(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の上に複数本の細線が並列に配置された偏光子であって、
前記細線は、
前記偏光子から出射する偏光光の消光比を向上させる作用と、
前記偏光子から出射する偏光光の偏光軸が回転することを抑制する作用と、
を併せ持つ単層の偏光材料層を有し、
前記偏光材料層を構成する偏光材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであり、
前記偏光材料層が、モリブデンシリサイド、またはその酸化物、窒化物、および酸窒化物のいずれかを含むことを特徴とする偏光子。
【請求項２】
紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、
請求項１に記載の偏光子を備え、
前記偏光子により偏光した光を前記光配向膜に照射することを特徴とする光配向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を偏光する偏光子および光配向装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、一般に駆動素子が形成された対向基板とカラーフィルタとを対向配置して周囲を封止し、その間隙に液晶材料を充填した構造を有する。そして、液晶材料は屈折率異方性を有しており、液晶材料に印加された電圧の方向に沿うように整列される状態と、電圧が印加されない状態との違いから、オンオフを切り替えて画素を表示することができる。ここで液晶材料を挟持する基板には、液晶材料を配向させるために配向膜が設けられている。
また、液晶表示装置に用いられる位相差フィルムや、３Ｄ表示用位相差フィルムの材料としても配向膜が用いられている。
配向膜としては、例えば、ポリイミドに代表される高分子材料が用いたものが知られており、この高分子材料を布等により摩擦するラビング処理が施されることによって配向規制力を有するものとなる。
しかしながら、このようなラビング処理により配向規制力が付与された配向膜では、布等が異物として残存するといった問題があった。【０００３】
これに対して直線偏光を照射することにより配向規制力を発現する配向膜、すなわち光配向膜では、上述のような布等によるラビング処理を施すことなく配向規制力を付与できるため、布等が異物として残存する不具合がないことから近年注目されている。
このような光配向膜への配向規制力付与のための直線偏光の照射方法としては、偏光子を介して露光する方法が一般的に用いられる。偏光子としては、平行に配置された複数の細線を有するものが用いられ、細線を構成する材料としては、アルミや酸化チタンが用いられている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２６５２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような材料から構成される細線を備えた偏光子では、紫外線領域のような短波長の光の場合には消光比（Ｐ波透過率／Ｓ波透過率）、すなわち、上記細線に対して平行な偏光成分（Ｓ波）の透過率（出射光中のＳ波成分/入射光中のＳ波成分、以下、単にＳ波透過率とする場合がある。）に対する、上記細線に対して垂直な偏光成分（Ｐ波）の透過率（出射光中のＰ波成分/入射光中のＰ波成分、以下、単にＰ波透過率とする場合がある。）の割合が特定の波長帯で低いといった問題があった。【０００６】
例えば、細線を構成する材料としてアルミを用いたものは、波長が３００ｎｍ以下の紫外光、特に、波長が２４０ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比等の偏光特性が不十分であり、また、細線を構成する材料として酸化チタンを用いたものは、波長が３００ｎｍ以上の紫外光、特に、波長が３５５ｎｍ以上３７５ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比等の偏光特性が不十分であった。【０００７】
上記の問題に対し、本発明者は、偏光子の細線を、モリブデンシリサイドを含有する材料から構成し、細線の膜厚、ピッチ、線幅を所定の範囲とすることで、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光、特に、波長が２４０ｎｍ以上２６０ｎｍ以下の紫外光、および、波長が３５５ｎｍ以上３７５ｎｍ以下の紫外光に対しても、優れた消光比と高いＰ波透過率とを両立できることを見出している。【０００８】
一方、光源からの光は発散光であることから、光源からの光は、様々な角度で偏光子に入射することになる。特に、長尺の棒状ランプを光源に用いる場合、偏光子に入射する光は、入射角が大きいものも含まれることになる。【０００９】
しかしながら、偏光子に入射する光の入射角が大きくなると、偏光子から出射する偏光光の方向が、所望の方向から回転してずれてしまうという問題、すなわち、入射光の角度の増大に伴って、偏光光の偏光軸の回転量が大きくなってしまうという問題が生じる。
そして、偏光軸の方向にばらつきがある状態で、光配向膜への配向規制力付与を行うと、光配向膜に所望の配向特性が得られない部分を生じさせてしまうというおそれがある。【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、紫外線領域のような短波長の光に対して高い消光比を有しながら、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸の回転を抑制することが可能な偏光子を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、透明基板の上に複数本の細線が並列に配置された偏光子であって、前記細線は、前記偏光子から出射する偏光光の消光比を向上させる作用と、前記偏光子から出射する偏光光の偏光軸が回転することを抑制する作用と、を併せ持つ単層の偏光材料層を有し、前記偏光材料層を構成する偏光材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであることを特徴とする偏光子である。【００１２】
