專利名稱：線柵型偏振器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及線柵(wire grid)型偏振器及其制造方法。
背景技術：
作為液晶顯示裝置、背面投影型電視機、正面投影型投影儀等圖像顯示裝置中所 用的在可見光范圍內顯示出偏振光分離能力的偏振器(也稱為偏振光分離元件)，有吸收 型偏振器和反射型偏振器。吸收型偏振器是例如使碘等二色性染料在樹脂膜中取向而得的偏振器。但是，吸 收型偏振器由于吸收一方的偏振光，因此光的利用效率低。另一方面，反射型偏振器通過使未入射偏振器而反射的光再次入射偏振器，可以 提高光的利用效率。因此，為了液晶顯示裝置等的高亮度化，反射型偏振器的需求正在增長。作為反射型偏振器，有由雙折射樹脂層疊體形成的線偏振器、由膽留醇型液晶形 成的圓偏振器、線柵型偏振器。但是，線偏振器和圓偏振器的偏振光分離能力低。因此，顯示出高偏振光分離能力 的線柵型偏振器受到注目。線柵型偏振器具有在透光性基板上多條金屬細線相互平行地排列的結構。金屬細 線的間距與入射光的波長相比足夠短的情況下，入射光中具有與金屬細線垂直的電場矢量 的成分(即，P偏振光)透射，具有與金屬細線平行的電場矢量的成分(即，s偏振光)被反 射。作為在可見光范圍內顯示出偏振光分離能力的線柵型偏振器，已知以下的偏振 器(1)在透光性基板上以規(guī)定的間距形成有金屬細線的線柵型偏振器(專利文獻 1)；(2)以規(guī)定的間距形成于透光性基板表面的多條凸條的上表面和側面被由金屬或 金屬化合物形成的材料膜被覆而形成金屬細線的線柵型偏振器(專利文獻2)。但是，(1)、(2)的線柵型偏振器中，在形成有金屬細線的面?zhèn)?以下記作正面?zhèn)? 的反面?zhèn)?以下記作背面?zhèn)?也發(fā)生S偏振光的反射。如果是液晶顯示裝置，則在線柵型 偏振器的背面?zhèn)扰渲糜幸壕姘澹虼巳绻诰€柵型偏振器的背面?zhèn)劝l(fā)生了反射的S偏振 光入射液晶面板，則液晶面板所顯示的圖像的對比度下降。專利文獻1 日本專利特開2005-070456號公報專利文獻2 日本專利特開2006-003447號公報發(fā)明的概要本發(fā)明提供在可見光范圍內對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度、高ρ偏振光透 射率和高s偏振光反射率，并且對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低s偏振光反射率的線柵型偏 振器及其制造方法。
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本發(fā)明具有以下要點。(1) 一種線柵型偏振器，包括透光性基板，在該透光性基板的表面以相互平行且 隔開規(guī)定的間距(Pp)的方式形成有多條凸條；由金屬或金屬化合物形成的金屬細線，該金 屬細線共計被覆3個面，即所述透光性基板的凸條的上表面以及沿該凸條的長度方向延伸 的第一側面和第二側面這2個側面；其特征在于，滿足下述條件(a) (C)(a)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的厚度Dml和被覆所述凸條的第二側面 的金屬細線的厚度Dm2分別滿足下式(1-1)和下式(1-2)Onm < Dml ( 20nm... (1-1)Onm < Dm2 ( 20nm... (1-2)；(b)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm和所述凸條的高度Hp滿足下式 ⑵40nm ^ Hm ^ 0. 5 X Hp…(2)；(c)所述Dml、所述Dm2、所述Pp和所述凸條的寬度Dp滿足下式(3)Dml+Dm2 彡 0. 4 X (Pp-Dp)…(3)。(2)如上述(1)所述的線柵型偏振器，其特征在于，還滿足下述條件(d)(d)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的最大寬度Dm、所述Pp和所述凸條的寬度 Dp滿足下式(4)Dm-Dp 彡 0. 4 X (Pp-Dp)…(4)。(3)如上述(1)或(2)所述的線柵型偏振器，其特征在于，還滿足下述條件(e)(e)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的寬度、即從凸條的上表面到溝的深度 方向的長度Hml，被覆所述凸條的第二側面的金屬細線的寬度、即從凸條的上表面到溝的深 度方向的長度Hm2和所述凸條的高度Hp分別滿足下式(5-1)和(5_2)Hml 彡 0. 5 X Hp…(5-1)Hm2>0.5XHp (5-2)。(4)如上述(1) (3)中的任一項所述的線柵型偏振器，其特征在于，在可見光范 圍內，對于從形成有所述金屬細線的面的一側入射的光，偏振度在99. 5%以上，ρ偏振光透 射率在70%以上，s偏振光反射率在80%以上，并且對于從未形成所述金屬細線的面的一 側入射的光，s偏振光反射率低于40%。(5)如上述⑴ (4)中的任一項所述的線柵型偏振器，其特征在于，所述金屬細 線由銀、鋁、鉻、鎂、TiN、TaN或TiSi2形成。(6) 一種線柵型偏振器的制造方法，該方法是制造線柵型偏振器的方法，所述線柵 型偏振器包括透光性基板，在該透光性基板的表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距(Pp)的 方式形成有多條凸條；由金屬或金屬化合物形成的金屬細線，該金屬細線共計被覆3個面， 即所述透光性基板的凸條的上表面以及沿該凸條的長度方向延伸的第一側面和第二側面 這2個側面；其特征在于，通過滿足下述條件(A) (F)的蒸鍍法形成所述金屬細線(A)從與所述凸條的長度方向大致垂直且朝第一側面?zhèn)扰c所述凸條的高度方向成 角度θ Ε的方向對所述凸條的上表面和第一側面蒸鍍金屬或金屬化合物；
