WO2009123290A1 - ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法 - Google Patents

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WO2009123290A1
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ridge
wire grid
wire
fine metal
light
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PCT/JP2009/056902
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French (fr)
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由里子 海田
寛 坂本
崇平 見矢木
宏巳 桜井
康宏 池田
栄治 志堂寺
昌子 川本
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旭硝子株式会社
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    • G02B5/00Optical elements other than lenses
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    • G02B5/3025Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
    • G02B5/3058Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state comprising electrically conductive elements, e.g. wire grids, conductive particles
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    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133548Wire-grid polarisers

Definitions

  • the present invention relates to a wire grid polarizer and a manufacturing method thereof.
  • a polarizer also referred to as a polarization separation element having polarization separation ability in a visible light region, which is used in an image display device such as a liquid crystal display device, a rear projection television, or a front projector
  • an absorption polarizer and a reflection polarizer there is.
  • the absorptive polarizer is, for example, a polarizer in which a dichroic dye such as iodine is oriented in a resin film.
  • the absorption polarizer absorbs one polarized light, the light use efficiency is low.
  • the reflective polarizer can increase the light utilization efficiency by allowing the reflected light to reenter the polarizer without entering the polarizer. Therefore, the need for a reflective polarizer is increasing for the purpose of increasing the brightness of liquid crystal display devices and the like.
  • the reflective polarizer include a linear polarizer made of a birefringent resin laminate, a circular polarizer made of cholesteric liquid crystal, and a wire grid polarizer.
  • linear polarizers and circular polarizers have low polarization separation ability. For this reason, wire grid polarizers exhibiting high polarization separation ability have attracted attention.
  • the wire grid polarizer has a structure in which a plurality of fine metal wires are arranged in parallel to each other on a light-transmitting substrate.
  • the pitch of the fine metal wires is sufficiently shorter than the wavelength of the incident light, the component having an electric field vector orthogonal to the fine metal wires (that is, p-polarized light) in the incident light is transmitted and has an electric field vector parallel to the fine metal wires. (Ie s-polarized light) is reflected.
  • wire grid polarizers exhibiting polarization separation in the visible light region.
  • a wire grid polarizer in which fine metal wires are formed at a predetermined pitch on a light-transmitting substrate Patent Document 1.
  • a wire grid type polarizer in which the upper and side surfaces of a plurality of ridges formed at a predetermined pitch on the surface of a light-transmitting substrate are covered with a material film made of metal or a metal compound to form a thin metal wire (Patent Document 2).
  • the surface side (hereinafter referred to as the back surface side) opposite to the surface side (hereinafter referred to as the front surface side) on which the fine metal wires are formed is described. ) Also reflects S-polarized light.
  • a liquid crystal panel is arranged on the back side of the wire grid polarizer. Therefore, when S-polarized light reflected on the back side of the wire grid polarizer enters the liquid crystal panel, the liquid crystal panel displays the liquid crystal panel. The contrast of the displayed image is reduced.
  • the present invention exhibits a high degree of polarization, p-polarized light transmittance and s-polarized light reflectance for light incident from the front surface side, and low s-polarized light reflectance for light incident from the back surface side.
  • a wire grid polarizer and method for making the same are provided.
  • the present invention has the following gist.
  • a light-transmitting substrate having a plurality of ridges formed on the surface in parallel with each other at a predetermined pitch (Pp), an upper surface of the ridges of the light-transmitting substrate, and a length direction of the ridges
  • a wire grid type polarizer having a metal wire made of a metal or a metal compound covering a total of three surfaces of a first side surface and a second side surface which are two side surfaces extending;
  • a wire grid polarizer that satisfies the following conditions (a) to (c).
  • the thickness Dm1 of the fine metal wire covering the first side surface of the ridge and the thickness Dm2 of the fine metal wire covering the second side surface of the ridge are respectively represented by the following formulas (1- 1) and the following formula (1-2) are satisfied. 0 nm ⁇ Dm1 ⁇ 20 nm (1-1). 0 nm ⁇ Dm2 ⁇ 20 nm (1-2).
  • the thickness Hm of the fine metal wire covering the upper surface of the ridge and the height Hp of the ridge satisfy the following expression (2). 40 nm ⁇ Hm ⁇ 0.5 ⁇ Hp (2).
  • the Dm1, the Dm2, the Pp, and the width Dp of the ridge satisfy the following expression (3).
  • the degree of polarization is 99.5% or more
  • the p-polarized light transmittance is 70% or more
  • the s-polarized light reflectance is 80 with respect to the light incident from the surface on which the fine metal wires are formed.
  • the wire grid according to any one of (1) to (3) above, wherein the s-polarized reflectance is less than 40% with respect to light incident from the side of the surface on which the fine metal wires are not formed.
  • Type polarizer. the thin metal wires, silver, aluminum, chromium, magnesium, TiN, TaN or wire grid polarizer according to any one of the above made of TiSi 2 (1) ⁇ (4 ),.
  • a metal or a metal compound is vapor-deposited on the side surface.
  • a metal or a metal compound is vapor-deposited on the side surface.
  • the thickness Dm1 of the fine metal wire covering the first side surface of the ridge and the thickness Dm2 of the fine metal wire covering the second side surface of the ridge are respectively represented by the following formulas (1- 1) and the following formula (1-2) are satisfied. 0 nm ⁇ Dm1 ⁇ 20 nm (1-1). 0 nm ⁇ Dm2 ⁇ 20 nm (1-2).
  • the thickness Hm of the fine metal wire covering the upper surface of the ridge and the height Hp of the ridge satisfy the following expression (2). 40 nm ⁇ Hm ⁇ 0.5 ⁇ Hp (2).
  • the Dm1, the Dm2, the Pp, and the width Dp of the ridge satisfy the following expression (3). Dm1 + Dm2 ⁇ 0.4 ⁇ (Pp ⁇ Dp) (3)
  • the wire grid polarizer of the present invention exhibits a high degree of polarization, p-polarized light transmittance, and s-polarized light reflectance for light incident from the front surface side in the visible light region, and for light incident from the back surface side. Shows low s-polarized reflectivity.
  • the method for manufacturing a wire grid polarizer of the present invention in the visible light region, it exhibits a high degree of polarization, p-polarized light transmittance, and s-polarized light reflectance with respect to light incident from the front surface side, and is incident from the back surface side. It is possible to manufacture a wire grid polarizer that exhibits a low s-polarized reflectivity with respect to light to be transmitted.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a wire grid polarizer of the present invention.
  • the wire grid polarizer 10 includes a light transmissive substrate 14 having a plurality of ridges 12 formed on a surface thereof in parallel with each other at a predetermined pitch (Pp), and an upper surface 16 of the ridges 12 of the light transmissive substrate 14. And a thin metal wire 22 made of a metal or a metal compound that covers a total of three surfaces of the first side surface 18 and the second side surface 20 which are two side surfaces extending in the length direction of the ridge 12.
  • Pp is the sum of the width Dp of the ridges 12 and the width of the grooves formed between the ridges 12.
  • Pp is preferably 300 nm or less, and more preferably 50 to 200 nm.
  • the wire grid polarizer 10 has a short wavelength region of about 400 nm. It shows a higher degree of polarization with respect to light incident from the surface side. Moreover, the coloring phenomenon by diffraction is suppressed.
  • Pp is particularly preferably 100 to 200 nm from the viewpoint that the fine metal wires 22 are easily formed by vapor deposition.
  • the ratio of Dp to Pp is preferably 0.1 to 0.55, and more preferably 0.25 to 0.45.
  • Dp / Pp is preferably 0.1 to 0.55, and more preferably 0.25 to 0.45.
  • Dp / Pp is particularly preferably 30 to 80 nm, and more preferably 40 to 70 nm, from the viewpoint that the fine metal wire 22 can be easily formed by vapor deposition.
  • the height Hp of the ridges 12 is preferably 50 to 500 nm, and more preferably 80 to 300 nm. By making Hp 50 nm or more, selective formation of the fine metal wires 22 on the surface of the ridges 12 is facilitated. By setting Hp to 500 nm or less, the incident angle dependency of the degree of polarization of the wire grid polarizer 10 is reduced. Further, Hp is particularly preferably 100 to 270 nm from the viewpoint that the fine metal wires 22 are easily formed by vapor deposition.
  • the light transmissive substrate 14 is a substrate having light transparency in the wavelength range of use of the wire grid polarizer 10.
  • the light transmission means that light is transmitted, and the wavelength range used is specifically in the range of 400 nm to 800 nm.
  • the thickness Hs of the light transmissive substrate 14 is preferably 0.5 to 1000 ⁇ m, and more preferably 1 to 40 ⁇ m.
  • Examples of the material of the light-transmitting substrate 14 include a photo-curing resin, a thermoplastic resin, and glass.
  • a photo-curing resin or a thermoplastic resin is preferable from the point that the ridges 12 can be formed by an imprint method described later.
  • a photo-curing resin is particularly preferable from the viewpoint that the ridges 12 can be formed by the photo-imprint method and that the heat resistance and durability are excellent.
  • the photocurable resin is preferably a resin formed by photoradical polymerization of a photocurable composition from the viewpoint of productivity.
  • the photocurable composition those having a contact angle with water of the cured film after photocuring of 90 ° or more are preferable. If the contact angle of the cured film with respect to water is 90 ° or more, when forming the ridges 12 by the photoimprint method, the mold can be easily released from the mold, enabling highly accurate transfer, and the resulting wire.