また、本発明は、前記偏光材料層が、モリブデンシリサイド、またはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含むことを特徴とする偏光子である。【００１３】
また、本発明は、紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、上述の偏光子を備え、前記偏光子により偏光した光を前記光配向膜に照射することを特徴とする光配向装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、紫外線領域のような短波長の光に対して高い消光比を有しつつ、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸が回転することを抑制することが可能な偏光子を提供することができる。【００１５】
また、本発明に係る偏光子を備えた光配向装置においては、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合が生じても、偏光光の偏光軸が回転することを抑制して、紫外線領域のような短波長の光に対して感度を有する光配向膜に配向規制力を付与することを効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る偏光子の一例を示す説明図であり、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】本発明に係る偏光子の他の例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。
【図４】本発明に係る光配向装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明に係る光配向装置の他の構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る光配向装置における偏光子の配置形態の例を示す図である。
【図７】実施例１のシミュレーションモデルを説明する図である。
【図８】シミュレーションに用いた偏光子の構成を説明する図である。
【図９】実施例１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】実施例２のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】実施例３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】実施例４のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】実施例５のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】実施例６の紫外光の波長に対する消光比の関係を示すグラフである。
【図１５】実施例６の透過率に対する消光比の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜偏光子＞
図１は、本発明に係る偏光子の一例を示す説明図であり、（ａ）は概略平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。また、図２は、本発明に係る偏光子の他の例を示す説明図である。
【００１８】
図１に例示するように、偏光子１０は、透明基板１の上に、複数本の細線２が並列に配置された構成を有している。そして、細線２は、偏光子１０から出射する偏光光の消光比を向上させる作用と、偏光子１０から出射する偏光光の偏光軸が回転することを抑制する作用と、を併せ持つ単層の偏光材料層３を有している。
【００１９】
なお、図１に例示する偏光子１０においては、細線２が単層の偏光材料層３のみから構成されている形態を示しているが、本発明においては、例えば図２（ａ）に例示する偏光子１１のように、細線２が、単層の偏光材料層３の上面および側面に、酸化膜４を有する形態であっても良い。酸化膜４を有することで、長時間の紫外線照射に対する耐久性や、酸性溶液に対する洗浄耐性に優れた偏光子とすることができる。
【００２０】
また、本発明においては、例えば図２（ｂ）に例示する偏光子１２のように、細線２が、偏光材料層３の底側に、透明基板１が掘り込まれて形成された台座部５を有する形態であっても良い。偏光材料層３を有する細線２をドライエッチングにより形成する際には、使用するエッチングガス等によって透明基板１も掘り込まれる場合がある。それゆえ、上記のように、細線２が台座部５を有する形態とすることで、ドライエッチング工程をより容易なものとすることができる。
【００２１】
また、本発明においては、例えば図２（ｃ）に例示する偏光子１３のように、細線２が、偏光材料層３の上であって酸化膜４の下に、中間層６を有する形態であっても良い。細線２をドライエッチングにより形成する際には、偏光材料層３の上にハードマスク層を設ける場合がある。細線２が、このハードマスク層を中間層６として有する形態であれば、ハードマスク層を除去する工程を省くことができ、製造工程の短縮や製造コストの低減といった効果を得られる。
【００２２】
以下、本発明に係る偏光子１０の各構成について説明する。
【００２３】
（透明基板）
透明基板１としては、細線２を安定的に支持することができ、光源からの光の透過性に優れたものであれば特に限定されるものではないが、例えば、光学研磨された合成石英ガラス、蛍石、フッ化カルシウムなどを用いることができる。
