(57)【要約】【課題】透過率、消光比及び偏光度が高く、薄型のワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法を低コストで提供する。【解決手段】ガラス基板１１上に、フッ素化ポリイミド薄膜１２と、親水性薄膜１３と、疎水性薄膜１４とを順次積層して、親水性薄膜１４側から型１をプレスして、型１の溝形成用突堤３の微細パターンを疎水性薄膜１４、親水性薄膜１３へナノインプリントリソグラフィー技術を用いて転写し、メッキ法にて金属細線を成長させることにより、透過率、消光比及び偏光度が高く、薄型のワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基材上に光透過性を有する親水性樹脂薄膜層が形成され、当該薄膜層上に所望の微細周期構造で金属細線が形成されていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子。
【請求項２】
少なくとも、前記金属細線の間に光透過性を有する疎水性樹脂からなる保護層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のワイヤーグリッド偏光子。
【請求項３】
基体上に少なくとも下地層及び疎水性樹脂薄膜層を順次形成する第１工程と、
所望の微細周期構造に対応する突堤が形成された型により当該微細周期構造を前記疎水性樹脂薄膜層に賦形し、当該微細周期構造通りに前記下地層が露出する金属細線形成用溝を形成する第２工程と、
前記金属細線形成用溝内に金属細線を成長させる第３工程と、
を備えることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において前記基体と前記下地層との間に光透過性の離型層を形成しておき、然る後に当該離型層から前記基体を剥離することを特徴とする請求項３記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項５】
前記第２工程において前記微細周期構造を賦形するに際して、前記突堤が前記下地層に到達するように賦形条件を調整することで、前記金属細線形成用溝を一工程で形成することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項６】
前記第３工程において前記金属細線をメッキ法により形成することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項７】
前記下地層が金属薄膜からなり、前記第３工程の後に当該金属薄膜の金属細線非形成部位を除去することを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【請求項８】
前記下地層が光透過性の親水性樹脂薄膜からなることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、光記録、表示装置等に使用される、透過率、消光比及び偏光度の高い、薄型のワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光子としては、例えば高分子フィルムを延伸することにより得られる光学異方性を利用するものが広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。このように高分子フィルムからなる偏光子は、主に液晶表示パネルなどのディスプレイの用途に用いられている。しかしながら、特許文献１に開示された偏光子では、高分子フィルムを用いて製造されているため、低コストで量産できるという長所がある反面、耐熱性、耐湿性、対化学薬品性等が低く、光学特性的には光の透過率が低く、消光比も低いという問題が存在する。
【０００３】
この他に、耐熱性、耐湿性、対化学薬品性等に優れた偏光子として、ポーラコア（コーニング社製）を用いたものある。ポーラコアは、ガラス中に銀粒子を一方向に向けて配列させてなる。ポーラコアは、金属化合物をガラス中に分散させた後に加熱延伸して偏光特性を持たせたものであり、偏光子として用いることができる。このような偏光子は、高分子フィルムを用いた有機系の偏光子に比較して光学的な特性にも優れている。また、銀に替えて銅を利用した銅含有偏光ガラス及びその製造方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、ポーラコアを用いた偏光子や特許文献２に開示された偏光子では、製造上において以下のような困難が存在する。すなわち、ガラスに金属化合物を分散させた後、還元させ、さらにガラスを一方向に加熱延伸させる必要がある。この場合、還元や析出等を高温で特定の気体中で行う必要があるため、その工程のための特別な設備が必要でありコスト高になるという問題点がある。また、加熱して延伸を行うため、一度に大面積の偏光子を製造することは困難であった。
【０００４】
