JP2009204894A - Wire grid polarization device, method of manufacturing the same and liquid crystal display - Google Patents

Wire grid polarization device, method of manufacturing the same and liquid crystal display Download PDF

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亮 加瀬川
Kazuto Shimoda
和人 下田
Naoji Nada
直司 名田
Hideo Kawabe
英雄 川部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid polarization device exhibiting excellent polarization characteristic, a method of manufacturing the same and a liquid crystal display using the wire grid polarization device and having excellent image display performance. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the wire grid polarization device 10 is carried out by making particles incident to a uneven structural surface of a grid structural layer 12 on a transparent substrate 11 having an one-dimensional grating uneven structure from an oblique direction by a drive process to form an Al-Si alloy layer 13 on projecting parts 12a of the uneven structure. The Si content in the Al-Si alloy layer 13 is controlled to 0.05-1.5 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワイヤグリッド構造により偏光特性を有するワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに液晶ディスプレイに関するものである。   The present invention relates to a wire grid polarization element having polarization characteristics due to a wire grid structure, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display.

液晶表示装置(液晶ディスプレイ)は従来の陰極線管(CRT)を用いた表示装置に比べて、低消費電力、低電圧動作、軽量、薄型といった特徴を有しており、テレビ、コンピューター、携帯をはじめとする様々な表示装置として急速に普及してきている。   Liquid crystal display devices (liquid crystal displays) have features such as low power consumption, low voltage operation, light weight, and thinness compared to conventional display devices using cathode ray tubes (CRT), including televisions, computers, and mobile phones. It is rapidly spreading as various display devices.

しかしながら、液晶ディスプレイの問題点として、光の利用効率の悪さが指摘されている。これを改善すべく、利用効率向上技術として、アメリカ3M社製のDBEF(Dual Brightness Enhancement Film)と呼ばれる反射型偏光フィルムが上市されているが、光学的に異方性である高分子膜と、等方性である高分子膜を交差させることによって多層構造に製造されるのでそのコストが高く、製造工程が煩雑であった。   However, the problem of the liquid crystal display has been pointed out that the light use efficiency is poor. In order to improve this, as a utilization efficiency improvement technology, a reflective polarizing film called DBEF (Dual Brightness Enhancement Film) manufactured by 3M Corporation of America has been marketed, and an optically anisotropic polymer film, Since it is manufactured in a multilayer structure by crossing isotropic polymer films, the cost is high and the manufacturing process is complicated.

これに対して、特許文献1には、ワイヤグリッド反射型偏光フィルムに関する技術が提案されている。これには、偏光フィルムを、基板層と、グリッド構造層と、グリッド構造層の一側面に積層される金属膜とから構成されるものとすることにより、大面積の偏光フィルムの大量高速製造を可能にするとしている。しかしながら、特許文献1のワイヤグリッド反射型偏光フィルムでは、目標とするワイヤグリッド特性が得られない問題があった。   On the other hand, Patent Document 1 proposes a technique related to a wire grid reflective polarizing film. For this purpose, the polarizing film is composed of a substrate layer, a grid structure layer, and a metal film laminated on one side of the grid structure layer, thereby enabling mass high-speed production of a large area polarizing film. It is supposed to be possible. However, the wire grid reflective polarizing film of Patent Document 1 has a problem that the target wire grid characteristics cannot be obtained.

特開2006−201782号公報JP 2006-201782 A

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、優れた偏光特性を示すワイヤグリッド偏光素子及びその製造方法、並びに該ワイヤグリッド偏光素子を用いた画像表示性能に優れる液晶ディスプレイを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and includes a wire grid polarizing element exhibiting excellent polarization characteristics, a method for manufacturing the same, and a liquid crystal display excellent in image display performance using the wire grid polarizing element. The purpose is to provide.

前記課題を解決するために提供する請求項1の発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造方法は、一次元格子状の凹凸構造を有する透明基板(基板11、グリッド構造層12)の凹凸構造表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、該凹凸構造の凸部(凸部12a)にAl−Si合金層(Al−Si合金層13)を形成するワイヤグリッド偏光素子(ワイヤグリッド偏光フィルム10)の製造方法であって、前記Al−Si合金層のSi含有率は、0.05〜1.5wt%であることを特徴とする(図2)。
ここで、前記ドライプロセスは、Si含有率が0.05〜1.5wt%のAl−Si合金ターゲット(ターゲット3)を用いた斜めスパッタであることが好ましい(図3)。
The method for manufacturing a wire grid polarizing element according to the invention of claim 1 provided to solve the above-described problem is provided on the surface of the concavo-convex structure of a transparent substrate (substrate 11, grid structure layer 12) having a one-dimensional lattice-like concavo-convex structure. On the other hand, a wire grid polarizing element (wire grid polarized light) that makes particles incident from an oblique direction by a dry process and forms an Al—Si alloy layer (Al—Si alloy layer 13) on the convex portion (convex portion 12a) of the concave-convex structure. It is a manufacturing method of the film 10), The Si content rate of the said Al-Si alloy layer is 0.05-1.5 wt% (FIG. 2), It is characterized by the above-mentioned.
Here, the dry process is preferably oblique sputtering using an Al—Si alloy target (target 3) having a Si content of 0.05 to 1.5 wt% (FIG. 3).