本発明においては、なかでも合成石英ガラスを好ましく用いることができる。品質が安定しており、また、短波長の光を用いた場合であっても透過性が高いからである。
透明基板１の厚みとしては、本発明の偏光子の用途やサイズ等に応じて適宜選択することができる。
【００２４】
（偏光材料層）
上記のように、細線２は、偏光子１０から出射する偏光光の消光比を向上させる作用と、偏光子１０から出射する偏光光の偏光軸が回転することを抑制する作用と、を併せ持つ単層の偏光材料層３を有している。
【００２５】
本発明において、偏光材料層３を構成する偏光材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎと消衰係数ｋは、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであることが好ましい。高い消光比を有しつつ、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸が回転することを抑制することができるからである。
【００２６】
なお、消光比とは、細線２に対して平行な偏光成分（Ｓ波）の透過率（出射光中のＳ波成分／入射光中のＳ波成分、以下、単にＳ波透過率とする場合がある。）に対する、細線２に対して垂直な偏光成分（Ｐ波）の透過率（出射光中のＰ波成分／入射光中のＰ波成分、以下、単にＰ波透過率とする場合がある。）の割合（Ｐ波透過率／Ｓ波透過率）をいう。
消光比の測定方法としては、偏光子の分野における一般的な測定方法を用いることができ、例えば、ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥなどの紫外光の偏光特性を測定することが可能な透過型エリプソメータを用いることで測定することができる。
【００２７】
上記の屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲を満たす材料としては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料、すなわち、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）またはその酸化物（ＭｏＳｉＯ）、窒化物（ＭｏＳｉＮ）、酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）のいずれかを含むものを挙げることができる。
上記の材料であれば、細線２を構成する偏光材料層３として成膜することができ、また、酸素や窒素等を含ませることによって、屈折率ｎや消衰係数ｋを所望の範囲に調整することもできるからである。また、上記材料は、フォトマスクの技術分野においてマスクパターンを構成する材料として用いられており、極めて微細な細線を形成することも可能だからである。
【００２８】
本発明において偏光材料層３の厚み（図１（ｂ）に示すＴ）は、所望の偏光特性を得ることができるものであれば特に限定されないが、例えば、６０ｎｍ以上であることが好ましく、特に１４０ｎｍ〜１８０ｎｍの範囲内であることが好ましい。上記範囲であることにより、加工困難性を抑制しつつ、偏光軸の回転抑制や消光比に優れたものとすることができるからである。
【００２９】
また、本発明において偏光材料層３のピッチ（図１（ｂ）に示すＰ）は、所望の偏光特性を得ることができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、６０ｎｍ以上１４０ｎｍ以下の範囲内とすることができ、なかでも８０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましく、特に９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。上記ピッチであることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、消光比およびＰ波透過率に優れたものとすることができるからである。
【００３０】
また、本発明において偏光材料層３の幅（図１（ｂ）に示すＷ）としては、所望の偏光特性を得ることができるものであれば特に限定されないが、２５ｎｍ以上４０ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。上記範囲であることにより、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して、高いＰ波透過率を有したまま消光比に優れた偏光子とすることができ、さらに細線加工を容易にすることができるからである。
なお、通常、上記幅を狭くすることで、Ｐ波透過率を向上することができる。
【００３１】
＜偏光子の製造方法＞
次に、本発明に係る偏光子の製造方法について説明する。
【００３２】
図３は、本発明に係る偏光子の製造方法の一例を示す概略工程図である。
例えば、図１に例示した偏光子１０を製造するには、まず、図３（ａ）に示すように、透明基板１の上に、偏光材料層３を形成するための偏光材料膜３Ａ、偏光材料層３を形成する際のエッチングマスクとして作用するハードマスク層７Ａが順次積層された積層基板１０Ａを準備する。
【００３３】
なお、偏光材料膜３Ａは、偏光材料層３を構成する材料と同一のものを用いて、スパッタリング法等の手法により形成することができる。また、ハードマスク層７Ａは、上記の偏光材料層３を構成する材料とはドライエッチング特性が異なる材料を用いて、スパッタリング法等の手法により形成することができる。
例えば、偏光材料層３を構成する材料にモリブデンシリサイド系の材料を用いる場合には、ハードマスク層７Ａを構成する材料としてクロム系の材料を用いることができる。