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(B)從與所述凸條的長度方向大致垂直且朝第二側面?zhèn)扰c所述凸條的高度方向成 角度θ L的方向對所述凸條的上表面和第二側面蒸鍍金屬或金屬化合物；(C)交替進行采用所述條件(A)的蒸鍍和采用所述條件(B)的蒸鍍，采用所述條件 (A)的蒸鍍進行m次，m在1以上，采用所述條件(B)的蒸鍍進行η次，η在1以上，合計次 數(shù)m+n在3次以上；(D)采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ κ滿足下式(I)，采用 所述條件(B)的η次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ M薛足下式(II)15° ^ θ E ^ 45° ... (I)15° ^ θ L ^ 45° …(II)；(E)所述m在2以上時，第m次的θ \和第(m-l)次的θ k^1)滿足下式(III)，所 述η在2以上時，第η次的θ \和第(η-1)次的θ Y1)滿足下式(IV):θ Km 彡 θ V1)- (III)0L(n-l)- (IV)；(F)采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍和采用所述條件(B)的η次蒸 鍍中的第一次蒸鍍中，通過1次蒸鍍而形成于所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm’在 IOnm以下。(7)如上述(6)所述的線柵型偏振器的制造方法，其特征在于，所述線柵型偏振器 滿足下述條件(a) (c)(a)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的厚度Dml和被覆所述凸條的第二側面 的金屬細線的厚度Dm2分別滿足下式(1-1)和下式(1-2)Onm < Dml ( 20nm... (1-1)Onm < Dm2 ( 20nm... (1-2)；(b)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm和所述凸條的高度Hp滿足下式 ⑵40nm ^ Hm ^ 0. 5 X Hp…(2)；(c)所述Dml、所述Dm2、所述Pp和所述凸條的寬度Dp滿足下式(3)Dml+Dm2 彡 0. 4 X (Pp-Dp)…(3)。本發(fā)明的線柵型偏振器在可見光范圍內對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度、高 P偏振光透射率和高S偏振光反射率，并且對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低S偏振光反射率。通過本發(fā)明的線柵型偏振器的制造方法，可制造在可見光范圍內對從正面?zhèn)热肷?的光顯示出高偏振度、高P偏振光透射率和高S偏振光反射率，并且對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@ 示出低s偏振光反射率的線柵型偏振器。附圖的簡單說明

圖1為表示本發(fā)明的線柵型偏振器的一例的立體圖。圖2為表示本發(fā)明的線柵型偏振器的另一例的剖視圖。圖3為表示透光性基板的一例的立體圖。實施發(fā)明的最佳方式<線柵型偏振器>圖1為表示本發(fā)明的線柵型偏振器的一例的立體圖。線柵型偏振器10包括透光
6性基板14，在該透光性基板14的表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距(Pp)的方式形成有多 條凸條12 ；由金屬或金屬化合物形成的金屬細線22，該金屬細線22共計被覆3個面，即透 光性基板14的凸條12的上表面16以及沿凸條12的長度方向延伸的第一側面18和第二 側面20這2個側面。Pp為凸條12的寬度Dp和形成于凸條12間的溝的寬度的總和。Pp較好是在300nm 以下，更好是50 200nm。通過使Pp在300nm以下，對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞?光顯示出更高的s偏振光反射率，并且在400nm左右的短波長范圍內也對從線柵型偏振器 10的正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出更高的偏振度。此外，衍射產生的著色現(xiàn)象得到抑制。此外，從容易通過蒸鍍形成金屬細線22的角度來看，Pp特好是100 200nm。Dp和Pp的比值(Dp/Pp)較好是0. 1 0. 55，更好是0. 25 0. 45。通過使Dp/Pp 在0. 1以上，對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出更高的偏振度。通過使Dp/Pp 在0. 55以下，干涉引起的透射光的著色得到抑制。此外，從容易通過蒸鍍形成金屬細線22的角度來看，Dp特好是30 80nm，更好是 40 70nmo凸條12的高度Hp較好是50 500nm，更好是80 300nm。通過使Hp在50nm以 上，金屬細線22向凸條12表面上的選擇性形成變得容易。通過使Hp在500nm以下，線柵 型偏振器10的偏振度的入射角依賴性減小。此外，從容易通過蒸鍍形成金屬細線22的角度來看，Hp特好是100 270nm。(透光性基板)透光性基板14是在線柵型偏振器10的使用波長范圍內具有透光性的基板。透光 性是指使光透過，使用波長范圍具體是400nm SOOnm的范圍。透光性基板14的厚度Hs較好是0. 