ところで、ワイヤーグリッド偏光子としては、透明基板上に、多数の金属細線を互いに平行をなすように形成したものが知られている（例えば、特許文献３参照。）このワイヤーグリッド偏光子は、透明基板上にレジストを塗布した後、電子線（ＥＢ）リソグラフィー又はＸ線リソグラフィーでレジストにパターニングを行い、リフトオフ法を用いて金属細線を透明基板上に残すように製造されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４３２５７号公報、（第２〜３頁）
【特許文献２】特開平５−２０８８４４号公報、（第３頁、図２）
【特許文献３】特開平１０−１５３７０６号公報、（第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に開示されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法において、ＥＢ描画装置では、一度に描画できる面積が小さく、且つ描画時間がかかり、広い面積の描画には不向きであるのが実状である。また、Ｘ線リソグラフィーは、装置やフォトマスク等が非常に高価であり、現状では量産性や製品コストの点から望ましい方法ではない。加えて、このワイヤーグリッド偏光子の製造方法では、リフトオフされた金属片の一部は残査となり特性の劣化の原因となったり、また高価な貴金属を用いる場合はリフトオフされる大部分の金属部分は無駄な材料となりコスト的に不利である。
【０００７】
これまでにも金属のワイヤーグリッドを利用した偏光子に関しては多くの報告がある。図２５に示すように、ワイヤーグリッド偏光子１００は、基本的には、透明基板１０１の上に、互いに平行をなすように多数の金属ワイヤー１０２を等間隔に並べた構造である。図２５に示すように、ワイヤーグリッド偏光子１００では、金属ワイヤー１０２は一定の周期Λと、一定の幅ｄと、一定の厚さｔとに設定されている。
【０００８】
ここで、ワイヤーグリッド偏光子１００では、透過特性においてｐ波（グリッドと平行に偏光される電磁放射線）が透過し、ｓ波（グリッドと直角をなす方向に偏光される電磁放射線）が減衰する場合に、この透過率の比（Ｔｐ／Ｔｓ）がなるべく高く、しかも透過する側のｐ波偏光の透過時の損失が少なく、高消光比で低損失な偏光子を広帯域な波長において実現することが理想である。そのためには、高次の回折光が生じるのを防ぐ必要があり、ワイヤー周期Λを波長の半分以下にする必要がある。さらに、高い消光比を広い帯域波長で実現するためには、波長の１／５程度の周期で微細金属ワイヤーを作製しなければならないことが知られている。すなわち、この偏光子は光学的には、サブ波長の回折格子として見なすことができ、光学特性はＲＣＷＡ（厳密波結合法）でかなり正確に特性を予測できることが知られている。
【０００９】
図２６及び図２７は、ＲＣＷＡを用いて予測される特性結果、すなわち、５０〜８００ｎｍの波長帯域におけるｐ波とｓ波のそれぞれの透過率と消光比を示している。このときの条件としては、金属ワイヤーは金（ｎ＝０．００３３、ｋ＝４．７１）、ガラス基板ＢＫ−７（ｎ＝１．４１）、Λ＝１００ｎｍ、ｄ＝４０ｎｍ、ｔ＝１７０ｎｍである。図２６に示すように、短波長になるに従い消光比は低くなっているが、５００ｎｍ（０．５μｍ）においても２９ｄＢ以上の良好な値は確保されている。
【００１０】
しかし、この偏光子に要求されるような微細サイズの加工には困難が伴う。先ず、４５０〜６５０ｎｍの可視光の波長帯域においてλ／５という９０ｎｍ程度の周期でワイヤーグリッドを形成しなければならない。また、周期及び幅をλ／５よりさらに微小なサイズすることによりさらなる消光比の改善が図られ高消光比が広帯域で実現することも知られている。このような微小パターンを形成するには、従来は紫外光とフォトマスクを用いてフォトレジストに微細パターンを形成することが通常であるが、これまではｉ線のステッパを用いてもせいぜい約２３０ｎｍ程度のサイズパターンを形成することが限界であった。近年では、更に波長の短いＡｒＦ、ＫｒＦ等のエキシマレーザ光を用いた露光装置もあるが、これらの装置は従来の露光装置であるｉ線ステッパと比べて非常に高価であるという問題があった。
【００１１】
このような従来の露光装置が抱える問題を解決できると期待される方法として、ナノインプリントリソグラフィー法がある。しかしながら、ナノインプリントリソグラフィー法を用いたとしても１００ｎｍ以下のサイズの金属ワイヤーを大面積で精度よくしかも再現性よく形成するにはなお問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、透過率、消光比及び偏光度が高く、低コストで薄型のワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、ワイヤーグリッド偏光子に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子は、光透過性基材上に光透過性を有する親水性樹脂薄膜層が形成され、当該薄膜層上に所望の微細周期構造で金属細線が形成されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のワイヤーグリッド偏光子に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子は、少なくとも、前記金属細線の間に光透過性を有する疎水性樹脂からなる保護層が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３記載の発明は、ワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、基体上に少なくとも下地層及び疎水性樹脂薄膜層を順次形成する第１工程と、所望の微細周期構造に対応する突堤が形成された型により当該微細周期構造を前記疎水性樹脂薄膜層に賦形し、当該微細周期構造通りに前記下地層が露出する金属細線形成用溝を形成する第２工程と、前記金属細線形成用溝内に金属細線を成長させる第３工程と、を備えることを特徴としている。