TWI479206B - Wire grid type polarizing element and its manufacturing method - Google Patents

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TWI479206B
TWI479206B TW098123435A TW98123435A TWI479206B TW I479206 B TWI479206 B TW I479206B TW 098123435 A TW098123435 A TW 098123435A TW 98123435 A TW98123435 A TW 98123435A TW I479206 B TWI479206 B TW I479206B
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Kosuke Takayama
Hiromi Sakurai
Eiji Shidoji
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Description

線柵型偏光元件及其製造方法 技術領域
本發明係有關於一種線柵型偏光元件及其製造方法。
 背景技術
液晶顯示裝置、背投式投影電視、前投式投影機等影像顯示裝置所使用的在可見光區域顯示出偏光分離能力的偏光元件(亦稱為偏光分離元件)包括：吸收型偏光元件及反射型偏光元件。
吸收型偏光元件係可使例如碘等二色性色素(dichroism pigment)定向於樹脂薄膜中的偏光元件。可是，由於吸收型偏光元件會吸收一邊的偏光，故光的利用效率很低。
另一方面，由於反射型偏光元件會使未射入偏光元件並反射的光再次射入偏光元件，故可提高光的利用效率。因此，以液晶顯示裝置等的高亮度化為目的，對反射型偏光元件的要求業已提高。
反射型偏光元件包括：由雙折射樹脂積層體所構成之直線偏光元件、由膽固醇型液晶所構成之圓偏光元件、線柵型偏光元件。
可是，直線偏光元件及圓偏光元件的偏光分離能力很低。因此，顯示出高偏光分離能力的線柵型偏光元件正備受注目。
線柵型偏光元件具有在透光性基板上互相平行地配置排列有多數金屬細線的構造。金屬細線的間距遠短於入射光之波長時，入射光當中，具有與金屬細線垂直之電場向量的成分(即，p偏光)會透射，而具有與金屬細線平行之電場向量的成分(即，s偏光)則會反射。
在可見光區域顯示出偏光分離能力的線柵型偏光元件已知有下述者。
(1)在透光性基板上以預定間距形成有金屬細線的線柵型偏光元件(專利文獻1)。
(2)以預定間距形成於透光性基板之表面的多數凸條之上面或側面，被由金屬或金屬化合物所構成之材料膜覆蓋而構成金屬細線的線柵型偏光元件(專利文獻2)。
可是，(1)、(2)之線柵型偏光元件的偏光分離能力仍不夠充分。
又，改善了亮處對比的線柵型偏光元件已知有下述者。
(3)在透光性基板上以預定間距形成有金屬細線及低反射率構件(SiO2 等)的線柵型偏光元件(專利文獻3)。
可是，(3)之線柵型偏光元件在短波長區域的透射率不夠充分。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：特開2005-070456號公報
專利文獻2：特開2006-003447號公報
專利文獻3：特開2008-046637號公報
 發明揭示
本發明提供一種在可見光區域中顯示出高偏光分離能力，且短波長區域之透射率提高的線柵型偏光元件、及一種可輕易製造該線柵型偏光元件的方法。
本發明之線柵型偏光元件之特徵在於包含有：透光性基板，係表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條者；基底層，係由金屬氧化物所構成者，存在於前述凸條之至少頂部；及金屬細線，係由金屬層所構成者，存在於前述基底層之表面上，且存在於凸條之至少頂部。
前述金屬層更可存在於凸條側面之至少一部分。又，金屬層更可存在於凸條側面之全面。
前述基底層更可存在於凸條側面之全面。又，基底層更可存在於凸條間之透光性基板表面。
前述金屬氧化物宜為SiO2 或TiO2 。
前述基底層於凸條之頂部上的高度宜為1~20nm。
前述金屬層於凸條之頂部上的高度宜為30nm以上。
此外，金屬細線的間距(Pa)宜為50~200nm，且，金屬細線的寬度(Da)與間距(Pa)的比(Da/Pa)宜為0.1~0.6。
本發明之線柵型偏光元件的製造方法的特徵在於：在表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條的透光性基板之凸條之至少頂部蒸鍍金屬氧化物來形成由金屬氧化物 所構成之基底層，接著，在前述基底層之表面上，且在凸條之至少頂部蒸鍍金屬來形成金屬層，而作成金屬細線。
前述基底層宜藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法，形成於凸條之至少頂部。
又，前述基底層宜形成於凸條之全表面及凸條間之透光性基板表面，此時，藉由濺鍍法來形成基底層係為更佳。
前述金屬層宜形成於凸條側面之至少一部分及凸條之頂部。此外，金屬層宜形成於凸條側面之全面及凸條之頂部。
又，前述金屬層宜藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法來形成。
前述金屬層係藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法來形成時，宜藉由下述條件來形成。
(A)從對凸條之長度方向大略垂直，且對凸條之高度方向形成角度θR 的方向來蒸鍍金屬。
(B)從對凸條之長度方向大略垂直，且於前述角度θR 之相反側對凸條之高度方向形成角度θL 的方向來蒸鍍金屬。
(C)交互進行依前述條件(A)之蒸鍍及依前述條件(B)之蒸鍍，且，依前述條件(A)之蒸鍍進行m次(惟，m為1以上)，依前述條件(B)之蒸鍍進行n次(惟，n為1以上)，合計(m+n)為3次以上。
(D)依前述條件(A)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(IV)，且，依前述條件(B)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(V)。
15°≦θR ≦45°………(IV)
15°≦θL ≦45°………(V)
(E)前述m為2以上時，第i次(惟，i=2~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(VI)，且，前述n為2以上時，第j次(惟，j=2~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(VII)。
θR i ≦θR (i-1) ………(VI)
θL j ≦θL (j-1) ………(VII)
本發明之線柵型偏光元件可在可見光區域中顯示出高偏光分離能力，且短波長區域之透射率提高。
根據本發明之線柵型偏光元件的方法，可輕易製造出在可見光區域中顯示出高偏光分離能力，且短波長區域之透射率提高的線柵型偏光元件。
圖式簡單說明
第1圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第1實施形態的立體圖。
第2圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第2實施形態的立體圖。
第3圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第3實施形態的立體圖。
第4圖係顯示透光性基板之一例的立體圖。
 實施發明之最佳形態 <線柵型偏光元件>
本發明之線柵型偏光元件係具有：透光性基板、基底層及金屬細線者，該透光性基板係表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條者，且該基底層係由金屬氧化物所構成者，存在於凸條之至少頂部，而該金屬細線係由金屬層所構成者，存在於基底層之表面上，且存在於凸條之至少頂部。存在於凸條之至少頂部的金屬層由於係作成朝凸條之長度方向延伸的線狀，故相當於構成線柵型偏光元件的金屬細線。
另外，本發明中的凸條、基底層及金屬層的各尺寸係指，在線柵型偏光元件之截面的掃描式電子顯微鏡像或穿透式電子顯微鏡像中測出者。
(透光性基板)
透光性基板係在線柵型偏光元件的使用波長範圍中，具有透光性的基板。透光性係指令光透射之意，使用波長範圍具體而言係400nm~800nm的範圍。