5 1000 μ m,更好是1 40 μ m。作為透光性基板14的材料，可例舉光固化樹脂、熱塑性樹脂、玻璃等，從可通過后 述的壓印法形成凸條12的角度來看，優(yōu)選光固化樹脂或熱塑性樹脂，從可通過光壓印法形 成凸條12以及耐熱性和耐久性良好的角度來看，特優(yōu)選光固化樹脂。作為光固化樹脂，從生產性的角度來看，較好是通過光固化性組合物的光引發(fā)自 由基聚合而形成的樹脂。作為光固化性組合物，優(yōu)選光固化后的固化膜對水的接觸角在90°以上的組合 物。如果該固化膜對水的接觸角在90°以上，則通過光壓印法形成凸條12時，與模具的脫 模性變好，可以實現(xiàn)高精度的轉印，所得的線柵型偏振器10可以充分發(fā)揮目標性能。(金屬細線)金屬細線22形成于凸條12的上表面16、第一側面18和第二側面20這共計3個 面，幾乎不形成于凸條12間的溝的底面，金屬細線22在凸條12間的溝的底面上彼此不連 接。但是，形成于第一側面18或第二側面20的金屬細線22也可以與溝的底面接觸。金屬細線22形成為滿足下述條件(a) (c)(a)被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚度Dml和被覆凸條12的第二 側面20的金屬細線22的厚度Dm2分別滿足下式(1_1)和下式(1_2)Onm < Dml ( 20nm... (1-1)Onm < Dm2 彡 20nm... (1-2)；
(b)被覆凸條12的上表面16的金屬細線22的厚度Hm和凸條12的高度Hp滿足 下式⑵40nm ^ Hm ^ 0. 5 X Hp…(2)；(c)Dml、Dm2、凸條12的間距Pp和凸條12的寬度Dp滿足下式(3)Dml+Dm2 彡 0. 4 X (Pp-Dp)…(3)。條件(a)Dml是指在凸條12的上表面16的高度范圍內被覆凸條12的第一側面18的金屬 細線22的厚度。Dm2是指在凸條12的上表面16的高度范圍內被覆凸條12的第二側面20 的金屬細線22的厚度。如果Dml和Dm2分別在20nm以下，則凸條12間的溝的空間變大，對從正面?zhèn)热肷?的光顯示出高P偏振光透射率。此外，如果Dml和Dm2分別在20nm以下，則從線柵型偏振 器10的背面?zhèn)热肷涞膕偏振光的大部分被被覆第一側面18的金屬細線22和被覆第二側 面20的金屬細線22吸收，因此對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低s偏振光反射率。Dml和Dm2 分別較好是在15nm以下，更好是在IOnm以下。如果Dml和Dm2分別超過Onm，則從線柵型偏振器10的背面?zhèn)热肷涞膕偏振光被 被覆第一側面18的金屬細線22和被覆第二側面20的金屬細線22吸收，因此對從背面?zhèn)?入射的光顯示出低s偏振光反射率。Dml和Dm2分別較好是在3nm以上，更好是在5nm以上。條件(b)如果Hm在40nm以上，則對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度 和s偏振光反射率。如果Hm在Hp的一半以下，則光的利用效率提高。Hm較好是50nm以 上。此外，Hm較好是在Hp的0. 4倍以下或150nm以下，更好是在120nm以下。條件(c)如果Dml和Dm2的總厚度在(Pp-Dp)、即凸條12問的溝的寬度的40%以下，則能 留出凸條12間的溝的寬度的60 %以上的空間，因此對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高ρ偏振光 透射率。Dml和Dm2的總厚度較好是在(Pp-Dp)的35%以下，更好是在30%以下。條件(d)金屬細線22較好是還滿足下述條件(d)(d)被覆凸條12的上表面16的金屬細線22的最大寬度Dm、凸條12的間距Pp和 凸條12的寬度Dp滿足下式(4):Dm-Dp 彡 0. 4 X (Pp-Dp)…(4)。Dm-Dp在Pp-Dp (即凸條12間的溝的寬度)的40 %以下，則凸條12間的溝的寬度 的60%以上的空間未被Dm遮蔽，因此對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高ρ偏振光透射率。如圖2所示，根據蒸鍍條件的不同，被覆上表面16的金屬細線22可能會比被覆第 一側面18的金屬細線22和被覆第二側面20的金屬細線22更大幅度地橫向膨脹。即，Dm 有時會比Dml、Dm2和Dp的總厚度更大。另外，如圖1所示，如果Dm與Dml、Dm2和Dp的總 厚度相同，則條件(d)與條件(C)相同。條件(e)金屬細線22較好是還滿足下述條件(e)
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(e)被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的寬度、即從凸條12的上表面16 到溝的深度方向的長度Hml，被覆凸條12的第二側面20的金屬細線22的寬度、即從凸條 12的上表面16到溝的深度方向的長度Hm2和凸條12的高度Hp分別滿足下式(5_1)和 (5-2)Hml ≥ 0. 5 X Hp…(5-1)Hm2≥0.5XHp (5-2)。如果Hml和Hm2分別在Hp的50%以上，則被覆第一側面18的金屬細線22和被覆 第二側面20的金屬細線22的面積增大，從線柵型偏振器10的背面?zhèn)热肷涞膕偏振光被高 效地吸收，因此對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出更低的s偏振光反射率。Hml和Hm2分別較好是 在Hp的60%以上，更好是在65%以上。此外，Hml和Hm2也可以分別是Hp的100%。