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、前記第１工程において前記基体と前記下地層との間に光透過性の離型層を形成しておき、然る後に当該離型層から前記基体を剥離することを特徴としている。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、前記第２工程において前記微細周期構造を賦形するに際して、前記突堤が前記下地層に到達するように賦形条件を調整することで、前記金属細線形成用溝を一工程で形成することを特徴としている。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、前記第３工程において前記金属細線をメッキ法により形成することを特徴としている。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、前記下地層が金属薄膜からなり、前記第３工程の後に当該金属薄膜の金属細線非形成部位を除去することを特徴としている。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載されたワイヤーグリッド偏光子の製造方法に関するものである。この発明に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、前記下地層が光透過性の親水性樹脂薄膜からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ワイヤーグリッド偏光子の透過率、消光比及び偏光度が高くできると共に、ワイヤーグリッド偏光子を低コストで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法の最良の形態について説明する。
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態では、微細な金属パターンでなる金属細線の形成を行うにあたり、ナノインプリントリソグラフィー技術を用いて、微細周期構造（微小な一定間隔で平行に配置される構造）パターンが表面に形成された型を用いて転写を行う。
【００２４】
［型の製造方法］
ここで、型について簡単に説明する。型の材質は主には、シリコン（Ｓｉ）又は石英からなる。この型の製造は、以下の手順で行えばよい。
【００２５】
先ず、Ｓｉ又は石英からなる型基板の上に、所定膜厚の金属薄膜を例えばスパッタリングなどの手法により成膜する。
【００２６】
次に、この金属薄膜上にレジスト（電子線レジスト）を塗布し、このレジストにＥＢ描画で電子線露光を行った後、現像を行って所望のレジストパターンを得る。
【００２７】
その後、このレジストパターンをマスクとして、例えばドライエッチングを行って金属薄膜を加工して後述する疎水性薄膜に溝を形成するための複数の溝形成用突堤（金属薄膜加工物）を形成した後、レジストパターンを剥離することにより型が完成する。
【００２８】
なお、この型には、加工しようとする金属細線（ワイヤーグリッド）の逆パターンを形成しておく。即ち、この型における金属薄膜を加工してなる溝形成用突堤の幅寸法及び間隔は、後述するワイヤーグリッド偏光子の金属細線の幅寸法及び間隔と同一に設定されている。
【００２９】
ところで、このようにして製造された型は、そのまま型として用いることができるが、溝形成用突堤が加工された型基板の表面にニッケル（Ｎｉ）等の金属膜を成膜した後、電鋳プロセス技術を用いてＮｉ層をさらに厚く被覆した後、このＮｉ層を上記した型基板側から剥離してこのＮｉ層でなるものを型として用いることもできる。このようにして、型またはモールドを得ることができる。
【００３０】
［ワイヤーグリッド偏光子の製造方法］
上述した型を用いてワイヤーグリッド偏光子を製造する方法について説明する。
【００３１】
（イ）先ず、ワイヤーグリッド偏光子の基体を用意する。この基体は、ＢＫ−７等のガラス又は光透過性を有する合成樹脂でもよい。なお、基体は、必ずしも板状の基板でなくともよく、例えば高分子からなる薄膜シートであってもよい。
【００３２】
（ロ）次に、この基体の一方の表面に、この基体と密着性のよい金属薄膜（基体がＳｉや石英で形成されている場合はＮｉ等）を、下地層として例えば数ｎｍ〜数百ｎｍの膜厚で成膜する。この成膜には、金属を例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、電鋳法、メッキ法等を適用できる。ここで、この下地層は、その上にワイヤーグリッドとしての金属細線を成長させるための下地（成長種）とするためのものである。