  • the grid polarizer 10 can sufficiently exhibit the target performance.
  • the fine metal wires 22 are formed on a total of three surfaces, that is, the upper surface 16 of the ridges 12, the first side surface 18 and the second side surface 20, and are hardly formed on the bottom surfaces of the grooves between the ridges 12. Are not continuous at the bottom of the groove between the ridges 12. However, the fine metal wires 22 formed on the first side surface 18 or the second side surface 20 may be in contact with the bottom surface of the groove.
  • the fine metal wire 22 is formed so as to satisfy the following conditions (a) to (c).
  • (A) The thickness Dm1 of the fine metal wire 22 covering the first side surface 18 of the ridge 12 and the thickness Dm2 of the fine metal wire 22 covering the second side surface 20 of the ridge 12 are respectively lower.
  • the expression (1-1) and the following expression (1-2) are satisfied.
  • the thickness Hm of the fine metal wire 22 covering the upper surface 16 of the ridge 12 and the height Hp of the ridge 12 satisfy the following expression (2). 40 nm ⁇ Hm ⁇ 0.5 ⁇ Hp (2).
  • (C) Dm1, Dm2, the pitch Pp of the ridges 12 and the width Dp of the ridges 12 satisfy the following expression (3).
  • Dm1 refers to the thickness of the fine metal wire 22 that covers the first side surface 18 of the ridge 12 at the height of the upper surface 16 of the ridge 12.
  • Dm2 refers to the thickness of the thin metal wire 22 that covers the second side surface 20 of the ridge 12 at the height of the upper surface 16 of the ridge 12. If Dm1 and Dm2 are each 20 nm or less, the space of the groove between the ridges 12 becomes wide, and high p-polarized light transmittance is shown for light incident from the surface side. If Dm1 and Dm2 are each 20 nm or less, the back surface of the wire grid polarizer 10 is formed by the fine metal wire 22 covering the first side surface 18 and the fine metal wire 22 covering the second side surface 20.
  • Dm1 and Dm2 are each preferably 15 nm or less, and more preferably 10 nm or less.
  • Dm1 and Dm2 are each greater than 0 nm, the metal fine wire 22 covering the first side face 18 and the metal fine wire 22 covering the second side face 20 from the back side of the wire grid polarizer 10 Since the incident s-polarized light is absorbed, it exhibits a low s-polarized reflectance with respect to light incident from the back side.
  • Dm1 and Dm2 are each preferably 3 nm or more, and more preferably 5 nm or more.
  • Hm When Hm is 40 nm or more, a high degree of polarization and s-polarized reflectance are shown for light incident from the surface side of the wire grid polarizer 10. If Hm is less than or equal to half of Hp, the light utilization efficiency is improved.
  • Hm is preferably 50 nm or more. Further, Hm is preferably 0.4 times or less of Hp or 150 nm or less, and more preferably 120 nm or less.
  • Dm1 and Dm2 are (Pp ⁇ Dp), that is, 40% or less of the groove width between the ridges 12, a space of 60% or more of the groove width between the ridges 12 remains. Therefore, it shows a high p-polarized light transmittance for light incident from the surface side.
  • the total thickness of Dm1 and Dm2 is preferably 35% or less, more preferably 30% or less of (Pp-Dp).
  • the fine metal wire 22 further satisfies the following condition (d).
  • D The maximum width Dm of the fine metal wires 22 covering the upper surface 16 of the ridges 12, the pitch Pp of the ridges 12, and the width Dp of the ridges 12 satisfy the following expression (4). Dm ⁇ Dp ⁇ 0.4 ⁇ (Pp ⁇ Dp) (4).
  • Dm-Dp is 40% or less of Pp-Dp (that is, the width of the groove between the ridges 12), a space of 60% or more of the width of the groove between the ridges 12 is not shielded by Dm.
  • Higher p-polarized light transmittance is shown for incident light.
  • the fine metal wire 22 covering the upper surface 16 may be the metal fine wire 22 covering the first side surface 18 or the second side surface 20. It may swell laterally larger than the thin wire 22. That is, Dm may be larger than the total thickness of Dm1, Dm2, and Dp.
  • condition (d) is the same as condition (c).
  • the fine metal wire 22 further satisfies the following condition (e).
  • (E) The width (length in the depth direction from the upper surface 16 of the ridge 12 to the groove) Hm1 of the fine metal wire 22 covering the first side surface 18 of the ridge 12, the second side surface of the ridge 12
  • the width (length in the depth direction from the upper surface 16 of the ridge 12 to the groove) Hm2 and the height Hp of the ridge 12 are respectively expressed by the following formula (5-1) and Formula (5-2) is satisfied.
  • Hm2 ⁇ 0.5 ⁇ Hp (5-2).
  • Hm1 and Hm2 are 50% or more of Hp, respectively, the area of the metal fine wire 22 covering the first side face 18 and the metal fine wire 22 covering the second side face 20 becomes wide, and the wire grid type Since the s-polarized light incident from the back side of the polarizer 10 is efficiently absorbed, the s-polarized light reflectance is further reduced with respect to the light incident from the back side.
  • Hm1 and Hm2 are each preferably 60% or more, more preferably 65% or more of Hp. Also, Hm1 and Hm2 may each be 100% of Hp.
  • line 12 and the thin metal wire 22 in this invention is 5 points
  • FIG. It is assumed that the maximum value of each dimension (where Dm1 and Dm2 are values defined above) is measured and the values at five locations are averaged.
  • a metal silica, aluminum, chromium, magnesium and the like.
  • a metal compound TiN, TaN, TiSi 2, etc..
  • silver, aluminum, chromium, and magnesium are preferable and aluminum is particularly preferable from the viewpoint of low and high conductivity.
  • the fine metal wire 22 Since the thickness of the fine metal wire 22 is very fine, even if the fine metal wire 22 is slightly damaged, the performance of the wire grid polarizer 10 is affected. Moreover, the electrical conductivity of the metal fine wire 22 falls by rust, and the performance of the wire grid type polarizer 10 may fall. Therefore, in order to suppress damage and rust of the fine metal wire 22, the fine metal wire 22 may be covered with a protective layer.
  • the protective layer examples include resins, metal oxides, and glass.
  • the metal when aluminum is used as the metal, it is oxidized in the air to form aluminum oxide on the surface.
  • the metal oxide film functions as a protective layer for the fine metal wires 22.
  • the sum of the dimensions of aluminum and aluminum oxide is taken as the dimension of the fine metal wire 22.
  • the refractive index of the protective layer and the refractive index of the light transmissive substrate are substantially matched.
  • the protective layer those having heat resistance and visible light permeability are preferable, and those having a low refractive index are more preferable from the viewpoint of obtaining high polarization separation ability over a wide band. Since a protective layer exists in the outermost surface of the wire grid type polarizer 10, what has the hardness more than the pencil hardness H is preferable, and it is also preferable to have antifouling property.
  • the protective layer or the light transmissive substrate 14 may have an antireflection structure on the surface in order to increase the light utilization efficiency.
  • the s-polarized reflectance for light incident from the surface side of the wire grid polarizer 10 is preferably as high as possible in order to improve the utilization efficiency of recycled light, preferably 80% or more, and more preferably 82% or more.
  • the s-polarized reflectance for light incident from the back side of the wire grid polarizer 10 is preferably as low as possible in order to improve the contrast, preferably less than 40%, more preferably less than 30%.
  • the p-polarized light transmittance for light incident from the surface side of the wire grid polarizer 10 is preferably as high as possible in order to improve the utilization efficiency of transmitted light, preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
  • the p-polarized light transmittance for light incident from the back side of the wire grid polarizer 10 is preferably as high as possible in order to improve the utilization efficiency of the transmitted light, preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
  • Tp is the p-polarized light transmittance on the surface side
  • Ts is the s-polarized light transmittance on the surface side.
  • the degree of polarization with respect to light incident from the surface side is preferably 99.5% or more and more preferably 99.7% or more in order to improve contrast.
  • a light transmitting substrate 14 having a plurality of protrusions 12 formed on the surface thereof in parallel with each other at a predetermined pitch (Pp), and the protrusions of the light transmitting substrate 14.
  • a thin metal wire 22 made of a metal or a metal compound covering a total of three surfaces of the upper surface 16 of the strip 12, the first side surface 18 and the second side surface 20, and the above-mentioned conditions (a) to (c) Therefore, it exhibits a high degree of polarization, p-polarized light transmittance, and s-polarized light reflectance for light incident from the front surface side, and low s-polarized light reflectance for light incident from the back surface side.
  • the wire grid polarizer 10 produces a light transmissive substrate 14 having a plurality of ridges 12 formed on a surface thereof in parallel with each other at a predetermined pitch (Pp), and the ridges 12 of the light transmissive substrate 14 are formed. It is manufactured by forming fine metal wires 22 on a total of three surfaces including the upper surface 16, the first side surface 18 and the second side surface 20.
  • Examples of a method for manufacturing the light transmissive substrate 14 include an imprint method (a light imprint method, a thermal imprint method), a lithography method, and the like.
  • the imprint method is preferable from the viewpoint that the area can be increased, and the optical imprint method is particularly preferable from the viewpoint that the ridges 12 can be formed with higher productivity and the groove of the mold can be accurately transferred.
