의 볼록돌기가 형성된 측의 표면을 20 회 또는 50 회 문질렀다. 시험 전후의 반사 방지 물품에 대해, 헤이즈 미터 (토요 정기사 제조, HAZE－GARDII) 로 헤이즈값을 측정하고, 그 차 (ΔHaze) 를 얻었다.

(동마찰 계수)

와이어 그리드형 편광자와 동일한 적층 구조를 갖고, 또한 미세 구조를 갖지 않는 평활한 경화막을 표면성 시험기 (신토 과학 공업사 제조, HEIDON－14S) 에 세트하였다. 평면 압자를 사용하여, 수직 하중：200 g, 미끄러짐 속도：100 ㎜/min 의 조건으로, 평활 표면에 대해 마찰 저항 시험을 실시하고, ASTM D 1894 에 준거하여 동마찰 계수를 구했다.

(광경화성 수지 조성물의 조제)

교반기 및 냉각관을 장착한 300 ㎖ 의 4 구 플라스크에,

단량체 1 (신나카무라 화학 공업사 제조, NK 에스테르 A-DPH, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트) 의 60 g,

단량체 2 (신나카무라 화학 공업사 제조, NK 에스테르 A-NPG, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트) 의 40 g,

광중합 개시제 1 (치바 스페셜리티 케미컬즈사 제조, IRGACURE 907) 의 4.0 g,

을 넣었다. 플라스크 내를 상온 및 차광으로 한 상태로 1 시간 교반하여 균일화하고, 점도가 140 mPa·s 인 광경화성 수지 조성물을 얻었다.

[예 1]

도 2 에 나타내는 같은 와이어 그리드형 편광자 (2) 를 하기 순서로 제조하였다.

(공정 (I'))

고투과 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (토요보사 제조, 코스모샤인 A4300, 100 ㎜×100 ㎜×두께 100 ㎛) 의 표면에, 광경화성 수지 조성물을 스핀 코트법에 의해 도포하고, 두께 약 5 ㎛ 의 광경화성 수지 조성물의 도막을 형성하였다.

이어서, 도막이 부착된 PET 필름을, 복수의 홈이 표면에 형성된 나노 임프린트용 몰드에, 광경화성 수지 조성물의 도막이 몰드의 홈에 접하도록, 고무 롤을 사용하여 25 ℃ 에서 가압하였다.

그 상태를 유지한 상태로, PET 필름측으로부터 고압 수은등 (주파수：1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주 파장광：255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에 있어서의 조사 에너지：1000 mJ) 의 광을 15 초간 조사하여 광경화성 수지 조성물을 경화시킨 후, 나노 임프린트용 몰드를 천천히 분리하고, 광투과성 기판 (10) 의 편면에, 나노 임프린트용 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록조 기부 (12) 가 형성된 기판 (Pp：140 ㎚, Dp：70 ㎚, Hp：160 ㎚) 을 제조하였다.

기판의 볼록조 기부 (12) 상에 사방 증착법으로 알루미늄을 증착시켜 금속 세선 (20) (Hm：100 ㎚, Dm：70 ㎚) 을 형성하였다.

(공정 (II))

로드락 기구를 구비한 인라인형 스퍼터 장치 (닛신 정기사 제조) 에 타겟으로서 산화규소를 부착하였다. 스퍼터 장치 내에, 금속 세선 (20) 이 형성된 기판을 세트하고, 금속 세선 (20) 측의 표면에 대해 수직 방향으로부터 산화규소를 증착시켜, 산화규소로 이루어지는 무기 산화물층 (30) 을 형성하였다.

단면의 TEM 이미지로부터 구한 각 치수 (5 개소의 평균값) 는 Da：6.0 ㎚, Ha：22.0 ㎚, Dat：58.0 ㎚ 였다.