在本發明中，凸條係指自透光性基板之表面直立，且該直立物係朝一方向延伸的部分。凸條係與透光性基板之表面呈一體，且可由與透光性基板之表面部分相同的材料所構成，亦可由與透光性基板之表面部分相異的透光性材料所構成。凸條係以與透光性基板之表面呈一體，且由與透光性基板之表面部分相同的材料所構成為佳，且宜為透過形成透光性基板之至少表面部分所形成的凸條。
凸條的垂直於其長度方向及透光性基板之主表面的方向之截面形狀在跨長度方向上大致一定，且在複數凸條中，該等之截面形狀亦全都大致一定為佳。前述截面形狀宜為自透光性基板之表面朝高度方向保持大致一定之寬度而直立的形狀，或宜為自透光性基板之表面朝高度方向一面減少寬度一面直立的形狀。亦可為自透光性基板之表面朝高度方向具有大致一定之寬度而直立，然後，一面減少寬度一面直立的形狀。具體的截面形狀可舉例如：矩形、梯形、三角形、半圓形、半橢圓形、矩形上部形成半圓形的形狀等。
在本發明中，凸條之頂部係指前述截面形狀之最高部分在長度方向上連續的部分。凸條之頂部可為面亦可為線。例如，截面形狀為矩形或梯形時，頂部會形成面，截面形狀為三角形或半圓形時，頂部會形成線。在本發明中，將凸條之頂部以外的表面稱為(凸條之)側面。另外，鄰接的2個凸狀間的面(由鄰接的2個凸條所形成的槽之底面)不被視為凸條之表面，而是視為(凸條間之)透光性基板表面。
透光性基板的原料或材料可舉例如：光硬化樹脂、熱可塑性樹脂、玻璃等，就可藉由後述之壓印法來形成凸條的觀點來看，係以光硬化樹脂或熱可塑性樹脂為佳，就可藉由光壓印法來形成凸條的觀點、以及耐熱性與耐久性優異的觀點來看，特別係以光硬化樹脂為佳。就生產性的觀點來看，光硬化樹脂宜為將得以藉由光自由基聚合進行光硬化的光硬化性組成物予以光硬化而可製得的光硬化樹脂。
光硬化性組成物宜為光硬化後之硬化膜的對水之接觸角成為90°以上者。該硬化膜的對水之接觸角若為90°以上，則藉由光壓印法來形成凸條時，與模具的脫模性會變好，且可高精確性轉印，所製得之線柵型偏光元件可充分發揮目標性能。又，即使該接觸角很高，亦不會對基底層的附著造成阻礙。
在具有凸條的區域中，透光性基板的厚度(含凸條高度)係以0.5~1000μm為佳，且以1~40μm為較佳。又，在具有凸條的區域中，去掉凸條高度的透光性基板的厚度係以0.3μm以上為佳，且以0.5μm以上為較佳。具有凸條的區域以外的透光性基板的厚度宜為與前述具有凸條的區域中的透光性基板的厚度(含凸條高度)幾乎相同的厚度，即0.5~1000μm，且以1~40μm為較佳。
凸條高度係以30~500nm為佳，且以50~300nm為較佳。藉由令該高度為30nm以上，對凸條之表面的基底層之選擇性形成將變得容易。藉由令該高度為500nm以下，線柵型偏光元件的偏光度之入射角相依性(incidence angle dependence)將會變小。又，就藉由蒸鍍易於形成金屬層的觀點來看，凸條高度特別是以80~270nm為佳。
(基底層)
基底層係由金屬氧化物所構成的層。由於金屬層必須存在於基底層的表面上，故基底層係存在於凸條之至少頂部，此外，金屬層除了凸條之頂部以外更存在於凸條之側面時，基底層亦存在於存在有該金屬層的側面。又，基底層亦可存在於不存在金屬層的凸條之側面，還可存在於凸條間之透光性基板之表面。基底層宜存在於凸條之全面，且以更存在於凸條之全面與凸條間之透光性基板之表面為較佳。即，基底層存在於存在有凸條的透光性基板表面之全面係為較佳。
金屬氧化物可舉例如：SiO2 、Al2 O3 、TiO2 、ZrO2 、SnO2 等。尤其，就線柵型偏光元件可在短波長區域顯示出高透射率的觀點來看，特別係以SiO2 或TiO2 為佳。又，由Al2 O3 、TiO2 、ZrO2 等高折射率材料構成基底層時，在未受到金屬層覆蓋的基底層之表面與空氣或透光性基板材料的界面的折射率差會變大，可更進一步提高短波長區域的透射率。
基底層之厚度可為實質上均勻之厚度，亦可部分具有相異的厚度。例如，凸條之頂部、凸條之側面及凸條間之透光性基板之表面的厚度分別可有所不同。例如，可令凸條之頂部的基底層厚度比其他表面的基底層厚度厚。另外，基底層於凸條之頂部上的厚度稱為凸條之高度方向的厚度，以下，亦有將基底層於凸條之頂部上的厚度稱為高度的情形。
基底層於凸條之頂部上的高度(凸條之高度方向的厚度)宜為1~20nm，且特別係以2~15nm為佳。該高度若為1nm以上，則會提高金屬細線的膜質，而提高線柵型偏光元件的p偏光透射率。該高度若為20nm以下，則可抑制與透光性基板之干涉所造成的波長分散，而提高線柵型偏光元件的p偏光透射率。基底層於凸條之側面上的厚度通常係為與基底層於凸條之頂部上的高度相同的厚度或為該高度以下的厚度。基底層於凸條之側面上的厚度可從頂部朝下方慢慢變薄。凸條之頂部以外的基底層之厚度與凸條之頂部的基底層之高度相同或為該高度以下，以不管何處均具有幾乎均勻之厚度為較佳，且其厚度宜為1nm以上。
基底層宜藉由蒸鍍法來形成。蒸鍍法可舉物理蒸鍍法(PVD)或化學蒸鍍法(CVD)，其中係以真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法等蒸鍍法為佳。尤其，係以真空蒸鍍法或濺鍍法為佳。真空蒸鍍法可輕易控制附著之微粒子對透光性基板的射入方向，而容易進行後述之斜向蒸鍍法。另一方面，濺鍍法可輕易令微粒子的射入方向隨機化，適合作為在具有凹凸之表面上形成均勻厚度之薄膜的方法。因此，僅在凸條之頂部或在凸條之頂部與側面選擇性形成基底層時，宜使用真空蒸鍍法，在存在有凸條的透光性基板表面之全面形成基底層時，宜使用濺鍍法。另外，濺鍍法亦可使用反應濺鍍法(例如，使用金屬靶材，在含氧氣體中進行濺鍍來形成金屬氧化物層等方法)。又，濺鍍法當中，尤其是使用高真空環境的濺鍍法(例如，磁控濺鍍法等)可較輕易地控制射入方向，故亦可取代前述真空蒸鍍法使用在基底層之形成。另外，以下說明中，只要未特別提及，濺鍍法均係指通用的直流濺鍍法或高頻濺鍍法。
濺鍍法等生成高能量微粒子且使該微粒子附著於凸條之表面的方法中，會有凸條之表面因高能量微粒子之衝突而受到侵蝕的情形。例如，截面形狀為矩形的凸條中，會有其角部受到侵蝕而變圓的情形。此外，還有凸條之寬度減少、凸條之高度減低等情形。尤其，凸條之材料為樹脂等較軟質的材料時，容易產生此種侵蝕。又，認為越是高能量微粒子之衝突很多的凸條之上部就越容易產生此種侵蝕。因此，藉由濺鍍法等來形成基底層的結果，會有凸條之形狀變成與形成基底層前的形狀不同的形狀的情形。可是，其形狀變化只要不是很極端的話都可容許。這是因為線柵型偏光元件基本上係藉由其金屬細線的寬度與間距來發揮其機能者，只要可形成具有預定寬度與間距的金屬細線，則透光性基板的凸條形狀對機能造成的影響就會很少的緣故。
(金屬細線)
本發明之線柵型偏光元件中，金屬細線係由凸條之表面上的金屬層所構成。金屬層存在於基底層之表面上，且存在於凸條之至少頂部。金屬層亦可存在於凸條之頂部與凸條之側面，此時，存在於凸條之頂部與凸條之側面的金屬層呈連續不間斷一事係為慣例。金屬層存在於側面時，可存在於一邊的側面，亦可存在於兩邊的側面。凸條之側面的金屬層可存在於較凸條之預定高度更為上方之處，亦可存在於側面之全面。金屬層雖未存在於凸條間之透光性基板表面，但金屬層存在於側面之全面時，側面的金屬層可稍微溢出至透光性基板之表面與凸條之側面接觸的部分(凸條的直立部)。
藉由令金屬層存在於凸條之頂部，可發揮線柵型偏光元件的機能。再加上，藉由令金屬層存在於凸條之側面，可吸收從透光性基板之內面(不存在金屬細線的主表面)射入的s偏光，令線柵型偏光元件對從內面側射入的光顯示出低s偏光反射率。此外，藉由令金屬層存在於側面之全面，可效率良好地反射從透光性基板之表面射入的s偏光，令線柵型偏光元件顯示出高偏光分離能力。
又，藉由令金屬層形成於基底層之表面，可抑制金屬材料在形成金屬層時因結晶化而生成微小金屬粒子。藉此，可減少起因於微小金屬粒子之存在所造成的光線吸收，而提高線柵型偏光元件的透射率。
金屬層於凸條之頂部上的高度(凸條之高度方向的厚度)宜為30nm以上。該高度若為30nm以上，則可抑制s偏光透射(尤其在短波長區域)，令線柵型偏光元件充分顯示出高偏光分離能力。金屬層於凸條之頂部上的高度若過高，則恐有產生繞射現象與金屬層之結晶化而令線柵型偏光元件的透射率降低之虞，又，由於會變得難以形成金屬層，故其上限宜為200nm。金屬層於凸條之頂部上的高度特別係以40~150nm為佳。
金屬層於凸條之側面上的厚度(自基底層之表面算起的厚度)通常係為與金屬層於凸條之頂部上的高度相同的厚度或為該高度以下的厚度。金屬層於凸條之側面上的厚度可從頂部朝下方慢慢變薄。