  • a mold in which a plurality of grooves are formed in parallel with each other and at a predetermined pitch (Pp) by a combination of electron beam drawing and etching is used.
  • Pp predetermined pitch
  • the production of the light transmissive substrate 14 by the optical imprint method is specifically performed through the following steps (i) to (v).
  • Radiation (ultraviolet rays, electron beam, etc.) is applied in a state where the mold is pressed against the photocurable composition to cure the photocurable composition, and a plurality of ridges 12 corresponding to the grooves of the mold are formed.
  • substrate 14 which has.
  • the production of the light transmissive substrate 14 by the thermal imprint method is performed through the following steps (i) to (iv).
  • the fine metal wires 22 are formed by an oblique vapor deposition method in which a metal or a metal compound is vapor-deposited from obliquely above the surface of the light transmissive substrate 14 on which the ridges 12 are formed.
  • the vapor deposition method include physical vapor deposition methods such as vacuum vapor deposition, sputtering, and ion plating.
  • the thin metal wire 22 is formed by a vapor deposition method that satisfies the following conditions (A) to (F).
  • A substantially perpendicular to the length direction L of the ridge 12 shown in FIG. 3, and the direction V1 at an angle theta R on the side of the first side surface 18 with respect to the height direction H of the ridge 12
  • a metal or a metal compound is deposited on the upper surface 16 and the first side surface 18 of the ridge 12.
  • B substantially perpendicular to the length direction L of the ridge 12 shown in FIG.
  • the thickness Hm ′ of the thin metal wire formed by vapor deposition is set to 10 nm or less.
  • the thickness Dm1 of the fine metal wire 22 covering the first side face 18 of the ridge 12 and the second side face 20 of the ridge 12 are each covered by vapor deposition once from the second side face 20 side).
  • the thickness Dm2 of to have thin metal wires 22 is to be deposited to a desired thickness, it is necessary to increase the angle theta R and the angle theta L, as a result, the metal or metal compound is deposited on the upper surface 16 The amount of.
  • the metal or metal compound is not deposited unevenly, and the first of the ridges 12 is formed.
  • the thickness Dm1 of the fine metal wire 22 covering the side surface 18 of the metal and the thickness Dm2 of the fine metal wire 22 covering the second side surface 20 of the ridge 12 are substantially the same.
  • angle theta L at the first vapor deposition among angle theta R and n times of vapor at the first vapor deposition among m times of the vapor exceeds 45 °, it deposited unevenly metals or metal compounds, obliquely Inclined fine metal wires 22 are formed. If the angle is too large, a continuous film may be formed. Further, the angle ⁇ R in the second vapor deposition among the m vapor depositions according to the above condition (A) satisfies the above formula (I), and the second time among the n vapor depositions according to the above condition (B).
  • the angle ⁇ L in vapor deposition preferably satisfies the above formula (II).
  • the thickness Dm2 is set to a predetermined thickness or less, the thickness Hm of the fine metal wire 22 covering the upper surface 16 of the ridge 12 is too thin. Further, when the thickness Hm of the fine metal wire 22 covering the upper surface 16 of the ridge 12 is 40 nm or more, the thickness Dm1 and the convexity of the fine metal wire 22 covering the first side surface 18 of the ridge 12 are set.
  • the thickness Dm2 of the thin metal wire 22 covering the second side surface 20 of the strip 12 becomes too thick.
  • n 2 or more:
  • the nth ⁇ L n and the (n ⁇ 1) th ⁇ L (n ⁇ 1) preferably satisfy the following formula (VI).
  • the angle ⁇ R (or the angle ⁇ L ) is gradually increased according to the increase in the thickness Hm of the thin metal wire 22 covering the upper surface 16 of the ridge 12. Since vapor deposition is performed with a small size, Dm1 and Dm2 do not become too thick with respect to an increase in Hm.
  • Angle theta R and the angle theta L can be adjusted by using the following vapor deposition apparatus.
  • Substantially perpendicular to the length direction L of the ridge 12, and the direction forms a side angle theta R side or the second side surface 20 of the first side surface 18 with respect to the height direction H of the ridge 12 V1
  • the vapor deposition apparatus which can change the inclination of the transparent substrate 14 arrange
  • the deposition source a metal (silver, aluminum, chromium, magnesium and the like.) Or a metal compound (TiN, TaN, TiSi 2, etc..), With high reflectance to visible light, small absorption of visible light, and From the viewpoint of having high conductivity, silver, aluminum, chromium and magnesium are preferable, and aluminum is particularly preferable.
  • the fine metal wires 22 are formed by the vapor deposition method that satisfies the above-mentioned conditions (A) to (F), the above-described conditions (a) to The metal thin wire 22 satisfying (c) can be formed, and as a result, it exhibits a high degree of polarization, p-polarized light transmittance, and s-polarized light reflectance for light incident from the front surface side, and for light incident from the back surface side.
  • Examples 1 to 7 are examples, and examples 8 to 15 are comparative examples.
  • Each dimension of the fine metal wire is measured by measuring the maximum value of each dimension in the metal fine wire at five locations in the transmission electron microscope image of the cross section of the wire grid polarizer (where Dm1 and Dm2 are values defined above), This value was obtained by averaging the values at five locations.
  • a solid-state laser beam having a wavelength of 405 nm and a semiconductor laser beam having a wavelength of 635 nm are applied to the wire grid from the front surface side (surface side on which the fine metal wires are formed) or the back surface side (surface side on which the fine metal wires are not formed).
  • the light was incident perpendicularly to the front or back surface of the type polarizer, and p-polarized light transmittance and s-polarized light transmittance were measured.
  • the p-polarized light transmittance on the surface side was 70% or more, and less than 70% was x.
  • the p-polarized light transmittance on the back side was 70% or more, and less than 70% was x.
  • a solid laser beam having a wavelength of 405 nm and a semiconductor laser beam having a wavelength of 635 nm are applied to the front surface or the back surface of the wire grid polarizer from the front surface side or the back surface side (the surface side on which the fine metal wires are not formed) of the wire grid polarizer.
  • the incident light was incident at an angle of 5 °, and the s-polarized reflectance was measured.
  • the s-polarized reflectance on the surface side was 80% or more as ⁇ , and less than 80% as x.
  • the s-polarized light reflectance on the back surface side was rated as less than 40%, and 40% or more as x.
  • the degree of polarization for light incident from the surface side of the wire grid polarizer was calculated from the following equation.
  • Polarization degree ((Tp ⁇ Ts) / (Tp + Ts)) ⁇ 100
  • Tp is the p-polarized light transmittance on the surface side
  • Ts is the s-polarized light transmittance on the surface side.
  • a degree of polarization of 99.5% or more was evaluated as ⁇ , and a degree of polarization of less than 99.5% was evaluated as ⁇ .
  • the flask was homogenized by stirring for 1 hour in a state of normal temperature and light shielding.
  • 100 g (solid content: 30 g) of colloidal silica was slowly added while stirring the flask, and the mixture was stirred and homogenized for 1 hour at room temperature and in the light-shielded state.
  • 340 g of cyclohexanone was added, and the solution was stirred for 1 hour in a state where the inside of the flask was kept at ordinary temperature and light-shielded to obtain a solution of the photocurable composition 1.
  • Example 1 (Production of light-transmitting substrate)
  • the photocurable composition 1 is applied by spin coating on the surface of a 100 ⁇ m thick highly transmissive polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Teijin DuPont, Teijin Tetron O3, 100 mm ⁇ 100 mm), and photocured with a thickness of 1 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a coating film of the composition 1 was formed.
  • a quartz mold (50 mm ⁇ 50 mm, groove pitch Pp: 150 nm, groove width Dp: 50 nm, groove depth Hp: 200 nm, groove length: a plurality of grooves formed in parallel with each other at a predetermined pitch. 50 mm, the cross-sectional shape of the groove: rectangular.) On the coating film of the photocurable composition 1 at 0.5 MPa (gauge pressure) at 25 ° C. so that the groove is in contact with the coating film of the photocurable composition 1. Pressed.
  • the quartz mold side was irradiated with light of a high-pressure mercury lamp (frequency: 1.5 kHz to 2.0 kHz, main wavelength light: irradiation energy at 255 nm, 315 nm, 365 nm, 365 nm: 1000 mJ) for 15 seconds,
  • the photocurable composition 1 is cured, and a light-transmitting substrate having a plurality of ridges corresponding to the grooves of the quartz mold (ridge pitch Pp: 150 nm, ridge width Dp: 50 nm, ridge height) Hp: 200 nm).
  • the quartz mold was slowly separated from the light transmissive substrate.
  • Table 1 shows the angle ⁇ R (or angle ⁇ L ) in each deposition and the thickness Hm ′ of the thin metal wire formed in one deposition as shown in Table 1. Thickness. Hm ′ was measured by a film thickness monitor using a crystal resonator as a film thickness sensor.
  • Example 2 (Production of light-transmitting substrate)
  • a nickel mold 100 mm x 100 mm, groove pitch Pp: 120 nm, groove width Dp: 40 nm, groove depth Hp: 120 nm, groove A light-transmitting substrate having a plurality of ridges corresponding to the grooves of the nickel mold (protrusion pitch Pp: 120 nm), except that the length: 80 mm and the groove cross-sectional shape: rectangular are used.
