KR20090123865A

KR20090123865A - 그리드 편광자

Info

Publication number: KR20090123865A
Application number: KR1020097017453A
Authority: KR
Inventors: 미츠구 우에지마; 도시히데 무라카미
Original assignee: 니폰 제온 가부시키가이샤
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2009-12-02
Also published as: JP2008242447A; EP2128667A4; JPWO2008105261A1; EP2128667A1; US20100103518A1; WO2008105261A1

Abstract

대략 평행하게 나열된 리지를 적어도 한쪽 표면에 갖는 투명 기판, 상기 리지의 정상면에 적층된 흡광성층 A, 및 상기 리지 사이에 있는 홈에 적층된 흡광성층 B를 갖고, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 단면적이 홈의 공간부 단면적의 20% 이상이며, 리지의 높이가 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격의 4배 미만이고, 또한 리지의 높이가 리지의 폭의 0.4 내지 1.55배인 그리드 편광자.

Description

그리드 편광자{GRID POLARIZER}

본 발명은 그리드 편광자에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 편광 분리 성능이 우수한 넓은 면적의 그리드 편광자에 관한 것이다.

반도체 분야에서 발전한 초미세 가공 기술이 광학 소자의 제조에 응용되게 되어, 새로운 광학 소자의 개발이 진행되고 있다.

예컨대, 주기적인 미세 구조를 갖는 광학 소자로서 회절 격자가 알려져 있다. 회절 격자는 광의 파장 또는 그 수배 정도의 피치의 미세한 주기 구조를 갖는 것이다.

또한, 마찬가지로 주기적인 미세 구조를 갖는 광학 부재로서 그리드 편광자가 알려져 있다. 그리드 편광자는 다수의 선상 금속(와이어)을 일정한 주기로 평행하게 배열한 그리드 구조를 가지는 광학 부재이다. 그리드의 주기가 입사광의 파장보다 짧은 금속제 그리드 구조를 형성하면, 그리드 구조에 대하여 평행한 편광 성분은 반사되고 수직인 편광 성분은 투과되어, 단일 편광을 만들어내는 편광자로서 기능한다. 이 그리드 편광자는 광통신에서는 아이솔레이터의 광부품으로서, 액 정 표시 장치에서는 광의 이용률을 높여 휘도를 향상시키기 위한 부품으로서 이용하는 것이 제안되어 있다.

특허문헌 1에는, (A) 모스 경도 9 이상의 재료를 고에너지선을 이용하여 가공해서 선단에 폭 600nm 이하의 돌기를 형성하여 이루어지는 공구를 제작하고, (B) 상기 공구를 사용하여 금형 부재 상에 폭 50 내지 600nm, 피치 50 내지 1,000nm, 높이 50 내지 800nm의 미세 격자 형상을 형성하고, (C) 상기 금형 부재의 미세 격자 형상을 투명 수지 성형체에 전사하고, (D) 상기 미세 격자 형상이 전사된 투명 수지 성형체에 도전성 반사체를 증착하는 것을 특징으로 하는 그리드 편광자의 제조 방법이 기재되어 있다. 이 제조 방법에 의해, 볼록부 정상면 및 측면에 도전성 반사체가 성막된다. 상기 막은 정상면으로부터 측면에 걸쳐서 연결되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 2006-17879호 공보

특허문헌 2, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 수지 필름의 표면에 미세한 요철 형상을 갖고, 상기 요철 형상에 있어서의 볼록부의 정상 및 오목부의 밑바닥에 알루미늄막을 갖는 그리드 편광자가 개시되어 있다. 특허문헌 2, 특허문헌 3 및 특허문헌 4의 그리드 편광자에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부의 밑바닥에 형성되는 막의 두께는 거의 균일하다.

특허문헌 2: 일본 특허공개 2006-330521호 공보

특허문헌 3: 일본 특허공개 2006-349706호 공보

특허문헌 4: 일본 특허공개 2004-240297호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명자는 상기 특허문헌에 제안되어 있는 그리드 편광자를 검토하여 보았지만, 상기 그리드 편광자는 단파장 광의 광투과율이 낮으므로, 편광 분리 성능이 불충분하고, 백색 광원으로부터의 광의 유효 이용에 있어서 만족할 수 있는 것이 아니었다.

그래서, 본 발명의 목적은 편광 분리 성능의 파장 의존성이 작은 넓은 면적의 그리드 편광자를 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토한 결과, 적어도 한쪽 표면에 대략 평행하게 나열된 직선상의 리지(ridge)를 갖는 투명 기판, 상기 투명 기판의 리지의 정상면에 적층된 흡광성층 A, 및 상기 투명 기판의 리지 사이에 있는 홈에 적층된 흡광성층 B를 갖고, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 단면적이 홈의 공간부 단면적의 20% 이상이며, 리지의 높이가 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격의 4배 미만이고, 리지의 높이가 리지의 폭의 0.4 내지 1.55배인 그리드 편광자가, 우수한 편광 분리 성능을 나타내는 것을 발견하였다. 본 발명은 이 지견에 기초하여 더욱 검토하여 완성된 것이다.

즉, 본 발명은 이하의 태양을 포함한다.

(1) 대략 평행하게 나열된 리지를 적어도 한쪽 표면에 갖는 투명 기판, 상기 리지의 정상면에 적층된 흡광성층 A, 및 상기 리지 사이에 있는 홈에 적층된 흡광성층 B를 갖고,

리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 단면적이 홈의 공간부 단면적의 20% 이상이며, 리지의 높이가 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격의 4배 미만이고, 또한 리지의 높이가 리지의 폭의 0.4 내지 1.55배인 그리드 편광자.

(2) 흡광성층 A 및 흡광성층 B의 두께가 리지의 긴 방향에서는 대략 일정하고, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 두께가 중앙에서 가장 두껍고 또한 양단을 향하여 얇게 되어 있는 (1)에 기재된 그리드 편광자.

(3) 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 최소 두께가 흡광성층 B의 최대 두께의 0.6배 이하인 (1) 또는 (2)에 기재된 그리드 편광자.

(4) 리지의 피치가 120 내지 240nm이고, 또한 리지의 폭과 홈의 폭의 비가 3/7 내지 7/3인 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자.

(5) 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 A 및 흡광성층 B의 평균 두께가 40 내지 100nm인 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자.

(6) 적어도 한쪽 면에 보호층이 적층되어 있는 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자.

(7) 투명 기판이 투명 수지로 이루어지는 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자.

