JP4527986B2 - ワイヤグリッド型偏光子 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤグリッド型偏光子に関するものである。

光に用いられる反射型偏光子には、複屈折を有する樹脂の積層体などからなる直線偏光子、コレステリック液晶に代表される円偏光子などいくつかの種類がある。現在、液晶ディスプレイの輝度向上フィルムとして使用されている複屈折樹脂積層体の反射型偏光子は、液晶バックライトからの光のうちＰ偏光成分、Ｓ偏光成分の一方を透過し、他方をバックライト側に反射する。バックライト側に戻った光は、バックライト部の部材の複屈折や、バックライト部での散乱・反射により偏光状態が解消された状態で、再び反射型偏光子へと戻ってくるため、一部が偏光子を透過するようになる。このサイクルを繰り返すことにより、光の利用効率を高めることが可能となる。しかしながら、現状ではこれらの反射型偏光子の偏光分離性能は低く、反射型偏光子単体では液晶ディスプレイのコントラストが不十分となるため、、偏光分離性能の高い吸収型偏光板と併用することが必要となる。このため、液晶ディスプレイを構成する部品数が増え、ディスプレイの製造コストを上昇させるばかりか、製品の厚さが増すなどの問題がある。

一方、別方式の反射型偏光子として、ワイヤグリッド型偏光子があげられる。図１に一般的なワイヤグリッド型偏光子の模式図を示す。ワイヤグリッド型偏光子１００は非偏光状態の入射光１３０に対して透明な基板１２０の上に金属細線１１０が互いに平行に並んだ構造を有する。図１において光の入射面はワイヤグリッド型偏光子と直交しており、かつ金属細線長手方向を法線とするような面である。直線状金属細線の間隔であるピッチｐが入射光１３０の波長よりも十分短い時、入射光１３０のうち、金属細線１１０に直交する電場ベクトルを有する成分（すなわちＰ偏光）１５０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）１４０は反射される。ワイヤグリッド型偏光子は高い偏光分離性能を有するため、赤外域において有用な偏光子として古くから利用されている（非特許文献１）。

ワイヤグリッド型偏光子が高い偏光分離性能を有する反射型偏光子であることは知られながらも、可視域で良好な偏光分離性能を示すためには１００ｎｍ程度、あるいはそれ以下の寸法精度で金属細線を規則正しく配列させる必要があり、技術的に作製が困難であるといった問題があった。しかし、微細加工技術の進歩により、近年、可視光用ワイヤグリッド型偏光子が生産、販売されるようになった（非特許文献２）。

ワイヤグリッド型偏光子の性能を決定する要因の一つがピッチｐ［ｎｍ］と入射光の波長λ［ｎｍ］との関係である。金属細線のピッチｐが波長のほぼ２分の１から２倍の範囲では、特定波長の光に対し、偏光分離性能が著しく低下する。このような現象は一般に「レイリー共鳴」と呼ばれており、この共鳴が起こる最も長い波長（最大共鳴波長）λ_res-maxは以下の式１で表現されることが知られている（非特許文献３）。
λ_res-max＝ｐ（ｎ＋ｓｉｎθ）・・・式１
（式１においてｎ、θはそれぞれ基板の屈折率、光の入射角を意味する。）

レイリー共鳴が起こる波長前後においては、ワイヤグリッド型偏光子の性能が急激に落ちるため、可視光に対し十分な偏光分離性能を示すためには、最大共鳴波長λ_res-maxが可視光の波長よりも短くなるようにしなければならない。