覆蓋凸條之側面的金屬層係以存在於凸條側面之面積的50%以上為佳，且以60%以上為較佳，並以70%以上為更佳，特別係以100%為最佳。覆蓋側面的金屬層面積變廣，可效率良好地吸收從線柵型偏光元件之內面側射入的s偏光，故可對從內面側射入的光顯示出更低的s偏光反射率。又，金屬層佔凸條側面之面積的100%時，可效率良好地反射從透光性基板之表面射入的s偏光，令線柵型偏光元件顯示出高偏光分離能力。
線柵型偏光元件的基本機能取決於金屬細線的寬度與間距(金屬細線之寬度方向的重複距離(repetition distance))。金屬細線的寬度(朝金屬細線之長度方向直線行進的方向的寬度)係從光的射入方向(與透光性基板之主表面垂直的方向)所見的金屬層的寬度，比起透光性基板之凸條的寬度會有較窄或較寬的情形。例如，凸條之頂部為平面時，可形成寬度比其頂部的寬度寬的金屬層，凸條之頂部為線狀時，可在其頂部與側面形成金屬層，作成具有寬度的金屬層。凸條之頂部為平面時，通常係以與其平面的寬度相同的寬度或比其平面的寬度稍微寬一點的寬度的金屬層為佳。另外，金屬細線的間距與凸條的間距相同。
以Da表示金屬細線的寬度，且以Pa表示間距時，Da與Pa的比(Da/Pa)係以0.1~0.6為佳，且以0.2~0.5為較佳。藉由令Da/Pa為0.1以上，可令線柵型偏光元件對從表面(形成有金屬細線的面)側射入的光顯示出更高的偏光度。藉由令Da/Pa為0.6以下，可令p偏光透射率變得更高。
間距(Pa)係以300nm以下為佳，且以50~200nm為較佳。藉由令Pa為300nm以下，可令線柵型偏光元件充分顯示出高反射率，以及在400nm附近的短波長區域中亦可充分顯示出高偏光分離能力。又，可抑制繞射所造成的著色現象(coloration phenomenon)。
金屬細線的寬度(Da)係以10~120nm為更佳，若進一步考量到經由蒸鍍來形成金屬層的容易性，則係以30~100nm為特佳。另外，含基底層的凸條的最大寬度宜與金屬細線的寬度(Da)相同或為該寬度(Da)以下。
金屬層的材料只要是具有充分導電性的金屬材料即可，但宜為除了導電性以外亦考量到耐腐蝕性等特性的材料。金屬材料可舉金屬單體、合金、含有摻雜物或預定量以下之雜質的金屬等。可舉例如：鋁、銀、鉻、鎂、鋁系合金、銀系合金等。又，亦可使用含碳等非金屬元素作為摻雜物等的金屬。就對可見光的反射率高、可見光的吸收少、且具有高導電率的觀點來看，宜為鋁、鋁系合金、銀、鉻、鎂，且特別係以鋁或鋁系合金為佳。
金屬層宜藉由蒸鍍法來形成。蒸鍍法可舉物理蒸鍍法(PVD)或化學蒸鍍法(CVD)，其中係以真空蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法等蒸鍍法為佳。金屬層之形成特別係以真空蒸鍍法為佳。真空蒸鍍法可輕易控制附著之微粒子對透光性基板的射入方向，而容易進行後述之斜向蒸鍍法。由於金屬層之形成係必須僅在凸條之頂部或在凸條之頂部與凸條之側面選擇性蒸鍍金屬來形成，故使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法係最理想的金屬層之形成方法。又，濺鍍法當中，尤其是使用高真空環境的濺鍍法(例如，磁控濺鍍法等)可較輕易地控制射入方向，故可使用在金屬層之形成。
(保護層)
由於金屬細線的寬度或厚度非常微細，故金屬細線即使稍微受損亦會影響線柵型偏光元件的性能。又，會有金屬細線的導電率因氧化等化學變化(生鏽等)而降低，令線柵型偏光元件的性能降低的情形。因此，為了抑制金屬細線的損傷及化學變化等，可用保護層覆蓋金屬細線。保護層並非只覆蓋金屬層之表面，此外，還可覆蓋露出的(即，其上面沒有金屬層)基底層之表面或露出的(即，其上面沒有基底層)透光性基板之表面。再者，亦可形成保護層來填補凸條間的槽，令存在有金屬細線的面呈平坦。
保護層的材料可舉例如：樹脂、金屬氧化物、玻璃等。只覆蓋金屬層的保護層的材料可為不具透光性的不透明材料，亦覆蓋其他表面的保護層的材料則使用得以形成透光性保護層的材料。即使材料本身的透光性低，但只要是層厚相當薄的保護層，則可作成透光性保護層。又，保護層的材料宜為耐熱性或化學耐久性高的材料。另外，亦可使金屬層之表面自然地或積極地產生化學變化而形成保護層。例如，使用鋁作為金屬層的材料時，會在空氣中氧化而在表面形成氧化鋁薄膜，該金屬氧化物薄膜可發揮作為金屬細線之保護層的機能。
保護層亦覆蓋基底層表面或透光性基板表面時，恐有使在保護層與該等表面之界面的p偏光反射減低之虞。因此，宜使保護層的折射率與基底層或透光性基板的折射率實質上呈一致。又，就可在整個寬頻帶得到高偏光分離能力的觀點來看，由折射率低的材料來構成係為較佳。
由於保護層係存在於線柵型偏光元件的最表面，故宜具有鉛筆硬度H以上的硬度，且宜亦具有防污性。又，可在保護層之表面設置防反射構造(例如，防反射膜等)。另外，亦可在透光性基板之內面設置硬質表面層或防反射構造。
<線柵型偏光元件的製造方法>
線柵型偏光元件可藉由下述方法，即，製作出表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條的透光性基板後，形成基底層，接著形成金屬層的方法來製造。
(透光性基板的製作)
透光性基板的製作方法可舉例如：壓印法(光壓印法、熱壓印法)、微影法等，就可高生產性地形成凸條的觀點以及可將透光性基板大面積化的觀點來看，係以壓印法為佳，且就可更高生產性地形成凸條的觀點以及可高精確性地轉印模具的槽的觀點來看，特別係以光壓印法為佳。
光壓印法係一種藉由例如電子束描繪與蝕刻的組合，來製作形成有互相平行且具預定間距之多數槽的模具，並將該模具的槽轉印於塗佈在任意基材之表面的光硬化性組成物，同時使該光硬化性組成物光硬化的方法。
經由光壓印法進行之透光性基板的製作，具體而言，宜經由下述步驟(i)~(iv)來進行。
(i)將光硬化性組成物塗佈於基材之表面的步驟。
(ii)令形成有互相平行且具預定間距之多數槽的模具按壓於光硬化性組成物，使槽接觸光硬化性組成物的步驟。
(iii)在令模具按壓於光硬化性組成物的狀態下，照射放射線(紫外線、電子束等)，使光硬化性組成物硬化，製作出具有對應模具之槽的多數凸條的透光性基板的步驟。
(iv)將模具從透光性基板分離的步驟。
另外，所製得之基材上的透光性基板可在與基材呈一體的狀態下進行後述之基底層及金屬層的形成。又，依需要可在金屬層形成後，將透光性基板與基材分離。此外，還可在將於基材上所製成之透光性基板從基材分離後，進行後述之基底層及金屬層的形成。
經由熱壓印法進行之透光性基板的製作，具體而言，宜經由下述步驟(i)~(iii)來進行。
(i)在基材之表面形成熱可塑性樹脂之被轉印膜的步驟，或製作熱可塑性樹脂之被轉印薄膜的步驟。
(ii)令形成有互相平行且具一定間距之多數槽的模具按壓於已加熱至熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)或熔點(Tm)以上的被轉印膜或被轉印薄膜，使槽接觸被轉印膜或被轉印薄膜，製作出具有對應模具之槽的多數凸條的透光性基板的步驟。
(iii)將透光性基板冷卻至低於Tg或Tm的溫度，然後將模具從透光性基板分離的步驟。
另外，所製得之基材上的透光性基板可在與基材呈一體的狀態下進行後述之基底層及金屬層的形成。又，依需要可在金屬層形成後，將透光性基板與基材分離。此外，還可在將於基材上所製成之透光性基板從基材分離後，進行後述之基底層及金屬層的形成。
(基底層及金屬層的形成)
本發明之線柵型偏光元件宜藉由下述方法來製造，即，在表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條的透光性基板的凸條之表面蒸鍍金屬氧化物以在該凸條之至少頂部形成由金屬氧化物所構成的基底層，接著，在前述基底層之表面上且在凸條之至少頂部蒸鍍金屬來形成金屬層而作成金屬細線。如前述，基底層宜藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法形成在凸條之至少頂部。又，在凸條之全表面及凸條間之透光性基板表面形成基底層時，宜藉由濺鍍法來形成基底層。金屬層係以形成在凸條側面之至少一部分及凸條之頂部為佳，且以形成在側面之全部及凸條之頂部為較佳。為了在此種特定表面選擇性形成金屬層，宜藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法來形成金屬層。
經由斜向蒸鍍法進行之基底層及金屬層的形成中，可藉由交互進行下述兩步驟，即，從對凸條之長度方向大略垂直，且對凸條之高度方向形成角度的方向進行蒸鍍的步驟、與從對凸條之長度方向大略垂直，且於前述角度之相反側對凸條之高度方向形成角度的方向進行蒸鍍的步驟各1次以上，來形成目的之基底層或金屬層。另外，本說明書中，「大略垂直」係指對凸條之長度方向與凸條之高度方向形成某角度的方向的形成角度在85~95度的範圍之意。