【００３３】
なお、この下地層は、上述したような金属ではなく、透明な親水性を有する高分子膜等で置き換えてもよい。このように親水性の高分子膜等を用いた場合は、この膜の上に金属細線が成長することになる。このような透明な親水性の高分子膜としては、例えば日本ペイント製のグラシアという製品に紫外光を照射したものを用いることができる。また、高分子膜としては、単にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、或いはポジ型のフォトレジスト薄膜に、紫外光を照射又はプラズマ処理して表面を親水性にして用いることもできる。
【００３４】
（ハ）次に、この下地層を形成した後、基体表面全体に疎水性薄膜を、例えばスピンコータ等で塗布し、ベークを行う。この疎水性薄膜は、例えばフォトレジストや有機溶剤に溶かしたＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の高分子を塗布してベークしてそのまま用いることができる。
【００３５】
（ニ）  その後、上述した型をプレス機にセットし、型を疎水性薄膜に所定の圧力でプレスする。このとき、型の温度は、疎水性薄膜のガラス転移温度以上に加熱しておく。ここでは、疎水性薄膜に型の微細パターンが十分に転写される程度の圧力で行う必要がある。この工程において、型のパターンは少なくとも疎水性薄膜の全膜厚に亘って転写され、金属細線を形成するための凹部が形成される。ここで、疎水性薄膜の下地である下地層の膜厚を疎水性薄膜よりも十分に厚くし、疎水性薄膜の厚さより型側の溝形成用突堤の突出高さ寸法を長くすることにより、溝形成用突堤が十分に下地層まで貫通するようにしてもよい。
【００３６】
（ホ）次に、型の温度を、疎水性薄膜のガラス転移温度から室温近くまで十分に冷却した後、型を取り外す。このとき、疎水性薄膜に形成された溝の底部に疎水性薄膜が残留している場合は、例えばＯ２プラズマでドライエッチングを行い、溝底部の疎水性薄膜を除去して下地層が露出するようにすればよい。
【００３７】
（へ）その後、金属メッキを行う前に、金属が成長する核となる金属を付着させる前処理液で表面処理を施す。この前処理液としては、例えば金（Ａｕ）をメッキする場合にはシアン系の酸又はアルカリ溶液で表面処理することが知られている。このような前処理液による表面処理を行うことにより、その後成長する核となる部分が下地層の表面に付着する現象が起きる。
【００３８】
（ト）その後、基体をメッキ液中に浸漬して、例えば下地層が金属薄膜である場合は電解メッキ、下地層が親水性樹脂薄膜がである場合は無電解メッキを行う。なお、この他のメッキ法としては、電鋳メッキ等の湿式プロセスを用いてもよい。ここで、金属細線として成長させる金属としては、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、クロム等、若しくはこれらの合金等を用いることができ、前述の金属や合金以外にも、偏光子を使用する波長帯域において吸収性の高い金属であれば用いることができる。ここで、金属がメッキにより成長する部分は、下地層が露出している溝内である。このようなメッキにより、所定の厚さまで金属細線を形成した後、基体をメッキ液から取り出す。以上の手順で形成された金属細線は、疎水性薄膜上には成長せず、下地層がメッキ液と接触する溝部分（窓部分）のみに成長して、金属のワイヤーグリッドとなる。
【００３９】
［ワイヤーグリッド偏光子の概略構成］
上述の方法により製造されたワイヤーグリッド偏光子は、光透過性を有する基体上に、下地層が形成され、この下地層の上に、ワイヤーグリッドとしての複数の金属細線が一定の間隔で互いに平行をなすように配置されてなる。なお、金属細線同士の間には、透明性を有する疎水性薄膜が存在してもよいし、下地層上の金属細線全体が保護膜で覆われた構造でもよい。また、下地層が金属薄膜である場合は、金属細線同士の間は金属薄膜が存在しないようになっている。
【００４０】
上述した型上の溝形成用突堤は、電子線露光技術を用いたリソグラフィー技術で形成されているため、微細なパターンに形成されている。これらの溝形成用突堤は、疎水性薄膜に転写されて微細な溝パターンを形成するため、メッキ法にて成長する金属細線も微細なパターンに形成できる。特に、本発明によれば、可視光の波長帯（４５０〜６５０ｎｍ）において、透過率、消光比及び偏光度が高くなるワイヤーグリッド偏光子として機能するワイヤーグリッドの周期及び幅寸法となっており、具体的には、ワイヤーグリッド（金属細線）の周期及び幅をλ／５よりさらに微小なサイズに形成することができる。
【００４１】
また、従来のようなリフトオフ法を用いないため、金属細線を形成する金属を無駄にすることがなく、低コストなワイヤーグリッド偏光子及びその製造方法を実現することができる。
【００４２】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法及びワイヤーグリッド偏光子を図１〜図５を用いて説明する。
【００４３】
［ワイヤーグリッド偏光子の製造方法］
（ナノインプリントリソグラフィー工程）