  • Example 3 (Production of light-transmitting substrate)
  • a nickel mold 100 mm ⁇ 100 mm, groove pitch Pp: 200 nm, groove width Dp: 80 nm, groove depth Hp: 200 nm, groove A light-transmitting substrate having a plurality of ridges corresponding to the grooves of the nickel mold (protrusion pitch Pp: 200 nm), except that the length: 50 mm and the cross-sectional shape of the grooves: rectangular are used.
  • Examples 4 to 14 After producing a light-transmitting substrate in the same manner as in Example 1, the number of times of vapor deposition, the angle ⁇ R (or angle ⁇ L ) in each vapor deposition, and the thickness Hm ′ of the thin metal wire formed by one vapor deposition are shown.
  • a wire grid polarizer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the angles and thicknesses shown in 1 were used. About the obtained wire grid type
  • Example 15 (Production of light-transmitting substrate)
  • a silicon mold (20 mm ⁇ 20 mm, groove pitch Pp: 200 nm, groove width Dp: 60 nm, groove depth Hp: 100 nm, groove groove formed with a plurality of grooves formed in parallel with each other at a predetermined pitch. Except for using length: 10 mm and groove cross-sectional shape: rectangular), a light-transmitting substrate having a plurality of ridges corresponding to the grooves of the silicon mold (ridge pitch Pp: 200 nm) in the same manner as in Example 1. The width of the ridge Dp: 60 nm, the height of the ridge Hp: 100 nm.
  • Example 8 is an example that does not satisfy the conditions (a), (b), (c), (C), and (D).
  • the thickness Hm of the fine metal wire covering the upper surface of the ridge was insufficient.
  • the thickness Dm1 of the fine metal wire covering the first side surface of the ridge and the thickness Dm2 of the fine metal wire covering the second side surface of the ridge are not increased.
  • Hm could not be increased.
  • the degree of polarization and s-polarized reflectance for light incident from the front surface side decreased, and high s-polarized reflectance for light incident from the back surface side was exhibited.
  • Example 9 is an example that does not satisfy the condition (D). Since the first and second deposition angles were large and a continuous film of aluminum was formed on the upper surface of the ridge, no evaluation was made.
  • Example 10 is an example that does not satisfy the conditions (a), (b), (c), and (E). Since the angle in the third vapor deposition was larger than the angle in the first vapor deposition, the thickness of the thin metal wire was increased overall. Therefore, the p-polarized light transmittance with respect to light incident from the front surface side was reduced, and a high s-polarized light reflectance was exhibited with respect to light incident from the back surface side.
  • Example 11 is an example that does not satisfy the conditions (D) and (E). Aluminum was also deposited at a thickness of 15 nm on the bottom of the groove between the ridges to form a continuous film. For this reason, the p-polarized light incident from the front surface side does not transmit, and a high s-polarized reflectance is shown for the light incident from the back surface side.
  • Example 12 is an example not satisfying the conditions (a) and (D). A thin metal wire was formed only on the upper surface of the ridge. Therefore, a high s-polarized reflectance was shown for light incident from the back side.
  • Example 13 is an example that does not satisfy the conditions (a), (c), and (F). Since the thickness Hm in the first and second vapor depositions was larger than 10 nm, the thickness of the fine metal wires was increased overall. Therefore, the p-polarized light transmittance with respect to light incident from the front surface side was reduced, and a high s-polarized light reflectance was exhibited with respect to light incident from the back surface side.
  • Example 14 is an example that does not satisfy the conditions (b) and (C). The thickness Hm of the fine metal wire covering the upper surface of the ridge was insufficient. In addition, 60% or more of the second side surface of the ridge was not covered with the fine metal wire. For this reason, the degree of polarization and the s-polarized light reflectance with respect to light incident from the surface side are reduced, and the angle dependency is large.
  • Example 15 is an example corresponding to Example 1 of Patent Document 2, and is an example that does not satisfy the conditions (a), (b), (c), (C), and (D).
  • the thickness Hm of the fine metal wire covering the upper surface of the ridge is insufficient, while the thickness Dm1 of the fine metal wire covering the first side surface of the ridge and the second side surface of the ridge are covered.
  • the thickness Dm2 of the thin metal wire is too thick.
  • 60% or more of the second side surface of the ridge was not covered with the fine metal wire. For this reason, the degree of polarization and s-polarized reflectance for light incident from the front surface side decreased, and high s-polarized reflectance for light incident from the back surface side was exhibited. Also, the angle dependency was large.
  • the wire grid polarizer of the present invention is useful as a polarizer for an image display device such as a liquid crystal display device, a rear projection television, or a front projector. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2008-097405 filed on April 3, 2008 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporated.

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Abstract

 可視光領域において、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示すワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法を提供する。  光透過性基板14の表面にピッチ(Pp)で形成された凸条12を有し、凸条12の上面16、第1の側面18、第2の側面20の計3面が金属細線22で被覆されたワイヤグリッド型偏光子10であって、(a)第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2が20nm以下であり、(b)上面16を被覆している金属細線22の厚さHmおよび凸条12の高さHpが40nm≦Hm≦0.5×Hpを満足し、(c)Dm1、Dm2、Ppおよび凸条12の幅DpがDm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp)を満足する。

Description

ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法
