JP2012027221A - Wire grid polarizer - Google Patents

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Masato Saito
正人 齋藤
Kazuyuki Furuya
一之 古谷
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Asahi Kasei Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wire grid polarizer achieving a high polarization degree without increasing an aspect ratio of wires, having excellent reflection characteristics in a visible light region, particularly in a wavelength range centering the maximum visual sensitivity wavelength of 555 nm and from 100 nm shorter to 100 nm longer than the center wavelength, and allowing easy processing.SOLUTION: The wire grid polarizer comprises a substrate 1, metal wires 10 arranged in a grid on the substrate 1, and multilayer wires 11 deposited in two or more layers on the metal wires 10. The multilayer wire 11 is a laminate including: a low refractive index layer composed of a low refractive index material having a refractive index nof 1.00 or more and 1.65 or less; and a high refractive index layer provided on the low refractive index layer and composed of a high refractive index material having a refractive index nof 1.80 or more and 4.50 or less. The low refractive index layer and the high refractive index layer are formed of materials selected from elements selected from elements the fluorides of which have a boiling point of 250 degrees or lower, and oxides, nitrides, sulfides and carbonates of the elements.

Description

本発明は、ワイヤーグリッド偏光子に関する。   The present invention relates to a wire grid polarizer.

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。このような非常に小さいピッチの微細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 pattern having a light wavelength level pitch. Such a member or product having a very fine 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、金属等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ーグリッドは、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。このワイヤーグリッド偏光子は、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 grid 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.

このようなワイヤー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。このワイヤーグリッド偏光子は、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ーを備えている。このワイヤーグリッド偏光子は、電場成分が金属線と平行な偏光成分(TE波)を反射し、金属線と垂直な偏光成分(TM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 characteristic that the electric field component reflects the polarization component (TE wave) parallel to the metal wire and transmits the polarization component (TM wave) perpendicular to the metal wire, and is often used as a beam splitter. Has been.

このようなワイヤーグリッド偏光子において、金属ワイヤー形状と光学形状との関係が示されており、金属ワイヤー断面積が増加すると、消光比が増加すること、更に周期幅に対する所定の幅以上の金属ワイヤーでは透過率が減少することが分かっている(特許文献2)。また、金属ワイヤーの長手方向に直交する断面形状がテーパ形状であると、広い帯域において透過率、偏光度の波長分散性が少なく、高消光比特性を示すことが分かっている(特許文献3)。   In such a wire grid polarizer, the relationship between the metal wire shape and the optical shape is shown, and when the metal wire cross-sectional area increases, the extinction ratio increases, and the metal wire more than a predetermined width with respect to the period width Then, it is known that the transmittance decreases (Patent Document 2). Moreover, when the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of a metal wire is a taper shape, it has been known that the wavelength dispersion of transmittance and polarization degree is small in a wide band and shows high extinction ratio characteristics (Patent Document 3). .

また、特許文献4には、金属ワイヤー上に誘電体のワイヤーを積層したワイヤーグリッド偏光子が例示されている。   Patent Document 4 exemplifies a wire grid polarizer in which a dielectric wire is laminated on a metal wire.

さらに、微細パターンを用いたナノサイズのリソグラフィー用マスク構造体を形成するための有望な方法として、微細パターンを有する型を熱可塑性樹脂や光硬化性樹脂に押し付けてパターンを転写する方法が知られている(特許文献5、非特許文献2)。このような方法としては、特許文献6、非特許文献3等も参考にすることが出来る。   Furthermore, as a promising method for forming a nano-sized lithography mask structure using a fine pattern, a method of transferring a pattern by pressing a mold having a fine pattern against a thermoplastic resin or a photocurable resin is known. (Patent Document 5, Non-Patent Document 2). As such a method, Patent Document 6, Non-Patent Document 3, and the like can be referred to.

また、耐擦傷性や防汚性を高める目的で金属ワイヤー上に誘電体のワイヤーや層を設ける方法が特許文献7に開示されている。   Further, Patent Document 7 discloses a method of providing a dielectric wire or layer on a metal wire for the purpose of improving scratch resistance or antifouling property.

また、液晶表示装置などにワイヤーグリッド偏光子を用いた場合に、外光の反射を低減し、コントラスト比を向上させる目的で、吸収型偏光板などと貼りあわせる方法が特許文献8と特許文献9に開示されている。   In addition, when a wire grid polarizer is used for a liquid crystal display device or the like, Patent Documents 8 and 9 disclose a method of bonding with an absorption polarizing plate or the like for the purpose of reducing reflection of external light and improving a contrast ratio. Is disclosed.

特開2003−502708号公報JP 2003-502708 A 特表2003−508813号公報Japanese translation of PCT publication No. 2003-508813 特開2005−172844号公報JP 2005-172844 A 特表2008−523422号公報Special table 2008-523422 gazette 特開2009−145742号公報JP 2009-145742 A 特公昭53−22427号公報Japanese Patent Publication No.53-22427 特開2007−33558号公報JP 2007-33558 A 特開平11−271534号公報JP-A-11-271534 特開2006−330521号公報JP 2006-330521 A

日本女子大学紀要 理学部 第14号(2006年)Bulletin of Japan Women's University Faculty of Science No. 14 (2006) Applied Physics Letters, vol.96, 1995,pp.3114−3116Applied Physics Letters, vol. 96, 1995, pp. 3114-3116 電子通信学会技術研究報告 CPM76−125(1977年)IEICE technical report CPM76-125 (1977)

上述したようにワイヤーグリッド偏光子は優れた偏光特性を有している。しかしながら、特許文献2に示されているように、波長450nmから650nmの範囲においては、透過率の差や消光比の差、つまり波長分散性が大きく存在することが分かる。また、本発明者らの検討により、特許文献2に示された構造での波長400nmから800nmにおける透過率の波長分散性が非常に大きいことが分かっており、この構造の偏光子を可視光全域に用いることは難しい。   As described above, the wire grid polarizer has excellent polarization characteristics. However, as shown in Patent Document 2, it can be seen that there is a large difference in transmittance and extinction ratio, that is, wavelength dispersion, in the wavelength range of 450 nm to 650 nm. Further, as a result of the study by the present inventors, it has been found that the wavelength dispersion of the transmittance at a wavelength of 400 nm to 800 nm in the structure shown in Patent Document 2 is very large. It is difficult to use.

また、特許文献3に示されているように、低波長側での消光比や透過率の低下を抑制するためには、金属ワイヤーをテーパ形状とすることが有効であるが、消光比を上げるには金属ワイヤーの断面積を大きくする必要がある。しかし、金属ワイヤーをテーパ形状とする場合には、金属ワイヤーの高さが同じであっても特許文献2の構造に比べ断面積が小さくなってしまうため、消光比を向上させるためにはさらに高い金属ワイヤー高さが必要となる。しかし、テーパ形状の金属ワイヤーを高くする場合、加工性や金属ワイヤーの強度耐久性の点で劣る問題があった。   Moreover, as shown in Patent Document 3, in order to suppress a decrease in the extinction ratio and transmittance on the low wavelength side, it is effective to make the metal wire tapered, but the extinction ratio is increased. For this, it is necessary to increase the cross-sectional area of the metal wire. However, when the metal wire has a tapered shape, the cross-sectional area becomes smaller than that of the structure of Patent Document 2 even if the height of the metal wire is the same, so that it is higher to improve the extinction ratio. Metal wire height is required. However, when the tapered metal wire is made high, there is a problem that it is inferior in terms of workability and strength durability of the metal wire.

また、特許文献7に記載されている方法は、金属ワイヤーを含む基材面の法線に対して非常に深い角度から製膜を行う必要があり、誘電体層の厚さ均一性や大型生産性に課題を残す。さらに、本発明者の検討により、金属ワイヤー上に設けられる誘電体層や透明材料の積層数が増すと、透過する特性を有する偏光成分(TM波)は、層と層との界面により反射が起こり、結果として透過率が低下してしまう課題があった。   In addition, the method described in Patent Document 7 requires film formation from a very deep angle with respect to the normal of the base material surface including the metal wire, and the thickness uniformity and large-scale production of the dielectric layer Leaving challenges in sex. Furthermore, as a result of studies by the present inventors, when the number of laminated dielectric layers and transparent materials provided on the metal wire increases, the polarized component (TM wave) having the transmitting characteristic is reflected by the interface between the layers. As a result, there was a problem that the transmittance was lowered.

また、ワイヤーグリッド偏光子のように基材上にワイヤー形状を形成する手法としては、基材上に金属や誘電体からなる平坦な薄膜を積層した後、フォトリソグラフィー法やインプリント法、電子線描画法などにより、前記薄膜上に所望のパターンを施されたレジスト材料からなる層を設ける。その後、前記層をマスクとして、エッチングによって積層された薄膜をワイヤー形状に加工する。この手法において、薄膜を異方的にエッチングするためにはドライエッチング法が必須の技術であることは自明である。しかしながら、特許文献4に例示されている材料のうち、二酸化チタニウム、テルル化カドミウム、テルル化鉛などは、ドライエッチングすることが非常に困難であるため、これらの材料をワイヤーとして用いたワイヤーグリッド偏光子を作製することは困難である。   In addition, as a method of forming a wire shape on a substrate like a wire grid polarizer, after laminating a flat thin film made of metal or dielectric on the substrate, photolithography method, imprint method, electron beam A layer made of a resist material provided with a desired pattern is provided on the thin film by a drawing method or the like. Thereafter, using the layer as a mask, the thin film laminated by etching is processed into a wire shape. In this method, it is obvious that the dry etching method is an essential technique for anisotropically etching a thin film. However, among the materials exemplified in Patent Document 4, titanium dioxide, cadmium telluride, lead telluride and the like are very difficult to dry etch, and therefore, wire grid polarization using these materials as wires. It is difficult to make a child.

さらに、ワイヤーグリッド偏光子の透過率と偏光度を共に向上させるためには、金属ワイヤー(例えば、アルミニウムワイヤー)の幅を狭く保ったまま、厚さを厚くする方法があるが、この場合、金属ワイヤーのアスペクト比(ワイヤの厚さ/ワイヤの幅)が大きくなってしまい、本発明者の検討によるとアスペクト比が5以上となるとワイヤーが倒れ、隣のワイヤーと接触してしまう恐れが発生する。   Furthermore, in order to improve both the transmittance and the degree of polarization of the wire grid polarizer, there is a method of increasing the thickness while keeping the width of the metal wire (for example, aluminum wire) narrow. The aspect ratio of the wire (the thickness of the wire / the width of the wire) becomes large, and according to the study of the present inventor, when the aspect ratio is 5 or more, the wire falls down and may come into contact with the adjacent wire. .

