JP2009210672A - Wire grid type polarizing element, and method of manufacturing the same - Google Patents

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大輔 木下
Isao Morimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid type polarizing element enhancing tightness of a metal wire to a film base material, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The wire grid type polarizing element includes: a base material 1 having grating-like protrusions 1a juxtaposed with a prescribed space; and the metal wires 2 to cover each of the grating-like protrusions 1a of the base material 1 and at least one part of a side face thereof. Each metal wire 2 is constituted of a spattering film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワイヤグリッド型偏光素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a wire grid type polarizing element and a manufacturing method thereof.

近年のフォトリソグラフィー技術の発達により、光の波長レベルのピッチを有する微細構造パターンを形成することができるようになってきた。この様に非常に小さいピッチのパターンを有する部材や製品は、半導体分野だけでなく、光学分野において利用範囲が広く有用である。   With the recent development of photolithography technology, it has become possible to form a fine structure pattern having a pitch at the wavelength level of light. Such a member or product having a pattern with a very small pitch is useful in a wide range of applications not only in the semiconductor field but also in the optical field.

例えば、金属などで構成された導電体線が特定のピッチで格子状に配列してなるワイヤグリッドは、そのピッチが入射光(例えば、可視光の波長400nmから800nm)に比べてかなり小さいピッチ(例えば、2分の1以下)であれば、導電体線に対して平行に振動する電場ベクトル成分の光をほとんど反射し、導電体線に対して垂直な電場ベクトル成分の光をほとんど透過させるため、単一偏光を作り出す偏光板として使用できる。ワイヤグリッド型偏光素子は、透過しない光を反射し再利用することができるので、光の有効利用の観点からも望ましいものである。   For example, a wire grid in which conductor wires made of metal or the like are arranged in a lattice pattern at a specific pitch has a pitch that is considerably smaller than incident light (for example, visible light wavelength 400 nm to 800 nm). For example, if it is less than half, most of the electric field vector component light that oscillates in parallel to the conductor line is reflected, and almost no electric field vector component light perpendicular to the electric conductor line is transmitted. It can be used as a polarizing plate that produces a single polarized light. The wire grid type polarizing element is desirable from the viewpoint of effective use of light because it can reflect and reuse light that does not pass through.

このようなワイヤグリッド型偏光素子としては、例えば、特許文献1に開示されているものがある。このワイヤグリッド偏光素子は、入射光の波長より小さいグリッド周期で間隔が置かれた金属ワイヤを備えている。
特開2002−328234号公報
An example of such a wire grid type polarizing element is disclosed in Patent Document 1. The wire grid polarizer includes metal wires spaced at a grid period smaller than the wavelength of incident light.
JP 2002-328234 A

ワイヤグリッド型偏光素子においては、非常に狭いピッチで金属ワイヤが設けられており、この金属ワイヤが偏光作用を発揮するので、金属ワイヤが所定のピッチを保った状態で基材上に配設されていなければならない。このため、基材に対する金属ワイヤの密着性が高いことが望ましい。特に、フィルム上に金属ワイヤを形成する場合、金属ワイヤの密着性が悪いという問題がある。   In the wire grid type polarizing element, metal wires are provided at a very narrow pitch, and this metal wire exerts a polarizing action. Therefore, the metal wires are arranged on the substrate in a state where a predetermined pitch is maintained. Must be. For this reason, it is desirable that the adhesion of the metal wire to the substrate is high. In particular, when forming a metal wire on a film, there is a problem that the adhesion of the metal wire is poor.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、フィルム基材に対する金属ワイヤの密着性が高いワイヤグリッド型偏光素子及びその製造方法を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the wire grid type polarizing element with the high adhesiveness of the metal wire with respect to a film base material, and its manufacturing method.

本発明のワイヤグリッド型偏光素子は、所定の間隔をおいて並設した格子状凸部を有する基材と、前記基材の格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を覆うように設けられた金属ワイヤと、を具備し、前記金属ワイヤは、スパッタリング膜で構成されていることを特徴する。   The wire grid type polarizing element of the present invention is provided so as to cover a base material having lattice-like convex portions arranged in parallel at a predetermined interval, and at least a part of the lattice-like convex portions and side surfaces of the base material. A metal wire, and the metal wire is formed of a sputtering film.

本発明のワイヤグリッド型偏光素子においては、前記金属ワイヤの金属がアルミニウム、アルミニウム合金、銀及び銀合金からなる群より選ばれたものであることが好ましい。   In the wire grid type polarizing element of the present invention, the metal of the metal wire is preferably selected from the group consisting of aluminum, aluminum alloy, silver and silver alloy.