本發(fā)明中的所述凸條12和金屬細線22的各尺寸是如下所述的值測定線柵型偏 振器10的截面的掃描型電子顯微鏡圖像或透射型電子顯微鏡圖像中的5處的凸條12和金 屬細線22的各尺寸的最大值(這里，Dml和Dm2是上述定義的值)，將5處的該值平均而 得。作為金屬細線22的材料，可例舉金屬(銀、鋁、鉻、鎂等)或金屬化合物(TiN、TaN、 TiSi2等)，從對可見光的反射率高、可見光的吸收少且具有高電導率的角度來看，優(yōu)選銀、 鋁、鉻、鎂，特優(yōu)選鋁。(保護層)因為金屬細線22的厚度非常微小，所以金屬細線22只要受到輕微的損傷，就會影 響線柵型偏振器10的性能。此外，有時金屬細線22的電導率由于生銹而下降，則線柵型偏 振器10的性能會下降。因此，為了抑制金屬細線22的損傷和生銹，可以用保護層被覆金屬 細線22。作為保護層，可以例舉樹脂、金屬氧化物、玻璃等。例如，金屬使用鋁的情況下，在 空氣中被氧化而在表面形成氧化鋁。金屬氧化膜起到金屬細線22的保護層的作用。本發(fā) 明中，鋁在空氣中被氧化而變成氧化鋁的情況下，將鋁和氧化鋁的尺寸之和作為金屬細線 22的尺寸。為了使透光性基板14和保護層的界面上的ρ偏振光的反射減少，較好是使保護層 的折射率和透光性基板的折射率實質上一致。作為保護層，較好是具有耐熱性、可見光透射性的保護層，從在寬頻帶范圍內獲得 高偏振光分離能力的角度來看，更好是折射率低的保護層。保護層由于存在于線柵型偏振器10的最表層，因此較好是具有鉛筆硬度H以上的 硬度，也較好是具有防污性。為了提高光的利用效率，保護層或透光性基板14可以在表面具有防反射結構。為了提高循環(huán)光的利用效率，對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞墓獾膕偏振光 反射率最好盡可能地高，較好是在80%以上，更好是在82%以上。為了提高對比度，對從線 柵型偏振器10的背面?zhèn)热肷涞墓獾膕偏振光反射率最好盡可能地低，較好是低于40%，更 好是低于30%。為了提高透射光的利用效率，對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞墓獾摩哑窆?透射率最好盡可能地高，較好是在70%以上，更好是在80%以上。為了提高透射光的利用效率，對從線柵型偏振器10的背面?zhèn)热肷涞墓獾摩哑窆馔干渎首詈帽M可能地高，較好是 在70%以上，更好是在80%以上。此外，對從線柵型偏振器10的正面?zhèn)热肷涞墓獾钠穸韧ㄟ^下式計算。偏振度=((Tp-Ts)/ (Tp+Ts)) XlOO這里，Tp是正面?zhèn)鹊摩哑窆馔干渎?，Ts是正面?zhèn)鹊膕偏振光透射率。為了提高 對比度，對從正面?zhèn)热肷涞墓獾钠穸容^好是在99. 5%以上，更好是在99. 7%以上。上述的線柵型偏振器10包括表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距(Pp)的方式形成 有多條凸條12的透光性基板14以及被覆透光性基板14的凸條12的上表面16、第一側面 18和第二側面20這共計3個面的由金屬或金屬化合物形成的金屬細線22，并且滿足上述 條件(a) (c)，因此對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度、高ρ偏振光透射率和高s偏振 光反射率，并且對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低s偏振光反射率。<線柵型偏振器的制造方法>線柵型偏振器10可通過如下方法制造制作表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距 (Pp)的方式形成有多條凸條12的透光性基板14，在該透光性基板14的凸條12的上表面 16、第一側面18和第二側面20這共計3個面上形成金屬細線22。(透光性基板的制作方法)作為透光性基板14的制作方法，可例舉壓印法(光壓印法、熱壓印法)、光刻法等， 從能以良好的生產性形成凸條12以及能使透光性基板14大面積化的角度來看，優(yōu)選壓印 法，從能以更好的生產性形成凸條12以及能以良好的精度轉印模具的溝的角度來看，特優(yōu) 選光壓印法。光壓印法例如是如下方法通過電子束曝光和蝕刻的組合來制作以相互平行且隔 開規(guī)定的間距(Pp)的方式形成有多條溝的模具，將該模具的溝轉印至涂布于任意基材的 表面的光固化性組合物，并同時使該光固化性組合物光固化?；诠鈮河》ǖ耐腹庑曰?4的制作具體而言通過下述工序⑴ (ν)來進行。(i)將光固化性組合物涂布于基材的表面的工序。(ii)將形成有多條相互平行且具有規(guī)定的間距的溝的模具擠壓于光固化性組合 物，使得溝與光固化性組合物接觸的工序。(iii)在將模具擠壓于光固化性組合物的狀態(tài)下照射放射線(紫外線、電子射線 等)以使光固化性組合物固化，制成具有對應于模具的溝的多條凸條12的透光性基板14 的工序。(iv)將模具從透光性基板14分離的工序。(ν)在透光性基板14的凸條12的3個面上形成金屬細線22之前或之后根據需要 將基材從透光性基板14分離的工序?；跓釅河》ǖ耐腹庑曰?4的制作具體而言通過下述工序(i) (iv)來進 行。(i)在基材的表面形成熱塑性樹脂的被轉印膜的工序，或制作熱塑性樹脂的被轉 印薄膜的工序。(ii)將形成有多條相互平行且具有一定的間距的溝的模具擠壓于已加熱至熱塑 性樹脂的玻璃化溫度(Tg)或熔點(Tm)以上的被轉印膜或被轉印薄膜，使得溝與被轉印膜或被轉印薄膜接觸，制成具有對應于模具的溝的多條凸條12的透光性基板14的工序。(iii)將透光性基板14冷卻至低于Tg或Tm的溫度，將模具從透光性基板14分離 的工序。(iv)在透光性基板14的凸條12的3個面上形成金屬細線22之前或之后根據需 要將基材從透光性基板14分離的工序。