特許文献9に記載されている方法は、外光の反射を抑制することも重要ながら、バックライトからの光を反射し、再利用することが求められる。しかしながら、反射光の再利用の効率化の観点からはさらなる反射率の向上が求められており、ワイヤーグリッド部分が金属ワイヤーのみの構造では、反射率が不十分であることが分かっている。   The method described in Patent Document 9 is required to reflect and reuse the light from the backlight while suppressing the reflection of external light. However, from the viewpoint of improving the efficiency of reuse of reflected light, further improvement in reflectivity is required, and it has been found that the reflectivity is insufficient when the wire grid portion is only a metal wire.

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、ワイヤーのアスペクト比を大きくすることなく高偏光度を実現し、可視光領域、特に最大視感度波長555nmを中心とした前後100nmの範囲、つまり波長455nmから655nmにおいて反射特性に優れ、さらに容易な加工を可能とするワイヤー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 achieves a high degree of polarization without increasing the aspect ratio of the wire, and is in the visible light region, particularly in the range of 100 nm before and after centering on the maximum visibility wavelength of 555 nm, that is, An object of the present invention is to provide a wire grid polarizer that has excellent reflection characteristics at a wavelength of 455 nm to 655 nm and enables easier processing.

本発明のワイヤーグリッド偏光子は、基材と、前記基材上に格子状に配置された金属ワイヤーと、前記金属ワイヤー上に2層以上積層された多層ワイヤーを具備するワイヤーグリッド偏光子であって、前記多層ワイヤーは、1.00以上1.65以下の屈折率nを有する低屈折率材料で構成された低屈折率層と、前記低屈折層上に設けられ、1.80以上4.50以下の屈折率nを有する高屈折率材料で構成された高屈折率層とを含む積層体であり、前記多層ワイヤーの屈折率と膜厚の関係が、n≦n(d:低屈折率層の膜厚、d:高屈折率層の膜厚)であって、前記低屈折率層及び前記高屈折率層が、フッ化物沸点が250度以下である元素から選択される元素、及び前記元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭酸化物のいずれかから選ばれる材料で形成されていることを特徴とする。 The wire grid polarizer of the present invention is a wire grid polarizer comprising a base material, metal wires arranged in a grid pattern on the base material, and multilayer wires laminated on the metal wire in two or more layers. The multilayer wire is provided on the low refractive index layer made of a low refractive index material having a refractive index n 1 of 1.00 or more and 1.65 or less, and is provided on the low refractive layer, and is 1.80 or more and 4 And a high refractive index layer composed of a high refractive index material having a refractive index n 2 of 50 or less, and the relationship between the refractive index and the film thickness of the multilayer wire is n 1 d 1 ≦ n 2 d 2 (d 1 : film thickness of the low refractive index layer, d 2 : film thickness of the high refractive index layer), and the low refractive index layer and the high refractive index layer have a fluoride boiling point of 250 degrees or less. An element selected from an element, and an oxide, nitride, sulfide of the element, Characterized in that it is formed of a material selected from any of the oxides.

本発明のワイヤーグリッド偏光子において、前記材料が、タンタル、モリブデン、タングステン、ニオブ、シリコン、ゲルマニウム、テルル、及びりん並びにそれら2種類以上の複合物、並びにそれらの酸化物、窒化物、硫化物、及び炭酸化物からなる群より選ばれた材料であることが好ましい。又は、前記材料が、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸化りん、酸化ニオブからなる群より選ばれた材料であることが好ましい。   In the wire grid polarizer of the present invention, the material includes tantalum, molybdenum, tungsten, niobium, silicon, germanium, tellurium, and phosphorus, and a composite of two or more thereof, and oxides, nitrides, sulfides thereof, And a material selected from the group consisting of carbonates. Alternatively, the material is preferably a material selected from the group consisting of tantalum oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, silicon, silicon oxide, silicon nitride, germanium, germanium oxide, tellurium oxide, phosphorus oxide, and niobium oxide.

本発明のワイヤーグリッド偏光子において、前記基材が、ヨウ素型偏光板もしくは染料型偏光板の吸収型偏光板であることが好ましい。   The wire grid polarizer of this invention WHEREIN: It is preferable that the said base material is an absorption type polarizing plate of an iodine type polarizing plate or a dye type polarizing plate.

本発明のワイヤーグリッド偏光子の製造方法は、基板上に、反射性材料と、屈折率が1.00以上1.65以下の低屈折率材料と、屈折率が1.80以上4.50以下の高屈折率材料とを順に積層して形成する工程と、前記高屈折率材料、前記低屈折率材料及び前記反射性材料をパターニングしてワイヤー形状に加工する工程と、を有するワイヤーグリッド偏光子の製造方法であって、前記低屈折率材料及び前記高屈折率材料が、フッ化物沸点が250度以下である元素から選択される元素、及び、その元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭酸化物のいずれかから選ばれる材料であり、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法によりワイヤー形状にパターニングされることを特徴とする。   The manufacturing method of the wire grid polarizer of the present invention includes a reflective material, a low refractive index material having a refractive index of 1.00 to 1.65, and a refractive index of 1.80 to 4.50 on a substrate. And a step of patterning the high refractive index material, the low refractive index material, and the reflective material to process them into a wire shape. The low-refractive index material and the high-refractive index material are elements selected from elements whose fluoride boiling point is 250 degrees or less, and oxides, nitrides, sulfides of the elements, It is a material selected from any of carbonates, and is characterized by being patterned into a wire shape by a dry etching method using a fluorine-based gas.

本発明によれば、可視光領域、特に波長455nmから655nmにおける反射特性に優れ、また容易に加工できるワイヤーグリッド偏光子を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the wire grid polarizer which is excellent in the reflection characteristic in visible region, especially wavelength 455 nm to 655 nm, and can be processed easily can be provided.

本発明の実施の形態に係るワイヤーグリッド偏光子の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the wire grid polarizer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る金属材料のドライエッチング関係図である。It is a dry etching relation figure of the metal material concerning an embodiment of the invention.

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ーグリッド偏光子の一例を示す概略断面斜視図である。図1に示すワイヤーグリッド偏光子は、基材1上に所定の間隔で設けられた格子状の金属ワイヤー10を有し、金属ワイヤー10の上に多層ワイヤー11が積層されている。積層される多層ワイヤー11は、後述するように2層以上の多層であればよいが、ここでは簡単のために2層として説明する。多層ワイヤー11は、図1に図示されるように低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13から構成される。
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 wire grid polarizer shown in FIG. 1 has a grid-like metal wire 10 provided at a predetermined interval on a substrate 1, and a multilayer wire 11 is laminated on the metal wire 10. The multilayer wire 11 to be laminated may be a multilayer of two or more layers as will be described later, but here it will be described as two layers for simplicity. The multilayer wire 11 includes a low refractive index wire 12 and a high refractive index wire 13 as shown in FIG.

ワイヤーグリッド偏光子に入射する光は、2成分を有する偏光として考えることができる。本発明においては、基材上に設けられたワイヤーに対して、平行に偏光している光をTE偏光として、反射率をR(TE)、透過率をT(TE)と定義する。また、垂直に偏光している光をTM偏光として、反射率をR(TM)、透過率をT(TM)と定義する。多層ワイヤー11が設けられた面に入射した偏光は、ワイヤーが有する構造的及び光学的異方性によって、TE偏光が反射し、TM偏光が透過する。このため、入射した光の反射光の大部分はTE偏光であり、透過光の大部分はTM偏光となる。反射光にはTM偏光成分も若干含まれるが、R(TM)はR(TE)の1/20程度と小さいため、ほとんど無視できる値である。   Light incident on the wire grid polarizer can be considered as polarized light having two components. In the present invention, the light polarized in parallel with respect to the wire provided on the substrate is defined as TE polarized light, the reflectance is defined as R (TE), and the transmittance is defined as T (TE). Also, vertically polarized light is defined as TM polarized light, reflectance is defined as R (TM), and transmittance is defined as T (TM). The polarized light incident on the surface on which the multilayer wire 11 is provided reflects TE polarized light and transmits TM polarized light due to the structural and optical anisotropy of the wire. For this reason, most of the reflected light of the incident light is TE-polarized light, and most of the transmitted light is TM-polarized light. The reflected light also contains some TM polarization components, but R (TM) is almost negligible because R (TM) is as small as 1/20 of R (TE).

本発明においては、多層ワイヤー11を設けることにより、多層ワイヤー11が設けられた面に入射した光の反射率を向上させることができる。異なる表現によれば、金属ワイヤー10のみをワイヤー状に加工したワイヤーグリッド偏光子よりも、本発明の多層ワイヤー11を設けた方が、R(TE)を大きくすることができる。   In the present invention, by providing the multilayer wire 11, the reflectance of light incident on the surface on which the multilayer wire 11 is provided can be improved. According to a different expression, R (TE) can be increased by providing the multilayer wire 11 of the present invention rather than a wire grid polarizer in which only the metal wire 10 is processed into a wire shape.

アルミニウムや銀などは、高反射材料として知られているが、ガラス基板などにそれらの材料を平坦に200nm程度の厚さで成膜したときの反射率は、92%〜96%程度である。実際には、入射した光がアルミニウムや銀などの最表面で、これら金属材料の有する吸収によって数%程度の光が熱として消費されるため、96%以上の反射率にはならない。金属材料をワイヤーグリッド偏光子に加工した場合も、金属材料に有する吸収によって反射率の上限が決まってしまう。   Aluminum, silver, and the like are known as highly reflective materials, but reflectivity is about 92% to 96% when those materials are formed flat on a glass substrate or the like with a thickness of about 200 nm. Actually, incident light is the outermost surface such as aluminum or silver, and about several percent of light is consumed as heat due to absorption of these metal materials. Therefore, the reflectance does not reach 96% or more. Even when a metal material is processed into a wire grid polarizer, the upper limit of the reflectance is determined by the absorption of the metal material.

本発明者の考察によると、本発明の多層ワイヤー11を備えると、多層ワイヤー11を設けた面に入射した光は、まず高屈折率ワイヤー13の表面で入射媒質と高屈折率ワイヤー13の屈折率差によって、界面反射が発生する。さらに、界面反射せずに高屈折率ワイヤー13の中を進行する光は、低屈折率ワイヤー12との界面で、高屈折率ワイヤー13と低屈折率ワイヤー12との屈折率差によって界面反射が発生する。さらに、界面反射せずに低屈折率ワイヤー12の中を進行する光は、金属ワイヤー10の表面で反射が発生する。すると、入射光は、前記のような光路を進むことによって、多層ワイヤー11で反射が発生し、金属ワイヤー10の最表面での吸収が低減される。結果として、入射光は、多層ワイヤー11が設けられていない場合と比較して、反射率を高めることができる。   According to the inventor's consideration, when the multilayer wire 11 of the present invention is provided, the light incident on the surface provided with the multilayer wire 11 is first refracted by the incident medium and the high refractive index wire 13 on the surface of the high refractive index wire 13. Interfacial reflection occurs due to the rate difference. Furthermore, the light traveling through the high refractive index wire 13 without being reflected at the interface is reflected at the interface with the low refractive index wire 12 due to the difference in refractive index between the high refractive index wire 13 and the low refractive index wire 12. appear. Further, the light traveling through the low refractive index wire 12 without being reflected at the interface is reflected on the surface of the metal wire 10. Then, the incident light travels along the optical path as described above, whereby reflection occurs in the multilayer wire 11 and absorption at the outermost surface of the metal wire 10 is reduced. As a result, the incident light can increase the reflectance as compared with the case where the multilayer wire 11 is not provided.