本発明のワイヤグリッド型偏光素子の製造方法は、所定の間隔をおいて並設した格子状凸部を有する基材を準備する工程と、前記基材の格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を覆うようにスパッタリングにより金属ワイヤを形成する工程と、を具備することを特徴とする。   The method of manufacturing a wire grid type polarizing element of the present invention includes a step of preparing a base material having lattice-like convex portions arranged in parallel at a predetermined interval, and at least one of the lattice-like convex portions and the side surfaces of the base material. And a step of forming a metal wire by sputtering so as to cover the portion.

本発明のワイヤグリッド型偏光素子の製造方法においては、前記金属ワイヤの横断面において鉛直方向に対して90°以下の角度を持って上方から成膜して前記金属ワイヤを形成することが好ましい。   In the manufacturing method of the wire grid type polarizing element of the present invention, it is preferable to form the metal wire by forming a film from above at an angle of 90 ° or less with respect to the vertical direction in the cross section of the metal wire.

本発明のワイヤグリッド型偏光素子は、所定の間隔をおいて並設した格子状凸部を有する基材と、前記基材の格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を覆うように設けられた金属ワイヤと、を具備し、前記金属ワイヤは、プラズマガス成分を含むスパッタリング膜で構成されているので、フィルム基材に対する金属ワイヤの密着性を高くすることができる。   The wire grid type polarizing element of the present invention is provided so as to cover a base material having lattice-like convex portions arranged in parallel at a predetermined interval, and at least a part of the lattice-like convex portions and side surfaces of the base material. Since the metal wire is formed of a sputtering film containing a plasma gas component, the adhesion of the metal wire to the film substrate can be increased.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド型偏光素子の一部を示す概略図である。図1に示すワイヤグリッド型偏光素子は、所定の間隔で格子状凸部1aが並設されてなる基材1と、基材1の格子状凸部1a上に設けられた金属ワイヤ2と、から主に構成されている。なお、格子状凸部1a上に設けられる金属ワイヤ2は、格子状凸部1aの側面の少なくとも一部を覆うように設けられていても良い。なお、ワイヤグリッド型偏光素子の形態は、フィルム状体でも良く、板状体でも良い。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing a part of a wire grid type polarizing element according to an embodiment of the present invention. The wire grid type polarizing element shown in FIG. 1 includes a base material 1 in which grid-like convex portions 1a are arranged in parallel at predetermined intervals, a metal wire 2 provided on the grid-like convex portions 1a of the base material 1, It consists mainly of. In addition, the metal wire 2 provided on the grid | lattice-like convex part 1a may be provided so that at least one part of the side surface of the grid | lattice-like convex part 1a may be covered. The form of the wire grid type polarizing element may be a film-like body or a plate-like body.

基材1を構成する材料としては、可視光領域で実質的に透明な樹脂であればよい。例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィン樹脂(COP)、架橋ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂などの非晶性熱可塑性樹脂や、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂などの結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系などの紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。また、基材として樹脂基材1である紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂と、ガラスなどの無機基板、上記熱可塑性樹脂、トリアセテート樹脂とを組み合せた構成とすることもできる。   The material constituting the substrate 1 may be a resin that is substantially transparent in the visible light region. For example, polymethyl methacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin (COP), cross-linked polyethylene resin, polyvinyl chloride resin, polyarylate resin, polyphenylene ether resin, modified polyphenylene ether resin, polyetherimide resin, polyether Amorphous thermoplastic resins such as sulfone resin, polysulfone resin, polyether ketone resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic polyester resin, polyacetal Examples include crystalline thermoplastic resins such as resins and polyamide resins, and ultraviolet (UV) curable resins and thermosetting resins such as acrylic, epoxy, and urethane types. That. Moreover, it can also be set as the structure which combined the ultraviolet curable resin and thermosetting resin which are the resin base materials 1 as a base material, inorganic board | substrates, such as glass, the said thermoplastic resin, and a triacetate resin.

基材1の格子状凸部1aのピッチは、可視光領域の広帯域にわたる偏光特性を考慮すると、120nm以下であり、好ましくは80nm〜120nmである。ピッチが小さくなるほど偏光特性が良くなるが、可視光に対しては80nm〜120nmのピッチで十分な偏光特性が得られる。また、400nm近傍の短波長光の偏光特性を重視しない場合は、ピッチを150nm程度まで大きくすることもできる。   The pitch of the grid-like convex portions 1a of the substrate 1 is 120 nm or less, preferably 80 nm to 120 nm, considering polarization characteristics over a wide band in the visible light region. The smaller the pitch is, the better the polarization characteristics are. However, for visible light, sufficient polarization characteristics can be obtained at a pitch of 80 nm to 120 nm. If the polarization characteristics of short wavelength light in the vicinity of 400 nm are not important, the pitch can be increased to about 150 nm.

