JP2009300654A - Wire grid polarizer and display device using it - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid polarizer that has achieved excellent durability and high light use efficiency with a simple configuration, and can achieve sufficient color reproducibility and black display when incorporated into a display device such as a liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The wire grid polarizer is a composite type wire grid polarizer formed by superposing an absorption type wire grid polarizer 1 in which absorption type polarizing components are arranged on a substrate in a grid-like formation and a reflection type wire grid polarizer 2 in which reflection type polarizing components are arranged on a substrate in a grid-like formation. At least the absorption type wire grid polarizer 1 is composed of a substrate 1b having convex portions in a grid-like formation, and a layer 1a including absorption type polarizing components formed on the convex portions of the substrate 1b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ワイヤグリッド偏光子及びそれを用いた表示装置に関する。   The present invention relates to a wire grid polarizer and a display device using the same.

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(非特許文献1)。   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 not only in the semiconductor field but also in the optical field (Non-Patent Document 1).

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子として使用できる。このワイヤグリッド偏光子は、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. Can be used as a polarizer to produce a single polarization. Since this wire grid polarizer can reflect and reuse light that does not transmit, it is also desirable from the viewpoint of effective use of light.

このようなワイヤグリッド偏光子としては、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。このワイヤグリッド偏光子は、電場成分が金属線と平行な偏光成分(TM波)を反射し、金属線と垂直な偏光成分(TE波)を透過する偏光特性を有し、ビームスプリッタとして多く使用されている。   An example of such a wire grid polarizer 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. This wire grid polarizer has a polarization property that the electric field component reflects the polarization component (TM wave) parallel to the metal wire and transmits the polarization component (TE wave) perpendicular to the metal wire, and is often used as a beam splitter. Has been.

しかし、反射により偏光成分を分離するために、反射される偏光成分が好ましくない用途への使用が難しい問題があり、ワイヤグリッド偏光子を液晶表示装置のような表示装置に配設した場合に、特許文献1に開示されている構成では、金属ワイヤがバックライト側からの光だけでなく、外光側からの光も反射するので、十分な色再現性や黒表示を行なうことができないという問題があった。   However, since the polarized component is separated by reflection, there is a problem that it is difficult to use the reflected polarized component in applications where it is not preferable. When the wire grid polarizer is disposed in a display device such as a liquid crystal display device, In the configuration disclosed in Patent Document 1, the metal wire reflects not only the light from the backlight side but also the light from the outside light side, so that sufficient color reproducibility and black display cannot be performed. was there.

また、他の偏光子として、吸収型二色性偏光子が広く使用されている。吸収型二色性偏光子は、光の吸収異方性を有する化合物(ヨウ素、二色性色素)を塗布した高分子フィルムを延伸することで得られる。この吸収型の偏光子を表示装置に用いると、透過率は原理的に50%を超えないために、光の利用効率が低いという課題があった。さらに、高温高湿環境における耐久性に劣る問題もあった(非特許文献2)。   As other polarizers, absorptive dichroic polarizers are widely used. An absorptive dichroic polarizer can be obtained by stretching a polymer film coated with a compound having absorption anisotropy of light (iodine, dichroic dye). When this absorptive polarizer is used for a display device, the transmittance does not exceed 50% in principle, and there is a problem that the light use efficiency is low. Furthermore, there was also a problem inferior in durability in a high temperature and high humidity environment (Non-patent Document 2).

上記課題に対して、ワイヤグリッド偏光子と吸収型二色性偏光子を組み合わせた偏光子(特許文献2)や、反射型ワイヤグリッド偏光子と光吸収性材料を組み合わせた偏光子(特許文献3、特許文献4)が提案されている。
日本女子大学紀要 理学部 第14号(2006) FPDの光学材料 月刊ディスプレイ10月号別冊(2007) テクノタイムズ社 特開2003−502708号公報 特開2007−57873号公報 特開2005−37900号公報 特開2008−46637号公報
To solve the above problems, a polarizer combining a wire grid polarizer and an absorptive dichroic polarizer (Patent Document 2), or a polarizer combining a reflective wire grid polarizer and a light absorbing material (Patent Document 3). Patent Document 4) has been proposed.
Bulletin of Japan Women's University Faculty of Science No. 14 (2006) Optical Materials for FPD Monthly Display October issue separate volume (2007) Techno Times JP 2003-502708 A JP 2007-57873 A JP-A-2005-37900 JP 2008-46637 A

しかしながら、特許文献2に記載の構成では、偏光子の一部に吸収型二色性偏光子を用いているために、高温高湿環境における耐久性が劣りやすく、偏光度の経時変化が起きやすい問題があった。   However, in the configuration described in Patent Document 2, since an absorptive dichroic polarizer is used as a part of the polarizer, durability in a high-temperature and high-humidity environment tends to be inferior, and a change in polarization degree with time is likely to occur. There was a problem.

また、特許文献3、4に記載されているように反射型ワイヤグリッド偏光子のワイヤグリッドに光吸収性材料を積層する構成では、誘電体、低反射金属、酸化物などの多層膜を真空蒸着などにより製膜、さらに、該多層膜を数百nmのパターンでワイヤ形状に加工する必要があるため、多層膜の製膜および加工に時間がかかってしまうという問題点を有している。   Further, as described in Patent Documents 3 and 4, in the configuration in which a light absorbing material is laminated on the wire grid of the reflective wire grid polarizer, a multilayer film such as a dielectric, a low reflection metal, and an oxide is vacuum-deposited. As a result, it is necessary to process the multilayer film into a wire shape with a pattern of several hundreds of nanometers, so that it takes time to form and process the multilayer film.

さらに、多層膜を構成している金属、誘電体、酸化物のワイヤ状への微細加工におけるドライエッチングに最適なガスの種類が金属相と酸化物層、誘電体層とで互いに異なるため、エッチングが困難である問題があり、ウェットエッチングにおいても、同様に最適なエッチング液の選定が困難である問題がある。   In addition, since the types of gases that are optimal for dry etching in the microfabrication of metals, dielectrics, and oxides that make up multilayer films into wire shapes differ between the metal phase, oxide layer, and dielectric layer, etching is performed. In wet etching, there is a problem that it is difficult to select an optimal etching solution.

また、特許文献3に記載されているように、基材表裏に各々反射性材料、吸収性材料でストライプ状のグレーティング層を設ける構成においては、平板基板の表裏に光学的に平行な位置で設置されなければならないが、手順として、平板基板の片面にストライプ状のグレーティング層を設け、光学的な平行位置を保ちながら、もう片面の平面にストライプ状のグレーティング層を設ける、ことになり、光学的な平行を保ちながら基材両面にグレーティング層を設けることは、実際の製造においては困難という問題点がある。ここで、光学的な平行位置とは、偏光子を透過する偏光軸が互いに平行になる位置をいう。   In addition, as described in Patent Document 3, in a configuration in which a striped grating layer is formed on the front and back surfaces of the base material with a reflective material and an absorptive material, respectively, it is installed at a position optically parallel on the front and back surfaces of the flat substrate However, as a procedure, a striped grating layer is provided on one side of the flat substrate, and a striped grating layer is provided on the other side plane while maintaining the optical parallel position. However, it is difficult to provide a grating layer on both surfaces of the base material while maintaining parallelism. Here, the optical parallel position means a position where the polarization axes transmitting through the polarizer are parallel to each other.

さらに本発明者の検討により、特許文献3に記載の構成では、吸収性材料側からの入射において、TM波の反射率を抑制できるが、TE波の反射率も高く、結果として観察される自然光としての反射率を完全に抑制できないことがわかっている。   Further, by the inventors' investigation, the configuration described in Patent Document 3 can suppress the reflectance of the TM wave at the incidence from the absorbent material side, but the reflectance of the TE wave is also high, and natural light observed as a result is observed. It is known that the reflectivity cannot be completely suppressed.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって、耐久性に優れ、光利用効率が高く、液晶表示装置のような表示装置に配設した場合に、十分な色再現性や黒表示を実現することができるワイヤグリッド偏光子を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and has a simple structure, excellent durability, high light utilization efficiency, and sufficient color reproducibility when disposed in a display device such as a liquid crystal display device. Another object of the present invention is to provide a wire grid polarizer that can realize black display.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、基材上に吸収型偏光成分を格子状に配置した吸収型ワイヤグリッド偏光子と、基材上に反射型偏光成分を格子状に配置した反射型ワイヤグリッド偏光子と、を積層してなる複合型ワイヤグリッド偏光子であって、少なくとも前記吸収型ワイヤグリッド偏光子は、格子状に凸部を有する基材と、前記基材の凸部上に形成された吸収型偏光成分で構成された層と、を具備することを特徴とする。   The wire grid polarizer of the present invention includes an absorption wire grid polarizer in which absorption polarization components are arranged in a grid on a substrate, and a reflection wire grid polarization in which reflection polarization components are arranged in a grid on the substrate. And a composite wire grid polarizer in which at least the absorption wire grid polarizer is formed on a base material having convex portions in a lattice shape and on the convex portions of the base material. And a layer composed of an absorbing polarization component.

本発明のワイヤグリッド偏光子においては、前記層が、前記基材の格子状凸部の断面斜面部の片側にのみ形成されていることが好ましい。   In the wire grid polarizer of the present invention, it is preferable that the layer is formed only on one side of the cross-sectional slope portion of the lattice-like convex portion of the base material.