(8) 투명 수지 필름의 표면에 리지를 형성하는 공정, 및 리지가 형성된 면에 물리 증착하여 흡광성층 A 및 흡광성층 B를 적층시키는 공정을 포함하는, (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(9) 흡광성층 A 및 흡광성층 B를 에칭하는 공정을 더 포함하는 (8)에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(10) 흡광성층 A 및 흡광성층 B를 적층시키는 공정 전에, 리지가 형성된 면에 물리 증착하여 비흡광성층을 적층시키는 공정을 더 포함하는 (9)에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(11) 리지가 형성된 면에 물리 증착하여 비흡광성층을 적층시키는 공정에서의 물리 증착이 사방(斜方) 증착인 (10)에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(12) 상기 투명 수지 필름이 롤상으로 권회(捲回)할 수 있는 길이를 갖는 것인 (8) 내지 (11) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(13) 형성되는 리지가 투명 수지 필름의 긴 방향에 대략 평행한 (12)에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.

(14) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자와 다른 광학 필름으로 이루어지는 광학 부재.

(15) 다른 광학 필름이 흡수형 편광 필름인 (14)에 기재된 광학 부재.

(16) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자를 구비하는 액정 표시 장치.

(17) 상기 (14) 또는 (15)에 기재된 광학 부재를 구비하는 액정 표시 장치.

발명의 효과

본 발명의 그리드 편광자는 단파장부터 장파장까지의 가시광선의 범위에서, 한쪽의 편광을 한결같이 높은 투과율로 투과시키고, 또 한쪽의 편광을 한결같이 높은 반사율로 반사시킬 수 있으며, 그것에 의해서 편광을 효율적으로 분리할 수 있다. 반사된 편광을 반사기로 다시 그리드 편광자에 되돌림으로써, 백색 광원으로부터의 광을 유효하게 낭비 없이 사용할 수 있다. 본 발명의 그리드 편광자는 조명 장치나 표시 장치 등에 적합하다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 그리드 편광자는 투명 기판, 흡광성층 A 및 흡광성층 B를 갖는 것이다. 또한, 본 발명의 그리드 편광자는 그 적어도 한쪽 면에 보호층이 적층되어 있는 것이 바람직하다.

(투명 기판)

본 발명에 이용되는 투명 기판은 투명한 재료로 이루어지는 것이다. 투명한 재료로서는, 투명 수지, 유리 등을 들 수 있지만, 투명 수지가 바람직하다.

상기 투명 수지는 가공성의 관점에서 유리 전이 온도가 60 내지 200℃인 것이 바람직하고, 100 내지 180℃인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 유리 전이 온도는 시차 주사 열량분석(DSC)에 의해 측정할 수 있다.

투명 수지로서는, 폴리카보네이트 수지, 폴리에터설폰 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리설폰 수지, 폴리알릴레이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리염화바이닐 수지, 이아세트산셀룰로스, 삼아세트산셀룰로스, 지환식 구조 함유 중합체 등을 들 수 있다. 이들 중, 투명성, 저흡습성, 치수안정성, 가공성의 관점에서 지환식 구조 함유 중합체가 적합하다.

지환식 구조 함유 중합체로서는, 일본 특허공개 평05-310845호 공보에 기재되어 있는 환상 올레핀 랜덤 공중합체, 일본 특허공개 평05-97978호 공보에 기재되어 있는 수소첨가 중합체, 일본 특허공개 평11-124429호 공보(미국 특허 제6,511,756호 공보)에 기재되어 있는 열가소성 다이사이클로펜타다이엔계 개환 중합체 및 그 수소첨가물 등을 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 투명 수지는 안료나 염료와 같은 착색제, 형광증백제, 분산제, 열안정제, 광안정제, 자외선흡수제, 대전방지제, 산화방지제, 윤활제, 용제 등의 배합제가 적절히 배합된 것이어도 좋다.

투명 기판은 그 적어도 한쪽 표면에 리지를 갖는다. 리지는 가늘고 길게 직선상으로 신장하는 돌기부이다. 이 돌기부가 복수 있고, 그들이 대략 평행하게 나열되어 있다. 이웃하는 리지 사이에는 홈이 있다. 여기서 대략 평행이란 이웃하는 2개의 리지의 긴 방향이 ±5도 이내의 각도로 되어 있는 것을 말한다.

리지는 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면 형상에 의해서 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 직사각형, 사다리꼴, 마름모꼴, 포물선 형상 등을 들 수 있다. 흡광성층 A가 적층되기 쉽다고 하는 관점에서 리지의 정상면이 평평하게 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 리지의 정상에서 양 소매에 오버행(overhang)을 갖는 형상을 들 수 있다. 양 소매에 오버행을 갖는 형상의 리지를 채용한 것은, 리지 사이에 있는 홈의 밑바닥에 후술하는 단면 형상(산 모양)의 흡광성층 B를 형성하기 쉽다.

또한 리지 사이에 있는 홈도, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 공간부의 단면 형상에 의해서 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 직사각형, 사다리꼴, 마름모꼴, 포물선 형상 등을 들 수 있다. 흡광성층 B가 적층되기 쉽다고 하는 관점에서 홈의 저면이 평평하게 되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 본 발명에 있어서, 홈의 공간부는 흡광성층 B가 적층되기 전의 공간이다.

리지의 한 태양으로서, 홈의 개구부의 폭(T)이 홈의 밑바닥의 폭(W)보다도 작게 되어 있는 것, 또는 리지의 정상의 폭(A)이 리지의 기부의 폭(B)보다도 크게 되어 있는 것을 들 수 있다.

도 1은 투명 기판에 갖는 리지의 한 태양을 나타내는 단면도이다. 도 1에는 윗변(리지의 정상의 폭(A))이 밑변(기부의 폭(B))보다도 긴 사다리꼴(이른바 역테이퍼상)의 리지(12)가 도시되어 있다. 단면이 역테이퍼상인 리지(12) 사이에 형성되는 홈의 개구부의 폭(T)은 홈의 밑바닥의 폭(W)보다도 작게 되어 있다.

도 2는 투명 기판에 갖는 리지의 별도의 태양을 나타내는 단면도이다. 도 2에는 리지의 기부의 폭(B)보다도 큰 직경(리지의 정상의 폭(A))의 원이 정상부에 형성된 단면 형상의 리지(13)가 도시되어 있다. 리지(13) 사이에 형성되는 홈의 개구부의 폭(T)은 밑바닥의 폭(W)보다도 작게 되어 있다.

또한, 리지의 높이(H)의 1/2배의 높이 레벨에서의 리지의 폭(B_1/2)은 리지의 정상의 폭(A)의 0.95배보다도 작은 것이 바람직하다. 이와 같이, T와 W, 또는 A와 B가 상기와 같은 관계를 만족시키는 리지 및 홈에 후술하는 물리 증착을 행하면, 리지의 정상면에 흡광성층 A가 적층되는 것과 동시에, 홈의 저면에 중앙이 두껍고 주변이 얇은 형상의 흡광성층 B가 형성되기 쉬워진다.