格子状凸部1aや、複数の格子状凸部によって形成される微細凹凸格子の凹部の断面形状に制限はない。例えば、これらの断面形状は、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状であってもよい。ここで、正弦波状とは凹部と凸部の繰り返しからなる曲線部をもつことを意味する。なお、曲線部は湾曲した曲線であればよく、例えば、凸部にくびれがある形状も正弦波状に含める。   There is no limitation on the cross-sectional shape of the concave portions of the fine concavo-convex lattice formed by the lattice-like convex portions 1a and the plurality of lattice-like convex portions. For example, these cross-sectional shapes may be a sine wave shape such as a trapezoidal shape, a rectangular shape, a square shape, a prism shape, or a semicircular shape. Here, the sinusoidal shape means that it has a curved portion formed by repetition of a concave portion and a convex portion. In addition, the curved part should just be a curved curve, for example, the shape which has a constriction in a convex part is also included in a sine wave form.

本発明の格子状凸部を有する基材を得る方法に特に限定はないが、本出願人の特開2006−224659号公報に記載の方法を用いることが好ましい。   Although there is no particular limitation on the method for obtaining the substrate having the lattice-shaped convex portions of the present invention, it is preferable to use the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-224659 by the present applicant.

具体的には、本発明において、格子状凸部を有する基材を得る方法Iとして、表面に100nm〜100μmピッチの凹凸格子を有する被延伸部材を、前記凹凸格子の長手方向(格子状凸部の格子と平行な方向)と略直交する方向の前記被延伸部材の幅を自由にした状態で前記長手方向と略平行な方向に自由端一軸延伸加工することにより作製することが好ましい。この結果、前記被延伸部材の凹凸格子の凸部のピッチが縮小され、微細凹凸格子を有する基材(延伸済み部材)が得られる。凹凸格子のピッチは、100nm〜100μmの範囲に設定するが、要求する微細凹凸格子のピッチや延伸倍率に応じて適宜変更することができる。   Specifically, in the present invention, as a method I for obtaining a substrate having a lattice-shaped convex portion, a stretched member having a concave-convex lattice with a pitch of 100 nm to 100 μm on the surface is used as a longitudinal direction of the concave-convex lattice (lattice-shaped convex portion). It is preferable to fabricate the stretched member by free end uniaxial stretching in a direction substantially parallel to the longitudinal direction in a state in which the width of the stretched member in a direction substantially orthogonal to the lattice is free. As a result, the pitch of the convex portions of the concavo-convex grid of the stretched member is reduced, and a substrate (stretched member) having a fine concavo-convex grid is obtained. The pitch of the concavo-convex grid is set in the range of 100 nm to 100 μm, but can be appropriately changed according to the required pitch of the fine concavo-convex grid and the draw ratio.

ここで、被延伸部材とは、本発明に用いる基材として非晶性熱可塑性樹脂や結晶性熱可塑性樹脂で構成された板状体、フィルム状体、シート状体などの透明な基材を挙げることができる。この被延伸部材の厚さや大きさなどについては、一軸延伸処理が可能な範囲であれば特に制限はない。   Here, the stretched member refers to a transparent substrate such as a plate-like body, a film-like body, or a sheet-like body composed of an amorphous thermoplastic resin or a crystalline thermoplastic resin as a base material used in the present invention. Can be mentioned. The thickness and size of the stretched member are not particularly limited as long as the uniaxial stretching process is possible.

また、表面に100nmから100μmピッチの凹凸格子を有する被延伸部材を得るには、レーザ光を用いた干渉露光法や切削法などで形成した、100nmから100μmピッチの凹凸格子を有する型を用いて、被延伸部材にその凹凸格子形状を熱プレスなどの方法で転写すれば良い。なお、干渉露光法とは、特定の波長のレーザ光を角度θ’の2つの方向から照射して形成される干渉縞を利用した露光法であり、角度θ’を変化させることで、使用するレーザの波長の範囲内で色々なピッチを有する凹凸格子の構造を得ることができる。干渉露光に使用できるレーザとしては、TEM00モードのレーザに限定され、TEM00モードのレーザ発振できる紫外光レーザとしては、アルゴンレーザ(波長364nm,351nm,333nm)や、YAGレーザの4倍波(波長266nm)などが挙げられる。 In addition, in order to obtain a stretched member having a concavo-convex lattice with a pitch of 100 nm to 100 μm on the surface, a mold having a concavo-convex lattice with a pitch of 100 nm to 100 μm formed by an interference exposure method using laser light or a cutting method is used. The concavo-convex lattice shape may be transferred to the stretched member by a method such as hot pressing. The interference exposure method is an exposure method using interference fringes formed by irradiating laser light of a specific wavelength from two directions of angle θ ′, and is used by changing the angle θ ′. It is possible to obtain an uneven grating structure having various pitches within the laser wavelength range. As the laser that can be used for the interference exposure, limited to laser TEM 00 mode, as the ultraviolet light laser capable lasing of TEM 00 mode, an argon laser (wavelength 364 nm, 351 nm, 333 nm) and, of YAG laser fourth harmonic ( Wavelength 266 nm).