つまり、多層ワイヤー11を設けることにより、金属ワイヤー10のみをワイヤー状に加工したワイヤーグリッド偏光子にて、金属の表面で熱として消費されてしまうTE偏光を、反射のTE偏光として取り出すことが可能となる。   In other words, by providing the multilayer wire 11, TE-polarized light that is consumed as heat on the metal surface can be taken out as reflected TE-polarized light with a wire grid polarizer in which only the metal wire 10 is processed into a wire shape. It becomes.

また、一般にガラス基板などに誘電体を積層した誘電体ミラーなるものが知られている。これは、入射光の波長に対する光学膜厚の1/4の膜厚になるように、低屈折率材料と高屈折率材料を交互に且つ幾多に積層することで、各層での界面反射の重ね合わせを利用し、入射した光の反射率を高めるものである。   In general, a dielectric mirror in which a dielectric is laminated on a glass substrate or the like is known. This is because the low-refractive index material and the high-refractive index material are stacked alternately and in many layers so that the film thickness is ¼ of the optical film thickness with respect to the wavelength of incident light. By using the matching, the reflectance of incident light is increased.

しかしながら、ワイヤーグリッド偏光子に前記の誘電体ミラーの構造を適用しようとすると、各誘電体層の光学膜厚を1/4にした場合に反射率は最高値を示さず、1/4の値よりも薄く設定する必要がある。また、誘電体をワイヤー形状に加工するだけでは、十分な偏光度や反射率が得られず、アルミニウムなどの反射性材料と、高屈折率材料と低屈折率材料の積層からなるワイヤーを設ける必要があることが、発明者の検討により明らかとなっている。   However, when the dielectric mirror structure is applied to the wire grid polarizer, the reflectivity does not show the maximum value when the optical film thickness of each dielectric layer is set to 1/4, and the value is 1/4. It is necessary to set it thinner. In addition, it is not possible to obtain a sufficient degree of polarization and reflectivity simply by processing the dielectric into a wire shape, and it is necessary to provide a wire made of a laminate of a reflective material such as aluminum, a high refractive index material, and a low refractive index material. It has become clear from the inventors' investigation.

基材1を構成する材料としては、平滑面を有し、可視光領域で実質的に透明な素材であれば特に限定されるものではなく、ガラスや透明な無機物結晶、透明プラスチックが挙げられる。ガラスとしては、石英ガラスや、BK(硼珪クラウン)、BaK(バリウムクラウン)、LF(軽フリント)、SF(重フリント)等の既存の光学ガラスを挙げることができる。なかでも石英ガラスは、表面微細加工に適しているので好ましい。透明無機物結晶としては、サファイヤ、水晶、方解石、アルカリハライド等が挙げられる。透明プラスチックとしては、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等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、ポリアミド樹脂等の結晶性熱可塑性樹脂や、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の紫外線(UV)硬化性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。   The material constituting the substrate 1 is not particularly limited as long as it has a smooth surface and is substantially transparent in the visible light region, and examples thereof include glass, transparent inorganic crystals, and transparent plastic. Examples of the glass include quartz glass and existing optical glasses such as BK (borosilicate crown), BaK (barium crown), LF (light flint), and SF (heavy flint). Of these, quartz glass is preferable because it is suitable for surface fine processing. Examples of the transparent inorganic crystal include sapphire, crystal, calcite, and alkali halide. Examples of the transparent plastic include 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, polyether. Amorphous thermoplastic resin such as imide resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, polyether ketone resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polybutylene terephthalate resin, aromatic Crystalline thermoplastic resins such as aromatic polyester resins, polyacetal resins, polyamide resins, and ultraviolet (UV) curable resins such as acrylic, epoxy, and urethane Curable resins.

また、後述するように、偏光板を基材1として用いても良い。偏光板はヨウ素型偏光板や染料型偏光板を用いることができ、偏光板の厚みに制約は無いが、現実的には1μmから5000μm以下が望ましい。   Further, as will be described later, a polarizing plate may be used as the substrate 1. As the polarizing plate, an iodine-type polarizing plate or a dye-type polarizing plate can be used, and the thickness of the polarizing plate is not limited, but in reality, it is preferably 1 μm to 5000 μm.

金属ワイヤー10を構成する材料としては、遮光性の高い材料であれば金属ワイヤーとして用いることができる。特に、アルミニウムかアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金、またはアルミニウム混合材料は、加工性と遮光性の観点から好ましい材料である。以下、金属ワイヤー10を構成する材料を反射性材料と呼ぶことにする。   As a material which comprises the metal wire 10, if it is a material with high light-shielding property, it can be used as a metal wire. In particular, aluminum, an aluminum alloy containing aluminum as a main component, or an aluminum mixed material is a preferable material from the viewpoints of workability and light shielding properties. Hereinafter, the material constituting the metal wire 10 is referred to as a reflective material.

多層ワイヤー11を構成する材料は、加工性の観点から、フッ化物沸点が250度以下である元素を少なくとも1種類以上含む材料であることが好ましい。より好ましくは、タンタル、モリブデン、タングステン、ニオブ、シリコン、ゲルマニウム、テルル、及びりん並びにそれら2種類以上の複合物、並びにそれらの酸化物、窒化物、硫化物、及び炭酸化物からなる群より選ばれた材料であることが好ましい。なかでも、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸化りん、酸化ニオブなどの材料を好適に用いることができる。   The material constituting the multilayer wire 11 is preferably a material containing at least one element having a fluoride boiling point of 250 degrees or less from the viewpoint of workability. More preferably, it is selected from the group consisting of tantalum, molybdenum, tungsten, niobium, silicon, germanium, tellurium, and phosphorus and a composite of two or more thereof, and oxides, nitrides, sulfides, and carbonates thereof. Preferably, the material is Among these, materials such as tantalum oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, silicon, silicon oxide, silicon nitride, germanium, germanium oxide, tellurium oxide, phosphorus oxide, and niobium oxide can be preferably used.

多層ワイヤー11を構成する低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13は、屈折率の観点から、低屈折率ワイヤー12は屈折率が1.40から1.65までの範囲内である材料を用いることが好ましく、高屈折率ワイヤー13は屈折率が1.80から4.50の範囲内である材料を用いることが好ましい。また、低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13の材料の組み合わせにおいては、互いの屈折率差が大きくなる組み合わせが好ましく、屈折率差は0.15以上あることが好ましい。例えば、低屈折率ワイヤーに屈折率1.40の材料を用い、高屈折率ワイヤーに屈折率4.50の材料を用いる組み合わせがもっとも適している。そうすることにより各ワイヤー層の厚みを薄くできるからであり、光学膜厚の考え方に準じていると考えられる。つまり、光学膜厚は屈折率と各層の膜厚の積で与えられるため、屈折率が高い材料を用いた方が膜厚を薄くすることが出来る。尚、本発明における屈折率は、波長550nmにおける値を示している。   From the viewpoint of refractive index, the low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13 constituting the multilayer wire 11 use a material having a refractive index in the range of 1.40 to 1.65. The high refractive index wire 13 is preferably made of a material having a refractive index in the range of 1.80 to 4.50. Moreover, in the combination of the material of the low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13, the combination from which a mutual refractive index difference becomes large is preferable, and it is preferable that a refractive index difference is 0.15 or more. For example, a combination in which a material having a refractive index of 1.40 is used for the low refractive index wire and a material having a refractive index of 4.50 is used for the high refractive index wire is most suitable. It is because the thickness of each wire layer can be made thin by doing so, and it is thought that it follows the way of thinking of an optical film thickness. In other words, since the optical film thickness is given by the product of the refractive index and the film thickness of each layer, the film thickness can be reduced by using a material having a high refractive index. In addition, the refractive index in this invention has shown the value in wavelength 550nm.

上記の内容の具体例として、アルミニウムを100nmの膜厚で形成し、その上に酸化シリコンを70nmの膜厚で積層した。さらにその上に50nmの膜厚で屈折率が4.05のシリコンを積層した後、ワイヤー化の加工を行った。その後、シリコンのワイヤーが設置してある面の反射率を測定したところ、44.8%であった。しかし、シリコンを屈折率が2.00である酸化モリブデンに換えてワイヤーグリッド偏光子を作製し、同様に反射率の測定を行ったところ、40.1%であった。そこで、酸化モリブデンの膜厚を50nmから120nmに変更して同様のワイヤーグリッドを作製したところ、反射率は44.5%まで上昇させることができた。以上のことから、低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13を構成する材料の屈折率の組み合わせは、互いの屈折率差が大きくなる組み合わせが好ましいといえる。好ましくは、高屈折率ワイヤー13について、以下の式で与えられるYの値が、0.25から1.00の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは0.25から0.75の範囲であり、より好ましくは0.40から0.70の範囲であり、最も好ましくは0.45から0.65の範囲である。   As a specific example of the above contents, aluminum was formed with a film thickness of 100 nm, and silicon oxide was laminated thereon with a film thickness of 70 nm. Further, silicon having a film thickness of 50 nm and a refractive index of 4.05 was laminated thereon, and then a wire-forming process was performed. Then, when the reflectance of the surface in which the silicon wire was installed was measured, it was 44.8%. However, a wire grid polarizer was prepared by replacing silicon with molybdenum oxide having a refractive index of 2.00, and the reflectance was measured in the same manner. As a result, it was 40.1%. Therefore, when a similar wire grid was fabricated by changing the film thickness of molybdenum oxide from 50 nm to 120 nm, the reflectance could be increased to 44.5%. From the above, it can be said that the combination of the refractive indexes of the materials constituting the low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13 is preferably a combination in which the difference in refractive index between them becomes large. Preferably, the value of Y given by the following formula for the high refractive index wire 13 is preferably in the range of 0.25 to 1.00, more preferably in the range of 0.25 to 0.75. More preferably, it is in the range of 0.40 to 0.70, and most preferably in the range of 0.45 to 0.65.

Y=n÷λ
は高屈折率ワイヤーを構成する材料の屈折率、dは高屈折率ワイヤーの膜厚、λは入射光の波長を示している。
Y = n 2 d 2 ÷ λ
n 2 is the refractive index of the material constituting the high refractive index wire, d 2 is the film thickness of the high refractive index wire, and λ is the wavelength of the incident light.