本発明のワイヤグリッド偏光子においては、前記層が、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化バナジウム及び酸化クロムからなる群より選ばれた酸化物で構成された層であり、前記基材の格子状凸部からの垂線方向の高さが、8nm以上、250nm以下であることが好ましい。   In the wire grid polarizer of the present invention, the layer is a layer composed of an oxide selected from the group consisting of aluminum oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, vanadium oxide, and chromium oxide, and the group It is preferable that the height in the perpendicular direction from the lattice-like convex portion of the material is 8 nm or more and 250 nm or less.

本発明のワイヤグリッド偏光子においては、前記層がW、V、Cr、Co、Mo、Ge、Ir、Ni、Os、Ti、Fe、Nb、Hf、Mn、Ta及びこれらのうち少なくとも一つを主成分とする合金からなる群から選ばれた少なくとも一つの金属で構成され、前記層が5nm以上30nm以下の厚さで形成されていることが好ましい。   In the wire grid polarizer of the present invention, the layer includes W, V, Cr, Co, Mo, Ge, Ir, Ni, Os, Ti, Fe, Nb, Hf, Mn, Ta, and at least one of them. It is preferable that the layer is made of at least one metal selected from the group consisting of an alloy as a main component, and the layer is formed with a thickness of 5 nm to 30 nm.

本発明のワイヤグリッド偏光子においては、前記反射型ワイヤグリッド偏光子は、格子状に凸部を有する基材と、前記基材の凸部上に形成された、反射型偏光成分で構成された層と、を具備することが好ましい。   In the wire grid polarizer of the present invention, the reflective wire grid polarizer is composed of a base material having convex portions in a lattice shape and a reflective polarization component formed on the convex portions of the base material. And a layer.

本発明の表示装置は、表示デバイスと、前記表示デバイスに光を照射する照明手段と、上記ワイヤグリッド偏光子と、を具備し、前記反射型ワイヤグリッド偏光子が前記照明手段側に配置されることを特徴とする。   The display device of the present invention includes a display device, illumination means for irradiating the display device with light, and the wire grid polarizer, and the reflective wire grid polarizer is disposed on the illumination means side. It is characterized by that.

本発明のワイヤグリッド偏光子は、基材上に吸収型偏光成分を格子状に配置した吸収型ワイヤグリッド偏光子と、基材上に反射型偏光成分を格子状に配置した反射型ワイヤグリッド偏光子と、を積層してなる複合型ワイヤグリッド偏光子であって、少なくとも前記吸収型ワイヤグリッド偏光子は、格子状に凸部を有する基材と、前記基材の凸部上に形成された吸収型偏光成分で構成された層と、を具備するので、簡易な構成によって、耐久性に優れ、光利用効率が高く、LCDのような表示装置に配設した場合に十分な色再現性と黒表示を実現することができる。   The wire grid polarizer of the present invention includes an absorption wire grid polarizer in which absorption polarization components are arranged in a grid on a substrate, and a reflection wire grid polarization in which reflection polarization components are arranged in a grid on the substrate. And a composite wire grid polarizer in which at least the absorption wire grid polarizer is formed on a base material having convex portions in a lattice shape and on the convex portions of the base material. A layer composed of an absorptive polarization component, and with a simple structure, it has excellent durability, high light utilization efficiency, and sufficient color reproducibility when disposed in a display device such as an LCD. Black display can be realized.

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偏光子の一例を示す概略断面斜視図である。偏光子3は、入射光4を吸収する吸収型ワイヤグリッド偏光子1と吸収型ワイヤグリッド偏光子1と、基材1b、基材2bとを挟んで配設された反射型ワイヤグリッド偏光子2とから主に構成されており、反射型ワイヤグリッド偏光子2は前記した入射光4と偏光子3をはさんで180度逆側からの入射光5を反射して偏光する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional perspective view showing an example of a wire grid polarizer according to an embodiment of the present invention. The polarizer 3 is a reflective wire grid polarizer 2 disposed with an absorption wire grid polarizer 1 and an absorption wire grid polarizer 1 that absorb incident light 4 sandwiched between a base material 1b and a base material 2b. The reflective wire grid polarizer 2 reflects and polarizes the incident light 5 from the opposite side by 180 degrees across the incident light 4 and the polarizer 3.

さらに図1に示したような吸収型ワイヤグリッド偏光子1と反射型ワイヤグリッド偏光子2の基材同士が接する態様の場合は、基材はあらかじめ一体化していても構わない。   Furthermore, in the case of the aspect which the base materials of the absorption type wire grid polarizer 1 and the reflection type wire grid polarizer 2 contact | abut as shown in FIG. 1, the base material may be integrated previously.

本発明のワイヤグリッド偏光子において、本発明に係るワイヤグリッド型偏光子を液晶表示装置のような表示装置に配設した場合において、十分な色再現性や黒表示を実現するためには、入射光4について、TM波の透過率が0.1%以下であり、反射率が30%以下であり、TE波の透過率が70%以上であり、反射率が20%以下であると好ましく、入射光5について、TM波の透過率が0.1%以下であり、反射率が60%以上であり、TE波の透過率が70%以上であり、反射率が20%以下であると好ましい。このような光学特性であると、外光は反射せず、バックライト側のみ反射により偏光させるため、バックライトの光利用効率を高く維持したまま、十分な色再現性や黒表示を達成できる。TM波、TE波の透過率、反射率は、分光光度計を用いて測定される。   In the wire grid polarizer of the present invention, when the wire grid polarizer according to the present invention is disposed in a display device such as a liquid crystal display device, in order to realize sufficient color reproducibility and black display, For the light 4, the TM wave transmittance is 0.1% or less, the reflectance is 30% or less, the TE wave transmittance is 70% or more, and the reflectance is preferably 20% or less, For incident light 5, the transmittance of TM wave is 0.1% or less, the reflectance is 60% or more, the transmittance of TE wave is 70% or more, and the reflectance is preferably 20% or less. . With such optical characteristics, external light is not reflected, and only the backlight side is polarized by reflection, so that sufficient color reproducibility and black display can be achieved while maintaining high light use efficiency of the backlight. The transmittance and reflectance of TM waves and TE waves are measured using a spectrophotometer.

図2は図1の吸収型ワイヤグリッド偏光子1を拡大図示した概略断面斜視図である。図2に示す吸収型ワイヤグリッド型偏光子は、表面に格子状凸部1cを有する基材1bと、格子状凸部1cを含む基材1b上の領域に立設された、吸収型偏光成分で構成された吸収型偏光成分ワイヤ1aとから主に構成されている。   FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view of the absorption wire grid polarizer 1 of FIG. The absorptive wire grid polarizer shown in FIG. 2 is an absorptive polarization component erected on a substrate 1b having a lattice-like convex portion 1c on the surface and a region on the substrate 1b including the lattice-like convex portion 1c. It is mainly comprised from the absorption type | mold polarization | polarized-light component wire 1a comprised by these.

吸収型偏光成分ワイヤ1aは、格子状凸部1cの横断面視において少なくとも一部を覆うことが必要である。特に、格子状凸部1cの断面視における斜面部のみを覆うと所定の光学性能を得ることができ好ましく、図2に示すように断面視における斜面部の片側のみを覆うと、高透過率、低反射率で透過率、反射率の波長分散を抑制でき、さらに好ましい。凸部の断面視における斜面部を片側のみを覆うと高透過率で光学特性の波長分散を抑制できる理由は不明だが、有効媒質理論より、光の入射方向に対する吸収型偏光成分ワイヤ1aと格子状凸部1cの断面変化により、光の入射方向に対して光学特性の急激な変化が抑制されるためであると推定される。   The absorptive polarization component wire 1a needs to cover at least a part of the lattice-shaped convex portion 1c in a cross-sectional view. In particular, it is possible to obtain predetermined optical performance by covering only the slope portion in the cross-sectional view of the grid-like convex portion 1c, and high transmittance is obtained by covering only one side of the slope portion in the cross-sectional view as shown in FIG. The transmittance and the wavelength dispersion of the reflectance can be suppressed with a low reflectance, which is more preferable. The reason why it is possible to suppress the wavelength dispersion of the optical characteristics with high transmittance by covering only one side of the slope in the sectional view of the convex part is unknown, but from the effective medium theory, the absorption-type polarization component wire 1a and the lattice shape with respect to the incident direction of light It is estimated that the change in the cross section of the convex portion 1c suppresses a rapid change in optical characteristics with respect to the light incident direction.

本発明における吸収型ワイヤグリッド偏光子において、TM波においては、透過率が50%以下で、かつ、反射率が40%以下であると好ましく、透過率が40%以下で、かつ、反射率が20%以下であるとより好ましい。TE波においては、透過率が80%以上で、かつ、反射率が10%以下であると好ましく、透過率が85%以上で、かつ、反射率が8%以下であるとより好ましい。   In the absorptive wire grid polarizer of the present invention, in the TM wave, the transmittance is preferably 50% or less and the reflectance is 40% or less, the transmittance is 40% or less, and the reflectance is More preferably, it is 20% or less. In the TE wave, the transmittance is preferably 80% or more and the reflectance is preferably 10% or less, more preferably 85% or more and the reflectance is 8% or less.

基材1bに用いる素材は、可視光領域で実質的に透明な素材であれば良いが、加工性に優れた樹脂であることが好ましい。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1bとして、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わせた複合基材を用いても良い。   The material used for the substrate 1b may be a material that is substantially transparent in the visible light region, but is preferably a resin excellent in workability. 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, you may use the composite base material which combined the ultraviolet curable resin and the thermosetting resin, inorganic substrates, such as glass, the said thermoplastic resin, and a triacetate resin as the base material 1b.