本発明において、一軸延伸処理は、先ず前記被延伸部材の幅方向(凹凸格子の長手方向と直交する方向)は自由にした状態で、前記被延伸部材の凹凸格子の長手方向を一軸延伸処理装置に固定する。続いて、被延伸部材が軟化する適当な温度まで加熱し、その状態で適当な時間保持した後、前記長手方向と略平行な一方向に適当な延伸速度で、目標とする微細凹凸格子のピッチに対応する延伸倍率まで延伸処理する。最後に、延伸状態を保持した状態で材料が硬化する温度まで被延伸部材を冷却することにより格子状凸部を有する基材を得る方法である。この一軸延伸処理を行う装置としては、通常の一軸延伸処理を行う装置を用いることができる。また、加熱条件や冷却条件については被延伸部材を構成する材料に応じて適宜決定する。   In the present invention, in the uniaxial stretching treatment, first, the width direction of the stretched member (direction perpendicular to the longitudinal direction of the concavo-convex grid) is set free, and the longitudinal direction of the concavo-convex grid of the stretched member is uniaxially stretched. Secure to. Subsequently, after heating to an appropriate temperature at which the stretched member softens and holding it for an appropriate period of time, the pitch of the target fine concavo-convex lattice is set at an appropriate drawing speed in one direction substantially parallel to the longitudinal direction. Stretching is performed up to a stretching ratio corresponding to. Finally, it is a method of obtaining a base material having a lattice-shaped convex part by cooling the member to be stretched to a temperature at which the material is cured while maintaining the stretched state. As an apparatus for performing this uniaxial stretching process, an apparatus for performing a normal uniaxial stretching process can be used. Further, the heating condition and the cooling condition are appropriately determined according to the material constituting the stretched member.

また、本発明において、格子状凸部を有する基材を得る方法IIは、表面に微細凹凸格子を有する型を用いて、本発明で用いる前記基材の表面に微細凹凸格子を転写し、成型する方法である。ここで表面に微細凹凸格子を有する型は、前記方法Iにより得た、格子状凸部を有する基材を、順に導電化処理、メッキ処理、樹脂基材の除去処理を施すことで作製することができる。   Further, in the present invention, the method II for obtaining a substrate having a lattice-like convex portion is a method of transferring a fine concavo-convex lattice onto the surface of the substrate used in the present invention using a mold having a fine concavo-convex lattice on the surface, and molding It is a method to do. Here, a mold having a fine concavo-convex lattice on the surface is prepared by sequentially performing a conductive treatment, a plating treatment, and a resin base material removal treatment on a base material having a lattice-like convex portion obtained by Method I. Can do.

この方法によれば、既に格子状凸部を有する型を用いるので、複雑な延伸工程を経ることなく、本発明で用いる格子状凸部を有する基材を量産することが可能となる。更に、方法I、方法IIを適当に組み合わせ、繰り返し用いることで、比較的大きなピッチを持つ凹凸格子から、より微細な凹凸格子を作製することも可能となる。   According to this method, since the mold having the lattice-shaped convex portions is used, it is possible to mass-produce the substrate having the lattice-shaped convex portions used in the present invention without going through a complicated stretching process. Furthermore, by appropriately combining and repeatedly using Method I and Method II, it becomes possible to produce a finer concavo-convex grid from a concavo-convex grid having a relatively large pitch.

金属ワイヤ2を構成する金属は、可視光領域で光の反射率が高く、基材1を構成する材料との間の密着性の高いものであることが好ましい。例えば、アルミニウム、銀又はそれらの合金で構成されていることが好ましい。コストの観点から、アルミニウム又はその合金で構成されていることがさらに好ましい。   The metal constituting the metal wire 2 preferably has a high light reflectivity in the visible light region and has high adhesion with the material constituting the substrate 1. For example, it is preferably made of aluminum, silver or an alloy thereof. From the viewpoint of cost, it is more preferable that it is made of aluminum or an alloy thereof.

金属ワイヤ2はプラズマガス成分を含むスパッタリング膜で構成されている。すなわち、本発明のワイヤグリッド型偏光素子の製造方法においては、上述したような方法で所定の間隔をおいて並設した格子状凸部1aを有する基材1を準備し、この基材1の格子状凸部1a及びその側面の少なくとも一部を覆うようにスパッタリングにより金属ワイヤ2を形成する。   The metal wire 2 is composed of a sputtering film containing a plasma gas component. That is, in the manufacturing method of the wire grid type polarizing element of the present invention, a base material 1 having lattice-like convex portions 1a arranged in parallel at a predetermined interval by the above-described method is prepared. A metal wire 2 is formed by sputtering so as to cover at least a part of the lattice-shaped convex portion 1a and its side surface.