以經由斜向蒸鍍法進行之金屬層的形成為例，來進一步說明斜向蒸鍍法。金屬層之形成宜藉由下述條件來進行。該方法係一種適用於製造後述之第3實施形態的線柵型偏光元件時的方法。
(A)從對凸條之長度方向大略垂直，且對凸條之高度方向形成角度θR 的方向來蒸鍍金屬。
(B)從對凸條之長度方向大略垂直，且於前述角度θR 之相反側對凸條之高度方向形成角度θL 的方向來蒸鍍金屬。
(C)交互進行依前述條件(A)之蒸鍍及依前述條件(B)之蒸鍍，且，依前述條件(A)之蒸鍍進行m次(惟，m為1以上)，依前述條件(B)之蒸鍍進行n次(惟，n為1以上)，合計(m+n)為3次以上，以6次以下為佳，且以4~5次為更佳。
(D)依前述條件(A)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(IV)，且，依前述條件(B)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(V)。
15°≦θR ≦45°………(IV)
15°≦θL ≦45°………(V)
(E)前述m為2以上時，第i次(惟，i=2~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(VI)，且，前述n為2以上時，第j次(惟，j=2~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(VII)，
θR i ≦θR (i-1) ………(VI)
θL j ≦θL (j-1) ………(VII)
製造後述之第1或第2實施形態的線柵型偏光元件時，可藉由改變前述條件的蒸鍍方向之角度或蒸鍍次數，來同樣地形成金屬層。例如，在第1實施形態中，可令條件(D)的蒸鍍角度更小，在第2實施形態中，可令兩方向第1次的蒸鍍為更大的蒸鍍角度，且令第2次以後的蒸鍍角度與前述同樣為40°以下。
藉由斜向蒸鍍法來形成基底層時，基底層必須形成在與金屬層之形成範圍同等以上的範圍。為了在凸條之頂部或凸條間之透光性基板表面形成基底層，宜採用比15°更小的角度。採用斜向蒸鍍法時，即使蒸鍍角度很大，亦會產生某種程度的垂直方向之蒸鍍，故通常係以採用很大的蒸鍍角度為佳。因此，藉由斜向蒸鍍法來形成基底層時，角度θR 與角度θL 各採用比45°大的角度，其角度係以60°以上、小於90°為適當。其角度係以65~85°為佳，且以70~80°為較佳。另外，藉由斜向蒸鍍法來形成基底層時，前述(m+n)可為2，又，前述條件(D)的採用並非必要。
濺鍍法的蒸鍍方向是隨機的，形成基底層時，藉由採用濺鍍法，不論凹凸均可在透光性基板表面上形成厚度幾乎均勻的基底層。因此，藉由濺鍍法來進行基底層之形成係為更佳。
<各實施形態的線柵型偏光元件>
以下，利用圖式來說明本發明之線柵型偏光元件。以下的圖式為示意圖，實際的線柵型偏光元件並非如圖所示之具有理論性且理想性形狀者。例如，凸條等的形狀不完整、基底層或金屬層的厚度不均勻的情形並不少見。圖示之透光性基板之表面的凸條雖具有矩形的截面形狀，但如前述般，實際上製成的線柵型偏光元件中，頂部為圓形或寬度為上窄形狀的情形並不少見。
[第1實施形態]
第1圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第1實施形態的立體圖。線柵型偏光元件10包含有：透光性基板14，係表面形成有互相平行且具預定間距(Pp)之多數凸條12者；基底層22，係覆蓋該凸條12之上面16、及朝凸條12之長度方向延伸的2個側面之側面18與側面20的上緣部者；金屬層24，係由金屬材料所構成者，形成於基底層22之上面。金屬層24會朝凸條之長度方向延伸而構成金屬細線。以下，將凸條間之透光性基板表面稱為槽26。
Pp係凸條12之寬度Dp與形成於凸條12間的槽26之寬度的合計。Pp係以50~200nm為佳。
Dp與Pp的比(Dp/Pp)宜為0.1~0.55，且以0.25~0.45為佳。
又，就藉由蒸鍍易於形成金屬層的觀點來看，Dp係以30~80nm為佳。
凸條12之高度Hp係以50~300nm為佳。
透光性基板14之厚度Hs係以1~40μm為佳。
基底層22於凸條之頂部上的高度Hx係被覆凸條12之上面16的部分的基底層之厚度。Hx係以2~15nm為佳。
第1實施形態中的Dx1及Dx2係基底層22較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分之寬度，Da1及Da2係金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分之寬度。
金屬層24之寬度Da、凸條12之間距Pp及凸條12之寬度Dp係以滿足下式(5)為佳。
Da-Dp≦0.4×(Pp-Dp)………(5)
Da-Dp若為0.4×(Pp-Dp)以下，則可確保槽26的開口，而提高線柵型偏光元件10的p偏光透射率。
[第2實施形態]
第2圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第2實施形態的立體圖。柵型偏光元件10包含有：透光性基板14，係表面形成有互相平行且具預定間距(Pp)之多數凸條12者；基底層22，係覆蓋該凸條12之上面16、朝凸條12之長度方向延伸的2個側面之側面18與側面20的表面、及槽26之底面者；金屬層24，係形成於基底層22之上面者。
第2實施形態中，對於與第1實施形態之線柵型偏光元件10相同的構造，省略其說明。
第2實施形態中的Dx1及Dx2既是基底層22較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分之寬度，也是覆蓋凸條12之側面18或側面20的基底層22之厚度。
[第3實施形態]
第3圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第3實施形態的立體圖。線柵型偏光元件10包含有：透光性基板14，係表面形成有互相平行且具預定間距(Pp)之多數凸條12者；基底層22，係覆蓋該凸條12之上面16、朝凸條12之長度方向延伸的2個側面之側面18與側面20的表面、及槽26之底面者；金屬層24，係覆蓋該凸條12之上面16、側面18及側面20的基底層22表面者。
第3實施形態中，對於與第1實施形態或第2實施形態之柵型偏光元件10相同的構造，省略其說明。
第3實施形態中的Da1及Da2既是金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分之寬度，也是覆蓋凸條12之側面18或側面20的基底層22之表面上所形成的金屬層24之厚度。
覆蓋凸條12之側面18的金屬層24之寬度(從凸條12之上面16朝槽的深度方向之長度)Ha1、覆蓋凸條12之側面20的金屬層24之寬度(從凸條12之上面16朝槽的深度方向之長度)Ha2、及凸條12之高度Hp分別係以滿足下式(6-1)、(7-1)為佳，且以滿足下式(6-2)、(7-2)為較佳，並以滿足下式(6-3)、(7-3)為更佳。
Ha1≧0.5×Hp………(6-1)
Ha2≧0.5×Hp………(7-1)
Ha1≧0.6×Hp………(6-2)
Ha2≧0.6×Hp………(7-2)
Ha1=Hp………(6-3)
Ha2=Hp………(7-3)
若Ha1及Ha2各為Hp的50%以上，則覆蓋側面18的金屬層24及覆蓋側面20的金屬層24的面積會變廣，可效率良好地吸收從線柵型偏光元件10之內面側射入的s偏光，故可對從內面側射入的光顯示出更低的s偏光反射率。Ha1及Ha2相同於Hp時，可效率良好地反射從透光性基板10之表面側射入的s偏光，令線柵型偏光元件10顯示出高偏光分離能力。
另外，凸條12之上面16、側面18、側面20及槽26之底面分別可為平面亦可為曲面。
<各實施形態之線柵型偏光元件的製造方法> [第1實施形態之線柵型偏光元件的製造方法]
第1實施形態之線柵型偏光元件10可藉由下述方法，即，以滿足下述條件(A1)~(J1)的蒸鍍法形成覆蓋透光性基板14之凸條12之上面16的基底層22、與該基底層22之上面所形成的金屬層24的方法來製造。
(基底層的形成方法)
基底層22可藉由使金屬氧化物從透光性基板14之形成有凸條12之面的斜上方蒸鍍的斜向蒸鍍法來形成。
具體而言，基底層22宜藉由滿足下述條件(A1)~(E1)的斜向蒸鍍法來形成。
(A1)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面18之側形成角度θR 的方向V1，將金屬氧化物蒸鍍在凸條12之上面16或在藉由下述條件(B1)之蒸鍍所形成的基底層22之上面。