基材1b上の格子状凸部1c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、150nm以下であり、好ましくは80nmから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から120nmのピッチで十分な偏光特性が得られる。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程度まで大きくしてもよい。   The pitch of the grid-like convex portions 1c on the substrate 1b is 150 nm or less, preferably 80 nm to 120 nm in consideration of polarization characteristics over a wide band in the visible light region. The smaller the pitch, the better the polarization characteristics. However, for visible light, sufficient polarization characteristics can be obtained at a pitch of 80 nm to 120 nm. When the polarization characteristics of short wavelength light in the vicinity of 400 nm are not important, the pitch may be increased to about 150 nm.

本発明において、基材1b上の格子状凸部1cのピッチpと吸収型偏光成分ワイヤ1aのピッチとは、ほぼ等しく、同じピッチをとることができる。   In the present invention, the pitch p of the grid-like convex portions 1c on the substrate 1b and the pitch of the absorption-type polarization component wire 1a are substantially equal and can be the same pitch.

基材1b上の格子状凸部1cの断面形状に制限はない。これらの断面形状は、例えば、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状を挙げることができる。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。また、基材1b上の格子状凸部1c及びその側面の少なくとも一部を吸収型偏光成分が覆いやすくする観点から、前記形状の端部または頂部、谷部は穏やかな曲率をもって湾曲していることが好ましい。また、基材1b、格子状凸部1cと吸収型偏光成分ワイヤ1aとの密着強度を高くする観点から、これらの断面形状は正弦波状であることがより好ましい。さらに、同様に基材1b、格子状凸部1cと吸収型偏光成分ワイヤ1aとの密着強度を高くする観点から、図示しない透明誘電体層の薄膜を設けることも好ましい。   There is no restriction | limiting in the cross-sectional shape of the grid-like convex part 1c on the base material 1b. Examples of the cross-sectional shape include a trapezoidal shape, a rectangular shape, a square shape, a prism shape, and a sine wave shape such as a semicircular shape. Here, the sinusoidal shape means having 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. Further, from the viewpoint of facilitating covering of the lattice-shaped convex portion 1c on the substrate 1b and at least a part of the side surface thereof with the absorbing polarization component, the end portion, the top portion, or the valley portion of the shape is curved with a gentle curvature. It is preferable. Further, from the viewpoint of increasing the adhesion strength between the substrate 1b, the lattice-like convex portion 1c, and the absorption-type polarization component wire 1a, it is more preferable that these cross-sectional shapes are sinusoidal. Further, similarly, it is also preferable to provide a thin film of a transparent dielectric layer (not shown) from the viewpoint of increasing the adhesion strength between the substrate 1b, the lattice-shaped convex portion 1c, and the absorption-type polarization component wire 1a.

基材1bに格子状凸部1cを設ける方法としては、表面にピッチが150nm以下の格子状凸部を有する型を用いて、機材の表面に格子状凸部を転写して成型する方法が挙げられる。ここで、表面にピッチが150nm以下の格子状凸部を有する型は、電子線ビーム描画法や干渉露光法により得た、ピッチが150nm以下の格子状凸部を有するレジストパターンを、順に導電化処理、メッキ処理、基材の除去処理を施すことで作成できる。   As a method of providing the grid-like convex part 1c on the base material 1b, a method of transferring and molding the grid-like convex part on the surface of the equipment using a mold having a grid-like convex part having a pitch of 150 nm or less on the surface is mentioned. It is done. Here, the mold having a grid-like convex part with a pitch of 150 nm or less on the surface is made conductive in order by applying a resist pattern having a grid-like convex part with a pitch of 150 nm or less, obtained by electron beam lithography or interference exposure. It can be created by performing treatment, plating treatment, and substrate removal treatment.

吸収型偏光成分ワイヤ1aを構成する吸収型偏光成分としては、入射する光の垂直反射率を低下させる機能を発揮する材料を用いる。具体的には、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化バナジウム、酸化クロムなどが好ましく、これらの酸化物において、金属に対する酸素量が完全酸化状態よりも少ない不定比酸化物であると吸収効率が高くなり好ましく、消衰係数kが0.2以上4.0未満であると好ましい。なお、消衰係数kが1.5以上3.5以下の範囲であると、20nm以下の膜厚で所望の光学特性を得ることができ、特に好ましい。これらの酸化物は単体でもよく、混合状態にあってもよい。これら不定比酸化物を基材1b上の格子状凸部1cを含んだ領域に形成され、基材1bからの垂線方向の高さは、8nm以上、250nm以下の範囲であると所望の光学特性を得ることができ好ましく、10nm以上、200nm以下の範囲であると、より好ましい範囲の光学特性となりより好ましい。ここで、垂線方向の高さとは、基材1b表面から格子状凸部の断面凸部の軸方向と略平行な方向での吸収型偏光成分ワイヤ1aの断面視における最大厚を指し、図2において1a−tで示す高さである。   As the absorptive polarization component constituting the absorptive polarization component wire 1a, a material that exhibits a function of reducing the vertical reflectance of incident light is used. Specifically, aluminum oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, vanadium oxide, chromium oxide, and the like are preferable, and in these oxides, the amount of oxygen with respect to the metal is a non-stoichiometric oxide that is less than a completely oxidized state. Absorption efficiency is increased, and the extinction coefficient k is preferably 0.2 or more and less than 4.0. In addition, it is especially preferable that the extinction coefficient k is in the range of 1.5 or more and 3.5 or less because desired optical characteristics can be obtained with a film thickness of 20 nm or less. These oxides may be used alone or in a mixed state. These non-stoichiometric oxides are formed in a region including the lattice-like convex portion 1c on the substrate 1b, and the height in the perpendicular direction from the substrate 1b is in the range of 8 nm or more and 250 nm or less, and desired optical characteristics. Preferably, it is more preferable that it is in the range of 10 nm or more and 200 nm or less because the optical characteristics are in a more preferable range. Here, the height in the perpendicular direction refers to the maximum thickness in the cross-sectional view of the absorption-type polarization component wire 1a in the direction substantially parallel to the axial direction of the cross-section convex portion of the lattice-like convex portion from the surface of the substrate 1b. In FIG.

さらに、吸収型偏光成分ワイヤ1aの保護の観点から、図示しない透明誘電体層の薄膜を吸収型偏光成分ワイヤ1aに積層して設けることも好ましい。誘電体層を吸収型偏光成分ワイヤ1a上に形成する方法としては、誘電体層を構成する材料により適宜選択する。例えば、スパッタリング法、真空蒸着法などの物理的蒸着法を好適に用いることができる。   Furthermore, from the viewpoint of protecting the absorption-type polarization component wire 1a, it is also preferable to provide a thin film of a transparent dielectric layer (not shown) laminated on the absorption-type polarization component wire 1a. The method for forming the dielectric layer on the absorption-type polarization component wire 1a is appropriately selected depending on the material constituting the dielectric layer. For example, a physical vapor deposition method such as a sputtering method or a vacuum vapor deposition method can be suitably used.

図3は、本発明の吸収型ワイヤグリッド偏光子1における、他の構成の一例を拡大図示した概略断面斜視図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional perspective view showing an example of another configuration in the absorption wire grid polarizer 1 of the present invention in an enlarged manner.

図3における吸収型偏光成分ワイヤ1dを構成する吸収型偏光成分としては、また、W、V、Cr、Co、Mo、Ge、Ir、Ni、Os、Ti、Fe、Nb、Hf、Mn、Taからなる群から選ばれた少なくとも一つの低反射金属、あるいは群から選ばれた少なくとも一つの材料を主成分とする合金などの低反射金属が挙げられる。これら低反射金属で吸収型偏光成分ワイヤ1dを構成する。低反射金属ワイヤ1dは、基材1cの断面視における片側の斜面部に5nm以上30nm以下の厚さの薄膜で形成されることが好ましい。薄膜の厚さは、より好ましくは8nm以上20nm以下である。   As the absorption polarization component constituting the absorption polarization component wire 1d in FIG. 3, W, V, Cr, Co, Mo, Ge, Ir, Ni, Os, Ti, Fe, Nb, Hf, Mn, Ta And at least one low reflection metal selected from the group consisting of, or a low reflection metal such as an alloy mainly composed of at least one material selected from the group. These low reflection metals constitute the absorbing polarization component wire 1d. The low reflection metal wire 1d is preferably formed of a thin film having a thickness of 5 nm or more and 30 nm or less on one inclined surface in a cross-sectional view of the substrate 1c. The thickness of the thin film is more preferably 8 nm or more and 20 nm or less.

低反射金属ワイヤ1dは薄膜であるために、ワイヤグリッド偏光子であるにもかかわらずTM波の反射率と透過率を低く抑え、吸収率を高めることができる。薄膜の低反射金属ワイヤでTM波の吸収率が高くなる詳細は明確ではないが、低反射金属の侵入長と同程度であるために低反射金属内部での吸収が高まるためと推定される。   Since the low reflection metal wire 1d is a thin film, the reflectance and transmittance of the TM wave can be suppressed low and the absorption rate can be increased despite being a wire grid polarizer. The details of the increase in the TM wave absorptivity with a thin low-reflection metal wire are not clear, but it is presumed that the absorption inside the low-reflection metal increases because it is the same as the penetration depth of the low-reflection metal.

吸収型偏光成分として、前記した薄膜の低反射金属を使用すると、後述する反射型ワイヤグリッド偏光子と一体化した時、吸収型ワイヤグリッド偏光子側の反射率は低く、反射型ワイヤグリッド偏光子側からの入射光の反射率が増加するので、液晶などの表示デバイスに適用した場合、バックライト側の光利用効率が向上し特に好ましい。   When the above-mentioned thin low-reflection metal is used as the absorptive polarization component, the reflectance on the absorptive wire grid polarizer side is low when integrated with a later-described reflective wire grid polarizer, and the reflective wire grid polarizer Since the reflectance of incident light from the side increases, it is particularly preferable when applied to a display device such as a liquid crystal because the light utilization efficiency on the backlight side is improved.