 本発明は、ワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法に関する。
 液晶表示装置、リアプロジェクションテレビ、フロントプロジェクター等の画像表示装置に用いられる、可視光領域で偏光分離能を示す偏光子(偏光分離素子ともいう。)としては、吸収型偏光子および反射型偏光子がある。
 吸収型偏光子は、たとえば、ヨウ素等の二色性色素を樹脂フィルム中に配向させた偏光子である。しかし、吸収型偏光子は、一方の偏光を吸収するため、光の利用効率が低い。
 一方、反射型偏光子は、偏光子に入射せずに反射した光を偏光子に再入射させることにより、光の利用効率を上げることができる。そのため、液晶表示装置等の高輝度化を目的として反射型偏光子のニーズが高まっている。
 反射型偏光子としては、複屈折樹脂積層体からなる直線偏光子、コレステリック液晶からなる円偏光子、ワイヤグリッド型偏光子がある。
 しかし、直線偏光子および円偏光子は、偏光分離能が低い。そのため、高い偏光分離能を示すワイヤグリッド型偏光子が注目されている。
 ワイヤグリッド型偏光子は、光透過性基板上に複数の金属細線が互いに平行に配列した構造を有する。金属細線のピッチが入射光の波長よりも充分に短い場合、入射光のうち、金属細線に直交する電場ベクトルを有する成分(すなわちp偏光)は透過し、金属細線と平行な電場ベクトルを有する成分(すなわちs偏光)は反射される。
 可視光領域で偏光分離能を示すワイヤグリッド型偏光子としては、以下のものが知られている。
 (1)光透過性基板上に所定のピッチで金属細線が形成されたワイヤグリッド型偏光子(特許文献1)。
 (2)光透過性基板の表面に所定のピッチで形成された複数の凸条の上面および側面が、金属または金属化合物からなる材料膜で被覆されて金属細線をなしているワイヤグリッド型偏光子(特許文献2)。
 しかし、(1)、(2)のワイヤグリッド型偏光子においては、金属細線が形成された面側(以下、表面側と記す。)とは反対側の面側(以下、裏面側と記す。)においてもS偏光の反射が起こる。ワイヤグリッド型偏光子の裏面側には、液晶表示装置であれば、液晶パネルが配置されるため、ワイヤグリッド型偏光子の裏面側で反射したS偏光が液晶パネルに入射すると、液晶パネルで表示される画像のコントラストが低下する。
特開2005-070456号公報 特開2006-003447号公報
 本発明は、可視光領域において、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示すワイヤグリッド型偏光子およびその製造方法を提供する。
 本発明は、以下の要旨を有する。
(1)表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板と、該光透過性基板の凸条の上面、および該凸条の長さ方向に延びる2つの側面である第1の側面ならびに第2の側面の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線とを有するワイヤグリッド型偏光子であって、
 下記の条件(a)~(c)を満足する、ワイヤグリッド型偏光子。
 (a)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2がそれぞれ、下式(1-1)および下式(1-2)を満足する。
 0nm<Dm1≦20nm ・・・(1-1)。
 0nm<Dm2≦20nm ・・・(1-2)。
 (b)前記凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmおよび前記凸条の高さHpが、下式(2)を満足する。
 40nm≦Hm≦0.5×Hp ・・・(2)。
 (c)前記Dm1、前記Dm2、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(3)を満足する。
 Dm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(3)。
(2)さらに下記の条件(d)を満足する、上記(1)に記載のワイヤグリッド型偏光子。
 (d)前記凸条の上面を被覆している金属細線の最大幅Dm、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(4)を満足する。
 Dm-Dp≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(4)。
(3)さらに下記の条件(e)を満足する、上記(1)又は(2)に記載のワイヤグリッド型偏光子。
 (e)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の幅(凸条の上面から溝への深さ方向の長さ)Hm1、前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の幅(凸条の上面から溝への深さ方向の長さ)Hm2、および前記凸条の高さHpがそれぞれ、下式(5-1)および下式(5-2)を満足する。
 Hm1≧0.5×Hp ・・・(5-1)。
 Hm2≧0.5×Hp ・・・(5-2)。
(4)可視光領域において、前記金属細線が形成された面側から入射する光に対して、偏光度が99.5%以上、p偏光透過率が70%以上、およびs偏光反射率が80%以上であり、かつ前記金属細線が形成されていない面側から入射する光に対して、s偏光反射率が40%未満である上記(1)~(3)のいずれかに記載のワイヤグリッド型偏光子。
(5)前記金属細線が、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、TiN、TaN、またはTiSiからなる上記(1)~(4)のいずれかに記載のワイヤグリッド型偏光子。
(6)表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板と、該光透過性基板の凸条の上面、および該凸条の長さ方向に延びる2つの側面である第1の側面ならびに第2の側面の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線とを有するワイヤグリッド型偏光子を製造する方法であって、
 前記金属細線を、下記の条件(A)~(F)を満足する蒸着法で形成する、ワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
 (A)前記凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ前記凸条の高さ方向に対して第1の側面の側に角度θをなす方向から前記凸条の上面および第1の側面に金属または金属化合物を蒸着する。
 (B)前記凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ前記凸条の高さ方向に対して第2の側面の側に角度θをなす方向から前記凸条の上面および第2の側面に金属または金属化合物を蒸着する。
 (C)前記条件(A)による蒸着および前記条件(B)による蒸着を交互に、前記条件(A)による蒸着をm回(ただし、mは1以上)、前記条件(B)による蒸着をn回(ただし、nは1以上)、合計(m+n)で3回以上行う。
 (D)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(I)を満足し、前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(II)を満足する。
 15゜≦θ≦45゜ ・・・(I)、
 15゜≦θ≦45゜ ・・・(II)。
 (E)前記mが2以上の場合、m回目のθ と(m-1)回目のθ (m-1)とは、下式(III)を満足し、前記nが2以上の場合、n回目のθ と(n-1)回目のθ (n-1)とは、下式(IV)を満足する。
 θ ≦θ (m-1) ・・・(III)、
 θ ≦θ (n-1) ・・・(IV)。
 (F)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着および前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着においては、前記凸条の上面に1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を10nm以下とする。
(7)前記ワイヤグリッド型偏光子が下記の条件(a)~(c)を満足する、上記(6)に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
 (a)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2がそれぞれ、下式(1-1)および下式(1-2)を満足する。
 0nm<Dm1≦20nm ・・・(1-1)。
 0nm<Dm2≦20nm ・・・(1-2)。
 (b)前記凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmおよび前記凸条の高さHpが、下式(2)を満足する。
 40nm≦Hm≦0.5×Hp ・・・(2)。
 (c)前記Dm1、前記Dm2、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(3)を満足する。
 Dm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(3)。
 本発明のワイヤグリッド型偏光子は、可視光領域において、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示す。
 本発明のワイヤグリッド型偏光子の製造方法によれば、可視光領域において、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示すワイヤグリッド型偏光子を製造できる。
本発明のワイヤグリッド型偏光子の一例を示す斜視図である。 本発明のワイヤグリッド型偏光子の他の例を示す断面図である。 光透過性基板の一例を示す斜視図である。
<ワイヤグリッド型偏光子>
 図1は、本発明のワイヤグリッド型偏光子の一例を示す斜視図である。ワイヤグリッド型偏光子10は、表面に複数の凸条12が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板14と、光透過性基板14の凸条12の上面16、および凸条12の長さ方向に延びる2つの側面である第1の側面18ならびに第2の側面20の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線22とを有する。
 Ppは、凸条12の幅Dpと、凸条12間に形成される溝の幅との合計である。Ppは、300nm以下が好ましく、50~200nmがより好ましい。Ppを300nm以下とすることにより、ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対してさらに高いs偏光反射率を示し、かつ400nm程度の短波長領域においてもワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対してさらに高い偏光度を示す。また、回折による着色現象が抑えられる。
 また、Ppは、蒸着によって金属細線22を形成しやすい点から、100~200nmが特に好ましい。
 DpとPpの比(Dp/Pp)は、0.1~0.55が好ましく、0.25~0.45がより好ましい。Dp/Ppを0.1以上とすることにより、ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対してさらに高い偏光度を示す。Dp/Ppを0.55以下とすることにより、干渉による透過光の着色が抑えられる。
 また、Dpは、蒸着によって金属細線22を形成しやすい点から、30~80nmが特に好ましく、40~70nmがより好ましい。
 凸条12の高さHpは、50~500nmが好ましく、80~300nmがより好ましい。Hpを50nm以上とすることにより、凸条12の表面への金属細線22の選択的な形成が容易となる。Hpを500nm以下とすることにより、ワイヤグリッド型偏光子10の偏光度の入射角度依存性が小さくなる。
 また、Hpは、蒸着によって金属細線22を形成しやすい点から、100~270nmが特に好ましい。
(光透過性基板)
 光透過性基板14は、ワイヤグリッド型偏光子10の使用波長範囲において光透過性を有する基板である。光透過性とは、光を透過することを意味し、使用波長範囲は、具体的には、400nm~800nmの範囲である。
 光透過性基板14の厚さHsは、0.5~1000μmが好ましく、1~40μmがより好ましい。
 光透過性基板14の材料としては、光硬化樹脂、熱可塑性樹脂、ガラス等が挙げられ、後述するインプリント法にて凸条12を形成できる点から、光硬化樹脂または熱可塑性樹脂が好ましく、光インプリント法にて凸条12を形成できる点および耐熱性および耐久性に優れる点から、光硬化樹脂が特に好ましい。
 光硬化樹脂としては、生産性の点から、光硬化性組成物の光ラジカル重合により形成される樹脂が好ましい。
 光硬化性組成物としては、光硬化後の硬化膜の水に対する接触角が90°以上となるものが好ましい。該硬化膜の水に対する接触角が90°以上であれば、光インプリント法により凸条12を形成する際、モールドとの離型性がよくなり、精度の高い転写が可能となり、得られるワイヤグリッド型偏光子10が目的とする性能を充分に発揮できる。
(金属細線)
 金属細線22は、凸条12の上面16、第1の側面18および第2の側面20の計3面に形成され、凸条12間の溝の底面にはほとんど形成されず、金属細線22間は、凸条12間の溝の底面において連続していない。ただし、第1の側面18または第2の側面20に形成された金属細線22は、溝の底面に接していてもよい。
 金属細線22は、下記の条件(a)~(c)を満足するように形成する。