리지의 높이(H)는 바람직하게는 5 내지 3000nm, 더욱 바람직하게는 20 내지 1000nm, 특히 바람직하게는 50 내지 300nm이다. 홈의 깊이는 리지의 높이와 같은 것이다. 또한 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 리지의 높이는 리지의 폭의 0.4 내지 1.55배이며, 바람직하게는 0.6 내지 1.2배이다.

홈의 개구부의 폭(T)은 바람직하게는 200nm 이하, 더욱 바람직하게는 20 내지 100nm이다.

리지는 그 폭이 바람직하게는 25 내지 300nm이며, 길이가 바람직하게는 800nm 이상이다. 리지의 폭과 홈의 폭의 비는 바람직하게는 3/7 내지 7/3, 더욱 바람직하게는 4/6 내지 6/4이다. 여기서, 리지의 폭 및 홈의 폭은 리지의 높이(H)의 1/2배의 높이 레벨에서의 폭이다.

리지의 피치는 바람직하게는 20 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 30 내지 300nm, 특히 바람직하게는 120 내지 240nm이다.

투명 기판의 평균 두께는 취급성의 관점에서 통상 5㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 20 내지 200㎛이다. 투명 기판은 400 내지 700nm의 가시 영역의 광의 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 투명 기판은 그 파장 550nm에서 측정한 리타데이션 Re(Re=d×(n_x-n_y)로 정의되는 값, n_x 및 n_y는 투명 기판의 면내 주굴절률(n_x≥n_y); d는 투명 기판의 평균 두께이다)에 의해서 특별히 제한되지 않는다.

면내의 임의 2점의 리타데이션 Re의 차이(리타데이션 편차)는 바람직하게는 10nm 이하이며, 더욱 바람직하게는 5nm 이하이다. 리타데이션 편차가 크면, 액정 표시 장치에 이용한 경우에 표시면의 밝기에 격차가 생기기 쉬워진다.

상기와 같은 리지를 갖는 투명 기판은, 예컨대 상기 투명 수지를 공지된 방법으로 표면이 평평한 필름으로 성형하고, 그 필름 표면에, 상기 리지에 대응하는 형상을 부형함으로써 얻어진다. 투명 수지를 필름으로 성형하는 방법으로서는, 캐스트 성형법, 압출 성형법, 인플레이션 성형법 등을 들 수 있다. 부형 방법으로서는, 롤 엠보싱 가공법, 포토리소그래프법 등을 들 수 있다.

본 발명의 그리드 편광자를 제조하는 데 있어서, 필름으로서 장척상의 것이 바람직하게 이용된다. 장척이란, 폭에 대하여 적어도 5배 정도 이상의 길이를 갖는 것을 말하고, 바람직하게는 10배 또는 그 이상의 길이를 갖는 것을 말하며, 구체적으로는 롤상으로 권회할 수 있고 보관 또는 운반할 수 있는 정도의 길이를 갖는 것을 말한다.

장척상의 필름의 폭은 바람직하게는 500mm 이상, 더욱 바람직하게는 1000mm 이상이다. 본 발명의 그리드 편광자에서는, 그 제조 공정의 도중에서 임의로 그 폭 방향의 양단을 잘라내는(트리밍) 경우가 있다. 이 경우, 상기 필름의 폭은 양단을 잘라낸 후의 치수로 할 수 있다.

장척상의 필름을 이용하는 경우에는, 리지의 긴 방향이 장척상 필름의 긴 방향에 대략 평행한 것이 바람직하다. 리지의 긴 방향과 필름의 긴 방향을 대략 평행으로 하면, 직선 편광의 투과축이 폭 방향에 대략 평행하게 된, 롤상으로 감긴 그리드 편광자의 원반(原反)이 얻어진다. 롤상으로 감긴 흡수형 편광자의 원반은 통상 투과축이 폭 방향에 대략 평행하게 되어 있기 때문에, 이 롤상으로 감긴 그리드 편광자 원반을 이용하면, 롤상으로 감긴 흡수형 편광자 원반 및 롤상으로 감긴 그리드 편광자 원반을 각각 롤로부터 끌어내면서 적층시키는 것만으로, 양자의 투과축이 갖춰진 광학 부재 원반을 얻을 수 있게 된다. 광학 부재 원반은 원하는 크기로 재단되어 각종 용도로 이용된다.

리지 사이에 있는 홈의 개구부의 폭(T)이 홈의 밑바닥의 폭(W)보다도 작게 되어 있는 구조, 또는 리지의 정상의 폭(A)이 기부의 폭(B)보다도 크게 되어 있는 구조를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않는다.

예컨대, 단면 직사각형의 리지를 표면에 갖는 전사 롤을 이용하여 장척의 수지 원반 필름 표면에 상기 리지의 모양을 전사하고, 해당 전사면에 물리 증착에 의해서 비흡광성층을 성막하는 방법이 있다. 물리 증착은 증착 재료를 증발·이온화하고, 그것을 대상으로 되는 면에 퇴적시켜 막을 형성시키는 방법이다. 구체적으로는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅(이온 도금)법, 이온빔 데포지션법 등을 들 수 있다. 물리 증착법은 사용하는 재료의 특성에 따라 이들로부터 적절히 선택할 수 있다.

물리 증착에 의한 제막에서는, 리지의 정상면과 그것의 테두리에 증착 재료가 퇴적하므로, 물리 증착에 의해서 정상의 폭이 기부의 폭보다도 큰 리지를 제작할 수 있다.

비흡광성층에 이용되는 재료는 유기 재료이어도 무기 재료이어도 좋다. 유기 재료로서는 투명 수지가 바람직하다. 투명 수지로서는 앞서 투명 기판의 설명에서 예시한 것을 사용할 수 있다. 무기 재료는 비도전성의 재료이면 특별히 제한은 없고, 산화규소, 질화규소, 탄화규소, 산화알루미늄, 산화타이타늄 등을 사용할 수 있다.

물리 증착을 행한 것만으로는 리지의 기부의 폭에 비해 리지의 정상의 폭을 충분히 크게 하는 것이 어려운 경우가 있으므로, 물리 증착막(비흡광성층)을 리지의 정상에 형성한 후, 에칭 처리한다. 이 에칭 처리에 있어서, 물리 증착막이 에칭 마스크로서 기능하여, 리지의 정상은 거의 깎이지 않고 리지의 기부측의 측벽이 우선적으로 깎인다. 에칭 마스크로 될 수 있는 물리 증착막으로서는, Cr막, 산화규소막 등이 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 에칭 처리법으로서는, 습식 에칭법과 건식 에칭법이 있는데, 리지의 기부측의 측벽이 우선적으로 깎이기 쉽다고 하는 관점에서 등방성 에칭법이 바람직하다. 건식 에칭에서는, 출력, 가스압 등의 조건을 적절히 조정함으로써 등방성 에칭으로 할 수 있다.