吸収型偏光成分ワイヤ1a、および1dを形成するために吸収型偏光成分を基材1bおよび1c上に形成する方法としては、吸収型偏光成分と基材との間で十分な密着性が得られる方法であれば特に限定されない。例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの物理的蒸着方法を好適に用いることができる。格子状凸部の一方の斜面部に偏って選択積層できる方法が好ましく、斜め蒸着法などを挙げることができる。   As a method for forming the absorbing polarization component on the substrates 1b and 1c to form the absorbing polarization component wires 1a and 1d, sufficient adhesion can be obtained between the absorbing polarization component and the substrate. If it is a method, it will not specifically limit. For example, a physical vapor deposition method such as a vacuum vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method can be suitably used. A method in which selective lamination can be performed while being biased toward one slope portion of the lattice-shaped convex portion is preferable, and an oblique vapor deposition method and the like can be given.

図3においても、前記したように保護層として、図示しない誘電体層の薄膜を積層して設けることも好ましい。   Also in FIG. 3, as described above, it is also preferable to provide a protective layer by laminating a thin film of a dielectric layer (not shown).

次に本発明の偏光子における反射型偏光子について、図を用いて説明する。
図4は図1の反射型ワイヤグリッド偏光子2を拡大図示した概略断面斜視図である。図4に示す反射型ワイヤグリッド型偏光子は、表面に格子状凸部2cを有する基材2bと、格子状凸部2cを被覆し、格子状凸部2cを含む基材2b上の領域に立設された、反射型偏光成分で構成された金属ワイヤ2aとから主に構成されている。
Next, the reflective polarizer in the polarizer of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional perspective view showing the reflective wire grid polarizer 2 of FIG. 1 in an enlarged manner. The reflective wire grid polarizer shown in FIG. 4 has a base material 2b having a grid-like convex part 2c on the surface, a grid-like convex part 2c, and a region on the base material 2b including the grid-like convex part 2c. It is mainly composed of a standing metal wire 2a composed of a reflective polarization component.

本発明における反射型ワイヤグリッド偏光子においては、TM波においては、透過率が1%以下で、かつ、反射率が40%以上であると好ましく、透過率が0.1%以下で、かつ、反射率が50%以上であるとより好ましい。TE波においては、透過率が70%以上で、かつ、反射率が20%以下であると好ましく、透過率が75%以上で、かつ、反射率が10%以下であるとより好ましい。   In the reflective wire grid polarizer of the present invention, in TM waves, the transmittance is preferably 1% or less, and the reflectance is preferably 40% or more, the transmittance is 0.1% or less, and The reflectance is more preferably 50% or more. In the TE wave, the transmittance is preferably 70% or more and the reflectance is 20% or less, more preferably 75% or more and the reflectance is 10% or less.

基材2bに用いる素材は、可視光領域で実質的に透明な素材であれば良いが、加工性に優れた樹脂であることが好ましい。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2bとして、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わせた複合基材を用いても良い。   The material used for the substrate 2b may be a material that is substantially transparent in the visible light region, but is preferably a resin excellent in workability. 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, you may use the composite base material which combined the ultraviolet curable resin and the thermosetting resin, inorganic substrates, such as glass, the said thermoplastic resin, and a triacetate resin as the base material 2b.

基材2bの格子状凸部2c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、150nm以下であり、好ましくは80nmから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から120nmのピッチで十分な偏光特性が得られる。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程度まで大きくしてもよい。   The pitch of the grid-like convex portions 2c of the substrate 2b is 150 nm or less, preferably 80 nm to 120 nm in consideration of polarization characteristics over a wide band in the visible light region. The smaller the pitch, the better the polarization characteristics. However, for visible light, sufficient polarization characteristics can be obtained at a pitch of 80 nm to 120 nm. When the polarization characteristics of short wavelength light in the vicinity of 400 nm are not important, the pitch may be increased to about 150 nm.

本発明において、基材2b上の格子状凸部2cのピッチと金属ワイヤ2aのピッチとは、ほぼ等しく、同じピッチをとることができる。また、前記した吸収型ワイヤグリッド偏光子1とピッチを同一とする必要はなく、吸収型、反射型各々に先的なピッチを適宜、独立したピッチとできる。   In the present invention, the pitch of the grid-like convex portions 2c on the substrate 2b and the pitch of the metal wires 2a are substantially equal and can be the same pitch. Moreover, it is not necessary to make the pitch the same as that of the absorption wire grid polarizer 1 described above, and the prior pitches of the absorption type and the reflection type can be appropriately made independent.

基材2b上の格子状凸部2cの断面形状に制限はない。これらの断面形状は、例えば、台形、矩形、方形、プリズム状や、半円状などの正弦波状を挙げることができる。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。また、基材2b上の格子状凸部2c及びその側面の少なくとも一部を金属材料が覆いやすくする観点から、前記形状の端部または頂部、谷部は穏やかな曲率をもって湾曲していることが好ましい。また、基材2b、格子状凸部2cと金属ワイヤ2aとの密着強度を高くする観点から、これらの断面形状は正弦波状であることがより好ましい。さらに、同様に基材2b、格子状凸部2cと金属ワイヤ2aとの密着強度を高くする観点から、図示しない透明誘電体層の薄膜を設けることも好ましい。   There is no restriction | limiting in the cross-sectional shape of the grid-like convex part 2c on the base material 2b. Examples of the cross-sectional shape include a trapezoidal shape, a rectangular shape, a square shape, a prism shape, and a sine wave shape such as a semicircular shape. Here, the sinusoidal shape means having 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. In addition, from the viewpoint of facilitating the metal material to cover at least part of the lattice-like convex portions 2c on the base material 2b and the side surfaces thereof, the end portion, the top portion, or the valley portion of the shape is curved with a gentle curvature. preferable. Moreover, it is more preferable that these cross-sectional shapes are sinusoidal from the viewpoint of increasing the adhesion strength between the base material 2b, the lattice-like convex portions 2c and the metal wires 2a. Further, similarly, it is also preferable to provide a thin film of a transparent dielectric layer (not shown) from the viewpoint of increasing the adhesion strength between the base material 2b, the lattice-like convex portion 2c, and the metal wire 2a.

基材2bに格子状凸部2cを設ける方法としては、表面にピッチが150nm以下の格子状凸部を有する型を用いて、機材の表面に格子状凸部を転写して成型する方法が挙げられる。ここで、表面にピッチが150nm以下の格子状凸部を有する型は、電子線ビーム描画法や干渉露光法により得た、ピッチが150nm以下の格子状凸部を有するレジストパターンを、順に導電化処理、メッキ処理、基材の除去処理を施すことで作成できる。   As a method of providing the grid-like convex part 2c on the base material 2b, a method of transferring and molding the grid-like convex part on the surface of the equipment using a mold having a grid-like convex part having a pitch of 150 nm or less on the surface is mentioned. It is done. Here, the mold having a grid-like convex part with a pitch of 150 nm or less on the surface is made conductive in order by applying a resist pattern having a grid-like convex part with a pitch of 150 nm or less, obtained by electron beam lithography or interference exposure. It can be created by performing treatment, plating treatment, and substrate removal treatment.

金属ワイヤ2aを構成する金属としては、可視光領域で光の反射率が高く、基材2b、2cなどとの密着性のよいものであることが好ましい。例えば、アルミニウム(Al)、銀(Ag)、スズ(Sn)または、そ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、AlまたはAl合金で構成されていることが好ましい。   The metal constituting the metal wire 2a is preferably a metal having high light reflectance in the visible light region and good adhesion to the substrates 2b and 2c. For example, it is preferably made of aluminum (Al), silver (Ag), tin (Sn), or an alloy thereof. From the viewpoint of cost, it is preferably made of Al or an Al alloy.

以上前記した吸収型ワイヤグリッド偏光子と反射型ワイヤグリッド偏光子を、光学的な平行位置で接着し本発明の偏光子を得る。光学的な平行位置で接着する方法としては、以下の方法が挙げられる。   The absorptive wire grid polarizer and the reflective wire grid polarizer described above are bonded at an optical parallel position to obtain the polarizer of the present invention. Examples of the method for bonding at an optically parallel position include the following methods.

図5において、既存の偏光子12を透過した直線偏光を吸収型偏光子11に透過させる。透過光10の光量が最小になるように吸収型偏光子11を、透過光10の光軸を中心にして回転させる。図示しない偏光子12を固定しているベースにあわせて、吸収型偏光子11の辺11aを切断する。このような操作により辺11aは偏光子12の偏光軸と平行となる。同様にして反射型偏光子についても、偏光子12の偏光軸と平行な辺を得る。つぎに、この辺を機械的に合わせながら積層することで、光学的な平行位置で吸収型偏光子と反射型偏光子が一体化した本発明のワイヤグリッド型偏光子を得る。   In FIG. 5, the linearly polarized light transmitted through the existing polarizer 12 is transmitted through the absorption polarizer 11. The absorptive polarizer 11 is rotated around the optical axis of the transmitted light 10 so that the amount of the transmitted light 10 is minimized. The side 11a of the absorptive polarizer 11 is cut in accordance with a base to which a polarizer 12 (not shown) is fixed. By such an operation, the side 11 a becomes parallel to the polarization axis of the polarizer 12. Similarly, for the reflective polarizer, a side parallel to the polarization axis of the polarizer 12 is obtained. Next, the wire grid polarizer of the present invention in which the absorption polarizer and the reflection polarizer are integrated at an optical parallel position is obtained by laminating the sides while mechanically matching them.