(공정 (III))

가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기 (탄소-탄소 원자 사이에 에테르성 산소 원자를 갖는다) 를 갖는 함불소 화합물 (다이킨 공업사 제조, 오프툴 DSX) 을, 불소계 용매 (아사히 가라스사 제조, CT－Solv. 100, 화학식：C₆F₁₃OCH₃) 에 희석시킨 용액 (농도：0.1 질량％) 에, 금속 세선 (20) 및 무기 산화물층 (30) 이 형성된 기판을 침지시키고, 끌어올린 후, 즉시 불소계 용매 (아사히 가라스사 제조, CT－Solv. 100, 화학식：C₆F₁₃OCH₃) 로 린스하였다. 60 ℃, 90 ％RH 의 항온 항습조 중에 1 시간 두고, 무기 산화물층 (30) 의 표면에 함불소 화합물층 (32) (Df 및 Hf：2 ㎚) 을 형성하고, 와이어 그리드형 편광자 (2) 를 얻었다.

얻어진 와이어 그리드형 편광자 (2) 에 대해, 내찰상성 a 의 평가를 실시하였다. 또, 동일 적층 구조의 평활 경화막에 대해 동마찰 계수의 측정을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[예 2, 3, 5, 6]

공정 (I') 에서 제조하는 기판의 각 치수 Pp, Dp, Hp 를 표 1 에 기재된 값으로 한 점, 공정 (II) 에 있어서의 증착 시간 (스퍼터 처리 시간) 을 변경하고, 표 1 에 기재된 각 치수 (Ha, Da, Dat) 를 갖는 무기 산화물층 (30) 을 형성한 점 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자 (2) 를 얻었다.

얻어진 와이어 그리드형 편광자 (2) 에 대해 내찰상성 a 의 평가를 실시하였다. 또, 동일 적층 구조의 평활 경화막에 대해 동마찰 계수의 측정을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[예 4]

공정 (III) 을 실시하지 않는 것 이외에는, 예 3 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.

함불소 화합물층 (32) 을 갖지 않는 와이어 그리드형 편광자에 대해 내찰상성 I 의 평가를 실시하였다. 또, 동일 적층 구조의 평활 경화막에 대해 동마찰 계수의 측정을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[예 7]

공정 (II) 및 공정 (III) 을 실시하지 않는 것 이외에는, 예 1 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자를 얻었다.

무기 산화물층 (30) 및 함불소 화합물층 (32) 을 갖지 않는 와이어 그리드형 편광자에 대해 내찰상성 a 의 평가를 실시하였다. 또, 동일 적층 구조의 평활 경화막에 대해 동마찰 계수의 측정을 실시하였다. 결과를 표 1 에 나타낸다.

[예 8]

공정 (I') 에서 제조하는 기판의 각 치수 Pp, Dp, Hp 를 표 1 에 기재된 값으로 한 것 이외에는, 예 3 과 동일하게 하여 와이어 그리드형 편광자 (2) 를 얻었다.

표 1 에 나타내는 바와 같이, 무기 산화물층의 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인 예 2, 3, 5, 6, 8 은, 500 g×200 회의 고하중 조건에서도, 관찰된 광누설 (Δt) 은 작고, 내찰상성이 우수하였다. 또, 특히 두께 (Ha) 가 40 ㎚ 이상이 되면, 급격하게 광누설 (Δt) 이 억제되는 것을 알 수 있었다.

이에 반해, 두께 (Ha) 가 작은 예 1, 함불소 화합물층 (32) 이 없는 예 4, 무기 산화물층 (30) 및 함불소 화합물층 (32) 이 없는 예 7 에서는, 큰 광누설 (Δt) 이 관찰되었다.