前記課題を解決するために提供する請求項3の発明に係るワイヤグリッド偏光素子(ワイヤグリッド偏光フィルム10)は、一次元格子状の凹凸構造を有する透明基板(基板11、グリッド構造層12)の凹凸構造表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、該凹凸構造の凸部(凸部12a)にSi含有率0.05〜1.5wt%のAl−Si合金層を形成してなることを特徴とする(図1)。   A wire grid polarizing element (wire grid polarizing film 10) according to the invention of claim 3 provided to solve the above problems is a transparent substrate (substrate 11 and grid structure layer 12) having a one-dimensional lattice-like uneven structure. Particles are incident on the concavo-convex structure surface from a diagonal direction by a dry process, and an Al—Si alloy layer having a Si content of 0.05 to 1.5 wt% is formed on the convex part (convex part 12a) of the concavo-convex structure. (FIG. 1).

前記課題を解決するために提供する請求項4の発明に係る液晶ディスプレイ(液晶ディスプレイ100)は、請求項3に記載のワイヤグリッド偏光素子(ワイヤグリッド偏光フィルム10)と、液晶セル(液晶セル40)と、バックライトユニット(バックライとユニット50)と、を備えることを特徴とする(図4)。   A liquid crystal display (liquid crystal display 100) according to the invention of claim 4 provided to solve the above-described problems is a wire grid polarizing element (wire grid polarizing film 10) according to claim 3 and a liquid crystal cell (liquid crystal cell 40). ) And a backlight unit (backlight and unit 50) (FIG. 4).

本発明のワイヤグリッド偏光素子の製造方法によれば、偏光特性の優れたワイヤグリッド偏光素子を簡便な方法で再現性よく製造することができる。
また、本発明のワイヤグリッド偏光素子によれば、従来のワイヤグリッド偏光素子におけるAl層よりもAl−Si合金層が理想的なワイヤグリッド構造となるので、優れた偏光特性が得られる。
また、本発明の液晶ディスプレイによれば、偏光特性に優れた本発明のワイヤグリッド偏光素子を用いるので、画像表示性能に優れたものとすることができる。
According to the method for manufacturing a wire grid polarizing element of the present invention, a wire grid polarizing element having excellent polarization characteristics can be manufactured by a simple method with good reproducibility.
In addition, according to the wire grid polarizing element of the present invention, the Al—Si alloy layer has an ideal wire grid structure rather than the Al layer in the conventional wire grid polarizing element, so that excellent polarization characteristics can be obtained.
Further, according to the liquid crystal display of the present invention, since the wire grid polarizing element of the present invention having excellent polarization characteristics is used, the image display performance can be improved.

以下に、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造方法の一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。なお、本発明を図面に示した実施形態をもって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の態様に応じて適宜変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。   Below, the structure in one Embodiment of the manufacturing method of the wire grid polarizing element which concerns on this invention is demonstrated with reference to drawings. The present invention will be described with reference to the embodiment shown in the drawings, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed according to the embodiment. -As long as an effect is produced, it is included in the scope of the present invention.

図1は、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の構成を示す断面図である。
図1に示すように、本発明に係るワイヤグリッド偏光素子がフィルム状となったワイヤグリッド偏光フィルム10は、フィルム状の透明な基板11と、基板11上に設けられる一次元格子状(微細ストライプパターン)の凹凸を有するグリッド構造層12と、グリッド構造層12の凸部12aに設けられるAl−Si合金膜13と、を備えるワイヤグリッド偏光フィルムである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a wire grid polarizing element according to the present invention.
As shown in FIG. 1, a wire grid polarizing film 10 in which the wire grid polarizing element according to the present invention is formed into a film has a film-like transparent substrate 11 and a one-dimensional lattice (fine stripes) provided on the substrate 11. It is a wire grid polarizing film provided with the grid structure layer 12 which has the unevenness | corrugation of a pattern, and the Al-Si alloy film 13 provided in the convex part 12a of the grid structure layer 12. FIG.