(金屬細線的形成方法)金屬細線22通過從透光性基板14的形成有凸條12的面的斜上方蒸鍍金屬或金 屬化合物的斜向蒸鍍法而形成。作為蒸鍍法，可例舉真空蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等物 理蒸鍍法。金屬細線22具體而言通過滿足下述條件(A) (F)的蒸鍍法而形成(A)從圖3所示的與凸條12的長度方向L大致垂直且朝第一側面18側與凸條12 的高度方向H成角度θ Ε的方向Vl對凸條12的上表面16和第一側面18蒸鍍金屬或金屬 化合物；(B)從圖3所示的與凸條12的長度方向L大致垂直且朝第二側面20側與凸條12 的高度方向H成角度θ ι的方向V2對凸條12的上表面16和第二側面20蒸鍍金屬或金屬 化合物；(C)交替進行采用所述條件(A)的蒸鍍和采用所述條件(B)的蒸鍍，采用所述條件 (A)的蒸鍍進行m次，m在1以上，采用所述條件(B)的蒸鍍進行η次，η在1以上，合計次 數(shù)m+n在3次以上；(D)采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ κ滿足下式(I)，采用 所述條件(B)的η次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ M薛足下式(II)15° ^ θ E ^ 45° ... (I)15° ^ θ L ^ 45° ... (II)；(E)所述m在2以上時，第m次的θ \和第(m-l)次的θ ^⑷)滿足下式(III)，所 述η在2以上時，第η次的θ \和第(η-1)次的θ \η1)滿足下式(IV):θΕω^ θ V1)- (ΠΙ)0L(n-l)- (IV)；條件(F)蒸鍍法較好是還滿足下述條件(F)(F)采用所述條件㈧的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍和采用所述條件⑶的η次蒸 鍍中的第一次蒸鍍中，通過1次蒸鍍而形成于所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm’在 IOnm以下。條件(A)、(B):不滿足條件㈧、⑶的情況下，無法在透光性基板14的凸條12的3個面上形成 金屬細線22。本說明書中，“大致垂直”是指方向L和方向Vl或方向V2所成的角度在85 95度的范圍內。條件(C)不滿足條件(C)的情況下，被覆凸條12的上表面16的金屬細線22的厚度Hm變 薄。即，如果欲從與凸條12的長度方向L大致垂直且朝第一側面18側與凸條12的高度方向H成角度θ κ的方向Vl (即第一側面18側)以及與凸條12的長度方向L大致垂直且朝 第二側面20側與凸條12的高度方向H成角度θ L的方向V2(即第二側面20側)進行蒸 鍍，分別使得被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚度Dml和被覆凸條12的第二 側面20的金屬細線22的厚度Dm2通過1次蒸鍍就達到所要的厚度，則需要增大角度θ ^和 角度θ S其結果是，蒸鍍于上表面16的金屬或金屬化合物的量減少。此外，通過交替進行從第一側面18側實施的蒸鍍和從第二側面20側實施的蒸鍍， 金屬或金屬化合物不會不均勻地蒸鍍，被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚度 Dml和被覆凸條12的第二側面20的金屬細線22的厚度Dm2大致相同。條件(D)對間距在光的波長以下的凸條12進行蒸鍍的情況下，金屬細線22的形狀根據蒸 鍍的角度θκ或角度而變化，因此根據角度θκ或角度θ 4勺不同，有時無法形成合適的 形狀的金屬細線22。m次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ ^和n次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角 度θ L如果小于15°，則凸條12間的溝的底面也蒸鍍有金屬或金屬化合物，金屬細線22連 結，無法使入射的光透過。m次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ ^和n次蒸鍍中的第一次蒸鍍 的角度θ In果超過45°，則金屬或金屬化合物不均勻地蒸鍍，形成朝斜向傾斜的金屬斜向 22。此外，如果該角度過大，則有時會形成連續(xù)膜。更好是采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第二次蒸鍍的角度θ ^滿足上式(I)，采 用所述條件(B)的η次蒸鍍中的第二次蒸鍍的角度θ L滿足上式(II)。條件(E)不滿足條件(E)的情況下，將被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚度Dml 和被覆凸條12的第二側面20的金屬細線22的厚度Dm2設定在規(guī)定的厚度以下時，被覆凸 條12的上表面16的金屬細線22的厚度Hm過薄。此外，將被覆凸條12的上表面16的金 屬細線22的厚度Hm設定在40nm以上時，被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚 度Dml和被覆凸條12的第二側面20的金屬細線22的厚度Dm2過厚。更好是所述m在2以上時，第m次的θ Km和第(m-l)次的θ k^1)滿足下式(V)，所 述η在2以上時，第η次的θ \和第(η-1)次的θ Y1)滿足下式(VI):θΕω< QW(V)9Ln< eLfo-f (VI)。通過滿足式(V)、式(VI)，隨著被覆凸條12的上表面16的金屬細線22的厚度Hm 的增加而逐漸減小角度θκ或角度θ ι來進行蒸鍍，因此相對于Hm的增力卩，Dml和Dm2不會過厚。條件(F)初期的蒸鍍中，如果將被覆凸條12的上表面16的金屬細線22的厚度Hm設定得 較厚，則被覆凸條12的第一側面18的金屬細線22的厚度Dml和被覆凸條12的第二側面 20的金屬細線22的厚度Dm2有時會過厚。角度θ Ε和角度θ L例如可通過使用下述蒸鍍裝置來調整能改變與蒸鍍源相向地配置的透光性基板14的傾斜度，以使得蒸鍍源位于與凸 條12的長度方向L大致垂直且朝第一側面18側與凸條12的高度方向H成角度θ Ε的方 向Vl或朝第二側面20側與凸條12的高度方向H成角度θ L的方向V2的延長線上的蒸鍍