このように、スパッタリングで形成された金属ワイヤ2は、基材1に対する密着性が向上している。特に、蒸着によりフィルム基材上に形成された金属ワイヤに比べて密着性が向上する。   Thus, the metal wire 2 formed by sputtering has improved adhesion to the substrate 1. In particular, adhesion is improved as compared with a metal wire formed on a film substrate by vapor deposition.

このように本発明の金属ワイヤ2が基材1に対して密着性が向上する理由については以下のように推察している。スパッタリングは、プラズマガス成分(例えば、アルゴン)をイオン化して所望のターゲット粒子をはじき出し基板上に成膜をするため、蒸着膜に比べて運動エネルギーが数十倍以上と非常に高く、その為、基材1に対する密着性は高くなると推察している。加えて、プラズマ中の電子により基板がボンバードされ表面がクリーニングされることも一因と推察している。   The reason why the adhesion of the metal wire 2 of the present invention to the base material 1 is thus presumed as follows. Sputtering ionizes a plasma gas component (for example, argon) and ejects desired target particles to form a film on a substrate. Therefore, the kinetic energy is very high as several tens of times compared to a vapor deposition film. It is presumed that the adhesion to the substrate 1 will be high. In addition, it is speculated that the substrate is bombarded by electrons in the plasma and the surface is cleaned.

以上のように、本発明のスパッタリング膜で構成された金属ワイヤを具備するワイヤグリッド型偏光素子は基材1に対する密着性が従来の蒸着膜で構成された金属ワイヤに比較して高いことに特徴があり、その他にも、蒸着膜では成膜可能な材料が限られており、合金の蒸着に至っては成膜を行うと組成比が蒸着前後で安定化しないという問題があるが、スパッタリングではこのような問題が生じない点にも特徴がある。さらに、スパッタリング法によれば、成膜レートを一定に保つことができるので、膜厚管理の観点からも優れている。   As described above, the wire grid type polarizing element having the metal wire composed of the sputtering film of the present invention is characterized in that the adhesion to the substrate 1 is higher than that of the conventional metal wire composed of the vapor deposition film. In addition, there are limited materials that can be formed by vapor deposition films, and there is a problem that the composition ratio is not stabilized before and after vapor deposition when an alloy is vapor deposited. Another characteristic is that such problems do not occur. Furthermore, according to the sputtering method, the film formation rate can be kept constant, which is excellent from the viewpoint of film thickness management.

図2は、螢光X線により求められた膜中のAr量を示す図であり、図2(a),(b)はスパッタリング膜中のAr量を示し、図2(c)は、蒸着膜中のAr量を示す。図2(a),(b)から分かるように、スパッタリング膜には、Arが含まれていることが分かる。特に、スパッタリング圧力が低い方(図2(a))が多くのArが検出されている。これは、圧力が低いために分子衝突が少なくなり、運動エネルギーが増加してArが膜中に取り込まれ易くなったためであると考えられる。一方、図2(c)に示すように、蒸着膜にはArが検出されない。   FIG. 2 is a diagram showing the amount of Ar in the film obtained by fluorescent X-ray. FIGS. 2A and 2B show the amount of Ar in the sputtering film, and FIG. The amount of Ar in the film is shown. As can be seen from FIGS. 2A and 2B, it can be seen that the sputtering film contains Ar. In particular, a larger amount of Ar is detected in the lower sputtering pressure (FIG. 2A). This is thought to be because molecular collisions decreased due to low pressure, kinetic energy increased, and Ar was easily incorporated into the film. On the other hand, Ar is not detected in the deposited film as shown in FIG.

スパッタリングにおいては、基板に衝突するスパッタリング粒子の数よりも放電ガスの原子の数の方がはるかに多く、さらにはスパッタリング粒子のエネルギーも大きいことから、成膜時にガスを取り込み易い。このことは、本発明の偏光素子を構成する金属ワイヤの組成を分析すると、放電ガスの原子であるプラズマガス成分(例えば、アルゴン)が含まれることからも実証できる。   In sputtering, the number of atoms of the discharge gas is much larger than the number of sputtered particles that collide with the substrate, and the energy of the sputtered particles is also large, so that gas can be easily taken in during film formation. This can be verified from the fact that the composition of the metal wire constituting the polarizing element of the present invention contains a plasma gas component (for example, argon) which is an atom of the discharge gas.

本発明の金属ワイヤ中に含まれるプラズマガス成分の値は、蛍光X線法で測定した場合、0.01原子%〜30原子%であり、好ましくは0.02原子%〜10原子%である。このように、スパッタリング膜で構成された金属ワイヤであって、プラズマガス成分を上記の量を含有する場合、基材1と金属ワイヤの密着性が高いと言える。   The value of the plasma gas component contained in the metal wire of the present invention is 0.01 atomic% to 30 atomic%, preferably 0.02 atomic% to 10 atomic%, when measured by the fluorescent X-ray method. . Thus, when it is a metal wire comprised by the sputtering film | membrane and contains said amount of a plasma gas component, it can be said that the adhesiveness of the base material 1 and a metal wire is high.