ここで、基板11は、使用帯域の光(可視光域)に対して透明な板状のガラス、または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),ポリカーボネート(PC),ポリエーテルスルフォン(PES),トリアセチルセルロース(TAC)のいずれかの樹脂からなる樹脂フィルムである。あるいは、吸水率が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),ポリカーボネート(PC),ポリエーテルスルフォン(PES),トリアセチルセルロース(TAC)よりも小さい非晶性ポリオレフィンからなる高分子プラスチックフィルムとしてもよい。   Here, the substrate 11 is a plate-like glass transparent to light in the use band (visible light region), or polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES). ), A resin film made of any resin of triacetylcellulose (TAC). Alternatively, as a polymer plastic film made of amorphous polyolefin whose water absorption is smaller than that of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES), triacetyl cellulose (TAC) Also good.

この非晶性ポリオレフィンとは、脂環族構造を入れて耐熱性を高め非晶性にしたポリオレフィンであり、透明性が高くまた吸水率が低い。また、非晶性ポリオレフィンは、構造上大きく2つに分類することができ、一つは環状オレフィンを開環重合した後、生成した主鎖の二重結合を水素添加することにより得られるもので、日本ゼオン(株)製の商品名「ZEONEX」、「ZEONOR」、JSR(株)製の商品名「ARTON」等の樹脂がある。もう一つは環状オレフィンをエチレンとビニル型共重合させて得られるものであり、商業化されているものとして三井化学(株)製の商品名「APEL」、TICONA社製の商品名「TOPAS」等がある。   This amorphous polyolefin is a polyolefin which has an alicyclic structure and is made amorphous by increasing heat resistance, and has high transparency and low water absorption. Amorphous polyolefins can be broadly classified into two in terms of structure. One is obtained by ring-opening polymerization of a cyclic olefin and then hydrogenating the double bond of the main chain produced. In addition, there are resins such as trade names “ZEONEX” and “ZEONOR” manufactured by Zeon Corporation and trade names “ARTON” manufactured by JSR Corporation. The other is obtained by copolymerizing cyclic olefin with ethylene and vinyl, and is commercially available under the trade name “APEL” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and the product name “TOPAS” manufactured by TICONA. Etc.

本発明では、これらのうち、とくに吸水率(ASTM D570規格、40℃,90%RH)がPET;0.4%、PEN;0.3%、PC;0.4%、PES;1.4%、TAC;2.6%よりも小さくなるように改善された材料を用いるとよい。すなわち基板11を構成する樹脂は、吸水率(ASTM D570規格、40℃,90%RH)が0.01%未満であることが好ましく、日本ゼオン(株)製の商品名「ZEONOR」が好適である。これにより、基板11から水分が発生することがないので、グリッド構造層12上に形成されるAl−Si合金膜13が水分と反応することはなく、所期のワイヤグリッド特性を得ることができる。   In the present invention, among these, the water absorption rate (ASTM D570 standard, 40 ° C., 90% RH) is PET: 0.4%, PEN: 0.3%, PC: 0.4%, PES: 1.4 %, TAC; materials improved to be less than 2.6% may be used. That is, the resin constituting the substrate 11 preferably has a water absorption rate (ASTM D570 standard, 40 ° C., 90% RH) of less than 0.01%, and a trade name “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. is suitable. is there. Thereby, since moisture is not generated from the substrate 11, the Al—Si alloy film 13 formed on the grid structure layer 12 does not react with moisture, and desired wire grid characteristics can be obtained. .

グリッド構造層12は、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を用いてその表面に一次元格子状の凹凸形状が成型されてなるものであり、アクリル、ポリカーボネート、ポリウレタンのいずれかの樹脂からなることが好ましい。熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂は、微細パターンの成型が可能な樹脂が好ましく、例えば東洋合成製PAK−01(紫外線硬化性アクリル樹脂)が挙げられる。   The grid structure layer 12 is formed by molding a one-dimensional grid-like uneven shape on the surface using a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, and is made of any resin of acrylic, polycarbonate, or polyurethane. Is preferred. The thermosetting resin or the ultraviolet curable resin is preferably a resin capable of forming a fine pattern, and examples thereof include PAK-01 (ultraviolet curable acrylic resin) manufactured by Toyo Gosei.