12直ο作為蒸鍍源，可例舉金屬(銀、鋁、鉻、鎂等)或金屬化合物(1^1~鄉(xiāng)、11312等)， 從對可見光的反射率高、可見光的吸收少且具有高導電率的角度來看，優(yōu)選銀、鋁、鉻、鎂， 特優(yōu)選鋁。上述的線柵型偏振器10的制造方法中，因為通過滿足上述條件(A) (F)的蒸鍍 法形成金屬細線22，所以可形成滿足上述條件(a) (c)的金屬細線22，其結果是，可獲得 對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度、高P偏振光透射率和高s偏振光反射率，并且對從背 面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低s偏振光反射率的線柵型偏振器10。
實施例以下，通過實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。例1 7是實施例，例8 15是比較例。(金屬細線的各尺寸)如下所述求出金屬細線的各尺寸測定線柵型偏振器的截面的透射型電子顯微鏡 圖像中的5處的金屬細線的各尺寸的最大值(這里，Dml和Dm2是上述定義的值)，將5處 的該值平均而求得。(透射率)從線柵型偏振器的正面?zhèn)?形成有金屬細線的面?zhèn)?或背面?zhèn)?未形成金屬細線 的面?zhèn)?使波長405nm的固體激光和波長635nm的半導體激光與線柵型偏振器的正面或背 面垂直地入射，測定ρ偏振光透射率和s偏振光透射率。正面?zhèn)鹊摩哑窆馔干渎试?0%以上的記作〇，低于70%的記作X。被面?zhèn)鹊摩哑窆馔干渎试?0%以上的記作〇，低于70%的記作X。(反射率)從線柵型偏振器的正面?zhèn)然虮趁鎮(zhèn)?未形成金屬細線的面?zhèn)?使波長405nm的固 體激光和波長635nm的半導體激光相對于線柵型偏振器的正面或背面以5°的角度入射， 測定s偏振光反射率。正面?zhèn)鹊膕偏振光反射率在80%以上的記作〇，低于80%的記作X。被面?zhèn)鹊膕偏振光反射率在低于40%的記作〇，在40%以上的記作X。(偏振度)對從線柵型偏振器的正面?zhèn)热肷涞墓獾钠穸韧ㄟ^下式計算。偏振度=((Tp-Ts)/ (Tp+Ts)) X 100這里，Tp是正面?zhèn)鹊摩哑窆馔干渎?，Ts是正面?zhèn)鹊膕偏振光透射率。偏振度在99. 5%以上的記作〇，低于99. 5%的記作X。(角度依賴性)對于使光從與凸條的長度方向L垂直且朝第一側面?zhèn)扰c凸條的高度方向H成45° 的角度的方向Vi向線柵型偏振器的正面?zhèn)热肷鋾r的偏振度以及使光從與凸條的長度方向 L垂直且朝第二側面?zhèn)扰c凸條的高度方向H成45°的角度的方向V2向線柵型偏振器的正 面?zhèn)热肷鋾r的偏振度，(較高的值的偏振度)/(較低的值的偏振度)的值在1.5以下的記 作〇，超過1.5的記作X。
(光固化性組合物的調制)在安裝有攪拌機和冷卻管的IOOOmL的4 口燒瓶中加入單體1(新中村化學工業(yè)株式會社(新中村化學工業(yè)社)制，NK ESTERA-DPH，二季 戊四醇六丙烯酸酯)60g、單體2 (新中村化學工業(yè)株式會社制，NK ESTER A-NPG，新戊二醇二丙烯酸酯)40g、光聚合引發(fā)劑(汽巴精化株式會社(f A 7 * Y U〒〃一》S力X社)制， IRGACURE 907)4. 0g、含氟表面活性劑(旭硝子株式會社(旭硝子社)制，氟代丙烯酸酯(CH2 = CHCOO(CH2)2(CF2)8F)和丙烯酸丁酯的共聚物，氟含量約30質量％，質均分子量約 3000)0. lg、阻聚劑(和光純藥株式會社(和光純薬社)制，Q1301)1.0g、以及環(huán)己酮 65. 0g。在使燒瓶內處于常溫和避光的狀態(tài)下攪拌1小時使其均勻化。接著，一邊對燒瓶 內進行攪拌一邊緩慢添加IOOg膠態(tài)二氧化硅(固體成分30g)，再在使燒瓶內處于常溫和 避光的狀態(tài)下攪拌1小時使其均勻化。接著，添加340g環(huán)己酮，在使燒瓶內處于常溫和避 光的狀態(tài)下攪拌1小時，得到光固化性組合物1的溶液。〔例1〕(透光性基板的制作)在厚100 μ m的高透射聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜(帝人杜邦株式會社(帝 〒工>社)制，Teijin Tetoron 03, IOOmmX 100mm)的表面通過旋涂法涂布光固化性