【００３４】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソ法、インプリント法、または電子線描画法等の手法により、ハードマスク層７Ａの上に樹脂パターン８を形成し、次いで、この樹脂パターン８から露出するハードマスク層７Ａをドライエッチング加工して、ハードマスクパターン７を形成し、その後、樹脂パターン８を除去する（図３（ｃ））。
例えば、ハードマスク層７Ａを構成する材料としてクロム系の材料を用いる場合には、塩素と酸素の混合ガスによるドライエッチングで、ハードマスクパターン７を形成することができる。
【００３５】
次に、図３（ｄ）に示すように、ハードマスクパターン７をエッチングマスクに用いて、偏光材料膜３Ａをドライエッチング加工して偏光材料層３を形成し、その後、ハードマスクパターン７を除去して、偏光子１０を得る（図３（ｅ））。
例えば、偏光材料層３を構成する材料にモリブデンシリサイド系の材料を用いる場合には、フッ素系ガスによるドライエッチングで、偏光材料層３を形成することができる。
【００３６】
＜用途＞
上記偏光子の用途としては、紫外線領域のような短波長の光の直線偏光生成用に用いられることが好ましく、なかでも、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内の光の直線偏光生成用であることが好ましい。
光配向膜の材料として、波長２６０ｎｍ程度の光で配向されるもの、３００ｎｍ程度の光で配向されるもの、３６５ｎｍ程度の光で配向されるものが知られており、材料に応じた波長の光源ランプが使われている。これらの光配向膜の配向に上記モリブデンシリサイド系材料層を含む偏光子を用いることができるからである。
【００３７】
＜光配向装置＞
次に、本発明に係る光配向装置について説明する。
本発明の光配向装置は、紫外光を偏光して光配向膜に照射する光配向装置であって、上記の本発明に係る偏光子を備え、この偏光子により偏光した光を光配向膜に照射するものである。
【００３８】
図４は、本発明に係る光配向装置の構成例を示す図である。
図４に示す光配向装置２０は、本発明の偏光子が収められた偏光子ユニット２１と紫外光ランプ２２を備えており、紫外光ランプ２２から照射された紫外光を偏光子ユニット２１に収められた偏光子により偏光し、この偏光された光（偏光光２４）をワーク２６の上に形成された光配向膜２５に照射することで、光配向膜２５に配向規制力を付与するものである。
【００３９】
ここで、本発明においては、偏光子１０の透明基板１に対して細線２側が、光配向装置２０の紫外光ランプ２２側になるように、偏光子ユニット２１内に偏光子１０を配置しても良く、また、細線２に対して透明基板１側が紫外光ランプ２２側になるように偏光子ユニット２１内に偏光子１０を配置しても良い。
【００４０】
光配向装置２０には、光配向膜２５を形成したワーク２６を移動させる機構が備えられており、ワーク２６を移動させることにより、光配向膜２５の全面に偏光光２４を照射することができる。例えば、図４に示す例において、ワーク２６は図中右方向（図４における矢印方向）に移動する。
【００４１】
なお、図４に示す例においては、ワーク２６を矩形状の平板として示しているが、本発明において、ワーク２６の形態は、偏光光２４を照射することができるものであれば特に限定されず、例えば、ワーク２６はフィルム状の形態であっても良く、また、巻取り可能なように帯状（ウェブ状）の形態であっても良い。
【００４２】
本発明において、紫外光ランプ２２は、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光を照射することができるものであることが好ましく、また、光配向膜２５は、波長が２４０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外光に対して感度を有するものであることが好ましい。
光配向装置２０は、上記の波長の範囲の紫外光に対して消光比に優れ、高いＰ波透過率を有する本発明に係る偏光子を備えているため、上記の波長の範囲の紫外光に感度を有する光配向膜に配向規制力を付与することを効率良く行うことができ、生産性を向上させることができるからである。
【００４３】
また、紫外光ランプ２２からの光を効率良く偏光子に照射するために、光配向装置２０は、紫外光ランプ２２の背面側（偏光子ユニット２１とは反対側）や側面側に紫外光を反射する反射鏡２３を有していることが好ましい。
【００４４】
また、大面積の光配向膜２５に対して効率良く配向規制力を付与するためには、図４に示すように、紫外光ランプ２２に棒状のランプを用いて、ワーク２６の移動方向（図４における矢印方向）に対して直交する方向に長い照射領域となる偏光光２４が照射されるように、光配向装置２０を構成することが好ましい。
【００４５】
この場合、偏光子ユニット２１も大面積の光配向膜２５に対して偏光光２４を照射することに適した形態となるが、大面積の偏光子を製造することには困難性があるため、偏光子ユニット２１内に、複数個の偏光子を配置することが、技術的にも経済的にも好ましい。
【００４６】
なお、紫外光ランプ２２に棒状のランプを用いることにより、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合が生じたとしても、本発明に係る偏光子は偏光光の偏光軸が回転することを抑制することができるため、光配向膜に配向規制力を付与することを効率良く行うことができる。
【００４７】
また、本発明に係る光配向装置は、複数個の紫外光ランプを備える構成であっても良い。
図５は、本発明に係る光配向装置の他の構成例を示す図である。
図５に示すように、光配向装置３０は、２個の紫外光ランプ３２を備えており、各紫外光ランプ３２とワーク３６の間には、それぞれ、本発明の偏光子１０が収められた偏光子ユニット３１が備えられている。また、各紫外光ランプ３２には、それぞれ反射鏡３３が備えられている。
【００４８】