물리 증착을 비스듬한 방향에서 행함으로써, 정상의 폭이 기부의 폭보다도 큰 리지를 용이하게 제작할 수 있다.

물리 증착을 비스듬한 방향에서 행하면, 리지의 정상 부근의 측벽에 우선적으로 퇴적하고, 리지에 의해서 그림자가 되는 부분(리지의 뒷편 및 홈의 밑바닥)에는 퇴적하지 않게 된다. 그 결과, 리지의 정상 부근에 증착막의 차양이 형성된다. 물리 증착을 행하는 비스듬한 방향의 각도는 리지의 피치 등에 의해 적절히 조정할 수 있다. 필름의 법선 방향을 0°로 한 경우, 리지의 긴 방향에 직각으로, 30° 이상 기운 방향에서 물리 증착을 행하는 것이 바람직하고, 50° 이상 기운 방향에서 물리 증착을 행하는 것이 더욱 바람직하다.

(흡광성층)

흡광성층 A는 상기 리지의 정상에 적층되어 있다. 흡광성층 B는 상기 홈의 밑바닥에 적층되어 있다.

리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 단면적은 홈의 공간부 단면적의 20% 이상이며, 바람직하게는 20 내지 60%이다. 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 리지의 높이는 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격의 4배 미만이며, 바람직하게는 1배 내지 3배이다.

홈의 공간부 단면적은 이웃하는 리지의 정상 사이를 잇는 선으로 닫혀진 공간부의 단면적이다. 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격은 각 흡광성층 표면간의 최단 거리이다. 예컨대, 도 3과 같이, 방형(方形) 파상의 리지와 홈에 직사각형의 흡광성층 A와 산 모양의 흡광성층 B가 적층되어 있는 경우에는, 흡광성층 A의 밑바닥의 왼쪽 끝 모서리로부터 흡광성층 B의 산 모양의 오른쪽 어깨 부근까지의 거리이다.

흡광성층 A의 단면 형상은 특별히 제한되지 않고, 직사각형, 사다리꼴, 산 모양 등을 채용할 수 있다. 흡광성층 A의 두께는 리지의 긴 방향에서는 대략 일정한 것이 바람직하다. 또한, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 A의 두께는 중앙에서 가장 두껍고 또한 양단을 향하여 얇게 되어 있는 것이 바람직하다. 흡광성층 A의 평균 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 20 내지 500nm, 바람직하게는 30 내지 300nm, 더욱 바람직하게는 40 내지 200nm, 특히 바람직하게는 40 내지 120nm이다. 흡광성층 A의 폭 및 길이는 통상 리지의 정상면의 폭 및 길이에 따라서 대략 결정된다.

흡광성층 B의 단면 형상은 특별히 제한되지 않고, 직사각형, 사다리꼴, 산 모양 등을 채용할 수 있다. 흡광성층 B의 두께는 리지의 긴 방향에서는 대략 일정한 것이 바람직하다. 또한, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 두께는 중앙에서 가장 두껍고 또한 양단을 향하여 얇게 되어 있는 것이 바람직하다.

흡광성층 B는 바람직하게는 0.6≥H₂/H₁의 관계, 더욱 바람직하게는 0.5≥H₂/H₁≥0.05의 관계를 만족시키는 형상인 것이 바람직하다. 한편, H₁은 흡광성층 B의 최대 두께, H₂는 흡광성층 B의 최소 두께이다.

흡광성층 B의 바람직한 단면 형상은, 도 3 또는 도 4에 나타내는 바와 같은, 중앙에서 높아지고 양측에서 낮아지는 모양, 즉 산 모양이다. 본 발명의 바람직한 태양의 그리드 편광자는, 도 4에 나타내는 단면 형상을 하고 있고, 지면(紙面)에 수직인 방향으로 리지 및 흡광성층이 각각 신장되어 그리드를 구성하고 있다.

흡광성층 B의 최대 두께는 통상 10 내지 120nm, 바람직하게는 20 내지 80nm이며, 흡광성층 B의 최소 두께는 통상 0.5 내지 60nm, 바람직하게는 1 내지 40nm이다.

흡광성층 B의 폭 및 길이는 통상 홈의 저면의 폭 및 길이에 따라서 대략 결정된다.

흡광성층은 도전성 재료를 물리 증착함으로써 형성할 수 있다.

이용되는 도전성 재료로서는 금속이 바람직하고, 알루미늄, 인듐, 마그네슘, 로듐, 주석 등의 도전성 금속을 들 수 있다.

물리 증착법은 증착 재료를 증발·이온화하여 대상면에 퇴적시켜 막을 형성시키는 방법이다. 구체적으로는, 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅(이온 도금)법, 이온빔 데포지션법 등을 들 수 있고, 이들 중에서 적절히 선택할 수 있다. 이들 중 진공 증착법이 적합하다.

진공 증착법은 진공으로 한 용기 중에서 증착 재료를 가열하여 기화 또는 승화시켜, 떨어진 위치에 놓여진 기판의 표면에 부착시켜 박막을 형성하는 방법이다. 가열 방법은 증착 재료나 기판의 종류에 따라, 저항 가열, 전자빔, 고주파 유도, 레이저 등의 방법으로부터 적절히 선택된다.

상기 투명 기판의 리지가 있는 면에 물리 증착을 행하면, 리지의 정상면에 흡광성층 A가 적층되고, 홈의 저면에 흡광성층 B가 적층된다. 양 소매에 차양을 갖는 리지가 있는 면에 물리 증착을 행하면, 차양의 차폐 효과에 의해, 리지의 기부에 가까운 측의 홈의 저면에는 도전성 재료가 거의 퇴적하지 않고, 홈 중앙에 도전성 재료가 주로 퇴적한다.

물리 증착에 의해서 형성된 흡광성층 A는 리지의 정상면의 폭보다도 넓은 폭이 되는 경우가 있다. 흡광성층 A의 폭은 좁은 편이 바람직하므로, 예컨대 흡광성층 A를 형성한 후, 습식 에칭함으로써, 또는 물리 증착에 의해서 적층된 흡광성층 A 위에 물리 증착에 의해서 에칭 마스크를 적층하고, 이어서 습식 에칭함으로써 흡광성층 A의 폭을 가늘게 할 수 있다.

에칭 마스크용의 재료는 후술하는 습식 에칭에 견디는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예컨대 산화규소, 질화규소, 탄화규소 또는 질화산화규소 등을 들 수 있다. 이 중에서는 특히 산화규소가 바람직하다. 에칭 마스크의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 통상 1 내지 100nm, 바람직하게는 2 내지 50nm, 더욱 바람직하게는 3 내지 20nm이다.