一方、プラズマガス成分以外のガス、例えば真空雰囲気中の酸素や窒素、あるいは吸水した樹脂基板中から出てくる水が多いと、スパッタリング粒子と化合して本来意図していない酸化物や窒化物などが膜形成され好ましくない。そのため、本発明では、バックプレッシャーの影響を低くするように、成膜前に充分な乾燥、排気を行って、その上で成膜時に取り込まれるガスの影響を極力少なくすることが望ましい。   On the other hand, if there is a lot of gas other than the plasma gas component, such as oxygen or nitrogen in a vacuum atmosphere, or water that comes out of the absorbed resin substrate, oxides and nitrides that are not originally intended to combine with the sputtered particles Is not preferable because a film is formed. Therefore, in the present invention, it is desirable to sufficiently dry and exhaust before film formation so as to reduce the influence of gas taken in during film formation as much as possible so as to reduce the influence of back pressure.

また、スパッタリングは蒸着に比べると成膜時の真空度が低いため、蒸着と比べて飛来する粒子の基材への平均自由行程が短くなる。飛来するターゲット粒子の自由行程が短くなると、基板表面に飛来する粒子の角度分布が広くなり、その結果、基板の凹部にも多くの粒子が飛来して膜形成されてしまう。このように基板の凹部に膜が厚く形成されてしまうと、金属がワイヤ状ではなく全面に形成された状態となり、光の透過率が激減してしまい実用上好ましくない。そこで、飛来するターゲット粒子の平均自由行程を長くするために、放電のためのプラズマガス(Arガス)の流量を制御して放電できる限界まで少なくすることによって成膜時の圧力を低めることが望ましい。   In addition, since the degree of vacuum at the time of film formation is lower in sputtering than in vapor deposition, the mean free path to the base material of flying particles is shorter than in vapor deposition. When the free path of the flying target particles is shortened, the angular distribution of the flying particles on the substrate surface is widened. As a result, a large number of particles fly into the concave portions of the substrate to form a film. If the film is formed thick in the concave portion of the substrate in this manner, the metal is not formed in a wire shape but on the entire surface, and the light transmittance is drastically reduced, which is not preferable in practice. Therefore, in order to lengthen the mean free path of flying target particles, it is desirable to reduce the pressure during film formation by controlling the flow rate of plasma gas (Ar gas) for discharge and reducing it to the limit at which discharge is possible. .

上記の観点で、スパッタリングにおいて、成膜前の真空度を1.0×10-3Pa以下とし、成膜中の真空度を2.0Pa以下とすることが好ましい。特に、成膜前の真空度を1.0×10-4Pa以下とし、成膜中の真空度を0.5Pa以下とすることが好ましい。また、スパッタリングにおける電力は2.2W/cm2以上であることが好ましい。 From the above viewpoint, in sputtering, the degree of vacuum before film formation is preferably 1.0 × 10 −3 Pa or less, and the degree of vacuum during film formation is preferably 2.0 Pa or less. In particular, the degree of vacuum before film formation is preferably 1.0 × 10 −4 Pa or less, and the degree of vacuum during film formation is preferably 0.5 Pa or less. Moreover, it is preferable that the electric power in sputtering is 2.2 W / cm 2 or more.

ここで、図3に示す装置において、成膜時の真空度を変えたときの金属ワイヤの成膜について説明する。図3は、スパッタリング装置の概略構成を示す図である。図3において、真空チャンバ11内の底部に基材載置台12が設けられており、その基材載置台12上に基材13が載置されている。真空チャンバ11内の上面には、ターゲット載置台14が設けられており、そのターゲット載置台14上にスパッタリングターゲット15が搭載されている。真空チャンバ11の側面には、ガス供給管16及びガス排気管17が取り付けられており、基材載置台12には高周波電源18が接続されている。図3に示す装置においては、基材13がその法線方向(鉛直方向)に対してθだけ傾くように基材載置台12が形成されており、角度θで成膜が行われるようになっている。これにより、格子状凸部1aに対して充分な遮蔽効果を得ることができ、異方成膜を実現することができる。   Here, in the apparatus shown in FIG. 3, the metal wire film formation when the degree of vacuum during film formation is changed will be described. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the sputtering apparatus. In FIG. 3, a substrate mounting table 12 is provided at the bottom of the vacuum chamber 11, and a substrate 13 is mounted on the substrate mounting table 12. A target mounting table 14 is provided on the upper surface in the vacuum chamber 11, and a sputtering target 15 is mounted on the target mounting table 14. A gas supply pipe 16 and a gas exhaust pipe 17 are attached to the side surface of the vacuum chamber 11, and a high frequency power source 18 is connected to the substrate mounting table 12. In the apparatus shown in FIG. 3, the substrate mounting table 12 is formed so that the substrate 13 is inclined by θ with respect to the normal direction (vertical direction), and film formation is performed at an angle θ. ing. As a result, a sufficient shielding effect can be obtained for the lattice-shaped convex portions 1a, and anisotropic film formation can be realized.