図２、図３にドイツのＣＳＴ ＧｍｂＨ社製の電磁界シミュレーションソフト『ＭＷ−Ｓｔｕｄｉｏ』により計算した、一般ワイヤグリッド型偏光子の、Ｐ偏光、Ｓ偏光の透過効率と入射光波長の関係、および透過光の偏光度と波長の関係を示す。計算は光が金属細線側からワイヤグリッド型偏光子に入射する条件で、入射角θ＝０°、ピッチｐ＝２００ｎｍ、ワイヤ幅ｗ＝１００ｎｍ、ワイヤ厚みｔ＝１００ｎｍとして、基板屈折率ｎが１．４および１．６のものについて行った。金属ワイヤの材料としては、導電率が高く、可視光の反射率が高い、銀を選定した。偏光度は、下記の式２に基づいて計算した。ここで、ＴｐはＰ偏光の透過率を、ＴｓはＳ偏光の透過率を表す。
偏光度＝（（Ｔｐ−Ｔｓ）／（Ｔｐ＋Ｔｓ））^0.5 ・・・式２

図２に示すように、Ｓ偏光に比べて透過光であるＰ偏光は、基板の屈折率の影響を大きく受ける。そして、基板屈折率ｎが１．４および１．６のときの最大共鳴波長λ_res-maxは、それぞれ２８９ｎｍ、３３１ｎｍと十分紫外領域に存在し、入射角θ＝０°では、いずれの基板屈折率ｎにおいても、可視光に対する透過光の偏光度は９５％を超え、良好な偏光分離性能を有することがわかる。

しかし、入射角が増すと、式１にしたがって最大共鳴波長λ_res-maxは長波長側にシフトする。シミュレーション結果と式１から、様々なθにおけるλ_res-maxを算出し、図４に結果を示す。入射角度の増大にともなってλ_res-maxの値は増し、入射角度θ＝３０°では基板屈折率ｎ＝１．４、１．６においてそれぞれ、３９２ｎｍ、４４９ｎｍとなり、基板屈折率１．６では可視光に対し十分な偏光分離性能が発揮されないといえる。

また、基板屈折率ｎを１．５としたときの入射角θと最大共鳴波長λ_res-maxの関係を、図４に示すが、最大共鳴波長λ_res-maxはθ＝０°、３０°のときそれぞれ３１０ｎｍ、４２１ｎｍとなり、入射角θが３０°の場合、短波長の可視光に対し偏光分離性能が急激に低下することがわかる。

最大共鳴波長λ_res-maxを短波長側にシフトさせるには、式１から、三つの方法がある。第一にピッチｐを低減することがあげられるが、光を透過しない金属細線厚みｔを維持しながらピッチｐのみを小さくすることは超微細加工においては技術的に難しい。第二に、入射光をワイヤグリッド型偏光子に対して垂直に入射させる方法があるが、入射角を制限すると偏光子としての用途が著しく制限されてしまう。第三は、基板の屈折率ｎを低減させるものであるが、可視光に対し透明で安価な低屈折率材料は少なく、特に樹脂素材では少ない。

これらの問題を解決するために、特許文献１では、金属細線を取り囲む媒体の有効屈折率を減少するため、金属細線と基板の界面を低屈折材料であるフッ化マグネシウムで覆う、基板にリブを設け、リブ上に金属細線を形成させる、といった技術が提案されており、一定の条件下で、最大共鳴波長λ_res-maxを約４５０ｎｍから約４００ｎｍまで低減させることに成功している。

また特許文献２には、共鳴エンハンストンネリングという物理現象を利用する技術が示されている。ここでは、図１に記載した一般的なワイヤグリッド型偏光子における金属細線を、６６ｎｍの厚みを有する金属細線と３３ｎｍの厚みの誘電細線とが交互に６〜１８積層されたワイヤに置き換え、ピッチｐ、およびワイヤ幅ｗを、それぞれ１３０ｎｍ、５２ｎｍとしたものである。

しかし、特許文献１に記載されているフッ化マグネシウム層を設けるという方法や、基板にリブを設け、その上に金属細線を配置させるという方法は、いずれも工程が複雑になり、製造コストが増すといった問題がある。また、特許文献２の技術は、特許文献１に比べ、さらに高度な技術が要求され、多大なコストも必要となるため、汎用性のある技術とはいえない。