습식 에칭 전에, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 방향으로 연신할 수 있다. 이 연신에 의해서 리지의 중심간 거리가 넓어지기 때문에, 흡광성층 A간의 간격이 넓어지고, 결과로서 광선 투과율이 높아진다. 또한 홈의 저면에 형성되어 있던 흡광성층 B는 연신에 의해서 리지의 기부로부터 떨어져 간극이 된다. 후술하는 습식 에칭액이 이 간극에 들어가 흡광성층 B의 양단을 우선적으로 제거하여, 중앙보다도 양단을 얇게 할 수 있다.

연신 방법은 특별히 한정되지 않지만, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 방향의 연신 배율을 1.05 내지 5배로 하는 것이 바람직하고, 1.1 내지 3배로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 리지의 긴 방향에 평행한 방향의 연신 배율을 0.9 내지 1.1배로 하는 것이 바람직하고, 0.95 내지 1.05배로 하는 것이 더욱 바람직하다. 연신 후에 있어서도 리지의 구조는 유지되고, 리지의 폭 및 높이는 거의 유지된다. 한편, 리지의 피치는 연신 전보다도 길어지고, 바람직하게는 30 내지 1000nm, 더욱 바람직하게는 50 내지 600nm이다. 이러한 연신을 행하기 위해서, 텐터 연신기에 의한 연속적인 횡(橫) 1축 연신법이 적합하다.

습식 에칭은 에칭액으로 행해진다. 에칭액은 투명 기판을 부식 등을 시키지 않고 흡광성층의 일부를 제거할 수 있는 액이면 좋고, 에칭 마스크, 흡광성층, 및 투명 기판의 재질에 따라 적절히 선택된다. 습식 에칭액으로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 알칼리 금속 화합물을 함유하는 용액; 황산, 인산, 질산, 아세트산, 불화수소, 염산 등을 함유하는 용액; 과황산암모늄, 과산화수소, 불화암모늄 등이나 그들의 혼합액 등을 들 수 있다. 또한, 습식 에칭액에는 계면활성제 등의 첨가제가 첨가되어 있어도 좋다.

이 에칭에 의해서, 에칭 마스크로 피복되어 있지 않은 부분 또는 에칭 마스크가 얇은 부분의 밑에 있는 흡광성층이 제거된다. 구체적으로는, 리지의 정상에 차양 형상으로 적층되어 있던 부분, 리지의 기부에 가까운 측의 저면에 적층되어 있던 부분이 제거된다. 한편, 리지의 폭과 같은 정도의 폭의 흡광성층 A가 제거되지 않고서 남는다. 홈의 저면의 중앙에 흡광성층 B가 제거되지 않고서 남는다. 이상과 같이 하여 본 발명의 그리드 편광자가 얻어진다.

(보호층)

보호층은 그 재질에 의해서 특별히 제한되지 않지만, 투명 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 투명 재료로서는, 유리, 무기 산화물, 무기 질화물, 다공질 물질, 투명 수지 등을 들 수 있다. 이들 중, 특히 투명 수지가 바람직하다. 투명 수지는 전술한 투명 기판을 구성하는 것으로서 나타낸 것으로부터 적절히 선택하여 이용할 수 있다.

보호층의 평균 두께는 취급성의 관점에서 통상 5㎛ 내지 1mm, 바람직하게는 20 내지 200㎛이다. 보호층은 400 내지 700nm의 가시 영역의 광의 투과율이 80% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 보호층은 그 파장 550nm에서 측정한 리타데이션 Re(Re=d×(n_x-n_y)로 정의되는 값, n_x 및 n_y는 보호층의 면내 주굴절률(n_x≥n_y); d는 보호층의 평균 두께이다)에 의해서 특별히 제한되지 않는다. 면내의 임의 2점의 리타데이션 Re의 차이(리타데이션 편차)는 바람직하게는 10nm 이하이며, 더욱 바람직하게는 5nm 이하이다. 리타데이션 편차가 크면, 액정 표시 장치에 이용한 경우에 표시면의 밝기에 격차가 생기기 쉬워진다.

보호층을 적층시키기 위해서 접착제(점착제를 포함함)를 이용할 수 있다. 접착제층의 평균 두께는 통상 0.01㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 0.1㎛ 내지 15㎛이다.

이 접착제로서는, 아크릴 접착제, 우레탄 접착제, 폴리에스터 접착제, 폴리바이닐알코올 접착제, 폴리올레핀 접착제, 변성 폴리올레핀 접착제, 폴리바이닐알킬에터 접착제, 고무 접착제, 염화바이닐·아세트산바이닐 접착제, 스타이렌·뷰타다이엔·스타이렌 공중합체(SBS 공중합체) 접착제, 그 수소첨가물(SEBS 공중합체) 접착제, 에틸렌·아세트산바이닐 공중합체 및 에틸렌-스타이렌 공중합체 등의 에틸렌 접착제, 에틸렌·메타크릴산메틸 공중합체, 에틸렌·아크릴산메틸 공중합체, 에틸렌·메타크릴산에틸 공중합체 및 에틸렌·아크릴산에틸 공중합체 등의 아크릴산에스터 접착제 등을 들 수 있다.

본 발명의 그리드 편광자는 직각으로 교차하는 2개의 직선 편광 중의 한쪽을 투과시키고, 다른 쪽을 반사시키는 성질을 가진다. 직선 편광을 투과광과 반사광으로 분리하는 성질을 이용하여, 액정 표시 장치의 휘도 향상용의 광학 부재로서 본 발명의 그리드 편광자를 그대로, 또는 다른 광학 필름(흡수형 편광자나 위상차판 등)과 조합하여 적층하여 이용할 수 있다. 그리드 편광자와 다른 광학 필름의 접촉면에는 접착제를 개재시킬 수 있다. 그리드 편광자와 다른 광학 필름을 밀착시키는 방법으로서는, 2개의 평행하게 나열된 롤의 닙에 그리드 편광자와 다른 광학 필름을 함께 통과시켜 눌러 협지하는 방법을 들 수 있다.

본 발명에 이용되는 흡수형 편광자는 직각으로 교차하는 두개의 직선 편광의 한쪽을 투과시키고, 다른 쪽을 흡수하는 것이다. 예컨대, 폴리바이닐알코올 필름이나 에틸렌아세트산바이닐 부분 비누화 필름 등의 친수성 고분자 필름에 요오드나 2색성 염료 등의 2색성 물질을 흡착시켜 1축 연신시킨 것, 상기 친수성 고분자 필름을 1축 연신하여 2색성 물질을 흡착시킨 것, 폴리바이닐알코올의 탈수 처리물이나 폴리염화바이닐의 탈염산 처리물 등의 폴리엔 배향 필름 등을 들 수 있다. 흡수형 편광자의 두께는 통상 5 내지 80㎛이다.