組合物1，形成厚1 μ m的光固化性組合物1的涂膜。將以相互平行且隔開規(guī)定的間距的方式形成有多條溝的石英制模具 (50mmX50mm,溝的間距Pp :150nm，溝的寬度Dp :50nm，溝的深度Hp :200nm，溝的長度 50mm，溝的截面形狀矩形)于25°C、0. 5MPa(表壓)的條件下擠壓于光固化性組合物1的 涂膜，使得溝與光固化性組合物1的涂膜接觸。在保持該狀態(tài)的情況下，從石英制模具側照射高壓汞燈(頻率1. 5kHz 2. OkHz, 主波長光255nm、315nm和365nm，365nm時的照射能量1000mJ)的光15秒，使光固化性組 合物1固化，形成具有對應于石英制模具的溝的多條凸條的透光性基板(凸條的間距Pp 150nm,凸條的寬度Dp :50nm,凸條的高度Hp :200nm)。將石英制模具慢慢地從透光性基板分罔。(金屬細線的形成)使用能改變與蒸鍍源相向的透光性基板的傾斜度的真空蒸鍍裝置(昭和真空株 式會社(昭和真空社)制，SEC-16CM)，通過斜向蒸鍍法對透光性基板的凸條蒸鍍鋁，形成 金屬細線，得到背面粘附有PET薄膜的線柵型偏振器。此時，交替進行從與凸條的長度方向 L大致垂直且朝第一側面?zhèn)扰c凸條的高度方向H成角度θ κ的方向Vl (即第一側面?zhèn)?實 施的蒸鍍以及從與凸條的長度方向L大致垂直且朝第二側面?zhèn)扰c凸條的高度方向H成角度 01的方向￥2(即第二側面?zhèn)?實施的蒸鍍，并且將各次蒸鍍的角度θκ或角度θ L和通過 1次蒸鍍而形成的金屬細線的厚度Hm’設定為表1所示的角度和厚度。Hm’利用以晶體振 子作為膜厚傳感器的膜厚監(jiān)控儀測定。
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對于所得的線柵型偏振器，測定金屬細線的各尺寸。結果示于表2。此外，對于所得的線柵型偏振器，測定透射率、反射率、偏振度、角度依賴性。結果 不于表3?！怖?〕(透光性基板的制作)除了使用以相互平行且隔開規(guī)定的間距的方式形成有多條溝的鎳制模具 (IOOmmX 100mm，溝的間距Pp :120nm，溝的寬度Dp :40nm，溝的深度Hp :120nm，溝的長度 80mm，溝的截面形狀矩形)作為模具以外，與例1同樣地制作具有對應于鎳制模具的溝 的多條凸條的透光性基板(凸條的間距Pp :120nm,凸條的寬度Dp :40nm,凸條的高度Hp 120nm)。(金屬細線的形成)除了將各次蒸鍍的角度θ Ε或角度θ L和通過1次蒸鍍而形成的金屬細線的厚度 Hm'設定為表1所示的角度和厚度以外，與例1同樣地操作，得到線柵型偏振器。對于所得的線柵型偏振器，測定金屬細線的各尺寸。結果示于表2。此外，對于所得的線柵型偏振器，測定透射率、反射率、偏振度、角度依賴性。結果 不于表3?！怖?〕(透光性基板的制作)除了使用以相互平行且隔開規(guī)定的間距的方式形成有多條溝的鎳制模具 (IOOmmX 100mm,溝的間距Pp :200nm,溝的寬度Dp :80nm，溝的深度Hp :200nm，溝的長度 50mm，溝的截面形狀矩形)作為模具以外，與例1同樣地制作具有對應于鎳制模具的溝 的多條凸條的透光性基板(凸條的間距Pp :200nm,凸條的寬度Dp :80nm,凸條的高度Hp 200nm)。(金屬細線的形成)除了將各次蒸鍍的角度θ Ε或角度θ L和通過1次蒸鍍而形成的金屬細線的厚度 Hm'設定為表1所示的角度和厚度以外，與例1同樣地操作，得到線柵型偏振器。對于所得的線柵型偏振器，測定金屬細線的各尺寸。結果示于表2。此外，對于所得的線柵型偏振器，測定透射率、反射率、偏振度、角度依賴性。結果 不于表3?！怖?4 14〕與例1同樣地制成透光性基板后，除了將蒸鍍的次數(shù)、各次蒸鍍的角度θ Ε或角度 θ L和通過1次蒸鍍而形成的金屬細線的厚度Hm’設定為表1所示的角度和厚度以外，與例 1同樣地操作，得到線柵型偏振器。對于所得的線柵型偏振器，測定金屬細線的各尺寸。結果示于表2。此外，對于所得的線柵型偏振器，測定透射率、反射率、偏振度、角度依賴性。結果 不于表3?！怖?5〕(透光性基板的制作)除了使用以相互平行且隔開規(guī)定的間距的方式形成有多條溝的硅制模具
15(20mmX 20mm,溝的間距Pp :200nm，溝的寬度Dp :60nm，溝的深度Hp IOOnm，溝的長度 10mm，溝的截面形狀矩形)作為模具以外，與例1同樣地制作具有對應于硅制模具的溝 的多條凸條的透光性基板(凸條的間距Pp :200nm,凸條的寬度Dp :60nm,凸條的高度Hp IOOnm)。(金屬細線的形成)除了將各次蒸鍍的角度θ Ε或角度θ L和通過1次蒸鍍而形成的金屬細線的厚度 Hm'設定為表1所示的角度和厚度以外，與例1同樣地操作，得到線柵型偏振器。對于所得的線柵型偏振器，測定金屬細線的各尺寸。結果示于表2。此外，對于所得的線柵型偏振器，測定透射率、反射率、偏振度、角度依賴性。結果 不于表3。[表1]
蒸鍍次數(shù)1 (m=1)2 (n = l)3 (m = 2)4 (η = 2)5 (m = 3)蒸鍍方向VlV2VlV2Vl例1角度Γ)3030252520厚度(nm)66121214例2角度η2020151510厚度(nm)6δ111515例3角度( 4545404035厚度(nm)8815159例4角度Γ)35353030厚度(nm)881514例5角度Γ)3030252020厚度(nm)6615158例6角度( 30302525厚度(nm)10101520例7角度Γ)30302520厚度(nm)761819例8角度Γ)5050厚度(nm)1510例9角度Γ)858540厚度(nm)151515例10角度Γ)20204045厚度(nm)30305060例1 1角度( 552025厚度(nm)10101520例12角度( 8070151515厚度(nm)5515205例13角度Γ)404035厚度(nm)152015例14角度Γ)3535厚度(nm)1025例15角度( 6060厚度(nm)1817 [表 2]
1權利要求