上記のような従来技術においては、ワイヤグリッド型偏光子の基板にはガラスなど複屈折のない光学的に均質な物質が使用されている。

偏光特性を持たない非偏光状態の光から円偏光を得る一般的な方法は、非偏光状態の光を直線偏光子で直線偏光とし、さらにこの直線偏光を１／４波長板に通すもので、直線偏光子と１／４波長板の２種類の光学素子が必要となる。非偏光状態の光を円偏光に変換する円偏光子は、タッチパネルを備えた液晶ディスプレイや、偏光測定の際の光学素子などとして使用されている。

Ｊ．Ｐ．Ａｕｔｏｎ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ．Ｖｏｌ．６．１０２３（１９６７） Ｆ．Ｊ．Ｋａｈｎ，Ｐｒｉｖａｔｅ Ｌｉｎｅ Ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ．Ｖｏｌ．７．Ｎｏ．１０．３（２００１） Ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｉｃａｌ Ｍａｇａｚｉｎｅ，Ｖｏｌ．１４．Ｎｏ．７９．６０（１９０７） 特表２００３−５０２７０８ 特表２００２−３２８２３４ 特開２００１−７４９３５ 特開平９−９０１２２

本発明は、高価な素材や複雑な工程を用いずに、ワイヤグリッド型偏光子の偏光分離性能を向上させることを目的とする。また本発明は、任意の偏光を得ることのできる新規なワイヤグリッド型偏光子を提供することを目的とする。

本発明は、ワイヤグリッド型偏光子において、透明基板に樹脂などの複屈折を生じやすい素材を用い、延伸処理などにより複屈折を利用して屈折率の異方性を拡大させ、偏光子を透過する光に対しては基板の屈折率を低減させることで、偏光分離性能を高めるものである。

即ち、本発明は、複屈折を有す透明な樹脂基板上に、直線状金属細線が、互いに平行に、同じ間隔をおいて配置されているワイヤグリッド型偏光子において、該基板面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向が直交することを特徴とするワイヤグリッド型偏光子に関する。更に、上記面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向が４５°の傾きで交差していることを特徴とするワイヤグリッド型偏光子に関する。

本発明の一実施形態によると、ワイヤグリッド型偏光子の基板が複屈折を有し、基板の面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向がほぼ直交するように金属細線を配置させた場合に、最も高い偏光分離性能を得ることができる。

また、本発明の別の実施形態によると、ワイヤグリッド型偏光子の基板が複屈折を有し、基板の面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向がほぼ４５°の傾きを持つように金属細線を配置し、さらに基板厚みを適切な値にすることにより、ワイヤグリッドを透過した光を円偏光、あるいはＳ偏光状態にすることができ、実質上１つの光学素子で非偏光状態の光を円偏光に変換できる円偏光板や、透過光および反射光いずれもＳ偏光状態になる偏光子が得られる。

ワイヤグリッド型偏光子の基板として使用可能な複屈折を有する材料としては、液晶プロジェクタなど、耐熱性が要求される用途でワイヤグリッド型偏光子を用いる場合には、方解石に代表されるような可視光に対し透明性の高い無機複屈折結晶が使用できる。また、面内複屈折を持たないガラスなどの高耐熱性無機材料に電場、磁場などの外場を与え、外場誘起の複屈折を付与させることも可能である。

一方、耐熱性がさほど要求されない用途であれば、面内複屈折を有する透明体として樹脂が使用でき、好ましい樹脂としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ジエチレングリコールビスカーボネート（ＣＲ−３９）、スチレン／アクリロニトリル共重合体（ＳＡＮ）、スチレン／メタクリル酸共重合体（ＭＳ）、脂環式アクリル樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂などの高透明樹脂があげられ、通常はこれらを板やフィルムとして基板に用いる。

一般に樹脂で板やフィルムを製造する場合、延伸工程が含まれるが、樹脂に応力がかかったり、延伸されたりすると複屈折が発生する。延伸により生じる複屈折は配向複屈折と呼ばれ、延伸時のせん断力でポリマー分子が特定方向に配向するために屈折率に異方性が生じるようになり、その値は次の式３で表される。
Δｎ＝ｆ・Δｎ⁰・・・式３
（ここで、Δｎは配向複屈折率、Δｎ⁰は固有複屈折率、ｆは配向分布関数を意味する。）