このように、紫外光ランプ３２を複数個備えることにより、紫外光ランプ３２を１個備える場合よりも、ワーク３６の上に形成された光配向膜３５に照射する偏光光３４の照射量を増加させることができる。それゆえ、紫外光ランプ３２を１個備える場合よりも、ワーク３６の移動速度を大きくすることができ、その結果、生産性を向上させることができる。
【００４９】
なお、図５に示す例においては、ワーク３６の移動方向（図５における矢印方向）に２個の紫外光ランプ３２を並列配置した構成を示しているが、本発明はこれに限らず、例えば、ワーク３６の移動方向に直交する方向に、複数個の紫外光ランプを配置した構成であっても良く、さらに、ワーク３６の移動方向及びそれに直交する方向の両方向に、複数個の紫外光ランプを配置した構成であっても良い。
なお、ワークの移動方向に直交する方向とは、ワークの紫外光が照射される面を平面視した際にワークの移動方向に直交する方向をいうものである。
【００５０】
また、図５に示す例においては、１個の紫外光ランプ３２に対して１個の偏光子ユニット３１が配設された構成を示しているが、本発明はこれに限らず、例えば、複数個の紫外光ランプに対して、１個の偏光子ユニットが配設された構成であっても良い。この場合、１個の偏光子ユニットは、複数個の紫外光ランプの照射領域を包含できる大きさを有していれば良い。
【００５１】
図６は、本発明に係る光配向装置における偏光子の配置形態の例を示す図である。なお、図６（ａ）〜（ｄ）に示す偏光子の配置形態は、いずれも、平板状の偏光子１０が光配向膜の膜面に対向して平面的に配列された形態を示している。
【００５２】
例えば、図４に示す光配向装置２０において、ワーク２６の移動方向に対して直交する方向に帯状の偏光光２４を照射する場合は、偏光子ユニット２１内には、図６（ａ）に示すように、ワーク２６の移動方向（矢印方向）に対して直交する方向に、偏光子１０を複数個配置することが効率的である。偏光子１０の数を少なく抑えることができるからである。
【００５３】
一方、偏光子１０の面積が小さい場合や、光配向装置が複数個の紫外光ランプを備える場合には、図６（ｂ）に示すように、ワークの移動方向（矢印方向）に対して直交する方向に加えて、移動方向（矢印方向）に沿う方向にも、偏光子１０を複数個配置することが好ましい。紫外光ランプからの光を無駄なく光配向膜に照射でき、生産性を向上させることができるからである。
【００５４】
ここで、本発明においては、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、複数個配置する偏光子が、ワークの移動方向（矢印方向）に沿って一列に揃わないように、隣り合う偏光子の位置を、ワークの移動方向に直交する方向（図中の上下方向）にシフトさせて配置することが好ましい。
言い換えれば、本発明においては、光配向膜の移動方向に直交する方向において隣り合う複数個の偏光子間の境界部が、光配向膜の移動方向に連続的に繋がらないように、複数個の偏光子が配置されていることが、好ましい。
偏光子間の境界部においては、通常、偏光光が生じないため、この境界部が光配向膜に与える弊害を抑制するためである。
【００５５】
ここで、図６（ｃ）に示す配置形態は、配置される複数個の偏光子が、いずれも同じ形状、同じサイズを有し、左右方向において隣り合う偏光子の上下方向の位置が、偏光子の上下方向の大きさの１／２の大きさのステップで上下方向にシフトしている配置形態である。
また、図６（ｄ）に示す配置形態は、配置される複数個の偏光子が、いずれも同じ形状、同じサイズを有し、左右方向において隣り合う偏光子の上下方向の位置が、偏光子の上下方向の大きさの１／２よりも小さいステップで上下方向にシフトしている配置形態である。
【００５６】
上記について、より詳しく説明する。
図６（ｃ）に示す配置形態において、上下方向に隣接配置された偏光子１０ａと偏光子１０ｂの境界部４１は、左右方向に配置された偏光子１０ｃと偏光子１０ｄによって、左右方向に伸びていくことを阻まれている。
すなわち、図６（ｃ）に示す配置形態においては、上下方向に隣接配置された偏光子間の境界部が左右方向に連続的に繋がっていくことを、阻止している。
それゆえ、図６（ｃ）に示す配置形態を採用して、光配向膜に偏光光を照射する場合、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを抑制することができる。
【００５７】
同様に、図６（ｄ）に示す配置形態においても、上下方向に隣接配置された偏光子間の境界部が左右方向に連続的に繋がっていくことが、阻止されている。
それゆえ、図６（ｄ）に示す配置形態を採用して、光配向膜に偏光光を照射する場合、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを抑制することができる。
【００５８】
なお、図６（ｃ）に示す配置形態においては、偏光子の上下方向の大きさの１／２の大きさのステップで上下方向にシフトしているため、左右方向（ワークの移動方向）に対して、偏光子２個毎に境界部４１の上下方向の位置が揃うことになる。
一方、図６（ｄ）に示す配置形態においては、偏光子の上下方向の大きさの１／２よりも小さいステップで上下方向にシフトしているため、境界部４２の上下方向の位置は、より揃い難くなる。
それゆえ、図６（ｄ）に示す配置形態においては、上記偏光子間の境界部に起因する弊害が光配向膜に連続的に及ぶことを、より抑制することができる。
【００５９】
なお、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示す例においては、個々の偏光子は、その側面が互いに接するように配置されているが、本発明は、この形態に限定されず、隣り合う偏光子間の境界部が隙間を有している形態であっても良い。
【００６０】
また、隣り合う偏光子の端部を互いに重ねることにより、偏光子間の境界部に隙間が生じない形態としても良い。
【００６１】