 (a)凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2がそれぞれ、下式(1-1)および下式(1-2)を満足する。
 0nm<Dm1≦20nm ・・・(1-1)。
 0nm<Dm2≦20nm ・・・(1-2)。
 (b)凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmおよび凸条12の高さHpが、下式(2)を満足する。
 40nm≦Hm≦0.5×Hp ・・・(2)。
 (c)Dm1、Dm2、凸条12のピッチPpおよび凸条12の幅Dpが、下式(3)を満足する。
 Dm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(3)。
 条件(a):
 Dm1は、凸条12の上面16の高さにおいて凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さをいう。Dm2は、凸条12の上面16の高さにおいて凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さをいう。
 Dm1およびDm2がそれぞれ20nm以下であれば、凸条12間の溝の空間が広くなり、表面側から入射する光に対して高いp偏光透過率を示す。また、Dm1およびDm2がそれぞれ20nm以下であれば、第1の側面18を被覆している金属細線22および第2の側面20を被覆している金属細線22によって、ワイヤグリッド型偏光子10の裏面側から入射するs偏光の大部分が吸収されるため、裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示す。Dm1およびDm2はそれぞれ15nm以下が好ましく、10nm以下がより好ましい。
 Dm1およびDm2がそれぞれ0nm超であれば、第1の側面18を被覆している金属細線22および第2の側面20を被覆している金属細線22によって、ワイヤグリッド型偏光子10の裏面側から入射するs偏光が吸収されるため、裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示す。Dm1およびDm2はそれぞれ3nm以上が好ましく、5nm以上がより好ましい。
 条件(b):
 Hmが40nm以上であれば、ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対して高い偏光度およびs偏光反射率を示す。HmがHpの半分以下であれば、光の利用効率が向上する。Hmは50nm以上が好ましい。また、HmはHpの0.4倍以下または150nm以下が好ましく、120nm以下がより好ましい。
 条件(c):
 Dm1とDm2の合計の厚さが、(Pp-Dp)すなわち凸条12間の溝の幅の40%以下であれば、凸条12間の溝の幅の60%以上の空間が残ることになるため、表面側から入射する光に対して高いp偏光透過率を示す。Dm1とDm2の合計の厚さは、(Pp-Dp)の35%以下が好ましく、30%以下がより好ましい。
 条件(d):
 金属細線22は、さらに下記の条件(d)を満足することが好ましい。
 (d)凸条12の上面16を被覆している金属細線22の最大幅Dm、凸条12のピッチPpおよび凸条12の幅Dpが、下式(4)を満足する。
 Dm-Dp≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(4)。
 Dm-DpがPp-Dp(すなわち凸条12間の溝の幅)の40%以下であれば、凸条12間の溝の幅の60%以上の空間がDmによって遮蔽されないため、表面側から入射する光に対してさらに高いp偏光透過率を示す。
 図2に示すように、蒸着の条件によっては、上面16を被覆している金属細線22が、第1の側面18を被覆している金属細線22や第2の側面20を被覆している金属細線22よりも大きく横方向へ膨らむことがある。すなわち、Dmが、Dm1とDm2とDpの合計の厚さよりも大きくなる場合がある。なお、図1に示すように、Dmが、Dm1とDm2とDpの合計の厚さと同じであれば、条件(d)は、条件(c)と同じとなる。
 条件(e):
 金属細線22は、さらに下記の条件(e)を満足することが好ましい。
 (e)凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の幅(凸条12の上面16から溝への深さ方向の長さ)Hm1、凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の幅(凸条12の上面16から溝への深さ方向の長さ)Hm2および凸条12の高さHpがそれぞれ、下式(5-1)および下式(5-2)を満足する。
 Hm1≧0.5×Hp ・・・(5-1)。
 Hm2≧0.5×Hp ・・・(5-2)。
 Hm1およびHm2がそれぞれHpの50%以上であれば、第1の側面18を被覆している金属細線22および第2の側面20を被覆している金属細線22の面積が広くなり、ワイヤグリッド型偏光子10の裏面側から入射するs偏光が効率よく吸収されるため、裏面側から入射する光に対してさらに低いs偏光反射率を示す。Hm1およびHm2はそれぞれHpの60%以上が好ましく、65%以上がより好ましい。また、Hm1およびHm2はそれぞれHpの100%であってもよい。
 なお、本発明における上述の凸条12および金属細線22の各寸法は、ワイヤグリッド型偏光子10の断面の走査型電子顕微鏡像または透過型電子顕微鏡像において5箇所の凸条12および金属細線22における各寸法の最大値(ただし、Dm1とDm2は、上記で定義した値)を測定し、5箇所の該値を平均したものとする。
 金属細線22の材料としては、金属(銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム等。)または金属化合物(TiN、TaN、TiSi等。)が挙げられ、可視光に対する反射率が高く、可視光の吸収が少なく、かつ高い導電率を有する点から、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウムが好ましく、アルミニウムが特に好ましい。
(保護層)
 金属細線22の厚さは非常に微細であるため、金属細線22がわずかに傷ついただけでもワイヤグリッド型偏光子10の性能に影響する。また、錆により金属細線22の導電率が低下し、ワイヤグリッド型偏光子10の性能が低下する場合がある。よって、金属細線22の傷付きおよび錆を抑えるために、金属細線22を保護層で被覆してもよい。
 保護層としては、樹脂、金属酸化物、ガラス等が挙げられる。たとえば、金属としてアルミニウムを用いた場合、空気中で酸化されて酸化アルミニウムが表面に形成される。金属酸化膜は、金属細線22の保護層として機能する。本発明において、アルミニウムが空気中で酸化されて酸化アルミニウムに変化した場合、アルミニウムと酸化アルミニウムの寸法の合計を金属細線22の寸法とする。
 光透過性基板14と保護層との界面でのp偏光の反射を低減させるため、保護層の屈折率と光透過性基板の屈折率とを実質的に一致させることが好ましい。
 保護層としては、耐熱性、可視光透過性を有するものが好ましく、広帯域にわたり高い偏光分離能が得られる点から、屈折率の低いものがより好ましい。
 保護層は、ワイヤグリッド型偏光子10の最表面に存在するため、鉛筆硬度H以上の硬さを有するものが好ましく、防汚性も有することが好ましい。
 保護層または光透過性基板14は、光の利用効率を高めるため、表面に反射防止構造を有してもよい。
 ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対するs偏光反射率は、リサイクル光の利用効率を向上するためにできるかぎり高いことが好ましく、80%以上が好ましく、82%以上がより好ましい。ワイヤグリッド型偏光子10の裏面側から入射する光に対するs偏光反射率は、コントラストを向上させるためにできるだけ低いことが好ましく、40%未満が好ましく、30%未満がより好ましい。
 ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対するp偏光透過率は、透過光の利用効率を向上するためにできるかぎり高いことが好ましく、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。ワイヤグリッド型偏光子10の裏面側から入射する光に対するp偏光透過率は、透過光の利用効率を向上するためにできるかぎり高いことが好ましく、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。
 また、ワイヤグリッド型偏光子10の表面側から入射する光に対する偏光度は、下式から計算した。
 偏光度=((Tp-Ts)/(Tp+Ts))×100
 ただし、Tpは、表面側のp偏光透過率であり、Tsは、表面側のs偏光透過率である。表面側から入射する光に対する偏光度はコントラストを向上させるため、99.5%以上が好ましく、99.7%以上がより好ましい。
 以上説明したワイヤグリッド型偏光子10にあっては、表面に複数の凸条12が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板14と、光透過性基板14の凸条12の上面16、第1の側面18および第2の側面20の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線22とを有し、かつ上述の条件(a)~(c)を満足するため、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示す。
<ワイヤグリッド型偏光子の製造方法>
 ワイヤグリッド型偏光子10は、表面に複数の凸条12が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板14を作製し、該光透過性基板14の凸条12の上面16、第1の側面18および第2の側面20の計3面に金属細線22を形成することによって製造される。
(光透過性基板の作製方法)
 光透過性基板14の作製方法としては、インプリント法(光インプリント法、熱インプリント法。)、リソグラフィ法等が挙げられ、凸条12を生産性よく形成できる点および光透過性基板14を大面積化できる点から、インプリント法が好ましく、凸条12をより生産性よく形成できる点およびモールドの溝を精度よく転写できる点から、光インプリント法が特に好ましい。
 光インプリント法は、たとえば、電子線描画とエッチングとの組み合わせにより、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成されたモールドを作製し、該モールドの溝を、任意の基材の表面に塗布された光硬化性組成物に転写し、同時に該光硬化性組成物を光硬化させる方法である。
 光インプリント法による光透過性基板14の作製は、具体的には下記の工程(i)~(v)を経て行われる。
 (i)光硬化性組成物を基材の表面に塗布する工程。
 (ii)複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたモールドを、溝が光硬化性組成物に接するように、光硬化性組成物に押しつける工程。
 (iii)モールドを光硬化性組成物に押しつけた状態で放射線(紫外線、電子線等。)を照射して光硬化性組成物を硬化させて、モールドの溝に対応する複数の凸条12を有する光透過性基板14を作製する工程。
 (iv)光透過性基板14からモールドを分離する工程。
 (v)光透過性基板14の凸条12の3面に金属細線22を形成する前または形成した後に、必要に応じて、光透過性基板14から基材を分離する工程。
 熱インプリント法による光透過性基板14の作製は、具体的には下記の工程(i)~(iv)を経て行われる。
 (i)基材の表面に熱可塑性樹脂の被転写膜を形成する工程、または熱可塑性樹脂の被転写フィルムを作製する工程。
 (ii)複数の溝が互いに平行にかつ一定のピッチで形成されたモールドを、溝が被転写膜または被転写フィルムに接するように、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)または融点(Tm)以上に加熱した被転写膜または被転写フィルムに押しつけ、モールドの溝に対応する複数の凸条12を有する光透過性基板14を作製する工程。
 (iii)光透過性基板14をTgまたはTmより低い温度に冷却して光透過性基板14からモールドを分離する工程。
 (iv)光透過性基板14の凸条12の3面に金属細線22を形成する前または形成した後に、必要に応じて、光透過性基板14から基材を分離する工程。
(金属細線の形成方法)
 金属細線22は、光透過性基板14の凸条12が形成された面の斜め上方から金属または金属化合物を蒸着させる斜方蒸着法により形成される。蒸着法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法が挙げられる。
 金属細線22は、具体的には、下記の条件(A)~(F)を満足する蒸着法で形成される。
 (A)図3に示す凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第1の側面18の側に角度θをなす方向V1から凸条12の上面16および第1の側面18に金属または金属化合物を蒸着する。
 (B)図3に示す凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第2の側面20の側に角度θをなす方向V2から凸条12の上面16および第2の側面20に金属または金属化合物を蒸着する。
 (C)前記条件(A)による蒸着および前記条件(B)による蒸着を交互に、前記条件(A)による蒸着をm回(ただし、mは1以上)、前記条件(B)による蒸着をn回(ただし、nは1以上)、合計(m+n)で3回以上行う。
