JP5069035B2 - ワイヤグリッド偏光板 - Google Patents
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Description
状凸部を含む領域上に設けられた金属ワイヤと、を具備し、前記金属ワイヤは、不純物を
含有させてなる合金で構成されており、前記合金は、その平均粒子径が前記格子状凸部の
半値幅を与える高さにおける格子状凸部の間隔以下となるような含有量の不純物を含み、前記不純物は、シリコン、マグネシウム、マンガン及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素であるので、金属ワイヤ同士の接触を抑制して、高い光学性能を発揮することができる。
図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光板の一部を示す断面図である。このワイヤグリッド偏光板は、表面に格子状凸部1aを有する基材1と、基材1上に設けられた誘電体層2と、誘電体層2上に立設された金属ワイヤ3とから主に構成されている。なお、誘電体層2は必ずしも設けなくても良い。
(格子状凸部を有する基材の作製)
・凹凸格子形状が転写されたCOP板の作製
ピッチが230nmで、凹凸格子の高さが230nmである凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパを準備した。この凹凸格子は、レーザ干渉露光法を用いたパターニングにより作製されたものであり、その断面形状は正弦波状で、上面からの形状は縞状格子形状であった。また、その平面寸法は縦横ともに500mmであった。このニッケルスタンパを用いて、熱プレス法により厚さ0.5mm、縦横がそれぞれ520mmのシクロオレフィン樹脂(以下、COPと略す)板の表面に凹凸格子形状を転写し、凹凸格子形状を転写したCOP板を作製した。
次いで、この凹凸格子形状が転写されたCOP板を520mm×460mmの長方形に切り出し、被延伸部材としての延伸用COP板とした。このとき、520mm×460mmの長手方向(520mm)と凹凸格子の長手方向とが互いに略平行になるように切り出した。
得られた、100nmピッチの延伸済みCOP板表面に、それぞれ導電化処理として金をスパッタリングにより30nm被覆した後、それぞれニッケルを電気メッキし、厚さ0.3mm、縦300mm、横180mmの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパを作製した。
厚み0.1mmのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(以下、PETフィルム)に紫外線硬化性樹脂(スリーボンド社製TB3078D、屈折率1.41)を約0.03mm塗布し、塗布面を下にして上記100nmピッチの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとPETフィルムとの間に空気が入らないように載せ、PETフィルム側から中心波長365nmの紫外線ランプを用いて紫外線を1000mJ/cm2照射し、ニッケルスタンパの微細凹凸格子を転写した。続いて、ニッケルスタンパからPETフィルムを剥離した後、更に窒素雰囲気下でPETフィルムに紫外線を500mJ/cm2照射し、紫外線硬化性樹脂の未硬化成分を硬化させて、縦300mm、横180mmの格子状凸部転写フィルムを作製した。得られた格子状凸部転写フィルムをFE−SEMにより観察し、その断面形状が正弦波状で、上面からの形状が縞状格子状となっていることを確認した。
・スパッタリング法を用いた誘電体層の形成
上記のように紫外線硬化性樹脂を用いて作製した格子状凸部転写フィルムに、スパッタリング法を用い誘電体を被覆した。本実施例では、誘電体として窒化珪素を用いた場合について説明する。Arガス圧力0.67Pa、スパッタリングパワー4W/cm2、被覆速度0.22nm/sにて誘電体の被覆を行った。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑ガラス基板への誘電体積層厚みが20nmとなるように成膜を行った。
格子状凸部転写フィルムに誘電体層を形成した後、電子ビーム真空蒸着法(EB蒸着法)を用いて金属ワイヤを形成した。本実施例では、金属としては、組成を変えたアルミニウム合金(Al合金)を用いた(実施例1〜実施例3)。真空度2.5×10-3Pa、蒸着速度4nm/s、基板温度は常温として蒸着を行った。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板へのAl蒸着厚みが200nmとなるように蒸着を行った。なお、格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源とのなす角度θは20°とした。また、組成解析用のサンプルとして純度99.999%以上のFe基板も誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入した。また、比較のために、金属として99.999%の高純度アルミニウムを用いて蒸着を行った(比較例)。なお、使用したAl合金の重量比率は下記表1に示す。
格子状凸部転写フィルムに誘電体及びAlを積層した後、フィルムを室温下の0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を30秒〜90秒の間において10秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥させてワイヤグリッド偏光板を得た。ワイヤグリッド偏光板の大きさは、縦300mm、横180mmであった。3種のワイヤグリッド偏光板の断面を、FE−SEMで観察し、格子状凸部の半値幅を与える高さにおける格子状凸部間の間隔(スペース)を調べた。その結果を下記表1に併記する。また、金属にAl合金を用いて得られたワイヤグリッド偏光板(実施例1〜実施例3)の代表的な表面のSEM像を図2(a)に示す。図2(a)から分かるように、金属ワイヤ間の接触や結合は存在していなかった。一方、金属に純アルミニウムを用いて得られたワイヤグリッド偏光板(比較例)の代表的な表面のSEM像を図2(b)に示す。図2(b)から分かるように、金属ワイヤ間の接触や結合が存在していた。
Fe基板上のAl合金膜の組成を蛍光X線により定量した。その結果、Al/Si合金(実施例1)では、Al/Si=99.5重量%/0.5重量%であり、Al/Mg合金(実施例2)では、Al/Mg=93.7重量%/6.3重量%であり、Al/Mn合金(実施例3)では、Al/Mn=97.4重量%/2.6重量%であった。また、Al(比較例)では、他の金属は検出されなかった。
得られたワイヤグリッド偏光板のX線回折を測定し、金属ワイヤを構成するアルミニウム合金の平均粒子径をシェラーの式により見積もった。その結果を下記表1に併記する。
得られた実施例及び比較例のワイヤグリッド偏光板について、分光光度計を用い偏光度及び光線透過率を測定した。ここでは、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコル状態での透過光強度を測定し、偏光度、光線透過率は下記式より算出した。また、測定波長域は可視光として400nm〜700nmとした。図3は、波長400nm〜700nmにわたる偏光度の変化を示す特性図であり、図4は、波長400nm〜700nmにわたる光線透過率の変化を示す特性図である。
偏光度=[(Imax−Imin)/(Imax+Imin)]×100 %
光線透過率=[(Imax+Imin)/2] ×100 %
ここで、Imaxは平行ニコル時の透過光強度であり、Iminは直交ニコル時の透過光強度である。
1a 格子状凸部
2 誘電体層
3 金属ワイヤ
Claims (4)
- 表面に格子状凸部を有する基材と、前記格子状凸部を含む領域上に設けられた金属ワイヤと、を具備し、前記金属ワイヤは、平均粒子径が前記格子状凸部の半値幅を与える高さにおける格子状凸部間の間隔以下となるような、シリコン、マグネシウム、マンガン及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素を0.05重量%以上5重量%以下含む合金で構成されることを特徴とするワイヤグリッド偏光板。
- 前記合金は、アルミニウム又は銀の合金であることを特徴とする請求項1記載のワイヤグリッド偏光板。
- 前記格子状凸部のピッチが150nm以下であり、前記合金の平均粒子径が前記ピッチ以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のワイヤグリッド偏光板。
- 前記格子状凸部の半値幅を与える高さにおける格子状凸部の間隔が80nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光板。
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