グリッド構造層12の凹凸形状は、基板11の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に延びるように基板11の主面上に形成された断面形状が矩形の凸部12aが、基板11の吸収軸Y方向と直交する方向(透過軸X方向)に可視光域の波長よりも小さいピッチで周期的に形成されてなるものである。また、この凹凸形状は、Al−Si合金膜13をワイヤグリッド状に形成するために設けられるものであり、凹凸の加工サイズやパターン形状によってAl−Si合金膜13のワイヤグリッド構造が決定され、ワイヤグリッド偏光フィルム10の所期の偏光特性を得るために重要である。すなわち、凹凸形状の加工サイズ、パターン形状は、目的とする偏光特性(消光比)や対象とする可視光波長領域に応じて適宜設定される。ここでは、グリッド構造層12の凹凸形状は四角形や台形などの矩形状、あるいは鋸歯形状、三角形状に形成することができるが、このうち四角形が好ましい。   The concave and convex shape of the grid structure layer 12 is a convex portion 12a having a rectangular cross-sectional shape formed on the main surface of the substrate 11 so as to extend in one direction (absorption axis Y direction) parallel to the main surface of the substrate 11. 11 is formed periodically in a direction (transmission axis X direction) perpendicular to the absorption axis Y direction at a pitch smaller than the wavelength in the visible light region. Further, this uneven shape is provided for forming the Al—Si alloy film 13 in a wire grid shape, and the wire grid structure of the Al—Si alloy film 13 is determined by the processing size and pattern shape of the unevenness, This is important for obtaining the desired polarization characteristics of the wire grid polarizing film 10. That is, the processing size and pattern shape of the concavo-convex shape are appropriately set according to the target polarization characteristic (extinction ratio) and the target visible light wavelength region. Here, the concave-convex shape of the grid structure layer 12 can be formed in a rectangular shape such as a quadrangle or a trapezoid, or a sawtooth shape or a triangular shape.

なお、グリッド構造層12の凹凸形状のピッチ、ライン幅/ピッチ、凹部12b深さ(凸部12a高さ)、凸部12a長さ、上部ライン幅/底部ライン幅は、それぞれ以下の範囲とするのが好ましい。
0.05μm<ピッチ<0.8μm、
0.1<(ライン幅/ピッチ)<0.9、
0.01μm<凹部12b深さ<0.2μm、
0.05μm<凸部12a長さ、
1.0≦(上部ライン幅/底部ライン幅)
The pitch, line width / pitch, recess 12b depth (projection 12a height), projection 12a length, top line width / bottom line width of the grid structure layer 12 are in the following ranges, respectively. Is preferred.
0.05 μm <pitch <0.8 μm,
0.1 <(line width / pitch) <0.9,
0.01 μm <recess 12b depth <0.2 μm,
0.05 μm <projection 12a length,
1.0 ≤ (top line width / bottom line width)

Al−Si合金膜13は、グリッド構造層12の凸部12aの頂部または少なくとも一方の側壁部にAl−Si合金粒子をスパッタや真空蒸着などのドライプロセスによって付着させること(詳細は後述)により、基板11の主面と平行な一方向(吸収軸Y方向)に該Al−Si合金膜が線状(あるいは帯状)に配列されてなるものである。グリッド構造層12において一定間隔で規則的に設けられた複数の凸部12aそれぞれにAl−Si合金膜13が形成されることにより、Al−Si合金膜13の形成パターンが縞状(一次格子状)となりワイヤグリッド構造を呈する。Al−Si合金膜13の形成パターン(微細ストライプパターン)としては、可視光領域を400nm〜700nmとすると、Al−Si合金膜13の線あるいは帯(グリッド)の周期が少なくとも200nm以下であるときに、ある程度の偏光特性を期待することができる。このとき、既存の偏光フィルムと同一、あるいはより優秀な性能を得るためには、100nm台(100〜199nm)の周期を有する金属グリッドであることが望ましい。   The Al—Si alloy film 13 is formed by adhering Al—Si alloy particles to the top or at least one side wall of the projection 12a of the grid structure layer 12 by a dry process such as sputtering or vacuum deposition (details will be described later). The Al—Si alloy film is arranged linearly (or in a strip shape) in one direction (absorption axis Y direction) parallel to the main surface of the substrate 11. The Al—Si alloy film 13 is formed on each of the plurality of convex portions 12a regularly provided at regular intervals in the grid structure layer 12, so that the formation pattern of the Al—Si alloy film 13 is striped (primary lattice shape). ) And presents a wire grid structure. As a formation pattern (fine stripe pattern) of the Al—Si alloy film 13, when the visible light region is 400 nm to 700 nm, the period of the line or band (grid) of the Al—Si alloy film 13 is at least 200 nm or less. A certain degree of polarization characteristics can be expected. At this time, in order to obtain the same or better performance as the existing polarizing film, a metal grid having a period of the order of 100 nm (100 to 199 nm) is desirable.

また、Al−Si合金膜13のSi含有率は、0.05〜50wt%とし、より好ましくは0.05〜1.5wt%、さらに好ましくは0.05〜1wt%とする。これにより、ワイヤグリッドを構成する金属を純Alとするよりも、後述するAl−Si合金膜13の形成過程において凸部12a上に形成される粒子が微細となり、凸部12aの頂部に沿ったワイヤグリッドとなるため、設計通りの偏光特性を得ることができる。   The Si content of the Al—Si alloy film 13 is 0.05 to 50 wt%, more preferably 0.05 to 1.5 wt%, and still more preferably 0.05 to 1 wt%. Thereby, rather than using pure Al as the metal constituting the wire grid, particles formed on the convex portions 12a in the formation process of the Al—Si alloy film 13 described later become finer and follow the top of the convex portions 12a. Since it is a wire grid, it is possible to obtain the polarization characteristics as designed.