또, 특히 예 8 은, Hp 가 다른 예에 비해 커, 그 때문이라고 생각되지만, 무기 산화물층이 볼록조 (볼록부) 의 측면에는 그다지 형성되지 않아, 두께 (Da) 및 비 (Da/Dat) 가 작았다. 그러나, 광누설 (Δt) 은 매우 낮고, 충분한 내찰상성을 구비하고 있었다. 이로부터, 무기 산화물층이 적어도 볼록조 (볼록부) 의 정수리부에 피복되어 있어, 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하이면, 충분한 내찰상성이 발휘되는 것이 이해되었다.

[예 9]

도 7 에 나타내는 같은 반사 방지 구조체 (60) 를 하기 순서로 제조하였다.

고투과 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET) 필름 (토요보사 제조, 코스모샤인 A4300, 100 ㎜×100 ㎜×두께 100 ㎛) 의 표면에, 광경화성 수지 조성물을 스핀 코트법에 의해 도포하여, 두께 약 5 ㎛ 의 광경화성 수지 조성물의 도막을 형성하였다.

이어서, 도막이 부착된 PET 필름을, 복수의 홈 (원뿔 형상) 이, 그 원뿔의 저면이 육방 세밀 구조를 이루도록, 표면에 형성된 나노 임프린트용 몰드에, 광경화성 수지 조성물의 도막이 몰드의 홈에 접하도록, 고무 롤을 사용하여 25 ℃ 에서 가압하였다.

그 상태를 유지한 상태로, PET 필름측으로부터 고압 수은등 (주파수：1.5 ㎑ ∼ 2.0 ㎑, 주 파장광：255 ㎚, 315 ㎚ 및 365 ㎚, 365 ㎚ 에 있어서의 조사 에너지：1000 mJ) 의 광을 15 초간 조사하여, 광경화성 수지 조성물을 경화시킨 후, 나노 임프린트용 몰드를 천천히 분리하고, 광투과성 기판 (10) 의 편면에, 나노 임프린트용 몰드의 홈에 대응하는 복수의 볼록돌기 (62) 가 형성된 기판 (피치：300 ㎚, 볼록돌기의 높이：188.9 ㎚) 을 제조하였다.

로드락 기구를 구비한 인라인형 스퍼터 장치 (닛신 정기사 제조) 에 타겟으로서 산화규소를 부착하였다. 스퍼터 장치 내에, 볼록돌기 (62) 가 형성된 기판을 세트하고, 볼록돌기 (62) 측의 표면에 대해 수직 방향으로부터 산화규소를 증착시켜, 산화규소로 이루어지는 무기 산화물층 (30) 을 형성하였다.

단면의 TEM 이미지로부터 구한 각 치수 (5 지점의 평균값) 는 Da：33.3 ㎚, Ha：100.0 ㎚, Dat：200.0 ㎚ 였다.

가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기 (탄소-탄소 원자 사이에 에테르성 산소 원자를 갖는다) 를 갖는 함불소 화합물 (다이킨 공업사 제조, 오프툴 DSX) 을, 불소계 용매 (아사히 가라스사 제조, CT－Solv. 100, 화학식：C₆F₁₃OCH₃) 에 희석시킨 용액 (농도：0.1 질량％) 에, 볼록돌기 및 무기 산화물층이 형성된 기판을 침지시키고, 끌어올린 후, 즉시 불소계 용매 (아사히 가라스사 제조, CT－Solv. 100, 화학식：C₆F₁₃OCH₃) 로 린스하였다. 60 ℃, 90 ％RH 의 항온 항습조 중에 1 시간 두고, 무기 산화물층 (30) 의 표면에 함불소 화합물층 (32) (Df 및 Hf：2 ㎚) 을 형성하여, 반사 방지 구조체 (60) 를 얻었다.

얻어진 반사 방지 구조체 (60) 에 대해 내찰상성 b 의 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

[예 10, 11]

증착 시간 (스퍼터 처리 시간) 을 변경하고, 표 2 에 기재된 각 치수 (Ha, Da, Dat) 를 갖는 무기 산화물층을 형성한 점 이외에는, 예 9 와 동일하게 하여 반사 방지 구조체를 얻었다.