(B1)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面20之側形成角度θL 的方向V2，將金屬氧化物蒸鍍在凸條12之上面16或在藉由前述條件(A1)之蒸鍍所形成的基底層22之上面。
(C1)進行1次依前述條件(A1)之蒸鍍，並進行1次依前述條件(B1)之蒸鍍。
(D1)前述條件(A1)之蒸鍍的角度θR 係以滿足下式(1-I)為佳，且前述條件(B1)之蒸鍍的角度θL 係以滿足下式(1-II)為佳。
45°≦θR <90°………(1-I)
45°≦θL <90°………(1-II)
(E1)依前述條件(A1)之蒸鍍所形成的基底層22之高度及依前述條件(B1)之蒸鍍所形成的基底層22之高度係以滿足下式(1-III)為佳。
0.5nm≦Hx’<15nm………(1-III)惟，Hx’係於凸條之頂部上的藉由1次蒸鍍所形成的基底層22之高度。
條件(A1)~(C1)：未滿足條件(A1)~(C1)時，不會形成基底層22較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分，故形成金屬層24時，會變得金屬易於蒸鍍在側面18及側面20。又，會變得金屬氧化物易於蒸鍍在槽26之底面。
條件(D1)：對間距為光之波長以下的凸條12進行蒸鍍時，基底層22的形狀會依蒸鍍的角度θR (或θL )而變化，故會有因角度θR (或θL )而無法形成適當形狀之基底層22的情形。角度θR (或θL )小於45°時，不會形成基底層22較側面18或側面20更朝外側突出的部分。或，各寬度Dx1及Dx2會不足。或，形成基底層22較側面18或側面20更朝外側突出的部分時，金屬氧化物會蒸鍍在側面18或側面20。角度θR (或θL )為90°時，難以形成基底層22。因此，形成第1圖所示之比凸條12之上面16寬的基底層時，角度θR (或θL )係以65~85°為佳。
條件(E1)：藉由1次蒸鍍所形成的基底層22之高度Hx’小於0.5nm時，無法充分形成基底層22較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分，故形成金屬層24時，會變得金屬易於蒸鍍在側面18及側面20。Hx’若大於10nm，則基底層22之厚度會變大，故線柵型偏光元件10的波長分散會變大，短波長側的透射率降低。Hx’係以2~10nm為佳。
(金屬層的形成方法)
金屬層24可藉由從透光性基板14之形成有凸條12之面的斜上方蒸鍍金屬來形成。
具體而言，金屬層24宜藉由滿足下述條件(F1)~(J1)的斜向蒸鍍法來形成。
(F1)從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面18之側形成角度θR 的方向V1，將金屬蒸鍍在基底層22之上面或藉由下述條件(G1)之蒸鍍所形成的金屬層24之上面。
(G1)從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面20之側形成角度θL 的方向V2，將金屬蒸鍍在基底層22之上面或藉由前述條件(F1)之蒸鍍所形成的金屬層24之上面。
(H1)交互進行依前述條件(F1)之蒸鍍及依前述條件(G1)之蒸鍍，且，依前述條件(F1)之蒸鍍進行m次(惟，m為1以上)，依前述條件(G1)之蒸鍍進行n次(惟，n為1以上)，合計(m+n)為3次以上。
(I1)依前述條件(F1)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(1-IV)，且，依前述條件(G1)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(1-V)。
10°≦θR ≦45°………(1-IV)
10°≦θL ≦45°………(1-V)
(J1)前述m為2以上時，第i次(惟，i=2~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(1-VI)，且，前述n為2以上時，第j次(惟，j=2~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(1-VII)。
θR i ≦θR (i-1) ………(1-VI)
θL j ≦θL (j-1) ………(1-VII)
條件(F1)、(G1)：未滿足條件(F1)、(G1)時，會變得金屬易於蒸鍍在槽26之底面。
條件(H1)：交互分別進行依條件(F1)之蒸鍍及依條件(G1)之蒸鍍合計3次以上，藉此令金屬不會偏斜蒸鍍，而可形成均勻的金屬層24。
條件(I1)：對間距為光之波長以下的凸條12進行蒸鍍時，金屬層24的形狀會依蒸鍍的角度θR (或θL )而變化，故會有因角度θR (或θL )而無法形成適當形狀之金屬層24的情形。m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 小於10°時，金屬亦會蒸鍍在凸條12間之槽26之底面。m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 若大於45°，則金屬會偏斜蒸鍍，而形成斜傾的金屬層24。
條件(J1)：未滿足條件(J1)時，難以形成高度Ha為30nm以上的金屬層24。
[第2實施形態之線柵型偏光元件的製造方法]
第2實施形態之線柵型偏光元件10可藉由下述方法，即，以濺鍍法形成覆蓋透光性基板14之凸條12之上面16、側面18、側面20及槽26之底面的基底層22，且以滿足下述條件(A2)~(H2)的蒸鍍法形成覆蓋凸條12之上面16的基底層22之上面所形成的金屬層24的方法來製造。
(基底層的形成方法)
基底層22可藉由使金屬氧化物附著於透光性基板14之形成有凸條12之面之全面的濺鍍法來形成。
(金屬層的形成方法)
金屬層24可藉由使金屬從透光性基板14之形成有凸條12之面的斜上方蒸鍍來形成。以濺鍍法所形成之基底層22由於無法充分形成較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分，故形成金屬層24時，會變得金屬易於蒸鍍在側面18及側面20。因此，為了不令金屬層24存在於側面，且形成金屬層24之寬度比凸條12之上面16寬的金屬層24，具體而言，宜藉由滿足下述條件(A2)~(H2)的斜向蒸鍍法來形成。
(A2)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面18之側形成角度θR 的方向V1，將金屬蒸鍍在基底層22之表面及/或藉由下述條件(B2)之蒸鍍所形成的金屬層24之表面至少1次。
(B2)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面20之側形成角度θL 的方向V2，將金屬蒸鍍在基底層22之表面及/或藉由前述條件(A2)之蒸鍍所形成的金屬層24之表面至少1次。
(C2)交互進行依前述條件(A2)之蒸鍍及依前述條件(B2)之蒸鍍，且，依前述條件(A2)之蒸鍍進行m次(惟，m為2以上)，依前述條件(B2)之蒸鍍進行n次(惟，n為2以上)，合計(m+n)為5次以上。
(D2)依前述條件(A2)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(2-I)，且，依前述條件(B2)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(2-II)。
45°≦θR <90°………(2-I)
45°≦θL <90°………(2-II)
(E2)依前述條件(A2)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度及依前述條件(B2)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度滿足下式(2-III)。
0.5nm≦Ha’≦10nm………(2-III)
惟，Ha’係藉由1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度。
(F2)依前述條件(A2)之m次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θR 滿足下式(2-IV)，且，依前述條件(B2)之n次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θL 滿足下式(2-V)。