그리드 편광자와 흡수형 편광자는 그리드 편광자의 편광 투과축과 흡수형 편광자의 편광 투과축이 대략 평행하게 되도록 포개는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 함으로써, 자연광을 효율적으로 직선 편광으로 변환할 수 있다. 여기서 대략 평행이란, 평행 방향으로부터 ±5°의 범위 내에 있는 것을 말한다.

본 발명의 액정 표시 장치는 상기 그리드 편광자를 구비하는 것이다. 액정 표시 장치는 편광 투과축을 전압의 조정으로 변화시킬 수 있는 액정 셀과, 그것을 협지하도록 배치되는 2장의 흡수형 편광자로 구성되는 액정 패널을 갖는다. 그리고, 이 액정 패널에 광을 보내주기 위해서, 표시면의 뒷편에, 투과형 액정 표시 장치에서는 백라이트 장치가, 반사형 액정 표시 장치에서는 반사판이 구비된다.

본 발명의 그리드 편광자를, 백라이트 장치와 액정 패널 사이에 배치하면, 백라이트 장치에서 발광한 광이 그리드 편광자에 의해서 두개의 직선 편광으로 분리되어, 한쪽의 직선 편광은 액정 패널의 방향으로 진행하고, 다른 쪽의 직선 편광은 백라이트 장치의 방향으로 되돌아간다. 백라이트 장치에는 반사판이 통상 구비되어 있고, 백라이트 장치의 방향으로 되돌아간 직선 편광은 그 반사판에 의해 반사되어, 다시 그리드 편광자로 되돌아온다. 되돌아온 광은 그리드 편광자로 재차 두개의 편광으로 분리된다. 이것을 반복함으로써 백라이트 장치에서 발광한 광이 유효하게 이용되게 된다. 그 결과, 백라이트 등의 광을 효율적으로 액정 표시 장치의 화상의 표시에 사용할 수 있어, 화면을 밝게 할 수 있다. 또한 반사형 액정 표시 장치에 있어서, 마찬가지의 원리로 화면을 밝게 할 수 있다.

(편광 투과율, 편광 반사율)

450nm, 550nm, 및 650nm의 파장에 대한 그리드 편광자의 편광 투과율 및 편광 반사율을 분광 광도계 V-570(일본 분광제)을 이용하여 측정하였다. 한편, 편광 투과율 및 편광 반사율의 측정에는 직선 편광을 사용하고, 편광 투과율 측정의 경우에는 그리드 편광자의 투과축과 입사하는 광의 편광을 평행하게 하여 측정하였다. 또한 편광 반사율 측정의 경우에는 그리드 편광자의 투과축과 입사하는 광의 편광을 직교시켜, 입사각 5°에서의 반사율을 측정하였다.

(필름의 단면 형상 관찰)

투과 전자 현미경 H-7500(히타치 제작소제)으로 관찰하였다. 한편, TEM용 관찰 시료는 집속 이온빔 가공 관찰 장치 FB-2100(히타치 제작소제)의 마이크로 샘플링 장치를 사용하여 제작하였다.

실시예 1

8mm×8mm×60mm의 SUS제 섕크에 납땜된 치수 0.2mm×1mm×1mm의 직방체 단결정 다이아몬드의 0.2mm×1mm 면에, 집속 이온빔 가공 장치 SMI3050(세이코 인스트루먼츠사제)을 이용하여 아르곤 이온빔에 의한 집속 이온빔 가공을 행하여, 길이 1mm의 변에 평행한, 폭 90nm 및 깊이 80nm의 단면 직사각형 홈을 피치 180nm로 새겨 넣어 절삭 공구를 제작하였다.

직경 200mm이고 길이 150mm인 스테인레스강 SUS430제 원통의 곡면 전면에, 두께 100㎛의 니켈-인 무전해 도금을 실시하였다. 상기 절삭 공구를 세팅한 정밀 원통 연삭반(硏削盤) S30-1(스튜더제)에 의한 절삭 가공으로, 니켈-인 무전해 도금 면에, 원통의 원주 단면과 평행한 방향으로, 폭 90nm 및 높이 80nm의 단면 직사각형의 리지를 피치 180nm로 형성하여 전사 롤을 얻었다.

한편, 절삭 공구 및 전사 롤의 제작은 온도가 20.0±0.2℃, 진동 제어 시스템(쇼오와 사이언스제)에 의해 0.5Hz 이상의 진동의 변위가 10㎛ 이하로 관리된 항온 저진동실 내에서 실시하였다.

직경 70mm의 고무제 닙 롤 및 상기 전사 롤을 설치한 전사 장치를 이용하여, 전사 롤의 표면 온도 160℃, 닙 롤의 표면 온도 100℃, 필름의 반송 장력 0.1kgf/mm², 및 닙 압력 0.5kgf/mm의 조건으로, 두께 100㎛의 사이클로올레핀 폴리머 필름(ZF-14, 니폰 제온사제)의 표면에 전사 롤 표면의 형상을 전사하였다.

얻어진 필름 표면에 개구부의 폭 90nm, 깊이 80nm의 단면 직사각형 홈이 피치 180nm로 형성되어 있는 것이 투과 전자 현미경으로 관찰되었다.

상기 필름의 홈 형성면에, 아르곤 가스 존재하에서 출력 400W의 조건으로 SiO₂를 필름의 연직 방향으로부터 70도 기울인 방향에서 스퍼터링하고, 이어서 반대측으로 70도 기울인 방향에서 SiO₂를 마찬가지로 스퍼터링하였다. 이어서 알루미늄을 필름의 연직 방향에서 진공 증착하였다.

질산 5.2중량%, 인산 73.0중량%, 아세트산 3.4중량%, 및 잔부가 물로 이루어지는 조성(산 성분 상당 농도: 81.6중량%)의 33℃ 에칭액에, 상기 필름을 30초간 침지하였다. 120℃에서 5분간 건조하여 그리드 편광자를 제작하였다.

리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께가 70nm이며, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)가 60nm, 최소 두께(H₂)가 4nm인 것이 투과 전자 현미경으로 관찰되었다. 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 공간부 단면적의 45.5%이며, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 33nm이었다.

트라이아세틸셀룰로스로 이루어지는 보호 필름을 우레탄계 접착제로 그리드 편광자의 알루미늄층측에 적층하였다. 이 적층체를 가압 롤러의 닙에 공급하고 압착하여 접합해서 보호층 부착 그리드 편광자 1을 얻었다.