図3に示すスパッタリング装置を用いて、成膜中の真空度を0.2Pa、0.6Pa、2.0Paに変えて、プラズマガスをArガスとしてアルミニウムを基材上に成膜した。なお、スパッタリングにおけるその他の条件は以下の通りである。
基材−ターゲット距離:105mm
傾斜角(θ) :60°
電力 :200W(ターゲットサイズ:3インチφ)
成膜前真空度 :4.0×10-4Pa
Using the sputtering apparatus shown in FIG. 3, the degree of vacuum during film formation was changed to 0.2 Pa, 0.6 Pa, and 2.0 Pa, and a plasma gas was used as Ar gas to form aluminum on the substrate. Other conditions in sputtering are as follows.
Base material-target distance: 105 mm
Inclination angle (θ): 60 °
Electric power: 200W (target size: 3 inches φ)
Degree of vacuum before film formation: 4.0 × 10 −4 Pa

このようにして得られたワイヤグリッド型偏光素子を図4(a)〜(c)に示す。また、これらのワイヤグリッド型偏光素子について抵抗率及び偏光度を調べた。抵抗率は、抵抗率測定器により測定し、偏光度は、分光光度計を用いて測定した。ここでは、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコル状態での透過光強度を測定し、偏光度は下記式より算出した。これらの結果を下記表1に示す。
偏光度=(Imax−Imin)/(Imax+Imin)×100 %
The wire grid type polarizing element thus obtained is shown in FIGS. Further, the resistivity and degree of polarization of these wire grid type polarizing elements were examined. The resistivity was measured with a resistivity meter, and the degree of polarization was measured using a spectrophotometer. Here, the transmitted light intensity in a parallel Nicols state and a crossed Nicols state with respect to linearly polarized light was measured, and the degree of polarization was calculated from the following equation. These results are shown in Table 1 below.
Polarization degree = (Imax−Imin) / (Imax + Imin) × 100%

また、成膜中の真空度が高いほど、スパッタリングにおいて拡散する粒子の割合が減少して、格子状凸部に対する遮蔽効果が発揮された。すなわち、図4から分かるように、成膜中の真空度が高いほど、凹部に成膜がない状態でアルミニウムが被着されていた。   Moreover, the higher the degree of vacuum during film formation, the smaller the proportion of particles that diffused during sputtering, and the shielding effect against the lattice-shaped convex portions was exhibited. That is, as can be seen from FIG. 4, the higher the degree of vacuum during film formation, the more aluminum was deposited without the film formation in the recesses.

また、ターゲットから基材までの距離については、粒子の拡散が少ない距離にすることが好ましい。具体的には、スパッタリングターゲットとの間の距離を10mm以上200mm以下であることが好ましい。また、金属ワイヤの横断面において鉛直方向に対して90°以下の角度(θ)を持って上方から成膜して金属ワイヤを形成することが好ましい。スパッタリングにおいて、このようにすることにより、基材の格子状凸部に対して充分な遮蔽効果を得ることができ、異方性成膜を行うことができる。   In addition, the distance from the target to the base material is preferably set to a distance with less particle diffusion. Specifically, the distance from the sputtering target is preferably 10 mm or more and 200 mm or less. Further, it is preferable to form a metal wire by forming a film from above at an angle (θ) of 90 ° or less with respect to the vertical direction in the cross section of the metal wire. In sputtering, by doing so, a sufficient shielding effect can be obtained with respect to the lattice-like convex portions of the substrate, and anisotropic film formation can be performed.

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
(実施例)
上述した方法により、TAC(Triacetylcellulose)基材の片面上にUV転写で微細凹凸格子を設けた型を用意し、この微細凹凸格子の格子状凸部上にDCマグネトロンスパッタ法によりアルミニウムを厚さ120nm程度成膜して金属ワイヤを形成した。このときの成膜前真空度を4.0×10-4Paとし、成膜中真空度を0.2Pa、スパッタリング電力を200Wとした。成膜後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて格子状凸部間のアルミニウムをエッチングした。このようにして実施例のワイヤグリッド偏光素子を作製した。
Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described.
(Example)
By the above-described method, a mold having a fine concavo-convex grid provided on one side of a TAC (Triacetylcellulose) base material by UV transfer is prepared, and aluminum is deposited on the grid-shaped convex part of the fine concavo-convex grid by a DC magnetron sputtering method to a thickness of 120 nm. About a film was formed to form a metal wire. The degree of vacuum before film formation at this time was 4.0 × 10 −4 Pa, the degree of vacuum during film formation was 0.2 Pa, and the sputtering power was 200 W. After the film formation, the aluminum between the lattice-shaped protrusions was etched using an aqueous sodium hydroxide solution. Thus, the wire grid polarizing element of the Example was produced.