また、低屈折率ワイヤー12について、
X=n÷λ
と与えたとき、低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13を構成する材料の屈折率と膜厚の組み合わせ、つまり、XとYとの関係は、
X≦Y、すなわち、n≦n
であることが好ましい。ここで、nは低屈折率ワイヤーを構成する材料の屈折率、dは低屈折率ワイヤーの膜厚、λは入射光の波長を示している。
Moreover, about the low refractive index wire 12,
X = n 1 d 1 ÷ λ
And the combination of the refractive index and film thickness of the material constituting the low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13, that is, the relationship between X and Y is
X ≦ Y, that is, n 1 d 1 ≦ n 2 d 2
It is preferable that Here, n 1 is the refractive index of the material constituting the low refractive index wire, d 1 is the film thickness of the low refractive index wire, and λ is the wavelength of the incident light.

また、前記の材料群の中から光学定数の観点により、低屈折率ワイヤー12として、酸化りん、酸化シリコン、酸化ゲルマニウムが好ましく、高屈折率ワイヤー13として酸化モリブデン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化テルル、酸化タングステン、シリコンが好ましい。以下、低屈折率ワイヤー12を構成する材料を低屈折率材料と呼び、高屈折率ワイヤー13を構成する材料を高屈折率材料と呼ぶことにする。   Further, from the viewpoint of optical constants, among the above material groups, phosphorus oxide, silicon oxide, and germanium oxide are preferable as the low refractive index wire 12, and molybdenum oxide, niobium oxide, tantalum oxide, and tellurium oxide are preferable as the high refractive index wire 13. Tungsten oxide and silicon are preferable. Hereinafter, the material constituting the low refractive index wire 12 is referred to as a low refractive index material, and the material constituting the high refractive index wire 13 is referred to as a high refractive index material.

低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13は、基材1上に低屈折率ワイヤー12があり、さらにその上に高屈折率ワイヤー13が積層される必要がある。また、低屈折率ワイヤー12と高屈折率ワイヤー13との組み合わせが複数回積層される場合は、基材側から基材→低屈折率ワイヤー→高屈折率ワイヤー→低屈折率ワイヤーの順序、もしくは、基材→低屈折率ワイヤー→高屈折率ワイヤー→低屈折率ワイヤー→高屈折率ワイヤーの順序で積層される必要がある。   The low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13 include the low refractive index wire 12 on the substrate 1, and the high refractive index wire 13 needs to be further laminated thereon. Moreover, when the combination of the low refractive index wire 12 and the high refractive index wire 13 is laminated a plurality of times, the order of the base material → the low refractive index wire → the high refractive index wire → the low refractive index wire from the base material side, or It is necessary to laminate in the order of base material → low refractive index wire → high refractive index wire → low refractive index wire → high refractive index wire.

ここでの加工性は、エッチング特性を意味している。図1に示すようなワイヤー形状を基材上に作製するためには、基材上に金属や誘電体からなる平坦な薄膜を積層し、フォトリソグラフィー法やインプリント法、電子線描画法などにより、前記薄膜上に所望のパターンを施されたレジスト材料からなる層を設ける。その後、前記層をマスクとして、エッチングによって積層された薄膜をワイヤー形状に加工する。この加工方法においては、薄膜を基材に対して垂直方向に選択的に(異方的に)エッチングすることが必要となるが、異方的にエッチングする方法は非常に限られている。例えば、ウェットエッチング法を用いた場合は、材料のエッチングしたい部分のみを状態変化(相変化やイオン打ち込み法によるドーピング、合金化など)させ、変化した部分をエッチング液によって溶解させる方法、あるいは変化していない部分のみをエッチング液によって溶解させる方法などである。   The workability here means etching characteristics. In order to produce a wire shape as shown in FIG. 1 on a base material, a flat thin film made of a metal or a dielectric is laminated on the base material, and a photolithography method, an imprint method, an electron beam drawing method, or the like is used. A layer made of a resist material having a desired pattern is provided on the thin film. Thereafter, using the layer as a mask, the thin film laminated by etching is processed into a wire shape. In this processing method, it is necessary to selectively (anisotropically) etch the thin film in the direction perpendicular to the base material, but the anisotropic etching method is very limited. For example, when the wet etching method is used, only the part of the material to be etched is changed in state (phase change, doping by ion implantation method, alloying, etc.), and the changed part is dissolved in the etching solution or changed. For example, only the unexposed portion is dissolved by an etching solution.

しかし、図1に示すような可視光領域で用いるワイヤーグリッド偏光子は、ワイヤーのピッチがサブミクロンオーダーであることが必要なので、そのような微細領域のみ状態変化させる方法や、またある一定以上の面積を等しく状態変化させる方法は、現実的には難しい。   However, since the wire grid polarizer used in the visible light region as shown in FIG. 1 needs to have a wire pitch in the submicron order, a method of changing the state only in such a fine region, or a certain level or more It is actually difficult to change the area equally.

実現可能性の高い異方性エッチング手段としてドライエッチング法があげられる。これは、被エッチング材料に対して反応性のあるエッチングガスを導入し、プラズマによってガスをイオン化もしくはラジカル化して、被エッチング材料をエッチングする手法である。そのため、被エッチング材料とエッチングガスとの間には、反応性のファクターが存在する。   As a highly feasible anisotropic etching means, there is a dry etching method. This is a technique for etching an etching target material by introducing an etching gas reactive to the etching target material and ionizing or radicalizing the gas by plasma. Therefore, there is a reactivity factor between the material to be etched and the etching gas.

一般的に用いられるエッチングガスは、フッ素系ガスでは、C、C、C、C、C、CH、CHF、CF、SFなどである。塩素系ガスでは、Cl、BCl、CClなどである。 The etching gas generally used is C 4 F 8 , C 3 F 8 , C 2 F 8 , C 2 F 6 , C 4 F 6 , CH 2 F 2 , CHF 3 , CF 4 , CF 4 , CF 4 , CF 4 , SF 6 or the like. Examples of the chlorine-based gas include Cl 2 , BCl 3 , and CCl 4 .

ここで、フッ素系ガスによるドライエッチングのメカニズムを考えた場合、ドライエッチング装置の真空チャンバー内で活性化したフッ素は、低屈折率材料と高屈折率材料に用いられている元素と結合して、フッ化物を形成する。そのフッ化物の蒸気圧が比較的高い場合(すなわち、そのフッ化物の沸点が比較的低い場合)には、そのフッ化物は気化して低屈折率材料と高屈折率材料の中から消失するため、結果としてエッチングされたことになる。一方、フッ化物の蒸気圧が比較的低い場合(すなわち、そのフッ化物の沸点が比較的高い場合)には、気化し難いためエッチング速度が遅くなるか又はエッチングされない。この蒸気圧の高低は、そのフッ化物の沸点と関係が深い。   Here, when considering the mechanism of dry etching with a fluorine-based gas, the fluorine activated in the vacuum chamber of the dry etching apparatus combines with the elements used in the low refractive index material and the high refractive index material, Forms fluoride. When the fluoride has a relatively high vapor pressure (ie, when the fluoride has a relatively low boiling point), the fluoride vaporizes and disappears from the low and high refractive index materials. As a result, it is etched. On the other hand, when the vapor pressure of the fluoride is relatively low (that is, when the boiling point of the fluoride is relatively high), the etching rate is slow or not etched because vaporization is difficult. The level of the vapor pressure is closely related to the boiling point of the fluoride.

今般、本発明者らは、実験を重ねた結果、低屈折率材料と高屈折率材料に選択する元素の中で、その元素のフッ化物の沸点が250度以下となる元素を材料として選択することで、ワイヤーグリッド偏光子の製造の観点から、優れた加工性を有することを発見し、その効果を確認した。尚、フッ化物の沸点とは、元素が多価のフッ化物を形成する場合は、金属の主たる価数のフッ化物の沸点(=主要フッ化物の沸点)のことをいう。例えば、クロムを例にとると、クロムは0価、2価、3価、6価の価数をとり得る。このため、クロムのフッ化物は、CrF、CrF、CrFが形成可能であるが、クロムの主たる価数は3価であることから、クロムの主要フッ化物とは、CrFを指し、主要フッ化物の沸点とは、CrFの沸点のことを指す。 As a result of repeated experiments, the present inventors have selected, as a material, an element having a boiling point of fluoride of the element of 250 degrees or less from among elements selected as a low refractive index material and a high refractive index material. Thus, from the viewpoint of manufacturing a wire grid polarizer, it was discovered that it has excellent workability, and its effect was confirmed. In addition, the boiling point of fluoride means the boiling point (= the boiling point of the main fluoride) of the fluoride of the main valence of the metal when the element forms a polyvalent fluoride. For example, when chromium is taken as an example, chromium can have a valence of 0, 2, 3, or 6. For this reason, CrF 2 , CrF 3 , and CrF 6 can be formed as chromium fluoride, but since the main valence of chromium is trivalent, the main fluoride of chromium refers to CrF 3 , The boiling point of the main fluoride refers to the boiling point of CrF 3 .

本発明に係る低屈折率材料と高屈折率材料を構成する元素のフッ化物の沸点は、250度以下であり、好ましくは200度以下、より好ましくは100度以下、さらに好ましくは0度以下であり、最も好ましくは−70度以下である。フッ化物の沸点が低くなるにつれフッ素系ガスを用いたドライエッチング効率がより高くなる。以下の表1に本発明に係る低屈折率材料と高屈折率材料を構成する元素のフッ化物沸点を示す。また、比較のために、チタン、クロム、ジルコニウムのフッ化物沸点も記載する。また、本明細書で開示の各種金属のフッ化物の沸点とフッ素ガスによるドライエッチングレートの関係を図2に示す。ドライエッチングは、印加電力300W、処理圧力5.5Paの条件で、フッ素ガスはタンタルとモリブデンはSFガスを用い、それ以外の材料はCFガスを用いて得られた結果である。 The boiling point of the fluoride of the element constituting the low refractive index material and high refractive index material according to the present invention is 250 degrees or less, preferably 200 degrees or less, more preferably 100 degrees or less, and even more preferably 0 degrees or less. Yes, most preferably -70 degrees or less. As the boiling point of fluoride decreases, the dry etching efficiency using a fluorine-based gas increases. Table 1 below shows the fluoride boiling points of the elements constituting the low refractive index material and the high refractive index material according to the present invention. For comparison, the fluoride boiling points of titanium, chromium, and zirconium are also described. FIG. 2 shows the relationship between the boiling points of various metal fluorides disclosed in this specification and the dry etching rate by fluorine gas. The dry etching is a result obtained under the conditions of an applied power of 300 W and a processing pressure of 5.5 Pa, fluorine gas using tantalum and molybdenum using SF 6 gas, and other materials using CF 4 gas.

Figure 2012027221
Figure 2012027221

図2が示唆するように、低屈折率材料と高屈折率材料は、フッ化物の沸点が250度以下の元素で構成されることで、高いドライエッチング効率を有することができる。ここで図2は、金属単体のドライエッチングレートを示しているが、酸化物、窒化物、炭化物、炭酸化物、セレン化物に関しても、各化合物に含まれる金属がドライエッチングレートを大きく左右するため、同様の傾向を示す。   As suggested by FIG. 2, the low refractive index material and the high refractive index material can have high dry etching efficiency by being composed of an element having a boiling point of fluoride of 250 degrees or less. Here, FIG. 2 shows the dry etching rate of a single metal, but also the oxide, nitride, carbide, carbonate, selenide, the metal contained in each compound greatly affects the dry etching rate, The same tendency is shown.