Δｎ⁰は材料固有のものであり、例えば代表的な高透明性樹脂であるＰＭＭＡ、ＰＣ、ＰＳ、ＰＥＴのΔｎ⁰はそれぞれ、−０．００４３、０．１０６、−０．１０、０．１０５とまちまちである。Δｎ⁰が正の材料、つまり正の配向複屈折を有するものを一軸延伸した場合、基板面内での延伸方向の屈折率は延伸前の屈折率より高くなり、非延伸方向の屈折率が低くなる。逆にΔｎ⁰が負の配向複屈折を有する材料は基板面内での延伸方向の屈折率が低くなり、非延伸方向の屈折率が高くなる。

すなわち、屈折率ｎの正の配向複屈折を有する材料をある方向に延伸させた場合（延伸方向をＸ軸と定義し、基板面内でＸ軸と直交する軸をＹ軸と定義する）、延伸後のＸ軸方向の屈折率ｎ_X、Ｙ軸方向の屈折率ｎ_Yはそれぞれ、ｎ＋Δｎ_X、ｎ−Δｎ_Yとなり、面内複屈折を有するようになる。ただし、Δｎ_X、Δｎ_YはそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向の屈折率の変化量（それぞれ正の値）で、Δｎ_X＋Δｎ_Y＝Δｎである。同様に負の配向複屈折率を有する材料をＸ軸方向に延伸させた場合、ｎ_X、ｎ_Yはそれぞれｎ−Δｎ_X、ｎ＋Δｎ_Yである。

後述の電磁界シミュレーションの結果から明らかになるとおり、ワイヤグリッド型偏光子の偏光分離性能はＰ偏光方向の屈折率が低ければ向上する。正の配向複屈折を有する延伸された樹脂フィルム上にワイヤグリッドを形成させる場合には、延伸方向と金属細線の長手方向が直交するように金属細線を配列させることにより、Ｐ偏光から見た基板の屈折率は延伸前よりもΔｎ_Yだけ小さくなり、逆に、負の配向複屈折を有する材料の場合、延伸方向と金属細線の長手方向が平行になるように金属細線を配列させると、Ｐ偏光から見た基板の屈折率は延伸前よりもΔｎ_Xだけ小さくなる。したがって延伸されていない状態の同じ材料に金属細線を配列させた場合よりも、ワイヤグリッド型偏光子の偏光分離性能を向上させることが可能となる。特に、固有複屈折Δｎ⁰が大きなものほど、延伸による偏光分離性能の向上効果は大きい。

たとえば、延伸前の屈折率が１．５の正の配向複屈折を有する樹脂を延伸することにより、基板面内Ｘ軸方向の屈折率が１．６、Ｙ軸方向の屈折率が１．４になったとした時、屈折率１．４の基板を用いた時と同等の偏光分離性能を示すことになる。

なお、上の記載では一軸延伸について述べたが、二軸延伸の場合には、基板面内で最も配向度が上がっている方向がＸ軸またはＹ軸となる。

ワイヤグリッド型偏光子の金属細線は厚み、幅ともに非常に微細であり、わずかな傷つきにより性能が低下することから、その損傷を防ぐために金属細線を樹脂やガラスなどの保護層で被覆することが好ましい。また、被覆は金属細線表面の防錆にも効果があり、特に銀などの錆びやすい金属を金属細線に使用する場合には、金属細線の導電率低下による性能低下を防止するためにも被覆をすることが好ましい。

基板と保護層との界面でのＰ偏光の反射を低減させるため、保護層と基板の金属細線に直交する方向の屈折率は実質的に一致させることが好ましい。

また、基板や保護層に反射防止構造を設けることは、光の利用効率を高めるために好ましい。

金属細線の材料は特に限定されないが、可視光に対し高い反射率を示し、かつ高導電率を有する銀、アルミニウムなどの金属材料を用いることが好ましい。

金属細線の高さｔ（金属厚み）は、ワイヤグリッド型偏光子の偏光分離性能から必要な値が決まり、具体的には光の透過率が１％以下であれば良く、３０ｎｍ以上の厚みであれば良好な性能を得ることができる。あまりに金属が薄いと、光の透過が無視できず、偏光分離性能が低下する。逆に金属が厚すぎると、光の利用効率が低下するため、厚みの上限は約３００ｎｍである。金属細線をアルミニウムで形成する場合、金属厚みは４０〜２００ｎｍ程度であることが望ましい。