積層する方向は、反射型、吸収型各々のワイヤグリッドが入射光と180度相対した向きであってもよく、図6に示すように、吸収型ワイヤグリッド偏光子1のワイヤグリッドが反射型ワイヤグリッド偏光子2の背面に接着層7を介して積層されていてもよく、図示しない吸収型と反射型のワイヤグリッドが対面する位置で積層されても良い。ワイヤグリッドが対面する位置で積層する場合、接着層がワイヤグリッドのワイヤ間に充填されると光学特性が変わるので、接着層がワイヤ頂部のみに接している状態が好ましい。   The direction of stacking may be such that each of the reflection type and absorption type wire grids is 180 degrees opposite to the incident light. As shown in FIG. 6, the wire grid of the absorption type wire grid polarizer 1 is the reflection type wire. It may be laminated on the back surface of the grid polarizer 2 via an adhesive layer 7, or may be laminated at a position where an absorption type and a reflection type wire grid (not shown) face each other. When laminating at the position where the wire grid faces, the optical characteristics change when the adhesive layer is filled between the wires of the wire grid, and therefore, it is preferable that the adhesive layer is in contact with only the top of the wire.

以上のように簡便に光学的な平行位置でワイヤグリッド偏光子がそろったワイヤグリッド偏光子を得られるために、簡便な装置で安価に製造することが可能である。さらに、各々の偏光子は接着するまで独立であるので、それぞれに最適で容易な製造方法を選択でき、生産効率、コストの点から鑑みて実際の工業生産において大きな利点を有する。   As described above, since it is possible to obtain a wire grid polarizer in which the wire grid polarizers are arranged in an optically parallel position, it can be manufactured at low cost with a simple apparatus. Further, since each polarizer is independent until it is bonded, an optimum and easy manufacturing method can be selected for each polarizer, and there is a great advantage in actual industrial production in view of production efficiency and cost.

以上は、反射型、吸収型ワイヤグリッド偏光子を個別に作成して接着する製造方法の例示であるが、本発明のワイヤグリッド偏光子を、一体化した基材の表裏に反射型、吸収型ワイヤグリッド偏光子を積層する方法でも得られる。   The above is an example of a manufacturing method in which a reflection type and an absorption type wire grid polarizer are individually formed and bonded, but the reflection type and absorption type are formed on the front and back of the substrate in which the wire grid polarizer of the present invention is integrated. It can also be obtained by laminating a wire grid polarizer.

図7は前記した一体化した表裏に反射型、吸収型を積層するための、表裏に格子状凸部を有する基材8の一例を示す概略断面斜視図である。表裏の格子状凸部は、互いに平行な位置で形成されている。表裏に互いに平行な格子状凸部を形成する方法は、表面にピッチが150nm以下の格子状凸部を有する型を用いて、基材の表面に格子状凸部を転写する方法が挙げられ、基材表裏に転写する型の格子状凸部の平行位置を機械的に保持しながら転写する方法や、片面に転写した後、型の格子状凸部と平行な回転軸に沿って180度回転させもう片面に転写する方法、などが挙げられる。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional perspective view showing an example of a base material 8 having a grid-like convex part on the front and back for laminating the reflection type and the absorption type on the integrated front and back. The front and back grid-like convex portions are formed at positions parallel to each other. Examples of the method of forming the grid-like convex portions parallel to each other on the front and back include a method of transferring the grid-like convex portions to the surface of the substrate using a mold having a grid-like convex portion having a pitch of 150 nm or less on the surface, A method of transferring while mechanically holding the parallel positions of the mold-like convex portions of the mold to be transferred to the front and back of the substrate, and after transferring to one side, rotate 180 degrees along the rotation axis parallel to the lattice-like convex portions of the mold And transferring to the other side.

本発明のワイヤグリッド型偏光子においては、偏光特性を具現化する金属ワイヤ、吸収型偏光成分ワイヤの方向は、基材表面の格子状凸部でその偏光方向が決定されるので、基材表裏の格子状凸部の平行を維持した基材を使用すれば、光学的な平行位置で表裏に反射型、吸収型ワイヤグリッド偏光子を有する本発明の偏光子を簡易に得ることができる。   In the wire grid polarizer of the present invention, the direction of the metal wire that realizes the polarization characteristics and the absorption type polarization component wire are determined by the lattice-shaped convex portions on the surface of the base material. If the base material which maintained the parallelism of the grid-like convex portions is used, the polarizer of the present invention having reflection and absorption type wire grid polarizers on the front and back at an optical parallel position can be easily obtained.

さらに、得られる偏光子の特性は、前記したような反射型、吸収型ワイヤグリッド偏光子を個別に作成し接着して得られる偏光子と同等の性能を有するので、各面の製造条件は、単品ワイヤグリッド偏光子と同様で良く、基板表裏に形成されているので、表裏において最適で容易な製造方法を選択でき、生産効率、コストの点において実用上の工業生産において大きな利点を有する。   Furthermore, the characteristics of the obtained polarizer have the same performance as the polarizer obtained by individually creating and bonding the reflection type and absorption type wire grid polarizers as described above. Since it may be the same as that of a single wire grid polarizer and is formed on the front and back of the substrate, an optimal and easy manufacturing method can be selected on the front and back, and there is a great advantage in practical industrial production in terms of production efficiency and cost.

本発明のワイヤグリッド型偏光子においては、偏光機能を有しているのは、無機物であるので、熱や光に対する耐久性に優れている。   In the wire grid polarizer of the present invention, since it is an inorganic substance that has a polarization function, it has excellent durability against heat and light.

次に、本発明に係る液晶表示装置に用いた場合について、図面で説明する。
図8は、本発明の実施の形態にかかる偏光子を用いた液晶表示装置を示す断面外略図である。
Next, the case where it is used for the liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a liquid crystal display device using a polarizer according to an embodiment of the present invention.

図8に示す液晶表示装置は、発光するバックライトのような照明装置20とこの照明装置上に配置された本発明の偏光子21と偏光子22に挟まれた液晶セル23とから主に構成される。本発明に係る偏光子21、22は、バックライト側に反射型偏光子21a、22aを向けて配置される。液晶セル23は透過型液晶セルであり、ガラスや透明樹脂基板間に液晶材料などを挟持して構成されている。なお、図8の液晶表示装置中において、通常使用されている偏光子保護フィルム、位相差フィルム、拡散板、配向膜、透明電極、カラーフィルターなどの各種光学素子については、説明を省略する。   The liquid crystal display device shown in FIG. 8 mainly includes an illumination device 20 such as a backlight that emits light, a polarizer 21 of the present invention disposed on the illumination device, and a liquid crystal cell 23 sandwiched between the polarizers 22. Is done. The polarizers 21 and 22 according to the present invention are arranged with the reflective polarizers 21a and 22a facing the backlight side. The liquid crystal cell 23 is a transmissive liquid crystal cell and is configured by sandwiching a liquid crystal material or the like between glass and a transparent resin substrate. In the liquid crystal display device of FIG. 8, the description of various optical elements such as a polarizer protective film, a retardation film, a diffusion plate, an alignment film, a transparent electrode, and a color filter that are usually used is omitted.

このような構成の液晶表示装置においては、照明装置20から出射された光がワイヤグリッド偏光子21の反射型ワイヤグリッド偏光子21aから入射し、液晶セル23を通過し、再びワイヤグリッド偏光子22の反射型ワイヤグリッド偏光子22aから入射、外界に出射される(図中30)。この場合において、ワイヤグリッド偏光子21、22が可視光領域において、優れた偏光度を発揮するので、コントラストの高い表示を得ることが可能となる。また、透過しない照明装置20からの入射光は、照明装置側に向けて反射され、再利用されることで高い輝度を得ることができる。   In the liquid crystal display device having such a configuration, light emitted from the illuminating device 20 is incident from the reflective wire grid polarizer 21a of the wire grid polarizer 21, passes through the liquid crystal cell 23, and again is the wire grid polarizer 22. The reflection type wire grid polarizer 22a enters and exits to the outside (30 in the figure). In this case, since the wire grid polarizers 21 and 22 exhibit an excellent degree of polarization in the visible light region, it is possible to obtain a display with high contrast. In addition, incident light from the illumination device 20 that does not transmit is reflected toward the illumination device side and reused to obtain high luminance.

一方、外光は、ワイヤグリッド偏光子22の吸収型ワイヤグリッド偏光子22bから入射し、液晶セル23を通過し、再びワイヤグリッド偏光子21の吸収型ワイヤグリッド偏光子21bから入射、照明装置20に出射される(図中31)。この場合においては、透過しない外光は、本発明のワイヤグリッド偏光子により効率良く吸収される。以上、まとめると液晶表示装置において、十分な色再現性や黒表示を実現することができる。   On the other hand, external light enters from the absorption wire grid polarizer 22b of the wire grid polarizer 22, passes through the liquid crystal cell 23, enters again from the absorption wire grid polarizer 21b of the wire grid polarizer 21, and the illumination device 20 (31 in the figure). In this case, external light that does not pass through is efficiently absorbed by the wire grid polarizer of the present invention. In summary, sufficient color reproducibility and black display can be realized in a liquid crystal display device.