また、基材1は吸収型偏光板を用いても良く、吸収型偏光板はヨウ素型偏光板や染料型偏光板を用いることができる。これは、金属ワイヤー10と多層ワイヤー11と、さらに吸収型偏光板からなる基材1とを組み合わせることにより、ワイヤーグリッド偏光子としての偏光機能を高めることが可能になる。   Moreover, the base material 1 may use an absorption-type polarizing plate, and an iodine-type polarizing plate or a dye-type polarizing plate can be used as the absorption-type polarizing plate. This can enhance the polarization function as a wire grid polarizer by combining the metal wire 10, the multilayer wire 11, and the base material 1 made of an absorption polarizing plate.

例えば、基材1に石英ガラス基板を用いて金属ワイヤー10と多層ワイヤー11を積層してワイヤーグリッド偏光子を作製した場合の透過率が、T(TE)とT(TM)で与えられたとき、偏光度Pは下記の式(1)で与えられる。   For example, when the transmittance when a wire grid polarizer is produced by laminating metal wires 10 and multilayer wires 11 using a quartz glass substrate as the base material 1 is given by T (TE) and T (TM) The degree of polarization P is given by the following formula (1).

P=[T(TM)−T(TE)]/[T(TM)+T(TE)]×100 (1)
ここでは、石英ガラス基板の透過率が90%以上であるため、仮に透明と見なすとし、T(TM)とT(TE)は金属ワイヤー10と多層ワイヤー11を透過した光成分と考える。
P = [T (TM) −T (TE)] / [T (TM) + T (TE)] × 100 (1)
Here, since the transmittance of the quartz glass substrate is 90% or more, it is assumed that the quartz glass substrate is transparent, and T (TM) and T (TE) are considered to be light components transmitted through the metal wire 10 and the multilayer wire 11.

上記の構成において基材1を吸収型偏光板に変更した場合、偏光軸を金属ワイヤー10と平行にすることによって、下記の式(2)で記述される偏光度Pを得ることができる。   In the above configuration, when the substrate 1 is changed to an absorptive polarizing plate, the polarization degree P described by the following formula (2) can be obtained by making the polarization axis parallel to the metal wire 10.

P=[T(TM)×τ(TM)−T(TE)×τ(TE)]/[T(TM)×τ(TM)+T(TE)×τ(TE)]×100 (2)
ここで、τ(TM):偏光板の偏光軸に垂直な光の透過率、τ(TE):偏光板の偏光軸に平行な光の透過率、を示している。つまり、基材1に用いる偏光板の光学特性に最適な値を選択することによって、ワイヤーグリッド偏光子の偏光特性を向上させることができる。
P = [T (TM) × τ (TM) −T (TE) × τ (TE)] / [T (TM) × τ (TM) + T (TE) × τ (TE)] × 100 (2)
Here, τ (TM): transmittance of light perpendicular to the polarization axis of the polarizing plate, and τ (TE): transmittance of light parallel to the polarization axis of the polarizing plate are shown. That is, by selecting an optimal value for the optical characteristics of the polarizing plate used for the substrate 1, the polarization characteristics of the wire grid polarizer can be improved.

吸収型偏光板に求められる光学性能は、ワイヤーグリッド偏光子の所望とする偏光度に依存するため、限定されないが、全光透過率が30%以上で偏光度が80%以上であり、好ましくは全光透過率が35%以上で偏光度が85%以上であり、さらに好ましくは全光透過率が40%以上で偏光度が90%以上であり、最も好ましくは透過率が40%以上で偏光度が95%以上であることが好ましい。   The optical performance required for the absorptive polarizing plate is not limited because it depends on the desired degree of polarization of the wire grid polarizer, but the total light transmittance is 30% or more and the degree of polarization is 80% or more, preferably The total light transmittance is 35% or more and the degree of polarization is 85% or more, more preferably the total light transmittance is 40% or more and the degree of polarization is 90% or more, and most preferably the transmittance is 40% or more. The degree is preferably 95% or more.

ここで、本発明のワイヤーグリッド偏光子の作製方法の一例について記述する。まず、基材1の上に反射性材料を配置する。反射性材料はスパッタリング成膜法、真空蒸着成膜法の他、イオンプレーティング法、CVD法、化学吸着、電鋳法、メッキ法、MBE法などによって設けることができる。特に、成膜の簡便性や大面積化の容易さからスパッタリング成膜法や真空蒸着法を用いることが好ましい。基材1と反射性材料との接着性を上げるため、基材1の表面に、例えば易接着コーティング、プライマー処理、コロナ処理、オゾン処理、高エネルギー線処理、表面粗化処理、多孔質化処理を行っても良い。ここで反射性材料の膜厚は、本発明で得られるワイヤーグリッド偏光子の偏光特性に影響を与えることが発明者の検討により明らかになっている。好ましくは50nmから300nmの範囲であり、より好ましくは100nmから250nmの範囲である。   Here, an example of a manufacturing method of the wire grid polarizer of the present invention will be described. First, a reflective material is disposed on the substrate 1. The reflective material can be provided by an ion plating method, a CVD method, a chemical adsorption, an electroforming method, a plating method, an MBE method, or the like, in addition to a sputtering film forming method and a vacuum vapor deposition film forming method. In particular, it is preferable to use a sputtering film formation method or a vacuum evaporation method because of the ease of film formation and the ease of increasing the area. In order to improve the adhesion between the base material 1 and the reflective material, the surface of the base material 1 is subjected to, for example, easy-adhesion coating, primer treatment, corona treatment, ozone treatment, high energy ray treatment, surface roughening treatment, and porous treatment. May be performed. Here, it has been clarified by the inventors that the thickness of the reflective material affects the polarization characteristics of the wire grid polarizer obtained in the present invention. Preferably it is the range of 50 nm to 300 nm, More preferably, it is the range of 100 nm to 250 nm.

反射性材料の上に、低屈折率材料を所望の膜厚で成膜し、さらにその上に高屈折率材料を所望の膜厚で積層成膜する。ここで、それぞれの材料の膜厚は、各材料の光学定数により変化するが加工性の観点から、膜厚10nmから200nmの範囲であり、より好ましくは10nmから100nmの範囲である。また、多層ワイヤー11は前述のように、低屈折率材料と高屈折率材料を複数層積層しても良いが、説明を簡単にするために1層ずつとして記述する。   A low refractive index material is deposited on the reflective material with a desired film thickness, and a high refractive index material is further deposited thereon with a desired film thickness. Here, the film thickness of each material varies depending on the optical constant of each material, but from the viewpoint of workability, the film thickness is in the range of 10 nm to 200 nm, and more preferably in the range of 10 nm to 100 nm. As described above, the multilayer wire 11 may be formed by laminating a plurality of low refractive index materials and high refractive index materials.

次に、前記の高屈折率材料の上に硬化性樹脂からなるレジスト材料を均一に塗布する。塗布する方法は、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、リバースコーティング法、グラビアコーティング法など、基材1の大きさや材質に合わせて適宜選択することができる。各コーティング方法の詳細は、株式会社加工技術研究所発行・コンバーティングテクノロジー便覧(2006年)に詳細に記載されており、参考にすることができる。例えば、基材1として100mm角程度の大きさのガラス基板を用いる場合は、塗布装置の簡便さと膜厚均一性の観点からスピンコート法を選択することができる。また、基材1として吸収型偏光板を用いた場合でも、吸収型偏光板を平坦な板(例えばガラス基板など)に貼り合せた状態、もしくは真空チャック方式によって吸収型偏光板にうねりや曲がりが生じない状態で固定すれば、スピンコート塗布することができる。   Next, a resist material made of a curable resin is uniformly applied on the high refractive index material. The coating method can be appropriately selected according to the size and material of the substrate 1, such as spin coating, bar coating, dip coating, reverse coating, and gravure coating. Details of each coating method are described in detail in the Converting Technology Handbook (2006) published by Processing Technology Research Institute, Inc. and can be referred to. For example, when a glass substrate having a size of about 100 mm square is used as the base material 1, a spin coating method can be selected from the viewpoint of simplicity of the coating apparatus and film thickness uniformity. Even when an absorption polarizing plate is used as the substrate 1, the absorption polarizing plate is swelled or bent by a state in which the absorption polarizing plate is bonded to a flat plate (for example, a glass substrate) or by a vacuum chuck method. If it is fixed in a state where it does not occur, spin coating can be applied.

次に、前記のレジスト材料へ下記のいずれかの方法によってパターニングを行う。まず第一の方法は、パターンが描画された金型をレジスト材料へ押し付けることによってパターニングを行うインプリント法である。この方法によれば、微細な構造であっても高速に、且つ簡便にパターニングすることができる。また、一度作製した金型は複数回にわたってパターニングに使用することができる。インプリント後は、パターンの凸部を残しながら凹部の残渣をドライエッチング法によって取り除き、所望とするパターンを得ることができる。レジスト材料には、市販されているPAK−01(東洋合成工業株式会社製)などの光硬化性樹脂を用いることができる。もしくは、熱インプリント法により、ポリジメチルシロキサンやポリスチレンなどの熱可塑性樹脂をレジスト材料として用いることができる。   Next, the resist material is patterned by any of the following methods. The first method is an imprint method in which patterning is performed by pressing a mold on which a pattern is drawn against a resist material. According to this method, even a fine structure can be patterned quickly and easily. Moreover, the mold once produced can be used for patterning several times. After imprinting, a desired pattern can be obtained by removing the residue of the concave portion by the dry etching method while leaving the convex portion of the pattern. As the resist material, a commercially available photocurable resin such as PAK-01 (manufactured by Toyo Gosei Co., Ltd.) can be used. Alternatively, a thermoplastic resin such as polydimethylsiloxane or polystyrene can be used as a resist material by a thermal imprint method.

第二の方法は、フォトリソグラフィー法によってパターニングすることができる。この方法によれば一度作製したフォトマスクを複数回にわたって使用することができ、露光量を調節することによって高速にパターニングが可能となる。パターンサイズが極めて微細になると、光の干渉によって明瞭なパターニングが行えなくなる欠点があるが、干渉露光法などの手法によって微細形状でもパターニングが可能となる。パターン露光後は、未露光部分を溶剤等によって除去することにより、所望とするパターンを得ることができる。フォトレジスト材料には、市販されているPMERシリーズ(東京応化株式会社製)などを用いることができる。   The second method can be patterned by photolithography. According to this method, a photomask once produced can be used a plurality of times, and patterning can be performed at high speed by adjusting the exposure amount. When the pattern size becomes extremely fine, there is a drawback that clear patterning cannot be performed due to light interference. However, patterning is possible even in a fine shape by a technique such as interference exposure. After pattern exposure, a desired pattern can be obtained by removing unexposed portions with a solvent or the like. As the photoresist material, a commercially available PMER series (manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) or the like can be used.