先ず、図１に示すように、ナノインプリントリソグラフィーを行うための型１を用意する。この型１は、上述したように、Ｓｉ又は石英からなる型基板２の一方の表面に、金属薄膜を加工してなる複数の溝形成用突堤３が、加工しようとする金属細線（ワイヤーグリッド）の逆パターンとして形成されている。即ち、この型１における金属薄膜でなる溝形成用突堤３の幅寸法及び間隔は、後述するワイヤーグリッド偏光子１０の金属細線１６の予め設定された幅寸法及び間隔と同一に設定されている。なお、この型１では、溝形成用突堤３の周期（隣接する溝形成用突堤３の幅方向の中心同士の距離）が９０ｎｍ程度に設定されている。
【００４４】
一方、型１を用いてナノインプリントリソグラフィーが施される基体側の用意を行う。
【００４５】
先ず、図１に示すように、ガラス基板１１の上に、離型層としてフッ素化ポリイミド薄膜１２をコーティングする。このフッ素化ポリイミド薄膜１２は、後に剥離用の膜として機能するものであり、例えばＯＰＩ−Ｎ２００５（日立化成工業株式会社製）等を適用することができる。
【００４６】
次に、フッ素化ポリイミド薄膜１２の上に、透明で親水性を有する下地薄膜としての親水性薄膜１３を積層する。
【００４７】
次いで、親水性薄膜１３の上に、例えばフォトレジスト若しくは有機溶剤に溶かしたＰＭＭＡ等の高分子を塗布した後、ベークして疎水性薄膜１４とする。なお、この疎水性薄膜１４の膜厚寸法は、型１の溝形成用突堤３の高さ寸法より僅かに短く設定されている。  そして、上述した型１とガラス基板１１（疎水性薄膜１４）が対向するように、図示しないプレス機にセットする。このとき、型１の温度が疎水性薄膜１４のガラス転移温度以上となるように加熱しておく。
【００４８】
次に、疎水性薄膜１４のガラス転移温度以上の温度になっている型１を、図１に矢印で示すように、ガラス基板１１側へ所定の圧力で押し当て、図２に示すような状態にする。このプレス工程では、溝形成用突堤３が疎水性薄膜１４の粘度を低下させつつ食い込み、溝形成用突堤３の先端面（図１参照）３Ａが親水性薄膜１３に接触する。したがって、プレス機にて最終的に型基板２とガラス基板１１とを近接させる距離は、溝形成用突堤３の高さ寸法やガラス基板１１側の積層膜の寸法等を考慮して、溝形成用突堤３の先端面３Ａが親水性薄膜１３に達するように予め設定されている。
【００４９】
その後、型１を疎水性薄膜１４のガラス転移温度から室温近くまで十分に冷却を行う。次に、図３に示すように、ガラス基板１１側から型１を取り外す。この結果、ガラス基板１１側の疎水性薄膜１４には、型１の溝形成用突堤３が抜き取られた部分に金属細線形成用溝１５が形成される。この金属細線形成用溝１５の周期は、溝形成用突堤３の周期と同一である。なお、金属細線形成用溝１５の底部に疎水性薄膜１４が残留している場合は、金属細線形成用溝１５の底部に親水性薄膜１３が露出するように、Ｏ２プラズマ処理や他のドライ処理等を適宜施してもよい。
【００５０】
次に、疎水性薄膜１４に金属細線形成用溝１５が形成されたガラス基板１１を、図示しないメッキ槽に浸漬させて無電解メッキを行い、図４に示すように、金属細線形成用溝１５内に金属細線１６を成長させる。この無電解メッキでは、メッキ液中の金属イオンが親水性薄膜１３表面の特性に応じて析出し、この析出金属を核として、金属細線形成用溝１５内のみで成長して金属細線１６が形成される。このとき、疎水性薄膜１４上には、金属細線１６は成長しない。このメッキ工程では、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、チタン、タングステン、クロムもしくはこれらの合金を金属細線１６として成長させることができる。これら金属細線１６は、当然ながら型１の溝形成用突堤３と略同一の幅寸法及び周期（隣接する金属細線１６の幅方向の中心同士の距離）となる。
【００５１】
その後、ガラス基板１１からフッ素化ポリイミド薄膜１２を剥離することにより、図５に示すようなワイヤーグリッド偏光子１０が完成する。
【００５２】
この実施例１で製造されたワイヤーグリッド偏光子１０は、厚みのあるガラス基板１１を備えていないため、非常に薄い厚さであり、例えば、液晶表示パネルや光ファイバ通信用の光発振源等への貼り合わせが行いやすいという利点がある。また、このワイヤーグリッド偏光子１０は、金属細線１６を除く構成材料が高分子系材料であるため、可撓性を有し、据え付ける部分が曲面状であってもそれに追従させて付設することができる。
【００５３】
なお、この実施例１のワイヤーグリッド偏光子の製造方法では、ガラス基板１１を用いて製造したが、メッキ液に耐久性を有する基板であれば、合成樹脂製の基板であってもよい。
【００５４】
（実施例１の変形例）
次に、図６〜図８を用いて、上述した実施例１の変形例を説明する。
【００５５】
この変形例においては、図４に示したように、実施例１において疎水性薄膜１４の金属細線形成用溝１５内に金属細線１６を成長させた後、図６に示すように、金属細線１６を残して疎水性薄膜１４を除去する。この疎水性薄膜１４の除去工程は、疎水性薄膜１４のみが選択的に溶解される溶媒を用いて行い、下地の親水性薄膜１３は除去されないようになっている。
【００５６】