以上の構成とすることにより、ワイヤグリッド偏光フィルム10は、可視光域で所望のワイヤグリッド特性を従来よりも安定して示すものとなる。   By setting it as the above structure, the wire grid polarizing film 10 shows a desired wire grid characteristic more stably than before in a visible light region.

このようなワイヤグリッド偏光フィルム10は、例えばつぎのようにして製造する(図2)。ここでは、基板11として日本ゼオン(株)製「ZEONOR」からなる高分子プラスチックフィルム11aを用いる場合を説明する。
(S11)高分子プラスチックフィルム11aの表面をコロナ放電で処理し、ついでその表面に易接着剤としてポリエステルウレタン樹脂(東洋紡績(株)製バイロンUR−1440)を10μm程度塗布して基板11とする(図2(a))。
(S12)ステップS11の処理済みの基板11の表面上に、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂を塗布する。塗膜12jの厚みに特に制約はないが、例えば500nm〜10μm程度の厚みとする(図2(b))。
(S13)一次格子状の凹凸を有するモールドmをステップS12の塗膜12jに押し当てる(図2(c))。
(S14)ステップS13の塗膜12jについて、加熱または紫外線照射して硬化させ、モールドmの凹凸を転写する。これにより、表面に一次格子状の凹凸を有するワイヤグリッド構造層12となる(図2(d))。
(S15)ワイヤグリッド構造層12の凹凸面に対して、Al−Si合金粒子が斜めに入射する斜めスパッタ成膜あるいは真空蒸着を行い(図2(e)))、Al−Si合金膜13を形成する。これにより、ワイヤグリッド構造層12の凸部12aにAl−Si合金膜13が形成されることになり、ワイヤグリッド構造のAl−Si合金膜13となる(ワイヤグリッド偏光フィルム10の完成(図2(f)))。
なお、基板11がガラス基板の場合には、ステップS11をできる。
Such a wire grid polarizing film 10 is manufactured as follows, for example (FIG. 2). Here, a case where a polymer plastic film 11a made of “ZEONOR” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. is used as the substrate 11 will be described.
(S11) The surface of the polymer plastic film 11a is treated with corona discharge, and then a polyester urethane resin (Byron UR-1440 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) is applied to the surface as an easy-adhesive agent to give a substrate 11 of about 10 μm. (FIG. 2 (a)).
(S12) A thermosetting resin or an ultraviolet curable resin is applied on the surface of the substrate 11 that has been processed in step S11. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of the coating film 12j, For example, it shall be about 500 nm-10 micrometers thickness (FIG.2 (b)).
(S13) The mold m having irregularities in the primary lattice shape is pressed against the coating film 12j in step S12 (FIG. 2 (c)).
(S14) The coating film 12j in step S13 is cured by heating or ultraviolet irradiation to transfer the unevenness of the mold m. As a result, a wire grid structure layer 12 having primary grid-like irregularities on the surface is obtained (FIG. 2D).
(S15) An oblique sputtering film formation or vacuum deposition in which Al—Si alloy particles are obliquely incident on the uneven surface of the wire grid structure layer 12 is performed (FIG. 2E)), and the Al—Si alloy film 13 is formed. Form. As a result, the Al—Si alloy film 13 is formed on the protrusions 12a of the wire grid structure layer 12, and the Al—Si alloy film 13 having the wire grid structure is obtained (completion of the wire grid polarizing film 10 (FIG. 2 (F))).
If the substrate 11 is a glass substrate, step S11 can be performed.

ここで、Al−Si合金層13の成膜方法としては、斜めスパッタ成膜、例えば基板11の表面に対して斜め方向から成膜するイオンビームスパッタ法等が有効である。なお、Al−Si合金層13は、ワイヤグリッド構造層12の一次元格子方向に平行に長軸方向を有するとともに格子方向に垂直に短軸方向を有する長楕円形状の島状のAl−Si合金微粒子が基板11の主面と平行な一方向(一次元格子方向)に線状に配列されて構成されたものである。このとき、Al−Si合金微粒子は完全な島状に形成されている必要はなく、粒界が形成されていればよい。   Here, as a method for forming the Al—Si alloy layer 13, oblique sputtering film formation, for example, an ion beam sputtering method for forming a film in an oblique direction with respect to the surface of the substrate 11 is effective. The Al—Si alloy layer 13 is a long elliptical island-shaped Al—Si alloy having a major axis direction parallel to the one-dimensional lattice direction of the wire grid structure layer 12 and a minor axis direction perpendicular to the lattice direction. The fine particles are configured to be arranged linearly in one direction (one-dimensional lattice direction) parallel to the main surface of the substrate 11. At this time, the Al—Si alloy fine particles do not need to be formed in a perfect island shape, and it is sufficient that a grain boundary is formed.