以上、本発明に係る偏光子および光配向装置について、それぞれの実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。【００６３】
［実施例１］
図７に示すように、偏光子１４に対し、波長２５４ｎｍの光が、細線２が形成された側から方位角４５度、入射角６０度で入射する場合について、「回折光学素子の数値解析とその応用」(丸善出版、小舘香椎子監修)に記載のＲＣＷＡ(Regorous Coupled  Wave  Analysis)に基づくシミュレーションモデルを作成し、偏光材料層３を構成する偏光材料の屈折率ｎ及び消衰係数ｋと、偏光子１４から出射する偏光光の偏光軸の回転量の関係を算出した。【００６４】
なお、この実施例１のシミュレーションモデルにおいては、図８に示すように、偏光子１４の細線２は、単層の偏光材料層３の上面および側面に酸化膜４を有し、偏光材料層３の底側に透明基板１が掘り込まれて形成された台座部５を有する構成とした。
ここで、偏光材料層３の厚みＴ1は１５０ｎｍ、台座部５の厚み（透明基板１の掘り込み量）Ｔ2は１２ｎｍ、細線２の幅Ｗ1は３５．５ｎｍ、細線２のピッチＰ1は１００ｎｍ、酸化膜４の幅Ｗ2は９ｎｍとした。
また、酸化膜４の波長２５４ｎｍの光に対する屈折率は１．５４１５６６、消衰係数は０．００４８７７とし、透明基板１（台座部５も同じ）の波長２５４ｎｍの光に対する屈折率は１．５０５４、消衰係数は０とした。【００６５】
結果を表１及び図９に示す。なお、表１及び図９において、偏光軸の回転量は、入射光の入射角が０度の場合の偏光軸の方向を基準とし、この方向からの回転量（回転角度）を示している。【００６６】
【表１】
0006614147.tif 000002
【００６７】
表１及び図９に示すように、偏光材料層３を構成する材料の屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲を適切に選ぶことで、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸の回転を抑制することが可能であることが確認された。【００６８】
［実施例２］
次に、図８に示す偏光子１４に対し、波長２５４ｎｍの光が、細線２が形成された側から方位角０度、入射角０度で入射する場合について、「回折光学素子の数値解析とその応用」(丸善出版、小舘香椎子監修)に記載のＲＣＷＡ(Regorous Coupled  Wave  Analysis)に基づくシミュレーションモデルを作成し、偏光材料層３を構成する材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎ及び消衰係数ｋと、消光比の関係を算出した。
ここで、図８に示す偏光子１４の偏光材料層３の厚みＴ1、台座部５の厚みＴ2、細線２の幅Ｗ1、細線２のピッチＰ1、酸化膜４の幅Ｗ2、並びに、酸化膜４の波長２５４ｎｍの光に対する屈折率及び消衰係数、透明基板１（台座部５も同じ）の波長２５４ｎｍの光に対する屈折率及び消衰係数、の各値は、実施例１と同じとした。
結果を表２及び図１０に示す。【００６９】
【表２】
0006614147.tif 000003
【００７０】
表２及び図１０に示すように、偏光材料層３を構成する材料の屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲を適切に選ぶことで、消光比を高くできることが確認された。【００７１】
［実施例１および２の評価］
上記の実施例１および実施例２の結果から、偏光材料層３を構成する材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを、特定の範囲を満たすものとすることで、偏光材料層３を有する偏光子１４において、紫外線領域のような短波長の光に対して高い消光比を有しつつ、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸が回転することを抑制することができることが確認できた。【００７２】
例えば、厚みＴ1が１５０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４において、屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであれば、波長２５４ｎｍの光が、方位角４５度、入射角６０度という大きな角度で偏光子１4に入射する場合であっても、偏光子１４から出射する偏光光の偏光軸の回転量を±３度以内に抑制することができ、かつ、消光比を５０以上とすることができる。【００７３】
そして、上記の屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲を満たす材料としては、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料、すなわち、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）またはその酸化物（ＭｏＳｉＯ）、窒化物（ＭｏＳｉＮ）、酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）のいずれかを含むものを挙げることができる。【００７４】
［実施例３］
次に、図８に示す偏光材料層３の厚みＴ1を１７０ｎｍとし、細線２の幅Ｗ1を３４．５ｎｍとした以外は実施例１と同様にして、偏光子１４に対し、波長２５４ｎｍの光が、細線２が形成された側から方位角４５度、入射角６０度で入射する場合について、ＲＣＷＡ(Regorous Coupled  Wave  Analysis)に基づくシミュレーションモデルを作成し、偏光材料層３を構成する偏光材料の屈折率ｎ及び消衰係数ｋと、偏光子１４から出射する偏光光の偏光軸の回転量の関係を算出した。
結果を表３及び図１１に示す。【００７５】