얻어진 반사 방지 구조체에 대해 내찰상성 b 의 평가를 실시하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 무기 산화물층의 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인 예 9 는, ΔHaze 는 1 이하로 작고, 내찰상성이 우수하였다.

이에 반해, 두께 (Ha) 가 작은 예 10 에서는, 찰상 횟수 50 회로, ΔHaze 가 1 보다 커졌다. 또, 함불소 화합물층이 없는 예 11 에서는, 찰상 횟수 20 회 및 50 회로, ΔHaze 가 1 보다 커졌다.

산업상 이용가능성

본 발명의 미세 구조 성형체는, 와이어 그리드형 편광자, 반사 방지 물품 등으로서, 액정 표시 장치, 리어 프로젝션 텔레비전, 프론트 프로젝터 등의 화상 표시 장치에 사용할 수 있다. 또, 본 발명의 미세 구조 성형체는 나노 임프린트용 몰드로서 사용할 수 있다.

또한, 2011년 2월 22일에 출원된 일본 특허 출원 2011－035641호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하고, 본 발명의 명세서의 개시로서 받아들이는 것이다.

1 : 와이어 그리드형 편광자
2 : 와이어 그리드형 편광자
3 : 와이어 그리드형 편광자
10 : 광투과성 기판
20 : 금속 세선
30 : 무기 산화물층
32 : 함불소 화합물층
40 : 액정 표시 장치
44 : 액정 패널
45 : 백라이트 유닛
50 : 볼록조
60 : 반사 방지 물품
62 : 볼록돌기

Claims

적어도 일방의 면에 가시광의 파장 이하의 피치로 볼록부가 형성된 기판과,
상기 볼록부의 적어도 정수리부를 피복하는 무기 산화물층과,
적어도 상기 무기 산화물층의 표면을, 무기 산화물에 대해 반응성을 갖는 기를 갖는 함불소 화합물로 처리하여 형성된 함불소 화합물층을 갖고,
상기 볼록부의 정수리부에 피복된 상기 무기 산화물층은 두께 (Ha) 가 30 ㎚ 이상이고, 또한, 그 두께 (Ha) 와 폭 (Dat) 의 비 (Ha/Dat) 가 1.0 이하인, 미세 구조 성형체.
제 1 항에 있어서,
상기 무기 산화물층이 상기 볼록부의 측면의 적어도 일부를 피복하고, 그 측면에 피복된 상기 무기 산화물층의 폭방향의 두께 (Da) 와 상기 폭 (Dat) 의 비 (Da/Dat) 가 0.25 이하인, 미세 구조 성형체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 함불소 화합물층은 두께 Hf 가 1 ∼ 30 ㎚ 인, 미세 구조 성형체.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 함불소 화합물은 가수 분해성 실릴기 및 플루오로알킬기 (탄소-탄소 원자 사이에 에테르성 산소 원자를 갖고 있어도 된다) 를 갖는, 미세 구조 성형체.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조 성형체로 이루어지는 와이어 그리드형 편광자로서, 상기 볼록부가 서로 평행하게 형성된 볼록조임과 함께, 상기 볼록조의 적어도 정수리부는 금속층으로 이루어지고, 서로 이간된 복수의 금속 세선이 형성되어 있는, 와이어 그리드형 편광자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조 성형체로 이루어지는, 반사 방지 물품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조 성형체로 이루어지는 반사 방지 물품으로서,
상기 기판이 모스 아이 구조를 갖는, 반사 방지 물품.
제 7 항에 있어서,
상기 기판이 광투과성 기판인, 반사 방지 물품.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 미세 구조 성형체를 갖는, 액정 표시 장치.
1 쌍의 기판 사이에 액정층을 협지한 액정 패널과,
백라이트 유닛과,
제 5 항에 기재된 와이어 그리드형 편광자
를 갖는, 액정 표시 장치.