得られた実施例のワイヤグリッド型偏光素子は、上記エッチング処理によっても金属ワイヤが基材から剥がれることがなかった。また、実施例のワイヤグリッド型偏光素子について、上述したようにして分光光度計を用いて偏光度を測定したところ、99.9%であって、高い偏光度を有していた。   In the wire grid type polarizing element of the obtained example, the metal wire was not peeled off from the substrate even by the etching process. Further, when the degree of polarization of the wire grid type polarizing element of the example was measured using a spectrophotometer as described above, it was 99.9% and had a high degree of polarization.

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態においては、所定の間隔で格子状凸部が並設されてなる基材の格子状凸部上に金属ワイヤを形成した場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、格子状凸部を設けない基材上に所定の間隔で金属ワイヤを形成した場合にも同様に適用することができる。また、上記実施の形態における寸法、材質などは例示的なものであり、適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be implemented with various modifications. For example, in the above-described embodiment, the case where the metal wire is formed on the lattice-like convex portion of the base material in which the lattice-like convex portions are arranged in parallel at a predetermined interval has been described. The present invention is not limited, and the present invention can be similarly applied to the case where metal wires are formed at predetermined intervals on a base material that does not have a grid-like convex portion. In addition, the dimensions, materials, and the like in the above embodiment are illustrative, and can be implemented with appropriate changes. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド型偏光素子を示す図である。It is a figure which shows the wire grid type polarizing element which concerns on embodiment of this invention. 螢光X線により求められた膜中のAr量を示す図であり、図2(a),(b)はスパッタリング膜中のAr量を示し、図2(c)は、蒸着膜中のAr量を示す。It is a figure which shows the amount of Ar in the film | membrane calculated | required by the fluorescent X-ray, FIG. 2 (a), (b) shows the amount of Ar in a sputtering film, FIG.2 (c) shows Ar in a vapor deposition film. Indicates the amount. スパッタリング装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a sputtering device. (a)〜(c)は、金属ワイヤの成膜状態を示す図である(A)-(c) is a figure which shows the film-forming state of a metal wire

符号の説明Explanation of symbols

1,13 基材
1a 格子状凸部
2 金属ワイヤ
11 真空チャンバ
12 基材載置台
14 ターゲット載置台
15 スパッタリングターゲット
16 ガス供給管
17 ガス排気管
18 高周波電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,13 Base material 1a Grid-shaped convex part 2 Metal wire 11 Vacuum chamber 12 Base material mounting table 14 Target mounting table 15 Sputtering target 16 Gas supply pipe 17 Gas exhaust pipe 18 High frequency power supply

Claims (4)

所定の間隔をおいて並設した格子状凸部を有する基材と、前記基材の格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を覆うように設けられた金属ワイヤと、を具備し、前記金属ワイヤは、スパッタリング膜で構成されていることを特徴するワイヤグリッド型偏光素子。   A substrate having grid-like convex portions arranged in parallel at a predetermined interval; and a metal wire provided so as to cover at least a part of the grid-like convex portions and the side surfaces of the base material, The wire grid type polarizing element, wherein the metal wire is formed of a sputtering film. 前記金属ワイヤの金属がアルミニウム、アルミニウム合金、銀及び銀合金からなる群より選ばれたものであることを特徴とする請求項1記載のワイヤグリッド型偏光素子。   2. The wire grid type polarizing element according to claim 1, wherein the metal of the metal wire is selected from the group consisting of aluminum, an aluminum alloy, silver and a silver alloy. 所定の間隔をおいて並設した格子状凸部を有する基材を準備する工程と、前記基材の格子状凸部及びその側面の少なくとも一部を覆うようにスパッタリングにより金属ワイヤを形成する工程と、を具備することを特徴とするワイヤグリッド型偏光素子の製造方法。   A step of preparing a base material having lattice-like convex portions arranged in parallel at a predetermined interval, and a step of forming a metal wire by sputtering so as to cover at least a part of the lattice-like convex portions and the side surfaces of the base material And a method of manufacturing a wire grid type polarizing element. 前記金属ワイヤの横断面において鉛直方向に対して90°以下の角度を持って上方から成膜して前記金属ワイヤを形成することを特徴とする請求項1記載のワイヤグリッド型偏光素子の製造方法。
2. The method of manufacturing a wire grid type polarizing element according to claim 1, wherein the metal wire is formed by forming a film from above at an angle of 90 [deg.] Or less with respect to a vertical direction in a cross section of the metal wire. .
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