なお、偏光材料層３の厚みの変更に伴って細線２の幅も変更した理由は、細線２の幅を同じにして偏光材料層３の厚みを厚くすると、偏光子１４から出射する偏光光の透過率が低下してしまうため、これを回避するためである。すなわち、この実施例３と上記の実施例１において、偏光子１４から出射する偏光光の透過率は近い値になるようにしている。【００７６】
【表３】
0006614147.tif 000004
【００７７】
［実施例４］
次に、図８に示す偏光材料層３の厚みＴ1を１７０ｎｍとし、細線２の幅Ｗ1を３４．５ｎｍとした以外は実施例２と同様にして、偏光子１４に対し、波長２５４ｎｍの光が、細線２が形成された側から方位角０度、入射角０度で入射する場合について、ＲＣＷＡ(Regorous Coupled  Wave  Analysis)に基づくシミュレーションモデルを作成し、偏光材料層３を構成する材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎ及び消衰係数ｋと、消光比の関係を算出した。
結果を表４及び図１２に示す。【００７８】
【表４】
0006614147.tif 000005
【００７９】
［実施例３および４の評価］
上記の実施例３および実施例４の結果から、偏光材料層３を構成する材料の屈折率ｎと消衰係数ｋを、特定の範囲を満たすものとすることで、厚みＴ1が１７０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４においても、紫外線領域のような短波長の光に対して高い消光比を有しつつ、偏光子に入射する光の入射角が大きくなる場合であっても、偏光光の偏光軸が回転することを抑制することができることが確認できた。【００８０】
例えば、屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであれば、厚みＴ1が１７０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４においても、波長２５４ｎｍの光が、方位角４５度、入射角６０度という大きな角度で偏光子１4に入射する場合であっても、偏光子１４から出射する偏光光の偏光軸の回転量を±３度以内に抑制することができ、かつ、消光比を５０以上とすることができる。【００８１】
さらに、実施例３および実施例４の結果から、厚みＴ1が１７０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４においては、屈折率ｎと消衰係数ｋの範囲を、より広い範囲とすることもできることが確認された。
例えば、厚みＴ1が１７０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４においては、屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．５であって１．３≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであれば、波長２５４ｎｍの光が、方位角４５度、入射角６０度という大きな角度で偏光子１4に入射する場合であっても、偏光子１４から出射する偏光光の偏光軸の回転量を±３度以内に抑制することができ、かつ、消光比を５０以上とすることができる。【００８２】
なお、上記の２．３≦ｎ≦３．５であって１．３≦ｋ≦２．３の範囲を満たす材料としても、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）系材料、すなわち、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）またはその酸化物（ＭｏＳｉＯ）、窒化物（ＭｏＳｉＮ）、酸窒化物（ＭｏＳｉＯＮ）のいずれかを含むものを挙げることができる。【００８３】
［実施例５］
次に、偏光子１４に対し、波長２５４ｎｍの光が、細線２が形成された側から方位角４５度、入射角０度〜６０度で入射する場合について、「回折光学素子の数値解析とその応用」(丸善出版、小舘香椎子監修)に記載のＲＣＷＡ(Regorous Coupled  Wave  Analysis)に基づくシミュレーションモデルを作成し、入射光の入射角と、偏光軸の回転量の関係を算出した。【００８４】
なお、この実施例５のシミュレーションモデルにおいては、偏光材料層３を構成する偏光材料の波長２５４ｎｍの光における屈折率ｎは２．７、消衰係数ｋは１．９３とし、実施例１に用いた偏光材料層３の厚みＴ1が、１５０ｎｍの偏光子１４と、実施例３に用いた偏光材料層３の厚みＴ1が、１７０ｎｍの偏光子１４の両方について、入射光の入射角と、偏光軸の回転量の関係を算出した。
結果を表５及び図１３に示す。【００８５】
【表５】
0006614147.tif 000006
【００８６】
表５及び図１３に示すように、上記条件の偏光子１４は、入射角０度〜６０度の入射光に対して、偏光光の偏光軸の回転量を±１度以内に抑制できることが確認された。【００８７】
［実施例６］
（偏光子の製造）
透明基板として膜厚６．３５ｍｍの合成石英ガラスを準備し、モリブデンとシリコンとの混合ターゲットを用いアルゴン窒素の混合ガス雰囲気で反応性スパッタリング法により、モリブデンシリサイド系材料膜として、膜厚１７０ｎｍの窒化したモリブデンシリサイド膜を形成した。
さらにモリブデンシリサイド膜上に、ハードマスクとして酸化窒化クロム膜を１５ｎｍでスパッタリング法で形成した。
次いで、ハードマスク上に、ピッチが１００ｎｍのラインアンドスペースパターンを有するパターン状レジストを形成した。その後、エッチングガスとして塩素と酸素の混合ガスを用いてクロム系材料のハードマスクをドライエッチングし、続いてＳＦ６を用いて、モリブデンシリサイド系材料膜をドライエッチングし、その後ハードマスクを剥離することにより、偏光子を得た。
得られた偏光子の細線の幅、厚み、およびピッチをＶｉｓｔｅｃ社製ＳＥＭ測定装置ＬＷＭ９０００とＶＥＥＣＯ社製ＡＦＭ装置ＤＩＭＥＮＳＩＯＮ−Ｘ３Ｄにより測定したところ、それぞれ、２８ｎｍ、１７０ｎｍおよび１００ｎｍであった。【００８８】