얻어진 보호층 부착 그리드 편광자 1을 소정의 크기로 잘라내어 평가를 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 도 5는 그리드 편광자의 SEM 사진을 나타내는 도면이다. 도 5 중의 하반분(下半分)의 백색 부분은 투명 기판에서 직사각 형상의 리지가 3개 나타내져 있다. 리지 사이에 있는 홈에는 산 모양을 한 흡광성층 B가 흑색으로 나타내져 있다. 또한 리지의 정상에 직사각 형상의 흡광성층 A가 흑색으로 나타내져 있다.

한편, 각 공정에서 이용되고 있는 필름은 롤에 감겨 있으며, 그 롤로부터 필름을 끌어내면서 각 공정에서의 처리를 행하고, 처리 후 다시 롤에 권취하였다.

실시예 2

8mm×8mm×60mm의 SUS제 섕크에 납땜된 치수 0.2mm×1mm×1mm의 직방체 단결정 다이아몬드의 0.2mm×1mm 면에, 집속 이온빔 가공 장치 SMI3050(세이코 인스트루먼츠제)을 이용하여 아르곤 이온빔에 의한 집속 이온빔 가공을 행하여, 길이 1mm 의 변에 평행한, 폭 80nm 및 깊이 80nm의 단면 직사각형 홈을 피치 160nm로 새겨 넣어 절삭 공구를 제작하였다.

50mm×50mm×두께 10mm의 스테인레스강 SUS430제 판의 표면에, 두께 100㎛의 니켈-인 무전해 도금을 실시하였다. 상기 절삭 공구를 세팅한 정밀 미세 가공기(나가세 인테그렉스제, 초정밀 미세 가공기 NIC200)에 의한 절삭 가공으로, 니켈-인 무전해 도금면에, 폭 80nm 및 높이 80nm의 단면 직사각형 리지를 피치 160nm로 형성하여 몰드를 얻었다.

한편, 절삭 공구 및 몰드의 제작은 온도가 20.0±0.2℃, 진동 제어 시스템(쇼오와 사이언스제)에 의해 0.5Hz 이상의 진동 변위가 10㎛ 이하로 관리된 항온 저진동실 내에서 행하였다.

아이소보닐 아크릴레이트 86.6중량부, 다이메틸올트라이사이클로데케인 다이아크릴레이트 9.6중량부, 및 광중합개시제(치바 스페셜티 케미컬즈사제, 이르가큐어-184) 3.8중량부로 이루어지는 도포액을 제작하였다.

두께 100㎛의 사이클로올레핀 폴리머 필름(ZF-14, 니폰 제온제)에, 직경1.2mm, 전극 길이 240mm, 워크 전극 사이 1.5mm의 와이어 전극을 갖춘 고주파 발진기(코로나 제너레이터 HV05-2, Tamtec사제)를 이용하여, 출력 전압 100%, 출력 250W에서 3초간 코로나 방전 처리를 실시하였다. 상기 코로나 방전 처리된 필름의 표면에 상기 도포액을 5㎛의 두께로 도포하였다. 상기 몰드 상에 도포막을 접촉시키도록 필름을 적층하고, 도포막에 몰드를 밀어부쳤다. 이어서 필름측에서 자외선을 조사하여 도포막을 경화시켰다. 필름을 몰드로부터 벗겼다. 경화막에 몰드의 형상이 전사되어 있었다.

얻어진 필름 표면에 폭 80nm 및 깊이 80nm의 단면 직사각형 홈이 피치 160nm로 형성되어 있는 것이 투과 전자 현미경으로 관찰되었다.

상기 필름의 홈 형성면에, 알루미늄을 필름의 연직 방향에서 진공 증착하였다. 질산 5.2중량%, 인산 73.0중량%, 아세트산 3.4중량%, 및 잔부가 물로 이루어지는 조성(산 성분 상당 농도: 81.6중량%)의 33℃ 에칭액에, 상기 필름을 30초간 침지하였다. 120℃에서 5분간 건조하여 그리드 편광자 2를 제작하였다.

리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께가 70nm이며, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)가 60nm, 최소 두께(H₂)가 8nm인 것이 투과 전자 현미경으로 관찰되었다. 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 41.8%이며, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 33nm이었다. 제작한 그리드 편광자 2의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 3 내지 6

수속 이온빔 가공의 조건, 알루미늄의 증착 조건, 에칭 조건을 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 조작에 의해 그리드 편광자 3 내지 6을 제작하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 7

25mm×25mm×0.5mm의 유리 평판에, 감광성 재료(포지티브형 포토레지스트 ZEP520, 니폰 제온사제)를 스핀 코터로 도포하였다. 전자선 묘획 장치로, 포토레지스트 도포면 중앙부의 12mm×12mm 영역에, 폭 60nm의 직선을 피치 120nm로 평행하게 묘획하였다. 현상액(니폰 제온사제)에 약 3분간 접촉시키고, 물로 세정하고, 질소 송풍기로 건조하였다. 레지스트막에 격자상 패턴이 형성되었다. 패턴 형성면에 Cr을 전자선 증착 장치로 증착하였다. 이어서 아세톤에 담그고 초음파 세정하여 레지스트막을 제거하였다. 유리 평판에 레지스트 패턴의 네거티브 패턴을 갖는 Cr 박막이 형성되었다. Cr 박막 형성 영역을 건식 에칭하였다. 산에 의한 세정으로 Cr 박막을 제거하였다.

얻어진 유리 평판의 표면에 폭 60nm 및 깊이 90nm의 단면 직사각형 홈이 피치 120nm로 형성되어 있는 것이 전계방출형 주사 전자 현미경 S-4700(히타치 제작소제)로 관찰되었다. SEM용 관찰 시료는 집속 이온빔 가공 관찰 장치 FB-2100(히타치 제작소제)를 사용하여 제작하였다.

이어서, 유리 평판의 홈 형성면에, 아르곤 가스 존재하에서 출력 40W의 조건으로 폴리카보네이트를 유리 평판의 연직 방향으로부터 70도 기울인 방향에서 스퍼터링하고, 이어서 반대측으로 70도 기울인 방향에서 폴리카보네이트를 마찬가지로 스퍼터링하였다. 이어서 알루미늄을 필름의 연직 방향에서 진공 증착하여 그리드 편광자 7을 얻었다.

얻어진 그리드 편광자 7의 알루미늄층 형성면을 전계방출형 주사 전자 현미경 S-4700(히타치 제작소제)으로 관찰하였다. SEM용 관찰 시료는 집속 이온빔 가공 관찰 장치 FB-2100(히타치 제작소제)을 사용하여 제작하였다. 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께는 100nm, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)는 48nm, 최소 두께(H₂)는 26nm이었다. 또한, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 48.0%, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 45nm이었다. 그리드 편광자 7의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 8

Cr 박막 형성 영역의 건식 에칭 조건을 변경한 것 이외는 실시예 7과 같은 조작에 의해, 유리 평판에 폭 60nm 및 깊이 70nm의 단면 직사각형 홈을 피치 120nm로 형성하였다.