金属細線のピッチｐは、０°入射、真空の屈折率ｎ＝１において式１より導出される最大共鳴波長λ_res-maxが使用する光の波長以下になればよく、可視光に対しては４００ｎｍであれば問題がないことから、ピッチｐは３８０ｎｍ以下であればよい。

ワイヤ幅ｗに関しては、ｗがピッチｐの約半分程度のときにワイヤグリッド型偏光子の偏光分離性能が良くなり、０．３ｐ＜ｗ＜０．７ｐの範囲であることが好ましい。

金属細線の断面形状は、特に限定されるものではなく、正方形、長方形、台形、円形、楕円形、その他様々な形状を持っていてもよい。

ワイヤグリッド型偏光子の製造方法としては種々のものがあり、可視光用のワイヤグリッド型偏光子の製造方法としては、極紫外レーザーを用いた干渉露光法、電子線リソグラフィを用いた製造方法が一般的な方法といえる。これらは所望のピッチ、ワイヤ幅、厚みを有する金属細線をリソグラフィの技術で作製する方法である。

また、他の技術としては、特許文献３に、透明な柔軟基板上に金属膜を形成し、基板と金属膜とを延伸することにより、金属膜に異方的な形状を与えることができ、ワイヤグリッド型偏光子としての機能を有すると記載されている。この方法を本発明で使用する場合、できるだけ屈折率が低く、延伸方向の複屈折率が下がる負の配向複屈折を有する材料を用いることが好ましい。

特許文献４にはＳｉＯ₂基板上にピッチ１μｍ、線幅０．１μｍで、金製の金属細線格子を形成させたのち、格子の表面にＳｉＯ₂膜を形成し、さらに格子と平行な方向に全体を加熱延伸することでピッチ０．１μｍ、線幅０．０１μｍのワイヤグリッド型偏光子が作製できると記載されている。

面内複屈折を有する基板で電磁界シミュレーションの結果を記す。シミュレーションの条件は、基板が面内複屈折を有している点を除いては、従来技術の部分で説明したのと同じである。今後、簡単のため、面内複屈折を有する基板の最も屈折率が低い方向をｘ軸、最も屈折率が高い方向をｙ軸としたとき、この基板は（ｎｘ，ｎｙ）の複屈折率を有すると記載することにする。ここで、延伸方向を意味するＸ軸（および非延伸方向を意味するＹ軸）とｘ軸（およびｙ軸）は必ずしも一致しない。

基板複屈折率が（１．４，１．６）である基板に対して、金属細線の長手方向がｘ軸と直交する場合（今後この配置を「ｘ⊥配置」と記載する）と平行である場合（今後「ｘ_||配置」と記載する）について計算を行った。各配置を図５に示しておく。図５（ａ）がｘ⊥配置、図５（ｂ）がｘ_||配置である。

なお、金属細線のピッチ、線幅、厚みは先の計算と同じである。透過光の偏光度のシミュレーション結果を図６に示す。基板の複屈折率がｘ⊥配置の場合、およびｘ_||配置の場合ともに２８９ｎｍ、３３１ｎｍにおいてレイリー共鳴が起きることがわかるが、ｘ⊥の方が、３３１ｎｍにおけるレイリー共鳴の影響が軽微であり良好な性能を示す。

これは、基板複屈折率が（ｎｘ，ｎｙ）のワイヤグリッド型偏光子で入射光が偏光分離される際、金属細線がｘ⊥配置のときに、透過光であるＰ偏光に影響を与える基板の屈折率はｎｘであるのに対し、ｘ_||配置の場合はｎｙであるためであると定性的に説明される。また、同じことは入射角度θが増大した場合にもいえ、ｘ⊥配置の方が、透過光は高い偏光度を有する。