（細線の構造評価）
実施例６の偏光子の細線について透過型エリプソメータ（ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥ）により、モリブデンシリサイド系材料層の屈折率および消衰係数の屈折率および消衰係数を測定したところ、波長２５４ｎｍにおける屈折率ｎは、２．４３であり、波長２５４ｎｍにおける消衰係数ｋは、１．８０であった。
また、酸化ケイ素膜の屈折率および消衰係数の屈折率および消衰係数を、透過型エリプソメータ（ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥ）を用いて測定したところ、波長２５４ｎｍにおける屈折率ｎは、１．５４であり、波長２５４ｎｍにおける消衰係数ｋは、０．００であった。
また、合成石英の屈折率および消衰係数の屈折率および消衰係数を、透過型エリプソメータ（ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥ）を用いて測定したところ、波長２５４ｎｍにおける屈折率ｎは、１．５０であり、波長２５４ｎｍにおける消衰係数ｋは、０．００であった。【００８９】
（Ｐ波透過率およびＳ波透過率の測定と消光比の算出）
実施例６の偏光子について透過型エリプソメータ（ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥ）により、波長２５４ｎｍ、３１３ｎｍ、３６５ｎｍの紫外光のＰ波透過率（出射光中のＰ波成分/入射光中のＰ波成分）およびＳ波透過率（出射光中のＳ波成分/入射光中のＳ波成分）を、面内９行×９列の８１点で測定し、偏光子のＰ波透過率に対する消光比（Ｐ波透過率/Ｓ波透過率）を算出した。結果を、図１４および図１５に示す。なお、図１４は照射した紫外光の波長（ｎｍ）（横軸）に対する８１点の消光比の平均値（縦軸）を示すグラフであり、図１５は各波長の紫外光における８１点の偏光子のP波透過率の平均値（横軸）に対する８１点の消光比の平均値（縦軸）を示すグラフである。
なお、面内８１点でのそれぞれの箇所での測定は、直径５ｍｍの円形領域内を測定することにより行った。
また、面内８１点の測定箇所は、１０ｍｍ×１２０ｍｍの範囲内で、各測定箇所での測定領域同士が重なり合わないように配置した。
図１４および図１５に示すように、各波長において、偏光子として利用可能な消光比を得ることができることを確認できた。特に照射する紫外光が２５４ｎｍの短波長である場合において、平均Ｐ波透過率は６５．６％であり平均消光比が２８５と、良好な結果を得られることを確認できた。さらに、紫外光の波長が３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの場合でも、それぞれの平均消光比が２３５および７６と、消光比を５０以上とすることができることが確認できた。
このように、屈折率ｎと消衰係数ｋが、２．３≦ｎ≦３．１であって１．５≦ｋ≦２．３の範囲を満たすものであることで、紫外光の波長が２５４ｎｍのみならず、３１３ｎｍおよび３６５ｎｍの場合でも、消光比を５０以上とすることができることが確認できた。
また、紫外光の波長が２５４ｎｍである場合について、厚みＴ1が１７０ｎｍの偏光材料層３を有する偏光子１４についてシミュレーションを行った実施例４と比較すると、概ね同様の消光比が得られたことが確認できた。【００９０】
（入射角度に対する偏光軸の回転量の測定）
実施例６の偏光子について、透過型エリプソメータ（ウーラム社製ＶＵＶ-ＶＡＳＥ）により、波長２５４ｎｍの紫外光における方位角４５度、入射角（０度、３０度、６０度）に対する偏光子から出射する偏光光の偏光軸の回転量を測定した。測定は面内の中心点で測定した。
その結果を下記表６に示す。
表６に示すように、方位角４５度、入射角６０度という大きな角度で偏光子に入射する場合であっても、偏光子から出射する偏光光の偏光軸の回転量を±３度以内に抑制することが確認できた。
本実施形態により、２５４ｎｍ付近の紫外線領域の波長の光において、消光比と回転軸の回転量の抑制を両立させることができた。回転軸の回転量が少ないため、入射角が付きやすい棒状の長尺ランプを光源に用いた場合においても良好な偏光性能を得ることができる。【００９１】
【表６】
0006614147.tif 000007
【符号の説明】
【００９２】
１  透明基板
２  細線
３  偏光材料層
３Ａ  偏光材料膜
４  酸化膜
５  台座部
６  中間層
７  ハードマスクパターン
７Ａ  ハードマスク層
８  樹脂パターン
１０、１１、１２、１３、１４  偏光子
１０Ａ  積層基板
２０、３０  光配向装置
２１、３１  偏光子ユニット
２２、３２  紫外光ランプ
２３、３３  反射鏡
２４、３４  偏光光
２５、３５  光配向膜
２６、３６  ワーク
４１、４２  境界部
【図１】
0006614147.tif 000008
【図２】
0006614147.tif 000009
【図３】
0006614147.tif 000010
【図４】
0006614147.tif 000011
【図５】
0006614147.tif 000012
【図６】
0006614147.tif 000013
【図７】
0006614147.tif 000014
【図８】
0006614147.tif 000015
【図９】
0006614147.tif 000016
【図１０】
0006614147.tif 000017
【図１１】
0006614147.tif 000018
【図１２】
0006614147.tif 000019
【図１３】
0006614147.tif 000020
【図１４】
0006614147.tif 000021
【図１５】
0006614147.tif 000022