CN100410698C - 光学元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在基板上具有多个金属线栅的光学元件的制造方法，其特征在于，采用电解电镀法制造所述金属线栅。这样，本发明的光学元件的制造方法，能制造比较廉价且大批量生产性高的偏光镜等。

Description

光学元件的制造方法
技术领域
本发明涉及光学元件的制造方法，特别是可见光谱用线栅偏光镜的制造方法。
背景技术
近来，已经研发出各种光学元件，例如有效透过特定偏振光光线，同时有效反射正交的偏振光光线的宽带域宽度线栅偏光镜等(专利文献1等)。
现在，为了形成了金属压花图案，已经实用化的无机偏光镜在基板上形成抗蚀图案之后，通过RIE(Reactive Ion Etching)等进行干法蚀刻。然而，压花形状为纳光谱级(nano-order)时必须严格控制蚀刻参数，从而难以高成品率制造精度良好的偏光镜。为此，寻求一种比较廉价且大批量生产性高的制造高精度偏光镜等光学元件的方法。
专利文献1：特表2003-502708号公报
此外，在US-A-5483387中公开了一种作为现有技术的方法，该方法包括形成1000埃厚度的Ti-Cu-Ti的基底金属的步骤，其具有极底的透射率。因此，该基底金属必须被除去。这是一种复杂的方法，此外，在该对比文件中所公开的方法的尺寸处于微米级，假如用来制造纳米级的在透明基板上具有包括多个金属线的金属线栅的光学元件，移除基底金属将是困难的，所以这种方法不适于大规模生产。
发明内容
本发明要解决的问题要点就是上述现有技术所涉及的问题要点。
因而，本发明的目的是提供一种比较廉价且大批量生产性高的偏光镜等光学元件的制造方法。
本发明的目的通过权利要求1所定义的所述方法来实现，本发明的实施方式在从属权利要求中提出。
本发明涉及一种光学元件的制造方法，在透明基板(11)上形成具有多个金属线栅的光学元件，包括：在所述基板上形成透明电极层(12)；在所述透明电极层上形成多个平行肋的抗蚀图案(13)；使用电解电镀工序在所述抗蚀图案的所述肋之间生长金属层(14)以及剥离所述抗蚀图案，制造所述金属线栅。
优选的，其中所述透明电极层是ITO或ZnO。
优选的，其中通过电解电镀工序生长的所述金属层至少包括铝，假如铝被电沉积，具有AlCl3和有机氯化物的混合盐的溶液的电镀浴具被用于电沉积。
优选的，通过执行所述电解电镀工序形成所述金属线栅的第一层，此后至少一次重复所述电解电镀工序或非电解电镀工序，来形成多层金属线栅作为所述金属线栅。
优选的，通过使用从包括Al、Ag和Au的组中选择的两种或者两种以上的金属来形成多成分金属线栅作为所述金属线栅。
优选的，其中制造可见光谱用偏光镜作为所述光学元件。
根据本发明，因为采用电解电镀法制造光学元件中的金属线栅，所以可以比较廉价且大批量生产性高地得到高精度偏光镜等光学元件。而且，能够容易制造多元系以及多层的金属线栅，材料选择范围广。
附图说明
图1为示出可见光谱用偏光镜的制造方法的一个例子的工序图。
图2为示出用于实施电解电镀法的电镀浴具的概略图。
图3为示出可见光谱用偏光镜的制造方法的其他例子的工序图。
图4为具有由两种金属构成的7层线栅的可见光谱用偏光镜的一个例子。
具体实施方式
下面通过列举作为本发明优选实施方案的实施例，对本发明所涉及的光学元件的制造方法进行说明。而且，本发明并不受这样实施例的任何局限。
实施例1
图1中，示出了该实施例涉及的可见光谱用偏光镜的制造工序。
(1)透明电极层的成膜
如图1(a)中所示，在石英等玻璃基板11上形成透明电极层(ITO等)膜12。
(2)形成抗蚀图案
如图1(b)中所示，在透明电极层12上，通过通常方法形成抗蚀图案13。抗蚀图案13形成为多个平行的肋状，从而形成凹部沟槽。
(3)电解电镀
接着，如图1(c)中所示，采用电解电镀在由抗蚀图案13形成的凹部中生长由Al构成的金属层14。作为电解电镀条件，采用从得到大批量生产性高、精度高的偏光镜这一观点出发所希望的条件。此外，作为在此进行的电解电镀法的一个例子，可以列举通过采用图2中示出的电镀浴具20进行电沉积方法等。
如图2中所示，电镀浴具20包括：AlCl3和有机氯化物的混合盐构成的溶液21；由用于电沉积(electrodeposition)Al的基板构成的阴极22；和由Al构成的阳极23。
在此，作为溶液21的混合盐中有机氯化物可以列举例如BPC(1-butylpyridinium chloride)、EMIC(1-ethyl-3-methylimidazolium chloride)等。
构成阴极22的基板就是用于电沉积Al的基板，如前所述，在石英等玻璃基板11上形成透明电极层(ITO等)膜12，进一步可以使用具有规定抗蚀图案13(图2中未示出)的基板。
虽然构成阳极23的材料不特别局限为具有导电性的材料，但是优选与电沉积的金属为同一材料。因而，在该实施例中，作为阳极，优选与阴极相同使用由Al组成的金属。而且，阳极不局限于上述这种金属，可以使用碳等具有导电性的材料。