本発明のAl−Si合金層13を形成するための斜めスパッタ成膜の様子を図3に示す。なお、ここではイオンビームスパッタの例を示しているが、これに限定されるものではなく、スパッタリング法であればいずれの方式のものでもよい。   FIG. 3 shows a state of oblique sputter deposition for forming the Al—Si alloy layer 13 of the present invention. Although an example of ion beam sputtering is shown here, the present invention is not limited to this, and any method may be used as long as it is a sputtering method.

図3において、1は基板11を支持するステージ、2はAl−Si合金(Si含有率:0.05〜50wt%)からなるターゲット、3はビームソース(イオン源)、4は制御板である。ステージ1は、ターゲット2の法線方向に対して所定角度θ傾斜しており、基板11はワイヤグリッド構造層12の凸部12aの長手方向がターゲット2からの無機微粒子の入射方向に対して直交する向きに配置されている。角度θは、例えば0°から20°である。ビームソース3から引き出されたイオンは、ターゲット2へ照射される。イオンビームの照射によりターゲット2から叩き出されたAl−Si合金微粒子は、基板11の表面に斜め方向から入射して付着する。このとき、基板11上に一定間隔(例えば50mm)で平板状の制御板4を配置すれば基板11表面への入射粒子の方向を制御し、凹凸部14の側壁部にのみ粒子を堆積させることができる。このときのAl−Si合金層13の膜厚は、200nm以下であることが好ましい。   In FIG. 3, 1 is a stage for supporting the substrate 11, 2 is a target made of an Al—Si alloy (Si content: 0.05 to 50 wt%), 3 is a beam source (ion source), and 4 is a control plate. . The stage 1 is inclined at a predetermined angle θ with respect to the normal direction of the target 2, and the substrate 11 has a longitudinal direction of the convex portion 12 a of the wire grid structure layer 12 orthogonal to the incident direction of inorganic fine particles from the target 2 It is arranged in the direction to be. The angle θ is, for example, 0 ° to 20 °. Ions extracted from the beam source 3 are irradiated to the target 2. The Al—Si alloy fine particles knocked out from the target 2 by the irradiation of the ion beam are incident on and adhere to the surface of the substrate 11 from an oblique direction. At this time, if the flat control plate 4 is arranged on the substrate 11 at a constant interval (for example, 50 mm), the direction of the incident particles on the surface of the substrate 11 is controlled, and the particles are deposited only on the side wall portion of the uneven portion 14. Can do. The film thickness of the Al—Si alloy layer 13 at this time is preferably 200 nm or less.

またAl−Si合金層13は、Al−Si合金微粒子の配列方向と、Al−Si合金微粒子の配列方向と直交する方向とで光学異方性を有する。なお、Al−Si合金層13が上記のような長楕円形状の集合体とならず一様な膜の状態になっていたとしても、斜め方向からのイオンビームスパッタ等の方法で成膜した場合には層としての光学異方性を強めることができるので、本発明のAl−Si合金層13としては有効である。   The Al—Si alloy layer 13 has optical anisotropy in the direction in which the Al—Si alloy fine particles are arranged and in the direction orthogonal to the direction in which the Al—Si alloy fine particles are arranged. Even when the Al—Si alloy layer 13 does not become an oblong aggregate as described above and is in a uniform film state, it is formed by a method such as ion beam sputtering from an oblique direction. Since the optical anisotropy of the layer can be strengthened, it is effective as the Al—Si alloy layer 13 of the present invention.

次に、本発明に係る液晶ディスプレイについて以下に説明する。
図4は、本発明に係る液晶ディスプレイの構成を示す概略断面図である。
図4に示すように、液晶ディスプレイ100は、構造は従来公知のものであり、偏光フィルムとして2つの本発明のワイヤグリッド偏光フィルム10を用いるものである。すなわち、第1のワイヤグリッド偏光フィルム10と、液晶セル40と、第2のワイヤグリッド偏光フィルム10と、バックライトユニット50と、をこの順番で配置したものである。
Next, the liquid crystal display according to the present invention will be described below.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal display according to the present invention.
As shown in FIG. 4, the liquid crystal display 100 has a conventionally known structure and uses two wire grid polarizing films 10 of the present invention as polarizing films. That is, the 1st wire grid polarizing film 10, the liquid crystal cell 40, the 2nd wire grid polarizing film 10, and the backlight unit 50 are arrange | positioned in this order.