10°≦θR ≦45°………(2-IV)
10°≦θL ≦45°………(2-V)
(G2)依前述條件(A2)之m次蒸鍍中之第2次蒸鍍所形成的金屬層24之高度及依前述條件(B2)之n次蒸鍍中之第2次蒸鍍所形成的金屬層24之高度滿足下式(2-III)。
1nm≦Ha’≦15nm………(2-III)
惟，Ha’係藉由1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度。
(H2)前述m為3以上時，第i次(惟，i=3~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(2-VI)，且，前述n為3以上時，第j次(惟，j=3~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(2-VII)。
θR i ≦θR (i-1) ………(2-VI)
θL j ≦θL (j-1) ………(2-VII)
條件(A2)、(B2)：未滿足條件(A2)、(B2)時，無法形成金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分，故會變得金屬易於蒸鍍在覆蓋側面18及側面20的基底層22。又，會變得金屬易於蒸鍍在槽26之底面。
條件(C2)：交互分別進行依條件(A2)之蒸鍍及依條件(B2)之蒸鍍合計5次以上，藉此令金屬不會偏斜蒸鍍，而可形成均勻的金屬層24。
條件(D2)：對間距為光之波長以下的凸條12進行蒸鍍時，金屬層24的形狀會依蒸鍍的角度θR (或θL )而變化，故會有因角度θR (或θL )而無法形成適當形狀之金屬層24的情形。角度θR (或θL )小於45°時，不會形成金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分。或，各寬度Da1及Da2會不足。或，形成金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分時，金屬會蒸鍍在覆蓋側面18及側面20的基底層22。角度θR (或θL )為90°時，難以形成金屬層24。角度θR (或θL )宜為60°以上85°以下，且特別係以65°~80°為佳。
條件(E2)：於凸條12之頂部上的藉由1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度Ha’小於0.5nm時，無法充分形成金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分，故會變得金屬易於蒸鍍在覆蓋側面18及側面20的基底層22。Ha’若大於10nm，則金屬層24之厚度會變大。
條件(F2)：對間距為光之波長以下的凸條12進行蒸鍍時，金屬層24的形狀會依蒸鍍的角度θR (或θL )而變化，故會有因角度θR (或θL )而無法形成適當形狀之金屬層24的情形。m次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θL 小於10°時，金屬亦會蒸鍍在凸條12間之槽26之底面。m次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第2次蒸鍍的角度θL 若大於45°，則金屬會偏斜蒸鍍，而形成斜傾的金屬層24。
條件(G2)：藉由1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度Ha’小於1nm時，難以形成高度Ha為30nm以上的金屬層24。Ha’若大於15nm，則金屬層24之厚度會變大。
條件(H2)：未滿足條件(H2)時，難以形成高度Ha為30nm以上的金屬層24。
[第3實施形態之線柵型偏光元件的製造方法]
第3實施形態之線柵型偏光元件10宜藉由下述方法，即，以濺鍍法形成覆蓋透光性基板14之凸條12之上面16、側面18、側面20及槽26之底面的基底層22，且以滿足下述條件(A3)~(E3)的斜向蒸鍍法形成覆蓋凸條12之上面16、側面18及側面20的基底層22之表面所形成的金屬層24的方法來製造。
(基底層的形成方法)
基底層22可藉由使金屬氧化物附著於透光性基板14之形成有凸條12之面之全面的濺鍍法來形成。
(金屬層的形成方法)
金屬層24可藉由使金屬從透光性基板14之形成有凸條12之面的斜上方蒸鍍來形成。
具體而言，金屬層24係藉由滿足下述條件(A3)~(E3)的斜向蒸鍍法來形成。
(A3)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面18之側形成角度θR 的方向V1，將金屬蒸鍍在基底層22之表面及/或藉由下述條件(B3)之蒸鍍所形成的金屬層24之表面至少1次。
(B3)如第4圖所示，從對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面20之側形成角度θL 的方向V2，將金屬蒸鍍在基底層22之表面及/或藉由前述條件(A3)之蒸鍍所形成的金屬層24之表面至少1次。
(C3)交互進行依前述條件(A3)之蒸鍍及依前述條件(B3)之蒸鍍，且，依前述條件(A3)之蒸鍍進行m次(惟，m為1以上)，依前述條件(B3)之蒸鍍進行n次(惟，n為1以上)，合計(m+n)為3次以上，以6次以下為佳，且以4~5次為更佳。
(D3)依前述條件(A3)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(3-IV)，且，依前述條件(B3)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(3-V)。
15°≦θR ≦45°………(3-IV)
15°≦θL ≦45°………(3-V)
(E3)前述m為2以上時，第i次(惟，i=2~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(3-VI)，且，前述n為2以上時，第j次(惟，j=2~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(3-VII)。
θR i ≦θR (i-1) ………(3-VI)
θL j ≦θL (j-1) ………(3-VII)
條件(A3)、(B3)：未滿足條件(A3)、(B3)時，無法在覆蓋凸條12之上面16、側面18及側面20的基底層22之表面形成金屬層24。
條件(C3)：未滿足條件(C3)時，覆蓋凸條12之上面16的基底層22之上面所形成的金屬層24之高度Ha會變低。即，在條件(A3)、(B3)各自的1次蒸鍍中，若要蒸鍍成令金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分具有充分厚度，則必須增加角度θR 及角度θL ，其結果，蒸鍍在上面的金屬量會變少。
又，交互進行依條件(A3)之蒸鍍及依條件(B3)之蒸鍍，藉此令金屬不會偏斜蒸鍍，且，金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分之厚度Da1及Da2會變得幾乎相同。
條件(D3)：對間距為光之波長以下的凸條12進行蒸鍍時，金屬層24的形狀會依蒸鍍的角度θR (或θL )而變化，故會有因角度θR (或θL )而無法形成適當形狀之金屬層24的情形。m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 小於15°時，金屬亦會蒸鍍在槽26之底面。m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 及n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 若大於45°，則金屬會偏斜蒸鍍，而形成斜傾的金屬層24。
條件(E3)：未滿足條件(E3)時，在令金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分為預定厚度時，覆蓋凸條12之上面16的基底層22之上面所形成的金屬層24之高度Ha會變得過低。又，令被覆凸條12之上面16的基底層22之上面的金屬層24之高度Ha為30nm以上時，金屬層24較側面18或側面20更朝外側突出的部分之厚度會變得過厚。
條件(F3)：蒸鍍法宜更滿足下述條件(F3)。
(F3)依前述條件(A3)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度及依前述條件(B3)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度滿足下式(3-III)。