その後、図７に示すように、親水性薄膜１３及び金属細線１６の上に、透明な保護膜１７をコーティングする。この保護膜１７としては、高分子材料や誘電体材料等を適用することができる。なお、この保護膜１７の屈折率と膜厚を制御することにより、フレネル反射を減少するように設定することも可能である。
【００５７】
このように保護膜１７を形成した後は、フッ素化ポリイミド薄膜１２とガラス基板１１とを剥離することにより、図８に示すようなワイヤーグリッド偏光子１０Ａが完成する。
【００５８】
この変形例に係るワイヤーグリッド偏光子１０Ａは、保護膜１７を形成したことにより、耐久性の高い薄膜構造の偏光子を実現できる。また、上述したように、保護膜１７の屈折率や各薄膜の膜厚を制御することにより、フレネル反射を防止することができるため、光学特性の高い偏光子とすることができる。なお、この変形例に係るワイヤーグリッド偏光子１０Ａにおいて、フッ素化ポリイミド薄膜１２の表面に反射防止膜をコーティングしても勿論よい。
【００５９】
（実施例２）
次に、図９及び図１０を用いて、本発明に係る実施例２を説明する。この実施例２は、上述した実施例１における途中の工程（図４に示す工程）までは同じ手順である。図４に示したように、疎水性薄膜１４の金属細線形成用溝１５内に金属細線１６を成長させた後、図８に示すように、疎水性薄膜１４及び金属細線１６の上の表面に、透明な保護膜１８をコーティングする。なお、保護膜１８の形成工程は、例えば、ガラス基板１１をスピンコータの回転板にセットした後、保護膜１８の液状材料をスピンコーティングし、その後、ベークを行えばよい。なお、保護膜１８の液状材料としては、疎水性薄膜１４と同様に、レジストや、有機溶媒に溶かしたＰＭＭＡ等を用いることができる。
【００６０】
その後、図１０に示すように、フッ素化ポリイミド薄膜１２とガラス基板１１とを剥離することにより、ワイヤーグリッド偏光子１０Ｂが完成する。本実施例においても、上記実施例１と同様に、保護膜１８の屈折率や、各薄膜の膜厚を制御することにより、フレネル反射を防止することができる。また、フッ素化ポリイミド薄膜１２の表面に反射防止膜をコーティングしてもよい。なお、本実施例では、保護膜１８をスピンコーティングで形成したが、この他に気相成長法や液相成長法等を適用して形成してもよい。
【００６１】
（実施例３）
次に、図１１〜図１３を用いて、本発明に係る実施例３を説明する。この実施例３では、ガラス基板１１を剥離せずに偏光子の一部としている。
【００６２】
先ず、本実施例３では、ガラス基板１１の上に、透明で親水性を有する高分子薄膜である親水性薄膜１３を形成する。具体的には、例えばレジスト等の薄膜をスピンコーティングし、この塗布膜をベークした後、紫外光を照射又はアルゴン（Ａｒ）等のプラズマで処理をして親水性薄膜１３を形成することができる。なお、このようなレジストとしては、例えば日本ペイント株式会社製のグラシア（商標名）等を用いることができる。
【００６３】
次に、この親水性薄膜１３の上に疎水性薄膜１４を塗布してベークを行う。そして、上述した実施例１と同様に、ナノインプリントリソグラフィー工程を行った後、図１１に示すように、金属細線１６をメッキ法にて金属細線形成用溝１５内に選択的に形成する。なお、ナノインプリントリソグラフィー工程においては、上記した実施例１と同様の温度制御を行う。
【００６４】
次に、疎水性薄膜１４を、例えばＯ２プラズマ又は剥離液で除去する。その後、図１２に示すように、親水性薄膜１３及び金属細線１６の上に、透明な保護膜１９を形成する。なお、この保護膜１９は、無機系材料の蒸着、又は高分子材料をスピンコーティングすることで形成できる。このようにして、図１２に示すようなワイヤーグリッド偏光子１０Ｃの製造が完了する。
【００６５】
（実施例３の変形例１）
図１３は、上述した実施例３の変形例１を示している。この変形例１に係るワイヤーグリッド偏光子１０Ｄは、図１３に示すように、実施例３に係るワイヤーグリッド偏光子１０Ｃの表裏面にそれぞれ、誘電体層の積層体でなる反射防止層２０を設けたものである。このような構成とすることにより、光学特性の高い偏光子とすることができる。
【００６６】
（実施例３の変形例２）
図１４は、上述した実施例３の変形例２を示している。変形例２に係るワイヤーグリッド偏光子１０Ｅは、実施例３において金属細線１６をメッキ法にて金属細線形成用溝１５内に選択的に形成した後、疎水性薄膜１４及び金属細線１６の表面全体に亘って、疎水性薄膜１４と同材料の保護膜１４Ａを形成している。この保護膜１４Ａは、疎水性樹脂材料をスピンコーティングした後、ベークを行って形成される。
【００６７】
このような製造方法によれば、疎水性薄膜１４を除去する必要がなく、製造工程を簡略化することができる。
【００６８】
（実施例４）
図１５〜図１９は、本発明の実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法を示している。本実施例４では、図１５に示すように、上述した実施例１と同様の型１を用いる。即ち、この型１は、Ｓｉ又は石英からなる型基板２の一方の表面に、金属薄膜を加工してなる複数の溝形成用突堤３が、加工しようとする金属細線１６の逆パターンとして形成されている。なお、この型１においても、溝形成用突堤３の周期（隣接する溝形成用突堤３の幅方向の中心同士の距離）が９０ｎｍ程度に設定されている。