反射光についてのシミュレーション結果として、図７に基板屈折率が均一でｎ＝１．４および１．６の場合、基板複屈折率（１．４，１．６）でｘ⊥配置の場合、基板複屈折率（１．４，１．６）でｘ_||配置の場合の４条件で計算した反射光の偏光度を示す。図７と図６を比べると、透過光にくらべて反射光の方が複屈折の影響をさらに大きく受けることがわかる。すなわち、複屈折率（ｎｘ，ｎｙ）のうちワイヤグリッドと直交する方向の屈折率がほぼその偏光特性を決めており、可視光の波長域でｘ⊥配置の方が高い偏光度を示すことがわかる。

図７から、基板屈折率ｎ＝１．６、および複屈折率（１．４，１．６）のｘ_||配置の場合に３１０ｎｍ付近に偏光度が９９％を超える波長領域が存在することが、注目すべき点としてあげられる。この結果はワイヤグリッド型偏光子のピッチ、ワイヤ幅、高さ、基板屈折率（あるいは複屈折率）を適切に設定することにより、ある特定の波長域で反射光の偏光度が上げられることを示している。

次に、背景技術の部分で述べた反射光のリサイクルによる光の利用効率について比較する。光の利用効率については次の式４のように定義することにする。
光の利用効率＝Ｔｐ×（Ｒｓ＋Ｒｐ）・・・式４
（式４において、Ｒｓ、ＲｐはそれぞれＳ偏光、Ｐ偏光の反射率である。）

図８に波長と光の利用効率の関係を示したが、ｘ⊥配置の方がｘ_||配置よりも光の利用効率という観点でも優れている。

以上のように、基板複屈折率が（ｎｘ，ｎｙ）である場合には、１）Ｐ偏光の透過率、２）透過光の偏光度、３）反射光の偏光度、４）光の利用効率、という４つのワイヤグリッド型偏光子の性能を表す指標いずれにおいても、ｘ⊥配置の方が優れていることがわかる。

なお、金属細線格子の長手方向と面内複屈折を有する基板の最も屈折率が低い方向との直交性の確度は、ワイヤグリッド型偏光子に要求される偏光分離性能により決定され、高い偏光分離性能が要求されない用途に本発明のワイヤグリッド型偏光子を使用する場合には多少の誤差が許容される。

ここまでは、複屈折基板のｘ方向に対して金属細線の長手方向が垂直もしくは平行に配列した条件での直線偏光分離性能について説明したが、ｘ軸に対して０°もしくは９０°以外の角度で金属細線を配列させた場合は、金属細線が直線偏光子、基板が波長板の役目を果たすため、基板厚み（ｄ）を制御することにより、透過光の偏光性能を様々に制御できる。

特にφ＝４５°のときは、（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ＝λ／４＋Ｎ・λ／２（λ：入射光の波長、Ｎ＝０，１，２・・・）を満たす時、基板はいわゆるλ／４波長板として機能するため透過光は円偏光となる。また、（ｎｘ−ｎｙ）・ｄ＝λ／２＋Ｎ・λ／２という条件を満たす場合、基板はλ／２波長板として機能し、透過光はＳ状態の直線偏光となる。図９にその模式図を示す。

通常、非偏光状態の光から円偏光を得る場合には、直線偏光を作る光学素子とλ／４板とを併用するが、複屈折を有する基板上に金属細線を４５°で配列させ、さらに基板の面内複屈折と厚みを適切な値に制御し、λ／４板となるようにすることで、実質上１つの光学素子で円偏光が得ることができる。また、複屈折基板がλ／２板となるように面内複屈折及び厚みを制御すると、透過光、反射光ともＳ偏光状態の光が得られる特異な光学素子が得られる。