0.5nm≦Ha’≦10nm………(3-III)
惟，Ha’係於凸條之頂部上的藉由1次蒸鍍所形成的金屬層24之高度。
在初期之蒸鍍中，若降低金屬層24之高度Ha’，則會有金屬層24較凸條12之側面18或側面20更朝外側突出的部分變得過厚的情形。
[第1~3實施形態的製造方法的共通處]
角度θR (或θL )可藉由例如，使用下述蒸鍍裝置來調整。
可變更與蒸鍍源相對配置的透光性基板14之傾斜度，以令蒸鍍源位於對凸條12之長度方向L大略垂直，且對凸條12之高度方向H在側面18之側形成角度θR 的方向V1，或對凸條12之高度方向H在側面20之側形成角度θL 的方向V2的延長線上的蒸鍍裝置。
以上說明的線柵型偏光元件10的製造方法中，由於藉由滿足前述條件的蒸鍍法來形成金屬層24、或基底層22及金屬層24，故可輕易製造線柵型偏光元件10。
實施例
以下，藉由實施例更進一步詳細說明本發明，但本發明不受限於該等實施例。
例1~13為實施例，例14~16為比較例。
(基底層及金屬細線的各尺寸)
基底層及金屬層(金屬細線)的各尺寸係在線柵型偏光元件之截面的穿透式電子顯微鏡像或掃描式電子顯微鏡像中，測定5處的基底層及金屬層的各尺寸之最大值，並將5處的該值予以平均而求出的。
(透射率)
從線柵型偏光元件之表面側(形成有金屬層的面側)對線柵型偏光元件之表面垂直射入波長405nm的固體雷射光及波長635nm的半導體雷射光，來測定p偏光透射率及s偏光透射率。
波長400nm或700nm的p偏光透射率在78%以上判定為S，75%以上且小於78%判定為A，小於75%判定為×。
(反射率)
從線柵型偏光元件之表面側或內面側(未形成有金屬細線的面側)對線柵型偏光元件之表面或內面以5°之角度射入波長405nm的固體雷射光及波長635nm的半導體雷射光，來測定s偏光反射率。
表面側之波長400nm或700nm的s偏光反射率在82%以上判定為S，80%以上且小於82%判定為A，小於80%判定為×。
內面側之波長400nm或700nm的s偏光反射率小於40%判定為A，40%以上判定為×。
(偏光度)
偏光度係從下式計算出來的。
偏光度=((Tp-Ts)/(Tp+Ts))0.5 惟，Tp係p偏光透射率，Ts係s偏光透射率。
波長400nm或700nm的偏光度在99.7%以上判定為S，99.5%以上且小於99.7%判定為A，小於99.5%判定為×。
(光硬化性組成物的調製)
在安裝有攪拌機及冷卻管的1000mL之4頸燒瓶倒入單體1(新中村化學工業社製、NK Ester A-DPH、二新戊四醇六丙烯酸酯)60g、單體2(新中村化學工業社製、NK Ester A-NPG、新戊二醇二丙烯酸酯)40g、光聚合起始劑(Ciba Specialty Chemicals社製、IRGACURE907)4.0g、含氟界面活性劑(旭硝子社製、氟丙烯酸酯(CH2 =CHCOO(CH2 )2 (CF2 )8 F)與丙烯酸丁酯的共低聚物、含氟量：約30質量%、質量平均分子量：約3000)0.1g、聚合抑制劑(和光純藥社製、Q1301)1.0g及環己酮65.0g。
在令燒瓶內部為常溫及遮光的狀態下，攪拌1小時進行均勻化。接著，邊攪拌燒瓶內部邊慢慢添加膠狀二氧化矽100g(固體含量：30g)，然後在令燒瓶內部為常溫及遮光的狀態下，再攪拌1小時進行均勻化。接著，添加環己酮340g，然後在令燒瓶內部為常溫及遮光的狀態下，攪拌1小時而製得光硬化性組成物1的溶液。
[例1] (透光性基板的製作)
藉由旋轉塗佈法在厚度100μm之高透光聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(Teijin Dupont社製、Teijin Tetoron O3、100mm×100mm)之表面塗佈光硬化性組成物1，形成厚度1μm之光硬化性組成物1的塗膜。
令形成有互相平行且具預定間距之多數槽的石英製模具(50mm×50mm、槽的間距：150nm、槽的寬度：50nm、槽的深度：100nm、槽的長度：50mm、槽的截面形狀：矩形)在25℃、0.5MPa(計示壓)下，按壓於光硬化性組成物1的塗膜，使槽接觸光硬化性組成物1的塗膜。
在保持該狀態的情況下，從石英製模具側照射高壓水銀燈(周波數：1.5kHz~2.0kHz；主波長光：255nm、315nm及365nm；於365nm下的照射能量：1000mJ)的光15秒，使光硬化性組成物1硬化，製作出具有對應石英製模具之槽的多數凸條的透光性基板(凸條的間距Pp：150nm、凸條的寬度Dp：50nm、凸條的高度Hp：100nm)。
將石英製模具從透光性基板慢慢分離。
(基底層及金屬層的形成)
使用可變更與蒸鍍源相面對的透光性基板之傾斜度的真空蒸鍍裝置(昭和真空社製、SEC-16CM)，使金屬氧化物及金屬蒸鍍在透光性基板之凸條，形成如第1圖所示之基底層及金屬層，而製得內面貼附有PET薄膜的線柵型偏光元件。此時，交互進行來自對凸條之長度方向L大略垂直，且對凸條之高度方向H在一側面之側形成角度θR 的方向V1(即，側面18之側)之蒸鍍、與來自對凸條之長度方向L大略垂直，且對凸條之高度方向H在另一側面之側形成角度θL 的方向V2(即，側面20之側)之蒸鍍，且令每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的基底層之高度Hx’或金屬層之高度Ha’為表1、2所示之材料、角度及高度。另外，Hx’及Ha’係藉由以晶體振盪器作為膜厚感測器的膜厚檢測裝置來測定的。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例2] (透光性基板的製作)
與例1同樣地製作透光性基板。
(基底層的形成)
使用具有承載機構的插入型濺鍍裝置(日真精機社製)，使金屬氧化物蒸鍍在透光性基板之形成有凸條的面之全面，形成如第2圖所示之基底層。
令金屬氧化物的種類、藉由濺鍍法所形成的基底層之高度Hx’為表1所示之材料及高度。
(金屬層的形成)
使用可變更與蒸鍍源相面對的透光性基板之傾斜度的真空蒸鍍裝置(昭和真空社製、SEC-16CM)，使金屬蒸鍍在透光性基板之凸條，形成如第2圖所示之金屬層，而製得內面貼附有PET薄膜的線柵型偏光元件。此時，將來自對凸條之長度方向L大略垂直，且對凸條之高度方向H在一側面之側形成角度θR 的方向V1(即，側面18之側)之蒸鍍、與來自對凸條之長度方向L大略垂直，且對凸條之高度方向H在另一側面之側形成角度θL 的方向V2(即，側面20之側)之蒸鍍交互進行，且令每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例3]
與例1同樣地製作透光性基板後，令金屬氧化物的種類、藉由濺鍍法所形成的基底層之高度Hx’為表1所示之材料及高度，除此之外均與例2相同，形成如第3圖所示之基底層。
接著，令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例2相同，形成如第3圖所示之金屬層，而製得線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例4]
與例1同樣地製作透光性基板後，令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的基底層之高度Hx’或金屬層之高度Ha’為表1、2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例1相同，形成如第1圖所示之基底層及金屬層，而製得線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例5]
與例1同樣地製作透光性基板後，令金屬氧化物的種類、藉由濺鍍法所形成的基底層之高度Hx’為表1所示之材料及高度，除此之外均與例2相同，形成如第2圖所示之基底層。
接著，令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例2相同，形成如第2圖所示之金屬層，而製得線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例6~13]
與例1同樣地製作透光性基板後，令金屬氧化物的種類、藉由濺鍍法所形成的基底層之高度Hx’為表1所示之材料及高度，除此之外均與例2相同，形成如第3圖所示之基底層。