上記以外の方法として、フォトリソグラフィー法の光露光に替わって電子線で露光する方法や、レジスト材料に直接電子線でパターニングする方法なども適用することができるが、装置の低コスト化や処理時間の効率化の観点からは上記方法を適用することが好ましい。   As a method other than the above, a method of exposing with an electron beam instead of the light exposure of the photolithography method or a method of directly patterning a resist material with an electron beam can be applied. From the viewpoint of improving efficiency, it is preferable to apply the above method.

パターニングされたレジスト材料はその後、後述するドライエッチング工程でのマスクとして用いられる。ドライエッチング工程においては、高屈折率材料と、低屈折率材料と、反射性材料と、をドライエッチングによってパターニングし、ワイヤー形状に加工する。   The patterned resist material is then used as a mask in a dry etching process described later. In the dry etching process, a high refractive index material, a low refractive index material, and a reflective material are patterned by dry etching and processed into a wire shape.

ドライエッチング工程ではまず、パターニングされたレジストをマスクとして、高屈折率材料と低屈折率材料とをエッチングする。エッチングに用いるガスは高屈折率材料と低屈折率材料を構成する材料によって適するガス種を選択することができる。酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸化りん、酸化ニオブをエッチングとする場合は、主にフッ素系ガスを選択することが好ましい。また、反射性材料であるアルミニウムをエッチングする場合は、主に塩素系ガスを用いることが好ましい。   In the dry etching process, first, the high refractive index material and the low refractive index material are etched using the patterned resist as a mask. As the gas used for the etching, a suitable gas type can be selected depending on the material constituting the high refractive index material and the low refractive index material. When etching tantalum oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, silicon, silicon oxide, silicon nitride, germanium, germanium oxide, tellurium oxide, phosphorus oxide, or niobium oxide, it is preferable to mainly select a fluorine-based gas. Moreover, when etching aluminum which is a reflective material, it is preferable to mainly use chlorine gas.

本発明においては、反射性材料と低屈折率材料と高屈折率材料をぞれぞれドライエッチング処理する必要がある。ドライエッチングが行われる順番は、各層の上層側から行われるので、はじめに、パターニングされたレジスト材料、次いで高屈折率材料、その次に低屈折率材料、最後に反射性材料の順で処理される。   In the present invention, it is necessary to dry-etch the reflective material, the low refractive index material, and the high refractive index material. Since the order in which dry etching is performed is performed from the upper layer side of each layer, it is processed in the order of a patterned resist material, then a high refractive index material, then a low refractive index material, and finally a reflective material. .

ドライエッチング工程において、上層の材料は、その下層の材料をドライエッチング処理する際に、ドライエッチング耐性があることが求められる。例えば、高屈折率材料をドライエッチング処理する場合は、その上層であるレジスト材料が、高屈折率材料のドライエッチング処理条件に対して耐性を有することが求められる。同様に、低屈折率材料をドライエッチング処理する場合は、その上層である高屈折率材料が、低屈折率材料のドライエッチング処理条件に対して耐性を有することが求められる。反射性材料をドライエッチング処理する場合も同様である。   In the dry etching step, the upper layer material is required to have dry etching resistance when the lower layer material is dry-etched. For example, when a high refractive index material is dry-etched, the resist material that is an upper layer thereof is required to have resistance to dry etching conditions of the high refractive index material. Similarly, when a low refractive index material is dry-etched, it is required that the high-refractive index material, which is an upper layer thereof, be resistant to the dry etching conditions of the low refractive index material. The same applies when the reflective material is dry-etched.

また、レジスト材料は、低屈折率材料と反射性材料をドライエッチング処理する場合において耐性を持たなくても良い。この場合において、これはレジスト材料が仮にドライエッチング耐性を有さなかったとしても、高屈折率材料がドライエッチング処理のマスクとして機能するためである。   Further, the resist material may not have resistance when the low refractive index material and the reflective material are dry-etched. In this case, this is because, even if the resist material does not have dry etching resistance, the high refractive index material functions as a mask for the dry etching process.

さらに、1つの上層の材料をマスクとして、その下層に位置する2層を同時にドライエッチング処理しても良い。つまり、上層であるレジスト材料をマスクとして、下層に位置する高屈折率材料と低屈折率材料を同時にドライエッチング処理しても良い。そのためには、レジスト材料にドライエッチング耐性の高い材料を用いるか、もしくは、パターニングにおいてある程度の膜厚を保持させる必要がある。   Further, using the material of one upper layer as a mask, the two layers located under the lower layer may be simultaneously dry-etched. That is, the high-refractive index material and the low-refractive index material located in the lower layer may be simultaneously dry-etched using the upper resist material as a mask. For this purpose, it is necessary to use a material having a high dry etching resistance as the resist material or to maintain a certain film thickness during patterning.

反射性材料をドライエッチング処理する場合は、前述の通り塩素系ガスを用いることが好ましいが、一般的に塩素系ガスに対する高耐性の材料は多くは無い。このため、高屈折率材料が塩素系ガスによってエッチングされる可能性があるが、それを防ぐために、高屈折率材料とレジスト材料との間に、ハードマスク層として酸化シリコンなどの層を設けても良い。   When the reflective material is dry-etched, it is preferable to use a chlorine-based gas as described above, but generally there are not many materials with high resistance to the chlorine-based gas. For this reason, there is a possibility that the high refractive index material is etched by the chlorine-based gas. In order to prevent this, a layer such as silicon oxide is provided as a hard mask layer between the high refractive index material and the resist material. Also good.

厳密に言えば、ハードマスク層としての酸化シリコン層は、光学定数的に低反射材料ワイヤーとなってしまうが、ハードマスク層を10nm程度の非常に薄い層にすることによって、光学的な影響を及ぼすことなく設置することができる。尚、本発明の検討によって、10nmの薄い膜でもドライエッチング処理においては十分な耐性を与えることができることが明らかになっている。ハードマスク層の膜厚は、好ましくは5nmから15nm以下の範囲であり、より好ましくは5nmから12nm以下の範囲であり、さらに好ましくは5nmから10nm以下の範囲で設定する。   Strictly speaking, a silicon oxide layer as a hard mask layer becomes a low-reflective material wire in terms of optical constant, but by making the hard mask layer a very thin layer of about 10 nm, optical influence is reduced. Can be installed without affecting. Incidentally, it has been clarified by the examination of the present invention that even a thin film of 10 nm can be given sufficient resistance in the dry etching process. The film thickness of the hard mask layer is preferably in the range of 5 nm to 15 nm, more preferably in the range of 5 nm to 12 nm, and still more preferably in the range of 5 nm to 10 nm.

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。尚、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   Next, examples performed for clarifying the effects of the present invention will be described. In addition, this invention is not limited at all by the following examples.

[実施例1]
1)反射性材料、低屈折率材料、高屈折率材料の成膜
TACフィルムを基材として用い、基材の上にアルミニウムを100nmの厚さになるようにスパッタリング成膜(芝浦メカトロニクス社製)した後、その上に酸化シリコンを70nmの厚さになるようにスパッタリング成膜した。さらにその上にシリコンを厚さ50nmになるようにスパッタリング成膜した。スパッタリング成膜の条件は、印加電力200V、成膜圧力0.5Pa、Arガス流量50sccmであり、膜厚は成膜時間によって制御した。
[Example 1]
1) Film formation of reflective material, low refractive index material, and high refractive index material Sputter film formation (by Shibaura Mechatronics Co., Ltd.) using TAC film as a base material and aluminum on the base material to a thickness of 100 nm Then, a silicon oxide film was formed thereon by sputtering so as to have a thickness of 70 nm. Further, a silicon film was formed thereon by sputtering so as to have a thickness of 50 nm. The sputtering film formation conditions were an applied power of 200 V, a film formation pressure of 0.5 Pa, an Ar gas flow rate of 50 sccm, and the film thickness was controlled by the film formation time.

2)レジストの塗布
前記のように成膜されたTACフィルム基材の成膜されていない面をガラス基板に貼り合せ、スピンコート法により成膜面に光硬化性レジスト(PAK−01 ; 東洋合成工業株式会社製)を厚さ100nmになるように2000rpmの回転速度で均一塗布した。その後、70度のオーブンで5分間乾燥させた後、TACフィルム基材をガラス基板から剥離した。
2) Application of resist The non-deposited surface of the TAC film substrate formed as described above is bonded to a glass substrate, and a photocurable resist (PAK-01; Toyo Gosei Co., Ltd.) is formed on the film formation surface by spin coating. Kogyo Co., Ltd.) was uniformly applied at a rotation speed of 2000 rpm so as to have a thickness of 100 nm. Then, after drying for 5 minutes in 70 degreeC oven, the TAC film base material was peeled from the glass substrate.

3)レジストマスク形成
ピッチ130nm、Duty0.4、パターン高さ180nmのライン&スペースパターンが描かれた樹脂モールド(パタン金型)を用意し、前記のレジストの上に均一に加圧した状態(加圧力0.1MPa)で、365nmの波長を含むUV光を1000mJ/cmの光量で樹脂モールド側から照射し、光硬化させた後、樹脂モールドを剥離した。さらに、RIE装置(Reactive Ion Etching処理装置:アルバック社製)にて、酸素ガスによるプラズマでレジストパターンの凹部を選択的にエッチング処理し、凸部のみを残してレジストのマスクを得た。そのときのエッチング処理条件は酸素流量10sccm、圧力0.2Pa、印加電力50V、処理時間20秒である。
3) Resist mask formation A resin mold (pattern mold) having a line & space pattern with a pitch of 130 nm, a duty of 0.4, and a pattern height of 180 nm is prepared, and the resist is uniformly pressed (applied) Under a pressure of 0.1 MPa, UV light including a wavelength of 365 nm was irradiated from the resin mold side with a light amount of 1000 mJ / cm 2 and photocured, and then the resin mold was peeled off. Further, a concave portion of the resist pattern was selectively etched by plasma with oxygen gas using an RIE apparatus (Reactive Ion Etching treatment apparatus: manufactured by ULVAC) to obtain a resist mask leaving only the convex part. Etching conditions at that time are an oxygen flow rate of 10 sccm, a pressure of 0.2 Pa, an applied power of 50 V, and a processing time of 20 seconds.