次に、本発明の効果を明確にするために行なった実施例について説明する。なお、下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。   Next, examples performed to clarify the effects of the present invention will be described. In addition, the dimension, material, etc. in the following embodiment are illustrative and can be implemented with appropriate changes. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

[実施例1]
(格子状凸部を有する基材の作成)
・微細凹凸格子形状の作成
ガラス上にフォトレジストを塗布した基板に、電子線ビーム描画法を用いて、微細凹凸格子を形成した。このレジストパターンの表面と断面を、電界放出形走査電子顕微鏡(STEM)で観察したところ、微細凹凸格子のピッチと高さがそれぞれ、145nm/130nm(ピッチ/高さ)であり、その断面形状がほぼ台形形状で、上面からの形状が縞状格子状となっており凸部の幅が45nmで谷部の幅が70nmであることがわかった。
[Example 1]
(Creation of a base material having a grid-like convex portion)
-Creation of fine concavo-convex lattice shape A fine concavo-convex lattice was formed on a substrate coated with a photoresist on glass by using an electron beam drawing method. When the surface and cross section of this resist pattern were observed with a field emission scanning electron microscope (STEM), the pitch and height of the fine concavo-convex grating were 145 nm / 130 nm (pitch / height), and the cross-sectional shape was It was found that the shape from the top surface was a trapezoidal shape with a substantially trapezoidal shape, the width of the convex portion was 45 nm, and the width of the valley portion was 70 nm.

・ニッケルスタンパ作成
得られた145nmピッチのレジストパターン表面に、導電化処理として金をスパッタ法により30nm被覆した後、ニッケルを電気メッキし、厚さ0.3mmの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパを作成した。
・ Nickel stamper creation The surface of the resulting resist pattern with a pitch of 145 nm was coated with 30 nm of gold as a conductive treatment by sputtering, then electroplated with nickel, and a nickel stamper having a fine concavo-convex grating with a thickness of 0.3 mm on the surface. It was created.

・紫外線硬化性樹脂を用いた格子状凸部転写フィルムの作成
厚さ0.1mmのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(以下、PETフィルム)に紫外線硬化樹脂(東洋合成株式会社製PAK01)を約0.03mm塗布し、塗布面を下にして前記145nmピッチの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとPETフィルムとの間に空気が入らないように載せ、PETフィルム側から中心波長365nmの紫外線ランプを用いて紫外線を1000mJ/cm照射し、ニッケルスタンパの微細凹凸格子を転写した。得られた格子状凸部転写フィルムをSTEMにより観察し、その断面形状がほぼ台形形状で、上面からの形状が縞状格子状となっていることを確認した。
・ Preparation of lattice-shaped convex transfer film using UV curable resin Apply UV curable resin (Toyo Gosei Co., Ltd. PAK01) about 0.03mm to 0.1mm thick polyethylene terephthalate resin film (hereinafter referred to as PET film) Then, on the nickel stamper having the fine concavo-convex grating with 145 nm pitch on the surface with the coating surface facing down, it is placed so that air does not enter between the nickel stamper and the PET film from each end, and the center from the PET film side. Ultraviolet rays were irradiated at 1000 mJ / cm 2 using an ultraviolet lamp having a wavelength of 365 nm to transfer the fine uneven grating of the nickel stamper. The obtained lattice-like convex transfer film was observed by STEM, and it was confirmed that the cross-sectional shape was substantially trapezoidal and the shape from the upper surface was a striped lattice.

・反射型ワイヤグリッド偏光子の作成
前記した紫外線硬化性樹脂を用いて作成した格子状凸部転写フィルムに、スパッタ法を用いて誘電体を被覆した。本実施例では、誘電体として窒化ケイ素を用いた場合について、説明する。Arガス圧力0.67Pa、スパッタパワー4W/cm、被覆速度0.22nm/秒にて誘電体の被覆を行なった。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑ガラス基板への誘電体積層厚みが5nmとなるように製膜をおこなった。
-Creation of reflection type wire grid polarizer The dielectric material was coat | covered using the sputtering method to the lattice-shaped convex-part transfer film created using the above-mentioned ultraviolet curable resin. In this embodiment, a case where silicon nitride is used as a dielectric will be described. The dielectric was coated at an Ar gas pressure of 0.67 Pa, a sputtering power of 4 W / cm 2 , and a coating speed of 0.22 nm / second. As a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface was inserted into the apparatus at the same time as the lattice-shaped convex transfer film, and film formation was performed so that the dielectric laminate thickness on the smooth glass substrate was 5 nm.

格子状凸部転写フィルムに誘電体層を形成した後、電子ビーム真空蒸着法(EB蒸着法)を用いて金属ワイヤを形成した。本実施例では、金属としてアルミニウム(Al)を用いた。真空度2.5×10−3Pa、蒸着速度20nm/s、基板温度は常温として蒸着を行なった。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板へのAl蒸着厚みが170nmとなるように蒸着をおこなった。なお、格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源とのなす角度は20度とした。 After forming a dielectric layer on the lattice-shaped convex transfer film, a metal wire was formed using an electron beam vacuum deposition method (EB deposition method). In this example, aluminum (Al) was used as the metal. Deposition was performed with a degree of vacuum of 2.5 × 10 −3 Pa, a deposition rate of 20 nm / s, and a substrate temperature of room temperature. As a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface was inserted into the apparatus simultaneously with the dielectric laminated lattice-shaped convex transfer film, and vapor deposition was performed so that the Al deposition thickness on the smooth substrate was 170 nm. Note that the angle formed by the normal of the substrate surface and the evaporation source in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the lattice was 20 degrees.

格子状凸部転写フィルムに誘電体及びAlを積層した後、フィルムを室温下の0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を30秒〜120秒の間において10秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥して反射型ワイヤグリッド偏光子を得た。下記の偏光性能評価から、90秒エッチングをした反射型ワイヤグリッド偏光子を選定した。   After laminating the dielectric and Al on the lattice-shaped convex transfer film, the film is changed in a 0.1 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature while changing the treatment time at intervals of 10 seconds between 30 seconds and 120 seconds. Cleaning (etching) was performed, and the etching was stopped immediately by washing with water. The film was dried to obtain a reflective wire grid polarizer. From the following polarization performance evaluation, a reflective wire grid polarizer etched for 90 seconds was selected.

得られた反射型ワイヤグリッド偏光子について、分光光度計を用いて、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコルでの透過光強度、反射光強度を測定した。その結果、反射型ワイヤグリッド型偏光子のTE波透過率88.7%、TM波透過率0.04%、TE波反射率3.4%、TM波反射率54.8%、偏光度99.91%であった。   About the obtained reflection type wire grid polarizer, the transmitted light intensity and reflected light intensity in parallel Nicol and orthogonal Nicol with respect to linearly polarized light were measured using a spectrophotometer. As a result, the TE wave transmittance of the reflective wire grid polarizer is 88.7%, the TM wave transmittance is 0.04%, the TE wave reflectance is 3.4%, the TM wave reflectance is 54.8%, and the degree of polarization is 99. 91%.

・吸収型ワイヤグリッド偏光子の作成
前記と同様に窒化ケイ素が表面に形成された格子状凸部転写フィルムにスパッタ法を用いて不定比酸化アルミニウムワイヤを形成した。本実施例では、アルミニウム(Al)を用いて、Arガス圧力0.145Pa、酸素ガス圧力0.025Pa、ターゲット印加電圧200Vとし、製膜速度40nm/分で蒸着した。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板への酸化アルミニウム蒸着厚みが100nmとなるように蒸着をおこなった。なお、格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源とのなす角度は30度とした。得られた不定比酸化アルミニウムの550nmにおける消衰係数kは0.36であった。
-Creation of Absorption Type Wire Grid Polarizer A non-stoichiometric aluminum oxide wire was formed on the lattice-shaped convex transfer film having silicon nitride formed on the surface in the same manner as described above by sputtering. In this example, aluminum (Al) was used for deposition at an Ar gas pressure of 0.145 Pa, an oxygen gas pressure of 0.025 Pa, a target applied voltage of 200 V, and a film formation rate of 40 nm / min. As a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface was inserted into the apparatus at the same time as the dielectric laminated lattice-shaped convex transfer film, and vapor deposition was performed so that the aluminum oxide deposition thickness on the smooth substrate was 100 nm. Note that the angle formed by the normal of the substrate surface and the evaporation source in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the lattice was 30 degrees. The extinction coefficient k of the obtained non-stoichiometric aluminum oxide at 550 nm was 0.36.

格子状凸部転写フィルムに誘電体及び不定比酸化アルミニウムを積層した後、フィルムを室温下の0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を120秒〜200秒の間において10秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥して吸収型ワイヤグリッド型偏光子を得た。偏光性能評価から、160秒エッチングをした吸収型ワイヤグリッド型偏光子を選定した。   After laminating a dielectric and non-stoichiometric aluminum oxide on the lattice-shaped convex transfer film, the film is placed in a 0.1 wt% aqueous sodium hydroxide solution at room temperature, and the treatment time is 120 seconds to 200 seconds at intervals of 10 seconds. Washing (etching) was performed while changing, and then immediately washing with water to stop the etching. The film was dried to obtain an absorption wire grid polarizer. From the evaluation of polarization performance, an absorption type wire grid polarizer etched for 160 seconds was selected.