 (D)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(I)を満足し、前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(II)を満足する。
 15゜≦θ≦45゜ ・・・(I)、
 15゜≦θ≦45゜ ・・・(II)。
 (E)前記mが2以上の場合、m回目のθ と(m-1)回目のθ (m-1)とは、下式(III)を満足し、前記nが2以上の場合、n回目のθ と(n-1)回目のθ (n-1)とは、下式(IV)を満足する。
 θ ≦θ (m-1) ・・・(III)、
 θ ≦θ (n-1) ・・・(IV)。
 条件(F):
 蒸着法は、さらに下記の条件(F)を満足することが好ましい。
 (F)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着および前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着においては、前記凸条の上面に1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を10nm以下とする。
 条件(A)、(B):
 条件(A)、(B)を満足しない場合、光透過性基板14の凸条12の3面に金属細線22を形成できない。なお、本明細書において、「略直交し」とは、方向Lと方向V1(または方向V2)のなす角度が85~95度の範囲にあることを意味する。
 条件(C):
 条件(C)を満足しない場合、凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmが薄くなる。すなわち、凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第1の側面18の側に角度θをなす方向V1(すなわち第1の側面18の側)、および凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第2の側面20の側に角度θをなす方向V2(すなわち第2の側面20の側)から、それぞれ1回の蒸着で、凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2が所望の厚さとなるように蒸着しようとすると、角度θおよび角度θを大きくする必要があり、その結果、上面16に蒸着される金属または金属化合物の量が少なくなる。
 また、第1の側面18の側からの蒸着と第2の側面20の側からの蒸着とを交互に行うことにより、金属または金属化合物が偏って蒸着することがなく、凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2がほぼ同じになる。
 条件(D):
 光の波長以下のピッチの凸条12に蒸着を行う場合、蒸着の角度θ(または角度θ)に応じて金属細線22の形状が変化するため、角度θ(または角度θ)によっては、適切な形状の金属細線22を形成できない場合がある。m回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θおよびn回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θが15゜未満では、凸条12間の溝の底面にも金属または金属化合物が蒸着し、金属細線22が連結してしまい、入射する光を透過できなくなる。m回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θおよびn回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θが45゜を超えると、金属または金属化合物が偏って蒸着し、斜めに傾いた金属細線22が形成されてしまう。また、該角度を大きくしすぎると、連続膜が形成される場合がある。
 さらに、上記条件(A)によるm回の蒸着のうちの2回目の蒸着における角度θは、上式(I)を満足し、上記条件(B)によるn回の蒸着のうちの2回目の蒸着における角度θは、上式(II)を満足することが好ましい。
 条件(E):
 条件(E)を満足しない場合、凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2を所定の厚み以下にした場合、凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmが薄くなりすぎる。また、凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmを40nm以上にする場合、凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2が厚くなりすぎる。
 さらに、前記mが2以上の場合、m回目のθ と(m-1)回目のθ (m-1)とは、下式(V)を満足し、前記nが2以上の場合、n回目のθ と(n-1)回目のθ (n-1)とは、下式(VI)を満足することが好ましい。
 θ <θ (m-1) ・・・(V)、
 θ <θ (n-1) ・・・(VI)。
 式(V)、式(VI)を満足することにより、凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmの増加に応じて角度θ(または角度θ)をしだいに小さくして蒸着を行うため、Hmの増加に対してDm1およびDm2が厚くなりすぎることがない。
 条件(F):
 初期の蒸着において、凸条12の上面16を被覆している金属細線22の厚さHmを厚くしてしまうと、凸条12の第1の側面18を被覆している金属細線22の厚さDm1および凸条12の第2の側面20を被覆している金属細線22の厚さDm2が厚くなりすぎる場合がある。
 角度θおよび角度θは、たとえば、下記の蒸着装置を用いることによって調整できる。
 凸条12の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条12の高さ方向Hに対して第1の側面18の側または第2の側面20の側に角度θをなす方向V1または角度θをなす方向V2の延長線上に蒸着源が位置するように、蒸着源に対向して配置された光透過性基板14の傾きを変更できる蒸着装置。
 蒸着源としては、金属(銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム等。)または金属化合物(TiN、TaN、TiSi等。)が挙げられ、可視光に対する反射率が高く、可視光の吸収が少なく、かつ高い導電率を有する点から、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウムが好ましく、アルミニウムが特に好ましい。
 以上説明したワイヤグリッド型偏光子10の製造方法にあっては、上述の条件(A)~(F)を満足する蒸着法で金属細線22を形成しているため、上述の条件(a)~(c)を満足する金属細線22を形成でき、その結果、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示すワイヤグリッド型偏光子10を得ることができる。
 以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
 例1~7は実施例であり、例8~15は比較例である。
(金属細線の各寸法)
 金属細線の各寸法は、ワイヤグリッド型偏光子の断面の透過型電子顕微鏡像において5箇所の金属細線における各寸法の最大値(ただし、Dm1とDm2は、上記で定義した値)を測定し、5箇所の該値を平均して求めた。
(透過率)
 ワイヤグリッド型偏光子の表面側(金属細線が形成された面側)または裏面側(金属細線が形成されていない面側)から波長405nmの固体レーザー光および波長635nmの半導体レーザー光を、ワイヤグリッド型偏光子の表面または裏面に対して垂直に入射し、p偏光透過率およびs偏光透過率を測定した。
 表面側のp偏光透過率が、70%以上を○とし、70%未満を×とした。
 裏面側のp偏光透過率が、70%以上を○とし、70%未満を×とした。
(反射率)
 ワイヤグリッド型偏光子の表面側または裏面側(金属細線が形成されていない面側)から波長405nmの固体レーザー光および波長635nmの半導体レーザー光を、ワイヤグリッド型偏光子の表面または裏面に対して5°の角度で入射し、s偏光反射率を測定した。
 表面側のs偏光反射率が、80%以上を○とし、80%未満を×とした。
 裏面側のs偏光反射率が、40%未満を○とし、40%以上を×とした。
(偏光度)
 ワイヤグリッド型偏光子の表面側から入射する光に対する偏光度は、下式から計算した。
 偏光度=((Tp-Ts)/(Tp+Ts))×100
 ただし、Tpは、表面側のp偏光透過率であり、Tsは、表面側のs偏光透過率である。
 偏光度が99.5%以上を○とし、99.5%未満を×とした。
(角度依存性)
 凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側に45゜の角度をなす方向V1からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時の偏光度と、凸条の長さ方向Lに対して直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側に45゜の角度をなす方向V2からワイヤグリッド型偏光子の表面側に光を入射した時の偏光度とについて、(高い値の偏光度)/(低い値の偏光度)の値が1.5以下を○とし、1.5超を×とした。
(光硬化性組成物の調製)
 撹拌機および冷却管を装着した1000mLの4つ口フラスコに、
 単量体1(新中村化学工業社製、NK エステル A-DPH、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)の60g、
 単量体2(新中村化学工業社製、NK エステル A-NPG、ネオペンチルグリコールジアクリレート)の40g、
 光重合開始剤(チバスペシャリティーケミカルズ社製、IRGACURE907)の4.0g、
 含フッ素界面活性剤(旭硝子社製、フルオロアクリレート(CH=CHCOO(CH(CFF)とブチルアクリレートとのコオリゴマー、フッ素含有量:約30質量%、質量平均分子量:約3000)の0.1g、
 重合禁止剤(和光純薬社製、Q1301)の1.0g、および
 シクロヘキサノンの65.0gを入れた。
 フラスコ内を常温および遮光にした状態で、1時間撹拌して均一化した。ついで、フラスコ内を撹拌しながら、コロイド状シリカの100g(固形分:30g)をゆっくりと加え、さらにフラスコ内を常温および遮光にした状態で1時間撹拌して均一化した。ついで、シクロヘキサノンの340gを加え、フラスコ内を常温および遮光にした状態で1時間撹拌して光硬化性組成物1の溶液を得た。
〔例1〕
(光透過性基板の作製)
 厚さ100μmの高透過ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(帝人デュポン社製、帝人テトロンO3、100mm×100mm)の表面に、光硬化性組成物1をスピンコート法により塗布し、厚さ1μmの光硬化性組成物1の塗膜を形成した。
 複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成された石英製モールド(50mm×50mm、溝のピッチPp:150nm、溝の幅Dp:50nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:50mm、溝の断面形状:矩形。)を、溝が光硬化性組成物1の塗膜に接するように、25℃にて0.5MPa(ゲージ圧)で光硬化性組成物1の塗膜に押しつけた。
 該状態を保持したまま、石英製モールド側から高圧水銀灯(周波数:1.5kHz~2.0kHz、主波長光:255nm、315nmおよび365nm、365nmにおける照射エネルギー:1000mJ)の光を15秒間照射し、光硬化性組成物1を硬化させて、石英製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:150nm、凸条の幅Dp:50nm、凸条の高さHp:200nm。)を作製した。光透過性基板から石英製モールドをゆっくり分離した。
(金属細線の形成)
 蒸着源に対向する光透過性基板の傾きを変更可能な真空蒸着装置(昭和真空社製、SEC-16CM)を用い、光透過性基板の凸条に斜方蒸着法にてアルミニウムを蒸着させ、金属細線を形成し、裏面にPETフィルムが貼着されたワイヤグリッド型偏光子を得た。この際、凸条の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第1の側面の側に角度θをなす方向V1(すなわち第1の側面の側)からの蒸着と、凸条の長さ方向Lに対して略直交し、かつ凸条の高さ方向Hに対して第2の側面の側に角度θをなす方向V2(すなわち第2の側面の側)からの蒸着とを交互に行い、かつ各回の蒸着における角度θ(または角度θ)および1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした。なお、Hm’は水晶振動子を膜厚センサーとする膜厚モニターにより測定した。
 得られたワイヤグリッド型偏光子について、金属細線の各寸法を測定した。結果を表2に示す。
 また、得られたワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表3に示す。
〔例2〕
(光透過性基板の作製)
 モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(100mm×100mm、溝のピッチPp:120nm、溝の幅Dp:40nm、溝の深さHp:120nm、溝の長さ:80mm、溝の断面形状:矩形)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:120nm、凸条の幅Dp:40nm、凸条の高さHp:120nm。)を作製した。