4)低屈折率材料と高屈折率材料のドライエッチング処理
レジストマスク形成後、RIE装置にて、CHFガスによるプラズマでシリコンからなる層と酸化シリコンからなる層をTAC基材に対して垂直な方向へ異方的にエッチング処理した。このときのドライエッチング処理条件は、処理圧力0.5Pa、印加電力100W、バイアス電力50W、アンテナ電力100Wである。
4) Dry etching treatment of low-refractive index material and high-refractive index material After formation of the resist mask, a layer made of silicon and a layer made of silicon oxide are perpendicular to the TAC substrate by RIE apparatus using plasma with CHF 3 gas. Etching was anisotropic in the direction. The dry etching processing conditions at this time are a processing pressure of 0.5 Pa, an applied power of 100 W, a bias power of 50 W, and an antenna power of 100 W.

5)反射性材料のドライエッチング処理
酸化シリコンからなる層までのエッチング処理後、RIE装置にて、Clガスによるプラズマでアルミニウムからなる層をTAC方向に対して垂直な方向へ異方的にエッチング処理した。そのときのドライエッチング処理条件は、処理圧力0.2Pa、印加電力100W、バイアス電力50W、アンテナ電力100Wである。さらに、酸素ガスによるプラズマでシリコンからなる層の上部に残存したレジストマスクをエッチング処理によって除去し、ワイヤーグリッド偏光子を得た。
5) Dry etching treatment of the reflective material After the etching treatment to the layer made of silicon oxide, the layer made of aluminum is anisotropically etched in the direction perpendicular to the TAC direction by plasma with Cl gas in the RIE apparatus. did. The dry etching processing conditions at that time are a processing pressure of 0.2 Pa, an applied power of 100 W, a bias power of 50 W, and an antenna power of 100 W. Furthermore, the resist mask remaining on the upper part of the layer made of silicon was removed by etching with plasma using oxygen gas to obtain a wire grid polarizer.

6)光学性能評価
上記の工程によって得られたワイヤーグリッド偏光子を偏光光度計(日本分光社製)によって偏光度を測定した結果、555nmにおける偏光度が99.89で、透過率が40.3%であることが分かった。さらに反射分光光度計(島津製作所社製)にて反射率(光入射角度5度)を測定した結果、455nmから655nmにおける平均反射率が44.8%であることが分かった。
6) Optical performance evaluation As a result of measuring the degree of polarization of the wire grid polarizer obtained by the above process using a polarization photometer (manufactured by JASCO Corporation), the degree of polarization at 555 nm was 99.89, and the transmittance was 40.3. %. Furthermore, as a result of measuring the reflectance (light incident angle 5 degrees) with a reflection spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation), it was found that the average reflectance from 455 nm to 655 nm was 44.8%.

[実施例2]
ヨウ素型偏光板を基材として用い、実施例1と同様の方法と構成でワイヤーグリッド偏光子を作製した。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が99.98、透過率が36.3%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は44.5%であることが分かった。
[Example 2]
A wire grid polarizer was produced by the same method and configuration as in Example 1 using an iodine type polarizing plate as a substrate. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm is 99.98, the transmittance is 36.3%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm is 44.5%. I found out.

[実施例3]
TACフィルムを基材として用い、実施例1と同様の方法でワイヤーグリッド偏光子を作製した。このときのワイヤー構成は、金属ワイヤーとしてアルミニウムを膜厚80nmで作製し、低屈折率ワイヤーは酸化シリコンを膜厚70nmとし、高屈折率ワイヤーは酸化モリブデンを膜厚105nmとした。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が98.66、透過率が39.1%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は45.4%であることが分かった。また、走査型プローブ顕微鏡によりワイヤー構造を測定した結果、ワイヤーは倒れることなく、等間隔にピッチ130nmで整列していることが分かった。
[Example 3]
A wire grid polarizer was produced in the same manner as in Example 1 using a TAC film as a substrate. The wire structure at this time was made of aluminum as a metal wire with a thickness of 80 nm, the low refractive index wire was made with silicon oxide with a thickness of 70 nm, and the high refractive index wire was made with molybdenum oxide with a thickness of 105 nm. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm was 98.66, the transmittance was 39.1%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm was 45.4%. I found out. Moreover, as a result of measuring the wire structure with a scanning probe microscope, it was found that the wires were aligned at an equal interval of 130 nm without falling down.

[実施例4]
ヨウ素型偏光板を基材として用い、実施例3と同様の方法と構成でワイヤーグリッド偏光子を作製した。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が99.92、透過率が35.0%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は45.2%であることが分かった。
[Example 4]
A wire grid polarizer was produced by the same method and configuration as in Example 3 using an iodine type polarizing plate as a substrate. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm is 99.92, the transmittance is 35.0%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm is 45.2%. I found out.

[実施例5]
TACフィルムを基材として用い、実施例1と同様の方法でワイヤーグリッド偏光子を作製した。このときのワイヤー構成は、金属ワイヤーとしてアルミニウムを膜厚80nmで作製し、低屈折率ワイヤーは酸化ゲルマニウムを膜厚70nmとし、高屈折率ワイヤーは酸化モリブデンを膜厚105nmとした。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が98.36、透過率が39.8%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は44.1%であることが分かった。また、走査型プローブ顕微鏡によりワイヤー構造を測定した結果、ワイヤーは倒れることなく、等間隔にピッチ130nmで整列していることが分かった。
[Example 5]
A wire grid polarizer was produced in the same manner as in Example 1 using a TAC film as a substrate. The wire structure at this time was made of aluminum as a metal wire with a thickness of 80 nm, the low refractive index wire was made of germanium oxide with a thickness of 70 nm, and the high refractive index wire was made of molybdenum oxide with a thickness of 105 nm. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm was 98.36, the transmittance was 39.8%, and the average reflectance at a wavelength of 455 nm to 655 nm was 44.1%. I found out. Moreover, as a result of measuring the wire structure with a scanning probe microscope, it was found that the wires were aligned at an equal interval of 130 nm without falling down.

[実施例6]
ヨウ素型偏光板を基材として用い、実施例5と同様の方法と構成でワイヤーグリッド偏光子を作製した。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が99.91、透過率が35.5%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は44.0%であることが分かった。
[Example 6]
A wire grid polarizer was produced by the same method and configuration as in Example 5 using an iodine type polarizing plate as a substrate. As a result of evaluating the optical characteristics with a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the degree of polarization at a wavelength of 555 nm was 99.91, the transmittance was 35.5%, and the average reflectance at wavelengths from 455 nm to 655 nm was 44.0%. I found out.

[実施例7]
TACフィルムを基材として用い、実施例1と同様の方法でワイヤーグリッド偏光子を作製した。このときのワイヤー構成は、金属ワイヤーとしてアルミニウムを膜厚80nmで作製し、低屈折率ワイヤーは酸化りんを膜厚30nmとし、高屈折率ワイヤーは酸化ニオブを膜厚130nmとした。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が98.46、透過率が39.6%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は43.3%であることが分かった。また、走査型プローブ顕微鏡によりワイヤー構造を測定した結果、ワイヤーは倒れることなく、等間隔にピッチ130nmで整列していることが分かった。
[Example 7]
A wire grid polarizer was produced in the same manner as in Example 1 using a TAC film as a substrate. The wire configuration at this time was made of aluminum as a metal wire with a film thickness of 80 nm, the low refractive index wire was formed with phosphorous oxide with a film thickness of 30 nm, and the high refractive index wire was formed with niobium oxide with a film thickness of 130 nm. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the degree of polarization at a wavelength of 555 nm is 98.46, the transmittance is 39.6%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm is 43.3%. I found out. Moreover, as a result of measuring the wire structure with a scanning probe microscope, it was found that the wires were aligned at an equal interval of 130 nm without falling down.

[実施例8]
ヨウ素型偏光板を基材として用い、実施例5と同様の方法と構成でワイヤーグリッド偏光子を作製した。偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が99.91、透過率が35.4%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は43.1%であることが分かった。
[Example 8]
A wire grid polarizer was produced by the same method and configuration as in Example 5 using an iodine type polarizing plate as a substrate. As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm is 99.91, the transmittance is 35.4%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm is 43.1%. I found out.

[比較例1]
多層ワイヤーのエッチング特性を比較するため、TiOのスパッタリング膜を作製し、酸化テルルのスパッタリング膜とのドライエッチングレート比較を行った。酸化テルルのドライエッチングレートは36nm/分であったのに対し、TiOのドライエッチングレートは1.6nm/分と非常に遅かった。仮に、TiOを高屈折率材料に用いて本発明のワイヤーグリッド偏光子を作製するとした場合、このエッチングレートでは、TiOをエッチング処理するよりも先にレジストマスクがフッ素ガスによりエッチングされ、消失する方が早く、ワイヤー形状を形成することが困難であることを示唆している。
[Comparative Example 1]
In order to compare the etching characteristics of the multilayer wire, a sputtering film of TiO 2 was prepared, and a dry etching rate comparison with a sputtering film of tellurium oxide was performed. The dry etching rate of tellurium oxide was 36 nm / min, whereas the dry etching rate of TiO 2 was very slow at 1.6 nm / min. If the wire grid polarizer of the present invention is produced using TiO 2 as a high refractive index material, the resist mask is etched with fluorine gas before the TiO 2 is etched at this etching rate, and disappears. This suggests that the wire shape is difficult to form.

[比較例2]
多層ワイヤーの反射率向上効果を比較するため、TACフィルム基材の上に金属ワイヤーとしてアルミニウムワイヤーを100nmの高さとして、ワイヤーグリッド偏光子を作製した。作製方法は実施例1と同様である。
[Comparative Example 2]
In order to compare the effect of improving the reflectivity of the multilayer wire, a wire grid polarizer was prepared on a TAC film substrate with an aluminum wire as a metal wire having a height of 100 nm. The manufacturing method is the same as in Example 1.

偏光光度計と反射分光光度計により光学特性を評価した結果、波長555nmにおける偏光度が99.19、透過率が40.1%であり、波長455nmから655nmにおける平均反射率は42.0%であり、反射率が多層ワイヤーを設けた場合(実施例1)よりも低くなることが明らかとなった。   As a result of evaluating the optical characteristics using a polarization photometer and a reflection spectrophotometer, the polarization degree at a wavelength of 555 nm is 99.19, the transmittance is 40.1%, and the average reflectance from a wavelength of 455 nm to 655 nm is 42.0%. In other words, it was revealed that the reflectance is lower than that in the case where the multilayer wire is provided (Example 1).

本発明に係るワイヤーグリッド偏光子は、反射特性に優れ、また加工を可能にした実現可能性の高いワイヤーグリッド偏光子である。具体的には、液晶表示素子などの部材や光学分野において有用である。   The wire grid polarizer according to the present invention is a highly feasible wire grid polarizer that has excellent reflection characteristics and enables processing. Specifically, it is useful in a member such as a liquid crystal display element and the optical field.