一種線柵型偏振器，包括透光性基板，在該透光性基板的表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距(Pp)的方式形成有多條凸條；由金屬或金屬化合物形成的金屬細線，該金屬細線共計被覆3個面，即所述透光性基板的凸條的上表面以及沿該凸條的長度方向延伸的第一側面和第二側面這2個側面；其特征在于，滿足下述條件(a)～(c)(a)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的厚度Dm1和被覆所述凸條的第二側面的金屬細線的厚度Dm2分別滿足下式(1 1)和下式(1 2)0nm＜Dm1≤20nm…(1 1)0nm＜Dm2≤20nm…(1 2)；(b)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm和所述凸條的高度Hp滿足下式(2)40nm≤Hm≤0.5×Hp…(2)；(c)所述Dm1、所述Dm2、所述Pp和所述凸條的寬度Dp滿足下式(3)Dm1+Dm2≤0.4×(Pp Dp)…(3)。
2.如權利要求1所述的線柵型偏振器，其特征在于，還滿足下述條件(d)(d)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的最大寬度Dm、所述Pp和所述凸條的寬度Dp 滿足下式⑷Dm-Dp 彡 0. 4X (Pp-Dp)... (4)。
3.如權利要求1或2所述的線柵型偏振器，其特征在于，還滿足下述條件(e)(e)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的寬度、即從凸條的上表面到溝的深度方向 的長度Hml，被覆所述凸條的第二側面的金屬細線的寬度、即從凸條的上表面到溝的深度方 向的長度Hm2和所述凸條的高度Hp分別滿足下式(5-1)和(5_2)Hml 彡 0. 5XHp." (5-1)Hm2 彡 0. 5 X Hp…(5-2)。
4.如權利要求1 3中的任一項所述的線柵型偏振器，其特征在于，在可見光范圍內， 對于從形成有所述金屬細線的面的一側入射的光，偏振度在99. 5%以上，ρ偏振光透射率 在70%以上，s偏振光反射率在80%以上，并且對于從未形成所述金屬細線的面的一側入 射的光，s偏振光反射率低于40%。
5.如權利要求1 4中的任一項所述的線柵型偏振器，其特征在于，所述金屬細線由 銀、鋁、鉻、鎂、TiN, TaN或TiSi2形成。
6.一種線柵型偏振器的制造方法，該方法是制造線柵型偏振器的方法，所述線柵型偏 振器包括透光性基板，在該透光性基板的表面以相互平行且隔開規(guī)定的間距(Pp)的方式 形成有多條凸條；由金屬或金屬化合物形成的金屬細線，該金屬細線共計被覆3個面，即所 述透光性基板的凸條的上表面以及沿該凸條的長度方向延伸的第一側面和第二側面這2 個側面；其特征在于，通過滿足下述條件(A) (F)的蒸鍍法形成所述金屬細線(A)從與所述凸條的長度方向大致垂直且朝第一側面?zhèn)扰c所述凸條的高度方向成角度 θΕ的方向對所述凸條的上表面和第一側面蒸鍍金屬或金屬化合物；(B)從與所述凸條的長度方向大致垂直且朝第二側面?zhèn)扰c所述凸條的高度方向成角度 θL的方向對所述凸條的上表面和第二側面蒸鍍金屬或金屬化合物；(C)交替進行采用所述條件(A)的蒸鍍和采用所述條件(B)的蒸鍍，采用所述條件(A) 的蒸鍍進行m次，m在1以上，采用所述條件(B)的蒸鍍進行η次，η在1以上，合計次數(shù)m+n 在3次以上；(D)采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ^滿足下式(I)，采用所述 條件(B)的η次蒸鍍中的第一次蒸鍍的角度θ M薛足下式(II)15° ≤ θ E ≤ 45° …(I)15° ≤ θ L ≤ 45° …(II)；(E)所述m在2以上時，第m次的θKm和第(m_l)次的θ ≤1)滿足下式(III)，所述η 在2以上時，第η次的θ \和第(η-l)次的θ L(n_1}滿足下式(IV)QVd-(HI) Θ Ln ≤ Θ V^(IV)；(F)采用所述條件(A)的m次蒸鍍中的第一次蒸鍍和采用所述條件(B)的η次蒸鍍中 的第一次蒸鍍中，通過1次蒸鍍而形成于所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm’在IOnm 以下。
7.如權利要求6所述的線柵型偏振器的制造方法，其特征在于，所述線柵型偏振器滿 足下述條件(a) (c)(a)被覆所述凸條的第一側面的金屬細線的厚度Dml和被覆所述凸條的第二側面的金 屬細線的厚度Dm2分別滿足下式(1-1)和下式(1-2)Onm < Dml ≤ 20nm... (1-1)Onm < Dm2 ≤ 20nm... (1-2)；(b)被覆所述凸條的上表面的金屬細線的厚度Hm和所述凸條的高度Hp滿足下式(2)40nm ≤ Hm ≤ 0. 5 X Hp…(2)；(c)所述Dml、所述Dm2、所述Pp和所述凸條的寬度Dp滿足下式(3):Dml+Dm2 ≤ 0. 4 X (Pp-Dp)…(3)。
全文摘要
本發(fā)明提供在可見光范圍內對從正面?zhèn)热肷涞墓怙@示出高偏振度、高p偏振光透射率和高s偏振光反射率，并且對從背面?zhèn)热肷涞墓怙@示出低s偏振光反射率的線柵型偏振器及其制造方法。該線柵型偏振器(10)具有以間距(Pp)形成于透光性基板(14)的表面的凸條(12)，凸條(12)的上表面(16)、第一側面(18)、第二側面(20)這共計3個面被金屬細線(22)被覆，滿足下述條件(a)被覆第一側面(18)的金屬細線(22)的厚度Dm1和被覆第二側面(20)的金屬細線(22)的厚度Dm2在20以下；(b)被覆上表面(16)的金屬細線(22)的厚度Hm和凸條(12)的高度Hp滿足40nm≤Hm≤0.5×Hp；(c)Dm1、Dm2、Pp和凸條(12)的寬度Dp滿足Dm1+Dm2≤0.4×(Pp-Dp)。
文檔編號G02B5/30GK101981479SQ20098011250
公開日2011年2月23日 申請日期2009年4月2日 優(yōu)先權日2008年4月3日
發(fā)明者坂本寬, 川本昌子, 志堂寺榮治, 櫻井宏巳, 池田康宏, 海田由里子, 見矢木崇平 申請人:旭硝子株式會社