ここで、液晶セル40は、液晶シャッターとして機能するものであれば特に限定されず、使用可能なものを適宜用いる。例えば、対向配置された少なくとも一方の内面に透明電極を有する一対の基板と該基板間に挟持された液晶層とからなるものが挙げられる。液晶層としては例えばツイストネマチック液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶あるいは強誘電性液晶を用いてもよい。また、液晶の駆動方式については特に限定しない。   Here, the liquid crystal cell 40 is not particularly limited as long as it functions as a liquid crystal shutter, and a usable one is appropriately used. For example, a substrate comprising a pair of substrates having a transparent electrode on at least one inner surface arranged opposite to each other and a liquid crystal layer sandwiched between the substrates can be mentioned. As the liquid crystal layer, for example, a twisted nematic liquid crystal or a super twisted nematic liquid crystal can be used, but a non-twisted liquid crystal, a guest-host liquid crystal in which a dichroic dye is dispersed in the liquid crystal, or a ferroelectric liquid crystal may be used. . Further, the driving method of the liquid crystal is not particularly limited.

バックライトユニット50は、液晶ディスプレイの光源として従来公知のものでよく、Light Emitting Diode(LED)やCold Cathode Fluorescent Lamps(CCFL)の光源51と拡散板52を組み合わせたもの、あるいは導光板を用いたサイドライトやELランプなどの面光源となる照明装置であればよい。   The backlight unit 50 may be a conventionally known light source for a liquid crystal display, and is a combination of a light emitting diode (LED) or cold cathode fluorescent lamps (CCFL) 51 and a diffusion plate 52, or a light guide plate. Any lighting device may be used as a surface light source such as a sidelight or an EL lamp.

液晶ディスプレイ100では、ワイヤグリッド特性に優れるワイヤグリッド偏光フィルム10を用いているので、画像表示性能に優れる。   Since the liquid crystal display 100 uses the wire grid polarizing film 10 having excellent wire grid characteristics, the image display performance is excellent.

以下、本発明のワイヤグリッド偏光素子の製造方法を実施した例を示す。
(試験例1)
以下の条件で、図2に示す手順に従い、図1に示す構成のワイヤグリッド偏光フィルム10(実施例サンプル1)を作製した。なお、前記ステップS15におけるAl−Si合金膜13は、図3に示すイオンビームスパッタ装置においてAl−0.05wt%Si合金ターゲットを用いて斜めスパッタを行なうことにより形成した。
・基板11:ガラス基板(可視光域に対して透明)
・ワイヤグリッド構造層12の材料:東洋合成製PAK−01(紫外線硬化性アクリル樹脂)
・ワイヤグリッド構造層12の凹凸形状
凸部12aピッチ; 0.2 μm
ライン幅/ピッチ; 1
凹部12b深さ; 0.2 μm
凸部12a長さ; 0.1 μm
上部ライン幅/底部ライン幅;1
・Al−Si合金膜13
組成;Al−0.05wt%Si
膜厚; 150nm
このときのAl−Si合金膜13を構成する微粒子の平均粒径は50nmであった。
Hereinafter, the example which implemented the manufacturing method of the wire grid polarizing element of the present invention is shown.
(Test Example 1)
A wire grid polarizing film 10 (Example Sample 1) having the configuration shown in FIG. 1 was produced according to the procedure shown in FIG. 2 under the following conditions. The Al—Si alloy film 13 in Step S15 was formed by performing oblique sputtering using an Al—0.05 wt% Si alloy target in the ion beam sputtering apparatus shown in FIG.
-Substrate 11: Glass substrate (transparent to visible light range)
-Material of the wire grid structure layer 12: Toyo Gosei PAK-01 (UV curable acrylic resin)
-Concave and convex shape of wire grid structure layer 12 Convex part 12a pitch; 0.2 μm
Line width / pitch; 1
Recess 12b depth; 0.2 μm
Convex part 12a length; 0.1 μm
Top line width / bottom line width; 1
・ Al-Si alloy film 13
Composition: Al-0.05wt% Si
Film thickness: 150nm
At this time, the average particle diameter of the fine particles constituting the Al—Si alloy film 13 was 50 nm.

また、Al−Si合金膜13に代えてAl膜とし、それ以外は本試験例の条件としてワイヤグリッド偏光フィルムの比較例サンプル1を作製した。このときのAl膜を構成する微粒子の粒径は100〜150nmであった。   Moreover, it replaced with the Al-Si alloy film 13, and made it Al film | membrane, and produced the comparative example sample 1 of the wire grid polarizing film as conditions of this test example other than that. The particle size of the fine particles constituting the Al film at this time was 100 to 150 nm.