1 基材
10 金属ワイヤー
11 多層ワイヤー
12 低屈折率ワイヤー
13 高屈折率ワイヤー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 10 Metal wire 11 Multilayer wire 12 Low refractive index wire 13 High refractive index wire

Claims (5)

基材と、前記基材上に格子状に配置された金属ワイヤーと、前記金属ワイヤー上に2層以上積層された多層ワイヤーを具備するワイヤーグリッド偏光子であって、
前記多層ワイヤーは、1.00以上1.65以下の屈折率nを有する低屈折率材料で構成された低屈折率層と、前記低屈折層上に設けられ、1.80以上4.50以下の屈折率nを有する高屈折率材料で構成された高屈折率層とを含む積層体であり、
前記多層ワイヤーの屈折率と膜厚の関係が、n≦n(d:低屈折率層の膜厚、d:高屈折率層の膜厚)であって、
前記低屈折率層及び前記高屈折率層が、フッ化物沸点が250度以下である元素から選択される元素、及び前記元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭酸化物のいずれかから選ばれる材料で形成されていることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子。
A wire grid polarizer comprising a substrate, a metal wire arranged in a lattice pattern on the substrate, and a multilayer wire laminated on the metal wire by two or more layers,
The multilayer wire is provided on a low refractive index layer made of a low refractive index material having a refractive index n 1 of 1.00 or more and 1.65 or less, and on the low refractive layer, and is 1.80 or more and 4.50. A high refractive index layer composed of a high refractive index material having the following refractive index n 2 ,
The relationship between the refractive index and the film thickness of the multilayer wire is n 1 d 1 ≦ n 2 d 2 (d 1 : film thickness of the low refractive index layer, d 2 : film thickness of the high refractive index layer),
The low refractive index layer and the high refractive index layer are selected from an element selected from elements having a fluoride boiling point of 250 degrees or less, and oxides, nitrides, sulfides, and carbonates of the elements. A wire grid polarizer characterized by being made of a material.
前記材料が、タンタル、モリブデン、タングステン、ニオブ、シリコン、ゲルマニウム、テルル、及びりん並びにそれら2種類以上の複合物、並びにそれらの酸化物、窒化物、硫化物、及び炭酸化物からなる群より選ばれた材料であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤーグリッド偏光子。   The material is selected from the group consisting of tantalum, molybdenum, tungsten, niobium, silicon, germanium, tellurium and phosphorus and a composite of two or more thereof, and oxides, nitrides, sulfides and carbonates thereof. The wire grid polarizer according to claim 1, wherein the wire grid polarizer is a material. 前記材料が、酸化タンタル、酸化モリブデン、酸化タングステン、シリコン、酸化シリコン、窒化シリコン、ゲルマニウム、酸化ゲルマニウム、酸化テルル、酸化りん、酸化ニオブからなる群より選ばれた材料であることを特徴とする請求項1に記載のワイヤーグリッド偏光子。   The material is a material selected from the group consisting of tantalum oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, silicon, silicon oxide, silicon nitride, germanium, germanium oxide, tellurium oxide, phosphorus oxide, and niobium oxide. Item 10. A wire grid polarizer according to item 1. 前記基材が、ヨウ素型偏光板もしくは染料型偏光板の吸収型偏光板であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のワイヤーグリッド偏光子。   The wire grid polarizer according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate is an absorption polarizing plate of an iodine type polarizing plate or a dye type polarizing plate. 基板上に、反射性材料と、屈折率が1.00以上1.65以下の低屈折率材料と、屈折率が1.80以上4.50以下の高屈折率材料とを順に積層して形成する工程と、前記高屈折率材料、前記低屈折率材料及び前記反射性材料をパターニングしてワイヤー形状に加工する工程と、を有するワイヤーグリッド偏光子の製造方法であって、
前記低屈折率材料及び前記高屈折率材料が、フッ化物沸点が250度以下である元素から選択される元素、及び、その元素の酸化物、窒化物、硫化物、炭酸化物のいずれかから選ばれる材料であり、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法によりワイヤー形状にパターニングされることを特徴とするワイヤーグリッド偏光子の製造方法。
A reflective material, a low refractive index material having a refractive index of 1.00 to 1.65, and a high refractive index material having a refractive index of 1.80 to 4.50 are sequentially stacked on the substrate. And a step of patterning the high refractive index material, the low refractive index material and the reflective material into a wire shape, and a method of manufacturing a wire grid polarizer,
The low refractive index material and the high refractive index material are selected from elements selected from elements having a boiling point of fluoride of 250 degrees or less, and oxides, nitrides, sulfides, and carbonates of the elements. A method of manufacturing a wire grid polarizer, characterized in that the material is patterned into a wire shape by a dry etching method using a fluorine-based gas.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016045345A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 デクセリアルズ株式会社 Inorganic polarizer and manufacturing method of the same
JP5900571B1 (en) * 2014-09-30 2016-04-06 ウシオ電機株式会社 Absorption-type grid polarizing element for ultraviolet rays and optical alignment apparatus
US9494721B2 (en) 2013-06-26 2016-11-15 Samsung Display Co., Ltd. Polarizer, a display panel having the same and a method of manufacturing the same
JP2018189983A (en) * 2018-07-31 2018-11-29 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical instrument and method for manufacturing polarizing plate
JP2019113781A (en) * 2017-12-26 2019-07-11 セイコーエプソン株式会社 Wire grid polarization element, method for manufacturing wire grid polarization element, and electronic apparatus
CN110095832A (en) * 2018-01-31 2019-08-06 三星显示有限公司 Polarizer, optical device, the method for showing equipment and preparing polarizer
JP2019523895A (en) * 2016-05-06 2019-08-29 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Metasurface with asymmetric grating for redirecting light and manufacturing method
JP2020098259A (en) * 2018-12-18 2020-06-25 セイコーエプソン株式会社 Display and reflection type polarization element
JP2020170166A (en) * 2020-05-07 2020-10-15 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical instrument and method for manufacturing polarizing plate
WO2021131377A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-01 住友化学株式会社 Optical laminate
CN113534306A (en) * 2021-07-14 2021-10-22 浙江大学 High extinction ratio broadband line polaroid
US11231544B2 (en) 2015-11-06 2022-01-25 Magic Leap, Inc. Metasurfaces for redirecting light and methods for fabricating
US11243338B2 (en) 2017-01-27 2022-02-08 Magic Leap, Inc. Diffraction gratings formed by metasurfaces having differently oriented nanobeams
CN114706231A (en) * 2022-05-20 2022-07-05 中国科学技术大学 All-dielectric polarization beam splitting sheet and manufacturing method thereof
US11681153B2 (en) 2017-01-27 2023-06-20 Magic Leap, Inc. Antireflection coatings for metasurfaces

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9494721B2 (en) 2013-06-26 2016-11-15 Samsung Display Co., Ltd. Polarizer, a display panel having the same and a method of manufacturing the same
JP2016045345A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 デクセリアルズ株式会社 Inorganic polarizer and manufacturing method of the same
US9988724B2 (en) 2014-08-22 2018-06-05 Dexerials Corporation Inorganic polarizing plate having trapezoid shaped metal layers and production method thereof
JP5900571B1 (en) * 2014-09-30 2016-04-06 ウシオ電機株式会社 Absorption-type grid polarizing element for ultraviolet rays and optical alignment apparatus
TWI554795B (en) * 2014-09-30 2016-10-21 Ushio Electric Inc Absorbent grating polarizing elements for ultraviolet light and optical alignment devices
US11789198B2 (en) 2015-11-06 2023-10-17 Magic Leap, Inc. Metasurfaces for redirecting light and methods for fabricating
US11231544B2 (en) 2015-11-06 2022-01-25 Magic Leap, Inc. Metasurfaces for redirecting light and methods for fabricating
US11796818B2 (en) 2016-05-06 2023-10-24 Magic Leap, Inc. Metasurfaces with asymetric gratings for redirecting light and methods for fabricating
US11360306B2 (en) 2016-05-06 2022-06-14 Magic Leap, Inc. Metasurfaces with asymmetric gratings for redirecting light and methods for fabricating
JP2019523895A (en) * 2016-05-06 2019-08-29 マジック リープ, インコーポレイテッドMagic Leap,Inc. Metasurface with asymmetric grating for redirecting light and manufacturing method
US11681153B2 (en) 2017-01-27 2023-06-20 Magic Leap, Inc. Antireflection coatings for metasurfaces
US11243338B2 (en) 2017-01-27 2022-02-08 Magic Leap, Inc. Diffraction gratings formed by metasurfaces having differently oriented nanobeams
US10866349B2 (en) 2017-12-26 2020-12-15 Seiko Epson Corporation Wire grid polarization element and electronic device
JP2019113781A (en) * 2017-12-26 2019-07-11 セイコーエプソン株式会社 Wire grid polarization element, method for manufacturing wire grid polarization element, and electronic apparatus
CN110095832A (en) * 2018-01-31 2019-08-06 三星显示有限公司 Polarizer, optical device, the method for showing equipment and preparing polarizer
US11035991B2 (en) 2018-01-31 2021-06-15 Samsung Display Co., Ltd. Polarizer, optical apparatus including polarizer, display apparatus including polarizer, and method of preparing polarizer
KR20190093229A (en) * 2018-01-31 2019-08-09 삼성디스플레이 주식회사 Polarizer, optical apparatus comprising the polarizer, display apparus comprising the polarizer and method for preparing the polarizer
KR102559836B1 (en) * 2018-01-31 2023-07-27 삼성디스플레이 주식회사 Polarizer, optical apparatus comprising the polarizer, display apparus comprising the polarizer and method for preparing the polarizer
EP3521877A1 (en) * 2018-01-31 2019-08-07 Samsung Display Co., Ltd Polarizer, optical apparatus including polarizer, display apparatus including polarizer, and method of preparing polarizer
JP2018189983A (en) * 2018-07-31 2018-11-29 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical instrument and method for manufacturing polarizing plate
US11112550B2 (en) 2018-07-31 2021-09-07 Dexerials Corporation Polarizing plate, optical apparatus and method of manufacturing polarizing plate
WO2020027144A1 (en) * 2018-07-31 2020-02-06 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical device and method for producing polarizing plate
JP2020098259A (en) * 2018-12-18 2020-06-25 セイコーエプソン株式会社 Display and reflection type polarization element
US10877363B2 (en) 2018-12-18 2020-12-29 Seiko Epson Corporation Display device and reflective polarizing element
WO2021131377A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-01 住友化学株式会社 Optical laminate
CN114846373A (en) * 2019-12-23 2022-08-02 住友化学株式会社 Optical laminate
JP7142057B2 (en) 2020-05-07 2022-09-26 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical device, and method for producing polarizing plate
JP2020170166A (en) * 2020-05-07 2020-10-15 デクセリアルズ株式会社 Polarizing plate, optical instrument and method for manufacturing polarizing plate
CN113534306B (en) * 2021-07-14 2022-04-19 浙江大学 High extinction ratio broadband line polaroid
CN113534306A (en) * 2021-07-14 2021-10-22 浙江大学 High extinction ratio broadband line polaroid
CN114706231A (en) * 2022-05-20 2022-07-05 中国科学技术大学 All-dielectric polarization beam splitting sheet and manufacturing method thereof

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