此外，作为电极沉积条件的一个例子，可以列举电流密度：5～30mA·cm-2、浴温度：20～25℃、通电量：10～50C·cm-2、电极之间的距离：1～10cm等。
(4)抗蚀剂剥离，形成线栅
生成金属层14之后，如图1(d)中所示，剥离抗蚀图案13，制造金属线栅15。由此，作为具有金属线栅15的高精度光学元件的偏光镜10可以廉价且大批量生产性好地制作。
实施例2
图3中，示出了该实施例中涉及的可见光谱用偏光镜的制造工序的其他例子。
(1)透明电极层的成膜
如图3(a)中所示，在石英等玻璃基板31上形成透明电极层(ITO、ZnO等)膜32。
(2)形成抗蚀图案
如图3(b)中所示，在透明电极层32上，用通常的方法形成抗蚀图案33。抗蚀剂33形成多个平行的肋状，从而形成凹部沟槽。
(3)电解电镀，形成第一层金属线栅
接着，如图3(c)中所示，采用电解电镀在由抗蚀剂33形成的凹部中生长第一层金属层34。作为电解电镀条件，采用从得到大批量生产性高、精度高的偏光镜这一观点出发所希望的条件。此外，作为在此进行的电解电镀法的一个例子，可以列举通过使用实施例1中详细描述的电镀浴具进行电沉积的方法(图2)。通过该电解电镀生长金属层34，从而形成第一层金属线栅35。
(4)形成多层线栅
如图3(d)中所示，通过电解电镀形成第一层金属线栅35之后，反复进行至少一次电解电镀或无电解电镀直到构成所希望的层为止。由此，形成由所希望的层构成的金属线栅36。而且，在图3(d)中，虽然示出了Al和Ag等金属种类不同的两层结构的金属线栅36，但是金属的种类和层数不受特别地限制。
(5)抗蚀剂剥离
如图3(e)中所示，剥离抗蚀剂33，作为具有金属线栅36的高精度光学元件的偏光镜30可以廉价且大批量生产性好地制作。
实施例3
接着，示出了作为通过电解电镀法生长的金属使用Al、Ag两种金属、通过电解电镀法形成7层结构的线栅的实施例。图4示出了通过该实施例的制造方法形成的具有由两种金属构成的线栅(叠层合金)的可见光谱用偏光镜的一个例子。图4(a)为实施例3中涉及的偏光镜的立体图，图4(b)为图4(a)中偏光镜的X-X方向横截面图。
该实施例所涉及的偏光镜的制造方法除了通过作为由电解电镀法生长的金属使用Al和Ag两种金属而形成交替的7层金属层之外，还包括与上述实施例1和2相同的工序。因而，在该实施例3中没有特别详细描述的地方，适当地适用上述实施例1和2中说明了的事项。
在该实施例中，在玻璃基板41上设置的透明电极层42上设置了抗蚀剂之后，用Al和Ag交替地进行电解电镀。由此，在剥离抗蚀剂之后，如图4中所示，作为具有交替层叠形成了Al和Ag的多个金属线栅(多元系且多层金属线栅)43的高精度光学元件的偏光镜40，可以廉价且大批量生产性好的容易得到。
变形例
虽然本发明适当地提供了所述各实施方案、实施例，但是不局限于这些实施方案、实施例，在不脱离本发明权利要求所定义的本发明的范围内可以进行各种变形。
作为用于形成金属线栅的金属除了Al、Ag以外，还可以适当地使用Au，而且也可以混合它们使用。其他的，也可以使用Al和Ag的固溶体和金属间化合物。
作为光学元件，实施例中，虽然制造了可见光谱用偏光镜，但是本发明也可以适用于衍射光栅等。
(产业上的可利用性)
本发明作为比较廉价且大批量生产性高的偏光镜等光学元件的制造方法，具有产业利用的可能性。

Claims (6)

1. 一种光学元件的制造方法，在透明基板(11)上形成具有多个金属线栅的光学元件，
包括：
在所述基板上形成透明电极层(12)；
在所述透明电极层上形成多个平行肋的抗蚀图案(13)；
使用电解电镀工序在所述抗蚀图案的所述肋之间生长金属层(14)；以及
剥离所述抗蚀图案，制造所述金属线栅。
2. 根据权利要求1所述的光学元件的制造方法，其中所述透明电极层是ITO或ZnO。
3. 根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，其中通过电解电镀工序生长的所述金属层至少包括铝，在电沉积铝时，具有AlCl3和有机氯化物的混合盐的溶液的电镀浴具被用于电沉积。
4. 根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，通过执行所述电解电镀工序形成所述金属线栅的第一层，此后至少一次重复所述电解电镀工序或非电解电镀工序，来形成多层金属线栅作为所述金属线栅。
5. 根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，通过使用从包括Al、Ag和Au的组中选择的两种或者两种以上的金属来形成多成分金属线栅作为所述金属线栅。
6. 根据权利要求1或2所述的光学元件的制造方法，其中制造可见光谱用偏光镜作为所述光学元件。
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