(金属細線の形成)
 各回の蒸着における角度θ(または角度θ)および1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
 得られたワイヤグリッド型偏光子について、金属細線の各寸法を測定した。結果を表2に示す。
 また、得られたワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表3に示す。
〔例3〕
(光透過性基板の作製)
 モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたニッケル製モールド(100mm×100mm、溝のピッチPp:200nm、溝の幅Dp:80nm、溝の深さHp:200nm、溝の長さ:50mm、溝の断面形状:矩形)を用いた以外は、例1と同様にしてニッケル製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の幅Dp:80nm、凸条の高さHp:200nm。)を作製した。
(金属細線の形成)
 各回の蒸着における角度θ(または角度θ)および1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
 得られたワイヤグリッド型偏光子について、金属細線の各寸法を測定した。結果を表2に示す。
 また、得られたワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表3に示す。
〔例4~14〕
 例1と同様にして光透過性基板を作製した後、蒸着の回数、各回の蒸着における角度θ(または角度θ)および1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
 得られたワイヤグリッド型偏光子について、金属細線の各寸法を測定した。結果を表2に示す。
 また、得られたワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表3に示す。
〔例15〕
(光透過性基板の作製)
 モールドとして、複数の溝が互いに平行にかつ所定のピッチで形成されたシリコン製モールド(20mm×20mm、溝のピッチPp:200nm、溝の幅Dp:60nm、溝の深さHp:100nm、溝の長さ:10mm、溝の断面形状:矩形)を用いた以外は、例1と同様にしてシリコン製モールドの溝に対応する複数の凸条を有する光透過性基板(凸条のピッチPp:200nm、凸条の幅Dp:60nm、凸条の高さHp:100nm。)を作製した。
(金属細線の形成)
 各回の蒸着における角度θ(または角度θ)および1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を表1に示す角度および厚さとした以外は、例1と同様にしてワイヤグリッド型偏光子を得た。
 得られたワイヤグリッド型偏光子について、金属細線の各寸法を測定した。結果を表2に示す。
 また、得られたワイヤグリッド型偏光子について、透過率、反射率、偏光度、角度依存性を測定した。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 例1~例7は、凸条の3面に条件(a)~(c)を満足する金属細線が形成されており、表面側から入射する光に対して高い偏光度、p偏光透過率およびs偏光反射率を示し、かつ裏面側から入射する光に対して低いs偏光反射率を示した。
 例8は、条件(a)、(b)、(c)、(C)および(D)を満足しない例である。凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmが不足していた。蒸着回数が2回だと、凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2を厚くすることなく、Hmを厚くすることができなかった。そのため、表面側から入射する光に対する偏光度およびs偏光反射率が低下し、かつ裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。
 例9は、条件(D)を満足しない例である。1回目、2回目の蒸着角度が大きく、凸条上面にアルミ二ウムの連続膜が形成されたため、評価しなかった。
 例10は、条件(a)、(b)、(c)および(E)を満足しない例である。3回目の蒸着における角度が1回目の蒸着における角度より大きかったため、金属細線の厚さが全体的に厚くなった。そのため、表面側から入射する光に対するp偏光透過率が低下し、かつ裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。
 例11は、条件(D)および(E)を満足しない例である。凸条間の溝の底部にもアルミニウムが15nmの厚さで蒸着され、連続膜が形成された。そのため、表面側から入射するp偏光は透過せず、かつ裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。
 例12は、条件(a)および(D)を満足しない例である。凸条の上面のみに金属細線が形成された。そのため、裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。
 例13は、条件(a)、(c)および(F)を満足しない例である。1、2回目の蒸着における厚さHmが10nmより大きかったため、金属細線の厚さが全体的に厚くなった。そのため、表面側から入射する光に対するp偏光透過率が低下し、かつ裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。
 例14は、条件(b)および(C)を満足しない例である。凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmが不足した。また、凸条の第2の側面の60%以上が、金属細線で被覆されていなかった。そのため、表面側から入射する光に対する偏光度およびs偏光反射率が低下し、角度依存性が大きかった。
 例15は、特許文献2の実施例1に相当する例であり、条件(a)、(b)、(c)、(C)および(D)を満足しない例である。凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmが不足し、一方、凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2が厚くなりすぎた。また、凸条の第2の側面の60%以上が、金属細線で被覆されていなかった。そのため、表面側から入射する光に対する偏光度およびs偏光反射率が低下し、かつ裏面側から入射する光に対して高いs偏光反射率を示した。また、角度依存性が大きかった。
 本発明のワイヤグリッド型偏光子は、液晶表示装置、リアプロジェクションテレビ、フロントプロジェクター等の画像表示装置の偏光子として有用である。
 なお、2008年4月3日に出願された日本特許出願2008-097405号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
 10 ワイヤグリッド型偏光子
 12 凸条
 14 光透過性基板
 16 上面
 18 第1の側面
 20 第2の側面
 22 金属細線

Claims (7)

  1.  表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板と、該光透過性基板の凸条の上面、および該凸条の長さ方向に延びる2つの側面である第1の側面ならびに第2の側面の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線とを有するワイヤグリッド型偏光子であって、
     下記の条件(a)~(c)を満足する、ワイヤグリッド型偏光子。
     (a)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2がそれぞれ、下式(1-1)および下式(1-2)を満足する。
     0nm<Dm1≦20nm ・・・(1-1)。
     0nm<Dm2≦20nm ・・・(1-2)。
     (b)前記凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmおよび前記凸条の高さHpが、下式(2)を満足する。
     40nm≦Hm≦0.5×Hp ・・・(2)。
     (c)前記Dm1、前記Dm2、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(3)を満足する。
     Dm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(3)。
  2.  さらに下記の条件(d)を満足する、請求項1に記載のワイヤグリッド型偏光子。
     (d)前記凸条の上面を被覆している金属細線の最大幅Dm、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(4)を満足する。
     Dm-Dp≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(4)。
  3.  さらに下記の条件(e)を満足する、請求項1又は2に記載のワイヤグリッド型偏光子。
     (e)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の幅(凸条の上面から溝への深さ方向の長さ)Hm1、前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の幅(凸条の上面から溝への深さ方向の長さ)Hm2、および前記凸条の高さHpがそれぞれ、下式(5-1)および下式(5-2)を満足する。
     Hm1≧0.5×Hp ・・・(5-1)。
     Hm2≧0.5×Hp ・・・(5-2)。
  4.  可視光領域において、前記金属細線が形成された面側から入射する光に対して、偏光度が99.5%以上、p偏光透過率が70%以上、およびs偏光反射率が80%以上であり、かつ前記金属細線が形成されていない面側から入射する光に対して、s偏光反射率が40%未満である請求項1~3のいずれかに記載のワイヤグリッド型偏光子。
  5.  前記金属細線が、銀、アルミニウム、クロム、マグネシウム、TiN、TaN、またはTiSiからなる請求項1~4のいずれかに記載のワイヤグリッド型偏光子。
  6.  表面に複数の凸条が互いに平行にかつ所定のピッチ(Pp)で形成された光透過性基板と、該光透過性基板の凸条の上面、および該凸条の長さ方向に延びる2つの側面である第1の側面ならびに第2の側面の計3面を被覆する、金属または金属化合物からなる金属細線とを有するワイヤグリッド型偏光子を製造する方法であって、
     前記金属細線を、下記の条件(A)~(F)を満足する蒸着法で形成する、ワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
     (A)前記凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ前記凸条の高さ方向に対して第1の側面の側に角度θをなす方向から前記凸条の上面および第1の側面に金属または金属化合物を蒸着する。
     (B)前記凸条の長さ方向に対して略直交し、かつ前記凸条の高さ方向に対して第2の側面の側に角度θをなす方向から前記凸条の上面および第2の側面に金属または金属化合物を蒸着する。
     (C)前記条件(A)による蒸着および前記条件(B)による蒸着を交互に、前記条件(A)による蒸着をm回(ただし、mは1以上)、前記条件(B)による蒸着をn回(ただし、nは1以上)、合計(m+n)で3回以上行う。
     (D)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(I)を満足し、前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着における角度θは、下式(II)を満足する。
     15゜≦θ≦45゜ ・・・(I)、
     15゜≦θ≦45゜ ・・・(II)。
     (E)前記mが2以上の場合、m回目のθ と(m-1)回目のθ (m-1)とは、下式(III)を満足し、前記nが2以上の場合、n回目のθ と(n-1)回目のθ (n-1)とは、下式(IV)を満足する。
     θ ≦θ (m-1) ・・・(III)、
     θ ≦θ (n-1) ・・・(IV)。
     (F)前記条件(A)によるm回の蒸着のうちの1回目の蒸着および前記条件(B)によるn回の蒸着のうちの1回目の蒸着においては、前記凸条の上面に1回の蒸着で形成される金属細線の厚さHm’を10nm以下とする。
  7.  前記ワイヤグリッド型偏光子が下記の条件(a)~(c)を満足する、請求項6に記載のワイヤグリッド型偏光子の製造方法。
     (a)前記凸条の第1の側面を被覆している金属細線の厚さDm1および前記凸条の第2の側面を被覆している金属細線の厚さDm2がそれぞれ、下式(1-1)および下式(1-2)を満足する。
     0nm<Dm1≦20nm ・・・(1-1)。
     0nm<Dm2≦20nm ・・・(1-2)。
     (b)前記凸条の上面を被覆している金属細線の厚さHmおよび前記凸条の高さHpが、下式(2)を満足する。
     40nm≦Hm≦0.5×Hp ・・・(2)。
     (c)前記Dm1、前記Dm2、前記Ppおよび前記凸条の幅Dpが、下式(3)を満足する。
     Dm1+Dm2≦0.4×(Pp-Dp) ・・・(3)。
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