接著，令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例2相同，形成如第3圖所示之金屬層，而製得線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例14]
與例1同樣地製作透光性基板後，令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例1相同，而製得無基底層的線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例15] (透光性基板的製作)
使用形成有互相平行且具預定間距之多數槽的矽製模具(20mm×20mm、槽的間距：200nm、槽的寬度：60nm、槽的深度：100nm、槽的長度：10mm、槽的截面形狀：矩形)作為模具，除此之外均與例1相同，製作出具有對應矽製模具之槽的多數凸條的透光性基板(凸條的間距Pp：200nm、凸條的寬度Dp：60nm、凸條的高度Hp：100nm)。
(金屬層的形成)
令蒸鍍次數、每次蒸鍍的蒸鍍源、角度θR 或θL 、及藉由1次蒸鍍所形成的金屬層之高度Ha’為表2所示之材料、角度及高度，除此之外均與例1相同，而製得無基底層的線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定基底層及金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
[例16]
藉由濺鍍法在厚度100μm之高透光聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(Teijin Dupont社製、Teijin Tetoron O3、100mm×100mm)之表面，形成厚度100nm之SiO2 膜。
接著，藉由濺鍍法在SiO2 膜上形成厚度100nm之Al膜，製作出在PET薄膜上積層有SiO2 膜、Al膜的多層膜。
藉由旋轉塗佈法在Al膜上塗佈厚度100nm之光阻劑(日本ZEON社製、ZEP520A)。使用電子束掃描裝置(日立High-Technolog社製、HL800D(50keV))進行EB曝光、顯像，來形成光阻膜，該光阻膜係形成有互相平行且具預定間距(200nm)之多數槽(寬度：100nm)者。
接著，使用電漿蝕刻裝置(SAMCO社製、RIE-140iPC)，藉由SF6 進行蝕刻，製作出如專利文獻3的第3圖所示之線柵型偏光元件。
對所製得之線柵型偏光元件測定金屬層的各尺寸。結果顯示於表3。
又，對所製得之線柵型偏光元件測定透射率、反射率、偏光度。結果顯示於表4。
例1~13在凸條之上面形成有由金屬氧化物構成的基底層，故顯示出很高的偏光度、p偏光透射率及s偏光反射率。
例14由於沒有基底層，故p偏光的透射率降低。
例15係相當於專利文獻2的實施例1的例子，由於沒有基底層，故p偏光的透射率降低。
例16係相當於專利文獻3的例子，由於沒有樹脂柵，故短波長的p偏光透射率降低。
產業上利用之可能性
本發明之線柵型偏光元件作為液晶顯示裝置、背投式投影電視、前投式投影機等影像顯示裝置的偏光元件很有用。
另外，在此沿用2008年7月10日申請的日本專利申請案2008-180448號的專利說明書、申請專利範圍、圖式及發明摘要的所有內容，作為本發明之專利說明書的揭示，納入本發明。
10．．．線柵型偏光元件
12．．．凸條
14．．．透光性基板
16．．．上面
18．．．側面
20．．．側面
22．．．基底層
24．．．金屬層
26．．．槽
Da．．．寬度
Da1．．．寬度
Da2．．．寬度
Dp．．．寬度
Dx．．．寬度
Dx1．．．寬度
Dx2．．．寬度
Ha．．．高度
Ha1．．．寬度
Ha2．．．寬度
Hp．．．高度
Hs．．．厚度
Hx．．．高度
H．．．高度方向
L．．．長度方向
Pp．．．間距
V1．．．方向
V2．．．方向
θR ．．．角度
θL ．．．角度
第1圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第1實施形態的立體圖。
第2圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第2實施形態的立體圖。
第3圖係顯示本發明之線柵型偏光元件之第3實施形態的立體圖。
第4圖係顯示透光性基板之一例的立體圖。
10．．．線柵型偏光元件
12．．．凸條
14．．．透光性基板
16．．．上面
18．．．側面
20．．．側面
22．．．基底層
24．．．金屬層
26．．．槽
Da．．．寬度
Da1．．．寬度
Da2．．．寬度
Dp．．．寬度
Dx．．．寬度
Dx1．．．寬度
Dx2．．．寬度
Ha．．．高度
Ha1．．．寬度
Ha2．．．寬度
Hp．．．高度
Hs．．．厚度
Hx．．．高度
Pp．．．間距

Claims (11)

  1. 一種線柵型偏光元件，包含有：透光性基板，係表面形成有互相平行且隔開預定間距之多數凸條者；基底層，係由金屬氧化物所構成者，存在於前述凸條之至少頂部；及金屬細線，係由金屬層所構成者，該金屬層存在於前述基底層之表面上，且存在於凸條之至少頂部，前述金屬層更存在於凸條之側面的全面，並且不存在於突條間之透光性基板的表面，而側面的金屬層可稍微溢出至透光性基板之表面與凸條之側面接觸的部分，前述金屬細線的間距(Pa)為50~200nm，且金屬細線的寬度(Da)與間距(Pa)的比(Da/Pa)為0.1~0.6，且滿足Da-Dp≦0.4×(Pp-Dp)，並且前述線柵型偏光元件之波長400nm或700nm的p偏光透射率在78%以上，波長400nm或700nm的偏光度在99.7%以上，Da-Dp：凸條間之溝中之金屬的寬度(a width of a metal-occupying a space of a groove)Pp-Dp：凸條間之溝的寬度。
  2. 如申請專利範圍第1項之線柵型偏光元件，其中，基底層更存在於凸條側面之全面。
  3. 如申請專利範圍第1項之線柵型偏光元件，其中，金屬氧化物係SiO2 或TiO2 。
  4. 如申請專利範圍第1項之線柵型偏光元件，其中，基底層於凸條之頂部上的高度為1~20nm。
  5. 如申請專利範圍第1項之線柵型偏光元件，其中，金屬層於凸條之頂部上的高度為30nm以上。
  6. 一種線柵型偏光元件的製造方法，係製造如申請專利範圍第1項之線柵型偏光元件的方法，其特徵在於：在表面形成有互相平行且具預定間距之多數凸條的透光性基板之凸條之至少頂部，蒸鍍金屬氧化物來形成由金屬氧化物所構成之基底層，接著，在前述基底層之表面上，且在凸條之至少頂部蒸鍍金屬來形成金屬層，而作成金屬細線，並使用斜向蒸鍍法以下述條件形成金屬層：(A)從對凸條之長度方向大略垂直，且對凸條之高度方向形成角度θR 的方向來蒸鍍金屬；(B)從對凸條之長度方向大略垂直，且於前述角度θR 之相反側對凸條之高度方向形成角度θL 的方向來蒸鍍金屬；(C)交互進行依前述條件(A)之蒸鍍及依前述條件(B)之蒸鍍，且，依前述條件(A)之蒸鍍進行m次(惟，m為1以上)，依前述條件(B)之蒸鍍進行n次(惟，n為1以上)，合計(m+n)為3次以上；(D)依前述條件(A)之m次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θR 滿足下式(IV)，且，依前述條件(B)之n次蒸鍍中之第1次蒸鍍的角度θL 滿足下式(V)： 15°≦θR ≦45°‧‧‧(IV)，15°≦θL ≦45°‧‧‧(V)；(E)前述m為2以上時，第i次(惟，i=2~m)的θR i 與第(i-1)次的θR (i-1) 滿足下式(VI)，且，前述n為2以上時，第j次(惟，j=2~n)的θL j 與第(j-1)次的θL (j-1) 滿足下式(VII)，θR i ≦θR (i-1) ‧‧‧(VI)，θL j ≦θL (j-1) ‧‧‧(VII)。。
  7. 如申請專利範圍第6項之製造方法，其係藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法，在凸條之至少頂部形成基底層。
  8. 如申請專利範圍第6項之製造方法，其係在凸條之全表面及凸條間之透光性基板表面形成基底層。
  9. 如申請專利範圍第8項之製造方法，其係藉由濺鍍法來形成基底層。
  10. 如申請專利範圍第6~9項中任一項之製造方法，其係在凸條側面之全面及凸條之頂部形成金屬層。
  11. 如申請專利範圍第6~9項中任一項之製造方法，其係藉由使用了真空蒸鍍法的斜向蒸鍍法來形成金屬層。
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