得られた吸収型ワイヤグリッド型偏光子を、STEMにより観察したところ、不定比酸化アルミニウムワイヤが格子状凸部の断面斜面部の片側に垂線方向に高さ200nmで形成されていることが確認された。また、得られた吸収型ワイヤグリッド型偏光子について、分光光度計を用いて、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコルでの透過光強度、反射光強度を測定した。その結果、吸収型ワイヤグリッド型偏光子のTE波透過率89.4%、TM波透過率47.5%、TE波反射率5.4%、TM波反射率7.6%、偏光度30.6%であった。   When the obtained absorption wire grid polarizer was observed by STEM, it was confirmed that the non-stoichiometric aluminum oxide wire was formed at a height of 200 nm in the perpendicular direction on one side of the cross-sectional slope of the lattice-like convex portion. It was. Moreover, about the obtained absorption type wire grid type | mold polarizer, the transmitted light intensity | strength and reflected light intensity | strength in parallel Nicol and orthogonal Nicol with respect to linearly polarized light were measured using the spectrophotometer. As a result, the absorption wave grid polarizer has a TE wave transmittance of 89.4%, a TM wave transmittance of 47.5%, a TE wave reflectance of 5.4%, a TM wave reflectance of 7.6%, and a polarization degree of 30. It was 6%.

・吸収型、反射型ワイヤグリッド偏光子の積層
前記した方法で、得られた吸収型、反射型ワイヤグリッド偏光子の周囲4辺のうち1辺について、既存偏光子を基準として偏光軸を合わせた。つづいて偏光軸をあわせた1辺を機械的にあわせながら、互いのワイヤグリッドの基板側を光学的に透明な粘着材を用いて接着、積層した。
-Stacking of absorption type and reflection type wire grid polarizers Using the method described above, the polarization axes of the four sides around the obtained absorption type and reflection type wire grid polarizers were aligned with reference to the existing polarizers. . Next, the substrate sides of each wire grid were bonded and laminated using an optically transparent adhesive material while mechanically aligning one side with the polarization axis aligned.

得られた偏光子について、分光光度計を用い、直線偏光に対する透過光強度、反射光強度を測定した。TE波透過率81.5%、TM波透過率0.025%、吸収型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.3%、TM波反射率29.9%、全光反射率17.1%。反射型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.3%、TM波反射率76.6%、全光反射率40.5%、偏光度99.93%であった。   About the obtained polarizer, the transmitted light intensity with respect to linearly polarized light and the reflected light intensity were measured using the spectrophotometer. TE wave transmittance 81.5%, TM wave transmittance 0.025%, TE wave reflectance 4.3% on the absorption wire grid polarizer side, TM wave reflectance 29.9%, Total light reflectance 17. 1%. The TE wave reflectance on the reflective wire grid polarizer side was 4.3%, the TM wave reflectance was 76.6%, the total light reflectance was 40.5%, and the degree of polarization was 99.93%.

[実施例2]
・吸収型ワイヤグリッド偏光子の作成
実施例と同様に窒化ケイ素が表面に形成された格子状凸部転写フィルムにスパッタ法を用いてタングステンワイヤを形成した。本実施例では、タンスグステン(W)を用いて、Arガス圧力0.21Pa、ターゲット印加電圧366Vとし、製膜速度20nm/分で蒸着した。層厚み比較用サンプルとして表面が平滑なガラス基板を誘電体積層格子状凸部転写フィルムと同時に装置に挿入し、平滑基板へのW蒸着厚みが12nmとなるように蒸着をおこなった。なお、格子の長手方向と垂直に交わる平面内において基材面の法線と蒸着源とのなす角度は50度とした。
[Example 2]
-Creation of absorption type wire grid polarizer A tungsten wire was formed on a lattice-like convex transfer film having silicon nitride formed on the surface by sputtering as in the example. In this example, deposition was performed by using tangus tungsten (W) at an Ar gas pressure of 0.21 Pa and a target applied voltage of 366 V at a film forming rate of 20 nm / min. As a layer thickness comparison sample, a glass substrate having a smooth surface was inserted into the apparatus simultaneously with the dielectric laminated lattice-shaped convex transfer film, and vapor deposition was performed so that the W deposition thickness on the smooth substrate was 12 nm. The angle formed between the normal of the substrate surface and the vapor deposition source in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the lattice was 50 degrees.

格子状凸部転写フィルムに誘電体及びWを積層した後、フィルムを室温下の0.025重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を30秒〜100秒の間において10秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥して吸収型ワイヤグリッド型偏光子を得た。偏光性能評価から、50秒エッチングをした吸収型ワイヤグリッド型偏光子を選定した。   After laminating the dielectric and W on the lattice-shaped convex transfer film, the film is changed in a 0.025 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature while changing the treatment time at intervals of 10 seconds between 30 seconds and 100 seconds. Cleaning (etching) was performed, and the etching was stopped immediately by washing with water. The film was dried to obtain an absorption wire grid polarizer. From the evaluation of polarization performance, an absorption wire grid polarizer etched for 50 seconds was selected.

得られた吸収型ワイヤグリッド型偏光子を、STEMにより観察したところ、タングステンワイヤが格子状凸部の断面斜面部の片側に厚さ10nmで形成されていることが確認された。また、得られた吸収型ワイヤグリッド型偏光子について、分光光度計を用いて、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコルでの透過光強度、反射光強度を測定した。その結果、吸収型ワイヤグリッド型偏光子のTE波透過率91.6%、TM波透過率23.2%、TE波反射率3.8%、TM波反射率12.0%、偏光度59.56%であった。   When the obtained absorption wire grid polarizer was observed by STEM, it was confirmed that the tungsten wire was formed with a thickness of 10 nm on one side of the cross-sectional slope portion of the lattice-like convex portion. Moreover, about the obtained absorption type wire grid type | mold polarizer, the transmitted light intensity | strength and reflected light intensity | strength in parallel Nicol and orthogonal Nicol with respect to linearly polarized light were measured using the spectrophotometer. As a result, the absorption wave grid polarizer has a TE wave transmittance of 91.6%, a TM wave transmittance of 23.2%, a TE wave reflectance of 3.8%, a TM wave reflectance of 12.0%, and a polarization degree of 59. 56%.

・吸収型、反射型ワイヤグリッド偏光子の積層
実施例1に用いた反射型ワイヤグリッド偏光子を用いて、実施例1と同様の方法で接着積層した。得られた偏光子について、分光光度計を用い、直線偏光に対する透過光強度、反射光強度を測定した。TE波透過率79.25%、TM波透過率0.012%、吸収型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.2%、TM波反射率17.1%、全光反射率10.7%。反射型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.9%、TM波反射率77.8%、全光反射率41.4%、偏光度99.97%であった。
-Lamination | stacking of absorption type and reflection type wire grid polarizer Using the reflection type wire grid polarizer used in Example 1, adhesion lamination was carried out by the same method as Example 1. About the obtained polarizer, the transmitted light intensity with respect to linearly polarized light and the reflected light intensity were measured using the spectrophotometer. TE wave transmittance 79.25%, TM wave transmittance 0.012%, TE wave reflectance 4.2% on the absorption wire grid polarizer side, TM wave reflectance 17.1%, Total light reflectance 10. 7%. The TE wave reflectance on the reflective wire grid polarizer side was 4.9%, the TM wave reflectance was 77.8%, the total light reflectance was 41.4%, and the degree of polarization was 99.97%.

[実施例3]
・紫外線硬化性樹脂を用いた格子状凸部転写フィルムの作成
厚さ0.1mmのポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム(以下、PETフィルム)に紫外線硬化樹脂(東洋合成株式会社製PAK01)を約0.03mm塗布し、塗布面を下にして前記145nmピッチの微細凹凸格子を表面に有するニッケルスタンパ上に、それぞれ端部からニッケルスタンパとPETフィルムとの間に空気が入らないように載せ、PETフィルム側から中心波長365nmの紫外線ランプを用いて紫外線を1000mJ/cm照射し、ニッケルスタンパの微細凹凸格子を転写した。その後、ニッケルスタンパの微細凹凸格子に平行な回転軸で180度回転し、裏面側に同様にニッケルスタンパの微細凹凸格子を転写した。得られた格子状凸部転写フィルムの表裏面をFE−SEMにより観察し、各々の断面形状がほぼ台形形状で、上面からの形状が縞状格子状となっていることと格子が互いに平行であることを確認した。
[Example 3]
・ Preparation of lattice-shaped convex transfer film using UV curable resin Apply UV curable resin (Toyo Gosei Co., Ltd. PAK01) about 0.03mm to 0.1mm thick polyethylene terephthalate resin film (hereinafter referred to as PET film) Then, on the nickel stamper having the fine concavo-convex grating with 145 nm pitch on the surface with the coating surface facing down, it is placed so that air does not enter between the nickel stamper and the PET film from each end, and the center from the PET film side. Ultraviolet rays were irradiated at 1000 mJ / cm 2 using an ultraviolet lamp having a wavelength of 365 nm to transfer the fine uneven grating of the nickel stamper. Thereafter, the substrate was rotated 180 degrees on a rotation axis parallel to the fine concavo-convex grid of the nickel stamper, and the fine concavo-convex grid of the nickel stamper was similarly transferred to the back side. The front and back surfaces of the obtained grid-like convex transfer film were observed by FE-SEM, and each cross-sectional shape was substantially trapezoidal, and the shape from the top surface was a striped grid shape and the grids were parallel to each other. I confirmed that there was.

・反射型ワイヤグリッド偏光子の作成
実施例1と同様にして表裏格子状凸部転写フィルムの片面に窒化ケイ素を形成した後、真空蒸着法でアルミニウムワイヤを形成した。その後、フィルムを室温下の0.1重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を30秒〜120秒の間において10秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥して反射型ワイヤグリッド型偏光子を得た。偏光性能評価から、80秒エッチングをした反射型ワイヤグリッド型偏光子を選定した。
-Preparation of reflective wire grid polarizer After forming silicon nitride on one side of the front and back grid-like convex transfer film in the same manner as in Example 1, aluminum wires were formed by vacuum deposition. Thereafter, the film was washed (etched) in a 0.1 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature while changing the treatment time at intervals of 10 seconds between 30 seconds and 120 seconds, and immediately washed with water to stop the etching. I let you. The film was dried to obtain a reflective wire grid polarizer. From the evaluation of polarization performance, a reflective wire grid polarizer that was etched for 80 seconds was selected.