＜実施例１＞
以下のような手順で延伸によりＰＥＴフィルムに面内複屈折をもたせ、ｘ⊥配置でアルミ細線を並べた。

厚み８０μｍ、屈折率１．５８のＰＥＴフィルムを１１０℃、３．５倍で幅自由１軸延伸した。延伸後の延伸方向の屈折率は１．６０、非延伸方向の屈折率は１．５２であった。

次に、延伸後のＰＥＴフィルムに１２０ｎｍ厚のアルミニウム層を抵抗加熱蒸着により成膜し、さらにスピンコートでフォトレジスト層を設けた。

続いてＡｒＦレーザー（波長１９３ｎｍ）の二光束干渉露光により、ＰＥＴフィルムの延伸方向と平行な方向に縞状パターン（ピッチ１８０ｎｍ、ライン：スペース≒１：１）を形成し、現像後、ドライエッチングでアルミを除去し、ワイヤグリッド型偏光子を得た。

このワイヤグリッド型偏光子のアルミ金属細線面から波長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に対して垂直に入射し、その偏光分離性能を測定した。４０５ｎｍ、６３５ｎｍにおける透過光の偏光度はそれぞれ９８．２％、９９．６％であった。

＜比較例１＞
実施例１と同様の方法で面内複屈折をもたせたＰＥＴフィルムに、フィルムの延伸方向と直交する方向にアルミワイヤを配列させ（ｘ_||配置）、偏光度を測定したところ、４０５ｎｍ、６３５ｎｍにおける偏光度はそれぞれ９４．０％、９９．１％であり、実施例１に比較して偏光分離性能が劣っていた。

実施例１と比較例１の結果より、面内複屈折を有する基板に金属細線を配列させワイヤグリッド偏光子を作製する場合、基板の屈折率の低くなる方向とワイヤの長手方向とが直交している方が偏光分離性能が上がることが示された。

本発明によれば、複雑な工程を経ることなくワイヤグリッド型偏光子の性能を向上することが可能である。本発明によるワイヤグリッド型偏光子を液晶ディスプレイに用いれば、光の利用効率を大幅に向上させることができ、モバイル系の情報端末の電池寿命を大幅に伸ばしたり、軽量化が可能となったりするばかりか、部品数の削減によるコストダウンや、製品の薄肉化が可能となる。このように、本発明は偏光を利用する幅広い産業分野において、高い利用価値を有するといえる。

従来技術におけるワイヤグリッド型偏光子の模式図である。 従来技術におけるワイヤグリッド型偏光子のＰ偏光およびＳ偏光の透過効率の波長依存性を示す図である。 従来技術におけるワイヤグリッド型偏光子の偏光度の波長依存性を示す図である。 従来技術における最大共鳴波長の入射角依存性を示す図である。 （ａ）は複屈折基板上のワイヤグリッド型偏光子のｘ⊥配置を表し、（ｂ）は複屈折基板上のワイヤグリッド型偏光子のｘ_||配置を表す模式図である。 本発明における複屈折基板上のワイヤグリッド型偏光子の透過光の偏光度の波長依存性を示す図である。 本発明における複屈折基板上のワイヤグリッド型偏光子の反射光の偏光度の波長依存性を示す図である。 本発明における複屈折基板上のワイヤグリッド型偏光子の光の利用効率の波長依存性を示す図である。 本発明における複屈折基板上のｘ軸に対してワイヤを４５°の角度で配列した偏光子の特徴を示す模式図である。

Claims (3)

1. 複屈折を有す透明な樹脂基板上に、直線状金属細線が、互いに平行に、同じ間隔をおいて配置されているワイヤグリッド型偏光子において、該基板面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向が直交することを特徴とするワイヤグリッド型偏光子。
2. 複屈折を有す透明な樹脂基板上に、直線状金属細線が、互いに平行に、同じ間隔をおいて配置されているワイヤグリッド型偏光子において、該基板が１／２波長板であり、該基板面内で屈折率が最も低くなる方向と、金属細線の長手方向が４５°の傾きで交差していることを特徴とするワイヤグリッド型偏光子。
3. 透明な樹脂基板の複屈折が延伸により導入されることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイヤグリッド型偏光子。

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