得られたサンプルについて、可視光波長領域におけるP偏光透過率Tp、S偏光透過率Tsを測定し、下記の式(1)に従って偏光度を求めた。実施例サンプル1の結果を図5に、比較例サンプル1の結果を図6に示す。
偏光度=(((Tp−Ts)/(Tp+Ts))^0.5)×100 ・・・ (1)
With respect to the obtained sample, the P-polarized light transmittance Tp and the S-polarized light transmittance Ts in the visible light wavelength region were measured, and the degree of polarization was determined according to the following equation (1). The result of Example Sample 1 is shown in FIG. 5, and the result of Comparative Example Sample 1 is shown in FIG.
Polarization degree = (((Tp−Ts) / (Tp + Ts)) ^ 0.5) × 100 (1)

実施例サンプル1のほうが、比較例サンプル1よりも可視光波長領域において偏光度が向上していた。これは、Al層を構成する微粒子の粒径が大きく、グリッド構造層12の凸部12aをはみ出して該凸部12aに付着して偏光特性を劣化させているのに対して、Al−Si合金層13を構成する微粒子は微細化されて凸部12aの頂部に適切に付着して理想的なワイヤグリッド構造を呈することにより、偏光特性に優れるためと考えられる。   In Example Sample 1, the degree of polarization was improved in the visible light wavelength region than in Comparative Example Sample 1. This is because the particle size of the fine particles constituting the Al layer is large, and the protruding portion 12a of the grid structure layer 12 protrudes and adheres to the protruding portion 12a to deteriorate the polarization characteristics. The fine particles constituting the layer 13 are considered to be excellent in polarization characteristics by being miniaturized and appropriately attached to the top of the convex portion 12a to exhibit an ideal wire grid structure.

本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の構成を示す断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the wire grid polarizing element which concerns on this invention. 本発明に係るワイヤグリッド偏光素子の製造手順を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacture procedure of the wire grid polarizing element which concerns on this invention. 斜めスパッタ成膜の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of oblique sputtering film-forming. 本発明に係る液晶ディスプレイの構成を示す断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the liquid crystal display which concerns on this invention. 実施例サンプル1の偏光度を示す図である。It is a figure which shows the polarization degree of Example sample 1. FIG. 比較例サンプル1の偏光度を示す図である。It is a figure which shows the polarization degree of the comparative example sample 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・ステージ、2・・・ターゲット、3・・・ビームソース、4・・・制御板、10・・・ワイヤグリッド偏光フィルム、11・・・基板、11a・・・高分子プラスチックフィルム、12・・・グリッド構造層、12j・・・塗膜、12a・・・凸部、12b・・・凹部、13・・・Al−Si合金膜、40・・・液晶セル、50・・・バックライトユニット、51・・・光源、52・・・拡散板、100・・・液晶ディスプレイ、m・・・モールド   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stage, 2 ... Target, 3 ... Beam source, 4 ... Control board, 10 ... Wire grid polarizing film, 11 ... Substrate, 11a ... Polymer plastic film, DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Grid structure layer, 12j ... Coating film, 12a ... Convex part, 12b ... Concave part, 13 ... Al-Si alloy film, 40 ... Liquid crystal cell, 50 ... Back Light unit 51 ... Light source 52 ... Diffusion plate 100 ... Liquid crystal display m ... Mold

Claims (4)

一次元格子状の凹凸構造を有する透明基板の凹凸構造表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、該凹凸構造の凸部にAl−Si合金層を形成するワイヤグリッド偏光素子の製造方法であって、
前記Al−Si合金層のSi含有率は、0.05〜1.5wt%であることを特徴とするワイヤグリッド偏光素子の製造方法。
A wire grid polarizing element in which particles are incident on a concavo-convex structure surface of a transparent substrate having a one-dimensional lattice-like concavo-convex structure by a dry process from an oblique direction to form an Al-Si alloy layer on a convex portion of the concavo-convex structure. A manufacturing method comprising:
Si wire content rate of said Al-Si alloy layer is 0.05-1.5 wt%, The manufacturing method of the wire grid polarizing element characterized by the above-mentioned.
前記ドライプロセスは、Si含有率が0.05〜1.5wt%のAl−Si合金ターゲットを用いた斜めスパッタであることを特徴とする請求項1に記載のワイヤグリッド偏光素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a wire grid polarizing element according to claim 1, wherein the dry process is oblique sputtering using an Al—Si alloy target having a Si content of 0.05 to 1.5 wt%. 一次元格子状の凹凸構造を有する透明基板の凹凸構造表面に対してドライプロセスにより斜め方向から粒子を入射させて、該凹凸構造の凸部にSi含有率0.05〜1.5wt%のAl−Si合金層を形成してなることを特徴とするワイヤグリッド偏光素子。   Particles are incident on the concavo-convex structure surface of the transparent substrate having a one-dimensional lattice-like concavo-convex structure from an oblique direction by a dry process, and Al having a Si content of 0.05 to 1.5 wt% is formed on the convex portions of the concavo-convex structure. A wire grid polarizing element characterized by forming a Si alloy layer. 請求項3に記載のワイヤグリッド偏光素子と、液晶セルと、バックライトユニットと、を備えることを特徴とする液晶ディスプレイ。   A liquid crystal display comprising the wire grid polarizing element according to claim 3, a liquid crystal cell, and a backlight unit.
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