得られた反射型ワイヤグリッド偏光子について、分光光度計を用いて、直線偏光に対する平行ニコル、直交ニコルでの透過光強度、反射光強度を測定した。その結果、反射型ワイヤグリッド偏光子のTE波透過率85.3%、TM波透過率0.038%、TE波反射率3.4%、TM波反射率58.9%、偏光度99.91%であった。   About the obtained reflection type wire grid polarizer, the transmitted light intensity and reflected light intensity in parallel Nicol and orthogonal Nicol with respect to linearly polarized light were measured using a spectrophotometer. As a result, the TE wave transmittance of the reflective wire grid polarizer is 85.3%, the TM wave transmittance is 0.038%, the TE wave reflectance is 3.4%, the TM wave reflectance is 58.9%, and the degree of polarization is 99. It was 91%.

次に、実施例1と同様の方法で反射型ワイヤグリッド偏光子の裏面に、窒化ケイ素を形成した後、実施例2と同様の条件でタングステンワイヤを形成した。タングステンワイヤを積層した後、フィルムを室温下の0.025重量%水酸化ナトリウム水溶液中で、処理時間を5秒〜30秒の間において2秒間隔で変えながら洗浄(エッチング)し、すぐに水洗してエッチングを停止させた。フィルムを乾燥して片面に反射型ワイヤグリッド偏光子、その裏面に吸収型ワイヤグリッド偏光子が形成された偏光子を得た。   Next, silicon nitride was formed on the back surface of the reflective wire grid polarizer in the same manner as in Example 1, and then a tungsten wire was formed under the same conditions as in Example 2. After laminating the tungsten wire, the film was washed (etched) in 0.025 wt% sodium hydroxide aqueous solution at room temperature while changing the treatment time at intervals of 2 seconds between 5 seconds and 30 seconds, and immediately washed with water. Then, the etching was stopped. The film was dried to obtain a polarizer having a reflective wire grid polarizer formed on one side and an absorptive wire grid polarizer formed on the back side.

得られた偏光子について、分光光度計を用い、直線偏光に対する透過光強度、反射光強度を測定した。TE波透過率80.1%、TM波透過率0.011%、吸収型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.1%、TM波反射率18.4%、全光反射率11.3%。反射型ワイヤグリッド偏光子側のTE波反射率4.2%、TM波反射率79.9%、全光反射率42.1%、偏光度99.97%であった。   About the obtained polarizer, the transmitted light intensity with respect to linearly polarized light and the reflected light intensity were measured using the spectrophotometer. TE wave transmittance 80.1%, TM wave transmittance 0.011%, TE wave reflectance 4.1% on the absorption wire grid polarizer side, TM wave reflectance 18.4%, Total light reflectance 11. 3%. The TE wave reflectance on the reflective wire grid polarizer side was 4.2%, the TM wave reflectance was 79.9%, the total light reflectance was 42.1%, and the degree of polarization was 99.97%.

このように本発明にかかるワイヤグリッド偏光子は、簡易な構成で、外光を効率良く吸収し、かつ、バックライト側の高反射率のために光利用効率が高く、LCDのような表示装置に配設した場合に十分な色再現性と黒表示を実現できる。偏光機能の発現を全て無機材料で構成しているために、耐久性に優れる。   As described above, the wire grid polarizer according to the present invention has a simple configuration, efficiently absorbs external light, and has high light utilization efficiency due to high reflectivity on the backlight side. When it is disposed in the position, sufficient color reproducibility and black display can be realized. Since the expression of the polarization function is entirely composed of an inorganic material, it has excellent durability.

本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の概略断面斜視図である。1 is a schematic cross-sectional perspective view of a wire grid polarizer according to an embodiment of the present invention. 本発明を構成する吸収型ワイヤグリッド偏光子を拡大図示した概略断面斜視図である。1 is an enlarged schematic cross-sectional perspective view of an absorption wire grid polarizer constituting the present invention. 本発明を構成する吸収型ワイヤグリッド偏光子の、他の構成の一例を拡大図示した概略断面斜視図である。It is the general | schematic cross-section perspective view which expanded and illustrated an example of the other structure of the absorption type wire grid polarizer which comprises this invention. 本発明を構成する反射型ワイヤグリッド偏光子を拡大図示した概略断面斜視図である。1 is an enlarged schematic cross-sectional perspective view of a reflective wire grid polarizer constituting the present invention. 本発明のワイヤグリッド偏光子を構成するための接着工程の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the adhesion process for comprising the wire grid polarizer of this invention. 本発明の実施の形態に係るワイヤグリッド偏光子の、他の構成の一例を示す概略断面斜視図である。It is a schematic cross-sectional perspective view which shows an example of the other structure of the wire grid polarizer which concerns on embodiment of this invention. 本発明を構成する基材の一例を示す概略断面斜視図である。It is a schematic sectional perspective view which shows an example of the base material which comprises this invention. 本発明の実施の形態に係る偏光子を用いた液晶表示装置を示す断面概略図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the liquid crystal display device using the polarizer which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,11,21b,22b 吸収型ワイヤグリッド偏光子
1a,1d 吸収型偏光成分ワイヤ
1a−t 吸収型偏光成分ワイヤの垂線方向の高さ
1b,2b,8 基材
1c,2c 格子状凸部
1d 吸収型偏光成分ワイヤ
2,21a,22a 反射型ワイヤグリッド偏光子
2a 金属ワイヤ
3,21,22 ワイヤグリッド偏光子
4,5 入射光
7 接着層
10 偏光軸
11a 偏光軸と一致した辺
12 偏光子
20 照明装置
23 液晶セル
30 バックライト入射光
31 外光入射光
1,11, 21b, 22b Absorption-type wire grid polarizer 1a, 1d Absorption-type polarization component wire 1a-t Height of absorption-type polarization component wire in the perpendicular direction 1b, 2b, 8 Substrate 1c, 2c Grid-shaped convex part 1d Absorption type polarization component wire 2, 21a, 22a Reflection type wire grid polarizer 2a Metal wire 3, 21, 22 Wire grid polarizer 4, 5 Incident light 7 Adhesive layer 10 Polarization axis 11a Side coincident with polarization axis 12 Polarizer 20 Illumination device 23 Liquid crystal cell 30 Backlight incident light 31 Outside light incident light

Claims (6)

基材上に吸収型偏光成分を格子状に配置した吸収型ワイヤグリッド偏光子と、基材上に反射型偏光成分を格子状に配置した反射型ワイヤグリッド偏光子と、を積層してなる複合型ワイヤグリッド偏光子であって、少なくとも前記吸収型ワイヤグリッド偏光子は、格子状に凸部を有する基材と、前記基材の凸部上に形成された吸収型偏光成分で構成された層と、を具備することを特徴とするワイヤグリッド偏光子。   A composite of an absorptive wire grid polarizer in which an absorptive polarization component is arranged in a lattice on a substrate and a reflective wire grid polarizer in which a reflective polarization component is arranged in a lattice on a substrate Wire grid polarizer, at least the absorption wire grid polarizer is a layer composed of a base material having convex portions in a lattice shape and an absorbing polarization component formed on the convex portions of the base material And a wire grid polarizer. 前記層が、前記基材の格子状凸部の断面斜面部の片側にのみ形成されてい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子。   2. The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the layer is formed only on one side of a cross-sectional slope portion of the lattice-like convex portion of the base material. 前記層が、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化バナジウム及び酸化クロムからなる群より選ばれた酸化物で構成された層であり、前記基材の格子状凸部からの垂線方向の高さが、8nm以上、250nm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のワイヤグリッド偏光子。   The layer is a layer made of an oxide selected from the group consisting of aluminum oxide, iron oxide, nickel oxide, copper oxide, vanadium oxide and chromium oxide, and the perpendicular direction from the lattice-like convex portion of the base material The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the height of the wire grid polarizer is 8 nm or more and 250 nm or less. 前記層がW、V、Cr、Co、Mo、Ge、Ir、Ni、Os、Ti、Fe、Nb、Hf、Mn、Ta及びこれらのうち少なくとも一つを主成分とする合金からなる群から選ばれた少なくとも一つの金属で構成され、前記層が5nm以上30nm以下の厚さで形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のワイヤグリッド偏光子。   The layer is selected from the group consisting of W, V, Cr, Co, Mo, Ge, Ir, Ni, Os, Ti, Fe, Nb, Hf, Mn, Ta and alloys containing at least one of them as a main component. 3. The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the wire grid polarizer is made of at least one metal and has a thickness of 5 nm to 30 nm. 前記反射型ワイヤグリッド偏光子は、格子状に凸部を有する基材と、前記基材の凸部上に形成された反射型偏光成分で構成された層と、を具備することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子。   The reflective wire grid polarizer includes a base material having convex portions in a lattice shape, and a layer composed of a reflective polarization component formed on the convex portions of the base material. The wire grid polarizer in any one of Claims 1-4. 表示デバイスと、前記表示デバイスに光を照射する照明手段と、請求項1から請求項5のいずれかに記載のワイヤグリッド偏光子と、を具備し、前記反射型ワイヤグリッド偏光子が前記照明手段側に配置されることを特徴とする表示装置。   A display device, an illuminating unit that irradiates light to the display device, and the wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 5, wherein the reflective wire grid polarizer is the illuminating unit. A display device arranged on the side.
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