이어서, 유리 평판의 홈 형성면에, 알루미늄을 유리 평판의 연직 방향에서 진공 증착하였다. 질산 5.2중량%, 인산 73.0중량%, 아세트산 3.4중량%, 및 잔부가 물로 이루어지는 조성(산 성분 상당 농도: 81.6중량%)의 33℃ 에칭액에, 상기 유리 평판을 30초간 침지하였다. 120℃에서 5분간 건조하여 그리드 편광자 8을 얻었다.

실시예 7과 같은 수법을 이용하여 단면을 관찰하였다. 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께는 70nm, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)는 52nm, 최소 두께(H₂)는 6nm이었다. 또한, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 41.8%, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 40nm이었다. 그리드 편광자 8의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

비교예 1

실시예 7에서 행한, 유리 평판의 홈 형성면에의 폴리카보네이트의 사방(斜方) 스퍼터링을 행하지 않은 것 이외는 실시예 7과 같이 하여 그리드 편광자 9를 얻었다.

실시예 7과 같은 수법을 이용하여 단면을 관찰하였다. 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께는 120nm, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)는 75nm, 최소 두께(H₂)는 60nm이었다. 또한, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 78.4%, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 19nm이었다. 그리드 편광자 9의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

비교예 2

Cr 박막 형성 영역의 건식 에칭 조건을 변경한 것 이외는 실시예 7과 같은 조작에 의해, 유리 평판에 폭 60nm 및 깊이 100nm의 단면 직사각형 홈을 피치 120nm로 형성하였다.

이어서, 유리 평판의 홈 형성면에, 알루미늄을 유리 평판의 연직 방향에서 진공 증착하여 그리드 편광자 10을 얻었다.

실시예 7과 같은 수법을 이용하여 단면을 관찰하였다. 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께는 80nm, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)는 60nm, 최소 두께(H₂)는 55nm이었다. 또한, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 58.0%, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 42nm이었다. 그리드 편광자 10의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

비교예 3

비교예 2에서 제작한 그리드 편광자 9를, 질산 5.2중량%, 인산 73.0중량%, 아세트산 3.4중량%, 및 잔부가 물로 이루어지는 조성(산 성분 상당 농도: 81.6중량%)의 33℃ 에칭액에, 상기 유리 평판을 30초간 침지하였다. 120℃에서 5분간 건조하여 그리드 편광자 11을 얻었다.

실시예 7과 같은 수법을 이용하여 단면을 관찰하였다. 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께는 80nm, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 최대 두께(H₁)는 60nm, 최소 두께(H₂)는 35nm이었다. 또한, 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 단면적은 홈의 단면적의 55.6%, 리지의 정상면에 적층된 알루미늄층과 홈의 저면에 적층된 알루미늄층의 간격이 42nm이었다. 그리드 편광자 11의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

비교예 4 및 5

수속 이온빔 가공의 조건, 알루미늄의 증착 조건, 에칭 조건을 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 조작에 의해 그리드 편광자 12 및 13을 제작하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.

도 1은 본 발명 그리드 편광자에 이용하는 투명 기판의 요철 구조의 형상을 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 본 발명 그리드 편광자에 이용하는 투명 기판의 별도의 요철 구조의 형상을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3은 홈에 형성된 흡광성층 B의 형상을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 그리드 편광자의 수직 단면의 일례를 나타내는 도면이다.

도 5는 실시예에서 얻어진 그리드 편광자의 수직 단면의 SEM 사진의 일례를 나타내는 도면이다.

도 6은 종래의 그리드 편광자의 수직 단면을 나타내는 도면이다.

부호의 설명

1: 투명 기판 10, 12, 13, 14: 리지

A: 리지의 정상의 폭 B: 리지의 기부측의 폭

T: 홈의 개구부의 폭 W: 홈의 밑바닥측의 폭

H1: 흡광성층 B의 최대 두께 H2: 흡광성층 B의 최소 두께

20, 30: 흡광성층 A 21, 31: 흡광성층 B

Claims

대략 평행하게 나열된 리지(ridge)를 적어도 한쪽 표면에 갖는 투명 기판, 상기 리지의 정상면에 적층된 흡광성층 A, 및 상기 리지 사이에 있는 홈에 적층된 흡광성층 B를 갖고,

리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 단면적이 홈의 공간부 단면적의 20% 이상이며, 리지의 높이가 흡광성층 A와 흡광성층 B의 간격의 4배 미만이고, 또한 리지의 높이가 리지의 폭의 0.4 내지 1.55배인 그리드 편광자.
제 1 항에 있어서,

흡광성층 A 및 흡광성층 B의 두께가 리지의 긴 방향에서는 대략 일정하고, 리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 두께가 중앙에서 가장 두껍고 또한 양단을 향하여 얇게 되어 있는 그리드 편광자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 B의 최소 두께가 흡광성층 B의 최대 두께의 0.6배 이하인 그리드 편광자.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

리지의 피치가 120 내지 240nm이고, 또한 리지의 폭과 홈의 폭의 비가 3/7 내지 7/3인 그리드 편광자.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

리지의 긴 방향에 직각으로 교차하는 단면에서, 흡광성층 A 및 흡광성층 B의 평균 두께가 40 내지 100nm인 그리드 편광자.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

적어도 한쪽 면에 보호층이 적층되어 있는 그리드 편광자.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

투명 기판이 투명 수지로 이루어지는 그리드 편광자.
투명 수지 필름의 표면에 리지를 형성하는 공정, 및 리지가 형성된 면에 물리 증착하여 흡광성층 A 및 흡광성층 B를 적층시키는 공정을 포함하는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,

흡광성층 A 및 흡광성층 B를 에칭하는 공정을 더 포함하는 그리드 편광자의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,

흡광성층 A 및 흡광성층 B를 적층시키는 공정 전에, 리지가 형성된 면에 물리 증착하여 비흡광성층을 적층시키는 공정을 더 포함하는 그리드 편광자의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,

리지가 형성된 면에 물리 증착하여 비흡광성층을 적층시키는 공정에서의 물리 증착이 방사(斜方) 증착인 그리드 편광자의 제조 방법.
제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 투명 수지 필름이 롤상으로 권회(捲回)할 수 있는 길이를 갖는 것인 그리드 편광자의 제조 방법.
제 12 항에 있어서,

형성되는 리지가 투명 수지 필름의 긴 방향에 대략 평행한 그리드 편광자의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자와 다른 광학 필름으로 이루어지는 광학 부재.
제 14 항에 있어서,

다른 광학 필름이 흡수형 편광 필름인 광학 부재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 그리드 편광자를 구비하는 액정 표시 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 기재된 광학 부재를 구비하는 액정 표시 장치.