【００６９】
また、型１でナノインプリントリソグラフィーが施される基体側は、ガラス基板１１の上に、透明で親水性を有する高分子薄膜でなる親水性薄膜１３を形成し、この親水性薄膜１３の上に疎水性薄膜１４を形成する。なお、本実施例４では、図１５に示すように、疎水性薄膜１４を親水性薄膜１３と比べて薄くなるように膜厚が調整されている。また、上記型１の溝形成用突堤３の高さは、疎水性薄膜１４の膜厚よりも長く設定されており、型圧した際に溝形成用突堤３の先端面３Ａが疎水性薄膜１４内に達するようになっている。
【００７０】
先ず、図示しないプレス機を用いて、図１５に示すように、型１を太い矢印の方向にガラス基板１１側へ押し当てて図１６に示すような状態にする。このとき、溝形成用突堤３の先端部は、親水性薄膜１３中に達する。したがって、型１を取り除くと図１７に示すように、親水性薄膜１３にも溝加工が行われて、親水性薄膜１３と疎水性薄膜１４とで内壁面が構成される金属細線形成用溝１５が形成される。なお、このようなナノインプリントリソグラフィー工程においては、上記した実施例１と同様の温度制御を行う。
【００７１】
このようなナノインプリントリソグラフィー工程を行った後、図１８に示すように、金属細線１６をメッキ法にて金属細線形成用溝１５内に選択的に形成する。
【００７２】
その後、疎水性薄膜１４及び金属細線１６の表面全体に、疎水性薄膜１４と同材料の保護膜１４Ａを形成している。この保護膜１４Ａは、疎水性樹脂材料をスピンコーティングした後、ベークを行って形成する。このようにして、図１９に示すように、本実施例４のワイヤーグリッド偏光子１０Ｆの製造が完了する。
【００７３】
本実施例４では、型１の溝形成用突堤３が、疎水性薄膜１４を貫通して親水性薄膜１３に達するため、メッキ工程において金属の成長の出発面となる親水性薄膜１３の露出面積を稼ぐことができ、金属細線１６の成長を確実に行わせることができる。
【００７４】
（実施例４の変形例）
次に、実施例４の変形例について図２０を用いて説明する。
【００７５】
上述の実施例４では、疎水性薄膜１４及び金属細線１６の表面全体に保護膜１４Ａを形成したが、この変形例では、金属細線１６を形成した後、疎水性薄膜１４を、例えばＯ２プラズマ又は剥離液で選択的に除去し、図２０に示すように、親水性薄膜１３及び金属細線１６の上に、透明な保護膜１９を形成する。なお、この保護膜１９は、無機系材料の蒸着、又は高分子材料をスピンコーティングすることで形成できる。このようにして、図２０に示すようなワイヤーグリッド偏光子１０Ｇの製造が完了する。
【００７６】
この変形例では、金属細線１６を形成した後に、光学特性の適した材質の保護膜１９を選択することが可能である。
【００７７】
（実施例５）
図２１〜図２４は、この発明の実施例５に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法を示している。
【００７８】
先ず、本実施例５では、図２１に示すように、ガラス基板１１の上に、例えばニッケル（Ｎｉ）でなる金属膜２４を例えば蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、無電解メッキ等の成膜法で形成する。この金属膜２４は、下地層としての機能を果たすものであり、後述する金属細線２１の成長の出発材料となる。その後、この金属膜２４の上に、疎水性薄膜１４をスピンコーティング等の手法で成膜した後、ナノインプリントリソグラフィー法を用いて、図示しない型の溝形成用突堤が金属膜２４に当接するように型をプレスする。このナノインプリントリソグラフィー工程において、溝形成用突堤で押圧された溝部分に疎水性薄膜１４が金属膜２４上に僅かに残留する場合は、Ｏ２プラズマ処理により下地の金属膜２４が露出するようにする。その後、ガラス基板１１側をメッキ液に浸漬してメッキを施す。その結果、図２１に示すように、疎水性薄膜１４に形成された溝内に露出する金属膜２４を成長の核として、例えば金、銀等でなる金属細線２１を成長させることができる。
【００７９】
その後、図２２に示すように、疎水性薄膜１４を除去する。このように疎水性薄膜１４を除去するには、金属細線２１及び金属膜２４を溶かさないような酸溶液又はアルカリ溶液に浸漬するか、又はＯ２プラズマエッチング等のドライエッチングを行えばよい。
【００８０】
次に、図２２に示す状態から図２３に示す状態になるように、即ち、金属細線２１は溶かさず、金属細線２１直下の金属膜２４Ａを残して露出する金属膜２４を溶かして除去する酸溶液又はアルカリ溶液に浸漬して、ウェットエッチングを行う。因みに、実施例５のように、下地の金属膜２４がＮｉで、金属細線２１の金属が金、銀等の場合には、溶液としてフッ酸と硝酸の混合溶液を使用することができる。このように、金属細線２１同士の間に露出する金属膜２４を除去すると、図２３に示すように、金属膜２４Ａの上に金属細線２１が積層した構造となる。これら金属膜２４Ａと金属細線２１とで、ワイヤーグリッド２２が構成される。
【００８１】
その後、ワイヤーグリッド２２が形成されたガラス基板１１の全面に亘って保護膜２３を形成する。この保護膜２３は、誘電体材料や高分子材料で形成することができ、これらの材料に適した手法で形成すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係るワイヤーグリッド偏光子は、例えばディスプレイ用高光透過率偏光子、光ファイバ通信用偏光子、ＤＶＤピックアップ用偏光子等の表示、光通信、光データ読み取り等の用途で、その種の製品の製造分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程において型をプレスする前の状態）を示す工程断面図である。
【図２】実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程において型をプレスしている状態）を示す工程断面図である。
【図３】実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程において型を外した状態）を示す工程断面図である。
【図４】実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（メッキ工程）を示す工程断面図である。
【図５】実施例１に係るワイヤーグリッド偏光子を示す断面図である。
【図６】実施例１の変形例における疎水性薄膜を除去した状態を示す工程断面図である。
【図７】実施例１の変形例において保護膜を形成した状態を示す工程断面図である。
【図８】実施例１の変形例に係るワイヤーグリッド偏光子を示す断面図である。
【図９】本発明の実施例２の製造工程（保護膜形成工程）を示す工程断面図である。
【図１０】実施例２に係るワイヤーグリッド偏光子を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例３に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（メッキ工程）の工程断面図である。
【図１２】実施例３に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（保護膜形成工程）の工程断面図である。
【図１３】実施例３の変形例１を示すワイヤーグリッド偏光子の断面図である。
【図１４】実施例３の変形例２を示すワイヤーグリッド偏光子の断面図である。
【図１５】実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程における型をプレスする前の状態）を示す工程断面図である。
【図１６】実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程において型をプレスしている状態）を示す工程断面図である。
【図１７】実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（ナノインプリントリソグラフィー工程において型を外した状態）を示す工程断面図である。
【図１８】実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（メッキ工程）を示す工程断面図である。
【図１９】実施例４に係るワイヤーグリッド偏光子の断面図である。
【図２０】実施例４の変形例に係るワイヤーグリッド偏光子を示す断面図である。
【図２１】本発明の実施例５に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（メッキ工程）の工程断面図である。
【図２２】実施例５に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（疎水性薄膜を除去した状態）を示す工程断面図である。
【図２３】実施例５に係るワイヤーグリッド偏光子の製造方法（金属膜のエッチング工程）を示す工程断面図である。
【図２４】実施例５に係るワイヤーグリッド偏光子の断面図である。
【図２５】従来のワイヤーグリッド偏光子の基本構造を示す斜視図である。
【図２６】ワイヤーグリッド偏光子のＲＣＷＡ方から予測される特性（波長と消光比と偏光透過率の消光比の関係）を示すグラフである。と消光比を示している。
【図２７】５０〜８００ｎｍの波長帯域におけるｐ波とｓ波のそれぞれの透過率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１……型、２……型基板、３……溝形成用突堤、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ……ワイヤーグリッド偏光子、１１……ガラス基板、１２……フッ素化ポリイミド薄膜、１３……親水性薄膜、１４……疎水性薄膜、１５……金属細線形成用溝、１６……金属細線（ワイヤーグリッド）、１７，１８，１９……保護膜、２０……反射防止膜、２１……金属細線（ワイヤーグリッド）、２２……ワイヤーグリッド、２３……保護膜、２４，２４Ａ……金属膜
【図１】
2005070456.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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